KR20230050337A - 필드 스티칭을 위한 패턴 정렬 방법 - Google Patents

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KR20230050337A
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안톤 제이 데빌리어스
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

패턴 정렬 방법이 제공된다. 방법은, 웨이퍼의 작업 표면 아래에 위치된 참조 패턴을 식별하는 단계를 포함한다. 웨이퍼는 제1 화학 방사선 패턴에 노출된다. 제1 패턴은 복합 패턴의 제1 구성 요소이다. 제1 화학 방사선 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다. 웨이퍼는 제2 화학 방사선 패턴에 노출된다. 제2 패턴은 복합 패턴의 제2 구성 요소이며, 제1 패턴에 인접하게 노출된다. 제2 화학 방사선 패턴은, 참조 패턴을 사용하여 제1 화학 방사선 패턴과 정렬된다.

Description

필드 스티칭을 위한 패턴 정렬 방법
인용에 의한 병합
본 개시물은 2020년 8월 17일자로 출원된 미국 가출원 번호 제63/066,779호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 개시물은 일반적으로 반도체 소자를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 오버레이(overlay) 오차 및 패턴 정렬에 관한 것이다.
반도체 제조는 다수의 다양한 단계 및 공정을 포함한다. 하나의 전형적인 제조 공정은 포토리소그래피(마이크로 리소그래피라고도 함)로 알려져 있다. 포토리소그래피는 자외선 또는 가시광선과 같은 방사선을 사용하여, 반도체 소자 설계로 미세 패턴을 생성한다. 다이오드, 트랜지스터, 및 집적 회로와 같은 많은 유형의 반도체 소자는 포토리소그래피, 에칭, 막 증착, 표면 세척, 금속 배선 등을 포함하는 반도체 제조 기술을 사용하여 구성될 수 있다.
미세 가공은, 웨이퍼 상에 다수의 막 및 층을 형성하여 처리하는 단계를 포함한다. 이는 웨이퍼 상에 적층된 수십 개 이상의 막을 포함할 수 있다. 다양한 막 및 층을 위해 웨이퍼에 적용된 패턴은, 이전에 형성된 패턴에 정렬될 필요가 있다. 통상적으로, 이러한 정렬은, 웨이퍼의 일부를 사용하여 정렬 마크(alignment mark) 및 스크라이브 라인(scribe line)을 형성함으로써 달성된다. 그러나, 본 발명자들은, 다양한 막 증착, 에칭, 및 처리 기술이 때때로 정렬 마크를 커버하고 심지어 정렬 마크를 완전히 제거한다는 것을 인식하였다. 정렬 마크가 때때로 커버되거나 상실됨으로써, 웨이퍼 상에 후속 패턴을 적용하는 오차가 있을 수 있다. 오버레이 또는 오버레이 오차라는 용어는, 이전에 배치된 패턴에 비하여 주어진 패턴의 배치 간의 차이를 지칭한다. 정렬 마크가 일상적으로 파괴됨으로써, 오버레이 오차가 추가적인 층에 누적될 수 있으며, 이는 좋지 않은 성능 및 소자 오차를 유발할 수 있다.
극자외선(EUV) 리소그래피(EUVL로도 알려짐)는, 다양한 EUV 파장(예를 들어, 13.5 nm)을 사용하는 최첨단 미세 가공 기술이다. EUV 광의 단파장으로 인해, EUV 리소그래피는, 20 nm 미만의 하프 피치(half pitch: HP)를 갖는 미세 패턴의 노광을 가능하게 한다. EUV 도구는, EUV 광 빔을 공급하기 위한 방사 시스템; EUV 포토마스크를 홀딩하기 위한 마스크 스테이지; 웨이퍼를 홀딩하기 위한 웨이퍼 스테이지; 및 EUV 포토마스크의 조사된(irradiated) 부분을 웨이퍼의 타겟 부분 상에 이미징하기 위한 투영 광학계를 포함할 수 있다.
본 개시물은 패턴 정렬 방법에 관한 것이다.
일 양태 (1)은 패턴 정렬 방법을 포함한다. 방법은, 웨이퍼의 작업 표면 아래에 위치된 참조 패턴을 식별하는 단계를 포함한다. 웨이퍼는 제1 화학 방사선(actinic radiation) 패턴에 노출된다. 제1 패턴은 복합 패턴의 제1 구성 요소이다. 제1 화학 방사선 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다. 웨이퍼는 제2 화학 방사선 패턴에 노출된다. 제2 패턴은 복합 패턴의 제2 구성 요소이며, 제1 패턴에 인접하게 노출된다. 제2 화학 방사선 패턴은, 참조 패턴을 사용하여 제1 화학 방사선 패턴과 정렬된다.
일 양태 (2)는 양태 (1)의 방법을 포함하며, 제1 패턴을 정렬하기 위해, 제1 패턴과 참조 패턴 간의 제1 오버레이 값을 측정하는 단계를 더 포함한다. 제2 패턴과 참조 패턴 간의 제2 오버레이 값이 측정된다. 제1 패턴과 제2 패턴 간의 제3 오버레이 값은, 제1 오버레이 값 및 제2 오버레이 값에 기초하여 계산된다. 제2 패턴은, 제3 오버레이 값을 사용하여 제1 패턴과 정렬된다.
일 양태 (3)은 양태 (2)의 방법을 포함하며, 참조 패턴의 영상, 제1 패턴의 영상, 및 제2 패턴의 영상을 포착하는 단계를 더 포함한다. 제1 오버레이 값은, 참조 패턴의 영상 및 제1 패턴의 영상을 분석함으로써 측정된다. 제2 오버레이 값은, 참조 패턴의 영상 및 제2 패턴의 영상을 분석함으로써 측정된다.
일 양태 (4)는 양태 (1)의 방법을 포함하며, 참조 패턴에 대한 제1 패턴의 제1 좌표 위치를 식별하는 단계를 더 포함한다. 참조 패턴에 대한 제2 패턴의 제2 좌표 위치가 식별된다. 오버레이 값은, 제1 좌표 위치 및 제2 좌표 위치를 사용하여 계산된다. 제2 패턴은, 오버레이 값을 사용하여 제1 패턴과 정렬된다.
일 양태 (5)는 양태 (1)의 방법을 포함하며, 웨이퍼의 작업 표면 상에 레지스트 층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 레지스트 층은, 복합 패턴을 형성하도록 구성된 광반응성 종(photo-reactive species)을 포함한다.
일 양태 (6)은 양태 (5)의 방법을 포함하며, 소자 영역의 외부에 또는 소자 영역의 레지스트 층 아래에 필드내(intrafield) 정렬 마크를 형성하는 단계를 더 포함한다. 제1 패턴은, 참조 패턴을 사용하여 필드내 정렬 마크와 정렬된다. 제2 패턴은, 참조 패턴을 사용하여 필드내 정렬 마크와 정렬된다.
일 양태 (7)은 양태 (5)의 방법을 포함하며, 제1 패턴의 제1 형상부가 제2 패턴의 제2 형상부와 연결되도록, 레지스트 층을 현상하는 단계를 더 포함한다.
일 양태 (8)은 양태 (1)의 방법을 포함하며, 하나 이상의 추가적인 화학 방사선 패턴에 웨이퍼를 노출시키는 단계를 더 포함한다. 하나 이상의 추가적인 패턴은, 복합 패턴의 추가적인 구성 요소이다. 하나 이상의 추가적인 화학 방사선 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다.
일 양태 (9)는 양태 (1)의 방법을 포함하며, 복수의 웨이퍼가 리소그래피 도구의 웨이퍼 스테이지 상에 배치된 경우, 제1 패스(pass)로 제1 화학 방사선 패턴에 복수의 웨이퍼를 노출시키는 단계를 더 포함한다. 웨이퍼는, 웨이퍼 스테이지로부터 리소그래피 도구의 웨이퍼 스토커(stocker)로 이송된다. 리소그래피 도구의 마스크 스테이지를 위해 마스크가 전환된다. 웨이퍼는 웨이퍼 스토커로부터 웨이퍼 스테이지로 이송된다. 웨이퍼는 제2 패스로 제2 화학 방사선 패턴에 노출된다.
일 양태 (10)은 양태 (1)의 방법을 포함하며, 복수의 웨이퍼가 리소그래피 도구의 웨이퍼 스테이지 상에 배치된 경우, 제1 패스로 제1 화학 방사선 패턴에 복수의 웨이퍼를 노출시키는 단계를 더 포함한다. 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지 상에 있는 경우, 리소그래피 도구의 마스크 스테이지를 위해 마스크가 전환된다. 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지 상에 있는 경우, 웨이퍼는 제2 패스로 제2 화학 방사선 패턴에 노출된다.
일 양태 (11)은 양태 (1)의 방법을 포함하며, 제1 잠상(latent image)이 제1 마스크 상의 제1 패턴에 비하여 축소되도록, 웨이퍼 상에 제1 잠상을 프린팅하기 위해, 제1 패턴을 갖는 제1 마스크를 통하여 제1 화학 방사선 패턴에 웨이퍼를 노출시키는 단계를 더 포함한다. 제2 잠상이 제2 마스크 상의 제2 패턴에 비하여 축소되도록, 웨이퍼 상에 제2 잠상을 프린팅하기 위해, 제2 패턴을 갖는 제2 마스크를 통하여 제2 화학 방사선 패턴에 웨이퍼가 노출된다.
일 양태 (12)는 양태 (1)의 방법을 포함하며, 제1 화학 방사선 패턴은 극자외선(EUV) 파장 또는 딥 자외선(deep ultraviolet: DUV) 파장을 포함한다. 제2 화학 방사선 패턴은 EUV 파장 또는 DUV 파장을 포함한다.
일 양태 (13)은 양태 (1)의 방법을 포함하며, 참조 패턴은, 웨이퍼의 후면 상에 위치되거나 웨이퍼의 후면에 부착되는 참조 플레이트에 포함된다.
일 양태 (14)는 양태 (1)의 방법을 포함하며, 참조 패턴은, 리소그래피 스캐너 또는 노광기(stepper)의 기판 홀더에 포함된 참조 플레이트에 포함된다.
일 양태 (15)는 양태 (1)의 방법을 포함하며, 참조 패턴은 웨이퍼의 후면 상에 형성되거나, 웨이퍼 내에 내장된다.
일 양태 (16)은 양태 (1)의 방법을 포함하며, 참조 패턴은 방사성 또는 형광 재료를 포함한다.
일 양태 (17)은 양태 (1)의 방법을 포함하며, 참조 패턴은, 점, 라인, 코너, 박스, 삼각형, 숫자, 또는 마크 중 적어도 하나를 포함한다.
일 양태 (18)은 양태 (1)의 방법을 포함하며, 양자 터널링 이미징 또는 적외선(IR) 투과 이미징을 통해, 웨이퍼의 작업 표면 아래에 위치된 참조 패턴을 식별하는 단계를 더 포함한다.
일 양태 (19)는 양태 (1)의 방법을 포함하며, 참조 패턴은 웨이퍼의 표면 상에 투영된다.
일 양태 (20)은 패턴 정렬 방법을 포함한다. 방법은, 양자 터널링 이미징 또는 적외선(IR) 투과 이미징을 통해, 웨이퍼 아래에 위치된 참조 플레이트를 이미징하는 단계를 포함한다. 참조 플레이트는 참조 패턴을 포함한다. 제1 화학 방사선 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다. 제1 패턴은 복합 패턴의 제1 구성 요소이다. 웨이퍼의 제1 필드는 제1 화학 방사선 패턴에 노출된다. 제2 화학 방사선 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다. 제2 패턴은 복합 패턴의 제2 구성 요소이다. 웨이퍼의 제2 필드는 제2 화학 방사선 패턴에 노출된다. 제2 필드는 제1 필드에 인접한다.
이러한 요약 부분은 본 개시물 또는 청구된 발명의 모든 실시형태 및/또는 점진적으로 새로운 양태를 명시하지 않는다는 점을 유의한다. 대신에, 이러한 요약은 상이한 실시형태 및 해당 신규성 요소에 대한 예비적인 설명만을 제공한다. 본 발명 및 실시형태의 추가적인 세부 사항 및/또는 가능한 관점에 대하여, 독자는 아래에 추가로 설명되는 바와 같은 본 개시물의 상세한 설명 부분 및 해당 도면을 참조한다.
