KR102222149B1 - 레벨 센서 장치, 기판에 걸친 토포그래피 변동을 측정하는 방법, 리소그래피 프로세스에 관련된 물리적 파라미터의 변동을 측정하는 방법, 및 리소그래피 장치 - Google Patents

Abstract

하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 토포그래피 변동을 결정하는 방법. 이러한 방법은, 리소그래피 프로세스에 의하여 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 토포그래피 변동을 나타내는 측정된 토포그래피 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 측정된 토포그래피 데이터의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 상기 측정된 토포그래피 데이터를 다이내 토폴로지에 관련된 지식과 결합하는 단계를 포함한다. 또한, 대응하는 레벨 센서 장치 및 이러한 레벨 센서 장치를 포함하는 리소그래피 장치, 및 기판에 걸친 물리적 파라미터의 변동의 제 1 측정 데이터 및 이러한 제 1 측정 데이터보다 높은 분해능의 다이내 측정 데이터로부터 물리적 파라미터의 변동을 결정하고, 이들을 결합하는 더 일반적인 방법이 개시된다.

Description

레벨 센서 장치, 기판에 걸친 토포그래피 변동을 측정하는 방법, 리소그래피 프로세스에 관련된 물리적 파라미터의 변동을 측정하는 방법, 및 리소그래피 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본원은 2016 년 7 월 26 일에 출원된 미국 출원 제 62/367,023 및 2016 년 12 월 14 일에 출원된 미국 출원 제 62/434,254 에 대한 우선권을 주장하는데, 이들 양자 모두는 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.

본 발명은 리소그래피 장치에 관한 것이고, 특히 처리된 기판의 토포그래피를 레벨 센서를 사용하여 측정하는 것, 및 리소그래피 프로세스에 관련된 물리적 파라미터의 변동을 측정하는 것에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는, "필드"라고 불리는 인접한 타겟부들의 그리드를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한 번에 필드 상으로 전체 필드 패턴을 노광함으로써 각 필드가 조사(irradiate)되는 이른바 스테퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사 빔을 통해 필드 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 필드가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다.

리소그래피 프로세스를 사용하여 인가되는 패턴 내의 결함을 정확하게 예측하기 위하여, 토포그래피 특징화(topography characterization)가 사용된다. 이것은, 더 많은 다이-내 토포그래피가 기대될 수 있는 백 엔드 층 및 수직으로 집적된 제품(예를 들어, 3D-NAND)의 경우에 특히 그러하다. 결함이 발생할 수 있는 위치를 예측하기 위하여, 하이브리드 조밀(dense) 초점 맵이 글로벌 초점 지문 및 온-제품 레벨링 데이터를 결합하여 결함을 예측하기 위하여 사용될 수 있다.

패터닝된 기판의 표면 토포그래피를(예를 들어, 연마 이후에) 결함 예측을 위해서 충분한 정확도로 측정하기 위하여, 마이크로-토포그래피 측정이 약 10-100 μm의 공간 주파수에서 생산 기판 상에 수행된다. 마이크로-토포그래피의 실제 크기는 제품, 층 및 화학기계적 연마(CMP) 전략에 따라 크게 달라질 수 있다. 측정은 (간섭 측정식) 광학 표면 프로파일러와 같은 전문 계측 툴을 사용하여 수행될 수 있다. 그러나, 이들은 매우 느리고 이들의 측정치는 프로세스에 많이 의존할 수 있다(즉, 측정되는 표면의 특성에 크게 의존함). 이러한 프로세스 의존성을 없애기 위하여, 금속층이 측정 전에 기판에 도포될 수 있다; 그러나 그러면 기판이 파괴될 수 있고, 이것은 이러한 마이크로-토포그래피 측정이 파괴형 측정법이라는 것을 의미한다.

예를 들어, 패터닝된 기판의 표면 토포그래피의 더 빠른 비파괴 측정법이 제공되면 바람직할 것이다.

일 양태에서, 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 토포그래피 변동(topographical variation)을 결정하는 방법으로서, 하나 이상의 패턴이 리소그래피 프로세스에 의해 적용된 기판에 걸친 토포그래피 변동을 나타내는 측정된 토포그래피 데이터(topography data)를 획득하는 단계, 및 상기 측정된 토포그래피 데이터의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 상기 측정된 토포그래피 데이터를 다이내 토폴로지와 관련된 지식과 결합하는 단계를 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법이 제공된다.

일 양태에서, 레벨 센서 장치로서, 측정된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 토포그래피 변동을 측정하도록 동작가능한 제 1 측정 시스템; 및 상기 제 1 측정 시스템의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 상기 측정된 토포그래피 데이터를 다이내(intra-die) 토폴로지와 관련된 지식과 결합하도록 동작가능한 프로세서 시스템을 포함하는, 레벨 센서 장치가 제공된다.

일 양태에서, 리소그래피 프로세스에 의하여 기판 상에 적용된 패턴에 관련된 물리적 파라미터의 변동을 결정하는 방법으로서, 리소그래피 프로세스에 의해 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 물리적 파라미터의 변동의 제 1 측정 데이터를 획득하는 단계; 제 2 측정 데이터를 획득하는 단계 - 상기 제 2 측정 데이터는 상기 제 1 측정 데이터보다 높은 분해능의 다이내 측정 데이터를 포함하고, 상기 제 2 측정 데이터는 상기 제 1 측정 데이터와 공통된 레퍼런스 프레임을 가지는 레퍼런스 측정 데이터에 참조됨 -; 및 상기 제 1 측정 데이터의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 측정 데이터를 획득하도록, 상기 제 1 측정 데이터를 상기 제 2 측정 데이터와 결합하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.

일 양태에서, 범용 데이터 처리 장치가 설명되는 방법을 수행하게 하는 머신 판독가능 명령을 저장하는, 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다. 컴퓨터 프로그램 제품은 비-일시적 저장 매체를 포함할 수 있다.

다른 피쳐 및 장점 및 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예로 한정되지 않는다는 것에 주의한다. 이러한 실시예는 본 명세서에서 예시를 위해 제공될 뿐이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하는 추가적인 실시예들이 당업자에게 명백해질 것이다.

실시예들은 개략적인 첨부 도면을 참조하여 오직 예시를 통하여 이제 설명될 것이다:
도 1 은 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2 는 반도체 디바이스와 같은 디바이스용 생산 설비를 제조하는 다른 장치와 함께 도 1 의 리소그래피 장치를 사용하는 것을 개략적으로 보여준다;
도 3a 는 일 실시예에 따른 레벨 센서의 동작을 개략적으로 도시한다;
도 3b 는 도 3a 의 세부사항을 개략적으로 도시하고, 도 1 의 리소그래피 장치 내에 있는 하나의 예시적인 기판 상의 다양한 토포그래피 변동을 보여준다;
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d 는 고분해능 표면 토포그래피 측정에 저분해능 레벨 센서를 사용하는 경우에 직면하는 문제점을 예시하는데, 도 4a 및 도 4c 는 측정되는 구조체의 예시적인 실제 프로파일을 보여주고, 도 4b 및 도 4d 는 레벨 센서에 의해 각각 측정되는 도 4a 및 도 4c 의 프로파일을 보여준다;
도 5a 는 기판 상의 영역의 실제 높이를 추정하기 위한 추정 알고리즘의 개념적인 예시도인데, 알려진 영역 천이 외부의 높이 측정치가 어떻게 알려진 영역 천이 내로 재할당되는지를 보여준다;
도 5b 는 도 5a 의 알고리즘에 따라 결과적으로 추정된 높이 프로파일을 개략적으로 도시한다;
도 6 은 기판 상의 영역의 실제 높이를 추정하기 위한 추정 알고리즘의 다른 개념적 예시도인데, 상단은 가정되는 토폴로지를 보여주고 하단은 XY로 천이된 세 개의 연속적인 레벨 센서 측정치를 보여준다;
도 7a 는 알려진 레이아웃 정보를 개략적으로 예시한다;
도 7b 는 레벨 센서 측정치 및 도 7a 의 알려진 레이아웃 정보로부터의 추정된 높이 프로파일을 개략적으로 도시한다.

도 1 은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 묘사한다. 이 장치는:

- 방사선 빔(B)(예를 들어 UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조절하도록 구성되는 조명 시스템(조명기)(IL);

- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클; MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(positioner; PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블; MT);

- 기판(예를 들어 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어 웨이퍼 테이블)(WTa 또는 WTb); 및

- 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어 하나 이상의 다이를 포함함)로 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광 컴포넌트, 예컨대 굴절형, 반사형, 자기적, 전자기, 정전기 또는 다른 유형의 광 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 지향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어, 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스가 예를 들어, 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 있다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부 내에 패턴을 생성하는 것과 같이, 자신의 단면 내에 패턴을 가지는 방사선 빔을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 페이즈 천이 피처(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟 부분, 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스(또는 여러 개의 디바이스) 내의 특정한 기능성 층에 대응할 것이다. 패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수도 있다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 침지액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어가 임의로 사용되면 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 있다.

