KR20040026108A - 리소그래피 도구의 자동화된 초점 측정을 위한 시스템 및방법 - Google Patents

리소그래피 도구의 자동화된 초점 측정을 위한 시스템 및방법 Download PDF

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에이에스엠엘 홀딩 엔.브이.
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Abstract

리소그래피 도구의 노광 섹션의 초점부를 교정하는 시스템 및 방법이 사용된다. 결과적인 또는 형성된 패턴 이미지가 웨이퍼에 대하여 경사지도록, 웨이퍼가 노광된다. 웨이퍼를 경사지게 하기 위해 웨이퍼 스테이지를 제어하거나, 레티클을 경사지게 하기 위해 레티클 스테이지를 제어하는 것을 근거로 하여, 경사가 부과될 수 있다. 웨이퍼가 현상된다. 노광 시스템의 초점 파라미터를 결정하기 위해, 리소그래피 도구의 한 부분을 이용하여 경사진 패턴 이미지가 측정된다. 상기 한 부분은 정렬 시스템일 수 있다. 측정 단계는 경사진 패턴 이미지의 밴드 폭 및/또는 밴드 위치를 측정할 수 있다. 때로는, 하나 이상의 패턴 이미지가 웨이퍼 상에 형성되고, 밴드 사이의 거리 및 웨이퍼의 중심축에 대한 밴드의 시프트가 측정 단계에서 측정될 수 있다. 초점 파라미터는 초점 경사 에러 및/또는 초점 오프셋일 수 있다. 초점 파라미터는 교정을 수행하는 데에 이용된다. 측정된 초점 파라미터에 대한 보상값을 자동 또는 수동으로 리소그래피 도구에 입력함으로써, 교정이 행해진다.

Description

리소그래피 도구의 자동화된 초점 측정을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATED FOCUS MEASURING OF A LITHOGRAPHY TOOL}
본 발명은 리소그래피 도구의 노광 섹션의 초점부(focus portion)의 자동화된 측정을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
보통, 리소그래피 시스템은 노광 광학계가 웨이퍼 표면 상에 정확하게 초점이 맞는 것을 보장하도록 교정(calibrate)된다. 이것은 초점 오프셋(focus offset) 또는 초점 경사 에러(focus tilt error)에 의해 발생되는 프린팅 또는 이미징 에러를 감소시킴으로써, 일정한 허용 한계(tolerance)를 만족시키지 않는 디바이스의 제조를 감소시킨다. 초점 광학계를 교정하는 하나의 방법은, 웨이퍼 상의 포토레지스트층으로 패턴화되는 구조를 갖는 초점 테스트 레티클(focus test reticle)을 이용하는 것을 포함한다. 그리고, 이 패턴 구조(patterned structure)는 현미경을 사용하여 수동으로 평가되고, 기록된 데이터는 교정 보상값을 결정하기 위한 스프레드시트(spreadsheet)에 입력된다. 이 값은 노광 광학계를 교정하는 데에 사용된다. 일반적으로, 이 방법은, 조작자가 테스트 웨이퍼를 제조하고 현미경을 이용하여 분석하고 데이터를 입력하는 동안, 주당 수시간의 비가동 시간(downtime)을 발생시킨다. 따라서, 이 방법은 시간 소모적이고, 생산 시간의 손실이라는 측면에서 고비용이며, 인간의 판단에 의존하기 때문에 에러가 발생하기 쉽다. 다른 방법은 교정값을 생성하기 위하여 고가의 외부 기기를 사용하여야 한다.
따라서, 패턴 구조(들)를 평가하는 현존하는 리소그래피 시스템{예를 들어,스테퍼 정렬 시스템(stepper alignment system)}을 사용하여, 초점 오프셋 및 초점 경사의 측정을 자동화함으로써 리소그래피 도구를 교정하기 위한 시스템 및 방법이 필요하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 레티클 이미지 면에 대한 웨이퍼의 초기 위치를 나타낸 도면.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따라 밴드로 노광된 후의 경사진 웨이퍼의 측면도.
도 2b는 도 2a의 웨이퍼의 전면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼 상에 밴드를 형성하는 방법의 흐름도.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 밴드로 노광된 후의 경사진 웨이퍼의 측면도.
