KR19980081185A - 포토리소그래피용 다중 검출기 정렬 시스템 - Google Patents

포토리소그래피용 다중 검출기 정렬 시스템 Download PDF

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KR19980081185A
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앤드루더블유 멕컬로우
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도링에드워드에이
에스브이지리도그래피시스템즈,아이엔씨
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Abstract

내부에 소정의 개구부(opening)를 지니는 불투명층, 및 내부에 소정의 개구(aperture)를 지니는 정합된 레티클로 도포된 감광 표면을 지니는 검출기를 포함하는 위치결정, 정렬 및 이미지 품질 시스템은 개구의 이미지를 개구부 상으로 투영하는데 사용된다. 이로써 복수개의 서로 다른 검출기는 위치결정, 정렬 및 이미지 품질 정보를 제공하는 단일의 모놀리식(monolithic)기판 상에 형성된다. 서로 다른 부 검출기는 일반적인 위치결정 정보, 미세한 정렬 또는 위치 정보, 및 최적 초점과 비점수차와 같은 이미지 품질 정보를 제공한다. 한 실시예에서, 소정의 간격을 갖는 한쌍의 직각형 개구부가 사용된다. 조명 패턴은 직각형 개구부의 일부를 충전하는 직각형 개구부 사이로 투영되어 신호를 제공한다. 두 개구부로부터의 신호는 레티클 및 검출기(결과적으로는 검출기에 부착된 웨이퍼 스테이지)의 위치결정 정보 또는 정렬을 얻기위해 평형화되거나 또는 동일해진다. 감광 층을 도포하는 불투명한 마스크내의 서로 다른 개구부 구조는 서로 다른 이미징 정보를 제공하는데 사용된다. 본발명은 펄스 조명 소스를 사용하는 시스템 뿐만 아니라 비 스캐닝 시스템에서 정렬 정보가 얻어지도록 한다. 게다가, 복수개의 부 검출기는 서로 다른 기능을 제공하는 모놀리식 검출기상에 쉽게 제조될 수 있다. 간단하고 쉽게 변경되는 구조는 포토리소그래피 기술, 특히 반도체 제조에 사용되는 기술에서 바람직한 다양한 서로 다른 정렬, 위치결정 및 이미지 품질 정보를 제공하는 것이 용이하게 적용되도록 한다. 2.5 나노미터 범위내의 정렬이 얻어질 수 있다.

Description

포토리소그래피용 다중 검출기 정렬 시스템
발명의 분야
본발명은 일반적으로 반도체 제조에 사용되는 포토리소그래피에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 이미징 정보를 제공하는데 사용되는 다중 목적 검출기에 관한 것이다.
발명의 배경
반도체 회로의 제조는 주요 단계로 포토리소그래피 기술을 사용한다. 포토리소그래피 공정에서, 상부에 회로 패턴을 포함하는 마스크 또는 레티클의 이미지에 관련하여 포토레지스트로 보통 알려진 감광 화합물로 피복된 웨이퍼를 위치결정시킬 필요가 있다. 공정처리로 다층이 웨이퍼상에 배치되도록 하기 때문에, 이러한 다층의 정확한 위치결정이 요구된다. 종종 레티클 이미지 및 웨이퍼의 위치는 알려지고 몇 나노미터의 범위내에서 정렬되어야 한다.
이와같은 한 정렬 시스템은 1987년 9월 29일자 Frederick Y. Yu에게 허여된 Reverse Dark Field Alignment System For Scanning Lithographic Aligner 명칭의 미국특허 제 4,697,087호에 개시되어 있으며, 이는 본원에 참고로 반영되어 있다. 상기 특허에는, 상부에 웨이퍼 타겟을 지니는 웨이퍼 및 상부에 마스트 타겟을 지니는 마스크가 서로에 대하여 정렬되는 정렬 시스템이 개시되어 있다. 이 정렬 시스템에서, 웨이퍼상의 타겟 및 레티클상의 타겟은 서로에 대하여 스캐닝된다. 반사 광은 임의의 오정렬을 결정하도록 검출 및 비교된다. 또 다른 정렬 시스템은 1985년 10월 22일자 David A. Markle에게 허여된 Alignment And Focusing Systems For Scanning Mask Aligner 명칭의 미국특허 제 4,549,084호에 개시되어 있으며, 이는 본원에 참고로 반영되어 있다. 상기 특허에는, 광학 그리드(optical grid)를 통해서 투과된 광이 크게 변조되도록 패턴의 방향 및 간격에 해당하는 광학 그리드를 포함하는 마스크 및 웨이퍼상의 패턴을 사용하는 정렬 시스템이 개시되어 있다. 마스크 및 웨이퍼 정렬 타겟으로부터 변조된 광은 정렬 오차 신호를 얻는데 뿐만 아니라, 마스크가 웨이퍼 상에 집속되는 정도를 측정하는데 사용된다. 또 다른 정렬 시스템은 1995년 10월 19일자 David Angeley 등에게 허여된 Off Axis Alignment System For Scanning Photolithography 명칭의 미국특허 제 5,477,057호에 개시되어 있다. 상기 특허에는, 웨이퍼상에 배치된 정렬 마스크로부터 산란 및 반사된 광을 검출하는 다중 검출기를 지니는 정렬 시스템이 개시되어 있다.
