KR101410846B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

리소그래피 장치의 스캐닝 기능을 제어하는 방법을 제공한다. 제1 정렬 계획이 이용된다. 스캐닝 기능에 관한 베이스라인 제어 파라미터를 결정하기 위해 모니터 웨이퍼를 노광한다. 베이스라인 제어 파라미터는 모니터 웨이퍼로부터 주기적으로 검색된다. 베이스라인 제어 파라미터로부터 파라미터 드리프트가 결정된다. 이 결정에 기초하여 보정 동작이 이루어진다. 제1 정렬 계획과는 상이한 제2 정렬 계획을 이용하여 생산 웨이퍼를 노광한다. 모니터 웨이퍼를 노광하는데 제2 정렬 계획을 이용하여 이루어질 보정에 실질적으로 더 근접하게 되도록 보정 동작이 수정된다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 2010년 2월 19일자로 출원된 미국 가특허 출원 61/306,065의 이점을 주장하며, 이 특허 출원은 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 예컨대 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조에 이용할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함하는) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟 영역 상에 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역을 조사(照射)하는 소위 스테퍼(stepper), 및 소정의 방향("스캐닝"-방향)의 방사선 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 동시에, 이 방향과 평행한 방향(동일 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역을 조사하는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수 있다.
리소그래피 공정을 모니터하기 위해서는 패터닝된 기판의 파라미터를 측정한다. 이러한 파라미터에는 예컨대 패터닝된 기판 내에 형성되거나 또는 패터닝된 기판 상에 형성된 연속층 간의 오버레이 오차 및 현상된 감광성 레지스트의 임계 라인폭(critical linewidth)이 포함될 수 있다. 이러한 측정은 제품 기판 및/또는 전용의 계측 타겟 상에서 수행될 수 있다. 리소그래피 공정으로 형성된 미세 구조체의 측정을 행하기 위한 다양한 기술이 존재하며, 이들 기술에는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope) 및 다양한 특수 기기를 사용하는 것이 포함된다. 신속하고 비침투식 형태의 특수 검사 기기인 스캐터로미터(scatterometer)는 방사선의 빔을 기판의 표면 상의 타겟으로 향하게 하여 산란 또는 반사된 빔의 특성을 측정한다. 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란되기 전과 후의 빔의 특성을 비교함으로써, 기판의 특성을 결정할 수 있다. 이것은 예컨대 반사 빔을 공지의 기판 특성과 연계된 공지의 측정치의 라이브러리에 저장된 데이터와 비교함으로써 행해질 수 있다. 2개의 주요 유형의 스캐터로미터가 알려져 있다. 분광 스캐터로미터(spectroscopic scatterometer)는 광대역 방사선 빔을 기판 상으로 지향시키고 특정한 좁은 각도 범위로 산란된 방사선의 스펙트럼(예컨대, 파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 각도 분해 스캐터로미터(angularly resolved scatterometer)는 단색성 방사선 빔(monochromatic radiation beam)을 이용하고, 산란된 방사선의 세기를 각도를 함수로 하여 측정한다.
스캐너 기능을 더욱 우수하게 제어하기 위해, 시스템을 소정의 베이스라인 쪽으로 대략 1일 간격으로 자동으로 구동하는 모듈이 최근에 개발되었다. 이 스캐너 안정성 모듈은 계측 기기를 이용하여 모니터 웨이퍼로부터 취해진 표준 측정치를 검색(retrieve)한다. 모니터 웨이퍼는 특수한 스캐터로메트리 마크를 포함하고 있는 특수한 레티클을 이용하여 미리 노광되어 있게 된다. 모니터 웨이퍼 및 그 일자의 측정치(that day's measurements)(및 가능하게는 이전의 일자로부터의 이력 측정 데이터)를 이용하여, 스캐너 안정성 모듈은 시스템이 이 시스템의 베이스라인으로부터 얼마나 멀리 드리프트하였는지를 결정하고, 웨이퍼 레벨 오버레이 및 포커스 조정 설정치를 계산한다. 베이스라인은 모니터 웨이퍼 상의 기준층에 의해 직접 정해지거나(이 경우에는, 스캐너 안정성 모듈이 시스템을 베이스라인 모니터 웨이퍼 상의 최소 오버레이 쪽으로 구동할 것임), 또는 웨이퍼 상의 기준층과 타겟 오버레이 핑거프린트(target overlay fingerprint)의 조합에 의해 간접적으로 정해질 수 있다(이 경우에는, 스캐너 안정성 모듈이 시스템을 모니터 웨이퍼 상의 정해진 타겟 오버레이 핑거프린트 쪽으로 구동할 것임). 리소그래피 시스템은 그 후에 이들 보정 설정치를 후속 생산 웨이퍼에 대한 각각의 노광을 위한 특정 보정치로 변환한다.
각각의 스캐너는 컨트롤 쓰레드(control thread)를 이용하여 스캐너 안정성 모듈에 의해 제어되며, 이 컨트롤 쓰레드의 컨텐츠는 웨이퍼를 노광하는데 이용되는 정렬 계획(alignment strategy)에 좌우된다. 모니터 웨이퍼 및 생산 웨이퍼를 노광시키는데 동일한 정렬 계획이 이용되는 곳에서는, 스캐너 안정성 모듈의 동작은 정렬 계획 영향이 무효로 된다는 것을 의미할 것이다. 그러나, 상이한 제품에 대해서는 하나의 스캐너에 대해 상이한 정렬 계획이 요구되어야 하므로, 그 스캐너를 제어하기 위해서는 일반적으로 하나의 컨트롤 쓰레드가 이용될 수 없다.
생산 웨이퍼를 노광하기 위해 요구되는 다수의 정렬 계획에 무관하게 스캐너당 하나의 스캐너 안정성 모듈 쓰레드가 실행될 수 있는 시스템을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 실시예에 따라, 방사선 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템; 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체; 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하기 전에, 정렬 계획(alignment strategy)에 따라 상기 기판을 정렬하도록 구성된 정렬 장치; 및 제1 정렬 계획을 이용하여 최초에 노광되는 하나 이상의 모니터 웨이퍼로부터, 베이스라인 제어 파라미터를 정의하는 측정치를 주기적으로 검색함으로써, 베이스라인 제어 파라미터로부터의 파라미터 드리프트(parameter drift)를 결정하기 위해, 상기 지지체, 상기 기판 테이블, 상기 투영 시스템 중의 하나 이상을 제어하도록 구성된 스캐닝 제어 모듈을 포함하며, 상기 장치는, 상기 제1 정렬 계획과는 상이한 제2 정렬 계획을 이용하여 생산 기판을 노광할 때에, 파라미터 드리프트에 대하여 이루어진 보정을 조정하여, 상기 제2 정렬 계획을 상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼의 노광에 이용하여 이루어질 보정에 실질적으로 더 근접하게 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 실시예에 따라, 스캐닝 기능에 관한 베이스라인 제어 파라미터를 결정하기 위해, 제1 정렬 계획을 이용하여 하나 이상의 모니터 웨이퍼를 노광하는 단계; 상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼로부터 상기 베이스라인 제어 파라미터를 주기적으로 검색(retrieving)하는 단계; 상기 베이스라인 제어 파라미터로부터 파라미터 드리프트를 결정하고, 이 결정에 기초하여 보정을 행하는 단계; 상기 제1 정렬 계획과는 상이한 제2 정렬 계획을 이용하여 생산 기판을 노광하는 단계; 및 상기 보정을, 상기 제2 정렬 계획을 상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼의 노광에 이용하여 이루어질 예상 보정에 실질적으로 더 근접하게 되도록 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치의 스캐닝 기능을 제어하는 방법이 제공된다.
