KR20150092228A - 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 장치 및 방법 - Google Patents

구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150092228A
KR20150092228A KR1020157017425A KR20157017425A KR20150092228A KR 20150092228 A KR20150092228 A KR 20150092228A KR 1020157017425 A KR1020157017425 A KR 1020157017425A KR 20157017425 A KR20157017425 A KR 20157017425A KR 20150092228 A KR20150092228 A KR 20150092228A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
radiation
intensity
lithography
quality
comparison
Prior art date
Application number
KR1020157017425A
Other languages
English (en)
Inventor
빌렘 얀 그루트얀스
미구엘 가르시아 그란다
야우케 크리스트
헨리쿠스 메겐스
루 수
Original Assignee
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. filed Critical 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Publication of KR20150092228A publication Critical patent/KR20150092228A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95607—Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70133—Measurement of illumination distribution, in pupil plane or field plane
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70558—Dose control, i.e. achievement of a desired dose
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70625—Dimensions, e.g. line width, critical dimension [CD], profile, sidewall angle or edge roughness
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70641—Focus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4792—Polarisation of scatter light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing

Abstract

격자와 같은 주기적인 패턴을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 생성된 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 방법은 리소그래피 공정 윈도우 에지들 및 최적 공정 조건들을 검출한다. 방법 단계들은, 602: 격자 패턴을 이용하는 리소그래피 공정을 이용하여 구조체를 프린트하는 단계; 604: 조명을 위해, 편광 방향과 같은 제 1 특성을 선택하는 단계; 606: 제 1 특성을 갖는 편광 방사선으로 구조체를 조명하는 단계; 608: 산란된 방사선을 검출하는 단계; 610: 조명을 위해, 상이한 편광 방향과 같은 제 2 특성을 선택하는 단계; 612: 제 2 특성을 갖는 입사 방사선으로 구조체를 조명하는 단계; 614: 산란된 방사선을 검출하는 단계; 616: 편광들을 배열하기 위해 1 이상의 각도 분해 스펙트럼을 회전시킴에 따라, 편광들의 상이한 방위들을 보정하는 단계; 618: 측정된 각도 분해 스펙트럼 간의 차이를 결정하는 단계; 620: 결정된 차이를 이용하여, 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하는 단계이다.

Description

구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING LITHOGRAPHIC QUALITY OF A STRUCTURE}
본 출원은 2012년 11월 30일에 출원된 미국 가출원 61/731,939의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
본 발명은, 예를 들어 리소그래피 또는 다른 처리 장치의 공정을 적격화하는데(qualifying) 사용가능한, 주기적인 패턴을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 생성된 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 방법, 검사 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 셀 및 디바이스 제조 방법들에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상으로, 통상적으로는 기판의 타겟부 상으로 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 일부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 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. 알려진 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.
리소그래피 공정을 모니터링하기 위해, 패터닝된 기판의 파라미터들이 측정된다. 파라미터들은, 예를 들어 패터닝된 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 연속한 층들 간의 오버레이 오차, 및 현상된 감광성 레지스트의 임계 선폭(critical linewidth)을 포함할 수 있다. 이 측정은 제품 기판(product substrate) 및/또는 지정된 메트롤로지 타겟(dedicated metrology target) 상에서 수행될 수 있다. 리소그래피 공정으로 형성된 미시적 구조체(microscopic structure)들의 측정을 수행하기 위해, 주사 전자 현미경 및 다양한 특수 툴의 사용을 포함하는 다양한 기술들이 존재한다. 고속 및 비파괴 형태(fast and non-invasive form)의 특수 검사 툴은, 기판 표면의 타겟부 상으로 방사선 빔이 지향되고 산란 또는 반사된 빔의 속성(property)들이 측정되는 스캐터로미터(scatterometer)이다. 상기 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란되기 전후에 빔의 속성들을 비교함으로써, 기판의 속성들이 결정될 수 있다. 이는, 예를 들어 알려진 기판 속성들과 연계된 알려진 측정들의 라이브러리(library)에 저장된 데이터와 반사된 빔을 비교함으로써 수행될 수 있다. 스캐터로미터의 두 가지 주요 형태가 알려져 있다. 분광 스캐터로미터(spectroscopic scatterometer)는 기판 상으로 광대역 방사선 빔을 지향하고, 특정한 좁은 각도 범위로 산란되는 방사선의 스펙트럼(파장의 함수로서 세기)을 측정한다. 각도 분해 스캐터로미터(angularly resolved scatterometer)는 단색 방사선 빔(monochromatic radiation beam)을 사용하고, 각도의 함수로서 산란된 방사선의 세기를 측정한다.
기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 구조체들의 프린트적성(printability)을 평가하기 위한 현재의 방법들은 CDSEM(Critical Dimension Scanning Electron Microscopy)으로 알려진 기술에 기초할 수 있다. 예를 들어, 이는, 구조체, 예를 들어 포토레지스트 격자의 예상 치수를 알 때, 전용 주사 전자 현미경(SEM)이 나노메트릭 분해능(nanometric resolution)으로 격자의 이미지들을 캡처(capture)하는데 사용되고, 이미지 처리 알고리즘이 그들의 임계 치수(CD)를 평가하기 위해 격자 라인들의 에지들을 검출하는 기술이다. 프린팅 조건들(즉, 포커스 및 도즈)에 대한 CD의 반응(behavior)은 리소그래피 공정의 공정 윈도우의 중심 및 에지들을 산출할 수 있다.
대안적인 방법들이 스캐터로메트리 기술(scatterometry technique)들에 기초하여 이용될 수 있다. 이러한 방법들의 일 예시는, 격자에 의해 산란된 광에 기초하여 포토레지스트 단면 프로파일을 재구성하기 위해(CD 재구성) 각도 분해 스캐터로미터의 이용을 필요로 한다. 이 기술은 CDSEM보다 더 많은 정보를 제공할 수 있지만, 이는 격자 특성들(grating characteristics) 및 재료 속성들의 추가 사전 지식을 요구한다.
기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 구조체들의 프린트적성을 반도체 리소그래피에서 평가하는 이러한 방법들은 시간-소모적이며, 및/또는 프린트된 구조체들 및 근본 재료 스택 속성(underlying material stack property)들의 많은 지식을 필요로 한다.
CDSEM의 경우, 포커스-도즈 조건들의 함수로서 CD의 맵을 형성하기 위하여 포커스 에너지 매트릭스(Focus Energy Matrix: FEM) 웨이퍼의 각각의 요구된 지점에서 각각의 요구된 타겟의 이미지를 얻기 위해, 장기간(extended period of time) 고가의 툴을 전용화(dedicate)할 것이 요구된다. 이러한 측정들은 격자의 독립적인 라인들에서 행해지며, 이러한 측정들에 대해 라인들은 매우 잡음에 민감하다.
CD 재구성을 위해 (각도 분해 스캐터로미터들과 같은) 스캐터로메트리 툴들을 이용하는 경우, 측정되어야 할 타겟들의 중요한 지식: CD 및 피치 범위, 재료 속성, 라인 거칠기(line roughness) 등이 요구된다. 이러한 파라미터들을 고려하기 위해서는, CD 레시피 생성 공정(process of CD recipe creation)이 요구되는데, 이는 통상적으로 8 내지 40 인시(man-hours)가 소요되며, 추가 박막 및 CDSEM 측정들을 필요로 한다.
현재, 리소그래피 공정 모니터링 제품들에 대하여, CDSEM에 비해 훨씬 더 양호한 스루풋 성능(throughput performance)을 제공하는 스캐터로메트리 방법들이 선호된다. 하지만, 특히 리소그래피 공정의 공정 윈도우의 중심 및 에지들의 결정을 위해, 셋업 단계(setup phase) 동안 여전히 CDSEM이 사용된다. 이러한 상이한 두 메트롤로지 접근법들의 혼재된 사용은, 추가 복잡성을 더할 뿐 아니라, 더 긴 셋업 리드 타임(setup lead time)을 필요로 한다.
CDSEM에 비해 프린트적성을 평가하기 위한 더 빠른 방식을 갖고, 한계 프린트적성(marginal printability)을 평가하는데 더 신뢰성 있는 결과를 갖기 위해, 구조체 및 근본 재료 스택 속성들의 사전 지식을 가져야 할 요건을 회피하는 것이 바람직하다.
제 1 실시형태에 따르면, 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 방법이 제공되며, 상기 방법은: (a) 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 제 1 구조체를 조명하는 단계; (b) 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하는 단계; (c) 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하는 단계; 및 (d) 비교의 결과들을 이용하여 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하도록 구성된 검사 장치가 제공되며, 상기 검사 장치는: 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 제 1 구조체를 조명하도록 구성된 조명 시스템; 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하도록 구성된 검출 시스템; 및 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하고, 비교의 결과들을 이용하여 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 노광 시스템 및 검사 장치를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 검사 장치는 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하도록 구성되고, 상기 검사 장치는: 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 제 1 구조체를 조명하도록 구성된 조명 시스템; 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하도록 구성된 검출 시스템; 및 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하고, 비교의 결과들을 이용하여 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 검사 장치 및 노광 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 셀이 제공되며, 상기 검사 장치는 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하도록 구성되고, 상기 검사 장치는: 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 제 1 구조체를 조명하도록 구성된 조명 시스템; 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하도록 구성된 검출 시스템; 및 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하고, 비교의 결과들을 이용하여 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
일 실시형태에 따르면, 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공되며, 명령어들은 1 이상의 프로세서들이 제 1 실시형태에 따른 방법을 수행하게 하도록 구성된다(adapted).
