KR100734588B1 - 2-차원 정렬 시스템 구성을 갖는 리소그래피 장치 및2-차원 정렬 측정 방법 - Google Patents

Abstract

리소그래피 장치는 로우들 및 컬럼들내에 복수의 구조체들(19)을 갖는 마크(M3)로 물체를 이동시키는 액추에이터를 가진다. 정렬 구성은 광원, 광학기 및 검출기를 가진다. 광원 및 광학기는 컬럼들에 대해 평행한 제 1 방향으로 연장되는 제 1 스폿부(24x) 및 로우들에 대해 평행한 제 2 방향으로 연장되는 제 2 스폿부(24y)를 이용하여 정렬 빔을 생성한다. 광학기는 정렬 빔을 마크(M3)로 지향시키고, 마크(M3)로부터 정렬 방사선을 다시 수용하며, 검출기로 정렬 방사선을 전달한다. 검출기는 정렬 신호에 기초하여 마크(M3)의 2-차원 위치를 계산하는 프로세서로 정렬 신호를 전달한다.

Description

2-차원 정렬 시스템 구성을 갖는 리소그래피 장치 및 2-차원 정렬 측정 방법{Lithographic Apparatus with Two-dimensional Alignment Measurement Arrangement and Two-dimensional Alignment Measurement Method}

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 레이저 스텝 정렬 구성(laser step alignment arrangement)의 개략적인 다이어그램;

도 3은 도 2의 레이저 스텝 정렬 구성에서 사용될 수 있는 마크를 도시하는 도면;

도 4는 도 2의 정렬 구성에서 마크에 의해 전달(transmit)되는 정렬 방사선 및 그 방사선의 일부분을 통과하는 플레이트(plate)의 일 예시를 도시하는 도면;

도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 정렬 방사선을 수용하는 검출기의 출력 신호를 도시하는 도면;

도 6은 단일 정렬 마크상의 2-차원 정렬 측정을 수행하는데 사용될 수 있는 정렬 빔 측정 스폿(alignment beam measurement spot)의 개략적인 예시를 도시하는 도면;

도 7은 블로킹 디바이스(blocking device)를 도시하는 도면;

도 8a 및 도 8b는 각각 1차원의 개략적 마크(coarse mark) 및 2차원의 개략적 마크의 예시들을 도시하는 도면;

도 9는 마크 패턴들을 갖는 레티클을 도시하는 도면;

도 10 및 도 11은 회절 패턴의 회절 차수를 차단(block)하는 대안적인 블로킹 디바이스들을 도시하는 도면이다.

본 발명은, 2-차원 정렬 구성을 갖는 리소그래피 장치 및 2-차원 정렬 측정 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판상에, 통상적으로는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)상의 (예를 들어, 1개 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부상의 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수 있다.

K.Ota 외(e.a.)의 "New Alignment Sensors for Wafer Stepper(SPIE, Vol. 1463, Optical/Laser Microlithography IV(1991년), 304 내지 314 페이지)" 및 N.R. Farrar 외의 "Performance of through-the-lens/off-axis laser alignment systems and alignment algorithms on Nikon wafer steppers(SPIE Vol. 1673, Integrated Circuit Metrology, Inspection, and Process Control VI(1992년), 369 내지 380 페이지)"는 레지어 스텝 정렬(laser step alignment; LSA) 구성을 개시한다. 이 종래 기술의 정렬 측정 구성은 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이러한 레이저 스텝 정렬 구성에서는, 로우들(rows)과 컬럼들(columns)로 배치된 정사각형 형상의 복수의 구조체들을 포함하는 마크들이 사용된다. 레이저는 컬럼내의 정사각형 형상의 구조체들상에 일렬로 세장의 정렬 측정 스폿(elongated alignment measurement spot)을 생성한다. 입사하는 정렬 빔은 마크에 의해 회절되고, 다수의 회절 차수들이 생성되며 검출기로 다시 전달된다. 0차 회절 차수는 검출기에 도달하기 이전에 차단된다. 검출기는 스폿으로 조사(irradiate)된 마크 컬럼(mark column)의 위치를 결정하는 프로세서에 대해 검출기 신호를 생성한다. 스 폿을 모든 컬럼들로 계속(consecutively) 지향시키고 이러한 방식으로 모든 컬럼들의 위치를 측정함으로써, 컬럼들의 측정된 위치들이 평균화될 수 있으며, 마크의 위치가 결정된다.

이 종래 기술의 셋-업(set-up)에서, 이러한 마크는 제 1 방향으로 마크의 위치를 측정하는데 사용된다. 또 다른 제 2 방향으로, 예를 들어 제 1 방향에 대해 수직한 방향으로 위치를 측정하기 위해서, 제 2 방향으로 스캐닝되는 또 다른 마크가 제공된다. 일반적으로, 마크들은 x-방향으로 연장되고 또한 y-방향으로 연장되는 기판상의 스크라이브레인들(scribelanes)내에 제공될 것이다. 따라서, x-방향으로 또한 y-방향으로 정렬 측정을 수행하기 위해서, x-스크라이브레인들 및 y-스크라이브레인들내의 마크들은, 사용되는 정렬 측정 구성에 의해 상기 마크들이 계속 측정될 수 있도록 이동되어야 한다. 이러한 이동은 시간을 소모한다. 더욱이, 이들 마크들은 모든 종류의 전기 테스트 회로들에도 사용되는 스크라이브레인들의 비용발생적인 공간(costly space)을 차지한다.

개선된 정렬 측정을 수행하도록 배치된 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

이러한 이유로, 제 1 실시예에서, 본 발명은 독립항 제 1 항에 정의된 바와 같은 리소그래피 장치를 제공한다.

