KR101196360B1 - 멀티-헤드 정렬시스템 내의 정렬 헤드들의 위치 캘리브레이션 - Google Patents

멀티-헤드 정렬시스템 내의 정렬 헤드들의 위치 캘리브레이션 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 내의 또는 웨이퍼 상의 마커들의 측정에 사용되는 것과 같은 멀티-헤드 정렬시스템 내의 제 1 정렬 헤드와 제 2 정렬 헤드의 위치 캘리브레이션을 위한 캘리브레이션 방법이 개시되어 있다. 제 2 정렬 헤드들 중 적어도 하나에 대한 복수의 오프셋 측정들이 수행되어, 제 1 정렬 헤드에 대한 제 2 정렬 헤드들의 오프셋이 측정되고 후속하는 웨이퍼 측정 계산시에 보정 데이터로서 이용된다.

Description

멀티-헤드 정렬시스템 내의 정렬 헤드들의 위치 캘리브레이션{POSITION CALIBRATION OF ALIGNMENT HEADS IN A MULTI-HEAD ALIGNMENT SYSTEM}
본 발명은, 멀티 헤드 정렬시스템 내의 정렬 헤드들의 위치 캘리브레이션에 관한 것으로, 특히 멀티-헤드 정렬시스템 내의 제 1 정렬 헤드를 이용한 제 2 정렬 헤드들의 확실한(robust) 위치 캘리브레이션에 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 생성하는 데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1 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. 알려진 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(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행한 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스에서 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 프로세스를 모니터링하기 위하여, 패터닝된 기판의 파라미터들, 예를 들어 상기 패터닝된 기판 내 또는 패터닝된 기판 상에 형성되는 연속하는 층들 간의 오버레이 오차를 측정할 필요가 있다. 스캐닝 전자 현미경들 및 여러 특수화된 툴들의 이용을 포함하여 이루어지는 리소그래피 프로세스들에서 형성되는 현미경 구조들의 측정을 수행하는 다양한 기술들이 존재한다. 특수화된 검사 툴의 한 가지 형태는 스캐터로미터(scatterometer)로, 여기에서 방사선 빔이 기판 표면 상의 타겟 상으로 지향되고 스캐터링되거나 반사된 빔의 특성들이 측정된다. 빔이 기판에 의하여 반사되거나 스캐터링되기 전과 후의 특성들을 비교함으로써, 기판의 특성들이 결정될 수 있다. 이는, 예를 들어 알려진 기판 특성들과 연관된 알려진 측정들의 라이브러리 내에 저장된 데이터와 반사된 빔을 비교함으로써 이행될 수 있다. 스캐터로미터의 2 가지 메인 타입이 알려져 있다. 분광(spectroscopic) 스캐터로미터들은 광대역 방사선 빔을 기판 상으로 지향시키고 특히 좁은 각도 범위 내로 스캐터링되는 방사선의 스펙트럼(파장의 함수로서의 세기)을 측정한다. 각 분해 스캐터로미터(angulary resolved scatterometer)들은 단색 방사선 빔을 이용하며 각도의 함수로서 스캐터링된 방사선의 세기를 측정한다.
리소그래피 장치에 의한 노광 이전에, 예를 들어 연속하는 패터닝된 층들 간의 정확한 오버레이를 확보하기 위하여 기판 상의 패턴의 정확한 배치에 대하여 웨이퍼가 측정되고 정렬되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에서 인용 참조되는 US 2008/0088843에 기술된 바와 같이 다중 정렬 센서들을 제공하는 방법이 알려져 있다. 다중 정렬 헤드들은 다수의 정렬 마크들을 병렬로 측정하는 데, 즉 동일한 측정 단계의 일부로서 2 이상의 측정들을 수행하여 스루풋을 높이는 데 이용된다. 하지만, 다중 정렬 헤드들을 이용하면 정렬 헤드 시스템의 캘리브레이션이 어려워지는 데, 이는 예를 들어 제 1 정렬 헤드에 대한 제 2 정렬 헤드들의 캘리브레이션이, 가령 결함이 있는 마크들이나 작은 신호-대-노이즈 비 때문에 부정확할 수 있기 때문이다. 그러므로, 오버레이의 정확성 및 제품 수율을 높이기 위해서는 다중 정렬 헤드들에 대한 캘리브레이션의 개선이 필요하다.
본 발명의 목적은, 오버레이의 정확성 및 제품 수율을 높이기 위하여 다중 정렬 헤드들을 확실하게 캘리브레이션할 수 있도록 하는 것이다.
본 개시내용의 제 1 실시형태에 따르면, 1 이상의 제 1 정렬 헤드들을 이용하여 1 이상의 제 2 정렬 헤드들을 캘리브레이션하는 방법 - 상기 제 1 정렬 헤드들은 정렬 마크를 측정하고; 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하며; 상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋이 유도된다 - 이 제공된다.
본 개시내용의 제 2 실시형태에 따르면, 리소그래피 프로세스에 대한 준비로서 수행되는 웨이퍼 정렬 방법 - 상기 웨이퍼는 제 1 정렬 헤드를 포함하는 제 1 정렬시스템 및 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함하는 정렬시스템에 의하여 측정됨 - 이 제공되며, 상기 방법은 상기 제 1 정렬 헤드를 기준 대상물에 대하여 정렬하기 위하여 제 1 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것; 상기 제 2 정렬 헤드들을 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 정렬하기 위하여 제 2 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것; 및 상기 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 캘리브레이션하는 것을 포함하며, 상기 제 1 정렬 헤드는 정렬 마크를 측정하고; 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하며; 상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋이 유도된다.
본 개시내용의 제 3 실시형태에 따르면, 제 1 정렬 헤드 및 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 제 1 정렬시스템, 및 1 이상의 제 2 정렬 헤드 - 각각 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함함 - 을 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함하는 정렬시스템; 상기 제 1 정렬 헤드가 정렬 마크를 측정하는 제 1 위치와 제 2 정렬 헤드가 동일한 정렬 마크를 측정하는 제 2 정렬 위치 사이에서 상기 정렬시스템을 이동시키는 기구; 상기 정렬시스템의 위치를 측정하는 인코더; 및 상기 정렬시스템 센서들로부터의 측정치들 및 상기 정렬시스템을 이동시키는 기구로부터의 위치 정보를 수용하고 상기 측정치들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋을 계산하는 프로세서를 포함하는 캘리브레이션 장치가 제공된다.
본 개시내용의 제 4 실시형태에 따르면, 제 1 정렬 헤드 및 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 제 1 정렬시스템, 및 1 이상의 제 2 정렬 헤드 - 각각 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함함 - 을 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함하는 정렬시스템; 기준 대상물에 대하여 상기 제 1 정렬 헤드를 정렬시키기 위한 제 1 베이스라인 캘리브레이션 및 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 상기 제 2 정렬 헤드들을 정렬시키기 위한 제 2 베이스라인 캘리브레이션을 수행하기 위한 측정 위치들 사이에서 정렬시스템을 이동시키고, 상기 제 1 정렬 헤드가 정렬 마크를 측정하는 제 1 위치와 제 2 정렬 헤드가 동일한 정렬 마크를 측정하는 제 2 정렬 위치 사이에서 상기 정렬시스템을 이동시키는 기구; 상기 정렬시스템의 위치를 측정하는 인코더; 및 상기 정렬시스템으로부터의 측정치들 및 상기 정렬시스템을 이동시키는 기구로부터의 위치 정보를 수용하고 상기 측정치들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋을 계산하는 프로세서를 포함하는 캘리브레이션 장치를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 개시내용의 제 5 실시형태에 따르면, 컴퓨터에서 실행될 경우 1 이상의 제 1 정렬 헤드를 이용하여 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 캘리브레이션하는 방법 - 상기 제 1 정렬 헤드는 정렬 마크를 측정하고; 상기 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하며; 상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋이 유도된다 - 을 수행하기 위한 명령어들을 제공하는 컴퓨터 프로그램물이 제공된다.
본 개시내용의 제 6 실시형태에 따르면, 컴퓨터에서 실행될 경우 리소그래피 프로세스를 위한 준비로서 수행되는 웨이퍼 정렬 방법 - 제 1 정렬 헤드를 포함하는 제 1 정렬시스템 및 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함하는 정렬시스템에 의하여 상기 웨이퍼가 측정됨 - 을 수행하는 명령어들을 제공하는 컴퓨터 프로그램물이 제공되며, 상기 방법은 상기 제 1 정렬 헤드를 기준 대상물에 대하여 정렬하기 위하여 제 1 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것; 상기 제 2 정렬 헤드들을 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 정렬하기 위하여 제 2 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것; 및 상기 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 캘리브레이션하는 것을 포함하며, 상기 제 1 정렬 헤드는 정렬 마크를 측정하고; 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하며; 상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋이 유도된다.
이하, 대응되는 참조부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 예시의 방법으로 설명될 것이다.
도 1은 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 나타낸 도;
도 3은 제 1 스캐터로미터를 나타낸 도;
도 4는 제 2 스캐터로미터를 나타낸 도;
도 5는 스테이지 유닛의 제 1 예시를 나타낸 도;
도 6은 스테이지 유닛의 제 2 예시를 나타낸 도;
도 7은 메트롤로지 프레임 상에 회절 격자가 제공되고 웨이퍼 스테이지 상에 센서가 제공되는 인코더 시스템의 제 1 예시를 나타낸 도;
도 8은 웨이퍼 스테이지 상에 회절 격자가 제공되고 메트롤로지 프레임 상에 센서가 제공되는 인코더 시스템의 제 2 예시를 나타낸 도;
도 9는 다중 헤드 정렬시스템의 개략적인 평면도;
도 10은 인코더 시스템에 부착된 도 9의 다중 헤드 정렬시스템을 나타낸 도;
도 11은 정렬 작업에서의 초기 위치를 나타낸 도;
도 12는 정렬 작업에서의 후속 단계를 나타낸 도;
도 13은 불균일한 표면에 대한 정렬 헤드들의 포커스의 깊이를 예시한 도;
도 14는 제 1 정렬시스템 캘리브레이션 절차의 제 1 단계를 나타낸 도;
도 15는 제 1 정렬시스템 캘리브레이션 절차의 제 2 단계를 나타낸 도;
도 16은 제 2 정렬시스템 캘리브레이션 절차의 제 1 단계를 나타낸 도;
도 17은 제 2 정렬시스템 캘리브레이션 절차의 제 2 단계를 나타낸 도;
도 18은 제 2 정렬 헤드 캘리브레이션 절차의 일 실시예에서 수행되는 일련의 단계들을 나타낸 도;
도 19는 도 18에 도시된 바와 같은 제 2 정렬 헤드 캘리브레이션 절차의 일 실시예에서 수행되는 일련의 단계들에서 취해진 측정들을 나타낸 도;
도 20은 추가 단계들과 함께 도 19의 단계들을 포함하며 5 개의 정렬 헤드와 5 개의 정렬 마크들을 포함하는 정렬시스템에 대해 가능한 모든 단계들을 나타내는, 제 2 정렬 헤드 캘리브레이션 절차의 일 실시예에서 취해진 일련의 측정들을 나타낸 도이다.
도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 및
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되는 적어도 하나의 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 선택적으로 다양한 센서들을 포함하는 측정 테이블을 포함하는 스테이지 유닛(100)을 포함한다. 또한, 스테이지 유닛(100)은 기판 테이블(들) 및/또는 측정 테이블을 이동시키고 제어하는 다양한 구성요소들을 포함한다(도 1은 소정 파라미터들에 따라 기판 테이블(WT)에 의하여 유지되는 기판을 정확히 위치시키도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)를 도시하고 있다). 후속 설명부에서 "스테이지" 및 "테이블"이라는 용어는 구체적인 배경이 언급되지 않는 한 상호교환가능하게 이용될 수 있다. 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 더 포함한다.
