KR20030080192A

KR20030080192A - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR20030080192A
Application number: KR10-2003-0006571A
Authority: KR
Inventors: 기요스베르트젠요하네스게라투스; 데자겔피에터빌렘헤르만; 니케르크미치엘데이비드
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2003-10-11
Also published as: CN1441318A; US20040013954A1; TW200401174A; US7390614B2; CN1279403C; SG106121A1; US20050186509A1; JP3583774B2; TW594445B; JP2003282431A; US7379153B2; KR100638371B1

Abstract

본 발명에 따른 리소그래피 투영장치에는 기판(W)상의 정렬마커(14) 위에 충돌시키는 전자빔(12)을 제공하기 위한 전자빔원(10), 및 정렬마커(14)로부터 후방산란된 전자들을 검출하기 위한 후방산란전자검출기(16)를 포함하는 정렬센서가 제공된다. 상기 정렬센서는 투영시스템 및 투영방사선과는 독립적이며, 오프-액시스 정렬센서이다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}

본 발명은,

- 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및

- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 투영빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 마스크테이블이 지지구조체가 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT 특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그램가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될수 있다.

- 프로그램가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 특정적으로 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다.이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준방향("스캐닝 방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 집적회로 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)"으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되는 듀얼스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

정렬이란 마스크상의 특정 지점의 이미지를 노광될 웨이퍼상의 특정 지점에 대하여 위치설정하는 공정이다. 이것을 달성하기 위하여, 웨이퍼의 위치 및 방위가 설정되어야 하고, 이것을 위하여 통상적으로 소형 패턴과 같은 1이상의 정렬마커가 기판(웨이퍼)상에 제공된다. 디바이스는 중간 처리단계로 이어지는 노광에 의하여 이루어지는 많은 층들로 구성될 수 있다. 각각의 노광 전에, 새로운 노광과 앞선노광 사이의 위치 오차를 최소화하도록 정렬이 수행되며, 상기 오차는 오버레이(overlay) 오차라고 한다. 하지만, 중간 처리단계 가운데 일부는 정렬마커의 최상부상에 물질을 퇴적시킬 수 있으며, 상기 정렬마커들은 적어도 에너지-감응재(레지스트)의 층 아래에 묻혀지고, 이는 정렬마커가 잘 보이지 않아 오버레이 오차를 초래할 수 있다. 상기 및 기타 처리단계들은 또한 측정된 정렬위치의 원치않는 이동을 초래할 수도 있다.

일부 리소그래피 투영장치는 노광을 수행하기 위하여 전자빔 방사선을 사용하고, 상기 투영 전자빔이 정렬을 위하여 사용된다. 하지만, 이것은 투영 전자빔의 에너지가 정렬마커 및 상기 마커 위쪽에 배치된 특정 층들에 맞춰지지(tailor) 않는 문제점이 있는데, 이는 빔 에너지가 통상적으로 100 keV 정도이기 때문이다. 이것은 정렬과정 중에 레지스트의 원치않는 노광 및/또는 피처들에 손상을 주는 문제를 초래할 수 있고, 또한 정렬마커를 관찰하는데 빈약한 콘트라스트(poor contrast)를 초래할 수도 있다.

본 발명의 목적은 상기 문제들을 부분적으로라도 해결하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 투영장치의 도면,

도 2는 도 1의 실시예에서 사용하기 위한, 전자빔을 사용하는 정렬센서의 개략적인 예시도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전자빔이 입사되는 정렬마커를 구비한 웨이퍼의 개략적인 단면도,

도 4는 도 3의 실시예에서의 전자빔이 정렬마커에 걸쳐 스캐닝됨에 따른 후방산란(back-scattered)전자 검출신호의 도면,

도 5는 패터닝된 전자빔이 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 입사되는 정렬마커를 구비한 웨이퍼의 개략적인 단면도,

도 6은 도 5의 실시예에서의 전자빔이 정렬마커에 걸쳐 스캐닝됨에 따른 후방산란전자 검출신호의 도면이다.

