KR20200004420A - 디바이스 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
디바이스 제조 방법으로서, 노광 단계 및 프로세스 단계가 수행된 복수 개의 기판의 측정 데이터 시계열을 획득하는 단계; 상기 복수 개의 기판 중 적어도 일부에 프로세스 단계가 수행되었을 때 우세한 조건에 관련된 상태 데이터 시계열을 획득하는 단계; 필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열에 필터를 적용하는 단계; 및 상기 필터링된 데이터를 사용하여, 후속 기판에 수행되는 노광 단계에 적용될 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
Description
관련 출원들에의 상호-참조
본 출원은 2017 년 6 월 14 일에 출원되고 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합되는 EP 출원 번호 제 17175967.3의 우선권을 주장한다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 처리 장치를 사용하는 디바이스 제조에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이, 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 그러면 패터닝된 방사선-감응 층이 현상되고, 식각기와 같은 프로세스 장치가 패턴을 기판 내에 고정시키기 위해 사용된다.
전자 디바이스를 제조하기 위하여, 노광 및 고정 단계를, 예를 들어 30 회까지 반복하여 디바이스의 상이한 층을 생성하는 것이 필요하다. 각각의 층은, 기판의 로트라고도 알려진 배치에 한 번에 도포된다. 수율, 즉 기능을 하는 디바이스의 비율을 개선하기 위하여, 기판 상에 수행된 측정을 사용하여 동일한 프로세스가 적용되는 동일한 배치 또는 추후의 배치 내의 후속 기판의 노광을 조절함으로써, 예를 들어 오버레이, 초점 또는 CD에 있는 오차를 감소시키는 것이 알려져 있다. 이러한 프로세스는 자동화된 프로세스 제어라고 알려져 있다. 다수의 기판의 측정이 가능한 경우, 프로세스 제어로의 측정으로서 가중된 이동 평균이 흔히 사용된다.
그러나, 공지된 APC 방법은 여전히 "지문", 즉 기판에 걸친 초점, 오버레이 또는 CD의 파라미터의 변동을 남기며, 따라서 자동화된 프로세스 제어 방법을 개선할 필요가 있다.
본 발명은 리소그래피 제조 프로세스에서 사용하기 위한 개선된 자동화된 프로세스 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 제 1 양태에서, 디바이스 제조 방법으로서,
노광 단계 및 프로세스 단계가 수행된 복수 개의 기판의 측정 데이터 시계열(time series)을 획득하는 단계;
상기 복수 개의 기판 중 적어도 일부에 프로세스 단계가 수행되었을 때 우세한 조건에 관련된 상태 데이터 시계열을 획득하는 단계;
필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열에 필터를 적용하는 단계; 및
상기 필터링된 데이터를 사용하여, 후속 기판에 수행되는 노광 단계에 적용될 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 제 2 양태에서, 디바이스 제조 방법으로서,
노광 단계 및 프로세스 단계가 수행된 복수 개의 기판의 측정 데이터 시계열을 획득하는 단계;
필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열에 필터를 적용하는 단계;
상기 필터링된 데이터를 사용하여, 후속 기판에 수행되는 노광 단계에 적용될 정정을 결정하는 단계;
추가 필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열에 추가 필터를 적용하는 단계; 및
상기 추가 필터링된 데이터를 사용하여, 상기 후속 기판에 수행되는 상기 노광 단계에 적용될 추가 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 제 3 양태에서, 디바이스 제조 방법으로서,
노광 단계 및 프로세스 단계가 수행된 복수 개의 기판의 측정 데이터 시계열을 획득하는 단계;
상기 복수 개의 기판 중 적어도 일부에 프로세스 단계가 수행되었을 때 우세한 조건에 관련된 상태 데이터 시계열을 획득하는 단계;
상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열을 주파수 공간 데이터로 변환하는 단계;
필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열 중 적어도 하나에 적용될 필터를 상기 주파수 공간 데이터에 기반하여 결정하는 단계;
필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열 상기 중 적어도 하나에 상기 필터를 적용하는 단계; 및
상기 필터링된 데이터를 사용하여, 후속 기판에 수행되는 노광 단계에 적용될 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 제 4 양태에서, 디바이스 제조 방법으로서,
노광 단계 및 프로세스 단계가 수행된 복수 개의 기판의 측정 데이터 시계열을 획득하는 단계;
상기 복수 개의 기판 중 적어도 일부에 프로세스 단계가 수행되었을 때 우세한 조건에 관련된 상태 데이터 시계열을 획득하는 단계;
상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열을 주파수 공간 데이터로 변환하는 단계; 및
측정 데이터 시계열을 생성하도록, 후속 기판에 적용될 샘플링 스킴을 상기 주파수 공간 데이터에 기반하여 결정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법을 제공한다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 오직 예시에 의하여 설명될 것이다:
도 1은 반도체 디바이스용 생산 설비를 제조하는 다른 장치와 함께 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2는 종래의 자동화된 프로세스 제어 방법을 도시한다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 동작 원리를 나타낸다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 특정 응용예를 나타낸다;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 특정 응용예를 나타낸다;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 특정 응용예를 나타낸다;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 특정 응용예를 나타낸다;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법을 설정하기 위한 프로세스를 나타낸다; 그리고
도 9는 기판 지문에 대한 프로세스 파라미터의 영향의 시뮬레이션된 예를 나타낸다.