도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 마스크를 채용). 또는, 장치는 반사형 타입(예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 패터닝 디바이스 테이블)을 갖는 유형의 것일 수 있다. 그러한 "다중 스테이지" 머신에서, 부가적인 테이블은 평행하게 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 테이블들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 준비 단계들이 하나 이상의 테이블 상에 수행될 수 있다.

리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 침지액은 또한 예컨대 마스크 및 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 도포될 수 있다. 액침 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "침지"라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.

조명기(IL)는 방사선 빔을 방사원(SO)으로부터 수광한다. 예를 들어, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우들에서, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스가 수은 램프인 경우에, 이러한 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다.

조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD)를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 조명기(IL)의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 σ-외측 및 σ-내측이라 함)는 조절될 수 있다. 부가적으로, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(confiner)(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 가지도록 컨디셔닝하기 위하여 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WTa/WTb)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기 및 다른 위치 센서(도 1 에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 제 1 위치설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 정밀 위치 설정)을 이용하여 실현될 수도 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WTa/WTb)의 이동은 제 2 위치설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대로) 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 패터닝 장치(MA) 및 기판(W)은 패터닝 장치 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같은 기판 정렬 마크들이 전용 타겟 영역을 점유하지만, 이들은 타겟부들(필드들) 사이의 공간 및/또는 타겟부들 내의 디바이스 영역들(다이들) 사이의 공간에 위치될 수도 있다. 개개의 제품 다이가 결과적으로 이러한 선을 따라 스크라이빙함으로써 서로로부터 절단될 것이기 때문에, 이들은 스크라이브 레인 정렬 마크라고 알려져 있다. 마찬가지로, 마스크(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 경우, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수도 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)이 본질적으로 정지 상태로 유지되는 동안, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴이 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 그러면, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WTa/WTb)이 X 방향 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)이 동기되어 스캐닝되는 동안, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(MT)에 상대적인 기판 테이블(WTa/WTb)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시의 타겟부의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의)을 한정하는 한편, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향에서의)를 결정한다.

3. 다른 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 홀딩하면서 지지 구조체(MT)는 본질적으로 정지 상태로 유지되고, 기판 테이블(WTa/WTb)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 이동되거나 스캐닝된다. 이러한 모드에서, 일반적으로 펄스화된(pulsed) 방사선 소스가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 요구될 때, 기판 테이블(WTa/WTb)의 각 이동 이후에 또는 스캔 도중의 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 업데이트된다. 동작의 이러한 모드는 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 미러 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

이러한 예에서 리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블(WTa 및 WTb)과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션(EXP)에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션(MEA)에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있어서, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 준비 단계는 높이 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이를 매핑하는 것 및/또는 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 이러한 측정은 시간이 많이 걸리는 작업이고, 두 개의 기판 테이블을 제공하면 장치의 쓰루풋이 크게 증가하게 될 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다.

이러한 장치는 설명되는 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 더 포함한다. LACU는 장치의 동작과 관련된 원하는 계산을 구현하는 신호 처리와 데이터 처리 능력을 더 포함한다. 실무상, 제어 유닛(LACU)은, 이러한 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트의 실시간 데이터 획득, 처리 및 제어를 각각 처리하는 많은 서브유닛들의 시스템으로서 구현될 것이다. 예를 들어, 하나의 처리 서브시스템이 기판 위치설정기(PW)의 서보 제어를 전담할 수 있다. 분리 유닛은 성긴 액츄에이터와 미세 액츄에이터, 또는 상이한 축들을 다룰 수도 있다. 다른 유닛은 위치 센서(IF)의 판독을 전담할 수도 있다. 이러한 장치의 전체 제어는, 이러한 서브-시스템 처리 유닛, 오퍼레이터, 및 리소그래피 제조 프로세스에 수반되는 다른 장치들과 통신하는 중앙 처리 유닛에 의하여 제어될 수 있다.

도 2 는 200 에서 디바이스(예를 들어, 반도체 제품)용 산업 생산 설비의 일 실시예의 콘텍스트에 있는 리소그래피 장치(LA)를 도시한다. 리소그래피 장치(또는 간략히 "리소 툴(200)") 내에는 202 에 측정 스테이션(MEA)이 도시되고, 204 에 노광 스테이션(EXP)이 도시된다. 제어 유닛(LACU)은 206 에 도시된다. 생산 설비 내에서, 장치(200)는 예를 들어, 이러한 장치(200)에 의한 패터닝을 위해서 감광성 레지스트 및/또는 다른 코팅을 기판(W)에 도포하기 위한 코팅 장치(208)를 포함하는 "리소 셀" 또는 "리소 클러스터"의 일부를 형성한다. 장치(200)의 출력측에는, 노광된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해서 베이킹 장치(210)가 제공될 수 있고 및/또는 현상 장치(212)가 제공될 수 있다.

패턴이 적용되고 현상되면, 패터닝된 기판(220)은 222, 224, 226 에 예시되는 것과 같은 하나 이상의 다른 처리 장치로 전달된다. 통상적인 제조 설비 내에는 다양한 장치에 의해 광범위한 처리 단계들이 구현될 수 있다. 예시를 위하여, 이러한 실시예에서 장치(222)는 에칭 스테이션이고, 및 장치(224)는 에칭후 어닐링 단계를 수행한다. 추가적인 물리적 및/또는 화학적 처리 단계들이 다른 장치(226 등)에 적용된다. 재료의 증착, 하나 이상의 표면 재료 특성의 변경(산화, 도핑, 이온 이식 등), 화학적-기계적 연마(CMP) 등과 같은 여러 타입의 동작들이 실제 디바이스를 제작하기 위해 사용될 수 있다. 실무상, 장치(226)는 하나 이상의 장치에서 수행되는 일련의 상이한 처리 단계를 나타낸다.

반도체 디바이스를 제작하려면, 적합한 재료 및 패턴을 가지는 디바이스 구조체를 기판 위에 층별로 쌓아올리기 위해 이러한 처리들의 반복이 흔히 수반된다. 이에 따라, 리소 클러스터에 도달하는 기판(230)은 새롭게 준비된 기판일 수도 있고, 또는 기판은 이러한 클러스터 또는 완전히 다른 장치에서 이전에 처리된 기판일 수도 있다. 이와 유사하게, 요구되는 처리에 따라서, 장치(226)를 떠나는 기판(232)은 동일한 리소 클러스터 내에서의 후속 패터닝 동작을 위해 반환될 수 있거나, 상이한 클러스터(234) 내에서의 패터닝 동작을 위해 보내질 수 있거나, 다이싱 및 패키징을 위해 보내져야 할 마감된 제품(234)일 수도 있다.

제품 구조체의 각각의 층은 통상적으로 상이한 세트의 프로세스 스텝을 수반하고, 각각의 층에서 사용되는 장치(226)는 타입이 완전히 다를 수도 있다. 더욱이, 다른 층들은 흔히, 에칭될 재료의 세부사항에 따른 상이한 에칭 프로세스, 예를 들어 화학적 에칭, 플라즈마 에칭, 및 예를 들어 이방성 에칭과 같은 특별한 요건을 수반한다.

선행 및/또는 후속 프로세스는 전술된 것처럼 다른 리소그래피 장치에서 수행될 수 있고, 심지어 상이한 타입의 리소그래피 장치에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 분해능 및 오버레이와 같은 파라미터가 매우 중요한 일부 층들은 디바이스 제작 프로세스 중에 덜 중요한 다른 층들보다 더 진보된 리소그래피 툴에서 처리될 수 있다. 그러므로 일부 층들이 침지 타입 리소그래피 툴에서 노광될 수 있는 반면에 다른 층들은 '건식' 툴에서 노광된다. 일부 층들은 DUV 파장에서 동작하는 툴 안에서 노광될 수 있는 반면에, 다른 층들은 EUV 파장 방사선을 사용하여 노광된다.

전체 설비는 감독 제어 시스템(238)의 제어 하에 동작될 수 있는데, 이것은 계측 데이터, 디자인 데이터, 프로세스 레시피 등을 수신한다. 감독 제어 시스템(238)은 기판들의 하나 이상의 배치(batch)에 제조 프로세스를 구현하기 위한 명령을 장치들 각각에 보낸다.

