KR20220018095A

KR20220018095A - 리소그래피 프로세스 및 장치, 그리고 검사 프로세스 및 장치

Info

Publication number: KR20220018095A
Application number: KR1020227003137A
Authority: KR
Inventors: 윔 치보 텔; 한스 에릭 카토우; 발레리오 알티니; 베라흐 뫼스트
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2022-02-14
Also published as: TWI664664B; KR102358361B1; TW201937553A; TWI760741B; TWI692007B; US20210208511A1; EP3343294A1; KR102469136B1; TW202032624A; JP2020504321A; TW201830475A; US11599027B2; WO2018121921A1; CN110168446B; CN114114850A; CN110168446A; KR20190097226A; US11199782B2; JP2022001965A; US20220057719A1

Abstract

리소그래피 장치 및 리소그래피 프로세스를 제어하는 연관된 방법이 개시된다. 리소그래피 장치는 리소그래피 장치 내에서 기판의 위치 설정와 연관된 제어 그리드를 규정하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 제어 그리드는, 패터닝 디바이스에 연관된 디바이스 레이아웃을 기초로 하여 리소그래피 프로세스에서 기판에 적용될 및/또는 적용된 디바이스 패턴을 규정한다.

Description

리소그래피 프로세스 및 장치, 그리고 검사 프로세스 및 장치{LITHOGRAPHIC PROCESS AND APPARATUS AND INSPECTION PROCESS AND APPARATUS}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2016년(12)월 30일자로 출원된 EP 출원 16207472.8에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 리소그래피 프로세스에서 기판에 패턴을 적용하기 위한 및/또는 상기 패턴을 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 일반적으로 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용하는 기기이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 집적 회로 (ICs)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우, 마스크 또는 레티클이라고도 불리는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이 또는 수 개의 다이를 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공되는 방사선 감응 재료(레지스트)의 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 순차적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 전체 패턴을 한번에 타겟부 상에 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스테퍼와, 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 방사선 빔을 통해 패턴을 스캐닝함과 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반평행으로 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 패턴을 기판 상에 임프린트함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사하는 것도 가능하다.

리소그래피 프로세스를 모니터링하기 위해서는 패터닝된 기판의 파라미터를 측정한다. 이러한 파라미터에는 예컨대 패터닝된 기판 내에 형성되거나 또는 패터닝된 기판 상에 형성된 연속층 간의 오버레이 오차 및 현상된 감광성 레지스트의 임계 선폭(critical linewidth)(CD)이 포함될 수 있다. 이 측정은 제품 기판 상에서 및/또는 전용 계측 타겟 상에서 수행될 수 있다. 리소그래피 프로세스로 형성된 미세 구조물의 측정을 행하기 위한 다양한 기술이 있으며, 이들 기술에는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope) 및 다양한 특수 기기를 사용하는 것이 포함된다. 신속하고 비침투식 형태의 특수 검사 기기인 산란계(scatterometer)는 방사선의 빔을 기판의 표면 상의 타겟으로 향하게 하여 산란 또는 반사된 빔의 성질을 측정한다. 산란계의 두가지 주된 종류가 알려져 있다. 분광 산란계(spectroscopic scatterometer)는 광대역 방사선 빔을 기판 상으로 지향시키고 특정한 좁은 각도 범위로 산란된 방사선의 스펙트럼(예컨대, 파장을 함수로 하는 강도)을 측정한다. 각도 분해 산란계(angularly resolved scatterometer)는 단색성 방사선 빔(monochromatic radiation beam)을 이용하고, 산란된 방사선의 강도를 각도를 함수로 하여 측정한다.

공지된 산란계의 예에는 US2006033921A1 및 US2010201963A1에 기술된 타입의 각도-분해 산란계가 포함된다. 이러한 산란계에 의하여 사용되는 타겟은, 예를 들어 40μm x 40μm인 상대적으로 큰 격자들이고, 측정 빔은 격자보다 더 작은 스폿을 생성한다(즉, 격자는 언더필된다). 복원에 의해 피처 형상을 측정하는 것과 함께, 공개 특허 출원 제 US2006066855A1 에 기술된 것처럼, 이러한 장치를 사용하여 회절 기초 오버레이가 측정될 수 있다. 회절 차수들의 암-시야 이미징을 사용하는 회절-기초 오버레이를 통해, 더 작은 타겟에 대한 오버레이 측정이 가능해진다. 암시야 이미징 계측의 예는 국제 특허 출원 제 WO　2009/078708 및 제 WO　2009/106279 에서 발견될 수 있는데, 이들은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다. 이러한 기술의 추가적인 개발예들은 특허 공개 번호 US20110027704A, US20110043791A, US2011102753A1, US20120044470A, US20120123581A, US20130258310A, US20130271740A 및 WO2013178422A1에 설명되었다. 이러한 타겟은 조명 스폿 보다 더 작을 수 있고, 웨이퍼 상의 제품 구조체에 의하여 둘러싸일 수도 있다. 복합 격자 타겟을 사용하여 하나의 이미지 내의 다수의 격자들이 측정될 수 있다.

기판 상에 패턴을 적용하거나 그러한 패턴을 측정하는 것과 같은 리소그래피 프로세스를 수행함에 있어서, 프로세스를 모니터링하고 제어하기 위해 프로세스 제어 방법이 사용된다. 이러한 프로세스 제어 기법은 통상적으로 기판에 걸친 (필드간) 및 필드 내의 (필드내) 프로세스 지문에 대한 보정을 구하기 위해 사용된다. 향상 이러한 프로세스 제어 방법을 향상하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 제1 양태에서, 리소그래피 장치로서, 상기 리소그래피 장치 내에서 기판의 위치 설정과 연관된 제어 그리드를 규정하도록 구성되는 제어기를 포함하되, 상기 제어 그리드는 패터닝 디바이스에 연관된 디바이스 레이아웃을 기초로 하여 리소그래피 프로세스에서 상기 기판에 적용될 및/또는 적용된 디바이스 패턴을 규정하는, 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 제2 양태에서, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법으로서, 상기 리소그래피 프로세스 중에 기판의 위치 설정과 연관된 제어 그리드를 규정하는 단계를 포함하되, 상기 제어 그리드는, 패터닝 디바이스에 연관된 디바이스 레이아웃을 기초로 하여 상기 기판에 적용될 또는 적용된 디바이스 패턴을 규정하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법이 제공된다.

본 발명의 제3 양태에서, 적합한 장치에서 실행되는 경우 상기 제2 양태의 방법을 수행하도록 작동하는 프로그램 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

본 발명의 다른 양태, 특징 및 장점 및 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예로 한정되지 않는다는 것에 주의한다. 이러한 실시예는 본 명세서에서 예시를 위해 제공될 뿐이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하는 추가적인 실시예들이 당업자에게 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 예시의 목적으로 설명된다.
도 1은 리소그래피 장치를 반도체 디바이스용 생산 설비를 형성하는 다른 장치와 함께 도시한다.
도 2는 발명의 실시예들에 따라 타겟을 측정하는데 사용되기 위한 산란계의 구성도이다.
도 3은 프로세싱 파라미터의 예시적인 소스를 도시한다.
도 4는 중첩 프로세스 윈도우(overlapping process window)(OPW)의 개념을 개략적으로 도시한다.
도 5은 예시적인 필드 및 그 내부의 기능 영역을 표시하는 다이의 세부를 도시한다.
도 6은 (a) 노광 슬릿에 관련된 필드의 부분; (b) 노광 슬릿에 걸친 최적 포커스 값의 그래프; 및 (c) 도 6(b)에서 슬릿에 걸쳐 포커스 설정의 전형적인 타협점을 또한 도시하는 그래프이다.
도 7은 (a) 노광 슬릿에 관련된 필드의 부분; (b) 발명의 실시예에 따라 결정되는 예시적인 제어 그리드 엘리먼트; (c) 노광 슬릿과 대응되는 프로세스 윈도우에 걸쳐 최적 포커스 값의 그래프; 및 (d) 발명의 실시예에 따라 결정되는 예시적으로 모델링된 슬릿에 걸친 포커스 설정의 도 7(c)의 그래프를 도시한다
도 8은 필드 위치에 대한 오버레이의 그래프로서, 측정된 오버레이, 그리고 발명의 실시예에 따른 방법에 의해 결정되는 제어 그리드를 사용하여 모델링 및/또는 구현되는 근사된 보정을 도시한다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 설명하는 플로우차트이다.

발명의 실시예를 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익할 것이다.

도 1은 대량의 리소그래피 제조 프로세스를 구현하는 산업적인 생산 설비의 일부로서 리소그래피 장치(LA)를 200에 도시한다. 본 예에서, 제조 프로세스는 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 반도체 제품(집적 회로)을 제조하기 위해 적응된다. 상이한 타입의 기판을 이러한 프로세스를 변형하여 처리함으로써 매우 다양한 제품이 제조될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 반도체 제품의 생산은 오늘날 상업적으로 매우 중요한 일 예로서만 사용된다.

리소그래피 장치(또는 간략히 "리소 툴(200)") 내에는 202 에 측정 스테이션(MEA)이 도시되고, 204 에 노광 스테이션(EXP)이 도시된다. 제어 유닛(LACU)은 206 에 도시된다. 이러한 예에서, 각각의 기판은 패턴이 적용되게 하기 위해 측정 스테이션 및 노광 스테이션에 진입한다. 광학적 리소그래피 장치에서, 컨디셔닝된 방사선 및 투영 시스템을 사용하여 패터닝 디바이스(MA)로부터 기판 상에 제품 패턴을 전사하기 위해서 예를 들어 투영 시스템이 사용된다. 이것은 패턴의 이미지를 방사전-감응 레지스트 재료의 층에 형성함으로써 이루어진다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 패터닝(MA) 디바이스는 마스크 또는 레티클일 수 있고, 이것은 패터닝 디바이스에 의해 투과되거나 반사된 방사선 빔에 패턴을 부여한다. 알려진 동작 모드는 스테핑 모드 및 스캐닝 모드를 포함한다. 잘 알려진 바와 같이, 투영 시스템은 기판에 대한 지지 및 위치 설정 시스템 및 패터닝 디바이스와 다양한 방식으로 협동하여 원하는 패턴을 기판에 걸친 많은 타겟 부분에 적용시킬 수 있다. 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스는 고정된 패턴을 가지는 레티클 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 방사선은 심자외(DUV) 또는 극자외(EUV) 파장대역에 있는 전자기 방사선을 포함할 수 있다. 본 발명은 다른 타입의 리소그래피 프로세스, 예를 들어 전자 빔에 의한, 예를 들어 임프린트 리소그래피 및 다이렉트 라이팅(direct writing) 리소그래피에도 역시 적용가능하다.

