KR20220066377A - 정렬 마크를 감지하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
정렬 마크를 감지하는 장치 및 방법에 있어서, 자기-참조 간섭측정계 기반 센서가 정렬 마크의 정재 이미지를 출력하고, 카메라 디바이스가 센서에 의한 출력으로서 상기 이미지를 캡쳐하기 위하여 사용되며, 검출기가 센서에 의한 출력으로서의 이미지로부터 정렬 마크에 대한 위상 정보를 획득하기 위하여 사용된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2019 년 10 월 21 일에 출원된 미국 가특허출원 번호 제 62/923,735의 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.
본 발명은 리소그래피 기법을 사용한 디바이스의 제조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 포토리소그래픽 프로세스를 특징결정하고 제어하기 위하여 기판 상의 정렬 마크를 감지 및 분석하는 것에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 예컨대 집적회로 IC의 제조 시에 사용될 수 있다. 그러한 애플리케이션의 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치가 집적회로의 개별 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.
공지된 리소그래피 장치는, 한번에 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.
IC는 층을 쌓아서 제작되고, 현대의 IC들은 30 개 이상의 층을 가질 수 있다. OPO(On Product Overlay)는 이러한 층들을 다층으로 인쇄하기 위한 시스템의 능력의 척도이다. 연속 층들 또는 동일한 층 상의 다수의 프로세스는 이전의 층에 정확하게 정렬돼야 한다. 그렇지 않으면, 구조체들 사이의 전기적 콘택이 열악해질 것이고, 결과적으로 얻어지는 디바이스는 사양에 맞게 동작하지 않을 것이다. 양호한 오버레이는 디바이스 수율을 개선하고, 더 작은 제품 패턴이 인쇄될 수 있게 한다. 패터닝된 기판 안에 또는 위에 형성된 연속 층들 사이의 오버레이 오차는 리소그래피 장치의 노광 장치의 다양한 부분에 의해서 제어된다.
프로세스-유발형 웨이퍼 오차는 OPO 성능에 큰 방해가 된다. 프로세스-유발형 웨이퍼 오차는 패터닝된 층들의 복잡도와 인쇄된 층의 개수가 증가하는 것에 기인할 수 있다. 이러한 오차는 웨이퍼 마다, 그리고 주어진 웨이퍼 내에서 달라지는 상대적으로 높은 공간적 변동을 가진다. .
리소그래피 프로세스가 디바이스 피쳐를 기판 상에 정확하게 배치하도록 제어하기 위하여, 일반적으로 하나 이상의 정렬 마크가 기판 상에 제공되고, 리소그래피 장치는 마크의 위치를 정확하게 측정할 수 있는 하나 이상의 정렬 센서를 포함한다. 정렬 센서는 사실상 위치 측정 장치일 수 있다. 여러 타입의 마크와 여러 타입의 정렬 센서가 여러 시기와 여러 제조사에 의해 알려져 있다. 한 필드 내의 여러 정렬 마크의 상대 위치의 측정은 프로세스-유발형 웨이퍼 오차를 정정할 수 있다. 필드 내의 정렬 오차는 필드 내의 OPO 오차를 정정하기 위한 모델을 근사화하기 위해서 사용될 수 있다.
리소그래피 장치는 리소그래피 장치에 대해서 기판을 정렬하기 위해서 다수의 정렬 시스템을 사용하는 것으로 알려져 있다. 데이터는, 예를 들어 임의의 타입의 정렬 센서, 예를 들어 2005 년 11 월 1 일에 발행되고 발명의 명칭이 "Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby"이며 본 명세서에서 그 전체 내용이 원용에 의해 통합되는 미국 특허 번호 제 6,961,116에 기술된 바와 같은, 단일 검출기 및 네 개의 상이한 파장을 가지는 자기-참조 간섭측정계를 채용하며 정렬 신호를 소프트웨어로 추출하는 SMASH(SMart Alignment Sensor Hybrid) 센서, 또는 2001 년 10 월 2 일에 발행되고 발명의 명칭이 "Lithographic Projection Apparatus with an Alignment System for Aligning Substrate on Mask"이며 본 명세서에서 그 전체 내용이 원용에 의해 포함되는 미국 특허 번호 제 6,297,876에 기술된 바와 같고, 일곱 개의 회절 차수 각각을 전용 검출기로 지향시키는 ATHENA(Advanced Technology using High order ENhancement of Alignment), 또는 이용가능한 신호(색상)별로 다수의 편광을 사용하는 ORION 센서를 사용하여 획득될 수 있다.
