KR20090086350A - 노광 세팅들을 결정하는 방법, 리소그래피 노광 장치, 컴퓨터 프로그램 및 데이터 캐리어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리소그래피 노광 공정에서 기판 상의 타겟 필드에 대한 노광 세팅들을 결정하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, 캘리브레이션 필드의 위치에 대한 제 2 및 제 3 방향으로의 복수의 캘리브레이션 위치들에서 제 1 방향으로의 상기 캘리브레이션 필드의 상기 위치를 결정함으로써, 캘리브레이션 데이터를 제공하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은, 상기 제 2 및 상기 제 3 방향으로의 상기 타겟 필드의 상기 기판 상에 상기 위치를 생성하고, 상기 제 2 및 상기 제 3 방향으로의 노광 필드의 위치에 대한 1 이상의 측정 위치에서 상기 제 1 방향으로의 상기 노광 필드의 상기 위치를 측정함으로써, 생성 데이터를 제공하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 방법은, 1 이상의 제 1 상대 측정 위치와 복수의 상대 캘리브레이션 위치들 간의 비교를 수행하는 단계, 및 상기 비교를 이용하여, 상기 제 1 방향으로의 상기 노광 필드의 상기 측정된 위치 및 상기 캘리브레이션 데이터에 기초하여 노광 세팅들을 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 캘리브레이션 데이터는 상기 1 이상의 상대 측정 위치와 상이한 1 이상의 상대 캘리브레이션 위치와 관련된다.

Description

노광 세팅들을 결정하는 방법, 리소그래피 노광 장치, 컴퓨터 프로그램 및 데이터 캐리어{Method for determining exposure settings, lithographic exposure apparatus, computer program and data carrier}

본 발명은 노광 세팅들을 결정하는 방법, 리소그래피 노광 장치, 컴퓨터 프로그램 및 데이터 캐리어에 관한 것이다. 본 출원은 본 명세서에서 전문이 인용 참조 되는 미국 특허 제 61/006,950호의 연속이다.

리소그래피 노광 장치는 기판 상에, 통상적으로 기판의 타겟 필드(target field) 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 노광 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 집적 회로의 제조 시에 통상적으로 사용되는 리소그래피 투영 장치에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1 개 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟 필드 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 웨이퍼 테이블에 의해 지지된 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로 패터닝 디바이스 상의 패턴을 이미징(imaging)하는 투영 시스템을 이용하여 행해진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟 필드들의 네트워크를 포함할 것이다.

미국 특허 2007/0263191호로부터 공지된 웨이퍼의 리소그래피 노광 공정에서, 투영 시스템의 광학 축선의 방향으로의 타겟 필드(부분)의 위치는, 일렬의(one row) M 개의 검출 지점들(스폿들)로 측정하도록 구성된 다-지점(multipoint) AF 시스템으로 결정된다. 상이한 스폿들은 스캐닝 방향(Y)과 수직인 방향(X)으로 상이한 위치들을 갖는 선형 어레이를 형성한다. 이러한 위치 측정들은 투영 노광 시스템의 포커스 내로 타겟 필드들을 가져오는데 사용된다.

웨이퍼는 스크라이브 레인(scribe lane)들에 의해 서로 분리된 복수의 타겟 필드들을 포함한다. 상기 웨이퍼는 이후의 공정 단계 동안에 상기 스크라이브 레인들에서 절단될 것이다.

상기 스폿들의 선형 어레이는 웨이퍼의 폭 주위에 설정된 길이를 갖는 세장형(elongate) 검출 영역을 형성한다.

상기 검출 지점들은 각각 다-지점 AF 센서의 센서와 연계된다. 상기 다-지점 AF 센서의 센서들 간의 오프셋(offset)은, 상기 다-지점 AF 센서를 이용하여 CD 바아(bar)의 위치들을 측정하고, 상기 세장형 검출 영역의 두 측면들 상에 위치된 Z 센서들과 상기 측정치들을 조합함으로써 캘리브레이션(calibration)된다. 상기 오프셋은 정해진(certain) X 위치(및 이에 따른 정해진 검출 지점)에서 측정된 값과, 상기 Z-센서들의 측정치들 간의 선형 보간(linear interpolation) 간의 편차에 대응한다.

추가적으로, 가로방향(traverse)으로의 Z-이동 보정이 수행된다. 이는, 노광 시, 웨이퍼 테이블의 위치를 측정하고 제어하는데 사용된 인코더들에 의해 행해진 측정 오차들로 인한 웨이퍼 테이블의 부정확한 위치설정을 회피한다. 가로방향으로의 Z-이동 보정 동안에, 웨이퍼 테이블의 위치는, 사전설정된 거리를 갖는 검출 지점들에서 다-지점 AF-센서로 표면 정보를 검출하면서, Z-센서들을 이용하여 측정된다. 상기 다-지점 AF 센서의 센서들 간의 오프셋이 이전에 캘리브레이션되었기 때문에, 상기 다-지점 AF 센서의 2 개의 센서들이 동일한 지점을 측정할 때, 상기 센서들은 동일한 값을 얻어야 한다. 동일한 지점에서의 측정치들 간의 차이들은 (또한, Z-센서들로 측정된) 웨이퍼 테이블의 위치의 차이들 및 부정확성들을 반영한다. 그 후, Z-센서들은 이러한 부정확성들을 보상하도록 캘리브레이션된다.

상기 방법에 따르면, 일 단계는 포커스 맵핑(focus mapping)을 포함한다. 포커스 맵핑 동안에, (웨이퍼의 중심과 실질적으로 일치하는) 웨이퍼 테이블의 중심을 통과하는 Y-축선에 대해 평행한 직선 라인(중심 라인)이 복수의 인코더들을 통해 직선 라인(LV)과 일치한다. 상기 웨이퍼 테이블은 Z-센서들을 이용하여 그 위치를 제어하도록 Y-방향으로 스캐닝된다. 스캔 동안에, 다-지점 AF 센서는 사전설정된 샘플링 간격들에서 측정을 행한다.

최종적으로, 포커스 맵은 노광 기간(during exposure)을 결정하는데 사용되고, 투영 시스템의 최적 포커스 위치와 포커스 맵핑을 결부시킨 후, Z-센서 제어 하에서 상기 노광 기간을 유지함으로써 웨이퍼 테이블이 스캐닝된다.