도 1은 반도체 디바이스용 생산 설비를 제조하는 다른 장치와 함께 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2는 종래의 자동화된 프로세스 제어 방법을 도시한다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 동작 원리를 나타낸다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 특정 응용예를 나타낸다;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 특정 응용예를 나타낸다;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 특정 응용예를 나타낸다;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법의 특정 응용예를 나타낸다;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동화된 프로세스 제어 방법을 설정하기 위한 프로세스를 나타낸다; 그리고
도 9는 기판 지문에 대한 프로세스 파라미터의 영향의 시뮬레이션된 예를 나타낸다.
본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 반도체 생산 설비의 통상적인 레이아웃을 도시한다. 리소그래피 장치(100)는 원하는 패턴을 기판 상에 적용한다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용된다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치(MA)는 IC의 개개의 층 상에 형성될 피쳐들(흔히 "제품 피쳐"라고 불림)의 회로 패턴을 포함한다. 기판 상에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층 상으로의 패터닝 디바이스의 노광(104)을 통해서, 이러한 패턴이 기판 'W'(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나의 또는 여러 개의 다이를 포함함)에 전달된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다.
알려진 리소그래피 장치는, 기판의 타겟부를 패터닝 디바이스의 이미지 위치에 동기하여 위치설정하면서 패터닝 디바이스를 조명함으로써, 각각의 타겟부를 조사한다. 기판의 조사된 타겟부는 "노광 필드", 또는 간단히 "필드"라고 불린다. 기판 상의 필드의 레이아웃은 통상적으로, 직교 2-차원 좌표계에 따라 정렬된(예를 들어 X 및 Y-축을 따라 정렬되고, 양자 모두의 축들은 서로 직교함) 인접한 사각형들의 네트워크이다.
리소그래피 장치에 대한 요구 사항은 요구되는 패턴을 기판 상에 정확하게 정확한 재현(reproduction)하는 것이다. 적용된 제품 피쳐의 위치 및 치수는 특정한 공차 내에 속할 필요가 있다. 위치 오차는 오버레이 오차(흔히 "오버레이"라고 불림) 때문에 생길 수 있다. 오버레이는 제 1 층 내의 제 1 제품 피쳐를 제 2 층 내의 제 2 제품 피쳐에 상대적으로 배치하는 데에 있는 오차이다. 리소그래피 장치는 패터닝 이전에 각각의 웨이퍼를 레퍼런스에 대해 정확하게 정렬함으로써 오버레이 오차를 최소화한다. 이것은 기판에 적용되는 정렬 마크의 위치를 측정함으로써 이루어진다. 정렬 측정에 기초하여, 오버레이 오차가 발생하는 것을 방지하기 위하여 패터닝 프로세스 중에 기판 위치가 제어된다.
