KR100706934B1

KR100706934B1 - Ｚ오프셋 및 비-수직 조명으로 인한 마스크 대물시프트의 ｙ에서의 위치보정

Info

Publication number: KR100706934B1
Application number: KR1020040022897A
Authority: KR
Inventors: 엔겔베르투스안토니우스프란시스쿠스 판데르파쉬; 마르첼헨드리쿠스마리아 빔스; 루프스트라에릭로엘로프; 마이예르헨드리쿠스요한네스마리아; 갤버트다니엘엔
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2007-04-11
Also published as: TWI284252B; US6853440B1; DE602004021309D1; EP1465018A2; CN100487577C; CN1573556A; EP1465018B1; JP4405304B2; EP1465018A3; TW200510944A; KR20040086817A; JP2004312002A; SG143037A1

Abstract

본 발명의 반사 리소그래피 투영장치에 있어서, 광학축선을 따르는 마스크의 패턴표면의 위치의 변화에 의하여 발생된 스캐닝방향의 마스크패턴의 이미지에서의 시프트는 스캐닝방향에서 마스크 및/또는 기판의 상대적인 위치를 시프팅시켜 보정된다. 이미지 회전에러의 보정은 또한 광학축선을 중심으로 마스크 및/또는 기판의 상대적인 위치의 회전에 의하여 달성될 수 있다. 광학축선을 따르는 마스크의 패턴표면의 위치의 변화는 리소그래피 투영장치에 마스크를 설치시에 간섭계들에 의하여 판정될 수 있다. 리소그래피 투영장치의 제어를 제공하기 위하여 변화량이 매핑 및 저장된다.

Description

Ｚ오프셋 및 비-수직 조명으로 인한 마스크 대물시프트의 Ｙ에서의 위치보정 {POSITION CORRECTION IN Y OF MASK OBJECT SHIFT DUE TO Z OFFSET AND NON-PERPENDICULAR ILLUMINATION}

도 1은 리소그래피 투영장치의 개략적인 도면;

도 2는 마스크 비평탄도(unflatness)로 인한 이미지 패턴 시프트를 개략적으로 나타내는 도면;

도 3은 Z(광학)축선을 따르는 마스크의 변위로 인한 이미지 패턴 시프트를 개략적으로 나타내는 도면;

도 4는 도 1의 리소그래피 투영장치의 일부를 개략적으로 나타내는 도면;

도 5는 투영시스템의 세부항목을 포함하는 리소그래피 투영장치의 개략적인 도면이다.

도면에서, 동일한 참조부호는 동일한 부분을 나타낸다.

본 발명은 장치의 광학축선을 따라 마스크의 패턴표면의 위치의 변화에 의하여 발생된 리소그래피 투영장치의 기판상에 형성된 패턴의 투영된 이미지에서의 시 프트의 보정에 관한 것이다.

"패터닝 장치(patterning device)"라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 장치를 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정 기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝장치의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다. 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 지지구조체는 마스크테이블이 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 어떤 위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

패터닝장치의 또 다른 예로 프로그래밍 가능한 미러배열이 있다. 이러한 배열의 일례로는, 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. 프로그래밍 가능한 미러배열의 대안적인 실시예는 작은 미러의 매트릭스 배열을 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 미러는 국부화된 적절한 전기장을 가하거나 또는 압전식 액추에이터(piezoelectric actuators)를 채택하여 축선에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 미러는 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 미러는 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 미러에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 미러의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그래밍가능한 미러배열로 이루어질 수 있다. 이러한 미러배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 미러배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

패터닝장치의 또 다른 예로 프로그래밍 가능한 LCD 배열이 있다. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 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 있 다.

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 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

예를 들어, 리소그래피투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 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 리소그래피투영장치에서는 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 대체장치에서는 소정의 기준방향("스캐닝방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝방향과 평행으로 또는 반평행(anti-parallel)으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝 되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참조자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 얻을 수 있다.