앞서 언급된 바와 같이, 검출 지점들(스폿들)은 스캐닝 방향(Y)에 수직인 방 향(X)으로 상이한 위치들을 갖는 선형 어레이를 형성한다. 이는 검출 지점들 간의 혼선(cross talk)을 방지하기 위함이다. 검출 지점들 사이에서, 타겟 영역의 위치는 검출 지점들 자체에서의 위치들에 대해 상이할 수 있다. 이는, 검출 지점들 사이에서 최적의 포커스 위치를 결정하는 것이 불가능할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 결과적으로 타겟 필드에 대해 더 낮은 전체 포커스 제어를 초래한다.

본 발명의 목적은 더 양호한 포커스 제어를 갖는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 리소그래피 노광 공정에서 기판 상의 타겟 필드에 대한 노광 세팅들을 결정하는 방법이 제공되고, 상기 방법은:

· 캘리브레이션 필드의 위치에 대한 제 2 및 제 3 방향으로의 복수의 캘리브레이션 위치들에서 제 1 방향으로의 상기 캘리브레이션 필드의 상기 위치를 결정함으로써, 캘리브레이션 데이터를 제공하는 단계; 및

· - 상기 제 2 및 상기 제 3 방향으로의 상기 타겟 필드의 상기 기판 상에 상기 위치를 생성하고,

- 상기 제 2 및 상기 제 3 방향으로의 노광 필드의 위치에 대한 1 이상의 측정 위치에서 상기 제 1 방향으로의 상기 노광 필드의 상기 위치를 측정함으로써, 생성 데이터를 제공하는 단계를 포함하고,

상기 방법은:

· 1 이상의 제 1 상대 측정 위치와 복수의 상대 캘리브레이션 위치들 간의 비교를 수행하는 단계; 및

· 상기 비교를 이용하여, 상기 제 1 방향으로의 상기 노광 필드의 상기 측정된 위치 및 상기 캘리브레이션 데이터에 기초하여 노광 세팅들을 결정하는 단계를 더 포함하며,

상기 캘리브레이션 데이터는 상기 1 이상의 상대 측정 위치와 상이한 1 이상의 상대 캘리브레이션 위치와 관련된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 캘리브레이션 필드의 위치에 대한 제 2 및 제 3 방향으로의 복수의 캘리브레이션 위치들에서 결정된 상기 캘리브레이션 필드의 상기 위치를 포함하는 캘리브레이션 데이터를 저장하도록 구성된, 타겟 필드를 노광하는 리소그래피 노광 장치가 제공되고, 상기 장치는:

- 상기 제 2 및 상기 제 3 방향으로의 상기 타겟 필드의 상기 위치를 측정하도록 구성된 정렬 센서; 및

- 상기 제 2 및 상기 제 3 방향으로의 상기 타겟 필드의 상기 위치에 대한 1 이상의 측정 위치에서 상기 제 1 방향으로의 상기 타겟 필드의 상기 위치를 측정하는 센서를 포함한다.

상기 리소그래피 노광 장치는 1 이상의 제 1 상대 측정 위치와 복수의 캘리브레이션 위치들 간의 비교를 수행하고,

상기 비교를 이용하여, 상기 제 1 방향으로의 상기 타겟 필드의 상기 측정된 위치 및 상기 캘리브레이션 데이터에 기초하여 노광 세팅들을 결정하도록 구성된 유닛을 더 포함하고, 상기 캘리브레이션 데이터는 상기 1 이상의 상대 측정 위치와 상이한 1 이상의 상대 캘리브레이션 위치와 관련된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 처리 장치에 로딩될(loaded) 때, 본 발명에 따른 방법들 중 어느 하나를 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하 는 데이터 캐리어가 제공된다.

본 발명에 따른 리소그래피 노광 장치(1)는:

- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 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 지지 구조체(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) 타겟 필드(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.

지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 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 타겟 필드에 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 타겟 필드 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟 필드에 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 여하한의 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 (이후에 설명되는 바와 같이, 레벨 센서를 이용한 측정과 같은) 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 콘덴 서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.

상기 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟 필드(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟 필드(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 위치 센서(IF)는, 예를 들어 간섭계 디바이스이거나, 기판 테이블(WT), 제 2 위치설정기(PW) 상에 고정되거나 메트로 프레임(MF)에 고정된 검출기를 갖는 리니어 인코더일 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 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 위치 센서(IF)에 대해 언급된 것과 동일한 타입 중 어느 하나일 수 있다. 일반적으로, 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, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 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) 타겟 필드들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟 필드들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크들로 알려져 있다). 이와 유사하게, 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, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟 필드(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟 필드(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 타겟 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟 필드(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 필드(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의 하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 타겟 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟 필드의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟 필드의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟 필드(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(mask less lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.

본 명세서 전반에 걸쳐, 기판 좌표계를 참조할 것이다. 기판 좌표계는 도 2에 도시된다. 기판 좌표계에서, x- 및 y-방향은 기판(W)의 표면(1)에 대해 평행하다. z-방향은 기판(W)의 표면(1)에 대해 수직이며, 기판(W)을 노광하기 위해 방사선 빔이 닿는 기판(W)의 표면 측 상에서 양의 값들을 갖는다.

기판(W)은 스크라이브 레인들에 의해 서로 분리된 복수의 등가 타겟 필드(equal target field)들을 포함하며, 타켓 필드들의 열(column)들이 기판(W) 상 에 형성된다. 기판(W)은 이후의 공정 단계 동안에 스크라이브 레인들에서 절단될 것이다. 상기 타겟 필드들은 그들 자체의 좌표계를 가지며, x'-방향 및 y'-방향은 기판(W)의 x- 및 y-방향으로 정렬된다. 각 타겟 필드 좌표계의 원점들은 최소 또는 최대 음의 x- 및 y-좌표를 갖는 기판(W)의 좌표계 내의 위치에 대응한다. 하나의 열 내의 타겟 필드들의 원점들을 통해, y-기준 라인이 존재한다.

