KR101177404B1 - 캘리브레이션 방법 및 이러한 캘리브레이션 방법을 이용하는 리소그래피 장치 - Google Patents

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알레한드로 사비에르 아리자발라가
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

스테이지 위치를 캘리브레이트하는 캘리브레이션 방법은, 패터닝 디바이스의 패턴을 기판 상으로 투영하는 단계; 투영된 패턴의 결산 위치를 측정하는 단계; 및 측정된 위치로부터 상기 스테이지 위치의 캘리브레이션을 유도하는 단계를 포함하며, 상기 측정 단계 동안에는, 상기 기판이 회전 개시 위치로부터 상기 기판의 중심 축을 중심으로 하는 적어도 하나의 다른 회전 위치를 향하여 회전되고, 상기 기판의 적어도 2 개의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 상기 투영된 패턴의 위치가 측정되며, 상기 기판의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 상기 투영된 패턴의 측정된 위치들의 평균을 냄으로써 상기 투영 단계 동안 발생되는 상기 패턴의 위치에 있어서의 투영 편차들 및 상기 측정 단계 동안 발생되는 상기 패턴의 위치에 있어서의 측정 편차들 중 적어도 하나가 결정된다.

Description

캘리브레이션 방법 및 이러한 캘리브레이션 방법을 이용하는 리소그래피 장치{CALIBRATION METHOD AND LITHOGRAPHIC APPARATUS USING SUCH A CALIBRATION METHOD}
본 발명은 리소그래피 장치에 대한 캘리브레이션 방법 및 이러한 캘리브레이션 방법을 이용하는 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 역-평행 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치에서 스테이지들(예컨대, 기판 스테이지 또는 마스크 스테이지)의 위치들을 측정하기 위한 위치 측정 시스템들을 이용하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 인코더 측정 시스템을 이용하는 것이 제안되어 왔다. 더욱이, 리소그래피 장치의 기준 구조체에 연결될 수 있는 인코더 격자가 적용되는 한편, 격자에 대해 스테이지의 위치를 따르기 위해 인코더 센서 헤드들이 스테이지에 연결된다.
위치 측정 시스템을 캘리브레이트하기 위하여, 복수의 캘리브레이션이 적시에 수행된다. 인코더 측정 시스템의 경우에, 격자 오차들은, 예를 들어 스테이지가 이동하는 동안 인코더 시스템에 의해 측정되는 데이터를 이용하여 캘리브레이트된다. 또한, 캘리브레이션 웨이퍼가 이용될 수 있다.
본 캘리브레이션 방법은 다수의 결점들을 지닌다. 특히, 그들은 너무 많은 시간을 소요한다. 시스템의 신속한 미세-조율(fine-tuning)은 가능하지 않을 수도 있다. 그 때, 허용가능한 결과들을 제공할 수 있는 빠른 미세-조율 캘리브레이션 시험들은 이용불가하다. 예를 들어, 인코더 측정 시스템의 경우에, 완전한 격자 캘리브레이션에는 수 시간 또는 심지어 수 일이 걸릴 수 있다. 이는 격자가 (재)캘리브레이트될 필요가 있을 때마다 그리고 격자 캘리브레이션의 타당성을 평가하기 위해 격자 입증 시험이 필요할 때마다 리소그래피 장치의 허용불가한 장시간의-휴지기간(long-down)들을 야기한다. 또한, 본 접근법은 웨이퍼의 클램핑 변형을 고려하지 않고 있다. 결과적으로, 캘리브레이트되지 않은 몇몇 중간-빈도의 클램핑 오차들이 존속되어, 장치의 오버레이 성능을 저하시킬 수 있다. 마지막으로, 캘리브레이션 웨이퍼를 이용하는 캘리브레이션 시험은 이용되는 캘리브레이션 웨이퍼들의 품질에 매우 크게 좌우된다(즉, 이는 절대적이라기보다 상대적인 캘리브레이션이다).
본 발명의 목적은 적어도 부분적으로 상술된 단점들을 극복하거나 유용한 대안을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 리소그래피 장치를 캘리브레이트하는 사용자-친화적으로 개선된 캘리브레이션 방법을 제공하는 것이며, 상기 방법은 빠르면서도 신뢰성이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리소그래피 장치의 스테이지의 스테이지 위치를 캘리브레이트하는 캘리브레이션 방법이 제공되며, 상기 방법은, 패터닝 디바이스의 패턴이 타겟 위치에서 투영 시스템에 의하여 기판 상으로 투영되는 투영 단계; 위치 측정 시스템에 의하여 상기 기판 상으로 투영된 패턴의 결산 위치가 측정되는 측정 단계; 및 상기 투영된 패턴의 측정된 위치로부터 상기 스테이지 위치의 캘리브레이션을 유도하는 단계를 포함하며, 상기 측정 단계 동안에는, 상기 기판이 회전 개시 위치로부터 상기 기판의 중심 축을 중심으로 하는 적어도 하나의 다른 회전 위치를 향하여 회전되고, 상기 기판의 적어도 2 개의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 상기 투영된 패턴의 위치가 측정되며, 상기 패턴은 상기 기판의 중심 축을 중심으로 회전 대칭이며, 상기 기판의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 상기 투영된 패턴의 측정된 위치들의 평균을 냄으로써 상기 투영 단계 동안 발생되는 상기 패턴의 위치에 있어서의 투영 편차들 및 상기 측정 단계 동안 발생되는 상기 패턴의 위치에 있어서의 측정 편차들 중 적어도 하나가 결정된다.
