KR20080069499A - 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수조정방법 및 장치 - Google Patents

피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수조정방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 방법 및 장치는 반도체 장치의 특징을 측정하는데 사용되는 측량도구를 조정하기 위해 제공된다. 임계치수(CD) 자는 기지의 피치에 더하여 피치 오프세트를 정의한다. 측정된 피치를 결정하기 위해 포토레지스트 층이 측정되고, 그 결과 측정된 피치는 기지의 피치와 비교된다. 비교로 인해, 기지의 피치와 측정된 피치 사이의 차를 줄이기 위해 적절한 조정단계가 행해질 수 있다.
Figure P1020070081271
피치 오프세트, 나노미터 이하의 임계치수 조정방법 및 장치

Description

피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법 및 장치{Method And Apparatus For Calibrating Sub-Nanometer Critical Dimension Using Pitch Offset}
본 발명은 일반적으로 집적회로 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측량도구의 나노미터 이하의 조정을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 포토마스크 제조와 함께 적용될 수 있다.
집적회로(IC) 제조기술에서, 포토레지스트 층은 일반적으로 반도체 웨이퍼면에 도포된 후 마스크를 통해 상기 포토레지스트 층이 노광된다. 그리고 나서 노광후 가열 공정이 연이은 공정을 위해 상기 포토레지스트의 물리적 성질을 바꾸게 수행된다. 사양에 따르는지 여부를 판단하기 위해 측량 시스템을 이용하여 포토레지스트의 임계치수(Critical Dimension, CD)를 검사하도록 현상후 검사(ADI)가 수행된다. 포토레지스트가 사양내에 있는 경우, 패턴이 에칭되거나 전달되고 포토레지스트가 벗겨진다. 에칭후 검사(After Etching Inspection, AEI)가 웨이퍼상에 수행된다.
점점 더, 초대규모 집적회로(Very Large Scale Integration, VLSI)의 최소선 폭을 줄이는 것이 요망된다. 따라서, 리소그라피 공정은 궁극적으로 회로성능을 저하시키는 패턴 크기의 변화와 연계된 임계전압 및 선로 저항의 변동을 방지하기 위해 포토레지스트 패턴의 정확한 CD 제어를 제공해야 한다. 패턴크기의 변화를 측정하기 위해, 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM), 광임계치수(Optical Critical Dimension, OCD), 및 다른 측정 공정들이 종종 제조 물품의 임계치수를 평가하기 위해 사용된다.
종래 측량기술에서, 테스트 피치가 있는 반도체 웨이퍼와 같은 테스트 가공물이 측량도구를 조정하기 위해 사용된다. 이는 측량도구가 기지의 값인 테스트 웨이퍼의 피치를 측정하게 함으로써 이루어진다. 측정된 피치가 알고 있는 피치와 다르다면, 측량도구는 조정이 요구된다. 테스트 웨이퍼의 피치는 일반적으로 수백 나노미터의 크기 예컨대 180㎚의 크기이다. 이에 대해, 측정된 피치가 기지(旣知)의 피치로부터 소정의 허용오차보다 더 크게 다른 경우, 상기 측량 도구는 재조정되어야 하거나 상기 측량 도구에 의해 행해진 측정이 잘못된 것이다.
상기에서 언급한 바와 같이 100 나노미터를 초과하는 피치를 갖는 포토레지스트 라인들을 갖도록 기지의 테스트 웨이퍼가 구성된다. 그러한 경우, 이들 종래 테스트 웨이퍼들은 1 나노미터 미만의 조정에 비효과적이다. 추가로, 측량 공정으로 인해 테스트 웨이퍼가 손상될 수 있어 다수의 테스트 웨이퍼들이 제조되고 정비되는 것이 요구된다. 나노미터 이하의 피치들을 갖는 테스트 웨이퍼를 제조할 수 있지만, 공정은 매우 고가일 수 있다.
따라서, 나노미터 이하 수준으로 측량도구를 조정하기 위한 비용효과적인 공정과 장치가 필요하다.
