KR100554883B1 - 서보 제어법 및 리소그래피 투영장치에의 적용 - Google Patents

서보 제어법 및 리소그래피 투영장치에의 적용 Download PDF

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Abstract

리소그래피 장치에 있어서, 진동 교란에 기인하는 렌즈 유닛의 가속도가 측정되고, 웨이퍼테이블 및/또는 마스크테이블의 위치결정수단에 인가되는 제어 신호를 도출하는데 사용되어, 상기 테이블의 이동을 보상하게 된다. 이러한 피드포워드 시스템은, 예를 들면, 렌즈의 고유주파수 근방의 특정 주파수 대역에서 렌즈유닛의 이동을 보정하기 위해 최적화 될 수 있다.

Description

서보 제어법 및 리소그래피 투영장치에의 적용{SERVO CONTROL METHOD, AND ITS APPLICATION IN A LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS}
도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치를 개략도이고;
도 2는 본 발명이 적용된 리소그래피 투영장치의 관련 부품의 개략적인 모식도이고;
도 3(A) 및 (B)는 리소그래피 투영장치의 주 플레이트 및 베이스 프레임의 교란에 대한, 본 발명의 실시예의 위치 에러 응답(주파수 응답)을 나타내는 보드 선도이고;
도 4는 본 발명의 특정 실시예와 관련한 리소그래피 투영장치의 부분도를 나타낸다.
본 발명은 서보 제어방법 및 장치에 관련된 것으로서, 특히
Figure 112003038712716-pat00001
방사선 투영빔을 공급하는 방사선 시스템;
Figure 111999017186968-pat00002
마스크를 고정하는 마스크홀더가 제공되고, 제 1 위치결정 수단에 접속된 제 1 대물테이블;
Figure 111999017186968-pat00003
기판을 고정하는 기판홀더가 제공되고, 제 2 위치결정 수단에 접속된 제 2 대물테이블; 및
Figure 112003038712716-pat00004
기판의 목표영역 상에 마스크의 조사부(irradiated portion)를 결상(imaging)하는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에서 상기 방법 및 장치의 적용에 관련된 것이다.
본 명세서에서는 설명을 간단하게 하기 위해, 이하의 설명에 있어 투영 시스템을 단지 "렌즈"로 지칭하나; 이 "렌즈" 라는 용어는 예를 들어, 굴절 광학요소 (refractive optics), 반사 광학요소(reflective optics), 반사굴절 시스템 (catadioptric systems), 및 하전입자 광학요소(charged particle optics)를 포함하는 다양한 형태의 투영 시스템을 모두 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 아울러, 제 1 및 제 2 대물테이블은 "마스크테이블" 및 "기판테이블"로 각각 지칭될 수 있다.
상기 형태의 리소그래피 투영장치는, 예를 들면, 집적회로의 제작에 사용될 수 있다. 집적회로의 제작에 사용되는 경우, 마스크(레티클)는 집적회로의 각 층에 대응하는 회로패턴을 포함하고, 이 패턴은 감광물질(레지스트)층이 도포된 기판(실리콘 웨이퍼) 상의 목표 영역(다이)에 결상될 수 있다. 대개, 단일 웨이퍼는 레티클을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사되는 인접한 다이들의 전체 연결망을 갖는다. 일 형태의 리소그래피 투영장치에서는, 각 다이가 전체 레티클 패턴을 다이 위에 한번에 노광함으로써 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼스테퍼(wafer stepper)라 칭한다. 이와 달리, 통상 스텝-앤-스캔장치(step-and-scan apparatus)로 불리는 장치에서는, 투영빔 하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하면서 상기 스캐닝 방향에 평행 또는 평행하지 않게 웨이퍼테이블을 동시에 스캐닝함으로써 각 다이가 wh사된다; 일반적으로, 투영 시스템은 배율인자(magnification factor :Ｍ)(대개<1)를 가지므로 웨이퍼테이블이 스캐닝되는 속도(v)는 레티클테이블이 스캐닝되는 속도의 Ｍ배가 된다. 여기에서 설명되는 리소그래피 디바이스에 관한 상세한 정보는 국제특허출원 WO 97/33205 및 WO 96/38764에서 찾을 수 있다.
