KR20190034635A - 정렬 마크 복구 방법 및 리소그래피 장치 - Google Patents

정렬 마크 복구 방법 및 리소그래피 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판의 마크층 내의 정렬 마크를 상기 정렬 마크가 후속 프로세스 단계에 의해 가려진(obscured) 이후에 복구하는 방법으로서, a) 기판에 레지스트층으로 덮이는 마크층을 제공하는 단계; b) 상기 마크층 내에 정렬 마크를 형성하는 단계 - 상기 정렬 마크는: 상기 레지스트층을 패터닝된 방사선 빔에 노광시켜, 상기 레지스트의 마크 영역 내에 정렬 패턴을 형성함으로써 형성됨 -; c) 상기 마크층 내에 하나 이상의 복구 마크를 형성하는 단계 - 복구 마크는: 상기 레지스트층을 상기 패터닝된 방사선 빔의 적어도 일부에 노광시킴으로써 상기 레지스트의 마크 영역 내에 정렬 패턴을 형성하고; - 상기 마크 영역의 실질적 부분이 노광될 때까지 매번 천이된 패터닝된 방사선 빔으로, 상기 레지스트의 마크 영역을 후속 노광함으로써 형성됨 -를 포함하는, 정렬 마크 복구 방법에 관한 것이다.

Description

정렬 마크 복구 방법 및 리소그래피 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016 년 8 월 10 일에 출원된 EP 출원 번호 제 16183603.6 의 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.
본 발명은 정렬 마크가 후속 프로세스 단계에 의해 가려진 후에 기판의 마크층 내의 정렬 마크를 복구하는 방법, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고 불리는 패터닝 장치가 IC의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다.패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스테퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사선 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
타겟부로 전사된 패턴은 타겟부로 전사될 연속적인 패턴이 이전에 전사된 패턴에 대하여 또는 다른 레퍼런스에 대하여 매우 정확하게 정렬되게 하는 정렬 마크를 포함할 수 있다. 정렬은, 제 1 단계에서 기판 상의 다른 정렬 마크를 찾기 위해서 정렬 마크 중 일부가 거친 기판 정렬을 위해 발견되고 측정되고, 그 이후에 제 2 단계에서 미세 기판 정렬이 수행될 수 있는 2-단계 프로시저일 수 있다.
제 1 단계에서 중요한 것은 적어도 일부의 정렬 마크가 검출가능하다는 것이다. 그러나, 후속 프로세스에 기인하여, 정렬 마크를 검출하는 것은, 예를 들어 불투명층 또는 반사층이 기판 상에 증착되는 경우에 방해받을 수 있다. 해결책은 차단층이 증착되기 전에 추가적인 마크층을 증착하고 이러한 추가적인 마크층 내의 미리 결정된 위치에 복구 마크가 차단층 내에서 검출될 수 있는 토폴로지로 복구 마크를 형성하는 것이다. 복구 마크를 검출하면, 정렬 마크의 위치를 결정하고 이러한 위치에서 차단층을 제거할 수 있게 된다. 이것은 삭제(clearout)라고도 불린다. 정렬 마크를 복구한 후에, 정렬 프로시저가 진행될 수 있다.
추가적인 마크층의 단점은, 복구 마크를 형성하기 위하여 추가적인 층이 증착되고 처리될 필요가 있다는 것이고, 이러한 복구 마크는 또한 추가적인 패터닝 디바이스도 필요로 한다. 더 나아가, 복구 마크는 결과적으로, 복구 마크 옆의 타겟부가 예를 들어 프로세스 결함에 기인한 수율 손실을 겪을 수 있다는 현상을 야기한다. 그러므로, 리소그래피 장치의 사용자에 대해서는, 정렬 마크를 복구하는 것은 효과적인 것이 아니고, 많은 주의가 필요한 작업이다.
