KR100550032B1 - 기판의 정렬방법, 컴퓨터 프로그램, 디바이스 제조방법 및이에 따라 제조된 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 정렬빔이 기판테이블상의 마크에 포커싱되는 동안, 기판테이블은 상기 정렬빔에 실질적으로 직각으로 이동된다. 만일 상기 마크의 이미지가 기준마크에 대하여 이동한다면, 기판 및 정렬빔은 직각이 아니다. 기판테이블상의 마크는 복수의 기준마크에 대하여 정렬된다. 그 후, 2개 이상의 기판마크가 단일 기준마크와 정렬된다. 정렬빔의 경사에 의한 오차는 기판에 대하여 계산된 확장 및 회전 값으로 소거된다.

Description

기판의 정렬방법, 컴퓨터 프로그램, 디바이스 제조방법 및 이에 따라 제조된 디바이스 {A Method of Aligning a Substrate, a Computer Program, a Device Manufacturing Method and a Device Manufactured thereby}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 투영장치의 도면;
도 2는 정렬구조를 나타내는 도면;
도 3은 기판에 수직하지 않은 정렬빔을 나타내는 도면;
도 4는 도 2의 배치로 인한 정렬오프셋을 나타내는 도면;
도 5는 본 발명에 따른 기판테이블의 이동을 나타내는 도면;
도 6은 한 세트의 기준마크와 기판을 정렬하는 것과 관련된 단계들을 나타내는 도면;
도 7은 본 발명의 정착성을 평가하는데 사용되는 복합(composite)웨이퍼의 개략적인 단면을 나타내는 도면이다.
도면에서, 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타낸다.
본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 마스크를 구비하고 있는 기판을 잡아주는 기판테이블;
- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 투영빔을 투영시키는 투영시스템;
- 방사선의 정렬빔을 이용하여, 기준마크와 상기 마크 사이의 정렬을 검출하기 위한 정렬시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.
"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사임에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 지지구조체는 마스크테이블이 되고, 상기 마스크테 이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.
- 프로그래밍 가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그래밍 가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 국부화된 적절한 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1 이상의 프로그래밍가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로 부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 특정적으로 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 리소그래피투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 소정의 기준방향("스캐닝방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝방향과 동일방향 또는 반대방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 ＜ 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참조자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 얻을 수 있다.
리소그래피투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피쳐의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC와 같은 디바이스의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 마무리하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등 의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참조자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다; 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭(catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭 널게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 성분를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 성분들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참조자료로 채택되는 듀얼 스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 W0 98/40791호에 개시되어 있다.
기판을 노광하기에 앞서, 기판이 정확하게 정렬되어야만 한다. 따라서, 마크가 기판테이블상에 제공되고, 정렬빔이 마크를 향하여 투영되고 정렬시스템에 의하 여 부분적으로 반사된다. 정렬빔은 상기 마크와 기준마크를 검출하도록 기준마크상으로 묘화된다.
특정 적용례 특히, 마이크로-전기기계적 시스템(MEMS)에 있어서, 패턴이 기판으로 전사된 후, 또 다른 기판층 즉, "번디드 웨이퍼(bonded wafer)"가 상기 기판상에 부착된다. 이 경우에는, 2개의 기판테이블의 패턴이 서로에 대하여 정확하게 정렬되는 것이 중요하므로, 동일한 정렬마크가 정렬 및 노광 모두에 사용된다. 하지만, 제1 및 제2기판층의 패턴이 여전히 오정렬될 수 있다. 방사선의 노광빔이 기판에 정확하게 직각이 아닌 경우, 제1층과 제2층 사이의 높이의 차는, 상기 층들의 표면이 상이한 XY위치에서 정렬빔과 교차한다는 것을 의미한다. 따라서, 2개의 층들상의 패턴이 올바르게 정렬되지 않을 것이다. 또한, 정렬마크가 정렬빔의 초점면내에 정확하게 있지 않을 수 있기 때문에, 정렬이 더 나빠질 수 있다.
