KR20160120771A - 센서 시스템, 기판 핸들링 시스템 및 리소그래피 장치 - Google Patents

센서 시스템, 기판 핸들링 시스템 및 리소그래피 장치 Download PDF

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덴 에이켈 제라드 반
더 쇼트 하르멘 클라스 반
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Abstract

본 발명은 에지부(WE)를 가진 기판(W)의 위치를 결정하도록 구성되는 센서 시스템(PSS)에 관한 것이다. 상기 센서 시스템은 방사선 번들(LB)을 방출하도록 배열된 방사선 소스(LS), 반사성 엘리먼트(RE), 검출 장치(DD) 및 상기 기판을 지지하기 위한 지지 표면을 가진 기판 테이블(PWT)을 포함한다. 상기 지지 표면은 적어도 부분적으로 평면을 따라 놓인다. 상기 방사선 소스 및 상기 검출 장치는 상기 평면의 제1 측에 배열된다. 상기 반사성 엘리먼트는 상기 제1 측과 다른 상기 평면의 제2 측에 배열된다. 상기 반사성 엘리먼트는 상기 방사선 번들을 반사함으로써 반사된 번들을 생성하기 위해 배열된다. 상기 반사성 엘리먼트는 상기 반사된 번들로 상기 에지부를 조명하도록 배열된다. 상기 검출 장치는 상기 반사된 번들을 수광하도록 배열된다.

Description

센서 시스템, 기판 핸들링 시스템 및 리소그래피 장치{SENSOR SYSTEM, SUBSTRATE HANDLING SYSTEM AND LITHOGRAPHIC APPARATUS}
본 출원은 2014년 3월 12일에 출원된 EP 출원 14159143.8에 대해 우선권을 주장하는 바이며, 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 센서 시스템, 기판 핸들링 시스템 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 위에, 일반적으로 기판의 타깃 부분 위에 원하는 패턴을 적용하는 기계 장치이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이때, 마스크(mask) 또는 레티클(reticle)이라고도 하는 패터닝 장치가 IC의 개별 층 위에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타깃 부분(target portion)(예컨대, 하나 또는 여러 개의 다이(die)의 일부를 포함) 위에 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 보통 이미징을 통해, 기판 상에 제공되는 방사선 감응성 재료(radiation-sensitive material)(레지스트)의 층 위에 존재한다. 일반적으로, 단일 기판은 순차적으로 패터닝되는 인접한 타깃 부분의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 각각의 타깃 부분이 이 타깃 부분 위에 전체 패턴을 동시에 노출시킴으로써 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼(stepper), 및 패턴을 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 스캐닝하고 이와 동시에 기판을 스캐닝 방향에 평행하거나 역평행하게 스캐닝함으로써 각각의 타깃 부분이 방사선 빔을 통해 조사되는 소위 스캐너(scanner)를 포함한다. 패턴을 기판 위에 임프린팅함으로써 패턴을 패터닝 장치로부터 기판에 전사하는 것도 역시 가능하다.
리소그래피 공정에서는, 패턴을 패터닝 장치로부터 기판에 적절하게 전사하기 위해, 기판의 정확한 위치설정(positioning)이 필요하다.
기판을 정렬하기 위한 알려진 방법에서는, 정렬이 2단계로 수행된다. 제1 단계에서는, 개략적인 각 위치설정 오류 및 병진 위치설정 오류(coarse angular and translational mis-positioning)를 보정하기 위한 예비 정렬(pre-alignment) 단계가 수행된다. 제2 단계에서는, 다이 정렬이 개별 반도체 다이 상의 특정 피처에 맞추어진 정밀 위치(precision location)를 제공한다.
예비 정렬의 알려진 방법은, 기판 에지부에서 기판 테이블의 중심까지 반경 거리가 측정되는 동안 기판이 회전되는 예비 정렬 기판 테이블(pre-alignment substrate table) 위로 기판을 이송하는 것이다. 이러한 반경 방향 측정의 순서는 기판 테이블 상에 기판 중심의 표시, 기판의 병진 위치(translational position), 및 기판의 회전 배향(rotational orientation)을 규정하는 기판의 주변 상의 마크(mark) 또는 노치(notch)의 위치를 결정하기 위해 사용된다. 기판 테이블의 이동은 회전 정렬을 보장하고, 그 후에 기판을 실제 리소그래피 공정이 일어나는 기판 테이블로 이송하는 그립핑 장치(gripping device)는 병진 정렬오류(translational misalignment)에 대해 보상한다.
이러한 방식으로, 예비 정렬 시스템은 예를 들어, 기판을 회전 이동에 있어서 1도 이내이면서 병진 이동에 있어서 1센티미터의 1000분의 10 이내에 있도록 정렬할 수 있다.
기판 에지부의 위치를 결정하도록 구성된 센서 시스템의 알려진 실시 형태에서, 센서 시스템은 방사선 소스 및 검출 장치를 포함하며, 여기서 센서 및 검출 장치는 기판의 양측에 배열된다.
이러한 센서 시스템에서, 일반적으로 검출 장치는 기판과 방사선 소스 아래에 배열되고, 또한 콜백된(called back) 방사선 소스는 기판 위에 배열된다. 결과적으로, 에너지 전송 케이블 및/또는 방사선 전송 케이블은 기판보다 위에 제공되어야 하며, 이로 인해 기판 위의 가용한 공간이 제한되므로 불리할 수 있다. 또한, 기판 위의 방사선 소스가 존재하므로 바람직하지 않은 위치에서 열 방출 및 비효율적인 방사를 유발할 수 있다. 또한, 상기 기판 위에 케이블과 방사선 소스가 존재하므로 기판 상의 공기의 하향 흐름(downflow)을 방해할 수 있다.
또 다른 알려진 센서 시스템이 미국 특허 출원 US2007/0045566A1에서 개시되어 있다. 이 센서 시스템은 기판의 에지부의 위치를 결정하기 위해 배열된다. 이 센서 시스템은 광 소스 및 센서를 가지고 있다. 센서는 기판의 바닥면으로부터 반사되는 빛을 수광한다. 하지만, 바닥면의 형상은 기판 상의 다른 곳보다 에지부 가까이에서 다를 수 있다. 형상에서의 차이는 에지부 부근에서 기판의 광학적 특성을 변화시킨다. 광학적 특성에서의 변화 때문에, 알려져 있는 센서 시스템은 웨이퍼를 정렬시키기 위한 규정된 방식을 제공하지 않는다.
일반적으로, 리소그래피 공정에서, 리소그래피 장치 내의 기판의 (예비)정렬((pre)-alignment)의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, (예비)정렬 시스템이 기판 위에서 거의 공간을 점유하지 않거나 및/또는 기판 위의 열 또는 공기 하강 기류의 방해와 같은 방해 효과를 유발하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 에지부(edge)를 가진 기판의 위치를 결정하도록 구성된 센서 시스템이 제공된다. 상기 센서 시스템은 방사선 번들을 방출하도록 배열된 방사선 소스, 반사성 엘리먼트, 검출 장치 및 상기 기판을 지지하기 위한 지지 표면을 가진 기판 테이블을 포함한다. 상기 지지 표면은 적어도 부분적으로 평면을 따라 놓인다. 상기 방사선 소스 및 상기 검출 장치는 상기 평면의 제1 측에 배열된다. 상기 반사성 엘리먼트는 상기 제1 측과 다른 상기 평면의 제2 측에 배열된다. 상기 반사성 엘리먼트는 상기 방사선 번들을 반사함으로써 반사된 번들을 생성하기 위해 배열된다. 상기 반사성 엘리먼트는 상기 반사된 번들로 상기 에지부를 조명하도록 배열된다. 상기 검출 장치는 상기 반사된 번들을 수광하도록 배열된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상술한 센서 시스템을 포함하는 기판 핸들링 시스템(substrate handling system)이 제공된다. 상기 기판 핸들링 시스템은 상기 기판을 상기 기판 테이블로 이송하거나 또는 상기 기판 테이블로부터 이송하도록 구성된 그립핑 장치를 더 포함한다. 상기 그립핑 장치는 그리퍼 마크(gripper mark)를 포함한다. 상기 방사선 소스는 상기 방사선 번들로 상기 그리퍼 마크를 조명하도록 배열된다. 상기 방사선 소스는 상기 그리퍼 마크를 통해 상기 방사선 번들을 반사함으로써 제4 반사된 번들을 생성하기 위해 배열된다. 대물 렌즈 시스템(objective lens system)은 상기 검출 장치 상에 상기 그리퍼 마크의 이미지를 투영하기 위해 상기 제4 반사된 번들을 전파시키도록 배열된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상술한 센서 시스템 또는 상술한 기판 핸들링 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 상기 리소그래피 장치는 상기 기판 상에 패턴을 투영하도록 배열되는 투영 시스템을 더 포함한다.