본 발명의 추가의 실시예, 특징 및 장점과 본 발명의 각종 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 개시되어 있다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 실시예로 한정되지 않는다. 이러한 실시예는 단지 예시를 위해 제공된 것이며, 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 추가의 실시예가 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게는 명백할 것이다.
본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 이루고 있는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 예시하기 위한 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하여 당업자로 하여금 본 발명을 구성하고 이용할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예와 함께 이용될 수 있는 일례의 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예와 함께 이용될 수 있는 일례의 리소그래픽 셀 또는 클러스터를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예와 함께 이용될 수 있는 스캐터로미터의 제1 예를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예와 함께 이용될 수 있는 스캐터로미터의 제2 예를 도시하고 있다.
도 5는 스캐너 안정성 모듈을 이용하는 리소그래피 공정에서의 제어 루프의 실시예를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 이용 가능한 별도의 측정 및 노광 계획을 갖는 리소그래피 장치의 부품을 나타내고 있는 개략도이다.
도 7은 공지의 실행 방법에 따른 도 6의 장치에서의 측정 및 노광 공정에서의 스테이지를 개략적으로 도시하고 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예의 특징 및 장점은 도면 전반에 걸쳐 대응하는 구성요소에 유사한 도면 부호가 부여되어 있는 첨부 도면을 참조하고 있는 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다. 이들 도면에서, 유사 도면 부호는 전반적으로 동일하거나, 기능적으로 유사하거나 및/또는 구조적으로 유사한 구성요소를 나타내고 있으며, 어떠한 구성요소를 최초로 도시하고 있는 도면의 번호가 해당 도면 부호의 가장 좌측의 숫자로 표기되어 있다.
본 명세서는 본 발명의 특징부를 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시한다. 개시된 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 요지는 개시된 실시예로 한정되지 않는다. 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정해진다.
개시된 실시예 및 본 명세서에서의 "일실시예", "실시예", "일례의 실시예" 등의 지칭은, 개시된 실시예가 특정 특징부, 구조 또는 특징을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 그 특징 특징부, 구조 또는 특징을 반드시 포함하는 것은 아니라는 것을 나타낸다. 더욱이, 이러한 표현들은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것도 아니다. 또한, 그 특정 특징부, 구조 또는 특징이 실시예와 관련하여 설명될 때에, 당해 기술 분야에 익숙한 사람의 지식 내에서, 명시적으로 기술되는지의 여부에 상관없이 다른 실시예에 관련하여 이러한 특징부, 구조 또는 특징이 행해질 것이다.
본 발명의 실시예는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 어떠한 조합으로 실시될 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되어 실행될 수 있는 기기 판독 가능한 매체 상에 기억된 명령어로서 실시될 수도 있다. 기기 판독 가능한 매체는 기기(예컨대, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독할 수 있는 형태로 정보를 저장하거나 전송하는 어떠한 메카니즘도 포함할 수 있다. 예컨대, 기기 판독 가능한 매체는 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 소자, 및 전기적, 광학적, 음향적, 또는 다른 형태의 신호 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어는 특정 동작을 수행하는 것으로서 본 명세서에 설명될 수 있다. 그러나, 이러한 설명은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 동작은 실제로는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 컨트롤러, 또는 기타 디바이스에서 이루어진다.
그러나, 이러한 실시예를 더욱 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있는 일례의 환경을 설명하는 것이 유익하다.
도 1은 본 발명의 실시예와 함께 이용될 수 있는 일례의 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는, 방사선 빔(B)(예컨대, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL), 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정 파라미터에 따라 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT), 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 기판)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정 파라미터에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 패터닝 장치(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을, 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PL)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형, 또는 다른 유형의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 장치를 지지한다(즉, 패터닝 장치의 무게를 지탱한다). 지지 구조체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 디바이스도 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 반전 피처(phase shifting feature) 또는 이른바 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟 영역 내의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 장치는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합하다면, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "투영 렌즈"라는 용어는 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어의 동의어로 간주할 수 있다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형의 것(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 반사형의 것(예컨대, 전술한 바와 같은 유형의 프로그래머블 미러 어레이를 채용하거나, 또는 반사형 마스크를 채용함)이어도 된다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기계에서는, 추가의 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
리소그래피 장치는 기판의 적어도 일부가 예컨대 물과 같은 비교적 굴절률이 높은 액체로 덮여지도록 하여 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 타입의 것일 수도 있다. 액침액은 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이와 같이 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도를 증가시키기 위해 본 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "액침"이라는 표현은 기판과 같은 구조체가 액체 내에 침수되어야 하는 것을 의미하는 것이 아니라, 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 예컨대, 방사선 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스(SO)와 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)에 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(IN)(integrator) 및 집광기(CO)(condenser)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 방사선 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 종단한 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PL)을 통과하고, 투영 시스템(PL)은 방사선 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다(예컨대, 상이한 타겟 영역(C)을 방사선 빔(B)의 경로 내에 위치시키기 위해). 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)를 이용하여, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다(예컨대, 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안). 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대되는 것으로서의), 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟 영역에 위치하고 있지만, 이들 마크들은 타겟 영역 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 마스크(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사선 빔(B)에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정지 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기가 한정된다.
2. 스캔 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PL)의 확대율(축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 동적 노광시의 타겟 영역의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)이 한정되는 한편, 스캐닝 동작의 길이에 의해 타겟 영역(C)의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 마스크 테이블(MT)을 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사선 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예와 함께 이용될 수 있는 리소그래피 장치(LA)는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터로도 지칭되는 리소그래픽 셀(LC)의 일부를 형성하며, 리소셀은 또한 기판에 대해 노광 전 공정(pre-exposure process) 및 노광 후 공정(post-exposure process)을 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이러한 장치는 레지스트층을 증착하는 스핀 코터(spin coater)(SC), 노광된 레지스트를 현상하는 현상기(DE), 칠 플레이트(chill plate, CH), 및 베이크 플레이트(bake plate, BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이들을 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 그 후 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay, LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system, SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해서는, 후속 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 크리티컬 디멘전(CD) 등과 같은 특성을 측정하기 위해 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직할 수 있다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분한 정도로 검사가 곧바로 신속하게 행해질 수 있으면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판이 벗겨지거나 재작업될 수 있거나(예컨대, 수율을 향상시키기 위해) 또는 폐기함에 의해 오류가 있는 것으로 알려진 기판에 대한 노광을 수행하는 것을 방지한다. 기판의 일부 타겟 영역만이 오류가 있는 경우, 양호한 것으로 간주되는 타겟 영역에만 추가의 노광이 수행될 수 있다.