본 개시물의 양태는 첨부된 도면과 함께 읽을 때 이하의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계의 표준 관행에 따라, 다양한 특징부가 일정한 비율로 도시되지는 않음을 유의한다. 실제로, 다양한 특징부의 치수는 설명의 명확성을 위해 증가 또는 감소될 수 있다.
도 1a는 극자외선(EUV) 도구의 예시적인 도면을 도시한다.
도 1b는 투영 프린팅 시스템에서의 축소(de-magnification)의 실시예를 도시한다.
도 1c는 투영 프린팅 시스템에서의 스티칭(stitching)의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 2a는 오버레이의 산업적 문제를 도시한다.
도 2b는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 참조 패턴을 사용하는 오버레이 완화를 도시한다.
도 3a는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 참조 패턴을 사용하여 웨이퍼를 정렬하는 개략도를 도시한다.
도 3b는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따른 참조 플레이트를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 각각 참조 패턴이 없는 그리고 참조 패턴이 있는 영상 분석을 도시한다.
도 4c는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 도 4b의 직사각형(400C)의 상세도를 도시한다.
도 4d는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 도 4c에 도시된 바와 같은 참조 패턴을 사용하는 오버레이 계산을 도시한다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 개시물의 실시형태에 따라, 스티칭의 중간 단계에서의 웨이퍼 스테이지의 하향식 도면을 도시한다.
도 5d는 본 개시물의 실시형태에 따라, 도 5c의 점선 직사각형(500D)의 확대도를 도시한다.
도 6은 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 웨이퍼를 처리하기 위한 예시적인 공정의 흐름도를 도시한다.
이하의 개시물은 제공된 청구 대상의 상이한 특징을 구현하기 위한 많은 상이한 실시형태 또는 실시예를 제공한다. 본 개시물을 간략화하기 위해, 구성 요소 및 배치의 구체적인 실시예가 아래에 설명된다. 물론 이들은 단지 실시예일 뿐이며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 이하의 설명에서 제2 특징부 위에 또는 제2 특징부 상에 제1 특징부의 형성은 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉되어 형성되는 실시형태를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉되지 않을 수 있도록, 추가적인 특징부가 제1 및 제2 특징부 사이에 형성될 수 있는 실시형태를 또한 포함할 수 있다. 또한, 본 개시물은 다양한 실시예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간명성 및 명확성을 위한 목적이며, 그 자체가 설명된 다양한 실시형태 및/또는 구성 간의 관계에 영향을 주지 않는다. 또한, "상부", "하부", "밑에", "아래에", "더 낮은", "위", "상부의" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 설명의 편의를 위해, 도면에 도시된 바와 같은 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징부의 관계를 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향과 더불어, 사용되거나 작동되는 소자의 상이한 방향을 포함하도록 의도된다. 장치는 달리 지향될 수 있으며(90도 또는 다른 방향으로 회전될 수 있으며), 본원에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술어도 마찬가지로 이에 따라서 해석될 수 있다.
명확성을 위해 본원에서 설명되는 바와 같은 상이한 단계들의 설명의 순서가 제시되었다. 일반적으로, 이러한 단계는 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 추가적으로, 본원의 각각의 상이한 특징, 기술, 구성 등이 본 개시물의 상이한 곳에서 설명될 수 있지만, 각각의 개념은 서로 독립적으로 또는 서로 조합하여 수행될 수 있는 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명은 다수의 상이한 방식으로 구현되고 고려될 수 있다.
배경기술에서 언급된 바와 같이, 극자외선(EUV) 리소그래피는 미세 가공을 위한 중요 기술이다. 네덜란드의 Advanced Semiconductor Materials Lithography(ASML)의 미국 특허(예를 들어, 그 각각이 전체적으로 본원에 참조로 포함되는, US6459472B1 및 US6232615B1)는 EUV 도구의 실시예를 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같은 "EUV 도구"는, 일반적으로 EUV 광원을 포함하는 임의의 리소그래피 도구를 지칭한다. EUV 도구는, 0.5 미만의 개구수(NA)(예를 들어, NA = 0.33)를 갖는 EUV 도구, 고-NA EUV 도구(NA > 0.5, 예를 들어 NA = 0.55) 등을 포함할 수 있다.
도 1a는 EUV 도구(100)의 예시적인 도면을 도시한다. 도시된 바와 같이, EUV 도구(100)는, 화살표로 나타낸 EUV 광 빔을 공급하기 위한 방사 시스템(110)을 포함한다. 방사 시스템(110)은, EUV 광 빔을 생성하는 레이저 구동식 주석(Sn) 플라즈마 광원과 같은, EUV 광원(111)을 포함한다. 도시되지 않지만, 방사 시스템(110)은, 집광 렌즈, 선택적 미러, 강도 적분기, 및/또는 기타와 같은, 광학 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 광학 구성 요소는, 방사 시스템(110)의 밖으로 나가는 EUV 광 빔이 실질적으로 시준되고, 균일하며, 단색일 수 있도록 구성된다.
EUV 도구(100)는, EUV 마스크(121)를 홀딩하기 위한 마스크 스테이지(120)를 더 포함한다. EUV 마스크(121)는, 광을 차단하기 위해 석영 기판 상의 단일 크롬 층을 사용하는 통상적인 포토마스크와는 대조적으로, 몰리브덴(Mo) 및 실리콘(Si)의 다수(예를 들어, 40개)의 교호 층을 사용함으로써, EUV 광 빔을 반사시킬 수 있다. 다수의 교호 층은, 브래그 회절에 의해 EUV 광 빔을 반사시키도록 기능한다. 따라서, EUV 마스크(121)는 반사 마스크이다. 패턴은, 다수의 교호 층 위의 탄탈럼계 흡수 층에 한정될 수 있다. 거의 모든 것이 EUV 방사선을 흡수하기 때문에, EUV 리소그래피는 진공 환경에서 수행된다. 또한, EUV 마스크(121)를 포함하는 다수의 광학 요소는, 층간 간섭에 의해 EUV 광을 반사시키기 위해 결함 없는 Mo/Si 다층을 사용해야 할 수 있다.
EUV 도구(100)는, 투영 광학계(131)를 갖는 광학계(130), 및 웨이퍼(141)를 홀딩하기 위한 웨이퍼 스테이지(140)를 더 포함한다. 투영 광학계(131)는, EUV 마스크(121)의 조사된 부분을 웨이퍼(141)의 타겟 부분(예를 들어, 필드 또는 다이) 상에 이미징하도록 구성된다. 투영 광학계(131)는, 렌즈, 미러 그룹, 반사 굴절 시스템, 입자 집속 시스템, 및/또는 기타를 포함할 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, EUV 마스크(121)는 웨이퍼(141)로부터 이격되게 배치되며, EUV 마스크(121)의 패턴은 투영 광학계(131)를 통하여 웨이퍼(141) 상에 집속된다. 투영 광학계(131)는, 웨이퍼(141) 상에 프린팅된 영상이 EUV 마스크(121)의 원래 패턴에 비하여 축소되도록 구성될 수 있으므로, 해상도를 향상시킬 수 있다. 포토마스크(마스크로도 알려짐)가 일반적으로 전체 웨이퍼를 커버하는 통상적인 접촉 프린팅 또는 근접 프린팅 시스템과 달리, 투영 포토마스크(레티클로도 알려짐)는, 일반적으로 축소로 인해 하나의 다이(필드로도 알려짐)만을 제시하거나 다이의 어레이를 제시한다.
특히 높은 개구수(NA) 렌즈 시스템이 사용되는 경우, 차세대 EUV 도구에서 더 높은 축소가 추구된다. 그럼에도 불구하고, 더 높은 축소는 더 큰 마스크 크기의 사용을 필요로 할 수 있거나, 프린팅된 필드의 감소된 크기를 유발할 수 있다. 한편으로, 제조 복잡성으로 인해 더 큰 마스크를 제조하여 보정하는 것은 바람직하지 않지만, 다른 한편으로는, 더 작은 필드는 "스티칭"의 필요성을 야기하거나, 실질적으로 감소된 처리량의 수용을 야기할 수 있으므로, EUV 리소그래피에서 이미 존재하는 문제를 악화시킬 수 있다. 구체적으로, 필드 크기를 감소시킴으로써, 2개 이상의 통상적인 6인치 EUV 포토마스크 간에 풀 사이즈 칩 패턴(예를 들어, 26 mm x 33 mm)을 분할할 수 있다. 따라서, 그래픽 처리 장치(GPU)를 위해 사용되는 칩과 같은 대형 칩은, 완전한 복합 패턴을 형성하기 위해 2개 이상의 구성 요소 패턴으로부터 함께 스티칭되어야 할 수 있다. 2개 이상의 구성 요소 패턴은 흔히 2개 이상의 포토마스크를 필요로 하며, 리소그래피 동안 포토마스크를 변경하는 것은 EUVL 처리량을 바람직하지 않게 감소시킬 수 있다. 또한, 필드 경계 근처에 위치되거나 필드 경계에 걸쳐서 위치되는 형상부는 정렬 오차를 가질 수 있다.
도 1b는 투영 프린팅 시스템(예를 들어, EUV 도구)에서의 축소의 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 투영 포토마스크(160)(예를 들어, EUV 마스크)는, 투영 광학계(170)에 의해 다양한 정도로 동형으로 또는 애너모픽으로(anamorphically) 축소될 수 있다. 제한적이지 않은 실시예에서, 투영 포토마스크(160)는, x 방향 및 y 방향으로 각각 104 mm 및 132 mm의 측방향 치수를 갖는다. 일 실시형태에서, 투영 포토마스크(160)는 4X 동형 축소를 갖는다. 결과적으로, 웨이퍼 상에 프린팅된 제1 영상(161)은, x 및 y 방향으로 각각 26 mm 및 33 mm의 측방향 치수를 갖는다. 26 mm x 33 mm는 칩 패턴의 측방향 치수일 수 있음을 유의한다. 다른 실시형태에서, 투영 포토마스크(160)는 8X 동형 축소를 갖는다. 따라서, 웨이퍼 상에 프린팅된 제2 영상(163)은, x 및 y 방향으로 각각 13 mm 및 16.5 mm의 측방향 치수를 갖는다. 다른 실시형태에서, 투영 포토마스크(160)는, x 방향으로 4X 축소 그리고 y 방향으로 8X 축소를 갖는, 애너모픽 축소를 갖는다. 결과적으로, 웨이퍼 상에 프린팅된 제3 영상(165)은, x 및 y 방향으로 각각 26 mm 및 16.5 mm의 측방향 치수를 갖는다.
사실상, 오늘날의 0.33 NA EUV 도구(예를 들어, 네덜란드의 Advanced Semiconductor Materials Lithography(ASML)의 TWINSCAN NXE:3400B)에서, 동형 렌즈는 26 mm x 33 mm의 최대 스캐닝된 노광 필드 크기로 4X 축소를 지원할 수 있다. 그러나, 고-NA EVU 도구(예를 들어, NA = 0.55, 네덜란드 ASML의 EXE:5000)에서, 애너모픽 렌즈는, 스캐닝 방향으로 8X 축소 그리고 수직 방향으로 4X 축소를 지원할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 이러한 크기 감소 또는 축소는, 해상도를 개선하기 위한 명확한 비례 축소 이점을 제공할 뿐만 아니라, 영상 필드 크기를 축소시킴으로써 노광의 크기를 제한한다. 즉, 전체 웨이퍼의 완전한 영상이 한 번의 노광 또는 프린팅으로 형성된 경우, 일반적인 마스크보다 더 큰 마스크가 필요하다. 그러나, 이러한 큰 마스크를 제조하여 보정하는 것은 제조 복잡성으로 인해 바람직하지 않다. 결과적으로, 완전한 패턴을 생성하기 위해, 흔히 웨이퍼의 상이한 영역 상의 다수의 마스크의 반복적인 투영 및/또는 투영이 필요하다. 예를 들어, 이는 하나의 마스크로 복합 패턴의 하나의 부분을 노출시킨 다음, 다른 마스크로 복합 패턴의 다른 부분을 노출시키는 공정을 포함할 수 있다. 그 다음, 2개의 마스크의 패턴이 현상되어 함께 스티칭된다.
