KR100576750B1 - 리소그래피장치 및 디바이스제조방법 - Google Patents

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

거울을 이용하는 조명시스템에 있어서, 필드패싯거울의 패싯들은 인티그레이터의 기능을 수행하도록 퓨필패싯거울의 각 패싯들 상에 복수의 소스이미지를 포커싱한다. 패싯마스킹수단은 필드 또는 퓨필패싯거울의 패싯들을 선택적으로 차단하도록 제공된다. 패싯마스킹수단은 중간 조명설정을 제공하도록 투영빔내에 선택적으로 개재될 수 있는 그리드를 가진다. 상기 그리드는 큰 회절을 일으키지 않도록 소스이미지보다는 작지만, 투영빔의 파장보다는 큰 간격을 가진다.

Description

리소그래피장치 및 디바이스제조방법 {Lithographic Apparatus, and Device Manufacturing method}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피투영장치,
도 2는 도 1의 장치의 조명시스템의 소정 성분의 도면,
도 3 내지 도 6은 다양한 위치에 있는 본 발명의 제1실시예의 패싯(facet)마스킹수단의 도면,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 사용되는 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드의 도면,
도 8은 본 발명의 제2실시예의 조명시스템의 소정 성분의 도면,
도 9는 본 발명의 제2실시예의 필드 패싯거울의 도면이다.
이들 도면에서, 동일한 참조부호는 대응하는 부분을 나타낸다.
본 발명은,
- 방사선투영빔을 공급하고 제2패싯거울상에 복수의 소스이미지를 발생시키는 제1패싯거울을 포함하는 반사광학요소를 포함하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블;
- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 관한 것이다.
"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 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, 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 각각의 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 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 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 묘화(imaging)된다. 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 피처의 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.
리소그래피장치에 있어서, 패터닝수단의 조명이 필드 및 각도 분포에서 균일해야 하고, 쌍극 및 4극 조명과 같은 조명모드에 대하여는 모든 극들이 동일해야 한다는 것이 매우 중요하다. 이를 달성하기 위하여, 인티그레이터(integrator)가 조명시스템내에 제공된다. UV 또는 DUV노광방사선을 사용하는 리소그래피장치에 있어서, 인티그레이터는 석영로드(quartz rod) 또는 소위 플라이즈아이렌즈(fly's eye lens)의 형태를 취할 수도 있다. 플라이즈아이렌즈는 어레이내의 다수의 보다 작은 렌즈들로 구성되는 렌즈이며, 이는 조명시스템의 퓨필평면에서 다수의 소스 이미지를 대응 생성시킨다. 상기 이미지는 허상 또는 2차 소스로서 작용한다. 그러나, EUV노광방사선을 이용하는 경우에는, EUV방사선에 대한 굴절광학요소를 형성하는데 적절한 재료가 알려져 있지 않기 때문에, 조명시스템이 거울들로 구성되어야만 한다. 이러한 조명시스템에서는, 예를 들어, 본 명세서에서도 참고자료로 채택되고 있는 US 6,195,201호, US 6,198,793호 및 EP-A-0 939 341호에 개시되는 바와 같이, 패싯거울(faceted mirrors)을 이용하면 플라이즈아이렌즈와 동일한 기능을 제공할 수 있다. 이들 명세서들은 투영시스템의 퓨필을 적절하게 채우도록 광을 지향시키는 제2패싯거울 즉, 퓨필패싯거울상에 패싯마다 하나씩 복수의 이미지를 포커싱하는 제1패싯거울 즉, 필드패싯거울에 관하여 기술하고 있다. 예를 들어, 투영시스템의 퓨필의 충전비(통상 σ라 불림) 또는 환형조명, 쌍극조명 또는 4극조명과 같은 특정 조명모드를 제공하는 등의 조명설정을 제어하면 상이한 종류의 마스크패턴의 묘화(imaging)가 개선될 수 있다는 것을 UV 및 DUV리소그래피로부터 알 수 있다. 조명설정에 관한 상세한 정보는 EP-A-0 949 541호 및 EP-A-1 109 067호에서 얻을 수 있으며, 이들은 본 명세서에서도 참고자료로 채택되고 있다. 플라이즈아이 인터프리터(interpreter)를 구비하고 있는 EUV리소그래피장치에서, 상기 조명설정은 소정의 퓨필패싯(pupil facet)을 선택적으로 차단하여 제어될 수 있다. 그러나, 각각의 패싯의 소스위치 및 크기는 정확하게 알 수 없고 안정적이지 않기 때문에, 부분적인 패싯들을 차단(blocking)하기 보다는, 전체 패싯들을 한번에 차단할 필요가 있다. 따라서, 조명설정의 상대적인 개략제어만이 가능하다. 또한, 환형조명설정을 제공하기 위해서는 최내측의 퓨필패싯을 가릴(obscure) 필요가 있고, 내측패싯 전체에 걸쳐 마스킹블레이드를 위치시킬 때 1이상의 외측패싯들을 부분적으로 가리게 되는 것을 피하기가 어렵다.
