KR20130034631A - 기판에 패턴을 적용하는 방법, 디바이스 제조 방법, 및 이러한 방법들에 이용하기 위한 리소그래피 장치 - Google Patents

기판에 패턴을 적용하는 방법, 디바이스 제조 방법, 및 이러한 방법들에 이용하기 위한 리소그래피 장치 Download PDF

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치의 기판 지지체 상으로 기판이 로딩되고, 이후 상기 장치는 기판 정렬 마크들의 위치들을 측정한다. 이 측정들은 상기 장치가 기판의 1 이상의 원하는 위치들에 패턴을 적용하게 하는 제 1 보정 정보를 정의한다. 추가적인 제 2 보정 정보는 패터닝 위치의 정확성을 향상시키기 위해, 특히 공칭 정렬 그리드의 고차 왜곡들을 보정하기 위해 사용된다. 제 2 보정 정보는 동일한 기판에 이전의 패턴을 적용할 때 행해진 정렬 마크들의 위치들의 측정들에 기초할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 2 보정 정보는 현재 기판 이전에 패터닝된 유사한 기판들에서 행해진 측정들에 기초할 수 있다.

Description

기판에 패턴을 적용하는 방법, 디바이스 제조 방법, 및 이러한 방법들에 이용하기 위한 리소그래피 장치{METHOD OF APPLYING A PATTERN TO A SUBSTRATE, DEVICE MANUFACTURING METHOD AND LITHOGRAPHIC APPARATUS FOR USE IN SUCH METHODS}
본 발명은 리소그래피 장치를 이용하여 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하는 방법, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 수행하도록 구성되고 배치된 리소그래피 장치, 그리고 상기 방법의 단계들을 수행하도록 리소그래피 장치를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상으로, 통상적으로는 기판의 타겟부 상으로 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우에, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)의 (예를 들어, 다이의 일부분, 한 개 또는 수 개의 다이들을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판에 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, 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상으로 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
어떤 타입의 장치가 이용되든지 간에, 기판에 패턴들의 정확한 배치는 회로 구성요소들, 그리고 리소그래피에 의해 생성될 수 있는 다른 생성물들의 크기를 감소시키기 위한 주요 과제이다. 특히, 이미 배치된 기판의 피처들을 정확히 측정하는 과제는, 높은 수율(yield)로 작동 디바이스들을 생성하기에 충분할 만큼 피처들의 연속한 층들을 정확히 중첩되게(superposition) 위치시킬 수 있는 중요한 단계이다. 소위 오버레이는 현시대의 서브-미크론(sub-micron) 반도체 디바이스에서 수십 나노미터 범위 내에서, 가장 결정적인 층들에서는 수 나노미터 이하로 달성되어야 한다.
그 결과로, 현재의 리소그래피 장치들은 실제로 타겟 위치에서 기판을 노광시키거나 패터닝하는 단계 이전에 광범위한 측정 또는 '맵핑' 작업들(extensive measurement or 'mapping' operations)을 수반한다. 이러한 작업들은 시간 소모적이며, 리소그래피 장치의 스루풋(throughput)을 제한함에 따라, 결과적으로 반도체 또는 다른 생성물들의 단위 원가를 증가시킨다. 종래 기술에서 이러한 지연들을 완화시키기 위해 다양한 단계들이 취해졌다. 그럼에도, 달성될 수 있는 스루풋을 제한하는 경비(overhead)가 여전히 발생된다.
패턴 피처들이 더 작아지고 오버레이 성능 요건들이 훨씬 더 엄격해짐에 따라, 웨이퍼 '그리드(grid)'의 비-선형 왜곡들을 더 정확히 모델링하고 보정하기 위해 소위 고성능 정렬 모델들(advanced alignment models)이 개발되었고 계속 개발 중에 있다. 하지만, 이러한 고성능 모델들은 웨이퍼에 걸쳐 증가된 수의 타겟들을 측정하는 것에 의존하고, 이는 본질적으로 더 시간 소모적이며, 전체적으로 리소그래피 공정의 스루풋을 더욱 제한한다. 유망한 생성 노드들(예를 들어, 28 nm 이하)에 대해, 공정-유도된 웨이퍼 그리드 변형이 오버레이 오차에 더 두드러지는 기여자가 될 것이라고 믿는다. 그 결과, 어떠한 임계 층의 오버레이도 고성능 정렬 모델들을 이용하여 이상적으로 제어되어야 한다. 이와 동시에, 단순하게는 적용된 복잡한 정렬 모델에 대한 입력으로서 충분한 데이터를 보장(secure)하기 위해 더 많은 정렬 마크들(타켓들)이 측정되어야 하기 때문에, 고성능 정렬 모델들의 사용은 정렬 정보에 대한 요구를 증가시키고 생산성을 감소시킨다는 것이 알려져 있다. 그러므로, 추가적인 측정 경비(measurement overhead)는 최고의 오버레이 성능을 달성하는 공정들의 스루풋을 감소시킬 것이다.
추가적으로, (오버레이 요건을 만족시키기 위해) 고성능 정렬이 사용될 때, 후속한 층은 오버레이 사양들을 만족시키기 위해 웨이퍼 정렬 유도된 웨이퍼 그리드 보정들마다 이를 따라야 한다. 이는 오버레이가 패널티를 수용(absorb the penalty)할 수 있을 때까지 후속한 모든 생성 층들에 대해 계속될 것이다.
본 발명의 목적은 리소그래피 장치를 이용하여 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하는 방법, 디바이스 제조 방법, 리소그래피 장치, 및 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하고자 한다.
이 부분은 본 발명의 몇몇 실시형태들을 요약하고, 몇몇 바람직한 실시예들을 간명하게 도입하기 위한 것이다. 이 부분의 목적을 모호하게 하지 않기 위해 단순화 또는 생략이 행해질 수 있다. 이러한 단순화 또는 생략은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
그러므로, 고차 보정의 성능 이익(performance benefits of higher order corrections)을 유지하면서, 리소그래피 공정의 측정 경비를 더욱 낮추는 것이 바람직하다. 일 측면에서, 본 발명은 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하는 방법을 제공하며, 상기 방법은,
(a) 패터닝 디바이스로부터 적어도 패터닝 위치에 유지된 기판의 일부분으로 상기 패턴을 적용하기 위한 패터닝 서브시스템을 리소그래피 장치에 제공하는 단계;
(b) 상기 리소그래피 장치 내의 기판 지지체에 상기 기판을 로딩하는 단계;
(c) 상기 단계 (b) 후에, 상기 기판의 다수의 정렬 마크들의 위치들을 측정하는 단계; 및
(d) 상기 단계 (c) 후에, 상기 기판의 1 이상의 원하는 위치들에 상기 패턴을 적용하도록 상기 리소그래피 장치를 작동시키는 단계를 포함하며,
상기 단계 (d)는 상기 패턴이 적용되는 위치(들)를 정의하도록 보정 정보를 이용하는 단계를 포함하고, 상기 보정 정보는,
- 상기 측정 단계 (c)의 결과들에 기초한 제 1 보정 정보; 및
- (i) 동일한 기판 및 (ⅱ) 복수의 유사한 기판들 중 적어도 하나의 정렬 마크들의 위치들의, 상기 단계 (b) 이전에 행해진 측정들에 기초한 제 2 보정 정보를 포함한다.
제 1 및 제 2 보정 정보는 측정 단계 (c)로부터 이용가능한 것보다 더 자세하게 국부적 위치 보정들을 함께 정의할 수 있다. 제 1 보정은 10 개 이하, 선택적으로는 6 개 이하의 파라미터들을 갖는 그리드 보정 모델을 포함할 수 있다. 제 2 보정 정보는 15 개 이상 또는 30 개 이상의 파라미터들을 갖는 그리드 보정 모델을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 보정 정보는 특히 기판, 그리고 기판이 장치에 장착되는 방식에 관한 것이다. 이러한 정보는 통상적으로 전반적인 리소그래피 공정의 다른 단계들 그리고 리소그래피 장치에 의해 유도된 왜곡들과 관련된 보정 정보들과 조합하여 사용될 것이다.
일 실시예에서, 제 1 보정 정보는 측정 단계 (c)의 결과들로부터 계산된 제 1 세트의 위치 보정들을 정의하고, 제 2 보정 정보는 단계 (b) 이전에 행해진 측정들에 기초하여 적어도 부분적으로 계산된 제 2 세트의 위치 보정들을 정의하며, 제 1 및 제 2 세트의 위치 보정들은 단계 (d)의 성능에 조합하여 적용된다.
