KR20190046962A - 공정 장치를 모니터링하는 장치 및 방법 - Google Patents

공정 장치를 모니터링하는 장치 및 방법 Download PDF

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마크 존 매슬로우
요하네스 카타리누스 후베르투스 멀켄스
피터 텐 베르그
프란치스코스 반 데 마스트
잔-빌렘 겜민크
리에스베스 레이넨
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

기판 층; 및 기판 층 상의 에칭가능한 층을 포함하는 기판이 개시되며, 에칭가능한 층은 그 안이나 그 위에 패터닝된 구역을 포함하고, 블랭크 구역을 에칭하는 에칭 툴의 벌크 에칭률이 결정될 수 있게 하도록 충분한 크기의 블랭크 구역을 포함한다.

Description

공정 장치를 모니터링하는 장치 및 방법
본 출원은 2016년 9월 6일에 출원된 EP 출원 16187478.9의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 기판의 처리에 관련된 1 이상의 제조 변수들을 모니터링 및/또는 조정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC) 또는 기능적이도록 디자인되는 다른 디바이스들의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 기능적이도록 디자인되는 디바이스의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행하게 또는 역-평행하게(anti parallel) 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
반도체 디바이스와 같은 디바이스들의 제조는 전형적으로 디바이스들의 다양한 피처(feature)들 및 다층들을 형성하기 위해 다수의 제작 공정들을 이용하여 기판(예를 들어, 반도체 웨이퍼)을 처리하는 단계를 수반한다. 이러한 층들 및/또는 피처들은 전형적으로, 예를 들어 증착, 리소그래피, 에칭, 화학-기계적 연마, 및 이온 주입을 사용하여 제조되고 처리된다. 다수 디바이스들이 기판 상의 복수의 다이들에 제작된 후 개개의 디바이스들로 분리될 수 있다. 이 디바이스 제조 공정은 패터닝 공정으로 간주될 수 있다. 패터닝 공정은 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 제공하는 광학 및/또는 나노임프린트(nanoimprint) 리소그래피와 같은 패터닝 단계를 수반하며, 전형적이지만 선택적으로 현상 장치에 의한 레지스트 현상, 베이크 툴을 이용한 기판의 베이킹, 에칭 장치에 의한 패턴의 에칭 등과 같은 1 이상의 관련된 패턴 처리 단계를 수반한다. 또한, 패터닝 공정 시 1 이상의 메트롤로지 공정이 수반된다.
메트롤로지 공정들은 패터닝 공정 동안 다양한 단계들에서 사용되어, 공정을 모니터링 및/또는 제어한다. 예를 들어, 메트롤로지 공정들은 패터닝 공정 동안 기판 상에 형성되는 피처들의 상대 위치[예를 들어, 정합(registration), 오버레이, 정렬 등] 또는 치수[예를 들어, 선폭(line width), 임계 치수(CD), 두께 등]와 같은 기판의 1 이상의 특성을 측정하는 데 사용되어, 예를 들어 패터닝 공정의 성능이 1 이상의 특성으로부터 결정될 수 있도록 한다. 1 이상의 특성이 허용가능하지 않은 경우[예를 들어, 특성(들)에 대한 사전설정된 범위를 벗어나는 경우], 예를 들어 패터닝 공정에 의해 제조되는 추가 기판들이 허용가능한 특성(들)을 갖도록 1 이상의 특성의 측정들에 기초하여 패터닝 공정의 1 이상의 변수가 변경될 수 있다.
리소그래피 및 다른 패터닝 공정 기술들의 발전에 따라, 기능 요소들의 치수는 계속해서 감소된 한편, 디바이스 당 트랜지스터와 같은 기능 요소들의 양은 수십 년 동안 꾸준히 증가되어 왔다. 그러는 동안, 오버레이, 임계 치수(CD) 등에 관한 정확성의 요건은 점점 더 엄격해졌다. 오버레이 오차, CD 오차 등과 같은 오차들은 패터닝 공정에서 필연적으로 생성될 것이다. 예를 들어, 이미징 오차가 광학 수차, 패터닝 디바이스 가열, 패터닝 디바이스 오차, 및/또는 기판 가열로부터 생성될 수 있으며, 예를 들어 오버레이 오차, CD 오차 등에 관하여 특징지어질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 오차는 에칭, 현상, 베이크 등과 같은 패터닝 공정의 다른 부분들에서 도입될 수 있으며, 유사하게 예를 들어 오버레이 오차, CD 오차 등에 관하여 특징지어질 수 있다. 오차는 디바이스가 기능하지 못하는 것 또는 기능하는 디바이스의 1 이상의 전기적 문제를 포함하는, 디바이스의 기능에 관한 문제를 직접 야기할 수 있다.
리소그래피 베이스라이너 시스템(baseliner system)이 시간에 따른 리소그래피 장치의 성능을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 리소그래피 장치의 성능이 허용가능한 표준으로부터 벗어나는 경우, 재-캘리브레이션(re-calibration), 수리, 셧다운 등과 같은 조치가 취해질 수 있다. 또한, 리소그래피 베이스라이너 시스템은 예를 들어 리소그래피 장치의 1 이상의 세팅(변수)을 수정함으로써 리소그래피 장치의 적시 제어(timely control)를 가능하게 할 수 있다. 따라서, 리소그래피 베이스라이너 시스템이 예를 들어 대량 생산(HVM) 시 안정된 성능을 가능하게 할 수 있다.
리소그래피 베이스라이너 시스템은 효과적으로 리소그래피 장치를 소정 베이스라인에 유지하는 것을 목표로 할 수 있다. 이를 위해, 일 실시예에서, 리소그래피 베이스라이너 시스템은 (회절 기반 광학 측정 툴과 같은) 메트롤로지 툴을 사용하여 모니터 웨이퍼 상에서 취해진 측정들을 얻는다. 일 실시예에서, 모니터 웨이퍼는 메트롤로지 툴에 적절한 마크들을 포함하는 소정 패터닝 디바이스 패턴을 사용하여 노광될 수 있다. 측정들로부터, 리소그래피 베이스라이너 시스템은 리소그래피 장치가 그 베이스라인으로부터 얼마나 멀리 드리프트(drift)되었는지를 결정한다. 일 실시예에서, 리소그래피 베이스라이너 시스템은 그때, 예를 들어 기판-레벨 오버레이 및/또는 포커스 보정 세트들을 계산한다. 그 후, 리소그래피 장치는 이 보정 세트들을 사용하여 후속한 생산 웨이퍼들의 노광을 위해 특정한 보정들을 수행한다.
유사한 베이스라이너가 비-리소그래피 공정 장치, 예를 들어 트랙, 에칭 툴, 증착 툴, 화학 기계적 연마(CMP) 툴 등에 대해 바람직하다. 그러므로, 비-리소그래피 공정 장치들의 성능을 더 우수하게 모니터링 및/또는 제어할 수 있는 장치 및/또는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 기판 층; 및 기판 층 상의 에칭가능한 층을 포함한 기판이 제공되고, 에칭가능한 층은 그 안이나 그 위에 패터닝된 구역을 포함하며, 에칭 툴의 벌크 에칭률(bulk etch rate)이 결정될 수 있게 하는 충분한 크기의 블랭크 구역(blank region)을 포함한다.
일 실시예에서, 리소그래피 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 툴에 의해 기판이 처리된 후 기판 상의 패턴을 평가하여, 평가된 패턴의 특성의 값을 결정하는 단계; 평가된 패턴의 특성의 값이 특성의 타겟 값을 충족시키는지를 결정하는 단계; 및 평가된 패턴의 특성의 값이 특성의 타겟 값을 충족시키지 않는다는 결정에 응답하여, 하드웨어 컴퓨터 시스템에 의해 및 적어도 부분적으로 결정에 기초하여 공정 툴에 관한 정보를 생성하고 출력하는 단계를 포함한 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 기판 층 및 기판 층 상의 에칭가능한 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계 -에칭가능한 층은 그 안이나 그 위에 제 1 패터닝된 구역을 가짐- ; 에칭 툴로 패터닝된 구역의 적어도 일부분을 에칭하여, 에칭가능한 층에 제 2 패터닝된 구역을 형성하는 단계; 제 2 패터닝된 구역의 특성을 평가하는 단계 -평가하는 단계는 제 2 패터닝된 구역의 평가된 특성의 값과 특성의 타겟 값 간의 편차를 결정하는 단계를 포함함- ; 및 하드웨어 컴퓨터 시스템에 의해 편차에 기초한 수정 정보를 생성하고 출력하여, 에칭 툴을 조정하고 및/또는 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치를 조정하는 단계를 포함한 방법이 제공된다.
일 실시형태에서, 프로세서 시스템이 본 명세서에서 설명되는 방법의 수행을 야기하게 하는 기계-판독가능한 명령어들을 포함한 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
일 실시예에서, 하드웨어 프로세서 시스템; 및 기계-판독가능한 명령어들을 저장하도록 구성되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체를 포함한 시스템이 제공되고, 실행되는 경우에 기계-판독가능한 명령어들은 하드웨어 프로세서 시스템이 본 명세서에서 설명되는 방법을 수행하게 한다.
이제 첨부된 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 리소그래피 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 2는 리소그래피 셀(lithographic cell) 또는 클러스터(cluster)의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3a는 소정 조명 모드들을 제공하는 제 1 쌍의 조명 어퍼처(illumination aperture)들을 이용하여 일 실시예에 따른 타겟들을 측정하는 데 사용되는 측정 장치의 개략적인 다이어그램;
도 3b는 주어진 방향의 조명에 대한 타겟의 상세한 회절 스펙트럼을 개략적으로 도시하는 도면;
도 3c는 회절 기반 오버레이 측정들을 위해 측정 장치를 이용함에 있어서 또 다른 조명 모드들을 제공하는 제 2 쌍의 조명 어퍼처들을 개략적으로 예시하는 도면;
도 3d는 회절 기반 오버레이 측정들을 위해 측정 장치를 이용함에 있어서 또 다른 조명 모드들을 제공하는 제 1 및 제 2 쌍들의 어퍼처들을 조합한 제 3 쌍의 조명 어퍼처들을 개략적으로 예시하는 도면;
도 4는 일 형태의 다수 주기적 구조체(예를 들어, 다수 격자) 타겟 및 기판 상의 측정 스폿의 윤곽(outline)을 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 도 3의 장치에서 얻어진 도 4의 타겟의 이미지를 개략적으로 도시하는 도면;
도 6은 공정 장치 베이스라이너 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 7a 내지 도 7f는 기판 상에 패턴을 형성하고 에칭가능한 층 내의 패턴을 에칭하는 공정을 개략적으로 도시하는 도면;
도 7g는 메트롤로지 장치를 사용하여 처리된 기판을 측정하는 공정을 개략적으로 도시하는 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 1 이상의 기판 제조 변수를 조정하는 방법의 예시적인 흐름도;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 1 이상의 기판 제조 변수를 조정하는 방법의 예시적인 흐름도;
도 10은 예시적인 검사 장치 및 메트롤로지 기술을 개략적으로 도시하는 도면;
도 11은 예시적인 검사 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 12는 검사 장치의 조명 스폿과 메트롤로지 타겟 간의 관계를 예시하는 도면;
도 13은 측정 데이터에 기초하여 복수의 관심 변수들을 도출하는 공정을 개략적으로 도시하는 도면; 및
도 14는 본 발명의 실시예들을 구현할 수 있는 컴퓨터 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
실시예들을 상세히 설명하기에 앞서, 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하고, 투영 시스템은 기준 프레임(reference frame: RF)에 지지된다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 지지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 일 실시예에서, 패터닝 디바이스는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스이다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입들, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
투영 시스템(PS)은 비-균일할 수 있는 광학 전달 함수를 갖고, 이는 기판(W) 상에 이미징되는 패턴에 영향을 줄 수 있다. 편광되지 않은 방사선에 대해, 이러한 효과들이 2 개의 스칼라 맵(scalar map)들에 의해 상당히 잘 설명될 수 있으며, 이는 그 퓨필 평면 내의 위치의 함수로서 투영 시스템(PS)을 나가는 방사선의 투과[아포다이제이션(apodization)] 및 상대 위상(수차)을 설명한다. 투과 맵 및 상대 위상 맵이라 할 수 있는 이 스칼라 맵들은 기저 함수들의 전체 세트(complete set)의 선형 조합으로서 표현될 수 있다. 특히 편리한 세트는 제르니케 다항식(Zernike polynomials)이며, 이는 단위 원(unit circle) 상에 정의되는 직교 다항식들의 세트를 형성한다. 각각의 스칼라 맵의 결정이 이러한 전개식(expansion)에서 계수들을 결정하는 단계를 수반할 수 있다. 제르니케 다항식들이 단위 원 상에서 직교이기 때문에, 제르니케 계수들은 차례로 각각의 제르니케 다항식과 측정된 스칼라 맵의 내적(inner product)을 계산하고 이를 그 제르니케 다항식의 놈(norm)의 제곱으로 나눔으로써 결정될 수 있다.
투과 맵 및 상대 위상 맵은 필드 및 시스템 의존적이다. 즉, 일반적으로 각각의 투영 시스템(PS)이 각각의 필드 지점(즉, 그 이미지 평면 내의 각각의 공간 위치)에 대해 상이한 제르니케 전개식을 가질 것이다. 그 퓨필 평면 내의 투영 시스템(PS)의 상대 위상은, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 대상물 평면(object plane)[즉, 패터닝 디바이스(MA)의 평면]에서의 점-형 소스(point-like source)로부터 투영 시스템(PS)을 통해 방사선을 투영하고 시어링 간섭계(shearing interferometer)를 이용하여 파면(즉, 동일한 위상을 갖는 지점들의 자취)을 측정함으로써 결정될 수 있다. 시어링 간섭계는 공통 광로 간섭계(common path interferometer)이며, 이에 따라 유리하게는 파면을 측정하기 위해 이차 기준 빔이 필요하지 않다. 시어링 간섭계는 투영 시스템의 이미지 평면[즉, 기판 테이블(WT)] 내의 회절 격자, 예를 들어 2 차원 그리드, 및 투영 시스템(PS)의 퓨필 평면에 켤레인 평면에서 간섭 패턴을 검출하도록 배치되는 검출기를 포함할 수 있다. 간섭 패턴은 시어링 방향으로의 퓨필 평면의 좌표에 대한 방사선의 위상의 미분계수(derivative)와 관련된다. 검출기는, 예를 들어 전하 결합 소자(charge coupled device: CCD)와 같은 감지 요소들의 어레이를 포함할 수 있다.
리소그래피 장치의 투영 시스템(PS)은 가시적 프린지(visible fringe)들을 생성하지 않을 수 있고, 이에 따라 파면의 결정의 정확성은 예를 들어 회절 격자를 이동시키는 것과 같은 위상 스테핑 기술(phase stepping technique)들을 이용하여 향상될 수 있다. 스테핑은 측정의 스캐닝 방향에 수직인 방향으로, 및 회절 격자의 평면에서 수행될 수 있다. 스테핑 범위는 1의 격자 주기일 수 있고, 적어도 3 개의 (균일하게 분포된) 위상 스텝들이 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어 3 개의 스캐닝 측정들이 y-방향으로 수행될 수 있고, 각각의 스캐닝 측정은 x-방향에서 상이한 위치에 대해 수행된다. 회절 격자의 이 스테핑은 위상 변동들을 세기 변동들로 효과적으로 변환하여, 위상 정보가 결정되게 한다. 격자는 회절 격자에 수직인 방향(z 방향)에서 스테핑되어 검출기를 캘리브레이션할 수 있다.
그 퓨필 평면 내의 투영 시스템(PS)의 투과(아포다이제이션)는, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 대상물 평면[즉, 패터닝 디바이스(MA)의 평면]에서의 점-형 소스로부터 투영 시스템(PS)을 통해 방사선을 투영하고, 검출기를 이용하여 투영 시스템(PS)의 퓨필 평면에 켤레인 평면에서 방사선의 세기를 측정함으로써 결정될 수 있다. 수차들을 결정하기 위해 파면을 측정하는 데 사용되는 것과 동일한 검출기가 사용될 수 있다.
투영 시스템(PS)은 복수의 광학(예를 들어, 렌즈) 요소들을 포함할 수 있고, 수차들(필드 도처에서의 퓨필 평면에 걸친 위상 변동들)을 보정하기 위해 광학 요소들 중 1 이상을 조정하도록 구성되는 조정 메카니즘(AM)을 더 포함할 수 있다. 이를 달성하기 위해, 조정 메카니즘은 1 이상의 상이한 방식으로 투영 시스템(PS) 내의 1 이상의 광학(예를 들어, 렌즈) 요소를 조작하도록 작동가능할 수 있다. 투영 시스템은 그 광학 축선이 z 방향으로 연장되는 좌표계를 가질 수 있다. 조정 메카니즘은 다음: 즉, 1 이상의 광학 요소를 변위시키는 것; 1 이상의 광학 요소를 기울이는 것; 및/또는 1 이상의 광학 요소를 변형시키는 것의 여하한의 조합을 행하도록 작동가능할 수 있다. 광학 요소의 변위는 여하한의 방향(x, y, z 또는 이들의 조합)으로 이루어질 수 있다. 광학 요소의 기울임은 통상적으로 x 및/또는 y 방향들의 축선을 중심으로 회전함으로써 광학 축선에 수직인 평면을 벗어나지만, z 축선을 중심으로 한 회전이 비-회전 대칭인 비구면 광학 요소에 대해 사용될 수 있다. 광학 요소의 변형은 저주파수 형상(low frequency shape)[예를 들어, 비점수차(astigmatic)] 및/또는 고주파수 형상(high frequency shape)[예를 들어, 프리폼 비구면(free form aspheres)]을 포함할 수 있다. 광학 요소의 변형은, 예를 들어 광학 요소의 1 이상의 측면에 힘을 가하도록 1 이상의 액추에이터를 이용함으로써, 및/또는 광학 요소의 1 이상의 선택된 구역을 가열하도록 1 이상의 가열 요소를 이용함으로써 수행될 수 있다. 일반적으로, 아포다이제이션(퓨필 평면에 걸친 투과 변동)을 보정하기 위해 투영 시스템(PS)을 조정하는 것은 가능하지 않을 수 있다. 투영 시스템(PS)의 투과 맵은 리소그래피 장치(LA)에 대한 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 디자인하는 경우에 사용될 수 있다. 연산적 리소그래피 기술(computational lithography technique)을 이용하여, 패터닝 디바이스(MA)가 아포다이제이션을 적어도 부분적으로 보정하도록 디자인될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 테이블들[예를 들어, 2 이상의 기판 테이블들(WTa, WTb), 2 이상의 패터닝 디바이스 테이블들, 기판 테이블(WTa)과 예를 들어 측정 및/또는 세정 등을 용이하게 하도록 지정되는 기판이 없는 투영 시스템 아래의 테이블(WTb)]을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가적인 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 정렬 센서(AS)를 이용한 정렬 측정들 및/또는 레벨 센서(LS)를 이용한 레벨(높이, 기울기 등) 측정들이 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 패터닝 디바이스와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 잠겨야 함을 의미하는 것이라기보다는, 단지 액체가 노광 시 투영 시스템과 기판 사이에 놓인다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성되는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있음]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(MA) 상에 1보다 많은 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한 번에 타겟부(C) 상으로 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 클러스터라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성할 수 있고, 이는 기판 상에 노광전(pre-exposure) 및 노광후(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치들을 포함한다. 통상적으로, 이들은 1 이상의 레지스트 층을 증착시키는 1 이상의 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 1 이상의 디벨로퍼(developer: DE), 1 이상의 칠 플레이트(chill plate: CH) 및/또는 1 이상의 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 1 이상의 기판을 집어올리고, 이들을 상이한 공정 장치들 사이에서 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙이라고도 하는 이러한 장치들은, 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋과 처리 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치들이 작동될 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 올바르고 일관성있게(consistently) 노광되기 위해서는, 후속한 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD), 포커스 오프셋, 재료 속성 등과 같은 1 이상의 속성을 측정하도록 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직하다. 따라서, 리소셀(LC)이 위치되는 제조 시설은 통상적으로 리소셀에서 처리된 기판(W)들 중 일부 또는 전체를 수용하는 메트롤로지 시스템(MET)도 포함한다. 메트롤로지 시스템(MET)은 리소셀(LC)의 일부분일 수 있고, 예를 들어 이는 리소그래피 장치(LA)의 일부분일 수 있다.