리소그래피투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화단계(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 IC와 같은 디바이스의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 마무리하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 다양한 스택층의 오버레이(병치)이 가능한 한 정확하도록 보장하는 것이 중요하다. 이를 위하여, 작은 기준마크가 웨이퍼상의 1이상의 위치에 제공되어, 웨이퍼상의 좌표계의 원점을 한정한다. 기판홀더 포지셔닝장치(이후, "정렬시스템"이라 불림)와 함께 광학 및 전자디바이스들을 이용하여, 이 마크들이 기존의 층에 병치되어야 하는 새로운 층으로 매번 재배치될 수 있고, 이러한 마크가 정렬기준으로 사용될 수 있다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참조자료로 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.

반도체 디바이스의 집적도를 증가시키고, Moore's 법칙과 보조를 맞추기 위하여, 25 내지 100nm의 실제 최소 선폭을 프린트할 수 있는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이 필요하다. 193nm 및 157nm의 방사선을 이용하는 현재 이용가능한 포토리소그래피 툴은 잘 알려져 있는 수학식 R = k₁ㆍλ/NA에 따라 (nm의)해상도를 갖는 패턴피처를 생성할 수 있으며, 여기서 R은 분해능, k₁은 사용되는 감응재(레지스트)에 따라 달라지는 상수, NA는 개구수이다. k₁의 하한은 0.25이고, 0.85의 개구수를 갖는 리소그래피 투영장치가 현재 사용되고 있다. 광학디자인에서의 어려움이 NA의 어려움을 증가시킨다. k₁ 및 NA가 일반적으로 그 제한값에 있는 것으로 간주되기 때문에, 리소그래피 투영장치의 분해능을 증가시키기 위한 능력 즉, 보다 작은 패턴피처를 프린트하기 위한 능력이 방사선의 파장(λ)의 감소에 따라 종속성을 나타낸다.

위상시프팅마스크, 광근접성보정, 서브-분해능 보조피처 및 오프액시스조명과 같은 분해능 증강기술이 100nm 분해능의 패턴피처를 프린트하기 위하여 193nm 및 157nm의 방사선을 이용하는 리소그래피 투영장치를 허용한다. 100nm 미만의 패 턴피처를 프린트하기 위하여, 흔히 극자외선(EUV)이라 불리는, 5 내지 15nm의 파장을 갖는 소프트 X-레이 영역내의 방사선을 이용하여 리소그래피 투영장치가 현재 개발되고 있다.

리소그래피 투영장치에 EUV방사선을 이용하는데는 몇가지 문제점들이 있다. EUV방사선은 공기를 포함하는 모든 재료들에 의하여 흡수된다. EUV방사선소스, 조명시스템, 투영시스템, 마스크(레티클)와 마스크테이블 및 기판(웨이퍼)과 기판테이블은 EUV투영빔의 흡수를 방지하기 위하여 진공하에 놓여져야 한다. EUV방사선을 흡수하지 않고 효과적으로 투과시킬 수 있는 마스크를 형성하기 위한 재료가 존재하지 않기 때문에, 반사마스크가 리소그래피 투영장치에 사용된다. EUV방사선에 대한 빔 스플리터를 준비하는 것도 어렵다. 따라서, 반사된 빔이 조명시스템의 광학기기들에 의하여 차단되지 않고 투영시스템에 도달하게 하기 위하여 EUV투영빔이 마스크에 대하여 비스듬하게 방사될 필요가 있다.

투영빔이 마스크에 대하여 비스듬하게 방사되기 때문에, 마스크의 패터닝된 면이 텔레센트릭하지 않다(non-telecentric). 광학(Z)축선을 따르는 마스크의 변위는 웨이퍼상의 이미지의 위치변화를 일으키는 스캐닝(Y)방향에서의 노광된 영역의 변위 및 배율의 변화를 일으킨다. Z방향에서의 마스크패턴의 변화에 대한 몇가지 원인이 있다.