최근까지, 이러한 형태의 장치는 단일 마스크테이블과 단일 기판테이블을 포함하였으나, 지금은 예를 들면 국제특허출원 WO 98/28665 및 WO 98/40791에 기술된 다중 스테이지장치와 같이 최소 2개의 독립적으로 이동가능한 기판테이블을 장착한 기계도 이용가능하다. 이러한 다중 스테이지장치의 기본적인 작동원리는, 제 1 기판테이블 상에 위치하는 제 1 기판의 노광을 허용하도록 제 1 기판테이블이 투영계 하부에 있는 동안 제 2 기판테이블은 장전위치로 이동가능하고, 노광된 기판을 방출하고, 새로운 기판을 선택하여, 새 기판 상에서 몇몇 초기 배열측정을 수행하고 나서, 제 1 기판의 노광이 완료하는 대로 투영계 하부의 노광위치로 이 새 기판을 이동시키기 위해 대기하며, 상기 싸이클이 반복된다. 이러한 방법으로, 기계의 스루풋을 높힘으로써 기계 소유주의 단가(cost)를 점차로 개선하는 것이 가능하다.
현행 리소그래피 디바이스의 투영 방사선은 대개 365 nm, 248 nm 또는 193 nm의 파장을 갖는 자외선(UV)이다. 하지만, 반도체 산업에 있어서 계속되는 설계 규칙의 축소는 새로운 방사선 형태에 대한 요구의 증가를 창출하고 있다. 가까운 장래에 이용될 현재 후보는 극자외선(EUV)과 입자 빔(예를 들면, 전극 또는 이온 빔)은 물론이고, 157 nm 또는 126 nm 의 파장을 갖는 자외선을 포함한다.
전술한 장치에 있어서, 대물테이블 및 렌즈의 상대적 위치를 매우 높은 정확도로 제어하는 것이 필요하다. 진동에 의해 유발될 수 있는 이러한 상대적 위치의 과도적인 부정확성은 특히 문제된다. 이러한 진동의 존재를 검출하는 것이 비교적 쉽기는 하지만, 이는 진동원을 확인하고 제거하는데 상당한 작업을 요구한다. 렌즈 진동은 다른 여러가지 원인중에서 예를 들면, 바닥 진동(floor vibration), 간접 스캐닝력(indirect scanning force)(스텝-앤-스캔 디바이스의 경우), (장치의 공기 현가 디바이스(pneumatic suspension device)에서 발생하는) 진동 격리 시스템의 노이즈 또는 어쿠스틱 노이즈(acoustic noise)에 의해 유발될 수 있다. 렌즈는 대개 상당히 대형이고 무겁기(예를 들면, 약 50 - 250㎏ 정도의 질량이기) 때문에, 비교적 낮은 주파수를 갖는 진동에 특히 민감하다.
리소그래피 투영 공정은 렌즈에 대한 기판홀더 및/또는 마스크홀더의 위치 에러가 2 nm 이하 정도가 될 것을 요구할 수 있다. 또한, 서보 시스템 설계의 실용적인 고찰은 렌즈의 위치적 안정성이 1 nm 정도의 공차(tolerance) 내에 있도록 요구할 수 있다. 시험에서, 본 발명자들은 이러한 크기의 위치 에러가 일정 조건하에서 (수백 내지 수천 ㎏ 질량의 기계에 작용하는) 1 N 정도의 교란력(disturbance force)에 의해 생성될 수 있음을 관찰하였다. 따라서, 소망하는 안정도를 달성하기가 매우 어렵다.
EP-A-0 866 374에는 투영 렌즈들의 가속도가 측정되는 리소그래피 투영 시스템이 개시되어 있다. 결과적인 가속도 신호는, 레티클 스테이지 미세 움직임 제어 시스템(reticle stage fine motion control system)에 사용되는 속도 신호를 제공하도록 통합된다.
US 5,539,497에는 응답이 수행되는 것을 허용하기에 충분히 안정되어 있는 지의 여부를 결정하기 위하여 투영 렌즈들의 가속도들을 검출하는 것이 개시되어 있다.