기판의 특성, 구체적으로 상이한 기판의 특성 또는 동일 기판의 상이한 층의 특성이 층에 따라 어떻게 변화하는지를 결정하기 위해 검사 장치가 사용된다. 검사 장치는 리소그래픽 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수도 있고, 또는 독립형 장치일 수도 있다. 신속한 측정을 가능하게 하기 위해, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트층에서의 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 그러나, 레지스트 내의 잠상(latent image)은 매우 낮은 컨트래스트를 가지며(방사선에 노광된 레지스트의 부분과 방사선에 노광되지 않은 부분 간의 굴절율차가 매우 작게 됨), 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행하기에 충분한 감도를 갖지는 않는다. 따라서, 통상적으로 노광된 기판에 대해 수행되는 첫 번째 단계이고, 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트래스트를 증가시키는 단계인, 노광 후 베이크 단계(post-exposure bake step, PEB) 후에 측정이 이루어질 수 있다. 이 스테이지에서, 레지스트 내의 이미지는 반잠상(semi-latent)으로 지칭될 수 있다. 또한, 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에, 현상된 레지스트 이미지의 측정을 행하는 것도 가능하다(레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중의 하나를 제거한 지점에서). 후자의 가능성은 오류가 있는 기판의 재작업에 대한 가능성은 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 일례의 스캐터로미터를 도시한다. 스캐터로미터는 방사선을 기판(W) 상에 투영하는 광대역(백색광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사된 방사선은 분광계 검출기(2)에 통과되며, 분광계 검출기(4)는 거울 반사(specular reflected) 방사선의 스펙트럼(10)(파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼에 의해 생성되는 프로파일 또는 구조체가 처리 유닛(PU)에 의해 재구성될 수 있다(예컨대, RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 및 비선형 회귀(non-linear regression)에 의해 또는 도 3의 하단에 도시된 바와 같이 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의해). 일반적으로, 재구성을 위해, 일반적인 형태의 구조체가 알려져 있으며, 일부 파라미터는 이 구조체를 구성하는 공정에 대한 정보로부터 가정되어, 이 구조의 소수의 파라미터만이 스캐터로메트리 데이터로부터 결정되게 된다. 이러한 스캐터로미터는 수직 입사 스캐터로미터 또는 경사 입사 스캐터로미터로서 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예와 함께 사용될 수 있는 또 다른 스캐터로미터가 도 4에 도시되어 있다. 이 장치에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 시준되고, 간섭 필터(13) 및 편광기(polarizer)(17)를 투과하게 되며, 부분 반사 표면(16)에 의해 반사되고, 예컨대 바람직하게는 적어도 약 0.9, 더욱 바람직하게는 적어도 약 0.95의 높은 개구도(NA)를 갖는 마이크로스코프 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상에 포커스된다. 액침 스캐터로미터는 1이 넘는 개구도를 갖는 렌즈를 각각 포함하는 경우도 있다. 반사된 방사선은 그 후 부분 반사 표면(16)에서 검출기(18)로 투과되어 스캐터 스펙트럼이 검출된다. 검출기는 렌즈 시스템(15)의 초점 거리에 있는 배면 투영 퓨필 평면(back-projected pupil plane)(11)에 위치될 수 있지만, 퓨필 평면은 보조 광학장치(도시하지 않음)를 이용하여 검출기 상에 재이미징(re-image)될 수 있다. 퓨필 평면은, 방사선의 방사 위치(radial position)가 입사각을 정하고, 각도 위치가 방사선의 방위각을 정하는 평면이다. 검출기는 기판 타겟(30)의 2차원 각도 산란 스펙트럼이 측정될 수 있도록 2차원 검출기인 것이 바람직하다. 검출기(18)는 예컨대 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수 있으며, 예컨대 프레임당 40 ms의 노출 시간(integration time)을 이용할 수 있다.
예컨대 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 기준 빔이 이용되는 경우가 있다. 이를 위해, 방사선 빔이 빔 스플리터(16)에 입사될 때, 방사선 빔의 일부가 빔 스플리터를 투과하여 기준 빔으로서 기준 미러(14)를 향하게 된다. 기준 빔은 그 후 동일한 검출기(18)의 상이한 부분 상에 투영되거나 또는 이와 달리 상이한 검출기(도시하지 않음) 상으로 투영된다.
일례를 들면 405∼790 nm 또는 200∼300 nm와 같은 그보다 낮은 범위의 대상 파장을 선택하기 위해 간섭 필터(13)의 세트가 이용될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터의 세트를 포함하기보다는 조정될 수 있다. 간섭 필터 대신 격자(grating)가 이용될 수 있다.
검출기(18)는 단일 파장(또는 좁은 파장 범위)에서의 산란 광의 세기를 측정할 수도 있고, 여러 파장에서의 세기를 별도로 측정할 수도 있으며, 또는 일정 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수도 있다. 또한, 검출기는 횡자기 편광광(transverse magnetic-polarized light) 및 횡전기 편광광(transverse electric-polarized light)의 세기, 및/또는 횡자기 편광광과 횡전기 편광광 간의 위상차를 별도로 측정할 수 있다.
광대역 광원(즉, 넓은 범위의 광 주파수 또는 파장을 갖는 광원)을 이용하는 것이 가능하여, 커다란 에텐듀(large etendue)를 제공함으로써 복수의 파장들의 믹싱을 가능하게 한다. 광대역에서의 복수의 파장은 각각 Δλ의 대역폭 및 적어도 2ㆍΔλ(즉, 대역폭의 2배)의 간격을 갖는다. 복수의 방사선의 "소스"는 섬유 다발(fiber bundle)을 이용하여 분할된 연장된 방사선 소스의 상이한 부분들일 수도 있다. 이러한 방식으로, 각도 분해 산란 스펙트럼이 복수의 파장에서 병렬로 측정될 수 있다. 3-D 스펙트럼(파장과 2개의 상이한 각도)이 측정될 수 있으며, 이 3-D 스펙트럼은 2-D 스펙트럼보다 더 많은 정보를 담고 있다. 이것은 더 많은 정보가 측정될 수 있도록 하여, 계측 공정 정확성(metrology process robustness)을 증가시킨다. 이것은 유럽 특허 번호 1,628,164A에 더욱 상세하게 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있다.
기판(W) 상의 타겟(30)은 1-D 격자일 수도 있으며, 이 1-D 격자는, 현상 후에, 바(bar)가 실선의 레지스트 라인으로 형성되도록 프린트된다. 타겟(30)은 2-D 격자일 수도 있으며, 이 2-D 격자는, 현상 후에, 바(bar)가 실선의 레지스트 필러(solid resist pillar) 또는 레지스트 내의 비아(via)로 형성되도록 프린트된다. 바, 필러 또는 비아는 이와 달리 기판 내로 에칭될 수도 있다. 이 패턴은 리소그래피 투영 장치, 구체적으로 투영 시스템(PL)에서의 색수차(chromatic aberration)에 민감하며, 이러한 수차의 존재 및 조명 대칭성은 그 자체가 프린트된 격자에서의 불균일(variation)로 나타날 것이다. 이에 따라, 프린트된 격자의 스캐터로메트리 데이터가 격자를 재구성하는데 이용된다. 인쇄 단계 및/또는 다른 스캐터로메트리 공정에 대한 정보로부터, 라인 폭 및 라인 형상과 같은 1-D 격자의 파라미터 또는 필러 또는 비아의 폭, 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 파라미터가 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.
정확한 리소그래피의 핵심적인 요소는 리소그래피 스캐너 및 스캐닝 기능을 제어하는 성능을 증대시키는 것이다("스캐너"로 지칭할 때에는, 이러한 지칭은 본 명세서에 설명된 스캔 모드 및 기능과 기타 스캐닝 기능 전보를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다). 스캐너의 초점 및 오버레이(층과 층의 정렬) 균일성에 대한 향상은, 소정의 특징부 크기 및 칩 어플리케이션에 대한 공정 범위(process window)가 최적화되게 하여, 더 소형이고 더 진보된 칩의 연속적인 생성을 가능하게 하는 Baseliner™ 스캐너 안정성 모듈에 의해 최근에 달성되었다.
