KR20040038884A

KR20040038884A - 검사방법 및 디바이스제조방법

Info

Publication number: KR20040038884A
Application number: KR1020030077068A
Authority: KR
Inventors: 예프레이 덴보에프아리에; 판데르란한스; 판디요셀동크안토니우스요한네스요제푸스; 두사머세아; 키에르스안토이네가스톤마리에
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2004-05-08
Also published as: CN100568099C; US7312860B2; US20070052948A1; US7151594B2; CN1499292A; TW200424786A; US20040114132A1; JP2004200680A; SG125926A1; JP3981664B2; KR100592583B1; TWI237742B

Abstract

리소그래피장치내의 수차는, 1이상의 대칭도를 가지며, 상기 장치내의 특정 수차에 민감한 테스트패턴을 프린팅함으로써 또한, 수차에 관한 정보를 도출하는 스캐터로미터를 이용함으로써 검출된다. 테스트구조체는 2-바 격자로 이루어질 수 있으며, 이 경우 내측 및 외측 듀티비는 코마수차를 나타내는 정보를 도출하도록 재구성될 수 있다. 대안적으로, 육각배열의 도트들이 사용될 수 있으며, 이 경우 스캐터로메트리데이터가 3파 수차를 나타내는 도트의 직경을 재구성하는 데 사용될 수 있다.

Description

검사방법 및 디바이스제조방법{Inspection Method and Device Manufacturing Method}

본 발명은 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조시에 이용할 수 있는 검사 방법 및 리소그래피기술을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피쳐의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 디바이스 예를 들어 IC의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

레지스트의 현상 후 측정 및 검사단계(인라인이라고 함)는, 생산웨이퍼를 처리하는 정상적인 과정내에서 수행되기 때문에, 두 가지 목적을 제공한다. 첫번째로, 현상된 레지스트내의 패턴이 결함이 있는 여하한의 타겟 영역들을 검출하는 것이 바람직하다. 상당한 수의 다이가 결함이 있는 경우, 결함이 있는 패턴을 사용하여 결함을 계속 만들기 보다는, 에칭과 같은 공정단계를 수행함으로써 웨이퍼상의 패터닝된 레지스트를 벗겨내고 웨이퍼가 다시 노광될 수 있다. 두번째로, 측정치가 후속되는 노광을 위하여, 리소그래피장치, 예를 들어 조명세팅 또는 노광시간에 있어서의 오차가 검출되고 보정될 수 있다. 하지만, 리소그래피장치내의 많은 오차들을 노광시에 프린트되는 패턴들로부터 검출하거나 정량화하기가 쉽지 않다. 결함을 검출한다고 해도 항상 그 원인을 바로 찾아낼 수 있는 것은 아니다. 따라서, 리소그래피장치내의 오차를 검출하고 측정하는 다양한 오프라인 과정들이 알려져 있다. 이들 과정은 기판을 측정장치로 교체시키는 것과 관련된 것일 수도 있고, 특별한 테스트패턴의 노광을 예를 들어 여러가지 상이한 기계세팅에서 수행하는 것과 관련된 것일 수도 있다. 이러한 오프라인 기술은 흔히 상당한 기간의 시간이 걸리고 상기 장치가 생산 노광을 위하여 사용될 수 없다. 그러므로, 리소그래장치내의 오차들을 검출하고 측정하기 위하여 인라인 기술, 즉 생산노광(production exposure)을 이용하거나 동시에 수행될 수 있는 기술이 바람직하다.

선폭, 피치 및 임계치수(CD)의 측정을 위해 디바이스제조에 사용되는 인라인 기술의 한가지는 "스캐터로메트리"로서 알려져 있다. 스캐터로메트리의 방법은 "Multiparameter Grating Metrology Using Optical Scatterometry"(Raymond 외, J.Vac. Sci. Tech. B, Vol.15 no.2 361-368, 1997년) 및 "Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV lithography"(Niu 외, SPIE, Vol.3677, 1999년)에 개시되어 있다. 스캐터로메트리에서, 백색광은 현상된 레지스트내의 주기성이 있는 구조체에 의하여 반사되고, 주어진 각도에서 결과적인 반사스펙트럼이 검출된다. 반사스펙트럼을 생성하는 구조는, 예를 들어 정확한 결합파 분석(Rigorous Coupled-Wave Analysis; RCWA)을 이용하거나 시뮬레이션에 의하여 도출된 패턴의 라이브러리와비교함으로써 재구성된다.