특히, 2008 년 3 월 5 일에 허여되고 발명의 명칭이 "Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method"이며 본 명세서에서 그 전체가 원용에 의해 포함되는 유럽 출원 번호 제 EP 1 372 040 A1을 참조한다. EP 1 372 040 A1은 정렬 마커의 두 개의 중첩 이미지를 생성하는 자기-참조 간섭측정계를 사용하는 정렬 시스템을 설명한다. 이러한 두 개의 이미지는 서로에 대해서 180°에 걸쳐 회전된다. EP 1 372 040 A1은 퓨필 평면에서의 이러한 두 개의 이미지의 간섭하는 푸리에 변환들의 세기 변동의 검출을 더 설명한다. 이러한 세기 변동은 두 이미지들의 상이한 회절 차수들 사이의 위상 차분에 대응하고, 이러한 위상차로부터 위치 정보가 유도되며, 이것이 정렬 프로세스를 위하여 요구되는 것이다. 또한, 2013년 12월 17일에 발행되고 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 미국 특허 번호 제 8,610,898인 "Self-Referencing Interferometer, Alignment System, and Lithographic Apparatus"를 참조한다.
현존하는 정렬 시스템 및 기법은 정렬 마크로부터 유래하는 신호와 제품 크로스토크라고 불리는 기판으로부터의 부유 입력을 구별할 수 없기 때문에 완벽하지 않은 측정치를 제공할 수 있다. 다르게 말하면, 현존하는 센서 시스템은 통상적으로, 모든 광을 수집하고 어떤 신호가 제품으로부터의 일탈 광(aberrant light)이고 어떤 신호가 정렬 마크로부터 오는 것인지를 알지 못하는 단일 검출기를 가진다.
또한, 더 작은 정렬 마크를 측정하는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 종래의 정렬 마크에 대한 통상적인 치수는, 예를 들어 38 um x 80 um이다. 그러나, 웨이퍼 상의 점유 공간은 소중하고, 웨이퍼 중 더 많은 부분이 제품으로 전환될 수 있도록 더 작은 정렬 마크를 사용할 수 있으면 유리할 것이다. 또한, 더 작은 정렬 마크를 사용하면 더 많은 개수의 마크를 사용할 수 있게 하고, 그러면 필드내 정렬 오차를 정정할 수 있게 된다.
이하에서는 이러한 실시예의 기본적인 이해를 제공하기 위해 하나 이상의 실시예의 간략화된 개요를 제시한다. 이러한 개요는 모든 고찰된 실시예들의 광범위한 개관은 아니고, 모든 실시예들의 키 또는 중요한 요소들을 식별하거나 임의의 또는 모든 실시예들의 범위를 한정하기 위한 의도는 아니다. 이것의 유일한 목적은 이후에 제시되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 일부 개념들을 제시하는 것이다.
일 실시형태의 일 양태에 따르면, 검출기 타입들의 조합을 포함하는 시스템이 정렬 마크의 상태의 더 완전한 지식을 얻기 위해서 사용된다. 정렬 마크로부터의 신호는 신호의 일부가 검출기에 도달하고 신호의 다른 부분이 카메라에 도달하도록 분할된다. 따라서, 시스템의 부분(예를 들어, 단일 픽셀 검출기)은 마크를 사실상 "감지하는(feel)" 반면에, 시스템의 다른 부분(카메라)은 마크를 사실상 "관찰한다(see)". 이러한 두 부분들로부터의 데이터가 기판으로부터의 스퓨리어스 신호를 식별하고 폐기할 수 있게 한다.
일 실시형태의 일 양태에 따르면, 정렬 패턴을 감지하기 위한 장치로서, 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 수광하고, 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서; 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기; 상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및 상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치가 개시된다. 상기 광학 디바이스는 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라에 동시에 전달하도록 구성될 수 있다. 광학 디바이스는 빔 분할기를 포함할 수 있다. 상기 광학 디바이스는 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라에 교대로 전달하도록 구성된다. 광학 디바이스는 플립 미러를 포함할 수 있다. 센서는 자기-참조 간섭측정계를 포함할 수 있다. 상기 장치는, 상기 정렬 패턴을 조명하도록 배치되는 공간적 가간섭성 방사선의 소스를 더 포함할 수 있고, 상기 정렬 패턴은 상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 생성하도록 상기 공간적 가간섭성 방사선을 회절시킨다. 상기 장치는, 상기 카메라로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터 상에 이미지 조작을 수행하도록 구성되는 프로세서를 더 포함할 수 있다. 이미지 조작은 디지털 애퍼쳐를 설정하는 것을 포함할 수 있다. 디지털 애퍼쳐는 임의의 형상을 가질 수 있고, 및/또는 아포다이징될 수 있다. 상기 센서는 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 출력할 수 있고, 상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지 및 제 2 정재 이미지를 합산하는 것을 포함할 수 있다. 상기 센서는 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 출력할 수 있고, 상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지 및 제 2 정재 이미지 사이의 차를 취하는 것을 포함할 수 있다. 상기 센서는 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 출력할 수 있고, 상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지를 합산하는 것 및 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지의 차를 취하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시형태의 다른 양태에 따르면, 정렬 패턴을 감지하는 방법으로서,
상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 감지하고, 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 상기 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하는 단계; 상기 출력을 검출기 및 카메라 사이에서 분할하는 단계; 상기 검출기를 사용하여 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하는 단계; 및 상기 카메라를 사용하여 상기 출력의 이미지를 캡쳐하는 단계를 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법이 개시된다.
