KR20180041739A - 상대적인 포지션 측정 기반 정렬 시스템, 이중 워크피스 스테이지 시스템 및 측정 시스템 - Google Patents

상대적인 포지션 측정 기반 정렬 시스템, 이중 워크피스 스테이지 시스템 및 측정 시스템 Download PDF

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KR20180041739A
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윤팽 리
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상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트(그룹) 컴퍼니 리미티드
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Abstract

정렬 시스템, 이중 워크피스 스테이지 시스템 및 측정 시스템. 정렬 시스템은, 메인 프레임(5, 301), 제 1 워크피스 스테이지(1, 305), 정렬 센서(4, 302), 포지션 수집 모듈(7, 308) 및 신호 처리 장치(6, 303)를 포함한다. 포지션 수집 모듈(7, 308)은 제 1 워크피스 스테이지(1, 305) 및 반사기(8, 304)로부터 동시에 획득된 포지션 데이터를 수집하고, 상기 반사기(8, 304)는 상기 정렬 센서(4, 302) 상에 위치되고, 즉, 상기 제 1 워크피스 스테이지(1, 305) 및 상기 정렬 센서(4, 302)의 포지션 데이터는 동시에 수집되고, 상기 정렬 센서(4, 302)에 대해 진동이 없을 때, 상기 제 1 워크피스 스테이지(1, 305)의 상대적인 포지션은, 처리 수단에 의해 얻어지고, 즉, 상기 정렬 센서(4, 302)의 상대적인 진폭이 0일 때, 정렬 마크의 정렬 포지션이 얻어질 수 있고, 정렬 센서(4, 302)에 대한 진동의 영향을 피하고, 반복되는 정렬 정확도를 향상시킬 수 있다.

Description

상대적인 포지션 측정 기반 정렬 시스템, 이중 워크피스 스테이지 시스템 및 측정 시스템
본 발명은, 집적회로(ICs, integrated circuits)의 제조에 관한 것으로, 특히 상대적인 포지션 측정에 기초한 정렬 시스템, 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템 및 측정 시스템에 관한 것이다.
반도체(ICs)의 제조 과정에서, 일반적으로 일련의 포토리소그래피 노광 처리들 이후에 칩이 완성된다. 상이한 IC 레이어들에 대한 패턴들 간의 정확한 상대적인 포지셔닝을 보장하기 위해, 제 1 레이어 이외의 각각의 레이어에 대한 노광은, 이전에 노광된 패턴과 현재 레이어에 대한 패턴을 정렬하기 위한 정밀 포지셔닝 처리에 의해 선행된다. 패턴들 사이의 상대적인 포지셔닝 에러들은, 오버레이 에러들이라고 알려져 있다. 일반적으로, 허용되는 오버레이 에러들은, 포토리소그래피 도구의 해상도의 1/5 내지 1/3 범위 내에 있어야 한다. 예를 들어, 35nm보다 작은 오버레이 에러들을 생성하려면, 100nm 해상도의 포토리소그래피 도구가 요구된다. 오버레이 에러 성능은 투영 포토리소그래피 도구의 품질에 대한 중요한 척도이며, 마스크 대 웨이퍼 정렬 정확도에 의해 크게 결정된다. 특성 치수들(CDs)이 작으면 오버레이 에러 성능과 이에 따른 정렬 정확도에 대한 요구가 높아지는 경향이 있다. 예를 들어, 90nm의 CD는 10nm 이하의 정렬 정확도가 필요하다.
도 1은 전체에 걸쳐 스탭-앤드-스캔(step-and-scan) 포토리소그래피 도구에 의해 사용되는 듀얼-웨이퍼-스테이지(dual-wafer-stage system)를 도시한다. 이 시스템은, 메인 프레임(101); 메인 프레임(101)에 부착되는(attach) 투영 대물렌즈(102, projection objective)과 정렬 센서(103, alignment sensor); 투영 대물렌즈(102)에 대응하는 노광 대상 아래의 웨이퍼 스테이지(104); 및 정렬 센서(103)에 대응하는 측정 대상 아래의 웨이퍼 스테이지(105)를 구비한다. 측정 대상 아래의 웨이퍼(107)는 웨이퍼 스테이지(105) 상에 배치되고, 노광 대상 아래의 웨이퍼(106)는 웨이퍼 스테이지(104) 상에 포지셔닝 된다. 웨이퍼 스테이지(105)는 정렬, 레벨링 및 포커싱 등을 위한 측정을 포함하여, 웨이퍼 스테이지(104)는 주로 패턴 노광에 적합하다. 그것들은 병행하여 상호 교환적으로 작동하여, 처리량(throughput)이 크게 향상될 수 있다.
