KR101022395B1 - 위치 측정 시스템 및 리소그래피 장치 - Google Patents
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Abstract
측정 시스템은 구조체에 대한 센서의 제 1 위치량을 결정하기 위해 측정 시스템의 구조체 상에 배치된 제 1 패턴과 상호작동하고, 구조체에 대한 센서의 제 2 위치량을 결정하기 위해 구조체 상에 배치된 제 2 패턴과 상호작동하도록 배치된 센서를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 패턴들은 구조체의 상이한 표면들 상에 배치된다.
Description
본 발명은 위치 측정 시스템 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향 (반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
기판 상의 적절한 위치에 패터닝 디바이스의 패턴을 투영하기 위해, 패터닝 디바이스 및 기판의 순간적인 위치의 정확한 정보가 요구된다. 이 정보를 얻기 위해, 리소그래피 장치에 1 이상의 위치 측정 시스템이 제공된다. 가장 통상적으로 사용되는 위치 측정 시스템들은 간섭계 기반 측정 시스템들 및 인코더 기반 측정 시스템들을 포함한다. 일반적으로, 인코더 기반 측정 시스템들은 센서 및 격자의 상대 위치가 결정되게 할 수 있는, 격자 또는 패턴과 상호작동(co-operate)하도록 배치된 스캐너를 포함한다. 일반적으로, 이러한 인코더 기판 측정 시스템은 리소그래피 장치 내의 스테이지 장치(stage apparatus)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 기본적으로, 이러한 인코더 기반 측정 시스템은 센서가 한 위치에서 다른 위치로 이동되는 경우에 패턴에 대한 센서의 상대 변위에 관한 정보를 제공한다. 패턴이 변위 방향을 따라 서로 인접하여 배치된 주기적인 라인 패턴일 수 있는 일 예시로서, 변위 동안 센서는 통과한 라인들의 개수를 센다(일반적으로, 패턴의 개별적인 라인들은 변위 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 연장할 것임을 유의한다). 이러한 인코더 기반 측정 시스템들은 격자에 대한 센서의 위치에 관한 추가 정보를 제공하도록 확장되었다. 예시들은 2 차원에서의 위치 정보를 제공하는 (예를 들어, 바둑판 패턴을 포함한) 2 차원 격자의 사용이다. 앞서 설명된 기본적인 인코더 측정 시스템의 다른 구성들은 절대적인 위치 측정을 가능하기 하기 위해 제 2 패턴을 포함할 수 있다. 패턴이 어떤 위치에 기준 마크를 포함할 수 있는 일 예시로서, 센서에 의한 이 마크의 검출이 기준 위치를 센서에 의해 세팅되게 할 수 있다.
2 개의 위치량이 측정되는 경우, 격자 다지인이 예를 들어 라인 패턴보다는 바둑판 패턴, 또는 라인 패턴 내의 특정 위치에서의 기준 마크의 포함과 같이 복잡해지기 쉽다. 후자의 경우, 선형 격자(linear grating)의 정확성이 예를 들어 기준 마크의 도입에 의해 영향을 받을 수 있다. 이러한 것으로서, 격자 또는 패턴의 제조가 어려울 수 있다.
격자 또는 패턴이 제조하기에 더 쉬운 측정 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 대상물의 제 1 위치량을 결정하기 위한 제 1 패턴, 및 대상물의 제 2 위치량을 결정하기 위한 제 2 패턴과 상호작동하도록 배치된 센서를 포함하여 대상물의 위치를 측정하는 측정 시스템이 제공되고, 상기 제 1 패턴 및 제 2 패턴은 구조체의 상이한 표면들 상에 장착된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체; 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 장치는 지지체 및/또는 기판 테이블의 위치를 측정하는 측정 시스템을 더 포함하며, 상기 측정 시스템은 지지체 및/또는 기판 테이블의 제 1 위치량을 결정하기 위해 측정 시스템의 구조체 상에 배치된 제 1 패턴, 및 지지체 및/또는 기판 테이블의 제 2 위치량을 결정하기 위해 구조체 상에 배치된 제 2 패턴과 상호작동하도록 배치된 센서를 포함하고, 상기 제 1 패턴 및 제 2 패턴은 구조체의 상이한 표면들 상에 장착된다.