일 실시형태의 또 다른 양태에 따르면, 정렬 패턴을 감지하는 방법으로서, 상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 감지하고, 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 상기 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하는 단계; 상기 출력을 검출기로 지향시키는 단계; 상기 검출기를 사용하여 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하는 단계; 상기 출력을 카메라로 지향시키는 단계; 및 상기 카메라를 사용하여 상기 출력의 이미지를 캡쳐하는 단계를 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법이 개시된다. 기 출력을 검출기로 지향시키는 단계 및 상기 출력을 카메라로 지향시키는 단계는, 동시에 또는 교대로 수행될 수 있다. 상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 감지하는 단계 및 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 상기 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하는 단계는, 자기-참조 간섭측정계에 의하여 수행될 수 있다. 상기 방법은, 상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 감지하는 단계 및 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 상기 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하는 단계와 동시에, 상기 정렬 패턴을 공간적 가간섭성 방사선으로 조명하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 카메라에 의해 캡쳐된 이미지 캡쳐된 상에 이미지 조작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이미지 조작은 디지털 애퍼쳐를 설정하는 것을 포함할 수 있다. 디지털 애퍼쳐는 임의의 형상을 가질 수 있고, 변조 및/또는 아포다이징될 수 있다. 상기 출력은 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 포함할 수 있고, 상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지 및 제 2 정재 이미지를 합산하는 것을 포함할 수 있다. 상기 출력은 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 포함할 수 있고, 상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지 및 제 2 정재 이미지 사이의 차를 취하는 것을 포함할 수 있다. 상기 출력은 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 포함할 수 있고, 상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지를 합산하는 것 및 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지의 차를 취하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시형태의 또 다른 양태에 따르면, 정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 장치로서, 상기 정렬 마크에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되고, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 상기 정렬 마크의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는, 상기 기판에서 상기 정렬 마크보다 큰 가시 범위를 가지는 센서; 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기; 상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및 상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치가 개시된다.
일 실시형태의 또 다른 양태에 따르면, 적어도 두 개의 정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 장치로서, 상기 적어도 두 개의 정렬 마크 양자 모두를 망라하도록 충분히 큰 가시 범위를 상기 기판에서 가지고, 상기 정렬 마크에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되며, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 상기 정렬 마크의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서; 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기; 상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및 상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 기판 정렬 장치가 개시된다.
일 실시형태의 또 다른 양태에 따르면, 정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 장치로서, 상기 정렬 마크의 에지에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되고, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 에지의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서; 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는, 상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및 상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 장치가 개시된다.
일 실시형태의 또 다른 양태에 따르면, 정렬 패턴을 감지하기 위한 배열체를 포함하는 리소그래피 장치로서, 상기 배열체는, 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 수광하고, 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서; 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는, 상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및 상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치가 개시된다.
일 실시형태의 또 다른 양태에 따르면, 기판 상의 정렬 마크를 감지하기 위한 배열체를 포함하는 리소그래피 장치로서, 상기 배열체는, 상기 정렬 마크에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되고, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 상기 정렬 마크의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는, 상기 기판에서 상기 정렬 마크보다 큰 가시 범위를 가지는 센서; 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기; 상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및 상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치가 개시된다.
일 실시형태의 또 다른 양태에 따르면, 적어도 두 개의 정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 배열체를 포함하는 리소그래피 장치로서,
상기 배열체는, 상기 적어도 두 개의 정렬 마크 양자 모두를 망라하도록 충분히 큰 가시 범위를 상기 기판에서 가지고, 상기 정렬 마크에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되며, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 상기 정렬 마크의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서; 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기; 상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및 상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치가 개시된다.
일 실시형태의 또 다른 양태에 따르면, 정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 배열체를 포함하는 리소그래피 장치로서, 상기 정렬 마크의 에지에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되고, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 에지의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서; 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는, 상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및 상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치가 개시된다.
본 발명의 다른 실시형태, 피쳐 및 장점 및 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
본 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은, 본 발명의 실시형태의 방법 및 시스템을 한정이 아니라 예시에 의해서 보여준다. 상세한 설명과 함께, 도면은 더 나아가 청구 발명의 원리를 설명하고 당업자(들)가 본 명세서에서 제시된 방법 및 시스템을 생산하고 사용하게 하는 역할을 한다. 도면에서, 유사한 부재 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 표시한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 실시형태의 양태들에 따라서 사용될 수 있는 것과 같은 포토리소그래피 시스템의 선택된 부분을 도시한다.
도 2는 그 동작 원리를 설명하기 위한 공지된 정렬 시스템의 선택된 부분을 도시한다.
도 3은 일 실시형태의 일 양태에 따라서 정렬 마크를 분석하기 위한 시스템을 도시한다.
도 4는 일 실시형태의 일 양태에 따라서 정렬 마크를 분석하기 위한 시스템을 도시한다.
도 5a는 시뮬레이션된 정렬 마크를 보여준다.
도 5b 및 도 5c는 일 실시형태의 일 양태에 따른 시스템의 시뮬레이션된 출력의 예들을 보여준다.
도 6은 일 실시형태의 일 양태에 따라서 정렬 마크를 분석하는 방법을 보여주는 흐름도이다.