그러나, 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템에서의 이러한 듀얼-스테이지 배열의 채용은 메인 프레임(101)의 진동을 증가시킬 수 있고, 따라서 투영 대물렌즈(102)로부터 전달된 정렬 센서(103)의 진동을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 증가된 처리량은 더 큰 가속도를 필요로 하고, 웨이퍼 스테이지들의 더 큰 충격이 가해져, 이는 정렬 센서(103)의 진동의 증가에 추가적으로 기여할 수 있다. 정렬 센서(103)의 증가된 진동의 결과로서, 보다 큰 정렬 에러가 정렬 마크(alignment mark) 측정에서 발생할 수 있다.
또한, 정렬의 반복 정밀도에 대한 요구 사항들은, 포토리소그래피 도구의 오버레이 정확도에 대한 요구 사항들과 함께 증가한다. 정렬 센서(103)의 진동은 정렬 에러들을 직접적으로 생성할 수 있으므로, 이러한 정렬 에러들 상에 정렬 센서(103)의 허용 에러는 점점 낮아질 것이다. 2nm까지의 정렬 반복 정확성은, 10nm의 정렬 센서(103)의 진동 진폭(약 0.3nm의 정렬 에러를 유도함) 또는 그 이하를 요구한다. 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템에서 정렬 센서의 진동 진폭을 10nm 이내로 제어하는 것은 어렵기 때문에, 정렬의 반복 정밀도가 불충분하다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 불충분한 정렬 반복성의 상기 문제점을 해결할 수 있는 상대적인 포지션 측정에 기초한 정렬 시스템을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 정렬 시스템, 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템 및 측정 시스템을 제공하고, 상기 정렬 시스템은, 메인 프레임; 웨이퍼를 운반(carry)하는 제 1 웨이퍼 스테이지 -상기 웨이퍼는 정렬 마크를 포함함-; 상기 메인 프레임에 부착되고, 상기 정렬 센서 위에 배열되는 정렬 센서 -상기 정렬 센서는 광학 신호(optical signal)를 출력함(output)-; 상기 정렬 센서에 대한 상기 제 1 웨이퍼 스테이지의 상대적인 포지션 데이터(relative positional data)를 수집하고(collect), 상기 제 1 웨이퍼 스테이지의 상대적인 포지션 데이터를 출력하는 포지션 획득 모듈; 및 상기 상대적인 포지션 데이터와 상기 정렬 센서로부터 상기 광학 신호를 받아들이고 처리하고, 상기 웨이퍼의 정렬 마크의 정렬을 위한 포지션을 계산하는(calculate) 신호 처리 디바이스를 포함한다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에서, 상기 정렬 센서는, 정렬을 위한 상기 정렬 마크를 조명하기(illuminate) 위한 극자외선 또는 자외선을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에서, 상기 정렬 센서는, 상기 정렬 마크로부터 반사되고(reflect) 회절되는(diffract) 광선들을 탐지하고 받아들이고, 상기 광학 신호를 출력하는 광전자 탐지기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에서, 상기 포지션 획득 모듈은, 가시광선들을 제공하는 광원 모듈(light source module)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에서, 상기 광원 모듈은, 상기 정렬 센서로 제 1 가시광선을 방사하고(emanate), 상기 제 1 가시광선은 상기 정렬 센서에 의해 반사되고, 참조 빔(reference beam)을 형성하고, 동시에, 상기 광원 모듈은 상기 제 1 웨이퍼 스테이지로 제 2 가시광선을 방사하고, 상기 제 2 가시광선은 상기 제 1 웨이퍼 스테이지에 의해 반사되고, 측정 빔(measuring beam)을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에서, 상기 포지션 획득 모듈은, 상기 참조 빔을 받아들이고, 참조 광전자 신호를 생산하는 광전자 시스템을 더 포함하고, 상기 광전자 변환 모듈(optoelectronic conversion module)은, 상기 측정 빔을 받아들이고, 측정 광전자 신호(measuring optoelectronic signal)를 생산할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에서, 상기 정렬 센서에 대한 상기 제 1 웨이퍼 스테이지의 상기 상대적인 포지션 데이터는, 상기 측정 광전자 신호로부터 상기 참조 광전자 신호를 뺌으로써(subtract) 얻어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에서, 상기 정렬 센서 상에 배열되는 반사기(reflector)를 더 포함하고, 상기 제 1 가시광선은 상기 반사기에 의해 반사되고, 상기 참조 빔을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에서, 상기 신호 처리 디바이스는, 상기 정렬 센서로부터 상기 광학 신호를 획득하고(acquire), 상기 광학 신호를 디지털 전기 신호로 변환하고, 상기 디지털 전기 신호를 출력하는 광 강도 신호 획득 및 처리 모듈; 및 상기 상대적인 포지션 데이터와 상기 정렬 센서로부터 상기 광학 신호를 받아들이고 처리하고, 상기 웨이퍼 상의 상기 정렬 마크의 정렬을 위한 포지션을 계산하는 정렬 및 관리 모듈(alignment and management module)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에서, 상기 정렬 센서는 상기 제 1 웨이퍼 스테이지의 중심 위에 배치될 수 있다.