도 2 에는 제조 프로세스의 원하는 스테이지에서 제품의 파라미터를 측정하기 위해 제공되는 계측 장치(240)도 역시 도시된다. 현대의 리소그래피 생산 설비 내에 있는 계측 장치의 공통적인 예는, 예를 들어 각도-분해된 산란계 또는 분광식 산란계인데, 이것은, 예를 들어 장치(222)에서의 에칭 이전에 220 에서 현상된 기판의 하나 이상의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 계측 장치(240)를 사용하면, 예를 들어 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 하나 이상의 중요한 성능 파라미터가 현상된 레지스트 내의 규정된 정확도 요구 사항을 만족시키지 않는다는 것이 결정될 수 있다. 에칭 단계 이전에, 현상된 레지스트를 벗겨내고 리소 클러스터를 통해 기판(220)을 재처리할 기회가 있다. 계측 장치(240)로부터의 계측 결과(242)는, 시간에 따라 미세하게 조절하는 제어 유닛(LACU)(206)에 의해서, 패터닝 동작의 정확한 성능을 유지하여 제품이 사양에 벗어나게 제작되거나 재작업해야 하는 위험을 최소화시키기 위해 사용될 수 있다. 물론, 계측 장치(240) 및/또는 다른 계측 장치(미도시)는 처리된 기판(232, 234), 및 인입하는 기판(230)의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다.

기판 상에 패턴을 이미징할 때, 기판의 최상측 표면(즉 패턴이 그 위에 이미징되는 표면)이 투영 시스템의 초점면 안에 놓이는 것이 바람직하다. 패턴이 그 위에 투영되어야 하는 기판의 표면은 완벽하게 평평하지는 않고, 큰 스케일 및 더 작은 스케일 양자 모두에서 많은 높이 편차를 제공한다. 투영 시스템의 초점의 조절 및/또는 투영 시스템의 초점에 대한 기판의 위치설정이 실패하면, 열악한 패터닝 성능이 초래될 수 있고, 결과적으로 제조 프로세스 전체의 성능이 열악해질 수 있다. 하나 이상의 성능 파라미터, 예컨대 특히 임계 치수(CD) 및/또는 CD 균일성이 열악한 초점에 의해 열화될 수 있다.

이러한 높이 편차를 측정하기 위하여, 하나 이상의 레벨 센서(또는 하나 이상의 높이 센서)가 리소그래피 장치 내에 통합될 수 있다. 레벨 또는 높이 센서는 통상적으로, 기판이 리소그래피 장치 내에 로딩된 후에 기판 전체의 포인트들에서의 기판의 최상측 표면의 수직 위치를 측정하기 위하여 사용되는 광 센서이다. 측정치의 이러한 세트가 일부 적합한 형태로 저장되고, 이것이 "높이 맵"이라고 불릴 수 있다. 그러면, 높이 맵은 기판 상으로의 패턴의 이미징을 제어하기 위해 사용되어, 기판의 각 부분 상의 방사선 감응 레지스트 층이 투영 시스템의 초점면에 놓이도록 보장한다. 통상적으로 기판을 보유하는 기판 지지체의 높이는 기판 상의 연속 부분들의 노광 중에 연속적으로 조절될 것이다. 레벨 센서의 예들이 미국 특허 번호 제 7,265,364), 미국 특허 출원 공개 번호 제 US 2010-0233600 및 미국 특허 출원 공개 번호 제 US 2013-128247 에 개시되는데, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 원용에 의해 포함된다.

도 1 또는 도 3(후술됨)에 예시되고 통상적으로 현재의 리소그래피 장치에 설치될 수 있는 레벨 센서가, 패터닝 단계 이후에(및, 예를 들어 연마 단계 이후에) 기판 표면에 걸친 토포그래피 변동의 측정을 수행하기 위해 사용될 것이 제안된다. 이것은 이미 설치된 하드웨어를 사용하는 장점을 가진다. 또한, 자외선-기초 레벨 센서(즉, 레벨 감지 측정을 수행하기 위하여 자외 방사선을 사용하는 센서)는 매우 낮은 프로세스 의존성을 가진다. 그러나, 이러한 레벨 센서의 분해능은 낮으며, 통상적 레벨 센서 측정 격자 요소는 1 mm x 0.5 mm의 영역 안에 있다. 이것은 Y 방향에서, 이러한 방향에서의 레벨 센서 스폿 크기에 의해 더 제한되어, 결과적으로 실효 분해능이 1 mm x 2 mm의 영역에 있게 된다. 결과적으로, 레벨 센서를 사용하여 제품을 측정하면 크게 흐릿해질 것이다.

레벨 센서의 낮은 분해능을 보상하기 위하여, 낮은 분해능 측정치를 해석하기 위해서 다이내 토폴로지에 관련된 지식을 사용하는 것이 제안되는데, 이러한 실시예에서 이러한 지식은 하나 이상의 적용된 패턴의 위치 정보(즉, 적용된 패턴의 레이아웃의 정보)를 포함할 수 있다. 기판에 적용된 하나 이상의 패턴의 특정한 영역의 위치 및 크기에 대한 지식(예를 들어, 레티클 데이터 파일로부터 얻은 지식)은, 레벨 센서만을 사용할 경우에 가능한 것보다 높은 분해능으로 영역 당 높이를 재구성하기 위해서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 알려진 레이아웃 정보 및 저분해능 측정 데이터로부터 더 높은 분해능의 맵을 획득하기 위하여 하나 이상의 디콘볼루션 기법이 사용될 수 있다.

도 3 은 X-Y 위치에 대한 Z 방향에서의 표면 위치를 측정함으로써, 측정된 토포그래피 데이터를 획득하는 단계를 예시한다. 이러한 토포그래피 데이터는, 예를 들어 기판이 기판 지지체(WTa 및 WTb) 중 하나에 클램핑되고, 예를 들어 패터닝 및 연마 단계를 거친 후에 도 1 의 리소그래피 장치 내의 레벨 센서(LS)를 사용하여 획득될 수 있다. 도 3a 는 기판(W)을 보유한 기판 지지체(WT)를 도시한다. 이러한 예에서 레벨 센서(LS)는 소스측 광학기(LSS), 및 검출기 광학기(LSD)를 포함하는 광 센서이다.

동작 시에, 소스측 광학기(LSS)는 기판(W) 상에 충돌하는 방사선(광)의 하나 이상의 빔(310)을 제공한다. 기판(W)은 통상적으로 그 위에 형성된 상이한 층을 가지고, 통상적으로 도시된 것보다 훨씬 많은 층들을 포함한다. 방사선의 빔(310)은 기판에 의해 반사되고 검출기 측 광학기(LSD)에 의해 검출되어, 기판 상의 포지션(x,y)에서의 표면 높이가 그로부터 유도될 수 있는 하나 이상의 신호 S(x,y)가 얻어진다. 통상적으로, 레벨 센서는 레벨 센서 표면에 동시에 충돌하여 기판(W) 상에서의 측정 스폿의(예를 들어, 1-차원의) 어레이를 형성하는 방사선의 복수 개의 빔(예를 들어, 5 개 내지 100 개)을 생성한다. 기판 전체의 다수의 위치에서 표면 높이를 측정함으로써, 높이 맵 h(x,y)가 제어 유닛(LACU) 내의 적합한 프로세서 시스템에 의해 획득될 수 있다.

높이 감지 및 연관된 신호 처리를 위한 이러한 광학기의 세부 사항은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 도입부에서 언급한 종래의 공개 문헌에 기술되어 있다. 이들은 본 명세서에서 자세히 설명되지 않을 것이다. 이러한 예에서 사용되는 방사선은 단색성, 다색성 및/또는 광대역일 수 있다. 이것은 P- 또는 S-편광, 원형 편광될 수 있고 및/또는 편광되지 않을 수 있다. 특정한 예에서, 방사선은 자외 방사선을 포함한다. 높이 맵 h(x,y)는 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 간단한 실시예에서, 높이 맵은 기판에 걸친 위치의 X 및 Y 좌표에 의해 인덱스되는 샘플 값들의 2-차원의 어레이를 포함한다. 다른 실시예들에서, 높이 값은 측정된 샘플 값에 근사화되는 파라메트릭 곡선에 의해 표현될 수 있다. 도 3 에서 h(x,y)의 그래프(314)는 단일 슬라이스에서, 예를 들어 특정 X 값을 가지고 Y 방향으로 연장되는 높이 값을 나타낸다.

도 3b 는 도 3a 의 영역(316)의 상세도이다. 이것은 리소그래피 프로세스에 의해 기판 상에 형성된 구조체의 영역 또는 패턴(318)을 보여준다. 패턴은 도시된 바와 같은(높이는 기판(W)에 대해서 과장되게 도시됨) 상이한 상대 높이를 가질 수 있다. 또한 소스측 광학기(LSS)로부터 얻어진 단일 측정 스폿(320)이 도시된다. 일 실시예에서, 레이아웃 정보에 의해 기술되는 각각의 특정한 영역 또는 상이한 패턴(318)은 균일한 높이를 가지는 것으로 가정될 수 있고, 따라서 레이아웃 정보에 의해 기술되는 다른 영역에 비해 균일한 높이 값이 할당된다. 이와 같이, 획득된 더 높은 분해능의 맵은 레이아웃 정보에 의해 규정되는 고정된 경계를 가지는 균일한 높이의 영역(플래토(plateau))만을 포함할 수 있다. 그러므로, 전체 기판 표면은 복수 개의 이러한 플래토에 의해서 기술될 수 있고, 각각의 플래토는 알려진 레이아웃 정보로 디콘볼루션된 레벨 센서 측정치에 의해 결정되는 높이에 있다. 또는, 각각의 영역에는 균일한 높이가 할당되어야 하는 것은 아니다. 임의의 주어진 높이 프로파일(그에 대한 승산 함수를 찾는 중임)도 가능할 수 있다. 또한, (중첩하는) 측정치의 개수가 충분하기만 하면, 영역당 오프셋 또는 다수의 형상을 결정하는 것도 가능하다.

