KR102148280B1 - 리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법 및 연관된 데이터 처리 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품 - Google Patents

Abstract

리소그래피 프로세스는 기판 지지체(WT) 상에 기판(W)을 클램핑(CL)하는 단계, 클램핑 된 기판 전체에 걸쳐 마크들의 위치들을 측정하는 단계, 및 측정 된 위치들을 사용하여 클램핑 된 기판에 패턴을 적용하는 단계를 포함한다. 상기 기판 전체에 걸쳐 측정된 위치들에서 틀어짐-유발 특성(402, 404, 406)의 인식에 기초하여, 상기 기판의 국부적인 영역들에서의 적용되는 패턴의 위치 설정에 보정(WCOR)이 적용된다. 일 실시예에서, 보정은 상기 측정된 위치들 및 다른 정보(CDAT)를 사용하여 뒤틀린 기판(FFW)의 하나 이상의 형상 특성들을 먼저 추론함으로써 생성된다. 그런 다음, 추론된 형상 특성들을 기반으로, 클램핑 모델이 클램핑에 대한 응답으로 상기 뒤틀린 기판의 변형을 시뮬레이션하기 위해 적용된다(WCM). 세번째로, 상기 보정(LCOR)은 시뮬레이션 된 변형에 기초하여 계산된다. 이러한 단계들의 일부 또는 전부는 룩업 테이블에 의해 통합 및/또는 구현될 수 있다.

Description

리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법 및 연관된 데이터 처리 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품

본 발명은 리소그래피 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 리소그래피 장치를 사용하는 디바이스들을 제조하는 방법들, 및 그러한 방법의 부품들을 구현하기 위한 데이터 처리 장치들 및 컴퓨터 프로그램 제품들에 관한 것이다.

본 출원은 본 명세서에 참고 문헌으로 포함된 2016년 2월 18일에 출원된 유럽 출원 제16156361.4 및 2017년 1월 25일에 출원된 유럽 출원 17152954.8의 우선권을 주장한다.

리소그래피 장치는 기판 상으로, 통상 상기 기판의 타겟부 상으로 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예컨대, 집적 회로(IC)의 제조에 사용된다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스는 상기 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판 (예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예컨대, 하나 또는 수 개의 다이들의 일부를 포함하는) 타겟부 상으로 전사된다. 상기 패턴의 전사는 전형적으로 상기 기판 상에 제공된 방사선-감응성 재료(레지스트) 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패턴화되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하고, 이 방향에 평행한 또는 역-평행한 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다.

리소그래피 프로세스의 핵심 성능 파라미터는 오버레이 오류이다. 종종 간단히 "오버레이"라고 불리는 이 오류는, 이전의 층들에서 형성된 피처들과 관련하여 올바른 위치에 제품 피처들을 배치할 때의 오류이다. 디바이스 구조들이 점점 작아지면서, 오버레이 사양들이 더욱 엄격해진다.

현재, 상기 오버레이 오류는 예컨대 US2012008127A1에 개시된 고급 프로세스 제어(advanced process control, APC) 및 예컨대 US2013230797A1에 개시된 웨이퍼 정렬 모델들과 같은 방법들에 의해 제어되고 보정된다. 상기 고급 프로세스 제어 기술들은 최근에 도입되었으며, 적용된 디바이스 패턴과 함께 기판에 적용된 계측 타겟들의 측정값들을 이용한다. 검사 장치는 리소그래피 장치와 별개일 수 있다. 리소그래피 장치 내에서, 웨이퍼 정렬 모델들은 기판 상에 제공된 정렬 마크들의 측정에 기초하여 통상적으로 적용되며, 상기 측정들은 모든 패터닝 동작의 준비 단계로서 이루어진다. 정렬 모델들은 요즘 웨이퍼의 비선형 왜곡들을 보정하기 위해, 고차원 모델들을 포함한다. 상기 정렬 모델들은 또한 패터닝 동작 동안 열 변형과 같은 계산된 효과들 및/또는 다른 측정들을 고려하여 확장될 수 있다.

정렬 모델들과 고급 프로세스 제어로 오버레이가 크게 감소했지만 모든 오류들이 보정되는 것은 아니다. 이러한 오류들 중 일부는 예컨대 보정이 불가능한 노이즈일 수 있으나, 다른 것들은 이론에서 사용 가능한 기술들을 사용하여 보정할 수 있지만, 그러나 실제로는 효율적으로 보정할 수 없다. 예컨대, 더 높은 차수의 모델들을 상상할 수도 있지만, 이들은 차례로 위치 측정들의 보다 높은 공간 밀도를 요구할 것이다. 정렬 마크들 및 계측 타겟들은 기판 상의 공간을 점유하며 주로 제품 영역들 간의 스크라이브 레인(scribe lane)들의 특정 위치들에 배치된다. 비-샘플 영역들(예컨대, IC가 인쇄되는 영역들)에서 웨이퍼 그리드의 변형들은 샘플 영역들과 다를 수 있다. 정렬 마크들 및 오버레이 타겟들의 공간 밀도 및/또는 측정 빈도를 증가시키는 것은 리소그래피 프로세스(시간당 웨이퍼들) 및 각 기판에서 이용가능한 기능 디바이스 영역 모두에 악영향을 미칠 것이다.

일부 프로세스 단계들에서, 기판들(예컨대, 웨이퍼들)에 응력이 도입되어, 기판 토포그래피가 변경되며 뒤틀린(평평하지 않은) 형상들이 된다. 뒤틀린 웨이퍼들은 예컨대 보울 형상, 돔 형상 또는 안장 형상을 채택할 수 있다. 평평하지 않은 웨이퍼가 리소그래피 장치의 기판 지지체 상으로 적재될 때, 클램핑 힘은 디바이스 패턴을 적용하기 전에, 그것을 (상대적으로) 평평하게 한다. 웨이퍼의 밑에 있는 응력으로 인하여, 면내-왜곡이 발생한다. 이 왜곡의 대부분은 상술한 정렬 모델들에 의해 제2 차수까지 보정된다. 그러나, 이 보정은 클램핑된 웨이퍼가 완전히 평평한 것으로 가정한다. 실제로, 웨이퍼 클램핑에서의 불완전성은 웨이퍼 "잔여 비평탄도" (정상적인(nominal) 평면 형상으로부터의 국부적 편차)을 초래할 수 있다. 불완전한 클램핑의 일반적인 원인은 기판에 대한 접촉면을 제공하는 기판 지지체 상의 지지체 구조의 제한된 확장이다. 통상적으로 웨이퍼의 에지 영역은 지지체 구조들에 의해 지지되지 않으므로, 에지 영역에서 웨이퍼의 차선의 클램핑 (또는 클램핑 없음)을 유도한다. 기판의 에지 영역은 기판의 평탄화된 중앙 영역(기판 지지체에 클램핑 됨)과 비교하여 상당한 비평탄도를 나타낼 수 있다. 따라서, 기판의 에지 영역은 기판의 지지된 영역과 비교하여 상당히 상이한 토포그래피(예컨대, 형상)를 채택한다.

기준 층과 현재 층 사이의 비평탄도가 다른 경우, 영향을 받는 위치들에서 오버레이 오류들이 예상되며, 기존 정렬 모델에 의해 보정되지 않는다.

공개된 국제 특허 출원 WO2015104074A1은 웨이퍼 비평탄도가 어떻게 기판의 평면에서 왜곡(위치 편차)을 유도하여, 잠재적으로 오버레이 오류를 유도하는지를 또한 설명한다. 리소그래피 장치가 이미징에 의해 패턴을 적용하는 장치일 때, 국부적인 높이 변화들은 또한 포커싱 오류들을 야기한다. 비평면 기판들을 클램핑한 결과로서 도입된 면내-왜곡에 대한 연구는 "웨이퍼 형상의 특성화 및 비균일 응력을 갖는 실리콘 웨이퍼들 상의 오버레이 오류" 에서 브루너(Brunner) 등에 의해 설명되며, SPIE에 의해 (2013년 10월 12월) 출간된 Micro/Nanolith MEMS MOEMS의 12(4), 043002 저널에 의해 설명된다. 두 출판물들의 내용들은 본원에 참고로 포함된다.

본 발명의 목적은 리소그래피 프로세스의 오버레이 및/또는 초점 성능에 대한 기판의 영역의 잔여 비평탄도(residual non-flatness)(예컨대, 잔여 틀어짐(residual warp))의 효과를 완화시키는 것이다.

계측 툴들은 원칙적으로 이러한 잔여 틀어짐-유발 오류들에 대한 보정 시스템의 기초로 사용될 수 있는, 기판들의 형상(예컨대, 틀어짐)을 측정하는데 이용가능하다. 그러나 이러한 추가적인 측정들은 대용량 제조 설비의 모든 기판들에 항상 적용될 수는 없다. 리소그래피 장치 내의 측정 시스템들(예컨대, 정렬 및 레벨링 센서들)을 사용할 수 있지만, 잔여 틀어짐-유발 오류들을 보정하기 위해 정렬 및 레벨링 데이터를 사용하는 방법이 분명하지 않다. 본 발명은 리소그래피 장치 내의 계측 툴들 및/또는 측정 시스템들에 의해 제공되는 측정 데이터를 사용하여 리소그래피 프로세스의 성능을 향상시키는 것을 목적으로한다. 측정 데이터는 잔여 비평탄도의 결정을 가능하게 하도록 처리되고, 이후에 이러한 상기 잔여 비평탄도와 연관된 효과들을 완화시키기 위해 리소그래피 장치의 보정값이 결정될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 상에 패턴을 적용하기 위한 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 장치는, 상기 기판을 클램핑하기 위한 기판 지지체, 상기 클램핑 된 기판 전체에 걸쳐 분포된 피처들의 위치들을 측정하기 위한 정렬 센서, 및

정렬 센서에 의해 측정된 위치들에 적어도 부분적으로 기초하여 적용되는 패턴을 위치설정하면서 상기 패턴을 적용하도록 구성된 패터닝 시스템을 포함하고, 상기 패터닝 시스템은, 상기 정렬 센서에 의해 상기 기판 전체에 걸쳐 측정된 위치들에서 틀어짐-유발(warp-induced) 정렬의 인식에 기초하여, 상기 기판의 하나 또는 그 이상의 영역들에서 상기 적용되는 패턴의 위치 설정에 대한 보정을 적용하도록 구성된다.

본 발명은 클램핑 이전에 기판의 뒤틀린 형상의 유무를 추론하기 위해, 리소그래피 장치 내에서의 면내 위치 편차들의 측정들의 유용성을 이용한다. 클램핑 이전의 기판의 형상에 대한 지식은 뒤틀린 기판들에 대한 클램핑 프로세스의 효과에 대한 지식과 결합되어 잔여 비평탄도를 예측한다. 이 예측은 차례로 패턴을 위치설정하는 오류의 원인이 보정되도록 허용한다. 보정들은 (오버레이 오류를 줄이기 위해) 기판의 평면에 평행한 방향 및/또는 (포커스 오류를 줄이기 위해) 기판에 수직인 방향으로 이루어질 수 있다.

측정된 위치들에서 국부적인 편차들이 직접적으로 관측되지 않는다. 오히려, 전체로서 기판 전체에 걸쳐 틀어짐-유발 특성 또는 "지문"의 관찰은 특정 영역들에서 국부적인(local) 비평탄도의 존재가 예측되고 보정되는 것을 허용한다. 공지된 예들에서, 국부적인 비평탄도는 특히 기판의 에지 영역들에 영향을 미치는 경향이 있다. 원칙적으로, 국부적인 비평탄도는 뒤틀린 기판 형상과 적용되는 클램핑 힘들에 따라, 일부 다른 영역에서 발생할 수 있다.

구현에 따라, 위의 단락들에서 언급한 추론들과 지식은 위치 측정들에서 인식되어야하는 특성 또는 특성들과 함께, 분명히 나타나거나 또는 단지 내포될 수 있다. 예컨대, 뒤틀린 기판 형상 및 클램핑 효과의 명시적인 수학적 모델들이 계산될 수 있다. 대안적으로, 기계 학습은 위치 측정들에 기초하여 잔여 비평탄도의 예측을 출력하는 룩업 테이블(데이터베이스)을 구성하는데 사용될 수 있다. 상기 룩업 테이블은 패턴의 면내 위치 결정에 및/또는 이미지 포커싱에 적용될 보정값을 직접적으로 출력할 수 있다. 특정한 틀어짐-유발 특성의 인식은 명시적으로 표현되거나, 잔여 비평탄도의 보정 또는 적절한 예측의 생성에 암시적일 수 있다. "인식" 및 "인식하는 것"에 대한 언급들은 그에 따라 해석되어야 한다.

