KR20090052284A

KR20090052284A - 리소그래피 투영 장치의 포커스를 측정하는 방법

Info

Publication number: KR20090052284A
Application number: KR1020080115088A
Authority: KR
Inventors: 게라르두스 카롤루스 요한누스 호프만스; 후베르투스 안토니우스 게라에츠; 마르크 젤렌라스; 스벤 군나르 크리스터 마그누손
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2009-05-25
Also published as: CN101446772A; CN101446772B; JP2009152563A; TW200933314A; US8436998B2; TWI383273B; SG153023A1; EP2063321A2; US20130003031A1; US20090135389A1; KR100985834B1; US8289516B2; EP2063321A3

Abstract

리소그래피 투영 장치의 포커스를 측정하는 방법은 포토레지스트 도포된 테스트 기판에 복수의 검증 필드들을 노출하는 단계를 포함한다. 상기 검증 필드들의 각각은 복수의 검증 마커들을 포함하고, 상기 검증 필드들은 사전설정된 포커스 오프셋(FO)을 이용하여 노출된다. 현상 후, 검증 마커들 각각에 대한 정렬 오프셋이 측정되고, 전치된 초점 곡선을 이용하여 디포커스 데이터로 변환된다. 본 발명에 따른 방법은 현재의 LVT보다 약 50 배 더 높은 (통상적으로 dX,Y/dZ = 20) 포커스 대 정렬 시프트 감응성을 유도한다.

Description

리소그래피 투영 장치의 포커스를 측정하는 방법{Method of measuring focus of a lithographic projection apparatus}

본 발명은 리소그래피 투영 장치의 포커스를 측정하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 포커스를 측정하는 방법을 이용하여 이러한 장치를 캘리브레이션(calibration)하는 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1 개 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 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 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소 위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝" - 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 역-평행한 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스에서 기판으로 패턴을 전사하는 것이 가능하다.

리소그래피 공정들을 이용하는 디바이스들의 제조 시, 각각의 마스크 패턴은 통상적으로 타겟부 상에 인 포커스(in focus)로 투영된다. 실제로, 이는 기판의 타겟 부분이 투영 시스템에 의해 투영된 에어리얼 이미지(aerial image)의 최적 포커스의 평면 내에 위치된다는 것을 의미한다. 리소그래피에서 트랜지스터의 게이트 폭과 같이, 임계 치수(CD), 즉 피처 또는 피처들의 치수 - 이 변동들은 피처의 물리적 특성들의 원하지 않는 변동을 유발함 - 가 작아짐에 따라, 하나의 기판을 가로지르는 포커스 및 기판들 간의 포커스 모두의 일치(consistency)가 더욱 중요해지고 있다.

포커스를 모니터링하기 위해 정렬 시스템의 사용이 제안되었으며, 여러 상이한 포커스 세팅(focus setting)들에서의 통상 정렬 마커들에 대한 공지된 위치들, 즉 투영 시스템에 대한 기판의 위치들에서 포커스-감응(focus-sensitive) 정렬 마커들을 프린팅하는 것을 수반한다. 상기 통상 정렬 마커들에 대한 이들 포커스-감응 마커들의 위치는 측정되며, 포커스 오차들을 나타내는 정렬 오프셋(alignment offset: AO)이 결정될 수 있다.

오늘날, 리소그래피 툴에서의 포커스 제어의 품질은 레벨링 검증 테스 트(Leveling Verification Test: LVT)에 의해 검증된다. 이 방법의 잠재적인 이점은, 리소그래피 툴 자체에 존재하는 정렬 시스템에 의해 웨이퍼의 판독(read-out)이 행해질 수 있다는 것이다. 그러므로, 오프-라인 판독 툴이 요구되지 않을 수 있다. LVT 테스트는 이중 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens) 상에 비-텔레센트릭 조명을 국부적으로 생성하기 위해, 최상부에 접착 유리 웨지(glued glass wedge)들을 갖는 특별한 레티클을 사용한다. 이 비-텔레센트릭 조명은 유리 웨지 밑에 위치된 XPA 정렬 마크의 에어리얼 이미지의 디포커스(z)의 함수로서 x,y의 횡방향 시프트(lateral shift)를 유도하는데 사용된다. (최상부 상의 웨지 없이 이미징된) XPA 기준 마크에 대해 이 디포커스 마크의 정렬 시프트를 측정함으로써, 노광 순간의 디포커스가 결정될 수 있다.

