KR20210123381A - 기판 형상을 추정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

기판 형상을 추정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20210123381A
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헤르마누스 아드리아누스 딜렌
라인더 튼 플러그
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 방법은 검사 장치에 의해 측정된 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것 - 적어도 하나의 초점 위치는 기판 상의 또는 기판 내의 타겟을 검사 장치의 광학계의 초점 범위 내에 가져오기 위한 것임-; 및 적어도 하나의 초점 위치를 기반으로 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것을 포함한다.

Description

기판 형상을 추정하기 위한 방법 및 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 3월 8일에 출원된 EP 출원 19161469.2의 우선권을 주장하며, 이의 내용은 본 명세서에서 전체적으로 인용 참조된다.
본 발명은 기판, 예를 들어 웨이퍼의 표면의 형상(기판 형상)의 적어도 일부를 추정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특정한 구성으로서, 본 발명은 계측 장치와 같은 검사 장치의 기존 센서에 의해 측정되는 기판의 적어도 하나의 초점 위치에 기초한 기판 형상의 추정에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판 상으로 적용시키도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)에 있는 패턴 (또는 흔히 "디자인 레이아웃" 또는 "디자인"으로 지칭됨)을 기판 (예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공된 방사선-감응 재료 (레지스트) 층 상으로 투영시킬 수 있다.
패턴을 기판 상에 투영하기 위하여 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이 방사선의 파장은 기판에 형성될 수 있는 피처의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용 중인 전형적인 파장은 365㎚(i-line), 248㎚, 193㎚ 및 13.5㎚이다. 4 내지 20㎚ 범위 내의, 예를 들어 6.7㎚ 또는 13.5㎚의 파장을 갖는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 예를 들어 193㎚의 파장을 갖는 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 피처를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
저(low)-k1 리소그래피는 리소그래피 장치의 전형적인 분해능 한계보다 작은 치수를 갖는 피처를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 공정에서, 분해능 공식은
Figure pct00001
와 같이 표현될 수 있으며, 여기서 λ는 사용되는 방사선의 파장, NA는 리소그래피 장치 내의 투영 광학계의 개구수, CD는 "임계 치수" (일반적으로, 프린트되는 가장 작은 피처 크기이나, 이 경우에서는 반분-피치), 그리고 k1은 경험적인 분해능 인자이다. 일반적으로, k1이 작을수록, 특정한 전기적 기능 및 성능을 달성하기 위하여 회로 설계자에 의하여 계획된 형상 및 치수와 유사한 패턴을 기판 상에 재현하는 것이 더 어려워진다. 이 어려움을 극복하기 위하여 정교한 미세 조정(fine-tuning) 단계가 리소그래피 투영 장치 및/또는 디자인 레이아웃에 적용될 수 있다. 이는, 예를 들어 NA의 최적화, 맞춤 조명 스킴(customized illumination schemes), 위상 시프팅 패터닝 디바이스의 사용, 디자인 레이아웃에서의 광학 근접 보정(OPC, 때로는 "광학 및 공정 보정"으로도 지칭됨)과 같은 디자인 레이아웃의 다양한 최적화, 또는 일반적으로 "분해능 향상 기술"(RET)로서 규정된 다른 방법을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 대안적으로, 리소그래피 장치의 안정성을 제어하기 위한 엄격한 제어 루프가 저 k1에서 패턴의 재현을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
현재의 3D 디바이스 집적화 전략 (예를 들어, 3DNAND, Xpoint, MRAM 등)에서, 기판 (또는 웨이퍼)은 다양한 재료 (예를 들어, 폴리실리콘, 금속, 유기물 등)의 다수의 층으로 코팅된다. 이는 기판을 편평한 상태에서 변형시키거나 휘어지게 할 수 있는, 스택에서의 힘과 응력을 야기한다. 이 변형은 특정 형상을 나타내는 기판의 표면을 야기하며, 즉 기판의 표면은 평평하지 않거나 평면이 아니다.
기판을 코팅하고 기판을 스캐너에 클램핑할 때, 스캐너 노광을 위한 집속 동안 등과 같은 리소그래피 공정 동안에 휘어진 기판은 일련의 쟁점과 문제를 일으킬 수 있다.
웨이퍼 표면에 대한 정보(knowledge)는 정렬 및 레벨링을 가속화하는 것을 도울 수 있으며 가능하게는 증착/트랙 및 스캐너 제어를 개방(open up)할 수 있다.
웨이퍼 형상을 결정하기 위한 현재의 방법 및 장치는 리소그래피 트랙 툴의 일부를 포함하지 않는 별도의 툴을 포함한다. 따라서 이러한 툴은 제조 환경에서 추가적인 바닥 면적을 차지하고 또한 별도의 툴로 전환될 기판을 필요가 있으며, 이는 추가 시간이 걸린다.
본 발명자는 리소그래피 툴 트랙 내의 기존 툴이 기판의 표면의 형상을 추정하기 위하여 사용될 수 있는 데이터를 감지한다는 것을 인식하였다.
본 발명의 양태에 따라, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법이 제공되며, 본 방법은 검사 장치에 의해 측정된 기판 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것 - 적어도 하나의 초점 위치는 기판 상의 또는 기판 내의 타겟을 검사 장치의 광학계의 초점 범위 내에 가져오기 위한 것임-; 및 적어도 하나의 초점 위치 및 검사 장치에 의해 부여된 기판의 왜곡을 기반으로 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것을 포함한다.
선택적으로, 적어도 하나의 초점 위치는 검사 장치의 초점을 결정하기 위한 장치의 일부를 형성하는 센서에 의하여 측정된다.
선택적으로, 초점을 결정하기 위한 장치의 광학계는 대물렌즈를 포함하며, 센서는 대물렌즈에 대한 기판의 표면의 높이를 결정함으로써 적어도 하나의 초점 위치를 결정하도록 구성된다.
선택적으로, 센서는 기판에 걸쳐 복수의 위치에서 복수의 초점 위치를 결정하도록 구성된다.
선택적으로, 검사 장치는 리소그래피 트랙 툴의 일부를 형성한다.
선택적으로, 본 방법은 기판을 웨이퍼 테이블 또는 이핀(Epin) 상에 지지시키는 것을 더 포함한다.
선택적으로, 기판은 웨이퍼 테이블 상에 지지되며, 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것은 기판에 가해진 클램핑 력을 더 기반으로 한다.
선택적으로, 본 방법은 검사 장치에 의하여 부여된 기판의 왜곡을 추정하는 것을 더 포함한다.
선택적으로, 검사 장치에 의하여 부여된 기판의 왜곡을 추정하는 것은 검사 장치에 의하여, 높이 기준 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것 - 높이 기준 기판은 알려진 자유형태(freeform) 표면 형상을 가짐-; 높이 기준 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 기반으로 높이 기준 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것; 및 높이 기준 기판의 알려진 자유형태 표면 형상 및 높이 기준 기판의 표면의 형상의 결정된 적어도 일부를 기반으로 검사 장치에 의해 부여된 기판의 왜곡을 추정하는 것을 포함한다.
선택적으로, 본 방법은 검사 장치 내의 온도를 제어하는 것을 더 포함한다.