대안적인 실시예에 따르면, 리소그래피 장치의 스테이지의 스테이지 위치를 캘리브레이트하는 캘리브레이션 방법이 제공되며, 상기 방법은, 패터닝 디바이스의 패턴이 타겟 위치에서 투영 시스템에 의하여 기판 상으로 투영되는 투영 단계; 위치 측정 시스템에 의하여 상기 기판 상으로 투영된 패턴의 결산 위치가 측정되는 측정 단계; 및 상기 투영된 패턴의 측정된 위치로부터 상기 스테이지 위치의 캘리브레이션을 유도하는 단계를 포함하며, 상기 투영 단계 동안에는, 상기 기판이 회전 개시 위치로부터 상기 기판의 중심 축을 중심으로 하는 적어도 하나의 다른 회전 위치를 향하여 회전되고, 상기 기판의 적어도 2 개의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 상기 패턴의 투영이 수행되며, 상기 패턴은 상기 기판의 중심 축을 중심으로 회전 대칭으로 투영되며, 상기 측정 단계 동안에는, 상기 투영된 패턴들 각각에 대해 상기 기판이 상기 기판의 중심 축을 중심으로 하는 상기 회전 개시 위치를 향하여 회전되고, 상기 기판의 이 동일한 회전 개시 위치에서 상기 투영된 패턴들의 위치가 측정되며, 상기 기판의 상기 동일한 회전 위치에서 상기 투영된 패턴들의 측정된 위치들의 평균을 냄으로써 상기 투영 단계 동안 발생되는 상기 패턴들의 위치에 있어서의 투영 편차들 및 상기 측정 단계 동안 발생되는 상기 패턴들의 위치에 있어서의 측정 편차들 중 적어도 하나가 결정된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 리소그래피 장치는, 방사선 빔을 컨디셔닝하도록(condition) 구성되는 조명 시스템; 패터닝 디바이스 - 상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위하여 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있음 - 를 지지하도록 구성된 지지체; 기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블; 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및 상기 리소그래피 장치의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템을 포함하며, 상기 제어 시스템은 본 발명의 일 실시형태에 따라 캘리브레이션 방법을 수행하도록 상기 리소그래피 장치를 작동시키게 구성된다.
이하, 대응되는 참조 부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 예시의 방법으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2a 내지 2c는 기판 상의 회전 대칭 노광 패턴들의 레이아웃을 나타낸 도;
도 3a 내지 3e는 측정 편차들 평가의 평균을 내는 회전된 리드아웃(readout)들을 나타낸 도;
도 4a 내지 4e는 노광 편차 평가의 평균을 내는 역-회전된 리드아웃들을 나타낸 도;
도 5a 내지 5b는 클램핑 변형의 노광 영향을 나타낸 도;
도 6a 내지 6b는 클램핑 변형의 측정 영향을 나타낸 도;
도 7a 내지 7b는 클램핑 변형들에 대한 0° 및 90°에서의 리드아웃들 간의 차이들을 나타낸 도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는, 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여타 적합한 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 및 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)을 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 나아가 상기 장치는 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 그들의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 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 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 그들의 여하한의 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블들 또는 지지체들이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 또는 지지체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 또는 지지체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위하여 기판의 적어도 일 부분이 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 덮이는 타입으로 구성될 수 있다. 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예를 들어 예를 들어, 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수도 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키는 데 이용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담궈져야 한다는 것을 의미하는 것이라기 보다는, 노광 동안 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스(SO)가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 전달된다. 