KR102439450B1

KR102439450B1 - 패터닝 프로세스 제어 방법, 리소그래피 장치, 계측 장치 리소그래피 셀 및 연관된 컴퓨터 프로그램

Info

Publication number: KR102439450B1
Application number: KR1020207018313A
Authority: KR
Inventors: 마이클 쿠비스; 마리누스 요켐슨; 리차드 스테픈 와이즈; 네이더 샴마; 기리쉬 아난트 딕싯; 리스베스 레진; 예카테리나 미카일로브나 뱌트키나; 멜리사 루카; 요하네스 카타리누스 휴베르투스 뮬켄스
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.; 램 리서치 코퍼레이션
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2022-09-01
Also published as: CN108700826B; JP6812450B2; WO2017144343A1; CN108700826A; KR20180104690A; KR102128577B1; US20200233311A1; TWI683190B; US11048174B2; TW201826034A; JP2019507375A; TWI653510B; KR20200080329A; TW201907242A

Abstract

패터닝 프로세스의 임계 치수와 같은 관심 파라미터에 대한 정정을 결정하는 방법, 연관된 장치 및 컴퓨터 프로그램. 이러한 방법은, 구조체의 관심 파라미터에 대한 측정, 및 노광 제어 관련성 및 프로세스 제어 관련성에 기초하여 노광 제어 파라미터에 대한 노광 제어 정정을 결정하고, 선택적으로, 프로세스 제어 파라미터에 대한 프로세스 제어 정정을 결정하는 단계를 포함한다. 노광 제어 관련성은 노광 제어 파라미터에 대한 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것이고, 프로세스 제어 관련성은 프로세스 제어 파라미터에 대한 관심 파라미터의 의존성의 기술한다. 노광 제어 정정 및 프로세스 제어 정정은 후속하는 노광되고 처리된 구조체의 관심 파라미터의 타겟 관심 파라미터에 상대적인 변동을 최소화하도록 공동-최적화될 수 있다.

Description

패터닝 프로세스 제어 방법, 리소그래피 장치, 계측 장치 리소그래피 셀 및 연관된 컴퓨터 프로그램{METHOD OF CONTROLLING A PATTERNING PROCESS, LITHOGRAPHIC APPARATUS, METROLOGY APPARATUS LITHOGRAPHIC CELL AND ASSOCIATED COMPUTER PROGRAM}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2016 년 2 월 23 일에 출원된 미국 출원 번호 제 62/298,882 의 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기법에 의해 디바이스를 제조할 때 사용가능한 리소그래피 방법 및 장치, 및 리소그래피 기법을 사용하는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 목표 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 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 패터닝 프로세스에서, 생성된 구조체를, 예를 들어 프로세스를 제어하고 검증하기 위해서 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하기 위하여 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경, 및 디바이스에 있는 두 개의 층들의 정렬 정확도의 척도인 오버레이를 측정하는 전문 툴과 같이, 이러한 측정을 하기 위한 다양한 툴들이 알려져 있다. 오버레이는 두 층들 사이의 오정렬의 정도에 관하여 기술될 수 있는데, 예를 들어 1nm의 두 층들 사이의 오정렬의 정도를 참조하면 이것은 두 개의 층들이 1nm만큼 오정렬된다는 상황을 기술할 수 있다.

다양한 형태의 산란계들이 리소그래피 분야에서 사용되도록 개발되어 왔다. 이러한 디바이스들은 방사선 빔을 타겟 위로 지향시키고 산란된 방사선의 하나 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수인 단일 반사각에서의 세기; 반사된 각도의 함수인 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서의 편광 -을 측정하여 "스펙트럼"을 획득하고, 타겟의 관심 속성은 이러한 스펙트럼으로부터 결정될 수 있다. 관심 특성은 다양한 기법: 예를 들어, 엄밀한 커플링된 파 분석(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법(finite element method)과 같은 반복적 접근법에 의한 타겟의 재구성; 라이브러리 검색; 및 주된 컴포넌트 분석에 의하여 결정될 수 있다.

한 가지 중요한 관심 특성은 임계 치수(CD)이다. 구조체가 전체 기판(예를 들어 웨이퍼)에 걸쳐서 정확한 임계 치수 제어로 형성되는 것은 중요하다. 이것은 리소그래피 또는 에칭 프로세스의 제어 파라미터에 대한 공간적으로 분해된 정정을 CD의 측정에 기초해서 결정함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 모든 타입의 구조체가 제어 파라미터의 변동에 대해 동일하게 반응하는 것은 아니다.

일 양태에서, 패터닝 프로세스에 대한 관심 파라미터를 제어하는 방법으로서, 프로세스 조건에서의 적어도 하나의 구조체로부터의 관심 파라미터의 결정에 기초하여, 그리고 노광 제어 관련성 및 프로세스 제어 관련성에 기초하여 노광 제어 파라미터에 대한 노광 제어 정정을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 노광 제어 관련성은 상기 노광 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것이고, 상기 프로세스 제어 관련성은 프로세스 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것인, 관심 파라미터 제어 방법이 제공된다.

일 양태에서, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 방법을 수행하도록 동작가능한 리소그래피 장치, 계측 장치 또는 리소그래피 셀이 제공된다.

일 양태에서, 적합한 프로세서 제어 장치에서 실행될 때 프로세서 제어 장치가 본 명세서에서 기술되는 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 및 이러한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 프로그램 캐리어가 제공된다. 프로세서 제어 장치는 앞서 언급된 리소그래피 장치, 계측 장치 또는 리소그래피 셀을 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 첨부 도면을 참조하여 오직 예시를 통하여 이제 설명될 것이다:
도 1 은 반도체 디바이스용 생산 설비를 제조하는 다른 장치와 함께 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2a 는 제 1 쌍의 조명 개구부를 사용하여 타겟을 측정하는 데에 사용되기 위한 암시야 산란계의 개략도이다;
도 2b 는 조명의 주어진 방향에 대한 타겟 격자의 회절 스펙트럼의 상세도이다;
도 3a 는 예를 들어 두 개의 구조체 클래스의 CD 측정에 대한 최선의 가능한 정정을 개략적으로 예시한다;
도 3b 는 하나의 구조체 클래스의 CD를 정정하는 효과 및 더 나아가 다른 구조체 클래스의 CD에 대한 그 효과를 개략적으로 예시한다;
도 4 는 일 실시예에 따른 정정 단계를 개략적으로 예시한다; 그리고
도 5 는 일 실시예에 따른 방법을 설명하는 흐름도이다.

본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.

도 1 은 대량의 리소그래피 제조 프로세스를 구현하는 산업 설비의 일부로서, 리소그래피 장치(LA)를 200 에서 도시한다. 제공된 예에서, 제조 프로세스는 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 반도체 제품(집적 회로)을 제조하기 위해 적응된다. 상이한 타입의 기판을 이러한 프로세스를 변형하여 처리함으로써 매우 다양한 제품이 제조될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 반도체 제품의 생산은 오늘날 상업적으로 중요한 일 예로서만 사용된다.

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. 이러한 예에서, 각각의 기판은 패턴이 적용되게 하기 위해 측정 스테이션 및 노광 스테이션에 진입한다. 광학적 리소그래피 장치에서, 컨디셔닝된 방사선 및 투영 시스템을 사용하여 패터닝 디바이스(MA)로부터 기판 상에 제품 패턴을 전사하기 위해서 예를 들어 투영 시스템이 사용된다. 이것은 패턴의 이미지를 방사선-감응 레지스트 재료의 층에 형성함으로써 이루어진다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 액침액(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. 패터닝(MA) 디바이스는 마스크 또는 레티클일 수 있고, 이것은 패터닝 디바이스에 의해 투과되거나 반사된 방사선 빔에 패턴을 부여한다. 알려진 동작 모드는 스테핑 모드 및 스캐닝 모드를 포함한다. 알려진 바와 같이, 투영 시스템은 기판에 대한 지지 및 위치설정 시스템 및 패터닝 디바이스와 다양한 방식으로 협동하여 원하는 패턴을 기판에 걸친 많은 타겟 부분에 적용시킬 수 있다. 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스는 고정된 패턴을 가지는 레티클 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 방사선은 심자외선(DUV) 또는 극자외(EUV) 파대역에 있는 전자기 방사선을 포함할 수 있다. 본 발명은 다른 타입의 리소그래피 프로세스, 예를 들어 전자 빔에 의한, 예를 들어 임프린트 리소그래피 및 다이렉트 라이팅(direct writing) 리소그래피에도 역시 적용가능하다.

리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)은 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하여, 기판(W) 및 레티클(MA)을 수용하고 패터닝 동작을 구현한다. 제어 유닛(LACU)은 이러한 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.

