KR20150023266A - 정렬 오차를 결정하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

정렬 오차를 결정하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판(5) 상에 존재하거나 기판에 제공된 구조물(6)의 정렬 오차를 결정하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는
구조물(6)을 갖는 기판(5)을 수용하기 위한 기판 홀더(2), 및
제 1 좌표계에서 기판(5) 또는 검출 수단을 이동시킴으로써 기판(5) 상의 제 1 마킹(7) 및/또는 기판(6) 상의 제 2 마킹(11, 11')의 X-Y 위치를 검출하기 위한 검출 수단
을 포함하고,
제 1 좌표계에 독립적인 제 2 좌표계에서, 장치에 의해 제 1 마킹(7) 및/또는 제 2 마킹(11, 11')의 X-Y 위치로부터 결정된 거리를 갖는 구조물(6)에 대한 X'-Y' 구조물 위치가 제공된다.
덧붙여, 본 발명은 이에 대응하는 방법에 관한 것이다.

Description

정렬 오차를 결정하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ASCERTAINING ORIENTATION ERRORS}
본 발명은 기판 상에 존재하거나 기판으로 도포되는 구조물의 정렬 오차(alignment error) 및/또는 왜곡을 결정하기 위한 청구항 1에 따르는 장치와 청구항 7에 따르는 대응하는 방법에 관한 것이다.
여기서 구조물은 다양한 화학 및/또는 물리 공정에 의해 웨이퍼 상에 직접 생성되거나 외부에서 생성되어 임의의 정렬 공정 또는 놓기(placement) 공정에 의해 웨이퍼로 접합되는 모든 유형의 요소로 정의된다.
웨이퍼 상에 직접 생성되는 구조물의 예시로는 기상-증착되는 전도 경로(conductor path), 웨이퍼 상에 리소그래픽 방식으로 생성되는 IC, 예를 들어, CMOS 또는 TTL 로직, 센서, 에칭 구조물, MEMS 등이 있다.
다른 한편으로는, 웨이퍼는 삽입 공정에 의해 구성요소를 제공 받을 수 있고, 이에 따라 확장될 수 있다. 이 삽입 공정의 가장 일반적인 예시는 집기 및 놓기(pick-and-place) 장치에 의한 칩-투-웨이퍼(chip-to-wafer) 공정에서의 칩의 도포(apply)일 것이다. 이들 구성요소는 웨이퍼의 기본 구조의 3D 확장을 나타낸다. 이들 구성요소는 또한 조건에 따라 둘러 싸인다.
앞서 언급된 모든 구조물은 이상에서 벗어날 수 있다. 예를 들어, 전도체 경로가 마스크 내 결함 때문에 약간의 왜곡을 가질 수 있다. 덧붙여, 전도체 경로가 웨이퍼 상에 올바르게 생성되었지만, 후속하는 본딩 공정에서, 웨이퍼 표면과 따라서 전도체 경로까지 왜곡시킬 만큼의 고압이 웨이퍼에 가해지는 것이 고려될 것이다. 덧붙여, 예를 들어, 열응력, 열 충격, 내부 응력 등으로 인한 그 밖의 다른 기술적-물리적 및/또는 화학적 영향 때문에 표면의 왜곡이 발생할 수 있다. 유사한 고려사항이 웨이퍼에 직접 도포되는 모든 구조물에 적용된다.
웨이퍼 표면으로의 삽입 공정에 의해 도포되는 구조물에서, 구조물의 위치설정 및/또는 정렬이 잘못될 수 있다. 이 경우, 왜곡은 주로 비틀림(torsion)과 전단(shearing)에 의해 초래되는 제공된 구조물 자체의 왜곡으로 정의된다.
본딩 공정, 특히, 칩-투-웨이퍼(chip-to-wafer) 방법에서의 정렬이 진보하는 소형화와 함께 점점 중요해지는 3D 기법으로 인해 점점 더 중요해지고 있다. 이는 웨이퍼 상에 위치하는 모든 사이트에 대해 2㎛ 미만의 정렬 정확도가 바람직한 경우에서 매우 중요하다. 정렬 기법의 정확도에 대한 중요도 및 수요가 1㎛ 미만, 특히, 0.5㎛ 미만, 또는 0.25㎛ 미만의 원하는 정확도에 대해 여전히 크게 증가하고 있다.
구조물이 점점 더 작아지고 있지만 동시에 웨이퍼는 점점 더 커진다는 사실 때문에, 정렬 마크(alignment mark)의 인근에는 서로 매우 잘 정렬된 구조물들이 존재할 수 있는 반면에, 웨이퍼의 나머지 위치에서는 구조물이 올바르게 또는 적어도 최적으로 위치하지 않는다.