알려진 몇몇 리소그래피 장치들에서, 일 세트의 위치 보정들이 저장될 수 있고, 'CPE(correction per exposure)' 레시피(recipe)로서 적용될 수 있으며, 다른 보정들에 추가될 수 있다. 특정한 형태의 왜곡을 보정하기 위한 CPE 레시피의 적용에 관한 예시는 Chang 외, "Throughput improvement from routing reduction by using CPE (correction per exposure)[Proc. SPIE 7140, 714043 (2008)]" 문서에 개시되어 있다. 요약에 따르면, 수동으로 생성된 오버레이 보정들은 추가적인 측정 시간을 회피하면서 에지 필드(edge field)들의 오버레이를 개선하기 위한 '차선책(workaround)'으로서 적용된다. 이러한 보정들은 2 개의 패턴 층들을 적용하기 위해 리소그래피 공정이 사용된 후에 측정된 기판들의 오버레이 오차의 측정에 기초할 것이다.
또 다른 실시예에서, 측정 단계 (c)의 결과들은 단계 (b) 이전의 측정 결과들과 조합되며, 제 1 및 제 2 보정 정보를 통합한 단일 세트의 위치 보정들을 계산하기 위해 사용될 수 있다.
제 2 보정 정보는 다항식 정렬 모델(polynomial alignment model), 구역-정렬 모델(zone-alignment model) 및 RBF 모델(radial basis function model) 중 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 적용예에서, 제 2 보정 정보는 동일한 기판의 정렬 마크들의 위치들의 측정들에 적어도 부분적으로 기초하며, 상기 측정들은 기판에 이전의 패턴을 적용하는 동안에 행해졌다. 이러한 방식으로, 제 1 임계 층에 사용되는 고성능 정렬 모델은 동일한 측정 경비 없이 제 2 층을 위한 패턴을 적용하는데 재사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적용예에서, 제 2 보정 정보는 동일한 패턴이 이전에 적용된 1 이상의 기판들의 정렬 마크들의 위치들의 이전에 행해진 측정들에 적어도 부분적으로 기초한다. 이러한 방식으로, 매 기판에 대해 증가된 측정 경비를 발생시키기 않고, 고성능 정렬 모델의 사용을 지지하기 위해, 이전의 기판들로부터 측정된 정보가 축적될 수 있다.
단계 (c)에 행해진 측정들은 후속 기판에 패턴을 적용하는데 사용하기 위한 향상된 제 2 보정 정보를 생성하도록 이전에 행해진 측정들의 결과들과 함께 처리된다.
상기의 실시예들에서, 이전에 행해진 측정들의 수집 및 생성, 제 2 보정 정보의 저장 및 검색(retrieval)은 리소그래피 장치의 컴퓨터화된 제어기(computerized controller)에 의해 자동으로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기에 언급된 바와 같은 방법을 이용하여 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하는 단계, 및 적용된 패턴에 따라 제품 피처(product feature)들을 생성하도록 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하도록 배치된 리소그래피 장치를 제공하며, 상기 장치는,
상기 패터닝 디바이스를 수용하고 패터닝 위치에 유지된 상기 기판의 일부분에 상기 패턴을 적용하기 위한 패터닝 서브시스템;
상기 패턴이 적용되는 동안 상기 기판을 유지하기 위한 기판 지지체;
상기 장치의 기준 프레임에 대해 상기 기판의 정렬 마크들의 위치들을 측정하기 위한 측정 서브 시스템; 및
상기 기판 지지체에 유지된 기판의 1 이상의 원하는 위치들에 상기 패턴을 적용하기 위해 상기 리소그래피 장치를 작동시키기 위한 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 기판 지지체에 상기 기판을 로딩한 후 상기 측정 서브시스템에 의해 측정된 정렬 마크들의 위치들에 기초하여 제 1 보정 정보를 생성하고, 상기 기판을 로딩하기 전에 행해진 정렬 마크들의 측정들에 기초하여 데이터 저장부로부터 제 2 보정 정보를 검색하여, 적용된 패턴을 원하는 위치에 위치시키도록 상기 제 1 및 제 2 보정 정보를 조합하여 사용하도록 배치된다.
상기 장치는 앞서 언급된 방법과 관련하여 설명된 본 발명의 실시예들 및 적용예들을 구현하도록 구성될 수 있다.
상기 제어기는 동일한 패턴이 이전에 적용된 1 이상의 기판들의 마크들의 위치들의 측정 서브시스템을 이용하여 행해진 측정들에 적어도 부분적으로 기초하여 제 2 보정 정보를 생성하고 자동으로 저장하도록 배치될 수 있다.
상기 제어기는 후속 기판에 패턴을 적용하는데 사용하기 위한 향상된 제 2 보정 정보를 생성하고 저장하기 위해, 이전에 행해진 측정들의 결과와 함께, 기판이 로딩된 후에 행해진 측정들을 처리하도록 자동으로 배치될 수 있다.
리소그래피 장치는 적어도 2 개의 기판 지지체들을 포함할 수 있으며, 제어기는 하나의 기판 지지체를 이용하여 하나의 기판에 패터닝을 수행함과 동시에, 기판 지지체들 중 다른 하나를 이용하여 또 다른 기판의 정렬 마크들의 위치들을 측정들을 수행하도록 배치된다.
또한, 본 발명은 1 이상의 리소그래피 장치들을 제어하기 위한 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하며, 상기 명령어들은 본 발명의 상기 실시형태 및 실시예들 중 어느 것에 설명된 바와 같은 방법을 구현하기 위해 상기 장치들을 제어하도록 구성된다.
또한, 본 발명은 데이터 처리 유닛이 본 발명의 상기 실시형태 및 실시예들 중 어느 것에 설명된 바와 같은 리소그래피 장치의 제어기를 구현하게 하도록 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치를 제어하기 위한 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공되며, 상기 명령어들은 본 발명의 상기 실시형태 및 실시예들 중 어느 것에 설명된 바와 같은 방법의 측정 및 위치 단계들을 제어하도록 구성된다.
첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들이 아래에 자세히 설명된다. 본 발명은 여기에 설명된 특정 실시예들로 제한되지 않음을 유의한다. 이러한 실시예들은 본 명세서에서 단지 예시의 목적으로만 제시된다. 관련 기술(들)의 당업자라면, 본 명세서에 담긴 기술적 내용에 기초하여 추가 실시예들이 행해질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
이제, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한 도면;
도 2는 알려진 방식(known practice)에 따른 도 1의 장치의 측정 및 노광 공정들의 스테이지들을 개략적으로 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 도 1의 장치의 측정 및 노광 공정들의 스테이지들을 개략적으로 도시한 도면;
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 적용된 고성능 정렬 측정들 및 웨이퍼 그리드 보정들의 원리를 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 제 1 적용 예시 및 실시예를 형성하는 리소그래피 공정을 도시하는 도면;
도 7은 본 발명의 제 2 적용 예시 및 실시예를 형성하는 리소그래피 공정을 도시하는 도면;
도 8은 본 발명의 제 2 적용 예시 및 실시예의 수정예; 및
도 9는 도 3 내지 도 8에 도시된 공정들을 구현하는데 유용한 컴퓨터 시스템 하드웨어를 도시한 도면이다.
본 발명의 특징들 및 장점들은 도면들과 연계될 때 아래에 설명된 상세한 설명을 더 잘 이해할 수 있을 것이며, 동일한 참조 부호들은 전반에 걸쳐 대응하는 요소들과 동일하게 취급된다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 가장 먼저 나타난 도면은 대응하는 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)에 의해 나타내어진다.
본 발명은 본 발명의 다양한 "실시예들"의 다음의 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 특정 "실시예들"은 본 발명의 관점일 뿐, 그 각각이 전체 발명을 나타내지는 않는다. 다수의 경우, 특정한 일 실시예로부터의 개개의 요소들은 유사하거나 대응적인 기능을 수행하는 또 다른 실시예에서 상이한 요소들로 대체될 수 있다. 본 명세서에 제공된 기술내용에 접근하는 당업자라면, 본 발명의 범위 내에서 추가적인 수정예, 적용예 및 실시예들을 인식할 것이며, 또한 본 발명이 상당히 유용할 또 다른 분야들을 인식할 것으로 예상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 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)(WTa 또는 WTb); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(1 이상의 다이를 포함) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 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 진공 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 하이브리드(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 다양한 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.
여기에 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 있거나, 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 여기에 개시된 발명은 독립형 방식(stand-alone fashion)으로 사용될 수 있지만, 특히 이는 단일- 또는 다중-스테이지 장치들의 사전-노광 측정 스테이지에서 추가 기능들을 제공할 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 적어도 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 개구수를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체에 담가져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
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 평면의 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(integrator: IN) 및 콘덴서(condenser: 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)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)[예를 들어, 간섭계 디바이스(interferometric device), 리니어 인코더(linear encoder), 또는 용량성 센서(capacitive sensor)]의 도움으로, 기판 테이블(WTa/WTb)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 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(WTa/WTb)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 연결되거나 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 공간들에 위치될 수도 있으며, 이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다. 이와 유사하게, 마스크(MA)에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)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(WTa/WTb)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(WTa/WTb)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(WTa/WTb)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(WTa/WTb)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WTa/WTb)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.
