KR20180126544A - 동축 마스크 정렬 디바이스, 포토리소그래피 장치 및 정렬 방법 - Google Patents

동축 마스크 정렬 디바이스, 포토리소그래피 장치 및 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

동축 레티클 정렬 디바이스, 리소그래피 장치 및 정렬 방법은 개시된다. 동축 레티클 정렬 디바이스는 : 각각 정렬 광선을 제공하도록 구성되는, 조명 모듈들(A, B); 레티클(5) 하의 투영 대물렌즈(8); 기준 마크(100를 운반하도록 구성되는 워크피스 스테이지(12) 상의 기준 플레이트(9); 및 기준 플레이트(9) 아래의 이미지 검출 및 처리 모듈(11)을 포함한다. 기준 마크(10)는 이미지 검출 및 처리 모듈(11)의 FOV 내부에 위치되고, 워크피스 스테이지(12)의 이동 동안, 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 레티클 정렬 마크(6, 7), 투영 대물렌즈(8) 및 기준 마크(10)를 순차적으로 통과하는 정렬 광선을 수용하며, 이는 기준 마크(10)와 레티클 정렬 마크(6, 7)의 이미지들을 캡쳐하고, 이는 워크피스 스테이지(12)와 레티클의 정렬을 가능하게 하는 레티클 정렬 마크(6, 7)와 기준 마크(10) 사이의 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리된다. 동출 레티클 정렬 디바이스는 전용 분리 조명 수단을 채택하고, 단순한 구조를 가지며, 쉬운 작동을 허용하고 정렬 효율을 개선한다.

Description

동축 마스크 정렬 디바이스, 포토리소그래피 장치 및 정렬 방법
본 발명은 반도체 장비 분야에 관한 것이며, 구체적으로, 동축 레티클 정렬 디바이스(coaxial reticle alignment device), 포토리소그래피 장치(photolithography apparatus) 및 정렬 방법(alignment methods)에 관한 것이다.
집적 회로(integrated circuit; IC) 칩들(chips)의 제조 동안, 이용되는 리소그래피 머신(lithography machine)의 바람직한 정확도(accuracy)를 달성하기 위해, 레티클(reticle), 레티클 스테이지(reticle stage), 대물렌즈(objective), 웨이퍼(wafer) 및 워크피스 스테이지(workpiece stage)가 통일된 위치 관계(unified positional relationship)로 작동할 수 있도록 리소그래피 머신 내의 다양한 좌표계(coordinate systems) 사이의 관계를 정확하게 설정하는 것이 필요하다. 일반적으로, 리소그래피 머신 내의 정렬 시스템은 웨이퍼 정렬 시스템(wafer alignment system)과 레티클 정렬 시스템(reticle alignment system)을 포함한다. 예를 들어, 고급 패키징 리소그래피 시스템들(advanced packaging lithography systems), 준-리소그래피 머신(quasi-lithography machines), 및 결함 검사 장비(defect inspection equipment)를 위한, 대부분의 레티클 정렬 시스템들은, 머신 비전(machine vision)의 원칙을 따르도록 디자인된다. 이러한 디자인에서, 레티클 마크 정렬 시스템은 일반적으로 이미지로 레티클(레티클 마크) 위에 배치되며 특정 두께로 유리 플레이트(glass plate) 사이에 있는(intervened by) 동안 레티클 마크들을 검출한다. 또한, 대안적으로, 레티클 마크 정렬 시스템은 마크들을 바로 이미지화하고 검출하도록 레티클(레티클 마크) 아래 배열될 수 있다.
시스템이 레티클(레티클 마크들) 상에 배치될 때, 센서들은 레티클 두께 제조공차(reticle thickness fabrication tolerance)에 의해 야기되는(introduced) 디포커싱(defocus)의 불확실성(uncertainties)을 설명하도록 초점 심도(depth of focus)를 갖는 것이 요구된다. 요구되는 초점 심도를 달성하기 위해, 정렬 정확도는 종종 절충(compromised)되거나 수직 포커싱 머신(vertical focusing mechanism)이 추가되며, 이는 구조적인 복잡성(structural complexity)을 증가시키는 것을 의도한다. 다른 한 편으로, 시스템이 레티클(레티클 마크) 하에 배열될 때, 레티클 스테이지는 반드시 정렬 시스템을 위한 추가적인 방을 가지도록 더 커야하고, 이는 또한 증가되는 구조적인 복잡성으로 이어질 수 있다.
존재하는 TFT 리소그래피 머신은 종종 그것의 노출 광원(exposure light source)을 이용하여 레티클 정렬을 달성한다. 그러나, 패키징 리소그래피 머신을 위해, 이는 일반적으로 조명 광원(illumination light source)의 높은 노광량(exposure dosage)에서 작동하기 때문에, 검출기 손상(detector damage)과 낮아진 측정 정확성은 그것이 또한 레티클 정렬을 위한 광원에 의존(resorts)한다면 발생할 수 있다. 또한, 존재하는 TFT 리소그래피 머신이 종종 레티클 마크들의 이미징(imaging)과 검출을 위한 워크피스 스테이지 내에 두 세트의 이미징 렌즈들(imaging lenses)과 검출기들을 채택(adopts)하기 때문에, 그것은 일반적으로 구조가 복잡하고 값이 비싸다.
