KR20230152742A - 정렬 방법 및 연관된 정렬 및 리소그래피 장치 - Google Patents

Abstract

정렬 마크에서의 비대칭에 관련된 하나 이상의 우세한 비대칭 모드를 식별하는 방법으로서, 적어도 하나의 기판 상의 정렬 마크의 측정에 관련된 정렬 데이터를 복수 개의 정렬 조건을 사용하여 획득하는 단계; 상기 정렬 데이터의 하나 이상의 우세한 직교 성분을 식별하는 단계 - 상기 하나 이상의 직교 성분은 상기 정렬 데이터에서의 분산을 공동으로 충분히 기술하는 다수 개의 상기 직교 성분을 포함함 -; 및 비대칭 모드가 상기 우세한 직교 성분 중 하나와 최선으로 매칭되는 예상된 비대칭 모드 형상에 대응하면, 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다. 대안적으로, 이러한 방법은 각각의 알려진 비대칭 모드에 대하여: 감도 메트릭을 결정하는 단계; 및 상기 감도 메트릭이 감도 임계보다 높으면 상기 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

정렬 방법 및 연관된 정렬 및 리소그래피 장치

관련 출원들에 대한 상호 - 참조

본 출원은 2021 년 3 월 10 일에 출원된 US 출원 번호 제 63/159,042의 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기법에 의해 디바이스를 제조할 때 사용가능한 방법 및 장치, 및 리소그래피 기법을 사용하는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 계측 디바이스에 관한 것이고, 특히 정렬 센서와 같이 위치를 측정하기 위해서 사용되는 계측 디바이스 및 이러한 정렬 센서를 가지는 리소그래피 장치에 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 센서 또는 정렬 센서(두 용어들은 동의어로서 사용됨)를 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. 현재 리소그래피 장치에서 널리 사용되는 센서의 타입은, 미국 6961116(den Boef 등)에 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.

정렬 마크에 불완전성이 존재하면, 결과적으로 해당 마크로부터의 측정된 값에 파장/편광에 의존하는 변동이 생길 수 있다. 이와 같이, 이러한 변동에 대한 정정 및/또는 완화는 여러 상이한 파장 및/또는 편광(또는 좀 더 일반적으로는, 다수의 상이한 조명 조건)을 사용하여 동일한 측정을 수행함으로써 때때로 영향받게 된다. 여러 조명 조건을 사용하여 측정하는 것의 하나 이상의 양태를 개선한다면 바람직할 것이다.

본 발명은 제 1 양태에서, 정렬 마크에서의 비대칭에 관련된 하나 이상의 우세한 비대칭 모드를 식별하는 방법으로서, 적어도 하나의 기판 상의 정렬 마크의 측정에 관련된 정렬 데이터를 복수 개의 정렬 조건을 사용하여 획득하는 단계; 상기 정렬 데이터의 하나 이상의 우세한 직교 성분을 식별하는 단계 - 상기 하나 이상의 직교 성분은 상기 정렬 데이터에서의 분산을 공동으로 충분히 기술하는 다수 개의 상기 직교 성분을 포함함 -; 및 비대칭 모드가 상기 우세한 직교 성분 중 하나와 최선으로 매칭되는 예상된 비대칭 모드 형상에 대응하면, 상기 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계를 포함하는 단계들(A), 또는 각각의 알려진 비대칭 모드에 대하여: 감도 메트릭을 결정하는 단계; 및 상기 감도 메트릭이 감도 임계보다 높으면 상기 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계를 포함하는 단계들(B) 중 하나를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법을 제공한다.

또한, 제 1 양태의 방법을 수행하도록 동작가능한 컴퓨터 프로그램, 정렬 센서 및 리소그래피 장치가 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 본 발명의 제 1 실시형태에 따라서 우세한 비대칭 모드를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다; 그리고
도 5는 본 발명의 제 2 일 실시형태에 따라서 우세한 비대칭 모드를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.

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 지지대(WTa 및 WTb)를 교환함으로써 수행되어, 기판(W, W')이 그러한 지지대들 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 상보적이고 더 높은 회절 차수: 예를 들어, 마크로부터의 +1차 및 -1차(+1 및 -1로 라벨링됨) 및 선택적으로는 0차 회절(이것은 반사라고 불릴 수도 있음)을 포함하도록 의도된다. 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).

