KR20100112537A - 조정가능한 파장 조명 시스템 - Google Patents

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
에이에스엠엘 홀딩 엔.브이.
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Abstract

리소그래피 장치는 협-대역 방사선을 연속적이고 평탄한 광-대역 방사선으로 변환시키도록 구성된 방사선 소스를 포함하는 정렬 시스템을 갖는다. 음향적으로 조정가능한 좁은 협-대역 필터는 상기 광-대역 방사선을 선형 편광된 협-대역 방사선으로 필터링한다. 상기 협-대역 방사선은 웨이퍼의 정렬을 가능하게 하기 위해 웨이퍼의 정렬 타겟들 상에 포커스될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 필터는 방사선 소스에 의해 생성된 방사선의 파장 및 세기를 변조하고 다중 동시 통과-대역들을 갖도록 구성된다. 상기 방사선 소스는 높은 공간 간섭성 및 낮은 일시적인 간섭성을 갖는 방사선을 생성한다.

Description

조정가능한 파장 조명 시스템{TUNABLE WAVELENGTH ILLUMINATION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼 제조용 리소그래피 장치에서 사용되는 타입의 조명 시스템에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC), 메모리 칩, 평판 디스플레이 등의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 형성될 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 UV 방사선 빔을 이용하여 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로 패턴을 이미징(imaging)함으로써 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 스테퍼들, 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 스캐너들을 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다. 또 다른 리소그래피 시스템은, 패터닝 디바이스가 존재하지 않으며, 그보다는 광 빔이 두 개의 빔들로 분할되고, 상기 두 개의 빔들이 반사 시스템의 사용을 통해 기판의 타겟부에서 간섭되도록 유도되는 간섭계 리소그래피 시스템이다. 간섭은 기판의 타겟부 상에 라인들이 형성되도록 유도한다.
리소그래피 장치는 웨이퍼 상의 정렬 마크들의 위치를 검출하는 정렬 시스템을 사용할 수 있으며, 마스크로부터 정확한 노광을 보장하기 위해 정렬 마크들을 이용하여 웨이퍼를 정렬시킬 수 있다. 정렬 시스템들은 통상적으로 그들 자체의 조명 소스를 갖는다. 조명된 정렬 마크들로부터 검출된 신호는, 조명 파장들이 정렬 마크들의 물리적 또는 광학적 특성들, 또는 정렬 마크들에 접촉하거나 이에 인접한 재료들의 물리적 또는 광학적 특성들과 얼마나 잘 매칭(match)되는지에 의하여 영향을 받을 수 있다. 앞서 언급된 특성들은 사용되는 처리 단계들에 따라 변동될 수 있다. 위상 격자 정렬 시스템들은 통상적으로 정렬 시스템에 의해 검출된 정렬 마크 신호들의 품질 및 세기를 최대화하기 위하여, 불연속적이고(discrete) 비교적 좁은 대역 조명 파장들의 세트를 제공한다. 특정한 불연속적인 파장들은 흔히 상업적으로 이용가능한 소스 타입들로 제한된다.
불연속적인 파장들의 선택은 주어진 세트의 정렬 마크에 대한 정렬 신호 및 이전에 설명된 바와 같은 다른 국부적 특성들을 개선하는 파장을 선택하도록 유연성을 허용하지만, 몇몇 리소그래피 공정들 및/또는 정렬 마크들은 종래의 정렬 시스템들에 의해 생성된 불연속적인 파장들 밖에 속하는 조명 파장을 필요로 할 수 있다. 특정한 정렬 마크 또는 리소그래피 공정에 요구되는 최적의 좁은 방사선 대역이 한 세트의 불연속적인 설정점 선택들 사이에 또는 그 밖에 속하는 경우, 정렬 성능은 부정적으로, 아마도 정렬이 가능하지 않은 레벨로 영향을 받게 될 것이다. 이러한 한계는 리소그래피 공정들 및/또는 정렬 마크들의 변형에 대한 유연성을 감소시킨다. 앞서 언급된 결점들을 극복하는 방법들 및 시스템들이 요구된다.