이러한 정렬 시스템들이 스캐닝 포토리소그래피 및 연속광 소스를 사용하여 의도한 목적에 적합한 것으로 판명되었지만, 이들은 펄스 조명 소스, 또는 스캐닝이 이용되지 않을 수도 있는 정적·계단상 포토리소그래피 기술 등을 사용하여 기타 용도에서 적합한 정렬 신호를 제공하는데 어려움이 있다. 따라서, 정렬 정보를 얻기위해 레티클 및 웨이퍼의 스캐닝 운동에 종속적이지 않을 뿐만 아니라 펄스 조명 소스가 사용되는 경우 레티클과 웨이퍼 사이에 적당한 정렬을 제공할 필요성이 존재한다. 게다가, 초점 또는 이미지 품질 모니터링과 같은 소기의 특정 용도 및 이미징 정보에 따라, 제조 또는 수정하기에 비교적 간단하고 용이한 단일 검출기로부터 기타 이미지 정보를 얻을 필요성이 존재한다.
본발명의 목적은 여러 목적을 갖는 비교적 간단한 검출기를 제공하며, 또한 특정 용도에 따라서 쉽게 제조 및 변경될 수 있는 검출기를 제공하는 것이다.
도 1은 본발명에 따른 시스템을 예시하는 블록 선도.
도 2는 웨이퍼 스테이지(wafer stage)의 개략적인 평면도.
도 3은 내부 개구부를 예시하는 검출기의 개략적인 평면도.
도 4는 도 3에 예시된 검출기 일부의 개략적인 평면도.
도 5는 도 4에서 선(4-4)을 따라 취해진 단면도.
도 6은 도 3에 예시된 검출기의 또 다른 부분의 개략적인 단면도.
도 7은 내부 개구부를 예시하는 레티클 또는 마스크의 개략적인 단면도.
도 8A는 초점 정보를 얻는데 사용되는 개구부를 예시하는 평면도.
도 8B는 도 8A에 예시된 개구부로부터 얻어지는 신호를 예시하는 그래프.
도 9A는 비점수차 정보를 얻는데 사용되는 개구부를 예시하는 평면도.
도 9B는 도 9A에 예시된 개구부로부터 얻어지는 신호를 예시하는 그래프.
본발명은, 검출기 어레이상에 이미 존재하는 패턴에 레티클 이미지를 정렬시켜 반도체 웨이퍼상의 기존 패턴에 레티클을 정렬시키고 및/또는 이미지 품질 정보를 얻는 것과 같이 이미징 정보를 얻는데 사용되는 검출기 및 시스템에 관한 것이다. 내부에 소정의 개구를 지니는 레티클의 이미지는 X-Y 스테이지 상에 배치된 검출기 상으로 투영된다. 상기 검출기는 CCD(charge coupled device; 전하 결합 소자)와 같은 개별 요소 또는 셀의 직각형 또는 기타 규칙적인 어레이를 형성하는 감광 층을 지닌다. 감광 층의 일부를 덮는 것은 불투명층이다. 이 불투명층은 레티클내의 개구에 정합하는 소정의 개구부를 지닌다. 상기 개구부는 초점 및 비점수차와 같은 위치 결정 및 이미지 품질 정보가 개별 요소로부터 단일 판독하여 얻어지도록 구조화되어 있다. 소스에 의해 조명되는 레티클의 이미지는 불투명층 내의 소정의 정합 개구부 상으로 투영 광학기기에 의해 투영되어 신호를 발생시킨다. 다중 개구부들은 단일의 모놀리식(monolithic)감광 요소 상에서 사용될 수 있고, 검출기는 부 검출기 영역으로 분할된다. 다중의 독립 개별 요소들을 지닐 수 있는 하나의 부 검출기 영역은 인접 개구부의 충전 또는 노출된 부분으로부터 조명을 평형화시켜 위치를 결정하도록 불투명층 내에 개구부를 지닌다. 조명 충전 부분은 레티클내의 개구부로부터 소정의 조명 패턴에 의해 조명된다. 기타 부 검출기 영역들은, 레티클내의 소정의 정합 개구의 이미지를 불투명층내의 소정의 정합 홀 상으로 투영시켜 초점 및 비점수차와 같은 이미지 품질을 검출한다. 한 실시예에서, 최적의 초점은 소정의 조명 패턴을 소정의 개구부 상으로 집속시키고 신호를 최대화시켜 얻어진다. 또 다른 실시예에서, 비점수차는 직교축을 지니는 불투명층 내의 소정의 개구부 상으로 레티클내의 개구의 소정 이미지를 순차적으로 집속시켜 얻어진다.
