KR102387289B1 - 리소그래피 장치를 제어하는 방법, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

리소그래피 장치는 기판에 걸쳐 다수의 필드에 디바이스 패턴을 적용한다. 높이 맵(h(x,y))은 복수의 컴포넌트((h'(x,y), h"(x,y))로 분해된다. 제1 높이 맵 컴포넌트((h'(x,y))는 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타낸다. 하나 이상의 추가적인 높이 맵 컴포넌트(h"(x,y))는 이와 다른 토포그래피 변화를 나타낸다. 각각의 높이 맵 컴포넌트를 이용하여, 각각의 컴포넌트에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트가 계산된다. 그 다음으로 상이한 높이 맵 컴포넌트에 대해 계산된 제어 세트포인트가 조합되어 기판으로의 디바이스 패턴의 이미징을 제어하는데 이용된다. 특유한 제어 알고리즘은 서로 상이할 수 있으며, 비선형의 정도가 상이할 수 있다. 상이한 세트포인트의 조합은 선형적일 수 있다. 디바이스 특유 토폴로지 및 다른 국소적인 변화의 존재 하에 포커스 제어가 개선될 수 있다.

Description

리소그래피 장치를 제어하는 방법, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{METHODS FOR CONTROLLING LITHOGRAPHIC APPARATUS, LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 출원은 2015년 7월 20일에 출원된 EP 출원 제15177572.3호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌은 원용에 의해 전체로서 본원에 통합된다.
본 개시내용은 리소그래피 장치에 관한 것이다. 특히 본 개시내용은 높이 맵을 이용한 리소그래피 장치의 제어에 관한 것이다. 나아가 본 개시내용은 리소그래피에 의한 디바이스 제조 방법에 관한 것이고, 이러한 장치 및 방법의 부분을 구현하기 위한 데이터 처리 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판, 통상적으로 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 가하는 기기이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)를 제조할 때 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클이라고도 하는 패터닝 디바이스를 사용하여, IC의 개별 층에 형성될 회로 패턴을 생성할 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예컨대, 다이의 일부분, 하나 또는 수개의 다이를 포함함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 일반적으로 기판 상에 제공되는 방사선 감응 재료(레지스트)의 층 상으로 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 "필드"라 불리는 인접한 타겟부들의 그리드를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 필드 상으로 전체 필드 패턴을 노광함으로써 각 필드가 조사(irradiate)되는 이른바 스텝퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사선 빔을 통해 필드 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 필드가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다.
패턴은 투영 시스템을 형성하는 렌즈(또는 미러)를 이용하여 기판의 타겟부 상에 이미징된다. 패턴을 기판 상에 이미징할 때, 기판의 최상부 표면(즉, 패턴이 이미징될 표면)이 투영 시스템의 포커스 평면 내에 놓이도록 하는 것이 바람직하다.
패턴이 투영되어야 하는 기판의 표면은 완벽하게 평탄할 수는 없으며, 큰 규모 및 그보다 작은 규모로 수많은 높이 편차를 나타낸다. 투영 시스템의 포커스를 조정하는 데 실패하면 패터닝 성능이 악화되고 그 결과 제조 공정의 성능이 전체적으로 악화될 수 있다. 양호하지 않은 포커스에 의해 임계 치수(CD) 및 특히 CD 균일성 등의 성능 파라미터가 열화될 것이다.
이러한 높이 편차를 측정하기 위해, 통상적으로 리소그래피 장치에 높이 센서가 통합된다. 이들은 통상적으로, 기판이 리소그래피 장치에 로딩된 후에 기판에 걸친 모든 지점에서 기판의 최상부 표면의 수직 위치를 측정하는데 이용되는 광학 센서이다. 이러한 측정치의 세트는 적절한 특정 형태로 저장되며 "높이 맵"이라 지칭될 수 있다. 이러한 높이 맵은 기판 상으로의 패턴의 이미징을 제어할 때 이용되어, 기판의 각 부분 상의 방사선 감응 레지스트 층이 투영 렌즈의 포커스 평면에 놓이도록 할 수 있다. 통상적으로 기판을 지탱하는 기판 지지체의 높이는 기판 상의 연속하는 부분들의 노광 중에 지속적으로 조정될 것이다. 높이 센서의 예는 US 7265364 B2, US 20100233600 A1 및 US 2013128247 A에 개시되어 있다. 본 명세서에서는 이에 대해 추가로 설명할 필요가 없을 것이다. 높이 맵에 대한 교정은, 다른 센서 측정치(예를 들면, 에어 게이지)를 이용하여 측정치의 공정 의존도를 줄임으로써 이루어질 수 있다. 본 출원의 우선일 기준으로 아직 공개 전인 특허 출원 EP14157664.5에 따르면, 제품 설계 및 공정 의존도에 대한 기존의 지식에 기초하여 높이 맵에 추가적인 교정이 적용될 수 있다.
높이 맵 데이터를 이용하여 투영 시스템의 포커스를 제어할 때 많은 문제가 발생할 수 있다. 리소그래피의 스캐닝 모드에서는, 필드 패턴을 적용하기 위해 필드 영역에 걸쳐 슬릿 형태의 "공간상"이 형성되어 스캐닝된다. 공간상의 높이 및 경사 파라미터는 스캔을 통해 포커스 성능을 최적화하도록 동적으로 조정된다. 리소그래피에서의 알려진 문제점은, 기판 및/또는 기판 지지체가 국소적인 토포그래피 변화(topographical variation)를 나타낼 수 있다는 점이고 이러한 국소적인 토포그래피 변화는 포커스 제어기에 있어서 곤란하다. 이러한 국소적인 변화는 예를 들면 기판 하부의 오염에 기인하는 범프일 수 있다. 다른 유형의 국소적인 변화는 기판을 지지하는 "버얼"에서의 갭에 기인하는 딥(홀)이다. 다른 국소적인 변화는 기판 에지와 연관된다. 몇몇 유형의 에지 토포그래피 현상을 지칭하기 위해 "에지 롤오프"라는 용어가 고안되었다. 기판의 임의의 영역에서의 국소적인 변화 뿐만 아니라, 기판의 에지 영역과 관련된 임의의 비-디바이스 특유 토포그래피 또한 본 개시내용과 관련 있는 것으로서 고려되어야 한다.
이미징 동작의 통상적인 제어 알고리즘으로는 이러한 국소적인 변화에 걸쳐 최적의 포커스를 얻지 못할 수 있다. 이러한 경우 상이하게 가중된 알고리즘이 고려될 수 있다. 한편, 포커스 성능 및 수율이 최적화되려면, 국소적인 변화가 가중해제(deweight)되어야 하는 경우도 있다. 이러한 상황의 일례는, 기판이 디바이스 특유 토포그래피 변화를 겪는 경우이다. 몇몇 설계 및 공정은 디바이스의 상이한 부분들에 사용되는 상이한 공정 및 재료에 기인하는 토포그래피 변화의 패턴을 낳는다. 3-D NAND 메모리 디바이스와 같은 최신의 디바이스 유형이 일례이다. 실제로 큰 토포그래피 변화가 없는 경우에도 재료의 광학 특성의 차이로 인해 높이 센서로 판독될 때 겉보기에 큰 토포그래피 변화가 생길 수 있다. 이러한 상당한 디바이스 특유 토포그래피를 갖는 경우, 일반적으로 포커스 제어 알고리즘이 국소적인 변화에 둔감한 것이 바람직하다. 이는 높이 센서의 공정 의존도에 의해 유발되는 겉보기 변화 뿐만 아니라 실제의 토포그래피 변화에 대해서도 유효할 수 있다. 근거리(높은 공간 주파수) 변화를 추종하고자 시도하면 일반적으로 이미징 시스템의 동적 성능이 나빠지기 때문이다. 그러므로, 토포그래피를 덜 정확하게 추종함에 따라 이러한 둔감성이 디포커스를 유발할지라도, 여전히 실제로는 포커스 이득을 얻을 수 있다.
유감스럽게도, 극도의 디바이스 특유 토포그래피를 나타내는 동일한 유형의 디바이스가 또한 기판에서의 범프, 홀 및 에지 효과에 특히 취약할 수 있다. 어떠한 경우든, 몇몇 최신 반도체 제품에 대해 포커스 제어를 최적화하려는 오퍼레이터에게는 점점 더 상반되는 요구조건들이 있다. 오퍼레이터는 최적의 포커스 제어 알고리즘을 얻기 위해 노력하고 있다. 대체로 이러한 경우 이용가능한 것들 중에 어떠한 최적의 알고리즘도 없는 상태이다.
디바이스 특유 토포그래피 및 국소화된 영향, 예컨대 범프 및 홀의 존재 하에 리소그래피 제조 공정의 성능을 개선하는 것이 요구된다. 본 개시내용의 특별한 목적은 이러한 기판 상에 패턴을 이미징할 때 포커스 제어의 문제를 다루고자 하는 것이다. 본 개시내용의 다른 목적은 리소그래피 장치의 보다 단순한 동작을 가능하게 하고 특히 최적화된 포커스 제어 알고리즘의 선택을 단순화하려는 것이다.