이하, 대응하는 도면 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 단지 예시적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템을 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 검출 장치 상에 투영되는 이미지를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템의 반사성 엘리먼트에 의해 반사되는 방사선의 각도의 측면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 핸들링 시스템 내의 그립핑 장치에 의해 파지되는 기판을 개략적으로 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 핸들링 시스템 내의 그립핑 장치에 의해 파지되는 기판을 개략적으로 도시하고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치는 방사선 빔(B)(예컨대, UV 방사선 또는 어떤 다른 적합한 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(illuminator, IL), 및 패터닝 장치(예컨대, 마스크(mask, MA))를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라 패터닝 장치를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정 디바이스(positioning device, PM)에 연결되는 마스크 지지 구조(예컨대, 마스크 테이블(mask table, MT))를 포함한다. 리소그래피 장치는 또한 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블) WT 또는 기판(예컨대, 레지스트-코팅된 웨이퍼(wafer, W))를 파지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라 기판을 정확하게 위치시키도록 구성되는 제2 위치 설정 디바이스(PW)에 연결되는 "기판 지지대(substrate support)"를 포함한다. 리소그래피 장치는, 패터닝 장치(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타깃 부분(C)(예컨대, 하나 이상의 다이(die)를 포함) 위에 투영하도록 구성된 투영 시스템(projection system, PD)(예컨대, 굴절성 투영 렌즈 시스템(refractive projection lens system)을 더 포함한다.
조명 시스템(IL)은 방사선을 유도하거나, 조절하거나, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광학 엘리먼트, 예컨대, 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전 형 또는 다른 유형의 광학 엘리먼트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 방사선 빔은, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔 뿐만 아니라 자외선(ultraviolet, UV) 방사선(예컨대, 약 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외선 (EUV) 방사선(예컨대, 5 nm 내지 20 nm 범위 내의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선을 포함한다.
마스크 지지 구조(MT)는 패터닝 장치(MA)의 무게를 지지, 즉, 지탱한다. 마스크 지지 구조(MT)는 패터닝 장치(MA)의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 다른 조건, 예컨대, 패터닝 장치(MA)가 진공 환경에서 파지되는지 여부 등에 따라 달라지는 방식으로 패터닝 장치를 파지한다. 마스크 지지 구조(MT)는 패터닝 장치(MA)을 파지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 다른 클램핑 기술을 사용할 수 있다. 마스크 지지 구조(MT)는 프레임 또는 테이블, 예컨대, 고정되거나 또는 필요에 따라 이동할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 마스크 지지 구조(MT)는 패터닝 장치(MA)가 원하는 위치에 있도록, 예컨대 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "패터닝 장치"는, 기판(W)의 타깃 부분(C) 내의 패턴을 생성하기 위해, 방사선 빔에게 그 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 임의의 장치를 지칭하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 유의해야 할 것은, 예컨대 이 패턴이 위상 편이 피처(phase-shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함하면, 방사선 빔에 부여된 패턴이 반드시 기판(W)의 타깃 부분(C) 내의 원하는 패턴에 대응하지 않을 수도 있다는 것이다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타깃 부분(C) 내에 생성되는, 장치에서의 특정 기능성 층(functional layer), 예컨대, 집적회로에 대응할 것이다.
패터닝 장치(MA)는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 장치의 예는 레티클(reticle), 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이, 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있고, 다양한 하이브리드 마스크 타입 뿐만 아니라 바이너리(binary) 타입, 교차 위상 반전(alternating phase-shift) 타입, 및 감쇠 위상 반전(attenuated phase-shift) 타입 등의 마스크 타입을 포함한다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 예로서 작은 미러의 매트릭스 배치가 사용되며, 각각의 미러는 입사되는 방사선 빔을 서로 다른 방향으로 반사하기 위해 개별적으로 기울어질 수 있다. 이 기울어진 미러는 미러 매트릭스(mirror matrix)에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "투영 시스템"은 사용되는 노광 방사(exposure radiation), 또는 액침(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인에 적절한 굴절형, 반사형, 반사굴절형, 자기형, 전자기형 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 용어 "투영 렌즈"의 어떠한 사용도 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 것을 의미한다고 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 장치는 투과형(예컨대, 투과형 마스크를 사용)일 수 있다. 또는, 패터닝 장치는 반사형(예컨대, 상술한 바와 같은 타입의 프로그램 가능한 미러 어레이를 사용하거나, 또는 반사 마스크를 사용)일 수 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지(dual stage)) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지대(substrate support)"(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지대")를 가지는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계 장치에서는, 추가적인 테이블 또는 지지대가 병렬로 사용될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 테이블 또는 지지대가 노광에 사용되는 동안 예비 단계가 하나 이상의 테이블 또는 지지대에 대해 수행될 수 있다. 리소그래피 장치는 적어도 하나의 기판 테이블(WT) 및 측정 테이블을 가질 수 있다. 측정 테이블에는 센서가 제공되어 투영 시스템(PS)의 특성을 측정할 수 있다. 측정 테이블은 기판(W)을 파지하기에 적합하지 않을 수 있다.
리소그래피 장치는, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위해 적어도 기판(W)의 일부가 비교적 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대, 물에 의해 덮혀 있을 수 있는 유형일 수도 있다. 액침액(immersion liquid)이 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예컨대, 패터닝 장치(MA)과 투영 시스템(PS) 사이의 공간에 적용될 수도 있다. 액침 기술은 투영 시스템(PS)의 개구수를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "액침"은 기판(W)과 같은 구조가 액체 속에 잠겨야만 한다는 것을 의미하지 않으며, 노광 중에 액체가 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 위치한다는 것을 단지 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 소스(SO) 및 리소그래피 장치는, 예컨대 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우에 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우에는, 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부를 구성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔이 예컨대, 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)를 통해 소스(SO)에서 조명기(IL)까지 전달된다. 다른 경우에는, 예컨대 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 소스(SO)는 리소그래피 장치의 필수적인 부분일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는, 필요시 빔 전달 시스템(BD)과 함께, 방사 시스템이라고도 할 수 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각 강도 분포(angular intensity distribution)를 조절하도록 구성된 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면에서의 강도 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(보통 각각 τ-아우터(τ-outer) 및 τ-이너(τ-inner)라고 함)가 조절될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(IN) 및 집광기(CO) 등의 다양한 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 조명기는 그 단면에 있어서 바라는 균일성 및 강도 분포를 가지는 방사선 빔을 조절하기 위해 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)이 마스크 지지 구조(MT) 상에 파지되는 패터닝 장치(MA)에 입사하고, 패터닝 장치에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(MA)를 통과했으므로, 방사선 빔(B)은 빔을 기판(W)의 타깃 부분(C) 위에 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 관통한다. 제2 위치 설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭 장치, 선형 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)이 예를 들어, 서로 다른 타깃 부분(C)을 방사선 빔(B)의 경로 내에 위치시키기 위해 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 제1 위치 설정 디바이스(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시적으로 도시되지 않음)가 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터의 기계적 검색 이후 또는 스캔 중에 패터닝 장치(MA)를 방사선 빔(B)의 경로에 대해 정확하게 위치시키기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 지지 구조(MT)의 움직임은 롱-스트로크 모듈(long-stroke module) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module)을 통해 구현될 수 있으며, 이들은 제1 위치 설정 디바이스(PM)의 일부를 구성한다. 롱-스트로크 모듈은, 커다란 범위에 걸쳐 숏-스트로크 모듈을 투영 시스템(PS)에 대해 상대적으로 이동시키기 위해 배열된다. 숏-스트로크 모듈은, 작은 범위에 걸쳐 높은 정확도로 마스크 지지 구조(MT)를 롱-스트로크 모듈에 대해 상대적으로 이동시키기 위해 배열된다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 움직임은 제2 위치 결정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈과 숏-스트로크 모듈을 사용하여 구현될 수 있다. 스테퍼(stepper)의 경우(스캐너(scanner)와는 대조적으로), 마스크 지지 구조(MT)가 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수 있거나, 또는 고정될 수 있다. 패터닝 장치(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 기판 정렬 마크(P1, P2)는 전용 타깃 부분을 점유하지만, 이들은 타깃 부분(C) 사이의 공간에 위치할 수 있다. 타깃 부분(C) 사이의 이러한 공간은 스크라이브 레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려져 있다. 이와 유사하게, 하나 이상의 다이가 패터닝 장치(MA) 상에 제공되는 상황에서, 마스크 정렬 마크(M1, M2)가 다이들 사이에 위치할 수도 있다.
도시된 장치는 다음의 3개의 모드 중 적어도 하나의 모드로 사용될 수 있을 것이다:
제1 모드는 소위 스텝 모드이다. 스텝 모드에서는, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴이 한 번에 타깃 부분(C) 위에 투영되는 동안(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)), 마스크 지지 구조(MT) 및 기판 테이블(WT)이 기본적으로 움직이지 않는 상태로 유지된다. 서로 다른 타깃 부분(C)이 노출될 수 있도록 기판 테이블(WT)이 그 다음에 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정적 노광에서 이미지화되는 타깃 부분(C)의 크기를 제한한다.
제2 모드는 소위 스캔 모드이다. 스캔 모드에서는, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타깃 부분(C) 위에 투영되면서(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)) 마스크 지지 구조(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동시에 스캔된다. 마스크 지지 구조(MT)에 대해 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 (축소)확대 및 상반전(image reversal) 특성에 의해 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광에서 타깃 부분의 너비(스캐닝 방향이 아닌 방향으로의 너비)를 제한하지만, 스캐닝 동작의 길이는 타깃 부분의 높이(스캐닝 방향으로의 높이)를 결정한다.