마스크의 비평탄도는 Z방향의 변화의 한 원인이다. 도 2를 참조하면, 평탄하지 않은 마스크(MA1)는 포인트 B에서(예를 들어, 50mrad) 마스크(MA1)에 입사하는 투영빔 PB를 α의 각도로 반사시킨다. 투영빔(PB)은 마스크(MA1)에 의하여 방 사선감응재(포토레지스트; RSM)로 덮힌 웨이퍼(W)상으로 반사된다. 간략하게 하기 위하여, 투영시스템이 생략된다. 포인트 B는 마스크가 완전히 평탄한 경우에 묘화될 포인트 A로부터 △Y_MA= tanαㆍ△Z의 거리로 변위된다. 마스크의 비평탄도는 △Y_W= +/-tanαㆍ△Z/M의 양만큼 웨이퍼상의 마스크 패턴이미지에서 시프트를 일으키고, 여기서 M은 투영시스템(도시되지 않음)의 배율이며, △Y_W량의 부호는 투영시스템의 이미지 반전특성에 따라 달라진다. 웨이퍼상의 패턴이미지에서의 시프트 △Y_W는 반도체제조공정에서의 오버레이(슈퍼임포징; superimposing)에러를 일으킨다. 100nm의 임계치수를 갖는 반도체디바이스에서, 최대 오버레이에러는 30nm보다 크지 않다. 또한, Z방향에서의 변화 이외에도 오버레이에러의 또 다른 원인에는 마스크와 웨이퍼간의 포지셔닝/정렬 정확성, 스테핑(stepping) 정확성을 포함하는, 웨이퍼스테이지의 포지셔닝 정확성 및 투영시스템의 일그러짐이 포함되며, 이는 10nm 정도의 오버레이 에러를 발생시킬 수 있다.

EUV 리소그래피 툴에서 Z방향에서의 변화의 또 다른 원인은 패터닝된 표면의 반대쪽의 배면상에 마스크를 장착해야 하는 필요성이다. 마스크가 진공하에 포함되어야만 하기 때문에, 이것이 예를 들어, 정전기 척에 의하여 그 배면상에 클램핑되어야 한다. 진공의 사용이 필요하지 않은 리소그래피 툴에서는, 마스크의 패터닝된 면 및 장착면이 동일하다. 따라서, 마스크의 초점면이 마스크 스테이지 플래튼의 평면에 설립된다. 따라서, 모두 6개의 자유도에서 마스크 스테이지위치에 대한 정보가 모두 6개의 자유도에서 마스크의 패터닝된 표면에 대한 정보가 된다. EUV리소그래피 툴에서 요구되는 바와 같이, 그 배면상에 마스크를 클램핑하면, 마스크 스테이지위치에 대한 마스크 초점면의 위치가 마스크 평탄도, 마스크 두께 및 마스크 두께변화의 함수가 되게 한다. 또한, 프레밍(framing) 블레이드는 마스크 초점면에서 필드 다이어프램으로 사용되며, 전류가 평면 게이지를 벗어나면 마스크 초점면의 결정을 어렵게 한다.

도 3을 참조하면, (점괘선으로 표시된)Z방향으로 △Z의 양만큼 변위된 마스크(MA2)는 포인트 C의 이미지를 포인트 D로 △Y_MA = tanαㆍ△Z의 양만큼 시프트시킨다. 또한, 마스크(MA2)의 비평탄도 및 마스크(MA2)의 X 및 Y축선에 대한 회전은 또한 Z방향에서의 변화 및 Y(스캐닝)방향에서의 패턴이미지의 시프트를 일으킨다. Z방향에서 마스크(MA2)의 변위는 웨이퍼상의 마스크 패턴이미지에 △Y_W=+/-tanαㆍ△Z/M의 양만큼 시프트를 일으키며, 여기서 M은 투영시스템(도시되지 않음)의 배율이고, △Y_W량의 부호는 투영시스템의 이미지 반전특성에 따라 달라진다.