상기 및 기타 목적들은 서두에서 언급된 본 발명에 따른 리소그래피 장치에 의하여 달성되는바, 상기 장치는, 기판테이블상의 기판 위에 있는 정렬마커에 전자빔을 충돌시키기 위한 전자빔원; 및 상기 정렬마커로부터 후방산란전자들을 검출하기 위한 후방산란전자검출기를 포함하는 정렬센서를 더욱 포함하고, 상기 정렬센서는 리소그래피 투영장치의 방사선시스템과는 독립적이지만, 리소그래피 투영장치내에 제공되어, 리소그래피 투영장치내 제자리(in situ)에서 정렬이 수행될 수 있다는 것이 특징이다.

본 발명의 장점으로는, 기판상에 퇴적된 추가 처리층 및/또는 레지스트의 층에 의하여 정렬마커가 흐려지거나 횡방향으로 이동되더라도 정렬센서를 사용하여 정렬이 수행될 수 있다는 점이다. 또한, 정렬센서내에 채택된 전자빔의 에너지가 투영방사선 및 방사선시스템과 투영시스템과는 독립적으로 특정 웨이퍼, 처리층 및 정렬마커에 맞춰질 수 있다는 장점이 있다.

방사선의 투영빔은 EUV 방사선이 바람직하다. 이것의 장점은, 정렬센서의 전자빔과 투영방사선이 서로 독립적이라는 점이다. 더욱이, 이것은 투영시스템과 정렬시스템 양자 모두가 진공에서 작동할 수 있다는 장점이 있다.

전자빔 및 기판테이블은 서로에 대하여 스캐닝될 수 있는 것이 바람직하다. 이는 정렬마커의 위치를 나타내는 스캔위치의 함수로서 검출된 신호를 제공하다. 전자빔은 기판테이블에 대하여 스캐닝될 수 있고, 또한 기판테이블은 전자빔에 대하여 스캐닝될 수 있다.

전자빔은 단지 하나의 점(spot)으로 기판상에 충돌하도록 제어가능하다. 대안적으로, 전자빔은 예를 들어, 기판상의 정렬마커의 패턴의 적어도 일부분에 대응하는 패턴을 갖는 소정의 세기분포로서 기판상에 충돌하도록 제어가능하다. 이것이 행해지는 경우, 마스크는 전자빔을 패터닝하기 위하여 제공될 수 있고, 상기 마스크에는 실질적으로 기판상의 정렬마커의 패턴의 네거티브(negative)인 패턴이 제공되는 것이 바람직하다.

전자빔원은 10 내지 100keV, 더욱 바람직하게는 20 내지 50keV 범위의 에너지를 전자에 제공하는 것이 바람직하다. 이것은 후방산란되기 전에 정렬마커의 최상부상의 소정의 층들을 관통하기에 충분한 에너지가 있고, 또한 기판(예를 들어, 실리콘)과 상기 마커의 원자번호가 보다 큰 물질(예를 들어, 텅스텐) 사이에서 후방산란계수에 있어 양호한 콘트라스트를 제공하기 때문에 이점이 있다. 만일 전자빔 에너지가 너무 높다면, 후방산란의 콘트라스트는 줄어든다. 또한, 보다 높은 전자빔 에너지를 위해서는, 정렬유닛광학컬럼이 보다 길어져야 하므로, 리소그래피 장치내에 통합하는 것이 더욱 어렵다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여, 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하고,

상기 투영빔에 독립적인 전자빔을 제공하는 단계; 상기 기판상의 정렬마커 위에 전자빔을 충돌시키는 단계; 및 상기 정렬마커로부터 후방산란된 전자들을 검출하는 단계들에 의하여, 방사선의 패터닝된 빔에 대하여 기판을 정렬시키기 위하여, 상기 투영하는 단계에 앞서 기판의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 상술된 1이상의 바람직한 특징들을 통합할 수 있다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외선과 EUV(예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선) 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치(1)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