패턴이 노광 스테이션(EXP)에서 기판에 적용되기 전에, 기판은 측정 스테이션(MEA)에서 처리되어 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있게 한다. 준비 단계는 레벨 센서를 사용하여 기판의 표면 높이를 매핑하는 것 및/또는 정렬 센서를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 공칭적으로, 정렬 마크는 규칙적인 그리드 패턴으로 배치된다. 그러나, 마크를 생성할 때 생기는 부정확성과 처리되는 동안 발생하는 기판의 변형 때문에, 마크들은 이상적인 그리드로부터 벗어날 수 있다. 결과적으로, 이러한 장치가 제품 피쳐를 매우 높은 정확도로 올바른 위치에 인쇄하려면, 기판의 위치 및 배향을 측정하는 것에 추가하여, 실무상 정렬 센서는 기판 면적에 걸쳐 많은 마크의 위치를 자세하게 측정해야 한다. 예를 들어, 리소그래피 장치(LA)는 두 개의 테이블과 그들 사이에서 테이블이 교환될 수 있는 두 개 이상의 스테이션 - 노광 스테이션 및 하나 이상의 측정 스테이션 - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입일 수 있다. 이러한 장치는 적어도 하나의 기판 테이블 및 적어도 하나의 측정 테이블(기판을 홀딩하지 않음)을 포함할 수 있다. 측정은 기판이 기판 테이블을 사용하여 노광되는 동안에 측정 테이블을 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 장치는 제어 유닛(LACU)에 의해 제어되는 위치설정 시스템을 각각 가지는 두 개의 기판 테이블을 포함할 수 있다. 노광 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. 그러므로, 정렬 마크를 측정하는 것은 시간이 많이 걸리는 작업이고, 두 개의 기판 테이블을 제공하면 장치의 쓰루풋이 크게 증가하게 될 수 있다.

생산 설비 내에서, 장치(200)는, 이러한 장치(200)에 의한 패터닝을 위해서 감광성 레지스트 및/또는 하나 이상의 다른 코팅을 기판(W)에 적용시키도록 구성되는 코팅 장치(208)를 역시 포함하는 "리소 셀" 또는 "리소 클러스터"의 일부를 형성한다. 장치(200)의 출력측에는, 노광된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해서 베이킹 장치(210) 및 현상 장치(212)가 제공된다. 이러한 장치들 모두 사이에서, 기판 핸들링 시스템은 기판을 지지하고 이들을 장치의 일부에서 다른 부분으로 전달하는 것을 담당한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system; SCS)에 의해 제어되는(266) 트랙 제어 유닛의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하고(266) 제어 유닛(LACU)으로부터 정보를 수신할 수 있다(252). 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다. 감독 제어 시스템(SCS)은 각각의 패터닝된 기판을 생성하기 위해 수행될 단계들의 정의를 상세히 제공하는 레시피 정보(R)를 수신한다.

리소셀 내에서 패턴이 적용되고 현상되면, 패터닝된 기판(220)은 222, 224, 226 에 예시되는 것과 같은 다른 처리 장치로 전달된다. 통상적인 제조 설비 내에는 다양한 장치에 의해 광범위한 처리 단계들이 구현된다. 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, 표면 재료 특성의 변경(산화, 도핑, 이온 이식 등), 화학적-기계적 연마(CMP) 에칭(반응성 이온 에칭 또는 건식 에칭에 의한 재료의 선택적인 제거) 등과 같은 여러 타입의 동작들이 실제 디바이스를 제작하기 위해 요구될 수 있다. 실무상, 장치(226)는 하나 이상의 장치에서 수행되는 일련의 상이한 처리 단계를 나타낸다.

알려진 바와 같이, 반도체 디바이스를 제작하려면, 적합한 재료 및 패턴을 가지는 디바이스 구조체를 기판 위에 층별로 쌓아 올리기 위해 이러한 처리들의 반복이 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 내에서의 패터닝 동작을 위해 보내질 수 있거나(234), 다이싱 및 패키징을 위해 보내져야 할 마감된 제품일 수도 있다(234).

제품 구조체의 각각의 층은 흔히 상이한 세트의 프로세스 스텝을 요구하고, 각각의 층에서 사용되는 장치(226)는 타입이 완전히 다를 수도 있다. 더 나아가, 장치(226)에 의해 적용될 처리 단계들이 공칭적으로 동일한 경우에도, 큰 설비에서는 상이한 기판들에 단계 226 을 수행하도록 병렬적으로 동작하는, 동일해 보이는 여러 머신들이 존재할 수도 있다. 이러한 머신들 사이에서 셋-업 또는 고장에 있어서 작은 차이가 발생한다는 것은, 다른 기판들이 다른 방식으로 영향 받게 된다는 것을 의미할 수 있다. 심지어, 에칭(장치(222))과 같이 각각의 층에 대해 상대적으로 공통인 단계들도, 공칭적으로 동일하지만 병렬적으로 작동하여 쓰루풋을 최대화하는 여러 에칭 장치들에 의해 구현될 수 있다. 더욱이, 실무적으로는, 다른 층들은 에칭될 재료의 세부사항과 예를 들어 이방성 에칭과 같은 특별한 요구 사항에 따라서 다른 에칭 프로세스, 예를 들어 화학적 에칭, 플라즈마 에칭을 요구한다.

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 층들 보다 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.

리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해서는, 노광된 기판을 검사하여 후속층들 사이의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 하나 이상의 특성을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 리소 셀(LC)이 그 안에 위치되는 제조 설비는 하나 이상의 계측 시스템을 더 포함할 수 있다. 계측 시스템은 독립형 계측 장치 MET(240) 및/또는 통합형 계측 장치 IM(207)을 포함할 수 있다. 독립형 계측 장치 MET(240)는 오프라인에서 측정을 수행하기 위해서 리소셀 내에서 처리된 기판(W) 중 일부 또는 전부를 수용한다. 통합형 계측 장치 IM(207)은 인라인 측정을 수행하고, 예를 들어 트랙 내에 통합되어 노광 직후의 기판(W)의 일부 또는 전부를 수용하고 측정한다. 계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS)으로 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다(242, 245). 오차가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분한 정도로 계측이 곧바로 신속하게 행해질 수 있으면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다.

현대의 리소그래피 생산 설비 내에 있는 계측 장치의 공통적인 예는, 예를 들어 각도-분해된 산란계 또는 분광식 산란계인데, 이것은 일반적으로 장치(222)에서의 에칭 이전에 220 에서 현상된 기판의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 독립형 계측 장치(240) 및/또는 통합형 계측 장치(207)를 사용하여, 예를 들어 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 성능 파라미터가 현상된 레지스트 내의 하나 이상의 규정된 정확도 요건을 만족시키지 않는다는 것이 결정될 수 있다. 에칭 단계 이전에, 현상된 레지스트를 벗겨내고 리소 클러스터를 통해 기판(220)을 재처리할 기회가 있다. 따라서, 장치(240, 207)로부터의 계측 결과(242, 245)는, 시간에 따라 미세하게 조절하는 감독 제어 시스템(SCS) 및/또는 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.

계측 장치가 도 2a 에 도시된다. 독립형 계측 장치(240) 및/또는 통합형 계측 장치(207)는, 예를 들어 이러한 계측 장치 또는 임의의 다른 적합한 계측 장치를 포함할 수 있다. 타겟(T) 및 타겟을 조명하기 위해 사용되는 측정 방사선의 회절광선이 도 2b 에 더 상세히 도시되어 있다. 도시된 계측 장치는 암시야 계측 장치라고 알려진 타입이다. 이러한 측정 장치는 독립형 디바이스이거나 리소그래피 장치(LA), 예를 들어 측정 스테이션, 또는 리소그래피 셀(LC) 중 하나에 통합될 수 있다. 장치에 걸쳐서 여러 브랜치를 가지는 광축이 점선 O로 표현된다. 이러한 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 제논 램프)에 의하여 방출된 방사선은 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의하여 광학 요소(15)를 통해 기판(W)으로 지향된다. 이러한 렌즈들은 4F 배치구성(4F arrangement)의 이중 시퀀스로 배치된다. 다른 렌즈 장치가 기판 이미지를 검출기에 여전히 제공하고, 공간적-주파수 필터링을 위하여 중간 동공-평면의 액세스를 동시에 허용하기만 하면, 이것도 역시 사용될 수 있다. 그러므로, 방사선이 기판에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서(공액(conjugate)) 퓨필 평면이라고 불리는 기판 평면의 공간적 스펙트럼을 제공하는 평면에서의 공간적 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이것은 대물 렌즈 동공 평면의 역투영된(back-projected) 이미지인 평면에, 렌즈들(12 및 14) 사이에 적합한 형태의 개구부 플레이트(13)를 삽입함으로써 수행될 수 있다. 예시된 예에서, 개구부 플레이트(13)는, 다른 조명 모드가 선택되게 하는 13N 및 13S 라고 명명되는 다른 형태들을 가진다. 이러한 예에서 조명 시스템은 오프-축 조명 모드를 형성한다. 제 1 조명 모드에서, 개구부 플레이트(13N)는, 오직 설명의 편의를 위해서 '북쪽'이라고 지정되는 방향으로부터 오프-축을 제공한다. 제 2 조명 모드에서, 개구부 플레이트(13S)는 유사하지만 '남쪽'이라고 명명되는 방향으로부터 오는 조명을 제공하기 위하여 사용된다. 다른 개구부를 사용하면 조명의 다른 모드들도 가능해진다. 퓨필 평면의 나머지는 어두운 것이 선호되는데, 이것은 원하는 조명 모드 외부의 임의의 불필요한 방사선이 원하는 측정 신호와 간섭을 일으킬 것이기 때문이다.

