KR100697298B1 - 정렬 방법 및 장치, 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법,및 정렬 툴 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에서, 앞뒷면 정렬 광학기는 기판의 뒷면상에 소정 마크를 투영시키는데 사용된다. 앞뒷면 정렬 광학기의 이미지 윈도우 안으로 투영된 이미지가 기판의 뒷면상의 상기 마크의 병진 복사이도록 앞뒷면 정렬 광학기가 배치된다. 이러한 구성예의 잠재적인 장점은, 광학 축선의 위치의 어떠한 사소한 부정확성도 기판 마크의 이미지의 부정확성을 유도하지 않는다는 것이다. 병전 복사 이미지는 기판의 정렬에 사용될 수 있다.

Description

정렬 방법 및 장치, 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법, 및 정렬 툴{ALIGNMENT METHOD AND APPARATUS, LITHOGRAPHIC APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND ALIGNMENT TOOL}

이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부한 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만, 본 발명의 실시예들을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;

도 2는 앞뒷면 정렬 장치(front to back side alignment apparatus)를 도시하는 도면;

도 3a는 YZ 평면으로 도시된 제1실시예를 도시하는 도면;

도 3b는 XY 평면으로 도시된 제1실시예를 도시하는 도면;

도 4a는 YX 평면으로 도시된 제2실시예를 도시하는 도면;

도 4b는 XY 평면으로 도시된 제2실시예를 도시하는 도면; 및

도 5는 제3실시예를 도시하는 도면이다.

본 발명은, 특히 리소그래피에 적용되는 정렬 장치 및 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는데 사용될 수도 있는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 마스크와 같은 패터닝 구조체가 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층을 가지는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 이미징(imaging)될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광(expose)되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부상의 전체패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스테퍼, 및 투영빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 여타의 응용예를 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적 용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 여타의 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수도 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는, (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어 파장이 5 내지 20nm 범위인) 극자외(EUV)방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 구조체"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 구조체를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정 기능층에 해당할 것이다.

패터닝 구조체는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 구조체의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크 형식도 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일례는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다; 이러한 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝 구조체의 각각의 예시에서, 지지구조체는 프레임 또는 테이블일 수 있는데, 이는 필요에 따라 고정되거나 이동할 수 있으며, 또한, 패터닝 구조체가, 예를 들어 투영시스템에 대하여 원하는 위치에 있도록 확실히 보장할 수도 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 어떠한 용어의 사용도 "패터닝 구조체"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광방사선에 대하여, 또는 침지 유체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절하다면, 굴절 광학시스템, 반사 광학시스템 및 카타디옵트릭 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있다.

또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위하여 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학 구성요소를 포괄할 수도 있으며, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고도 언급될 수도 있다.

리소그래피 장치는 2(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수도 있거나, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 기판이 침지되는 형태로 구성될 수도 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 잘 알려져 있다.

예를 들어 기능성 피처(functional feature)들의 정확한 투영을 보장하기 위해, 기판을 노광시키기 이전에 기판을 정확히 정렬시키는 것이 바람직할 수도 있다. 종래에는, 이는 도 2에 도시된 장치를 이용하여 달성된다. 상보적 정렬 마크(complimentary alignment mark; M1, M2)들 및 기판 마크(P1, P2)들은 각각 마스크 및 기판상에 존재하며, 정렬 시스템은 정렬을 검출하는데 사용된다. 정렬 시스템들의 예로는, 종래의 스루 더 렌즈 정렬 시스템(through the lens alignment system)과, 계류중인(co-pending) 유럽 특허 출원 제 02251440호 및 제 02250235호에 개시된 정렬 방법 및 장치도 있다. 통상적으로는 기판의 앞면상에 마크가 있지만, 기판의 뒷면상에 놓일 수도 있다. 기판의 뒷면상의 마크들은, 예를 들어 기판의 양면상에서 노광이 행해져야 하는 경우에 사용된다. 이는, 특히 MEMS(micro electromechanical systems) 또는 MOEMS(micro opto-electromechanical systems)의 제조시에 행해진다. 기판 마크(P1, P2)들이 기판의 뒷면상에 존재하는 경우, 상기 마크들은 첨부한 도면들 중 도 2의 P2에 대해 도시된 바와 같은 이미지(Pi)를 형성하도록 앞뒷면 정렬 광학기(22)에 의해 기판(W)면에 재-이미징(re-imaging)된다(P1 은 앞뒷면 정렬 광학기의 또 다른 브랜치에 의해 재-이미징될 수도 있다). 앞뒷면 정렬 광학기는, 정렬 시스템(AS)과 함께, 기판 뒷면상의 마크들에 대해 기판 앞면상의 마크들의 상대 위치를 결정하기 위해 사용된다. 이로 인해, 기판의 앞면상에 노광된 기능성 피처들이 기판의 뒷면상에 노광된 기능성 피처들과 함께 정확히 일렬로 정렬(line up) 될 수 있다.

