KR20040030273A - 정렬 툴, 리소그래피장치, 정렬방법, 디바이스제조방법 및그 제조된 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 정렬시에, 여분의 광학요소가 정렬빔내에 놓여진다. 기판마크가 기판의 전방면과 상이한 초점길이에 있을 때, 광학요소는 기판정렬마크상으로 정렬빔을 포커스하는 역할을 한다.

Description

정렬 툴, 리소그래피장치, 정렬방법, 디바이스제조방법 및 그 제조된 디바이스{An Alignment tool, A Lithographic Apparatus, An Alignment Method, A Device Manufacturing Method and Device Manufactured thereby}
본 말명은,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판마크가 있는 기판을 잡아주는 기판테이블;
- 기판상의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템; 및
- 방사선의 정렬빔을 이용하여 기준마크와 상기 기판마크간의 정렬을 검출하는 정렬시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 관한 것이다.
여기서 사용되는 "패터닝수단(patterning means)" 이라는 용어는 기판의 타겟부에 생성되어야 할 패턴에 대응하는, 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함된다. 방사선빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크상의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과마스크의 경우) 또는 반사(반사마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우, 상기 지지구조체는 일반적으로 마스크테이블이 될 것이며, 이것은 입사되는 투영빔 내의 소정위치에 마스크가 잡혀 있을 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크가 상기 빔에 대하여 이동될 수 있다.
- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 적절히 국부화된 전기장을 가하거나 압전작동수단(piezoelectric actuation mean)을 채용하여 축을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용하는 것이다. 마찬가지로, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울은 입사되는 방사선빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사한다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1이상의 프로그래밍가능한 거울배열을 포함할 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 프로그래밍가능한 거울배열의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이 경우의 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 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. 이러한 경우, 상기 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 많은 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며 본 명세서에서도 참조자료로 채용된다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피쳐의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학, 반사광학 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하기 위한 임의의 설계방식에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지"장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 듀얼스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용 참조되고 있다.
기판을 노광하기 이전에, 기판이 정확히 정렬되어야만 한다. 마크는 기판상에 제공되고, 정렬시스템을 이용하여 검출된다. 기판마크는 기판의 전방면(구성요소소자들이 에칭될 측면) 또는 배면상에 있을 수 있다. 기판마크가 기판의 배면에 있을 경우, 기판테이블은 기판의 저부면에 광빔(정렬빔)을 지향시키기 위한 전방면-대-배면 정렬광학기를 포함한다. 전방면-대-배면 정렬광학기는 기판테이블에 매립된(embeded) 거울들을 포함할 수 있다.
기판마크는 기판의 노광면과 동일한 레벨에 있지 않을 수도 있다. 예를 들어, 상기 마크는 기판안으로 에칭된 피트(pit)내에 있을 수도 있고, (기판마크를 덮지 않고 남겨두거나, 기판마크까지 에칭해 내려가면서) 또 다른 기판이 부착된 기판의 표면상에 있을 수도 있다. 노광장치는 투영빔이 (회로디바이스를 형성하기 위해서 노광되는) 기판의 전방면상에 확실히 포커스되도록 설계된다. 흔히, 정렬빔이 동일한 광학기를 지나므로, 그것 또한 기판의 표면상의 초점내에 있을 것이고, 기판마크가 이 면에 있지 않는 경우, 정렬빔은 정렬마크상에 초점을 벗어날 것이다. 본 발명은, 특히 기판마크의 레벨이 기판의 표면과 실질적으로 매우 상이할 수 있는 MEMS(Micro-Electromechnical System)에 사용되는 기판에 적용할 수 있다.