상기 듀얼-웨이퍼-스테이지는, 상기 정의된 상기 정렬 시스템; 상기 메인 프레임 상에 고정되는 투영 대물렌즈; 및 상기 투영 대물렌즈 아래의 제 2 웨이퍼 스테이지를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 듀얼-웨이퍼-스테이지에서, 상기 투영 대물렌즈는, 상기 제 2 웨이퍼 스테이지의 중심 위에 배열될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 2 웨이퍼 스테이지는, 웨이퍼의 노광을 위해 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 정렬 시스템에 의한 정렬 처리는, 상기 웨이퍼 상에 노광 처리와 병행하여 진행될 수 있다.
상기 측정 시스템은, 타겟 대상체(target object)에 측정 신호를 전달하고, 탐지 신호(detection signal)를 획득하는 탐지원을 포함하는 제 1 측정 디바이스; 상기 탐지원을 모니터링하고, 상기 탐지 신호의 정확도에 영향을 미치는 방해 신호(disturbance signal)를 획득하는 제 2 측정 디바이스; 및 상기 탐지 신호와 상기 방해 신호를 받아들이고, 상기 방해 신호에 기초하여 상기 탐지 신호를 바로잡는(correct) 신호 처리 디바이스를 포함한다.
바람직하게는, 상기 측정 시스템에서, 상기 제 1 측정 디바이스는 정렬 디바이스로 구현되고, 상기 탐지원은 정렬 센스로 구현되고, 상기 타겟 대상체는 정렬 마크로 구현되고, 상기 측정 신호는 광학 신호로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 상기 측정 시스템에서, 상기 제 2 측정 디바이스는 포지션 획득 모듈로 구현되고, 상기 방해 신호는, 상기 타겟 대상체에 대한 상기 정렬 센서의 상대적인 포지션 데이터로 구현될 수 있다.
바람직하게는, 상기 측정 시스템에서, 상기 포지션 획득 모듈은 상기 정렬 센서 상에 배열되는 반사기를 포함하고, 상기 상대적인 포지션 데이터는 상기 반사기에 의해 획득될 수 있다.
바람직하게는, 상기 측정 시스템에서, 상기 포지션 획득 모듈은 가시광선들을 제공하는 광원 모듈을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 측정 시스템에서, 상기 광원 모듈은, 상기 반사기로 제 1 가시광선을 방사하고, 상기 제 1 가시광선은 상기 반사기에 의해 반사되고, 참조 빔을 형성하고, 동시에, 상기 광원 모듈은 상기 타겟 대상체로 제 2 가시광선을 방사하고, 상기 제 2 가시광선은 상기 타겟 대상체로부터 반사되고, 측정 빔을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 측정 시스템에서, 상기 참조 빔을 받아들이고, 참조 광전자 신호를 생산하는 광전자 시스템을 더 포함하고, 상기 광전자 시스템은, 상기 측정 빔을 받아들이고, 측정 광전자 신호를 생산하고, 상기 타겟 대상체에 대한 상기 정렬 센서의 상대적인 포지션 데이터는, 상기 참조 광전자 신호와 상기 측정 광전자 신호에 기초하여 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 상기 정렬 시스템, 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템 및 측정 시스템에서, 포지션 획득 모듈은 정렬 센서 상에 배열된 반사기로부터, 웨이퍼 스테이지로부터 포지션 데이터를 수집한다. 다시 말하면, 정렬 센서의 포지션 데이터와 웨이퍼 스테이지의 포지션 데이터를 수집한다. 또한, 데이터는 제로화된 정렬 센서에 대한 웨이퍼 스테이지의 상대적인 포지션을 나타내기 위해 처리될 수 있다. 즉, 정렬 마크가 정렬되는 포지션은, 정렬 센서의 상대적인 진동 진폭을 제로로하여 얻어질 수 있다. 이것은 정렬 센서의 진동의 영향을 피할 수 있고, 정렬 재현성을 높일 수 있다.