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.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터(IL)의 퓨필 평면 내의 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 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면으로 하여금 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖도록 하기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로지르고나서, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 상기 투영 시스템은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"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, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 상이한 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, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
리소그래피 장치, 특히, 예를 들어 도 1의 기판테이블(WT)의 위치 센서(IF) 같은 리소그래피 장치의 1 이상의 위치 측정 시스템들은 그들의 최초 이용 전에 캘리브레이트되며, 이용 중에도 빈번하게 재캘리브레이트되거나 입증된다(verified). 도 1에 나타낸 위치 측정 시스템에 대한 대안의 위치 측정 시스템으로서, (예를 들어, 2 차원의) 인코더 측정 시스템을 이용하는 것이 알려져 있다. 이 인코더 측정 시스템은 리소그래피 장치의 기준 구조체에 연결되는 인코더 격자를 포함할 수 있는 한편, 인코더 센서 헤드들은 상기 장치의 이동 기판 테이블(WT) 같은 장치의 이동 스테이지에 연결된다. 따라서, 인코더 헤드들은 기판 상으로의 타겟 위치에서 패턴의 투영 동안 인코더 격자에 대한 기판 테이블(WT)의 위치를 따른다. 결과적으로, 인코더 측정 시스템의 인코더 격자에서와 같은 위치 측정 시스템의 부분들에서의 부정확성들, 오차들 및 다른 종류의 편차들이 투영 단계 동안 기판(W) 상에서 생성되는 패턴의 오버레이 오차들과 같은 편차들로 전환될 수 있다. 순차적으로, 기판(W) 상의 패턴이 측정 단계에서 측정될 수 있으며, 여기에서 패턴은, 예를 들어 리소그래피 장치의 정렬 센서에 의하여 판독된다. 그 다음, 정렬 센서의 출력 신호가 패턴의 측정된 라인들 및/또는 돗트(dot)들에 대응되는 신호를 제공하며, 따라서 패턴의 이러한 라인들 및/또는 돗트들에서의 여하한의 편차들에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 편차들의 첫 번째 중요한 원인은 투영 단계 동안의 위치 측정 시스템에서의 상술된 편차들이다. 이러한 편차들의 두 번째 중요한 원인은 측정 단계 동안의 위치 측정 시스템에서의 편차들이다. 이러한 편차들에 대한 위치 측정 시스템(들)의 캘리브레이션은 정렬 센서 출력 신호들 같은 측정 결과들을 이용하여 수행될 수 있다.
이후, 기판 테이블(WT)의 캘리브레이션을 위해 인코더 타입의 위치 측정 시스템을 캘리브레이트하는 본 발명에 따른 캘리브레이션 방법의 일 실시예에 대해 기술될 것이다. 이 방법은 우선 패턴들이 다양한 위치에서 기판(W) 상으로 노광되는 투영 절차로 개시된다. 패턴들은 도 2a에서 알 수 있듯이 회전들 하에서 대칭인 레이아웃을 갖는 이미지를 함께 형성한다. 또한, 노광된 패턴들 스스로도 회전 하에서 대칭이며, 예를 들어 도 2b에서와 같이 단일 중심 패턴을 포함하거나, 또는 이러한 중심 패턴과, 도 2c에 도시된 바와 같이 x-방향 및/또는 y-방향으로 패턴의 중심 축 주위에서 등거리에 위치되는 복수의 하위-패턴들과의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 다른 회전 대칭 패턴들 및/또는 이미지들도 가능하다. 투영 절차는 매번 측정 시스템의 노광 인코더 격자에 대해 기판(W)을 위치설정함으로써 수행되기 때문에, 이 노광 인코더 격자(E로 나타냄)에서의 편차들은 패턴과 함께 기판(W) 상에 자동적으로 카피된다(copy). 순차적으로, 캘리브레이션 방법은 투영되는 패턴이 판독되는 측정을 수행하는 작업을 포함한다. 이에 의하여 기판(W) 상의 패턴의 위치가 측정 인코더 격자에 대해 측정된다. 따라서, 이 측정 인코더 격자(M으로 나타냄)에서의 편차들이 측정 결과들에 자동적으로 포함된다.