이러한 이유로, 계측 툴(metrology tool)이 정렬 정확도를 체크하기 위해 추가로 사용된다. EP 2299472는 각각의 웨이퍼의 표면 상의 구조물의 위치에 대한 정보를 획득하기 위해 웨이퍼의 전체 표면을 측정하는 것이 가능해지는 방법을 보여준다.
여기서 언급된 구조물이 고압, 열 응력, 내부 응력, 열 충격 등에 의해 정확하게 동일한 방식으로 변형될 수 있다.
본 발명의 목적은 정렬 정확도 및/또는 왜곡을 더 효율적이고 더 정확하게 체크하는 것을 가능하게 하도록 하는 일반적인 장치 및 일반적인 방법을 개발하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 및 7의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 형태가 종속 청구항들로 제공된다. 또한 상세한 설명, 특허청구범위 및/또는 도면에서 제공되는 특징부들 중 적어도 2개의 조합 모두가 본 발명의 범위 내에 있다. 특정 값 범위에서, 지시된 한계 내 값이 또한 경계 값으로 개시될 것이고 임의의 조합으로 청구될 것이다.
본 발명에서 청구될 때, 2개의 좌표계, 즉, 제 1 좌표계라고 일컬어지는 X-Y 좌표계와 제 2 좌표계라고 일컬어지는 X'-Y' 좌표계가 존재한다. 제 1 좌표계는 수용 유닛의, 따라서 웨이퍼가 실린 기판 홀더의 병진 운동 및/또는 회전 운동을 가능하게 하고, 적어도 하나의, 바람직하게는 고정 수단으로 장착된 몇 개의 광소자에 대한 위치설정을 가능하게 한다. 바람직하게는, 제 1 좌표계에 대한 광학 축 또는 광소자의 교정만을 위한 어느 경우라도, 광소자가 병진 운동 및 회전 운동을 할 수 있다. 반대로, 정렬 오차의 결정 동안 기판 홀더를 갖는 수용 유닛이 고정되고 광소자가 이동할 수도 있다. 이 경우, 시작 부분에서 기판 홀더 또는 기판의 위치가 제 1 좌표계의 원점으로서 고정될 것이다.
제 1 좌표계의 원점은 검출 수단, 특히, 광소자들 중 하나의 광학 축 내에 놓이는 것이 바람직하다.
제 2 좌표계는 구조물 위치계가 정의될 때 기준이 되는 컴퓨터에서 정의되는 좌표계이다.
본 발명은 기판 상에 존재하는 구조물에 대해 (제 1 좌표계에서 검출된) 실제 X-Y 위치, 특히, X-Y 평면에서의 이들의 실제 정렬을, 컴퓨터에서 생성된 구조물 위치계의 이상적인 X'-Y' 구조물 위치 - 상기 위치는 제 2 좌표계에 저장됨 - 에 비교하는 아이디어를 기초로 한다. 구조물 위치계는 정렬 유닛 및 샘플 홀더에 고정된 방식으로 합쳐지는 제 2 좌표계와 관련하여 정의되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 병진 운동 및/또는 회전 운동에 의해, 제 2 좌표계에 대한 정렬 마크(기판 상의 마킹)에 의해 기판(웨이퍼)이 위치설정된다. 그 후 이상적인 경우 구조물 위치계가 웨이퍼 상에 존재하는 구조물의 X-Y 위치와 일치한다. 대안적으로, 2개의 좌표계의 변환이 가능하도록 제 2 좌표계와의 소프트웨어 상관(correlation)이 이뤄진다.
기판의 정렬 마크(마킹)를 이용하여 제 2 좌표계로 기판을 정렬한 덕분에, 검출 수단에 의한 운동/할당/검출의 오차와 기판 홀더 또는 기판에 대한 이들의 움직임이, 배제되지는 않더라도, 최소화될 뿐만 아니라 더 효율적이고 더 빠른 검출도 가능해질 수 있다.
본 발명에 따르는 기판은 구체적으로 웨이퍼이고 구조물은 상기 웨이퍼에, 특히 복수의 층으로 도포되는 칩(이른바 3DIC 칩) 또는 상세히 언급되지는 않을 다양한 공정에 의해 웨이퍼 상에서 직접 생성된 구조물이다. 제 2 좌표계에 할당되는 X-Y 구조물 위치의 독립성 때문에 본 발명은 복수의 층의 칩(또는 상세히 언급되지 않을 서로 다른 공정에 의해 웨이퍼상에 직접 도포되는 복수의 층의 구조물)을 제공하기에 특히 적합한데, 왜냐하면, 본 발명의 수단에 의해 오차 전파 또는 오차 증배가 피해지기 때문이다.
