KR20050035153A

KR20050035153A - 단면 분석법에 의한 초점 중심의 결정

Info

Publication number: KR20050035153A
Application number: KR1020047005344A
Authority: KR
Inventors: 마이클 이. 리타우; 크리스토퍼 제이. 레이몬드
Original assignee: 액센트 옵티칼 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2005-04-15
Also published as: IL161274A0; WO2003032085A3; EP1436670A4; CN1303477C; US20040223137A1; IL161274A; CN1599886A; US7110099B2; EP1436670A2; WO2003032085A2; AU2002359255A1; JP2005505929A

Abstract

리소그라피 장치 및 응용분야의 초점 중심 결정을 포함하여 산란측정 모델의 단면 분석법을 통한 리소그라피 장치 및 응용분야의 매개변수 결정을 위한 방법이 제시된다. 제어 방법이 단면 분석법을 이용하여 리소그라피 장치의 초점 중심을 공정 제어하기 위해 제공된다.

Description

단면 분석법에 의한 초점 중심의 결정{DETERMINATION OF CENTER OF FOCUS BY CROSS-SECTION ANALYSIS}

<관련 출원의 상호 참조>

본 출원은 발명의 명칭이 "산란측정 모델 및 회절 신호 편차의 단면 분석법에 의한 초점 중심의 결정"인 2001년 10월 10일자 미국 가출원 제60/328,576호의 우선권을 주장하는 출원으로서, 상기 미국 가출원의 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

본 발명은 포토레지스트 리소그라피 웨이퍼 공정과 같은 리소그라피 기술 적용 분야에서 단면 산란측정 모델 분석법에 의해 초점 중심의 결정을 포함한 매개변수들의 결정 방법에 관한 것이다.

이하의 설명에서는 저자와 발행 연도별로 다수의 간행물이 인용되는데, 특정 간행물은 발행 일자가 최근이기 때문에 본 발명의 종래 기술로 간주되지 않는다. 그러한 간행물에서 논의되는 사항은 배경기술을 더 완전하게 나타내기 위해 제시되는 것이지 그러한 간행물이 특허성 결정을 위한 종래 기술로서 해석되어서는 안된다.

리소그라피는 반도체, 광학 및 관련 산업에서 여러가지 유용한 적용 분야를 가진다. 리소그라피는 평판 디스플레이, 디스크 헤드 등 뿐만 아니라 웨이퍼상에 형성된 집적 회로와 같은 반도체 장치의 제조에 사용된다. 한 응용분야에서, 리소그라피는 마스크(mask) 또는 레티클(reticle)의 패턴을 공간적으로 변조된 빛을 통해 기판상의 레지스트층에 전사하는 데 사용된다. 이어서 레지스트층이 현상되고 노광 패턴은 에칭되거나(포지티브 레지스트) 남겨져서(네거티브 레지스트) 레지스트층에 3차원 이미지 패턴을 형성하게 된다. 그러나, 포토레지스트 리소그라피 이외에 다른 형태의 리소그라피가 사용될 수도 있다.

특히 반도체 산업에 이용되는 한 형태의 리소그라피에서는, 웨이퍼 스텝퍼(wafer stepper)가 사용되고 있고, 그 웨이퍼 스텝퍼는 리덕션 렌즈(reduction lens) 및 조명기와, 엑시머 레이저 광원과, 웨이퍼 스테이지와, 레티클 스테이지와, 웨이퍼 카세트와, 작업자 워크스테이션을 포함한다. 근래의 스텝퍼 장치는 포지티브 및 네거티브 레지스트 방법을 모두 사용하고 있고, 스텝 및 반복 형식과 스텝 및 스캔 형식 중의 하나나 둘 모두를 사용한다.

노출과 초점은 예를 들어 포토레지스트 리소그라피를 이용하는 레지스트층에서 현상되는 이미지 패턴의 질을 결정한다. 노출은 단위 면적당 이미지의 평균 에너지를 결정하고, 조사 시간 및 강도에 의해 설정된다. 초점은 초점이 맞는 이미지에 대한 변조의 감소를 결정한다. 초점은 이미지 형성 시스템의 초점면에 대한 레지스트층의 표면 위치에 의해 설정된다.

노출과 초점의 국부 변화는 레지스트층 두께, 기판 표면형상 및 스텝퍼 초점 드리프트(drift)의 변화에 의해 이루어질 수 있다. 노출과 초점의 변화가 가능하기 때문에, 리소그라피를 통해 형성된 이미지 패턴은 그 패턴이 허용가능한 오차 범위내에 있는지 결정하도록 모니터링을 필요로 한다. 초점과 노출 제어는 리소그라피 공정이 미크론 미만의 선을 형성하는 데 사용되는 경우에 특히 중요하다.

다양한 방법과 장치가 스텝퍼와 유사 리소그라피 장치의 초점을 결정하는 데 사용되었다. 스캐닝 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, 이하 "SEM"이라 칭함)과 유사 장치가 사용된다. 그러나, SEM 측정법은 0.1미크론 단위의 분해능을 가지기 때문에, 공정에 비용이 많이 소모되고 고진공 챔버를 필요로 하며 작업 속도가 상대적으로 느리고 자동화하기 어렵다는 단점을 가진다. 광학 형미경이 사용될 수 있지만, 미크론 미만의 구조체에 대해 필요로 하는 분해능을 가지지 못한다. 다른 방법은 미국 특허 제5,712,707호, 제5,953,128호 및 제6,088,113호에 개시된 바와 같이 특정 타겟 및 테스트 마스크의 현상을 포함한다. 오버레이(overlay) 오류법도 또한 미국 특허 제5,952,132호에 개시된 바와 같이 공지되어 있다. 그러나, 타겟의 특성상 분해능이 증가하면서 이러한 방법들은 여전히 SEM, 광학 현미경 또는 유사한 직접 측정 장치의 사용을 필요로 한다.

다양한 산란측정기 및 관련 장치와 측정법이 마이크로전자 및 광학전자 반도체 재료, 컴퓨터 하드 디스크, 광학 디스크, 미세하게 연마된 광학 구성요소 및 수 십 미크론 내지 십분의 일 미크론 미만인 범위의 측면 치수를 가진 다른 재료를 특성화시키는 데 사용되었다. 예를 들어, 액센트 옵티컬 테크놀로지스 인코포레이티드(Accent Optical Technologies, Inc.)에서 제조되고 판매되는 CDS200 산란측정기는 완전 자동화된 비파괴 임계 치수(Critical Dimension, 이하 "CD"라 칭함) 측정 및 단면 프로파일 분석 시스템이고, 부분적으로 미국 특허 제5,703,692호에 개시되어 있다. 이 장치는 1nm[nm: 나노미터(nanometer)] 미만의 임계 치수를 반복적으로 분석할 수 있는 동시에 단면 프로파일을 결정할 수 있으며 층두께 평가를 수행할 수 있다. 이 장치는 조사 광선의 입사각의 함수로서 단일 회절 등급의 강도를 모니터한다. 표본으로부터 0차 또는 정반사 등급과 더 높은 회절 등급의 강도 변화는 이 방법으로 모니터될 수 있고, 이는 조사되는 표본 타겟의 물성치를 결정하는 데 유용한 정보를 제공한다. 표본 타겟의 제조에 사용된 공정이 표본 타겟의 물성치를 결정하기 때문에, 정보는 또한 공정의 간접 모니터로서도 유용하다. 이 방법은 반도체 처리 문헌에 개시되어 있다. 산란측정기 분석을 위한 다수의 방법과 장치가 제시되어 있고, 미국 특허 제4,710,642호, 제5,164,790호, 제5,241,369호, 제5,703,692호, 제5,867,276호, 제5,889,593호, 제5,912,741호 및 제6,100,985호에 개시되어 있다.

최적 초점의 결정을 위한 다른 기술은 위상 이동 기술에 기초한 특별히 설계된 레티클을 사용한다[알.에드워즈, 피.애크만, 씨.피셔의 "위상 이동 초점 모니터 레티클을 이용한 ASML 스텝퍼의 정밀도와 자동초점 균일성의 특성화"(1997년, SPIE 국제 학술 회의, 3051호, 448-455페이지)]. 특징부가 최적 초점으로부터 멀어지기 때문에, 레티클로부터 인쇄된 이미지는 더 비대칭이 되고, 더 측면 이미지 변위를 가진다. 이러한 이미지는 오버레이 측정에 사용된 것과 같은 이미지 기반 측정 장치를 이용하여 분석될 수 있다.

최적 초점을 결정하는 다른 기술은 "슈니츠로메트리(schnitzlometry)"로도 알려진 선단축 기술이다[씨.피.아우스슈니트, 엠.이.라구스의 "나무 대신에 숲 보기: CD 제어에 대한 새로운 접근법"(1998년, SPIE 국제 학술 회의, 3332호, 212-220페이지)]. 상기 방법은 상대적으로 큰 CD(~3미크론) 선/공간 배열을 사용하고, 2개의 배열은 서로 이웃하여 위치된다. 구조체가 초점 및/또는 선량을 통해 인쇄되기 때문에, 선 자체가 단축되고 배열 사이의 공간이 넓어진다. 이 공간은 오버레이 측정법에 사용된 것과 같은 이미지 기반 측정 장치를 사용하여 측정될 수 있다.