제품 피쳐의 임계 치수(CD)의 오차는 노광(104)과 연관된 적용된 선량이 규격 안에 있지 않은 경우 생길 수 있다. 이러한 이유로, 리소그래피 장치(100)는 기판에 적용되는 방사선의 선량을 정확하게 제어할 수 있어야 한다. CD 오차는, 기판이 패턴 이미지와 연관된 초점면에 대해서 정확하게 위치되지 않은 경우에도 생길 수 있다. 초점 위치 오차는 일반적으로 기판 표면의 비평면성(non-planarity)과 연관된다. 리소그래피 장치는 패터닝 이전에 레벨 센서를 사용하여 기판 표면 토포그래피를 측정함으로써, 이러한 초점 위치 오차를 최소화한다. 기판 높이 정정은, 기판 상으로의 패터닝 디바이스의 정확한 이미징(포커싱)을 보장하기 위하여 후속 패터닝 도중에 적용된다.
리소그래피 프로세스와 연관된 오버레이 및 CD 오차를 검증하기 위하여, 패터닝된 기판은 계측 장치(140)에 의해서 계측된다. 계측 장치의 공통적인 예는 산란계이다. 전통적으로 산란계는 전용 계측 타겟의 특징을 측정한다. 이러한 계측 타겟은, 정확한 측정을 허용하기 위해서 그들의 치수가 통상적으로 더 크다는 것을 제외하고는 제품 피쳐를 대표한다(representative). 산란계는 오버레이 계측 타겟과 연관된 회절 패턴의 비대칭을 검출함으로써 오버레이를 측정한다. 임계 치수는 CD 계측 타겟과 연관된 회절 패턴의 분석에 의하여 측정된다. 계측 툴의 다른 예는 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 전자 빔(e-빔) 기초 검사 툴이다.
반도체 생산 설비 내에서, 리소그래피 장치(100) 및 계측 장치(140)는 "리소셀 " 또는 "리소 클러스터"의 일부를 형성한다. 리소 클러스터는, 감광성 레지스트를 기판(W)에 도포하기 위한 코팅 장치(108), 베이킹 장치(110), 노광된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위한 현상 장치(112), 에칭 스테이션(122), 에칭후 어닐링 단계를 수행하는 장치(124) 및 가능하게는 다른 처리 장치(126) 등을 더 포함한다. 계측 장치는 현상(112) 이후 또는 추가적인 처리(예를 들어 에칭) 이후에 기판을 검사하도록 구성된다. 리소셀 내의 다양한 장치는 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어되는데, 이것은 레시피(R)를 수행하도록 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU; 106)을 통해 리소그래피 장치를 제어하기 위한 제어 신호(166)를 발행한다. SCS는 그 외의 장치들이 최대 쓰루풋 및 제품 수율을 제공하면서 작동되게 한다. 중요한 제어 메커니즘은 다양한 장치, 특히 리소그래피 장치(100)로의 계측 장치(140)의 피드백(146)(SCS를 통함)이다. 계측 피드백의 특성에 기초하여, 후속 기판의 처리 품질을 개선하기 위하여 정정 동작이 결정된다.
종래에는 리소그래피 장치의 성능이 예를 들어 US2012008127A1에 설명된 자동화된 프로세스 제어(automated process control; APC)와 같은 방법에 의해서 제어되고 정정된다. 자동화된 프로세스 제어 기법은 기판에 적용된 계측 타겟의 측정을 사용한다. 제조 실행 시스템(Manufacturing Execution System; MES)은 APC 측정을 스케줄링하고, 측정 결과를 데이터 처리 유닛에 통신한다. 데이터 처리 유닛은 측정 데이터의 특징을 리소그래피 장치에 대한 명령을 포함하는 레시피로 전환한다. 이러한 방법은 리소그래피 장치와 연관된 드리프트 현상을 억제하는 데에 매우 효과적이다.
처리 장치에 의해 수행되는 정정 동작을 생성하기 위하여 계측 데이터를 처리하는 것은 반도체 제조에 있어서 중요하다. 계측 데이터에 추가하여, 각각의 패터닝 디바이스, 기판, 처리 장치의 특징 및 다른 콘텍스트 데이터도 제조 프로세스를 더욱 최적화하기 위해서 필요할 수 있다. 가용 계측 및 콘텍스트 데이터가 전체로서 리소그래피 프로세스를 최적화하기 위하여 사용되는 프레임워크는 흔히 홀리스틱 리소그래피(holistic lithography)의 일부라고 불린다. 예를 들어, 레티클 상의 CD 오차에 관련된 콘텍스트 데이터는 상기 CD 오차가 제조 프로세스의 수율에 영향을 주지 않도록 다양한 장치(리소그래피 장치, 에칭 스테이션)를 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 그러면, 후속 계측 데이터는 이러한 제어 전략의 효과를 검증하기 위하여 사용될 수 있고, 추가적인 정정 동작이 결정될 수 있다.