정렬 마크가 후속 프로세스 단계에 의해 가려진 후에 기판의 마크층 내의 정렬 마크를 복구하는 더 효과적인 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판의 마크층 내의 정렬 마크를 상기 정렬 마크가 후속 프로세스 단계에 의해 가려진(obscured) 이후에 복구하는 방법으로서,
a) 기판에 레지스트층으로 덮이는 마크층을 제공하는 단계;
b) 상기 마크층 내의 미리 결정된 위치에 정렬 마크를 형성하는 단계 - 상기 정렬 마크는:
- 상기 레지스트층을 패터닝된 방사선 빔에 노광시켜, 상기 정렬 마크에 대응하여 상기 레지스트의 마크 영역 내에 정렬 패턴을 형성함으로써 형성됨 -;
c) 상기 마크층 내의 미리 결정된 위치에 하나 이상의 복구 마크를 형성하는 단계 - 상기 복구 마크는:
- 상기 레지스트층을 상기 패터닝된 방사선 빔의 적어도 일부에 노광시킴으로써 상기 레지스트의 마크 영역 내에 정렬 패턴을 형성하고;
- 상기 마크 영역의 실질적 부분이 노광될 때까지 매번 천이된 패터닝된 방사선 빔으로, 상기 레지스트의 마크 영역을 후속 노광함으로써 형성됨 -;
d) 노광 이후에, 노광되거나 비-노광된 레지스트 부분을 제거하도록, 상기 레지스트를 현상하는 단계;
e) 후속 프로세스 단계 이후에 상기 하나 이상의 복구 마크가 검출가능하도록, 상기 레지스트가 제거된 영역에서 상기 마크층의 특성을 조절하는 단계; 및
f) 모든 레지스트를 제거함으로써 상기 마크층을 세정하는 단계를 포함하는, 정렬 마크 복구 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 리소그래피 장치로서,
방사선 빔을 조절하도록 구성되는 조명 시스템;
패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지대 - 상기 패터닝 디바이스는 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성할 수 있음 -;
기판을 홀딩하도록 구성되는 기판 테이블; 및
상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및
상기 리소그래피 장치의 동작을 제어하는 제어 시스템을 포함하고,
상기 제어 시스템은 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 구성되는, 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 리소그래피 장치로서,
방사선 빔을 조절하도록 구성되는 조명 시스템, 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지대 - 상기 패터닝 디바이스는 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성할 수 있음 -, 기판을 홀딩하도록 구성되는 기판 테이블, 및 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템, 및 상기 리소그래피 장치의 동작을 제어하는 제어 시스템을 포함하고, 상기 제어 시스템은 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 구성되는, 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예가 오직 예시를 통하여, 대응하는 참조 심벌들이 대응하는 부분을 표시하는 첨부된 개략도를 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2 내지 도 8 은 도 1 의 리소그래피 장치의 제어 시스템에 의해 수행될 다양한 프로세스 단계를 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 이 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어 UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조절하도록 구성되는 조명 시스템(조명기)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크; MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(positioner; PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블; MT);
- 기판(예를 들어 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어 웨이퍼 테이블)(WTa 또는 WTb); 및
- 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어 하나 이상의 다이를 포함함)로 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고, 및/또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광 컴포넌트, 예컨대 굴절형, 반사형, 자기적, 전자기, 정전기 또는 다른 유형의 광 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지, 즉 이의 무게를 지탱한다. 이것은 패터닝 디바이스(MA)를, 패터닝 디바이스(MA)의 지향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 홀딩하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 있다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판(W)의 타겟부 내에 패턴을 생성하는 것과 같이, 자신의 단면 내에 패턴을 가지는 방사선 빔을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 시프트 피처(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판(W)의 타겟부에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟 부분, 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정한 기능성 층에 대응할 것이다.
패터닝 디바이스(MA)는 투과형 또는 반사형일 수도 있다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에 잘 알려져 있으며, 이진, 교번 위상-시프트, 감쇄 위상-시프트, 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 일 예는 소형 미러들의 매트릭스 정렬을 채용하는데, 이들 각각은 인입하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 틸팅될 수 있다. 틸팅된 미러는 미러 매트릭스에 의하여 반사된 방사선 빔 내에 패턴을 부여한다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 침지액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어가 임의로 사용되면 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 있다.