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.
본 명세서에 통합되며 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명을 예시하며, 또한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고, 관련 기술(들)의 당업자가 본 발명을 실시 및 이용할 수 있게 하는 역할을 한다.
도 1은 리소그래피 장치를 도시한 도면;
도 2는 도 1의 장치를 포함하는 리소그래피 셀 또는 클러스터(cluster)를 도시한 도면;
도 3은 제 1 스캐터로미터를 도시한 도면;
도 4는 제 2 스캐터로미터를 도시한 도면;
도 5는 메트릭(metric)으로서 상이한 편광 이미지의 차감(subtraction)을 이용하여 리소그래피 품질을 결정하는 방법의 작동을 예시한 도면;
도 6은 제 1 및 제 2 특성을 갖는 조명 방사선을 이용하여 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 일 예시에 따른 방법의 흐름도;
도 7a 및 도 7b는 포커스 세팅 범위에 대한 실제 측정된 데이터로 일 예시의 적용을 입증한 그래프;
도 8은 리소그래피 공정의 공정 윈도우 및 최적 공정 조건들을 결정하는 일 예시의 적용을 예시한 도면;
도 9는 리소그래피 공정의 공정 윈도우 및 최적 공정 조건들을 결정하는 일 예시에 따른 방법의 흐름도;
도 10은 선형 편광된 광에 대해 45°의 각도 하에서 배치된 격자의 각도 분해 스펙트럼;
도 11은 2 개의 상이한 편광들에 대한 선형 편광된 광에 대해 45°의 각도 하에서 배치된 격자의 각도 분해 스펙트럼을 예시한 도면;
도 12는 리소그래피 품질 점수(lithographic quality scores) 범위를 갖는 구조체들을 예시한 도면;
도 13은 제 1 및 제 2 구조체들의 조명을 이용하여 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 일 예시에 따른 방법의 흐름도; 및
도 14는 비-0차(non-zeroth order) 산란 방사선의 세기를 검출함으로써 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 일 예시에 따른 방법의 흐름도이다.
동일한 참조 기호들이 대응하는 요소들을 전부 식별하는 도면들에 관련하여 아래에서 설명되는 상세한 설명으로부터 본 발명의 특징들 및 장점들을 더 이해하게 될 것이다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일하고, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 처음 나타나는 도면은 대응하는 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)에 의해 나타내어진다.
본 명세서는 본 발명의 특징부들을 포함하는 1 이상의 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시한다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 조항들에 의해 정의된다.
본 명세서에서, "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예" 등으로 설명된 실시예(들) 및 이러한 언급들은, 설명된 실시예(들)가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 연계하여 설명되는 경우, 이러한 특징, 구조 또는 특성의 다른 실시예들에 대한 연계성은 명시적으로 설명되든지 그렇지 않든지 간에 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이의 여하한의 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 1 이상의 프로세서들에 의해 판독 및 실행될 수 있는 기계-판독가능한 매체에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하는 여하한의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호[예를 들어, 반송파(carrier wave), 적외 신호, 디지털 신호 등] 등을 포함할 수 있다. 더욱이, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어들은 본 명세서에서 소정 작업을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 작업들은 실제로 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스들에 기인한다는 것을 이해하여야 한다.
하지만, 이러한 실시예들을 더 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 컬렉터 모듈(SO)을 포함하는 리소그래피 장치(LAP)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고, 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, 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 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 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) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴에 정확히 대응하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스의 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, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 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 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 잠겨야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광 시 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, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 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 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 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
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.
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, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 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(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 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 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있음]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나에 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 본질적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 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 노광 시에 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 노광 시 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 본질적으로 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 이용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 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 이용될 수도 있다.
도 2는 도 1의 장치를 포함하는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 클러스터라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하며, 이는 기판에 전-노광(pre-exposure) 및 후-노광(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트 층들을 증착시키는 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 디벨로퍼(developer: DE), 칠 플레이트(chill plate: CH) 및 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어올리고, 상기 기판들을 상이한 공정 장치들 사이에서 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙이라고도 하는 이러한 디바이스들은, 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋과 처리 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판들이 올바르고(correctly) 일관성있게(consistently) 노광되기 위해서는, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 속성들을 측정하도록 노광된 기판들을 검사하는 것이 바람직하다. 오차가 검출된 경우, 특히 검사가 동일한 뱃치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되도록 충분히 빠르게 행해질 수 있다면, 후속한 기판들의 노광에 대해 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판들은 - 수율을 개선하기 위해 - 벗겨지고 재가공되거나, 폐기될 수 있음에 따라, 결함이 있다고 판단된 기판들에 노광을 수행하지 않는다. 기판의 몇몇 타겟부들에만 결함이 있는 경우, 양호한 타겟부들에만 추가 노광이 수행될 수 있다.
기판들의 속성을 결정하고, 특히 상이한 기판들 또는 동일한 기판의 상이한 층들의 속성들이 층에서 층으로 어떻게 달라지는지를 결정하기 위해, 검사 장치 또는 메트롤로지 툴이 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC) 안으로 통합될 수 있거나, 독립형 디바이스(stand alone device)일 수 있다. 가장 신속한 측정을 가능하게 하기 위하여, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트 층의 속성들을 측정하는 것이 바람직하다. 하지만, 레지스트의 잠상(latent image)은 매우 낮은 콘트라스트(contrast)를 가지며 - 방사선에 노출된 레지스트 부분들과 방사선에 노출되지 않은 레지스트 부분들 사이에는 매우 작은 굴절률 차이만이 존재함 -, 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행할만큼 충분한 감응성(sensitivity)을 갖는 것은 아니다. 그러므로, 레지스트의 노광된 부분들과 노광되지 않은 부분들 사이의 콘트라스트를 증가시키며, 통상적으로 노광된 기판들에 수행되는 제 1 단계인 후-노광 베이크(PEB) 단계 이후에 측정들이 행해질 수 있다. 이 단계에서, 레지스트의 이미지는 반-잠상(semi-latent)이라고 칭해질 수 있다. 또한, - 레지스트의 노광된 부분들 또는 노광되지 않은 부분들이 제거된 시점에 - 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에, 현상된 레지스트 이미지의 측정을 수행할 수도 있다. 후자의 가능성은 결함이 있는 기판들의 재작업 가능성을 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.
도 3은 스캐터로미터를 도시한다. 이는 기판(W) 상으로 방사선을 투영하는 광대역(백색 광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사된 방사선은 정반사된 방사선(specular reflected radiation)의 스펙트럼(10)(파장의 함수로서 세기)을 측정하는 분광계 검출기(spectrometer detector: 4)로 통과된다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 유도한 구조 또는 프로파일은 처리 유닛(PU)에 의해, 예를 들어 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 및 비-선형 회귀(non-linear regression)에 의해, 또는 도 3의 아래에 도시된 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 재구성을 위해 일반적인 형태의 구조체가 알려지며, 스캐터로메트리 데이터로부터 결정될 구조체의 소수의 파라미터들만을 제외하고는, 구조체가 만들어진 공정의 정보로부터 몇몇 파라미터들이 가정된다. 이러한 스캐터로미터는 수직-입사 스캐터로미터(normal-incidence scatterometer) 또는 사선-입사 스캐터로미터(oblique-incidence scatterometer)로서 구성될 수 있다.
또 다른 스캐터로미터가 도 4에 도시된다. 이 디바이스에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 시준되고(collimated), 간섭 필터(interference filter: 13) 및 편광기(polarizer: 17)를 통해 전달되며, 부분 반사 표면(16)에 의해 반사되고, 바람직하게는 적어도 0.9, 더 바람직하게는 적어도 0.95의 높은 개구수(NA)를 갖는 현미경 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상으로 포커스된다. 이 예시에서, 편광기(17)는 기판(W)의 조명을 위해 편광, 예를 들어 TM[횡자기(transverse magnetic)] 또는 TE[횡전기(transverse electric)] 편광 방사선의 상이한 방위들을 선택하도록 처리 유닛(PU)에 의해 제어된다. 침지 스캐터로미터는 심지어 개구수가 1보다 큰 렌즈들을 가질 수 있다. 그 후, 산란 스펙트럼이 검출되게 하기 위해, 반사된 방사선은 부분 반사 표면(16)을 통해 검출기(18) 안으로 투과된다. 검출기는 렌즈 시스템(15)의 초점 길이에 있는 후방-투영된(back-projected) 퓨필 평면(11)에 위치될 수 있지만, 대신 퓨필 평면은 보조 광학기(도시되지 않음)를 이용하여 검출기 상에 재-이미징(re-image)될 수 있다. 퓨필 평면은, 방사선의 반경방향 위치(radial position)가 입사각을 정의하고 각도 위치가 방사선의 방위각(azimuth angle)을 정의하는 평면이다. 검출기는 기판 타겟(30)의 2-차원 각도 산란 스펙트럼이 측정될 수 있도록 2-차원 검출기인 것이 바람직하다. 검출기(18)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서들의 어레이일 수 있으며, 예를 들어 프레임당 40 밀리초(millisecond)의 통합 시간(integration time)을 이용할 수 있다.