자동화된 프로세스 제어는 흔히, 오버레이, 초점, CD와 같은 프로세스 파라미터에 있는 기판 지문에 있어서의 로트별 변동을 제어, 예를 들어 감소시키는 것을 목적으로 한다. "지문"은 어떤 구역에 걸친 파라미터의 변동(또는 파라미터에 있는 오차)이다. 필드내 지문은 필드에 걸친 변동이고, 어떤 경우에는 기판 상의 모든 필드에 대해서 동일할 것이다. 기판 지문은 전체 기판에 걸친 변동이다. 일부 경우에, 기판 지문은 필드내 지문 및 필드간 지문으로 분리될 수 있다. 본 발명은 모든 타입의 지문에 관한 것이다.
도 2에서 도시되는 바와 같이, 대량 제조(high volume manufacturing; HVM) 조건에서의 종래의 APC 정정은 피드백에 기반한다. 복수 개의 선행 기판(WN-1 내지 WN-x)으로부터 얻어진 측정치가 현재의 기판(WN)의 하나 이상의 프로세스 파라미터를 제어하도록 사용된다. 측정치, 또는 개별적인 측정치로부터 유도된 정정 파라미터는 함께 그룹화되고, 이동 평균(moving average; MA), 예를 들어 기하급수적으로 가중된 이동 평균(exponentially weighted moving average; EWMA)에 공급된다.
더 복잡한 경우, 특정 MA가 필드간 정정 및 필드내 정정을 위하여 적용되고, 다른 타입의 MA는 고차수 정정(예컨대 필드별 정정)을 위하여 적용된다. 좀 더 복잡한 경우에, 두 층이 매우 유사한 지문을 보일 것으로 기대되는 경우, 어떤 층에는 이전의 층에 대하여 결정된 정정 중 일부가 공급된다. 그러나, 이러한 스킴도 여러 단점을 가진다.
첫째로, 제한된 시간 필터링 알고리즘이 사용된다. 발명자들은, 이동 평균을 사용해서는 파라미터의 시간-변동이 정확하게 캡쳐될 수 없다고 결정했다.
둘째로, 불필요한 계측 단계가 흔히 수행된다. 어떤 경우에, 고차수 지문(예를 들어 필드내 지문)은 필드간 지문보다 더 느리게 변한다. 예를 들어, 식각기의 안정화 기간(필드간 지문을 야기함) 및 리소그래피 장치의 투영 시스템(필드내 지문을 야기함)의 안정화 기간은 매우 다를 수 있고, 따라서 대응하는 지문의 시간 변동 차이(time variation difference)가 달라질 것이다. 그러므로, 모든 기판 및 필드내 지문을 정정하도록 설계된 동일한 샘플링으로 모든 로트를 측정하기 때문에, 다른 목적을 위해서 사용될 수 있는 시간이 소모된다.
셋째로, 현존하는 자동화된 프로세스 제어 방법은 기판 처리 툴로부터의 정보를 사용하지 않는다. 발명자들은, 어떤 모델링된 파라미터의 시간 변동의 근본 원인이 프로세스 툴에 연결될 수 있다고 결정했다. 예를 들어, 웨이퍼 스케일링에 있어서의 시간 변동은, 자신의 센서 데이터의 시간 변동에 의해 특징이 결정되는 식각기의 안정화에 연결될 수 있다. 그러한 경우에, 쉽게 이용가능한 식각기 툴 센서 데이터를 사용하는 것이, 시간 필터를 미세 필터링하기 위하여 계측 툴로 더 많은 로트 및/또는 웨이퍼를 측정하는 것보다 훨씬 쉽고 비용이 저렴하다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 의하면 이러한 단점이 완화될 수 있고, 프로세스 파라미터에 있는 감소된 로트별 변동에 대하여 APC 피드백 루프를 미세 튜닝하고 및/또는 감소된 계측 샘플링 레이트 및/또는 밀도를 허용하는 수단이 제공된다. 일 실시예가 도 3에서 도시되는데, 이것은 현재의 기판 WN을 제어하기 위하여 상태 데이터(200)와 함께 사용되는, 복수 개의 선행 기판(WN-1 내지 WN-x)으로부터 획득된 계측 측정치를 보여준다. 상태 데이터(200)는, 기판(WN-1 내지 WN-x) 상의 관련된 층들이 식각기 또는 어닐링기와 같은 하나 이상의 툴에 의해 처리될 때 그러한 프로세스 툴에 관련되는 조건에 관련된다.