도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 마스크를 채용). 또는, 장치는 반사형 타입(예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형의 것일 수 있다. 그러한 "다중 스테이지" 머신에서, 부가적인 테이블은 평행하게 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 테이블들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 준비 단계들이 하나 이상의 테이블 상에 수행될 수 있다. 도 1 의 예에 있는 두 개의 기판 테이블(WTa 및 WTb)이 그 예이다. 본 명세서에 개시된 발명은 독립형으로 사용될 수 있지만, 본 발명은 특히 단일-스테이지 또는 멀티-스테이지 장치의 선-노광 측정 스테이지에서 추가 기능을 제공할 수 있다.
리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위해 기판(W)의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 액침액은 또한 예컨대 패터닝 디바이스(MA)와 투영 시스템(PS) 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 적용될 수 있다. 액침 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "침지"라는 용어는, 기판(W)과 같은 구조체가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
도 1 을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사원(SO)으로부터 수광한다. 예를 들어, 방사원(SO)이 엑시머 레이저인 경우, 방사원(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우에, 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스가 수은 램프인 경우에, 이러한 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD)를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 조명기(IL)의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)는 조절될 수 있다. 부가적으로, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(confiner)(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일도 및 세기 분포를 가지도록 조정하기 위하여 사용될 수도 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(MT)(예를 들어, 마스크 테이블) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WTa/WTb)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기 및 다른 위치 센서(도 1 에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 제 1 위치설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 정밀 위치 설정)을 이용하여 실현될 수도 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WTa/WTb)의 이동은 제 2 위치설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대로) 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간(이들은 스크라이브 레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려짐)에 위치될 수도 있다. 마찬가지로, 패터닝 디바이스(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 경우, 마스크 정렬 마크들(M1, M2)은 다이들 사이에 위치될 수도 있다.
도시된 장치(LAa)는, 적어도 스캔 모드에서 사용될 수도 있고, 이 경우 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 기판(W)의 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)은 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(MT)에 상대적인 기판 테이블(WTa/WTb)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시의 타겟부의 폭(스캐닝되지 않는 방향으로의)을 한정하는 한편, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향으로의)를 결정한다.
스캔 모드에 추가하여, 도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
스텝 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)이 본질적으로 정지 상태로 유지되는 동안, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴이 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 그러면, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WTa/WTb)이 X 방향 및/또는 Y 방향으로 천이된다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
다른 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 홀딩하면서 지지 구조체(MT)는 본질적으로 정지 상태로 유지되고, 기판 테이블(WTa/WTb)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 이동되거나 스캐닝된다. 이러한 모드에서, 일반적으로 펄스화된(pulsed) 방사선 소스가 채용되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 요구될 때, 기판 테이블(WTa/WTb)의 각 이동 이후에 또는 스캔 도중의 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 업데이트된다. 동작의 이러한 모드는 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 미러 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블(WTa 및 WTb)과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 노광 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있어서, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면을 매핑하는 것과 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 그러면 리소그래피 장치의 쓰루풋이 크게 증가할 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다.
이러한 장치는 설명되는 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 더 포함한다. 제어 유닛(LACU)은 이러한 장치의 동작과 관련된 원하는 계산을 구현하는 신호 처리와 데이터 처리 능력을 더 포함한다. 실무상, 제어 유닛(LACU)은, 이러한 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트의 실시간 데이터 획득, 처리 및 제어를 각각 처리하는 많은 서브유닛들의 시스템으로서 구현될 것이다. 예를 들어, 하나의 처리 서브시스템이 기판 위치설정기(PW)의 서보 제어를 전담할 수 있다. 분리 유닛은 성긴 액츄에이터와 미세 액츄에이터, 또는 상이한 축들을 다룰 수도 있다. 다른 유닛은 위치 센서(IF)의 판독을 전담할 수도 있다. 이러한 장치의 전체 제어는, 이러한 서브-시스템 처리 유닛, 오퍼레이터, 및 리소그래피 제조 프로세스에 수반되는 다른 장치들과 통신하는 중앙 처리 유닛에 의하여 제어될 수 있다.