(기계/장치에 할당된) 외부 좌표계(제 2 좌표계)에서의 검출을 기초로 하여, 본 발명의 방법이 예를 들어 웨이퍼 본딩 시 유도되는 응력에 의해 초래되는 기판 상의 X-Y 구조물의 왜곡을 결정하기에 적합하다. 또한 상기 방법은 본딩될 기판이 단 하나가 구조된 때 사용될 수도 있다. 이는 예를 들어, 후면 조명된 이미지 센서의 생산의 경우에 해당한다.
2개의 좌표계는 구체적으로 좌표계의 원점에서 교차하는 X 벡터(X 방향)와 Y 벡터(Y 방향)에 의해 각각 결정되는 카테시안 좌표계이다.
본 발명의 장치는 검출 수단, 특히, 광소자, 바람직하게는 복수의 광소자, 바람직하게는 적어도 현미경(microscope) 및/또는 레이저 및/또는 카메라를 가진다. 검출 수단은 교정을 가능하게 하도록 3자유도로 회전 운동하고 3자유도로 병진 운동할 수 있으며, 어느 경우라도 본 발명의 방법 단계들 동안 고정되는 것/고정될 수 있는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 제 1 좌표계를 기준으로 수용 유닛의 능동적 움직임에 의해 웨이퍼와 광소자 간의 상대적 운동이 발생한다.
본 발명에 따르면, 각각의 구조물에 할당된 X-Y 구조물 위치를 제 2 마킹의 X-Y 위치에 디지털화된 중첩에 의해, 특히, 바람직하게 구조물의 디지털 이미지 획득에 의해, 제 2 좌표계에서 특정 X-Y 구조물 위치에서 X 방향 및/또는 Y 방향으로의 제 1 마킹 및/또는 제 2 마킹의 X-Y 위치까지의 거리가 결정될 수 있다.
제 1 마킹, 특히, 이른바 정렬 마크가 기판 홀더 상에 고정된 기판의 대략 정렬(coarse alignment) 및/또는 미세 정렬을 위해, 및/또는 제 1 좌표계 내 기판의 위치를, X 및 Y 방향으로, 바람직하게는 이에 추가로 회전 방향으로 제 2 좌표계와 상관하기 위해 사용된다. 하나의 바람직한 버전에 따르면, 더 미세하게 분해되는 제 2 마킹이 제 2 좌표계의 원점을 결정하도록 사용되어, 더 정확하게 결정될 수 있다.
본 발명의 한 가지 바람직한 실시예에 따르면, 검출 수단은 제 1 좌표계에서 고정될 수 있고 제 1 좌표계에서 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있는, 특히, 제 1 좌표계의 원점을 설정하기 위해 제어 장치에 의해 제어되는 적어도 하나의 광소자를 포함한다. 검출 수단은 하나의 현미경 또는 바람직하게는 서로 독립적으로 트리거될 수 있는 복수의 현미경을 포함할 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면 광소자, 특히, X 및 Y 방향에 수직인 하나의 Z 방향으로 포커싱 및/또는 이동시킴으로써, 광소자가 한 번에 적어도 하나의 구조물, 바람직하게는, 한 번에 17개 미만 구조물, 더 바람직하게는, 한 번에 5개 미만 구조물, 이상적으로 한 번에 정확히 하나의 구조물이 검출될 수 있는 시계(field of view)를 가진다.
본 발명의 하나의 형태에서, 특히, 기판 홀더를 수용하고 제 1 좌표계의 적어도 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있는 수용 장치의 형태로 된 정렬 수단은, 검출 수단에 의해 기판 상의 제 1 마킹을 검출함으로써 제 2 좌표계에 대한 기판 홀더 상에 고정된 기판의 정렬을 위한 것이다.
특히 제 2 좌표계에 할당되거나 상관된 위치 맵에 X-Y 위치 및/또는 X-Y 구조물 위치가 공동으로 저장될 수 있는 범위까지, 어느 때라도, 특히, 복수의 구조물이 적층될 때, 구조물의 특히 신속하고 효율적인 평가가 가능하다. 잘못된 구조물 정렬이 결정될 수 있고, 대응하는 대책, 가령, 재-정렬 또는 폐기물로서의 마킹이 개시될 수 있다.
본 발명의 한 가지 중요한 양태는 하나의 바람직한 실시예에서 본 발명에 따르는 장치(또는 측정 장치)가 독립적인 모듈로서 정렬 장치로부터 개별적으로 제공된다.
장치 및 방법에 따라 개시되는 특징들이 독립적 또는 조합된 발명으로서 개시된 것으로 간주된다.