패턴비대칭은 리소그래피장치에서 투영시스템내의 수차, 비수차 투영렌즈 가공품(artifact), 레티클 및 레지스트 프로세싱을 포함하는 다수의 소스를 가질 수 있는 오차이다. 패턴비대칭을 측정하는 기존의 기술은 어렵고, 오프라인이며 레지스트내의 영향을 직접 측정하지 않으므로, 상기 문제점을 최소화하기 위해 취해진 수단들이 완제품에서 바람직한 효과를 갖도록 한다는 것이 보장되지는 않는다.

본 발명의 목적은 리소그래피기술을 이용하여 디바이스의 제조 중에 패턴비대칭을 측정하는 인라인방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 실행하는 데 사용될 수 있는 리소그래피투영장치를 도시하는 도면;

도 2는 본 발명에 따른 리소그래피공정의 흐름도;

도 3은 본 발명에 따른 방법에서 이용가능한 스캐터로미터를 도시하는 도면;

도 4는 본 발명에 따른 제1방법에 사용되는 격자패턴을 도시하는 도면;

도 5는 본 발명의 제2실시예에 사용되는 격자패턴을 도시하는 도면;

도 6은 본 발명에 따른 제3방법에 사용되는 3격자패턴을 도시하는 도면이다.

본 발명에 따르면, 리소그래피장치를 이용하여, 1이상의 대칭도(degree of symmetry)를 가지며, 상기 리소그래피장치에 존재할 수 있는 한 종류 이상의 수차에 민감한 테스트패턴을 기판상에 프린팅하는 단계;

스캐터로메트리를 이용하여 테스트패턴의 반사스펙트럼을 측정하는 단계; 및

상기 리소그래피장치내에 존재하는 1 종류 이상의 수차의 양을 나타내는 정보를 상기 반사스펙트럼으로부터 도출하는 단계를 포함하는 검사방법에 의하여 상기 목적과 또 다른 목적들이 달성된다.

이 방법에 의하여, 리소그래피장치내의 수차의 신속한 측정이 얻어질 수 있다. 테스트패턴은 생산노광중에 상당한 추가시간을 요구하지 않으면서 예를 들어, 스크라이브 레인(scribe lane) 또는 에지다이 또는 기판의 다른 비사용영역에 프린트될 수 있다. 반사스펙트럼은 스캐터로메트리에 의하여 생산라인의 지연없이 균일하고 신속하게 측정될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 측정방법은 퀄리피케이션 또는 캘리브레이션 툴(qualification or calibration tool)로서 인라인에 사용될 수 있다. 리소그래피장치에 적절한 제어장치, 예를 들어 투영렌즈내의 조정가능한 요소가 제공되는 경우, 후속되는 웨이퍼의 이미징을 향상시키기 위해서 중간보정이 적용될 수 있다. 대안적으로, 측정된 수차가 충분히 심각한 경우, 결함이 있는 다량의 웨이퍼가 생산되기 이전에, 교정 정비(corrective maintenance)를 위해 리소그래피장치는 생산이 곧바로 중단될 수 있다.

스캐터로메트리(scatterometry)단계는, 잠재된 레지스트이미지(latent resist image)내에 상당한 콘트라스트가 있어 스캐터로메트리단계가 현상되기 이전에 수행될 수 있는 경우라도, 현상된 레지스트내의 패턴상에 수행되는 것이 바람직하다. 소정 공정단계가 수행되기 이전에 수차가 검출되기 때문에, 결함이 있는 디바이스를 형성하기에 충분할만큼 수차가 심한 경우, 레지스트가 벗겨지고 재묘화(re-imaging)를 위한 공정내로 기판을 다시 놓을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 테스트패턴은 2-바(two-bar) 격자로 이루어지며, 스캐터로미터에 의하여 측정된 반사스펙트럼은 파라미터로서 내측 및 외측 듀티비를 갖는 격자를 재구성하는 데 사용된다. 예상치로부터 재구성된 듀티비의 편차는 리소그래피장치내의 코마수차를 나타낸다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 테스트패턴은 도트(dot)들의 육각배열로 이루어지며, 스캐터로미터에 의하여 측정된 반사스팩트럼은 스폿(spot)들의 직경을 재구성하는 데 사용된다. 각각의 유닛셀내의 제2, 제4 및 제6도트들에 대한 제1, 제3 및 제5도트들의 직경의 차이는 3-파(3-wave) 수차를 나타낸다.