SRI 세기 신호(SSI)가 처리 유닛(PU)에 공급된다. 셀프-레퍼런싱 간섭측정계(self-referencing interferometer; SRI)에서의 광학적인 처리와 유닛(PU)에서의 계산적인 처리를 조합함으로써, 레퍼런스 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. 이러한 다수의 파장 측정을 수행하고 처리하는 데에 있어서의 개선 내용이 아래에 개시된다.

웨이퍼 정렬의 콘텍스트에서, 마크 비대칭(위치 오차 또는 오프셋을 초래하는 정렬 마크에서의 비대칭)에 대해서 마크 위치를 정정하기 위해서, 후속하는 접근법이 사용되거나 제안되었다: OCW(Optimal Color Weighing- 본 명세서에서 원용에 의해 통합되는 US 공개 문헌 제 US2019/0094721 A1에서 더 상세히 설명됨), OCIW(Optimal Color and Intensity Weighing - PCT 공개 문헌 제 에서 더 상세히 설명됨) 및 WAMM(Wafer Alignment Model Mapping - PCT 공개 문헌 및 제 에서 더 상세히 설명됨).

OCW의 개념은, 정렬 측정의 정확도를 개선하는 이용가능한 컬러 또는 컬러/편광 조합(또는 이용가능한 컬러 또는 조명 설정의 서브세트, 여기에서 조명 설정은 특정 컬러/편광 조합임)의 각각에 대한 가중치를 결정하는 것이다. 특히, 정렬 마크에 대한 처리 효과는 결과적으로 원치 않는 마크 비대칭을 초래한다. 이러한 마크 비대칭(및 가능하게는 센서 광학기에서의 다른 비대칭)은 결과적으로 정렬 신호(측정된 정렬 위치)에 오차 기여분이 생기게 한다. 물론 실제 정렬 위치가 컬러로부터 독립적이라면, 이러한 오차 기여분은 컬러마다 달라진다. 이것 때문에, 불완전한 마크에 대한 실세계 정렬 측정은 컬러 또는 조명 설정에 측정된 위치가 의존하는 성질을 보여준다.

가중화(weighting)는, 가중치가 조명 설정마다 결정되는 정정을 포함할 수 있다. 그러면, 이러한 가중치는 각각의 조명 설정으로부터 개별적으로 결정되는 바와 같은 정렬된 위치에 적용될 수 있다.

US2019/0094721에서 개시되는 바와 같은 OCW에서는, 컬러들 각각에 대한 가중치를 포함하는 가중치들의 세트 에 관하여, 최소 제곱 최적화가 정렬 모델 근사화 계수 X에 수행된다. 이러한 가중치 는 이들이 정렬 및 오버레이 계측 의 차이를 최소화할 때에 최적인 것으로 여겨지고; 즉, 최적화는 다음을 가장 잘 만족시키는 가중치 를 찾는다:

OCW에 대한 가중치를 결정하기 위한 다른 방법은 스택-기반 OCW라고 불릴 수 있는데, 여기에서는 스캐너로 공급될 가중치를 학습하기 위하여, 몬테-카를로 검색이 비대칭 모드들의 미리 규정된 세트의 변동에 걸쳐서 수행된다. 스택-기반 OCW는 Menchtchikov, Boris 등: "Reduction in overlay error from mark asymmetry using simulation, ORION, and alignment models"; Proceedings Volume 10587, Optical Microlithography XXXI; 105870C (2018)에 더 상세하게 설명된다. 이러한 문헌은 원용되어 본원에 통합된다.

이러한 스택-기반 OCW 방법을 위한 현존하는 방법은 비대칭 모드 선택을 위한 체계적인 방법을 가지지 않는다. 스택-기반 OCW를 위한 최첨단 접근법은 사용자가 우세한 비대칭 모드를 임의로 선택하고, 각각의 하나에 대하여 시뮬레이션된 품질 메트릭을 측정된 품질 메트릭과 매칭하도록 요구한다. 품질 메트릭은 정렬 웨이퍼 품질(wafer quality; WQ)일 수 있는데, 여기에서 WQ는 정렬 마크로부터의 신호의 세기의 척도이다. 이와 같이, 이러한 방법은 웨이퍼 품질 매칭을 요구한다. 이것은, 시뮬레이션된 웨이퍼 품질이 측정된 웨이퍼 품질과 매칭되도록 스택이 수정된다는 것을 의미한다. 비대칭 선택이 임의로 이루어지는 경우에도, 이러한 단계는 대칭적 변동(박막)에 대한 양호한 매칭을 제공하도록 수행된다.