종래의 앞뒷면 정렬 광학기를 이용하면, 기판 마크의 거울 이미지는 앞뒷면 정렬 광학기의 이미지 윈도우 안으로 투영된다. 이 거울 이미지는 상술된 정렬을 위해 사용되는 이미지이며, 따라서 기판 마크의 실제 위치에 대한 그 위치를 정확히 알 수 있어야만 한다. 특히, 거울 이미지가 플립(flip)되는 앞뒷면 정렬 광학기의 광학 축선을 정확히 알 수 있어야 한다. 광학 축선의 어떠한 오차도, 기판 위치의 측정의 오차를 배가(twice)시키게 되는 결과를 가져올 것이다.

더욱이, 광학기의 미러링(mirroring)으로 인해, 기판의 뒷면상의 마크의 이미지의 회전은, 기판의 앞면의 회전과 반대이다. 이를 고려하지 않을 경우, 미세 정렬시, 여러가지 문제를 유도할 수 있다.

일 실시예에 따른 정렬 방법은, 기판의 뒷면상에 기판 마크를 갖는 상기 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 마크의 이미지를 형성하는 단계; 및 정렬 빔을 이용하여, 상기 기판 마크의 상기 이미지와 기준 마크간의 정렬을 검출하는 정렬 시스템을 제공하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 마크의 상기 이미지는 상기 기판 마크의 병진 복사(translational replica)이다.

일 실시예에 따른 디바이스 제조방법은, 본 명세서에서 서술된 정렬 방법; 조명 시스템을 이용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계; 패터닝 구조체를 이용하여, 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및 기판의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어진다.

일 실시예에 따른 정렬 툴은, 기판 마크를 갖는 기판을 잡아주도록 구성된 기판테이블; 방사선의 정렬 빔을 이용하여, 상기 기판 마크가 상기 기판의 뒷면상에 존재하는 경우, 상기 기판 마크의 이미지와 기준 마크간의 정렬을 검출하도록 구성된 정렬 시스템; 및 상기 이미지를 형성하기 위해, 상기 기판의 뒷면상에 배치된 상기 기판 마크의 병진 복사를 투영시키도록 구성된 광학기를 포함하여 이루어진다.

일 실시예에 따르면 리소그래피 장치는, 방사선의 투영빔을 제공하도록 구성된 조명시스템; 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 구조체를 지지하도록 구성된 지지구조체; 기판 마크를 갖는 기판을 잡아주도록 구성된 기판테이블; 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영시키도록 구성된 투영시스템; 및 상기 기판 마크가 상기 기판의 뒷면상에 배치되는 경우, 상기 기판 마크의 병진 복사를 투영시키도록 구성된 광학기를 포함하여 이루어진다.

또 다른 실시예에 따른 정렬 툴은, 기판 마크를 갖는 기판을 잡아주도록 구성된 기판테이블; 방사선의 정렬 빔을 이용하여, 상기 기판 마크가 상기 기판의 뒷면상에 존재하는 경우, 기준 마크와 기판 마크간의 정렬을 검출하도록 구성된 정렬 시스템; 및 상기 정렬 시스템과 상기 기판 마크간의 광통신을 허용하는 광학 시스 템을 포함하여 이루어지고, 상기 광학 시스템은 0의 순 미러링 효과(net mirroring effect)를 가져, 상기 정렬 시스템이 변화되지 않는 방위를 가지고 상기 기판 마크를 검출한다.

또 다른 실시예에 따른 정렬 툴은, 기판 마크를 갖는 기판을 잡아주도록 구성된 기판테이블; 방사선의 정렬 빔을 이용하여, 상기 기판 마크가 상기 기판의 뒷면상에 존재하는 경우, 상기 기판 마크의 이미지와 기준 마크간의 정렬을 검출하도록 구성된 정렬 시스템; 및 상기 이미지를 형성하기 위해, 상기 기판의 뒷면상에 배치된 상기 기판 마크를 투영시키도록 구성된 광학기를 포함하여 이루어지고, 상기 광학기는 0의 순 미러링 효과를 가져, 상기 정렬 시스템이 상기 기판 마크에 대해 변화되지 않는 방위를 가지고 상기 기판 마크의 상기 이미지를 검출하도록 구성된다.