물론, 여타의 수차들에 민감한 여타의 테스트패턴들이 사용될 수 있으며, 동일하거나 상이한 종류의 다수 테스트패턴은 동일한 기판상에 프린트될 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 테스트패턴은 동일한 기본형태로 된 제1, 제2 및 제3구조체를 포함하여 이루어지고, 상기 제1 및 제2구조체는 같지만 반대인 상기 기본형태로부터의 비대칭편차를 가지며, 상기 제3구조체는 상기 제2구조체에 비하여 비대칭편차가 더 크다. 또 다른 구조체들이 또한 사용될 수 있으며, 노이즈를 감소시키도록 결과치들이 평준화된다. 그러면, 제1, 제2 및 제3반사스펙트럼은 각각의 구조체들로부터 얻어지고, 수차의 양을 나타내는 정보는 제1스캐터로메트리신호와 제2스캐터로메트리신호간의 차이를 제2스캐터로메트리신호와 제3스캐터로메트리신호간의 차이로 나눔으로써 도출될 수 있다. 이 방법에 의하여, 리소그래피장치내의 수차에 관한 정보는, 스캐터로메트리신호로부터 구조체를 재구성할 필요없이 획득될 수 있으며, 이는 계산 집중적이고 항상 수치상 엄격하지는(numerically robust) 않다.

또 다른 바람직한 실시예는 제1, 제2 및 제3구조체가 2-바 격자인 테스트패턴을 이용하여 코마수차를 측정하는 데 적용될 수 있으며, 제1구조체는 w₁및 w₂(w₁>w₂)의 바폭(bar width)을 가지고, 제2구조체는 제1구조체의 거울이미지이며, 제3구조체는 w₂+d 및 w₁-d(여기서, d<(w₁-w₂)임)의 바폭을 가진다.

스캐터로메트리단계(들)는 수직입사와, 백색광스캐터로메트리를 이용하여 수행된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면,

- 적어도 부분적으로는 방사선감응재층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하도록 패터닝수단을 사용하는 단계;

- 상기 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스제조방법으로,

상기 패턴은 1이상의 대칭도를 가지며, 리소그래피장치내에 존재할 수 있는 1이상의 다른 종류의 수차에 민감한 테스트패턴 및 프로세스층을 나타내는 패턴으로 이루어지며, 추가단계로는,

스캐터로미터를 사용하여 테스트패턴의 반사스팩트럼을 측정하는 단계; 및

상기 반사스펙트럼으로부터 상기 리소그래피장치내에 존재하는 한 종류 이상의 수차의 양을 나타내는 정보를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

테스트패턴은 스크라이브 레인과 같은, 생성층(production layer)의 패턴에 인접한 영역에 프린트되는 것이 바람직하다. 이 방식으로, 기판상에 불필요한 공간을 점유하지 않아, 디바이스의 생산을 위한 공간이 최대로 남게된다.

본 발명의 상기 실시형태의 바람직한 실시예에서, 상기 한 종류 이상의 수차의 양을 나타내는 상기 정보는 리소그래피장치의 파라미터를 조정하는 데 사용되며, 그 후에는 또 다른 기판이 제공되고, 투영빔을 제공하고, 패터닝수단을 이용하고, 패터닝된 빔을 투영하는 상기 단계들이 반복된다.

이 방식으로, 1개의 기판상에서 시행된 스캐터로메트리 측정의 결과는 리소그래피장치를 조정하는 데 사용되므로, 후속 노광이 개선될 수 있다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정디스플레이(LCD), 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사툴에서 처리될 수 있다. 적용가능한 곳은, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판처리툴에 본 명세서가 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 여러번 처리된 층들을 이미 포함한 기판을 지칭할 수 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 자외(UV)방사선(예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 및 극자외(EUV)방사선(예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인)를 포함한 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔까지도 포괄하여 사용된다.

여기서 사용되는 "패터닝수단(patterning means)" 이라는 용어는 기판의 타겟부 패턴을 생성하기 위해서, 패터닝된 단면을 입사하는 투영빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 바람직한 패턴에 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다.

