KR20190130070A - 리소그래피 장치 교정 방법 - Google Patents
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Abstract
제 1 기판(2002)은 리소그래피 장치에 의해 복수의 제 1 필드(2004)에 가해지는 교정 패턴을 갖는다. 추가 기판(2006, 2010)은 복수의 추가 필드(2008, 2012)에 가해지는 교정 패턴을 갖는다. 복수의 다른 필드는 다른 크기 및/또는 형상 및/또는 위치를 갖는다. 교정 측정은 패터닝된 기판(2002, 2006, 2010)에 대해 수행되고, 다음 기판에 제품 패턴을 가할 때 장치를 제어하는데에 사용되는 교정을 얻기 위해 사용된다. 2개 이상의 다른 치수를 갖는 필드(2004, 2008, 2012)에서 장치의 성능을 나타내는 측정 데이p타는 데이타베이스(2013)에 함께 수집되고, 새로운 크기에 대해 장치를 교정하는데에 필요한 정보를 합성하기 위해 사용된다. 교정 데이타는 다른 스캔 및 스텝 방향에 대해서도 얻어진다.
Description
본 출원은 2015년 6월 18일에 출원된 EP 출원 15172798.9 및 2015년 12월 16일에 출원된 EP 출원 15200409.9의 우선권을 주장하며, 이들 EP 출원은 전체적으로 본원에 참조로 관련되어 있다.
본 발명은 리소그래피 장치, 특히, 리소그래피 장치용 교정 방법 및 이러한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 장치 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 공정은 기판, 일반적으로 기판이 타겟부 상으로 원하는 패턴을 가하는 공정이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)를 제조할 때 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클이라고도 하는 패터닝 장치를 사용하여, IC의 개별 층에 형성될 회로 패턴을 발생시킬 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 필드(예컨대, 제품 다이의 일부분, 하나 또는 수개를 포함함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 일반적으로 기판에 제공되어 있는 방사선 민감성 재료(레지스트)의 층 상으로 이미징하여 이루어진다. 기판을 가로질러 연속적인 타겟부에 패턴을 반복하기 위해 스텝핑 및/또는 스캐닝 이동이 포함될 수 있다. 또한, 패턴을 기판 상으로 임프린팅하여 패턴을 패터닝 장치로부터 기판에 전사할 수 있다. 이하의 예의 설명에서, "노광"이라는 용어는 광학 이미징에 제한하거나 임프린팅을 배제함이 없이 필드 또는 기판에 패턴을 가하는 단계를 말한다.
리소그래피 장치의 중요한 성능 파라미터는 오버레이(overlay) 에러이다. 이 에러(종종 간단히 "오버레이"라고 함)는 이전의 층에 형성된 피쳐(feature)에 대한 정확한 위치에 제품 피쳐를 배치할 때의 에러이다. 다바이스 구조가 작아짐에 따라, 오버레이 사양은 더 엄격해지고 있다. 오버레이는 본 개시에서 성능 파라미터의 주 예로서 사용될 것이지만, 여기서 개시된 개념과 기술은 원리적으로 다른 성능 파라미터의 측정 및 개선에도 적용될 수 있다. 리소그래피 공정의 성능 파라미터의 예는 임계 치수(CD), CD 균일성 등을 포함한다.
현재, 오버레이 에러는 예컨대 US2012008127A1에 기재되어 있는 발전된 공정 제어(APC) 및 예컨대 US2013230797A1에 기개되어 있는 웨이퍼 정렬 모델과 같은 방법에 의해 제어되고 교정된다.
리소그래피 장치 내에서, 웨이퍼 정렬 모델은 편리하게는 기판에 제공되어 있는 정렬 마크의 측정에 근거하여 가해진다. 측정은 모든 패터닝 작업의 예비 단계로서 리소그래피 장치에 의해 이루어진다. 정렬 모델은 웨이퍼의 비선형 왜곡을 교정하기 위해 더 높은 차수의 모델을 포함할 수 있다. 정렬 모델은 다른 측정 및/또는 패터닝 작업 중의 열변형과 같은 계산된 효과를 고려하기 위해 확장될 수 있다.
작업 중에, 발전된 공정 제어는 리소그래피 장치의 성능을 안정화시킬 수 있지만, 처음으로 양호한 성능을 얻기 위해, 일반적으로 작업시 임의의 중단 후에 장치의 교정을 수행하는 것이 필요하다. 교정은 대체로 (ⅰ) 장치를 사용하는 것, (ⅱ) 장치의 성능을 측정하는 것, 및 (ⅲ) 측정된 성능에서 관찰된 에러에 근거하여 장치를 제어하여 에러를 교정하고 다음 제조에서 성능을 개선하는 것을 포함한다. 가능한 최고의 성능을 달성하기 위해, 많은 개별적인 변수를 측정하고 고려해야 한다.
그러한 변수의 일 예로서, 일부 에러는 각 필드 내의 위치에 따라 계통적으로 재발하는 "필드내" 에러로 분류될 수 있다. 다른 에러는 전체적으로 기판 상의 위치에 따라 계통적으로 재발하는 "필드간" 에러로 분류될 수 있다. 또한, 특정 필드에서의 오버레이는 모들 필드를 효율적으로 노광시키기 위해 리소그래피 장치에 의해 사용되는 특정한 스캐닝 방향 및/또는 스텝핑 방향에 달려 있다. 그러므로 제품 필드 크기 및/또는 노광 시퀀스의 변경은 장치의 성능을 변화시킬 수 있다. 따라서, 현재의 최고의 성능을 얻을려면, 제품 패턴(필드 크기)이 각 변화에 대해 또는 심지어는 새로운 노광 시퀀스 또는 새로운 그리드 위치 설정이 사용되더라도, 리소그래피 장치의 새로운 교정이 필요하다. 교정은 장치 내에서 사용될 수 있는 각 척(chuck)(기판 지지부)에 대해 개별적으로 수행될 수 있다. 교정 중에 생산은 중단된다. 이는 리소그래피 장치의 생산 처리량을 직접 감소시킨다. 장치가 동일한 제품을 제조하기 위해 오랜 기간 동안 사용되면, 손실된 처리량이 허용될 수 있다. 그러나, 다른 때에는, 리소그래피 장치는 고객의 요구에 따라 날마다 또는 시간마다 많은 다른 제품 레이아웃을 제조하기 위해 사용된다. 비교적 적당한 수의 개별 레이아웃에 대해서도 각 개별 레이아웃 또는 시퀀스에 대해 장치를 재교정하는 것은 실행하기 어려운데, 이는 생산 처리량을 상당히 감소시키기 때문이다.
그러므로, 리소그래피 장치를 교정하는데에 걸리는 시간을 줄이는 것이 바람직하다. 추가로, 리소그래피 장치의 특정한 운동으로 인한 오버레이 에러를 줄여 리소그래피 장치의 정확도를 개선하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 리소그래피 장치 교정 방법이 제공되는데, 이 교정 방법은,
리소그래피 장치에 의해 하나 이상의 기판에 가해진 복수의 제 1 필드에 대한 제 1 측정 데이타를 제공하는 단계 - 복수의 제 1 필드 각각은 제 1 레이아웃을 가짐 -;
리소그래피 장치에 의해 하나 이상의 기판에 가해진 하나 이상의 복수의 추가 필드에 대한 추가 측정 데이타를 제공하는 단계 - 하나 이상의 복수의 추가 필드 각각은 상기 제 1 레이아웃과 다른 레이아웃을 가짐 -;
상기 제 1 측정 데이타와 추가 측정 데이타에 근거하여 예측 함수를 생성하는 단계; 및
상기 예측 함수에 대한 입력으로서 제품 레이아웃을 사용하여, 적어도 제품 레이아웃을 갖는 복수의 제 1 제품 필드에 대한 데이타 세트를 결정하는 단계를 포함한다.
기판에 제품 패턴을 가할 때, 데이타 세트를 직접 또는 간접적으로 사용하여, 리소그래피 장치가 사용할 교정 파라미터를 얻을 수 있다. 제품 필드는 제 1 필드 치수 및 추가의 필드 치수와는 다른 제품 필드 치수를 가질 수 있다. 제품 필드는 대안적으로 또는 추가적으로 복수의 제 1 필드 및 복수의 추가 필드의 필드에 대해 변이된 위치를 가질 수 있다. 제품 필드 치수 및/또는 위치가 교정 필드 치수와 다른지에 상관 없이, 제품 필드 치수에 특정적인 교정 파라미터가 얻어질 수 있다.
일 특정 실시 형태에서, 예측 함수는 리소그래피 장치의 오버레이 성능을 예측하고, 제품 레이아웃을 사용해 기판 상의 제품 필드에 제품 패턴을 가할 때 오버레이를 교정하기 위해 사용된다.
교정 파라미터의 세트는 정렬 모델을 위한 파라미터일 수 있다.
본 방법은 결정된 데이타를 사용하여, 제품 기판 상의 복수의 필드에 제품 패턴을 가하기 위해 리소그래피 장치를 제어할 때 사용되는 교정 파라미터를 구하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은, 제품 필드 레이아웃을 갖는 필드에서 기판에 제품 패턴을 가할 때, 교정 파라미터를 사용하여 리소그래피 장치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 예측 함수는 필드간 기여 및 필드내 기여에 대해 개별적으로 얻어진다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 다른 특정한 노광 시퀀스에 대한 성능을 예측하기 위해 사용될 수 있는 예측 함수가 얻어진다. 예컨대, 스캐닝형 패터닝 작업에서, 특정 예측 함수가 주어진 노광 시퀀스에서 그 필드에 패턴을 가하기 위해 사용되는 스캐닝 및 스텝핑 방향에 특정적인 필드에 대한 성능을 예측할 수 있다. 예측은, 그 필드 크기 또는 그 노광 시퀀스를 사용하여 실제 교정 기판이 제조되었는지에 상관 없이 예측이 얻어질 수 있다.
본 발명은 또한 리소그래피 장치를 사용하여 기판에 제품 패턴을 가하여 디바이스를 제조하는 방법을 더 제공하는 바, 리소그래피 장치는, 위에서 또는 아래의 실시 형태에서 제시된 본 발명의 양태에 따른 방법으로 얻어진 교정 파라미터를 사용하여 제품 레이아웃을 갖는 필드에 제품 패턴을 가한다.
본 발명은 또한 데이타 처리 장치가 위에서 또는 아래의 실시 형태에서 제시된 본 발명의 양태에 따른 교정 방법을 실행하게 해주는 기계 판독 가능한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 더 제공한다.
본 발명의 이들 및 추가 특징은 이하의 예에 대한 상에한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다.
이제, 본 발명의 실시 형태를 개략적인 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 설명할 것이며, 도면에서 대응하는 참조 번호는 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 반도체 장치를 위한 제조 설비를 형성하는 리소그래피 장치를 다른 장치와 함께 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 교정 방법의 원리를 나타낸다.