앞서 언급된 문제들이 감소된 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리소그래피 장치용 정렬 시스템이 제공된다. 상기 정렬 시스템은 협-대역(narrow band) 방사선을, 연속적이고 평탄한 광-대역 방사선으로 변환시키도록 구성된 방사선 소스를 포함한다. 음향적으로 조정가능한(acoustically tunable) 좁은 통과-대역 필터(narrow pass-band filter)가 방사선 소스에 결합되며, 상기 광-대역 방사선을 선형 편광된 협-대역 방사선으로 필터링하도록 구성된다. 상기 협-대역 방사선은 웨이퍼의 정렬을 가능하게 하도록 상기 웨이퍼의 정렬 타겟들 상에 포커스될 수 있다. 일 실시예에서, 타겟은 격자이다. 또 다른 실시예에서, 타겟은 패턴 인식 시스템에 사용되는 것일 수 있다. 상기 필터는 방사선 소스에 의해 생성된 방사선의 파장 및 세기를 변조하고, 다중 동시 통과-대역(multiple simultaneous pass-band)을 갖도록 구성된다. 방사선 소스는 높은 반복 속도를 갖는 높은 세기의 짧은 펄스 방사선을 생성하도록 구성된 광섬유 증폭기(fiber amplifier)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방사선 소스는 상기 광섬유 증폭기에 결합되고, 높은 세기의 짧은 펄스 방사선으로부터 연속적이고 평탄하며 넓은 방사선 스펙트럼을 생성하도록 구성된 광자 결정 광섬유(photonic crystal fiber)들을 포함할 수 있다. 상기 방사선 소스는 높은 공간 간섭성(spatial coherence) 및 낮은 일시적 간섭성(temporal coherence)을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예는 웨이퍼를 정렬하는 방법을 제공한다. 높은 세기 짧은 펄스의 제 1 방사선이 생성되고, 연속적이고 넓은 평탄한 스펙트럼의 제 2 방사선을 생성하도록 비-선형 디바이스를 통해 전파된다. 상기 제 2 방사선은 선형 편광된 협-대역 방사선을 생성하도록 음향적으로 필터링된다. 또한, 상기 방법은 웨이퍼의 정렬을 가능하게 하기 위해 협-대역 방사선으로 정렬 타겟을 조명하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 필터링은 상기 제 2 방사선의 세기 및 파장을 변조하는 단계, 및 다중 동시 통과-대역 필터들을 생성하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 제 1 방사선은 높은 반복 속도를 갖는 높은 세기 짧은 펄스 방사선이고, 상기 제 2 방사선은 높은 공간 간섭성 및 낮은 일시적 간섭성을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예는 연속적이고 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 원하는 협-대역 파장들로 조정가능한 조명 소스를 포함하는 정렬 시스템을 제공한다. 상기 조명 소스는, 정렬 마크를 이용하여 웨이퍼를 정렬시키기 위해 상기 웨이퍼 상에 상기 정렬 마크의 위치를 검출하는 정렬에 부정적인 영향을 주지 않는 레벨로 대역외(out-of-band) 파장들을 차단함으로써, 이용가능한 스펙트럼 조정 범위 내에서 몇(a few or several) 나노미터 이하 폭의 원하는 파장 설정점만을 선택하는 조정가능한 필터를 포함한다. 상기 조명 소스는 조명 소스의 연속적이고 넓은 스펙트럼 범위를 포괄하도록 구성된 광학 시스템을 더 포함하고, 상기 정렬 마크는 정렬 마크 신호가 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인 비교적 좁은 스펙트럼 대역을 가지며, 상기 원하는 파장 설정점은 비교적 좁은 스펙트럼 대역과 실질적으로 매칭(match)된다.
본 명세서에 통합되며 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 1 이상의 실시예들을 예시하며, 또한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 관련 기술의 당업자가 본 발명을 실시하며 또한 이용할 수 있게 하는 역할을 한다.
도 1a는 예시적인 리소그래피 장치를 도시한 도면;
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 정렬 시스템을 도시한 도면;
도 2a 내지 도 2e는 예시적인 정렬 마크들을 도시한 도면;
도 3은 종래의 조명 시스템의 예시를 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템의 예시를 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 조명 시스템을 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 필터를 도시한 도면; 및
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 수행된 단계들을 도시한 예시적인 흐름도이다.
이제, 본 발명의 1 이상의 실시예들은 첨부한 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 상기 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수 있다. 추가적으로, 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)는 상기 참조 번호가 가장 먼저 나타난 도면과 같을 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 특징부들을 통합한 1 이상의 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시할 뿐이다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
설명된 실시예(들), 및 본 명세서에서 "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예" 등의 언급은, 설명된 실시예(들)가 특정한 모양, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정한 모양, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 나아가, 특정한 모양, 구조 또는 특성이 일 실시예와 관련하여 설명될 때, 이는 명확히 설명되는지 여부에 관계없이 다른 실시예들과 관련하여 이러한 모양, 구조 또는 특성을 달성하기 위해 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그 여하한의 조합으로 실행될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 1 이상의 프로세서들에 의해 판독 및 실행될 수 있는 기계-판독가능한 매체 상에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하는 여하한의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호[예를 들어, 반송파(carrier wave), 적외 신호, 디지털 신호 등] 등등을 포함할 수 있다. 더욱이, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어들은 본 명세서에서 소정 작업을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 작업들은 실제로 컴퓨팅 디바이스; 프로세서; 제어기; 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스들에 기인한다는 것을 이해하여야 한다.
도 1a는 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는: 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 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 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지한다, 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.
또한, 간섭계 리소그래피 시스템에서는 패터닝 디바이스가 존재하지 않으며, 그보다는 광 빔이 두 개의 빔들로 분할되고, 상기 두 개의 빔들이 반사 시스템의 사용을 통해 기판의 타겟부에서 간섭되도록 유도된다. 간섭은 기판의 타겟부 상에 라인들이 형성되도록 유도한다.
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 포괄하는 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.