본 발명은 제1 양태로서, 기판 상에 복수의 디바이스를 제조하기 위해 리소그래피 장치를 제어하는 방법을 제시하는데, 이러한 방법은:
(a) 기판에 걸친 토포그래피 변화(topographical variation)를 나타내는 높이 맵을 획득하는 단계; 및
(b) 높이 맵을 이용하여, 기판에 걸쳐 다수의 위치에 디바이스 패턴을 적용하기 위해 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하는 단계를 포함하고, 단계 (b)는:
(b1) 높이 맵을 복수의 컴포넌트로 분해하는 단계로서, 복수의 컴포넌트는 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트 및 다른 토포그래피 변화를 나타내는 하나 이상의 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 포함하는, 분해 단계;
(b2) 각각의 높이 맵 컴포넌트를 이용하여, 각각의 컴포넌트에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트를 계산하는 단계; 및
(b3) 제1 높이 맵 컴포넌트 및 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 대해 계산된 제어 세트포인트를 조합하고, 조합된 세트포인트를 이용하여 기판에 디바이스 패턴을 적용하도록 위치설정 시스템을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 제2 양태로서, 기판에 걸쳐 다수의 위치에 디바이스 패턴을 적용하기 위해 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치를 제시하는데, 이러한 장치는:
- 복수의 디바이스 영역에 걸쳐 리소그래피 처리의 대상이 된 기판의 높이 맵을 수신하는 단계;
- 높이 맵을 복수의 컴포넌트로 분해하는 단계로서, 복수의 컴포넌트는 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트 및 다른 토포그래피 변화를 나타내는 하나 이상의 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 포함하는, 분해 단계;
- 각각의 높이 맵 컴포넌트를 이용하여, 각각의 컴포넌트에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트를 계산하는 단계;
- 제1 높이 맵 컴포넌트 및 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 대해 계산된 제어 세트포인트를 조합하는 단계; 및
- 기판에 디바이스 패턴을 적용하도록 위치설정 시스템을 제어하기 위한 세트포인트를 제공하는 단계를 수행하도록 프로그램된 데이터 처리 장치를 포함한다.
본 개시내용의 상기 양태에 따르면, 다른 토포그래피(예컨대, 홀 또는 포커스 스팟)에 비해 디바이스 특유 토포그래피에 대해 상이한 응답 특성을 갖는 포커스 제어 방법이 구현될 수 있다. 특정 실시예로서, 디바이스 특유 컴포넌트에 적용되는 제1 제어 알고리즘은 극단적인 높이 값에 큰 가중치를 적용하지 않도록 설계될 수 있는 한편, 다른 토포그래피 변화에 적용되는 제2 제어 알고리즘은 극단적인 값에 더 높은 가중치를 적용할 수 있다.
극단적인 예로서 포커스 제어는 제어 세트포인트를 계산하기 위해 디바이스 특유 컴포넌트를 전혀 이용하지 않고 수행될 수 있다. 그에 따라 본 발명은 제3 양태로서, 기판 상에 복수의 디바이스를 제조하기 위해 리소그래피 장치를 제어하는 방법을 제시하는데, 이러한 방법은:
(a) 기판에 걸친 토포그래피 변화를 나타내는 높이 맵을 획득하는 단계; 및
(b) 높이 맵을 이용하여, 기판에 걸쳐 다수의 위치에 디바이스 패턴을 적용하기 위해 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하는 단계를 포함하고, 단계 (b)는:
(b1) 높이 맵으로부터 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트를 차감하여 다른 토포그래피 변화를 나타내는 하나 이상의 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 획득하는 단계;
(b2) 획득된 높이 맵 컴포넌트를 이용하여, 다른 토포그래피 변화에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트를 계산하는 단계; 및
(b3) 계산된 세트포인트를 이용하여 기판에 디바이스 패턴을 적용하도록 위치설정 시스템을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 제4 양태로서, 기판에 걸쳐 다수의 위치에 디바이스 패턴을 적용하기 위해 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치를 제시하는데, 이러한 장치는:
- 복수의 디바이스 영역에 걸쳐 리소그래피 처리의 대상이 된 기판의 높이 맵을 수신하는 단계;
- 높이 맵으로부터 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트를 차감하여 다른 토포그래피 변화를 나타내는 하나 이상의 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 획득하는 단계;
- 획득된 높이 맵 컴포넌트를 이용하여, 다른 토포그래피 변화에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트를 계산하는 단계;
- 제1 높이 맵 컴포넌트 및 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 대해 계산된 제어 세트포인트를 조합하는 단계; 및
- 기판에 디바이스 패턴을 적용하도록 위치설정 시스템을 제어하기 위한 세트포인트를 제공하는 단계
를 수행하도록 프로그램된 데이터 처리 장치를 포함한다.
그러므로 본 발명의 제3 및 제4 양태는 제1 및 제2 양태의 특수한 경우이고, 이는 디바이스 특유 토포그래피가 무시되어야 할 때 이용될 수 있다. 본 발명자는 이러한 양태에 대해 독립적으로 권리를 보유한다.
본 발명은 추가적으로, 투영 시스템 및 기판에 패턴을 적용하기 위해 이러한 투영 시스템에 대해 패터닝 디바이스 및 기판을 위치설정하기 위한 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 더 제공하는데, 이러한 리소그래피 장치는 위에서 제시된 본 발명의 제1 및/또는 제2 양태에 따라 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치를 포함한다.
본 발명은 추가적으로, 범용 데이터 처리 장치로 하여금 위에서 제시된 본 발명의 제1 양태의 방법의 단계를 수행하도록 하기 위한 기계 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 더 제시한다.
본 발명은 추가적으로, 범용 데이터 처리 장치로 하여금 위에서 제시된 본 발명의 제2 양태의 장치를 구현하도록 하기 위한 기계 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 더 제시한다.
어느 경우든 컴퓨터 프로그램 제품은 비일시적 저장 매체를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작 뿐만 아니라 본 발명의 추가적인 특징 및 장점에 대해서 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기술할 것이다. 본 발명이 본원에서 기술된 특정 실시예로 제한되는 것이 아님에 유의해야 한다. 이러한 실시예는 단지 예시의 목적으로 제시된 것이다. 통상의 기술자라면 본 명세서에 포함된 내용에 기초하여 추가적인 실시예를 쉽게 생각해낼 것이다.
이제 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 단지 예시의 목적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸다.
도 2는 반도체 디바이스를 위한 생산 설비를 형성하는 다른 장치와 함께 도 1의 리소그래피 장치를 이용하는 것을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 도 1의 리소그래피 장치에서 높이 센서의 동작 및 예시적인 기판 상의 국소화된 토폴로지 변화의 다양한 현상을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 디바이스 특유 토폴로지 변화에 더하여 도 3의 기판에 패턴을 적용할 때 포커스 제어 동작의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 리소그래피 장치의 포커스를 제어하는 방법의 단계를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 대안적인 실시예에 따라 도 5의 방법의 몇몇 변형예를 예시한다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타낸다. 장치는 다음을 포함한다:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조절(condition)하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성되는 제 1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)을 유지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 또는 WTb); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(PS)(예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템).
조명 시스템은 방사선을 지향시키거나, 형상화(shape)하거나, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광학 컴포넌트, 예를 들어, 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형 또는 기타 다른 유형의 광학 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지, 즉 이의 무게를 지탱한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 다른 조건, 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 조건에 종속되는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 예를 들어 투영 시스템에 대하여 패터닝 디바이스가 필요한 위치에 있도록 보장할 수 있다. "레티클" 또는 "마스크"와 같은 용어의 사용은 본원에서 "패터닝 디바이스"라는 보다 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하는 것과 같이, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 장치도 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상-반전 요소 또는 이른바 보조 요소(assist feature)를 포함하는 경우 기판의 타겟부에 있어서 필요한 패턴에 정확히 대응하지 않을 수도 있음에 주목해야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은, 타겟부에 생성되는 디바이스 (또는 다수의 디바이스) 내의 특정한 기능 층에 대응할 것이다. 패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능 LCD 패널을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 적합하거나 또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 유형의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본원에서 용어 "투영 렌즈"의 사용은 보다 일반적인 용어 "투영 시스템"과 동의어로서 간주될 수 있다.
도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 마스크를 채용). 대안적으로, 장치는 반사형일 수 있다(예를 들어, 위에서 언급된 것과 같은 유형의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나 반사형 마스크를 채용).
리소그래피 장치는 둘(이중 스테이지) 또는 그 이상의 테이블(및/또는 둘 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기기에서는, 부가적인 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 하나 이상의 기판 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
리소그래피 장치는 또한, 기판의 적어도 일부가 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물에 덮혀 투영 시스템과 기판 간의 공간을 채우는 유형일 수 있다. 액침액은 또한 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이의 공간에 부가될 수 있다. 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위한 액침 기술은 잘 알려져 있다. 본원에서 사용되는 용어 "액침"은 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨야 함을 의미하지 않고, 오히려 액체가 노광 중에 예를 들어, 투영 시스템과 기판 사이에 위치됨을 의미한다.