도 2b 에 도시된 바와 같이, 타겟(T)은 대물 렌즈(16)의 광축(O)에 법선을 이루는 기판(W)과 함께 배치된다. 기판(W)은 지지대(미도시)에 의해 지지될 수 있다. 축(O)에서 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 충돌하는 측정 방사선(I)의 광선은 0차 광선(실선 0) 및 두 개의 1차 광선(일점쇄선 +1 및 이점쇄선 -1)이 발생되게 한다. 오버필된 소타겟의 경우에, 이러한 광선들은 계측 타겟(T) 및 다른 피쳐를 포함하는 기판의 영역을 커버하는 많은 평행 광선들 중 단지 하나일 뿐이라는 것을 기억해야 한다. 플레이트(13)에 있는 개구부가 유한한 폭(방사선의 유용한 양을 허락하기에 필요한 폭)을 가지기 때문에, 입사광선(I)은 사실상 각도의 일정한 범위를 점유할 것이고, 회절된 광선 0 및 +1/-1 은 어느 정도 확산될 것이다. 소타겟의 점확산 함수에 따라서, 각각의 차수 +1 및 -1 은 도시된 바와 같은 단일한 이상적인 광선이 아니라 각도의 일정 범위에 걸쳐 더 넓게 확산될 것이다. 대물 렌즈에 진입하는 1차 광선이 중앙 광축과 가깝게 정렬되도록 타겟의 격자 피치 및 조명 각도가 설계되거나 조절될 수 있다는 점에 주의한다. 도 2a 및 도 2b 에 예시된 광선들은 다소 오프 축이어서 도면에서 더 쉽게 구별될 수 있게 도시된다.

기판(W) 상의 타겟(T)에 의하여 회전된 것 중 적어도 0 및 +1 차 광선들은 대물 렌즈(16)에 의하여 수집되고 다시 광학 요소(15)를 통해 지향된다. 도 2a 를 참조하면, 제 1 및 제 2 조명 모드 모두는 북쪽(N) 및 남쪽(S)이라고 명명된 서로 반대인 개구부를 지정함으로써 예시된다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광축의 북쪽으로부터 입사하는 경우, 즉 제 1 조명 모드가 개구부 플레이트(13N)를 사용하여 적용되면, +1(N) 이라고 명명된 +1 회절 광선이 대물 렌즈(16)에 입사한다. 이에 반해, 제 2 조명 모드가 개구부 플레이트(13S)를 사용하면 적용되는 경우, -1 회절 광선(-1(S)라고 명명됨)이 렌즈(16)에 진입한다.

빔 분할기(17)는 회절된 빔을 두 개의 측정 브랜치를 향해 분할한다. 제 1 측정 브랜치에서, 광학 시스템(18)은 0차와 1차 회절빔을 사용하여 제 1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수는 센서 상의 다른 포인트에 도달하여, 이미지 처리를 통하여 차수를 비교하고 대조할 수 있다. 센서(19)에 의하여 캡쳐된 동공 평면 이미지는 계측 장치를 포커싱하는 것 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하기 위하여 사용될 수 있다. 또한 재구성과 같은 많은 측정 목적을 위하여 퓨필 평면 이미지가 사용될 수 있다.

제 2 측정 브랜치에서, 광학 시스템(20, 22)은 타겟(T)의 이미지를 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서)에 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 개구부 스톱(aperture stop; 21)이 동공-평면에 대하여 켤레인 평면에 제공된다. 개구부 스톱(21)은 0차 회절빔을 차단하여 센서(23)에 형성된 타겟의 이미지가 -1 또는 +1 일차 빔에 의해서만 형성되게 하는 기능을 한다. 센서(19 및 23)에 의하여 캡쳐된 이미지는 이미지 프로세서(PU)로 출력되고, 이것의 기능은 수행되는 특정 타입의 측정에 따라서 달라질 것이다. '이미지'라는 용어는 본 명세서에서 광의로 사용된다는 것에 주의한다. 이와 같이 격자 라인의 이미지는, -1 및 +1 차수 중 오직 하나만 존재할 경우에는 형성되지 않을 것이다.

도 2 에 도시되는 개구부 플레이트(13) 및 필드 스톱(21)의 특정 형태들은 순전히 예일 뿐이다. 다른 실시예에서, 타겟의 온-축 조명이 사용되며, 오프-축 개구부를 가지는 개구부 스톱이 회절된 방사선의 오직 하나의 1차 광만을 센서로 실질적으로 전달하도록 사용된다. 또 다른 실시예에서, 2차, 3차 및 더 고차인 빔(도 2 에는 미도시)이 1차 빔 대신에 또는 이에 추가하여 측정에 사용될 수 있다.

측정 방사선이 이러한 다른 타입의 측정에 대해 적응될 수 있게 하기 위해서, 개구부 플레이트(13)는 원하는 패턴이 나타나도록 회전하는 디스크 주위에 형성되는 다수 개의 개구부 패턴을 포함할 수도 있다. 개구부 플레이트(13N 또는 13S)가 하나의 방향(셋-업에 따라 X 또는 Y)으로 지향된 격자들을 측정하기 위해서만 사용될 수 있다는 점에 주의한다. 직교 격자를 측정하기 위해서, 타겟이 90˚ 및 270˚만큼 회전되는 방식이 구현될 수 있다. 장치의 이러한 사용법과 수많은 다른 변형예와 적용예들은, 전술된 이미 공개된 특허 출원 공개 문헌들에 기술되어 있다.

패터닝 프로세스(리소그래피 프로세스 및/또는 에칭 프로세스를 포함하는, 패터닝을 위한 임의의 프로세스를 포함할 수 있음)에 의해 형성된 피쳐의 치수와 같은 어떤 특성은 특정한 사양 안에서 유지되는 것이 바람직하다. 유지되지 않으면 많은 디바이스에 결함이 생겨서 수율이 감소될 수 있다. 하나의 관심 특성은 임계 치수(CD)이다. 하나 이상의 피쳐 중 CD는 치수 제어에 대해서 중요하다고 규정되는 치수 메트릭(dimension metric)이다. CD 제어의 하나의 척도는 임계 치수 균일성(CDU), 또는 전체 기판에 걸쳐서 구조체마다 CD가 얼마나 균일한지이다. CD를 더 양호하게 제어하면 최종 전기 디바이스의 CDU가 개선될 것이고 따라서 수율이 향상될 것이다. 에칭 후 CDU는 통상적으로 최종 디바이스 균일성에 대한 대표 척도로 간주된다.

에칭 후 CDU는 CD를 측정하고(하나 이상의 기판 상의 상이한 위치에서), CDU를 개선하기 위한(CD를 미리 규정된 값에 더 가까워지게 함으로써) 적절한 정정을 결정하고 피드백 루프에 적용함으로써 최적화될 수 있다. 이러한 CD 제어를 얻기 위해 사용될 수 있는 메인 제어 루프는 두 가지가 있다. 제 1 제어 루프는 노광 제어 루프일 수 있다. 노광 제어 루프에서, CD는 프로세스 조건에서 측정되고(예를 들어 이미징 및 에칭 단계 직후의 에칭 후 CD), 노광 제어 정정이 결정된다. 노광 제어 정정은, CD가 목표 CD에 더 가까워지게 하는, 선량(레지스트가 노광 중에 노출되는 단위 영역 당 노광 에너지의 척도) 또는 초점(노광 도중의 패터닝된 빔의 초점)과 같은 관련된(예를 들어, 공간적으로 분해된) 노광 제어 파라미터에 대한 하나 이상의 정정을 포함할 수 있다. 그러면, 정정이 리소그래피 장치에 의하여 후속 노광에 적용되고, 에칭 프로세스는 변하지 않게 유지된다. 제 2 제어 루프는 에칭 후 CD가 측정되고 프로세스 제어 정정이 결정되는 프로세스 제어 루프(예를 들어, 에칭 제어 루프)일 수 있다. 프로세스 제어 정정은, CD가 목표 CD에 더 가까이 가게 하는 관련된(예를 들어, 공간적으로 분해된) 프로세스 제어 파라미터(예를 들어, 온도와 같은 에칭 프로세스의 제어 파라미터)에 대한 하나 이상의 정정을 포함할 수 있다. 그러면, 정정은 에칭 장치에 의하여 후속 기판의 에칭 처리에 적용되고, 리소그래피 노광 프로세스는 변하지 않게 유지된다. 이러한 방법들 양자 모두는 단일 피쳐에 대해서는 양호한 에칭 후 CDU를 얻을 수 있다.