도 2 내지 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라서 기판(W)의 마크층(ML) 내의 정렬 마크를 복구하는 방법의 다양한 단계를 나타낸다.
도 2 는 도시된 제 1 단계이지만, 많은 프로세스 단계들이 이러한 단계에 선행할 수 있다. 그러나, 선행하는 프로세스 단계들은 본 발명을 위해서 필수적인 것은 아니다. 도 2 의 단계에서, 기판(W)에는 레지스트층(RL)에 의해 덮이는 마크층(ML)이 제공된다. 도 2 는 기판(W)의 부분적인 단면도를 도시한다. 단면의 좌측 절반, 즉 쇄선(DL)의 좌측 부분은 전체 타겟부(C)(도 1 을 참조)에 대응하는데, 단면의 우측 절반, 즉 쇄선(DL)의 우측 부분은 드롭아웃(dropout)에 대응한다. 전체 타겟부(C)는 작동하는 디바이스를 전달하도록 완전히 노광되고 처리될 수 있는 전체 필드 크기를 가지는 타겟부이다. 드롭아웃은, 완전히 노광 및/또는 처리되기에 에지에 충분히 가깝지 않거나 에지에 너무 가까운, 통상적으로 기판의 에지에 있는 영역이다. 따라서, 드롭아웃은 전체 타겟부의 세트의 바깥이다.
도 3 에서, 타겟부(C)는 패터닝된 방사선 빔에 노광되어서, 정렬 마크에 대응하여 레지스트층(RL)의 마크 영역(MAR) 내에 적어도 정렬 패턴(AP)을 형성했다. 정렬 마크는, 예를 들면 라인들의 세트에 의해 형성될 수 있는데, 이러한 경우 각각의 음영 블록은 정렬 마크 내의 라인에 대응한다.
바람직하게는, 모든 타겟부가 노광된 후에, 동일한 패터닝 디바이스가 하나 이상의 드롭아웃 내에서 노광하여 복구 마크를 형성하도록 사용된다. 도면에는 하나의 복구 마크만이 도시될 것이지만, 타겟부 내의 정렬 마크에 대해서와 유사하게, 이러한 피쳐들이 동일하거나 유사한 프로세스 단계를 사용하여 더 많이 형성될 수 있다는 것이 명백하게 이해될 것이다.
복구 마크를 형성하기 위하여, 패터닝된 방사선 빔에 이미 존재하는 구조체, 이러한 경우에는 정렬 마크가 이용될 것이다. 장점은, 복구 마크를 형성하기 위해서 추가적 패터닝 디바이스가 요구되지 않는다는 것이다. 전체 패터닝 디바이스가 정렬 마크 중 하나만을 제외하고는 블레이드아웃(bladed out)되는 것이 바람직할 수 있다.
그러므로, 도 4 에 도시된 바와 같이, 드롭아웃 영역은 패터닝된 방사선 빔의 적어도 일부에 노광되어, 레지스트(RL)의 마크 영역(MAR2) 내에 유사한 정렬 패턴(AP2)을 형성한다.
드롭아웃 내의 레지스트층(RL)을 처음에 노광한 후에, 레지스트층(RL)은 다시 노광되지만, 이번에는 천이된 패터닝된 방사선 빔으로 노광된다. 후속 노광의 목적은 전체 마크 영역(MAR2)을 노광시키는 것이다. 그러므로, 정렬 패턴(AP2)이 라인의 두께가 라인들 사이의 간격과 같은 라인 패턴인 경우, 천이는 단지 라인의 두께면 된다. 또는 다르게 말하면, 정렬 패턴이 주기적이기 때문에, 천이는 주기의 절반이다.
전체 마크 영역(MAR2)이 노광되고 두 노광이 다소 중첩하도록 보장하기 위하여, 노광 중 하나 또는 양자 모두는 과다노광되거나(overexposed) 초점이 벗어나서 노광될 수 있다.