본 발명의 목적은 조명설정에 대하여 향상된 제어를 할 수 있는 반사광학요소를 포함하는 조명시스템을 구비하고 있는 리소그래피장치를 제공하는 것이다.
상기 및 기타 목적은 서문에 명기된 리소그래피장치에서 본 발명에 따라 달성될 수 있으며,
패싯마스킹수단은 상기 제1 및 제2패싯거울 중의 하나의 1이상의 패싯들을 선택적으로 마스킹하고 상기 투영빔내로 선택적으로 배치할 수 있는 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드를 포함하며, 상기 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드는 상기 투영빔의 무시할 수 있을 만큼의 회절을 발생시키도록 충분히 큰 피치를 갖는 불투명한 영역 및 투명한 영역의 배치를 갖는 것을 특징으로 한다.
1이상의 패싯들을 선택적으로 마스킹하기 위하여 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드를 이용하면, 퓨필패싯상의 소스이미지의 정확한 위치가 알려지지 않는다는 것과는 상관없이, 상기 패싯으로부터 나오는 방사선의 일부는 패터닝수단의 조명내에 수용불가능한 비균질성을 일으키지 않으면서 차단될 수 있다. 이러한 방식으로, 전체 패싯 또는 패싯의 링들을 마스킹하는 것과 마스킹하지 않는 것 사이의 중간조명설정이 제공될 수 있다.
차단되는 방사선의 비율이 소스위치에 독립적이도록 상기 피치는 소스이미지에 비해 작아야 하나, 투영빔의 회절을 일으키기 위해서는 너무 작지 않아야 한다. EUV를 노광방사선으로 이용하는 장치에 있어서, 피치는 패싯들의 크기 및 조명되는 면적에 따라 1mm 내지 500nm의 범위에 있는 것이 바람직하다.
패싯마스킹수단은 예를 들어, 상기 투영빔들의 안으로 선택적으로 개재될 수 있는 복수의 부분적으로 불투명한 블레이드를 포함하여, 가려지는 면의 면적비를 조정하는 수단을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 이는 다수의 중간조명설정을 가능하게 하여, 더 많은 다양성을 제공한다.
패싯마스킹수단은 제2(퓨필)패싯거울에 근접하여 배열하는 것이 바람직하며, 이는 패터닝수단의 가장 균일한 조명을 제공하기 때문이다.
본 발명의 제2형태는 서문에 명기된 바와 같은 리소그래피장치를 제공하며,
패싯마스킹수단은 상기 제1패싯거울의 1이상의 패싯들을 선택적으로 마스킹하는 것을 특징으로 한다.
제1(필드)패싯거울의 하나의 패싯으로부터 나오는 방사선은 모두 제2패싯거울의 하나의 패싯으로 입사하므로, 필드패싯들을 선택적으로 차단함으로써, 퓨필패싯을 차단하는 것과 동일한 조명제어가 달성될 수 있다. 그러나, 보통은 이것이 퓨필패싯이 아니므로, 이 위치에서 σ와 같은 조명설정을 제어하도록 의도되지 않을 것이고, 상기 위치에서의 선택적 차폐(selective obscuration)가 패터닝수단의 조명내에 불균일성을 발생시킬 수 있다. 그러나, 필드 및 퓨필거울은 패싯으로 되어 있기 때문에, 허용될 수 없을 만한 균일성의 손실없이 전체 필드패싯들의 선택적 마스킹이 수행될 수 있다.
