KR102492186B1 - 제조 장치 및 연관된 장치를 제어하는 방법 - Google Patents

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Abstract

제품 구조체를 복수 층으로 기판에 제공하기 위한 제조 프로세스에서 사용되는 적어도 하나의 제조 장치의 제어를 위한 복수 개의 정정을 결정하기 위한 방법으로서, 각각의 층의 형성에 사용되는 적용가능한 제조 장치의 잠재적 작동 능력에 기반하여, 각각의 층에 대한 정정을 포함하는 복수 개의 정정을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정하는 단계는, 각각의 층에 대한 정정들을 매칭 파라미터에 관하여 동시에 결정하는 것을 포함하는, 정정 결정 방법이 개시된다.

Description

제조 장치 및 연관된 장치를 제어하는 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017 년 12 월 7 일에 출원되고 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합되는 EP 출원 번호 17205900.8의 우선권을 주장한다.
본 발명은 리소그래피 프로세스에서 기판에 패턴을 적용하기 위한 방법 및 장치에 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 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 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. 공지된 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스테퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 공정을 모니터링하기 위해서, 패터닝된 기판의 파라미터가 측정된다. 이러한 파라미터에는 예컨대 패터닝된 기판 내에 형성되거나 또는 패터닝된 기판 상에 형성된 연속층 간의 오버레이 오차 및 현상된 감광성 레지스트의 임계 선폭(critical linewidth; CD)이 포함될 수 있다. 이러한 측정은 제품 기판 및/또는 전용의 계측 타겟 상에서 수행될 수 있다. 리소그래피 공정으로 형성된 미세 구조물의 측정을 행하기 위한 다양한 기술이 있으며, 이들 기술에는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope) 및 다양한 특수 기기를 사용하는 것이 포함된다. 신속하고 비침투식 형태의 특수 검사 기기인 산란계(scatterometer)는 방사선의 빔을 기판의 표면 상의 타겟으로 향하게 하여 산란 또는 반사된 빔의 성질을 측정한다. 두 가지 주요 유형의 산란계가 알려져 있다. 분광 산란계(spectroscopic scatterometer)는 광대역 방사선 빔을 기판 상으로 지향시키고 특정한 좁은 각도 범위로 산란된 방사선의 스펙트럼(예컨대, 파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 각도 분해 산란계(angularly resolved scatterometer)는 단색성 방사선 빔(monochromatic radiation beam)을 이용하고, 산란된 방사선의 세기를 각도를 함수로 하여 측정한다.
알려진 산란계의 예들은 US2006033921A1 호 및 US2010201963A1 호에 기술되는 타입의 각도-분해된 산란계를 포함한다. 이러한 산란계에 의하여 사용되는 타겟은, 예를 들어 40μm*40μm인 상대적으로 큰 격자들이고, 측정 빔은 격자보다 더 작은 스폿을 생성한다(즉, 격자는 언더필된다). 복원에 의해 피쳐 형상을 측정하는 것과 함께, 공개 특허 출원 제 US2006066855A1에 기술된 것처럼, 이러한 장치를 사용하여 회절 기초 오버레이가 측정될 수 있다. 회절 차수들의 암-시야 이미징을 사용하는 회절-기초 오버레이를 통해, 더 작은 타겟에 대한 오버레이 측정이 가능해진다. 암시야 이미징 계측의 예는 국제 특허 출원 제 WO 2009/078708 및 제 WO 2009/106279에서 발견될 수 있는데, 이들은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다. 이러한 기술의 추가적인 개발예들은 특허 공개 번호 US20110027704A, US20110043791A, US2011102753A1, US20120044470A, US20120123581A, US20130258310A, US20130271740A 및 WO2013178422에 설명되었다. 이러한 타겟은 조명 스폿 보다 더 작을 수 있고, 웨이퍼 상의 제품 구조체에 의하여 둘러싸일 수도 있다. 복합 격자 타겟을 사용하여 하나의 이미지 내의 다수의 격자들이 측정될 수 있다. 이러한 출원들 모두의 내용도 참조되어 본 명세서에 원용된다.
리소그래피 프로세스를 수행할 때, 예컨대 기판에 패턴을 적용하거나 이러한 패턴을 측정할 때, 프로세스를 모니터링하고 제어하기 위해서 프로세스 제어 방법이 사용된다. 이러한 프로세스 제어 기법은 통상적으로, 리소그래피 프로세스의 제어를 위한 정정을 얻기 위해서 수행된다. 이러한 프로세스 제어 방법을 개선한다면 바람직할 것이다.
본 발명의 제1 양태에서, 제품 구조체를 복수 층으로 기판에 제공하기 위한 제조 프로세스에서 사용되는 적어도 하나의 제조 장치의 제어를 위한 복수 개의 정정을 결정하기 위한 방법으로서, 각각의 층의 형성에 사용되는 적용가능한 제조 장치의 잠재적 작동 능력에 기반하여, 각각의 층에 대한 정정을 포함하는 복수 개의 정정을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정하는 단계는, 각각의 층에 대한 정정들을 매칭 파라미터에 관하여 동시에 결정하는 것을 포함하는, 정정 결정 방법이 제공된다.
본 발명의 제2 양태에서, 제조 프로세스에서 제품 구조체를 복수 층으로 기판에 제공하도록 구성되는 적어도 하나의 제조 장치의 제어를 위한 정정을 결정하기 위한 처리 디바이스로서, 상기 처리 디바이스는 제1 양태의 방법을 수행하도록 구성되는, 처리 디바이스가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에서, 적합한 장치에서 실행될 때 제1 양태의 방법을 수행하도록 동작가능한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 제4 양태에서, 제조 프로세스에서 제품 구조체를 기판에 제공하도록 구성되는 제조 장치로서, 제2 양태의 처리 디바이스를 포함하는, 제조 장치가 제공된다.
본 발명의 제5 양태에서, 리소그래피 장치들을 매칭하기 위한 방법으로서,
제1 리소그래피 장치와 연관된 제1 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계; 제2 리소그래피 장치와 연관된 제2 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계; 및 상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트에 기반하여, 상기 제1 리소그래피 장치 및 상기 제2 리소그래피 장치를 사용하는 처리의 품질을 특징짓는 매칭 표시자를 결정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태, 특징 및 장점 및 본 발명의 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.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 오직 예시에 의하여 설명될 것이다:
도 1은 반도체 디바이스용 생산 설비를 제조하는 다른 장치와 함께 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 타겟을 측정하는 데에 사용되기 위한 산란계의 개략도를 포함한다;
도 3은 처리 파라미터의 예시적인 소스를 보여준다;
도 4는 중첩 프로세스 윈도우(overlapping process window; OPW)의 개념을 개략적으로 예시한다;
도 5의 (a)는 정정이 없이 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 세 층 내의 구조체를 포함하는 스택을 개략적으로 도시한다;
도 5의 (b)는 종래의 CD 정정 전략을 사용하는 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 세 층 내의 구조체를 포함하는 스택을 개략적으로 도시한다;
도 5의 (c)는 본 발명의 제 1 실시예에 따라서, CD 정정 전략을 사용하는 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 세 층 내의 구조체를 포함하는 스택을 개략적으로 도시한다;
도 6의 (a)는 정정이 없이 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 세 층 내의 구조체를 포함하는 스택을 개략적으로 도시한다;
도 6의 (b)는 종래의 오버레이 정정 전략을 사용하는 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 세 층 내의 구조체를 포함하는 스택을 개략적으로 도시한다;
도 6의 (c)는 본 발명의 제 2 실시예에 따라서, 정정 오버레이 전략을 사용하는 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 세 층 내의 구조체를 포함하는 스택을 개략적으로 도시한다;
도 7의 (a)는 종래의 EPE 정정 전략을 사용하는 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 세 층 내의 구조체를 포함하는 스택을 개략적으로 도시한다; 그리고
도 7의 (b)는 본 발명의 제 3 실시예에 따라서, EPE 정정 전략을 사용하는 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 세 층 내의 구조체를 포함하는 스택을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 대량의 리소그래피 제조 프로세스를 구현하는 산업 생산 설비의 일부로서, 리소그래피 장치(LA)를 200에서 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 매우 중요한 일 예로서만 사용된다.
리소그래피 장치(또는 간략히 "리소 툴(200")) 내에는 202에 측정 스테이션(MEA)이 도시되고, 204에 노광 스테이션(EXP)이 도시된다. 제어 유닛(LACU)은 206에 도시된다. 이러한 예에서, 각각의 기판은 패턴이 적용되게 하기 위해 측정 스테이션 및 노광 스테이션에 진입한다. 광학 리소그래피 장치에서, 조절된 방사선 및 투영 시스템을 사용하여 패터닝 디바이스(MA)로부터 기판 상에 제품 패턴을 전사하기 위해서 예를 들어 투영 시스템이 사용된다. 이것은 패턴의 이미지를 방사사전-감응 레지스트 재료의 층에 형성함으로써 이루어진다.
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. 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. 잘 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. 프로그램가능한 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 묘화(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. 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.
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 것과 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 벗어나게 된다. 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. 이러한 장치는 두 개의 기판 테이블을 가지는 소위 이중 스테이지 타입일 수 있고, 각 테이블에는 제어 유닛(LACU)에 의해 제어되는 위치설정 시스템이 있다. 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. 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 제2 위치 센서가 제공될 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입일 수 있다.