따라서, 본발명의 목적은 여러 목적을 갖는 비교적 간단한 검출기를 제공하는 것이다.
본발명의 부가적인 목적은 특정 용도에 따라서 쉽게 제조 및 변경될 수 있는 검출기를 제공하는 것이다.
본발명의 이점은 정렬 또는 위치 정보와 같은 이미징 정보가 펄스 소스와 함께 얻어진다는 것이다.
본발명의 부가적인 이점은 정렬 또는 위치 정보가 스캐닝을 할 필요없이 얻어진다는 것이다.
본발명의 또 다른 이점은 검출기의 구조가 중복성 다중 요소들의 용이한 제조를 허용한다는 것이다.
본발명의 특징은, 레티클내의 소정의 개구에 정합되는 소정의 개구부가 불투명층 내에 배치되고 얻어진 신호가 본원에서 설명된 목적에 사용될 수 있는 정보를 포함한다는 것이다.
본발명의 부가적인 특징은 서로 다른 기능을 갖는 부 검출기로 분할되는 모놀리식 검출기가 사용된다는 것이다.
상기 및 기타 목적, 이점 및 특징들은 다음의 상세한 설명에 비추어 볼 때 명백해질 것이다.
바람직한 실시예의 상세한 설명
도 1은 본발명을 이용하는 포토리소그래피 시스템을 예시한다. 조명 소스(11)는 광학기기(13)를 통해 감광 레지스트 도포 웨이퍼(12)상으로 레티클(15)의 이미지를 투영한다. 웨이퍼(12)는 X-Y 스테이지(10)상에 배치된다. 검출기(14)는 X-Y 스테이지(10)상에 배치된다. 레티클(15)내의 개구는 검출기(14)상의 개구부에 정합된다. 검출기(14)는 적당한 레티클 패턴의 이미지가 불투명층 내의 개구에 해당되도록 이동된다. 검출기(14)로부터의 신호는 기능 박스(function box; 114)내에 있는 데이터의 신호 분석에 의해 해석된다. 정합된 개구 및 개구부는 이미지 품질 정보 뿐만 아니라 정렬 및 위치 정보와 같은 소기의 이미징 정보를 제공한다.
도 2는 스테이지(10)의 상부 표면을 보다 명확하게 예시한다. 웨이퍼(12)는 스테이지(10)상에 중심 위치된다. 검출기(14)는 스테이지(10)의 한 코너내에 배치되는 것이 바람직하다. 이 스테이지는 X 및 Y 축을 따라 이동가능하여 검출기(14)의 정확한 위치결정을 허용한다.
도 3은 본발명에 따른 검출기의 구조를 보다 명확하게 예시하고 있지만, 국한시키고 있지 않다. 검출기(14)는 복수개의 부 검출기(16, 18, 20)로 구성된다. 부 검출기(16)는 조악한 위치결정에 관한 정보를 제공한다. 부 검출기(18)는 미세한 위치결정에 관한 정보를 제공한다. 부 검출기(20)는 이미지 품질에 관한 정보를 제공한다. 부 검출기(16)는 노출된 어레이(34)로 구성된다. 전체의 검출기 어레이는 CCD(전하 결합 소자)와 같은 종래의 검출기 어레이일 수 있다. 사용될 수 있는 기타 어레이는 CMOS 어레이, CMOS 스마트 어레이 및 포토다이오드 어레이 등이다. 이는 전체의 시스템이 동작하게 되는 파장에서 적당한 감도를 필요로 한다. CCD 또는 자가 스캐닝된 어레이와 같은 어레이는 가능한한 365, 248 및 193 나노미터의 주 파장에서 유용하다. X-레이 어레이 또한 유용하다. X 자형으로 예시되었지만 임의의 기타 소정의 모양일 수 있는 조명 패턴(22)은 노광된 검출기 어레이(34)상으로 투영된다. 이 조명 패턴은 레티클 또는 마스크 내의 개구로부터 발생된다. 검출기 어레이(34)는 조명 패턴(22)의 일반적인 위치에 관한 정보를 제공하여 표준적인 패턴 인식 기술에 의해 조악한 위치결정 정보를 제공할 수 있다. 이 조악한 위치결정 정보는 검출기(14)의 상당히 정확한 위치를 몇 미크론까지 얻는데 사용되어 미세한 위치결정 정보를 설정하는데 사용되는 부 검출기(18)의 위치결정을 용이하게 한다. 부 검출기(18)는 내부에 개구부(24, 24′,26, 26′,28, 28′,29, 29′)가 있는 불투명한 크롬 층(42)을 지닌다. 개구부(24, 24′,26, 26′, 28, 28′,29, 29′)는 CCD(전하 결합 소자)와 같은 검출기 어레이나 감광 표면 또는 층의 일부를 노출시킨다. 개구부(24, 24′)는 X 방향으로 위치결정을 하는데 사용된다. 개구부(26, 26′)는 Y 방향으로 위치결정을 하는데 사용된다. 개구부(28, 28′,29, 29′)는 도 1 및 2에 도시된 스테이지(10)의 X 및 Y 이동과 관련하여 경사져 있으며, X 및 Y의 위치결정 정보를 얻는데 사용된다. 개구부(28, 28′,29, 29′)의 종방향 축은 도 1 및 2에 도시된 스테이지(10)의 X 및 Y 축으로부터 경사 또는 45°오프셋되는 것이 바람직하다. 