KR20160130810A - 데이터 처리 장치를 갖는 리소그래피 장치 - Google Patents

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Abstract

리소그래피 장치는 광학 투영 시스템을 이용하여 기판 상으로 패턴을 적용한다. 상기 장치는 상기 패턴을 적용하기 전에 기판 표면의 높이 맵(h(x,y))을 얻기 위해 광학 레벨 센서(LS) 및 연계된 프로세서를 포함한다. 제어기는 상기 패턴을 적용할 때 높이 맵을 이용하여 투영 시스템의 포커싱을 제어한다. 프로세서는 기판에 이전에 적용된 처리에 관한 정보를 이용하여 기판의 적어도 제 1 및 제 2 영역들을 정의하고, 상기 측정 신호들이 제 1 및 제 2 영역들 간에 포커스를 제어하는 데 사용되는 방식을 변동시키도록 더 배치된다. 예를 들어, 광학 측정 신호들(S(x,y))로부터 높이 값들의 계산을 위한 알고리즘들(A(x,y))은 알려진 구조 및/또는 재료들의 차이에 따라 변동될 수 있다. 특정 영역으로부터의 측정들이 높이 맵의 계산으로부터 및/또는 포커싱의 이용으로부터 선택적으로 제외될 수 있다.

Description

데이터 처리 장치를 갖는 리소그래피 장치{LITHOGRAPHIC APPARATUS WITH DATA PROCESSING APPARATUS}
본 출원은 2014년 3월 4일에 출원된 유럽 출원 번호 14157664.5와 관련되며, 이는 본 명세서에서 전문이 인용 참조된다.
본 발명은 리소그래피 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 광학 리소그래피에서 포커싱에 중요한 국부적 높이 편차의 측정에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 리소그래피에 의한 디바이스 제조 방법들, 데이터 처리 장치들, 및 이러한 장치 및 방법들의 일부분을 구현하는 컴퓨터 프로그램 제품들에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 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.
투영 시스템을 형성하는 렌즈들(또는 거울들)을 이용하여 기판의 타겟부 상으로 패턴이 이미징된다. 기판 상으로 패턴을 이미징할 때, 기판의 최상부 표면(즉, 패턴이 이미징될 표면)이 투영 시스템의 초점 평면 내에 놓이도록 보장하는 것이 바람직하다.
패턴이 투영되어야 하는 기판의 표면은 결코 완벽하게 평탄하지 않으며, 크고 작은 스케일로(on both a large scale and smaller scale) 다수의 국부적 높이 편차들이 존재한다. 투영 시스템의 포커스 조정의 실패는 빈약한(poor) 패터닝 성능 및 이에 따라 전체적으로 빈약한 제조 공정 성능을 유도한다. 특히, 임계 치수(CD) 및 CD 균일성과 같은 성능 파라미터들이 빈약한 포커스에 의해 저하될 것이다.
이러한 국부적 높이 편차들을 측정하기 위해, 통상적으로 레벨 센서들이 리소그래피 장치에 통합된다. 이들은, 기판이 리소그래피 장치 내로 로딩된 후, 기판에 걸쳐 모든 지점들에서 기판의 최상부 표면의 수직 위치를 측정하는 데 사용되는 광학 센서들이다. 이 측정 세트는 높이 맵의 형태로 저장된다. 이후, 이 맵은 노광(패터닝) 시 기판의 각각의 부분이 투영 렌즈의 초점 평면에 놓이도록 보장하기 위해 사용된다. 통상적으로, 기판을 지탱하는 기판 테이블의 높이는 기판 상의 연속한 부분들의 노광 시 계속 조정될 수 있다.
광학 레벨 센서들이 갖는 알려진 문제는, 상이한 기판들 및 기판의 상이한 부분들이 방사선의 측정 빔과 상이하게 상호작용할 것이라는 점이다. 다시 말해, 레벨 센서에 의해 얻어지는 높이 측정들은 공정-의존적 효과들을 거치며, 항상 실제 높이를 제공하는 것은 아니다. 특히, 기판으로부터 반사되는 광이 소위 구스-푄헨 시프트(Goos-Haenchen shift)를 거칠 때 겉보기 표면 침하(apparent surface depression)가 야기되는 것으로 알려져 있다. 이 효과는 상이한 재료들에 대해 상이하며, 수 개의 층들의 재료 및 구조에 강하게 의존한다. 그러므로, 겉보기 표면 침하는 층에서 층으로 또한 기판에 걸쳐 영역들 사이에서 상당히 달라질 수 있다. 예를 들어, 강하게 금속화된 영역(heavily metallized region)이 우세하게 유전 재료(predominantly dielectric material)를 갖는 영역보다 더 신뢰성 있게 광을 반사시킬 것이다. US 7265364 B2(Tuenissen 외, ASML)에는, 높은 공정 의존성의 영역들을 검출하기 위해 S-편광된 및 P-편광된 광을 개별적으로 이용하여 높이를 측정하는 변형된 레벨 센서가 개시된다. 이 검출 결과들은 기판의 특히 다루기 어려운 영역(troublesome region)들로부터 얻어진 높이 측정들을 버리거나 보정하는 데 사용된다.
US 2010/0233600 A1(den Boef 외)은 투영 시스템에서 사용되는 것과 유사한 자외선(UV) 파장 범위의 방사선을 이용하는 대안적인 레벨 센서를 제안한다. 더 짧은 파장 방사선은 공정 의존성에 덜 예민하다. 하지만, 이러한 UV 레벨 센서들은 기존의 장치들에 적용가능하지 않으며, 여전히 특정 샘플 위치들에서의 높이만을 측정할 것이다.
레벨링 시스템들의 공정 의존성을 보정하는 또 다른 접근법은 '비 광학' 검사 장치들을 이용하여 광학 센서를 보완하고 캘리브레이션(calibrate)하는 것이다. 이러한 비-광학 센서들은, 예를 들어 프로필로미터(profilometer)(예를 들어, KLA-Tencor, San Jose, California로부터 이용가능함), 및/또는 에어 게이지 센서(Air Gauge sensor)[예를 들어, F. Kahlenberg 외(Proc. SPIE 6520, Optical Microlithography XX, 65200Z(2007년 3월 27일)에 의해 설명됨]들일 수 있다. 이러한 비-광학 센서들은 실제 높이 측정들을 전달하고, 광학 센서 높이 측정들과 함께 사용하기 위한 보정들을 계산하기 위해 이용될 수 있다. 하지만, 이러한 센서들의 이용은 매우 시간 소모적이며, 이들이 리소그래피 장치 자체로의 통합에 일반적으로 적합하지 않다. 그러므로, 예를 들어 대량 생산 공정 밖인 "오프-라인" 상황에서 적은 수의 웨이퍼 샘플들의 필드의 특정 영역들 및/또는 특정 필드들의 높이를 측정하기 위해, 프로필로미터 및 에어 게이지 센서들이 이용될 수 있다. 이후, 에어 게이지 센서들로 얻어진 높이 측정들은, 예를 들어 광학 센서들로 얻어진 측정들에 적용될 보정들의 맵을 얻기 위해 사용될 수 있다.
또한, 이 시점에서 레벨 센서들 및 비-광학 검사 장치들의 공간 분해능이 제한될 수 있음을 유의한다. 기존의 센서들은 높이 맵이 매우 상이한 공정 의존성의 영역들 간의 경계를 정밀하게 나타나게 하지 않는다. 예를 들어, 레벨 센서들은 제품 토포그래피(product topography)의 선명한 영역 경계들을 측정할 수 없을 수도 있다. 익스트림 토포그래피(extreme topography)의 일 예시는, 예를 들어 3D NAND 디바이스들의 제조에서 나타나며, 이때 후단부 층(backend layer)(제조 공정 시 나중 스테이지에서 형성되는 층)들 상에서 ~100 ㎛가 넘은 상당한 높이 편차들이 나타날 수 있다.
높은 분해능의 웨이퍼 높이 맵들을 생성하고, 이에 따라 스루풋(throughput)에 부정적인 영향을 주지 않고 웨이퍼 레벨 정렬 성능을 개선하는 것이 바람직하다. 또한, 가능하다면 기존의 리소그래피 장치 및 연계된 하드웨어를 이용하여 이러한 개선이 얻어지는 것이 바람직하다.
제 1 실시형태의 본 발명은 광학 투영 시스템을 이용하여 기판 상으로 패턴을 적용하는 장치를 제공하고, 상기 장치는:
- 상기 패턴을 적용하기 전에, 기판에 걸쳐 다수의 위치들에서 기판 표면의 높이에 관련된 측정 신호들을 얻도록 작동가능한 광학 레벨 센서;
- 상기 측정 신호들을 기판에 걸쳐 모든 위치에 대한 국부적 높이 값들로 전환함으로써 기판의 높이 맵을 도출하는 프로세서; 및
- 상기 패턴을 적용할 때, 상기 높이 맵을 이용하여 상기 투영 시스템의 포커싱을 제어하도록 배치되는 제어기를 포함하고,
상기 프로세서 및 제어기는, 기판에 이전에 적용된 처리에 관한 정보를 이용하여 기판의 적어도 제 1 및 제 2 영역들을 정의하고, 상기 측정 신호들이 영역들 간의 투영 시스템의 포커싱을 제어하는 데 사용되는 방식을 변동시키도록 더 배치된다.