설명을 간단히 하기 위하여, 투영시스템이 이후에 "렌즈"로 불려질 수도 있다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭 (catadioptric)시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 성분를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 성분들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이 상의 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 참조자료로 채택되는 듀얼 스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

본 발명의 한 형태는 리소그래피 투영장치의 광학축선을 따르는 패턴표면의 변화에 의하여 발생된 스캐닝방향에서의 마스크상의 패턴이미지의 시프트를 보정하는 것이다.

이하, 제1 방향은 상기의 Z 방향, 제2 방향은 상기의 Y 방향 그리고 제3 방향은 상기의 X 방향에 각각 대응한다.
상기 및 기타 형태는,

방사선의 투영빔을 공급하도록 구성 및 배치된 방사선시스템; 소정의 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝시키도록 구성 및 배치된 패터닝장치를 지지하도록 구성 및 배치된 지지구조체; 기판을 유지하는 기판테이블; 상기 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키도록 구성 및 배치되고, 미러를 포함하는 투영시스템을 포함하는 본 발명의 리소그래피장치에 따라 달성되며, 상기 지지구조체, 기판테이블 및 미러는 제1방향으로 서로에 대하여 이동가능하며, 제1방향에 수직한 제2방향에서 패턴표면의 위치에서의 변화는 제1방향에서 패터닝장치의 위치를 조정하고, 제1방향에서 기판의 위치를 조정하고, 제1방향에서 미러의 위치를 조정하거나 제2방향에 평행한 축선을 중심으로 기판테이블을 회전시키는 것 중에 적어도 하나에 의하여 보정된다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 투영시스템을 통과하여 사전설정된 각도에서 패터닝장치상에 입사하는 투영빔을 투영시키는 한편, 패터닝장치, 기판 및 미러를 제1방향으로 동기적으로 이동시켜 방사선 감응재로 덮혀진 기판상으로 패턴표면을 포함하는 반사 패터닝장치상에 형성된 패턴을 전사하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 제1방향에 수직한 제2방향에서 패턴표면의 위치의 변화를 판정하는 단계; 및 상기 초점면으로부터 패턴의 위치에서의 변화를 보정하도록, 상기 제1방향에서 상기 패터닝장치의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에서 기판의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에서 미러의 위치를 조정하는 단계, 상기 제2방향에 평행한 축선을 중심으로 기판을 회전시키는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 적어도 부분적으로 방사선 감응재층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계; 방사선시스템을 이용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계; 패터닝수단을 이용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 방사선 감응재 층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계; 및 상기 제1방향에서 상기 패터닝장치의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에서 기판의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에서 미러의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에 수직한 제2방향에 평행한 축선을 중심으로 기판테이블을 회전시키는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대 하여 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 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔 뿐만 아니라, (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 EUV(예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선)을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치(1)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치(1)는 베이스 플레이트(BP); 방사선(예를 들어, EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하도록 구성 및 배치된 방사선시스템(Ex, IL)(특별히, 이 경우에는, 방사선소스(LA)도 포함한다); 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주도록 구성 및 배치되는 마스크 홀더가 제공되고, 투영시스템 또는 렌즈 PL에 대하여 마스크를 정확히 포지셔닝하는 제1포지셔닝장치(PM)에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT); 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주도록 구성 및 배치되는 기판 홀더가 마련된, 투영시스템 PL에 대하여 기판을 정확히 포지셔닝하는 제2포지셔닝장치(PW)에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT)을 포 함한다. 투영시스템 또는 렌즈 PL(예를 들어, 미러그룹)는 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하도록 구성 및 배치된다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사마스크를 구비한)반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 구비한)투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 미러배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.

상기 소스(LA)(예를 들어, 방전 또는 레이저-생성 플라즈마소스)가 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔익스팬더(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-σ라고 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사선소스(LA)는 리소그패피투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사선소스(LA)가 흔히 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향미러에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사선소스(LA)가 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구범위 는 이들 시나리오를 모두 포괄하고 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 거친다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2포지셔닝수단(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, 제1포지셔닝수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정모듈(long stroke module)(개략적인 포지셔닝) 및 짧은 행정모듈(미세 포지셔닝)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정액츄에어터에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크정렬마크(M₁, M₂) 및 기판정렬마크(P₁, P₂)를 이용하여 조정될 수 있다.