리소그래피 시스템이 최초로 설치될 때에, 최적으로 동작하기 위해 교정이 이루어져야 한다. 그러나, 시간이 지남에 따라, 시스템 성능 파라미터가 드리프트(drift)될 것이다. 적은 양의 드리프트는 무시할 수 있지만, 너무 많은 드리프트가 있으면, 시스템은 사양 규격(specification)을 충족하지 않기가 쉬울 것이다. 그 결과, 제조업체는 재교정을 위해 생산을 주기적으로 중단하도록 요구된다. 시스템을 더욱 빈번하게 교정하는 것은 공정 범위를 더 크게 하지만, 그 결과 예정된 비작동 시간(downtime)이 더 많아지게 한다.
다른 이점 중에서도, 스캐너 안정성 모듈은 이러한 생산 중단을 크게 감소시킨다. 실시예에서, 스캐너 안정성 모듈은 정규의 간격으로(통상적으로 며칠마다) 시스템을 사전에 정해진 베이스라인 쪽으로 자동으로 구동한다. 이를 위해, 스캐너 안정성 모듈은 계측 기기를 이용하여 하나 이상의 모니터 웨이퍼로부터 취해진 표준 측정치를 검색한다. 모니터 웨이퍼는 특수한 스캐터로메트리 마크를 포함하고 있는 특수한 레티클을 이용하여 노광된다. 그 일자의 측정치로부터, 스캐너 안정성 모듈은 시스템이 베이스라인으로부터 얼마나 멀리 드리프트되었는지를 결정한다. 그 후, 웨이퍼 레벨 오버레이 및 포커스 교정 설정치를 계산한다. 리소그래피 시스템은 그 후 이들 교정 설정치를 후속 생산 웨이퍼에 대한 각각의 노광을 위한 특정의 교정치로 변환한다.
대량 생산을 위해, 스캐너에 노출하기 위한 층을 할당할 때에 완전한 유연성(full flexibility)을 갖는 것이 바람직하다. 리소클러스터의 어떠한 작은 왜란이 그 달의 생산량에서 나타날 것이기 때문에, 대안의 레이어-스캐너 데디케이션(layer-scanner dedication)은 월간 생산량 능력(monthly output capacity)을 위험에 빠뜨릴 것이다. 이 리스크를 해소하기 위한 한 가지 공지의 방법은 소위 (오버레이) 그리드 매칭에 의해 이루어진다. 모든 스캐너 그리드(scanner grid)는 의도적으로 약간 오프셋되며, 이로써 모든 스캐너가 오버레이에 대한 동일한 (평균) 그리드를 거의 갖는다. 이 그리드는 "홀리(holy)" 또는 "골든(golden)" 그리드로서 지칭되는 경우가 있다. 각각의 제품 층은 이제 동일한 타입의 각각의 스캐너에 노출될 수 있다. 이 "골든" 그리드가 노광되고, 소위 "기준 웨이퍼" 쪽으로 에칭된다. 이들 "골든" 매칭 웨이퍼가 랜덤 모니터링 웨이퍼 대신에 오버레이 안정성 제어를 위한 베이스라인으로서 이용되면, 하나의 자동화된 단계에서 오버레이 그리드 매칭과 장기 안정성(long-term stability)이 달성될 수 있다.
도 5는 스캐너 안정성 모듈(500)을 통합하는 전체적인 리소그래피 및 계측 방법의 실시예(실제로는 이 예에서는 서버 상에서 실행되는 어플리케이션)를 도시하고 있다. 3개의 메인 프로세스 제어 루프가 도시되어 있다. 실시예에서, 제1 루프는 스캐너 안정성 모듈(500) 및 모니터 웨이퍼를 이용한 로컬 스캐너 제어를 제공한다. 모니터 웨이퍼(505)는 포커스 및 오버레이를 위한 베이스라인 파라미터를 설정하기 위해 노출되어 있는 메인 리소그래피 유닛(510)으로부터 통과되고 있는 것으로 도시되어 있다. 그 후에, 계측 유닛(515)이 이들 베이스라인 파라미터를 판독하고, 이들 베이스라인 파라미터는 그 후 스캐너 피드백(550)을 제공하기 위해 보정 루틴을 계산하도록 스캐너 안정성 모듈(500)에 의해 해석되며, 이 피드백(550)이 메인 리소그래피 유닛(510)에 건네지고, 추가의 노광을 수행할 때에 이용된다.
실시예에서, 제2 APC(Advanced Process Control) 루프는 로컬 스캐너 제어 온-프로덕트(local scanner control on-product)(예컨대, 포커스, 주사량(dose), 및 오버레이를 결정하는)를 위한 것이다. 노광된 제품 웨이퍼(520)가 계측 유닛(515)에 통과되며, 이 계측 유닛에서 예컨대 크리티컬 디멘전(CD), 측벽 각도(SWA) 및 오버레이에 관한 정보가 결정되고, APC 모듈(525)에 건네진다. 이 데이터는 또한 스캐너 안정성 모듈(500)에도 건네진다. MES(Manufacturing Execution System)(535)가 넘겨받기 전에 프로세스 보정(540)이 이루어져, 스캐너 안정성 모듈(500)과의 통신 시에 메인 리소그래피 유닛(510)에 스캐너 제어를 제공한다.
실시예에서, 제3 루프는 제2 APC 루프에의 계측 통합(metrology integration)을 허용한다(예컨대, 더블 패터닝을 위해). 에칭 후의 웨이퍼(530)가 계측 유닛(515)에 통과되며, 이 계측 유닛은 다시 웨이퍼로부터 판독된 예컨대 크리티컬 디멘전, 측벽 각도, 및 오버레이에 관한 정보를 APC 모듈에 건네준다. 루프는 제2 루프와 동일한 양상으로 지속된다.
도 6은 도 1의 리소그래피 장치의 실시예의 배치를 개략적으로 도시하고 있으며, 이 리소그래피 장치는 듀얼 기판 지지체 및 별도의 계측 스테이션과 노광 스테이션을 가지고 있다.