도 4b는 도 4a의 웨이퍼의 평면도.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 밴드로 노광된 후의 경사진 웨이퍼의 측면도.
도 5b는 도 5a의 웨이퍼의 평면도.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따라 각 위치에서 밴드로 노광한 후에 두개의 노광 위치에서의 웨이퍼의 측면도.
도 6b는 도 6a의 웨이퍼의 평면도.
도 6c는 도 6a 및 6b의 웨이퍼를 스캐닝하는 스캐닝 빔을 나타낸 도면.
도 6d는 본 발명의 실시예에 따라, 도 6a, 6b, 6c의 웨이퍼 상의 패턴의 특징을 결정하기 위하여 리소그래피 도구의 정렬 시스템을 사용하여 스캐닝하는 것으로부터 발생된 도면.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따라 각 위치에서 밴드로 노광한 후에 두개의 노광 위치에서의 웨이퍼의 측면도.
도 7b는 도 7a의 웨이퍼의 평면도.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따라 각 위치에서 밴드로 노광한 후에 두개의 노광 위치에서의 웨이퍼의 측면도.
도 8b는 도 8a의 웨이퍼의 평면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 교정 방법을 나타낸 흐름도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 교정 방법을 나타낸 흐름도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 교정 방법을 나타낸 흐름도.
<도면 부호의 설명>
100, 200, 400, 500, 600, 700, 800 : 웨이퍼
104 : 이미지 면
106 : 렌즈
본 발명의 실시예는 리소그래피 도구를 교정하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 결과적으로 패턴 이미지(patterned image)가 웨이퍼에 대하여 경사지도록(tilted) 상기 웨이퍼를 노광하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은 노광된 웨이퍼를 현상하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 노광 시스템의 초점 파라미터를 결정하기 위하여, 리소그래피 도구의 한 부분을 사용하여 경사진 패턴 이미지의 특징을 측정하는 단계를 또한 포함한다. 이 방법은, 초점 파라미터를 사용하여, 상기 리소그래피 도구의 교정 단계를 수행하는 단계를 또한 포함한다.
본 발명의 일 실시예는, 웨이퍼에 대하여 경사진 밴드형 패턴을 웨이퍼 상에 생성하게 하는 각도로 배치된 웨이퍼를 노광하는 단계를 포함하는 방법을 제공하다. 이 방법은, 또한 노광된 웨이퍼를 현상하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 또한 웨이퍼 정렬 시스템을 사용하여, 패턴 이미지의 특징을 측정하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은, 이 측정 단계를 근거로 하여, 초점 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은, 이 결정 단계를 근거로 하여, 리소그래피 도구의 노광 섹션의 초점부를 교정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 미리 결정된 축을 따라 웨이퍼를 스텝하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 형성된 패턴 이미지가 웨이퍼에 대하여 경사지도록, 미리 결정된 축을 따라 둘 이상의 지점에서 웨이퍼를 노광하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 또한 웨이퍼를 현상하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 또한 웨이퍼 정렬 시스템을 사용하여, 패턴 이미지의 특징을 측정하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은, 이 측정 단계를 근거로 하여 초점 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 이 방법은, 이 결정 단계를 근거로 하여 리소그래피 도구의 노광 섹션의 초점부를 교정하는 단계를 포함한다.
상기 실시예의 이점은 1회 또는 그 이상의 반복적인 노광만을 필요로 하고, 인간 또는 외부 장비가 아니라 노광 도구의 웨이퍼 정렬 시스템이 패턴 구조(들)를 측정하는 데에 사용된다는 것이다. 어떠한 외부 측정도 필요하지 않으며, 인간에 의한 에러가 발생할 기회가 제거된다. 이것은 시간과 비용을 모두 절약한다.
적어도 일부 실시예의 다른 이점은, 패턴이 웨이퍼에 대해 경사지게 프린트되며, 이로 인해 노광 동안 초점 조건이 감시될 수 있다는 것이다. 이러한 방법의 시스템은 시간과 비용을 모두 절약하며, 인간의 판단에 의해 야기되는 측정 에러를 사실상 제거한다.
