KR100700370B1

KR100700370B1 - 기판 준비 방법, 측정 방법, 디바이스 제조방법,리소그래피 장치, 컴퓨터 프로그램 및 기판

Info

Publication number: KR100700370B1
Application number: KR1020040099076A
Authority: KR
Inventors: 텐베르게페터; 카이예세르스게라르두스요한네스요셉
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2007-03-27
Also published as: DE602004015397D1; TW200527157A; EP1538485A1; JP2005167247A; US20050118781A1; US7253077B2; CN1624589A; EP1538485B1; TWI282912B; KR20050053012A; SG112071A1; JP4157518B2

Abstract

복수의 마커들은 기판상의 레지스트에 있어 기판의 결정 축선에 대한 여러 각도들의 범위에서 프린팅된다. 상기 마커들은 이방성 에칭 프로세스를 사용하여 기판에 에칭되며, 상기 마커들은 에칭후에 그들의 명확한 위치가 결정 축선에 대한 그들의 방위에 의존하도록 되어 있다. 상기 마커들의 명확한 위치가 측정되면 그것으로부터 상기 결정 축선의 방위가 유도된다.

Description

기판 준비 방법, 측정 방법, 디바이스 제조방법, 리소그래피 장치, 컴퓨터 프로그램 및 기판{Method of Preparing a Substrate, Method of Measuring, Device Manufacturing Method, Lithographic Apparatus, Computer Program and Substrate}

도 1은 본 발명의 실시예들에서 사용가능한 리소그래피 장치의 도;

도 2는 본 발명의 실시예들에서 사용가능한 수정된 정렬 마커;

도 3은 도 2의 정렬 마커의 라인 구조체 일부의 확대도;

도 4a 내지 e는 도 2의 정렬 마커를 상이한 각도에서 에칭한 것의 효과를 나타내는 도;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 평면도;

도 6은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 명확한 위치 vs 각도의 그래프이다.

본 발명은 기판 준비 방법, 측정 방법, 디바이스 제조방법, 리소그래피 장치, 상기 리소그래피 장치를 제어하는 컴퓨터 프로그램 및 기판에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부상으로 필요한 패턴을 적용시키는 기계이 다. 리소그래피 투영장치는 예를 들어, 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 마스크와 같은 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 생성하는데 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 하나 또는 몇개의 다이의 일부를 포함함)상으로 묘화(image)될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 노광되는 인접해 있는 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟부상으로 전체 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스테퍼(stepper)와, 주어진 방향("스캐닝"방향)으로 투영빔을 통한 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너(scanner)를 포함한다.

리소그래피 기술에 의하여 만들어지는 일부 디바이스들, 예를 들어 광학 웨이브가이드를 포함하는 디바이스들은 그들이 형성되는 기판의 결정 구조(crystal structure)와 정확하게 정렬될 필요가 있다. 종래 실리콘 웨이퍼에서는, 그것이 웨이퍼내로 소잉(saw)되어 결정 축선의 인디케이션(indication)을 제공하기 이전에, 실리콘 결정을 클리빙(cleaving)함으로써 플랫(flat)이 형성된다. 플랫보다는 노치를 갖는 웨이퍼에서는, 노치의 위치가 결정 축선의 방위를 나타낸다. 하지만, 플랫과 노치 모두는 많은 응용례에 대해서는 불충분한 ±1°이내까지의 {110} 결정 축선만을 나타낸다. GaAs {011} 및 InP {011} 웨이퍼는 통상적으로 ±0.5°의 공차(tolerance)를 갖는 것으로 알려져 있으나, 흔히 보다 정확한 정렬이 필요하다.

패턴들의 이방성 에칭에 의하여 Si 및 InP의 결정 방위를 판정하는 기술들 은: G. Ensell, Sens. Actuators A, 53,345(1996); M. Vangbo, Y. Backlund, J. Micromech. Microeng., 6,279(1996); J.M. Lai, W.H. Chieng, Y-C. Huang, J. Micromech. Microeng., 8,327(1998) 및 M. Vangbo, A. Richard, M. Karlsson, K. Hjort, Electrochemical and Solid-State Letters, 2 (8) 407(1999)에 개시되어 있다. 하지만, 이들 관련문헌 중 어느 것도 쉽게 자동화될 수 있는 방법론과 제조 프로세스에 직접적으로 피딩되는 결과들에 대하여 기술한 것은 없다.