도 1c는 예를 들어 EUV 도구에서, 투영 프린팅 시의 스티칭의 단순화된 개략도를 도시한다. 여기서, 투영 프린팅 시스템(180)은, 웨이퍼(190)의 제1 영역(191) 상에 포토마스크(도시되지 않음)를 프린팅한다. 예를 들어, 제1 영역(191)은 제1 다이 또는 필드를 포함할 수 있다. 웨이퍼(190)는, 제1 영역(191)에 인접한 제2 영역(192)(예를 들어, 제2 다이 또는 필드)을 더 포함한다. 도 1c의 실시예에서, 웨이퍼(190)는 2개의 영역(즉, 191 및 192)만을 갖지만, 웨이퍼(190)의 크기, 포토마스크의 크기, 축소의 정도 등에 의해 좌우되는 바와 같이, 다른 실시형태에서, 웨이퍼(190)는 임의의 수의 영역을 가질 수 있음을 유의한다. 일 실시형태에서, 투영 프린팅 시스템(180)은, 동일한 포토마스크를 사용하여, 제1 영역(191) 상에서와 같이 제2 영역(192) 상에 동일한 영상을 프린팅한다. 다른 실시형태에서, 투영 프린팅 시스템(180)은, 제1 영역(191) 및 제2 영역(192) 상의 영상이 복합 패턴을 형성하도록, 상이한 포토마스크를 사용하여 제2 영역(192) 상에 상이한 영상을 프린팅한다. 이러한 공정은 스티칭 또는 필드 스티칭의 일 실시예이다.
필드 스티칭은, 고-NA EUV 리소그래피에 대한 레티클 크기 한계를 극복하기 위해 중요하다. 필드 스티칭이 없으면, 다이 크기가 제한될 가능성이 있다. 실제로, 고-NA EUV 리소그래피는, 흔히 대량 제조(HVM) 칩 설계에 적합한 다이 크기를 생성하기 위해 다수의 필드의 스티칭을 필요로 한다. 필드 스티칭 공정 동안, 오버레이 오차를 최소화하기 위해, 포토마스크가 적절히 정렬되어야 할 수 있다. 큰 오버레이 오차는, 구성 요소 패턴 또는 인접 층 간의 결함이 있는 전기 연결을 유발할 수 있으며, 이에 따라 소자 고장 또는 심지어 칩 고장을 야기할 수 있다.
본원의 기술은 패턴을 함께 "스티칭"하는 방법을 포함한다. 리소그래피 패터닝 시에, 때때로 칩에 대해 주어진 원하는 패턴 크기가 주어진 시스템의 노광 성능을 초과하는 경우가 있다. 원하는 칩 크기를 패터닝하기 위해, 복합 패턴이 필요하다. 즉, 구성 요소 패턴을 함께 조합하기 위해, (2개 이상의 마스크를 사용하여) 두 번 이상의 노광이 필요할 수 있다. 오버레이 문제로 인해, 구성 요소 영상을 정렬하여 적절하게 연결하는 것이 어려울 수 있다.
본원의 기술은 상이한 리소그래피 기술 또는 도구 간의 상보적 스티칭 방법을 포함한다. 제1 화학 방사선 패턴 및 제2 화학 방사선 패턴은, 동일한 광 또는 2개의 상이한 광을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 화학 방사선 패턴 및 제2 화학 방사선 패턴은, 극자외선(EUV) 파장(예를 들어, 13.5 nm) 또는 딥 자외선(DUV) 파장(예를 들어, 193 nm)을 독립적으로 포함할 수 있다.
본원의 기술은, 둘 이상의 구성 요소 패턴을 적절하게 함께 스티칭(정렬 및 노출)하기 위해, 투시(see-through) 웨이퍼 기술 및 독립적인 참조 패턴 또는 플레이트를 사용한다. 웨이퍼 아래에 위치된 참조 플레이트는, 일정하고 정확한 참조점을 제공한다. 표면 이미징 시스템과 조합된 양자 터널링 이미징 시스템은, 제1 구성 요소 패턴에 대한 좌표 관계로 참조 패턴의 영상을 포착하기 위해 사용된다. 그 다음, 형상부가 적절하게 정렬되어 연결되도록 보장하기 위해, 제1 패턴 상의 다수의 지점을 인식하여, 제2 구성 요소 패턴의 좌표 배치가 수행될 수 있다.
본원의 기술은, "반도체 제조를 위한 절대 참조물을 통해 오버레이 결과물을 제조하기 위한 방법"(대리인 사건표시 번호: 537182US 및 537267US)(그 각각이 전체적으로 본원에 참조로 포함됨)이라는 명칭의 특허 출원에 개시된 바와 같이, 패턴을 정렬하기 위해 참조 패턴을 사용한다. 본원의 기술은, "동축 투시 정렬 이미징 시스템 및 방법"(대리인 사건표시 번호: 537264US 및 537276US)(그 각각이 전체적으로 본원에 참조로 포함됨)이라는 명칭의 특허 출원에 개시된 바와 같이, 동축 투시 정렬 이미징 시스템을 사용한다.
본 개시물은, 반도체 웨이퍼를 투시하여 웨이퍼 내에 또는 웨이퍼 아래에 패턴을 이미징하기 위한 장치 또는 도구를 일부 실시형태에서 개시한다. 이러한 투시 기술은, 웨이퍼 아래의 또는 웨이퍼 내의 패턴 또는 참조물을 웨이퍼의 작업 표면(예를 들어, 상부 표면 또는 전면) 상의 패턴과 비교하기 위해 사용될 수 있다.
본원의 기술은 이미징 시스템을 포함하며, 이미징 시스템은 상이한 파장의 2개의 광 빔을 동축으로 정렬할 수 있고, 동축으로 정렬된 2개의 광 빔을 기판의 상부 표면 상에 위치된 제1 패턴, 및 제1 패턴 아래에 위치된 제2 패턴 상에 집속할 수 있으며, 제1 및 제2 패턴의 영상을 포착할 수 있다. 예를 들어, 이미징 시스템은, 제1 광원, 제2 광원, 정렬 모듈, 동축 모듈, 제1 영상 포착 장치, 및 제2 영상 포착 장치를 포함할 수 있다.
기술은 동축 이미징 시스템을 포함한다. 일부 실시형태에서, 자외선(UV) 파장 광과 같은 제1 파장 광은, 적외선(IR) 광과 같은 제2 파장 광과 동축으로 웨이퍼 상의 타겟에 지향된다. 영상 센서는, UV 광 및 IR 광 둘 모두로부터 비롯되는 영상을 포착한다. 영상이 동일한 축으로 포착되어 중첩됨으로써, 노광, 검사, 정렬, 또는 다른 공정을 위해 비교가 이루어질 수 있다. UV 및 IR 영상이 동축으로 포착되지만, 영상 탐지기로의 전송은 동축일 수 있거나 동축이 아닐 수 있다. 예를 들어, 동축으로 포착된 영상은, 아래에 설명된 바와 같이, 광학적으로 분리되어 별개의 영상 탐지기로 전송될 수 있다.
본 개시물은 웨이퍼 정렬 및 투시 웨이퍼 정렬 탐지를 위한 방법을 개시한다. 본원의 기술은, 웨이퍼 재료를 관통하여 웨이퍼 내에 또는 웨이퍼 아래에 정렬 마크를 이미징하기에 충분한 파장 및 전력으로 광원을 사용한다. 이러한 투시 이미징은, 웨이퍼의 작업 표면(예를 들어, 상부 표면 또는 전면) 상에 형성된 통상적인 정렬 마크에 의존하지 않는, 정확하고 정밀한 정렬 메커니즘을 제공한다. 대신에, 웨이퍼 내의/아래의 패턴 또는 그리드를 참조하여, 후속 패턴의 정확하고 정밀한 정합 및 정렬을 위해, 신뢰 가능한 참조물이 반복적으로 액세스될 수 있다.
본원의 기술은 웨이퍼 검사 및 탐지를 위한 투시 웨이퍼 기술을 사용한다. 참조 패턴과 비교하는 검사 및 중간 층의 검사를 포함하는, 본원의 시스템 및 방법은, 웨이퍼에서 오버레이 오차 및 결함을 식별할 수 있다. 일부 실시형태에서, 중간 층은, 웨이퍼에 형성되지만 후속 웨이퍼 공정에 의해 커버되는 패터닝된 층 상에 집속하고 웨이퍼 재료를 관통하기에 충분한 파장 및 전력으로 광원을 사용함으로써 검사될 수 있다.
본원의 기술을 통해, 더 이상 정렬 마크를 생성 및 재생성할 필요가 없다. 통상적으로, 독립적인 그리드 또는 플레이트 참조물이 없다. 이 경우, 모든 오버레이 보정은, 상이한 도구 및 보정 특징을 고려해야 한다. 또한, 새로운 웨이퍼 상에 배치되는 초기 패턴을 위한 독립적인 참조점이 없다. 대신에, 초기 패턴은, 마치 그것이 특별한 도구(golden tool)를 사용하여 형성된 것처럼, 새로운 웨이퍼 상에 배치되어 완벽한 것으로 가정된다. 그러나, 현실적으로, 블라인드 트러스트(blind trust)에 대한 이러한 기반에는 결함이 있다. 특히, 구동 모터 정밀도 및 보정 곡선 오차와 같은, 초기 패턴에 영향을 줄 수 있는 많은 요인이 있다. 따라서, 왜곡 맵이 처음부터 사용된다. 그리고 그 다음, 마크 A로부터 마크 B로, 또는 층으로부터 층으로 이동함으로써, 오버레이 오차를 생성하여 합성한다.
도 2a는 오버레이의 산업적 문제를 도시한다. 여기서, 각각의 화살표는, 선행 패턴의 위치에 해당하는 시작점(예를 들어, 211a), 및 후속 패턴의 위치에 해당하는 종료점 또는 화살촉(예를 들어, 211a')을 갖는다. 결과적으로, 후속 패턴이 해당 선행 패턴과 나란히 형성되거나 해당 선행 패턴 위에 형성되는 경우, 각각의 화살표는 오버레이 값 또는 오버레이 오차를 나타낸다. 예를 들어, 공정(210A)에서, 초기 패턴을 배치할 때, 그리드 또는 플레이트 참조물이 없다. 따라서, 제1 화살표의 시작점(211a)은 오정렬될 가능성이 있으며, 즉, 초기 패턴은, 예를 들어 웨이퍼의 에지에 비하여, 배치 오차를 가질 수 있다. 그 다음, 후속 패턴은, 해당 마지막 패턴에 기초하여 정렬을 시도한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 후속 화살표의 시작점(예를 들어, 211b)은, 해당 마지막 또는 선행 화살표의 화살촉(예를 들어, 211a')과 중첩된다. 일부 실시예에서, 정렬 마크의 저하는, 이러한 저하된 정렬 마크를 사용함으로써 배치된 후속 패턴에 대한 정렬 오차를 야기할 수 있다. 이론적으로 완벽한 시스템에서도, 작업 중단이 여전히 발생할 수 있음을 유의한다. 예를 들어, 시스템 패턴 배치 공차가 +/- 4 nm이고, 각각의 레벨이 이전 레벨을 참조하는 경우, 참조 레벨을 0 오차인 것으로 간주한다. 이 경우, 제1 층은 + 4 nm 벗어날 수 있다. 제1 층에 대한 제2 층 정렬은 + 4 nm 벗어날 수 있으며, 이는 제2 층이 이제 참조 레벨에서 + 8 nm 벗어남을 의미한다. 또한, 누적 오차를 가중시킬 수 있는 보이는 본래의 정렬 마크에서도 작업 중단/정렬 시프트를 유도할 수 있는, 제조 전반에 걸쳐서 응력을 유도하거나 완화시키는 공정 요인이 있다.
또한, 정렬 마크는 공정의 단계(S220)에서 파괴될 수 있으며, 참조 마크 없이 배치가 다시 이루어진다. 시작점(211a)과 유사하게, 새로운 화살표의 시작점(221a)은 오정렬될 가능성이 있다. 도 2a의 실시예에서, 시작점(221a)은 화살촉(211n')으로부터 벗어난다. 단계(S230)에서 정렬 마크가 다시 파괴될 때까지, 해당 마지막 패턴에 기초하여 후속 패턴을 정렬함으로써, 공정이 진행된다. 유사하게, 참조 마크 없이 배치가 이루어지며, 시작점(231a)은 화살촉(221n')으로부터 벗어난다. 도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 층이 증가함에 따라, 오버레이 오차가 누적될 수 있으므로, 좋지 않은 제조 수율, 소자 오차 등을 유발할 수 있다. 공정(210A)은 제한적이지 않은 실시예임을 유의한다. 다른 공정(예를 들어, 210B 및 210C)은 상이한 오버레이 값(상이한 화살표) 및/또는 상이한 단계를 가질 수 있다.