본 발명의 일 실시예에서, 계측 측정치로부터 유도된 정보는 데이터 시계열(time series), 즉 시간과 각각 연관된 데이터 값의 시리즈의 형태로 제공될 수 있다. 어떤 데이터 값과 연관된 시간이 반드시 측정이 수행된 시간이어야 하는 것은 아니고, 오히려 관련된 제조 단계, 예를 들어 노광이 측정된 구조체 또는 타겟에 수행된 시간이라는 것에 주의해야 한다. 계측 단계 및 계측 데이터를 시계열로서 제공하는 목적은, 제조 툴, 예를 들어 리소그래피 장치에서 지배적인 조건에 있어서의 시간 변동을 추론하는 것이다. 계측 측정치로부터 유도된 정보는 실제 측정 결과 자체이거나 실제 측정 결과로부터 유도된 모델링된 파라미터 - 예컨대 전환, 회전, 스케일링, 등 - 일 수 있다.
제조 툴에서 지배적인 조건에 관련되는 상태 데이터도 동일한 목적을 위하여 시계열로 제공될 수 있다. 상태 데이터는 제조 툴에 적용된 제어 값 또는 제조 툴에서 지배적인 조건의 측정치를 포함할 수 있다. 후자의 경우, 상태 데이터 값과 연관된 시간은 측정이 이루어졌던 시간일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 자동화된 프로세스 제어 시스템은 시간 필터를 상이한 제어가능한 프로세스 파라미터들에 독립적으로 적용한다. 가장 간단한 실시예에서, 사용자는 각각의 제어가능한 프로세스 파라미터에 대하여 필터를 각각의 데이터 시계열에 적용할지 결정할 수 있다. 사용자가, 예를 들어 다음을 선택할 수 있는 평활화 필터의 라이브러리가 제공된다:
- 베셀 필터
- 버터워스 필터
- 매칭된 필터
- 타원형 필터(카우어(Cauer) 필터)
- 링크위츠-라일리(Linkwitz-Riley) 필터
- 세비쉐프(Chebyshev) 필터
- 바이쿼드(Biquad) 필터
- 고역-통과 필터
- 저역-통과 필터
- 대역-통과 필터
- 무한 임펄스 응답 필터
- 유한 임펄스 응답 필터
- 쌍선형(Bilinear) 변환
- 칼만 필터
- 사비츠키-골레이(Savitzky-Golay) 필터
단일 제어가능한 프로세스 파라미터에 대해서 입력을 필터링하기 위하여 직렬 또는 병렬로 연결된 다수의 필터를 사용하는 것도 가능하다. 실시예들에서, 제 1 필터가 기판의 제 1 구역에 관련된 상기 측정 데이터 시계열의 측정 데이터에 적용되고, 제 1 필터와 상이한 제 2 필터가 기판의 제 2 구역에 관련된 상기 측정 데이터 시계열의 측정 데이터에 적용된다. 예를 들어, 에지 다이에 관련된 측정 데이터는 내부 다이에 관련된 측정 날짜와 다르게 처리될 수 있다.