본 발명의 목적은 기준마크를 구비하고 있는 기판을 정렬하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
상기 및 기타 목적은,
- 제1 및 제2기판마크를 구비한 상기 기판을 제공하는 단계;
- 정렬빔을 제공하는 단계;
- 마커가 기판테이블에 직접 부착되고, 상기 정렬빔에 대하여 실질적으로 수직하는, 기판을 잡아주는 기판테이블을 제공하는 단계;
- 상기 기판테이블에 대하여 상기 정렬빔의 경사를 검출하는 단계;
- 상기 기판테이블에 수직하도록 상기 정렬빔을 조정하는 단계;
- 상기 정렬빔을 이용하여, 상기 기판테이블상의 상기 마크와 상기 제1기준 마크를 정렬하는 단계;
- 상기 정렬빔을 이용하여, 상기 테이블상의 상기 마크와 상기 제2기준마크를 정렬하는 단계;
- 상기 정렬빔을 이용하여, 상기 제1기판마크와 상기 제1기준마크를 정렬하는 단계; 및
- 상기 정렬빔을 이용하여, 상기 제2기판마크와 상기 제1기준마크를 정렬하는 단계를 포함하는 복수의 기준마크들에 대하여 기판을 정렬하는, 본 발명에 따라 달성된다.
정렬빔이 기판테이블에 대하여 정확하게 수직하지 않는 경우에, 기판테이블의 (기판테이블의 표면에 대하여 수직하는)"수직"이동은 일반적으로 정렬빔에 대한 마크의 측방향 이동을 발생시킬 것이다. 따라서, 정렬빔이 기판의 표면에 수직하도록 보장함으로써 이러한 문제점들이 해결될 수 있다. 기판테이블상의 마크를 2개의 기준마크에 대하여 정렬하여 기준마크 및 기판테이블의 상대위치를 확인한다. 단일 기준마크에 대하여 기판마크를 정렬하여 (이전의 측정으로 알려진 기준마크에 대한)기판의 회전 및 확장을 확인한다. 2개의 기준마크의 위치가 단일기준마크에 대하여 측정되기 때문에, 얻어진 회전 및 확장값에 상대적인 에러가 존재하지 않는다. 기판마크가 정렬빔의 초점면에 정확하게 놓여지지 않더라도, 기판이 정확하게 정렬될 수 있다. 기준마크에 대한 기판마크의 정렬단계는 또 다른 기판마크에 대하여도 반복될 수 있으며 이에 따라, 단지 2개의 기판마크의 값을 이용하여 산출하기는 어려운 약간의 회전 또는 팽창요소들을 포함할 수도 있는, 회전 및 팽창을 더 정확하게 산출할 수 있다. 이러한 방법을 이용하면, 제2 및 연이은 기판층들 상의 패턴이 250nm보다 양호한 정확성으로 이전의 층들에 대하여 정렬될 수 있다. 따라서, 이것은 이전의 층에 접착되는 500㎛까지의 두께를 갖는 층을 구비하고 있는 번디드웨이퍼가 정확히 정렬되게 한다.
상기 기판테이블에 대하여 상기 정렬빔의 경사를 검출하는 단계는,
- 상기 정렬빔에 대하여 상기 기판테이블상의 상기 마크의 제1위치를 검출하는 단계;
- 상기 기판테이블의 최상부에 수직한 방향으로 상기 기판테이블을 이동시키는 단계; 및
- 상기 정렬빔에 대한 상기 마크의 제2위치를 검출하는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 제1 및 제2상대위치들간의 차는 상기 기판테이블에 대한 정렬빔의 경사를 나타낸다.
상기 정렬빔을 이용하여, 상기 제1기판마크를 구비한 상기 제2기준마크를 절렬하는 또 다른 단계가 선택적으로 제공된다. 기판이 2개의 상이한 기준마크에 대하여 정렬되므로, 이것은 기준마크에 대한 기판의 더 정확한 정렬을 제공한다. 필요하다면, 이것이 여타의 기준마크에 대하여 반복될 수 있다.
정렬단계는, 이것이 상기 기준마크를 통하여 편향되도록 상기 마크 또는 상 기 기판마크를 향하여 상기 정렬빔을 투영시키는 단계를 포함한다.