본 발명의 실시예들은, 광학 축선 회전으로 인한 불일치들이 최소화되는 정렬 방법들을 포함한다.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 상기 장치는:

방사선(예를 들어 UV 방사선, 또는 예를 들어 EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하도록 구성된 조명시스템(일루미네이터)(IL);

패터닝 구조체(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 아이템 PL에 대하여 패터닝 구조체를 정확히 위치시키도록 구성된 제1위치설정 디바이스(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);

기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 잡아주도록 구성되고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT); 및

기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 패터닝 구조체(MA)에 의하여 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하도록 구성된 투영시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈)(PL)을 포함한다.

본 명세서에서 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과마스크를 채택하는) 투과형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선소스(S0)로부터 방사선의 빔을 수용하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체들일 수도 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어, 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 상기 장치의 통합부일 수도 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.

일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기 분포를 조정하기 위한 조정 구조체(AM) 를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면내의 세기분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는, 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이 다양한 다른 구성요소들을 포함한다. 일루미네이터(IL)는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 가지는, 투영빔(PB)이라 칭하는 컨디셔닝된 방사선의 빔을 제공한다.

상기 투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 유지되어 있는 마스크(MA)상에 입사된다. 마스크(MA)를 가로지르면, 상기 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제2위치설정 디바이스(PW) 및 위치센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정 디바이스(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 긴 행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 위치설정 디바이스(PM, PW)들의 일부분을 형성한다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 상기 마스크테이블(MT)은 단지 짧은 행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.

상술된 장치는 다음의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

스텝 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 본질적으로 정지상태로 유지되는 한편, 투영빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그런 후, 기판테이블(WT)은 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

스캔 모드에서, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)은 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영시스템(PL)의 이미지 반전 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대 크기는 단일 동적노광시 타켓부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 구조체를 유지하여 본질적으로 정지된 상태로 유지되며, 투영빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 상기 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 구조체는 기판테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 상기 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 구조체 를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는 도 3a에 도시된 바와 같은 앞뒷면 정렬 광학기(20)를 더 포함하여 이루어진다. 앞뒷면 정렬 광학기는 앞뒷면 정렬 광학기를 따라 방사선 빔을 지향시키도록 기판면에 대해 45°로 배치된 거울(21, 22)들을 포함하여 이루어진다. 또한, 앞뒷면 정렬 광학기(20)는 광학 요소(23, 24)들을 포함하여 이루어지며, 이 예시에서 이들은 조합된 미러링 효과를 갖는 렌즈 요소들이다. 하지만, 기판 마크(P1)의 이미지를 포커싱 및 투영시킬 수 있고 미러링 효과를 가질 수 있는 어떠한 광학 요소도 사용될 수 있다.

또한, 앞뒷면 정렬 광학기(20)는 프리즘(25)을 포함하여 이루어진다. 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 정렬 빔은 45°정도의 각도로 프리즘에 들어간다. 그 후, 정렬 빔은 또 다른 표면으로부터 반사되고 프리즘(25)으로부터 45°정도의 각도로 투과된다. 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 정렬 빔이 반사되는 표면은 기판테이블에 대해 수직하며 정렬 빔의 모든 전파 방향에 대해 실질적으로 평행하다. 그러므로, 프리즘(25)은 미러링 효과를 가지며, 병진 복사 이미지(27)가 기판(W) 근처에 형성된다. 또한, 미러링 효과를 갖는 여타의 광학 요소들이 사용될 수도 있지만, 프리즘이 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.

기판(W)은 거울 대칭을 갖는 마크(26)를 가진다. 초기에는, 앞면상에 존재하는, 즉 투영시스템(PL)을 향해 있는 기판 마크(26)를 이용하여 기판(W)이 위치된다. 그 후, (예를 들어, 측정 오차내에서) 기판(W)의 정확한 위치를 검출하기 위해 정렬 장치(28)가 사용된 후, 기판(W)의 앞면의 노광이 행해진다. 그 후, 기판(W)을 뒤집어(turn over), 기판 마크(26)가 앞뒷면 정렬 광학기의 대물 윈도우내에 존재하도록 배치한다. 기판 마크(26)의 이미지가 앞뒷면 정렬 광학기를 통해, 그리고 앞뒷면 정렬 광학기의 이미지 윈도우 안으로 투영된다. 정렬 시스템(28)은 기판 마크(26)의 이미지를 검출한다. 대물 벡터에 대한 이미지를 알 수 있기 때문에, 기판 마크의 위치를 알 수 있으며, 기판의 다른 한면(즉, 투영시스템(PL)을 향해 있는 기판 앞면)의 노광이 행해진다. 이러한 방식으로, 기판(W)의 한면상에 노광된 기능성 피처들은, 기판의 다른 한면상의 기능성 피처들을 이용하여 정확히 정렬될 수도 있다.