일 실시예에서, 본 발명은 청구항 제 15 항에 따른 광원에 관한 것이다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 청구항 제 16 항에 따른 마스크 패턴을 갖는 레티클에 관한 것이다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 청구항 제 18 항에 따른 정렬 마크를 갖는 물체(object)에 관한 것이다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 청구항 제 20 항에 따른 블로킹 디바이스에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 독립항 제 21 항에 따른 정렬 측정 방법을 제공한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 청구항 제 23 항에 따른 컴퓨터 프로그램물에 관한 것이다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 청구항 제 24항에 따른 데이터 캐리어(data carrier)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:

- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 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 연결된 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 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및

- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)상에 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하여 이루어진다.

조명 시스템은, 방사선의 지향, 성형 또는 제어를 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 여하한의 타입의 광학 구성요소들, 또는 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소를 포함할 수 있다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스의 무게를 지지, 즉 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 여타의 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 여타의 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 필요에 따라 고정되거나 이동될 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 어떠한 용어의 사용도 "패터닝 디바이스"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처들(phase-shifting features) 또 는 소위 어시스트 피처들(assist features)을 포함하는 경우, 기판의 타겟부내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정 기능층에 해당할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 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 방향으로 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 유체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템들 또는 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지)이상의 기판 테이블들(및/또는 2이상의 마스크 테이블들)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는, 투영시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해, 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 의해 기판의 전체 또는 일부분이 덮일 수 있는 형태로 구성될 수도 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 담그어져야 한다는 것을 의미하는 것이 아니라, 그 보다는 노광 시 액체가 투영시스템과 기판 사이에 위치된다는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(S0)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수도 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 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 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면내의 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 수 있다. 일루미네이터는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 가지기 위해, 방사선의 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.

상기 방사선 빔(B)은, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT))상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA))상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 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, 마스크 테이블(MT)은 단지 단-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. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들이 지정된 타겟부(dedicated target portion)들을 차지하지만, 그들은 타겟부들간의 공간들내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크들(scribe-lane alignment marks)로 알려져 있다). 이와 유사하게, 마스크(MA)상에 1이상의 다이가 제공되는 상황들에서는, 마스크 정렬 마크들이 다이들 사이에 위치될 수도 있다.

서술된 장치는 다음의 모드들 중 1이상에 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그런 후, 기판 테이블(WT)은 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은, 방사선 빔에 부여되는 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 확대(축소) 및 투영시스템(PS)의 이미지 반전 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채용되며, 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔중에 계속되는 방사선펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 종류의 프로그래밍 가능한 거울 어레이와 같은 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

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

도 2는 레이저 스텝 정렬 구성의 일 예시를 도시한다. 도 2에 도시된 구성은 레이저 소스(2), 거울(10), 반투명 거울(semi transparent mirror)(12), 거울(14), 검출기(4), 및 프로세서(6)를 포함한다. 또한, 도 2에는, 투영 시스템(PS), 기판 (W) 및 기판 테이블(WT) 뿐만 아니라 액추에이터(8)도 도시되어 있다.

사용시, 레이저 소스(2)는 거울(10)로 지향되는 레이저 빔(16)을 생성한다. 상기 거울(10)은 레이저 빔(16)을 제 2 거울(12)로 반사시킨다. 상기 거울(12)에 의해 반사된 레이저 빔(16)은 거울(14)로 지향된다. 상기 거울(14)에 의해 반사된 레이저 빔(16)은 정렬 빔(18)으로서 기판(W)상의 마크(M3)(도 3과 비교)로 지향된다. 상기 마크(M3)에 의해 수용된 정렬 빔(18)은 상기 마크(M3)에 의해 회절되어 회절된 방사선(16')으로서 거울(14)로 다시 지향된다. 상기 거울(14)은 회절된 방사선(16')을 거울(12)로 반사시킨다. 상기 거울(12)은 반투과성이며 회절된 방사선(16')의 일부분을 검출기(4)로 통과시킨다. 상기 검출기(4)는 회절된 방사선(16')의 일부분을 수용하고 프로세서(6)에 대한 출력 신호를 생성한다.

도 2에 도시된 액추에이터(8)는, 정렬 빔(18)을 이용하여 마크(M3)가 정렬될 수 있는 위치로 기판 테이블(WT)이 이동될 수 있다는 것을 예시하기 위함이다. 더욱이, 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 액추에이터(8)는, 투영 시스템(PS)을 통해 노광 광(exposure light)에 의한 기판(W)의 노광을 허용하기 위해서 기판 테이블(WT)을 이동시키도록 배치된다. 액추에이터(8)는 프로세서(6)에 의해 제어된다. 실제로, 복수의 방향들로 기판 테이블(WT)의 이동을 허용하기 위해서 1이상의 액추에이터가 존재할 것임은 물론이다. 프로세서(6)는 검출기(4)와 액추에이터(8) 둘 모두에 연결된 단일 프로세서 유닛(single processor unit)으로서 도시되어 있다는 것을 유의한다. 하지만, 필요하다면, 프로세서(6)의 다수의 상이한 기능들이 상이한 프로세서들에 구현될 수도 있다. 이들 프로세서들은 반드시 리소그래피 장 치내에 존재할 필요는 없으며 리소그래피 장치의 외부에 위치될 수도 있다.

도 3은 정렬 목적을 위해 기판(W)상에 위치될 수 있는 마크(M3)의 일 예시를 도시한다. 하지만, 마크(M3)는 기판 테이블(WT)상에, 또는 정렬될 여하한의 물체상에 위치될 수도 있다.