또한, 본 발명은 디바이스 제조 방법을 제공하고, 디바이스는 기판 상의 다수의 층들에 형성되며, 각각의 층을 형성하기 위해 상기 방법은 기판 상으로 패턴을 적용하는 단계, 및 적용된 패턴에 따라 디바이스 피처들을 형성하기 위해 기판이 하나 이상의 화학적 및/또는 물리적 처리 단계들을 거치는 단계를 포함하고, 상기 층들 중 적어도 하나에 대해 상기 패턴을 적용하는 단계는:
- 광학 레벨 센서를 이용하여, 기판에 걸쳐 다수의 위치들에서 기판 표면의 높이에 관련된 측정 신호들을 얻는 단계;
- 상기 측정 신호들을 기판에 걸쳐 모든 위치에 대한 국부적 높이 값들로 전환함으로써 기판의 높이 맵을 도출하는 단계; 및
- 상기 패턴을 적용하기 위해 투영 시스템의 포커싱을 제어하도록 상기 높이 맵을 이용하는 단계를 포함하고,
높이 맵을 도출하는 단계 및 높이 맵을 이용하는 단계 중 하나 또는 둘 모두는, 기판의 적어도 제 1 및 제 2 영역들을 정의하고, 상기 측정 신호들이 영역들 간의 투영 시스템의 포커싱을 제어하는 데 사용되는 방식을 변동시키기 위해, 기판에 적용되는 처리에 관한 정보를 이용하여 수행된다.
높이 맵 데이터를 도출하는 방식의 변동은, 예를 들어 국부적 높이 값들이 적용가능한 측정 신호들로부터 계산되는 방식의 변동일 수 있다. 이 변동은 특정 위치로부터의 측정 신호들이 높이 값들을 계산하는 데 사용되는지 여부의 변동일 수 있다. 높이 값들이 사용되는 방식의 변동은 특정 영역들로부터의 국부적 높이 값들이 제어기에 의해 사용되는지 여부의 변동일 수 있다. 이들 및 다른 예시들은 주어진 구현에서 개별적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 일시적(transitory) 또는 비-일시적 매체(non-transitory medium)에 저장된 기계 판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하고, 명령어들은 프로그램가능한 프로세서가 앞서 설명된 바와 같은 장치의 프로세서 기능(processor function)들을 구현하도록 유도한다.
당업자라면, 후속되는 도면들 및 실시예들의 설명을 고려함으로써 본 발명의 이들 및 다른 실시형태들과 장점들을 알 수 있을 것이다.
이제, 첨부된 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다(도면들이 반드시 축척대로 되어 있지는 않음):
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 도 1의 장치를 통합한 리소그래피 셀(lithographic cell) 또는 클러스터(cluster)를 도시하는 도면;
도 3은 알려진 실행에 따른, 도 1의 장치에서의 측정 및 노광 공정들을 개략적으로 예시하는 도면;
도 4는 광학 레벨 센서의 작동을 개략적으로 도시한 (a) 측면도 및 (b) 평면도;
도 5는 본 발명의 일반화된 실시예에 따른 디바이스 제조 방법의 흐름도;
도 6은 본 발명의 일반화된 실시예에서 높이 맵들을 얻는 신호 처리 및 데이터 처리 작업들의 개략적 블록도;
도 7은 본 발명의 제 1 실제 실시예에서 높이 맵들을 얻는 신호 처리 및 데이터 처리 작업들의 개략적 블록도;
도 8은 도 7의 실시예의 특징들을 예시한 레벨 센서 스캐닝 작동을 예시하는 도면; 및
도 9는 도 8에서 구성된 측정들을 이용하여 외삽(extrapolated) 또는 보간(interpolated) 높이 값들의 계산을 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는: 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 여하한의 타입의 광학 구성요소들, 또는 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소를 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 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 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 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 있다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 것과 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 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 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위한 기술로 잘 알려져 있다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 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, 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하기 위한 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 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)[예를 들어, 간섭계 디바이스(interferometric device), 리니어 인코더(linear encoder), 2-D 인코더 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 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 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 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 달리) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다.
패터닝 디바이스(예를 들어, 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, 그것들은 타겟부들 사이의 공간들에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 하나 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다. 또한, 디바이스 피처들 사이에서 다이들 내에 작은 정렬 마커들이 포함될 수 있으며, 이 경우 마커들이 가능한 한 작아, 인접한 피처들과 상이한 어떠한 이미징 또는 공정 조건들도 요구하지 않는 것이 바람직하다.
도시된 장치는 다양한 모드들에서 사용될 수 있다. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 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)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 길이를 결정한다. 해당 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이, 다른 타입의 리소그래피 장치 및 작동 모드들이 가능하다. 예를 들어, 스텝 모드가 알려져 있다. 소위 "마스크없는(maskless)" 리소그래피에서, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 변동적 패턴을 갖지만 정지된 상태로 유지되며, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 각각의 타겟부는 통상적으로 "필드"라고 칭해지며, 완료된 제품에서 1 이상의 제품 다이를 포함한다
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
리소그래피 장치(LA)는 2 개의 기판 테이블들(WTa, WTb), 그리고 기판 테이블들이 교체될 수 있는 2 개의 스테이션들 - 노광 스테이션(EXP) 및 측정 스테이션(MEA) - 을 갖는, 소위 듀얼 스테이지 타입(dual stage type)으로 구성된다. 하나의 기판 테이블의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판이 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있고, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 준비 단계들은 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 제어를 매핑(mapping)하는 단계, 및 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판의 정렬 마커들의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀 또는 클러스터라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하며, 이는 기판에 전- 및 후-노광 공정(pre- and post-exposure process)들을 수행하기 위한 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)은 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어올리고, 기판들을 상이한 공정 장치 사이로 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(SCS)에 의해 자체적으로 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋과 처리 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다. 이후, 트랙에 의해 처리된 기판들은 에칭 및 디바이스 제조 공정 내의 다른 화학적 또는 물리적 처리들을 위해 다른 처리 툴들로 이송된다.
리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)은 설명되는 다양한 액추에이터들 및 센서들의 모든 이동들 및 측정들을 제어한다. 또한, LACU는 장치의 작동에 관련된 의도한 계산들을 구현하는 신호 처리 및 데이터 처리 능력을 포함한다. 도입부 및 청구항들의 용어에서, 이러한 처리 및 제어 기능들의 조합은 단순히 "프로세서" 및 "제어기"라고 지칭된다. 실제로는, 제어 유닛(LACU)이 많은 서브-유닛들의 시스템으로서 실현될 것이며, 각각은 장치 내의 서브시스템 또는 구성요소의 실시간 데이터 취득, 처리 및 제어를 다룬다. 예를 들어, 하나의 처리 서브시스템은 기판 위치설정기(PW)의 서보 제어(servo control)를 전담할 수 있다. 별도 유닛들이 개략 및 미세 액추에이터들, 또는 상이한 축들을 다룰 수 있다. 또 다른 유닛은 위치 센서(IF)의 판독을 전담할 수 있다. 장치의 전체 제어는 이러한 서브-시스템들의 처리 유닛들, 조작자들, 및 리소그래피 제조 공정에 관련된 다른 장치들과 통신하는 중앙 처리 유닛에 의해 제어될 수 있다.
패터닝 공정 배경
도 3은 도 1의 듀얼 스테이지 장치에서 기판(W)의 타겟부들(예를 들어, 다이들)을 노광하는 단계들을 예시한다. 종래의 실행에 따른 공정이 먼저 설명될 것이다.
좌측의 점선 박스 내에는 측정 스테이션(MEA)에서 수행되는 단계들이 있는 한편, 우측은 노광 스테이션(EXP)에서 수행되는 단계들을 나타낸다. 때로는, 기판 테이블들(WTa, WTb) 중 하나가 노광 스테이션에 있는 동안, 다른 테이블은 측정 스테이션에 있을 것이다. 이를 설명하기 위해, 기판(W)이 이미 노광 스테이션으로 로딩되었다고 가정된다. 단계 200에서, 새로운 기판(W')이 도시되지 않은 메커니즘에 의해 장치로 로딩된다. 이 두 기판들은 리소그래피 장치의 스루풋을 증가시키기 위해 병렬로(in parallel) 처리된다.
먼저 새로-로딩된 기판(W')을 참조하면, 이는 장치에서 첫 번째 노광을 위해 새로운 포토 레지스트가 준비된 이전에 처리되지 않은 기판일 수 있다. 하지만, 일반적으로, 설명되는 리소그래피 공정은 일련의 노광 및 처리 단계들 중 단지 하나의 단계일 것이므로, 기판(W')이 이 장치 및/또는 다른 리소그래피 장치들을 이미 여러 번 거쳤으며, 또한 후속 공정들을 겪을 수도 있다. 특히, 패터닝 성능을 개선하는 문제를 위해, 작업은 패터닝 및 처리의 하나 이상의 사이클을 이미 거친 기판에 최적 포커스로 새로운 패턴들이 적용되도록 보장하여야 한다. 이 처리 단계들은 기판에 왜곡들(국부적 높이 편차들)을 점진적으로 도입하며, 이는 만족스러운 포커스 성능을 달성하기 위해서 측정되고 보정되어야 하는 한다. 또한, 국부적 높이 편차들은 기판을 특정 기판 테이블에 대해 클램핑할 때 야기되는 기판의 변형에 의해서도 도입될 수 있다. 이러한 변형은 매우 사소하지만, 극히 고성능이 요구되는 경우 중요하다.
