KR101080545B1

KR101080545B1 - 공간 광 변조기 정렬 방법

Info

Publication number: KR101080545B1
Application number: KR1020067002463A
Authority: KR
Inventors: 토마스 외스트룀; 라울 제르네
Original assignee: 마이크로닉 레이저 시스템즈 에이비
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2011-11-04
Also published as: KR20060119866A; US7411651B2; EP1652006A1; WO2005013006A1; JP2007501430A; US20050053273A1

Abstract

본 발명은 기록 시스템 및 소재의 정렬에 관한 발명이다. 특히, 본 발명은 SLM을 이용하여 제 1 패턴층을 가지는 소재 위에 제 2 패턴층을 기록하기 위한 정렬에 관한 발명이다. 본 발명은 마스크나 레티클의 제작에까지 확장될 수 있고, 마스크나 레티클을 이용한 소자 층 제작에 사용될 수도 있다. 본 발명의 특별한 태양들이 청구범위, 명세서, 도면에 기술된다.

Description

공간 광 변조기 정렬 방법{PSM ALLIGNMENT METHOD AND DEVICE}

본 발명은 기록 시스템 및 소재의 정렬에 관한 발명이다. 특히, SLM을 이용하여 제 1 층 패턴을 가지는 소재 위에 제 2 층 패턴을 기록하기 위한 정렬에 관한 것이다. 본 발명은 마스크나 레티클을 제작하는 분야까지 확장될 수 있고, 마스크나 레티클을 이용하여 소자의 층을 제작하는 분야까지 확장될 수 있다.

두번 패턴처리된 마스크나 레티클을 이용하는 리소그래피 기술들이 여러 종류로 개발되어 있다. 제 2 패턴형성은 위상 편이 구조를 생성한다.

마스크나 레티클의 제 2 패턴형성이 제 1 패턴에 정확하게 정렬되는 것이 점점 중요해지고 있다. 이는 번갈아 나타나는 위상 편이 구조를 이용할 때 특히 중요하다. 이러한 구조는 세개 이상의 패턴처리 단계들에서 생성될 수 있다.

정렬 개선을 위한 기회가 발생된다. 정렬이 우수할수록, 마스크나 레티클이 양호하게 생성되며, 기판 위 소자 구조물이 양호하게 생성된다. 마스크나 레티클이 우수하다면 소자 층들을 물론 양호하게 제작할 수 있다.

본 발명은 기록 시스템 및 소재의 정렬에 관한 것이다. 특히, SLM을 이용하여 제 1 층 패턴을 가지는 소재 위에 제 2 층 패턴을 기록하기 위한 정렬에 관한 것이다. 본 발명은 마스크나 레티클을 제작하는 분야까지 확장될 수 있고, 마스크나 레티클을 이용하여 소자의 층을 제작하는 분야까지 확장될 수 있다.

도 1은 정렬 시스템의 개략도.

도 2는 제 2층 정렬 마스크 위치설정에 적용될 수 있는 설계 규칙 세트 도면.

도 3은 정밀 정렬 마크의 상세도.

도 4는 마스크 상의 여러 다른 마크 종류의 샘플 레이아웃 도면.

도 5는 임의의 기판/스테이지 움직임을 평균하기 위해 여러 레이저 펄스들을 적분함으로서 반사된 순수 이미지가 어떻게 생성되는 지를 도시하는 도면.

도 6은 측정에 사용되는 누적 도즈 대 측정 정확도의 연구 도면.

도 7은 결과적인 이미지에 대해 구현된 사전 분석 도면.

도 8은 추정된 중심 포인트에 따라 측정 윈도가 어떻게 배치되는 지를 도시하는 도면.

도 9는 타겟 도면의 아암의 두 측정치 도면.

도 10은 에지 검출에 대해 미분된 강도 분포도.

도 11은 서브화소 정확도에 도달하기 위해, 지정 수치의 포인트들을 가진 2차 다항식이 미분 에지 피크에 일치함을 도시하는 도면.

도 12는 연산된 위치가 벡터들의 합이 되는, 제 1 층 정렬 마크 위치를 연산하는 기법의 도면.

도 13은 300nm FEP 171 레지스트로 3미크론 라인-간격 그레이팅으로 취한 SEM 이미지 사진.

도 14는 에칭되는 패턴 위에 50nm 레지스트 딥(dip)을 도시하는 시뮬레이션 설정 도면.

도 15는 NA 0.82에서 쿼츠 및 블랙 크롬 간의 예상 반사율 차이를 도시하는 시뮬레이션 도면.

도 16-19는 여러가지 레지스트 두께와 이에 대응하는 강도 분포에서 일련의 이미지들의 도면.

도 20은 시뮬레이팅된 반사율과 측정된 반사율 간의 상관 관계 도면.

도 21은 DX110P 레지스트를 이용하여 실행된 테스트들의 결과 도면.

도 22는 제 1 층 정렬 크로스 마스크의 위치를 측정할 때 기판 위 동일 위치에서 취한 일련의 이미지 사진.

도 23은 BARC 시뮬레이션 설정이 이전의 시뮬레이션 설정과 어떻게 다른 지를 도시하는 도면.

도 24는 여러 다른 BARC 종류를 이용한 시뮬레이팅 결과 도면.

도 25는 도 24에서 시뮬레이팅된 연산치들의 반복으로서, BARC에 대해 k=0으로 설정함으로서 표백을 시뮬레이션하는 도면.

도 26은 DUV 노출 후 크롬 및 쿼츠의 반사율 도면.

Micronic Sigma 7300 마스크 라이터의 서브기능들 중 하나는 위상 편이 마스 크의 기록을 위한 제 2 층 정렬 시스템이다. PSM 정렬을 실행하기 위해 선택된 기법은 공간 광 변조기(SLM)와 함께 DUV 기록 레이저를 이용하여 광 스탬프 이미지를 생성하는 것이며, 광 스탬프 이미지는 제 1 층 정렬 마스크 상에서 반사된다. 반사된 이미지는 DUV-감지 CCD 카메라를 이용하여 캡처되고 측정된다. 기록 레이저를 이용함으로서, 여러 레이저 소스의 오정렬로부터 발생하는 위치 변화를 방지할 수 있다.

화학적으로 증폭된 레지스트(CAR), 하부 반사 방지 코팅(BARC), 그리고 상부 반사 방지 코팅(TARC)의 반사 방지 기능들은 248 nm 입력 광에 대한 반사를 감소시킨다. 이는 248 nm 레이저가 정렬에 사용됨에 따라 정렬 시스템의 신호 강도 및 정확도를 감소시킬 수 있다. 본원이 248 nm 소스를 이용하여 관측되는 현상을 기술하고 있지만, 193nm 소스에도 마찬가지로 적용될 수 있음을 기대할 수 있다.

이러한 공개내용은 여러 다른 레지스트 두께에서의 이미지 콘트래스트와, 반사 방지 코팅이 사용될 때 이미지 콘트래스트를 제시한다.

최종 PSM 정렬 시스템의 결과는 유용한 방법 및 장치들을 제시한다.

1. 도입

k1 팩터 수축을 극복하기 위한 분해능 개선 기술로 감쇠 및 교대형 위상 편이 마스크(PSM)가 폭넓게 사용되고 있다. 이보다 더 진보적인 PSM 기술들이 개발 중에 있다. 이 기술들 간의 공통 분모는 PSM이 두가지 이상의 기록 단계로 제작된다는 점이며, 이때, 마스크는 두 노광 간에 현상되고 에칭되며 새 레지스트로 다시 코팅된다. 레지스트를 두번 노광시키기 위해, 마스크 기록기(mask writer)는 패턴 이 제 1 레벨과 일치하도록 제 2 레벨 노광을 정렬할 수 있어야 한다. 제 1 레벨 노광은 전자 빔 마스크 기록기(writer)로 만들어지는 것이 일반적이다.