예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해, 흔히 기준 빔이 사용된다. 이를 행하기 위하여, 방사선 빔이 빔 스플리터(16)에 입사할 때, 그 일부분이 기분 빔으로서 빔 스플리터를 통해 기준 거울(14)로 전달된다. 그 후, 기준 빔은 동일한 검출기(18)의 상이한 부분 상으로, 또는 대안적으로 상이한 검출기(도시되지 않음) 상으로 투영된다.
가령 405 내지 790 nm의 범위, 또는 200 내지 300 nm와 같이 훨씬 낮은 범위에서 관심 파장(wavelength of interest)을 선택하기 위해, 간섭 필터들(13)의 세트가 이용될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터들의 세트를 포함하기보다는 조절가능(tunable)할 수 있다. 간섭 필터들 대신에, 격자가 사용될 수 있다.
검출기(18)는 단파장(또는 좁은 파장 범위)에서의 산란 광의 세기, 다수의 파장들에서의 별도 세기, 또는 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수 있다. 또한, 검출기는 횡자기- 및 횡전기-편광 광의 세기, 및/또는 횡자기- 및 횡전기-편광 광 간의 위상차를 따로 측정할 수 있다.
광대역 광 소스(즉, 광범위한 광 주파수들 또는 파장들 - 및 이에 따른 색을 갖는 광 소스)를 이용할 수 있으며, 이는 넓은 에텐듀(etendue)를 제공하여 다수의 파장들의 혼합(mixing)을 허용한다. 광대역에서의 복수의 파장들은, 바람직하게는 각각 Δλ의 대역폭 및 적어도 2Δλ(즉, 대역폭의 두 배) 이상의 간격을 갖는다. 방사선의 몇몇 "소스들"은 섬유 다발(fiber bundle)을 이용하여 나누어진 연장된 방사선 소스의 상이한 부분들일 수 있다. 이러한 방식으로, 각도 분해된 산란 스펙트럼들이 다수 파장들에서 병렬로(in parallel) 측정될 수 있다. 2-D 스펙트럼보다 더 많은 정보를 포함하는 3-D 스펙트럼(파장 및 2 개의 상이한 각도들)이 측정될 수 있다. 이는 메트롤로지 공정 견실성(metrology process robustness)을 증가시키는 더 많은 정보가 측정되게 한다. 이는 EP1,628,164A에 더 상세히 설명되어 있으며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용참조된다.
기판(W)의 타겟(30)은, 현상 후 바아(bar)들이 솔리드 레지스트 라인(solid resist line)들로 형성되도록 프린트되는 1-D 격자일 수 있다. 타겟(30)은, 현상 후 격자가 레지스트에 솔리드 레지스트 필라(pillar) 또는 비아(via)들로 형성되도록 프린트되는 2-D 격자일 수 있다. 대안적으로, 바아들, 필라들 또는 비아들은 기판 내로 에칭될 수 있다. 이 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PL)의 색수차(chromatic aberrations) 및 조명 대칭성에 민감할 수 있으며, 이러한 수차들의 존재는 프린트된 격자의 변동에서 드러날 것이다. 따라서, 격자들을 재구성하기 위해, 프린트된 격자들의 스캐터로메트리 데이터가 사용된다. 프린팅 단계 및/또는 다른 스캐터로메트리 공정들의 지식으로부터, 라인 폭 및 형상과 같은 1-D 격자의 파라미터들, 또는 필라나 비아의 폭 또는 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 파라미터들이 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 프로세스에 입력될 수 있다.
정확한 리소그래피의 핵심 구성요소는 개별 리소그래피 장치를 캘리브레이션(calibrate)할 수 있는 능력이다. 전체 기판 영역에 영향을 주는 일반적인 파라미터들 외에도, 기판 영역에 걸쳐 개별 장치의 오차 '핑거프린트(fingerprint)'를 맵핑하고 모델링하는 것이 알려져 있다. 포커스, 도즈 및/또는 정렬에 대해 확립될 수 있는 이 핑거 프린트는, 노광 시 그 장치의 특이성(idiosyncrasies)을 보정하는데 사용될 수 있음에 따라, 더 정확한 패터닝을 달성할 수 있다.
최근, 장치의 포커스 및 오버레이(층-대-층 정렬) 균일성에 대한 개선들은, 주어진 피처 크기 및 칩 어플리케이션에 대해 최적화된 공정 윈도우를 유도하여 더 작고 더 개선된 칩의 연속 생성을 가능하게 하는, 출원인의 Baseliner™ 스캐너 안정 모듈에 의해 달성되었다. 스캐너 안정 모듈은 시스템을 매일 사전-정의된 베이스라인으로 자동 리셋할 수 있다. 이를 위해, 스캐너 안정 모듈은 메트롤로지 툴을 이용하여 모니터 웨이퍼로부터 취해진 표준 측정치들을 회수(retrieve)한다. 모니터 웨이퍼는 특수 스캐터로메트리 마크들을 포함하는 특수 레티클을 이용하여 노광된다. 그날의 측정치들로부터, 스캐너 안정 모듈은 시스템이 그 베이스라인으로부터 얼마나 멀리 벗어났는지(drift)를 결정한다. 그 후, 이는 웨이퍼-레벨 오버레이 및 포커스 보정 세트들을 계산한다. 그 후, 리소그래피 시스템은 이러한 보정 세트들을 후속한 생성 웨이퍼들의 각각의 노광에 대한 특정 보정들로 변환시킨다.
리소그래피 품질은 리소그래피 공정을 이용하는 구조체들의 프린트적성의 척도(measure)이며, 이는 도 12를 참조하여 아래에 더 자세히 설명하기로 한다. 예시적인 기술은 격자의 품질의 신속한 측정을 수행하기 위해 각도 분해 스캐터로메트리 툴에 의해 캡처된 이미지들을 이용한다.
도 5는 메트릭으로서 상이한 편광 이미지들의 차감의 결과들을 이용하여 리소그래피 품질, 이 예시에서는 격자 품질을 결정하는 예시적인 방법의 작동을 예시한다. 도 5를 참조하면, 방사선이 라인/공간 격자에 의해 회절될 때, 기판(506)에 라인(504)을 갖는 격자의 일부분이 502로 나타나 있으며, 스캐터로메트리 툴이 캡처하는 회절 패턴은 편광-감응성이다(polarization sensitive). 그러므로, 2 개의 각도 분해 스캐터로미터 퓨필 스펙트럼이 2 개의 편광들[예를 들어, 수직 편광들, 횡전기(TE) 및 횡자기(TM)]을 이용하여 측정되는 경우, TE에 대한 결과적인 스펙트럼 이미지(508) 및 TM에 대한 90°회전된 스펙트럼 이미지(510)가 서로 차감될 수 있으며, 고유하게 0이 아닌(intrinsically non-zero) 리소그래피 품질 값[본 명세서에서 이 예시에 대해 격자 품질(GQ)로서 언급됨]을 산출하는 결과적인 차이 이미지(512)의 RMS(root mean square) 평균이 평가될 수 있다.
이미지들이 박막 스택 상에서 얻어진 경우, 기판(518)에 연속한 막(516)을 갖는 박막 스택의 일부분이 514로 나타나 있으며(따라서, 격자가 존재하는 것이 아니라, 대신 단지 연속한 막이 존재함), 회절 광의 편광 감응도가 존재하지 않는다. 따라서, 2 개의 편광들(예를 들어, TE 및 TM)을 이용하여 2 개의 각도 분해 스캐터로미터 퓨필 스펙트럼을 측정한 후, 결과적인 스펙트럼 이미지들(520 및 522)은 마찬가지로 서로에 대해 차감될 수 있으며, 결과적인 차이 이미지(524)의 RMS 평균은 0에 가까운 값이 될 것이다. 이미지 잡음만이 이 값을 0과 상이하게 만들 것이다.
이미지들이 어느 정도의 결함들(매우 낮은 라인들, 극히 낮은 측벽 각도(SWA), 라인들 간의 두드러진 브릿징(bridging), 깨지거나 떨어진 라인들 등)을 갖는 격자 상에서 얻어진 경우, 두 편광 이미지들 간의 콘트라스트가 영향을 받게 될 것이며, 완벽한 격자와 박막의 이미지들 간의 RMS 결과를 산출한다.
따라서, 결과적인 RMS, GQ의 크기는, 측정된 구조체들의 사전 지식 또는 여하한의 모델을 이용하지 않고, 스캐터로메트리 툴로 얻어질 수 있는 격자 품질의 정보를 제공한다.
RMS 평균은 특정 예시로서 사용되지만, 격자의 부재시에 측정된 신호와 예측된 신호 간의 불일치를 유도하는 스캐터로메트리 툴로 수행되는 측정들로부터 생성될 수 있는 여하한의 프린팅 품질 메트릭에 동일한 원리가 적용될 수 있다.
