KR20220079662A

KR20220079662A - 리소그래피 시스템을 위한 교정 방법

Info

Publication number: KR20220079662A
Application number: KR1020227015922A
Authority: KR
Inventors: 코르넬리스 멜히오르 브로위베르; 청-순 리
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2022-06-13
Also published as: US11774861B2; WO2021094041A1; CN114641729A; US20220390855A1

Abstract

리소그래피 시스템 내의 기판 스테이지의 위치를 참조하기 위한 교정된 레퍼런스 노광 및 측정 그리드를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 이러한 방법은 하나 이상의 교정 기판에 관련된 교정 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 교정 데이터로부터 상기 리소그래피 시스템의 노광측에 대한 노광 그리드를 결정하고, 상기 교정 데이터로부터 상기 리소그래피 시스템의 측정측에 대한 측정 그리드를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 노광 그리드 및 상기 측정 그리드는, 기판 독립적 노광 그리드 및 기판 독립적 측정 그리드를 획득하도록 상기 노광 그리드로부터 그리고 상기 측정 그리드로부터 교정 기판 의존적 성분을 제거하기 위하여 분해된다.

Description

리소그래피 시스템을 위한 교정 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019 년 11 월 11 일에 출원되고 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합되는 EP 출원 번호 제 19208249.3의 우선권을 주장한다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기법에 의해 디바이스를 제조할 때 사용가능한 방법 및 장치, 및 리소그래피 기법을 사용하는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 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 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 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. 이러한 타겟부는 일반적으로 "필드"라고 불린다.

복잡한 디바이스의 제조 시에, 통상적으로 많은 리소그래피 패터닝 단계가 수행되어 기판 상의 연속 층에 기능성 피쳐를 형성한다. 그러므로, 리소그래피 장치 성능의 중요한 양태는 적용된 패턴을 이전의 층에 설치된(동일한 장치 또는 상이한 리소그래피 장치에 의해) 피쳐에 상대적으로 정확하고 정밀하게 배치하는 능력이다. 이러한 목적을 위하여, 기판에는 정렬 마크의 하나 이상의 세트가 제공된다. 각각의 마크는, 통상적으로 광학 위치 센서인 위치 센서를 사용하여 그 위치가 추후에 측정될 수 있는 구조체이다. 리소그래피 장치는 기판 상의 마크의 위치를 정확하게 측정할 수 있는 하나 이상의 정렬 센서를 포함한다. 여러 타입의 마크와 여러 타입의 정렬 센서가 여러 제조사와 동일한 제조사의 여러 제품들로부터 알려져 있다.

다른 애플리케이션에서는, 기판 상의 노광된 구조체를 측정하기 위하여 계측 센서가 사용된다(레지스트 내에 및/또는 에칭 이후에). 신속하고 비침투식 형태의 특수 검사 기기인 산란계(scatterometer)는 방사선의 빔을 기판의 표면 상의 타겟으로 향하게 하여 산란 또는 반사된 빔의 성질을 측정한다. 알려진 산란계의 예들은 US2006033921A1 호 및 US2010201963A1에 기술되는 타입의 각도-분해된 산란계를 포함한다. 복원에 의해 피쳐 형상을 측정하는 것과 함께, 공개 특허 출원 제 US2006066855A1에 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 2009/106279에서 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. 이러한 출원들 모두의 내용도 참조되어 본 명세서에 원용된다.

리소그래피 장치(또는 스캐너, 두 용어는 명세서 전체에서 상호교환가능하도록 사용될 것임) 내의 스테이지(예컨대 기판 스테이지 또는 마스크 스테이지)의 위치를 측정하기 위하여 위치 측정 시스템을 사용하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 인코더 측정 시스템을 사용하는 것이 제안되었다. 이것을 위하여, 리소그래피 장치의 레퍼런스 구조체에 연결될 수 있는 (예를 들어 2 차원의) 인코더 그리드가 적용되는 반면에, 인코더 센서 헤드는 그리드에 대한 자신의 위치를 따라가기 위해서 스테이지에 연결된다.

위치 측정 시스템을 교정하기 위하여, 현재는 복수 개의 교정이 수행된다. 인코더 측정 시스템에서, 그리드 오차는 예를 들어, 스테이지를 이동시키는 동안에 인코더 시스템에 의해 측정된 데이터에 의하여 교정된다. 또한, 교정 웨이퍼가 사용될 수 있다.

현재의 교정 방법은 여러 단점이 있다. 특히 현재의 방법은 시간이 너무 많이 걸린다. 예를 들어 인코더 측정 시스템의 경우에, 전체 그리드 교정은 수 시간 또는 심지어 수 일이 걸릴 수 있다. 그러면, 그리드가 (재)교정될 필요가 있을 때마다 그리고 그리드 교정의 유효성을 평가하기 위하여 그리드 검증 테스트가 필요할 때마다 허용불가능한 긴 비동작 시간이 생기게 된다. 더욱이, 현재의 접근법은 웨이퍼의 클램핑 변형을 고려하지 않는다. 결과적으로, 교정되지 않는 일부 중간-주파수 클램핑 오차가 잔존할 수 있어서, 장치의 오버레이 성능이 열화된다.

본 발명은 제 1 양태에서, 리소그래피 시스템 내의 기판 스테이지의 위치를 참조하기 위한 교정된 레퍼런스 노광 및 측정 그리드를 결정하는 방법으로서, 하나 이상의 교정 기판에 관련된 교정 데이터를 결정하는 단계; 상기 교정 데이터로부터, 리소그래피 시스템의 노광측에 대한 노광 그리드를 결정하는 단계; 상기 교정 데이터로부터, 리소그래피 시스템의 측정측에 대한 측정 그리드를 결정하는 단계; 및 기판 독립적 노광 그리드 및 기판 독립적 측정 그리드를 획득하도록, 상기 노광 그리드로부터 그리고 상기 측정 그리드로부터 교정 기판 의존적 성분을 제거하도록 상기 노광 그리드 및 상기 측정 그리드를 분해하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.

또한, 제 1 양태의 방법을 수행하도록 동작가능한 컴퓨터 프로그램, 처리 시스템 및 리소그래피 시스템이 개시된다.

본 발명의 전술된 양태와 다른 양태는 이하 설명되는 예들을 고려하면 이해될 것이다.

본 발명의 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 오직 예시적인 방식으로 이제 설명될 것이다:
도 1은 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2는 도 1의 장치에서 수행되는 측정 및 노광 프로세스를 개략적으로 예시한다;
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라서 적응될 수 있는 정렬 센서의 개략도이다; 그리고
도 4는 인코더 블록을 포함하는 스테이지 시스템 내의 액츄에이터 배열체의 상면도를 도시한다.

본 발명의 실시형태들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시형태들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 묘사한다. 이러한 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성되는 조명 시스템(조명기)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 패터닝 디바이스 지지대 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 각각 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 각각 연결되는 두 개의 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 및 WTb); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절성 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다. 레퍼런스 프레임(RF)은 다양한 컴포넌트들을 연결하고, 패터닝 디바이스와 기판의 위치와 그들의 피쳐들의 위치를 설정하고 측정하기 위한 기준으로서의 역할을 한다.