도 4는 복수 개의 로트(A … N … X)가 동일한 레시피를 사용하여 처리되는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는데, 각각의 로트는 복수 개의 기판을 포함한다. 리소그래피 단계 및 하나 이상의 프로세스 단계 이후에, 계측 측정이 하나 이상의 로트, 예를 들어 로트 A 내지 로트 M의 기판에 수행된다. 로트 A 내지 M 중 일부 또는 전부로부터의 계측 측정치가, 복수 개의 항을 포함하는 수학적 모델, 예를 들어 다항식을 사용하여 후속 로트 N에 적용될 정정을 계산하기 위하여 사용된다. 다항식의 다양한 항은 각각의 시간 필터(210)를 사용하여 로트 A 내지 M로부터의 계측 측정치로부터 계산된다. 다항식은 기판 상의 위치를 나타내는 좌표(예를 들어 x, y)의 멱(power)인 항을 포함할 수 있다. 시간 필터는 다항식의 각각의 항에 대해서 다를 수 있다. 계측 측정은, 로트 A 내지 M의 일부 또는 전부에 수행된 것에 대응하여, 로트 N의 기판에 수행된다. 더 많은 정보가 이용가능해짐에 따라 모델을 정제하는 것이 가능하다. 정제된 모델은 후속 로트(X 등)에 대한 정정을 결정하기 위하여 사용된다.
도 5는 후술되는 바를 제외하고는 도 4의 실시예와 유사한, 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도 5의 실시예에서, 하나 이상의 프로세스 단계로부터의 상태 데이터는 계측 데이터에 적용되는 필터(210)를 미세 튜닝하기 위해서 사용된다.
도 6은 후술되는 바를 제외하고는 도 4의 실시예와 유사한, 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도 6의 실시예에서, 하나 이상의 프로세스 단계로부터의 상태 데이터는, 후속 로트에 적용될 정정을 결정하기 위하여 주로 사용되고, 적절한 시간 필터(220)가 상태 데이터에 적용된다. 계측 측정이 이상(excursion)을 검증하고 그로부터 보호하기 위하여 사용된다. 그러므로, 계측이 후속 로트에 적용될 정정의 일차 결정인자(determinant)로서 사용되는 경우와 비교할 때 더 적은 횟수의 계측 측정만 수행하면 된다. 기판별로 수행되는 계측 측정의 횟수는 일정할 필요가 없다. 그러면 시간이 절약되고, 따라서 쓰루풋이 개선된다.
도 7은 상태 데이터만이 필터(220)에 의해서 필터링되고 후속 로트에 대한 정정을 결정하기 위하여 사용되는 일 실시예를 도시한다. 계측 데이터는 사용되지 않고, 따라서 계측 단계는 생략될 수 있다. 이러한 접근법은, 테스트 기판이 프로세스 단계들에 걸쳐서 순환될 수 있는, 대량 제조 이전의 램프-업 단계에서 특히 유용하다.
도 8은 사용자가 APC 루프를 위한 적절한 필터를 셋업하게 하기 위한, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 프로세스를 도시한다. S1에서, 리소 클러스터로부터 초기 데이터가 획득된다. 초기 데이터는 하나 이상의 로트의 하나 이상의 기판으로부터의 계측 데이터 및/또는 상태 데이터를 포함할 수 있다. 초기 데이터는 학습 데이터라고 지칭될 수도 있다. S2에서, 전체 제조 프로세스의 서브-프로세스의 시간 변동이 결정될 수 있도록, 초기 데이터가 처리된다. 일 실시예에서, 이것은, 푸리에 변환 또는 다른 유사한 변환을 사용하여 파워 스펙트럼 밀도(PSD), 또는 유사한 그래프를 결정함으로써 수행될 수 있다. 이러한 변환은 초기 데이터를 시계열 데이터로부터 주파수 공간 데이터로 변환한다. 주파수 공간 데이터는 APC 모델링된 파라미터 데이터 흐름을 위하여 프로세스 파라미터마다 사용할 최적의 시간 필터를 찾기 위하여 사용된다. 일 실시예에서, 최적의 시간 필터는 알고리즘에 의하여 결정될 수 있다. 또는, 단계 S3에서 필터를 선택하기 위한 사용자 입력을 수신하기 위한 소프트웨어 인터페이스가 제공된다.