US 5,686,991에는 피드백 제어 신호를 생성하기 위하여 주 표면 플레이트의 진동을 억제하는 것이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 경감하고자 하는 것이다. 더욱 상세하게는, 기판 및/또는 레티클테이블이 렌즈와 관련하여 위치될 수 있는 정확도에 대한렌즈 진동으로 인한 치명적인 효과를 감소하기 위해 효과적인 수단이 채용된 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따르면,
방사선 투영빔을 공급하는 방사선 시스템;
마스크를 고정하는 마스크홀더가 제공되고, 제 1 위치결정 수단에 접속된 제 1 대물테이블;
기판을 고정하는 기판홀더가 제공되고, 제 2 위치결정 수단에 접속된 제 2 대물테이블;
기판의 목표영역 상에 마스크의 조사부(irradiated portion)를 결상하는 투영 시스템;
상기 투영 시스템의 가속도들을 검출하고, 이를 나타내는 하나 이상의 가속도 신호를 생성하는 검출수단; 및
대응하는 대물테이블을 이동시키도록 상기 위치결정 수단들 중 하나 이상을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 생성하고, 이에 의해 상기 투영 시스템의 이동을 보상하기 위한 제어수단을 포함하여 이루어지고,
상기 제어수단은 상기 가속도 신호에 응답하여 피드포워드 제어 신호로서 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치가 제공된다.
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본 발명은 또한 리소그래피 투영장치내의 대물테이블중 적어도 하나와 투영시스템의 상대적 위치를 제어하는 방법을 제공하며, 상기 방법은:
상기 투영 시스템의 가속도들을 측정하는 단계;
상기 투영 시스템의 이동을 보상하도록 그 이동을 유발하기 위해 대물테이블에 인가되는 힘을 결정하는 단계;
상기 결정된 힘을 상기 대물테이블에 인가하는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 힘을 결정하는 단계는, 상기 측정된 가속도들에 응답하여 피드포워드 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 제공된 피드포워드 제어는 렌즈 및 대물테이블(웨이퍼테이블 및/또는 레티클테이블)의 상대적 위치에 미치는 (예를 들면, 리소그래피 디바이스의 주 프레임 또는 베이스 플레이트내의) 진동의 효과를 실질적으로 축소할 수 있다. 이 피드포워드 제어는 예를 들면, 렌즈의 고유주파수(eigenfrequency) 근방과 같은 특정 주파수 대역 내에서 최대의 보상을 제공하도록 특히 동조(tune)될 수 있다.
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본 발명은 렌즈, 기판테이블 및/또는 마스크테이블의 6가지 자유도중 하나 이상에 적용된다. 간단히 하기 위해, 이후의 설명은 단지 하나의 자유도에서만 보정이 발생하는 조건에 집중될 것이다. 하지만, 제시될 고려사항들은 그 이상의 자유도에 대해서도 동일하게 유효하다. 후자의 경우, (예를 들면, 자유도별로 제어되는 테이블당 하나인) 한 세트의 검출수단을 가지며, (예를 들어, 그 세트내의 검출수단당 하나인) 다수의 제어신호를 생성하는 것이 보통이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 검출수단은 대물테이블(들)에 비교적 아주 가까운 (바람직하게는, 가능한 한 가까운) 거리에서 투영 시스템 상에 장착되고, 대물테이블(들)의 위치가 제어신호에 응답하여 제어된다. 이러한 경우, 검출수단으로 측정된 렌즈 가속도는 비교적 높은 정확도로 대물테이블(들)에 인가되는 힘으로 변환될 수 있다. 다른 한편으로, 검출수단이 (제어될) 대물테이블(들)로부터 상당히 떨어져 있는 경우에서는 외삽(extrapolate)되어 요구되는 테이블(들)의 이동의 정확도가 감소된다. 레티클테이블 및 웨이퍼테이블 양자의 위치를 제어는데 본 발명이 채용되는 상황에서는, (예를 들면) 2개 - 이중 하나가 각각의 테이블에 인접 -의 검출수단이 채용될 수 있다.
이전 단락에서 설명된 실시예에서, 검출수단은 투영 시스템에 부착될 수 있는 (가속도계와 같은) 디바이스를 포함한다; 이러한 구성은 이하의 제 2 실시예에서 설명된다. 하지만, 다른 상황에서는, 검출수단이 투영 시스템과 최소 하나의 대물테이블의 상대적 위치와 움직임을 간섭계로서 측정하는 간섭계수단을 포함한다; 이러한 경우는 예를 들면, 이하의 제 4 실시예에서 상세히 설명된다.