도 1a를 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저인 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 조정하도록 구성된 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.
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. 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 1a에 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(개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(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 달리) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그것들은 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 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 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 1b는 예시적인 정렬 시스템을 도시한 개략도이다. 정렬 시스템(10)은 빔스플리터(beamsplitter: 14)에 전자기 방사선(13)을 제공하는, 레이저와 같은 간섭성 조명 소스(12)를 포함한다. 전자기 방사선의 일부분은 정렬 마크 또는 타겟(18)을 조명하도록 코팅부(16)로 반사된다. 상기 정렬 마크 또는 타겟(18)은 180°대칭을 가질 수 있다. 180°대칭에 의하여, 정렬 마크(18)(또한, "타겟"이라고도 칭함)가 정렬 마크(18)의 평면에 수직인 대칭 축을 중심으로 180°회전될 때, 정렬 마크는 회전되지 않은 정렬 마크와 실질적으로 동일하다는 것을 의미한다. 이것이 적용되는 축을 대칭 축이라 칭한다. 정렬 마크(18)는 방사선 감응 필름으로 코팅될 수 있는 기판 웨이퍼(20) 상에 배치된다.
기판(20)은 스테이지(22) 상에 배치된다. 상기 스테이지는 화살표(24)로 표시된 방향으로 스캐닝될 수 있다. 정렬 마크(18)로부터 반사된 전자기 방사선은 빔스플리터(14)를 통과하고, 이미지 회전 간섭계(26)에 의해 수집된다. 양호한 품질 이미지가 형성될 필요는 없지만, 정렬 마크들의 피처들이 분해(resolve)되어야 한다는 것을 이해하여야 한다. 이미지 회전 간섭계(26)는 여하한의 적절한 세트의 광학 요소들일 수 있으며, 정렬 마크의 2 개의 이미지들을 형성하고, 상기 이미지들 중 하나를 서로에 대해 180°회전시킨 후, 상기 2 개의 이미지들을 간섭적으로(interferometrically) 재조합하여, 정렬 타겟(18)과 정렬될 때, 전자기 방사선이 편광 측면(sense) 또는 진폭 측면에서 건설적으로 또는 파괴적으로 간섭하여, 정렬 마크(18)의 중심을 쉽게 검출할 수 있게 할 것이다. 간섭계(26)에 의해 조성된 회전 중심을 통과하는 광선은 센서 정렬 축(27)을 정의한다.
검출기들(28)은 이미지 회전 간섭계(26)로부터 전자기 방사선을 수용한다. 그 후, 상기 검출기들(28)은 신호 분석기(30)에 신호들을 제공한다. 상기 신호 분석기(30)는, 정렬 마크(18)의 중심이 결정될 때 스테이지의 위치가 검출되도록 스테이지(22)에 결합된다. 그러므로, 정렬 마크(18)의 위치는 스테이지(22)에 대해 매우 정확하게 알려진다. 대안적으로, 정렬 마크(18)의 중심이 정렬 센서(10)에 대해 알려지도록, 정렬 센서(10)의 위치가 알려질 수 있다. 이에 따라, 정렬 타겟(18)의 중심의 정확한 위치는 기준 위치에 대해 알려진다.
도 2a 내지 도 2e는 가능할 수 있는 상이한 정렬 마크들의 예시들의 평면도이다. 도 2a 내지 도 2e는 단지 상이한 정렬 마크들의 예시일 뿐이며, 본 발명을 수행하는데 있어서 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있는 다수의 정렬 마크들이 사용될 수 있다.
도 2a는 정사각형 그리드 바둑판 정렬 마크(18A)(또한, "타겟"이라고도 칭함)를 도시한다. 타겟(18A)은 두 가지 타입의 광학적으로 상이한 복수의 정사각형들(34 및 36)로 구성된다. 상기 두 가지 타입의 정사각형들은 패턴, 반사율(진폭 및/또는 위상), 또는 이들의 조합에 의해 달라질 수 있다. 정렬 마크(18A)는 주로 서로에 대해 직각으로 방위 잡힌 2 개의 선형 격자들처럼 기능한다: 하나는 에지 또는 라인(32)의 방위에 대해 +45°각도이고, 다른 하나는 에지 또는 라인(32)에 대해 +45°각도이다.
도 2b는 다이아몬드 형상의 정렬 마크(18B)를 도시한다. 정렬 마크(18B)는 그 사이에 공간들(38)을 갖는 수직으로 동일하게 이격된 복수의 라인들(40)로 구성된다.
도 2c는 또 다른 정렬 마크(18C)를 도시한다. 상기 정렬 마크(18C)는 공간들(42)에 의해 이격된 복수의 라인들(44)을 갖는다. 상기 공간들(42)은 상이한 간격 또는 치수로 되어 있다. 그러므로, 상기 라인들(44)은 상이한 피치 또는 주기를 갖는다. 라인들(44)의 상이한 주기는 중심 라인(46)에 대해 대칭이다.