원칙적으로, 틀어짐-유발 특성들의 인식을 위해 사용된 위치 측정들은 적용되는 패턴을 보다 일반적으로 위치설정하기 위해 패터닝 시스템에 의해 사용 된 위치 측정값들의 확대집합(수퍼 세트, super set) 또는 부분집합(서브 세트, subset)일 수 있다. 원칙적으로, 정렬 센서(들)를 사용하여 이들 상이한 목적들을 위한 위치 측정값들의 세트들을 완전히 분리 할 수 있다. 그러한 실시예는 본 발명의 범위 내에 있고, 실제로, 본 발명의 특정한 이점은 동일한 데이터를 사용하는 것이 가능하며 추가적인 측정 오버 헤드를 피할 수 있다는 것이다.

본 발명은 기판 상의 하나 이상의 층들에 패턴들을 적용하는 단계 및 기능 디바이스 피처들을 생성하도록 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법을 제공하며, 상기 층들 중 적어도 하나에 패턴을 적용하는 단계는, (a) 상기 기판을 기판 지지체 상에 클램핑하는 단계, (b) 상기 클램핑된 기판 전체에 걸쳐 분포된 피처들의 위치들을 측정하는 단계, 및 (c) 상기 패턴을 상기 클램핑된 기판에 적용하는 단계로서, 단계 (b)에서 측정된 위치들의 일부 또는 전부에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적용되는 패턴을 위치설정하면서 상기 패턴을 적용하는 단계를 포함하고, 상기 패터닝 단계 (c)는 단계 (b)에서, 상기 기판 전체에 걸쳐 측정된 상기 위치들의 일부 또는 전부에서 틀어짐-유발 특성의 인식에 기초하여, 상기 기판의 하나 또는 그 이상의 영역들에서 상기 적용되는 패턴의 위치 설정에 대한 보정을 적용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 장치 및 방법은 기존 장치들의 제어 소프트웨어를 수정함으로써 일부 실시예들에서 구현될 수 있다.

본 발명은 또한 하나 이상의 프로세서들로 하여금 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 제어를 구현하게 하는 기계-판독 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.

본 발명은 또한 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 제어를 구현하도록 프로그램 된 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 데이터 처리 시스템을 제공한다.

본 발명은 또한 하나 이상의 프로세서들로 하여금 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 방법의 단계 (a) 내지 단계 (c)를 수행하게 하는 기계-판독 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.

본 발명은 또한 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 방법의 단계 (a) 내지 단계 (c)를 수행하도록 프로그램 된 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 데이터 처리 시스템을 제공한다.

일반적으로 기판의 에지 영역에서, 기판의 잔여 비평탄도를 나타내는 기판 높이 맵 데이터를 사용하는 것이 또한 제안된다. 상기 높이 맵 데이터를 기반으로 면내-왜곡 및/또는 면외-왜곡을 예측하기 위해 올바른 수학을 활용하기 위해서는 기판 지지체에 대한 지식이 필요하다. 예컨대, 클램핑 된 (평평하지 않은) 기판과 연관된 면내-왜곡을 유도하는 정확한 방법은 기판상의 최적으로 클램핑 된 영역과 기판 지지체에 클램핑 되지 않은 (또는 약하게 클램핑되는) 기판의 에지 영역에 대해 상이하다. 기판 지지체 특성들에 대한 지식은 기판 상에 차선으로 클램핑 된 영역(들)의 식별을 가능하게 할 것이고, 또한 정확한 수학적 방법들을 사용하여 상기 차선으로 클램핑 된 영역에 대한 면내-왜곡 및 면외-왜곡을 예측할 수 있게 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따라, 기판 상으로 패턴을 적용하기 위한 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 장치는 상기 기판을 클램핑하기 위한 기판 지지체, 상기 클램핑된 기판의 높이 맵을 측정하기 위한 높이 센서, 및 적용되는 패턴을 위치설정하면서 상기 패턴을 적용하도록 구성된 패터닝 시스템을 포함하며, 상기 패터닝 시스템은 상기 높이 맵 및 상기 기판 지지체의 특성에 기초하여 상기 적용되는 패턴의 위치 설정에 대한 보정을 적용하도록 구성된다.

본 발명은 또한 기판 지지체에 클램핑된 기판 상의 하나 이상의 층들에 패턴들을 적용하기 위한 디바이스 제조 방법을 제공하며, 상기 디바이스 제조 방법은, (a) 상기 기판의 영역의 높이 맵을 결정하는 단계로서, 상기 영역은 상기 기판 지지체의 특성에 기초하여 결정되는, 상기 높이 맵을 결정하는 단계, 및 (b) 상기 높이 맵 및 상기 기판 지지체의 특성에 기초하여 상기 디바이스 제조 방법에 대한 보정을 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명은 또한 하나 이상의 프로세서들로 하여금 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 리소그래피 장치 또는 디바이스 제조 방법의 제어를 구현하게 하는 기계-판독 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.

본 발명은 또한 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 리소그래피 장치 또는 디바이스 제조 방법의 제어를 구현하도록 프로그램 된 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 데이터 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 동작하도록 구성된 리소그래피 장치를 도시한다.
도 2는 반도체 장치들을 위한 생산 설비를 형성하는 다른 장치들과 함께 도 1의 리소그래피 장치의 사용을 개략적으로 도시한다.
도 3은 이상적인 편평한 기판, 및 세 개의 일반적인 틀어짐 형상들을 갖는 뒤틀린 기판들을 도시한다.
도 4는 보울 형상을 갖는 뒤틀린 기판의 클램핑에 의해 유도된, 기판의 에지 영역에서 국부적인 비평탄도의 삽입된 상세도면과 함께, 도 1의 리소그래피 장치의 기판 테이블의 클램핑 작용(action)을 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 세 가지 틀어짐 형상들과 연관된, 정렬 센서 데이터에서 인식 가능한 세 가지 특성들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예를 도시하는, 디바이스들의 제조에서의 리소그래피 장치의 동작 흐름도이다.
도 7은 기판 지지체 구조들이 제공된 기판 지지체에 클램핑된 기판을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레벨 센서 측정 결과들로부터 기판 높이 맵을 도출하는 방법을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 제조 프로세스의 동작 흐름을 도시한다.

본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다. 도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는, 방사선 빔(B)(예컨대, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL), 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크 또는 레티클)를 지지하도록 구성되어 있으며 그리고 특정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치설정하도록 구성된 제1위치 설정기(PM)에 연결되는 레티클 지지체(예컨대, 마스크 테이블), 기판(예컨대, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 구성되어 있으며 그리고 특정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치설정하도록 구성된 제2위치 설정기(PW)에 연결된 기판 지지체(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WTa 또는 WTb), 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예컨대, 하나 이상의 다이들을 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위해 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기, 또는 다른 유형들의 광학 구성 요소들, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형들의 광학 구성 요소들를 포함할 수 있다.

레티클 지지체는 패터닝 디바이스를 지지한다, 즉 패터닝 디바이스의 무게를 견딘다. 이것은 패터닝 디바이스의 방향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예컨대 패터닝 디바이스가 진공 환경에 홀딩되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 홀딩한다. 레티클 지지체는 패터닝 디바이스가 예컨대 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크" 라는 용어들의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스" 라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "패터닝 디바이스"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 패턴이 위상 편이 피처(phase-shifting features) 또는 소위 어시스트 피처(assist features)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부의 원하는 패턴에 정확하게 대응하지 않을 수 있음을 주목해야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은, 타겟부에 생성되는 디바이스 (또는 다수의 디바이스들) 내의 특정 기능 층에 대응할 것이다. 패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스들의 예들은 마스크들, 프로그램 가능한 미러 어레이들, 및 프로그램 가능한 LCD 패널들을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대해, 또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적절하게, 굴절, 반사, 반사굴절, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예컨대, 투과형 마스크를 채택하는) 투과형 유형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예컨대, 상술한 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이를 채택하거나, 또는 반사 마스크를 채택하는) 반사 형 유형일 수 있다.

리소그래피 장치는 두 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 두 개 이상의 마스크 테이블들)을 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계들에서는 추가 테이블들을 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 하나 이상의 테이블들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 준비 단계들이 하나 이상의 다른 테이블들 상에서 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해, 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물에 의해 덮일 수 있는 유형일 수 있다. 또한, 액침액은 리소그래피 장치의 다른 공간들, 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수있다. 액침 기술들은 투영 시스템들의 개구수를 증가시키는 기술 분야에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "액침" 이라는 용어는 기판과 같은 구조가 액체에 잠겨져야 함을 의미하는 것이 아니라, 노광 동안 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것만을 의미한다.

조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예컨대, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별개의 개체들일 수 있다. 그러한 경우에, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예컨대 적절한 지향 미러들 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 상기 소스(SO)로부터 조명기로 전달된다. 다른 경우들에서, 상기 소스는 예컨대 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께, 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.

조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면 내의 강도 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(일반적으로 각각 σ-외측 및 σ-내측으로 지칭됨)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 다른 구성 요소들을 포함할 수 있다. 조명기는 단면에 원하는 균일성과 강도 분포를 갖도록, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 지지체 구조(예컨대, 마스크 테이블(MT)) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크(MA)) 상에 입사되고, 상기 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 통과하면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 상기 투영 시스템(PS)은 상기 빔을 기판(W)의 타겟부(C) 상에 포커싱한다. 제2위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WTa/WTb)은 예컨대, 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위해, 정확하게 이동된다. 이와 유사하게, 제1위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시적으로 도시되지 않음)는 예컨대, 마스크 라이브러리로부터의 기계적 검색 후, 또는 스캔 동안, 마스크(MA)를 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 정확히 위치설정하는 데 사용된다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 제1위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는, 롱-스트로크 모듈(개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(미세 위치 설정)의 도움으로 실현될 수 있다. 유사하게, 기판 테이블(WTa/WTb)의 이동은 제2위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는, 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 사용하여 실현될 수 있다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우에, 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수 있거나, 또는 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같은 기판 정렬 마크들은 전용 타겟부들을 차지하지만, 그들은 타겟부들(필드들) 사이 및/또는 타겟부들 내의 디바이스 영역들(다이들) 사이의 공간들에 위치될 수 있다. 이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있는데, 이는 개별 제품 다이들이 이 라인들을 따라 스크라이빙함으로써 결국 서로 절단될 것이기 때문이다. 유사하게, 하나 이상의 다이가 마스크(MA) 상에 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 반면, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상으로 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 기판 테이블(WTa/WTb)은 이후 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광에서 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WTa/WTb)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소) 및 상반전 특성들에 의해 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광에서 타겟부의 (비-스캐닝 방향에서의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 모션(motion)의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향에서의) 높이를 결정한다.

3. 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 홀딩하여 기본적으로 정지 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안 기판 테이블(WTa/WTb)이 이동되거나 또는 스캐닝된다. 이 모드에서, 일반적으로 펄스 방사선 소스가 사용되고, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WTa/WTb)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이러한 동작 모드는 상술한 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이와 같은, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피 (maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

상술된 사용 모드들의 조합들 및/또는 변형들 또는 완전히 다른 사용 모드들이 또한 사용될 수 있다.

이 예에서 리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블들(WTa 및 WTb)과, 그 사이에서 기판 테이블들이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션들 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 포함하는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션(EXP)에서 노광되는 동안, 다른 기판이 측정 스테이션(MEA)에서 다른 기판 테이블 상에 로딩되어 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 상기 준비 단계들은 높이 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이를 매핑하는 단계 및 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마크들의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 측정은 시간 소모적이며, 두 개의 기판 테이블을 제공함으로써 장치의 처리량을 실질적으로 증가시킬 수 있다. 위치 센서(IF)가 그것이 노광 스테이션뿐만 아니라 측정 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없다면, 기판 테이블의 위치들이 모든 스테이션들에서 추적될 수 있도록 제2위치 센서가 제공될 수 있다.

상기 장치는 기술된 다양한 액추에이터들 및 센서들의 모든 이동들 및 측정들을 제어하는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 더 포함한다. LACU는 또한 장치의 동작과 연관된 원하는 계산들을 구현하기 위한 신호 처리 및 데이터 처리 용량을 포함한다. 실제로, 제어 유닛(LACU)은 각각이 상기 장치 내의 서브 시스템 또는 구성 요소의 실시간 데이터 수집, 처리 및 제어를 처리하는 많은 서브-유닛들의 시스템으로 실현될 것이다. 예컨대, 하나의 프로세싱 서브 시스템은 기판 위치 설정기(PW)의 서보(servo) 제어 전용일 수 있다. 별도의 유닛들은 개략적 액추에이터 또는 미세 액추에이터, 또는 다른 축들을 처리할 수 있다. 다른 유닛은 위치 센서(IF)의 판독의 전용일 수 있다. 장치의 전반적인 제어는 중앙 처리 유닛에 의해 제어될 수 있고, 이들 서브 시스템들 처리 유닛들, 작업자들 및 리소그래피 제조 프로세스과 연관된 다른 장치들과 통신할 수 있다.