리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)은 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하여, 기판(W) 및 레티클(MA)을 수용하고 패터닝 동작을 구현한다. LACU는 장치의 동작과 관련된 원하는 계산을 구현하는 신호 처리와 데이터 처리 능력을 더 포함한다. 실무상, 제어 유닛(LACU)은, 이러한 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트의 실시간 데이터 획득, 처리 및 제어를 각각 처리하는 많은 서브유닛들의 시스템으로서 구현될 것이다.

패턴이 노광 스테이션(EXP)에서 기판에 적용되기 전에, 기판은 측정 스테이션(MEA)에서 처리되어 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있게 한다. 준비 단계는 레벨 센서를 사용하여 기판의 표면 높이를 매핑하는 것과 정렬 센서를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 공칭적으로, 정렬 마크는 규칙적인 그리드 패턴으로 배치된다. 그러나, 마크를 생성할 때 생기는 부정확성과 처리되는 동안 발생하는 기판의 변형 때문에, 마크들은 이상적인 그리드로부터 벗어나게 된다. 결과적으로, 이러한 장치가 제품 피처를 매우 높은 정확도로 올바른 위치에 인쇄하려면, 기판의 위치 및 배향을 측정하는 것에 추가하여, 실무상 정렬 센서는 기판 면적에 걸쳐 많은 마크의 위치를 자세하게 측정해야 한다. 이러한 장치는 두 개의 기판 테이블을 가지고 각 테이블에는 제어 유닛(LACU)에 의해 제어되는 위치 설정 시스템이 있는 소위 듀얼 스테이지 타입일 수 있다. 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션(EXP)에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션(MEA)에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있어서, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 그러므로, 정렬 마크를 측정하는 것은 시간이 많이 걸리는 작업이고, 두 개의 기판 테이블을 제공하면 장치의 쓰루풋이 크게 증가하게 될 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제2 위치 센서가 제공될 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입일 수 있다.

생산 설비 내에서, 장치(200)는 예를 들어, 이러한 장치(200)에 의한 패터닝을 위해서 감광성 레지스트 및 다른 코팅을 기판(W)에 도포하기 위한 코팅 장치(208)를 또한 포함하는 "리소 셀" 또는 "리소 클러스터"의 일부를 형성한다. 장치(200)의 출력측에는, 노광된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해서 베이킹 장치(210) 및/또는 현상 장치(212)가 제공된다. 이러한 장치들 모두 사이에서, 기판 핸들링 시스템은 기판을 지지하고 이들을 장치의 일부에서 다른 부분으로 전달하는 것을 담당한다. 통칭하여 트랙으로서도 지칭되는 이들 장치는 트랙 제어 유닛의 제어 하에 있으며, 이 트랙 제어 유닛은 그 자체가 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어되고, 이 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 따라서, 쓰루풋 및 프로세싱 효율을 최대화하기 위하여 다른 장치가 작동될 수 있다. 감독 제어 시스템(SCS)은 각각의 패터닝된 기판을 생성하기 위해 수행될 단계들의 규정을 상세히 제공하는 레시피 정보(R)를 수신한다.

패턴이 리소셀에서 적용되고 현상되면, 패터닝된 기판(220)은 222, 224, 226에 예시되는 것과 같은 하나 이상의 다른 처리 장치로 전달된다. 통상적인 제조 설비 내에는 다양한 장치에 의해 광범위한 처리 단계들이 구현된다. 예시를 위하여, 이러한 실시예에서 장치(222)는 에칭 스테이션이고, 및 장치(224)는 에칭후 어닐링 단계를 수행한다. 추가적인 물리적 및/또는 화학적 처리 단계들이 다른 장치(226 등)에 적용된다. 재료의 증착, 표면 재료 특성의 변경(산화, 도핑, 이온 이식 등), 화학적-기계적 연마(CMP) 등과 같은 여러 타입의 동작들이 실제 디바이스를 제작하기 위해 필요할 수 있다. 실무상, 장치(226)는 하나 이상의 장치에서 수행되는 일련의 상이한 처리 단계를 나타낸다. 다른 예로서, 리소그래피 장치에 의해 도포된 전조 패턴에 기초하여 다수의 더 작은 피처를 생성하기 위한, 자기-정렬 다중 패터닝을 구현하기 위한 장치 및 처리 단계가 제공될 수 있다.

알려진 바와 같이, 반도체 디바이스를 제작하려면, 적합한 재료 및 패턴을 가지는 디바이스 구조체를 기판 위에 층별로 쌓아올리기 위해 이러한 처리들의 반복이 수반된다. 이에 따라, 리소 클러스터에 도달하는 기판(230)은 새롭게 준비된 기판일 수도 있고, 또는 기판은 이러한 클러스터 또는 완전히 다른 장치에서 이전에 처리된 기판일 수도 있다. 이와 유사하게, 요구되는 처리에 따라서, 장치(226)를 떠나는 기판(232)은 동일한 리소 클러스터 내에서의 후속 패터닝 동작을 위해 반환될 수 있거나, 상이한 클러스터 내에서의 패터닝 동작을 위해 보내질 수 있거나, 다이싱 및 패키징을 위해 보내져야 할 마감된 제품일 수도 있다.

제품 구조체의 각각의 층은 상이한 세트의 프로세스 단계를 요구하고, 각각의 층에서 사용되는 장치(226)는 타입이 완전히 다를 수도 있다. 더 나아가, 장치(226)에 의해 적용될 처리 단계들이 공칭적으로 동일한 경우에도, 큰 설비에서는 상이한 기판들에 단계(226)를 수행하도록 병렬적으로 동작하는, 동일해 보이는 여러 머신들이 존재할 수도 있다. 이러한 머신들 사이에서 셋-업 또는 고장에 있어서 작은 차이가 발생한다는 것은, 다른 기판들이 다른 방식으로 영향받게 된다는 것을 의미할 수 있다. 심지어, 에칭(장치(222))과 같이 각각의 층에 대해 상대적으로 공통인 단계들도, 공칭적으로 동일하지만 병렬적으로 작동하여 쓰루풋을 최대화하는 여러 에칭 장치들에 의해 구현될 수 있다. 더욱이, 실무적으로는, 다른 층들은 에칭될 재료의 세부사항과 예를 들어 이방성 에칭과 같은 특별한 요구 사항에 따라서 다른 에칭 프로세스, 예를 들어 화학적 에칭, 플라즈마 에칭을 요구한다.

선행 및/또는 후속 프로세스는 전술된 것처럼 다른 리소그래피 장치에서 수행될 수 있고, 심지어 상이한 타입의 리소그래피 장치에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 분해능 및 오버레이 등의 파라미터가 매우 중요한 일부 층들은 디바이스 제작 프로세스 중에 덜 중요한 다른 층들 보다 더 진보된 리소그래피 툴에서 처리될 수 있다. 그러므로 일부 층들이 액침 타입 리소그래피 툴에서 노광될 수 있는 반면에 다른 층들은 '건식' 툴에서 노광된다. 일부 층들은 DUV 파장에서 동작하는 툴 안에서 노광될 수 있는 반면에, 다른 층들은 EUV 파장 방사선을 사용하여 노광된다.

리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해서는, 후속 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하기 위해 노광 기판을 검사하는 것이 바람직하다. 따라서, 리소셀(LC)이 그 안에 위치되는 제조 설비는, 리소셀 내에서 처리된 기판(W)의 일부 또는 전부를 수납하는 계측 시스템을 더 포함한다. 계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS)으로 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분한 정도로 계측이 곧바로 신속하게 행해질 수 있으면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판은 수율을 개선하기 위해 스트리핑되고 재작업(rework) 되거나, 또는 폐기되어, 이를 통하여 결함이 있는 것으로 알려진 기판에 추가적인 처리가 수행되는 것을 피할 수도 있다. 기판의 일부 타겟부에만 결함이 있는 경우, 양호한 타겟부에만 추가적 노광이 수행될 수 있다.

도 1 에는 제조 프로세스의 원하는 스테이지에서 제품의 파라미터를 측정하기 위해 제공되는 계측 장치(240) 또한 도시된다. 현대의 리소그래피 생산 설비 내에 있는 계측 스테이션의 공통적인 예는, 예를 들어 암시야 산란계(dark-field scatterometer), 각도-분해 산란계, 또는 분광식 산란계인데, 이것은 장치(222)에서의 에칭 이전에(220) 에서 현상된 기판의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 계측 장치(240)를 사용하면, 예를 들어, 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 중요한 성능 파라미터가 현상된 레지스트 내의 규정된 정확도 요구 사항을 만족시키지 않는다는 것이 결정될 수 있다. 에칭 단계 이전에, 현상된 레지스트를 벗겨내고 리소 클러스터를 통해 기판(220)을 재처리할 기회가 있다. 장치(240)로부터의 계측 결과(242)는, 시간에 따라 미세하게 조절하는 감독 제어 시스템(SCS) 및/또는 제어 유닛(LACU)(206)에 의해서, 패터닝 동작의 정확한 성능을 유지하여 제품이 사양에 벗어나게 제작되거나 재작업해야 하는 위험을 최소화시키기 위해 사용될 수 있다.