조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수신한다. 예컨대, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스가 수은 램프인 경우, 이러한 방사선 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하기 위한 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사선 빔의 단면에 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(MT)(예를 들어, 마스크 테이블) 상에 유지된 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 횡단한 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)를 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔을 집속(focus)시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟부(C)를 방사선 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WTa/WTb)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 인출(retrieval) 후에 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확하게 위치시키기 위해 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되어 있지 않음)가 이용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WTa/WTb)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. (스캐너와 대조적으로) 스텝퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에만 연결되거나, 또는 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟부를 점하고 있지만, 이들 마크들은 타겟부들 사이의 공간(필드) 및/또는 타겟부들 내의 디바이스 영역들 사이의 공간(다이)에 위치될 수도 있다. 이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크라 알려져 있는데, 이는 개개의 제품 다이가 종국에는 이러한 라인을 따른 스크라이브에 의해 서로 절개될 것이기 때문이다. 마찬가지로, 마스크(MA) 상에 둘 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 중 적어도 하나의 모드로 이용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)을 기본적으로 정지 상태로 유지하면서, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴 전체를 한 번에 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WTa/WTb)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정지 노광에서 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WTa/WTb)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광에서 타겟부의 폭(비-스캐닝 방향)을 제한하는 한편, 스캐닝 이동의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향)를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 유지한 채로 마스크 테이블(MT)을 실질적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WTa/WTb)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여된 패턴을 타겟부(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스형 방사선 소스가 채용되고, 프로그램가능 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WTa/WTb)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사선 펄스들의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 본원에서 언급된 것과 같은 유형의 프로그램가능 미러 어레이와 같은 프로그램가능 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들도 채용될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa 및 WTb) 및 그 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 2개의 스테이션―노광 스테이션 및 측정 스테이션―을 가지는 이른바 이중 스테이지 유형이다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션(EXP)에서 노광되고 있는 동안, 다양한 준비 단계가 수행될 수 있도록 다른 기판은 측정 스테이션(MEA)에서 나머지 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있다. 이러한 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 높이를 맵핑하는 것과 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 측정은 시간 소모적이며, 2개의 기판 테이블의 제공에 의해 장치의 처리량이 실질적으로 증가할 수 있다. 위치 센서(IF)가 노광 스테이션뿐만 아니라 측정 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없다면, 기판 테이블의 위치가 양자의 스테이션에서 추적될 수 있도록 제2 위치 센서가 제공될 수 있다.
이러한 장치는 기술된 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 더 포함한다. LACU는 또한 장치의 동작과 관련하여 필요한 계산을 구현하기 위해 신호 처리 및 데이터 처리 능력을 포함한다. 실제적으로, 제어 유닛(LACU)은 많은 서브 유닛을 갖는 시스템으로 실현될 수 있고, 이러한 각각의 서브 유닛은 실시간 데이터 획득을 핸들링하고, 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트를 처리 및 제어한다. 예를 들어, 하나의 처리 서브시스템은 기판 위치설정기(PW)의 서보 제어에 전용될 수 있다. 별개 유닛이 또한 개략적 액츄에이터 및 미세 액츄에이터, 또는 상이한 축을 핸들링할 수 있다. 또다른 유닛이 위치 센서(IF)의 판독에 전용될 수 있다. 장치의 전체적인 제어는, 이러한 서브시스템 처리 유닛, 오퍼레이터, 및 리소그래피 제조 공정에 관여된 다른 장치와 통신하는 중앙 처리 장치에 의해 제어될 수 있다.
도 2에서 참조 번호 '200'은 반도체 제품을 위한 산업 생산 설비와 관련하여 리소그래피 장치(LA)를 나타낸다. 리소그래피 장치(또는 간략히 "리소 툴"(200)이라고 함) 내에서, 측정 스테이션(MEA)이 참조 번호 '202'로 나타나 있고 또한 노광 스테이션(EXP)이 참조 번호 '204'로 나타나 있다. 제어 유닛(LACU)은 참조 번호 '206'으로 나타나 있다. 생산 설비 내에서 장치(200)는, 장치(200)에 의한 패터닝을 위해 기판(W)에 광감성 레지스트 및 다른 코팅을 가하기 위한 코팅 장치(208)를 또한 포함하는 "리소 셀" 또는 "리소 클러스터"의 일부분을 형성한다. 장치(200)의 출력 측에는, 노광된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해 베이킹 장치(210) 및 현상 장치(212)가 제공되어 있다.
일단 패턴이 가해져 현상되면, 패터닝된 기판(220)은 예를 들어 '222, 224, 226'으로 표시되어 있는 다른 처리 장치에 전달된다. 일반적인 제조 설비에서 다양한 범위의 처리 단계가 다양한 장치에 의해 실행된다. 예들 들면, 이 실시 형태에서 장치(222)는 에칭 스테이션이고, 장치(224)는 에칭 후 어닐링(post-etch annealing) 단계를 수행한다. 추가의 물리적 및/또는 화학적 처리 단계들이 추가 장치(226) 등에서 이루어진다. 실제 디바이스를 만들기 위해, 재료 증착, 표면 재료 특성의 수정(산화, 도핑, 이온 주입 등), 화학-기계적 연마(CMP) 등과 같은 많은 종류의 작업이 요구될 수 있다. 실제로 장치(226)는 하나 이상의 장치에서 수행되는 일련의 다른 처리 단계들을 나타낼 수 있다.
잘 알려져 있는 바와 같이, 반도체 디바이스의 제조에서는, 적절한 재료와 패턴을 갖는 디바이스 구조를 기판 상에 층별로 형성하기 위해 그러한 처리가 많이 반복된다. 따라서, 리소 클러스터에 도달하는 기판(230)은 새롭게 준비된 기판일 수 있고, 또는 이러한 클러스터 또는 전적으로 또 다른 클러스터에서 사전에 처리된 기판일 수 있다. 마찬가지로, 요구되는 처리에 따라, 장치(226)를 떠나는 기판(232)은 동일한 리소 클러스터에서 이후의 패터닝 작업을 위해 복귀될 수 있거나, 다른 클러스터에서의 패터닝 작업에 보내질 수 있거나, 또는 다이싱(dicing) 및 패키징을 위해 보내지는 마무리된 제품일 수 있다.
제품 구조의 각 층은 다른 세트의 처리 단계를 필요로 하고, 각 층에 사용되는 장치(226)는 완전히 다른 유형일 수 있다. 더욱이, 에칭될 재료의 세부사항 및 예컨대 이방성 에칭과 같은 특별한 요건에 따라 상이한 층들이 상이한 에칭 공정, 예컨대 화학적 에칭, 플라즈마 에칭을 필요로 한다.
방금 언급한 바와 같이, 이전의 및/또는 이후의 공정이 다른 리소그래피 장치에서 수행될 수 있고, 심지어는 다른 유형의 리소그래피 장치에서도 수행될 수 있다. 예컨대, 디바이스 제조 공정에 있어서, 분해능 및 오버레이와 같은 파라미터에 있어 매우 까다로운 일부 층들은 덜 까다로운 다른 층 보다 더 발전된 리소그래피 툴에서 수행될 수 있다. 그러므로, 일부 층들은 액침형 리소그래피 툴에서 노광되고, 다른 층들은 "건식" 툴에서 노광될 수 있다. 일부 층들은 DUV 파장에서 작동하는 툴에서 노광되고, 다른 층들은 EUV 파장의 방사선을 사용하여 노광된다.
전체 설비는 계측 데이터, 설계 데이터, 공정 레시피 등을 수신하는 감시 제어 시스템(238)의 제어 하에 작동될 수 있다. 감시 제어 시스템(238)은 기판의 하나 이상의 배치(batch) 상에서 제조 공정을 구현하기 위해 각각의 장치에 명령을 내린다.
도 2에는 또한 계측 장치(240)가 도시되어 있는데, 이러한 계측 장치는 제조 공정 내의 원하는 단계에서 제품의 파라미터를 측정하기 위해 제공된다. 현대의 리소그래피 생산 설비에 있는 계측 장치의 통상적인 예는 스캐터로미터, 예컨대 각도 분해 스캐터로미터 또는 분광 스캐터로미터이고, 장치(222)에서의 에칭 전에, 현상된 기판(220)의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 계측 장치(240)를 사용하여, 예컨대, 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 중요한 성능 파라미터가 현상된 레지스트에서의 특정된 정확도 요건을 만족하는지를 판단할 수 있다. 에칭 단계 전에, 현상된 레지스트를 제거하고 기판(220)을 리소 클러스터를 통해 재처리할 수 있는 기회가 있다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 장치(240)에서 얻은 계측 결과(242)를 사용하여, 제어 유닛(LACU)(206)이 시간에 걸쳐 작은 조정을 하여 제품이 사양에서 벗어나 재작업을 필요로 하는 위험을 최소화함으로써, 리소 클러스터에서 패터닝 작업의 정확한 성능을 유지할 수 있다. 물론, 계측 장치(240) 및/또는 다른 계측 장치(나타나 있지 않음)를 적용하여, 처리된 기판(232, 234) 및 유입되는 기판(230)의 특성을 측정할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 위에서 언급한 바와 같이, 리소그래피 장치의 동작에 있어서 예비 단계는 X-Y 위치에 대해 Z 방향으로의 표면 위치를 측정함으로써 기판 높이의 맵을 획득하려는 것이다. 이러한 높이 맵은, 기판이 기판 지지체(WTa 및 WTb) 중 하나에 클램핑된 후에, 예를 들면 도 1의 리소그래피 장치에서 높이 센서(LS)를 이용하여 획득된다. 패터닝 도중에 높이 맵이 이용되어 기판 상으로의 패터닝 디바이스(MA)의 이미지의 정확한 포커싱을 획득하게 된다. 기판 지지체는 WT로 표기되고 기판(W)을 지닌다. 이러한 예에서 높이 센서(LS)는 소스 측 광학기(LSS) 및 검출기 광학기(LSD)를 포함하는 광학 센서이다. 예를 들어 에어 게이지 센서를 포함하는 다른 유형의 높이 센서가 알려져 있고 이는 광학 센서 대신에 또는 광학 센서와 조합하여 이용될 수 있다. (예를 들어, 에어 게이지 센서는 광학 센서(LS)로부터의 측정치가 보정될 수 있는 공정-독립적인 측정으로 이용될 수 있다). 대안으로서, 다이 내의 토포그래피를 결정하기 위해 리소그래피 장치 외부의 계측 툴이 이용될 수 있다. 추가적인 대안으로서, 디바이스 토포그래피를 추정하기 위해 설계 데이터(의 상이한 층들)가 이용될 수 있다(독자적으로 또는 이미 지정된 기법과 조합하여). 이러한 실시예에서는, 토포그래피의 추정이 기판(W)에 대한 직접적인 측정 없이 데이터에 대해서만 수행될 수 있다.