측정된 세기들 간의 "차이"는 "부동성(dissimilarity)" 또는 "구별(distinction)"의 개념으로 이해될 수 있으며, 수학적 차감의 개념으로 제한되지 않는다. 또한, 수학적 차이가 아니라 수학적 구분(mathematical division)이 수행되는 메트릭은 유효한 결과를 제공할 것이다. 따라서, 부연하면, 차이는 앞서 설명된 바와 같은 차감에 의해 계산될 수 있거나, 구분과 같은 두 신호간의 부동성을 결정하는 여타의 방법에 의해 계산될 수 있다.
스펙트럼 간의 측정된 "차이"는 리소그래피 품질을 적격화하기 위해 변환될 수 있다. 그러한 변환을 얻기 위한 한 가지 방식은, RMS의, 예를 들어 0.02의 "임계치"를 이용하는 것이지만, 이 값은 스택 종속적이다. 그 방법이 상이한 리소그래피 스택들에 적용될 때, 품질의 계산을 위한 다른 절차들이 이용될 수 있다.
또한, 이 메트릭이 FEM(포커스-노광 매트릭스) 웨이퍼 상의 포커스-도즈 조건들의 함수로서 평가되는 경우, 도 8 및 도 9를 참조하여 아래에 자세히 설명되는 바와 같이 프린트적성 한계가 얻어질 수 있다.
도 6은 제 1 및 제 2 특성들을 갖는 조명 방사선 및 주기적인 패턴을 이용하여 리소그래피 공정에 의해 생성된 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 예시적인 방법의 흐름도이다. 상기 방법은 나타낸 순서대로 행해지지 않을 수 있거나, 설명된 모든 단계들을 필요로 하지 않을 수 있음을 이해하여야 한다.
단계 602에서: 기판 상에 격자와 같은 주기적인 패턴을 이용하고 리소그래피 공정을 이용하여 구조체를 생성한다.
단계 604에서: 조명을 위해, 편광 방향과 같은 제 1 특성을 선택한다.
단계 606에서: 제 1 특성을 갖는 편광 방사선으로 구조체를 조명한다.
단계 608에서: 예를 들어, 제 1 각도 분해 스펙트럼을 측정하기 위해, 제 1 특성을 갖는 조명으로 인해 발생하는, 구조체로부터 산란된 방사선의 세기를 검출한다.
단계 610에서: 조명을 위해, 편광 방향과 같은 제 2 특성을 선택한다.
단계 612에서: 제 2 특성을 갖는 편광 방사선으로 구조체를 조명한다.
단계 614에서: 예를 들어, 제 2 각도 분해 스펙트럼을 측정하기 위해, 제 2 특성을 갖는 조명으로 인해 발생하는, 구조체로부터 산란된 방사선의 세기를 검출한다.
단계 616에서: 편광들을 배열하기 위해(line up) 1 이상의 각도 분해 스펙트럼을 회전시킴에 따라, 편광들의 상이한 방위들을 보정한다.
단계 618에서: 측정된 각도 분해 스펙트럼 중 적어도 2 개 간의 차이를 결정하기 위해 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행한다.
단계 620에서: 결정된 차이를 이용하여 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정한다. 리소그래피 품질의 값은 점수, 예를 들어 격자 품질 점수로서 나타내어질 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 예시들에서, 편광된 방사선은 구조체를 조명하기 위해 사용되었다. 하지만, 비-편광된 광이 상이한 리소그래피 품질을 갖는 구조체들, 예를 들어 격자 및 비-격자 구조체들 간에 어느 정도의 콘트라스트를 유도할 수 있음에 따라, 비-편광된 광이 사용될 수 있다. 예를 들어, 파장의 절반보다 큰 피치를 갖는 격자에 대해, 각도 분해 접근법을 이용하면, 비편광된 방사선 조명으로도 각도 분해 스펙트럼 퓨필에 고차 회절이 존재할 수 있다. 이는, 측정된 각도 분해 스펙트럼의 적어도 2 개 간의 결정된 차이를 이용하여 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정함으로써, 프린트되지 않은 격자 상황과 프린트된 격자의 차별(differentiation)을 허용한다. 격자가 (파장의 절반보다 작은 격자 피치를 갖는) 고차 회절 차수들을 생성하지 않을 때, 비편광된 광은, 각도 분해 스펙트럼 퓨필을 따른 격자의 방위 및 입사 각도의 상이한 조합들로 인해 발생하는 반사 계수들 간의 차이를 알아내는데(picking up) 덜 효율적일 수 있다. 비편광된 조명 방사선을 이용할 때, 입사 방사선에 대한 기판의 평면에서의 주기적인 이미지의 주기성의 방향의 상이한 회전들이 이용될 수 있으며, 회전은 기판의 평면에 수직인 축을 중심으로 이루어진다.
도 7a 및 도 7b는 3 개의 상이한 노광 도즈들 및 포커스 세팅들의 범위에 대한 실제 측정된 데이터로 일 예시의 적용을 입증한 그래프들이다. 도 7a는 재구성에 의해 얻어진 통상적인 각도 분해 스캐터로메트리 메디안 임계 치수(median critical dimension: MCD) 대 포커스(F)의 결과들을 플로팅하며, -60 nm의 포커스 세팅에서 공정 윈도우의 급격한 에지(abrupt edge)를 나타낸다. 도 7b는 일 예시에 따라 측정된 구조체들의 리소그래피 품질, 이 예시에서는 격자 품질 RMS 메트릭(GQ)을 플로팅한다. 도 7b는 -60 nm 포커스 세팅에서 공정 윈도우의 에지에서의 격자 품질의 가파른 변화(steep change)를 나타낸다.
도 8은 리소그래피 공정의 공정 윈도우의 중심 및 에지들을 결정하는 일 예시의 적용을 예시한다. 예시들은 도 7b에 예시된 바와 같은 공정 윈도우 에지들을 검출할 뿐만 아니라, 공정 윈도우 내의 격자 반응(grating behavior)도 검출하게 한다. 도 8은 생성에 도입되는 리소그래피 공정의 BEBF 조건들을 찾아내기 위해 수행된 측정들의 방식을 나타낸다. 그래프(802)는, 곡선의 피크에서 보쑹 탑 포커스(Bossung Top Focus: BTF)를 찾아내는데 사용되는, 상이한 포커스 세팅들(F)에 대한 임계 치수(CD)의 통상적인 CDSEM 측정들을 개략적으로 예시한다. 그래프(804)는, 앵커 타겟(anchor target)이 원하는 CD로 프린트되는 에너지를 찾아내는데 사용되는, 상이한 에너지(도즈) 세팅(E)에 대한 임계 치수(CD)의 CDSEM 측정들을 개략적으로 예시한다. CDSEM 경우에 대해 E의 함수로서 CD를 설명하는 그래프(802)의 직선은, 격자 품질이 임계 단차(threshold step)를 나타내는 에너지 값들 사이에만 걸쳐 있다(span). 이 지점들 밖에서는, 라인들의 프린트적성이 매우 나빠, CDSEM 측정에 사용되는 모델에 의해 피팅될(fitted) 수 없다.
그래프(806)는, 상이한 포커스 세팅들(F)에 대한 격자 품질 메트릭(GQ)이 최적의 프린팅 조건들을 찾아내기 위해 어떻게 이용되는지를 개략적으로 예시한다. 그래프(808)는, 격자 품질 메트릭(GQ)이 상이한 에너지 세팅들(E)의 함수로서 프린트적성 윈도우를 찾아내기 위해 어떻게 이용되는지를 개략적으로 예시한다. 몇몇 경우들에서, 이러한 측정들은 최적 에너지/최적 포커스(BE/BF) 조건들의 추산(estimation)을 유도할 수 있다.
그래프(806)에 도시된 바와 같이, 특정 타겟의 격자 품질 메트릭(GQ)은 격자의 품질 그리고 공정 윈도우의 에지를 나타내는 포커스를 통해 달라진다(메트릭은 정해진 임계 값 아래로 떨어진다). 이 효과는 격자가 더 양호하게 정의됨에 따라 최적 포커스를 가리키는 최대 값을 산출한다.
유사한 방식으로, 그래프(808)에 도시된 바와 같이, 일정한 피치에 대해, 도즈를 변경시킴으로써 0에서 1 사이로 CD/피치 비를 변경하면, 특정 타겟의 최적 도즈를 평가하는데 사용될 수 있는 격자 품질 메트릭의 특성 곡성이 생성된다. 포커스 및 도즈에 대한 이러한 결과들은 실험적인 평가에 의해 확인되었다.
본 명세서에 설명된 예시들에 따른 격자 품질의 결정은, 예를 들어 CD 재구성에 대해, 통상적인 스캐터로미터 측정들 전에 최우선 단계(first quick step)로서 수행될 수 있다. 그 후, 격자가 발견되지 않는다면, 통상적인 추가 측정들을 건너 뛸 수 있어, 측정 및 분석 시간을 절약할 수 있다.