본 발명의 일 실시예에서, 리소그래피 노광 장치는 유럽 특허 1037117 A1호의 도면 14a 내지 도 14g 및 도 15 및 도 15a에 대해 설명된, 유럽 특허 1037117 A1호의 27 페이지 26 번째 줄부터 31 페이지 14 번째 줄에 개시된 바와 같은 레벨 센서를 더 포함한다. 레벨 센서는 기판 테이블 상의 영역들, 또는 기판(W) 상의 타겟 필드들의 높이들을 측정하도록 구성된다. 상기 높이들은 제 1 방향으로의 위치를 나타낸다. 레벨 센서의 작동 원리는 다음과 같이 (도 3a 및 도 3b에) 가장 잘 설명되어 있다. 높이가 측정되어야 할 표면(1)은 기준 위치(2)로 옮겨지고, 방사선의 측정 빔(3)으로 조사된다(도 3). 상기 방사선의 측정 빔은 90°보다 낮은 각도 하에서 측정되어야 할 표면 상에 입사된다. 상기 방사선의 측정 빔(3)이 상기 표면 상에 입사된 곳에, 측정 스폿이 형성된다. 입사 각도가 반사 각도와 동일하기 때문에, 상기 방사선의 측정 빔은 상기 표면으로부터 동일한 각도로 다시 반사되어, 방사선의 반사 빔(4)을 형성한다. 상기 방사선의 측정 빔(3) 및 상기 방사선의 반사 빔(4)은 상기 표면(1)에 수직인 측정 평면을 형성한다. 상기 레벨 센서는 상기 측정 평면 내에서 상기 방사선의 반사 빔(4)의 위치를 측정한다.

상기 표면(1)이 상기 방사선의 측정 빔(3)의 방향으로 새로운 위치(5)로 이 동되고 또 다른 측정이 행해지면(도 3b), 측정 스폿은 상기 표면의 동일한 위치 상에 유지된다. 하지만, 상기 방사선의 측정 빔(3)이 반사되어, 시프트된 반사 빔(6)을 형성한다. 상기 표면이 기준 위치(2) 내에 있었다면, 상기 시프트된 반사 빔(6)은 상기 반사 빔(4)과 동일한 방향으로 반사된다. 하지만, 상기 표면(1)의 새로운 위치(5)에서 형성된 상기 방사선의 시프트된 반사 빔(6)은 상기 표면(1)의 기준 위치(2)에서 형성된 상기 방사선의 반사 빔(4)에 대해 시프트된다. 측정 평면에서의 상기 반사 빔(4)과 상기 시프트된 반사 빔(6) 간의 시프트는 기판 이동의 척도(measure)로서 사용된다.

정상 작동 동안에, 측정될 표면은 미지의(unknown) 높이를 갖는다. 상기 표면의 높이는, 정해진 값에 대해 높이를 0으로 맞추도록 센서를 캘리브레이션한 후에 측정된다.

일 실시예에서, 레벨 센서는 9 개의 병렬 측정 빔들을 제공하여, x-방향으로 상이한 위치들을 갖는 선형 어레이 내에 9 개의 측정 스폿들을 형성하고, 그 대응하는 9 개의 위치들을 동시에 측정하도록 구성된다. 다른 실시예들에서는 상이한 개수의 측정 빔들이 사용된다. 상기 측정 스폿들은 하나의 라인 상에 모두 있을 필요는 없으며, 또는 x-방향으로 모두 상이한 위치들을 가질 필요는 없다. 상기 측정 스폿들은 x-방향으로 그 전체 길이를 갖는 세장형 검출 영역(7)을 함께 형성한다.

리소그래피 노광 장치는, 레벨 센서 측정들을 수행하면서 기판(W)의 표면(1)에 대해 평행한 방향, y-방향으로 기판을 이동시키도록 구성된다. 이는 레벨 센서 스캔을 수행하는 것으로서 언급될 것이다. 이러한 스캔은 기판(W)의 타겟 필드의 상이한 위치들에 대해 높이 데이터를 얻는데 사용된다. 상기 높이는 그 표면(1)에 대해 수직인 방향으로의, 즉 z-방향으로의 기판의 표면의 위치이다. 일 실시예에서, 기판 좌표계 내의 상이한 x, y 위치들에 대한 레벨 센서 측정들이 가능한 한 일정(예를 들어, 0)하도록, 기판(W)은 기판 테이블(WT)에 의해 지지되면서 제 2 위치설정기(PW)에 의해 이동된다. 이는, 다른 x, y 위치들에 대한 측정들에 기초하여 기판 테이블(WT)의 z-위치를 보정함으로써 행해지며, 후속하는 레벨 센서 측정이 또다시 0이 될 것이라는 것을 예상할 수 있다.

공정

다음 섹션에서는 기판(W)의 노광 공정의 실시형태들에 따른 방법의 일 실시예의 상이한 단계들이 설명된다. 상기 실시예는 포커스 맵핑, 정렬, 캘리브레이션, 노광 세팅들의 결정 및 노광의 단계들을 포함한다. 상기 방법 동안에, 포커스 맵핑이 통상적으로 이후에 수행되지만, 이는 캘리브레이션 이전에 설명될 것이다.

정렬

상기 방법의 일 단계에 따르면, 기판(W) 상의 정렬 마크들의 위치들은 정렬 센서로 결정된다. 이러한 정렬 센서는, 예를 들어 유럽 특허 0906590, 유럽 특허 1 372 040 및 미국 특허 2007/0263191 A1에 공지되어 있다. 정렬 시, 예를 들어 16 개의 정렬 마크들의 위치가 결정되며, 이들 위치들은 x- 및 y-방향으로, 즉 기 판 표면에 대해 평행한 평면에서 기판(W) 상의 모든 타겟 필드들의 위치를 결정하는데 사용된다. 모든 타겟 필드들의 위치는 생성 데이터로서 저장된다.

포커스 맵핑

정렬 단계에서 타겟 필드들의 위치들을 결정한 이후에, 스트로크들 내에서 기판 타겟 필드들을 스캐닝하기 위해 레벨 센서가 사용된다. 타겟 필드를 스캐닝하는 경우, 9 개의 x'-좌표들에 대한 9 개의 스폿들을 이용하여 높이가 측정된다. 레벨 센서는 y-방향(및 이에 따른 y'-방향)으로 일정한 속도로 기판이 이동되는 동안 고정된 시간 간격들에서 측정한다. 그러므로, 레벨 센서는 y'-방향으로도 고정된 간격들로 측정한다. 결과로서, 제 1 타겟 필드에 대해 타겟 필드(x', y')의 좌표계에서 타겟 필드 측정 좌표들의 제 1 세트에서 타겟 필드 측정들의 제 1 세트가 얻어진다.