본 발명의 목적은 정렬빔의 가변 초점심도를 고려한 정렬툴을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피투영장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피장치내에 광학요소의 배치를 도시하는 다이어그램;
도 3은 보다 깊게 에칭된 정렬마크에 대한 광학요소의 배치를 도시하는 다이어그램;
도 4는 전방면-및-배면 정렬광학기를 사용하는 광학요소의 배치를 도시하는 다이어그램;
도 5는 리소그래피장치내에 광학요소의 대안적인 배치를 도시하는 다이어그램;
도 6은 리소그래피장치내에 광학요소의 또 다른 대안적인 배치를 도시하는 다이어그램;
도 7은 x 및/또는 y 방향으로 초점을 조정하기 위한 광학요소의 배치를 도시하는 다이어그램;
도 8은 x 및/또는 y 방향으로 초점을 조정하기 위한 광학요소의 대안적인 배치를 도시하는 다이어그램;
도 9는 리소그래피장치에서 유체로 채워진 광학요소의 배치를 도시하는 다이어그램; 및
도 10은 정렬툴내의 광학요소의 배치를 도시하는 도면이다.
본 발명에 따른 상기 목적과 그 밖의 목적들은 기판의 표면의 잔여부와 상이한 레벨에 있을 수 있는 기판마크를 가지는 기판을 잡아주기 위한 기판테이블 및 방사선의 정렬빔을 사용하여 기준마크와 상기 기판마크간의 정렬을 검출하는 정렬시스템을 포함하는 정렬툴에서 달성되며, 정렬 검출시에 상기 기판의 표면의 잔여부와 상이한 레벨에서 상기 기판마크상에 포커스되도록 상기 정렬시스템의 초점평면을 조정하는 정렬빔의 경로내에 제거가능하게 위치할 수 있는 광학요소를 특징으로 한다.
상기 광학요소는 2mm까지 정렬초점을 조정할 수 있다. 선택적으로, 상기 광학요소는 적어도 0.1mm만큼 정렬시스템의 초점평면을 조정한다.
광학요소는 기판의 표면의 잔여부와 상이한 레벨에 있는 기판마크상으로 정렬빔을 포커스하고, 초점을 조정하도록 용이하게 실시될 수 있다. 광학요소는 2mm까지만큼 정렬빔의 정렬초점을 조정할 수 있다. 특히, 평판은 제조가 용이하고 정밀한 축선배치를 요구하지 않기 때문에, 광학요소로서 적절하다. 상기 장치가 복수의 교체가능한 광학요소를 포함하는 경우, 그 중의 하나가 특정한 정렬마크에 요구되는 초점심도에 따라 복수의 것들로부터 선택될 수 있다. 복수의 광학요소의 각각은 상이한 두께를 가지거나, 상이한 광학특성, 예를 들어 굴절률을 가진다. 선택적으로, 광학요소들이 중공이면, 각각의 광학요소는 상이한 굴절률을 갖는 유체로 채워질 수도 있다. 대안적으로, 정렬빔을 따른 광학요소의 위치는 정렬빔의 초점면을 조정하도록 변화될 수 있다.
광학요소가 중공이고 유체로 채워져 있는 일 실시예에 따르면, 상기 유체의 조성은 광학요소의 굴절률을 변경시키도록 조정될 수 있다. 선택적으로, 유체의 염분농도를 변경시키거나, 각각의 유체가 상이한 굴절률을 갖는 광학요소내의 2가지의 유체의 혼합비를 변경시킴으로써 광학요소의 굴절률이 변경된다.
광학요소는 정렬빔의 전파방향, 즉 z방향에 대하여 평행한 방향으로 정렬시스템의 초점평면을 조정하기 위해서 사용될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 광학요소는 정렬빔의 전파방향에 대하여 수직한 방향으로 정렬시스템의 초점평면을 조정한다. 이는 정렬빔에 대하여 광학요소의 각도를 조정함으로써, 또는 광학요소의 형상을 조정함으로써 달성될 수 있다.
상기 장치는 1이상의 광학요소가 동시에 정렬빔의 경로내에 있도록 정렬빔의 경로내에서 제거가능하게 위치할 수 있는 복수의 광학요소를 포함할 수 있다.