예시들은 2 개의 편광 상태들이 제 1 및 제 2 조명 특성들인 경우로 제한되지 않는다. 조명의 제 1 및 제 2 특성들을 생성하기 위해 변형될 수 있는 변수들은: (a) 입사 방사선의 편광; (b) 기판에 대한 방사선의 입사 각도; 및 (c) 입사 방사선에 대한 기판의 평면에서의 주기적인 이미지의 주기성의 방향의 회전이며, 회전은 웨이퍼의 회전과 같이 기판의 평면에 수직인 축을 중심으로 이루어진다.
다른 적합한 변수들은 스캐터로미터 조명 도즈, 스캐터로미터 조명 방사선의 파장 및 스캐터로미터의 조명 프로파일이다.
분석된 크기는 타겟 구조체로부터 산란된 광의 세기이다. 그 세기에 대하여, 메트릭이 선택될 수 있으며, 상기의 변수들 중 몇몇이 변할 때 이에 대해 격자가 신호를 생성할 것이지만, 박막은 그렇지 않을 것이다.
몇몇 예시들은 각도 분해 스펙트럼을 이용하지 않을 수도 있다. 또한, 오직 하나의 입사 각도를 이용하고 상이한 편광들 및 상이한 웨이퍼 방위들로 회절된 세기를 비교하여 격자들로부터 신호를 가질 수도 있다.
비-각도 분해 이미지들에 대해, (적어도) 2 개의 이미지들이 사용될 수 있다. 이러한 2 개의 이미지들은 상이한 편광들로 또한 상이한 웨이퍼 방위들로 수집될 수 있다(이는 각도 분해의 결여를 만회한다). 도 11을 참조하여 설명된 예시에서, 이는 각각의 편광에 대해 상이한 세기를 생성하는 퓨필의 픽셀(즉, 하나의 입사 각도)을 선택될 수 있다. 하지만, 이는 박막의 경우에 대해서도 동일하게 유지될 것이다. 이러한 비-각도 분해 측정에서 박막으로부터 0의 신호를 갖기 위해, 웨이퍼는 이미지들의 측정 사이에 90°만큼 회전될 수 있다.
예시들이 격자들의 프린팅에 대해 설명되지만, 예시들은 일 방향으로 비대칭을 나타내는 여하한의 주기적인 구조체에 적용될 수 있다. 이는, "브릭 월(brick walls)" 또는 콘택 홀의 비대칭 네트워크(asymmetric network of contact holes)와 같이 웨이퍼 메트롤로지에 사용되는 통상적인 테스트 타겟들을 포함한다.
도 9는 리소그래피 공정의 최적 노광/최적 포커스 및 공정 윈도우를 결정하는 일 예시에 따른 방법의 흐름도이다. 상기 방법은 나타낸 순서대로 행해지지 않을 수 있거나, 설명된 모든 단계들을 필요로 하지 않을 수 있음을 이해하여야 한다.
단계 902에서: 포커스 및/또는 노광의 범위를 갖는 주기적인 패턴을 이용하여 구조체를 프린트한다.
단계 904에서: 도 6을 참조하여 설명된 바와 같은 공정을 이용하여, 각각의 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정한다.
단계 906에서: 리소그래피 품질(예를 들어, 도 8을 참조하여 설명된 바와 같은 격자 품질)의 결정된 값들을 이용하여 공정 윈도우 에지들을 결정한다.
단계 908에서: (마찬가지로, 도 8을 참조하여 설명된 바와 같은) 리소그래피 품질의 결정된 값들을 이용하여 최적 에너지/최적 포커스를 결정한다.
도 10을 참조하면, 격자의 존재를 결정하기에 적합한 일 예시는, 동일한 편광을 갖는 구조체를 두 번 조명하지만, 렌즈 아래에서 기판의 회전을 변경시키는 것을 포함한다. 이러한 작업을 하는 이유는, 격자에 대한 편광의 방향이 중요하기 때문이다. 도 10의 이미지(1002)의 시뮬레이션된 각도 분해 스펙트럼은 선형 편광된 광에 대해 45°의 각도 하에서 배치된 격자에 대한 것이다. 퓨필에 명확한 상/하 또는 좌/우 비대칭이 존재하며, 이는, 박막 스택에만 존재했다면, 거기에 존재하지 않을 것이다. 또한, 이 예시에서는, 입사 각도가 한 역할을 한다. 편광이 격자와 정렬되는 경우, 광축에 대해 일 방향으로 또는 다른 방향으로 입사 각도를 회전시키는 것은, 입사 빔의 사선의 변화가 동일할 것이기 때문에, 동일한 효과를 가질 것이다. 이는 입사 각도가 격자와 정렬되지 않는 경우가 아니다. 따라서, 격자에 대한 편광의 방향뿐만 아니라, 입사하는 편광 방사선의 입사 각도 또한 중요하다.
도 10을 참조하여 설명된 바와 같은 각도 분해 스캐터로메트리를 이용하는 예시들에 대해, 오직 하나의 이미지로만 세기 측정이 수행될 수 있다. 선형 편광된 광이 격자 방향에 대해 45°방위로 격자에 입사하는 경우, 기록된 퓨필(recorded pupil)은 고유하게 비대칭일 것이다. 이는, 이미지에 거울 변환(mirror transformation)을 적용하고 이를 그 자체와 비교하는 것이 격자의 핑거프린트를 구별하기에 충분할 것임을 의미한다.
도 11을 참조하면, 스펙트럼(1102 및 1104)은 2 개의 상이한 편광들에 대해 45°의 각도 하에서 배치된 격자에 대한 것이다. 검은 원으로 표시된 부분들은 상이한 세기를 갖는 어느 입사 각도를 나타낸다. 이는, 그 특정 입사 각도 하에서 조명된 비-각도 분해 스펙트럼에 대해 여전히 유지될 것이다. 이는, 이 예시에서 각도 분해된 스펙트럼이 격자 적격화(grating qualification)에 이용되지 않음을 의미한다.
따라서, 예시들에서, 편광, 입사 각도 및 기판 회전의 상이한 조합들이 사용되고, 이에 대해 격자들은 측정된 세기의 차이를 제공하며, 박막 스택은 측정된 세기의 이러한 차이를 제공하지 않는다. 상이한 조합들은 (예를 들어, 편광들을 이용하여) 순차적으로 실현될 수 있거나, (예를 들어, 도 10을 참조하여 설명된 바와 같이 입사 각도에 대해) 동시에 실현될 수 있다. 또 다른 예시는 세기 대신 반사된 광의 편광 상태를 측정하는 것을 포함한다. 만약, 사선 격자 및 사선 입사 각도를 본다면, 선형 편광된 광은 격자가 존재하는 경우 선형 편광된 광으로서 반사되지 않을 것이며, 격자가 존재하지 않는 경우 선형 편광된 광으로 반사될 것이다.
도 12는 리소그래피 품질의 범위를 갖는 구조체들을 예시하며, 각각은 대응하는 격자 품질 점수를 생성한다. 도 12에서, 예시된 구조체들에 대해 얻어질 수 있는 격자 품질 또는 격자 품질 점수는 도면의 아래에서 위쪽으로 갈수록 구조체들에 대해 증가한다. 샘플(1202)은 상부면에 박막 구조체(1206)를 갖는 기판(1204)의 개략적 단면이다. 샘플(1208)은 상부 박막에 대칭 콘택 홀들의 정사각형 그리드를 갖는 기판의 직사각형 단면이다. 샘플(1210)은 대칭의 둥근 피처들의 정사각형 그리드를 갖는 기판의 직사각형 단면이다. 샘플들(1202, 1208 및 1210)은 모두 낮은 격자 품질을 산출하는데, 이는 각각의 경우에서 기판의 평면에 표면 구조 비대칭이 존재하지 않기 때문이다. 샘플(1202)은, 예를 들어 격자 패턴 노광의 포커스 세팅이 매우 좋지 않은(poor) 레지스트 층을 갖는 기판일 수 있다. 그러므로, 현상 단계 후 상부 레지스트 층(1206)은 그 안에 패턴을 갖지 않는다. 샘플(1212)은, 기판의 평면에 불완전한 표면 구조 비대칭을 유도하는, 결함들(1214)을 갖는 부분적으로 프린트된 격자이다. 샘플(1212)의 격자 품질은 샘플(1202)에 대해서보다 높으며, 정해진 임계치 이상일 수 있지만, 결함들(1214)을 갖지 않는다면 더 높을 수 있을 것이다.
샘플(1216)은 DSA(Directed Self-Assembly) 리소그래피 공정에서 발생하는 클러스터 결함의 평면도이다. 샘플(1216)의 격자 품질은 DSA 리소그래피 공정을 이용하여 생성되는 결함을 갖지 않는 균일한 격자에 대해서보다 낮다. 또한, 입자 및 브릿징 결함들이 DSA 리소그래피 공정에 발생할 수 있으며, 이러한 결함들이 없는 경우에 비해 격자 품질이 저하된다.
샘플(1218)은 기판의 평면에 완벽한 표면 구조 비대칭을 갖는 상부면에 적절히 프린트된 격자 구조를 갖는다. 그러므로, 샘플(1218)은 최대 격자 품질을 산출한다.
이제, 상이한 격자 품질을 산출하는 구조체들의 더 자세한 예시들이 설명될 것이다.