상기의 특정한 예시에서, 기판 마크가 기판의 앞면과 뒷면 양자 모두상에 존재하는 경우, 동일한 기판 마크의 위치를 검출하기 위해 동일한 정렬 시스템(28)이 사용된다. 하지만, 기판 마크가 기판의 앞면에 존재하는 경우, 앞뒷면 정렬 광학기(20)의 이미지 윈도우내에 디스플레이된 기판 마크(26)의 이미지는 기판 마크의 거울 이미지이기 때문에, 기판 마크(26)가 거울 대칭을 가지지 않는다면, 기판 마크가 기판의 앞면과 뒷면 양자 모두상에 존재하는 경우, 정렬 시스템(28)은 기판 마크(26)를 검출할 수 없을 수도 있다(거울 대칭은 플립 오버(flip over)되는 기판에 의해 생긴다).

그러므로, 제 1 기판 마크(26)로부터 알려진 변위(displacement)에 제 2 기판 마크가 존재할 수도 있다. 제 2 기판 마크는 제 1 기판 마크의 거울 이미지일 수도 있다. 따라서, 기판의 앞면에 대해 정렬되는 경우에는 기판 마크들 중 하나가 사용되고, 기판의 뒷면에 대해 정렬되는 경우에는 그 다른 하나가 사용될 수도 있다. 대안적으로, 상이한 정렬 시스템들은 2개의 정렬 또는 동일한 정렬에 사용될 수도 있으나, 2개의 정렬에 대해서는 상이한 레티클들을 이용한다. 하지만, 이러한 해결책들은 성가신 작업일 수도 있고 추가 오차들을 유발할 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 예시가 별도의 정렬 시스템(28)으로 되어 있더라도, 상기 정렬 시스템은 스루-더-렌즈 타입 정렬 시스템일 수도 있으며, 따라서 투영시스템(PL)의 일부분을 포함하여 이루어질 수도 있다.

본 명세서에 서술된 바와 같은 일 실시예는, 정렬 정확성이 공지된 광학 축선에 대한 정확성에 더이상 의존하지 않도록 구현될 수도 있다. 또한, 이러한 구현예는, 예를 들어 광학 축선의 정확한 위치를 결정하기 위해서 기준 마크를 포함하는 레티클에 대해 기판테이블을 정렬시킬 필요성을 없게 함으로써 기판 스루풋을 향상시킬 수 있다. 상기 레티클은 기판에 대해 용이하게 정렬될 수 있다. 하지만, 예를 들어 여하한의 보정 팩터들을 구현하기 위해서는, 병진 이미지를 투영시키는데 사용되는 광학기의 근사 위치를 아는 것이 바람직하거나 필요할 수도 있다.

병진 복사라는 용어는, 이미지의 소정 확대 또는 축소가 생길 수도 있기 때문에, 기판 마크의 이미지가 기판 마크와 동일한 크기라는 것을 암시(imply)하려는 것이 아니다. 그 보다는, 병진 복사라는 용어는, 상기 마크를 포함하는 공간 정보( 즉, 상기 마크의 상이한 부분들의 상대 위치들)가 상기 이미지내에서 실질적으로 변화되지 않는 것을 의미하는 것으로 이해하여야 한다. 병진 복사라는 용어를 이해하는 대안적인 방식은, 특정한 방향으로 기판 마크를 이동시키면, 기판 마크의 이미지 또한 동일한 방향으로 이동하게 된다는 것이다.

따라서, 병진 이미지는 인버트(invert)되지 않으며 거울 이미지가 아니다. 대안적으로는, 상기 이미지를 2회(또는 그 보다 많은 짝수 회) 인버트시켜, 그 최종 이미지가 거울 이미지가 아니게 할 수도 있다.

본 명세서에 서술된 바와 같은 일 실시예는, 기판 마크의 이미지의 회전이 기판의 회전과 같도록 구현될 수도 있다. 이러한 구현예의 잠재적인 장점은, 미세 정렬시에 직면하게 되는 여러가지 문제들을 회피하는 것에 있다.