따라서, 본 발명의 태양은 피치 오프세트를 이용하여 나노미터 이하의 임계치수를 조정하는 방법 및 장치를 제공하고, 이에 의해 나노미터 이하의 피치 오프세트를 이용한 측량도구/시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 태양들에 따르면, 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법이 제공된다. 상기 방법은 제 1 피치를 측정하는 단계와, 피치 오프세트 값 만큼 상기 제 1 피치로부터 오프세트되어 있는 제 2 피치를 측정하는 단계와, 상기 제 1 피치와 제 2 피치를 비교하는 단계와, 상기 비교로부터 측량 시스템의 측량 정확도를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 비교단계는 상기 제 1 피치와 상 기 제 2 피치 간의 피치 차를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 피치 오프세트 값이 1 나노미터 이하이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 각각의 측정 동작은 주사전자현미경(SEM) 또는 광학임계치수(OCD) 공정으로 행해진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 선택된 피치의 배수인 마스크 피치를 갖는 조정 마스크를 이용하여 테스트 웨이퍼에서 상기 제 1 및 제 2 피치들 중에서 선택된 피치를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 피치를 형성하기 위해 축소 인수를 갖는 상기 조정 마스크를 이용하여 상기 테스트 웨이퍼를 패턴화하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 태양들에 따르면, 피치 오프세트를 이용한 측량 조정방법이 또한 제공된다. 상기 방법은 제 1 포토레지스트 라인과 제 2 포토레지스트 라인을 구비하며 상기 제 1 포토레지스트 라인과 상기 제 2 포토레지스트 라인 사이의 기지의 피치가 나노미터 이하의 오프세트 값을 갖는 포토레지스트 층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 포토레지스트 라인과 상기 제 2 포토레지스트 라인 사이에서 측정된 피치를 결정하기 위해 상기 포토레지스트 층을 측정하는 단계와, 상기 측정된 피치와 상기 기지의 피치 간의 차를 결정하는 단계와, 상기 측정된 피치와 상기 기지의 피치간의 차를 줄이기 위해 상기 측정에 사용된 측량도구에 필요한 조정을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 층을 형성하는 단 계는 상기 기지의 피치의 배수인 마스크 피치를 갖는 조정 마스크를 형성하는 단계와, 상기 기지의 피치를 갖도록 반도체 웨이퍼를 마스크하기 위해 상기 마스크 피치의 축소로 반도체 웨이퍼를 마스킹하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 태양들에 따르면, 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정장치가 또한 제공된다. 상기 장치는 기준선 피치를 갖는 제 1 세트의 포토레지스트 라인들과, 상기 기준선 피치와 상기 기준선 피치보다 작은 피치 오프세트를 포함하는 제 2 피치를 갖는 제 2 세트의 포토레지스트 라인들을 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 라인의 제 1 세트와 상기 포토레지스트 라인의 제 2 세트가 공통 테스트 웨이퍼상에 있다.
상기 태양에 따르면, 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법 및 조정장치는 나노미터 이하의 조정에 충분할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법 및 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다:
첫째, 본 발명은 나노미터 이하의 수준으로 측량도구를 조정하는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 나노미터 이하 수준으로 측량도구를 조정하는데 비용효과적인 이점이 있다.
본 발명의 원리에 대한 이해를 높이기 위해 도면에 예시된 실시예 또는 예들에 대해 참조가 이루어지고, 특정 용어들은 동일한 물품을 기술하는데 사용된다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위에 대한 어떠한 제한도 이에 의해 의도되어 있지 않음을 알아야 한다. 상술한 실시예에서 임의의 변경 및 다른 변형과 본 명세서에 기술된 바와 같이 본 발명의 원리에 대한 또 다른 적용들도 일반적으로 당업자에게도 발생할 수 있는 것으로 고려된다. 더욱이, 서로 가까운 하나 이상의 요소들에 대한 설명은 개입하는 요소들이 있음을 배제하지 않는다. 또한, 참조번호는 실시예를 통해 반복될 수 있고 이는 동일한 참조번호를 공유하더라도 그자체로 일실시예의 특징들이 다른 실시예에도 적용되는 요건을 나타내지 않는다.