좀 더 구체적으로는, 스택-기반 OCW는 우세한 비대칭 모드가 임의로 선택되는 셋업 단계를 포함한다. 비대칭 모드의 예는, 예를 들어 하나 이상의 상단 틸트 모드, 하나 이상의 하단(바닥) 틸트 모드(예를 들어, 단일 정렬 마크 피쳐 또는 라인의 좌측 바닥 및 우측 바닥), 하나 이상의 측벽각 모드(예를 들어, 단일 정렬 마크 피쳐 또는 라인의 좌측 벽 및 우측 벽)를 포함할 수 있다. 적절한 정렬 마크 모델이 시뮬레이션 환경 내에서 사용될 수 있는데, 이러한 환경 내에서 식별된 우세한 비대칭 모드마다의 프로세스 변동은 무작위로 변경되고 평가된다(즉, 몬테 카를로 방법임). 이러한 평가는 비대칭 모드마다 스윙 곡선을 결정하는 것(예를 들어, 이러한 모델 및 시뮬레이션 환경을 사용함) 을 포함할 수 있다. 스윙 곡선은 감도 메트릭(예를 들어, 비대칭 모드의 변동에 대한, 측정된 정렬된 위치의 감도)의 변동을 파장 또는 조명 조건을 이용하여 기술할 수 있다. 그러면, 스윙 곡선들 각각에 대하여, 프로세스 변동의 적절한 범위에 걸쳐서 정렬 정확도를 최대화하는 가중화(weighting)가 계산될 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 가중치는 정렬이 프로세스 변동에 가장 적은 감도를 가지도록(즉, 가중화가 프로세스 변동에 대한 감도를 최소화하도록) 계산될 수 있다. 이것은, 프로세스 변동의 시뮬레이션된 몬테 카를로 응답에 의해서 가장 적은 영향을 받는 컬러에 더 많은 가중치를 부여함으로써 획득될 수 있다.

본 명세서에서, 다음의 두 가지 주된 개선사항들이 제안된다; 첫째로, 스택에서의 우세한 비대칭을 식별하기 위한 자동화된 방법 및 둘째로, 예상된 비대칭 모드의 웨이퍼 형상을 포함하는 레퍼런스 라이브러리를, 그들의 고유한 지문이 어떻게 웨이퍼에 걸쳐서 공간적으로 변하는지에 기반하여 사용하는 것(적어도 일부 실시형태에 대하여).

실제 측정 데이터가 이용가능한 제 1 실시형태(적어도 하나의 웨이퍼 상에서 측정됨) 및 시뮬레이션 애플리케이션에 의해서 합성된 바 있는 합성 데이터만이 이용가능한 제 2 실시형태인 두 가지 실시형태들이 설명될 것이다. 양자 모두의 실시형태들에서, 예를 들어 제어를 위한 설계(D4C; design for control) 정렬이라고 불리는 소프트웨어 타겟/마크 시뮬레이터(software target/mark simulator)와 같이 적절한 모델 및 시뮬레이션 환경이 사용될 수 있다. D4C 정렬은 양호한 검출가능성 및 측정 재현성을 마찬가지로 계속 가지면서, 프로세스 변동에 대한 최소의 감도를 가지는 웨이퍼 정렬 마크를 설계하기 위해서 사용될 수 있다. D4C 시뮬레이터의 기본적인 개념은 본 명세서에서 원용에 의해 통합되는 US 특허 출원 제 US20160140267A1에서 설명된다.

도 4는 제 1 실시형태에 따라서 우세한 비대칭 및 그들의 각각의 범위를 결정하기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다. 제 1 스테이지에서, 측정된 정렬 데이터는 우세한 비대칭 모드를 식별하기 위해 사용된다(ID ASY MOD). 적어도 하나의 웨이퍼로부터 얻어지고 복수 개의 조명 조건에 관련된 정렬 데이터(AL DAT)가 획득된다. 컬러-투-평균(color-to-average; C2A) 신호가 모든 조명 조건에 걸친 평균 정렬 값을 상기 조명 조건들 중 각각의 하나에 관련된 각각의 정렬 값으로부터 감산함으로써 정렬 데이터로부터 생성된다. 그러면 성분 분석이 컬러-투-평균 데이터에서 수행되어, 컬러-투-평균 데이터 내의 직교 성분 또는 직교 지문을 식별한다. 주성분 분석(Principal Component Analysis; PCA), 독립 성분 분석(Independent Component Analysis; ICA), 특이치 분해(Singular Value Decomposition; SVD)와 같은 임의의 적절한 성분 분석이 사용될 수 있다. 이러한 예에서는 PCA가 사용되고, 주성분들(예를 들어, 개별적인 지문, 즉, 웨이퍼 또는 그 일부에 걸친 공간적 분포를 각각 포함함)이 하나 이상의 비대칭 모드 또는 프로세스 변동(두 개 이상의 비대칭 모드가 단일 지문에 대응할 수 있다는 것에 주의함)에 부합한다는 것이 기대될 수 있다.