프로그래밍 수단은 투과형 또는 반사형이다. 패터닝수단의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울배열 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번위상시프트형 및 감쇠 위상시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울배열의 일례는 작은 거울들의 매트릭스구성을 채택하며, 그 각각은 상이한 방향으로 입사하는 방사선을 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 이 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝수단의 각각의 예시에서, 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있으며, 예를 들어 투영시스템에 대하여 바람직한 위치에 있을 것을 확실히 보장할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어는 "패터닝수단"과 같은 좀 더 일반적인 용어로도 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는 예를 들어, 사용되는 노광방사선에 대하여 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자를 위하여 적절한 것으로서, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. "렌즈"라는 용어는 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어로도 사용될 수 있다.

또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위하여 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학구성요소를 포괄할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다.

리소그래피장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피장치는 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우도록 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체, 예를 들어 물에 기판이 침지되는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지액은 리소그래피장치내의 여타의 공간, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이에 적용될 수 있다. 침지기술은 투영시스템의 개구수를 증가시키기 위한 기술분야에 잘 알려져 있다.

첨부된 도면을 참조하여, 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예를 서술한다.

리소그래피투영장치

도 1은 본 발명에 따라 사용가능한 리소그래피투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는;

ㆍ방사선(예를 들어, DUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);

ㆍ프로그램가능한 패터닝수단(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 프로그램가능한 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트코팅된 실리콘웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및

ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절렌즈시스템)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.

방사원(LA)(예를 들어, 엑시머레이저)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(beam expander)(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 프로그램가능한 패터닝수단(MA)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 방사원(LA)이 예를 들어, 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 흔히 방사원(LA)이 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 프로그램가능한 패터닝수단(MA)을 통과한다. 프로그램가능한 패터닝수단(MA)에 의하여 반사된 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커스한다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 프로그램가능한 패터닝수단(MA)을 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 프로그램가능한 패터닝수단(MA)을 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 빔(PB)에 대한 프로그램가능한 패터닝수단의 위치가 고정될 경우에는 제1위치설정수단이 생략될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정액츄에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다.

상술한 장치는 다음의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)에 투영된다(즉, 단일 정적노광(static exposure)). 이후 기판테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 정적노광시에 묘화된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서는, 투영빔에 부여되는 패턴이 소정 타겟부(C)(즉, 단일 동적노광(dynamic exposure))상에 투영되는 동안에 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)이 동기적으로 스캐닝된다. 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영시스템(PL)의 이미지반전특성에 의하여 판정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시 타켓부의 (스캐닝되지 않는 방향에서의) 폭을 제한하는 한편, 스캐닝동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향에서의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝수단을 잡아주면서 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)은 움직이거나 스캐닝된다. 상기 모드에서는, 일반적으로 펄스방사선소스가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝수단은 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선펄스사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 상기 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울배열과 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 활용하는 마스크없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 모드의 용법에 대한 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 모드에 관한 용법을 채용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일부를 형성하는 리소그래피공정의 흐름도이다. 도 1과 관련하여 상술된 바와 같은 리소그래피장치를 이용하여 수행될 수 있는 노광단계 S4에 앞서, 기판, 예를 들어 실리콘웨이퍼는 전처리단계(S1), 기판을 레지스트층으로 코팅하는 스핀코팅단계(S2), 레지스트로부터 용매를 제거하기 위한 소프트베이크(S3)를 거친다. 노광 후, 웨이퍼는 노광후 베이크(S5), 노광되거나 노광되지 않은 레지스트(레지스트가 포지티브 또는 네커티브인지의 여부에 따라 달라짐)가 제거되는 현상단계(S6), 및 검사단계(S8)에 앞서 하드베이크(S7)를 거친다. 검사단계(S8)는 여러가지 상이한 측정 및 검사를 포함하며, 본 발명에 따라 하기에 더욱 상세히 서술되는 스캐터로메트리단계를 포함한다. 웨이퍼가 검사에 합격하면, S9의 공정단계가 수행된다. 이는 레지스트로 덮이지 않은 기판의 영역을 에칭하고, 생성층을 퇴적(deposit)시키며, 금속배선공정(metallization), 이온주입 등등을 수행하는 것과 관련된다. 상기 단계(S9)후에, 잔류 레지스트는 단계 S10에서 벗겨지고, 또 다른 층을 위한 상기 공정이 계속되기 이전에 최종검사(S11)가 수행된다. 단계(S8)에서 기판이 검사에 불합격한 경우, 스트립 단계(S10)로 곧바로 진행하여, 동일한 프로세스층을 프린트하기 위한 또 다른 시도가 행해진다.

