KR100563769B1

KR100563769B1 - 리소그래피 투영장치

Info

Publication number: KR100563769B1
Application number: KR1020000031532A
Authority: KR
Inventors: 반엠펠타르코아드리안루돌프; 얀센한스
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2006-03-24
Also published as: KR20010029788A; TW594426B; DE60030204D1; JP2001028333A; US6413701B1; DE60030204T2; JP4151934B2

Abstract

본 발명에 따른 리소그래피 투영장치는,

방사선 투영 빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템;

마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 마스크 테이블;

기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 기판 테이블;

기판의 목표영역에 마스크의 조사부를 묘화하는 투영 시스템(PL)을 포함하여 이루어지고,

상기 기판 홀더는 기판을 지지하는 지지 표면을 가지고,

상기 지지표면은 적어도 부분적으로 전기 전도성 재료층으로 코팅된다.

Description

리소그래피 투영장치{LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS}

도 1은 본 발명의 구현에 적합한 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 의해 특정된 기판 홀더의 일부의 단면도이다.

본 발명은,

방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템;

마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 마스크 테이블;

기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 기판 테이블;

기판의 목표영역에 마스크의 조사부를 묘화(imaging)하는 투영 시스템을 포함하여 이루어지고, 상기 기판 홀더는 기판을 지지하는 지지 표면을 갖는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.

이러한 형태의 장치는, 예를 들면, 집적회로(ICs)의 제조에 사용될 수 있다. 그와 같은 경우, 마스크(레티클)는 집적회로의 각 층에 대응하는 회로패턴을 포함하고, 이 패턴은 이 후에 방사선 감지재료(레지스트)층이 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)위의 목표영역(다이) 위로 묘화될 수 있다. 대개 단일 웨이퍼는 레티클을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사되는 인접한 다이의 전체적인 연결망을 갖는다. 일 형태의 리소그래피 투영장치에서 전체 레티클 패턴을 목표영역 위로 한번에 노광함으로써 각 다이가 조사되며, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라 칭한다. 이와 달리, 통상 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)로 불리워지는 대체장치에서는 투영 빔 하에서 소정의 기준방향("주사(走査)"방향)으로 레티클 패턴을 점진적으로 주사하면서 상기 주사방향에 평행 또는 평행하지 않게 웨이퍼 테이블을 동시에 주사함으로써 각 다이가 방사되며, 일반적으로 투영계는 배율인자 (magnification factor:Ｍ)(대개<1)를 가지므로 웨이퍼테이블이 주사되는 속도(v)는 레티클 테이블이 주사되는 속도의 Ｍ배가 된다. 여기에서 설명된 리소그래피 장치에 관한 상세한 정보는 국제특허출원 WO97/33205에서 찾을 수 있다.

최근까지 이러한 형태의 장치는 단일 마스크 테이블 및 단일 기판 테이블을 포함하고 있었다. 그러나, 적어도 2개의 독립적으로 이동가능한 기판테이블이 있는 기계가 이제 이용가능하게 되었다. 예를 들어, 국제특허출원 WO 98/28665 및 WO 98/40791에 개시된 다중 스테이지 장치를 참조하라. 이러한 다중 스테이지 장치 배후의 기본 작동 원리는, 제 1기판 테이블이 이 테이블상에 위치된 제 1기판의 노광을 위하여 투영 시스템 아래에 있는 동안, 제 2기판 테이블은 로딩 위치로 이동하고, 노광된 기판을 방출하고, 새로운 기판을 픽업하고, 새로운 기판상의 소정의 초기정렬측정을 행하고, 제 1기판의 노광이 종료되자마자 투영 시스템 아래의 노광 위치로의 새로운 기판의 이송을 대기할 수 있는 것이다. 그 후 이 사이클이 반복된다. 이러한 방식으로 기계 스루풋을 실질적으로 증가시키는 것이 가능하고, 이 것은 기계 소유의 비용을 개선한다.