이전 및/또는 후속 패터닝 단계는 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 마크들(P1) 등 및 이미지 센서들(도시되지 않음)을 이용한 정렬 측정들이 기판 테이블(WTa/WTb)에 대한 기판의 정렬을 측정 및 기록하는 데 사용된다. 또한, 기판(W')에 걸친 수 개의 정렬 마크들이 정렬 센서(AS)를 이용하여 측정될 것이다. 이 측정들은 일 실시예에서 "웨이퍼 그리드"를 구축하는 데 사용되며, 이는 공칭 직사각형 그리드에 대한 여하한의 왜곡을 포함한 기판에 걸친 마크들의 분포를 매우 정확히 매핑한다.
단계 204에서, X-Y 위치에 대한 웨이퍼 높이(Z)의 맵이 또한 레벨 센서(LS)를 이용하여 측정된다. 높이 맵은 노광된 패턴의 정확한 포커싱을 달성하기 위해 사용될 것이다.
기판(W')이 로딩된 경우, 레시피 데이터(recipe data: 206)가 수신되었고, 이는 수행될 노광들, 및 또한 앞서 구성된 그리고 이 위에 구성될 패턴들 및 웨이퍼의 특성들을 정의한다. 이러한 레시피 데이터에 202, 204에서 구성되었던 웨이퍼 위치의 측정들, 웨이퍼 그리드 및 높이 맵이 추가되어, 레시피 및 측정 데이터의 완전한 세트(208)가 노광 스테이션(EXP)으로 보내질 수 있다. 아래에 설명되는 바와 같이, 본 명세서에 설명되는 신규한 방법들에서는, 레시피 및 측정 데이터에, 높이 맵이 각각의 기판에 걸쳐 상이한 영역들에서 레벨 센서 신호들로부터 어떻게 산되는지에 영향을 주는 종래 지식이 보충된다.
210에서, 웨이퍼들(W' 및 W)이 스와핑(swap)되어, 측정된 기판(W')이 노광 스테이션(EXP)에 들어가는 기판(W)이 된다. 도 1의 예시적인 장치에서, 이러한 스와핑은 장치 내에서 지지체들(WTa 및 WTb)을 교환함으로써 수행되어, 기판들(W, W')이 이러한 지지체들 상에 정확히 클램핑되고 위치된 채로 유지되고, 기판 테이블들과 기판들 자체 간의 상대 정렬을 보존한다. 따라서, 일단 테이블들이 스와핑되었으면, 투영 시스템(PS)과 기판 테이블(WTb)(전에는 WTa) 간의 상대 위치를 결정하는 것이 노광 단계들의 제어에서 기판(W)(전에는 W')에 대한 측정 정보(202, 204)를 사용하기 위해 필요한 전부이다. 단계 212에서, 마스크 정렬 마크들(M1, M2)을 이용하여 레티클 정렬이 수행된다. 단계 214, 216, 218에서, 스캐닝 동작(motion) 및 방사선 펄스들이 다수의 패턴들의 노광을 완료하기 위해서 기판(W)에 걸쳐 연속 타겟 위치들에 적용된다.
노광 단계들의 수행에 있어서 측정 스테이션에서 얻어진 정렬 데이터 및 높이 맵을 이용함에 의해서, 이러한 패턴들이 의도한 위치들에 대해 또한 동일한 기판에 앞서 놓인 피처들에 대해 정확히 정렬된다. 이제 W"로 표시되는 노광된 기판이 단계 220에서 장치로부터 언로딩되어, 노광된 패턴에 따라 에칭 또는 다른 공정들을 겪게 된다.
고성능 정렬 모델들이 사용되는 경우라도, 제조 오차들이 불가피하게 남는다. 또한, 개별적인 리소그래피 장치가 동일한 기판을 처리하는 다른 장치들과 상이하게 수행될 수 있다. 리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판들이 올바르고 일관성있게(consistently) 노광되기 위해서는, 웨이퍼 표면 상에 존재할 수 있는 오염 및/또는 경사, 후속한 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 성능 파라미터들을 측정하도록 노광된 기판들을 검사하는 것이 바람직하다.
그러므로, 검사 장치, 예를 들어 스캐터로미터는 정렬 센서들(AS)과 독립적으로 기판들의 특성들을 결정하는 데 사용된다. 검사 장치(도 2에 도시되지 않음)는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수 있거나, 독립형 디바이스(stand-alone device)일 수 있다.
레벨 센서 - 배경
도 4a는 리소그래피 장치(LA)에서 레벨 센서(LS)의 작동을 개략적으로 예시한다. 나타내어진 바와 같이, 이는 소스 측 광학기(LSS) 및 검출기 광학기(LSD)를 포함하는 광학 센서이다. 신호 처리는 높이를 측정하는 데 사용가능한 하나 이상의 신호들 S(x,y)를 전달하는 기능을 한다. 레벨 감지를 위한 이러한 광학기들의 세부사항들은 해당 기술 분야에 알려져 있으며, 예를 들어 도입부에 언급된 이전의 공보들에 설명되어 있다. 이들은 본 명세서에서 자세히 설명되지 않을 것이다. 아래에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 본 예시들에 사용되는 방사선은 단색성(monochromatic), 다색성(polychromatic) 및/또는 광대역일 수 있다. 이는 P- 또는 S-편광, 원형 편광, 및/또는 비편광될 수 있다.
작동 시, 소스 측 광학기(LSD)는 기판(W) 상에 입사되는(impinge) 하나 이상의 광 빔들(310)을 생성한다. 기판(W)은 통상적으로 기판 상에 형성되는 상이한 층들(330a, 330b, 330c)을 가지며, 통상적으로는 여기에 예시된 것보다 많은 다수의 층들을 갖는다. 최상부 층은 통상적으로 패턴이 형성될 레지스트일 것이고, 그 아래에는 반사-방지 코팅(anti-reflective coating)이 존재할 것이며, 그 아래에는 상이한 레이아웃들 및 재료들로 형성된 디바이스 피처들의 잠재적으로 다수의 층들이 존재할 것이다. 광 빔(310)은 기판 표면에 의해 반사되고 검출기 측 광학기(LSD)에 의해 검출되어 신호 S(x,y)를 얻으며, 이로부터 기판의 위치 (x,y)에서의 표면 높이의 측정이 도출될 수 있다. 기판에 걸쳐 다수의 위치들에서 높이를 측정함으로써, 높이 맵 h(x,y)이 적합한 프로세서에 의해 얻어질 수 있고, 리소그래피 장치의 포커스 제어(FOC) 작동에 사용될 수 있다.
도 4b는 레벨 센서의 예시적인 스캐닝 절차를 도시한 평면도이다. 레벨 센서가 모든 기판의 처리에 관여되고 높은 스루풋이 요구됨에 따라, 높이가 다수의 측정 지점들(350)에서 병렬로 측정될 수 있도록 다수의 병렬 빔들(310)이 제공된다. 예를 들어, 통상적인 레벨 센서에 5 개 또는 7 개 이상의 스폿들이 존재할 수 있다. 스폿들의 간격은, 예를 들어 2 mm 정도일 수 있다. 화살표(352)는 스캐닝 경로를 나타낸다. 레벨 센서(LS)는 측정 스폿들(350)로 기판을 덮도록 기판 테이블들(WTa, WTb)의 위치설정 시스템들(PW)과 연계하여 작동한다. 레벨 센서(LS)는 전체 웨이퍼의 높이 측정을 얻기 위해 웨이퍼 표면에 걸쳐 여러 번의 스캐닝 절차를 수행한다. Y 방향으로의 샘플링 밀도가 X 방향으로의 샘플링 밀도보다 더 조밀할 수 있으며, 이는 스폿들(350)의 간격에 의해 결정된다. 리소그래피 장치의 스캐닝 작동 시, 패턴이 노광 스테이션(EXP)에 적용될 때, 포커스가 X 방향보다 Y 방향으로 더 세밀하게 제어될 수 있으며, 따라서 추가 측정 밀도가 유용하다. 한편, 어느 방향으로도 과도한 샘플링 밀도가 합리화되지 않는다.
레벨 센서들(LS)은 [측정 스테이션(MEA)에서] 제조 공정 시 각각의 웨이퍼에 대해 전체 높이 매핑 데이터를 제공하는 데 사용될 수 있다. 하지만, 이전에 언급된 바와 같이, 이러한 광학 센서들은 높이 오차들로 바뀔(translate) 수 있는 공정 의존성들을 거칠 수 있다. 또한, 이러한 센서들의 분해능이 제한될 수 있다. 입사 광 빔(310)이 기판의 각각의 부분에 존재하는 재료들 및 패턴들에 따라 복잡한 방식으로 상호작용하기 때문에, 공정 의존성은 레벨 센서에 의해 구성되는 측정들에서 발생한다. 단순한 레벨에서는, 빔이 최상부 표면이라기보다는 기판(330)의 연속 층 계면들에서 다수의 반사 및 굴절을 겪게 된다고 여겨질 수 있다. 결과적으로, 기판(330)을 빠져나가는 다수의 개별 광선들(310a, 310b, 310c)이 상이한 지점들에서 검출기 측 광학기(LSD)에 의해 검출된다. 실제로는, 방사선과 재료들의 상호작용이 더 복잡하며, 구스-푄헨 효과를 포함한다.