상기 패싯들은 필드패싯들이 상이한 위치에 있는 퓨필패싯들을 조명할 수 있도록 배열될 수 있으며, 예를 들어, 필드 패싯거울의 주변부 근처의 패싯들이 퓨필 패싯거울의 보다 중심에 위치된 패싯들로 방사선을 지향시킬 수 있다. 따라서, 접근 불가능한 퓨필패싯의 마스킹을 요구하는 조명모드 없이도 그리고 외측 퓨필패싯을 부분적으로 가리지 않고도, 환형조명모드가 보다 용이하게 설정될 수 있다.
물론, 본 발명의 제2형태에 따른 패싯마스킹수단은 제1형태와 동일 할 수도 있고, 2가지 형태가 필드패싯과 퓨필패싯 모두를 선택적으로 마스킹하도록 결합될 수도 있다. 따라서, 환형조명모드의 내경 및 외경 σ(σ내측, σ외측)의 독립적인 제어가 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선의 투영빔을 제공하고, 제2패싯거울상에 복수의 소스이미지를 발생시키는 제1패싯거울을 포함하는 반사광학요소를 포함하는 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
상기 투영빔의 안으로 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드를 선택적으로 개 재시켜, 상기 제1 및 제2패싯거울 중의 하나의 1이상의 패싯을 선택적으로 마스킹하고, 상기 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드는 상기 투영빔의 무시할 수 있을 만큼의 회절을 발생시키도록 충분히 큰 피치를 갖는 투명한 영역 및 불투명한 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
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㎚ 범위에 있고, 특히 13nm주위의 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, EUV방사선)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(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
· 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 마련되어 있고, 아이템(PL)에 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 (반사마스크를 구비한) 반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 바와 같은 형식의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채택할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 레이저생성 또는 방전 플라즈마원)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 일반적으로 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 도시된 바와 같이, 조명시스템은 방사원(LA)으로부터 방사선을 받아들이고, 퓨필 패싯거울(20)의 대응하는 패싯상으로 소스(LA)의 복수의 이미지를 형성하는 복수의 패싯들(11)을 갖는 필드 패싯거울(10)를 포함한다. 조명시스템의 나머지 부분들과 함께 퓨필패싯들(21)은 필드패싯의 이미지가 패터닝수단상에 오버랩(overlap)되도록 상기 방사선을 재지향시킨다. 필드패싯(11)의 형상은 주로 패터닝수단상의 조명필드의 형상을 한정한다.
마스크를 조명하는 조명설정을 제어하기 위하여, 패싯마스킹수단(22 내지 25)이 제공된다. 패싯마스킹수단(22 내지 25)은, 퓨필패싯거울의 각 패싯의 전면에서 투영빔(PB)내로 선택적이고 증가적으로(incrementally) 폐쇄가능하도록 각 액추에이터(23, 25)에 연결된 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드(22) 및 솔리드마스킹블레이드(24)를 포함한다. 투영시스템(PL)의 퓨필내의 이미지는 퓨필패싯거울(20)의 이미지이므로(이들은 켤레평면(conjugate plane)들내에 있음), 만일 (마스크에서의) 회절이 존재하지 않는다면, 퓨필패싯(21) 최외측 패싯을 선택적으로 차단함으로써 σ 즉, 투영시스템 퓨필이 충만(filling)되는 양의 비율을 제어할 수 있게 된다. 최외측 패싯의 차폐는 σ을 감소시킨다.
