KR100588114B1

KR100588114B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR100588114B1
Application number: KR1020030008169A
Authority: KR
Inventors: 데용로베르투스요한네스마리누스
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2006-06-09
Also published as: SG106667A1; CN1448789A; TW200305785A; JP3874735B2; JP2003282432A; KR20030080194A; US20030180639A1; TW594430B; CN1252538C; US6992752B2

Abstract

그 구성요소의 질량중심으로부터 떨어져 설정된 구성요소상의 지점(C_s)의 위치 및 속도의 향상된 제어를 제공하기 위하여 장치의 내부의 이동가능한 구성요소(MT, MA; WT, W)의 수정된 제어. 구성요소상의 상기 지점에 필요한 가속도를 상기 구성요소의 질량중심에 제공하는데 필요한 힘이 결정된다. 주어진 방향에서의 힘은 직교방향에서의 상기 지점의 속도와, 2개의 직교방향들에 수직인 축선을 중심으로 한 각속도의 곱에 비례하는 값에 의하여 보정된다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 {Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}

도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치의 도면,

도 2는 기판이 투영빔으로 노광됨과 동시에 스캐닝되는 것을 나타내는 도면,

도 3은 기판테이블상의 기판의 도면이다.

도면에서, 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 가리킨다.

본 발명은,

- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패턴닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있 는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 마스크테이블이 지지구조체가 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각 의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT 특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그램가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

- 프로그램가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 특정적으로 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패 터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다.이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피 장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화 단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 집적회로 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing"(3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피 장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되는 듀얼스테이지 리소그래피 장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

리소그래피 장치내에 있는 갖가지의 이동가능한 구성요소의 위치 및 이동은 정확하게 제어되어야 한다. 많은 경우에, 이동 및 제어는 (3개의 직교방향에 선형이고 3개의 직교축선을 중심으로 회전하는)6자유도로 요구될 수 있다. 스텝-앤드-스캔장치에서 예를 들어, 마스크테이블 및 기판테이블은 각각 투영빔 및 투영시스템의 바로 밑에서 예를 들어, y방향으로 스캔되어야 한다. 매 순간마다, 마스크테이블 및 기판테이블의 위치 및 속도는 정확하게 제어되어야 한다. 예를 들어, (투영빔에 대하여 실질적으로 수직인 X-Y평면내의)마스크 평면내에 있는 마스크테이블의 위치가 정확해서 예를 들어, 오버레이 에러를 방지할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다. (투영빔과 평행한)Z방향내의 마스크테이블의 위치가 정확해서 이미지가 정확하게 포커싱될 수 있도록 보증하는 것도 또한 중요하다. 투영빔에 평행한 축선 또는 마스크 평면내의 축선을 중심으로 마스크테이블의 어떠한 회전도 이미징 에러를 생성할 것이다.

마스크테이블 또는 기판에 필요한 제어를 하기 위해서, 적어도 2개의 서로 수직한 방향에서 직선으로 작용하는 제어된 선형력 및 2개의 선형력의 방향에 수직인 축선에 대한 토오크력을 제공할 수 있는 액추에이터시스템이 제공된다. 액추에이터시스템은 3개의 서로 수직인 방향으로 선형력을 제공하고 이들 방향에 평행한 축선에 대한 토오크력을 제공할 수 있는 것이 바람직하다. 필요한 경우에, 상기 힘은 직선 및 회전적으로 마스크패턴 또는 기판을 가속시키므로, 적절한 콘트롤러를 사용하면, 6자유도에서 대상물의 위치 및 속도를 제어할 수 있다. 액추에이터 시스템은 마스크테이블 또는 기판테이블의 무게를 지탱하도록 예를 들어, 중력보상기와 결합된 복수의 개별적인 액추에이터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 액추에이터시스템은 기판 또는 마스크테이블을 제어하는데 필요한 모든 힘들을 제공하는 플래이너모터(플래이너모터에 관한 설명은 예를 들어, 본 명세서에서도 참고자료로 채택되고 있는 WO 01/18944 A1호를 참조)일 수 있다.