검사단계(S8)에서, 도 3에 도시된 바와 같은 스캐터로미터가 사용될 수 있다. 스캐터로미터(10)는 빔스플리터(12)를 거친 방사선을 웨이퍼(W)상의 테스트구조체(TS)상으로 지향시키는 광대역(백색광) 방사선소스(11)를 포함하여 이루어진다. 반사된 방사선은 거울 반사된 방사선의 스펙트럼(파장의 함수인 세기)을 측정하는 스펙트로미터(13)를 거치게 된다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 생성하는 구조체는 정확한 결합파 분석(RCWA) 및 비선형 회귀(regression)에 의하여, 또는 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의하여 재구성될 수 있다. 재구성을 위하여는, 구조체의 일반적인 형태를 알고, 스캐터로메트리로부터 판정될 구조체의 몇몇 파라미터만을 남겨두고, 구조체가 만들어졌던 처리지식으로부터 몇몇 파라미터들을 가정하는 것이 일반적이다.

예시된 바와 같이, 스캐터로미터는 수직입사 스캐터로미터이다. 하지만, 경사입사 스캐터로미터를 이용하여 동일한 원리가 적용될 수 있다. 또한, 파장의 범위의 단일 각도에서의 반사보다는, 오히려 단일 파장의 각도들의 범위에서의 반사가 측정되는 스캐터로메트리의 변형례가 사용될 수도 있다.

제1실시예

본 발명의 제1방법에 따르면, 기판(W)상에 프린트되는 테스트구조체는 도 4에 도시된 바와 같이 반복되는 2-바 격자로 이루어져 있다. 상기 격자(20)는 많은 회수로 반복되는 한 쌍의 바(21, 22)로 이루어져 있다. 현상 후에, 바가 실선의 레지스트라인으로 형성되도록 격자가 프린트된다. 상기 패턴은 리소그래피투영장치, 특히 투영시스템(PL)내의 코마수차 및 조명비대칭에 민감하며, 이러한 수차의존재는 그 의도값으로부터 내측 및 외측 듀티비(P_i, P_o)의 프린트된 격자내의 변동으로도 그 자신을 드러낼 것이다. 따라서, 프린트된 격자(20)의 스캐터로메트리 데이터는 재구성공정의 파라미터로서 듀티비(P_i, P_o)를 가지고 격자를 재구성하는 데 사용된다. 선폭(linewidth) 및 형상(shape)과 같은 격자의 또 다른 파라미터들은 프린팅단계의 지식으로부터의 재구성공정 및/또는 여타의 스캐터로메트리 공정에 입력될 수 있다.

제2실시예

본 발명의 제2방법에 사용되는 격자구조체는 도 5에 도시되어 있다. 이 격자구조체는 유닛셀의 각 코너에 도트가 있는 육각 유닛셀을 가진 2차원 격자이다. 이 패턴은 검은 도트가(31)의 직경이 흰 도트(32)에 대하여 변화를 일으키는 3파 수차에 민감하다. 검은 도트 대 흰 도트의 직경비는 스캐터로메트리 데이터로부터 복구될 수 있다.

제3실시예

본 발명에 따른 제3방법에서는, 기저층(underlying layer)들의 수 및 두께를 모르는 경우, 항상 가능한 것은 아니나, 계산 집중적인 격자구조체를 재구성할 필요없이 코마수차를 측정하기 위해서, 3개의 테스트격자 구조체가 사용된다.

도 6은 상기 방법의 일례로서 사용되는 3개의 격자(G1, G2, G3)를 도시한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 격자(G1, G2, G3)는 각각 반복되는 2-바 구조체로 이루어진다. 격자(G1, G2)는 바폭 w₁및 w₂를 가지는 거울대칭이다. 같은 라인폭을 갖는 2-바 구조체에 비하여, G1 및 G2는 동일하나 역비대칭성을 가진다. 이들 격자들이 코마수차없이 완벽히 프린트되는 경우, 수직입사 스캐터로미터를 사용하면, 2개의 격자는 거울대칭이기 때문에 동일한 스캐터로메트리 신호(S₁, S₂)를 생성할 것이다. 따라서, 코마수차가 없다면,

(1)

하지만, 소량의 코마수차가 존재하는 경우, 이상적인 선폭(w₁, w₂)은 반대방향으로 Δw량만큼 변화할 것이다. 즉,

(2)

스캐터로메트리 신호가 적은 수차에 대하여 선형이라고 가정하면, 2개의 스캐터로메트리 신호간의 차이는 다음과 같다.