조명 시스템은 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.
지지 구조체는 패터닝 디바이스의 무게를 지지한다 - 즉 지탱한다 - . 지지 구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 자리하도록 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 부여하는데 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 일치하지는 않을 수도 있다는 데 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 대해 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대해 적절하다면 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 그들의 여하한의 조합을 포함하여 이루어지는 어떠한 타입의 투영시스템도 포괄하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 사용은 "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 장치(LA)의 일부로서 제공되는 스테이지 유닛(100)은 여러 상이한 구성들을 가질 수 있다. 일 구성에서, 리소그래피 장치는 하나의 기판 테이블(WT)과 하나의 측정 테이블을 갖는 타입으로 이루어질 수 있다. 대안적인 실시예에서, 리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스(SO)는 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 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스(SO)는 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. 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 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 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(MA)를 가로지른 후, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 상기 투영 시스템(PS)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔(B)을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 2-D 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 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 도움으로 실현될 수 있으며, 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 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 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, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 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)은 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, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(B)에 부여된 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 투영 시스템(PL)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부(C)의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부(C)의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 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.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(LC) - 흔히 리소셀 또는 클러스터로 칭해지기도 함 - 의 일부를 형성하며, 이는 또한 기판 상에서의 노광-전 프로세스 및 노광-후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트 층들을 증착시키기 위한 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 디벨로퍼(developer: DE), 칠 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함한다. 기판 핸들러 - 또는 로봇 - (RO)은 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어 올리고, 상이한 프로세스 장치들 사이로 이동시키며, 그들을 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 이들 디바이스들 - 흔히 집합적으로 트랙으로 지칭됨 - 은 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하기도 하는 관리 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의하여 자체적으로 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있다. 따라서, 스루풋 및 프로세싱의 효율성을 극대화시키기 위해 상이한 장치가 운용될 수 있다.
리소그래피 장치에 의하여 노광되는 기판들이 정확하고 지속적으로 노광될 수 있도록 하기 위해서는, 후속하는 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성들을 측정하기 위하여 노광된 기판들을 검사하는 것이 바람직하다. 오차들이 검출되는 경우, 특히 동일 뱃치(batch)의 다른 기판들이 계속해서 노광될 수 있도록 충분히 신속하고 빠르게 검사가 수행되는 경우 후속하는 기판들의 노광들에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, - 수율을 높이기 위하여 - 이미 노광된 기판들이 벗겨지고(stripped) 재가공되거나 폐기되어 결함이 있는 것으로 알려진 기판들과 관련한 노광들을 수행하는 것을 피할 수 있다. 기판의 단지 몇몇 타겟부들에만 결함이 있는 경우에는, 양호한 타겟부들에 대해서만 추가 노광이 수행될 수 있다.
기판들의 특성들을 결정하기 위해, 특히 상이한 기판들이나 동일 기판의 상이한 층들의 특성들이 층 간에서 어떻게 변하는지를 결정하기 위해 검사 장치가 이용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA)나 리소셀(LC)에 통합되거나 단독 디바이스일 수 있다. 최대로 빠른 측정들이 가능하도록 하기 위해서는, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트 층의 특성들을 측정하는 것이 바람직하다. 하지만, 레지스트 내의 잠재 이미지(latent image)는 매우 작은 콘트라스트를 가지며 - 방사선에 노광된 레지스트의 부분들과 노광되지 않은 부분들 간의 굴절률에 있어 매우 작은 차이만이 존재한다 - 모든 검사 장치는 잠재 이미지의 유용한 측정들을 수행하기에 충분한 감도를 갖지 않는다. 그러므로, 통례상 노광된 기판에서 수행되는 제 1 단계이며 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증대시키는 노광-후 베이크 단계(PEB) 후에 측정들이 수행될 수 있다. 이 단계에서, 레지스트의 이미지는 반-잠재적(semi-latent)인 것으로 언급될 수 있다. 또한, 레지스트의 노광되거나 또는 노광되지 않은 부분들이 제거된 시점에 또는 에칭과 같은 패턴 전사(pattern transfer) 단계 후에 현상된 레지스트 이미지의 측정들을 수행하는 것도 가능하다. 후자의 가능성은 결함이 있는 기판들의 재가공에 대한 가능성을 제한하지만 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명에서 이용될 수 있는 스캐터로미터를 도시하고 있다. 이는 기판(W) 상으로 방사선을 투영하는 광대역(백색 광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사된 방사선은 스캐터로미터 검출기(4)로 전달되고, 이는 정 반사된(specular reflected) 방사선의 스펙트럼(10)(파장의 함수로서의 세기)을 측정한다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 생성시키는 구조 또는 프로파일은 프로세싱 유닛(PU), 예를 들어 엄밀한 결합파 해석(Rigorous Coupled Wave Analysis) 또는 도 3의 아래에 도시된 바와 같이 시뮬레이트된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의하여 재구성될 수 있다. 일반적으로, 상기 재구성에 대하여 상기 구조의 일반적인 형태가 알려져 있고 상기 구조가 만들어진 프로세스의 지식으로부터 몇몇 파라미터들이 추정될 수 있어, 스캐터로메트리 데이터로부터 결정되어야 할 상기 구조의 파라미터는 소수만 남게 된다. 이러한 스캐터로미터는 수직-입사 스캐터로미터 또는 둔각-입사 스캐터로미터로서 구성될 수 있다.
도 4에는 본 발명과 함께 이용될 수 있는 또 다른 스캐터로미터가 도시되어 있다. 이 디바이스에서, 방사선 소스(2)에 의하여 방출되는 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 간섭 필터(13) 및 편광자(17)를 통하여 포커스되고, 부분 반사면(16)에 의하여 반사되며 현미경 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상으로 포커스된다. 그 다음, 반사된 방사선은 스캐터 스펙트럼이 검출될 수 있도록 부분 반사면(16)을 통해 검출기(18) 내로 전달된다. 검출기는 렌즈 시스템(15)의 초점 길이에 있는 역-투영 퓨필 평면(back-projected pupil plane; 11) 내에 배치될 수 있으나, 그 대신에 보조 광학기(도시 안됨)를 이용하여 검출기 상으로 퓨필 평면이 재-이미징될 수도 있다. 퓨필 평면은 방사선의 방사선 위치가 입사 각을 한정하고 각 위치가 방사선의 방위 각(azimuth angle)을 한정하는 평면이다. 검출기는 기판 타겟(30)의 2-차원 각 스캐터 스펙트럼이 측정될 수 있도록 2-차원 검출기인 것이 바람직하다. 검출기(18)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수 있으며, 예를 들어 프레임 당 40 밀리 초의 통합 시간(integration time)을 이용할 수 있다.
예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위하여 흔히 기준 빔이 이용된다. 이를 위하여, 방사선 빔이 빔 스플리터(16) 상에 입사되는 경우, 방사선 빔의 일부는 기준 빔으로서 빔 스플리터를 통해 기준 거울(14)을 향하여 전달된다. 그 다음, 동일 검출기(18)의 다른 부분 상으로 기준 빔이 투영된다.
예를 들어, 405 내지 790 nm 또는 훨씬 더 작은 범위의 파장, 예컨대 200 내지 300 nm 범위의 해당 파장을 선택하기 위하여 기준 필터들(13)의 세트를 이용할 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터들의 세트를 포함시키기보다 조정될 수 있다. 간섭 필터 대신에 격자가 이용될 수 있다.
검출기(18)는 단일 파장(또는 상대적으로 좁은 파장 범위)에서 스캐터링된 광의 세기를 측정할 수 있으며, 상기 세기는 다수의 파장에서 개별적으로 측정되거나 소정의 파장 범위에 걸쳐 적분될 수 있다. 또한, 검출기는 가로 자기-분극 광 및 가로 전기-분극 광의 세기 및/또는 가로 자기-분극 광과 가로 전기-분극 광 간의 위상 차를 개별적으로 측정할 수 있다.
광대역 광 소스(즉, 넓은 범위의 광 주파수 또는 파장들 - 및 그에 따른 칼라들을 갖는 광 소스)를 이용하는 것이 가능하며, 이는 큰 감쇠를 부여하여 다수의 파장들을 혼합할 수 있다. 광대역 내의 복수의 파장들 각각은 Δλ의 대역폭 및 적어도 2 Δλ(즉, 대역폭의 2 배)의 간격을 갖는 것이 바람직하다. 방사선의 몇몇 "소스들"은 섬유 다발을 이용하여 분할되는 연장(extended) 방사선 소스의 상이한 부분들일 수 있다. 이러한 방식으로, 각 분해 스캐터 스펙트럼들은 다수의 파장들에서 병렬로 측정될 수 있다. 2-D 스펙트럼보다 많은 정보를 포함하는 3-D 스펙트럼(파장 및 2 개의 상이한 각)이 측정될 수 있다. 이는 보다 많은 정보가 측정될 수 있게 하여 메트롤로지 프로세스의 확실성을 증대시킨다. 이에 대해서는 EP 1,628,164A에 보다 상세히 기술되어 있다.
기판(W) 상의 타겟(30)은 현상 후에 바아들이 솔리드 레지스트 라인으로 형성되도록 프린트되는 격자일 수 있다. 대안적으로, 바아들은 기판 내로 에칭될 수도 있다. 이 패턴은 리소그래피 투영장치, 특히 투영시스템(PL)에서의 색수차에 민감하며, 이러한 수차들의 존재 및 조명 대칭성은 그들 스스로 프린트된 격자에서의 변화를 나타낸다. 따라서, 프린트된 격자들의 스캐터로메트리 데이터는 격자들을 재구성하는데 이용된다. 라인 폭 및 형상과 같은 격자의 파라미터들은 프린팅 단계 및/또는 다른 스캐터로메트리 프로세스들의 지식으로부터 프로세싱 유닛(PU)에 의하여 수행되는 재구성 프로세스로 입력될 수 있다.
상술된 바와 같이, 기판의 노광이 수행되기 전에, 기판의 정렬 및 다른 특징들이 결정될 필요가 있으며, 따라서 노광 프로세스가 수행되기 전에 정렬 작업을 포함하는 측정 프로세스를 수행할 필요가 있다. 측정 프로세스는 기판의 정렬에 대한 정보를 얻고 기판 상에 형성될 패턴들의 연속하는 층들 간의 정확한 오버레이를 보장하는 데 필수적이다. 통상적으로, 반도체 디바이스는 높은 정확도로 오버레이될 필요가 있는(그렇지 못할 경우 디바이스들이 정확히 기능할 수 없음) 수천 개 또는 그 이상의 패터닝된 층들을 가질 수 있다.
도 5는 스테이지 유닛(100)의 제 1 예시를 나타내고 있다. 이 도면 및 다른 도면들에서, x 및 y 방향에 대한 언급들은 일반적으로 기판 또는 기판 테이블의 평면, 즉 수평면에서의 각각의 직교하는 축들을 의미하는 것으로 받아들여야 한다. z-방향에 대한 언급들은 x 및 y 축에 대해 직교하는 축으로의 방향, 즉 수직 방향을 의미하는 것으로 받아들여야 한다. 또한, z-방향은 "높이"로 지칭될 수 있다. 하지만, "x"로서의 하나의 축, "y"로서의 하나의 축 및 "z"로서의 하나의 축의 표시는 기본적으로 임의적이라는 것을 이해하여야 한다. 도면들에는 각각의 경우에 "x", "y" 또는 "z"로서의 특정 축의 명칭에 관하여 독자를 안내하기 위한 언급들이 제공된다.