이 예시에서 리소그래피 장치(LA)는 2 개의 기판 테이블들(WTa 및 WTb) 그리고 기판 테이블들이 교체될 수 있는 2 개의 스테이션들 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션을 갖는, 소위 듀얼 스테이지 타입(dual stage type)으로 구성된다. 하나의 기판 테이블의 하나의 기판이 노광 스테이션(EXP)에서 노광되는 동안, 다른 기판이 측정 스테이션(MEA)에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있어, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 준비 단계들은 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면을 맵핑(mapping)하는 단계 및 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판의 정렬 마크의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 장치의 스루풋의 실질적인 증가를 가능하게 한다. 위치 센서(IF)가 노광 스테이션과 측정 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없는 경우, 기판 테이블의 위치들이 두 스테이션들에서 추적될(tracked) 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다. 본 발명은 오직 하나 또는 2 이상의 기판 테이블을 갖는 장치들에 적용될 수 있다.
또한, 상기 장치는 설명된 다양한 액추에이터들 및 센서들의 모든 이동들 및 측정들을 제어하는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 포함한다. 또한, LACU는 장치의 작동에 관련된 요구되는 계산들을 구현하기 위한 신호 처리 및 데이터 처리 용량을 포함한다. 실제로, 제어 유닛(LACU)은 다수의 서브-유닛들로 구성된 시스템으로서 실현될 것이며, 이 각각은 실시간 데이터 획득, 처리, 그리고 장치 내의 서브 시스템 또는 구성요소의 제어를 핸들링한다. 예를 들어, 하나의 처리 서브시스템은 기판 위치설정기(PW)의 서보 제어(servo control)를 담당할 수 있다. 또한, 별도의 유닛들은 개략 및 미세 액추에이터들, 또는 상이한 축들을 핸들링할 수 있다. 또 다른 유닛은 위치 센서(IF)의 판독을 담당할 수도 있다. 장치의 전반적인 제어는 이러한 서브-시스템 처리 유닛, 작업자, 그리고 리소그래피 제조 공정에 수반된 다른 장치들과 통신하는 중앙 처리 유닛에 의해 제어될 수 있다.
도 2는 도 1의 듀얼 스테이지 장치에서 기판(W)의 타겟부들(예를 들어, 다이들)을 노광시키기 위한 알려진 단계들을 나타낸다. 좌측편의 점선 박스는 측정 스테이션(MEA)에서 수행되는 단계들인 한편, 우측편은 노광 스테이션(EXP)에서 수행되는 단계들을 나타낸다. 때로는, 앞서 언급된 바와 같이, 기판 테이블들(WTa, WTb) 중 하나가 노광 스테이션에 있는 동안, 다른 기판 테이블은 측정 스테이션에 있을 것이다. 이를 설명하기 위해, 기판(W)은 이미 노광 스테이션 내로 로딩되었다고 가정한다. 단계 200에서, 새로운 기판(W')이 도시되지 않은 메커니즘에 의해 장치에 로딩된다. 이 2 개의 기판들은 리소그래피 장치의 스루풋을 증가시키기 위해 병렬로 처리된다. 먼저, 새롭게 로딩된 기판(W')을 참조하면, 이는 상기 장치에서 첫 번째 노광을 위해 새로운 포토 레지스트가 준비된, 이전에 처리되지 않은 기판일 수 있다. 하지만, 일반적으로, 설명된 리소그래피 공정은 일련의 노광 및 처리 단계들 중 단지 하나의 단계일 것이므로, 기판(W')은 이 장치 및/또는 다른 리소그래피 장치들을 이미 여러 번 거쳤으며, 또한 후속 공정들을 겪을 수도 있다.
이전 및/또는 후속 공정들은 앞서 언급된 바와 같이 다른 리소그래피 장치들에서 수행될 수 있으며, 상이한 타입의 리소그래피 장치에서도 수행될 수 있다. 예를 들어, 분해능 및 오버레이와 같은 파라미터들에 매우 요구적인 디바이스 제조 공정의 일부 층들은 덜 요구적인 다른 층들보다 더 고성능의 리소그래피 툴에서 수행될 수 있다. 그러므로, 일부 층들은 침지 타입 리소그래피 툴에서 노광될 수 있는 한편, 다른 층들은 '건식(dry)' 툴에서 노광된다. 일부 층들은 DUV 파장들에서 작동하는 툴에서 노광될 수 있는 한편, 다른 층들은 EUV 파장 방사선을 이용하여 노광된다.
202에서, 기판 테이블(WTa/WTb)에 대해 기판의 정렬을 측정하고 기록하기 위해 기판 마크들(P1)(도 1) 등 및 이미지 센서들(도시되지 않음)을 이용한 정렬 측정들이 사용된다. 또한, "웨이퍼 그리드(wafer grid)"를 조성하기 위해, 기판(W')에 걸쳐 몇몇 정렬 마크들이 측정될 것이며, 이는 공칭의 직사각형 그리드에 대한 여하한의 왜곡을 포함한, 기판에 걸친 마크들의 분포를 매우 정확히 맵핑한다. 또한, 단계 204에서는, 노광된 패턴의 정확한 포커싱에 사용하기 위해 X-Y 위치에 대한 웨이퍼 높이 맵이 측정된다.
기판(W')이 로딩되었을 때, 수행될 노광들, 그리고 웨이퍼의 특성들 및 이 위에 만들어질 또한 이미 만들어진 패턴들을 정의하는 레시피 데이터(206)가 수신되었다. 이 레시피 데이터에 202, 204에서 행해진 높이 맵, 웨이퍼 그리드 및 웨이퍼 위치의 측정들이 추가되어, 완전한 세트의 레시피 및 측정 데이터(208)가 노광 스테이지로 전달될 수 있다. 예를 들어, 정렬 데이터의 측정들은 리소그래피 공정의 산물인 제품 패턴들에 대해 고정된 또는 공칭적으로 고정된 관계로 형성된 정렬 타겟들의 X 및 Y 위치들을 포함한다. 노광 바로 전에 취해진 이러한 정렬 데이터는 정렬 모델의 파라미터들을 제공하기 위해 조합되고 보간된다(interpolated). 이러한 파라미터들 및 정렬 모델은 노광 작업 동안 현재 리소그래피 단계에 적용되는 패턴들의 위치들을 보정하기 위해 사용될 것이다. 종래의 정렬 모델은 상이한 치수의 '이상적인' 그리드의 이동(translation), 회전 및 스케일링(scaling)을 함께 정의하는 4 개, 5 개, 또는 6 개의 파라미터들을 포함할 수 있다. 아래에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 더 많은 파라미터들을 이용하는 고성능 모델들이 알려져 있다.
210에서는, 웨이퍼들(W' 및 W)이 교체되어, 측정된 기판(W')이 노광 스테이션(EXP)에 들어가는 기판(W)이 된다. 이 교체는 상기 장치 내에서 지지체들(WTa 및 WTb)을 교환시킴으로써 수행되어, 기판들(W, W')이 이 지지체들에 정확히 클램핑되고 위치되게 하므로, 기판 테이블들과 기판들 사이의 상대 정렬을 그 자체로 지속시킨다. 따라서, 상기 테이블들이 교체되었으면, 투영 시스템(PS)과 기판 테이블(WTb)(이전에는 WTa) 사이의 상대 위치를 결정하는 것이 노광 단계들의 제어 하에서 기판(W)(이전에는 W')에 대한 측정 정보(202, 204)를 이용하기 위해 필요한 전부이다. 단계 212에서는, 마스크 정렬 마크들(M1, M2)을 이용하여 레티클 정렬이 수행된다. 단계 214, 216, 218에서는, 다수의 패턴들의 노광을 완성하기 위해, 기판(W)에 걸쳐 연속한 타겟 위치들에서 스캐닝 동작들 및 방사선 펄스들이 인가된다. 노광 단계들의 성능에 측정 스테이션에서 얻어진 높이 맵 및 정렬 데이터를 이용함으로써, 이 패턴들은 원하는 위치들에 대해, 특히 동일한 기판에 이전에 놓인 피처들에 대해 정확히 정렬된다. 노광된 기판(새롭게 W"로 나타냄)은 노광된 패턴에 따라 에칭 또는 다른 공정들을 거치기 위해 단계 220에서 장치로부터 언로딩된다.