패싯마스킹수단(22, 23, 24, 25) 및 그 작동은 도 3 내지 도 7에 보다 상세히 도시되어 있다. 상기 도면들에는, 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드(22)가 고형체(solid)로 도시되었지만, 이는, 회절이 발생하지 않도록 어퍼처의 크기와 간격 및 불투명한 영역이 투영빔의 파장에 비해 커야만 하는 제약 및 제조시에 실제로 고려해야 할 사항을 전제로 하여, 가능한 한 많은 수의 어퍼처 및 불투명한 영역을 포함할 것이다. 불투명한 영역은 퓨필패싯에 의하여 반사되는 방사선을 사전설정된 비율 즉, 50%만큼 감소시키는데 충분한 총면적을 갖는 것이 바람직하다. 투영빔이 퓨필거울(20)에 정확히 수직으로 입사하지 않기 때문에, 패싯마스킹수단이 퓨필거울(20)로부터 조금이라도 이격되어 있으면, 패싯중의 하나의 면적의 프랙션(fraction)으로서의 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드(22)의 전체 불투명한 면적은 흡수되어야 할 투영빔의 사전설정된 프랙션보다 다소 작을 것이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 퓨필패싯(21)은 정사각형이고, 열(column)로 배열된다. 따라서, 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드 및 솔리드 마스킹블레이드(22, 24)는, 퓨필패싯중의 하나를 덮도록 선택적이고 증가적으로 연장될 수 있는 퓨필패싯의 각 열마다 하나씩의 복수의 핑거(26, 27)로 구성된다. 조명설정의 융통성을 증가시킬 수 있도록 각각의 핑거(26, 27)의 독립적인 제어가 제공되는 것이 바람직하지만, 어떤 여건에서는 쌍의 핑거나 핑거의 그룹이 함께 집단으로 제어될 수도 있다.
부분적으로 불투명한 마스킹블레이드(27)는 예를 들어, 로드, 바아 또는 와이어의 그리드로 구성되거나 또는 고형체의 플레이트에서 어퍼처를 적절한 패턴으로 성형하여 구성될 수도 있다. 복수의 로드(29)를 구비하여 형성된 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드(26)는 도 7에 도시된다.
일반적으로, 퓨필패싯의 여타의 형상 및 배열 때문에, 마스킹블레이드(22, 24)가 상이하게 배열될 수도 있다. 예를 들어, 동심링에 배열된 퓨필패싯에 대해서는, 마스킹블레이드가 홍채 다이어프램의 형태를 취할 수도 있다. 조절가능한 블레이드에 대한 대안으로서, 소정의 조명설정에 대응하여, 복수의 불투명한 블레이드 및 부분적으로 불투명한 블레이드를 제공할 수 있으며, 필요에 따라 선택적으로 빔내로 이들이 개재될 수 있다. 이러한 고정된 블레이드는 적절한 개구부를 구비한 플레이트로 형성될 수도 있고, 매거진이나 캐러셀(carousel)이 빔내로 삽입되어 유지될 수도 있다.
도 3은 퓨필패싯(21)을 투명하게 남겨놓고, 2개의 마스킹블레이드(22, 24)(핑거 26, 27)가 개방된 채로 그 중립위치에 있는 패싯마스킹수단을 도시한다. 상기 설정은 최대의 σ를 제공한다. σ를 최소량 즉, 사실상 반스텝(half step)까지 감소시키기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 퓨필패싯(21a)의 최외측 링을 덮도록 부분적으로 불투명한 핑거(26)가 한 스텝 연장된다. 솔리드핑거(27)는 완전히 움츠러진 채로 유지되고, 내부 퓨필패싯(21b)은 덮여지지 않는다. σ를 더욱 감소시키기 위하여, 솔리드핑거(27)는 도 5에 도시된 바와 같이 퓨필패싯(21a)의 최외측 링를 완전히 가리도록 한스텝 연장된다. 또한, 내부 퓨필패싯(21b)은 덮여지지 않은 상태를 유지한다. 핑거(26, 27)를 더욱 연장시켜 σ를 더 감소시킬 수 있다-솔리드핑거(27)를 연장시키면, σ가 전 스텝 감소되는 한편, 부분적으로 불투명한 핑거(26)를 1스텝 더 연장시키면, σ의 반 스텝 감소를 제공한다. 부분적으로 불투명한 핑거(26)를 솔리드핑거(27)보다 한 스텝 더 연장시키면, 퓨필의 에지를 향하여 더욱 점진적으로 감소하는 조명세기분포를 제공한다. 원형 조명모드를 제공하기 위하여, 최외측핑거가 패싯의 전체 열을 감추도록 이동되는 한편, 중심핑거는 하나의 패싯폭만 전진하게 됨을 유의하여야 한다. 중심핑거가 패싯 안쪽으로 더욱 이동하면, 그 다음 최외측 열이 가려질 것이다. 가려지지 않은 패싯의 영역을 가능한 한 원형에 가깝게 만드는 것을 목표로 한다.
