KR101237780B1 - 리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법, 및 패턴을 기판에 적용하는 방법 - Google Patents

리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법, 및 패턴을 기판에 적용하는 방법 Download PDF

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마르쿠스 아드리아누스 반 데 케르크호프
빌렘 율리아누스 베네마
베어라크 모에스트
바스코 미구엘 마티아스 세라오
세드란 봄호프
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치는 레티클 상의 정렬 마크로부터 투영된 방사선을 수용하는 적어도 하나의 이미지 정렬 센서를 포함한다. 프로세서는 기판 지지체와 패터닝 위치 사이의 위치 관계들을 측정하기 위한 기준을 확립하기 위해 상기 투영된 정렬 마크 내의 공간 정보를 분해하도록 상기 센서(들)로부터 신호들을 처리한다. 이러한 센서의 예시들은 광검출기들의 라인 어레이들을 포함한다. 단일 어레이는 센서의 평면(X, Y 방향)에서 그리고 수직한 (Z) 방향으로 공간 정보를 분해할 수 있다. 기판 지지체를 정지 상태로 유지하는 동안에, 적어도 기준 위치를 확립하는 최종 단계가 수행된다. 종래 기술의 센서들의 기계적인 스캐닝에 의해 유도된 오차들 및 지연들이 회피된다. 대안적으로, (도시되어 있지 않지만) 상기 센서는 주요 위치설정 시스템들과 독립적으로, 기계적인 스캐닝을 위하여 기판 지지체에 대해 이동된다.

Description

리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법, 및 패턴을 기판에 적용하는 방법{Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Method Of Applying A Pattern To A Substrate}
본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 적용하는 방법, 및 이러한 방법들의 단계들을 구현하도록 리소그래피 장치를 제어하는 컴퓨터 프로그램물에 관한 것이다. 본 발명은, 특히 패터닝 디바이스 상에 정렬 마크들의 투영된 이미지에 대해 기판 테이블을 정확히 정렬시키는 공정 및 장치에 관련된다.
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 개별 층 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. 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-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
어떤 타입의 장치가 채택되든지 간에, 기판 상에 패턴들의 정확한 배치는 회로 구성요소들, 그리고 리소그래피에 의해 생성될 수 있는 다른 생성물들의 크기를 감소시키기 위한 주요 과제이다. 특히, 이미 배치된 기판 상의 피처들을 정확히 측정하는 과제는, 높은 수율(yield)로 작동 디바이스들을 생성하기에 충분할 만큼 피처들의 연속한 층들을 정확히 중첩되게(superposition) 위치시킬 수 있는 결정적인 단계이다. 소위 오버레이는 현시대의 서브-미크론(sub-micron) 반도체 디바이스에서 수십 나노미터 범위 내에서, 가장 결정적인 층들에서는 수 나노미터 아래로 달성되어야 한다.
그 결과로, 현재의 리소그래피 장치들은 타겟 위치에서 기판을 실제로 노광하거나 아니면 패터닝하는 단계 이전에 광범위한 측정 작업들을 수반한다. 이러한 작업들은 시간-소모적이며, 리소그래피 장치의 스루풋(throughput)을 제한함에 따라, 결과적으로 반도체 또는 다른 생성물들의 단가를 증가시킨다. 종래 기술에서 이러한 지연들을 완화하기 위해 다양한 단계들이 행해질 수 있다. 예를 들어, 일 구성에서는, 기계 내에 2 개의 웨이퍼들이 동시에 적재될 수 있도록 듀얼 웨이퍼 테이블들을 제공한다. 제 1 웨이퍼가 노광 스테이션에서 노광을 거치는 동안에, 제 2 웨이퍼는 정확한 '웨이퍼 그리드' 및 높이 맵을 확립하기 위해 측정 공정들을 거친다. 상기 장치는 측정 결과치들을 무효화하지 않으면서 상기 테이블들이 교체될 수 있도록 설계됨에 따라, 웨이퍼당 전체 사이클 시간을 단축시킨다. 또한, 공정 측정 및 노광 단계들에 대해 다른 기술들이 병행하여 채택될 수도 있다.
전형적으로 다수의 다른 측정들을 해석하기 위한 데이터로서 사용되는 측정 작업은, 패터닝 디바이스에 의해 자체적으로 투영된 이미지가 기판 지지체에 직접적으로 또는 간접적으로 커플링된 센서들에 의해 입수되는(picked up) 이미지 정렬 측정이다. 이러한 센서들은 기판 테이블의 상대 위치 이동들을 3-차원으로 측정하는 센서들과 조합하여 데이터 레벨들을 제공하며, 이에 의해 기판의 원하는 부분을 X 및 Y 방향들로, 그리고 Z(포커스) 방향으로 정확히 위치시키기 위해 다른 측정들이 사용될 수 있다. 이러한 데이터 레벨들의 정확성 및 반복가능성은, 다중 측정들의 통계적인 조합들이거나 또는 개별적으로든지 간에, 패터닝 위치 및 포커스의 전체 정확성의 제한 인자이다.
알려진 이미지 정렬 센서들은 기판 테이블에 대해 고정된(적어도 이미지 정렬 측정의 기간 동안에 고정된) 센서들을 포함한다. 기판 테이블에 대한 위치설정 서브시스템은 투영된 방사선 필드를 통해 X, Y 및 Z 방향들로 상기 센서를 스캐닝하기 위해 상기 테이블을 이동시키는데 사용될 수 있다. X, Y 및 Z의 다양한 값들에서 센서 신호들의 측정된 세기를 해석함으로써, 위치설정 서브시스템의 적절한 좌표계에 관하여 투영된 이미지의 실제 위치가 도출될 수 있다.
이러한 시스템의 정확성을 증가시키는 방법을 찾는데 있어서, 다양한 장애물들과 직면할 수 있다. 먼저, 이미지 정렬을 위한 스캐닝 동작은 불가피하게 진동을 유도함에 따라, 이미지 정렬 결과의 부정확성을 유도한다. 스캐닝 속도를 감소시킴으로써 이러한 진동을 감소시키는 것은 측정을 지연시킬 것이며, 전체 생산성(스루풋)에 영향을 줄 수 있다. 더욱이, 웨이퍼 테이블에 대한 위치설정 서브시스템은 이미지 정렬 스캐닝 작업에 대해 최적화된 것이 아니라, 노광 작업에 대해 최적화되어 있다. 이미지 정렬 스캔 동안의 결과적인 위치설정 부정확성은 투영된 이미지의 고르지않은 샘플링을 유발할 수 있다.
이러한 오차들은 현 세대(present generation)들에 대해 허용오차 내에 있지만, 제조업자들이 위치 정확성의 훨씬 더 높은 레벨들에 도달하고자 하는 목표를 향해 노력함에 따라, 어떠한 오차의 원인도 주목될 것이다. 또한, 측정 속도는 스루풋을 개선하기 위한 주요인자인 한편, 장치의 비용 또한 인자이다.
그러므로, 리소그래피 장치에서 측정 경비(measurement overhead) 및/또는 측정 및 위치설정 오차들을 더욱 경감시키는 것이 바람직하다. 투영된 이미지 측정의 속도 및/또는 성능을 개선하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 투영하도록 배치된 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 장치는:
상기 패터닝 디바이스를 수용하고, 패터닝 위치에 유지된 기판에 상기 패턴을 투영하는 패터닝 서브시스템;
상기 패턴이 적용되는 동안에 상기 기판을 유지하는 기판 지지체;
상기 패턴이 상기 기판 상의 정확히 알려진 위치에 적용되도록, 상기 기판 지지체, 상기 패터닝 서브시스템 및 상기 패터닝 디바이스를 서로에 대해 이동시키는 적어도 하나의 위치설정 서브시스템; 및
상기 패터닝 위치에 대해 상기 기판의 위치를 측정하고, 상기 위치설정 서브시스템에 측정 결과들을 공급하는 측정 서브시스템을 포함하고,
상기 측정 서브시스템은 정렬 마크로부터 투영된 방사선을 수용하는 적어도 하나의 센서를 포함하며, 상기 센서 및 정렬 마크는 이 중 하나가 상기 패터닝 디바이스와 연계되고, 다른 하나가 상기 기판 지지체, 및 상기 기판 지지체와 상기 패터닝 위치 사이의 위치 관계들을 측정하기 위한 기준을 확립하기 위해 상기 투영된 정렬 마크의 공간 정보를 분해(resolve)하도록 상기 센서(들)로부터의 신호들을 수신 및 처리하는 프로세서와 연계되며, 상기 센서 및 상기 프로세서는, 상기 기판 지지체 및 패터닝 디바이스를 서로에 대해 정지 상태로 유지하면서, 적어도 기준 위치를 확립하는 최종 단계를 수행하도록 작동가능하다.
본 발명의 이 실시형태에 따른 장치를 구현하기 위한 한가지 선택사항은 기판 지지체 또는 패터닝 디바이스에 대해 센서를 이동시키도록 별도의 액추에이터들을 제공하는 것이다.
다른 실시예들에 따르면, 상기 센서는 적어도 하나의 방위(dimension)로 분리된(separated) 광검출기 요소들의 어레이, 및 투영된 정렬 마크가 상기 어레이 상에 속해 있을 때, 상기 어레이의 개별 요소들에 의해 측정된 방사선 세기들을 나타내는 신호들을 조합함으로써 상기 기준 위치를 적어도 하나의 방위로 정확히 계산하는 신호 프로세서를 포함한다.
몇몇 실시예들에 따르면, 상기 프로세서는 정렬 마크로부터 각각 상이한 광학 경로 길이들에 따라 상이한 요소들 간의 차이를 구별함에 따라, 투영 시스템의 광축에 대해 평행한 방위(Z)로 기준 위치를 계산하도록 배치된다. 광학 리소그래피의 경우, 패터닝 디바이스 상에 존재하는 생성물 패턴(product pattern)을 투영한 것과 동일한 투영 시스템 및 동일한 조명을 이용하여, 정렬 마크가 센서(S)에 투영될 수 있다. 이러한 접근법은, 비록 엄격히 선택적이기는 하나, 편리하며, 측정 계산들에 대해 단순성 및 정확성을 가져오지만, 다른 구현들이 실행가능하다.