고성능 정렬 모델들
별도의 기판 테이블들(WTa 및 WTb)을 채택함으로써, 각각의 웨이퍼 및 이 위에 이전에 증착된 패턴들을 특성화하기 위해 표준 세트의 측정들이 수행되게 하면서, 기판 스루풋과 관련해서는 노광 스테이지들을 통해 장치의 성능이 유지된다. 현재 표준 정렬 모델들은 6 개의 파라미터들(효율적으로는 X 및 Y 방향당 3 개)을 가지며, 추가적으로 더 고성능 정렬 모델들이 존재한다. 한편, 현재 개발 중인 대부분의 요구적인 공정들에 대하여 원하는 오버레이 성능을 달성하기 위해서는 웨이퍼 그리드의 더 자세한 보정들을 필요로 한다. 고성능 정렬 모델들은 이 목적을 위해 개발되었다. 본 명세서에서, '고성능' 정렬 모델들은 표준 6 개의 파라미터들보다 더 많은 복잡성을 갖는 모든 타입의 모델들을 일컫는다. 표준 모델들은 10 개 미만의 파라미터들을 사용할 수 있는 한편, 고성능 정렬 모델들은 통상적으로 15 개 이상, 또는 30 개 이상의 파라미터들을 이용한다. 고성능 모델들의 예시들은 고차 웨이퍼 정렬(higher order wafer alignment: HOWA) 모델들, 구역-정렬(zone-alignment: ZA) 및 RBF(radial basis function) 기반 정렬 모델들이다. HOWA는 3차 및 고차 다항 함수들에 기초하여 발표된 기술이다. 구역 정렬은, 예를 들어 Huang 외, "Overlay improvement by zone alignment strategy", Proc. SPIE 6922, 69221G (2008)에 개시되어 있다. RBF 모델링은 2011년 2월 25일에 출원된(본 우선일에 공개되지 않은) 우리의 동시-계류 미국 특허 출원 61/446,797에 개시되어 있다. 이 고성능 모델들의 상이한 버전 및 확장판들이 고안될 수 있다. 고성능 모델들은 타겟 층의 노광 시, 보정되는 웨이퍼 그리드의 복잡한 디스크립션(complex description)을 생성한다. HOWA의 최신 버전 및 RBF는 수십 개의 파라미터들에 기초하여 특히 복잡한 디스크립션들을 제공한다. 이는 충분히 세부적인 웨이퍼 그리드를 얻기 위해 매우 많은 측정이 요구됨을 암시한다.
다수의 기판 테이블들(WTa/WTb)을 갖는 실시예들에서조차도, 각 웨이퍼의 고성능 정렬을 위한 충분한 측정들을 얻는데 소요되는 시간은 결국 스루풋에 영향을 준다. 각 측정에 대한 시간을 단축시키는 것은 각 측정의 정확성을 감소시키게 되어, 스루풋의 영향을 피하기 어렵다. 또한, 고성능 정렬 모델을 이용하여 하나의 층에 보정들이 적용되었으면, 동일한 레벨의 세부사항이 후속 층들에 적용되어야 하거나, 제 1 층의 보정들이 후속 층들의 오버레이 오차의 근원이 된다. 그러므로, 제조업자는 후속 층들에서 고성능 모델을 이용함에 따른 추가 측정 경비를 허용할 것인지 또는 후속 층들에서 더 단순한 정렬 모델로 되돌려 더 적은 마크들을 측정함에 따른 오버레이 패널티를 감수할 것인지에 관한 어려운 선택을 해야 한다.
정렬 데이터의 저장 및 재사용
아래에 설명되는 새로운 단계들을 이해하기 위해, 단계 202에서 웨이퍼(W)에 측정된 웨이퍼 그리드 정보는 그 웨이퍼(W)가 노광된 후에 폐기됨을 유의해야 한다. 그 결과, 각각의 웨이퍼(W, W', W")는 각각의 노광에 대해 행해질 유사한 측정들을 필요로 한다. 이와 유사하게, 각각의 웨이퍼(W)는 후속하는 생성 층을 형성하도록 다시 노광되기 전에 다시 측정될 필요가 있다. 본 발명자들은 정렬 측정(단계 202) 동안 얻어진 웨이퍼 그리드 정보를 재사용하기 위한 다양한 기회들이 존재함을 인식하였다. 이 개념의 일 적용예는 통상적으로 이러한 모델들과 연계될 측정 경비의 직접적인 증가없이 정확성을 개선하기 위해 고성능 정렬 모델들이 사용될 수 있게 하는 것이다.
도 3은 예상되는 스루풋 패널티 없이 더 자세한 웨이퍼 그리드 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있는 도 2의 공정의 몇몇 수정예들을 나타낸다. 단계들 300 내지 320은 알려진 공정의 단계들 200 내지 220과 실질적으로 유사하다. 제 1 수정예는 330의 점선 데이터 경로로 나타나 있다. 단계 202에서 웨이퍼(W)에 측정된 웨이퍼 그리드 정보는 폐기되는 것이 아니라 후속 웨이퍼(W')와 함께 사용하기 위해 저장된다. 웨이퍼들이 유사하고, 예를 들어 동일한 제품 패턴 및 처리 이력을 갖는다면, 웨이퍼 그리드에 나타날 왜곡들의 주요 요소(large component of the distortions)는 적어도 로트(lot)[뱃치(batch)] 내에서 웨이퍼 대 웨이퍼에 걸쳐 일치해야 한다. 이 요소의 정보를 재사용함으로써, 웨이퍼마다 동일한 측정들을 반복하지 않고 정렬의 보정들이 적용될 수 있다. 후속 웨이퍼들의 측정들이 더 줄어들 수 있거나, 상이한 측정들로 대체될 수 있어, 더 자세한 모델 또는 각 노광에서 왜곡들의 '핑거프린트(fingerprint)'를 축적할 수 있다. 축적된 모델은 웨이퍼[필드간(interfield)] 핑거프린트 및/또는 필드내 왜곡들(intrafield distortions)에 대하여 더 자세히 설명될 수 있다.
공정의 또 다른 수정예는 데이터 경로(332 및 334)로 나타나 있다. 332에서, (예를 들어) 웨이퍼(W")에서 측정된 웨이퍼 그리드 정보는 반출(export)되고 웨이퍼가 노광된 후 저장된다. 334에서, 저장된 데이터는 반입(import)되고, 동일한 웨이퍼(W')의 후속 층들을 위해 웨이퍼 그리드 정보의 일부분으로서 사용된다. 이 데이터는 데이터 330과 동일한 방식으로 동일하거나 유사한 로트들의 후속 웨이퍼들의 측정 시간을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 보정들의 웨이퍼-대-웨이퍼 패턴이 로트 대 로트에 걸쳐 일치할 때, 상기 데이터는 상이한 로트들에 걸쳐 웨이퍼마다 보정들을 적용하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 소정 그리드 왜곡은 각 로트의 제 2 웨이퍼(웨이퍼 2)의 특성일 수 있고, 각 로트의 웨이퍼 2에 대한 보정으로서 저장되고 적용될 수 있는 한편, 상이한 보정 또는 보정들의 상이한 조합이 다른 웨이퍼들에 적용된다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 이 반출된 데이터는 동일한 웨이퍼(또는 웨이퍼들의 로트)의 후속 층들을 노광할 때 웨이퍼 그리드 정보로서 사용될 수 있다. 그 후, 334에서 반입된 데이터는 유사한 리소그래피 툴 또는 매우 상이한 타입의 리소그래피 툴 내에 반입될 수 있다. 저장된 데이터가 사용된 상이한 툴들 및 공정들의 핑거프린트들인 왜곡들로부터 웨이퍼 그리드의 왜곡들을 구별한다면, 이는 통상적으로 이러한 성능을 얻는데 요구될 측정들을 반복하지 않고 양호한 정렬 및 오버레이 성능을 얻기 위해 재사용될 수 있다.
앞서 설명된 원리들은 다양한 방식들로 적용될 수 있으며, 이 중 일부가 이제 예시의 방식으로 설명될 것이다.
적용 예시: 이전 층으로부터 그리드 정보의 재사용
도 4 및 도 5는 웨이퍼(기판)(W)의 이전 층의 정렬 마크들(타겟들)(400)의 정렬 센서(AL)에 의해 측정된 바와 같은 웨이퍼 그리드 왜곡을 보정하기 위해 사용될 수 있는 정렬 정보의 형태를 나타낸다. 각각의 타겟은 축 X 및 Y를 갖는 규칙적인 직사각형 그리드(402)에 대해 통상적으로 정의된 공칭 위치를 갖는다. 각 타겟의 실제 위치(404)의 측정들은 공칭 그리드로부터의 편차들을 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 모든 타겟들의 측정된 위치들(404)은 이 특정 웨이퍼에 대한 왜곡된 웨이퍼 그리드(406)의 모델을 설정하기 위해 수치적으로 처리될 수 있다(나타낸 예시에서, 공칭 그리드의 직선들은 곡선들이 되었으며, 고차(고성능) 정렬 모델의 사용을 나타낸다. 나타낸 왜곡들은 실제 상황에 비해 과장되어 있음은 말할 필요도 없다). 정렬은 노광된 각 웨이퍼의 편차들(왜곡들)을 보정할 수 있는 보정 메커니즘이기 때문에, 리소그래피 공정의 고유한 부분이다. 현재 층 노광 동안 정렬은 이전 층에 형성된 정렬 타겟들의 위치들을 측정한다. 하지만, 리소그래피의 현 기술 수준은 어떤 이전 층의 노광에 측정된 그리드 정보를 재사용하지 않고 정렬을 수행한다.