본 발명의 목적은 동축 레티클 정렬 디바이스, 리소그래피 장치 및 정렬 방법을 제공하는 것이며, 이는 상이한 정렬동작 중 발생하는 오류와 레티클 두께 공차로부터의 오류에서 면역이고 더 효율적인 정렬이 가능하다.
이를 위해, 본 발명은 워크피스 스테이지와 레티클을 정렬시키기 위해 동축 레티클 정렬 디바이스를 제공하며,
레티클 상에 레티클 정렬 마크 상으로 정렬 광선(alignment light beam)을 조사하도록(irradiate) 구성되는 조명 모듈(illumination module);
레티클 아래에 배치되며 레티클 정렬 마크를 이미징하도록 구성되는 투영 대물렌즈(projection objective);
워크피스 스테이지 상에 배치되고 레티클 마크를 운반하도록 구성되는, 기준 플레이트(reference plate); 및
이미지 검출 및 처리 모듈(image detection and processing module)은 기준 플레이트 하에 배열되고, 여기서 기준 마크는 이미지 검출 및 처리 모듈의 시야(field of view) 내에 위치되며, 여기서 레티클에 대하여 워크피스 스테이지의 이동 동안, 이미지 검출 및 처리 모듈은 레티클 정렬 마크 통해 순차적으로 통과되는 정렬 광선을 수용하며, 투영 대물렌즈와 기준 마크(reference mark)는 따라서 레티클 정렬 마크와 기분 마크의 이미지를 캡쳐(captures)하며, 이는 워크피스 스테이지와 레티클을 정렬시키기 위해, 기준 마크와 레티클 정렬 마크 사이의 상대적인 위치 정보(relative positional information)를 도출(derive)하도록 처리된다.
선택적으로 레티클에는 하나 이상의 레티클 정렬 마크들이 제공될 수 있고, 동일한 수의 조명 모듈들이 포함되며, 각각의 조명 모듈들은 각각의 레티클 정렬 마크들에 대응한다.
선택적으로, 기준 마크와 이미지 검출 및 처리 모듈은 레티클 정렬 마크들에 의해 공유될 수 있고, 레티클에 대한 워크피스 스테이지를 구비하는 이미지 검출 및 처리 모듈의 이동 동안, 이미지 검출 및 처리 모듈은 각각의 레티클 정렬 마크들과 기준 마크 사이의 상대적인 위치 정보를 얻도록 대물렌즈를 통과한 정렬 광선들을 연속적으로 수용한다.
선택적으로 동축 레티클 정렬 디바이스에서, 이미지 검출 및 처리 모듈은 워크피스 스테이지 내부에 배치될 수 있다.
선택적으로, 동축 레티클 정렬 디바이스에서, 기준 마크는 이미지 검출 및 처리 모듈의 최적 초점면(optimum focal plane)에 놓일 수 있다.
선택적으로 동축 레티클 정렬 디바이스에서, 이미지 검출 및 처리 모듈은 이미징 렌즈 그룹(imaging lens group), 검출기(detector) 및 처리 유닛(processing unit)을 포함할 수 있다.
선택적으로 동축 레티클 정렬 디바이스에서, 검출기는 CCD 또는 CMOS 디바이스일 수 있다.
선택적으로, 동축 레티클 정렬 디바이스에서, 기준 마크는 반사 금속 마크(reflective metal mark)일 수 있다.
선택적으로, 동축 레티클 정렬 디바이스에서, 조명 모듈들에 의해 제공되는 정렬 광선들은 동일 파장(wavelength)을 가질 수 있다.
선택적으로, 동축 레티클 정렬 디바이스에서, 조명 모듈들은 자외선 스펙트럼(ultraviolet spectrum) 내에 정렬 광선을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 워크피스 스테이지 상에 노출되도록 물체와 레티클을 정렬시키기 위한 동축 레티클 정렬 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치를 제공하며, 여기서 동축 레티클 정렬 디바이스는 위에서 정의된 바와 같은 것으로 구현된다.
본 발명은 또한, 다음의 단계들을 포함하는 레티클 정렬 방법을 제공한다.
1) 레티클 상의 제1 레티클 정렬 마크 상으로 제1 조명 모듈로부터 발산(emanated)하는 제1 정렬 광선을 조사하고 제1 정렬 광선이 대물렌즈를 통과하고 워크피스 스테이지 상의 기준 마크 상에 입사하도록(incident) 워크피스 스테이지를 이동시키는 단계;
2) 제1 레티클 정렬 마크, 투영 대물렌즈 및 기준 마크를 순차적으로 통과하는 제1 정렬 광선을, 기준 마크 하에 배치되는 이미지 검출 및 처리 모듈에 의해, 수용하여서 기준 마크와 제1 레티클 정렬 마크의 이미지들을 캡쳐하는 단계, 그 후 이는 제1 레티클 정렬 마크와 기준 마크 사이의 제1 상대적인 위치 정보(first relative positional information)를 도출하도록 처리됨;
3) 레티클 상에 제2 레티클 정렬 마크 상으로 제2 조명 모듈에서 발산되는 제2 정렬 광선을 조사하고 제1 정렬 광선이 대물렌즈를 통과하고 기준 마크 상에 입사되도록 워크 스테이지를 이동시키는 단계;
4) 제2 레티클 정렬 마크, 투영 대물 렌즈 및 기준 마크를 순차적으로 통과하는 제2 정렬 광선을, 이미지 검출 및 처리 모듈에 의해 수용하여서, 제2 레티클 정렬 마크와 기준 마크의 이미지들을 캡쳐하고, 그 후 이는 제2 레티클 정렬 마크와 기준 마크 사이의 제2 상대적인 위치 정보(second relative positional information)를 도출하도록 처리되며, 제1 레티클 정렬 마크와 기준 마크 사이의 제1 상대적인 위치정보 상 및 제2 레티클 정렬 마크와 기준 마크 사이의 제2 상대적인 위치 정보 상 둘 모두를 기반으로 워크피스 스테이지와 레티클을 정렬하는 단계;
본 발명은 또한 다른 레티클 정렬 방법을 제공하며, 다음의 단계들을 포함한다.