또한, 계측 장치(240) 및/또는 다른 계측 장치(도시되지 않음)는 처리된 기판(232, 234), 및 인입하는 기판(230)의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 계측 장치는 오버레이 또는 CD와 같은 중요한 파라미터를 결정하기 위하여, 처리된 기판 상에서 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 사용하기에 적합한 계측 장치가 도 2(a)에 도시된다. 타겟(T) 및 타겟을 조명하기 위해 사용되는 측정 방사선의 회절 광선이 도 2(b)에 더 상세히 도시되어 있다. 도시된 계측 장치는 암시야 계측 장치(dark field metrology apparatus)라고 알려진 타입이다. 계측 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서, 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치에 걸쳐서 여러 브랜치를 가지는 광축이 점선 O로 표현된다. 이러한 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 제논 램프)에 의하여 방출된 광은 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의하여 빔 분할기(15)를 통해 기판(W)으로 지향된다. 이러한 렌즈들은 4F 배치구성(4F arrangement)의 이중 시퀀스로 배치된다. 다른 렌즈 장치가 기판 이미지를 검출기에 여전히 제공하고, 공간적-주파수 필터링을 위하여 중간 퓨필-평면의 액세스를 동시에 허용하기만 하면, 이것도 역시 사용될 수 있다. 그러므로, 방사선이 기판에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서 공액(conjugate) 퓨필 평면이라고 불리는 기판 평면의 공간적 스펙트럼을 제공하는 평면에서의 공간적 강도 분포를 규정함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이것은 대물 렌즈 퓨필 평면의 후면 투영된(back-projected) 이미지인 평면에, 렌즈들(12 및 14) 사이에 적합한 형태의 애퍼처 플레이트(13)를 삽입함으로써 수행될 수 있다. 예시된 예에서, 애퍼처 플레이트(13)는, 다른 조명 모드가 선택되게 하는 13N 및 13S 라고 명명되는 다른 형태들을 가진다. 이러한 예에서 조명 시스템은 오프-축 조명 모드를 형성한다. 제 1 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트 13N는, 오직 설명의 편의를 위해서 '북쪽'이라고 지정되는 방향으로부터 오프-축을 제공한다. 제 2 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트 13S는 유사하지만 '남쪽'이라고 명명되는 반대 방향으로부터 오는 조명을 제공하기 위하여 사용된다. 다른 애퍼처를 사용하면 조명의 다른 모드들도 가능해진다. 퓨필 평면의 나머지는 어두운 것이 바람직한데, 이것은 원하는 조명 모드 외부의 임의의 불필요한 광이 원하는 측정 신호와 간섭을 일으킬 것이기 때문이다.

도 2(b) 에 도시된 바와 같이, 타겟(T)은 기판(W)이 대물 렌즈(16)의 광축(O)에 수직인 상태로 배치된다. 기판(W)은 지지체(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 축(O)에서 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 충돌하는 측정 방사선(I)의 광선은 0차 광선(실선 0) 및 두 개의 1차 광선(일점쇄선 +1 및 이점쇄선 -1)이 발생되게 한다. 오버필된 소타겟의 경우에, 이러한 광선들은 계측 타겟(T) 및 다른 피처를 포함하는 기판의 영역을 커버하는 많은 평행 광선들 중 단지 하나일 뿐이라는 점을 기억하여야 한다. 플레이트(13)에 있는 애퍼처가 유한한 폭(광의 유용한 양을 허락하기에 필요한 폭)을 가지기 때문에, 입사 광선(I)은 사실상 각도의 일정한 범위를 점유할 것이고, 회절된 광선 0 및 +1/-1 은 어느 정도 확산될 것이다. 소타겟의 점확산 함수에 따라서, 각각의 차수 +1 및 -1 은 도시된 바와 같은 단일한 이상적인 광선이 아니라 각도의 일정 범위에 걸쳐 더 넓게 확산될 것이다. 대물 렌즈에 진입하는 1차 광선이 중앙 광축과 가깝게 정렬되도록 타겟의 격자 피치 및 조명 각도가 설계되거나 조절될 수 있다는 점에 주의한다. 도 2(a) 및 도 2(b) 에 예시된 광선들은 다소 오프 축이어서 도면에서 더 쉽게 구별될 수 있게 도시된다.

기판(W) 상의 타겟(T)에 의하여 회전된 것 중 적어도 0 및 +1 차 광선들은 대물 렌즈(16)에 의하여 수집되고 다시 빔 분할기(15)로 지향된다. 도 2(a)를 참조하면, 제 1 및 제 2 조명 모드 모두는 북쪽(N) 및 남쪽(S)이라고 명명된 서로 반대인 애퍼처를 지정함으로써 예시된다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광축의 북쪽으로부터 입사하는 경우, 즉 제 1 조명 모드가 애퍼처 플레이트 13N를 사용하여 적용되면, +1(N)이라고 명명된 +1 회절 광선이 대물 렌즈(16)에 입사한다. 이에 반해, 제 2 조명 모드가 애퍼처 플레이트 13S를 사용하여 적용되는 경우, -1 회절 광선(-1(S)라고 명명됨)이 렌즈(16)에 진입한다.

제2 빔 분할기(17)는 회절된 빔을 두 개의 측정 브랜치를 향해 분할한다. 제 1 측정 브랜치에서, 광학 시스템(18)은 0차와 1차 회절빔을 사용하여 제 1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수는 센서 상의 다른 포인트에 도달하여, 이미지 처리를 통하여 차수를 비교하고 대조할 수 있다. 또한 센서(19)에 의해 캡처된 퓨필 평면 이미지는 여기에 설명된 방법에서 사용되는 재구성과 같은 많은 측정 목적을 위하여 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 계측 장치를 포커싱하는 것 및/또는 1차 빔의 강도 측정을 정규화하기 위하여도 사용될 수 있다.

제 2 측정 브랜치에서, 광학 시스템(20, 22)은 타겟의 이미지를 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서)에 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 애퍼처 스톱(aperture stop; 21)이 퓨필-평면에 대하여 켤레인 평면에 제공된다. 애퍼처 스톱(21)은 0차 회절빔을 차단하여 센서(23)에 형성된 타겟의 이미지가 -1 또는 +1 일차 빔에 의해서만 형성되게 하는 기능을 한다. 센서(19, 23)에 의하여 캡쳐된 이미지는 이미지를 처리하는 프로세서(PU)로 출력되고, 이들의 기능은 수행되는 특정 타입의 측정에 따라서 달라질 것이다. '이미지'라는 용어는 본 명세서에서 광의로 사용된다는 것에 주의한다. 이와 같이 격자 라인의 이미지는, -1 및 +1 차수 중 오직 하나만 존재할 경우에는 형성되지 않을 것이다.

도 2에 도시되는 애퍼처 플레이트(13) 및 필드 스톱(21)의 특정 형태들은 순전히 예일 뿐이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 타겟의 온-축 조명이 사용되며, 오프-축 애퍼처를 가지는 애퍼처 스톱이 회절된 광의 오직 하나의 1차 광만을 센서로 실질적으로 전달하도록 사용된다. 또 다른 실시예에서, 2차, 3차 및 더 고차인 빔(도 2에는 도시하지 않음)이 1차 빔 대신에 또는 이에 추가하여 측정에 사용될 수 있다.

복합 격자의 상이한 부분이 형성된 층들 사이의 오버레이 측정을 용이하게 하기 위하여 타겟(T)은 상이하게 바이어스된 오버레이 오프셋을 가지는 여러 개의 격자를 포함할 수 있다. 격자는 인입하는 방사선을 X 및 Y 방향으로 회전하기 위하여, 배향에서 다를 수 있다. 일예로, 타겟은 바이어스된 오버레이 오프셋 +d 및 -d를 가지는 2개의 X-방향 격자, 그리고 바이어스된 오버레이 오프셋 +d 및 -d를 가지는 Y-방향 격자를 포함할 수 있다. 이러한 격자들의 개별 이미지는 센서(23)에 의하여 캡쳐된 이미지에서 식별될 수 있다. 격자들의 개별 이미지가 식별되면, 예를 들어 식별된 영역 내의 선택된 픽셀 강도 값을 평균화하거나 합산함으로써 그러한 개별 이미지의 강도가 측정될 수 있다. 이미지의 강도 및/또는 다른 속성이 서로 비교될 수 있다. 이러한 결과는 리소그래피 프로세스의 상이한 파라미터를 측정하도록 결합될 수 있다.

기판 상에 패턴을 재생하는 정확도를 향상하기 위하여 다양한 기법이 사용될 수 있다. 기판 상에 패턴의 정확한 재생은 IC의 생산에서 유일한 문제가 아니다. 다른 문제는 수율이며, 이는 디바이스 제조사나 디바이스 제조 공정이 기판당 얼마나 많은 기능성 디바이스를 생산할 수 있는가를 나타낸다. 수율을 향상하기 위해 다양한 접근법이 도입될 수 있다. 이러한 접근법 중 하나는, 기판을 처리하는 동안, 예를 들어 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에 설계 레이아웃의 일부를 이미징하는 동안 프로세싱 파라미터의 적어도 하나의 요동에 대하여 디바이스의 생산(예를 들어, 스캐너와 같은 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에 설계 레이아웃의 일부를 이미징하는 것)이 더 강건하도록 시도한다. 중첩 프로세스 윈도우(OPW)의 개념은 이러한 접근법에 유용한 도구이다. 디바이스(예를 들어, IC)의 제조는 기판의 이미징 전, 후, 또는 이미징 중의 기판 측정, 기판의 로딩 또는 언로딩, 패터닝 디바이스의 로딩 또는 언로딩, 노광 전 투영 광학기 아래 다이의 위치 설정, 한 다이에서 다른 다이로 스테핑, 등과 같은 다른 단계를 포함할 수 있다 또한, 패터닝 디바이스상의 다양한 패턴은 상이한 프로세스 윈도우(즉, 사양 내에서 패턴이 생성되는 처리 파라미터의 공간)를 가질 수 있다. 잠재적인 계통 결함(systematic defect)과 관련된 패턴 사양의 예로는 네킹(necking), 라인 풀 백(line pull back), 라인 박형화(line thining), CD, 에지 배치, 중첩, 레지스트 상단 손실, 레지스트 언더컷 및/또는 브리징(bridging)에 관한 체크가 있다. 패터닝 디바이스 상의 패턴의 전체 또는 일부(보통 특정 영역 내의 패턴)의 프로세스 윈도우는 각각의 개별 패턴의 프로세스 윈도우를 병합(예를 들어, 중첩)함으로써 얻어질 수 있다. 따라서 이러한 패턴의 프로세스 윈도우를 중첩 프로세스 윈도우라고 칭한다. OPW의 경계에는 개별 패턴 중 일부의 프로세스 윈도우 경계가 포함될 수 있다. 즉, 이러한 개별 패턴은 OPW를 제한한다. 이러한 개별 패턴은 "핫 스폿" 또는 "프로세스 윈도우 제한 패턴(PWLP)"이라고 할 수 있고, 본 명세서에서 상호 호환적으로 사용된다. 리소그래피 프로세스를 제어할 때, 핫 스폿에 집중하는 것이 가능하고 일반적으로 경제적이다. 핫 스폿에 결함이 없으면, 모든 패턴에 결함이없는 것일 수 있다. 프로세싱 파라미터의 값이 OPW의 외부에 있다면 프로세싱 파라미터의 값이 OPW에 더 가까울수록, 또는 프로세싱 파라미터의 값이 OPW의 내부에 있다면 프로세싱 파라미터의 값이 OPW의 경계로부터 멀수록, 요동에 대해 이미징이 더욱 강건해진다.

