KR100566758B1 - 리소그래피장치, 집적회로 디바이스 제조방법 및 그것으로제조된 집적회로 디바이스 - Google Patents

Abstract

마이크로폰 또는 기타 음향센서는 투영빔의 방사선펄스의 통과로 발생되는 울림 또는 기타 진동을 탐지하는데 사용된다. 측정된 진동은 투영빔의 강도 또는 오염물질의 존재를 측정하는데 사용될 수 있다. 진동은 흡수성가스내에 빔 펄스가 흡수되거나 또는 대상물 예를 들어, 투영빔이 입사하는 투영렌즈에서, 기판 또는 투영렌즈의 거울에 의하여 발생된다.

Description

리소그래피장치, 집적회로 디바이스 제조방법 및 그것으로 제조된 집적회로 디바이스 {Lithographic Apparatus, Integrated Circuit Device Manufacturing Method, and Integrated Circuit Device Manufactured Thereby}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시한 도면,

도 2는 도 1의 장치에 사용되는 음향센서 배치의 평면도,

도 3은 도 2의 음향센서 배치의 측면도,

도 4는 도 1의 장치에서의 제어시스템의 다이어그램,

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 리소그래피장치 일부의 측면도,

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 리소그래피장치 일부의 측면도,

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 리소그래피장치 일부의 측면도,

도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 리소그래피장치 일부의 측면도이다.

도면에서, 대응하는 참조 부호는 대응하는 부분을 가리킨다.

리소그래피 투영장치에 있어서 본 발명은,

방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;

소정의 패턴에 따라 투영빔을 패턴에 제공하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

기판을 유지하는 기판테이블; 및

기판의 타겟부상으로 패터닝된 투영빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선 빔에 부여하도록 사용될 수 있는 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, 교번 위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사선 빔내에 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 소정 위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

- 프로그래밍 가능한 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. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 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 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 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 감지물질(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 이미징될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 함유하고, 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. 특정형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 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 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 (magnification factor) M(일반적으로<1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고 자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (마스크의) 패턴은 방사선 감지물질(레지스트)층으로 최소한의 부분이라도 도포된 기판상에 이미징된다. 이 이미징 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 이미징된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(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 참고 자료로 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, 굴절광학, 반사광학, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템 및 하전입자광학을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 원리들 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이 블 및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참고 자료로 채택되는 트윈스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

다르게 명기된 것을 제외하고, 본 명세서와 청구항에서의 "투영빔"이라는 용어는 패터닝수단의 하류에 있는 패터닝된 투영빔 및 패터닝수단의 위치의 상류나 하류 둘 중 어느 하나에는 패터닝되지 않은 투영빔(패턴 또는 패터닝수단 중 하나가 없는)을 포괄한다.

리소그래피 투영공정에서는, 레지스트에 전달되는 도스(dose)(즉, 노광시간에 걸쳐 단위면적당 집적되는 에너지의 양)를 정확하게 제어하는 것이 중요하다. 공지된 레지스트는 비교적 예민한 임계값을 갖도록 설계되어, 레지스트가 임계값보다 높은 도스를 받으면 상기 레지스트는 노광되고, 도스가 임계값보다 낮으면 노광되지 않은 상태로 유지된다. 이것은 회절효과가 피처에지에 투영된 이미지의 강도를 점진적으로 감소시킬 때에도 현상된 레지스트의 피처에서 예리한 에지를 만드는데 사용된다. 투영빔 강도가 너무 정확하지 않다면, 노광강도 프로파일은 틀린점(wrong point)에서 레지스트 임계값을 가로지를 것이다. 따라서, 도스제어는 이미지를 보정하는데 중요하다.