선택적으로, 온도는 검사 장치의 일부를 형성하는 냉각 시스템에 의하여 제어된다.
선택적으로, 온도는 검사 장치의 활동성(activity)의 양 및/또는 유형을 제어함으로써 제어된다.
선택적으로, 활동성의 양 및/또는 유형은 검사 장치 내에서 기판의 위치를 제어하도록 구성된 하나 이상의 모터 또는 다른 액추에이터의 활동성의 양 및 유형을 포함한다.
선택적으로, 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것은 초점 위치를 획득할 때 모델링된 열변위 오차(thermal error)를 더 기반으로 한다.
선택적으로, 본 방법은 열변위 오차를 모델링하는 것을 더 포함한다.
선택적으로, 열변위 오차를 모델링하는 것은 검사 장치에 의해서, 검사 장치의 작동 동안에 여러 번 열 기준 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것; 여러 번 획득된 적어도 하나의 초점 위치를 기반으로 열 기준 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것; 및 열 기준 기판의 표면의 형상의 결정된 적어도 일부를 기반으로 여러 번 열변위 오차를 모델링하는 것을 포함한다.
선택적으로, 열변위 오차를 모델링하는 것은 온도 센서에 의하여 검사 장치의 온도를 여러 번 감지하는 것을 더 포함하며, 모델링은 감지된 온도를 더 기반으로 한다.
선택적으로, 본 방법은 기판의 에지에서 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것, 및 감지된 매개변수를 기반으로 기판의 하나 이상의 결정학적 배향 노치(crystallographic orientation notches)의 위치를 결정하는 것을 더 포함한다.
선택적으로, 본 방법은 기판의 표면의 형상의 결정된 적어도 일부 및/또는 하나 이상의 결정학적 배향 노치의 위치를 나타내는 데이터를 하나 이상의 추가 장치로 전송하는 것을 더 포함한다.
선택적으로, 본 방법은 전송된 데이터를 적어도 부분적으로 기반으로 하나 이상의 추가 장치를 구성하는 것을 더 포함한다.
선택적으로, 추가 장치는 리소그래피 장치를 포함하며, 본 방법은 기판의 표면 형상의 적어도 일부 및/또는 하나 이상의 노치의 위치를 기반으로 리소그래피 장치 내에서 기판을 정렬 및/또는 레벨링하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 양태에 따르면, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 처리 또는 검사에 사용되는 장치에 대한 제어 매개변수를 결정하는 방법이 제공되며, 본 방법은 기판을 처리하거나 검사하기 위한 제1 장치의 초점 평면에 대한 기판의 위치를 제어하도록 구성된 센서에 의해 결정된 기판의 표면의 높이의 값을 획득하는 것; 및 상기 값을 기반으로 기판을 처리하거나 검사하기 위하여, 제1 장치와 상이한 제2 장치에 대한 제어 매개변수를 결정하는 것을 포함한다.
본 발명의 양태에 따르면, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하기 위한 검사 장치가 제공되며, 본 검사 장치는 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하도록 구성된 센서 - 초점 위치는 기판 상의 또는 기판 내의 타겟을 검사 장치의 광학계의 초점 범위 내에 가져오기 위한 것임-; 및 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것, 및 적어도 하나의 초점 위치를 기반으로 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것을 포함하는 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
본 발명의 양태에 따르면, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 처리 또는 검사에 사용되는 추가 장치에 대한 제어 매개변수를 결정하기 위한 검사 장치가 제공되며, 본 검사 장치는 기판을 처리하거나 검사하기 위한 제1 장치의 초점 평면에 대한 기판의 위치를 제어하도록 구성된 센서에 의해 결정된 기판의 표면의 높이의 값을 획득하는 것; 및 상기 값을 기반으로 기판을 처리하거나 검사하기 위하여, 제1 장치와 상이한 제2 장치에 대한 제어 매개변수를 결정하는 것을 포함하는 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
본 발명의 양태에 따르면, 적어도 하나의 프로세서 상에서 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서가 장치를 제어하도록 하여 위에서 설명된 임의의 그리고 위에서 규정된 특정한 것에 따른 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 양태에 따르면, 위에서 그리고 본 명세서의 다른 곳에서 언급된 컴퓨터를 포함하는 캐리어가 제공되며, 캐리어는 전자 신호, 광학 신호, 무선 신호, 또는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장한 매체 중 하나이다.
첨부된 개략적인 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 단지 예로서 설명될 것이며, 도면에서:
도 1은 리소그래피 장치의 개략적인 개요를 도시하고 있다.
도 2는 리소그래피 셀의 개략적인 개요를 도시하고 있다.
도 3은 반도체 제조를 최적화하기 위한 세 가지 핵심 기술 간의 협력을 나타내는, 홀리스틱 리소그래피의 개략적인 도면을 도시하고 있다.
도 4는 기판 위의 대물렌즈의 개략적인 도면을 보여주고 있다.
도 5는 기판의 표면의 형상을 추정하는 방법의 흐름도를 보여주고 있다.
도 6은 리소그래피 공정 흐름의 개략적인 도면을 보여주고 있다.
본 문헌에서, 용어 "방사선" 및 "빔"은 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장을 갖는) 자외 방사선, EUV (예를 들어, 약 5 내지 100㎚의 범위 내의 파장을 갖는 극자외 방사선) 및 0.1 내지 100㎚의 범위 내의 파장을 SXR 방사선을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포함하도록 사용된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"는 기판의 타겟 부분에 생성될 패턴에 대응하는, 입사 방사선 빔에 패터닝된 횡단면을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 포괄적인 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석될 수 있다. 용어 "광 밸브(light valve)"가 또한 본 명세서에서 사용될 수 있다. 전형적인 마스크 (투과식 또는 반사식, 바이너리(binary), 위상-시프트, 하이브리드(hybrid) 등) 외에, 다른 이러한 패터닝 디바이스의 예는 프로그램 가능한 미러 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 어레이를 포함한다.
도 1 은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B) (예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템 (또한 일루미네이터(illuminator)로 지칭됨)(IL), 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되며 특정 매개변수에 따라서 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 포지셔너(PM)에 연결되어 있는 마스크 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)(T), 기판 (예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지시키도록 구성되며 특정 매개변수에 따라서 기판 지지체(WT)를 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 포지셔너(PW)에 연결되어 있는 기판 지지체 (예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟 부분(C) 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템 (예를 들어, 굴절식 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하고 있다.
작동 시에, 조명 시스템(IL)은 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을, 예를 들어 빔 전달 시스템(BD)을 통해 받아들인다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고 및/또는 제어하기 위하여, 굴절식, 반사식, 자기, 전자기, 정전기 및/또는 다른 유형의 광학 구성 요소 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다. 일루미네이터(IL)는 패터닝 디바이스(MA)의 평면에서 횡단면에 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 조정하기 위하여 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "투영 시스템"(PS)은 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 및/또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인에 대하여 적합한 것으로서, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 애너모픽(anamorphic), 자기식, 전자기식, 및/또는 정전식 광학 시스템, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서의 용어 "투영 렌즈"의 임의의 사용은 더 일반적인 용어 "투영 시스템"(PS)과 같은 의미인 것으로 간주될 수 있다. 투영 시스템은 또한 광학 시스템으로 불릴 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예를 들어 물로 덮일 수 있는 유형일 수 있으며- 이는 또한 침지 리소그래피로 지칭된다. 침지 기술에 대한 더 많은 정보가 미국특허 제6,952,253호에 제공되며, 이는 본 명세서에서 인용 참조된다.