메트롤로지 결과들은 감독 제어 시스템(SCS)에 간접적으로 또는 직접적으로 제공될 수 있다. 오차가 검출되는 경우, [특히 검사가 뱃치(batch)의 1 이상의 다른 기판이 여전히 노광되도록 충분히 빠르게 행해질 수 있다면] 후속한 기판의 노광에 대해, 및/또는 노광된 기판의 후속한 노광에 대해 조정이 수행될 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판은 수율을 개선하도록 벗겨져서(strip) 재작업(rework)되거나, 버려져서 결점이 있다고 알려진 기판에 또 다른 처리를 수행하는 것을 회피할 수 있다. 기판의 몇몇 타겟부들에만 결점이 있는 경우, 양호한 타겟부들 상에만 또 다른 노광들이 수행될 수 있다.
메트롤로지 시스템(MET) 내에서, 검사 장치는 기판의 1 이상의 속성을 결정하는 데 사용되며, 특히 상이한 기판들 또는 동일한 기판의 상이한 층들의 1 이상의 속성이 층마다 어떻게 변하는지를 결정하는 데 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수 있으며, 또는 독립형 디바이스(stand-alone device)일 수 있다. 신속한 측정을 가능하게 하기 위해, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트 층에서 1 이상의 속성을 측정하는 것이 바람직하다. 하지만, 레지스트 내의 잠상(latent image)은 낮은 콘트라스트(contrast)를 갖고 - 방사선에 노광된 레지스트의 부분과 노광되지 않은 레지스트의 부분 사이에 굴절률에 있어서 매우 작은 차이만 존재하고 - 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정들을 수행하기에 충분한 감도를 갖는 것은 아니다. 그러므로, 측정들은 통상적으로 노광된 기판 상에서 수행되는 제 1 단계이고 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증가시키는 노광후 베이크 단계(PEB) 이후에 수행될 수 있다. 이 단계에서, 레지스트 내의 이미지는 반-잠상(semi-latent)이라고 칭해질 수 있다. 또한, 현상된 레지스트 이미지 - 이때, 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중 하나는 제거되었음 - 의 측정들을 수행하는 것이 가능하고, 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 이후에 수행하는 것이 가능하다. 후자의 가능성은 결점이 있는 기판들의 재작업에 대한 가능성을 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.
메트롤로지를 가능하게 하기 위해, 1 이상의 타겟들이 기판 상에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 타겟은 특정하게 디자인되고, 주기적 구조체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 타겟은 디바이스 패턴의 일부분, 예를 들어 디바이스 패턴의 주기적 구조체이다. 종래의 스케터로미터에 의해 사용되는 타겟은 비교적 큰, 예를 들어 40㎛×40㎛ (예를 들어, 1 이상의 격자를 포함한) 주기적 구조체 레이아웃을 포함한다. 그 경우, 측정 빔은 흔히 주기적 구조체 레이아웃보다 작은 스폿 크기를 갖는다[즉, 주기적 구조체들 중 1 이상이 스폿으로 완전히 덮이지 않도록 레이아웃이 언더필링(underfill)됨]. 이는 무한한 것으로서 간주될 수 있기 때문에 타겟의 수학적 재구성을 단순화한다. 하지만, 예를 들어 타겟이 스크라이브 레인 내에 있기보다는 제품 피처(product feature)들 사이에 위치될 수 있기 위해, 예를 들어 20㎛×20㎛ 이하까지, 또는 10㎛×10㎛ 이하까지 타겟의 크기가 감소되었다. 이 상황에서, 주기적 구조체 레이아웃은 측정 스폿보다 작게 구성될 수 있다[즉, 주기적 구조체 레이아웃이 오버필링(overfill)됨]. 통상적으로, 이러한 타겟은 (정반사에 대응하는) 0차 회절이 차단되고, 더 높은 차수들만이 처리되는 다크 필드 스케터로메트리를 이용하여 측정된다. 다크 필드 메트롤로지의 예시들은 PCT 특허 출원 공개공보 WO 2009/078708 및 WO 2009/106279에서 찾아볼 수 있으며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 기술의 추가 개발들이 미국 특허 출원 공개공보 US2011-0027704, US2011-0043791, 및 US2012-0242970에서 설명되었으며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 회절 차수들의 다크-필드 검출을 이용한 회절-기반 오버레이는 더 작은 타겟들에 대한 오버레이 측정들을 가능하게 한다. 이 타겟들은 조명 스폿보다 작을 수 있고, 기판 상의 제품 구조체들에 의해 둘러싸일 수 있다. 일 실시예에서, 다수 타겟들이 하나의 이미지에서 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 기판 상의 타겟은 현상 이후에 바아(bar)들이 솔리드 레지스트 라인들로 형성되도록 프린트되는 1 이상의 1-D 주기적 격자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 타겟은 현상 이후에 1 이상의 격자가 레지스트에서 솔리드 레지스트 필라(pillar)들 또는 비아(via)들로 형성되도록 프린트되는 1 이상의 2-D 주기적 격자를 포함할 수 있다. 대안적으로, 바아, 필라 또는 비아는 기판 안으로 에칭될 수 있다.
일 실시예에서, 격자의 패턴은 패터닝 공정의 1 이상의 처리 속성(예를 들어, 색수차, 포커스, 도즈 등)에 민감하며, 이러한 1 이상의 속성의 존재가 프린트된 격자의 변동에서 드러날 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 격자의 패턴은 리소그래피 투영 장치의 1 이상의 처리 속성(예를 들어, 색수차, 포커스, 도즈 등)에 민감하며, 이러한 1 이상의 속성의 존재가 프린트된 격자의 변동에서 드러날 것이다; 그때, 격자의 측정들은 노광 동안의 포커스, 노광 동안의 도즈 등을 결정하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 격자의 패턴은 1 이상의 비-리소그래피 공정 속성(예를 들어, 증착의 속성, 에칭의 속성, 평탄화의 속성 등)에 민감하며, 이러한 1 이상의 속성의 존재가 프린트된 격자의 변동에서 드러날 것이다; 그때, 격자의 측정들은 예를 들어 (증착에 대해) 필름 두께 균일성, (에칭에 대해) 에칭률 균일성, (에칭에 대해) 에칭 경사 각도 균일성, 및/또는 (CMP 평탄화와 같은 평탄화에 대해) 평탄화 디싱을 결정하는 데 사용될 수 있다.
따라서, 프린트된 격자들의 측정된 데이터가 격자들 및 패터닝 공정의 1 이상의 특성을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 프린팅 단계 및/또는 다른 측정 공정들의 정보로부터, 라인 폭 또는 형상 또는 3-D 프로파일 특성과 같은 1-D 격자의 파라미터들, 또는 필라 또는 비아 폭 또는 길이 또는 형상 또는 3-D 프로파일 특성과 같은 2-D 격자의 파라미터들이 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.
실시예들에서 사용하기에 적절한 메트롤로지 장치가 도 3a에 도시된다. 도 3b에는 (격자와 같은 주기적 구조체를 포함한) 타겟(T) 및 회절된 광선들이 더 상세히 예시된다. 다크 필드 메트롤로지 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서의 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치 전체에 걸쳐 수 개의 브랜치들을 갖는 광학 축선이 점선(O)으로 나타내어진다. 이 장치에서, 출력부(11)(예를 들어, 레이저 또는 제논 램프와 같은 소스 또는 소스에 연결된 개구부)에 의해 방출된 방사선이 렌즈들(12, 14) 및 대물렌즈(16)를 포함한 광학 시스템에 의하여 프리즘(15)을 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이 렌즈들은 4F 구성의 이중 시퀀스(double sequence)로 배치된다. 상이한 렌즈 구성이 여전히 검출기 상에 기판 이미지를 제공하는 것을 전제로 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 렌즈 구성은 공간-주파수 필터링을 위해 중간 퓨필-평면의 접근을 허용한다. 그러므로, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서 (켤레) 퓨필 평면이라고 칭하는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면 내의 공간 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는 대물렌즈 퓨필 평면의 배면-투영된 이미지(back-projected image)인 평면에서 렌즈들(12 및 14) 사이에 적절한 형태의 어퍼처 플레이트(13)를 삽입함으로써 행해질 수 있다. 나타낸 예시에서, 어퍼처 플레이트(13)는 13N 및 13S로 표시된 상이한 형태들을 가지며, 상이한 조명 모드들이 선택되게 한다. 나타낸 예시들에서의 조명 시스템은 오프-액시스(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13N이 단지 설명을 위해 '북'으로 지정된 방향으로부터 오프-액시스 조명을 제공한다. 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13S가 유사하지만 '남'으로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 상이한 어퍼처들을 이용함으로써 다른 조명 모드들이 가능하다. 퓨필 평면의 나머지는 바람직하게는 어두운데(dark), 이는 바람직한 조명 모드 외의 여하한의 불필요한 방사선이 바람직한 측정 신호들과 간섭할 수 있기 때문이다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 타겟(T)이 대물렌즈(16)의 광학 축선(O)에 실질적으로 수직인 기판(W)과 배치된다. 축선(O)을 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 입사하는 조명 광선(I)은 0차 광선[실선(0)] 및 2 개의 1차 광선들[1점쇄선(+1) 및 2점쇄선(-1)]을 발생시킨다. 오버필링되는 작은 타겟(T)을 이용하면, 이 광선들은 메트롤로지 타겟(T) 및 다른 피처들을 포함한 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선들 중 하나에 불과하다. 플레이트(13) 내의 어퍼처가 (유용한 양의 방사선을 수용하는 데 필요한) 유한 폭을 갖기 때문에, 입사 광선들(I)은 사실상 다양한 각도들을 차지할 것이고, 회절된 광선들(0 및 +1/-1)은 어느 정도 확산(spread out)될 것이다. 작은 타겟의 점확산 함수(point spread function)에 따르면, 각각의 차수 +1 및 -1은 나타낸 바와 같은 단일의 이상적인 광선이 아니라, 다양한 각도들에 걸쳐 더 확산될 것이다. 주기적 구조체 피치 및 조명 각도는, 대물렌즈에 들어가는 1차 광선들이 중심 광학 축선과 밀접하게 정렬되도록 디자인되거나 조정될 수 있다는 것을 유의한다. 도 3a 및 도 3b에 예시된 광선들은 순전히 다이어그램에서 이들이 더 쉽게 구별될 수 있도록 어느 정도 축선을 벗어나 도시된다. 적어도 기판(W) 상의 타겟에 의해 회절된 0차 및 +1차가 대물렌즈(16)에 의해 수집되고, 프리즘(15)을 통해 다시 지향된다.
도 3a로 되돌아가면, 제 1 및 제 2 조명 모드들은 북(N) 및 남(S)으로 표시된 정반대의 어퍼처들을 지정함으로써 예시된다. 입사 광선(I)이 광학 축선의 북쪽으로부터인 경우, 즉 제 1 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13N을 이용하여 적용되는 경우, +1(N)으로 표시되는 +1 회절 광선들이 대물렌즈(16)에 들어간다. 대조적으로, 제 2 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13S를 이용하여 적용되는 경우, [-1(S)로 표시된] -1 회절 광선들이 렌즈(16)에 들어가는 광선들이다. 따라서, 일 실시예에서는, -1차 및 +1차 회절 세기들을 따로따로 얻기 위해 소정 조건들 하에, 예를 들어 타겟을 회전시키거나 조명 모드를 변화시키거나 이미징 모드를 변화시킨 후 타겟을 두 번 측정함으로써 측정 결과들이 얻어진다. 주어진 타겟에 대해 이 세기들을 비교하는 것이 타겟에서의 비대칭의 측정을 제공하고, 타겟에서의 비대칭이 리소그래피 공정의 파라미터, 예를 들어 오버레이 오차의 지표(indicator)로서 사용될 수 있다. 앞서 설명된 상황에서는, 조명 모드가 변화된다.
빔 스플리터(17)가 회절된 빔들을 2 개의 측정 브랜치들로 분할한다. 제 1 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(18)이 0차 및 1차 회절 빔들을 이용하여 제 1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수가 센서 상의 상이한 지점을 타격하여, 이미지 처리가 차수들을 비교하고 대조하도록 할 수 있다. 센서(19)에 의해 포착된 퓨필 평면 이미지는 메트롤로지 장치를 포커싱하고, 및/또는 1차 빔의 세기 측정들을 정규화하는 데 사용될 수 있다. 또한, 퓨필 평면 이미지는 재구성과 같은 많은 측정을 위해 사용될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 상세히 설명되지 않는다.
제 2 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(20, 22)이 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 기판(W) 상의 타겟의 이미지를 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 퓨필-평면에 대해 켤레인 평면에 어퍼처 스톱(aperture stop: 21)이 제공된다. 어퍼처 스톱(21)은, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지(DF)가 -1차 또는 +1차 빔으로부터 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서들(19 및 23)에 의해 포착된 이미지들은 프로세서 및 제어기(PU)로 출력되며, 이들의 기능은 수행되는 측정들의 특정 타입에 의존할 것이다. 본 명세서에서, '이미지'라는 용어는 넓은 의미로 사용된다는 것을 유의한다. 이러한 것으로서 주기적 구조체 피처들(예를 들어, 격자 라인들)의 이미지는 -1차 및 +1차 중 하나만이 존재하는 경우에 형성되지 않을 것이다.
도 3에 나타낸 어퍼처 플레이트(13) 및 스톱(21)의 특정 형태들은 순전히 예시들이다. 또 다른 실시예에서, 타겟들의 온-액시스(on-axis) 조명이 사용되고, 오프-액시스 어퍼처를 갖는 어퍼처 스톱이 사용되어, 실질적으로 회절된 방사선의 단 하나의 1차를 센서로 통과시킨다. 다른 실시예들에서, 1차 빔들 대신에, 또는 이에 추가하여 2차, 3차 및 더 높은 차수의 빔들(도 3에 도시되지 않음)이 측정에 사용될 수 있다.
조명을 이 상이한 타입들의 측정에 적응가능하게 만들기 위해, 어퍼처 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성되는 다수의 어퍼처 패턴들을 포함할 수 있으며, 이는 회전되어 제 자리에 원하는 패턴을 야기한다. 어퍼처 플레이트 13N 또는 13S는 한 방향(셋업에 의존하여 X 또는 Y)으로 방위지정되는 타겟의 주기적 구조체를 측정하기 위해 사용된다는 것을 유의한다. 직교 주기적 구조체의 측정을 위해서는, 90° 및 270°에 걸친 타겟의 회전이 시행될 수 있다. 상이한 어퍼처 플레이트들이 도 3c 및 도 3d에 도시된다. 도 3c는 2 개의 또 다른 타입의 오프-액시스 조명 모드를 예시한다. 도 3c의 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13E가 단지 설명을 위해 앞서 설명된 '북'에 대해 '동'으로 지정된 방향으로부터 오프-액시스 조명을 제공한다. 도 3c의 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13W가 유사하지만 '서'로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 도 3d는 2 개의 또 다른 타입의 오프-액시스 조명 모드를 예시한다. 도 3d의 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13NW가 앞서 설명된 바와 같은 '북' 및 '서'로 지정된 방향들로부터 오프-액시스 조명을 제공한다. 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13SE가 유사하지만 앞서 설명된 바와 같은 '남' 및 '동'으로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 이들의 사용, 및 장치의 많은 다른 변형예들 및 적용예들은, 예를 들어 앞서 언급된 사전 공개된 특허 출원 공개공보들에서 설명된다.
도 4는 기판 상에 형성된 예시적인 복합 메트롤로지 타겟을 도시한다. 복합 타겟은 함께 밀접하게 위치되는 4 개의 주기적 구조체들(이 경우에는 격자들)(32, 33, 34, 35)을 포함한다. 일 실시예에서, 주기적 구조체들은 메트롤로지 장치의 조명 빔에 의해 형성된 측정 스폿(31) 내에 모두 있도록 충분히 함께 밀접하게 위치된다. 그 경우, 4 개의 주기적 구조체들은 이에 따라 모두 동시에 조명되고, 동시에 센서들(19 및 23) 상에 이미징된다. 오버레이 측정에 관련된 예시에서, 주기적 구조체들(32, 33, 34, 35)은 자체로 겹쳐진(overlying) 주기적 구조체들에 의해 형성된 복합 주기적 구조체들(예를 들어, 복합 격자들)이며, 즉 주기적 구조체들은 기판(W) 상에 형성된 디바이스의 상이한 층들에 패터닝되고, 하나의 층 내의 적어도 하나의 주기적 구조체가 상이한 층 내의 적어도 하나의 주기적 구조체 위에 놓이도록 한다. 이러한 타겟은 20㎛×20㎛ 또는 16㎛×16㎛ 내의 외측 치수들을 가질 수 있다. 또한, 모든 주기적 구조체들이 특정 쌍의 층들 간의 오버레이를 측정하는 데 사용된다. 타겟이 단일 쌍보다 많은 쌍의 층들을 측정할 수 있게 하기 위해, 주기적 구조체들(32, 33, 34, 35)은 상이하게 편향(bias)된 오버레이 오프셋들을 가져, 복합 주기적 구조체들의 상이한 부분들이 형성되는 상이한 층들 간의 오버레이의 측정을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 기판 상의 타겟에 대한 주기적 구조체들이 모두 한 쌍의 층들을 측정하는 데 사용될 것이고, 기판 상의 또 다른 동일한 타겟에 대한 주기적 구조체들이 모두 또 다른 쌍의 층들을 측정하는 데 사용될 것이며, 상이한 편향이 층의 쌍들 간의 구별을 용이하게 한다.