개구부(28, 28′,29, 29′)는 본발명의 검출기가 유사한 모양의 경사진 정렬 개구를 이용하는 선행 레티클로 사용되도록 한다. 부 검출기(20)는 불투명한 크롬 층(42′)내에 형성된 개구부(30, 31, 32)에 의해 형성된다. 개구부(30)는 최적의 집속 정보를 얻는데 사용된다. 개구부(31, 32)는 비점수차에 관한 정보를 얻는데 사용된다. 불투명한 크롬 층(42′)내의 개구부(30, 31, 32)는 CCD(전하 결합 소자)와 같은 감광 표면 또는 층을 노출시킨다. 노출된 검출기 어레이(34) 및 불투명층(42, 42′)하부의 감광 표면 층은 단일 모놀리식 요소로 만들어지는 것이 바람직하다. 검출기(14)는 도 1에 도시된 레티클(15)내에 형성된 개구에 정합되는 개구부(24, 24′,26, 26′,28, 28′,29, 29′,30, 31′,32)를 지닌다. 정합에 의해서, 소기의 이미징 정보가 얻어지고 또한 각 관련 개구부가 사용되는 검출기의 어레이의 요소 크기에 정합되도록 개구의 치수가 개구부의 치수에 관계한다는 것을 의미한다. 레티클 내에 형성된 개구는 조명 소스로부터 발생한 광이 소정의 방식으로 개구부(24, 24′,26, 26′,28, 28′,29, 29′,30, 31′,32)상으로 투영되어 위치결정 및 이미징 품질과 같은 이미징 정보를 설정하도록 한다. 단지 3개의 부 검출기(16, 18, 20)가 검출기(14)에 대하여 예시되었지만, 3개 이상의 부 검출기(16, 18, 20)가 CCD(전하 결합 소자)와 같은 단일의 모놀리식 감광 표면상에 형성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 불투명한 크롬 층(42 또는 42′)을 감광 표면의 일부에 사용하고 개구부가 쉽게 제조되도록하여, 가요성이 가능해지고 다중의 부 검출기의 사용이 허용된다. 게다가, 부 검출기 각각은 중복 및 신호 평균을 용이하게 하는 복수개의 유사한 개구부를 지닐 수 있다.
도 4는 부 검출기(18)의 일부 및 이의 동작을 보다 명확하게 예시한다. 불투명한 크롬 표면(42)내에 형성된 직각형 개구부(24, 24′)는 감광 층 또는 표면(36, 36′)을 노출시킨다. 감광 표면(36, 36′)은 조명 소스로부터의 전자 방사에 의해 조명되는 경우 전기 신호를 발생시킨다. 감광 표면은 CCD(전하 결합 소자) 등에 의해 어레이에 형성되는 것이 바람직하다. 직각형 개구부(24, 24′)는 간격(d)만큼 이격된다. 정합된 소정의 개구를 지니는 레티클 또는 마스크는 부 검출기(18)상으로 투영될 조명 패턴(38)을 형성한다. 조명 패턴(38)의 일부는 감광 표면(36, 36′)에 해당되도록 한다. 감광 표면(36, 36′)에 해당하는 조명(38)의 일부는 충전된 부분(40, 40′)각각을 형성한다. 조명(38)의 폭은 개구부(24, 24′)사이의 간격(d)보다 크고, 두 개구부(24, 24′)의 결합된 폭을 더한 간격(d)보다 작을 필요가 있다. 따라서, 충전된 부분(40, 40′)은 서로 다른 충전 비율을 생성하는 폭이 다를 수 있다. 검출기가 장착되는 레티클 및 스테이지의 정확한 위치결정은 충전된 부분(40, 40′)에 의해 발생된 전기 신호를 평형화시켜 쉽게 얻어진다. 충전된 부분(40, 40′)이 동일한 경우, 조명 패턴(38)은 개구부(24, 24′)사이에 정확히 중심 위치한다. 따라서, 레티클은 검출기, 결과적으로는 스테이지에 관련하여 정확하게 위치결정된다. 이는 어떠한 스캐닝도 없이 성취되며 검출기 및 레티클을 스캐닝할 필요없이 정적 환경에서 이행될 수 있다. 게다가, 정렬에 사용되는 정확한 신호는 펄스 조명 소스를 사용하여 얻어진다. 단일의 조명 펄스는 정렬 정보를 제공한다. 충전된 부분(40, 40′)으로부터 발생된 평형 신호를 검출하는데 요구되는 회로는 비교적 간단하고 널리 공지되어 있으며, 매우 정확하게 제조될 수 있다. 이 회로는 도 1에 예시된 신호 분석기(114)내에 합체될 수 있다. 비교적 간단하고 경제적인 구조는 검출기내의 복수개의 유사한 개구부 및 레티클내의 개구가 형성되도록 하고, 중복 및 평균을 허용하여, 신뢰성과 정확도를 증가시킨다. 따라서 단일 축상의 위치는 매우 정확하게 얻어질 수 있다. 교차 또는 직교 축을 지니는 복수개의 개구부와 개구를 결합시킴으로써, X 및 Y의 정확한 정렬 및 위치결정은 매우 쉽게 얻어질 수 있다. 잡음 레벨 및 시간에 따른 위치의 미세 변화는 다중 시 분산 측정에 의해 결정될 수 있다.