본 발명의 목적은 기판의 결정 축선의 방위를 측정하는 개선된 방법, 바람직하게는 보다 정확하거나 또는 편리한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 형태에 따르면,

기판 표면상의 각각의 사전설정된 위치에 복수의 정렬마커들을 제공하는 것을 포함하는 기판 준비 방법이 제공되는데, 상기 정렬마커들 중 상이한 것들은 상기 기판의 결정 축선에 대해 상이한 방위들을 가지고, 상기 정렬마커들의 형태는 그들의 명확한(apparent) 위치가 상기 결정 축선에 대한 그들의 방위에 의존하도록 되어 있다.

상이한 방위로 되어 있고 그들의 명확한 위치가 결정 축선에 대한 그들의 방위에 따라 좌우되는 복수의 마커들을 기판상에 프린팅함으로써, 알려진 정확한 정렬시스템을 사용하여 결정 축선의 신속하고 정확한 방위의 판정이 수행될 수 있다. 특히, 리소그래피 장치내에 형성되는 정렬시스템이 사용될 수도 있다. 바람직하게는 정렬마커들의 방위가 결정 축선의 방위의 예측되는 변화 범위 및 적게는(a little way) 어느 한 측, 예를 들어 0.5°내지 2° 사이에서 상기 결정 축선의 공칭 방위의 어느 한 측으로 스패닝(span)한다. 상기 방위들간의 간격은, 원하는 정확도의 측정을 부여하기 위해, 예를 들어 상기 정렬 마커들의 방위들이 (5x10^-6)°내지 4°의 범위의 양만큼 서로 상이할 수 있는 오차의 평균화 및 보간(interpolation)을 위한 충분한 데이터 포인트를 제공하기에 충분해야 한다. 각의 최소 증분은 상기 마커들을 프린팅 및/또는 측정하는데 사용되는 리소그래피 장치의 기판 테이블의 최소 회전 스텝에 의하여 판정될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 마커들의 위치의 방위에 관한 의존성은 이방성 에칭 프로세스를 사용하여 상기 기판내에 상기 정렬마커들을 에칭함으로써 제공된다.

본 발명의 추가 형태에 따르면, 기판의 결정 구조의 방위를 판정하는 방법이 제공되는데, 상기 기판은 그 위에 각각의 사전설정된 위치들에 복수의 정렬 마커가 제공하고, 상기 정렬 마커들 중 상이한 것들은 상기 기판의 결정 축선에 대해 상이한 방위들을 가지며, 상기 방법은:

- 상기 복수의 정렬 마커들의 위치를 측정하는 단계;

- 상기 사전설정된 위치들로부터의 상기 정렬 마커들의 측정된 위치의 편향을 판정하는 단계;

- 상기 편향으로부터 상기 복수의 정렬 마커들에 대한 상기 결정 축선의 방위를 판정하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 상기 결정 축선의 방위의 원하는 측정을 달성하기 위하여 본 발명의 제1형태의 기판과 함께 사용될 수도 있다.

상기 결정 축선의 방위의 측정은 상이한 시각에 수행될 수 있으며, 상이한 장소에서 수행될 수도 있는데, 이 경우에 판정된 방위의 정보를 나타내는 동일 결정으로부터 커팅된 상기 기판 및/또는 다른 기판들상에 정보를 마킹하거나 또는 상기 결정된 방위를 나타내는 데이터베이스내에 기입하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 추가 형태는:

- 기판을 제공하는 단계;

- 조명시스템을 사용하여 방사선 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및

- 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법을 제공하며,

상기 투영시, 투영된 패턴에 대한 상기 기판의 방위는 상술된 방법에 의하여 판정된 결정 축선의 방위를 나타내는 정보에 대한 기준에 의하여 적어도 부분적으로 판정된다.