· 방사선(예를 들어, UV 또는 EUV 방사선, 전자 또는 이온)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(LA,IL);

· 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 제1대물(마스크)홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

· 기판(W2)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 제2대물(기판)홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(P2W)에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(W2T);

· 기판(W3)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 제3대물(기판)홀더가 마련된, 기판을 정확히 위치시키는 제3위치설정수단(P3W)에 연결된 제3대물테이블(기판테이블)(W3T), 상기 제3대물테이블 위쪽에 제공되는 일반적으로 AL로 나타낸 정렬시스템;

· 기판(W)의 타겟부(C)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템 ("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절식 또는 카타디옵트릭 시스템, 거울 그룹 또는 필드 디플렉터의 어레이)을 포함하여 이루어진다.

방사선시스템은 방사선의 빔을 생성하는 방사원(LA)(예를 들어, 스토리지 링 또는 싱크로트론내의 전자 빔 경로의 주위에 제공되는 언듈레이터 또는 위글러, 플라즈마원, 전자 또는 이온빔원, 수은램프 또는 레이저)을 포함한다. 방사선의 빔은 EUV 빔이 바람직하지만, 여타의 적절한 빔일 수도 있다. 상기 빔은 조명시스템(IL)내에 포함되는 다양한 광학 구성요소들을 지나게 되어, 그 생성되는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 형상 및 세기분포를 가질 수 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상의 마스크홀더에 잡힌 마스크(MA)상에 충돌한다. 마스크(MA)에 의하여 선택적으로 반사(또는 투과)된 빔(PB)은 "렌즈"(PL)를 통과하여 기판(W2,W3)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커스한다. 위치설정수단(P2W,P3W) 및 간섭계변위측정수단(IF)에 의하여, 기판테이블(W2T,W3T)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 위치설정수단(PM) 및 간섭계변위측정수단(IF)은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 종래기술에서, 일반적으로 대물테이블(MT, W2T)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다.

도시된 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

·스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(W2T)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.

· 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 Y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(W2T)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

도 2는 본 발명을 구현하는 정렬시스템의 원리를 보여준다. 이는 웨이퍼테이블(WT)상에 지지된 웨이퍼(W)를 향하는 전자빔(12)을 제공하는 전자빔원(10)을 포함한다. 전자빔(12)이 웨이퍼(W)상의 적절한 정렬마커(14)에 충돌하면, 검출기(16)에 의하여 검출되는 후방산란된 전자들이 발생된다. 적절한 전자빔원(10) 및 후방산란전자검출기(16)의 상세한 내용은, 예를 들어 전자현미경 사용분야에 알려져 있다.

정렬마커(14)의 후방산란효율은 마커를 형성하는데 사용되는 원소 또는 원소들의 원자번호에 좌우된다. 예를 들어, 구리와 같은 기타 물질 또한 마커용으로 채택될 수도 있지만, 텅스텐, 탄탈륨, 코발트 또는 티타늄과 같은 비교적 큰 원자번호물질을 사용하는 것이 바람직하다(이들 금속들의 실리사이드 또는 질화물들이 사용될 수도 있음). 마커는 다층 구조체로 이루어질 수 있다. 후방산란효율, 그리고 전자빔 위치에 대한 의존성은, 또한 마커의 횡방향 및 단면 기하학 형태에 좌우된다. 특히, 큰 원자번호물질로 만들어지는, 마커를 형성하는 라인의 깊이, 두께, 폭 및 공간거리가 중요하다.

후방산란전자검출기(16)의 정밀한 위치는 중대하지는 않은데, 그 이유는 후방산란과정이 특정 방향성을 가지지 않기 때문이다.

전자빔(12)은 웨이퍼(W)에 대하여 스캐닝된다. 스캐닝은 정지된 전자빔(12) 바로 아래에서 웨이퍼테이블(WT)을 이동시키거나, 전기장 및/또는 자기장을 이용하여 전자빔(12)을 편향시키거나, 또는 양자 모두를 조합하여 수행될 수 있다.