스테이지 유닛(100)은 제 1 기판 테이블(WT1) 및 제 2 기판 테이블(WT2)을 포함한다. 두 기판 테이블 모두는 기판, 통상적으로는 웨이퍼를 수용하고 지지하기에 적합하다. 이용시, 상기 기판 테이블 중 하나는 투영시스템(PL) 아래에 위치되고 노광을 수행하는 동시에, 다른 하나는 다양한 센서 구성요소에 대해 위치되어 기판 테이블에 의하여 지지되는 기판의 측정을 수행할 수 있다.
도 5의 실시예에서, 기판 테이블(WT1 및 WT2)을 이동시키고 제어하는 구성요소는, X 및 Y 방향으로 웨이퍼 테이블의 위치가 변화될 수 있도록 레일(502)을 따라 y-축으로 슬라이딩되도록 구성되는 Y-슬라이더(500) 및 레일(506)을 따라 x-축으로 슬라이딩되도록 구성되는 X-슬라이더(504)를 갖는 모터를 포함한다. 레일(506, 502)의 형상으로 인해, 이러한 타입의 구성을 본 명세서에서는 H 드라이브 모터 또는 기구라 지칭한다. 이 H 드라이브 기구에 대한 대안은 평면 모터를 이용하는 것이다 - 상기 모터는 웨이퍼 테이블들을 직접 구동시킨다 - .
도 6은 별개의 웨이퍼 스테이지(600) 및 측정 스테이지(62)를 포함하는 스테이지 유닛(100)의 제 2 예시를 나타내고 있다. 스테이지 유닛(100)에는 Y-축 고정자들(604, 606)이 제공되며, 웨이퍼 스테이지(600)는 Y-축 이동기들(608, 610)에 의하여 Y-축을 따라 이동가능한 한편, 측정 스테이지(602)는 Y-축 이동기들(612, 614)에 의하여 Y-축을 따라 이동가능하다. Y-축 고정자들(604, 606)은 Y-축 이동기들(608, 610)과 조합되는 경우 웨이퍼 스테이지(600)를 이동시키는 Y-축 선형 모터를 형성하는 한편, Y-이동기들(612, 614)과 조합되는 경우 측정 스테이지(602)를 Y 방향으로 구동시키는 Y-축 선형 모터를 형성한다. 일 실시예에서, 고정자들(604, 606)은 Y-축 방향을 따라 번갈아 배치되는 북극 및 남극을 포함하는 복수의 영구자석을 포함하는 자기 극이 포함되는 한편, 이동기들(608, 610, 612, 614)은 각각의 경우에 Y-축 방향을 따라 사전설정된 거리에 배치되는 전기자 코일을 포함하는 전기자 유닛을 포함한다. 이는 이동 코일 타입 Y-축 선형 모터로 지칭된다.
웨이퍼 스테이지(600) 및 측정 스테이지(602)는 X-축 고정자들(616, 618) 상에 각각 위치된다. X-축 고정자들(616, 618)은, 예를 들어 X-축 방향을 따라 사전설정된 거리에 배치되는 전기자 코일을 포함하는 전기자 유닛을 포함할 수 있다. 웨이퍼 스테이지(600) 및 측정 스테이지(602)의 개구부들은 북극 및 남극 자석들의 교번하는 쌍들로 구성된 복수의 영구 자석을 포함하는 자기 극 유닛을 포함할 수 있다. 자기 극 유닛 및 고정자들은 도면에 예시된 바와 같이 X 방향을 따라 웨이퍼 스테이지(600)를 구동하기 위해 제공되는 이동 자석 타입 X-축 선형 모터 및 도면에 도시된 바와 같이 X 방향을 따라 측정 스테이지(602)를 구동하기 위한 유사한 제 2 이동 자석 타입 선형 모터를 구성한다.
그러므로, Y 및 X 축 선형 모터들은 웨이퍼 스테이지(600) 및 측정 스테이지(602)를 이동시키고 제어하기 위한 구성요소들을 형성한다. 웨이퍼 스테이지들의 위치를 결정하기 위한 기구들에 대해서는 후술될 것이다. 하지만, 도 6에는 스테이지들 각각의 X 및 Y 위치들의 측정을 위한 간섭계들(620, 622, 624 및 626)이 제공되어 있다. 간섭계들(도면에서 점선으로 도시됨)로부터의 빔들은 각각의 스테이지(600, 602)의 광택(polished) 거울 면들로부터 반사되며(이들 거울 면들은 도면에 도시된 바와 같이 Z 방향으로 연장된다 - 즉 페이지를 벗어난다), 빔이 반사되는 데 걸리는 시간은 X 또는 Y 축을 따르는 스테이지의 위치의 측정치로서 사용된다.
간섭계들을 이용하는 웨이퍼 스테이지 제어의 정확도는 간섭계 빔들의 상대적으로 긴 광학 경로들 내에서의 공기 변동들에 의해 제한된다. 간섭계들에 대한 대안으로는 웨이퍼 스테이지들의 위치를 결정하는 데 인코더를 사용하는 방법이 있다.
리소그래피 장치는 인코더 시스템과 간섭계 시스템을 함께 포함하는 것이 일반적이다. 일반적으로, 이 경우에는 인코더 시스템이 X 및 Y-축에서의 스테이지들의 위치 측정에 사용되는 메인 시스템이며, 간섭계 시스템은 인코더 시스템의 검사 또는 캘리브레이션 동안 사용하기 위해 제공되거나 인코더 시스템이 이용될 수 없는 경우들이 존재할 때 백-업 위치 검출 시스템으로서 제공된다[예를 들어, 도 6의 시스템에서 Y-축 간섭계는 웨이퍼 교체를 위한 언로딩 위치나 로딩 위치 부근에서 그리고 로딩 작업과 정렬 작업 사이의 지점에서 및/또는 노광 작업과 언로딩 작업 사이의 지점에서 웨이퍼 스테이지(600)의 Y 위치를 측정하기 위하여 필요하다].
인코더 시스템은, 예를 들어 센서 요소 및 회절 격자를 포함할 수 있다. 센서 요소는 회절 격자로부터 반사되거나 회절 격자를 통해 전달되는 방사선을 검출하고 센서로부터 인코딩된 값들로 표현되는 위치를 계산하기 위한 컴퓨터로 공급될 수 있는 주기적 패턴을 검출하도록 구성된다.
도 7은 회절 격자(700)가 메트롤로지 프레임(702) 상에 제공되고, 센서(704)가 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 스테이지(WT1) 상에 제공되는 일 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서, 메트롤로지 프레임(702)은 투영 유닛(PL)에 고정적으로 부착된다.
도 8은 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 스테이지(WT1)에 회절 격자가 제공되고 본 예시에서 투영 유닛(PL)에 고정적으로 부착되는 메트롤로지 프레임(802) 상에 센서 요소(804)가 제공되는 대안적인 실시예를 도시하고 있다.
측정 스테이지에 있어서의 핵심 과업들 중 하나는 웨이퍼의 정렬 측정이다. 도 9에는 일 예시의 정렬시스템이 도시되어 있다. 이 정렬시스템은 다수의 정렬 헤드(AL1, AL21, AL22, AL23 및 AL24)를 포함한다. 정렬 헤드들의 상이한 개수들 및 배치들이 가능하다. 정렬 헤드들은 도 9에서 웨이퍼 스테이지(900) - 예를 들어, 앞선 도면들에 도시된 것과 같은 웨이퍼 스테이지(600, WT1 또는 WT2)이거나, 다른 웨이퍼 스테이지들일 수 있음 - 위에 위치되는 것으로 일반적으로 도시되어 있다.
웨이퍼 스테이지(900)는 웨이퍼(902)를 유지하는 것으로 도시되어 있다. 이 예시에서는, 5 개의 정렬 헤드가 제공된다. 중심 정렬 헤드(AL1)는 제 1 정렬시스템의 일부를 형성하고 "제 1 정렬 헤드"라고 지칭되며, 외측의 정렬 헤드들(AL21, AL22, AL23 및 AL24)은 제 2 정렬시스템의 일부를 형성하고 "제 2 정렬 헤드"라고 지칭된다. 또한, 도 9에는 방사선 소스(908) 및 방사선 검출기(910)와 함께 레벨링 센서(906)가 도시되어 있으며, 이에 대해서는 보다 상세히 후술될 것이다.
각각의 정렬 헤드(AL1, AL21, AL22, AL23, AL24)는 웨이퍼나 웨이퍼 스테이지 상에 또는 적용가능한 경우 측정 스테이지 상에 제공될 수 있는 정렬 마크를 검출하도록 설계된 센서 요소를 포함한다. 정렬 마크는, 예를 들어 웨이퍼 상의 지점에 특수하게 프린트된 피처일 수 있으며, 정렬 마크는 웨이퍼 상의 다이 요소들의 연속하는 칼럼들 및/또는 로우들 사이에서 이어지는 스크라이브 레인들 상에 프린트될 수 있다. 또한, 정렬 마커로서 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 피처를 이용하거나 또는 웨이퍼 상의 다이 요소들 내에 프린트되는 특수 정렬 마크들을 이용하는 것도 가능하다.
정렬 헤드들(AL1, AL21, AL22, AL23, AL24)은 도 10에 예시된 바와 같이 인코더 센서들을 포함하는 메트롤로지 프레임에 부착될 수 있다. 이 도면에서, 정렬 헤드(AL1)는 제 1 Y 인코더(1000)의 하부측 면에 고정된다. 장치는 제 2 Y 인코더(1002) 및 제 1 X 인코더(1004)와 제 2 X 인코더(1006)를 더 포함한다. 제 1 Y 인코더 및 제 2 Y 인코더는 단일 구성요소로서 제공될 수 있으며, 제 1 X 인코더 및 제 2 X 인코더 또한 단일 구성요소로서 제공될 수 있다.
도 10의 예시에서, 인코더들 모두는 투영 유닛(PL)에 고정적으로 부착된다. 이는 도 8에 도시된 실시예에 대응되며, 각각의 인코더 센서는 웨이퍼 테이블 상에 제공되는 회절 격자를 이용하여 위치를 검출하도록 위치설정되는 센서들(804)에 대응된다. 대안으로서, 센서들은 웨이퍼 테이블 상에 제공되며 메트롤로지 프레임 상에 제공되는 회절 격자를 향하여 올려다 볼 수 있다.
제 2 정렬 헤드들(AL21, AL22, AL23, AL24)은 X 방향으로 이동가능하다. 일 실시예에서 제 2 정렬 헤드들(AL21, AL22, AL23, AL24) 각각은 시계 방향 및 반시계 방향으로 사전설정된 각도 범위 내에서 회전 중심 주위에서 회전될 수 있는 아암(arm)의 회전 단부에 고정된다. 또한, 제 2 정렬 헤드들(AL21, AL22, AL23, AL24)의 X 축 위치는 X 방향에서 정방향 및 역방향으로 제 2 정렬 헤드들을 구동하는 드라이브 기구에 의하여 조정될 수 있다. 또한, 제 2 정렬 헤드들을 Y 방향으로 구동하는 것도 가능하다.
일단 제 2 정렬시스템들의 아암들이 주어진 위치로 이동되고나면, 고정 기구가 아암들을 제 위치에서 유지시키기 위해 선택적으로 작동할 수 있다. 고정 기구는 아암의 회전 조정이 완료된 후에 흡입에 의해 아암(1010)을 메인 프레임에 고정하도록 활성화될 수 있는 상이한 타입의 공기 베어링으로 구성되는 진공 패드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 자기 몸체로서 메인 프레임의 일 부분을 형성하며 전자석을 이용하는 다른 고정 기구들이 이용될 수도 있다.