리소그래피 투영장치는 예를 들어 자외선(UV), 극자외선, X-선, 이온 빔 또는 전자 빔 등의 여러가지 형태의 투영방사선을 채용할 수 있다. 사용되는 방사선의 형태와 장치의 특정 설계 요구에 따라, 투영 시스템은 예를 들어 굴절형, 반사형 또는 카타디옵트릭형일 수 있고, 유리성분, 그레이징 입사 미러, 선택성 다중층 코팅, 자계 및/또는 정전계 렌즈 등을 포함할 수 있다. 설명을 간단히 하기 위하여, 이러한 구성요소는 본 명세서에서 단일로 또는 집합적으로 "렌즈"로서 언급된다. 이 장치는 진공에서 동작되는 구성요소를 포함하고, 따라서 진공 호환성(vacuum-compatible)이다. 상술된 바와 같이, 이 장치는 하나 이상의 기판 테이블 및/또는 마스크 테이블을 가질 수 있다.

많은 적용예에 있어서, 기판 홀더의 지지표면은, 각각의 돌출부가 하부표면으로부터 먼 말단을 가지고 이들 말단이 모두 단일의 실질적으로 평탄한 평면내에 있도록 구현되는 돌출부의 매트릭스 구성이 제공되는 하부표면을 포함한다. 또한, 기판 홀더는 통상적으로 하부표면으로부터 돌출하고, 상기 매트릭스 구성을 둘러싸고, 실질적으로 균일한 높이를 갖는 진공벽을 포함한다. 상기 벽 내부의 하부표면은 통상적으로 기판 홀더를 통하여 연장된 적어도 하나의 어퍼처(aperture)가 제공되고 이 것을 통해 벽에 의해 둘러싸인 영역이 액세스되어 이것이 적어도 부분적으로 배기되는 것을 가능하게 한다. 이러한 배기는 지지표면상에 위치된 기판이 돌출부에 대하여 흡입되도록 하고, 이에 의해 기판이 확고하게 제위치에 유지될 수 있다.

기계적 및 열적 안정성에 대하여 기판 테이블상에 놓인 고도로 엄격한 요구로 인하여, 상기 테이블은 통상적으로 세라믹 또는 유리 재료로 만들어진다. 본 명세서에 있어서 적합한 재료의 예시는 SCHOTT에 의해 시판되고 여러가지 다른 금속 산화물의 부가와 함께 SiO₂ 및 Al₂0₃의 혼합물로 주로 구성되는 ZERODUR이다.

본 발명의 목적은 개선된 기판 홀더를 갖는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.

상기 및 다른 목적은 상기 지지표면이 적어도 부분적으로 도전재료의 층으로 코팅되는 것을 특징으로 하는, 서두에 특정된 장치로 달성된다.

본 발명을 이르게 한 실험에서, 발명자들은 유리기판홀더와 기판으로서 반도체 웨이퍼의 선택을 사용하여 테스트를 행했다. 많은 경우에, 웨이퍼는 기판 홀더에 고착되는 성가신 습성(annoying habit)을 가져, 웨이퍼 유지 진공의 이완(relaxation) 후에 용이하게 제거될 수 없다는 것이 발견되었다. 이러한 웨이퍼를 기판 홀더로부터 강제로 제거하는 것은, 웨이퍼 및/또는 기판 홀더의 정밀하게 기계가공된 지지표면에 대해 대부분의 적용예에서는 받아들여질 수 없는 손상을 초래한다.