도 2는 200에서, 반도체 제품들을 위한 산업 생산 설비의 맥락에서 리소그래피 장치(LA)를 도시한다. 리소그래피 장치(또는 간단히 "리소 툴"(200)) 내에서, 측정 스테이션(MEA)은 202로 도시되고, 노광 스테이션(EXP)은 204로 도시된다. 제어 유닛(LACU)은 206으로 도시된다. 생산 설비 내에서, 장치(200)는 장치(200)에 의한 패터닝을 위해 기판(W)에 감광성 레지스트 및 다른 코팅들을 도포하기 위한 코팅 장치(208)를 또한 포함하는 "리소 셀" 또는 "리소 클러스터"의 일부를 형성한다. 장치(200)의 출력측에서, 베이킹 장치(210) 및 현상 장치(212)는 노광된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해 제공된다.

패턴이 적용되고 현상되면, 패턴화된 기판들(220)은 222, 224, 226에 도시 된 것과 같은 다른 처리 장치들로 이송된다. 넓은 범위의 처리 단계들이 전형적인 제조 설비의 다양한 장치들에 의해 구현된다. 예컨대, 이 실시예의 장치(222)는 식각 스테이션이고, 장치(224)는 식각-후 어닐링 단계를 수행한다. 추가의 물리적 및/또는 화학적 처리 단계들이 추가 장치들(226) 등에 적용된다. 재료의 증착, 표면 재료 특성들의 변경(산화, 도핑, 이온 주입 등), 화학-기계적 폴리싱(chemical-mechanical polishing, CMP) 등과 같은 실제 디바이스를 제조하기 위해 수많은 동작 유형들이 요구될 수 있다. 장치(226)는 실제로, 하나 이상의 장치들에서 수행되는 일련의 상이한 처리 단계들을 나타낼 수 있다.

잘 알려진 바와 같이, 반도체 디바이스들의 제조는 기판 상에 층별로, 적절한 재료들 및 패턴들을 갖는 디바이스 구조들을 구축하기 위해, 이러한 처리 단계를 여러번 반복한다. 따라서, 리소 클러스터(litho cluster)에 도달하는 기판들(230)은 새롭게 준비된 기판들일 수 있거나, 또는 이전에 이 클러스터에서 또는 완전히 다른 장치에서 처리된 기판들일 수 있다. 유사하게, 요구되는 처리 단계에 따라, 떠나는(leaving) 장치(226) 상의 기판들(232)은 동일한 리소 클러스터에서 후속하는 패터닝 작업을 위해 복귀될 수 있고, 이들은 상이한 클러스터에서의 패터닝 작업들을 위해 예정될 수 있거나, 또는 이들은 다이싱(dicing) 및 패키징을 위해 보내지는 완제품들일 수 있다.

제품 구조의 각 층은 서로 다른 세트의 프로세스 단계들을 필요로 하고, 각 층에서 사용되는 장치(226)는 유형이 완전히 서로 다를 수 있다. 또한 상이한 층들은 상이한 식각 프로세스들, 예컨대 식각될 재료의 세부 사항들에 따른 화학적 식각들, 플라즈마 식각들, 및 예컨대 이방성 식각(anisotropic etching)과 같은 특별한 요구 사항들을 필요로 한다.

이전 및/또는 후속 프로세스들은 앞서 언급한 바와 같이, 다른 리소그래피 장치들에서 수행될 수 있으며, 상이한 유형들의 리소그래피 장치에서 수행될 수도 있다. 예컨대, 해상도 및 오버레이와 같은 파라미터들에서 매우 까다로운 디바이스 제조 프로세스의 몇몇 층들은 덜 까다로운 다른 층들보다 더 진보된 리소그래피 툴에서 수행될 수 있다. 따라서 몇몇 층들은 액침 타입 리소그래피 툴에 노광될 수 있고, 다른 층들은 '건식(dry)' 툴에 노광될 수 있다. 몇몇 층들은 DUV 파장들에서 작동하는 툴에서 노광될 수 있지만, 다른 층들은 EUV 파장 방사선을 사용하여 노광된다.

전체 설비는 계측 데이터, 설계 데이터, 프로세스 레시피들 등을 수신하는 감독 제어 시스템(238)의 제어 하에 작동될 수 있다. 감독 제어 시스템(238)은 기판들의 하나 이상의 배치들에 제조 프로세스를 구현하기 위해 각각의 장치에 명령들을 내린다.

도 2에는 또한 제조 프로세스에서 원하는 단계들에서 제품들의 파라미터들의 측정들을 수행하기 위해 제공되는 계측 장치(240)가 도시되어 있다. 현대의 리소그래피 제조 설비의 계측 장치의 일반적인 예는, 예컨대 각도-분해 산란계(angle-resolved scatterometer) 또는 분광 산란계(spectroscopic scatterometer)와 같은 산란계(scatterometer)이며, 장치(222)에서 식각되기 전에 220의 현상된 기판들의 특성들을 측정하는데 적용될 수 있다. 계측 장치(240)를 사용하여, 예컨대, 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 중요한 성능 파라미터들이 현상된 레지스트의 특정 정확도 요건들을 충족시키지 않는 것으로 결정될 수 있다. 식각 단계 이전에, 현상된 레지스트를 박리하고 리소 클러스터를 통해 기판들(220)을 재처리하기 하기 위한 기회가 존재한다. 또한 잘 알려진 바와 같이, 장치(240)로부터의 계측 결과들(242)은 제어 유닛(LACU)(206)이 시간 경과에 따른 작은 조정들을 함으로써, 그렇게 함으로써 규격에 벗어난 제품들이 만들어지는 위험을 최소화함으로써, 그리고 재작업을 요구함으로써, 리소 클러스터에서의 패터닝 작업들의 정확한 성능을 유지하기 위해 고급 프로세스 제어(APC) 시스템(250)에서 사용될 수 있다. 계측 장치(240) 및/또는 다른 계측 장치들(도시되지 않음)은 처리된 기판들(232, 234) 및 유입되는 기판들(230)의 특성들을 측정하도록 적용될 수 있다.

고급 프로세스 제어(APC) 시스템(250)은 예컨대, 개별 리소그래피 장치들을 교정하도록 상이한 장치들이 더 상호교환적으로 사용될 수 있도록 구성될 수있다. 장치의 초점 및 오버레이(층간 정렬(layer-to-layer alignment)) 균일성에 대한 향상은 최근 안정성 모듈의 구현에 의해 달성되어, 주어진 피처 크기 및 칩 애플리케이션에 대해 최적화된 프로세스 윈도우로 유도하며, 더 작고, 더 진보된 칩들을 계속 만드는 것을 가능하게 한다. 일 실시 예에서 안정성 모듈은 규칙적인 간격으로 예컨대 매일, 시스템을 미리 정의된 기준점으로 자동적으로 리셋한다. 안정성 모듈을 포함하는 리소그래피 및 계측 방법들에 대한 보다 상세한 내용은 US2012008127A1에서 찾을 수 있다. 알려진 예의 APC 시스템은 세 개의 주요 프로세스 제어 루프들을 구현한다. 제1루프는 안정성 모듈 및 모니터 웨이퍼들을 사용하는 리소그래피 장치의 국부적인 제어를 제공한다. 제2 APC 루프는 (제품 웨이퍼들의 초점, 선량 및 오버레이를 결정하는) 제품에 대한 로컬 스캐너 제어를 위한 것이다.

제3제어 루프는 제2 APC 루프(예컨대, 더블 패터닝 용) 로의 계측 통합을 허용하기 위한 것이다. 이들 루프들 모두는 실제 패터닝 작업들 동안 생성된 측정값들에 추가하여, 검사 장치(240)에 의해 수행된 측정값들을 사용한다. 또한, APC 시스템은 각각의 기판 및 그것에 적용될 프로세스를 설명하는 전후 관계 정보를 이용할 수 있다.

도 3에서, 반도체 웨이퍼(W0) 형태에서 기판은 평평한 형상을 가지며, 즉 뒤틀림에 의해 영향을 받지 않는다. 프로세스 타입, 층 재료들 및 적용되는 패턴들에 따라, 실제 웨이퍼는 도 2에 도시된 디바이스 제조 프로세스 도중에 비평면 형상을 획득할 수 있다. 클램핑 힘(force)의 영향을 받지 않는 "힘 작용이 없는(free forced)" 상태에서의 웨이퍼의 형상을 참조하면, 도 3은 또한 전형적인 뒤틀린 형상들을 갖는 세 개의 웨이퍼들을 도시한다.

웨이퍼(W1)는 상부 표면이 오목한 "보울(bowl)" 형상을 갖는다. (프로세스의 유형에 따라, 웨이퍼의 상부 표면 및 하부 표면은 작업들 사이에서 역할들을 바꿀 수 있다. 이 문맥에서의 "상부 표면"은 중력에 의해 정의되지 않지만, 패터닝 또는 측정 동작 동안 리소그래피 장치의 기판 테이블(WTa/WTb)에 대해 놓이지 않는 표면이다.) 웨이퍼(W2)는 상부 표면이 볼록한 "돔(dome)" 또는 "우산(umbrella)" 형상을 갖는다. 웨이퍼(W3)는 "안장(saddle)" 형상을 갖는다. 이러한 뒤틀린 웨이퍼 형상들 각각은 기판 내의 상이한 층들 사이의 상이한 응력들의 징후이다. 상층의 수축은 웨이퍼(W1)의 보울 형상을 유도할 수 있고, 상층의 팽창은 웨이퍼(W2)의 돔 형상을 유도할 수 있음을 알 것이다. 더 복잡한 응력들은 안장 형상을 만들 수 있다.

도 4는 기판 지지체(WT) 상에 클램핑 힘(F)에 의해 홀딩되는 기판(W)을 도시한다. 레지스트 층(312)이 기판 상에 코팅되어, 리소그래피 장치(LA)의 패터닝 시스템에 의해 기판에 적용될 패턴을 갖는 이미지를 수신할 준비가 된다. 클램핑 힘은 예컨대 기판 테이블 내의 채널들(소위 진공 척)을 통한 공기의 흡입에 의해 가해질 수 있다. EUV 리소그래피 장치와 같은, 거의 진공 환경에서 작동하는 시스템의 경우, 클램핑 힘은 정전 인력에 의해 가해질 수 있다. 클램핑 힘은 감독 제어 시스템(SCS)으로부터 수신된 클램핑 레시피(clamping recipe)에 따라 변경될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 테이블 상의 상이한 영역들의 클램핑 힘들은 독립적으로 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예컨대 클램핑 힘들이 중심 영역으로부터 바깥쪽으로 점진적으로 가해지도록, 기판 상의 상이한 영역들에서의 클램핑 힘들의 적용 타이밍이 제어될 수 있다.

도 4의 아래쪽 부분에 삽입된 상세도면에 도시된 바와 같이, 뒤틀린 웨이퍼(W)가 기판 테이블(WT)에 클램핑 힘에 의해 홀딩되면, 웨이퍼는 편평해진다. 그러나, 웨이퍼 클램핑에서의 불완전성은, 특히 웨이퍼 에지(318)에 가까운 영역(316)에서, 잔여 비평탄도를 남길 수 있다. 도시된 예에서, 웨이퍼(W)는 웨이퍼(W1)의 보울 형상을 갖는 것으로 가정한다. 결과적으로, 잔여 비평탄도는 에지 영역(316)에서, 웨이퍼 표면에서 약간의 상승의 형태를 취한다. 돔 형상의 기판(W2)의 경우에, 잔여 비평탄도는 웨이퍼 에지를 향하여 하강 부분(dip)의 형태를 취한다. 안장 형상의 기판(W3)의 경우에, 그 잔여 비평탄도는 웨이퍼 주변의 일부 영역들 주위의 하강 부분(dip) 및 다른 영역들에서의 상승 부분의 형태를 취할 수 있다.