도 3은 프로세싱 파라미터(350)의 예시적인 소스를 도시한다. 하나의 소스는 리소그래피 장치, 트랙 등의 소스, 투영 광학기, 기판 스테이지 등의 파라미터와 같은 처리 장치의 데이터(310)일 수 있다. 다른 소스는 기판 높이 맵, 포커스 맵, 임계 치수 균일성(CDU) 맵 등과 같은 다양한 기판 계측 툴로부터의 데이터(320)일 수 있다. 데이터(320)는 적용 가능한 기판이 기판의 재작업을 방지하는 단계(예를 들어, 현상)를 겪기 전에 얻어질 수 있다. 다른 소스는 하나 이상의 패터닝 디바이스 계측 툴, 패터닝 디바이스 CDU 맵, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크) 막 스택 파라미터 변동 등으로부터의 데이터(330)일 수 있다. 또 다른 소스는 처리 장치의 조작자로부터의 데이터(340)일 수 있다.

도 4는 OPW의 개념을 개략적으로 도시한다. 개념을 설명하기 위하여, 패터닝 디바이스 상의 영역 또는 그리드 엘리먼트/픽셀(500)은 단지 2개의 개별 패턴(510 및 520)을 가진 것으로 가정한다. 영역에는 더 많은 패턴이 포함될 수 있다. 개별 패턴(510 및 520)에 대한 프로세스 윈도우는 각각 511 및 512이다. 개념을 설명하기 위하여, 프로세싱 파라미터에는 포커스 (가로축) 및 선량 (세로축)만 포함되는 것으로 가정한다. 그러나 프로세싱 파라미터는 임의의 적합한 파라미터를 포함할 수 있다. 영역의 OPW(550)는 프로세스 윈도우(511 및 512) 사이의 오버랩을 발견함으로써 획득될 수 있다. OPW(550)는 그림 4에서 해칭 영역(hatched area)으로 표시된다. OPW(550)는 불규칙한 형상을 가질 수 있다. 그러나, OPW를 쉽게 표현하고 프로세싱 파라미터 값 세트가 OPW 내에 있는지를 쉽게 결정하기 위해, "근사된 OPW"(예를 들어, 타원(560))가 대신 사용될 수 있다. "근사된 OPW"는 예를 들어, OPW의 내부에 들어맞는 가장 큰 타원체 (예를 들어, 이 예시에서와 같이 2차원 프로세싱 파라미터 공간에서의 타원, 타원체 3차원 프로세싱 파라미터 공간 등)일 수 있다. "근사된 OPW"를 사용하면 계산 비용을 줄이는 경향이 있지만 OPW의 전체 크기를 활용하지는 않는 것이다.

프로세싱 파라미터가 OPW 외부로 시프트되어 결함을 유발하고 수율을 감소시킬 가능성을 감소시키기 위해, 프로세싱 파라미터의 값은 OPW 또는 근사된 OPW의 경계로부터 멀어지도록 선택될 수 있다. 프로세싱 파라미터의 값을 선택하는 하나의 접근법은, (1) 리소그래피 장치를 최적화(예를 들어, 소스 및 투영 광학기를 최적화)하고 설계 레이아웃을 최적화하는 것, (2) OPW 또는 근사된 OPW를 결정하는 것 (예컨대, 시뮬레이션에 의해), 및 (3) OPW 또는 근사된 OPW의 경계로부터 가능한 한 멀리 떨어져 있는 프로세싱 파라미터의 공간에서 포인트(이 포인트는 OPW 또는 근사된 OPW의 "중심"이라고 부름)를 결정하는 것(즉, 프로세싱 파라미터의 값을 결정하는 것)을 포함한다. 도 4의 예에서, 포인트(555)는 OPW(550)의 경계로부터 가능한 멀리 떨어져 있는 프로세싱 파라미터 공간 내의 포인트이고, 포인트(565)는 근사된 OPW(560)의 경계로부터 가능한 멀리 떨어져 있는 프로세싱 파라미터 공간 내의 포인트이다. 포인트(555) 및 포인트(565)는 공칭 조건으로 지칭될 수 있다. 이미징 중에 또는 이전에, 프로세싱 파라미터가 포인트(555) 또는 포인트(565)로부터 OPW의 경계를 향해 또는 OPW의 경계의 밖으로까지 시프트되면, 그러한 시프트를 인식할 수 있는 능력을 가지는 것, 그리고 바람직하게는 이미징 또는 다른 처리를 방해하지 않으면서, 프로세싱 파라미터를 그 경계로부터 떨어져 OPW 내로 되돌리기 위한 적합한 보정을 행하는 것이 유익할 것이다.

실제 이미징 중에 또는 이전에, 프로세싱 파라미터는 요동을 겪을 수 있고, 이로 인해 OPW 또는 근사된 OPW의 경계에서 가능한 한 멀리 떨어진 포인트에서 벗어날 수 있다. 예를 들어, 포커스는 노광될 기판의 토포그래피(topography), 기판 스테이지의 드리프트(drift), 투영 광학기의 변형 등으로 인해 변할 수 있다; 선량은 소스 강도, 체류 시간 등의 드리프트에 따라 변할 수 있다. 요동은 프로세싱 파라미터가 OPW 외부에 있도록 할 만큼 충분히 클 수 있고, 이는 결함을 유발할 수 있다. 요동된 프로세싱 파라미터를 식별하고 해당 프로세싱 파라미터를 보정하는데 다양한 기법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 포커스가 요동된 경우, 일예로 기판의 나머지 영역로부터 조금 상승된 기판의 영역이 노광되기 때문에, 요동을 보상하기 위하여 기판 스테이지가 이동되거나 틸팅 될 수 있다.

리소그래피 프로세스의 제어는 통상적으로 피드백 또는 피드포워드 측정을 기초로 하고, 일례로 필드간 (기판에 걸인 지문) 또는 필드내 (필드에 걸친 지문) 모델을 사용하여 모델링된다. 따라서 모델링은 필드 지문 제어의 해상도로 제한되는데, 여기서 전형적인 필드는 예컨대 8개의 다이를 포함할 수 있다. 현재, 서브-다이 레벨에서의 프로세스 제어는 수행되지 않는다. 다이 내에는, 메모리 영역, 논리 영역, 접촉 영역 등과 같은 별개의 기능 영역이 존재할 수 있다. 각각의 상이한 기능 영역 또는 상이한 기능 영역 타입은 각각이 상이한 프로세스 윈도우 중심을 가지는 상이한 프로세스 윈도우를 가질 수 있다. 예를 들어, 상이한 기능 영역 타입은 상이한 높이를, 그리고 이에 따라 상이한 최적 포커스 설정을 가질 수 있다. 또한, 상이한 기능 영역 타입은 각각의 최적 포커스 주위에서 상이한 구조 복잡도를, 그리고 이에 따라 상이한 포커스 공차 (포커스 프로세스 윈도우)를 가질 수 있다. 그러나, 이들 상이한 기능 영역 각각은 일반적으로 제어 그리드 해상도 제한으로 인해 동일한 포커스(또는 선량이나 위치 등) 설정을 사용하여 형성될 것이다.

현재의 필드내 모델은 일반적으로 고정된 규칙적인 제어 그리드에 기초할 것이고, 따라서 보정은 그러한 그리드에 의해 규정되는 해상도(예를 들어, 그리드 엘리먼트(500)의 레벨에서)로 제한될 것이다. 각각의 그리드 엘리먼트는 상이한 기능 영역 또는 그 일부를 포함할 수 있으며, 이에 따라 차선의 제어를 초래할 수 있다. 그러므로 각각의 그리드 엘리먼트에 대한 OPW는 상이한 기능 영역의 결과일 수 있다. 그러나, OPW는 본질적으로 기능 영역마다 규정된다(예를 들어, 논리 영역은 SRAM 영역과 다른 OPW/포커스 심도를 가진다). 또한, OPW 중심(예를 들어, 최적 포커스 BF / 최적 선량 BE)은 기능 영역마다 규정된다. 또한, 피처, 및 따라서 특정한 핫 스폿은 각각의 기능 예를 들어 논리 영역마다 발생하고, SRAM은 뚜렷하게 상이한 핫 스폿 유형을 가질 수 있을 것으로 예상된다.