적어도 일부 실시예의 다른 이점은, 복수의 노광을 수행함으로써, 복수의 밴드가 생성되고, 이로 인해 스캐닝 리소그래피 도구(scanning lithography tool)에서 Z 측정은 물론 ΘX(Tx) 측정도 가능해진다는 것이다. 또한, 이 방법은, 스테퍼 특성을 나타내는 것인 Z, Tx, Ty 초점 축을 감시하도록 확장될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작은 물론, 본 발명의 다른 실시예, 특징 및 이점이 첨부 도면을 참조하여 이하에 상세하게 설명될 것이다.
이하에서는, 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도면에서, 유사 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다. 또한, 참조 번호의 제일 앞자리수는 해당 참조 번호가 최초로 나오는 도면을 나타낸다.
개관
본 발명에 따르면, 레티클에는 사용되는 스테퍼(stepper)의 해상도에 근접하는 임계 치수(critical dimension)를 갖는 동일한 구조들이 배열(populate)된다. 이러한 구조는 조밀하게 이격된 채로, 노광 필드 전체를 덮는다. 레티클은, 노광 도구의 투영 광학계에 의해 형성된 이미지가 웨이퍼에 대하여 경사지도록 노광된다. 경사진 웨이퍼(tilted wafer) 상으로 레티클 이미지를 노광하면, 레티클 이미지의 일부분만이 노광 도구의 사용 초점 심도(usable depth of focus, UDOF) 내에서 웨이퍼 상으로 리졸브(resolve)될 것이다. UDOF 내에서, 구조는 포토레지스트에 프린트될 것이다. 그러나, UDOF 외부로 벗어난 구조는 충분히 리졸브되지 않을 것이며, 입사광은 모든 포토레지스트를 제거하는 데에 충분할 것이다. 현상 프로세스를 거친 후, 패턴화된 포토레지스트(patterned photoresist)의 가시적인 밴드(visible band)가 웨이퍼 상에 남게 될 것이다.
레지스트 성질 및 노광 조건이 일정하게 유지되는 경우, 시스템의 특징은 밴드 위치 및 폭을 근거로 하여 결정될 수 있다. 밴드의 위치는 주로 초점 오프셋 및 경사의 함수이다. 밴드의 폭은 경사, UDOF, 레지스트 감도, 노광량(exposure dose) 및 다른 인자에 따라 달라진다. 패턴화된 밴드(patterned band)와노출된(bare) 실리콘 웨이퍼 간의 콘트라스트(contrast)가 웨이퍼 정렬 시스템에 의해 검출될 수 있다. 현상 프로세스 후, 웨이퍼는 노광 도구 내에 다시 배치되고, 패턴화된 밴드의 정확한 위치가 웨이퍼 정렬 시스템에 의해 정해진다. 밴드의 위치는 노광 단계 동안 나타났던 초점 오프셋 및 초점 경사 에러를 계산하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 이러한 방법은 스테퍼 특성을 나타내는 것인 Z, Tx, Ty 초점 에러를 감시하도록 확장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 리소그래피 도구의 노광 섹션의 한 부분(100)을 나타낸 도면이다. 도 1은 투영 광학계(106)에 의해 형성된 이미지 면(104)의 초점이 정확하게 맞는 위치에서의 웨이퍼(102) 상의 시야(field of view, 예를 들어 필드 또는 표면)에 대한 측면도이다. 이러한 구성에서, 이미지(108)는 레티클(도시되지 않음)의 슬롯(도시되지 않음)의 전체 길이에 걸쳐, 실질적으로 필드의 길이 전체 상에 정확하게 프린트된다.
이하에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 경사진 격자 감시 방법(tilted grating monitoring method)은, 작은 피처(feature)가 아웃포커스(out of focus) 상태로 프린트되는 때 그 피처는 프린트 및 리졸브되지 않는다는 리소그래피의 기본 원리를 따른다. 이 원리는 디포커스(defocus)가 양(positive)인지 음(negative)인지에 관계없이 적용된다. 정상적으로, 웨이퍼(102)는 이미지 면(104)과 동일면(in-plane)에 있도록 배향된다. 논의의 목적을 위해, 리소그래피 스캐너(lithography scanner)를 채용하는 예시가 설명될 것이다. 그러나, 동일한 기술은, 임의의 다른 리소그래피 도구 상에서의 초점 성능(focus performance)을분석하도록 확장될 수 있다.