이러한 혼합된 신호들로부터 도출된 높이 맵은 모든 지점에서 실제 표면 높이를 정확히 나타낼 수 없다. 또한, 측정된 높이의 오차들은 기판의 이웃하는 영역들 사이에서 상당히 다를 수 있다. 형상(354)은 기판 상의 필드[도 1에서 타겟부들(C)]를 나타낸다. 각각의 필드 내에서, 동일한 패턴들이 각각의 층에 적용되고, 화학적 및 물리적 처리가 적용되어, 제품 피처들을 형성한다. 이러한 처리로 인해, 영역들(356)이 조성(develop)되며, 공정 의존성은 이웃하는 영역과 매우 상이한 특정 기질(character)을 가질 수 있다. 동일한 층들 및 패턴을 갖는 샘플 기판들의 이전 측정들에 기초하여, 도 4a에 나타낸 바와 같이 보정들 C(x,y)를 제공하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, Kahlenberg 외의 논문은 기판의 상이한 영역들에서 측정된 높이 값들에 추가될 오프셋들을 정의하는 "공정 의존 오프셋"의 맵을 도출하기 위해 에어 게이지 센서들의 사용을 기술한다. 하지만, 오프셋 맵은 에어 게이지 측정들의 비용과 노력을 들였을 경우에만 적용가능하다.
추가적으로, 언급된 바와 같이, Y 방향으로의 레벨 센서의 샘플링 분해능이 매우 제한될 수 있으며, X 방향으로의 분해능은 측정 스폿들(350)의 직경 및 간격에 의해 제한된다. 도 4b의 예시에서, 영역(356)의 경계들은 웨이퍼의 스캐닝 시 스폿들(350) 중 하나의 스폿에 속할 수 있다. 그러므로, 예를 들어 코너(358)의 x 및 y-좌표의 '정확한' 값들이 추적가능하지 않을 수 있다; 결과적으로, 형상(356)의 경계들의 X 및 Y 좌표들이 레벨 센서 신호들로부터 추적가능하지 않을 수 있다. 에어 게이지 또는 다른 프로필로미터가 유사하게 제한된 분해능을 가질 것이다.
US 7,265,364(Tuenissen 외)에 설명된 바와 같이, 레벨 센서들은 통상적으로, 예를 들어 스펙트럼의 가시 부분에서 비편광 광대역 방사선으로 작동하며, 사용된 방사선은 비-가시 파장들을 제외하는 의미를 갖지 않고 '광'이라고 지칭될 것이다. US 7,265,364는, 상이한 편광 및/또는 상이한 색(파장)의 광이 선택적으로 사용될 수 있는 필터들이 제공되는 변형된 레벨 센서를 제안한다. 광의 이러한 상이한 기질들 하에서 얻어진 신호들의 비교는, 예를 들어 기판의 상이한 영역들에서 공정-의존적 겉보기 표면 침하의 존재를 나타내는 정보를 얻기 위해 처리될 수 있다. 변형된 센서는 어떤 영역들이 공정 의존성을 거치는지 검출할 수 있지만, 측정된 신호들로부터, 개선된 높이 값들을 얻기 위해 어떤 보정이 적용되어야 하는지는 알 수 없다.
이전 지식에 기초하는 개선된 높이 매핑
상기의 장치들 및 방법들은 포커스 성능의 몇몇 개선들을 제공하지만, 현재의 디바이스들은 훨씬 더 작은 피처들 및 결과적으로 더 개선된 포커스를 요구한다. 본 발명자들은 현재의 리소그래피 시스템이 원칙적으로 기판의 연이은 층(layer after layer)에 적용된 공정들 및 패턴들에 관한 적용가능한 다양한 형태의 이전 지식을 갖는 것을 알아냈다. 이들은 실제로 여하한의 주어진 층에서 레벨 센서 측정들의 공정 의존성에 기여하는 피처들이다. 본 명세서에 따르면, 패터닝 단계에 대한 선도(precursor)로서 이미 적용가능한 이러한 이전 정보는, 추가 측정에 의존하지 않고, 또는 적용가능하다면 추가 측정에 대한 보충으로서, 개선된 높이 맵을 도출하는 데 사용될 수 있다. 공정 이력 정보는, 어떤 물리적 및/또는 화학적 처리 단계들로, 또한 층들 중 어느 것이 적용되었는지를 특정화(specify)한다. 이전에 적용된 층들 각각에 대한 레이아웃 정보는, 예를 들어 GDSII(Graphic Data System) 또는 OASIS와 같은 포맷의 컴퓨터-지원 설계 파일들에 적용가능하다. 레이아웃 파일들에 포함되지 않은 추가 세부사항은 흔히 웨이퍼 시그너처(wafers signature) 및/또는 레티클들의 임계 피처들과 패터닝 방사선 간의 3-차원 상호작용의 수학적 모델링에 의해 얻어진다. 소위, 레티클 모델링을 위한 한 가지 시스템이 P. Liu 외, "Fast 3D thick mask model for full-chip EUVL simulations", Proc. SPIE 8679, Extreme Ultraviolet(EUV) Lithography IV, 86790W (2013년 4월 1일)에 개시되어 있다. 유사하게, 기판에서의 3-차원 상호작용을 모델링하는 시스템이 P. Liu 외, "A full-chip 3D computational lithography framework", Proc. SPIE 8326, Optical Microlithography XXV, 83260A (2012년 2월 21일)에 개시되어 있다. 이러한 기술들을 구현하는 제품들은 BRION Technologies(Santa Clara, California)로부터 이용가능하다.
본 발명은, 리소그래피 장치의 대량-생산 작업들 내에서 레벨 센서들에 의해 기록되는 '실시간' 신호들로부터 높이 맵이 도출되는 방식을 변형하기 위해, 저장된/알려진 공정 이력, 레이아웃 정보 및/또는 수치 시뮬레이션과 같은 이전 지식을 이용함으로써 더 정확한 높이 맵들을 생성하는 방법을 제시한다. 이의 목적은 알려진 기술들보다 높은 정확성 및/또는 높은 공간 분해능으로 포커스 제어를 최적화하는 데 있다. 본 예시에서, 이는 개선된 높이 맵의 계산을 통해 행해진다. 아래에 설명되는 도 10은 이전 지식이 포커스 제어 공정에서 높이 맵의 매체를 통해 간접적으로보다는 직접적으로 적용되는 대안적인 방법을 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 제조 방법의 개략적인 흐름도이다.
단계 400은 오프라인 셋업 절차를 나타낸다. 이전 지식(PK)에 기초하여, 기판의 상이한 영역들에 대한 높이 맵 데이터를 도출하는 데 사용될 하나 이상의 알고리즘들이 정의된다. 이러한 알고리즘들은 레벨 센서로부터의 원래 신호(raw signal)들을 위치 (x,y)에 대한 국부적 높이 정보로 변환하는 함수 A(x,y)로 총칭적으로 나타내어진다. 예를 들어, 제외된 영역들 및 경계 영역들을 포함하는 특정 형태의 알고리즘이 아래의 예시들에 자세히 설명될 것이다. 또한, 셋업 시, 앞서 언급된 Kahlenberg 논문에서 에어 게이지로부터 얻어진 오프셋 맵과 동일한 방식으로, 초기 높이 측정의 도출(derivation) 후 적용될 수 있는 국부적 높이 보정들 C(x,y)가 정의될 수 있다. 실제로, 비-광학 검사 장치(IS)(예를 들어, 에어 게이지 또는 프로필로미터)로부터의 또한 이전 지식(PK)로부터의 정보에 부분적으로 기초하여, 알고리즘들 및 보정들이 정의될 수 있다.
"온라인" 제조 공정의 401에서, 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼)이 리소그래피 장치의 측정 스테이션(MEA) 내로 로딩되고, 402에서 레벨 센서가 도 4a 및 도 4b에 설명된 방식으로 기판에 걸쳐 다수의 위치들에서 기판 표면의 높이에 관련된 측정 신호들 S(x,y)를 얻기 위해 사용된다. 403에서, 프로세서[예를 들어, 제어 유닛(LACU)의 메인 프로세서 또는 높이 매핑 함수와 연계된 별도의 프로세서]가 측정 신호들 S(x,y)를 수신한다. 설명될 특정 실시예들에서, 이러한 신호들 S(x,y)는 이들(상이한 편광 및/또는 파장)을 얻는 데 사용된 방사선의 상이한 기질들에 따라 다수의 버전들에 도달한다.