이 시점까지는 현재의 LVT 테스트가 매우 잘 행해지고 있었다. 하지만, 향후의 리소그래피 투영 툴 설계들에 대해서는, LVT 방법의 3 개의 잠재적인 단점들이 문제가 된다. 새로운 시스템들에 대한 더 엄격한(tight) 포커스 제어는 디포커스 측정 기술의 신호 대 잡음 비(signal to noise ratio)에 대한 더 높은 요구들을 유도한다. 정렬 시스템의 판독 잡음, 및 기준 마크들의 위치설정 정확성은 상당히 낮은 포커스 대 정렬 시프트 감응성(통상적으로, d(X,Y)/dZ = 0.4)으로 인해, LVT의 측정 잡음에 중요한 기여자들이다. 이 낮은 포커스 대 시프트 감응성은 웨지들의 각도 및 높이의 제한으로 인해 더 증가될 수 없다. 둘째, LVT 테스트는 각각의 디포커스 측정 마크가 최상부 상에 비교적 큰 웨지를 요구한다는 사실로 인해 제한된 공간 샘플링 밀도를 갖는다. 마지막으로, 또한 더 중요하게는, 현재의 LVT 테 스트 방법은 웨지들을 통해 투과된 광을 요구한다. 따라서, 현재의 LVT 테스트는 마스크없는(maskless) 또는 EUV 시스템들에 적용될 수 없다.

더 높은 포커스 대 정렬 시프트 감응성, 및 더 높은 공간 샘플링 밀도를 갖는 레벨링 검증 테스트들을 수행하는 새로운 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 리소그래피 투영 장치의 포커스를 측정하는 방법이 제공되고, 상기 방법은:

- 테스트 기판을 포토 레지스트로 도포하는 단계;

- 상기 리소그래피 장치의 기판 테이블 상에 상기 테스트 기판을 배치시키는 단계;

- 상기 테스트 기판 상에 복수의 검증 필드(verification field)들을 노출시키는 단계 - 상기 검증 필드들의 각각은 복수의 검증 마커들을 포함하고, 상기 검증 필드들은 사전설정된 포커스 오프셋(FO)을 이용하여 노출됨 - ;

- 상기 포토 레지스트를 현상하는 단계;

- 상기 검증 마커들 각각에 대해 정렬 오프셋을 측정하는 단계; 및

- 상기 검증 마커들 각각에 대해 측정된 정렬 오프셋들을, 전치된(transposed) 초점 곡선을 이용하여, 디포커스 데이터로 변환(translate)시키는 단계를 포함한다.

또 다른 실시형태에 따르면, 상술된 포커스를 측정하는 방법을 포함하는 리소그래피 투영 장치를 캘리브레이션하는 방법이 제공되고, 디포커스 데이터는 리소 그래피 투영 장치의 세팅들을 조정하는데 사용된다.

도 1은 본 발명과 연계하여 사용될 수 있는 리소그래피 투영 장치의 일 예시를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:

- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);

- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);

- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및

- 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진 공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하 이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.

리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 (및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.

상기 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되 거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 잘 알려진 FOCAL 레티클을 이용하여 포커스/레벨링 테스트를 수행하는 일 방식으로서 설명될 수 있는 리소그래피 투영 장치의 포커스를 측정하는 방법이 제공된다. 먼저, 사전설정된 최적의 포커스 오프셋(FO)에서 전체 웨이퍼 커버리지 (검증) 필드들로 웨이퍼가 노출된다. 포커스 오프셋(FO)의 목적은, 소위 초점 곡선의 가장 큰 포커스 감응성 부분 내에 있게 하는 것이며, 이후 더 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 테스트 기판 상에 복수의 검증 필드들을 노출시키는데 사용되는 이러한 FOCAL 레티클의 일 예시를 도시한다. 상기 FOCAL 레티클은 FOCAL 마커들로 명명된 복수의 마커들(Mk1...Mk247)을 포함한다. 도 3은 수평 및 수직 세단 바 아(chopped bar)들을 포함하는 이러한 FOCAL 마커(Mk1)의 가능한 구조체를 도시한다. 상기 구조체 내의 바아들은 라인 선폭들 및 피치 크기들의 범위를 가질 수 있다. 상기 구조체의 특정 치수로 인해, 세단들의 선폭은 잘 알려진 보쑹 원리(Bossung principle)에 따라 포커스 감응성이 있을 것이다. 이 결과, 포커스에 노출되지 않은 FOCAL 마커는 정렬 오프셋을 가질 것이다. 이 오프셋은 디포커스라고도 칭해지는 포커스 오차를 결정하는데 사용될 수 있다.