기판(W)이 기판(W) 상으로의 패턴의 투영이 수행되는 곳이 아닌 리소그래피 장치의 다른 부분에서 측정되기 때문에, 이 예시에서의 노광 인코더 격자 및 측정 인코더 격자는 2 개의 상이한 격자들이라는 데 유의하여야 한다. 예를 들어, 기판 상의 패턴의 투영은 듀얼 스테이지 리소그래피 장치의 노광 측에서 수행되는 반면, 측정은 측정 측에서 수행된다. 또한, 자체 측정 인코더 격자를 갖는 전혀 다른 장치에서 측정 절차를 수행하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판(W) 상의 패턴의 위치는 측정 절차 동안 수차례 측정된다. 무엇보다도 기판(W) 상의 패턴의 위치는 (0°에서의) 기판(W)의 제 1 회전 개시 위치에서 측정된다(도 3 참조). 순차적으로, 기판(W)은 중심 축(Z)을 중심으로 (90°에서의) 제 2 회전 위치를 향하여 90°의 각도에 걸쳐 회전된다. 그 다음, 기판(W)은 패턴의 위치가 다시 한번 측정되는 (180°에서의) 제 3 회전 위치를 향하여 90°의 각도에 걸쳐 다시 한번 회전되며(도 3c 참조), 그 후 기판(W)은 패턴의 위치가 네 번째로 측정되는 (270°에서의) 제 4 회전 위치를 향하여 90°의 각도에 걸쳐 마지막으로 회전된다(도 3d 참조). 따라서, 측정 인코더 격자에 대한 기판의 네 가지 상이한 회전 위치들 각각에 대해 투영된 패턴의 위치가 결정된다. 기판(W) 상의 회전 대칭 패턴의 네 번의 측정들 모두는 각각 노광 및 측정 인코더 격자 편차들의 상이한 조합을 유도한다. 예를 들어, 0°에서의 리드아웃은 E+M에 대한 정보를 제공하는 한편, 90°에서의 리드아웃은 E90+M에 대한 정보를 제공하며, 여기서 E90은 90° 회전 위치를 향하여 회전되는 노광 인코더 격자 편차를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예는 다양하게 회전되는 리드아웃들로부터의 데이터를 적절하게 조합함으로써 노광 및 측정 격자 편차들이 서로 구분될 수 있으며, 따라서 적절하게 캘리브레이트될 수 있다는 통찰을 기초로 한다. 이는 다음과 같은 방식으로 이행된다:
측정 인코더 격자 편차(M)의 평가 메스트(Mest)는 모든 4 개의 회전된 리드아웃들의 평균을 취함으로써 얻어질 수 있다. 이는 도 3a 내지 3d에서 알 수 있듯이 모든 리드아웃들이 동일한 측정 격자 편차(M)를 포함하여 유지되기 때문에 가능하다. 기판(W)이 90°에 걸쳐 회전된다는 사실은 측정 격자 편차의 방향 및 크기에 영향을 미치지 않는다. 이는, 위치 측정 시스템의 측정 인코더 격자 및 센서 헤드들이 기판 테이블(WT)에 대해 제 위치에서 변하지 않고 유지된다는 사실에 근거한다. 기판(W)만이 기판 테이블(WT)에 대해 회전된다. 이와는 대조적으로 노광 격자 편차(E)는 기판(W)의 회전과 함께 회전된다. 이는 투영된 패턴에서의 여하한의 편차가 기판(W)의 회전과 함께 회전되며, 패턴 자체에서의 이러한 편차들이 노광 인코더 격자의 편차들(E)로 인해 투영 절차 동안 보다 큰 부분에 대해 야기될 것으로 추정되기 때문이다. 4 곳의 회전 위치들은 중심 축(Z)을 중심으로 대칭이기 때문에, 4 개의 측정되는 회전된 노광 격자 편차들(E)은 x-방향 및 y-방향에서 서로 실질적으로 평균 내어진다. 이러한 방식으로, 4 개의 각각의 측정들이 함께 더해지고 4로 나누어지는 경우 그들은 총 결과에 관한 노이즈가 된다. 바꾸어 말하면, 회전되는 편차들은 노광 격자 편차들(E)인 것으로 여겨지는 한편, 회전되지 않는 편차들은 측정 격자 편차들(M)인 것으로 여겨진다. 회전되는 패턴 리드-아웃들의 평균을 취함으로써, 편차(M)는 변하지 않고 유지되는 한편, 편차(E)는 억제되어 노이즈-같은(noise-like) 신호를 발생시킨다. 따라서, 측정 격자 편차들(M)에 대한 평가 메스트가 얻어진다.
이와 유사한 방식으로, 노광 격자 편차들(E)이 동일한 방위(소위 역-회전되는 리드아웃들)를 공유하도록 측정된 데이터를 회전시킨 후에 모든 리드아웃들의 평균을 취함으로써 노광 격자 편차들(E)의 평가 이스트(East)가 얻어질 수 있다. 도 4a 내지 4e를 참조하면, 도 4a는 0°에서의 리드아웃을, 도 4b는 0°에 대해 90° 역회전된 각도에서의 리드아웃을, 도 4c는 0°에 대해 180° 역회전된 각도에서의 리드아웃을, 도 4d는 0°에 대해 270° 역회전된 각도에서의 리드아웃을, 그리고 도 4e는 노광 격자 평가를 나타내고 있다. 0°에 대해 역회전된 기판 리드아웃들의 평균을 취하는 것은 노광 격자 편차들(E)을 유지시키는 한편, 측정된 격자 편차들(M)은 조합되어 노이즈-같은 신호를 발생시킨다. 따라서, 노광 격자 편차들(E)에 대한 평가 이스트가 얻어진다.
순차적으로, E 및 M에 대한 평가들은 투영 및/또는 측정 동안 기판 테이블(WT)의 각각의 위치들의 적절한 캘리브레이션을 유도하는 데 이용될 수 있다.
E 및 M의 평가 이스트 및 평가 메스트는 먼저, 측정 데이터로부터의 병진 운동(translation)들, 회전들 및 확대들 같은 여하한의 기판 인터-필드 선형 기여(substrate inter-field linear contribution)들을 모델링함으로써 개선될 수 있다. 그 이유는, 다양한 기판 리드아웃들 간의 여하한의 선형 오차들이 실제 (노광 또는 측정) 인코더 격자 편차들인지 여부를 구별할 수 없다는 것이나 또는 그들이 기판 정렬 오차들로 인한 것이라는 데 있다. 먼저 이러한 인터-필드 선형 기여들을 모델링함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션만이 보다 높은-차수 또는 비-선형 인코더 격자 기여들을 볼 수 있어 유리하다.