제3 모드에서는, 마스크 지지 구조(MT)는 프로그램 가능한 패터닝 장치를 파지하여 기본적으로 움직이지 않는 상태로 유지되고, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타깃 부분(C) 위에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캔된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사원(pulsed radiation source)이 사용되고, 프로그램 가능한 패터닝 장치가 스캔 중 기판 테이블(WT)의 각각의 움직임 후에 또는 연속하는 방사선 펄스 중간에 필요에 따라 갱신된다. 이러한 작동 모드는, 상술한 바와 같은 유형의 프로그램 가능한 미러 어레이 등의 프로그램 가능한 패터닝 장치를 활용하는 마스크 없는 리소그래피에 즉시 적용될 수 있다.
상술한 모드의 이용하거나 완전히 다른 모드의 이용을 조합하거나 및/또는 변형하여 이용할 수 있다.
본 발명은 센서 시스템, 및 이 센서 시스템이 사용될 수 있는 기판 핸들링 시스템과 리소그래피 장치에 관한 것이다. 도 2는 센서 시스템(PSS)이 기판(W)의 위치를 결정하는 것을 도시하고 있다. 도 2는 미세한 정렬이 나중에 이루어질 수 있도록 기판 핸들링 시스템의 일부가 충분한 정확도를 가지면서 기판(W)을 정렬하는 것을 도시하고 있다. 하지만, 도 2의 실시예의 정렬 정확도가 충분하다면, 어떠한 추가적인 정렬도 필요하지 않을 수도 있다. 센서 시스템(PSS)은 어떤 다른 위치 측정 애플리케이션에서 사용될 수도 있다.
기판(W)이 예비 정렬 기판 테이블(pre-alignment substrate table, PWT)에 의해 지지될 수 있거나, 또는 그립핑 장치(GD)에 의해 파지될 수 있다. 기판(W)은 기판 에지부(WE) 및 기판(W)의 회전 위치를 나타내는 기판 회전 위치 마크(WRM)를 포함한다. 이러한 기판 회전 위치 마크(WRM)는 당해 분야에서 알려져 있다.
기판 핸들링 시스템은 예비 정렬 기판 테이블(PWT) 및/또는 그립핑 장치(GD)에 대한 기판(W)의 위치를 결정하도록 구성된 센서 시스템(PSS)을 포함한다. 이러한 위치는 기판 에지부(WE)의 위치 및 기판 회전 위치 마크(WRM)의 위치를 결정함으로써 결정된다. 기판 회전 위치 마크(WRM) 대신에 노치(notch) 또는 기판(W)의 회전 위치의 다른 지표가 또한 사용될 수 있다는 것이 언급되었다.
도시된 기판(W)은 실질적으로 원형의 플레이트 형상을 가지고 있지만, 어떤 다른 형상이나 크기도 가질 수 있다.
결정된 위치의 정확도가 비교적 개략적일 수 있고, 기판(W)을 실제 리소그래피 공정이 일어나는 기판 테이블(WT) 상에 적절하게 위치시키고 기판(W)의 개략적인 위치에 대한 정보를 리소그래피 장치에 제공하기 위해 주로 사용된다. 그럼에도 불구하고, 이 개략적인 위치 정보가 비교적 정확한 것이 바람직하다.
예비 정렬 기판 테이블(PWT)은 기판(W)의 위치를 결정하기 위해 사용된다. 웨이퍼(W)의 회전 위치가 결정되는 때, 웨이퍼(W)의 회전 위치를 원하는 위치로 조절하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 이유 때문에, 예비 정렬 기판 테이블(PWT)에는 기판을 원하는 위치로 회전시킬 수 있는 기판 회전 장치(WRD)가 제공된다. 기판 회전 장치(WRD)는 기판의 병진 위치(translational position)(W)를 조절하도록 구성될 수도 있다(x-방향 및/또는 y-방향으로).
다른 실시예에서는, 회전 그립핑 장치(rotating gripping device), 회전 리프팅 핀(rotating lifting pin) 또는 회전 기판 테이블과 같은 다른 위치 조절 장치가 기판(W)의 위치를 조절하기 위해 제공될 수 있다.
그립핑 장치(GD)는, 예비 정렬 기판 테이블(PWT)로부터 기판(W)을 파지하고, 기판(W)을 리소그래피 공정의 다음 공정 위치로 이송하도록 구성된다. 일반적으로, 기판(W)은 실제 리소그래피 공정이 일어나는 기판 테이블(WT)로 이송된다. 즉, 패턴이 패터닝 장치로부터 기판까지 이송된다.
예비 정렬 기판 테이블(PWT)로부터 그립핑 장치(GD)까지의 인계 과정 중에, 일부 인계 부정확성이 발생할 수 있으며, 결과적으로 예비 정렬 기판 테이블(PWT) 상의 기판(W)의 측정된 위치 및 이와 함께 그립핑 장치(GD) 상의 추정된 위치가 완전히 정확하지 않을 수도 있다. 따라서, 이하에서 설명되는 바와 같이, 그립핑 장치(GD)에 대한 기판(W)의 위치가 센서 시스템(PSS)을 이용하여 직접 측정될 수 있도록, 적어도 하나의 그립핑 장치 마크(GDM)를 그립핑 장치(GD) 상에 제공하는 것이 제안된다. 하지만, 센서 시스템(PSS)은, 예비 정렬 기판 테이블(PWT)에 대해서만 기판(W)의 위치를 결정하거나, 또는 더 일반적인 위치 측정이 바람직한 어떤 다른 지지 장치에 대해 기판(W)의 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
센서 시스템(PSS)이 예비 정렬 기판 테이블(PWT)에 대해 기판(W)의 위치를 결정하기 위해서만 사용되는 경우, 센서 시스템(PSS)은 그립핑 장치 마크(GDM)를 측정하도록 구성될 필요가 없고, 어떠한 그립핑 장치 마크(GDM)도 그립핑 장치(GD) 상에 제공되지 않아야 한다.
센서 시스템(PSS)은, 기판 에지부(WE)의 위치를 측정하고 기판 회전 위치 마크(WRM)의 위치를 측정하여 기판(W)의 회전 위치를 결정함으로써, 기판(W)의 위치를 결정하도록 구성된다. 기판 에지부(WE) 및 기판 회전 위치 마크(WRM)의 위치를 측정하는 동안, 기판(W)은 기판 회전 장치(WR)에 의해 기판 테이블(WT) 상에서 회전될 수 있다. 예비 정렬 기판 테이블(PWT)은 기판(W)을 제1 배향에서 제2 배향으로 회전시키기 위해 배열될 수 있다. 제1 배향에서는, 에지부(WE)의 제1 부분은 반사성 엘리먼트(RE)에 의해 조명될 수 있다. 제2 배향에서는, 에지부(WE)의 제2 부분은 반사성 엘리먼트(RE)에 의해 조명될 수 있다. 제1 부분은 제2 부분과 서로 다르다. 기판(W)을 회전시키기 위해, 예비 정렬 기판 테이블(PWT)에는 기판 회전 장치(substrate rotating device, WRD)가 제공될 수 있다. 하지만, 예를 들어, 센서 시스템(PSS)이 2D 센서인 다른 실시예에서는, 기판 테이블의 회전이 기판 테이블(PWT)에 대한 기판의 위치를 결정하기 위해 필요하지 않을 수도 있다. 특히, 복수의 센서 시스템(PSS)이 기판(W)의 위치를 결정하기 위해 사용되는 경우에 그럴 수 있다.
센서 시스템(PSS)은 방사선 소스(LS), 이미징 시스템(TLS), 반사성 엘리먼트(RE), 및 검출 장치(DD)를 포함한다.
방사선 소스(LS), 이미징 시스템(TLS) 및 검출 장치(DD)는 기판(W) 아래에 배열된다. 반사성 엘리먼트(RE), 예컨대, 미러 엘리먼트는, 기판(W) 위에 마운트되는 센서 시스템(PSS)의 유일한 엘리먼트이다. 이 반사성 엘리먼트(RE)가 전기를 필요로 하지 않는, 움직이지 않는 수동 소자(inactive element)이므로, 반사성 엘리먼트(RE) 쪽으로는 케이블이 필요치 않다. 또한, 반사성 엘리먼트(RE)의 크기는 비교적 작을 수 있으며, 이는 기판(W) 상의 공기 하강 기류를 위해 유리하다. 또한, 반사성 엘리먼트(RE)는 실질적으로 웨이퍼 다이 표면 쪽으로 어떠한 열 방출이나 스트레이 방사(stray radiation)도 하지 않을 것이다. 추가적인 이점은, 기판 에지부(WE) 부근의 기판(W)의 표면 형상과 무관하게 기판 에지부(WE)에는 양호한 조명이 얻어진다는 것이다. 반사성 엘리먼트(RE)가 기판 에지부(WE)를 위에서 조사하기 때문에, 조사광(illumination light)의 일부는 기판(W)에 의해 검출 장치(DD)까지 전파되는 것이 차단되지만, 조사광의 다른 일부는 차단되지 않는다. 기판 에지부(WE) 부근의 기판(W)의 표면의 형상과 무관하게, 기판 에지부(WE)에는 선명한 이미지가 만들어질 수 있다. 이와 대조적으로, US2007/0045566A1의 알려져 있는 센서 시스템은 표면의 형상에 의해 야기된 가장자리 부근의 기판 표면의 반사율의 변화에 민감하다. 반사율에 따라, 기판의 에지부의 위치가 부정확하게 결정될 수도 있다.