리소그래피 장치(LA)는 또한 2개 이상의 기판 지지체 (또는 기판 테이블)(WT) ("이중 스테이지"로도 불림)를 갖는 유형일 수도 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계에서, 기판 지지체(WT)들은 동시에 사용될 수 있으며, 및/또는 기판(W)의 후속 노광의 준비 단계가 기판 지지체(WT)들 중 하나에 위치된 기판(W) 상에서 수행될 수 있는 반면에, 다른 기판 지지체(WT) 상의 또 다른 기판(W)은 다른 기판(W) 상의 패턴을 노광시키기 위해 이용되고 있다.
기판 지지체(WT)에 더하여, 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 더 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 (또는 광학/방사선 검출기) 및/또는 세정 디바이스를 유지하도록 배열되어 있다. 센서는 투영 시스템(PS)의 특성 또는 방사선 빔(B)의 특성을 측정하도록 배열될 수 있다. 측정 스테이지는 다수의 센서를 유지시킬 수 있다. 세정 디바이스는 리소그래피 장치의 일부, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 일부 또는 침지 액체를 제공하는 시스템의 일부를 세정하도록 배열될 수 있다. 기판 지지체(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 떨어져 있을 때 측정 스테이지는 투영 시스템(PS) 아래로 이동할 수 있다.
작동 시에, 방사선 빔(B)은 마스크 지지체(MT) 상에서 유지되는 패터닝 디바이스, 예를 들어 마스크(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA) 상에 존재하는 패턴(디자인 레이아웃)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로지른 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 투영 시스템은 빔을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 집속시킨다. 제2 포지셔너(PW) 및 위치 측정 시스템(IF)의 도움으로, 기판 지지체(WT)는, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내의 상이한 타겟 부분(C)들을 집속 및 정렬된 위치에 위치시키기 위하여 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 포지셔너(PM) 및 가능하게는 (도 1에는 명확히 도시되지는 않은) 또 다른 위치 센서가 사용되어 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시킬 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2)와 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크(P1, P2)는 전용 타겟 부분을 점유하고 있지만, 이들은 타겟 부분들 사이의 공간 내에 위치될 수 있다. 기판 정렬 마크(P1, P2)는 이들이 타겟 부분(C)들 사이에 위치될 때 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다.
도 2에서 보여지는 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성할 수 있으며, 이는 때때로 리소셀 또는 (리소) 클러스터로도 지칭되고, 흔히 기판(W) 상에서 노광 전 및 노광 후 공정을 수행하기 위한 장치도 포함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트 층을 증착하기 위한 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 예를 들어, 기판(W)의 온도를 조절하기 위한, 예를 들어 레지스트 층 내의 용매를 조절하기 위한 냉각 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함하고 있다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판(W)을 픽업하고, 기판을 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 기판(W)을 리소그래피 장치(LA)의 로딩 베이(LB)에 전달한다. 흔히 통칭적으로 트랙으로도 지칭되는, 리소셀 내의 디바이스는 전형적으로, 자체가 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어될 수 있는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있으며, 감독 제어 시스템은 또한 예를 들어 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치(LA)를 제어할 수 있다.
리소그래피 장치(LA)에 의해 노광되는 기판(W)이 정확하고 일관되게 노광되도록 하기 위하여, 기판을 검사하여 후속 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은, 패터닝된 구조체의 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 이 목적을 위하여, 검사 툴 (보이지 않음)이 리소셀(LC) 내에 포함될 수 있다. 오차가 검출된다면, 특히 동일 배치(batch) 또는 로트(lot)의 다른 기판(W)이 아직 노광 또는 처리되기 전에 검사가 수행된다면, 예를 들어 후속 기판의 노광에 대해 또는 기판(W) 상에서 수행될 다른 처리 단계에 대해 조정이 이루어질 수 있다.
계측 장치로도 지칭될 수 있는 검사 장치는 기판(W)의 특성을 결정하기 위해, 그리고 특히 상이한 기판(W)들의 특성이 어떻게 달라지는지 또는 동일한 기판(W)의 상이한 층들과 연관된 특성이 층마다 어떻게 달라지는지를 결정하기 위해 사용된다. 검사 장치는 대안적으로 기판(W) 상의 결함을 확인하도록 구성될 수 있으며, 또한 예를 들어 리소셀(LC)의 일부일 수 있거나, 리소그래피 장치(LA)에 통합될 수 있거나, 심지어 독립형 디바이스일 수 있다. 검사 장치는 잠상 (노광 후의 레지스트 층의 이미지) 또는 반-잠상 (노광 후 베이크 단계(PEB) 후의 레지스트 층의 이미지), 또는 (레지스트의 노광된 또는 노광되지 않은 부분이 제거된) 현상된 레지스트 이미지, 또는 심지어 (에칭과 같은 패턴 전사 단계 이후의) 에칭된 이미지에 관한 특성을 측정할 수 있다.
전형적으로, 리소그래피 장치(LA)에서의 패터닝 공정은 기판(W) 상의 구조체의 치수 설정 및 배치의 높은 정확도를 필요로 하는 처리에 있어서 가장 중요한 단계들 중 하나이다. 이 높은 정확도를 보장하기 위해, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 3개의 시스템이 소위 "홀리스틱(holistic)" 제어 환경에서 조합될 수 있다. 이 시스템들 중 하나는 계측 툴 (또는 계측 장치)(MT)(제2 시스템)에 그리고 컴퓨터 시스템(CL)(제3 시스템)에 (가상적으로) 연결된 리소그래피 장치(LA)이다. 이러한 "홀리스틱" 환경의 핵심은 이 3개의 시스템 간의 협력을 최적화하여 전체적인 공정 윈도우를 향상시키는 것 및 리소그래피 장치(LA)에 의해 수행되는 패터닝이 공정 윈도우 내에 유지되는 것을 보장하기 위해 엄격한 제어 루프를 제공하는 것이다. 공정 윈도우는 특정 제조 공정이 규정된 결과 (예를 들어, 기능 반도체 디바이스)를 생성하는 공정 매개변수 (예를 들어, 선량, 초점, 오버레이)의 범위를 규정한다 - 일반적으로 리소그래피 공정 또는 패터닝 공정의 공정 매개변수가 이 범위 내에서 달라지도록 허용된다.