도 4로 되돌아가면, 주기적 구조체들(32, 33, 34, 35)은 나타낸 바와 같이 입사 방사선을 X 및 Y 방향들로 회절시키도록 그 방위가 상이할 수 있다. 일 예시에서, 주기적 구조체들(32 및 34)은 X-방향 주기적 구조체들이며, 각각 +d, -d의 편향들을 갖는다. 주기적 구조체들(33 및 35)은 Y-방향 주기적 구조체들이며, 각각 오프셋들 +d 및 -d를 갖는다. 4 개의 주기적 구조체들이 예시되지만, 또 다른 실시예는 원하는 정확성을 얻기 위해 더 큰 매트릭스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 3 x 3 어레이의 9 개의 복합 주기적 구조체들이 -4d, -3d, -2d, -d, 0, +d, +2d, +3d, +4d 편향들을 가질 수 있다. 이 주기적 구조체들의 개별 이미지들이 센서(23)에 의해 포착되는 이미지에서 식별될 수 있다.
도 5는 도 3d로부터의 어퍼처 플레이트들(13NW 또는 13SE)을 이용하는 도 3의 장치에서 도 4의 타겟을 이용하여 센서(23) 상에 형성되고 센서(23)에 의해 검출될 수 있는 이미지의 일 예시를 나타낸다. 센서(19)는 상이한 개별적인 주기적 구조체들(32 내지 35)을 분해할 수 없지만, 센서(23)는 그렇게 할 수 있다. 어두운 직사각형은 센서 상의 이미지의 필드를 나타내며, 이 안에서 기판 상의 조명된 스폿(31)은 대응하는 원형 영역(41)으로 이미징된다. 이 안에서, 직사각형 영역들(42 내지 45)은 주기적 구조체들(32 내지 35)의 이미지들을 나타낸다. 주기적 구조체들이 제품 영역들 내에 위치되는 경우, 제품 피처들도 이 이미지 필드의 주변에서 보일 수 있다. 프로세서 및 제어기(PU)가 주기적 구조체들(32 내지 35)의 개별 이미지들(42 내지 45)을 식별하기 위해 패턴 인식을 이용하여 이 이미지들을 처리한다. 이 방식으로, 이미지들은 센서 프레임 내의 특정한 위치에서 매우 정밀하게 정렬되지 않아도 되며, 이는 전체적으로 측정 장치의 스루풋을 크게 개선한다.
일단 주기적 구조체들의 개별 이미지들이 식별되면, 그 개별적인 이미지들의 세기들은 예를 들어 식별된 영역들 내의 선택된 픽셀 세기 값들을 합산하거나 평균함으로써 측정될 수 있다. 이미지들의 세기들 및/또는 다른 속성들이 서로 비교될 수 있다. 이 결과들은 리소그래피 공정의 상이한 파라미터들을 측정하도록 조합될 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 파라미터의 일 예시이다.
도 10은 예시적인 검사 장치(예를 들어, 스케터로미터)를 도시한다. 이는 기판(W) 상으로 방사선을 투영하는 광대역(백색 광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 전향(redirect)된 방사선은, 예를 들어 좌측 하부의 그래프에 나타낸 바와 같은 정반사된 방사선(specular reflected radiation)의 스펙트럼(10)(파장의 함수로서 세기)을 측정하는 분광계 검출기(spectrometer detector: 4)로 통과된다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 야기하는 프로파일 또는 구조체가, 예를 들어 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 및 비-선형 회귀(non-linear regression)에 의해, 또는 도 10의 우측 하단에 나타낸 바와 같은 시뮬레이션된 스펙트럼들의 라이브러리와 비교함으로써, 프로세서(PU)에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 재구성을 위해 구조체의 일반적인 형태가 알려지며, 구조체가 만들어진 공정의 정보로부터 일부 변수들이 가정되어, 측정된 데이터로부터 결정될 구조체의 몇몇 파라미터들만이 남게 된다. 이러한 검사 장치는 수직-입사(normal-incidence) 검사 장치 또는 경사-입사(oblique-incidence) 검사 장치로서 구성될 수 있다.
사용될 수 있는 또 다른 검사 장치가 도 11에 도시된다. 이 디바이스에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(120)을 이용하여 평행하게 되고(collimate), 간섭 필터(interference filter: 130) 및 편광기(polarizer: 170)를 통해 투과되며, 부분 반사면(partially reflecting surface: 160)에 의해 반사되고, 바람직하게는 적어도 0.9 또는 적어도 0.95인 높은 개구수(NA)를 갖는 대물렌즈(150)를 통해 기판(W) 상의 스폿(S)으로 포커스된다. (물과 같은 비교적 높은 굴절률의 유체를 이용하는) 침지 검사 장치는 심지어 1이 넘는 개구수를 가질 수도 있다.
리소그래피 장치(LA)에서와 같이, 측정 작업들 동안 기판(W)을 유지하기 위해 1 이상의 기판 테이블이 제공될 수 있다. 기판 테이블들은 도 1의 기판 테이블(WT)의 형태와 유사하거나 동일할 수 있다. 검사 장치가 리소그래피 장치와 통합되는 일 예시에서, 이들은 심지어 동일한 기판 테이블일 수 있다. 개략 및 미세 위치설정기들이 측정 광학 시스템에 관하여 기판을 정확히 위치시키도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 관심 타겟의 위치를 획득하기 위해, 및 이를 대물렌즈(150) 아래의 위치로 가져오기 위해 다양한 센서들 및 액추에이터들이 제공된다. 통상적으로, 기판(W)에 걸친 상이한 위치들에서 타겟들에 대해 많은 측정이 수행될 것이다. 기판 지지체는 상이한 타겟들을 획득하기 위해 X 및 Y 방향들로, 및 광학 시스템의 포커스에 대한 타겟의 원하는 위치를 얻기 위해 Z 방향으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 실제로는 광학 시스템이 (통상적으로는 X 및 Y 방향들에서, 하지만 아마도 Z 방향에서도) 실질적으로 정지 상태로 유지될 수 있고 기판만이 이동하는 경우에, 대물렌즈가 기판에 대해 상이한 위치들로 옮겨지고 있는 것처럼 작동들을 생각하고 설명하는 것이 편리하다. 기판 및 광학 시스템의 상대 위치가 올바르다면, 원칙적으로 현실에서 이들 중 어느 것이 이동하고 있는지, 또는 둘 다 이동하고 있는지, 또는 광학 시스템의 일부의 조합이 (예를 들어, Z 및/또는 기울기 방향에서) 이동하고 광학 시스템의 나머지는 정지상태이며, 기판이 (예를 들어, X 및 Y 방향들에서, 하지만 선택적으로 Z 및/또는 기울기 방향에서도) 이동하고 있는지는 중요하지 않다.
그 후, 기판(W)에 의해 전향된 방사선은 스펙트럼이 검출되게 하기 위해서, 부분 반사면(160)을 통해 검출기(180)로 전달된다. 검출기(180)는 배면-투영된 초점면(110) 내에[즉, 렌즈 시스템(150)의 초점 길이에] 위치될 수 있으며, 또는 평면(110)이 보조 광학기(도시되지 않음)를 이용하여 검출기(180) 상에 재-이미징(re-image)될 수 있다. 검출기는 기판 타겟(30)의 2-차원 각도 산란 스펙트럼이 측정될 수 있도록 2-차원 검출기일 수 있다. 검출기(180)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서들의 어레이일 수 있으며, 예를 들어 프레임당 40 밀리초(millisecond)의 통합 시간(integration time)을 사용할 수 있다.
예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 기준 빔이 사용될 수 있다. 이를 위해, 방사선 빔이 부분 반사면(160)에 입사하는 경우, 그 일부분이 부분 반사면(160)을 통해 투과되어 기준 빔으로서 기준 거울(140)을 향한다. 그 후, 기준 빔은 동일한 검출기(180)의 상이한 부분 상으로, 또는 대안적으로 상이한 검출기(도시되지 않음) 상으로 투영된다.
가령 405 내지 790 nm의 범위, 또는 200 내지 300 nm와 같이 훨씬 낮은 범위에서 관심 파장을 선택하기 위해, 1 이상의 간섭 필터(130)가 이용될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터들의 일 세트를 포함하기보다는 튜닝가능(tunable)할 수 있다. 간섭 필터 대신에, 격자가 사용될 수 있다. 타겟에 대한 방사선의 입사 각도의 범위를 제어하기 위해 조명 경로에 어퍼처 스톱 또는 공간 광 변조기(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.
검출기(180)는 단파장(또는 협파장 범위)에서의 전향된 방사선의 세기, 다수 파장들에서의 별도 세기, 또는 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수 있다. 또한, 검출기는 횡자기(transverse magnetic)- 및 횡전기(transverse electric)-편광 방사선의 세기, 및/또는 횡자기- 및 횡전기-편광 방사선 간의 위상차를 별도로 측정할 수 있다.
기판(W) 상의 타겟(30)은 현상 이후에 바아들이 솔리드 레지스트 라인들로 형성되도록 프린트되는 1-D 격자일 수 있다. 타겟(30)은 현상 이후에 격자가 레지스트에서 솔리드 레지스트 필라들 또는 비아들로 형성되도록 프린트되는 2-D 격자일 수 있다. 바아, 필라 또는 비아는 기판 안으로, 또는 기판 상에(예를 들어, 기판 상의 1 이상의 층 안으로) 에칭될 수 있다. (예를 들어, 바아, 필라 또는 비아의) 패턴은 패터닝 공정에서의 처리의 변화[예를 들어, 리소그래피 투영 장치(특히, 투영 시스템(PS))의 광학 수차, 포커스 변화, 도즈 변화 등]에 민감하며, 프린트된 격자의 변동에서 드러날 것이다. 따라서, 프린트된 격자의 측정된 데이터가 격자를 재구성하는 데 사용된다. 프린팅 단계 및/또는 다른 검사 공정들의 정보로부터, 라인 폭 및/또는 형상과 같은 1-D 격자의 1 이상의 파라미터, 또는 필라 또는 비아 폭 또는 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 1 이상의 파라미터가 프로세서(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.
재구성에 의한 파라미터의 측정 이외에, 각도 분해 스케터로메트리(angle resolved scatterometry)가 제품 및/또는 레지스트 패턴들 내의 피처들의 비대칭 측정에 유용하다. 비대칭 측정의 특정 적용은 오버레이의 측정을 위한 것이며, 이때 타겟(30)은 서로 중첩된 주기적 피처들의 일 세트를 포함한다. 도 10 또는 도 11의 기구를 이용하는 비대칭 측정의 개념들이, 예를 들어 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 출원 공개공보 US2006-066855에서 설명된다. 간단히 말하면, 타겟의 회절 스펙트럼에서의 회절 차수들의 위치들은 타겟의 주기성에 의해서만 결정되는 한편, 회절 스펙트럼에서의 비대칭이 타겟을 구성하는 개별적인 피처들에서의 비대칭을 나타낸다. 검출기(180)가 이미지 센서일 수 있는 도 11의 기구에서, 회절 차수들에서의 이러한 비대칭은 검출기(180)에 의해 기록되는 퓨필 이미지에서의 비대칭으로서 직접 나타난다. 이 비대칭이 유닛(PU)에서의 디지털 이미지 처리에 의해 측정되고, 오버레이의 알려진 값들에 대해 캘리브레이션될 수 있다.
도 12는 통상적인 타겟(30)의 평면도, 및 도 11의 장치에서의 조명 스폿(S)의 크기를 예시한다. 주위 구조체들로부터 간섭이 없는 회절 스펙트럼을 얻기 위해, 일 실시예에서 타겟(30)은 조명 스폿(S)의 폭(예를 들어, 직경)보다 큰 주기적 구조체(예를 들어, 격자)이다. 스폿(S)의 폭은 타겟의 폭과 길이보다 작을 수 있다. 다시 말하면, 타겟은 조명에 의해 '언더필링'되고, 회절 신호는 본질적으로 타겟 자체 외부의 제품 피처들 등으로부터의 여하한의 신호들로부터 자유롭다. 조명 구성부(2, 120, 130, 170)는 대물렌즈(150)의 후초점면(back focal plane)에 걸쳐 균일한 세기의 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 조명 경로에 어퍼처를 포함함으로써, 조명이 온액시스 또는 오프액시스 방향들로 제한될 수 있다.
도 13은 메트롤로지를 이용하여 얻어지는 측정 데이터에 기초한 타겟 패턴(30')의 1 이상의 관심 변수의 값의 결정의 예시적인 공정을 개략적으로 도시한다. 검출기(180)에 의해 검출된 방사선이 타겟(30')에 대한 측정된 방사선 분포(108)를 제공한다.
주어진 타겟(30')에 대해, 예를 들어 수치적 맥스웰 솔버(numerical Maxwell solver: 210)를 이용하여 파라미터화된 모델(206)로부터 방사선 분포(208)가 연산/시뮬레이션될 수 있다. 파라미터화된 모델(206)은 타겟을 구성하고 이와 연계되는 다양한 재료들의 예시적인 층들을 나타낸다. 파라미터화된 모델(206)은, 변동되고 도출될 수 있는 고려 중인 타겟의 부분의 피처들 및 층들에 대한 변수들 중 1 이상을 포함할 수 있다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 변수들 중 1 이상은 1 이상의 층의 두께(t), 1 이상의 피처의 폭(w)(예를 들어, CD), 1 이상의 피처의 높이(h), 및/또는 1 이상의 피처의 측벽 각도(α)를 포함할 수 있다. 도시되지는 않지만, 변수들 중 1 이상은 층들 중 1 이상의 굴절률[예를 들어, 실수(real) 또는 복소(complex) 굴절률, 굴절률 텐서(tensor) 등], 1 이상의 층의 흡광 계수, 1 이상의 층의 흡수, 현상 시 레지스트 손실, 1 이상의 피처의 푸팅(footing), 및/또는 1 이상의 피처의 라인 에지 거칠기를 더 포함할 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 변수들의 초기 값들은 측정되고 있는 타겟에 대해 기대되는 것들일 수 있다. 그 후, 측정된 방사선 분포(108)는 212에서 연산된 방사선 분포(208)와 비교되어, 둘 사이의 차이를 결정한다. 차이가 존재하는 경우, 파라미터화된 모델(206)의 변수들 중 1 이상의 값들은 변동될 수 있고, 측정된 방사선 분포(108)와 연산된 방사선 분포(208) 사이에 충분한 매칭이 존재할 때까지 새로운 연산된 방사선 분포(208)가 계산되고 측정된 방사선 분포(108)와 비교된다. 그 시점에, 파라미터화된 모델(206)의 변수들의 값들은 실제 타겟(30')의 지오메트리의 우수한 또는 최적 매칭을 제공한다. 일 실시예에서, 측정된 방사선 분포(108)와 연산된 방사선 분포(208) 사이의 차이가 공차 임계치 내에 있는 경우에 충분한 매칭이 존재한다.
타겟의 측정 정확성 및/또는 감도는 타겟 상에 제공되는 방사선 빔의 1 이상의 속성, 예를 들어 방사선 빔의 파장, 방사선 빔의 편광, 및/또는 방사선 빔의 세기 분포(즉, 각도 또는 공간 세기 분포)에 대해 변동할 수 있다. 일 실시예에서, 방사선 빔의 파장 범위는 일정 범위로부터 선택되는(예를 들어, 약 400 nm 내지 900 nm의 범위로부터 선택되는) 1 이상의 파장에 제한된다. 또한, 방사선 빔의 상이한 편광들의 선택이 제공될 수 있고, 예를 들어 복수의 상이한 어퍼처들을 이용하여 다양한 조명 형상들이 제공될 수 있다.
적어도 하나의 패터닝 단계(예를 들어, 광학 리소그래피 단계)를 포함하는 패터닝 공정(예를 들어, 디바이스 제조 공정)을 모니터링하기 위해, 패터닝된 기판이 검사되고 패터닝된 기판의 1 이상의 파라미터가 측정된다. 1 이상의 파라미터는, 예를 들어 패터닝된 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 연속 층들 간의 오버레이 오차, 예를 들어 패터닝된 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 피처들의 임계 치수(CD)(예를 들어, 임계 선폭), 광학 리소그래피 단계의 포커스 또는 포커스 오차, 광학 리소그래피 단계의 도즈 또는 도즈 오차, 광학 리소그래피 단계의 광학 수차들 등을 포함할 수 있다. 이 측정은 제품 기판(product substrate) 자체의 타겟 및/또는 기판 상에 제공되는 지정된 메트롤로지 타겟에서 수행될 수 있다. 패터닝 공정 시 형성된 구조체들의 측정을 수행하기 위해, 스캐닝 전자 현미경, 이미지-기반 측정 또는 검사 툴들 및/또는 다양한 특수 툴들의 사용을 포함하는 다양한 기술들이 존재한다. 앞서 설명된 바와 같이, 고속 및 비-침습(non-invasive) 형태의 특수 메트롤로지 및/또는 검사 툴이 있으며, 여기서 기판 표면의 타겟 상으로 방사선 빔이 지향되고 산란된(회절된/반사된) 빔의 속성들이 측정된다. 빔이 기판에 의해 산란된 전후에 상기 빔의 1 이상의 속성을 비교함으로써, 기판의 1 이상의 속성이 결정될 수 있다. 이는 회절-기반 메트롤로지 또는 검사라고 칭해질 수 있다. 이 회절-기반 메트롤로지 또는 검사의 이러한 일 적용예는 주기적 타겟 내에서의 피처 비대칭의 측정이다. 이는 예를 들어 오버레이 오차의 척도로서 사용될 수 있으며, 다른 적용들도 알려져 있다. 예를 들어, 비대칭은 회절 스펙트럼의 반대 부분들을 비교함으로써(예를 들어, 주기적 격자의 회절 스펙트럼에서 -1차 및 +1차를 비교함으로써) 측정될 수 있다. 이는, 예를 들어 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 출원 공개공보 US2006-066855에 설명된 바와 같이 간단히 행해질 수 있다.
패터닝 공정을 가능하게 하는 중요한 측면들은 공정 자체를 개발하고, 모니터링 및 제어를 위해 이를 설정한 후, 실제로 공정 자체를 모니터링 및 제어하는 것을 포함한다. 패터닝 디바이스 패턴(들), 레지스트 타입(들), 리소그래피-후 공정 단계들(예컨대, 현상, 에칭 등) 등과 같은 패터닝 공정의 기본 구성을 가정하여, 기판 상으로 패턴을 전사하는 패터닝 공정에서의 장치를 설정하고, 공정을 모니터링하도록 1 이상의 메트롤로지 타겟을 개발하며, 메트롤로지 타겟들을 측정하도록 메트롤로지 공정을 설정한 후, 측정들에 기초하여 공정을 모니터링 및/또는 제어하는 공정을 구현하는 것이 바람직하다.