레벨 센서 스캔은, 리소그래피 노광 장치의 생산 능력 또는 스루풋을 최적화하기 위해 전체 기판을 스캐닝하는데 필요한 '스트로크들'(화살표로 나타냄)의 개수가 최소화되도록 수행된다. 이는 제 1 스트로크 시, 세장형 검출 영역(7) 내의 레벨 센서 측정 스폿들이 x'에서의 9 개의 스트로크 좌표들의 제 1 세트를 갖는다는 것을 내포한다. 몇몇 스폿들은 웨이퍼 외부에 있을 수 있으며, 제외된다. 제 2 스트로크 시, 세장형 검출 영역(7) 내의 레벨 센서 측정 스폿들은 x'에서의 9 개의 스트로크 좌표들의 제 2 세트를 갖는다. '스트로크들'이 타겟 필드들의 열 간의 피치와 다른 피치를 갖는 경우에는 x'에서의 스트로크 좌표들의 제 1 세트와 제 2 세트가 다르다. 다시 말하면, 레벨 센서 데이터는 기판 상의 타겟 필드들의 레이아웃과 관계없이 수집된다. 이는 레이아웃 독립적 레벨링(layout independent leveling)이라고 칭한다.

포커스 맵핑에 대한 시간을 더 최소화하기 위해(또한, 이에 따라 리소그래피 노광 장치의 생산 능력 또는 스루풋을 최적화하기 위해), 스트로크 내내, 즉 하나의 열의 수 개의 타겟 필드들을 측정하는 동안 일정한 속도로 기판이 이동된다. 레벨 센서가 고정 시간 구간들에서 측정하기 때문에, 이는 y'-방향으로 고정된 거리들에서 측정한다. 타겟 필드들 간의 피치(y'-방향으로의 스크라이브 레인 폭을 더한 y'-방향으로의 크기)는 y'-방향으로의 고정된 거리들의 정수배는 아니다. 그러므로, 제 1 타겟 필드에서의 레벨 센서 측정들은 y'-좌표들의 제 1 세트에서 얻어지고, 제 2 타겟 필드에서의 레벨 센서 측정들은 y'-좌표들의 제 2 세트에서 얻어진다.

또한, 스캐닝 방향은 2 개의 인접한 스트로크들 사이에서 역으로 되어, 측정들에 대한 y'-좌표들의 또 다른 세트들을 초래한다. 그 결과, 포커스 맵핑 시 측정들이 얻어지는 다수의 x'-y' 조합들이 존재한다. 각각의 타겟 필드에 대해, 그 타겟 필드의 좌표계에서의 타겟 필드 측정 좌표들의 세트가 존재한다.

측정된 높이들은 생성 데이터인 그에 대응하는 x' 및 y'-좌표들과 함께 저장된다. 대안적으로, 그 후에, 또는 동시에 정렬이 수행되며, 측정된 높이들은 기판 좌표계에서의 대응하는 x-좌표 및 y-좌표와 함께 저장된다. 상기 방법의 이후 단계에서, x-좌표 및 y-좌표는 기판 상의 타겟 필드들의 위치들에 연결(couple)될 것 이며, 측정된 높이들에 대응하는 측정 위치들은 타겟 필드들의 x' 및 y'-좌표계들에서 알려질 것이다.

레벨 센서 측정들이 기판 상의 타겟 필드들의 레이아웃에 의해 제약을 받지 않기 때문에, 레벨 센서의 전체 폭이 사용될 수 있다. 리소그래피 노광 장치의 생산 능력(스루풋)을 개선하기 위해 레벨 센서 측정들을 수행하는데 소비되는 시간을 최소화하도록 전체 폭에 기초하여 기판 상의 '스트로크들'의 패턴이 선택된다. 이는, 레이아웃 독립적 레벨링[각각의 열의 기준선에 대해 균일하게 스트로크들(화살표로 나타냄)을 위치시키는 포커스 맵핑]이 적용되는 경우(도 5), 데이터를 취하는데 아주 적은 수의 센서 스폿들(예를 들어, 5 개)을 갖는 스트로크들이 존재하는 기판의 '측면들'에서 특히 중요하다. 도 5에서, 효과적인 세장형 영역(8)은 감소된 수의 스폿들을 반영하기 위해 세장형 영역(7)(도시되지 않음)의 전체 폭보다 작은 폭을 갖는다.

사실상, 타겟 필드의 폭은 투영 시스템(PS)의 노광 광학기를 형성하는데 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 제한된다. 대조적으로, 레벨 센서는 보다 간단한 디바이스이다. 폭넓은 레벨 센서를 형성하는 것이 더 실현가능하다. 비교적 폭넓은 노광 타겟 필드들로 동일한 폭넓은 레벨 센서를 형성하고 레이아웃 독립적 레벨링을 적용함으로써, 스트로크들의 개수가 감소될 수 있다. 따라서, 비교적 폭넓은 타겟 필드들을 갖는 레이아웃들 상에서도, 레이아웃 독립적 레벨링이 사용되는 경우에는 레벨링 시간이 감소될 수 있다.

따라서, 도 4는 도 5에 도시된 것과 동일한 기판(W)을 나타낸다. 하지만, 도 4에 관한 실시예에서 레이아웃 독립적 레벨링은 9 개의 스폿들을 이용하여 동시에 측정하는 레벨 센서 구성을 이용하여 수행된다. 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이 레이아웃 독립적인 경우에는, 5 개의 스폿들만이 사용되었다. 또한, 스트로크들은 기판의 '측면들'에서의 스트로크 사용들을 최적화하도록 위치된다.

캘리브레이션

캘리브레이션 시, 캘리브레이션 필드 내의 복수의 위치들에서 기판 표면(1)의 높이를 측정하기 위해 레벨 센서가 사용된다. 캘리브레이션 필드는 캘리브레이션을 위해 선택된 타겟 필드이다.

캘리브레이션 필드는 레벨 센서 스폿들을 이용하여, 포커스 맵핑 시 적용되는 타겟 필드 좌표계에서의 모든 가능한 좌표에서 한 번 이상 스캐닝된다. 이러한 방식으로, 포커스 맵핑 시 측정들이 얻어지는 모든 x'-y' 조합들에 대하여, 높이를 결정하기 위해 캘리브레이션 측정이 수행된다.

대안적으로, 캘리브레이션 필드는 여러번 측정되며, 캘리브레이션 필드 내에서 대응하는 x'-y' 좌표들에 대해 결과들이 평균화된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제 2 캘리브레이션 필드로부터 캘리브레이션 측정들이 얻어진다. 캘리브레이션 필드는 상이한 기판 상의 상이한 열 내에 있다. 또한, 동일한 기판 상의 상이한 열 내에 있는 것 등과 같은 다른 변형예들도 가능하다.