공지된 리소그래피장치에서, 방사선시스템의 한 점에서의 투영빔 강도를 모 니터링하고, 상기 점과 기판레벨 사이에서 생기는 투영빔의 방사선흡수를 교정함으로써, 도스제어가 된다. 공지된 부분의 투영빔 에너지를 에너지센서로 방향 전환시키는 방사선시스템의 부분적인 투과성거울을 사용하여 투영빔 강도의 모니터링이 수행된다. 에너지센서는 공지된 부분의 투영빔의 에너지를 측정하고, 그것에 의하여 방사선시스템내의 소정의 점에서의 투영빔 에너지를 측정하는 것이 가능하다. 일련의 교정을 수행하기 위하여 보충되는 에너지센서 및 상기 기판을 대체하여 상기 방사선 흡수의 교정이 행해진다. 상기 에너지센서의 출력은 방사원의 출력에서의 변동을 효과적으로 측정하고, 상기 흡수교정결과와 조합되어 기판레벨에서의 에너지레벨을 예측한다. 기판레벨에서의 에너지레벨을 예측하는 어떤 경우에는, 예를 들어, 방사선투영빔의 단면을 성형하는 구성요소의 설정을 고려하여야 할 것이다. 도스 예를 들어, 노광기간 또는 스캐닝속도 및/또는 방사원의 출력에 영향을 미치는 파라미터는 레지스트에 소정의 도스가 전달되도록 조정될 수 있다.

도스제어의 공지된 방법은 방사원의 출력에서의 변동을 고려하고, 상기 부분 투과형거울의 하류에서 일어나는 방사선의 흡수에서의 예측가능한 변동을 취급한다고는 하지만, 흡수에 있어서의 모든 변동이 용이하게 또는 정확하게 예측가능한 것은 아니다. 이것은 특히 157nm, 126nm 또는 EUV(50nm 미만의, 예를 들어 13.6nm)와 같은 파장의 노광방사선을 사용하는 장치의 경우이고, 이미징될 수 있는 최소 피처의 크기를 줄이기 위해서는 더 짧은 파장을 사용하는 것이 필수적이다. 이러한 파장은 공기나 기타 많은 종류의 가스들에 의하여 많이 흡수되므로, 리소그래피장치 제조에 사용되는 가스는 비흡수성 가스로 플러싱되거나 또는 비워져야 한다. 플러싱 가스의 조성에 있어서의 어떠한 변화 또는 외부로부터의 누출은, 방사선시스템내의 에너지센서의 하류에서 발생하는 투영빔 방사선의 흡수 및 이에 따라 레지스트에 전달되는 도스에 중대하고 예측할 수 없는 변동을 초래할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 공지된 에너지센서 및 도스제어시스템의 문제점을 피하거나 경감시키는 개선된 도스감지 및 제어시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적 및 기타 목적은 서두에 명기된 바와 같이 본 발명에 따른 리소그래피장치에서 달성되고, 상기 장치는 투영빔의 방사선펄스의 통과로 발생된 울림(sound)을 검출하도록 구성 및 배치되는 음향센서를 특징으로 한다.

마이크로폰, (마이크로)기압기록계 또는 진동센서일 수 있는, 상기 음향센서는 투영빔의 방사선펄스의 통과로 인한 울림을 검출한다. 방사선의 펄스로부터의 에너지가 방사선의 상기 펄스가 통과하는 대기에 흡수되는 경우에 발생되거나, 또는 방사선의 상기 펄스가 입사되는 대상물, 예를 들어 투영렌즈의 광학구성기기 또는 기판 자체에 의하여 발생되는 국부적인 가열의 영향으로 이들 울림이 생긴다. 상기 음향센서의 출력신호는 상기 출력신호에 반응하는 제어수단에 제공될 수 있고, 이로 인하여, 상기 제어수단은 타겟부의 노광시, 상기 투영빔에 의하여 상기 기판으로 전달되는 단위면적당 방사선에너지를 제어하도록 구성 및 배치된다. 예를 들어, 검출된 음파의 진폭은 투영빔의 강도에서의 변화 또는 오염물질의 존재를 검출하는데 사용될 수 있고, 따라서 개선된 도스제어에 사용될 수 있다.