컴퓨터 시스템(CL)은 패터닝될 디자인 레이아웃(의 일부)을 사용하여 어느 분해능 향상 기법을 사용할지 예측할 수 있으며 그리고 어느 마스크 레이아웃 및 리소그래피 장치 설정(setting)이 패터닝 공정의 가장 큰 전체 공정 윈도우를 달성하는지를 결정하기 위해 컴퓨터 리소그래피 시뮬레이션 및 계산을 수행할 수 있다 (도 3에서 제1 스케일(SC1) 내에 이중 화살표로 도시됨). 전형적으로, 분해능 향상 기법은 리소그래피 장치(LA)의 패터닝 가능성과 매칭되도록 마련된다. 컴퓨터 시스템(CL)은 또한 (예를 들어, 계측 툴(MT)로부터의 입력을 사용하여) 공정 윈도우 내의 어느 곳에서 리소그래피 장치(LA)가 현재 작동하고 있는지를 검출하기 위해 사용되어, 예를 들어 차선의 처리로 인하여 결함이 존재할 수 있는지 여부를 예측할 수 있다 (도 3에서 제2 스케일(SC2) 내에서 "0"을 가리키는 화살표로 도시됨).
계측 툴(MT)은 컴퓨터 시스템(CL)에 입력을 제공하여 정확한 시뮬레이션 및 예측을 가능하게 할 수 있으며, 또한 리소그래피 장치(LA)에 피드백을 제공하여 예를 들어 리소그래피 장치(LA)의 교정 상태에서의 가능한 드리프트를 확인할 수 있다 (도 3에서 제3 스케일(SC3) 내에 다수의 화살표로 도시됨).
리소그래피 공정에서는 예를 들어 공정 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 주사 전자 현미경 또는 다양한 형태의 스캐터로미터 계측 툴(MT)을 포함하는, 이러한 측정을 수행하기 위한 상이한 다양한 유형의 계측 툴(MT)이 알려져 있다. 스캐터로미터는, 스캐터로미터의 대물렌즈(objective)의 퓨필(pupil) 또는 퓨필과의 공액 평면에 센서를 가짐으로써 (이 측정은 통상적으로 퓨필 기반 측정으로서 지칭됨), 또는 이미지 평면 또는 이미지 평면과의 공액 평면에 센서를 가짐으로써 (이 경우 측정은 통상적으로 이미지 또는 필드 기반 측정으로서 지칭된다) 리소그래피 공정의 매개변수의 측정을 허용하는 다목적 기구이다. 이러한 스캐터로미터 및 연관된 측정 기술은 특허 출원 US2010/0328655, US2011/102753A1, US2012/0044470A, US2011/0249244, US2011/0026032 또는 EP1,628,164A에 추가로 설명되며, 이들은 본 명세서에서 전체적으로 인용 참조된다. 앞서 언급된 스캐터로미터는 연질 x-선 및 가시광선에서 근적외선 파장 범위의 광을 사용하여 격자를 측정할 수 있다.
일부 예에서, 스캐터로미터(MT)는 각도 분해 스캐터로미터이다. 이러한 스캐터로미터에서, 재구성 방법이 측정된 신호에 적용되어 격자의 특성을 재구성하거나 계산할 수 있다. 이러한 재구성은, 예를 들어 타겟 구조체의 수학적 모델과의 산란 방사선의 상호 작용을 시뮬레이션하는 것과 시뮬레이션 결과를 측정의 결과와 비교하는 것으로부터 기인할 수 있다. 시뮬레이션된 상호 작용이 실제 타겟으로부터 관찰된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 수학적 모델의 매개변수가 조정된다.
다른 예에서, 스캐터로미터(MT)는 분광 스캐터로미터이다. 이러한 분광 스캐터로미터에서, 방사선 소스에 의하여 방출된 방사선은 타겟 상으로 지향되고, 타겟으로부터의 반사된 또는 산란된 방사선은 스캐터로미터 검출기로 지향되며, 이 스캐터로미터 검출기는 정반사 방사선의 스펙트럼을 측정한다 (즉, 파장의 함수로서 세기의 측정). 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 타겟의 구조 또는 프로파일이, 예를 들어 엄밀한 결합 파동 분석(Rigorous Coupled Wave Analysis)과 비선형 회귀에 의하여 또는 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의하여 재구성될 수 있다.
또 다른 스캐터로미터(MT)는 엘립소메트릭(ellipsometric) 스캐터로미터이다. 엘립소메트릭 스캐터로미터는 각 편광 상태에 대해 산란 방사선을 측정함으로써 리소그래피 공정의 매개변수를 결정하는 것을 허용한다. 이러한 계측 장치는, 예를 들어 계측 장치의 조명 부분 내에 적절한 편광 필터를 사용함에 의하여 (선형, 원형 또는 타원형과 같은) 편광을 방출한다. 계측 장치에 적합한 소스는 편광된 방사선도 제공할 수 있다. 기존의 엘립소메트릭 스캐터로미터의 다양한 실시예가, 본 명세서에서 전체적으로 인용 참조되는 미국 특허 출원 11/451,599, 11/708,678, 12/256,780, 12/486,449, 12/920,968, 12/922,587, 13/000,229, 13/033,135, 13/533,110 및 13/891,410에 설명되어 있다.
스캐터로미터(MT)는 반사된 스펙트럼 및/또는 검출 구성 내의 비대칭성을 측정함으로써 2개의 오정렬된 격자 또는 주기적 구조체의 오버레이를 측정하도록 맞추어질 수 있으며, 비대칭성은 오버레이의 규모(extent)와 관련되어 있다. 2개의 (전형적으로 중첩되는) 격자 구조체는 2개의 상이한 층 (반드시 연속적인 층은 아님)에 적용될 수 있으며, 실질적으로 웨이퍼 상의 동일한 위치에 형성될 수 있다. 임의의 비대칭성이 명확하게 구별될 수 있도록 스캐터로미터는, 예를 들어 공동 소유의 특허 출원 EP1,628,164A에서 설명된 바와 같이 대칭적인 검출 구성을 가질 수 있다. 이는 격자 내의 오정렬을 측정하기 위한 간단한 방법을 제공한다. 타겟이 주기적 구조체의 비대칭성을 통해 측정됨에 따라 주기적 구조체를 포함하는 2개 층 사이의 오버레이 오차를 측정하기 위한 추가 예는 PCT 특허 출원 공개 번호 WO2011/012624 또는 미국 특허 출원 공개 US2016/0161863에서 찾아질 수 있으며, 이들은 본 명세서에서 전체적으로 인용 참조된다.
다른 관심 대상 매개변수는 초점 및 선량일 수 있다. 초점과 선량은 본 명세서에서 그 전체가 인용 참조되는 미국 특허 출원 공개 US2011/0249244에서 설명된 바와 같이 스캐터로메트리에 의하여 (또는 대안적으로 주사 전자 현미경에 의하여) 동시에 결정될 수 있다. 초점 에너지 매트릭스(FEM-또한 초점 노광 매트릭스로 지칭됨)의 각 지점에 대한 임계 치수와 측벽 각도 측정의 고유 조합을 갖는 단일 구조체가 사용될 수 있다. 임계 치수와 측벽 각도의 이 고유한 조합이 사용 가능하다면, 초점 및 선량 값이 이 측정들로부터 고유하게 결정될 수 있다.