종래의 제어시스템은 단지 기판테이블 또는 마스크테이블의 위치 및 속도를 전체적으로만 제어한다. 따라서, 구성요소상에 있는 지점의 위치 및 속도가 필요한 만큼 정확하게 제어될 수 없다.

본 발명의 목적은 구성요소상에 있는 지점의 직선 위치 및 속도에 관한 구성요소의 회전조정의 영향을 보상하는 리소그래피 장치내에 있는 이동가능한 구성요소를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 및 기타 목적은,

- 제1 및 제2직교방향에서의 소정의 선가속도(linear acceleration)들 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 축선에 대한 각가속도(angular acceleration)를 구성요소상의 지점에 발생(effect)시키는 단계를 더욱 포함하는 서문에 명기된 바와 같은 본 발명에 따른 디바이스 제조방법에 의하여 달성될 수 있고,

상기 소정의 선가속도 및 각가속도를 발생시키는 상기 단계는,

- 상기 구성요소의 질량중심에 상기 소정의 가속도를 발생시키는데 필요한 위치설정력(positioning force)을 결정하는 단계;

- 상기 제2방향과 동일한 방향을 가지며, 상기 구성요소상의 상기 지점에 대한 제1방향에서의 속도 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 상기 축선에 대한 상기 구성요소의 각속도에 비례하는 크기를 갖는 보정력(corrective force)을 결정하는 단계; 및

- 상기 구성요소의 상기 질량중심에 상기 위치설정력 및 상기 보정력의 합력을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보정력을 결정하고 가함으로써, 전체적으로 요소의 제1방향으로의 직선이동 및 제1 및 제2방향에 수직인 축선에 대한 회전이동의 조합의 제2방향에서의 영향을 해당지점으로부터 상쇄하여 구성요소내부에 있는 지역의 위치 및 속도의 제어가 향상된다. 이러한 보상없이는, 구성요소가 회전할 때, 구성요소상에 있는 지점들의 직선위치 및 속도가 변경되어, 구성요소의 이들 지역의 위치 및 속도제어의 정확성이 떨어진다. 예를 들어, 구성요소상에 있는 상기 지점이 각각 투영빔 또는 패터닝된 빔이 부딪히는 패터닝수단 또는 기판상의 영역에 있다면, 이것이 상당히 해로울 수 있다. 따라서, 구성요소내에 있는 해당 영역에 대한 위치의 정확도가 더 높아질 수 있기 때문에, 본 발명은 매우 유리하다.

제2방향에 제공된 힘은 2가지 추가 보정력에 의하여 수정되는 것이 바람직하다. 첫번째 보정력은, 제1 및 제2방향에 수직인 축선에 대한 상기 구성요소의 각가속도와, 구성요소의 질량중심과 구성요소상에 있는 상기 지점 사이의 제1방향에서의 거리의 곱(product)에 비례하고; 두번째 보정력은, 상기 구성요소의 제1방향으로의 가속도와, 제1 및 제2방향에 수직인 축선에 대한 구성요소가 사전설정된 위치에 대한 변위된 각변위(angular displacement)의 곱에 비례한다.

상기 보정력은 단지 구성요소의 위치 및 속도를 전체적으로만 제어하는 것 즉, 구성요소의 질량중심의 위치 및 속도를 제어하는 것에 비하여, 구성요소상에 있는 지점의 위치 및 속도를 제어할 수 있다는 점에서 정확성을 더욱 향상시킨다.