본 발명의 태양은 측량 도구 또는 시스템의 조정을 위한 방법 및 장치를 제공한다. 예시적인 실시예에서, 지정된 피치에 더하여 피치 오프세트를 갖는 포토레지스트 그레이팅 패턴이 형성되도록 포토레지스트 층이 제조된다. 이 예시적인 실시예에서, 피치 오프세트는 1 나노미터 미만이다. 반도체층(또는 그 일부)이 피치에 더해진 나노미터 이하의 피치 오프세트를 갖도록 제조함으로써, 본 발명은 나노미터 이하 수준에서 측정 도구를 조정하는데 유용하다.
본 발명의 일예시적인 실시예에서, 하나 이상의 테스트 웨이퍼 또는 조정 웨이퍼가 제조되고, 광임계치수(OCD) 및 주사전자현미경(SEM) 측정에 사용되는 도구와 같은 측량도구를 조정하는데 사용된다. 테스트 웨이퍼의 제조를 위한 예시적인 리소그라피 공정트랙이 도 1에 도시되어 있다. 리소그라피 공정트랙은 웨이퍼 공급랙(2), 포토레지스트 스핀온부(3), 소프트 베이크(soft bake)부(4), 노광부(5), 노 광후 가열부(6), 현상부(7) 및 헹굼/건조부(8)를 포함한다. 컨트롤러(9)가 웨이퍼 공급랙(2), 소프트 베이커부(4), 노광후 가열부(6) 및 광측량부(10)와의 통신에 의해 리소그라피 공정트랙(1)을 오토메이션화한다.
공정 웨이퍼가 먼저 공급랙(2)에 의해 포토레지스트 스핀온부(3)에 공급되어 웨이퍼면에 포토레지스트를 코팅한다. 그런 후 웨이퍼는 소프트 베이커부(4)에서 소프트 베이크되고 노광부(5)로 전달되어 웨이퍼를 노광시킨다. 그런 후 노광후 가열부(6)에서 상기 웨이퍼에 대한 노광후 가열이 수행되고 상기 웨이퍼는 현상부(7)로 전달된다. 현상 후, 웨이퍼는 즉시 광측량부(10)로 전달되거나 상기 광측량부(10)로 전달되기 전에 헹굼/건조부(8)로 갈 수 있다. 광측량부(10)는 디지털 포맷으로 포토레지스트로부터 산란된 광의 스펙트럼을 수집하기 위한 분광계를 포함한다. 컨트롤러(9)는 산란광의 수집된 스펙트럼을 처리하고 회절분석을 수행한다. 본 발명의 태양은 본 발명의 기술사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 컨트롤러(9) 또는 광측량부(10) 또는 리소그라피 공정트랙(1)의 다른 부분들내에서 실행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 노광후 가열에 잇따라, 광측량부(10)는 제조된 웨이퍼 또는 가공물의 다양한 특징들을 측정하는데 사용된다. 이러한 측정을 정확히 하기 위해, 측정도구들이 잘 조정되어야 한다. 측정도구들을 조정하기 위한 예시적인 구조가 설명된다.
도 2a-2e를 참조하면, 후술되는 바와 같이 도 1에 도시된 리소그라피 공정트랙 또는 이에 대한 등가물들을 이용하여 제조될 수 있고 OCD, SEM, 또는 다른 측량 시스템의 나노미터 이하의 조정에 사용될 수 있는 피치가 다른 포토레지스트 형태의 일련의 임계치수(CD)자들이 도시되어 있다. CD자는 상기 자를 제조하는데 사용된 동일 라인에 있는 광측량 시스템을 조정하거나 다른 제조라인의 측량 시스템을 조정하는데 사용될 수 있는 것이 고려된다. 도 2a에서, 포토레지스트 그레이팅(11a)은 피치 또는 CD 오프세트가 0인 기준선 피치(baseline pitch)를 갖는다. 예컨대, 포토레지스트 라인들(12a 및 14a) 사이의 피치는 180.00㎚이다. 도 2b에서, 포토레지스트 그레이팅(11b)은 오프세트가 + 0.25㎚인 피치를 갖는다. 이와 같이, 기준선 피치가 180.00㎚인 것으로 가정하면, 포토레지스트 라인들(12b 및 14b) 사이의 피치는 180.25㎚이다. 도 2c에서 피치 오프세트는 도 2b의 피치 오프세트의 2배이고, 도 2d에서 피치 오프세트는 도 2b의 피치 오프세트의 3배이다. 따라서, 기준선 피치가 180.00㎚인 것으로 가정하면, 포토레지스트 라인들(12c 및 14c) 사이의 피치는 180.50㎚이고, 포토레지스트 라인들(12d 및 14d) 사이의 피치는 180.75㎚이다. 도 2e에서, 피치 오프세트는 도 2b의 피치 오프세트의 4배이다. 따라서, 기준선 피치가 180.00㎚인 것으로 가정하면, 포토레지스트 라인들(12e 및 14e) 사이의 피치는 181.00㎚이다. 일련의 포토레지스트 그레이팅(11a-11e)은 나노미터 이하 수준에서 조정 및 데이터 품질 평가를 위해 사용될 수 있는 피치 또는 델타 CD 자들의 연속체를 제공한다.