감쇠형 PSM의 경우에, 층-층 정렬 정확도의 요건 범위는 수백 nm 범위에 있다. 패턴 정확도 요건(분해능, CD 정확도, 배치 정확도)은 제 2층의 경우 역시 매우 느슨하다. 따라서 하부-단부 i-라인 레이저 패턴 발생기(PGs)에 인쇄될 수 있다. 교대형 PSM의 층-층 정렬 정확도 요건은 이보다 훨씬 까다롭다. 최초 교대형 PSM 애플리케이션의 경우에, i-라인 레이저 PGs는 여전히 자주 사용되고 있다. 그러나, 특징부 크기가 90nm, 65nm, 그리고 이보다 작은 기술 노드에 대해 축소될 경우, i-라인 레이저 PGs로부터의 패턴 정확도는 교대형 PSM이나 그외 다른 PSM기술의 제 2 층에 대한 요건과 일치하지 않을 것이다.

제 2 층에 관한 I-라인 레이저 PG에 대한 한가지 대안은 제 1 층에서와 같은 전자 빔 마스크 기록기(writer)를 이용하는 것으로서, 이는 RPlontke 외 다수가 제안한 "Avoidance/Reduction of Charging Effects in Case of Partially Insufficient Substrate Conductivity when using ESPACER 300Z", 20th European Mask conference on Mask Technology for Integrated Circuits and Micro-Components, GMM-FB 43, pp233-240, 2004 에 개시되어 있다. 마스크 기록기가 제 2 층을 정확하게 정렬할 수 있을 경우, 이는 두 층 패턴들 간이 우수한 일치를 보장할 것이다. 제 2 층에 대해 전자 빔 시스템을 이용할 때의 단점은, 제 1 층 패턴의 기복에 전하가 생성되어 전자 빔의 정확도를 감소시키는 점이다. 이러한 대전 현상을 방지하기 위한 한가지 방법은 제 2 층 레지스트 아래나 위에 도전성 필름을 도 포하는 것인데, 이러한 추가적인 공정 단계는 결함 수를 증가시키고 생산량을 저하시킬 수 있다.

i-라인 레이저 PG에 대한 또다른 매력적 대안은 DUV 파장을 이용하는 레이저 PG이다. 패턴 충실도 개선 기술과 함께 짧은 파장은 전자 빔 인쇄 제 1 층과 매우 잘 일치하는 패턴 정확도를 제공한다. 그 세부내용은 H.Martinsson 외 다수가 제시한 "Transparent corner enhancement scheme for a DUV pattern generator", Photomask Japan 2003, Proceedings SPIE vol.5130, pp 297-308, 2003에 개시되어 있다. 광학적 노광이 제 2 층에 사용됨에 따라, 대전 효과가 나타나지 않으며, 어떤 도전성 필름도 도포할 필요가 없다. 제 2 층은 제 1 층과 여전히 정렬되어야 할 것이며, DUV PG는 매우 정확한 정렬 시스템을 가져야 할 것이다. Micronic Laser Systems 사의 Sigma7300 DUV PG는 248 nm 파장을 이용하여, 248 nm 리소그래피 스캐너와 유사한 이미징 기술을 이용한다. 이 장치는 제 1, 2 층 간에 위상 결함을 방지하는 데 필요한 분해능 및 패턴 정확도를 제공하며, 매우 정확한 제 2 층 정렬 시스템을 가진다.

Sigma 7300 제 2 층 정렬 시스템은 패턴 발생용 공간광 변조기(SLM)을 이용한다. 이 변조기는 248 nm DUV 레이저를 이용하여 조사되며, 제 1 층 정렬 패턴을 지닌 기판으로부터 반사 이미지를 CCD 카메라가 주시하게 된다. 이에 관한 내용으로 WO 99/45439호를 참고할 수 있으며, T.Sandstrom 외 다수가 제안한 "Pattern Generation with SLM Imaging", 21st Annual BACUS Symoposium on Photomask Technology, Proceedings SPIE vol.4652, pp 38-44, 2001에 또한 상세하게 기재되 어 있다. 기록 시와 같은 레이저를 측정시에 사용할 경우, 측정과 기록 간에 광학적 정렬 차이를 방지할 수 있다. 마스크 상의 작은 전용 영역들만이 노광될 것이며, PSM의 실제 패턴에 영향을 미칠 위험이 줄어든다. 이미지 획득(image grabbing)이 고속이기 때문에, 리던던시(redundancy)를 증가시키는 상당한 견고성에도 불구하고, 시스템의 생산량은 매우 높다.

도 1에 도시되는 정렬 시스템은 주목할만한 견고성, 생산량, 그리고 정밀도를 보인다. 이때, 13-30nm 사이의 평균 +3 시그마 결과와 6분 미만의 총 정렬 시간이 소요된다. 그러나 이 내용은 완전한 시스템 성능 및 전략에 초점을 맞추는 것이 아니라, 측정 기술의 초기 관심사항이 어떻게 다루어졌는 지에만 초점을 맞춘다.

이 기술이 제 2 층 정렬을 실행하기 위한 약속된 방식으로 보이지만, 전체적인 설명에 앞서 추가적인 질문을 할 가치가 있다. 첫번째 관심사항은 여러 다른 레지스트 두께에 따라 시스템이 어떻게 반응하느냐에 관한 것이다. 블랙 크롬 상의 화학적으로 증폭된 레지스트(CAR)를 가진 반사율의 초기 박막 시뮬레이션은 반사된 이미지에 극성 변화를 얻을 것으로 기대됨을 보여준다. 레지스트 두께에 따라, 극성 간 변화 중 이미지의 콘트래스트 손실이 발생한다는 것이 또한가지 관심사항이다. 첫번째 연구는 이것이 전혀 관계없음을 보여주며, 이미지 분석 위치 특정 기술의 설명과 함께, 모든 레지스트 두께에 대해 측정 정밀도가 우수하다는 것을 보여준다.

두번째 관심사항은 248 nm 광 흡수 층의 반사 방지 코팅이 이미지 분석에 어떤 어려움을 생성하지 않느냐 하는 점이다. 이러한 문제점들을 실제 테스트 및 시 뮬레이션과 함께 처리하는 방법이 아래에 제시된다.

2. 위치 측정 기법

2.1 제 2 층 정렬 개요

제 2 층 정렬의 개요는 아래에 설명되는 문양들에 대한 소개를 제공한다. 한 실시예에서, 제 1 층 정렬 마크는 2개의 개략적(course) 정렬 마크, 16개의 정밀(fine) 정렬 마크, 그리고 2개의 예비 영역을 포함한다. 마크들의 수는 바뀔 수 있다. 예비 영역들은 기준 배경 정규화(reference background nomalization)와 CCD 정렬에 사용된다. 개략적 정렬 기법은 전체 성능 및 효율을 개선시킨다. 정밀 정렬 마크는 2미크론 선폭을 이용한 간단한 크로스 패턴이다. Sigma 7300에서의 패턴 위치는 SLM에서의 패턴 위치와 스테이지 위치에 의해 규정된다. 반사된 제 1 층 패턴 CCD 이미지의 절대 위치를 도출하기 위해, 좌표 시스템은 SLM으로부터 CCD로 전환되어야 한다. 이는 SLM에 패턴을 디스플레이하는 CCD 정렬에 의해 달성된다. 이 패턴은 기판의 예비 크롬 영역에서 반사되어 다시 CCD로 향한다. 이 기술은 시스템을 오프셋으로인한 문제점이 없도록 만든다. 개략적 정렬 측정 및 정밀 정렬 크로스 패턴 측정을 반복함으로서, 평행이동, 축소확대, 직교, 그리고 회전을 포함하는 임시 표면 맵 변환을 생성한다. 이는 제 2 층 인쇄 중 사용된다.