베이스 프레임(FB)이 그라운드 위의 장치를 지지하고 둘러싸고 있다. 장치 내에서, 정확한 위치 기준으로서 기능하는 계측 프레임(FM)이 에어 베어링(602) 위에 지지되며, 이 에어 베어링은 계측 프레임을 이 환경에서의 진동으로부터 차단한다. 이 계측 프레임 상에는, 기본적으로 노광 스테이션(EXP)의 코어를 형성하는 투영 시스템(PS)과, 계측 스테이션(MET)의 기능 요소인 기구(604, 606, 608)가 탑재되어 있다. 상기한 이들 스테이션, 마스크 테이블(MT) 및 마스크(MA)가 투영 시스템(PS) 위에 탑재된다. 제1 위치 설정기(PM)는 전술한 바와 같이 롱-쓰로우(long-throw)(개략적) 액추에이터(610) 및 숏-쓰로우(short-throw)(미세) 액추에이터(612, 614)를 포함한다. 이들 액추에이터는 투영 시스템(PS) 및 그에 따라 계측 프레임(FM)에 대한 마스크(MA)의 요구된 위치를 얻기 위해 액티브 피드백 제어에 의해 작동한다. 이 방안은 도면부호 "616"으로 개략적으로 나타내어져 있다. 마스크(MA)에 대한 전체적인 위치설정 기구는 액티브 에어 베어링(618) 등을 통해 B에서 베이스 프레임 상에 지지된다. 프레임 및 기타 부품으로 전파되는 진동을 감소시키도록 적어도 마스크 테이블(MT)의 개략적 이동 및 위치 설정을 모사(mimic)하기 위해 밸런스 매스(balance mass)(620)가 제공된다. 저주파 서보 제어는 밸런스 매스(620)를 요구된 평균 위치로 유지한다. 투영 시스템 아래에 도시된 웨이퍼 테이블(WT)은 유사하게 투영 시스템(PS)의 엑시트 렌즈(exit lens)에 대하여 기판(W)을 정확하게 위치시키기 위해 개략적 액추에이터(622) 및 미세 액추에이터(624, 626)를 갖는다. 추가로, 이 예의 듀얼 스테이지 배열에 따라, 복제본의(duplicate) 웨이퍼 테이블(WT') 및 위치설정 기구(PW')가 제공된다. 예시된 바와 같이, 이들 복제본의 요소는 계측 스테이션(MET)에서 제2 기판(W')을 지지하고 있다. 웨이퍼 테이블(WT, WT') 및 이들의 각각의 위치 설정기(PW, PW')가 공유된 밸런스 매스(628) 위에 올려지고 이 밸런스 매스에 연결된다. 또한, 에어 베어링, 또는 자기식, 정전식 등과 같은 다른 적합한 베어링이 예컨대 도면부호 "630"으로 모식적으로 도시되어 있다. 웨이퍼(W, W')의 위치에 대한 개략적 및 미세 제어를 위해 이용되는 웨이퍼 테이블 위치의 측정은 계측 스테이션에서의 요소(606) 및 노광 스테이션에서의 PS에 대해 이루어지며, 이러한 양자의 측정치가 궁극적으로는 계측 프레임(FM)에서 다시 참조된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따란 기판(W) 상의 다이를 노광하기 위한 도 6의 더블-스테이지 장치에서의 단계를 예시하고 있다. 좌측의 점선 박스 내에서는 계측 스테이션(MET)에서 수행되는 단계가 나타내어져 있고, 우측 편에는 노광 스테이션(EXP)에서 수행되는 단계가 나타내어져 있다. 기판(W)은 이미 노광 스테이션에 탑재되어 있다. 도시하지 않은 기구에 의해 단계 700에서 장치에 새로운 기판(W')이 탑재된다. 이들 2개의 기판은 전체적으로 계측 프로세스의 처리량을 증가시키기 위해 병행하여 처리된다. 먼저 새로이 탑재된 기판(W')을 참조하면, 이 기판은 이 장치에서의 최초의 노광을 위해 새로운 포토레지스트가 준비된 사전에 처리되지 않은 기판이다. 그러나, 일반적으로는, 전술한 리소그래피 공정이 일련의 노광 및 가공 단계에서의 단지 하나의 단계에 불과할 것이므로, 기판(W')은 이 장치 및/또는 다른 리소그래피를 이미 여러 번 거치게 되며, 마찬가지로 후속 프로세스를 거질 것이다. 단계 702에서, 기판 테이블(WT)에 관련한 기판의 정렬을 측정하고 기록하기 위해 기판 마크(P1 등) 및 이미지 센서(ISA1 등)를 이용한 정렬 측정이 이용된다. 실제로, 기판(W')을 가로지르는 여러 개의 마크가 측정되어 "웨이퍼 그리드"를 구축할 것이며, 이 웨이퍼 그리드는, 공칭 정규 그리드(nominal regular grid)에 대한 임의의 왜곡을 포함하면서, 기판을 가로지르는 마크의 분포를 매우 정확하게 맵핑한다. 단계 704에서, 또한 노광된 패턴의 정확한 포커싱에 사용하기 위해 X-Y 위치에 대한 웨이퍼 높이의 맵이 측정된다.
기판(W')이 로딩될 때, 수행될 노광, 웨이퍼의 특성 및 그 기판에 대해 이미 수행되었거나 수행될 패턴의 특성을 정의하는 레시피 데이터(recipe data)(706)가 수신된다. 이들 레시피 데이터에는 단계 702 및 704에서 이루어진 측정치가 추가되며, 이로써 완전한 세트의 레시피 및 계측 데이터(708)가 노광 스테이지에 보내질 수 있다. 단계 710에서, 웨이퍼(W', W)가 스왑되어, 측정된 기판 W'이 노광 장치에 진입하는 기판(W)이 된다. 이러한 스왑핑은 기판(W, W')을 지지체(WTa, WTb) 상에 정확하게 클램핑하여 위치시킨 상태로 유지하여 기판 테이블과 기판 자체 간의 상대 정렬을 보존하도록 리소그래피 장치 내에서 지지체(WT, WT')를 교환함으로써 수행된다. 따라서, 기판 테이블이 스왑핑된 후, 노광 단계의 제어에서 기판(W)(이전에는 W')에 대한 측정 정보(702, 704)를 이용하기 위해서는, 투영 시스템(PS)과 기판 테이블(WT)(이전에는 WT') 간의 상대 위치를 결정하는 것으로 충분하다. 단계 712에서, 레티클 정렬은 마스크 정렬 마크(M1, M2)(도 1)를 이용하여 수행된다. 단계 714, 716, 718에서, 스캐닝 동작 및 방사선 펄스가 다수의 패턴의 노광을 완료하기 위해 기판(W)을 가로지르는 연속적인 다이 지점에 가해진다. 정렬 및 레벨 맵 데이터에 의해, 이들 패턴은, 요구된 지점에 대해, 구체적으로 동일 기판 상에 이전에 가해진 특징부에 대해, 정확하게 정렬된다. WⅡ으로 표시된 노광된 기판은 노광된 패턴에 따라 에칭 또는 다른 프로세스를 진행하기 위해 단계 720에서 리소그래피 장치로부터 언로딩된다.
별도의 기판 테이블을 채용함으로써, 비교적 시간이 소요되는 일련의 측정이 수행되어 웨이퍼 및 그 웨이퍼 위에 이전에 증착된 패턴의 특징을 파악할 수 있도록 하면서, 노광 스테이지를 통한 기판 처리량의 면에서의 장치의 성능이 유지된다. 한편, 각각의 위치 설정기(PW, PW'), 센서 등을 갖는 듀얼 스테이지의 제공은 장치의 비용을 현저하게 증가시킨다. 더욱이, 단계 702, 704에서의 측정의 수행과 단계 714, 716, 718에서의 이들 측정치를 이용한 궁극적인 노광 사이의 시간은 한정되어 있기 때문에(예컨대, 30 내지 60초), 기판의 치수 및 기판의 위치가 노광 전에 전체적으로 및 국소적으로 변화되어(그리드 드리프트), 정렬의 정확도의 상실(오버레이 오차)을 초래할 것이라는 위험이 발생한다. 특히, 장치의 내측과 외측 양자의 분위기의 온도가 매우 세밀하게 제어되지만, 30초 또는 그 정도의 시간 간격에 걸쳐 발생하는 약간의 온도 변동으로도 기판 상에 남게될 때의 패턴을 왜곡시키기에 충분할 것이다.
실시예에서, 스캐너 안정성 모듈 제품 정의는, 온-프로덕트 오버레이에 관련된 조정을 통해 스캐너를 제어하기 위해 오버레이 데이터(전술한 타입의 검사 장치에 의해 측정된 바와 같은)만이 이용되는 것으로 가정한다. 이것은 스캐너 안정성 모듈이, 측정측(MET측) 그리드 드리프트로 인한 정렬 오차와, 측정측 그리드에 대한 노광측 그리드의 상대 드리프트로 인한 노광 오차의 양자의 조합된 영향을 모니터링/제어할 수 있지만, 이들 두 가지의 영향을 서로 분리하는 것은 가능하지 않다는 것을 의미한다.
동일한 측정측 그리드 드리프트에 대해, 정렬 오차는 상이한 정렬 계획(즉, 마크의 개수, 마크 위치, 및 정렬 모델)을 이용하는 노광에 대해 상이하게 될 수 있다는 것에 유념하여야 한다.