도 5에는 도 1의 리소그래피 장치의 정렬 센서(AS)들을 사용하여, 세 개의 상이한 기판들 전체에 걸친 위치들의 어레이에서 측정된 위치 편차들을 도시하는 세 개의 벡터 플롯들(402, 404, 406)이 있다. 각 위치에서, 하나 이상의 정렬 마크들이 제공되고, 도 1의 마크들(P₁ 및 P₂)에 의해 개략적으로 표현된다. 이러한 유형의 플롯이 통상적으로 사용되며, 당업자는 위치 편차들을 나타내는 벡터들의 길이들이 크게 과장되었음을 이해한다. 실제로 편차들은 나노 미터 또는 수 나노 미터 단위일 수 있다. 이들 위치 편차들이 현재 층에서 기준 층과 상이하면, 그리고 그들이 패터닝 동작 동안 적용되는 패턴의 적절한 위치 설정에 의해 보정되지 않으면, 오버레이 오류가 발생한다.

이 세 가지 플롯들에서, 세 가지 매우 상이한 특성들이 위치 편차들에서 인식될 수 있음을 알 수 있다. 플롯(402)에는 균일한 축소 효과가 있으며, 이는 정렬된 마크들의 측정된 위치들이 정상적인 위치들에 비해, 웨이퍼의 중심쪽으로 이동된다는 것을 의미한다. 반대로, 플롯(404)의 경우, 균일한 확배율 효과가 관찰되며, 이는 정렬 마크들의 측정된 위치들이 그들의 정상적인 위치들에 비해 웨이퍼의 에지를 향해 바깥쪽으로 이동됨을 의미한다. 제3플롯(406)에는 X 방향의 축소 및 Y 방향의 확배율이 있는, 비대칭 특성이 관찰된다. 이러한 비대칭 형상은 리소그래피 장치 및 그의 기준 프레임의 X 축 및 Y 축에 대한 임의의 방향으로 발생할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

이제, 적용되는 패턴들의 위치 설정이 기반되는 정렬 모델이 이 왜곡을 쉽게 보정할 수 있기 때문에, 도 5에 도시된 웨이퍼-스케일 확배율 및 축소 특성들은 일반적으로 적용되는 패턴에서 오버레이 오류들을 발생시키지 않는다. 그러나, 특히 기판의 에지 영역들에서의 잔여 비평탄도는, 정렬 모델에 의해 쉽게 보정될 수 없는 면내 위치 편차들을 야기할 수 있다. 이에 대한 이유들은, 예컨대, 영향을 받은 에지 영역들에서 정렬 마크들의 충분한 샘플링 밀도의 부족 및/또는 매우 국부화된 편차들의 보정을 허용하는 정렬 모델에서의 충분한 파라미터들의 부족을 포함할 수 있다. 유사하게, 잔여 비평탄도는 국부적인 포커싱 오류들을 유발할 수 있다. 높이 센서(LS)를 사용하여 얻어진 높이 지도 데이터는 이러한 국부적인 변이들을 나타내는 공간 분해능(spatial resolution)을 갖지 않을 수 있다. 원리적으로, 각각의 웨이퍼의 뒤틀린 형상을 미리 측정함으로써, 클램핑 작용의 모델이 웨이퍼 에지 부근의 잔여 편차들을 예측하는데 사용될 수 있다. 그런 다음 적절한 알고리즘에 의해, 이를 보정할 수 있다. 그러나 웨이퍼 형상을 측정하기 위한 툴들이 용이하게 이용 가능하지만, 대량 제조 설비 내의 모든 웨이퍼를 측정하기 위한 그러한 툴들을 제공하고 조작하는 것은 매우 비용이 많이 들 것이며, 생산성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

본 발명자들은 웨이퍼가 클램핑 힘들(clamping forces)에 의해 평탄화된 후에 정렬 센서들에 의해 수행된 위치 측정값들의 전체 특성들을 인식함으로써, 클램핑 전에 웨이퍼 형상을 임의로 직접 측정할 필요 없이, 장치는 그 힘 작용이 없는 상태(free forced state)에서의 뒤틀린 웨이퍼의 형상에 관해 추론할 수 있다는 것을 인식하였다. 클램핑 힘들에 의해 평탄화됨에 따라 보울 형상의 웨이퍼의 응력들을 모델링하면, 기판의 상부 층이 플롯(402)에서 볼 수 있는 축소 특성을 유도하는 반경방향 내측 방향으로 응력을 받게될 것이라는 것을 볼 수 있다. 결과적으로, 플롯(402)에 의해 도시된 축소 특성을 인식함으로써, 리소그래피 장치는 임의의 특별한 측정 없이, 웨이퍼(W1)의 경우에서와 같이 웨이퍼의 힘 작용이 없는 형상이 보울 형상인 것으로 추론할 수 있다. 유사하게, 변형된 웨이퍼들의 클램핑에서 응력들의 모델링은 플롯(404)에 의해 도시된 확배율 특성이 웨이퍼(W2)와 유사한 돔 형상인 힘 작용이 없는 형상을 나타내는 것을 제안한다. 유사하게, 플롯(406)에 의해 도시된 비대칭 배율 효과는 웨이퍼(W3)와 유사하게 뒤틀린 웨이퍼에 대한 안장 형상을 나타낼 수 있음을 알 수 있다.

기판의 상부 표면에 부여되는 정확한 면내-왜곡 특성은 조사, 식각, 어닐링 등에 적용되는 다양한 물리적 및 화학적 처리들뿐만 아니라 그것에 적용된 층 구조, 재료들 및 패터닝 작업들에 의존할 것이다. 클램핑 힘들 하에서 기판 작용의 모델링은 브루너(Brunner) 등에 의한 논문인 "웨이퍼 형상의 특성화 및 비균일 응력을 갖는 실리콘 웨이퍼들 상의 오버레이 오류" , 및 SPIE에 의해 (2013년 10월 12월) 출간된 Micro/Nanolith MEMS MOEMS의 12(4), 043002 저널에서 설명된다. 유사한 모델링 및 예측 기술들이 본 장치에 적용될 수 있다. 브루너(Brunner) 등의 논문의 내용들은 본 명세서에 참고로 포함된다. 공개된 국제 특허 출원은 국부적인 높이 변화들(variations)(비평탄도)이, 적용되는 패턴에서 면내 위치 설정 오류들과 예상될 수 있는 포커싱 오류들을 어떻게 초래하는지 더 설명한다.

도 6은 본 발명의 원리들에 따라 에지 영역에서 보정값(a correction)을 구현하는, 리소그래피 장치의 동작을 요약한 간단한 흐름도이다. 이 목적을 위한 리소그래피 장치는 기판에 디바이스 패턴을 적용하기 위한 준비로 기판을 클램프하기 위한 기판 지지체를 포함한다. 도 1의 예시적인 장치에서, 각 기판에 대한 기판 지지체는 기판 테이블들(WTa/WTb) 중 하나 또는 다른 하나이다. 상기 장치는 상기 패턴을 적용하기 전에 클램핑된 기판 전체에 걸쳐 분포된 피처들의 위치들을 측정하기 위한 정렬 센서를 더 포함한다. 정렬 센서에 의해 측정된 위치들은 기판의 평면 내의 위치들, 즉 X 및 Y 방향의 위치들 또는 위치 편차들이다. 도시된 예에서, 하나 이상의 높이 센서들(LS)이 Z 방향의 기판 표면의 위치 및/또는 위치 편차들을 측정하기 위해 제공된다. 정렬 센서(AS)의 일례는 기판 상에 패터닝 동작이 수행되는 노광 스테이션(EXP)으로부터 분리된, 측정 스테이션(MEA)에서 도 1에 도시된다. 다른 실시예들에서, 다수의 정렬 센서들이 제공될 수 있고 그리고/또는 이들은 패터닝 시스템과 보다 근접하게 구성될 수 있다.

리소그래피 장치의 패터닝 시스템은 (도 1의 예에서) 기판(W) 및 패터닝 디바이스(MA)를 위한 다양한 위치 설정 서브 시스템들 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 패터닝 시스템은 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 포함하며, 리소그래피 장치 제어 유닛은, 상기 리소그래피 장치를 제어하여 상기 클램핑된 기판에 패턴을 적용하는 한편, 상기 정렬 센서에 의해 측정된 위치들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적용되는 패턴을 위치설정하도록 연결되고 프로그래밍된다.

동작시, 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼는 단계(LD)에서 장치로 로딩되고 단계(CL)에서 기판 테이블 상에 클램핑된다. 기판들은 정렬 센서(AS) 및 높이 센서(LS)를 사용하여 측정된다. 정렬에 기초한 정렬 모델(ALM)은 노광 스테이션(EXP)에서 수행된 패터닝 단계(PAT)에서의 적용되는 패턴의 위치 설정을 제어하는데 사용된다. 높이 센서로부터의 높이 맵 데이터는 패터닝 단계에서 초점을 제어하기 위해 포커스 제어 모듈(FOC)에서 사용된다. 패터닝 단계(PAT)에서 각각의 타겟부에 패턴이 적용된 후에, 기판은 도 2에 도시된 바와 같이, 패턴에 따라 디바이스 피처들을 생성하도록 처리된다. 기판은 상술한 방식으로, 모든 제품 층들이 완성될 때까지 추가의 패터닝 및 처리 단계들로 되돌아간다.

정렬 센서 측정값들 및 정렬 모델(ALM)을 사용하여, 기판 테이블 상에 클램핑될 때 뒤틀린 웨이퍼에서의 응력들로부터 초래될 수 있는 확배율 또는 다른 효과들이 크게 교정된다. 그러나 상술한 바와 같이, 정렬 모델은, 클램핑 힘들에 의해 뒤틀린 웨이퍼의 평탄화가 완벽하게 달성되지 않는 경우, 기판의 에지 영역에서의 국부적인 위치 편차들을 검출할 수 없고, 그리고/또는 보정하지 못할 수도 있다. 본 발명의 원리들에 따르면, 도 6의 방법은 어떻게 도 1의 리소그래피 장치의 패터닝 시스템이 기판의 에지 영역에서 적용되는 패턴의 위치 설정에 보정값을 적용하도록 구성되는지를 보여준다. 이 보정값은 APC 시스템(250)에 의해 적용될 수 있는 보정값들 및 임의의 정렬 보정값들에 추가된다. 도 5를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 이러한 추가적인 보정값은 힘 작용이 없는 웨이퍼 형상이 측정되거나 알려지는 것을 절대적으로 요구하지 않는다. 오히려, 이는 정렬 센서에 의해 기판 전체에 걸쳐 측정된 위치들에서, 즉 정렬 데이터에서, 틀어짐-유발 특성의 인식에 기초한다.

도 6의 흐름도에서, 정렬 센서들로부터 수신된 정렬 데이터에 기초하여 단계(FFW)가 수행된다. 원칙적으로, 이 정렬 데이터는 임의의 기판에 패턴들을 적용하기 위한 준비들의 일부로서 통상적으로 측정될 데이터이다. 원하는 경우 추가적인 측정들이 이루어지더라도 추가적인 측정 오버 헤드는 필요하지 않는다. 단계(FFW)에서, 도 5에 도시된 특성들 중 하나 또는 다른 특성의 인식에 기초하여, 로딩되고 클램핑된 기판의 힘 작용이 없는 형상이 추정되거나 추론된다. 실제로, 이들 특성들 중 하나 이상은 웨이퍼마다 다른 진폭을 나타낼 수 있다. 단계(FFW)에서 추론된 힘 작용이 없는 형상의 높이 변화들의 진폭은 응답으로 달라질 수 있다.

웨이퍼의 힘 작용이 없는 형상의 추정을 결정한 후, 기판의 하나 이상의 영역들에서 국부적인 위치 편차들을 추정하기 위해 클램핑 모델 단계(WCM)가 수행된다. 이러한 위치 편차들은 특히 웨이퍼-스케일 특성 자체로 표현되지 않은 것들이다. 즉, 클램핑 이전의 웨이퍼가 보울 형상, 돔 형상 또는 소정 크기의 안장 형상을 가진다는 것을 인식한 경우, 클램핑 모델은 높이 및/또는 면내 위치에서 어떤 국부적인 편차들이 나타나기 쉬운지 예측한다. 클램핑 모델은 분석적으로 및/또는 수치 시뮬레이션에 의해 및/또는 이전에 처리된 기판들로부터의 기계 학습에 의해 정의될 수 있다. 추가적인 단계(WCOR)는 적용되는 패턴의 위치 설정에 미치는 틀어짐-유발 효과들의 영향을 줄이기 위해 패턴닝 단계(PAT)에서 사용된 보정값들을 정의하기 위해 클램핑 모델의 출력을 사용한다. 상기 보정값들은 예컨대, 웨이퍼가 볼 또는 우산 형상(도 3의 W1 및 W2)으로 휘게 될 때 반경 방향으로 대칭인 패턴을 가질 수 있으며, 또는 뒤틀린 웨이퍼가 안장과 같은 모양(도 3의 W3)과 더 유사할 때, 보다 복잡한 패턴을 가질 수 있다. 후자의 경우, 보정 패턴은 (기판의 평면 내에서) 안장 형상의 (회전) 배향과 연관된 배향을 갖는다.