간명함을 위해, 병진 복사 이미지는 기판의 부근에 존재할 수도 있다. 예를 들어, 앞뒷면 정렬 광학기를 통해 기판 마크의 이미지를 투영시킴으로써, 기판 마크의 이미지가 바람직하게 제공될 수도 있다. 앞뒷면 정렬 광학기는 통상적으로 미러링 효과를 가지지 않는다.

몇몇 구현예에서, 기판 마크가 기판의 뒷면상에 존재하는 경우, 기판 마크의 이미지는 기판 마크의 병진 복사이므로, 이는 기판 마크가 기판의 앞면에 존재하도록 기판이 배치되는 경우, 기판 마크의 거울 이미지일 것이다. 정렬 시스템은 마크와 상기 마크의 거울 이미지 양자 모두에 대해 반드시 정렬되지 않을 수도 있다. 그러므로, 제 1 기판 마크의 거울 이미지인 기판상에 제 2 기판 마크가 존재할 수도 있으며, 제 1 기판 마크와 제 2 기판 마크간의 변위를 알 수 있다. 기판 마크가 기판의 앞면상에 존재하도록 기판이 배치되는 경우, 기판의 위치를 검출하기 위해서 제 2 기판 마크가 사용될 수 있으며, 기판 마크가 기판의 뒷면상에 존재하도록 기판이 배치되는 경우, 기판의 위치를 검출하기 위해서 제 1 기판 마크가 사용된다. 기판의 동일면상에 제 1 기판 마크와 제 2 기판 마크를 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들어, 기판 마크가 기판의 앞면 또는 뒷면 모두상에 존재하는 경우, 기판의 위치가 검출될 수 있도록 제 1 기판은 거울 대칭을 가질 수도 있다.

광학기가 기판의 부근에 병진 복사 이미지를 투영시키는 것이 바람직할 수도 있다. 또한, 리소그래피 장치는 방사선의 정렬 빔을 이용하여 기판 마크의 병진 복사와 기준 마크 간의 정렬을 검출하는 정렬 시스템을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또 다른 실시예는, 이하에 상세히 설명되고 도 4에 도시된 실시형태들을 제외하면 상술된 실시예와 동일하다. 도 4에 도시된 구성예는 기판 마크(26)의 이미지를 형성하는 것이 아니라, 그 대신에, 광학 시스템(31)을 통해 기판 마크를 검출할 수 있는 충분한 초점 심도를 갖는 정렬 시스템(28)에 의존한다. 광학 시스템(31)은, 상술된 실시예에서의 거울들에 대응하는 거울(21, 22)들, 및 실버링된 최상면(silvered uppermost surface; 33)이 제공되는 글래스 로드(glass rod; 32)를 포함하여 이루어진다. 이 예시에서, 글래스 로드는 단면이 직사각형이다.

이 실시예에서는 렌즈들이 존재하지 않기 때문에, 광학 시스템은 Y 축선을 중심으로 미러링을 유도하지 않는다. 하지만, 거울(21, 22)들은 X 축선을 중심으로 미러링을 유도한다. 이 미러링은 글래스 로드(32)의 실버링된 최상면(33)에 의해 반전(reverse)되며, 이는 추가 거울로서 기능한다. 이로 인해, 정렬 시스템은 변화되지 않는 방위를 가지고 기판 마크(26)를 검출할 수 있게 된다. 다시 말해, 광학 시스템(31)의 순 미러링 효과는 0이다.

글래스 로드(32)에는 실버링된 최상면이 반드시 제공될 필요는 없으며, 그 대신에, 글래스 로드(32)와 그 주변부들간의 경계로부터의 총 내부 반사가 이용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 대안적인 구성예에서는, 글래스 로드(32)가 적절히 배치된 거울(미도시됨)로 대체될 수도 있다.

광학기는 정렬 빔의 전체 방향에 대해 평행하고 기판테이블에 대해 수직한 반사면을 갖는 반사 프리즘을 포함하여 이루어질 수도 있다. 일 구현예에서는, 반사 프리즘이 종래의 앞뒷면 정렬 광학기에 추가된다. 따라서, 반사 프리즘은 종종 미러링 이미징 시스템과 연계하여 사용된다. 또 다른 구현예에서는, 광학기내에 추가 거울이 도입된다. 상기 거울은 기판테이블에 대해 평행한 것이 바람직하다. 이러한 구성예는 특히 비-미러링(non-mirroring) 이미징 시스템과 연계하여 사용될 수도 있다.