생산 설비 내에서, 장치(200)는, 이러한 장치(200)에 의한 패터닝을 위해서 감광성 레지스트 및 다른 코팅을 기판(W)에 적용시키기 위한 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 트랙 제어 유닛의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 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, 226에 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 주입 등), 화학적-기계적 연마(CMP) 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. 다른 예로서, 리소그래피 장치에 의해 도포된 전조 패턴에 기초하여 다수의 더 작은 피쳐를 생성하기 위한, 자기-정렬 다중 패터닝을 구현하기 위한 장치 및 처리 단계가 제공될 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 반도체 디바이스를 제작하려면, 적합한 재료 및 패턴을 가지는 디바이스 구조체를 기판 위에 층별로 쌓아올리기 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, 다이싱 및 패키징을 위해 보내져야 할 마감된 제품일 수도 있다.
제품 구조체의 각각의 층은 상이한 세트의 프로세스 단계를 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 226을 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 영향받게 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 후속 층들 사이의 오버레이 에러, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 리소셀(LC)이 그 안에 위치되는 제조 설비는, 리소셀 내에서 처리된 기판(W)의 일부 또는 전부를 수납하는 계측 시스템을 더 포함한다. 계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS)으로 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다. 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. 또한, 이미 노광된 기판들은 스트리핑되고 재작업(rework) 되며 - 수율을 개선하기 위하여 - 또는 폐기되어, 이를 통하여 오류가 있는 것으로 알려진 기판에 다른 처리를 수행하는 것을 회피할 수도 있다. 기판의 일부 타겟부에만 오류가 있는 경우, 양호한 것으로 간주되는 타겟부에만 추가의 노광이 수행될 수 있다.
도 1에는 제조 프로세스의 원하는 스테이지에서 제품의 파라미터를 측정하기 위해 제공되는 계측 장치(240)도 역시 도시된다. 현대의 리소그래피 생산 설비 내에 있는 계측 스테이션의 공통적인 예는, 예를 들어 암시야 산란계, 각도-분해된 산란계 또는 분광식 산란계인데, 이것은 장치(222)에서의 에칭 이전에 220에서 현상된 기판의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 계측 장치(240)를 사용하면, 예를 들어 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 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. 장치(240)로부터의 계측 결과(242)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.
또한, 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 장치는 오버레이 또는 CD와 같은 중요한 파라미터를 결정하기 위하여, 처리된 기판 상에서 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 사용하기에 적합한 계측 장치가 도 2의 (a)에 도시된다. 타겟(T) 및 타겟을 조명하기 위해 사용되는 측정 방사선의 회절광선이 도 2의 (b)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 광은 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의하여 빔 분할기(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 퓨필-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 퓨필 평면의 역-투영된(back-projected) 이미지인 평면에, 렌즈들(12 및 14) 사이에 적합한 형태의 애퍼쳐 플레이트(13)를 삽입함으로써 수행될 수 있다. 예시된 예에서, 애퍼쳐 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. 제1 조명 모드에서, 애퍼쳐 플레이트(13N)는, 오직 설명의 편의를 위해서 '북쪽'이라고 지정되는 방향으로부터 오프-축을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 애퍼쳐 플레이트(13S)는 유사하지만 '남쪽'이라고 명명되는 방향으로부터 오는 조명을 제공하기 위하여 사용된다. 다른 애퍼쳐를 사용하면 조명의 다른 모드들도 가능해진다. 퓨필 평면의 나머지는 어두운 것이 선호되는데, 이것은 원하는 조명 모드 외부의 임의의 불필요한 광이 원하는 측정 신호와 간섭을 일으킬 것이기 때문이다.
도 2의 (b)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 분이라는 것을 기억해야 한다. 플레이트(13)에 있는 애퍼쳐가 유한한 폭(광의 유용한 양을 허락하기에 필요한 폭)을 가지기 때문에, 입사 광선(I)은 사실상 각도의 일정한 범위를 점유할 것이고, 회절된 광선 0 및 +1/-1은 어느 정도 확산될 것이다. 소타겟의 점확산 함수에 따라서, 각각의 차수 +1 및 -1은 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 2의 (a) 및 도 2의 (b)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 빔 분할기(15)로 지향된다. 도 2의 (a)를 참조하면, 제1 및 제2 조명 모드 모두가 북쪽(N) 및 남쪽(S)이라고 명명된 서로 반대인 애퍼쳐를 지정함으로써 예시된다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광축의 북쪽으로부터 입사하는 경우, 즉 제1 조명 모드가 애퍼쳐 플레이트(13N)를 사용하여 적용되면, +1(N) 이라고 명명된 +1 회절 광선이 대물 렌즈(16)에 입사한다. 이에 반해, 제2 조명 모드가 애퍼쳐 플레이트(13S)를 사용하면 적용되는 경우, -1 회절 광선(1(S)라고 명명됨)이 렌즈(16)에 진입한다.
제2 빔 분할기(17)는 회절된 빔을 두 개의 측정 브랜치를 향해 분할한다. 제1 측정 브랜치에서, 광학 시스템(18)은 0차와 1차 회절빔을 사용하여 제1 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 의해 캡쳐된 퓨필 평면 이미지는 본 명세서에서 설명되는 방법에서 사용되는 재구성과 같은 많은 측정 목적을 위해 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 계측 장치를 포커싱하는 것 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하기 위해서도 사용될 수 있다.
제2 측정 브랜치에서, 광학 시스템(20, 22)은 타겟(T)의 이미지를 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서)에 형성한다. 제2 측정 브랜치에서, 애퍼쳐 스톱(aperture stop; 21)이 퓨필-평면에 대하여 켤레인 평면에 제공된다. 애퍼쳐 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 2에 도시되는 애퍼쳐 플레이트(13) 및 필드 스톱(21)의 특정 형태들은 순전히 예일 뿐이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 타겟의 온-축 조명이 사용되며, 오프-축 애퍼쳐를 가지는 애퍼쳐 스톱이 회절된 광의 오직 하나의 1차 광만을 센서로 실질적으로 전달하도록 사용된다. 또 다른 실시예에서, 2차, 3차 및 더 고차인 빔(도 2에는 미도시)이 1차 빔 대신에 또는 이에 추가하여 측정에 사용될 수 있다.
타겟(T)은 다수의 격자를 포함할 수 있고, 이들은 복합 격자의 다른 부분들이 형성되는 층들 사이의 오버레이의 측정을 용이하게 하기 위하여 상이하게 바이어스된 오버레이 오프셋을 가질 수 있다. 격자는 인입하는 방사선을 X 및 Y 방향으로 회절하기 위하여 배향이 있어서도 다를 수 있다. 일 예에서, 타겟은 바이어스된 오버레이 오프셋 +d 및 -d를 가지는 두 X-방향 격자, 바이어스된 오버레이 오프셋 +d 및 -d를 가지는 Y-방향 격자를 포함할 수 있다. 이러한 격자들의 개별 이미지는 센서(23)에 의하여 캡쳐된 이미지에서 식별될 수 있다. 격자들의 개별 이미지가 식별되면, 예를 들어 식별된 영역 내의 선택된 픽셀 세기 값을 평균화하거나 합산함으로써 그러한 개별 이미지의 세기가 측정될 수 있다. 이미지의 세기 및/또는 다른 속성이 서로 비교될 수 있다. 이러한 결과는 리소그래피 프로세스의 다른 파라미터를 측정하도록 결합될 수 있다.
다양한 기법들이 기판 상의 패턴의 재현의 정확도를 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 기판 상으로의 패턴의 정확한 재현은 IC의 생산에서의 유일한 관심 대상은 아니다. 다른 관심 대상은 수율인데, 이것은 일반적으로 디바이스 제조사 또는 디바이스 제조 프로세스가 하나의 기판마다 얼마나 많은 기능성 디바이스를 생산할 수 있는지를 측정한다. 수율을 향상시키기 위하여 다양한 접근법이 채용될 수 있다. 이러한 하나의 접근법은, 디바이스를 생성하는 것이(예를 들어, 디자인 레이아웃의 일부를 스캐너와 같은 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상으로 이미징하는 것) 기판을 처리하는 동안, 예를 들어 디자인 레이아웃의 일부를 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에 이미징하는 동안, 처리 파라미터 중 적어도 하나의 섭동(perturbation)에 대해서 더 잘 견디게 하려고 시도한다. 프로세스 윈도우와 같은 임계 메트릭의 개념은 이러한 접근법을 위한 유용한 툴이다. 디바이스(예를 들어, IC)를 생산하는 것은, 이미징 전후 또는 이미징 중의 기판 측정, 기판의 로딩 또는 언로딩, 패터닝 디바이스의 로딩 또는 언로딩, 다이를 노광 전에 투영 광학기 아래에 위치시키는 것, 하나의 다이로부터 다른 다이로 스테핑하는 것 등과 같은 다른 단계를 포함할 수 있다. 더 나아가, 패터닝 디바이스 상의 다양한 패턴은 프로세스 윈도우(즉, 패턴이 사양 안에서 생설될 처리 파라미터의 공간)를 가질 수 있다. 잠재적으로 생길 수 있는 시스템적 결함에 관련된 패턴 사양의 예에는, 네킹(necking), 라인 풀백(line pull back), 라인 박형화, CD, 에지 배치, 중첩, 레지스트 상단 손실, 레지스트 언더컷 및/또는 브리징(bridging)에 대한 체크가 있다. 또한, 패터닝 디바이스 상의 패턴의 전부 또는 일부(보통, 특정 구역 내의 패턴)의 프로세스 윈도우는 각각의 개별 패턴의 (예를 들어, 중첩하는) 프로세스 윈도우를 병합함으로써 획득되어 중첩 프로세스 윈도우(overlapping process window; OPW)를 결정할 수 있다. 따라서, 이러한 패턴의 프로세스 윈도우는 중첩 프로세스 윈도우라고 불린다. OPW의 경계는 개별 피쳐 중 일부의 프로세스 윈도우의 경계를 포함할 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 개별 패턴이 OPW를 한정한다. 이러한 개별 패턴은 "핫 스폿" 또는 "프로세스 윈도우 한정 패턴(process window limiting pattern; PWLP)"이라고 불릴 수 있고, 이들은 본 명세서에서 상호교환가능하도록 사용된다. 리소그래피 프로세스를 제어할 때, 핫 스폿에 포커싱하는 것이 가능하고 통상적으로 경제적이다. 핫 스폿에 결함이 없으면, 모든 패턴들이 무결함일 가능성이 있다. 처리 파라미터의 값이 OPW의 밖에 있는 경우에는 처리 파라미터의 값이 OPW에 더 가까울 때, 또는 처리 파라미터의 값이 OPW 내에 있는 경우에는 처리 파라미터의 값이 OPW의 경계로부터 더 멀리 있을 때, 이미징은 섭동에 대해 더 관대해진다.