도 3은 도 2의 방법에 사용 가능한 교정 패턴의 일 예를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 교정 방법의 흐름도이다.
도 5는 도 4의 방법에서 제 1 노광 시퀀스로 리소그래피 장치로 패터닝되는 교정 기판의 개략도이다.
도 6은 도 4의 방법에서 4개의 다른 노광 시퀀스로 교정 기판에 교정 패턴을 가하는 것을 도시한다.
도 7은 도 4의 방법에서 4개의 교정 패턴으로부터 다른 서브세트의 측정 데이타를 추출하는 것을 도시한다.
도 8은 도 4에 도시되어 있는 방법의 추정 단계를 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 2의 교정 방법의 용례를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 교정 방법의 원리를 나타낸다.
도 3은 도 2의 방법에 사용 가능한 교정 패턴의 일 예를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 교정 방법의 흐름도이다.
도 5는 도 4의 방법에서 제 1 노광 시퀀스로 리소그래피 장치로 패터닝되는 교정 기판의 개략도이다.
도 6은 도 4의 방법에서 4개의 다른 노광 시퀀스로 교정 기판에 교정 패턴을 가하는 것을 도시한다.
도 7은 도 4의 방법에서 4개의 교정 패턴으로부터 다른 서브세트의 측정 데이타를 추출하는 것을 도시한다.
도 8은 도 4에 도시되어 있는 방법의 추정 단계를 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 2의 교정 방법의 용례를 나타낸다.
본 발명의 실시 형태를 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시 형태가 실행될 수 있는 일 예시적 환경을 제공하는 것이 교육적이다.
도 1에서 참조 번호 "200"은 고 부피 리소그래피 제조 공정을 실행하는 산업적 제조 설비의 일부분인 리소그래피 장치(LA)를 나타낸다. 본 예에서, 제조 공정은 반도체 웨이퍼와 같은 기판에 반도체 제품(집적 회로)를 제조하도록 되어 있다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 이 다양한 공정에서 상이한 종류의 기판을 처리하여 다양한 제품을 제조할 수 있다. 반도체 제품의 제조는 순전히 오늘날 큰 상업적 중요성을 갖는 일 예로서 사용된다.
리소그래피 장치(또는 간략히 "리소 툴(litho tool)"(200)이라고 함) 내에서, 측정 스테이션(MEA)이 참조 번호 "202"로 나타나 있고 또한 노광 스테이션(EXP)이 참조 번호 "204"로 나타나 있다. 제어 유닛(LACU)이 참조 번호 "206"으로 나타나 있다. 이 예에서, 각 기판은 측정 스테이션 및 노광 스테이션에 들어가 그 기판에 패턴이 가해지게 된다. 예컨대, 광학 리소그래피 장치에서, 투영 시스템이 사용되어, 조질된 방사선 및 투영 시스템을 사용하여 패터닝 장치(MA)로부터 제품 패턴을 기판 상으로 전사하게 된다. 이는 방사선 민감성 레지스트 재료의 층에 패턴의 이미지를 형성하여 행해진다.
여기서 사용되는 용어 "투영 시스템"은, 사용되는 노광 방사선 또는 침지액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자에 적절한 굴절형, 반사형, 반사 굴절형, 자기적, 전자기적 및 정전 광학 시스템 또는 이것들의 임의의 조합을 포함한 어떤 종류의 투영 시스템이라도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 패터닝 장치(MA)는 마스크 또는 레티클일 수 있고, 이는 패터닝 장치에 의해 전달되거거나 반사되는 방사선 비임에 패턴을 부여하게 된다. 잘 알려져 있는 작업 모드는 단계적 모드 및 스캐닝 모드를 포함한다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 투영 시스템은 기판 및 패터닝 장치를 위한 지지 및 위치 잡기 시스템과 상호 협력하여, 기판을 가로질러 있는 많은 필드에 원하는 패턴을 줄 수 있다. 고정 패턴을 갖는 레티클 대신에, 프로그램가능한 패터닝 장치가 사용될 수 있다. 방사선은 예컨대 심자외선(DUV) 또는 극자외선(EUV) 파대역에 있는 전자기 방사선을 포함할 수 있다. 본 개시는 예컨대 전자 비임을 사용하는 다른 종류의 리소그래피 공정, 예컨대 임프린트 리소그래피 및 직접 쓰기 리소그래피에도 적용될 수 있다.
리소그래피 장치의 제어 유닛(LACU)는, 기판(W) 및 레티클(MA)을 받고 패터닝 작업을 실행하는 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 운동 및 측정치를 제어한다. LACU는 또한 장치의 작업과 관련된 원하는 계산을 실행하기 위해 신호 처리 및 데이타 처리 용량을 포함한다. 실제로, 제어 유닛(LACU)은 많은 하위 유닛의 시스템으로 되어 있고, 각 하위 유닛은 장치 내의 서브시스템 또는 구성 요소의 실시간 데이타 획득, 처리 및 제어를 취급한다.
노광 스테이션(EXP)에 있는 기판에 패턴이 가해지기 전에, 다양한 예비 단계가 수행될 수 있도록 그 기판은 측정 스테이션(MEA)에서 처리된다. 이 예비 단계는 레벨 센서를 사용하여 기판의 표면 높이를 맵핑하고 또한 정렬 센서를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 정렬 마크는 명목상 규칙적인 그리드 패턴으로 배치된다. 그러나, 마크를 만들 때의 부정확성 및 기판의 처리 전반에 걸쳐 그 기판의 변형으로 인해 마크는 이상적인 그리드에서 벗어나게 된다. 따라서, 기판의 위치 및 배향을 측정하는 것에 추가로, 장치가 제품 피쳐(feature)를 정확 위치에서 매우 높은 정확도로 인쇄하려면, 정렬 센서는 실제로 기판 영역을 가로질러 많은 마크의 위치를 측정해야 한다. 장치는 2개의 기판 테이블을 갖는 소위 이중 스테이지형일 수 있고, 각 테이블은 제어 유닛(LACU)에 의해 제어되는 위치 잡기 시스템을 갖는다. 한 기판 테이블 상의 일 기판이 노광 스테이션(EXP)에서 노광되고 있을 때, 다양한 예비 단계가 수행될 수 있도록, 다른 기판이 측정 스테이션(MEA)에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있다. 그러므로 정렬 마크의 측정은 매우 시간 소비적이고, 2개의 기판 테이블이 제공됨으로써 장치의 처리량이 실질적으로 증가될 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션 및 노광 스테이션에 있을 때 위치 센서(IF)가 그 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없으면, 제 2 위치 센서가 제공되어, 양 스테이션에서 기판 테이블의 위치를 추적할 수 있다. 이 예에서 리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa, WTb) 및 2개의 스테이션(노광 스테이션 및 측정 스테이션)을 갖는 소위 이중 스테이지형이고, 기판 테이블이 그 두 스테이션 사이에서 교환될 수 있다.
제조 설비 내에서, 장치(200)는, 장치(20))에 의한 패터닝을 위해 기판(W)에 광감성 레지스트 및 다른 코팅을 가하기 위한 코팅 장치(208)를 또함 포함하는 "리소 셀" 또는 "리소 클러스터"의 일부분을 형성한다. 장치(200)의 출력 측에서, 노광된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해 베이킹 장치(210) 및 현상 장치(212)가 제공되어 있다. 이들 모든 장치 사이에서, 기판 취급 장치는 기판을 지지하고 기판을 한 장치에서 다른 장치로 전달하게 된다. 이들 장치(종종 총칭하여 트랙이라고 함)는 트랙 제어 유닛의 제어를 받으며, 트랙 제어 유닛 자체는 관리 제어 시스템(SCS)의 제어를 받으며, 이 관리 제어 시스템은 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 또한 제어한다. 따라서,다른 장치들을 작동시켜 처리량과 처리 효율을 최대화할 수 있다. 관리 제어 시스템(SCS)은 레시피 정보(R)를 받는데, 이 정보는 각각의 패턴화된 기판을 생성하기 위해 수행되는 단계들의 규정을 상세히 제공한다.
일단 패턴이 가해져 리소 셀에서 현상되면, 패턴화된 기판(220)은 "222, 224, 226"으로 표시되어 있는 것과 같은 다른 처리 장치에 전달된다. 일반적인 제조 설비에서 다양한 처리 단계가 다양한 장치에 의해 실행된다. 예들 들면, 이 실시 형태에서 장치(222)는 엣칭 스테이션이고, 장치(224)는 엣칭 후 어닐링 단계를 수행한다. 추가의 물리적 및/또는 화학적 처리 단계들이 추가 장치(226) 등에서 이루어진다. 실제 장치를 만들기 위해, 재료 증착, 표면 재료 특성의 수정(산화, 도핑, 이온 주입 등), 화학-기계적 연마(CMP) 등과 같은 많은 종류의 작업이 요구될 수 있다. 실제로 장치(226)는 하나 이상의 장치에서 수행되는 일련의 다른 처리 단계들을 나타낼 수 있다. 다른 예를 들면, 리소그래피 장치에 의해 주어지는 전구(precursor) 패턴에 근거하여 다수의 더 작은 피쳐를 만들기 위해 다수의 자기 정렬(self-aligned) 패터닝을 실행하기 위한 장치 및 처리 단계들이 제공될 수 있다.
잘 알려져 있는 바와 같이, 반도체 장치의 제조에서는, 적절한 재료와 패턴을 갖는 장치 구조를 기판 상에 층별로 형성하기 위해 그러한 처리가 많이 반복된다. 따라서, 리소 클러스터에 도달하는 기판(230)은 새롭게 준비된 기판일 수 있고, 또는 이 클러스터 또는 다른 클러스터에서 사전에 완전히 처리된 기판일 수 있다. 유사하게, 요구되는 처리에 따라, 장치(226)를 떠나는 기판(232)은 동일한 리소 클러스터에서 다음 패터닝 작업을 위해 복귀될 수 있거나, 다른 클러스터에서의 패터닝 작업에 보내질 수 있거나, 또는 다이싱(dicing) 및 패키징을 위해 보내지는 마무리된 제품일 수 있다.
제품 구조의 각 층은 다른 세트의 처리 단계를 필요로 하고, 각 층에 사용되는 장치(226)는 완전히 다른 종류일 수 있다. 또한, 장치(226)에 의해 가해질 처리 단계가 대형 설비에서 명목상 동일한 경우에도, 다른 기판에 대해 단계(226)를 수행하기 위해 병렬로 작동하는 여러 개의 동일한 기계가 있을 수 있다. 이들 기계 간의 셋업 또는 폴트의 작은 차이는, 그것들이 다른 기판에 다른 방식으로 영향을 줌을 의미한다. 엣칭(장치(222))과 같은, 각 층에 대해 비교적 공통적인 단계 조차도, 명목상 동일하지만 처리량을 최대화하기 위해 병렬로 작동하는 여러 개의 엣칭 장치에 의해 실행될 수 있다. 실제로, 더욱이, 다른 층들은 엣칭될 재료의 상세 및 예컨대 이방성 엣칭과 같은 특별한 요건에 따라 다른 엣칭 공정, 예컨대, 화학적 엣칭, 플라즈마 엣칭을 필요로 한다.