그 이후에, 우세한 주성분의 개수가 결정되고(ID#COMP), 이것은 우세한 것으로 여겨지는 비대칭 모드들의 개수에 대응한다. 이러한 단계는, 분산의 컬러-투-평균 데이터에서 특정한 미리 규정된 비율(예를 들어, 분산 임계)을 설명하도록 요구되는 주성분의 개수를 결정하는 것을 포함할 수 있다.

다음 단계(FP ASY MOD)에서는, 각각의 지문을 하나 이상의 근본 원인(root-cause) 비대칭 모드로 매핑하기 위하여(예를 들어 제 1 주성분 지문을 제 1 비대칭 모드(예를 들어, SWA)에 매핑하고, 제 2 주성분 지문을 제 2 비대칭 모드(예를 들어, 상단 틸트)에 매핑하기 위하여), 주성분들 각각에 대응하는 웨이퍼 지문이 예상된 비대칭의 미리 규정된 웨이퍼 형상의 라이브러리(WS LIB)와 비교된다. 라이브러리는 예를 들어, 3 개 내지 10 개, 4 개 내지 8 개, 또는 4 개 내지 및 7 개의 웨이퍼 형상을 포함할 수 있고, 이들 각각은 특정 비대칭 모드를 나타내는 정렬 지문(정렬 데이터의 공간적 분포)을 포함한다. 각각의 주성분 지문 및 미리 규정된 웨이퍼 형상 사이의 공통성(commonality)을 식별하기 위하여 적절한 상관 또는 유사도 메트릭이 사용될 수 있다. 이러한 매핑을 수행하기 위한 적절한 상관 또는 유사도 메트릭의 예는 피어슨(Pearson)의 상관 또는 상호 정보 메트릭을 포함한다. 형상 라이브러리는 모든 가능한 비대칭 프로세스 변동을 캡슐화한다는 점에서 망라적인 것으로 추정된다. 주성분 지문 및 형상 라이브러리 사이의 상관이 모든 형상에 대해서 낮은 것이 발견되면, 이것은 라이브러리에 중요한 프로세스 변동 중 일부가 누락되어 있다는 표시자로서 사용될 수 있다. 그러면, 이것은 형상 라이브러리(LIB)를 업데이트하기 위한 트리거로서 사용될 수 있다.

제 2 스테이지(DET MAX RG)에서는, 적절한 정렬 마크 모델(예를 들어, D4C 모델) 및 측정된 정렬 데이터(AL DAT)가 각각의 비대칭 모드에 대한 최대 범위 Δp를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 제 1 주성분에 대응하는 비대칭(들)에 높은 순위가 정해지고, 제 2 주성분에 대응하는 비대칭(들에는 두 번째 순위가 정해지는 식으로 진행되도록, 식별된 우세한 비대칭 모드들의 순위가 그들의 상대적인 중요도에 따라서, 예를 들어, 주성분 차수에 따라서 정해진다(RK ASY).

다음 단계에서는, 정렬 마크 모델(예를 들어, D4C)이 각각의 우세한 비대칭 모드에 대한 감도 메트릭 또는 야코비안(JB)(여기에서 야코비안은 하나의 감도 메트릭임)을 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 야코비안을 계산하기 위해서, 각각의 비대칭 모드에 대한 정렬 위치 편차의 도함수가 각각의 조명 조건에 대하여 결정될 수 있다. 그러므로, 예를 들어 12 개의 파장 및 2 개의 편광이 존재한다면, 이것은 결과적으로 비대칭마다 24 개의 도함수가 될 것이다. 이러한 모델은 도함수를 유한 차분을 사용하여 계산할 수 있고, 즉, 이러한 모델은 비대칭 모드의 상이한 값들에 대해서 주어진 조명 조건에서의 정렬을 계산하기 위하여 사용될 수 있고, 도함수는 기울기에 의해서 기술된다.