도 3은 처리 파라미터(350)의 예시적인 소스를 보여준다. 하나의 소스는 처리 장치의 데이터(310), 예컨대 리소그래피 장치의 소스, 투영 광학기, 기판 스테이지 등, 그리고 트랙 등의 파라미터일 수 있다. 다른 소스는 다양한 기판 계측 툴로부터의 데이터(320), 예컨대 기판 높이 맵, 초점 맵, 임계 치수 균일성(critical dimension uniformity; CDU) 맵 등일 수 있다. 데이터(320)는, 적용가능한 기판이 기판의 재작업을 방지하는 단계(예를 들어, 현상)에 노출되기 전에 획득될 수 있다. 다른 소스는, 하나 이상의 패터닝 디바이스 계측 툴, 패터닝 디바이스 CDU 맵, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크) 막 적층 파라미터 변동 등으로부터의 데이터(330)일 수 있다. 또 다른 소스는 처리 장치의 운영자로부터의 데이터(340)일 수 있다.
도 4는 OPW의 개념을 개략적으로 예시한다. 개념을 예시하기 위하여, 패터닝 디바이스 상의 구역, 또는 그리드 요소/픽셀(500)은 오직 두 개의 개별 패턴(510 및 520)만을 가지는 것으로 추정된다. 이러한 구역은 훨씬 더 많은 패턴을 포함할 수 있다. 개별 패턴(510 및 520)에 대한 프로세스 윈도우는 각각 511 및 512 이다. 개념을 예시하기 위하여, 처리 파라미터는 초점(수평 축) 및 선량(수직 축)만을 포함한다고 가정된다. 그러나, 처리 파라미터는 임의의 적합한 파라미터를 포함할 수도 있다. 구역의 OPW(550)는 프로세스 윈도우(511 및 512) 사이의 중첩부를 찾음으로써 획득될 수 있다. OPW(550)는 도 4에서 빗금 구역으로 표현된다. OPW(550)는 비정규적 형상을 가질 수 있다. 그러나, OPW를 쉽게 나타내고 처리 파라미터 값들의 세트가 OPW 내에 있는지 여부를 쉽게 결정하기 위하여, "근사화된(fitted) OPW"(예를 들어, 타원(560))가 대신 사용될 수 있다. "근사화된 OPW"는, 예를 들어 OPW 내에 맞춤되는 최대 초타원체(hyperellipsoid)(예를 들어, 이러한 예에서와 같은 2-차원의 처리 파라미터 공간 내의 타원, 타원형 3-차원의 처리 파라미터 공간 등)일 수 있다. "근사화된 OPW"를 사용하면 계산 비용이 감소되는 경향이 있지만 OPW의 전체 크기의 장점을 가지지 않는다.
처리 파라미터의 값은, 처리 파라미터가 OPW 밖으로 천이하고 따라서 결함을 초래하고 수율을 감소시킬 가능성을 줄이기 위하여, 이들이 OPW 또는 근사화된 OPW의 경계로부터 떨어져 있도록 선택될 수 있다. 처리 파라미터의 값을 선택하는 하나의 접근법은, 실제 이미징 이전에, (1) 리소그래피 장치를 최적화하는 것(예를 들어, 소스 및 투영 광학기를 최적화하는 것) 및 디자인 레이아웃을 최적화하는 것, (2) OPW 또는 근사화된 OPW를 결정하는 것(예를 들어, 시뮬레이션에 의하여), 및(3) OPW 또는 근사화된 OPW의 경계로부터 가능한 멀리 떨어져 있는 포인트를 처리 파라미터의 공간에서 결정하는 것(즉, 처리 파라미터의 값을 결정하는 것)(이러한 포인트는 OPW 또는 근사화된 OPW의 "중심"이라고 불릴 수 있음)을 포함한다. 도 4의 예에서, 포인트(555)가 OPW(550)의 경계로부터 가능한 멀리 떨어져 있는 처리 파라미터 공간 내의 포인트이고, 포인트(565)는 근사화된 OPW(560)의 경계로부터 가능한 멀리 떨어져 있는 처리 파라미터 공간 내의 포인트이다. 포인트(555) 및 포인트(565)는 공칭 조건이라고 불릴 수 있다. 이미징 중에 또는 이미징 이전에, 처리 파라미터가 포인트(555) 또는 포인트(565)로부터 멀어져서 OPW의 경계를 향해 또는 심지어 OPW의 경계 밖으로 천이한다면, 바람직하게는 이미징 또는 다른 처리를 인터럽트 하지 않으면서 이러한 천이를 인식하고 처리 파라미터를 OPW 내로 그리고 그 경계로부터 멀어지게 다시 집어넣기 위한 적절한 정정을 하는 능력을 가진다면 유리할 것이다.
실제 이미징 중에 또는 실제 이미징 이전에, 처리 파라미터는 OPW 또는 근사화된 OPW의 경계로부터 가능한 먼 포인트로부터 벗어나게 되는 섭동을 가질 수 있다. 예를 들어, 초점은 노광될 기판의 토포그래피, 기판 스테이지에서의 드리프트, 투영 광학기의 변형 등에 의해서 변할 수 있다; 선량은 소스 세기 내의 드리프트, 드웰(dwell) 시간 등에 의해서 변할 수 있다. 섭동은 처리 파라미터가 OPW 밖으로 벗어나서, 결함을 일으킬 수 있게 하도록 충분히 클 수 있다. 섭동되는 처리 파라미터를 식별하고 해당 처리 파라미터를 정정하기 위해서 다양한 기법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 초점이, 예를 들어 기판의 나머지로부터 다소 올라간 기판의 어느 구역이 노광되는 중이어서 섭동되면, 기판 스테이지는 이러한 섭동을 보상하기 위해서 이동되거나 틸트될 수 있다.
리소그래피 프로세스의 제어는 통상적으로, 피드백되거나 피드포워드된 후, 예를 들어 필드간(기판에 걸친 지문) 또는 필드내(필드에 걸친 지문) 모델을 사용하여 모델링된 측정에 기반한다. 한 다이 내에는, 메모리 구역, 로직 구역, 콘택 구역 등과 같은 별개의 기능성 구역이 존재할 수 있다. 각각의 상이한 기능성 구역, 또는 상이한 기능성 구역 타입은, 각각 상이한 프로세스 윈도우 중심을 가지는 상이한 프로세스 윈도우를 가질 수 있다. 예를 들어, 상이한 기능성 구역 타입은 상이한 높이, 및 따라서 상이한 최선 초점 설정을 가질 수 있다. 또한, 상이한 기능성 구역 타입은 상이한 구조체 복잡성, 및 따라서 각각의 최선 초점 주위의 상이한 초점 공차(초점 프로세스 윈도우)를 가질 수 있다. 그러나, 이러한 상이한 기능성 구역 각각은 통상적으로, 제어 그리드 분해능 한계에 기인하여 동일한 초점(또는 선량 또는 위치 등) 설정을 사용하여 형성될 것이다.
일반적으로, 층-층 매칭(예를 들어, 오버레이, CD 매칭 품질 또는 에지 배치 오차(EPE)와 같은 매칭 파라미터의 매칭)을 수행할 때, 정정은 이전의 층의 측정치에 기반하여 층별로 결정된다. 이러한 콘텍스트에서 CD 매칭 품질이란, 기판 상의 상이한 층에 형성된 유사한 구조체의 임계 치수(CD)의 매칭 정도를 기술한다. 이러한 콘텍스트에서 EPE는 오버레이 및 CD 매칭 품질(및 가능하게는 로컬 및/또는 글로벌 CD 균일성과 같은 다른 오차)로부터 얻어지는 결합된 오차를 기술한다. 예를 들어, 제 1(즉, 더 일찍 도포된) 층 내의 제1 구조체의 위치 또는 크기가 측정되고, 리소그래피 장치(스캐너)에 의해 구현되기 위한 정정이 결정되며, 이러한 정정이, 후속하여 도포된 층에서 제1 구조체에 대한 제 2(예를 들어, 유사한) 제2 구조체의 상대적인 배치 및/또는 크기를 개선한다.