오버레이-크리티컬 커스토머 온-프로덕트 노광(overlay-critical customer on-product exposure) 모두가 유사한 정렬 마크 분포 및 정렬 모델을 이용하여 수행되면, 스캐너 안정성 모듈 모니터 웨이퍼에 대해 비슷한 정렬 계획을 이용함으로써 문제가 완화될 수 있으며, 그 이유는 이와 같이 하는 것이 측정측 그리드의 충격을 소거하는 결과를 발생하기 때문이다.
그러나, 커스토머가 상이한 제품에 대해 상이한 정렬 계획을 이용하면(예컨대, 일부 층에 대해 고차의 웨이퍼 정렬 모델을 이용하고, 다른 층에 대해 선형 모델을 이용함), 하나의 스캐너 안정성 모듈 컨트롤 쓰레드가 스캐너를 완전하게 제어할 수 없으며, 대응하는 그룹의 제품에 대해 커스토머에 의해 이용된 정렬 계획과 유사한 정렬 계획을 각각 갖는 복수의 쓰레드가 이용될 필요가 있다.
그러나, 각각의 스캐너에 대해 복수의 스캐너 안정성 모듈 쓰레드를 이용하는 것은 스캐너 및 검사 장치 양자의 이용 가능성에 대해 부정적인 충격을 갖는 동시에 제조 자동화를 복잡하게 한다. 더욱이, 복수의 쓰레드가 각각의 제품에 부합하여야 할 필요성은 커스토머 제품/프로세스의 제어를 스캐너 제어로부터 분리하는 스캐너 안정성 모듈 개념의 주요 장점을 무효화시킨다.
이 문제를 해소하는 한 가지 방식은 정렬과 관련된 영향에 대한 제어를 스캐너 안정성 모듈 기능에 포함시키는 것이다. 이것은 온-프로덕트 노광을 위해 이용된 상이한 정렬 계획의 개수에 무관하게 스캐너 당의 단일 스캐너 안정성 모듈 쓰레드의 실행을 허용할 것이다.
이를 달성하기 위해, 측정측 그리드 정보가 스캐너 안정성 모듈 모니터 웨이퍼를 이용하여 모아질 수 있다. 구체적으로, 예컨대 모니터 웨이퍼 내로 에칭된 모든 측정된 정렬 마크의 좌표 및 모니터 웨이퍼를 노광하기 위해 이용된 정렬 모델의 디스크립션(description)과 같은 스캐너 장치에 의해 발생된 정렬 정보는 스캐너 안정성 모듈 컨트롤러에 이용 가능하게 되어야 한다. 이것은, 커스터머가 모니터 웨이퍼를 노광하기 위해 사용된 것과는 상이한 정렬 계획을 이용할 때에도, 스캐너 안정성 모듈이 측정측 스캐너 그리드 드리프트를 결정하고 온-프로덕트 오버레이에 대한 측정측 스캐너 그리드 드리프트의 충격을 계산할 수 있도록 한다.
이것을 행하기 위한 4개의 주요 실시예를 설명한다. 제1 실시예는 커스토머에 의해 이용된 정렬 계획에 상관없이 모든 모니터 웨이퍼에 대해 동일한 정렬 계획을 이용한다. 이것은 이후 모니터 정렬 계획으로 지칭되는 수정된 간편한 정렬 모델을 이용한다.
스캐너는 웨이퍼 상에 프린트된 정렬 마크의 위치를 측정함으로써 웨이퍼의 형상(웨이퍼는 공정에 의해 야기되는 뒤틀림으로 인해 및/또는 이상적이지 않은 클램핑으로 인해 평탄하지 않게 될 수도 있음)을 모델링한다. 대부분의 커스토머는 통상적으로 대략 20개의 정렬 마크를 측정하고, 6-파라미터 선형 웨이퍼 형상 모델(예컨대, 병진 x, 병진 y, 대칭 회전 rs, 비대칭 회전 ra, 대칭 확대 ms, 비대칭 확대 ma)에 맞춘다. 일부 커스토머는 4-파라미터 모델(예컨대, 병진 x, 병진 y, 대칭 회전 rs, 대칭 확대 ms)을 이용한다. 웨이퍼의 실제 형상에 피팅(fitting)하는 정확도는, 측정된 정렬 마크의 개수를 증가시킴에 의해(측정 잡음을 감소시키는 효과가 있음) 또한 고차의 모델을 이용함에 의해(실제 웨이퍼 형상과 모델 피트 간의 미스매치를 감소시킴) 향상될 수 있다. 그러나, 측정될 수 있는 정렬 마크의 개수는 처리량(시간당의 노출 웨이퍼)을 감소시키지 않기 위해 리소그래피 장치의 측정측에서 웨이퍼가 소비할 수 있는 시간에 의해 제한된다.
상이한 커스토머는 제품-특정 레이아웃 제약(product-specific layout restrictions)에 따라 이들의 상이한 제품에 대해 상이한 정렬 마크 위치를 이용한다. 스캐너 안정성 모듈은 가능한 한 많은 커스터머 제품에 대해 정렬 결과를 예측할 수 있도록 충분한 정렬 마크를 측정하여야 한다. 구체적으로, 커스터머 제품 상의 정렬 마크가 위치되는 웨이퍼 상의 모든 위치에 근접하여 정렬 마크를 측정하는 시도가 이루어져야 한다.
노광측에서 노광되기 직전에 스캐너 장치의 측정측에서 각각의 웨이퍼에 대해 정렬 데이터가 측정된다. 스캐너는 정렬 데이터를 이용하여 XY에서의 웨이퍼 형상 뒤틀림을 계산하고, 오버레이를 향상시킬 목적으로 노광 동안에 이 뒤틀림을 보상한다. 이것은 또한 모니터 웨이퍼에 대해서도 마찬가지이다. 이 과정의 주요 단계는 다음과 같다: 정렬 마크를 측정하는 단계; 이전 단계에서 측정된 미가공 정렬 데이터를 통해 수정된 간략한 정렬 모델(모니터 정렬 계획)을 피팅함으로써 웨이퍼 변형을 계산하는 단계; XY에서의 웨이퍼 변형을 부분적으로 보상하기 위해 모델링된 데이터를 이용하여 노광 라우팅을 조정하는 단계; 및 웨이퍼를 노광하는 단계.
그 후, 검사 장치/스캐터로미터(오프라인)를 이용하여, 모니터 웨이퍼 상의 오버레이를 측정한다. 이 오버레이 데이터에 기초하여, 모니터 웨이퍼를 노광하기 위해 이용되는 정렬 계획(즉, 모니터 정렬 계획)을 위해 스캐너 베이스라인 상수(SBC : scanner baseline constant - 스캐너 안정성 모듈에 대한 베이스라인을 정하는 파라미터)가 계산된다. 모니터 웨이퍼로부터 스캐너에 의해 측정된 정렬 데이터(및 공지의 정렬 계획)에 기초하여, 모니터 정렬 계획과 상이한 커스토머 제품 모델을 위해 이용되는 정렬 계획 간의 차이에 의해 야기되는 오버레이에 대한 충격을 계산할 수 있다. 커스토머 제품이 동일한 정렬 계획을 이용하면, 모니터 웨이퍼에 대해 측정된 바와 같은 스캐너-유도 오버레이 오차(scanner-induced overlay error)가 마찬가지로 커스토머 제품에 대해 나타내지게 된다.