적절한 필터를 선택하는 하나의 접근법은, 특정한 프로세스 툴 파라미터 및 APC 모델 파라미터 사이의 상관 관계를 결정하는 것이다(S4). 공유된 시간 의존성에 기반하여 프로세스 툴 파라미터(들)를 계측-기초 파라미터(들)와 정확하게 페어업(pair up)하기 위하여, 상관 관계는 파워 또는 에너지 밀도의 스펙트럼들, 또는 상관 계수 행렬들 또는 유사한 것을 사용하여 결정될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상관 관계는 프로세스 툴, 예를 들어 어닐링 노(furnace) 내의 온도 T(상단에 표시됨) 및 계측 툴에 의해 측정되는 오버레이 지문(하단에 표시됨) 사이에 상관 관계가 관찰될 수 있는 것이 가능할 수 있다. 이러한 상관 관계는 사용자에게 제공될 수 있고, 공유된 시간 의존성에 대해서 어떤 프로세스 툴 및 어떤 APC 파라미터가 페어업 할지를 사용자가 결정하게 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 최적의 피드백 제어를 위해서 선택 파라미터에 대한 최적의 시간 필터를 조언 및/또는 순서를 매길 수 있고, 추가적 미세 튜닝을 위하여 어떤 프로세스 툴 파라미터를 페어업할지 조언할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 계측 샘플링을 위한 시간 및 웨이퍼 레이아웃 스킴을 제안할 수 있다. 예를 들어, 필드간 지문 정정만을 위해서는 적은 수의 포인트에서 더 많은 수의 기판을 측정하고, 필드내 정정을 위해서는 조밀한 측정 스킴으로 더 적은 수의 기판 또는 로트를 측정하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 특징은 다음과 같다:
- 수반된 프로세스 단계에 대한 APC 필터 설정을 구체체적으로 결정할 수 있다
- 미세-튜닝된 제어를 위하여, APC 모델 파라미터에 대한 관련된 프로세스 툴 센서 데이터를 찾고 관련시킬 수 있다
- 이것을 APC 파라미터마다 독립적으로 수행할 수 있다
- 앞서 언급된 프로세스에 기반하여 계측 샘플링 조언을 제공한다.
본 발명이 적용될 수 있는 프로세스 파라미터의 예에는 오버레이, CD, CDU, 측벽각, 라인 에지 거칠기 및 초점이 있다. 이러한 파라미터를 측정하기에 적합한 마커 및 측정 기법이 당업계에 공지되어 있다.
비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일 실시예는, 도 1에서 도시되는 바와 같은 다양한 장치가 전술된 바와 같이 측정 및 최적화 단계를 수행하고 후속 노광 프로세스를 제어하도록 명령하게 구성된 머신-판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 예를 들어 도 1의 제어 유닛(LACU) 또는 감독 제어 시스템(SCS) 또는 양자 모두의 조합 내에서 실행될 수 있다. 그 안에 저장된 이러한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기적 또는 광학적 디스크)가 역시 제공될 수 있다.
비록 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서 본 발명의 실시예를 사용하는 것에 대해 특정하여 언급하였지만, 본 발명이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 인정될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 1-100 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다. 산란계 및 다른 검사 장치의 구현형태는 적합한 소스를 사용하여 UV 및 EUV 파장에서 제작될 수 있고, 본 발명은 절대로 IR 및 가시광선을 사용한 시스템으로 한정되는 것이 아니다.
본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는, 문맥이 허용한다면, 굴절, 회절, 반사, 자기, 전자자기, 및 정전기 광 컴포넌트를 포함하는 다양한 타입의 광 컴포넌트 중 임의의 것 또는 조합을 가리킬 수 있다. 반사성 컴포넌트는 UV 및/또는 EUV 범위에서 동작하는 장치 내에서 사용될 가능성이 있다.