초점 광학계의 초점면에 대하여 동일면에 있거나, 또한 경사된 상태로, 웨이퍼 상에 다수의 테스트 밴드 또는 밴드를 노광하는 것이 다른 리소그래피를 이유로 하여 수행되고 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 다른 많은 리소그래피 관련 이유 때문에, 웨이퍼 상의 필드를 관찰하고, 필드 또는 웨이퍼의 다양한 특징 및/또는 파라미터를 결정하는 것이다.
하나의 패턴화된 밴드로 초점 파라미터를 측정하는 것을 근거로 하는 초점부 교정
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼(200)를 나타낸 도면이다. 웨이퍼(200)는, 아웃포커스된 웨이퍼(200)의 필드의 영역(202)에는 어떠한 피처도 프린트되지 않도록 고의적으로 경사지도록 한다. 웨이퍼(200)의 필드의 중심에만 존재하는 프린트된 피처는 밴드(204)로 된다. 따라서, 영역(202)은 아옷포커스 상태기 되기 때문에 피처를 갖지 않거나, 또는 리졸브되지 않거나, 또는 프린트되지 않는다. 도 2a 및 도 2b에 축을 지향한 것에 의해 도시된 바와 같이, X축은 도 2a의 지면 내로 연장되고, 스캔 노광(scanned exposure)은 이 X축을 따라 실행된다. X축에 대해 경사를 도입함으로써, 필드의 중심(206)은 초점이 맞은 상태를 유지하는 반면, 필드의 상단 및 하단 에지{예를 들어, 영역(202)}는 아웃포커스 상태로 된다. 제한된 초점 심도가 주어지는 경우에, 미세한 피처는 프린트된 필드의 상단 및 하단{예를 들어, 영역(202)}에서 잘 리졸브되지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 경사진 격자 감시 방법(300)을 나타내는 흐름도이다. 단계(302)에서, 웨이퍼{예를 들어, 웨이퍼(200)}는 노광 섹션 내의 공칭 이미지 면(nominal image plane){예를 들어, 평면(104)}으로부터 Theta X(ΘX, 도 2a에 도시됨)만큼 경사진다. 단계(304)에서, 격자 레티클(예를 들어, 미세 피처로 채워진 레티클)이 웨이퍼를 노광하도록 배치된다. 단계(306)에서, 필드{예를 들어, 웨이퍼(200)의 표면}는 X축을 따라 웨이퍼를 스캔하는 동안 노광된다. 경사에 의해 각 필드의 상단 및 하단 영역{예를 들어, 영역(202)}은 아웃포커스 상태로 프린트된다. 이로 인해, 필드의 상단 및 하단 영역{예를 들어, 영역(202)} 내의 레지스트(예를 들어, 포지티브 레지스트)가 세정된 때, 그 영역에서는 격자의 작은 라인이 리졸브되지 않는다. 이 영역을 세정한 후, 밴드{예를 들어, 밴드(204)}는 필드의 중심부{예를 들어, 부분(206)}에 남아있게 된다. 단계(308)에서, 디포커스로 인해 이미지가 프린트되지 않는 영역{예를 들어, 영역(202)}으로부터 레지스트를 세정하기 위하여, 현상 프로세스가 웨이퍼 상에 수행된다.