도 3은 마크(M3)의 평면도이다. 상기 마크는 로우들과 컬럼들내에 배치된 정사각형 형상의 복수의 구조체들(19)을 포함한다. 정사각형 형상의 구조체들(19)은 그 주변부들과 구별될 수 있는 구조 또는 물질로 만들어진다. 정사각형 형상의 구조체들(19)은, 예를 들어 마크(M3)의 잔여부의 표면보다 더 높거나 더 낮은 부분들일 수 있다. 정사각형 형상의 구조체들(19) 대신에, 다른 형상들이 사용될 수 있다. 정사각형 형상의 구조체들(19)은 길이(L1) 및 폭(W1)을 가진다. 컬럼내에 있는 인접한 정사각형 형상의 구조체들은 피치(pitch)(P1)를 가지는 반면, 컬럼내의 인접한 정사각형 구조체들간의 중간 거리들은 도면부호(S1)로 나타낸다. 로우들내의 인접한 정사각형 구조체들(19)은 피치(P2)를 가진다.

정렬 빔(18)은 폭(Ws) 및 길이(Ls)를 갖는 실질적으로 직사각형 형상의 스폿(17)을 가지도록 나타내어진다. 도시된 실시예에서, 정렬 빔 스폿(17)의 위치는 고정되어 있다. 마크(M3)는 도 3에 나타낸 바와 같은 스캐닝 방향으로 마크(M3)의 컬럼들에 대해 수직한 방향으로 이동될 수 있다. 상기 마크(M3)를 스캐닝 방향으로 이동시킴으로써, 정렬 빔 스폿(17)은 하나의 컬럼내의 정사각형 형상의 구조체들(19) 위에 위치될 수 있다. 액추에이터(8)에 의해 이동이 행해진다.

사용될 수 있는 기준들(measures)의 예시들은 다음과 같다:

W1 = L1 = 4㎛;

P1 = 8㎛;

S1 = 4㎛;

P2 = 20㎛;

Ws = 2㎛;

Ls = 70㎛.

하지만, 필요에 따라 다른 수치들(figures)이 사용될 수 있다.

정렬 빔 스폿(17)은, 도 3에 도시된 바와 같은 정사각형 형상의 구조체들(19)의 컬럼들 중 하나로 지향되며, 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 회절 패턴은 복수의 차수들을 갖게 된다.

도 4는 이러한 회절 패턴을 통한 단면을 도시한다. 도 4는 마크(M3)에 의해 회절된 정렬 방사선의 회절 패턴의 다음의 차수들: 16'(i)(i = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 여기서 i=회절 차수)을 도시한다. 회절 차수 16'(0)은 점선으로만 도시되어 있다. 그 이유는, 도 4에는 2개의 홀들(holes)(20, 22)을 갖는 플레이트(21)도 도시되어 있기 때문이다. 차수들(16'(i), i = -3, -2, -1, 1, 2, 3)만이 홀들(20, 22)을 통과할 수 있도록, 플레이트(21)가 배치된다. 회절 차수(16'(0))는 플레이트(21)에 의해 차단된다. 회절 차수들(16'(i), i = -3, -2, -1, 1, 2, 3)은 검출기(4)로 지향된다.

도 5는 회절 차수들(16'(i), i = -3, -2, -1, 1, 2, 3)을 수용하는 때의 검출기(4)의 출력 신호를 도시한다. 수용된 회절 차수들의 광 세기들은 검출기(4)에 의해 통합(integrate)된다. 홀들(20, 22)이 가능한한 많은 회절 차수들(16'(i), i = -3, -2, -1, 1, 2, 3)을 통과시키고 있는 경우, 검출기(4)의 출력 신호는 최대값(Imax)을 가질 것이다. 기판 테이블(WT)이 스캐닝 방향으로 이동되는 경우, 검출기(4)의 출력 신호의 세기는 정렬 빔 스폿(17)이 회절 세기를 제한하는 정사각형 형상의 구조체들(19) 사이의 영역을 우세하게(predominantly) 조명하고 있는 경우에 최소값(Imin)까지 감소된다. 기판 테이블(WT)이 스캐닝 방향으로 더욱 이동하는 경우, 검출기(4)의 출력 신호의 세기는 정사각형 형상의 구조체들(19)의 다음 컬럼의 회절 차수들(16'(i), i = -3, -2, -1, 1, 2, 3)이 검출기(4)에 의해 수용될 때까지 다시 증가할 것이다. 이 패턴은 정사각형 형상의 구조체들(19)의 모든 컬럼들이 검출기(4)에 의해 검출될 때까지 반복될 것이다. 도 5에 도시된 바와 같은 신호의 주기 특성(periodic nature)은 0의 차수(16'(0))가 플레이트(21)에 의해 차단되는 경우에 최적의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 가진다는 것이 관찰되었다.

프로세서(6)에 의해 수용된 도 5의 신호는 마크(M3)가 위치되어 있는 물체를 정렬시키기 위해서 프로세서(6)에 의해 사용될 수 있다. 이러한 이유로, 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 다양한 알고리즘들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 신호로부터 유도(derive)된 도 3에 도시된 정사각형 형상의 구조체들(19)의 컬럼들의 위치들은 마크(M3)의 위치를 보다 양호하게 평가하기 위해서 평균화될 수 있다.