이러한 방식으로, 그 기능이 기판의 결정 축선에 대한 정확한 방위에 의존하거나 그에 의해 향상되는 구조들이 상기 결정 축선에 적절하게 정렬될 수 있다. 상기 방법에서, 결정 축선의 방위가 유도되는 마커들은 제조될 디바이스보다 기판의 대향측상에 제공될 수도 있다. 또한, 결정 축선의 방위를 나타내는 정보는 동일한 단일 결정으로부터 커팅된 상이한 기판의 측정들로부터 유도될 수도 있다.

정렬 마커는 여하한의 표준 마커들의 형태, 예를 들어 격자, 격자들의 그룹, 갈매기문양(chevron), 박스의 형태를 취할 수도 있다. 방위에 대한 감응도(sensitivity)는 각 마커내에, 콘트라스팅 배경상에 복수의 작은 요소들을 갖는 1이상의 영역을 포함함으로써 제공될 수 있다.

더 나아가, 본 발명은 상술된 방법들을 수행하도록 배치되는 리소그래피 장치 및 상기 본 발명의 방법들을 수행하도록 리소그래피 장치에 명령을 내리는 컴퓨터 프로그램을 제공한다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 리소그래피 장치 사용에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 집적 광학시스템의 제조, 자기 도메인 메모리, 액정표시패널(LCD), 박막자기헤드 등을 위한 가이던스 및 검출패턴의 제조와 같은 다른 응용례들을 가지고 있음을 이해해야 할 것이다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어는 각각 "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 것임을 이해할 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 예를 들어 트랙(통상적으로 레지스트의 층을 기판에 적용하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴)이나 메트롤로지 또는 검사 툴에서 노광 전 또는 후에 처리될 수도 있다. 적용이 가능할 경우, 본 명세서의 내용은 상기 및 기타 기판 처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 기판은 예를 들어 다중 층 IC를 생성시키기 위하여 한번 이상 처리될 수 있어서, 본 명세서에서 사용된 기판이라는 용어는 다중 처리된 층을 이미 포함하는 기판을 나타낼 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 자외선(UV)(예를 들 어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚) 과 극자외(EUV)선 (예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위) 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성시키는 것과 같이 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 수단을 지칭하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여되는 패턴은 기판 타겟부의 원하는 패턴과 정확히 대응하지는 않는다는데 유의해야 한다. 일반적으로, 투영빔에 부여되는 패턴은 집적회로와 같은 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정 기능층에 해당할 것이다.

패터닝수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예로는 마스크, 프로그램 가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크타입과 다양한 하이브리드 마스크타입을 포함한다. 프로그램 가능한 거울 어레이의 예로는 작은 거울들의 매트릭스 배열을 들 수 있는데, 상기 거울들 각각은 입사되는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키기 위하여 개별적으로 경사져 있고; 이러한 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝수단의 각 예시에 있어서, 지지 구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있고 가령 투영시스템에 대하여 패터닝수단이 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있는, 프레임 또는 테이블일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "레티클" 또는 "마스크"란 용어의 어떠한 사용도 좀 더 일 반적인 용어인 "패터닝수단"과 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어, 사용되는 노광방사선에 대하여 적절하거나 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용이나 진공의 사용과 같은 여타의 팩터들에 대하여 적절한, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위하여 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학구성요소를 포괄할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 수도 있다.

리소그래피장치는 2개(듀얼스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태일 수 있다. 이러한 "다수스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있거나, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수도 있다.