동작 시에, 소스 측 광학기(LSS)는 기판(W) 상에 충돌하는 하나 이상의 방사선 빔(광빔)(310)을 생성한다. 기판(W)은 통상적으로 그 위에 형성된 상이한 층들을 가지며, 통상적으로는 여기에 예시된 것보다 매우 많은 층들을 가진다. 상부 층은 보통 패턴이 형성될 레지스트 층(312)일 것이다. 그 아래에 반사 방지 코팅이 있을 것이고, 그 아래에는 잠재적으로 상이한 레이아웃과 재료로 형성되는 디바이스 피처의 많은 층들이 있을 것이다.
광빔(310)은 기판에 의해 반사되고 검출기 측 광학기(LSD)에 의해 검출되어 하나 이상의 신호 S(x,y)를 획득하게 되고 이러한 신호로부터 기판 상의 위치 (x,y)에서의 표면 높이의 측정을 유도할 수 있다. 기판에 걸쳐 수많은 위치에서 높이를 측정함으로써, 제어 유닛(LACU)에서 적절한 프로세서에 의해 높이 맵 h(x,y)을 얻을 수 있다. 그러면 이러한 높이 맵은, 기판이 노광 스테이션(EXP)에 있을 때, 리소그래피 장치의 동작에 있어서 포커스 및 기타 다른 파라미터를 제어하기 위해 이용된다. 높이 감지 및 연관된 신호 처리에 대한 이러한 광학기의 세부사항은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 예를 들면 도입부에서 언급된 종래 기술의 문헌에 기술되어 있다. 본 명세서에서는 이에 대해 상세히 설명하지 않을 것이다. 이러한 예에서 이용되는 방사선은 단색광, 다색광 및/또는 광대역일 수 있다. 방사선은 P- 또는 S-편광, 원형 편광 및/또는 비편광 상태일 수 있다.
센서 신호 및/또는 결과적인 높이 맵은 포커싱 제어를 위해 이용되기 전에 다양한 교정을 거칠 수 있다. 언급된 바와 같이, 예를 들면 에어 게이지 등을 이용하여 이루어지는 공정-독립적인 측정에 기초하여 보정이 적용될 수 있다. 제품 설계 및 처리에 대한 지식에 기초하여 공정 의존도를 줄이기 위한 교정이 적용될 수도 있다. 이는, 언급된 바와 같이 특허 출원 EP14157664.5에 추가로 기술되어 있다.
높이 맵 h(x,y)는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 단순한 실시예로서, 높이 맵은 기판에 걸친 위치의 X 및 Y 좌표로 색인된 샘플 값의 2차원 어레이를 포함한다. 다른 실시예로서, 높이 값은 측정된 샘플 값에 근사된 파라미터 곡선에 의해 표현될 수 있다. 도 3에서 h(x,y)의 그래프(314)는, 예를 들면 특정한 X 값에 대해 Y 방향으로 연장되는 하나의 단면에서의 높이 값을 나타낸 것이다.
대부분의 기판 표면에 걸쳐 높이 변화는 통상적으로 치수 및 국소화된 정도(공간 주파수)에 있어서 비교적 완만하다. 그러나 도 3의 하부에 있는 확대된 도면에서는, 실제 공정에서 국소화된 토포그래피 변화로 발견될 수 있는 몇몇 상이한 유형의 높이 이형(anomaly)이 예시되어 있다. 예를 들면, 기판의 주변 영역에서 기판의 에지(318) 근방의 영역(316)에 보다 급경사인 변화가 발생할 수 있다. 기판 에지 근처의 변화에는 수많은 원인이 있을 수 있다. 원래 기판(W)의 제조에 있어서, 심지어는 기판 지지체(WT)의 제조에 있어서, 에지 효과를 낳는 불균일이 발생할 수 있다. 다음으로는 에칭, CMP 등에 있어서의 변화가 층별로 누적되어 "에지 롤오프"라 알려진 현상이 두드러질 수 있다. "롤오프"라는 용어는 당연히 에지 쪽으로 갈수록 표면 높이가 하향하는 기울기를 함축하고 있지만(도 3에 예시됨) 상향하는 기울기가 동일한 결과를 가지고 생길 수도 있다. 나아가, 본 개시내용에서는 에지 롤오프의 현상이 일례로 언급될 것이지만, 이러한 내용은 기판의 에지 영역에 관련되는 임의의 비-디바이스 특유 토포그래피에도 동일하게 적용된다. 예를 들면, 비-노광된 에지 필드에 이웃하는 노광된 필드에 높이 단차가 있을 수 있다.
또 다른 영역(320)에서는 딥 또는 홀(322)이 표면에 보일 수 있다. 이는 수많은 원인이 있을 수 있다. 특정한 예로서 홀은, 기판의 배면 측을 통상적으로 지지하는 버얼(322)로 알려진 돌출부의 패턴에 있어서 갭이 있는 위치에 발생할 수 있다. 버얼 패턴에 있어서의 갭은, 예를 들면 기판 지지체의 표면에 이젝터 핀, 에어 덕트 또는 몇몇 다른 액추에이터 또는 센서가 존재할 수 있도록 하기 위해 필요할 수 있다. 물론, 지금껏 이러한 피처가 기판 테이블에 존재해 왔다. 그러나, 성능 요건이 보다 엄격해졌고, 종래의 제품 세대에서는 무시할 수 있었던 이형이 점차적으로 전체적인 리소그래피 장치의 수율 및/또는 성능의 실질적인 제한요소가 되고 있다.
나아가, 3-D 메모리 회로 등의 몇몇 최신 유형의 제품은 홀(322)의 형성에 특히 취약할 수 있다. 기판 상에 밀집한 3-D 구조가 형성되어 기존의 제품에는 존재하지 않던 응력 패턴을 부여할 수 있기 때문이다. 그러므로, 기판은 배면 측 지지체가 없을 경우 평탄하게 유지되도록 덜 기울어진다. 버얼의 패턴에 있어서의 갭이 반드시 웨이퍼 표면에 딥을 유발하는 것은 아니라는 점은 이미 언급한 바와 같다. 형상은 각 위치에서의 힘의 균형, 예를 들면 클램핑 력 대 웨이퍼 응력에 의해 규정된다. 이는 종종 범프, 또는 심지어 누락된 버얼들의 영역보다 더 작은 길이 규모에서 범프 및 딥의 높이 변화를 유발할 수 있다.
또 다른 영역(330)에는 범프 피처(332)가 표면에 보인다. 이 또한 수많은 원인이 있을 수 있다. 범프 피처의 통상적인 원인은 오염, 예를 들면 여기에 도시된 바와 같이 기판(W)과 기판 지지체(WT) 사이에 갇힌 오염 입자(334)에 의한 오염이다. 이러한 유형의 높이 이형의 근거리 및 큰 진폭은 이미지의 포커싱에 바람직하지 않은 영향을 미치게 되며, 그 결과 작업 제품의 수율에 악영향을 미칠 수 있다는 점이 알려져 있다. 기판에 걸쳐 또는 알려진 "트러블 스팟(trouble spot)"에서 국소적으로, 이러한 영역에서도 성공적인 포커싱(및 그에 따라 성공적인 이미징)을 시도하여 얻기 위해 포커스 제어 알고리즘이 최적화될 수 있다.
도 4에서는, 기판(W)과 함께 기판 지지체(WT)가 도 1의 리소그래피 장치의 노광 스테이션(EXP)으로 이송된 후, 도 3에서 설명한 유형의 높이 이형을 갖는 기판 상에서 포커스 제어가 수행되고 있다. 포커스 제어 시스템(400)은 포커스 제어기(402)(이는 예컨대 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU) 내에서 수치 프로세스로서 구현될 수 있음) 및 장치 하드웨어(404)를 포함한다. 이러한 예에서 하드웨어(404)는 도 1에 도시된 투영 시스템(PS) 및 위치설정기(PM, PW)의 다양한 컴포넌트를 포함한다. 이러한 컴포넌트는 제어기(402)와 통신하는 연관된 센서 및 액추에이터를 가진다.
높이 맵 데이터 h(x,y)를 이용해서, 제어기(402)는 수많은 서보 루프에 의해 투영 시스템으로 하여금 기판(W), 투영 시스템(PS) 및 패터닝 디바이스(MA)의 상대적인 위치를 제어하게 하여, 필드 패턴 중 일부의 공간상(406)이 기판(W) 상의 레지스트 층(312)에 정확히 포커싱되게 한다. 도 4의 1차원 단면은 단순화된 것임을 이해할 것이다. 기존의 스캐닝 동작 모드를 가정하면, 공간상(406)은 X 및 Y 방향으로 연장되는 방사선 슬릿의 형태를 취하는 한편, 도 4에서 단면으로 예시된 평면에 포커싱된 이미지를 형성하게 된다. 스캐닝 동작 모드에서는, 통상적으로 이미징 슬릿의 치수가 스캐닝 방향(Y)보다 슬릿 방향(X)으로 훨씬 더 넓을 것이다.