계측 타겟은 리소그래피 공정에 의하여, 주로 레지스트 내에, 그러나 예를 들어 에칭 공정 후에도 형성된 복합 격자들의 앙상블(ensemble)일 수 있다. 전형적으로, 격자들 내의 구조체들의 피치 및 선-폭은 계측 타겟으로부터 나오는 회절 차수를 캡처할 수 있도록 측정 광학계 (특히, 광학계의 NA)에 크게 의존한다. 앞서 나타난 바와 같이, 회절 신호는 2개의 층 사이의 시프트(shift) (또한 "오버레이"로 지칭됨)를 결정하기 위해 사용될 수 있거나 또는 리소그래피 공정에 의하여 생성된 바와 같이 원래 격자의 적어도 일부를 재구성하기 위해 사용될 수 있다. 이 재구성은 리소그래피 공정의 품질의 지침을 제공하기 위해 사용될 수 있으며 또한 리소그래피 공정의 적어도 일부를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 타겟은 타겟 내의 디자인 레이아웃의 기능적 부분의 치수를 모방하도록 구성된 더 작은 서브-세그먼테이션(sub-segmentation)을 가질 수 있다. 이 서브-세그먼테이션으로 인하여, 타겟은 전체 공정 매개변수 측정이 디자인 레이아웃의 기능적 부분과 더 잘 비슷하도록 디자인 레이아웃의 기능적 부분과 더 유사하게 거동할 것이다. 타겟은 언더필 모드(under-filled mode)에서 또는 오버필 모드(overfilled mode)에서 측정될 수 있다. 언더필 모드에서, 측정 빔은 전체 타겟보다 작은 스폿을 생성한다. 오버필 모드에서는, 측정 빔은 전체 타겟보다 큰 스폿을 생성한다. 이러한 오버필 모드에서, 상이한 타겟들을 동시에 측정하는 것이 또한 가능할 수 있으며, 따라서 상이한 처리 매개변수들을 동시에 결정할 수 있다.
특정 타겟을 사용하는 리소그래피 매개변수의 전체적인 측정 품질은 이 리소그래피 매개변수를 측정하기 위해 사용되는 측정 레시피에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. 용어 "기판 측정 레시피"는 측정 자체의 하나 이상의 매개변수, 측정된 하나 이상의 패턴의 하나 이상의 매개변수, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피에 사용되는 측정이 회절 기반 광학 측정인 경우, 측정의 매개변수들 중 하나 이상은 방사선의 파장, 방사선의 편광, 기판에 대한 방사선의 입사각, 기판 상의 패턴에 대한 방사선의 배향 등을 포함할 수 있다. 측정 레시피를 선택하기 위한 기준들 중 하나는, 예를 들어 처리 변동에 대한 측정 매개변수들 중 하나의 민감도일 수 있다. 더 많은 예들이 본 명세서에서 전체적으로 인용 참조되는 미국 특허 출원 US2016-0161863 및 공개된 미국 특허 출원 US2016/0370717A1에 설명되어 있다.
검사 장치는 자동 초점 루틴(autofocus)을 수행하도록 구성될 수 있다. 자동 초점 루틴은 기판 위에서, 검사 장치의 광학계의 일부를 형성하는 대물렌즈의 "부상 높이(fly height)"를 결정하도록 의도된다. 이를 달성하기 위해, 검사 장치는 기판의 높이와 관련된 매개변수를 감지하도록 구성된 센서를 포함하고 있다. 기판의 높이와 관련된 매개변수는 기판 표면의 하나 이상의 초점 위치를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "초점 위치"는 대물렌즈에 의해 집속된 방사선이 기판 표면에 집속될 때 대물렌즈로부터 떨어진 기판의 표면의 거리를 포함한다.
한 예시적인 구성으로, 센서는 기판 위의 대물렌즈의 높이를 감지하도록 구성될 수 있다. 검사 장치의 대물렌즈(400)의 개략적인 도면이 도 4에서 보여지고 있다.
기판(402)은, 예를 들어 웨이퍼 테이블(404) 상에서 지지된다. 검사 장치는 대물렌즈(400)에 연결되고 대물렌즈(400) 및/또는 기판(402) 또는 웨이퍼 테이블(404)을 화살표(408)에 의하여 보여지는 방향으로 이동시키도록 구성된 모터(406) 등을 포함할 수 있다. 모터(406) (또는 추가의 모터)는 또한 대물렌즈(400)와 웨이퍼 테이블(404) 중 하나 또는 둘 모두를 z-축으로 이동시키도록 구성될 수 있으며, z-축은 (임의의 뒤틀림을 고려하지 않은) 기판의 표면에 의해 대체적으로 규정되고 화살표 410에 의해 보여지는 평면에 대해 가로지른다.
대물렌즈(400)는 방사선 소스로부터의 방사선이 집속되는 특정 초점 거리를 갖고 있으며 모터(406)는 방사선이 기판(402)의 표면 상으로 집속될 때까지 z-축으로 대물렌즈(400) 및/또는 웨이퍼 테이블(404)을 이동시킬 수 있다.
센서(412)는 대물렌즈(400)의 높이를 결정하도록 구성될 수 있다. 대물렌즈(400)의 초점 길이가 알려져 있기 때문에, 기판(402)의 표면의 높이는 결정될 수 있다.
도 5는 기판(402)의 표면의 적어도 일부의 형상을 결정하는 방법의 흐름도를 보여주고 있다.
기판(402)이 검사 장치에 제공(500)된다. 모터(406)는 기판(402) 위의 위치로 대물렌즈(400)를 이동(502)시킨다. 위에서 논의된 바와 같이, 모터(406)는 대물렌즈가 기판(402)의 표면 상으로 집속될 때까지 대물렌즈(400)와 기판(402) 중 하나 또는 둘 모두를 (예를 들어, 웨이퍼 테이블(404)을 통해) z-축으로 이동(504)시키도록 작동한다.
센서(412)는 기판의 표면의 초점 위치를 감지(506)하며, 이는 본 명세서에서 논의된 예시적인 구성에서는 대물렌즈(400)의 높이에 기초한다. 이는 대물렌즈(400)의 초점 길이가 알려져 있음에 따라 기판(402) 표면의 높이의 결정을 허용한다.
일부 예시적인 구성에서, 기판(402)의 표면의 높이는 지점-기반 높이 맵을 생성하기 위해 복수의 지점에서 결정될 수 있다. 따라서, 추가 초점 위치가 센서(412)에 의해 감지되어야 하는지 여부가 결정된다(508). 그렇다면, 본 방법은 단계 502로 복귀되며, 대물렌즈(400)는 기판(402) 위의 추가 지점으로 이동된다. 이는 필요에 따라 반복될 수 있다.
감지된 초점 위치 또는 지점-기반 높이 맵의 경우 초점 위치를 기반으로 기판의 표면의 적어도 일부의 형상이 결정될 수 있다(510). 일부 구성에서, 지점-기반 높이 맵에 대해 하나 이상의 수학적 처리가 수행되어 기판의 형상의 적어도 일부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 커브 피팅(curve-fitting) 또는 보간 알고리즘(interpolation algorithm)이 지점-기반 높이 맵에 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "높이"는 검사 장치 내의 기판(402) 또는 기준면(reference datum)로부터의 거리를 포함하며 수직 거리일 필요가 없다는 점이 주목된다.
검사 장치는 리소그래피 트랙의 일부를 형성한다는 점에서 리소그래피 트랙 툴(lithographic track tool)이다. 따라서, 기판은 기판 표면의 형상을 결정하기 위해 리소그래피 트랙을 떠날 필요가 없다.