본 발명의 다른 특징과 장점 및 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예로 한정되지 않는다는 것에 주의한다. 이러한 실시예는 본 명세서에서 예시를 위해 제공될 뿐이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하는 추가적인 실시예들이 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 명세서에 개시된 실시형태의 양태들에 따라서 사용될 수 있는 것과 같은 포토리소그래피 시스템의 선택된 부분을 도시한다.
도 2는 그 동작 원리를 설명하기 위한 공지된 정렬 시스템의 선택된 부분을 도시한다.
도 3은 일 실시형태의 일 양태에 따라서 정렬 마크를 분석하기 위한 시스템을 도시한다.
도 4는 일 실시형태의 일 양태에 따라서 정렬 마크를 분석하기 위한 시스템을 도시한다.
도 5a는 시뮬레이션된 정렬 마크를 보여준다.
도 5b 및 도 5c는 일 실시형태의 일 양태에 따른 시스템의 시뮬레이션된 출력의 예들을 보여준다.
도 6은 일 실시형태의 일 양태에 따라서 정렬 마크를 분석하는 방법을 보여주는 흐름도이다.
본 발명의 다른 특징과 장점 및 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예로 한정되지 않는다는 것에 주의한다. 이러한 실시예는 본 명세서에서 예시를 위해 제공될 뿐이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하는 추가적인 실시예들이 당업자에게 명백해질 것이다.
다양한 실시형태들이 도면들을 참조하여 설명되며, 유사한 참조 부호들은 본원의 전반에 걸쳐 유사한 엘리먼트들을 지칭하기 위해 사용된다. 다음의 설명에서, 설명의 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 실시형태들의 완전한 이해를 제공하기 위해 언급된다. 그러나, 일부 또는 모든 실례에서 이하 설명되는 임의의 실시예가 이하 설명되는 특정한 디자인 세부사항을 채용하지 않고 실시될 수 있다는 것은 명백할 것이다. 다른 실례에서, 주지의 구조들 및 디바이스들은 본 발명의 설명을 용이하게 하기 위하여 블록도 형태로 도시된다. 이하에서는 이러한 실시예의 기본적인 이해를 제공하기 위해 하나 이상의 실시예의 간략화된 개요를 제시한다. 이러한 개요는 모든 고찰된 실시예들의 광범위한 개관은 아니고, 모든 실시예들의 키 또는 중요한 요소들을 식별하거나 임의의 또는 모든 실시예들의 범위를 한정하기 위한 의도는 아니다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이것들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 본 발명의 실시예는 또한 머신-판독가능 매체 상에 저장되는 명령으로서 구현될 수도 있고, 이들은 하나 이상의 프로세서에 의하여 판독되고 실행될 수도 있다. 머신-판독가능 매체는 머신(예컨대, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 머신-판독가능 매체는 고상 메모리, 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기적 디스크 저장 매체; 광학적 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기적, 광학적, 음향학적이거나 다른 형태의 전파된 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호, 등), 및 다른 것들을 포함할 수도 있다. 더 나아가, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 및 명령은 본 명세서에서 특정 동작들을 수행하고 있는 것으로 설명될 수도 있다. 그러나, 이러한 설명들이 단지 편의를 위한 것이라는 것과 이러한 동작들이 사실상 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령 등을 실행하는 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 다른 디바이스로부터 초래된다는 것이 인정되어야 한다.
도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 묘사한다. 이러한 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 그 외의 적합한 방사선)을 조절하도록 구성되는 조명 시스템(illuminator)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지 구조(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)(WT), 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절성 투영 렌즈 시스템)(PL)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광학 컴포넌트, 예컨대 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전기식 또는 다른 유형의 광학 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지, 즉 이의 무게를 지탱한다. 이것은 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 지향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스가 예를 들어, 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 있다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 모든 사용은 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 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 피쳐(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피쳐(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟부, 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정한 기능성 층에 대응할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과식 또는 반사식일 수 있다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에 잘 알려져 있으며, 이진, 교번 위상-천이, 감쇄 위상-천이, 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.
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), 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 모든 사용은 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 있다.
도시된 것처럼, 장치는 투과식이다(예를 들어, 투과식 마스크를 채용). 또는, 장치는 반사식 타입일 수도 있다(예를 들어, 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함).
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 병렬적으로 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 테이블들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 하나 이상의 테이블 상에 준비 단계들이 수행될 수 있다.
리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 침지액은 또한 예컨대 마스크 및 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 도포될 수 있다. 침지 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "침지"라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
도 1을 다시 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사선 소스(SO)로부터 수광한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우들에서, 소스는 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, 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 소스가 수은 램프인 경우에, 이러한 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 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(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기기 분포를 가지도록 조정하기 위하여 사용될 수도 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA) 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(PL)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WT)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확하게 포지셔닝하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 제 1 위치설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 수도 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제 2 위치설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다. 스테퍼의 경우(스캐너에 반대됨), 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 마스크(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, 마스크(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수도 있다. 웨이퍼는, 예를 들어 웨이퍼 제조의 단계에서 사용되는 화학적 기계적 평탄화(CMP) 프로세스에서의 변동에 민감한 마크와 같은 추가적 마크를 더 포함할 수 있다.