본 발명에 따른 리소그래피 투영장치를 사용하는 제조 프로세스에서, 적어도 부분적으로 에너지 감지 물질(레지스트)의 층으로 도포된 기판 위로 마스크의 패턴이 결상된다. 결상단계(imaging step)에 앞서, 기판은 준비작업(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크(soft bake)와 같은 다양한 프로세스를 거치게 된다. 노광 후에 기판은 노광후 베이크(post-exposure bake : PEB), 현상(development), 하드 베이크(hard bake) 및 결상된 피처의 측정/검사와 같은 나머지 프로세스를 거친다. 이러한 일련의 프로세스는, 예를 들어 집적회로와 같은 디바이스의 개개의 층을 패턴화 하는 기초로서 사용된다. 이러한 패턴화된 층은 개개의 층을 마무리하기 위한 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화(oxidation), 화학기계적 연마 등과 같은 다양한 공정을 거칠 수 있다. 여러 층이 요구되는 경우에는, 전체 공정 (또는 이들 공정의 변형)이 새로운 각 층마다 반복되어야 한다. 결과적으로, 디바이스의 배열이 기판(웨이퍼) 위에 나타나게 된다. 이들 디바이스는 다이싱(dicing) 또는 소잉(sawing)과 같은 방법으로 서로 분리되고, 따라서 개개의 디바이스는 이송장치(carrier) 상에 장착된 후, 핀등으로 접속된다. 이러한 공정에 관한 상세한 정보는 예를 들면, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing"(3판, 저자 Peter van Zant, 맥그로힐출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 입수할 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 사용에 대해 여기서는 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 검 출패턴, 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 "목표위치" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 각각 대체될 수 있음이 이해될 것이다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시하고 있다. 이 장치는:
Figure 112003038712716-pat00005
(예를 들면, 자외선(UV) 또는 극자외선(EUV), 전자 또는 이온과 같은) 방사선 투영 빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템(LA, Ex, IN, CO);
Figure 112003038712716-pat00006
(예를 들어, 레티클과 같은) 마스크(MA)를 고정하는 마스크홀더가 제공되고 아이템 PL과 관련한 마스크의 위치를 정확하게 결정하는 제 1 위치결정수단(PM)과 접속된 제 1 대물 테이블(마스크테이블)(MT);
Figure 112003038712716-pat00007
(예를 들어, 레지스트 도포된 실리콘웨이퍼와 같은) 기판(W)를 고정하는 기판홀더가 제공되고, 아이템 PL과 관련한 기판의 위치를 정확하게 결정하는 제 2 위치결정수단(PW)과 접속된 제 2 대물 테이블(기판테이블)(WT); 및
Figure 112003038712716-pat00008
기판(W)의 목표영역(다이)(C) 위에 마스크(MA)의 조사부를 결상하는 (예를 들어, 굴절 또는 반사굴절 시스템, 미러군 또는 필드 편향기(deflector)의 배열과 같은) 투영시스템("렌즈")(PL)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 투과성(즉, 마스크(MA)가 투과성이고, 투영 렌즈 (PL)는 굴절성 부품으로 구성된다)이다. 하지만, 상기 장치는 (적어도 부분적으로) 반사 마스크, 미러 광학요소 등과 같은 반사 소자에 근거할 수도 있다.
방사선 시스템은 방사선 빔을 생성하는 방사선원(LA)(예를 들면, 수은램프 또는 엑시머 레이저, 가속도계로부터 입자 빔 근방에 제공된 파동기(undulator), 또는 미립자 방사원)을 포함한다. 이 빔은 - 예를 들면, 빔 성형 광학요소(beam shaping optics)(EX), 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO) - 등과 같은 다양한 광학 구성요소를 따라 통과하여, 최종적인 빔(PB)은 그의 단면 전반에 걸쳐 소망하는 형태 및 세기를 갖는다.
그 후, 빔(PB)은 마스크 테이블(MT) 위의 마스크홀더에 고정되어 있는 마스크(MA)로 충돌한다. 마스크(MA)를 횡단한 빔(PB)은 기판(W)의 목표영역(C) 위로 빔(PB)을 집속하는 렌즈(PL)를 통과한다. 간섭 변위 및 측정 수단(PW)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들면, 빔(PB)의 경로에 상이한 목표영역(C)을 위치시키도록 정확하게 움직일 수 있다. 이와 유사하게, 예를 들면 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후, 마스크(MA)를 빔(PB)의 경로에 대해 정확하게 위치시키기 위해 위치결정수단(PM)이 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물 테이블(MT,WT)의 이동은, 도 1에 정확히 묘사되지는 않았지만 대강의 위치를 결정하는 긴 스트로크 모듈(long stroke module)과 미세한 위치를 결정하는 짧은 스트로크 모듈(short stroke module)의 도움으로 이루어진다.