본 발명은 레이저 스텝 정렬 시스템을 참조하여 설명될 것이며, 그 예시는 도 2 내지 도 5를 참조하여 예시되었다. 하지만, 본 발명은 다른 타입의 정렬 셋업 들(alignment setups)과 함께, 예컨대 소위 "아테나(Athena)" 센서와 함께 이용될 수 있다. 이 정렬 센서는 정렬 마크의 위치를 측정한다. 정렬 시, 정렬 마크는 방사선의 정렬 빔으로 조명된다. 방사선의 정렬 빔은 정렬 마크에 의해 +1, -1, +2, 및 -2와 같은 수개의 회절 차수들로 회절된다. 광학 요소들을 이용함으로써, 대응하는 회절 차수들(예컨대, +1과 -1)의 각각의 세트는 기준 플레이트(reference plate)상에 정렬 마크의 이미지를 형성하는데 사용된다. 기준 플레이트는 측정될 대응하는 회절 차수들의 각각의 세트에 대한 기준 격자들(reference gratings)을 포함한다. 각각의 기준 격자 뒤에는, 기준 격자들을 통과한 이미지내의 방사선의 세기를 측정하기 위해서 별도의 검출기가 배치된다. 기준 플레이트에 대해 정렬 마크를 이동시킴으로써, 1이상의 이미지들에 대해 가장 높은 세기를 갖는 위치를 찾을 수 있으며, 상기 위치는 정렬된 위치를 제공한다.

성능을 향상시키기 위해서, 몇몇 이미지들의 세기가 측정될 수 있으며, 방사선의 정렬 빔이 다수의 컬러들(colours)로 구성될 수 있다.

용량성(capacitive) 또는 음향(acoustic) 측정 원리들에 기초한 센서들과 마찬가지로, 다른 타입의 센서들의 이용이 배제되지 않는다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정렬 빔 스폿(24) 및 마크(M3)의 개략적인 도면을 도시한다. 정렬 빔 스폿(24)은 2개의 부분들을 가지며, 제 1 스폿부(24x)는 y-방향으로 연장되어 있으나 마크(M3)의 후속 컬럼들을 x-방향으로 측정하는데 사용되고, 제 2 스폿부(24y)는 x-방향으로 연장되어 있으나 마크(M3)의 후속 로우들을 y-방향으로 측정하는데 사용된다.

사용시, 제 1 실시예에서, 도 6에서 화살표(A)로 표시되어 있는 바와 같이, 정렬 빔 스폿(24)이 마크(M3)에 대해 대각선으로 이동하도록 프로세서(6)에 의해 제어되는 액추에이터(8)에 의해 마크(M3)가 이동된다. 도 6에는, 정렬 빔 스폿(24)이 좌측 최하단의 정사각형 형상의 구조체(19ll)로부터 우측 최상단의 정사각형 형상의 구조체(19ru)로 마크(M3)에 대해 이동하는 상황이 도시되어 있다. 더욱이, 스폿부들(24x, 24y)은, 상기 스폿부(24x)가 y-방향으로의 마크(M3)의 길이(Ly)에 대해 거의 2배의 길이를 가지고, 상기 스폿부(24y)가 x-방향으로의 마크(M3)의 길이(Lx)에 거의 두배의 길이를 가지는 세장형 바아 형상(elongated bar shaped)의 단면들을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 더욱이, 도시된 실시예에서, 스폿부들(24x, 24y)은 실질적으로 그들 각자의 중심들에서 서로 교차한다. 길이들(Lx 및 Ly) 각각은 각각 로우 및 컬럼의 길이들과 일치한다.

화살표(A)로 표시된 바와 같이 서로에 대해 스폿(24) 및 마크(M3)를 이동시키는 경우, 마크(M3)의 모든 정사각형 형상의 구조체들(19)은 후속 측정 행위들(subsequent measurement actions) 동안에 스폿(24)에 의해 조사될 것이다, 즉, 각각의 컬럼내에 있는 모든 정사각형 형상의 구조체들(19)이 정렬 빔 스폿부(24x)에 의해 한번에 조사될 것이고, 각각의 로우내에 있는 모든 정사각형 형상의 구조체들(19)이 정렬 빔 스폿부(24y)에 의해 한번에 조사될 것이다.

정렬 빔 스폿부들(24x 및 24y)의 길이들이 각각 마크 길이들(Ly 및 Lx)의 2배(이상)인 것이 바람직하지만, 반드시 이와 같을 필요는 없다. 보다 짧은 길이들이 충분할 수 있다. 유일한 조건은, 프로세서(6)에 대해 유효 신호(valid signal) 를 생성하기 위해서, 검출기(4)가 충분한 광 세기를 수용하도록, 충분한 방사선 세기가 0차 회절 차수들보다 더 큰 회절된 차수들내에 존재하는 것이다.

당업자라면, 홀들(20 및 22)을 통과하는 회절 차수들이 정사각형 형상의 구조체들의 피치 및 크기에 의존한다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다. 본 발명은, 회절 차수들(16'(i), i = -3, -2, -1, 1, 2, 3)이 검출기(4)로 지향되는 상황들으로 제한되지 아니한다. 또한, 검출기(4)로 지향되는 더 적거나 더 많은 회절 차수들(16'(i))이 본 발명의 범위내에 존재한다.

정렬 빔 스폿부들(24x, 24y)에 의해 유도된 0차 회절 차수들을 차단시키고, 또한 검출기(4)로 단 하나의 또는 보다 높은 회절 차수들을 통과시키기 위한 여러가지 옵션들(options)이 존재한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 플레이트(29)를 도시한다. 플레이트(29)는 4개의 홀들(31, 33, 35, 37)을 포함한다. 스폿부들(24x 및 24y) 각각은, 이들 스폿부들(24x 및 24y) 각각이 정사각형 형상의 구조체들(19)의 컬럼과 로우로 각각 지향되는 경우, 각각 회절 패턴 차수들(16x'(i) 및 16y'(i))을 생성한다. 이들 회절 패턴 차수들의 세기는, 동시에 컬럼과 로우 방향들로 같은 강도를 가질 필요는 없음을 유의한다. 스폿부(24x)는 정사각형 형상의 구조체들(19)의 컬럼에 도달(hit)하는 반면, 그 때, 스폿부(24y)는 정사각형 형상의 구조체들(19)의 로우에 인접한 영역에 도달하며, 그 역으로도 행해질 수 있다.