그러나, 단일 피쳐 최적화는 디바이스 성능을 최적화하는 데에 있어서 꼭 충분한 것은 아닐 수 있다. 디바이스 상에는 여러 상이한 피쳐가 존재하고, 이들 모두는 CD에 대한 사양 안에 있어야 한다. 그러나, 구조체의 상이한 클래스들은 제어 파라미터, 그리고 따라서 결정된 정정에 대해서 상이한 거동을 나타낼 수 있다. 기본적으로, 이러한 상이한 거동을 보일 수 있는 구조체의 두 개의 상이한 클래스들은 밀집된 어레이 구조체(예를 들어, 메모리 디바이스용 구조체) 및 고립된 구조체이다.

통상적으로, 의도된 치수와 실제 패터닝된 치수결정(노광 후 치수 및 에칭 후 치수) 사이의 시스템적 오프셋은 패터닝 디바이스 바이어스 및/또는 서브-해상도 보조 피쳐(sub-resolution assist feature; SRAF)에 의하여 보상되는데, 이들은 밀집된 및 고립된 구조체 양자 모두를 에칭 이후에 사양 안에 유지시킨다. 패터닝 디바이스 바이어스 / SRAF는 광학 근접 정정(optical proximity correction; OPC) 모델에 의하여 결정된다.

이상적으로는, OPC 모델은 타겟 상의 밀집된 및 고립된 구조체 양자 모두에 대한 평균 CD를 사양 내에 유지시킬 것이다. 사양에 의해 규정되는, 목표 CD로부터의 작은 편차는 노광 프로세스 또는 에칭 프로세스에 대한 적절한 파라미터 정정을 설명된 바와 같이 결정함으로써 보상될 수 있다. 그러나, 밀집된 및 고립된 구조체가 상이한 정정을 요구하는 경우, OPC 모델은 부정확한 것으로 여겨진다. 사양을 벗어나는 편차의 경우, 이것은 성능 손실을 야기시킬 것이고, 새로운 OPC 모델(결과적으로 새로운 패터닝 디바이스, 등도 얻어짐)이 이러한 문제점을 해결하기 위해 필요할 것이다. 어떤 상황에서는, 노광 단계에서의 조명 셋팅이 시스템적 오프셋을 보상하기 위해서 조절될 수 있다. 로딩(loading)에 기인하여, 밀집된 구조체와 고립된 구조체가 많은 에칭 파라미터에 대해 상이한 감도를 가지기 때문에, 유사한 접근법이 에칭 프로세스에 적용될 수 있다.

더욱이, 밀집된 구조체와 고립된 구조체의 CD 사이의 오프셋은 기판 전체에 걸쳐 일정하지 않고, 오히려 위치 의존적 변동을 나타낸다. 이와 같이, 밀집된 구조체의 CD 기판 맵은 고립된 구조체의 CD 기판 맵의 지문과 비교할 때 기판 전체에서 상이한 지문을 보여준다. 지문이 달라지는 많은 이유는, 증착, 스핀-온, 및/또는 화학-기계적 연마-관련 스택 변이와 같은 다양한 영향 인자인데, 이들은 구조체의 상이한 클래스에 상이하게 영향을 미친다.

지문이 다르기 때문에, 단일 정정(예를 들어 선량 정정 또는 에칭 정정)만을 사용해서 양자 모두의 지문을 완전히 보상하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 밀집된 구조체 CD를 사양에 속하게 만드는 정정을 적용하면, 고립된 구조체 CD가 사양 밖으로 벗어나게 되거나 및/또는 타겟으로부터 더 벗어나게 될 수 있다(또는 그 반대의 경우도 마찬가지이다). 도 3 이 이러한 내용을 예시한다. 도 3a 및 도 3b 각각에서, 고립된 구조체 I(상단) 및 밀집된 구조체 D(하단)에 대해서, 선분은 목표 CD를 나타내고 점은 3 개의 상이한 위치(L1, L2, L3)에 대한 실제 CD를 나타낸다. 이러한 도면에서, 선분으로부터 점이 더 멀리 떨어지게 도시되면, 해당 위치에서 CD가 목표 CD로부터 더 멀리 떨어진다. 도 3a 는 선량 정정(간결성을 위하여 두 가지 사이의 1:1 전달을 가정할 때 에칭 후 CD 또는 노광 후 CD(노광 후 에칭 전에 노광 조건에서 측정된 CD임)에 대한 정정)만을 이용하거나 에칭 정정(에칭 후 CD를 위한 정정)만을 이용할 경우에 가능한 최선의 절충 정정을 보여준다. 도 3b 는 밀집된 구조체 CD를 타겟에 더 가깝게 하기 위해 추가적으로 보상하는 것의 효과를 보여준다; 이러한 보상은 고립된 구조체 CD가 타겟으로부터 더 많이 벗어나게 한다. 위의 내용의 역도 성립할 수 있다: 고립된 구조체 CD를 타겟에 더 가까워지게 하기 위해서 추가적으로 보상하면 밀집된 구조체 CD가 타겟으로부터 더 벗어나게 될 것이라는 것이 역시 인정될 것이다.

이러한 이슈를 해결하기 위하여, 적어도 노광 정정(예를 들어, CD와 같은 기판내 관심 파라미터를 최적화하기 위한 정정)을 프로세스 조건에서의(예를 들어, 후-처리, 및 특히 에칭 후) 적어도 하나의 구조체로부터의 관심 파라미터의 결정에 기초하여, 그리고 노광 제어 관련성 및 프로세스 제어 관련성에 기초하여 결정할 것이 제안된다. 노광 제어 관련성은 노광 제어 파라미터(예를 들어, 초점 및/또는 선량)에 대한 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것이고, 프로세스 제어 관련성은 프로세스 제어 파라미터(예를 들어, 에칭 온도)에 대한 관심 파라미터의 의존성의 기술한다.

특정 실시예에서, 노광 정정 및 프로세스(예를 들어, 에칭) 정정의 조합을 수행하여 기판내 CD 지문을 최적화할 것이 제안된다. 에칭 정정을 위해서 현재 가능한 공간 분해능 때문에, 본 명세서에서 설명되는 방법은 필드간 효과를 정정하는 것에 가장 잘 맞춤되지만, 개선된 분해능 에칭 정정이 이용가능해지면 방법은 이렇게 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 이러한 방법은 구조체의 단일 클래스만에 대한 CD의 최적화를 위해서 사용될 수 있다. 그러면 종래의 방법에 대해서 몇 가지 장점이 생길 수 있는데, 예컨대 이용가능한 정정 범위가 확장된다. 이러한 예에서, CD 지문이 기판 상의 특정 영역, 예컨대 기판 에지의 영역에서 큰 오프셋을 나타낼 수 있는데, 그러면 목표 CD로부터 상대적으로 큰 편차가 생긴다. 이러한 큰 지문 오프셋은 단일 정정의 정정 능력 밖일 수 있다. 예를 들어, 프로세스 정정 또는 노광 정정 하나에는 이러한 영역에서의 지문을 적합하게 보상하기 위해서는 불충분한 정정 능력이 있을 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 개념은 프로세스 정정 및 노광 정정의 조합을 사용하여 완전한(또는 적어도 개선된) 정정이 가능하게 하여, 가능한 정정 범위를 확장시킨다. 단순화된 예로서, 노광 정정이 특정 위치에서 5 nm 지문 중 3 nm만을 정정할 수 있고, 프로세스 정정도 유사하게 해당 위치에서 5 nm 중 3 nm만을 정정할 수 있다면, 결합된(예를 들어, 합산된) 프로세스 정정과 노광 정정은 5 nm 지문 전체에 대해 정정할 수 있다.

그러나, 일 실시예에서, 본 명세서에서 설명되는 방법은 노광 정정 및 프로세스 정정의 조합을 수행하여 상이한 CD 지문을 나타내는 구조체들 중 두 개 이상의 클래스에 대한 기판내 CD 지문을 최적화하는 것을 포함할 수 있다. 주어진 예들은 밀집된 구조체 및 고립된 구조체이지만, 본 발명의 개념은 이들로 제한되지 않는다. 본 발명의 개념은 일반적으로 CD 지문 및/또는 특정 제어 파라미터에 대한 감도에 의해 범주화될 수 있는 구조체의 임의의 클래스에도 동일하게 적용된다. 일 실시예에서, 노광 정정 및 프로세스 정정은 각각 고차 정정일 수 있고, 공동-최적화되어 구조체의 두 개 이상의 상이한 클래스에 대한 CD 지문 최적화를 달성한다. 예를 들어, 프로세스 정정은 기판 CDU 지문을 기술하기 위한, 예를 들어 15차(또는 그 이상)의 2D 다항식을 포함할 수 있다.