다른 분석을 통하여, 이 성가신 현상이 소위 후면 연마 웨이퍼(backside-polished wafer), 즉 양쪽의 주요 표면상의 광학적 표면 품질로 연마되는 웨이퍼에 대하여만 발생한다는 것이 드러났다. 우선, 상기 고착은 (반데르 바알스 결합, 또는 원자 결합으로 불리워지는) "안스프렝겐(Ansprengen)"의 현상, 또는 정적 진공(static vacuum)의 발생에 기인할 수 있다고 생각되었다. 그러나, 많은 추가적인 조사 후에, 실제로 관찰되는 것은 정전 효과였고, 이것에 의해 웨이퍼와 지지표면이 반대 전하를 나타내고, 서로를 쿨롱의 힘을 통하여 끌어들이는 것으로 추론되었다. 종래의(즉, "일면(one-sided)") 웨이퍼의 경우에, (거리의 함수로서 급격히 감소하는) 이러한 쿨롱의 힘이 비교적 약할 것인데, 그 이유는 웨이퍼 배면의 자연적 표면 거칠음이 웨이퍼와 지지표면의 비교적 상당한 분리를 강제할 것이기 때문이다. 그러나, 후면 연마 웨이퍼의 경우, 웨이퍼의 후면의 광학적 연마는 웨이퍼와 지지표면 사이의 상당히 밀접한 접촉을 허용하고, 이렇게 분리가 상당히 감소함으로써 더욱 증가된 쿨롱 흡인력을 초래한다. 이러한 아이디어를 테스트하기 위하여, 발명자들은 테스트 기판 홀더의 지지표면상의 얇은 크롬층을 기상 퇴적(vapor-deposit)시켰다. 이러한 크롬 코팅된 기판 홀더로의 계속된 실험에서, 상술된 바와 같이 웨이퍼를 고착시키는 현상은 완전히 없어진 것으로 관찰되었다. 이리하여 본 발명자들은 상기 현상이 정말로 마찰전기 효과(tribo-electrical effect)에 기인하고, 예를 들어, 홀더상의 웨이퍼의 배치시 사소한(minor) 웨이퍼/홀더 상대 이동에 기인한다는 결론에 도달했다. 본 발명에 따르면, 이러한 마찰전기 효과의 결과로서의 웨이퍼 및 지지표면 사이의 인터페이스에서의 임의의 전하 분리는 도전층이 (도전) 웨이퍼 배면 및 지지표면을 동일한 전위에 유지하기 때문에 효과적으로 차단된다.

본 발명에 따르면, 기판 홀더의 지지표면상에 퇴적된 도전재료층은 그다지 두꺼울 필요가 없다. 예를 들어, 100 내지 300 nm 정도의 두께를 갖는 층은 양호한 결과를 나타내는 것으로 관찰된다. 또한, 도전층은 Cr을 포함할 필요가 없다. 원칙적으로, 예를 들어 Al, Pt 및 Au 등의 여러가지 금속이 사용될 수 있고, 원소 금속 및 합금의 양쪽이 사용될 수 있다. 금속 대신에 도전성 폴리머의 사용도 가능하고, 예를 들어 CrN 또는 TiN 등의 도전성 무기 화합물의 사용도 가능하다. 어떠한 경우에도, 도전성 재료의 선택은 무엇보다도 특정의 제작 응용에서의 내구성 및 기판 순도의 요구에 의해 결정될 것이다. 당업자라면 이러한 층이 금속 및 무기화합물의 경우에는 스퍼터 퇴적, MBE 및 CVD, 도전성 폴리머인 경우에는 스핀 코팅, 스프레잉 및 CVD와 같은 기술을 포함하는 여러가지 방법에 의해 제공될 수 있다는 것을 알 것이다. 만일 도전층이 지지표면의 상당한 영역을 커버하고, 이상적으로 대부분의 영역 또는 전체영역이 커버된다면, 최선의 결과가 얻어진다.

본 발명의 특정의 실시예에 있어서, 도전층은 적어도 부분적으로 유전성 필름으로 중첩된다. 이 유전성 필름은, 이 필름에 수직 방향으로 상당한 전기 전도를 허용하도록 상당히 얇아야 한다. 예를 들어, 약 20 내지 70 nm 정도의 두께가 통상적으로 바람직하다. 이러한 유전성 코팅은 그 아래의 도전층의 내구성을 개선하는 것을 도울 수 있고, 도전층의 재료에 의한 기판오염을 제거하기 위하여 노력한다(combat). 비록 예를 들어 Al₂O₃ 또는 SiN 등의 다른 재료가 특정의 적용예에 채용될 수 있지만, 이러한 목적의 유전성 재료의 바람직한 예시는 [수정(quartz)을 포함하는 실리카(silica)인] SiO_x이다.