검출기(4)는 회절 차수들(16x'(i) 및 16y'(i))을 따로 수용하며, 회절 차수(16x'(i))에 관한 제 1 검출 신호를 프로세서(6)로 보내고 회절 차수(16y'(i))에 관한 제 2 검출 신호를 프로세서(6)로 보내도록 구성되어야 한다. 제 1 검출 신호와 제 2 검출 신호는 도 5에 도시된 바와 같은 형태를 가질 수도 있다.

대안적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 프로세서(6)에 의해 제어되는 액추에이터(26)에 의해 플레이트(21)를 앞뒤로 약 90°로 회전시킬 수 있다. 액추에이터(26)는 적절한 연결 수단들(도시되지 않음)에 의해 플레이트(21)에 연결된다. 정렬 빔 스폿부(24x)가 컬럼상에 도달(impinge)하고, 이와 동시에 정렬 빔 스폿부(24y)가 로우상에 도달하는 경우에, 회전이 수행될 수 있다. 하지만, 대안적으로, 정렬 빔 스폿부(24x)가 컬럼상에 도달한 후, 정렬 빔 스폿부(24y)가 하나의 또는 2개의 로우들 사이에 인접한 마크 부분상으로 도달하는 시간, 또한 그 역으로도 행해질 수 있는 어느 시간에라도 서로에 대해 스폿(24) 및 마크(M3)를 이동시킬 수 있다. 따라서, 회절된 차수들은, 대안적으로, 이동 시, 정렬 빔 스폿부(24x) 및 정렬 빔 스폿부(24y)로부터 생길 수 있다.

액추에이터(26)를 이용하여 플레이트(21)를 약 90°로 계속 회전시킴으로써, 검출기(4)는 도 5에 도시된 것처럼 프로세서(6)로 검출기 신호를 전달할 것이지만, 연속적인 최대값들(consecutive maximum values)(Imax)은 마크(M3)의 로우들 및 컬럼들과 계속 관련될 것이다. 프로세서(6)가 최대값(Imax)을 검출한 때에는 언제나, 프로세서(6)에 의해 제어되는 약 90°로 플레이트(21)가 회전될 수 있다. 그 후, 제어 신호는 프로세서(6)에 의해 생성되며 플레이트(21)를 회전시키도록 배치된 액추에이터(26)로 보내진다.

도 11에 도시된 대안적인 구성에서, 플레이트(21)는 회전되지 않으며, 측정 구성은 2개의 플레이트들(21 및 21')을 포함하고, 둘 모두는 플레이트(21)와 동일한 형상으로 되어 있으며, 하나의 플레이트(21)는 도 4에 도시된 바와 같이 y-방향으로 서로 인접해 있는 홀들(20, 22)을 가지며, 다른 하나의 플레이트(21')는 x-방향으로 서로 인접해 있는 홀들(20' 및 22')을 가진다. 그 후, 이들 플레이트들(21, 21')은 정렬 빔 스폿부들(24x 및 24y) 각각에 의해 유도된 회절 차수들의 0차 회절 차수들을 계속 차단(interrupt)시키기 위해 액추에이터(26')에 의해 구동된다. 액추에이터(26')는 적절한 연결 디바이스들(도시되지 않음)을 이용하여 플레이트들(21, 21')에 연결되며 프로세서(6)에 의해 제어된다.

대안적인 실시예에서, 정렬 빔 스폿부들(24x, 24y)은 동시에 생성되는 것이 아니라, 대안적으로 제 시간에(in time) 생성된다. 이는, 대안적으로 구동되는 2개의 레이저 소스들에 의해 행해질 수 있으며, 그들 중 하나는 정렬 빔 스폿부(24x)를 생성하고, 다른 하나는 정렬 빔 스폿부(24y)를 생성한다. 하지만, 또 다른 실시예에서, 이는, 일 방향으로 또한 또 다른 수직한 방향으로 슬릿을 가지며, 또한 대안적으로는, 레이저 소스의 레이저 빔내에 존재하도록 구동되는, 상이하게 형상화된 셔터들(shutters)을 갖는 단일 레이저 소스를 이용하여 행해질 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 2개의 빔 형상 물체들 및 주파수 변조기들(frequency modulators)과 조합하여 빔 스플리터(beam splitter)가 사용된다. 본 발명은 기술적으로 동일한 실시예들로 제한되지 않는다.

당업자라면, 스폿(24)과 마크(M3)간의 상대 이동이 화살표(A)로 표시되어 있는 직선을 반드시 따라야할 필요는 없다는 것을 분명히 알 수 있을 것이다. 상대 이동은, 각각 x-방향과 y-방향 모두로, 1이상의 컬럼들 및 로우들 각각의 계단 크기(step size)를 갖는 계단식(step-like)으로 행해질 수 있다. 그 가장 간단한 형태로, 이러한 계단식 이동은, 먼저, 도 3을 참조하여 도시되고 설명된 바와 같이, 모든 컬럼들이 정렬 빔 스폿부(24x)를 이용하여 x-방향으로의 상대 이동에 의해 측정되고, 그 후, 모든 로우들이 정렬 빔 스폿부(24y)를 이용하여 y-방향으로의 상대 이동에 의해 측정되게 하며, 또는 그 역으로도 수행될 수 있게 한다. 후자의 경우, 정렬 빔 스폿부(24x)는 Ly인 길이를 가질 수 있으며, 정렬 빔 스폿부(24y)는 Lx인 길이를 가질 수 있다. 더욱이, 이러한 계단식 이동을 적용하는 경우, 마크(M3)에 의해 방사된 세트 회절 차수들(the sets diffraction orders)은, 대안적으로 정렬 빔 스폿부들(24x 및 24y)로부터 생기지 않을 수 있다. 원점의 다른 차수(other order of origin)가 존재할 수 있다, 예를 들어, 먼저, 정렬 빔 스폿부(24x)로부터 생긴 회절 차수들의 2개의 세트들이 존재한 후, 정렬 빔 스폿부(24y)로부터의 2개의 세트들이 존재할 수 있다.