최적 초점을 결정하기 위한 또 다른 기술은 회절 신호 차이 또는 DSD 기술이고, 이는 발명의 명칭이 "회절 신호 분석법에 의한 초점 중심의 결정"인 마이클 이. 리타우와 크리스토퍼 제이. 레이몬드에게 허여된 미국 특허 제6,429,930호에 개시되어 있다. 이 기술은 산란측정 회절 신호의 실험적 분석을 이용한다. 최적 초점에 도달할 때, 인접 초점 단계 사이에서 회절 신호 사이의 차이가 최소화된다.

최적 초점의 결정을 위해 더 폭넓게 사용되는 기술 중의 하나는 소위 "보숭 플롯(Bossung plot)" 방법이다. CD-SEM 또는 산란측정기와 같은 CD 측정법이 초점을 통해 인쇄된 선택 특징부의 CD를 측정할 때, 형성된 트렌드는 통상적으로 포물선형이다. 포물선형 곡선을 CD 트렌드에 피팅시키고 곡선의 경사가 0인 위치를 결정함으로써 최적 초점을 확인할 수 있게 된다. 이러한 곡선은 보숭 플롯으로 공지되어 있다. 보숭 방법의 한 장점은 공정의 실제 CD가 최적 초점 조건 이외에도 양이 정해진다는 점이다. 그러나, 그 방법은 특정 공정 조건에 대하여는 항상 적합하지는 않으며, 이는 최적 초점의 결정과 자동화 실시를 어렵게 한다. 또한, 그 방법이 CD-SEM과 함께 사용될 때, 측정은 선의 측벽 각도의 변화에 영향을 받아 편향된 결과를 발생시킨다.

산란측정기와 관련 장치는 다양한 다른 작업 방법을 사용할 수 있다. 한 방법에서는, 공지된 단일 파장 광원이 사용되고, 입사각(θ)은 결정된 연속 범위에 걸쳐 변화된다. 다른 방법에서는, 다수의 레이저빔 공급원이 사용되고, 선택적으로 각각 다른 입사각(θ)을 가진다. 또 다른 방법에서는, 입사 광대역 분광 광원이 사용되고, 입사광은 일부 범위의 파장으로부터 조사되며, 입사각(θ)은 선택적으로 일정하게 유지된다. 형성된 회절 위상을 검출하기 위한 검출기를 가지고 일범위의 입사 위상을 형성하기 위해 필터와 광학장치를 사용하는 가변 위상 광 구성요소가 또한 공지되어 있다. S로부터 P구성요소로 편광을 변화시키기 위해 광학장치와 필터를 이용하는 가변 편광 상태 광 구성요소를 사용하는 것도 가능하다. 일범위(φ)에 걸쳐 입사각을 조절하는 것도 가능하므로, 광 또는 다른 방사원이 타겟 영역을 중심으로 회전할 수 있거나, 선택적으로 타겟이 광 또는 다른 방사원에 대해 회전된다. 이러한 다양한 장치와 그들의 조합 또는 치환을 이용하여 표본 타겟에 대한 회절 신호를 얻는 것이 가능하고 또한 알려져 있다.

산란측정기 장치 이외에, 반사될 수 있거나 회절 격자를 통해 투과될 수 있는 광 기반 공급원을 이용하여 0차 또는 더 높은 회절 등급에서 회절 신호를 결정할 수 있는 다른 장치와 방법이 있고, 광은 검출기에 의해 포획된다. 이러한 다른 장치와 방법은 산란측정기 이외에 타원해석기와 반사측정기를 포함한다. 또한, 광 기반이 아닌 회절 신호가 예를 들어 X-레이와 같은 다른 방사원을 이용하여 얻어질 수 있음이 알려져 있다.

다양한 표본 타겟이 본 기술분야에 공지되어 있다. 간단하고 공통적으로 이용되는 타겟은 일련의 주기적 선인 회절 격자이고, 통상적으로 약 1:1 내지 1:3 사이의 폭 대 공간의 비율을 가지지만 다른 비율도 공지되어 있다. 예를 들어 1:3 비율에서의 통상적인 회절 격자에서는 400nm의 전체 피치(폭과 공간의 합)에 대해 선폭이 100nm이고 공간이 300nm이다. 폭과 피치는 리소그라피 공정의 분해능의 함수이고, 따라서 리소그라피 공정이 더 작은 폭과 피치를 허용하는 경우에 폭과 피치는 유사하게 축소될 수 있다. 회절 기술은 통상적으로 사용된 것보다 더 작은 폭 및/또는 피치를 포함하여 임의의 가능한 폭과 피치를 가지고서 사용될 수 있다. 2002년 9월 19일에 발행된 미국 특허 출원 공개 공보 제2002/0131055호에 개시된 바와 같이, 이중 주기 구조체 및 다른 다중 주기 구조체가 또한 공지되어 있다. 미국 특허 제6,429,930호에 개시된 것을 포함하여 3차원 격자 또는 구조체가 또한 공지되어 있다. 따라서 회절 구조체는 한 주기 이상을 포함할 수 있거나, 홀, 스퀘어, 포스트 등과 같이 선 및 공간과는 다른 요소로 제조될 수 있다.

회절 격자는 웨이퍼의 다이 내에서 공지된 패턴으로 통상적으로 분산되어 있다. 단일 웨이퍼에 다수의 다이(또는 노출 영역)를 사용하는 것이 본 기술분야에 공지되어 있다. 각 회절 패턴은 예를 들어 다른 초점 설정이나 다른 노출 설정 또는 선량에 의해 다른 초점에서 리소그라피 수단에 의해 형성될 수 있다. 초점 중심이 다양한 여러 초점 회절 격자로부터의 회절 신호를 CD에 관한 정보를 산출하는 회절 격자 신호의 이론적 모델 라이브러리(library)와 비교함으로써 산란측정기와 회절 격자를 이용하여 결정될 수 있음이 또한 공지되어 있다. 실제 회절 측정이 모델과 비교되고, 그로부터 CD 값이 유도된다. 따라서 얻어진 CD 값은 초점에 대해 도시되고 결과는 포물선형 곡선에 피팅된다. 전술된 그러한 보숭 도시법은 본래의 상당한 한계를 가지고 있다.

본 명세서에 포함되고 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 나타내고 있고, 기재내용과 함께 본 발명의 원리를 설명하고 있다. 상기 도면은 단지 본 발명의 바람직한 하나 이상의 실시예를 나타내고 있을 뿐이며 본 발명을 국한시키는 것은 아니다.

도 1a 내지 도 1c는 회절 격자를 포함하는 다이를 구비한 웨이퍼의 분해도를 나타내고 있으며, 여기서 도 1a는 웨이퍼를 나타낸 도면이고, 도 1b는 도 1a의 웨이퍼상에 놓인 회절 격자를 포함하는 다이를 나타낸 도면이며, 도 1c는 도 1b의 다이 회절 격자 세트의 개별 회절 격자를 나타낸 도면이다.

도 2는 반사하는 0차 등급의 회절 신호를 얻는 다양한 모드를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 3차원 회절 구조체를 나타낸 도면이다.

도 4는 일련의 회절 격자를 나타낸 도면이다.

도 5는 초점에 대한 표본 레지스트 최하단 CD의 트렌드(trend)를 나타낸 그래프이다.

도 6은 초점에 대한 표본 레지스트 측벽 및 레지스트 두께의 트렌드를 나타낸 그래프이다.

도 7은 초점에 대한 표본 레지스트 단면적의 트렌드를 나타낸 그래프이다.

도 8은 직사각형 회절 구조체의 단면을 나타낸 도면이다.

도 9는 직사각형이 아닌 회절 구조체의 단면을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법으로서, 다수의 이격된 요소를 포함하는 다수의 회절 구조체를 포함하고 그 회절 구조체가 리소그라피 장치를 이용하여 리소그라피 공정에 의해 형성되어 있는 기판을 제공하는 단계와, 방사원계(radiation source-based) 장치에 의해 다수의 회절 구조체들 중 3개 이상에 대해 회절 신호를 측정하는 단계와, 측정된 회절 구조체의 측정된 회절 신호와 대응되는 이론적 회절 신호를 제공하는 이론적 회절 구조체를 선택하는 단계와, 선택된 각 이론적 회절 구조체의 단면을 계산하는 단계와, 상기 리소그라피 장치의 소망하는 매개변수를 결정하기 위해 계산된 단면들 사이의 측정을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다. 본 발명의 이 방법과 다른 방법에서, 회절 구조체는 단일 주기, 이중 주기 또는 다중 주기의 구조체일 수 있다. 단면은 단면적, 단면 체적 또는 대응되는 이론적 회절 신호를 제공하는 이론적 회절 구조체의 2개 이상 매개변수들의 곱일 수 있다. 한 실시예에서 매개변수 중 한가지는 CD이다.