특정한 성능 제한 내에서, 공간상(406)의 높이는 원하는 세트포인트 프로파일 z(x,y)를 추종하도록 슬릿이 Y 방향으로 스캔하는 동안 계속하여 제어될 수 있다. 마찬가지로, X 및 Y 축 둘레로 이미지 평면의 회전은 각각의 세트포인트 프로파일 (Rx(x,y) 및 Ry(x,y))을 추종하도록 계속하여 조정될 수 있다. 기존의 배열을 가정하면, x 좌표는 각각의 스캔 중에 변화하지 않을 것이고, x 좌표는 장치가 각각의 다음 필드 위치로 진행할 때 변화할 것이다. 이와 다른 제어의 정도가 제공될 수도 있다: 언급된 것들은 포커싱에 관한 것들이다. 통상적으로 이미징 슬릿의 치수는 스캐닝 방향(Y)보다 슬릿 방향(X)으로 훨씬 더 넓을 것이다.
세트포인트 프로파일 Rx(x,y), Ry(x,y), z(x,y)는 높이 맵 h(x,y) 및 적절한 포커스 제어 알고리즘(FOC)을 이용하여 제어기(402)에 의해 결정된다. 대략적으로 말하면, 포커스 평면은 평탄하지만 기판 표면은 평탄하지 않으므로 공간상(406)의 영역에 걸쳐 포커스 오차가 불가피하게 발생한다. 알고리즘은, 포커스 오차가 원하는 기준을 충족할 때까지 슬릿을 통해 포커스 오차를 정량화하고 이미지 평면의 위치 및 배향을 조정함으로써 작용한다. 이러한 기준은, 이미지의 모두 또는 일부에 걸쳐 최대 포커스 오차 내에서 유지하는 것 및/또는 평균 오차를 최소화하는 것(예컨대, 평균 제곱 오차의 최소화)을 포함할 수 있다.
추가적인 기준(제약조건)이 서보 제어 메커니즘의 동적 능력에 의해 규정될 수 있다. 알고리즘은 이러한 제약조건을 위반하지 않도록 일부 포커스 성능을 희생해야 할 수도 있다. 제어기는 이를 행하기 위한 한 가지 방법으로서 "예비적(fall-back)" 알고리즘을 구현할 수 있다. 알려진 예비적 알고리즘에서는, 선호되는 알고리즘이 제약조건 중 하나를 위반하는 세트포인트 프로파일을 낳는 경우, 이러한 알고리즘은 (실제 슬릿 크기를 변화시키지 않고) 보다 큰 슬릿 크기에 걸쳐 포커스 오차를 평균화하도록 조정된다. 이는 보다 넓은 영역에 걸쳐 토포그래피 변화를 평균화하는 효과를 낳을 것이고, 따라서 포커스 평면의 역동성(dynamics)이 줄어드는 경향을 보일 것이다. 예비적 알고리즘은 필요한 경우 반복적일 수 있다. 극단적인 경우, 알고리즘은 전체 필드에 걸친 포커스 오차를 단일 평면으로서 평균화하도록 결정할 수 있다. 포커스 제어에 관한 한, 이러한 극단적인 경우는 실질적으로 위에서 언급한 "스텝핑" 동작 모드의 선택에 대응된다. 포커스 평면의 어떠한 변경도 전체 필드에 걸쳐 시도되지 않는다.
도 4를 계속 참조하면, 도시된 예에서 기판은 영역(316, 320, 330)에서 에지, 홀 및 범프 이형을 여전히 나타낸다. 그러나, 이러한 예에서 기판은 또한 강한 디바이스 특유 토포그래피를 나타낸다. 이는, 기능적 구조체의 형성에서 발생하는 처리 효과 및 디바이스 레이아웃에 의해 규정되는 정규 패턴에서 나타나는 높은 부분(440) 및 낮은 부분(442)에 의해 표현된다.
도시된 바와 같이, 디바이스 특유 피처의 높이 진폭 및 횡단 거리 규모 모두는 영역(316, 320, 330)에서의 이형의 규모에 필적할 수 있다. 그 결과, 포커스 제어기(402)에서 구현된 포커스 제어 알고리즘이 에지 효과, 홀 및 범프로 인한 근거리 변화를 밀접하게 추종하도록 최적화되는 경우, 이는 디바이스 특유 토포그래피를 추종하거나 추종하려고 시도할 가능성이 매우 높다. 이는 일반적으로, 이미징에 수반되는 많은 위치설정기 및 컴포넌트의 동역학 및 양호한 이미징을 위해 바람직하지 않다. 역으로, 제어기(402)에서 구현된 포커스 제어 알고리즘이 디바이스 특유 토포그래피의 특성인 근거리 변화를 무시하도록 최적화되는 경우, 이형 영역(316, 320, 330)에서 포커스를 유지할 수 있는 능력이 제한될 것이고 이러한 영역에서의 수율이 줄어들 것이다.
도 5는 본 개시내용에 따라 도 1의 리소그래피 장치의 제어기(402)에서 구현되는 수정된 포커스 제어 알고리즘의 데이터 흐름도이다. 이러한 수정된 알고리즘에 의해, 포커스 성능이 앞서 언급한 공지된 알고리즘보다 넒은 범위의 조건 하에서 최적화될 수 있다. 처리는 특정 기판에 대해 높이 맵 h(x,y)을 수신하는 것으로 시작된다. 높이 맵은 원거리와 근거리 토포그래피 변화의 혼합을 나타낼 수 있는데, 이는 알려지지 않은 높이 이형 및 디바이스 특유 토포그래피를 포함할 수 있다. 첫 번째 단계(502)는 필드들 간에 반복되는 토포그래피의 컴포넌트를 나타내는 디바이스 특유 피처 맵 h'(x,y)을 추출하는 것이다. 이를 행하는 단순한 방법은, 각각의 필드의 토포그래피를 높이 맵의 평활화된 사본과 비교하고 필드의 대표적인 샘플에 걸쳐 비교 결과의 평균을 취하는 것이다. 달리 말하면, 디바이스 패턴에 특유한 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트를 획득하는 방법으로서 평균 필드 토포그래피가 획득된다. 디바이스 특유 토포그래피는 일종의 필드내 지문(intra-field fingerprint)으로 간주될 수 있고, 이는 앞서 언급한 측정 및/또는 데이터 소스 중 임의의 것으로부터 기인할 수 있다.
디바이스 특유 토포그래피가, 전적으로 현재의 기판의 높이 맵으로부터 평균 필드 토포그래피를 계산함으로써 현재의 기판에 대해 획득될 수 있지만, 본 개시내용은 이러한 경우로 한정되는 것은 아니다. 평균 필드 토포그래피는 동일한 제품 설계 및 처리의 다수의 기판들에 대한 측정으로부터 계산될 수 있다. 디바이스 특유 토포그래피는 상이한 프로세스들의 토포그래피 영향에 대한 지식 및 설계 정보에 관하여 전적으로 또는 부분적으로 획득될 수 있다. 언급한 바와 같이, 이와 다른 유형의 높이 센서도 사용될 수 있다. 동시에 장치의 설계자는, 이러한 외부 또는 이력 데이터를 이용하는 것이, 리소그래피 장치에서 측정되는 것과 같은 현재의 기판의 높이 맵을 단순히 이용하는 것에 비하여 정확도를 개선하고 및/또는 처리 요구사항을 줄이는 것임을 확인해야 할 필요가 있다. 이러한 변화는 이하에서 도 6을 참고로 하여 추가로 예시될 것이다. 어떠한 경우든 디바이스 특유 토포그래피가 단계 504에서 획득된다.
실제의 기판 상에서는, 디바이스 특유 토포그래피의 진폭이 기판 영역에 걸쳐 약간 변화할 수 있다. 디바이스 특유 토포그래피가 근사적으로 전체 기판에 걸쳐 일정한 것으로 가정되는지 또는 그 대안으로서 진폭의 변화가 캡쳐되어 이용되는지 여부는 설계 선택의 문제이다. 전자의 경우, 디바이스 특유 피처 맵 h'(x,y)은 필요에 따라 단일 필드의 치수로 감축될 수 있다. 또한 후자의 경우에는, 디바이스 특유 피처 맵이, 기판에 걸쳐 위치에 따라 변화하는 축척 계수가 곱해진 단일 필드로 감축될 수 있다. 몇몇의 경우 진폭의 변화는 기판 영역의 대부분에 걸쳐 작을 수 있지만, 디바이스 특유 토포그래피는 주변 필드에서 두드러질 수 있다. 그러므로 지문 진폭의 이러한 변화를 모델링하는 것은 에지 관련 토포그래피 및 디바이스 특유 토포그래피가 함께 발견되는 경우 특히 유용할 수 있다.
506에서는 디바이스 특유 피처 맵 h'(x,y)에 나타난 토포그래피가 측정된 높이 맵 h(x,y)에서 차감되어 이른바 "전역 피처" 맵 h"(x,y)을 추출하게 된다. 이러한 전역 피처는 특정한 디바이스 패턴과 연관되지 않는 토포그래피의 컴포넌트를 나타낸다. 이러한 컴포넌트는 통상적인 원거리 높이 변화를 포함할 수 있지만, 디바이스 패턴과 동일한 방식으로 반복되지 않는 임의의 근거리 높이 이형(예컨대, 범프, 홀 및 에지 효과)을 포함할 수도 있다. 복수의 개별 디바이스 패턴을 포함하는 필드 패턴에 기초하여 이미징이 수행되는 경우, 디바이스 특유 피처가 단일 디바이스의 규모로 식별되는지 또는 단일 필드의 규모로 식별되는지는 설계 선택의 문제이다. 본 예에서는 디바이스 특유 피처가 필드의 규모로 식별된다고 가정한다.