도 5는 도 4에서 선(4-4)을 따라 취해진 단면도이며 부 검출기(18)의 평편한 층 구조를 예시한다. 불투명한 크롬 층(42)은 실리콘 산화물의 보호층(44)상에 형성된다. 불투명성의 요건은 충전 비율이 높은 동안 높지 않다. 보호층(44)은 조명을 투과시키며 감광 층(46)을 보호한다. 감광 층(46)은 기판 층(48)상에 형성된다. 층(44, 46, 48)은 상업적으로 유용한 CCD(전하 결합 소자)를 일반적으로 예시한다. 그렇지만, 상업용 디바이스 상에서, 보호 층(44)은 두께가 대략 3 미크론이다. 이 보호 층(44)은 불투명한 크롬 층(42)이 감광 층(46)에 보다 밀접하도록 1 미크론으로 감소될 수 있다. 이는 광 확산으로 인한 검출기 어레이의 요소들 간에 누화를 제거한다. 도 5는 조명 패턴(38) 및 감광 층(46)을 조명하는 충전된 부분(40, 40′)을 예시한다.
도 6은 부 검출기(18)의 또 다른 부분을 예시한다. 도 6은 본발명을 서로 다른 개구부 구조에 적용시키는 것을 보다 명확하게 예시하고 있다. 불투명한 크롬 층(42′)내의 개구부(28, 28′,29, 29′)는 감광 표면을 전자 조명에 노출시킨다. 레티클내의 유사 정합된 또는 소정 형상의 개구는 조명 패턴(138, 138′,139, 139′)의 일부는 개구부(28, 28′,29, 29′)에 의해 노출된 감광 표면을 조명하여 충전된 부분(140, 140′,141, 141′)을 형성한다. 도 4에 예시된 실시예와 유사하게, 충전된 부분(140, 140′,141, 141′)으로부터 발생된 신호는 정확한 정렬이 스테이지(10)에 고정된 검출기(14)와 레티클 사이에서 얻어지도록 평형화되거나 동일해진다. 도 6에 예시된 실시예는 기존 레티클과 호환가능한 이점을 지닌다. 게다가, 조명 패턴(138, 138′,139, 139′)의 쌍들은 개구부(140, 140′,141, 141′)각 쌍으로 사용된다. 그렇지만, 조명 패턴은 분할될 필요는 없으며, 단일 쌍의 조명 패턴일 수 있는데, 각각은 개구부(28, 28′,29, 29′)간의 간격에 놓여 있다.