예비 정렬 기판 테이블(PWT)은 기판을 지지하기 위한 지지 표면(W)을 가질 수 있다. 이 지지 표면은 적어도 부분적으로는 평면을 따라 놓여 있다. 방사선 소스(LS) 및 검출 장치는 평면의 제1 측, 예컨대, 평면 아래에 있을 수 있다. 반사성 엘리먼트(RE)는 제1 측과 다른, 평면의 제2 측, 예컨대, 평면 위에 있을 수 있다.
방사선 소스(LS)는 조명 장치(ID)의 일부이고, 렌즈 및 확산기(ILD)를 포함할 수 있다. 조명 장치는 LED 광 소스를 포함하지만, 적외선과 같은 어떠한 다른 적합한 방사선 소스 타입이 사용될 수도 있다. 조명 장치(ID)은 이미징 시스템(TLS) 쪽으로 방사선 번들(LB)을 방출하도록 구성된다.
이미징 시스템(TLS)은 바람직하게는, 텔리센트릭 구성(telecentric configuration)에서 하프-미러(SM), 조리개 장치(diaphragm device)(LD), 제1 렌즈(1L) 및 제2 렌즈(L2)를 포함할 수 있다. 이미징 시스템(TLS)은 텔리센트릭 이미징 시스템을 포함할 수 있다. 하프-미러(SM)는 이미징 시스템의 메인 방향, 이 예에서 기판(W)을 향해 세로 방향 Z으로 방사선 번들(LB)의 방향을 바꾸도록(redirect) 배열 및 구성된다.
이미징 시스템(TLS)은, 방사선 번들(LB)을 조명 장치(ID)에서, 예컨대, 기판 에지부(WE) 쪽으로 전달하고, 반사된 방사선 번들(LB)을 검출 장치(DD)로 유도하기 위해 기판 에지부(WE) 또는 다른 엘리먼트 상에서 반사된 후의 방사선 번들을 수광하도록 구성된다.
조리개 장치(LD)는 조리개 개구부를 제공하도록 구성되는데, 이 조리개 개구부를 통해 반사된 방사선 번들이 제1 렌즈(1L) 및 검출 장치(DD)를 통과할 수 있다.
이미징 시스템(TLS)은 바람직하게는, 적절한 초점 범위를 획득하기 위한 텔리센트릭 이미징 시스템이다. 하지만, 어떠한 다른 유형의 적합한 이미징 시스템도 또한 사용될 수 있다.
일측 단부에서 이미징 시스템(TLS)과 기판 에지부(WE) 사이의 광 경로 및 타측 단부에서 이미징 시스템(TLS)과 기판 테이블(PWT) 사이의 광 경로에서의 길이 차이가 존재한다. 이러한 광 경로 차이는 기판 에지부(WE)와 기판 테이블 마크(WTM) 양자 모두의 정확한 이미징에 있어서 포커스 문제를 야기한다. 이러한 포커스 문제를 방지하기 위해, 광 경로 연장 장치(PED)가 예비 정렬 기판 테이블(PWT)의 바닥면에 장착된다.
이러한 광 경로 연장 장치(PED)는, 광 경로 연장 장치(PED) 내에 장착된 기판 테이블 마크(WTM)를 향해 z-방향에 실질적으로 수직한 다른 방향(x-방향)으로 방사선 번들(LB)의 방향을 바꾸기 위해, z-방향에 대해 대략 45도의 각도를 이루는 미러 표면(RM)을 포함한다. 방사선 번들(LB)이 미러 표면(RM)에서 기판 테이블 마크(WTM)까지 x-방향으로 진행하는 거리는, 일측 단부에서 이미징 시스템(LTS)과 기판 에지부(WE) 사이의 광 경로 및 타측 단부에서 이미징 시스템(TLS)과 기판 테이블(PWT) 사이의 광 경로에 있어서의 길이 차이와 실질적으로 일치하도록 선택되어, 이미징 시스템(TLS)으로부터 기판 에지부(WE)까지의 광 경로의 길이 및 이미징 시스템(TLS)으로부터 기판 테이블 마크(WTM)까지의 광 경로의 길이가 실질적으로 일치한다.
그립핑 장치 마크(GDM)가 기판 에지부(WE)와 실질적으로 동일한 높이에 배열되므로, 광 경로 연장 장치가 그립핑 장치(GD) 상에서 필요하지 않을 수도 있다. 하지만, 그립핑 장치(GD), 특히 그립핑 장치 마크(GDM)가 기판 에지부(WE)에 비해 이미징 시스템(TLS)으로부터 실질적으로 서로 다른 거리에서 측정 방향으로 배열되는 경우, 광 경로 연장 장치가 광 경로에 있어서 이러한 길이 차이를 보상하기 위해 그립핑 장치(GD) 상에 장착될 수도 있다.
반사성 엘리먼트(RE)는 수직의 z 방향에 대해 틸트 각도를 가지는 일직선의 미러 표면을 가질 수 있다.
다른 실시예에서는, 반사성 엘리먼트(RE)가 난반사 표면(diffuse reflecting surface) 또는 비구면형 미러(a-spherical shaped mirror)를 포함할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 반사성 엘리먼트(RE)가 수직의 z-방향에 대해 틸트 각도를 이루며 배열되지 않아야 할 수도 있다.
검출 장치(DD)가 2차원 센서 장치(IDD), 예컨대, 검출 장치(DD) 상에 투영되는 2차원 이미지를 캡쳐할 수 있는 CMOS 또는 CCD 카메라 센서를 포함할 수 있다. 프로세싱 장치(PD)가 센서 장치(IDD)에 의해 캡쳐되는 이미지를 처리하기 위해 제공된다.
이하, 센서 시스템(PSS)의 이미징에 대해 설명할 것이다. 방사선 소스(LS)에 의해 방출되는 방사선 번들(LB)이 렌즈 및 확산기(ILD)를 통해 전송되고, 이미징 시스템(TLS)에 의해 수신될 것이다. 여기서, 방사선 번들(LB)의 방향이 하프-미러(SM)에 의해 제2 렌즈(2L)를 향해 z-방향으로 바뀌며, 방사선 번들(LB)은 제2 렌즈에서 이미징 시스템(TLS)을 이탈한다.
방사선 번들(LB)의 서로 다른 부분이 센서 시스템(PSS)의 서로 다른 엘리먼트, 마크 또는 기판(W)으로 향할 것이다. 여기서, 이러한 엘리먼트에서는 방사선 번들(LB)의 각각의 부분들이 다시 이미징 시스템(TLS)으로 반사되고, 이미징 시스템(TLS)을 통해 검출 장치(DD)까지 반사된다. 따라서, 방사선 소스(LS)에 의해 방출된 방사선 번들(LB) 및 반사된 방사선 번들 양자 모두는 이미징 시스템(TLS)을 통해 나아간다. 즉, 소위 렌즈 투과(through the lens illumination ,TTL) 조명이 본 실시예에서 사용된다.
하지만, 다른 실시예에서는, 방사선 번들을 센서 시스템(PSS)의 서로 다른 엘리먼트, 마크 또는 기판(W)을 향해 직접 방출하는 조명 장치가 사용될 수도 있다.
도 2의 방사선 번들(LB)에서, 방사선 번들(LB)의 좌측 일부가 그립핑 장치 마크(GDM)에 의해 반사된다. 방사선 번들(LB)의 우측 일부는 광 경로 연장 장치(PED)를 통해 기판 테이블 마크(WTM)에 의해 반사된다. 방사선 번들(LB)의 중간 일부는 기판 에지부(WE)로 향한다. 우중간 일부는 기판(W)에 의해 반사되고, 좌중간 일부는 반사성 엘리먼트(RE)에 의해 반사된다. 방사선 번들(LB)의 좌측 일부가 그립핑 장치 마크(GDM)에 의해 반사되어, 결과적으로 그립핑 장치 마크(GDM)의 이미지, 즉, 그립핑 장치 마크 이미지(GDMI)가 다시 이미징 시스템(TLS)으로 반사된다. 방사선 번들(LB)의 우측 일부가 기판 테이블 마크(WTM)에 의해 반사되어, 결과적으로 기판 테이블 마크(WTM)의 이미지, 즉, 기판 테이블 마크 이미지(WTMI)가 이미징 시스템(TLS)으로 다시 반사된다. 방사선 번들(LB)의 중간 일부가 반사되어, 결과적으로 기판 에지부(WE)의 이미지, 즉, 기판 에지부 이미지(WEI)가 이미징 시스템(TLS)으로 다시 반사된다.