도 2b는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 참조 패턴을 사용하는 오버레이 완화를 도시한다. 도시되지는 않지만, 본원의 기술을 통해, 웨이퍼 상에 배치된 모든 패턴은 동일한 참조 패턴에 기초한다. 일부 실시형태에서, 참조 그리드가 사용될 수 있으며, 오히려 웨이퍼 상의 임의의 패턴과는 무관한 것으로 간주될 수 있거나, 절대적인 것으로 간주될 수 있다. 일 실시형태에서, (독립적인) 참조 그리드는, 새로운 패턴을 배치할 때 웨이퍼와 비교된다. 초기 패턴의 경우, 이는 패턴이 참조 그리드에 맞춰질 수 있음을 의미한다. 후속 패턴의 경우, 이는 하나 이상의 패턴이 참조 그리드와 비교되어, 동일한 정렬로 복귀하기 위한 오버레이 보정을 계산할 수 있음을 의미한다.
예를 들어, 공정(240)에서, 웨이퍼 상의 초기 패턴을 정렬하기 위해, 참조 패턴(도시되지 않음)이 사용된다. 일 실시형태에서, 예를 들어 참조물을 웨이퍼의 후면에 접합하거나, 패턴을 웨이퍼 내에 내장함으로써, 웨이퍼 표면에 대하여 고정된 위치에 참조 패턴이 제공될 수 있다. 결과적으로, 제1 화살표의 시작점(241a)은 고정된 참조 패턴에 정렬되며, 이의 위치는 라인(250)으로 표시된다. 또한, 후속 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다. 각각의 후속 패턴을 위해 새로운 포토레지스트 층이 형성될 수 있지만, 참조 패턴으로 인해, 웨이퍼 상에 정렬 마크가 형성 및/또는 파괴될 필요는 없다. 결과적으로, 화살표는 라인(250) 주위에 중심을 두며, 이는 후속 패턴이 참조 패턴에 정렬됨을 의미한다. 따라서, 점점 더 많은 층이 형성됨에 따라, 오버레이 오차가 누적될 가능성이 낮다. 일부 실시형태에서, 참조 패턴은, 후속 패턴이 형성되는 웨이퍼의 작업 표면(예를 들어, 상부 표면 또는 전면) 아래에 위치됨을 유의한다. 따라서, 참조 패턴은 웨이퍼의 작업 표면과 무관하다. 즉, 참조 패턴은, 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼의 작업 표면 상에 수행되는, 에칭, 증착, 화학 기계적 폴리싱 등과 같은 리소그래피 공정에 의해 영향을 받지 않는다.
도 3a는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 참조 패턴을 사용하여 웨이퍼를 정렬하는 개략도(300A)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼(310)는, 전면(311)(작업 표면으로도 지칭됨) 및 후면(319)을 갖는다. 도 3a의 실시예에서, 전면(311) 상에 형성된 레지스트 층(320), 및 후면(319) 상에 위치된 참조 패턴(351)을 이미징하기 위해, 이미징 시스템(380)이 사용된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 이미징 시스템(380)은, 웨이퍼(310)의 전면(311) 상의 상부측 패턴(예를 들어, 321a)을 이미징하기 위해 사용되는 제1 광 빔(330)을 포함한다. 이미징 시스템(380)은, 참조 패턴(351)을 이미징하기 위해 웨이퍼(310)를 관통하도록 구성된 제2 광 빔(340)을 더 포함한다. 참조 패턴(351)에 대하여, 상부측 패턴이 위치된 곳을 결정하기 위해, 제1 광 빔(330)에 의해 포착된 상부측 패턴의 영상, 및 제2 광 빔(340)에 의해 포착된 참조 패턴(351)의 영상이 분석될 수 있도록, 제1 광 빔(330) 및 제2 광 빔(340)은 동축으로 정렬되도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 참조 패턴(351)에 대한 패턴의 좌표 위치가 결정될 수 있도록, 패턴의 영상 및 참조 패턴(351)의 영상이 분석된다. 예를 들어, 총 오프셋을 결정하기 위한 벡터 분석을 수행하기 위해, 참조 패턴(351) 및 패턴으로부터 수집된 좌표 위치 데이터를 비교함으로써, 영상들이 실질적으로 중첩될 수 있거나, 동일한 물리적 공간에 중첩될 수 있다. 결과적으로, 참조 패턴(351)을 사용하여, 패턴이 정렬될 수 있다. 예를 들어, 패턴 영상의 마스크를 이동시키거나, 고정된 마스크에 대하여 웨이퍼를 이동시킴으로써, 정렬이 이루어질 수 있다. 일부 실시형태에서, 레지스트 층(320)이 노출되며, 잠복 패턴(321a)이 레지스트 층(320)에 형성된다. 그 다음, 일 실시형태에서, 잠복 패턴(321a)이 현상되며, 이에 따라, 물리적 패턴이 레지스트 층(320)에 형성된다. 다른 실시형태에서, "스텝-앤드-리피트(step-and-repeat)" 또는 "스텝-앤드-스캔(step-and-scan)" 시스템에서, 2개의 광 빔 및 포토마스크는, 도 3a의 중공 화살표로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(310)의 다른 영역으로 이동할 수 있으며, 공정이 반복되어, 레지스트 층(320)에 하나 이상의 잠복 패턴(예를 들어, 321n)을 형성한다. 이러한 상황에서, 잠복 패턴은 별도로 노출되지만, 함께 현상될 것이다.
도 3a에 도시되지 않지만, 이미징 시스템(380)은, 제1 광 빔(330) 및 제2 광 빔(340)으로 인해 비롯되는 영상을 포착하기 위해, 센서 또는 카메라와 더불어, 정렬 광학계를 더 포함할 수 있다. 정렬 광학계는, 제1 광 빔(330) 및 제2 광 빔(340)이 상이한 평면을 이미징하기 위해 동축으로 정렬되도록 구성된다. 즉, 이미징 시스템(380)은 상이한 파장의 2개의 광 빔(예를 들어, 330 및 340)을 동축으로 정렬할 수 있으며, 동축으로 정렬된 2개의 광 빔을 웨이퍼(310)의 전면(311) 상에 위치된 상부측 패턴(예를 들어, 321a), 및 상부측 패턴(예를 들어, 321a) 아래에 위치된 참조 패턴(예를 들어, 351) 상에 집속할 수 있고, 상부측 패턴(예를 들어, 321a) 및 참조 패턴(예를 들어, 351)의 영상을 포착할 수 있다.
도 3a를 계속 참조하면, 참조 패턴(351)은 웨이퍼(310)의 후면(319) 상에 위치된다. 일 실시형태에서, 참조 패턴(351)은 웨이퍼(310)의 후면(319) 상에 형성되어, 그러한 웨이퍼의 공정 전반에 걸쳐서 웨이퍼에 고정된다. 다른 실시형태에서, 참조 패턴(351)은, 도 3b에 도시된 바와 같은 참조 플레이트(300B)와 같은 참조 플레이트에 포함된다. 도 3b의 실시예에서, 참조 플레이트(300B)는, 거의 완벽하게 정렬된 20 미크론 x 20 미크론 정사각형(예를 들어, 353)을 갖는 그리드 플레이트이다. 이러한 실시형태에서, 그리드 플레이트의 정밀도는, 패터닝 또는 검사 시스템의 정렬 성능을 결정할 것이다. 따라서, 그리드 플레이트는, 미리 결정된 정도의 제조 공차 내에서 그리드 플레이트를 형성할 수 있는 제조사로부터 획득되어야 한다. 대안적으로, 참조 플레이트(300B)는, 정렬 목적을 위해 적합한 점, 라인, 코너, 박스, 숫자, 마크, 또는 임의의 다른 패턴 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 참조 플레이트(300B)는 웨이퍼(310)의 후면(319)에 부착될 수 있거나, 스캐너 또는 노광기와 같은 포토리소그래피 도구의 기판 홀더에 포함될 수 있다.
도 3a의 실시예에서, 참조 패턴(351)은 웨이퍼(310)의 후면(319) 상에 위치되지만, 다른 실시예에서, 참조 패턴(351)은 웨이퍼(310) 내에 배치될 수 있다. 즉, 참조 패턴(351)은, 웨이퍼(310) 아래에 있든 또는 웨이퍼(310) 내에 있든 관계없이, 웨이퍼(310)의 전면(311) 아래에 배치됨으로써, 참조 패턴(351)이 웨이퍼(310)의 전면(311) 및 레지스트 층(320)과는 무관하다. 또한, 참조 패턴(351)은, 웨이퍼(310)의 전면(311) 상에 형성되거나 형성될 임의의 패턴(예를 들어, 321a)과 무관하다.
제한적이지 않은 실시예에서, 패턴을 포함하는 포토마스크(도시되지 않음)는 웨이퍼(310)의 전면(311) 상에 위치된다. 포토마스크는, 접촉 프린팅 시스템에서 웨이퍼(310)와 직접 접촉되게 배치될 수 있다. 포토마스크는, 근접 프린팅 시스템에서 또는 투영 프린팅 시스템에서 웨이퍼(310)로부터 이격되게 배치될 수 있다. 웨이퍼(310) 상에 패턴을 프린팅하기 전에, 포토마스크, 또는 더 정확하게는, 패턴은, 참조 패턴(351) 및 이미징 시스템(380)에 의해 가능하게 되는 영상 분석을 사용하여 정렬된다.
일 실시형태에서, 패턴은 초기 패턴이므로, 참조 패턴에 정렬될 수 있다. 예를 들어, 참조 패턴은, 패턴이 라인의 그리드에 정렬되도록, 라인의 그리드를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 패턴은, 선행 패턴과 나란히 또는 선행 패턴 위에 배치되는 후속 패턴이다. 일부 실시형태에서, 후속 패턴을 정렬하기 위해, 선행 패턴은 이미징 시스템(380)을 사용하여 참조 패턴에 대하여 이미징되며, 후속 패턴도 이미징 시스템(380)을 사용하여 참조 패턴에 대하여 이미징된다. 그 다음, 제1 패턴에 대한 제2 패턴의 오버레이 값이 결정될 수 있다. 영상 분석 및 오버레이 계산과 관련하여 추가적인 세부 사항은 도 4a 내지 도 4d에서 설명될 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 각각 참조 패턴이 없는 그리고 참조 패턴이 있는 영상 분석을 도시한다. 도 4a에서, 2개의 패턴의 영상이 서로 위에 중첩되어, 영상(400A)을 야기한다. 이러한 실시예에서, 영상(400A)은, 검은색으로 표시된 제1 패턴(예를 들어, 410)으로부터의 복수의 라인 및 도트(dot)를 포함할 뿐만 아니라, 회색으로 표시된 제2 패턴(예를 들어, 420)의 라인 및 도트를 포함한다. 이러한 도면은, 참조 패턴 없이, 하나의 패턴의 라인 및 도트를 다른 패턴의 라인 및 도트에 정확하게 정렬하기 어려울 수 있음을 보여준다.
도 4b의 영상(400B)의 실시형태는, 영상(400B)이 참조 패턴의 중첩된 영상을 더 포함한다는 점을 제외하고는, 도 4a의 영상(400A)의 실시형태와 유사하다. 제한적이지 않은 실시예에서, 참조 패턴은 박스의 어레이(예를 들어, 430)를 포함한다. 이러한 도면은 박스의 어레이가 2개의 패턴의 정렬을 안내하기 위해 사용될 수 있음을 보여준다. 다른 실시형태에서, 참조 패턴은, 정렬 목적을 위해 적합한 점, 라인, 코너, 박스, 숫자, 마크, 또는 임의의 다른 패턴 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 참조 패턴은 웨이퍼에 고정될 수 있거나(예를 들어, 후면에 접합하거나, 웨이퍼 내에 내장함으로써), 웨이퍼로부터 분리될 수 있다(예를 들어, 그리드 플레이트를 사용하거나, 기판 홀더 내에 참조물을 포함함으로써). 고정된 참조물은, 웨이퍼 상에 이전에 형성된 다른 패턴의 상대적 배치를 고려하지 않으면서, 고정된 참조 패턴만을 사용함으로써, 각각의 개별 패턴이 웨이퍼 상에 정렬될 수 있다는 점에서 이점을 제공한다. 그러나, 고정된 참조물을 제공하기 위한 웨이퍼의 특별한 공정은 바람직하지 않을 수 있으며, 이 경우, 그리드 플레이트와 같은 별도의 참조물이 사용될 수 있다. 별도의 그리드 플레이트가 사용되는 경우, 2개의 패턴 간의 오버레이는, 웨이퍼가 도구 또는 공정 사이에 이동되는 경우, 그리드 플레이트에 대한 웨이퍼의 위치의 변화를 고려하도록 계산될 수 있다.