연속한 층들에 사용되는 정렬 모델들이 똑같이 복잡하다면, 이들의 보정들이 일반적으로 일치할 것이며, 양호한 오버레이 성능이 얻어진다. 하지만, 정렬 모델들이 층들 사이에 똑같이 복잡하지 않다면, 추가적인 오버레이 패널티는 이러한 모델들을 이용하여 적용된 상이한 보정들에 직접적으로 기인한다. 이 결과, 소정 생성 층에 대해, 고성능 정렬 모델이 적용된 경우, 그 생성 층에 대해 직접적으로 정렬되고 임계 오버레이(예를 들어, 게이트로의 접촉)를 갖는 후속 층들 또한 동일한 또는 심지어는 더 고성능 정렬 모델을 적용해야 한다. 이는, 이전 층에 대해 적용된 웨이퍼 그리드 보정이 고성능 정렬 모델의 사용에 의해 부과된 곡선들 또는 다른 고차 왜곡들을 포함한 왜곡된 그리드(406)로 그 층에 적용된 피처들이 정렬됨을 의미하기 때문이다.
유망한 생성 노드들(예를 들어, 28 nm 이하)에 대해, 공정-유도된 웨이퍼 그리드 변형이 오버레이 오차에 더 두드러지는 기여자가 될 것이라고 믿는다. 그 결과, 어떠한 임계 층의 오버레이도 고성능 정렬 모델들을 이용하여 이상적으로 제어되어야 한다. 이와 동시에, 단순하게는 적용된 복잡한 정렬 모델에 대한 입력으로서 충분한 데이터를 보장하기 위해 더 많은 정렬 마크들(타켓들)이 측정되어야 하기 때문에, 고성능 정렬 모델들의 사용은 정렬 정보에 대한 요구를 증가시키고 생산성을 감소시킨다는 것이 알려져 있다.
(오버레이 요건을 만족시키기 위해) 고성능 정렬이 사용될 때, 후속 층은 오버레이 사양들을 만족시키기 위해 웨이퍼 정렬 유도된 웨이퍼 그리드 보정들마다 이를 따라야 한다. 이는 오버레이가 패널티를 수용할 수 있을 때까지 후속한 모든 생성 층들에 대해 계속될 것이다. 그러므로, 몇 가지 문제들은 다음과 같다:
Figure pat00001
후속한 층들에 고성능 정렬 모델들을 (동일하게) 사용하지 않을 때의 오버레이 패널티. 이는 후속한 층들이 엄격한 오버레이 요건을 갖지 않는 경우에만 허용될 수 있다.
Figure pat00002
동일한 또는 더 고성능 정렬 모델을 이용하는 다수의 정렬 마크들을 측정할 때 발생할 수 있는 스루풋 패널티. 적용된 정렬 측정 방식은 측정될 정렬 마크들의 개수 및 위치에 관하여 고성능 정렬 모델의 요건들을 만족시켜야 한다.
Figure pat00003
연속한 층들을 노광하는 사이의 시간이 상당하고 이에 따라 정렬 센서들 및 리소그래피 장치의 다른 부분들의 성능이 층들 사이에서 상당히 드리프트(drift)한 때에 발생할 수 있는 오버레이 패널티. 이러한 타입의 오차를 해결하기 위해, 공정 보정들 및 피드백 스캐너 제어 메커니즘들이 개발되었다. 그 자체로도 잘 알려져 있는 이러한 메커니즘들은 별도의 메트롤로지 장치(도 1에 도시되지 않음)를 이용함으로써 이전에 처리된 기판들을 측정하는 것에 기초하여 추가적인 보정들을 제공한다.
도 6은 후속한 층들에 고성능 정렬 모델들을 (동일하게) 적용할 필요가 없으면서, 고성능 정렬 모델이 제 1 층에 적용되는 디바이스 제조 방법의 일부분을 나타낸다. 이는 제 1 층을 측정할 때 상기 장치에 의해 생성된 정보를 재사용함으로써 행해진다. 이는 스루풋 패널티를 회피할 것이며, 그동안에 발생한 여하한의 드리프트를 보정하는 다른 메커니즘들을 거쳐, 후속한 층(들)에 대해 고성능 정렬 모델을 사용할 때와 동일한 오버레이 성능을 달성한다. 요약하면, 고성능 정렬 모델들이 이전 층들에 사용되었을 때, 이전 층의 정렬 마크들로부터의 정보는 각 웨이퍼에 대한 CPE(correction per exposure) 레시피의 형태로 후속한 층들의 노광 중에 사용되고 저장되는 웨이퍼 그리드 보정을 구성하기 위해 사용된다. 이는 HOWA와 같이 '단순한' 고성능 모델들에 유효할 뿐만 아니라, RBF와 같이 현재 개발되고 있는 매우 복잡한 모델들에 대해서도 유효하다. 알려진 리소그래피 장치들은 공정 보정들의 범위에 대해 보정 레시피들을 제공하며, 따라서 이는 본 명세서에 개시된 개선들을 구현하기 위해 추가적인 CPE 요소를 제공하는 프로그래밍의 문제이다.
도 6에 예시된 공정은 다음의 단계들을 포함한다:
600: 현재 웨이퍼 또는 웨이퍼들의 로트의 노광 이전에, 리소그래피 장치 및 관련 처리 장비는 알려진 방식으로 테스트 웨이퍼들, 제품 웨이퍼들 등의 혼합으로부터 얻어진 데이터를 이용하여 설정되었고, 캘리브레이션되었으며, 사용되었고, 모니터링되었으며, 리-캘리브레이션(re-calibration)되었다. 오버레이 및 다른 성능 파라미터들은 별도의 메트롤로지 장치(MET)를 이용하여 측정되었을 수 있다. 이 캘리브레이션 및 제어 노력의 최종 결과는 상기 장치에 대한 데이터베이스(602)에 저장된 공정 보정 레시피 CPE-P(공정 CPE)이다. 단일 레시피로서 보정들을 나타내는 것은 매우 쉬운 일이며, 당업자라면 이를 이해할 것이다. 실제로, 보정들은 리소그래피 장치의 타입, 특정 리소그래피 장치, 기판의 특성들, 레지스트 재료들, 현상 단계들, 성능 파라미터들이 최적화되어야 하는 적용될 패턴들의 성질 등에 맞춰져야 한다. 이러한 상이한 변수들에 대해 특정한 다수의 서브-레시피가 생성되고 조합된다. 본 발명의 목적을 위해, 이들은 단일 레시피 CPE-P로서 나타내어질 수 있으며, 이는 도 3에 도시된 레시피 테이터(306)의 일부분이다.
610: 고성능 정렬 모델에 대한 측정들은 웨이퍼(W)의 제 1 임계 층(L1)을 노광시킬 때 정렬 센서(AS)를 이용하여 취득된다(도 3에 예시된 노광 공정의 측정 단계 302).
612: 고성능 정렬 모델로부터의 적용된 웨이퍼 그리드 보정은 데이터베이스(614)에 웨이퍼 단위 CPE 레시피 CPE-W(per wafer CPE recipe CPE-W)로서 저장되어, 특정 웨이퍼(W)에 대해 재사용될 수 있다(도 3의 데이터 경로 332가 대응한다).
616: 동일한 웨이퍼(W)의 후속 임계 층(L2)를 노광하기 위한 시간이 다가올 때, 표준 정렬 모델에 대해 충분한 정렬 마크들이 측정되며, 층 L1에 사용된 고성능 모델에 대해서보다 훨씬 더 적다. 대안적으로, '더 단순한' 고성능 모델에 대해 충분한 정렬 마크들이 측정된다. 이 원리는 층 L2에 대한 모델이 층 L1에 사용된 모델보다 더 적은 측정들을 필요로 한다는 점에서 단순하다. 예를 들어, 두 층들에 대해 HOWA 모델들을 이용하여도, 다항 차수의 개수는 모델의 기본 형태를 변경하지 않고 층 L2에 대해 감소될 수 있다. 본 예시에 대해, 표준 6-파라미터 모델들이 층 L2에 대해 적용된다고 가정될 것이며, 이러한 보정들은 도면에 6PAR로 표시된다.
618: 제 2 임계 층 L2의 노광에 대해, 저장된 보정 레시피들 CPE-P 및 CPE-W가 검색되고, 단지 완전한 세트의 보정들(620)을 얻기 위해 측정된 더 단순한 보정들 6PAR와 조합된다.
622: 완전한 보정들은 웨이퍼(W)의 타겟부들에 원하는 패턴을 적용하기 위해 리소그래피 장치 노광 공정에 적용되어, 이전 층 L1의 피처들의 최상부에 층 L2의 원하는 피처들을 형성한다.
예시된 공정은 사용의 용이함을 위해 자동화될 수 있다. 이는 예상되는 스루풋 패널티 없이 고성능 정렬 모델을 활용하고, 시시각각 새로운 정렬 정보에 의존하기보다는 서브-레시피로서 양호한 오버레이에 대해 요구되는 그리드 보정을 저장함으로써 오버레이를 감소시킨다. 정렬 센서들의 측정 성능은 시간에 따라 드리프트될 것이다. 이러한 드리프트는 일반적으로 주로 낮은 차수(0차 및 1차) 항들을 가질 것이며, 자동화 공정 제어 시스템(예시되지 않음)에 의해 보상될 수 있다.