이러한 접근법의 하나의 문제점은, 스캐너의 잠재적 작동 능력이 제한될 수 있고, 따라서 결정된 정정을 구현하는 것이 가능하지 않을 수 있다는 것이다. 예를 들어, 슬릿에 걸친 초점 정정의 작동은 "슬릿이 벤딩될 수 없음"에 의해 제한되고, 즉 초점은 레티클 및 기판 스테이지 사이의 거리의 비선형 변동에 의해서 슬릿에 걸쳐서 비-선형으로 직접적으로 변경될 수 없다. 이것은 하나의 간단한 예일 뿐이고, 당업자가 이해하는 바와 같이, 스캐너가 요구되는 정정을 왜 물리적으로 구현할 수 없는지에 대한 많은 이유가 있다. 각각의 층에 대한 결정된 정정은 통상적으로 다를 것이고, 따라서 스캐너가 각각의 층에 대해 각각의 정정을 작동시킬 수 있는 정도도 이에 따라 달라질 것이다. 이것에 추가하여, 동일한 스택의 상이한 층에 대해서 상이한 스캐너가 사용될 수 있고, 상이한 스캐너가 다른 층에 대해 사용되는 스캐너(들)와 비교할 때 상이한 작동 능력을 가지는 것이 가능하다.
그러므로, 최종 디바이스가 제 기능을 할 확률을 최대화하기 위해서, 각각의 층에서의 적용가능한 리소그래피 장치(예를 들어, 스캐너)의 잠재적 정정 능력을 고려하는 정정을 결정함으로써 리소그래피 프로세스를 제어하는 것이 제안된다. 전술된 바와 같이, 이러한 정정은 이전에 완성된 스택의 계측(예를 들어, 스택 전역(through-stack) 계측 기법을 사용함)에 기반할 수 있다. 이러한 제안은, 각각의 층의 배치를 바로 앞 층의 배치에 개별적으로 최적화하는 것이 아니라, 층 정렬(예를 들어, CD 매칭 품질, 오버레이 또는 EPE)을 스택 내의 층들 모두 또는 그 서브세트에 대해서 최적화할 수 있다. 예를 들어, 층들의 서브세트가 두 층을 포함하면, 하부 층 배치에 대해 상부 층 배치를 정정하는 것에 관하여 정정을 언제나 결정하는 것 대신에, 최적화는, 리소그래피 장치(또는 상이한 장치들이 상이한 층을 노광하기 위해서 사용된다면 각각의 리소그래피 장치)의 잠재적 정정 능력을 고려하면서 최선의 층 정렬을 위하여 두 층의 배치를 최적화하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 최적화의 결과, 최종 디바이스가 제 기능을 할 가능성을 최대화하기 위하여, 상부 층에 대한 배치 정정 대신에 또는 배치 정정에 추가하여, 하부 층에 대한 배치 정정이 일어날 수 있다. 이러한 접근법은, 세 개 이상의 구조체의 배치를 최적화하면서, 이러한 층의 스택에 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 최적화는 각각의 층 및/또는 특정한 층 쌍에 대해 하나 이상의 임계 메트릭(예를 들어, 허용된 변동 범위 또는 프로세스 윈도우)을 고려할 수 있다. 예를 들어, 콘택 홀을 포함하는 비아 층(via layer)이 라인 및 공간을 가지는 금속층과 적합하게 정렬되는 것이 중요할 수 있다(즉, 금속층에 대한 비아 층의 배치에 대한 프로세스 윈도우는 작음). 이러한 층은 임계 층(critical layer)이라고 불릴 수 있다. 이와 같이, 최적화는, 스택 내에서 더 낮거나 높게 위치되어서 더 큰 프로세스 윈도우를 가지는 하나 이상의 다른, 중요도가 적은 층을 잠재적으로 희생하면서, 이러한 두 층의 양호한 정렬을 보장하는 것을 우선시하여 가중치가 부여될 수 있다.
정정은, 처리된 기판의 오프라인 및/또는 인라인 측정에 기반하여, 리소그래피 장치에 의해서 또는 별개의(예를 들어, 오프라인) 처리 디바이스를 사용하여 결정될 수 있다. 잠재적 정정 능력 한계는 머신 작동 및/또는 관측의 종래의 지식으로부터 알 수 있을 것이다. 결정된 정정은 두 개 이상의 층에 구조체를 형성하는 것과 관련된 형성을 포함할 수 있고, 이것은 층들 중 하나 이상에서의 잠재적 정정 능력 한계에 노출될 수 있다. 이러한 정정은: 머신 매칭, 레티클 오차(예를 들어, 레티클 가열, 레티클 묘화(reticle writing) 오차, 레티클 형상 오차), 렌즈 가열, 프로세스 정정, 초점 및/또는 선량 제어 및 레티클 및/또는 기판 스테이지의 위치 정정 중 하나 이상에 관련될 수 있다. 그러면, 이러한 정정이 추가적인 기판의 처리에 구현되도록, 관련된 리소그래피 장치(들)(또는 다른 장치)로 피드백될 수 있다.
도 5는 하나 이상의 리소그래피 장치에 의해 형성되는 세 층(n-2, n-1, n)에 걸친 CD 매칭의 예시적인 예를 도시하는데, 각각의 층 내의 구조체(S)는 매칭된 CD(즉, 양호한 층간(layer-to-layer) CD 매칭 품질)을 가지도록 설계된다. 도 5의 (a)는 CD 매칭 품질 정정이 층들 사이에서 이루어지지 않은 공칭 예를 보여주고, 여기에서 CD 매칭 품질 정정은 상이한 층들 내의 대응하는 구조체들의 CD를 매칭시키는 것을 목적으로 한다. 결과적으로, 층들 각각 내의 구조체(S)의 CD는 균일하지 않고, 구조체(S)의 CD는 층별로 크게 변한다. 도 5의 (b)는 CD 매칭 품질 정정이, 상단 층이 형성될 때 하부 층(들)에 대한 상단 층의 배치에 대해서 이루어지는 더 통상적인 배치를 보여준다. 이러한 예에서, 층(n-1)이 층(n-2) 상에서 노광될 때 층(n-1)에 대해서 결정된 CD 매칭 품질 정정이 스캐너에 의해 적절하게 작동되었다. 이와 같이, 층(n-2 및 n-1) 내의 구조체들(S) 사이의 CD 매칭 품질이 양호하다(즉, 이러한 구조체들의 CD가 잘 매칭됨). 그러나, 이러한 예에서, 스캐너는 층 (n)에 대하여 결정된 CD 매칭 품질 정정은 만족스럽게 작동시킬 수 없었다. 결과적으로, 층 (n) 내의 구조체(S)의 CD는 선행 층(n-2, n-1) 내의 구조체(S)에 대하여 잘 매칭되지 않는다. 이러한 예에서, CD 매칭 품질이 부족한 것은 결정된 정정이 부정확하기 때문이 아니라, 오히려 스캐너 작동 능력이 이러한 스캐너가 요청된 정정을 완전히 구현할 수 없었기 때문이라는 것에 주의하는 것이 중요하다.
도 5의 (c)는 본 명세서에서 제안된 바와 같은 정정 전략을 구현한 결과를 보여준다. 각각의 층(n-2, n-1, n)에서의 CD 매칭 품질 정정이 이전에 제조된/노광된 구조체의 측정에 추가하여, 사용되는 스캐너 또는 스캐너들의 작동 능력에 기반하여 계산된다. 이러한 예에서, CD 그 자체가 아니라 CD 매칭 품질이 중요하다. 결과적으로, CD 매칭 품질을 최적화하지만, 각각의 층에 대하여 (각각의) 스캐너에 의해 작동가능한 정정들이 결정된다. 그러면 (더) 균일한 CD의 층-층 구조체들(S)이 얻어지지만, 이러한 CD는 설계된 CD(예를 들어, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)의 예에서 층(n-2) 내의 구조체(S)의 CD)와는 다를 수 있다. 이와 같이, 정정의 결과 CD 매칭 품질 정정이 세 층 모두에서 적용되는데, 더 낮은(더 일찍 도포된) 층들이 그 뒤의(추후 도포된) 층에 대해서 정정되거나 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
도 6은, 관련된 매칭 파라미터가 오버레이이고 각각의 층 내의 구조체(S)가 임의의 위치 오프셋이 없이 정렬되도록 설계되는 제2 예를 보여준다. 도 6의 (a)는 층 (n) 내에 구조체(S)를 형성할 때에 오버레이 정정이 적용되지 않는 공칭 예를 보여준다. 비교하면, 도 6의 (b)는 층 (n) 내에 구조체(S)를 형성할 때에 종래의 오버레이 정정이 적용되는 일 예를 보여준다. 종래의 오버레이 정정은 층 (n) 내의 구조체(S)를 층(n-1) 내에 이미 형성된(그러므로 또한 층(n-2) 내에 형성된) 구조체(S)에 정렬하려고 시도한다. 그러나, 스캐너의 작동 한계 때문에, 결정된 정정은 충분한 정확도로 구현되지 않았고, 구조체는 양호하게 정렬되지 않는다. 더욱이, 이러한 정렬 오프셋(즉, 오버레이)은 사양 내에 속하지 않을 만큼 충분히 크다(예를 들어, 해당 층에 대한 대응하는 프로세스 윈도우를 벗어남). 이와 같이, 결과적으로 얻어지는 디바이스는 결함이 있을 것이 추정될 수 있다. 도 5의 예에서와 같이, 층(n-1)에 대해서 결정된 정정은 충분히 작동되었고, 층(n-2 및 n-1) 사이의 오버레이는 사양 안에 속한다.