1) 레티클 상의 제1 레티클 정렬 마크 상으로 제1 조명 모듈로부터 발산되는 제1 정렬 광선 및 레티클 상의 제2 레티클 정렬 마크 상으로 제2 조명 모듈로부터 발산되는 제2 정렬 광선을 조사하며 제1 정렬 광선이 대물렌즈를 통과하고 기준 플레이트 상의 기준 마크 상에 입사되도록 워크피스 스테이지를 이동시키는 단계;
2) 제1 레티클 정렬 마크, 투영 대물렌즈 및 기준 마크를 순차적으로 통과되는 제1 정렬 광선을, 기준 마크 하에 배치되는 이미지 검출 및 처리 모듈에 의해, 수용하여서 제1 레티클 정렬 마크와 기준 마크의 이미지들을 캡쳐하는 단계, 이는 그 후 제1 레티클 정렬 마크와 기준 마크 사이의 제1 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리됨;
3) 제2 정렬 광선이 대물렌즈를 통과하고 기준 마크 상으로 입사되도록 워크피스 스테이지를 이동시키는 단계;
4) 제2 레티클 정렬 마크, 투영 대물렌즈 및 기준 마크를 순차적으로 통과하는 제2 정렬 광선을, 이미지 검출 및 처리 모듈에 의해, 수용하여서 제2 레티클 정렬 마크와 기준 마크의 이미지들을 캡쳐하고, 그 후 이는 제2 레티클 정렬 마크와 기준 마크 사이의 제2 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리되고, 제1 레티클 정렬 마크와 기준 마크 사이의 제1 상대적인 위치 정보 상 및 제2 레티클 정렬 마크와 기준 마크 사이의 제2 상대적인 위치 정보 상 둘 모두를 기반으로 워크피스 스테이지와 레티클을 정렬시키는 단계;
선택적으로 레티클 정렬 방법은, 단계 1에서, 제1 정렬 광선이 투영 대물렌즈를 통과하고 워크피스 스테이지 상의 기준 마크를 칠 때, 제2 정렬 광선은 기준 플레이트로부터 오프셋(offset)될 수 있다.
선택적으로, 레티클 정렬 방법에서, 이미지 검출 및 처리 모듈은 워크피스 스테이지 상에 배치될 수 있고 dХM+φ/2와 적어도 동일한 거리에 의해 기준 플레이트의 에지(edge)로부터 이격되며, 여기서 d는 레티클 상의 제1 레티클 정렬 마크와 제2 레티클 정렬 마크 사이의 거리를 표시하고; M은 투영 대물렌즈의 배율(magnification)을 표시하며; φ는 투영 대물렌즈를 통과하는 제1 또는 제2 정렬 광선에 의해 투영 대물렌즈의 초점면 상에 형성되는 흐림점(blur spot)의 거리를 표시한다.
기존과 비교하여, 본 발명에서 제공되는 동축 레티클 정렬 디바이스, 리소그래피 장치 및 정렬 방법에서, 전용 분리 조명 수단(dedicated separate illumination mean)이 사용되고, 이는 소형화(miniaturization)가 가능하다. 또한, 이는 레티클 정렬 시스템의 구조적인 복합함을 피하면서 레티클 두께 공차로부터 오류에 면역(immunization)이 가능하게, 워크피스 스테이지 내부에 내장된(embedded)다. 또한, 이미지 검출 및 처리 모듈에 의한 레티클 정렬 마크와 기준 마크의 동시 이미징(simultaneous imaging)은 기준 마크와 레티클 정렬 마크의 동시 측정(simultaneous measurement)을 가능하게 하여, 정렬 효율에 더 큰 개선을 야기하고 다른 다중의 다른 정렬 동작들 사이에서 발생하는 오류들을 저감한다.
본 명세서에 개시되어 있음.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 레티클 정렬 디바이스의 구조적인 개략도이다.
도 2는 동축 레티클 정렬 디바이스 내의 이미징 모듈과 기준 플레이트의 구조적인 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레티클 정렬 방법을 그래픽으로 도시하는 플로우 차트이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레티클 정렬 방법을 그래픽으로 도시하는 플로우 차트이다.