도 2a 및 도 2b를 다시 참조하면, 프린트된 밴드(204)의 특징은 초점 성능의 일부 특성 표시를 허용한다. 예를 들어, 밴드(204)가 필드의 Y축을 따라 얼마나 정확하게 중심을 잡는가는, 초점 시스템(도시되지 않음)이 노광 중에 Z를 얼마나 잘 정했는가에 따라 달라진다. 또한, 밴드(204)의 폭 W가 얼마나 정확하게 생성되는가는, 초점 시스템이 Theta X를 얼마나 잘 제어하는가와 관련이 있다. 따라서, 정렬 시스템 도량형 시스템(alignment system metrology system)으로 밴드(204)의 이러한 특징을 측정함으로써, 보상값이 결정되어 노광 광학계를 교정하는 데에 사용될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼(400)를 나타낸 도면이다. 이 도면에서, 웨이퍼(400)는 도 2a 및 도 2b와 동일한 Theta X 경사를 갖게 되지만, Z 초점 오프셋이 도입된다. 이러한 변화는, 프린트된 밴드(402)를 X축의 중심 으로부터 떨어져 있도록 이동시킨다. Z 초점 오프셋은 초점 영역(in-focus region)을 필드의 중심(404)으로부터 에지(406)로 시프트시킨다. 밴드 위치와 Z 오프셋 간의 관계는 도입된 Theta X 경사의 함수이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼(500)를 나타낸 도면이다. 웨이퍼(500)는 공칭면으로부터 Theta X 오프셋을 갖고 노광되었으며, 이것은 밴드(502)의 폭 W에 영향을 미친다. 프린트된 밴드(502)의 수직 폭 W는 양(dose), 레지스트 두께, 및 다른 레지스트 중에서의 레지스트 선택과 같은 프로세스 파라미터의 의해서도 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 폭 W1은 공칭 폭일 수 있고, 폭 W2는 상기 요인에 의해 야기된 폭일 수 있다. 이것은 밴드 크기에 대한 Theta X의 배율 인자(scale factor) 및 공칭 판독(nominal reading)의 설정을 어렵게 한다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여, 이하에 논의되는 실시예에서는 복수의 밴드를 노광하고 측정하며, 예시적인 실시예로서 두개의 밴드만이 사용된다.
복수의 패턴화된 밴드를 이용한 초점 파라미터의 측정을 근거로 하는 초점부의 교정
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼(600)에 대한 두개의 노광 위치를 나타낸 도면이다. 웨이퍼(600)는 두개의 패턴 영역 또는 밴드(602 및 604)를 포함한다. 밴드(602)는 웨이퍼(600)가 Z 오프셋 2에 배치된 때 형성되고,밴드(604)는 웨이퍼(600)가 Z 오프셋 1에 배치된 때 형성된다. 도 6c는 밴드(602 및 604)를 검출하기 위해 Y축을 따라 스캔하는, 리소그래피 도구 내의 정렬 시스템으로부터 나올 수 있는 스캐닝 빔(scanning beam, 606)을 나타낸다. 도 6d는 웨이퍼(600)로부터 반사된 광의 검출로부터 발생되는 도면을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 각 밴드(602 및 604)는 보다 높은 레벨의 반사 강도(608 및 610)를 나타내는 원인이 된다. 산란 효과도 검출될 수 있지만, 밴드의 검출은 광의 반사 효과를 근거로 하는 것이 바람직할 수 있다. 광의 반사 및/또는 산란 효과는 거친 표면{예를 들어 밴드(602 및 604)}에 충돌하는 광을 근거로 하는데, 이는 평탄 또는 상대적으로 더 평탄한 표면{예를 들어, 웨이퍼(600)의 패턴화되지 않은 영역}으로부터의 반사와 비교된다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼(700)에 대한 두개의 노광 위치를 나타낸다. 웨이퍼(700)는 두개의 패턴 영역 또는 밴드(702 및 704)를 포함한다. 밴드(702)는 웨이퍼(700)가 Z 오프셋 2에 배치된 때에 형성되고, 밴드(704)는 웨이퍼(700)가 Z 오프셋 1에 배치된 때에 형성된다. 도 6a 및 도 6b의 웨이퍼(600) 위치는 도 7a에 점선으로 도시된다. 웨이퍼(700)를 웨이퍼(600)의 위치로부터 거리 Z 시프트만큼 이동시킴으로써, 밴드(702 및 704)는 웨이퍼(700) 상에서 상향으로 Y1 변화량 및 Y2 변화량만큼 각각 시프트(shift)된다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼(800)의 두개의 노광 위치를 나타내고 있다. 웨이퍼(800)는 두개의 패턴 영역 또는 밴드(802 및 804)를 포함한다. 밴드(802)는 웨이퍼(800)가 Z 오프셋 2에 배치된 때에 형성되고,밴드(804)는 웨이퍼(800)가 Z 오프셋 1에 배치된 때에 형성된다. 도 6a 및 도 6b의 웨이퍼(600) 위치는 점선으로 도시된다. 따라서, 웨이퍼(600)의 위치로부터 거리 Tx 시프트만큼 웨이퍼(800)를 회전시킴으로써, 밴드(802 및 804)는 웨이퍼(800) 상에서 상향으로 Y1 변화량만큼, 하향으로 Y2 변화량만큼 각각 시프트된다.