상이한 차단비율을 가지고 있는 다수의 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드를 제공하면, σ의 더 작은 증분을 제공할 수 있다. 예를 들어, 하나는 방사선을 25% 차단하고, 하나는 50% 차단하는 2개의 적절하게 정렬된 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드를 이용하여, 1/4스텝이 제공될 수 있다 - 즉, 솔리드마스킹블레이드보다 25%의 마스킹블레이드를 1스텝 더 연장하면, 1/4스텝이 제공되고, 50%의 마스킹블레이드를 1스텝 더 연장하면, 1/2스텝이 제공되며, 양자 모두를 1스텝 연장하면, 3/4스텝이 제공된다.
예시된 구성은 회전-대칭이지만, 이것이 항상 필요하거나 바람직한 것은 아 니다. 예를 들어, 한 방향으로만 패싯을 커버하여 타원형의 퓨필구성이 생성될 수도 있고, 적절한 패싯들만 커버하여 다극 구성이 생성될 수도 있다.
제1실시예의 변형에서는, 4세트의 패싯 마킹블레이드가 사용되고, 패싯거울의 4개의 면 주위에 배열된다. 이는 도 6에 도시되고, 패싯이 정사각형 그리드상에 배열되는 경우에, 핑거들의 더 짧은 이동으로 원형 조명모드를 제공할 수 있다.
제2실시예
본 발명의 제2실시예는 이하에 설명되는 부분을 제외하고는 제1실시예와 동일하며, 도 8 및 도 9에 예시된다.
도 8에 예시된 바와 같이, 제2실시예는 필드 패싯거울(10) 가까이에 패싯마스킹수단(12, 13)을 가진다. 패싯마스킹수단(12, 13)은 제1실시예에서와 같이 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드 및 솔리드 마스킹블레이드를 포함하거나 단순히 솔리드 마스킹블레이드만을 포함할 수 있다. 퓨필 패싯거울 보다는 필드 패싯거울에 패싯마스킹수단을 위치시키면, 필드패싯들이 퓨필패싯들보다 보통 한 방향으로 더 크기 때문에, 필요한 기구를 제공할 수 있는 추가 공간이 생기고, 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드를 더 큰 스케일로 구성하기가 용이해진다는 점에서 유리할 수 있다. 그러나, 필드패싯이 퓨필거울의 대응하는 위치의 패싯들 이외의 퓨필패싯을 메우도록 배열될 때, 추가이점이 얻어질 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 최외측 필드패싯(11a)은 최내측 퓨필패싯(21b)을 메우도록 배열되거나 그 반대일 수도 있다. 이 경우에, 최외측 필드패싯(11a)을 가리기 위하여 패싯마스킹수단(12, 13)을 폐쇄함으로써, 최내측 퓨필패싯(21b)으로부터 조명을 제거하여, 환형의 조명모드를 제공한다.
도 9는 필드패싯거울(10)을 나타내며, 이는 제1실시예와 동일하다. 필드패싯거울(10)은, 높은 종횡비를 가진 직사각형이고 행과 열로 배열되는 복수의 필드패싯(11)을 포함한다. 패싯마스킹수단(12)은 제1실시예의 퓨필패싯마스킹수단에서와 같이 선택적으로 연장할 수 있는 복수의 핑거로 또는 필드패싯(11)의 전체 블럭을 마스킹하는 간단한 블레이드로 실시될 수 있다.
다양한 퓨필패싯과 필드패싯들 간의 대응은 필드패싯거울(10)상의 인접한 필드패싯(11)의 면적이 퓨필패싯거울(20)상의 특정 세트의 퓨필패싯(21)과 대응하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 필드패싯(11)의 영역(I)은 퓨필패싯(21)의 링에 대응하고, 영역(Ⅱ)은 퓨필패싯의 나머지 링과 대응하며, 영역(Ⅲ)은 퓨필패싯(21)의 내측 원형영역에 대응하도록 선택될 수 있다. 영역(I, Ⅱ, Ⅲ)들은 각각의 마스킹블레이드에 의하여 쉽게 차단될 수 있지만, 대응하는 퓨필패싯만을 차단하여, 상이한 б값 또는 환형의 조명을 선택하는 것은 상당히 어려울 수 있다. 쌍극조명 및 4극조명구조와 같은 여타의 조명모드를 제공하기 위하여, 필드패싯과 퓨필패싯간의 대응의 상이한 배열 및 상기 배열과 상보적인 배열들이 사용될 수 있다.