원래의 높이 맵 h(x,y)을 별개의 컴포넌트 h'(x,y) 및 h"(x,y)로 분해한 다음, 높이 맵의 각 컴포넌트는 이러한 컴포넌트에 특유한 알고리즘에 의해 처리된다. 이와 같이 도 5의 예에서는, 포커스 제어기가 계속하여 508에서 제1 포커스 제어 알고리즘(FOC')을 이용하여 디바이스 특유 피처 맵 h'(x,y)을 처리한다. 제1 포커스 제어 알고리즘(FOC')은 세트포인트 프로파일의 제1 세트 Rx'(x,y), Ry'(x,y), z'(x,y)를 생성한다. 그 다음으로 510에서 제어기는 제2 포커스 제어 알고리즘(FOC")을 이용하여 전역 피처 맵 h"(x,y)를 처리한다. 제2 포커스 제어 알고리즘(FOC")은 세트포인트 프로파일의 제2 세트 Rx"(x,y), Ry"(x,y), z"(x,y)를 생성한다.
512에서는, 세트포인트 프로파일이 함께 더해져 세트포인트 프로파일의 조합된 세트 Rx(x,y), Ry(x,y), z(x,y)를 획득하게 된다. 이와 같이 알고리즘 FOC' 및 FOC"은 제어기(402)에 의해 구현되는 전체 포커스 제어 알고리즘(FOC)으로 합산된다.
디바이스 특유 피처와 전역 피처를 별개의 처리를 위해 높이 맵의 별개의 컴포넌트들로 분할함으로써, 개시된 장치는 최적화된 처리가 피처들의 각각의 세트에 대해 별개로 구현될 수 있게 한다. 제1 포커스 제어 알고리즘(FOC')은 디바이스 특유 토포그래피와 관련하여 이미징을 위해 최적화되는 세트포인트 프로파일의 제1 세트 Rx'(x,y), Ry'(x,y), z'(x,y)를 생성한다. 제2 포커스 제어 알고리즘(FOC")은 디바이스 특유 토포그래피와 관련하여 이미징을 위해 최적화되는 세트포인트 프로파일의 제2 세트 Rx"(x,y), Ry"(x,y), z"(x,y)를 생성한다. 물론 포커스 제어의 마지막에는 절충되어야 하겠지만, 세트포인트 값의 두 세트가 단순히 선형적으로 합산되기 때문에(물론 각각의 컴포넌트에 대해 상이한 가중치를 포함함), 다른 유형의 피처를 억제하거나 확대하고자 할 때 한 가지 유형의 피처가 바람직하지 않게 확대되거나 억제되는 문제가 발생하지 않는다. 더욱이, 적절한 알고리즘의 선택이 훨씬 더 단순해지고, 알고리즘을 각각의 층에 대해 상이하게 최적화할 필요 또한 줄어들 수 있다. 부가적으로, 예비적 기준이 상이한 피처에서 상이하게 설정될 수 있다. 달리 말하면, 한 세트의 피처에 관한 성능이, 단지 다른 세트의 피처에 있어서의 곤란한 토포그래피를 다루기 위해 예비책이 필요하다는 이유만으로 절충될 필요가 없다.
예를 들면, 제1 포커스 제어 알고리즘(FOC')에 대하여, 세트포인트 계산은 근거리 영향을 억제하도록 최적화될 수 있다. 예를 들어, 알고리즘(FOC')은 슬릿 영역에 걸쳐 평균 제곱 포커스 오차를 최소화하는 것일 수 있다. 토포그래피가 다루기 곤란한 경우, 동적인 제약조건에 의해, 하나 이상의 차원으로 보다 평활한 프로파일을 위해서 슬릿을 확대하도록 예비적 알고리즘이 트리거링될 수 있다. 예비적 기준은 범프, 홀 및 에지 효과에 대한 응답을 절충하지 않고 디바이스 특유 토포그래피에 대해 최적화될 수 있다.
마찬가지로, 제2 포커스 제어 알고리즘(FOC")은 디바이스 특유 피처의 평활화를 절충하지 않고 근거리 토포그래피 변화를 가능한 추종하도록 최적화될 수 있다. 디바이스 특유 토포그래피의 피처인 극단적인 높이 값에 민감하지 않고, 슬릿 영역(또는 공칭 슬릿 영역) 내에서 극단적인 높이 값에 특히 민감하도록 알고리즘이 최적화될 수 있다. 예를 들어, 근거리 이형에 대한 응답을 개선하기 위해, 알고리즘(FOC")은 포커스 오차의 4승(네제곱) 또는 나아가 8승을 최소화하는 것일 수 있다. 이형 영역에 존재하는 극단적인 값에 증가된 가중치를 적용하기 위해 이러한 알고리즘이 알려져 있지만, 이들은 상당한 디바이스 특유 토포그래피가 존재하는 경우 통상적으로 활용될 수 없다. 512에서 세트포인트의 조합이 선형적이기 때문에, 4승 또는 8승 계산이 디바이스 특유 토포그래피의 증폭 없이 알고리즘(FOC")에 채용될 수는 없다. 반복하자면, 디바이스 특유 피처와는 별개로 전역 피처에 대해 예비적 기준과 예비적 응답이 최적화될 수 있다. 그러므로 일반적으로, 개시된 방법은 별개의 계산들이 상이한 비선형의 정도를 가지게 할 수 있다.
위에서 살펴본 예의 수많은 변형예가 본 개시내용의 범위 내에서 예상될 수 있다.
위에서 살펴본 예에서는 토포그래피 변화가 단지 두 개의 컴포넌트(h' 및 h")로 분해되었지만, 이러한 변화를 셋 이상의 컴포넌트로 분해하여 이들 각각이 상이한 포커스 제어 알고리즘을 가질 수 있게 하는 것이 유용한 경우도 있다. 이것이 유용할 수 있는 예로서, 홀 및 범프 유형 피처를 에지 관련 변화와는 상이한 컴포넌트로 분리하도록 선정할 수 있다. 비-디바이스 특유 컴포넌트 h"이 둘 이상의 컴포넌트로 분리될 수 있다. 다른 예로서, 둘레의 상이한 사분면들에서 에지 관련 변화를 다루기 위해 상이한 알고리즘들을 제공하는 것이 유용할 수 있다. 특히, 이미징을 위해 이용되는 슬릿에 대한 에지의 상이한 배향으로 인하여, 이러한 상이한 영역에서 에지 관련 변화에 상이한 기준이 적용되어야 할 수 있다. 또한 디바이스 특유 토포그래피에 관하여, 이를 둘 이상의 컴포넌트로 추가로 분리할 수도 있다. 이러한 점에서 변화를 X 및 Y 방향으로 별개로 식별하여 처리하는 것을 예상할 수 있다. 대안으로서 또는 이에 부가하여, 변화를 디바이스 영역 단위 및 필드 단위로 별개로 식별할 수 있다. 어떠한 경우든 통상의 기술자라면 도 5에 예시된 방법의 개념을 셋 이상의 컴포넌트를 제공하도록 손쉽게 확장할 수 있을 것이다.
또 다른 변형이 도 5에서 단계 516으로 예시되어 있다. 특히 스캐닝 방향(Y 방향)으로, 필드 경계를 넘어서는 지점에 대하여 외삽된 높이 데이터를 생성하는 것이 종종 필요하다. 이는 각 필드의 스캔의 시작과 종료 시에 평활환 제어를 획득하려는 것이다. 일반적으로, 이러한 외삽은 필드 에지에 이르기까지 국소적인 높이 변화(구배)를 고려하는 것이 바람직하다. 특히 주변 필드에서, 기판 에지를 벗어나 있는 필드의 부분에 대해서는 높이 데이터가 없을 수도 있다. 외삽은 이러한 경우 필드의 누락된 부분을 "보충(fill in)"하기에 유용할 것이다. 그러나 강한 디바이스 특유 토포그래피를 갖는 예에서는, 실제로 디바이스 특유 변화에 불과한 변화에 기초하여 외삽하게 되면 양호하지 않은 성능을 유발할 수 있다.
결과적으로, 상당한 디바이스 특유 토포그래피를 갖는 경우, 최상의 옵션은 종종 (위에서 살펴본 예비적 동작과 유사한) 평면형 필드를 가정하도록 외삽의 근거를 두는 것이다. 하지만 도 5의 방법에서는, 디바이스 특유 높이 변화 h'가 비-디바이스 특유 컴포넌트 h"와 분리되어 있다. 그러므로, 외삽 단계(516)는 디바이스 특유 높이 변화의 존재에 의해 바람직하지 않게 영향을 받지 않고 컴포넌트 h"를 이용하여 안전하게 수행될 수 있다. 달리 말하면, 외삽을 위해 이용되는 높이 맵 데이터는 높이 맵 데이터의 디바이스 특유 컴포넌트를 배제하고, 외삽된 높이 값은 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화에 둔감하다.
상기 예에서는, 제어 세트포인트의 제1 세트 및 제2 세트가 단순히 선형 조합되는 것이 제안되었다. 단계 508 및 510에서 계산된 포커스 제어 세트 포인트는 통상적인 기준 높이에 대해 표현될 수 있으며 단계 512에서 평균화될 수 있다. 대안으로서, 단계 508에서 계산된 포커스 제어 세트포인트는 0으로부터의 편차로 표현될 수 있고, 단계 512에서는, 단계 510에서 계산된 세트포인트에 단순히 합산될 수 있다.