방금 언급한 바와 같이, 이전의 그리고/또는 다음 공정은 다른 리소그래피 장치에서 수행될 수 있고, 심지어는 다른 종류의 리소그래피 장치에서도 수행될 수 있다. 예컨대, 분해능 및 오버레이와 같은 파라미터에 있어 매우 까다로운, 장치 제조 공정 내의 일부 층들은 덜 까다로운 층 보다 더 발전된 리소그래피 도구에서 수행될 수 있다. 그러므로, 일부 층들은 침지형 리소그래피 도구에서 노광되고, 다른 층들은 "건식" 도구에서 노광된다. 일부 층들은 DUV 파장에서 작동하는 도구에서 노광되고, 다른 층들은 EUV 파장의 방사선을 사용하여 노광된다.
리소그래피 장체에 의해 노광되는 정확하게 또한 일정하게 노광되도록 하기 위해서는, 노광된 기판을 검사하여, 다음 층들 사이의 오버레이 에러, 선 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, 리소 셀(LC)이 위치되어 있는 제조 설비는, 리소 셀에서 처리된 기판(W) 중의 일부 또는 전부를 받는 측정 시스템을 또한 포함한다. 측정 결과는 관리 제어 시스템(SCS)에 직접 또는 간접적으로 제공된다. 에러가 검출되면, 동일한 뱃치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분히 금방 또한 신속하게 측정이 행해질 수 있다면, 다음 기판에 대한 노광에 조절이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판은 수율을 개선하기 위해 제거되어 재가공될 수 있거나, 또는 폐기되어, 결함이 있는 것으로 알려져 있는 기판에 대한 추가 처리의 수행을 피하게 된다. 기판 중의 단지 일부의 타겟 부분만이 결함이 있는 경우에는, 양호한 타겟 부분에 대해서만 추가 노광을 수행할 수 있다.
도 1에 나타나 있는 측정 시스템은 측정 장치(240)를 포함하는데, 이 측정 장치는 제조 공정 내의 원하는 단계에서 제품의 파라미터를 측정하기 위해 제공된다. 현대의 리소그래피 제조 설비에 있는 측정 스테이션의 일반적인 예는 산란계, 예컨대 각도 분해능 산란계 또는 분광 산란계이고, 장치(222)에서의 엣칭 전에, 현상된 기판(220)의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 측정 장치(240)를 사용하여, 예컨대, 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 중요한 성능 파라미터가 현상된 레지스트에서의 특정된 정확도 요건을 만족하는지를 판단할 수 있다. 엣칭 단계 전에, 현상된 레지스트를 제거하고 기판(220)을 리소 클러스터를 통해 재처리할 수 있다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 장치(240)에서 얻은 측정 결과(242)를 사용하여, 관리 제어 시스템(SCS) 및/또는 제어 유닛(LACU)(206)이 시간에 따라 작은 조절을 하고 그리하여 제품이 사양에서 벗어나 재작업을 필요로 하는 위험을 최소화함으로써, 리소 클러스터에서 패터닝 작업의 정확한 성능을 유지할 수 있다. 물론, 측정 장치(240) 및/또는 다른 측정 장치(나타나 있지 않음)를 사용하여, 처리된 기판(232, 234) 및 들어오는 기판(230)의 특성을 측정할 수 있다.
잘 알려져 있는 바와 같이, 일회의 노광으로 가해지는 패턴은 헌번에 기판의 작은 부분만 덮게 되며, 일반적으로 동일한 패턴이 기판에 반복적으로 가해져, 기판의 용량 및 제조 설비 전체를 충분하게 사용할 수 있다. 패턴이 가해지는 부분을 "필드"라고 하며, 이 필드의 최대 크기는 광학 투영 장치의 시야 및 장치의 설계의 다른 제약에 의해 제한된다. 한편, 최대 필드 크기에 딱 맞는 다이를 모든 제품이 필요로 하는 것은 아니다. 기판의 허비되는 공간은 제조 설비를 구축하고 운전시키기 위한 비용의 관점에서 허용되지 않으며, 그래서 각 제품에 대해, 최대 크기 보다 작은 특정 크기와 형상이 일반적으로 선택될 것이다. 스캐닝 작업 모드의 예에서, 리소그래피 장치가 더 짧은 스캔 길이 및/또는 더 짧은 스텝 크기로 작동하도록 제어되어, 기판 영역이 특정 크기와 형상의 필드로 최적으로 채워지는 것을 보장할 수 있다.
서두에서 설명한 바와 같이, 오버레이 또는 다른 성능 파라미터 면에서 최적의 성능을 얻기 위해, 개별적인 리소그래피 장치에 의해 교정 패턴이 가해진 하나 또는 수개의 기판에 대해 일 세트의 교정 측정이 수행된다. 교정 패터닝 작업은 제품 기판의 처리량에 영향을 준다. 이와 관련한 일 특정한 문제는, 특정한 리소그래피 장치의 오버레이 성능이 다른 제품 및 레이아웃에 대해서는 달라질 거라는 것이다. 예컨대 일부 레이아웃은 다른 필드 크기를 갖는다. 작업자는 각기 다른 필드 크기를 잦는 여러 개의 제품에 대해 동일한 리소그래피 도구룰 사용하고자 할 수 있다. 필드 크기가 변하지 않더라도, 노광 공정의 다른 파라미터, 예컨대, 그리드 레이아웃으로 필드의 노광에 사용되는 상하 및 좌우 운동의 시퀀스 및/또는 기판에 대한 그리드의 위치가 변할 수 있다. 그러므로, 최선의 성능을 얻기 위해서는, 제품의 제조를 시작하기 전에, 각 제품 및 각 그리드 레이아웃에 특정적인 교정을 수행하는 것이 필요할 수 있다. 이러면, 교정 공정의 시간과 비용이 크게 증가하게 된다.
도 2는 본 개시의 일 양태에 따른 예시적인 교정 방법의 원리를 나타낸다. 제 1 기판(2002)은 복수의 제 1 필드(2004)에 가해져 있는 교정 패턴을 가지고 있다. 본 예에서, 기판은, 동일한 크기와 간격을 갖는 복수의 필드에 교정 패턴이 가해져 있는 교정 기판이다. 제 2 기판(2006)은 복수의 필드(2008)에 가해져 있는 교정 패턴을 가지고 있다. 제 3 기판(2010)은 복수의 필드(2012)에 가해져 있는 교정 패턴을 가지고 있다. 본 예는 전용의 교정 패턴 및 전용의 교정 기판을 설명하지만, "교정 패턴" 및 "교정 기판" 이라는 용어는 교정 목적으로 실제 제품 패텬을 사용하는 것을 배제하는 것은 아니다.
도 2에서 보는 바와 같이, 제 1, 제 2 및 제 3 기판에 있는 필드(2004, 2008, 2012)는 다른 크기와 형상을 갖는다. 각 필드는 예컨대 Y 방향 높이 및 X 방향 폭을 갖는다(이들 용어는 기판 면에 있는 패턴의 외양만 말하는 것이고, 지구 또는 중력에 대한 높이를 말하는 것은 아님을 이해할 것이다). 다시 말해, 제 1 기판에 있는 각 필드(2004)는 제 1 세트의 필드 치수를 가지며, 제 2 기판에 있는 각 필드는 제 1 세트의 고유한 필드 치수를 가지며, 그리고 제 3 기판에 있는 각 필드는 제 3 세트의 고유한 필드 치수를 갖는다. 기판(2002, 2006, 2010)은 도 2에서 개별적인 기판으로서 나타나 있는데, 이는 편리한 실시 형태일 수 있다. 다른 필드 크기를 갖는 패턴을 가함에 있어서 장치의 성능이 개별적으로 측정될 수 있다면, 원리적으로, 다른 필드 크기가 단일 기판에 혼합될 수 있다. 한 기판에 대해 복수의 측정치를 얻기 위한 방법을 아래에서 더 상세히 설명하도록 한다.
위에서 언급한 바와 같이, 필드의 최대 크기는 리소그래피 장치의 설계에 의해 결정된다. 도시되어 있는 예에서, 기판(2002) 상의 필드(2004)는 이 최대 필드 크기를 갖는다. 따라서, 더 작은 필드를 사용하여 일반적으로 특정 제품을 설계하고 레이아웃할 수 있다. 필드(2008)는 "짧고 두꺼운" 크기와 형상을 가지며, 반면 필드(2012)는 "높고 얇은" 크기와 형상을 갖는다. 예시적인 방법은 3개의 세트의 필드 치수에 한정되지 않고, 최선의 성능을 얻기 위해 1개, 2개, 4개, 5개 이상의 다른 크기 및 형상을 사용하는 것이 바람직할 수 있다(다른 예에서는, 필드 크기는 변하지 않을 것이고, 또는 성능은 다른 관심 파라미터에 대해서 만큼 필드 크기에 민감하지 않을 수 있음).
여기서 개시된 방법에서, 교정 측정을 패턴화된 기판(2002, 2006, 2010)에 대해 수행하고 사용하여, 제품 패턴을 다음 기판에 가헐 때 리소그래피 장치를 제어할 때 사용하기 위한 교정을 얻을 수 있다. 그러나, 본 방법에서, 제품의 필드의 모든 다른 크기와 형상에 대해 교정 기판 및 측정이 준비되어 있는 것은 아니다. 오히려, 2개 이상의 다른 치수를 갖는 필드(필드(2004, 2008, 2012))에서 장치의 성능을 나타내는 측정 데이타가 데이타베이스(2013)에 함께 수집되어 있고, 이 측정 데이타를 사용하여, 새로운 크기에 대해 장치를 교정하는데에 필요한 정보를 합성할 수 있다. 다른 필드 크기를 갖는 교정 기판의 측정치의 데이타베이스로부터 예측 함수(2014)가 구해지는데, 그들 필드 크기에 특정적인 물리적 교정 패턴 및 측정치를 만들 필요 없이 그 예측 함수를 사용하여 제품 필드 크기에 특정적인 교정을 얻을 수 있다. 예측 함수를 사용하여, 특정한 제품 필드 크기와 형상을 갖는 제품 패턴을 가할 때 리소그래피 장치의 성능을 시뮬레이션할 수 있다.