이미징 시스템(TLS)에서, 반사된 방사선 번들은 제2 렌즈(2L), 방사선 번들이 전송되는 하프 미러(SM), 조리개 장치(LD) 및 반사된 방사선 번들(LB)이 이미징 시스템(TLS)을 이탈하는 제1 렌즈(1L)를 관통한다. 이미징 시스템(TLS)을 이탈하는 반사된 방사선 빔(LB)은, 검출 장치(DD)의 센서 장치(IDD)에 의해 수신되고, 이 검출 장치에서 서로 다른 부분의 이미지가 센서 장치(IDD) 상에 형성된다.
도 3은 센서 장치(IDD)에 의해 수신된 완전한 이미지를 도시하고 있다. 이 이미지는, 우측에 그립핑 장치 마크 이미지(GDMI), 좌측에 기판 테이블 마크 이미지(WTMI), 및 이미지의 중심 일부에 기판 에지부 이미지(WEI)를 포함한다. 이 기판 에지부 이미지(WEI)는 기판(W)에 의해 반사된 제1 반사 부분(WRP)과 반사성 엘리먼트(RE)에 의해 반사된 제2 반사 부분(RERP) 간의 이미지에서의 세기 차이에 의해 형성된다.
센서 장치(IDD) 상에 형성된 이미지는, 기판(W)의 회전 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있는 기판 회전 위치 마크(WRM)의 기판 회전 위치 마크 이미지(WRMI)를 더 포함한다. 다른 기판 디자인에서, 기판(W)에는 노치가 기판 에지부(WE)에 제공될 수 있다. 이러한 노치는 기판 에지부 이미지(WEI) 내에서 인식될 수 있다. 기판(W)의 회전 위치에 대한 어떠한 다른 지표도 또한 사용될 수 있다.
검출 장치(DD)에 의해 수신된 이미지의 정보는, 예컨대, 프로세싱 장치(PD)가 기판 테이블(WT)에 대한 기판 에지부(WE)의 위치 및 기판(W)의 회전 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있고, 기판(W)이 그립핑 장치(GD)에 의해 파지되는 때 그립핑 장치(GD)에 대해 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 그립핑 장치(GD)에 대한 기판(W)의 위치를 직접 결정할 수 있는 것은, 기판(W)이 실제 리소그래피 공정에서 사용되는 기판 테이블 상에 놓여지는 정확도를 추가적으로 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 또한 도 4에 도시한 바와 같이, 반사성 엘리먼트(RE), 특히 그 반사성 미러 표면은 z 방향에 대해 각도(γ)를 이루며 배열된다. 이 각도(γ)는, 기판 에지부 이미지(WEI)의 반사성 엘리먼트(RE)에 의해 반사된 완전한 제2 반사 부분(RERP)이 반사성 엘리먼트(RE) 상에 투영되는 방사선 번들(LB)의 일부에 포함된다는 것을 확인하기 위해 필요하다. 다시 말해, 웨이퍼 에지부가 조사되는 조명 개구수(또는 조명 NA)가, 검출 장치(DD)에 의해 수신되어 반사된 방사선 번들의 이미징 개구수(또는 이미징 NA)에 근접하거나, 일치하거나, 또는 바람직하게는 그보다 클 수 있다. 조명 개구수는 이미징 개구수보다 적어도 2배 클 수 있다.
도 4에서, β는 조명 개구수(NA) 각도이고, α는 반사되는 방사선의 각도이며, γ는 반사성 엘리먼트 틸트 각도이고, gw는 기판(W)과 그립핑 장치(GD) 사이의 갭 너비이며, d는 갭 너비(gw)에 대한 반사성 엘리먼트(RE)의 높이이다.
일반적으로, 기판 에지부(WE) 주변의 NA가 변동하는 경우, 즉, 제2 반사 부분(RERP)이 예를 들어, NA의 언더필링(underfilling), 기판의 이동이나 움직임, 예컨대, 미러 엘리먼트의 진동 및/또는 센서 또는 이미징 시스템의 움직임으로 인해 반사성 엘리먼트(RE) 상에 투영되는 방사선 번들(LB)의 일부에 부분적으로만 존재하는 경우, 기판 에지부 이미지(WEI) 내의 기판 에지부(WE)의 에지부 시프트가 발생할 수 있다. 이러한 변동을 방지하기 위해, 반사된 방사선의 각도(α)는 항상 이미징 NA에 가깝거나, 적어도 NA만큼 크거나, 바람직하게는 NA보다 커야만 한다.
이는 반사성 엘리먼트(RE)의 조명 개구수(NA), 반사성 엘리먼트 틸트 각도(γ) 및 이미징 개구수(NA)의 조합을 통해 제어되고, 후자는 조리개 장치(LD)의 조리개 개구부에 의해 제어된다. 반사되는 방사선의 각도(α)는 반사성 엘리먼트 틸트 각도(γ)를 통해 조명 방사선의 각도(β)와 관련된다.
β = α + 2γ
모든 반사된 광선 각도(α)는 아래의 조건에서 이미징 개구수(NA) 보다 크다.
1) 반사성 엘리먼트 틸트 각도(γ)가 β보다 2배 크면(β가 충분히 큰 것이 고려된 α)
2) 다음의 식에 의해 결정되는 바와 같이 갭 너비(gw)가 충분히 크면(기판의 에지부로 반사된 후에 광선(B)이 지나감)
Figure pct00001
실제 실시예에서는, 반사체/갭 시스템의 적절한 구성이 아래와 같을 수 있다:
이미징 NA: 0.025NA
반사체 틸트 각도(γ) >0.7°(0.013NA)
조명 NA > 0.05NA
반사성 엘리먼트 높이(d) 45mm
갭 너비(gw) > 3.8mm
실제로, 반사성 엘리먼트 틸트 각도(γ)가 방사선 번들(LB)의 메인 방향, 즉, 도 4에서 z-방향에 대해 적어도 0.5도, 바람직하게는 적어도 0.7도일 수 있다. 여기서, 반사성 엘리먼트(RE)의 하부면은 기판(W) 위에 배열된다.
도 5는 기판(W)을 파지하는 그립핑 장치(GD)를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 그립핑 장치(GD)가, 기판(W)의 기판 에지부(WE)가 4개의 센서 시스템의 시야(field of view, FOV) 내에 있는 측정 위치에 배열되어 있다. 인덱스 1, 2, 3 및 4가 각각의 센서 시스템의 엘리먼트를 나타내기 위해 사용된다. 예를 들어 FOV-1은 제1 센서 시스템의 시야이고, FOV-2는 제2 센서 시스템의 시야이다.
도 5의 기판(W)은 기판(W)의 회전 위치를 결정하기 위해 노치(NO)를 포함한다. 이 노치(NO)의 위치는 기판 에지부(WE)의 이미지에 기초하여 결정될 수 있다.
기판의 위치의 보정 중 또는 예비 정렬 기판 테이블(PWT)에서 그립핑 장치(GD)까지 기판(W)의 이송 중 발생하는 예비 정렬 기판 테이블(PWT) 상의 어떠한 위치 에러가 그립핑 장치(GD)에 대한 기판 위치의 직접적인 위치 측정에 의해 결정될 수 있도록, 기판이 그립핑 장치(GD)에 의해 파지될 때의 기판(W)의 위치를 측정하는 것이 바람직하다. 이와 함께, 기판의 이송 중의 위치 에러의 전파가 적어도 부분적으로 회피될 수 있다.
하지만, 일부 그립핑 장치(GD) 중에서, 그립핑 장치(GD)는 센서 시스템(PSS) 각각의 모든 시야(FOV)까지 물리적으로 연장되지 않는다. 본 실시예에서는, 추가적인 측정 없이 그립핑 장치 마크(GDM)를 각각의 센서의 시야 내로 마운트하는 것이 가능하지 않다. 도 5의 예에서, 제4 센서 시스템의 시야(FOV-4) 내에 존재하는 그립핑 장치 마크(GDM)는 없다. 결과적으로, 이 센서 시스템의 시야(FOV-4) 내의 그립핑 장치 마크 이미지(GDMI)와 기판 에지부 이미지(WEI)를 이용하여 그립핑 장치(GD)와 기판 에지부(WE)의 상대적인 위치를 직접 결정하는 것이 가능하지 않다.
일반적으로 센서 시스템(PSS) 각각에 대해, 기판 테이블 마크(WTM)가 각각의 센서 시스템(PSS)의 시야 내에 배열된다는 것이 언급되었다. 따라서, 4개의 기판 테이블 마크(WTM)의 위치적 상호 관계가, 각각의 제4 센서 시스템 내에서 기판 에지부(WE)에 대한 그립핑 장치(GD)의 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 접근법에서, 기판(W)이 그립핑 장치(GD)에 의해 측정 위치에서 파지되는 경우, 다음의 단계가 그립핑 장치(GD)에 대해 기판(W)의 위치를 결정하기 위해 수행될 수 있다.
우선, 기판(W)이 예비 정렬 기판 테이블(PWT) 상에 지지되고 배열된다. 기판 테이블(WT)에 대한 기판(W)의 위치가, 기판 테이블 마크(WTM)에 대해 기판(W)의 위치를 측정함으로써, 센서 시스템(PSS)을 이용하여 센서 시스템 각각의 시야(FOV-1,2,3,4) 내에서 결정된다.