또한, 리소그래피장치는 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우도록 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체, 예를 들어 물에 기판이 침지되는 형태일 수도 있다. 침지액은 리소그래피장치내의 여타의 공간, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이에 적용될 수도 있다. 침지기술은 당 업계에서는 투영시스템의 개구수를 증가시키기 위한 것으로 잘 알려져 있다.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는:

- 방사선(예를 들어, UV 또는 DUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);

- 패터닝수단(MA)(예를 들어, 마스크)을 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);

- 기판(W)(예를 들어, 레지스트코팅된 웨이퍼)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT); 및

- 패터닝수단(MA)에 의하여 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함)상에 묘화(imaging)시키는 투영시스템(PL)(예를 들어, 굴절형 투영렌즈)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과형 마스크를 채용한) 투과형이다. 대안적으로는, 상기 장치는 (예를 들어, 상술된 바와 같이 소정 형태의 프로그램가능한 거울 어래이를 채용한) 반사형일 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 상기 방사선 소스와 리소그래피 장치는, 예를 들어 상기 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우 별도의 객체일 수 있다. 이러한 경우에, 상기 방사선 소스는 리소그래피 장치 의 일부를 형성한다고 볼 수 없으며, 방사선 빔은 예를 들어, 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 방사선 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)를 거쳐간다. 여타의 경우, 예를 들어, 방사선 소스가 수은램프인 경우에는 상기 방사선 소스는 상기 장치의 통합된 일부(integral part)일 수 있다. 상기 방사선 소스(SO)와 일루미네이터(IL)는, 필요할 경우 상기 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라 칭할 수도 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측의 반경크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 상기 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 여타의 구성요소들을 포함한다. 상기 일루미네이터는 그 단면에서 소정의 균일성 및 세기 분포를 갖는, 투영빔(PB)이라 칭해지는 콘디셔닝된 방사선 빔을 제공한다.

상기 투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)상에 입사된다. 마스크(MA)를 가로지른 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하고, 상기 렌즈는 기판(W)의 타겟부(C)위에 상기 빔(PB)을 포커스한다. 제2위치설정수단(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, 제1위치설정수단(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에는 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 대물테이블들(MT 및 WT)의 이동은, 위치설정수단들(PM 및 PW)의 일부를 형성하는 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, 스테퍼의 경우에는 (스캐너와는 대조적으로) 마스크테이블(MT)이 짧은 행정 액추에이터에만 연결될 수도 있거나 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1,P2)를 사용하여 정렬될 수도 있다.

도시된 장치는 다음의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 투영빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에(즉, 단일 정적노광) 타겟부(C)상에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 정적노광시에 묘화되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서는, 마스크테이블(MT)과 기판테이블(WT)이 동시에 스캐닝되는 한편 투영빔에 부여된 패턴이 소정 타겟부(C)(즉, 단일 동적노광)상에 투영된다. 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영시스템(PL)의 확대(축소) 및 이미지 반전(image reversal) 특성에 의하여 판정된다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시의 타겟부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 한편, 스캐닝동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향으로의) 높이를 판정한다.

3. 또 다른 모드에서는, 마스크테이블(MT)이 프로그램가능한 패터닝수단을 잡아주어 기본적으로 정적인 상태로 유지되며, 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안 기판테이블(WT)이 움직이거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스방사선소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 기판테이블(WT)의 매 이동후, 또는 스캔시 연속적인 방사선펄스들 사이에서 필요에 따라 프로그램가능한 패터닝수단이 업데이트된다. 이 작동 모드는, 위에서 언급된 바와 같은 종류의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 활용하는 마스크없는(maskless) 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전체적으로 상이한 사용 모드가 채용될 수도 있다.

도 2는 마커의 표준 형태를 기반으로 하나 본 발명에 사용하기 위해 수정된 정렬 마커(1)를 나타낸다. 도 2에서 알 수 있듯이, 정렬 마커(1)는 각각 격자 구조를 포함하는 4개의 4분체(quadrant:11 내지 14)를 포함한다. 상기 사분체 중 둘(11,14)은 도면에서 수평인 제1방향으로 정렬된 격자 라인을 가지며, 나머지 두 사분체(12,13)는 도면에서 수직인 직각 방향으로 정렬된 격자 라인을 가진다. 사분체 11 및 14의 격자 라인들은 결정 축선의 방위를 측정할 수 있도록 표준 형태로부터 수정된다.