기판(W) 상의 타겟(P1 및/또는 P2)은, 예를 들어 (a) 현상 이후에 바들이 솔리드 레지스트 라인으로 형성하도록 인쇄되는 레지스트층 격자, 또는 (b) 제품 층 격자, 또는 (c) 제품 층 격자 상에 오버레이되거나 인터리빙된 레지스트 격자를 포함하는 오버레이 타겟 구조체 내의 합성물 격자 스택일 수 있다. 바들은 이와 달리 기판 내로 에칭될 수도 있다.
도 2는 공지된 정렬 시스템(10)의 개략도를 도시한다. 광원(11)은, 방사선을 양 및 음의 회절 차수 +n 및 -n으로 반사시키는 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상의 정렬 마커(WM)를 조명하는 방사선의 공간적 가간섭성 빔을 방출한다. 이러한 회절 차수들은 대물 렌즈(12)에 의하여 시준되고, 자기-참조 간섭측정계(self-referencing interferometer; SRI)(13)에 진입한다. 자기-참조 간섭측정계는 180° 의 상대적인 회전을 가지며 중첩하고, 따라서 간섭을 일으키게 될 수 있는 입력의 두 이미지를 출력한다. 퓨필 평면(14) 내에서, 분리된 상이한 회절 차수들을 가지는 이러한 이미지의 중첩하는 푸리에 변환이 목격될 수 있고, 간섭하게 될 수 있다. 퓨필 평면 내의 검출기(15)는 간섭된 회절 차수를 검출하여 위치 정보를 제공한다. 이러한 위치 정보에 기반하여, 기판은 리소그래피 장치에 대해서 정확하게 정렬될 수 있다. 도 2의 우측에는 퓨필 평면(14) 내에 두 개의 중첩 이미지가 형성되는 것이 표시된다; 하나의 이미지에 대해서 +n′ 및 -n′가 입력 회절 차수 +n 및 -n에 상대적으로 +90°만큼 회전된다; 다른 이미지에 대해서 +n″ 및 -n″가 입력 회절 차수 +n 및 -n에 상대적으로 -90°만큼 회전된다. 퓨필 평면 내에서, 각각의 차수(+n′ 및 -n″), 및 차수(+n″ 및 -n′)가 간섭을 일으킨다.
막 설명된 것과 같은 센서의 출력은 통상적으로 센서 출력 내의 세기의 패턴을 검출하는 검출기로 릴레이된다. 정렬 센서 내에서, 출력 센서(단일 픽셀 검출기)는 + 차수 및 - 차수 사이의 간섭으로부터 초래되는 세기 변동을 검출한다. 이러한 간섭은 두 개의 채널을 생성하는데, SUM 채널 내에서는 전기장이 합산되고 DIFF 채널 내에서는 전기장들이 감산된다. 이러한 두 채널들은 서로 180 도만큼 이위상이다(out of phase). 마크의 정렬 위치는 DIFF 또는 SUM, 또는 두 채널들의 조합에서 신호의 위상을 측정함으로써 계산된다.
이러한 시스템 내에서는 모든 광이 검출기로 지향되고, 검출기는 마크로부터 나온 광 및 웨이퍼 이상(abnormalities)의 아티팩트인 웨이퍼로부터 나온 광을 구별할 수 없다. 일 실시형태의 일 양태에 따르면, 검출기로부터 신호의 일부를 잡아내서 카메라로 지향시키기 위해서 광학기가 소개된다. 카메라 상의 이미지는 웨이퍼에서의 필드의 이미지이다. 검출기가 SRI인 경우, 서로에 대해서 180 도 회전된 두 개의 이미지들이 존재할 것이다. 본 명세서에서 사용될 때, "카메라"라는 용어는 이미지를 캡쳐하기 위한 것이지만 다르게 구성될 수 있는 임의의 디바이스 또는 시스템을 의미한다.
이러한 시스템이 도 3에 도시된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 광원(100)은 공간적 가간섭성 방사선의 빔을 생성하고, 이것이 빔 분할기(110)를 통과하고 웨이퍼(W) 상의 웨이퍼 마크(WM)를 조명한다. 그러면, 웨이퍼 마크(WM)로부터의 광이 빔 분할기(110)를 통해서 센서(120)로 간다. 그러면, 센서(120)의 출력이 빔 분할기(130)에 의하여 분할된다. 센서(120)의 출력의 일부는 검출기(140)로 전달된다. 센서(120)의 출력의 다른 부분은 카메라(150)로 전달된다.
광학 요소의 이러한 구조는 가능한 유일한 구조가 아니다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 센서(120)의 출력을 검출기(140) 또는 카메라(150) 중 어느 하나로 교대로 지향시키기 위해서 플립 미러(160)가 사용될 수 있다. 따라서, 도 3의 장치가 센서 출력을 공간적으로 분할하지만, 도 4의 장치는 센서 출력을 시간적으로 분할한다. 예를 들어, 도 4에서 필드내 마크만을 측정할 때에는 신호를 카메라(150)로 지향시키기 위하여 플립 미러(160)가 사용될 수 있다.