도 1은 종래 기술의 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템의 구조 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상대적인 포지션 측정에 기초한 정렬 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상대적인 포지션 측정에 기초한 정렬 시스템에 의한 정렬을 위한 스캐닝 동안 정렬 센서의 진동 진폭의 시간-의존성(time-dependence)을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상대적인 포지션 측정에 기초한 정렬 시스템에 의한 정렬을 위한 스캐닝 동안 정렬 센서 및 웨이퍼 스테이지 사이의 포지션 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상대적인 포지션 측정에 기초한 정렬 시스템에 의한 정렬을 위한 스캐닝 동안 정렬 센서에 대한 웨이퍼 스테이지의 포지션 및 광 강도 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측정 시스템의 개략도이다.
이들 도면에서, 101은 메인 프레임; 102는 투영 대물렌즈; 103은 정렬 센서; 104는 노광 중 웨이퍼 스테이지; 105는 측정 중 웨이퍼 스테이지(wafer stage under measurement); 106은 노광 중 웨이퍼; 107은 측정 중 웨이퍼;
201은 메인 프레임; 202는 정렬 센서; 203은 광 강도 신호 획득 및 처리 모듈; 204는 반사기; 205는 웨이퍼 스테이지; 206은 정렬 마크; 207은 웨이퍼; 208은 포지션 획득 모듈; 209는 정렬 및 관리 모듈;
301은 메인 프레임; 302는 정렬 센서; 303은 광 강도 신호 획득 및 처리 모듈; 304는 반사기; 305는 측정 중 웨이퍼 스테이지; 306은; 정렬 마크; 307은 웨이퍼; 308은 포지션 획득 모듈; 309는 정렬 및 관리 모듈; 310은 투영 대물렌즈; 311은 노광 중 웨이퍼 스테이지;
401은 정렬 센서; 302는 제 2 측정 장치; 403은 신호 처리 장치; 404는 타겟 대상체; 및 405는 반사기.
본 발명의 특정 실시 예들이 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 본 발명의 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더욱 명백해질 것이다. 도면들은 실시 예를 설명할 때 편의성 및 명확성을 용이하게 하기 위한 의도로, 반드시 스케일 그대로 도시된 것은 아니며, 매우 단순화된 형태로 제공된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상대적인 포지션 측정에 기초한 정렬 시스템은, 메인 프레임(201); 정렬 센서(202) -정렬 센서(202)는 메인 프레임(201)에 부착됨-; 광 강도 신호 획득 및 처리 모듈(203) -광 강도 신호 획득 및 처리 모듈(203)은 정렬 센서(202)로부터 광학 신호를 획득하여, 디지털 전기 신호로 변환하고, 디지털 전기 신호를 출력함-; 반사기(204) -반사기(204)는 정렬 센서(202) 상에 배치됨-; 웨이퍼 스테이지(205) -정렬 센서(202)는 웨이퍼 스테이지(205) 위에 배열되고, 웨이퍼 스테이지(205)는 웨이퍼(207)를 운반하고, 웨이퍼(207)에는 정렬 마크(206)가 제공됨-; 포지션 획득 모듈(208) -포지션 획득 모듈(208)은 반사기(204)와 웨이퍼 스테이지(205)의 포지션 데이터를 획득하고, 반사기(204)와 웨이퍼 스테이지(205) 사이의 상대적인 포지션 데이터를 출력함-; 및 정렬 및 관리 모듈(209)을 포함하고, 정렬 및 관리 모듈(209)은 디지털 광 세기 신호 및 상대적인 포지션 데이터를 획득 및 처리하고 그것이 정렬되는 정렬 마크(206)에 대한 포지션을 계산한다.