404에서, 프로세서는 기판에 걸쳐 각각의 위치에 대해 특정화된 알고리즘 A(x,y)에 따라 상기 측정 신호들을 국부적 높이 값들로 전환함으로써 기판의 각 지점에 대한 높이 값들을 도출한다. 언급된 바와 같이, 본 발명은 이 알고리즘이 셋업 단계 400에서 얻어진 이전 지식에 기초하여 기판의 상이한 영역들에서 상이하게 높이 값들을 도출한다고 여긴다. 또한, 알고리즘은 레벨 센서 신호들 S(x,y)의 샘플링 분해능보다 큰 공간 분해능으로 높이 값들을 도출할 수 있다.
상이한 영역들에 대한 상이한 처리의 단순한 예시로서, 알고리즘 A(x,y)는 특정 영역들이 높이의 직접적인 측정으로부터 제외되는 것을 정의할 수 있으며, 이는 극도의 공정 의존성이 원래 신호들 S(x,y)를 이러한 영역들의 높이의 표시자로서 신뢰성없게 만들기 때문이다. 이 신뢰성없는 측정들은 당면한 영역 상에서의 포커싱에 문제가 될 뿐만 아니라, 이웃하는 영역들 상에서의 투영 시스템의 포커싱을 방해할 수 있다. 그러므로, 알고리즘은 지정된 영역으로부터 측정 신호들을 빼고 세고(discount), 하나 이상의 이웃하는 영역들에서 구성되는 측정들에 기초하여 이 영역에 걸쳐 높이 값들의 보간 또는 외삽을 수행한다. 단계 405에서, 적용에 따라 보정 항들이 적용될 수 있다. 이는, 비-광학 센서(IS)에 의한 측정 또는 이전 지식(PK)에 기초하여, 제외된 영역의 보간/외삽 높이 값들에 오프셋을 적용하는 메커니즘일 수 있다.
단계 406에서, 정제된(refined) 고분해능 높이 맵 h(x,y)가 생성되고, 제어 유닛(LACU)로 '전달된다'. 높이 맵은 단계 407에서 기판이 노광 스테이션(EXP)에 있는 동안 투영 시스템의 포커싱을 제어하기 위해 사용된다. 노광 후 단계 408에서 전사된 패턴을 지닌 레지스트 층이 트랙(도 2)에서 현상되고, 이후 새로운 층에 디바이스 피처들을 형성하는 데 요구되는 화학적 및 물리적 공정들을 거친다. 공정 단계들은 적용에 따라 달라질 것이다. 단계 408 후, 디바이스가 완성(409)될 수 있거나, 추가 층들을 패터닝 및 처리(410)하기 위해 단계 401로 되돌아갈 수 있다. 각각의 반복에 대해, 셋업 단계는 상이한 세트의 영역들, 알고리즘들 및 보정들을 정의할 수 있다. 포커스가 중요하지 않은 몇몇 층들에 대해서는, 종래의 방식으로 높이 매핑이 수행될 수 있다.
이전 지식(PK)에 기초한 상이한 영역들 간의 알고리즘 A(x,y) 및 보정들 C(x,y)의 변동은 별도로 적용되고 계산된 수 개의 기여(contribution)들의 조합일 수 있다. 변동들은 점진적이거나 단계적일 수 있다. 예를 들어, 특정 변동이 웨이퍼의 모든 필드 내의 특정 영역들에 적용될 수 있다. 이들은 인트라필드 변동(intrafield variation)으로도 칭해질 수 있고, 특히 기판에 이전에 적용된 하나 이상의 층들의 레이아웃 정보에 기초할 수 있다. 전체 기판에 걸쳐 더 점진적으로 발생하는 다른 변동들이 정의될 수 있다. 인터필드 변동(interfield variation)으로도 칭해질 수 있는 이러한 변동들은, 예를 들어 이전 지식의 공정 이력 정보 부분에 기록된 화학적 또는 물리적 처리의 효과들을 설명하기 위해 정의될 수 있다. 예를 들어, 증착 단계들 그리고 화학적-기계적 폴리싱(CMP)과 같은 단계들은 전체 기판에 걸쳐 일부 재료의 두께 또는 유전 상수 또는 굴절률의 계통적 변동(systematic variation)들을 야기할 수 있다. 이러한 상이한 타입의 원인 및 결과들을 고려하기 위해, 국부적 변동 알고리즘 A(x,y) 및/또는 국부적 보정들 C(x,y)가 별도의 인트라필드 및 인터필드 기여들의 조합으로서 정의될 수 있다. 영역들은 큰 영역들일 필요는 없으며, 요구된다면 개개의 샘플 위치만큼 작을 수 있다.
도 6은 개시된 방법 및 장치의 처리 과정들의 일반화된 구현을 나타내는 개략적 블록도이다. 도면에서, LS는 다수의 원래 신호 S1(x,y) 내지 Sn(x,y)를 생성하는 광학 레벨 센서를 나타내고, 각각은 소스 및/또는 검출기 측에서 상이한 기질에 대응한다. 일 구현에서, 제어기(도시되지 않음)는 앞서 언급된 US 7,265,364에 개시된 바와 같이 소스 측 및/또는 검출기 측에서 이동가능한 필터들을 제어한다. 대안적으로, 병렬 광학 경로들 및 측정 스폿들에 각각 상이한 특성들이 제공될 수 있다. 다시 말해, 광의 상이한 기질들의 검출 및/또는 조명에 대응하는 신호들이 동일한 광 경로를 통한 시분할 다중화(time division multiplexing) 또는 공간 다중화에 의해 얻어질 수 있다.
ALG는 다수의 원래 신호들을 적어도 예비 높이 값들 h'(x,y)로 전환하는 하나 이상의 절차 또는 식(formula)을 나타낸다. COR은 [비-광학 측정들에 기초한 보정 CIS(x,y)를 잠재적으로 포함하는] 하나 이상의 국부적 보정 함수 C(x,y)를 적용하여 최종 높이 맵 h(x,y)를 얻는 절차를 나타낸다. 전환 및/또는 보정 방식은 이전 지식(PK)의 하나 이상의 요소들에 기초하여 기판의 상이한 영역들에서 상이하다. 영역들은 이들의 좌표 위치 (x,y)에 의해 쉽게 정의되지만, 때로는 반경 및/또는 극 좌표에 의해 이들을 정의하는 것이 편리할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 영역에서, 원래 데이터 신호들 중 첫 번째 신호는 국부적 높이 값들을 계산하기 위한 기저(basis)로서 선택될 수 있는 한편, 원래 신호들의 또 다른 신호는 제 2 영역에서 선택된다. 대안적으로, 수 개의 원래 신호들의 가중된 조합(weighted combination)이 제 1 및 제 2 영역들에서 높이를 계산하는 데 사용될 수 있지만, 상이한 영역들에서는 상이하게 가중될 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 전환은 이웃하는 영역에서 얻어진 원래 신호들로부터 계산된 높이 값들로부터 보간 또는 외삽에 의해 행해질 수 있다. 대안적으로, 보간은, 보간된 신호들로부터 높이 값들로 전환하기 전에, 원래 신호들의 도메인에서 행해질 수 있다.
보정 단계 COR을 참조하면, IS는 에어 게이지, 프로필로미터 등과 같은 추가 비-광학 검사 장치들의 선택적 사용을 나타낸다. 소환 비-광학 센서(recall non-optical sensor)들이 적은 수의 웨이퍼 샘플들의 특정 필드들의 실제 높이를 명확히 측정하는 데 이용될 수 있지만, 이러한 센서들은 리소그래피 장치 내에 적용가능하지 않고, 및/또는 모든 기판의 모든 위치에서 작동가능하지 않다. 이후, 수 개의 샘플 필드들 및 기판들 상에서 비-광학 센서들로 얻어진 신호들은 광학 레벨 센서(LS)로 얻어진 신호들과 비교될 수 있고, 보정들 CIS(x,y)를 계산하는 데 사용될 수 있다. 이러한 보정들은 높이 값들이 이웃하는 영역들 간의 외삽 또는 보간에 의해 계산되어야 하는 영역들에 특히 유용할 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, x 및 y의 공간 분해능은 전달된 높이 맵 h(x,y)에서 이것이 원래 S(x,y)에 있는 것보다 클 수 있다. 이에 관련된 보간 및/또는 업-샘플링(up-sampling)은 예비 높이 값들 h'(x,y)로의 전환 이전에, 동안에, 또는 이후에 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 처리 절차의 예시적인 특정 구현을 예시한다. 이 예시에서, 원래 신호들 S1 내지 SN의 각각은 각각의 알고리즘 A1 내지 AN에 의해 전환되어 대응하는 후보 높이 값들 h1 내지 hN을 생성한다. 알고리즘들 A1 내지 AN은 필드 또는 기판에 걸쳐 위치 (x,y)에 따라 달라지지 않으며, 이는 단순한 처리를 위해 구성된다. 한편, 선택 신호 SEL(x,y)는 이전 지식(PK)에 기초하여 생성되어, 후보 높이 값들 h1 내지 hN 중 상이한 하나가 기판의 여하한의 영역에서 사용을 위해 선택될 수 있다. INT로 표시된 또 다른 선택은, 레벨 센서 신호들 중 어느 하나를 이용하는 대신 보간을 수행하기 위해 영역에 대해 선택될 수 있다. 보정들 C(x,y) 및 CIS(x,y)는 투영 시스템의 포커스를 제어하는 높이 맵을 전달하기 위해 이전에 적용될 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 다른 구현들이 가능하다. 영역들 간의 높이 맵 h(x,y)의 도출을 변동시키는 함수가 원래 신호 S로부터 높이로의 전환으로 및/또는 높이로의 전환 후에 적용된 보정들로 구현될 수 있음을 유의한다. 원칙적으로, 이는 높이로의 전환 전에 원래 신호들의 사전-처리의 변동들을 또한 구현할 수 있다.