예시된 장치는 두 개의 다른 모드로 이용될 수 있는데:
Figure 111999017186968-pat00009
스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT)이 기본적으로 고정되어 있으며, 마스크 전체의 이미지가 목표영역(C) 위로 한번에(즉, 단일의 "플래쉬"로) 투영된다. 그런 후, 기판 테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 이동하여 다른 목표 영역(C)이 빔(PB)에 의해 조사되게 되고;
Figure 112003038712716-pat00010
스캔 모드에서는, 기본적으로 스텝모드와 동일한 방법이 적용되나 소정의 목표영역(C)이 단일 "플래쉬"에 노광되지 않는다. 대신에, 마스크테이블(MT)이 소정방향(소위 "스캔 방향", 예를 들면 x 방향)으로 속도(v)로 이동 가능하여 투영 빔(PB)이 마스크 이미지를 스캐닝할 수 있게 된다; 이와 동시에, 기판 테이블(WT)은 V = Mv 의 속도로 동일한 방향 혹은 반대 방향으로 동기적으로 이동하고, 이때의 M은 렌즈(PL)의 배율(일반적으로, M = 1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 비교적 큰 목표영역(C)이 해상도에 구애받지 않고 노광될 수 있다.
일반적으로, 기판(W)의 각 목표영역(C)은 연속적인 조사 세션에서 다양한 노광을 거치게 된다. 이들 노광에 의해 일반적으로 (종종 나노미터 정도인 소위 오버레이 정확도로) 정확하게 상호 겹쳐지게 되는 패턴화된 층(예를 들면, IC의 다양한 반도체 층에서의 회로패턴)이 형성된다. 본 명세서에서, 렌즈(PL)에 대한 기판테이블(WT)의 매우 정확한 (재)위치설정이 매우 중요한 것이 이해될 것이다; 이와 유사하게, 마스크테이블(MT)은 렌즈(PL)에 대해 매우 정확하게 위치될 수 있어야 한다. 예시된 장치[예를 들면, 프레임(HO) 또는 베이스 플레이트(BP)]의 여러 부분에서의 진동은 특히 렌즈(PL)로 전송될 수 있는데, 이로 인해 요구 정확도의 달성에 매우 치명적인 영향을 줄 수 있다. 본 발명은 예를 들면, 제 2 실시예에 설명된 것과 같이 이러한 문제점을 경감하고자 사용될 수 있다.
(제 2 실시예)
도 2는 본 발명이 적용되는 리소그래피 투영장치(10)의 관련 부품의 개략적인 모식도이다. 부품들은 질량(mass)들로 표현되고, 그들 사이의 상호 접속은 스프링 및 댐퍼로서 표현된다.
도 2에서 렌즈(11)는, 베이스 프레임(13) 상에 장착된 주 플레이트(12) 상에 장착된다. 베이스 프레임(13)은, 분석상의 목적에서 강성(rigid)라고 간주되는 플로어(14) 상에 장착된다. 주 플레이트(12)는 장치에 대해 도량형 프레임(metrology frame) 역할을 한다. 가속도계(18)는 렌즈(11)의 가속도를 측정하기 위해 장착되고, 렌즈의 순간적인 가속도를 나타내는 신호(A)를 생성한다. 이러한 목적에 대해 다수의 적절한 상업적으로 이용가능한 가속도계(18)가 존재하는데, 예를 들면:
- (예를 들면, Analog Devices 및 Motorola 사에서 공급하는 것과 같은) 용량형 가속도계(capacitive accelerometer);
- (예를 들면, Druck 및 J & M 사에서 공급하는 것과 같은) 압저항 가속도계(piezoresistive accelerometer);
- (예를 들면, Bruel & Kjaer 사에서 공급하는 것과 같은) 압전기 가속도계(piezoelectric accelerometer);
- (예를 들면, Murata 사에서 공급하는 것과 같은) 회전 가속도계(gyroscopic accelerometer);
- (예를 들면, IG & G 사에서 공급하는 것과 같은) 열 가속도계(thermal accelerometer)가 있다.