조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광학 컴포넌트, 예컨대 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전기식 또는 다른 유형의 광학 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.

패터닝 디바이스 지지대(MT)는 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 지향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지대는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부 내에 패턴을 생성하는 것과 같이, 자신의 단면 내에 패턴을 가지는 방사선 빔을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 시프트 피쳐(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피쳐(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟부, 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정한 기능성 층에 대응할 것이다.

도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 패터닝 디바이스를 채용함). 또는, 장치는 반사식 타입(예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 모든 사용은 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 그러므로, "패터닝 디바이스"라는 용어는 이러한 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스에 의하여 구현될 패턴을 규정하는 정보를 디지털 형태로 저장하는 디바이스를 지칭하는 것으로도 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 침지액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 모든 사용은 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 있다.

리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 침지액은 또한 예컨대 마스크 및 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 도포될 수 있다. 침지 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다.

동작 시에, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사선 소스(SO)로부터 수광한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 소스가 수은 램프인 경우에, 이러한 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다.

예를 들어, 조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD), 집속기(IN), 및 콘덴서(CO)를 포함할 수도 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일도 및 세기 분포를 가지도록 조절하기 위하여 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 지지 구조체(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA))를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WTa 또는 WTb)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다.

패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA)) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간(이들은 스크라이브 레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려짐)에 위치될 수도 있다. 마찬가지로, 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA))에 두 개 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수도 있다. 작은 정렬 마크도 역시 다이에, 그리고 디바이스 피쳐들 사이에 포함될 수 있는데, 이러한 경우 마커는 가능한 한 작고 인접한 피쳐에 비하여 임의의 다른 이미징 또는 프로세스 조건을 요구하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템이 상세히 후술된다.

도시된 장치는 다양한 모드들에서 사용될 수 있다. 스캔 모드에서는, 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기되어 스캐닝되는 동안, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT)에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시의 타겟부의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)을 한정하는 한편, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향에서의)를 결정한다. 당업계에 주지되는 다른 타입의 리소그래피 장치 및 동작 모드도 가능하다. 예를 들어, 스텝 모드가 알려진다. 소위 무마스크 리소그래피에서, 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스는 정지되게 홀딩되지만 변화하는 패턴을 가지며, 및 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블(WTa, WTb)과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션(EXP) 및 측정 스테이션(MEA) - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있고, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 그러면 리소그래피 장치의 쓰루풋이 크게 증가할 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이 컨투어를 매핑하는 것과 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 참조 프레임(RF)에 상대적인 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다. 다른 구성이 알려져 있으며, 도시된 듀얼-스테이지 구성 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판 테이블 및 측정 테이블이 제공되는 다른 리소그래피 장치가 알려져 있다. 이것은 예비 측정을 수행할 때에 서로 도킹되고, 기판 테이블이 노광을 겪는 동안에 언도킹된다.

도 2는 도 1의 듀얼 스테이지 장치 내에서 기판(W) 상의 타겟부(예를 들어 다이)를 노광하는 단계를 예시한다. 점선 박스 내의 좌측이 측정 스테이션(MEA)에서 수행되는 단계들인 반면에, 우측은 노광 스테이션(EXP)에서 수행되는 단계들이다. 가끔, 전술된 바와 같이, 기판 테이블(WTa, WTb) 중 하나는 노광 스테이션에 있는 반면에, 다른 기판은 측정 스테이션에 있다. 이러한 설명을 위하여, 기판(W)이 이미 노광 스테이션 내에 로딩되었다고 가정된다. 단계 200에서, 새로운 기판(W')이 도시되지 않은 메커니즘에 의해 장치로 로딩된다. 이러한 두 기판들은 리소그래피 장치의 쓰루풋을 증가시키기 위해서 병렬적으로 처리된다.

우선 새롭게 로드된 기판(W')을 참조하면, 이것은 장치 내에서 일차 노광을 위해 새로운 포토레지스트로 준비된, 이전에 처리되지 않은 기판일 수 있다. 그러나, 일반적으로는 설명된 리소그래피 프로세스는 일련의 노광 및 처리 단계 중 하나에 지나지 않을 것이므로, 기판(W')은 이러한 장치 및/또는 다른 리소그래피 장치를 이미 여러 차례 거쳤고, 거쳐야 할 후속 프로세스가 더 있을 수도 있다. 특히 오버레이 성능을 개선하는 문제에 대해서 살펴보면, 과제는 새로운 패턴이 패터닝 및 처리의 하나 이상의 사이클에 이미 노출되었던 기판 상의 정확하게 맞는 위치에 적용되도록 보장하는 것이다. 이러한 처리 단계의 결과, 만족스러운 오버레이 성능을 얻으려면 반드시 측정되고 정정돼야 하는 왜곡이 기판 내에 점진적으로 도입된다.

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

202에서, 기판 테이블(WTa, WTb)에 상대적인 기판의 정렬을 측정하고 기록하기 위해서 기판 마크(P1) 등과 이미지 센서(미도시)를 사용한 정렬 측정이 사용된다. 추가하여, 여러 정렬 마크가 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판(W') 전체에 걸쳐 측정될 것이다. 일 실시형태에서, 이러한 측정이 "웨이퍼 그리드"를 구축하도록 사용되는데, 이것은 공칭 직사각형 그리드에 상대적인 임의의 왜곡을 포함하여, 기판 전체에 걸쳐 마크의 분포를 매우 정확하게 매핑한다.

단계 204에서, X-Y 위치에 대한 웨이퍼 높이(Z)의 맵이 역시 레벨 센서(LS)를 사용하여 측정된다. 통상적으로, 높이 맵은 노광된 패턴의 정확한 포커싱을 얻기 위해서만 사용된다. 이것은 또한 다른 목적을 위해서도 사용될 수 있다.

기판(W')이 로딩될 때, 수행될 노광 및, 웨이퍼의 특성, 및 웨이퍼 위에 이미 형성되었거나 형성될 패턴을 규정하는 레시피 데이터(206)가 수신되었다. 202 및 204에서 수행된 웨이퍼 위치, 웨이퍼 그리드 및 높이 맵의 측정치가 이러한 레시피 데이터에 추가되어, 레시피 및 측정 데이터의 완전한 세트(208)가 노광 스테이션(EXP)으로 전달될 수 있게 한다. 정렬 데이터의 측정은, 예를 들어 리소그래피 프로세스의 결과물인 제품 패턴에 대해서 고정되거나 공칭적으로 고정된 관련성으로 형성되는 정렬 타겟의 X 및 Y 위치를 포함한다. 노광 직전에 얻어진 이러한 정렬 데이터는 모델을 데이터에 근사화하는 파라미터를 가지는 정렬 모델을 생성하도록 사용된다. 이러한 파라미터 및 정렬 모델이 현재의 리소그래피 단계에서 적용되는 패턴의 위치를 정정하기 위해서 노광 동작 중에 사용될 것이다. 사용되는 모델은 측정된 위치들 사이의 위치 편차를 보간한다. 종래의 정렬 모델은, '이상적인' 그리드의 병진, 회전 및 크기조정을 상이한 차원에서 함께 규정하는 네 개, 다섯 개, 또는 여섯 개의 파라미터를 포함할 수 있다. 더 많은 파라미터를 사용하는 발전된 모델이 공지되어 있다.