도 4c는 도 4b의 직사각형(400C)의 상세도를 도시하며, 도 4d는 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 도 4c의 참조 패턴을 사용하는 오버레이 계산을 추가로 보여준다. 도 4c 및 도 4d는 2개의 패턴의 오버레이 값을 계산하기 위해 독립적인 참조 패턴이 어떻게 사용될 수 있는지를 도시한다. 이는 좌표계에 대한 각각의 공통 참조물을 인식함으로써, 그리고 그러한 참조물을 사용하여, 각각의 패턴이 그러한 좌표계에서 "어디에 있는지"를 인식함으로써 수행된다. 예를 들어 각각의 층 사이의 거리와 같이, 일단 그것이 알려지면, 오버레이 값을 추출하기 위해 필요한 벡터 계산은 간단한 벡터 대수로 수행된다. 스테이지 아래에 항상 자기 자신을 위한 특별한 도구가 있는 믹스매치 오버레이(mix-match overlay: MMO)로서 이를 고려할 수 있다.
제한적이지 않은 실시예에서, 참조 패턴의 참조점(M)은, 제1 패턴의 지점(N)과 제2 패턴의 지점(P) 간의 오버레이 값을 계산하기 위해 사용된다. 여기서, 박스(예를 들어, 430) 또는 라인(예를 들어, AA', BB', CC', DD', EE' 및 FF')은, 참조 패턴의 그리드 라인이다. 지점(M)은 박스(430)의 코너일 뿐만 아니라, 라인(AA' 및 DD')의 교차점이다. 지점(N)은 라인(BB' 및 EE')의 교차점이다. 지점(P)은 라인(CC' 및 FF')의 교차점이다. 이러한 참조 패턴은 이미징될 수 있으며, 하나 이상의 패턴(예를 들어, 제1 패턴 및 제2 패턴)의 영상 상에 정확하게 중첩될 수 있다. 따라서, 중첩된 영상을 분석함으로써, 패턴의 좌표 위치가 식별된 다음, 오버레이가 계산될 수 있다.
제한적이지 않은 실시예에서, 박스(430)는, 절대적이거나 웨이퍼 독립적인 참조점(M)을 제공한다. 참조 패턴 상에 제1 패턴을 중첩시킴으로써, 참조점(M)으로부터 제1 패턴의 지점(N)으로의 좌표 차이 또는 벡터(
Figure pct00001
)가 결정된다. 마찬가지로, 참조 패턴 상에 제2 패턴을 중첩시킴으로써, 참조점(M)으로부터 제2 패턴의 지점(P)으로의 좌표 차이 또는 벡터(
Figure pct00002
)가 결정된다. 그 다음, 지점(N)과 지점(P) 간의 오버레이 값(
Figure pct00003
)이 계산될 수 있다:
Figure pct00004
. 이러한 오버레이 값은, 참조 그리드에 대한 제2 패턴의 배치를 결정하는 동시에, 제1 패턴의 배치에 영향을 주는 공정 편차를 또한 고려하기 위해 유용할 수 있다.
또한, 알려진 제1 패턴으로부터의 지점(예를 들어, N)의 좌표 위치, 및 알려진 제2 패턴으로부터의 지점(예를 들어, P)의 좌표 위치를 통해, 제1 패턴으로부터 제2 패턴으로의 오버레이 값 또는 시프트가 결정될 수 있다. 그 다음, 이러한 오버레이 값을 사용하여 제2 또는 후속 패턴을 배치함으로써, 독립적인 참조 그리드에 대하여 오버레이를 보정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 모든 영상 비교에 대해 균일한 참조 영상을 가짐으로써, 초기 라인 또는 절대 참조물에 기초하여 오버레이 보정을 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 인접 패턴을 보정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 영상을 중첩하는 것이 필요하지 않음을 유의한다. 좌표 위치 데이터가 참조 플레이트 및 웨이퍼의 작업 표면으로부터 수집될 수 있으며, 그 다음, 벡터 분석을 사용하여 총 오프셋 또는 오버레이 값을 결정할 수 있다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 개시물의 실시형태에 따라, 스티칭의 중간 단계에서의 웨이퍼 스테이지(510)의 하향식 도면을 도시한다. 도 5d는 본 개시물의 실시형태에 따라, 도 5c의 점선 직사각형(500D)의 확대도를 도시한다. 도시되지 않지만, 웨이퍼 스테이지(510)는, 도 1a의 EVU 도구(100)와 같은 리소그래피 도구의 일부일 수 있다. 리소그래피 도구는, 마스크를 홀딩하기 위한 마스크 스테이지를 더 포함할 수 있다.
도 5a에서, 적어도 하나의 웨이퍼(520)가 웨이퍼 스테이지(510) 상에 로딩된다. 적어도 하나의 웨이퍼(520)는, 웨이퍼 스테이지(510)를 향하는 후면, 및 패터닝될 작업 표면을 갖는다. 일부 실시형태에서, 레지스트 층이 웨이퍼(520)의 작업 표면 상에 증착된다. 레지스트 층은, 복합 패턴을 형성하도록 구성된 광반응성 종을 포함한다.
도 5a에 도시되지 않지만, 참조 패턴이 웨이퍼(520)의 작업 표면 아래에 배치된다. 여기서, 참조 패턴은 도 3a, 도 3b 및 도 4a 내지 도 4d의 참조 패턴에 해당한다. 설명은 위에 제공되었으며, 단순화 목적을 위해 여기서는 생략될 것이다. 웨이퍼 스테이지(510)의 형상, 웨이퍼 스테이지(510)의 크기, 웨이퍼(520)의 형상, 웨이퍼(520)의 크기, 웨이퍼(520)의 상대적 위치 등은 유동적이며, 특정 제조 요건을 충족시키도록 맞춤화될 수 있음을 유의한다.
도 5b는 웨이퍼(520)가 제1 화학 방사선 패턴에 노출된 후의 웨이퍼 스테이지(510)를 도시한다. 일부 실시형태에서, 제1 화학 방사선 패턴은, 참조 패턴을 사용하여 웨이퍼(520)의 제1 영역(제1 다이 또는 제1 필드로도 알려짐)(521)과 정렬된다. 그 다음, 제1 영역(521)은, 마스크 스테이지 상에 홀딩된 제1 마스크(도시되지 않음)를 통하여 제1 화학 방사선 패턴에 노출된다. 결과적으로, 제1 영역(521)의 레지스트 층에 제1 잠상이 프린팅된다.
일부 실시형태에서, 복수의 웨이퍼(520)(예를 들어, 25개의 웨이퍼)가 웨이퍼 스테이지(510) 상의 복수의 슬롯(예를 들어, 25개의 슬롯)에 로딩된다. 복수의 웨이퍼(520)의 제1 영역(521)은, 제1 패스로 제1 화학 방사선 패턴에 노출될 수 있다. 제한적이지 않은 실시예에서, "스텝-앤드-리피트" 또는 "스텝-앤드-스캔" 시스템에서, 제1 마스크는, 한 번에 하나의 웨이퍼 상의 레지스트 층에 제1 잠상을 프린팅하도록 구성된다. 참조 패턴은 각각의 웨이퍼(520)의 작업 표면 아래에 배치될 수 있으며, 노광 전에 제1 마스크를 정렬하기 위해 사용될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d의 실시예에서, 제1 마스크의 제1 패턴은, 복합 패턴의 제1 구성 요소이다. 제2 마스크는, 복합 패턴의 제2 구성 요소인 제2 패턴을 포함할 수 있다. 제1 패턴 및 제2 패턴은 서로 인접한다. 제한적이지 않은 실시예에서, 조합된 제1 패턴 및 제2 패턴은 복합 패턴을 완성한다. 따라서, 웨이퍼(520)는, 제1 영역(521)에 인접한 제2 영역(제2 다이 또는 제2 필드로도 알려짐)(522)을 갖는다. 레지스트 층은, 제2 영역(522)에 제2 패턴을 형성하도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 복수의 웨이퍼(520)는 웨이퍼 스테이지(510)로부터 제거될 수 있으며, 리소그래피 도구(도시되지 않음)의 웨이퍼 스토커로 이송될 수 있다. 복수의 웨이퍼(520)가 웨이퍼 스토커에 일시적으로 홀딩되는 경우, 마스크 스테이지는 제1 마스크로부터 제2 마스크로 전환될 수 있다. 그 다음, 복수의 웨이퍼(520)가 웨이퍼 스테이지(510)로 다시 이송된다. 일부 실시형태에서, 웨이퍼 스토커는 필요하지 않을 수 있다. 마스크 스테이지가 제1 마스크로부터 제2 마스크로 전환되는 경우, 복수의 웨이퍼(520)는 웨이퍼 스테이지(510) 상에 있을 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 웨이퍼 스테이지(510)는 제2 마스크를 위해 상이한 광학계로 이동될 수 있다. 제한적이지 않은 실시예에서, EUV 광이 제1 마스크를 통하여 노출되며, DUV 광이 제2 마스크를 통하여 노출된다.
도 5c는 웨이퍼(520)가 제2 마스크를 통하여 제2 화학 방사선 패턴에 노출된 후의 웨이퍼 스테이지(510)를 도시한다. 일부 실시형태에서, 제2 화학 방사선 패턴은, 참조 패턴을 사용하여 웨이퍼(520)의 제2 영역(522)과 정렬된다. 그 다음, 제2 영역(522)은, 마스크 스테이지 상에 홀딩된 제2 마스크를 통하여 제2 화학 방사선 패턴에 노출된다. 결과적으로, 제2 영역(522)의 레지스트 층에 제2 잠상이 프린팅된다. 제1 패스와 유사하게, 일부 실시형태에서, 복수의 웨이퍼(520)의 제2 영역(522)은 제2 패스로 제2 화학 방사선 패턴에 노출될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제1 오버레이 값이 제1 패턴과 참조 패턴 간에 측정되어, 제1 패턴을 정렬하고, 제1 오버레이 값을 업데이트한다. 그 다음, 제2 패턴과 참조 패턴 간의 제2 오버레이 값이 측정된다. 후속적으로, 제1 패턴과 제2 패턴 간의 제3 오버레이 값은, 제1 오버레이 값 및 제2 오버레이 값에 기초하여 계산된다. 그 다음, 제2 패턴은, 제3 오버레이 값을 사용하여 제1 패턴과 정렬된다.
일부 실시형태에서, 참조 패턴의 영상, 제1 패턴의 영상, 및 제2 패턴의 영상이 포착된다. 제1 오버레이 값을 측정하기 위해, 참조 패턴의 영상 및 제1 패턴의 영상이 서로 위에 중첩되어 제1 중첩 영상을 형성한다. 제2 오버레이 값을 측정하기 위해, 참조 패턴의 영상 및 제2 패턴의 영상이 서로 위에 중첩되어 제2 중첩 영상을 형성한다. 대안적으로, 제2 오버레이 값을 측정하기 위해, 제2 패턴의 영상이 제1 중첩 영상 상에 중첩될 수 있다. 일부 실시형태에서, 영상을 중첩하는 것이 필요하지 않을 수 있음을 유의한다. 좌표 위치 데이터가 참조 플레이트 및 웨이퍼의 작업 표면으로부터 수집될 수 있으며, 그 다음, 벡터 분석을 사용하여 해당 총 오프셋 또는 오버레이 값을 결정할 수 있다.
일부 실시형태에서, 참조 패턴에 대한 제1 패턴의 제1 좌표 위치가 식별된다. 참조 패턴에 대한 제2 패턴의 제2 좌표 위치도 식별된다. 그 다음, 오버레이 값은, 제1 좌표 위치 및 제2 좌표 위치를 사용하여 계산된다. 제2 패턴은, 오버레이 값을 사용하여 제1 패턴과 정렬된다.