본 발명은 특히 기판에 또는 상기 기판과 기판에 가장 근접한 투영렌즈의 광학구성기기 사이의 챔버를 지나가는 그들의 통로에 방사선펄스가 도달하여 야기되는 진동을 검출하는데 사용될 때 유리하다. 이 경우, 본 발명은 투영빔 강도 및/또는 특히 정밀한 도스제어를 할 수 있게 하기 위하여, 기판레벨에서의 상기 투영빔 강도의 변화의 직접적인 현장에서의 측정을 제공한다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 최소한의 부분이라도 방사선감지물질층으로 도포된 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하는 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 투영빔에 그 횡단면에서의 패턴을 부여하는 패터닝수단을 사용하는 단계;

- 방사선감지물질층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 투영빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지는 집적회로 디바이스 제조방법에 있어서,

- 상기 투영빔의 방사선펄스의 통과에 의하여 야기되는 울림;

- 상기 투영빔이 입사하는 대상물에서의 진동; 및

-상기 투영빔이 입사되는 대상물에 의하여 방출되는 울림 중 하나를 검출하는 음향센서를 사용하는 단계; 및

-타겟부의 노광 동안에 상기 기판에 상기 투영빔에 의하여 전달되는 단위 면적당의 상기 방사선에너지를 제어하기 위하여, 상기 음향센서의 출력신호에 응답하는 제어수단을 사용하는 단계를 특징으로 하여 이루어지는 집적회로 디바이스 제조방법.

본 명세서에서는 IC의 제조에서의 본 발명에 따른 장치의 사용에 있어서, 특정한 적용예에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치는 다른 여러 가능한 응용예를 가 지고 있음이 명백히 이해되어야 한다. 예를 들어, 상기 장치는 집적광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 청구항에서 사용되는 "집적회로 디바이스" 라는 용어는 모든 디바이스를 포괄한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 고려하여야 할 것이다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔" 과 같은 용어는(예를 들어, 365nm, 248nm, 193nm, 157nm 또는 126nm 파장의)자외선 방사선 및 EUV(예를 들어, 5~20nm 범위의 파장을 갖는 극자외선 방사선)를 포함하는 모든 종류의 전자기 방사선을 포괄하도록 사용된다.

제1실시예

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

ㆍ펄스화된 방사선(예를 들어, 193nm 또는 157nm의 파장에서 작동하는 엑시머 레이저에 의하여 또는 13.6nm에서 작동하는 레이저생성 플라즈마원에 의하여 생성되는 것과 같은 UV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL). 이러한 특별한 경우에, 상기 방사선시스템은 방사원(LA)도 포함함.

ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 유지하는 마스크 홀더가 제공되며, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결되는 제1대물 테이블(마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼)을 유지하는 기판 홀더가 제공되며, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결되는 제2대물 테이블(기판테이블)(WT); 및

ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 1이상의 다이를 포함)상으로 마스크(MA)의 조사된 부분을 이미징시키는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 석영 및/또는 CaF2 렌즈시스템 또는 이러한 물질로부터 만들어진 렌즈요소를 포함하는 카타디옵트릭 시스템)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (즉, 투과마스크를 구비한) 투과형 (transmissive type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어(반사마스크를 구비한)반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 형식의 프로그래밍 가능한 거울배열과 같은, 다른 종류의 패터닝수단을 이용할 수도 있다.

상기 방사원(LA)(예를 들어, UV 엑시머 레이저, 레이저생성 플라즈마원, 방전원 또는 축전 링 이나 싱크로트론내의 전자 빔 경로의 주위에 제공되는 언듈레이터(undulator) 또는 위글러(wiggler))은 방사선빔을 생성한다. 이러한 빔은 직접적으로 조명시스템(일루미네이터)(IL)으로 들어가거나 또는 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 후에 조명시스템으로 공급된다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔 강도 분포의 외측 및/또는 내측 반지름 크기(통상 각각 σ-외측 및 σ-내측이라고 함)를 설정하는 조절수단(AM)을 포함할 수 있다. 또한 그것은 일반적으로 집적기(IN) 및 집광기(CO)와 같은 다양한 기타 구성요소를 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사되는 빔(PB)은 그 단면이 소정의 균일성과 강도분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그래피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 흔히 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서와 같이), 방사원이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어질 수 있고, 방사원이 만들어낸 방사빔이(예를 들어, 적당한 지향거울에 의하여) 장치내부로 들어오게 할 수 있다. 후자의 경우, 방사원(LA)이 엑시머 레이저인 경우가 흔히 있다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다. 특히 본 발명과 청구 범위는, 방사선시스템(Ex, IL)이 예를 들어 157nm, 126nm 및 13.6nm의 파장과 같은, 약 170nm 미만의 파장을 갖는 방사선의 투영빔을 공급하도록 적응되는 실시예를 포함한다.