상기 검증 필드들은 사전설정된 포커스 오프셋(FO)을 이용하여 노출된다. 상기 특정 포커스 오프셋(FO)은 리소그래피 장치 상에 이미 노출된 초점 곡선(C: dZ)을 고찰함으로써 결정된다. 이러한 초점 곡선의 일 예시는 도 4에서 곡선(40)으로 도시되어 있다. 초점 곡선(40)은 디포커스(dZ)의 함수로서, 측정된 FOCAL 마크들의 정렬 오프셋(ao)을 나타내는 그래프이다. 도 4에서, 유용한 포커스 오프셋이 참조 번호(41)로 도시되어 있다. 상기 포커스 오프셋 주위에는, 정렬 오프셋과 디포커스(dZ) 간의 특유한 관계가 존재하는 포커스 범위(42)가 표시된다. 노출된 모든 FOCAL 마크들이 노출 전반에 걸쳐 사용가능한 포커스 범위(42) 내에 유지되도록 포커스 오프셋(FO)이 결정된다(도 4 참조). 이는, 예를 들어 사전설정된 포커스 오프셋(FO)이 dZ = 0에 너무 근접하지 않을 수 있다는 것을 의미하며, dZ의 함수로서 정렬 오프셋이 0이 되면, 이는 상기 방법에 이용할 수 없게 되기 때문이다. 일 실시예에서는, 초점 곡선(dZ)이 실질적으로 선형인 작동 범위(42)의 중간에 있도록 포커스 오프셋(FO)이 선택되는데, 이것이 최대 포커스 대 정렬 감응성의 범위이기 때문이다.

NA = 1.2를 갖는 투영 장치에 대한 최적의 포커스 오프셋(FO)의 통상적인 값은 약 - 200 nm의 사용가능한 범위를 가질 수 있는 약 - 120 nm이다.

검증 필드들의 노출 후, 테스트 기판은 현상되며, 그 후, 예를 들어 상기 시스템에 존재하는 표준 정렬 센서를 이용하여, 검증 마커들 각각에 대한 정렬 오프셋이 측정된다. 그 후, 검증 마커들 각각에 대한 측정된 정렬 오프셋들은 소위 전치된 초점 곡선을 이용하여 디포커스 데이터로 변환된다. 일 실시예에서, 이 전치된 초점 곡선은 도 4의 작동 범위(42)에 대응하는 리소그래피 자치의 초점 곡선 구간을 전치시킴으로써 결정된다. 실제로, 전치된 초점 곡선은 상기 장치의 포커스 감응성이다.