본 발명의 동축 레티클 정렬 디바이스, 리소그래피 장치 및 정렬 방법은 첨부된 회로도(schematics)를 참조하여 아래에서 더 상세하게 기술될 것이며, 이는 본 발명의 바람직한 실시예들을 제시한다. 당업자가 여전히 그것의 유익한 결과를 얻는 동안 여기서 기술되는 본 발명을 변경할 수 있음은 이해되어야 한다. 따라서, 이하의 설명은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 당업자에게 널리 알리려는 의도로 해석되어야 한다.
설명의 간략화 및 명확성을 위해, 기술된 특정 실시예의 모든 특징이 설명되지는 않는다. 추가적으로, 잘-알려진 기능들과 구조들의 설명과 묘사는 본 발명을 불필요하여 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 생략된다. 본 발명의 임의의 특정 실시예의 개발은 시스템-관련 및 사업-관련 제약들에 대한 준수(compliance)와 같은, 개발자의 특정 목적을 달성하기 위해 행해지는 특정 결정을 포함하며, 이는 일 구현마다 다를 것이다. 또한, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간이 소요되지만 그럼에도 불구하고 이는 당업자에게는 통상적인 일일 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 예시적인 방식으로 다음의 단락들에서 더 기술될 것이다. 본 발명의 특징들과 이점들은 다음의 상세한 설명과, 첨부된 청구범위로 더 명백해질 것이다. 첨부된 도면이 본 발명의 몇 가지 예시적인 예시들을 설명하는데 명확성과 편의성을 용이하게 하기 위한 의도로만, 반드시 축적된 것을 표시하는 것이 아니며 매우 단순화된 형태로 제공되는 것을 유의해야한다.
동축 레티클 정렬 디바이스, 리소그래피 장치들 및 정렬 방법들의 바람직한 실시예들은 본 발명이 더욱 이해되도록 아래에서 열거될 것이다. 본 발명이 아래에 기술된 실시예들에 한정되지 않지만, 그것의 사상과 범위 내의 일반적인 기초지식(general knowledge)을 기반으로 당업자들에 의한 모든 수정을 포괄하게 의도되는 것을 주목해야한다.
참조는 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 레티클 정렬 디바이스의 구조적인 개략도인, 도 1에서 이제 이루어진다. 도시된 바와 같이, 워크피스 스테이지(12)와 레티클(5)을 정렬하기 위한, 동축 레티클 정렬 디바이스는 : 레티클(5) 상에 레티클 정렬 마크(6, 7) 중 개별적인 하나 상으로 정렬 광선을 각각 조사하도록 구성되는 조명 모듈(A, B); 레티클 정렬 마크들(6, 7)을 이미지화하도록 구성되는, 레티클(5) 아래의 투영 대물렌즈(8); 기준 마크(10)를 공급하도록 구성되는 워크피스 스테이지(12) 상의 기준 플레이트(9); 및 기준 플레이트(9) 아래의 이미지 검출 및 처리 모듈(11)을 포함한다. 기준 마크(10)는 이미지 검출 및 처리 모듈(11)의 시야(FOV) 내에 위치된다. 워크피스 스테이지(12)가 이동해서 조명 모듈(A)에 의해 비춰지는(illuminated) 레티클 정렬 마크(6)의 이미지가 이미지 검출 및 처리 모듈(11; 도 1(a)에서 도시된 바와 같이)의 FOV에서 투영 대물렌즈에 의해 형성될 때, 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 레티클 정렬 마크(6), 투영 대물렌즈(6) 및 기준 마크(10)를 순차적으로 통과되는 정렬 광선을 수용하여서, 기준 마크(10)와 레티클 정렬 마크(6)의 이미지들을 캡쳐하며, 이는 그 후 기준 마크(10)와 레티클 정렬 마크(6) 사이의 제1 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리된다. 조명 모듈(B)에 의해 비춰지는 레티클 정렬 마크(7)의 이미지가 이미지 검출 및 처리 모듈(11; 도 1(b)에서 도시되는 바와 같은)의 FOV 내에 투영 대물렌즈에 의해 형성되어서 워크피스 스테이지(12)를 더 이동시킬 때, 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 레티클 정렬 마크(7), 투영 대물렌즈(8) 및 기준 마크(10)를 순차적으로 통과한 정렬 광선을 수용하여서, 레티클 정렬 마크(7)와 기준 마크(10)의 이미지들을 캡쳐하며, 이는 그 후 레티클 정렬 마크(7)와 기준 마크(10) 사이의 제2 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리된다. 제1 및 제2 위치 정보는 워크피스 스테이지(12)와 레티클(5)의 정렬에 이용될 수 있다.
레티클(5)에는 하나 이상의 레티클 정렬 마크들이 제공될 수 있고, 레티클 정렬 마크들 중 개별적인 하나에 각각 대응하는, 동일한 수의 조명 모듈들은 포함될 수 있다. 예를 들어, 도1에서 도시되는 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 두 레티클 정렬 마크들, 즉 제1 레치클 정렬 마크(6)와 제2 레티클 정렬 마크(7)는 제공되며, 그에 상응하여, 두 조명 모듈들, 즉 제1 조명 모듈(A)와 제2 조명 모듈(B)는 포함된다.