본 발명의 상기 방법에 있어서, 측정된 회절 구조체의 측정된 회절 신호에 대응되는 이론적 회절 신호를 선택하는 것은, 이론적 회절 구조체로부터 유도된 이론적 회절 신호의 이론적 라이브러리를 형성하는 것을 포함한다. 또한 이론적 라이브러리로부터 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 측정에는 계산된 단면의 도시 또는 계산된 단면들 사이의 차이를 결정하는 것이 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법으로서, 공지된 각기 다른 초점 설정을 포함하고 리소그라피 장치를 이용해 제조된 다수의 회절 구조체를 포함하는 기판을 제공하는 단계와, 방사원계 장치에 의해 다수의 회절 구조체들 중 3개 이상에 대해 회절 신호를 측정하는 단계와, 이론적 회절 구조체의 이론적 회절 신호의 이론적 라이브러리를 제공하는 단계와, 각각의 계산된 회절 신호에 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 결정하는 단계와, 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 제공하는 각 이론적 회절 구조체에 대한 단면을 계산하는 단계와, 인접 초점 설정 회절 격자들의 단면 사이의 차이가 최소인 초점 중심을 초점 설정으로서 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다. 이 방법에서, 인접 초점 설정 회절 구조체들 사이의 단면의 차이는 최소 차이에서 경사가 0인 대략 포물선형 곡선으로 변화된다. 최소 차이를 결정하는 것은 인접한 순차적 초점 설정 회절 격자들 사이의 단면 사이의 차이로부터 유도된 데이터를 포물선형 곡선에 피팅(fitting)시키는 것을 포함하고, 그에 따라 최소 차이는 포물선형 곡선의 최소점을 포함한다. 이러한 방법에서, 각기 다른 초점 설정 회절 구조체들의 단면은 초점의 함수로서 도시될 수 있다.

본 발명의 상기 방법은 또한 리소그라피 장치의 초점 중심에 대한 공정 제어를 제공하고 있고, 그 방법은, 공지된 각기 다른 초점 설정들을 포함하고 리소그라피 장치를 이용해 제조된 다수의 잠상 회절 구조체를 포함하는 기판을 제공하는 단계와, 방사원계 장치에 의해 다수의 잠상 회절 구조체들 중 3개 이상에 대해 회절 신호를 측정하는 단계와, 이론적 회절 구조체의 이론적 회절 신호의 이론적 라이브러리를 제공하는 단계와, 각각의 계산된 회절 신호에 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 결정하는 단계와, 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 제공하는 각 이론적 회절 구조체에 대한 단면을 계산하는 단계와, 인접 초점 설정 잠상 회절 구조체들의 단면 사이의 차이가 최소인 초점 중심을 초점 설정으로서 결정하는 단계와, 초점 중심을 결정하기 위해 리소그라피 장치의 초점 설정을 조절하는 단계를 포함한다. 이 방법에서, 리소그라피 장치의 초점 설정을 조절하는 것에는 컴퓨터 기반 제어 시스템이 포함된다. 리소그라피 장치의 초점 살정을 조절하는 것에는 자동초점 제어 시스템이 포함될 수 있고, 여기에서 자동초점 제어 시스템으로의 하나 이상의 입력은 단면들 사이의 차이에 관한 매개변수를 포함한다.

전술된 모든 방법에서, 방사원계 장치는 광원계(light source-based) 장치를 포함한다. 한 실시예에서, 광원계 장치는, 입사 레이저빔 소스(source)와, 레이저빔을 집중시키고 입사각의 일부 범위를 통해 주사하는 광학 시스템과, 형성된 측정 각도에 걸쳐 형성된 회절 신호를 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 다른 실시예에서는, 광원계 장치는 각도 분석 산란측정기를 더 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 광원계 장치는, 입사 광대역 분광 광원과, 광을 집중시키고 입사 파장의 일부 범위를 통해 조사하는 광학 시스템과, 형성된 측정 파장에 걸쳐 형성된 회절 신호를 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 또 다른 실시예에서는, 광원계 장치는, 입사 광원과, S 및 P 편광의 위상 및 크기를 변화시키기 위한 구성요소와, 광을 집중시키고 입사 위상의 일부 범위에 걸쳐 조사하는 광학 시스템과, 형성된 회절 신호의 위상을 검출하기 위한 검출기를 포함한다.

전술된 모든 방법에서, 회절 신호를 측정하는 것은, 고정 각도, 가변 각도(θ) 또는 가변 각도(φ)에서 작동하는 광대역 분광 방사원계 장치 소스에 의한 위상 측정을 포함한다. 상기 방법들에서, 회절 신호를 측정하는 것은, 고정 각도, 가변 각도(θ) 또는 가변 각도(φ)에서 작동하는 단일 파장 방사원계 장치 소스에 의한 위상 측정을 또한 포함한다. 또한, 회절 신호를 측정하는 것은, 다중 분산 파장 방사원계 장치 소스 또는 광대역 분광원계 장치 소스에 의한 위상 측정을 포함할 수 있다. 회절 신호는 반사 회절 신호 또는 투과 회절 신호일 수 있다. 회절 신호는 포지티브나 네거티브인 정반사 등급의 회절 신호 또는 더 높은 등급의 회절 신호일 수 있다.

본 발명의 주목적은 광학, SEM 또는 유사 현미경 측정 장치를 사용하지 않고 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 초점 중심의 결정을 위해 단면을 이용하고 회절 격자를 포함하는 일련의 각기 다른 초점 회절 구조체의 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호의 단면을 분석함으로써, 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 반사 또는 투과 회절을 이용하여 회절 신호를 얻고 그 회절 신호를 이론적 모델의 라이브러리와 비교하며 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 선택하고 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 산출하는 이론적 회절 구조체의 단면을 결정함으로써, 초점 중심을 포함하는 리소그라피 장치와 관련된 매개변수를 결정 또는 측정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 제한적이지는 않은 0차 등급 또는 정반사 등급이나 더 높은 등급의 반사 또는 투과 각도 분석, 가변 파장, 가변 위상, 가변 편광 상태 또는 가변 방향의 회절이나 그들의 조합을 포함하여 회절 신호를 발생시키는 임의의 방법을 이용하여 회절 신호를 얻음으로써, 초점 중심을 포함하는 리소그라피 장치와 관련된 매개변수를 결정 또는 측정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 포지티브나 네거티브인 0차 등급 또는 정반사 등급이나 더 높은 등급의 회절을 포함하여 다른 초점의 반복적 또는 주기적 회절 구조체의 임의 등급의 회절 신호에 의해, 리소그라피 장치와 관련된 매개변수를 결정 또는 측정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 주요 이점은 광학, SEM 또는 유사한 현미경 측정 장치를 사용하지 않고 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정할 수 있다는 점이다.

본 발명의 다른 이점은, 반복적 또는 주기적 구조체나 격자의 회절 신호 결정을 이용하여 초점 중심을 결정하기 위해 종래의 포토레지스트 리소그라피 수단을 포함하여 스텝퍼에 의해 형성된 종래의 웨이퍼에서 일련의 다른 초점 회절 구조체 또는 격자를 사용할 수 있고, 이론 모델에 의해 구조체의 단면을 결정할 수 있으며, 초점의 함수로서 단면 또는 그 단면의 도함수를 도시할 수 있다는 점이다.

본 발명의 또 다른 이점으로는, 더 짧은 시간내에 공지된 종래의 방법보다 더 저렴한 비용으로 스텝퍼와 같은 리소그라피 장치에서 초점 중심을 포함한 결과를 얻을 수 있는 방법과 장치가 제공된다는 점이다.

본 발명의 다른 목적, 이점 및 새로운 특징과 다른 적용 범위는 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명에 일부가 기술될 것이고, 일부는 본 기술분야의 숙련자라면 다음의 상세한 설명으로부터 명확하게 파악할 수 있거나 본 발명의 실시에 의해 습득할 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 특히 청구범위에 적시된 수단과 그 조합에 의해 얻어질 수 있다.

본 발명은 리소그라피 장치에 관련된 변수의 측정을 위한, 바람직한 실시예에서는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다. 웨이퍼 공정에 있어서 포토레지스트 현상 단계 중 고정 선량(fixed dose)에 대한 초점 중심의 결정은 매우 중요하다. 또한, 선량 변화는 이 중심의 결정을 어렵게 할 수 있다. 스텝퍼에 사용된 렌즈는 매우 한정된 깊이의 초점을 가져서 매우 정밀함이 요구된다. 초점의 렌즈는 더 날카롭게 인쇄된 포토레지스트 이미지를 초래하고, 초점의 결여로 인해 현상되지 않은 포토레지스트가 유발되며, 불충분한 공정이 초래된다. 초점 중심 또는 최적 초점은 공정의 반복성과 안전성을 향상시킨다.

본 발명을 더 설명하기 전에 다음의 정의가 제시된다.

리소그라피 장치(lithography device)는, 패턴을 기판에 전사하며 또한 선택적으로는 기판 내에 전사하기 위해 마스크와 같은 이미지를 사용하는 임의의 장치를 말한다. 따라서 이는 포토레지스트 리소그라피와 같은 종래의 포토리소그라피 뿐만 아니라 다른 방법의 리소그라피도 포함한다. 포토리소그라피로도 불리는 포토레지스트 리소그라피에 있어서, 광학 방법은 회로 패턴을 마스크 또는 레티클로 불리는 마스터 이미지로부터 웨이퍼로 전사하는 데 이용된다. 이 공정에서, 레지스트라 불리는 하나 이상의 특별한 재료가 회로가 형성될 웨이퍼에 코팅된다. 레지스트 코팅은 필요한 만큼 형성되고, 또한 필요한 만큼 웨이퍼가 예를 들어 소프트베이크(softbake)에 의해 처리된다. 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트 재료가 사용될 수 있다. 포지티브 레지스트는 레지스트 현상액으로 사용되는 화학물질에 통상적으로 불용성이나 빛에 노출되면 용해된다. 네거티브 레지스트는 레지스트 현상액으로 사용되는 화학물질에 통상적으로 용해성이나 빛에 노출되면 불용성이 된다. 선택적으로 일부 영역을 노출시키고 그 외 다른 영역을 노출시키지 않음으로써 회로 패턴 또는 다른 구조체가 레지스트 필름에 형성된다. 광학 리소그라피에 있어서, 선택적인 노출은 마스크의 이미지 형성에 의해 이루어지는데, 통상적으로 마스크에 광을 조사하고 투과된 이미지를 레지스트 필름에 투사함으로써 이루어진다.