본 발명에 따르는 방법 또는 장치가 BSI CIS(back side illuminated contact image sensor)에서 사용된 범위까지, 26×32 mm의 최대 크기를 갖는 리소그래피를 위한 노광 필드에서 왜곡의 결정이 중요하다. 편차의 크기는 250 nm 미만, 바람직하게는 100 nm 미만, 더 바람직하게는 70 nm 미만, 더 더욱 바람직하게 50 nm 미만이다.
본 발명의 하나의 대안예 또는 형태에 따르면, 보간 또는 그 밖의 다른 적합한 변환 방법에 의해 고려될 검출된 시계를 참조하여 왜곡부에 인접한 시계의 검출 정확도가 고려될 수 있다.
본 발명의 그 밖의 다른 이점, 특징 및 상세사항이 바람직한 예시적 실시예 에 대한 다음의 기재 및 도면으로부터 자명해 질 것이다.
도 1a는 본 발명에 따르는 장치의 개략적 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 따르는 장치의 개략적 평면도이다.
도 2a는 실장된 웨이퍼가 아직 대략 조절되지 않은 본 발명에 따르는 장치의 개략적 단면도이다.
도 2b는 도 2a에 따르는 장치의 개략적 평면도이다.
도 3a는 실장된 웨이퍼가 대략 조절된 본 발명에 따르는 장치의 개략적 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 따르는 장치의 개략적 평면도를 도시한다.
도 4a는 광소자가 제 1 정렬 마크 위에 위치하는 본 발명에 따르는 장치의 개략적 단면도를 도시한다.
도 4b는 도 4a에 따르는 장치의 개략적 평면도를 도시한다.
도 5a는 광소자가 제 2 정렬 마크 위에 위치하는 본 발명에 따르는 장치의 개략적 단면도를 도시한다.
도 5b는 도 5a에 따르는 장치의 개략적 평면도를 도시한다.
도 6은 구조물을 갖는 기판의 평면도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따르는 X-Y 구조물 위치의 개략도를 도시한다.
도 8은 완벽하게 정렬되고 접촉되는 구조물을 갖는 기판의 확대도를 도시한다.
도 9는 불완전하게 정렬되고 접촉되는 구조물을 갖는 기판의 확대도를 도시한다.
도면에서 동일한 구성요소/특징부와 동일한 효과를 갖는 구성요소/특징부가 동일한 도면부호로 식별된다.
본 발명의 도시된 실시예의 도 1a 및 1b는 X 및 Y 방향(제 1 좌표계)으로 이동, 특히 병진운동할 수 있는, 바람직하게는, (X 및 Y 방향에 수직인) 하나의 Z 방향으로 이동, 특히, 병진운동으로 이동될 수 있는 수용 장치(1)를 보여준다. 덧붙여 수용 장치(1)가, 특히, 기판 홀더(substrate holder)(2)의 수용 영역의 무게중심(centroid) 또는 중심에서, 회전축 R을 중심으로 회전될 수 있는 경우 바람직하다. 상기 기판 홀더(2)는 수용 장치(1) 상에 고정될 수 있다.
본 발명의 도시된 실시예의 도 2a 및 2b에서, 기판(5)은 기판 홀더(2) 상에 위치한다. 바람직하게는 이러한 유형의 고정은 구체적으로, 장치의 소프트웨어-지원 제어 장치(도시되지 않음)에 의해 제어되는 진공에 의해 이뤄진다. 대안적으로 고정은 또한 정전기적으로 또는 기계적으로, 또는 앞서 언급된 고정 기법의 조합에 의해 발생할 수 있다. 이 공정 단계에서 기판(5)은 아직 대략적으로 조절되지 않고, 이는 도 2b에서 기판(5)의 올바르지 않은 위치에 의해 쉽게 인식될 수 있다.
장치는 도시되지 않은 광소자 수신기 상에 고정되는 광소자(3)(검출 수단)를 더 포함한다.
상기 광소자(3)가 사용되어 기판(5)의 하나의 표면(5o) 상에 제공된 제 1 마킹(7)을 검출하며 기판(5) 상에 도포된 구조물(6) 상의 제 2 마킹(11, 11')을 검출할 수 있다. 가시선, 적외선, 자외선, 또는 그 밖의 다른 임의의 파장 범위의 전자기 스펙트럼에 대해 광소자(3)가 설계될 수 있다. 본 발명에서 청구될 때 광소자(3)에 의해 제 1 및 제 2 마킹(7, 11, 11')의 패턴 인식을, 특히, 디지털화 가능한 형태로, 가능하게 하는 것이 중요하다. 검출의 속도 및/또는 효율을 증가시키기 위해, 본 발명에서 청구될 때 복수의 광소자(3)를 도포하는 것이 가능하다. 이러한 경우, 제 1 좌표계의 좌표 원점이 임의의 광소자의 광학 축 상에 놓이는 것이 바람직하다.