언급한 바와 같이, CD 자들 또는 일련의 조정 포토레지스트 라인들이 하나의 웨이퍼 또는 다수의 웨이퍼상에 형성될 수 있다. 이에 대해, 예컨대, 포토레지스트 그레이팅(11c 및 11d)이 동일한 테스트 웨이퍼 및 비교되는 피치들에서 발견될 수 있다. 상기 예에서 상술한 바와 같이, 포토레지스트 그레이팅(11c)은 피치가 180.50㎚이고, 포토레지스트 그레이팅(11d)은 피치가 180.75㎚이며 0.25㎚의 테스트 값 차를 형성한다. 포토레지스트 그레이팅(11c)에서 라인들 사이의 피치가 측정되고, 포토레지스트 그레이팅(11d)의 라인들 사이의 피치가 측정되며, 그런 후 이들 2개 그레이팅들에 대해 측정된 피치들이 빼지거나 비교되어 피치 차를 구하며, 이는 이론적으로 0.25㎚가 되어야 한다. 각 피치를 측정한 결과들이 이러한 차를 확인한 경우, 측량 시스템은 잘 조정된 것으로 여겨진다. 따라서, 절대 피치값이 조정의 표시를 제공하는 것이 아니라, 측정된 나노미터 이하의 차가 나노미터 이하의 성능 척도를 제공한다.
또한, 임의의 소정의 그레이팅에 대해, 2개 라인들 간의 피치가 측정될 수 있거나 다수의 라인들 간에 피치들이 특정한 CD 자에 대한 측정된 피치 값을 제공하기 위해 측정되고 평균될 수 있는 것이 고려된다. 평균은 도출되고 사용될 수 있는 많은 예시적인 통계 측정기준들 중 하나를 나타내는 것으로 이해된다. 예컨대, 중앙 피치값이 사용될 수 있다. 각각 피치가 동일한 다중 CD자들을 갖는 하나의 포토레지스트 패턴에 대해, 단일 패턴 피치값이 모든 포토레지스트 라인들로부터 또는 대안으로 하나 이상의 CD자들로부터 상기 포토레지스트 라인들 중에 선택된 세트로부터 평균, 중앙값 또는 다른 통계적 측정기준을 취함으로써 결정될 수 있는 것이 고려된다.
상기 언급한 바와 같이, 하나의 웨이퍼는 측량 시스템을 조정하기 위한 세트들 간에 피치 오프세트가 있는 포토레지스트 라인들의 다중 세트를 가질 수 있거 나, 대안으로, 포토레지스트 라인들의 세트(CD 자)가 일련의 테스트 웨이퍼상에 형성될 수 있는 것이 고려된다. 다수의 CD자가 있는 하나의 테스트 웨이퍼(16)가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 테스트 웨이퍼(16)는 포토레지스트 라인들 또는 CD 자들(18-24)의 4개 세트를 갖는다. 이 예시적인 실시예에서, CD자(18)는 기준선 피치를 갖고 CD자(20-24)는 각각 소정의 피치 오프세트 값 만큼, 예컨대 0.25㎚의 배수만큼, 기준선 피치로부터 오프세트된 피치를 갖는다. CD자는 테스트 웨이퍼보다는 제조 웨이퍼상에 선택적으로 형성될 수 있는 것이 고려되기 때문에, CD자(18-24)는 바람직하게는 제조되는 회로를 포함하는 웨이퍼의 임의의 활성영역(26)을 피하도록 웨이퍼의 외주에 형성된다. 웨이퍼는 다양한 피치 오프세트가 있는 다수의 CD자(18-24)를 포함하기 때문에, 웨이퍼가 단독으로 측량성능을 평가하는데 사용될 수 있다. 그러나, 다수의 조정 반복이 다수의 테스트 또는 조정 웨이퍼의 테스팅에 필요한 것으로 인식된다.