임프린트 리소그래피의 경우, 생성물 패턴은 더 직접적으로 적용되며, 광학적으로 투영되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 정렬 마크의 광학 투영은 패터닝 디바이스 또는 이를 지지하는 구조체, 및 기판 또는 이를 지지하는 구조체 사이에서 여전히 활용될 수 있다. 원칙적으로, 리소그래피를 임프린트하는데 적용된 본 발명의 실시예들은 패터닝 디바이스 상의 센서, 및 기판 지지체 또는 이와 연계된 요소로부터 상기 센서로 투영된 마크들을 수반할 수 있다.
다음의 실시예들에서 정렬 마크와 센서 사이의 직접적인 투영이 예시되고 설명되지만, 어떤 이유로 인해 기판 지지체 및 패터닝 디바이스 또는 그 지지체 중 어느 것에서 정렬 마크의 투영이 반사되고, 센서 및 정렬 마크 둘 모두가 투영 광학 시스템의 동일한 측면에 존재하는 변형예들이 구상된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공되고, 상기 방법은:
상기 패터닝 디바이스를 수용하고 패터닝 위치에 유지된 상기 기판의 일부분에 상기 패턴을 적용하는 패터닝 서브시스템을 제공하는 단계;
기판 지지체 상에 상기 기판을 유지하는 단계;
상기 패터닝 위치에 대해 상기 기판의 위치를 측정하는 단계;
상기 기판 지지체, 상기 패터닝 서브시스템 및 상기 패터닝 디바이스를 서로에 대해 이동들의 순서(sequence)로 위치시키도록 상기 측정 단계의 결과들을 이용하면서, 상기 패턴이 상기 기판의 복수의 원하는 부분들에 적용되도록, 상기 패터닝 서브시스템을 작동시키는 단계; 및
상기 적용된 패턴에 따라 생성물 피처들을 생성하도록 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하고,
상기 측정 단계는: (i) 센서를 이용하여 정렬 마크로부터 투영된 방사선을 수용하는 단계, 및 (ii) 상기 기판 지지체와 상기 패터닝 위치 사이의 위치 관계들을 적어도 하나의 방위로 측정하기 위한 기준을 확립하기 위해 상기 투영된 정렬 마크의 공간 정보를 분해하도록 상기 센서로부터의 신호들을 처리하는 예비 단계를 포함하고, 상기 센서 및 측정 서브시스템은, 상기 기판 지지체 및 패터닝 디바이스가 서로에 대해 정지 상태로 유지되는 동안에, 적어도 기준 위치를 확립하는 최종 단계를 수행하도록 배치된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치를 제어하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램물이 제공되고, 상기 명령어들은 상기의 본 발명의 실시형태들 중 어느 것에 설명된 바와 같은 방법의 측정 및 위치설정 단계들을 제어하기에 적합하다.
당업자라면, 아래에 설명된 예시적인 실시예들을 고려하여 본 발명의 이들 및 다른 특징들 및 장점들을 이해할 것이다.
이하, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 유용한 정렬 마크들 및 센서들을 나타낸, 도 1의 장치 내의 기판 및 기판 테이블의 개략적 평면도;
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 기판 테이블을 이용하는 알려진 정렬 공정의 단계들을 나타낸 도면;
도 4는 도 3c에 도시된 단계에서의 이미지 정렬 센서의 작동 원리를 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용하기 위한 패터닝 디바이스 상의 신규한 이미지 정렬 마크들의 구성 및 구조를 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 신규한 이미지 정렬 센서를 갖는 변형된 장치를 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이미지 정렬 센서의 작동 원리를 도시한 도면;
도 8, 도 9 및 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이미지 정렬 센서들의 다양한 형태들 및 작동 원리들을 도시한 도면;
도 11 및 도 12는 Z-방향 측정을 통합(incorporate)하기 위해, 도 8 내지 도 10의 실시예들의 변형예를 도시한 도면;
도 13은 Z-방향 측정을 통합하는 센서의 제 2 예시를 도시한 도면;
도 14는 본 발명의 실시예들에서 사용하기 위한 센서의 구조 상의 2 개의 변형들을 도시한 도면;
도 15는 변형된 센서라기보다는 변형된 패터닝 디바이스에 의해 Z-방향 측정이 구현되는 대안적인 실시예를 도시한 도면;
도 16은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이미지 정렬 마크 및 이미지 정렬 센서의 구조 및 원리를 도시한 도면;
도 17은 하나의 센서 블록에서 상이한 축선들에 대한 센서들의 제공을 도시한 도면;
도 18은 조합된 다중-축 센서를 도시한 도면; 및
도 19는 도 4 내지 도 16의 측정 및 노광 공정들을 구현하는데 유용한 컴퓨터 시스템 하드웨어를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 (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 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 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 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 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 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 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 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(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. 여기에 개시된 본 발명은 단일- 및 다중-스테이지 장치들에 모두 적용될 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 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 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 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 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 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 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 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 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 하나에서 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 빔에 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(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, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 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 2는, 기판 테이블(WT)에 본 발명에 따른 이미지 센서의 일 실시예가 제공된, 도 1의 리소그래피 장치에 도시된 기판 테이블(WT)의 구성을 개략적으로 도시한다. 기판 테이블(WT)에는, 2 개의 이미지 센서들(IAS1 및 IAS2)이 제공된다. 상기 이미지 센서들은, 아래에 설명되는 바와 같이, 마크들의 "에어리얼 이미지(aerial image)"를 통해 이미지 센서(IAS1 또는 IAS2)를 스캐닝함으로써 마스크(MA) 상의 패턴, 예를 들어 대상물 마크의 에어리얼 이미지의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 정렬 마크들(P1 내지 P4)이 기판 상에 자체적으로 분포된다.
"에어리얼 이미지"라는 용어는, 본 명세서에서 기판 또는 다른 타겟이 존재한다면, 실제 이미지를 형성할 패터닝된 방사선 필드를 지칭하기 위해 사용된다. 이 필드의 피처들은 패턴에 따라 X 및 Y 방향으로 위치들 및 크기(extent)들, 그리고 투영 시스템의 분해능(resolving power)을 가지며, 투영 시스템의 초점심도 및 초점 위치에 따라 높이 및 수직 크기(vertical extent)를 갖는다. 전체 공정의 목적은 레지스트 층 또는 다른 타겟 내의 디바이스 패턴들의 노광 동안에, X, Y 및 Z 방향들로 디바이스 패턴의 에어리얼 이미지를 정확히 위치시키는 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 이미지 정렬 센서들(IAS1, IAS2)을 이용한 정렬 공정의 단계들을 도시한다. 일반적으로, 도 1 및 도 2에서와 동일하게 표시된 부분들 이외에도, 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT)의 방향으로 정렬 방사선 빔(302)을 지향시키도록 정렬 센서(300)가 제공된다. 도 3a에 나타낸 작업 스테이지에서는, 기판 상의 P1 내지 P4와 같은 패턴들에 대해 센서(300)의 정렬을 검출하기 위해, 빔(302)이 반사될 때, 센서(300)가 상기 빔(302)의 특성을 검출한다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, (도 1에 나타낸) 센서(IF)에 의해 정확히 측정된 기판 테이블(WT)의 이동은 기판 테이블 상의 정렬 마크(304) 상에서도 견디도록 방사선 빔(302)의 정렬을 가져올 수 있다. 마크(304)는 이미지 센서(IAS1, IAS2) 등에 대해 정확히 위치되며, 예를 들어 상기 센서를 하우징(house)한 것과 동일한 블록 상의 마크이다. 추가적으로, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 기판 테이블(WT)은 이미지 센서(IAS1, IAS2) 등을 에어리얼 이미지(310)의 위치 안으로 가져오도록 이동될 수 있으며, 상기 에어리얼 이미지(310)는 마스크(MA) 상의 마크(M1)와 같은 마크의 투영 시스템(PS)을 통한 투영이다. 마스크 정렬 마크(M1)가 최적의 정렬(X-Y) 및 최적의 포커스(Z)로 센서(IAS1) 상에 투영한 정확한 위치를 모든 자유도로 위치시키도록, 특성들이 기판 테이블(WT)의 병진 이동들 동안에 센서들(IAS1, IAS2)에 의해 수신됨에 따라, 전자 시스템(312)은 이 에어리얼 이미지(310)의 특성들을 검출한다.
이 이미지 센서들(IAS1 및 IAS2)을 이용하여, 기판 테이블 내의 이들의 위치가 잘 알려지는 경우, 기판 테이블(WT)에 대한 마스크(MA) 상의 패턴의 에어리얼 이미지의 상대 위치가 결정될 수 있다. 기판 테이블(WT)에는, 기판 마크들, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같은 기판 마크들(P1, P2, P3, P4)을 포함하는 기판(W)이 제공될 수 있다. 위치 센서(IF)와 상호작동(co-operation)하는 정렬 센서(302)는 기판 마크들(P1, P2, P3, P4)의 상대 위치들을 얻을 수 있다. 기판 마크들(P1, P2, P3, P4)의 상대 위치들에 관한 지식은 도 3a 및 도 3b에 도시된 정렬 센서 단계들에 의해 얻어질 수 있다. 기판 테이블(WT)에 대한 마스크(MA) 상의 대상물 마크의 이미지의 상대 위치는 예비 단계에서 이미지 센서들(IAS1, IAS2)로 얻어진 정보로부터 추론될 수 있다(도 3c). 이러한 데이터는 기판(W)이 여하한의 원하는 위치에서 높은 정확성으로 마스크(MA)의 투영된 이미지에 대해 위치되도록 허용한다.
2 개의 이미지 센서들(IAS1 및 IAS2) 대신에, 이보다 더 적거나 많은, 예를 들어 1 개 또는 3 개의 이미지 센서들이 존재할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 센서들 및 연계된 전자기기(electronics)들의 형태가 당업자들에게 알려져 있으며, 상세히 설명되지 않을 것이다. 정렬 메커니즘의 대안적인 형태들이 가능하며, 본 발명의 범위 내에서 유용하다. 이미지 정렬 센서들(IAS1, IAS2)은, 이들의 상대 위치가 결정될 수 있다면, 기판을 지탱하는 테이블(WT)로부터 분리된 지지체 상에 장착될 수도 있다.