도 2는 제 2 층 정렬 마크 배치에 적용될 수 있는 설계 규칙 세트이다. 정렬 마크용으로 허가되거나 예약된 영역들은 조정될 수 있고, 병진변환될 수 있으며, 구부러지거나, 크기 변화될 수 있다. 네개의 허가 영역(211)들이 표시된다. 이 영역들은 4mm 폭으로서, 6mm만큼 각 변부로부터 이격되어 있다. 이 영역들은 코너 (212a-212d)로부터 15mm 만큼 이격되어 있다. 이 허가 영역들은 개략적 정렬 마크, 정밀 정렬 마크, 그리고 블랭크 마크를 수용할 수 있다. 예를 들어, 두개의 개략적 정렬 마크가 허가 영역 내에 어디에도 배치될 수 있고, 그 바람직한 위치로는 양쪽 측부가 있다. 개략적 정렬 마크들은 1.5mm 정사각형일 수 있고, 각 측부에 0.5mm의 예비 경계부를 가진다. 추가적으로, 두개의 블랭크 마크는 1.5mm 정사각형이거나 그외 다른 크기를 가질 수 있는 데, 허가 영역내 어떤 위치에도 배치될 수 있다. 16개의 정밀 정렬 마크들은 허가 영역당 네개(바람직한 한 예에 불과함)로 수용될 수 있고, 마크들 간 최소 간격이 1cm이고, 한 영역 내 첫 마크와 최종 마크 간 최소 간격이 10 cm이다. 이 마크들은 1mm 정사각형일 수 있다.

도 3은 정밀 정렬 마크(310)의 한가지 상세도이다. 정밀 정렬 마크는 일곱개의 문양(320)을 포함한다. 대안의 구조에서, 16개나 25개의 문양들이 사용될 수 있다. 정렬을 위해, 마크 당 한개의 문양만이 분석될 필요가 있으며, 따라서 그외 다른 문양들은 리던던시를 제공한다. 따라서, 한 마크 내에 그외 다른 적절한 수의 문양들이 사용될 수도 있다. 반복되는 문양들은 도시되는 바와 같이 십자형일 수도 있고, 또는, 평행이동 및 회전의 연산을 지원하는 규칙적으로 이격된 문양이거나 그리드일 수 있다. 도시되는 십자형태 문양은 각각의 아암에 대해 2미크론 선폭과 40 미크론 길이를 가진다.

도 4는 마스크(440)에 대한 여러 다른 마크 종류의 샘플 레이아웃 도면으로서, 이 도면은 두개의 개략적 정렬 마크(410), 두개의 블랭크 마크(420), 그리고 15개의 정밀 정렬 마크(430)를 도시한다. 블랭크 마크는 CCD 정렬과 협조될 수 있 다. 한개의 개략적 정렬 마크(410)는 서로 겹쳐지는 수직 및 수평 라스터 패턴들을 포함한다. 라스터의 라인들은 1미크론같은 일정 선폭을 가진다. 개략적 정렬 마크(410) 내 라인들의 피치는 3미크론에서 시작하여 200nm씩 단계적으로 증가한다(가령, 3.0 미크론, 3.2 미크론, 3.4 미크론....24.4 미크론). 도시되는 바와 같이, 개략적 정렬 마크는 각각의 방향으로 108개의 라인들을 포함한다. 선폭, 시작 피치, 단계 크기, 그리고 라인 수가 바뀔 수 있다.

한가지 정렬 시퀀스는 SLM과 CCD 카메라를 정렬시킴으로서 시작된다. 소재를 자리에 위치시켜서, 개략적 정렬 마크를 이용하여 개략적 정렬이 수행된다. 이 마크들의 패턴은 허가 영역 내 그외 다른 위치에 놓인 정밀 정렬 마크들의 위치를 결정하는 데 요구되는 검색과정을 감소시킨다. 정밀 정렬 마크들은 그후 측정되어, 마스크의 원점, 축적, 직교, 그리고 회전을 연산하기 위한 데이터를 제공한다. 연산된 이 통계치들의 전부 또는 일부를 이용하여, 측정치가 검증될 수 있고 제 2 마스크 층을 기록할 수 있다.

2.2 이미지 분석 위치 측정 알고리즘

측정 시퀀스가 도 5 ~ 도 13을 참고하여 설명된다. 이 도면들에서는 제 1 층 정렬 마크의 원시 반사 이미지를 캡처하는 순간으로부터 측정된 위치까지의 풀 시퀀스가 제시된다.

도 5는 임의의 기판/스테이지 움직임을 평균하도록 여러개의 레이저 펄스들을 통합시킴으로서 반사되는 원시 이미지가 생성되는 방식을 보여준다. 반사된 이미지(511)는 반사 배경 이미지(512)에 대해 정규화되어, 타겟 문양(513)을 추출한 다.

도 6은 측정에 사용되는 누적 도즈 대 측정 정확도의 연구를 반영한다. 수직축은 측정 정확도이며, 수평축은 도즈의 로그 스케일이다. 이 연구에서, 통상적 도즈의 10%마다, 플래시들의 수를 증가시킴으로서 누적 도즈가 변화하였다. 누적 테스트 플래시의 시퀀스는 2, 5, 10, 20, 40, 80, 160,... 등이다. 그래프에서, 위치(611)은 단일 통과 동초점 도즈에 해당한다. 위치(612)에서, 통상 도즈의 16배의 도즈가 레지스트에 변화를 일으키기 시작한다. 단일 통과 동초점 도즈로부터 통상 도즈의 16배 미만까지의 범위에서, 레지스트에 손상을 일으키지 않으면서, 우수한 신호 및 측정 정확도를 생성하는 폭넓은 도즈 범위가 존재한다.

도 7은 결과적인 이미지(513)에 대해 이루어지는 사전-분석을 도시한다. 이는 유효한 제 1 층 정렬 마크를 식별하여 이미지 품질을 확인한다. 이 단계는 정렬 마크 중심 포인트(714)의 개략적 위치를 측정한다.

도 8은 회전 감도를 취급하도록, 추정된 중심 포인트에 따라 측정 윈도(815)가 배치되는 방법을 도시한다. 1미크론 선폭을 가진 문양의 경우에, 측정 중심은 문양 중심으로부터 2미크론 이격된 것이 바람직하다. 동일한 문양의 다수회 측정은 문양의 회전을 취급하는 것을 돕는다. 문양의 하부 윈도(821)에서, 임계치를 넘는 측정 신호들(822, 823)이 나타난다. 이 측정 신호들은 도 9에 더 명확하게 나타난다. 이 도면에서, 문양(513)의 아암들의 두 측정치(915a-b)가 도시된다. 문양(513)의 반사된 이미지는 레지스트를 통해 CCD 카메라에 도달한다. 측정 방향에 수직인 화소들의 라인에 대한 강도 분포는 문양 아암의 에지 측면을 제시한다. 측정되는 라인에 해당하는 화소들의 수는 결과적인 신호에 영향을 미친다. 두 신호 그래프가 제공된다. 즉, 수직축에 대한 강도와, 수평축에 대한 화소수가 제공된다. 고려되는 좁은 폭 라인의 화소들(915b)은 넓은 폭 라인의 화소들(915a)에 비해 노이즈가 큰 신호(921)를 생성한다. 140 x 250 화소를 최소치로 하는 신호(922)는 도 8의 윈도(821)에서 필터링된 신호(822, 823)에 대응한다.

도 10에서는 에지 검출에 대해 강도 분포가 미분된다(1010). 최대 외부 에지 피크(1011, 1012)가 검출되고, 이는 알고리즘 극성을 독립적으로 만든다. 즉, 이 방법은 밝은 블랙 배경에 대한 어두운 문양이나, 어두운 배경에 대한 밝은 문양에도 똑같이 잘 적용된다.