그러나, 이러한 특정한 예에서는, 층 (n)이 층(n-1)보다 더 중요하다. 이와 같이, 층(n-1)에 층 (n)을 정렬하는 것이 더 중요하고, 즉 층(n-1)에 층(n-2)을 정렬하는 것보다 더 작은 프로세스 윈도우를 가진다. 층 (n)의 오버레이가 해당 층에 대한 프로세스 윈도우를 벗어나기 때문에, 도 6의 (b)에 도시되는 예는, 도 6의 (b)의 층들(n 및 n-1) 사이의 위치 오프셋(오버레이 오차)이 디바이스가 결함이 있는 결과를 초래할 것이 추정될 수 있다는 점에서 허용될 수 없다.
도 6의 (c)는 본 명세서에서 제안된 바와 같은 정정 전략을 구현한 결과를 보여준다. 여기에서, 각각의 층(n-2, n-1, n) 내의 정정은 사용되는 스캐너 또는 스캐너들의 작동 능력(도 5의 예와 같음) 및, 추가적으로, 각각의 층에 대한 관련된 임계 메트릭(프로세스 윈도우)에 기반하여 계산된다. 전술된 바와 같이, 이러한 정정은 정정될 오차를 결정하기 위하여, 이전에 제조된/노광된 구조체의 측정치도 기반할 것이다.
도 6의 (c)에서, 스캐너가 작동가능한 정정의 결과, 스택 전역의 절충적인 정렬이 일어나는데, 최적화는 층들(n 및 n-1)에 대한 오버레이의 정정에 우선권을 준다. 알 수 있는 바와 같이, 그 결과 실제로, 도 6의 (b)에 예시된 종래의 정정 전략을 사용하는 것에 비교할 때 층(n-2 및 n-1)에 대해서는 더 열악한 오버레이 정정이 일어났다. 그러나, 이러한 층들의 정렬은, 이러한 층 쌍에 대한 프로세스 윈도우가 층(n-1)에 대한 층 (n)에 대한 균등한 프로세스 윈도우 보다 더 크기 때문에 중요성이 덜하다. 오버레이가 이제 모든 층 쌍들에 대한 사양 안에 속한다고 가정하면, 층(n-1)에 대한 층(n-2)에서의 이러한 추가적 정렬 오프셋에 의해서 결함있는 디바이스가 생기지는 않을 것이라고 가정될 수 있다.
전술된 개념들이, 선택적으로 각각의 층(또는 특정한 층)에 대한 연관된 임계 메트릭에 대응하는 가중치를 추가적으로 적용하면서 정정을 결정할 때에, 에지 배치가 최적화되도록(즉, 에지 배치 오차가 최소화되도록) 결합될 수도 있다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
도 7은 각각의 층 내의 구조체가 균일한 CD를 가지고 정렬되도록(제로 위치 오프셋/오버레이를 가짐) 설계되는 추가적인 예를 보여준다. 또한, 이러한 예에서, 층(n 및 n-1) 내의 구조체들(S) 사이의 에지 배치의 매칭이 층들(n-1 및 n-2)에서보다 중요하다. 도 7의 (a)는, 스캐너가 층(n-1)에 대한 정정은 효과적으로 작동시키지만 후속 층 (n)에 대해서는 작동시킬 수 없었던, 종래의 EPE 정정 전략의 결과를 보여준다. 이와 같이, 층 (n) 내의 구조체(S)는 층(n-1, n-2) 내의 구조체들(S)에 대하여 큰 에지 배치 오차(오버레이 오프셋 및 CD 불일치)를 보여준다. 관련된 임계 메트릭(프로세스 윈도우) 때문에, 이러한 디바이스는 결함이 있는 것으로 가정될 수 있다. 도 7의 (b)에는 본 명세서에서 제안된 정정 전략이 구현되었다. 이것은 스캐너(들)의 잠재적 작동 능력 및 관련된 프로세스 윈도우를 고려하면서 스택 전역의 에지 배치를 최적화했다. 이와 같이, 최적화는 층(n-2)에 대한 층(n-1)의 배치보다 층(n-1)에 대한 층 (n)의 최적화된 배치에 우선순위를 두었다. 결과적으로, 스택 전역의 에지 배치 오차가 이제 각각의 층에 대한 사양에 속하게 되고, 디바이스는 제 기능을 할 것으로 가정될 수 있다. 오버레이 및 CD에 대한 작동 한계들에는 크로스토크가 존재할 수 있다(예를 들어, 렌즈 내에)는 것에 주의한다. 이러한 경우, 이러한 작동 한계는 최적화 시에 오버레이 및 CD 매칭 품질 사이에 밸런싱될 수 있다.
적어도 하나의 층이 다른 층을 형성하기 위해 사용되는 것과 다른 스캐너에 의해 도포될 수 있다는 것이 이해되어야 하는데, 그 이유는 예를 들어 이러한 층이 다른 층보다 큰 분해능을 요구하기 때문이고 및/또는 디바이스 제조에 있어서 리던던시/유연성을 제공하기 위한 것이다. 그러한 경우, 머신들은 매칭되어야 하고, 즉, 두 머신들이 서로의 지문을 모사(mimic)하여, 어떤 머신도 매칭 오차(머신의 지문에서의 차이로부터 발생되는 오차)를 도입시키지 않고서 연속하는 중요한 층들을 위해서 사용될 수 있도록, 이러한 두 머신에 대하여 정정이 결정되어야 한다. 이러한 머신 매칭 정정은 본 명세서에서 설명되는 개념이 적용가능한 정정들 중 하나이다.
일반적으로, 머신 매칭은, 어떤 머신들이 서로 최선으로 매칭되는지(하나 이상의 층을 기판 상에 제조할 때)를 결정하기 위하여 두 개의(또는 그 이상의) 머신의 정정불가능 지문을 매칭하는 것을 포함할 수 있다. 다양한 이유(예를 들어, 머신의 오동작 또는 유지보수 요건) 때문에, 어떤 머신은 기판들의 세트를 처리하는 중에 다른 것과 교환될 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 머신을 사용하여 형성된 하나 이상의 층을 가지는 기판은 제1 머신이 교체되어야 하면 하나 이상의 후속 층이 제2 머신에 의해 형성되도록 요구할 수 있다. 제1 머신에 의해 부과된 정정불가능 지문 오차가 제2 머신에 의해 부과된 상이한 정정불가능 지문 오차와 섞이게 될 것이다. 그러므로, 제2 머신은 정정불가능 지문 기여도에 관하여 제1 머신에 가능한 한 가깝게 매칭되어야 하고, 그렇지 않으면 양자 모두의 머신의 지문들이 결합된 결과 수율이 손실되고 기판을 재작업해야 하는 경우가 생길 수 있다. 대조적으로, 정정가능 지문은 그들의 성질상 적합한 제어 정정을 구현함으로써 머신들 사이에서 정정될 수 있다.
현재, 머신 매칭은, 각각의 머신의 정정불가능 지문을 단일 데이터 도메인에서만, 즉, 단일 성능 파라미터에만 관련된 도메인에서만(예를 들어, 오버레이 도메인, 또는 초점 도메인 등에서만) 기술하는 매칭 테이블 또는 맵을 사용하여 수행된다. 또한, 현재의 매칭 테이블은 웨이퍼 노광의 모니터의 상대적으로 성긴 계측에 기반하고 있다. 또한, 각각의 도메인 기여도를 각각의 툴의 특정 컴포넌트에 관련된 기여도로 분할하는 것은 현재 가능하지 않다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 리소그래피 장치들을 매칭하는 방법이 설명된다. 이러한 방법은, 제1 리소그래피 장치와 연관된, 예를 들어 계산적으로 유도된 고밀도 제1 측정 데이터에 포함되는 제1 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계, 제2 리소그래피 장치와 연관된, 예를 들어 계산적으로 유도된 고밀도 제2 측정 데이터에 포함되는 제2 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계, 및 상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트에 기반하여, 상기 제1 리소그래피 장치 및 상기 제2 리소그래피 장치를 사용하는 처리의 품질을 특징짓는 매칭 표시자를 결정하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 제1 측정 데이터 및 제2 측정 데이터는 복수 개의 상이한 데이터 도메인에 관련된 데이터를 각각 포함하여, 매칭 표시자가 처리의 품질을 상기 복수 개의 데이터 도메인 각각에 대하여 특징짓게 한다.