도시된 실시예에서, 마크(M3)는 y-방향으로와 마찬가지로 x-방향으로 다수의 정사각형 형상의 구조체들을 포함한다. 하지만, 이들의 개수들은 달라질 수 있으며 방향들(x 및 y)이 상이할 수 있다. 더욱이, 정사각형 형상의 구조체들(19) 및 피치들의 크기들은 x 및 y-방향에 대해 상이할 수 있다. 상기 구조체들은, 필요에 따라 다른 형상들을 가질 수 있다.

도 8a는 종래 기술의 개략적 마크(M4)를 도시하는 반면, 도 8b는 본 발명에 따른 개략적 마크(M5)를 도시한다. 마크(M4)와 마크(M5) 둘 모두는 컬럼들 및 로우 들로 배치된 복수의 정사각형 형상의 구조체들을 포함한다. 마크(M4)는 모든 로우들에 대해 동일한 y-방향으로의 피치(Py)를 가지나, 2개의 인접한 컬럼들 사이에 하나의 피치(Px2)를 가지며, 이는 다른 인접한 컬럼들 사이의 다른 피치들(Px1)과 상이하다. 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 마크(M4)는 도 5에서 도시된 것과 유사한 검출기(4)의 신호를 유도하는 정렬 방사선을 생성하지만, 신호내의 다른 상호 거리들 이외의 또 다른 상호 거리에서 2개의 인접한 최대값들을 가지기 때문에, 개략적인 정렬을 수행하기 위해서 사용될 수 있다. 이는, 프로세서(6)에, 보다 큰 피치(Px2)를 갖는 공간에 인접한 2개의 컬럼들의 개략적인 식별(identification)을 수행하기 위한 옵션을 제공한다.

도 8b는 x-방향으로 하나의(또는 그 이상의) 상이한 피치(들)를 가질 뿐만 아니라, y-방향으로의 다른 피치들(Py1)과 상이한 y-방향으로 하나의(또는 그 이상의) 피치들(Py2)을 가지는 마크(M5)를 도시한다. 따라서, 마크(M5)는, 도 2의 정렬 구성에, x-방향과 y-방향 모두로 개략적인 정렬을 수행하기 위한 옵션을 제공한다.

마크(M3)에 대해 관찰된 바와 같이, 마크(M5)는 x-방향 및 y-방향으로 상이한 크기들 및 피치들을 갖는 직사각형 형상의 구조체들을 가질 수 있다. 더욱이, 컬럼들의 개수가 로우들의 개수와 반드시 같을 필요는 없다. 필요하다면, 정사각형 또는 직사각형 형상의 구조체 이외에 다른 구조체들이 사용될 수 있다.

당업자가 명확히 알 수 있는 바와 같이, 마크들(M3 및 M5)은 리소그래피 장치에서의 노광 공정에 의해, 물체, 예를 들어 기판 또는 기판 테이블상에 만들어질 수 있다. 이러한 이유로, 이러한 리소그래피 장치에는 적절한 마크 패턴들을 갖는 레티클이 사용된다. 도 9는 1이상의 마크 패턴들(MP)을 갖는 이러한 레티클(MA1)을 개략적인 방식으로 도시한다. 1이상의 마크 패턴들(MP)은, 기판(W)상에서 x-방향 및 y-방향으로 스크라이브레인들과 일치하는 레티클 스크라이브레인(30)내에 위치되며, 또한 당업자에게 공지되어 있는 방식으로, 도 1에 도시된 장치를 이용하여 기판(W)상에 투영된다. 또한, 도 8은, 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 레티클(MA1)이 기판(W)상의 다이 영역상에 이미징될 구조체와 일치하는 레티클 영역(32)도 갖는다는 것을 보여주고 있다.

도 2를 참조하여 도시된 장치는 기판(W)에 걸쳐 정렬 빔(18)의 이동을 생성하기 위해 액추에이터(8)가 기판 테이블(WT)을 이동시킨다는 것을 보여주고 있지만, 정렬 빔(18)은 적절한 디바이스들에 의해, 예컨대 정렬 빔(18), 따라서 기판(W)에 걸쳐 스폿부들(24x, 24y)을 스윕(sweep)하도록 작동되는 거울에 의해 이동될 수 있는 반면, 그 후 기판 테이블(WT) 및 이에 따른 기판(W)은 고정된 위치에 남아 있을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본 명세서에서는, IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에서 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같이 여타의 응용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 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. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리툴과 여타의 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 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 수도 있다.

이상, 광학 리소그래피에 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 응용예들, 예컨대 임프린트 리소그래피에도 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면, 광학 리소그래피로 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스내의 토포그래피(topography)는 기판상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층 안으로 가압될 수 있으며, 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화(cure)된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.