도 7은 도 4, 5 및 6에 예시된 조명 패턴을 만들어 내는데 사용된다. 레티클(15)내의 개구는 검출기(14)내의 개구부에 정합된다. 레티클 또는 마스크(15)는 도 3에 예시된 부 검출기(16, 18, 20)에 해당하는 부 검출기(17, 19, 21)로 구성된다. 부 검출기(17)는 내부에 X 자형 개구(22′)를 지닌다. 개구(22′)는 도 3에 예시된 X 자형 조명 패턴(22)을 형성한다. 부 레티클(17)은 일반적인 또는 조악한 정렬 또는 위치를 얻는데 사용된다. 부 레티클(19)은 내부에 개구(38′,39′,238, 238′,239, 239′)를 지닌다. 이 개구(38′,39′,238, 238′,239, 239′)는 도 3에 예시된 부 검출기(18)내의 개구부에 정합되는 소정의 모양 및 위치를 갖는다. 개구(38′,39′,238, 238′,239, 239′)는 도 3에 예시된 부 검출기(18)상으로 투영 또는 이미징된다. 감광 층과 만나는 조명으로부터 유도된 신호는 정확한 위치 및 정렬 정보를 얻기위해 도 4, 5 및 6을 참조하여 설명된 바와같이 평형화된다. 배율을 갖는 광학기기가 사용되는 경우, 레티클(15)내의 개구의 치수는 위치 및 정렬 정보를 제공하는 신호를 얻기위한 소기의 관계를 얻도록 적당히 비례되어 있다. 예를 들면, 4 대 1의 축소 비율을 갖는 축소 광학기기가 사용되는 경우, 마스크는 4의 인자 만큼 증가되는 소정 크기의 개구를 갖도록 적당히 비례화된다. 부 레티클(21)은, 도 3에 예시된 부 검출기(20)내의 개구부(30, 31, 31′)의 것과 정합하도록 소정의 위치 및 모양으로 내부에 개구(30′,31′,32′)를 지닌다. 개구(30′,31′,32′)는 도 3에 예시된 부 검출기(20)내의 개구부(30, 31, 32)상으로 이미징된다. 개구(30′,31′,32′) 및 개구부(30, 31, 32)는 소정의 모양과 크기를 갖거나 또는 초점 및 비점수차와 같은 이미지 품질 정보를 제공하도록 정합된다. 이 실시예에서, 개구(30′,31′,32)는 공초점 강도 지점들이 부 검출기(20)의 크기와 정합하는 이미지를 만들어 내기위해 크기화된다. 명확하게 이미징되거나 또는 초점에 있는 경우 신호는 최대일 것이다. 레티클(15)은 유리 기판상에 불투명한 크롬 층을 제공하는 것과 같은 임의의 종래의 레티클 제조 공정에 의해 만들어질 수 있다. 불투명한 크롬 층은 표준 공정처리에 의해 내부에 개구를 형성하도록 에칭된다. 검출기 상에 있는 패턴닝된 불투명층의 실시예는, 표준 레티클 제조에서와 같이 E-빔 기술에 의해 검출기를 크롬 코팅하고 층을 패터닝시켜 이행될 수 있다. 이는 디바이스 제조의 웨이퍼 스테이지에서 이행될 수 있다. 검출기의 표면이 요구되는 정확도로 평편해지는 것으로 기대된다. 게다가, 레티클(15)이 일반적으로 상부에 회로 패턴을 포함하는 보다 큰 레티클의 단지 작은 부분인 것으로 기대된다.
도 3A 및 B는 초점 이미지 품질이 얻어지는 방법을 예시한다. 비교적 길고 좁은 직각형 개구부(10)는 도 3에 예시된 부 검출기(20)내에 형성된다. 정합 개구(31)는 도 7에 예시된 바와같이 부 레티클(21)내에 형성됨으로써, 초점에 있는 경우 개구(30′)의 이미지와 개구부(30)의 에지는 일치한다. 따라서, 시스템이 최적의 초점에 있는 경우, 최대 신호가 얻어지고, 시스템이 초점밖에 있는 경우, 다소 약한 신호가 얻어진다. 이는 도 8B의 그래프에 예시되어 있다. 초점 신호 또는 최적의 초점은 최대 신호 진폭을 갖는 파형(50)으로 예시되어 있다. 파형(52)은, 하부 진폭을 예시하면서 시스템이 초점밖에 있는 경우에 신호를 예시한다.
도 9A 및 B는 비점수차를 측정하는 유사한 기술을 예시한다. 직각형 개구부(31, 32)는 직교하는 종방향 축을 지니며, 도 7에 예시된 부 레티클(21)내에 있는 소정 크기의 개구(31′,32′)에 정합된다. 개구(31′,32′)는 개구부(31, 32)의 에지와 일치하는 최적의 정확한 이미지를 제공하도록 크기화되어 있다. 따라서, 시스템 초점이 확대 및 축소되는 경우, 시스템의 임의 비점수차에 따라서, 개구부(32)에 해당하는 X 축상의 최적 초점 및 개구부(31)에 해당하는 Y 축상의 최적 초점이 얻어진다. 이는 도 9B의 그래프에 예시되어 있는데, 그래프의 X 축은 초점을 나타내고 그래프의 Y 축은 신호 진폭을 나타낸다. 최대점(58)은 그래프의 X 축상의 fx에 해당한다. 마찬가지로, 파형(56)은 그래프의 Y 축상의 fy에 해당하는 개구부(31)로부터의 신호를 나타낸다. fx와 fy간의 간격은 시스템의 비점수차를 나타낸다.