E 및 M의 평가들은 발생될 수 있는 측정 및/또는 노광 인코더 격자들에서의 여하한의 회전 대칭 편차들을 분리함으로써 훨씬 더 개선될 수 있다. E 및 M의 평가들에서는 회전 대칭 편차들이 보여진다. 이에 의한 문제는 이러한 회전 대칭 편차들이 E로부터 나온 것인지 M으로부터 나온 것인지 여부를 "말해줄(tell)" 수 없다는 것이다. 이 후, 이러한 회전 대칭 오차들은 E와 M의 평가들 사이에서 가장 잘못 분류되기(distribute) 쉽다. 바꾸어 말하면, 평균화 절차(averaging procedure)는 이들 회전 대칭 오차들의 결정에 있어 모호함을 유발한다. 회전 대칭 오차들의 부재시에는 E와 M의 평가들이 정확하다는 데 유의하여야 한다.
본 발명의 추가 실시형태는 적절한 가중 절차(weighting procedure)를 이용하여 측정 격자와 노광 격자 간의 회전 대칭 편차들의 영향을 재분류함으로써 인코더 격자들의 결정의 정확도에 있어서의 이들 회전 대칭 편차들의 영향을 저감시킬 것을 제안하고 있다. 가중 절차는 E와 M 중에서 회전 대칭 편차들을 재분류하기 위한 방식이다. 가중 절차는 다음과 같이 이행된다: a) E와 M의 기존에 얻어진 평가들의 4 개의 회전들의 평균(E' 및 M'로 나타낼 수 있음)을 취함으로써 전체 회전 대칭 편차들이 평가될 수 있다. 이는 R4(E+M)를 구성하는 데, 여기서 R4는 4 개의 회전들의 평균을 나타내고, E 및 M은 정확한 노광 및 측정 격자들이다. b) 이들 전체 병진 운동 대칭 오차들은 E의 평가에 그들 중 일부를 할당하고 나머지를 M의 평가에 할당함으로써 재분류될 수 있다. 예를 들어, 그들을 재분류하기 위한 기본 방법은 편차들(E 및 M)의 크기에 따라 이루어질 수 있다. 따라서, E가 커질수록, 그것에 할당되는 병진 운동 대칭 오차들의 부분이 커진다. E와 M의 정확한 크기는 그들에 대해 하나만 평가를 갖기 때문에 알 수 없다는 데 유의하여야 한다. 하지만, E 대 M의 비는 [E'-R4(M')] 대 [M'-R4(E')]의 비에 의하여 매우 잘 근사화될 수 있다. 실제로는, [E'-R4(M')]은 정확한 E에만 종속적인 반면, [M'-R4(E')]는 정확한 M에만 종속적이라는 것을 알 수 있다.
이와 더불어 또는 상술된 가중 절차에 대한 대안으로서, 도 2b에 나타낸 바와 같은 추가의 시프트된 하위-패턴들이 이용되어 회전 대칭 편차들에 의하여 유발되는 모호함을 저감시킬 수 있다. 상기 시프트된 하위-패턴들은 동일한 편차(E)를 가지며 따라서 중심 패턴으로서 E에서 같은 회전 대칭 편차를 갖는다. 하지만, 그들은 상이한 편차(M)를 갖는다. 이 정보는 E와 M의 회전 대칭 편차들을 분리하는 데 이용될 수 있으며, 따라서 회전 대칭 오차들에 의하여 유발되는 모호함을 저감시킨다. 하위-패턴들은 원하는 바에 따라 기판(W)의 단일 회전 또는 다양한 회전들에서 판독될 수 있다. 순차적으로, 분리된 회전 대칭 편차들의 측정 및 노광 격자 기여들은 캘리브레이션 동안 구별되며 그를 따라 취해질 수 있다. 이러한 가중의 예는, 회전 대칭 편차들의 크기가 통상적으로 완전한 인코더 격자 편차의 크기와 비례하는 것으로 나타났다는 것이다. 하지만, 다른 가중들 또한 가능하다.
또한, 추가의 시프트된 하위-패턴들은 투영 동안 여하한의 Rz 격자 편차들의 맵을 제공하는 데 이용될 수 있으며, 여기서 Rz는 노광 동안의 회전 오차이다. 이러한 방식으로, 여하한의 Rz 격자 편차들에 대한 캘리브레이션도 수행될 수 있다. 이에 의해 최적의 결과들을 얻을 수 있도록 하기 위해서는, 하위-패턴들의 시프트가 통상적인 격자 편차 공간 주파수보다 커야 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법의 정확도는 평가들에서의 회전 대칭 기여들의 존재 및 크기에 의하여 궁극적으로 결정된다. 이들의 부재시에, 캘리브레이션 방법은 정확하다. 하지만, 통상적인 인코더 격자 편차들(E 및 M)은 - 회전 대칭 기여들이 없어도 - 실제에 있어 일부 회전 대칭 기여들을 포함하는 평가들을 유도한다. 이는 캘리브레이션 방법이 유한한 수의 회전들을 이용하기 때문이다. 따라서, 회전된 리드-아웃들의 평균을 냄으로써 얻어지는 평가들은 항상 유한한 샘플링으로 인해 일부 비-제로 회전 대칭 성분을 갖는다. 이는 격자 평가 E 및 M에 있어서의 부정확성을 야기한다. 이들은,
ㆍ 회전 수에 반비례한다. 그러므로, 보다 많은 회전들(회전된 리드-아웃들)이 이용될수록, 격자 평가들이 더 정확해진다.