도 4는 앞서 설명된 알려진 장치에서의 이미지 정렬 센서들(IAS1 및 IAS2)의 작동 원리들을 나타낸 것이다. 알려진 장치에서, 마스크 정렬 마크(M1)는 조명 패턴 내의 밝은 라인들의 세트들을 포함하고, 이들 중 일부는 X 방향으로 진행함에 따라, Y 위치 정보를 산출하며, 나머지는 Y 방향으로 진행하며 X 위치 정보를 산출한다. 다음의 예시들에서, 이러한 방향들 중 한 방향으로만 측정에 관해 상세히 설명될 것이며, 다른 방향은 이와 같이 측정될 수 있다는 것을 이해한다. X 및 Y 두 방향들에 대한 센서들은 하나의 유닛으로 조합될 수 있으며, 원칙적으로 마크들이 조합될 수 있다. 45°에서 마크들의 세트들은 혼합된 X 및 Y 신호들을 도출할 것으로 예측될 수 있다.
하지만, 간명함을 위해, X 및 Y 방향들은 나란히(side-by-side), 순차적으로 또는 병렬로 처리될 것으로 예상된다. 또한, 실제적인 실시예는: (i) 투영된 마크의 일반적인 위치로 센서를 가져오는 단계, (ⅱ) 1 이상의 개괄적인 정렬 측정들을 수행하는 단계, 및 (ⅲ) 마지막으로, 미세한 측정을 얻는 단계와 같은 공정 단계들을 수반할 것이다. 상이한 단계들 및 공정들, 및/또는 센서 및/또는 마크들의 상이한 부분들이 이러한 상이한 단계들에서 사용될 수 있다. 예시를 위하여, 도 4는 사실상 알려진 장치에서 개괄적인 정렬 단계 (ⅱ)를 나타내지만, 나아가 도 5와 관련하여 설명된 본 발명의 실시예들은 특히 미세한 측정 단계에 관한 것이며, 여기서는 정확성의 문제가 실제로 가장 중요하다.
도 4에서 AIM은 일반적으로 공칭(nominal) Z 위치의 어느 한쪽 상에서 초점심도(DOF)로 공간 내의 일 지점에 포커스된 3 개의 밝은 라인들의 "에어리얼 이미지"를 나타낸다(Z 방향은 도면에서 수직 위치임). 상기 도면에서 수평 축선은 언급된 바와 같이 X 또는 Y로서 간주될 수 있다. X/Y 표기는 이후에 사용될 것이다. 밝은 라인들은 단면이 타원인 3 개의 타원들에 의해 표출되며, 알려진 간격을 갖는다. 이미지 정렬 센서(400)는 몸체(404)(블록 또는 캐비티) 내에 하우징된 광검출기(402)를 포함하며, 이 안으로 패터닝된 방사선 빔으로부터의 방사선이 어퍼처들(406)을 통해 들어갈 수 있다. 이 특정한 예시에서, 어퍼처들(406)은 개수가 3 개이며, 이들은 마스크 정렬 마크의 에어리얼 이미지 내의 3 개의 밝은 라인들의 간격과 일치하도록 이격된다. 상기 어퍼처들은, 예를 들어 불투명한 재료, 이를테면 크롬 금속 층(408)의 증착에 의해 정의될 수 있다. 알려진 센서에서, 단일 광 다이오드(402)는 상기 도면 내에서 Y 또는 X 방향으로 연장된 라인 길이를 따라, 그리고 3 개의 모든 어퍼처들을 통해 수용된 방사선을 효율적으로 통합하고 수용할 수 있다.
에어리얼 이미지(AIM)의 Z 위치 및 어퍼처들의 수직 (Z) 위치는 거리 EZ만큼 이격되며, 이는 Z 방향으로의 "오차"를 나타낸다. 이와 유사하게, 중앙의 밝은 라인의 중심을 통하는 평면(412)은 어퍼처들(406) 중 중앙의 어퍼처의 중심을 통하는 평면(414)으로부터 X/Y 방향 오차, EX/EY만큼 이격된다. 이해되는 바와 같이, 광 입사 몸체(404), 및 이에 따른 광검출기(402)에 의해 출력된 광 세기는, 에어리얼 이미지의 3 개의 밝은 라인들이 센서(400) 내의 어퍼처들(406)과 최대로 정렬되고 이 위에 포커스될 때에, 다시 말해 EZ 및 EX/EY가 모두 0일 때, 최대치에 존재할 것이다. 상기 도면의 우측 편에는, 수평적으로 X/Y 방향으로 연장되고 다수의 통과구간(pass)들에 의해 Z 방향으로도 연장되는 스캔 경로(420)가 개략적으로 나타나 있다. 이러한 통과구간들은 Z0, Z1, Z2 등으로 명명되며, 센서(400)가 고정적으로 장착되거나 고정적으로 커플링된 기판 테이블(WT)을 이동시킴으로써 만들어진다.
도 4의 하부 부분에 있는 그래프는 광검출기(402)에 의해 측정된 바와 같은, 세기 대 시간의 플롯이다. 스캔 Z0 내지 Z4에 대응하는 시간의 주기들은 저부 축선을 따라 표기된다. 이러한 통과구간들의 각각 내에서, 중앙에 가장 강한 피크의 양측 상에서 이보다 약한 2 개의 피크들을 갖는, 3 개의 두드러진 세기 피크들이 발견될 수 있다. 각각의 통과구간에서, 밝은 라인들 중 하나 또는 (이 경우에서는) 두 개가 센서(400) 내의 어퍼처들(406) 중 두 개와 정렬될 때, 더 약한 피크들이 발생한다. 이러한 상황은 도 4의 위쪽 좌측에 도시된 오프-셋 상황(off-set situation)에 거의 대응한다. 각각의 통과구간에서 가장 강한 중앙의 피크는 EX/EY=0 위치에 대응하고, 이 위치에서 3 개의 밝은 라인들이 3 개의 어퍼처들과 정렬되며, 광검출기(402) 상에 입사하는 방사선의 최대 양을 허용한다. 상이한 통과구간들 사이에서, 통과구간 Z2에 대응하는 세기 피크들이 가장 높다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 단순한 신호 처리에 의해, 깊이 값 Z2 및 그래프 축선 상의 스폿에 의해 표시된 위치는 X/Y 및 Z(포커스) 방향들 모두로 최적의 정렬을 갖는 위치로서 식별될 수 있다. 상이한 Z 값들에 걸쳐 가장 높은 피크의 곡선을 플롯팅(plotting)함으로써, 스캔 사이의 정제된(refined) Z 위치가 원칙적으로 추론될 수 있다.
기판 테이블(WT)을 구동시키는 위치설정 서브시스템으로부터 수신된 이동 신호들과 이 가장 높은 중앙 피크의 위치들을 상호연관(correlate)시킴으로써, 데이터가 확립될 수 있으며, 이에 의해, 원칙적으로 기판(W) 및 기판 테이블의 어떠한 위치도 패터닝 디바이스의 에어리얼 이미지에 대해 달성될 수 있다.
본질적으로, 이 데이터는 다수의 다른 측정들과 연계하여 기판 상의 패터닝의 요구되는 정확성을 달성하는데에만 사용될 수 있다. 다른 한편으로, 데이터 위치들의 여하한의 부정확성들은 전체 공정의 정확성을 손상시킬 것이다. 실제 시스템에서는, 도 4의 그래프들에 나타낸 공정 이후에, 기판의 디바이스 패턴들의 노광에 요구되는 정확성으로 상기 위치들을 X/Y 및 Z 방향으로 정확히 식별하기 위해, 추가적인 미세한 스캐닝 공정이 실시될 수 있다. 도입부에 언급된 바와 같이, 위치설정 서브시스템(PW)을 포함하는 모터들 및 서보(servo) 제어기들은 이러한 타입의 스캐닝에 대해 최적화되는 것이 아니라, 뒤이은 노광 공정에 대해 최적화된다. 이에 따라, 미세한 스캐닝 공정에서 오차들이 발생할 것이고, 이는 제거될 수 없으며, 후속하는 측정들에 대한 데이터의 정확성을 제한할 수 있다. 이미지 정렬 스캐닝 공정은 시간이 소요되며, 이는 스루풋 요건들과 대립된다.
여기서는, 이러한 오차의 근원들과 지연들에 대처하기 위해, 여러 가지 제안들이 제시된다. 고려될 수 있는 한가지 타입의 해결책은 기판 테이블(WT)과 자체적으로 독립적인 액추에이터들 및/또는 서보 시스템들에 의해 이미지 정렬 센서들의 스캐닝을 달성하는 것이다. 이에 따라, 기판 테이블에 고정적으로 장착되기보다는, 예를 들어 보이스 코일(voice coil) 또는 압전 모터들에 의해 X/Y 및/또는 Z 방향들로 구동되는 서브-테이블 상에 센서(400) 등이 장착되는 것을 구상할 수도 있다. 어퍼처들(406)을 갖는 불투명한 층(408)이 측면에서 측면으로 및/또는 수직으로 이동되는 동안에, 광검출기(402)는 정적인 상태로 유지될 수 있다. 또한, 이러한 접근법들의 조합들도 구상될 수 있다.
이러한 제안들이 갖는 몇몇 단점들은 필요한 모터들, 위치 인코더들 및 서보 전자기기들의 추가적인 무게와, 이들의 고유한 복잡성 및 비용을 포함한다. 이에 따라, 아래에 설명되는 본 발명의 실시예들에서는, 이미지 정렬 센서가 기판 테이블(WT)에 대해 완전히 정적이지만, 적어도 미세한 측정 상태에서 스캐닝 이동에 대한 요구를 완전히 제거하기 위해, X/Y 및/또는 Z 방향들로 하위-분할되는, 광검출기들 및 어퍼처들을 포함하는 대안적인 접근법이 취해진다. 상기 센서들은 스캐닝이 사실상 이들의 작업의 일부는 아니지만, 적어도 기계적인 관점에서, '셀프-스캐닝(self-scanning)'으로서 설명될 수 있다.
정적 이미지 정렬 센서
도 5는 예시를 위해 마스크 정렬 마크들(M1 내지 M4)이 디바이스 패턴 영역들(502) 외부의 4 개의 코너들에 배치된 패터닝 디바이스(레티클)(MA)를 나타낸다. 매우 개략적인 마크(M2)의 확대도는 도면번호 500으로 표기되어 있다. 이 마크는 다수의 밝은 라인 피처들 - 일부는 X 방향으로, 또한 일부는 Y 방향으로 연장됨 - 을 포함한다. 이들은 각각 MIY 및 MIX로 표기되며, Y 축과 정렬된 라인들 MIX을 반사시키기 위해, X 위치 정보를 제공한다. 단지 하나의 단일한 라인만이 예시되지만, 아래에 더욱 설명되는 바와 같이, 라인들 및/또는 격자들을 포함하는 다양한 형태의 마크가 구상될 수 있다.