각각의 비대칭에 대한 최대 범위(RG Δp)는, 각각의 우세한 비대칭 모드에 대한 야코비안 및 상기 비대칭 모드에 대응하는 성분에 대한 주성분-예상(principal component projected) 컬러-투-평균 정렬 데이터를 사용하여 역 문제를 풀이함으로써 결정될 수 있다. 각각의 지문이 단일 근본-원인 비대칭 모드에 대응한다면, k-번째 비대칭 모드에 대한 최대 범위 또는 대응하는 비대칭 파라미터 가 다음과 같이 추정될 수 있다:

여기에서, 는 k-번째 비대칭 모드에 대한 야코비안이고, 는 주성분 k(즉, k-번째 비대칭 모드에 대응하는 주성분)에 대응하는 컬러-투-평균 정렬 데이터이다. 다수의 비대칭 모드가 단일 지문에 대응한다면, 이러한 수학식은 여러 열의 야코비안을 가지도록 전환되고, 각각의 열은 단일 비대칭 모드에 대응한다.

우세한 비대칭(DOM ASY) 및 그들의 연관된 범위 가 이제 출력으로서 반환된다.

우세한 비대칭을 결정하기 위한 제 2 실시형태는 이용가능한 것은 합성 정렬 데이터(예를 들어, D4C / 정렬 마크 모델로부터의 출력과 같음) 뿐이라는 것에 기반한다.

도 5는 이러한 방법을 설명하는 흐름도이다. 예시된 흐름은 각각의 알려진 비대칭 모드 및/또는 연관된 비대칭 파라미터에 대해서 수행된다. 이러한 실시형태에서, 각각의 비대칭 모드의 범위는 사용자 RG Δp에 의해서 설정되거나 제공된다. 야코비안 JB는 적절한 정렬 마크 모델(예를 들어, D4C 모델)을 사용하여, 예를 들어 제 1 실시형태에 관련하여 설명된 방법에 따라서 각각의 비대칭 모드에 대하여 결정된다. 그러면, 감도 메트릭(SV)이 지정된 최대 범위(Δp) 및 결정된 야코비안을 사용하여 각각의 비대칭 모드 k에 대하여, 예를 들어, 다음에 따라서 결정된다:

계산된 감도 가 임계 t(예를 들어, 미리 결정된 임계)보다 높으면, 비대칭은 우세한 것으로 여겨지고, 대응하는 파라미터(들) 이 OCW를 결정하기 위한 시뮬레이션에서 부동처리된다(floated). 반면에, 감도가 이러한 임계 아래이면, 비대칭은 우세하지 않은 것으로 여겨지고, 대응하는 파라미터(들) 이 고정된다.

어느 하나의 실시형태에서, 식별된 우세한 비대칭 및 그들의 범위가 이제, 설명된 바와 같이 몬테-카를로 시뮬레이션을 사용하여 OCW 가중치를 결정하기 위한 입력으로서 사용될 수 있다. 이러한 시뮬레이션에서, 식별된 우세한 비대칭 모드에 대응하는 모델 파라미터는 부동처리될 수 있고(가변 파라미터), 우세한 것으로 식별되지 않는 비대칭 모드에 대응하는 모델 파라미터는 고정될 수 있다.

이것은 결정된 우세한 비대칭 모드마다 스윙 곡선을 결정하는 것을 포함할 수 있다(예를 들어, D4C 모델 또는 다른 적절한 정렬 마크 모델링 및 시뮬레이션 환경을 사용함). D4C 환경 내의 스택 시뮬레이션은 우세한 비대칭별 감도 메트릭(조명 조건의 함수임)을, 정렬된 위치의 변동(조명 조건의 함수임)과 각각의 비대칭 모드/파라미터 의 변동의 비율로서 평가하기 위해서 수행될 수 있다. 특정한 예를 이용하여, 제 1 감도 스윙 곡선 및 제 2 감도 는 다음과 같이 결정될 수 있는데:

여기에서, 는 정렬된 위치 데이터이고 및 는, 예를 들어 , 또는 이들에 대응하는 모델 파라미터; 예를 들어, 제 1 비대칭 모드(예를 들어, 상단 틸트) 및 제 2 비대칭 모드(예를 들어, 측벽각) 각각의 척도이다.