본 발명은 패터닝수단을 잡아주는 마스크테이블 및/또는 기판을 잡아주는 기판테이블의 위치 및 속도를 제어하는데도 사용될 수 있다. 이것은 두가지 모두의 경우에, 투영빔(또는 패터닝된 빔)이 단지 패터닝수단(또는 기판)의 비교적 작은 타켓팅지역에만 닿기 때문에 특히 유용하다. 그러므로, 단지 패터닝수단(또는 기판)을 전체적으로 제어하는 것보다 타겟팅지역의 위치 및 속도를 6자유도로 정확하게 제어할 수 있는 것이 중요하다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 리소그래피 투영장치를 제어하는 컴퓨터프로그램이 제공되고, 상기 컴퓨터프로그램은,

- 제1 및 제2직교방향에서의 소정의 선가속도 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 축선에 대한 각가속도를 구성요소상의 지점에 발생시키는 코드수단을 포함하고, 상기 소정의 선가속도 및 각가속도를 발생시키는 상기 코드수단은,

- 상기 구성요소의 질량중심에 상기 소정의 가속도를 발생시키는데 필요한 위치설정력을 결정하는 단계;

- 상기 제2방향과 동일한 방향을 가지며, 상기 구성요소상에 있는 상기 지점의 제1방향에서의 속도 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 상기 축선에 대한 상기 구성요소의 각속도에 비례하는 크기를 갖는 보정력을 결정하는 단계; 및

- 상기 구성요소의 상기 질량중심에 상기 위치설정력 및 상기 보정력의 합력을 가하도록 액추에이터의 시스템을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템;

- 제1 및 제2직교방향에서의 소요 선가속도 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 축선에 대한 소요 각가속도를 상기 장치내의 이동가능한 구성요소상의 지점에 발생시키는데 필요한 힘을 결정하는 제어시스템을 포함하고, 상기 제어시스템은

- 상기 구성요소의 질량중심에 상기 소정의 가속도를 발생시키는데 필요한 위치설정력을 결정하는 수단;

- 상기 제2방향과 동일한 방향을 가지며, 상기 구성요소상의 상기 지점의 제1방향에서의 속도 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 상기 축선에 대한 상기 구성요소의 각속도에 비례하는 크기를 갖는 보정력을 결정하는 수단;

- 상기 위치설정력과 상기 보정력의 합력을 결정하는 수단을 포함하며; 및

- 상기 구성요소의 질량중심에 상기 합력을 가하는 액추에이터시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외선과 EUV(예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선) 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

· 방사선(예를 들어, UV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex,IL), (이 경우에는 특별히 방사원(LA)도 포함한다);

· 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크홀더가 마련되어 있고, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

· 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 마련되어 있고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT);

· 기판(W)의 (예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는)타겟부(C)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템 ("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절렌즈 그룹)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 바와 같은 형식의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채택할 수도 있다.

방사원(LA)(예를 들어, 엑시머레이저)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 맞바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 이것은 일반 적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타의 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 예를 들어, 방사원(LA)이 수은램프인 경우에서 처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 대개 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀 있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커싱한다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안에, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에 마스크테이블(MT)이 단행정액추에이터에만 연결되거나 또는 고정될 수도 있다.

도시된 장치는 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 그 후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.

2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

도 2에 도시되고 상술된 바와 같이, 상기 장치가 스캔모드로 사용될 때, 투영빔은 기판상의 지점: 즉 기판의 타겟부(C)의 서브섹션에 포커싱되며 이하에서는 타겟팅지역(C_s)(따라서, 투영빔은 마스크의 타겟부의 타겟팅지역(C_m)에만 포커싱된다)으로 불려진다. 이것은 (도 2에 도시된, 방향(S)으로)기판이 스캐닝됨에 따라, 기판의 위치 및 방위가 기판표면의 결함을 고려하도록 조정될 수 있다는 것을 의미한다. 이하의 설명에서는 편의상, 스캐닝방향이 Y방향으로 불려지고, 방사선빔에 평행한 방향은 Z방향으로 불려지며, 도 2의 평면에 수직인 방향(즉, Y방향 및 Z방향 모두에 수직인 방향)은 X방향으로 불려질 것이다.