본 명세서의 계산 계측 기법은, 패터닝 프로세스의 리소그래피 장치로부터의 데이터 및 계측 장치로부터의 데이터의 조합을 사용하여, 어떤 기판에 대한 패터닝 프로세스의 특정 관심 파라미터(예를 들어, 오버레이, 에지 배치 오차 등)를 생성할 수 있다. 그러므로, 이러한 계산적 계측 애플리케이션에서, 특정 관심 파라미터의 하이브리드-조밀(dense) 지문이 계측 및 패터닝 프로세스 장치(예를 들어, 리소그래피 장치) 입력에 기반하여 생성된다. 예를 들어, 오버레이 지문의 경우, 입력은, 예를 들어 하나 이상의 모니터 기판(monitor substrate)을 사용하여 이루어진 측정, 패터닝 프로세스 제조 장치(예를 들어, 리소그래피 장치)로부터의 데이터 또는 측정, 및/또는 계측 장치로부터의 측정(예컨대, 에칭후 검사(after-etch inspection; AEI) 또는 현상후 검사(after-development inspection; ADI) 측정 결과)일 수 있다. 계산적 계측에 의해서, 종래의 (성긴) 계측(예를 들어, 렌즈 수차 지문)을 사용해서는 적합하게 특징지어질 수 없는, 지문을 특징짓는 것이 가능해진다.
제안된 방법은, 예를 들어, 일부 또는 전부의 관련된 도메인들이 포함될 수 있는 특정 데이터 도메인 내의 모든 기여도들의 입력에 기반하여 매칭 테이블 내에 매칭 KPI(들)를 생성하는 것을 포함한다. 모든 기판들은 매칭 테이블에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 머신 매칭은 교차-플랫폼으로(예를 들어, 상이한 머신 타입 및 모델에 대하여) 수행될 수 있다. 매칭 KPI는 모든 가능한 방식으로, 예를 들어 맵, 숫자, 시간-시퀀스 등으로 표현될 수 있다. 임의의 맵은 고밀도 그리드로 표현될 수 있다. 더욱이, 제안된 방법은 머신 및 모니터 기판을 시간에 걸쳐 모니터링할 수 있다.
특정한 예를 들자면, 매칭되는 제1 머신(i) 및 제2 머신(j)의 각각의 조합 i,j에 대하여, 매칭 KPI인
Figure 112020058290190-pct00001
는 각각의 머신에 대해 여러 데이터 도메인에 관련된 정정불가능 머신 지문들을 결합함으로써 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 매칭 KPI인
Figure 112020058290190-pct00002
는 다음을 포함할 수 있다:
Figure 112020058290190-pct00003
여기에서 OV는 오버레이 매칭이고, KPI인 F는 초점 매칭 KPI이며, E는 선량 매칭 KPI이고, CD는 CD 매칭 KPI이다; 즉, 이러한 예에서 데이터 도메인은 오버레이, 초점, 선량 및 CD이다. 이러한 데이터 도메인들은 순전히 예시적인 것이고, 데이터 도메인들의 더 많거나, 더 적은 및/또는 상이한 조합이 매칭 KPI를 결정하기 위하여 포함될 수 있다. 또한, 특정한 조합 방법(제곱합의 제곱근)도 오직 예시적인 것이고 다른 조합 방법이 사용될 수도 있다.
일 실시예에서, 매칭 KPI는 층별로 결정될 수 있다. 이것은, 하나 이상의 층이 상이한 대응하는 중요도 또는 프로세스 윈도우를 가지는 경우에 적절할 수 있다(예를 들어, 복수 개의 정정을 결정하는 제 1 실시예에서 설명된 바와 같이). 예를 들어, 매칭 KPI는 층 조합에 대하여, 예를 들어 층 N 및 N+1에 대하여 특정되어 결정될 수 있고, 매칭
Figure 112020058290190-pct00004
는 다음을 포함할 수 있다:
Figure 112020058290190-pct00005
각각의 경우에, 그로부터 매칭 KPI가 결정되는 기여도(contributory) KPI(예를 들어, 오버레이 KPI)는 특정한 머신 컴포넌트 구성요소로 더 분해될 수 있다(또는 그로부터 구성될 수 있음). 예를 들어, 툴 i에 대한 오버레이 KPI OVi 는 다음을 포함할 수 있다:
Figure 112020058290190-pct00006
이러한 예에서, Met i 는 계측 지문이고, lensres i 는 렌즈 잔차 지문이며 topOV i 는 토폴로지-유도된 오버레이 지문이다. 이것은 순전히 일 예일 뿐이고, 그 원리는 다른 데이터 도메인에 적용될 수 있다(각각의 도메인에 대한 관련 컴포넌트에 관하여).
이와 같이, 제안된 방법은, 스캐너들의 최적의 조합(예를 들어, 스캐너 매칭 테이블)을 결정하기 위하여(수율의 관점에서), 계산적으로 유도된 데이터(여러 배수 도메인인 오버레이 / 초점 / CD 등으로부터의 데이터를 포함하는 조밀한(dense) 데이터)의 종합적인 세트를 툴마다 사용한다. 고밀도 데이터는 대략적으로 관심 스캐너 기여도의 정정불가능 컴포넌트(예를 들어 데이터 도메인)에 관련된다. 바람직하게는, 이러한 데이터는, 데이터가 디바이스 피쳐에 대한 성능을 더 잘 표현하도록, 임의의 MTD(metrology-to-device) 오프셋을 포함한다.
대체예로서, 정정불가능 오차 지문(들)은 데이터 도메인마다 그리고 머신마다, 스택 전역에 걸친 모든 층에 대해서 결정될 수 있다. 그러면, 스택 전역 수율 표시자 모든 층들에 걸쳐 머신들의 모든 가능한(실용적인) 조합에 대해서 결정될 수 있다. 예를 들어, 수율 표시자 yield(S0, S1, S2, …)가 결정될 수 있는데, 여기에서(순전히 예로서) S0는 머신 3 내지 7의 임의의 조합을 기술하고(층 0), S1은 머신 3 내지 5의 임의의 조합을 기술하며(층 1), S2는 머신 7 내지 12의 임의의 조합을 기술한다(층 2). 이러한 방식으로, 어떤 스택 내의 각각의 층에 대한 머신의, 수율에 관한 최선의 조합을 쉽게 얻을 수 있게 된다.
일 실시예에서, (사전)-보상 정정 전략이 구현될 수 있다. 예를 들어, 정정 능력이 제1 머신에서는 이용가능하지만 제2 머신에서는 불가능한 경우, 머신들의 이러한 조합에 대한 매칭 KPI를 결정할 때, 매칭 KPI를 결정하기 위하여 사용되는 제2 머신의 정정불가능 지문(들)은 제1 머신에서 보완 정정을 수행할 가능성을 고려할 수 있다.
이러한 매칭 KPI 전략의 결과 더 양호한 매칭 머신에 의한 스캐너 제어의 개선, 및 더 정확한 기판 기술(description)이 이루어질 수 있어서, 결과적으로 증가된 수율이 얻어진다. 계산으로 유도된 계측 데이터에 더 많이 의존하는 계측 비용을 감소시킬 가능성이 존재한다. 또한, 웨이퍼 테이블 적격판정 테스트가 여분의 머신 시간을 희생하지 않고서 수행될 수 있다. 고 분해능 데이터가 이용가능하기 때문에, 매칭 목적을 위한 기판 후면 / 시간이 지남에 따른 열화 모니터링도 가능하다.
이와 같이, 각각의 층에 대하여 리소그래피 장치의 잠재적 작동 능력에 기반하여 정정을 결정하는 것을 포함하는, 리소그래피 장치를 제어하는 방법이 개시된다. 이것은, 특정 층에 대한 정정이 이전의 층과의 최적의 정렬을 얻기 위해서만 정정되는 것이 아니라(통상적인 방식과 같이), 장래의 (상부) 층에 대한 정렬을 얻도록 정정되는 것을 의미하고, 결과적으로 디바이스의 모든 피쳐들의 전체적으로 더 양호한 정렬이 얻어진다. 이러한 방법은 적용가능한 제조 장치가 만족스럽게 작동시킬 수 있는 정정을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 제조 장치가 어떤 정정을 만족스럽게 작동시킬 수 있는지 여부의 결정은, 여러 상이한 방식으로 그리고 여러 상이한 메트릭에 따라서 결정될 수 있다. 이러한 결정은, 배치의 결과, 오버레이 또는 CD 매칭 품질의 결과를 고려할 수 있고(예를 들어, 잠재적 작동 능력, 또는 다른 것을 고려하여 결과를 모델링함으로써), 이러한 결과가 사양에 속하게 될 것인지 여부를 결정할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이러한 결정은 적용가능한 제조 장치가 더 양호하게 작동시킬 수 있는 정정에 우선 순위를 줄 수 있다.