제1 조명 모듈(A)는 광원(light source; 1)과 조명 렌즈 그룹(illumination lens group; 2)을 포함할 수 있다. 광원(1)에서 발산되는 광은 제1 정렬 광선을 형성하도록 조명 렌즈 그룹(2)에 의해 처리될 수 있다. 유사하여 제2 조명 모듈(B)은 광원(3)과 조명 렌즈 그룹(4)을 포함할 수 있고, 광원(3)에서 발산되는 광은 제2 정렬 광선을 형성하도록 조명 렌즈 그룹(4)에 의해 처리될 수 있다.
바람직하게, 제1 및 제2 조명 모듈들(A, B)에 의해 제공되는 정렬 광선들은, 예를 들어, 자외선(UV) 스펙트럼 내의 동일 파장을 갖는다.
또한, 정렬 광선들의 생성과 이용을 용이하게 하기 위해, 각각의 조명 모듈들은 셔터(미 도시된)를 포함할 수 있고 이는 레티클(5) 등을 비추도록 그것을 통과하는 대응하는 정렬 광선을 허용하기에 바람직하도록 개방될 수 있다.
각각의 투영 대물렌즈(8), 기준 마크(10) 및 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 레티클 정렬 마크들(6, 7)에 의해 공유된다. 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은, 상대적인 위치 정보가 레티클 정렬 마크들(6, 7)과 기준 마크(10) 사이에서 얻어지는 것을 기반으로, 워크피스 스테이지(12)의 이동 동안 투영 대물렌즈(8)로부터 정렬 광선들을 연속적으로 수용한다.
바람직하게, 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 워크피스 스테이지(12) 내에 배치되며, 도 2에서 도시되는 바와 같이, 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 이미징 렌즈 그룹(111), 검출기(112) 및 처리 유닛(113)을 포함할 수 있다. 검출기(112)는 실시간 이미지 캡쳐(real-time image capture)가 가능한 CCD 또는 CMOS 디바이스일 수 있다. 처리 유닛(113)은 FOV 내의 기준 마크(10)와 레티클 정렬 마크들(6, 7)의 픽셀 위치들(pixel positions)을 도출하도록 캡쳐된 이미지들을 처리하는 분리 처리기(separate processor)를 실행할 수 있다. 그 후 워크피스 스테이지(12)에 대하여 레티클(5)의 정렬된 위치는 물체-대-이미지(object-to-image) 변환 행렬(conversion matrix)을 이용하여 얻어진다.
기준 마크(12)는 예를 들어 반사 금속 마크일 수 있다. 바람직한 구현에서, 기준 마크(12)는 기준 플레이트(9) 상에 제공될 수 있다. 기준 플레이트(9)는 이미지 검출 및 처리 모듈(11)과 통합될(integrated) 수 있으며 이미지 검출 및 처리 모듈(11) 상으로 배열된다. 또한, 도 2에서 도시되는 바와 같이, 기준 마크(10)는 이미지 검출 및 처리 모듈(11)의 최적 초점면에 위치될 수 있다.
기준 플레이트(9)와 이미지 검출 및 처리 모듈(11)이 워크피스 스테이지(12)에 의해 운반되기 때문에, 그것들은 워크피스 스테이지(12)와 동기화(synchronization)되어 이동 가능하다. 또한, 그것들은 이미지 검출 및 처리 모듈(11)과 기준 플레이트(9)의 위치들의 조정을 용이하게 하기 위해 (만일 존재한다면) 워크피스 스테이지(12)의 수직 모션 유닛(vertical motion unit) 상에 배치될 수 있다. 이와 같이, 워크피스 스테이지(12)의 위치는, 워크피스 스테이지(12) 상에 놓이는 워크피스(14)의 위치에 따라, 기준 마크(10)와 레티클 정렬 마크들(6, 7) 사이의 상대적인 위치들로부터 도출될 수 있다. 또한, 도 1에서 도시되는 바와 같이, 동축 레티클 정렬 디바이스는 대물렌즈(8) 옆에 배치되는 축외 정렬 렌즈들(off-axis alignment lens; 13)을 추가로 포함할 수 있다. 축외 정렬 렌즈들(13)에 대응하는 축외 정렬기준 마크는 기준 플레이트(9) 상에 제공되고, 즉, 축외 기준 마크는 또한 기준 플레이트(9) 상에 형성된다. 축외 기준 마크는 기준 플레이트(9) 상의 상이한 위치에서 기준 마크(10) 또는 분리 기준 마크 중 하나로 구현될 수 있다.
이를 기반으로, 본 발명은 또한 노출되는 물체와 레티클을 정렬하기 위한 동축 레티클 정렬 디바이스를 포함하는 리소그래피 장치를 제공한다. 동축 레티클 정렬 디바이스는 위에서 정의되는 바와 같다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레티클 정렬 방법은 아래에서 상세하게 기술될 것이다. 도 1돠 도 3을 참조하여, 레티클 정렬 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S11에서, 제1 조명 모듈(A)은 레티클(5) 상의 제1 레티클 정렬 마크(6) 상으로 조사되는 제1 정렬 광선을 방출(emits)한다. 워크피스 스테이지(12)는 제1 정렬 광선이 투영 대물렌즈(8)를 통과하고 워크피스 스테이지(12) 상의 기준 마크 상으로 입사하도록 이동된다.