210에서, 웨이퍼(W') 및 웨이퍼(W)가 교환되어, 측정된 기판(W')이 노광 스테이션(EXP)에 들어가면서 기판(W)이 되게 한다. 도 1의 예시적인 장치에서, 이러한 교환은 장치 내의 서포트(WTa 및 WTb)를 교환함으로써 수행되어, 기판(W, W')이 그러한 서포트들 상에 정확하게 클램핑되고 위치설정되어 기판 테이블과 기판 자체 사이의 상대적인 정렬을 유지하게 한다. 이에 상응하여, 테이블이 교환되면, 노광 단계를 제어할 때 기판(W)(앞서서는 W' 였음)에 대한 측정 정보(202, 204)를 이용하려면, 투영 시스템(PS) 및 기판 테이블(WTb)(앞서서는 WTa 였음) 사이의 상대적인 위치를 결정하기만 하면 된다. 단계 212에서, 마스크 정렬 마크(M1, M2)를 사용하여 레티클 정렬이 수행된다. 단계 214, 216, 218에서, 여러 패턴들을 완전히 노광하기 위하여, 스캐닝 모션과 방사선 펄스가 기판(W) 전체에 걸친 연속적인 타겟 위치에 적용된다.

측정 스테이션에서 얻어진 것과 같은 정렬 데이터 및 높이 맵을 사용함으로써, 노광 단계를 수행할 때, 이러한 패턴들은 원하는 위치와 특히 동일한 기판 상에 앞서 배치된 피쳐에 대해서 정확하게 정렬된다. 이제 W"이라고 명명되는 노광된 기판이 단계 220에서 장치로부터 언로딩되어, 노광된 패턴에 따른 에칭 또는 다른 프로세스를 거치게 된다.

당업자는, 앞선 설명이 실제 제조 상황의 일 예에 수반된 여러 구체적인 단계들의 단순화된 개관이라는 것을 알게 될 것이다. 예를 들어, 단일 패스에서 정렬을 측정하는 것이 아니라, 흔히 동일하거나 상이한 마크를 사용하는 개략적 측정과 미세 측정의 별개의 단계들이 존재할 것이다. 개략적 측정 및/또는 미세 정렬 측정 단계는 높이 측정 전후에 수행될 수 있고, 또는 인터리빙될 수 있다.

복잡한 디바이스의 제조 시에, 통상적으로 많은 리소그래피 패터닝 단계가 수행되어 기판 상의 연속 층에 기능성 피쳐를 형성한다. 그러므로, 리소그래피 장치 성능의 중요한 양태는 적용된 패턴을 이전의 층에 설치된(동일한 장치 또는 상이한 리소그래피 장치에 의해) 피쳐에 상대적으로 정확하고 정밀하게 배치하는 능력이다. 이러한 목적을 위하여, 기판에는 마크의 하나 이상의 세트가 제공된다. 각각의 마크는, 통상적으로 광학 위치 센서인 위치 센서를 사용하여 그 위치가 추후에 측정될 수 있는 구조체이다. 위치 센서는 "정렬 센서"라고 불릴 수 있고 마크는 "정렬 마크"라고 불릴 수 있다.

리소그래피 장치는 기판 상의 마크의 위치를 정확하게 측정할 수 있는 하나 이상의(예를 들어, 복수 개의) 정렬 센서를 포함할 수 있다. 정렬(또는 위치) 센서는 회절 및 간섭과 같은 광학 현상들을 사용하여, 기판 상에 형성된 정렬 마크로부터 위치 정보를 획득할 수 있다. 현재의 리소그래피 장치에서 널리 사용되는 정렬 센서의 일 예는 US6961116에 기술되는 것과 같은 자기-참조(self-referencing) 간섭측정계에 기초한다. 위치 센서의 다양한 향상 및 수정이, 예를 들어 US2015261097A1에 개시된 바와 같이 개발되어 왔다. 이러한 공개 문헌 모두의 내용은 참조되어 본 명세서에 원용된다.

마크, 또는 정렬 마크는 기판 위에 제공되거나 기판 내에 형성된(직접적으로) 층 위에 또는 안에 형성된 일련의 바를 포함할 수 있다. 바들은 규칙적으로 떨어져 있을 수 있고, 마크가 주지된 공간 주기(피치)를 가지는 회절 격자로서 간주될 수 있도록 격자 라인의 역할을 한다. 이러한 격자 라인의 배향에 의존하여, 마크는 X 축에 따른, 또는 Y 축(X 축에 실질적으로 수직으로 배향됨)에 따른 위치의 측정을 허용하도록 설계될 수 있다. X-축 및 Y-축 양자 모두에 대해 +45 도 및/또는 -45 도로 배열된 바들을 포함하는 마크는, 본 명세서에서 원용에 의해 통합되는 US2009/195768A에 기술된 바와 같은 기법을 사용한 결합된 X- 및 Y- 측정을 허용한다.

정렬 센서는 방사선의 스폿으로써 광학적으로 각각의 마크를 스캔하여, 사인파와 같이 주기적으로 변동하는 신호를 획득한다. 정렬 센서에 대한 마크, 및 따라서 기판의 위치를 결정하기 위하여 이러한 신호의 위상이 분석되며, 이것은 이제 리소그래피 장치의 기준 프레임에 상대적으로 고정된다. 정렬 센서가 주기적 신호의 상이한 사이클들 및 한 사이클 내의 정확한 위치(위상)를 구별할 수 있도록, 상이한(개략적 및 미세) 마크 치수에 관련된 소위 개략적 마크와 미세 마크가 제공될 수 있다. 이를 위해서 그 외의 피치를 가지는 마크들도 역시 사용될 수 있다.

마크의 위치를 측정하면, 그 위에 마크가 예를 들어 웨이퍼 그리드의 형태로 제공된 기판의 변형에 대한 정보가 제공될 수도 있다. 기판의 변형은, 예를 들어 기판을 기판 테이블에 정전기 클램핑하는 것 및/또는 기판이 방사선에 노출될 때의 기판의 가열에 의해서 발생할 수 있다.

도 3은 알려진 정렬 센서의 일 실시형태의 개략도이다. 방사선 소스(RSO)는 하나 이상의 파장의 방사선의 빔(RB)을 제공하고, 이것은 우회 광학기에 의해서 마크, 예컨대 조명 스폿(SP)으로서 기판(W) 상에 위치된 마크(AM) 상으로 우회된다. 이러한 예에서, 우회 광학기는 스폿 미러(SM) 및 대물 렌즈(OL)를 포함한다. 마크(AM)를 조명하는 조명 스폿(SP)은 마크 자체의 폭보다 직경이 다소 작을 수 있다.