일 예로서, 제품 기판을 위한 설계된 제품 필드 레이아웃은 다수의 필드(2016)를 포함한다. 이 예에서, 각 필드는 필드(2004, 2008, 2012)의 치수와는 다른 특정 세트의 필드 치수를 갖는다. 설계된 제품 필드 레이아웃은 예측 함수(2015)에 대한 입력으로 사용된다. 예측 함수의 결과적인 출력은, 제품 필드 크기를 사용하여 기판을 패터닝할 때 리소그래피 장치의 성능을 예측하기 위한 특정한 성능 모델(2018)이다. 예측된 거동은 리소그래피 장치에서 교정 모델, 예컨대 오버레이 성능을 개선하기 위한 정렬 모델을 위힌 입력으로서 사용될 수 있다. 도 1의 측정 장치(240)를 사용하여 측정을 할 수 있다. 측정 데이타는 데이타(242)로서 데이타베이스(2014)(관리 제어 시스템 내에 있음에 전달되거나, 또는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU) 내에 있을 수 있다). 어떤 경우든, 제어 유닛(LACU)은 때가 되면, 특정 성능 모델에 의해 예측된 성능 에러를 교정하는데에 필요한 정보를 받게 되고, 이 정보를 사용하여, 제품 필드를 실제 제품 기판 상에 노광할 때의 성능을 개선할 수 있다.
가해질 교정은 (적어도 가장 간단한 수준에서는) 특정 성능 모델에서 예측된 에러의 역(inverse)이다. 따라서, 예측 함수(2015)가 먼저 예측의 형태로 출력을 전달하거나(그리고 이는 교정 파라미터로 변환되어야 함) 또는 필요한 교정 파라미터를 직접 전달하게 된다. 대개 이는 어떤 형태의 데이타가 제어 유닛 및 그의 서브시스템에 의해 취급되기에 가장 쉬운가에 달려 있다. 예측된 성능 모델 및/또는 교정 파라미터는 다른 소스(예컨대, 안정성 모듈, 기판 처리 이력 등)로부터 온 교정과 조합되어 완전한 교정 세트를 얻을 수 있다. 물론, 개별 기판에 대해, 제어 유닛은 또한 노광 직전에 측정 스테이션(MEA)에서 정렬 센서 및 레벨 센서에 의해 취해진 측정에 근거하는 정렬 모델을 사용한다.
전술한 바와 같이, 본 방법의 일 실시 형태에 따른 교정 측정은 하나 이상의 교정 기판에 가해지는 복수의 교정 패턴에 대해 수행된다. 도 3은 예시적인 교정 기판(302)을 나타낸다. 이 기판은 다수의 필드(304)로 분할될 수 있고, 각 필드에는 교정 패턴(306)이 가해져 있다. 이 교정 패턴은 리소그래피 장치에 특정한 교정 패터닝 장치를 제공하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 실제 제품 설계는 교정에 사용될 수 있는 피쳐를 포함한다. 일 예에서, 타겟 패턴은 각 필드를 가로질러 그리드 패턴으로 일정하게 이격되어 타겟 영역(308)에 위치되어 있는 오버레이 타겟을 포함한다. 확대된 삽입도에 도시되어 있는 바와 같이, 각 타겟 영역(308)은 복수의 개별 타겟(310, 312, 314, 316 등)을 포함한다. 이들 타겟은 영역(308)의 일반적인 위치에 유지되면서 작은 양으로 서로 오프셋되어 있다. 이렇게 오프셋을 갖는 다수의 타겟을 제공하는 것은, 동일한 기판에서 또한 실질적으로 동일한 위치에서 다수의 노광 및 다수의 오버레이 측정을 수행할 수 있기 위한 것이다. 오프셋은 예컨대 수십 미크론으로 측정될 수 있고, 필드 크기는 수십 밀리미터로 측정된다.
오버레이 타겟의 경우, 각 개별적인 타겟은 일반적으로 아래 층에 있는 하부 마크 및 본 리소그래피 장치에서 형성될 상부 마크를 포함한다. 하부 마크는 동일한 리소그래피 장치 또는 다른 리소그래피 장치를 사용하여 형성되어 있을 수 있다. 교정 패턴을 가하는 동안에. 각 타겟 영역(308)에서 상부 마크가 특정한 하부 마크 위에 가해진다. 예컨대, 일 특정한 교정 패터닝 작업에서, 상부 마크(310a)는 하부 마크 (310b) 위에 가해질 수 있다. 교정 측정 동안에, 상부 타겟 마크와 하부 타겟 마크 사이의 오버레이 에러가 측정된다. 오버레이 에러로 인해, 마크들은 X 방향과 Y 방향 중의 한 방향 또는 양 방향으로 정렬 불량이 될 수 있다.
각 개별 타겟 내에, 단일 구조 타겟에서 X 및 Y 방향 모두의 측정을 가능하게 해주는 피쳐가 일반적으로 제공될 수 있고, 또는 X 및 Y 방향의 오버레이를 별도로 측정하기 위한 다른 피쳐가 복합 타겟에 제공될 수 있다. 도면에는, 단지 예시의 목적으로 간단한 " 박스 내 박스" 타겟으로서 각 타겟이 나타나 있다. 타겟은 사실 이미지 기반 오버레이 측정에 적합한 "박스 내 박스" 형이고, 그러나, 현대의 기술에 따르면, 타겟은 격자이고, 잘 알려져 있는 방식으로 회절 기반 오버레이로 측정된다. 이미지 피쳐와 격자 피쳐 모두를 갖는 하이브리드 타겟이 사용될 수 있다. 정확한 종류의 타겟과 사실 측정 방식이 실제적인 문제이다. 언급한 바와 같이, 오러베이는 측정될 수 있는 유일한 성능 파라미터인 것은 아니고, 관심 파라미터에 적절하다면, 다른 종류의 타겟 및 다른 측정 기술이 적용될 수 있다.
일 예로서, 오버레이 타겟 영역(308)에 있는 각 특정한 타겟은 다른 필드 크기를 사용하여 연속적인 노광 중에 개별적으로 적용될 수 있다. 아래에서 더 설명하는 바와 같이, 예측 함수(2015)는 주어진 필드 크기에 대해 필드간 변화 및 필드내 변화를 고려하는 성능 모델 및 교정 파라미터를 발생시킬 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 예측 함수(2015)는 다른 스캐닝 방향 및/또는 스텝핑 방향과 관련된 성능의 미묘한 변화를 고려하는 성능 모델 및 교정 파라미터를 발생시킬 수 있는 것이 더 바람직할 수 있다. 다시 말해, 최선의 성능을 얻기 위해 특정한 노광 시퀀스, 특정한 필드 크기 및 형상에 특정적인 교정이 바람직하다.
따라서, 일 예에서, 타겟(310)은, 제 1 세트의 필드 치수 및 제 1 조합의 스캔 및 스텝 방향을 사용하여 제 1 패터닝 작업 중에 형성될 수 있다. 유사하게, 타겟(312)은 제 1 세트의 필드 치수 및 제 2 조합의 스캔 및 스텝 방향을 사용하여 동일한 필드에서 제 2 패터닝 작업 중에 형성될 수 있다. 타겟(314)은, 제 1 세트의 필드 치수 및 제 3 조합의 스캔 및 스텝 방향을 사용하여 제 3 패터닝 작업 중에 형성될 수 있다. 타겟(316)은 제 1 세트의 필드 치수 및 제 4 조합의 스캔 및 스텝 방향을 사용하여 제 4 패터닝 작업 중에 형성될 수 있다. 이렇게 해서, 4 세트의 측정 데이타가 하나의 기판으로부터 수집될 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 이들 4 세트의 측정 데이타를 사용하여, 예측 함수를 개발할 수 있다. 적절한 설계로, 모든 교정 마크를 다수의 노광으로 동일한 레지스트에 적용할 수 있다. 대안적으로, 하나가 코팅, 노광 및 현상의 4개의 사이클을 만들 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 오버레이 타겟 영역 내의 타겟은 다른 필드 치수를 사용하여 연속적인 노광 중에 적용될 수 있다. 이의 가능 여부는 교정 패턴의 설계에 달려 있다. 데이타베이스(2014)를 위한 측정 데이타를 얻기 위해 3개의 다른 필드 크기를 갖는 예를 사용하면, 각 영역(308) 내의 12개의 타겟은 3개의 고유한 필드 치수(2004, 2008, 2012) 각각에 대해 4 세트의 측정 데이타가 수집될 수 있게 해줌을 알 것이다.
일반적으로, 당업자라면 아는 바와 같이, 이 기술 분야에서의 측정에서는 일반적으로, 통계학적으로 신뢰할 수 있는 측정치를 얻고 또한 무작위한 에러 소스의 영향을 가능한 한 많이 제거하기 위해 각 값은 여러 번 측정될 필요가 있다. 따라서, 예컨대, 각 세트의 교정 패턴은 실제로 여러 개의 다른 기판에 적용될 수 있고 각각의 가해진 마크는 마크 위치에서 리소그래피 장치의 오버레이 성능에 대한 단일 값을 얻기 위해 여러 번 측정될 수 있다. 그러므로, 여러 개의 동일한 작업의 성능을 말할 때, 본 출원의 패터닝 작업 또는 측정에 대한 논의를 취해야 한다. 최고의 정확성을 얻기 위해 패터닝 및 측정을 반복할 필요성으로 인해, 제조 설비에서 교정이 수행되어야 할 때 생기는 처리량의 불이익이 다시 부각된다.
이 예에서 변이를 갖는 다수의 개별 타겟을 제공하는 기준 이미지가 설명되지만, 이는 본질적인 것은 아니다. 다수의 마크가 단일의 기준 마크에 대해 변이되어 프린팅되고 그것들로부터 개별 측정치가 얻어질 수 있는 다른 실시 형태도 가능하다. 또한 도시되어 있는 바와 같이, 심지어는 도시되어 있는 종류의 마크로,다수의 노광이 변이 없이 이루어질 수 있고, 패턴이 기판을 가로지르는 다른 필드 위치에 가해지고 또는 필드의 다른 부분이 다른 노광으로 패터닝된다.
도 4를 참조하면, 위에서 설명한 원리에 따른 교정을 수행하기 위한 방법(400)을 이제 설명한다. 이 도의 참조 번호는 다음과 같은 단계를 나타내며, 각 단계는 (역시 다른 도면을 참조하여) 더 상세히 설명할 것이다:
402: 다른 필드 치수를 사용하여 하나 이상의 기판에 교정 패턴을 가한다;
404: 교정 패턴에 대해 교정 측정을 수행한다;
406: 예컨대 스캔 및 스텝 방향에 근거하여 측정 데이타를 세트 및/또는 서브세트로 그룹화한다;
408: 각 세트 및/또는 서브세트에 대해 필드내 및 필드간 핑거프린트를 추출한다;
410: 예측 함수를 생성한다;
412: 예측 함수를 사용하여, 새로운 필드 치수 및/또는 새로운 노광 시퀀스를 갖는 제품 필드에 대한 성능을 예측한다;
414: 예측된 성능을 사용하여, 제품 필드를 노광시키는 리소그래피 장치의 작동을 제어하는데에 사용되는 교정 모델을 얻는다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 단계(402 - 408)는 다른 필드 치수를 사용하여 교정 패턴을 만들고 측정하기 위해 일회 이상 수행된다. 각 세트의 필드 치수에 대한 측정 데이타를 얻는 단계들은 동일하고, 그래서 한번만 설명할 것이다.