따라서, 캘리브레이션은 캘리브레이션 측정들 및 대응하는 캘리브레이션 좌표들을 포함한 캘리브레이션 데이터를 전달한다. 기판 상에 수많은 타겟 필드들이 존재할 수 있기 때문에, 캘리브레이션 필드는 통상적으로 캘리브레이션 데이터가 사용되는 타겟 필드와 기판(W) 상의 동일한 위치 상에서 동일하지 않다. 물론, 적어도 타겟 필드는 캘리브레이션 필드와 기판(W) 상에서 동일한 위치를 갖는 것으로 기대된다.

일 실시예에서, 캘리브레이션을 위한 입력으로서 사용할 측정들의 견실(robust)한 세트를 생성하기 위해 캘리브레이션 메카니즘이 사용된다. 최대 표준 편차값(즉, 타겟 필드 내의 캘리브레이션 측정들 간의 변동)을 갖는 타겟 필드들은 켈리브레이션으로부터 제외된다. (남은) 타겟 필드들은 켈리브레이션 데이터(핑거프린트 데이터: fingerprint data)를 생성하기 위해 하나씩 평균화된다. 대안적으로, 예를 들어 동일한 캘리브레이션 좌표들에서 여러번 제 1 캘리브레이션 필드를 측정하거나, 동일한 캘리브레이션 좌표들에서 복수의 캘리브레이션 필드들을 측정함으로써 캘리브레이션 좌표들에 대해 복수의 캘리브레이션 측정들이 수행된다. 그 후, 평균 캘리브레이션 측정 및 표준 편차가 캘리브레이션 좌표마다 결정된다. 평균 캘리브레이션 측정에 관하여 신뢰 구간이 연산된다. 신뢰 구간 외부의 값들을 갖는 캘리브레이션 측정들은 제외되고, 평균 캘리브레이션 측정이 다시 연산된다. 평균 캘리브레이션 측정들은 캘리브레이션 데이터를 위해 사용된다.

일 실시예에서, 캘리브레이션 값들은 레벨 센서에 의해 측정되지 않는다. 그 대신에, 캘리브레이션 값들은 모델에 의해 예측된다. 모델 자체는 입력으로서 측정들을 사용할 수 있지만, 예를 들어 기판 상의 층들의 공정 효과들을 예측할 수 있다. 대안적으로, 레벨 센서를 이용하여 타겟 필드 측정들이 수행되고, 제 2 센 서를 이용하여 캘리브레이션 측정들이 측정된다. 제 2 센서는 상이한 형태로, 예를 들어 기판 상의 층들의 재료의 의존성이 레벨 센서의 의존성과는 다른 형태로 구성될 수 있다. 레벨 센서는 겉보기(apparent) 표면으로 인한 기판의 층들의 재료에 의존한다. 제 2 센서는 미국 특허 7472580에 설명된 바와 같은 기압계일 수 있다. 기압계는 가스 압력에 대해 작용하며, 이에 따라 상이한 측정 원리에 대해 작용한다.

노광 세팅들의 결정

노광 시, 기판은 기판 테이블에 의해 지지된다. 기판 테이블은 설정점들과 같은 노광 세팅들에 따라 스캐닝된다. 설정점들은 함께, 노광 시 기판이 가질 위치들의 그룹을 형성한다. 설정점들을 결정하는 단계는 기판(W)의 높이와 투영 시스템(PS)의 노광 슬릿의 평면 간의 차를 최소화함으로써 수행된다. 이는 예를 들어 유럽 특허 1037117에서 설명된다.

노광 슬릿은 곡선이어서 설정점들의 대응하는 그룹에 이를 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기판은 설정점들에 의해 (곡선의) 노광 슬릿에 꼭 맞게 매칭될 수 없는 방식으로 곡선을 가질 수 있다. 이러한 경우, 보정할 수 없는 오차들이 존재한다.

타겟 필드 측정 좌표들의 제 1 세트는 캘리브레이션 필드의 캘리브레이션 측정들이 이용가능한 위치들, 캘리브레이션 좌표들에 비교된다. 캘리브레이션 좌표들이 타겟 필드 측정 좌표들의 제 1 세트에 대응하는 캘리브레이션 측정들은 설정 점 값들의 제 1 캘리브레이션 세트를 계산하는데 사용된다.

추가적으로, 모든 캘리브레이션 측정들은 설정점 값들의 최적 캘리브레이션 세트를 계산하는데 사용된다. 설정점 값들의 최적 캘리브레이션 세트는 캘리브레이션 필드 내의 더 많은 좌표들에서의 캘리브레이션 측정들에 기초한다. 그러므로, 노광 슬릿의 평면과 기판(W)의 높이 간의 차를 최소화하는 단계가 더 정확하게 수행될 수 있다.

설정점 값들의 제 1 캘리브레이션 세트는 보정 값들의 세트를 제공하기 위해 설정점 값들의 최적 캘리브레이션 세트로부터 빼진다.

추가적으로, 설정점 값들의 제 1 측정 세트를 계산하기 위해 타겟 필드 측정들의 제 1 세트 및 타겟 필드 측정 좌표들의 대응하는 제 1 세트가 사용된다. 설정점 값들의 제 1 측정 세트는 보정 값들의 세트를 더함으로써 보정된다.

설정점 값들의 측정 세트를 보정함으로써, 모든 캘리브레이션 측정들을 통해 얻어진 정보가 사용된다. 그것들은 포커스 맵핑 시 적용된 타겟 필드 좌표계에서의 모든 가능한 좌표에서 얻어지는 반면, 제 1 타겟 필드에 대한 타겟 필드 측정들은 단지 그 가능한 좌표들의 서브세트이기 때문에, 타겟 필드 측정 좌표들 사이의 타겟 필드의 높이에 대한 정보가 추가된다. 그러므로, 설정점 값들이 상기 방법의 포커스 제어를 개선시킨다.

추가적으로, 상기 방법은 제 1 타겟 필드에 부분적으로 포함되고, 스크라이브 레인 부분적으로 포함되는 하나의 스폿을 이용하여 포커스 맵핑이 수행되는 경우에 유리하다. 이 상황에서, 에지에 가장 가까운 거리를 갖는 측정은 당업자라면 잘 아는 바와 같이 다음 x'-좌표 또는 이전이나 다음 y'-좌표에서의 측정이다. 일 실시예에서, 캘리브레이션 좌표들은 스폿들이 타겟 필드의 에지들에 정확히 포함되도록 선택된다. 이는, 예를 들어 정확한 정렬 데이터를 얻고 캘리브레이션 필드의 정확한 위치들을 결정한 이후에, 또는 매우 조밀한 그리드로 캘리브레이션 필드를 스캐닝하고 캘리브레이션 측정들이 측정하는 동안에 스크라이브 레인에 포함된 스폿의 일부로서 유효하지 않음을 결정함으로써 수행될 수 있다. 이러한 캘리브레이션 데이터를 이용하여, 노광 세팅들을 결정하기 위해 타겟 필드의 에지에 더 가까운 높이 정보가 사용된다.