ㆍ 최적의 절대 인코더 격자(측정 또는 노광 중 하나)에 직접적으로 비례한다. 이는 상기 방법을 미세-조율 캘리브레이션 기술로서 적합하게 만든다. 그럼에도 불구하고, 큰 격자 오버레이 편차들을 갖는 시스템에서도, 인코더 격자를 정확하게 결정하는 데 상기 방법이 이용될 수 있다. 이를 위해서는, 잘-캘리브레이트된 측정 인코더 격자를 갖는 다른 시스템에서 노광된 기판들이 더불어 판독되어야 한다. 두 시스템들에서의 리드아웃들의 비교는 정확한 인코더 격자 평가들을 제공한다.
시뮬레이션들 및 실제 테스트 데이터로부터, 4 개의 회전들 하에서의 단일-패턴 노광 리드아웃에 대해, 인코더 격자 평가들은 인코더 격자들 스스로의 오버레이 편차들 크기의 대략 25 %의 오차를 갖는 절대 격자들을 재발생시키는 것으로 관측된다. 이는, 8 nm 인코더 격자를 갖는 시스템에 대해, 이 방법을 이용하는 캘리브레이션은 단지 2 nm의 잔류 격자를 남긴다는 것을 의미한다.
상기 방법은 중간-빈도에서 저-빈도 인코더 격자 편차들의 상대적으로 빠른 캘리브레이션/입증법으로서 이용될 수 있다. 이는, 리소그래피 장치의 복원 동안 또는 수명에 걸쳐 발생되는 인코더 격자 변형들/드리프트(drift)들의 빠른 미세-조율 보정으로서 상기 방법을 상당히 유용하게 만든다. 이러한 상황들에서, 인코더 격자의 변화들은 거의 중간-빈도에서 저-빈도의 영향들이다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법은 당 기술 분야의 인코더 격자 재캘리브레이션 방법과 비교하여 많은 시간을 절감할 수 있다. 일 예로서, 4 개의 회전된 리드아웃들을 갖는 완전한 일-기판 테스트에는 대략 30분이 걸린다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법의 또 다른 장점은 당 기술 분야의 캘리브레이션 방법의 상태와는 달리, 기판 클램핑/변형에 민감하다는 점이다. 특히, 노광 및 측정 격자 편차들에 관한 기판 클램핑/변형으로부터의 통계적 기여가 개략적으로 평가될 수 있다. 이는, 기판 클램핑/변형 편차가 나타나지 않는 0°에서의 리드아웃을, 웨이퍼 클램핑/변형 편차가 나타나는 회전된 리드아웃들과 비교함으로써 이행된다. 도 5a는 투영 단계 동안의 클램핑 변형을 나타내고 있으며, 노광 동안의 노광된 이미지는 Ep로 나타나 있고 클램핑 격자 오차는 C로 나타나 있다. 이 클램핑 변형은 도 5b에 나타낸 바와 같이 투영된 패턴에서의 역(inverse) 편차를 초래한다. 도 6a에 나타낸 바와 같이 측정 단계 동안에도 동일한 영향이 발생되며, 도 6a에서 프린트된 이미지는 Mp로 나타나 있고 도 6b에서는 산출된 영향이 나타나 있다. 도 7a에서는 0°에서의 리드아웃 동안 클램핑 변형 편차들이 보이지 않는다는 것을 알 수 있고, 이는 노광된 웨이퍼(덧셈에서 좌측)와 측정 웨이퍼(덧셈에서 우측)의 합이 클램핑/웨이퍼 변형 오차들을 알 수 없도록 하는 결과를 초래하기 때문이다. 이와는 대조적으로, 도 7b는 다른 회전 위치들에서의 리드아웃(도 7b에는 90°에서의 리드아웃이 도시되어 있음) 동안, 이러한 클램핑/웨이퍼 변형들의 영향들을 명확히 알 수 있음을 보여주고 있다. 그 다음, 이 정보는 클램핑 변형 편차들의 크기를 평가하는 데 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법은 기준 기판들을 이용하지 않아서 유리하다. 따라서, 상기 방법은 이들 기준 기판들에서의 편차들에 반응하지 않으며 기준 기판들을 정확한 장소 및 정확한 시간에 배치시키기 위한 시간을 절감해준다.