본 발명에 포함된 리소그라피 장치는 웨이퍼 스텝퍼로도 알려진 스텝퍼를 포함하고, 상기 스텝퍼는 회로 또는 다른 구조체의 이미지를 포토마스크로부터 레지스트가 코팅된 웨이퍼로 투사하는 데 사용된다. 스텝퍼는 통상적으로 리덕션 렌즈 및 조명기와, 엑시머 레이저 광원과, 웨이퍼 스테이지와, 레티클 스테이지와, 웨이퍼 카세트와, 작업자 워크스테이션을 포함한다. 스텝퍼는 포지티브 및 네거티브 레지스트 방법을 모두 사용하고, 스텝 및 반복 형식 또는 스텝 및 스캔 형식이나 그들의 조합을 사용한다.

본 발명에는 실제로 일련의 회절 구조체가 리소그라피 장치에 의해 형성되는 웨이퍼 또는 다른 기판이 사용된다. 가장 간단하게 말하면, 회절 구조체는 입사 조명에 대한 굴절률의 주기적 변화를 발생시키는 리소그라피 수단에 의해 형성된 임의의 구조체 또는 이미지이다. 이러한 굴절률의 변화는 물리적 차이 또는 화학적 차이 때문일 수 있다. 물리적 차이에는, 예를 들어 통상의 광학 회절 격자와 같이 공기와 결합된 하나의 굴절률을 가진 재료나 다른 재료와 결합된 재료를 사용하여 포토레지스트 또는 다른 전사적으로 발생된 변화가 포함된다. 화학적 차이에는 격자와 같이 포토레지스트에 노출된 회절 구조체를 가진 웨이퍼가 포함되고, 여기에서 레지스트는 아직 현상되지 않았다. 이 경우에 모든 레지스트가 여전히 존재하나, 노출되었던 부분은 노출되지 않은 레지스트 부분과는 다른 굴절률을 가지게 되어, 레지스트에서 주기적 변화의 굴절률로 이루어진 회절 구조체를 형성하게 된다. 주기적 차이는 구조체 또는 화학 요소의 주기성에 의해 이루어진다. 회절 구조체는 단일 주기, 이중 주기 또는 다중 주기를 가질 수 있다. 따라서 이는 일련의 평행선으로 이루어진 종래의 회절 격자 뿐만 아니라 3차원 배열의 포스트 또는 홀과 같은 구조체도 포함하고, 여기에서 X방향과 Y방향으로 모두 주기성을 가진다. X 및 Y방향으로 모두 주기성을 가진 회절 구조체가 도 3에 도시되어 있고, 평행선(25)으로 이루어진 하나의 방향으로만 주기성을 가진 회절 구조체는 도 1c에 도시되어 있다. 따라서 회절 구조체는 포토레지스트 격자, 에칭된 필름 스택 격자, 금속 격자 및 본 기술분야에 공지된 다른 격자를 포함한다. 회절 격자는 통상적으로 약 1:1 내지 1:3 사이인 선폭 대 공간의 비율을 가지지만, 다른 비율이 사용될 수도 있다. 예를 들어 1:3 비율의 통상적인 회절 격자는 100nm의 선폭과 400nm의 피치를 가질 수 있다. 폭과 피치는 부분적으로 리소그라피 장치의 분해능에 따라 현저하게 더 작아질 수 있다.

본 발명의 실시에서, 회절 구조체는 회절 신호를 발생시키는 데 사용된다. 회절 신호는 산란측정기, 타원해석기 또는 반사측정기와 같은 다수의 장치에 의해 발생될 수 있다. 회절 신호의 발생을 위해 방사선을 이용하는 임의의 장치는 본 명세서에서 방사원계 장치로 명명된다. 통상적으로 광원계 장치와 같은 가시 방사원계 장치가 사용되지만, 방사원은 X-레이 방사원과 같은 가시 방사선과는 다를 수 있다. 한 실시예에서, 회절 신호는 반사 모드에 의해 형성되고, 여기에서 광과 같은 방사선이 반사된다. 따라서 회절 신호는 각도분석 산란측정기에 의해 발생될 수 있고, 여기에서 알려진 단일 파장원이 사용되며, 입사각(θ)은 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 연속 범위에 걸쳐 변화된다. 형성된 회절 구조체는 입사각 및 반사각(θ)에 대한 광도로서 나타낼 수 있다. 다른 방법에서는 선택적으로 각각 다른 입사각(θ)을 가진 다수의 레이저빔 소스가 사용된다. 또 다른 방법에서는 입사 광대역 스펙트럼 광원이 사용되고, 도 2에 도시된 바와 같이 입사광은 일부 범위의 파장으로부터 조사되고 입사각(θ)은 선택적으로 일정하게 유지된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 형성된 회절 위상을 검출하는 검출기를 가지고 일범위의 입사 위상을 이용하는 가변 위상 광원이 또한 공지되어 있다. S로부터 P구성요소로 또는 P로부터 S구성요소로의 편광 범위를 이용하는 가변 편광 광원이 또한 공지되어 있다. 일범위(φ)에 걸쳐 입사각을 조절하는 것도 가능하므로, 도 2에 도시된 바와 같이 광원이 회절 구조체를 중심으로 회전하거나 선택적으로 회절 구조체가 광원에 대하여 회전하게 된다. 이러한 다양한 장치와 그들의 조합 또는 치환을 이용하여 주어진 회절 구조체에 대해 회절 신호를 얻는 것이 가능하고 또한 알려져 있다. 일반적으로, 검출된 광도는 입사각(θ), 입사광의 파장, 입사광의 위상 또는 스윕각(angle of sweep)(φ) 등과 같은 하나 이상의 가변 변수에 대해 나타낼 수 있다. 회절 신호는 0차 또는 정반사 회절 등급을 나타낼 수 있거나 임의의 더 높은 회절 등급을 나타낼 수 있다. 예를 들어 방사원계 장치의 구성요소로서 X-레이 방사원에 의해 회절 신호를 발생시키도록 투과 모드가 사용될 수 있다.

본 발명의 실시에서, 회절 구조체와 해당 회절 신호의 이론적인 라이브러리가 형성되고, 이론적인 회절 구조체에 기초한 이론적인 회절 신호가 측정된 회절 신호와 비교된다. 이는 임의 수의 다른 방법으로 수행될 수 있다. 하나의 접근방법에서, 변수에 대한 할당된 매개변수에 기초하여 이론적인 출력 신호의 실제 라이브러리가 형성된다. 이 라이브러리는 회절 신호의 실제 측정 전에 형성될 수 있거나 측정된 회절 신호를 이론적인 회절 신호에 대응시키는 과정 중에 형성될 수 있다. 따라서 본 명세서에 이용된 바와 같이, 이론적인 라이브러리는, 측정된 회절 신호에 무관하게 형성된 라이브러리와, 측정된 구조체의 기하학적 형상의 이론적인 "최적 추정" 및 형성된 이론적인 회절 신호의 연산에 기초하여 형성된 라이브러리를 포함하고, 최적 맞춤을 위해서 변화된 매개변수의 구조체와 반복적으로 비교된다. 회절 신호의 이론적인 라이브러리는 예를 들어 다른 수단에 의해 측정된 크기를 가진 회절 구조체들의 회절 신호들을 모아 실험적으로 형성될 수도 있다. 라이브러리는 선택적으로 기준 세트의 다른 신호로부터 보간법을 통해 정확하게 나타낼 수 있는 신호를 제거함으로써 불필요한 부분을 제거할 수 있다. 라이브러리의 지수는, 각 신호를 하나 이상의 지수 함수와 상관시키고 이어서 상관관계의 크기에 기초하여 지수의 등급을 매김으로써 유사하게 형성될 수 있다. 이 형태의 라이브러리의 구성 또는 형성과 그 최적화 방법은 본 기술분야에 잘 알려져 있다. 한 접근법에서는, 회절 구조체 매개변수의 함수로서 회절 신호와 같은 회절 구조체의 예측된 광학 신호 특성을 연산하기 위해 맥스웰 방정식에 기초한 정확한 이론적인 모델이 사용된다. 이 과정에서, 회절 구조체 매개변수의 일단의 실험치가 선택된다. 이어서, 광학 재료 및 기하학적 형상을 포함하여 회절 구조체의 컴퓨터로 나타낼 수 있는 모델이 이 값에 기초하여 형성된다. 회절 구조체와 조사 방사선 사이의 전자기적 상호작용이 예측된 회절 신호를 연산하도록 수치적으로 시뮬레이션된다. 임의의 다양한 피팅 최적화 알고리즘이 회절 구조체 매개변수치를 조절하는 데 사용될 수 있고, 이 과정은 측정된 회절 신호와 예측된 회절 신호의 차이를 최소화시키도록 반복되며, 그 결과 최적 맞춤이 이루어진다. 미국 특허 출원 공개 공보 제2002/0046008호에는 구조체 확인을 위한 하나의 데이터베이스 방법이 개시되어 있고, 미국 특허 출원 공개 공보 제2002/0038196호에는 다른 방법이 개시되어 있다. 유사하게, 미국 특허 출원 공개 공보 제2002/0135783호에는 미국 특허 출원 공개 공보 제2002/0038196호와 마찬가지로 다양한 이론적인 라이브러리 접근법이 개시되어 있다. 이론적인 라이브러리에 사용될 수 있는 회절 구조체 매개변수는 다음과 같은 인자를 포함하여 모델화될 수 있는 임의의 매개변수를 포함한다.