전술된 설명이 리소그래피 장치/스캐너에 대한 정정을 설명하지만, 결정된 정정은 임의의 프로세스를 위해서도, 그리고 어떤 층 내에 형성되는 구조체들의 위치 및/또는 치수에 영향을 주는, IC 제조 프로세스에서의 임의의 집적 회로(IC) 제조 장치, 예를 들어 에칭 장치에 의해서도 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들은 아래의 번호가 매겨진 실시예들의 목록에서 개시된다:
1. 제품 구조체를 복수 층으로 기판에 제공하기 위한 제조 프로세스에서 사용되는 적어도 하나의 제조 장치의 제어를 위한 복수 개의 정정을 결정하기 위한 방법으로서,
상기 복수 층은 통상적으로 적어도 세 층을 포함하고, 상기 방법은,
각각의 층의 형성에 사용되는 적용가능한 제조 장치의 잠재적 작동 능력에 기반하여 각각의 층에 대한 정정을 포함하는 복수 개의 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
2. 제 1 실시예에 있어서,
상기 적용가능한 제조 장치의 잠재적 작동 능력에 기반하여 복수 개의 정정을 결정하는 단계는,
상기 적용가능한 제조 장치가 만족스럽게 작동할 수 있는 정정을 결정하는 것을 포함하는, 정정 결정 방법.
3. 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 있어서,
상기 결정하는 단계는, 상기 복수 개의 정정이 상기 디바이스가 제 기능을 할 가능성을 최적화하게 하는 최적화를 포함하는, 정정 결정 방법.
4. 제 1 실시예 내지 제 3 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 결정하는 단계는, 각각의 층에 대한 정정들을 매칭 파라미터에 관하여 동시에 결정하는 것을 포함하는, 정정 결정 방법.
5. 제 4 실시예에 있어서,
상기 매칭 파라미터는 상기 제품 구조체의 오버레이, 임계 치수 균일성 또는 에지 배치 오차인, 정정 결정 방법.
6. 제 4 실시예 또는 제 5 실시예에 있어서,
상기 복수 개의 정정을 결정하는 단계는,
상기 층 중 하나 이상에 대한 임계 메트릭에 더 기반하고,
상기 임계 메트릭은 상기 매칭 파라미터에 대한 사양 경계(specification bound)에 관련되는, 정정 결정 방법.
7. 제 6 실시예에 있어서,
상기 임계 메트릭은 프로세스 윈도우를 포함하는, 정정 결정 방법.
8. 제 6 실시예 또는 제 7 실시예에 있어서,
상기 결정하는 단계는, 상기 임계 메트릭(들)에 기반하여, 상기 정정 중 하나 이상에 상대 중요도를 부과하는 가중치를 적용하는 것을 포함하는, 정정 결정 방법.
9. 제 1 실시예 내지 제 8 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 정정은, 상기 적용가능한 제조 장치의 레티클 스테이지 및/또는 기판 스테이지의 레티클 가열, 레티클 묘화(reticle writing), 레티클 형상, 렌즈 가열, 프로세스 제어, 초점 및/또는 선량 제어 및 위치 제어 중 하나 이상에 관련되는, 정정 결정 방법.
10. 제 1 실시예 내지 제 9 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 층 중 적어도 하나가 나머지 층들과 다른 제조 디바이스를 사용하여 도포되도록 복수 개의 제조 디바이스가 상기 제조 프로세스에서 사용되고,
상기 정정은 머신 매칭에 관련되는, 정정 결정 방법.
11. 제 10 실시예에 있어서,
상기 복수 개의 제조 디바이스는 제1 층을 제작하기 위한 제1 제조 디바이스 및 제2 층을 제작하기 위한 제2 제조 디바이스를 포함하고, 상기 방법은,
예를 들어 제1 제조 디바이스와 연관된, 계산적으로 유도된 고밀도 제1 측정 데이터에 포함되는 제1 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계;
예를 들어 제2 제조 디바이스와 연관된, 계산적으로 유도된 고밀도 제2 측정 데이터에 포함되는 제2 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계; 및
상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트에 기반하여, 상기 제1 제조 디바이스 및 상기 제2 제조 디바이스를 사용하는 처리의 품질을 특징짓는 매칭 표시자를 결정하는 단계를 더 포함하는, 정정 결정 방법.
12. 제 11 실시예에 있어서,
상기 제1 측정 데이터 및 상기 제2 측정 데이터는 복수 개의 상이한 데이터 도메인에 관련된 데이터를 각각 포함하여, 상기 매칭 표시자가 처리의 품질을 상기 복수 개의 데이터 도메인 각각에 대하여 특징짓게 하는, 정정 결정 방법.
13. 제 12 실시예에 있어서,
상기 복수 개의 데이터 도메인은 오버레이, 초점, 임계 치수, 임의의 다른 치수, 선량 중 두 개 이상을 포함하는, 정정 결정 방법.
14. 제 12 실시예 또는 제 13 실시예에 있어서,
상기 매칭 표시자는, 상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트로부터 결정된 기여도 표시자들(contributory indicators)의 조합을 포함하고,
상기 조합은 각각의 데이터 도메인에 대한 기여도 표시자를 포함하는, 정정 결정 방법.
15. 제 14 실시예에 있어서,
상기 기여도 표시자 중 하나 이상은, 리소그래피 장치의 특정 컴포넌트에 각각 관련되는, 별개로 결정된 리소그래피 장치 컴포넌트 기여도(component contribution)를 포함하는, 정정 결정 방법.
16. 제 11 실시예 내지 제 15 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 방법은,
세 개 이상인 복수 개의 리소그래피 장치로부터, 제1 리소그래피 장치 및 제2 리소그래피 장치의 상이한 조합에 대한 매칭 표시자를 결정하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
17. 제 16 실시예에 있어서,
상기 방법은,
상이한 조합에 대한 상기 매칭 표시자에 기반하여, 어떤 리소그래피 장치가 다른 리소그래피 장치를 대체해야 하는지를 판정하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
18. 제 16 실시예 또는 제 17 실시예에 있어서,
상기 매칭 표시자를 획득하는 단계 및 결정하는 단계는,
하나 이상의 층-특유 매칭 표시자를 결정하도록 층별로 수행되는, 정정 결정 방법.
19. 제 11 실시예 내지 제 16 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 매칭 표시자는, 리소그래피 장치들의 상이한 조합에 대하여 모든 층에 대한 스택 전역(across-stack) 수율 표시자를 포함하는, 정정 결정 방법.
20. 제 1 실시예 내지 제 19 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 복수 개의 정정을 결정하는 단계는,
상기 정정에 의해 정정될 오차를 결정하도록, 이전의 제조 프로세스에서 형성된 유사한 제품 구조체에 수행된 측정에 더욱 기반하는, 정정 결정 방법.
21. 제 1 실시예 내지 제 20 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
적용가능한 제조 장치의 잠재적 작동 능력에 기반하여 상기 복수 개의 정정을 결정하는 단계는,
상기 적용가능한 제조 장치가 더 양호하게 작동할 수 있는 정정에 우선순위를 주는 것(favoring)을 포함하는, 정정 결정 방법.
22. 제 1 실시예 내지 제 21 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 방법은,
상기 정정을 사용하여 상기 제조 프로세스를 제어하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
23. 제조 프로세스에서 제품 구조체를 복수 층으로 기판에 제공하도록 구성되는 적어도 하나의 제조 장치의 제어를 위한 정정을 결정하기 위한 처리 디바이스로서,
상기 처리 디바이스는 제 1 실시예 내지 제 21 실시예 중 어느 한 실시예의 방법을 수행하도록 구성되는, 처리 디바이스.
24. 제조 프로세스에서 제품 구조체를 기판에 제공하도록 구성되는 제조 장치로서,
제 23 실시예에 따른 처리 디바이스를 포함하는, 제조 장치.
25. 제 24 실시예에 있어서,
상기 제조 장치는 리소그래피 장치를 포함하고, 상기 리소그래피 장치는,
기판을 홀딩하기 위한 기판 스테이지;
패터닝 디바이스를 홀딩하기 위한 레티클 스테이지; 및
상기 복수 개의 정정을 사용하여 제조 프로세스를 제어하도록 동작가능한 프로세서를 포함하는, 제조 장치.