방법(400)의 단계(402)에서, 이제 도 5 및 6을 참조하여 상세히 설명하는 바와 같이(교정 패턴에 대한 상세에 대해서는 도 3을 다시 참조할 수 있음), 교정 패턴이 교정 기판을 가로질러 연속적인 필드에 가해진다.
도 5에 나타나 있는 바와 같이, 교정 기판(502)은 그리드 패턴으로 배치되어 있는 다수의 필드(504)로 분할되어 있다. 패터닝 작업 중에, 패턴이 노광 시퀀스로 기판 상의 각 필드에 가해진다. 스캐닝형 리소그래피 장치에서, 노광 시퀀스는 기판 상의 각 필드가 효율적인 또는 유리한 방식으로 패터닝되는 스텝핑 및 스캐닝 이동의 시퀀스를 포함한다. 통상적으로, 스텝핑 방향은 기판 좌표계의 X 축과 정렬된다. 스캐닝 방향은 기판 좌표계의 Y 방향과 정렬된다. 설명될 스텝핑 및 스캐닝 이동은 패터닝 작업 중에 패터닝 장치와 광학 투영 시스템 및 기판 사이의 순수한 상대운동이다. 이들 상대 운동은 많은 방식으로 이루어질 수 있다. 원리적으로, 전체적인 상대 운동이 원하는 이미지 형성 및 이미지 배치를 이룰 수 있다면, 어느 성분이 움직이고 어느 성분이 정적인 상태로 유지되는지는 중요하지 않다. 실제 장치에서, 스캐닝 작업 모드에서, 패터닝 장치와 기판의 운동은 주의 깊게 동기화된 방식으로 제어되고, 투영 시스템은 고정된 상대로 유지된다. 한편, 예시의 목적으로, 리소그래피 장치가 기판에 걸쳐 스텝핑 및 스캐닝하고 잇는 것처럼 작업을 시각화할 수 있다.
그것을 염두에 두고, 필드 크기의 일 예에 대한 노광 시퀀스의 일 예가 도의 주 부분 위쪽의 상세도에서 대시선 화살표(518, 520)로 나타나 있다. 각 필드는 양의 Y 방향(510)(예컨대, "스캔 업" 방향이라고 함) 또는 음의 Y 방향(512)("스캔 다운" 방향이라고 함)의 스캐닝에 의해 패터닝된다. 특정 필드의 노광 후에, 장치는 음의 X 방향(514)(예컨대, "좌측 스텝핑" 이라고 함) 또는 양의 X 방향(516)("우측 스텝핑"이라고 함)으로 스텝핑한다. 좌측 또는 우측 스텝핑 후에, 일반적으로 다음 필드가 이전 필드와는 반대 방향으로 패터닝된다. 따라서, 특정 필드가 "업" 방향 스캐닝에 의해 노광되면, 다음 필드는 "다운" 방향 스캐닝에 의해 노광된다. 이리하여, 리소그래피 장치의 불필요한 운동이 최소화되어, 각 기판을 처리하는데에 필요한 시간의 양이 줄어든다. 한편, 각 필드는 약간의 일 세트의 운동을 사용하여 노광된다. 이 때문에, 오버레이는 스캔 및 스텝 방향에 따라 계통적인 방식으로 필드 사이에서 변할 수 있다.
"업", "다운", "좌측" 및 "우측"이라는 용어는 단지 설명과 이해를 위해 편리한 것이며, 물리적 세계에서 어떤 특정한 배향 또는 기준을 말하는 것은 아니다. 일반적으로, 스텝핑 이동은, 다음 필드가 바로 인접해 있는 필드가 되도록 수행되는데, 하지만, 유리하다면 대안적인 시퀀스도 가능하다.
이러한 방식으로, 교정 패턴은, 일반적으로 좌-우 방향 또는 우-좌 방향으로 스탭핑하는 중에 교정 기판 상의 특정한 필드 열로 각 필드에 연속적으로 가해진다. 일 열의 필드가 패터닝되면, 리소그래피 장치는 (통상적으로) 이전 열과는 반대의 방향으로 스텝핑하면서 다음 열의 필드에 교정 패턴을 가하게 된다. 본 예에서, 좌-우 방향(화살표 506) 스텝핑에 의해 "상부" 열의 필드가 먼저 노광되고, 다음 열의 필드는 우-좌 방향(화살표 508)으로 노광된다.
도 5에 있는 몇개의 제 1 필드에서, 상향 및 하향 화살표는 각 필드를 노광할 때 사용되는 스캐닝 방향을 나타낸다. 주 도 아래의 삽입도는서로 다른 햇칭이 본 예에서 교정 기판 상의 다른 필드에 패턴을 가하기 위해 사용되는 4개의 스캔 및 스텝 조합 각각을 어떻게 나타내는지를 보여준다. 이것들은 스캔 업/우측 스텝(518); 스캔 다운/우측 스텝(520); 스캔 업/좌측 스텝(522); 및 스캔 다운/좌측 스텝(524)이다.
전술한 바와 같이, 특정 필드에서 리소그래피 장치의 오버레이 성능은 부분적으로는 그 필드의 노광(패터닝) 중에 사용되는 스캐닝 및 스텝핑 방향에 달려 있다. 따라서, 일 예로서, 업/좌측 조합을 사용하여 패터닝된 특정 필드의 오버레이 성능은, 다운/우측 조합을 사용하여 패터닝된 동일한 필드의 오버레이 성능과 약간 계통적으로 다를 수 있다. 교정 방법은, 계통적인 효과가 관찰되는 적절한 세트의 측정 데이타를 가지고 있으면 이 계통 에러를 교정할 수 있다. 이러한 이유로, 도시된 방법에서는, 교정 기판 상의 긱 필드는 여러 번 패터닝된다. 구체적으로, 기판 상의 각 필드가 도 5를 참조하여 논의된 4개의 스캔 및 스텝 조합 각각을 사용하여 패터닝되도록 패터닝 작업이 다른 노광 시퀀스로 반복된다.
도 6은 다른 노광 시퀀스(602, 604, 606, 608)를 사용하여 4 세트의 교정 펴턴이 하나 이상의 교정 기판에 어떻게 가해지는지를 도시한다(이들 노광 시퀀스는 다른 기판에 적용될 수 있거나, 도 3에 도시되어 있는 종류의 오프셋을 사용하여 동일한 기판에 다회 노광으로서 실행될 수 있음). 각 기판에서 상좌측에 있는 단일 필드(610)가 강조되어 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 각 패터닝 작업은 도면에서 다른 햇칭으로 나타나 있는, 다른 시퀀스의 스캔 및 스텝 이동(다른 노광 시퀀스)을 사용하여 수행된다. 제 1 노광 시퀀스(602)는 도 5에 나타나 있는 것과 동일하다. 이 작업에서, 교정 패턴은 업/우측 조합을 사용하여 강조된 필드(610)에 가해진다. 제 2 노광 시퀀스(604)에서, 교정 패턴은 업/좌측 방향으로 강조된 필드(612)에 가해진다. 제 3 노광 시퀀스(606)에서, 교정 패턴은 다운/우측 방향으로 조된 필드(614)에 가해진다. 제 4 노광 시퀀스(608)에서, 교정 패턴은 다운/좌측 방향으로 조된 필드(616)에 가해진다.
이제 도 4의 단계(404)을 참조하면, 타겟(310, 312, 314, 316)에 의해 드러난 오버레이 에러의 측정과 같은 측정이 교정 기판(들)에 대해 수행된다. 교정 측정 중의 일부 또는 모두는 예컨대 측정 장치(240)를 사용하여 수행될 수 있다. 일부 예에서, 교정 측정 중의 일부 또는 모두는 대안적으로 리소그래피 장치(LA) 내의 정렬 센서(AS) 또는 다른 센서를 사용하여 수행될 수 있다. 모든 측정 데이타는 다음 처리를 위해 데이타베이스(2014)에 수집된다.
다시 도 4를 참조하면, 단계(406)에서, 개별 필드에 대한 측정 데이타가 관심 변수에 근거하여 세트와 서브세트로 분류된다. 이 특정한 예에서, 관심 변수는 패터닝 작업 중에 사용되는 스캔 및 스텝 방향을 포함한다. 이 단계는 도 7에 더 상세히 도시되어 있다. 4개의 기판(702, 704, 706, 708)은 도 6에 나타나 있는 4개의 노광 시퀀스(602, 604, 606, 608)를 사용하여 패터닝된 기판(또는 단일 기판)이다. 명료성을 위해, 업/우측 방향으로 패터닝된 필드만 강조되어 있지만, 모든 필드가 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이 4회 패터닝되었다. 업/우측 조합을 사용하여 패터닝된 필드로부터 얻어진 모든 측정 데이타는 4개의 기판(또는 다른 변이를 가지고 하나의 기판 상에 형성된 4 세트의 타겟)에 대한 측정 데이타로부터 추출된다. 측정 데이타를 조합하여, "가상의" 측정된 기판(710)(UR)을 효과적으로 나타내는 일 세트의 측정 데이타를 합성하고, 그 기판 상의 모든 필드는 업/우측 방향을 사용하여 패터닝되엇다. 이 과정을 반복하여, 다른 스캔 및 스텝 조합 각각을 사용하여 패터닝된 필드에 관한 데이타를 추출하여, 4개의 가상의 측정된 기판(710)(UR, DR, UL, DL)을 만들었고, 각각은 다른 스캔 및 스텝 조합 중의 리소그래피 장치의 성능을 나타낸다.
다시 도 4를 참조하면, 단계(408)에서, 이제 설명하는 바와 같이, "필드내" 및 "필드간" 핑거프린트가 4개의 가상의 측정된 기판 각각으로부터 추출된다. 전술한 바와 같이, 대부분의 경우에, 위치에 따라 계통적으로 재발하는 에러 및 전체적으로 기판 상의 위치에 따라 계통적으로 재발하는 에러를 개별적으로 측정하고 교정하는 것이 효과적이다.
필드내 핑거프린트를 추출하기 위해, 패터닝된 모든 필드로부터 얻어진 측정치를 조합하여 "평균 필드"를 결정한다. 이 평균 필드는 각각의 필드내 위치에 대해 X 및 Y 방향 모두로 결정되는 오버레이의 추정치를 제공한다. 이러한 목적으로 많은 다른 종류의 알고리즘이 고려될 수 있고, 원리적으로 단순한 평균이 사용될 수 있다. 개별적인 평균 필드가 각 스텝 및 스캔 조합에 특정적인 측정 데이타의 서브세트로부터(즉, 가상의 측정된 기판(710) 각각으로부터) 계산된다. 일 실시 형태에서, 추가 단계로서, (주어진 필드 크기에 대해) 모든 측정 데이타로부터 결정된 평균 필드가 전체적인 필드내 핑거프린트를 형성한다. 이 전체적인 필드내 핑거프린트는 다른 스캔 및 스텝 조합에 특정적인 평균 필드로부터 감해진다. 그 결과, 각각의 특정한 스캔 및 스텝 조합에 특정적인 오버레이 에러의 성분을 캡쳐하는 일 세트의 4개의 잔류 필드내 핑거프린트가 얻어진다.