도 5a는 마이크로-회절-기반-오버레이(μDBO 또는 마이크로 DBO) 마크의 시뮬레이션을 보여준다. 도 5b는 센서로부터의 신호들 사이의 차를 취한 결과를 보여주고(서로에 대하여 180 도 회전된 두 이미지들 사이의 차이인 diff 채널), 도 5c는 센서로부터의 신호들을 합산하는 결과(sum 채널)를 보여준다. 마크가 이동함에 따라서(이러한 경우에는 y 방향으로), 간섭측정계로부터의 정재 이미지들은 총 세기에 있어서 변조된다. 합 및 차 채널은 카메라에서 언제나 양호한 신호를 가지도록 전자적으로 결합될 수 있다.
마크는 매우 작은 피치를 가질 수 있어서 마크 패턴으로부터의 회절로부터 오는 신호는 광을 수집하기 위하여 사용된 대물 렌즈의 개구수를 초과한다. 그러나, 마크의 에지로부터의 회절은 여전히 캡쳐될 수 있고, 그러면 마크를 표시할 것이다.
이미지를 캡쳐할 때, 제품으로부터 오는 광이라고 식별되는 모든 픽셀, 즉, 제품 간섭 픽셀은 정렬을 위한 이미지 처리에서 사용되지 않도록 제거될 수 있다. 이것은 사실상 능동적으로 어드레싱가능한 애퍼쳐, 또는 디지털 애퍼쳐이다. 이러한 애퍼쳐를 전자적으로 변조, 예를 들어 아포다이징하여 감지하는 것을 마크의 경사 또는 디포커스, 또는 양자 모두에 대해서 더 견실하게 하는 것이 가능하다.
일 실시형태의 다른 양태에 따르면, 정렬 마크를 분석하기 위한 방법이 도 6에 도시되는 흐름도에 따라서 수행될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 단계 S100에서, 마크가 조명된다. 단계 S110에서, 마크로부터 분사된 광이 센서로 지향된다. 본 명세서에서, "반사된"이라는 용어는 마크에 의해 회절된 광을 포함하도록 사용된다. 그러면, 이러한 광이 단계 S120에서 검출기로 그리고/또는 단계 S130에서 카메라로 전송된다. 단계 120) 및 S130은 전술된 바와 같이 동시에 또는 교번하여 수행될 수 있다.
이러한 실시예들은 다음 절들을 사용하여 더 기술될 수 있다.
1. 정렬 패턴을 감지하기 위한 장치로서,
정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 수광하고, 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재(standing) 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서;
상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및
상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
2. 제 1 절에 있어서,
상기 광학 디바이스는 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라에 동시에 전달하도록 구성되는, 정렬 패턴 감지 장치.
3. 제 2 절에 있어서,
상기 광학 디바이스는 빔 분할기를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
4. 제 1 절에 있어서,
상기 광학 디바이스는 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라에 교대로 전달하도록 구성되는, 정렬 패턴 감지 장치.
5. 제 4 절에 있어서,
상기 광학 디바이스는 플립 미러를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
6. 제 1 절 내지 제 5 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 센서는 자기-참조(self-referencing) 간섭측정계를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
7. 제 1 절 내지 제 6 절 중 어느 한 절에 있어서,
상기 장치는,
상기 정렬 패턴을 조명하도록 배치되는 공간적 가간섭성 방사선의 소스를 더 포함하고,
상기 정렬 패턴은 상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 생성하도록 상기 공간적 가간섭성 방사선을 회절시키는, 정렬 패턴 감지 장치.
8. 제 1 절에 있어서,
상기 장치는,
상기 카메라로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터 상에 이미지 조작을 수행하도록 구성되는 프로세서를 더 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
9. 제 8 절에 있어서,
상기 이미지 조작은 디지털 애퍼쳐를 설정하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
10. 제 9 절에 있어서,
상기 디지털 애퍼쳐는 임의의 형상을 가지는, 정렬 패턴 감지 장치.
11. 제 9 절에 있어서,
상기 디지털 애퍼쳐는 변조되는, 정렬 패턴 감지 장치.
12. 제 9 절에 있어서,
상기 디지털 애퍼쳐는 아포디제이션되는(apodized), 정렬 패턴 감지 장치.
13. 제 8 절에 있어서,
상기 센서는 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 출력하고,
상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지 및 제 2 정재 이미지를 합산하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
14. 제 8 절에 있어서,
상기 센서는 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 출력하고,
상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지의 차를 취하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
15. 제 8 절에 있어서,
상기 센서는 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 출력하고,
상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지를 합산하는 것 및 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지의 차를 취하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
16. 정렬 패턴을 감지하는 방법으로서,
상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 감지하고, 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 상기 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하는 단계;
상기 출력을 검출기 및 카메라 사이에서 분할하는 단계;
상기 검출기를 사용하여 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하는 단계; 및
상기 카메라를 사용하여 상기 출력의 이미지를 캡쳐하는 단계를 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법.