하나의 테스트 웨이퍼가 모두 동일한 피치를 갖는 다수의 CD자를 가질 수 있는 것으로 고려된다. 이에 대해, 하나의 웨이퍼는 피치값을 구하기 위해 사용될 수 있는 다수의 샘플링 영역들을 형성한다. 이 피치값은 평균 피치값과 비교되거나 다른 경우로는 또 다른 테스트 웨이퍼의 다수의 샘플링 영역들로부터 통계적으로 결정될 수 있다. 이 예에 대해, 테스트 웨이퍼(16)상에 있는 각각의 CD 자들은 동일한 피치를 갖는 반면에, 또 다른 CD 자들의 세트를 갖는 또 다른 테스트 웨이퍼(미도시)는 피치에 더하여 피치 오프세트를 갖게 된다. 2세트의 CD 자들들 사이의 피치 차가 측량성능을 평가하는데 사용될 수 있다.
많은 측량 기술들이 샘플링 영역 또는 조정영역들 사이의 피치를 측정하는데 사용될 수 있다. 2개의 예시적인 기술들은 SEM과 OCD이다. 예시적인 OCD 처리가 후술되나, SEM 및 다른 공지된 또는 장래의 측량도구들이 본 발명에 따라 조정될 수 있는 것이 인식된다.
예시를 위해 그리고 비제한적으로, OCD 기반의 스캐터로메트리 측정되는 예시적인 공정 웨이퍼가 도 4에 도시되어 있다. OCD는 균일 측정 및 추가 정보가 수집될 수 있도록 포토레지스트 그레이팅으로부터 하나 이상의 산란 스펙트럼을 수집하고 회절 분석을 수행하는데 사용된다. 웨이퍼(30)는 제 1 층(32)과 제 2 층(34)을 구비한다. 제 1 층(32)은 실리콘 또는 폴리실리콘으로 제조된 기판이다. 제 1 층을 또한 광치수(Optical Dimension, OD)층이라 한다. 대안으로, 층(32)은 STI(Shallow Trench Isolation)층 또는 활성영역(AA)일 수 있다. 일예로, 제 2 층(34)은 폴리층(36), 반사방지층(38), 및 패턴 포토레지스트 층(40)을 포함한다. 그러나, 본 발명은 상술한 웨이퍼 구성과는 다른 구성의 웨이퍼들과 함께 적용될 수 있음이 고려된다.
분광계의 탐색 광원에서 나온 입사광(42)이 포토레지스트 표면에 대해 0 내지 90도의 입사각 θ를 형성하며 포토레지스트 층(40)의 탐색영역으로 지향된다. 입사광(42)의 일부(44)는 포토레지스트부(46)를 지나간 후 포토레지스트 층(40)의 표면으로부터 산란되어 검출가능한 산란광(48)을 형성한다. 산란광(48)은 다이오드 어레이 검출기와 같이 다른 파장들로 종래 검출기에 의해 수집된다. 그런 후 회절분석이 산란광(48)에 대해 수행되어 포토레지스트 층(40)의 3차원 정보와 다른 추 가 정보를 얻고, 부분적으로, 상술한 바와 같이 측량 시스템을 조정한다.
도 5 내지 도 12를 참조하면, 0.25㎚, 0.50㎚ 및 1.00㎚ 조정을 위한 OCD 및 SEM을 도시한 그래프가 도시되어 있다. 다양한 그래프에서, Y축은 측정 피치를 나타내고 X축은 기지의 피치를 나타낸다. 도 5에서, 1.0㎚ 조정 마스크의 SEM 측정이 도시되어 있다. 이 예에서, 1.0㎚ 조정 마스크를 위한 CD 정정(R2)은 약 0.9985이다. CD 정정값에 의해 명백해진 바와 같이, 측정된 마스크 피치는 1.0㎚ 수준에서 기지의 마스크 피치에 매우 근사하다.