제 1 단계에서 기판(5)이 수용 장치(1)의 기판 수신기(2) 상에 위치하고 대략 정렬(coarsely align)된다(도 3a, 3b). 구체적으로 기판(5)의 대략 정렬은 기판(5)의 주변부(periphery)(5u) 상에 도포되는 외곽부(8), 특히, 노치(notch) 또는 플랫(flat)을 통해 발생한다. 상기 대략 정렬은 1000 ㎛ 미만, 바람직하게는 500 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 100 ㎛ 미만, 더 더욱 바람직하게는 50 ㎛ 미만, 특히 더 바람직하게는 15 ㎛ 미만의 정확도를 가진다. 여기서 기판(5)은 1도 미만, 바람직하게는 0.5도 미만, 더 바람직하게는 0.1도 미만, 훨씬 더 바람직하게는 0.01도 미만의 회전 정확도를 갖는 하나의 회전축 R을 중심으로 하는 회전의 방향으로 정렬된다. 본 명세서에서 대략 정렬은 광소자(3)가, 시계(field of view)에서 표면(5o) 상에 분포되어 있는 제 1 정렬 마크(7)에 포커싱하는 기판(5)의 위치로서 정의된다. 하나의 바람직한 버전에 따라, 더 미세하게 분해된 제 2 마킹(11, 11')이 제 2 X-Y 좌표계의 원점 결정과 정렬을 위해 사용되어, 이를 더 정확하게 결정될 수 있다. 특히 X-Y 구조물 또는 마킹을 대응하는 특정(저장된) X-Y 구조물 위치에 비교하고 선택사항으로서 위치설정함으로써, 제 2 X-Y 좌표계가 고정된다.
웨이퍼의 표면과 이에 따른 마킹(11, 11') 및/또는 정렬 마크(7, 7')가 이미 왜곡된 경우, 본 발명에서 청구되는 바와 같이 모든 가능한 마킹(11, 11') 및/또는 정렬 마크(7, 7')를 검출하고 알고리즘에 의해 제 2 좌표계의 원점을 추론하는 것이 가능하다. 이들 알고리즘은 해당 분야의 통상의 기술자에게 알려져 있는 알고리즘이다.
또한 대략 정렬은 특히 광소자(3)와 관련된 웨지 오류 보상(wedge fault compensation)을 포함한다. 본 발명으로 청구되는 바와 같이, 이는 광소자(3)의 하나의 광축의 직교 정렬에 의해 발생하거나 포커스 맵(focus map)의 획득에 의해 발생할 수 있다. 상기 포커스 맵은 광소자(3)의 포커스 설정이 몇몇 위치에서 결정되고, 보간에 의해 모든 나머지 X-Y 위치에 대해 예상 포커스 설정이 계산됨으로써 획득된다. 이는 본 발명에 따르는 방법의 효율성을 추가로 향상시킨다.
기판(5) 상의 제 1 마킹(7)의 X-Y 위치를 이용하여, 제 1 좌표계의 위치가 알려지고, 기판 홀더(2) 및 수용 장치(1) 상의 기판(5)의 고정에 의해, 제 1 좌표계가 고정된다. 본 발명에서 청구되는 바와 같이, 상기 수용 장치(1)는 특히 정밀한 위치설정 정확도(positioning accuracy)를 위해 설계될 필요가 없다. 본 발명에서 청구되는 바와 같이, > 1 ㎛, 특히 > 5 ㎛, 바람직하게는 > 10 ㎛의 위치설정 정확도가 충분하다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에서, 수용 장치(1)의 위치설정이 정확히 검출될 수 있다. 특히 정밀한 측정 시스템에 의해, 바람직하게는 1000 nm 미만, 바람직하게는 100 nm 미만, 더 바람직하게는 10 nm 미만, 더 더욱 바람직하게는 1 nm 미만의 정밀도로 정확히 검출될 수 있다. 대안적으로, 수용 장치(1)를 이동시키고 검출하는 대신, 광소자(3)가 이동될 수 있으며, 이 경우 장치에 대한 광소자(3) 또는 광소자 수용기의 대응하는 검출이 존재하는 것이 바람직하다.