노광 정정은, 일 실시예에서 노광 감도, 예를 들어 CD가 각각의 구조체 클래스에 대한 관련된 노광 제어 파라미터(예를 들어, 선량 및/또는 초점)에 따라 변하는지를 기술하는 노광 제어 관련성의 지식을 수반한다. 노광 정정은, 일 실시예에서 프로세스 감도, 예를 들어 CD가 각각의 구조체 클래스에 대한 관련된 프로세스 제어 파라미터(예를 들어, 선량 및/또는 초점)에 따라 변하는지를 기술하는 프로세스 제어 관련성의 지식을 수반한다. 또한, 일 실시예에서 고립된 구조체에 대한 감도에 상대적인 밀집된 구조체에 대한 이러한 감도는 바람직하게는 노광 정정들과 프로세스 정정들에 대해서 상이하다. 다르게 말하면, 관련된 노광 제어 파라미터에 대한 밀집된 구조체 CD 및 고립된 구조체 CD의 감도의 비율은 관련된 프로세스 제어 파라미터에 대한 밀집된 구조체 CD 및 고립된 구조체 CD의 감도의 비율과 다를 것이다. 이들은 통상적으로는 어떻게든 다를 것이지만, 그렇지 않다면, 이러한 비율들 중 하나(또는 양자 모두)는 상대적인 감도들이 다르도록 보장하기 위하여 다른 노광 및 프로세스 파라미터를 조절함으로써 조절되어야 한다.

상이한 감도의 지식을 사용하여, 밀집된 구조체 CD 및 고립된 구조체 CD는 기판 상의 임의의 위치에서 타겟에 맞도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 에칭 후 CD는, 프로세스 정정을 한 결과 양자 모두의 구조체 클래스에 대한 CD가 모두 타겟에 맞게 되도록, 기판 위치 당 노광 후 CD를 바이어스함으로써 양자 모두의 구조체 클래스에 대하여 최적화될 수 있다. 노광 정정은 정정을 튜닝하기 위해서 사용되는 관련된 프로세스 제어 파라미터의 밀집된 구조체 및 고립된 구조체의 프로세스 감도들에 대한 지식을 수빈한다; 반면에 프로세스 정정은 적용된 노광 정정(노광 이후에 적용된 CD 바이어스)의 지식을 수반한다. 이러한 방식으로, 노광 및 프로세스 정정이 공동-최적화된다.

도 4 가 이러한 개념을 예시한다. 도면에서, 선분은 목표 CD를 나타내고 점과 십자 표시는 각각 3 개의 상이한 위치(L1, L2, L3), 및 고립된 구조체(I)(상단) 및 밀집된 구조체(D)(하단)에 대한 실제 노광 후 CD(점) 및 에칭 후 CD(십자)를 나타낸다. 이러한 특정한 단순화된 예에서, 고립된 구조체의 CD가 밀집된 구조체의 CD보다 관련된 에칭 제어 파라미터(예를 들어, 온도)에 대해 세 배 더 민감하다는 것이 가정된다. 그러므로 이러한 실시예에서 노광 제어 파라미터에 대해 고안된 정정은 고립된 구조체에 대한 결과적인 노광 후 CD를 밀집된 구조체에 대한 노광 후 CD(y)보다 목표 CD 값(고립된 구조체와 밀집된 구조체에 대해서 선분 I, D로 표시됨)으로부터 세 배 더 멀리(3y) 바이어스하는 목적을 가진다. 이러한 바이어스의 결과는 후속해서 적절한 에칭 정정을 적용하면 십자에 의해 표시된 것처럼 CD가 고립되고 밀집된 구조체 양자 모두에 대한 CD 값으로 정정될 것이라는 것이다.

제어 파라미터 정정을 결정하는 특정한 방법은, 두 개의 구조체 클래스 각각에 대하여, CD(노광 후 CD와 에칭 후 CD 사이의 차이가 기판 전체에서 실질적으로 일정해서 없어지는 경우에는 노광 후 또는 에칭 후 CD)와 노광 제어 파라미터의 관련성과 에칭 후 CD와 프로세스 제어 파라미터의 관련성(후자의 관련성은 노광 후 CD를 그 시작점으로서 가질 것임)을 결합하여, 각각의 구조체 클래스에 대하여 에칭 후 CD와 노광 제어 파라미터 및 프로세스 제어 파라미터 양자 모두 사이의 관련성을 찾는 것을 포함할 수 있다. 그러면, 이들은(기판 위치에 대해서) 동시 수학식으로서 풀어낼 수 있는데, 적절한 CD 측정에 기초하여, 노광 제어 파라미터 및 프로세스 제어 파라미터에 대한 적절한 정정 값들이 에칭 후 CD 조절을 목표 타겟으로 만들기 위한 두 개의 미지수가 된다.

본 명세서에서 설명되는 방법은, 이용가능한 정정 파라미터의 개수에 따라서, 상이한 CD 지문을 보이는 두 개 이상의 상이한 구조체 클래스의 CD에 대한 이론적으로 이상적인 정정을 가능하게 한다. 특정한 예는 두 개의 정정 파라미터 - 하나는 노광 파라미터이고 하나는 프로세스 파라미터 -를 사용하여 정정된 두 개의 구조체 클래스를 보여주고, 따라서 이러한 두 개의 구조체 클래스의 CD에 대한 이론적으로 이상적인 정정을 가능하게 한다. 밀집된 구조체 및 고립된 구조체는 두 개의 구조체 클래스의 비한정적인 예들일 뿐이다. 추가적으로, 측정을 위해 선택된 구조체 클래스의 구조체들이 전체 제품을 대표하는지 여부를 결정하기 위한 단계가 더 있을 수 있다.

또한, 세 개 이상의 구조체 클래스의 CD도 설명된 바와 같이 하나의 노광 파라미터 및 하나의 프로세스 파라미터를 사용하여 본 발명의 범위 내에서 정정될 수 있는데, 하지만 이것은 반드시 이론적으로 이상적인 정정이 되는 것은 아니고 현재의 기법보다 나은 정정이 될 뿐이다. x 개의 상이한 구조체 클래스(x>2)에 대한 이론적으로 이상적인 CD 정정을 얻기 위해서는, 제어될 수 있고, CD와의 감도 관련성이 알려져 있으며 적합한 적어도 x 개의 상이한 파라미터 적어도 하나의 노광 파라미터 및 하나의 프로세스 파라미터를 포함함)가 필요하다. 가능한 노광 파라미터들에는 초점 및 선량이 있는 반면에, 가능한 프로세스(예를 들어, 에칭) 파라미터에는 온도 및 가스 혼합물이 있다. 이러한 일 실시예는 다른 관련된 노광 및 프로세스 파라미터와 결과적으로 얻어지는 효과 사이의 상호작용에 대한 더 많은 이해를 수반할 것이다. 일 예로서, 리소그래피 장치 초점을 제어 파라미터로서 사용하려면 레지스트 측벽 각도 및 그에 따른 에칭 후 CD에 대한 효과에 대해 더 많이 이해해야 할 것이다.

도 5 는 다수의 구조체 클래스를 가지는 예시적인 실시예에 따른, 노광 프로세스 중에 치수 메트릭을 제어하는 방법의 흐름도이다. 단계들은 다음과 같고, 이후에 더 상세히 후술된다:

500 - 교정을 시작;

502 - 노광 교정 기판을 노광 제어 파라미터(예를 들어, 선량 또는 초점)가 변하는 동안 노광;

504 - 노광 교정 기판을 에칭;

506 - 노광 교정 기판을 측정;

508 - 노광 제어 파라미터와 관심 파라미터(예를 들어, CD) 사이의 노광 제어 관련성을 결정;

510 - 프로세스 교정 기판을 노광;

512 - 프로세스 제어 파라미터(예를 들어, 온도)가 변하는 동안 프로세스 교정 기판을 에칭;

514 - 프로세스 교정 기판을 측정;

516 - 프로세스 제어 파라미터와 관심 파라미터 사이의 프로세스 제어 관련성을 결정;

518 - 레퍼런스 기판을 노광

520 - 레퍼런스 기판을 에칭;

522 - 레퍼런스 기판을 측정;

530 - 레퍼런스 기판에 대한 노광 제어 정정 및 (선택적으로) 프로세스 제어 정정을 결정;

540 - 결정된 노광 제어 정정을 사용하여 노광 단계를 수행;

550 - 결정된 프로세스 제어 정정을 사용하여 처리 단계를 선택적으로 수행;

560 - 기판을 측정.