이상, 최상측 정렬에 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 정렬 마크들이 웨이퍼의 저부측에 위치된 응용예들에도 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

이상, 특정한 정렬 마크 치수를 갖는 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, CMP(chemical mechanical polishing), PVD(physical vapor deposition), 또는 에칭과 같이, 소정 공정들에 대한 정렬 마크의 감응성을 감소시키는 마크 치수 조정들(mark dimension adjustments)이 행해질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 355, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 파장이 5 내지 20nm의 범위인) 극자외(EUV)방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔도 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 나타낼 수 있다.

이상, 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명은 상기에 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독 가능한 명령어들의 1이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.

상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면, 하기에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 도면들은 일 디바이스로부터 다른 디바이스로 신호들을 전달하기 위한 물리적인 연결들을 도시할 수 있다. 하지만, 모든 통신 연결들(communication connections)은 무선일 수 있다.

본 발명에 따르면, 2-차원 정렬 시스템 구성을 갖는 리소그래피 장치 및 2-차원 정렬 측정 방법이 제공된다.

Claims (28)

1. 리소그래피 장치에 있어서,

   ㆍ 광원, 광학기 및 검출기를 포함하여 이루어지는 정렬 구성을 포함하여 이루어지고, 상기 광원은 광 빔을 생성하도록 배치되며, 상기 광학기는 상기 광 빔을 수용하고, 제 1 방향으로 연장되는 제 1 정렬 빔 스폿부(alignment beam spot portion) 및 상기 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직한 제 2 방향으로 연장되는 제 2 정렬 빔 스폿부를 갖는 정렬 빔 스폿을 이용하여 정렬 빔을 생성하며, 물체상의 1이상의 마크에 상기 정렬 빔을 지향시키고, 상기 1이상의 마크는 로우들(rows) 및 컬럼들(column)로 배치된 복수의 구조체들을 가지며, 상기 1이상의 마크로부터 정렬 방사선을 다시 수용하고 상기 정렬 방사선을 상기 검출기로 전달하도록 배치되고, 상기 검출기는 상기 정렬 방사선에 기초하여 정렬 신호를 생성하도록 배치되며;

   ㆍ 상기 정렬 빔과 상기 물체 사이에 상대 이동을 생성하는 액추에이터;

   ㆍ 상기 액추에이터 및 상기 검출기에 연결된 프로세서를 포함하여 이루어지고, 상기 프로세서는:

   - 사용시, 상기 1이상의 마크의 구조체들의 상기 컬럼들 및 상기 1이상의 마크의 구조체들의 상기 로우들 각각이 상기 제 1 정렬 빔 스폿부 및 상기 제 2 정렬 빔 스폿부 각각을 수용하도록 상기 액추에이터를 제어하고;

   - 상기 검출기로부터 상기 정렬 신호를 수용하며;

   - 상기 정렬 신호에 기초하여 상기 1이상의 마크의 2-차원 위치를 계산하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 컬럼들은 컬럼 길이를 가지고 상기 로우들은 로우 길이를 가지며, 상기 광원 및 상기 광학기는, 상기 제 1 정렬 빔 스폿부가 상기 컬럼 길이보다 더 길지만 상기 컬럼 길이의 2배보다 더 짧거나 같은 제 1 길이를 가지고 상기 제 2 정렬 빔 스폿부가 상기 로우 길이보다 더 길지만 상기 로우 길이의 2배보다 짧거나 같은 제 2 길이를 갖도록, 상기 정렬 빔 스폿을 생성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 정렬 빔 스폿부들 및 제 2 정렬 빔 스폿부들은 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 액추에이터는, 사용 시, 상기 정렬 빔 스폿이 상기 1이상의 마크에 걸쳐 실질적으로 대각선으로 이동하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 컬럼들은 컬럼 길이를 가지고 상기 로우들은 로우 길이를 가지며, 상기 광원 및 상기 광학기는, 상기 제 1 정렬 빔 스폿부가 상기 컬럼 길이와 실질적으로 같은 제 1 길이를 가지고 상기 제 2 정렬 빔 스폿부가 상기 로우 길이와 실질적으로 같은 제 2 길이를 갖도록, 상기 정렬 빔 스폿을 생성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 1 정렬 빔 스폿부는 제 1 단부를 가지고, 상기 제 2 정렬 빔 스폿부는 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부는 서로 닿는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 정렬 방사선은 상기 제 1 정렬 빔 스폿부에 의해 유도된 제 1 회절 패턴의 제 1의 0차 회절 차수 및 상기 제 2 정렬 빔 스폿부에 의해 유도된 제 2 회절 패턴의 제 2의 0차 회절 차수를 포함하여 이루어지고, 상기 리소그래피 장치는 상기 제 1의 0차 회절 차수와 상기 제 2의 0차 회절 차수 둘 모두를 차단하도록 배치된 블로킹 디바이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 블로킹 디바이스는, 상기 제 1 회절 패턴의 제 1의 1이상의 고차 회절 차수들(higher diffraction orders) 및 상기 제 2 회절 패턴의 제 2의 1이상의 고차 회절 차수들을 통과하도록 배치된 복수의 홀들을 갖는 플레이트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 블로킹 디바이스는, 플레이트 부분을 갖는 플레이트를 포함하여 이루어지고, 상기 제 1의 0차 회절 차수 및 상기 제 2의 0차 회절 차수가 상기 플레이트 부분에 의해 계속 차단되도록, 상기 블로킹 디바이스를 회전시키도록 구성된 액추에이터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 블로킹 디바이스는, 제 1 플레이트 부분을 갖는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트 부분을 갖는 제 2 플레이트를 포함하여 이루어지고, 상기 제 1의 0차 회절 차수 및 상기 제 2의 0차 회절 차수가 계속 차단되도록, 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트를 이동하도록 배치된 액추에이터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 액추에이터는, 상기 정렬 빔 스폿이 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향 모두로 상기 1이상의 마크에 걸쳐 계단식(step-like)으로 이동하도록, 상기 물체를 이동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
12. 제 2 항에 있어서,