정렬시스템은 웨이퍼(W)상의 마커(14)의 위치 및 방위를, 따라서 웨이퍼(W) 그 자체가, 웨이퍼테이블(WT)에 대하여 정확하게 결정되도록 할 수 있다. 도 1을참조하면, 웨이퍼테이블(W3T)상의 웨이퍼(W3)의 위치 및 방위를 결정하는데 상기 정렬시스템이 사용된다. 그 후, 웨이퍼테이블(W3T)은 위치설정수단(P3W)의 병진운동을 통하여, 투영렌즈(PL) 아래 위치로 옮겨진다. 이는 도 1에서 P2W가 차지하는 위치이다(P2W는 실질적으로 동시에 도 1에서 P3W가 차지하는 위치로 병진운동함). 위치설정수단(P3W)은 투영빔에 대하여 정렬된다. 마커(및 웨이퍼(W3))의 위치가 위치설정수단(P3W)에 대하여 알려져 있으므로, 이는 투영빔에 대한 웨이퍼의 올바른 정렬을 가능하게 하여, 노광이 수행되게 한다.

본 발명의 대안실시예(도시되지 않음)에 있어서, 정렬시스템은 투영렌즈(PL)에 인접하게 위치될 수 있어, 웨이퍼 및 위치설정수단을 대안적인, 변위된 위치로 이동시킬 필요없이 정렬이 이루어질 수 있다.

어떤 경우에는, 2개의 정렬시스템, 즉 도 1에 도시된 바와 같이 위치된 첫번째 것과 투영렌즈(PL)에 인접하게 위치된 두번째 것(도시되지 않음)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

마커 위치/방위의 결정은 아래의 또 다른 실시예의 내용에서 논의된다.

상술된 본 발명의 실시예에 따른 전자빔정렬센서는 소위 오프-액시스 정렬센서라 하는데, 그 이유는 전자빔 방사선이 투영렌즈의 광학적 중심을 통과하지 않기 때문이다. 실제로, 본 발명의 실시예에서, 투영빔은 EUV 방사선이므로, 전반적으로 전자빔정렬방사선과는 독립적인 광학기들을 가진다. 전자빔원(10)에 의하여 생성된 전자빔(12)의 전자들은 10 내지 100keV, 보통은 20 내지 50keV, 통상적으로는 30keV 정도의 에너지 설정을 가진다.

도 2에 도시된 본 발명의 실시예는 도 3에 도시된 것처럼 구현될 수 있다. 도 3을 참조하면, 전자빔(12)은 단지 하나의 점(spot)으로 웨이퍼(W)에 충돌하도록 제어된다. 상기 예시에서, 웨이퍼(W)는 그 위에 정렬마커(14)가 있는 기판(20)을 포함한다. 상기 마커(14)는 텅스텐 줄무늬로 만든 주기적인 격자의 형태이다. 설명을 돕고자, 단지 3개의 줄무늬(14.1, 14.2, 14.3)만이 도 3의 단면도에 이쪽을 향하게 하여 예시되어 있다. 기판(20) 및 마커(14)의 최상부에는 웨이퍼(W)상에 이미 놓여져 있는 소정의 처리층 및 레지스트를 나타내는 층(22)이 있다. 전자빔(12)은 화살표(24)로 나타낸 것과 같이 웨이퍼(W)에 대하여 스캐닝된다(비록 상술된 바는 있으나, 대안적으로 웨이퍼(W)는 반대방향으로 스캐닝될 수 있거나, 또는 실제로 웨이퍼 및 전자빔(12) 양자 모두가 이동될 수 있다).