정렬 헤드에 사용되는 이미지 센서들은, 예를 들어 필드 이미지 정렬시스템 또는 다른 적절한 이미지 센서를 포함할 수 있다. 필드 이미지 정렬시스템은 웨이퍼 상의 레지스트를 해당(subject) 정렬 마크로 조사하고, 해당 마크로부터 반사된 광에 의하여 광 수용 평면 상에 형성된 해당 마크의 이미지 및 각각의 정렬 헤드 내에 배치되는 인덱스 플레이트 상의 인덱스 패턴일 수 있는 인덱스의 이미지를 픽 업(pick up)한다. 일반적으로, 간섭성 검출 광을 해당 마크로 조사하고 해당 마크로부터 발생된 스캐터링된 광 또는 회절 광을 검출하거나, 또는 해당 마크로부터 발생되는 2 개의 회절 광들이 간섭을 일으키게 하고 간섭 광을 검출하는 정렬 센서가 이용될 수 있다.
도 9 및 10의 정렬시스템은 5 개의 정렬 헤드를 포함하지만, 홀수와 짝수 둘 모두를 포함하는 다른 수의 정렬 헤드가 이용될 수도 있다는 데 유의하여야 한다.
도 9 및 10에 도시된 정렬 헤드 및 인코더 실시예를 이용하는 정렬 작업에 대해 후술될 것이다. 언급된 다른 실시예를 이용하여 유사한 정렬 작업들이 수행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 정렬 프로세스에서, 웨이퍼 테이블은 도 11에 도시된 바와 같이 초기 위치에 위치설정된다. 이 예시에서, 정렬 헤드들 중 3 개, 즉 제 1 정렬 헤드(AL1)와 그 부근의 2 개의 정렬 헤드들(AL21 및 AL23)은 웨이퍼 상의 정렬 마크들을 검출한다. 정렬 마크들을 검출하지 않는 아웃라잉 정렬 헤드들은 바람직한 실시예에서는 스위치 오프된다. 하지만, 그들이 다른 목적을 위해 필요한 경우에는 스위치 온될 수 있다. 메워진(filled-in) 형상은 작동중인 정렬 헤드를 나타낸다.
그 다음, 웨이퍼 스테이지는 초기 검출 위치로부터, 다수의 정렬 헤드가 웨이퍼 상의 각각의 정렬 마크들의 측정을 수행하는 제 2 검출 위치까지 이동된다. 다수의 측정 위치는 Y-축을 따라 정의될 수 있으며, 다수의 정렬 헤드는 각각의 위치에서 다수의 정렬 마크를 측정한다.
도 12는 모두 5 개의 정렬 헤드들이 작동중인(즉, 모든 정렬 헤드들이 도 12에서 메워진 형상을 갖는 것으로 표시된) 추가적인, 소위 "다운스트림(downstream)" 정렬 검출 위치를 나타내고 있다. 어떠한 적합한 수의 정렬 검출 위치도 선택될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 정렬 프로세스에 보다 많은 시간이 소요되기는 하나, 선택되는 위치들이 많을수록 보다 정확한 시스템이 얻어질 수 있다. 예를 들어, 각각 3 개, 5 개, 5 개, 및 3 개의 마크들을 포함하는 웨이퍼 상의 X-축을 따르는 연속하는 로우들 내의 16 개의 정렬 마크들을 정의하는 것이 가능하며, 이는 그 후 3 개, 5 개, 5 개 및 3 개의 정렬 헤드들을 각각 이용하는 4 개의 상이한 정렬 위치들에 의하여 검출될 수 있다. 정렬 마크들의 로우의 수는 5 개보다 적거나 많을 수 있으며 심지어 수백 개 만큼 많을 수도 있다.
다수의 정렬 헤드에 의해 수행되는 측정들은 가능할 경우 동시에 수행된다. 하지만, 웨이퍼의 표면을 따르는 상이한 높이로 인해, 레벨링(leveling) 프로세스가 통상적으로 수행된다. 이는 추가 인코더 시스템에 의하여 제어되는 바와 같이 웨이퍼 스테이지를 Z-축에서 위 아래로 이동시킴으로써 수행된다. 이에 대한 대안에 대해서는 후술된다. 웨이퍼가 레벨링 센서의 사전설정된 초점 평면과 일렬로(in line) 되어 있는지를 결정하기 위한 포커스 검출 기술을 이용하는 z-레벨링 센서(906, 908, 910)가 제공된다. 일 실시예에서 X-축에서의 웨이퍼 스테이지의 위치는 제 1 정렬시스템(AL1)이 웨이퍼 테이블(WTB)의 중심선 상에 배치되고 제 1 정렬시스템(AL1)이 웨이퍼의 메리디안(meridian) 상에 있는 졍럴 마크를 검출하도록 설정된다.
그 다음, 알려진 방식으로 통계적 연산들을 수행하고 정렬 마크들의 검출 결과들 및 인코더들의 대응되는 측정 값들을 제 1 정렬시스템 및 제 2 정렬시스템의 베이스라인 캘리브레이션과 함께 이용함으로써 높이 측정치들과 x 및 y 인코더들의 측정 축에 의하여 설정되는 좌표계에서의 웨이퍼 상의 모든 정렬 마크들의 어레이를 연산하기 위하여 정렬 센서들(AL1, AL21, AL22, AL23, AL24)로부터의 데이터가 컴퓨터에 의해 이용되며, 이에 대해서는 후술될 것이다.
상기 실시예에서, 웨이퍼 스테이지는 Y 방향으로 이동될 수 있고, 마크들의 측정들은 X 방향으로 웨이퍼를 이동시키지 않고 수행될 수 있다. 하지만, 예를 들어 보다 큰 웨이퍼가 측정되어야 하거나 및/또는 보다 적은 수의 정렬 헤드가 이용되어야 하거나 및/또는 보다 짧은 X-축 범위 내에서 정렬 헤드들이 이격되어야 하는 경우에는 정렬 마크들의 어레이를 연산하기 위한 추가 측정치들을 수집하기 위하여 예시된 정렬시스템이 X 방향으로 이동될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
웨이퍼의 표면은 편평한 평면이 아니며, 예를 들어 제조 공차와 표면 상에 형성되는 패턴들에 의하여 유도되는 불균일성으로 인하여 약간의 불균일함을 갖는다. 이는 적어도 하나의 정렬 헤드가 포커스를 벗어난 정렬 마크의 검출을 수행할 가능성이 매우 크다는 것을 의미한다. 도 13은 이것을 과장한 예를 나타낸 것으로, 여기서는 중간의 3 개의 정렬 헤드들(AL22, AL1 및 AL23)이 불균일한 웨이퍼(902)의 표면에 대하여 포커스를 벗어나 있다.
요구되는 Z-축으로의 각각의 이동이 추가적인 단계 및 정렬에 필요한 추가 시간을 유발하기는 하나 웨이퍼 테이블의 Z-축에서의 상대적인 위치를 변경시키는 것은 정렬 헤드 각각으로 하여금 포커스 상태에서 측정을 수행할 수 있게 한다. 나아가, 정렬시스템의 광학 축은 웨이퍼 표면의 각도 뷸균일성과 (제 2 정렬시스템의 아암들이 회전가능한 실시예의 경우에) 제 2 정렬시스템의 아암들의 각도 변위의 조합으로 인하여 항상 Z-축 방향과 일치하는 것은 아니다. 하지만, 정렬 마크들 위치들의 검출 결과들이 측정 결과들을 토대로 하여 수집될 수 있도록 정렬 헤드들의 광학 축 중 Z-축에 대한 경사가 미리 측정될 수 있다.
하지만, 정렬 프로세스가 수행되기 전에, 정확한 캘리브레이션이 보장될 수 있도록 하기 위해 정렬시스템의 베이스라인 캘리브레이션이 수행되어야 한다. 이후 제 1 정렬시스템의 베이스라인 캘리브레이션에 대해 설명될 것이다.
먼저, 고정된 제 1 정렬 헤드에 대하여 웨이퍼가 정렬된다. 웨이퍼 스테이지는 웨이퍼 스테이지의 위치 측정을 위한 기준점을 제공하기 위하여 기점(fiducial) 마크를 갖는다. 또한, 기점 마크는 그 위로 입사되는 방사선을 검출하도록 구성되는 이미징 시스템과 관련하여 고정된 위치에 제공되는 것이 바람직하다. 제 1 베이스라인 캘리브레이션으로 인하여 고정된 제 1 정렬 헤드(AL1)에 대하여 레티클이 정렬된다.
이 제 1 베이스라인 캘리브레이션의 제 1 스테이지에서는, 정렬 헤드(AL1)가 웨이퍼 스테이지의 기점 마크 위에 위치설정되고 측정의 X-Y 위치가 도 14에 도시된 바와 같이 기록된다.
그 다음, 기판 테이블은 (도면에 도시된 바와 같이 Y 방향을 따라) 도 15에 도시된 제 2 위치로 이동되며, 기점 마크는 투영 광학시스템(PL) 바로 아래에 배치되고 레티클 상의 알려진 지점(레티클 정렬 마크에 의해 한정됨)이 기점 마크 상으로 투영되며 기점 마크와 연동하는 이미지 센서에 의하여 검출된다. 또한, 투영된 이미지의 이 위치가 기록되며 두 기록된 위치 간의 상대적인 차이가 이용되어 레티클에 대한 고정된 정렬 헤드(AL1)의 정렬을 연산한다. 이는 제 1 베이스라인 캘리브레이션으로서 알려져 있다.
제 1 베이스라인 캘리브레이션에 이어, 고정된 제 1 정렬 헤드(AL1)에 대한 제 2 정렬 헤드(AL21, AL22, AL23, AL24)의 상대적인 위치들을 연산하기 위한 제 2 베이스라인 캘리브레이션이 수행된다. 이 제 2 베이스라인 캘리브레이션은 처리될 웨이퍼들의 모든 롯(lot)의 개시시에 수행될 필요가 있다.
일 예시에서, 웨이퍼는 특정한 로우 내에 5 개의 정렬 마크들(M1, M2, M3, M4, M5)을 포함한다. 나타난 예시에서 정렬 마크들 중 하나(M3)는 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 정렬 헤드(AL1)를 이용하여 측정되며, 여기서는 작동 중인[이 경우에는 제 1 정렬 헤드(AL1)만이 유일함] 정렬 헤드들을 나타내기 위해 다시 메워진 형상이 이용된다. 그 다음, 웨이퍼 스테이지가 알려진 양만큼 X 방향으로 이동된 다음 동일한 웨이퍼 정렬 마크(M3)가 제 2 정렬 마크들 중 하나를 이용하여 측정된다. 도 17은 제 2 정렬 마크(AL21)와 동일한 마크의 측정을 나타내고 있다.
그 다음, 측정된 X-Y 위치가 메모리에 저장되고 웨이퍼 스테이지가 이동한 알려진 거리와 함께 AL1을 이용하여 검출된 마크(M3)의 X-Y 위치와 비교되어 제 1 정렬 헤드(AL1)에 대한 제 2 정렬 헤드(AL21)의 베이스라인 위치를 연산한다.