상이한 영역은, 예를 들어 패턴 밀도에 대해서 상이한 영역들을 포함할 수 있다. 연마(예를 들어 CMP 단계)에 후속하여, (근사적으로) 균일한 패턴 밀도를 가지는 각각의 영역이 패턴 밀도에 의존하는 균일한 높이를 가지는 경향이 있으리라는 것이 관찰되었다. 그러나, 레벨 센서로부터 얻어진 저분해능 측정치는, 특히 레이아웃 정보에 의해 기술되는 각각의 영역의 경계에서는 훼손될 것이다(smeared out).

도 4 는 레벨 센서의 분해능이 낮은 것이 높이 측정치에 미치는 영향을 예시한다. 도 4a 는 1 mm보다 적은(예를 들어, 100 μm 내지 1 mm) 폭 W를 가지는 기판 표면(410) 상의 구조체 또는 패턴(400)을 도시한다. 도 4b 는 패턴(400)의 높이를 측정할 때 레벨 센서가 "바라보는(sees)" 것을 근사화하는 프로파일(420)을 도시한다(패턴의 실제 형상(400')이 비교를 위해 점으로 표시됨). 실제 패턴의 토폴로지가 이렇게 펼쳐지는 것은, 레벨 센서의 측정 스폿 크기가 측정되는 로컬 토폴로지의 치수에 비해서 무시될만하지 않기 때문이다. 도 4c 및 도 4d 는 패턴이 1 mm보다 큰 경우의 유사한 이슈를 예시하는데, 레벨 센서는 패턴(430)의 에지를 적합하게 분해할 수 없어서, 이것이 측정된 프로파일(440)에서 펼쳐지거나 흐려진다(패턴의 실제 형상(430')은 비교를 위해서 점으로 표시됨).

도 5 는 디콘볼루션 알고리즘이 일 실시예에서 어떻게 동작할 수 있는지를 개념적으로 예시한다. 도 5a 에서, 측정된 (세기) 프로파일(500)이 오버레이되어 표시된 실제 패턴 프로파일(510)과 함께 도시된다(실제 토폴로지는 점선임). 실제 패턴 프로파일(510)에 대응하는 측정된 프로파일(500)의 영역은 A로 명명되고, 실제 패턴 프로파일(510) 밖의 측정된 프로파일(500)의 영역은 B로 명명된다. 또한 레이아웃 정보로부터 얻은 알려진 영역 천이(520)의 위치가 표시된다. 영역 B에서의 프로파일은 영역 A에서의 패턴(510)의 높이 레벨로부터 실제로 얻어지는 높이 측정치를 나타낸다. 그러므로, 레벨 센서의 분해능이 낮은 결과, 패턴(500)의 영역(폭 A의 영역)보다 더 큰 영역(폭 A+B의 영역)에 걸쳐서 패턴(500)의 높이가 평균화된다. 이러한 과정에서, 측정된 프로파일(510)은 레벨 센서의 측정 스폿의 점펼침 함수의 형태를 가진다.

그러므로, 일 실시예에서, 알고리즘은 영역 B에서 측정된 높이(검출 광학기(LSD)에서 측정된 바와 같은 세기)를 영역 A를 묘사하는 알려진 영역 천이(520)를 사용하여 영역 A에 할당한다. 이것이 도 5a 에 개념적으로 예시되는데, 여기에서는, 일 실시예에서, 영역 B의 측정된 높이가 레이아웃 정보에 의해 규정되는 영역 천이(520) 내의(예를 들어, 영역 A) 측정된 높이에 가산된다. 일 실시예에서, 알고리즘은 이러한 영역(영역 A)에 레벨 센서 측정치 및 레이아웃 정보의 조합 또는 디콘볼루션으로부터 결정되는 균일한 높이를 할당할 것이다. 이것이 도 5b에서 추정된 프로파일(530)에 의해 표현된다.

도 6 은 상이한 토폴로지의 이웃하는 영역이 존재할 경우, 알고리즘이 일 실시예에 따라서 레벨 센서 측정치를 어떻게 실제로 디콘볼루션할 수 있는지를 개념적으로 표시한다. 상부 그래프는 세 개의 이웃하는 영역의 토폴로지의 그래프인데, 제 1 영역은 플롯 A에 의해 기술되는 토폴로지를 가지고, 제 2 영역은 플롯 B에 의해 기술되는 토폴로지를 가지며, 제 3 영역은 플롯 C에 의해 기술되는 토폴로지를 가진다. 하부 그래프는 세 개의 상이한 위치에서의 대응하는 레벨 센서 측정치(스폿 프로파일) L1, L2 및 L3(세기 대 xy)의 그래프인데, 이들 그래프 모두는 xy에서 정렬된다.

이러한 단순화된 예에서, 레벨 센서 측정치 L1, L2 및 L3는 알려진 영역 천이 xy1, xy2, xy3 및 xy4, 및 상단 그래프에서 표시된 바와 같은 공지된 토폴로지와 디콘볼루션된다. 토폴로지는 그래프에 표시된 형상을 가지는 것으로 가정되고, 각각은 디콘볼루션에 의해 결정되는 승산 인자를 가진다. 레벨 센서 풋프린트(응답 함수 또는 점펼침 함수)가 알려져 있기 때문에, 승산 인자의 크기가 이러한 예에서는 다음과 같이 찾아질 수 있다:

L1 = a+b

L2 = ½a+b+½c

L3 = b+c

여기에서, a, b 및 c는 플롯 A, B 및 C 각각에 의해 기술되는 공지된 프로파일에 대해서 결정되는 승산 인자이고; L1, L2 및 L3는 레벨 센서 측정치이다. 알 수 있는 바와 같이, 세 개의 미지수 및 세 개의 방정식이 있고, 이것은 측정치들이 디콘볼루션될 수 있다는 것을 의미한다.

도 6 은 단순화된 예라는 것이 이해될 것이다. 특히, 레벨 센서 측정치 L1, L2, L3는 임의의 형상을 가질 수도 있고, 사실상 3 차원의 응답 함수(높이 z 대 x 및 y)를 각각 포함할 수도 있으며, 디콘볼루션의 결과, 함수의 영역이 알려진 레이아웃 정보에 따라서 위에서 설명된 방식으로 xy에서의 영역으로 재배당된다.

도 7a 는 상이한 토폴로지 측정치들이 기대되는 영역(710), 예를 들어 상이한 패턴 밀도를 가지는 영역들을 표시하는 레이아웃 정보(700)의 일 예를 도시한다. 도 7b 는 이러한 레이아웃 정보(700)를 사용하는, 결과적으로 얻어지는 추정된 레벨 센서 측정치(720)를 도시한다. 추정된 레벨 센서 측정치(720)에서 알 수 있는 바와 같이, 레이아웃 정보(700)에서 영역(710)에 대응하는 각각의 상이한 패턴 또는 영역(730)은 해당 영역에 걸쳐 할당된 균일한 높이를 가졌다(상이한 높이는 상이한 음영으로 표현됨).

추가적인 실시예에서, 레벨 센서 측정치의 실제 분해능은 스티칭법을 사용함으로써 개선될 수 있다(예를 들어, 거의 두 배가 될 수 있음). 이러한 스티칭법은, 레벨 센서를 사용하여 기판을 두 번 측정하는 것을 포함할 수 있는데, 측정치들은 레벨 센서 분해능의 (근사적으로) 절반(예를 들어, 기판 상의 측정 스폿들 사이의 거리의 절반)만큼 천이된다. 예를 들어, 레벨 센서는 1 mm 분해능을 가질 수 있다(예를 들어, 1mm만큼 이격된 복수 개의 측정 스폿을 포함함). 레벨 센서는 기판을 한 번 측정하고, 측정들 사이에 0.5 mm 천이를 시키면서 다시 측정할 수 있다. 그러면, 이러한 측정치들이 함께 스티칭되어, 분해능을 거의 두 배가 되게 할 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에서 설명된 방법들을 사용하여 측정된 실제 레벨 센서 측정들이 이러한 스티칭된 측정치들을 포함할 것이 제안된다. 유사한 스티칭법이 수직 방향에서 수행될 수 있는데, 이러한 경우 디콘볼루션은 X 및 Y에서 수행된다.