도 11에서, 서브 화소 정확도에 도달하기 위해, 지정 숫자의 포인트(1111, 1112)들을 가진 2차 다항식이, 도출되는 에지 피크에 부합된다. 양의 피크와 음의 피크 사이에서 라인 중심 포인트(1113)가 연산된다. 마크 중심 포인트는 x 및 y 1차 곡선 피트(fits)를 생성함으로서, 그리고 이들 간의 교차 포인트를 연산함으로서 제시될 수 있다. 이와 같이 패턴 중심 위치를 연산함으로서, 회전 이미지에 의해 야기되는 위치 에러에 대해 추가적인 견고성을 제공할 수 있다. 도 7의 예비 중심 포인트(714)가 정련된다.

도 12는 제 1 층 정렬 마크 위치를 연산하는 기법을 도시한다. 이때, 연산된 위치는 벡터들의 합이다. 정렬 마크의 위치는 위치 벡터들의 합으로 연산될 수 있다.

정렬 마크 위치(1220) = 스테이지 위치(1231) + SLM 크기 반(1232) + CCD 정 렬 이격치 (1233) + CCD 상의 정렬 마크 위치(1234)

이러한 벡터 합들을 적용하면, 스테이지 위치 에러는 이미지들의 다중 적분에 의해 평균화되며, 이는 1~3nm 미만의 정확도를 제공한다. CCD 정렬 이격치의 측정은 2~3 nm 미만의 정확도를 가진다. 도 2 내지 도 9에서 설명한 CCD 측정에서의 정렬 마크 위치는 2~3 nm 미만의 정확도를 가진다. 시스템은 최대 16개의 정렬 마크를 이용하여, 평행이동, 회전, 직교, 그리고 축소확대 변환을 연산한다. 이는 매우 유용한 정확도에 해당한다.

위치 측정의 정확도를 개선시키기 위해 개별적으로 또는 조합되어 사용되는 개선사항들을 아래의 6가지를 포함한다.

1. 측정 윈도를 배치할 때 마크 중심 위치의 개략적 추정치: 이는 측정 회전을 감지하지 못하게 하며, 이는 CCD 이미지와 기판이 회전될 수 있기 때문에 높은 정밀도를 위해 필요하다.

2. 마크 외부 에지를 찾아내는 것은 측정 극성을 독립적으로 하게 한다.

3. 도출된 에지 피크의 곡선-피트는 특정 레지스트 케이스에 부합된다.

4. 모두 16개의 정렬 마크 측정치가 스테이지 위치를 반복함으로서 이미지 내 동일 위치에 정확하게 구현되는 것을 이 알고리즘이 보장한다. 이는 CCD 이미지의 왜곡으로부터 임의적인 효과를 소거한다.

5. 모든 이미지들은 측정 시 최적화된 신호 품질을 위해 기준 배경 이미지에 대해 정규화된다

6. 이미지들은 매우 낮은 도즈에서 여러 레이저 펄스들(500개이상)로부터 적 분되어, 측정시 기판/스테이지 오류를 평균화한다.

3. 레지스트 두께 변화에 따라 이미지 극성이 변함

3.1 간섭 효과

일반적으로, 제 2 층을 기록하는 것은, FEP 171같은 단일 층의 스윙-최적화 레지스트를 마스크에 도포하는 과정을 포함한다. 가령, Product brouchure, FUJIFILM Arch CO. Ltd., 15th Arai Bldg. 19-20, Jinguhmae 6-chome, Shibuya-Ku, Tokyo, 150-0001 Japan을 참고할 수 있다. 분석을 위해, 90-100 nm 의 통상적 크롬 두께로 FEP 171을 도포하면, 제 1 층 크롬 패턴 내부와 외부에서 광의 경로차가 발생하며, 이는 어느 한 경우에 서로 다른 간섭을 야기한다. 크롬이 존재할 경우, 소멸 간섭이 높을 것이고, 따라서 이미지는 어두울 것이다. 크롬이 없을 경우, 반사광 강도가 높을 것이다. 크롬과 글래스 간의 전이에서 산란 광으로부터 밝은 에지들이 나타난다. 사용되는 측정 알고리즘은 섹션 2.2에서 상술한 바와 같다.

3.2 레지스트 두께 변화의 시뮬레이션에서 나타나는 블랙 크롬 및 쿼츠 반사율

시뮬레이션에 대한 입력으로 취급하는 한가지 질문은 크롬이 없는 경우 제 1 층 패턴에서의 레지스트 정형이다. 도 13은 대략 300nm FEP 171 레지스트를 이용하여 3미크론 라인-간격 그레이팅으로 취한 SEM 이미지이다. 이는 크롬이 제거된 경우에 크롬 두께의 반(1312)에 대한 레지스트의 늘어짐(1313)을 보여준다. 이는 반사율 시뮬레이션에 대한 중요한 입력이다. 기판(1311)은 은 크롬 및 레지스트층 아래에 위치한다. 이 SEM 사진은 300 nm FEP 171 레지스트로 코팅된 3nnm 선-간격 크 롬 그레이팅을 보여준다. 레지스트 딥(resist dip)(1313)은 쿼츠 영역에 대해 크롬 두께의 대략 절반, 50nm이다.

도 15의 시뮬레이션은 NA 0.82일 때 쿼츠 및 블랙 크롬 간의 예상된 반사율 차이를 도시한다. 이는 여러 다른 레지스트 두께를 통해 변화한다. 수직축은 반사율이다. 수평축은 레지스트 두께이다. 블랙 크롬(1511)으로부터의 반사율은 실선이고, 실리콘 다이옥사이드(1512)로부터의 반사율은 점선이다. 최저 크롬 반사율이 최적화된 스윙 포인트에 대응하기 때문에, 측정치는 크롬 반사율 최저치에 가까운 통상적인 값을 가질 것이며, 따라서 이 연구는 레지스트 두께의 이 영역 부근에서 초점을 맞춘다.

SEM 이미지로부터 추정된 레지스트 딥은 다시 시뮬레이션 단계로 들어간다. 시뮬레이션 설정에 대응하는 단면이 도 14에 도시되는 데, 도 14는 에칭된 패턴에 대해 50nm 레지스트 딥(1421)을 도시한다. 시뮬레이팅된 레지스트(1411)는 FEP 171 레지스트이다. 제 1 프로세스에서 블랙 크롬(1412)을 패턴처리한 후, 레지스트는 크롬과 마스크 블랭크 물질(가령, 퓨즈드 실리카)(1413) 위에 놓인다. 크롬은 두께(1422)를 가진다.

시뮬레이션에 대한 수치 매개변수들은 파장 248 nm, 레지스트 굴절률 n = 1.82, 기판 굴절률 1.508, 크롬층 두께 100 nm를 포함한다(67nm Cr + 33nm Cr2O3, 그 굴절률은 각각 1.55 - i1.53과 1.88 - i0.89). ZEMAX 광학 설계 프로그램에서 연산이 행해졌으며, 그 설계 프로그램에 관하여는 http://www.zemax.com에 개시되어 있다.

박막에 대해 기대된 바와 같이, 반사율은 최고치와 최저치 사이에서 주기적으로 변화한다. 두 인접 최저치(또는 최고치) 간의 거리는 다음과 같이 주어진다.

△t = λ/2n_resist

이 경우에, △t = 68 nm이다.

최소치와 최대치의 정확한 위치들은 크롬층의 굴절률 및 두께에 따라 좌우된다. 크롬층 두께를 변화시킴으로서, 두 곡선들이 서로에 대해 이동한다. 왜냐하면 레지스트가 마크 위치에서 더 두껍기 때문이다. 도 15에 제시되는, 블랙 크롬과 쿼츠 간 결과적인 반사율 관계는 실제 측정치에 대한 강한 상관관계를 가지는 것으로 나타날 것이다.

기계 시스템 테스트는 시간이 많이 걸린다. 따라서, 풀 시스템 테스트의 수가 제한되었다. 제 2 층 정렬 시스템의 발전이 완료되었을 때, 시스템에 대해 가장 어렵다고 기대되는 프로세스 케이스에서 테스트가 실행되었다. 시뮬레이션의 정확도가 입증되었을 때, 360 nm 내지 400 nm의 선호되는 레지스트 두께가 실제 제 2 층 오버레이 테스트에 대해 선택되었다.