ㆍ구조체의 최하단 및/또는 최상단의 임계 치수(CD)

ㆍ선, 포스트 또는 다른 구조체의 높이나 두께와 같은 높이나 두께

ㆍ회절 신호에 의해 형성된 영역의 전체 높이

ㆍ직사각형, 사다리꼴, 삼각형, 원형 또는 다른 기하학적 형상과 같은 구조체의 형상

ㆍ구조체 또는 영역의 최하단 및/또는 최상단의 곡률 반경

ㆍ격자의 주기

ㆍ선 또는 다른 구조체의 폭

ㆍ다양한 층의 매개변수를 포함한 구조체의 재료 매개변수

ㆍ구조체 아래의 필름의 굴절률 및 필름 두께와 같이 구조체가 설치되는 기판의 재료 매개변수

ㆍ수치가 구조체 및 기판 등의 상대적인 분담율에 따라 가중되는 특정 위치에서의 CD와 같은 다양한 가중치 또는 평균치

본 발명의 실시에서, 측정된 회절 신호와 비교할 때 가장 잘 맞는 이론적인 회절 신호를 가진 이론적인 회절 구조체의 단면이 계산된다. 본 발명에서 단면은 가장 잘 맞는 구조체의 2개 이상의 회절 구조체 매개변수의 곱이다. 한 실시예에서, 단면은 CD와 높이의 곱과 같은 단면적이다. 다른 실시예에서는, 단면은 CD, 높이 및 구조체의 형상의 곱과 같은 단면 체적이다. 그러나, 본 명세서에 사용되는 단면은 기하학적으로 정의된 형상일 필요가 없으며, 즉 단면은 2개 이상의 회절 구조체 매개변수의 곱일 수 있다. 한 실시예에서, 단면은 CD와 하나 이상의 추가 회절 구조체 매개변수를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 2개 이상의 회절 구조체 매개변수의 곱은 2개 이상의 매개변수의 수학적 연산 또는 조작을 말하며, 이에는 제한되지는 않지만 곱을 포함하는 수학 연산과 선택적으로 하나 이상의 제2 수학 연산이 포함된다.

측정된 회절 신호에 대해 이론적인 회절 신호의 단면을 최적 대응시키는 것은 본 기술분야에 공지된 임의의 수단으로 계산될 수 있다. 한 실시예에서, 예를 들어 다양한 대응 알고리즘을 사용하여 측정된 회절 신호를 기존 라이브러리에 포함된 기존의 분산된 이론적인 회절 신호에 맞출 수 있고, 그 결과 정의된 구속조건을 이용하여 최적 맞춤이 선택된다. 다른 실시예에서는, 최적 맞춤은 비록 이론적인 회절 신호가 보간법 이전에 존재하지 않더라도 그 이론적인 회절 신호를 얻기 위해 라이브러리 보간법을 포함할 수 있다. 따라서 이론적인 회절 신호에 대해 측정된 회절 신호를 확인 또는 대응시키는 방법 또는 기술이 맞춤 또는 최적 맞춤을 결정하기 위해 본 명세서에 사용된다.

본 발명의 한 실시예에서, 도 1a에 도시된 웨이퍼(10)가 구비되고, 그 위에 일련의 다이(15)가 배치된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 각 다이는 스텝퍼와 같은 리소그라피 장치의 노출 영역을 나타내는 웨이퍼 부분을 통상적으로 나타낸다. 스텝 및 반복 시스템에서, 노출될 마스크 또는 레티클의 전영역은 셔터가 개방될 때 조사되고, 그에 따라 동시에 전체 다이 노출 영역을 노출하게 된다. 스텝 및 스캔 시스템에서는, 레티클 또는 마스크의 단지 일부만이 따라서 다이 노출 영역의 단지 일부만이 셔터가 개방될 때 노출된다. 어느 경우든, 레티클 또는 마스크는 회절 격자 세트(20)가 형성되도록 이동될 수 있고, 회절 격자 세트(20)는 일련의 선택적으로 다른 초점을 가진 다른 회절 격자들로 이루어지며, 도 2c에 도시된 회절 격자(22)의 경우에 그 회절 격자(22)는 회절 격자 세트(20)의 일부를 형성한다. 회절 격자 세트(20)가 일련의 동일한 회절 격자들로 이루어지는 것도 가능하고, 동일한 초점을 가지지만 다른 선량을 가진 일련의 회절 격자들로 이루어지는 것도 가능하다. 바람직한 실시예에서, 회절 격자 세트(20)는 바람직하게는 공지된 증분식 초점 단계에 의해 변화되는 각기 다른 초점을 가진 일련의 회절 격자들로 이루어지고, 여기에서 모든 회전 격자는 고정 선량을 가진다. 회절 격자(22)는 회절 격자 세트(20)의 일부를 형성하는 회절 격자의 예를 나타낸다. 웨이퍼(10)상의 다이로부터 다이까지, 선량 범위나 초점 설정 범위 또는 둘 다 모두 변화될 수 있다. 통상적으로, 선량 또는 초점은 일정하게 증분식 단계로 변화되어 후속 분석을 용이하게 한다. 따라서 초점은 결정된 범위에 걸쳐 예를 들어 50nm 내지 100nm 단계로 변화될 수 있고, 선량은 결정된 범위에 걸쳐 예를 들어 1mJ 또는 2mJ 증분식으로 변화될 수 있다. 회절 격자(22)는 도 1c에 도시된 바와 같이 공간(30)에 의해 분리된 종래의 선(25)을 사용할 수 있거나, 도 3에 도시된 바와 같은 3차원 패턴을 사용하는 회절 구조체를 포함하는 다른 회절 구조체를 사용할 수 있다.

회절 구조체는 통상적으로 원하는 회절 구조체의 원하는 형상, 크기 및 구성에 상응하게 마스크에 불투명한 영역과 투명한 영역을 구비함으로써 레지스트 재료에 형성된다. 이어서 방사원이 마스크의 일면에 인가되어 마스크 형상과 공간을 레지스트층에 투사하게 되고, 레지스트층은 마스크의 대향면에 있게 된다. 하나 이상의 렌즈 또는 다른 광학 시스템이 마스크와 레지스트층 사이에 삽입될 수 있고 또한 선택적으로는 방사원과 마스크 사이에도 삽입될 수 있다. 방사선에 노출되거나 레지스트의 변화를 유발시키기에 충분한 수준으로 에너지가 공급될 때, 잠상이 레지스트에 형성된다. 레지스트 재료의 화학 변화를 나타내는 잠상으로 인해 레지스트층의 반사도가 변화하게 되고, 따라서 전술된 바와 같이 회절 신호를 발생시키는 데 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 레지스트의 잠상을 가진 웨이퍼는, 추가적인 화학 반응을 유발시키거나 레지스트층 내에서 구성요소를 확산시키는 데 사용되는 노출후 베이크 공정을 수행하게 된다. 다른 실시예에서는, 레지스트는 현상 공정, 선택적으로 화학 현상 공정에 의해 현상될 수 있고, 그에 따라 레지스트의 일부가 제거되게 되며, 그 부분은 포지티브 레지스트 또는 네거티브 레지스트가 사용되었는지에 따라 결정된다. 현상 공정은 에칭 공정으로도 명명되고, 레지스트층과 상기 레지스트층이 형성되는 다른 필름과 같은 기판 재료의 에칭된 영역이나 공간을 형성하게 된다.

본 발명의 장치와 방법에서, 회절 구조체는 노출되지만 현상되지 않을 수 있고, 또는 선택적으로 현상될 수 있다. 유사하게, 전술된 사항들은 일반적으로 회절 구조체를 형성하기 위한 종래의 방법을 기술하고 있지만, 위상 이동 마스크, 전자빔 노출을 포함한 다양한 방사원 등을 포함하여 임의의 방법이 사용될 수 있다.

초점은 스텝퍼 또는 유사 리소그라피 장치를 포함하여 임의의 리소그라피 장치에 매우 중요한 변수이다. 초점과 초점 깊이는 선량 또는 방사 에너지의 양과, 초점 또는 렌즈로부터 타겟까지의 간격의 함수이다. 형성된 이미지는 주어진 노출 영역 내에서 모든 점에 대해 양호하여야 하고, 그에 따라 사용가능한 초점 깊이가 형성되게 된다. 그러나, 비점수차(astigmatism), 영역 곡률, 렌즈의 질, x 및 y방향으로의 웨이퍼 스테이지의 방향 등을 포함하는 선량 및 초점과는 다른 인자들이 초점과 초점 깊이에 영향을 미친다. 통상적인 제조 웨이퍼 스텝퍼는 약 0.15미크론 내지 약 0.25미크론의 분해능을 가지고, 사용가능한 초점 깊이는 약 0.40미크론 내지 약 1.50미크론의 분해능을 가진다.