마크(AM)에 의해 회절된 방사선은 정보를 운반하는 빔(IB)으로 시준된다(이러한 예에서는 대물 렌즈(OL)를 통하여). "회절된"이라는 용어는 마크로부터의 0차 회절을 포함하도록 의도된다(이것은 반사라고 불릴 수도 있음). 예를 들어 전술된 US6961116에 개시된 타입의 자기-참조 간섭측정계(SRI)는 빔(IB)이 자신과 간섭을 일으키게 하고, 그 이후에 빔은 광검출기(PD)에 의하여 수광된다. 두 개 이상의 파장이 방사선 소스(RSO)에 의하여 생성되는 경우에는 분리된 빔들을 제공하기 위하여 추가적인 광학기(미도시)가 포함될 수 있다. 광검출기는 단일 요소일 수 있고, 또는 소망되는 경우에는 여러 픽셀을 포함할 수 있다. 광검출기는 센서 어레이를 포함할 수 있다.

이러한 예에서는 스폿 미러(SM)를 포함하는 우회 광학기는 마크로부터 반사된 0차 방사선을 차단하는 역할을 할 수 있어서, 정보를 운반하는 빔(IB)이 마크(AM)로부터의 높은 차수의 회절된 방사선만을 포함하게 한다(이것은 측정하는 데에 있어서 본질적인 것은 아니지만 신호 대 잡음 비를 개선시킨다).

세기 신호(SI)가 처리 유닛(PU)에 공급된다. 블록(SRI)에서의 광학적인 처리와 유닛(PU)에서의 계산적인 처리를 조합함으로써, 기준 프레임에 상대적인 기판 상의 X- 및 Y-위치에 대한 값들이 출력된다.

예시된 타입의 단일 측정은 고정 마크의 위치를 마크의 하나의 피치에 대응하는 특정 범위 내로만 고정한다. 사인파의 어느 주기가 마크된 위치를 포함하는 주기인지를 식별하기 위하여, 더 개략적인 측정 기법이 함께 사용된다. 마크가 제조되는 재료와 마크가 놓인 위 및/또는 아래의 재료와 무관하게 정확도를 높이고 및/또는 마크를 강건하게 검출하기 위하여, 동일한 프로세스가 상이한 파장에서 더 개략적인 및/또는 더 미세한 레벨로 반복된다.

도 4는 대상물 테이블(OT)인 기판 테이블 및 대상물 테이블 지지대(OTS)로 도시된 인코더 블록을 포함하는 리소그래피 장치의 가동 기판 스테이지 시스템을 도시한다. 대상물 테이블 지지대(OTS)는 대상물 테이블 지지대 표면, 예를 들어 대상물 테이블(OT)을 지지하도록 구성된 인코더 블록 포트 홀(pot hole)을 포함한다. 대상물 테이블 지지대 표면은 x-y 평면에서 연장된다.

대상물 테이블 지지대(OTS)는 레퍼런스 요소, 예를 들어 레퍼런스 프레임 상에 장착된 하나 이상의 그리드 플레이트에 대한 OTS의 위치를 측정하기 위한 여러 인코더 센서(ES)를 포함한다. 도 4에 도시되는 인코더 센서(ES)는 대상물 테이블 지지대(OTS)의 위치를 여섯 개의 자유도에서 측정하도록 구성될 수 있다.

대상물 테이블(OT)은 진공 클램프 또는 정전기로써 대상물 테이블 지지대 표면 상에 클램핑될 수 있다.

기판 테이블 지지대(OTS)는 여러 로렌츠 액츄에이터(LA)를 포함하는데, 이들 각각은 기판 테이블 지지대(OTS) 및 이와 함께 기판 테이블(OS)을 구동 방향(DD)으로 구동하도록 구성된다. 도 4에서는 제 1 구동 방향(DD)인 y-방향으로만 구동하기 위한 로렌츠 액츄에이터만이 도시된다. 리소그래피 장치를 위한 기판 스테이지 시스템에서는, 대상물 테이블 지지대(OTS)를 x-방향 및 z-방향으로 이동시켜서 대상물 테이블 지지대를 여섯 개의 자유도에서 위치설정할 수 있게 하기 위해서 보통은 더 많은 액츄에이터들이 제공될 것이다.

도 4의 상면도는 대상물 테이블 지지대 표면에 평행한 평면 상으로의 투영으로서 여겨질 수 있는데, 그 이유는 대상물 테이블 지지대 표면이 x-y 평면에서 연장되기 때문이다.

이러한 인코더 측정 시스템은 리소그래피 장치의 레퍼런스 구조체에 연결되는 인코더 그리드를 포함할 수 있는 반면에, 인코더 센서는 장치의 이동 스테이지, 예컨대 장치의 이동 기판 테이블(WT)에 연결된다. 따라서, 인코더 헤드는, 목표 위치에 있는 패턴의 기판 상으로의 투영 도중에 인코더 그리드에 대한 기판 테이블(WT)의 위치를 추종할 수 있다. 결과로서, 위치 측정 시스템의 부분들, 예컨대 인코더 측정 시스템의 인코더 그리드에서의 부정확성, 오차 및 다른 종류의 편차가 투영 단계 도중에 기판(W) 상에 형성된 패턴의 오버레이 오차와 같은 편차로 전환될 수 있다. 기판(W) 상의 패턴은 후속하여 측정 단계에서 측정될 수 있는데, 여기에서 이러한 패턴은 예를 들어 리소그래피 장치의 정렬 센서에 의하여 판독된다. 그러면, 정렬 센서의 출력 신호가 패턴의 측정된 라인 및/또는 도트에 대응하는 신호를 제공하고, 따라서 패턴의 이러한 라인 및/또는 도트에 있어서의 임의의 편차에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 편차의 가장 중요한 원인은 투영 단계 도중의 위치 측정 시스템에서의 전술된 편차이다. 이러한 편차의 두 번째로 중요한 원인은 측정 단계 도중의 위치 측정 시스템에서의 편차이다. 위치 측정 시스템(들)을 이러한 편차에 대해서 교정하는 것은 정렬 센서 출력 신호와 같은 측정 결과를 사용하여 수행될 수 있다.

교정 방법의 일 실시형태가 기판 테이블(WT)의 교정을 위한 위치 측정 시스템(예컨대 인코더 타입)을 교정하는 것에 대하여 설명될 것이다. 이러한 방법은, 패턴이 다양한 위치에서 기판(W) 상으로 노광되는 투영 프로시저로 시작한다. 투영 프로시저가 기판(W)을 측정 시스템의 노광 그리드에 상대적으로 매번 위치설정함으로써 수행되기 때문에, 이러한 노광 그리드에 있는 편차는 자동으로 이러한 패턴과 함께 기판(W) 상으로 복제된다. 후속하여, 교정 방법은 투영된 패턴이 판독되는 측정을 수행하는 동작을 포함한다. 이것과 함께, 기판(W) 상의 패턴의 위치가 측정 그리드에 대하여 측정된다. 따라서, 이러한 측정 그리드에 있는 편차 편차는 측정 결과 내에 자동으로 포함된다.