단계 500 은 하나 이상의 노광 교정 기판, 하나 이상의 프로세스 교정 기판 및 하나 이상의 레퍼런스 기판이 노광, 처리 및 측정되는(병렬적으로, 부분적으로 병렬적으로 또는 순차적으로) 교정 단계(502 내지 522)의 시작을 나타낸다. 단계(502 내지 508)는 노광 교정 기판에 대한 것이다. 단계 502 에서, 노광 교정 기판이 노광된다. 노광 중에, 노광 제어 파라미터가 기판 전체에서 변동되어, 상이한 위치가 노광 제어 파라미터의 상이한 값에 노출되게 한다. 이러한 위치 각각에서, 각각의 구조체 클래스의 하나 이상의 구조체가 형성된다. 노광 제어 파라미터는 선량 및/또는 초점일 수 있다(노광 제어 파라미터가, 예를 들어 초점-노광 행렬을 사용하여 초점 및 선량의 조합을 포함할 수 있다는 것에 주의). 단계 504 에서, 기판은 기판 전체에서 최적화된 프로세스 제어 파라미터로 처리되어 프로세스 제어 파라미터와 함께 관심 파라미터(예를 들어, CD)가 변하는 것을 최소화한다. 이러한 처리는 기판 상의 각각의 포인트에서 일정한 에칭 레이트에 대해 최적화된 에칭(e-척) 온도로 에칭하는 것을 포함할 수 있다(e-척 온도는 예를 들어, 자기장 불균일성 또는 가스 혼합물 변동을 보상하기 위해서 이미 사용되었음). 이러한 최적화는 통상적으로 e-척의 방사상 온도 튜닝을 포함한다. 단계 506 에서, 기판이 측정된다. 단계 508 에서, CD와 노광 제어 파라미터 사이의 노광 제어 관련성이 각각의 구조체 클래스에 대하여 단계 506 의 측정으로부터 결정된다. 위의 방법에 대한 대체예로서, 추가적인 노광 후 CD 측정이 단계 502 와 단계 504 사이에서 수행되어, 이러한 측정에 대해 결정된 관련성과 함께 레지스트 내의 기판을 측정할 수 있다. 에칭 최적화는 노광-에칭 CD 바이어스(노광 후 CD 측정과 에칭 후 CD 측정 사이의 차이)를 결정하고, 에칭 후 CD 측정을 직접적으로 사용하는 대신에 이것을 사용하는 옵션을 제공한다.

단계 510 내지 516 은 프로세스 교정 기판에 대한 것이다. 단계 510 에서, 프로세스 교정 기판은 기판 전체에 걸쳐서 일정한 노광 제어 파라미터(예를 들어, 일정한 선량)로 노광된다. 단계 512 에서, 기판은 기판 전체에서 변하는 프로세스 제어 파라미터로 처리되어, 상이한 위치가 프로세스 제어 파라미터의 상이한 값에 노출되게 한다. 이러한 위치 각각은 각각의 구조체 클래스의 하나 이상의 구조체를 포함한다. 이러한 처리는 기판에 걸쳐서 변하는 에칭 온도로 에칭하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도는 에칭 레이트가 기판 전체에 걸쳐서 변하도록 제어될 수 있다. 단계 514 에서 기판은 측정되고, 단계 516 에서 CD와 프로세스 제어 파라미터 사이의 프로세스 제어 관련성이 각각의 구조체 클래스에 대하여 단계 514 의 측정으로부터 결정된다. 사실상, 에칭 교정은 두 개 이상의 프로세스 교정 기판이 단계 510 내지 516 을 거치도록 요구한다.

두 개의 구조체 클래스(예를 들어, 밀집된 구조체와 고립된 구조체)가 존재하는 경우, 단계 508 및 516 은 구조체 클래스 중 제 1 구조체 클래스에 대한 노광 제어 파라미터에 대한 CD의 의존성을 기술하는 제 1 노광 제어 관련성, 구조체 클래스 중 제 2 구조체 클래스에 대한 노광 제어 파라미터에 대한 CD의 의존성을 기술하는 제 2 노광 제어 관련성, 구조체 클래스 중 제 1 구조체 클래스에 대한 프로세스 제어 파라미터에 대한 CD의 의존성을 기술하는 제 1 프로세스 제어 관련성 및 구조체 클래스 중 제 2 구조체 클래스에 대한 프로세스 제어 파라미터에 대한 CD의 의존성을 기술하는 제 2 프로세스 제어 관련성을 결정한다.

단계 518 에서, 레퍼런스 기판이 양자 모두의 구조체 클래스로부터 온 하나 이상의 구조체를 포함하는 구조체로 노광된다. 단계 520 에서, 레퍼런스 기판이 처리된다(예를 들어, 에칭된다); 그리고 단계 522 에서, CD 측정이 레퍼런스 기판에 수행되어 CD의 에칭 후 측정을 획득한다(선택적으로 모니터링 목적을 위한 처리 이전에 노광 후 CD 측정도 수행될 수 있음).

단계 530 에서, 본 명세서에서 개시된 방법을 사용하여 레퍼런스 기판 측정(및 타겟 값으로부터의 그들의 편차) 및 위에서 결정된 관련성에 기초하여, 노광 제어 정정이 노광 제어 파라미터에 대해서 결정된다. 일 실시예에서, 이러한 단계는 노광 제어 파라미터 및 프로세스 제어 파라미터에 대한 공동-최적화된 정정(위치 마다의 정정)을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 정정은 레퍼런스 기판의 에칭 후 CD가 각각의 측정 위치에서의 모든 구조체 클래스에 대한 목표 CD가 되게 할 것이다.

단계 540 및 단계 550 각각에서, 후속 기판은 단계 530 에서 결정된 노광 제어 파라미터(적용가능한 경우) 및 프로세스 제어 파라미터에 대한 공동-최적화된 정정을 사용하여 노광되고 처리된다. 단계 560 에서, 이러한 후속 기판 중 하나 이상이 측정되고, 이러한 측정에 있는 편차를 제어 루프의 일부로서 정정(이미 결정된 관련성을 사용함)하도록 추가적인 정정이 결정될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 개념은 다수의 구조체 클래스 CD에 대한 CDU를 개선하도록 도울 것이고, 그 결과 전기적 수율을 높이는 것을 도울 것이다. 현재에 요구되는 CDU 성능 레벨 및 최신 성능을 고려할 때, 본 발명의 영향은 5 nm 이하의 노드에 대해서 클 것으로 기대된다.

전술된 개념이 CD의 제어에 대해서 설명되었지만, 본 발명의 개념은 노광 제어 파라미터 및 프로세스 제어 파라미터의 제어를 통해서 예측가능하게 제어될 수 있는 다른 관심 파라미터에도 동일하게 적용가능하다. 특히, 본 발명의 개념은 상이한 구조체 클래스에 대한 이러한 제어 파라미터와 상이한 관련성을 나타내는 다른 관심 파라미터에 대해서도 동일하게 적용된다.

위에서 설명된 계측 타겟이 측정의 목적을 위하여 특정하게 설계되고 형성된 계측 타겟들인 반면에, 다른 실시예들에서, 기판에 형성된 디바이스의 기능성 부분인 계측 타겟들의 속성이 측정될 수도 있다. 많은 디바이스들은 정규의 격자-유사 구조를 가진다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 '계측 타겟 격자' 및 '계측 타겟'이라는 용어는 해당 구조체가 수행되는 중인 측정에 대하여 특정하게 제공되어야 한다는 것을 요구하지 않는다.

일 실시예는 본 명세서에서 설명되는 방법 또는 다른 동작이 실행되게 하도록 구성되는 머신-판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 일 실시예는 기판 상의 타겟을 측정하고, 및/또는 측정을 분석하여 패터닝 프로세스에 대한 정보를 획득하는 방법을 기술하는 머신-판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수도 있다. 그 안에 저장된 이러한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기적 또는 광학적 디스크)가 역시 제공될 수 있다. 현존하는 리소그래피 또는 계측 장치가 이미 생산되고 및/또는 사용되고 있는 경우, 실시예는 프로세서가 본 명세서에서 기술된 방법을 수행하게 하는 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 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, 355, 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.

본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는, 문맥이 허용한다면, 굴절, 회절, 반사, 자기, 전자자기, 및 정전기 광 컴포넌트를 포함하는 다양한 타입의 광 컴포넌트 중 임의의 것 또는 조합을 가리킬 수 있다.