따라서, 리소그래피 프로세스 내에서 모델링, 예측, 검사, 위치 설정 및/또는 보정을 위해 제어 그리드를 규정하는데 기판에 적용되는 디바이스 레이아웃에 대한 선험적 인 지식이 사용되는 것이 제안된다. 특히, 제어 그리드는 연관된 프로세스 윈도우(예를 들어, 포커스 심도, 선량/에너지 범위 및/또는 오버레이 임계도의 관점에서)를 가진 다이 내의 기능 영역을 나타내는 블록 구조로 정렬될 수 있다. 이러한 방식으로, 제어 그리드는 다수의 기능 영역에 걸쳐 확장되지 않을 것이고; 대신에, 그리드는 기능 영역의 경계를 물게(snap) 되므로, 상이한 기능 영역 사이의 보간에 기초하여 제어가 수행되는 것을 막을 수 있다. 따라서 프로세스 제어는 사양 조건에서 노광된 모든 기능 영역의 가장 높은 확률을 제공하기 위해 최적화된다. 기능 영역은 상이한 프로세스 제어 요건 (예를 들어, 프로세스 윈도우 및 최적 파라미터 값)을 가질 수 있으므로, 기능 영역은 의도된 기능(예를 들어, 메모리, 논리, 스크라이브-레인 등)에 따라 규정되고 구별될 수 있다. 대안적으로, 기능 영역은 알려진 공정 제어 요건(실제 기능에 관계없이)에 따라 실제로 규정되고 구별될 수 있어, 의도된 상이한 기능 영역이지만 광범위하게 유사한 프로세스 제어 요건이 단일 기능 영역 내에 포함되는 것으로 간주될 수 있다. 의도된 기능과 알려진 프로세스 제어 요건을 모두 고려하여, 프로세스 영역을 규정하고 구별하는 이러한 방법을 혼용하는 것도 가능하다.

도 5는 8개의 다이(610)를 포함하는 필드(600)를 도시한다. 하나의 다이(620)의 상세가 도시되어 있다. 이는 상이한 기능 영역(음영으로 표시), 특히 비 케어 영역(630), 케어 영역(640) 및 무시 영역(645)을 도시한다. 또한, 필드(600)에 관련된 리소그래피 장치의 노광 슬릿(660)이 도시되어 있다. 노광 중에, 노광 슬릿 영역의 모든 파라미터는 고정된 설정을 가진다.

도 6(a)는 노광 중에 필드에 관련된 노광 슬릿(650)을 도시한다. 그 아래 (b)는 슬릿 위치 x에 대한 포커스의 그래프이며, 노광 슬릿(650)에 걸쳐 상이한 영역에 대한, 특히 비-케어 영역(630) 및 케어 영역(640)에 대한(포커스 설정이 중요하지 않은 무시 영역(645)도 있을 수 있다) 최적 포커스(포커스 프로세스 윈도우 중심)를 보여준다. 케어 영역(640)의 각각에 대해 최적 포커스 설정은 제1 포커스 설정(f₁)에 있고, 비-케어 영역(630)의 각각에 대해 최적 포커스 설정은 제2 포커스 설정(f₂)에 있다. 그 아래 (c)는 노광 슬릿(650)에 걸쳐 최적 포커스 설정을 마찬가지로 도시하고, 또한 필드(600)의 해당 섹션을 노광하는데 통상적으로 사용하는 포커스 설정(f₃)(점선)을 도시한다. 이는 노광 슬릿(650) 내의 최적 포커스 설정(f₁, f₂)의 타협점(예를 들어, 이들 설정의 평균)이다.

도 7은 다이 내의 이러한 특정 예시적인 기능 영역에서, 기능 영역에 의해 규정된 제어 그리드에 기초하여 모델링 및 제어가 어떻게 이루어질 수 있는지를 도시한다. 노광 슬릿(650)은 노광 중의 필드(2개의 다이(620)만이 도시됨)에 관련하여 (a)에 다시 도시된다. 그 아래, (b)는 예시적인 복수의 제어 그리드 엘리먼트(665)를 도시하는데, 그 크기와 위치는 필드에 걸쳐 상이한 기능 영역(특히 비-케어 영역(630) 및 케어 영역(640))에 대응되도록 각각 선택된다. 이 제어 그리드는, 일예로 레티클 데이터 파일로부터 기판에 적용된 패턴의 특정한 영역의 위치와 크기에 대한 지식에 기초할 수 있다. 도 7(c)은 (도 6(b)에서와 같이) 최적 포커스 설정을 도시하며, 또한 대응되는 프로세스 윈도우(670, 675)를 도시한다. 케어 영역(640)에 대응되는 프로세스 윈도우(670)는 어두운 음영으로 도시되고 포커스 설정(f₁+a 및 f₁-a)으로 구획된다. 비-케어 영역(630)에 대응되는 프로세스 윈도우(675)는 밝은 음영으로 도시되고 포커스 설정(f₂+b 및 f₂-b)으로 구획된다. 도시된 바와 같이, 케어 영역(640)에 대응되는 프로세스 윈도우(670)는 비-케어 영역(630)에 대응되는 프로세스 윈도우(675)보다 훨씬 작다. 또한, 케어 영역(640)과 비-케어 영역(630)에 대한 최적 포커스 설정(프로세스 윈도우 중심)이 상이한 데 일부 기인하여, 비-케어 영역(630)의 최적 포커스 설정(f₂)은 실제로 케어 영역(640)의 프로세스 윈도우(670)의 외부에 있게 된다.

도 7(d)는 제어 그리드 엘리먼트(665) 및 포커스 윈도우/포커스 윈도우 중심(670, 675)에 기초한 포커스 제어 방법에 의해 적용될 수 있는, 슬릿에 걸친 포커스 설정의 예를 도시한다. 이러한 포커스 설정은 제어 그리드 및 프로세스 윈도우(설명된 바와 같이 중첩 프로세스 윈도우일 수 있음)를 기반으로 모델링 될 수 있다. 일 실시예로서, 대응되는 기능 영역에 대한 적정 프로세스 윈도우에 기초한 가중치를 각각의 그리드 엘리먼트(665)에 할당할 수 있다. 그 다음, 포커스 보정(680)은 할당된 가중치에 따라 최적 포커스 설정에 근사되는 적정 방향으로 (여기서는, 노광 슬릿에 걸쳐) 근사될 수 있고, 이에 따라, 더 작은 프로세스 윈도우를 가지는 그리드 엘리먼트/기능 영역에는 상응하여 더 큰 가중치가 근사에서 주어진다. 이러한 점이 도 7(d)에 도시되어 있는데, 슬릿에 걸친 포커스 설정(680)은 케어 영역(640)의 최적 포커스 설정(f₁)에 유리하게 가중된다. 이렇게 함으로써, 포커스는 모든 그리드 엘리먼트/기능 영역의 포커스 윈도우 내에 안정적으로 남게 된다. 이 개념은 슬릿에 걸친 제어/보정에 국한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 모든 방향의 보정은 여기의 교시에 따라 규정된 그리드에 따라 모델링 및/또는 적용될 수 있다.

예를 들어, 포커스/선량 및/또는 오버레이를 변경하도록 리소그래피 프로세스를 제어하기 위한 다수의 방법이 있다. 이들은 레티클 스테이지 및/또는 웨이퍼 스테이지를 서로에 대해 틸팅하는 것을 포함할 수 있다. (도시된 바와 같은 노광 슬릿을 가로지르는 것을 포함한 임의 방향으로) 포커스 변형에 대한 곡률은 투영 렌즈 광학기(예를 들어, 렌즈 조작기)를 통해, 그리고 노광 중에 웨이퍼 스테이지에 대해 레티클 스테이지의 상대적인 틸팅을 (스캔 방향으로) 변화시킴으로써, 도입될 수 있다. 이러한 및 다른 방법은 당업자에게 이미 명백할 것이므로 더 이상의 설명은 생략한다.

위의 예는 제어 그리드가 기능 영역과 완전히 정렬된 것을 도시하지만, 이러한 것이 반드시 필요한 것은 아니다. 여기에 기술된 개념은, 알려진 레이아웃 정보를 고려한, 더욱 구체적으로는 영역당 임계도 메트릭(프로세스 윈도우)을 포함하거나 및/또는 이와 관련된 레이아웃 정보를 고려한, 제어 그리드의 임의의 결정을 포함한다. 다른 실시예는, 각각의 상이한 기능 영역에 따라 제어 그리드 엘리먼트를 반드시 규정할 필요는 없으며, 단지 서로 상이한 프로세스 윈도우 및/또는 최적 파라미터 설정을 가지는 둘 또는 그 이상의 기능 영역(또는 그 부분들)을 커버하는 단일 그리드 엘리먼트가 없도록 하면 되고, 더욱 구체적으로는 둘 또는 그 이상의 기능 영역이 현저히(또는 매우) 상이한 프로세스 윈도우 및/또는 최적 파라미터 설정을 가지는 경우를 말한다. 달리 말하면, 그리드 경계는 큰 임계도 천이(프로세스 윈도우 및/또는 최적 파라미터 설정의 차이)가 있는 영역에 물리게 될 수 있고, 이는 이러한 천이가 그리드 엘리먼트 내가 아닌 그리드 엘리먼트 사이에 있도록, 그리고 각각의 단일 그리드 엘리먼트 내의 프로세스 요건은 거의 변하지 않도록 하는 것이다.