계속하여, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 고정된 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 통과한 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계 측정수단(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 스캐닝하는 동안에 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시킬 수 있도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)에 의하여 행해진다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로)웨이퍼 스테퍼의 경우에서는, 마스크테이블(MT)이 다만 짧은 행정 액추에이터에 단지 연결되거나 고정될 수도 있다.

조명시스템(IL)에서는, 투영빔(PB)의 일부가 빔 스플리터(BS)에 의하여 에너지센서(ES)로 방향이 전환된다. 빔 스플리터(BS)는 석영(quartz)상에 알루미늄을 퇴적시켜 형성되고, 편리한 방위로 투영빔이 접히도록 사용되는 부분적인 반사기일 수 있다. 본 실시예에서, 상기 빔 스플리터는 공지된 비율(예를 들어, 1%)을 에너지센서(BS)로 반사시키도록 구현된다. 에너지센서(BS)의 출력은 노광시 전달되는 도스를 제어하는데 사용된다.

상술된 장치는 다음의 두 가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

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

2. 스캔 모드에서는, 소정의 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는, 실질적으로 스텝 모드와 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동할 수 있어, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하게 되고, 동시에, 기판테이블(WT)은 속도 V=Mν로 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동한다. 이때 M 은 렌즈(PL)의 배율(통상 M = 1/4 또는 M = 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고 상대적으로 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

도 1에서, 음향센서(20)는 투영빔(PB)의 방사선펄스의 통과로 야기되는 울림을 검출하도록 투영시스템(PL)에 의하여 구성되는 공간내에 제공된다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따라 투영빔(PB)의 강도 및/또는 상기 투영빔 강도의 변동을 측정하는데 사용되는 음향센서의 배치를 도시한다. 도 2에서는, 타원형 챔버(10)내에서 투영빔(PB)의 전파방향을 따른 도면이 도시된다. 상기 타원형은 2개의 초점(24)을 형성한다. 도 3에서는, 투영빔(PB)의 전파방향에 수직인 방향으로 챔버(10)의 도면이 도시된다. 챔버(10)는 투영빔(PB)의 전파방향에 평행한 방향으로, 투영빔(PB)의 방사선에 실질적으로 투과적이다. 투영빔(PB)은 공지된 조성의 가스로 채워지는 타원형 챔버(10)의 한 초점(24)을 가로지르도록 배치되는 반면, 마이크로폰 또는 마이크로-기압기록계(20)는 다른 초점(24)에 위치된다. 상기 챔버내의 가스의 조성은 공지되고 예측가능한 흡수성을 갖도록 선택된다. 투영빔이 157nm의 파장을 갖는 경우에서, 예를 들어, 상기 가스가 157nm 방사선에 대하여 본질적으로 투명하게 통과시키는 N₂ 일 수 있고, 157nm 방사선을 강하게 흡수하는 O₂ 가 공지된 양으로 혼합되어 있을 수 있다. 거의 모든 가스는 EUV의 흡수성이 강하기 때문에, EUV 방사선을 사용하는 장치에는, 어느것이든 편리한 가스가 사용될 수 있다. 상기 흡수성 가스는 본 발명의 목적을 위하여 또는 세정과 같은 기타 목적을 위하여 의도적으로 사용될 수 있고, 또는 예를 들어, 배기 또는 정화(purge) 시스템에 의하여 남겨지는 불가피한 잔여물일 수 있음을 유의해야 한다.