정렬시스템은 정렬투영시스템을 포함하고, 광학시스템은 정렬빔내에서 정렬투영시스템 바로 다음에, 정렬투영시스템의 바로 앞에, 놓여질 수 있거나 또는 기판테이블에 부착될 수 있다. 전방면-대-배면 정렬광학기가 기판의 뒷면에 정렬빔을 지향시키도록 사용되는 경우, 광학요소는 전방면-대-배면 정렬광학기의 입구에 놓일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상술된 바와 같이, 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템, 소정패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체, 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템, 및 정렬툴을 포함하는 리소그래피투영징치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 기판의 표면의 잔여부와 상이한 레벨에 있을 수 있는 기판마크를 기판에 제공하는 단계, 방사선의 정렬빔을 제공하는 단계 및 기판마크상으로 상기 방사선의 정렬빔을 투영하는 정렬시스템을 제공하는 단계를 포함하는 정렬방법이 제공되며, 정렬검출시에 정렬빔안으로 광학요소를 개재시킴으로써 상기 기판의 표면의 잔여부와 상이한 레벨에 있는 상기 기판마크상에 포커스하도록 상기 정렬빔의 초점평면을 조정하는 단계를 특징으로 한다.
광학요소는 2mm만큼 정렬시스템의 초점평면을 조정할 수 있다. 또한, 광학요소는 적어도 0.1mm만큼 정렬시스템의 초점평면을 조정한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 적어도 부분적으로는 방사선감응재층으로 상기 기판을 도포하는 단계, 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계, 투영빔의 단면에 패턴을 부여하도록 패터닝수단을 사용하는 단계, 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스제조방법 및 상술된 바와 같은 정렬방법이 제공된다.
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) 자외선 및 EUV(극자외선, 예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인)를 포함한 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔까지도 포괄하여 사용된다.
첨부된 개략적인 도면을 참조로 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
ㆍ방사선(예를 들어, EUV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 카타디옵트릭 렌즈시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형(transmissive type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램 가능한 프로그램가능한 거울 배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 방전 또는 레이저 생성 플라즈마원)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기분포의 외측반경 및/또는 내측반경(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 조정하는 수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사원(LA)이 흔히 수은램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 두 시나리오 모두를 포괄하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 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. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정모듈(long stroke module)(개략위치설정) 및 짧은 행정모듈(미세위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정모듈에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔모드에서는, 소정타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서,투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
기판의 노광에 앞서, 마스크(MA) 및 기판(W)을 정렬한다. 상보적인 정렬마크(M1, M2) 및 기판마크(P1, P2)는 각각 마스크(MA) 및 기판(W)상에 존재한다. 도 2에서, 정렬빔(AB)은 투영시스템(PL)을 통하여 투영된다. 도시된 바와 같이, 기판마크(P1)는 기판(W)의 최상면내의 피트에 있다. 기판마크(P1)의 레벨로 정렬빔(AB)의 초점평면을 조정하기 위해서, 광학요소(10)는 투영시스템(PL) 뒤에서 정렬빔내에 삽입된다. 이 예시에서, 사용된 광학요소(10)가 평판(10)이다. 하지만, 볼록한 또는 오목한 거울 또는 여타의 굴절요소도 사용될 수 있다. 물질의 굴절률(n0)에 의하여 발생되는 d0의 소요되는 광경로오프셋을 위하여, 평판은 dp=c.d0로 주어진 두께(dp)를 가져야 한다. 여기서,
n1은 평판(10)의 굴절률이다.
정렬빔은 정렬시스템(AS)을 통하여 기판마크(P1)로부터 부분적으로 반사된다. 그 후, 정렬빔은 정렬마크(M1)상에 묘화된다. 기판마크(P1) 및 정렬마크(M1)의정렬은 기판(W)의 정렬을 판정하기 위해서 공지된 방식으로 검출될 수 있다.
도 3에서, 기판마크(P1)가 더 깊은 피트내에 있으므로, 상이한 평판(10)은 초점길이를 조정하는 데 사용된다. 여기서는, 평판이 더 두껍지만, 다양한 형상의 광학요소가 사용될 수 있으며, 또는 상이한 광학특성을 갖는 물질로 평판이 만들어질 수 있다.