개선된 높이 매핑의 예시적인 적용
도 8은 도 4b를 소환하며, 기판(W) 상의 다양한 필드들(354)에 걸친 예시적인 스캐닝 절차를 도시한다. 도 4b에서와 동일한 참조 부호가 동일한 피처들 또는 사건(event)들을 나타낸다. 각각의 필드(354) 내에, 3 개의 구별되는 영역들이 셋-업 단계(400)에서 정의된다. 필드의 대부분은 제 1 영역(560)을 구성한다. 제 2 및 제 3 영역들(561 및 562)이 앞서 설명된 바와 같이 이전 지식에 기초하여 정의된다. 이 영역들은, 특정 패턴들 및/또는 처리 단계들이 도 4에 도시된 리소그래피 방법의 이전 반복들에 적용된 필드의 일부분들에 대응한다. 레벨 센서(LS)는 x 및 y의 각 위치에 대해 다수 원래 신호 S(x,y)를 얻기 위해 경로(352)를 따라 하나 이상의 스캔을 실행한다.
도 9는 도 8에서 라인 X-X'를 따른 필드(354)를 통한 최하부에서의 상세 단면도이다. 그 위에, 본 방법의 처리 단계들의 다양한 신호들 및 데이터 값들이 그래프들에 개략적으로 예시되며, 모두 동일 X 축에 대해 정렬된다. 라인(566)은 영역들(560 및 561) 간의 경계를 표시한다. S로 표시된 축을 갖는 그래프는 위치 X의 함수로서 예시적인 3 개의 원래 데이터 신호들 S1, S2, S3를 나타낸다. 각각의 신호는 2 개의 영역들(560, 561)에서의 상이한 값들 간의 단차 변화(step change)를 나타낸다. 하지만, 이러한 단차들 중 어느 단차가 존재한다면, 어느 것이 영역들 간의 표면 높이의 실제 변화를 나타내는지, 또한 어느 것이 그들의 상이한 광학 특성들의 아티팩트(artifact)인지가 레벨 센서에 의해 알려지지 않으며, 이는 영역들 중 하나 또는 다른 하나에 겉보기 표면 침하를 야기한다. 또한, 이러한 그래프들에 예시된 바와 같이, 광학 레벨 센서(LS)의 제한된 분해능으로 인해, 경계의 영역에서의 값들 간의 단차 변화가 신호들 S에서 매우 불분명하다(rather indistinct). 영역(561)의 선명한 경계의 정확한 x 좌표가 레벨 센서 신호 S1(x,y)로부터 추적가능하지 않을 수 있으며, 이는 경계(566) 주위의 영역(567)에서 매우 불분명하다. 특히, 3D NAND 디바이스들과 같은 현재의 고밀도 회로를 이용하면, 실제로 매우 상당한 높이 단차들이 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이아웃의 이전 지식 및 기판의 다른 특성들은, (a) 어떤 신호 또는 신호들의 조합이 각 영역의 높이 정보를 얻는 데 사용되어야 하는지 특정화하기 위해, (b) 높은 공간 분해능으로, 영역들의 경계가 정확히 그려져야 하는 곳을 정의하기 위해 사용된다. 도 7의 예시적인 구현을 이용하면, 선택 신호 SEL(x,y)가 [이전 지식(PK)에 기초하여] 정의된다고 추정하여, 제 1 영역(560) 내의 지점들에서 제 1 전환된 높이 값 h1(x,y)를 선택하고, 제 2 영역(561) 내의 지점들에서 제 2 전환된 높이 값 h2(x,y)를 이용한다. 경계 영역(568)은 광학 레벨 센서(LS)의 알려진 낮은 공간 분해능 및 경계(566)의 알려진 위치에 따라 경계의 부근에 정의된다. 경계 영역(568)의 좌측에, 신호들 S1으로부터 계산된 높이 값들 h1(x,y)이 화살표(1)에 의해 개략적으로 나타내어진 바와 같이 출력 높이 맵 데이터 h(x,y)를 생성하는 데 사용된다. 경계 영역(568)의 우측에, 신호 S2로부터 도출된 높이 값들 h2(x,y)가 출력 높이 맵 데이터[화살표(2)]를 생성하는 데 사용된다. 알려진 경계의 양측 거리를 연장시키는 경계 영역(568)에서는, 측정 신호들(S)이 사용되지 않는다. 대신, 제 1 영역들에서 경계로부터 먼 위치들에서 측정된 높이 값들은 좌측[화살표(3)]으로부터 경계 영역(568) 내로 레이아웃 정보(GDS, OASIS 등)로부터 높은 정밀도로 알려진 경계(566)의 위치까지 외삽되고, 제 2 영역(561)에서 경계(566)로부터 먼 위치들에서 측정된 높이 값들은 우측[화살표(4)]으로부터 경계 영역(568) 내로 경계(566)의 위치까지 외삽된다. 이후, 출력 높이 맵은 원래 측정 신호들보다 훨씬 더 큰 샘플링 밀도를 가질 수 있으며, 이 더 높은 분해능 높이 맵은 레이아웃 정보로부터 도출된 고분해능 정보 및 다른 이전 지식으로 생성될 수 있다.
보정 항들은 앞서 설명된 바와 같이(도 9에는 도시되지 않음) h(x,y)에서의 최종 높이 측정을 얻기 위해 적용될 수 있다. 특정한 예시로서, 영역들 중 하나 또는 다른 하나에서의 높이 맵 데이터가 비-광학 센서들을 이용하여 얻어진 보정 항으로 변형될 수 있다. 대안적인 예시로서, 비-광학 측정들에 기초한 보정들을 적용하는 알려진 방법들에 기초하여, 레이아웃 정보와 같은 이전 지식은 단순히 보정된 영역들의 경계들을 더 정밀하게 위치시키는 데 사용될 수 있다.
제 3 영역(562)에 관해, 이전 지식은 또 다른 알고리즘을 특정화하여 높이 값들을 계산하는 데 사용될 수 있거나, 이는 높이 맵 데이터가 주변 제 1 영역(560)에서 측정된 값들 사이에 보간될 제외된 영역일 수 있다.
도 4b에 예시된 바와 같이, 이후 표준 스루풋 레벨들에서 전체 웨이퍼의 측정 시 얻어진 레벨 센서 측정들만을 단지 이용하여, 정제된 높이 맵들이 새롭게 적용된 패턴의 포커싱 FOC를 개선하는 데 사용될 수 있다. 방사선의 스캐닝 슬릿 또는 몇몇 다른 시스템을 이용하든지 간에 노광 단계는 필드의 모든 부분을 독립적으로 포커싱할 수 없음을 이해할 것이다. 통상적으로, 달성된 포커스는 높이 측정들의 이동 평균에 기초한 타협(compromise)이다. 포커스 제어에 사용되는 높이 맵의 생성을 변형시키기 위해 추가 정보를 이용하면, 이 평균은 모든 위치들이 사용가능한 초점심도(depth of focus) 내에 있도록 만들어질 수 있다. 이미 설명된 바와 같이, 이전 지식은 포커싱이 중요하지 않은 및/또는 측정된 높이가 신뢰가능하지 않은 영역들에서 구성된 측정들을 식별하는 데 사용될 수 있다. 변형된 높이 맵은 이러한 측정들이 평균화 공정에서 (전체적으로 또는 부분적으로) 무시되도록 보장함에 따라 임계 영역들에서의 포커스를 향상시킨다.
이전 지식에 기초한 개선된 포커스 제어
도 10은, 높이 맵의 계산을 변형시키는 것에 추가하여 또한 이의 대안으로서, 높이 맵이 포커스를 제어하는 데 사용되는 방식에 영향을 주기 위해 이전 지식이 사용되는 대안적인 예시를 나타낸다. 도 10의 공정은 도 5에 예시된 공정과 매우 유사하며, 다시 자세히 설명되지 않을 것이다. 마찬가지로, 이의 목적은 모든 위치들이 사용가능한 초점심도 내에 있도록 포커스 제어의 전체 함수에 이전 지식을 이용하는 데 있다. 이전의 예시(도 5)에서, 이는 높이 맵 데이터가 생성되는 방식을 변형한 후, 종래의 포커스 제어 공정에 변형된 높이 맵을 사용함으로써 행해진다. 도 10의 예시에서, 노광 단계(407) 내에서 포커스 제어 함수 407a는 이전 지식에 기초하여 변형된다.