그 다음, 웨이퍼 스테이지가 양의 X 방향으로 이동되어, 동일한 웨이퍼 정렬 마크(M3)가 인접한 제 2 정렬 헤드를 이용하여 측정되는데, 그 X-Y 위치는 동일한 방식으로 제 1 정렬 헤드(AL1)에 대해 캘리브레이션된다. 그 다음, 이것은 남아 있는 제 2 정렬 헤드(AL23 및 AL24)에 대해 반복된다.
그 다음, 정렬시스템들 간의 검출 오프셋의 차이가 데이터의 후속 프로세싱에서 수집될 수 있다.
또한, 웨이퍼 상의 정렬 마크 이외의 기준점들, 예를 들어 웨이퍼 스테이지나 측정 스테이지 상의 정렬 마크를 토대로 하여 제 2 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것도 가능하다.
또한, 각각의 제 2 정렬 헤드가 그들 각각에게 할당된 데이텀 지점을 측정할 수 있도록 정렬 헤드(AL21, AL22, AL23, AL24)의 것과 동일한 위치 관계로 복수의 데이텀 마크를 제공하는 것도 가능하다. 데이텀 지점은 기점 마크에 대한 알려진 위치 관계를 가지며, 이는 제 1 정렬 헤드에 대한 제 2 정렬 헤드들 각각의 캘리브레이션이 획득된 측정치들을 토대로 하여 연산될 수 있게 한다.
제 1 방법의 변형예로서, 제 1 정렬 헤드들에 의하여 복수의 정렬 마크가 병렬로 측정될 수 있다 - 즉, 동일한 측정 단계의 일부로서 2 이상의 측정들이 취해질 수 있다 - . 웨이퍼는 (예를 들어, X 방향으로) 이동되고 제 2 정렬 헤드들 중 하나에 의해 사전 측정된 정렬 마크를 측정하는 데 제 1 정렬 헤드가 이용된다. 웨이퍼 이동에 의하여 유발되는 알려진 오프셋과 함께 상기 마크에 대한 제 1 정렬 헤드 및 제 2 정렬 헤드의 측정된 X-Y 위치들은 제 2 정렬 헤드의 베이스라인을 캘리브레이션 하는데 이용된다. 그 다음, 정렬 마크 각각에 대해 이 프로세스가 반복되어 제 1 정렬 헤드들 각각이 제 2 정렬 헤드(AL1)에 대해 캘리브레이션된다.
하지만, 이들 캘리브레이션 절차들은 몇 가지 문제점을 나타낸다. 주어진 마크가 제 2 정렬시스템의 연속하는 정렬 헤드들을 이용하는 측정되는 제 1 방법에서는, 이용되는 마크에 결함이 있거나 작은 SNR 검출치들(신호 대 노이즈 비)이 유도되는 경우, 정렬 헤드들의 모든 상대적인 위치에 있어 상당한 오차들이 존재할 수 있다. 각각의 제 2 정렬 헤드를 제 1 정렬 헤드와 크로스 캘리브레이션하는 데 상이한 마크들이 이용되는 제 2 방법은 마크들 중 하나에 결함이 있거나 작은 SNR 검출치가 생성되는 경우 헤드들 중 단 하나의 헤드만 영향을 받는다는 점에서 제 1 방법에 비해 장점을 갖는다. 하지만, 4 개의 개별 제 2 정렬 헤드들에 의하여 측정되는 4 개의 개별 마크들 간의 변화는 마크 종속적 오프셋(mark dependent offset)들을 생성할 수 있으며, 이 경우에는 정확도 면에서 제 1 방법에서보다 훨씬 더 나쁠 수 있다.
상대적인 정렬 헤드 오프셋들에서의 오차들은 전체 웨이퍼 롯에서의 오버레이에 영향을 미칠 수 있으며, 최악의 경우 수율이 줄어들게 하거나 완전히 훼손시킬 수 있다.
그러므로, 다수의 정렬 헤드 시스템 내의 정렬 헤드들의 상대적인 위치들을 캘리브레이션 하기 위한 보다 확실하고 정확한 방법을 제공할 필요가 있다.
따라서, 웨이퍼 또는 기판 테이블과 같은 대상물의 정렬 마크들을 검출하는 데 이용되는 다수의 정렬 헤드를 포함하는 타입의 정렬시스템에는 1 이상의 제 1 정렬 헤드를 이용하는 1 이상의 제 2 정렬 헤드의 캘리브레이션 방법이 제공될 수 있다.
제 1 정렬 헤드(들)은 메트롤로지 프레임으로서 알려진 고정된 프레임에 부착된다.
또한, 다른 구성요소들이 메트롤로지 프레임, 예를 들어 투영 렌즈 유닛이나 그 일부에 부착될 수 있다.
제 2 정렬 헤드들의 정렬 헤드 오프셋들은 단지 한 번의 측정이 아니라 여러 번의 측정으로부터 연산될 수 있다. 이는 캘리브레이션의 확실성 및 정확성을 개선시킨다. 여러 번의 측정은 다수의 정렬 헤드에 의하여 병렬로 이루어지는 것이 바람직하다 - 즉 동일한 측정 단계의 일부로서 2 회 이상의 측정들이 수행되는 것이 바람직하다 - .
도 18은 예시의 목적으로 제 2 정렬 헤드 캘리브레이션 절차의 일 실시예를 나타내고 있다. 도 18a에 도시된 바와 같이, 스테이지(900) 상에서 유지되는 웨이퍼(902) 상의 (도면 좌측 상의 M1에서부터 도면 우측 상의 M5까지) 5 개의 정렬 마크(M1 - M5)의 검출을 위해 5 개의 정렬 헤드(AL1 및 AL21, AL22, AL23, AL24)가 배치된다. 도 18에서, 정렬 헤드 센서들은 작동 중인 경우에는 메워지고 작동하지 않는 경우에는 비워져 있는 것으로 표시되어 있다. 에너지 사용을 줄이고 잠재적인 크로스 토크 오차를 저감시키기 때문에 정렬 헤드 센서들의 선택적인 활성화가 바람직하기는 하지만, 센서들은 항상 작동 상태로 유지될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 18에는, 제 1 정렬 헤드(AL1) 및 제 2 정렬 헤드들(AL21, AL22, AL23, AL24)이 제공되어 있다. 도 18b에는 5 개의 정렬 헤드에 의하여 모든 마크들(M1 내지 M5)이 동시에 측정된다. 이것에 이어서, 도 18c에 도시된 위치까지 X 방향으로 사전설정된 거리를 이동하고, 그 다음 정렬 헤드(AL21)가 웨이퍼 경계 외측의 위치로 이동하며 (또는 적어도 마커 어레이를 포함하는 웨이퍼의 영역 외측으로 이동하며) 비작동 상태가 된다. 그 다음, 마크(M5)는 정렬 헤드들 중 어떠한 정렬 헤드에 의해서도 측정되지 않는다. 남아 있는 4 개의 정렬 헤드는 마크들(M1 내지 M4)을 측정한다. 그 다음, 도 18b 내지 18f의 시퀀스로 도시된 바와 같이, X 방향으로 웨이퍼를 이동시킨 다음 후속 측정들을 수행하는 프로세스는 단 하나의 정렬 센서 및 단 하나의 마크가 매칭될 때까지 반복될 수 있다.
도 18b 내지 18f의 프로세스는 정렬 헤드들에 대한 제 1 X-방향으로의 스테이지(900)의 이동을 나타내고 있다는 것을 이해하여야 한다. 하지만, 스테이지(900)는 동일한 효과를 달성하기 위하여 대향되는 X-방향으로 이동될 수도 있다.
여기서, 마크(M1)(좌측의 마크)는 5 개의 정렬 헤드 모두에 의해 측정되고, M2는 정렬 헤드들 중 4 개의 정렬 헤드에 의해 (즉, AL22, AL1, AL23 및 AL24에 의해 각각) 측정되는 방식으로 측정된다. 도 19는 이 지점에서 각각의 정렬 헤드에 의하여 측정된 마크들의 개요를 나타내고 있다. 표에서의 단계 1 내지 5는 각각 도 18b 내지 18f의 위치들에 대응된다. 정렬 헤드(AL21)는 단 한 번의 측정을 수행하며, AL22는 2 번의 측정을, AL23는 3 번의 측정을 그리고 AL24는 4 번의 측정을 수행한다. 제 1 정렬시스템(AL1)의 정렬 헤드는 3 번의 측정을 수행하였다.
그러므로, 정렬 헤드 각각의 오프셋 정보를 수집하면 복수의 측정치들을 얻을 수가 있다.
제 2 정렬 헤드(AL21, AL22, AL23, AL24)의 오프셋의 측정은 특정 정렬 마크(M1 내지 M5)의 측정이 제 1 정렬 헤드(AL1)에 의하여 수행되는 정렬 마크의 측정과 상관되는 경우 결정될 수 있다. X-Y 위치들에서의 차이는 제 1 정렬 헤드에 대한 해당 제 2 정렬 헤드의 오프셋을 나타낸다.
최소한, 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 제 1 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 마크를 측정한다. 이는 제 2 정렬 헤드의 오프셋의 직접적인 측정이 가능해지도록 한다. 제 1 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 마크를 측정하지 않는 나머지 제 2 정렬 헤드들은 제 1 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 마크를 측정하는 제 2 정렬 헤드(들)을 기준으로 캘리브레이션될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 제 1 정렬 헤드(AL1)는 각각의 제 1 정렬 헤드들(AL21, AL22, AL23, AL24)과 공통으로 적어도 1 개의 정렬 마크를 측정한다. 이는 각각의 제 2 정렬 헤드들(AL21, AL22, AL23, AL24)의 오프셋이 직접적인 측정에 의해 결정될 수 있음을 의미한다. 따라서, 도 19의 실시예에서는, AL21을 제외하고, 직접적인 측정을 통해 정렬 헤드 모두에 대해 다수의 오프셋이 계산될 수 있다.
추가 실시예에서, 제 1 정렬 헤드(AL1)는 각각의 제 2 정렬 헤드(AL21, AL22, AL23, AL24)와 공통으로 적어도 2 개의 정렬 마크를 측정한다.
도 20은 5 개의 정렬 마크들을 측정하는 5 개의 정렬 헤드들의 실시예에 대해 가능한 모든 정렬 위치들을 갖는 표를 나타내고 있다. 이 경우는, 오프셋 측정을 위한 9 개의 가능 위치들 또는 "단계들"이 존재한다.
상술된 바와 같이, 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드의 오프셋 측정을 위한 최소 요건은 제 1 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 마크를 측정하는 것이다. 5 개의 정렬 마크와 5 개의 정렬 헤드의 예시에 대하여 최소 2 개의 단계를 이용하여 이 실시예에 대한 요건을 충족시키는 것이 가능하다. 도 20의 다이어그램에서, 상기 2 개의 단계는 제 1 정렬 헤드가 상기 단계들 중 적어도 하나, 즉 단계 3, 4, 5, 6 또는 7을 다른 단계들과 조합하여 측정을 수행할 수 있다면 어떠한 2 개의 단계도 이용될 수 있다.
특정 실시예에서는, 제 1 정렬 헤드와 공통으로 마크를 측정할 수 없는 제 2 정렬 헤드의 수가 최소화되도록 2 개의 단계 모두는 제 1 정렬 헤드에 의한 상이한 마커들의 측정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 20의 다이어그램에서, 2 개의 단계가 단계 4와 5 또는 단계 5와 6을 포함하는 경우, 단지 2 개의 외측 제 2 정렬 헤드(AL21 및 AL24)만이 제 1 정렬 헤드(AL1)와 공통으로 마크를 측정하지 않는다.