본 발명은 다음 절들을 사용하여 더 기술될 수 있다:

1. 패터닝 프로세스에 대한 관심 파라미터를 제어하는 방법으로서,

프로세스 조건에서의 구조체로부터의 관심 파라미터의 결정에 기초하여 그리고 노광 제어 관련성 및 프로세스 제어 관련성에 기초하여, 노광 제어 파라미터에 대한 노광 제어 정정을 결정하는 단계를 포함하고,

상기 노광 제어 관련성은 상기 노광 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것이고, 상기 프로세스 제어 관련성은 프로세스 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것인, 관심 파라미터 제어 방법.

2. 제 1 절에 있어서,

상기 관심 파라미터는 임계 치수를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

3. 제 1 절 또는 제 2 절에 있어서,

상기 노광 제어 정정은 상기 기판 상의 복수 개의 위치에 대하여 결정되는, 관심 파라미터 제어 방법.

4. 제 1 절 내지 제 3 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 노광 제어 정정을 결정하는 단계는, 노광 조건에서의 구조체로부터의 상기 관심 파라미터의 결정에 더욱 기초하는, 관심 파라미터 제어 방법.

5. 제 1 절 내지 제 4 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은, 상기 구조체로부터의 관심 파라미터의 결정, 상기 노광 제어 관련성 및 상기 프로세스 제어 관련성에 기초하여 프로세스 제어 파라미터에 대한 프로세스 제어 정정을 결정하는 단계를 더 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

6. 제 5 절에 있어서,

상기 방법은,

상기 노광 제어 정정 또는 상기 프로세스 제어 정정만을 이용할 때 가능한 것에 비해 정정 범위를 증가시키도록, 상기 노광 제어 정정과 상기 프로세스 제어 정정을 결합하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

7. 제 5 절 또는 제 6 절에 있어서,

상기 방법은, 타겟 관심 파라미터에 비해 후속 구조체의 상기 관심 파라미터의 변동을 최소화하도록, 상기 노광 제어 정정과 상기 프로세스 제어 정정을 공동-최적화하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

8. 제 5 절 내지 제 7 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 프로세스 제어 파라미터는 에칭 제어 파라미터이고, 상기 프로세스 제어 정정은 에칭 제어 정정인, 관심 파라미터 제어 방법.

9. 제 8 절에 있어서,

상기 에칭 제어 파라미터는 온도, 또는 에칭 가스 혼합물, 또는 양자 모두를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

10. 제 5 절 내지 제 9 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

상기 프로세스 제어 파라미터에 대한 프로세스 제어 정정을 사용하여 상기 구조체를 처리하기 위한 프로세스 스텝을 수행하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

11. 제 5 절 내지 제 10 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 프로세스 제어 정정은 상기 기판에 걸친 고차 정정이고, 상기 고차 정정은 상기 기판 전역에 걸쳐 관심 파라미터의 균일성을 기술하는 10차 이상의 2D 다항식에 의해 기술되는 지문(fingerprint)을 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

12. 제 11 절에 있어서,

상기 2D 다항식은 15차 이상의 다항식을 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

13. 제 5 절 내지 제 12 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 구조체는 복수 개의 구조체를 포함하고,

상기 노광 제어 정정 및 상기 프로세스 제어 정정은, 상기 노광 제어 정정이 상기 프로세스 스텝 이전에 상기 구조체에 대해 결과적으로 얻어지는 관심 파라미터를 바이어스시켜 상기 프로세스 스텝 동안에 상기 프로세스 제어 정정을 적용하는 것이 후속하는 노광 및 처리된 구조체의 타겟 파라미터에 비해 상기 구조체의 관심 파라미터의 변동을 최소화하게 되도록 공동-최적화되는, 관심 파라미터 제어 방법.

14. 제 1 절 내지 제 13 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 구조체는 두 개 이상의 구조체 클래스로 분할가능한 복수 개의 구조체를 포함하고, 각각의 구조체 클래스는 상이한 노광 제어 관련성 및/또는 상이한 프로세스 제어 관련성을 가지는, 관심 파라미터 제어 방법.

15. 제 14 절에 있어서,

상기 구조체 클래스는 밀집된 구조체의 제 1 구조체 클래스 및 고립된 구조체의 제 2 구조체 클래스를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

16. 제 14 절 또는 제 15 절에 있어서,

상기 구조체 클래스의 개수는 두 개인, 관심 파라미터 제어 방법.

17. 제 14 절 또는 제 15 절에 있어서,

상기 구조체 클래스의 개수는 세 개 이상인, 관심 파라미터 제어 방법.

18. 제 14 절 내지 제 17 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 노광 제어 정정은, 상기 구조체 클래스 중 제 1 구조체 클래스에 대해 상기 노광 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 제 1 노광 제어 관련성, 상기 구조체 클래스 중 제 2 구조체 클래스에 대해 상기 노광 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 제 2 노광 제어 관련성, 상기 구조체 클래스 중 제 1 구조체 클래스에 대해 상기 프로세스 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 제 1 프로세스 제어 관련성 및 상기 구조체 클래스 중 제 2 구조체 클래스에 대해 상기 프로세스 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 제 2 프로세스 제어 관련성으로부터 결정되는, 관심 파라미터 제어 방법.

19. 제 14 절 내지 제 18 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 노광 제어 정정을 포함하는 정정이 결정되는 대상인 파라미터의 총 수는 구조체 클래스의 개수와 적어도 같고, 상기 파라미터는 노광 제어 파라미터 및 프로세스 제어 파라미터를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

20. 제 1 절 내지 제 19 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 노광 제어 정정은 기판에 걸친 고차 정정이고, 상기 고차 정정은 상기 기판 전역에 걸쳐 관심 파라미터의 균일성을 기술하는 10차 이상의 2D 다항식에 의해 기술되는 지문(fingerprint)을 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

21. 제 20 절에 있어서,

22. 제 1 절 내지 제 21 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 노광 제어 파라미터는 선량, 또는 초점, 또는 양자 모두를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

23. 제 1 절 내지 제 22 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은, 상기 노광 제어 관련성 및 상기 프로세스 제어 관련성을 결정하기 위한 예비 스텝을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 예비 스텝은,

하나 이상의 노광 교정 기판 상에서, 복수 개의 구조체 클래스 각각에 속하는 구조체를 포함하는 구조체들을 노광 제어 파라미터를 변경하면서 노광하고, 결과적으로 얻어지는 구조체에 대해 관심 파라미터를 측정하는 것;

각각의 구조체 클래스에 속하는 구조체를 포함하는 하나 이상의 프로세스 교정 기판을 상이한 프로세스 제어 파라미터 셋팅으로 처리하고, 결과적으로 얻어지는 구조체에 대한 관심 파라미터를 측정하는 것;

상기 노광 교정 기판의 측정치로부터 상기 노광 제어 관련성을 결정하는 것; 및

상기 프로세스 교정 기판의 측정치로부터 상기 프로세스 제어 관련성을 결정하는 것을 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

24. 제 23 절에 있어서,

상기 예비 스텝은,

각각의 구조체 클래스에 속하는 구조체를 레퍼런스 기판 상에서 노광하는 것,

레퍼런스 기판을 측정하는 것 및

상기 레퍼런스 기판의 측정치에 대한 상기 노광 제어 정정 및 적용가능한 경우 상기 프로세스 제어 정정을 결정하는 것을 더 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

25. 제 1 절 내지 제 24 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은, 상기 노광 제어 파라미터에 대한 노광 제어 정정을 사용하여, 기판 상에 구조체를 형성하기 위한 노광 스텝을 수행하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

26. 제 1 절 내지 제 25 절 중 어느 한 절에 있어서,

기판 상의 복수 개의 노광되고 처리된 구조체의 관심 파라미터의 측정을 수행하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.

27. 적합한 프로세서 제어 장치에서 실행될 때 상기 프로세서 제어 장치가 제 1 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.

28. 제 27 절의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 캐리어.

29. 제 1 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절의 방법에서 결정되는 노광 제어 파라미터에 대한 노광 제어 정정을 사용하여 패터닝 프로세스를 수행하도록 동작가능한, 리소그래피 장치

30. 제 1 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하도록 동작가능한, 제 29 절의 리소그래피 장치.

31. 제 29 절 또는 제 30 절에 있어서,

상기 리소그래피 장치는,

패턴을 조명하도록 구성되는 조명 광학 시스템; 및

상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 광학 시스템을 포함하는, 리소그래피 장치.

32. 제 1 절 내지 제 24 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하도록 동작가능한 계측 장치.

33. 제 32 절에 있어서,

상기 계측 장치는,

기판 상에서 복수 개의 노출 및 처리된 구조체의 관심 파라미터의 측정을 수행하도록 더욱 동작가능한, 계측 장치.