기판(402)은 웨이퍼 테이블(404) 또는 이핀(Epin) 상에 지지될 수 있다. 기판이 웨이퍼 테이블(404) 상에 지지된다면, 이는 숙련된 자에게 알려진 방식으로 웨이퍼 테이블에 클램핑될 수 있다. 이러한 구성에서, 기판(402)의 표면의 형상의 적어도 일부는 지점-기반 높이 맵 및 기판 상의 하나 이상의 위치에서 기판에 가해지는 클램핑 력을 기반으로 결정될 수 있다(510). 기판이 이핀 상에서 지지된다면, 중력은 지지되지 않은 영역에서 기판(402)에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 구성에서, 기판(402)의 표면의 형상의 적어도 일부는 지점-기반 높이 맵 및 기판(402)에 대한 중력의 영향을 기반으로 결정될 수 있다.
검사 장치 자체는 기판(402)이 그 내부에 위치될 때 기판(402)에 약간의 왜곡을 가할 수 있다. 왜곡을 부여한 이 검사 장치는 기판(402)의 표면의 자유형태 형상에 대한 변화를 초래할 수 있다. 이에 따라, 검사 장치는 검사 장치에 의해 부여된 기판의 왜곡을 기반으로 기판의 형상의 적어도 일부를 결정(510)하도록 구성될 수 있다.
일부 예시적인 배열에서, 검사 장치는 장치 자체에 의해 부여된 왜곡을 추정하도록 구성될 수 있다. 이는 추가적인 높이 기준 기판을 검사 장치에 제공함으로써 행해질 수 있으며, 여기서 높이 기준 기판은 알려진 자유형태 표면 형상을 갖는다. 예시적인 구성에서, 높이 기준 기판의 표면은 실질적으로 평평하거나 평면일 수 있으며, 위에서 언급된 것과 같은, 집적 회로의 제조에 사용되는 기판보다 상당히 더 평평할 수 있다. 높이 기준 기판은 검사 장치 내에 위치하며, 위에서 설명된 동일한 방식으로 지지될 수 있다. 높이 기준 기판의 초점 위치(들)는 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 획득되며 추가 기판의 표면의 형상의 적어도 일부가 결정된다. 이는 검사 장치 내에 위치될 때 높이 기준 기판의 표면의 형상을 나타낸다. 알려진 자유형태 표면 형상 및 높이 기준 기판의 표면의 형상의 결정된 적어도 일부분을 기반으로, 검사 장치에 의해 기판에 부여된 왜곡이 추정될 수 있다.
일부 예시적인 검사 장치에서, 대물렌즈 및/또는 기판은 물리적 특성이 열에 의해 영향을 받는 프레임에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어, 검사 장치는 c-프레임으로 불리는 것을 포함할 수 있으며, 이에 의해 대물렌즈(400)는 c-형상 금속 프레임에 의해 지지된다. 검사 장치의 작동 동안, 특히 대물렌즈(400) 및/또는 기판의 위치를 제어하기 위한 하나 이상의 모터(406)의 듀티 사이클(duty cycle)을 기반으로, 본 명세서에 개시된 방법 및 장치를 사용하여 기판(400)의 표면의 형상의 결정시 시간이 지남에 따라 열변위 오차(thermal error)로 이어질 수 있는 열이 생성될 수 있다.
따라서, 검사 장치는 이 열변위 오차를 완화시키도록 구성될 수 있다. 일부 예시적인 구성에서, 열변위 오차는, 예를 들어 상당한 기간을 두고 그리고 툴의 사용 동안 단일 열 기준 기판을 검사 장치 내에서 유지함으로써 시간이 지남에 따라 추적될 수 있다. 열 기준 기판의 표면의 형상의 적어도 일부는 검사 장치의 작동 동안에 본 명세서에 개시된 기술을 사용하여 여러 번 결정될 수 있다.
이 결정은 동일한 또는 상이한 열 기준 기판을 사용하고 시간이 지남에 따라 검사 장치의 상이한 활동성 레벨로 여러 번 반복될 수 있다. 열 기준 기판(들)의 표면의 적어도 일부의 결과적으로 결정된 형상은 시간이 지남에 따라 그리고 선택적으로 검사 장치의 활동성 레벨에 대해 열변위 오차를 추정하고 모델링하기 위해 사용될 수 있다.
일부 구성에서, 검사 장치는 열 기준 기판의 표면의 형상이 결정될 때 온도를 감지하도록 구성된 온도 센서를 포함할 수 있다. 따라서 열변위 오차는 부가적으로 또는 대안적으로 온도에 대해 추정되고 모델링될 수 있다. 모델링된 열변위 오차는 위에서 언급된 기판의 적어도 일부의 형상의 결정을 보정하기 위해 사용될 수 있다.
다른 구성에서, 열변위 오차의 영향은 검사 장치의 일부를 형성하고 대물렌즈 및/또는 기판을 지지하는 프레임의 온도를 안정화시키도록 구성된 냉각 시스템에 의해 완화될 수 있다. 일부 구성에서, 검사 장치는 (예를 들어, 모터의 이동 및/또는 듀티 사이클을 제한함으로써) 모터의 활동성(activity)의 유형 및/또는 양을 제어하도록 구성될 수 있다. 활동성 유형을 제어하는 것은 기판에 대한 대물렌즈의 계단식 움직임보다는 연속적인 스캐닝 작동 모드의 사용을 포함할 수 있다.
일부 예시적인 방법 및 장치는 결정학적 배향 노치(crystallographic orientation notch)의 위치를 결정하도록 구성될 수 있으며, 이는 기판의 결정학적 평면을 나타낸다. 따라서, 본 방법 및 장치는 기판(400)의 에지에서의 매개변수 (예를 들어, 기판(400)의 표면의 높이)를 감지하도록 구성될 수 있다. 이는 에지 주위에서 또는 에지 주위의 복수의 위치에서 연속적으로 이루어질 수 있다. 노치가 기판의 에지 내로 절개되기 때문에, 본 명세서에 개시된 방법 및 장치를 사용하여 감지될 때 노치들은 기판(400)의 표면의 높이의 갑작스러운 감소로서 나타난다.
도 6에서 보여지는 바와 같이, 기판(400)의 표면의 형상을 나타내는 데이터는 하나 이상의 추가 장치로 전송될 수 있다. 추가 장치는 전송된 데이터를 기반으로 구성될 수 있다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 기판은 먼저 숙련된 자에게 공지된 기술을 사용하여 스택이 기판 상에 증착되는 증착 단계(600)를 거친다. 그후, 리소(602)로의 트랙에서, 필요에 따라 레지스트는 다수의 적용 및 베이크 단계에서 스택에 도포된다. 본 명세서에 개시된 검사 장치(603)는 리소로의 트랙(602)의 일부를 형성할 수 있다. 즉, 검사 장치는 "트랙 내에" 있다. 리소 단계(604)에서, 레지스트는 노광되어 기판(400) 상에 디바이스 구조체를 제조한다. 리소(604)에 이어, 리소(606) 이후의 트랙에서, 계측 툴은 리소 공정의 정확도에 관한 하나 이상의 매개변수, 예를 들어 OVL 및 CD를 결정하도록 구성될 수 있다.