따라서 고정 선량에 대한 초점 중심의 결정은 웨이퍼 공정에서 포토레지스트 노출 단계 중 스텝퍼에 대해서와 같이 리소그라피 장치의 효율적인 작업에 있어 매우 중요하다. 선량 변화는 이 중심의 결정을 어렵게 한다. 스텝퍼와 다른 리소그라피 장치에 사용된 렌즈는 매우 제한된 깊이의 초점을 가지고, 따라서 매우 정밀함이 요구된다. 초점의 렌즈는 날카롭게 인쇄된 포토레지스트 이미지를 발생시키고, 초점의 결여로 인해 비기능적인 포토레지스트 형상이 형성된다. 초점 중심은 공정의 반복성을 현저하게 향상시킨다. 초점 중심이 알려지고 결정되고 나면, 다양한 임의의 다른 자동초점 시스템이나 기구가 렌즈와 웨이퍼 사이의 분리가 일정하게 유지됨을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 시스템은 예를 들어 반사광을 사용하는 광학 방법, 커패시턴스 방법 및 예를 들어 압축 공기를 사용하는 압력 센서 방법을 포함한다. 그러나, 이러한 시스템과 기구는 초점 중심을 결정할 수 없고, 단순히 렌즈와 웨이퍼 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 뿐이다. 통상적인 작업에서, 초점 중심은 주기적으로 결정되어야 하고, 리소그라피 장치의 작업의 매 6시간 이하마다 결정되어야 한다.

바람직한 실시예에서, 본 발명은 스텝퍼나 스캐너에 대한 초점 중심을 결정하기 위해 단면 산란측정 모델 분석을 이용한다. 우선, 고정 선량에 대해 초점에 걸쳐 변화되는 일련의 특징부가 리소그라피 수단에 의해 형성된다. 그 특징부는 방사선을 회절시킬 수 있는 반복적인 또는 주기적인 회절 구조체로 이루어진다. 산란측정식 측정을 할 수 있는 방사원계 장치를 이용하여, 일련의 회절 구조체가 각 변화된 초점에서 고정 선량에 대해 회절 신호를 얻도록 측정된다. 회절 구조체는 선과 공간을 가진 종래의 회절 구조체와 같이 2차원이거나 홀, 포스트 또는 더 복잡한 구조체와 같은 3차원일 수 있다. 3차원 구조체의 경우에, 구조체의 선택된 단면은 구조체의 체적일 수 있다. 단면을 결정하기 위해 사용된 이론적인 라이브러리는 직사각형과 같은 간단한 형상을 가진 모델을 사용할 수 있거나, 사다리꼴, 원형 가장자리들을 가진 사다리꼴, 가우스 또는 S자형 프로파일이나 사용자에 의해 지정된 다른 주문 프로파일과 같은 더 복잡한 형상을 사용할 수도 있다. 이론적인 라이브러리는 또한 아래에 있는 필름과 패턴을 고려한다. 알려진 매개변수를 가진 이론적으로 형성된 회절 신호는 이론적으로 예측된 공정 매개변수를 얻도록 실험 데이터에 맞추어진다. 이러한 공정 매개변수를 이용하여 회절 구조체의 단면이 계산된다. 더 복잡한 모델은 초점 기준을 광학 경로의 총합으로 하도록 아래에 있는 필름 두께 뿐만 아니라 광학 n 및 k 수치와 같은 회절 구조체의 광학 물성치를 포함할 수 있다.

최적 초점을 얻기 위해, 이론적인 라이브러리의 최적 맞춤 이론 모델로부터 계산된 바와 같이 단면이 초점의 함수로서 도시된다. 한 초점 단계로부터 다음 초점 단계로의 면적의 차이는 초점 중심에 접근함에 따라 점점 더 작아지게 된다. 이론적으로 이상적인 조건에서, 초점 중심은 연속 초점 단계들 사이에서 단면의 변화가 최소인 점이다. 본 방법의 다른 표현에서, 포물선형 곡선이 초점에 대한 영역 응답을 피팅시키는 데 사용될 수 있고, 초점 중심은 포물선형 곡선의 경사가 0인 점이다. "오목면이 위"와 "오목면이 아래"의 응답이 포토레지스트의 화학적 성질과 처리에 따라 모두 가능하고, 따라서 포물선형 곡선의 최소나 최대가 가능하다. 어느 경우든, 초점 중심은 포물선의 경사가 0인 점이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 최소는 종래의 최소 뿐만 아니라 종래의 최대도 포함한다. 다양한 다른 통계적 기술이 초점에 대한 영역 응답으로부터 초점 중심을 결정하는 데 사용될 수 있다.

이러한 기술은 반사되거나 회절 구조체를 통해 투과될 수 있는 방사선계 소스와 검출기에 의한 방사선을 가진 측정 장치에 적용가능하다. 다시 말하면, 회절을 기본으로 하는 산란측정식 측정을 할 수 있는 임의의 장치가 이 기술에 사용될 수 있다. 이는 반사측정기 또는 타원해석기를 사용하는 각도 분석 및/또는 파장 분석 장치를 포함하지만, 그에 제한되지는 않는다.

이 기술은 제조 세팅에서 초점 및/또는 선량 및/또는 층두께의 드리프트를 모니터하는 데 사용될 수도 있다. 회절 구조체의 계산된 영역을 모니터하는 중에 만약 계산된 영역이 특정 범위를 넘어 벗어난다면 공정은 드리프트를 검사할 수 있다.

이러한 방법의 사용시, 초점 분석에 악영향을 줄 수 있는 분리물을 제거하도록 다양한 필터를 사용하는 것이 필요하다. 그러한 필터의 하나는 실험적 회절 신호에 대한 이론적 회절 신호의 피팅의 장점을 이용하는 것이다. 피팅의 장점이 거의 없는 맞춤은 분석에서 제외될 수 있다.

본 발명의 방법은 주로 포토레지스트 처리 단계에 적용되는데, 이는 이 단계에서 가장 양호한 초점의 결정이 매우 중요하기 때문이다. 그러나, 본 발명의 방법은 에칭된 필름 스택과 금속 격자를 위해 또는 에칭 공정과 관련된 "최적 에칭" 조건을 위해 "최적 초점" 세팅을 결정하도록 더 아래쪽의 처리 라인에 적용될 수도 있다.

종래의 보숭(Bossung)은 최적 초점을 결정하기 위해 CD를 초점의 함수로서 나타낸다. 측벽 또는 두께와 같은 추가 매개변수가 최적 초점 결정을 위해 초점의 함수로서 개별적으로 도시된다. 제이.에이.알게어, 디.씨.베노이트, 알.알.허쉬, 엘.씨.리트, 비.브레이머, 피.피.헤레라, 씨.에이.맥, 제이.씨.로빈슨, 유.케이.휘트니, 피.자리키의 "게이트 CD 제어와 스텝퍼 특성화를 위한 분광 임계 치수의 실행"이 2001년, SPIE 국제학술회의, 4344호, 462-471페이지에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 매개변수는 종종 초점에 대한 포물선형 응답을 가지지 않는다. 이하 설명되는 바와 같이, 본 발명의 방법은 더 우수한 결과를 나타낸다.

도 5는 초점의 함수로서 실험 데이터에 기초한 산란측정식으로 측정된 레지스트 최하단 CD 응답의 그래프이다. 최하단 CD는 초점에 따라 최대 최하단 CD에 대한 최하단 CD의 비율의 함수로서 도시된다. 이 보숭 곡선의 트렌드는 포물선형이 아니다. 초점에 따라 증가하여 안정 수준에 도달한다.

도 6은 산란측정식으로 측정된 레지스트 측벽 및 레지스트 두께의 수치를 초점의 함수로서 나타낸 그래프이다. 측벽 및 레지스트 수치는 초점에 따라 매개변수 최대치에 대한 매개변수의 비율로 도시된다. 측벽의 트렌드는 일반적으로 최하단 CD와 반대이다. 최하단 CD가 최저일 때 최고이다. 최고 측벽 수치는 90도보다 실제로 더 높다. 측벽은 최하단 CD가 증가할 때 감소된다. 초점 곡선의 대략 중간을 통해 레지스트 두께가 일정한 점이 있다. 레지스트 손실은 초점의 양 가장자리 부근에서 볼 수 있다. 레지스트 두께는 어느 정도 포물선형이지만, 특히 레지스트 손실이 넓은 영역의 초점에 대해 최소화될 수 있는 조밀한 격자 구조체의 경우에 항상 안정된 곡선을 산출하는 것은 아니다.

도 7은 레지스트 단면의 그래프이고, 여기에서 단면적은 초점의 함수로서 본 발명의 방법에 의해 결정된다. 간단한 레지스트 사다리꼴 모델이 사용되었다. 단면적은 초점에 따라 최대 단면적에 대한 단면적의 비율로서 도시된다. 레지스트 최하단 CD, 측벽 및 두께는 자체적으로는 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 포물선형을 산출하지는 않지만, 격자 단면적을 형성하도록 함께 조합될 때에는 도 7에 도시된 바와 같이 포물선형을 나타낸다. CD나 두께와 같은 개별 매개변수가 초점에 대해 도시되고 포물선형 곡선을 산출할 때에도, 많은 경우에 포물선형 곡선에 대한 더 양호한 피팅을 가진 유사한 포물선형 곡선이 단면을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 단면은 면적일 필요가 없으며, 따라서 체적이 될 수 있거나 기하학적 형상을 산출하지 않는 2개 이상의 매개변수의 곱일 수 있다. 따라서 단면은 면적, 체적 또는 2개 이상의 매개변수의 곱일 수 있다. 한 실시예에서는, CD가 하나의 매개변수로서 선택된다.

다양한 이론적 모델 프로파일이 단면적을 결정하는 데 사용될 수 있다. 도 8은 단순 직사각형인 가장 기본적인 이론적 격자 구조체를 나타내고 있고, W는 CD와 같은 폭의 치수이며, H는 기판(84)에 형성된 회절 구조체(80, 80', 80")의 높이 치수이다. 단면 격자 면적은 다음의 공식으로 정의된다.