또한, 제1 화학 방사선 패턴 및 제2 화학 방사선 패턴은, EUV 파장(예를 들어, 13.5 nm) 또는 DUV 파장(예를 들어, 193 nm)을 독립적으로 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 화학 방사선 패턴 및 제2 화학 방사선 패턴 둘 모두는 EUV 파장을 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 화학 방사선 패턴은 EUV 파장을 포함하지만, 제2 화학 방사선 패턴은 DUV 파장을 포함한다. 따라서, 웨이퍼 스테이지(510)는 제2 마스크를 위해 상이한 광학계로 이동될 수 있다.
도 5d는 도 5c의 점선 직사각형(500D)의 확대도를 도시한다. 일 실시형태에서, 도 5c 및 도 5d는 제1 패턴 및 제2 패턴의 잠상을 도시한다. 다른 실시형태에서, 도 5c 및 도 5d는 레지스트 층이 현상된 후의 제1 패턴 및 제2 패턴을 도시한다.
제한적이지 않은 실시예에서, 제1 영역(521)의 제1 패턴은, 제1 라인(541)(예를 들어, 541a 및 541b)을 포함한다. 제2 영역(522)의 제2 패턴은, 제2 라인(551)(예를 들어, 551a 및 551b)을 포함한다. 경계 라인(530)이 제1 영역(521)과 제2 영역(522) 사이에 위치된다. 경계 라인(530)은 필드 경계로도 알려져 있다.
스티칭 시에, 제1 패턴의 제1 형상부는, 복합 형상부를 형성하기 위해, 경계 라인(530)에서 제2 패턴의 제2 형상부와 연결되어야 할 수 있다. 즉, 복합 패턴이 2개의 필드(또는 2개의 패턴)로 분할되는 경우, 필드 경계에 걸친 원래의 형상부가 2개의 형상부로 분할될 수 있다. 2개의 필드가 함께 스티칭되는 경우, 2개의 형상부는, 원래의 형상부를 형성하기 위해 서로 연결되어야 할 수 있다. 그러나, 정렬 오차 또는 오버레이 오차가 연속성 문제를 유발할 수 있다. 예를 들어, 도 5d에서, 제1 라인(541a) 및 제2 라인(551a)은 연결되지 않고, 제1 라인(541b) 및 제2 라인(551b)은 연결되지 않는다.
또한, 일부 실시형태에서, 필드내 정렬 마크는, 소자 영역의 외부에 또는 소자 영역의 레지스트 층 아래에 선택적으로 형성될 수 있다. 제한적이지 않은 실시예에서, 필드내 마크는, 경계 라인(530)에 걸친 플러스 기호(531)를 포함한다. 제1 패턴 및 제2 패턴 둘 모두는, 참조 패턴을 사용하여 필드내 정렬 마크와 정렬될 수 있다. 일부 실시형태에서, 소자 영역의 외부에 있든 또는 소자 영역의 레지스트 층 아래에 있든 관계없이, 필드내 정렬 마크가 필요하지 않음을 유의한다.
도 5a 내지 도 5d의 실시예에서, 2개의 필드만이 스티칭 공정에 포함되지만, 다른 실시예에서, 웨이퍼(520)는 2개 초과의 필드를 포함할 수 있다. 결과적으로, 더 많은 마스크가 필요할 수 있다. 잠상은 별도로 프린팅될 수 있지만, 함께 현상되어 해당 복합 패턴을 형성할 수 있다.
도 6은 본 개시물의 예시적인 실시형태에 따라, 웨이퍼를 처리하기 위한 공정(600)의 흐름도를 도시한다. 공정(600)은 단계(S610)로 시작되어, 웨이퍼의 작업 표면(예를 들어, 전면 또는 상부 표면) 아래에 위치된 참조 패턴이 예를 들어 양자 터널링 이미징, IR 투과 이미징 등을 통해 식별된다.
참조 패턴은 웨이퍼의 작업 표면 아래에 위치되기 때문에, 참조 패턴은 웨이퍼의 작업 표면과 무관할 수 있다. 여기서, 참조 패턴이 웨이퍼의 작업 표면과 무관하다는 것은, 참조 패턴이 웨이퍼의 작업 표면 상에 수행되는 임의의 제조 공정에 의해 영향을 받지 않음을 의미한다. 전형적으로, 이러한 제조 공정은, 에칭, 증착, 화학 기계적 폴리싱 등과 같은 리소그래피 공정을 포함한다. 결과적으로, 참조 패턴은, 웨이퍼의 작업 표면 상에 형성된 하나 이상의 패턴과도 무관하다.
참조 패턴은, 정렬 목적을 위해 적합한 점, 라인, 코너, 박스, 삼각형, 숫자, 마크, 또는 임의의 다른 패턴 중 적어도 하나를 포함한다. 일 실시형태는 웨이퍼의 아래에 그리드 플레이트를 사용하는 단계를 포함하지만, 이는 제한 사항이 아니다. 그리드 플레이트는, 그리드 라인 및 그리드 라인에 의해 형성된 박스를 가질 수 있다. 박스의 코너 또는 그리드 라인의 교차점은, 도 4d에 설명된 바와 같은 오버레이 계산을 위한 참조점으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 거의 완벽하게 정렬된 20 미크론 x 20 미크론 정사각형을 갖도록 정밀 기계 가공함으로써 제조된 그리드 플레이트가 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 참조 패턴은, 웨이퍼의 후면 상에 위치된 참조 플레이트에 포함된다. 일 실시예에서, 참조 플레이트는 웨이퍼의 후면에 부착된다. 따라서, 참조 플레이트 및 웨이퍼는 하나의 모듈로서 기능할 수 있다. 다른 실시예에서, 참조 플레이트는 포토리소그래피 스캐너 또는 노광기의 기판 홀더에 포함된다. 패턴을 갖지 않는 웨이퍼가 참조 플레이트 위에 배치된 경우, 웨이퍼는 참조 플레이트에 대략적으로 정렬될 것이다. 기존 패턴을 갖는 웨이퍼가 참조 플레이트 위에 배치된 경우, 기존 패턴 및 참조 플레이트는 동축으로 정렬될 수 있다. 통상적인 리소그래피 공정에서, 웨이퍼 후면 스크래치, 후면 먼지, 및/또는 열로 인한 기판 왜곡으로 인해 기인하는 측정 오차가 오버레이에 영향을 줄 수 있지만, 통상적인 오버레이 시스템은 흔히 이러한 문제를 인지하지 못한다. 본원의 기술은 이러한 문제를 극복하기 위한 독립적인 참조 플레이트 및 높은 공간 해상도를 포함한다.
일부 실시형태에서, 참조 패턴은 웨이퍼의 후면 상에 형성된다. 다른 기술은, 예를 들어 방사성 또는 형광 재료를 사용하여, 웨이퍼 내에 참조 패턴(예를 들어, 그리드 라인)을 내장하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 참조 패턴이 웨이퍼의 표면 상에 형성된 다음, 실리콘 및/또는 실리콘 산화물 층이 그 위에 증착된다. 예를 들어, 참조 패턴이 웨이퍼 내에 실질적으로 "내장"되고, 패턴이 실리콘 및/또는 실리콘 산화물 층 상에 형성될 수 있도록, 실리콘 및/또는 실리콘 산화물 층은 1 내지 5 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 실리콘 또는 실리콘 산화물과 같은 보호 층이 웨이퍼의 후면 상에 형성되기 전에, 참조 패턴이 웨이퍼의 후면 상에 형성된다. 결과적으로, 참조 패턴이 웨이퍼에 내장된다. 다른 실시예에서, 캐리어 웨이퍼의 전면이 타겟 웨이퍼의 후면에 접합되기 전에, 참조 패턴이 캐리어 웨이퍼의 전면 상에 형성될 수 있다. 결과적으로, 참조 패턴은, 하나의 웨이퍼로서 함께 기능하는, 캐리어 웨이퍼와 타겟 웨이퍼 사이에 삽입된다.
그 다음, 공정(600)은 웨이퍼를 제1 화학 방사선 패턴에 노출시킴으로써 단계(S620)로 진행된다. 제1 패턴은 복합 패턴의 제1 구성 요소이며, 제1 화학 방사선 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다. 단계(S630)에서, 웨이퍼는 제2 화학 방사선 패턴에 노출된다. 제2 패턴은 복합 패턴의 제2 구성 요소이며, 제1 패턴에 인접하게 노출된다. 제2 화학 방사선 패턴은, 참조 패턴을 사용하여 제1 화학 방사선 패턴과 정렬된다.
일부 실시형태에서, 제1 오버레이 값이 제1 패턴과 참조 패턴 간에 측정되어, 제1 패턴을 정렬하고, 제1 오버레이 값을 업데이트한다. 제2 패턴과 참조 패턴 간에 제2 오버레이 값이 측정된다. 제1 오버레이 값 및 제2 오버레이 값에 기초하여, 제1 패턴과 제2 패턴 간에 제3 오버레이 값이 계산된다. 제2 패턴은, 제3 오버레이 값을 사용하여 제1 패턴과 정렬된다.
일부 실시형태에서, 참조 패턴의 영상 및 제1 패턴의 영상이 포착된다. 영상 분석을 수행하여 제1 오버레이 값을 측정함으로써, 제1 패턴의 배치를 결정한다. 예를 들어, 참조 패턴의 영상 및 제1 패턴의 영상을 서로 위에 중첩하고, 참조 패턴에 대한 제1 패턴의 좌표 위치를 식별함으로써, 영상 분석이 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 영상을 중첩하는 것은 필요하지 않을 수 있다. 좌표 위치 데이터가 참조 플레이트 및 웨이퍼의 작업 표면으로부터 수집될 수 있으며, 그 다음, 벡터 분석을 사용하여 총 오프셋 또는 오버레이 값을 결정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 영상 분석이 실시간으로 수행됨으로써, 제1 패턴의 배치가 실시간으로 조정될 수 있다. 또한, 제2 오버레이 값이 유사하게 측정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 참조 패턴에 대한 제1 패턴의 제1 좌표 위치가 식별된다. 참조 패턴에 대한 제2 패턴의 제2 좌표 위치도 식별된다. 그 다음, 오버레이 값은 제1 좌표 위치 및 제2 좌표 위치를 사용한다. 따라서, 제2 패턴은, 오버레이 값을 사용하여 제1 패턴과 정렬된다.
일부 실시형태에서, 레지스트 층이 웨이퍼의 작업 표면 상에 형성된다. 레지스트 층은, 복합 패턴을 형성하도록 구성된 광반응성 종을 포함한다. 레지스트 층은 양자 터널링 이미징 또는 IR 투과 이미징에 비활성일 수 있다. 일부 실시형태에서, 레지스트 층은, 제1 패턴의 형상부가 제2 패턴의 형상부와 연결되도록 현상된다.
일부 실시형태에서, 필드내 정렬 마크는, 소자 영역의 외부에 또는 소자 영역의 레지스트 층 아래에 선택적으로 형성된다. 제1 패턴은 참조 패턴을 사용하여 필드내 정렬 마크와 정렬되며, 제2 패턴도 참조 패턴을 사용하여 필드내 정렬 마크와 정렬된다.
일부 실시형태에서, 웨이퍼는 하나 이상의 추가적인 화학 방사선 패턴에 노출된다. 하나 이상의 추가적인 패턴은, 복합 패턴의 추가적인 구성 요소이다. 하나 이상의 추가적인 화학 방사선 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다.
일부 실시형태에서, 제1 화학 방사선 패턴은, EUV 파장(예를 들어, 13.5 nm) 또는 DUV 파장(예를 들어, 193 nm)을 포함한다. 제2 화학 방사선 패턴은, EUV 파장(예를 들어, 13.5 nm) 또는 DUV 파장(예를 들어, 193 nm)을 포함한다. 결과적으로, 제1 화학 방사선 패턴 및 제2 화학 방사선 패턴은, 동일한 광 또는 2개의 상이한 광을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 복수의 웨이퍼가 리소그래피 도구의 웨이퍼 스테이지 상에 배치된 경우, 복수의 웨이퍼는 제1 패스로 제1 화학 방사선 패턴에 노출된다. 웨이퍼는, 웨이퍼 스테이지로부터 리소그래피 도구의 웨이퍼 스토커로 후속적으로 이송된다. 리소그래피 도구의 마스크 스테이지를 위해 마스크가 전환된다. 웨이퍼는 웨이퍼 스토커로부터 웨이퍼 스테이지로 다시 이송된다. 그 다음, 웨이퍼는 제2 패스로 제2 화학 방사선 패턴에 노출된다. 일부 실시형태에서, 웨이퍼 스토커는 필요하지 않을 수 있다. 마스크 스테이지가 제1 마스크로부터 제2 마스크로 전환되는 경우, 복수의 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지 상에 있을 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 웨이퍼 스테이지는 제2 마스크를 위해 상이한 광학계로 이동될 수 있다. 제한적이지 않은 실시예에서, 제1 화학 방사선 패턴은 EUV 광을 포함하며, 제2 화학 방사선 패턴은 DUV 광을 포함한다.