에칭 툴의 성능이 블랭킷 필름 테스트 기판(blanket film test substrate)을 사용하여 모니터링될 수 있다. 블랭킷 필름 테스트 기판은 평평하고 매끄럽고 비-패터닝된 에칭가능한 층이 제공되어 있는 기판 층[예를 들어, 베어 실리콘 웨이퍼(bare silicon wafer)]을 포함한다. 블랭킷 필름 테스트 기판의 에칭가능한 층은 에칭 툴에 의해 에칭되어 에칭 툴의 벌크 에칭률을 결정하고, 구체적으로는 소정 시간 주기에 걸친 에칭 툴에 의한 에칭으로 인한 에칭가능한 층의 두께 변화가 평가되어 에칭률에 도달한다. 따라서, 에칭 툴은 결정된 벌크 에칭률에 기초하여 조정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 에칭 툴의 에칭률에 추가하여 또는 대안적으로 모니터 기판으로부터 결정된 특성에 기초하여 에칭 툴을 모니터링 및/또는 제어하는 모니터링 및/또는 제어 시스템이 제공된다.
일 실시예에서, 패터닝된 모니터 기판을 사용하여 리소그래피 툴의 상류 또는 하류의 공정 툴(예를 들어, 에칭 툴)의 성능을 모니터링 및/또는 제어하는 모니터링 및/또는 제어 시스템이 제공된다. 앞서 설명된 블랭킷 필름 테스트 기판은 패턴을 갖지 않기 때문에 이러한 공정 툴을 정확하게 모니터링 및/또는 제어하지 않을 수 있다.
도 6을 참조하면, 예시적인 공정 장치 베이스라이너 시스템(600)이 예시적인 제조 환경에서 개략적으로 도시되어 있다. 제조 환경은 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620), 리소그래피-후 공정 툴(630), 및 메트롤로지 장치(640)를 포함한다. 일 실시예에서, 리소그래피-전 공정 툴(610)은 트랙(예컨대, 트랙의 레지스트 도포 구성요소), 증착 툴 등을 포함한다. 일 실시예에서, 리소그래피-후 공정 툴(630)은 트랙(예컨대, 트랙의 현상 구성요소 및/또는 트랙의 베이크 플레이트 구성요소), 에칭 툴, 증착 툴 등을 포함한다. 증착 툴은 화학 기상 증착(CVD) 및/또는 물리 기상 증착(PVD) 툴일 수 있다. 에칭 툴은 ALE(atomic layer etch) 툴일 수 있다.
이해하는 바와 같이, 제조 환경은 도시된 장치를 모두 가질 필요는 없다. 또한, 장치들 중 1 이상이 하나로 조합될 수 있다. 예를 들어, 메트롤로지 장치(640)는 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)의 일부일 수 있다.
공정 장치 베이스라이너 시스템(600)은 소프트웨어 어플리케이션(650)을 포함한다. 일 실시예에서, 공정 장치 베이스라이너 시스템(600)은 기존 메트롤로지 장치(640)를 사용할 수 있거나, 메트롤로지 장치(640)를 포함한다. 예를 들어, 공정 장치 베이스라이너 시스템(600)이 메트롤로지 장치(640)를 포함하는 경우, 소프트웨어 어플리케이션(650)에 [예를 들어, 메트롤로지 장치(640)와 연계된 컴퓨터에서] 메트롤로지 장치(640)가 제공될 수있다. 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620), 리소그래피-후 공정 툴(630), 및/또는 메트롤로지 장치(640)로부터 선택되는 1 이상이 소프트웨어 어플리케이션(650)과 통신하여, 적용가능한 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620), 리소그래피-후 공정 툴(630), 및/또는 메트롤로지 장치(640)의 결과들, 디자인들, 데이터 등이 동시에 또는 상이한 시간에 소프트웨어 어플리케이션(650)에 의해 저장되고 분석될 수 있도록 한다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 공정 장치 베이스라이너 시스템(600)과 함께 사용하기 위한 모니터 기판(605, 615, 635)의 일 실시예가 측단면도로 도시되어 있다. 평면에서, 모니터 기판은 종래의 기판(예를 들어, 원형 디스크 형상)과 동일한 형상을 가질 수 있으며, 종래의 기판과 유사한 가로방향(cross-wise) 치수(예를 들어, 약 200 mm, 약 300 mm 또는 약 450 mm)를 가질 수 있다. 도 7a에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 모니터 기판(605)은 기판 층(705)(예를 들어, 베어 실리콘 층)을 포함한다. 또한, 도 7b에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 모니터 기판(615)은 기판 층(705) 및 기판 층(705) 상의 에칭가능한 층(710)(예를 들어, 증착 층)을 포함한다. 에칭가능한 층(710)은 1 이상의 적절한 재료, 예를 들어 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등의 층일 수 있다. 일 실시예에서, 리소그래피-전 공정 툴(610)은 에칭가능한 층을 1 이상의 모니터 기판(605)의 기판 층(705)에, 예를 들어 복수의 기판 층들 각각에 적용하여 모니터 기판(615)들의 그룹을 형성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 에칭가능한 층(710)을 제공하기 위한 리소그래피-전 공정 툴(610)은, 예를 들어 원자층 증착(ALD), 화학 기상 증착(CVD) 또는 물리 기상 증착(PVD)에 의해 에칭가능한 층(710)으로서 증착 층을 적용하는 증착 툴이다.
도 7c에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 레지스트 층(715)(예를 들어, 포토레지스트)이 모니터 기판(615)의 에칭가능한 층(710) 상에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 리소그래피-전 공정 툴(610)은 1 이상의 모니터 기판(605)의 기판 층(705)에, 예를 들어 복수의 에칭가능한 층들 각각에 레지스트 층(715)을 적용하여 모니터 기판들(615)의 그룹을 형성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 레지스트 층(715)을 제공하기 위한 리소그래피-전 공정 툴(610)은 트랙의 레지스트 코팅 구성요소이다.
도 7d를 참조하면, 모니터 기판(635)은 기판 층(705)(예를 들어, 베어 실리콘 층) 및 에칭가능한 층(710)을 포함한다. 또한, 모니터 기판(635)은 1 이상의 패터닝 구역(720, 730)을 포함한다. 일 실시예에서, 모니터 기판(635)은 레지스트 층(715)을 포함하고, 레지스트 층(715)은 1 이상의 패터닝 구역(720, 730)을 포함한다. 1 이상의 패터닝 구역(720, 730)이 레지스트 층(715)에 제공되는 방식의 일 실시예가 아래에서 설명된다. 일 실시예에서, 에칭가능한 층(710)은 그 안에 1 이상의 패터닝 구역(720, 730)을 포함한다. 예를 들어, 패터닝 디바이스(625)를 사용하여 레지스트를 패터닝하고 패터닝된 레지스트를 사용하여 에칭가능한 층(710) 내로 1 이상의 패터닝 구역(720, 730)을 에칭함으로써 1 이상의 패터닝 구역(720, 730)이 제공될 수 있다.
선택적으로, 레지스트 층(715)은 아래의 에칭가능한 층(710)의 블랭크 구역이 노출되도록, 예를 들어 0의 두께를 갖는 구역(725)을 포함한다. 구역(725)은 에칭가능한 층의 에칭 동안 에칭 툴의 벌크 에칭률이 결정될 수 있게 하도록 기판 층의 신장 방향(direction of elongation)과 평행한 치수에서 충분한 크기를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 구역(725)은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 5 미크론의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 구역(725)은 기판 층(705)의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 구역(725)은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 10 mm의 치수를 갖는다. 구역(725) 및/또는 에칭률 측정에 대한 더 상세한 설명이 아래에서 더 상세히 논의될 것이다. 도 7d의 실시예에 나타낸 바와 같이, 레지스트 층(715)은 그 사이에 구역(725)을 갖는 2 개의 패터닝된 구역들(720, 730)을 포함한다. 하지만, 구역(725)은 2 개의 패터닝된 구역들(720, 730) 사이에 있을 필요는 없다. 또한, 패터닝된 구역들(720, 730)은 모니터 기판(635)의 중심 주위에 위치될 수 있으며; 패터닝된 구역들(720, 730)은 중심 주위에서 연속적으로 연장될 필요는 없다.
패터닝된 구역들(720, 730) 각각은 앞서 설명된 바와 같이 패터닝 디바이스(625)로부터 전사된 1 이상의 패턴을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 1 이상의 패턴은 주기적 구조체(예를 들어, 격자)를 포함한다. 일 실시예에서, 1 이상의 패턴은 기능 디바이스에 대응하는 피처들을 포함한다. 일 실시예에서, 1 이상의 패턴은 기능 디바이스 패터닝에 대한 측정들에 사용되는 메트롤로지 타겟에 대응하는 피처들을 포함한다.
일 실시예에서, 1 이상의 패턴은 기능 디바이스 CD와 관련된 CD를 갖는 임계 패턴들이며, 예를 들어 10 nm 노드에 대해 10 nm이다. 일 실시예에서, 1 이상의 패턴은 상이한 피치들을 포함한다. 예를 들어, 조밀한 피치 및 희박한 피치가 있다. 따라서, 일 실시예에서, 조밀한 피치와 희박한 피치 사이의 CD의 차이가 모니터링된다[때로는 등밀도 편향(iso-dense bias)이라고 함]. 일 실시예에서, 리소-에칭 편향(litho-etch bias)이 모니터링된다. 리소-에칭 편향은 현상후 CD와 에칭후 CD 간의 차이이다. 일 실시예에서, 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 피처들의 폭들, 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 인접한 피처들 간의 간격, 및/또는 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 피치는 수 나노미터 내지 수백 나노미터의 범위에 있을 수 있다.
일 실시예에서, 1 이상의 패턴은 기능 디바이스 패터닝에 대한 측정들에 사용되는 오버레이 또는 정렬 메트롤로지 타겟(예를 들어, 격자와 같은 주기적 구조체)이거나, 이와 관련된다. 일 실시예에서, 하나 또는 피처들의 배치가 모니터링된다. 일 실시예에서, 측벽 비대칭(예를 들어, 피처의 일 측벽의 각도와 피처의 또 다른 측벽의 각도 간의 차이)이 모니터링된다. 이 메트롤로지 타겟들은 통상적으로 기능 디바이스 타입 패턴들보다 큰 CD 및 피치를 갖는다. 일 실시예에서, 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 피처들의 폭들, 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 인접한 피처들 간의 간격, 및/또는 패터닝된 구역들(720,730) 내의 패턴의 피치는 수백 나노미터 내지 수십 미크론의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, (예를 들어, 미크론 범위의) 넓은 CD가 기능 디바이스 패턴 피처들의 치수와 유사한 치수로 세분화될 수 있다.
레지스트 층(715)은 여하한의 수 및/또는 크기의 패터닝된 구역들(하지만 적어도 하나)을 가질 수 있다. 예를 들어, 레지스트 층(715)은 하나의 패터닝된 구역, 2 개의 패터닝된 구역들, 3 개의 패터닝된 구역들 등을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 패터닝된 구역들의 수 및/또는 크기는 구역(725)이 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하는 충분한 크기를 갖도록 제약된다.
일 실시예에서, 리소그래피 시스템(620)은 1 이상의 모니터 기판(615) 상에 도포된 레지스트 층(715)에 1 이상의 패턴을 생성하여, 1 이상의 패터닝된 모니터 기판(635)[예를 들어, 패터닝된 모니터 기판(635)의 그룹]을 형성하도록 구성된다. 리소그래피 시스템(620)은 도 1과 관련하여 설명된 바와 같은 광학 리소그래피 장치, 나노임프린트 리소그래피 툴 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 시스템(620)의 광학 리소그래피 장치는 패터닝 디바이스(625)로부터 1 이상의 모니터 기판(615) 상의 레지스트 층(715)으로 패턴을 전사하도록 1 이상의 모니터 기판(615)의 레지스트 층(715)을 노광하여, 예를 들어 복수의 패터닝된 모니터 기판들(635)을 생성할 수 있다. 패터닝 디바이스(625)는 기판(615) 상에 기능 디바이스의 패턴을 생성하거나, 메트롤로지만을 위한 패턴 디자인을 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 패터닝 디바이스(625)는 라인-앤드-스페이스 격자(line-and-space grating)과 같은 주기적 구조체를 생성하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 리소그래피 시스템(620)에 의한 패터닝 이후, 리소그래피-후 공정 툴(630)은 레지스트의 부분들을 현상(즉, 제거)하여 기판(635)의 레지스트(715)에 1 이상의 후퇴부(recess)를 포함하는 패턴을 형성하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 트랙 형태의 리소그래피-후 공정 툴(630)은 리소그래피 시스템(620)의 패턴 전사 이후에 레지스트를 현상하는 데 사용된다.
일 실시예에서, 리소그래피 시스템(620)은 1 이상의 패터닝 구역(720, 730)을 갖는 모니터 기판(635)을 사용하여 앞서 설명된 바와 같은 리소그래피 베이스라이너에 의해 모니터링 및/또는 제어된다. 예를 들어, 패터닝된 기판(635)의 1 이상의 특성(예를 들어, 임계 치수)이 측정될 수 있다. 1 이상의 특성의 측정된 값이 1 이상의 특성의 타겟 값으로부터 변동하는(예를 들어, 임계치 범위의 밖에 있는) 경우, 리소그래피 베이스라이너는 리소그래피 시스템(620)의 1 이상의 변수(예를 들어, 도즈, 포커스 등)를 조정할 수 있다. 이 방식으로, 리소그래피 시스템(620)은 작동의 베이스라인으로부터의 드리프트에 대해 모니터링 및/또는 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 1 이상의 패터닝 구역(720, 730)을 갖는 모니터 기판(635)은 공정 장치 베이스라이너 시스템(600)에 따라 리소그래피-전 공정 툴(610) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)에 의해 처리된다. 일 실시예에서, 리소그래피-전 공정 툴(610) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)은 패터닝된 모니터 기판들(635) 각각을 처리하여, 처리된 모니터 기판들(645)의 그룹을 형성하도록 구성된다.
일 실시예에서, 모니터 기판(635)은 리소그래피-후 공정 툴(630)에 의해 처리된다. 일 실시예에서, 리소그래피-후 툴(630)은 패터닝된 기판(635)의 에칭가능한 층(710)을 에칭하고 이에 따라 에칭가능한 층(710)의 1 이상의 패턴을 에칭가능한 층(710)으로 더 전사하거나, 레지스트 층(715) 내의 1 이상의 패턴을 에칭가능한 층(710)에 전사하여, 처리된 기판(645)을 형성하도록 구성되는 에칭 툴을 포함한다.
도 7e는 에칭 후 처리된 기판(645)의 측단면도를 개략적으로 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 레지스트 층(715)이 적어도 부분적으로 에칭에 저항하기 때문에, 레지스트 층(715)에 의해 덮이지 않은 에칭가능한 층(710)의 일부분[특히, 레지스트 층(715)의 패터닝된 구역들(720, 730)]이 에칭된다.
일 실시예에서, 패터닝되지 않은 블랭크 구역(745)이 에칭가능한 층(710)에 형성된다. 블랭크 구역(745)은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 레지스트 층(715)의 구역(725)과 유사한 치수를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 에칭가능한 층(710) 내의 블랭크 구역(745)은 에칭 툴의 벌크 에칭률이 측정될 수 있게 하도록 충분한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 에칭가능한 층(710)의 블랭크 구역(745)은 기판 층(705)의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 5 미크론의 치수를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 에칭가능한 층(710)의 블랭크 구역(745)은 기판 층(705)의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 mm의 치수를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 기판 층(705)의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 10 mm의 치수를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 메트롤로지 장치(640)는 에칭가능한 층(710)에서 블랭크 구역(745)의 두께를 모니터링하도록 구성될 수 있으며; 일 실시예에서, 에칭 툴은 에칭률를 도출하기 위해 에칭가능한 층(710) 내의 블랭크 구역(745)의 두께(735)를 모니터링하도록 구성되는 메트롤로지 모듈을 포함한다. 에칭률에 도달하기 위해, 블랭크 구역(745)의 제 1 두께가 에칭가능한 층(710)의 에칭 공정에 앞서 또는 그 동안 제 1 시간에 측정된다. 블랭크 구역(745)의 제 2 두께가 에칭가능한 층(710)의 에칭 공정 동안 또는 그 이후 제 2 시간에 측정된다. 에칭 툴의 에칭률은 에칭가능한 층(710)이 에칭 툴에 의해 처리되고 있는 동안의 제 1 시간과 제 2 시간 간의 시간 길이로 제 1 두께와 제 2 두께 간의 차이를 나눔으로써 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 에칭가능한 층의 블랭크 구역(745)은 0의 에칭-후 두께를 가질 수 있다. 하지만, 다른 실시예들에서, 에칭가능한 층은 여전히 잔여 두께를 가질 수 있으며, 이는 도 7e 내지 7g에 나타낸 실시예들의 경우이다. 도 7f에 나타낸 바와 같이, 필요한 경우, 레지스트 층(715)은 처리된 기판(645)으로부터 제거된다.
도 7f를 참조하면, 에칭이 완료된 후에, 처리된 모니터 기판(645)은 단지 기판 층(705) 및 에칭가능한 층(710)을 포함한다. 에칭가능한 층(710)은 1 이상의 패터닝된 구역(740, 750)을 포함한다. 일 실시예에서, 에칭가능한 층(710)은 블랭크 구역(745)을 포함한다. 1 이상의 패터닝된 구역(720, 730)과 유사하게, 에칭가능한 층(710)은 임의의 수의 패터닝된 구역(740, 750)을 가질 수 있다. 예를 들어, 에칭가능한 층(710)은 하나의 패터닝된 구역, 3 개의 패터닝된 구역들, 5 개의 패터닝된 구역들, 8 개의 패터닝된 구역들 등을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 패터닝된 구역들(740, 750)의 수 및/또는 크기는 블랭크 구역(745)이 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하는 충분한 크기를 갖도록 제약된다. 패터닝된 구역들(740, 750) 각각은 패터닝된 기판(635)의 패터닝된 구역들(720, 730)로부터 전사된 1 이상의 패턴일 수 있다. 1 이상의 패턴은 메트롤로지 장치(640)에 의해 측정되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 기능 디바이스와 같은 패턴들에 대해, 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 피처들의 폭들, 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 인접한 피처들 간의 간격, 및/또는 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 피치는 수 나노미터 내지 수백 나노미터의 범위에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 메트롤로지 타겟과 같은 패턴들에 대해, 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 피처들의 폭들, 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 인접한 피처들 간의 간격, 및/또는 패터닝된 구역들(720, 730) 내의 패턴의 피치는 수백 나노미터 내지 수십 미크론의 범위에 있을 수 있다.