검사 장치(603)는 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 나타내는 데이터(608)를 리소 이후의 트랙 내의 계측 툴에 전송할 수 있다(606).
컴퓨터 프로그램은 위에서 설명된 방법의 일부를 제공하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 매체에 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 프로그램 제품일 수 있다. 제품은 비일시적 컴퓨터 사용 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 본 방법을 수행하도록 구성된 매체에 구현된 컴퓨터 판독-가능한 프로그램 코드를 가질 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 적어도 하나의 프로세서가 본 방법의 일부 또는 모두를 수행하게 하도록 구성될 수 있다.
다양한 방법 및 장치가 장치 (시스템 및/또는 디바이스) 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품을 참조하여 본 명세서에서 설명된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 기계를 생산하기 위해 범용 컴퓨터 회로, 특수 목적 컴퓨터 회로 및/또는 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 회로의 프로세서 회로에 제공될 수 있으며, 따라서 컴퓨터 및/또는 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해 실행하는 명령은 트랜지스터, 메모리 장소(memory locations)에 저장된 값 및 이러한 회로 내의 기타 하드웨어 구성 요소를 변환 및 제어하여 본 명세서에 명시된 기능/동작을 구현하며 그리고 이에 의하여 명시된 기능/동작을 구현하기 위한 수단(기능) 및/또는 구조를 생성한다.
컴퓨터 프로그램 명령은 또한 특정 방식으로 기능하도록 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치를 지시할 수 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장될 수 있으며, 따라서 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 명령은 지정된 기능/동작을 구현하는 명령을 포함하는 제품(article of manufacture)을 생산한다.
유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체는 전자, 자기, 광학, 전자기 또는 반도체 데이터 저장 시스템, 장치 또는 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체의 보다 구체적인 예는 다음의 휴대용 컴퓨터 디스켓, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 회로, 판독 전용 메모리(ROM) 회로, 소거 가능하고 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래쉬 메모리) 회로, 휴대용 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM) 및 휴대용 디지털 비디오 디스크 판독 전용 메모리(DVD/Blu-ray)를 포함할 것이다.
컴퓨터 프로그램 명령은 또한 컴퓨터 및/또는 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치로 로딩되어 컴퓨터 구현 공정을 생성하기 위해 일련의 작동 단계가 컴퓨터 및/또는 기타 프로그램 가능한 장치에서 수행되도록 할 수 있으며 따라서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 장치에서 실행하는 명령이 지정된 기능/동작을 구현하기 위한 단계를 제공한다.
따라서, 본 발명은 하드웨어로 및/또는 프로세서에서 실행되는 (펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등을 포함하는) 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 이는 집합적으로 "회로", "모듈" 또는 그의 변형으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예가 하기의 번호가 부여된 조항의 목록에 개시되어 있다:
1. 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법은,
검사 장치에 의해 측정된 기판 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것 - 적어도 하나의 초점 위치는 기판 상의 또는 기판 내의 타겟을 검사 장치의 광학계의 초점 범위 내에 가져오기 위한 것임-; 및
적어도 하나의 초점 위치를 기반으로 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것을 포함한다.
2. 조항 1의 방법에서, 적어도 하나의 초점 위치는 검사 장치의 초점을 결정하기 위한 장치의 일부를 형성하는 센서에 의하여 측정된다.
3. 조항 2의 방법에서, 초점을 결정하기 위한 장치의 광학계는 대물렌즈를 포함하며, 센서는 대물렌즈에 대한 기판의 표면의 높이를 결정함으로써 적어도 하나의 초점 위치를 결정하도록 구성된다.
4. 조항 1 내지 3 중 어느 한 조항의 방법에서, 센서는 기판에 걸쳐 복수의 위치에서 복수의 초점 위치를 결정하도록 구성된다.
5. 조항 1 내지 4 중 어느 한 조항의 방법에서, 검사 장치는 리소그래피 트랙 툴의 일부를 형성한다.
6. 조항 1 내지 5 중 어느 한 조항의 방법은 기판을 웨이퍼 테이블 또는 이핀(Epin) 상에서 지지하는 것을 더 포함한다.
7. 조항 6의 방법에서, 기판은 웨이퍼 테이블 상에 지지되며, 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것은 기판에 가해진 클램핑 력을 더 기반으로 한다.
8. 조항 1 내지 7 중 어느 한 조항의 방법에서, 기판의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것은 검사 장치에 의해 부여된 기판의 왜곡을 더 기반으로 한다.
9. 조항 8의 방법은 검사 장치에 의하여 부여된 기판의 왜곡을 추정하는 것을 더 포함한다.
10. 조항 9의 방법에서, 검사 장치에 의하여 부여된 기판의 왜곡을 추정하는 것은;
검사 장치에 의하여, 높이 기준 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것 - 높이 기준 기판은 알려진 자유형태 표면 형상을 가짐-;
높이 기준 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 기반으로 높이 기준 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것; 및
높이 기준 기판의 알려진 자유형태 표면 형상 및 높이 기준 기판의 표면의 형상의 결정된 적어도 일부를 기반으로 검사 장치에 의해 부여된 기판의 왜곡을 추정하는 것을 포함한다.
11. 조항 1 내지 10 중 어느 한 조항의 방법은 검사 장치 내의 온도를 제어하는 것을 더 포함한다.
12. 조항 11의 방법에서, 온도는 검사 장치의 일부를 형성하는 냉각 시스템에 의하여 제어된다.
13. 조항 11 또는 12항의 방법에서, 온도는 검사 장치의 활동성(activity)의 양 및/또는 유형을 제어함으로써 제어된다.
14. 조항 13의 방법에서, 활동성의 양 및/또는 유형은 검사 장치 내에서 기판의 위치를 제어하도록 구성된 하나 이상의 모터 또는 다른 액추에이터의 활동성의 양 및 유형을 포함한다.
15. 조항 1 내지 14 중 어느 한 조항의 방법에서, 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것은 초점 위치를 획득할 때 모델링된 열변위 오차를 더 기반으로 한다.
16. 조항 15의 방법은 열변위 오차를 모델링하는 것을 더 포함한다.
17. 조항 16의 방법에서, 열변위 오차를 모델링하는 것은:
검사 장치에 의해서, 검사 장치의 작동 동안에 여러 번 열 기준 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것;
여러 번 획득된 적어도 하나의 초점 위치를 기반으로 열 기준 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것; 및
열 기준 기판의 표면의 형상의 결정된 적어도 일부를 기반으로 여러 번 열변위 오차를 모델링하는 것을 포함한다.
18. 조항 17의 방법에서, 열변위 오차를 모델링하는 것은 온도 센서에 의하여 검사 장치의 온도를 여러 번 감지하는 것을 더 포함하며, 모델링은 감지된 온도를 더 기반으로 한다.
19. 조항 1 내지 18 중 어느 한 조항의 방법은 기판의 에지에서 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것, 및 감지된 매개변수를 기반으로 기판의 하나 이상의 결정학적 배향 노치(crystallographic orientation notches)의 위치를 결정하는 것을 더 포함한다.