도 6 내지 8은, 단일 밴드 웨이퍼에 대하여 상술한 바와 같이 밴드 크기에 영향을 미치는 문제점으로부터 Z 및 Theta X를 분리시키는 데에 도움이 되는 이중 경사 격자 기술(double tilted grating technique)의 사용에 대해 도시하고 있다. 이 실시예는 두개의 밴드와 관련하여 설명되고 있지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 어떠한 개수의 평행 밴드도 형성되고 측정될 수 있음을 이해할 것이다. 이중 경사 격자 방법을 나타낸 실시예에서, 필드는 두번 노광된다. 동일하게 유도된 Theta X 경사가 두번의 노광 모두에 사용된다. 그러나, 결과적으로 격자를 필드의 상단 및 하단으로 이동시키기 위하여, 각 노광에 대해 상이한 Z 오프셋이 도입된다. 이로 인해 두개의 밴드가 프린트된다. 따라서, 이중 밴드 경사 격자 테스트는, 필드의 중심으로부터 오프셋된 한 세트의 격자 밴드를 프린트하기 위하여, 알려진 Theta X 경사와 함께 Z 초점 오프셋을 사용한다. 도시된 실시예에서, 각 필드는 양의 Z 오프셋으로 한번 및 음의 Z 오프셋으로 한번, 총 두번 노광된다. 그 결과 두개의 밴드가 형성되며, 하나는 필드의 상반부에 있고, 다른 하나는 필드의 하반부에 있다.
일부 실시예에서, 아래의 식이 Z 및 Theta X를 결정하는 데에 사용된다. 이러한 값을 결정하기 위해 다른 알려진 식도 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 필드 내의 각 밴드의 중심의 위치(도 6b에 도시된 것과 같은)는 Y 위치(Y position)로 칭해지며, 이는 아래의 식에 의해 정의될 수 있다:
작은 각도에 대하여, Sin(θ)≒ θ이므로, 상기 식은 아래와 같이 단순화시킬 수 있다:
시스템 초점 에러가 도입되면, 식은 다음과 같아진다:
여기에서, ΔZ 및 ΔTx는 시스템 초점 에러이다. 두개의 밴드 각각에 대한 식을 세우면 다음과 같다:
두개의 밴드 모두에 대해 동일한 시스템 초점 에러 및 Tx 오프셋이 적용됨을 주목하자. 처음의 식을 ΔZ에 대해 풀고, 나중의 식을 ΔTx에 대해 풀면, 다음과 같은 결과가 얻어진다:
서로 대입하여 풀면 시스템 초점 에러에 대한 결과식을 얻을 수 있다:
이 식에서, ΔZ 및 Tx 시스템 초점 에러는 밴드의 폭에 영향을 받지 않기 때문에, 1차 근사(first order approximation)까지 프로세스 효과에 독립적이다.
일부 실시예에서, 밴드의 위치는 리소그래피 노광 도구 내의 본래의 정렬 시스템에 의해 결정된다. 상술한 바와 같이, Y축을 따라 조명 빔을 스캔하고(도 6c), 웨이퍼 표면의 회절 효율 또는 반사율을 측정함으로써, 밴드의 위치가 측정될 수 있다(도 6d). 이러한 방식에서, 하나 이상의 초점 성능 요인을 비교적 신속하게 입수하기 위하여, 이중 경사 격자를 노광하고, 웨이퍼를 현상하고, 웨이퍼가 리소그래피 노광 도구에 의해 스캔되게 할 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, 이러한 요인은 리소그래피 도구를 교정하기 위한 보상값을 생성하는 데에 용이하게 사용될 수 있다.