이러한 예에서 기판(W)은 패턴의 기판(W) 상으로의 투영이 일어났던 것과 다른 리소그래피 장치의 부분에서 측정되기 때문에, 노광 그리드 및 측정 그리드가 두 개의 상이한 그리드라는 것에 주의한다. 예를 들어, 기판 상으로의 패턴의 투영은 듀얼 스테이지 리소그래피 장치의 노광측에서 수행되는 반면에, 측정은 측정측에서 수행된다. 측정 프로시저를 자기 자신의 측정 그리드를 가지는 완전히 다른 장치에서 수행하는 것도 역시 가능하다.

그리드 셋업이 전용 교정 기판을 사용하여 수행될 수 있는데, 측정측 및 노광측 양자 모두는 레퍼런스 층에 상대적으로 교정된다. 이러한 레퍼런스 층은 웨이퍼가 클램핑될 때에 찌그러질 수 있다. 이와 같이, 클램핑 지문은 측정 그리드 및 노광 그리드 양자 모두에 남게 된다. 이러한 내용물이 측정측 및 노광측 사이에서 동일하고 층들 사이에서 변하지 않는 경우에는, 이것은 상쇄된다. 레퍼런스 층(예를 들어, 층 L1)은 교정 클램핑 지문을 이미 클램핑된 웨이퍼 상에 노광시킨다. 후속 층 상에서, 웨이퍼 정렬은 이러한 교정된 지문(이것도 측정 그리드 내에 있음)과 비교된 클램핑 차분만을 측정할 것인데, 이것은 0이다.

상당한 그리드 드리프트가 존재할 때 및/또는 복구 동작 도중에(예를 들어, 웨이퍼 테이블 교환 이후 또는 다른 경우), 이러한 상황은 동일한 기판의 상이한 층들에 대해서 상이한 머신을 사용하는 경우(매칭된 머신 오버레이)와 같이 그리드 내의 클램핑 내용물이 층들 사이에서 달라지는 경우에는 변하게 된다. 후속 층들은 상이한 웨이퍼 정렬 레퍼런스를 가질 것이고, 그러면 제 1 층(L1) 내의 원래의 노광 맵, 및 상이한 후속 노광 맵도 그렇게 될 것이다. 교정 웨이퍼가 제품 웨이퍼와 다르게 클램핑하는 경우에는 오차가 도입될 것인데, 이것은 흔히 일어나는 일이다.

측정 및 노광 그리드 양자 모두에서의 클램핑 드리프트 업데이트를 모니터링하기 위해서 교정 웨이퍼를 사용하는 것이 알려져 있다. 웨이퍼 정렬 샘플링 및 모델링이 제품 및 드리프트 제어 웨이퍼들 사이의 드리프트 차분을 완전히 캡쳐하지 않는 경우에, 이것에는 클램핑 오차 불일치가 존재하게 된다. 따라서, 웨이퍼 특이적 클램핑 내용물에 대해서 성능 손실이 예측될 수 있다.

요약하자면, 현재 결정되는 방식 때문에, 클램핑 지문 또는 성분은 그리드의 필수적인 부분이다; 이러한 클램핑 지문은 노광 그리드 및 측정 그리드 양자 모두에 존재할 것이다. 많은 조건에서 이것은 상쇄되고 성능에 영향을 주지 않는다. 그러나, 만일 그리드 내용물이 변한다면(드리프트 제어, 스캐너 복구, 또는 스캐너들 사이의 매칭) 이것은 오버레이 영향을 초래하게 된다. 웨이퍼 테이블 스왑(swap) 이후의 스캐너 복구를 위하여, 스캐너 클램핑 그리드를 재교정하면 상당한 복구 시간이 걸리게 된다. 이것에 추가하여, 스캐너 그리드 내용물은 생산 제어 루프를 재교정하기 위한 시간이 추가되게 할 수 있다. 이러한 추가 시간은 평균 웨이퍼 테이블 스왑의 경우에 160 시간에 달할 수 있다.

현재의 교정은 고가의 머신 매칭된 교정 웨이퍼를 요구하고, 웨이퍼 오차 정정 파일이 교정 웨이퍼 매칭(예를 들어, 모든 교정 웨이퍼들이 비슷해 보이게 하기 위함)을 위하여 각각의 교정 웨이퍼에 대해서 결정된다. 이러한 교정에 있어서 이러한 웨이퍼 오차 정정은 주된 오버헤드가 된다(금전적 및 시간적으로 모두).

스캐너 복구 이후에, 스캐너는 '영점(zero)' 교정 오차로 재설정될 수 있다. 이것은, 개입이 일어나기 이전에 시스템이 이미 드리프트된 경우에도 수행될 수 있고, 복구 업데이트는 이러한 개입으로부터 초래되는 임의의 갑작스러운 시스템 변화와 연계되지 않는다. 이러한 개입이 일어나는 도중에, 처리중의 웨이퍼(Wafers in Process; WIP), 즉 그 위에 노광될 추가적인 층들을 여전히 가지고 있는 웨이퍼에 영향을 줄 스캐너 그리드 내용물 내의 갑작스러운 변화 및 오버레이 지문 내의 연관된 변화를 방지하기 위한 전략은 존재하지 않는다.

이러한 이슈 중 하나 이상을 해결하기 위하여, 기판 및 프로토콜 특이적 내용물이 교정될 시스템 그리드로부터 측정되고 모델링되며 제거되게 하는, 교정 수행 방법이 제안된다. 이것은 스캐너 상에서의 인라인 툴링(tooling)/모델링, 또는 제어 루프와 인터페이싱하는 오프라인 툴링에 의해서 구현될 수 있다.

제 1 실시형태에서는, 웨이퍼 특이적 내용물을 그리드로부터 필터링하는 것이 제안된다. 이러한 방법은 웨이퍼 위치 의존적 웨이퍼 맵을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 웨이퍼 맵은 스캐너 스테이지 노광 위치와 함께 변하지 않는 노광 그리드의 성분을 포함한다. 이러한 방법은 부분적으로 중첩하는 노광 필드들을 포함할 수 있다; 이러한 필드를 측정하면 그리드-플레이트 내용물 및 척 변형(예를 들어, X, Y, 및 Rz의 관점에서 스테이지 위치 의존적인데, 여기에서 X 및 Y는 기판 평면에서의 좌표계이고 Rz는 기판 평면에 수직인 Z-축 중심의 회전임), 및 웨이퍼 위치 의존적 웨이퍼 맵(예를 들어, X 및 Y에 대해서만 의존적임)으로의 수학적 분해가 가능해진다. 그러면, 이러한 웨이퍼 위치 의존적 웨이퍼 맵이 노광 그리드 내에 포함되지 않도록 필터링하는 것이 제안된다. 더욱이, 웨이퍼 위치 의존적 웨이퍼 맵은 측정 그리드로부터 감산될 수 있다.