상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 시프트되어 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 소정방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 Y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

도 4를 참조하면, 투영빔(PB)이 조명시스템(IL)의 미러(M)에 의해 반사되어, 마스크(MA)상에 입사한다. 한 쌍의 간섭계(IFZ)가 투영시스템(PL)에 대하여 마스크 표면위치를 측정하도록 구성된다. 간섭계들은 예를 들어, 베이스 플레이트상의 투영시스템 이외에 리소그래피 투영장치에 장착될 수 있다. 마스크표면의 비평탄도 또는 Z 높이위치변화는, 마스크패턴영역(MP)의 바로 바깥쪽의 마스크(MA)의 트랙(T)의 위치를 측정하는 한 쌍의 간섭계(IFZ)를 이용하여 매핑될 수 있는 한편, 마스크(MA)는 예시된 슬릿(ILS)을 스캐닝한다. 예시된 슬릿의 패턴이 도 4에 정확하게 예시되었지만, 당업자들은, 예시된 슬릿의 여타의 형상들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 맵은 리소그래피 투영장치(1)의 동작을 제어하는 컨트롤러의 메모리에 저장될 수 있다. 마스크의 위치는 예를 들어, 나머지 자유도들에서 마스크의 위치를 판정하는 부가적인 간섭계들을 이용하여 모두 6개의 자유도로 결정될 수 있고, 마스크의 초점면은 맵으로부터 결정될 수 있다.

매핑된 마스크위치의 에러(△Z)는 △Z=(△Z1+△Z2)/2로 정의되고, 여기서, △Z1 및 △Z2는 트랙(T)내의 간섭계(IFZ)에 의하여 측정된 에러들이다. 마스크에서 패턴시프트는 △Y_MA = tanαㆍ△Z로 정의되고, 웨이퍼상의 패턴시프트는 △Y_W= +/-tanαㆍ△Z/M로 정의되며, 여기서 M은 투영시스템의 배율이고, △Y_W량의 부호는 투영시스템(PL)의 이미지 반전특성에 따라 달라진다. 패턴시프트 △Y는 마스크테이블(MT)을 △Y_MA와 동일한 양만큼 이동시키거나, 웨이퍼테이블(WT)을 △Y_W양만큼 이동시키거나, 마스크테이블(MT) 및 웨이퍼테이블(WT) 각각을 패턴시프트를 보정할 수 있는 양만큼 이동시켜 보정될 수 있다.

비스듬한 마스크 조명이 사용되기 때문에, XZ평면에서 마스크 패턴표면의 회전이 XY(웨이퍼)평면에서 웨이퍼(W)상의 마스크패턴의 투영된 이미지의 회전에러를 일으킬 것이다. 웨이퍼평면에서 투영된 이미지의 회전에러는 △θzw=+/-tanαㆍ△θy로 정의되고, 여기서 △θy는 매핑된 마스크의 회전에러이며, △θy=(△Z2-△Z1)/d로 정의되고, d는 X축선방향에서 간섭계들(IFZ)간의 간격이다. 투영시스템(PL)의 배율은 회전에러(△θzw)의 양에 영향을 미치지 않고, 이미지 회전에러(△θzw)의 부호는 투영시스템(PL)의 이미지 반전특성에 따라 달라진다.