본 발명의 실시예들에서, 위치량은 예를 들어 절대적인 위치 기준, 이동된 거리, 두 위치들 간의 변위 등을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지 지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 (및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방 사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(MS)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 또는 평면(2D) 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 위치 센서(MS) 및/또는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)의 위치를 측정하도록 배치된 위치 센서는, 대상물의 제 1 위치량을 결정하기 위한 제 1 패턴 및 대상물의 제 2 위치량을 결정하기 위한 제 2 패턴과 상호작동하도록 배치된 센서를 이용하여 대상물[즉, 마스크(MA) 또는 기판(W)]의 위치를 측정하도록 구성된 측정 시스템을 포함하며, 상기 제 1 패턴 및 제 2 패턴은 구조체의 상이한 표면들 상에 장착된다. 이러한 측정 시스템은, 상기 패턴들 을 포함한 구조체가 종래의 측정 시스템들의 패턴 구조체(또는 격자)들에 비해 제조하기 더 쉽다는 장점을 제공한다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있 도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모 드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 측정 시스템의 격자의 XY-평면도와 함께, 당업계에 알려진 위치 측정 시스템의 XZ-평면도를 개략적으로 도시한다. 상기 시스템은 구조체(110) 상의 격자(100) 및 격자에 대한 센서의 위치량, 나타낸 구성에서는 격자에 대한 센서의 X-위치를 산정하거나 결정하도록 배치된 센서(120)를 포함한다. 나타낸 구성에서, 센서는 격자(100) 상에 방사선 빔(130)을 투영하도록 배치되며, 나타낸 예시에서는 격자의 반사된 빔들(160 및 170)을 수용하는 2 개의 검출기(140 및 150)를 포함한다. 반사된 빔들(160 및 170)은, 예를 들어 반사된 빔의 +1 및 -1 차(또는 파형)일 수 있다. 나타낸 구성에서, 측정 시스템은 증분 측정 시스템을 구성하며, 즉 센서 또는 격자의 절대적 위치에 대한 정보를 제공하지 않을 수 있다.
도 3은 당업계에 알려진 제 2 위치 측정 시스템을 개략적으로 도시한다. 상기 도면은 바둑판 패턴과 유사한, 구조체(도시되지 않음) 상에 제공된 2D 패턴(또는 격자)을 나타낸다. 나타낸 구성은 격자(200)에 대한 센서(210)의 위치 측정을 X-방향 및 Y-방향 모두에서 가능하게 한다. 이는 센서(210)로부터 시작하여 센서(210)의 검출기 요소들(220)을 향하는 반사된 빔(도시되지 않음)을 검출함으로써 달성될 수 있다. 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 바둑판 패턴의 제조는 예를 들어 도 2(격자(100)의 XY-평면도)에 나타낸 선형 격자의 제조보다 더 복잡할 수 있다. 2 개의 상이한 위치량을 얻는 한편, 선형 격자의 제조성(manufacturability)을 유지하기 위해, 구조체의 상이한 표면들 상에 센서와 상호작동하는 2 개의 패턴을 제공하는 것이 제안된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이러한 구조체의 일 예시를 개략적으로 도시한다. 나타낸 구조체(300)는 구조체의 제 1 표면(320) 상의 제 1 패턴(310) 및 구조체의 상이한 제 2 표면(340) 상의 제 2 패턴(330)을 포함한다. 제 1 패턴(310)은 예를 들어 복수의 라인들을 포함한 격자- 상기 격자(패턴)는 제 1 방향(X-방향)으로 연장됨 -일 수 있으며, 제 2 패턴은 예를 들어 유사한 격자이지만 제 2 방향(Y-방향)으로 연장될 수 있다. 격자들의 개별적인 라인들은 실제로 격자의 방향에 수직인 방향으로 연장된다는 것, 즉 격자(310)들의 개별적인 라인들은 실제로 Y-방향으로 연장되는 반면, 전제적인 격자는 X-방향으로 연장된다는 것을 유의한다. 하지만, 일반적으로 제 1 패턴은 제 2 패턴이 연장하는 방향에 수직인 방향으로 연장되지 않을 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 또한, 패턴들이 장착되는 표면들은 서로 평행일 것이 요구되지는 않는다는 것을 유의할 수 있다.