도 7g에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 메트롤로지 장치(640)는 처리된 기판(645)의 적어도 하나의 특성을 평가하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 메트롤로지 장치(640)는 처리된 기판(645)의 패터닝된 구역(740, 750)의 적어도 하나의 특성을 평가하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 특성은: 임계 치수, 오버레이, 측벽 각도(즉, 패턴 피처의 측벽의 각도), 저면 경사(즉, 패턴에서의 갭의 저면의 경사), 패턴 피처 높이, 층 두께, (예를 들어, 2 개의 직교 방향으로의) 패턴 시프트, 기하학적 비대칭(예를 들어, 피처에 대한 측벽 각도들의 차이), 및/또는 패터닝된 구역(740) 및/또는 패터닝된 구역(750) 내의 적어도 하나의 패턴의 1 이상의 다른 기하학적 파라미터들로부터 선택되는 1 이상을 포함한다. 앞서 명시된 바와 같이, 격자의 패턴은 1 이상의 비-리소그래피 공정(예를 들어, 증착, 에칭, 평탄화 등)에 민감하며, 이러한 특성의 존재는 프린트된 격자의 변동에서 드러날 것이다. 따라서, 적어도 하나의 특성은 필름 두께 균일성, 에칭률 균일성, 에칭 경사 각도 균일성, 및/또는 평탄화 디싱일 수 있다.
일 실시예에서, 메트롤로지 장치(640)는 특성을 측정할 수 있는 광학(예를 들어, 회절-기반) 메트롤로지 툴일 수 있다. 몇몇 예시들에서, 에칭가능한 층(710)은 기판 전체에 걸쳐 복수의 패터닝된 구역들(예를 들어, 동일한 패터닝된 구역들)을 포함할 수 있다. 따라서, 메트롤로지 장치(640)는 처리된 기판(645)에 걸쳐 복수의 패터닝된 구역들의 특성을 측정할 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 처리된 기판(645)에 걸친 적어도 하나의 특성의 공간 분포가 결정된다. 일 실시예에서, 메트롤로지 장치(640)는 표면의 위치, 예를 들어 처리된 기판(645)의 표면의 높이 및/또는 회전 위치를 측정하는 레벨 센서이다.
소프트웨어 어플리케이션(650)은 메트롤로지 장치(640)로부터의 측정 데이터(예를 들어, 임계 치수, 오버레이, 측벽 각도, 저면 기울기, 패턴 시프트, 기하학적 비대칭 등)를 사용하여 수정 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 어플리케이션(650)은 메트롤로지 장치(640)에 의해 측정된 적어도 하나의 특성의 측정된 값이 (공차 범위를 포함할 수 있는) 적어도 하나의 특성의 타겟 값을 충족시키는지를 결정하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 소프트웨어 어플리케이션(650)은 메트롤로지 장치(640)에 의해 측정된 적어도 하나의 특성의 측정된 값과 적어도 하나의 특성의 타겟 값 간의 편차(예를 들어, 차이)를 결정한다. 일 실시예에서, 편차는 임계 치수 오차, 오버레이 오차, 측벽 각도 오차, 저면 경사 오차, 패턴 시프트 오차 등일 수 있다. 일 실시예에서, 소프트웨어 어플리케이션(650)은 메트롤로지 장치(640)에 의해 측정된 적어도 하나의 특성의 측정된 값이 처리된 기판(645)에 걸친 적어도 하나의 특성의 타겟 값을 충족시키는지의 공간 분포를 결정한다.
단계(830)에서, 메트롤로지 장치(640)에 의해 측정된 적어도 하나의 특성의 측정된 값이 (공차 범위를 포함할 수 있는) 적어도 하나의 특성의 타겟 값을 충족시키지 않는다는 결정에 응답하여 조치가 취해질 수 있다. 일 실시예에서, 소프트웨어 어플리케이션(650)은 이러한 결정을 사용자에게 알릴 수 있다. 일 실시예에서, 소프트웨어 어플리케이션(650)은 예를 들어 메트롤로지 장치(640)에 의해 측정된 적어도 하나의 특성의 측정된 값과 적어도 하나의 특성의 타겟 값 간의 편차를 보정(예를 들어, 공차 범위 내에서 감소시키거나 제거)하기 위해, 리소그래피-후 공정 툴(630)의 작동을 수정하는 수정 정보를 생성하도록 구성된다.
일 실시예에서, 수정 정보는 적어도 부분적으로 편차(예를 들어, 차이)에 기초하여 리소그래피-후 공정 툴(630)을 조정하도록 생성될 수 있다. 특히, 수정 정보는 리소그래피-후 공정 툴(630)의 1 이상의 변수를 조정하도록 생성될 수 있다. 예를 들어, 리소그래피-후 공정 툴(630)이 에칭 툴인 경우, 수정 정보는 적어도 하나의 특성의 측정된 값들 또는 편차의 공간 분포에 기초하여 공간적으로 1 이상의 에칭 변수(예를 들어, 에칭률, 에칭 타입 등)를 수정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 블랭크 구역(745)을 사용하여 결정된 벌크 에칭률은 기판에 걸친 전역적 변화를 에칭 변수(예를 들어, 에칭률의 변화)에 적용하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 공정 툴은 적용가능한 공정의 상이한 제어를 제공하기 위해 복수의 지역들(예를 들어, 10 이상, 20 이상, 30 이상의 지역들) 등을 가질 수 있다. 예를 들어, 에칭 툴은 에칭의 속성(예를 들어, 에칭률, 에칭 각도 등)에 대해 개별적인 제어를 각각 제공하는 복수의 지역들을 가질 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 수정 정보는 공정 툴의 1 이상의 지역의 차동 제어를 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 수정 정보는 2 이상의 리소그래피-후 공정 툴들(630) 또는 동일한 리소그래피-후 툴(630)의 상이한 구성요소들 또는 상이한 리소그래피-후 공정 툴들(630)의 성능을 매칭시키도록 생성될 수 있다. 따라서, 편차가 평가되는 타겟 값은 또 다른 툴 및/또는 구성요소에 대한 특성의 값이다. 예를 들어, 패터닝 공정 툴(630)이 에칭 툴인 경우, 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버를 사용하여, 에칭 툴의 제 2 에칭 챔버를 사용하여, 또는 둘 모두에 의해 에칭가능한 층(710)을 에칭함으로써 처리된 기판(645)이 형성될 수 있다. 제 1 에칭 챔버와 제 2 에칭 챔버 사이의 성능을 매칭시키기 위해, 소프트웨어 어플리케이션(650)은 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버에 의해 처리되는 제 1 패턴의 특성의 값과 제 2 에칭 챔버에 의해 처리되는 제 2 패턴의 특성의 값 사이의 편차를 결정하도록 구성될 수 있다. 소프트웨어 어플리케이션(650)은 제 1 에칭 챔버 및 제 2 에칭 챔버에 의해 처리되는 패턴 사이의 특성의 값들 간의 편차를 보정하기 위해 제 1 에칭 챔버 및/또는 제 2 에칭 챔버의 1 이상의 변수(예를 들어, 에칭률 또는 에칭 타입)를 조정하는 수정 정보를 생성하도록 더 구성될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 수정 정보는 제 1 에칭 챔버에 대한 특성의 공간 분포가 제 2 에칭 챔버에 대한 특성의 공간 분포와 공차 범위 내에서 매칭하도록 할 수 있다.
논의는 에칭 툴에 초점을 맞추었지만, 일 실시예에서, 리소그래피-후 공정 툴(630)은 트랙(또는 현상 툴 또는 베이크 툴과 같은 그 구성요소), 증착 툴, 화학 기계적 연마/평탄화(CMP) 툴 또는 처리된 기판(645)의 물리적 특성을 변화시키는 다른 리소그래피-후 공정 툴일 수 있다. 1 이상의 이러한 툴의 경우, 층(710)은 에칭가능할 필요가 없으며, 물론 기판의 처리는 에칭을 수반할 필요가 없다[예를 들어, 이때 리소그래피-후 공정 툴(630)은 현상 툴 또는 베이크 툴임]. 일 실시예에서, 공정 장치 베이스라이너 시스템(600)은 [리소그래피-후 공정 툴(630) 대신에 또는 그에 추가하여] 리소그래피-전 공정 툴(610)을 평가한다. 리소그래피-전 공정 툴(610)은 트랙(또는 레지스트 도포 툴과 같은 그 구성요소), 증착 툴 또는 처리된 기판(645)의 물리적 특성을 변화시키는 다른 리소그래피-전 공정 툴일 수 있다. 1 이상의 이러한 툴의 경우, 층(710)은 에칭가능할 필요가 없으며, 물론 기판의 처리는 에칭을 수반할 필요가 없다[예를 들어, 이때 리소그래피-전 공정 툴(610)은 레지스트 도포 툴임].
따라서, 평가된 툴이 트랙인 경우, 1 이상의 변수는 트랙의 베이크 툴의 베이크 온도(예를 들어, 전역적 변화 또는 공간적으로 분포된 변화)와 같은 1 이상의 트랙 변수, 및/또는 트랙의 현상 툴의 현상 변수일 수 있다. 평가된 툴이 증착 툴인 경우, 1 이상의 변수는 1 이상의 증착 변수(예를 들어, 증착 속도의 전역적 또는 공간적 변화, 증착의 공간적 분산 등)일 수 있다. 평가된 툴이 CMP 툴인 경우, 1 이상의 변수는 1 이상의 평탄화 변수(예를 들어, 평탄화 속도의 전역적 또는 공간적 변화, 평탄화의 공간적 분산 등)일 수 있다.
일 실시예에서, 측정된 값들 및/또는 수정 정보는 특정 장치에 특유할 수 있으며, 예를 들어 에칭 툴의 에칭 챔버에 특유할 수 있고, 복수의 에칭 툴들 중 에칭 툴에 특유할 수 있다. 따라서, 모니터링 및/또는 제어는 툴 및/또는 그 부분에 특유할 수 있다. 따라서, 예를 들어 기능 디바이스의 특정 패터닝 공정에서 어떠한 툴 및/또는 그 부분이 사용되고 있는지에 기초하여, 적절한 수정 정보가 패터닝 공정에서 1 이상의 기판을 처리하는 데 사용되고 있는 툴(들) 및/또는 그 부분(들)에 적용될 수 있다.
또한, 리소그래피-후 툴에서의 편차는 또 다른 툴, 예를 들어 리소그래피-전 공정 툴 또는 리소그래피 시스템에서 보정될 수 있고, 또는 그 역일 수 있다. 따라서, 수정 정보는 평가되고 있는 툴에 대한 것일 필요는 없다. 예를 들어, 리소그래피 시스템(620)의 1 이상의 리소그래피 변수가 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 1 이상의 리소그래피 변수는 도즈 및/또는 포커스를 포함한다. 일 예시로서, 수정 정보는 예를 들어 광학 수차를 보정하거나 적용하기 위해 조정 메카니즘(AM)을 채택함으로써, 조명 세기 분포를 보정하거나 수정하기 위해 조정기(AD)를 채택함으로써, 패터닝 디바이스 지지 구조체(MT)의 위치를 보정하거나 수정하기 위해 패터닝 디바이스 지지 구조체(MT)의 위치설정기(PM)를 채택함으로써, 기판 테이블(WT)의 위치를 보정하거나 수정하기 위해 기판 테이블(WT)의 위치설정기(PW)를 채택함으로써, 등에 의해 리소그래피 장치의 1 이상의 수정 장치를 조정하도록 생성될 수 있다.
따라서, 리소그래피-후 공정 툴(630)의 평가의 일 예시에서, 수정 정보는 리소그래피-후 공정 툴(630), 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)로부터 상류 또는 하류에 있는 1 이상의 공정 장치의 1 이상의 변수를 수정하도록 생성될 수 있다. 1 이상의 공정 장치는, 예를 들어 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620), 및/또는 또 다른 리소그래피-후 공정 툴(630)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 소프트웨어 어플리케이션(650)은 1 이상의 수학적 모델을 사용하여: 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)로부터 선택되는 1 이상에 의해 보정가능한 적어도 하나의 특성의 편차를 결정한다. 소프트웨어 어플리케이션(650)은: 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)로부터 선택되는 1 이상의 구성이 편차를 보정(예를 들어, 공차 범위 내에서 감소시키거나 제거)할 수 있게 하는 수정 정보를 제공하도록 더 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 수학적 모델들 중 1 이상이 일단 파라미터화되면 데이터에 피팅되는 기저 함수들의 세트를 정의한다. 일 실시예에서, 모델은: 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)로부터 선택되는 1 이상이 구성할 수 있는 수정들의 범위를 특정하고, 보정가능한 편차가 그 범위 내에 있는지를 결정한다. 즉, 범위는 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)이 수행할 수 있는 수정의 양에 대한 상한, 하한, 및/또는 둘 모두를 특정할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 좌표(x,y)의 x 방향에서의 보정가능한 편차(Δx)는 다음에 의해 모델링될 수 있다:
Δx = k1+k3x+k5y+k7x2+k9xy+k11y2+k13x3+k15x2y+k17xy2+k19y3 (1)
이때, k1은 (상수일 수 있는) 파라미터이고, k3, k5, k7, k9, k11, k13, k15, k17 및 k19는 x, y, x2, xy, y2, x3, x2y, xy2 및 y3 항들 각각에 대한 (상수일 수 있는) 파라미터들이다. k1, k3, k5, k7, k9, k11, k13, k15, k17 및 k19 중 1 이상은 0일 수 있다. 이와 관련하여, 일 실시예에서, 좌표(x,y)의 y 방향에서의 보정가능한 편차(Δy)는 다음에 의해 모델링될 수 있다:
Δy = k2+k4y+k6x+k8y2+k10yx+k12x2+k14y3+k16y2x+k18yx2+k20x3 (2)
이때, k2는 (상수일 수 있는) 파라미터이고, k4, k6, k8, k10, k12, k14, k16, k18 및 k20은 y, x, y2, yx, x2, y3, y2x, yx2 및 x3 항들 각각에 대한 (상수일 수 있는) 파라미터들이다. k2, k4, k6, k8, k10, k12, k14, k16, k18 및 k20 중 1 이상은 0일 수 있다.
일 실시예에서, 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)로부터 선택되는 2 이상에 의한 편차 보정의 동시 최적화(co-optimization)가 제공된다. 일 실시예에서, 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)로부터 선택되는 2 이상에 의해 보정가능한 오차를 결정하는 1 이상의 수학적 모델이 동시 최적화를 가능하게 하도록 조합된다.
일 실시예에서, 동시 최적화는 임계 치수 오차, 오버레이 오차, 패턴 시프트 오차 등에 대한 조합을 기초로 또는 개별적으로 수행되는 바와 같이, 상이한 타입들의 오차에 대한 조합을 기초로 또는 개별적으로 수행된다. 일 실시예에서, 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620), 또는 리소그래피-후 공정 툴(630)은 소정 타입의 오차를 더 우수하게 보정할 수 있으며, 따라서 오차 보정은 리소그래피-전 공정 툴(610), 리소그래피 시스템(620) 및/또는 리소그래피-후 공정 툴(630)로부터 선택되는 2 이상의 적절한 상이한 변수들 사이에서 적절히 가중되거나 배분된다.
일 실시예에서, 동일한 기판이 블랭크 구역들(725, 745) 및 패터닝된 구역들(720, 730, 740 및 750)을 모두 갖기 때문에, 블랭크 구역(745)을 이용한 [에칭가능한 층(710)을 에칭하는 데 사용되는] 에칭 툴의 에칭률의 결정 및 패터닝된 구역(740, 750)의 1 이상의 특성의 측정(및 그 연계된 편차의 결정)은 그 기능들에 대해 상이한 기판들을 사용할 필요없이 수행될 수 있다. 구체적으로는, 에칭가능한 층(710)의 블랭크 구역(745)을 이용하여 벌크 에칭률이 결정될 수 있는 한편, 패터닝된 구역의 측정은 패터닝된 구역의 특성의 측정된 값의 타겟 값으로부터의 편차를 결정하고 이에 따라 보정(예를 들어, 공간적으로 변동하는 보정)을 행하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 소프트웨어 어플리케이션(650)은 기판(635, 645)에 적용하기 위한, 및 공정 장치 베이스라이너 시스템으로 측정하기 위한 1 이상의 패턴 타겟을 식별하고, 1 이상의 타겟에 대한 메트롤로지 레시피를 개발하도록 구성된다. 이러한 맥락에서 메트롤로지 레시피는 1 이상의 메트롤로지 타겟을 측정하는 데 사용되는 메트롤로지 장치(640) 자체와 연계된, 및/또는 측정 빔의 1 이상의 파장, 측정 빔의 1 이상의 편광 타입, 측정 빔의 1 이상의 도즈 값, 측정 빔의 1 이상의 대역폭, 측정 빔과 사용되는 검사 장치의 1 이상의 어퍼처 세팅, 타겟에 측정 빔을 위치시키는 데 사용되는 정렬 마크, 사용되는 정렬 방식, 복수의 타겟들의 샘플링 방식, 타겟들의 레이아웃, 타겟들 및/또는 타겟의 관심 지점들을 측정하기 위한 이동 방식 등과 같은 측정 공정과 연계된 1 이상의 변수(및 1 이상의 연계된 값)이다.
일 실시예에서, 1 이상의 타겟은 패터닝 공정을 위해 디자인되고 규정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 타겟 디자인들이 잔여 변동(시스템 및/또는 랜덤)을 최소화하는 1 이상의 타겟을 식별하도록 평가될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 타겟 디자인들이 기능 디바이스와 성능이 일치하는 1 이상의 타겟을 식별하도록, 예를 들어 임계 치수, 오버레이, 패턴 시프트 등의 측정치가 디바이스의 임계 치수, 오버레이, 패턴 시프트 등과 일치하는 타겟을 식별하도록 평가될 수 있다. 타겟은, 예를 들어 임계 치수(CD), 오버레이, 패턴 시프트, 측벽 각도, 저면 경사, 타겟 내의 기하학적 비대칭 등 또는 이들로부터 선택되는 여하한의 조합의 측정을 위해 디자인될 수 있다.
도 8을 참조하면, 1 이상의 기판 제조 변수를 조정하는 방법의 예시적인 흐름도가 도시된다. 단계 810에서, 기판이 공정 툴[예를 들어, 리소그래피-후 공정 툴(630)]에 의해 처리된 후에 기판[예를 들어, 처리된 기판(645)] 상의 패턴이 평가된다. 일 실시예에서, 공정 툴에 의한 기판의 처리는 에칭에 의해 패턴의 적어도 일부분을 형성하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 공정 툴에 의한 기판의 처리는 기판의 패턴의 적어도 일부분 상의 층의 증착을 포함한다. 일 실시예에서, 공정 툴에 의한 기판의 처리는 기판 상의 레지스트 내의 패턴의 적어도 일부분을 현상하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 공정 툴에 의한 기판의 처리는 기판 상의 패턴의 적어도 일부분의 평탄화를 포함한다. 일 실시예에서, 공정 툴에 의한 기판의 처리는 기판 상의 패턴의 적어도 일부분을 베이크하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 처리된 기판 상의 패턴은 기판 상의 패턴의 적어도 하나의 특성의 측정을 얻음으로써 평가된다. 일 실시예에서, 패턴의 적어도 하나의 특성은 패턴의 임계 치수, 패턴의 오버레이 오차, 패턴의 측벽 각도, 패턴의 저면 경사, 패턴의 패턴 시프트, 패턴의 기하학적 비대칭 등을 포함한다.