챔버(10)내의 가스가 투영빔으로부터의 방사선을 흡수하기 때문에, 투영빔 펄스가 챔버(10)를 통과할 때, 가스의 국부적인 가열을 일으키게 되고, 이는 국부적인 압력증가 및 음파의 생성을 일으킨다. 압력증가 및/또는 음파는 마이크로폰 또는 마이크로-기압기록계(20)에 의하여 검출된다. 챔버가 타원형이기 때문에, 투영빔이 지나가는 한 초점(24)에 생성된 어떤 음파는 마이크로폰 또는 마이크로-기압기록계(20)가 위치한 나머지 초점(24)에 초점을 맞춘다. 압력변화의 크기 및/또는 음파의 강도는 투영빔 펄스의 강도 및 챔버(10)내의 가스의 흡수성에 의존한다. 이론상으로 및/또는 경험적으로 도출된, 이러한 특성에 대한 지식은 마이크로폰 또는 마이크로-기압기록계(20)의 출력으로부터 투영빔 펄스강도가 계산될 수 있도록 한다. 투영빔 강도의 계산에서는, 챔버(10)내에도 제공되는 센서(21)에 의하여 이루어지는 기타의 측정, 예를 들어 온도의 측정이 고려되어야 한다. 이전의 강도 측정의 이력이 고려될 수도 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 음향센서배치는 방사원(LA)과 기판(W) 사이의 투영빔 경로의 편리한 위치에 놓여질 수 있다. 기판(W)상의 레지스트에 전달되는 방사선 에너지를 가장 정확히 측정하기 위하여, 상기 음향센서배치는 가능한 한 기판에 근접하게, 예를 들어 투영시스템(PL)의 끝단부를 향하여 위치되는 것이 바람직 하다.

상술된 음향센서 배치를 사용하는 도스제어시스템은 도 4에 도시된다. 이것은 마이크로폰 또는 마이크로-기압기록계(20) 및 센서(21)로부터 출력값을 수신하는 컨트롤러(60)를 포함하며, 이들을 사용하여 기판레벨에서의 투영빔 강도와 이로 인한 각각의 방사선펄스에 의하여 레지스트에 전달되는 도스를 계산한다. 증폭기(23)는 매우 낮은 강도의 울림을 검출할 수 있도록 마이크로폰(20)의 출력의 신호레벨을 상승시키는데 사용된다. 상기 계산된 도스는 이전의 방사선펄스에 의하여 전달된 도스의 이력을 보유하고 있는 메모리(61)내에 저장된다. 기판상의 소정 타겟영역의 노광이 복수의 펄스에 의하여 전달되는 도스로부터 축적되므로, 현재의 노광을 형성하는 이전 펄스의 이력이 노광에 기여하는 연속적인 방사선펄스에 적용될 필요한 보정을 결정하는데 사용된다. 예를 들어, 방사원(LA)의 강도를 조절함으로써, 셔터(SH)의 개방시간을 조절함으로써, 조명시스템의 어퍼쳐 평면에 위치한 조리개의 개방정도를 조절함으로써, 펄스 반복속도를 조절함으로써, 스텝-앤드-스캔 장치의 스캐닝 속도를 조절함으로써 또는 이들 파라미터의 적절한 조합에 의하여 필요한 보정이 이루어질 수 있다.

제2실시예

본 발명의 제2실시예는 후술하는 것을 제외하고는 제1실시예와 동일할 수 있으며, 도 5에 도시되어 있다. 상기 마이크로폰(또는 마이크로-기압기록계)(20)은 웨이퍼(W)와 직접 대향하는 광학구성기기(40)의 아래에 있는 투영시스템(PL)에 장착된 챔버(50)내에 위치하며, 상기 광학구성기기(40)와 같은 구성기기는 이하에서 "최종" 구성기기라고 불릴 수 있다. 상기 마이크로폰(20)의 출력으로부터 측정된 투영빔 강도가 레지스트에 전달되는 실제의 도스와 가능한 한 근사해지도록, 최종구성기기(40)와 기판(W)사이의 대부분의 공간을 상기 챔버(50)가 차지한다. 마이크로폰(20)의 출력신호는, 예를 들어 도 1에 도시된 빔 스플리터(BS)의 전파 하류의 경로를 따라 투영빔 흡수의 변동을 교정하도록 에너지센서(ES)의 출력신호와 조합되어 사용될 수도 있다.