상기의 실시예에서 다양한 형태 및 기능이 예시되어 있지만, 다양한 형태는, 용이하고 저렴하게 제조되는 단일 모놀리식 검출기에 관한, 이미지 품질 뿐아니라 위치결정 및 정렬 정보같은 영상화 정보를 제공하도록 쉽게 얻어질수 있다고 평가되어야 한다. 부가적으로, 본 검출기는 용이하게 제공되는 중복뿐만 아니라 적은 비용으로 용이하게 변경되거나 변조될 수 있는 다수의 기능을 제공한다고 평가되어야 한다. 다수의 반복 개구부는 그 요소가 고장인 경우, 중복을 제공하도록 사용될 수 있다. 부가적으로, 다수 또는 다중 중복 개구부의 사용으로 더욱 신뢰성있는 정보를 얻기 위한 신호 평균화가 가능하다. 부가적으로, 본발명은 이미지 품질 정보뿐아니라 위치결정 및 정렬 정보가, 펄스된 조명 소스와 함께 또는 스캐닝하지않은 시스템내에서 얻어지는 것을 가능하게 한다. 따라서, 정렬 정보는 펄스된 레이저와 같은, 조명 소스의 각 펄스에 대하여 얻어질 수 있다. 예를들면, 전형적으로, 레이저는 100 Hz의 펄스를 발생시킬 수 있다. 이것은 매 밀리초마다 업데이트된 정렬 신호를 제공한다. 부가적으로, 정상 상태 조건에서 신호의 변화 또는 잡음은 시스템내의 진동 레벨의 측정치이다. 검출 시스템의 정확성은 개구 및 개구부의 정확성에 의존한다. 대표적으로, 1 미크론의 개구부 넓이 및 그 넓이의 약 반인 0.5 미크론이 조명 패턴으로 충전되어서, 1%의 단위로 감도를 갖는 상업적으로 입수가능한 대표적인 CCD로써 2.5 나노미터의 감도를 얻는다. 이러한 수는 충전 부분 또는 충전 비율을 조절함에 의해 변화될 수 있다. 버니어 정렬은 기지량 또는 기지 거리에 의해 서로 오프셋인 다수의 개구부 쌍을 사용함으로써 얻어질 수있고, 그리하여 가장 균형잡힌 세트가 정렬 신호를 공급하는 세트의 다수로부터 신호가 얻어진다. 부가적으로, 서로 다른 구조가 이미지 품질의 기타 양상을 측정하는데 사용될 수 있다. 예를들면, 산란은 소형 샘플링 윈도우의 사용으로 대략 1 미크론 제곱으로 근접될 수 있고, 샘플링 윈도우는 조명 패턴의 라인 에지로 상향 이동될 수 있다. 신호는 조명 패턴의 에지로부터의 간격에 따라 변화하고, 회절 제한 예상으로부터의 그 편차는 리소그래피 도구의 산란 수준을 모니터하는데 사용될 수 있다. 이미지 품질 및 위치결정에 관한 다수의 정보를 제공하도록 존재하는 다수의 레디클 개구부/불투명층 개구 조합이 존재함은 당업자에게 명백하다. 결과적으로 당업자에게 명백한 상세한 변경도 가능하다. 따라서, 바람직한 실시예가 예시되고 기술되었지만, 조화된 쌍 레티클:검출기 개구부의 용도인 본발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능함은 당업자에게는 자명하다.
본발명은 정렬 또는 위치 정보와 같은 이미징 정보가 펄스 소스와 함께 얻어지고, 부가적으로 정렬 또는 위치 정보가 스캐닝을 할 필요없이 얻어지며, 또한 검출기의 구조가 중복성 다중 요소들의 용이한 제조를 허용할 수 있다.

Claims (24)

  1. 조명 소스;
    내부에 복수개의 개구(aperture)를 지니는 레티클;
    상기 레티클의 이미지를 투영하는 광학기기;
    스테이지 상에 배치된 감광 층; 및
    내부에 복수개의 개구부(opening)를 지니는, 상기 감광 층상에 형성된 불투명층으로서, 상기 불투명층은 상기 레티클내의 복수개의 개구에 대하여 미리 위치결정되어, 상기 레티클의 이미지가 상기 레티클의 이미지가 상기 불투명층 및 감광 층 상으로 투영되는 경우 정렬 정보가 얻어지는 감광 층
    을 포함하는 포토리소그래피에 사용되는 검출기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 감광 층은 개별 요소들의 어레이를 포함하는 검출기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 어레이는 전하 결합 소자인 검출기.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 어레이는 CMOS 어레이인 검출기.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 어레이는 CMOS 스마트 픽셀 어레이인 검출기.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 어레이는 포토다이오드 어레이인 검출기.
  7. 기판;
    상기 기판상에 배치된 감광 층;
    조악한 정렬을 결정하는, 상기 감광 층의 제 1 부분으로부터 형성된 제 1 부 검출기;
    미세한 정렬을 결정하는, 상기 감광 층의 제 2 부분으로부터 형성된 제 2 부 검출기; 및
    이미지 품질에 관한 정보를 제공하는, 상기 감광 층의 제 3 부분으로부터 형성된 제 3 부 검출기
    를 포함하는 다중 기능 검출기.