사분체(11)의 라인 구조체 일부의 확대도인 도 3에 도시된 바와 같이, 격자 주기(p)는 3개의 부분: 즉 솔리드 영역(2), 클리어 영역(3) 및 스트라이프 영역(4)의 구조를 포함한다. 상기 스트라이프 영역은 다수의 라인들, 본 실시예에서는 4개 의 라인들을 가지나, 격자 14의 피치보다 훨씬 더 작은 라인 폭 및 피치(16㎛ 정도일 수 있음)를 갖는 보다 많거나 적은 라인들이 사용될 수도 있다. 일반적으로, 마커의 방위-감응 부(orientation-sensitive part)의 피처들의 임계치수는 상기 마커를 프린팅하는데 사용되는 리소그래피 장치를 이용하여 프린팅될 수 있을 정도로 작은 것이 바람직하다. 이 마커는 이방성 에칭 단계를 이용하여 기판내에 그것을 에칭함으로써 상기 기판의 결정 축선에 대한 그것의 방위에 대해 민감해질 수 있다. 상기 에칭 단계에서, 기판은 수직방향과 비교하여 특정 방향, 예를 들어 {001} 결정 축선과 평행한 방향으로 우선적으로 에칭된다. 마커가 우선적 에칭 방향으로 정렬되면, 마커의 방위-감응 (스트라이프) 부는, 마커가 상기 방향에 대해 소정 각도에 있어서 상기 마커의 무게중심이 시프트되는 경우보다 더욱 강하게 에칭될 것이다. 이러한 효과가 어떻게 달성되는지는 도 4a 내지 e에 나타나 있다.

도 4a 내지 e는, 마커가 레지스트에서 결정 축선에 대해 여러 상이한 각도로 노광된 다음 이방성 에칭 프로세스에 의해 기판에 에칭되는 경우 나타나는 구조들을 단면으로 나타내고 있다. 이방성 에칭 과정의 세부사항들은 상기 구조가 에칭되는 정밀한 각도 및 상이한 각도로 에칭되는 구조의 정확한 형태를 판정한다. 도 4a에 나타나 있듯이, 마커가 결정 축선에 대해 큰 양의 각도에 있다면, 스트라이프 영역의 라인들은 완전히 에칭되어 나가고, 마커는 솔리드 부분으로만 이루어진다.마커의 위치가 측정되는 경우, 그 결과는 화살표로 나타나 있듯이 솔리드 영역의 중앙에 위치된다. 마커가 결정 축선에 대해 작은 각도에 있다면(도 4b), 스트라이프 라인들은 에칭된 마커에서 나타날 것이나 저감된 폭을 가질 것이다. 마커의 무 게중심과 관련한 측정된 위치는 화살표로 나타낸 바와 같이 시프트될 것이다. 마커가 결정 축선과 정확히 정렬되면(도 4c), 스트라이프 영역은 전적으로 에칭된 구조에 나타날 것이고 측정된 위치의 변위가 최소화될 것이다. 그 효과는 도 4d 및 e에 나타나 있듯이 음의 각에 대해 동일하다. 이 동일한 효과는 유사한 스트라이프 형상 또는 여타 서브-분해능 분할(division)을 갖는 영역을 이용하여 다른 형태의 마커로 실현될 수 있다.

도 5는 본 발명의 방법이 결정 축선(CA)의 방위를 찾는데 사용되는 웨이퍼(W)를 나타내고 있다. 웨이퍼(W)는 통상적으로 결정 축선(CA)에 대해 직각인 플랫(F)을 가지나, 실제에 있어서는 결정 축선(CA)이 상기 플랫에 대한 수직선(normal)으로부터 최고 ±1°의 각도 R에 있을 수도 있다. (도 5에서의 마커의 크기 및 NB 특정 각도들은 명확성을 기하기 위해 과장되어 있다.)