도 4에 나타낸 구조체는 도 5에 나타낸 바와 같은 본 발명의 일 실시예에서 적용될 수 있다. 도 5는 도 4에 나타낸 구조체와 유사한 구조체(400)를 개략적으로 도시하며, 상기 구조체는 구조체의 최상면에 장착된 제 1 패턴(또는 격자)(410)(상기 패턴은 Y-방향으로 연장됨) 및 구조체의 저면에 장착된 제 2 패턴(또는 격자)(420)(상기 패턴은 X-방향으로 연장됨)을 포함한다. 또한, 도 5는 센서(도시되지 않음)로부터 시작하여 구조체의 저면을 향해 지향되는 방사선 빔(440)을 나타낸다. 입사시, 상기 빔은 격자 420 상에서 반사되며, 상기 반사는 예를 들어 방사선 빔(440)의 +1 및 -1 차일 수 있는 반사 빔들(450 및 460)에 의해 도시된다. 격자(420)의 라인들이 Y-방향으로 연장되기 때문에, +1 및 -1 차는 Y-방향에 수직 인 평면, 즉 XZ-평면 내에 반사된다. 또한, 반사된 빔들(450 및 460)은 격자와 상호작동하는 센서의 검출기 요소들(도시되지 않음)에 의해 캡처(capture)될 수 있다. 방사선 빔(440)의 반사되지 않은 부분은 구조체를 통해 전파되어 격자 410에 입사한다. 격자 420으로의 입사와 유사하게, 방사선 빔이 반사되고 반사된 빔의 +1 및 -1 차(470 및 480)가 검출기 요소들에 의해 캡처된다. 격자(410)의 라인들이 X-방향으로 연장되기 때문에, 반사된 빔들은 X-방향에 수직인 평면, 즉 YZ-평면에서 발견될 수 있다. 이러한 구성은, 예를 들어 대상물의 제 1 및 제 2 위치량을 결정하기 위해 적용될 수 있다. 일 예시로서, 이러한 구성은 예를 들어 기판이 제공된 기판 테이블의 X 및 Y-위치를 결정하기 위해 리소그래피 장치에서 적용될 수 있다. 이러한 것으로서, 격자들을 포함한 구조체는 예를 들어 리소그래피 장치의 기준 프레임 또는 기준부(예를 들어, 투영 렌즈)에 장착될 수 있는 반면, 상호작동하는 센서는 기판 테이블 또는 기판 테이블을 제어하고 위치시키는 위치설정 디바이스에 장착된다.
본 발명의 실시예들은, 제 1 및 제 2 위치량들이 상이한 방향들에 대한 정보에 관련되는 실시예들에 제한되지는 않는다. 이를 예시하기 위해, 도 6은 구조체(520)에 장착된 제 1 격자(510) 및 구조체의 상이한 표면에 장착된 제 2 격자(530)와 상호작동하도록 배치된 센서(500)를 포함하는 본 발명의 일 실시예의 XZ-평면도를 개략적으로 도시한다. 두 격자들은 X-방향으로 연장되며, (XZ-평면에 수직인) Y-방향으로 연장되는 복수의 라인들을 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 2 개의 격자(510 및 530)는 (도 6에서 'd' 및 'D'로 나타낸) 상이한 피치를 갖는다 는 점에서 차이가 있다. 또한, 도 6은 센서(500)로부터 시작하는 입사 빔(550), 및 제 1 격자를 포함한 표면 및 제 2 격자를 포함한 표면으로부터 센서의 검출기 요소들(560 및 570)을 향하는 반사된 빔들을 나타낸다. 도시된 구성은 D / (D - d)와 같은 (X-방향으로의) 주기에 걸쳐 구조체에 대한 센서의 절대적 위치 측정을 허용한다는 것을 나타낼 수 있다. 이 주기 내에서, 각각의 위치는 두 격자들로부터 시작하는 신호들의 유일한(unique) 조합에 의해 특성화된다. 