초점 교정 방법
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 방법(900)을 나타내는 흐름도이다. 단계(902)에서, 웨이퍼는 패턴 이미지가 웨이퍼에 대하여 경사지도록 노광된다. 바람직한 실시예에서, 웨이퍼를 경사지게 하기 위해 웨이퍼 스테이지를 제어하는 것을 근거로 하여 경사가 부과될 수 있다. 다른 실시예는 레티클을 경사지게 하기 위해 레티클 스테이지를 제어하는 것을 포함한다. 단계(904)에서, 웨이퍼가 현상된다. 단계(906)에서, 노광 시스템의 초점 파라미터를 결정하기 위하여, 리소그래피 도구의 일 부분에 의해, 경사진 패턴 이미지의 특징이 측정된다. 측정 단계는 경사진 패턴 이미지의 밴드 폭 및/또는 밴드 위치를 측정할 수 있다. 예를 들어, 초점 파라미터는 초점 경사 에러 및/또는 초점 오프셋일 수 있다. 단계(908)에서, 초점 파라미터는 교정을 수행하는 데에 사용된다. 측정된 초점 파라미터에 대한 보상값을 자동 또는 수동으로 리소그래피 도구에 입력함으로써 교정이 수행된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 방법(1000)을 나타낸 흐름도이다. 단계(1002)에서 웨이퍼는 패턴 이미지가 웨이퍼에 대하여 경사지도록 노광된다. 예를 들어, 레티클 스테이지를 제어하는 것을 근거로 하여 경사가 부과될 수 있다. 단계(1004)에서, 웨이퍼가 현상된다. 단계(1006)에서, 패턴 이미지의 특징이 웨이퍼 정렬 시스템에 의해 측정된다. 측정 단계는 경사진 패턴 이미지의 밴드 폭 및/또는 밴드 위치를 측정할 수 있다. 단계(1008)에서, 초점 파라미터는 측정 단계를 근거로 하여 결정된다. 예를 들어, 초점 파라미터는 초점 경사 에러 및/또는 초점 오프셋일 수 있다. 단계(1010)에서, 리소그래피 도구의 노광 섹션의 초점부는 결정 단계를 근거로 하여 교정된다. 측정된 초점 파라미터에 대한 보상값을 자동 또는 수동으로 리소그래피 도구에 입력함으로써 교정이 행해진다.
도 11은 본 발명에 따라 방법(1100)을 나타낸 흐름도이다. 단계(1102)에서, 웨이퍼는 미리 결정된 축을 따라 스텝(step)된다. 단계(1104)에서, 웨이퍼는 패턴 이미지가 웨이퍼에 대하여 경사지도록, 미리 결정된 축을 따라 둘 이상의 지점에서 노광된다. 예를 들어, 레티클 스테이지를 제어하는 것을 근거로 하여 경사가 부과될 수 있다. 단계(1106)에서, 웨이퍼가 현상된다. 단계(1108)에서, 웨이퍼 정렬시스템에 의해 패턴 이미지의 특징이 측정된다. 측정 단계는 경사진 패턴 이미지의 밴드 폭 및/또는 밴드 위치를 측정할 수 있다. 단계(1110)에서, 초점 파라미터는 상기 측정 단계를 근거로 하여 측정된다. 예를 들어, 초점 파라미터는 초점 경사 에러 및/또는 초점 오프셋일 수 있다. 단계(1112)에서, 리소그래피 도구의 노광 섹션의 초점부는 상기 결정 단계를 근거로 하여 교정된다. 측정된 초점 파라미터에 대한 보상값을 자동 또는 수동으로 리소그래피 도구에 입력함으로써 교정이 행해진다.
결론
이상, 본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 이들은 단지 예를 들기 위한 것일 뿐 한정을 위한 것이 아님을 알아야 한다. 관련 기술 분야의 숙련된 기술자는, 형태 및 세부 사항에 대한 다양한 변경이 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고서 이루어질 수 있음을 분명히 알 것이다. 따라서, 본 발명은 상술한 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 한정되어서는 안되며, 아래의 특허청구범위 및 그 등가물에 따라서만 정의되어야 한다.
본 발명에 따르면, 현존하는 리소그래피 시스템을 사용하여 초점 오프셋 및 초점 경사의 측정을 자동화함으로써 리소그래피 도구를 교정하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.