이러한 방식으로, 클램핑 및 다른 교정 웨이퍼 특이적 내용물이 웨이퍼 스테이지 스캐너 그리드(노광 및 측정 그리드)로부터 필터링된다. 그러므로, 클램핑 지문이 스캐너 그리드 정의로부터 추출된다. 이것은 그리드 셋업(교정 웨이퍼들을 매칭시키기 위함)에서의 웨이퍼 오차 정정에 대한 필요성을 없앤다. 또는, 이러한 오차 정정은 이제 계측 타겟 오프셋에 대한 웨이퍼 정렬을 위한 교정만으로 한정될 수 있다.

더욱이, 스캐너 그리드 내에는 웨이퍼 특이적 클램핑 지문이 존재하지 않을 것이다. 그러면 더 견실한 그리드 정의가 제공된다. 예를 들어, 드리프트 제어에 적용될 경우, 교정 웨이퍼 노화의 효과가 스캐너 그리드에 진입하는 것이 방지될 수 있다. 또한, 다른 프로세스 제어 루프와의 임의의 크로스토크가 회피될 수 있어서, 더 신뢰가능하고 안정한 성능 및 더 양호한 KPI가 제공된다.

더욱이, 웨이퍼 클램핑 그리드가 임의의 재교정을 요구하지 않기 때문에, 웨이퍼 테이블 스왑 이후에 적어도 일부의 교정 테스트들이 요구되지 않을 것이다. 그러면 스캐너 복구 시간이 개선되고, 마찬가지로 복구의 복잡도가 줄어든다. 더욱이, 그리드 클램핑 성분에 변화가 존재하는 경우에 점프(jump)가 회피될 수 있다. 웨이퍼 테이블 복구 도중에, 이것은 5 nm 근처에 있을 수 있고, 이것은 웨이퍼 정렬이 오직 부분적으로만 정정할 수 있는 것이다. 점프를 회피하면 웨이퍼 테이블 스왑 이후에 생산 제어 루프를 재교정하기 위한 앞서 언급된 추가 시간을 줄일 수 있다.

이러한 방법은 교정 프로토콜 도중에 웨이퍼 클램핑에 영향을 주는 열적 교란에 대해서 더 견실할 수 있다.

오버레이 변환 모델에 대한 웨이퍼 테이블 평평도가 스캐너들 사이에서 더 양호하게 동작할 수 있는데, 그 이유는 에지 롤-오프 및 다른 웨이퍼 테이블 토폴로지 효과가 그리드 내에서 더 이상 교정되지 않기 때문이다. 이러한 변환 모델은 레벨 센서 데이터에 기반하여 오버레이를 예측하기 위한 계산적인 계측 방법에서 사용될 수 있다. 그러면, 이러한 변환 모델은 그리드 웨이퍼 맵에 대한 대안으로서도 사용될 수 있고, 그러한 경우에 이러한 변환 맵은 측정 및 노광 그리드에 가산될 수 있다. 그러면 전용 척 오버레이 사용 사례에 대해서 스캐너 작동 범위를 사용하지 않으면서도 스캐너들 사이에서의 변하는 매칭 오버레이가 개선될 수 있다.

제공된 클램핑은 시스템들 사이에서 반복되고, 하나의 스캐너의 노광측에 대해서 결정된 클램핑 맵이 다른 툴 및 시스템에도 적용되거나 그로부터 감산될 수 있다.

현재에는 그리드 교정 도중에 교정 웨이퍼들이 노광(노광측) 및 판독(측정측) 사이에서 물리적으로 언로딩된다. 그러므로, 타이밍 및 웨이퍼 관리(열적 부하)가 노광측 및 측정측 판독들 사이에서 달라진다. 클램핑의 콘텍스트에서, 교정 프로토콜에서의 일관성을 개선함으로써 측정 및 그리드 매칭을 더욱 개선하는 것이 제안된다. 이것은 로트별 노광 동작을 수행하면서 측정측에서 조밀한 미세 웨이퍼 정렬(fine wafer alignment; FIWA) 샘플링을 사용함으로써 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 웨이퍼는 측정측 및 노광측 교정들 사이에서 물리적으로 재클램핑되지 않는다. 이러한 방법과 노광측과 측정측에서의 조밀한 판독을 분리하는 현재의 방법을 혼합하는 것도 구상될 수 있다. 이러한 경우에, 노광 중에 (예를 들어 약 100 개의 FIWA 타겟)의 덜 조밀한 샘플링으로부터 더 광역적인 측정측 내용물이 샘플링될 수 있다. 그러면, 열적/클램핑 특이성을 가질 가능성이 낮은 고주파수 내용물이 수 천 개의 마크에 기반한 더 포괄적인 판독을 사용하여 교정될 수 있게 된다.

예시로서, 웨이퍼 맵을 결정하기 위한 하나의 실시형태는 교정 내용물을 웨이퍼 기판 의존적 맵을 포함하는 다양한 소스로 분할하기 위하여 후속하는 방법을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

첫 번째 단계에서, 웨이퍼는 매칭되는 타겟들을 가지는 마스크를 사용하여 레퍼런스 계측 타겟으로 노출될 수 있다. 계측 타겟은 X 및 Y 방향으로 고정된 피치를 가지고 그리드 내에 배치된다. 이제 다수의 노광이 이루어질 수 있는데, 각각의 노광 마지막 것 위에(오버레이됨) 이루어지거나, (계측 툴에 의존하여) 타겟들이 나란하게 배치되고 서로에 대하여 개별적으로 측정될 수도 있도록 작은 시프트를 가지고 노광된다. 필드들은 다수의 그리드 피치를 사용하여 X 및 Y 방향으로의 시프트를 가지고 노광될 수 있다. 이것은 웨이퍼 스테이지 및/또는 레티클 스테이지를 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 이러한 방식으로 웨이퍼의 동일한 위치가 상이한 스테이지 위치에서 노광될 수 있다.

그러면 이러한 계측 타겟이 측정될 수 있고 이러한 측정을 별개의 컴포넌트 소스로 분해하기 위하여 모델이 적용될 수 있다. 이러한 모델 중 하나는 실험 계획법과 결합된 선형 모델, 및 추가적으로 임의의 누락된 측정 자유도를 완성하기 위한 가정(필요한 경우)을 포함할 수 있다. 실험 계획법은 다음 중에서 변할 수 있다: 스테이지 위치(웨이퍼 및/또는 레티클), 스테이지 회전, 스테이지 높이(예를 들어 텔레센트릭 효과가 한 역할을 하는 경우에), 제어불가능한 Z 오프셋을 결정하기 위한 레벨링 데이터, 기판 로드 오프셋 및/또는 로드 회전, 사용된 기판. 추가하여, 노광측은 스캐너 모드 또는 스테퍼 모드에서 사용될 수 있다. 웨이퍼 레벨에서의 조명 슬릿의 크기 및 위치를 변경하기 위한 레티클 마스킹(ReMa) 블레이드와 같은 액츄에이터를 사용하는 것도 역시 구상될 수 있다. 실험 계획법에 추가하기 위한 실행가능한 자유도를 제공하기 위하여 임의의 시스템 노브가 사용될 수 있다.