(3)

도함수 dS/dw의 값은 제2격자(G2)와 유사하나 선폭내에 약간의 비대칭(d)을 추가로 가지는 제3격자(G3)를 이용하여 측정될 수 있다. 격자(G3)로부터의 스캐터로메트리신호(S₃)를 격자(G20)로부터의 S₂와 비교하면,

(4)

를 수식 (3)에 대입하며, 코마수차로 인한 선폭의 변화량 Δw가 산출된다.

(5)

다양한 파장에 대한 스캐터로메트리 데이터로부터 값 S₁, S₂및 S₃을 직접 구할 수 있어, 코마수차에 의하여 도입된 오차의 계산을 간단히 할 수 있다. 스캐터로미터 응답이 선형적이지 않는 경우, 이는 G3과 유사하나 상이한d값을 가지는 추가 격자에 의한 것으로 생각될 수 있다.

상기 기술은 3파 수차를 측정하는데 사용되는 육각배열에도 적용될 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예가 서술되었지만, 본 발명은 상술된 바와 다르게 실행될 수도 있다. 상기 서술은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 리소그래장치내의 오차들을 검출하고 측정하는 인라인 기술을 이용하는 검사방법과, 디바이스제조방법이 제공된다.

Claims

리소그래피장치를 이용하여, 1이상의 대칭도(degree of symmetry)를 가지며, 상기 리소그래피장치에 존재할 수 있는 한 종류 이상의 수차에 민감한 테스트패턴을 기판상에 프린팅하는 단계;

스캐터로메트리를 이용하여 상기 테스트패턴의 반사스펙트럼을 측정하는 단계; 및

상기 반사스펙트럼으로부터 상기 리소그래피장치내에 존재하는 1이상의 종류의 수차의 양을 나타내는 정보를 도출하는 단계를 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 검사방법.
제1항에 있어서,

상기 테스트패턴은 2-바 격자로 이루어진 것을 특징으로 하는 검사방법.
제2항에 있어서,

상기 정보를 도출하는 단계는, 상기 리소그래피장치내의 코마수차를 나타내는 정보를 도출하기 위해서 파라미터로서 내측 및 외측 듀티비를 갖는 상기 2-바 격자를 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 테스트패턴은 육각배열의 도트들로 이루어진 것을 특징으로 하는 검사방법.
제4항에 있어서,

상기 정보를 도출하는 단계는 스폿들의 직경을 재구성하고, 상기 배열의 각각의 유닛셀내의 상기 스폿들의 직경차는 상기 리소그래피장치에서 3파 수차를 나타내는 것을 특징으로 하는 검사방법.
제1항에 있어서,

상기 테스트패턴은 동일한 기본대칭형태의 제1, 제2 및 제3구조체로 이루어지고, 상기 제1 및 제2구조체는, 같지만 반대인 기본대칭형태로부터의 역비대칭편차를 가지며, 상기 제3구조체는 상기 제2구조체에 비하여 비대칭편차가 더 큰 것을 특징으로 하는 검사방법.
제6항에 있어서,

상기 정보를 도출하는 단계는 상기 제1 및 상기 제2구조체로부터 획득된 스캐터로메트리신호간의 차이를 상기 제2 및 상기 제3구조체로부터 획득된 스캐터로메트리신호간의 차이로 나누는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 제1, 제2 및 제3구조체는 2-바 격자이고, 상기 제1구조체는 w₁및 w₂인 바폭을 가지되 상기 w₁이 상기 w₂보다 크고, 상기 제2구조체는 상기 제1구조체의 거울이미지이며, 상기 제3구조체는 w₂+d 및 w₁-d인 바폭을 가지되 d가 w₁-w₂보다 작은 것을 특징으로 하는 검사방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스캐터로미터는 수직입사 스캐터로미터인 것을 특징으로 하는 검사방법.
- 적어도 부분적으로는 방사선감응재층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 상기 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스제조방법에 있어서,

상기 패턴은, 1이상의 대칭도를 가지며, 리소그래피장치내에 존재할 수 있는 1이상의 종류의 수차에 민감한 테스트패턴 및 프로세스층을 나타내는 패턴으로 이루어지며, 추가단계로서,

스캐터로미터를 사용하여 상기 테스트패턴의 반사스팩트럼을 측정하는 단계; 및

상기 반사스펙트럼으로부터 상기 리소그래피장치내에 존재하는 상기 1이상의 종류의 수차의 양을 나타내는 정보를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징하는 디바이스제조방법.