3.3 실제 제 2 층 정렬 테스트로부터의 콘트래스트 측정

Sigma 7300 시스템이 완전히 개발되었고 기능하였을 때, 이 연구는 실제 시스템이 신호 품질 및 측정 정확도에서 얼마나 대응하는 지를 지켜보기 위해 360 nm 내지 400 nm 레지스트 간에 최저 반사율에서 극성 전이 포인트에 가까운 지점에서 시뮬레이션을 바탕으로 하여 포커스를 맞추어보았다. 다수의 제 2 층 오버레이 성 능 테스트들이, 선정된 레지스트 두께에서 인쇄되었다. 도 16에서 도 19는 여러 레지스트 두께에서 일련의 이미지 및 이에 대응하는 강도 분포를 도시한다. 이 도면의 순서는 콘트래스트를 증가시키는 방향이다. 이미지들은 기준 배경 이미지에 대해 정규화되어 있다. 십자형 패턴의 한 라인에 수직인 강도 분포가 도시되어 콘트래스트 형태를 나타낸다. 도 16은 FEP 171 레지스트의 390 nm 층을 도시한다. 가장 어려울 것으로 예상되는 케이스이지만 크롬 에지 부근에서 회절 효과로 인해, 집적 회로 분포는 완벽한 품질을 가진다. 도 17은 FEP 171 레지스트의 385 nm 층을 도시한다. 쿼츠 반사율이 증가하고 신호는 여전히 우수하다. 도 18은 FEP 171 레지스트의 370 nm 층을 도시한다. 쿼츠 반사율이 증가하고, 신호는 여전히 우수하다. 도 19는 FEP 171 레지스트의 375 nm 층을 도시한다. 쿼츠 및 크롬 반사율 간의 차이가 그 피크에 나타나며, 신호는 우수하다. 도 16 내지 도 19에서, 문양/배경의 극성은 측정 정밀도에 영향을 미치지 않으면서 변화한다. 이는 이미지에서의 스켈레톤 에지를 생성하는 회절 현상 때문에 매우 흥미있는 대목이다.

이 제 2 층들 모두는 x 및 y 방향으로 평균 +3 시그마 < 25 nm의 오버레이 결과를 보이며, 콘트래스트 및 최종 오버레이 결과의 시프트 간에 어떤 상관관계가 있는 것으로 판단되지 않는다.

3.4 실제 측정치 및 시뮬레이션 결과 간의 비교

측정된 반사율 레벨이 시뮬레이션된 레벨에 비교될 때, 도 20에 도시되는 바와 같이 강한 상관관계가 나타난다. 도 15에서처럼, 수직축은 반사율이다. 수평축은 레지스트 두께이다. 블랙 크롬(2011)의 시뮬레이션된 반사율은 실선이고, 실리 콘 다이옥사이드(2012)의 시뮬레이션된 반사율은 점선이다. 측정치들은 삼각형 및 사각형으로 표시되어, 시뮬레이션된 반사율과의 상관관계를 제시한다.

DX1100P 레지스트를 이용하여 유사한 테스트들이 수행되었으며, 이에 따라 도 21에 제시되는 바와 같이 마찬가지로 우수한 성능 결과를 얻을 수 있었다.

4. 크롬 및 레지스트 간의 반사 방지 코팅의 흡수층

블랙 크롬과 함께 새로이 화학적으로 증폭된 레지스트들은, 푸팅 효과(footing effect)를 방지하기 위해 반사 장비층에 좌우되지 않는다. 제 2 층을 기록할 때, RC와 TARC 반사방지층들이, 새로운 CAR/블랙 크롬 조합과 함께 거의 사용되지 않을 것이다.

반사 방지 층들의 이용이 그다지 고려되지 않음에도 불구하고, 반사되는 CCD 이미지에서의 이미지 콘트래스트 및 제 2 층 정렬 성능에서 기대되는 바를 알 수 있도록 연구가 진행되었다. 한가지 연구는 반사 방지 코팅의 효과와, 시뮬레이션 및 실제 측정치에 의한 임의의 어려움을 어떻게 보상하는 지를 다루었다. 제 2 층 PSM 인쇄에 대한 반사 방지 코팅들이 거의 사용되지 않을 것으로 예상되지만, 사용될 경우, 유기질 BARC가 가장 유력한 반사 방지 코팅일 것이다.

KRF17B BARC 반사방지 코팅층을 이용하여 연구가 이루어졌다. 반사된 이미지 콘트래스트가 어떻게 나타나는 지, 그리고 측정 표면이 이미 노광되었을 때 이미지에 어떤 현상이 나타나는 지를 연구하였다.

그 결과는 매우 흥미있는 것이었다. 왜냐하면, 몇개 안되는 로우-도즈(a few low dose) DUV 레이저 펄스들을 이용할 지라도 노광 후 즉시, 반사된 이미지 극성 이 변화하였기 때문이다. 신호 품질이 불량한 상황이 있었으나, 이미지를 사전 노광시킴으로서, 제 1 층 정렬 마크 이미지의 콘트래스트가 개선되었고, 우수한 위치 분해능으로 측정할 수 있었다.

도 22는 제 1 층 정렬 십자형 마크의 위치를 측정할 때 기판 위 동일 위치에서 취한 일련의 이미지들을 도시한다. 섹션 3.3에서 제시한 이미지들에 비교할 때, 이 이미지들은 기준 배경 이미지에 대해 정규화되지 않은 것으로서, 약간 흐릿하게 보인다. 도 22의 이미지들은 BARC의 표백 효과(bleaching effect)를 보여준다. 이효과는 사전-노광 기능을 구현함으로서 불량한 콘트래스트 상황을 방지하는 데 사용될 수 있다. 제 1 노광 중 반사 방지층이 효율적이라고 보일지라도 굴절률이 변화하고, 248 nm DUV 광의 노광 양의 함수로 반사 방지 효과를 느슨하게 할 수 있다는 것을 이 이미지들이 보여준다. 극성이 변화함에도 불구하고, 도 22의 첫 이미지 및 최종 이미지의 신호 품질이 우수하다. 그러나, 제 2 이미지의 콘트래스트는 불량하다. 제 2 이미지의 신호 품질이 불량하기 때문에, 이것이 제 1 이미지가 될 수도 있고, 이어서 제 2 층 정렬 측정시 정밀도를 파괴할 수 있다. 도 22의 이미지들이 논리적이고 이해할 수 있는 수준인 지를 평가하기 위해 표백 효과를 시뮬레이션할 수 있다.

추가적인 연구는 블랙 크롬 위에 코팅된 BARC층을 이용하였다. 도 23은 BARC 시뮬레이션 설정이 도 14에 제시된 사전 시뮬레이션 설정과 어떻게 다른 지를 도시한다. 결과적인 레지스트 딥은 고려되지 않는다. 왜냐하면, 시뮬레이션의 목적이 이 표백 효과를 연구하는 데 있기 때문이다. 도면의 층들은 퓨즈드 실리카같은 기 판(2313), 그 위의 크롬(2312), 그리고 BARC(2320), 및 레지스트(2311)를 포함한다. 크롬이 패턴처리된 영역들과 기판 바로 위에 BARC가 형성된다. BARC는 유기질 박막으로서, 노광 파장을 일부 흡수한다. BARC의 광학적 성질들은 거의 공개되지 않았으나, 일부 시뮬레이션을 행하기 위해, 우리는 http://www.e-insite.net/semiconductor/index.asp?layout=article&articleid=CA47478 으로부터 얻은 4종류의 데이터를 이용한다. 그 광학적 상수들(248 nm의 경우)이 표에 제시된다. 이 BARC 종류에 대한 반사율 성질이 도 24에 제시되어 있다.

네가지 BARC에 대한 광학적 성질은 다음과 같다.