바람직한 경우에, 기판(W)의 위치가 그 후에 조절될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(W)의 회전 위치가 기판 회전 장치(WRD)를 이용하여 조절될 수 있다.
다음 단계에서는, 기판(W)이 기판 테이블(PWT)에서 그립핑 장치(GD)까지 이송될 수 있다.
일단 기판(W)이 그립핑 장치(GD)에 의해 지지되면, 기판(W)의 위치가 다시 결정될 수 있지만, 현재는 그립핑 장치(GD)에 대해서만 결정될 수 있다.
센서 시스템 중 하나가 그 시야(FOV) 내에 그립핑 장치 마크(GDM)를 가지고 있지 않으면(도 5에서 제4 센서 시스템의 시야(FOV-4) 내에 있는 경우), 기판 테이블 마크(WTM)가 센서 시스템 각각에 대해 여전히 측정될 수 있다. 왜냐하면, 각각의 센서 시스템에 대한 기판 테이블 마크(WTM)가 센서 시스템 중 하나의 시야 내에 있기 때문이다.
기판 테이블 마크(WTM)의 상호간의 위치 관계, 및 제1, 제2 및 제3 센서 시스템의 동일한 시야(FOV) 내의 기판 테이블 마크(WTM)에 대한 그립핑 장치 마크(GDM)의 상대적인 위치를 이용함으로써, 기판 테이블 마크(WTM)에 대한 그립핑 장치의 위치가 결정될 수 있다. 결과적으로, 제4 센서 시스템의 시야(FOV-4) 내의 기판 에지부(WE)의 위치도 역시 그립핑 장치(GD)에 대해 결정될 수 있다.
센서 시스템에 의해 측정된 바와 같은 4개의 기판 테이블 마크(WTM)의 위치적 상호 관계가, 서로에 대해 센서 시스템의 변위의 결과로서, 예컨대, 온도 차이에 의해 야기되는 센서 시스템의 변위의 결과로서 시간이 지남에 따라 변화될 수 있다는 것이 언급되었다.
하지만, 이러한 열 효과가 작은 경우, 4개의 기판 테이블 마크(WTM)의 위치적 상호 관계가, 그립핑 장치(GD)와 기판 에지부(WE)의 상대적인 위치와는 다른 시점에서 동일한 시야(FOV) 내의 그립핑 장치 마크 이미지(GDMI) 및 기판 에지부 이미지(WEI)를 이용하여 결정될 수 있다.
도 6는 센서 시스템(PSS)의 시야 내에 어떠한 그립핑 장치 마크(GDM)도 물리적으로 존재하지 않는 경우에, 센서 시스템(PSS)의 시야 내의 기판 에지부(WE)의 위치를 결정하기 위한 다른 가능성을 도시하고 있다.
도 6의 센서 시스템(PSS)은 일반적으로 도 2에 도시된 것과 동일하고, 조명 장치(ID), 이미징 시스템(TLS), 기판(W) 아래의 검출 장치(DD), 및 기판(W) 위의 반사성 엘리먼트(RE)를 포함한다. 조명 장치(ID)에 의해 방출되는 방사선 번들의 일부는, 기판 에지부(WE)를 향해 이미징 시스템(TLS)을 관통한다. 여기서, 도 2의 실시예에 관해 설명한 바와 같이, 방사선 번들의 일부는 기판(W)에 의해 반사되고, 방사선 번들의 일부는 반사성 엘리먼트(RE)에 의해 반사된다.
방사선 번들의 또 다른 일부는 예비 정렬 기판 테이블(PWT) 상에 마운트되는 기판 테이블 마크(WTM)로부터 반사되기 위해 사용된다. 또한, 도 2의 실시예와 유사하게, 광 경로 연장 장치(PED)가, 측정 방향인 z-방향으로 이미징 시스템(TLS)과 기판 에지부(WS) 사이 및 이미징 시스템(TLS)과 기판 테이블 마크(WTM) 사이의 광 경로 차이에 의해 야기되는 포커스 이슈를 방지하기 위해, 미러 표면(RM)을 통해 x-방향으로 기판 테이블 마크(WTM)까지 광 경로를 연장하기 위해 제공된다.
도 6의 배치에서, 그립핑 장치 마크(GDM)는 센서 시스템(PSS)의 시야 내에 있지 않고, 그립핑 장치(GD)는 센서 시스템(PSS)의 시야 내에서 물리적으로 연장되지 않는다. 결과적으로, 그립핑 장치 마크(GDM)는 센서 시스템(PSS)의 시야 내에서 용이하게 마운트될 수 없다. 따라서, 도 6의 실시예에서, 센서 시스템의 시야 내의 그립핑 장치 마크(GDM)를 투영하기 위해 기판 핸들링 시스템에는 광학 위치 시프트 장치(optical location shift device, OLSD)가 제공된다.
광학 위치 시프트 장치(OLSD)는 2개의 광학 엘리먼트(RM1 및 RM2)를 포함하고, 각각의 광학 엘리먼트는 z 방향에 대해 대략 45도의 각도에서 마운트되는 미러 표면을 가지고 있다. 결과적으로, 그립핑 장치 마크(GDM)의 그립핑 장치 마크 이미지(GDMI)는 x-방향으로 센서 시스템(PSS)의 시야 내에 시프트되어, 결과적으로 센서 시스템(PSS)이 그립핑 장치(GD)에 대한 상대적인 기판 에지부(WE)의 위치를 기판 에지부 이미지(WEI)와 그립핑 장치 마크 이미지(GDMI)를 이용하여 직접 결정할 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에서, 광학 위치 시프트 장치(OLSD)를 사용함으로써, 이미징 시스템(TLS)에서 기판 에지부(WE)까지의 광 경로와 비교하여, 이미징 시스템(TLS)에서 그립핑 장치 마크(GDM)까지의 방사선 번들의 광 경로가 더 길어진다. 이러한 더 긴 광 경로가 원인일 수 있는 포커스 이슈를 보상하기 위해, 시프트 장치 렌즈 엘리먼트(shift device lens element, SDLE)가 광학 위치 시프트 장치(OLSD) 내에 제공된다. 시프트 장치 렌즈 엘리먼트(SDLE)는 그립핑 장치 마크(GDM)의 위치에서 포커싱되는 방사선 번들을 제공하기 위해 선택되며, 이와 동시에 기판 에지부(WE)는 이미징 시스템(TLS)의 포커스 범위 내에 있다.
광학 위치 시프트 장치(OLSD)는 임의의 적합한 위치, 예컨대, 예비 정렬 기판 테이블(PWT) 또는 그립핑 장치(GD) 상에 장착될 수 있고, 이 위치에서 광학 위치 시프트 장치는 예비 정렬 기판 테이블(PWT) 및 그립핑 장치(GD)에 대해 상대적으로 안정적인 위치를 가지고 있어야만 한다. 광학 위치 시프트 장치(OLSD)가 전기와 같은 임의의 열 소스가 없이 광학 엘리먼트만을 포함하므로, 이러한 안정적인 위치가 광학 위치 시프트 장치(OLSD) 내의 온도 효과에 의해 영향을 받지 않거나 또는 덜 영향을 받는다.
일 실시예에서, 기판 에지부의 위치 및/또는 기판의 회전 위치를 결정하도록 구성되는 센서 시스템이 제공된다. 센서 시스템은 방사선 소스, 반사성 엘리먼트 및 검출 장치를 포함한다. 방사선 소스는 방사선 번들을 방출하도록 구성된다. 방사선 소스 및 검출 장치는 기판의 제1 측에 배열된다. 반사성 엘리먼트는 제1 측의 반대쪽인 기판의 제2 측에 배열된다. 방사선 소스는 방사선 번들을 기판 에지부에 방출하도록 구성 및 배열된다. 반사되는 제1 부분을 생성할 수 있도록, 제1 방사선 번들의 일부는 기판으로 방출되고, 기판에 의해 반사된다. 반사성 엘리먼트는 제2 방사선 번들의 일부를 수광하고 반사하도록 배열되어, 반사성 제2 부분을 생성한다. 기판 에지부의 이미지가 반사된 제1 부분 및 반사된 제2 부분에 포함될 수 있도록, 방사선 소스 및 반사성 엘리먼트가 서로에 대해 상대적으로 위치된다. 검출 장치는 반사된 제1 부분 및 반사된 제2 부분을 수광하도록 배열된다.
반사성 엘리먼트는 기판 에지부에 인접한 반사성 제2 부분을 검출 장치 쪽으로 지향시키도록 배열될 수 있다.
센서 시스템은 기판 상에 배열되는 기판 마크를 포함할 수 있다. 기판 마크는 방사선 번들의 제1 부분을 수광하고 반사하도록 배열되어, 기판 마크의 이미지가 반사된 제1 부분에 포함된다.