일부 실시형태에서, 제1 잠상을 웨이퍼 상에 프린팅하기 위해, 웨이퍼는 제1 패턴을 갖는 제1 마스크를 통하여 제1 화학 방사선 패턴에 노출된다. 제1 잠상은, 예를 들어 도 1b 및 도 1c에서, 제1 마스크 상의 제1 패턴에 비하여 축소된다. 유사하게, 제2 잠상을 웨이퍼 상에 프린팅하기 위해, 웨이퍼는 제2 패턴을 갖는 제2 마스크를 통하여 제2 화학 방사선 패턴에 노출된다. 제2 잠상은 제2 마스크 상의 제2 패턴에 비하여 축소된다.
제한적이지 않은 실시예에서, 웨이퍼 아래에 위치된 참조 플레이트는, 양자 터널링 이미징, IR 투과 이미징 등을 통해 이미징된다. 참조 플레이트는 참조 패턴을 포함한다. 제1 화학 방사선 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다. 제1 패턴은 복합 패턴의 제1 구성 요소이다. 웨이퍼의 제1 필드는 제1 화학 방사선 패턴에 노출된다. 제2 화학 방사선 패턴은 참조 패턴을 사용하여 정렬된다. 제2 패턴은 복합 패턴의 제2 구성 요소이다. 웨이퍼의 제2 필드는 제2 화학 방사선 패턴에 노출되며, 제2 필드는 제1 필드에 인접한다.
일부 실시형태에서, 광 투영이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 참조물은, 웨이퍼 내에, 기판 홀더 상에, 또는 기판 홀더 아래의 그리드 플레이트로서 물리적으로 존재하지 않는 투영 그리드일 수 있다. 일부 실시형태에서, 참조 패턴은 물리적 마크 및 광 투영의 조합물일 수 있다. 예를 들어, 기판 홀더 상에 배치된 웨이퍼에 의해 커버되지 않는 기판 홀더의 주변 영역 상에 물리적 참조 마크가 제공될 수 있으며, 터널링이 필요하지 않을 수 있도록, 광 투영이 웨이퍼의 영역의 참조 패턴을 완성할 수 있다.
웨이퍼 아래에 위치된 참조 플레이트, 웨이퍼 내의 내장된 마크, 또는 웨이퍼의 후면 표면 상의 내장된 마크의 경우, 이후에 웨이퍼의 작업 표면 상에 형성된 패턴과 비교되는 참조 패턴을 이미징하기 위해, 양자 터널링 이미징, IR 투과 이미징 등이 사용된다.
따라서, 패터닝을 위해 독립적인 참조 패턴이 사용될 수 있다. 참조 패턴은 어떤 의미로는 절대적인 것으로 간주될 수 있고, 다른 의미로는 상대적인 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 참조 패턴은 고정된 그리드 라인(또는 점, 또는 코너, 또는 박스, 또는 임의의 다른 적합한 형상)을 유지하거나 지속할 수 있으며, 웨이퍼 상의 다양한 증착 및 에칭 단계로 인해 변경되지 않는다. 일 실시형태에서, 이는 스테이지 또는 웨이퍼 홀더와 일체형인 그리드 플레이트일 수 있다. 이러한 방식으로, 그리드 플레이트는, 웨이퍼의 공정 전반에 걸쳐서 동일한 물리적 그리드 플레이트가 사용되기 때문에 절대적이지만, 물리적 그리드 플레이트가 웨이퍼 자체에 고정되지 않고 웨이퍼 공정 전반에 걸쳐서 웨이퍼에 대해 이동될 수 있기 때문에 상대적이다. 주어진 웨이퍼가 스테이지 상에 배치될 때마다, 이는 이전 배치와 비교하여 상이한 위치 또는 방향에 있을 수 있지만, 이는 중요하지 않다. 주어진 새로운 패턴이 배치되거나 노출되기 위해, 웨이퍼는 참조 그리드를 통해 이미징된다. 그 다음, 참조 그리드는, 2개 이상의 지점에 대한 벡터를 식별하기 위한 상대적 참조점을 제공할 수 있으며, 이로부터 벡터 분석을 사용하여, 다음 노광 시에 오버레이 보정 조정을 계산할 수 있다. 즉, 도 4c 및 도 4d의 공정을 사용하여, 웨이퍼 및 그리드 플레이트의 상대적 위치의 변화를 수학적으로 보정할 수 있으므로, 예를 들어, 웨이퍼에 내장된 고정된 참조물과 동일한 방식으로 그리드 플레이트가 기능할 수 있다.
IR 및 UV 센서 및 소스가 통상적으로 이용 가능하며, 본원의 실시형태에 사용하기 위해 적응될 수 있다. 제한적이지 않은 실시예에서, FLIR X8500 MWIR(미국 오리건주, Teledyne FLIR LLC)은 본원에 사용될 수 있는 고속, 고화질 MWIR 카메라이다. 센서의 경우, DataRay(미국 캘리포니아주, DataRay Inc.) 카메라 센서가 사용될 수 있다. 표면 이미징을 위해, 펌프형 나노초 레이저와 같은, Optowaves(미국 매사추세츠주, Optowares Inc.) 고체 레이저가 사용될 수 있다. IR 소스의 경우, Pranalytica, Inc.(미국 캘리포니아주)의 IR 조정 가능 양자 캐스케이드 레이저가 사용될 수 있다. 이들은 예시적인 구성 요소이다. 다른 이용 가능한 시스템으로 대체될 수 있다.
기술은, 적색 및 청색 보정의 상대적 위치로도 지칭되는, IR 및 UV의 상대적 위치의 주기적 보정을 포함할 수 있다. 몇 십년이고 이에 따라 매우 관대한 센서 동적 범위 내에서 IR 및 UV의 상대적 위치를 유지하는 것이 바람직하다. 그러나, 정규화는, 알려진 상대 투과율의 스테이지 아티팩트(artifact)가 필요에 따라 이미징됨으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 하루에 한 번씩, 임의의 상대 강도 정규화가 용이하게 수행될 수 있다. 상대적 위치 또는 TIS 도구 유도 시프트 보정은 계측 스테이션에 공통적이다. 상대적 위치는, 측정이 수행됨에 따라 그리드 플레이트에 대하여 실시간으로 재보정된다. 이러한 시스템의 중요한 이점은, 항상 실시간 절대 참조물을 갖는다는 점이다. 디지털 영상 포착 및 회귀가 사용될 수 있다.
딥 자외선(DUV) 광을 통해, 포토레지스트 손상은 무시 가능하다. 예를 들어, 여기서 250 ㎛ 시야는, 4K 해상도의 경우 픽셀당 약 60 nm에 해당하며, 이는 0.1 nm 정합 오차 측정치의 해상도를 위해 충분하다. 광원의 충분한 강도를 가짐으로써, 금속 층의 임의의 섀도잉(shadowing)을 완화시킬 수 있다.
레지스트 층에 대한 CD 편차 영향에 관한 가능한 우려와 관련하여, 본원의 기술은 레지스트 층 및 이의 하부층에 대한 패턴 CD 편차 영향이 없는 패턴의 좌표를 추출할 수 있다(금속 레지스트 패턴은 대부분의 비아 패턴을 커버한다). 레지스트 층에 대한 CD 편차 영향은 항상 정렬에 대한 문제이며, 관련 실시예에서 무시 가능한 것으로서 오버레이 측정 팀에 의해 항상 무시됨을 유의한다. 본원의 기술은, 패턴 자체가 패턴으로부터의 제르니케 유도 오프셋 및 CD의 비점수차를 겪는 정렬 마크보다 패턴 배치의 훨씬 더 나은 표시이기 때문에 훨씬 개선된다.
본원의 기술은 검사 시스템 및 방법을 포함한다. 본원의 기술은 설계된 바와 같이 웨이퍼를 투시할 수 있다. 웨이퍼를 통하여 웨이퍼 아래의 패턴 또는 웨이퍼 내의 패턴으로 이미징하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 스캐닝 및 이미징 시스템이 사용된다. 이는 웨이퍼를 양자 터널링하거나 웨이퍼를 통하여 투과시키기에 충분한 파장 및 강도의 광을 사용하는 단계를 포함한다. 본원의 기술은, 양자 캐스케이드 레이저 및 가시광선 검사를 모두 사용하여, 나노미터 미만의 정합을 제공할 수 있다. 본원의 검사 기술은, 통상적인 오버레이 및 정렬 마크를 사용하지 않으면서, 오버레이 및 결함을 이미징 및 분석할 수 있다. 비례 축소가 계속됨에 따라, 웨이퍼상 정렬 마크는 너무 영역이 부족해지고 있으며, 이들은 메인 패턴과 상이한 고유한 광 왜곡 감도를 가지고 있어서, 이들을 불안정하게 만든다.
본원의 기술은 통상적인 오버레이 마크의 필요성을 없앨 것이다. 이제 상부 박스는 패턴이고, 하부 박스는 웨이퍼 바로 아래에 있다. 본원의 기술은, 세척을 필요로 하지 않고, 물적 재산의 손실이 없으며, 실리콘 영역 사용을 개선시키는 복잡한 스크라이브 라인 설계를 필요로 하지 않고, 정렬 마크를 위한 복잡한 집적을 필요로 하지 않는, 완전히 상이한 오버레이 패러다임을 제공한다. 압권은, 참조 마크가 이들이 흔히 통상적으로 그런 것처럼, 정렬 마크 대신에 소자를 제조하는 바람직하지 않은 공정에 의해 영향을 받지 않고 제거된다는 점이다. 또한, 제1 참조 층이 이제 매번 거의 완벽할 뿐만 아니라, 항상 스테이지 바로 아래에 숨겨져 있기 때문에, 오버레이 배치 정확도가 이제 바로 제1 층으로부터 측정될 수 있다.
제한적이지 않은 실시형태를 통해, 매우 정확하고 정밀한 그리드 플레이트가 사용될 수 있다. 일 실시예는, 거의 완벽하게 정렬된 20 미크론 x 20 미크론 정사각형을 갖는 그리드 플레이트일 수 있다. 이 경우, 기술은 수 ㎛ 파장을 사용하는 QCL 광학계로 20 ㎛ 그리드 기점을 해상한다. 해상도는 파장의 함수이기 때문에, 이를 위해 적외선 해상도 성능이면 충분하다. 2 내지 3 ㎛ 형상부는 1.0의 "k" 해상도 계수를 가지며, 이는 매우 용이한 것으로 간주되므로, 약 2 내지 3 ㎛의 그리드 마크를 이미징할 수 있다. 예시적인 그리드 마크는 20 ㎛에서 10배 더 크므로, 이들이 정밀하게 해상된다.
본원의 기술은 참조 플레이트의 높은 위치 정확도를 제공한다. 예를 들어, 20 미크론 x 20 미크론 정사각형을 갖는 그리드 플레이트는, nm 이하 위치 정확도 또는 불확실성으로 배치될 수 있다. 중요한 것은, 그리드를 특별하게 만드는 마크의 크기가 아니라, 그 대신에, nm 이하로의 참조 마크 배치의 정확도 또는 불확실성에 대한 지식이다. 즉, 참조 패턴의 정사각형은 약 20 미크론이고, 웨이퍼 상에 형성될 패턴의 형상부 크기는 약 수 나노미터일 수 있지만, 오버레이 계산을 위해, 전체 정사각형(예를 들어, 도 4c의 박스(430)) 대신에 정사각형의 참조점(예를 들어, 도 4c의 지점(M))이 사용될 수 있다. 지점(M)을 참조점으로 사용함으로써 지점(N)과 지점(P) 간의 오버레이 값이 계산되기 때문에, 지점(M)의 위치 불확실성은 계산된 오버레이 값 내에 통합된다. 계산된 오버레이 값이 약 수 나노미터 이상인 경우, 지점(M)의 nm 이하 위치 불확실성은 무시 가능하다. 따라서, 참조 패턴의 위치 정확도를 보장하는 것이 중요하고 바람직하다. nm 이하 위치 정확도가 매우 바람직하지만, 다양한 적용예에서 형성될 특정 패턴에 따라, 불필요할 수도 있다.