또 다른 실시예에서, 제 1 정렬 헤드(AL1)는 각각의 제 1 정렬 헤드(AL21, AL22, AL23, AL24)와 공통으로 적어도 1 개의 마크를 측정한다. 5 개의 정렬 마크 및 5 개의 정렬 헤드의 예시에 대하여 최소 3 개의 단계를 이용하여 이 실시예의 이러한 요건을 충족시키는 것이 가능하다. 상기 3 개의 단계는 일련의 3 개의 연속 단계, 즉 도 20에 예시된 바와 같이 단계 {3, 4, 5}, {4, 5, 6} 또는 {5, 6, 7}의 시작, 중간 또는 끝에 있을 수 있는 모든 정렬 헤드들이 (도 18b에 예시된 바와 같이) 작동 중인 위치를 포함해야 한다(각각의 경우에 대하여, 상기 단계들은 어떠한 순서로도 수행될 수 있다는 데 유의해야 한다).
이 경우에(즉, 다시 말해 5 개의 정렬 헤드들의 실시예에 대하여), 두 외측 제 2 정렬 헤드들(AL21 및 AL24) 모두는 고정된 정렬 헤드(AL1)과 공통으로 하나의 정렬 마크를 측정하며, 따라서 그들의 오프셋의 직접적인 측정이 수행될 수 있다. 하지만, 나머지 제 2 정렬 헤드들 각각은 고정된 정렬 헤드와 공통으로 2 개의 정렬 마크를 측정하며, 따라서 캘리브레이션의 확실성을 증대시키는 데 이용될 수 있는 2 개의 오프셋 측정들을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 제 2 정렬 헤드 각각은 고정된 정렬 헤드(AL1)로 측정된 정렬 마크들과 공통으로 적어도 2 개의 정렬 마크를 측정한다. 도 18 내지 20의 예시에서 이를 수행하는 데 필요한 단계들의 최소의 수는 4 개이다. 이 경우에, 상기 단계들은 연속적이어야 하며 중심 단계는 관련된 중간 단계들 중 하나이어야 한다. 다시 말해, 4 개의 단계는 도 20의 다이어그램에서 {3, 4, 5, 6}이거나 또는 {4, 5, 6, 7}이어야 한다.
웨이퍼 스테이지의 위치를 지칭할 경우 "연속적(consecutive)"이란 용어의 사용은 반드시 시간적으로 단계들의 순서가 설정되어야 한다기보다는, 도면의 단계대로 순서 설정이 이루어진다는 것을 지칭한다는 것을 이해하여야 한다. 도면에 예시된 것과는 시간적으로 상이한 순서로 웨이퍼를 각각의 위치로 이동시킬 수도 있다. 이와 같이, "연속적" 단계는 예시된 바와 같이 논리적으로 연속적인 인접한 웨이퍼 스테이지 위치들 또는 단계들을 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 추가 단계들을 이용함으로써 동일한 효과들이 달성될 수도 있다. 최소 3 또는 4 보다 많은 각각의 추가 단계는 캘리브레이션 방법에 대해 수집되는 보충적인 데이터 및 보충적인 확실성을 유도한다.
대안적인 실시예에서는, 정렬 마크 모두가 각각의 정렬 헤드에 의하여 측정되고 최소 양의 데이터가 수집되도록 적어도 1 개의 정렬 마크의 측정치를 얻는 모든 단계들(즉, 나타낸 예시에서는 모두 9 개의 단계)이 이용된다.
상술된 설명은 5 개의 정렬 마크의 세트를 측정하는 데 이용되는 5 개의 정렬 헤드들의 특정한 예시를 언급하고 있다. 하지만, 본 발명은 이러한 경우로 제한되지 않으며 여하한의 수(j)의 정렬 마크들과 공통으로 여하한의 수(i)의 정렬 헤드들을 이용하는 경우에 대해서도 타당하는 것을 이해하여야 한다. 바람직한 실시예에서는 i=j이지만, 꼭 그렇게 되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 7 개 또는 3 개의 정렬 헤드를 갖는 것도 가능하다. 또는 예시된 것들과 같이 5 개의 정렬 헤드가 이용되나 보다 많은 수(예컨대 9개)의 정렬 마크가 이용될 수 있으며, 이 경우에는 마크들 간의 간격이 정렬 헤드들의 간격에 절반에 해당할 수 있다.
일반적으로는, 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드가 제 1 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 마크를 측정하도록 적어도 2 개의 상이한 단계들이 수행되어야 한다.
일 실시예에서, 제 1 정렬 헤드는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 정렬 마크를 측정한다. 이 때, i 개의 정렬 헤드가 존재하는 경우 캘리브레이션을 수행하기 위해 최소로 요구되는 단계의 수는 i-2 개이다. 이들 i-2 개의 단계는 시퀀스의 시작, 중심 또는 끝에서 중심 위치를 갖는 연속적인 단계들을 포함하여야 한다.
또 다른 실시예에서, 제 1 정렬 헤드는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 2 개의 정렬 마크를 측정한다. 이 때, i개의 정렬 헤드가 존재하는 경우 각각의 정렬 헤드에 대해 복수의 오프셋 측정을 이용하여 캘리브레이션을 수행하기 위해 최소로 요구되는 단계의 수는 i-1 개이다. 이들 i-1 개의 단계는 연속적인 단계들을 포함하며, 중심 위치는 시퀀스에서 중간 위치이거나 2 개의 중간 위치 중 하나이다.
또한, 고정된 정렬 헤드가 어레이의 중심에 위치설정되지 않는 것도 가능하다. 예를 들어, 제 2 정렬 헤드들이 일 열로 배치되고 그들 각각이 고정된 제 1 정렬 헤드로부터 순차적으로 증가되는 측방향 거리를 갖거나, 제 2 정렬 헤드들의 원형 어레이와 같은 대안적인 배치가 채용될 수도 있다. 이러한 대안적인 배치들에 있어, 본 발명의 원리는 여전히 유효하지만, 정렬 헤드들의 어레이의 한 쪽 끝에 있는 고정된 정렬 헤드의 경우에, 제 1 예시에서의 오프셋의 계산과 그 후의 정렬 헤드 당 다수의 오프셋의 계산을 위한 요건들을 충족시키는 데 필요한 단계들의 최소 개수는 중심에 배치되는 정렬 헤드와 비교하였을 때 추가적인 단계들을 필요로 한다. 축들에서의 다른 이동들 및 다른 물리적 기구들이 채용될 수 있는데, 예를 들어 다수의 정렬 헤드들이 원형의 형태로 배치되는 경우 고정된 정렬 헤드가 원의 중심에 있고 웨이퍼 스테이지의 회전에 의해 다양한 단계들이 얻어지는 형태도 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 대안적인 실시예에서, 중심에 고정된 제 1 정렬 헤드는 웨이퍼의 중심점에 있을 수 있으며, 웨이퍼는 중심에 고정된 제 1 정렬 헤드를 주위에서 반경방향으로 이격되는 다수의 상이한 정렬 마크들의 검출을 위해 회전될 수 있다. 그 다음, 반경방향 및 각을 이루는 방향으로의 오프셋들이 계산될 수 있다.
수행되는 정렬 마크들의 다양한 측정들은 X, Y 및 Z 축에서의 위치들 및 경사 정보를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
주어진 이러한 기술들 및 새로운 방법의 보충적 데이터 수집 능력에서는 캘리브레이션의 계산과 그 후의 캘리브레이션 계산들을 토대로 한 리소그래피 프로세스의 순차적인 보정에 이용될 수 있는 다양한 알고리즘이 존재한다.
일 예시에서는, 정렬 마크들 중 하나가 모든 정렬 헤드의 캘리브레이션에 이용되도록 선택되지만, 상기 정렬 마크로부터 유도된 오프셋들은 다른 마크들로부터 유도된 오프셋들과 비교될 수 있다. 부정합이 발견되면(즉, 측정된 오프셋들이 사전설정된 오차 임계치를 넘을 만큼 상이한 것으로 판정되면) 캘리브레이션에 이용되는 선택된 마크에는 결함이 있다는 결정이 내려지며, 이 경우에 상기 정렬 마크를 토대로 하여 수행된 측정치들은 무시되고 대안의 정렬 마크로부터 유도된 측정치들이 그를 대신하여 이용될 수 있다. 필요한 경우, (예를 들어, 여하한의 캘리브레이션을 수행하는 데 필요한 최소 단계만을 이용하거나 또는 각각의 정렬 헤드와 공통으로 복수의 정렬 마크를 측정하는 데 필요한 최소의 단계만을 이용하기 위하여) 저감된 수의 단계들이 이용되는 경우에는, 추가적인 웨이퍼 스테이지 단계가 수행되고 추가적인 데이터가 수집되어 새로 선택된 정렬 마크를 토대로 하여 오프셋들을 계산하는 데 필요한 추가 정보를 획득할 수 있다.
캘리브레이션 데이터의 또 다른 예시적 용법은 복합 오프셋 계산, 즉 예를 들어 평균 오프셋 또는 메디안 오프셋(median offset)인 1 보다 많은 오프셋 판독을 고려한 오프셋 계산을 수행하는 것이다.
이와 같은 방법들은 오정합값들(outliers)을 검출하는 데 이용될 수 있으며, 이들 오정합값들은 후속 계산들로부터 무시될 수 있다.
최소의 필요한 단계보다 많은 수의 단계들이 수행되는 실시예들에서는, 캘리브레이션에 소요되는 시간이 증가될 수 있다. 하지만, 캘리브레이션은 통상적으로 각각의 웨이퍼 롯의 프로세싱에 대해 한 차례만 수행되기 때문에, 수집되는 보충적 데이터의 활용 관점에서 시간의 연장이 허용될 수 있다.
실제적 사항으로서, 수행되는 단계들의 순서가 중요할 수 있다. 최소화된 개수의 단계들이 요구되는 경우에, 유리한 실시예는, 정렬 헤드 어레이의 가장 끝에 위치되는 제 2 정렬 헤드가 중심 정렬 마크를 측정하는 위치에서 개시된 다음, 연속적인 단계들에서 상기 가장 끝으로부터 멀어지는 방향으로 웨이퍼를 이동시켜 모든 정렬 헤드에 의하여 측정될 제 1 공통 마크가 웨이퍼의 중심 마크가 되도록 구성될 수 있다.
웨이퍼 스테이지의 이동 범위는 몇몇 경우에 가능한 단계들의 수를 제한할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 침지 리소그래피 시스템에서는, 제 1 베이스라인 캘리브레이션 동안 웨이퍼 또는 웨이퍼 테이블 상에 침지 액체가 놓여져야 하며, 이는 수행될 수 있는 단계들의 실제적 범위를 제한할 수 있다. 하지만, 본 발명은 어떠한 타입의 리소그래피 프로세스에 대해서도 유용성을 가지며, 따라서 어느 특정 프로세스에 대한 제한들을, 본 발명의 범위가 어느 특정 프로세스로 제한되는 것으로 해석하여서는 안된다.
정렬 헤드 또는 정렬 마커에 의하여 수행되는 각각의 측정에 대하여, 마크는 포커스 내에 있는 것이 바람직하지만, 상술된 바와 같이 웨이퍼의 표면은 통상적으로 편평하지 않으며, 따라서 일 실시예에서는 정렬 마커들이 각각의 측정 단계 동안 포커스 내로 옮겨진다. 그러므로, 다수의 정렬 헤드가 복수의 정렬 마크들을 병렬로 측정하는 실시예들에서, "병렬(parallel)" 측정은 실제로는 동시에 이행되지 않으며 정렬 마크들의 배치에 따라 다수의 상이한 측정들을 포함할 수 있다.