본 발명은,

- 방사선 감지재료의 층에 의해 적어도 부분적으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

- 패턴을 지니는 마스크를 제공하는 단계;

- 방사선투영빔을 사용하여 마스크 패턴의 적어도 일부의 이미지를 방사선 감지재료의 층의 목표영역상으로 투영하는 단계를 포함하여 이루어지는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 방법은 투영단계시 기판이, 전기 전도성 재료층으로 적어도 부분적으로 코팅된, 기판 홀더의 지지표면상에 지지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 리소그래피 투영 장치를 사용하는 제조 공정에서, 마스크의 패턴은 방사선 감지 재료(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포된 기판상에 묘화(imaging)된다. 이 묘화단계에 앞서, 기판은 준비작업(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 다양한 공정을 거친다. 노광후에, 기판은 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피처의 측정/검사와 같은 다른 공정을 거칠 수 있다. 공정의 이러한 배열은 예를 들어 IC와 같은 소자의 개별 층을 패턴화하는 기초로서 사용된다. 그와 같은 패턴화된 층은 식각, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마등 개별 층을 마무리하는 데 의도된 모든 다양한 공정을 거친다. 여러 층이 요구된다면, 전체 공정 또는 그 변형은 각 새로운 층에 반복되어야만 할 것이다. 결국, 소자의 배열은 기판(웨이퍼)에 존재할 것이다. 이들 소자는 다이싱(dicing) 또는 소잉(sawing) 등의 기술로 서로로부터 분리되어 개별소자는 캐리어에 장착되고 핀에 접속될 수 있다. 그와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing"(3판, 저자 Peter van Zant, 맥그로힐출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 사용에 대해 본 명세서에서 집적회로의 제조에 대해서만 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 곳에 적용될 수도 있음은 명백히 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기영역 메모리용의 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막 자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 전술한 기타 응용분야들을 고려할 때, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 "마스크", "기판" 및 "목표 영역" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 각각 대체될 수 있음이 이해될 것이다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 구현에 적합한 리소그래피 투영 장치를 개략적으로 도시한다. 이 장치는

방사선 투영 빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템(LA, Ex, IN, CO);

마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 마스크 테이블(MT);

(예를 들어, 레지스트 도포된 실리콘 웨이퍼와 같은) 기판(W)을 고정하는 기판홀더를 구비한 기판 테이블(WT);

기판(W)의 목표 영역(C)(다이)상에 마스크(MA)의 조사부를 묘화하는 투영 시스템(PL)을 포함한다.

이 경우, 도시된 장치는 굴절형 구성요소를 포함한다. 그러나, 이것은 대안적으로 하나 이상의 반사형 구성요소를 포함할 수 있다.

방사선 시스템은 방사선 빔을 생성하는 소스(LA)(예를 들어, 수은 램프 또는 엑시머 레이저, 열이온 총 또는 이온원, 또는 저장 링 또는 싱크로트론의 전자 빔의 경로주위에 제공되는 위글러/파동기(wiggler/undulator)로부터의 이차적 소스)를 포함한다. 이 빔은 다양한 광학 구성요소, 예를 들어 빔성형 광학기(Ex), 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)를 따라 통과하여, 최종적인 빔(PB)이 그것의 단면에서 원하는 형상 및 강도 분포를 갖도록 한다.

그 후, 빔(PB)은 마스크 테이블(MT)위의 마스크 홀더에 고정되어 있는 마스크(MA)로 충돌한다. 빔(PB)은 마스크(MA)를 통과하여 기판(W)의 목표영역(C) 위로 빔(PB)을 집속하는 투영시스템(PL)를 통과한다. 간섭 변위 측정 수단(IF)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들면, 빔(PB)의 경로에 상이한 목표영역(C)을 위치시키도록 정확하게 움직일 수 있다. 유사하게, 마스크 테이블(MT)은 빔(PB)에 대하여 매우 정확하게 위치될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)과 기판 테이블(WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지 않았지만 긴 스트로크 모듈(대략적인 위치결정)과 짧은 스트로크 모듈(미세한 위치 결정)의 도움으로 실현된다. 스텝 앤드 스캔 장치와는 반대로 웨이퍼스텝퍼의 경우에는, 마스크 테이블(MT)이 짧은 스트로크 모듈로만 이동될 수 있고, 또는 단지 고정될 수도 있다.