더욱이, 나타낸 실시예들의 다양한 변형례들이 가능하다. 예를 들어, 상기 캘리브레이션 방법은 간섭계, 1 차원 인코더, 2 차원 인코더, 간섭계/인코더 조합들, 인덕티브(inductive), 캐패시티브(capacitive) 등과 같은 다른 타입의 위치 측정 시스템 및/또는 다른 스테이지들에 적용될 수도 있다. 더욱이, 입증 및 캘리브레이션을 위해 상기 방법을 이용함에 있어, 상기 방법을 기준 기판들을 제조하는 데 이용하는 것도 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 캘리브레이션 방법의 결과들을 이용하면, 노광 인코더 격자 편차들을 직접 캘리브레이트함으로써 여하한의 노광 인코더 격자 편차들을 상쇄시키는 것이 가능해진다. 이 후에, 노광된 기판들은 거의 이상적인 절대 격자를 가지며, 따라서 기준 기판들로서 이용되기에 적합하다. 장치의 측정 측에서 유발된 오차들은 데이터로부터 제거될 수 있기 때문에, 어떤 것이 기판들 상에서 이상적으로 투영되었는지를 알 수 있게 된다. 이는 기판들의 품질을 개선시킨다.
대칭 패턴을 노광하고 그를 N 개의 회전 하에서 판독하는 대신에, 기판의 중심 축을 중심으로 대칭인 N 개의 회전 하에 N 개의 패턴들을 노광한 다음, 0°에서 이들 N 개의 패턴들 각각을 판독하는 등가의 캘리브레이션 방법이 있을 수 있다. 따라서, 투영 단계 동안 발생되는 패턴들의 위치에 있어서의 투영 편차들 및 측정 단계 동안 발생되는 패턴들의 위치에 있어서의 측정 편차들 중 적어도 하나가 기판의 동일한 회전 위치에서 투영된 패턴들의 측정된 위치들의 평균을 냄으로써 또한 효율적으로 결정될 수 있다.
이상의 캘리브레이션들은 리소그래피 장치에서, 예를 들어 리소그래피 장치의 작동을 제어하는 제어기의 적합한 프로그래밍에 의하여 구현될 수 있다. 적합한 프로그래밍 명령어들에 의한 프로그래밍 대신에 또는 그와 더불어, 제어기가 캘리브레이션 방법을 수행하게 만드는 여하한의 다른 방법들[예를 들어, 전용(dedicated) 하드웨어 등]이 적용될 수도 있다. 4 개의 회전 대신에, 예를 들어 0°, 60° 및 120°인, 측정 단계 동안의 3 개의 회전 위치들 같이, 다른 수의 회전들을 이용하는 것도 가능하다. 일 방향으로 단 하나의 캘리브레이션만 필요한 경우에는, 측정 단계 동안에 2 개의 상이한 회전 위치, 특히 0° 및 180°의 회전 위치만 있으면 충분하다. 하지만, 충분한 정확성을 제공하기 위해서는 적어도 3 개의 회전 위치들이 이용되는 것이 바람직하다는 데 유의하여야 한다. 또한, 측정 단계 동안에 4 개보다 많은 회전들을 이용하는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존 리소그래피 장치에서 빠르고 쉽게 구현되는 캘리브레이션 방법이 얻어진다. 본 방법은 현존하는 방법들과 비교하였을 때 중간-빈도에서 저-빈도 격자 캘리브레이션/입증에 대한 보다 빠른 대안을 제공한다. 상기 방법은 인코더 격자 미세-조율에 특히 적합하며, 위치 측정 시스템의 완전한 재캘리브레이션이 불필요하고 너무 많은 시간을 소모하는 경우의 리소그래피 장치의 상대적으로 긴-휴지기간 후에 매우 유용하다. 나아가, 상기 방법은 기판 클램핑/변형으로 인한 인코더 격자 편차들을 구별하고, 따라서 캘리브레이트할 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에 기술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해하여야 한다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 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.
광학 리소그래피와 관련된 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 상술하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트를 벗어나 이동하며, 레지스트가 경화된 후에는 그 안에 패턴이 남게 된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그들의 조합으로 언급될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들에 대해 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상술된 설명들은 예시에 지나지 않으며, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 후속 청구항들의 범위를 벗어나지 않는, 기술된 바와 같은 본 발명에 대한 수정들이 가해질 수도 있음을 이해하여야 한다.