개시된 방법은, 제품 기판의 토포그래피를 레벨 센서 측정치, 제품 레이아웃 정보, 및 유도된 근사화(fit) 알고리즘 양자 모두를 사용하여 예측하기 위한 방법을 기술한다. 이러한 방법에 의해서 초점과 관련된 결함을 더 양호하게 예측할 수 있고, 토포그래피를 매우 빠르게 측정할 수 있으며, 프로세스 의존성을 초래하지 않으면서 비파괴적일 수 있다.

전술된 바와 같이, 레벨 센서 시스템은 기판의 높이 맵을 결정하기 위해서 사용된다. 리소그래피 장치의 노광 슬릿은 많은 로컬 레벨 센서 스폿 높이에 기초한(예를 들어, 최소 제곱 또는 이와 유사한)최적화에 기초하여 레벨링된다(leveled). 그러면 초점 고정(anchor) 피쳐(머신 초점 대 제품 초점 오프셋)의 온-제품 초점-노광 행렬(focus-exposure matrix; FEM)에 의해 주어지는 바와 같은 단일 높이 정정이 적용될 것이다. 단일 오프셋을 사용하는 것은:

선택된 초점 고정 피쳐가 가장 초점에 민감한 피쳐(focus critical feature)가 아닐 수 있고;

가장 초점에 민감한 피쳐가 다이(필드) 전체의 상이한 로컬 토폴로지 높이에 위치될 수 있으며;

다수의 초점이 중요한 피쳐들이 하나의 다이 내에 존재할 수 있고, 이들 각각은 국지적으로 초점에 가장 민감할 수 있으며;

어느 것이 가장 초점에 민감한 피쳐인지는 다이 노광에 의해 경험되는 로컬 디포커스(값 또는 맵)에도 의존하기 때문에 최적이 아닐 수 있다.

현재의 토폴로지 관련 높이 오프셋은 약 10-15 nm일 수 있다. 이것은 +/-25 nm의 총 초점 버짓(budget)에 대해서는 큰 값일 수 있다. 레벨 센서가 "평균" 초점 레벨만을 결정하는 결과, 초점에 민감한 피쳐가 아웃포커스되어 위치될 위험성이 존재한다. 그러므로, 고분해능 토포그래피 측정은 초점 제어를 개선한다. 그러나, 레벨 센서는 전술된 바와 같이 자신의 스폿 크기 때문에 고분해능 토포그래피 측정을 수행할 수 없다.

그러므로, 적합한 고분해능 계측 디바이스에 의해 수행되는 고분해능 토포그래피 측정, 좀 더 구체적으로는 다이내 토포그래피 측정을 수행하고, 고분해능 토포그래피 측정 데이터를 레벨 센서 측정 데이터와 함께 포함하는 것이 제안된다. 결과적으로 얻어지는 분해능의 토포그래피 측정 데이터는 다이내 토폴로지에 관련된 지식을 포함할 것이다. 적합한 고분해능 계측 디바이스는, 예를 들어 전자빔(e-빔) 계측 디바이스일 수 있다.

고분해능 토포그래피 측정을 수행하기 위해서 사용되는 고분해능 계측 디바이스는, 결과적으로 얻어지는 토폴로지 맵이 충분히 정확하려면 시간 및 XY 평면에서의 이동에 대해서 매우 안정해야 한다. 그러나, 엄밀히 말해서 이것은 실제로는 충분히 정확하지 않을 것이다. 그러므로, 고분해능 토포그래피 측정을 상대적으로 수행하는 것이 제안된다. 이것은, (더 낮은 분해능의) 레퍼런스 토폴로지 측정을 역시 수행하는 다른 센서에 참조되는 고분해능 토폴로지 측정을 수행함(예를 들어, e-빔 계측 디바이스를 사용함)으로써 달성될 수 있다. 이것은, 고분해능 계측 교정 단계에서 기판 상에 고분해능 토폴로지 측정 및 레퍼런스 토폴로지 측정을 동시에 수행하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 고분해능 계측 교정 단계는 단일 다이에 대해서 수행된다. 일 실시예에서, 고분해능 계측 교정 단계는 제품 층마다 한 번씩만 수행될 수 있다.

그러면, 고분해능 토폴로지 측정 데이터는 저장되고, 리소그래피 프로세스에서 초점 제어를 개선하기 위하여 사용될 수 있는 고분해능 높이 맵을 구성하기 위해서 레벨 센서 높이 맵에 가산될 수 있다. 개선된 초점 제어는, 고분해능 토포그래피 데이터에 기초하여 가중치를 결정하고, 이것(예를 들어, 로컬 가중치 맵)을 제품 피쳐들 사이에 적용하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상대적인 측정의 레퍼런스는 리소그래피 장치의 가스(예를 들어, 공기) 게이지(가스 압력 차동 레벨 센서)일 수 있다. 가스 게이지는 레벨 센서 측정을 위한 레퍼런스로서 사용될 수 있다. 가스 게이지는 레퍼런스 가스 흐름과 측정 중인 표면 상으로의 가스 흐름 사이의 압력차를 검출하는 것에 따라 달라진다. 이를 고려하여, 가스 게이지 측정은 광학 레벨 센서 측정(방사선 반사에 기초함)이 겪는 방식으로 광학적 의존성(즉, 예를 들어 재료 타입 및 밀도와 같은 상이한 제품 특성과 상관된 측정 변동)을 겪지 않는다. 그러나, 가스 게이지 측정은 광학 레벨 센서 측정에 비하여 상대적으로 느리다. 그러므로, 레벨 센서는 레벨 센서-가스 게이지 교정 단계에서 레벨 센서 내의 가스 게이지를 한 번 참조하여 필드당 정정치가 얻어지는데, 이것이 이제 모든 후속 레벨 센서 측정에 적용되고, 예를 들어:

여기에서

는 레벨 센서 측정치이고,

는 레벨 센서-가스 게이지 교정 단계에서 결정된(동시 레벨 센서 측정치 LS 및 가스 게이지 측정치 AG 사이의 차이로서 결정됨) 필드당 정정이며,

는 정정된 레벨 센서 측정치이다. 알 수 있는 바와 같이, 정정된 레벨 센서 측정치

는 가스 게이지를 사용하여 측정되었을 토포그래피와 등가이다.

고분해능 토폴로지 데이터가 e-빔 계측 디바이스에 의해 제공되는 일 실시예에서, 가스 게이지 스폿 중심은 고분해능 계측 교정을 위하여 e-빔 측정 위에 위치된다. 이것이 불가능하면, 가능한 상황에 따라서 다른 레퍼런스 배치구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 가스 게이지 스폿이 e-빔 스폿 양측에 위치되는(X 또는 Y에서) 배치구성이 사용될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 고분해능 토폴로지 맵은 중첩 가스 게이지 및 e-빔 위치라고 불릴 수 있고, 중첩 트윈 가스 게이지 측정들은 '시간' 드리프트를 정정하기 위하여 매칭된다. 대안적으로, 하나의 천이된(e-빔에 대하여) 가스 게이지 스폿 및 기준점 플레이트가 유사한 방식으로 사용될 수 있다.

고분해능 토폴로지 측정이 가스 게이지에 참조되는 일 실시예에서, 고분해능 레벨 센서 측정치

은 다음을 포함할 수 있다:

여기에서

는 고분해능 계측 교정 단계에서 결정된 (가스 게이지 측정 AG 및 고분해능 토포그래피 측정 T _HR 사이의 차이로서 결정됨) 다이당 정정이다.

일 실시예에서, 고분해능 토포그래피 측정은 레벨 센서에 참조될 수 있다. 이러한 실시예에서, 고분해능 레벨 센서 측정치

은 다음을 포함할 수 있다:

여기에서

는 고분해능 계측 교정 단계에서 결정된(레벨 센서 측정 LS 및 고분해능 토포그래피 측정 T _HR 사이의 차이로서 결정됨) 다이당 정정이다.

일 실시예에서, 측정된(예를 들어, 레벨 센서) 토포그래피 데이터를 하나 이상의 패턴의 위치 정보의 지식과 결합(예를 들어, 디콘볼루션)하는 전술된 방법이 사용되어, 고분해능 계측 교정 단계 이전의 초기 단계에서 제 1 거친 초점 맵을 제공할 수 있다. 이러한 실시예에서, 고분해능 계측 교정 단계는 전체 다이에 걸쳐서 수행되지 않을 수 있다. 대신에, 상대적으로 고가의(예를 들어, 시간의 관점에서) 고분해능 토폴로지 측정이 수행돼야 하는 다이 상의 영역(예를 들어, 상당한 토폴로지 변동이 있고 및/또는 초점에 민감한 구조체가 있는 영역)을 식별하기 위하여 제 1 거친 초점 맵이 사용된다.