정렬 마크들 중 적어도 하나가 포커스 내에 있는 제 1 위치에서 측정이 수행된 다음, 상이한 정렬 마크가 포커스 내에 있는 제 2 위치에서 측정이 수행되며, 이는 포커스 내에 있는 모든 정렬 마크들에 대한 측정이 수행될 때까지 반복된다. 물론, 모든 정렬 마크들이 동일 초점 평면 내에 있는 경우들이 존재할 수 있으며, 그 경우의 측정은 동시적인 것일 수 있다.
대안적인 실시예에서, 제 2 베이스라인 캘리브레이션은 프로세스 웨이퍼가 아닌 더미(dummy) 웨이퍼와 관련하여 수행될 수 있다.
마크에 결함이 있는 것으로 결정하는 또 다른 기준은 캘리브레이션 방법이 몇몇 사전설정된 예측 범위를 벗어나 있는지의 여부를 검사하는 것이다.
이러한 새로운 데이터 수집 방법들은 업계에서 여러 중요한 장점들을 가져온다. 중심에 고정된 정렬 헤드에 대한 이동가능한 정렬 헤드들의 캘리브레이션 측정의 정확성을 확실히 개선시키면 오버레이를 개선시킬 수 있다. 결함이 있는 정렬 마크들에 대한 상기 방법의 민감도는 최악의 시나리오의 경우에 결함이 있는 정렬 마크가 훼손된 전체 웨이퍼 롯에 대해 유도되기 때문에 수율의 증대를 돕는다.
상술된 바와 같이, 캘리브레이션은 종래 기술과 비교하여 조금 더 길게 수행되지만, 캘리브레이션은 모든 롯에 대해 이행되며, 실제로 오버레이 및 수율에 있어서의 개선은 캘리브레이션을 위해 약간 늘어난 시간으로 인해 스루풋의 비율에 영향을 주는 어떠한 소소한 장점들에 비해서도 훨씬 더 우위에 있기 때문에 스루풋에 미치는 전체적인 영향은 미미하다.
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. 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.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 맥락 상 허용될 경우 광학 리소그래피로만 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그들의 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트의 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트를 떠나며, 경화된 후의 레지스트에는 패턴이 남게 된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 355, 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.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과는 다르게 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.
본 발명의 일 실시예에서, 1 이상의 제 1 정렬 헤드를 이용하여 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 캘리브레이션하는 방법이 제공되며, 상기 제 1 정렬 헤드는 정렬 마크를 측정하고, 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하고, 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋은 상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 유도되며, 상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드의 오프셋은 상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드를 기준으로 계산된다. 또한, 제 1 정렬 헤드는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 2 개의 정렬 마크를 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은, 정렬 마크를 측정하는 경우 X-위치 정보, Y-위치 정보, Z-위치 정보 및 경사 정보를 포함하는 그룹 중 1 이상을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 일 정렬 마크는 모든 제 2 정렬 헤드의 캘리브레이션에 대해 이용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 하나의 후보 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들을 1 이상의 다른 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들과 비교하는 단계, 상기 후보 정렬 마크의 오프셋 측정치와 다른 측정치들 간에 오정합이 존재하는 경우 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별하는 단계, 및 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별된 경우 후속하는 계산들에서는 상기 후보 정렬 마크를 토대로 한 측정치들을 무시하는 단계 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
상술된 설명부는 예시에 지나지 않으며, 제한의 의도는 없다. 따라서, 당업자라면 본 개시내용을 토대로 한 후속 청구항들의 범위를 벗어나지 않는, 상술된 발명에 대한 수정들이 가해질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.
요약하면, 본 개시내용은 다음의 특징들 중 1 이상을 포함한다.
1. 1 이상의 제 1 정렬 헤드들을 이용하여 1 이상의 제 2 정렬 헤드들을 캘리브레이션하는 방법에 관한 특징에 있어서,
상기 방법은,
상기 제 1 정렬 헤드는 정렬 마크를 측정하고;
적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하며,
상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋은 상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 유도되는 특징.
2. 제 1 특징에 있어서,
상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드의 오프셋은 상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드를 기준으로 계산되는 특징.
3. 제 1 특징에 있어서,
제 1 정렬 헤드는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 정렬 마크를 측정하는 특징.
4. 제 1 특징에 있어서,
제 1 정렬 헤드는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 2 개의 정렬 마크를 측정하는 특징.
5. 제 1 특징에 있어서,
모든 정렬 마크들은 제 1 정렬 헤드와 각각의 제 2 정렬 헤드 둘 모두에 의하여 측정되는 특징.
6. 제 1 특징 내지 제 5 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
정렬 마크의 측정은 X-위치 정보, Y-위치 정보, Z-위치 정보 및 경사 정보를 포함하는 그룹 중 1 이상을 결정하는 것을 포함하는 특징.
7. 제 1 특징 내지 제 6 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
일 정렬 마크는 모든 제 2 정렬 헤드의 캘리브레이션에 대해 이용될 수 있는 특징.
8. 제 7 특징에 있어서,
하나의 후보 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들을 1 이상의 다른 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들과 비교하는 것; 상기 후보 정렬 마크의 오프셋 측정치와 다른 측정치들 간에 오정합이 존재하는 경우 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별하는 것, 및 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별된 경우 후속하는 계산들에서는 상기 후보 정렬 마크를 토대로 한 측정치들을 무시하는 것을 더 포함하는 특징.
9. 제 1 특징 내지 제 8 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
상기 복수의 측정들은 상기 다수의 정렬 헤드들에 의하여 병렬로 수행되는 특징.
10. 제 9 특징에 있어서,
상기 복수의 측정들은 상기 다수의 정렬 헤드들에 의하여 동시에 수행되는 특징.
11. 제 9 특징에 있어서,
상기 측정은, 각각의 측정 헤드에 대해 상기 정렬 마크를 포커스 내로 옮기는 것을 포함하는 특징.
12. 제 1 특징 내지 제 11 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
적어도 1 개의 정렬 마크는 측정될 웨이퍼 상에 제공되는 특징.
13. 제 1 특징 내지 제 12 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
적어도 1 개의 정렬 마크는 웨이퍼 스테이지 또는 측정 스테이지 상에 제공되는 특징.
14. 제 1 특징 내지 제 13 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
상기 제 1 정렬 헤드 또는 제 1 정렬 헤드들은 메트롤로지 프레임에 부착되는 특징.
15. 제 14 특징에 있어서,
상기 제 2 정렬 헤드 또는 제 2 정렬 헤드들은 정렬 마크와의 정렬을 위해 이동가능한 특징.
16. 리소그래피 프로세스에 대한 준비로서 수행되는 웨이퍼 정렬 방법을 특징으로 하며,
상기 웨이퍼는 제 1 정렬 헤드를 포함하는 제 1 정렬시스템 및 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함하는 정렬시스템에 의하여 측정되고,
상기 방법은,
상기 제 1 정렬 헤드를 기준 대상물에 대하여 정렬하기 위하여 제 1 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것;
상기 제 2 정렬 헤드들을 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 정렬하기 위하여 제 2 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것; 및
상기 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 캘리브레이션하는 것을 포함하며,
상기 제 1 정렬 헤드는 정렬 마크를 측정하고;
적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하며;
상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋은 상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 유도되는 특징.
17. 제 16 특징에 있어서,
상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드의 오프셋은 상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드를 기준으로 계산되는 특징.
18. 제 16 특징에 있어서,
제 1 정렬 헤드는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 정렬 마크를 측정하는 특징.
19. 제 16 특징에 있어서,
제 1 정렬 헤드는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 2 개의 정렬 마크를 측정하는 특징.
20. 제 16 특징에 있어서,
모든 정렬 마크들은 제 1 정렬 헤드와 각각의 제 2 정렬 헤드 둘 모두에 의하여 측정되는 특징.
21. 제 16 특징 내지 제 20 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
정렬 마크의 측정은 X-위치 정보, Y-위치 정보, Z-위치 정보 및 경사 정보를 포함하는 그룹 중 1 이상을 결정하는 것을 포함하는 특징.
22. 제 16 특징 내지 제 21 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
일 정렬 마크는 모든 제 2 정렬 헤드의 캘리브레이션에 대해 이용될 수 있는 특징.
23. 제 22 특징에 있어서,
하나의 후보 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들을 1 이상의 다른 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들과 비교하는 것; 상기 후보 정렬 마크의 오프셋 측정치와 다른 측정치들 간에 오정합이 존재하는 경우 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별하는 것, 및 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별된 경우 후속하는 계산들에서는 상기 후보 정렬 마크를 토대로 한 측정치들을 무시하는 것을 더 포함하는 특징.
24. 제 16 특징 내지 제 23 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
상기 복수의 측정들은 상기 다수의 정렬 헤드들에 의하여 병렬로 수행되는 특징.
25. 제 24 특징에 있어서,
상기 복수의 측정들은 상기 다수의 정렬 헤드들에 의하여 동시에 수행되는 특징.
26. 제 24 특징에 있어서,
상기 측정은, 각각의 측정 헤드에 대해 상기 정렬 마크를 포커스 내로 옮기는 것을 포함하는 특징.
27. 제 16 특징 내지 제 27 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
적어도 1 개의 정렬 마크는 측정될 웨이퍼 상에 제공되는 특징.
28. 제 16 특징 내지 제 27 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
적어도 1 개의 정렬 마크는 웨이퍼 스테이지 또는 측정 스테이지 상에 제공되는 특징.
29. 제 16 특징 내지 제 28 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
상기 제 1 정렬 헤드 또는 제 1 정렬 헤드들은 메트롤로지 프레임에 부착되는 특징.
30. 제 29 특징에 있어서,
상기 제 2 정렬 헤드 또는 제 2 정렬 헤드들은 정렬 마크와의 정렬을 위해 이동가능한 특징.
31. 제 16 특징 내지 제 30 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
상기 기준 대상물은 패터닝 디바이스를 포함하는 특징.
32. 캘리브래이션 장치에 관한 특징에 있어서,
상기 캘리브레이션 장치가,
정렬시스템 - 제 1 정렬 헤드 및 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 제 1 정렬시스템, 및
각각 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함함 - ;
기구 - 상기 제 1 정렬 헤드가 정렬 마크를 측정하는 제 1 위치와 제 2 정렬 헤드가 동일한 정렬 마크를 측정하는 제 2 정렬 위치 사이에서 정렬시스템을 이동시킴 - ;
상기 정렬시스템의 위치를 측정하는 인코더; 및
상기 정렬시스템 센서들로부터의 측정치들 및 상기 정렬시스템을 이동시키는 기구로부터의 위치 정보를 수용하고 상기 측정치들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋을 계산하는 프로세서를 포함하는 특징.
33. 제 32 특징에 있어서,
상기 프로세서는 상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드를 기준으로 상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드의 오프셋을 계산하도록 구성되는 특징.
34. 제 32 특징에 있어서,
상기 기구는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 정렬 마크를 측정하도록 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키기에 적합한 특징.
35. 제 32 특징에 있어서,
상기 기구는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 2 개의 정렬 마크를 측정하도록 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키기에 적합한 특징.
36. 제 32 특징에 있어서,
상기 기구는 제 1 정렬 헤드와 각각의 제 2 정렬 헤드 둘 모두에 의하여 모든 정렬 마크들을 측정하도록 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키기에 적합한 특징.
37. 제 32 특징 내지 제 36 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
정렬 마크의 측정은 X-위치 정보, Y-위치 정보, Z-위치 정보 및 경사 정보를 포함하는 그룹 중 1 이상을 결정하는 것을 포함하는 특징.