도 7은 이러한 구성의 3 차원(3D) 도면을 개략적으로 도시한다. 상기 도면은 X-방향으로 연장된 제 1 격자(610), 및 역시 X-방향으로 연장된 제 2 격자(620)를 포함한 구조체(600)를 나타내며, 상기 제 2 격자는 상이한 피치를 갖는다(격자의 상이한 라인들 간의 더 큰 간격으로 나타냄). 구조체 상에 입사하는 방사선 빔은 제 1 격자 상에 부분적으로 반사되고, 구조체를 통해 제 2 격자에 부분적으로 전파될 수 있다. 이 경우, 두 격자들로부터 반사된 빔들은 Y-방향, 즉 제 1 및 제 2 격자의 라인들에 평행인 방향에 수직인 평면 내에 배치될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 패턴은 증분 위치 측정을 가능하게 하는 선형 격자를 포함하는 반면, 제 2 패턴은 기준 마크를 포함한다. 이러한 기준 마크는 소정 위치에서의 절대적 위치의 결정을 가능하게 한다; 기준 마크가 센서에 의해 인지되는 경우, 구조체에 대한 센서의 절대적 위치 정보가 얻어진다. 일단 이 기준이 확립되면, 제 1 격자가 연장되는 방향을 따르는 변위가 구조체에 대한 센서의 절대적 위치 정보를 제공할 수 있다. 이러한 기준 마크(또는 기준 마크들)의 존재는 측정 시스템의 초기화 동안, 예를 들어 스타트업(start-up) 동안 또는 전력 서지(power surge) 이후에 적용될 수 있다. 또한, 이 절차는 호밍(homing) 또는 제로잉(zeroing)이라고 칭할 수 있다.
도 8은 이러한 시스템의 XZ-단면도를 개략적으로 도시한다. 나타낸 측정 시스템은 구조체(720)에 장착된 제 1 격자(710) 및 구조체의 상이한 표면에 장착된 기준 마커(730)와 상호작동하도록 배치된 센서(700)를 포함한다. 도 6에서 설명된 시스템에서와 같이, 입사하는 방사선 빔의 반사된 빔들은 센서(700)에 의해 검출되고, 2 개의 위치량이 결정되게 할 수 있다; 나타낸 예시에서, 2 개의 위치량은 증분 위치 측정 및 소정 위치(기준 마커(730)의 위치에 의해 결정됨)에서의 절대적 위치 검출로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 구조체에 장착된 패턴은 구조체 내에 박히거나(embed), 다르게 표현하면 구조체의 내표면에 장착된다. 본 발명에 적용되는 바와 같은 구조체를 제조하기 위해, 구조체의 상이한 2 개의 외표면 상에 제 1 및 제 2 패턴을 적용할 수 있다. 대안적으로, 2 개의 패턴을 포함한 구조체는 2 개의 구조체 부분들을 결합함으로써 제조될 수 있으며, 각각은 격자를 포함한다. 두 부분들을 결합하는 것은, 격자들 중 하나가 외표면 상에 있기보다는 실제로 구조체 내에 박히는(즉, 구조체의 내표면에 장착됨) 방식으로 행해질 수 있다. 이러한 박힌 패턴은, 오염의 여지가 더 적고 (패턴을 손상시킬 위험 없이) 더 쉽게 구조체를 세정할 수 있기 때문에 바람직할 수 있다. 이러한 구조체는 도 9에 예시된다.
도 9는 제 1 패턴(820)을 포함한 제 1 구조체 부분(810) 및 제 2 패턴(840)을 포함한 제 2 구조체 부분(830)을 포함한 조립되지 않은 상태(도면의 왼쪽)의 구 조체(800)를 개략적으로 나타낸다. 함께 결합된 경우, 도면의 오른쪽에 나타낸 구조체(850)가 얻어질 수 있으며, 제 2 패턴이 구조체 내에 박히게 된다.