뒤틀린 웨이퍼들의 클램핑에 의해 야기된 면내-왜곡들을 모델링하고 보정하는 것 이외에 또는 대신에, 포커스 제어 모듈(FOC)에 이르는 점선으로 도시된 바와 같이, 국부적 높이 편차들은 또한 모델링되고 보정될 수 있다.

이전에 언급한 바와 같이, 기판 테이블은 가변 클램핑 특성을 제공할 수 있고, 예정된 형상을 갖는 웨이퍼의 최적 클램핑을 제공하도록 의도된 기판들 종류 또는 각각의 기판을 위해 클램핑 레시피가 정의될 수 있다. 각각의 웨이퍼가 실제로, 형상의 정도(진폭) 또는 형상 그 자체의 유형 중 어느 하나에서, 상이한 형상을 갖는 경우, 단계(FFW) 또는 단계(WCM)에서 현재 기판에 적용된 클램핑 레시피가 이상적인 것이 아닌 것으로 결정될 수 있다. 원한다면, 재-클램프 명령(RC)을 내릴 수 있으며, 클램핑 단계(CL)가 새로운 클램핑 특성으로 반복되어, 현재 웨이퍼의 실제 형상에 보다 적합하게 되도록 할 수 있다. 재-클램핑 명령을 내릴지는 관측된 틀어짐-유발 특성과 사용된 클램핑 특성을 단순히 비교하여 결정할 수 있다. 대안으로, 상기 결정은 관찰된 특성의 진폭에 대한 참조에 의해 및/또는 클램핑 모델(WCM)에 의해 예측된 국부적인 비평탄도의 진폭 및/또는 범위에 대한 참조에 의해 규정될(qualified) 수 있다.

이러한 재-클램핑 동작은 특히 기판이 재-클램핑 된 후에 정렬 센서를 사용하는 측정들이 반복되어야 하므로, 기판을 처리하기 위한 사이클 시간을 증가시킨다. 사이클링 시간의 이러한 증가는 정렬 센서를 사용하여 개략적 세트의 위치 측정들이 이루어진 후에 단계(FFW) 및/또는 단계(WCM)를 수행함으로써 최소화될 수 있다. 적절한 클램핑 특성이 적용되었음이 확인된 후 전체 세트의 정렬 측정들이 수행될 수 있다. 사이클 시간의 증가는 또한 각 기판에 틀어짐의 형태 및 진폭이 존재할 수 있다는 것을 예측함으로써 최소화될 수 있다. 예컨대, 동일한 프로세스들을 거치는 많은 유사한 기판들에서, 웨이퍼들의 대부분 또는 모두가 유사한 형상들을 가질 것으로 예상되어야 한다. 예외적인 경우들에서만 재-클램핑이 요구될 것이다. 이 로트(lot) 및 유사한 로트들에서의 기판들의 계속 진행중인 처리 단계 동안, 추론된 힘 작용이 없는 웨이퍼 형상들에 기초하여 미래의 기판들에 사용하기 위해, 업데이트된 클램핑 레시피(CR)가 출력될 수 있다.

일부 실시예들에서의 또 다른 특징은 과도한 뒤틀림이 검출되는 경우, "뒤틀림 경보" 플래그(a "warp alert" flag)(WA)(도 6)의 발생이다. 상기 플래그는 영향을 받는 기판 또는 기판들과 연관되어 있으며, 그것들이 심하게 영향을 받아 그것들은 추가 처리에서 생략되거나 추가 분석의 대상이 되어야 한다. 뒤틀림 경보 플래그(WA)는 예컨대 인식된 틀어짐-유발 특성이 설정된 경보 기준 또는 기준들을 초과할 때 생성될 수 있다. 하나 이상의 경보 기준은 예컨대 관측된 특성의 진폭을 나타낼 수 있다. 대안으로 또는 추가적으로 그들은 클램핑 모델(WCM)에 의해 예측된 국부적인 비평탄도의 진폭 및/또는 범위를 나타낼 수 있다. 원한다면, 극단적인 경우에, 기판은 "불량"으로 표시되어 패터닝 작업을 완료하지 않고 리소그래피 장치로부터 자동적으로 배출될 수 있다.

이제, 당업자는 뒤틀린 기판의 평탄도와는 상당히 무관한 원인을 갖는, 배율(magnification)과 같은 특성들이 많은 기판들에서 발견될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예컨대, 기판 및/또는 기판 테이블의 가열은 일반적으로 기판의 재료의 팽창을 초래할 것이고, 결과적으로 도 5의 벡터 플롯(404)과 유사한 배율 특성을 발생시킬 것이다. 가열의 이러한 증상이 뒤틀린 웨이퍼를 클램핑하는 증상이라고 단순히 가정된다면, 클램핑 모델 단계(WCM)는 실제로 존재하지 않는 에지 영역의 국부적인 편차들을 예측할 것이다. 적용된 보정값들에 의해 리소그래피 프로세스의 성능을 향상시키는 대신에, 성능은 실제로 악화될 수 있다.

따라서, 실제적인 실시예에서, 단계(FFW)는 정렬 센서 위치 측정값들 외에 중요한 추가적인 정보를 수신한다. 이 추가적인 정보의 예들은 도 6의 흐름도 상의 점선으로 표시되어 있다. 기판들과 연관된 컨텍스트 데이터(CDAT)는 기판의 이력 및/또는 리소그래피 장치 내에 존재하는 조건들을 특정하는 데이터를 포함한다. 그러한 조건 중 하나는 온도이다. 또 다른 조건은 기판 테이블의 설계 세부 사항 및/또는 기판 테이블의 마모 상태일 수 있다. 높이 센서(LS)로부터의 높이 데이터가 또한 공급될 수 있으며, 이는 특정한 뒤틀린 형상의 추론을 지원하거나 저해하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서 정렬 센서(AS)는 스스로 측정값들과 함께 품질 등급 또는 신뢰도 등급을 전달할 수 있다. 예컨대, 방사선의 다중 파장들을 사용하는 정렬 센서들은 신호들을 비교함으로써 정렬 마크 변형과 같은 문제가 검출될 수 있다는 아이디어와 함께, 이전에 공개되었다.

점선 데이터 경로들에 의해 도시된 바와 같이, APC 시스템(250)은 검사 장치(MET)로부터의 계측 데이터를 사용하여 프로세스의 제어를 갱신한다. 많은 이전에 처리된 기판들의 계측에 기초한, APC 시스템(250)으로부터의 데이터는 또한 정렬 데이터에서 관측된 특성들이 특정한 뒤틀린 형상을 정확히 나타내는 가능성을 확인하거나 감소시키는데 사용될 수 있다. APC 시스템이 패터닝 시스템에 자체 보정들을 제공하기 때문에, 추가 보정들(WCOR)은 다른 곳에서 생성된 보정들을 복제하지 않도록 계산됨을 이해할 것이다. 동시에, APC 시스템은 유사한 유형의 많은 기판들 및 처리 이력에 영향을 미치는 편차들을 측정 및 예측하고 보정할 수 있지만, 패터닝시 개별 기판들 상의 정렬 센서에 의해 행해진 위치 측정들에 주로 기초하는, 추가적인 보정들(WCOR)은 임의의 추가적인 측정 오버 헤드를 요구하지 않고 웨이퍼 단위 보정(a wafer-by-wafer correction)을 허용한다.

특정 힘 작용이 없는 형상의 추론을 개선하는 데 사용될 수 있는 정보의 또 다른 예들은 기판 그 자체에 적용되는 프로세스의 세부 사항들, 예컨대 이전 단계들에서 적용되는 패턴, 기판의 전면(상부) 및/또는 후면 측 상의 스택(증착된 재료들), 을 포함한다. 예컨대, 심하게 패터닝되고 처리된 층은 하부 기판보다 측 방향으로 확장될 수 있다.

요약하면, 위의 예에서, 추가적인 보정값들이 계산되어 22 개 또는 3 개의 별개의 단계들에서 기판의 에지 영역에 적용된다. 단계(FFW)에 의해, 기판 전체에 걸쳐 측정된 위치들에 적어도 부분적으로 기초하여, 뒤틀린 기판의 하나 이상의 형상 특성들이 추론된다. 그 다음, 단계(WCM)에서, 추론된 형상 특성들에 적어도 부분적으로 기초하여, 기판 지지체에 의한 클램핑에 응답하여 뒤틀린 기판의 변형을 시뮬레이션하기 위해 클램핑 모델이 계산된다. 그런 다음 단계(WCOR)에서, 시뮬레이션 된 변형에 적어도 부분적으로 기초하여, 하나 이상의 보정값들이 계산된다. 이러한 상이한 단계들은 패터닝 시스템 내의 하나 이상의 프로세서들 상에서 실행되는 각각의 소프트웨어 모듈들에 의해 구현될 수 있다. 이들 프로세서들은 기존의 리소그래피 장치 제어 유닛의 일부이거나 또는 목적을 위해 추가된 추가적인 프로세서들일 수 있다. 다른 한편으로, 단계들의 기능들은, 원한다면, 단일 모듈 또는 프로그램에 결합될 수 있거나, 상이한 서브-단계들 또는 서브-모듈들로 세분되거나 결합될 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 위치 편차들이 계산될 수 있으며, 그 다음 별도의 단계로서 보정값들로 바뀔 수 있다. 대안으로, 단계(WCM) 및 단계(WCOR)가 효과적으로 하나의 단계로 결합되도록, 시뮬레이션 및/또는 검색(look up, 룩업)에 의해 보정들이 직접 계산될 수 있다.

특정 실시예에서, 단계들(FFW 및 WCM)은 명확하게 구분되는 단계들로서 수행되지 않는다. 오히려, 패터닝 시스템은 룩업 테이블을 질의하기 위해 정렬 센서 데이터 및 다른 연관 정보를 사용함으로써 그리고 추가적인 보정값들을 적어도 부분적으로 정의하는 데이터를 검색함으로써 보정값을 생성하도록 구성된다. 이러한 룩업 테이블은 예컨대, 점선 박스(602) 내의 기능들을 수행할 수 있고, 그리고/또는 단계(WCOR)의 기능들을 포함할 수 있다. 룩업 테이블은 단계들(FFW 및 WCM)과 유사한 단계들에 기초하여 사전-프로그래밍함으로써 설정될 수 있다. 대안으로, 룩업 테이블은 웨이퍼 형상 측정 툴들을 사용하여 웨이퍼 형상들을 선택적으로 직접 측정할 수 있는, 다수의 기판들 처리의 경험적 관측들에 기초하여 전적으로 설정될 수 있다.

룩업 테이블들과 모델들을 결합한 하이브리드 방법들이 적용될 수 있다. 예컨대어, 룩업 테이블은 하나의 웨이퍼 형상 또는 다른 것을 나타내는 특성의 일반적인 형태를 인식하는 데 사용될 수 있는 반면, 진폭 값은 적용된 보정값의 크기(amplitude)를 설정하는 데 사용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 특히 기판(W)의 에지 영역(316)은 기판 지지체(WT)를 향한 기판(W)의 클램핑에서의 결함들로 인한 잔여 비평탄도를 나타낸다. 불완전한 클램핑의 중요한 원인은 기판 지지체(WT)의 특성들과 연관된다. 도 7은 기판 지지체(WT)에 클램핑된 기판(W)을 도시한다. 기판 지지체(WT)는 기판(W)에 접촉면을 제공하는 지지체 구조들(701)(예컨대, 기둥들, 버얼들)이 일반적으로 제공된다. 대안으로, 복수의 지지체 구조들 대신에, 기판에 대한 접촉면으로서 하나의 커다란 (기판에 필적하는 크기를 갖는 일반적으로 원형의 큰 버얼)지지체 구조가 또한 제공될 수 있다. 통상적으로, 지지체 구조 또는 지지체 구조들은 기판(W)의 에지(718)까지 완전히 확장되는 것은 아니다; 가장 바깥쪽 지지체 구조(702)는 기판(W)의 반경(Ro) < 반경(R) 에 위치된다. 기판 지지체(WT) 전체에 걸친 지지체 구조들의 확장 및/또는 범위는 기판 지지체(WT)의 중요한 특징이다. 지지체 구조들에 의해 지지되지 않는 기판의 부분(716)은, 예컨대 진공 흡입이 기판의 에지 근처에 제공되지 않거나 또는 진공 흡입이 에지 영역(716)에서 상당히 상이하게(덜 효과적) 작용하기 때문에, 일반적으로 실질적으로 클램핑 힘들로부터 자유롭다. 기판을 기판 지지체에 클램핑하는 동안, 지지체 구조들(701)에 의해 지지되는 기판의 영역(710)은 지지되지 않고 클램핑되지 않은 영역(716)과는 다르게 작용한다. 예컨대, 보울 형상의 기판(도 3의 w1)이 기판 지지체 상에 배치되고 이어서 클램핑 될 때, 기판의 에지 영역(716)은 지지된 영역(710)이 실질적으로 편평한 동안 원래의 (클램핑되지 않은; "힘 작용이 없는") 보울 형상을 부분적으로 보존한다.