38. 제 32 특징 내지 제 37 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
일 정렬 마크는 모든 제 2 정렬 헤드의 캘리브레이션에 대해 이용될 수 있는 특징.
39. 제 38 특징에 있어서,
상기 프로세서는, 하나의 후보 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들을 1 이상의 다른 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들과 비교하고; 상기 후보 정렬 마크의 오프셋 측정치와 다른 측정치들 간에 오정합이 존재하는 경우 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별하며, 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별된 경우 후속하는 계산들에서는 상기 후보 정렬 마크를 토대로 한 측정치들을 무시하도록 구성되는 특징.
40. 제 32 특징 내지 제 39 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
상기 복수의 측정들은 상기 다수의 정렬 헤드들에 의하여 병렬로 수행되는 특징.
41. 제 40 특징에 있어서,
상기 복수의 측정들은 상기 다수의 정렬 헤드들에 의하여 동시에 수행되는 특징.
42. 제 40 특징에 있어서,
상기 또는 각각의 정렬 마크를 포커스 내로 옮기기 위한 기구를 더 포함하는 특징.
43. 제 32 특징 내지 제 42 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
적어도 1 개의 정렬 마크는 측정될 웨이퍼 상에 제공되는 특징.
44. 제 32 특징 내지 제 43 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
적어도 1 개의 정렬 마크는 웨이퍼 스테이지 또는 측정 스테이지 상에 제공되는 특징.
45. 제 32 특징 내지 제 44 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
상기 제 1 정렬 헤드 또는 제 1 정렬 헤드들은 메트롤로지 프레임에 부착되는 특징.
46. 제 45 특징에 있어서,
상기 제 2 정렬 헤드 또는 제 2 정렬 헤드들은 정렬 마크와의 정렬을 위해 이동가능한 특징.
47. 리소그래피 장치에 관한 특징에 있어서,
상기 리소그래피 장치는 캘리브레이션 장치를 포함하고,
상기 캘리브레이션 장치는,
정렬시스템 - 제 1 정렬 헤드 및 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 제 1 정렬시스템, 및
각각 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 1 이상의 제 2 정렬 헤드 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함함 - ;
기구 - 기준 대상물에 대하여 상기 제 1 정렬 헤드를 정렬시키기 위한 제 1 베이스라인 캘리브레이션 및 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 상기 제 2 정렬 헤드들을 정렬시키기 위한 제 2 베이스라인 캘리브레이션을 수행하기 위한 측정 위치들 사이에서 정렬시스템을 이동시키고,
상기 제 1 정렬 헤드가 정렬 마크를 측정하는 제 1 위치와 제 2 정렬 헤드가 동일한 정렬 마크를 측정하는 제 2 정렬 위치 사이에서 상기 정렬시스템을 이동시킴 - ;
상기 정렬시스템의 위치를 측정하는 인코더; 및
정렬시스템 센서들로부터의 측정치들 및 상기 정렬시스템을 이동시키는 기구로부터의 위치 정보를 수용하고 상기 측정치들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋을 계산하는 프로세서를 포함하는 특징.
48. 제 47 특징에 있어서,
상기 프로세서는 상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드를 기준으로 상기 정렬 마크의 직접적인 측정을 수행하지 않는 제 2 정렬 헤드의 오프셋을 계산하도록 구성되는 특징.
49. 제 47 특징에 있어서,
상기 기구는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 정렬 마크를 측정하도록 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키기에 적합한 특징.
50. 제 47 특징에 있어서,
상기 기구는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 2 개의 정렬 마크를 측정하도록 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키기에 적합한 특징.
51. 제 47 특징에 있어서,
상기 기구는 제 1 정렬 헤드와 각각의 제 2 정렬 헤드 둘 모두에 의하여 모든 정렬 마크들을 측정하도록 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키기에 적합한 특징.
52. 제 47 특징 내지 제 51 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
정렬 마크의 측정은 X-위치 정보, Y-위치 정보, Z-위치 정보 및 경사 정보를 포함하는 그룹 중 1 이상을 결정하는 것을 포함하는 특징.
53. 제 47 특징 내지 제 52 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
일 정렬 마크는 모든 제 2 정렬 헤드의 캘리브레이션에 대해 이용될 수 있는 특징.
54. 제 53 특징에 있어서,
상기 프로세서는, 하나의 후보 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들을 1 이상의 다른 정렬 마크를 이용하여 측정된 오프셋들과 비교하고; 상기 후보 정렬 마크의 오프셋 측정치와 다른 측정치들 간에 오정합이 존재하는 경우 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별하며, 상기 후보 정렬 마크에 결함이 있는 것으로 식별된 경우 후속하는 계산들에서는 상기 후보 정렬 마크를 토대로 한 측정치들을 무시하도록 구성되는 특징.
55. 제 47 특징 내지 제 54 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
상기 복수의 측정들은 상기 다수의 정렬 헤드들에 의하여 병렬로 수행되는 특징.
56. 제 55 특징에 있어서,
상기 복수의 측정들은 상기 다수의 정렬 헤드들에 의하여 동시에 수행되는 특징.
57. 제 55 특징에 있어서,
상기 또는 각각의 정렬 마크를 포커스 내로 옮기기 위한 기구를 더 포함하는 특징.
58. 제 47 특징 내지 제 57 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
적어도 1 개의 정렬 마크는 측정될 웨이퍼 상에 제공되는 특징.
59. 제 47 특징 내지 제 58 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
적어도 1 개의 정렬 마크는 웨이퍼 스테이지 또는 측정 스테이지 상에 제공되는 특징.
60. 제 47 특징 내지 제 59 특징 중 어느 한 특징에 있어서,
상기 제 1 정렬 헤드 또는 제 1 정렬 헤드들은 메트롤로지 프레임에 부착되는 특징.
61. 제 60 특징에 있어서,
상기 제 2 정렬 헤드 또는 제 2 정렬 헤드들은 정렬 마크와의 정렬을 위해 이동가능한 특징.
62. 컴퓨터 프로그램물에 관한 특징에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램물은,
컴퓨터에서 실행될 경우 1 이상의 제 1 정렬 헤드를 이용하여 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 캘리브레이션하는 방법 - 상기 제 1 정렬 헤드는 정렬 마크를 측정하고; 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하며; 상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋이 유도된다 - 을 수행하기 위한 명령어들을 제공하는 특징.
63. 컴퓨터 프로그램물에 관한 특징에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램물은,
컴퓨터에서 실행될 경우 리소그래피 프로세스를 위한 준비로서 수행되는 웨이퍼 정렬 방법 - 제 1 정렬 헤드를 포함하는 제 1 정렬시스템 및 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함하는 정렬시스템에 의하여 상기 웨이퍼가 측정됨 - 을 수행하는 명령어들을 제공하며,
상기 방법은,
상기 제 1 정렬 헤드를 기준 대상물에 대하여 정렬하기 위하여 제 1 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것;
상기 제 2 정렬 헤드들을 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 정렬하기 위하여 제 2 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것; 및
상기 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 캘리브레이션하는 것을 포함하며,
상기 제 1 정렬 헤드는 정렬 마크를 측정하고;
적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하며;
상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋이 유도되는 특징.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 리소그래피 프로세스에 대한 준비로서 수행되는 웨이퍼 정렬 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼는 제 1 정렬 헤드를 포함하는 제 1 정렬시스템 및 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함하는 정렬시스템에 의하여 측정되고,
    상기 방법은,
    상기 제 1 정렬 헤드를 기준 대상물에 대하여 정렬하기 위하여 제 1 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것;
    상기 제 2 정렬 헤드들을 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 정렬하기 위하여 제 2 베이스라인 캘리브레이션을 수행하는 것; 및
    상기 1 이상의 제 2 정렬 헤드를 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 캘리브레이션하는 것을 포함하며,
    상기 제 1 정렬 헤드는 정렬 마크를 측정하고;
    적어도 하나의 제 2 정렬 헤드는 동일한 정렬 마크를 측정하며;
    상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋은 상기 정렬 마크에 관해 수행된 측정들로부터 유도되고,
    상기 제 1 정렬 헤드는 적어도 하나의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 두 개의 정렬 마크들을 측정하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 정렬 헤드는 각각의 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 1 개의 정렬 마크를 측정하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    다수의 정렬 헤드들에 의하여 복수의 측정들이 수행되는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    측정 단계는 각각의 측정 헤드에 대하여 상기 정렬 마크를 포커스 내로 옮기는 것을 포함하는 방법.
  10. 캘리브레이션 장치에 있어서,
    상기 캘리브레이션 장치는,
    정렬시스템 - 제 1 정렬 헤드 및 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 제 1 정렬시스템;
    각각 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 1 이상의 제 2 정렬 헤드 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함함 - ;
    기구 - 상기 제 1 정렬 헤드가 정렬 마크를 측정하는 제 1 위치와 제 2 정렬 헤드가 동일한 정렬 마크를 측정하는 제 2 정렬 위치 사이에서 상기 정렬시스템을 이동시킴 - ;
    상기 정렬시스템의 위치를 측정하는 인코더; 및
    정렬시스템 센서들로부터의 측정치들 및 상기 정렬시스템을 이동시키는 기구로부터의 위치 정보를 수용하고, 상기 측정치들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋을 계산하는 프로세서를 포함하고,
    상기 기구는, 상기 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 두 개의 정렬 마크들을 측정하기 위하여 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키도록 구성되는 캘리브레이션 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기구는 각각의 제 2 정렬 헤드들과 공통으로 적어도 1 개의 정렬 마크를 측정하도록 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키도록 구성되는 캘리브레이션 장치.
  12. 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 캘리브레이션 장치를 포함하고,
    상기 캘리브레이션 장치는,
    정렬시스템 - 제 1 정렬 헤드 및 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 제 1 정렬시스템, 및
    각각 정렬 마크를 검출하기 위한 센서를 포함하는 1 이상의 제 2 정렬 헤드 포함하는 제 2 정렬시스템을 포함함 - ;
    기구 - 기준 대상물에 대하여 상기 제 1 정렬 헤드를 정렬시키기 위한 제 1 베이스라인 캘리브레이션 및 상기 제 1 정렬 헤드에 대하여 상기 제 2 정렬 헤드들을 정렬시키기 위한 제 2 베이스라인 캘리브레이션을 수행하기 위한 측정 위치들 사이에서 정렬시스템을 이동시키고,
    상기 제 1 정렬 헤드가 정렬 마크를 측정하는 제 1 위치와 제 2 정렬 헤드가 동일한 정렬 마크를 측정하는 제 2 정렬 위치 사이에서 상기 정렬시스템을 이동시킴 - ;
    상기 정렬시스템의 위치를 측정하는 인코더; 및
    정렬시스템 센서들로부터의 측정치들 및 상기 정렬시스템을 이동시키는 기구로부터의 위치 정보를 수용하고 상기 측정치들로부터 상기 제 1 정렬 헤드에 대한 상기 제 2 정렬 헤드의 오프셋을 계산하는 프로세서를 포함하고,
    상기 기구는, 상기 제 2 정렬 헤드와 공통으로 적어도 두 개의 정렬 마크들을 측정하기 위하여 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키도록 구성되는 리소그래피 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기구는 각각의 제 2 정렬 헤드들과 공통으로 적어도 1 개의 정렬 마크를 측정하도록 상기 제 1 정렬 헤드를 이동시키도록 구성되는 리소그래피 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    다수의 정렬 헤드들에 의하여 복수의 측정들이 수행되는 리소그래피 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 또는 각각의 정렬 마크를 포커스 내로 옮기기 위한 기구를 더 포함하는 리소그래피 장치.
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