실제로, 새로운 공정의 추가적인 장점들은 자동화된 그리드 보정이 리소그래피와 직접적으로 연관된 제어 컴퓨터들 및 장치들의 동일한 클러스터 내에 제공되고, 별도의 '성능 제어' 클러스터의 수반을 그다지 필요로 하지 않음을 포함한다.
공정 보정 CPE-P가 (바라는 바대로) 웨이퍼-특정 효과들과 독립적임에 따라, 웨이퍼 단위 보정 CPE-W는 실질적으로 독립적인 공정 인자들로 행해지거나 행해질 수 있음을 유의한다. 이는 저장된 고성능 정렬 보정들이 동일한 리소그래피 장치뿐만 아니라 전반적인 디바이스 제조 공정의 상이한 생성 층들에 사용될 수 있는 다른 장치들에도 적용될 수 있게 한다. EUV/DUV, 침지/건식과 같은 상이한 리소그래피 노광 기술들에 적절한 보정들은 각각의 기계에서 고성능 정렬에 대해 요구되는 자세한 측정을 반복하지 않고, 각 노광에 적절하다면, 웨이퍼 보정 서브-레시피와 조합될 수 있다.
적용 예시: 웨이퍼들 사이의 그리드 정보의 재사용
또한, 도 3에 예시된 원리들은 웨이퍼 그리드를 더 잘 설명하고 보정하도록 웨이퍼들 사이의 정렬 데이터의 더 유연한 수집 및 사용을 얻기 위해 적용될 수 있다. 이는, 특히 유사한 제품 웨이퍼들의 뱃치 또는 '로트'에 걸쳐 전체 정렬 (오버레이) 성능을 개선하기 위해 적용될 수 있다. 본 발명자들은 종래의 정렬 구현이 다음의 단점들을 갖는다는 것을 인식하였다:
Figure pat00004
스루풋 고려사항들(Throughput considerations)은 통상적으로 수십 개의 마크 쌍들로 측정된 마크들의 개수를 제한한다(하나의 마크 쌍은 X 및 Y 위치를 측정함). 다수의 마크 쌍들을 이용하여, 웨이퍼는 부분적으로만 특성화된다. 웨이퍼를 완전히 특성화하기 위해서는 통상적으로 더 많은 마크 쌍들이 요구된다. 예를 들어, 80 내지 300 개의 마크 쌍들이 고성능 보정 모델들의 잠재력을 이용하기 위해 요구될 것이다.
Figure pat00005
그리드 보정 '핑거프린트'가 서브세트 또는 로트의 모든 웨이퍼들에 대해 유사하더라도, 오직 하나의 웨이퍼의 정렬 데이터만을 이용하는 것은 핑거프린트를 설명하기에 잠재적으로 부정확하며, 현재 제어 소프트웨어에 의해 지원되지 않는다.
Figure pat00006
로트에 걸쳐 상이한 웨이퍼 마크들의 동일한 서브세트를 반복적으로 측정하는 것은 그리드의 지식을 증가시키지 않는다.
일반적으로, 이러한 단점들은 제품의 오버레이를 개선하기 위해 현 '피드-포워드' 보정 기술들의 유효성을 제한한다. 산업적인 추세는 점점 더 많은 피드포워드 보정들을 사용하려고 한다. 예를 들어, 마스크 메트롤로지 장비는 근래에 레지스트레이션(registration) 및 CD 마스크 핑거프린트들을 특성화하는 데이터를 제공한다. 이는 후속 기판들의 노광 시 필드내 보정들의 피드포워드 생성을 가능하게 한다. 이 적용 예시는 피드-포워드 및 피드백 보정의 장점들이 메트롤로지 센서로서 리소그래피 장치의 정렬 센서를 이용하여 얻어질 수 있게 한다.
도 7은 노광 측에 적용된 필드간 보정들을 생성하기 위해 측정 측에서 일어나는 라인 정렬을 이용하는 공정을 예시한다. 필드내 보정들은 이 개념에 대한 확장으로서 추가될 수 있다. 보정들의 단위(granularity of corrections)는 로트 단위(per lot), 보정들의 단위를 더 낮춰(down to corrections) 로트들 내에서 또는 로트들에 걸쳐 웨이퍼 단위일 수 있다.
단계들(700) 등은 도 6의 대응하는 단계들(600)과 대체로 개념이 동일하다. 도 6의 예시는 동일한 기판(웨이퍼)의 이전 층으로부터 측정된 보정들의 적용에 관한 것이지만, 본 예시는 도 3의 데이터 경로(330)에 대응하는 동일한 로트 내의 상이한 웨이퍼들로부터 측정된 보정들의 집합(aggregation) 및/또는 재사용을 나타낸다. 또한, 이 개념은 동일한 생산 라인 내에서 상이한 로트들로 확대될 수도 있다. 간명함을 위해, 도 7의 예시에서는 도 7이 전반적인 디바이스 제조 공정 내에서 단일 층의 처리를 나타낸다고 가정한다. 다중 층들이 고려되는 경우, 필요하다면, 도 6 및 도 7의 기술들은 함께 조합될 수 있다.
웨이퍼들의 하나의 로트에 대하여 종래의 정렬 및 노광 시퀀스와 관련된 변화들은 다음과 같다. 로트의 제 1 웨이퍼 또는 소수의 제 1 웨이퍼들(first few wafers)은 로트의 다른 웨이퍼들과 다르게 처리된다. 다르게 처리된 웨이퍼들의 수는 디자인 및 경험에 의해 결정될 문제이며, 추후에 설명하기로 한다.
710에서, 소수의 제 1 웨이퍼들(W1+)은 도 3에 나타낸 공정들에 의해 노광되는 동안 광범위하게 정렬된다(extensively aligned). 필드마다의 모든 정렬 마크들은 모든 필드들에서 또는 30 %와 같이 필드의 상당한 서브세트에서 측정된다. 이 개념의 가능한 확장으로서, 복수의 마크들이 필드마다 이용가능하다면, 이는 웨이퍼 스케일(필드간) 보정들뿐만 아니라 정확한 필드내 보정들에 대해 충분한 측정들을 행할 수 있다.
단계(710)에서 측정된 웨이퍼들의 수는 맨 먼저 웨이퍼-특정 수차들을 제거하는데 요구되는 평균(averaging)에 따라 달라진다. 또한, 몇몇 처리-유도된 로트내 분포들(some processing-induced intra-lot distributions)들이 존재하는 경우, 더 많은 측정들이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 로트의 후속 처리가 2 개의 에칭 챔버들로 나뉠 것이라는 것이 알려진 경우, 통계의 쌍봉 분포(bimodal distribution of the statistics)를 예상할 수 있다. 이후의 설명에서, 우리는 '로트'를 지칭하지만, 실제로 우리는 제조 로트(통상적으로, 25 개의 웨이퍼)의 서브세트일 수 있는 '처리 서브세트'를 지칭하는 것이며, 및/또는 이들의 특성들이 충분히 유사한 경우 1 이상의 제조 로트로부터의 웨이퍼들을 포함할 수 있음을 유의한다. 712에서, 소수의 제 1 웨이퍼들의 광범위한 측정들은 로트의 나머지 웨이퍼들(Wm+)에 통계적으로 이용가능한 CPE(correction per exposure) 레시피 CPE-L을 얻기 위해 통계적으로 조합된다. 이 레시피는 데이터베이스(714)에 저장된다.
제 1 웨이퍼들의 이 광범위한 정렬에 대한 추가 시간은 소수의 제 1 웨이퍼들이 광범위하게 정렬되고 보정된다는 점에서 보상되어, 재작업에 대한 필요성을 최소화하며, 이는 통상적으로 로트의 시작에서 발생한다. 유사한 로트들이 더 이전에 정렬되고 노광된 경우 이러한 광범위한 정렬은 감소될 수 있음을 유의한다. 이전의 로트의 측정에 의해 생성된 로트 보정 레시피 CPE-L는 현재 로트에 대한 보정의 제 1 추산치(estimate)로서 사용될 수 있다. 도 6에 도시된 것과 이 기술을 조합함으로써, 로트 보정 레시피는 이전 층에 구성된 측정들에 기초할 수 있다.
716에서, 나머지 웨이퍼들(Wm+)에 대한 종래의 측정-노광 사이클이 시작된다. 이러한 나머지 웨이퍼들의 각각은 그 웨이퍼 그리드의 더 단순한 모델, 예를 들어 6-파라미터 모델을 생성하기에 충분할 정도로만 측정된다. 718에서, 저장된 로트 보정 레시피 CPE-L가 검색되고, 노광될 웨이퍼에 대한 풀 세트의 보정들(720)을 얻기 위해 더 단순한 모델과 조합된다. 또한, 이전과 같이 공정 보정들 서브-레시피들 CPE-P가 조합된다.