각각의 스캔 및 스텝 조합에 대한 필드내 핑거프린트를 얻기 위해, 필드내 핑거프린트로서 결정된 평균 필드가 모든 필드 위치에서 가상의 측정된 기판으로부터 감해진다. 감해진 후에 남은 것은 원하는 경우 평탄화 함수를 받을 수 있다. 마찬가지로, 일 실시 형태에서, 전체적인 필드내 핑거프린트는 주어진 필드 크기에 대한 모든 측정 데이타를 사용하여 계산되고, 그런 다음 이는 각각의 스캔 및 스텝 조합에 특정적인 데이타 세트로부터 감해져, 각각의 스캔 및 스텝 조합에 특정적인 핑거프린트에 도달하게 된다.
스텝(402 또는 408)은 교정 패턴에 대한 여러 개의 다른 치수의 패턴을 사용하여 반복되며, 모든 결과는 데이타베이스(2014)에 수집됨을 상기바란다. 단계(410)에서, 모든 스캔 및 스텝 조합 및 모든 측정된 필드 크기에 대한 처리된 필드내 및 필드간 핑거프린트를 사용하여 예측 함수를 만든다. 이 예측 함수는 임의의 적절한 형태로 표현될 수 있고, 훈련 알고리즘을 사용하여 자동적으로 얻어질 수 있고, 핑거프린트의 형태 또는 에러의 기저 원인에 대한 특별한 통찰을 필요로 하지 않는다.
전술한 바와 같이, 예측 함수를 사용하여, 리소그래피 장치의 성능을 예측할 수 있고 또한 임의의 크기의 또는 임의의 레이아웃을 갖는 필드에 대한 교정 파라미터를 얻을 수 있다. 예측 함수는 필드간 또는 필드내 성능 또는 둘 모두의 예측을 제공할 수 있다(그 경우 효과적으로 2개의 함수가 있음). 추가적으로, 도시되어 있는 실시 형태에서, 예측 함수(들)를 사용하여, 기판을 패터닝하는데에 사용되는 특정한 스캔 및 스텝 시퀀스에 근거하여 리소그래피 장치의 성능을 예측할 수 있다.
본 예에서, 각 예측 함수는 ⅴ = F(x,y,w)의 형태를 갖는데, 여기서 ⅴ는 X 및 Y 방향의 예측된 오버레이 벡터이다. 파라미터 x, y는 기판(필드간 예측 함수) 또는 필드(필드내 예측 함수) 내의 친숙한 좌표이다. 그러나, 추가적으로, 제 3 파라미터(및 선택적으로 파라미터들)가 제공되어, 예측 함수는 효과적으로 다차원 모델이다. 일 예에서, 다음에 더 논의하는 바와 같이, 단일 파라미터 w가 필드 치수를 나타내는 파라미터로서 사용된다. 이 예에서 단일 파라미터가 사용되는 경우, 필드 크기는 예컨대 2개의 파라미터(예컨대, 높이 및 폭)로 표현될 수 있다. 이 추가적인 자유도가 모델에 더 큰 정확도를 제공할지가 실험의 주제가 될 수 있다. 훈련 함수의 부산물로서 통계학적 분석에 의해, 무작위한 효과에 대한 계통적 핑거프린트를 캡쳐함에 있어서 각 경우가 얼마나 성공적인지를 알 수 있을 것이다.
특정한 스캔/스텝 조합에 대한 오버레이 에러에 대한 개별적인 필드간 기여가, 필드 치수(파라미터 w)와 함께 적절한 예측 함수를 사용하여 기판 상의 임의의 위치에 대해 예측될 수 있다. 각 스캔/스텝 조합에 대한 오버레이 조합은 일반적으로 다음과 같이 기술될 수 있다:
dx 및 dy 값은 x 및 y 방향의 오버레이의 예측이다. 하첨자 UR, DR, UL, DL DL은 업/우측, 다운/우측, 업/좌측 및 다운/좌측 스캔 및 스텝 조합을 각각 나타낸다. "a"는 필드간 기여임을 나타낸다. 각 조합에 대한 함수 fx... , fy...는 예측 함수이다. 함수는 해석적으로 정의될 필요는 없다. 함수는 단순한 통계학적 함수일 수 있고, 관련된 서브세트의 데이타(710 UR, UL, DR, 또는 DL)을 사용하여 훈련된다. 기판의 중심은 x 및 y 좌표의 원점으로서 사용될 수 있고, 하지만, 기판 상의 어떤 점도 원점으로서 사용되기에 바람직하거나 유리하다면 원점으로서 사용될 수 있다. 필드 치수 파라미터 w는 
로서 정의되며, 여기서 fcx 및 fcy는 필드의 중심과 기판의 중심 사이의 X 및 Y 방향 거리를 각각 나타낸다. 다시 말해, 파라미터 w는 필드 중심으로부터 기판 중심 까지의 거리를 나타낸다. 함수 fx... , fy...는 매개 방정식에서부터 룩업 테이블에 이르기까지 어떤 적절한 형태로로 계산되고 표현될 수 있다.
유사하게, 주어진 필드 크기에 대한 오버레이에 대한 필드내 기여는 각 스캔/스텝 조합에 대한 필드내 예측 함수를 사용하여 예측될 수 있다:
사용되는 표기법은 필드간 기여에 대해 사용되는 것과 유사하다. "b"는 필드내 기여임을 나타낸다. 필드내 기여의 경우, 파라미터 x 및 y는 필드내 좌표이다(필드간 좌표의 경우에 기판 좌표와는 달리). 파라미터 w는 
로서 정의되며, 여기서 fx 및 fy는 X 및 Y 방향의 필드 치수를 나타낸다. 다시 말해, 파라미터 w는 특정 필드의 대각선의 길이를 나타내며, 그래서 필드 크기의 인디케이터로서 기능한다. 언급한 바와 같이, 다른 파마리터, 예컨대 2개의 파라미터가 사용되어 모델의 차원을 증가시킬 수 있다. 2개의 파라미터로, 필드의 형상(종횡비)이 대각선 크기와는 독립적으로 표현될 수 있다.
이제 도 4는 물론 도 8을 참조하면, 단계(412)에서, 필드간 및 필드내 기여에 대한 위의 특정한 예측 함수를 사용하여, 특정한 필드 치수 및 특정한 노광 시퀀스를 갖는 실제 제품 기판에 대한 성능을 예측한다(성능은, 실제 필드 크기의 어떤 특정한 교정 기판을 사용함이 없이, "실험"으로서 대안적인 노광 시퀀스에 대해 예측될 수 있음). 필드간 및 필드내 기여는 개별적으로 예측될 수 있고, 또는 단일의 모델링된 교정 기판으로 조합될 수 있다.
도 8a에서 알 수 있는 바와 같이, 제품 기판은, 교정 기판(2002)(도 2)에 사용되는 필드 치수와는 다를 수 있는 제품 필드 치수를 갖는 복수의 필드(802, 804 등)로 분할된다. 필드 레이아웃이 통상적으로 규칙적인 그리드이지만, 다른 종류의 필드 레이아웃이 가능하다. 필드 레이아웃에 추가로, 노광 시퀀스가 특정된다(이는 실제 제조에 사용되는 명확한 노광 시퀀스이거나 또는 가능한 사용을 위해 평가되는 후보 노광 시퀀스일 수 있음). 노광 시퀀스는 자동적으로 선택될 수 있고 또는 사용자에 의해 수동적으로 선택될 수 있다. 도시에서, 노광 시퀀스는 화살표(816)로 표시된 스텝핑 방향을 특정한다. 알 수 있는 바와 같이, 상부 열의 제품 필드가 좌-우 스텝핑 시퀀스로 패터닝될 것이며, 각각의 다음 열의 제품 필드에 대해서는 스텝핑 방향이 번갈아 바뀐다.
노광 시퀀스는 각 필드에 대한 스캐닝 방향을 더 특정한다. 도시된 예에서, 노광될 제 1 필드는 상부 열에서 가장 좌측에 있는 필드이고, 업 방향 스캐닝으로 패터닝되도록 선택될 것이다. 따라서 두번째 필드는 다운 방향 스캐닝으로 패터닝될 것이다. 유사하게, 제 2 열에서 가장 우측에 있는 필드는 다운 방향 스캐닝으로 패터닝될 것이고, 다음 필드는 업 방향 스캐닝으로 패터닝될 것이다.
일단 패터닝 장치에 대한 노광 시퀀스가 결정되면, 장치 성능의 완전한 예측이 단계(410)에서 얻어진 예측 함수를 사용하여 이루어질 수 있다. 이 과정은 도 8b에 나타나 있는 바와 같이 간단하다. 필드 치수 파라미터를 사용하여, 적절한 예측 함수(fx, fy)를 사용하여(개념적으로 또는 실제로), 4개의 가상의 모델링된 기판(806, 808, 810, 812)에 대한 필드간 및 필드내 기여를 예측할 수 있다. 이들 각각은 이전과 동일한 방식의 햇칭으로 나타나 있는 바와 같이 스캔 및 스텝 조합 중의 하나에만 관련된다. 제품 필드 레이아웃 및 노광 시퀀스는 개념적으로 가상의 모델링된 기판 각각에 중첩되어, 최종 예측의 어느 부분이 어느 예측 함수로부터 구해질 것인가를 확인할 수 있다. 예컨대, 특정된 노광 시퀀스로 업/우측 조합을 사용하여 패터닝될 필드는, 업/우측 조합에 대응하는 모델링된 기판(806)에 대한 강조로 나타나 있다. 각각의 특정한 모델링된 기판의 스캔 및 스텝 방향을 사용하여 패터닝되는 필드의 위치에 대응하는 모델링된 기판의 부분이 추출된다. 그런 다음, 가상의 모델링된 기판의 추출된 부분은 완전한 모델링된 기판(814)으로 합성된다.
다시 도 4를 참조하면, 단계(414)에서, 모델링된 제품 기판이 사용되어, 제품 패턴을 제품 기판에 가하기 위해 리소그래피 장치를 제어하는데에 사용되는 하나 이상의 세트의 교정 파라미터를 얻을 수 있다. 원하는 경우, 성능을 예측하는 예측 함수를 사용하여 다른 노광 시퀀스 및 레이아웃을 시도할 수 있다.
전술한 바와 같이, 예측 함수는 여러 복수의 필드로부터 얻어진 측정 데이타에 근거하며, 복수의 필드 각각은 그리드 패턴을 형성한다. 복수의 필드 중에서, 다른 필드는 다른 필드 치수를 갖는다. 그러나, 전술한 바와 동일한 원리가 적용되어 필드 크기의 변화 외의 다른 변화 하에서 성능을 예측할 수 있다. 예컨대, 예측 함수를 사용하여, 필드 크기가 일정할 때도 그리드 패턴이 언제 변이할 것인지를 예측할 수 있다. 그런 다음, 예측 함수는 필드 크기의 변화 없이 교정 패턴에서의 필드 위치와 다른 위치에 있는 필드에서 성능을 예측할 수 있다.