도 4에서, 기판마크(P2)는 기판의 저면 아래의 피트내에 있으며, 전방면-대-배면 정렬광학기(22)에 의하여 기판의 저부상으로 투영된 정렬빔의 광경로길이는 기판마크(P2)상으로 투영된 정렬빔의 광경로길이와 다를 수도 있다. 기판마크(P2)는 기판(W)의 측면에서 전방면-대-배면 정렬광학기(22)에 의하여 재묘화될 수 있다. 광학요소(12)는 기판마크(P2)가 그 안에 있는 피트를 보상하고, 기판(W)의 전방면과 동일한 레벨로 이미지를 시프트한다.
도 5는 평판(10)이 마스크(MA)와 투영시스템(PL) 사이에 있는 본 발명의 일 실시예를 도시한다.
도 6은 평판(10)이 투영시스템(PL)을 통하여 투영되는 정렬빔에 앞서서, 정렬빔(AB)의 경로에 놓여진 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
상기 실시예들에서 z방향으로 광경로를 오프셋하는 것과 덧붙여, 여타의 방향, 예를 들어 z방향에 대하여 수직한 평면으로 광경로를 조정하는 데 광학요소(10)가 또한 사용될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 평판(10)은 정렬빔(AB)의 전파방향에 대하여 예각으로 놓여진다. 따라서, 진행빔(AB)은 z방향과 x및/또는 y방향 모두로 시프트된 기판마크(P1)상의 초점내로 정확히 가져오게 된다. 광학요소(10)의 각도는 x 및/또는 y방향으로 초점평면을 조정하도록 변동될 수 있다.
또한, x 및/또는 y 오프셋은 평판 이외의 광학요소들을 사용함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 웨지형상의 광학요소(13)는 x 및/또는 y 오프셋을 생성하는 콤팩트하고 정밀한 방식이다. 다시 말해, 광학요소(13)는 광학요소가 정렬빔에 대하여 놓여지는 각도를 정밀하게 측정할 필요없이 정렬빔내에 간단히 놓일 수 있다.
대안적인 실시예에서, 정렬빔(AB)의 경로내에 있는 광학요소(10)는 고정된 두께 dp로 되어 있지만, 광학요소(10)의 굴절률은 변동된다. 이는, 예를 들어 유리로 만들어진 평판을 예를 들어, 퍼스펙스로 만들어진 평판으로 교체함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 광학요소는 공지된 굴절률을 갖는 물질로 채워진 중공의 평판일 수 있다. 그러면, 광학요소(10)의 굴절률은 유체의 조성을 변화시킴으로써 변화된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 광학요소(14) 내부의 유체(15)는 교체될 수 있으며, 유체교체수단(16)에 의하여 조성이 조정될 수 있다. 상기 조성은, 예를 들어, 유체내의 염분농도를 변화시키거나 혼합물내의 2가지 유체비율을 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 또한, 광학요소(14)내의 유체(15)의 교체 및 보급(refreshment)은 광학요소(14)를 지속적으로 냉각시켜 주기 때문에, 구성요소의 열팽창 및 수축으로 인한 오차 및 손상을 줄일 수 있다.
도 10은 정렬시스템(AS)이 투영시스템과 분리되어 있는 별개의 정렬툴을 도시한다. 정렬시스템(AS)은 기판(W)상의 기판마크(P1)를 향하여 정렬빔(AB)을 투영한다. 이 실시예에서, 기판(W)은 기판테이블(WO)상에 있다. 정렬빔은 정렬을 검출하기 위해서 기판마크(P1)로부터 부분적으로 반사되고, 정렬마크(M1)상에 묘화된다. 이러한 정렬툴은 기판(W)을 정렬시키기 위한 수단없이 리소프래피장치와 연계하여 사용될 수 있다. 기판(W)은 정렬정확성을 유지하기 위한 충분한 정밀도를 가지면서, 리소그래피장치의 기판테이블(WT)과 정렬툴의 기판테이블(WO) 사이에서 이송된다.
더 큰 포커스오프셋을 위해, 복수의 광학요소가 결합될 수 있다. 대안적으로, 하나의 광학요소가 z방향으로 포커스오프셋을 제어하도록 사용될 수 있으며, 또 다른 광학요소가 x 및 y 방향으로 포커스오프셋을 제어하도록 사용될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 서술되었지만, 본 발명은 상술된 바와 다르게 실행될 수도 있다. 상기 서술은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 정렬빔의 가변 초점심도를 고려한 정렬툴이 제공된다.