이와 같이, 노광측에서 결정된 웨이퍼 기판 맵을 측정 그리드에 적용하는 것의 장점이 분명해진다. 측정측 자체는 웨이퍼 기판을 스테이지 그리드로부터 분할하기 위하여 필요한 정교한 실험 계획법을 셋업하기 위한 더 적은 자유도를 포함할 수 있다.

전술된 모델은 보간, 외삽, 및 필터링 기법으로 향상될 수 있다.

추가적인 실시형태에서, 복구 그리드 업데이트를 수행할 때의 WIP 영향을 피하기 위한 방법이 제안된다. 이러한 방법은, 그리드 업데이트를 교정 데이터, 그리드 업데이트 데이터 및/또는 스캐너 작동 모델에 기반하여 재구성하는 인라인 또는 오프라인 툴을 제공하는 단계를 포함한다. 그러면, 이러한 툴이 (부정적인) WIP 영향을 초래할 임의의 그리드 업데이트의 전부/일부를 효과적으로 실행해제하는(undo) 서브-레시피를 제공할 수 있다. 그러면 WIP 로트에 대한 재교정 시간에 있어서 상당한 감소를 결과적으로 얻을 수 있다. 또한, 이러한 툴은 웨이퍼 특이적 스캐너 그리드 내용물(예컨대 웨이퍼 위치 의존적 웨이퍼 맵)을 제어 루프의 처리부로부터 분리함으로써 새로운 성능 KPI를 결정하기 위해서도 사용될 수 있다.

재교정 시간 감소는 다음에 관련된다:

- 필드에서 스캐너를 업그레이드할 때의 그리드 디자인에서의 변화, 및/또는 '영점 교정된 상태(zero calibrated state)'인 그리드 정의에서의 변화.

- 시스템이 드리프트된 상태로부터 그리드 정의에 따른 '영점(zero)' 상태로 거꾸로 교정될 때의 스캐너 복구. 복구 자체가 교정이 필요한 지문 변화를 유발하지 않았거나, 이것이 드리프트된 상태로부터 영점 교정된 상태까지의 차이보다 작은 경우.

- 교정 프로토콜/실행이 부정확한 업데이트를 실제로 도입한 경우. 이것은 실행 오차 또는 대량 생산 로트 동작과 상이한 프로토콜로부터의 시스템적인 효과에 기인할 수 있다.

추가적인 실시형태에서, 개선된 웨이퍼 테이블 복구 시퀀스가 제안된다. 전술된 바와 같이, 웨이퍼 특이적 클램핑 지문을 제거하면 웨이퍼 테이블 복구 도중에 특정한 교정 테스트를 실행할 필요성이 잠재적으로 제거될 것이다. 그러나, 웨이퍼 테이블 스왑이 인코더 블록 변형을 잠재적으로 유발할 수 있기 때문에, 예를 들어, 웨이퍼 테이블 스왑 전후에 형상을 측정하여 형상에서의 임의의 변화를 측정함으로써 인코더 블록 형상이 모니터링되는 것이 제안된다. 형상의 변화에 기반하여, 스캐너 그리드에 대한 인코더 블록 변형 영향이 결정될 수 있고, 측정 그리드 및 노광 그리드 양자 모두에 피드포워드될 수 있다. 이러한 섹션에서 인코더 블록이라는 임의의 언급은 더 일반적으로는 대상물 테이블 지지대라고 이해될 수 있고, 사용된 리소그래피 툴의 타입에 의존하여 미러 블록을 망라할 수도 있다.

일 실시형태에서, 인코더 블록 형상 변화는, 예를 들어 인코더 블록 및/또는 그 위의 웨이퍼 테이블 상에 지지되는 웨이퍼에 대한 높이 맵을 결정하기 위하여 레벨 센서로 측정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 인코더 블록 형상 변화는 인코더 블록 센서 상의(또는 그 곳에 위치될 경우에는 인코더 블록 자체 상의) 웨이퍼 정렬 타겟의 측정을 통하여 측정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 인코더 블록 형상 변화는 3D 웨이퍼 스테이지 인코더를 사용하여 측정될 수 있다. 추가하여, 인코더 비일관성을 결정하고, 따라서 인코더 블록 변형을 표시하기 위하여 인코더 영역의 스캔들이 사용될 수 있다.

그러면, 인코더 형상 변형을 그리드 업데이트로 변환하기 위해서 적절한 모델이 사용된다. 모델 입력은 인코더 블록 형상 변화 및 현재의 스캐너 그리드 맵일 수 있다. 이러한 모델은 공지된 스캐너 그리드 디자인, 예를 들어 사분역(quadrant)-유사 효과 및 페이딩(예를 들어, 특정한 리소그래피 머신 타입에 대해서 관측됨)과 같은 공지된 인코더 블록 변형 거동을 사용할 수도 있다.

웨이퍼 테이블 스왑에 의해서 초래되는 Z-높이 변화는 적절한 모델을 사용하여 웨이퍼 XY 그리드를 결정하기 위하여 조합될 수 있다(예를 들어, Z 데이터로부터 X/Y 데이터를 추정함). 이러한 업데이트는 스캐너 측정 및 노광 그리드에 대입되어(인라인 또는 오프라인 툴링과 함께) WIP 영향을 감소시킬 수 있다.

추가적인 실시형태에서, 제품상 오버레이에 대한 그리드 변화 영향을 예측하기 위한 (예를 들어, 인라인 또는 오프라인) 툴이 제공될 수 있다. 이러한 툴은 스캐너 그리드 업데이트(예를 들어, 전술된 방법을 사용하여 결정됨)를 취할 수 있고, 제품 레시피 및 정정과 결합되면 그리드 내용물이 사용되는 모든 스캐너 단계들 전체를 추적할 수 있다. 이와 같이, 이와 같은 툴은 스캐너 그리드 업데이트(WIP) 이전에, 시작은 되었지만 완료되지 않은 제품에 적용될 정정 맵을 예측할 수 있다. 그러면, 이러한 정정 맵이 이러한 WIP 로트에 적용되어 오버레이 성능 영향을 방지할 수 있다.

이러한 툴은 그리드 정의가 변경되는 스캐너 업그레이드 및/또는 그리드가 리셋되는 스캐너 복구를 위하여 유익할 수 있다. 후자의 경우에, 어떤 부분이 하드웨어에 관련되고 어떤 부분이 단지 그리드 정의에서의 업데이트인지를 결정하기 위하여 분할이 이루어질 수 있다. 이러한 경우에, 서브레시피를 계산하기 위해서 그리드 정의 부분만이 툴링으로 피드포워드될 필요가 있다.