상술된(그러나 도 5에서 화살표로 나타낸) 바와 같이, 일련의 정렬 마커들(P_-n 내지 P_+n)은 플랫(F)에 대한 수직선에 대해 상이한 각도들(r_n)로 기판상의 레지시트에로 노광된다. 마커들(P_-n 내지 P_+n)의 각도들은 결정 축선(C)의 가능한 각도들의 범위를 스패닝해야 하고, 바람직하게는 그 범위를 넘어 나아가야 하며, 보간을 위한 충분한 수의 데이터 포인트를 제공하기 위해서 그리고 오차들의 평균화를 위해서 수적으로 충분해야 한다. 상기 마커들은, 동일한 조건(또는 그렇지 않으면 추후 상기 방법에서 관련 변화들이 계산되어야(factor out) 함), 바람직하게는 마커의 스트라이프 부의 정확한 묘화를 위한 최적의 조건하에서 노광되는 것이 바람직 하다. 상기 마커들은 각각의 각도에서의 모든 마커들의 묘화를 포함하는 적절한 마스크를 이용하여 단일 노광으로 노광되거나 또는 기판이 각 묘화 단계를 위해 적절하게 회전되는 단일 마커의 이미지를 갖는 마스크를 이용하는 개별적인 노광으로 노광될 수도 있다. 상기 마커들은 묘화시의 모든 위치 의존 효과들(position dependent effect)을 최소화시킬 수 있도록 함께 밀접하게 프린트되는 것이 바람직하며, 그것이 디바이스의 생산을 위해 사용된다면 기판상의 어떠한 여분의 공간(spare space)에 프린트될 수도 있다. 마커들이 플랫(F)의 수직선에 대한 그들의 방위와 그들의 위치간의 특정하거나 일정한 관계로 위치될 필요는 없으나, 그들의 상대적인 위치들은 적절한 정확도까지 알려져야 한다. 전체적인 위치 마커들이 기판상에 이미 프린팅되었거나 동시에 프린팅된다면, 결정 축선의 판정을 위한 마커들의 사전설정된 위치들은 전체적인 위치 마커들에 대해 알려지는 것이 바람직하다.

그 다음, 레지스트가 통상적인 방식으로 현상되고, 정렬 마커들(P_-n 내지 P_+n)이 이방성 에칭 프로세스를 이용하여 기판에 에칭된다. 정확한 에칭 프로세스는 기판의 재료에 의존하며, 통상적인 기판 재료들에 대한 적절한 프로세스들은 공지되어 있다. 예를 들어, 실리콘 기판에 대한 적절한 이방성 에칭 프로세스로는 프로세스 조건들, 특히 온도가 에칭의 방향 선택성(directional selectivity)을 최소화시키도록 최적화될 수 있는 KOH 에칭이 있다.

결정 축선(CA)의 방위를 판정하기 위하여, 표준 정렬 툴, 예를 들어 리소그 래피 투영장치에 조립되는 정렬 툴을 이용하여, 상기 에칭된 마커들(P_-n 내지 P_+n)의 절대 위치들이 측정되며, 그들의 예측된 위치들로부터의 그들의 변위들(d)이 판정된다. 정렬 스캔들은, 이 스캔들이 마커들에 대해 정확하게 직각이 되도록 기판테이블이 적절하게 회전되면서 수행될 수도 있다. 상술된 바와 같이, 정렬 마커의 방위가 결정 축선(CA)에 근접할수록, 스트라이프 부분이 보다 강하게 에칭되어 그것의 무게중심이 보다 많이 시프팅됨으로써, 그것이 노광되는 공칭 위치로부터의 측정된 위치의 보다 큰 변위를 가져온다. 따라서, 가장 크고 명확한 변위를 갖는 마커가 결정 축선의 방위의 인디케이션으로서 사용될 수 있다. 하지만, 보다 높은 정확성을 위하여, 모든 마커들의 변위들이 고려될 수 있다. 예를 들어, 변위(d)들은, 도 6에 나타낸 바와 같이 플랫에 대한 수직선에 대하여 증가하는 각도로 하나는 상승하고 하나는 하강하는 2개의 직선들로 피팅될 수 있으며, 따라서 결정 축선의 방위는 상기 두 직선들의 교차선으로부터 판정된다.