단계 S12에서, 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 제1 레티클 정렬 마크(6), 투영 대물렌즈(8) 및 기준 마크(10)를 순차적으로 통과되는 제1 정렬 광선을 수용하여, 제1 레티클 정렬 마크(6)와 기준 마크(10)의 이미지들을 캡쳐하고, 이는 그 후 제1 레티클 정렬 마크(6)와 기준 마크(100 사이의 제1 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리된다.
단계 S13에서, 제2 조명 모듈(B)은 레티클(5) 상의 제2 레티클 정렬 마크(7) 상으로 조사되는 제2 정렬 광선을 방출한다. 워크피스 스테이지(12)는 제2 정렬 광선이 투영 대물렌즈(8)를 통과하고 기준 마크(10) 상으로 입사되도록 더 이동된다.
단계 S14에서, 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 제2 레티클 마크(7), 투영 대물렌즈(8) 및 기준 마크(10)를 순차적으로 통과한 제2 정렬 광선을 수용하여서, 제2 레티클 정렬 마크(7)와 기준 마크(10)의 이미지들을 캡펴하며, 이는 그 후 제2 레티클 정렬 마크(7)와 기준 마크(10) 사이의 제2 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리된다. 제1 레티클 정렬 마크(6)와 기준 마크(10) 사이의 제1 상대적인 위치 정보 및 제2 레티클 정렬 마크(7)와 기준 마크(10) 사이의 제2 상대적인 위치 정보를 기반으로, 레티클(5)은 워크피스 스테이지(12)와 정렬된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레티클 정렬 방법은 아래에서 상세하게 기술될 것이며, 도 1과 도 4를 참조하여, 레티클 정렬 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S21에서, 제1 조명 모듈(A)는 레티클(5) 상의 제1 레티클 정렬 마크(6) 상으로 조사되는 제1 정렬 광선을 방출한다. 동시에, 제2 조명 모듈(B)은 레티클(5) 상에 제2 레티클 정렬 마크(7) 상으로 조사되는 제2 정렬 광선을 방출한다. 워크피스 스테이지(12)는 제1 정렬 광선이 투영 대물렌즈(8)를 통과하고 기준 플레이트(12) 상의 기준 마크(10) 상으로 입사하도록 이동된다. 단계 S21에서 제1 정렬 광선이 투영 대물렌즈(8)를 통과하고 워크피스 스테이지(12) 상의 기준 마크(10) 상으로 조사할 때, 제2 정렬 광선은 기준 플레이트(9)로부터 오프셋된다.
단계 S22에서, 기준 마크(10) 하의 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 제1 레티클 정렬 마크(6), 투영 대물렌즈(8) 및 기준 마크(10)를 순차적으로 통과된 제1 정렬 광선을 수용하여서, 제1 레티클 정렬 마크(6)와 기준 마크(10)의 이미지들을 캡쳐하며, 이는 그 후 제1 레티클 정렬 마크(6)와 기준 마크(10) 사이의 제1 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리된다.
단계 S23에서, 워크피스 스테이지(12)는 제2 정렬 광선이 투영 대물렌즈(8)를 통과하고 기준 마크(10) 상으로 입사되도록 더 이동된다. 이 시점에, 제1 정렬 광선은 기준 플레이트(9)에서 오프셋된다.
단계 S24에서, 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 제2 레티클 정렬 마크(7), 투영 대물렌즈(8) 및 기준 마크(10)를 순차적으로 통과되는 제2 정렬 광선을 수용하여서, 제2 레티클 정렬 마크(7)와 기준 마크(1)의 이미지들을 캡쳐하고, 이는 그 후 제2 레티클 정렬 마크(7)와 기준 마크(10) 사이의 제2 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리된다. 제1 레티클 정렬 마크(6)와 기준 마크(10) 사이의 제1 상대적인 위치 정보 및 제2 레티클 정렬 마크(7)와 기준 마크(10) 사이의 제2 상대적인 위치 정보를 기반으로, 레티클(5)은 워크피스 스테이지(12)와 정렬된다.
다른 정렬 광선(예를 들어, UV 광선)에 의해 워크피스(14)의 비 바람직한 노출을 방지하기 위해, 하나의 정렬 광선을 출하는 동안, 다른 정렬 광선도 대물렌즈(8)를 통해 및 워크피스 스테이지(12)를 향해 움직이는 것을 고려하여, 동축 레티클 정렬 디바이스의 레이아웃(layout)은 다른 정렬 광선이 워크피스(14) 상으로 조사되지 않도록 설계될 수 있다. 이러한 레이아웃은 제1 레티클 정렬 마크(6)와 제2 레티클 정렬 마크(7) 사이의 거리(d) 및 투영 대물렌즈의 배율(M)인, 워크피스 스테이지의 스트로크(stroke)에 따른다. 투영 대물렌즈의 초점면 상의 제1 및 제2 레티클 정렬 마크들(6, 7)의 투영(Projections)들은 D=dХM와 같은 중심-대-중심(center-to-center) 거리에 의해 서로 이격된다. 시준 조건 즉, 투영 대물렌즈의 초점면 상에 투영되는 이미지의 흐림을 고려할 때, 그 후 이미지 검출 및 처리 모듈(11)은 dХM+φ/2와 적어도 동일한 거리로 기준 플레이트(9)의 에지로부터 이격되어야 하며, 여기서 φ는 흐림점의 직경을 표시한다.