일반적인 리소그래피 투영장치에 있어서, 렌즈(11)는 대개 약 50 - 250 ㎏ 정도의 질량, 및 대략 50 - 150 ㎐ 범위의 고유주파수를 갖는다. 주 플레이트(12)와 베이스 프레임(13)의 각각의 질량은 대개 수백 내지 수천 ㎏ 정도이고, 이들 부분의 고유 주파수는 전형적으로 1 - 20 ㎐ 범위에 있다.
본 명세서에서, 리소그래피장치의 또 다른 주요 부품은, 노광절차가 수행되는 동안에 대물테이블(20)(예를 들면, 기판 또는 레티클테이블)의 미세위치를 제어하는데 사용되는 짧은 스트로크 모듈(15)이다. 짧은 스트로크 모듈(15)의 기본적인 제어는 렌즈(11)와 테이블(20)의 상대적 위치를 측정하는 위치센서(19)(예를 들면, 다중축 간섭계 시스템)로부터 도출된다. 비례 적분/미분(PID)(Proportional Integrating/Differentiating) 저대역통과 제어기(16)는 위치 제어신호(Sp)를 도출한다.
관련 부품 및 모듈(15)의 공지된 질량(Mss)에 기초하여, 제어기(17)는 가속도계(18)의 출력신호(A)로부터 가속도 제어신호(Sa)를 생성한다. 가속도 제어신호(Sa)는 피드포워드 신호이다.
가속도 제어신호(Sa) 및 위치 제어신호(Sp)는 가산기(21)에 의해 가산되어, 힘(Fss)을 모듈(15)에 인가하는 짧은 스트로크 모터(22)에 공급된다.
특히 문제가 되는 진동이 비교적 좁은 주파수 대역, 예를 들면, 90-100 ㎐ 영역에 집중될 수 있음이 실험으로 밝혀졌다. 본 발명의 제어 유닛(17) 및 기타 부품은 단일 주파수(f0)에서 대물테이블(20)과 관련한 렌즈(11) 위치를 최적으로 제어를 실행하기 위해 선택될 수 있는데, 다소 덜 최적이기는 하나 여전히 매우 만족할만한 제어가 f0 인근의 좁은 주파수 범위에서도 실행될 수 있다.
본 발명자들은 다음과 같은 명세(specification)의 가속도계를 사용하여 5 내지 10 이상인 팩터(factor)만큼 렌즈 이동 효과의 축소를 달성할 수 있음을 결정하였다:
센서 대역폭 : 500 - 1000 ㎐
위상 시프트 < -5도 (100 ㎐ 에서)
AC필터 < 5 ㎐, < 3 ㏈ 피크, 위상 시프트 < 15도 (10 ㎐ 에서)
이득 에러 ≤1%
노이즈 < 0.1 ×10-3 ms-2 RMS (5 - 500 ㎐ 에 대해)
이동 제어기의 데이터 I/O 지연 < 50㎲, 샘플비 ≥2㎑.
(제 3 실시예)
2-20 ㎐ 범위에서 차단주파수를 갖는 고대역통과 필터(23)가 렌즈 가속도 피드포워드 경로에 포함될 수 있다. 이러한 필터가 도 2에서는 가속도계(18)와 제어유닛(17) 사이에 도시되었으나, 이들 유닛중 하나에 결합되거나 혹은 피드포워드 경로에 위치될 수 있다. 고대역통과 필터는 보다 낮은 주파수 응답을 희생하여 고-주파수 응답(high-frequency response)을 개선할 수 있다.
본 발명의 시뮬레이션 결과는 도 3a 및 도 3b에 나타내었다. 이들 도면은 각각 주 플레이트(12)와 베이스 프레임(13)의 교란에 대한 응답에 있어서 서보 위치 에러 크기의 보드 선도(Bode plot)이다. 각각의 그래프는 피드포워드를 갖지않는 경우("FF 없음"이 라벨되어 있는 선), 피드포워드만을 갖는 경우(FF) 및 피드포워드와 고대역통과 필터링을 갖는 경우(FF + HP)의 효과를 나타낸다. 피드포워드만을 갖는 경우의 응답은 비교적 넓은 대역에 걸쳐 피드포워드 + 고대역통과 필터링보다 약 20㏈ 좋다는 것이 이해될 것이다. 하지만, 고대역통과 필터링된 신호는 피드포워드를 갖지 않는 경우에 비해 상당한 개선을 발생시키고, 그 응답에서 상당한 노치(notch)를 도입시킨다. 제어 시스템은, 이 노치가 예를 들면, 렌즈(11)의 고유주파수와 같은 소정 주파수와 일치하도록 동조될 수 있으며; 이러한 방식으로, 더 큰 진동 보상이 실현될 수 있다.