일 실시예에서, 검증 필드들이 노출되었으면, 추가 캘리브레이션 필드들이 노출된다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 필드들은 검증 필드들에 대해 작은 시프트로 노출된다. 상기 시프트는 상기 마크들이 오버랩되는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 필드들은 필드당 사전정의된 Rx, Ry 경사 오프셋들로 노출된다. 상기 경사들은 상이한 포커스 높이에서 노출될 캘리브레이션 필드들 내에 캘리브레이션 마크들의 행들/열들을 만들 것이다. 도 5에서, 일 특정 행의 캘리브레이션 마크들(Mk1...Mk13)의 Z 위치의 예시가 X-위치의 함수로서 도시된다. 도 5에서, 이미지 평면(51)에 대해 기판 표면(50)의 (Y 축 중심으로의 회전인) Ry 경사가 기판(W)의 경사에 의해 도입된다. 도 5에서, 이미지 평면(51)의 위치를 정의하는 렌즈(52)의 일부분이 도시된다. Y 축 중심으로의 기판(W)의 Ry 경사는 상이한 X 위치들에서 캘리브레이션 필드의 행들(즉, Mk1..Mk13, Mk14..Mk26,.., Mk234..Mk247)의 각각에서의 FOCAL 마커들에 대한 Z 디포커스를 도입할 것이다. 도 6은 일 캘리브레이션 필드의 캘리브레이션 마크들의 필드 X 위치들에서 하나의 단일 행에 대해 측정된 정렬 오프셋의 그래프를 도시한다. 상기 캘리브레이션 필드들(71)은 도 7의 기판(70)의 중심 위치들에서 노출될 수 있다. 동일 기판의 위치 중심에서 (노출된 마크들의 오버랩을 회피하기 위한) 시프트들을 갖고 노출시키게 되면, 가장 신뢰성 있는 데이터를 얻을 수 있어 바람직하다.

Rx, Ry 및 작은 오프셋들의 경사들을 갖는 복수의 캘리브레이션 필드들을 노출시킴으로써, 정확한 포커스 캘리브레이션 곡선들이 포커스 데이터 지점들의 평활한(smooth) 분포로 도출될 수 있다. 이러한 캘리브레이션 곡선(80)의 일 예시는 도 8에 도시되어 있다. 캘리브레이션 곡선(80)은 전체 웨이퍼 검증 필드 정보를 디포커스 맵으로 전환하는데 사용될 수 있다. 이를 행하기 위해서, 캘리브레이션 곡선의 일부분이 선택되고 전치된다. 이는 dX 및 dY에 대한 (측정된) 값들이 주어진다면, 테스트 기판 내의 각각의 마크에 대해 dZ를 계산하는데 사용될 수 있는 감응성 곡선 dZ = S(dX,dY)을 유도할 것이다.

캘리브레이션 마크들의 노출을 위해 Rx, Ry 경사를 이용하는 대신에, 캘리브레이션 마크들은 필드당 포커스 오프셋으로 노출될 수 있다는 것을 유의하여야 한다.

본 발명에 따른 방법을 이용하여 디포커스를 측정함으로써, 현재의 LVT보다 약 50 배 더 높은 포커스 대 정렬 시프트 감응성, 통상적으로 d(X,Y)/dZ = 20이 얻어진다. 이 감응성은 신호 대 (정렬) 잡음 비에 대한 향후 시스템 요건들에 잘 부 합된다. 또한, 개시된 방법은 표준 FOCAL 마크들을 이미징하는 표준 바이너리 마스크를 이용한다. 그러므로, 이 방법은 (무마스크 및 EUV에서와 같이) 향후 조명 방식들과도 완전히 걸맞을 것이다. 표준 바이너리 마스크는 비교적 낮은 비용으로 제조하기가 매우 쉽다. 개시된 방법은 첨단 기술의 방법들보다 더 높은 마크들 - LVT의 55 개의 검증 마크들에 비해 필드당 247 개의 검증 마크들 - 의 공간 분포를 가지며, 이는 디포커스 맵들의 더 높은 분해능(resolution)을 유도할 것이다.

레벨링 포커스 정보를 제공하는 것 이외에도, 본 발명에 따른 방법은:

- (더 높은 공간 밀도를 갖는) 척 변형 맵(Chuck Deformation Map: CDM) 캘리브레이션

- (높은 공간 밀도를 요구하는) 2D 그리드 플레이트 캘리브레이션(NXT)

- 척-대-척 포커스 평면 오프셋 ATP 테스트

- 이미지 평면 편차(IPD) ATP 테스트

- (LVT에 의해 지원되는 것보다 더 높은 공간 밀도를 요구하는) Rx 캘리브레이션에 사용될 수 있다는 것을 유의한다.

또한, 상기 방법은 포커스 상의 유체 렌즈 온도 영향(fluid lens temperature impact)을 조사하는데에도 적합하다. 상이한 개구수에 노출함으로써, 상이한 온도 감응성이 얻어질 수 있다.

본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디 스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.

이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.

본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.

상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부한 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명한다.