여기에 설명된 개념은 핫 스폿 리스트가 기능 영역당 규정되도록 기능 영역마다 핫 스폿 모델링을 포함할 수도 있다. 기능 영역당 광학 근접 모델링 또는 식각(etch) 모델링도 또한 가능하다. 그리드가 레이아웃 정보(기능 영역의 위치 및 크기)에 따라 유리하게 조정/규정될 수 있는 임의의 그리드 기반 모델링은 본 개시의 범위 내에 있다. 특히, 핫 스폿 모델링에서, 그러한 기능 영역 기반 제어 그리드를 사용함으로써 현저히 작은 피처 세트가 생길 것이고 이에 따라 대응하는 계산 부담이 줄어들 것이다. 매우 반복적인 영역(예 : SRAM)의 경우, 피처 세트는 거의 클립(clip) 기반이 된다. 이와 같이, CHD(Computational Hotspot Detection) 모델링이 임계적인 영역(예를 들어, 피처의 하위 집합, 다이 영역의 하위 집합)에 대하여만 수행된다면, CHD 및/또는 LMC(Lithographic Manufacturing Check) 모델링 런타임이 매우 향상될 수 있다. LMC은 레티클이 생성되기 전에 필드에서 임계 패턴을 강조할 수 있는 풀칩(full-chip) 검증이다. CHD/LMC 모델의 셋업은 가장 임계적인 영역에 집중될 수 있다: 결과적으로, 모델 교정 복잡도가 엄청나게 감소될 수 있다(예를 들어, SRAM 피처만 또는 논리만 등과 같이 특정한 기능 영역만에 대하여 교정). 이 레벨에서 제어가 가능하다: 오직 하나의 포커스/선량/오버레이 오프셋이 사용될 수 있고, 따라서 공동 최적화(co-optimization)는 기본적으로 타겟팅(예를 들어, 최적 포커스/최적 선량/최적 오버레이 찾기)을 포함한다.

구체적인 예로서, 3D-NAND 제조를 고려해보라. 3D-NAND 프로세스에서 사용되는 대형 스택은 매우 큰 스트레스를 유발한다. 이 스트레스는 다이 레벨에서뿐만 아니라 (심각한 웨이퍼 휨을 유발하는) 웨이퍼 레벨에서 나타난다. 다이 레벨에서, 오버레이 지문은 각각의 다이 내에 배율을 포함한다. 노광 필드 내에 다수의 다이가 있기 때문에, 결과적인 필드 오버레이 지문은 (전형적으로 수십 nm 스케일에서) 톱니 패턴을 나타낸다. 디바이스의 배향에 따라, 패턴은 스루-슬릿(through-slit) 또는 스루-스캔(through-scan)일 수 있다. 배향과 무관하게, 오버레이는 이용 가능한 모델 및 액추에이터(예컨대, iHOPC- Intrafield High Order Process Correction)로 보정될 수 없다. 이러한 이용 가능한 모델은 많아야 3차 보정 능력을 가지는 반면, "톱니형" 패턴 지문은 훨씬 더 높은 차수이다. 지문 자체와 동일한 정도의 오버레이 지문에 필드 대 필드 변화가 있기 때문에, (레티클 기록 또는 레티클 보정 중에) 레티클에 대한 이러한 영향을 보정하는 것은 효과가 없다.

이 실시예에서는, 리소그래피 장치(스캐너)에 보정을 가하기 위해, 제어 그리드가 조밀한 제어 그리드(예를 들어, 13x19 인터페이스)를 포함하는 것이 제안된다. 제어 그리드는 노광 필드 내의 다이 레이아웃을 기반으로 할 수 있다. 예를 들면 다음을 포함할 수 있다:

x와 y 방향으로 다이의 수;

x와 y 방향으로 다이의 크기;

낮은 임계도(큰 프로세스 윈도우)를 가지는 기능 영역의 크기 - 여기에는 오버레이가 중요하지 않은 '무시 영역'이 포함될 수 있다; 및/또는

y 방향으로 임계 피처의 변위.

그리드는, 각각의 개별 그리드 엘리먼트가 하나의 다이만을 포함하고 (적어도 일부의) 그리드 라인이 예컨대 무시 영역과 일치하도록 규정될 수 있다. 그런 다음 제어 그리드에 따라 입력 데이터를 사용하여 적합한 모델이 근사될 수 있다. 모델은 일례로 웨이퍼 스테이지 및/또는 레티클 스테이지 위치 설정 보정 및/또는 투영 시스템 렌즈 보정에 관해 프로세스 제어 보정을 결정하는데 사용될 수 있다. 일 실시예로서, 모델은 레티클 스테이지 및 웨이퍼 스테이지 이동 (및 그에 따른 그들의 상대 가속 프로파일) 중 하나 또는 양자 모두의 작동을 결정/수정하는데 사용되는 스플라인 모델일 수 있다.

수정된 가속 프로파일은 레티클 스테이지 및 웨이퍼 스테이지 작동이 그리드 포인트를 지문 패턴을 보정하는 원하는 위치로 이동시키는 것일 수 있다. 무시 영역은 스테이지 이동(톱니형 프로파일의 최대-최소 오버레이 값 사이의 거리 - 도 8 참조)을 재설정하는데 사용될 수 있다. 결과적인 웨이퍼-스테이지 및 레티클-스테이지 세트포인트는 최종적으로 기판 상에 적용되기 전에 그들의 작동 한계에 관해 점검된다. 이러한 인터페이스는 스플라인 작동과 함께 오버레이를 약 90 %까지 줄일 수 있다.

도 8은 방향 X(또는 Y)에 대한 오버레이(OV)(y- 축)의 그래프이다. 각 x표시는 측정된 오버레이 값을 나타내며, 각각의 점은 대응되는 보상 보정이다. 근사된 라인은 보정 프로파일(수정된 가속 프로파일)이며, 보정(점)에 근사된다. 오버레이 지문에 톱니 모양 패턴이 분명하게 나타난다; 오버레이가 X 방향을 따라 선형으로 변화하는 각각의 섹션이 단일한 다이임 (그래프는 4개의 다이에 걸친 오버레이 측정을 표현하고 있다). 보정 프로파일은 오버레이 지문을 따르고 따라서 이를 보상한다.

이 실시예는 3D-NAND 프로세스에서의 다이 내 스트레스에 의해 야기되는 오버레이에 관해서 구체적으로 기술되었지만, 스캔 방향으로 임의의 다른 고차 오버레이 또는 포커스 지문을 교정하는데 사용될 수 있다.

지금까지의 설명은 리소그래피 방법(예를 들어, 스캐너 제어)을 사용하여 기판 상에 패턴을 적용하기 위한 프로세스 제어에서의 보정에 관한 개념을 설명하였지만, 이 개념은 검사 프로세스의 프로세스 제어에도 동일하게 적용 가능하다; 예를 들어, 리소그래피 장치는 기판 상에 적용된 패턴의 측정을 수행하도록 동작 가능한 계측 디바이스(예를 들어, 도 2에 도시된 것 또는 전자 빔 계측 디바이스)다. 검사 프로세스에서 제어 그리드가 알려진 레이아웃 정보에 기반하도록 함으로써, 기판 상의 기능 블록마다 검사를 수행하는 것이 가능해진다. 이는 유사한 기능 영역이 유사하게 동작한다는 점을 활용할 수 있으므로, 동일한 기능 영역을 여러 번 검사할 필요가 없다. 이는 고비용의 중복 측정 시간을 피할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 특히 전자 빔 측정에 유리하다. 특히, 예를 들어, 특정 핫 스폿 유형이 기능 블록에서 여러 번 발생할 가능성이 있다. 기능 블록당 하나의 포커스/선량/오버레이 오류가 있을 수도 있다. 따라서, 일 실시예로서, 기능 블록당 하나 또는 소수의 이러한 측정 만이 이루어진다. 일 실시예로서, 제어 그리드는 특정한 디바이스 레이아웃에 대하여 결정될 수 있고, 이는 통합 모니터링 및 제어 프로세스의 일부로서, 제어 단계에서의 (즉, 스캐너에 의한) 리소그래피 패터닝 프로세스 및 모니터링 단계에서의 (즉, 계측 디바이스에 의한) 모니터링 프로세스의 양자 모두에서 사용될 수 있다.

또한, 핫 스폿 유형당 충분한 발생수를 측정(즉, 통계적으로 유의미하도록 충분한 수의 핫 스폿을 샘플링)함으로써, 일례로 사양 범위를 벗어나는 것으로 예측되는 기능 영역에 대해, 기능 영역마다 핫 스폿 유형당 (정규화된) 결함 확률을 예측하는 것이 가능하다. 이로부터, 검증된 결함 밀도(즉, 측정된 핫 스폿의 실제로 결함인 백분율)가 결정될 수 있다. 국부적인 CD 균일성 측정 데이터가 포함되면, 이는 또한 국부적인 CD 균일성의 영향을 고려할 수 있다.

도 9는 본 명세서에 기술된 방법의 실시예에 따른 방법의 플로우차트이다. 단계(900)에서, 다이 및/또는 필드 내의 기능 영역의 위치 및/또는 크기에 관하여 레이아웃 정보가 얻어진다. 이는, 예컨대, 레티클 데이터 파일로부터 올 수 있다. 단계(910)에서, 측정 또는 다른 방식(예를 들어, 모델링 또는 선험적 지식)에 의해, 하나 이상의 관심 파라미터(예를 들어, 포커스, 선량 및/또는 위치/오버레이)의 최적 파라미터 설정 및 대응되는 임계도 메트릭이 기능 영역의 각각(또는 일부)에 대해 결정되거나 획득된다. 임계도 메트릭은 프로세스 윈도우 또는 OPW일 수 있다. 그 후, 제어 그리드가 레이아웃 정보에 기초하여 고안될 것이다(단계 920). 제어 그리드는, 최적 파라미터 설정 및/또는 임계도 메트릭 사이의 큰 천이를 보이는 영역이 단일 그리드 엘리먼트 내에 포함되지 않도록 하는 것일 수 있다. 일 실시예로서, 그리드 엘리먼트는 기능 영역 레이아웃과 정렬되어 각각의 그리드 엘리먼트가 별개의 기능 영역에 의해 규정될 수 있다. 단계(930)에서, 제어 보정 또는 제어 프로파일은 제어 그리드 및 (적절한 경우) 대응되는 최적 파라미터 설정 및 임계도 메트릭에 기초하여 고안될 것이다. 상기 방법이 기판을 패터닝하기 위한 리소그래피 프로세스에 관련되는 경우, 제어 보정은 예를 들어, x/y 방향으로는 레티클에 대한 기판의 위치 설정에 있어서의 보정일 수 있고(오버레이 보정), z 방향으로는 선량 보정일 수 있다(포커스 보정). 방법이 계측 프로세스와 관련되는 경우, 제어 프로파일은 기능 영역당 단지 하나 또는 소수의 측정이 수행되도록 하는 것일 수 있다. 마지막으로, 단계(940)에서, 리소그래피 공정을 수행 할 때(예를 들어, 패턴을 적용하거나 측정을 수행할 때), 제어 보정/제어 프로파일이 리소그래피 장치(예를 들어, 스캐너 또는 계측 디바이스)에 의해 적용될 것이다.