이전의 기술과 비교하여, 본 발명의 동축 레티클 정렬 디바이스, 리소그래피 장치 및 정렬 방법들에서, 각각의 레티클 정렬 마크는 분리 조명 모듈에 설치되고, 정렬은 오직 하나의 이미지 검출 처리 모듈을 사용하여 달성될 수 있다. 따라서, 구조적인 소형화(compactness)은 달성 가능하다. 또한, 단일 이미지 검출 및 처리 모듈은 레티클(레티클 마크) 하에 배치되고 워크피스 스테이지 내에 내장될 수 있다. 이는 레티클 두께 공차를 고려해야 하는 문제를 회피하고 레티클 정렬 시스템의 구조를 단순화한다. 또한, 이미지 검출 및 처리 모듈에 의한 기준 마크와 레티클 정렬 마크의 동시 이미징은 기준 마크와 레티클 정렬 마크의 동시 측정을 가능하게 하여 정렬 효율을 더욱 향상시키고 다수의 다른 정렬 동작들 사이에서 발생하는 오류를 줄인다.
당업자가 본 발명의 사상과 범위에서 벗어남 없이 본 발명에 대한 다양한 변경 및 변형을 행할 수 있음은 명백하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위와 그것의 동등물 내에 있는 이러한 모든 변형들과 변경들을 포함하고자 의도한다.
1 : 광원
2 : 조명 렌즈 그룹
3 : 광원
4 : 조명 렌즈 그룹
5 : 레티클
6, 7 : 레티클 정렬 마크
8 : 투영 대물렌즈
9 : 기준 플레이트
10 : 기준 마크
11 : 이미지 검출 및 처리 모듈
12 : 워크피스 스테이지
13 : 축외 정렬 렌즈
14 : 워크피스
111 : 이미징 렌즈 그룹
112 : 검출기
113 : 처리 유닛
A, B : 조명 모듈

Claims (15)

  1. 레티클 상의 레티클 정렬 마크 상으로 정렬 광선을 조사하도록 구성되는 조명 모듈;
    상기 레티클 하에 배치되고 상기 레티클 정렬 마크를 이미지화하도록 구성되고 투영 대물렌즈; 워크피스 스테이지 상에 배치되고 기준 마크를 운반하도록 구성되는 기준 플레이트; 및
    상기 기준 플레이트 하에 배열되는 이미지 검출 및 처리 모듈;
    을 포함하고,
    상기 기준 마크는 상기 이미지 검출 및 처리 모듈의 시야 내에 위치되고, 상기 레티클에 관하여 상기 워크피스 스테이지의 이동 동안, 상기 이미지 검출 및 처리 모듈은 상기 레티클 정렬 마크, 상기 투영 대물렌즈 및 상기 기준 마크를 순차적으로 통과되는 상기 정렬 광선을 수용하여서, 상기 레티클 정렬 마크와 상기 기준 마크의 이미지들을 캡쳐하고, 이는 상기 워크피스 스테이지와 상기 레티클을 정렬하기 위하여 상기 기준 마크와 상기 레티클 정렬 마크 사이의 상대적인 위치정보를 도출하도록 처리되는,
    워크피스 스테이지와 레티클을 정렬시키기 위한 동축 레티클 정렬 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레티클에는 하나 또는 이상의 레티클 정렬 마크들이 제공되며, 동일한 수의 조명 모듈들이 포함되고, 각각의 상기 조명모듈들은 상기 레티클 정렬 마크들의 각각 하나에 대응하는, 동측 레티클 정렬 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기준 마크와 상기 이미지 검출 및 처리 모듈은 상기 레티클 정렬 마크들에 의해 공유되고, 상기 레티클에 관하여 상기 워크피스 스테이지를 구비하는 상기 이미지 검출 및 처리 모듈의 이동 동안, 상기 이미지 검출 및 처리 모듈은 상기 레티클 정렬 마크들과 상기 기준 마크 사이의 상대적인 위치 정보를 얻도록 상기 투영 대물렌즈를 통과되는 정렬 광선을 연속적으로 수용하는, 동축 레티클 정렬 디바이스.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 이미지 검출 및 처리 모듈은 상기 워크피스 스테이지 내부에 배치되는, 동축 레티클 정렬 디바이스.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 마크는 상기 이미지 검출 및 처리 모듈의 최적 초점면에 놓이는, 동축 레티클 정렬 디바이스.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이미지 검출 및 처리 모듈은 이미징 렌즈 그룹, 검출기 및 처리 유닛을 포함하는, 동축 레티클 정렬 디바이스.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 검출기는 CCD 또는 CMOS 디바이스인, 동축 레티클 정렬 디바이스.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 마크는 반사금속 마크인, 동축 레티클 정렬 디바이스.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 조명 모듈들에 의해 제공되는 정렬 광선은 동일 파장을 갖는, 동축 레티클 정렬 디바이스.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 조명 모듈들은 자외선 스펙트럼 내의 정렬 광선을 제공하는, 동축 레티클 정렬 디바이스.
  11. 워크피스 스테이지 상에 노출되도록 물체와 레티클을 정렬시키기 위한 동축 레티클 정렬 디바이스를 포함하고, 상기 동축 레티클 정렬 디바이스는 제 1항 내지 제 10항 중 어느 하나에 따라 구현되는, 리소그래피 장치.