BARC 종류 N k

BARC A 1.74 0.33

BARC B 1.59 0.55

BARC C 1.48 0.41

BARC D 2.27 0.54

도 24는 여러 종류의 BARC를 이용한 시뮬레이션 결과를 제시한다. 이 결과들은 상기 표에서 제시한 네가지 BARC 종류에 대해 여러 다른 층 두께에서 유사한 최적 반사율 레벨을 보여준다. 정렬 마크의 위치를 결정하기 위한 측정 중, 레지스트-코팅된 기판이 DUV 방사에 노광된다. 이러한 노광이 레지스트와 BARC 층에 표백을 일으킬 수 있다. 즉, 광학적 성질을 변화시킬 수 있다. 그 핵심적 효과는 복소 굴절률의 허수부(k)의 변화에 해당하는 흡수 변화일 것이다. 이에 따라, BARC의 성질에 급격한 변화가 나타날 것이다. 이에 관하여, 아래의 시뮬레이션을 참고할 수 있 다.

도 24에서 시뮬레이션된 연산들을 우리가 반복하였다. 그러나 표백을 시뮬레이션하기 위해, BARC에 대해 k=0으로 설정한다. 도 25에 나타나는 바와 같이, 크롬 반사율은 급격하게 변화하며, BARC가 없는 경우와 이제 유사하다. 단지, BARC 층에 의해 제공된 위상 편이로 인해 최소값이 약간 이동하였을 따름이다. 도 25는 BARC가 DUV에 노광되기 전에 레지스트 두께의 함수로 크롬 및 쿼츠의 반사율을 도시한다. 도 26은 DUV 노광 후 크롬 및 쿼츠의 반사율을 도시한다. 도 22의 이미지에서 관측된 결과와 동일한 결과를 이러한 시뮬레이션이 예측할 수 있다.

여러 다른 유기질 BARC 종류가 같은 결과를 나타낼 것으로 기대되며 BARC의 반사 방지 효율이 노광 후 감소되기 때문에, 실제 측정 노광이 실행되기 전에 조정가능한 수치의 낮은 도즈(low dose) 레이저 펄스들이 노광되는 사전-노광 기능을 구현된다. 수행되는 테스트에 따르면, BARC 표백 사전-노광 기능이 어떤 측정 에러도 야기하지 않음을 알 수 있었다.

5. 결론

위치 측정 기법: 이미지의 정확한 위치를 연산하는 알고리즘은 에지 검출 알고리즘이 이 용도로 어떻게 적용되는 지를 보여주도록 설명된다. 각각의 정렬 마크에 대한 측정 정밀도가 매우 높다는 것을 결과들을 통해 확인할 수 있다.

여러 다른 레지스트 두께에 따라, 이미지 극성들이 변화한다. 레지스트 두께 변화에 따라 이미지의 극성이 어떻게 변화하는 지를 예측하기 위해 ZEMAX에서 시뮬레이션을 행하였다. 이는 우수한 상관관계를 보여주는 실제 경우에서 확인되었으 며, 이 측정 기법이 측정 정밀도의 저하없이 여러 다른 경우에 적용됨을 보여주었다. 이 테스트들이 레지스트 두께의 가장 어려운 경우에서 실행되었기 때문에, 공개되는 층 정렬 시스템이 레지스트 두께의 관련 범위 전체에 대해 적용됨을 알 수 있다. 일부 유사한 테스트들이 FEP 171과는 다른 화학적으로 증폭된 레지스트에 대해 실행되기 때문에, 레즈스트 두께의 무감각성이 모든 레지스트에 대해 유효하다.

크롬 및 레지스트 간의 반사 방지 코팅의 흡수층: 흡수 반사방지층에 관한 연구에서는, KRF17B BARC층의 경우에, 248 nm 광의 몇개 안되는 낮은 도즈 펄스로 노광된 후 반사 방지 효율이 상실되었다. 이에 따르면, 제 1 측정에서 불량한 신호 품질이 존재할 수 있었으며, 그러나 조정가능한 사전-노광 기능을 이용함으로서, 콘트래스트가 우수한 신호 품질로 증가할 수 있었다. 사전-노광 기능은 불량한 제 1 이미지에 대한 안전 예방 수단이다.

5.1 정렬 툴 - 개략적 정렬

기록기(writer)에서 기록된 판을 측정할 때, 정렬 마크, V-마크의 제 1 부분같은 패턴의 제 1 부분을 찾는 시간을 소요하는 작업을 맞이하게 된다. 이 문제점은 불량한 로딩 정확도, 수동식 또는 자동식, 그리고 찾게 될 패턴의 비교적 작은 크기에 기인한다.

기본적인 아이디어는 로딩 정확도가 밀리미터 범위에 있음에도 불구하고, 상실되지 않을만큼 크게 패턴을 만드는 것이다. 이 패턴은 전체 패턴 영역에서 x 및 y 위치의 정보를 지니도록 설계된다. 이 패턴에 대해 임의의 위치에서 정보를 기재할 때, 패턴 내의 위치를 단일 측정을 통해 정확하게 말할 수 있어야 한다. 추가 측정을 이용하여 움직임을 부가함으로서, 패턴의 회전이 추출될 수 있다. 이 정보를 가짐에 따라, 분석될 패턴을 어디에나 배치시키는 것이 가능하다. 이는 물론 두 패턴간의 상대적 위치가 알려져 있음을 요구한다.

5.2 패턴

패턴의 한가지 실시예는 V-마크들의 어레이로 구성된다. V-마크들은 70 미크론의 폭으로 4-8mm의 길이이다. V-마크의 제 1 바의 폭은 10미크론이며, 틸트된 제 2 바는 15미크론 폭(y방향)이다.

제 1 마크들 간의 초기 피치는 80미크론이다. 피치는 1 미크론 단위로 선형으로 증가한다(가령, 80, 81, 82,...). V-마크의 수치는 패턴 스퀘어를 만들도록 조정된다. 4x4 mm 패턴의 경우, 이는 40개의 마크를 제공하고, 8x8 패턴의 경우, 이는 최대 70개의 마크를 제공한다.

V-마크 어레이는 밝은 필드 스퀘어 상에 어두운 필드로 제시된다.

5.3 패턴 분석

패턴에서 11개의 측면(flanks)들이 측정된다. 이 측면들은 일련의 두개의 V-마크의 두개의 바를 포함한다. 두 바가 서로 다른 폭을 가지기 때문에, 이들이 쉽게 식별될 수 있다. 이러한 식별 후, V-마크 간의 피치와, V-마크 자체의 피치가 연산된다. 추가적인 연산을 위해, 현재 위치의 좌표(x0, y0)가 저장된다.

이러한 측정치들이 회전에 의해 영향받기 때문에, 패턴(j)의 회전이 측정되어야 한다. 이러한 회전은 또다른 x-좌표에 대해 두번째 측정을 행함으로서 추정될 수 있다. 안전한 움직임을 행하기 위해, 패턴 바깥에서 종료되지 않도록 어느 방향 으로 움직일 지를 먼저 결정하여야 한다. V-마크의 측정 피치를 분석함으로서, 패턴 중심 위나 아래에 헤드가 설비되는 지를 결론지을 수 있다. 이를 알면, 패턴의 중심 영역을 향하는 방향으로 움직이는 것이 안전하다.

이 판의 회전이 클 경우, x방향으로 움직일 때 패턴의 트랙을 벗어날 위험이 있다. 이를 방지하기 위해, 작은 초기 움직임(50미크론)이 회전의 개략적 추정치를 제시한다. 이 추정을 이용하여, 2mm를 움직이는 것이 안전하며, 따라서 더 높은 각도 분해능을 제공한다.

알려진 회전을 이용하여, 측정된 피치들은 몇가지 삼각법 관계로 조정된다. 두 V-마크의 피치는 패턴의 원점에 대한 x-오프셋(Dx)을 제시한다. 마크들 간의 피치는 어레이의 수치(인덱스)로 식별된다. 이 인덱스는 패턴 "원점"에 대한 y-오프셋(Dy)을 제공한다.