도 2d는 또 다른 정렬 타겟(18D)을 도시한다. 정렬 타겟(18D)은 공간들(39) 및 랜드(land: 41)들일 수 있는 교번하는 라인들을 갖는다. 상기 공간들(39) 및 랜드들(41)은 정렬 타겟(18D)의 종축(longitudinal axis)에 대해 45°각도를 갖는다.
도 2e는 또 다른 정렬 타겟(18E)을 도시한다. 정렬 타겟(18E)은 공간들(45) 및 랜드들(43)일 수 있는 교번하는 라인들을 갖는다. 상기 공간들(45) 및 랜드들(43)은 정렬 타겟(18E)의 종축에 대해 45°각도를 갖는다.
조명된 정렬 마크들(18)로부터 검출된 신호는, 조명 파장들이 정렬 마크들의 물리적 또는 광학적 특성들, 또는 정렬 마크들에 접촉하거나 이에 인접한 재료들의 물리적 또는 광학적 특성들과 얼마나 잘 매칭되는지에 의하여 영향을 받을 수 있다. 마크들의 위치에 관한 정확한 정보를 갖는 개선된 정렬 마크 신호들은 리소그래피 툴의 오버레이 성능을 향상시킬 수 있다.
도 3은 종래의 정렬 조명 소스(12')의 일 예시를 도시한다. 조명 소스(12')는 4-색(color) LASER 모듈 어셈블리(LMA)(30) 및 편광 다중화기(PMUX)(32)를 포함한다. LMA(30)는 4 개의 개별 레이저들을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, LMA(30)는 532 nm 녹색 파장, 633 nm 적색 파장, 780 nm 근적외선 파장 및 850 nm 원적외선 파장 방사선 빔을 생성할 수 있다. 편광 다중화기(32)는 LMA(30)에 의해 생성된 4 개의 LASER들을, 정렬 시스템(10)에 대한 조명 소스로서 역할하는 단일 편광 빔(13)으로 다중화하도록 구성된다. 하지만, CLMA(30)는 더 높은 잡음 레벨을 갖는 녹색 LASER를 생성한다. 하지만 나아가, LMA(30)의 색상 선택사양들은 대역폭 조정가능 선택사양들을 갖지 않고 4 개의 색상들로 제한된다. 특정한 불연속적인 파장들은 532 nm 레이저, 632 nm HeNe 레이저, 635 nm SLD(Super Luminescent Diode) 또는 IR(Infra Red) 레이저 다이오드들과 같은 상업적으로 이용가능한 소스 타입들로 흔히 제한된다.
불연속적인 파장들의 선택은 주어진 세트의 정렬 마크들에 대한 정렬 신호 및 이전에 설명된 바와 같은 다른 국부적 특성들을 개선하는 파장을 선택하도록 유연성을 허용하지만, 허용가능한 정렬 마크 신호들이 가능한 좁은 스펙트럼 대역만을 갖는 특유한 리소그래피 마크 또는 공정 특성들이 존재할 수 있다. 이 최적의 좁은 대역이 종래적으로 이용가능한 한 세트의 불연속적인 설정점 파장 선택들 사이에 또는 그 밖에 속하는 경우, 정렬 성능은 부정적으로, 아마도 정렬이 가능하지 않은 레벨로 영향을 받을 것이다. 이는 생산을 향상시키도록 리소그래피 공정 또는 정렬 마크의 변형을 변형시키는 유연성을 감소시킨다.
또 다른 종래의 접근법은 평균적으로 정렬 신호를 개선하기 위해 광대역 조명을 사용하는 것이었다. 광대역 조명은 사용 시 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 광학기가 보정될 것을 요구한다. 이는, 통상적으로 더 고가이고, 정렬이 어려우며, 방사측정적으로(radiometrically) 효율성이 더 낮은 복잡한 광학 및 코팅 설계들을 필요로 한다. 반면, 불연속적인 파장 설정점들을 이용하는 정렬 시스템들은 또한 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 작동하도록 설계될 필요가 있지만, 동시에 그렇게 행할 필요는 없다. 그러므로, 본 명세서에 개시된 실시예들은 아래에 설명되는 바와 같이 정렬 시스템들에 대해 완전히 조정가능한 방사선 소스를 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 조명 소스(12")를 도시한다. 조명 소스(12")는 중계기 및 기계적 계면(relay and mechanical interface: 53)에 결합된 조정가능한 광대역 방사선 소스(BTRS: 51)를 포함한다. 일 실시예에서, BTRS(51)는 초연속 소스(supercontinuum source) 및 음향 광학 조정 필터(Acousto-Optical-Tunable-Filter: AOTF)를 포함한다. 중계기 및 기계적 계면(53)은 BTRS(51)로부터 방출된 방사선 빔의 프로파일을 조정하도록 구성된다. 일 실시예에 따르면, 조명 소스(12")는 연속적이고 평탄하며 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 특정한 협-대역 파장들로 조정될 수 있다. 조정은 리소그래피 시스템 레벨에서 달성될 수 있다. 이 조정가능성(tunability)은 신호 강도에 대한 파장을 조정하기 위해 종래의 불연속 파장 설정점들 사이에 있거나 그 밖에 속한 스펙트럼 갭들에 속한 파장들의 선택을 허용한다. 또한, 이 조정가능성은 정렬 파장을 가장 안정한 정렬 오프셋으로 조정하는 것을 허용하며, 이는 이용가능한 가장 강한 회절 신호와 상이한 위치에 존재할 수 있다.