1202와 같이 프린트되지 않은 격자는 격자 주기성이 전혀 없는 구조체를 갖는다. 이러한 종류의 구조체는, (검출기 광자 잡음에 대응하는) 정의된 격자 품질 스케일의 정의된 "잘-프린트된" 임계치 아래의 점수를 받는다. 임계치 아래의 점수를 받을 통상적인 예시들은: 주기성이 없는 극히 붕괴된 라인들; 격자 없이, 일부만 남아 있는 레지스트; 및 박막만 존재하는 완전히 소실된 격자이다.
(나쁜 프린트적성을 갖는) 좋지 않은 품질 격자는 라인/공간 패턴이 인식가능하지만 몇 가지 문제점들이 존재하는 구조체이다. 이러한 문제점들이 더 심각할 수록, 구조체들로부터 유도된 격자 품질이 더 낮아진다. 잘-프린트된 격자 품질 임계치 아래의 점수를 받을 통상적인 예시들은: 인접한 라인들 간에 브릿지를 생성할 수 있는 심각한 라인 에지 거칠기(LER)를 갖는 라인들; 트렌치 바닥(trench bottom)에 잔류 레지스트를 보이는 넓은 레지스트 라인들 간의 완전히 개방되지 않은 트랜치들(not completely-open trenches); 격자의 주기성을 왜곡시키는 매우 얇고 붕괴된 라인들; 심각한 브릿징 및 완전히 개방되지 않은 공간들을 갖는 라인들; 사다리꼴(trapezoid)과 흡사하지 않은, 매우 높은 레지스트 손실 및 매우 거친 최상부를 갖는 과노광된 라인들; 및 최상부에 강한 브릿징을 나타내는 포커스를 벗어나 프린트된 트렌치들이다. 앞서 설명된 바와 같이, DSA 리소그래피 공정에서, 도 12의 1216과 같이 라인들의 클러스터들이 잘 정렬되지 않은 경우, 또는 입자 결함이 생길 때, 격자 품질은 더 낮아진다.
(1218과 같이) 잘-프린트된 격자는, 라인들이 잘 정의되고, 완벽한 주기를 가지며, 거칠기를 갖지 않고, 사다리꼴(2 개의 측면 벽 및 구별된 최상면)과 흡사하고 라인들 간의 공간이 포토레지스트로부터 소거된(clean) 단면을 갖는, 라인/공간 패턴을 갖는다. 라인 에지 거칠기(LER)를 거의 갖지 않는 격자가 높은 격자 품질을 산출한다.
도 13은 제 1 및 제 2 구조체들의 조명을 이용하여 주기적인 패턴을 이용하여 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 일 예시에 따른 방법의 흐름도이다. 상기 방법은 나타낸 순서대로 행해지지 않을 수 있거나, 설명된 모든 단계들을 필요로 하지 않을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 13은 구조체의 리소그래피 품질을 평가하는 또 다른 방식의 일 예시를 나타낸다. 이는 정해진 특성(예를 들어, TE 편광을 갖는 각도 분해 퓨필)을 갖는 방사선으로 구조체의 조명에 의해 스캐터로미터 이미지를 캡처하고, 캡처된 이미지를 다른 스캐터로미터 이미지와 비교하는 것을 수반한다. 다른 스캐터로미터 이미지는 정확히 동일한 특성을 갖는 방사선으로 기준(예를 들어, 기판 상의 제 1 구조체 부근의 박막 영역)으로서 사용되는 상이한 구조체를 조명하는 것으로부터 얻어진다. 이는, 도 6을 참조하여 설명된 바와 같은 방법을 이용하여 측정될 때 콘트라스트를 제공하지 않는, 도 12를 참조하여 설명된 바와 같은 둥근 콘택 홀들(1208)의 정사각형 그리드와 같은 구조체들의 프린팅의 검출을 허용한다.
단계 1302에서: 제 1 구조체를 생성하기 위해, 격자와 같은 주기적인 패턴을 이용하고 기판 상에 리소그래피 공정을 이용하여 제 1 및 제 2 구조체들을 생성한다.
단계 1304에서: 예컨대, 기판을 지지하는 스테이지를 이동시킴으로써, 조명을 위해 제 1 구조체를 선택한다.
단계 1306에서: TE 편광과 같은 제 1 특성을 갖는 방사선으로 제 1 구조체를 조명한다.
단계 1308에서: 예를 들어, 제 1 각도 분해 스펙트럼을 측정하기 위해, 제 1 특성을 갖는 조명으로 인해 발생하는, 구조체로부터 산란된 방사선의 세기를 검출한다.
단계 1310에서: 예컨대, 기판을 지지하는 스테이지를 이동시킴으로써, 조명을 위해 제 2(기준) 구조체를 선택한다.
단계 1312에서: TE 편광과 같은 제 1 특성을 갖는 방사선으로 제 2 구조체를 조명한다.
단계 1314에서: 예를 들어, 제 2 각도 분해 스펙트럼을 측정하기 위해, 제 2 특성을 갖는 조명으로 인해 발생하는, 제 2 구조체로부터 산란된 방사선의 세기를 검출한다.
단계 1318에서: 제 1 구조체에 대응하는 측정된 세기와 제 2 구조체에 대응하는 측정된 세기 간의 차이를 결정하기 위한 비교를 수행함으로써, 측정된 각도 분해 스펙트럼 간의 차이를 결정하기 위한 비교를 수행한다.
단계 1320에서: 결정된 차이를 이용하여 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정한다. 리소그래피 품질의 값은 점수, 예를 들어 격자 품질 점수로서 나타내어질 수 있다.
도 14는 비-0차 산란 방사선의 세기를 검출함으로써 주기적인 패턴을 이용하여 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 일 예시에 따른 방법의 흐름도이다. 상기 방법은 나타낸 순서대로 행해지지 않을 수 있거나, 설명된 모든 단계들을 필요로 하지 않을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 14는 구조체의 리소그래피 품질을 평가하는 또 다른 방식의 일 예시를 나타낸다. 프린트된 구조체의 피치가 파장에 비해 충분히 클 때, 고차 회절 차수가 퓨필에 나타날 수 있다. 환형 조명 퓨필, 또는 조명 퓨필의 어두운 사분면 및 교번 광을 갖는 어퍼처를 갖는 것과 같이 특정 설계를 갖는 퓨필을 이용함으로써, 고차가 0차로부터 구별될 수 있다. 그 경우, 격자의 존재를 검출하기 위해 단지 하나의 각도 분해 퓨필이 사용될 수 있다.
단계 1402에서: 격자와 같은 주기적인 패턴을 이용하고 기판 상에 리소그래피 공정을 이용하여 구조체를 생성한다.
단계 1404에서: 예컨대, 기판을 지지하는 스테이지를 이동시킴으로써, 조명을 위해 구조체를 선택한다.
단계 1406에서: TE 편광과 같은 제 1 특성을 갖는 방사선으로 구조체를 조명한다.
단계 1408에서: 예를 들어, 제 1 각도 분해 스펙트럼을 측정하기 위해, 제 1 특성을 갖는 조명으로 인해 발생하는, 구조체로부터 산란된 비-0차 방사선(예를 들어, 1차, 2차, 3차 등)의 세기를 검출한다. 이는 비-0차 방사선의 세기를 측정하기 위해 제 1 구조체에 의해 산란된 여하한의 비-0차 방사선을 공간적으로 분리시킴으로써 행해질 수 있다.
단계 1418에서: 제 1 구조체에 의해 산란된 비-0차 방사선의 측정된 세기와 비-0차 방사선의 부재에 대응하는 세기의 값 간의 차이를 결정하기 위한 비교를 수행한다. 후자의 값은 임의로 정의된 임계치일 수 있거나, 기준 구조체를 이용한 캘리브레이션에 의해 얻어진 값일 수 있다.
단계 1420에서: 결정된 차이를 이용하여 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정한다.
리소그래피 품질의 값은 점수, 예를 들어 격자 품질 점수로서 나타내어질 수 있다.
예시들은 다음의 장점들을 갖는다: 종래의 스캐터로메트리-기반 CD 재구성 기술들과 달리, 스택 재료 속성들의 여하한의 사전 지식을 가질 필요가 없다. 이는 모든 새로운 리소그래피 공정에 대한 보편적인 방법으로서 적용할 수 있게 한다. 이는, FEM 웨이퍼가 타겟당 평균 0.5초로 평가될 수 있는 반면, CDSEM은 타겟당 약 4초의 시간을 요구하기 때문에, 프린트적성을 평가하는데 CDSEM에 비해 더 빠른 방식을 제공한다. 이는, CDSEM으로서 단일 라인 대신, 통상적인 각도 분해 스캐터로미터의 25 미크론 직경 스폿 내의 다수의 라인들을 고려함에 따라, 한계 프린트적성을 평가하는데 있어서 더 신뢰성 있는 결과를 제공한다.
예시들은 스캐터로메트리의 추가 기능을 제공한다. 예시들은 격자들에 관한 여하한의 사전 지식 없이 손쉽게 BE/BF를 결정할 수 있다. 또한, 예시들은, 긴 CDSEM 측정 절차를 필요로 하는 대신, 리소그래피가 행해진 후 웨이퍼들이 스캐터로메트리 툴에서 빠르게 측정될 수 있음에 따라, 새로운 공정을 셋업하는(또는 기존의 것을 특성화하는) 효율성을 개선시킨다.