본 발명의 적용 범위 및 범위는 전술한 예시 실시예의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안 되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
Claims (15)
- 디바이스 제조 방법으로서,
노광 단계 및 프로세스 단계가 수행된 복수 개의 기판의 측정 데이터 시계열(time series)을 획득하는 단계;
상기 복수 개의 기판 중 적어도 일부에 프로세스 단계가 수행되었을 때 우세한 조건에 관련된 상태 데이터 시계열을 획득하는 단계;
필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열에 필터를 적용하는 단계; 및
상기 필터링된 데이터를 사용하여, 후속 기판에 수행되는 노광 단계에 적용될 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 방법은,
추가 필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열 및/또는 상기 상태 데이터 시계열에 추가 필터를 적용하는 단계; 및
상기 추가 필터링된 데이터를 사용하여, 상기 후속 기판에 수행되는 상기 노광 단계에 적용될 추가 정정을 결정하는 단계를 더 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
필터 및/또는 추가 필터를 적용하는 것은,
기판의 공간 좌표로의 항을 가지는 다항식 필터를 적용하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
필터 및/또는 추가 필터를 적용하는 것은,
상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열을 주파수 공간 데이터로 변환하는 것,
필터링된 주파수 공간 데이터를 획득하도록 주파수 필터를 상기 주파수 공간 데이터에 적용하는 것, 및
상기 필터링된 주파수 데이터를 상기 필터링된 데이터로 변환하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
필터 및/또는 추가 필터를 적용하는 것은,
기판의 제 1 구역에 관련된 상기 측정 데이터 시계열의 측정 데이터에 제 1 필터를 적용하는 것 및
기판의 제 2 구역에 관련된 상기 측정 데이터 시계열의 측정 데이터에, 상기 제 1 필터와 상이한 제 2 필터를 적용하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 구역은 에지 구역이고, 상기 제 2 구역은 내부 구역인, 디바이스 제조 방법. - 디바이스 제조 방법으로서,
노광 단계 및 프로세스 단계가 수행된 복수 개의 기판의 측정 데이터 시계열을 획득하는 단계;
필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열에 필터를 적용하는 단계;
상기 필터링된 데이터를 사용하여, 후속 기판에 수행되는 노광 단계에 적용될 정정을 결정하는 단계;
추가 필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열에 추가 필터를 적용하는 단계; 및
상기 추가 필터링된 데이터를 사용하여, 상기 후속 기판에 수행되는 상기 노광 단계에 적용될 추가 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 방법은,
복수 개의 기판 중 적어도 일부에 프로세스 단계가 수행되었을 때 우세한 조건에 관련된 상태 데이터 시계열을 획득하는 단계를 더 포함하고,
필터를 적용하는 것은, 상기 필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열에 필터를 적용하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 디바이스 제조 방법으로서,
노광 단계 및 프로세스 단계가 수행된 복수 개의 기판의 측정 데이터 시계열을 획득하는 단계;
상기 복수 개의 기판 중 적어도 일부에 프로세스 단계가 수행되었을 때 우세한 조건에 관련된 상태 데이터 시계열을 획득하는 단계;
상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열을 주파수 공간 데이터로 변환하는 단계;
필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열 중 적어도 하나에 적용될 필터를 상기 주파수 공간 데이터에 기반하여 결정하는 단계;
필터링된 데이터를 획득하도록, 상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열 중 상기 적어도 하나에 상기 필터를 적용하는 단계; 및
상기 필터링된 데이터를 사용하여, 후속 기판에 수행되는 노광 단계에 적용될 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 상태 데이터 시계열은, 상기 기판에 수행된 복수 개의 프로세스 단계에 관련된 데이터를 포함하고,
상기 적용될 필터를 결정하는 단계는, 상기 정정을 결정하기 위해 필터링되고 사용될, 상기 프로세스 단계의 서브세트에 관련된 상기 상태 데이터 시계열의 서브세트를 선택하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 디바이스 제조 방법으로서,
노광 단계 및 프로세스 단계가 수행된 복수 개의 기판의 측정 데이터 시계열을 획득하는 단계;
상기 복수 개의 기판 중 적어도 일부에 프로세스 단계가 수행되었을 때 우세한 조건에 관련된 상태 데이터 시계열을 획득하는 단계;
상기 측정 데이터 시계열 및 상기 상태 데이터 시계열을 주파수 공간 데이터로 변환하는 단계; 및
측정 데이터 시계열을 생성하도록, 후속 기판에 적용될 샘플링 스킴을 상기 주파수 공간 데이터에 기반하여 결정하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 정정은 오버레이, 선량 및 초점 중 적어도 하나를 정정하도록 적용되는 것인, 디바이스 제조 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 정정 및/또는 추가 정정은 오버레이, 선량 및 초점 중 적어도 하나를 정정하도록 적용되는 것인, 디바이스 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 프로세스 단계는 에칭, 어닐링, 주입(implantation), 증착, 및 연마의 군으로부터 선택된 적어도 하나의 프로세스인, 디바이스 제조 방법. - 하나 이상의 리소그래피 툴이 제 1 항에 따른 방법을 수행하게 하기 위한 컴퓨터 판독가능 코드 수단을 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
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