본원의 기술은 실시간 이미징, 오버레이 계산, 및 패턴 정렬을 제공한다. 웨이퍼의 위치는, 참조 패턴을 사용하여 능동적으로 결정될 수 있다. 또한, 웨이퍼의 작업 표면 상의 임의의 이전에 형성된 패턴의 위치는, 참조 패턴을 사용하여 능동적으로 결정될 수 있다. 그 다음, 계산을 사용하여, 계류 중인 노광의 위치를 조정할 수 있다. 관련 실시예에서, 웨이퍼의 하나의 영역으로부터 웨이퍼의 다른 영역으로 이동(예를 들어, 스테핑)하는 경우, 정렬 마크를 탐색해야 하며, 정렬 마크를 탐색할 때 이동을 중지해야 한다. 일반적으로, 초점을 조정하기 위해 영상이 획득되며, 스테이지가 배치될 수 있다. 이러한 일련의 작업은, 특히 투영 프린팅 시의 "스텝-앤드-리피트" 또는 "스텝-앤드-스캔" 시스템의 경우, 시간 소모적일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 개시물에서, 상대적 위치가 어디인지를 지속적으로 결정하기 위해, 영상이 실시간으로 획득되어 분석된다. 사실상, 획득된 모든 영상은 오버레이의 스냅샷이다. 참조 패턴으로부터 위치 데이터만을 추적하면 되고, 영상 분석으로부터 디지털 방식으로 오버레이 맵의 높은 공간 조건을 재생성하면 된다. 따라서, 관련 실시예와 대조적으로, "스텝", "탐색", "획득", "중지", "배치", 또는 "집속"이 없다. 본원의 기술은 고속 측정을 가능하게 한다.
일부 실시형태에서, 컬러 필터는, 레지스트로부터의 패턴을 향상시키기 위한 레지스트 수지의 형광성을 탐지하기 위해서만 사용될 수 있다.
전술한 설명에서, 공정 시스템의 특정 형상 및 그 내부에 사용되는 다양한 구성 요소 및 공정의 설명과 같은, 구체적인 세부 사항이 상술되었다. 그러나, 본원의 기술은 이러한 구체적인 세부 사항으로부터 벗어나는 다른 실시형태로 실시될 수 있으며, 이러한 세부 사항은 설명을 위한 목적이며 제한 사항이 아님을 이해해야 한다. 본원에 개시된 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 설명되었다. 유사하게, 설명을 위한 목적으로, 완전한 이해를 제공하기 위해 구체적인 수, 재료, 및 구성이 상술되었다. 그럼에도 불구하고, 실시형태는 이러한 구체적인 세부 사항 없이 실시될 수 있다. 실질적으로 동일한 기능적 구성을 갖는 구성 요소는 유사한 참조 부호로 표시되므로, 임의의 중복 설명은 생략될 수 있다.
다양한 실시형태의 이해를 돕기 위해 다양한 기술이 다수의 별개의 작업으로서 설명되었다. 설명의 순서는 이들 작업이 반드시 순서에 의존하는 것임을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다. 실제로, 이들 작업은 제시된 순서로 수행될 필요가 없다. 설명된 작업은 설명된 실시형태와 상이한 순서로 수행될 수 있다. 다양한 추가적인 작업이 추가적인 실시형태에서 수행될 수 있거나/수행될 수 있고, 설명된 작업이 추가적인 실시형태에서 생략될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같은 "기판" 또는 "웨이퍼"는 일반적으로 본 발명에 따라 처리되는 대상물을 지칭한다. 기판은 소자, 특히 반도체 또는 다른 전자 소자의 임의의 재료 부분 또는 구조물을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같은 베이스 기판 구조물, 레티클, 또는 박막과 같이 베이스 기판 구조물 상에 있거나 위에 놓이는 층일 수 있다. 따라서, 기판은 패터닝된 또는 패터닝되지 않은 임의의 특정 베이스 구조물, 하부층 또는 상부층으로 제한되는 것이 아니라, 오히려 임의의 그러한 층 또는 베이스 구조물, 그리고 층 및/또는 베이스 구조물의 임의의 조합물을 포함하는 것으로 고려된다. 설명은 특정 유형의 기판을 언급할 수 있지만, 이는 단지 예시적인 목적을 위한 것이다.
또한, 당업자는 본 발명의 동일한 목적을 여전히 달성하면서 위에서 설명된 기술의 작업에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 변경은 본 개시물의 범위에 의해 커버되도록 의도된다. 따라서, 본 발명의 실시형태의 전술한 설명은 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 본 발명의 실시형태에 대한 임의의 제한 사항은 이하의 청구범위에 제시된다.

Claims (20)

  1. 패턴 정렬 방법으로서,
    웨이퍼의 작업 표면 아래에 위치된 참조 패턴을 식별하는 단계;
    제1 화학 방사선 패턴에 상기 웨이퍼를 노출시키는 단계로서, 상기 제1 패턴은 복합 패턴의 제1 구성 요소이고, 상기 제1 화학 방사선 패턴은 상기 참조 패턴을 사용하여 정렬되는, 단계; 및
    제2 화학 방사선 패턴에 상기 웨이퍼를 노출시키는 단계를 포함하며,
    상기 제2 패턴은 상기 복합 패턴의 제2 구성 요소이고, 상기 제1 패턴에 인접하게 노출되며,
    상기 제2 화학 방사선 패턴은 상기 참조 패턴을 사용하여 상기 제1 화학 방사선 패턴과 정렬되는,
    패턴 정렬 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패턴을 정렬하기 위해, 상기 제1 패턴과 상기 참조 패턴 간의 제1 오버레이 값을 측정하는 단계;
    상기 제2 패턴과 상기 참조 패턴 간의 제2 오버레이 값을 측정하는 단계;
    상기 제1 오버레이 값 및 상기 제2 오버레이 값에 기초하여, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 간의 제3 오버레이 값을 계산하는 단계; 및
    상기 제3 오버레이 값을 사용하여, 상기 제2 패턴을 상기 제1 패턴과 정렬하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 참조 패턴의 영상, 상기 제1 패턴의 영상, 및 상기 제2 패턴의 영상을 포착하는 단계;
    상기 참조 패턴의 상기 영상 및 상기 제1 패턴의 상기 영상을 분석함으로써, 상기 제1 오버레이 값을 측정하는 단계; 및
    상기 참조 패턴의 상기 영상 및 상기 제2 패턴의 상기 영상을 분석함으로써, 상기 제2 오버레이 값을 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 참조 패턴에 대한 상기 제1 패턴의 제1 좌표 위치를 식별하는 단계;
    상기 참조 패턴에 대한 상기 제2 패턴의 제2 좌표 위치를 식별하는 단계;
    상기 제1 좌표 위치 및 상기 제2 좌표 위치를 사용하여, 오버레이 값을 계산하는 단계; 및
    상기 오버레이 값을 사용하여, 상기 제2 패턴을 상기 제1 패턴과 정렬하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상기 작업 표면 상에 레지스트 층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 레지스트 층은, 상기 복합 패턴을 형성하도록 구성된 광반응성 종을 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    소자 영역의 외부에 또는 상기 소자 영역의 상기 레지스트 층 아래에 필드내 정렬 마크를 형성하는 단계;
    상기 참조 패턴을 사용하여, 상기 제1 패턴을 상기 필드내 정렬 마크와 정렬하는 단계; 및
    상기 참조 패턴을 사용하여, 상기 제2 패턴을 상기 필드내 정렬 마크와 정렬하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 패턴의 제1 형상부가 상기 제2 패턴의 제2 형상부와 연결되도록, 상기 레지스트 층을 현상하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 추가적인 화학 방사선 패턴에 상기 웨이퍼를 노출시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 추가적인 패턴은 상기 복합 패턴의 추가적인 구성 요소이고, 상기 하나 이상의 추가적인 화학 방사선 패턴은 상기 참조 패턴을 사용하여 정렬되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    복수의 웨이퍼가 리소그래피 도구의 웨이퍼 스테이지 상에 배치된 경우, 제1 패스로 상기 제1 화학 방사선 패턴에 상기 복수의 웨이퍼를 노출시키는 단계;
    상기 웨이퍼 스테이지로부터 상기 리소그래피 도구의 웨이퍼 스토커로 상기 웨이퍼를 이송하는 단계;
    상기 리소그래피 도구의 마스크 스테이지를 위해 마스크를 전환하는 단계;
    상기 웨이퍼 스토커로부터 상기 웨이퍼 스테이지로 상기 웨이퍼를 이송하는 단계; 및
    제2 패스로 상기 제2 화학 방사선 패턴에 상기 웨이퍼를 노출시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    복수의 웨이퍼가 리소그래피 도구의 웨이퍼 스테이지 상에 배치된 경우, 제1 패스로 상기 제1 화학 방사선 패턴에 상기 복수의 웨이퍼를 노출시키는 단계;
    상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 스테이지 상에 있는 경우, 상기 리소그래피 도구의 마스크 스테이지를 위해 마스크를 전환하는 단계; 및
    상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 스테이지 상에 있는 경우, 제2 패스로 상기 제2 화학 방사선 패턴에 상기 웨이퍼를 노출시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    제1 잠상이 제1 마스크 상의 상기 제1 패턴에 비하여 축소되도록, 상기 웨이퍼 상에 상기 제1 잠상을 프린팅하기 위해, 상기 제1 패턴을 갖는 상기 제1 마스크를 통하여 상기 제1 화학 방사선 패턴에 상기 웨이퍼를 노출시키는 단계; 및
    제2 잠상이 제2 마스크 상의 상기 제2 패턴에 비하여 축소되도록, 상기 웨이퍼 상에 상기 제2 잠상을 프린팅하기 위해, 상기 제2 패턴을 갖는 상기 제2 마스크를 통하여 상기 제2 화학 방사선 패턴에 상기 웨이퍼를 노출시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화학 방사선 패턴은 극자외선(EUV) 파장 또는 딥 자외선(DUV) 파장을 포함하며,
    상기 제2 화학 방사선 패턴은 EUV 파장 또는 DUV 파장을 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 참조 패턴은, 상기 웨이퍼의 후면 상에 위치되거나 상기 웨이퍼의 후면에 부착되는 참조 플레이트에 포함되는, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 참조 패턴은, 리소그래피 스캐너 또는 노광기의 기판 홀더에 포함된 참조 플레이트에 포함되는, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 참조 패턴은 상기 웨이퍼의 후면 상에 형성되거나 상기 웨이퍼 내에 내장되는, 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 참조 패턴은 방사성 또는 형광 재료를 포함하는, 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 참조 패턴은, 점, 라인, 코너, 박스, 삼각형, 숫자, 또는 마크 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    양자 터널링 이미징 또는 적외선(IR) 투과 이미징을 통해, 상기 웨이퍼의 상기 작업 표면 아래에 위치된 상기 참조 패턴을 식별하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 참조 패턴은 상기 웨이퍼의 표면 상에 투영되는, 방법.
  20. 패턴 정렬 방법으로서,
    양자 터널링 이미징 또는 적외선(IR) 투과 이미징을 통해, 웨이퍼 아래에 위치된 참조 플레이트를 이미징하는 단계로서, 상기 참조 플레이트는 참조 패턴을 포함하는, 단계;
    상기 참조 패턴을 사용하여 제1 화학 방사선 패턴을 정렬하는 단계로서, 상기 제1 패턴은 복합 패턴의 제1 구성 요소인, 단계;
    상기 웨이퍼의 제1 필드를 상기 제1 화학 방사선 패턴에 노출시키는 단계;
    상기 참조 패턴을 사용하여 제2 화학 방사선 패턴을 정렬하는 단계로서, 상기 제2 패턴은 상기 복합 패턴의 제2 구성 요소인, 단계; 및
    상기 웨이퍼의 제2 필드를 상기 제2 화학 방사선 패턴에 노출시키는 단계를 포함하며,
    상기 제2 필드는 상기 제1 필드에 인접하는,
    패턴 정렬 방법.
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