도 6은 도 1 내지 도 3c에 도시된 장치의 단지 단순한 변형예로서 나타낸 변형된 장치를 도시한다. 상기 변형예는 (도 5에 나타낸 타입의) 변형된 마스크 정렬 마크(500), 및 상술된 바와 같은 센서 IAS1/IAS2/400 대신에, 변형된 이미지 정렬 센서(504)를 포함한다. 센서(504)는 기판(W) 상의 마크들(P1, 등등)에 대해 자체적으로 측정가능하고 및/또는 정확히 알려진 위치를 가지고, 여전히 기판 테이블(WT) 상에 정적으로 장착된다. 변형된 신호 처리 회로(506)는, 연결된 저장부(602) 또는 다른 연결부들을 갖는 추가적인 디지털 신호 프로세서 또는 컴퓨터(600)로의 연결과 함께 나타나 있다. 로컬(local) 신호 처리 회로(506)와 컴퓨터(600) 간의 작업 분배는 이동하는 테이블(WT) 상의 열 부하, 질량 및 무게에 관한 사항들뿐만 아니라, 성능 및 비용 요건들에 대한 설계 선택의 문제이다.
제 1 실시예
도 7은 제 1 실시예에서의 이 신규한 장치의 작동 원리들을 도시한다. X/Y 방향에 대하여, 센서(700)가 제공되며, 이는 단일 광검출기가 아니라, 광검출기 요소들(702)의 어레이를 갖는다. 이들은 라인 또는 정사각형 어레이 타입의 알려진 카메라 센서들과 동일한 방식으로 기판(704) 상에 통합될 수 있다. 컬러 민감도(color sensitivity)와 같은 사안들이 통상적인 실시예에서 우선이 아닐 필요가 있지만, 열 발생(전력 소비)과 같은 사안들은 본 출원에서 컨수머 카메라 디바이스(consumer camera device)에서보다 더 중요할 수 있다. 광다이오드들은 조명 및 투영 시스템에서 사용되는 방사선의 파장에 민감하다. 또한, 검출기 요소들(702)로부터의 개별 세기 판독치들을 신호 프로세서(708)로 보내기 위해, 판독 회로(706)가 기판(704) 상에 통합될 수도 있다. 프로세서(708)는, 바람직하다면, 온-테이블 처리 회로(on-table processing circuitry: 506)와 컴퓨터(600) 둘 모두를 개략적으로 통합한다. 이 제 1 실시예에서, 프로세서(708)는 현재의 Z 위치의 함수로서 X/Y 오차 EX/EY의 판독치를 출력한다. 후자의 실시예들과 관련하여, Z 분해능이 어떻게 정적 센서 내에 통합될 수 있고, 또한 이러한 기술들이 어떻게 이 실시예에 적용될 수 있는지가 설명될 것이다. 대안적으로, 상기 센서가 X/Y 방향으로만 정적으로 유지되는 동안에, 종래 기술과 동일한 방식으로 Z 방향으로의 스캐닝 이동이 수행될 수 있다.
광다이오드들은 이 환경에 직접적으로 노출될 수 있거나, 광학 목적으로 및/또는 물리적인 보호를 위해 층들로 덮일 수 있다. 감광성 영역의 크기(extent)를 보다 정확하게 정의하고, 및/또는 요소들 간의 혼선(crosstalk)을 감소키기 위해, 어퍼처 그리드들이 제공될 수 있다.
이 제 1 예시에서, 마스크 정렬 마크(710)는 투영 시스템(PS)의 포커스 평면에서 실질적으로 사인곡선형태의 프린지 패턴(sinusoidal fringe pattern)을 생성하는 규칙적인 격자를 특성화(feature)한다. 에어리얼 이미지(AIM)에 대한 세기 분포는 개략적으로 도면번호 712에 나타나 있다. 광검출기 요소들(702)은, 이들의 유효 어퍼처들이 개별적으로 X/Y 방향으로 이격되기 때문에 이동하지 않지만, 이 각각은 고유하게 세기 프로파일(712)의 상이한 부분에 응답한다. 도면의 오른쪽 아래의 그래프에서, 수직 축선은 지수(index) i로 각각의 광검출기에서 측정된 세기 I(i)를 나타낸다. 세기 프로파일이 사인곡선형태인 것을 아는 것과, 상기 그래프 내에 작은 정사각형들로서 플롯팅된 샘플 값들로부터, 곡선(714)이 측정된 샘플들에 대해 정확히 피팅될(fitted) 수 있으며, 센서(700)의 광 다이오드 어레이에 대한 패턴의 정확한 위치가 계산될 수 있고, 프로세서(708)에 의해 출력될 수 있다. 프린지 패턴이 주기적이기 때문에, 에일리어스 위치(alias position)들이 보고될 수 있음을 이해한다. 이는 센서(700)의 이전의 개괄적 위치설정의 충분한 정확성에 의해 대처될 수 있다. 검출기 어레이가 투영된 격자보다 더 큰 경우, 대안적인 조치들은 종점 검출(end-point detection)을 포함할 수 있으며; 대안적으로, 유한한 격자는 사인곡선 세기 패턴과 콘볼루션된(convoluted) 인벨로프 함수(envelope function)를 가지며, 이는 개략적 위치 측정에 사용될 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 도 7에 도시된 단순한 예시는 단일 Z 위치에서 X/Y 위치를 측정하는데에만 적합하다. 아래에 설명되는 바와 같이 스캐닝 또는 다른 수단들에 의해, 다수의 사인 곡선들, 예를 들어 점선들로 나타낸 곡선(716)이 플롯팅될 수 있다. 상이한 Z 값들에서 측정된 샘플 값들에 대해 곡선들을 피팅함으로써, 기계적으로 또는 이와 다르게 스캐닝함으로써, 상기 곡선의 최대 진폭이 식별될 수 있으며, 이는 EZ=0 위치를 나타낸다. 센서(700)(또는 어느 다른 실시예에서의 센서)의 유효 어퍼처 평면과 기판(W) 및/또는 기판 테이블(WT) 상의 다른 피처들 사이에 오프셋이 존재하는 경우, 이들은 측정될 수 있으며, 알려진 관계에서 모든 부분들을 정확히 위치설정하는 데이터에 대한 오프셋으로서 추가될 수 있음은 두말할 필요도 없다.
도 7의 센서(700)는, 개별 픽셀 검출기들(702)의 간격이 현재의 생성 격자들 및 이미지 정렬 센서들의 간격보다 훨씬 더 좁은 경우, 알려진 센서들보다 더 높은 분해능만을 산출할 것이다. 따라서, 도 7의 실시예가 설명될 다른 실시예들보다 매력적이기 이전에, 이미지 센서 기술의 개선이 요구될 수 있다. 열 및 전력 소비 이외에 고려되어야 할 또 다른 사안들은, 알려진 시스템들에서 사용되는, 더 큰 검출기(402)에 비해, 작은 광 다이오드들의 불가피하게 낮은 신호 대 잡음 비(SNR)이다. 이것이 측정 시간 및 스루풋에 영향을 줄 수 있더라도, 이러한 사안들은 측정들을 반복하고 결과들을 통합함으로써 대처될 수 있다.
제 2 실시예
도 8은 주기적인 격자라기보다는, 산재된(discrete) 밝은 라인(802)의 형태로 에어리얼 이미지(AIM)를 생성하는 마크에 기초한, 신규한 센서의 제 2 실시예의 형태 및 기본 원리들을 도시한다. 상기 밝은 라인은 이 예시에서 X 위치 정보를 얻기 위해 Y 방향에 대해 평행하게 진행하는 것으로 도시된다. 도 7에서와 같이, 신규한 센서(800)는 개별 광검출기 요소들(804)의 라인 어레이 상에 배치 또는 형성된 정적 블록(전형적으로, 반도체 기판)을 포함한다. 현재의 Z 값에 대한 EX/EY 측정을 얻기 위해, 판독 회로(806) 및 처리 회로(808)가 제공된다. X 방향에 대해 횡방향으로(transversely) 배열되기 보다는, 검출기 요소들(804)의 어레이는 밝은 라인 (Y) 축선에 대해 좁은 각도(shallow angle: α)에서 정렬된다. 따라서, 요소들(804)의 라인은 X 방향으로 소정 범위에 걸쳐 매우 가까운 간격을 갖고 효과적으로 분포되나, Y 방향을 따라 비교적 더 넓은 범위에서 분산되며, 이는 밝은 라인(802)의 경우 위치 정보를 포함하지 않는다. 이러한 방식으로, 더 크고 더 실용적이며 잡음이 더 적은 검출기 요소들(804)을 이용하여, X 방향으로 샘플링의 매우 미세한 피치(pitch)가 얻어질 수 있다.
도 8a에서 상부 그래프는 상기 어레이로부터 수용될 수 있는 세기에 대한 샘플 값들을 검은 정사각형들로 나타낸다. 이 예시에서, 측정된 샘플들에 대한 주기적인 사인 곡선을 피팅하기보다는, 도면번호(812)에 예시된 바와 같이, 단일 피크가 식별되고 피팅된다. 프로세서(808)는 잠재적으로 서브-픽셀 정확성으로 이 곡선의 피크를 식별하여, Z의 현재 값 상의 값 EX를 출력한다. 아래의 그래프에 도시된 바와 같이, 스캐닝에 의해 또는 다른 수단에 의해 상이한 Z 값들에 대해, 그리고 후속하는 측정들 및 궁극적인 노광 공정에서 데이터 레벨들로서 사용하기 위한 EX 및 EZ 값들을 모두 출력하기 위해 선택된 최대 곡선(814)에 대해 복수의 곡선들이 얻어질 수 있다. 이와 유사하게, EY는 또 다른 센서(도시되지 않음), 및 라인(802)에 대해 직각에서 밝은 라인들을 갖는 또 다른 마크로부터 얻어진다. 상기 요소들(804)의 범위 내에서 센서(800)에 걸쳐 밝은 라인이 위치되면, 스캐닝 이동이 요구되지 않고 진동들 또는 위치 서보 오차들이 유도되지 않으므로, 이미지 정렬 측정 결과들의 정확성은 센서 & 프로세서의 특성들 및 기판 테이블(WT) 상에서의 고정 안정도에 의해서만 제한됨을 유의한다.