그러나, 커스토머 제품이 상이한 정렬 계획을 이용하면, 이하의 단계가 수행되어야 한다: 오버레이에 대한 모니터 정렬 계획의 효과를 계산하는 단계(모니터 웨이퍼를 노광하기 전에 스캐너에 의해 측정된 정렬 데이터를 이용하여); 모니터 정렬 계획이 모니터 웨이퍼를 노광하기 위해 이용되었다면, 커스토머 제품 정렬 계획이 수행할 보정을 계산하는 단계(모니터 웨이퍼를 노광하기 전에 스캐너에 의해 측정된 동일한 정렬 데이터를 이용하여); 및 2개의 정렬 계획 간의 차이를 계산하고, 이 계산된 차이를 스캐너에 이용(동일한 정렬 계획을 이용하는 각각의 그룹의 제품을 노광할 때) 가능하도록 하는 단계. 이와 달리, 계산된 차이가 그 후에 커스토머에 이용 가능하게 되거나 또는 제품 로트(product lot)를 노광하기 전에 스캐너 안정성 모듈 SBC 파라미터를 자동으로 조정하기 위해 이용될 수 있다.
정렬 계획 간의 이러한 차이는 사전 설정된 세트의 정렬 계획에 대하여 컨트롤러에 의해 계산되고, 스캐너에 이용 가능하게 될 수 있다(보정의 어레이의 형태로). 이것은 커스토머 제품을 노광할 때에 스캐너가 적합한 어레이를 적용할 수 있도록 한다(여기서, 선택은 제품을 위해 사용된 정렬 계획과 보정이 계산되는 정렬 계획을 비교함으로써 이루어져야 한다).
제2 실시예에서, 모니터 웨이퍼는 2개의 작업(job)으로서 노광되며, 자신의 정렬 계획을 이용하는 각각의 작업은 이하를 포함한다: 제1 작업(예컨대, 위의 제1 실시예에서 설명된 바와 같이, 이들 스캐너 안정성 모듈 웨이퍼에 대한 측정 노광 타이밍이 제품 웨이퍼와 유사하게 되도록 함)에 대하여 간략한 정렬 계획이 이용되며, 이 작업의 목적은 스캐터로미터를 통해 오버레이 정보를 제공하려는 것이며; 제2 작업(측정-노광 타이밍의 면에서 제품 설정으로부터 벗어나는 것을 요구하는지에 상관없이, 스캐너의 측정측 그리드를 정확하게 맵핑하기 위해 요구되는 만큼의 대규모 개수의 정렬 마크를 이용함)에 대해 전체 정렬(full alignment)이 이용되며, 이 작업의 목적은 측정측 그리드 드리프트에 대한 정보를 모으는 것임.
검사 장치/스캐터로미터(오프라인)를 이용하여, 제1 작업으로부터의 모니터 웨이퍼 상의 오버레이가 측정된다. 이 오버레이 데이터에 기초하여, 모니터 웨이퍼의 제1 작업을 노광할 때에 사용된 정렬 계획에 대해 스캐너 베이스라인 상수(SBC)가 계산된다.
모니터 웨이퍼의 제2 작업으로부터 스캐너에 의해 측정된 정렬 데이터에 기초하여, 스캐너 안정성 모듈 컨트롤러는 각각의 코스토머 정렬 모델과 모니터 웨이퍼의 제1 작업을 위해 이용된 정렬 모델 간의 차이를 계산하고(제1 실시예에서와 유사한 방식으로), 그 후 커스토머 제품 로트에 대해 사용된 정렬 계획에 따라, 계산된 차이를 커스토머에 대해 이용 가능하게 하거나 또는 제품 로트를 노광하기 전에 스캐너 안정성 모듈 SBC 파라미터를 자동으로 조정할 수 있다.
이 경우, 제2 작업으로부터의 모니터 웨이퍼는 타이밍에 있어서의 유도된 측정-노광 차이(예컨대, 인트라-필드 핑거프린트(intra-field fingerprint)에 관련된)에 민감하지 않은 파라미터에 대한 추가의 스캐너-특정 정보(scanner-specific information)를 모으기 위해 이용될 수 있다.
제1 실시예에서, 타이밍은 제한 요인(limiting factor)이므로, 제한된 개수의 마크만이 측정될 수 있다. 그 결과, 모니터 웨이퍼에 대해 측정된 정렬 마크로부터 너무 멀리 있는 마크에 정렬하는 커스토머 제품이 있을 수도 있다. 이것은 "논-네이티브(non-native)" 모니터 정렬 데이터를 이용하는 커스토머 제품 정렬 계획의 효과를 계산할 때에 오차의 상당한 요인이 될 수 있다. "논-네이티브" 정렬 데이터라는 것은, 커스토머 정렬 마크 위치에서의 실제 정렬 측정을 이용하는 대신에, 모니터 정렬 마크 위치에서 측정된 정렬 데이터가 이용된다는 것을 의미한다. 이것은 상이한 정렬 마크 위치(모니터링 정렬 마크의 위치에 대한)를 이용하는 커스토머 정렬 계획의 효과를 계산하기 위해 모니터 정렬 마크(즉, 모니터 정렬 계획에 대응하는 정렬 마크의 위치의 측정치)가 이용되기 때문이다. 이것은 정확도에 있어서의 손실을 초래한다.
비교에 의해, 제2 실시예에서, 웨이퍼 타이밍이 더 이상 중요하지 않기 때문에, 정렬 마크의 매우 조밀한 샘플링이 달성될 수 있다. 따라서, 임의의 커스토머 정렬 마크 위치에 근접하여 있고 그에 따라 이 위치를 대표하는 모니터 정렬 마크가 항상 발견될 수 있기 때문에, 이 문제점은 제거된다. 커스토머 정렬 마크 위치(반드시 모니터 웨이퍼 상에서 측정될 필요는 없음) 및 측정된 모니터 정렬 마크 위치가 서로 근접하며, 커스토머 정렬 마크 위치에 대한 모니터 정렬 데이터(모니터 마크 위치 상에서 측정된)의 사용은 작은 인터폴레이션 오차(small interpolation error)를 야기한다. 여기에서는, 가장 근접한 이웃 데이터를 이용하거나 또는 커스토머 마크 위치 주위의 복수의 측정된 정렬 위치의 평균을 이용하는 것 중의 하나와 같은 상이한 접근 방법이 뒤따를 수 있다.
제3 실시예는 제1 실시예와 유사하지만, 스캐너 안정성 모듈 컨트롤러에서의 정렬 모델들 간의 차이를 계산하는 대신, 스캐너가 모니터 웨이퍼의 노광 동안에 모아진 미가공 정렬 데이터를 이용하여 커스토머 로트에 대한 측정측 그리드 드리프트의 충격을 계산한다. 유사하게, 제4 실시예는 제2 실시예와 유사하지만, 커스토머 로트에 대한 측정측 그리드 드리프트의 충격을 계산하기 위해 스캐너를 이용하는 대신, 모니터 웨이퍼의 제2 작업의 노광 동안에 모아진 미가공 정렬 데이터를 이용한다.
모니터 정렬 계획과는 상이한 정렬 계획을 이용하는 각각의 그룹의 커스토머 제품에 대해, 이들 방법을 수행함으로써, 모니터 웨이퍼를 노광하기 위해 이용되었던 커스토머 제품 정렬 계획인 경우에도 상황을 가상으로 모델링할 수 있다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 곳에서, 상기한 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대해 구체적으로 언급하였지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용에도 이용될 수 있음을 이해할 것이며, 문맥이 허용하는 한 본 발명은 광학 리소그래피로 제한되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 형성된 패턴을 정한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스된 후에, 이 레지스트를 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트를 벗겨냄으로써 기판에 패턴을 잔류시킨다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 EUV 방사선(예컨대, 5 nm와 20 nm 사이의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.