(제 4 실시예)
도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치중 일부의 개략적인 측면 및 부분적인 단면도를 나타낸다. 투영 렌즈(PL)는 프레임(HO)에 부착되고, 웨이퍼 스테이지(WT)의 이동평면 상부에 위치된다. 간섭계 측정 수단(IF) 역시 프레임(HO)에 부착된다. 이들 측정 수단(IF)은, 웨이퍼테이블(WT)의 가까운 측(proximal side)상의 반사면으로 방향지어진 최소 하나의 방사선 빔(1)(예를 들면, HeNe 레이저에서 나오는 광)을 발생시킨다; 여기서, 빔(1)은 반사를 거치고 나서, 측정 수단(IF)의 검출 유닛으로 되돌아 간다. 원칙적으로, 웨이퍼테이블(WT)의 위치 및 이동을 측정하는 것이 바람직한 자유도(X, Y, Z, Rx, Ry, Rz) 각각에 대해 하나의 빔(1)이 존재하게 될 것이다. 상기 측정 수단(IF)의 작동과 사용에 기초가 되는 간섭계의 원리는 리소그래피장치 분야에서 공지되어 있으므로, 여기서는 더 이상 언급되지 않을 것이다. 더 상세한 정보에 대해서는, 예를 들면, 상기 특허출원 WO 97/33205를 참조하라.
또한, 도 4에서 나타낸 제 2 방사선 빔(2)은, 상기 측정 수단(IF)으로부터 렌즈(PL)의 하부측 상에 웨이퍼테이블(WT) 가까이 장착된 반사기(R)를 향하도록 방향지어진다; 빔(1)과 유사하게, 빔(2)은 반사기(R)로부터의 반사를 거쳐 측정 수단(IF)의 검출 유닛으로 되돌아 간다. 다시, 위치 및 이동의 측정을 수행하는 것이 바람직한 자유도 각각에 대해 일반적으로 하나의 빔(2)이 존재하게 될 것이다.
전술한 배열은, 렌즈(PL)와 웨이퍼테이블(WT)의 상대적 위치가 간섭계로서 결정되도록 허용한다. 대개, 측정 수단(IF)은 상기 부품들(PL 및 WT)의 순간적인 상대적 위치를 나타내는 신호(S_12)를 생성하도록 구현되고; 그 후에 신호(S_12)의 두번의 미분은 상기 부품들(PL 및 WT)의 상대 가속도(S_12")를 산출한다. 하지만, 이러한 두번의 미분은 대개 비교적 큰 위상 지체(phase lag)를 유발하여, 결과적인 신호가 서보 루프에 적용되는 것을 비교적 곤란하게 된다. 대안으로서는, 측정 수단(IF)이 상기 부품들(PL 및 WT)의 순간적인 상대적 속도를 나타내는 신호(S_12')를 생성하도록 구현되고; 이러한 신호(S_12')는 그 후에 가속도 신호(S_12")를 생성하기 위해서 한번 미분되고, 따라서 위상 지체 문제가 경감된다.
리소그래피 투영장치에는 상기 측정 수단(IF)이 대개 존재할 것이라는 것을 알 수 있지만, 본 발명의 실현을 위해 상기에서 설명된 방식으로 상기 측정수단들을 사용하는 것은 비교적 간단하다. 하지만, 다수의 경우, 예를 들면, 서보 효율의 이유로 (제 2 실시예에서 미터(18)와 같은) 전용 가속도계의 사용이 바람직할 것이다.