스캔위치의 함수로서 검출기(16)에 의하여 검출된 후방산란전자들의 세기와 관련하여, 생성되는 신호가 도 4에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 도 4에는 마커(14)의 패턴과 신호간의 대응관계가 나타나 있다. 도 3의 마커(14)는 직사각형 모양의 금속 줄무늬(14.1, 14.2, 14.3)로 이루어져 있지만, 검출기(16)에 의하여 검출된 실제 신호는 마커 패턴과 전자빔 프로파일의 컨볼루션이므로, 도 4의 검출된 신호는 약간 평활해진다(smooth). 평활함의 정도는, 예를 들어 전자빔(12)의 폭과 프로파일에 좌우된다. 신호의 또 다른 펼침(broadening), 즉 전자빔 위치함수로서 검출된 후방산란전자세기는 스택에서의 전자산란과정으로 인하여 일어난다. 검출된 신호로부터, 마커(14)의 위치 및 방위가 결정될 수 있다. 광학식 정렬마커를 이용하면, 마커 및 웨이퍼의 위치와 방위를 독특하게 결정하기 위하여, 예를 들어상이한 주기로 또는 예를 들면 상이한 방위에, 몇 개의 격자들이 제공될 수 있다.

도 5에 도시된 대안적인 구현예에서는 도 3의 웨이퍼 구조가 사용되지만, 전자빔(12)은 복수의 빔렛(beamlet)(12.1, 12.2, 12.3 등등)으로 구성되어, 상기 전자빔(12)은 유사한 방식으로 마커(14)의 적어도 일부분에 패터닝될 수 있다. 전자빔(12)과 웨이퍼(W)는 상술된 바와 같이 서로에 대하여 스캐닝되고, 검출기(16)로부터의 생성된 검출신호는 도 6에 도시되어 있다. 전자빔(12)의 패턴과 마커(14)간의 대응관계가 있는 스캔위치에서, 검출된 신호가 피크를 나타낸다. 또한 실제 검출된 신호는 전자빔(12)의 세기분포를 갖는 마커(14)의 패턴의 컨볼루션이다. 웨이퍼(W)의 위치 및 방위를 독특하게 결정하기 위하여, 마커(14)의 몇 개의 격자를 사용하는 것에 관하여 상술된 실시예와 동일한 해석을 적용한다.

본 실시예에 따른 패터닝된 전자빔(12)을 얻기 위한 한가지 방법은, 본질적으로 마커(14)의 소정 부분의 네거티브인 마스크(도시되지 않음)를 통하여 초기 전자빔을 통과시키는 것이다. 예를 들어, 마커(14)의 피처들간의 갭에 대응하는 패턴의 특정 부분에서 전자를 차단하기 위하여, 텅스텐 또는 여타의 적절한 물질을 사용하여 마스크의 피처들이 형성될 수 있다.

광학빔 정렬에 비해, 전자빔을 사용하는 정렬의 장점은, 상기 전자빔이 광학빔을 통해서는 볼 수 없는 정렬마커에 대하여 정렬을 제공한다는 점이다. 도 3을 참조하면, 만일 층(22)이 광학적으로 불투명하다면, 광학빔을 이용하여 정렬마커를 보는 것은 불가능할 것이다. 상기 전자빔은 광학적으로 불투명한 층(22)을 직접 통과하므로, 정렬을 가능하게 한다.

전자빔을 사용하는 또 다른 장점은, 정렬마커에 의한 빔의 산란이 (광학식 정렬의 경우와 같이) 단지 정렬마커의 상면이 아니라 정렬마커의 체적의 함수라는 점이다. 이는 광학식 정렬에 비해, 정렬마커의 비대칭에 덜 민감한 정렬을 가능하게 한다.

본 발명은 EUV를 사용하는 리소그래피 장치에 활용하기에 특히 적합한데, 그 이유는 진공상태에서 잘 작동하기 때문이다(기체분자에 의한 EUV의 흡수를 피하기 위하여 EUV에는 진공이 필요하다).

지금까지 본 발명의 특정 실시예를 기술하였지만, 본 발명이 상술된 것 이외의 방법으로도 실현될 수 있다는 것은 자명하다. 본 기술은 본 발명을 제한하지 않는다.