문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명은 전술한 바와 같은 방법을 기술하는 컴퓨터 판독 가능한 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램을 그 안에 저장하고 있는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크, 또는 광디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기한 설명은 본 발명을 한정하려는 것이 아니라 본 발명을 예시하기 위한 것이다. 그러므로, 당업자라면 아래에 포함되어 있는 청구범위의 요지에서 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시예에 대한 수정을 가할 수 있을 것이다.
청구범위의 해석은 본 명세서의 과제의 해결 수단 부분 및 요약서 부분보다는 상세한 설명 부분을 통해 이루어져야 할 것이다. 과제의 해결 수단 부분 및 요약서 부분은 본 발명의 발명자에 의해 고려된 본 발명의 모든 실시예가 아닌 하나 이상의 실시예를 설명하므로, 본 발명 및 첨부된 청구범위를 어떠한 방식으로든 제한하려는 것은 아니다.
본 발명의 실시예는 특정 기능부 및 이들의 관계에 대한 구현을 예시하는 기능 블록들을 이용하여 개시되어 있다. 이들 기능 블록들의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서 내에서 임의적으로 정해진 것이다. 구체적인 기능 및 관계가 적합하게 수행되는 한 다른 대안의 경계가 정해질 수 있다.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전하게 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시예에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적합화할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적합화는 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하는 개시 실시예의 등가물의 범위 내에 있는 것이다. 본 명세서 내의 전문 용어 또는 기술 용어는 해당 부분을 그 표현으로 한정하려는 것이 아니라 그 부분을 설명하기 위한 것이므로, 본 명세서의 전문 용어 또는 기술 용어는 교시 및 지침의 관점으로 당업자에 의해 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예의 범위 및 요지는 전술한 예의 실시예로 한정되지 않고, 이하의 청구범위 및 그 등가물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (56)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템;
    방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
    패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하기 전에, 정렬 계획(alignment strategy)에 따라 상기 기판을 정렬하도록 구성된 정렬 장치; 및
    제1 정렬 계획을 이용하여 최초에 노광되는 하나 이상의 모니터 웨이퍼로부터, 베이스라인 제어 파라미터를 정의하는 측정치를 주기적으로 검색함으로써, 베이스라인 제어 파라미터로부터의 파라미터 드리프트(parameter drift)를 결정하기 위해, 상기 지지체, 상기 기판 테이블, 상기 투영 시스템 중의 하나 이상을 제어하도록 구성된 스캐닝 제어 모듈
    을 포함하며,
    상기 리소그래피 장치는, 상기 제1 정렬 계획과는 상이한 제2 정렬 계획을 이용하여 생산 기판을 노광할 때에, 파라미터 드리프트에 대하여 이루어진 보정을 조정하여, 상기 제2 정렬 계획을 상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼의 노광에 이용하여 이루어질 보정에 더 근접하게 되도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 제어 모듈은, 기판의 노광 동안 상기 제2 정렬 계획의 효과와 상기 제1 정렬 계획의 효과 간의 차이를 결정하고, 이 차이를 이용하여 보정에 대한 조정을 행하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스캐닝 제어 모듈은,
    상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼를 노광하는 공정에서 상기 리소그래피 장치에 의해 측정된 정렬 데이터 및 상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼로부터 판독된 오버레이 측정치에 대한 상기 제1 정렬 계획의 효과에 대한 결정; 및
    상기 제2 정렬 계획 및 상기 리소그래피 장치에 의해 측정된 정렬 데이터에 기초하여, 상기 제2 정렬 계획이 상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼를 노광하는데 이용되었다면, 상기 제2 정렬 계획이 수행할 보정의 결정
    으로부터 상기 제2 정렬 계획의 효과와 상기 제1 정렬 계획의 효과 간의 차이를 결정하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스캐닝 제어 모듈은 상기 제2 정렬 계획의 이용 효과와 상기 제1 정렬 계획의 이용 효과 간의 차이를 결정하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 정렬 계획의 효과와 상기 제1 정렬 계획의 효과 간의 차이를 결정하도록 구성된, 리소그래피 장치 내의 컨트롤러 모듈을 더 포함하는, 리소그래피 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 동일한 정렬 계획을 이용하여 복수의 모니터 웨이퍼를 노광하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 모니터 웨이퍼의 각각은, 생산 기판 상의 정렬 마크와 정렬되는 하나 이상의 정렬 마크를 포함하는, 리소그래피 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는, 복수의 모니터 웨이퍼를 2세트로 이용하고, 또한 제1 세트의 모니터 웨이퍼를 제1 정렬 계획을 이용하여 노광하고, 제2 세트의 모니터 웨이퍼를 상기 정렬 장치에 대한 기준 그리드를 정확하게 맵핑하기 위해 복수의 정렬 마크를 이용하여 노광하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  9. 스캐닝 기능에 관한 베이스라인 제어 파라미터를 결정하기 위해, 제1 정렬 계획을 이용하여 하나 이상의 모니터 웨이퍼를 노광하는 단계;
    상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼로부터 상기 베이스라인 제어 파라미터를 주기적으로 검색하는 단계;
    상기 베이스라인 제어 파라미터로부터 파라미터 드리프트를 결정하고, 이 결정에 기초하여 보정을 행하는 단계;
    상기 제1 정렬 계획과는 상이한 제2 정렬 계획을 이용하여 생산 기판을 노광하는 단계; 및
    상기 보정을, 상기 제2 정렬 계획을 상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼의 노광에 이용하여 이루어질 예상 보정에 더 근접하게 되도록 수정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수정하는 단계는, 기판의 노광 동안 상기 제2 정렬 계획의 효과와 상기 제1 정렬 계획의 효과 간의 차이를 결정하는 단계와, 상기 보정을 조정하기 위해 이 차이를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 노광 동안 상기 제2 정렬 계획의 효과와 상기 제1 정렬 계획의 효과 간의 차이를 결정하는 단계는,
    상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼를 노광할 때에 리소그래피 장치에 의해 측정된 정렬 데이터 및 하나 이상의 모니터 웨이퍼로부터 판독된 오버레이 측정치에 대한 상기 제1 정렬 계획의 효과를 결정하는 단계; 및
    상기 제2 정렬 계획 및 상기 리소그래피 장치에 의해 측정된 정렬 데이터에 기초하여, 상기 제2 정렬 계획이 상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼를 노광하는데 이용되었다면, 상기 제2 정렬 계획이 수행할 보정을 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판의 노광 동안 상기 제2 정렬 계획의 효과와 상기 제1 정렬 계획의 효과 간의 차이를 결정하는 단계는, 상기 제2 정렬 계획의 효과와 상기 제1 정렬 계획의 효과 간의 차이를 결정하기 위해 스캐닝 제어 모듈을 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    리소그래피 장치 내의 컨트롤러 모듈을 이용하여 상기 제2 정렬 계획의 효과와 상기 제1 정렬 계획의 효과 간의 차이를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼를 노광하는 단계는, 각각이 동일한 정렬 계획을 이용하여 노광되는 복수의 모니터 웨이퍼를 노광하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 모니터 웨이퍼를 노광하는 단계는,
    복수의 모니터 웨이퍼를 2개의 세트로 이용하는 단계;
    상기 제1 정렬 방안을 이용하여 제1 세트의 모니터 웨이퍼를 노광하는 단계; 및
    정렬 장치에 대한 기준 그리드를 정확하게 맵핑하기 위해 복수의 정렬 마크를 이용하여 제2 세트의 모니터 웨이퍼를 노광하는 단계
    를 포함하는, 방법.
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