실제 실시예는 수 개의 밝은 라인들(802)을 제공하는 마스크 정렬 마크를 이용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 여전히, 이 실시예의 목적은, 격자의 방식으로 간섭하기보다는, 이러한 라인들이 매우 분명하게(clearly) 서로로부터 분리될 수 있다는 것에 있다. 수 개의 센서들(800)에는 별도의 기판들이 제공될 수 있거나, 검출기 요소들(804)의 이격된 라인들이 단일 기판에 걸쳐 제공될 수도 있다. 다수의 라인들의 제공은 캡처 이미지를 개선할 수 있으며(개략적 측정 속도가 향상됨), 및/또는 요소들(804)의 복수의 어레이들로부터 결과들의 통계적인 조합들은 최종 결과의 정확성 및 잡음 제거(noise rejection)를 개선하는데 사용될 수 있다. 이러한 구현에 관한 세부사항들은 당업자라면 쉽게 이해하고 적용할 수 있을 것이며, 이 실시예 또는 본 명세서의 또 다른 실시예들과 관련하게 구체적으로 설명되고 도시되지 않을 것이다. 이미 언급된 바와 같이, Y 방향으로의 측정들(EY)에 대해 동일한 구성이 반복된다.
도 8b는 각각 세로 (Y) 방향 및 가로 (X) 방향으로의 센서(800)의 개략적 단면 상세도이다. 도 8b는 평면도로 예시된 전체 어레이에 비해 더 적은 수의 요소들(804) 및 어퍼처들만을 나타낸다는 것을 유의하여야 한다. 더욱이, X 축선이 나타나 있지만, 이 어레이는 각도 α에 따라 오프셋 축선과 정렬됨은 물론이며, 이는 에어리얼 이미지(802)가 다른 것들이 아닌 몇몇 어퍼처들 및 검출기들 상에 입사하게 하는 오프셋 각도이다. 그러므로, 이 도면 및 다음의 유사한 도면들에서, "X" 및 "Y"로 표시된 것은, 다르게 언급되지 않는다면, X 또는 Y 플러스 또는 마이너스 α 방향을 칭하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.
먼저, 도 8b로 가면, 밝은 라인(802)의 에어리얼 이미지(AIM)의 형태가 점선의 타원형 라인으로 도시되어 있다. 개별 검출기 요소들(804)은 크롬 또는 유사한 불투명한 층(824) 내에 형성된 각각의 어퍼처(822) 밑에서 각각 기판 몸체(820)의 베이스에 위치된다. 하나의 어퍼처(822)에 들어가는 방사선과 이웃하는 어퍼처 아래의 요소(804)에 의해 수용된 방사선 간의 혼선이 최소화되어야 한다. 이는 상기 요소들(804)을 그 자체로 어퍼처로서 효과적으로 제시함으로써, 이들의 어퍼처들 뒤에 예시된 것보다 훨씬 더 가깝게 이들을 위치시킴으로써, 및/또는 상기 요소들 사이에 불투명한 및/또는 흡수성 재료로 된 물리적 장벽들을 제공함으로써 행해질 수 있다. 이러한 조치들은 도시되어 있지 않지만, 모두 당업자의 능력 내에 있으며, 이들의 편리성, 비용 및 상대 성능에 따라 선택될 수 있다.
도 8c는 각각의 검출기 요소(804) 및 어퍼처(822)가 어떻게 일 방향(X/Y)으로 다른 (Y/X)에 대해 확대될 수 있는지 나타내고, 확장된다면, 측정 정확성을 저하시키지 않고 입사 방사선에 대한 민감도를 최대화할 것이다. 예를 들어, 어퍼처(822)가 밝은 라인 프로파일(802) 중 가장 밝은 피크보다 X 방향으로 훨씬 더 좁은 경우, 입사 방사선의 조악한 사용효율(utilization)을 통하여 정확성이 손실될 것이다. 한편으로, 어퍼처(822)가 밝은 라인(802)의 방사선 프로파일 내의 세기 피크보다 더 넓은 경우, 사용효율, SNR 등의 이득 없이, 공간 분해능이 손실될 것이다.
도 9는 도 8과 유사한 형태로 센서(800)의 변형된 버전을 나타내며, 여기서는 센서 블록 또는 기판(830)이 Y 축선(잠재적으로는 제조의 용이함을 위함)과 정확히 정렬되는 한편, 요소들 및/또는 어퍼처들(804/822)의 어레이가 각도 α에서 몸체(830)를 통해 비스듬히 분포된다. 도 9a의 그래프들에 의해 예시된 바와 같이 얻어진 신호들 및 신호 처리는 도 8의 실시예에서와 동일하며, 더 자세히 설명되지 않을 것이다. 도 9b를 참조하면, 광검출기 요소들(804)들은, 하위분할되고 세로 방향(Y)으로 작은 한편, X 방향으로의 최대 광 사용효율을 위해 넓어진 것을 알 수 있다는 점에서, 몇몇 차이들이 발견될 수 있다. 도 9c에 나타낸 예시에서, 몸체(830)는 검출기 요소들의 어레이를 지탱하며, 이는 모두 균일하게 위치되고 센서의 길이 아래로 균일한 폭으로 되어 있다. 불투명한 층(824) 내의 어퍼처들만이 상이한 X 위치들에 대해 점진적으로 스텝(step)하도록 프린트된다/에칭된다. 어퍼처들(822) 중 대략적으로 중앙에 위치한 것이 이 단면에 예시되며, 상기 요소들(804) 중 중앙에 위치한 것의 중심 위치 상에 원추형(cone)의 방사선(832)을 집중(cast)시킨다. 예를 들어, 어레이의 시작부에 더 가까운 요소는, 하나가 상기 어레이의 다른 단부로 진행함에 따라, 오프셋 위치에서 일 어퍼처(이 단면도에 도시되지 않음)로부터, 또한 이와 유사하게 다른 쪽으로 원추형의 방사선(834)을 수용할 것이다. 상기 어레이의 극치들에서 어퍼처들로부터의 신호들이 요소(804)의 단부를 벗어난 방사선의 손실에 의해 약화되지 않는 것을 보장하기 위해 주위를 기울여야 한다는 점은 분명할 것이다. 대안적으로, 이러한 여하한의 저하(falling off)를 보상하기 위해, 프로세서(800)에 의해 처리되고 판독된 신호들에 보정 프로파일이 적용될 수 있다.
도 10은 도 9의 실시예와 유사한 또 다른 변형례를 나타낸다. 여기서, 동일한 형태의 블록(830) 및 동일한 처리가 사용된다. 검출기 요소들(804)의 어레이의 길이를 따라 진행하는 단일의 어퍼처 스트립(822)이 제공된다는 점이 단지 차이이다. 어레이를 따른 각각의 지점에서, 어퍼처 벽들은 개략적으로 도시된 바와 같이 비스듬한 부분들(834)을 가질 것이다. 또한, 검출기 요소들(804) 및 어퍼처들을 포함하는 불투명한 층(824) 간의 근접성은 실제로 도시된 축척보다 훨씬 더 가까울 수 있어, 요소들 간의 혼선이 최소화된다. 본 명세서에서 '수직'이라는 용어는 엄격한 견지에서 사용되는 것이 아니라, 기판 평면에 대해 수직인 방향을 일컫는데 사용되며, 이는 통상적으로 리소그래피 시스템에서 포커스 방향이다.
Z 오차의 정적 측정
이제까지 설명된 예시들이 X 및/또는 Y 방향들에 대한 위치 측정에 대처하였지만, 이제는 단일의 정적인 센서가 기계적인 스캐닝 없이 투영된 에어리얼 이미지(AIM)의 수직(Z) 정렬의 측정에 사용되도록 허용하는 몇몇 변형예들이 설명될 것이다. 이러한 변형예들은 제 2 실시예와 관련하여 설명되지만, 이들은 제 1 실시예 및 제 3 실시예(아래에 설명됨)에 동일하게 적용되고 적합화될 수 있다.
도 11은 도 8의 실시예의 단순한 변형에 기초한, Z 오차의 이 정적 측정의 원리를 나타낸다. 센서(900)는 광 검출 요소들(904)의 어레이 및 판독 회로(906)를 지탱하는 몸체(920)를 포함한다. 상기 몸체(920)는 마스크 정렬 마크에 의해 투영된 밝은 라인(902)에 대해 평행한 Y 축선(X 측정의 경우)에 대해 오프셋 각도 α에 장착된다.
변형된 신호 프로세서(908)는 판독 회로(906)로부터 개별 픽셀 데이터를 수신하고, EX 값뿐만 아니라 EZ 값도 생성하도록 데이터를 처리한다. 이를 위해, 삽입된 상세도에 도시된 바와 같이, 픽셀들[광검출기 요소들(904)]이 고정된 순서로(또는 알려진 무작위한 순서로) 상이한 깊이 값들 Z1, Z2, Z3에 할당된다. 픽셀당 상이한 깊이 값을 달성하는 방식은, 아래에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 몇 가지 방식들로 행해질 수 있는 것이다. 제공된 상이한 깊이 값들의 개수는 3 개보다 많거나 이보다 더 적을 수 있다. 당분간, 광 검출 요소들(904)로부터 수신된 샘플 값들에 대해 신호 세기 곡선을 피팅한다기보다, 프로세서(908)가 각각의 픽셀과 깊이 값 Z1, Z2, Z3 간의 연관성을 이용하여, 도 11의 말단(foot)에서 그래프에 플롯팅된 바와 같이 삼각형, 흰 직사각형 및 검은 직사각형으로 부호화된 3 개의 별도의 데이터 세트들로서 이들을 처리하는 것으로 이해되어야 한다.
3 개의 샘플 세트들의 각각에 대해 예상된 형상의 곡선들을 피팅하면, 3 개의 세기/샘플 위치 프로파일들(912-1, 912-2 및 912-3)이 드러난다. 나타낸 바와 같이, 이러한 곡선들은 각각 Z1, Z2, Z3 깊이 값들에 대응한다. 곡선(912-3)이 피크 세기에서 가장 높기 때문에, 피팅된 곡선의 피크의 X 위치에 대응하는 값 X 뿐만 아니라, Z3에 대응하는 값 EZ가 출력된다. 곡선 형상이 알려지고 다수의 샘플들로 피팅된다면, 서브-픽셀 분해능이 얻어질 수 있다. Z 방향으로 단지 3 개의 값들, Z1, Z2 및 Z3 간의 분해능을 제공하는데 있어서, 적어도 각각의 데이터 세트에서 X 방향으로의 분해능이 3 개로 분할되었음을 이해할 것이다. 그렇다 하더라도, 에어리얼 이미지(902) 내의 세기 분포가 경사진 것이 아니라 X 축에 대해 수직한 평면을 중심으로 대칭적이라고 가정한다면, 더 약한 곡선들(912-1 및 912-2)로부터의 정보는 가장 강한 곡선(912-3)으로부터의 정보와 조합될 수 있어, X 위치의 정확성을 개선한다. 더욱이, Z 방향에 대해 플롯딩되어 있지는 않지만, 곡선들은 상기 피크들의 높이들 사이에서 피팅될 수 있으며, 스텝들 Z1, Z2, Z3보다 더 미세한 분해능이 Z 방위로도 얻어질 수 있다.