제3실시예

후술한 것을 제외하고는 제1실시예와 같을 수 있는 본 발명에 따른 제3실시예는 투영빔의 방사선펄스가 기판에 전달될 때, 기판에 의하여 방출되는 울림을 사용한다. 도 6에 도시된, 음향센서배치의 레이아웃은 제2실시예의 것과 유사하지만, 마이크로폰(20)은 상기 기판(W)에 의하여 방출되는 울림을 픽업하도록 방위를 다시 잡는다. 이들 울림들은 투영빔(PB)의 펄스가 기판(W)을 때릴 때, 기판과 레지스트의 갑작스런 국부적인 가열에 의하여 야기된다. 국부적인 가열로 야기된 국부적인 팽창은 기판내의 진동과 기판의 큰 표면적으로 인한 울림의 방출을 일으킨다. 이들 울림은 마이크로폰(20)에 의하여 픽업되고, 그 진폭은 각각의 방사선펄스에 있어서 기판에 전달되는 에너지의 양을 나타낸다.

제4실시예

본 발명의 제4실시예는 제3실시예의 변형예지만, 예를 들어, EUV 방사선을 사용하는 리소그래피장치에서 기판(W)이 진공상태로 유지되는 경우에 사용하기 적합하다. 도 7에 도시된 바와 같이, 마이크로폰(20)은 기판(W)에, 예를 들면 배면상에, 기계적으로 결합되는 진동센서(22)로 대체된다. 마이크로폰으로 울림을 전달할 매체가 없기 때문에, 상기 진동센서(22)는 직접 기판에서 (음향)진동을 측정한다.

제5실시예

제5실시예는 제4실시예와 유사하나, 기판 대신에 광학구성기기에서의 진동이 측정된다. 투영빔(PB)이 완전투과보다는 적은 투과성을 갖는 광학구성기기를 가로지르거나 또는 예를 들어, EUV를 사용하는 리소그래피장치의 투영시스템내의 거울과 같은 완전반사보다는 적은 반사성을 갖는 광학구성기기에 의하여 반사되는 경우에는, 투영빔으로부터 나오는 적은 양의 에너지가 상기 구성기기에 의하여 흡수될 것이다. 이전의 실시예의 기판(W)에서와 동일한 방식으로, 이러한 에너지의 흡수는 국부적인 가열과 상기 구성기기에서의 (음향)진동을 야기한다. 흡수된 방사선 에너지의 양에 의존하는 진동은 일정하거나 투영빔 펄스 에너지의 결정되어 질 수 있는 비율일 것이므로, 진동의 측정이 투영빔 펄스 에너지 및/또는 투영빔 강도를 결정하는데 사용될 수 있다. 거울의 경우에는, 상기 진동은 도 8에 도시된 바와 같이, 배면상에 장착된 진동센서(22)에 의하여 편리하게 측정될 수 있다.

제6실시예

상술된 실시예에서는, 투영빔의 방사선 에너지의 공지되거나 결정할 수 있는 부분의 흡수에 의하여 야기된 울림이 투영빔의 강도를 결정하기 위하여 측정된다. 이러한 절차는, 오염물질 또는 의도적으로 도입되는 흡수제가 공지된 양으로 존재하고, 공지된 효과를 갖는다는 전제를 기초로 한다. 제6실시예에서는, 그 역이 사용된다. 투영빔의 강도가 공지되고 예측될 수 있다면, 투영빔의 통과에 의하여 야기된 울림의 측정은 투영빔을 부분적으로 흡수하고 있는 오염물질의 존재를 검출하거나 측정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 퍼지 또는 배기장치내로의 공기 누설 또는 광학구성기기상의 흡수층의 성장이 이러한 방식으로 검출될 수 있다. 따라서, 제6실시예에서, 마이크로폰 이나 기타 압력 또는 음향센서는 오염이 발생할 수 있는 장소에 위치되고, 투영빔의 방사선펄스의 통과로 검출되는 울림은 오염의 증가를 검출하도록 모니터링 된다.