리소그래피 툴이 예를 들어 침지 또는 SUSD(Scan Up Scan Down) 또는 SLSR(Step Left Step Right) 방식으로 노광 측에 특정 핑거프린트를 갖는 실시예에서, 이 핑거프린트는 더 이전에 특성화되며, 측정 측에 정의된 그리드의 최상부에 추가된다. 이는 공정 보정 레시피 CPE-P의 일부분일 수 있다.
도 7의 공정을 적용하면 다음과 같은 장점들을 가져올 수 있다:
Figure pat00007
보정들이 웨이퍼 1 이후부터(from wafer 1 onward) 및/또는 로트 대 로트에 걸쳐(from lot to lot) 더 양호해지기 때문에, 로트에 걸쳐 더 양호한 오버레이 및 잠재적으로 개선된 오버레이가 달성된다.
Figure pat00008
보정들을 웨이퍼 단위로 낮춰(down to corrections per wafer), 더 세밀한 보정들의 단위(finer granularity of corrections)가 가능하기 때문에, 더 양호한 오버레이가 달성된다.
Figure pat00009
제 1 웨이퍼들의 전체 정렬이 처음 한번으로 올바른 필드간 및 필드내 보정들(first time right interfield and intrafield corrections)을 가능하게 함에 따라, 새로운 제품들은 '센드-어헤드(send-ahead)' 웨이퍼들을 요구하지 않는다.
마지막 장점은 리소그래피 장치가 진공 환경에 포함되는 EUV(extreme ultraviolet) 리소그래피와 관련하여 특히 유익할 수 있다. 새로운 제품에 대해서조차도, 웨이퍼들이 시스템 밖으로 방출될 필요가 없다.
도 8은 이 적용 예시의 수정된 버전을 나타내며, 단계들 800 내지 822는 유사하게 번호 매겨진 도 7의 단계들 700 내지 722와 대체로 일치한다. 이제 설명될 차이점들을 제외하고, 도 7에 대해 앞서 설명된 모든 원리들, 구현예들 그리고 선택적인 특징들이 도 8에 적용된다. 첫 번째 차이로서, 도 7에서 고성능 보정 레시피 CPE-L는 소수의 제 1 웨이퍼들의 정렬 데이터로부터 생성되고 이후 데이터베이스(714)에 저장되지만, 도 8에서는 정렬 데이터가 그 자체로 데이터베이스(814)에 저장되고, 고성능 보정 레시피 CPE-L는 노광 시에 생성된다. 이는 보정 레시피를 한번만 계산하는 것에 비하면 처리 경비를 수반하지만, 이 경비는 각 웨이퍼(Wi)에 고성능 보정 모델을 적용함으로써 발생하는 것보다는 크지 않다. 이것이 처리 경비가 아니라 매력없는 고성능 모델을 이용하는 측정 경비인 경우, 처리 경비는 문제가 되지 않는다.
제 1 차이에 기초하여, 제 2 차이가 추가될 수 있으며, 이는 로트의 노광을 통해 모델링 및 보정의 정확성을 점진적으로 향상시킨다. 데이터 경로(824)로 나타낸 바와 같이, 각각의 후속 노광 동안 행해진 정렬 측정들의 결과들은 데이터베이스(814)의 향상된 세트의 측정 데이터를 생성하기 위해 이전의 측정들과 조합될 수 있다. 이에 따라, 이 향상된 세트의 데이터는 향상된 보정 레시피를 계산하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 예시로서 CPE-L'로 나타내어진다. 즉, 후속 웨이퍼에 대한 보정 레시피를 전체적으로 또는 부분적으로 재계산하는 것은, 각각의 웨이퍼 또는 바람직하다면 웨이퍼들의 서브세트에 행해진 새로운 측정들에 반응하여 보정 레시피를 발전시킨다(evolve). 일 실시예에서, (평균) 웨이퍼 그리드를 단계적으로 완전히 특성화하기 위해, 단계(816)의 정렬 마크 선택은 웨이퍼 대 웨이퍼에 걸쳐 상이하다. 이는 단계(810) 및 단계(816)의 웨이퍼들 사이에서 그러할 수 있다. 수십 개의 마크 쌍들이 웨이퍼마다 측정되기 때문에, 마크 위치들의 변화는 오버레이에 부정적인 영향을 주지 않으며, 또한 스루풋에도 영향을 주지 않는다. 대안적으로, 816에서의 측정들은 이전의 웨이퍼들에서와 동일한 측정들을 단순히 반복할 수 있으며, 통계적 정확성을 개선한다. 하지만, 상이한 마크 선택들을 추가할 수 있는 기회는 웨이퍼당 측정 경비의 통상적인 증가 없이 그리드의 더 풍부한 특성(richer characterization)을 허용한다. 요구된다면, 가장 오래된 데이터는 모델로부터 '잊혀질(forgotten)' 수 있다.
도 8에 예시된 방법의 버전에서, 단계(816)에서 수집된 측정 데이터는 별도로 고차 왜곡들의 고성능 보정에 대한 기저(basis)의 일부분으로서, 또한 1차 왜곡들 및 기판 지지체(WTa/WTb)의 웨이퍼의 위치를 보정하는 표준 보정 라벨 6PAR에 대한 전체 기저로서 별도로 사용될 수 있다. 고성능 모델에서 데이터의 사용은 표준 모델에 의해 행해질 보정들이 고성능 모델 레시피에도 포함됨에 의해 중복되지(duplicated)[즉, 과잉-보정되지(over-corrected)] 않는 방식으로 행해져야 한다. 이를 위한 한 가지 기술은 고성능 모델에 사용되는 측정들의 데이터베이스에 이들을 추가하기 전에, 측정들로부터 표준 모델 보정들(6PAR)을 빼는 것일 수 있다. 또 다른 기술은 표준(6PAR) 및 고성능 레시피들을 따로 계산하는 것이 아니라, 수집된 모든 데이터에 기초하여 단일한 고성능 모델을 계산하는 것일 수 있다.
도 6 내지 도 8에 나타낸 단계들 및 데이터 흐름들은 실제 구현을 제한하려는 것이 아니라, 본 명세서에 개시된 신규한 기술들의 원리를 예시하도록 의도된다. 예를 들어, 레시피들 CPE-L, CPE-L' 등의 재사용을 위해 데이터베이스(814)에 저장된 데이터는 정렬 마크들로부터 측정된 원래 위치 정보(raw position information)일 수 있거나, 완성된 보정 레시피일 수 있거나, 중간(반-처리된) 데이터일 수 있다. 당업자라면, 세부적인 구현을 쉽게 선택할 수 있다.
도 7 및 도 8에 개략적으로 나타낸 적용 예시들은 다음과 같은 경우들에 채택될 수 있으며 또한 유익할 수 있다: 다중 처리 챔버들로 인한 다봉 분포(multi-modal distribution)를 갖는 로트들; 오버레이에 대한 상당한 기여자로서 국부적 웨이퍼 변형을 유도하는 타입의 처리 단계들.
구현
앞서 설명된 방법들의 단계들은 도 1에 도시된 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU) 내에서 자동화될 수 있다. 이 유닛(LACU)은 도 9에 도시된 바와 같은 컴퓨터 조립체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 조립체는 본 발명에 따른 조립체의 실시예들에서 제어 유닛의 형태로 된 전용 컴퓨터일 수 있거나, 대안적으로 리소그래피 투영 장치를 제어하는 중앙 컴퓨터일 수 있다. 컴퓨터 조립체는 컴퓨터 실행가능한 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 로딩하도록 구성될 수 있다. 이는, 컴퓨터 프로그램 제품이 다운로드될 때, 컴퓨터 조립체가 레벨 및 정렬 센서들(AS, LS)의 실시예들을 이용하여 리소그래피 장치의 앞서 언급된 이용들을 제어할 수 있게 한다.
프로세서(1227)에 연결된 메모리(1229)는 하드 디스크(1261), ROM(Read Only Memory: 1262), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: 1263) 및 RAM(Random Access Memory: 1264)와 같은 다수의 메모리 구성요소들을 포함할 수 있다. 앞서 언급된 메모리 구성요소들이 모두 존재해야 하는 것은 아니다. 또한, 앞서 언급된 메모리 구성요소들은 물리적으로 프로세서(1227)에, 또는 서로에 근접하게 있을 필요는 없다. 이들은 떨어져 위치될 수 있다.
또한, 프로세서(1227)는 어떠한 종류의 사용자 인터페이스, 예를 들어 키보드(1265) 또는 마우스(1266)에 연결될 수 있다. 또한, 터치 스크린, 트랙 볼(track ball), 스피치 컨버터(speech converter) 또는 당업자에게 알려져 있는 다른 인터페이스들이 사용될 수도 있다.