또 다른 실시예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 앞뒷면 정렬 광학기 브랜치들에 대해 수직한 추가 앞뒷면 정렬 광학기 브랜치들이 존재한다. 이 실시예에서, 종래의 앞뒷면 정렬 광학기는, 부연하면 상기의 실시예들에서 서술된 추가 프리즘(25) 또는 거울(32) 없이 사용될 수도 있다. y 방향으로 세로 축선을 갖는 앞뒷면 정렬 광학기(45)는 y 방향으로의 기판의 위치의 정확한 측정을 제공하지만, 광학 축선 위치의 부정확성으로 인해 x 방향으로의 오차를 가질 수도 있다. x 방향으로 세로 축선을 갖는 앞뒷면 정렬 광학기(40)는, x 방향으로의 기판의 위치의 정확한 측정을 제공하지만, y 방향으로의 오차를 가질 수도 있다. x 방향으로의 정확한 위치와 y 방향으로의 정확한 위치를 조합함으로써, 기판의 정확한 위치가 계산될 수 있다.

도 5에 도시된 예시에는 4개의 앞뒷면 광학 브랜치들이 있지만, 몇몇 응용예에서는 그보다 적은 브랜치(예를 들어, 2개: x 방향으로 세로 축선을 가지는 것과, y 방향으로 세로 축선을 가지는 것)를 제공하는 것으로도 충분할 수 있다.

이상, 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 명세서에 서술된 방법을 수행하기 위해서, 실시예들은 리소그래피 장치를 제어하는 컴퓨터 프로그램(예를 들면, 명령어의 시퀀스 또는 1이상의 세트)들과, 기계-판독가능한 형태로 이러한 1이상의 프로그램들을 저장하는 저장 매체(예를 들면, 디스크, 반도체 메모리)도 포함한다.

본 발명에 따르면, 광학 축선 회전으로 인한 불일치들이 최소화되는 정렬 방법 및 장치가 제공된다.

Claims (23)

  1. 정렬 방법에 있어서,
    기판상의 소정 마크가 상기 기판의 뒷면에 존재하도록 제1방위내에 상기 기판을 배치시키는 단계;
    상기 기판이 상기 제1방위내에 존재하는 동안에, 상기 기판 마크의 이미지를 형성하는 단계; 및
    정렬 빔을 이용하여 상기 이미지와 기준 마크간의 정렬을 검출하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 이미지는 상기 기판 마크의 병진 복사이고, 상기 기판은 제 2 기판 마크를 포함하며, 상기 제 2 마크는 제 1 마크의 거울 이미지인 것인 것을 특징으로 하는 정렬 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지는 상기 기판의 부근에 존재하는 것을 특징으로 하는 정렬 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이미지를 형성하는 단계는, 상기 앞뒷면 정렬 광학기를 통해 상기 이미지를 투영시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 기판 마크는 상기 제 1 기판 마크와 동일한 기판면상에 존재하는 것을 특징으로 하는 정렬 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 제 2 기판 마크가 상기 기판의 앞면상에 존재하도록 상기 기판을 제 2 방위내에 배치시키는 단계와, 상기 제 2 방위내에 있는 동안에 상기 제 2 기판 마크를 이용하여 상기 기판을 정렬시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정렬 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판 마크는 거울 대칭을 가지는 것을 특징으로 하는 정렬 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 방위내에서, 방사선-감응층이 기판 뒷면의 반대쪽 면상에 존재하는 것을 특징으로 하는 정렬 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 병진 복사는 인버트(invert)되지 않는 것을 특징으로 하는 정렬 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기준 마크는 레티클상에 제공되는 것을 특징으로 하는 정렬 방법.
  11. 디바이스 제조방법에 있어서,
    기판상의 소정 마크가 상기 기판의 뒷면상에 존재하도록 제 1 방위내에 기판을 배치시키는 단계;
    상기 기판이 제 1 방위내에 존재하는 동안에, 상기 기판 마크의 이미지를 형성하는 단계;
    정렬 빔을 이용하여 상기 이미지와 기준 마크간의 정렬을 검출하는 단계; 및
    상기 검출 후, 방사선의 빔의 단면에 패턴을 부여하는 패터닝 구조체를 이용하여, 상기 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영시키는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 이미지는 상기 기판 마크의 병진 복사이고, 상기 기판은 제 2 기판 마크를 포함하며, 상기 제 2 마크는 제 1 마크의 거울 이미지인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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