제 2 좌표계를 참조하여, 표면(5o) 상에 분포된 구조물(6)에 대한 이상적인 X-Y 구조적 위치가, 특히, 제어 장치에 기판(5)의 외곽선에 대응하는 경계(10)를 갖는 구조 위치 맵(12)(도 3 참조)으로서 저장된 위치 십자표(position cross)(9)의 형태로 특정된다. 위치 십자표(9)는 x 방향으로 뻗어 있는 라인(9x) 및 y 방향으로 뻗어 있는 라인(9y)으로 구성되는 것이 바람직하며, 이들 라인은 이상적인 위치(구조물(6)의 중앙, 도 8 참조)에서 교차한다.
X-Y 구조물 위치는 고정되고 선택사항으로서 특히, 사용자가 표면(5o) 상의 구조물(6)의 위치설정에 영향을 미칠 수 있도록 제어 장치의 소프트웨어에 의해 변경될 수 있다.
본 발명에서 청구되는 장치는 기판(5) 상의 구조물(6)의 정렬 오차 및/또는 왜곡을 결정하도록 사용된다. 본 발명에서 청구되는 장치에 의해 이 이상적인 위치로부터의 편차가 결정되어, 지나치게 큰 편차의 경우 대응하는 측정을 할 수 있다(계측 툴).
정렬 오차의 추가 최적화를 위해, 제 1 좌표계 및 제 2 좌표계가 정렬되고 서로에 대해, 바람직하게는 정확히(미세 조정), 특히, 2개의 X-Y 좌표계의 X 축 및 Y 축의 병렬 정렬에 의해, 정렬되는 것이 가능하다.
대안적 방법에 따라, 미세 조정을 대신하여, 특히 소프트웨어-지원 좌표 변환 행렬이 준비되는 것도 가능하다. 2개의 좌표계의 서로에 대한 위치를 결정할 수 있기 때문에, 어떠한 경우에도 2개의 좌표계 간 명확한 수학적 관계가 존재한다. 하나의 좌표계에 대한 다른 하나의 좌표계의 병진 위치 및/또는 회전 위치가 행렬의 변환 행렬의 형태로 검출될 수 있고, 각각의 좌표계의 관점에서 각각의 위치의 작동을 자동으로 가능하게 한다. 이들 좌표 변환이 해당 분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있다.
가판(5)의 대략 정렬에 의해 광소자(3)가 제 1 마킹(7)을 신속하게 찾을 수 있다. 본 발명에 따르면 제 1 마킹(7)의 개수는 적어도 2, 바람직하게는 적어도 3, 더 바람직하게는 적어도 4, 더 더욱 바람직하게는 적어도 6, 더 더욱 바람직하게는 적어도 10이다. 더 많은 정렬용 마킹이 존재할수록, 서로에 대한 좌표계의 정렬이 더 정확해진다.
본 발명에 따라, 특히, 미세 조정에서의 병진 운동의 자유도의 정확도는 1000 nm 미만, 바람직하게는 100 nm 미만, 더 바람직하게는 10 nm 미만, 더 더욱 바람직하게는 1 nm 미만이다. 본 발명에 따라, 회전 운동의 자유도의 정확도는 0.01도 미만, 바람직하게는 0.001도 미만, 더 바람직하게는 0.0001도 미만이다. 대안적으로, 본 발명에 따라 수용 장치(1)의 위치가 측정될 수 있어서, 이 경우 본 발명에 따라 이러한 병진 운동 정확도가 생략될 수 있다.
구조물(6)에 대한 X-Y 구조물 위치가 제공되기 때문에, X-Y 구조물 위치의 정밀 접근에 의해 표면(5o) 상의 각각의 구조물(6)이 광소자(3)의 시계(13) 내로 이동될 수 있다. 시계(13)에서, 구조물(6) 상의 제 2 마킹(11, 11')의 X-Y 위치에 의해, 특히 X 방향(dx) 및 Y 방향(dy)으로 따로 따로 X-Y 구조물 위치의 편차가 결정될 수 있다.
도 8은 광소자(3)의 대물 렌즈에 의해 기록된, 따라서 확대된 구조물(6)의 확대도를 도시한다. 기록되는 구조물(6), 특히, 칩의 하나의 표면(6o) 및 하나의 변부(6r)가 인식될 수 있다. 또한 제 2 마킹(11, 11')이 구조물(6) 자체의 특징부, 예를 들어, 표면 구조물 또는 변부(6r)의 구조물이다. 바람직하게는, 각각의 구조물(6) 상에서 적어도 2개, 바람직하게는, 4개의 제 2 마킹(11, 11')이 구조물(6)의 대향하는 모서리 상에 각각 부착된다. 구조물(6)에 대한 위치 십자표(9)가 디스플레이되는데, 구체적으로, 특정 구조물(6)의 저장된 X-Y 위치를 기초로 하여 소프트웨어에 의해 제어된다. 따라서 위치 십자표(9)는 구조물에 물리적으로 인가되지 않고 제 2 마킹(11, 11')이 아니다.