본 발명의 또 다른 태양으로, 종래 축소기술(demagnification techniques)은 나노미터 이하의 오프세트를 갖는 웨이퍼를 제조하는데 사용될 수 있다. 예로, 웨이퍼내 0.25㎚ 피치 오프세트를 만들기 위해 1.0㎚ 조정 마스크와 함께 4 축소인수가 사용된다. 즉, 180.25㎚의 피치와 4 축소인수에 대해, 마스크 피치는 721.00㎚이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 측정된 웨이퍼 피치는 OCD를 사용하여 측정한 바와 같이 알려진 0.25의 웨이퍼 피치에 매우 근사하다. 이 예에서, CD 정정은 0.9986이다. 한편, 도 6에 도시된 바와 같이, SEM 측정은 9개 샘플링 지점들 또는 영역들에서 취해진 SEM 측정에도 불구하고 OCD의 측정보다 정확하지 못한 것을 알았다. 도 7의 예에서, CD 정정은 0.9729이다. 당업자는 SEM에 대해 다수의 샘플링 지역들에서 피치를 측정하는 것이 바람직한 것을 알게 된다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 한 지점의 SEM 측정은 0.9129의 CD 정정을 야기하는 반면에 9개 지 점의 SEM 측정은 0.9729의 CD 정정을 야기한다. 따라서, 9개 지점의 평균 SEM 측정이 단일 지점 SEM 측정보다 OCD 측정에 대해 훨씬 더 정확하였다. 다수의 측정은 하나의 테스트 웨이퍼상에 있는 다수의 샘플링 지역으로부터 또는 다수의 웨이퍼상에 있는 하나의 샘플링 지역으로부터 결정될 수 있는 것이 인식된다.
도 9에서, 그래프는 0.5㎚ 피치 조정을 위해 단일 지점 SEM으로부터의 예시적인 측정을 도시한 것이다. 이 예에서, CD 정정은 0.9768인 것을 알았다. 그러나, 도 10의 예에서, 9개 샘플을 평균한 SEM을 이용한 CD 정정은 0.996인 것을 알았다. 따라서, 이 예에서, CD 정정오차는 SEM 검사를 위해 고려된 샘플링 영역들의 수가 늘어남에 따라 줄어든다.
도 11 및 도 12의 예에서 도시된 바와 같이, 1.0㎚ 조정에서, 샘플 개수 증가(도 12)는 1.0㎚로 단일 지점 SEM에 대한 CD 정정오차에서 약간의 향상을 보인다. 이에 대해, 단 하나의 조정 또는 샘플링 영역에서의 샘플링은 1.0㎚ 조정에 대해 충분할 수 있다.
따라서, 본 발명과 함께, 도 1에 대해 기술된 리소그라피 공정트랙 또는 등가물이 하나 이상의 포토리소그라피 그레이팅(CD 자)을 갖는 테스트 웨이퍼 또는 조정 웨이퍼를 제조하는데 사용된다; 테스트 웨이퍼의 피치가 측정되고 측정도구를 조정하는데 사용될 수 있다. 테스트 웨이퍼상에 형성된 하나 이상의 샘플링 영역들에서 포토레지스트 라인들의 피치를 측정함으로써, 측정도구들의 성능이 나노미터 이하 수준에서 평가될 수 있다. 즉, 기지의 피치를 갖는 일련의 제 1 조정선들을 구성하고 기지의 피치에 더하여 나노미터 이하의 피치 오프세트를 갖는 일련의 제 2 조정선들을 구성한 후, 피치내 차를 측정함으로써, 나노미터 이하 수행에 대한 측량 시스템을 조정하는데 필요로 하는 적절한 조절이 결정될 수 있다.
따라서, 예시적인 실시예에서, 소정의 피치를 갖는 일련의 제 1 조정선들과 상기 소정의 피치에 더하여 피치 오프세트를 갖는 일련의 제 2 조정선들이 하나 이상의 테스트 웨이퍼상에 형성된다. 피치들이 측정되고, 측정된 피치들 간의 차가 결정되며, 측정된 차와 기지(旣知)의 차 사이의 임의의 차를 줄이기 위해 적절한 조정동작이 행해진다.