몇몇 사용자들은 한 세트의 고정된 공정들을 가질 수 있으며, 조정가능한 연속적인 범위를 필요로 하지 않는다. 하지만, 그들의 공정들은 협-대역 조명 소스 타입들의 제한된 선택으로 인해 현재 이용가능하지 않은 한 세트의 불연속적인 정렬 시스템 파장 설정점들을 필요로 할 수 있다. 이 상황에 대하여, 루게이트(Rugate), 유전 및/또는 홀로그래피 필터들과 같은 필터들과 함께 광대역 소스를 필터링함으로써 광범위의 불연속적인 설정점들에 대해 원하는 조정가능성이 달성될 수 있다. 주어진 설정점의 대역폭은 적용 요건들에 적합하도록 조정될 수 있다. 사용 시 필터가 AOTF인 경우, 다중의 인접한 협-대역 설정점 파장들이 동시에 선택될 수 있다. 추가 필터들이 AOTF와 연계하여 사용될 수 있거나, 대역폭 조정을 달성하기 위해 광학기를 조작하는 메커니즘이 추가될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 아크(arc) 램프 또는 초연속 소스와 같은 광대역 소스를 이용한다. 조정가능한 필터링 수단은, 통상적으로 몇 나노미터 이하 폭의 원하는 파장 설정점만을 선택한다. 광대역 소스에 대한 필터링 메커니즘은 정렬 시스템 기능들에 부정적인 영향을 주지 않는 레벨로 대역외 파장들을 차단하도록 구성된다. 이러한 일 구현예는 초연속 소스와 연계한 음향 광학 조정 필터(AOTF)의 사용일 것이다. 일 실시예에서, 이용가능한 스펙트럼 조정 범위는 450 nm 내지 2500 nm를 포괄할 수 있고, 상기 소스의 이용가능성에 의해서만 제한될 것이며, 정렬 시스템의 광학 설계 및 역학(mechanics)을 조정한다. AOTF와 연계된 초연속 소스를 이용하는 예시적인 실시예가 아래에 설명된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 시스템(12")을 도시한다. 조명 시스템(12")은 광섬유 증폭기(50), 광자 결정 광섬유(52), AOTF(54), 및 중계기 및 기계적 인터페이스(53)를 포함한다. 광섬유 증폭기(50) 및 광자 결정 광섬유(52)는 초연속 소스(56)의 일부분일 수 있다.
초연속 소스(56)는 광섬유 증폭기(50)와 같은 소스 방사선으로부터 협-대역 방사선(58)이 소스 방사선(58)의 높은 공간 간섭성을 유지하면서 낮은 일시적인 간섭성을 갖는 연속적이고 넓은 평탄한 스펙트럼 대역폭을 갖는 방사선으로 변환되도록 유도하는 초연속 생성을 이용한다. 예를 들어, 수 나노미터의 대역폭을 갖는 980 nm의 협-대역 방사선은 450 nm 내지 2500 nm 범위의 대역폭 및 높은 공간 간섭성을 갖는 연속적이고 평탄하며 넓은 방사선 스펙트럼으로 변환될 수 있다. 방사선(57)과 같은 평탄한 스펙트럼 방사선에서는, 스펙트럼 내의 각각의 파장에 대한 스펙트럼 세기 밀도가 일정하다. 연속적인 스펙트럼 방사선에서, 범위 내의 모든 파장들, 예를 들어 450 nm 내지 2500 nm의 파장들이 존재한다. 방사선(57)은 고도의 공간 간섭성을 가지며, 포인트 소스(point source)로서 사용될 수 있다, 즉 상기 방사선은 제한된 회절 지점 내에 포커스될 수 있으며, 이는 본 발명의 장점들 중 하나이다, 왜냐하면 위상 격자 정렬 센서들이 통상적으로 포인트 소스 방사선을 필요로 하기 때문이다. 광자 결정 광섬유들(56)과 같은 강한 비선형 디바이스(strongly nonlinear device)를 통해 방사선(58)의 광학 펄스들을 전파시킴으로써, 스펙트럼 광대역화가 달성될 수 있다. 광자 결정 광섬유들(52)은 광섬유의 상당한 길이에 걸쳐 강한 비선형 상호작용을 허용하는 색분산(chromatic dispersion) 특성을 갖는다. 매우 온건한 입력 파워(power)들에도, 무지개 색들의 생성을 유도하는 매우 넓은 스펙트럼이 달성된다. 몇몇 경우들에서는, 광자 결정 광섬유들(52) 대신에 테이퍼진(tapered) 섬유들이 사용될 수도 있다.