구체적으로는, 정렬 센서(202)는 웨이퍼 스테이지(205)의 중심을 향하고, 웨이퍼(207)는 웨이퍼 스테이지(205) 상에 배치된다. 정렬 센서(202) 내의 조명 모듈은 웨이퍼(207) 상의 정렬 마크(206)의 정렬, 조명 및 조사를 위해 자외선(UV) 또는 극자외선(EUV, extreme UV) 광을 제공한다. 정렬 센서(202)는 정렬 마크(206)로부터 반사 및 회절된 광선(reflected and diffracted light beam)들을 검출 및 수집하기 위한 광전자 검출기를 더 포함한다. 수집된 반사 및 회절된 광선들은 정렬 센서(202)에 의해 처리되어, 광 신호로서 출력된다.
구체적으로, 도 3에서, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 정렬 센서(202)의 진동 진폭을 나타낸다. 정렬 센서(202)는 필연적으로 진동하고, 정렬을 위한 스캐닝 동안에만 진동을 고려한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광 강도 신호 획득 및 처리 모듈(203)은 광 신호를 수신한 후, 이를 디지털 전기 신호로 변환하여 정렬 및 관리 모듈(209)로 전송한다.
포지션 획득 모듈(208) 내의 광원 모듈은, 제 1 가시광; 및 웨이퍼 스테이지(205)에 조사되고, 웨이퍼 스테이지(205)에 의해 측정 빔으로서 반사되는 제 2 가시광을 포함하고, 상기 측정 빔은 포지션 획득 모듈(208) 내의 광전자 시스템에 의해 수신되고, 그에 따라 진동 정렬 센서(202)에 대한 웨이퍼 스테이지(205)의 포지션 데이터(XWS)를 포함하는 측정 광전자 신호(measuring optoelectronic signal)로 변환된다.
구체적으로, 도 4는 웨이퍼 스테이지(205)와 정렬 센서(202)의 포지션 관계를 나타낸다. 정렬 마크(206)는 웨이퍼 스테이지 상에 배치된 웨이퍼(207) 상에 형성되기 때문에, 정렬 마크(206)와 정렬 센서(202)의 포지션 관계도 도시한다. 웨이퍼 스테이지(205)가 일정 속도로 이동함에 따라, 정렬 센서(202)가 진동하지 않으면, 웨이퍼 스테이지(205)의 포지션은 도 4에 실선으로 도시된 바와 같이 정렬 센서(202)의 포지션과 함께 선형적으로 변화할 것이다. 그러나, 정렬 센서(202)의 진동은 피할 수 없기 때문에 도 4의 점선으로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(205)와 정렬 센서(202)의 포지션 관계는 선형적이지 않다. 즉, 웨이퍼 스테이지(205)와 정렬 센서(202)는 서로에 대해 일정한 속도로 움직이지 않는다.
제 1 가시광선은 정렬 센서(202) 상의 반사기(204)에 조사되고, 반사기(204)에 의해 기준 빔으로서 반사되고, 기준 빔은 포지션 획득 모듈(208) 내의 광전자 시스템에 의해 수집되고 처리되어, 진동 정렬 센서(202)의 포지션 데이터(XAS)를 포함하는 참조 광전자 신호가 된다.
이와 같이, (XWS-XAS)는 정렬 센서의 진동의 충격이 제거된 후에 정렬 센서(202)에 대한 웨이퍼 스테이지(205)의 포지션을 나타내며, 즉 진동 진폭이 제로인 정렬 센서에 대한 웨이퍼 스테이지(205)의 상대적인 포지션을 나타낸다.
이러한 상대 포지션, 즉 (XWS-XAS)는 포지션 획득 모듈(208)에 의해 정렬 및 관리 모듈(209)로 전달된다. 디지털 전기 신호 및 상대적인 포지션(XWS-XAS)에 기초하여, 정렬 및 관리 모듈(209)은 웨이퍼(207) 상의 정렬 마크(206)의 정렬을 위한 포지션을 출력한다.
정렬을 위한 스캐닝 동안, 정렬 및 관리 모듈(209)은 디지털 광 세기 신호 및 상대적인 포지션(XWS-XAS)에 기초하여, 정렬 마크의 정렬을 위한 포지션을 계산하고, 정렬 제어 신호를 발생시킨다(raise).