Claims (14)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    Figure 112005059847923-pat00011
    방사선 투영빔을 공급하는 방사선 시스템(EX,IN,CO);
    Figure 112005059847923-pat00012
    마스크(MA)를 고정하는 마스크홀더가 제공되고, 제 1 위치결정 수단(PM)에 접속된 제 1 대물테이블;
    Figure 112005059847923-pat00013
    기판(W)을 고정하는 기판홀더가 제공되고, 제 2 위치결정 수단(PW)에 접속된 제 2 대물테이블(WT);
    Figure 112005059847923-pat00014
    기판의 목표영역 상에 마스크의 조사부(irradiated portion)를 결상하는 투영 시스템(PL;11);
    상기 투영 시스템의 가속도들을 검출하고, 이를 나타내는 하나 이상의 가속도 신호를 생성하는 검출수단(18); 및
    대응하는 대물테이블을 이동시키도록 상기 위치결정 수단들 중 하나 이상을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호를 생성하고, 이에 의해 상기 투영 시스템의 이동을 보상하기 위한 제어수단(17)을 포함하여 이루어지고,
    상기 제어수단은, 상기 가속도 신호에 응답하여 피드포워드 제어 신호로서 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출수단(18) 및 상기 제어수단(17)은, 20 - 400 ㎐ 범위의 주파수를 갖는 상기투영 시스템의 이동을 검출하고 보상하도록 적용되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 검출수단(18) 및 상기 제어수단(17)은, 특히 ±20 ㎐ 내의, 그 고유주파수 근방의 주파수 대역에서 상기 투영 시스템의 이동에 대해 가장 정확하게 보상하도록 동조되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 검출수단에 의해 생성된 상기 가속도 신호를 필터링하는 고대역통과 필터(23)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 고대역통과 필터(23)는 0.1 - 50 ㎐ 범위의 차단주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 검출수단(18)은 가속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 검출수단(18)은 간섭계를 채용하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 대물테이블들 중 하나 이상과 상기 투영 시스템의 상대적 위치를 감지하고, 위치신호를 생성하는 위치 감지수단(19);
    상기 위치 신호에 응답하여 제 2 제어신호를 생성하는 제 2 제어수단(16); 및
    상기 제어신호와 상기 제 2 제어신호를 함께 가산하는 가산수단(21)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 위치결정 수단은 긴 스트로크 이동수단 및 짧은 스트로크 이동수단(15)을 포함하고, 상기 제어신호는 상기 짧은 스트로크 이동수단에 인가되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 검출수단(18)은 대물테이블과 인접한 위치에서 상기 투영시스템 상에 장착되고, 상기 대물테이블의 위치는, 특히 5cm 이내에서, 상기 제어신호에 응답하여 제어되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  11. 리소그래피 투영장치내의 대물테이블들 중 하나 이상과 투영 시스템의 상대적 위치를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 투영 시스템(PL,11)의 가속도들을 측정하는 단계;
    상기 투영 시스템의 이동을 보상하도록 그의 이동을 유발하기 위해 상기 대물테이블에 인가되는 힘을 결정하는 단계;
    상기 결정된 힘을 상기 대물테이블(WT,MT)에 인가하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 힘을 결정하는 단계는, 상기 측정된 가속도들에 응답하여 피드포워드 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 힘은 짧은 스트로크 액츄에이터를 거쳐 상기 대물테이블에 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 디바이스 제조방법에 있어서,
    - 방사선 감지 물질의 층으로 부분적으로 또는 전체적으로 커버되는 기판을 제공하는 단계;
    - 패턴을 함유하는 마스크를 제공하는 단계;
    - 방사선의 투영빔을 사용하여, 마스크 패턴중 적어도 일부의 이미지를 상기 방사선 감지 물질 층의 목표 영역 위로 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 방법은,
    Figure 112005059847923-pat00030
    방사선 투영빔을 공급하는 방사선 시스템;
    Figure 112005059847923-pat00031
    마스크를 고정하는 마스크홀더가 제공되고, 제 1 위치결정 수단에 접속된 제 1 대물테이블;
    Figure 112005059847923-pat00032
    기판을 고정하는 기판홀더가 제공되고, 제 2 위치결정 수단에 접속된 제 2 대물테이블;
    Figure 112005059847923-pat00033
    기판의 목표영역 상에 마스크의 조사부를 결상하는 투영 시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피 투영 장치를 이용하여 수행되며,
    상기 대물테이블 중 하나 이상과 상기 투영시스템의 상대적 위치들은, 제11항 또는 제12항의 방법으로 제어되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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