도 6 에서, 레지스트는 현상되고 노광된 영역이 제거되었다. 도 7 에서 마크층은 레지스트가 제거된 영역에서 에칭되어, 레지스트층(RL) 내의 패턴을 마크층(ML)으로 전사하고, 정렬 마크(AM) 및 복구 마크(RM)를 형성한다.
도 8 은 후속 프로세스 단계를 수행한 이후의 기판(W)을 도시한다. 일 예로서, 원래의 마크층(ML) 상에 증착된 두 개의 층 L1, L2가 존재한다. 이러한 예에서, 층 L2가, 예를 들어 불투명하거나 반사성을 가짐으로써 정렬 마크(AM)의 직접적인 검출을 방해하고 있다고 가정한다. 정렬 마크(AM)는 이러한 토폴로지가 층 L2에서 보이기에는 너무나 작은 피쳐를 더 포함한다. 그러나, 벌크 복구 마크(RM)를 생성했기 때문에, 토폴로지는 층 L2 내의 자국(indentation)(IND)으로서 층 L2 내에서 여전히 보이게 된다.
그러면, 이러한 자국(IND)이 하나 이상의 복구 마크(RM)의 위치 및 후속하여 정렬 마크(AM)의 위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 그러면, 청소(cleanout) 윈도우를 정렬 마크(AM)의 위치에 제공하는 것이 공지된 방법으로 수행되어 정렬 마크를 드러내고 기판의 정렬을 시작할 수 있다.
비록 도시된 예에서 레지스트가 현상 이후에 제거된 영역 내의 마크층의 속성이 에칭에 의해서 변하지 않았고, 따라서 층 두께가 감소되지만, 증착에 의해서 층 두께를 증가시키는 것도 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 정렬 마크에 대한 특성의 변경이 복구 마크의 특성의 변경과 다른 것도 역시 가능하다. 정렬 마크는 예를 들면, 복구 마크가 에칭 또는 증착에 의해 형성되는 각각의 영역을 도핑함으로써 형성될 수도 있다. 그러한 경우 두 레지스트층이 사용되었을 수 있는데, 한 레지스트층은 정렬 마크를 형성하기 위한 것이고 다른 하나의 레지스트층은 복구 마크를 형성하기 위한 것이다.
비록 본 발명에 따른 방법이 주기적 라인 패턴을 가지는 정렬 마크를 사용하여 도시되었지만, 본 발명은 임의의 정렬 마크와도 사용될 수 있다. 그러나, 정렬 마크의 타입은 복구 마크를 형성하기 위하여 전체 마크 영역을 노광하기 위한 천이된 노광의 개수를 결정한다. 그러므로, 일 실시예에서, 천이된 노광의 개수는 3 회, 4 회, 또는 더 많을 수도 있다. 더 나아가, 천이된 노광은 다수의 방향을 가질 수도 있다. 예를 들면, 정렬 마크가 두 방향으로 주기적인 경우, 전체 마크 영역을 커버하기 위해서 노광도 역시 이러한 두 방향으로 천이하는 것이 필요할 수 있다.
비록 본문에서 IC의 제조에서 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해서 특별히 언급하였지만, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 장치는 다른 응용 분야, 예컨대 집적 광 시스템의 제조, 자기장 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드, 등을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는, 이러한 다른 응용예의 문맥에서, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 기판은, 예를 들어 트랙(통상적으로 레지스트 층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 툴 및/또는 검사 툴에서, 노광 전 또는 노광 후에 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 본 명세서에서의 개시물은 이러한 기판 처리 툴 및 다른 기판 처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수 있다.
비록 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서 본 발명의 실시예를 사용하는 것에 대해 특정하여 언급하였지만, 본 발명이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 인정될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 인가함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.
비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광디스크)의 형태를 취할 수 있다.