이와 같이, 본 발명은 어떤 조절이 측량 시스템을 조정하는데 필요로 하는 지 평가하는데 효과적이다. 일련의 제 1 및 제 2 조정선들이 동일한 또는 다른 테스트 웨이퍼상에 형성될 수 있음이 인식된다. 동일한 테스트 웨이퍼상에 형성되는 예에서, 하나의 테스트 웨이퍼상에 있는 포토레지스트 라인들은 측량 성능을 평가하는 차 측정을 제공하는데 사용될 수 있다. 다른 테스트 웨이퍼상에 형성되는 예에서, 이들 차 측정은 다수의 테스트 웨이퍼 또는 조정 웨이퍼상의 포토레지스트 라인들로부터 행해질 수 있다. 하나 이상의 다른 값이 측량 시스템 성능을 평가하는데 사용될 수 있는 것이 또한 고려된다. 즉, 상술한 예에서, 2개의 일련의 조정선들이 측정되고 일련의 제 2 조정선들의 평균 피치값에서 일련의 제 1 조정선들의 평균 피치값을 뺌으로써 차 피치값 또는 오프세트가 결정된다. 그러나, 3, 4 ,5 등의 조정선 세트들도 측량 시스템 성능을 평가하기 위해 측정될 수 있는 테스트 패턴의 연속체를 제공하기 위해 형성될 수 있음이 또한 고려된다.
요약하면, 본 발명의 태양은 나노미터 이하의 피치 스텝들을 측정하기 위한 마스크 및 기술을 제공한다. 마스크는 종래 축소기술을 통해 측량 시스템을 조정하기 위해 측정될 수 있는 나노미터 이하의 피치 오프세트를 제공하기 위해 포토레지스트에 전가될 수 있는 확대된 피치 또는 CD 오프세트를 포함하는 패턴을 구비한다. 본 발명은 특정한 나노미터 이하의 치수에 대해 기술하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명은 다른 임계치수로 측량 성능을 평가하는데 사용될 수 있음이 인식된다. 더욱이, 본 명세서에서 기술된 CD 자들과 사용방법은 선폭보다는 피치를 사용한다. 선폭은 공정 또는 도구성능에 쉽게 영향받기 때문에, 본 발명은 성능 측량으로서 선폭보다는 피치를 사용한다. CD 자들은 테스트 웨이퍼 뿐만 아니라 제조 웨이퍼에 사용될 수 있다.
상기 명세서는 다른 실시예들 또는 예컨대 다양한 실시예들의 다른 특징들을 실행하기 위해 제공되는 것으로 이해되어야 한다. 구성부품들과 장치들의 특정한 예들은 본 발명을 간략히 하기 위해 하기에 기술되어 있다. 이들은 물론 단지 예이며 제한하는 것으로 의도되어 있지 않다. 또한, 본 발명은 다양한 예에서 참조번호 및/또는 참조문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략하고 명확히 하기 위한 것이며 그자체로 거론된 다양한 실시예 및/또는 구성들 간의 관계를 지시하지 않는다.
본 발명의 태양은 첨부도면과 함께 읽을 때 하기의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 산업 표준시행에 따라 다양한 특징들이 비례에 맞게 도시하지 않았음을 강조한다. 실제로 다양한 특징들의 치수는 설명을 간략히 하기 위해 임의로 늘려지거나 줄어들 수 있다. 첨부도면들은 본 발명의 일반적인 실시예만을 도시한 것이며 따라서 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않고 본 발명에 대해 다른 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있음이 강조된다.
도 1은 본 발명의 태양이 실행될 수 있는 예시적인 리소그라피 공정트랙을 도시한 도표이다.
도 2a-2e는 본 발명의 일태양에 따른 나노미터 이하의 평가를 위한 예시적인 델타 CD자(delta CD rulers)의 도표이다.
도 3은 형성된 일련의 CD자를 갖는 조정 웨이퍼의 개략도이다.
도 4는 OCD 기반의 스케터로메트리(scatterometry)에 측정되는 예시적인 공정 웨이퍼를 도시한 도표이다.
도 5 내지 도 12는 예시적인 조정 웨이퍼로부터 측량 결과를 도시한 그래프이다.