매핑된 마스크 위치에러(△Z) 및 매핑된 마스크 회전에러(△θy)는 마스크테이블(MT)을 Z축선방향으로 -△Z 양만큼 변위시키고, 마스크테이블(MT)을 -△θy 각도만큼 회전시켜 직접 보정될 수 있다. 에러의 직접보정은 마스크테이블(MT)의 위치의 보정을 필요로 한다. 그러나, 패턴시프트(△Y) 및 이미지회전에러(△θzw)와 반대방향으로, 마스크테이블(MT), 웨이퍼테이블(WT) 또는 그 조합 중의 어느 하나 의 위치를 보정하거나, 마스크테이블(MT), 웨이퍼테이블(WT) 또는 2개의 테이블 모두를 시프팅 및/또는 회전시켜 패턴시프트(△Y) 및 이미지회전에러(△θzw)만을 보정할 수 있다. 이러한 접근법은 매핑된 위치에러(△Z) 및 매핑된 마스크회전에러(△θy)가 웨이퍼에서의 이미지 초점에 미칠 수 있는 영향들을 무시하지만, EUV리소그래피 툴이 비교적 낮은 NA 및 높은 초점심도를 갖기 때문에, 초점은 수용할 수 있는 제한값내에서 있다. 또한, 패턴시프트(△Y)에 대한 보정을 위하여 마스크테이블(MT)의 위치가 Y축선방향으로 이동되면, 보정의 크기가 투영시스템의 배율에 의하여 감소되지 않는다. 또한, 마스크테이블(MT)의 포지셔닝에 의한 패턴시프트(△Y) 및 이미지회전에러(△θzw)의 보정은 투영시스템(PL)의 이미지 반전특성에 따라 달라지지 않는다. 패턴시프트(△Y)만을 보정할 수도 있고 이미지회전에러(△θzw)만을 보정할 수도 있으며, 모두를 보정할 수도 있음을 이해할 것이다.

도 5를 참조하면, 리소그래피 투영장치(1)의 조명시스템(IL)이 반사 인티그레이터(RI) 및 파라볼라 미러(PM)를 포함한다. 투영시스템(PL)은 미러들(M1 내지 M6)을 포함한다. EUV투영시스템을 위하여 적어도 6개의 미러들이 필요하지만, 6개 이상의 미러를 포함하는 투영시스템이 사용될 수도 있음을 이해할 것이다. 스캐닝방향에서의 패턴시프트(△Y)는 스캐닝시에 투영시스템(PL)의 제1미러(M1)를 이동시켜 6개의 자유도 중에서 적어도 하나에서 보정될 수 있다. 제1미러(M1)는 마스크(MA) 및 웨이퍼(W)의 스캐닝시에 미러 포지셔닝 기구(MPM)에 의하여 이동된다. 스캐닝시에 미러(M1)의 위치 조정은 스캐닝시에 미러의 이동 또는 회전을 포 함할 수 있다. 웨이퍼(W)상의 방사선 감응재에 형성된 패턴의 이미지의 위치를 결정하는 미러(M1), 마스크(MA) 및 웨이퍼(W)의 상대적인 위치가 있기 때문에, 미러(M1)는 마스크(MA) 및 웨이퍼(W)에 대하여 이동되거나 회전될 수 있고, 미러에 대한 마스크(MA) 및 웨이퍼(W)의 조정은 스캐닝시에 마스크(MA) 및 웨이퍼(W)의 속도조정을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 패턴시프트(△Y) 및 이미지회전에러(△θzw)의 보정을 일으키는 미러(M1), 마스크(MA) 및 웨이퍼(W)의 위치 조정의 여하한의 조합이 사용될 수 있다.

광학(Z)축선을 따르는 마스크의 변화에 의하여 발생된 스캐닝(Y)방향에서의 패턴시프트를 보정하기 위하여 상술된 기술들이 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만, 본 발명이 상술된 것과 다르게 실시될 수도 있음을 이해할 것이다. 상기 설명은 본 발명을 제한하지 않는다. 레티클 스테이지(RS)의 Z-에러의 보상은 (아마도, Y방향으로 레티클 스테이지(RS)를 이동시키는 것 뿐만 아니라) Y방향으로 웨이퍼스테이지(WS)를 이동시켜 수행될 수 있음을 유의하여야 한다. 또한, 간섭 측정치를 생성하기 위하여 간섭계를 이용하는 대신에, 동등한 측정을 위하여 포토닉센서(photonic sensor) 또는 여타의 종류의 센서들이 사용될 수 있음을 언급해둔다.