도 9는 도 2의 방법이 그러한 상황에서 적용되는 것을 도시한다. 원리는 도 2를 참조하여 전술한 바와 동일하지만, 유사한 요소는 유사한 참조 번호로 나타나 있되, "20" 대신에 "9"가 붙어 있다. 도 2는 본 개시의 일 양태에 따른 일 예시적인 교정 방법의 원리를 나타낸다. 제 1 기판(902)은 복수의 제 1 필드(902)에 가해지는 교정 패턴을 갖는다. 본 예에서, 기판은 같은 크기와 간격의 복수의 필드에 교정 패턴이 가해지는 교정 기판이다. 제 2 기판(906)은 복수의 필드(908)에 가해지는 교정 패턴을 갖는다. 선택적으로, 제 3 기판(910)과 제 4 기판(912)은 복수의 필드에 가해지는 교정 패턴을 갖는다. 이들 교정 패턴은 필드 크기, 위치 또는 일부 다른 변수에 있어 다를 수 있다. 본 예는 전용의 교정 패턴 및 전용의 교정 기판의 사용을 설명하지만, "교정 패턴" 및 "교정 기판" 이라는 용어는 교정 목적의 실제 제품 패턴의 사용을 배제하는 것은 아니다.
도 9의 예에서, 이 예에서 제 1 및 2 기판 상의 필드(904, 908)는 동일한 크기와 형상을 갖지만, 기판에 대해서는 다른 위치를 갖는다. 기판(906) 상의 필드 중심은 예컨대 각 방향으로 필드 크기의 절반 만큼 변이될 수 있다. 이전 예에서 처럼, 각 레이아웃의 패턴이 다른 시퀀스의 스텝 및 스캐닝 이동을 사용하여 반복적으로 가해질 수 있다. 이 원리는 이미 전술한 도 6에 도시되어 있다. 전술한 방법의 다른 특징도 이 예에서 적용될 수 있다.
여기서 개시된 방법에서, 교정 측정은, 다음 기판에 제품 패턴을 가할 때 리소그래피 장치를 제어할 때 사용되는 교정을 얻기 위해 사용되는 패터닝된 기판(902, 906, 910, 912)에 대해 수행된다. 본 방법에서, 교정 기판 및 측정치는 제품 필드의 모든 다른 변이된 위치에 대해 준비되는 것은 아니다. 오히려, 다른노광 시퀀스 및 다른 변이된 위치를 사용하여 가해진 필드(이 예에서는 필드(904, 908))에서의 장치의 성능을 나타내는 측정 데이타는 데이타베이스(914)에 함께 수집되고, 제품 레이아웃 및 노광 시퀀스에 대해 장치를 교정하기 위해 필요한 정보를 합성하기 위해 사용된다. 다른 노광 시퀀스를 갖는 교정 기판의 측정치의 데이타베이스로부터, 물리적 교정 패턴 및 측정치의 레이아웃 및 노광 시퀀스와는 다른 제품 레이아웃과 노광 시퀀스에 특정적인 일 세트의 데이타를 얻기 위해 사용될 수 있는 성능 모델(915)이 얻어진다. 이 성능 모델을 사용하여, 특정한 제품 레이아웃과 노광 시퀀스, 필드 크기 및 형상 그리고 필드 위치를 갖는 제품 패턴을 가할 때 리소그래피 장치의 성능을 예측할 수 있다.
일 예로서, 제품 기판을 위한 설계된 제품 레이아웃은 다수의 필드(916)를 포함한다. 이 예에서, 각 필드는 필드(904, 908)와 동일한 치수의 필드 치수를 갖지만, 필드 중심은 필드(904, 908)와는 다른 위치에 있다. 설계된 제품 레이아웃 및 노광 시퀀스는 제품 레시피(917)에서 다른 파라미터와 함께 특정된다. 제품 레시피는 성능 모델과 함께 사용되어 특정한 성능 모델(918)을 얻고, 이 성능 모델은, 레시피에서 특정된 제품 레이아읏과 노광 시퀀스를 사용하여 기판을 패터닝할 때 리소그래피 장치의 성능을 예측하게 된다. 예컨대, 강조된 필드(940)에 대한 예측은 도면의 정상부에서 강조되어 있는 중첩되는 필드(942, 944)에 대한 측정 데이타로부터 내삽(interpolation)으로 얻어질 수 있다. 필드(940)가 특정 스캔 및 스텝 조합을 사용하여 패터닝될 때, 필드(942, 944)에 대한 측정 데이타는 필드(940)의 스캔 및 스텝 방향에 대응하도록 선택된다. 동일한 과정이 제품 레이아웃의 모든 필드에 대해 반복될 수 있다.
예측된 거동은 리소그래피 장치에서 교정 모델에 대한 입력으로서 사용될 수 있디. 도 1의 측정 장치(240)를 사용하여 측정을 할 수 있다. 측정 데이타는 관리 제어 시스템 내에 있는 데이타베이스(914)에 데이타(242)로서 전달될 수 있고, 또는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU) 내에 있을 수 있다. 어떤 경우든, 제어 유닛(LACU)은 때가 되면, 특정 성능 모델에 의해 예측된 성능 에러를 교정하는데에 필요한 정보를 받게 되고, 이 정보를 사용하여, 제품 필드를 실제 제품 기판 상에 노광할 때의 성능을 개선할 수 있다. 그러므로 도 9의 실시 형태는 필드 그리드 패턴의 필드 치수를 변경함이 없이 필드 그리드 패턴을 변화시키는 것이 필요하거나 바람직한 용례에 사용될 수 있다. 예컨대, 필드 그리드 패턴을 일 방향으로 변이시켜, 제조 기판에서 더 높은 제조 수율을 얻을 수 있다. 다른 예로서, 제 1 층을 기판에 가한 다음에 필드 그리드 패턴을 변화시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 기판의 가장자리에 있는 필드는 제품의 수율을 전혀 기여하지 않거나 부분적으로만 기여한다. 그러므로, 추가 층에 있는 특정 필드에 패턴이 가해져서는 안 됨을 결정할 수 있다. 필드는 스캐닝 및 스텝핑 방향의 조합을 사용하여 순차적으로 가해지므로, 필드 그리드 패턴에서 필드를 제거하면, 노광 시퀀스 중에 사용되는 스캐닝 및 스텝핑 조합이 변하게 돤다. 마찬가지로, 예측 함수를 사용하여, 필드 크기의 변화가 없을 때도 노광 시퀀스가 변할 때 리소그래피 장치의 성능을 예측할 수 있다.
따라서, 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 도 2 및 4를 참조하여 전술한 바와 유사한 방식으로 하지만 교정 패턴에 대해 둘 이상의 필드 크기를 반드시 제공할 필요는 없이, 하나 이상의 교정 기판 상에 있는 복수의 필드에 복수의 교정 패턴을 가할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 예측된 성능 및 교정 파라미터는 매우 밀접히 관련이 있고 이들 중의 하나 이상은 실제 준비된 데이타에서 명시적이지 않고 암시적일 수 있다. 즉, 예측 함수가 x 방향으로 약 +1.2 nm의 오버레이 에러를 예측한다면, 이는 -1.2 nm의 교정이 가해져야 함을 암시한다. 전체적인 제어 스템이 실제 패턴이 작업시 가해질 때 예측 에러가 감소되도록 값을 해석한다면, 예측 함수는 +1.2 nm 또는 -1.2 nm을 전달하도록 설계된다. 따라서, "교정 파라미터"라는 용어는 "바람직한 성능"을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 되고 그 반대로 마찬가지다. 물론 교정 파라미터는 점의 어레이로서 표현될 수 있지만, 더 가능성 있게는, 기존의 알고리즘 모델 및 교정 함수에서 정의되어 있는 다항식의 계수의 항으로 표현될 것이다.
결론
여기서 개시된 방법 및 관련된 리소그래피 장치는 다음과 같은 이점들 중의 하나 이상을 얻을 수 있다.
본 방법은 모델링될 기판 상의 (예컨대) 필드 크기의 변화로 인한 그리고 별도의 교정 측정을 필요로 함이 없이 고려되는 오버레이 에러의 변화를 가능하게 한다.
본 방법은 모든 새로운 제품에 대한 교정의 부담을 증가시킴이 없이 고려될 패터닝 작업 중에 패터닝 장치의 스캐닝 및 스텝핑 방향으로 인한 오버레이의 변화를 허용하므로 교정 과정을 개선한다.
본 방법은 새로운 종류의 교정 패턴을 사용하여, 또는 기존의 종류를 사용하여 실행될 수 있다.
예측 함수를 구하는데에 필요한 계산은 리소그래피 장치에서, 측정 장치에서 또는 오프라인 시스템에서 수행될 수 있다. 교정 파라미터는 특정 필드 크기와 노광 시퀀스에서 실제 측정으로 구해진 교정 파라미터와 동일한 포맷일 수 있기 때문에, 리소그래피 장치의 하드웨어 수정은 필요 없다.
본 명세서에서 IC의 제조시 리소그래피 장치의 사용을 특별히 참조할 수 있지만, 여기서 설명하는 검사 장치는 통합형 광학 시스템의 제조, 가성 구역 메모리, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자성 헤드 등을 위한 안내 및 검출 패턴 등과 같은 다른 용례를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 당업자라면 아는 바와 같이, 이러한 대안적인 용례의 경우, "웨이퍼" 또는 "다이" 라는 용어는 더 일반적인 용어인 "기판" 또는 "타겟부"와 각각 동의어로 생각될 수 있다.
여기서 사용되는 "방사선" 및 "비임"은, 자외선(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 및 극자와선(EUV) 방사(예컨대, 5 - 20 nm의 파장을 갖는) 그리고 이온 비임 또는 전자 비임과 같은 입자 비임을 포함한다.
문맥이 허용한다면 "렌즈" 라는 용어는 굴절형, 반사형, 자기적, 전자기적, 및 정전형 광학 부품을 포함한 다양한 종류의 광학 부품 중의 어느 하나 또는 조합을 말하는 것일 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 절을 사용하여 더 설명될 수 있다.