도 1은 본 발명과 연계하여 사용될 수 있는 리소그래피 장치를 도시하는 도면;

도 2는 테스트 기판 상에 복수의 검증 필드들을 노출시키는데 사용될 수 있는 FOCAL 레티클의 일 예시를 도시하는 도면;

도 3은 수평 및 수직 세단 바아들을 포함하는 이러한 FOCAL 마커 Mk1의 가능한 구조체를 도시하는 도면;

도 4는 초점 곡선의 일 예시를 도시하는 도면;

도 5는 Ry 경사가 캘리브레이션 필드 내의 X-위치의 함수로서 상기 필드의 일 특정 행의 캘리브레이션 마크들의 Z 높이 위치들을 도입하는 방식의 일 예시를 도시하는 도면;

도 6은 일 캘리브레이션 필드의 캘리브레이션 마크들의 하나의 단일 행에 대해 측정된 정렬 오프셋의 그래프;

도 7은 테스트 기판 상에 캘리브레이션 필드들의 가능한 위치들을 도시하는 도면; 및

도 8은 캘리브레이션 곡선의 일 예시를 도시하는 도면이다.

Claims

리소그래피 투영 장치의 포커스를 측정하는 방법에 있어서,

- 테스트 기판을 포토 레지스트로 도포하는 단계;

- 상기 리소그래피 장치의 기판 테이블 상에 상기 테스트 기판을 배치시키는 단계;

- 상기 테스트 기판 상에 복수의 검증 필드(verification field)들을 노출시키는 단계 - 상기 검증 필드들의 각각은 복수의 검증 마커들을 포함하고, 상기 검증 필드들은 사전설정된 포커스 오프셋(FO)을 이용하여 노출됨 - ;

- 상기 포토 레지스트를 현상하는 단계;

- 상기 검증 마커들 각각에 대해 정렬 오프셋을 측정하는 단계; 및

- 상기 검증 마커들 각각에 대해 측정된 정렬 오프셋들을, 전치된(transposed) 초점 곡선을 이용하여, 디포커스 데이터로 변환(translate)시키는 단계를 포함하는 리소그래피 투영 장치의 포커스 측정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 사전설정된 포커스 오프셋(FO)은, 상기 리소그래피 장치의 상기 사전설정된 초점 곡선의 국부 값, 즉 C(FO)이 상기 초점 곡선의 최대 값, 즉 C(0)보다 낮도록 선택되는 리소그래피 투영 장치의 포커스 측정 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 사전설정된 포커스 오프셋(FO)은, 상기 리소그래피 장치의 상기 사전설정된 초점 곡선이 상기 포커스 오프셋(FO) 주위의 작동 범위에서 실질적으로 선형이도록 선택되는 리소그래피 투영 장치의 포커스 측정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 전치된 초점 곡선은 상기 사전설정된 초점 곡선을 전치시킴으로써 결정되는 리소그래피 투영 장치의 포커스 측정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 테스트 기판 상에 복수의 캘리브레이션 필드들을 노출시키는 단계 - 상기 캘리브레이션 필드들의 각각은 복수의 캘리브레이션 마커들을 포함하며, 상기 캘리브레이션 필드들은 캘리브레이션 필드당 사전정의된 경사 오프셋으로 노출됨 - ;

상기 복수의 캘리브레이션 마커들 각각에 대해 정렬 오프셋을 측정하여, 캘리브레이션 데이터를 만드는 단계;

상기 캘리브레이션 데이터를 이용하여 캘리브레이션 곡선을 결정하는 단계; 및

상기 캘리브레이션 곡선을 전치시켜, 상기 전치된 초점 곡선을 만드는 단계를 더 포함하는 리소그래피 투영 장치의 포커스 측정 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 캘리브레이션 필드들은 상기 검증 필드들에 대해 작은 시프트로 노출되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영 장치의 포커스 측정 방법.
리소그래피 투영 장치를 캘리브레이션하는 방법에 있어서,

청구항 1에 따른 포커스를 측정하는 방법을 포함하고, 상기 디포커스 데이터는 상기 리소그래피 투영 장치의 세팅들을 조정하는데 사용되는 리소그래피 투영 장치를 캘리브레이션하는 방법.