투영빔 강도를 검출하고 오염을 검출하는 원리는 다수의 센서의 사용에 의하여 또는 동일 센서의 사용으로도, 동일한 장치내에 조합될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 정상의 상황하에서, 챔버내의 가스는 챔버를 통과하는 방사선의 1%를 흡수할 수 있고, 베이스라인 울림을 일으킬 수 있다. 그러나, 흡수가 2% 증가된 오염물질은 흡수된 방사선 에너지가 배로 증가하고 검출되는 울림에 있어서도 실질적으로 상당히 증가하게 된다. 투영빔 강도가 배로 증가 하는 것은 검출되는 울림에서의 믿기 어려울 만한 큰 증가를 가능하게 하므로, 큰 울림의 증가는 방사원 출력의 변화보다는 오염물질의 증가에 기인할 수 있다. 이와 유사하게, 검출되는 울림의 경향(trend)가 모니터링 될 수 있으며, 이 경향이 경향-패턴 매칭(matching)에 의하여 투영빔 강도 또는 오염의 변동에 기인할 수 있다.

지금까지는 본 발명의 특정 실시예에 대하여만 기술되었지만, 본 발명이 상술된 것 이외의 방법으로도 실행될 수 있다는 것은 명백하다. 상기 기술은 본 발명을 제한하지 않는다.

개선된 도스감지 및 제어시스템을 제공하여 공지된 에너지센서 및 도스 제어 시스템의 문제점을 피하거나 경감시킨다.

Claims (14)

1. 리소그래피 투영장치에 있어서,

   - 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

   - 투영빔을 원하는 패턴에 따라 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

   - 기판을 유지하는 기판테이블;

   - 상기 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 투영빔을 투영하는 투영시스템;

   - 상기 투영빔의 방사선펄스의 통과에 의하여 일어나는 울림(sounds)을 검출하도록 구성되고 배치되는 음향센서; 및

   - 상기 음향센서와 연통되고, 상기 음향센서의 출력신호에 응답하는 컨트롤러를 포함하여 이루어지고,

   상기 컨트롤러는, 상기 음향센서의 상기 출력신호에 응답하여, 기판 레벨에서 단위 면적당의 방사선에너지를 계산하고, 상기 방사선의 투영빔에 의해 상기 기판으로 전달되는 단위 면적당의 방사선에너지를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 음향센서는, 부분적으로 상기 투영빔 방사선을 흡수하는 가스(atmosphere)로 채워지고 리소그래피 투영장치가 작동하는 동안 상기 투영빔이 가로지르는 챔버 내에 위치하는 마이크로폰 또는 기압기록계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 챔버는 기판을 유지하는 상기 기판테이블과 상기 기판테이블을 직접 대향하는 상기 투영시스템의 구성기기 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 음향센서는, 대상물의 진동을 측정하도록, 상기 투영빔이 입사되는 대상물에 기계적으로 결합되는 진동센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 음향센서는, 상기 투영빔이 입사되는 대상물에 의하여 방출되는 울림을 검출하도록 구성 및 배치되는 마이크로폰을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 대상물은 상기 기판인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
8. 제5항에 있어서,

   상기 대상물은 상기 투영시스템의 구성기기인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
9. 제3항에 있어서,

   상기 챔버는 상기 투영빔에 의하여 상기 음향센서상으로 생성되는 울림을 포커싱하기 위한 포커싱수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 포커싱수단은 상기 챔버의 하나 이상의 단면 내에 타원형으로 성형되는 상기 챔버의 내면을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 집적회로 디바이스 제조방법에 있어서,

    - 방사선감지물질층에 의하여 최소한 부분적으로 도포되는 기판을 제공하는 단계;

    - 방사선시스템을 사용하는 방사선 투영빔을 제공하는 단계;

    - 패터닝수단을 사용하여, 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

    - 상기 방사선감지물질층의 타겟부상으로 방사선의 상기 패터닝된 투영빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,

    - 상기 투영빔의 방사선펄스의 통과에 의하여 일어나는 울림;

    - 상기 투영빔이 입사되는 대상물의 진동; 및

    - 상기 투영빔이 입사되는 대상물에 의하여 방출되는 울림 중 하나를 검출하도록 음향센서를 사용하는 단계; 및

    - 상기 검출에 응답하여, 기판 레벨에서 단위 면적당의 방사선에너지를 계산하고, 타겟부의 노광 동안에 상기 투영빔에 의하여 상기 기판에 전달되는 단위 면적당의 상기 방사선에너지를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 디바이스 제조방법.
14. 제13항의 방법에 따라 제조된 집적회로 디바이스.

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