노광 세팅들을 결정한 이후에, 기판(W) 상의 감광재 층 내에 패턴을 형성하기 위해 타겟 필드가 패터닝된 방사선 빔으로 노광된다.

대안적인 실시예들

대안적으로, 캘리브레이션 측정들은 타겟 필드 좌표계에서의 모든 가능한 좌표 내에 있지 않다. 그 대신에, 캘리브레이션 좌표들의 조밀한 그리드가 사용된다.

다시, 설정점 값들의 최적 캘리브레이션 세트를 계산하기 위해 모든 캘리브레이션 측정들이 사용된다.

타겟 필드 측정 좌표들의 제 1 세트는 캘리브레이션 좌표들의 그리드에 비교된다. 선형 보간에 의하여, 타겟 필드 측정 좌표들의 제 1 세트에 대응하는 좌표들에서 가공(fictive) 캘리브레이션 측정들을 결정하기 위해 캘리브레이션 측정들 이 사용된다.

가공 캘리브레이션 측정들 및 타겟 필드 측정 좌표들의 제 1 세트는 설정점 값들의 가공 세트를 결정하는데 사용된다. 설정점 값들의 가공 세트는 설정점 값들의 최적 캘리브레이션 세트로부터 빼진다.

또한, 설정점 값들의 제 1 측정 세트를 계산하기 위해 타겟 필드 측정들의 제 1 세트 및 타겟 필드 측정 좌표들의 대응하는 제 1 세트가 사용된다. 설정점 값들의 제 1 측정 세트는 가공 보정 값들의 세트를 더함으로써 보정된다.

또 다른 실시예에서, 측정 값들을 보정함으로써 개선된 설정점 값들이 결정된다. 상기 실시예에서, 캘리브레이션 측정들은 예를 들어 조밀한 그리드 또는 포커스 맵핑 시 적용된 타겟 필드 좌표계에서의 모든 가능한 좌표에서 얻어진다. 캘리브레이션 데이터는 캘리브레이션 좌표들 사이에서의 캘리브레이션 측정들의 선형 보간에 의해, 타겟 필드 측정 좌표들의 제 1 세트에 대응하는 좌표들에서 가공 타겟 필드 측정들을 계산하는데 사용된다. 추가적으로, 캘리브레이션 데이터는 제 2 타겟 필드에 대한 타겟 필드 측정 좌표들의 제 2 세트에 대응하는 좌표들에서 또 다른 가공 타겟 필드 측정들을 계산하는데 사용된다. 이는 다시 선형 보간에 의해 수행된다. 가공 타겟 필드 측정들은 측정 보정 값들을 제공하기 위해 또 다른 가공 타겟 필드 측정들로부터 빼진다. 그 후, 측정 보정 값들은 보정된 측정 값들을 제공하기 위해 타겟 필드 측정 값들에 더해진다. 이제, 보정된 측정 값들은 포커스 맵핑 시 레벨 센서가 측정하였던 값들을 나타내며, 이 경우 레벨 센서는 타겟 필드 측정 좌표들의 제 2 세트에서 측정하였다. 그 후, 보정된 측정 값들 및 타겟 필드 측정 좌표들의 제 2 세트에 기초하여 설정점 값들의 최적화된 세트가 결정된다.

이는, 설정점들이 동일한 측정 좌표들에 기초한 제 1 및 제 2 타겟 필드에 대해 계산되는, 레이아웃 독립적 레벨링 시 측정 값들을 보정하지 않은 것보다 나은 장점을 갖는다. 그러므로, 제 1 및 제 2 타겟 필드 간의 포커스 성능의 변동들이 보상된다. 그 대신 레이아웃 종속적 레벨링이 적용되는 경우에는(이는 포커스 성능의 변동들을 방지하기 위해 모든 타겟 필드가 동일한 타겟 필드 측정 좌표들로 측정됨을 내포함), 포커스 성능을 보장하는데 더 많은 시간이 필요하므로 스루풋을 저하시킬 것이다. 따라서, 상기 실시예는 레이아웃 종속적 레벨링을 적용하는 경우보다 더 높은 속력을 달성하면서 각각의 타겟에 대해 동일한 포커스 성능이 달성될 수 있기 때문에, 캘리브레이션을 이용하지 않는 레이아웃 독립적 레벨링에 대하여 기판(W)에 걸친 노광의 신뢰성을 개선시킨다.

일 실시예에서, 패터닝된 디바이스의 이동에 대한 세팅들을 계산함으로써 포커스 성능이 달성된다. 대안적으로, 투영 시스템(PS)의 세팅들은 노광 슬릿이 패터닝 디바이스의 일정한 위치와 타겟 필드의 위치를 순응시키도록 변화된다. 대안적으로, 패터닝 디바이스의 이동, 투영 시스템 세팅들 및 기판의 조합이 계산된다.

일 실시예에서는, 노광 시 웨이퍼 테이블의 높이 세팅들 및/또는 경사 세팅들을 계산함으로써 포커스 성능이 달성된다. 일 실시예에서, 이는 스텝 모드에서의 리소그래피 노광 장치를 이용하여 적용된다.

일 실시예에서, 먼저 캘리브레이션 및 포커스 맵핑이 수행된다. 캘리브레이 션 측정들 및 타겟 필드 측정들은 기판 좌표계에서의 그들 좌표들과 함께 저장된다. 정렬을 수행하고 기판 상의 타겟 필드들의 위치를 결정하여 기판 좌표계에서 타겟 필드 좌표계들의 원점(origin)들을 결정한 이후에, 노광 세팅들의 결정이 수행된다.