센서 시스템은 기판을 지지하도록 구성된 지지 장치 상에 배열되는 지지 장치 마크(supporting device mark)를 포함할 수 있다. 지지 장치 마크는, 측정 위치에서 방사선 번들의 제3 부분을 수신 및 반사하도록 배열되어, 반사된 제3 부분을 생성한다. 지지 장치 마크의 이미지는 반사된 제3 부분에 포함된다.
지지 장치는 기판을 파지하도록 구성된 기판 테이블로 기판을 이송하거나 또는 기판 테이블로부터 기판을 이송하도록 구성된 그립핑 장치일 수 있다.
센서 시스템은 기판 테이블 상에 배열된 기판 테이블 마크를 포함할 수 있다. 기판 테이블 마크는 제4 방사선 번들의 일부를 수광하고 반사하도록 배열되어, 반사되는 제4 부분을 생성한다. 기판 테이블 마크의 이미지는 반사된 제4 부분에 포함된다.
센서 시스템은, 반사된 제1 부분의 경로 길이와 반사된 제2 부분의 경로 길이 간의 방사선 경로 길이 차이를 보상하기 위해, 광 경로 연장 장치를 포함할 수 있다.
센서 시스템은, 반사된 제1 부분의 경로 길이와 반사된 제3 부분의 경로 길이 간의 추가적인 방사선 경로 길이 차이를 보상하기 위해, 추가적인 광 경로 연장 장치를 포함할 수 있다. 추가적인 방사선 경로 연장 장치는, 반사된 제3 부분을 리다이렉트하거나 또는 반사된 제3 부분의 경로 길이를 늘이도록 구성된 광학 엘리먼트를 포함할 수 있다.
반사성 엘리먼트는 미러 엘리먼트를 포함할 수 있다. 미러 엘리먼트는, 미러 엘리먼트 상에 입사하는 제2 방사선 번들의 일부의 메인 방향에 대해 수직이 아닌 방향으로 배열될 수 있다. 미러 엘리먼트 상에 입사하는 제2 방사선 번들의 일부의 메인 방향에 대해, 미러 엘리먼트의 틸트 각도는 적어도 0.5도, 바람직하게는 적어도 0.7도를 이루고 있을 수 있다.
센서 시스템은 이미징 시스템을 포함할 수 있다. 방사선 소스가 방사선 번들을 이미징 시스템을 통해 기판 에지부까지 방출하도록 구성 및 배열될 수 있거나, 및/또는 검출 장치가 반사된 제1 부분 및 반사된 제2 부분을 이미징 시스템을 통해 수광하도록 배열된다. 이미징 시스템은 텔리센트릭 이미징 시스템일 수 있다.
일 실시예에서, 그립핑 장치에 의해 파지되는 기판의 위치를 결정하도록 구성되는 위치 측정 시스템이 제공된다. 위치 측정 시스템은 기판 테이블, 그립핑 장치 및 2개의 센서 시스템을 포함한다. 기판 테이블은 기판을 지지하도록 구성된다. 적어도 제1 기판 테이블 마크 및 제2 기판 테이블 마크가 기판 테이블 상에 배열된다. 그립핑 장치는 기판을 파지하도록 구성된다. 그립핑 장치는 기판을 기판 테이블로 이송하거나 또는 기판 테이블로부터 기판을 이송하도록 구성된다. 그립핑 장치 마크가 그립핑 장치 상에 배열될 수 있다. 2개의 센서 시스템은 기판의 에지부 위치를 결정하도록 구성된다. 각각의 센서 시스템은 시야를 포함한다.
제1 기판 테이블 마크는 2개의 센서 시스템 중 하나의 시야 내에 배열된다. 제2 기판 테이블 마크는 2개의 센서 시스템 중 다른 하나의 시야 내에 배열된다. 그립핑 장치의 측정 위치에서, 그립핑 장치 마크는 2개의 센서 시스템 중 하나의 시야 내에 있다. 기판이 기판 테이블에 의해 지지되는 경우, 위치 측정 시스템은 2개의 센서 시스템을 이용하여 기판 테이블에 대한 기판의 위치를 결정하도록 구성된다. 기판이 그립핑 장치에 의해 그 후에 파지되는 경우, 위치 측정 시스템은, 그 시야 내에 그립핑 장치 마크가 없는 센서 시스템에 대해, 제1 및 제2 기판 테이블 마크의 상호간의 위치 관계를 이용하여 그립핑 장치에 대한 센서 시스템의 위치, 그립핑 장치 마크의 상대적인 위치 및 2개의 센서 시스템 중 하나의 동일한 시야 내의 제1 제2 기판 테이블 마크 또는 제2 기판 테이블 마크를 결정하도록 구성된다.
위치 측정 시스템은, 상술한 바와 같이 2개, 바람직하게는 3개 이상의 센서 시스템(PSS)를 포함할 수 있다. 그립핑 장치 마크 자체가 2개의 센서 시스템(PSS) 중 하나의 시야 내에 물리적으로 배열되지 않은 경우, 위치 측정 시스템은 2개의 센서 시스템(PSS) 중 하나의 시야 내에 그립핑 장치 마크(GDM)를 투영하도록 구성된 다수의 광학 엘리먼트를 포함하는 광학 위치 시프트 장치를 포함할 수 있다. 광학 위치 시프트 장치는 바람직하게는, 2개의 센서 시스템(PSS) 중 각각의 포커스의 필드 내에 그립핑 장치 마크를 가져오기 위해, 시프트 장치 렌즈 엘리먼트(shift device lens element)를 포함한다.
일 실시예에서, 그립핑 장치(GD)에 의해 파지되는 기판(W)의 위치를 상술한 위치 측정 시스템을 이용하여 결정하는 방법이 제공된다. 언급된 방법은 i) 기판을 기판 테이블 상에 지지하는 단계, ii) 예비 정렬 기판 테이블(PWT)에 대한 기판(W)의 위치를 제1 및 제2 기판 테이블 마크에 대한 기판(W)의 위치를 측정함으로써 2개의 센서 시스템(PSS)을 이용하여 결정하는 단계, iii) 예비 정렬 기판 테이블(PWT)에서 그립핑 장치(GD)까지 기판(W)을 이송하는 단계, iv) 그 시야 내에 그립핑 장치 마크가 없는 센서 시스템(PSS)에 대해, 그립핑 장치에 대한 센서 시스템의 위치를 제1 및 제2 기판 테이블 마크의 상호간의 위치 관계, 및 그립핑 장치 마크의 상대적인 위치 및 2개의 센서 시스템 중 하나의 동일한 시야 내의 제1 기판 테이블 마크 또는 제2 기판 테이블 마크를 이용하여 결정하는 단계, v) 그립핑 장치에 대한 기판의 위치를 2개의 센서 시스템을 이용하여 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상술한 바와 같은 위치 측정 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 명세서에서는 집적 회로의 제조에 리소그래피 장치를 이용하는 것에 관해 특별히 언급할 수 있지만, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 장치는 다른 적용 예, 예컨대, 집적 광학 시스템(integrated optical system), 자성 도메인 메모리(magnetic domain memory)를 위한 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등과 같은 적용 예를 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 통상의 기술자라면 이러한 대안적인 응용 예의 관점에서, 본 명세서에서 용어 "웨이퍼" 또는 "다이"의 어떠한 사용도 더 일반적인 용어인 "기판" 또는 "타깃 부분" 와 각각 동일한 것으로 간주할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에 예컨대, 트랙(일반적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 툴, 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어가 이미 여러 번 처리된 층을 포함한 기판을 지칭할 수 있도록, 예컨대 다층 IC를 생성하기 위해 기판이 복수 회 처리될 수 있다.
이상에서 광 리소그래피의 관점에서 발명의 실시예의 사용에 대해 구체적으로 언급하였지만, 발명이 다른 애플리케이션, 예컨대 임프린트 리소그래피에서 사용될 수 있고, 본 명세서에서 문맥 상의 광 리소그래피에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치 내의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 가압되어 기판(W)에 공급되는 레지스트 층이 될 수 있고, 기판 상의 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 경화된 후 패턴을 그 안에 남기는 레지스트 외부로 이동된다.
이상에서 특정 발명의 실시예에 대해 설명하였지만, 발명이 설명된 바와 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상의 설명은 예시적인 것이며 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서, 다음에 제시되는 청구 범위를 벗어나지 않고도, 설명한 발명에 대해 변경이 이루어질 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 자명할 것이다.