위의 예가 레벨 센서 측정을 사용하는 초점 제어의 관점에서 제공되지만, 이러한 개념은 더 큰 응용분야를 가진다. 광범위하게 말하면, 본 명세서에서 설명되는 방법은 물리적 파라미터(예를 들어, 패턴 시프트 오차(예를 들어, 오버레이, 에지 배치 오차), 임계 치수(CD) 및 토포그래피)의 변동을 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 기판에 걸친 물리적 파라미터의 변동의 제 1 측정 데이터가 획득될 수 있다. 또한, 제 2 측정 데이터가 획득될 수 있는데, 제 2 측정 데이터는 제 1 측정 데이터보다 높은 분해능의 다이내 측정 데이터를 포함하고, 제 2 측정 데이터는 제 1 측정 데이터와 공통된 레퍼런스 프레임을 가지는 레퍼런스 측정 데이터에 참조된다. 전술된 바와 같이, 제 1 측정 데이터 및 제 2 측정 데이터는 결합되어 제 1 측정 데이터의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 측정 데이터를 얻을 수 있다. 특히, 기본적인 개념은 오버레이 또는 CD 제어로 확장될 수 있다.

오버레이 제어의 경우, 전체 기판에 대한 더 낮은 분해능 측정(제 1 측정 데이터)은 정렬 센서(예를 들어, 도 1 의 정렬 센서(AS))에 의한 정렬 타겟의 측정을 포함할 수 있다. 정렬 교정 단계에서 정렬 센서는, 산란계 계측 디바이스와 같은 계측 디바이스에 의해 측정되는 오버레이 또는 다른 계측 타겟에 대해서 참조될 수 있다. 이러한 실시예에서 고분해능 측정 데이터(제 2 측정 데이터)는 패턴 시프트(오버레이)의 다이내 고분해능 측정을 포함할 수 있다. 패턴 시프트의 고분해능 측정은 고분해능 계측 교정 단계에서 정렬 타겟 또는 오버레이/계측 타겟(그 측정은 레퍼런스 측정 데이터를 제공함)에 참조될 수 있다. 고분해능 계측 교정 단계는 패턴 시프트의 고분해능 측정의 동시 측정(예를 들어, e-빔 계측 디바이스를 사용함) 및 정렬 타겟(예를 들어, 정렬 센서를 사용함) 또는 오버레이/계측 타겟(예를 들어, 산란계 기초 계측 디바이스를 사용함)의 측정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 패턴 시프트의 다이내 고분해능 측정은 정렬 또는 오버레이/계측 타겟의 전체 기판 측정과 결합되고 오버레이 프로세스 제어 루프에서 사용될 수 있다.

CD 제어에서와 같이, 전체 기판에 걸친 더 낮은 분해능 측정(제 1 측정 데이터)은 산란계 계측 디바이스와 같은 계측 디바이스에 의한 CD 타겟의 측정을 포함할 수 있다. CD 타겟의 측정은 CD 교정 단계에서의 CD-SEM(스캐닝 전자 현미경) 측정에 참조될 수 있다. 이러한 실시예에서 고분해능 측정 데이터(제 2 측정 데이터)는 다이내 고분해능 CD 측정을 포함할 수 있다. 고분해능 CD 측정은 고분해능 계측 교정 단계에서의 CD 타겟(레퍼런스 측정 데이터를 제공하는 측정)에 참조될 수 있다. 고분해능 계측 교정 단계는 고분해능 CD 측정의 동시 측정(예를 들어, e-빔 계측 디바이스를 사용함) 및 CD 타겟의 측정(예를 들어, 산란계 기초 계측 디바이스를 사용함)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 다이내 고분해능 CD 측정은 CD 타겟의 전체 기판 측정과 결합되고 CD 프로세스 제어 루프에서 사용될 수 있다.

이러한 실시예 모두에서, 고분해능 측정 데이터(제 2 측정 데이터)는 더 낮은 분해능 측정 데이터(제 1 측정 데이터)에 대한 측정 위치의 풀 세트에 관련될 수 있고, 또는 대안적으로 더 낮은 분해능 측정 데이터에 대한 측정 위치의 성긴 서브세트에만 관련될 수도 있다. 예를 들어, 고분해능 측정은 중요한 것으로 알려지거나 벗어나는 높이를 가지는 피쳐의 위치에서만 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 고분해능 측정은 한 영역 당 오직 하나의 측정, 또는 피쳐들의 더 큰 세트 내의 하나 또는 겨우 수 개의 피쳐의 측정을 포함할 수 있다.

전술된 예들의 다수의 추가적인 변형예가 본 발명의 범위 안에서 착상될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예들은 아래의 번호가 매겨진 절에서 개시된다:

1. 하나 이상의 패턴이 도포된 기판에 걸친 토포그래피 변동(topographical variation)을 결정하는 방법으로서,

하나 이상의 패턴이 리소그래피 프로세스에 의해 도포된 기판에 걸친 토포그래피 변동을 나타내는 측정된 토포그래피 데이터(topography data)를 획득하는 단계, 및

상기 측정된 토포그래피 데이터의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 상기 측정된 토포그래피 데이터를 다이내 토폴로지와 관련된 지식과 결합하는 단계를 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

2. 제 1 절에 있어서,

상기 다이내 토폴로지에 관련된 지식은 하나 이상의 패턴의 위치 정보를 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

3. 제 2 절에 있어서,

상기 결합하는 단계는, 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 것을 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

4. 제 3 절에 있어서,

상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 단계는, 상기 하나 이상의 패턴 중 하나에 의해 점유되는 각각의 영역에 대한 균일한 높이 값을 결정하는 것을 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

5. 제 4 절에 있어서,

상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 단계는, 상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보에 의해 규정되는 패턴 천이를 사용하여, 균일한 높이의 각각의 영역을 기술(delineating)하는 것을 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

6. 제 4 절 또는 제 5 절에 있어서,

상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 단계는, 레벨 센서 응답 함수를 상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보로 디콘볼루션하는 것을 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

7. 제 6 절에 있어서,

상기 측정된 토포그래피 데이터는, 공간적으로 중첩하는 개별 레벨 센서 응답 함수를 포함하고,

상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 단계는, 측정 중인 기판의 영역에 대응하는 상기 중첩하는 레벨 센서 응답 함수로부터, 상기 균일한 높이 값에 대해 동시에 풀이(solving)하는 것을 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

8. 제 3 절 내지 제 7 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 것은 일 차원에서 수행되는, 토포그래피 변동 결정 방법.

9. 제 3 절 내지 제 7 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 것은 두 개의 차원에서 수행되는, 토포그래피 변동 결정 방법.

10. 제 2 절 내지 제 9 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 측정된 토포그래피 데이터는 상기 기판 상에의 연마 단계 이후에 수행된 상기 기판에 대한 측정으로부터 획득되는, 토포그래피 변동 결정 방법.

11. 제 2 절 내지 제 10 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 하나 이상의 패턴은 패턴 밀도에 따라 각각 차별화되는(differentiated), 토포그래피 변동 결정 방법.

12. 제 2 절 내지 제 11 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보는 패턴을 레티클에 적용하기 위하여 사용되는 레티클 데이터 파일로부터 획득되는, 토포그래피 변동 결정 방법.

13. 제 1 절 내지 제 12 절 중 어느 한 절에 있어서,

다이내 토폴로지에 관련된 상기 지식은 레퍼런스 토포그래피 데이터에 참조되는 고분해능 토포그래피 측정 데이터를 포함하고,

상기 레퍼런스 토포그래피 데이터는 상기 측정된 토포그래피 데이터와 공통된 레퍼런스 프레임을 가지는, 토포그래피 변동 결정 방법.

14. 제 13 절에 있어서,

상기 고분해능 토포그래피 측정 데이터는, 상기 레퍼런스 토포그래피 데이터에 참조되는 상기 고분해능 토포그래피 측정 데이터를 획득하기 위해 고분해능 토포그래피 측정 및 레퍼런스 토포그래피 측정을 동시에 수행하는 것을 포함하는 교정 단계에서 획득되는, 토포그래피 변동 결정 방법.

15. 제 14 절에 있어서,

상기 고분해능 토포그래피 측정은 전자 빔 계측 디바이스를 사용하여 수행되는, 토포그래피 변동 결정 방법.

16. 제 14 절 또는 제 15 절에 있어서,

상기 레퍼런스 토포그래피 측정은 광학 레벨 센서를 사용하여 수행되는, 토포그래피 변동 결정 방법.

17. 제 14 절 또는 제 15 절에 있어서,

상기 레퍼런스 토포그래피 측정은 가스 압력 차동 레벨 센서(gas pressure differential level sensor)를 사용하여 수행되는, 토포그래피 변동 결정 방법.