일 실시예에서, 기판은 기판 층[예를 들어, 기판 층(705)] 및 그 안에 또는 그 위에 패터닝된 구역[예를 들어, 패터닝된 구역들(720, 730)]을 갖는 기판 층 상의 층[예를 들어, 에칭가능한 층(710)]을 포함한다. 패턴은 패터닝된 구역에 있다. 일 실시예에서, 기판 층은 베어 실리콘을 포함한다. 일 실시예에서, 기판 층 상의 층은 패터닝된 레지스트 층의 형태로 그 위에 패터닝된 구역[예를 들어, 패터닝된 구역들(720, 730)]을 포함한다. 일 실시예에서, 기판은 기판 층 상의 층의 블랭크 구역[예를 들어, 블랭크 구역(745)]을 포함한다. 블랭크 구역은 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하는 크기이다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 mm의 치수를 갖는다.
단계(820)에서, 메트롤로지 장치(640)에 의해 측정된 적어도 하나의 특성의 측정된 값이 (공차 범위를 포함할 수 있는) 적어도 하나의 특성의 타겟 값을 충족시키는지의 여부가 결정된다. 예를 들어, 측정된 패턴과 타겟 패턴 간의 오차가 존재하는지가 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 값은 측정된 적어도 하나의 특성의 초기 값(earlier value)일 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 값은 적어도 하나의 특성(예를 들어, 적어도 하나의 특성의 이전에 측정된 값들, 통계량의 사용자 특정 값 등)과 관련된 통계량(예를 들어, 평균, 표준 편차 등)일 수 있다. 일 실시예에서, 메트롤로지 장치(640)에 의해 측정된 적어도 하나의 특성의 측정된 값과 적어도 하나의 특성의 타겟 값 사이의 편차(예를 들어, 차이)가 결정된다. 일 실시예에서, 편차는 임계 치수 오차, 오버레이 오차, 측벽 각도 오차, 저면 경사 오차, 패턴 시프트 오차 등일 수 있다. 일 실시예에서, 처리된 기판에 걸친 적어도 하나의 특성의 측정된 값들의 공간 분포 또는 적어도 하나의 특성의 측정된 값이 적어도 하나의 특성의 타겟 값을 충족시키는지의 공간 분포가 결정된다. 일 실시예에서, 오차의 공간 분포가 기판에 걸쳐 결정된다.
단계(830)에서, 적어도 하나의 특성의 측정된 값이 (공차 범위를 포함할 수 있는) 적어도 하나의 특성의 타겟 값을 충족시키지 않는다는 결정에 응답하여 조치가 취해질 수 있다. 일 실시예에서, 사용자가 이러한 결정을 통지받을 수 있다. 일 실시예에서, 공정 툴[예를 들어, 리소그래피-후 공정 툴(630)]을 조정하고 및/또는 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 1 이상의 처리 장치를 조정하기 위해, 하드웨어 컴퓨터 시스템에 의해 수정 정보가 생성된다. 일 실시예에서, 수정 정보는 적어도 하나의 특성의 측정된 값과 적어도 하나의 특성의 타겟 값 사이의 편차(예를 들어, 차이)에 적어도 부분적으로 기초하여 생성된다. 일 실시예에서, 공정 툴은 에칭 툴, 트랙 툴, CMP 툴 또는 증착 툴이다. 일 실시예에서, 공정 툴로부터 상류 또는 하류에 있는 1 이상의 처리 장치는: 증착 툴, 트랙 툴, CMP 툴, 에칭 툴 및/또는 리소그래피 장치로부터 선택되는 1 이상의 공정 장치이다.
일 실시예에서, 공정 툴의 모니터링 및/또는 제어를 가능하게 하기 위해 시간에 따라 단계 810 내지 단계 830이 반복될 수 있다. 예를 들어, 모니터 기판들(645)이 생산 기판들의 처리 사이에서 공정 툴을 통해 진행되어, 공정 툴의 성능을 결정하고(예를 들어, 공정 툴의 드리프트를 식별하고) 적절한 조치(예를 들어, 수정 정보를 생성하고, 사용자에게 알리는 등)를 취할 수 있다. 유사하게, 상이한 공정 툴들 및/또는 동일한 공정 툴의 상이한 부분들 사이의 성능이 평가될 수 있다. 예를 들어, 모니터 기판들(645)이 생산 기판들의 처리 사이에서 상이한 공정 툴들 및/또는 동일한 공정 툴의 상이한 부분들을 통해 진행되어, (예를 들어, 하나의 공정 툴의 또 다른 공정 툴에 대한 드리프트를 식별하고, 공정 툴의 한 부분의 동일한 공정 툴의 또 다른 부분에 대한 드리프트를 식별하는 등) 상이한 공정 툴들 및/또는 동일한 공정 툴의 상이한 부분들의 성능을 결정하고 (예를 들어, 수정 정보를 생성하고, 사용자에게 알리는 등) 적절한 조치를 취할 수 있다.
도 9를 참조하면, 1 이상의 기판 제조 변수를 조정하는 또 다른 방법의 예시적인 흐름도가 도시된다. 단계(910)에서, 패터닝된 기판[예를 들어, 패터닝된 기판(635)]이 제공된다. 패터닝된 기판은 기판 층[예를 들어, 기판 층(705)] 및 기판 층 상의 에칭가능한 층[예를 들어, 에칭가능한 층(710)]을 포함한다. 일 실시예에서, 패터닝된 기판은 에칭가능한 층 상의 레지스트 층[예를 들어, 레지스트 층(715)]을 포함한다. 기판 층은 베어 실리콘을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에칭가능한 층은 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물 또는 여하한의 다른 적절한 재료를 포함할 수 있다. 에칭가능한 층은 그 위 또는 그 안의 적어도 하나의 제 1 패터닝된 구역[예를 들어, 패터닝된 기판(635)의 패터닝된 구역들(720, 730)] 및 블랭크 구역[예를 들어, 패터닝된 기판(635)의 블랭크 구역(725)]을 갖는다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 에칭 툴에 의한 직접 에칭을 가능하게 하도록 노출된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 제 1 패터닝된 구역은 에칭가능한 층 상의 레지스트 층[예를 들어, 레지스트 층(715)]의 패터닝된 부분을 포함한다. 레지스트 층이 존재하는 경우, 레지스트 층은 에칭가능한 층의 블랭크 구역이 노출될 수 있게 하도록 개방 구역을 가질 수 있다. 블랭크 구역은 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하도록 충분한 크기로 이루어진다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 mm의 치수를 갖는다.
단계 920에서, 에칭가능한 층은 에칭 툴로 에칭된다. 일 실시예에서, 에칭 이후, 에칭가능한 층은 그 안에 적어도 하나의 제 2 패터닝된 구역[예를 들어, 처리된 기판(645)의 패터닝된 구역들(740, 750)]을 갖는다. 일 실시예에서, 에칭 이후, 블랭크 구역은 에칭되어 감소된 두께의 블랭크 구역[예를 들어, 처리된 기판(645)의 블랭크 구역(745)]을 형성하였다.
단계 930에서, 에칭 툴의 에칭률이 예를 들어 에칭가능한 층의 블랭크 구역에서 측정된다. 구체적으로는, 블랭크 구역의 제 1 두께가 에칭에 앞서 또는 그 동안 제 1 시간에 측정된다. 블랭크 구역의 제 2 두께가 에칭 동안 또는 그 이후 제 2 시간에 측정된다. 그 후, 에칭 툴의 에칭률은 에칭가능한 층이 에칭 툴에 의해 처리되고 있는 경우의 제 1 시간과 제 2 시간 사이의 시간 길이 및 제 1 두께와 제 2 두께 사이의 차이에 기초하여 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 기판 층; 및 기판 층 상의 에칭가능한 층을 포함한 기판이 제공되며, 에칭가능한 층은 그 안이나 그 위에 패터닝된 구역을 포함하고, 충분한 크기의 블랭크 구역을 포함하여 블랭크 구역을 에칭하는 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 한다.
일 실시예에서, 기판은 에칭가능한 층 상의 레지스트 층을 더 포함하고, 레지스트 층은 패터닝된 구역을 포함한다. 일 실시예에서, 패터닝된 구역은 에칭 툴을 사용하여 레지스트 층으로부터 에칭가능한 층으로 전사될 패턴을 포함한다. 일 실시예에서, 레지스트 층은 블랭크 구역을 에칭 툴의 에천트(etchant)에 노출시키는 개방 구역을 포함하고, 개방 구역은 블랭크 구역을 에칭하는 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하도록 충분한 크기로 이루어진다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 0의 에칭-후 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 기판 층은 베어 실리콘을 포함한다. 일 실시예에서, 패터닝된 구역은 메트롤로지 장치에 의해 측정될 패턴을 포함한다.
일 실시예에서, 기판이 리소그래피 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 툴에 의해 처리된 후 기판 상의 패턴을 평가하여, 평가된 패턴의 특성의 값을 결정하는 단계; 평가된 패턴의 특성의 값이 특성의 타겟 값을 충족시키는지를 결정하는 단계; 및 평가된 패턴의 특성의 값이 특성의 타겟 값을 충족시키지 않는다는 결정에 응답하여, 하드웨어 컴퓨터 시스템에 의해 및 적어도 부분적으로 결정에 기초하여 공정 툴에 관한 정보를 생성하고 출력하는 단계를 포함한 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 결정하는 단계는 평가된 패턴의 특성의 값과 특성의 타겟 값 사이의 편차를 결정하는 단계를 포함하고, 생성하고 출력하는 단계는 적어도 부분적으로 편차에 기초하여 공정 툴 및/또는 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 또 다른 공정 장치를 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치는: 증착 툴, 트랙 툴, 에칭 툴, 화학 기계적 평탄화(CMP) 툴, 및/또는 리소그래피 툴로부터 선택되는 1 이상을 포함한다. 일 실시예에서, 수정 정보는 공정 툴 및/또는 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 또 다른 공정 장치의 변수를 수정하는 데 사용되며, 변수는 증착 툴의 증착 변수, 트랙의 트랙 변수, 리소그래피 장치의 리소그래피 변수, 에칭 툴의 에칭 변수, 및/또는 CMP 툴의 평탄화 변수를 포함한다. 일 실시예에서, 변수는 트랙의 트랙 변수를 포함하고, 트랙 변수는 트랙의 베이크 툴의 베이크 온도 또는 트랙의 현상 툴의 현상 변수를 포함한다. 일 실시예에서, 변수는 리소그래피 장치의 리소그래피 변수를 포함하고, 리소그래피 변수는 도즈 또는 포커스를 포함한다. 일 실시예에서, 변수는 에칭 툴의 에칭 변수를 포함하고, 에칭 변수는 에칭 툴의 에칭 타입 또는 에칭 툴의 에칭률을 포함한다. 일 실시예에서, 결정하는 단계는 기판에 걸친, 평가된 패턴의 특성의 값의 공간 분포 또는 평가된 패턴의 특성의 값과 특성의 타겟 값 사이의 편차의 공간 분포를 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 수정 정보를 생성하는 단계는 공정 툴의 제 1 구성요소의 변수를 공정 툴의 제 2 구성요소와 별도로 조정하는 수정을 생성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 공정 툴은 에칭 툴이고, 패턴은 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버에 의해 처리되었으며, 타겟 값은 에칭 툴의 제 2 에칭 챔버에 대한 것이다. 일 실시예에서, 공정 툴은 에칭 툴, 트랙, 화학 기계적 평탄화(CMP) 툴 또는 증착 툴이다. 일 실시예에서, 공정 툴은 에칭 툴을 포함한다. 일 실시예에서, 기판은 기판 층 및 에칭가능한 층을 포함하고, 에칭가능한 층은 그 안 또는 그 위의 패터닝된 구역 및 블랭크 구역을 포함하며, 블랭크 영역은 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하는 크기이다. 일 실시예에서, 상기 방법은 에칭 툴로 적어도 에칭가능한 층의 블랭크 구역을 에칭하는 단계; 및 에칭된 블랭크 구역을 사용하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계는: 제 1 시간에 블랭크 구역의 제 1 두께를 측정하는 단계; 제 2 시간에 블랭크 구역의 제 2 두께를 측정하는 단계; 및 제 1 두께와 제 2 두께 사이의 차이 및 기판이 에칭 툴에 의해 처리되고 있는 경우의 제 1 시간과 제 2 시간 사이의 시간 길이에 기초하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 기판 층과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 상기 방법은 적어도 부분적으로 결정된 에칭률에 기초하여, 공정 툴을 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 기판 상의 패턴을 평가하는 단계는 기판 상의 패턴의 특성의 값의 측정을 얻는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 패턴의 특성은: 임계 치수, 오버레이, 측벽 각도, 저면 경사, 패턴 피처 높이, 층 두께, 패턴 시프트, 기하학적 비대칭 및/또는 1 이상의 다른 기하학적 파라미터로부터 선택되는 1 이상을 포함한다.
일 실시예에서, 기판 층 및 기판 층 상의 에칭가능한 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계 -에칭가능한 층은 그 안이나 그 위의 제 1 패터닝된 구역 및 블랭크 구역을 가짐- ; 에칭 툴로 패터닝된 구역의 적어도 일부분을 에칭하여, 에칭가능한 층에 제 2 패터닝된 구역을 형성하는 단계; 제 2 패터닝된 구역의 특성을 평가하는 단계; 및 하드웨어 컴퓨터 시스템에 의해, 평가된 특성에 기초하여 에칭 툴에 관한 정보를 생성하고 출력하는 단계를 포함한 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 평가하는 단계는 제 2 패터닝된 구역의 평가된 특성의 값과 특성의 타겟 값 사이의 편차를 결정하는 단계를 포함하고, 생성하고 출력하는 단계는 편차에 기초하여 에칭 툴을 조정하고 및/또는 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치를 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치는: 증착 툴, 또 다른 에칭 툴, 트랙 툴, 화학 기계적 평탄화(CMP) 툴, 및/또는 리소그래피 툴로부터 선택되는 1 이상을 포함한다. 일 실시예에서, 수정 정보는 에칭 툴 및/또는 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 또 다른 공정 장치의 변수를 수정하는 데 사용되며, 변수는 증착 툴의 증착 변수, 트랙의 트랙 변수, 리소그래피 장치의 리소그래피 변수, 에칭 툴의 에칭 변수, 및/또는 CMP 툴의 평탄화 변수를 포함한다. 일 실시예에서, 변수는 트랙의 트랙 변수를 포함하고, 트랙 변수는 트랙의 베이크 툴의 베이크 온도 또는 트랙의 현상 툴의 현상 변수를 포함한다. 일 실시예에서, 변수는 리소그래피 장치의 리소그래피 변수를 포함하고, 리소그래피 변수는 도즈 또는 포커스를 포함한다. 일 실시예에서, 변수는 에칭 툴의 에칭 변수를 포함하고, 에칭 변수는 에칭 툴의 에칭 타입 또는 에칭 툴의 에칭률을 포함한다. 일 실시예에서, 평가하는 단계는 기판에 걸친, 평가된 패턴의 특성의 값의 공간 분포 또는 평가된 패턴의 특성의 값과 특성의 타겟 값 사이의 편차의 공간 분포를 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 수정 정보를 생성하는 단계는 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버의 변수를 에칭 툴의 제 2 에칭 챔버와 별도로 조정하는 수정을 생성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 패터닝된 구역은 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버에 의해 생성되고, 타겟 값은 에칭 툴의 제 2 에칭 챔버에 대한 것이다. 일 실시예에서, 제 2 패터닝된 구역의 특성을 평가하는 단계는 제 2 패터닝된 구역 내의 패턴의 특성의 값의 측정을 얻는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 패터닝된 구역의 특성은: 임계 치수, 오버레이, 측벽 각도, 저면 경사, 패턴 피처 높이, 층 두께, 패턴 시프트, 기하학적 비대칭 및/또는 1 이상의 다른 기하학적 파라미터로부터 선택되는 1 이상을 포함한다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 제 1 패터닝된 구역은 에칭가능한 층 상의 레지스트 층 내의 패턴을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 에칭가능한 층의 블랭크 구역의 적어도 일부분의 에칭에 기초하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 적어도 부분적으로 에칭률에 기초하여, 에칭 툴을 조정하고 및/또는 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치를 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 에칭률을 결정하는 단계는: 제 1 시간에 블랭크 구역의 제 1 두께를 측정하는 단계; 제 2 시간에 블랭크 구역의 제 2 두께를 측정하는 단계; 및 제 1 두께와 제 2 두께 사이의 차이 및 에칭가능한 층이 에칭 툴에 의해 처리되고 있는 경우의 제 1 시간과 제 2 시간 사이의 시간 길이에 기초하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 기판 층; 및 기판 층 상의 증착 층을 포함한 기판이 제공되며, 증착 층은 블랭크 구역 및 그 안의 패터닝된 구역을 포함하고, 블랭크 구역은 에칭률이 결정될 수 있게 하도록 충분한 크기로 이루어진다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 기판 층과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 0의 에칭-후 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 기판 층은 베어 실리콘을 포함한다. 일 실시예에서, 패터닝된 구역은 메트롤로지 장치에 의해 측정될 패턴을 포함한다.
일 실시예에서, 기판 층; 기판 층 상의 증착 층; 및 증착 층 상의 레지스트 층을 포함한 기판이 제공되며, 레지스트 층은 패터닝된 구역 및 패터닝되지 않은 구역을 포함하고, 패터닝되지 않은 구역은 증착 층을 에칭하는 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하도록 충분한 크기로 이루어진다. 일 실시예에서, 패터닝되지 않은 구역은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 증착 층의 일부분은 레지스트 층의 패터닝되지 않은 구역에서 노출된다. 일 실시예에서, 기판 층은 베어 실리콘을 포함한다. 일 실시예에서, 패터닝된 구역은 에칭 툴을 사용하여 레지스트 층으로부터 증착 층으로 전사될 패턴을 포함한다.