광섬유 증폭기(50)는 광자 결정 광섬유들(52)에 높은 반복 속도로 펌핑된 높은 세기 짧은 펄스 방사선(58)을 제공하도록 구성된다. 방사선(58)은 열적 백광 소스(thermal white light source)들보다 더 높은 래디언스(radiance)를 가질 수 있다. 예를 들어, 광섬유 증폭기(50)는 약 5 피코초(ps)에서 평균 980 nm 파장을 갖고 80 MHz의 반복 속도를 갖는 협-대역의 펌핑된 에르븀(Erbium) 방사선을 생성하도록 구성될 수 있다. 에르븀은 광섬유들의 광학 특성들을 변형하고 상기 광섬유들이 광 증폭기로서 기능하게 하도록 광섬유 증폭기(50) 내의 광섬유들을 도핑(dope)하는데 사용된다.
광자 결정 광섬유들(52)의 초연속 생성 뒤의 물리적 공정들은, 광섬유 증폭기(50)(또는 라인 비선형 매질) 내의 광섬유들의 길이 및 색분산, 광섬유 증폭기(50)에 의해 생성된 방사선(58)의 펄스 주기, 초기 피크 파워 및 방사선(58)의 펌프 파장에 기초한다. 펨토초(femtosecond) 펄스들이 소스 방사선(58)으로 사용될 때, 스펙트럼 광대역화는 광자 결정 광섬유들(52)에 의한 자기-위상(self-phase) 변조에 의해 우세하게 유도된다. 방사선(58)의 피코초 또는 나노초 펄스들로 펌핑될 때, 광자 결정 광섬유(52)를 이용하여 라만 스캐터링(Raman scattering) 및 4-파(four-wave) 혼합이 구현된다. 교차 스펙트럼 밀도(cross-spectral density)에 대한 출력 방사선(57)의 공간 간섭성은, 특히 광자 결정 광섬유들(52)이 단일 모드 광섬유인 경우에 통상적으로 매우 높다. 높은 스펙트럼 대역폭은 통상적으로 낮은 일시적인 간섭성을 유도한다. 이러한 종류의 간섭성은 광자 결정 광섬유들(56)에서의 주파수 빗(frequency comb)의 생성에 중요하며, 이는 시드 펄스(seed pulse) 주기 및 에너지, 광섬유 길이 및 광섬유 분산과 같은 파라미터들에 따라 달성될 수 있거나 달성되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 광자 결정 광섬유들은 980 nm의 협-대역 방사선(58)을 450 nm 내지 2500 nm 범위의 연속적이고 넓은 평탄한 대역 방사선으로 변환시킨다.
출력 방사선(57)은 음향 광학 조정 필터(AOTF)(54)를 이용하여 조정되는 것이 바람직하다. AOTF는 방사선(54)의 파장 및 세기를 변조하도록 구성된 전자적으로 조정가능한 좁은 통과대역 음향 필터이다. AOTF(54)는 다중의 동시 통과대역 필터들을 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, AOTF(54)는 최대 8 개의 동시 통과대역들을 생성하도록 구성된다. AOTF(54)는 볼륨 매질(volume medium) 내에서의 브래그 회절(Bragg diffraction)에 기초할 수 있다. AOTF(54)의 작동은 도 6을 참조하여 아래에 더 자세히 설명된다. AOTF(54)는 중계기 및 기계적 계면(53) 안으로 공급되는 조정된 선형 편광된 협-대역 방사선(59)을 생성한다. 중계기 및 기계적 계면(53)은 방사선(59)의 프로파일을 조정하고 정렬 타켓들(18) 상에 포커스된 방사선 빔(13)을 생성하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, AOTF(54)와 같은 조정가능한 필터의 원하는 파장 설정점은, 이 원하는 파장 설정점이 사전설정된 허용가능한 임계치 이상의 정렬 마크 신호를 제공하는 정렬 마크의 비교적 좁은 스펙트럼 대역과 매칭되도록 동적으로 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 정렬 시스템에 의한 빠른 미세 조정, 예를 들어 작동중에(on the fly) 조정이 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 AOTF(54)를 도시한다. AOTF(54)는 비등방성의 복굴절 결정(anisotropic bifringement crystal: 64), 압전 트랜스듀서(62) 및 음향 흡수기(65)를 포함한다. 결정(64)은 광축(67), 음향 어긋남 각도(acoustic walkoff angle: 69) 및 이상파(extraordinary wave) 어긋남 각도(63)를 갖는다. 압전 트랜스듀서(62) 및 음향 흡수기(65)는 광축(67)의 대향 단부들 상에서 결정(64)에 결합된다.