본 발명에 따라, 리소그래피투영장치의 광학축선을 따르는 패턴표면의 변화에 의해 발생된 스캐닝방향의 마스크상의 패턴이미지의 시프트를 보정할 수 있다.

Claims

리소그래피 투영장치에 있어서,

방사선의 투영빔을 공급하도록 구성 및 배치된 방사선시스템;

소정의 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝시키도록 구성 및 배치되고 패턴표면을 포함하는 반사 패터닝장치를 지지하도록 구성 및 배치된 지지구조체;

기판을 유지하는 기판테이블; 및

상기 기판의 타겟부상으로 상기 패터닝된 빔을 투영시키도록 구성 및 배치된 투영시스템을 포함하고,

상기 지지구조체 및 기판테이블은 제1방향으로 서로에 대하여 이동가능하고, 상기 제1방향에 수직한 제2방향에서 패턴표면의 위치의 변화는, 상기 제1방향에서의 상기 패터닝장치의 위치 조정, 상기 제1방향에서의 상기 기판의 위치 조정, 상기 제2방향에 평행한 축선을 중심으로 한 상기 기판의 회전 및 상기 제2방향에 평행한 상기 축선을 중심으로 한 상기 패터닝장치의 회전 중 적어도 하나에 의하여 보정되며,

상기 패터닝장치 및 상기 기판의 위치는 △Y = △Zㆍtanα의 양만큼 상기 제1방향으로 서로에 대하여 조정되고, 여기서 △Z는 상기 제2방향에서 상기 패턴표면의 위치의 변화이고, α는 상기 패터닝장치상의 투영빔의 입사각인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항에 있어서,

상기 제2방향에서 상기 패턴표면의 위치의 변화를 판정하도록 구성 및 배치된 간섭계시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제2항에 있어서,

상기 간섭계시스템은 상기 투영시스템에 대하여 상기 패턴표면의 위치를 판정하는 2개의 간섭계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 패터닝장치 및 기판의 서로에 대한 위치 조정은, 상기 패터닝장치 및 상기 기판의 서로에 대한 이동시에, 상기 패터닝장치 및 상기 기판 중의 적어도 하나의 속도의 조정을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항에 있어서,

상기 제2방향에 평행한 축선을 중심으로 하는 상기 기판의 회전은 상기 기판을 △θzw = +/-tanαㆍ(△Z2-△Z1)/d의 양만큼 회전시키는 것을 포함하고, 여기서 α는 상기 패터닝장치상의 상기 투영빔의 입사각이고, △Z1은 상기 제2방향에서 상기 패턴표면의 위치에서 측정된 제1변화이며, △Z2는 상기 제2방향에서 상기 패턴 표면의 위치에서 측정된 제2변화이며, d는 상기 제1 및 제2방향에 수직한 제3방향에서 △Z1과 △Z2의 2개의 측정위치들간의 거리인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
투영시스템을 통과하여 사전설정된 각도에서 패터닝장치상에 입사하는 투영빔을 투영시키는 한편, 상기 패터닝장치, 기판 및 미러를 제1방향으로 동기적으로 이동시켜 방사선 감응재로 덮혀진 기판상으로 패턴표면을 포함하는 반사 패터닝장치상에 형성된 패턴을 전사하는(transferring) 방법에 있어서,

상기 제1방향에 수직한 제2방향에서 상기 패턴표면의 위치의 변화를 판정하는 단계; 및

초점면으로부터 상기 패턴의 위치에서의 변화를 보정하도록, 상기 제1방향에서 상기 패터닝장치의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에서 상기 기판의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에서 상기 미러의 위치를 조정하는 단계, 상기 제2방향에 평행한 축선을 중심으로 상기 기판을 회전시키는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하며,