그러면, 스윙 곡선들 각각에 대하여(및, 따라서 결정된 비대칭 모드 각각에 대하여) 프로세스 변동의 각각의 결정된 최대 범위에 걸쳐서 정렬 정확도를 최대화하고 및/또는 이러한 감도 메트릭을 최소화하는 가중화가 계산될 수 있다.

우세한 비대칭 선택 방법이 종래 기술과의 임의의 선택 방법과 달리 WQ 매칭을 요구하지 않는다는 것이 인정될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 우세한 비대칭 선택 방법은 여전히 WQ 매칭 단계를 포함할 수 있는데, 예를 들어 그 이유는 이것이 더 견실한 가중치를 훈련하는 것을 도울 수 있기 때문이다.

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. 반사형 컴포넌트들은 UV 및/또는 EUV 범위에서 동작하는 장치 내에서 사용될 가능성이 있다.

본 발명의 실시형태는 다음의 절들에 의해서 더 설명될 수 있다.

1. 정렬 마크에서의 비대칭에 관련된 하나 이상의 우세한 비대칭 모드를 식별하는 방법으로서,

적어도 하나의 기판 상의 정렬 마크의 측정에 관련된 정렬 데이터를 복수 개의 정렬 조건을 사용하여 획득하는 단계; 상기 정렬 데이터의 하나 이상의 우세한 직교 성분을 식별하는 단계 - 상기 하나 이상의 직교 성분은 상기 정렬 데이터에서의 분산을 공동으로 충분히 기술하는 다수 개의 상기 직교 성분을 포함함 -; 및 비대칭 모드가 상기 우세한 직교 성분 중 하나와 최선으로 매칭되는 예상된 비대칭 모드 형상에 대응하면, 상기 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계를 포함하는 단계들(A), 또는

각각의 알려진 비대칭 모드에 대하여: 감도 메트릭을 결정하는 단계; 및 상기 감도 메트릭이 감도 임계보다 높으면 상기 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계를 포함하는 단계들(B)

중 하나를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

2. 제 1 절에 있어서,

단계들(A)에서와 같은 방법에서, 우세한 직교 성분의 개수는,

상기 정렬 데이터에서의 분산을 공동으로 충분히 기술하는 최소 개수를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

3. 제 2 절에 있어서,

상기 정렬 데이터에서의 분산을 공동으로 충분히 기술하는 직교 성분의 개수를 결정하는 것은,

분산의 특정 임계 비율을 설명하기 위해서 요구되는 직교 성분의 개수를 결정하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

4. 제 2 절 또는 제 3 절에 있어서,

상기 정렬 데이터는,

조명 조건 중 개별적인 조명 조건에 관련되는 각각의 정렬 값과 모든 조명 조건에 걸친 평균 정렬 값의 차이를 포함하는 컬러-투-평균(color-to-average) 데이터를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

5. 제 2 절 내지 제 4 절 중 어느 한 절에 있어서,

비대칭 모드가 상기 우세한 직교 성분 중 하나와 최선으로 매칭되는 예상된 비대칭 모드 형상에 대응하면, 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계는,

각각의 직교 성분을 적어도 하나의 비대칭 모드에 각각 대응하는 예상된 비대칭 모드 형상의 라이브러리와 비교하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

6. 제 5 절에 있어서,

상기 비교하는 단계는 비교를 정량화하기 위하여 상관 또는 유사도 메트릭을 사용하는, 비대칭 모드 식별 방법.

7. 제 6 절에 있어서,

상기 상관 또는 유사도 메트릭은 피어슨(Pearson)의 상관 또는 상호 정보 메트릭(mutual information metric)을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

8. 제 5 절 내지 제 7 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

양호한 매칭이 상기 라이브러리 내의 직교 성분에 대하여 발견되지 않으면, 상기 라이브러리에 대한 업데이트를 트리거링하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

9. 제 2 절 내지 제 8 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

각각의 우세한 비대칭 모드에 대하여 비대칭 변동에 대한 최대 변동 범위를 결정하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

10. 제 9 절에 있어서,

최대 변동 범위를 결정하는 단계는,

정렬 마크의 성능을 모델링하기 위한 정렬 마크 모델을 획득하는 것;

상기 정렬 마크 모델을 사용하여 각각의 상기 비대칭 모드의 감도 메트릭 또는 야코비안을 결정하는 것; 및

상기 감도 메트릭 또는 야코비안으로부터 최대 범위를 결정하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