따라서 구조물(6)의 기록된 이미지에 위치 십자표(9), 특히, 실시간 이미지가 추가로 또는 덜 중첩되어, 위치 십자표(9)가 제 2 마킹(11, 11')의 위치를 기록하고 결정하기 위한 구조물(6)의 디지털 이미지의 저장 시 반드시 존재하지 않을 수 있다. 마찬가지로 위치 십자표(9)는 디지털 이미지와 함께 중첩되어 저장될 수 있다.
대향하는 모서리에 위치하는 2개의 제 2 마킹(11, 11') 까지의 위치 십자표(9)의 이상적인 거리를 가지면서 위치 십자표(9)가 정확히 구조물(6)의 중앙에 위치하기 때문에 도 8에 도시된 구조물(6)은 이상적으로 위치 및/또는 비왜곡되어 있다.
도 5에 도시된 구조물(6)에서, 위치 십자표(9)로부터의 제 2 마킹(11, 11')의 거리 및 회전의 방향에서의 이들의 정렬 모두 이상적인 위치와 상이함을 알 수 있다. 특히 소프트웨어에서 고정될 수 있는 경계 값을 기초로 하여, 구조물(6)이 추가 프로세싱에 적합한지 또는 폐기물로서 취급되어야 하는지가 직접 확정될 수 있다.
이들 경계 값은 각각의 편차 벡터, 벡터 V1, V2에 대해 또는 벡터 합 및/또는 회전 위치에 대해 특히 확립될 수 있다.
본 발명에 따르면, 광소자(3)가 이동 중일 때 수용 장치(1)가 또한 고정될 수 있다. 방법은 수용 장치(1)와 광소자(3) 간 상대적 움직임에 따라서만 달라지기 때문에 특허 명세서에서 명명되는 모든 발명 아이디어가 유사하게 적용된다. 수용 장치(1) 대신 광소자(3)의 움직임은 비교적 질량이 거의 없는 작은 광소자만 이동될 필요가 있다는 이점을 가진다. 덧붙여, 본 발명 장치의 실시예는 대면적 수용 장치(1)가 더 넓은 영역에 걸쳐 이동될 필요가 없기 때문에 더 조밀(compact)하다. 이 실시예의 단점은 광소자의 작은 질량으로 인한 광소자의 진동에 대한 높은 감도이며, 이는 정렬 오차 및/또는 왜곡 오차의 결정에 부정적 영향을 미친다.
따라서 공정 시퀀스의 임의의 때에, 특히, 기판의 처리 후, 본 발명에 의해 X-Y 위치가 소정의 X-Y 구조물 위치 및/또는 처리 단계 전에 결정된 X-Y 위치에 대해 크게 변경됐는지 여부가 체크될 수 있다.
따라서 본 발명의 예시적 실시예에 따르는 방법은 다음의 단계들, 특히, 다음의 시퀀스를 가지며, 개별 단계들은 앞서 명명된 대안으로 대체될 수 있다:
1. 구조물(6)을 갖는 기판(5)을 장치 내로 싣는 단계,
2. 기판(5)을 대략적으로 위치설정하는 단계,
3. 수용 장치(1)에 대해 기판(5)을 고정하는 단계,
4. 수용 장치(1)의 병진 운동 및/또는 회전 운동에 의해 제 1 정렬 마크(7) 및/또는 마킹(11, 11')을 이용해 기판(5)을 미세 정렬하는 단계,
5. 수용 장치(1)를 이동시킴으로써 모든 X-Y 구조물 위치를 스캐닝/뒤 따르는 단계,
6. 광소자(3)에 의해 각각의 X-Y 구조물 위치에 특히 디지털 이미지를 기록하는 단계,
7. 각각의 구조물(6), 특히, 각각의 구조물의 제 2 마킹(11, 11')의 X-Y 위치의 편차를 X-Y 구조물 위치로부터 결정하는 단계, 및
8. 운동 데이터(movement data)를, 특히 가각의 구조물(6)의 X-Y 위치 및 X-Y 구조물 위치를 포함하는 위치 맵의 형태로 출력 및/또는 저장하는 단계.