*주요 도면부호의 간단한 설명*
1: 리소그라피 공정트랙 2: 웨이퍼 공급랙
3: 포토레지스트 스핀온부 4: 소프트 베이크(soft bake)부
5: 노광부 6: 노광후 가열부
7: 현상부 8: 헹굼/건조부
9: 컨트롤러 10: 광측량부
11: 포토레지스트 그레이팅 12,14: 포토레지스트 라인

Claims (15)

  1. 제 1 피치를 측정하는 단계와,
    피치 오프세트 값 만큼 상기 제 1 피치로부터 오프세트되어 있는 제 2 피치를 측정하는 단계와,
    상기 제 1 피치와 제 2 피치를 비교하는 단계와,
    상기 비교로부터 측량 시스템의 측량 정확도를 결정하는 단계를 포함하는 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교단계는 상기 제 1 피치와 상기 제 2 피치 간의 피치 차를 결정하는 단계를 포함하는 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피치 오프세트 값이 1 나노미터 이하인 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피치 오프세트 값이 0.25 나노미터인 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 피치는 제 1 웨이퍼로부터 측정되고 상기 제 2 피치는 제 2 웨이퍼로부터 측정되는 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택된 피치의 배수인 마스크 피치를 갖는 조정 마스크를 이용하여 테스트 웨이퍼에 상기 제 1 및 제 2 피치들 중에서 선택된 피치를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 선택된 피치를 형성하기 위해 축소 인수를 갖는 상기 조정 마스크를 이용하여 상기 테스트 웨이퍼를 패턴화하는 단계를 더 포함하는 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 축소 인수가 4인 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각각의 측정 동작은 주사전자현미경(SEM) 또는 광학임계치수(OCD) 공정으로 행해지는 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정방법.
  9. 제 1 포토레지스트 라인과 제 2 포토레지스트 라인을 구비하며, 상기 제 1 포토레지스트 라인과 상기 제 2 포토레지스트 라인 사이의 기지(旣知)의 피치가 나노미터 이하의 오프세트 값을 갖는 포토레지스트 층을 형성하는 단계와,
    상기 제 1 포토레지스트 라인과 상기 제 2 포토레지스트 라인 사이에서 측정된 피치를 결정하기 위해 상기 포토레지스트 층을 측정하는 단계와,
    상기 측정된 피치와 상기 기지의 피치 간의 차를 결정하는 단계와,
    상기 측정된 피치와 상기 기지의 피치간의 차를 줄이기 위해 상기 측정에 사용된 측량도구에 필요한 조정을 결정하는 단계를 포함하는 피치 오프세트를 이용한 측량 조정방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 측정은 OCD 공정을 이용하는 것을 포함하는 피치 오프세트를 이용한 측량 조정방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 측정은 반도체 웨이퍼에 있는 복수의 조정영역들과 상기 각각의 조정영역내 측정 피치를 식별하는 단계를 포함하는 피치 오프세트를 이용한 측량 조정방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 측정은 상기 조정영역내 측정된 피치들을 평균하는 SEM 공정을 사용하는 단계를 포함하는 피치 오프세트를 이용한 측량 조정방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계는 상기 기지의 피치의 배수인 마스크 피치를 갖는 조정 마스크를 형성하는 단계와, 상기 기지의 피치를 갖도록 반도체 웨이퍼를 마스크하기 위해 상기 마스크 피치의 축소로 반도체 웨이퍼를 마스킹하는 단계를 포함하는 피치 오프세트를 이용한 측량 조정방법.
  14. 기준선 피치를 갖는 제 1 세트의 포토레지스트 라인들과,
    상기 기준선 피치와 상기 기준선 피치보다 작은 피치 오프세트를 포함하는 제 2 피치를 갖는 제 2 세트의 포토레지스트 라인들을 구비하고,
    상기 제 1 세트의 포토레지스트 라인들과 상기 제 2 세트의 포토레지스트 라인들이 공통 테스트 웨이퍼상에 있고, 상기 피치 오프세트는 1 나노미터 이하인 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 피치 오프세트는 0.25 나노미터인 피치 오프세트를 이용한 나노미터 이하의 임계치수 조정장치.
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