가장 높은 피크가 이용가능한 Z 값들의 중간값이라기보다는 극치인 Z3에 대응하는 것을 유의하여, 샘플들이 피크 값의 어느 쪽으로부터 얻어지는 경우, Z 값의 더 양호한 확실성(certainty)이 얻어질 것이라는 것을 이해하여야 한다. 실제 실시예에서는, 3 개보다 많은 Z의 레벨들이 존재할 수 있다. 어느 경우에도, 도시된 측정은 개괄적인 결과로서 사용될 수 있으며, (깊이 Z2에 대한) 피크(912-2)가 이 세 개중 가장 높은 측정이 수행되는 동안에, 기판 테이블(WT) 및 센서(900)는 다소 상이한 레벨로 이동되고 거기에 고정될 수 있다. 다시 말해, 상기 방법은 측정 동안에(적어도 미세한 결과 단계에서) 기계적인 스캐닝을 수반하지 않기 때문에, 정확성이 개선된다. 또한, 속도도 개선될 수 있다.
도 12는 이동 센서(900) 없이 상이한 Z 값들에 대해 병렬 측정치들을 얻는 하나의 기술을 예시한다. 이전의 도면들에서와 같이, 도 12a는 센서의 일부분의 종단면도를 나타내는 한편, 도 12b는 횡단면도를 나타낸다. 이전과 같이, 소정 형태의 몸체(920)가 제공되며, 이는 불투명한 층(924) 내의 어퍼처들(922) 밑에 개별 광검출기 요소들(904)을 하우징한다. 상이한 Z 값에서 각각의 픽셀을 효과적으로 위치시키는 변형예는, 이 환경보다 다른 굴절률을 갖는 재료의 두께들을 상이하게 하는 삽입물(insertion)에 의해, 데이터 라인(940)과 이웃하는 어퍼처들 사이의 광학 경로 길이를 변동시키기 위함이다. 여기서, 굴절률이 n이면, 실제 거리 dz에서 광학 경로 길이는 n. dz이다. 본질적으로, 광학 경로 길이 및 굴절률은 공기 또는 진공 대신에 존재할 수 있는 여하한의 침지 매질(물)의 굴절률, 및 사용되는 방사선의 실제 파장에 대해 계산되어야 한다.
상이한 스텝 높이들이 도 12a에서 나란히 도시되어 있는 한편, 도 12b는 레벨 Z2에 대응하는 높이에서 스텝(942-2)을 통한 작은 단면을 나타낸다. 다른 스텝 높이들이 점선들(942-1 및 942-3)로 나타나 있다.
도 13은 광검출기들(904)의 수 개의 라인들을 갖는 변형된 센서(900)를 도시한다. 이 경우, 각각의 라인은 그 자신의 Z 값, 예를 들어 깊이들 Z1 내지 Z4에서 4 개의 라인들을 갖는다. 결과들 EX 및 EZ를 얻기 위한 처리는, 각각의 Z 값에 대해 어퍼처들/검출기들이 알려진 양만큼 서로에 대해, 특히 X 방향으로 변위된다는 사실에 적합화된, 단순히 도 11에 대해 설명된 처리의 버전이다. 그러므로, X 방향으로 특정 오프셋이 픽셀들의 각각의 상이한 라인으로부터의 결과치에 적용될 수 있다. EX 값은 가장 강한 세기를 갖는 라인으로부터 사용될 수 있거나, 이들을 모두 개별 오프셋들과 조합하여, 일치된 정확한 EX 값에 도달할 수 있다.
도 13b 및 도 13c는 굴절 재료 두께의 "계단(staircase)"이 센서의 길이를 따라 주기적으로 반복되는 것이 아니라, 이보다는 상기 길이를 따라 일정한, 라인 C-C'를 따른 4 개의 스텝들에서 픽셀의 라인으로부터 라인으로 진행하는, 센서(900)에 걸친 4 개의 Z 값들의 구현을 나타낸다. 도 13c는 검출기 요소들(904)이 횡방향으로 또한 종방향으로 하위-분할된 것을 나타낸다. 두 실시예들(도 12 및 도 13)에서, 혼선, 분해능, 광 캡처 등등의 처리에 관한 사안들은, 도 8 내지 도 10의 예시들에서 행해진 바와 같이 적용된다.
도 14는 Z 방향으로의 "계단"의 생성에 대안적인 접근법을 결합시킨 도면이다. 두 도면들 도 14a 및 도 14b에서는, 어퍼처들(922)을 생성하는 불투명한 층이 아래 대신에 단체 굴절 재료의 최상부에 적용된다. 또한, 도 14b는 굴절 재료 및 어퍼처들로부터 소정 거리에서 몸체 재료를 통해 이격되기 보다는, 검출기 요소들(904)이 기판 몸체(950)의 최상부에 존재하는 예시를 나타낸다.
굴절 재료는 일 예시로서 에칭된 유리를 포함할 수 있거나, 실리콘 이산화물을 포함할 수 있으며, 예컨대 정상적인(normal) 반도체 처리에 의해 광검출기의 최상부 상에 통합될 수 있다. 모두가 하나의 픽셀로부터 다른 픽셀로 상이한 광학 경로 길이들을 부여하기 위한 목적으로, 설명된 조치들의 다수의 변형들 및 치환들이 적용될 수 있다. 특히 13의 예시에서 계단 구조 대신에, 이는 경사진 웨지 프로파일(sloping wedge profile)을 생성하는데 더 실제적일 수 있다. 상기 웨지의 각도가 프리즘 효과에 의해 빔들을 효과적으로 변위시키도록 되어 있는 경우, 이는 신호 처리에서 오프셋에 의해 보상되어, 실제 X 값들을 얻을 수 있다. 굴절 재료의 웨지보다는, 대안적으로 사전-배치된 Z 경사(tilt)(X 축선을 중심으로 한 회전에 대한 RX, 또는 Y 축선을 중심으로 한 회전에 대한 RY)에서 검출기들을 장착하는 것이 가능할 수도 있다. 이는, 특별한 굴절 재료 없이, 기판 테이블(WT)의 평면에 대해 상이한 높이들에서 고유하게 어퍼처들을 위치시킬 것이다. 재료의 두께를 변동시키는 대신에, 상이한 굴절률을 갖는 재료들의 일정한 두께가 적용될 수 있다. 상이한 재료들은 별도로 증착될 수 있거나, 단일 층의 굴절률은 상이한 부분들을 도핑함으로써 변형될 수 있다. 이러한 다양한 접근법들은 광학 경로 길이의 요구되는 변동을 달성하기 위해 조합될 수도 있다.
도 15는 굴절 재료의 웨지들 또는 스텝들이 제공되지도, 또한 경사지지도 않은 검출기 몸체(920) 내의 요소들(904)의 어레이에 이웃하는 픽셀들에 상이한 유효 Z 값들을 부여하는 또 다른 방식을 도시한다. 이 예시에서, 마스크 정렬 마크(M1, M2, 등)는 가변적인 Z 높이의 웨지 또는 스텝들을 포함하도록 960으로 변형된다. 이는, 유리 또는 다른 굴절 재료, 또는 상술된 바와 같이 가변적으로 도핑된 재료 등등의 소정 깊이로 에칭하거나 적용함으로써 달성될 수 있다. 이 결과로, 에어리얼 이미지(AIM) 내의 인접한 밝은 라인들이 다소 상이한 높이들 - 이 도면에서는 902-1(Z1), 902-2(Z2), 902-3(Z3) 및 902-4(Z4)로 나타냄 - 에서 포커스된다. 이에 따라, 검출기 요소들(904)의 상이한 라인들의 어퍼처들(922)이 밝은 라인들의 에어리얼 이미지들의 Z 레벨들 사이의 어느 곳의 레벨에서 에어리얼 이미지에 나타내어질 때, 단일 정적 측정 스텝으로부터 Z 오차 EZ를 식별하도록 피팅된 곡선, 및 4 개의 Z 오차 값들 EZ1 내지 EZ4의 상대 크기들에 관한 정보가 얻어질 수 있다. 본질적으로, 특별히 처리된 레티클에 대한 요구는 이 실시예를 광학 리소그래피 적용들에 대해 덜 편리하게 한다.
제 3 실시예
도 16은 센서(1000)가 비교적 드물게 위치된 검출기 요소들(1004)을 포함하는 세 번째 타입의 실시예를 나타낸다. 이전의 실시예들에서와 마찬가지로, 판독 회로(1006) 및 프로세서(1008)가 제공된다. 각각의 검출기 요소는 양질의 광을 수집하기 위해 라인을 포함할 수 있다. 각각의 요소는 어퍼처 뒤에 있을 수 있거나, 검출기 성질 자체가 적절한 크기 및 형상의 유효 어퍼처를 정의할 수도 있다. X/Y 방향으로만 보면, 상기 요소들(1004)이 비교적 드물게 위치된다는 것을 알 수 있다. 직교 방향으로(페이지 안쪽으로), 상기 요소들은 연속적인 라인, 또는 이산 검출기 요소들(1004)의 라인일 수 있다. 도시된 단순한 예시에서, Z 정보는 직접적으로 얻어지지 않지만, 도 11 내지 도 15의 실시예에서와 같이, 상이한 검출기들에 대해 상이한 Z 경로 길이들을 제공하는 원리들이 이 실시예에서도 동일하게 적용될 수 있다. 상기 요소들(1004)은 이를 위해 직교 방향으로 하위-분할될 수 있다.