26. 리소그래피 장치들을 매칭하기 위한 방법으로서,
제1 리소그래피 장치와 연관된, 계산적으로 유도된 고밀도 제1 측정 데이터에 포함되는 제1 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계;
제2 리소그래피 장치와 연관된, 계산적으로 유도된 고밀도 제2 측정 데이터에 포함되는 제2 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계; 및
상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트에 기반하여, 상기 제1 리소그래피 장치 및 상기 제2 리소그래피 장치를 사용하는 처리의 품질을 특징짓는 매칭 표시자를 결정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
27. 제 26 실시예에 있어서,
상기 제1 측정 데이터 및 상기 제2 측정 데이터는 복수 개의 상이한 데이터 도메인에 관련된 데이터를 각각 포함하여, 상기 매칭 표시자가 처리의 품질을 상기 복수 개의 데이터 도메인 각각에 대하여 특징짓게 하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
28. 제 27 실시예에 있어서,
상기 복수 개의 데이터 도메인은 오버레이, 초점, 임계 치수, 임의의 다른 치수, 선량 중 두 개 이상을 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
29. 제 28 실시예 또는 제 29 실시예에 있어서,
상기 매칭 표시자는, 상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트로부터 결정된 기여도 표시자들(contributory indicators)의 조합을 포함하고,
상기 조합은 각각의 데이터 도메인에 대한 기여도 표시자를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
30. 제 29 실시예에 있어서,
상기 기여도 표시자는 제곱합의 제곱근으로서 결합되는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
31. 제 29 실시예 또는 제 30 실시예에 있어서,
상기 기여도 표시자 중 하나 이상은, 리소그래피 장치의 특정 컴포넌트에 각각 관련되는, 별개로 결정된 리소그래피 장치 컴포넌트 기여도(component contribution)를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
32. 제 27 실시예 내지 제 31 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 방법은,
세 개 이상인 복수 개의 리소그래피 장치로부터, 제1 리소그래피 장치 및 제2 리소그래피 장치의 상이한 조합에 대한 매칭 표시자를 결정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
33. 제 32 실시예에 있어서,
상기 방법은,
상이한 조합에 대한 상기 매칭 표시자에 기반하여, 어떤 리소그래피 장치가 다른 리소그래피 장치를 대체해야 하는지를 판정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
34. 제 32 실시예 또는 제 33 실시예에 있어서,
상기 매칭 표시자를 획득하는 단계 및 결정하는 단계는,
하나 이상의 층-특유 매칭 표시자를 결정하도록 층별로 수행되는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
35. 제 27 실시예 내지 제 33 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 매칭 표시자는, 리소그래피 장치들의 상이한 조합에 대하여 모든 층에 대한 스택 전역(across-stack) 수율 표시자를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
36. 제 27 실시예 내지 제 35 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 제1 리소그래피 장치는 상기 제2 리소그래피 장치에는 포함되지 않는 정정 능력을 포함하고,
상기 방법은,
상기 매칭 표시자를 결정할 때, 상기 제1 리소그래피 장치의 정정 능력을 사용하여 보완 정정(compensatory correction)을 수행할 가능성을 고려하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
37. 적합한 장치에서 실행될 때 제 1 실시예 내지 제 22 실시예 및 제 27 실시예 내지 제 36 실시예 중 어느 한 실시예의 방법을 수행하도록 동작가능한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
38. 제 37 실시예의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 프로그램 제품.
39. 제 10 실시예에 있어서,
상기 복수 개의 제조 디바이스는 제1 층을 제작하기 위한 제1 제조 디바이스 및 제2 층을 제작하기 위한 제2 제조 디바이스를 포함하고, 상기 방법은,
상기 제1 제조 디바이스와 연관된 제1 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계;
상기 제2 제조 디바이스와 연관된 제2 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계; 및
상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트에 기반하여, 상기 제1 제조 디바이스 및 상기 제2 제조 디바이스를 사용하는 처리의 품질을 특징짓는 매칭 표시자를 결정하는 단계를 더 포함하는, 정정 결정 방법.
40. 제 39 실시예에 있어서,
상기 제1 정정불가능 컴포넌트는, 상기 제1 제조 디바이스와 연관된, 계산적으로 유도된 고밀도 제1 측정 데이터에 포함되고,
상기 제2 정정불가능 컴포넌트는, 상기 제2 제조 디바이스와 연관된, 계산적으로 유도된 고밀도 제2 측정 데이터에 포함되는, 정정 결정 방법.
리소그래피 장치와 관련하여 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.
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 안되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 제품 구조체를 복수 층으로 기판에 제공하기 위한 제조 프로세스에서 사용되는 적어도 하나의 제조 장치의 제어를 위한 복수 개의 정정을 결정하기 위한 방법으로서,
    각각의 층의 형성에 사용되는 적용가능한 제조 장치의 잠재적 작동 능력(actuation potential)에 기반하여, 각각의 층에 대한 정정을 포함하는 복수 개의 정정을 결정하는 단계 - 상기 정정을 결정하는 단계는, 각각의 층에 대한 정정들을 매칭 파라미터에 관하여 동시에 결정하는 것을 포함함 -; 및
    개개의 제조 디바이스들과 연관된 정정불가능 컴포넌트들을 조합함으로써 상기 제조 프로세스에 사용되는 복수 개의 제조 디바이스를 사용하는 처리의 품질을 특징짓는 매칭 표시자를 결정하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 매칭 파라미터는 상기 제품 구조체의 오버레이, 임계 치수 균일성 또는 에지 배치 오차 중 하나 이상인, 정정 결정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 정정을 결정하는 단계는,
    상기 층 중 하나 이상에 대한 임계 메트릭(criticality metric)에 더 기반하고,
    상기 임계 메트릭은 상기 매칭 파라미터에 대한 사양 경계(specification bound)에 관련되는, 정정 결정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정정은, 상기 적용가능한 제조 장치의 레티클 스테이지 및 기판 스테이지 중 하나 또는 양자 모두의 레티클 가열, 레티클 묘화(reticle writing), 레티클 형상, 렌즈 가열, 프로세스 제어, 초점 또는 선량 제어 및 위치 제어 중 하나 이상에 관련되는, 정정 결정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 층 중 적어도 하나가 나머지 층들과 다른 제조 디바이스를 사용하여 도포되도록 상기 복수 개의 제조 디바이스가 상기 제조 프로세스에서 사용되고,
    상기 정정은 머신 매칭에 관련되는, 정정 결정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제조 디바이스는 제1 층을 제작하기 위한 제1 제조 디바이스 및 제2 층을 제작하기 위한 제2 제조 디바이스를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 제1 제조 디바이스와 연관된 제1 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계;
    상기 제2 제조 디바이스와 연관된 제2 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계; 및
    상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트에 기반하여, 상기 제1 제조 디바이스 및 상기 제2 제조 디바이스를 사용하는 처리의 품질을 특징짓는 매칭 표시자를 결정하는 단계를 더 포함하는, 정정 결정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 정정불가능 컴포넌트는, 상기 제1 제조 디바이스와 연관된, 계산적으로 유도된 고밀도 제1 측정 데이터에 포함되고,
    상기 제2 정정불가능 컴포넌트는, 상기 제2 제조 디바이스와 연관된, 계산적으로 유도된 고밀도 제2 측정 데이터에 포함되는, 정정 결정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 측정 데이터 및 상기 제2 측정 데이터는 복수 개의 상이한 데이터 도메인에 관련된 데이터를 각각 포함하여, 상기 매칭 표시자가 처리의 품질을 상기 복수 개의 데이터 도메인 각각에 대하여 특징짓게 하는, 정정 결정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수 개의 데이터 도메인은 오버레이, 초점, 임계 치수, 임의의 다른 치수, 선량 중 두 개 이상을 포함하는, 정정 결정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 매칭 표시자는, 상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트로부터 결정된 기여도 표시자들(contributory indicators)의 조합을 포함하고,
    상기 조합은 각각의 데이터 도메인에 대한 기여도 표시자를 포함하는, 정정 결정 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 방법은,
    세 개 이상인 복수 개의 리소그래피 장치로부터, 제1 리소그래피 장치 및 제2 리소그래피 장치의 상이한 조합에 대한 매칭 표시자를 결정하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 제조 디바이스는 심자외선(DUV) 파장에서 동작가능하고,
    상기 제2 제조 디바이스는 극자외선(EUV) 파장에서 동작가능한, 정정 결정 방법.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 매칭 표시자를 획득하는 단계 및 결정하는 단계는,
    하나 이상의 층-특유 매칭 표시자를 결정하도록 층별로 수행되는, 정정 결정 방법.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 매칭 표시자는, 리소그래피 장치들의 상이한 조합에 대하여 모든 층에 대한 스택 전역(across-stack) 수율 표시자를 포함하는, 정정 결정 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상이한 조합에 대한 상기 매칭 표시자에 기반하여, 어떤 리소그래피 장치가 다른 리소그래피 장치를 대체해야 하는지를 판정하는 단계를 포함하는, 정정 결정 방법.
  16. 리소그래피 장치들을 매칭하기 위한 방법으로서,
    제1 리소그래피 장치와 연관된, 계산적으로 유도된 제1 측정 데이터에 포함되는 제1 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계;
    제2 리소그래피 장치와 연관된, 계산적으로 유도된 제2 측정 데이터에 포함되는 제2 정정불가능 컴포넌트를 획득하는 단계; 및
    상기 제1 정정불가능 컴포넌트 및 상기 제2 정정불가능 컴포넌트에 기반하여, 상기 제1 리소그래피 장치 및 상기 제2 리소그래피 장치를 사용하는 처리의 품질을 특징짓는 매칭 표시자를 결정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 측정 데이터 및 상기 제2 측정 데이터는 복수 개의 상이한 데이터 도메인에 관련된 데이터를 각각 포함하여, 상기 매칭 표시자가 처리의 품질을 상기 복수 개의 데이터 도메인 각각에 대하여 특징짓게 하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 리소그래피 장치는 상기 제2 리소그래피 장치에는 포함되지 않는 정정 능력을 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 매칭 표시자를 결정할 때, 상기 제1 리소그래피 장치의 정정 능력을 사용하여 보완 정정(compensatory correction)을 수행할 가능성을 고려하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치들 매칭 방법.
  19. 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터-판독가능 기록 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 적합한 장치에서 실행될 때 제 1 항의 방법을 수행하도록 동작가능한 프로그램 명령을 포함하는, 컴퓨터-판독가능 기록 매체.
  20. 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터-판독가능 기록 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 적합한 장치에서 실행될 때 제 16 항의 방법을 수행하도록 동작가능한 프로그램 명령을 포함하는, 컴퓨터-판독가능 기록 매체.
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