Claims (24)

  1. - 기판마크가 기판의 표면의 잔여부와 상이한 레벨에 있을 수 있는 상기 기판을 잡아주기 위한 기판테이블; 및
    - 방사선의 정렬빔을 사용하여 기준마크와 상기 기판마크간의 정렬을 검출하는 정렬시스템을 포함하는 정렬툴에 있어서,
    정렬 검출시에 상기 기판의 표면의 잔여부와 상이한 레벨에서 상기 기판마크상에 포커스되도록 상기 정렬시스템의 초점평면을 조정하기 위하여 정렬빔의 경로내에 제거가능하게 위치할 수 있는 광학요소를 특징으로 하는 정렬툴.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학요소는 평판인 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광학요소는 2mm까지만큼 상기 정렬시스템의 초점평면을 조정하는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학요소는 적어도 0.1mm까지만큼 상기 정렬시스템의 초점평면을 조정하는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정렬시스템은 투영정렬시스템을 포함하고 상기 광학요소는 투영정렬시스템 바로 다음에 정렬빔내에 놓이는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학요소는 기판테이블에 부착되는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판의 뒷면에 정렬빔을 지향시키는 전방면-대-배면 정렬광학기를 더 포함하고, 그 안에서 상기 광학요소가 상기 전방면-대-배면 정렬광학기의 입구에 놓여지는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    투영빔을 따른 상기 광학요소의 위치는 상기 투영빔의 상기 초점평면을 조정하도록 변경되는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 교체가능한 광학요소가 있는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 교체가능한 광학요소는 상이한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 복수의 교체가능한 광학요소는 상이한 광학특성을 가지는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상이한 광학특성은 상이한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 광학요소는 중공이며, 각각의 광학요소는 상이한 굴절률을 갖는 유체로 채워지는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학요소는 중공이고, 유체로 채워져 있으며, 상기 유체의 조성은 상기 광학요소의 상기 굴절률을 변화시키도록 조정가능한 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광학요소의 굴절률은 상기 유체의 염분농도를 변화시킴으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 광학요소의 굴절률은 각각의 유체가 상이한 굴절률을 갖는 상기 광학요소내의 2가지 유체의 혼합비율을 변화시킴으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    1이상의 광학요소가 정렬빔내에 동시에 있을 수 있도록 상기 정렬빔의 경로내에 제거가능하게 위치할 수 있는 복수의 광학요소가 있는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학요소는 상기 정렬빔의 전파방향에 대하여 평행인 방향으로 상기 정렬시스템의 초점평면을 조정하는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학요소는 상기 정렬빔의 전파방향에 대하여 수직인 방향으로 상기 정렬시스템의 초점평면을 조정하는 것을 특징으로 하는 정렬툴.
  20. - 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;
    - 소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판상의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템; 및
    - 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 정렬툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치투영장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 정렬빔은 상기 투영시스템의 적어도 일부를 지나는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. - 기판의 표면의 잔여부와 상이한 레벨에 있을 수 있는 기판마크가 있는 기판을 제공하는 단계;
    - 방사선의 정렬빔을 제공하는 단계; 및
    - 상기 기판마크상으로 상기 방사선의 정렬빔을 투영하는 정렬시스템을 제공하는 단계를 포함하는 정렬방법에 있어서,
    정렬검출시에 정렬빔안으로 광학요소를 개재시킴으로써 상기 기판의 표면의 잔여부와 상이한 레벨에 있는 상기 기판마크상에 포커스하도록 상기 정렬빔의 초점평면을 조정하는 단계를 특징으로 하는 정렬방법.
  23. - 적어도 부분적으로는 방사선감응재층으로 상기 기판을 도포하는 단계;
    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 투영빔의 단면에 패턴을 부여하도록 패터닝수단을 사용하는 단계;
    - 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및
    - 제22항에 따른 정렬방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  24. 제23항에 따라 제조된 디바이스.
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