이 경우, 마스크 정렬 마크(1006)는 투영 시스템(PS)을 통해 에어리얼 이미지(AIM)의 세기를 나타내는 세기 프로파일(1002)에서 스파이크들로 나타낸 일련의 밝은 라인들을 전달하도록 배치된다. 이러한 밝은 라인들의 공간 주기는 가깝지만 검출기 요소들(1004)의 간격과 다소 상이하여, 한번에 하나의 요소만이 밝은 라인의 전체 세기를 수용할 수 있다. 이 버니어-형(vernier-like) 구성은 도 16의 말단에서 그래프에 예시된 바와 같은 샘플 값들을 산출하고, 이로부터 곡선(1012)이 추정될 수 있으며, 상기 곡선의 중심 라인(1016)으로부터 EX/EY에 대한 값이 도출될 수 있다.
변형예들 & 적용예들
이전에 언급된 바와 같이, 앞서 설명된 실시예들의 다양한 특징들은 독립적으로 또는 조합된 형태로 X 및 Y 방향들에 적용될 수 있다. 도 17은 X-방향 정보를 위한 센서(1102) 및 Y-방향 위치 정보를 위한 센서(1104)를 형성하는 광-검출 요소들의 2 개의 미세한 어레이들을 포함하는 센서 블록(1100)을 나타낸다. 이러한 센서들 각각은 도 13의 예시와 유사한 형태를 갖는 것으로 도시되지만, 동일하게 도 8 내지 도 16의 실시예들 중 어느 하나에 예시된 형태의 센서들일 수 있다. 판독 회로(1106, 1108)는 프로세서들(1110 및 1112)에 신호들을 제공한다. 또한, 각각의 센서(1102, 1104)는 Z-방향 분해능을 포함하고, 프로세서들(1110 및 1112)은 Z-위치 정보(EZ)를 함께 제공한다. 판독 회로(1106, 1108) 및/또는 프로세서들(1110 및 1112)은 X- 및 Y-방향들에 대해 별도로 제공되어야 할 필요는 없으며, 원한다면 조합될 수도 있다.
또한, 센서 블록(1100) 상에는, 자체 판독 회로(1122) 및 프로세서(1124)를 갖는 개략적 정렬 센서(1120)가 존재한다. 프로세서(1124)는 X, Y 및 Z 성분을 갖는 개략적 오차 신호들 EC를 출력하며, 이들은 기판 테이블 위치설정 시스템(PW)에 의해, 미세한 센서들(1102, 1104)이 마스크 정렬 피처들, 이 경우 밝은 라인들(1126, 1128)과 정렬되게 하는데 사용된다. 이를 위해, 투영된 마스크 정렬 패턴은 십자 패턴(1130)과 같은 개략적 정렬 피처들을 또한 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 십자 패턴(1130)이 개략적 정렬 센서(1120) 상의 중심에 정렬되면, 밝은 라인들(1126 및 1128)은 이들 각각의 X 및 Y 센서들(1102, 1104) 상에 중심 잡힐 것이며, 기판 테이블의 추가적인 이동은 미세한 판독치 EX, EY, EZ를 얻는데 필수적이지 않다. 추가적으로 또는 대안적으로, 점선 화살표로 나타낸 바와 같이 미세한 위치 프로세서들(1122, 1124)로부터의 신호들에 의해 개략적 위치에 대한 보정들이 트리거링(trigger)될 수 있다.
처리의 복잡성, 그리고 센서들의 소형화 및 비용과 관련하여, 이러한 모든 변형예들 사이에서 달성가능한 정확성에 있어서 상충관계(trade-off)가 존재한다. 밝은 라인들은 정렬 피처들로서 설명되지만, 원칙적으로는 밝은 필드 상의 어두운 라인들이 또한 사용될 수 있다.
미세한 측정 광검출기들은 EX, EY 및/또는 EZ의 더 넓은 범위에 걸쳐 투영된 동일한 피처들 또는 추가 피처들에 응답하도록 배치된 개략적 위치설정 광검출기들과 통합될 수 있다. 개략적 위치설정을 위한 광검출기들은 미세한 위치설정을 위해 사용되는 광검출기들과 완전히 상이할 수 있거나, 공유될 수 있다. 검출기들의 라인이 미세한 측정을 위해 좁은 각도 α에서 배치된다면, 더 넓은 검출기들의 라인은, 여전히 스캐닝 이동들 없이, 개략적 캡처 및 측정을 위해 더 넓은 각도에서 배치될 수 있다.
도 18은 센서(1152)가 광-검출기 요소들의 일체화된 2-차원 어레이를 포함하는 또 다른 대안적인 센서 블록(1150)을 예시한다. 이 예시를 위해, 2-차원 마스크 정렬 패턴(1154) - 예를 들어, 단순한 병렬 라인들이라기보다는 십자형 라인들 - 이 생성되며, 단일 검출기는 적절한 처리에 의해 X 및 Y 정보 모두를 분해할 수 있다. 충분히 미세한 픽셀 피치가 주어진다면, 상기 어레이는 도 7의 예시와 유사하게 X, Y 그리드와 정사각형으로 정렬될 수 있다. 하지만, 상기에 주어진 이유들로, 소정 각도에서 어레이를 설정하는 것은 센서 피치 요건을 완화하고 신호 처리를 단순화한다.
다수의 다른 형태의 마크 및 개략적 위치설정 시스템들이 구상될 수 있으며, 도시된 예시는 어떠한 방식으로 제한하도록 의도되지 않는다. 또한, 상기 예시는 축척대로 되어 있지 않다. 실제적인 이유들로, 센서 블록(1100)은 이 안의 센서들(1102, 1104)보다 크기(extent)가 훨씬 더 클 것이다. 이는, 특히 개략적 정렬 센서들 및 다른 센서들이 동일한 모듈에 장착된 경우이다. 전체 정렬 패턴의 크기(extent)는 밀리미터 또는 수 밀리미터 치수로 되어 있을 수 있다. 정렬 패턴 내의 피처 크기 및 간격은 그 자체가 미크론 또는 수 미크론 치수로 되어 있을 수 있다. 곡선 피팅, 평균화 및 다른 기술들에 의해 달성된 공간 분해능은 피처 크기보다 더 미세할 수 있으며, 채택된 방사선의 파장보다 더 미세할 수 있다. 본질적으로 더 엄격한 위치설정 요건들을 갖는 EUV 또는 임프린트 장치의 경우, 피처 크기가 여전히 더 작을 수 있다.
당업자라면, 이 섹션 전역에 사용되는 바와 같은 어퍼처는 단일 라인(단일 직사각형 투과 함수임)과, 더 복잡한 라인 패턴(더 복잡한 국부화된 투과 함수임, 이는 평균적으로 직사각형 투과 함수와 흡사함) 둘 모두를 의미할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일 실시예에서, 센서 700, 800, 900, 1000, 1100 및 1150과 같은 센서들은 기판 테이블(WT) 상에 2 개, 3 개, 또는 4 개의 위치들에 제공되어, 마스크 정렬 마크들(M1 내지 M4) 중 2 이상을 동시에 판독한다. X 및 Y가 동시에 측정될 수 있지만, 본 발명은 EX, EY 및 EZ가 순차적으로 또는 한번에 2 개씩 측정되는 실시예들에서 조차도 속도 및 정확성 장점을 제공할 수 있다.
몇몇 실시예들은 반복 패턴 내에 또는 평행한 라인들 내에 삽입된 상이한 픽셀들을 이용하여 상이한 Z 값들을 동시에 측정하지만, 1-차원 또는 2-차원 어레이들이든지 간에, 더 복잡한 삽입 패턴들이 가능하다. 샘플들 사이의 광학 경로 길이를 변동시키는 또 다른 선택사항은 분할된 휠 또는 다른 이동 부분과 같은 이동 굴절 요소일 것이다. 하지만, 측정들이 엄격히 동시에 행해져야 하는 경우, 이는 X 및 Y 측정들을 방해하지 않도록 설계되어야 할 필요가 있다. 하지만, Z 변동들은 별도의 시간에 측정될 수 있으며, Z로의 스캐닝을 위해 기판 테이블 또는 마스크 테이블 모터들을 이용하지 않는 이점이 유지될 것이다.
정렬 마크와 센서 간의 직접적인 투영이 다음의 실시예들에서 예시되고 설명되지만, 어떤 이유로 기판 지지체 및 패터닝 디바이스 또는 그 지지체 중 어느 것에서 정렬 마크의 투영이 반사되고, 센서 및 정렬 마크 둘 모두가 투영 광학 시스템의 동일한 측면에 존재하는 변형예들이 고려된다.
이러한 또한 다수의 다른 변형들은 본 발명의 내용에 기초하여 당업자에 의해 구상될 수 있다.
이전의 실시예들에서 처리 유닛(600)은 도 19에 나타낸 바와 같은 컴퓨터 조립체일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 상기 컴퓨터 조립체는 본 발명에 따른 조립체의 실시예들에서의 제어 유닛의 형태인 전용 컴퓨터이거나, 대안적으로 리소그래피 투영 장치를 제어하는 중앙 컴퓨터일 수 있다. 상기 컴퓨터 조립체는 컴퓨터 실행가능한 코드를 포함한 컴퓨터 프로그램물을 로딩하도록 배치될 수 있다. 이는 컴퓨터 프로그램물이 다운로딩되는 경우에 컴퓨터 조립체가 이미지 정렬 센서들(700, 800, 등등)의 실시예들과 함께 앞서 언급된 리소그래피 장치의 사용예들을 제어하게 할 수 있다.
프로세서(1227)에 연결된 메모리(1229)는 하드 디스크(1261), ROM(Read Only Memory: 1262), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: 1263) 및 RAM(Random Access Memory: 1264)와 같은 다수의 메모리 구성요소들을 포함할 수 있다. 앞서 언급된 메모리 구성요소들 모두가 존재해야 하는 것은 아니다. 또한, 앞서 언급된 메모리 구성요소들은 물리적으로 프로세서(1227)에, 또는 서로 근접하여 있지 않아도 된다. 이들은 멀리 떨어져서 위치될 수 있다.
또한, 프로세서(1227)는 어떠한 종류의 사용자 인터페이스, 예를 들어 키보드(1265) 또는 마우스(1266)에 연결될 수 있다. 또한, 터치 스크린(touch screen), 트랙 볼(track ball), 스피치 컨버터(speech converter) 또는 당업자에게 알려져 있는 다른 인터페이스들이 사용될 수도 있다.