1 수용 장치
2 기판 홀더
3 광소자
5 기판
5u 주변부
5o 표면
6 구조물
6o 표면
6r 변부
7 제 1 마킹
8 외곽선
9 위치 십자표
9x 라인
9y 라인
10 경계부
11, 11' 제 2 마킹
12 구조물 위치 맵
13 시계
V1, V2 편차 벡터
R 회전 축
X X 방향
Y Y 방향
Z Z 방향

Claims (11)

  1. 기판(5) 상에 존재하거나 기판에 도포된 구조물(6)의 정렬 오차를 결정하기 위한 장치로서, 상기 장치는
    구조물(6)을 갖는 기판(5)를 수용하기 위한 기판 홀더(2),
    제 1 좌표계에서 기판(5) 또는 검출 수단을 이동시킴으로써 기판(5) 상의 제 1 마킹(7) 및/또는 구조물(6)의 제 2 마킹(11, 11')의 X-Y 위치를 검출하기 위한 검출 수단
    을 포함하고,
    상기 제 1 좌표계와 독립적인 제 2 좌표계에서, 제 1 마킹(7) 및/또는 제 2 마킹(11, 11')의 X-Y 위치로부터 장치에 의해 결정될 수 있는 거리를 각각 갖는 상기 구조물(6)에 대한 X'-Y' 구조물 위치가 제공되는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출 수단은, 검출을 위해 제 1 좌표계로 고정될 수 있고, 상기 제 1 좌표계의 원점을 설정하기 위해, 바람직하게는 제어 장치에 의해, 제어되는 상기 제 1 좌표계에서 적어도 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있는 적어도 하나의 광소자(3)를 포함하는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 광소자(3)는, 특히, 상기 X 및 Y 방향에 수직인 하나의 Z 방향으로 포커싱 및/또는 이동함으로써, 적어도 하나의 구조물(6)이 한 번에 검출될 수 있는, 바람직하게는 17개 미만의 구조물이 한 번에, 더 바람직하게는 5개 미만의 구조물이 한 번에, 이상적으로는 단 하나의 구조물이 한 번에 검출될 수 있는 시계(field of view)(13)를 갖는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 좌표계는 컴퓨터에서 정의된 좌표계이고 상기 제 2 좌표계를 기준으로 X'-Y' 구조물 위치를 갖는 구조물 위치 필드가 정의되는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 기판 홀더(2)를 수용하며 제 1 좌표계의 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있는 정렬 수단, 특히, 수용 장치(receiving apparatus)(1)의 형태로 된 정렬 수단은, 검출 수단에 의해 기판(5) 상의 제 1 마킹 및/또는 제 2 마킹(7, 11, 11')을 검출함으로써, 제 2 좌표계에 대해 기판 홀더(2) 상에 고정된 기판(5)의 정렬을 위한 것인, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, X-Y 위치 및/또는 X'-Y' 구조물 위치가 특히 제 2 X-Y 좌표계에 할당, 또는 상돤되는 위치 맵(position map)에 특히 공동으로 저장될 수 있는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 장치.
  7. 기판(5) 상에 존재하거나 기판에 제공된 구조물(6)의 정렬 오차를 결정하기 위한 방법으로서, 다음의 단계를, 특히 다음의 순서로, 포함하는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 방법:
    제 1 좌표계에서 기판(5) 또는 검출 수단을 이동시킴으로써 검출 수단에 의해 기판(5) 상의 제 1 마킹(7) 및/또는 기판(6) 상의 제 2 마킹(11, 11')의 X-Y 위치를 검출하는 단계,
    제 1 좌표계에 독립적인 제 2 좌표계에서 제 1 마킹(7) 및/또는 제 2 마킹(11, 11')의 X-Y 위치로부터의 결정된 거리를 갖는 구조물(6)에 대한 X'-Y' 구조물 위치가 제공되는 단계
    를 포함하는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서, 적어도 하나의 구조물(6)이 한 번에, 바람직하게는 17개 미만의 구조물이 한 번에, 더 바람직하게는 5개 미만의 구조물이 한 번에, 이상적으로는 단 하나의 구조물이 한 번에 검출되는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 검출 수단은 적어도 X 및 Y 방향으로 제 1 좌표계의 원점을 설정하기 위해 제 1 X-Y 좌표계에 할당되는 광소자 수신기(optics receiver)를 이용해 이동하고, 그 후 검출하기 위해 제 1 좌표계에 고정되는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 X-Y 좌표계에 대한 기판 홀더(2) 상에 고정된 기판(5)의 정렬이, 특히 기판 홀더(2)를 수용하고 제 1 X-Y 좌표계의 적어도 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있는 수용 장치의 형태로 된 정렬 수단에 의해, 특히, 검출 수단을 이용한 기판(5) 상의 제 1 마킹(7)의 검출에 의해, 발생하는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 X-Y 위치 및/또는 상기 X-Y 구조물 위치가, 특히, 제 2 X-Y 좌표계에 할당되거나 상관된 위치 맵(position map)에, 특히 공동으로, 저장되는, 구조물의 정렬 오차를 결정하기 위한 방법.
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