예시된 장치는 두 개의 다른 모드로 이용될 수 있다:

스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT)이 고정되어 있으며, 전체 마스크 이 미지가 목표영역(C) 위로 한번(즉, 단일 "플래쉬")에 투영된다. 그 다음, 기판 테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 이동하여 다른 목표 영역(C)이 (이차적인)빔(PB)에 의해 조사될 수 있다;

스캔 모드에서는, 소정의 목표영역(C)이 단일 "플래쉬"에 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 스텝 모드와 동일한 방법이 적용된다. 대신에, 마스크 테이블(MT)이 소정방향(소위 "스캔 방향", 예를 들면 x 방향)으로 속도(υ)로 이동이 가능하기 때문에 투영 빔(PB)이 마스크 이미지를 스캔하게 된다; 이와 병행하여, 기판 테이블(WT)은 V = Mυ 의 속도로 동일한 방향 혹은 반대 방향으로 동시에 이동하고, 이때의 M은 투영시스템(PL)의 배율 (일반적으로, M = 1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 비교적 큰 목표영역(C)이 해상도에 구애받지 않고 노광될 수 있다.

기판 테이블(WH)은 도 1에는 명확히 도시되지 않았지만 도 2에 부분 단면도로 도시된 기판 홀더를 갖는다. 기판 홀더(2)는, 각각의 돌출부가 하부표면(4)으로부터 먼 말단(6')을 가지고 이들 말단이 모두 단일의 실질적으로 평탄한 평면(6")내에 있도록 구현되는 돌출부(6)의 매트릭스 구성이 제공되는 하부표면(4)을 포함한다. 이것은 홀더(2)상에 위치된 웨이퍼의 평면일 것이다. 또한, 기판 홀더(2)는 통상적으로 하부표면(4)으로부터 돌출하고, 매트릭스 구성을 둘러싸고, 실질적으로 균일한 높이를 갖는 진공 벽(8)을 포함한다. 4, 6, 6' 및 8의 이러한 구조는 청구범위 제 1항에서 언급되는 지지표면(S)를 포함한다.

이러한 특정의 실시예에 있어서, 홀더(2)의 대부분(bulk)은 (비도전성) 유리재료로 구성된다. 본 발명에 따르면, 지지표면(S)은 Cr 등의 도전성 재료의 얇은 층(10)으로 코팅된다. 만일 원한다면, 이 도전층(10)은 예를 들어 SiO_X로 구성된 매우 얇은 유전성 필름(도시하지 않음)으로 중첩될 수 있다. 이 층(10)은 대략 200 nm의 두께를 갖는다.

도전층(10)의 존재는 마찰전기효과에 의한 기판 홀더(2)의 전기 충전을 방지한다. 또한, 이것은 상술된 웨이퍼의 고착 현상을 방지한다.

본 발명에 따르면, 도전층이 (도전성) 웨이퍼 배면 및 지지표면을 동일한 전위로 유지하기 때문에 마찰전기 효과의 결과로서의 웨이퍼 및 지지표면 사이의 인터페이스에서의 임의의 전하분리가 효과적으로 차단된다.

Claims

리소그래피 투영장치에 있어서,

방사선 투영 빔을 공급하는 방사선 시스템;

마스크를 고정하는 마스크 홀더를 구비한 마스크 테이블;

기판을 고정하는 기판 홀더를 구비한 기판 테이블;

기판의 목표영역에 마스크의 조사부를 묘화(imaging)하는 투영 시스템을 포함하여 이루어지고,

상기 기판 홀더는 기판을 지지하는 지지표면을 가지고,

상기 지지표면은 부분적 또는 전체적으로 전기 전도성 재료층으로 코팅된 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 1항에 있어서,

상기 전기 전도성 재료는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 전기 전도성 재료층은 부분적 또는 전체적으로 유전성 필름으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 3항에 있어서,

상기 유전성 필름은 실리카, SiO_x를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 기판 홀더는 유리재료 및 전도성이 약한 세라믹 재료로 형성된 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
디바이스 제조방법에 있어서,

- 방사선 감지재료의 층에 의해 적어도 부분적으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

- 패턴을 지니는 마스크를 제공하는 단계;

- 방사선투영빔을 사용하여 마스크 패턴의 적어도 일부의 이미지를 상기 방사선 감지재료의 층의 목표영역상으로 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,

투영단계시, 상기 기판은, 전기 전도성 재료층으로 부분적 또는 전체적으로 코팅된 기판 홀더의 지지표면상에 지지되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제 6항에 따른 방법을 사용하여 제조된 디바이스.