연산된 오프셋들은 패턴의 좌표 시스템에서만 유효하다. 패턴 회전을 포함시킴으로서, 패턴 원점은 스테이지의 좌표 시스템(x_origin, y_origin)으로 변환될 수 있다.

최대 5회의 회전으로 10-20 미크론의 위치 정확도가 달성된다. 목표 패턴은 이 테스트에서 개략적 정렬 패턴으로부터 대략 3cm 위치에 놓인다.

5.4 추가적 고려

개략적 정렬 패턴을 일반화하기 위해, 모든 기계들(모든 레벨들)은 패턴을 기록하고 측정할 수 있어야 한다. 이렇게 설계된 패턴들(개략적 정렬 4x4와 개략적 정렬 8x8)은 그 일반적 요건들을 충족하여야 한다. 이들은 항상 레벨 60의 짧은 스 윕으로 두개 이상의 V-마크를 남기며, 첫번째 V-마크 바의 10 미크론 폭이 하위 레벨에 의해 분석되어야 한다.

여러 다른 애플리케이션들이 여러 다른 크기의 패턴을 필요로 한다. 로더로 GP를 로딩할 때, 4x4 mm 패턴을 이용하기에 충분할 정도로 정확도가 우수하다. 모니터 플레이트를 손으로 로딩할 때, 이보다 큰 8x8 mm 패턴이 유용할 수 있다. V-마크 바의 폭의 두가지 다른 비를 이용함으로서, 이 두 패턴 버전들은 자동적으로 식별될 수 있고 개별적으로 처리될 수 있다.

다양한 실시예

PSM 정렬에 관한 이와 같은 설명과 첨부 부록은 보완 문서들이다. 이러한 설명은 첨부 부록에 대해 발전된 정보의 추가적인 정련사항이다. 첨부 부록에 개시된 기존 하드웨어들은 본원에서 설명한 방법 및 과정들과 함께 사용될 수 있다. 이 방법 및 과정들은 첨부 부록에서 설명된 것과 유사하거나 이보다 우수한 정확도를 가진 결과를 생성할 것으로 예상된다.

본 발명의 한가지 태양은 정렬 및 패턴 인쇄에 동일한 조사 소스(illumination source)가 사용될 수 있다는 것이다. 정렬을 위해, SLM을 이용하거나 추가적인 미러를 이용하여 소스가 소재에 투사될 수 있다. 정렬 중 조사를 투사하는 데 SLM이 사용될 때, 조사량은 미러의 적정 방위에 의해 제어될 수 있다. 이에 관하여는 본 출원인의 기존의 출원에서 설명된 바 있다.

본 발명의 한가지 실시예는 공간 광 변조기(SLM)를 이용하여 소재 상의 제 1 패턴층에 정렬되는 제 2 패턴층을 기록하는 방법이다. 이 방법은 제 1 패턴 층, 한 개 이상의 사전-정렬 마스크, 그리고 한개 이상의 정렬 마크를 포함하는 소재를 패턴발생기의 한 스테이지에 로딩하는 과정을 포함한다. 이 방법은 CCD 카메라로 SLM을 정렬하는 단계, CCD 카메라를 이용하여 한개 이상의 사전-정렬 마스크를 검출하는 단계, CCD 카메라를 이용하여 한개 이상의 정렬 마크를 검출하는 단계, 그리고 검출된 한개 이상의 정렬 마크에 관한 정보를 이용하여 소재에 제 2 패턴층을 기록하는 단계를 추가로 포함한다.

기술되는 방법에서, 다양한 마크들이 사용될 수 있다. 한가지 적절한 사전-정렬 마크는 수평 및 수직 마크들을 포함한다. 이때, 수평 및 수직 그리드라인들은 증가하는 피치를 가지거나 감소하는 공간 주파수를 가진다. 피치나 주파수의 변화는 선형일 수도 있고, 기하급수적일 수도 있으며, 로그형일 수도 있다.

이 방법의 다른 한가지 태양은 배경 외양에 대한 제어 단계를 포함한다. 이러한 배경 외양에 대해 기준 마크나 정렬 마크가 나타난다. 이 태양에 따르면, CCD 카메라를 이용하여 소재의 기준 영역으로부터 이미지가 캡처되고, 기준 이미지로부터의 정보가, CCD 카메라를 이용하여 한개 이상의 정렬 마크를 검출하는 동안에 수거된 이미지를 교정하는 데 사용된다. 이 정보는 수거되는 이미지로부터 기준 이미지를 뺌으로서 사용될 수 있다. 대안으로, 평활 프로세스를 교정하는 데 사용될 수 있다.

상술한 필터링 및 평활 프로세스에 추가하여, "db" 파형이나 멕시코 모자같은 파형 변환들이 사용되어, 산란광이나 노이즈로 부터 신호를 분리시킬 수 있다. http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/pdf_doc/wavelet/wavelet_ug.pdf 에 제시된 MATLAB Wavelet Toolbox USer's Guide, Version2(Michel Misitis, Yves Mitsit, Georges Oppenheim, 그리고 Jean-Micel Poggi)는 불연속성 검출을 포함한 여러 파동 애플리케이션에 관한 설명을 제공한다. 이는 본원에서 참고로 인용된다.

본 발명의 또다른 태양은 SLM으로부터 섹션에 정렬 이미지를 중계하는 단계와, 투사된 정렬 이미지를 CCD 카메라를 이용하여 검출하는 단계와, 투사된 정렬 이미지에서 검출된 정보를 이용하여 CCD 카메라를 정렬하는 단계를 포함한다.

상술한 태양들은 CCD 카메라를 이용하여 정렬 마크를 검출하기 전에, 한개 이상의 정렬 마크를 덮는 레지스트를 사전-노광시키는 단계와 조합될 수 있다. 레지스트의 사전-노광은 그 광학적 특성을 변화시킨다.

상술한 실시예나 태양은 정렬의 정렬 매개변수 및 변환의 연산과 조합될 수 있다.

본 발명의 또한가지 실시예는 상술한 바와 같이 리소그래피에 사용하기 위한 정렬 마크이다. 이 마크는 수평 및 수직 그리드라인들을 포함한다. 이때, 수평 및 수직 그리드라인들은 피치가 증가하거나 공간 주파수가 감소한다. 피치나 주파수의 변화는 선형일 수도 있고, 기하급수적일 수도 있으며, 로그형일 수도 있다.

추가적인 실시예는 소재 위 제 1 패턴층 위에 제 2 패턴층을 기록하도록 공간 광 변조기(SLM)을 정렬하는 방법이다. 이때, 소재는 한개 이상의 개략적 정렬 마크를 포함하며, 소재는 한개 이상의 기준 마크를 포함하는 스테이지에 의해 지지된다. 본 실시예는 SLM으로부터 중계되는 복사를 이용하여 개략적 정렬 마크를 조사하는 단계와, 카메라를 이용하여 개략적 정렬 마크를 검출하는 단계를 포함한다. 본 실시예는, 기준 마크를 검출하는 단계와, 기준 마크 및 개략적 정렬 마크의 검출로부터 얻은 정보를 이용하여 소재와 SLM의 정렬을 연산하는 단계를 추가로 포함한다. 본 실시예의 이러한 단계들은 개략적 정렬 마크와 정밀 정렬 마크에 조합형으로, 또는 대안형으로, 적용될 수 있다. 일반적으로, 앞서 언급한 실시예들의 임의의 태양이 본 실시예에 적용되거나 본 실시예와 조합될 수 있다.