기준마크는 상기 기판상으로 패턴을 투영시키는데 사용되는 마스크상에 제공되는 것이 바람직하다. 기판은 복수의 층을 가지며, 기판마크는 제2층의 윈도우를 통해 볼 수 있는 제1층상에 놓여진다.
정렬빔은 기판에 수직하도록 조정된다. 처음에, 기판에 대한 정렬빔의 경사가 검출되고, 이에 따라 정렬빔이 조정된다. 기판에 대한 정렬빔의 경사는,
- 상기 정렬빔에 대하여 (예를 들어, 제1)기판마크의 제1위치를 검출하는 단계;
- 상기 기판의 최상부에 수직한 방향으로 상기 기판을 이동시키는 단계; 및
- 상기 정렬빔에 대한 상기 기판마크의 제2위치를 검출하는 단계에 의하여 검출되며, 여기서, 제1 및 제2상대위치들간의 차는 상기 기판에 대한 상기 정렬빔의 경사를 나타낸다.
노광을 하기 바로 전에(즉, 기판에 대하여 수직하도록 정렬빔을 정렬한 후에), 정렬빔이 기판에 대하여 수직하도록 조정이 이루어진다. 대안적으로, 이것은 기판마크와 기준마크를 정렬하는 단계 바로 전에 실시될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
- 적어도 부분적으로는 한 층의 방사선감응재로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 투영빔을 투영하는 단계 를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
상기 기판을 상술된 바와 같은 방법으로 정렬하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
컴퓨터시스템에서 실행될 때, 상술된 바와 같은 디바이스 제조방법 또는 정렬방법의 단계들을 수행하는 리소그래피 투영장치에 명령을 내리는 프로그램 코드수단을 포함하는 컴퓨터프로그램이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
서두에 명기된 바와 같은 리소그래피 투영장치가 제공되며, 기판테이블은 상기 정렬빔에 실질적으로 평행한 방향으로 이동될 수 있다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126nm 인)자외선 및 EUV(예를 들어 파장이 5 내지 20nm 범위인 극 자외선)를 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔까지도 포괄하여 사용된다.
첨부된 개략적인 도면을 참조로 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
·방사선(예를 들어, UV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);
·마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
·기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
·기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 카타디옵트릭 렌즈시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한)투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한)반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 레이저생성 또는 방전 플라즈마원)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라고 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사원(LA)이 흔히 수은 펌프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 시나리오를 모두 포괄하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정액츄에어터에만 연결될 수 있고 고정될 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적응된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
기판의 노광에 앞서, 마스크(MA) 및 기판(W)의 정렬이 이루어진다. 상보적인 기준마크(M1) 및 마크(W1)가 각각 마스크(MA) 및 기판테이블(WT)상에 존재한다. 도 2에서, 정렬빔(AB)은 투영시스템(PL)을 통해 투영되고, 정렬시스템(AB)을 통해 마크(P1)로부터 부분적으로 반사된다. 그런 다음, 정렬빔(AB)이 기준마크(M1)상으로 묘화된다. 기판(W)의 정렬을 측정하도록 마크(P1) 및 기준마크(M1)가 검출될 수 있다.
도 3에서는, 기판이 제1기판층(WA)의 최상부에 부착된 두께(T)를 갖는 제2기판층(WB) 및 제1기판층(WA)으로 이루어진다. 마크(P1)(때때로, 기점으로 불려지기도 함)는 기판(W)에 인접한 기판테이블(WT)상에 놓여진다. 알 수 있듯이, 정렬빔(AB)은 기판(W)의 최상면에 대하여 직각이 아니다. 기판(W)에 대한 상기 각도에서, 정렬빔(AB)으로 제2기판층(WB)상으로의 투영이 이루어지는 경우에는, 이하의 수학식으로 표현되는 오프셋(△)만큼, 제2기판층(WB)의 측정된 위치가 제2기판층(WB)의 실제 위치와 상이해질 것이다.
Figure 112003517683805-pat00001
이것은 도 4에서 알 수 있다. 제2기판층(WB)상에서 프린팅이 되는 경우에, 제1기판층(WA)상의 인쇄로부터 △량만큼의 오프셋이 발생할 것이다.