11. 제 10 절에 있어서,

상기 최대 변동 범위를 결정하는 것은,

각각의 우세한 비대칭 모드 및 상기 비대칭 모드에 대응하는 직교 성분에 대하여, 감도 메트릭 또는 야코비안에 의해서 규정되는 역 문제(inverse problem)를 풀이하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

12. 제 1 절 내지 제 11 절 중 어느 한 절에 있어서,

각각의 직교 성분은 주성분 분석으로부터 획득된 주성분을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

13. 제 1 절에 있어서,

단계들(B)에서 청구되는 바와 같은 방법은,

정렬 마크의 성능을 모델링하기 위한 정렬 마크 모델을 획득하는 단계; 및

상기 정렬 마크 모델을 사용하여 감도 메트릭을 결정하는 단계를 더 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

14. 제 13 절에 있어서,

상기 정렬 마크 모델을 사용하여 감도 메트릭을 결정하는 단계는,

상기 정렬 마크 모델을 사용하여 각각의 상기 비대칭 모드의 야코비안을 결정하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

15. 제 14 절에 있어서,

각각의 비대칭 모드에 대한 감도 메트릭은 대응하는 야코비안 및 비대칭 모드의 비대칭 변동에 대한 변동 범위로부터 결정된, 비대칭 모드 식별 방법.

16. 제 1 절 내지 제 15 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

상기 우세한 비대칭 모드를 사용하여 정렬 데이터를 정정하기 위한 정정 가중치의 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

17. 제 16 절에 있어서,

상기 정정 가중치의 세트를 결정하는 것은,

상기 우세한 비대칭 모드 또는 상기 우세한 비대칭 모드에 대응하는 모델 파라미터에 걸쳐서 몬테-카를로 시뮬레이션을 수행하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

18. 제 17 절에 있어서,

상기 시뮬레이션 중에, 우세한 비대칭 모드 또는 이에 대응하는 모델 파라미터는 유동 파라미터이고,

우세하다고 식별되지 않은 비대칭 모드 또는 이에 대응하는 모델 파라미터는 고정되는, 비대칭 모드 식별 방법.

19. 제 17 절 또는 제 18 절에 있어서,

상기 방법은,

정렬 마크 모델을 사용하여 상기 몬테-카를로 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

20. 제 19 절에 있어서,

상기 방법은,

상기 정렬 마크 모델을 사용하여 스택 시뮬레이션을 수행하고, 결정된 우세한 비대칭 모드마다 스윙 곡선을 결정하는 단계를 포함하고,

각각의 스윙 곡선은 마크 감도 메트릭을 조명 조건의 함수로서 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

21. 제 20 절에 있어서,

각각의 스윙 곡선은,

정렬된 위치의 변동의 비율을, 우세한 비대칭 모드들 각각 또는 이에 대응하는 모델 파라미터의 변동이 있는 조명 조건의 함수로서 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

22. 제 16 절 내지 제 21 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 정정 가중치의 세트를 결정하는 단계는,

정렬 측정에 적용될 경우에 가중치가 프로세스 변동의 각각의 최대 범위에 걸쳐서 정렬 정확도를 최대화하고 및/또는 마크 감도 메트릭을 최소화하도록, 상기 가중치를 결정하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

23. 제 16 절 내지 제 22 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

정정된 정렬 측정을 획득하도록, 복수 개의 조명 설정으로 수행된 기판의 정렬 측정에 상기 정정 가중치를 적용하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.

24. 제 23 절에 있어서,

상기 방법은,

상기 정렬 측정을 수행하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법:

25. 적합한 장치에서 실행될 때 제 1 절 내지 제 24 절 중 임의의 한 절의 방법을 수행하도록 동작가능한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.

26. 제 25 절의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 프로그램 캐리어.

27. 프로세서 및 제 26 절의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 저장 디바이스를 포함하는 처리 시스템.

28. 제 14 절 내지 제 19 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하도록 동작가능한 정렬 센서.

29. 리소그래피 장치로서,

패터닝 디바이스를 지지하기 위한 패터닝 디바이스 지지대;

기판을 지지하기 위한 기판 지지대; 및

제 28 절의 정렬 센서

를 포함하는, 리소그래피 장치.

30. 제 24 절의 방법을 수행하도록 동작가능한 계측 디바이스.