예시들은, 자본 경비 감소 및 리소그래피 성능 제어 셋업의 개선된 유용성을 통해 반도체 업체들에게 상당한 가치를 더할 수 있다.
예시들은 독립형 메트롤로지 툴에 사용될 수 있지만, 집적화된 툴에 실시될 수 있으며, 이는 집적화된 메트롤로지 툴을 갖는 스캐너의 클러스터 스루풋이 최적으로 사용될 수 있기 때문에 편리하다.
본 명세서에 설명된 방법들은 검사 장치의 처리 유닛(PU)의 제어 하에 구현될 수 있다. 처리 유닛은 도 3 및 도 4에 예시된 바와 같이 스캐터로미터에 통합될 수 있거나, 예를 들어 독립형 유닛으로서 다른 어느 곳에 위치될 수 있거나, 검사 장치를 포함할 수 있는 장치들에 걸쳐 분포될 수 있다.
또한, 예시들은 주기적인 패턴을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 생성된 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하며, 명령어들은 도 3 또는 도 4의 처리 유닛(PU)과 같은 1 이상의 프로세서들, 및 도 3 또는 도 4의 각도 분해 스캐터로미터와 같은 검사 장치가 본 명세서에 설명된 예시들 중 어느 한 예시에 따른 방법을 수행하게 하도록 구성된다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 설명된 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 적용들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용과 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 리소그래피 또는 DSA 리소그래피에 이용될 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 레지스트로부터 이동되며, 레지스트는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남긴다. 알려진 DSA 리소그래피 기술의 예시에서는, 블록 공중합체(block copolymer)가 정해진 피치의 격자로 이전에 프린팅된 기판에 코팅되며, 이후 블록 공중합체는 자가-조립하여 더 작은 피치의 격자를 형성하는 한편, 이전에 패터닝된 더 큰 피치 격자에 따른다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (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 범위의 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 조합을 지칭할 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 조항들의 범위를 벗어나지 않고, 설명된 바와 같은 예시들에 대해 변형이 이루어질 수도 있음을 이해할 것이다.
요약 및 초록 부분(Summary and Abstract sectons)이 아닌, 발명의 상세한 설명 부분(Detailed Description section)이 조항을 해석하는데 사용되도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분은 본 발명의 1 이상의 실시예들을 설명할 수 있지만, 발명자(들)에 의해 의도된(contemplated) 본 발명의 모든 예시적인 실시예를 설명하지는 않으므로, 어떠한 방식으로도 본 발명 및 첨부된 조항을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
이상, 본 발명은 특정화된 기능들 및 그 관계들의 구현을 예시하는 기능 구성 요소(functional building block)들의 도움으로 설명되었다. 본 명세서에서, 이 기능 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 특정화된 기능들 및 그 관계들이 적절히 수행되는 한, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.
특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들을 위해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 구성할 수 있도록 본 발명의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 그러므로, 이러한 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 제시된 기술내용 및 지침에 기초하여, 개시된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 기술내용 및 지침을 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 조항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (27)

  1. 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 방법에 있어서,
    (a) 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하는 단계;
    (b) 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하는 단계;
    (c) 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하는 단계; 및
    (d) 비교의 결과들을 이용하여 상기 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하는 단계를 포함하는 리소그래피 품질 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리소그래피 공정의 복수의 공정 조건들을 이용하여 생성된 복수의 구조체들에 대한 리소그래피 품질의 값들을 결정하기 위해, 그리고 상기 값들을 이용하여 상기 리소그래피 공정의 공정 윈도우 에지(process window edge)를 결정하기 위해, 제 1 항의 단계들을 반복하는 단계를 더 포함하는 리소그래피 품질 결정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리소그래피 공정의 복수의 공정 조건들을 이용하여 생성된 복수의 구조체들에 대한 리소그래피 품질의 값들을 결정하기 위해, 그리고 상기 값들을 이용하여 상기 리소그래피 공정의 최적 공정 조건을 결정하기 위해, 제 1 항의 단계들을 반복하는 단계를 더 포함하는 리소그래피 품질 결정 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하는 단계 (a)는, 제 1 및 제 2 특성들을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 별도로 조명하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하는 단계 (b)는, 상기 제 1 및 제 2 특성들의 각각에 대해 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하는 단계를 포함하며,
    상기 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하는 단계 (c)는, 상기 제 1 및 제 2 특성들에 대응하는 측정된 세기 간의 차이를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 비교의 결과들을 이용하여 상기 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하는 단계 (d)는, 결정된 차이를 이용하는 단계를 포함하는 리소그래피 품질 결정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 입사 방사선은 편광되는 리소그래피 품질 결정 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 특성들은 상기 제 1 구조체에 대한 상기 입사 방사선의 상이한 입사 각도를 포함하는 리소그래피 품질 결정 방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 특성들은 상기 입사 방사선에 대한 상기 기판의 평면에서의 상기 주기적인 이미지의 주기성의 방향의 상이한 회전들을 포함하고, 상기 회전은 상기 기판의 평면에 수직인 축을 중심으로 이루어지는 리소그래피 품질 결정 방법.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 특성들은 상기 입사 방사선의 상기 기판 상에서의 상이한 조명 도즈들을 포함하는 리소그래피 품질 결정 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 제 2 구조체를 조명하는 단계, 및 상기 제 2 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하는 단계 (c)는, 상기 제 1 구조체에 대응하는 측정된 세기와 상기 제 2 구조체에 대응하는 측정된 세기 간의 차이를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 비교의 결과들을 이용하여 상기 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하는 단계 (d)는, 결정된 차이를 이용하여 상기 리소그래피 품질의 값을 결정하는 단계를 포함하는 리소그래피 품질 결정 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하는 단계 (b)는, 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 여하한의 비-0차 방사선(non-zeroth order radiation)을 공간적으로 분리하는 단계, 및 상기 비-0차 방사선의 세기를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하는 단계 (c)는, 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 비-0차 방사선의 측정된 세기와 상기 비-0차 방사선의 부재(absence)에 대응하는 세기의 값 간의 차이를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 비교의 결과들을 이용하여 상기 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하는 단계 (d)는, 결정된 차이를 이용하여 상기 리소그래피 품질의 값을 결정하는 단계를 포함하는 리소그래피 품질 결정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 입사 방사선은 편광되는 리소그래피 품질 결정 방법.
  12. 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하도록 구성된 검사 장치에 있어서,
    - 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하도록 구성된 조명 시스템;
    - 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하도록 구성된 검출 시스템; 및
    - 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는:
    - 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하고,
    - 비교의 결과들을 이용하여 상기 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성되는 검사 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 리소그래피 공정의 복수의 공정 조건들을 이용하여 생성된 복수의 구조체들을 조명하도록 구성되고, 상기 검출 시스템은 상기 복수의 구조체들에 의해 산란된 방사선의 세기를 검출하도록 구성되며, 상기 프로세서는 상기 복수의 구조체들에 대한 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 값들을 이용하여 상기 리소그래피 공정의 공정 윈도우 에지를 결정하도록 더 구성되는 검사 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 리소그래피 공정의 복수의 공정 조건들을 이용하여 생성된 복수의 구조체들을 조명하도록 구성되고, 상기 검출 시스템은 상기 복수의 구조체들에 의해 산란된 방사선의 세기를 검출하도록 구성되며, 상기 프로세서는 상기 복수의 구조체들에 대한 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 값들을 이용하여 상기 리소그래피 공정의 최적 공정 조건을 결정하도록 더 구성되는 검사 장치.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은, 상기 제 1 및 제 2 특성들을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 별도로 조명함에 의하여, 상기 제 1 구조체를 입사 방사선으로 조명하도록 구성되고,
    상기 검출 시스템은, 상기 제 1 및 제 2 특성들의 각각에 대해 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정함에 의하여, 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 검출하도록 구성되며,
    상기 프로세서는, 상기 제 1 및 제 2 특성들에 대응하는 측정된 세기 간의 차이를 결정함에 의하여, 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하도록 구성되고,
    상기 프로세서는, 결정된 차이를 이용함에 의하여, 비교의 결과들을 이용하여 상기 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성되는 검사 장치.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 편광된 입사 방사선으로 구조체를 조명하도록 구성되는 검사 장치.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 구조체에 대한 편광된 방사선의 상이한 입사 각도를 포함하는 제 1 및 제 2 특성들을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하도록 구성되는 검사 장치.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 입사 방사선에 대한 상기 기판의 평면에서의 상기 주기적인 이미지의 주기성의 방향의 상이한 회전들을 포함하는 상기 제 1 및 제 2 특성들을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하도록 구성되고, 상기 회전은 상기 기판의 평면에 수직인 축을 중심으로 이루어지는 검사 장치.
  19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 입사 방사선의 상기 기판 상에서의 상이한 조명 도즈들을 포함하는 제 1 및 제 2 특성들을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하도록 구성되는 검사 장치.
  20. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 입사 방사선의 상이한 파장들을 포함하는 제 1 및 제 2 특성들을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하도록 구성되는 검사 장치.