이러한 오프셋을 검출하기 위하여, 기판테이블(WT)은 도 5에 도시된 바와 같이 수직으로 이동가능하다. 정렬빔(AB)의 오정렬을 검출하기 위하여, 단계 S1에서, 정렬빔은 처음에 마크(P1)상에 포커싱되고, 기준마크(M1)를 향하여 반사된다. 기판테이블(WT)은 정확한 XY 방위를 정하도록 이동된다. 기준마크(M1)에 대한 마크(P1)의 이미지의 위치가 스캐닝된 다음, 기판테이블(WT)은 Z방향으로 100㎛까지 위쪽으로 이동된다. 기준마크(M1)에 대한 마크(P1)의 이미지의 위치가 다시 스캐닝되고, 그 결과는 제1스캔에 비교된다. 마크(P1)의 이미지가 기준마크(M1)에 대하여 이동되었다면, 정렬빔(AB) 및 기판테이블(WT)은 직각이 아니다. 그러므로, 정렬빔(AB)의 경사도는 상기 오정렬을 보정하도록 변경된다. 정렬을 다시 체크하기 위하여 동일한 절차가 반복된다.
단계 S2에서, 상기 장치는 정렬빔(AB)이 마크(P1)상에는 포커싱하지만, 제2기준마크(M2)를 향하여 반사되도록 조정된다. 이는 M1에 대한 기준마크(M2)의 변위를 정한다. 상기 장치는 단계 S3에서, 기판(W)의 제1기판층(WA)상에 자리잡은 기판마크(W1)상에 정렬빔(AB)을 포커싱시키고 기준마크(M1)를 향하여 반사되도록 다시 조정된다. 정렬빔이 기판(W)의 표면에 직각이므로, 기준마크(M1)와 기판마크(W1)의 상대 위치들(및 이에 따른 기판(W)의 절대 위치)을 정할 수 있다. 기판(W)의 확장 및 회전을 판정하기 위하여, 상기 장치는 또한 제1기판층상에 자리잡은 제2기판마크(W2)를 향하여 정렬빔(AB)이 투영되고, 제1기준마크(M1)를 향하여 반사되도록 조정된다. 이것이 단계 S4이다. W1 및 W2의 위치들이 모두 동일한 기준마크(M1 )에 대 하여 측정되었으므로, (예를 들어, 기판마크들이 초점을 약간 벗어남으로 인한) 약간의 오차는 양자 모두의 측정치에 대하여 동일할 것이며, 따라서 계산된 확장 및 회전 값들이 영향을 받지 않을 것이다.
기판(W)의 절대 위치의 개선된 계산을 얻기 위하여, 단계 S5에서, 기판마크(W1)가 기준마크(M2)와 정렬된다. 상기 장치는 정렬빔이 기판마크(W1 )를 향하여 투영되어 기준마크(M2)를 향하여 반사되도록 조정된다.
단계 S3 및 S4는 필요에 따라 또 다른 기판 마크들에 대하여 반복될 수 있다. 단계 S5는 또한 W2 및 또 다른 기판마크에 대하여 반복될 수도 있다. 이와 유사하게, 단계 S2는 기판테이블(WT)상의 어떠한 추가적인 마크들에 대하여 반복될 수도 있다. 이들 추가적인 단계는 모두 정렬의 정확성을 개선시킨다.
이러한 정렬 프로세스는 제3 및 후속 기판층에 대하여 총 두께 2mm까지 반복될 수 있다.
이러한 절차는 기판층 상에 어떠한 프린팅이 행해지기 전에 실행되는 것이 좋다.
경사도를 검출하는 상기 방법의 정확성을 평가하기 위하여, 주사 전자 현미경이 사용되었다. 상술된 방법은 도 7에 도시된 기판층(Wc) 및 정렬빔이 직각인 것을 보장하도록 사용되었다. 제2기판층(WD)은 제1기판층에 부착되었다. 직각인 정렬빔과 함께 기준마크(M1)는, P1의 자리(location)을 예측하는데 사용되었다. P1 , Px의 예측된 자리에서, 제2기판층은 산화물층(OL)까지 에칭된다. 이들 정렬마크의 교차부는 SEM을 사용하여 스캐닝된다. P1의 예측된 자리 및 X방향으로의 실제 P1 자리의 오정렬은, 다음의 수학식으로 주어진다.