이와 같이, 노광 포커스 데이터에 따라 리소그래피 장치에서 노광될 기판의 타겟 필드에 대한 노광 포커스 데이터를 연산하는 방법이 제공되고, 상기 방법은:

a) 타겟 필드에 대한 레벨 센서 데이터를 제공하는 타겟 필드에 걸친 레벨 센서 스캔을 수행하는 단계- 상기 레벨 센서 스캔은 타겟 필드에 대한 상대 위치에서 수행됨 -를 포함하며, 상기 방법은:

b) 타겟 필드에 대한 레벨 센서 스캔의 상대 위치를 보정하기 위해, 레벨 센서 데이터 및 사전설정된 캘리브레이션 데이터를 이용하여 보정되는 노광 포커스 데이터를 결정하는 단계를 더 포함한다.

이 실시예는 타겟 필드에 대한 상대 위치를 보정하게 한다. 이 상대 위치는 (예를 들어, 타겟 필드 상의 토폴로지로 인해) 레벨 센서 데이터에 영향을 미치며, 그 결과 연산된 노광 포커스 데이터에 영향을 미친다. 이 차이들을 보정하기 위해, 제공된 바와 같은 방법이 사용될 수 있다.

당업자라면, 일 방향(x' 또는 y'-방향)으로만 캘리브레이션하는 캘리브레이션 데이터를 얻는 것과 같은 다른 실시예들도 본 발명에 포괄될 수 있으며, 타겟 필드 측정 좌표와 다른 좌표를 갖는 캘리브레이션 측정을 이용함으로써 이미 어느정도 개선이 얻어진다는 것을 명백히 알 것이다.

본 발명에 따른 리소그래피 노광 장치에서, 노광 세팅들의 결정은 컴퓨터 시스템을 포함한 유닛에서 수행된다. 컴퓨터 시스템에는 데이터 캐리어를 통해 컴퓨터 프로그램이 제공되고, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 수행하도록 구성된다.

일 실시예에서, 다른 타겟 필드들에 의해 둘러싸인 타겟 필드들이 측정되고, 몇몇 타겟 필드 측정들은 이러한 다른 타겟 필드들 상에서 수행된다. 다른 타겟 필드들 상에서의 타겟 필드 측정은 추가 캘리브레이션 데이터로서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 세장형 검출 영역(7)은 기판(W)의 전체 폭에 놓여지며(span), 동일한 시간에 상이한 x-좌표들을 샘플링(sample)한다. 실제로, 타겟 필드들은 측정 스폿들 간의 피치와는 다른 피치를 갖기 때문에, 타겟 필드 측정들은 상이한 타겟 필드들 x'-좌표들에 대한 정보를 포함한다. 기판(W)에 걸친 타겟 필드 측정들은 캘리브레이션 데이터로서 사용된다. 별도의 캘리브레이션 스캔들은 요구되지 않는다. 모든 타겟 필드 측정들은 그 각각의 x'-좌표들 및 y'-좌표들에 관한 것이며, 캘리브레이션 필드 내에서 그 좌표들에 대한 캘리브레이션 측정들로서 취해진다. 이러한 방식으로, 타겟 필드마다, 앞서 설명된 캘리브레이션 데이터의 형태로 모든 다른 타겟 필드들로부터의 데이터가 사용된다.

본 발명에 따른 방법은 다른 타겟 필드 캘리브레이션들과 함께 사용될 수 있다. 이는 공정 종속적 오프셋 캘리브레이션(Process Dependent Offset Calibration)(예를 들어, 회로 패턴의 존재 또는 부재에 관한 높이들이 측정되는 기판들의 재료들의 성분들 차이에 의해 야기되는 측정된 높이들 간의 오프셋에 대 한 보정) 및 공정 종속적 이득 보정(Process Dependent Gain Correction)(예를 들어, 회로 패턴의 존재 또는 부재에 관한 기판들의 상이한 재료 성분들에 대해 동일한 높이들에서 측정된 세기들의 차이들에 대한 보정)을 포함한다.

레이아웃 독립적 레벨링 스트로크들에서 센서들이 오버랩되거나 사용되지 않는 경우, 포커스 성능을 위한 샘플링을 최적화하기 위해 스트로크 위치들이 조정될 수 있다. 기판의 에지들에서 타겟 필드들의 위치들을 매칭하기 위한 더 많은 포커스 감지 위치들 또는 공간 측정 위치들에서의 다수 샘플들이 2 가지 가능성이다.

레이아웃에 독립적인 레벨링 측정들을 캘리브레이션하는 것은 또 다른 가능한 스루풋 장점들을 갖는다. 레벨링 측정들이 레이아웃에 대해 정밀한 위치를 가져야 하는 경우에는, 레벨링 측정들 이전에 충분한 정확성의 정렬 작업이 요구된다. 레벨링이 위치에 독립적으로 캘리브레이션될 수 있는 경우 - 이는 본 발명에 따라 성취됨 -, 레벨링이 이전에 정렬이 수행된다는 제약이 거론되지 않을 수 있다. 이 제약들의 완화는 기판 측정 시퀀스 동안 소비되는 시간을 감소시키고, 상기 방법의 단계들이 수행되는 순서를 분리(decouple)할 또 다른 기회를 제공한다. 예를 들어, 정렬 결과들이 레벨링 측정들을 이미 시작하면서 처리될 수 있다. 추가적으로, 포커스 맵핑 또는 캘리브레이션을 시작하기 이전에 이용가능한 캘리브레이션된 정렬 센서를 가질 필요가 없을 수도 있다.

앞선 실시예들은 듀얼 스테이지 리소그래피 노광 장치에서 사용될 수 있다. 듀얼 스테이지 리소그래피 노광 장치에서는, 방사선에 노광될 기판들을 지지하기 위해 2 개의 스테이지들이 존재한다. 하나의 기판이 로딩, 언로딩 또는 측정되는 동안, 다른 기판이 노광된다. 또한, 앞선 실시예들은 탠덤(tandem) 스테이지 리소그래피 노광 장치에서 사용될 수도 있다. 이러한 노광 장치에서는, 노광될 기판을 지지하기 위해 제 1 스테이지가 존재한다. 또한, 기판 노광 시 기판들을 지지하도록 구성되지 않은 제 2 스테이지가 존재한다. 제 2 스테이지는 센서들을 포함할 수 있고, 침지 액체를 제어하는데 사용될 수 있으며, 예를 들어 침지 액체는 제 1 스테이지가 기판을 로딩 및 언로딩하는 위치에 있는 동안에 누설되지 않는다.

본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 노광 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 노광 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 "타겟 필드"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. 이 처리된 층들은 정렬 시 판독될 정렬 마크들을 포함한다.

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. 표면의 높이를 측정하는 것은 패터닝 디바이스에 대한 기판의 노광 시 국부적인 온도들 또는 압력을 설정하는데 적용될 수 있다.