도 2에 도시된 기판표면(W_s)의 결함은 과장되어 표현되었지만, 일반적으로 기판의 타겟팅지역(C_s)의 표면이 실질적으로 투영빔과 직각을 이루도록 X축을 중심으로 기판을 회전시키는 것이 바람직하다. 또한, 타겟팅지역(C_s)이 투영렌즈(PL)로부터 실질적으로 알맞은 초점거리에 있도록 보증하기 위하여 기판의 위치를 Z방향으로 조정하는 것이 바람직하다. 방사원(LA)에 대하여 마스크를 위치설정할 때, 이에 대응하여 고려할 수 있다. 기판상의 타겟팅지역(C_s)은 기판에 대하여 고정된 것이 아님을 유의하여야 한다. 기판이 투영빔하에서 스캐닝됨에 따라, 타겟팅지역(C_s)은 기판의 표면을 따라 이동한다.

기판테이블 또는 마스크테이블의 표면 지세(topography)의 결정( 및 이에 따라 필요한 조정)은 소위 "예비-스캔 스테이지" 동안에 스캐닝에 앞서 결정될 수 있고 또는 스캔이 진행됨에 따라("온 더 플라이"로) 결정될 수도 있다. 도 2에는 도시되지 않았지만, 기판테이블 또는 마스크테이블의 위치는 Y축 및 Z축을 중심으로 회전하여 조정될 수도 있다. 마지막으로, X방향으로의 보정이 요구될 수도 있다.

도 3은 기판테이블(WT)상의 기판(W) 및 기판테이블에 가해진 힘 뿐만 아니라 기판테이블의 위치, 속도 및 가속도를 정의하는데 사용될 수 있는 소정의 좌표를 도시한다. 기판테이블은 에어마운트(air mount) 또는 플래이너모터(planar motor)에 의하여 지지된다. 그 결과, X축을 중심으로 기판테이블에 가해지는 어떠한 토오크(T_Rx)도 기판테이블 및 기판의 조합의 질량중심(COM)을 중심으로 상기 기판테이블을 가속시킬 것이다. 기판테이블의 각위치(angular position)(R_x)에서 일어나는 변화는 Z방향으로 지점(C_s)의 위치(z)에 에러를 발생시킬 것이다. 따라서, 토오크(T_Rx)가 기판테이블에 가해질 때, Z방향의 힘(F_z)에 대한 조정이 이루어져야만 한다.

대상물, 이 경우에는 기판테이블 및 기판의 조합의 각가속도는 이것에 가해지는 토오크에 비례한다. 이 경우에, 이것은

로 표현되며, 여기서, J_xx는 X축에 대한 기판테이블 및 기판의 조합의 관성모멘트이고,

는 각가속도이다.

이 각가속도(

)는 기판 및 기판테이블내에 지역의 선가속도를 발생시킨다. 이 경우에는, 투영빔이 타켓팅되는 기판의 타겟팅지역(C_s)의 Z방향에서의 선가속도의 영향에 관심을 갖게 된다. 상술된 바와 같이, 기판상의 타겟팅지역(C_s)과 투영시스템 사이의 거리(z)는 기판상에 있는 이미지의 포커스를 유지하도록 일정하게 유지되어야 한다. 각가속도에서 기인하는 기판의 타겟팅지역(C_s)의 Z방향에서의 선가속도(

)는,

에 의하여 결정될 수 있고, 여기서 y는 기판테이블 및 기판의 조합의 질량중심(COM)과 기판의 타겟팅지역(C_s) 사이의 Y방향으로의 거리이다.