도 5에서, 가로축은 정렬 센서(202)에 대한 웨이퍼 스테이지(205)의 포지션을 나타내고, 세로축은 광 강도를 나타낸다. 정렬 센서(202)의 진동의 실시간 검출을 통해, 포지션 획득 모듈(208)에 의해 획득된 포지션 데이터는, 진동 진폭이 제로화된 정렬 센서의 진폭이 제로화된 정렬 센서(202)에 대한 웨이퍼 스테이지(205)의 상대적인 포지션을 반영한다. 그러므로, 정렬 센서가 어떻게 진동하더라도, 웨이퍼 스테이지(205)에 대한 정렬 센서(202)의 진동 진폭은 항상 제로일 것이며, 정렬의 반복 정확도가 증가하고, 정렬 측정 반복성이 증가하게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또한 전술한 바와 같은 상대적인 포지션 측정에 기초한 정렬 시스템(요소들의 참조번호가 "2" 대신에 "3"으로 시작하도록 수정함); 메인 프레임(301)에 고정된 투영 대물렌즈(310); 투영 대물렌즈(310)에 대응하는 노광 중에 있는 웨이퍼 스테이지(311)를 포함하는 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템을 제공한다.
구체적으로, 전술한 바와 같은 상대적인 포지션 측정에 기초한 정렬 시스템은, 메인 프레임(301); 정렬 센서(302) -정렬 센서(302)는 메인 프레임(301)에 부착됨-; 광 강도 신호 획득 및 처리 모듈(303) -광 강도 신호 획득 및 처리 모듈(303)은 정렬 센서(302)로부터 광학 신호를 획득하여, 디지털 전기 신호로 변환하고, 디지털 전기 신호를 출력함-; 반사기(304) -반사기(304)는 정렬 센서(302) 상에 배치됨-; 웨이퍼 스테이지(305) -정렬 센서(302)는 웨이퍼 스테이지(305) 위에 배열되고, 웨이퍼 스테이지(305)는 웨이퍼(307)를 운반하고, 웨이퍼(307)에는 정렬 마크(306)가 제공됨-; 포지션 획득 모듈(308) -포지션 획득 모듈(308)은 반사기(304)와 웨이퍼 스테이지(305)의 포지션 데이터를 획득하고, 반사기(304)와 웨이퍼 스테이지(305) 사이의 상대적인 포지션 데이터를 출력함-; 및 정렬 및 관리 모듈(309)을 포함하고, 정렬 및 관리 모듈(309)은 디지털 광 세기 신호 및 상대적인 포지션 데이터를 획득 및 처리하고 그것이 정렬되는 정렬 마크(306)에 대한 포지션을 계산한다.
구체적으로, 투영 대물렌즈(310)는 노광 중 웨이퍼 스테이지(311)의 중심 바로 위에 배치된다. 웨이퍼 스테이지(305)는, 정렬 레벨링 및 포커싱 등을 위한 측정을 포함하여, 웨이퍼(307)의 측정을 위해 구성되고, 웨이퍼 스테이지(311)는 주로 라인 피쳐들의 노광에 적합하다. 그것들은 병행하여 상호 교환적으로 작동하기 때문에, 처리량이 향상될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또한 타겟 대상체에 측정 신호를 전달하고, 타겟 대상체로부터 검출 신호를 수집하도록 구성된 검출원(detection source)을 포함하는 정렬 장치로서 구성된 제 1 측정 장치를 포함하는 측정 시스템을 제공한다. 특히, 검출원은 타겟 대상체(404)를 정렬 마크, 측정 신호를 광학 신호로하여 내장된 조명 모듈의 정렬 센서(401)로서 구현될 수 있다. 정렬 센서(401)는 정렬 마크로부터 반사되고 회절된 광선들을 검출하고 수집하여, 이들을 광학 신호, 즉 측정 신호로 처리하기 위한 광전자 검출기를 포함한다.
측정 시스템은, 제 2 측정 장치(402)를 더 포함하고, 제 2 측정 장치(402)는 검출 소스를 모니터링하고, 타겟 대상체로부터의 검출 신호의 정확도에 영향을 미치는 방해 신호를 획득하도록 구성된다.
특히, 제 2 측정 장치(402)는 정렬 센서(401)와 타겟 대상체(404)의 상대적인 포지션 데이터로서 방해 신호를 갖는 포지션 획득 모듈로 구현될 수 있다. 포지션 획득 모듈은 정렬 센서(401) 상에 배치된 반사기(405)를 포함하고, 상대적인 포지션 데이터는 반사기(405)에 의해 얻어진다.