상기 패터닝장치, 상기 기판 및 상기 미러의 상기 위치를 상기 제1방향에서 서로에 대하여 조정하는 단계는 △Y = △Zㆍtanα의 양에 의하여 상대적인 위치를 조정하는 단계를 포함하고, 여기서, △Z는 상기 초점면으로부터 상기 패턴의 변화량이고, α는 상기 패터닝장치상의 상기 투영빔의 입사각인 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,

상기 패턴표면의 위치의 변화를 판정하는 단계는 상기 투영시스템에 대하여 상기 패터닝장치의 위치를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제7항에 있어서,

상기 패터닝장치, 상기 기판 및 상기 미러의 상기 위치를 서로에 대하여 조정하는 단계는, 상기 패터닝장치, 상기 기판 및 상기 미러의 서로에 대한 이동시에, 상기 패터닝장치, 상기 웨이퍼 및 상기 미러 중의 적어도 하나의 속도를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,

상기 축선을 중심으로 상기 기판을 회전시키는 단계는 상기 기판을 △θz = +/-tanαㆍ(△Z2-△Z1)/d의 양만큼 회전시키는 단계를 포함하고, 여기서 α는 상기 패터닝장치상의 상기 투영빔의 입사각이고, △Z1은 상기 제2방향에서 상기 패턴표면의 측정된 제1변화량이고, △Z2는 상기 제2방향에서 상기 패턴표면의 측정된 제2변화량이며, d는 상기 제1 및 제2방향에 수직한 제3방향에서 2개의 변위측정장치들간의 거리를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
디바이스 제조방법에 있어서,

적어도 부분적으로 방사선 감응재층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

방사선시스템을 이용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

패터닝수단을 이용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

미러를 포함하는 투영시스템을 이용하여, 상기 방사선 감응재 층의 타겟부상으로 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계; 및

상기 제1방향에서 상기 패터닝장치의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에서 상기 기판의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에서 상기 미러의 위치를 조정하는 단계, 상기 제1방향에 수직한 제2방향에 평행한 축선을 중심으로 상기 기판테이블을 회전시키는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하며,

상기 패터닝장치, 상기 기판 및 상기 미러의 상기 위치를 상기 제1방향에서 서로에 대하여 조정하는 단계는 △Y = △Zㆍtanα의 양에 의하여 상대적인 위치를 조정하는 단계를 포함하고, 여기서, △Z는 상기 초점면으로부터 상기 패턴의 변화량이고, α는 상기 패터닝장치상의 상기 투영빔의 입사각인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
리소그래피 투영장치에 있어서,

방사선의 투영빔을 제공하도록 구성 및 배치된 방사선시스템;

패턴표면을 포함하고, 소정의 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝시키도록 구성 및 배치된 반사 패터닝장치를 지지하도록 구성 및 배치된 지지구조체;

기판을 유지하는 기판테이블; 및

상기 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키도록 구성 및 배치된 투영시스템을 포함하여 이루어지고, 투영시스템은 미러를 포함하고,

상기 지지구조체, 상기 기판테이블 및 상기 미러는 제1방향으로 서로에 대하여 이동가능하며, 상기 제1방향에 수직한 제2방향에서 상기 패턴표면의 위치의 변화는, 상기 제1방향에서의 상기 패터닝장치의 위치 조정, 상기 제1방향에서의 상기 기판의 위치 조정, 6개의 자유도 중 하나로 상기 미러의 위치 조정, 상기 제2방향에 평행한 축선을 중심으로 한 상기 기판의 회전, 상기 제2방향에 평행한 축선을 중심으로 한 상기 패터닝장치의 회전 중 적어도 하나에 의하여 보정되며,

상기 패터닝장치, 상기 기판 및 상기 미러의 위치는 △Y = △Zㆍtanα의 양만큼 상기 제1방향으로 서로에 대하여 조정되고, 여기서 △Z는 상기 제2방향에서 상기 패턴표면의 위치의 변화이고, α는 상기 패터닝장치 상의 상기 투영빔의 입사각인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.