18. 제 13 절 내지 제 17 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

상기 측정된 토포그래피 데이터 및 상기 고분해능 토포그래피 데이터의 조합에 기초하여, 초점 제어 프로세스 정정을 위해 제품 피쳐들 사이의 가중치를 결정하는 단계를 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

19. 제 1 절 내지 제 18 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

측정된 토포그래피 데이터를 획득하도록 광학 레벨 센서로 상기 기판을 측정하는 단계를 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

20. 제 19 절에 있어서,

상기 광학 레벨 센서는 단일 캡쳐로 상기 기판을 복수 개의 측정 스폿들에서 측정하고,

상기 방법은,

인접한 측정 스폿들 사이의 간격보다 작은 간격을 가지는 중첩하는 측정을 수행하는 단계를 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

21. 제 19 절 또는 제 20 절에 있어서,

상기 광학 레벨 센서는 상기 기판을 측정하기 위하여 자외 방사선을 사용하는 자외선 광학 레벨 센서인, 토포그래피 변동 결정 방법.

22. 제 1 절 내지 제 18 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

측정된 토포그래피 데이터를 획득하도록 가스 압력 차동 레벨 센서를 사용하여 상기 기판을 측정하는 단계를 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.

23. 레벨 센서 장치로서,

측정된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 토포그래피 변동을 측정하도록 동작가능한 제 1 측정 시스템; 및

상기 제 1 측정 시스템의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 상기 측정된 토포그래피 데이터를 다이내(intra-die) 토폴로지와 관련된 지식과 결합하도록 구성되는 프로세서 시스템을 포함하는, 레벨 센서 장치.

24. 제 23 절에 있어서,

상기 다이내 토폴로지에 관련된 지식은 하나 이상의 패턴의 위치 정보를 포함하는, 레벨 센서 장치.

25. 제 24 절에 있어서,

상기 프로세서 시스템은 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하도록 구성되는, 레벨 센서 장치.

26. 제 25 절에 있어서,

상기 프로세서 시스템은 하나 이상의 패턴 중 하나에 의해 점유되는 각각의 영역에 대해 균일한 높이 값을 결정하도록 구성되는, 레벨 센서 장치.

27. 제 24 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 프로세서 시스템은 상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보에 의해 규정되는 패턴 천이를 사용하여, 균일한 높이의 각각의 영역을 기술(delineate)하도록 구성되는, 레벨 센서 장치.

28. 제 24 절 내지 제 27 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 프로세서 시스템은 레벨 센서 응답 함수를 하나 이상의 패턴의 위치 정보로 디콘볼루션하도록 구성되는, 레벨 센서 장치.

29. 제 28 절에 있어서,

상기 측정된 토포그래피 데이터는 공간적으로 중첩하는 개별 레벨 센서 응답 함수를 포함하고;

상기 프로세서 시스템은 측정 중인 기판의 영역에 대응하는 상기 중첩하는 레벨 센서 응답 함수로부터, 상기 균일한 높이 값에 대해 동시에 풀이(solve)하도록 구성되는, 레벨 센서 장치.

30. 제 24 절 내지 제 29 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 프로세서 시스템은 하나 이상의 패턴을 패턴 밀도에 따라 구분하도록 구성되는, 레벨 센서 장치.

31. 제 24 절 내지 제 30 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 레벨 센서 장치는, 패턴을 레티클에 적용하기 위하여 사용되는 레티클 데이터 파일로부터 상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보를 획득하도록 구성되는, 레벨 센서 장치.

32. 제 23 절 내지 제 31 절 중 어느 한 절에 있어서,

다이내 토폴로지에 관련된 상기 지식은 제 1 측정 시스템과 공통된 레퍼런스 프레임을 가지는 레퍼런스 토포그래피 데이터에 참조되는 이전에 수행된 고분해능 토포그래피 측정 데이터를 포함하는, 레벨 센서 장치.

33. 제 32 절에 있어서,

상기 레벨 센서 장치는 제 2 측정 시스템을 포함하고,

상기 제 2 측정 시스템 및 상기 제 1 측정 시스템은, 상기 레퍼런스 토포그래피 데이터에 참조되는 고분해능 토포그래피 측정 데이터를 획득하도록, 고분해능 토포그래피 측정 및 레퍼런스 토폴로지 측정을 각각 수행하게끔 동시에 동작가능한, 레벨 센서 장치.

34. 제 33 절에 있어서,

상기 제 2 측정 시스템은 전자 빔 계측 디바이스를 포함하는, 레벨 센서 장치.

35. 제 32 절 내지 제 34 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 프로세서 시스템은 초점 제어 프로세스 정정에 대한 제품 피쳐들 사이의 가중치를, 상기 측정된 토포그래피 데이터 및 상기 고분해능 토포그래피 데이터의 조합에 기초하여 결정하도록 구성되는, 레벨 센서 장치.

36. 제 23 절 내지 제 35 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 제 1 측정 시스템은 광학 레벨 센서 시스템인, 레벨 센서 장치.

37. 제 36 절에 있어서,

상기 광학 레벨 센서 시스템은 단일 캡쳐로 상기 기판을 복수 개의 측정 스폿들에서 측정하고, 인접한 측정 스폿들 사이의 간격보다 작은 간격으로 중첩 측정을 수행하도록 구성되는, 레벨 센서 장치.

38. 제 36 절 또는 제 37 절에 있어서,

상기 레벨 센서 장치는, 상기 기판을 측정하기 위한 자외 방사선을 제공하도록 동작가능한 방사선 소스를 포함하는, 레벨 센서 장치.

39. 제 23 절 내지 제 35 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 제 1 측정 시스템은 가스 압력 차동 제 1 측정 시스템인, 레벨 센서 장치.

40. 제 23 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항의 레벨 센서 장치를 포함하는 리소그래피 장치.

41. 제 40 절에 있어서,

상기 리소그래피 장치는,

패턴을 기판에 전달하도록 구성되는 투영 광학기; 및

기판을 상기 투영 광학기에 대해 측정된 위치 및/또는 배향에서 기판을 홀딩하도록 구성되는 기판 테이블을 더 포함하는, 리소그래피 장치.

41. 리소그래피 프로세스에 의해 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 물리적 파라미터의 변동의 제 1 측정 데이터를 획득하는 단계;

제 2 측정 데이터를 획득하는 단계 - 상기 제 2 측정 데이터는 상기 제 1 측정 데이터보다 높은 분해능의 다이내 측정 데이터를 포함하고, 상기 제 2 측정 데이터는 상기 제 1 측정 데이터와 공통된 레퍼런스 프레임을 가지는 레퍼런스 측정 데이터에 참조됨 -; 및

상기 제 1 측정 데이터의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 측정 데이터를 획득하도록, 상기 제 1 측정 데이터를 상기 제 2 측정 데이터와 결합하는 단계를 포함하는, 방법.

42. 제 41 절에 있어서,

상기 제 1 측정 데이터는 제 1 계측 툴을 사용하여 측정되고, 상기 제 2 측정 데이터는 제 2 계측 툴을 사용하여 측정되는, 방법.

43. 제 42 절에 있어서,

상기 제 2 계측 툴은 전자 빔 계측 툴인, 방법.

44. 제 42 절 또는 제 43 절에 있어서,

상기 방법은,

제 2 계측 툴, 및 상기 제 1 계측 툴과 동일하고 및/또는 상기 제 1 계측 툴과 공통된 레퍼런스 프레임을 가지는 레퍼런스 계측 툴을 각각 사용하여, 기판의 부분을 동시에 측정하는 것을 포함하는 교정을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.

45. 제 44 절에 있어서,

상기 물리적 파라미터는 토포그래피이고, 상기 제 1 계측 툴은 레벨 센서 장치를 포함하는, 방법.

46. 제 45 절에 있어서,

상기 레벨 센서 장치는 광학 레벨 센서 장치이고, 상기 공통된 레퍼런스 프레임은 상기 광학 레벨 센서 장치가 참조되는 가스 압력 차동 레벨 센서 장치의 공통된 레퍼런스 프레임과 공통된 것인, 방법.

47. 제 46 절에 있어서,

상기 레퍼런스 계측 툴은 가스 압력 차동 레벨 센서 장치인, 방법.

48. 제 44 절에 있어서,

상기 물리적 파라미터는 패턴 시프트 오차이고,

상기 제 1 계측 툴은 정렬 센서 장치를 포함하며,

상기 공통된 레퍼런스 프레임은 상기 정렬 센서 장치가 참조되는 오버레이 계측 장치의 공통된 레퍼런스 프레임과 공통된 것인, 방법.

49. 제 48 절에 있어서,

상기 레퍼런스 계측 툴은 정렬 센서 장치 또는 오버레이 계측 장치를 포함하는, 방법.