또한, 포지션 획득 모듈은 가시광선을 방사할 수 있는 광원 모듈을 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 제 1 가시광선은 반사기(405)를 조명하고, 반사기(405)에 의해 기준 빔으로서 반사된다. 동시에, 광원모듈로부터의 제 2 가시광선은 타겟 대상체(405)로 지향되고, 반사기에 의해 측정 빔으로서 반사된다.
포지션 획득 모듈은 상기 기준 빔을 수신하고, 그에 기초하여 진동 정렬 센서(401)의 포지션 데이터(XAS)를 포함하는 참조 광전자 신호를 생성하는 광전자 변환 모듈을 더 포함한다.
또한, 광전자 변환 모듈은, 측정 빔을 수신하고, 그에 기초하여, 진동 정렬 센서(401)에 대한 타겟 대상체(405)의 포지션 데이터(XWS)를 포함하는 측정 광전자 신호를 생성한다.
기준 광전자 신호 및 측정 광전자 신호에 기초하여, 정렬 센서와 타겟 대상체의 상대적인 포지션 데이터, 즉 타겟 대상체로부터의 검출 신호의 정확도에 영향을 주는 방해 신호(XWS-XAS)가 얻어질 수 있다.
측정 시스템은 방해 신호와 타겟 대상체로부터의 검출 신호를 수신하여, 방해 신호에 기초하여 검출 신호를 바로잡는 신호 처리 장치(403)를 더 포함할 수 있다.
요약하면, 상대적인 포지션 측정에 기초한, 본 발명에 따른 정렬 시스템, 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템 및 측정 시스템에서, 포지션 획득 모듈은 웨이퍼 스테이지로부터 그리고 정렬 센서 상에 배열된 반사기로부터 포지션 데이터를 ㄹ수집한다. 즉, 포지션 획득 모듈은 정렬 센서의 포지션 데이터와, 웨이퍼 스테이지의 포지션 데이터를 수집한다. 또한, 데이터는, 진동이 제로화된 정렬 센서에 대한 웨이퍼 스테이지의 상대적인 위치를 나타내기 위해 처리될 수 있다. 즉, 정렬 마크의 정렬 위치는 정렬 센서의 상대적인 진동 진폭을 제로로하여 얻어질 수 있다. 이것은, 정렬 센서의 진동의 영향을 피할 수 있고, 정렬 재현성을 높일 수 있다.
전술한 바람직한 실시 예는 단지 예일 뿐이며, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 본 발명의 교시를 벗어나지 않고, 본원에 개시된 주제 또는 특징에 대한 당업자에 의해 이루어진 등가의 대안 또는 수정과 같은 임의의 변경은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (21)

  1. 메인 프레임;
    웨이퍼를 운반하는 제 1 웨이퍼 스테이지 -상기 웨이퍼는 정렬 마크를 포함함-;
    상기 메인 프레임에 부착되고, 상기 정렬 센서 위에 배열되는 정렬 센서 -상기 정렬 센서는 광학 신호를 출력함-;
    상기 정렬 센서에 대한 상기 제 1 웨이퍼 스테이지의 상대적인 포지션 데이터를 수집하고, 상기 제 1 웨이퍼 스테이지의 상대적인 포지션 데이터를 출력하는 포지션 획득 모듈; 및
    상기 상대적인 포지션 데이터와 상기 정렬 센서로부터 상기 광학 신호를 받아들이고 처리하고, 상기 웨이퍼의 정렬 마크의 정렬을 위한 포지션을 계산하는 신호 처리 디바이스;
    를 포함하는 정렬 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 센서는, 정렬을 위한 상기 정렬 마크를 조명하기 위한 극자외선 또는 자외선을 제공하는 조명 모듈을 포함하는 정렬 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정렬 센서는, 상기 정렬 마크로부터 반사되고 회절되는 광선들을 탐지하고 받아들이고, 상기 광학 신호를 출력하는 광전자 탐지기를 더 포함하는 정렬 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포지션 획득 모듈은, 가시광선들을 제공하는 광원 모듈을 포함하는 정렬 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광원 모듈은, 상기 정렬 센서로 제 1 가시광선을 방사하고,
    상기 제 1 가시광선은 상기 정렬 센서에 의해 반사되고, 참조 빔을 형성하고,
    동시에, 상기 광원 모듈은 상기 제 1 웨이퍼 스테이지로 제 2 가시광선을 방사하고,
    상기 제 2 가시광선은 상기 제 1 웨이퍼 스테이지에 의해 반사되고, 측정 빔을 형성하는 정렬 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 포지션 획득 모듈은, 상기 참조 빔을 받아들이고, 참조 광전자 신호를 생산하는 광전자 시스템을 더 포함하고,