  8. 제 7항에 있어서, 내부에 복수개의 개구부를 지니는, 상기 제 2 및 제 3 부 검출기의 일부상에 배치된 불투명층으로서, 상기 개구부는 소정의 모양 및 위치를 지니는 불투명층을 부가적으로 포함하여, 정합된 레티클의 이미지가 상기 불투명층 및 감광 층 상으로 투영되는 경우 위치 정보 및 이미지 품질이 얻어질 수 있는 다중 기능 검출기.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 감광 층은 어레이인 다중 기능 검출기.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 어레이는 전하 결합 소자인 다중 기능 검출기.
  11. 스테이지의 일부상에 배치된 감광 층;
    내부에 복수개의 개구부를 지니는, 상기 감광 층의 일부상에 배치된 불투명층으로서, 상기 복수개의 개구부는 소정의 모양 및 위치를 지니는 불투명층; 및
    내부에 복수개의 개구를 지니는 레티클로서, 상기 복수개의 개구는 이미징 정보를 발생시도록 상기 불투명층내의 복수개의 개구부에 대하여 소정의 모양 및 위치를 지니는 레티클
    을 포함하는 포토리소그래피에 사용되는 검출기.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 감광 층은 어레이를 형성하는 검출기.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 어레이는 전하 결합 소자로부터 형성되는 검출기.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 복수개의 개구부는 사변형인 검출기.
  15. 상기 복수개의 개구부는 직각형인 검출기.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 복수개의 개구부는 장사방형인 검출기.
  17. 내부에 복수개의 개구를 지니는 레티클;
    상기 레티클의 이미지를 투영하는 광학기기;
    이동가능한 스테이지상에 배치된 감광 층;
    내부에 복수개의 개구부를 지니는, 상기 감광 층의 일부상에 배치된 불투명층으로서, 상기 복수개의 개구 및 복수개의 개구부는 서로 관련되어, 상기 레티클의 이미지가 상기 불투명층 및 감광 층상으로 투영되는 경우 상기 레티클내에 있는 상기 복수개의 개구의 이미지가 상기 불투명층내의 복수개의 개구부 상으로 투영되는 불투명층
    을 포함하여, 이미징 정보가 상기 감광 층에 의해 발생된 신호로부터 얻어지는 포토리소그래피에 사용되는 검출기.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 감광 층은 어레이인 검출기.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 어레이는 전하 결합 소자인 검출기.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 불투명층내의 복수개의 개구부에 의해 노출된 상기 감광 층의 일부로부터 신호를 수신하는 신호 분석 회로를 부가적으로 포함하는 검출기.
  21. 스테이지;
    상기 스테이지상에 배치된 감광 어레이로서, 복수개의 개별 요소로 분할되는 감광 어레이;
    상기 감광 어레이를 부분적으로 도포하는 불투명층으로서, 내부에 복수개의 개구부를 지니는 불투명층;
    내부에 복수개의 개구를 지니는 레티클로서, 상기 복수개의 개구 중 하나는 상기 복수개의 개구부 쌍으로 이미지를 투영하도록 치수를 지니며, 상기 복수개의 개구부 각 쌍의 일부를 조명하는 레티클; 및
    상기 감광 어레이의 요소에 연결된 신호 분석 회로로서, 상기 감광 어레이에 부딪히는 조명으로부터 발생된 신호를 검출하는 신호 분석 회로
    를 포함하여, 상기 스테이지와 관련된 상기 레티클의 위치가 정확하게 결정되는 포토리소그래피에 사용되는 정렬 검출기.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 신호 분석 회로는 상기 불투명층내에 있는 복수개의 개구부 쌍에 의해 노출된 상기 감광 층으로부터의 신호가 동일한 시기를 표시하는 포토리소그래피 정렬 검출기.
  23. 내부에 개구를 지니는 레티클;
    내부에 개구부를 지니는 실제 불투명한 층으로서, 상기 레티클내의 개구부는 상기 실제 불투명한 층내의 개구부에 정합되는 실제 불투명한 층;
    상기 실제 불투명한 층내의 개구부 하부에 배치된 감광 층; 및
    상기 감광 층에 의해 발생된 신호를 분석하도록 상기 감광 층과 결합된 신호 분석 수단
    을 포함하여, 레티클내의 개구의 이미지가 이미징 정보를 포함하는 신호를 발생시키는 상기 감광 층 상으로 투영되는 포토리소그래피에 사용되는 검출기.
  24. 감광 어레이상의 불투명층내에 있는 한쌍의 개구부 상으로 개구의 이미지를 투영하는 단계; 및
    감광 층의 각 부분으로부터의 신호가 실질적으로 동일할 때 까지 이미지의 관련 위치 및 불투명층을 조절하는 단계
    를 포함하는 포토리소그래피에서 정렬 정보를 얻는 방법.
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