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 첨부한 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면;

도 2는 기판 좌표계를 개략적으로 도시하는 도면;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 사용된 레벨 센서를 개략적으로 도시하는 도면;

도 4는 레이아웃 독립적 레벨링에 따른 기판 상의 레벨 센서의 스캔의 스트로크들을 개략적으로 도시하는 도면; 및

도 5는 레이아웃 독립적 레벨링에 따른 기판 상의 레벨 센서의 스캔의 행정들을 개략적으로 도시하는 도면이다.

Claims (15)

1. 리소그래피 노광 공정에서 기판 상의 타겟 필드에 대한 노광 세팅들을 결정하는 방법에 있어서,

   · 캘리브레이션 필드의 위치에 대한 제 2 및 제 3 방향으로의 복수의 캘리브레이션 위치들에서 제 1 방향으로의 상기 캘리브레이션 필드의 위치를 포함하는 캘리브레이션 데이터를 제공하는 단계; 및

   · - 상기 제 2 및 제 3 방향으로의 상기 타겟 필드의 상기 기판 상에 상기 위치를 생성하고,

   - 상기 제 2 및 제 3 방향으로의 노광 필드의 위치에 대한 적어도 1 이상의 측정 위치에서 상기 제 1 방향으로의 상기 노광 필드의 위치를 측정함으로써, 생성 데이터를 제공하는 단계를 포함하고,

   상기 방법은:

   · 적어도 1 이상의 제 1 상대 측정 위치와 복수의 상대 캘리브레이션 위치들 간의 비교를 수행하는 단계; 및

   · 상기 비교를 이용하여, 상기 제 1 방향으로의 상기 노광 필드의 상기 측정된 위치 및 상기 캘리브레이션 데이터에 기초하여 노광 세팅들을 결정하는 단계를 더 포함하며,

   상기 캘리브레이션 데이터는 상기 적어도 1 이상의 상대 측정 위치와 상이한 적어도 1 이상의 상대 캘리브레이션 위치와 관련되는 노광 세팅 결정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   캘리브레이션 기판 상의 상기 캘리브레이션 필드의 상기 제 1 방향으로의 위치는 제 1 센서를 이용하여 결정되는 노광 세팅 결정 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 방향으로의 상기 타겟 필드의 위치는 제 2 센서를 이용하여 측정되고, 상기 제 1 센서 및 상기 제 2 센서는 상이한 측정 원리에 기초하는 노광 세팅 결정 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 캘리브레이션 기판 상의 상기 캘리브레이션 필드의 위치는 상기 기판 상의 상기 타겟 필드 상의 위치와 상이한 노광 세팅 결정 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 캘리브레이션 기판 및 상기 기판은 상이한 기판들인 노광 세팅 결정 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 노광 세팅들은, 상기 타겟 필드의 노광 동안에 상기 타겟 필드를 포함 하는 상기 기판을 지지하는 지지체에 대한 스캐닝 설정점들, 경사 세팅들 및 높이 세팅들을 포함하는 적어도 1 이상의 개수의 세트를 포함하는 노광 세팅 결정 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 노광 세팅들은:

   - 상기 캘리브레이션 데이터에 기초하여 캘리브레이션 노광 세팅들을 결정하고;

   - 상기 노광 필드의 상기 측정된 위치에 기초하여 생성 노광 세팅들을 결정하며;

   - 상기 비교 및 상기 캘리브레이션 노광 세팅들에 기초하여, 상기 생성 노광 세팅들을 보정함으로써 상기 노광 세팅들을 결정함으로써 결정되는 노광 세팅 결정 방법.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 노광 세팅들은:

   - 상기 비교 및 상기 캘리브레이션 데이터에 기초하여, 상기 노광 필드의 상기 측정된 위치를 보정하고;

   - 상기 보정된 측정된 위치에 기초하여 상기 노광 세팅들을 결정함으로써 결정되는 노광 세팅 결정 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 생성 데이터를 제공하는 단계는, 상기 타겟 필드의 상기 제 1 방향으로의 위치를 측정하면서, 또다른 타겟 필드의 위치에 대한 적어도 1 이상의 위치에서 상기 제 1 방향으로의 상기 또다른 타겟 필드의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 노광 세팅 결정 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 복수의 위치들 중 적어도 1 이상의 상기 캘리브레이션 필드의 제 1 에지에 대한 거리는 상기 적어도 1 이상의 위치의 상기 타겟 필드의 대응하는 에지에 대한 거리보다 짧은 노광 세팅 결정 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 캘리브레이션 데이터를 제공하는 단계는, 또다른 캘리브레이션 필드의 위치에 대한 상기 제 2 및 제 3 방향으로의 또다른 복수의 위치들에서 상기 제 1 방향으로의 상기 또다른 캘리브레이션 필드의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 노광 세팅 결정 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 결정된 노광 데이터에 따라 상기 타겟 필드를 노광시키는 단계를 포함하는 노광 세팅 결정 방법.
13. 캘리브레이션 필드의 위치에 대한 제 2 및 제 3 방향으로의 복수의 캘리브레이션 위치들에서 결정된 상기 캘리브레이션 필드의 위치를 포함하는 캘리브레이션 데이터를 저장하도록 구성된, 타겟 필드를 노광하는 리소그래피 노광 장치에 있어서,

    - 상기 제 2 및 제 3 방향으로의 상기 타겟 필드의 위치를 측정하도록 구성된 정렬 센서;

    - 상기 제 2 및 제 3 방향으로의 상기 타겟 필드의 위치에 대한 적어도 1 이상의 측정 위치에서 상기 제 1 방향으로의 상기 타겟 필드의 위치를 측정하는 센서: 및

    적어도 1 이상의 제 1 상대 측정 위치와 상기 복수의 캘리브레이션 위치들 간의 비교를 수행하고, 상기 비교를 이용하여, 상기 제 1 방향으로의 상기 타겟 필드의 상기 측정된 위치 및 상기 캘리브레이션 데이터에 기초하여 노광 세팅들을 결정하도록 구성된 유닛을 포함하고,

    상기 캘리브레이션 데이터는 상기 적어도 1 이상의 상대 측정 위치와 상이한 적어도 1 이상의 상대 캘리브레이션 위치와 관련되는 리소그래피 노광 장치.
14. 처리 장치 상에 로딩될 때, 청구항 1 내지 청구항 12에 따른 방법들 중 어느 하나를 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.
15. 청구항 14에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 캐리어.

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