50. 제 44 절에 있어서,

상기 물리적 파라미터는 임계 치수 또는 상기 구조체의 크기에 관련된 다른 파라미터이고,

상기 제 1 계측 툴은 제 1 CD 계측 장치를 포함하며,

상기 공통된 레퍼런스 프레임은 상기 제 1 CD 계측 장치가 참조되는 제 2 CD 계측 장치의 공통된 레퍼런스 프레임과 공통된 것인, 방법.

51. 제 50 절에 있어서,

상기 제 1 CD 계측 장치는 산란계 기초 계측 장치를 포함하고,

상기 제 2 CD 계측 장치는 스캐닝 전자 현미경을 포함하는, 방법.

52. 제 51 절에 있어서,

상기 레퍼런스 계측 툴은 산란계 기초 계측 장치를 포함하는, 방법.

53. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,

범용 데이터 처리 장치가 제 1 절 내지 제 22 절 및 제 41 절 내지 제 52 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하게 하기 위한 머신 판독가능 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.

비록 본문에서 IC의 제조에서 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해서 특별히 언급하였지만, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 장치는 다른 응용 분야, 예컨대 집적 광 시스템의 제조, 자기장 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판-패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드, 등을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

일 실시예는 본 명세서의 방법의 하나 이상의 단계가 수행되게 하는 머신-판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어 도 2 의 장치에 있는 유닛(SCS) 및/또는 도 2 및 도 3 의 제어 유닛(LACU) 내에서 실행될 수 있다. 그 안에 저장된 이러한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기적 또는 광학적 디스크)가 역시 제공될 수 있다. 예를 들어 도 2 및/또는 도 3 에 도시되는 타입의 현존하는 계측 장치가 이미 생산 및/또는 사용되고 있는 경우, 본 발명은 프로세서 시스템이 본 발명의 방법의 전부 또는 일부를 수행하게 하기 위한 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 구현될 수 있다. 프로그램은 도 2 및/또는 도 3 과 관련하여 제공된 장치 및/또는 프로세스의 하나 이상의 부분을 제어하도록 선택적으로 구현될 수 있다.

비록 특정한 참조가 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서의 실시예의 사용에 대하여 이루어졌지만, 실시예들이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 인정될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 인가함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.

본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다.

위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 의도로 제공된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 추가하여, 본 명세서의 임의의 하나의 실시예에서 도시되거나 설명된 구조적 피쳐 또는 방법 단계들이 다른 실시예들에서도 역시 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (20)

1. 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 토포그래피 변동을 결정하는 방법으로서,
   리소그래피 프로세스에 의해 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 토포그래피 변동을 나타내는 측정된 토포그래피 데이터를 획득하는 단계;
   상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보를 포함하는 지식을 획득하는 단계; 및
   상기 측정된 토포그래피 데이터의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보와 결합하는 단계를 포함하고,
   상기 결합하는 단계는 상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션(deconvolving)하는 것을 포함하되, 측정된 토포그래피 데이터를 위치 정보로 디콘볼루션하는 것은 상기 하나 이상의 패턴 중 하나에 의해 점유되는 각각의 영역에 대한 균일한 높이 값을 결정하는 것을 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 것은, 상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보에 의해 규정되는 패턴 천이를 사용하여, 균일한 높이의 각각의 영역을 기술(delineating)하는 것을 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 것은, 레벨 센서 응답 함수를 상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보로 디콘볼루션하는 것을 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 측정된 토포그래피 데이터는, 공간적으로 중첩하는 개별 레벨 센서 응답 함수를 포함하고,
   상기 측정된 토포그래피 데이터를 상기 위치 정보로 디콘볼루션하는 것은, 측정 중인 기판의 영역에 대응하는 상기 중첩하는 레벨 센서 응답 함수로부터, 상기 균일한 높이 값에 대해 동시에 풀이(solving)하는 것을 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 측정된 토포그래피 데이터는 상기 기판 상에의 연마 단계 이후에 수행된 상기 기판에 대한 측정으로부터 획득되는, 토포그래피 변동 결정 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 패턴은 패턴 밀도에 따라 각각 차별화되는(differentiated), 토포그래피 변동 결정 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보는 패턴을 레티클에 적용하기 위하여 사용되는 레티클 데이터 파일로부터 획득되는, 토포그래피 변동 결정 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   다이내(intra-die) 토폴로지에 관련된 상기 지식은 레퍼런스 토포그래피 데이터에 참조되는 고분해능 토포그래피 측정 데이터를 포함하고,
   상기 레퍼런스 토포그래피 데이터는 상기 측정된 토포그래피 데이터와 공통된 레퍼런스 프레임을 가지는, 토포그래피 변동 결정 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고분해능 토포그래피 측정 데이터는, 상기 레퍼런스 토포그래피 데이터에 참조되는 상기 고분해능 토포그래피 측정 데이터를 획득하기 위해 고분해능 토포그래피 측정 및 레퍼런스 토포그래피 측정을 동시에 수행하는 것을 포함하는 교정 단계에서 획득되는, 토포그래피 변동 결정 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고분해능 토포그래피 측정은, 전자 빔 계측 디바이스, 광학 레벨 센서, 가스 압력 차동 레벨 센서 중 하나 이상을 사용하여 수행되는, 토포그래피 변동 결정 방법.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 측정된 토포그래피 데이터 및 상기 고분해능 토포그래피 측정 데이터의 조합에 기초하여, 초점 제어 프로세스 정정을 위해 제품 피쳐들 사이의 가중치를 결정하는 단계를 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 측정된 토포그래피 데이터를 획득하도록 상기 기판을 광학 레벨 센서로 측정하는 단계 - 상기 광학 레벨 센서는 단일 캡쳐로 상기 기판을 복수 개의 측정 스폿들에서 측정함 -; 및
    인접한 측정 스폿들 사이의 간격보다 작은 간격을 가지는 중첩하는 측정(overlapping measurement)을 수행하는 단계를 더 포함하는, 토포그래피 변동 결정 방법.
14. 레벨 센서 장치로서,
    측정된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 토포그래피 변동을 측정하도록 동작가능한 제 1 측정 시스템; 및
    상기 제 1 측정 시스템의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 토포그래피 데이터를 획득하도록, 상기 측정된 토포그래피 데이터를 다이내(intra-die) 토폴로지와 관련된 지식과 디콘볼루션하도록 구성되는 프로세서 시스템을 포함하되, 측정된 토포그래피 데이터를 다이내 토폴로지와 관련된 지식과 디콘볼루션하는 것은 상기 하나 이상의 패턴 중 하나에 의해 점유되는 각각의 영역에 대한 균일한 높이 값을 결정하는 것을 포함하는, 레벨 센서 장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 다이내 토폴로지와 관련된 지식은 상기 하나 이상의 패턴의 위치 정보를 포함하는, 레벨 센서 장치.
16. 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 범용 데이터 처리 장치가 제 1 항에 따른 방법을 수행하게 하기 위한 머신 판독가능 명령을 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
17. 리소그래피 프로세스에 의해 하나 이상의 패턴이 적용된 기판에 걸친 물리적 파라미터의 변동의 제 1 측정 데이터를 획득하는 단계;
    제 2 측정 데이터를 획득하는 단계 - 상기 제 2 측정 데이터는 상기 제 1 측정 데이터보다 높은 분해능의 다이내 측정 데이터를 포함하고, 상기 제 2 측정 데이터는 상기 제 1 측정 데이터와 공통된 레퍼런스 프레임을 가지는 레퍼런스 측정 데이터에 참조됨 -; 및
    상기 제 1 측정 데이터의 분해능보다 높은 분해능을 가지는 유도된 측정 데이터를 획득하도록, 상기 제 1 측정 데이터를 상기 제 2 측정 데이터와 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 측정 데이터를 상기 제 2 측정 데이터와 결합하는 것은 상기 제 1 측정 데이터를 상기 제 2 측정 데이터로 디콘볼루션하는 것을 포함하되, 제 1 측정 데이터를 제 2 측정 데이터로 디콘볼루션하는 것은 상기 하나 이상의 패턴 중 하나에 의해 점유되는 각각의 영역에 대한 균일한 높이 값을 결정하는 것을 포함하는, 방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 데이터는 제 1 계측 툴을 사용하여 측정되고, 상기 제 2 측정 데이터는 제 2 계측 툴을 사용하여 측정되는, 방법.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 제 2 계측 툴, 및 상기 제 1 계측 툴과 동일하고 및/또는 상기 제 1 계측 툴과 공통된 레퍼런스 프레임을 가지는 레퍼런스 계측 툴을 각각 사용하여, 기판의 부분을 동시에 측정하는 것을 포함하는 교정을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 물리적 파라미터는 토포그래피이고, 상기 제 1 계측 툴은 광학 레벨 센서 장치를 포함하며, 상기 공통된 레퍼런스 프레임은 상기 광학 레벨 센서 장치가 참조되는 가스 압력 차동 레벨 센서 장치의 기준 프레임과 공통된 것인, 방법.

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