기준 평면(도 7의 수평 점선)의 법선을 따른 웨이퍼 표면 위치의 편차는, 기판이 언댐핑된 상태(an undamped state)에 있을 때 w(x, y)로 표시되고, 기판이 기판 홀더에 클램핑된 경우에 w"(x, y)로 표시된다. 일반적으로, w(또는 w")는 기판(W) 상의 위치와 연관된 x 및 y 좌표의 함수이다. 함수 w(x, y)는 기판의 높이 맵으로 정의된다. 높이 맵은 회전 대칭일 수 있고, 이 경우 높이 맵은 기판 반경의 함수로서 표현될 수 있다:

, 지지된 영역(710)은 다음과 같이 기술된다:

, r =< Ro 이며 에지 영역(716)은 r > Ro이다. 힘 작용이 없는 상태(예컨대, 기판(W)에 가해지는 중요한 클램핑 힘이 없음)에서 기판(W)에 대해 높이 맵 w(x, y)가 결정된다(예컨대, 예측되고, 시뮬레이션되고 또는 측정된다). 기판(W)의 높이 맵 w(x, y)는 일반적으로 KLA Tencor PWG 또는 Ultratech Superfast 시스템과 같은 전용 웨이퍼 형상 계측 툴링(tooling)을 사용하여 측정된다 (참고 문헌 : i) Brunner, T.A., Zhou, Y., Wong, C.W. Morgenfeld, B., Leino, G. 및 Mahajan, S., "프로세스 유도 오버레이 및 초점 문제들을 개선하기 위한 패턴화 된 웨이퍼 형상(Patterned wafer geometry, PWG) 계측", Proc. SPIE 9780, 97800W (2016) 및 ii) Anberg, D., Owen, DM, Lee, B.H., Shetty, S. 및 Bouche, E., "CGS 기술을 사용하는 리소그래피 프로세스들의 오버레이 제어를 위한 피드-포워드 전략 연구", ASMC 2015, 395 (2015)). 이들 툴들은 간섭계 방법들을 이용하여 힘 작용이 없는 상태에서 기판의 형상을 도출한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 비평면 기판의 클램핑은 후속하는 패터닝 단계들 동안 오버레이 오류들을 야기하는 기판의 면내-왜곡 (일반적으로 "IPD"로 지칭 됨)을 초래할 수 있다. 기판의 에지 영역(716)은 또한 현저한 잔여 비평탄도 w(r> Ro) 또는 소위 면외-왜곡 (일반적으로 "OPD"로 지칭 됨)을 나타낼 것이다.

IPD는 기판의 휨(bending)과 응력 성분들의 존재로 인한 기판 상의 위치의 측방향 변위 u(x, y)를 표현한다. 웨이퍼 표면에서의 측방향 변위 u(x, y)는 (참고 문헌: T.A. Brunner, e.a., J. Micro/Nanolith, MEMS MOEMS 2014, 043002) 기판의 두께 'T'와 방정식 (Ι)에 따른 기판 형상 w(x, y)의 국부적인 도함수(derivative)에 의존한다.

방정식 (Ι)의 우변의 첫 번째 항(term)은 기판에 적용된 박막 응력의 면내 성분이며, 일반적으로 기판에 적용된 층들(도시되지 않음)에 의해 유발된다. 박막 응력은 예컨대 층의 열 팽창 계수와 기판의 열 팽창 계수 간의 차이로 인해 유발될 수 있다. 식 (I)의 우변의 두 번째 항은 기판의 휨에 의해 유발된 응력에 기인한 측방향 변위를 표현한다.

완벽하게 (편평한) 클램핑된 기판(W)의 경우에, 기판의 휨으로 인한 측방향 변위들은 실질적으로 영(0)이 된다. 따라서, 기판 홀더에 (가까이) 최적으로 클램핑된 기판의 영역(710) 전체에 걸쳐, 휨 연관 IPD (식 (I)의 제2항)가 남지 않는다. 이는 기판 홀더에 최적으로 클램핑 되지 않은 기판의 영역(716)에 대해 상이하다. 박막 응력 유도 측방향 변위(식 (I)의 제1항)는 영역들(710 및 716) 모두에 대한 IPD에 기여한다. 그러나 상기 박막 응력 유발 측방향 변위는 일반적으로 기판에 적용된 정렬 피처들의 위치 측정값들을 사용하여 나타낸다. 정렬 측정값들에 기초하여 리소그래피 프로세스 또는 리소그래피 장치의 세팅들의 후속적인 보정(예컨대, 투영 렌즈 배율 및/또는 기판 지지 포지셔닝)이 통상적으로 구현된다. 일반적으로, 리소그래피 장치 (또는 프로세스)의 보정 후에, 박막 응력 성분들로 인한 실질적인 IPD는 남아 있지 않을 것이다. 남아있는 유일한 IPD 항은 기판의 영역(716)에서의 휨 연관 측방향 변위이다.

이 항(식 (I)의 제2항)은 방정식(II)에 따라 계산된다.

높이 맵 w"(x, y)는 클램핑된 기판의 표면과 연관된다.

클램핑 되지 않은 영역(716)에 대해, 클램핑된 기판의 높이 맵 w"(x, y)의 구배는 보정 항(a correction term) 및 클램핑 되지 않은 기판의 높이 맵 w(x, y)의 구배(gradient)로부터 유도될 수 있음이 확인된다. 상기 보정 항은 기본적으로 클램핑 되지 않은 영역(716)의 높이 맵의 구배에 대한 기판의 영역(710)을 클램핑하는 효과를 모델링한다. 보정 항은 기판 전체에 걸쳐 높이 맵 구배의 연속성의 원리로부터 유도된다. 보정 항은 기판의 클램핑된 영역과 클램핑 되지 않은 영역 사이의 경계 (r = Ro)에서 클램핑 되지 않은 기판의 높이 맵 구배와 동일하다는 것이 유도된다. 상기 보정 항 'Cor'은

이므로 IPD는 클램핑 되지 않은 높이 맵 w(x, y)의 함수로 표현될 수 있다

기판 지지체의 특성들에 기초하여, 반경(Ro)이 결정될 수 있고, 이어서 높이 맵 w(x, y)의 구배가 영역 (R = Ro)에서 기판에 대해 결정될 수 있다. 식 (III)은 기판(W)의 영역(716)의 잔여 비평탄도 (예컨대, 잔여 휨)에 의해 야기된 IPD의 정확한 예측을 허용한다.

지지체 구조들(701)은 기판 지지체(WT)의 특정 구성에 따라 배치되어, 영역들(710 및 716)의 연장을 결정하고, 따라서 식 (III)이 IPD를 예측하는데 적용 가능한 기판 상의 영역을 결정한다. 일반적으로, IPD는 리소그래피 프로세스의 오버레이 오류와 밀접하게 연관되어 있으므로, IPD를 보정하거나 적어도 리소그래피 프로세스의 오버레이 성능에 대한 IPD의 영향을 완화하는 것이 중요하다. 예측된 IPD는 이후에 상기 IPD의 (오버레이) 효과들을 완화시키는 상기 리소그래피 프로세스 또는 리소그래피 장치에 대한 보정값을 결정하는데 이용될 수 있다. 이는 예컨대 기판의 (에지) 영역(716) (예컨대, 기판의 (중앙) 영역(710)에 적용되지 않은 보정)을 특별히 목표로 하는 보정값일 수 있다. 상기 보정값은 투영 렌즈 조정 또는 리소그래피 공중 중에 적용되는 기판 지지체 위치의 조정과 연관될 수 있다.

일 실시예에서, 기판의 영역의 높이 맵이 결정되며, 이때 상기 영역은 기판 지지체의 특성에 기초하여 결정되고, 보정값은 높이 맵 및 기판 지지체의 특성에 기초하여 결정된다;

일 실시예에서, 상기 보정값은 기판의 영역의 면내-왜곡의 계산에 기초한다.

일 실시예에서, 상기 보정값은 리소그래피 프로세스의 오버레이에 대한 기판의 영역의 면내-왜곡의 효과의 완화에 기초한다.

일 실시예에서, 상기 보정값은 리소그래피 장치의 투영 렌즈 조정과 연관된다.

일 실시예에서, 상기 보정값은 리소그래피 프로세스 동안 기판 지지체의 위치의 조정과 연관된다.

일 실시예에서, 기판의 높이 맵은 기판의 힘 작용이 없는 형상의 간섭계 측정으로부터 결정된다.

일 실시예에서, 기판 지지체의 특성은 기판 지지체 구조들의 분포이다.

일 실시예에서, 기판의 영역(716)은 기판 지지체(WT) 상에 제공된 지지체 구조들(701)에 의해 지지되지 않는다.

일 실시예에서, 영역(716)은 기판의 에지 영역이다.

기술된 바와 같이, 기판의 클램핑 되지 않은 영역에 남아있는 IPD는 리소그래피 장치에 의해 보정될 수 있다. 영역(716)에 대해서 또한 OPD는 중요 할 수 있고, 따라서 소위 초점 보정(투영 렌즈의 초점 위치의 변화 또는 광축을 따르는 기판 지지체의 이동에 의해 구현됨)은 리소그래피 프로세스의 수행에 유리할 수 있다.

기판에 적용된 피처들의 측방향 변위들을 예측하기 위해 측정된 높이 맵 w(x, y)를 사용하는 것과 유사하게, 기판의 클램핑 되지 않은 영역에서 발생하는 면외 변위들 (포커스 오류) 또한 예측될 수 있다. 이러한 면외 변위들은 높이 지도 w"(x, y); OPD(r > Ro) = w"(r > Ro) 로부터 직접 유도될 수 있다. 클램핑된 높이 맵 w"(x, y)는 r = Ro (w"(r)의 연속성)에 대해 w(r)의 값이 실질적으로 영(0)이고 그 도함수

가 기판 전체에 걸쳐 연속한다는 사실을 이용하여 클램핑 되지 않은 높이 맵 w(x, y)으로부터 도출될 수 있다. 다음 방정식은 클램핑된 영역 외부의 반경(r)의 함수로서 면외 변위(OPD)를 표현한다.

식 (IV)는 r > Ro 인 경우 반지름 r의 함수로서 OPD를 예측하는 데 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 리소그래피 장치에 대한 보정값은 기판 지지체에 차선으로 클램핑되는 기판의 영역의 면외-왜곡의 계산에 기초한다. 상기 보정값은 높이 맵 데이터 및 기판 지지체의 특성에 대한 지식을 사용하여 계산된다.

일 실시예에서, 상기 보정값은 투영 렌즈의 조정 및/또는 기판의 위치 설정이며, 이때, 상기 보정값은 기판의 차선으로 클램핑된 영역(716)의 면외-왜곡의 완화에 기초한다.

높이 맵 w(x, y)은 또한 패터닝 툴(리소그래피 장치) 내의 높이 측정값들로부터 결정될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 센서(LS) (일반적으로 "레벨 센서" 또는 "높이 센서"로 지칭 됨)는 기판(W)의 노광 전에 기판(W)의 높이 맵의 측정을 제공한다. 레벨 센서 시스템에 대한 더 많은 정보는 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공보 제US20070085991호에서 찾아볼 수 있다. 높이 측정 동안, 기판은 후속하는 패터닝 단계 동안 또한 사용되는 기판 지지체(WTb)에 클램핑된다. 도 8a는 기판의 높이 맵 측정의 결과를 나타낸다; 회색 레벨은 기판 상의 특정 위치에서의 높이 값을 나타낸다. 기판의 영역 (810)은 지지체 구조들(701)에 의해 최적으로 지지되고, 기판의 영역(820)은 높이 측정 동안 지지체 구조들에 의해 차선으로 지지되거나 지지되지 않는다. 실제로, 잔여 비평탄도가 Ro보다 작은 반경에 이르기까지 기판 높이 맵에 영향을 줄 수 있기 때문에, 영역(810)은 항상 가장 외측에 위치한 지지체 구조들(702)까지 연장되지는 않는다. 그 후, 기판의 영역(820)은 도 7에 도시된 바와 같이 영역(716)과 완전히 일치하지 않을 수 있지만, 보다 내측으로 반경 방향으로 연장된다. 따라서 도 8a의 원형 점선은 전형적으로 r = Ro에 위치하지 않지만, r = Rl < Ro에 위치한다.