일 실시예에서, 1 이상의 기판 제조 변수를 조정하는 방법이 제공되며, 이는: 기판이 리소그래피-후 공정 툴에 의해 처리된 후 기판 상의 패턴을 평가하는 단계 -기판은 기판 층 및 증착 층을 포함하고, 증착 층은 블랭크 구역 및 패터닝된 구역을 포함하며, 블랭크 구역은 증착 층의 에칭 동안 에칭률이 결정될 수 있게 하는 크기임- ; 패턴과 타겟 패턴 간의 오차를 결정하는 단계; 및 하드웨어 컴퓨터 시스템에 의해, 적어도 부분적으로 오차에 기초하여 리소그래피-후 공정 툴을 조정하고 및/또는 리소그래피-후 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치를 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 에칭 툴로 증착 층을 에칭하는 단계; 및 블랭크 구역을 사용하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계는: 제 1 시간에 블랭크 구역의 제 1 두께를 측정하는 단계; 제 2 시간에 블랭크 구역의 제 2 두께를 측정하는 단계; 및 제 1 두께와 제 2 두께 사이의 차이 및 기판이 에칭 툴에 의해 처리되고 있는 경우의 제 1 시간과 제 2 시간 사이의 시간 길이에 기초하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 수정 정보는 적어도 부분적으로 에칭 툴의 에칭률에 더 기초한다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 블랭크 구역은 0의 에칭-후 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 기판 상의 패턴을 평가하는 단계는 기판 상의 패턴의 적어도 하나의 특성의 측정을 얻는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 패턴의 적어도 하나의 특성은 패턴의 임계 치수 또는 패턴의 오버레이 오차를 포함한다. 일 실시예에서, 패턴은 기판 상의 증착 층의 패터닝된 구역에 위치된다. 일 실시예에서, 오차를 결정하는 단계는 기판에 걸친 오차의 공간 분포를 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 오차는 임계 치수 오차이다. 일 실시예에서, 오차는 오버레이 오차이다. 일 실시예에서, 리소그래피-후 공정 툴은 에칭 툴, 트랙, 화학 기계적 평탄화(CMP) 툴, 또는 증착 툴이다. 일 실시예에서, 리소그래피-후 공정 툴은 에칭 툴이고, 패턴은 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버에 의해 처리되었으며, 타겟 패턴은 에칭 툴의 제 2 에칭 챔버에 의해 처리되었다. 일 실시예에서, 수정 정보는 제 1 에칭 챔버 또는 제 2 에칭 챔버의 적어도 하나의 변수를 조정하는 정보를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 변수는 에칭 타입 또는 에칭률을 포함한다. 일 실시예에서, 리소그래피-후 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치는: 증착 툴, 트랙 툴, 및/또는 리소그래피 장치로부터 선택되는 공정 장치를 포함한다. 일 실시예에서, 수정 정보는 리소그래피-후 공정 툴 및/또는 리소그래피-후 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치의 변수를 수정하는 데 사용되며, 변수는 증착 툴의 증착 변수, 트랙의 트랙 변수, 리소그래피 장치의 리소그래피 변수, 에칭 툴의 에칭 변수, 또는 CMP 툴의 평탄화 변수를 포함한다. 일 실시예에서, 변수는 트랙의 트랙 변수를 포함하고, 트랙 변수는 트랙의 베이크 툴의 베이크 온도 또는 트랙의 현상 툴의 현상 변수를 포함한다. 일 실시예에서, 변수는 리소그래피 장치의 리소그래피 변수를 포함하고, 리소그래피 변수는 도즈 또는 포커스를 포함한다. 일 실시예에서, 변수는 에칭 툴의 에칭 변수를 포함하고, 에칭 변수는 에칭 툴의 에칭 타입 또는 에칭 툴의 에칭률을 포함한다. 일 실시예에서, 기판 층은 베어 실리콘을 포함한다.
일 실시예에서, 1 이상의 기판 제조 변수를 조정하는 방법이 제공되며, 이는: 기판 층, 기판 층 상의 증착 층, 및 증착 층 상의 레지스트 층을 포함하는 패터닝된 기판을 제공하는 단계 -레지스트 층은 제 1 패터닝된 구역 및 제 1 블랭크 구역을 가짐- ; 에칭 툴로 증착 층을 에칭하는 단계; 및 증착 층의 에칭에 기초하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 증착 층은 에칭된 이후 제 2 패터닝된 구역 및 제 2 블랭크 구역을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 에칭 이후 포토레지스트 층을 제거하는 단계, 및 제 2 패터닝된 구역의 적어도 하나의 특성을 평가하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 제 2 패터닝된 구역의 적어도 하나의 특성과 적어도 하나의 타겟 간의 오차를 결정하는 단계, 및 컴퓨터 시스템으로 오차 및 에칭률에 기초하여 에칭 툴을 조정하고 및/또는 에칭 툴로부터 상류의 1 이상의 공정 장치를 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계는: 제 1 시간에 제 2 블랭크 구역의 제 1 두께를 측정하는 단계; 제 2 시간에 제 2 블랭크 구역의 제 2 두께를 측정하는 단계; 및 제 1 두께와 제 2 두께 사이의 차이 및 증착 층이 에칭 툴에 의해 처리되고 있는 경우의 제 1 시간과 제 2 시간 사이의 시간 길이에 기초하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 블랭크 구역 및 제 2 블랭크 구역은 증착 층 아래의 기판 층과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 기판 층은 베어 실리콘을 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 블랭크 구역은 0의 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 제 2 블랭크 구역은 0의 에칭-후 두께를 갖는다. 일 실시예에서, 제 2 패터닝된 구역의 적어도 하나의 특성을 평가하는 단계는 제 2 패터닝된 구역 내의 패턴의 적어도 하나의 특성의 측정을 얻는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 패턴의 적어도 하나의 특성은 패턴의 임계 치수 또는 패턴의 오버레이를 포함한다. 일 실시예에서, 오차를 결정하는 단계는 패터닝된 기판에 걸친 오차의 공간 분포를 결정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 오차는 임계 치수 오차이다. 일 실시예에서, 오차는 오버레이 오차이다. 일 실시예에서, 패터닝된 구역은 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버에 의해 처리되었으며, 적어도 하나의 타겟은 에칭 툴의 제 2 에칭 챔버에 의해 처리된 또 다른 패터닝된 구역의 적어도 하나의 특성이다. 일 실시예에서, 수정 정보는 제 1 에칭 챔버 또는 제 2 에칭 챔버의 적어도 하나의 변수를 조정하는 정보를 포함한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 변수는 에칭 타입 또는 에칭률을 포함한다. 일 실시예에서, 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 1 이상의 공정 장치는: 증착 툴, 트랙 툴, 및/또는 리소그래피 장치로부터 선택되는 1 이상을 포함한다. 일 실시예에서, 수정 정보는 에칭 툴 및/또는 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 1 이상의 공정 장치의 1 이상의 변수를 수정하는 데 사용되며, 1 이상의 변수는 증착 툴의 1 이상의 증착 변수, 트랙의 1 이상의 트랙 변수, 리소그래피 장치의 1 이상의 리소그래피 변수, 및 에칭 툴의 1 이상의 에칭 변수를 포함한다. 일 실시예에서, 1 이상의 변수는 트랙의 1 이상의 트랙 변수를 포함하고, 1 이상의 트랙 변수는 트랙의 베이크 툴의 베이크 온도 또는 트랙의 현상 툴의 현상 변수를 포함한다. 일 실시예에서, 1 이상의 변수는 리소그래피 장치의 1 이상의 리소그래피 변수를 포함하고, 1 이상의 리소그래피 변수는 도즈 또는 포커스를 포함한다. 일 실시예에서, 1 이상의 변수는 에칭 툴의 1 이상의 에칭 변수를 포함하고, 1 이상의 에칭 변수는 에칭 툴의 에칭 타입 또는 에칭 툴의 에칭률을 포함한다.
본 출원의 기재내용은 기판 상에 형성되는 디바이스의 1 이상의 층들 간의 오버레이를 측정하도록 디자인되는 메트롤로지 공정 및 메트롤로지 타겟의 일 실시예를 고려할 것이지만, 본 명세서의 실시예들은 (예를 들어, 패터닝 디바이스와 기판 간의) 정렬을 측정하는 공정 및 타겟들, 임계 치수를 측정하는 공정 및 타겟들 등과 같은 다른 메트롤로지 공정들 및 타겟들에 균등하게 적용가능하다. 따라서, 본 명세서에서 오버레이 메트롤로지 타겟들, 오버레이 데이터 등에 대한 언급들은 다른 종류의 메트롤로지 공정들 및 타겟들을 가능하게 하도록 적절히 수정되는 것으로 간주되어야 한다.
도 14를 참조하면, 컴퓨터 시스템(1000)이 도시된다. 컴퓨터 시스템(1000)은 정보를 전달하는 버스(1002) 또는 다른 통신 기구, 및 정보를 처리하는 버스(1002)와 커플링된 프로세서(1004)[또는 다중 프로세서들(1004 및 1005)]를 포함한다. 또한, 컴퓨터 시스템(1000)은 프로세서(1004)에 의해 실행될 정보 및 명령어들을 저장하기 위해 버스(1002)에 커플링된 RAM(random access memory) 또는 다른 동적 저장 디바이스와 같은 주 메모리(1006)를 포함한다. 또한, 주 메모리(1006)는 프로세서(1004)에 의해 실행될 명령어들의 실행 시 임시 변수들 또는 다른 매개 정보(intermediate information)를 저장하는 데 사용될 수도 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1000)은 프로세서(1004)에 대한 정적 정보 및 명령어들을 저장하기 위해 버스(1002)에 커플링된 ROM(read only memory: 1008) 또는 다른 정적 저장 디바이스를 포함한다. 정보 및 명령어들을 저장하기 위해, 자기 디스크 또는 광학 디스크와 같은 저장 디바이스(1010)가 제공되며 버스(102)에 커플링된다.
컴퓨터 시스템(1000)은 버스(1002)를 통해, 컴퓨터 사용자에게 정보를 보여주기 위한 CRT(cathode ray tube) 또는 평판(flat panel) 또는 터치 패널 디스플레이(touch panel display)와 같은 디스플레이(1012)에 커플링될 수 있다. 영숫자 및 다른 키들을 포함한 입력 디바이스(1014)는 정보 및 명령 선택(command selection)들을 프로세서(1004)로 전달하기 위해 버스(1002)에 커플링된다. 또 다른 타입의 사용자 입력 디바이스는 방향 정보 및 명령 선택들을 프로세서(1004)로 전달하고, 디스플레이(1012) 상의 커서의 움직임을 제어하기 위한 마우스, 트랙볼(trackball) 또는 커서 방향키들과 같은 커서 제어부(cursor control: 1016)이다. 이 입력 디바이스는, 통상적으로 디바이스로 하여금 평면에서의 위치들을 특정하게 하는 2 개의 축선인 제 1 축선(예를 들어, x) 및 제 2 축선(예를 들어, y)에서 2 자유도를 갖는다. 또한, 입력 디바이스로서 터치 패널(스크린) 디스플레이가 사용될 수도 있다.
컴퓨터 시스템(1000)은 주 메모리(1006)에 포함된 1 이상의 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 실행하는 프로세서(1004)에 응답하여, 도 10의 소프트웨어 어플리케이션(650)으로서 기능하기에 적절할 수 있다. 이러한 명령어들은 저장 디바이스(1010)와 같은 또 다른 컴퓨터-판독가능한 매체로부터 주 메모리(1006)로 읽혀질 수 있다. 주 메모리(1006) 내에 포함된 명령어들의 시퀀스들의 실행은, 프로세서(1004)가 본 명세서에 설명된 바와 같은 소프트웨어 어플리케이션(650)에 의해 구현되는 공정을 수행하게 한다. 또한, 주 메모리(1006) 내에 포함된 명령어들의 시퀀스들을 실행하기 위해 다중 처리 구성(multi-processing arrangement)의 1 이상의 프로세서가 채택될 수도 있다. 대안적인 실시예들에서, 하드웨어에 내장된 회로(hard-wired circuitry)가 소프트웨어 명령어들과 조합하거나 그를 대신하여 사용될 수 있다. 따라서, 실시예들은 하드웨어 회로와 소프트웨어의 여하한의 특정 조합에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 "컴퓨터-판독가능한 매체"라는 용어는 실행을 위해 프로세서(1004)에 명령어를 제공하는 데 관여하는 여하한의 매체를 칭한다. 이러한 매체는 비휘발성 매체(non-volatile media), 휘발성 매체 및 전송 매체를 포함하는 다수의 형태를 취할 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 비휘발성 매체는, 예를 들어 저장 디바이스(1010)와 같은 광학 또는 자기 디스크를 포함한다. 휘발성 매체는 주 메모리(1006)와 같은 동적 메모리를 포함한다. 전송 매체는 버스(1002)를 포함하는 와이어(wire)들을 포함하여, 동축 케이블(coaxial cable), 구리선 및 광섬유(fiber optics)를 포함한다. 또한, 전송 매체는 무선 주파수(RF) 및 적외선(IR) 데이터 통신 시 발생되는 파장들과 같이 음파(acoustic wave) 또는 광파의 형태를 취할 수도 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체의 보편적인 형태들은, 예를 들어 플로피 디스크(floppy disk), 플렉시블 디스크(flexible disk), 하드 디스크, 자기 테이프, 여하한의 다른 자기 매체, CD-ROM, DVD, 여하한의 다른 광학 매체, 펀치 카드(punch card), 종이 테이프(paper tape), 홀(hole)들의 패턴을 갖는 여하한의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH-EPROM, 여하한의 다른 메모리 칩 또는 카트리지(cartridge), 이후 설명되는 바와 같은 반송파(carrier wave), 또는 컴퓨터가 판독할 수 있는 여하한의 다른 매체를 포함한다.
다양한 형태의 컴퓨터 판독가능한 매체는 실행을 위해 1 이상의 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 프로세서(1004)로 전달하는 데 관련될 수 있다. 예를 들어, 명령어들은 초기에 원격 컴퓨터의 자기 디스크 상에 저장되어 있을 수 있다(bear). 원격 컴퓨터는 그 동적 메모리로 명령어들을 로딩(load)할 수 있으며, 모뎀을 이용하여 전화선을 통해 명령어들을 보낼 수 있다. 컴퓨터 시스템(1000)에 로컬인 모뎀이 전화선 상의 데이터를 수신하고, 적외선 송신기를 사용하여 상기 데이터를 적외선 신호로 전환할 수 있다. 버스(1002)에 커플링된 적외선 검출기가 적외선 신호로 전달된 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 버스(1002)에 놓을 수 있다. 버스(1002)는, 프로세서(1004)가 명령어들을 회수하고 실행하는 주 메모리(1006)로 상기 데이터를 전달한다. 주 메모리(1006)에 의해 수신된 명령어들은 프로세서(1004)에 의한 실행 전이나 후에 저장 디바이스(1010)에 선택적으로 저장될 수 있다.
또한, 컴퓨터 시스템(1000)은 버스(1002)에 커플링된 통신 인터페이스(1018)를 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(1018)는 로컬 네트워크(1022)에 연결되는 네트워크 링크(1020)에 커플링하여 양방향(two-way) 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 통신 인터페이스(1018)는 ISDN(integrated services digital network) 카드 또는 대응하는 타입의 전화선에 데이터 통신 연결을 제공하는 모뎀일 수 있다. 또 다른 예시로서, 통신 인터페이스(1018)는 호환성 LAN에 데이터 통신 연결을 제공하는 LAN(local area network) 카드일 수 있다. 또한, 무선 링크가 구현될 수도 있다. 여하한의 이러한 구현에서, 통신 인터페이스(1018)는 다양한 타입의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림들을 전달하는 전기적, 전자기적 또는 광학적 신호들을 송신하고 수신한다.
통상적으로, 네트워크 링크(1020)는 1 이상의 네트워크를 통해 다른 데이터 디바이스에 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 네트워크 링크(1020)는 로컬 네트워크(1022)를 통해 호스트 컴퓨터(host computer: 1024), 또는 ISP(Internet Service Provider: 1026)에 의해 작동되는 데이터 장비로의 연결을 제공할 수 있다. 차례로, ISP(1026)는 이제 통상적으로 "인터넷"(1028)이라고 칭하는 월드와이드 패킷 데이터 통신 네트워크를 통해 데이터 통신 서비스를 제공한다. 로컬 네트워크(1022) 및 인터넷(1028)은 둘 다 디지털 데이터 스트림들을 전달하는 전기적, 전자기적 또는 광학적 신호들을 사용한다. 다양한 네트워크를 통한 신호들, 및 컴퓨터 시스템(1000)에 또한 그로부터 디지털 데이터를 전달하는 통신 인터페이스(1018)를 통한 네트워크 링크(1020) 상의 신호들은 정보를 전달하는 반송파의 예시적인 형태들이다.
컴퓨터 시스템(1000)은 네트워크(들), 네트워크 링크(1020) 및 통신 인터페이스(1018)를 통해 메시지들을 송신하고, 프로그램 코드를 포함한 데이터를 수신할 수 있다. 인터넷 예시에서는, 서버(1030)가 인터넷(1028), ISP(1026), 로컬 네트워크(1022) 및 통신 인터페이스(1018)를 통해 어플리케이션 프로그램에 대한 요청된 코드를 전송할 수 있다. 1 이상의 실시예에 따르면, 예를 들어 하나의 이러한 다운로드된 어플리케이션이 본 명세서에 개시된 바와 같은 방법에 대해 제공된다. 수신된 코드는 수신될 때 프로세서(1004)에 의해 실행될 수 있고, 및/또는 추후 실행을 위해 저장 디바이스(1010) 또는 다른 비휘발성 저장소에 저장될 수 있다. 이러한 방식으로, 컴퓨터 시스템(1000)은 반송파의 형태로 어플리케이션 코드를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 본 명세서에 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함한 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 기계 판독가능한 명령어는 2 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현될 수 있다. 2 이상의 컴퓨터 프로그램들은 1 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체에 저장될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 여하한의 제어기들은 각각 또는 조합하여, 1 이상의 컴퓨터 프로그램이 리소그래피 장치의 적어도 하나의 구성요소 내에 위치되는 1 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 판독되는 경우에 작동가능할 수 있다. 제어기들은 각각 또는 조합하여, 신호들을 수신, 처리 및 송신하는 여하한의 적절한 구성을 가질 수 있다. 1 이상의 프로세서가 제어기들 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된다. 예를 들어, 각각의 제어기가 앞서 설명된 방법들에 대한 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 1 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어기들은 이러한 컴퓨터 프로그램들을 저장하는 데이터 저장 매체, 및/또는 이러한 매체를 수용하는 하드웨어를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제어기(들)는 1 이상의 컴퓨터 프로그램의 기계 판독가능한 명령어들에 따라 작동할 수 있다. 본 명세서에서는 IC 제조에 있어서 검사 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 검사 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함하는 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 나노임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 나노임프린트 리소그래피의 경우, 패터닝 디바이스는 임프린트 템플릿(imprint template) 또는 몰드(mold)이다. 본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
본 명세서에서, 임계치를 지나거나 넘는다는 언급은 무언가가 특정한 값보다 낮거나 특정한 값 이하의 값을 갖는 것, 무언가가 특정한 값보다 높거나 특정한 값 이상의 값을 갖는 것, 무언가가 예를 들어 파라미터에 기초하여 [예를 들어, 분류(sorting)를 통해] 다른 무언가보다 높거나 낮게 랭킹되는 것 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 오차를 보정한다거나 이의 보정들이라는 언급은 공차 범위 내에서 오차를 감소시키거나 오차를 제거하는 것을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "최적화하는" 및 "최적화"라는 용어는 리소그래피 또는 패터닝 처리의 결과들 및/또는 프로세스들이 기판 상의 디자인 레이아웃의 더 높은 투영 정확성, 더 큰 공정 윈도우 등과 같은 더 바람직한 특성들을 갖도록 리소그래피 장치, 패터닝 공정 등을 조정하는 것을 칭하거나 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "최적화하는" 및 "최적화"라는 용어는 1 이상의 변수에 대한 1 이상의 값의 초기 세트에 비해, 적어도 하나의 관련 메트릭에서 개선, 예를 들어 국부적 최적을 제공하는 1 이상의 변수에 대한 1 이상의 값을 식별하는 공정을 칭하거나 의미한다. "최적" 및 다른 관련 용어들은 이에 따라 해석되어야 한다. 일 실시예에서, 최적화 단계들은 1 이상의 메트릭에서 추가 개선을 제공하도록 반복적으로 적용될 수 있다.