위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 의도로 제공된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (12)

  1. 기판의 마크층 내의 정렬 마크를 상기 정렬 마크가 후속 프로세스 단계에 의해 가려진(obscured) 이후에 복구하는 방법으로서,
    a) 기판에 레지스트를 보유하는 레지스트층으로 덮이는 마크층을 제공하는 단계;
    b) 상기 마크층 내의 미리 결정된 위치에 정렬 마크를 형성하는 단계 - 상기 정렬 마크는:
    - 상기 레지스트층을 패터닝된 방사선 빔에 노광시켜, 상기 정렬 마크에 대응하여 상기 레지스트의 마크 영역 내에 정렬 패턴을 형성함으로써 형성됨 -;
    c) 상기 마크층 내의 미리 결정된 위치에 하나 이상의 복구 마크를 형성하는 단계 - 상기 복구 마크는:
    - 상기 레지스트층을 상기 패터닝된 방사선 빔의 적어도 일부에 노광시킴으로써 상기 레지스트의 마크 영역 내에 정렬 패턴을 형성하고;
    - 상기 마크 영역의 실질적 부분이 노광될 때까지 매번 천이된 패터닝된 방사선 빔으로, 상기 레지스트의 마크 영역을 후속 노광함으로써 형성됨 -;
    d) 노광 이후에, 노광되거나 비-노광된 레지스트 부분을 제거하도록, 상기 레지스트를 현상하는 단계;
    e) 후속 프로세스 단계 이후에 상기 하나 이상의 복구 마크가 검출가능하도록, 상기 레지스트가 제거된 영역에서 상기 마크층의 특성을 조절하는 단계; 및
    f) 모든 레지스트를 제거함으로써 상기 마크층을 세정하는 단계를 포함하는, 정렬 마크 복구 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 패턴은 일 방향으로 주기적이고,
    상기 마크 영역은 상기 방향으로 1/2 주기 천이된 패터닝된 방사선 빔으로 한 번 후속 노광되는, 정렬 마크 복구 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복구 마크를 형성하기 위한 후속 노광은, 이전의 노광과의 적정 오버레이를 위하여 과다노광되는(overexposed), 정렬 마크 복구 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복구 마크를 형성하기 위한 후속 노광은, 이전의 노광과의 적정 오버레이를 위하여 초점에서 벗어나는, 정렬 마크 복구 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    g) 후속 프로세스 단계를 수행하는 단계;
    h) 상기 하나 이상의 복구 마크의 위치를 결정하는 단계;
    i) 상기 하나 이상의 복구 마크의 결정된 위치로부터 상기 정렬 마크의 위치를 결정하는 단계; 및
    j) 상기 정렬 마크를 드러내도록 상기 정렬 마크의 결정된 위치에 청소 윈도우(cleanout window)를 제공하는 단계를 더 포함하는, 정렬 마크 복구 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복구 마크는 상기 패터닝된 방사선 빔의 일부만을 사용하여 형성되고, 상기 일부는 정렬 마크에 대응하는, 정렬 마크 복구 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정렬 마크는 상기 기판 상의 하나 이상의 다이를 포함하는 전체 타겟부 내에서 생성되고,
    상기 하나 이상의 복구 마크는 상기 전체 타겟부 밖에 형성되는, 정렬 마크 복구 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마크층의 특성을 조절하는 단계는, 상기 마크층의 에칭을 포함하는, 정렬 마크 복구 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마크층의 특성을 조절하는 단계는, 증착에 의하여 마크층 두께를 증가시키는 것을 포함하는, 정렬 마크 복구 방법.
  10. 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 코드를 포함하고,
    상기 컴퓨터 판독가능 코드는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 방법이 사용되게 하는, 컴퓨터 판독가능 매체.
  11. 리소그래피 장치로서,
    방사선 빔을 조절하도록 구성되는 조명 시스템;
    패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지대 - 상기 패터닝 디바이스는 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사선 빔을 형성할 수 있음 -;
    기판을 홀딩하도록 구성되는 기판 테이블; 및
    상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및
    상기 리소그래피 장치의 동작을 제어하는 제어 시스템을 포함하고,
    상기 제어 시스템은 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는,
    상기 패터닝된 방사선 빔의 일부만이 형성되게 하도록 상기 패터닝 디바이스를 차폐하는 차폐 요소를 더 포함하고,
    상기 일부는 상기 복구 마크의 형성을 위한 정렬 마크에 대응하는, 리소그래피 장치.
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