프로세서(1227)는 판독 유닛(1267)에 연결될 수 있으며, 이는 플로피 디스크(1268) 또는 CDROM(1269)과 같은 데이터 이동 매체로부터, 예를 들어 컴퓨터 실행가능한 코드의 형태로 데이터를 판독하고, 몇몇 상황들에서는 데이터 이동 매체에 데이터를 저장하도록 구성된다. 또한, DVD 또는 당업자에게 알려져 있는 다른 데이터 이동 매체들이 사용될 수도 있다.
또한, 프로세서(1227)는 종이에 출력 데이터를 프린트하는 프린터(1270)와, 디스플레이(1271), 예를 들어 모니터 또는 LCD(Liquid Crystal Display), 또는 당업자에게 알려져 있는 여하한 다른 형태의 디스플레이에 연결될 수 있다.
프로세서(1227)는 입력/출력(I/O)을 담당하는 송신기/수신기(1273)에 의해 통신 네트워크(1272), 예를 들어 PSTN(public switched telephone network), LAN(local area network), WAN(wide area network) 등에 연결될 수 있다. 프로세서(1227)는 통신 네트워크(1272)를 통해 다른 통신 시스템들과 통신하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 통신 네트워크(1272)를 통해 외부 컴퓨터들(도시되지 않음), 예를 들어 조작자들의 개인용 컴퓨터들이 프로세서(1227)에 로그인할 수 있다.
프로세서(1227)는 독립적인 시스템(independent system)으로서, 또는 병행하여 작동하는 다수의 처리 유닛들로서 구현될 수 있으며, 각각의 처리 유닛은 더 큰 프로그램의 서브-작업들을 실행하도록 구성된다. 또한, 처리 유닛들은 수 개의 서브처리 유닛들을 갖는 1 이상의 주 처리 유닛들로 나누어질 수 있다. 또한, 프로세서(1227)의 몇몇 처리 유닛들은 다른 처리 유닛들과 멀리 떨어져서 위치될 수도 있으며, 통신 네트워크(1272)를 통해 통신한다. 모듈들 사이의 연결들은 유선 또는 무선으로 구성될 수 있다.
컴퓨터 시스템은 여기에 설명된 기능들을 실행하도록 구성된 아날로그 및/또는 디지털 및/또는 소프트웨어 기술을 이용하는 여하한의 신호 처리 시스템일 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 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "필드"/"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 디바이스의 토포그래피(topography)는 기판에 생성되는 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 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 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)방사선을 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.
앞선 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. 또한, 본 명세서에서 어느 하나의 실시예에 설명되거나 방법 단계들 또는 구조적 특징들이 다른 실시예들에서도 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (20)

  1. 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 패터닝 디바이스로부터 적어도 패터닝 위치에 유지된 상기 기판의 일부분으로 상기 패턴을 적용하기 위한 패터닝 서브시스템을 리소그래피 장치에 제공하는 단계;
    (b) 상기 리소그래피 장치 내의 기판 지지체에 상기 기판을 로딩하는 단계;
    (c) 상기 단계 (b) 후에, 상기 기판의 다수의 정렬 마크들의 위치들을 측정하는 단계; 및
    (d) 상기 단계 (c) 후에, 상기 기판의 1 이상의 원하는 위치들에 상기 패턴을 적용하도록 상기 리소그래피 장치를 작동시키는 단계를 포함하며,
    상기 단계 (d)는 상기 패턴이 적용되는 위치(들)를 정의하도록 보정 정보를 이용하는 단계를 포함하고, 상기 보정 정보는,
    - 상기 측정 단계 (c)의 결과들에 기초한 제 1 보정 정보; 및
    - (i) 동일한 기판 및 (ⅱ) 복수의 유사한 기판들 중 적어도 하나의 정렬 마크들의 위치들의, 상기 단계 (b) 이전에 행해진 측정들에 기초한 제 2 보정 정보를 포함하는 패턴 전사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 보정 정보는 상기 측정 단계 (c)로부터 이용가능한 것보다 더 자세하게 국부적 위치 보정들을 함께 정의하는 패턴 전사 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 보정 정보는 상기 측정 단계 (c)의 결과들로부터 계산된 제 1 세트의 위치 보정들을 정의하고, 상기 제 2 보정 정보는 상기 단계 (b) 이전에 행해진 측정들에 기초하여 적어도 부분적으로 계산된 제 2 세트의 위치 보정들을 정의하며, 상기 제 1 및 제 2 세트의 위치 보정들은 상기 단계 (d)의 성능에 조합하여 적용되는 패턴 전사 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 단계 (c)의 결과들은 상기 단계 (b) 이전의 상기 측정들의 결과들과 조합되며, 상기 제 1 및 제 2 보정 정보를 통합한 단일 세트의 위치 보정들을 계산하기 위해 사용되는 패턴 전사 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 보정 정보는 다항식 정렬 모델(polynomial alignment model), 구역-정렬 모델(zone-alignment model) 및 RBF 모델(radial basis function model) 중 하나를 포함하는 패턴 전사 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 보정 정보는 동일한 기판의 정렬 마크들의 위치들의 측정들에 적어도 부분적으로 기초하며, 상기 측정들은 상기 기판에 이전의 패턴을 적용하는 동안에 행해진 패턴 전사 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 보정 정보는 동일한 패턴이 이전에 적용된 1 이상의 기판들의 정렬 마크들의 위치들의 이전에 행해진 측정들에 적어도 부분적으로 기초하는 패턴 전사 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단계 (c)에 행해진 측정들은 후속 기판에 상기 패턴을 적용하는데 사용하기 위한 향상된 제 2 보정 정보를 생성하도록, 상기 이전에 행해진 측정들의 결과들과 함께 처리되는 패턴 전사 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이전에 행해진 측정들의 수집 및 생성, 상기 제 2 보정 정보의 저장 및 검색(retrieval)은 상기 리소그래피 장치의 컴퓨터화된 제어기(computerized controller)에 의해 자동으로 수행되는 패턴 전사 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 적어도 2 개의 기판 지지체들을 포함하고,
    상기 단계 (d)가 하나의 기판 지지체를 이용하여 하나의 기판에 수행되는 동안, 이와 동시에 상기 단계 (c)가 상기 기판 지지체들 중 다른 하나를 이용하여 또 다른 기판에 수행되는 패턴 전사 방법.
  11. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하는 단계, 및
    적용된 패턴에 따라 제품 피처(product feature)들을 생성하도록 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  12. 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하도록 배치된 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 패터닝 디바이스로부터 패터닝 위치에 유지된 상기 기판의 일부분으로 상기 패턴을 적용하기 위한 패터닝 서브시스템;
    상기 패턴이 적용되는 동안 상기 기판을 유지하기 위한 기판 지지체;
    상기 리소그래피 장치의 기준 프레임에 대해 상기 기판의 정렬 마크들의 위치들을 측정하기 위한 측정 서브 시스템; 및
    상기 기판 지지체에 유지된 기판의 1 이상의 원하는 위치들에 상기 패턴을 적용하기 위해 상기 리소그래피 장치를 작동시키기 위한 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 기판 지지체에 상기 기판을 로딩한 후 상기 측정 서브시스템에 의해 측정된 정렬 마크들의 위치들에 기초하여 제 1 보정 정보를 생성하고, 상기 기판을 로딩하기 전에 행해진 정렬 마크들의 측정들에 기초하여 데이터 저장부로부터 제 2 보정 정보를 검색하여, 적용된 패턴을 원하는 위치에 위치시키도록 상기 제 1 및 제 2 보정 정보를 조합하여 사용하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 보정 정보는 상기 기판 지지체에 상기 기판을 로딩한 후에 행해진 상기 측정들로부터 이용가능한 것보다 더 자세하게 국부적 위치 보정들을 함께 정의하는 리소그래피 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 보정 정보는 다항식 정렬 모델, 구역-정렬 모델 및 RBF 모델 중 하나를 포함하는 리소그래피 장치.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 동일한 기판에 이전의 패턴을 적용하는 동안 상기 측정 서브시스템을 이용하여 행해진 측정들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 2 보정 정보를 자동으로 생성하고 저장하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 동일한 패턴이 이전에 적용된 1 이상의 기판들의 마크들의 위치들의, 상기 측정 서브시스템을 이용하여 행해진 측정들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 2 보정 정보를 자동으로 생성하고 저장하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어기는 후속 기판에 상기 패턴을 적용하는데 사용하기 위한 향상된 제 2 보정 정보를 생성하고 저장하도록, 상기 이전에 행해진 측정들의 결과들과 함께 상기 기판이 로딩된 후에 행해진 상기 측정들을 자동으로 처리하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 적어도 2 개의 기판 지지체들을 포함하고,
    상기 제어기는 하나의 기판 지지체를 이용하여 하나의 기판에 패터닝을 수행함과 동시에, 상기 기판 지지체들 중 다른 하나를 이용하여 또 다른 기판의 정렬 마크들의 위치들을 측정들을 수행하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  19. 1 이상의 리소그래피 장치들을 제어하기 위한 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 명령어들은 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위해 상기 장치들을 제어하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램 제품.
  20. 데이터 처리 유닛이 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 리소그래피 장치들의 제어기를 구현하게 하도록 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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