또한가지 실시예는 이전의 실시예 중 임의의 실시예에 따라 위상편이된 마스크나 레티클을 제작하는 방법이다. 이 방법은, 소재의 제 1 패턴처리 이후 소재에 복사 감지 물질층을 노광시키는 단계를 추가로 포함한다. 이 방법은 노광된 층을 이용하여 소재에 위상편이 구조물을 패턴처리하는 단계를 또한 포함한다. 또한, 앞서 언급한 실시예들의 임의의 태양은 본 실시예에 적용되거나 본 실시예에 조합될 수 있다.

또다른 실시예는 앞서의 실시예에 따라 제 2 소재 위에 정밀 구조물을 제작하는 방법으로서, 이때, 그 소재는 마스크나 레티클이다. 이 방법은 마스크나 레티클을 이용하여 제 2 소재 위에 복사 감지 물질층을 노광시키는 단계와, 제 2 소재 위에 노광된 층을 이용하여 제 2 소재 위에 소자 구조물층을 패턴처리하는 단계를 포함한다. 또한, 상술한 실시예들의 임의의 태양은 본 실시예에 적용되거나 조합될 수 있다.

본 발명의 추가적인 태양들이 첨부한 청구항에 기재될 것이다.

물론, 본 발명은 상술한 방법들을 실행하기 위한 로직 및 리소스들을 포함하는 장치로 구현될 수도 있다. 장치는 패턴 발생기, 패턴 발생기에 설치된 모듈, 또 는, 패턴 발생기와 교신하는 외부 장치일 수 있다. 또는, 상술한 방법들을 실행하기 위한 기계-판독형 코드로 인쇄된 제작 매체일 수 있다.

Claims

소재 위 제 1 패턴층 위에 제 2 패턴층을 기록하기 위해 공간광 변조기(SLM)를 정렬시키는 방법으로서, 이때, 상기 소재는 한개 이상의 개략적 정렬 마크(coarse alignment mark)를 포함하고, 상기 소재는 한개 이상의 기준 마크를 포함하는 스테이지에 의해 지지되며, 상기 방법은,

- 상기 SLM으로부터 중계된 복사를 이용하여 상기 개략적 정렬 마크를 조사하는 단계,

- 카메라를 이용하여 상기 개략적 정렬 마크를 검출하는 단계,

- 상기 기준 마크를 검출하는 단계, 그리고

- 상기 기준 마크와 상기 개략적 정렬 마크의 검출로부터 얻은 정보를 이용하여 상기 소재와 상기 SLM의 정렬을 연산하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기(SLM) 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, 정렬을 연산하는 상기 단계는, 평행 이동 및 회전 매개변수들을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, 한개 이상의 개략적 정렬 마크를 검출하는 상기 단계는, 다수의 개략적 정렬 마크를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 개략적 정렬 마크를 검출하는 상기 단계는, 개략적 정렬 마크의 강도 분포에 따라 파형을 적응시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 소재는 한개 이상의 정밀 정렬 마크를 추가로 포함하고, 상기 방법은,

- 상기 SLM으로부터 중계된 복사를 이용하여 상기 정밀 정렬 마크를 조사하는 단계, 그리고

- 상기 카메라를 이용하여 상기 정밀 정렬 마크를 검출하는 단계

를 포함하며, 상기 소재 및 SLM의 정렬을 연산하는 상기 단계는, 상기 정밀 정렬 마크의 검출로부터 얻은 정보를 이용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 5 항에 있어서, 정렬을 연산하는 상기 단계는, 정렬의 평행 이동 및 회전 매개변수들을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 5 항에 있어서, 한개 이상의 정밀 정렬 마크를 검출하는 상기 단계는, 다수의 정밀 정렬 마크를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조 기 정렬 방법.
제 5 항에 있어서, 정밀 정렬 마크를 검출하는 상기 단계는, 개략적 정렬 마크의 강도 분포에 따라 파형을 적응시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, SLM을 이용하여 카메라를 정렬시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 카메라가 CCD 카메라인 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 한개 이상의 개략적 정렬 마크가 서로 겹쳐지는 수평 및 수직 그리드를 포함하고, 상기 수평 및 수직 그리드의 피치가 증가하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 피치는 수평 및 수직 방향 중 한가지 이상의 방향으로 선형으로 증가하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 피치는 수평 방향이나 수직 방향 중 한가지 이상의 방향으로 기하급수적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 피치는 수평 방향이나 수직 방향 중 한가지 이상의 방향으로 로그함수형으로 증가하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 피치는 상기 개략적 정렬 마크의 에지를 향해 중심으로부터 증가하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 피치는 상기 개략적 정렬 마크의 중심을 향해 에지로부터 증가하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은,

- 카메라에 의해 소재의 기준 영역의 이미지를 캡처하는 단계,

- 소재 위 한개 이상의 개략적 정렬 마크의 위치를 결정할 때, 소재 위 한개 이상의 개략적 정렬 마크의 이미지로부터 기준 영역의 이미지를 빼는 단계

를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 방법은,

- 상기 카메라에 의해 소재의 기준 영역의 이미지를 캡처하는 단계,

- 소재 위 한개 이상의 정밀 정렬 마크의 위치를 결정할 때, 소재 위 한개 이상의 정밀 정렬 마크의 이미지로부터 기준 영역의 이미지를 빼는 단계

를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은,

- SLM으로부터 소재의 한 섹션에 정렬 이미지를 중계하는 단계,

- 투사된 정렬 이미지를 CCD 카메라를 이용하여 검출하는 단계, 그리고

- 검출된 투사 정렬 이미지의 정보를 이용하여 CCD 카메라를 정렬하는 단계

를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서,

- 상기 카메라를 이용하여 상기 정렬 마크를 검출하기 전에, 한개 이상의 정렬 마크를 덮는 레지스트를 사전-노광시키는 단계

를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 카메라에 의해 검출된 소재 위에 정렬 마크를 상기 SLM이 투사하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 카메라가 CCD 카메라이고, 상기 투사 정렬 마크는 개략적 정렬 마크와 같은 CCD 영역에서 검출되는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 소재는 한개 이상의 정밀 정렬 마크를 추가로 포함하고, 상기 방법은,

- 상기 SLM으로부터 중계된 복사를 이용하여 상기 정밀 정렬 마크를 조사하는 단계,

- 상기 카메라를 이용하여 상기 정밀 정렬 마크를 검출하는 단계

를 추가로 포함하며, 이때, 상기 소재와 상기 SLM의 정렬을 연산하는 상기 단계는, 상기 정밀 정렬 마크의 검출로부터 얻은 정보를 이용하는 단계를 추가로 포함하고,

상기 카메라는 CCD 카메라이고, 상기 투사된 정렬 마크는 상기 정밀 정렬 마크와 같은 CCD 영역에서 검출되는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 있어서, 소재위 한개 이상의 정렬 마크의 검출된 이미지의 강도 분포가 도출되는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 검출된 이미지의 강도 분포의 제 1 도함수가 도출되고, 상기 개략적 정렬 마크의 검출은 상기 제 1 도함수를 이용하는 것을 특징으로 하는 공간광 변조기 정렬 방법.
제 1 항에 따른 공간광 변조기 정렬 방법을 이용하여 위상 편이 마스크나 레 티클을 제작하는 방법으로서, 상기 방법은,

- 소재의 제 1 패턴 형성 후 소재 위에 복사 감지 물질층을 노광시키는 단계, 그리고

- 상기 노광된 층을 이용하여 소재 위의 위상 편이 구조물을 패턴처리하는 단계

를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 편이 마스크나 레티클의 제작 방법.
제 26항에 따른 위상 편이 마스크나 레티클의 제작 방법을 이용하여 제 2 소재 위에 정밀 구조물을 제작하는 방법으로서, 상기 소재는 마스크나 레티클이며, 상기 방법은,

- 마스크나 레티클을 이용하여 제 2 소재 위에 복사 감지 물질층을 노광시키는 단계, 그리고

- 상기 제 2 소재 위에 상기 노광된 층을 이용하여 상기 제 2 소재 위의 소자 구조물 층을 패턴처리하는 단계

를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀 구조물 제작 방법.
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