본 발명에 따르면, 정렬마크에 충돌시키기 위한 전자빔원 및 정렬마크로부터의 후방산란전자를 검출하는 후방산란전자검출기를 포함하는 정렬센서를 제공하여, 기판상에 퇴적된 추가 처리층 및/또는 레지스트 층에 의하여 정렬마크가 흐려지거나, 횡방향으로 이동되더라도 정렬이 수행될 수 있으며, 또한 정렬센서내에 채택된 전자빔의 에너지가 투영방사선 및 방사선시스템과 그리고 투영시스템과는 독립적으로 특정 웨이퍼, 처리층 및 정렬마크에 맞춰질 수 있도록 한다.

Claims

- 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및

- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 투영빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 있어서,

상기 장치는, 기판테이블상의 기판 위에 있는 정렬마커에 전자빔을 충돌시키기 위한 전자빔원; 및 상기 정렬마커로부터 후방산란전자들을 검출하기 위한 후방산란전자검출기를 포함하는 정렬센서를 더욱 포함하고, 상기 정렬센서는 리소그래피 투영장치의 방사선시스템과는 독립적이지만, 리소그래피 투영장치내에 제공되어, 리소그래피 투영장치내 제자리(in situ)에서 정렬이 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항에 있어서,

상기 방사선의 투영빔은 EUV 방사선인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

전자빔 및 기판테이블은 서로에 대하여 스캐닝될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제3항에 있어서,

상기 기판테이블은 고정되고, 상기 전자빔은 상기 기판테이블에 대하여 스캐닝될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제3항에 있어서,

상기 전자빔은 고정되고, 상기 기판테이블은 상기 전자빔에 대하여 스캐닝될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자빔은 단지 하나의 점(spot)으로 기판에 충돌되도록 제어가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자빔은 소정의 세기분포로 기판에 충돌되도록 패터닝가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제7항에 있어서,

상기 세기분포는 기판상의 정렬마커의 패턴의 적어도 일부분에 대응되도록 사전결정되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 전자빔을 패터닝하기 위한 마스크를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제9항에 있어서,

상기 마스크에는 실질적으로 기판상의 정렬마커의 패턴의 네거티브(a negative)가 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

전자빔원은 10 내지 100keV, 더욱 바람직하게는 20 내지 50keV 범위의 에너지를 갖는 전자들을 제공하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

지지구조체는 마스크를 잡아주는 마스크테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

방사선시스템은 방사원을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여, 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,

상기 투영빔에 독립적인 전자빔을 제공하는 단계; 상기 기판상의 정렬마커 위에 전자빔을 충돌시키는 단계; 및 상기 정렬마커로부터 후방산란된 전자들을 검출하는 단계들에 의하여, 방사선의 패터닝된 빔에 대하여 기판을 정렬시키기 위하여, 상기 투영하는 단계에 앞서 기판의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제14항에 있어서,

상기 방사선의 투영빔은 EUV 방사선인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,

전자빔 및 기판테이블은 서로에 대하여 스캐닝될 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제16항에 있어서,

상기 기판테이블은 고정되고, 상기 전자빔은 상기 기판테이블에 대하여 스캐닝될 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제16항에 있어서,

상기 전자빔은 고정되고, 상기 기판테이블은 상기 전자빔에 대하여 스캐닝될 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자빔은 단지 하나의 점으로 기판에 충돌되도록 제어가능한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자빔은 소정의 세기분포로 기판에 충돌되도록 패터닝되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제20항에 있어서,

상기 세기분포는 기판상의 정렬마커의 패턴의 적어도 일부분에 대응되도록사전결정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제20항 또는 제21항에 있어서,

마스크가 전자빔을 패터닝하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제22항에 있어서,

상기 마스크에는 실질적으로 기판상의 정렬마커의 패턴의 네거티브가 제공되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,

전자빔의 전자들은 10 내지 100keV, 더욱 바람직하게는 20 내지 50keV 범위의 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.