17. 정렬 패턴을 감지하는 방법으로서,
상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 감지하고, 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 상기 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하는 단계;
상기 출력을 검출기로 지향시키는 단계;
상기 검출기를 사용하여 상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하는 단계;
상기 출력을 카메라로 지향시키는 단계; 및
상기 카메라를 사용하여 상기 출력의 이미지를 캡쳐하는 단계를 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법.
18. 제 17 절에 있어서,
상기 출력을 검출기로 지향시키는 단계 및 상기 출력을 카메라로 지향시키는 단계는, 동시에 수행되는, 정렬 패턴 감지 방법.
19. 제 17 절에 있어서,
상기 출력을 검출기로 지향시키는 단계 및 상기 출력을 카메라로 지향시키는 단계는, 교대로 수행되는, 정렬 패턴 감지 방법.
20. 제 17 절에 있어서,
상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 감지하는 단계 및 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 상기 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하는 단계는, 자기-참조 간섭측정계에 의하여 수행되는, 정렬 패턴 감지 방법.
21. 제 17 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 감지하는 단계 및 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 상기 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하는 단계와 동시에, 상기 정렬 패턴을 공간적 가간섭성 방사선으로 조명하는 단계를 더 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법.
22. 제 17 절에 있어서,
상기 방법은,
상기 카메라에 의해 캡쳐된 이미지 캡쳐된 상에 이미지 조작을 수행하는 단계를 더 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법.
23. 제 22 절에 있어서,
상기 이미지 조작은 디지털 애퍼쳐를 설정하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법.
24. 제 22 절에 있어서,
상기 디지털 애퍼쳐는 임의의 형상을 가지는, 정렬 패턴 감지 방법.
25. 제 22 절에 있어서,
상기 디지털 애퍼쳐는 변조되는, 정렬 패턴 감지 방법.
26. 제 22 절에 있어서,
상기 디지털 애퍼쳐는 아포디제이션되는(apodized), 정렬 패턴 감지 방법.
27. 제 21 절에 있어서,
상기 출력은 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 포함하고,
상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지 및 제 2 정재 이미지를 합산하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법.
28. 제 21 절에 있어서,
상기 출력은 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 포함하고,
상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지 및 제 2 정재 이미지의 차를 취하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법.
29. 제 21 절에 있어서,
상기 출력은 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 포함하고,
상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지를 합산하는 것 및 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지의 차를 취하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 방법.
30. 정렬 패턴을 감지하기 위한 장치로서,
정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 장치로서,
상기 정렬 마크에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되고, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 상기 정렬 마크의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는, 상기 기판에서 상기 정렬 마크보다 큰 가시 범위를 가지는 센서;
상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및
상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
31. 적어도 두 개의 정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 장치로서,
상기 적어도 두 개의 정렬 마크 양자 모두를 망라하도록 충분히 큰 가시 범위를 상기 기판에서 가지고, 상기 정렬 마크에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되며, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 상기 정렬 마크의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서;
상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및
상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 기판 정렬 장치.
32. 정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 장치로서,
상기 정렬 마크의 에지에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되고, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 에지의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서;
상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및
상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 기판 정렬 장치.
33. 정렬 패턴을 감지하기 위한 배열체를 포함하는 리소그래피 장치로서,
상기 배열체는,
정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 수광하고, 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서;
상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및
상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치.
34. 기판 상의 정렬 마크를 감지하기 위한 배열체를 포함하는 리소그래피 장치로서,
상기 배열체는,
상기 정렬 마크에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되고, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 상기 정렬 마크의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는, 상기 기판에서 상기 정렬 마크보다 큰 가시 범위를 가지는 센서;
상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및
상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치.
35. 적어도 두 개의 정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 배열체를 포함하는 리소그래피 장치로서,
상기 배열체는,
상기 적어도 두 개의 정렬 마크 양자 모두를 망라하도록 충분히 큰 가시 범위를 상기 기판에서 가지고, 상기 정렬 마크에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되며, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 상기 정렬 마크의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서;
상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및
상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치.
36. 정렬 마크를 가지는 기판을 정렬하기 위한 배열체를 포함하는 리소그래피 장치로서,
상기 정렬 마크의 에지에 의하여 회절된 광을 수광하도록 배치되고, 상기 정렬 마크가 스캐닝될 때 에지의 적어도 하나의 정재 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서;
상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및
상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치.