제어 그리드의 규정은 리소그래피 장치 내의 제어기에 의해 제공될 수 있다. 제어기는 레티클 데이터에 기초하여 또는 대안적으로 디바이스 레이아웃에 따른 패턴을 포함하는 처리된 기판과 관련된 측정치에 기초하여 디바이스 레이아웃 데이터를 수신하도록 구성된다. 제어기는 작동 디바이스와 연관된 상이한 기능 영역을 식별하도록 구성될 수 있다.

비록 물리적 레티클의 형태로 패터닝 디바이스가 설명되었지만, 이 명세서에서 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 일례로 프로그램 가능한 패터닝 디바이스와 함께 사용되도록 디지털 형태로 패턴을 포함하는 데이터 제품을 포함한다.

위에서는 광 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것을 구체적으로 언급하였을 수도 있지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용예에도 이용될 수 있으며, 문맥이 허용하는 곳에서는 광 리소그래피로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서는, 패터닝 디바이스에서의 토포그래피가 기판 상에 생성되는 패턴을 규정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후 레지스트로부터 떨어지도록 분리되어 레지스트에 패턴을 남겨둔다.

리소그래피 장치와 관련하여 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, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다.

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.

본 명세서의 추가 실시예는 아래의 번호가 매겨진 실시예 목록으로 기재된다.

1. 리소그래피 장치로서,

리소그래피 장치 내에서 기판의 위치 설정과 연관된 제어 그리드를 규정하도록 구성되는 제어기를 포함하되, 제어 그리드는, 패터닝 디바이스에 연관된 디바이스 레이아웃을 기초로 하여 리소그래피 프로세스에서 기판에 적용될 및/또는 적용된 디바이스 패턴을 규정하는, 리소그래피 장치.

2. 실시예 1에서, 상기 디바이스 레이아웃은 리소그래피 프로세스 중에 패턴을 적용하는데 사용되는 패터닝 디바이스에 관련된 레티클 데이터로부터 획득되는, 리소그래피 장치.

3. 실시예 1 또는 2에서, 디바이스 레이아웃으로부터 서로 상이한 기능 영역을 식별하고 제어 그리드가 식별된 서로 상이한 기능 영역에 기반하도록 작동할 수 있되, 서로 상이한 기능 영역은 작동 디바이스의 일부로서 기능에 있어서 다른 것인, 리소그래피 장치.

4. 실시예 3에서, 상기 기능 영역은, 다이보다 작고 다이 내에 있는 적어도 일부의 기능 영역을 포함하는, 리소그래피 장치.

5. 실시예 3 또는 4에서, 제어 그리드 엘리먼트 내에 서로 상이한 기능 영역 사이의 경계를 포함하는 제어 그리드 엘리먼트의 수가 최소화되는, 리소그래피 장치.

6. 실시예 3, 4, 또는 5에서, 제어 그리드는 제어 그리드 엘리먼트 내에 서로 상이한 기능 영역 사이의 경계를 포함하는 제어 그리드 엘리먼트가 없도록 형성되는, 리소그래피 장치.

7. 실시예 3 내지 6 중 어느 한 실시예에서, 각각의 개별 제어 그리드 엘리먼트가 상기 식별된 기능 영역 중 하나에 대응되도록, 디바이스 레이아웃과 정렬되게 상기 제어 그리드를 결정하도록 동작할 수 있는, 리소그래피 장치.

8. 실시예 3 내지 7 중 어느 한 실시예에서, 상기 리소그래피 장치는 패턴을 기판에 적용하기 위한 리소그래피 패터닝 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치.

9. 실시예 8에서, 식별된 기능 영역의 일부 또는 전부의 각각에 대한 리소그래피 프로세스에 연관된 적어도 하나의 제어 파라미터에 대해 최적 파라미터 값 및 연관된 임계도 메트릭을 획득하도록 동작할 수 있는, 리소그래피 장치.

10. 실시예 9에서, 상기 기능 영역은 식별된 기능 영역의 일부 또는 전부의 각각에 대한 상기 파라미터 값 및 연관된 임계도 메트릭에 의해 적어도 부분적으로 규정되는, 리소그래피 장치.

11. 실시예 9 또는 10에서, 상기 적어도 하나의 제어 파라미터는 위치, 포커스, 또는 선량 중 하나 이상인, 리소그래피 장치.

12. 실시예 9, 10, 또는 11에서, 상기 제어 파라미터는 리소그래피 장치의 기판 스테이지 및/또는 레티클 스테이지의 제어에 연관되고, 따라서 레티클 스테이지에 대한 기판 스테이지의 상대적인 위치를 제어하는, 리소그래피 장치.

13. 실시예 9, 10, 또는 11에서, 상기 제어 파라미터는 리소그래피 장치의 투영 시스템의 제어에 연관되는, 리소그래피 장치.

14. 실시예 9 내지 13 중 어느 한 실시예에서, 상기 제어 그리드는 각각의 개별 제어 그리드 엘리먼트 내에서 상기 최적 파라미터 값 및 연관된 임계도 메트릭의 변화가 거의 또는 전혀 없도록 하는, 리소그래피 장치.

15. 실시예 9 내지 14 중 어느 한 실시예에서, 임계도 메트릭은 프로세스 윈도우를 포함하는, 리소그래피 장치.

16. 실시예 9 내지 15 중 어느 한 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제어 그리드를 기초로 하여 리소그래피 장치의 제어에 대한 보정을 결정하도록 동작할 수 있는, 리소그래피 장치.

17. 실시예 16에서, 상기 보정은 제어 파라미터가 모든 관련된 기능 영역에 대해 상기 임계도 메트릭을 만족하는 가장 높은 확률을 제공하는 가중 최적화를 포함하는, 리소그래피 장치.

18. 실시예 16 또는 17에서, 상기 보정은 기능 영역에 걸쳐 가중 근사를 포함하되, 가중 근사는 기능 영역의 최적 파라미터 값으로의 근사를 포함하고, 상기 근사는 임계도 메트릭이 가장 임계적인 것으로 표시하는 최적 파라미터 값에 유리하게 가중되는, 리소그래피 장치.

19. 실시예 16 내지 18 중 어느 한 실시예에서, 상기 보정은 리소그래피 장치의 노광 슬릿에 걸쳐 결정되는, 리소그래피 장치.

20. 실시예 16 내지 19 중 어느 한 실시예에서, 스플라인 모델을 사용하여 상기 보정을 모델링하도록 동작할 수 있는, 리소그래피 장치.

21. 실시예 20에서, 리소그래피 장치, 상기 스플라인 모델은 적어도 하나의 방향으로 필드에 걸쳐 각각의 다이에 대한 선형 회귀를 포함하는, 리소그래피 장치.

22. 실시예 16 내지 21 중 어느 한 실시예에서, 상기 리소그래피 프로세스의 노광 중에 레티클에 대해 상대적인 기판의 위치 설정에 대한 상대 가속 프로파일을 제어함에 있어서 상기 보정을 구현하도록 동작할 수 있고, 상기 상대 가속 프로파일은 상기 노광 중에 상기 기판 및 상기 레티클의 하나 또는 양자 모두의 물리적인 위치 설정을 규정하는, 리소그래피 장치.

23. 실시예 16 내지 22 중 어느 한 실시예에서, 상기 보정에 따라 리소그래피 프로세스를 제어하도록 동작할 수 있는, 리소그래피 장치.

24. 실시예 3 내지 7 중 어느 한 실시예에서, 상기 리소그래피 장치는 기판에 적용된 후의 디바이스 패턴을 측정하기 위한 계측 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치.

25. 실시예 24에서, 상기 제어기는 기능 영역당 측정의 횟수를 최소화하도록 구성되는, 리소그래피 장치.

26. 실시예 24에서, 상기 제어기는 하나 이상의 기능 영역에서 샘플 개수의 프로세스 윈도우 제한 패턴을 측정하고, 기능 영역마다 프로세스 윈도우 제한 패턴당 결함 밀도를 결정하기 위해 이 측정을 사용하도록 구성되는, 리소그래피 장치.

27. 임의의 앞선 실시예에서, 상기 리소그래피 장치는 패턴을 기판에 적용하기 위한 리소그래피 패터닝 디바이스 및 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 계측 디바이스를 포함하고, 상기 제어 그리드는 상기 리소그래피 패터닝 디바이스 및 상기 계측 디바이스에 의해 사용되는, 리소그래피 장치.