이러한 조합은, 경험 또는 설계에 따라, 양자의 컴포넌트에 동일한 가중치를 적용할 수도 있고, 또는 동일하지 않은 가중치를 적용할 수도 있다. 이러한 가중은 또한, 측정된 데이터 또는 사용된 다른 정보에서 마주치게 되는 조건에 응하여 자동적으로 이루어질 수도 있다. 평균화의 경우에는 가중된 평균이 적용될 수 있다. 제어 세트포인트 중 하나가 나머지로부터의 편차로 표현되는 경우, 1보다 크거나 1보다 작은 축척 계수를 적용함으로써 가중될 수 있다.
(말하자면) 디바이스 특유 세트포인트에 적용되는 가중이 0이 될 수 있는 극단적인 경우, 제어 세트포인트를 계산하기 위해 디바이스 특유 컴포넌트를 이용하는 것이 전혀 필요하지 않을 것이다. 단계 508이 생략되거나, 또는 일정한 세트포인트 오프셋으로 대체될 것이다. 예를 들면, 디바이스 패턴의 가장 주요한 영역이 높이 맵으로 표시된 일반적인 높이 위로 20 nm의 포커싱을 요한다고 알려져 있다면, 제1 제어 알고리즘(FOC')은 일정한 높이 오프셋을 단순히 합하는 것을 포함할 수 있다. 보다 일반적으로, 단계 508 및 510에서의 계산은 사용자에 의해 규정된 주요한 영역에서 높이 값에 향상된 가중을 적용하도록 수행될 수 있다.
제어 세트포인트의 둘 이상의 세트의 조합은 선형적이어야 하는 것은 아니다. 반면 비선형의 조합을 이용하는 것은 극단적인 세트포인트 값에 특별한 가중 또는 가중해제를 가져올 것이다.
부가적으로, 단계 508 및 510에서 수행되는 계산 중 어느 한 쪽 또는 양자 모두가, 사용자에 의해 주요한 것으로서 식별되는 제품 설계의 영역에서 높이 값에 향상된 가중을 적용하도록 수행될 수 있다. 종종 전체 제품의 성능이 좌우될 수 있는 가장 미세한 피처는 디바이스 영역의 특정 영역에 집중되어 있다. 마무리된 제품의 성능을 열화시키지 않고 다른 영역에서 줄어든 포커스 성능이 용인될 수도 있다.
도 6은 위에서 살펴본 변화 중 몇몇을 도식화하여 나타낸 것이며, 이들 모두가 동일한 실시예에서 조합되어야 함을 의미하지 않는다. 600 내지 614로 표기된 단계는 도 5에서 유사한 번호를 갖는 500 내지 514의 단계에 대응하며, 차이를 강조하는 것을 제외하고는 다시 설명하지 않을 것이다.
첫 번째 변형예로서, 도 6에서는 단계 604에서 획득된 디바이스 특유 토포그래피 h'(x,y)가 단계 600에서 획득된 높이 맵으로부터 유도되지 않으며, 또는 이로부터 완전히 유도되는 것은 아니다. 620에서는, 디바이스 특유 토포그래피를 규정하기 위해, 이전의 기판의 설계 정보 및/또는 측정에 기초하는 몇몇의 이전 지식이 이용된다.
다른 변형예로서, 단계 622에서 이전의 지식이 획득되는데 이를 이용하여 단계 608에서 제2 포커스 제어 세트포인트의 계산에 영향을 미치게 된다. 또 다른 변형예로서, 단계 624에서 이전의 지식이 획득되는데 이를 이용하여 단계 610에서 제1 포커스 제어 세트포인트의 계산에 영향을 미치게 된다.
또 다른 변형예로서, 디바이스 특유 토포그래피를 참조하지 않고 제1 포커스 제어 세트포인트를 계산하도록 단계 608이 수행된다.
결론적으로, 체계적인 (필드내) 디바이스 피처와 관련된 세트포인트 계산을 기판의 전역 형상 및 공정 영향과 관련된 세트포인트 계산으로부터 비동조화(decouple)함으로써, 포커스 등의 이미징 파라미터의 제어가 보다 신뢰할만하게 되고 단순화된다. 종전에 포커스 최적화가 제품의 각각의 개별 층에 대해 미묘한 설계 결정을 요하는 경우, 이러한 계산의 비동조화에 의해 각각의 층에서 동일한 알고리즘으로 양호한 성능이 획득될 가능성이 높아진다. 예상치 못한 부작용에 대한 두려움 없이, 각각의 층에서 성능을 최적화하기 위해 별개의 계산들에 추가적인 조정이 이루어질 수 있다.
본 발명은 다음의 항목을 이용하여 추가로 기술될 수 있다:
1. 기판 상에 복수의 디바이스를 제조하기 위해 리소그래피 장치를 제어하는 방법으로서,
(a) 기판에 걸친 토포그래피 변화(topographical variation)를 나타내는 높이 맵을 획득하는 단계; 및
(b) 높이 맵을 이용하여, 기판에 걸쳐 다수의 위치에 디바이스 패턴을 적용하기 위해 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하는 단계를 포함하고, 단계 (b)는:
(b1) 높이 맵을 복수의 컴포넌트로 분해하는 단계로서, 복수의 컴포넌트는 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트 및 다른 토포그래피 변화를 나타내는 하나 이상의 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 포함하는, 분해 단계;
(b2) 각각의 높이 맵 컴포넌트를 이용하여, 각각의 컴포넌트에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트를 계산하는 단계; 및
(b3) 제1 높이 맵 컴포넌트 및 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 대해 계산된 제어 세트포인트를 조합하고, 조합된 세트포인트를 이용하여 기판에 디바이스 패턴을 적용하도록 위치설정 시스템을 제어하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치 제어 방법.
2. 제1항목에 있어서,
단계 (b1)은, 평균 필드 토포그래피에 기초하여 높이 맵의 제1 컴포넌트를 계산하고 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 획득하기 위해 높이 맵으로부터 제1 컴포넌트를 차감하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치 제어 방법.
3. 제1항목 또는 제2 항목에 있어서,
단계 (b2)에서 제1 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘은 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘보다 근거리(short-range) 토포그래피 변화에 덜 감응하는, 리소그래피 장치 제어 방법.
4. 제1항목, 제2항목, 또는 제3항목에 있어서,
단계 (b2)에서 상이한 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘 중 하나 이상은 비선형성을 가지되 단계 (b3)에서 제어 세트포인트의 조합은 선형적으로 수행되는, 리소그래피 장치 제어 방법.
5. 앞선 항목 중 임의의 항목에 있어서,
리소그래피 장치는 스캐닝 유형이며, 제1 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘은 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘과는 상이한 크기의 필드 부분으로부터의 값을 고려하도록 허용되는, 리소그래피 장치 제어 방법.
6. 앞선 항목 중 임의의 항목에 있어서,
단계 (b2)는 높이 맵 데이터를 이용하여 외삽에 의해 추가적인 높이 맵 데이터를 생성하는 단계를 포함하고, 외삽을 위해 이용된 높이 맵 데이터는, 외삽된 높이 맵 데이터가 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화에 둔감하도록 제1 높이 맵 컴포넌트를 배제하는, 리소그래피 장치 제어 방법.
7. 기판에 걸쳐 다수의 위치에 디바이스 패턴을 적용하기 위해 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치로서,
- 복수의 디바이스 영역에 걸쳐 리소그래피 처리의 대상이 된 기판의 높이 맵을 수신하는 단계;
- 높이 맵을 복수의 컴포넌트로 분해하는 단계로서, 복수의 컴포넌트는 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트 및 다른 토포그래피 변화를 나타내는 하나 이상의 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 포함하는, 분해 단계;
- 각각의 높이 맵 컴포넌트를 이용하여, 각각의 컴포넌트에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트를 계산하는 단계;
- 제1 높이 맵 컴포넌트 및 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 대해 계산된 제어 세트포인트를 조합하는 단계; 및
- 기판에 디바이스 패턴을 적용하도록 위치설정 시스템을 제어하기 위한 세트포인트를 제공하는 단계
를 수행하도록 프로그램된 데이터 처리 장치를 포함하는, 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치.
8. 제7항목에 있어서,
높이 맵을 분해하기 위해 프로세서는 평균 필드 토포그래피에 기초하여 높이 맵의 제1 컴포넌트를 계산하고 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 획득하기 위해 높이 맵으로부터 제1 컴포넌트를 차감하도록 구성되는, 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치.
9. 제7항목 또는 제8항목에 있어서,
제1 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘은 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘보다 근거리 토포그래피 변화에 덜 감응하는, 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치.
10. 제7항, 제8항목, 또는 제9항목에 있어서,
상이한 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘 중 하나 이상은 비선형성을 가지되 제어 세트포인트의 조합은 선형적으로 수행되는, 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치.
11. 제7항목 내지 제10항목 중 어느 한 항목에 있어서,
리소그래피 장치는 스캐닝 유형이며, 제1 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘은 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 특유한 알고리즘과는 상이한 크기의 필드 부분으로부터의 값을 고려하도록 허용되는, 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치.
12. 제7항목 내지 제11항목 중 어느 한 항목에 있어서,
적어도 하나의 컴포넌트에 대한 제어 세트포인트의 계산은 높이 맵 데이터를 이용하여 외삽에 의해 추가적인 높이 맵 데이터를 생성하는 것을 포함하고, 외삽을 위해 이용된 높이 맵 데이터는, 외삽된 높이 맵 데이터가 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화에 둔감하도록 제1 높이 맵 컴포넌트를 배제하는, 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치.