나타낸 예시에서, 이전 지식에 기초하여 높이 가중 마스크 M(x,y)가 생성되며, 이는 포커스 제어 공정이 높이 맵 데이터를 사용하는 방식을 변형한다. 또한, 이 예시에서 높이 맵 데이터는 이전 지식을 참조하여 계산될 수 없거나 계산될 수 있다. [다시 말해, 단계들(404, 405)은 선택적이다.] 높이 가중 마스크는 위치 (x,y)의 어레이 또는 다른 함수이며, 이의 값은 최적 포커스를 계산할 때 그 위치에서 높이 맵 데이터 h(x,y)에 얼마나 큰 가중이 주어지는 지를 결정한다. 따라서, 예를 들어 높이 가중 마스크 M(x,y)는 단순 이원 함수(binary function)일 수 있어, '0'은 대응하는 높이 맵 엔트리가 포커스 제어에 의해 무시되게 할 것이다. 이러한 방식으로, 함수 M(x,y)에 인코딩된 이전 지식은 포커싱이 중요하지 않은 및/또는 측정된 높이가 신뢰가능하지 않은 영역들에서 구성된 측정들을 식별하는 데 사용될 수 있다. 변형된 포커스 제어 단계 407a는 이러한 측정들이 평균화 공정에서 무시되도록 보장함에 따라, 임계 영역들에서의 포커스를 향상시킨다. 단순 이원 함수 대신, 더 세밀한 제어를 위해 다중값의(multi-valued) 가중 함수가 사용될 수 있다. 따라서, 최적 포커스를 계산할 때, 포커스는 제 1 및 제 2 영역들에서 상이하게 높이 맵 데이터를 가중하도록 배치된다. 이 목적을 위해 제 1 및 제 2 영역들은 큰 영역들일 필요는 없으며, 요구된다면 개개의 샘플 위치만큼 작을 수 있다. 높이 가중 함수에 추가적으로 또는 대안적으로, 이전 지식이 포커싱의 제어에 영향을 주는 데 사용되는 또 다른 방식은 포커스 높이 오프셋일 수 있다. 앞서 설명된 국부적 높이 보정 C(x,y)와 유사하게, 이는 높이 맵 데이터로부터 계산된 포커스 높이에 추가될, X-Y 위치에 의존적인 오프셋일 것이다.
포커싱의 제어 시 신뢰가능하지 않은 측정 신호들의 영향을 감소시키기 위해 높이 가중 마스크 M(x,y) 또는 다른 포커스 보정이 적용되는 경우, 이전 지식은 일반적으로 기판에 이전에 적용된 레이아웃 및/또는 처리의 지식일 것이다. 적용되는 패턴의 중요하지 않은 부분들에 대한 국부적 높이 값들의 영향을 감소시키기 위해 높이 가중 마스크 또는 다른 포커스 보정이 적용되는 경우, 적용되는 이전 지식은 현재 층의 레이아웃 정보로부터 도출될 가능성이 높다. 조합된 마스크 또는 보정을 통해 또는 함께 적용된 각각의 마스크/보정들을 통해, 두 가지 타입의 변동이 단일 실시예에 적용될 수 있음은 물론이다.
여하한의 리소그래피 장치에서 중요한 실시간 공정인 포커스 제어 공정 407a이 방해되지 않으며, 높이 맵 데이터의 기존 매체를 통해 개선된 포커스가 달성된다는 것이 도 5의 방법의 장점일 수 있다. 한편, 도 10의 방법은 포커스의 더 직접적인 최적화를 허용할 수 있다. 도 10에 예시된 바와 같이, 두 가지 타입의 공정이 함께 사용될 수 있다.
결론
결론적으로, 본 발명은 리소그래피 제조 공정 시 개선된 포커싱 및 개선된 패터닝 성능을 가능하게 하는 방법들을 제공한다. 본 방법은 '비 광학' 센서들에 의해 구성된 추가 측정들에 의존하지 않고 광학 센서들의 오차들을 연산적으로(computationally) 보정한다. 하지만, 이 신규한 방법은 비-광학 메트롤로지에 대한 향상으로서 구현될 수 있다. 또한, 신규한 방법은 리소그래피 시스템의 하드웨어의 변화를 요구하지 않으며, 입력 데이터로서, 리소그래피 제조 공정 시 이미 측정되고 저장된 데이터를 이용한다. 상기 방법은 더 정확한 높이 맵들(단순히 임계 피처들의 더 최적 포커싱을 달성하기 위해 변형된 높이 맵들을 의미함)을 생성하는 단계, 및/또는 높이 맵 데이터가 실제 포커스 제어 공정에 사용되는 방식을 변형시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 앞서 설명된 바와 같은 높이 맵 데이터를 이용하여 리소그래피 장치를 제어하는 방법들을 구현하는 기계-판독가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 이용하여 구현될 수 있다. 이 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어 도 2의 제어 유닛(LACU) 또는 몇몇 다른 제어기 내에서 실행될 수 있다. 또한, 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 제공될 수 있다.
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 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.
특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들에 대해 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 구성 및 변형들은 본 명세서에 나타낸 교시 및 안내에 기초하여, 기재된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 예시에 의한 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 교시 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항들 및 그 균등물들에 따라서만 정의되어야 한다.
본 발명은 번호가 매겨진 조항들로서 나타낸 다음의 실시형태들을 더 포함한다:
1. 광학 투영 시스템을 이용하여 기판 상으로 패턴을 적용하는 리소그래피 장치에서, 상기 장치는:
- 상기 패턴을 적용하기 전에, 기판에 걸쳐 다수의 위치들에서 기판 표면의 높이에 관련된 측정 신호들을 얻도록 작동가능한 광학 레벨 센서;
- 상기 측정 신호들을 기판에 걸쳐 모든 위치에 대한 국부적 높이 값들로 전환함으로써 기판의 높이 맵을 도출하는 프로세서; 및
- 상기 패턴을 적용할 때, 상기 높이 맵을 이용하여 상기 투영 시스템의 포커싱을 제어하도록 배치되는 제어기를 포함하고,
상기 프로세서 및 제어기는, 기판에 적용되는 처리에 관한 정보를 이용하여 기판의 적어도 제 1 및 제 2 영역들을 정의하고, 상기 측정 신호들이 영역들 간의 투영 시스템의 포커싱을 제어하는 데 사용되는 방식을 변동시키도록 더 배치된다.
2. 조항 1에서, 상기 프로세서는 상기 측정 신호들에 제 1 계산을 적용함으로써 상기 제 1 영역의 상기 국부적 높이 값들을 도출하고, 상기 측정 신호들에 제 2 계산을 적용함으로써 상기 제 2 영역의 상기 국부적 높이 값들을 도출하도록 배치된다.
3. 조항 2에서, 상기 광학 레벨 센서는 상이한 특성들의 방사선을 이용하여 복수의 측정 신호들을 얻도록 작동가능하고, 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들이 사용되는 방식은 상기 제 1 및 제 2 계산들 간에 상이하다.
4. 조항 3에서, 상이한 특성들의 상기 방사선은 상이한 편광들의 방사선을 포함한다.
5. 조항 3 또는 4에서, 상이한 특성들의 상기 방사선은 상이한 파장들의 방사선을 포함한다.
6. 조항 1 내지 5 중 어느 하나에서, 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 이전에 패터닝된 하나 이상의 층들의 레이아웃 정보를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 영역들의 경계들을 정의하는 데 사용된다.
7. 조항 6에서, 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 이전에 패터닝된 상기 하나 이상의 층들의 제 1 및 제 2 영역들의 재료 특성들에 관한 정보를 포함한다.
8. 조항 6 또는 7에서, 상기 레이아웃 정보는 상기 레벨 센서의 공간 정밀도보다 큰 공간 정밀도로 상기 경계들을 정의하는 데 사용된다.
9. 조항 1 내지 8 중 어느 하나에서, 상기 프로세서는 제 1 영역의 위치들에서 얻어진 측정 신호들로부터 기판의 상기 제 1 영역의 상기 국부적 높이 값들을 도출하고, 이웃하는 제 1 영역에서 얻어진 측정 신호들로부터의 외삽에 의해 상기 제 2 영역의 상기 국부적 높이 값들을 도출하도록 배치된다.
10. 조항 1 내지 9 중 어느 하나에서, 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 이전에 패터닝된 하나 이상의 층들의 레이아웃 정보를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 영역들 간의 경계를 잇는(span) 제 3 영역을 정의하는 데 사용되며, 상기 프로세서는 상기 제 1 영역의 이웃하는 위치들에서 얻어진 측정 신호들로부터의 외삽에 의해 상기 제 3 영역의 제 1 부분의 상기 국부적 높이 값들을 도출하고, 상기 제 2 영역의 이웃하는 위치들에서 얻어진 측정 신호들로부터의 외삽에 의해 상기 제 3 영역의 제 2 부분의 상기 국부적 높이 값이 도출하도록 배치된다.
11. 조항 1 내지 10 중 어느 하나에서, 상기 제어기는 투영 시스템의 포커싱을 제어할 때 상이한 영역들에서 상이하게 상기 높이 맵 데이터를 이용하도록 배치된다.
12. 조항 11에서, 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 현재 패터닝되는 층의 레이아웃 정보를 포함하고, 상기 상이한 영역들의 경계들을 정의하는 데 사용된다.
13. 조항 11 또는 12에서, 상기 제어기는 상기 투영 시스템의 포커싱을 제어할 때 상이한 영역들에서의 높이 맵 데이터에 상이한 가중들을 적용하도록 배치된다.