본 명세서에서 개시된 시스템 및 방법은 자기-참조 간섭 측정식 센서의 다운스트림에서 마크의 이미지를 캡쳐하고, 해당 이미지로부터의 정보를 검출기에 의해 측정된 위상 신호로부터의 정보와 결합할 수 있게 한다. 자기-참조 센서에 의해서 출력되는 정재 이미지 패턴은, 이미지를 획득하기 위해서 스캐닝을 일시정지해야 하는 것과 반대로, 이미지를 수집하는 동안에 마크를 스캐닝할 수 있게 한다. 차분 채널 및 합산 채널을 결합하는 것은 이미지에 대하여 충분한 신호를 보장하기 위하여 사용될 수 있다. 변조 / 아포디제이션의 유무와 함께 임의의 형상의 디지털 애퍼쳐를 적용하는 능력은, 20 마이크론보다 작은 피쳐를 측정할 수 있게 하고, 마크로부터의 신호를 제품으로부터 유래한 신호로부터 배경, 누설, 또는 크로스토크로서 구별하는 것을 돕는다. 본 명세서에 개시된 기술 요지는 마크의 무결성을 점검하기 위한 방법을 제공하고, 손상된 마크에 기인한 오버레이 오차를 감소시킬 수 있다
본 명세서에서 설명된 바와 같은 실시형태의 양태에 따라서 구현된 시스템은 여러 잠재적인 이점을 실현할 수 있게 한다. 예를 들어, 이러한 시스템은 웨이퍼에서 가시 범위를 언더필하는 작은 마크를 측정할 수 있는 능력을 제공한다. 이러한 시스템은, 실시형태들의 양태에 의해서 이용가능해지는 디지털 애퍼쳐 및 이미지 조작 기법을 사용하는 것과 동시에 가시 범위 내에서 다수의 작은 마크를 측정할 수 있는 능력을 더 제공한다. 또한, 이러한 시스템은 마크의 에지 회절에 맞춰 정렬하는 능력을 생성하거나 향상시킨다.
전술된 바와 같은 시스템은 단지 오버레이 정렬을 개선하기 위해서만이 아니라 스캐너 성능을 전체적으로 진단, 모니터링, 및/또는 조절하기 위해서도 사용될 수 있다. 스캔 신호는 스테퍼/스캐너에 대한 주요 성능 표시자에 대한 상관에 대해서 분석될 수 있다. 분석 결과는 임의의 여러 방식으로 제공 및/또는 저장될 수 있고, 예를 들어 모니터링 디바이스에 즉시 표시되거나 리포트 내에 컴파일될 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-패널 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 발명은 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 실시형태를 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 적용함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 355, 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.
비록 본 명세서에서는 본 발명에 따른 장치를 IC를 제조하는 분야에 사용하는 것을 특별하게 참조할 수 있지만, 이러한 장치가 그 외의 가능한 많은 애플리케이션들을 가진다는 것이 명확하게 이해돼야 한다. 예를 들어, 본 발명은 집적된 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정- 디스플레이 패널, 박막 자기 헤드, 등의 제조에 채용될 수 있다. 당업자는, 이러한 다른 응용예의 문맥에서, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되는 것으로 이해할 것이다.
본 발명은 특정 기능부 및 이들의 관계에 대한 구현을 예시하는 기능적 구성 블록들을 이용하여 위에서 설명되었다. 이들 기능적 구성 블록들의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서 내에서 임의적으로 정해진 것이다. 특정된 기능 및 이들의 관련성이 적절하게 수행되는 한 대안적 경계들이 정의될 수 있다.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전하게 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시예에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적응은 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하는 개시 실시형태의 등가물의 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서 구문 또는 어휘는 설명의 목적을 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 용어 또는 구문은 교시 및 지도를 고려하여 당업자에 의하여 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 근본 요지 및 범위는 전술한 예시적인 실시예의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안되며, 후속하는 특허청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
Claims (15)
- 정렬 패턴을 감지하기 위한 장치로서,
정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 수광하고, 상기 정렬 패턴이 스캐닝될 때 정렬 패턴의 적어도 하나의 정재(standing) 출력 이미지를 포함하는 출력을 생성하도록 구성되는 센서;
상기 출력 내에서 위상 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
상기 출력의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 카메라; 및
상기 출력을 수신하고, 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라로 전달하도록 구성되는 광학 디바이스를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광학 디바이스는 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라에 동시에 전달하도록 구성되는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 광학 디바이스는 빔 분할기를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광학 디바이스는 상기 출력을 상기 검출기 및 상기 카메라에 교대로 전달하도록 구성되는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 광학 디바이스는 플립 미러를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서는 자기-참조(self-referencing) 간섭측정계를 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는,
상기 정렬 패턴을 조명하도록 배치되는 공간적 가간섭성 방사선의 소스를 더 포함하고,
상기 정렬 패턴은 상기 정렬 패턴에 의하여 회절된 광을 생성하도록 상기 공간적 가간섭성 방사선을 회절시키는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 장치는,
상기 카메라로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터 상에 이미지 조작을 수행하도록 구성되는 프로세서를 더 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 이미지 조작은 디지털 애퍼쳐를 설정하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 디지털 애퍼쳐는 임의의 형상을 가지는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 디지털 애퍼쳐는 변조되는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 디지털 애퍼쳐는 아포디제이션되는(apodized), 정렬 패턴 감지 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 센서는 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 출력하고,
상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지 및 제 2 정재 이미지를 합산하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 센서는 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 출력하고,
상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지의 차를 취하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 센서는 상기 정렬 패턴의 제 1 정재 출력 이미지 및 상기 정렬 패턴의 제 2 정재 출력 이미지를 출력하고,
상기 이미지 조작은 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지를 합산하는 것 및 제 1 정재 이미지와 제 2 정재 이미지의 차를 취하는 것을 포함하는, 정렬 패턴 감지 장치.
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