Claims (15)

  1. 에지부(edge)를 가진 기판의 위치를 결정하도록 구성된 센서 시스템으로서,
    방사선 번들(radiation bundle)을 방출하도록 되어 있는 방사선 소스;
    반사성 엘리먼트(reflective element);
    검출 장치(detector device); 및
    상기 기판을 지지하기 위한 지지 표면을 가진 기판 테이블을 포함하고,
    상기 지지 표면은 적어도 부분적으로 평면을 따라 놓이고,
    상기 방사선 소스 및 상기 검출 장치는 상기 평면의 제1 측에 배열되고,
    상기 반사성 엘리먼트는 상기 제1 측과 다른 상기 평면의 제2 측에 배열되며,
    상기 반사성 엘리먼트는 상기 방사선 번들을 반사함으로써 반사된 번들을 생성하도록 배열되며,
    상기 반사성 엘리먼트는 상기 반사된 번들로 에지부를 조명(illuminate)하도록 배열되고,
    상기 검출 장치는 상기 반사된 번들을 수광하도록 배열되는, 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 시스템은 이미징 시스템을 포함하고,
    상기 이미징 시스템은 상기 에지부의 이미지를 상기 검출 장치 상에 투영하기 위해 상기 반사된 번들을 전파시키도록 배열되는, 센서 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사성 엘리먼트는 상기 반사된 번들로 상기 에지부를 조명 개구수(illumination numerical aperture)로 조명하도록 배열되고,
    상기 이미징 시스템은 상기 이미지를 상기 검출 장치 상에 이미징 개구수(imaging numerical aperture)로 투영하도록 배열되며,
    상기 조명 개구수는 상기 이미징 개구수보다 큰, 센서 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 조명 개구수는 상기 이미징 개구수보다 적어도 2배 큰, 센서 시스템.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 시스템은 마크(mark)를 포함하고,
    상기 마크는, 상기 방사선 번들을 반사함으로써 제2 반사된 번들을 생성하도록 배열되며,
    상기 이미징 시스템은, 상기 검출 장치 상에 상기 마크의 이미지를 투영하기 위해 상기 제2 반사된 번들을 전파시키도록 배열되는, 센서 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마크는 상기 기판 테이블 상에 배열되는, 센서 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 반사된 번들 및 상기 제2 반사된 번들 중 하나의 번들의 길이를 연장하도록 배열된 광 경로 연장 장치(optical path extension device)를 포함하는, 센서 시스템.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 상기 기판 상에 배열된 기판 마크를 상기 방사선 번들로 조명하고, 상기 기판 마크를 통해 상기 방사선 번들을 반사함으로써 제3 반사된 번들을 생성하도록 배열되고, 상기 이미징 시스템은 상기 검출 장치 상에 상기 기판 마크의 이미지를 투영하기 위해 상기 제3 반사된 번들을 전파시키도록 배열되는, 센서 시스템.
  9. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미징 시스템은 텔리센트릭 이미징 시스템(telecentric imaging system)을 포함하는, 센서 시스템.
  10. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사성 엘리먼트는 미러를 포함하는, 센서 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 방사선 소스는 메인 방향을 따라 상기 반사성 엘리먼트 쪽으로 상기 방사선 번들을 방출하도록 배열되고, 상기 미러는 상기 메인 방향에 대해 직교하지 않게 배열되는, 센서 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 미러는 상기 메인 방향에 대해 적어도 0.5도의 각을 이루고 있는, 센서 시스템.
  13. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 테이블은 상기 기판을 제1 배향에서 제2 배향으로 회전하도록 배열되고, 상기 제1 배향에서는 상기 에지부의 제1 부분이 상기 반사성 엘리먼트에 의해 조명되고, 상기 제2 배향에서는 상기 에지부의 제2 부분이 상기 반사성 엘리먼트에 의해 조명되며, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분과 서로 다른, 센서 시스템.
  14. 기판 핸들링 시스템으로서,
    제2항 내지 제13항 중 어느 한 항의 센서 시스템을 포함하고,
    상기 기판을 상기 기판 테이블로 이송하거나 또는 상기 기판 테이블로부터 이송하도록 구성된 그립핑 장치(gripping device)를 더 포함하며,
    상기 그립핑 장치는 그리퍼 마크(gripper mark)를 포함하고, 상기 방사선 소스는 상기 방사선 번들로 상기 그리퍼 마크를 조명하도록 배열되며, 상기 방사선 소스는 상기 그리퍼 마크를 통해 상기 방사선 번들을 반사함으로써 제4 반사된 번들을 생성하도록 배열되고, 상기 이미징 시스템은 상기 검출 장치 상에 상기 그리퍼 마크의 이미지를 투영하기 위해 상기 제4 반사된 번들을 전파시키도록 배열되는, 기판 핸들링 시스템
  15. 리소그래피 장치로서,
    제1항 내지 제13항의 센서 시스템 또는 제14항의 상기 기판 핸들링 시스템을 포함하고,
    상기 기판 상에 패턴을 투영하도록 배열된 투영 시스템을 더 포함하는, 리소그래피 장치.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9841299B2 (en) * 2014-11-28 2017-12-12 Canon Kabushiki Kaisha Position determining device, position determining method, lithographic apparatus, and method for manufacturing object
KR101682468B1 (ko) * 2015-11-13 2016-12-05 주식회사 이오테크닉스 웨이퍼 정렬방법 및 이를 이용한 정렬장비
US10527957B2 (en) 2015-11-30 2020-01-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for processing a substrate in a lithographic apparatus
CN108010875B (zh) * 2016-10-31 2020-04-14 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 基板校准装置以及检测系统
CN111727353A (zh) * 2018-02-27 2020-09-29 Ev 集团 E·索尔纳有限责任公司 标记区、用于确定位置的方法和装置
WO2019176749A1 (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 パイオニア株式会社 走査装置及び測定装置
CN110231756A (zh) * 2018-08-10 2019-09-13 上海微电子装备(集团)股份有限公司 曝光装置、曝光方法、半导体器件及其制造方法
WO2020038629A1 (en) * 2018-08-20 2020-02-27 Asml Netherlands B.V. Apparatus and method for measuring a position of alignment marks
JP7446131B2 (ja) * 2020-03-12 2024-03-08 キヤノン株式会社 検出装置、露光装置および物品製造方法
JP2022011045A (ja) 2020-06-29 2022-01-17 キヤノン株式会社 搬送装置、基板処理装置、および物品製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002184665A (ja) * 2000-12-13 2002-06-28 Nikon Corp アライメント装置及びアライメント方法、露光装置
JP2003501828A (ja) * 1999-06-08 2003-01-14 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド ウエハ方向センサー
JP2005123613A (ja) * 2003-10-10 2005-05-12 Asml Netherlands Bv 基板整列方法および装置
WO2006025386A1 (ja) * 2004-08-31 2006-03-09 Nikon Corporation 位置合わせ方法、処理システム、基板の投入再現性計測方法、位置計測方法、露光方法、基板処理装置、計測方法及び計測装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4376581A (en) * 1979-12-20 1983-03-15 Censor Patent- Und Versuchs-Anstalt Method of positioning disk-shaped workpieces, preferably semiconductor wafers
CA2044649A1 (en) 1990-06-19 1991-12-20 Masanori Nishiguchi Method and apparatus for packaging a semiconductor device
US5737441A (en) * 1991-12-12 1998-04-07 Nikon Corporation Aligning method and apparatus
US5648854A (en) 1995-04-19 1997-07-15 Nikon Corporation Alignment system with large area search for wafer edge and global marks
US5644400A (en) * 1996-03-29 1997-07-01 Lam Research Corporation Method and apparatus for determining the center and orientation of a wafer-like object
JPH10144748A (ja) 1996-11-12 1998-05-29 Shimadzu Corp ウェハステージ
IL160164A0 (en) * 2001-08-09 2004-07-25 Integrated Dynamics Engineering Edge gripping pre-aligner
WO2003098668A2 (en) * 2002-05-16 2003-11-27 Asyst Technologies, Inc. Pre-aligner
JP4258828B2 (ja) 2002-06-06 2009-04-30 株式会社安川電機 ウエハプリアライメント装置および方法
WO2007027960A2 (en) 2005-08-30 2007-03-08 Photon Dynamics, Inc. Substrate alignment using linear array sensor
KR20070064950A (ko) 2005-12-19 2007-06-22 삼성전자주식회사 보호커버를 갖는 웨이퍼 플랫 존 얼라인 센서부
JP2008039413A (ja) 2006-08-01 2008-02-21 Honda Electronic Co Ltd 基板検出装置
DE102007049100B4 (de) * 2007-10-11 2009-07-16 Vistec Semiconductor Systems Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Centrality von Masken
US8570516B2 (en) 2008-09-12 2013-10-29 Cognex Corporation Infrared direct illumination machine vision technique for semiconductor processing equipment
EP2339331A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-29 Nanda Technologies GmbH Inspection and positioning systems and methods
CN102842485B (zh) 2011-06-23 2016-01-20 上海微电子装备有限公司 硅片处理装置及其处理方法
JP6113742B2 (ja) * 2012-10-29 2017-04-12 ローツェ株式会社 半導体基板の位置検出装置及び位置検出方法
JP6405819B2 (ja) * 2014-09-17 2018-10-17 東京エレクトロン株式会社 アライメント装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003501828A (ja) * 1999-06-08 2003-01-14 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド ウエハ方向センサー
JP2002184665A (ja) * 2000-12-13 2002-06-28 Nikon Corp アライメント装置及びアライメント方法、露光装置
JP2005123613A (ja) * 2003-10-10 2005-05-12 Asml Netherlands Bv 基板整列方法および装置
WO2006025386A1 (ja) * 2004-08-31 2006-03-09 Nikon Corporation 位置合わせ方法、処理システム、基板の投入再現性計測方法、位置計測方法、露光方法、基板処理装置、計測方法及び計測装置

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Publication number Publication date
IL247316A0 (en) 2016-09-29
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