시스템의 최적화 공정에서, 시스템 또는 공정의 성능 지수(figure of merit)가 비용 함수로서 표현될 수 있다. 최적화 공정은 비용 함수를 최적화(예를 들어, 최소화 또는 최대화)하는 시스템 또는 공정의 파라미터들(디자인 변수들)의 세트를 발견하는 공정으로 압축된다. 비용 함수는 최적화의 목표에 따라 여하한의 적절한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 비용 함수는 시스템 또는 공정의 소정 특성들(평가 포인트들)의 의도된 값들(예를 들어, 이상적인 값들)에 대한 이러한 특성들의 편차들의 가중 RMS(root mean square)일 수 있다; 또한, 비용 함수는 이 편차들의 최대값(즉, 가장 심한 편차)일 수도 있다. 본 명세서에서 "평가 포인트들"이라는 용어는 시스템 또는 공정의 여하한의 특성을 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 시스템의 디자인 변수들은 시스템 또는 공정의 구현들의 실용성(practicality)들로 인해 상호의존적이고, 및/또는 유한한 범위로 한정될 수 있다. 리소그래피 장치 또는 패터닝 공정의 경우, 제약은 흔히 패터닝 디바이스 제조가능 디자인 규칙들, 및/또는 튜닝가능한 범위들과 같은 하드웨어의 물리적 속성들 및 특성들과 관련되며, 평가 포인트들은 기판 상의 레지스트 이미지에 대한 물리적 포인트들, 및 도즈 및 포커스와 같은 비-물리적 특성들을 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 실시형태들이 아래의 번호가 매겨진 항목들에서 개시된다:
1. 기판에 있어서,
기판 층; 및
기판 층 상의 에칭가능한 층을 포함하며,
에칭가능한 층은 그 안이나 그 위에 패터닝된 구역을 포함하고, 충분한 크기의 블랭크 구역을 포함하여 블랭크 구역을 에칭하는 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하는 기판.
2. 1 항에 있어서, 에칭가능한 층 상의 레지스트 층을 더 포함하고, 레지스트 층은 패터닝된 구역을 포함하는 기판.
3. 2 항에 있어서, 패터닝된 구역은 에칭 툴을 사용하여 레지스트 층으로부터 에칭가능한 층으로 전사될 패턴을 포함하는 기판.
4. 2 항 또는 3 항에 있어서, 레지스트 층은 블랭크 구역을 에칭 툴의 에천트에 노출시키는 개방 구역을 포함하고, 개방 구역은 블랭크 구역을 에칭하는 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하도록 충분한 크기로 이루어지는 기판.
5. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나에 있어서, 블랭크 구역은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는 기판.
6. 1 항 내지 5 항 중 어느 하나에 있어서, 블랭크 구역은 0의 에칭-후 두께를 갖는 기판.
7. 1 항 내지 6 항 중 어느 하나에 있어서, 기판 층은 베어 실리콘을 포함하는 기판.
8. 1 항 내지 7 항 중 어느 하나에 있어서, 패터닝된 구역은 메트롤로지 장치에 의해 측정될 패턴을 포함하는 기판.
9. 기판 층 및 기판 층 상의 에칭가능한 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계 -에칭가능한 층은 그 안이나 그 위의 제 1 패터닝된 구역 및 블랭크 구역을 가짐- ;
에칭 툴로 패터닝된 구역의 적어도 일부분을 에칭하여, 에칭가능한 층에 제 2 패터닝된 구역을 형성하는 단계;
제 2 패터닝된 구역의 특성을 평가하는 단계; 및
하드웨어 컴퓨터 시스템에 의해, 평가된 특성에 기초하여 에칭 툴에 관한 정보를 생성하고 출력하는 단계를 포함하는 방법.
10. 9 항에 있어서, 평가하는 단계는 제 2 패터닝된 구역의 평가된 특성의 값과 특성의 타겟 값 사이의 편차를 결정하는 단계를 포함하고, 생성하고 출력하는 단계는 편차에 기초하여 에칭 툴을 조정하고 및/또는 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치를 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
11. 10 항에 있어서, 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치는: 증착 툴, 또 다른 에칭 툴, 트랙 툴, 화학 기계적 평탄화(CMP) 툴, 및/또는 리소그래피 툴로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 방법.
12. 10 항 또는 11 항에 있어서, 수정 정보는 에칭 툴 및/또는 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 또 다른 공정 장치의 변수를 수정하는 데 사용되며, 변수는 증착 툴의 증착 변수, 트랙의 트랙 변수, 리소그래피 장치의 리소그래피 변수, 또 다른 에칭 툴의 에칭 변수, 및/또는 CMP 툴의 평탄화 변수를 포함하는 방법.
13. 12 항에 있어서, 변수는 트랙의 트랙 변수를 포함하고, 트랙 변수는 트랙의 베이크 툴의 베이크 온도 또는 트랙의 현상 툴의 현상 변수를 포함하는 방법.
14. 12 항 또는 13 항에 있어서, 변수는 리소그래피 장치의 리소그래피 변수를 포함하고, 리소그래피 변수는 도즈 또는 포커스를 포함하는 방법.
15. 12 항 내지 14 항 중 어느 하나에 있어서, 변수는 에칭 툴의 에칭 변수를 포함하고, 에칭 변수는 에칭 툴의 에칭 타입 또는 에칭 툴의 에칭률을 포함하는 방법.
16. 10 항 내지 15 항 중 어느 하나에 있어서, 수정 정보를 생성하는 단계는 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버의 변수를 에칭 툴의 제 2 에칭 챔버와 별도로 조정하는 수정을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
17. 10 항 내지 16 항 중 어느 하나에 있어서, 평가하는 단계는 기판에 걸친, 평가된 패턴의 특성의 값의 공간 분포 또는 평가된 패턴의 특성의 값과 특성의 타겟 값 사이의 편차의 공간 분포를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
18. 9 항 내지 17 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 패터닝된 구역은 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버에 의해 생성되고, 타겟 값은 에칭 툴의 제 2 에칭 챔버에 대한 것인 방법.
19. 9 항 내지 18 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 패터닝된 구역의 특성을 평가하는 단계는 제 2 패터닝된 구역 내의 패턴의 특성의 값의 측정을 얻는 단계를 포함하는 방법.
20. 9 항 내지 19 항 중 어느 하나에 있어서, 제 2 패터닝된 구역의 특성은: 임계 치수, 오버레이, 측벽 각도, 저면 경사, 패턴 피처 높이, 층 두께, 패턴 시프트, 기하학적 비대칭 및/또는 1 이상의 다른 기하학적 파라미터로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 방법.
21. 9 항 내지 20 항 중 어느 하나에 있어서, 블랭크 구역은 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는 방법.
22. 9 항 내지 21 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 패터닝된 구역은 에칭가능한 층 상의 레지스트 층 내의 패턴을 포함하는 방법.
23. 9 항 내지 22 항 중 어느 하나에 있어서, 에칭가능한 층의 블랭크 구역의 적어도 일부분의 에칭에 기초하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
24. 23 항에 있어서, 적어도 부분적으로 에칭률에 기초하여, 에칭 툴을 조정하고 및/또는 에칭 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치를 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
25. 23 항 또는 24 항에 있어서, 에칭률을 결정하는 단계는:
제 1 시간에 블랭크 구역의 제 1 두께를 측정하는 단계;
제 2 시간에 블랭크 구역의 제 2 두께를 측정하는 단계; 및
제 1 두께와 제 2 두께 사이의 차이 및 에칭가능한 층이 에칭 툴에 의해 처리되고 있는 경우의 제 1 시간과 제 2 시간 사이의 시간 길이에 기초하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
26. 기판이 리소그래피 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 툴에 의해 처리된 후 기판 상의 패턴을 평가하여, 평가된 패턴의 특성의 값을 결정하는 단계;
평가된 패턴의 특성의 값이 특성의 타겟 값을 충족시키는지를 결정하는 단계; 및
평가된 패턴의 특성의 값이 특성의 타겟 값을 충족시키지 않는다는 결정에 응답하여, 하드웨어 컴퓨터 시스템에 의해 및 적어도 부분적으로 결정에 기초하여 공정 툴에 관한 정보를 생성하고 출력하는 단계를 포함하는 방법.
27. 26 항에 있어서, 결정하는 단계는 평가된 패턴의 특성의 값과 특성의 타겟 값 사이의 편차를 결정하는 단계를 포함하고, 생성하고 출력하는 단계는 적어도 부분적으로 편차에 기초하여 공정 툴 및/또는 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 또 다른 공정 장치를 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
28. 27 항에 있어서, 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 공정 장치는: 증착 툴, 트랙 툴, 에칭 툴, 화학 기계적 평탄화(CMP) 툴, 및/또는 리소그래피 툴로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 방법.
29. 27 항 또는 28 항에 있어서, 수정 정보는 공정 툴 및/또는 공정 툴로부터 상류 또는 하류의 또 다른 공정 장치의 변수를 수정하는 데 사용되며, 변수는 증착 툴의 증착 변수, 트랙의 트랙 변수, 리소그래피 장치의 리소그래피 변수, 에칭 툴의 에칭 변수, 및/또는 CMP 툴의 평탄화 변수를 포함하는 방법.
30. 29 항에 있어서, 변수는 트랙의 트랙 변수를 포함하고, 트랙 변수는 트랙의 베이크 툴의 베이크 온도 또는 트랙의 현상 툴의 현상 변수를 포함하는 방법.
31. 29 항 또는 30 항에 있어서, 변수는 리소그래피 장치의 리소그래피 변수를 포함하고, 리소그래피 변수는 도즈 또는 포커스를 포함하는 방법.
32. 29 항 내지 31 항 중 어느 하나에 있어서, 변수는 에칭 툴의 에칭 변수를 포함하고, 에칭 변수는 에칭 툴의 에칭 타입 또는 에칭 툴의 에칭률을 포함하는 방법.
33. 27 항 내지 32 항 중 어느 하나에 있어서, 결정하는 단계는 기판에 걸친, 평가된 패턴의 특성의 값의 공간 분포 또는 평가된 패턴의 특성의 값과 특성의 타겟 값 사이의 편차의 공간 분포를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
34. 27 항 내지 33 항 중 어느 하나에 있어서, 수정 정보를 생성하는 단계는 공정 툴의 제 1 구성요소의 변수를 공정 툴의 제 2 구성요소와 별도로 조정하는 수정을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
35. 26 항 내지 34 항 중 어느 하나에 있어서, 공정 툴은 에칭 툴이고, 패턴은 에칭 툴의 제 1 에칭 챔버에 의해 처리되었으며, 타겟 값은 에칭 툴의 제 2 에칭 챔버에 대한 것인 방법.
36. 26 항 내지 35 항 중 어느 하나에 있어서, 공정 툴은 에칭 툴, 트랙, 화학 기계적 평탄화(CMP) 툴 또는 증착 툴인 방법.
37. 36 항에 있어서, 공정 툴은 에칭 툴을 포함하는 방법.
38. 37 항에 있어서, 기판은 기판 층 및 에칭가능한 층을 포함하고, 에칭가능한 층은 그 안 또는 그 위의 패터닝된 구역 및 블랭크 구역을 포함하며, 블랭크 구역은 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하는 크기인 방법.
39. 38 항에 있어서:
에칭 툴로 적어도 에칭가능한 층의 블랭크 구역을 에칭하는 단계; 및
에칭된 블랭크 구역을 사용하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
40. 39 항에 있어서, 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계는:
제 1 시간에 블랭크 구역의 제 1 두께를 측정하는 단계;
제 2 시간에 블랭크 구역의 제 2 두께를 측정하는 단계; 및
제 1 두께와 제 2 두께 사이의 차이 및 기판이 에칭 툴에 의해 처리되고 있는 경우의 제 1 시간과 제 2 시간 사이의 시간 길이에 기초하여 에칭 툴의 에칭률을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
41. 38 항 내지 40 항 중 어느 하나에 있어서, 블랭크 구역은 기판 층과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는 방법.
42. 38 항 내지 41 항 중 어느 하나에 있어서, 적어도 부분적으로 결정된 에칭률에 기초하여, 공정 툴을 조정하는 수정 정보를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
43. 26 항 내지 42 항 중 어느 하나에 있어서, 기판 상의 패턴을 평가하는 단계는 기판 상의 패턴의 특성의 값의 측정을 얻는 단계를 포함하는 방법.
44. 26 항 내지 43 항 중 어느 하나에 있어서, 패턴의 특성은: 임계 치수, 오버레이, 측벽 각도, 저면 경사, 패턴 피처 높이, 층 두께, 패턴 시프트, 기하학적 비대칭 및/또는 1 이상의 다른 기하학적 파라미터로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 방법.
45. 프로세서 시스템이 9 항 내지 44 항 중 어느 하나의 방법의 수행을 야기하게 하는 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 비-일시적 컴퓨터 프로그램 제품.
46. 시스템에 있어서,
하드웨어 프로세서 시스템; 및
기계-판독가능한 명령어들을 저장하도록 구성되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체를 포함하고, 실행되는 경우에 기계-판독가능한 명령어들은 하드웨어 프로세서 시스템이 9 항 내지 44 항 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 시스템.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함한 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 기판 층; 및
    상기 기판 층 상의 에칭가능한 층(etchable layer)
    을 포함하며, 상기 에칭가능한 층은 그 안이나 그 위에 패터닝된 구역을 포함하고, 에칭 툴의 벌크 에칭률(bulk etch rate)이 결정될 수 있게 하도록 충분한 크기의 블랭크 구역(blank region)을 포함하는 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭가능한 층 상의 레지스트 층을 더 포함하고, 상기 레지스트 층은 상기 패터닝된 구역을 포함하는 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 패터닝된 구역은 상기 에칭 툴을 사용하여 상기 레지스트 층으로부터 상기 에칭가능한 층으로 전사(transfer)될 패턴을 포함하는 기판.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 레지스트 층은 상기 블랭크 구역을 상기 에칭 툴의 에천트(etchant)에 노출시키는 개방 구역(open region)을 포함하고, 상기 개방 구역은 상기 블랭크 구역을 에칭하는 상기 에칭 툴의 에칭률이 결정될 수 있게 하도록 충분한 크기로 이루어지는 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랭크 구역은 상기 기판 층의 신장 방향과 평행한 방향에서 적어도 1 밀리미터의 치수를 갖는 기판.
  6. 기판 층 및 상기 기판 층 상의 에칭가능한 층을 포함하는 기판을 제공하는 단계 -상기 에칭가능한 층은 그 안이나 그 위에 제 1 패터닝된 구역을 가짐- ;
    에칭 툴로 상기 패터닝된 구역의 적어도 일부분을 에칭하여, 상기 에칭가능한 층에 제 2 패터닝된 구역을 형성하는 단계;
    상기 제 2 패터닝된 구역의 특성을 평가하는 단계 -상기 평가하는 단계는 상기 제 2 패터닝된 구역의 평가된 특성의 값과 상기 특성의 타겟 값 간의 편차를 결정하는 단계를 포함함- ; 및
    하드웨어 컴퓨터 시스템에 의해, 상기 편차에 기초하여, 상기 에칭 툴을 조정하고 및/또는 상기 에칭 툴로부터 상류 또는 하류에 있는 공정 장치를 조정하는 수정 정보를 생성하고 출력하는 단계
    를 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 에칭 툴로부터 상류 또는 하류에 있는 공정 장치는: 증착 툴, 또 다른 에칭 툴, 트랙 툴, 화학 기계적 평탄화(CMP) 툴, 및/또는 리소그래피 툴로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수정 정보는 상기 에칭 툴 및/또는 상기 에칭 툴로부터 상류 또는 하류에 있는 또 다른 공정 장치의 변수를 수정하는 데 사용되며, 상기 변수는 증착 툴의 증착 변수, 트랙의 트랙 변수, 리소그래피 장치의 리소그래피 변수, 또 다른 에칭 툴의 에칭 변수, 및/또는 CMP 툴의 평탄화 변수를 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 변수는 상기 트랙의 트랙 변수를 포함하고, 상기 트랙 변수는 상기 트랙의 베이크 툴(bake tool)의 베이크 온도 또는 상기 트랙의 현상 툴의 현상 변수를 포함하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 변수는 상기 리소그래피 장치의 리소그래피 변수를 포함하고, 상기 리소그래피 변수는 도즈 또는 포커스를 포함하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 변수는 상기 에칭 툴의 에칭 변수를 포함하고, 상기 에칭 변수는 상기 에칭 툴의 에칭 타입 또는 상기 에칭 툴의 에칭률을 포함하는 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 평가하는 단계는 상기 기판에 걸친, 평가된 패턴의 특성의 값의 공간 분포 또는 상기 평가된 패턴의 특성의 값과 상기 특성의 타겟 값 간의 편차의 공간 분포를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 패터닝된 구역의 특성은: 임계 치수, 오버레이, 측벽 각도, 저면 경사, 패턴 피처 높이, 층 두께, 패턴 시프트, 기하학적 비대칭 및/또는 1 이상의 다른 기하학적 파라미터로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 방법.
  14. 프로세서 시스템이 제 6 항에 따른 방법의 수행을 야기하게 하는 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 프로그램 제품.
  15. 하드웨어 프로세서 시스템; 및
    기계-판독가능한 명령어들을 저장하도록 구성되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체
    를 포함하고, 실행되는 경우에 상기 기계-판독가능한 명령어들은 상기 하드웨어 프로세서 시스템이 제 6 항에 따른 방법을 수행하게 하는 시스템.
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