일 실시예에서, 압전 트랜스듀서(62)는 비등방성 결정(64)에 인가된 무선 주파수 신호(60)를 수신하도록 구성된다. 결과적인 주기성 음향파는 결정(64)의 볼륨을 통해 광축(67)을 따라 전파된다. 음향파는 결정(64) 내에서의 교번하는 높은/낮은 굴절률의 주기성 패턴을 생성한다. 결과적인 주기성 굴절률 변조는, 입력 방사선(57)의 제한된 스펙트럼 대역이 회절되도록 브래그 회절 격자에 근사화된다. 입사하는 비-편광 방사선(57)은 수직으로 편광된 회절 정상파(diffracted ordinary wave: 68), 1차 이상파(61), 그리고 선형 편광된 협-대역 방사선(59)을 포함하는 0차 비회절 파로 분할된다. 회절된 스펙트럼 통과대역은 인가된 음향 주파수의 함수로서 변동한다. 통과대역 파장들의 세기는 무선 주파수 제어 신호(60)의 진폭의 함수로서 변동한다.
원하는 파장 설정점은, 제한하는 것은 아니지만, 수동, 자동 또는 사용자 지원(user-assisted) 중 1 이상을 포함하는 다양한 방법들에 의해 선택될 수 있다. 수동 모드에서, 사용자는 원하는 설정점 파장을 직접 입력할 수 있다. 선택된 파장에 기초하여, 대응하는 신호(60)가 무선 주파수 입력(60)에 인가된다. 캘리브레이션 동안과 같은 자동 모드에서, 조명 파장의 함수로서 정렬 신호들을 계속 모니터링하고, 신호 품질을 최대화하거나 무선 주파수 입력(60)을 조정함으로써 사전설정된 스펙(specification)을 충족시키는 설정점 파장을 선택함으로써, 정렬 파장이 최적화될 수 있다. 사용자 지원 모드에서, 사용자는 자동화 공정에 사용되는 무선 주파수 입력(60)과 같은 1 이상의 파라미터들을 제어할 수 있다. 또한, 설정점 파장은 공정 레시피 파일(process recipe file)을 통해 웨이퍼 로트(water lot)의 시작에서 다운로드될 수도 있다. 이는 상이한 파장들이 상이한 웨이퍼 로트 처리에 사용되게 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정렬 시스템에 대한 조정가능한 파장 소스를 생성하는데 수행되는 단계들을 예시한 예시적인 흐름도(70)이다. 흐름도(70)는 도 1 내지 도 6에 도시된 예시적인 작동 환경에 대해 계속하여 설명될 것이다. 하지만, 흐름도(70)는 이러한 실시예들로 제한되지 않는다. 흐름도(70)에 나타낸 몇몇 단계들은 반드시 나타낸 순서대로 수행되지는 않는다는 것을 유의한다.
단계(72)에서, 짧은 펄스들 및 높은 반속 속도를 갖는 펌핑된 높은 세기 방사선이 생성된다. 예를 들어, 피코 또는 나노초 펄스화된 에르븀 방사선(58)이 광섬유 증폭기(50)에 의해 생성된다.
단계(74)에서, 넓고 평탄한 스펙트럼을 갖는 방사선을 생성하도록 비-선형 광학 매질을 통해 높은 세기 짧은 펄스 방사선이 전파된다. 예를 들어, 방사선(58)은 넓고 평탄한 스펙트럼을 갖는 방사선(57)을 생성하도록 광자 결정 광섬유(52)를 통해 전파된다. 일 예시에서, 스펙트럼은 450 nm 내지 2500 nm 범위이다.
단계(76)에서, 넓고 평탄한 스펙트럼 방사선은 선형 편광된 협-대역 방사선을 생성하도록 다중-통과대역 필터를 이용하여 필터링된다. 예를 들어, 넓고 평탄한 스펙트럼 방사선(57)은 선형 편광된 협-대역 방사선(59)을 생성하도록 AOTF(54)를 이용하여 필터링된다.
단계(78)에서, 선형 편광된 협-대역의 프로파일은 정렬 타겟으로부터 더 높은 차수의 회절을 제공하도록 정렬 타겟의 물리적 특성들에 기초하여 조정되어야 한다. 결과적인 방사선은 웨이퍼의 정렬 타겟들을 조명하는데 사용된다. 예를 들어, 도 1의 웨이퍼(W) 상의 정렬 타겟(P1/P2)을 조명하는데 사용되는 방사선(13)을 생성하기 위하여, 중계기 및 기계적 계면(53)이 선형 편광된 협-대역 방사선(59)의 프로파일을 조정하는데 사용된다.
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. 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 이해하여야 한다. 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.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 극자외 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절 및 반사 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 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. 또한, 기계 판독가능한 명령어는 2 이상의 컴퓨터 프로그램들에서 구현될 수 있다. 2 이상의 컴퓨터 프로그램들은 1 이상의 상이한 메모리들 및/또는 데이터 저장 매체 상에 저장될 수 있다.
결론
이상, 본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 이러한 실시예들은 단지 예시의 방식으로 제시된 것이지 제한하려는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 당업자라면, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태와 세부사항에 있어서 다양한 변화들이 행해질 수 있다는 것을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 및 범위는 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해 제한되지 않으며, 다음의 청구항들과 그들의 균등론에 따라서만 한정되어야 한다.