단면적 = HㆍW (1)

여기에서, H는 격자 높이이고 W는 격자 폭이다. 스텝퍼 초점 중심 결정의 정확도를 향상시키기 위해 더 상세한 이론적 모델이 사용될 수 있다. 그러한 하나의 모델은 사다리꼴이고, 도 9에 도시된 바와 같이 측벽 각도 치수를 추가하며, 회절 구조체(82, 82', 82")를 사용한다. 사다리꼴 격자의 단면 결정을 위한 방정식은 다음과 같다.

단면적 = Hㆍ(W-H/tanA) (2)

여기에서 H는 격자 높이이고 W는 격자 최하단의 폭이며 A는 사다리꼴의 측벽 각도이다. 다른 더 복잡한 형상이 사용될 수도 있다. 더 복잡한 형상의 경우에는, 단면적으로 격자 형상을 나타내기 위해 더 복잡한 식이 필요하게 된다.

3차원 구조체가 유사한 방법으로 분석될 수도 있다. 3차원 구조체의 경우에 단면의 하나의 치수는 단면 체적이다. 예를 들어, X축과 Y축으로 완전한 원형 프로파일과 Z축을 따라 90도의 일정한 측벽을 가정한 단순 접촉 홀 모델은 실린더로서 계산된 단면을 가질 수 있고, 그에 따라 단면 체적을 산출하게 된다.

아래에 있는 박막의 두께와 재료의 광학 물성치는 일반적으로 초점을 가로질러 이론적 라이브러리의 현저한 변화를 초래하지 않는다. 그러나, 산란측정기의 선택, 구성 및 이론적 모델에 따라 초점의 변화가 이러한 매개변수의 변화를 초래할 수 있다. 따라서 이론적 라이브러리가 결정된 단면에서 광학 상수와 박막 두께를 포함할 수 있음을 쉽게 파악할 수 있다. 이는 간단하게는 격자 단면적에 동일한 주기에 걸쳐 박막 두께 단면을 추가하는 것일 수 있거나, 더 복잡하게는 격자 및 박막 단면적의 공여도에 따라 재료 광학 n 및 k 상수를 가중시키는 것일 수 있다.

또한, 비기하학적 형상의 단면이 사용될 수도 있음을 알 수 있다. 따라서, 단면은 CD와 같은 한 매개변수와, 예를 들어 재료 매개변수, 가중치나 평균치, 각도 치수, 광학 물성치, 곡률 등과 같은 하나 이상의 추가 매개변수의 곱일 수 있다. 형성된 산출물은 단면적 또는 단면 체적에 대해 유사한 방식으로 사용될 수 있다.

웨이퍼 스텝퍼와 같은 리소그라피 장치에 대한 초점 중심을 결정하기 위해 단면 초점을 분석하는 여러 방법이 존재한다. 가장 간단한 방법은 단면적 또는 체적과 같은 단면을 초점의 함수로서 도시하고 기존 분리물들을 제거하며 데이터에 포물선형 곡선을 피팅시키는 것이다. 경사가 0인 점이 도 7에 도시된 바와 같이 초점 중심이다. 다른 측정기준은 단순히 초점을 따라 최대 또는 최소 단면적을 찾는 것이다(초점 중심이 각각 단면적의 최대 또는 최소에 있는 가에 따라).

초점 중심을 결정하는 다른 방법은 한 초점 단계로부터 다음 초점 단계까지 단면의 변화율을 분석하는 것이다. 이상적인 이론적 경우에, 초점이 초점 중심에 근접할수록, 한 초점 단계로부터 다음 초점 단계로의 단면의 차이가 한 초점 단계로부터 다음 초점 단계로의 단면의 변화가 초점 중심에서 최소에 도달할 때까지 감소된다. 한 초점 단계로부터 다음 초점 단계로의 단면의 차이는 초점에 대해 도시될 수 있고 포물선형 곡선으로 피팅될 수 있다. 경사가 0인 점이 초점 중심이다.

스텝퍼 또는 스캐너에 대해 최적 초점 위치를 결정하는 것 이외에도, 본 발명의 방법에 따라 형성된 초점 곡선은 스테이지 경사 및 영역 비균일성을 결정하기 위해 특정 스텝퍼/스캐너와 사용될 수 있다. 이 방법에서, 회절 격자와 같은 일련의 회절 구조체가 웨이퍼와 같은 면적을 가로질러 동일한 초점에 사용된다. 한 실시예에서, 회절 신호는 도 4에 도시된 바와 같이 일련의 순차적 동일 초점 설정의 회절 격자(40, 45, 50, 55, 60)로부터 얻어진다. 이론적 프로파일 모델 및 회절 신호는, 선택된 회절 신호 및 각 회절 격자에 대한 모델의 함수로서 결정된 단면적과 같은 단면과 이론적 라이브러리로부터 결정된다. 단면적과 같은 형성된 단면은 위치의 함수로서 도시되고, 스테이지 경사 및 다른 영역 비균일성이 3차원으로 도시된다.

따라서, 종래의 웨이퍼 스테이지일 수 있는 영역의 회절 구조체의 위치에 관한 데이터와 단면 차이를 이용하여 초점 중심이 영역의 위치의 함수로서 도시될 수 있음을 용이하게 파악할 수 있다. 그러한 도시는 렌즈 시스템의 수차, 비점수차 또는 영역에 걸친 초점 중심이 비균일하게 되도록 하는 다른 결함을 나타낼 수 있다. 유사하게, x축 및 y축에 걸친 영역의 경사가 도시될 수 있고, 그에 따라 초점 중심의 스테이지 경사 효과가 영역의 위치 함수로서 도시될 수 있게 된다.

본 발명의 방법과 장치는 다른 수단에 의해 결정된 초점 중심의 분석을 포함하여 품질 제어 시험에 사용될 수도 있다. 이는 전술된 바와 같이 관련 컴퓨터 시스템을 포함하는 각도 분석 산란측정기 또는 전술된 측정을 할 수 있는 다른 적합한 장치와 함께 수행될 수 있다.

각도 분석 산란측정기를 사용하여, 회절 신호는 격자 방정식에 의해 특정된 각도 위치에서 개별적인 회절 등급으로 분리된다.

sinθ_i+ sinθ_n = nλ/d (3)

여기에서 θ_i는 음의 입사각이고, θ_n은 n차 회절 등급의 각도 위치이며, λ는 입사광의 파장이고, d는 회절 구조체의 피치 또는 공간 주기이다. 따라서 0차 또는 정반사 회절 등급에 대해 입사각은 정반사 회절 등급의 각도 위치와 동일함을 알 수 있다. 그러나, 정반사와는 다른 회절 등급이 사용될 수 있고, 적합한 각도 위치가 전술된 바와 같이 결정된다. 유사한 관계가 회절 신호를 발생하는 다른 모드를 지배하고, 따라서 회절 신호를 발생하는 임의 모드의 경우에 정반사 회절 등급 또는 더 높은 회절 등급이 사용될 수 있다. 예를 들어, 파장 분석 장치에서, 각도 θ_i는 일정하게 유지될 수 있고 파장 λ는 변화될 수 있으며 주어진 n에서 θ_n에 대하여 식이 풀어지게 된다.

본 발명의 방법과 장치는 초점 중심의 결정에 사용될 수도 있고, 그에 따라 초점 중심은 컴퓨터 기반 제어 시스템의 사용을 포함하는 적합한 임의의 수단에 의해 조절되며, 본 발명의 방법은 수용가능한 또는 최적의 초점이 결정된 시간을 결정하는 데 사용된다. 조절은 선량 변화나 본 기술분야에 공지된 다른 수단에 의해 수행될 수 있다.

본 발명은 자동초점 제어 시스템을 사용하여 초점 중심의 자동 결정에 또한 사용될 수 있고, 따라서 단면 분석에 관한 정보가 선량 변화와 같이 초점을 결정하기 위해 제어 시스템에 사용된다.

본 발명은 이러한 바람직한 실시예들을 기준으로 상세히 기술되었지만 다른 실시예들도 동일한 결과를 이룰 수 있다. 본 발명의 변형 및 수정은 본 기술분야의 숙련자에게 명백하고, 첨부된 청구범위가 그러한 변형 및 동등물을 포함한다. 위에 인용된 모든 참고자료, 출원, 특허 및 간행물은 본 명세서에 참고로 포함된다.