기판 영역(820)은 a) 힘 작용이 없는 상태에서의 기판 및 b) 클램핑의 효과에 따라 실질적으로 형성된다. 영역(820)과 연관된 높이 측정값들은 높이 맵 w"(x, y)를 나타낸다. 측방향 변위는 측정된 높이 맵 w"(x, y)에 적용된 식 (II)를 사용하여 결정될 수 있고, 면외 변위들은 높이 맵 w"(x, y)로부터 직접 결정될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 레벨 센서 측정으로부터 얻어진 높이 맵 w"(x, y)는도 8b에 도시된 바와 같이 반경 방향 높이 맵(830)으로 바뀔 수 있다. 이차원의 높이 맵 w"(x, y)을 일차원의 방사형 높이 맵 w"(r)으로 바꾸는 방법은 기판을 삼각형 형상의 영역들(세그먼트들)(840)(도 8a에 도시된 바와 같이, 방사상으로 배향된 2개의 점선들과 기판의 외부 에지 사이의 영역)로 분할하는 것에 기초할 수 있다. 함수 w"(r)는 세그먼트마다 결정될 수 있다. 이러한 결정은 세그먼트 당 4차 방사형 다항식 w "(r) = a * r4 + b * r3 + c * r2 + d * r + e 를 높이 맵 w"(x, y)에 맞추는 것을 포함할 수 있다. 그러나 적어도 2차의 다른 다항식들을 이용할 수도 있습니다. 방사형 프로파일(profile)을 다항식 함수에 적용하는 것은 식 (II)에 따라 세그먼트 당 IPD의 분석적 결정의 사용을 허용한다. OPD는 높이 프로파일: OPD = w"(r) 의 반경 방향 맞춤으로부터 직접 얻어질 수 있다.

IPD 및 OPD의 결정에 추가하여, 결정된 방사형 함수 w"(r)는 기판의 최적으로 클램핑 된 영역(810) 및 기판의 차선으로 클램핑 된 영역(820)의 연장을 도출하는데 사용될 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이 (수직 점선), 기판이 여전히 실질적으로 편평한 기판 상에 최대 반경 위치가 존재한다. 이 위치는 기판의 각 방위각 세그먼트에 대해 결정되어, 영역(810)의 최대 반경 방향 확장과 연관된 (x, y) 위치들 (또는 대안적으로 영역(820)의 최소 반경 방향 위치)의 일반적인 맵을 도출할 수 있다.

OPD는 특정 위치 (x, y)에서 기판의 초점 오프셋을 나타내며, OPD는 리소그래피 장치의 투영 광학 장치들의 초점 평면에 대한 기판의 위치를 최적화하기 위해 리소그래피 장치의 초점 제어기에 의해 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 기판의 높이 맵은 기판 상에서 수행되는 높이 센서 측정으로부터 결정된다.

일 실시예에서, 높이 맵은 방사형 프로파일로 변환된다.

일 실시예에서, 방사형 프로파일은 기판 전체에 걸쳐 분포된 복수의 방위각 세그먼트들에 대해 결정된다.

일 실시예에서, 방사형 프로파일은 다항식 함수에 맞추어진다.

일 실시예에서, 상기 다항식 함수는 4차 다항식이다.

일 실시예에서, IPD는 방사형 프로파일 또는 다항식 함수로부터 도출된다.

일 실시예에서, OPD는 방사형 프로파일 또는 다항식 함수로부터 도출된다.

일 실시예에서, 방사형 함수는 기판의 최적으로 클램핑 된 영역(810)의 연장을 결정하는데 사용된다.

일 실시예에서, 방사형 함수는 기판의 차선으로 클램핑 된 영역(820)의 연장을 결정하는데 사용된다.

도 9는 (레벨 센서(LS), 기판 형상의 오프라인 측정 또는 정렬 데이터에 기초한 재구성을 사용하여) 측정된 높이 맵을 사용하여 리소그래피 장치 또는 디바이스 제조 프로세스를 제어하는 일반적으로 적용 가능한 흐름을 도시한다. 단계(900)에서 높이 맵 데이터가 생성된다. 이어서, 단계(901)에서 기판의 차선으로 클램핑 된 영역과 연관된 높이 맵 데이터가 결정된다. 단계(902)에서, 단계(901)에서 얻어진 높이 맵 데이터는 차선으로 클램핑 된 기판과 연관된 면내-왜곡(IPD) 및/또는 면외-왜곡(OPD) 데이터를 얻기 위해 기판 지지체의 지식과 결합된다. 단계(903)에서, 리소그래피 장치의 제어기들은 기판을 패터닝하는 동안 기판을 위치설정하기 위해 그리고/또는 투영 렌즈를 조정하기 위해 유도 된 IPD 및/또는 OPD 데이터를 사용한다.

본 발명에 따른 또 다른 실시예들이 아래의 번호가 붙은 조항들로 제공된다:

1. 기판 상에 패턴을 적용하기 위한 리소그래피 장치에 있어서, 상기 기판을 클램핑하기 위한 기판 지지체; 상기 클램핑 된 기판 전체에 걸쳐 분포된 피처들의 위치들을 측정하기 위한 정렬 센서; 및 상기 정렬 센서에 의해 측정된 위치들에 적어도 부분적으로 기초하여 적용되는 패턴을 위치설정하면서 상기 패턴을 적용하도록 구성된 패터닝 시스템을 포함하고, 상기 패터닝 시스템은 상기 정렬 센서에 의해 상기 기판 전체에 걸쳐 측정된 위치들에서 틀어짐-유발(warp-induced) 특성의 인식에 기초하여, 상기 기판의 하나 또는 그 이상의 영역들에서 상기 적용되는 패턴의 위치 설정에 대한 보정값을 적용하도록 구성되는, 장치.

2. 제1항에 있어서, 상기 틀어짐-유발 특성은 상기 클램핑에 의해 뒤틀린 기판의 변형을 나타내는 것인, 장치.

3. 제2항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 보울-형상, 돔-형상 및 안장-형상 중 적어도 하나를 갖는 뒤틀린 기판의 평탄도를 나타내는 틀어짐-유발 특성을 인식하도록 구성된, 장치.

4. 제3항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 상이한 형상의 뒤틀린 기판들의 평탄도를 나타내는 틀어짐-유발 특성들을 구별하고, 상기 인식된 특성에 의해 표시된 뒤틀린 기판의 형상에 따라 상이한 보정값들을 적용하도록 구성된, 장치.

5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 상기 틀어짐-유발 특성의 관측된 진폭에 기초한 진폭으로 상기 보정값을 적용하도록 구성된, 장치.

6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 상기 인식된 특성이 안장-형상의 기판의 평탄도를 나타내는 경우 상기 보정값의 방향을 조정하도록 구성된, 장치.

7. 임의의 상술한 항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은, (i) 상기 기판 전체에 걸쳐 상기 측정된 위치들에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 뒤틀린 기판의 하나 이상의 형상 특성들을 추론하고, (ii) 상기 추론된 형상 특성들에 부분적으로 기초하여, 상기 클램핑에 대한 응답으로 상기 뒤틀린 기판의 변형을 시뮬레이션하기 위한 클램핑 모델을 적용하며, 및 (iii) 상기 시뮬레이션 된 변형에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 보정값을 계산함으로써 상기 보정값을 생성하도록 구성된, 장치.

8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 기판 전체에 걸쳐 측정된 위치들에 적어도 부분적으로 기초하여 룩업 테이블을 질의하고, 상기 보정값을 적어도 부분적으로 정의하는 데이터를 검색함으로써 상기 보정값을 생성하도록 구성된, 장치.

9. 임의의 상술한 항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 상기 보정값을 생성하기 전에, 뒤틀린 기판의 평탄도 이외의 인자들의 영향을 감소시키기 위해 추가적인 정보를 고려하도록 구성되는, 장치.

10. 제9항에 있어서, 상기 장치는 상기 클램핑 된 기판에 대한 토포그래피 변화를 측정하기 위한 높이 센서를 더 포함하고, 상기 추가적인 정보는 상기 토포그래피 변화를 나타내는 데이터를 포함하는, 장치.

11. 제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가적인 정보는, 동일 기판상의 이전의 층에 대해 수행된 위치 측정값들; 상기 기판의 처리 이력; 상기 기판 지지체의 마모 상태; 상기 기판 및/또는 기판 지지체의 온도; 정렬 센서에 의해 수행된 측정값들의 신뢰도; 적용된 클램핑 작용; 프로세스 보정값들 중 하나 이상을 나타내는, 장치.

12. 임의의 상술한 항에 있어서, 상기 적용된 보정값은 주로 상기 기판의 에지 영역에서 상기 패턴의 위치 설정에 영향을 주는, 장치.

13. 임의의 상술한 항에 있어서, 상기 적용된 보정값은 상기 기판의 평면에 평행한 하나 이상의 방향들로 상기 패턴의 위치 설정에 영향을 주는, 장치.

14. 임의의 상술한 항에 있어서, 상기 보정값은 상기 기판의 평면에 수직인 방향으로 상기 패턴의 위치 설정에 영향을 주는, 장치.

15. 임의의 상술한 항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 상기 패턴을 적용하기 전에, 상기 인식된 특성에 응답하여 상기 기판 테이블의 클램핑 특성을 변화시키도록 추가로 구성되는, 장치.

16. 제15항에 있어서, 상기 패터닝 시스템은 사용된 클램핑 특성을 상기 인식된 특성과 연관된 클램핑 특성과 비교함으로써 상기 클램핑 특성을 변화시킬지 여부를 결정하도록 구성되는, 장치.

17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 클램핑 특성은 상기 기판의 상이한 영역들에 가해진 클램핑 힘들의 상대적 강도들 및/또는 상기 기판의 상이한 영역들에 클램핑 힘을 가하는 상대적인 타이밍에 관하여 가변적인, 장치.

18. 임의의 상술한 항에 있어서, 인식된 틀어짐-유발 특성이 하나 이상의 경보 기준을 만족할 때 작업자에게 경고하기 위한 경보 발생기를 더 포함하는, 장치.

19. 기판상의 하나 이상의 층들에 패턴들을 적용하는 단계 및 기능 디바이스 피처들을 생성하도록 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법으로서, 상기 층들 중 적어도 하나에 패턴을 적용하는 단계는, (a) 상기 기판을 기판 지지체 상에 클램핑하는 단계; (b) 상기 클램핑 된 기판 전체에 걸쳐 분포된 피처들의 위치들을 측정하는 단계; 및 (c) 상기 패턴을 상기 클램핑 된 기판에 적용하는 단계로서, 단계 (b)에서 측정된 위치들의 일부 또는 전부에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적용되는 패턴을 위치설정하면서 상기 패턴을 적용하는 단계를 포함하고, 상기 패터닝 단계 (c)는 단계 (b)에서 상기 기판 전체에 걸쳐 측정된 위치들의 일부 또는 전부에서 틀어짐-유발 특성의 인식에 기초하여, 상기 기판의 하나 이상의 영역들에서 상기 적용되는 패턴의 위치 설정에 대한 보정값을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.

20. 제19항에 있어서, 상기 틀어짐-유발 특성은 상기 클램핑에 의해 뒤틀린 기판의 변형을 나타내는 것인, 방법.

21. 제20항에 있어서, 상기 단계 (c)는 보울-형상, 돔-형상 및 안장-형상 중 적어도 하나를 갖는 뒤틀린 기판의 평탄도를 나타내는 틀어짐-유발 특성을 인식하는 단계를 포함하는, 방법.

22. 제21항에 있어서, 단계 (c)는 상이한 형상의 뒤틀린 기판들의 평탄도를 나타내는 틀어짐-유발 특성들을 구별하고, 인식된 특성에 의해 표시된 뒤틀린 기판의 형상에 따라 상이한 보정값을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.

23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (c)는 상기 틀어짐-유발 특성의 관측된 진폭에 기초한 진폭으로 상기 보정값을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.

24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c)는 상기 인식된 특성이 안장-형상의 기판의 평탄도를 나타내는 경우 상기 보정값의 방향을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.

25. 제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c)는 (i) 상기 기판 전체에 걸쳐 상기 측정된 위치들에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 뒤틀린 기판의 하나 이상의 형상 특성들을 추론하고, (ii) 상기 추론된 형상 특성들에 부분적으로 기초하여, 상기 클램핑에 대한 응답으로 상기 뒤틀린 기판의 변형을 시뮬레이션하기 위한 클램핑 모델을 적용하며, 및 (iii) 상기 시뮬레이션 된 변형에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 보정값을 계산함으로써 상기 보정값을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.