    상기 광전자 변환 모듈은, 상기 측정 빔을 받아들이고, 측정 광전자 신호를 생산하는 정렬 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정렬 센서에 대한 상기 제 1 웨이퍼 스테이지의 상기 상대적인 포지션 데이터는, 상기 측정 광전자 신호로부터 상기 참조 광전자 신호를 뺌으로써 얻어지는 정렬 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 정렬 센서 상에 배열되는 반사기를 더 포함하고,
    상기 제 1 가시광선은 상기 반사기에 의해 반사되고, 상기 참조 빔을 형성하는 정렬 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 처리 디바이스는,
    상기 정렬 센서로부터 상기 광학 신호를 획득하고, 상기 광학 신호를 디지털 전기 신호로 변환하고, 상기 디지털 전기 신호를 출력하는 광 강도 신호 획득 및 처리 모듈; 및
    상기 상대적인 포지션 데이터와 상기 정렬 센서로부터 상기 광학 신호를 받아들이고 처리하고, 상기 웨이퍼 상의 상기 정렬 마크의 정렬을 위한 포지션을 계산하는 정렬 및 관리 모듈;
    을 포함하는 정렬 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬 센서는 상기 제 1 웨이퍼 스테이지의 중심 위에 배열되는 정렬 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에서 정의된 상기 정렬 시스템;
    상기 메인 프레임 상에 고정되는 투영 대물렌즈; 및
    상기 투영 대물렌즈 아래의 제 2 웨이퍼 스테이지;
    를 포함하는 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 투영 대물렌즈는, 상기 제 2 웨이퍼 스테이지의 중심 위에 배열되는 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 웨이퍼 스테이지는, 웨이퍼의 노광을 위해 구성되는 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 정렬 시스템에 의한 정렬 처리는, 상기 웨이퍼 상에 노광 처리와 병행하여 진행되는 듀얼-웨이퍼-스테이지 시스템.
  15. 타겟 대상체에 측정 신호를 전달하고, 탐지 신호를 획득하는 탐지원을 포함하는 제 1 측정 디바이스;
    상기 탐지원을 모니터링하고, 상기 탐지 신호의 정확도에 영향을 미치는 방해 신호를 획득하는 제 2 측정 디바이스; 및
    상기 탐지 신호와 상기 방해 신호를 받아들이고, 상기 방해 신호에 기초하여 상기 탐지 신호를 바로잡는 신호 처리 디바이스;
    를 포함하는 측정 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 측정 디바이스는 정렬 디바이스로 구현되고,
    상기 탐지원은 정렬 센서로 구현되고,
    상기 타겟 대상체는 정렬 마크로 구현되고,
    상기 측정 신호는 광학 신호로 구현되는 측정 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 측정 디바이스는 포지션 획득 모듈로 구현되고,
    상기 방해 신호는, 상기 타겟 대상체에 대한 상기 정렬 센서의 상대적인 포지션 데이터로 구현되는 측정 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 포지션 획득 모듈은 상기 정렬 센서 상에 배열되는 반사기를 포함하고,
    상기 상대적인 포지션 데이터는 상기 반사기에 의해 획득되는 측정 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 포지션 획득 모듈은 가시광선들을 제공하는 광원 모듈을 더 포함하는 측정 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 광원 모듈은, 상기 반사기로 제 1 가시광선을 방사하고,
    상기 제 1 가시광선은 상기 반사기에 의해 반사되고, 참조 빔을 형성하고,
    동시에, 상기 광원 모듈은 상기 타겟 대상체로 제 2 가시광선을 방사하고,
    상기 제 2 가시광선은 상기 타겟 대상체로부터 반사되고, 측정 빔을 형성하는 측정 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 참조 빔을 받아들이고, 참조 광전자 신호를 생산하는 광전자 시스템을 더 포함하고,
    상기 광전자 시스템은, 상기 측정 빔을 받아들이고, 측정 광전자 신호를 생산하고,
    상기 타겟 대상체에 대한 상기 정렬 센서의 상대적인 포지션 데이터는, 상기 참조 광전자 신호와 상기 측정 광전자 신호에 기초하여 얻어지는 측정 시스템.
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