앞선 실시예들에서 설명되었던 격자들 또는 패턴들은 위상 격자(phase-grating)들 또는 반사 격자들일 수 있다.
다양한 실시예들에서 언급된 방사선 빔은, 예를 들어 가시광선의 빔일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하지만, 더 일반적으로 여하한 형태의 방사선이 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 것으로서, 본 명세서에서 설명된 패턴들은 여하한의 형태 또는 형상을 가질 수 있다. 패턴이 방사선 빔이 영향을 받게 할 수 있는 한(즉, 어떠한 방식으로 수정됨), 수정된 빔은 검출될 수 있으며, 구조체에 대한 센서의 위치량을 결정할 수 있게 한다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 당업계에 알려진 패턴과 상호작동하는 센서를 포함한 측정 시스템을 도시하는 도면;
도 3은 당업계에 알려진 패턴과 상호작동하는 센서를 포함한 제 2 측정 시스템을 도시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 시스템에 적용될 수 있는 구조체를 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 시스템의 개략적인 3D 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 시스템의 개략적인 2D 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 시스템의 개략적인 3D 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 위치 측정 시스템의 개략적인 2D 도면; 및
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정 시스템에 적용될 수 있는 구조체의 조립체를 개략적으로 도시하는 도면이다.
Claims (14)
- 위치 측정 시스템에 있어서,1) 구조체에 대한 센서의 제 1 위치량을 결정하기 위해 상기 구조체 상에 배치된 제 1 패턴, 및2) 상기 구조체에 대한 상기 센서의 제 2 위치량을 결정하기 위해 상기 구조체 상에 배치된 제 2 패턴과 상호작동(co-operate)하도록 배치된 센서를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 패턴들은 상기 구조체의 Z축 방향으로 상이한 표면들 상에 배치되는 위치 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 패턴은 제 1 방향으로 연장된 선형 격자(linear grating)인 위치 측정 시스템.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 패턴은 상기 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 연장된 선형 격자인 위치 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 패턴은 제 1 피치(pitch)를 갖는 선형 격자이고, 상기 제 2 패턴은 상기 제 1 피치 보다 큰 제 2 피치를 갖는 선형 격자인 위치 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 센서는 상기 제 1 패턴을 향하여, 또한 전체 또는 부분적으로 상기 구조체를 통해 상기 제 2 패턴을 향하여 방사선 빔을 투영하도록 배치되는 위치 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 구조체는 투명한 층을 포함하는 위치 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 센서는 상기 제 1 패턴의 반사된 파형의 +1 및 -1 차를 수용하도록 더 배치되는 위치 측정 시스템.
- 제 7 항에 있어서,상기 센서는 상기 제 2 패턴의 반사된 파형의 +1 및 -1 차를 수용하도록 더 배치되는 위치 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 패턴은 상기 구조체의 맞은 표면들 상에 배치되는 위치 측정 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 패턴들 중 1 이상은 상기 구조체의 내표면 상에 제공되는 위치 측정 시스템.
- 리소그래피 장치에 있어서:방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템;패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 패터닝 디바이스 지지체;기판을 유지하도록 구성된 기판 지지체;상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및상기 지지체들 중 하나의 제 1 및 제 2 위치량을 측정하도록 구성된 위치 측정 시스템을 포함하고, 상기 측정 시스템은 1) 상기 지지체의 제 1 위치량을 결정하기 위해 상기 측정 시스템의 구조체 상에 배치된 제 1 패턴, 및 2) 상기 지지체의 제 2 위치량을 결정하기 위해 상기 구조체 상에 배치된 제 2 패턴과 상호작동하도록 배치된 센서를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 패턴들은 상기 구조체의 Z축 방향으로 상이한 표면들 상에 배치되는 리소그래피 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 위치량은 제 1 방향으로의 변위이고, 상기 제 2 위치량은 제 2 방향으로의 변위이며, 상기 제 1 및 제 2 방향들은 수평면에 실질적으로 수직이고 평행인 리소그래피 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 지지체는 상기 패터닝 디바이스 지지체인 리소그래피 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 지지체는 상기 기판 지지체인 리소그래피 장치.
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