일단 플랫에 대한 결정 축선의 방위가 알려지면, 그 값은 기판상의 디바이스들의 생산시에 고려될 수 있다. 특히, 그 기능이 하나 또는 다른 결정 축선과의 정확한 정렬에 의존적이거나 그에 의하여 향상되는 디바이스(한 결정 축선의 방위가 알려져 있다면, 다른 결정 축선의 방위를 판정하는 것은 당연히 단순한 기하학적인 문제임)가 디바이스상에 정확히 위치될 수 있다. 정확한 위치설정은, 기판상에 전체 위치설정 (제로 레벨) 마커들을 적절하게 위치시키도록 공지된 결정 축선 방위를 이용함으로써 달성되거나, 이들의 위치들이 이미 고정되어 있다면 결정 축선의 방위가 전체 위치설정 마커들에 대한 정렬후에 적용되는 보정 팩터로서 전방으로 이동(carry)될 수 있다.

본 발명의 단계들은 모두 같은 시각 또는 같은 장소에서 수행될 필요가 없다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 일련의 마커들이 기판 제조의 시각 및 장소에서 노광 및 에칭되는 한편, 디바이스들이 기판상에서 노광될 때 명확한 변위들의 측정 및 오프셋 값의 판정이 수행될 수도 있다. 이는, 모든 단계들이 디바이스의 생산 시간에 수행될 때의 경우에서와 같이, 리소그래피 장치의 기존의 높은 정확도의 정렬시스템이 측정을 위해 사용될 수 있다는 장점을 가진다. 또한, 결정 축선 오프셋의 측정과 전체 위치설정 마커들의 프린팅 사이에 기판이 기판테이블로부터 제거되지 않는다면, 플랫을 기준으로 사용함에 있어서의 오차의 가능성이 회피된다.

하지만, 예를 들어 기판들의 제조시에 디바이스 생산으로부터 떨어져서 결정 축선의 방위의 판정까지 모든 단계들을 수행하는 것도 가능하다. 이 경우에, 플랫 또는 플랫리스(flatless) 웨이퍼의 경우에는 노치가 일반적으로 개별 기판들이 단일 결정으로부터 커팅되기 이전에 생성된다는 사실의 장점을 취하는 것이 특히 편리하다. 따라서, 하나의 결정으로부터 커팅된 모든 웨이퍼들은 플랫(또는 노치)에 대한 결정 축선의 동일한 방위를 가진다. 따라서, 본 발명의 측정은 주어진 결정으로부터 커팅된 하나(또는 아마도 오차를 최소화하기 위한 샘플)의 기판상에서 수행될 수 있고 이 때 그 결과는 상기 결정으로부터 커팅된 모든 기판들에 적용된다. 개별 측정으로부터 유도되었든지 일괄적 측정들로부터 유도되었든지 간에 상기 측 정 결과는 기계나 인간이 판독가능한 형태로 기판 또는 관련 데이터 캐리어상에 마킹될 수 있거나, 또는 기판의 사용시에 회수하기 위한 데이터베이스내에 기입될 수 있다.

본 발명의 방법에 사용되는 마커들이 기판상의 바람직하지 않은 양의 공간을 취한다면, 그들은 디바이스의 생산에 사용되는 것에 대해 기판의 대향되는 측상에 놓일 수도 있는데, 물론 웨이퍼의 역전(inversion)후에 적용될 경우 변화되는 그것의 신호를 가질 필요가 있다는 점에 유념해야 한다는 것을 이해해야 한다. 또한, 일부 상황에서는 그들이 본 발명이 방법에 사용된 후에 마커들을 제거하는 것이 가능할 수도 있다.

몇몇 경우에, 본 발명은 기존 장치에 대한 소프트웨어의 업그레이드의 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 리소그래피 장치의 관리 제어 시스템(supervisory control system)에 의하여 실행되는 코드를 포함하고 리소그래피 장치에 본 발명의 방법의 단계들을 수행하도록 명령하는 컴퓨터 프로그램의 형태로 제공될 수도 있다.

본 발명의 특정 실시예들에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 상술된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 기판의 결정 축선의 방위를 측정하는 개선된 방법, 바람직하게는 보다 정확하고 편리한 방법을 얻을 수 있다.