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

Claims (20)

1. 정렬 마크에서의 비대칭에 관련된 하나 이상의 우세한 비대칭 모드를 식별하는 방법으로서,
   적어도 하나의 기판 상의 정렬 마크의 측정에 관련된 정렬 데이터를 복수 개의 정렬 조건을 사용하여 획득하는 단계; 상기 정렬 데이터의 하나 이상의 우세한 직교 성분을 식별하는 단계 - 상기 하나 이상의 직교 성분은 상기 정렬 데이터에서의 분산을 공동으로 충분히 기술하는 다수 개의 상기 직교 성분을 포함함 -; 및 비대칭 모드가 상기 우세한 직교 성분 중 하나와 최선으로 매칭되는 예상된 비대칭 모드 형상에 대응하면, 상기 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계를 포함하는 단계들(A), 또는
   각각의 알려진 비대칭 모드에 대하여: 감도 메트릭을 결정하는 단계; 및 상기 감도 메트릭이 감도 임계보다 높으면 상기 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계를 포함하는 단계들(B)
   중 하나를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   단계들(A)에서 청구되는 바와 같은 방법에서, 우세한 직교 성분의 개수는,
   상기 정렬 데이터에서의 분산을 공동으로 충분히 기술하는 최소 개수를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 정렬 데이터에서의 분산을 공동으로 충분히 기술하는 직교 성분의 개수를 결정하는 것은,
   분산의 특정 임계 비율을 설명하기 위해서 요구되는 직교 성분의 개수를 결정하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 정렬 데이터는,
   조명 조건 중 개별적인 조명 조건에 관련되는 각각의 정렬 값과 모든 조명 조건에 걸친 평균 정렬 값의 차이를 포함하는 컬러-투-평균(color-to-average) 데이터를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   비대칭 모드가 상기 우세한 직교 성분 중 하나와 최선으로 매칭되는 예상된 비대칭 모드 형상에 대응하면, 비대칭 모드를 우세한 것으로 결정하는 단계는,
   각각의 직교 성분을 적어도 하나의 비대칭 모드에 각각 대응하는 예상된 비대칭 모드 형상의 라이브러리와 비교하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 방법은,
   양호한 매칭이 상기 라이브러리 내의 직교 성분에 대하여 발견되지 않으면, 상기 라이브러리에 대한 업데이트를 트리거링하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방법은,
   각각의 우세한 비대칭 모드에 대하여 비대칭 변동에 대한 최대 변동 범위를 결정하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   최대 변동 범위를 결정하는 단계는,
   정렬 마크의 성능을 모델링하기 위한 정렬 마크 모델을 획득하는 것;
   상기 정렬 마크 모델을 사용하여 각각의 상기 비대칭 모드의 감도 메트릭 또는 야코비안을 결정하는 것; 및
   상기 감도 메트릭 또는 야코비안으로부터 최대 범위를 결정하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   단계들(B)에서 청구되는 바와 같은 방법은,
   정렬 마크의 성능을 모델링하기 위한 정렬 마크 모델을 획득하는 단계; 및
   상기 정렬 마크 모델을 사용하여 감도 메트릭을 결정하는 단계를 더 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 정렬 마크 모델을 사용하여 감도 메트릭을 결정하는 단계는,
    상기 정렬 마크 모델을 사용하여 각각의 상기 비대칭 모드의 야코비안을 결정하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 우세한 비대칭 모드를 사용하여 정렬 데이터를 정정하기 위한 정정 가중치의 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 정정 가중치의 세트를 결정하는 단계는,
    정렬 측정에 적용될 경우에 상기 가중치가 프로세스 변동의 각각의 최대 범위에 걸쳐서 정렬 정확도를 최대화하고 및/또는 마크 감도 메트릭을 최소화하도록, 상기 가중치를 결정하는 것을 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 방법은,
    정정된 정렬 측정을 획득하도록, 복수 개의 조명 설정으로 수행된 기판의 정렬 측정에 상기 정정 가중치를 적용하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 정렬 측정을 수행하는 단계를 포함하는, 비대칭 모드 식별 방법.
15. 적합한 장치에서 실행될 때 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 동작가능한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
16. 제 15 항의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 프로그램 캐리어.
17. 프로세서 및 제 16 항의 컴퓨터 프로그램을 포함하는 저장 디바이스를 포함하는 처리 시스템.
18. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 동작가능한 정렬 센서.
19. 리소그래피 장치로서,
    패터닝 디바이스를 지지하기 위한 패터닝 디바이스 지지대;
    기판을 지지하기 위한 기판 지지대; 및
    제 18 항의 정렬 센서를 포함하는, 리소그래피 장치.
20. 제 14 항의 방법을 수행하도록 동작가능한 계측 디바이스.