이러한 툴은 임의의 새로운 로트를 실제로 측정할 필요가 없이, 새로운 로트에 대한 그리드 업데이트 이후에 사용될 정정 서브레시피를 결정하기 위하여 현재의 제품 서브레시피를 업데이트할 수도 있다. 그러면 스캐너 그리드 업데이트 이후에 제품 정정 서브레시피를 재교정하기 위해서 앞서 전달된 로트를 사용할 필요가 없어진다.

개시된 모든 실시형태는 인코더 센서/ 인코더 블록 등을 포함하는 특정한 타입의 리소그래피 장치의 관점에서 설명되었고, 따라서 인코더 맵을 사용한다. 이러한 개념은 인코더 맵 대신에 미러 맵을 사용할 수 있는 다른 타입의 장치에도 동일하게 적용될 수 있다.

제안된 방법은 특히, 예를 들어 측정측 및 노광측을 포함하고(도 1에 도시된 바와 같음), 특히 측정 그리드로 피드백되는 노광측 교정의 일부의 문제를 해결하기 위한 멀티-스테이지 시스템에 특히 관련된다. 그러나, 이러한 개념은 하나의 시스템에서 결정된 웨이퍼 맵이 다른 시스템 / 척에 적용될 수 있는 시스템으로 확장될 수 있다. 특히, 이러한 개념은 독립형 정렬 스테이션 및 단일 스테이지 스캐너를 포함하는 시스템으로 확장될 수 있다. 후자의 경우에, 측정측 및 측정 그리드라는 모든 언급은 독립형 정렬 스테이션에 관련될 수 있고, 노광측 및 노광 그리드라는 모든 언급은 단일 스테이지 스캐너에 관련될 수 있다.

비록 본 발명의 특정한 실시형태가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

비록 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서 본 발명의 실시형태를 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.

본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는, 문맥이 허용한다면, 굴절, 회절, 반사, 자기, 전자기, 및 정전기 광 성분을 포함하는 다양한 타입의 광 성분 중 임의의 것 또는 조합을 가리킬 수 있다. 반사성 성분은 UV 및/또는 EUV 범위에서 동작하는 장치 내에서 사용될 가능성이 있다.

본 발명의 적용 범위 및 범위는 전술한 예시 실시형태의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안 되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims

리소그래피 시스템 내의 업데이트된 측정 그리드를 결정하는 방법으로서,
하나 이상의 교정 기판에 관련된 교정 데이터를 획득하는 단계;
상기 교정 데이터로부터 상기 리소그래피 시스템의 노광 위치에 대한 노광 그리드를 결정하는 단계;
상기 교정 데이터로부터 상기 리소그래피 시스템의 측정 위치에 대한 측정 그리드를 결정하는 단계; 및
상기 측정 그리드로부터 교정 기판 의존적 성분을 제거하여 상기 업데이트된 측정 그리드를 결과로서 얻기 위하여, 상기 노광 그리드 및 상기 측정 그리드를 분해하는 단계를 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 교정 기판은 부분적으로 중첩하는 필드들로 노광된 바 있어서, 상기 노광 그리드 및 상기 측정 그리드 각각으로부터 스테이지 의존적 성분 및 상기 교정 기판 의존적 성분을 분해하는 상기 분해하는 단계가 가능해지는 것인, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 교정 기판은 고정된 그리드의 계측 타겟들을 이용해 노광된 바 있고,
상기 계측 타겟들은 다수의 오버레이된 및/또는 인접한 노광으로써 형성된 바 있으며,
상기 방법은,
상기 교정 데이터를 획득하도록 상기 계측 타겟들을 측정하는 단계; 및
상기 교정 데이터를 별개의 컴포넌트 소스들로 분해하기 위하여, 상기 교정 데이터에 모델을 적용하는 단계를 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서
상기 방법은,
상기 기판 독립적 노광 그리드 및/또는 상기 기판 독립적 측정 그리드 상에 이전에 수행된 적어도 하나 이상의 그리드 업데이트에 관련된 그리드 업데이트 데이터를 재구성하는 단계; 및
적어도 하나 이상의 이전에 수행된 상기 그리드 업데이트의 효과를 반전(reverse)시키도록, 재구성된 그리드 업데이트 데이터를 사용하는 단계
를 포함하는 리소그래피 시스템 복구 또는 업그레이드 동작을 수행하는 단계를 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 그리드 업데이트 데이터를 사용하는 단계는,
상기 복구 동작 이전에 그 위에 노광된 층들을 가졌던 상기 기판 상의 후속 층의 노광에 대한 상기 그리드 업데이트의 오버레이 영향을 최소화하는 것을 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 재구성된 그리드 업데이트 데이터는 상기 교정 데이터 및/또는 상기 그리드 업데이트 데이터에 기반한 리소그래피 시스템 작동 모델을 사용하여 결정되는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서
상기 복구 동작은,
상기 리소그래피 시스템을 드리프트된 상태(drifted state)로부터 영점 교정된 상태(zero calibrated state)로 리셋하는 것을 포함하고,
상기 영점 교정된 상태에서 상기 노광 그리드 및 측정 그리드는, 기판 독립적 노광 그리드 및 기판 독립적 측정 그리드를 각각 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서
상기 그리드 업데이트 데이터를 사용하여 관련된 그리드 내용물(content)이 사용되는 모든 단계에 걸쳐 추적하는 단계;
제품상 오버레이(on-product overlay)에 대한 그리드 업데이트의 영향을 예측하는 단계; 및
상기 그리드 업데이트의 영향의 예측에 기반하여 정정을 결정하는 단계를 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 방법은,
새로운 로트를 측정하지 않고서 상기 새로운 로트에 대한 그리드 업데이트 이후에 사용할 하나 이상의 정정 서브레시피를 결정하도록, 하나 이상의 현재 제품 서브레시피를 업데이트하는 단계를 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은,
기판 테이블 교환으로 인한 기판 테이블 지지대의 변형을 모니터링하는 단계;
상기 변형으로 인한 그리드 영향 정정을 결정하는 단계; 및
기판 독립적 노광 그리드 및 기판 독립적 측정 그리드를 상기 그리드 영향 정정으로써 업데이트하는 단계를 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 기판 테이블 지지대의 변형을 모니터링하는 단계는,
상기 기판 테이블 교환 전후에 상기 기판 테이블 지지대의 형상을 측정하는 것을 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 교정 데이터를 결정하도록 교정을 수행하는 단계를 포함하는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 교정은 상기 측정 그리드를 결정하기 위한 측정측 교정의 수행과 상기 노광 그리드를 결정하기 위한 노광측 교정의 수행 사이에 상기 교정 기판을 물리적으로 다시 클램핑하지 않고서 수행되는, 업데이트된 측정 그리드 결정 방법.
적합한 장치에서 실행될 때 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 동작가능한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
제 14 항의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 프로그램 캐리어.
프로세서 및 제 15 항의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 저장 디바이스를 포함하는 처리 시스템.
제 16 항의 처리 시스템을 포함하는, 리소그래피 시스템.