요약 및 초록 부분(Summary and Abstract sectons)이 아닌, 발명의 상세한 설명 부분(Detailed Description section)이 청구항을 해석하는데 사용되도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분은 1 이상을 설명할 수 있지만, 발명자(들)에 의해 의도(contemplate)된 본 발명의 모든 예시적인 실시예들을 설명하지는 않으므로, 어떠한 방식으로도 본 발명 및 첨부된 청구항을 제한하지는 않는다.

Claims (15)

  1. 방사선을 회절시키는 복수의 정렬 타겟들을 갖는 웨이퍼를 정렬시키는 웨이퍼 정렬 시스템에 있어서,
    협-대역(narrow-band) 방사선을 연속적이고 평탄하며 광-대역 방사선으로 변환시키도록 구성된 방사선 소스; 및
    상기 웨이퍼의 정렬을 가능하게 하기 위하여, 상기 광대역 방사선을 상기 웨이퍼의 정렬 타겟들 상에 포커스된 선형 편광된 협-대역 방사선으로 필터링하도록 구성된 음향적으로 조정가능한(acoustically tunable) 좁은 통과-대역 필터를 포함하는 웨이퍼 정렬 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 방사선 소스에 의해 생성된 방사선의 파장 및 세기를 변조하도록 구성된 웨이퍼 정렬 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 다중 동시 통과-대역들을 갖도록 구성된 웨이퍼 정렬 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 높은 반복 속도를 갖는 높은 세기 짧은 펄스 방사선을 생성하도록 구성된 광섬유 증폭기(fiber amplifier)를 포함하는 웨이퍼 정렬 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 음향 광학 조정 필터(Acousto-Optical Tunable Filter: AOTF)인 웨이퍼 정렬 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 브래그 회절(Bragg diffraction)을 유도하도록 구성된 볼륨 매질(volume medium)을 포함하는 웨이퍼 정렬 시스템.
  7. 리소그래피 장치에서 웨이퍼를 정렬하는 방법에 있어서,
    높은 세기 짧은 펄스 제 1 방사선을 생성하는 단계;
    연속적이고 넓은 평탄한 스펙트럼의 제 2 방사선을 생성하기 위해 비-선형 디바이스를 통해 상기 제 1 방사선을 전파시키는 단계;
    선형 편광된 협-대역 방사선을 생성하기 위해 상기 제 2 방사선을 음향적으로 필터링하는 단계; 및
    웨이퍼의 정렬을 가능하게 하기 위해 상기 협-대역 방사선으로 정렬 타겟을 조명하는 단계를 포함하는 웨이퍼 정렬 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터링하는 단계는 상기 제 2 방사선의 파장 및 세기를 변조하는 단계를 포함하는 웨이퍼 정렬 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터링하는 단계는 다중 동시 통과-대역 필터들을 생성하는 단계를 포함하는 웨이퍼 정렬 방법.
  10. 조명 시스템에 있어서,
    협-대역 방사선을 연속적이고 평탄하며 광-대역 방사선으로 변환시키도록 구성된 방사선 소스; 및
    웨이퍼의 정렬을 가능하게 하기 위하여, 상기 광-대역 방사선을 상기 웨이퍼의 정렬 타겟들 상에 포커스된 선형 편광된 협-대역 방사선으로 필터링하도록 구성된 음향적으로 조정가능한(acoustically tunable) 좁은 통과-대역 필터를 포함하는 조명 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 방사선 소스에 의해 생성된 방사선의 파장 및 세기를 변조하도록 구성된 조명 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 필터는 다중 동시 통과-대역들을 갖도록 구성된 조명 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 높은 반복 속도를 갖는 높은 세기 짧은 펄스 방사선을 생성하도록 구성된 광섬유 증폭기를 포함하는 조명 시스템.
  14. 정렬 시스템에 있어서,
    연속적이고 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 원하는 협-대역 파장들로 조정할 수 있는 조명 소스를 포함하고, 상기 조명 소스는:
    정렬 마크를 이용하여 웨이퍼를 정렬시키기 위해 상기 웨이퍼 상에 상기 정렬 마크의 위치를 검출하는, 정렬에 부정적인 영향을 주지 않는 레벨로 대역외(out-of-band) 파장들을 차단함으로써, 이용가능한 스펙트럼 조정 범위 내에서 몇 나노미터 이하 폭의 원하는 파장 설정점만을 선택하는 조정가능한 필터; 및
    상기 조명 소스의 연속적이고 넓은 스펙트럼 범위를 포괄하도록 구성된 광학 시스템을 포함하고, 상기 정렬 마크는 정렬 마크 신호가 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인 비교적 좁은 스펙트럼 대역을 가지며, 상기 원하는 파장 설정점은 비교적 좁은 스펙트럼 대역과 실질적으로 매칭(match)되는 정렬 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 조정가능한 필터는 약 450 nm 내지 2500 nm의 이용가능한 스펙트럼 조정 범위 사이에 있는 스펙트럼 갭들 내에 속하거나, 이용가능한 불연속적인(discrete) 파장 설정점들의 주어진 상태 외부에 속하는 파장들의 선택을 가능하게 하는 정렬 시스템.
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