또한, 기판의 타겟팅지역(C_s)의 Y방향(스캐닝방향)에서의 선속도(

) 및 X축에 대한 기판의 각속도(

)의 조합결과는 Z방향에서의 타겟팅지역(C_s)의 추가 가속도(

)를 생성한다. 타겟팅지역(C_s)의 선속도(

)는 직접적으로 결정되지 않는다. 간섭시스템은 기판의 위치 및 속도를 전체적으로 결정한다. 타겟팅지역(C_s)의 위치 및 속도는 간단한 수학적 관계에 의한 이들 측정값으로부터 결정될 수 있다. 상기 추가 가속도(

)는 다음의 방정식에 의하여 결정될 수 있다.

결국, (주로 스캔의 시작 및 종료시의) Y방향에서의 기판테이블 및 기판의 가속도는 Z방향의 타겟팅지역(C_s)의 가속도를 유발할 수도 있다. 이 가속도의 영향은 다음의 방정식에 의하여 결정될 수 있다.

따라서, 기판의 타겟팅지역(C_s)의 위치를 정확하기 제어하기 위해서는, 기판의 이동에 의하여 발생된 가속도(

,

)를 상쇄하도록 Z방향의 힘이 기판에 가해져야만 한다. 가속도(

)를 제공하는데 필요한 힘에 추가하여, 상기 힘들은 기판의 위치를 전체적으로 조정하는데 필요하다. Z방향으로 기판에 가해져야만 하는 전체 힘(F_z)은,

에 의하여 결정될 수 있고, 여기서 m은 기판테이블 및 기판의 총질량이다.

장치가 동작하는 상태에 따라, 상기 표현식에서 어떤 항들을 무시할 수 있으므로, 제어시스템을 간소화하기 위하여 이러한 항이 빠질 수도 있다. 가속도(

,

)를 보정하는데 필요한 힘은 별도의 액추에이터에 대하여 제공될 수도 있지만, 단일 액추에이터가 총 힘(F_z)을 제공하도록 사용되고, 필요한 총 힘을 결정하는데 제어시스템이 사용되는 것이 더 편리하다. 힘은 6자유도로 기판테이블을 제어하는데 필요한 모든 힘을 제공할 수 있는 플래이너모터에 의하여 제공되는 것이 바람직하다.

X방향의 직선이동 및 Y축에 대한 회전이동의 결과로서, 동일한 방법 및 장치를 적절하게 수정하여 Z방향의 구성요소의 위치를 조정하는데 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 서로 다른 2개의 축에 대한 운동을 보상하기 위하여, 상기 방법 및 장치가 Y방향 및 X방향의 구성요소의 위치를 조절하는데 사용될 수도 있다.

본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만, 본 발명이 상술된 바와 다르게 실시될 수도 있음을 이해할 것이다. 상기의 설명은 본 발명을 한정하지 않는다. 특히, 상술된 설명은 기판테이블 및 마스크테이블의 제어에 관하여 기술되었지만, 본 발명은 장치내에 있는 어떠한 이동가능한 구성요소의 위치설정에 사용될 수도 있음을 이해할 것이다.

본 발명에 따르면, 구성요소상에 있는 지점의 직선 위치 및 속도에 관한 구성요소의 회전조정의 영향을 보상하는 리소그래피 장치내에 있는 이동가능한 구성요소를 제어하는 방법을 제공할 수 있다.

Claims

- 부분적 또는 전체적으로 방사선 감응재층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝 수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 상기 방사선감응재층의 타겟부상에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및

- 제1 및 제2직교방향에서의 원하는 선가속도들 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 축선에 대한 각가속도를 구성요소상의 지점에 발생시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,

상기 소정의 선가속도들 및 각가속도를 발생시키는 상기 단계는,

- 상기 구성요소의 질량중심에 상기 소정의 가속도를 발생시키는데 필요한 위치설정력을 결정하는 단계;

- 상기 제2방향과 동일한 방향을 가지며, 상기 구성요소상의 상기 지점의 상기 제1방향에서의 속도 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 상기 축선에 대한 상기 구성요소의 각속도에 비례하는 크기를 갖는 보정력을 결정하는 단계; 및