  21. 제 12 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 구조체를 조명하는데 사용된 스캐터로미터의 조명 퓨필의 상이한 조명 프로파일(illumination profile)들을 포함하는 제 1 및 제 2 특성들을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하도록 구성되는 검사 장치.
  22. 제 12 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 제 2 구조체를 조명하도록 구성되고, 상기 검출 시스템은 상기 제 2 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 검출하도록 구성되며,
    상기 프로세서는, 상기 제 1 구조체에 대응하는 측정된 세기와 상기 제 2 구조체에 대응하는 측정된 세기 간의 차이를 결정함에 의하여, 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하도록 구성되고,
    상기 프로세서는, 결정된 차이를 이용함에 의하여, 비교의 결과들을 이용하여 상기 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성되는 검사 장치.
  23. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 시스템은, 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 여하한의 비-0차 방사선을 공간적으로 분리하고, 상기 비-0차 방사선의 세기를 측정하도록 구성되며, 상기 프로세서는, 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 상기 비-0차 방사선의 측정된 세기와 상기 비-0차 방사선의 부재에 대응하는 세기의 값 간의 차이를 결정함에 의하여, 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하도록 구성되고, 상기 프로세서는, 결정된 차이를 이용하여 비교의 결과들을 이용하여 상기 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성되는 검사 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 편광된 입사 방사선으로 상기 구조체를 조명하도록 구성되는 검사 장치.
  25. 노광 시스템 및 검사 장치를 포함하는 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 검사 장치는 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하도록 구성되고, 상기 검사 장치는:
    - 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하도록 구성된 조명 시스템;
    - 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하도록 구성된 검출 시스템; 및
    - 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는:
    - 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하고,
    - 비교의 결과들을 이용하여 상기 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성되는 리소그래피 장치.
  26. 검사 장치 및 노광 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 셀에 있어서,
    상기 검사 장치는 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하도록 구성되고, 상기 검사 장치는:
    - 제 1 특성을 갖는 입사 방사선으로 상기 제 1 구조체를 조명하도록 구성된 조명 시스템;
    - 상기 제 1 구조체에 의해 산란된 방사선의 세기를 측정하도록 구성된 검출 시스템; 및
    - 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는:
    - 측정된 세기를 이용하여 비교를 수행하고,
    - 비교의 결과들을 이용하여 제 1 구조체의 리소그래피 품질의 값을 결정하도록 구성되는 리소그래피 셀.
  27. 기판 상에 주기적인 이미지의 형성을 이용하는 리소그래피 공정에 의해 처리된 제 1 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 명령어들은 1 이상의 프로세서들이 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램 제품.
KR1020157017425A 2012-11-30 2013-10-30 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 장치 및 방법 KR20150092228A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261731939P 2012-11-30 2012-11-30
US61/731,939 2012-11-30
PCT/EP2013/072719 WO2014082813A2 (en) 2012-11-30 2013-10-30 Method and apparatus for determining lithographic quality of a structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150092228A true KR20150092228A (ko) 2015-08-12

Family

ID=49513945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157017425A KR20150092228A (ko) 2012-11-30 2013-10-30 구조체의 리소그래피 품질을 결정하는 장치 및 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9518936B2 (ko)
KR (1) KR20150092228A (ko)
CN (1) CN104919372A (ko)
IL (1) IL238970A0 (ko)
NL (1) NL2011706A (ko)
TW (1) TW201423084A (ko)
WO (1) WO2014082813A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180082445A (ko) * 2015-11-12 2018-07-18 프리스매틱 센서즈 에이비 시간 오프셋된 심도 구획부를 구비한 에지-온 검출기를 사용하는 고해상도 전산화 단층촬영(high-resolution computed tomography using edge-on detectors with temporally offset depth-segments)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2011816A (en) * 2012-11-30 2014-06-04 Asml Netherlands Bv Method of determining dose and focus, inspection apparatus, patterning device, substrate and device manufacturing method.
WO2015193904A1 (en) * 2014-06-19 2015-12-23 Nova Measuring Instruments Ltd. Test structure design for metrology measurements in patterned samples
NL2014938A (en) 2014-06-30 2016-03-31 Asml Netherlands Bv Method of determining dose, inspection apparatus, patterning device, substrate and device manufacturing method.
JP6602388B6 (ja) * 2015-03-25 2020-01-15 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． メトロロジ方法、メトロロジ装置、及びデバイス製造装置
JP6581835B2 (ja) * 2015-07-31 2019-09-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体デバイスの評価条件設定方法、及び評価条件設定装置
KR102133320B1 (ko) 2015-10-09 2020-07-14 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 검사 및 계측을 위한 방법 및 장치
WO2017080729A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 Asml Netherlands B.V. Methods for identifying a process window boundary
NL2021848A (en) * 2018-04-09 2018-11-06 Stichting Vu Holographic metrology apparatus.
WO2020255282A1 (ja) * 2019-06-19 2020-12-24 株式会社日立ハイテク 欠陥検査装置及び欠陥検査装置の較正方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5719399A (en) 1995-12-18 1998-02-17 The Research Foundation Of City College Of New York Imaging and characterization of tissue based upon the preservation of polarized light transmitted therethrough
US5975702A (en) 1996-03-15 1999-11-02 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Method of using polarization differencing to improve vision
US6122042A (en) 1997-02-07 2000-09-19 Wunderman; Irwin Devices and methods for optically identifying characteristics of material objects
JP3996728B2 (ja) * 2000-03-08 2007-10-24 株式会社日立製作所 表面検査装置およびその方法
CN1238687C (zh) 2000-09-06 2006-01-25 安格盛光电科技公司 利用衍射特征的分析对焦点中心的判断
US6429930B1 (en) * 2000-09-06 2002-08-06 Accent Optical Technologies, Inc. Determination of center of focus by diffraction signature analysis
US6949462B1 (en) 2002-04-04 2005-09-27 Nanometrics Incorporated Measuring an alignment target with multiple polarization states
US7352453B2 (en) * 2003-01-17 2008-04-01 Kla-Tencor Technologies Corporation Method for process optimization and control by comparison between 2 or more measured scatterometry signals
US7791727B2 (en) 2004-08-16 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
JP5624714B2 (ja) * 2008-05-23 2014-11-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ 基板表面の検査方法及び検査装置
WO2010052934A1 (ja) 2008-11-10 2010-05-14 株式会社ニコン 評価装置および評価方法
NL2004094A (en) 2009-02-11 2010-08-12 Asml Netherlands Bv Inspection apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and inspection method.
WO2011003734A1 (en) * 2009-07-06 2011-01-13 Asml Netherlands B.V. Inspection method and apparatus, lithographic apparatus and lithographic processing cell
WO2011012624A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Asml Netherlands B.V. Metrology method and apparatus, lithographic system, and lithographic processing cell
KR20120058572A (ko) * 2009-08-24 2012-06-07 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 메트롤로지 방법 및 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 처리 셀 및 메트롤로지 타겟들을 포함하는 기판
NL2007088A (en) 2010-07-19 2012-01-23 Asml Netherlands Bv Method and apparatus for determining an overlay error.
US9239522B2 (en) * 2010-10-08 2016-01-19 Kla-Tencor Corporation Method of determining an asymmetric property of a structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180082445A (ko) * 2015-11-12 2018-07-18 프리스매틱 센서즈 에이비 시간 오프셋된 심도 구획부를 구비한 에지-온 검출기를 사용하는 고해상도 전산화 단층촬영(high-resolution computed tomography using edge-on detectors with temporally offset depth-segments)

Also Published As

Publication number Publication date
NL2011706A (en) 2014-06-04
US9518936B2 (en) 2016-12-13
US20150308966A1 (en) 2015-10-29
CN104919372A (zh) 2015-09-16
IL238970A0 (en) 2015-07-30
WO2014082813A3 (en) 2014-08-07
WO2014082813A2 (en) 2014-06-05
TW201423084A (zh) 2014-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI405046B (zh) 評估模型之方法，檢查裝置及微影裝置
US10591283B2 (en) Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method
US7911612B2 (en) Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method
TWI447535B (zh) 疊對量測的方法、微影裝置、檢驗裝置、處理裝置及微影處理單元
KR101129332B1 (ko) 검사 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 처리 셀 및 검사 방법
JP4787232B2 (ja) 測定方法、検査装置、およびリソグラフィ装置
US7619737B2 (en) Method of measurement, an inspection apparatus and a lithographic apparatus
US9518936B2 (en) Method and apparatus for determining lithographic quality of a structure
US9529278B2 (en) Inspection apparatus to detect a target located within a pattern for lithography
US7869022B2 (en) Inspection method and apparatus lithographic apparatus, lithographic processing cell, device manufacturing method and distance measuring system
KR101331107B1 (ko) 스캐터로미터 및 리소그래피 장치
JP2008277754A (ja) 検査方法、デバイス製造方法、検査装置、基板、マスク、リソグラフィ装置、及びリソグラフィセル
JP2008139303A (ja) 検査方法、検査装置、リソグラフィ装置、リソグラフィ処理セル、およびデバイス製造方法
KR20110110263A (ko) 특성을 결정하는 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application