26. 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (c)는 상기 기판 전체에 걸쳐 측정된 위치들에 적어도 부분적으로 기초하여, 룩업 테이블을 질의하고 상기 보정값을 적어도 부분적으로 정의하는 데이터를 검색함으로써 상기 보정값을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.

27. 제19항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서, 상기 보정값을 발생시키기 이전에, 뒤틀린 기판의 평탄도 이외의 인자들의 영향을 줄이기 위한 추가적인 정보가 고려되는, 방법.

28. 제27항에 있어서, 상기 단계 (b)는 상기 클램핑 된 기판에 대한 토포그래피 변화들을 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 추가적인 정보는 상기 토포그래피 변화들을 나타내는 데이터를 포함하는, 방법.

29. 제27항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가적인 정보는, 동일한 기판 상의 이전의 층에 대해 수행된 위치 측정값들; 상기 기판의 처리 이력; 상기 기판 지지체의 마모 상태; 상기 기판 및/또는 기판 지지체의 온도; 상기 정렬 센서에 의해 수행된 측정값들의 신뢰도; 적용된 클램핑 작용; 프로세스 보정값들 중 하나 이상을 나타내는, 방법.

30. 제19항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적용된 보정값은 주로 상기 기판의 에지 영역에서 상기 패턴의 위치 설정에 영향을 주는, 방법.

31. 제19항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적용된 보정값은 상기 기판의 평면에 평행한 하나 이상의 방향들로 상기 패턴의 위치 설정에 영향을 주는, 방법.

32. 제19항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정값은 상기 기판의 평면에 수직인 방향으로 상기 패턴의 위치 설정에 영향을 주는, 방법.

33. 제19항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (c)는 상기 패턴을 적용하기 이전에, 상기 인식된 특성에 응답하여 상기 기판 테이블의 클램핑 특성을 변화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.

34. 제33항에 있어서, 단계 (c)는 사용된 클램핑 특성을 상기 인식된 특성과 연관된 클램핑 특성과 비교함으로써 상기 클램핑 특성을 변화시킬지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

35. 제33항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램핑 특성은 상기 기판의 상이한 영역들에 가해진 클램핑 힘들의 상대적 강도들 및/또는 상기 기판의 상이한 영역들에 클램핑 힘을 가하는 상대적인 타이밍에 관하여 가변적인, 방법.

36. 임의의 상술한 항에 있어서, 인식된 틀어짐-유발 특성이 하나 이상의 경보 기준을 만족할 때 작업자에게 경고하기 위한 경보 발생기를 더 포함하는, 방법.

37. 하나 이상의 프로세서들이 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 특성을 인식하고 보정값을 적용하도록 리소그래피 장치의 패터닝 시스템을 제어하게하는 기계-판독 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.

38. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 틀어짐-유발 특성을 인식하고 보정값을 적용함으로써 리소그래피 장치의 패터닝 시스템을 제어하도록 프로그램된 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 데이터 처리 시스템.

39. 하나 이상의 프로세서들이 제19항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계 (c)를 수행하게 하는 기계-판독 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.

40. 제19항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계 (c)를 수행하도록 프로그램 된 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 데이터 처리 시스템.

41. 기판 지지체에 클램핑된 기판 상의 하나 이상의 층들에 패턴들을 적용하기 위한 디바이스 제조 방법으로서, 상기 기판의 영역의 높이 맵을 결정하는 단계로서, 상기 영역은 상기 기판 지지체의 특성에 기초하여 결정되는, 상기 높이 맵을 결정하는 단계; 및 상기 높이 맵 및 상기 기판 지지체의 특성에 기초하여 상기 디바이스 제조 방법에 대한 보정값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

42. 제41항에 있어서, 상기 높이 맵은 상기 기판의 힘 작용이 없는 형상의 간섭계 측정값으로부터 결정되는, 방법.

43. 제42항에 있어서, 상기 높이 맵은 상기 기판 상의 높이 센서의 측정값들로부터 결정되는, 방법.

44. 제43항에 있어서, 상기 기판은 상기 측정들 동안 상기 기판 지지체에 클램핑되는, 방법.

45. 제41항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정값은 상기 기판의 영역의 면내-왜곡의 계산에 기초하는, 방법.

46. 제41항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정값은 상기 기판의 영역의 면외-왜곡의 계산에 기초하는, 방법.

47. 제45항에 있어서, 상기 보정값은 상기 기판의 영역의 면내-왜곡의 완화에 기초하는, 방법.

48. 제46항에 있어서, 상기 보정값은 상기 기판의 영역의 면외-왜곡의 완화에 기초하는, 방법.

49. 제41항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 위치 설정에 대한 보정값을 사용하면서 상기 기판에 패턴들을 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.

50. 제41항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 투영 렌즈 세팅을 조정하기 위해 상기 보정값을 사용하면서 상기 기판에 패턴들을 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.

51. 제41항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성은 상기 기판 지지체에 제공되는 지지체 구조의 연장부와 연관되는, 방법.

52. 제41항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성은 상기 기판 지지체에 제공되는 지지체 구조들의 분포와 연관되는, 방법.

53. 제41항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 영역은 상기 기판 지지체에 대한 상기 기판의 차선의 클램핑과 연관되는, 방법.

54. 제41항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 영역은 상기 기판 지지체에 제공된 상기 지지체 구조들에 의한 상기 기판의 차선의 지지와 연관되는, 방법.

55. 제41항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 영역은 상기 기판의 에지 영역을 포함하는, 방법.

56. 제44항에 있어서, 상기 높이 맵과 연관된 방사형 프로파일을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

57. 제44항 또는 제56항에 있어서, 상기 높이 맵을 세그먼트들로 분할하고 각 세그먼트에 대해 대응하는 방사형 프로파일을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.

58. 제56항 또는 제57항에 있어서, 상기 방사형 프로파일을 다항식 함수, 바람직하게는 4차, 에 맞추는 단계를 더 포함하는, 방법.

59. 제56항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 영역의 면내-왜곡은 상기 방사형 프로파일 또는 상기 다항식 함수로부터 계산되는, 방법.

60. 제56항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 영역의 면외-왜곡은 상기 방사형 프로파일 또는 상기 다항식 함수로부터 계산되는, 방법.

61. 제56항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 지지체의 특성은 상기 방사형 프로파일 또는 상기 방사형 프로파일에 맞추어진 다항식 함수로부터 결정되는, 방법.

62. 기판 상에 패턴을 적용하기 위한 리소그래피 장치에 있어서, 상기 기판을 클램핑하기 위한 기판 지지체, 상기 클램핑 된 기판의 높이 맵을 측정하기 위한 높이 센서, 및 적용되는 패턴을 위치설정하면서 상기 패턴을 적용하도록 구성된 패터닝 시스템을 포함하며, 상기 패터닝 시스템은 상기 높이 맵 및 상기 기판 지지체의 특성에 기초하여 상기 적용되는 패턴의 위치 설정에 대한 보정값을 적용하도록 구성되는, 장치.

63. 제62항에 있어서, 상기 보정값은 제41항 내지 제61항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 결정되는, 장치.

64. 하나 이상의 프로세서들이 제41항 내지 제61항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 상기 보정값을 결정하게 하는 기계-판독 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.

65. 제41항 내지 제61항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 상기 보정값을 결정함으로써 리소그래피 장치의 패터닝 시스템을 제어하도록 프로그램 된 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 데이터 처리 시스템.

결론

결론적으로, 본 발명은 뒤틀린 웨이퍼들을 클램핑함으로써 야기된 국부적인 면내-왜곡 및/또는 높이 변화들이 높이 맵 또는 정렬 측정값들을 사용하여 보정될 수 있는 리소그래피 장치 및 리소그래피 장치를 작동시키는 방법들을 제공하며, 상기 높이 맵 측정값들은 상기 리소그래피 장치 내에서 또는 상기 리소그래피 장치 외부에서 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 상술한 바와 같이 정렬 센서들에 의해 획득된 위치 데이터의 특성들을 인식하고 보정들을 적용하는 방법들을 기술하는 기계-판독 가능한 명령들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 사용하여 구현될 수 있다. 이 컴퓨터 프로그램은 예컨대 도 1의 제어 유닛(LACU) 또는 일부 다른 제어기 내에서 실행될 수 있다. 또한, 그러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이란 용어들은 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라 (예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인 파장을 갖는) 자외선(UV) 방사선 및 (예컨대, 5-20nm 범위의 파장을 갖는) 극 자외선(EUV) 방사선을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 포함한다.

문맥이 허용하는 "렌즈"라는 용어는 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성 요소들을 포함하는 다양한 유형의 광학 구성 요소들 중 임의의 하나 또는 조합을 지칭할 수 있다.

본 발명의 폭 및 범위는 상술한 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안 되며, 다음의 청구 범위 및 그 등가물들에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (31)

1. 기판 지지체에 클램핑된 기판 상의 하나 이상의 층에 패턴을 적용하기 위한 디바이스 제조 방법으로서,
   상기 기판의 영역의 높이 맵을 결정하는 단계 ― 상기 영역은 상기 기판 지지체의 특성에 기초하여 결정됨 ―; 및
   상기 높이 맵 및 상기 기판 지지체의 특성에 기초하여 상기 디바이스 제조 방법에 대한 보정값을 결정하는 단계
   를 포함하고, 상기 기판 지지체에는 지지 구조들이 제공되며, 상기 지지 구조들은 상기 기판에 대한 접촉면을 제공하게 되고, 상기 특성은 상기 기판 지지체 전체에 걸친 지지 구조들의 확장 및/또는 범위와 연관되는 것인, 디바이스 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 높이 맵은 상기 기판의 힘 작용이 없는 형상(free forced shape)의 간섭계 측정값으로부터 결정되는, 디바이스 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 높이 맵은 상기 기판 상의 높이 센서의 측정 값으로부터 결정되는, 디바이스 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 보정값은 상기 기판의 상기 영역의 면내-왜곡(in-plane-distortion)의 계산에 기초하는, 디바이스 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 보정값은 상기 기판의 상기 영역의 면외-왜곡(out-of-plane-distortion)의 계산에 기초하는, 디바이스 제조 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 기판의 위치설정 및/또는 투영 렌즈 세팅의 조정을 위해 상기 보정값을 사용하면서 상기 기판에 패턴을 적용하는 단계를 더 포함하는, 디바이스 제조 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 특성은 상기 지지 구조들의 분포와 연관되는, 디바이스 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 기판의 상기 영역은 상기 기판에 대한 상기 기판 지지체에 의해 제공되는 차선의(sub-optimal) 클램핑 또는 차선의 지지와 연관되는, 디바이스 제조 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 기판의 상기 영역은 상기 기판의 에지 영역을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 높이 맵과 연관된 방사형 프로파일을 결정하는 단계를 더 포함하는, 디바이스 제조 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 상기 영역의 면내-왜곡 및/또는 면외-왜곡은 상기 방사형 프로파일로부터 계산되는, 디바이스 제조 방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 기판 지지체의 상기 특성은 상기 방사형 프로파일로부터 결정되는, 디바이스 제조 방법.
13. 기판 상으로 패턴을 적용하기 위한 리소그래피 장치로서,
    상기 기판을 클램핑하기 위한 기판 지지체;
    상기 클램핑된 기판의 높이 맵을 측정하기 위한 높이 센서; 및
    적용되는 패턴을 위치설정하면서 상기 패턴을 상기 클램핑된 기판에 적용하도록 구성된 패터닝 시스템을 포함하고,
    상기 패터닝 시스템은 상기 높이 맵 및 상기 기판 지지체의 특성에 기초하여 상기 적용되는 패턴의 위치설정에 대한 보정값을 적용하도록 구성되고,
    상기 기판 지지체에는 지지 구조들이 제공되며, 상기 지지 구조들은 상기 기판에 대한 접촉면을 제공하게 되고, 상기 특성은 상기 기판 지지체 전체에 걸친 지지 구조들의 확장 및/또는 범위와 연관되는 것인, 리소그래피 장치.
14. 하나 이상의 프로세서로 하여금 제1항에 따른 방법을 사용하여 상기 보정값을 결정하도록 하기 위한 기계-판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터-판독가능 기록 매체.
15. 제1항에 따른 방법을 사용하여 상기 보정값을 결정함으로써 리소그래피 장치의 패터닝 시스템을 제어하도록 프로그램된 하나 이상의 프로세서를 포함하는 데이터 처리 시스템.
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