프로세서(1227)는 판독 유닛(reading unit: 1267)에 연결될 수 있으며, 이는 플로피 디스크(1268) 또는 CDROM(1269)과 같은 데이터 이동 매체로부터 데이터 - 예를 들어, 컴퓨터 실행가능한 코드의 형태임 - 를 판독하고, 몇몇 상황들에서는 데이터 이동 매체 상에 데이터를 저장하도록 배치된다. 또한, DVD 또는 당업자에게 알려져 있는 다른 데이터 이동 매체들이 사용될 수도 있다.
또한, 프로세서(1227)는 종이에 출력 데이터를 프린트하는 프린터(1270)와, 디스플레이(1271), 예를 들어 모니터 또는 LCD(Liquid Crystal Display), 또는 당업자에게 알려져 있는 여하한 다른 형태의 디스플레이에 연결될 수 있다.
프로세서(1227)는 입력/출력(I/O)을 담당하는 송신기/수신기(1273)에 의해 통신 네트워크(1272), 예를 들어 PSTN(public switched telephone network), LAN(local area network), WAN(wide area network) 등에 연결될 수 있다. 프로세서(1227)는 통신 네트워크(1272)를 통해 다른 통신 시스템들과 통신하도록 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 통신 네트워크(1272)를 통해 외부 컴퓨터들(도시되지 않음), 예를 들어 조작자들의 개인용 컴퓨터들이 프로세서(1227)로 로그(log)할 수 있다.
프로세서(1227)는 독립적인 시스템(independent system)으로서, 또는 병행하여 작동하는 다수의 처리 유닛들로서 구현될 수 있으며, 각각의 처리 유닛은 더 큰 프로그램의 서브-작업들을 실행하도록 배치된다. 또한, 처리 유닛들은 수 개의 서브처리 유닛들을 갖는 1 이상의 주 처리 유닛들로 나누어질 수 있다. 프로세서(1227)의 몇몇 처리 유닛들은 심지어 다른 처리 유닛들과 멀리 떨어져서 위치될 수도 있으며, 통신 네트워크(1272)를 통해 통신한다.
도 19에서 모든 연결들이 물리적인 연결들로서 나타나 있더라도, 이러한 연결들 중 1 이상은 무선으로 행해질 수 있다는 것이 관찰된다. 이들은 단지 "연결된" 유닛들이 어떤 방식으로 서로 통신하도록 배치되는지를 보여주도록 의도된다. 상기 컴퓨터 시스템은 여기에 설명된 기능들을 실행하도록 구성된 아날로그 및/또는 디지털 및/또는 소프트웨어 기술을 이용한 여하한의 신호 처리 시스템일 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 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 이해할 것이다. 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, 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 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다. 임프린트 리소그래피의 경우, 패터닝 디바이스로부터 기판으로 생성물 패턴 자체를 전사하도록 요구되는 투영 시스템이 존재하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 패터닝 디바이스로부터 여기에 설명된 타입의 이미지 정렬 센서들로 정렬 패턴을 투영하기 위해 광학 시스템들이 채택될 수 있다. 본 발명은 광학 리소그래피로 제한되지 않는다. 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 이의 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 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.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하도록 배치된 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 패터닝 디바이스를 수용하고, 패터닝 위치에 유지된 기판에 상기 패턴을 적용하는 패터닝 서브시스템;
    상기 패턴이 적용되는 동안에 상기 기판을 유지하는 기판 지지체;
    상기 패턴이 상기 기판 상의 정확히 알려진 위치에 적용되도록, 상기 기판 지지체, 상기 패터닝 서브시스템 및 상기 패터닝 디바이스를 서로에 대해 이동시키는 적어도 하나의 위치설정 서브시스템; 및
    상기 패터닝 위치에 대해 상기 기판의 위치를 측정하고, 상기 위치설정 서브시스템에 측정 결과들을 공급하는 측정 서브시스템;
    을 포함하고,
    상기 측정 서브시스템은 정렬 마크로부터 투영된 방사선을 수용하는 적어도 하나의 센서 - 상기 센서 및 정렬 마크는 이 중 하나가 상기 패터닝 디바이스와 연계되고, 다른 하나가 상기 기판 지지체에 연계됨-; 및
    상기 기판 지지체와 상기 패터닝 위치 사이의 위치 관계들을 측정하기 위한 기준을 확립하기 위해 상기 투영된 정렬 마크의 공간 정보를 분해(resolve)하도록 상기 센서로부터의 신호들을 수신하고 처리하는 프로세서를 포함하고,
    상기 센서는 적어도 하나의 방위(dimension)로 분리된 광검출기 요소들의 어레이를 포함하여, 상기 센서 및 상기 프로세서가, 상기 기판 지지체 및 패터닝 디바이스를 서로에 대해 정지 상태로 유지하면서, 적어도 기준 위치를 확립하는 최종 단계를 수행하도록 작동가능한 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 일 라인에 배치된 광검출기 요소들의 적어도 하나의 어레이를 포함하고, 상기 라인은 상기 투영된 정렬 마크 내의 일 라인의 지향방향에 대해 소정 각도에서 지향되며, 상기 프로세서는 상기 어레이의 신호들로부터, 상기 투영된 정렬 마크 내의 상기 라인에 대해 수직인 방위(dimension)로 기준 위치를 계산하는 리소그래피 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 제 1 방위로 이격된 광검출기 요소들의 적어도 하나의 어레이를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 어레이의 신호들로부터 투영된 정렬 마크의 제 1 방위로의 위치를 계산하며,
    상기 투영된 정렬 마크는 일련의 밝은 라인들을 포함하고, 상기 제 1 방위에서 상기 일련의 밝은 라인들의 공간 주기는 상기 어레이의 간격과 다소 상이한 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 평면에 대해 평행한 직교 방향들로 기준 위치들을 각각 측정하도록 복수의 센서들이 제공되는 리소그래피 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 복수의 광검출기 요소들을 포함하고, 상기 프로세서는 상기 정렬 마크로부터 각각 상이한 광학 경로 길이들에 따라 상이한 요소들 간의 차이를 구별하도록 배치됨에 따라, 상기 투영 시스템의 광축에 대해 평행한 방위(Z)로 기준 위치를 계산하는 리소그래피 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 광검출기 요소들 사이에 광학 경로 길이 차이들을 부여하도록 구성되거나 장착되는 리소그래피 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광검출기 요소들 사이의 광학 경로 길이 차이들은 상기 요소들 앞에 위치된 재료의 두께 및 굴절률 중 하나 또는 둘 모두를 변동시킴으로써 부여되는 리소그래피 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 광검출기 요소들의 적어도 2 개의 그룹들은 일반적으로 기판 평면에 대해 평행한 2 개의 직교 방향들로 기준 위치들을 각각 측정하기 위해 제공되고, 상기 그룹들 중 하나 또는 둘 모두는 추가적으로 상기 투영 시스템의 광축에 대해 평행한 제 3 방위로 측정을 제공하는 리소그래피 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 기판 지지체와 연계되는 한편, 상기 정렬 마크는 상기 패터닝 디바이스와 연계되는 리소그래피 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 기판 지지체가 정지 상태로 유지되는 동안에, 3 개의 방위들로 기준 지점들을 동시에 측정하도록 작동가능한 리소그래피 장치.
  11. 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서,
    상기 패터닝 디바이스를 수용하고 패터닝 위치에 유지된 상기 기판의 일부분에 상기 패턴을 적용하는 패터닝 서브시스템을 제공하는 단계;
    기판 지지체 상에 상기 기판을 유지하는 단계;
    상기 패터닝 위치에 대해 상기 기판의 위치를 측정하는 단계;
    상기 기판 지지체, 상기 패터닝 서브시스템 및 상기 패터닝 디바이스를 서로에 대해 이동들의 순서(sequence)로 위치시키도록 상기 측정 단계의 결과들을 이용하여, 상기 패턴이 상기 기판의 원하는 부분에 적용되도록, 상기 패터닝 서브시스템을 작동시키는 단계; 및
    상기 적용된 패턴에 따라 생성물 피처들을 생성하도록 상기 기판을 처리하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 측정 단계는: (i) 적어도 하나의 방위로 분리된 광검출 요소들의 어레이를 포함하는 센서를 이용하여 정렬 마크로부터 투영된 방사선을 수용하는 단계, 및 (ii) 상기 기판 지지체와 상기 패터닝 위치 사이의 위치 관계들을 적어도 하나의 방위로 측정하기 위한 기준을 확립하기 위해 상기 투영된 정렬 마크 내의 공간 정보를 분해하도록 상기 센서로부터의 신호들을 처리하는 예비 단계를 포함하여, 상기 센서 및 프로세서가, 상기 기판 지지체 및 패터닝 디바이스가 서로에 대해 정지 상태로 유지되는 동안에, 적어도 기준 위치를 확립하는 최종 단계를 수행하는 디바이스 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    기판 평면에 대해 평행한 2 개의 직교 방향들로 기준 위치들을 각각 측정하기 위해, 적어도 2 개의 센서들이 제공되며, 상기 센서들 중 하나 또는 둘 모두는 추가적으로 상기 투영 시스템의 광축에 대해 평행한 제 3 방위로 측정을 제공하는 디바이스 제조 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 예비 단계의 성능을 위해, 상기 센서는 상기 기판 지지체와 연계되는 한편, 상기 정렬 마크는 상기 패터닝 디바이스와 연계되는 디바이스 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 패터닝 디바이스 상에 정렬 마크들이 주어지는 경우, 상기 기판 테이블 및 패터닝 디바이스가 서로에 대해 정지 상태로 유지되는 동안에, 상기 센서(들)는 3 개의 방위들로 기준 위치들을 동시에 측정하도록 상기 예비 단계에서 작동가능한 디바이스 제조 방법.
  15. 리소그래피 장치를 제어하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 판독가능 저장매체로서, 상기 명령어들은 상기 제 11 항 또는 제 12 항에 따른 방법의 측정 및 위치설정 단계들을 제어하기에 적합하여, 상기 장치의 1 이상의 프로그램가능한 프로세서들이, 기판 지지체와 패터닝 위치 사이의 위치 관계들을 적어도 하나의 방위들로 측정하기 위한 기준을 확립하기 위해 투영된 정렬 마크 내의 공간 정보를 분해하도록 센서로부터의 신호들을 처리하게 하며, 상기 기판 지지체가 정지 상태로 유지되는 동안에, 적어도 기준 위치를 확립하는 최종 단계가 수행되는 컴퓨터 프로그램 판독가능 저장매체.
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