Figure 112003517683805-pat00002
정렬마크의 교차부는 상기 오정렬을 전체적으로 계산하기 위하여 2개 이상의 직각방향으로 스캐닝되어야 한다. 이러한 평가 기술을 이용하여, 본 발명은 결과적으로 ＜250nm의 원래 및 예측된 마크간의 오버레이가 최대 100㎛의 거리에 걸쳐 일어남을 보여주었다.
지금까지 본 발명의 특정 실시예를 기술하였지만, 본 발명은 상술된 것 이외의 방법으로도 실행될 수 있음은 자명하다. 상기 기술은 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명에 따르면, 기준마크를 구비하고 있는 기판을 정렬하는 개선된 방법을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 복수의 기준마크에 대하여 기판을 정렬시키는 방법에 있어서,
    - 제1 및 제2기판마크를 구비한 상기 기판을 제공하는 단계;
    - 정렬빔을 제공하는 단계;
    - 기판테이블에 직접 첨부된 마크를 구비하고 상기 정렬빔에 실질적으로 직각인, 기판을 잡아주기 위한 기판테이블을 제공하는 단계;
    - 상기 기판테이블에 대한 상기 정렬빔의 경사도를 검출하는 단계;
    - 상기 정렬빔이 상기 기판테이블에 대하여 직각이 되도록 조정하는 단계;
    - 상기 정렬빔을 사용하여, 상기 제1기준마크를 상기 기판테이블 상의 상기 마크와 정렬시키는 단계;
    - 상기 정렬빔을 사용하여, 상기 제2기준마크를 상기 기판테이블 상의 상기 마크와 정렬시키는 단계;
    - 상기 정렬빔을 사용하여, 상기 제1기준마크를 상기 제1기판마크와 정렬시키는 단계; 및
    - 상기 정렬빔을 사용하여, 상기 제1기준마크를 상기 제2기판마크와 정렬시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판정렬방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판테이블에 대한 상기 정렬빔의 경사도를 검출하는 단계는,
    - 상기 정렬빔에 대한 상기 기판테이블 상의 상기 마크의 제1위치를 검출하는 단계;
    - 상기 기판테이블의 최상부에 직각인 방향으로 상기 기판테이블을 이동시키는 단계;
    - 상기 정렬빔에 대한 상기 마크의 제2위치를 검출하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 및 제2의 상대적인 위치들간의 차이는 상기 기판테이블에 대한 정렬빔의 경사도를 나타내는 것을 특징으로 하는 기판정렬방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정렬빔을 사용하여, 상기 제2기준마크를 상기 제1기판마크와 정렬시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판정렬방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정렬단계는, 상기 정렬빔이 상기 기준마크를 통하여 편향(deflected)되도록 상기 정렬빔을 상기 마크 또는 상기 기판마크 쪽으로 투영시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판정렬방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기준마크가 배치되는 마스크를 제공하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판정렬방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판은 복수의 층을 가지며, 상기 기판마크는 제2층 내의 윈도우를 통하여 볼 수 있는 제1층 위에 있는 것을 특징으로 하는 기판정렬방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정렬빔은 상기 기판에 직각이 되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 기판정렬방법.
  8. 디바이스 제조방법에 있어서,
    - 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    - 방사선시스템을 사용하여, 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    제1항 또는 제2항에 따른 방법에 따라 상기 기판을 정렬하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  9. 삭제
  10. 컴퓨터 시스템에서 실행되는 경우, 제1항 또는 제2항에 따른 단계들을 수행하도록 리소그래피 투영장치에 명령하는 프로그램 코드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  11. 컴퓨터 시스템에서 실행되는 경우, 제8항에 따른 단계들을 수행하도록 리소그래피 투영장치에 명령하는 프로그램 코드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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