1. 리소그래피 장치 교정 방법으로서,
리소그래피 장치에 의해 하나 이상의 기판에 가해진 복수의 제 1 필드에 대한 제 1 측정 데이타를 제공하는 단계 - 복수의 제 1 필드 각각은 제 1 레이아웃을 가짐 -;
리소그래피 장치에 의해 하나 이상의 기판에 가해진 하나 이상의 복수의 추가 필드에 대한 추가 측정 데이타를 제공하는 단계 - 하나 이상의 복수의 추가 필드 각각은 상기 제 1 레이아웃과 다른 레이아웃을 가짐 -;
상기 제 1 측정 데이타와 추가 측정 데이타에 근거하여 예측 함수를 생성하는 단계; 및
상기 예측 함수에 대한 입력으로서 제품 레이아웃을 사용하여, 적어도 제품 레이아웃을 갖는 복수의 제 1 제품 필드에 대한 데이타 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 결정된 데이타를 사용하여, 제품 기판 상의 복수의 필드에 제품 패턴을 가하기 위해 리소그래피 장치를 제어할 때 사용되는 교정 파라미터를 구하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 예측 함수를 사용하여 제품 레이아웃을 갖는 복수의 필드에 대한 리소그래피 장치의 성능을 시뮬레이션하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 교정 파라미터는 측정 데이타의 필드내 요소를 사용하여 얻어지는 필드내 교정 파라미터를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 교정 파라미터는 측정 데이타의 필드간 요소를 사용하여 얻어지는 필드간 교정 파라미터를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
6 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판에 제품 패턴을 가할 때, 교정 파라미터를 사용하여 리소그래피 장치를 제어하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품 레이아웃은 복수의 제 1 필드 및/또는 복수의 추가 필드의 필드 치수와는 다른 제품 필드 치수를 갖는 제품 필드를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 복수의 제 1 필드 및 복수의 추가 필드는 2개 이상의 다른 치수를 갖는 필드를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 복수의 제 1 필드 및/또는 복수의 추가 필드는 3개 이상의 다른 치수를 갖는 필드를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품 레이아웃은 상기 복수의 제 1 필드 및 복수의 추가 필드의 일부 또는 전부의 필드 치수와 동일한 제품 필드 치수를 갖는 제품 필드를 포함하고, 기판에 대한 필드 위치는 상기 복수의 제 1 필드 및 복수의 추가 필드의 필드 위치와 다른, 리소그래피 장치 교정 방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 복수의 제 1 필드 및 복수의 추가 필드는, 동일한 필드 치수를 갖지만 기판에 대한 다른 필드 위치를 갖는 필드를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리소그래피 장치는 스캐닝 이동을 사용하여 필드에 패턴을 가하고, 제 1 측정 데이타 및 추가 측정 데이타 각각은,
제 1 스캐닝 방향을 사용하여 교정 패턴이 가해진 필드에서의 성능을 나타내는 제 1 측정 데이타 세트; 및
제 2 스캐닝 방향을 사용하여 교정 패턴이 가해진 필드에서의 성능을 나타내는 제 2 측정 데이타 세트를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 리소그래피 장치는 스텝핑 이동 다음에 스캐닝 이동을 사용하여 필드에 패턴을 가하고, 제 1 측정 데이타 및 추가 측정 데이타 각각에서, 제 1 측정 데이타 세트 및 제 2 측정 데이타 세트 각각은,
제 1 스텝핑 방향으로의 스텝핑 이동을 따라 교정 패턴이 가해진 필드에서의 성능을 나타내는 제 1 측정 데이타 서브세트; 및
제 2 스텝핑 방향으로의 스텝핑 이동을 따라 교정 패턴이 가해진 필드에서의 성능을 나타내는 제 2 측정 데이타 서브세트를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 교정 파라미터는,
제 1 스캐닝 방향을 사용하여 상기 제품 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터; 및
제 2 스캐닝 방향을 사용하여 상기 제품 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 교정 파라미터는,
제 1 스캐닝 방향과 제 1 스텝핑 방향을 사용하여 상기 제품 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터;
제 1 스캐닝 방향과 제 2 스텝핑 방향을 사용하여 상기 제품 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터;
제 2 스캐닝 방향과 제 1 스텝핑 방향을 사용하여 상기 제품 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터; 및
제 2 스캐닝 방향과 제 2 스텝핑 방향을 사용하여 상기 제품 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터를 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정 데이타를 제공하는 단계는, 스캐닝 및 스텝핑 방향의 시퀀스를 사용하여 적어도 하나의 기판에 상기 교정 패턴을 순차적으로 가하고, 가해진 패턴에 대해 측정을 수행하는 것을 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 교정 패턴은 스캐닝 및 스텝핑 방향의 다른 시퀀스를 사용하여 하나 이상의 기판에 반복적으로 가해지는, 리소그래피 장치 교정 방법.
18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 교정 파라미터를 구하는 단계는, 얻어진 측정 데이타 세트 각각에 근거하여 스캐닝 및 스텝핑 방향의 다른 조합에 대해 리소그래피 장치의 성능을 개별적으로 모델링하는 다차원 모델을 생성하는 것을 더 포함하는, 리소그래피 장치 교정 방법.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 측정이 각각의 반복에서 리소그래피 장치의 성능을 개별적으로 나타낼 수 있도록, 반복 간에 변이를 가하면서, 교정 패턴이 동일한 기판 상의 필드에 반복적으로 가해지는, 리소그래피 장치 교정 방법.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 얻어진 예측 함수를 사용하여 교정 파라미터를 구하고 구해진 교정 파라미터를 사용하여 제품 기판 상의 복수의 필드에 제품 패턴을 가하는 리소그래피 장치.
21. 적절한 프로세서에서 실행되면 이 프로세서가 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 생성 단계와 사용 단계를 수행할 수 있게 해주는 기계 판독 가능한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
22. 리소그래피 장치를 사용하여 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서,
제품 레이아웃을 규정하는 단계;
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제품 레이아웃에 대한 교정 파라미터를 구하는 단계;
구해진 교정 파라미터를 사용하여, 제품 레이아웃을 사용해 제품 기판 상의 복수의 필드에 제품 패턴을 가하는 단계; 및
가해진 패턴에 따라 기판 상에 기능적 디바이스 구조를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
본 발명의 특정 실시 형태를 전술하엿지만, 본 발명은 전술한 바와는 다르게 실시될 수 있음을 알 것이다. 또한, 장치의 일부분은, 위에서 논의된 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이타 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광학 디스크)의 형태로 구현될 수 있다.
위의 설명은 예시적이지 한정적인 것이 아니다. 따라서, 아래에 제시되어 있는 청구 범위에서 벗어남이 없이, 전술한 바와 같은 본 발명에 대해 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.
Claims (15)
- 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법으로서,
제 1 레이아웃에 따라 배열되는 복수의 필드에 대한 측정 데이타를 제공하는 단계;
상기 제 1 레이아웃과는 상이한 제 2 레이아웃에 따라 배열되는 복수의 추가 필드에 대한 추가 측정 데이터를 제공하는 단계
상기 측정 데이타와 상기 추가 측정 데이타에 근거하여 예측 함수를 생성하는 단계; 및
제 3 레이아웃을 상기 예측 함수에 대한 입력으로서 사용하여 상기 제 3 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 단계
를 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
결정된 데이타를 사용하여, 기판 상에서 상기 제 3 레이아웃에 따라 배열되는 복수의 필드에 패턴을 가하도록 상기 리소그래피 장치를 제어할 때 사용되는 교정 파라미터를 구하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 예측 함수를 사용하여 상기 제 3 레이아웃에 따라 배열되는 복수의 필드에 대한 상기 리소그래피 장치의 성능을 시뮬레이션하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 교정 파라미터는 측정 데이타의 필드내 요소를 사용하여 얻어지는 필드내 교정 파라미터를 포함하고, 그리고/또는 상기 교정 파라미터는 측정 데이타의 필드간 요소를 사용하여 얻어지는 필드간 교정 파라미터를 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 레이아웃은 상기 복수의 필드 및/또는 상기 복수의 추가 필드의 필드 치수와는 다른 제품 필드 치수를 갖는 제품 필드를 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 복수의 필드 및 상기 복수의 추가 필드는 2개 이상의 다른 치수를 갖는 필드를 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 레이아웃은 상기 복수의 필드 및 상기 복수의 추가 필드의 일부 또는 전부의 필드 치수와 동일한 제품 필드 치수를 갖는 제품 필드를 포함하되, 기판에 대한 필드 위치는 상기 복수의 필드 및 상기 복수의 추가 필드의 필드 위치와 다른, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 복수의 필드 및 복수의 추가 필드는, 동일한 필드 치수를 갖지만 기판에 대한 필드 위치가 다른 필드를 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 리소그래피 장치는 스캐닝 이동을 사용하여 필드에 패턴을 가하고, 상기 측정 데이타 및 상기 추가 측정 데이타 각각은,
제 1 스캐닝 방향을 사용하여 교정 패턴이 가해진 필드에서의 성능을 나타내는 제 1 측정 데이타 세트; 및
제 2 스캐닝 방향을 사용하여 상기 교정 패턴이 가해진 필드에서의 성능을 나타내는 제 2 측정 데이타 세트를 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 리소그래피 장치는 스텝핑 이동 다음에 스캐닝 이동을 사용하여 필드에 패턴을 가하고, 상기 측정 데이타 및 상기 추가 측정 데이타 각각에서, 상기 제 1 측정 데이타 세트 및 제 2 측정 데이타 세트 각각은,
제 1 스텝핑 방향으로의 스텝핑 이동을 따라 상기 교정 패턴이 가해진 필드에서의 성능을 나타내는 제 1 측정 데이타 서브세트; 및
제 2 스텝핑 방향으로의 스텝핑 이동을 따라 상기 교정 패턴이 가해진 필드에서의 성능을 나타내는 제 2 측정 데이타 서브세트를 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 교정 파라미터는,
상기 제 1 스캐닝 방향을 사용하여 상기 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터; 및
상기 제 2 스캐닝 방향을 사용하여 상기 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터를 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 교정 파라미터는,
상기 제 1 스캐닝 방향과 상기 제 1 스텝핑 방향을 사용하여 상기 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터;
상기 제 1 스캐닝 방향과 상기 제 2 스텝핑 방향을 사용하여 상기 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터;
상기 제 2 스캐닝 방향과 상기 제 1 스텝핑 방향을 사용하여 상기 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터; 및
상기 제 2 스캐닝 방향과 상기 제 2 스텝핑 방향을 사용하여 상기 패턴을 가할 때 사용되는 교정 파라미터를 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 측정 데이타를 제공하는 단계는,
스캐닝 및 스텝핑 방향의 시퀀스를 사용하여 적어도 하나의 기판에 상기 교정 패턴을 순차적으로 가하고,
가해진 패턴에 대해 측정을 수행하는 것을 포함하는, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
측정이 각각의 반복에서 상기 리소그래피 장치의 성능을 개별적으로 나타낼 수 있도록, 반복 간에 변이(shift)를 가하면서, 교정 패턴이 동일한 기판 상의 필드에 반복적으로 가해진 것인, 리소그래피 장치에 의해 처리된 기판 상에서 필드의 레이아웃과 연관된 데이터를 결정하는 방법. - 적절한 프로세서에서 실행되면 이 프로세서가 청구항 1의 방법의 생성 단계와 결정 단계를 수행하게 하는 기계 판독 가능한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
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