- 상기 구성요소의 상기 질량중심에 상기 위치설정력 및 상기 보정력의 합력(sum)을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 디바이스 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 위치설정력과 상기 보정력의 합력을 가하는 상기 단계에서는 전부가 상기 질량중심을 통하여 작동하지는 않는 액추에이터들의 시스템을 사용하고, 여기서 상기 액추에이터들의 시스템에 의하여 가해지는 힘은 상기 구성요소의 상기 질량중심에서의 그들의 합력이 상기 위치설정력과 상기 보정력의 상기 합력과 동일해지도록 가해지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2방향에 수직인 상기 축선에 대한 상기 구성요소의 각가속도 및 상기 구성요소의 상기 질량중심과 상기 구성요소상의 상기 지점 사이의 상기 제1방향으로의 거리의 곱에 비례하는 크기를 갖는 상기 제2방향에서의 제2보정력을 결정하는 단계를 더욱 포함하고,

상기 가하는 단계는 상기 위치설정력과 상기 보정력들의 합력을 가하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구성요소의 상기 제1방향의 가속도 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 상기 축선에 대한 상기 구성요소가 사전설정된 위치에 대하여 변위된 각변위의 곱에 비례하는 크기를 갖는 상기 제2방향에서의 제3보정력을 결정하는 단계를 더욱 포함하고,

상기 가하는 단계는 상기 위치설정력과 상기 보정력들의 합력을 가하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구성요소는 상기 패터닝수단과 그 지지체의 조합이고, 상기 구성요소상의 상기 지점은 상기 투영빔이 입사하는 상기 패터닝수단상의 영역인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구성요소는 기판과 상기 기판을 지지하는 기판테이블의 조합이고, 상기 구성요소상의 상기 지점은 상기 패터닝된 빔이 입사하는 상기 기판상의 영역인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 제2방향은 상기 투영빔 또는 상기 패터닝된 빔의 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
- 제1 및 제2직교방향에서의 소정의 선가속도들 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 축선에 대한 각가속도를 구성요소상의 지점에 발생시키는 코드수단을 포함하고, 리소그래피 투영장치를 제어하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,

상기 소정의 선가속도들 및 각가속도를 발생시키는 상기 코드수단은,

- 상기 구성요소의 질량중심에 상기 소정의 가속도를 발생시키는데 필요한 위치설정력을 결정하는 단계;

- 상기 제2방향과 동일한 방향을 가지며, 상기 구성요소상의 상기 지점의 상기 제1방향에서의 속도 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 상기 축선에 대한 상기 구성요소의 각속도에 비례하는 크기를 갖는 보정력을 결정하는 단계; 및

- 상기 구성요소의 상기 질량중심에 상기 위치설정력 및 상기 보정력의 합력을 가하도록 액추에이터의 시스템을 제어하는 단계를 위한 코드수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체.
- 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 기판의 타겟부상으로 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템;

- 제1 및 제2직교방향에서의 원하는 선가속도들 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 축선에 대한 원하는 각가속도를 상기 장치내의 이동가능한 구성요소상의 지점에 발생시키는데 필요한 힘을 결정하는 제어시스템을 포함하며,

상기 제어시스템은,

- 상기 구성요소의 질량중심에 상기 원하는 가속도들을 발생시키는데 필요한 위치설정력을 결정하는 수단;

- 상기 제2방향과 동일한 방향을 가지며, 상기 구성요소상의 상기 지점의 상기 제1방향에서의 속도 및 상기 제1 및 제2방향에 수직인 상기 축선에 대한 상기 구성요소의 각속도에 비례하는 크기를 갖는 보정력을 결정하는 수단; 및

- 상기 위치설정력과 상기 보정력의 합력을 결정하는 수단을 포함하며; 및

- 상기 구성요소의 상기 질량중심에 상기 합력을 가하는 액추에이터시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제9항에 있어서,

상기 액추에이터시스템은 플래이너모터인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.