14. 디바이스 제조 방법에서, 디바이스는 기판 상의 다수의 층들에 형성되고, 각각의 층을 형성하기 위해 상기 방법은 기판 상으로 패턴을 적용하는 단계, 및 적용된 패턴에 따라 디바이스 피처들을 형성하기 위해 기판이 하나 이상의 화학적 및/또는 물리적 처리 단계들을 거치는 단계를 포함하며, 상기 층들 중 적어도 하나에 대해 상기 패턴을 적용하는 단계는:
- 광학 레벨 센서를 이용하여, 기판에 걸쳐 다수의 위치들에서 기판 표면의 높이에 관련된 측정 신호들을 얻는 단계;
- 상기 측정 신호들을 기판에 걸쳐 모든 위치에 대한 국부적 높이 값들로 전환함으로써 기판의 높이 맵을 도출하는 단계; 및
- 상기 패턴을 적용하기 위해 투영 시스템의 포커싱을 제어하도록 상기 높이 맵을 이용하는 단계를 포함하고,
높이 맵을 도출하는 단계 및 높이 맵을 이용하는 단계 중 하나 또는 둘 모두는, 기판의 적어도 제 1 및 제 2 영역들을 정의하고, 상기 측정 신호들이 영역들 간의 투영 시스템의 포커싱을 제어하는 데 사용되는 방식을 변동시키기 위해, 기판에 적용되는 처리에 관한 정보를 이용하여 수행된다.
15. 조항 14에서, 상기 국부적 높이 값들은 상기 제 1 영역에서 상기 측정 신호들에 제 1 계산을 적용함으로써, 또한 상기 제 2 영역에서 상기 측정 신호들에 제 2 계산을 적용함으로써 도출된다.
16. 조항 15에서, 상기 광학 레벨 센서는 상이한 특성들의 방사선을 이용하여 복수의 측정 신호들을 얻는 데 사용되고, 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들이 사용되는 방식은 제 1 및 제 2 계산들 간에 상이하다.
17. 조항 16에서, 상이한 특성들의 상기 방사선은 상이한 편광들의 방사선을 포함한다.
18. 조항 16 또는 17에서, 상이한 특성들의 상기 방사선은 상이한 파장들의 방사선을 포함한다.
19. 조항 14 내지 18 중 어느 하나에서, 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 이전에 패터닝된 하나 이상의 층들의 레이아웃 정보를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 영역들의 경계들을 정의하는 데 사용된다.
20. 조항 19에서, 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 이전에 패터닝된 상기 하나 이상의 층들의 제 1 및 제 2 영역들의 재료 특성들에 관한 정보를 더 포함한다.
21. 조항 19 또는 20에서, 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 패터닝 디바이스 및 기판 중 하나 또는 둘 모두와 방사선 간의 3-차원 상호작용 모델링으로부터 얻어진 정보를 더 포함한다.
22. 조항 14 내지 21 중 어느 하나에서, 상기 높이 맵을 이용하는 단계는 투영 시스템의 포커싱을 제어할 때 상이한 영역들에서 상이하게 상기 높이 맵 데이터를 이용하도록 수행된다.
23. 조항 22에서, 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 현재 패터닝되는 층의 레이아웃 정보를 포함하고, 상기 상이한 영역들의 경계들을 정의하는 데 사용된다.
24. 조항 22 또는 23에서, 상기 투영 시스템의 포커싱을 제어할 때 상이한 영역들에서의 상기 높이 맵 데이터에 상이한 가중들이 적용된다.
25. 일시적 또는 비-일시적 매체에 저장된 기계 판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에서, 명령어들은 프로그램가능한 프로세서가 조항 1 내지 13 중 어느 하나에 따른 장치의 프로세서 및/또는 제어기 기능들을 구현하도록 유도한다.

Claims (15)

  1. 광학 투영 시스템을 이용하여 기판 상으로 패턴을 적용하는 리소그래피 장치에 있어서,
    - 상기 패턴을 적용하기 전에, 상기 기판에 걸쳐 다수의 위치들에서 기판 표면의 높이에 관련된 측정 신호들을 얻도록 작동가능한 광학 레벨 센서;
    - 상기 측정 신호들을 상기 기판에 걸쳐 모든 위치에 대한 국부적 높이 값들로 전환함으로써 상기 기판의 높이 맵을 도출하는 프로세서; 및
    - 상기 패턴을 적용할 때, 상기 높이 맵을 이용하여 상기 투영 시스템의 포커싱을 제어하도록 배치되는 제어기를 포함하고,
    상기 프로세서 및 상기 제어기는, 상기 기판에 적용되는 처리에 관한 정보를 이용하여, 상기 기판의 적어도 제 1 및 제 2 영역들을 정의하고, 상기 측정 신호들이 영역들 간의 상기 투영 시스템의 포커싱을 제어하는 데 사용되는 방식을 변동시키도록 더 배치되는 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 측정 신호들에 제 1 계산을 적용함으로써 상기 제 1 영역의 상기 국부적 높이 값들을 도출하고, 상기 측정 신호들에 제 2 계산을 적용함으로써 상기 제 2 영역의 상기 국부적 높이 값들을 도출하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 레벨 센서는 상이한 특성들의 방사선을 이용하여 복수의 측정 신호들을 얻도록 작동가능하고, 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들이 사용되는 방식은 상기 제 1 및 제 2 계산들 간에 상이한 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 이전에 패터닝된 하나 이상의 층들의 레이아웃 정보를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 영역들의 경계들을 정의하는 데 사용되는 리소그래피 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이아웃 정보는 상기 레벨 센서의 공간 정밀도보다 큰 공간 정밀도로 상기 경계들을 정의하는 데 사용되는 리소그래피 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 1 영역의 위치들에서 얻어진 측정 신호들로부터 상기 기판의 상기 제 1 영역의 상기 국부적 높이 값들을 도출하고, 이웃하는 제 1 영역에서 얻어진 측정 신호들로부터의 외삽(extrapolating)에 의해 상기 제 2 영역의 상기 국부적 높이 값들을 도출하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 투영 시스템의 포커싱을 제어할 때, 상이한 영역들에서 상이하게 상기 높이 맵 데이터를 이용하도록 배치되는 리소그래피 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 현재 패터닝되는 층의 레이아웃 정보를 포함하고, 상기 상이한 영역들의 경계들을 정의하는 데 사용되는 리소그래피 장치.
  9. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    상기 디바이스는 기판 상의 다수의 층들에 형성되고, 각각의 층을 형성하기 위해 상기 방법은 기판 상으로 패턴을 적용하는 단계, 및 적용된 패턴에 따라 디바이스 피처들을 형성하기 위해 상기 기판이 하나 이상의 화학적 및/또는 물리적 처리 단계들을 거치는 단계를 포함하며, 상기 층들 중 적어도 하나에 대해, 상기 패턴을 적용하는 단계는:
    - 광학 레벨 센서를 이용하여, 상기 기판에 걸쳐 다수의 위치들에서 기판 표면의 높이에 관련된 측정 신호들을 얻는 단계;
    - 상기 측정 신호들을 상기 기판에 걸쳐 모든 위치에 대한 국부적 높이 값들로 전환함으로써 상기 기판의 높이 맵을 도출하는 단계; 및
    - 상기 패턴을 적용하기 위해 투영 시스템의 포커싱을 제어하도록 상기 높이 맵을 이용하는 단계를 포함하고,
    상기 높이 맵을 도출하는 단계 및 상기 높이 맵을 이용하는 단계 중 하나 또는 둘 모두는, 상기 기판의 적어도 제 1 및 제 2 영역들을 정의하고, 상기 측정 신호들이 영역들 간의 투영 시스템의 포커싱을 제어하는 데 사용되는 방식을 변동시키기 위해, 상기 기판에 적용되는 처리에 관한 정보를 이용하여 수행되는 디바이스 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 국부적 높이 값들은, 상기 제 1 영역에서 상기 측정 신호들에 제 1 계산을 적용함으로써, 또한 상기 제 2 영역에서 상기 측정 신호들에 제 2 계산을 적용함으로써 도출되는 디바이스 제조 방법.
  11. 제 1015 항에 있어서,
    상기 광학 레벨 센서는 상이한 특성들의 방사선을 이용하여 복수의 측정 신호들을 얻는 데 사용되고, 상기 제 1 및 제 2 측정 신호들이 사용되는 방식은 제 1 및 제 2 계산들 간에 상이한 디바이스 제조 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 이전에 패터닝된 하나 이상의 층들의 레이아웃 정보를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 영역들의 경계들을 정의하는 데 사용되는 디바이스 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 이전에 패터닝된 상기 하나 이상의 층들의 제 1 및 제 2 영역들의 재료 특성들에 관한 정보를 더 포함하는 디바이스 제조 방법.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 높이 맵을 이용하는 단계는, 상기 투영 시스템의 포커싱을 제어할 때, 상이한 영역들에서 상이하게 상기 높이 맵 데이터를 이용하도록 수행되는 디바이스 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판에 적용되는 처리에 관한 상기 정보는 현재 패터닝되는 층의 레이아웃 정보를 포함하고, 상기 상이한 영역들의 경계들을 정의하는 데 사용되는 디바이스 제조 방법.
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