13. 기판 상에 복수의 디바이스를 제조하기 위해 리소그래피 장치를 제어하는 방법으로서,
(a) 기판에 걸친 토포그래피 변화를 나타내는 높이 맵을 획득하는 단계; 및
(b) 높이 맵을 이용하여, 기판에 걸쳐 다수의 위치에 디바이스 패턴을 적용하기 위해 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하는 단계를 포함하고, 단계 (b)는:
(b1) 높이 맵으로부터 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트를 차감하여 다른 토포그래피 변화를 나타내는 하나 이상의 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 획득하는 단계;
(b2) 획득된 높이 맵 컴포넌트를 이용하여, 다른 토포그래피 변화에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트를 계산하는 단계; 및
(b3) 계산된 세트포인트를 이용하여 기판에 디바이스 패턴을 적용하도록 위치설정 시스템을 제어하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치 제어 방법.
14. 기판에 걸쳐 다수의 위치에 디바이스 패턴을 적용하기 위해 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치로서,
- 복수의 디바이스 영역에 걸쳐 리소그래피 처리의 대상이 된 기판의 높이 맵을 수신하는 단계;
- 높이 맵으로부터 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트를 차감하여 다른 토포그래피 변화를 나타내는 하나 이상의 추가적인 높이 맵 컴포넌트를 획득하는 단계;
- 획득된 높이 맵 컴포넌트를 이용하여, 다른 토포그래피 변화에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트를 계산하는 단계;
- 제1 높이 맵 컴포넌트 및 추가적인 높이 맵 컴포넌트에 대해 계산된 제어 세트포인트를 조합하는 단계; 및
- 기판에 디바이스 패턴을 적용하도록 위치설정 시스템을 제어하기 위한 세트포인트를 제공하는 단계
를 수행하도록 프로그램된 데이터 처리 장치를 포함하는, 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 제어하기 위한 장치.
15. 투영 시스템 및 기판에 패턴을 적용하기 위해 이러한 투영 시스템에 대해 패터닝 디바이스 및 기판을 위치설정하기 위한 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치로서, 제1항목 내지 제6항목 및 제13항목 중 어느 한 항목에 따른 방법에 의해 위치설정 시스템을 제어하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
16. 투영 시스템 및 기판에 패턴을 적용하기 위해 이러한 투영 시스템에 대해 패터닝 디바이스 및 기판을 위치설정하기 위한 위치설정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치로서, 제7항목 내지 제12항목 및 제14항목 중 어느 한 항목에 따른 장치를 포함하는, 리소그래피 장치.
17. 범용 데이터 처리 장치로 하여금 제1항목 내지 제6항목 및 제13항목 중 어느 한 항목에 청구된 바와 같은 방법의 단계를 수행하도록 하기 위한 기계 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
18. 범용 데이터 처리 장치로 하여금 제7항목 내지 제12항목 및 제14항목 중 어느 한 항목에 따른 장치를 구현하도록 하기 위한 기계 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본원에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV)선(예컨대, 약 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV)선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선 뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔 등의 입자 빔을 포괄한다.
위의 설명은 예시적인 것이며 제한하려는 의도가 아니다. 그러므로 통상의 기술자라면, 이하에서 제시되는 청구항의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 기술된 바와 같은 발명에 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 나아가, 본 명세서의 임의의 한 실시예에서 도시되거나 기술된 구조적 특징 또는 방법 단계는 다른 실시예에서도 이용될 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (22)

  1. 기판에 걸친 토포그래피 변화(topographical variation)를 나타내는 높이 맵을 획득하는 단계;
    상기 높이 맵을, 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트 및 다른 토포그래피 변화를 나타내는 제2 높이 맵 컴포넌트로 분해하는 단계; 및
    상기 제1 높이 맵 컴포넌트를 이용하여 리소그래피 장치의 포커스 제어기의 제1 알고리즘을 구성하고, 상기 제2 높이 맵 컴포넌트를 이용하여 상기 포커스 제어기의 제2 알고리즘을 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 알고리즘은 슬릿 영역에 걸쳐 포커스 오차의 제곱을 최소화하도록 구성되는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 알고리즘은 슬릿 영역에 걸쳐 포커스 오차의 4승 또는 8승을 최소화하도록 구성되는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 알고리즘은 근거리 토포그래피 변화를 추종하도록 구성되는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 높이 맵 컴포넌트는 적어도 상기 기판의 에지 영역에 걸친 변화와 연관된 추가 컴포넌트로 더 분해되는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 알고리즘은 상기 기판의 에지 영역의 상이한 사분면들의 포커스 제어를 위한 별도의 알고리즘들을 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 포커스 제어기는 높이 맵 변화를 X 방향 및 Y 방향으로 별개로 제어하도록 구성되는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 알고리즘은 상기 포커스 제어기에 대한 제1 세트포인트를 계산하도록 구성되고, 상기 제2 알고리즘은 상기 포커스 제어기에 대한 제2 세트포인트를 계산하도록 구성되는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방법은 제1 세트포인트와 제2 세트포인트를 조합하는 단계를 더 포함하되, 상기 제1 세트포인트와 제2 세트포인트는 조합되기 전에 상이하게 가중되어 있는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가중은, 주요(critical) 디바이스 영역과 연관된 상기 기판 상의 하나 이상의 영역에 대해 상기 제2 세트포인트의 향상된 가중을 적용함으로써 상기 기판 상의 위치에 따라 수행되는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 세트포인트는 상기 높이 맵에 대한 일정한 오프셋인 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 높이 맵 컴포넌트 및/또는 제2 높이 맵 컴포넌트는 1 이외의 계수로 축척조정되는(scaled) 방법.
  13. 기판에 걸친 토포그래피 변화를 나타내는 높이 맵을 획득하는 단계; 및
    상기 높이 맵을 이용하여 리소그래피 장치의 위치 또는 포커스 제어기를 구성하는 단계를 포함하되, 상기 높이 맵을 이용하는 것은 상기 높이 맵을 적어도 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 높이 맵 컴포넌트로 분해하는 것을 포함하고,
    상기 높이 맵 컴포넌트 내에서, X 및 Y 방향으로 변화를 식별하고 상기 X 및 Y 방향으로의 변화에 대해 별개로 상기 위치 또는 포커스 제어기를 구성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 삭제
  15. 기판에 걸친 토포그래피 변화를 나타내는 높이 맵을 획득하는 단계;
    상기 높이 맵을 복수의 높이 맵 컴포넌트로 분해하는 단계로서, 상기 복수의 높이 맵 컴포넌트는 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트 및 다른 토포그래피 변화를 나타내는 제2 높이 맵 컴포넌트를 포함하는, 분해 단계;
    상기 제1 높이 맵 컴포넌트 및 제2 제1 높이 맵 컴포넌트 각각을 이용하여, 그리고 상기 제1 높이 맵 컴포넌트 및 제2 제1 높이 맵 컴포넌트 각각에 특유한 제어 알고리즘에 따라 제어 세트포인트를 계산하는 단계; 및
    상기 제1 높이 맵 컴포넌트 및 제2 제1 높이 맵 컴포넌트에 대해 계산된 상기 제어 세트포인트의 조합을 이용하여, 상기 기판에 걸친 다수의 위치에 제품 패턴을 적용하도록 리소그래피 장치의 위치설정 시스템을 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 높이 맵을 분해하는 단계는, 평균 필드 토포그래피에 기초하여 상기 제1 높이 맵 컴포넌트를 계산하고, 상기 제2 높이 맵 컴포넌트를 얻기 위해 상기 높이 맵으로부터 상기 제1 높이 맵 컴포넌트를 빼는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 높이 맵의 적어도 하나에 대한 제어 세트포인트를 계산하는 것은 높이 맵 데이터를 이용하여 외삽에 의해 추가적인 높이 맵 데이터를 생성하는 것을 포함하고, 외삽에 사용된 높이 맵 데이터는 외삽된 높이 맵 데이터가 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화에 둔감하게 되도록 상기 제1 높이 맵 컴포넌트를 배제하는 방법.
  18. 리소그래피 처리의 대상이 된 기판의 높이 맵을 획득하는 단계;
    상기 높이 맵을 복수의 높이 맵 컴포넌트로 분해하는 단계로서, 상기 복수의 높이 맵 컴포넌트는 디바이스 패턴과 연관된 토포그래피 변화를 나타내는 제1 높이 맵 컴포넌트 및 다른 토포그래피 변화를 나타내는 제2 높이 맵 컴포넌트를 포함하는, 분해 단계;
    상기 제1 높이 맵 컴포넌트 및 제2 높이 맵 컴포넌트 각각에 특유한 제어 알고리즘에 따라 상기 기판의 위치 또는 포커스 제어를 구성하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 컴퓨터 프로그램은 기계 판독가능한 명령을 포함하고, 상기 명령은 실행되는 경우 범용 데이터 처리 장치로 하여금 적어도 제18항의 방법을 수행하게 하도록 구성되는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  20. 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 컴퓨터 프로그램은 기계 판독가능한 명령을 포함하고, 상기 명령은 실행되는 경우 범용 데이터 처리 장치로 하여금 적어도 제1항의 방법을 수행하게 하도록 구성되는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  21. 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 컴퓨터 프로그램은 기계 판독가능한 명령을 포함하고, 상기 명령은 실행되는 경우 범용 데이터 처리 장치로 하여금 적어도 제13항의 방법을 수행하게 하도록 구성되는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  22. 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 컴퓨터 프로그램은 기계 판독가능한 명령을 포함하고, 상기 명령은 실행되는 경우 범용 데이터 처리 장치로 하여금 적어도 제15항의 방법을 수행하게 하도록 구성되는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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