Claims

리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법에 있어서,

다수의 이격된 요소들을 포함하는 다수의 회절 구조체들을 포함하고 상기 회절 구조체들이 리소그라피 장치를 이용하여 리소그라피 공정에 의해 형성되어 있는 기판을 제공하는 단계와;

방사원계 장치에 의해 다수의 회절 구조체들 중 3개 이상에 대해 회절 신호를 측정하는 단계와;

측정된 회절 구조체들의 측정된 회절 신호와 대응되는 이론적 회절 신호를 제공하는 이론적 회절 구조체를 선택하는 단계와;

선택된 각 이론적 회절 구조체의 단면을 계산하는 단계와;

상기 리소그라피 장치의 소망하는 매개변수를 결정하기 위해 계산된 단면들 사이의 측정을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

회절 구조체는 단일 주기, 이중 주기 또는 다중 주기 구조체인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

단면은 단면적인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

단면은 단면 체적인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

단면은 대응되는 이론적 회절 신호를 제공하는 이론적 회절 구조체의 2개 이상의 매개변수들의 곱인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제5항에 있어서,

매개변수들 중 하나는 CD인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

측정된 회절 구조체의 측정된 회절 신호에 대응되는 이론적 회절 신호를 선택하는 것은 이론적 회절 구조체로부터 유도된 이론적 회절 신호의 이론적 라이브러리를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제7항에 있어서,

이론적 라이브러리로부터 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 결정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

측정에는 계산된 단면의 도시가 포함되는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

측정에는 계산된 단면들 사이의 차이를 결정하는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

기판은 웨이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

방사원계 장치는 광원계 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제12항에 있어서,

광원계 장치는, 입사 레이저빔 소스와, 레이저빔을 집중시키고 입사각의 일부 범위를 통해 주사하는 광학 시스템과, 형성된 측정 각도에 걸쳐 형성된 회절 신호를 검출하기 위한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제13항에 있어서,

광원계 장치는 각도 분석 산란측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제12항에 있어서,

광원계 장치는 다수의 레이저빔 소스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제12항에 있어서,

광원계 장치는, 입사 광대역 분광 광원과, 광을 집중시키고 입사 파장의 일부 범위를 통해 조사하는 광학 시스템과, 형성된 측정 파장에 걸쳐 형성된 회절 신호를 검출하기 위한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제12항에 있어서,

광원계 장치는, 입사 광원과, S 및 P 편광의 위상 및 크기를 변화시키기 위한 구성요소들과, 광을 집중시키고 입사 위상의 일부 범위에 걸쳐 조사하는 광학 시스템과, 형성된 회절 신호의 위상을 검출하기 위한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

회절 신호를 측정하는 단계는, 고정 각도, 가변 각도(θ) 또는 가변 각도(φ)에서 작동하는 광대역 분광 방사원계 장치 소스에 의한 위상 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

회절 신호를 측정하는 단계는, 고정 각도, 가변 각도(θ) 또는 가변 각도(φ)에서 작동하는 단일 파장 방사원계 장치 소스에 의한 위상 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

회절 신호를 측정하는 단계는, 다중 분산 파장 방사원계 장치 소스에 의한 위상 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

회절 신호는 반사 회절 신호인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

회절 신호는 투과 회절 신호인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

회절 신호는 정반사 등급의 회절 신호인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

회절 신호는 더 높은 등급의 회절 신호인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

얄려진 각기 다른 초점 설정에서 리소그라피 장치를 이용하여 다수의 회절 구조체들을 형성하는 것을 더 포함하고, 상기 매개변수는 리소그라피 장치의 초점 중심인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제25항에 있어서,

측정에는, 단면을 초점의 함수로서 도시하는 것, 인접 초점 설정 회절 구조체들의 단면 사이의 차이를 초점의 함수로서 도시하는 것, 단면의 변화율을 결정하는 것, 최대 단면을 결정하는 것 또는 최소 단면을 결정하는 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제25항에 있어서,

알려진 각기 다른 초점 설정은 동일 증분의 각기 다른 초점 설정인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제25항에 있어서,

알려진 각기 다른 초점 설정은 동일하지 않은 증분의 각기 다른 초점 설정이고, 상기 방법은 동일하지 않은 증분의 각기 다른 초점 설정을 표준화시키기 위해 수학 알고리즘을 사용하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제25항에 있어서,

회절 구조체들 사이의 단면 또는 단면의 차이는 초점 중심에서 경사가 0인 대략 포물선형 곡선으로서 변화되는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

동일 초점 설정에서 리소그라피 장치를 이용하여 다수의 회절 구조체들을 형성하는 단계와, 기판상의 회절 구조체들의 위치의 함수로서 차이를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

알려진 각기 다른 초점 설정 및 알려진 각기 다른 선량 설정에서 다수의 회절 구조체들을 형성하는 단계와, 초점에 대한 선량의 효과를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
제31항에 있어서,

다수의 회절 구조체들은 동일한 알려진 각기 다른 초점 설정 회절 구조체들의 세트를 포함하고, 상기 세트는 각기 다른 알려진 선량 설정에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치에 관한 매개변수를 측정하는 방법.
리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법에 있어서,

각기 다른 알려진 초점 설정을 포함하고 리소그라피 장치를 이용해 제조된 다수의 회절 구조체들을 포함하는 기판을 제공하는 단계와;

방사원계 장치에 의해 다수의 회절 구조체들 중 3개 이상에 대해 회절 신호를 측정하는 단계와;

이론적 회절 구조체들의 이론적 회절 신호의 이론적 라이브러리를 제공하는 단계와;

각각의 계산된 회절 신호에 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 결정하는 단계와;

가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 제공하는 각 이론적 회절 구조체에 대한 단면을 계산하는 단계와;

인접 초점 설정 회절 격자들의 단면 사이의 차이가 최소인 초점 중심을 초점 설정으로서 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

인접 초점 설정 회절 구조체들 사이의 단면의 차이는 최소 차이에서 경사가 0인 대략 포물선형 곡선으로서 변화되는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

최소 차이를 결정하는 것은 인접한 순차적 초점 설정 회절 격자들 사이의 단면 사이의 차이로부터 유도된 데이터를 포물선형 곡선에 피팅시키는 것을 포함하여, 최소 차이는 포물선형 곡선의 최소점을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

각기 다른 초점 설정 회절 구조체들의 단면은 초점의 함수로서 도시되는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

회절 구조체는 단일 주기, 이중 주기 또는 다중 주기 구조체인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

단면은 단면적인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

단면은 단면 체적인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

단면은 대응되는 이론적 회절 신호를 제공하는 이론적 회절 구조체의 2개 이상의 매개변수들의 곱인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제40항에 있어서,

매개변수들 중 하나는 CD인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

기판은 웨이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

방사원계 장치는 광원계 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제43항에 있어서,

광원계 장치는, 입사 레이저빔 소스와, 레이저빔을 집중시키고 입사각의 일부 범위를 통해 주사하는 광학 시스템과, 형성된 측정 각도에 걸쳐 형성된 회절 신호를 검출하기 위한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제44항에 있어서,

광원계 장치는 각도 분석 산란측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제43항에 있어서,

광원계 장치는 다수의 레이저빔 소스들을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제43항에 있어서,

광원계 장치는, 입사 광대역 분광 광원과, 광을 집중시키고 입사 파장의 일부 범위를 통해 조사하는 광학 시스템과, 형성된 측정 파장에 걸쳐 형성된 회절 신호를 검출하기 위한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제43항에 있어서,

광원계 장치는, 입사 광원과, S 및 P 편광의 위상 및 크기를 변화시키기 위한 구성요소들과, 광을 집중시키고 입사 위상의 일부 범위에 걸쳐 조사하는 광학 시스템과, 형성된 회절 신호의 위상을 검출하기 위한 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

회절 신호를 측정하는 단계는, 고정 각도, 가변 각도(θ) 또는 가변 각도(φ)에서 작동하는 광대역 분광 방사원계 장치 소스에 의한 위상 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

회절 신호를 측정하는 단계는, 고정 각도, 가변 각도(θ) 또는 가변 각도(φ)에서 작동하는 단일 파장 방사원계 장치 소스에 의한 위상 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

회절 신호를 측정하는 단계는, 다중 분산 파장 방사원계 장치 소스에 의한 위상 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

회절 신호는 반사 회절 신호인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

회절 신호는 투과 회절 신호인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

회절 신호는 정반사 등급의 회절 신호인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

회절 신호는 더 높은 등급의 회절 신호인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

각기 다른 초점 설정은 순차적인 각기 다른 초점 설정 사이의 일정한 차이를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

알려진 각기 다른 초점 설정은 동일하지 않은 증분의 각기 다른 초점 설정이고, 상기 방법은 동일하지 않은 증분의 각기 다른 초점 설정을 표준화시키기 위해 수학 알고리즘을 사용하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

회절 구조체는 잠상 회절 구조체인 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

기판은 웨이퍼이고, 상기 웨이퍼에 대해서는 현상 공정이 수행되지 않은 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심을 결정하는 방법.
리소그라피 장치의 초점 중심에 대한 공정 제어 방법에 있어서,

각기 다른 알려진 초점 설정을 포함하고 리소그라피 장치를 이용해 제조된 다수의 잠상 회절 구조들물을 포함하는 기판을 제공하는 단계와;

방사원계 장치에 의해 다수의 잠상 회절 구조체들 중 3개 이상에 대해 회절 신호를 측정하는 단계와;

이론적 회절 구조체들의 이론적 회절 신호의 이론적 라이브러리를 제공하는 단계와;

각각의 계산된 회절 신호에 가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 결정하는 단계와;

가장 잘 맞는 이론적 회절 신호를 제공하는 각 이론적 회절 구조체에 대한 단면을 계산하는 단계와;

인접 초점 설정 잠상 회절 구조체들의 단면 사이의 차이가 최소인 초점 중심을 초점 설정으로서 결정하는 단계와;

초점 중심을 결정하기 위해 리소그라피 장치의 초점 설정을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심에 대한 공정 제어 방법.
제60항에 있어서,

리소그라피 장치의 초점 설정을 조절하는 단계는 컴퓨터 기반 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심에 대한 공정 제어 방법.
제60항에 있어서,

리소그라피 장치의 초점 설정을 조절하는 단계는 자동초점 제어 시스템을 포함하고, 자동초점 제어 시스템으로의 하나 이상의 입력은 단면들 사이의 차이에 관한 매개변수를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그라피 장치의 초점 중심에 대한 공정 제어 방법.