물론, 환형의 조명모드의 내경 및 외경 σ(σ내측 및 σ외측)를 독립적으로 제어하도록 제1실시예의 패싯마스킹수단이 제2실시예의 패싯마스킹수단과 조합될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만, 본 발명은 상술된 바와 상이하게 실 시될 수도 있음을 유의하여야 한다. 상기 설명은 본 발명을 한정하지 않는다.
본 발명에 따르면, 조명설정에 걸쳐 향상된 제어를 할 수 있는 반사광학요소를 포함하는 조명시스템을 구비하고 있는 리소그래피장치를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 리소그래피 투영장치에 있어서,
    - 방사선투영빔을 공급하고 제2패싯거울상에 복수의 소스이미지를 발생시키는 제1패싯거울을 포함하는 반사광학요소를 포함하는 방사선시스템;
    - 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블;
    - 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 및 제2패싯거울 중의 하나의 1이상의 면을 선택적으로 마스킹하고 상기 투영빔내로 선택적으로 개재될 수 있는 하나 이상의 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드를 포함하는 패싯마스킹수단으로서, 상기 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드는 상기 투영빔의 무시할 수 있을 만큼의 회절을 발생시키도록 충분히 큰 피치를 갖고, 실질적으로 전체 패싯을 덮는 규칙적으로 배열된 불투명한 영역 및 투명한 영역을 가지는 상기 패싯마스킹수단을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피치는 상기 소스이미지보다 작은 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피치는 1mm 내지 500nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패싯들은 라인들로 배치되고, 상기 부분적으로 불투명한 블레이드는 패싯의 각각의 라인을 따라 선택적으로 연장할 수 있는 복수의 부분적으로 불투명한 핑거를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패싯마스킹수단은 상기 제2패싯거울에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패싯마스킹수단은 상기 패싯들 중 하나 이상을 실질적으로 완전히 마스킹하도록 상기 투영빔내로 선택적으로 개재될 수 있는 솔리드마스킹수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패싯마스킹수단은 상기 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드에 의하여 가려지는 패싯의 영역의 비율을 조절하는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패싯마스킹수단은 상기 투영빔내로 선택적으로 개재될 수 있는 복수의 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  9. 리소그래피 투영장치에 있어서,
    - 방사선투영빔을 공급하고 제2패싯거울상에 복수의 소스이미지를 발생시키는 제1패싯거울을 포함하는 반사광학요소를 포함하는 방사선시스템;
    - 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블;
    - 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1패싯거울의 1이상의 패싯들 모두를 선택적으로 마스킹하는 패싯마스킹수단을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1패싯거울의 인접한 패싯들의 그룹은 상기 제2패싯거울의 한세트의 패싯으로 방사선이 지향되도록 배열되고, 상기 제2패싯거울의 상기 한세트의 패싯은,
    실질적인 환형의 구성;
    다극 구성;
    실질적인 원형 구성; 및
    상기 구성들과 상보적인 구성을 포함하는 그룹으로부터 선택된 구성으로 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1패싯거울의 주변부 근처의 패싯들은 상기 제2패싯거울의 보다 중앙에 위치된 패싯들로 방사선이 지향되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  12. 디바이스 제조방법에 있어서,
    - 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    - 제2패싯거울상에 복수의 소스이미지를 발생시키는 제1패싯거울을 포함하는, 방사선의 투영빔을 공급하기 위한 반사광학요소를 포함하는 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝 수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 상기 방사선감응재층의 타겟부상에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 투영빔내로 하나 이상의 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드를 선택적으로 개재함으로써 상기 제1 및 제2패싯거울 중의 하나의 1이상의 패싯을 선택적으로 마스킹하는 단계를 포함하고, 상기 부분적으로 불투명한 마스킹블레이드는, 상기 투영빔의 무시할 수 있을 만큼의 회절을 발생시키도록 충분히 큰 피치를 갖고 실질적으로 전체 패싯들을 덮는 규칙적으로 배열된 투명한 영역 및 불투명한 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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