Claims (26)

  1. 결과적으로 패턴 이미지가 웨이퍼에 대하여 경사지도록(tilted) 상기 웨이퍼를 노광하는 단계;
    상기 노광된 웨이퍼를 현상하는 단계;
    노광 시스템의 초점 파라미터를 결정하기 위하여, 리소그래피 도구의 한 부분을 사용하여 상기 경사진 패턴 이미지(tilted patterned image)의 특징을 측정하는 단계; 및
    상기 초점 파라미터를 사용하여 상기 리소그래피 도구의 교정(calibration)을 수행하는 단계
    를 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계를 근거로 하여 상기 노광 시스템의 초점 경사 에러(focus tilt error)를 결정하는 단계를 더 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계를 근거로 하여 상기 노광 시스템의 초점 오프셋을 결정하는 단계를 더 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계는, 상기 경사진 패턴 이미지의 밴드 위치를 측정하는 단계를 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계를 근거로 하여 상기 노광 시스템의 초점 오프셋 및 초점 경사 에러를 결정하는 단계를 더 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경사를 부과하기 위하여 레티클을 지지하는 레티클 스테이지를 경사지게 하는 단계를 더 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 상에 적어도 하나의 추가의 경사진 패턴 이미지를 형성하기 위하여, 상기 노광 단계 동안 미리 결정된 축을 따라 상기 웨이퍼를 이동시키는 단계를 더 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정 단계를 근거로 하여 상기 노광 시스템의 초점 경사 에러를 결정하는 단계를 더 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 측정 단계를 근거로 하여 상기 노광 시스템의 초점 오프셋을 결정하는 단계를 더 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 측정 단계는, 상기 경사진 패턴 이미지 사이의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 측정 단계는, 상기 웨이퍼의 중심축으로부터 상기 경사진 패턴 이미지의 중심축의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 측정 단계를 근거로 하여 상기 노광 시스템의 초점 오프셋 및 초점 경사 에러를 결정하는 단계를 더 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 측정 단계는,
    상기 경사진 패턴 이미지 사이의 거리를 측정하는 단계; 및
    상기 웨이퍼의 중심축으로부터 상기 경사진 패턴 이미지의 중심축의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 리소그래피 도구의 교정 방법.
  14. 웨이퍼에 대하여 경사진 밴드형 에치 패턴을 상기 웨이퍼 상에 생성하게 하는 각도로 배치된 웨이퍼를 노광하는 단계;
    상기 노광된 웨이퍼를 현상하는 단계;
    웨이퍼 정렬 시스템을 사용하여 상기 패턴 이미지의 특징을 측정하는 단계;
    상기 측정 단계를 근거로 하여 초점 파라미터를 결정하는 단계; 및
    상기 결정 단계를 근거로 하여 리소그래피 도구의 노광 섹션의 초점부를 교정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 결정 단계는 상기 초점부의 초점 경사 에러를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 결정 단계는 상기 초점부의 초점 오프셋을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 측정 단계는 상기 경사진 패턴 이미지의 밴드 위치를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 결정 단계는,
    상기 초점부의 초점 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 초점부의 초점 경사 에러를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 경사를 부과하기 위하여 상기 레티클을 지지하는 레티클 스테이지를 경사지게 하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 미리 결정된 축을 따라 웨이퍼를 스텝(step)하는 단계;
    형성된 패턴 이미지가 상기 웨이퍼에 대하여 경사지도록, 상기 미리 결정된 축을 따라 하나 이상의 지점에서 상기 웨이퍼를 노광하는 단계;
    상기 웨이퍼를 현상하는 단계;
    웨이퍼 정렬 시스템을 사용하여 상기 패턴 이미지의 특징을 측정하는 단계;
    상기 측정 단계를 근거로 하여 초점 파라미터를 결정하는 단계; 및
    상기 결정 단계를 근거로 하여 리소그래피 도구의 노광 섹션의 초점부를 교정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 결정 단계는 상기 초점부의 초점 경사 에러를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 결정 단계는 상기 초점부의 초점 오프셋을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 측정 단계는, 상기 경사진 패턴 이미지 사이의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 측정 단계는, 상기 웨이퍼의 중심축으로부터 상기 경사진 패턴 이미지의 중심축의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 결정 단계는, 상기 초점부의 초점 오프셋 및 초점 경사 에러를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 측정 단계는,
    상기 경사진 패턴 이미지 사이의 거리를 측정하는 단계; 및
    상기 웨이퍼의 중심으로부터 상기 경사진 패턴 이미지의 중심축의 거리를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
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