    상기 정렬 빔 스폿은, 먼저(first) 모든 컬럼들을 조사하기 위해 상기 제 1 방향으로 이동하고, 그 후(secondly), 모든 로우들을 조사하기 위해 상기 제 2 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 마크는 2-차원의 개략적 마크(coarse mark)이고, 상기 프로세서는 상기 정렬 신호에 기초하여 개략적인 2-차원 위치를 개산하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    ㆍ 방사선 빔을 조명하도록 구성된 조명 시스템;

    ㆍ 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해서 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;

    ㆍ 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피 장치.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 리소그래피 장치는 침지 리소그래피(immersion lithography)를 수행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 물체는 상기 리소그래피 장치에 의해 노광되는 최상측 및 저부측을 갖는 기판이며, 상기 1이상의 마크는 상기 저부측상에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
17. 제 1 방향으로 연장되는 제 1 정렬 빔 스폿부, 및 상기 제 1 방향에 대해 수직한 제 2 방향으로 연장되는 제 2 정렬 빔 스폿부를 갖는 정렬 빔 스폿을 생성하도록 배치된 광원 및 광학기.
18. 1이상의 마크 패턴이 제공된 레티클에 있어서,

    상기 마크 패턴은 로우들 및 컬럼들내에 배치된 복수의 구조체들을 포함하여 이루어지고, 상기 로우들은 사전 설정된 로우 피치들(predetermined row pitches)로 배치되며, 1이상의 로우 피치는 다른 로우 피치들과 상이하며, 상기 컬럼들은 사전 설정된 컬럼 피치들로 배치되고, 1이상의 컬럼 피치는 다른 컬럼 피치들과 상이한 것을 특징으로 하는 레티클.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 구조체들은 직사각형 또는 정사각형 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 레티클.
20. 정렬 마크가 제공된 물체에 있어서,

    상기 정렬 마크는 로우들 및 컬럼들내에 배치된 복수의 구조체들을 포함하여 이루어지고, 상기 로우들은 사전 설정된 로우 피치들로 배치되며, 1이상의 로우 피치는 다른 로우 피치들과 상이하며, 상기 컬럼들은 사전 설정된 컬럼 피치들로 배치되고, 1이상의 컬럼 피치는 다른 컬럼 피치들과 상이한 것을 특징으로 하는 물체.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 구조체들은 직사각형 또는 정사각형 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 물체.
22. 제 20 항에 있어서,

    상기 물체는 리소그래피 장치에 의해 노광되는 최상측 및 저부측을 갖는 기판인 것을 특징으로 하는 물체.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 정렬 마크는 상기 저부측상에 위치되는 것을 특징으로 하는 물체.
24. 블로킹 디바이스에 있어서,

    복수의 홀들과 플레이트부(plate portion)를 갖는 플레이트(plate)를 포함하여 이루어지고,

    상기 플레이트의 홀들은 제 1 세트 및 제 2 세트내에 배치되며, 상기 제 1 세트내의 홀들은 제 1 라인상에 배치되고, 상기 제 2 세트내의 홀들은 제 2 라인상에 배치되며, 상기 제 1 라인 및 상기 제 2 라인은 서로에 대해 수직하고,

    상기 플레이트의 플레이트부는 방사선을 차단하기 위해 상기 제 1 라인 및 상기 제 2 라인의 교차점에 위치되는 것을 특징으로 하는 블로킹 디바이스.
25. 리소그래피 장치에서의 정렬 측정 방법에 있어서,

    ㆍ 제 1 방향으로 연장되는 제 1 정렬 빔 스폿부 및 상기 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직한 제 2 방향으로 연장되는 제 2 정렬 빔 스폿부를 갖는 정렬 빔 스폿을 이용하여 정렬 빔을 생성하고, 상기 정렬 빔을 물체상의 1이상의 마크로 지향시키는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 1이상의 마크는 로우들 및 컬럼들내에 배치된 복수의 구조체들을 가지며;

    ㆍ 상기 1이상의 정렬 마크의 구조체들의 상기 컬럼들에 걸쳐 상기 제 1 정렬 빔 스폿부를 스캐닝하고, 상기 1이상의 정렬 마크의 구조체들의 상기 로우들에 걸쳐 상기 제 2 정렬 빔 스폿부를 스캐닝하는 단계;

    ㆍ 상기 1이상의 마크로부터 정렬 방사선을 다시 수용하는 단계;

    ㆍ 상기 정렬 방사선에 기초하여 정렬 신호를 생성하는 단계;

    ㆍ 상기 정렬 신호에 기초하여 상기 1이상의 마크의 2-차원 위치를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정렬 측정 방법.
26. 제 25 항에 따른 방법에 있어서,

    상기 물체는 기판이고, 상기 방법은, 상기 정렬 신호에 기초하는 상기 1이상의 마크의 2-차원 위치를 계산하는 상기 단계 이후에:

    ㆍ 상기 물체의 타겟부상으로 패터닝된 방사선 빔을 제공하는 단계;

    ㆍ 상기 물체로부터 디바이스를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬 측정 방법.
27. 리소그래피 장치가 제 25 항에 따른 정렬 측정 방법을 수행하도록 배치되고, 또한 상기 리소그래피 장치의 프로세서에 의해 로딩될 데이터 및 명령어들을 포함하여 이루어지는 컴퓨터 프로그램물을 저장한 기록매체.
28. 삭제

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