  12. 1) 레티클 상의 제1 레티클 정렬 마크 상으로 제1 조명 모듈로부터 발산되는 제1 정렬 광선을 조사하고 상기 제1 정렬 광선이 투영 대물렌즈를 통과하며 워크피스 스테이지 상의 기준 마크 상으로 입사하도록 상기 워크피스 스테이지를 이동시키는 단계;
    2) 상기 레티클 정렬 마크, 상기 투영 대물렌즈 및 상기 기준 마크를 순차적으로 통과되는 상기 제1 정렬 관선을, 상기 기준 마크 하에 배치되는 이미지 검출 및 처리 모듈에 의해, 수용하여서 상기 기준 마크와 상기 제1 레티클 정렬 마크의 이미지들을 캡쳐하는 단계, 그 후 이는 상기 기준 마크와 상기 제1 레티클 정렬 마크 사이에 제1 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리됨;
    3) 상기 레티클 상의 제2 레티클 정렬 마크 상으로 제2 조명 모듈에서 발산되는 제2 정렬 광선을 조사하고 상기 제2 정렬 광선이 상기 투영 대물렌즈를 통과하며 상기 기준 마크 상에 입사되도록 상기 워크피스 스테이지를 이동시키는 단계;
    4) 상기 제2 레티클 정렬 마크, 상기 투영 대물렌즈 및 상기 기준 마크를 순차적으로 통과되는 상기 제2 정렬 광선을 상기 이미지 검출 및 처리 모듈에 의해, 수용하여서, 상기 기준 마크와 상기 제2 레티클 정렬 마크의 이미지들을 캡쳐하며, 그 후 이는 상기 제2 레티클 정렬 마크와 상기 기준 마크 사이의 제2 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리되고, 상기 제1 레티클 정렬 마크와 상기 기준마크 사이의 제1 상대적인 위치정보 상 및 상기 제2 레티클 정렬 마크와 상기 기준 마크 사이의 제2 상대적인 위치 정보 상 둘 모두를 기반으로 상기 워크피스 스테이지와 상기 레티클을 정렬시키는 단계;
    를 포함하는 레티클 정렬 방법.
  13. 1) 레티클 상의 제1 레티클 정렬 마크 상으로 제1 조명 모듈로부터 발산되는 제1 정렬 관성과 레트클 상의 제2 레티클 정렬 마크 상으로 제2 조명 모듈에서 발산되는 제2 정렬 광선을 조사하고 상기 제1 정렬 광선이 투영 대물렌즈를 통과하고 기준 플레이트 상의 기준 마크 상에 입사하도록 워크피스 스테이지를 이동시키는 단계;
    2) 상기 제1 레티클 정렬 마크, 상기 투영 대물렌즈 및 상기 기준 마크를 순차적으로 통과되는 상기 제1 정렬 광선을, 상기 기준 마크 하에 배치되는 이미지 검출 및 처리 모듈에 의해, 수용하여서 상기 기준 마크와 상기 제1 레티클 정렬 마크의 이미지들을 캡쳐하는 단계, 그 후 이는 상기 기준 마크와 상기 제1 레티클 정렬 마크 사이의 제1 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리됨;
    3) 상기 제2 정렬 광선이 상기 투영 대물렌즈를 통과하고 상기 기준 마크 상에 입사하도록 상기 워크피스 스테이지를 이동시키는 단계; 및
    4) 상기 제2 레티클 정렬 마크, 상기 투영 대물렌즈 및 상기 기준 마크를 순차적으로 통과되는 상기 제2 정렬 광선을 상기 이미지 검출 및 처리 모듈에 의해 수용하여서, 상기 기준 마크와 상기 제2 레티클 정렬 마크의 이미지들을 캡쳐하며, 그 후 이는 상기 제2 레티클 정렬 마크와 상기 기준 마크 사이의 제2 상대적인 위치 정보를 도출하도록 처리되고 상기 제1 레티클 정렬 마크와 상기 기준 마크 사이의 상기 제1 상대적인 위치 정보 상 및 상기 제2 레티클 정렬 마크와 상기 기준 마크 사이의 상기 제2 상대적인 위치 정보 상 둘 모두를 기반으로 상기 워크피스 스테이지와 상기 레티클을 정렬시키는 단계;를 포함하는, 레티클 정렬 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    단계 1에서, 상기 제1 정렬 광선이 상기 투영 대물렌즈를 통과하고 상기 워크피스 스테이지 상의 상기 기준 마크 상으로 조사될 때, 상기 제2 정렬 광선은 상기 기준 플레이트로부터 오프셋되는, 레티클 정렬 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 이미지 검출 및 처리 모듈은 상기 워크피스 스테이지 상에 배치되며 dХM+φ/2와 적어도 동일한 거리에 의해 상기 기준 플레이트의 에지로부터 이격되고, 여기서 d는 상기 제1 레티클 정렬 마크와 상기 제2 레티클 정렬 마크 사이의 거리를 표시하고; M은 상기 투영 대물렌즈의 배율을 표시하며; φ는 상기 투영 대물렌즈를 통과하는 상기 제1 또는 제2 정렬 광선에 의해 상기 투영 대물렌즈의 초점면 상에 형성되는 흐림점의 직경을 표시하는; 레티클 정렬 방법.
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