34. 제 32 절 또는 제 33 절에 있어서,

상기 계측 장치는,

기판 상의 구조체를 조명하도록 구성되는 조명 시스템; 및

상기 구조체를 조명하는 것으로부터 발생되는 산란된 방사선을 검출하도록 구성되는 검출 시스템을 포함하는, 계측 장치.

35. 제 29 절 내지 제 31 절 중 어느 한 절의 리소그래피 장치 및/또는 제 32 절 내지 제 34 절 중 어느 한 절의 계측 장치를 포함하는, 리소그래피 셀.

36. 제 5 절 내지 제 13 절 중 어느 한 절의 방법에서 결정되는 프로세스 제어 파라미터에 대한 프로세스 제어 정정을 사용하여, 노광된 기판 상에서 하나 이상의 처리 스텝을 수행하도록 동작가능한 처리 장치.

37. 제 36 절에 있어서,

상기 처리 장치는 에칭 장치를 포함하는, 처리 장치.

38. 패터닝 프로세스의 관심 파라미터에 대한 정정을 결정하는 방법으로서,

복수 개의 노광되고 처리된 구조체를 형성하도록 노광 스텝 및 프로세스 스텝이 수행된 이후에 수행된, 기판 상의 상기 구조체의 관심 파라미터에 대한 측정에 기초하고, 더 나아가 노광 제어 관련성 및 프로세스 제어 관련성에 기초하여, 노광 제어 파라미터에 대한 노광 제어 정정을 결정하고 프로세스 제어 파라미터에 대한 프로세스 제어 정정을 결정하는 단계를 포함하고,

상기 노광 제어 관련성은 상기 노광 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것이고, 상기 프로세스 제어 관련성은 프로세스 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것인, 정정 결정 방법.

39. 제 38 절에 있어서,

상기 노광 제어 정정 및 상기 프로세스 제어 정정은 후속하는 노광되고 처리된 구조체의 관심 파라미터의 타겟 관심 파라미터에 상대적인 변동을 최소화하도록 공동-최적화되는, 정정 결정 방법.

특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전하게 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시예에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적응은 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하는 개시 실시예의 등가물의 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서 구문 또는 어휘는 예에 의한 설명의 목적을 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 용어 또는 구문은 교시 및 지도를 고려하여 당업자에 의하여 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명의 적용 범위 및 범위는 전술한 예시 실시예의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안 되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims

패터닝 프로세스에 대한 관심 파라미터를 제어하는 방법으로서,
프로세스 조건에서의 구조체로부터의 관심 파라미터의 결정에 기초하여 그리고 노광 제어 관련성 및 프로세스 제어 관련성에 기초하여, 노광 제어 파라미터에 대한 노광 제어 정정을 결정하는 단계를 포함하되,
상기 노광 제어 관련성은 상기 노광 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것이고, 상기 프로세스 제어 관련성은 프로세스 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 것이고,
상기 구조체는 두 개 이상의 구조체 클래스로 분할가능한 복수 개의 구조체를 포함하되, 각각의 구조체 클래스는 상이한 노광 제어 관련성 및 상이한 프로세스 제어 관련성 중 적어도 하나를 가져 결정된 노광 제어 정정에 대해 상이한 거동을 나타내는 것인, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 관심 파라미터는 임계 치수를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 노광 제어 정정은 기판 상의 복수 개의 위치에 대하여 결정되는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 노광 제어 정정을 결정하는 단계는 추가적으로, 노광 조건에서의 구조체로부터의 상기 관심 파라미터의 결정에 기초하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 구조체로부터의 관심 파라미터의 결정, 상기 노광 제어 관련성 및 상기 프로세스 제어 관련성에 기초하여 프로세스 제어 파라미터에 대한 프로세스 제어 정정을 결정하는 단계를 더 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 노광 제어 정정 또는 상기 프로세스 제어 정정만을 이용할 때 가능한 것에 비해 정정 범위를 증가시키도록, 상기 노광 제어 정정과 상기 프로세스 제어 정정을 결합하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 방법은, 타겟 관심 파라미터에 비해 후속 구조체의 상기 관심 파라미터의 변동을 최소화하도록, 상기 노광 제어 정정과 상기 프로세스 제어 정정을 공동-최적화하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 프로세스 제어 파라미터는 에칭 제어 파라미터이고, 상기 프로세스 제어 정정은 에칭 제어 정정인, 관심 파라미터 제어 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 에칭 제어 파라미터는 온도, 또는 에칭 가스 혼합물, 또는 양자 모두를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 방법은,
상기 프로세스 제어 파라미터에 대한 프로세스 제어 정정을 사용하여 상기 구조체를 처리하기 위한 프로세스 스텝을 수행하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 프로세스 제어 정정은 기판에 걸친 고차 정정이고, 상기 고차 정정은 상기 기판 전역에 걸쳐 관심 파라미터의 균일성을 기술하는 10차 이상의 2D 다항식에 의해 기술되는 지문(fingerprint)을 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 2D 다항식은 15차 이상의 다항식을 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 구조체는 복수 개의 구조체를 포함하고,
상기 노광 제어 정정 및 상기 프로세스 제어 정정은, 상기 노광 제어 정정이 상기 프로세스 스텝 이전에 상기 구조체에 대해 결과적으로 얻어지는 관심 파라미터를 바이어스시켜, 상기 프로세스 스텝 동안에 상기 프로세스 제어 정정을 적용하는 것이 후속하는 노광 및 처리된 구조체에 대한 타겟 파라미터에 비해 구조체의 관심 파라미터의 변동을 최소화하게 되도록 공동-최적화되는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 구조체 클래스는 밀집된 구조체의 제 1 구조체 클래스 및 고립된 구조체의 제 2 구조체 클래스를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 구조체 클래스의 개수는 두 개인, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 구조체 클래스의 개수는 세 개 이상인, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 노광 제어 정정은, 상기 구조체 클래스 중 제 1 구조체 클래스에 대해 상기 노광 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 제 1 노광 제어 관련성, 상기 구조체 클래스 중 제 2 구조체 클래스에 대해 상기 노광 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 제 2 노광 제어 관련성, 상기 구조체 클래스 중 제 1 구조체 클래스에 대해 상기 프로세스 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 제 1 프로세스 제어 관련성 및 상기 구조체 클래스 중 제 2 구조체 클래스에 대해 상기 프로세스 제어 파라미터에 대한 상기 관심 파라미터의 의존성을 기술하는 제 2 프로세스 제어 관련성으로부터 결정되는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 노광 제어 정정을 포함하는 정정이 결정되는 대상인 파라미터의 총 수는 구조체 클래스의 개수와 적어도 같고, 상기 파라미터는 노광 제어 파라미터 및 프로세스 제어 파라미터를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 노광 제어 정정은 기판에 걸친 고차 정정이고, 상기 고차 정정은 상기 기판 전역에 걸쳐 관심 파라미터의 균일성을 기술하는 10차 이상의 2D 다항식에 의해 기술되는 지문(fingerprint)을 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 2D 다항식은 15차 이상의 다항식을 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 노광 제어 파라미터는 선량, 또는 초점, 또는 양자 모두를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 노광 제어 관련성 및 상기 프로세스 제어 관련성을 결정하기 위한 예비 스텝을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 예비 스텝은,
하나 이상의 노광 교정 기판 상에서, 복수 개의 구조체 클래스 각각에 속하는 구조체를 포함하는 구조체들을 노광 제어 파라미터를 변경하면서 노광하고, 결과적으로 얻어지는 구조체에 대해 관심 파라미터를 측정하는 것;
각각의 구조체 클래스에 속하는 구조체를 포함하는 하나 이상의 프로세스 교정 기판을 상이한 프로세스 제어 파라미터 셋팅으로 처리하고, 결과적으로 얻어지는 구조체에 대해 관심 파라미터를 측정하는 것;
상기 하나 이상의 노광 교정 기판의 측정치로부터 상기 노광 제어 관련성을 결정하는 것; 및
상기 하나 이상의 프로세스 교정 기판의 측정치로부터 상기 프로세스 제어 관련성을 결정하는 것을 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 예비 스텝은,
각각의 구조체 클래스에 속하는 구조체를 레퍼런스 기판 상에서 노광하는 것,
레퍼런스 기판을 측정하는 것 및
상기 레퍼런스 기판의 측정치에 대한 상기 노광 제어 정정 및 적용가능한 경우 상기 프로세스 제어 정정을 결정하는 것을 더 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 노광 제어 파라미터에 대한 노광 제어 정정을 사용하여, 기판 상에 구조체를 형성하기 위한 노광 스텝을 수행하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
기판 상의 복수 개의 노광되고 처리된 구조체의 관심 파라미터의 측정을 수행하는 단계를 포함하는, 관심 파라미터 제어 방법.
적합한 프로세서 제어 장치에서 실행될 때 상기 프로세서 제어 장치가 제 1 항의 방법을 수행하게 하는 프로세서 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.