Claims (13)

  1. 리소그래피 장치의 스테이지의 스테이지 위치를 캘리브레이트하는 캘리브레이션 방법(calibration method)로서,
    상기 방법은,
    패터닝 디바이스의 패턴을 기판의 타겟부 상으로 투영하는 단계;
    상기 기판 상으로 투영된 패턴의 결과적(resulting) 위치를 측정하는 단계; 및
    상기 투영된 패턴의 측정된 위치로부터 상기 스테이지 위치의 캘리브레이션을 유도하는 단계를 포함하며,
    상기 측정 단계 동안에는, 상기 기판이 회전 개시 위치로부터 상기 기판의 중심 축을 중심으로 하는 적어도 하나의 다른 회전 위치를 향하여 회전되고, 상기 기판의 적어도 2 개의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 상기 투영된 패턴의 위치가 측정되며,
    상기 패턴은 상기 기판의 상기 중심 축을 중심으로 회전 대칭이며,
    상기 패턴은 상기 패턴의 중심 축 둘레 주위에서 등거리로 분할되는 하위-패턴(sub-pattern)들의 회전 대칭 집합을 포함하며,
    상기 기판의 상이한 회전 위치들에 각각에 대해 상기 투영된 패턴의 측정된 위치들의 평균을 냄으로써 상기 투영 단계 동안 발생되는 상기 패턴의 위치에 있어서의 투영 편차들 및 상기 측정 단계 동안 발생되는 상기 패턴의 위치에 있어서의 측정 편차들 중 1 이상이 결정되는 캘리브레이션 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 단계 동안에는, 상기 기판이 회전 개시 위치로부터 상기 기판의 중심 축을 중심으로 하는 적어도 2 개의 다른 회전 위치들을 향하여 회전되며, 상기 투영된 패턴의 위치가 상기 기판의 적어도 3 개의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 측정되는 캘리브레이션 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 단계 동안에는, 상기 기판이 회전 개시 위치로부터 상기 기판의 중심 축을 중심으로 하는 적어도 3 개의 다른 회전 위치들을 향하여 회전되고, 상기 투영된 패턴의 위치가 상기 기판의 적어도 4 개의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 측정되며, 상기 적어도 4 개의 회전 위치들은 0°, 90°, 180° 및 270°의 각도들을 포함하는 캘리브레이션 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 편차들 및 상기 측정 편차들 모두는 상기 기판의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 상기 투영된 패턴의 측정된 위치의 평균을 냄으로써 결정되는 캘리브레이션 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴은 상기 기판의 중심 축 중간에 있는 회전 대칭 중심 패턴을 포함하는 캘리브레이션 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영 단계 동안에는, 위치 측정 시스템이 상기 패턴이 상기 기판 상으로 투영될 타겟 위치를 결정하도록 구성되며,
    상기 투영 편차들은 상기 위치 측정 시스템에서의 편차들과 연관되는 캘리브레이션 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 위치 측정 시스템은 노광 격자를 포함하며,
    상기 투영 편차들은 상기 노광 격자에서의 편차들과 연관되는 캘리브레이션 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 단계 동안에는, 위치 측정 시스템이 상기 패턴이 상기 기판 상으로 투영될 결과적 위치를 결정하도록 구성되며,
    상기 측정 편차들은 상기 위치 측정 시스템에서의 편차들과 연관되는 캘리브레이션 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 위치 측정 시스템은 측정 격자를 포함하며,
    상기 측정 편차들은 상기 측정 격자에서의 편차들과 연관되는 캘리브레이션 방법.
  11. 리소그래피 장치의 스테이지의 스테이지 위치를 캘리브레이트하는 캘리브레이션 방법으로서,
    상기 방법은,
    패터닝 디바이스의 패턴들을 기판 상의 타겟 위치들 상으로 투영하는 단계;
    상기 기판 상으로 투영된 패턴의 결과적 위치들을 측정하는 단계; 및
    상기 투영된 패턴의 측정된 위치들로부터 상기 스테이지 위치의 캘리브레이션을 유도하는 단계를 포함하며,
    상기 투영 단계 동안에는, 상기 기판이 회전 개시 위치로부터 상기 기판의 중심 축을 중심으로 하는 적어도 하나의 다른 회전 위치를 향하여 회전되고, 상기 기판의 적어도 2 개의 상이한 회전 위치들 각각에 대해 상기 패턴의 투영이 수행되며,
    상기 패턴은 상기 기판의 중심 축을 중심으로 회전 대칭으로 투영되며,
    상기 패턴은 상기 패턴의 중심 축 둘레 주위에서 등거리로 분할되는 하위-패턴(sub-pattern)들의 회전 대칭 집합을 포함하며,
    상기 측정 단계 동안에는, 상기 투영된 패턴들 각각에 대해 상기 기판이 상기 기판의 중심 축을 중심으로 하는 상기 회전 개시 위치를 향하여 회전되고, 상기 기판의 동일한 회전 개시 위치에서 상기 투영된 패턴들의 각각의 위치가 측정되며,
    상기 기판의 상기 동일한 회전 위치에서 상기 투영된 패턴들의 측정된 위치들의 평균을 냄으로써 상기 투영 단계 동안 발생되는 상기 패턴들의 위치에 있어서의 투영 편차들 및 상기 측정 단계 동안 발생되는 상기 패턴들의 위치에 있어서의 측정 편차들 중 1 이상이 결정되는 캘리브레이션 방법.
  12. 리소그래피 장치로서,
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있음 - ;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
    상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    제 1 항에 따른 캘리브레이션 방법을 수행하도록 배치된 제어기를 포함하는 리소그래피 장치.
  13. 리소그래피 장치로서,
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체 - 상기 패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있음 - ;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
    상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    제 11 항에 따른 캘리브레이션 방법을 수행하도록 배치된 제어기를 포함하는 리소그래피 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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