20. 조항 1 내지 19 중 어느 한 조항의 방법은 기판의 표면의 형상의 결정된 적어도 일부 및/또는 하나 이상의 결정학적 배향 노치의 위치를 나타내는 데이터를 하나 이상의 추가 장치로 전송하는 것을 더 포함한다.
21. 조항 20의 방법은 전송된 데이터를 적어도 부분적으로 기반으로 하나 이상의 추가 장치를 구성하는 것을 더 포함한다.
22. 조항 21의 방법에서, 추가 장치는 리소그래피 장치를 포함하며, 본 방법은 기판의 표면 형상의 적어도 일부 및/또는 하나 이상의 노치의 위치를 기반으로 리소그래피 장치 내에서 기판을 정렬 및/또는 레벨링하는 것을 더 포함한다.
23. 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 처리 또는 검사에 사용되는 장치에 대한 제어 매개변수를 결정하는 방법은;
기판을 처리하거나 검사하기 위한 제1 장치의 초점 평면에 대한 기판의 위치를 제어하도록 구성된 센서에 의해 결정된 기판의 표면의 높이의 값을 획득하는 것; 및
상기 값을 기반으로 기판을 처리하거나 검사하기 위하여, 제1 장치와 상이한 제2 장치에 대한 제어 매개변수를 결정하는 것을 포함한다.
24. 적어도 하나의 프로세서 상에서 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서가 장치를 제어하도록 하여 조항 1 내지 23 중 어느 한 조항에 따른 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램.
25. 조항 24의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 캐리어에서, 캐리어는 전자 신호, 광학 신호, 무선 신호, 또는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체 중 하나이다.
26. 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하기 위한 검사 장치는;
기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하도록 구성된 센서 - 초점 위치는 기판 상의 또는 기판 내의 타겟을 검사 장치의 광학계의 초점 범위 내에 가져오기 위한 것임-; 및
적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것, 및 적어도 하나의 초점 위치를 기반으로 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것을 포함하는 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
27. 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 처리 또는 검사에 사용되는 추가 장치에 대한 제어 매개변수를 결정하기 위한 검사 장치는;
기판을 처리하거나 검사하기 위한 제1 장치의 초점 평면에 대한 기판의 위치를 제어하도록 구성된 센서에 의해 결정된 기판의 표면의 높이의 값을 획득하는 것; 및
상기 값을 기반으로 기판을 처리하거나 검사하기 위하여, 제1 장치와 상이한 제2 장치에 대한 제어 매개변수를 결정하는 것을;
포함하는 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
일부 대체 구현 형태에서 언급된 기능/동작이 언급된 순서에서 벗어나서 발생할 수 있다는 점이 또한 주목되어야 한다. 더욱이, 단계의 기능은 다수의 단계로 분리될 수 있으며 및/또는 둘 이상의 단계의 기능은 적어도 부분적으로 통합될 수 있다. 마지막으로, 도시된 블록들 사이에 다른 단계가 추가/삽입될 수 있다.
본 명세서에서는 IC의 제조에서의 리소그래피 장치의 사용에 대하여 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치는 다른 적용을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 가능한 다른 적용은 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 플랫 패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조를 포함한다.
본 명세서에서는 리소그래피 장치와 관련하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적인 참조가 이루어질 수 있지만, 본 발명의 실시예는 다른 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 마스크 검사 장치, 계측 장치, 또는 웨이퍼 (또는 다른 기판) 또는 마스크 (또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정하거나 처리하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이 장치는 일반적으로 리소그래피 툴로 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 대기(비진공) 조건을 사용할 수 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예의 사용에 대해 특정 참조가 위에서 이루어질 수 있지만, 문맥이 허용하는 경우, 본 발명은 광학 리소그래피에 제한되지 않으며 다른 응용, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
본 발명의 특정 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실시될 수 있다는 점이 인식될 것이다. 위의 설명은 제한이 아닌, 설명을 위한 것이다. 따라서, 아래에 제시된 청구범위의 범위를 벗어남이 없이 설명된 바와 같이 본 발명에 대하여 수정이 이루어질 수 있다는 것이 당 업자에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법에 있어서,
    검사 장치에 의해 측정된 상기 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것 -상기 적어도 하나의 초점 위치는 상기 기판 상의 또는 기판 내의 타겟을 상기 검사 장치의 광학계의 초점 범위 내에 가져오기 위한 것임-; 및
    상기 적어도 하나의 초점 위치 및 상기 검사 장치에 의해 부여된 상기 기판의 왜곡을 기반으로 상기 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것을 포함하는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 초점 위치는 상기 검사 장치의 초점을 결정하기 위한 장치의 일부를 형성하는 센서에 의하여 측정되는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 초점을 결정하기 위한 상기 장치의 광학계는 대물렌즈를 포함하며, 상기 센서는 상기 대물렌즈에 대한 상기 기판의 표면의 높이를 결정함으로써 상기 적어도 하나의 초점 위치를 결정하도록 구성된, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 기판에 걸쳐 복수의 위치에서 복수의 초점 위치를 결정하도록 구성된, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 검사 장치는 리소그래피 트랙 툴의 일부를 형성하는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판을 웨이퍼 테이블 또는 이핀(Epin) 상에서 지지하는 것을 더 포함하는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기판은 상기 웨이퍼 테이블 상에 지지되며, 상기 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것은 상기 기판에 가해진 클램핑 력을 더 기반으로 하는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 검사 장치에 의하여 부여된 상기 기판의 왜곡을 추정하는 것을 더 포함하는 하는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 검사 장치에 의하여 부여된 상기 기판의 왜곡을 추정하는 것은;
    상기 검사 장치에 의하여, 높이 기준 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 획득하는 것 -상기 높이 기준 기판은 알려진 자유형태(freeform) 표면 형상을 가짐-;
    상기 높이 기준 기판의 표면의 적어도 하나의 초점 위치를 기반으로 상기 높이 기준 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 결정하는 것; 및
    상기 높이 기준 기판의 상기 알려진 자유형태 표면 형상 및 상기 높이 기준 기판의 표면의 형상의 결정된 적어도 일부를 기반으로 상기 검사 장치에 의해 부여된 상기 기판의 왜곡을 추정하는 것을 포함하는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 검사 장치 내의 온도를 제어하는 것을 더 포함하는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 온도는 상기 검사 장치의 일부를 형성하는 냉각 시스템에 의하여 제어되는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 온도는 상기 검사 장치의 활동성(activity)의 양 및/또는 유형을 제어함으로써 제어되는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 활동성의 양 및/또는 유형은 상기 검사 장치 내에서 상기 기판의 위치를 제어하도록 구성된 하나 이상의 모터 또는 다른 액추에이터의 활동성의 양 및 유형을 포함하는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 기판의 표면의 형상의 상기 적어도 일부를 결정하는 것은 초점 위치를 획득할 때 모델링된 열변위 오차를 더 기반으로 하는, 반도체 디바이스의 제조에 사용 가능한 기판의 표면의 형상의 적어도 일부를 추정하는 방법.
  15. 적어도 하나의 프로세서 상에서 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 제1항에 따른 방법을 수행하도록 장치를 제어하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
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