28. 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법으로서, 리소그래피 프로세스 중에 기판의 위치 설정과 연관된 제어 그리드를 규정하는 단계를 포함하되, 제어 그리드는, 패터닝 디바이스에 연관된 디바이스 레이아웃을 기초로 하여 기판에 적용될 또는 적용된 디바이스 패턴을 규정하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

29. 실시예 28에서, 상기 디바이스 레이아웃은 패터닝 디바이스에 관련된 레티클 데이터로부터 획득되는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

30. 실시예 28 또는 29에서, 디바이스 레이아웃으로부터 서로 상이한 기능 영역을 식별하고 제어 그리드가 식별된 서로 상이한 기능 영역에 기반하도록 하는 단계를 포함하되, 서로 상이한 기능 영역은 작동 디바이스의 일부로서 기능에 있어서 다른 것인, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

31. 실시예 30에서, 상기 기능 영역은, 다이보다 작고 다이 내에 있는 적어도 일부의 기능 영역을 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

32. 실시예 30 또는 31에서, 제어 그리드 엘리먼트 내에 서로 상이한 기능 영역 사이의 경계를 포함하는 제어 그리드 엘리먼트의 수가 최소화되는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

33. 실시예 30, 31, 또는 32에서, 제어 그리드는 제어 그리드 엘리먼트 내에 서로 상이한 기능 영역 사이의 경계를 포함하는 제어 그리드 엘리먼트가 없도록 형성되는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

34. 실시예 30 내지 33 중 어느 한 실시예에서, 각각의 개별 제어 그리드 엘리먼트가 상기 식별된 기능 영역 중 하나에 대응되도록, 레이아웃 정보와 정렬되게 상기 제어 그리드를 결정하도록 동작할 수 있는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

35. 실시예 30 내지 34 중 어느 한 실시예에서, 상기 리소그래피 프로세스는 상기 디바이스 패턴을 기판에 적용하기 위한 리소그래피 패터닝 프로세스를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

36. 실시예 35, 식별된 기능 영역의 일부 또는 전부의 각각에 대한 리소그래피 프로세스에 연관된 적어도 하나의 제어 파라미터에 대해 최적 파라미터 값 및 연관된 임계도 메트릭을 획득하는 단계를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

37. 실시예 36에서, 상기 기능 영역은 식별된 기능 영역의 일부 또는 전부의 각각에 대한 상기 파라미터 값 및 연관된 임계도 메트릭에 의해 적어도 부분적으로 규정되는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

38. 실시예 36 또는 37에서, 상기 적어도 하나의 제어 파라미터는 위치, 포커스, 또는 선량 중 하나 이상인, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

39. 실시예 36, 37, 또는 38에서, 상기 제어 파라미터는 상기 리소그래피 프로세스를 수행하는데 사용되는 리소그래피 장치의 기판 스테이지 및/또는 레티클 스테이지의 제어에 연관되고, 따라서 레티클 스테이지에 대한 기판 스테이지의 상대적인 위치를 제어하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

40. 실시예 36, 37, 또는 38에서, 상기 제어 파라미터는 상기 리소그래피 프로세스를 수행하는데 사용되는 리소그래피 장치의 투영 시스템의 제어에 연관되는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

41. 실시예 36 내지 40 중 어느 한 실시예에서, 상기 제어 그리드는 각각의 개별 제어 그리드 엘리먼트 내에서 상기 최적 파라미터 값 및 연관된 임계도 메트릭의 변화가 거의 또는 전혀 없도록 하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

42. 실시예 36 내지 41 중 어느 한 실시예에서, 임계도 메트릭은 프로세스 윈도우를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

43. 실시예 36 내지 42 중 어느 한 실시예에서, 상기 제어 그리드를 기초로 하여 리소그래피 프로세스의 제어에 대한 보정을 결정하는 단계를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

44. 실시예 43에서, 상기 보정은 제어 파라미터가 모든 관련된 기능 영역에 대해 상기 임계도 메트릭을 만족하는 가장 높은 확률을 제공하는 가중 최적화를 포함하는 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

45. 실시예 43 또는 44에서, 상기 보정은 기능 영역에 걸쳐 가중 근사를 포함하되, 가중 근사는 기능 영역의 최적 파라미터 값으로의 근사를 포함하고, 상기 근사는 임계도 메트릭이 가장 임계적인 것으로 표시하는 최적 파라미터 값에 유리하게 가중되는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

46. 실시예 43 내지 45 중 어느 한 실시예에서, 상기 보정은 상기 리소그래피 프로세스를 수행하는데 사용되는 리소그래피 장치의 노광 슬릿에 걸쳐 결정되는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

47. 실시예 43 내지 46 중 어느 한 실시예에서, 상기 보정은 스플라인 모델을 사용하여 모델링되는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

48. 실시예 47에서, 상기 스플라인 모델은 적어도 하나의 방향으로 필드에 걸쳐 각각의 다이에 대한 선형 회귀를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

49. 실시예 43 내지 48 중 어느 한 실시예에서, 상기 리소그래피 프로세스의 노광 중에 레티클에 대해 상대적인 기판의 위치 설정에 대한 상대 가속 프로파일을 제어함에 있어서 상기 보정을 구현하도록 동작할 수 있고, 상기 상대 가속 프로파일은 상기 노광 중에 상기 기판 및 상기 레티클의 하나 또는 양자 모두의 물리적인 위치 설정을 규정하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

50. 실시예 43 내지 49 중 어느 한 실시예에서, 상기 보정에 따라 리소그래피 프로세스를 제어하는 단계를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

51. 실시예 30 내지 34 중 어느 한 실시예에서, 상기 리소그래피 프로세스는 기판에 적용된 후의 상기 디바이스 패턴을 측정하기 위한 계측 디바이스를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

52. 실시예 51에서, 기능 영역당 측정의 횟수를 최소화하는 단계를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

53. 실시예 51에서, 하나 이상의 기능 영역에서 샘플 개수의 프로세스 윈도우 제한 패턴을 측정하고, 기능 영역마다 프로세스 윈도우 제한 패턴당 결함 밀도를 결정하기 위해 이 측정을 사용하는 단계를 포함하는, 리소그래피 프로세스를 제어하는 방법.

54. 적합한 장치에서 실행되는 경우 실시예 28 내지 53 중 임의의 방법을 수행하도록 동작할 수 있는 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.

55. 실시예 54의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 프로그램 매체.

특정한 실시예에 대한 위의 설명은 본 발명의 전반적인 속성을 완전히 밝히고 있을 것이므로, 당해 기술 분야에서의 지식을 적용함으로써 과도한 실험 없이도 본 발명의 일반적인 개념에서 벗어남이 없이 다양한 응용예에 그러한 특정한 실시예를 용이하게 변형하거나 및/또는 적용할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 적용과 변형은, 본 명세서에서 제공된 가르침과 안내를 기초로, 기재된 실시예의 균등물의 의미와 범위 내에 있는 것이라 할 수 있다. 또한, 본 명세서의 어법 및 용어는 설명의 목적상 한정적인 것이 아니라 예시적인 것으로서, 당업자는 그 가르침과 안내에 비추어 본 명세서의 용어 또는 어법을 해석할 것임은 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 폭과 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예의 여하한 것에 의하여도 한정되지 않으며, 이하의 특허청구범위 및 그 균등물에 따라 정해져야 한다.

Claims

패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법으로서,
상기 패터닝 디바이스의 디바이스 레이아웃으로부터 서로 상이한 기능 영역을 식별하는 단계; 및
식별된 서로 상이한 기능 영역에 기초하여 상기 검사 장치의 제어 그리드를 구성하는 단계를 포함하는, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 패터닝 디바이스는 레티클이고 상기 디바이스 레이아웃은 레티클 데이터로부터 획득되는, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 서로 상이한 기능 영역은 작동 디바이스의 일부일 때 기능에 있어서 다른 것인, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제어 그리드는 복수 개의 제어 그리드 엘리먼트들을 포함하고, 서로 상이한 기능 영역들 사이의 경계를 포함하는 제어 그리드 엘리먼트들의 수가 최소화되는, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 제어 그리드가 상기 디바이스 레이아웃과 정렬되도록 결정되어 각각의 개별 제어 그리드 엘리먼트가 상기 식별된 서로 상이한 기능 영역 중 하나에 대응되게 하도록 동작 가능한, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제어 그리드를 이용하여 측정을 수행하도록 상기 검사 장치를 제어하는 단계를 더 포함하는, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 측정은 하나 이상의 기능 영역에서 다수의 프로세스 윈도우 제한 패턴에 관한 것인, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 측정을 이용하여 기능 영역마다 프로세스 윈도우 제한 패턴당 결함 밀도를 결정하는 단계를 더 포함하는, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 제어는 기능 영역당 측정의 횟수를 최소화하도록 더 구성되는, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 기능 영역은 상기 기판 상의 다이 영역 내의, 다이 영역보다 작은 적어도 몇몇 기능 영역을 포함하는, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 검사 장치는 산란계 또는 전자 빔 계측 디바이스인, 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하는 방법.
컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 컴퓨터 프로그램은 패터닝 디바이스와 연관되는 기판에 적용된 패턴을 측정하기 위한 검사 장치를 구성하도록 동작 가능한 프로그램 명령을 포함하되, 프로그램 명령은:
상기 패터닝 디바이스의 디바이스 레이아웃으로부터 서로 상이한 기능 영역을 식별하고; 및
식별된 서로 상이한 기능 영역에 기초하여 상기 검사 장치의 제어 그리드를 구성하도록 구성되는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
제12항에 있어서,
상기 패터닝 디바이스는 레티클이고 상기 프로그램 명령은 레티클 데이터로부터 상기 디바이스 레이아웃을 획득하도록 더 구성되는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
제12항에 있어서,
상기 서로 상이한 기능 영역은 작동 디바이스의 일부일 때 기능에 있어서 다른 것인, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
제12항에 있어서,
상기 제어 그리드는 복수 개의 제어 그리드 엘리먼트들을 포함하고, 상기 프로그램 명령은 서로 상이한 기능 영역들 사이의 경계를 포함하는 제어 그리드 엘리먼트들의 수를 최소화하도록 구성되는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
제15항에 있어서,
상기 프로그램 명령은, 상기 제어 그리드가 상기 디바이스 레이아웃과 정렬되도록 결정되어 각각의 개별 제어 그리드 엘리먼트가 상기 식별된 서로 상이한 기능 영역 중 하나에 대응되게 하도록 구성되는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
제12항에 있어서,
상기 제어 그리드를 이용하여 측정을 수행하도록 상기 검사 장치를 제어하기 위한 프로그램 명령을 더 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
제17항에 있어서,
상기 제어하기 위한 프로그램 명령은 기능 영역당 측정의 횟수를 최소화하도록 더 구성되는, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 상에 저장된 컴퓨터 프로그램.
제12항의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 구성되는 컴퓨터 시스템.
제1항에 따른 방법에 의해 획득된 제어 그리드에 의해 구성되는 제어기를 포함하는 검사 장치.