Claims

기판 준비 방법에 있어서,

상기 기판의 표면상에, 복수의 정렬 마커들을 각각의 사전설정된 위치에 제공하는 것을 포함하되, 상기 정렬 마커들 중 상이한 것들은 상기 기판의 결정 축선에 대하여 상이한 방위들을 가지고, 상기 정렬 마커들의 형태는 그들의 명확한 위치가 상기 결정 축선에 대한 그들의 방위에 의존하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 정렬 마커들의 방위들은 (5x10^-6)°내지 4°의 범위의 양만큼 서로 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 복수의 정렬 마커들은 상기 결정 축선의 공칭 방위의 한 측에서 0.5°내지 2°사이의 범위로 스패닝하는 방위들을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 정렬 마커들을 제공하는 것은 이방성 에칭 프로세스를 이용하여 상기 기판에 상기 정렬 마커들을 에칭하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
기판의 결정 구조체의 방위를 판정하는 방법에 있어서,

상기 기판은 그 위의 각각의 사전설정된 위치에 복수의 정렬 마커들을 제공하고, 상기 정렬 마커들 중 상이한 것들은 상기 기판의 결정 축선에 대하여 상이한 방위를 가지며; 상기 방법은:

상기 복수의 정렬 마커들의 위치를 측정하는 단계;

상기 사전설정된 위치들과 상기 정렬 마커들의 측정된 위치의 편차를 판정하는 단계;

상기 편차로부터 상기 복수의 정렬 마커들에 대한 상기 결정 축선의 방위를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,

동일 결정으로부터 커팅된 상기 기판 및/또는 여타 기판들상에 상기 판정된 방위를 나타내는 정보를 마킹하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 판정된 방위를 나타내는 데이터베이스에로 입력(enrty)시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
디바이스 제조방법에 있어서,

- 기판을 제공하는 단계;

- 조명시스템을 사용하여 방사선 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함하고,

상기 투영시, 상기 투영된 패턴에 대한 상기 기판의 방위가, 제5항 내지 7항 중 어느 한 항의 방법에 의해 결정된 결정 축선의 방위를 나타내는 정보를 참조하여 적어도 부분적으로 판정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 투영이 상기 기판의 제1측면상으로 지향되고 상기 기판은 그것의 제2측면상의 각각의 사전설정된 위치에 복수의 정렬 마커들이 제공되고, 상기 정렬 마커들 중 상이한 것들은 상기 기판의 결정 축선에 대해 상이한 방위들을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 투영은 제1기판상으로 지향되고 결정 축선의 방위를 나타내는 상기 정보는 제2기판의 측정들로부터 유도되고, 상기 제1 및 제2기판은 동일한 단일 결정으로부터 커팅된 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 정렬 마커들은 격자, 격자들의 그룹, 갈매기문양, 박스를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

각각의 상기 정렬 마커는 콘트라스팅 배경상에 복수의 작은 요소들을 갖는 1이상의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
리소그래피 장치에 있어서,

- 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;

- 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 투영시스템;

- 상기 기판상의 정렬 마커들의 위치를 측정하는 정렬시스템을 포함하고;

상기 장치가 제5항 또는 제6항의 방법을 수행하도록 제어하는 제어수단을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
리소그래피 장치에서 실행되는 경우, 상기 장치가 제5항 또는 제6항의 방법을 수행하도록 명령하는 프로그램 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
기판으로서,

그 위의 각각의 사전설정된 위치에 복수의 정렬 마커들을 구비하고, 상기 정렬 마커들 중 상이한 것들은 상기 기판의 결정 축선에 대해 상이한 방위들을 가지고, 상기 정렬 마커들의 형태는 그들의 명확한 위치가 상기 결정 축선에 대한 그들의 방위에 의존하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 기판.
제1항에 있어서,

상기 정렬 마커가 솔리드 영역, 클리어 영역 및 스트라이프 영역을 갖는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,

상기 정렬 마커가 솔리드 영역, 클리어 영역 및 스트라이프 영역을 갖는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서,

상기 정렬 마커가 솔리드 영역, 클리어 영역 및 스트라이프 영역을 갖는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.