KR100585211B1 - 리소그래피장치, 디바이스제조방법 및 그에 따라 제조된디바이스 - Google Patents

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Abstract

리소그래피투영장치의 투영시스템의 수차가 제르니크전개식의 형태로 얻어지는 디바이스제조방법이 개시되어 있다. 변위에러의 필드분포 및 투영된 이미지의 초점면 일그러짐은 제르니크수차성분과 이미지에서의 에러간의 관계를 정량화하는 제르니크수차 및 감도계수를 기초로 산출된다. 그 다음, 이미지에서의 에러를 최소화하기 위하여 장치에 적용하는 보상치를 결정하도록 산출이 수행된다. 그 다음, 보상치가 장치에 적용된다. 상기 보상은 다른 수차의 영향을 감소시키기 위하여, 상기 장치의 한 수차성분을 증가시키는 것을 포함할 수 있어, 결국은, 전체 이미지품질이 향상된다.

Description

리소그래피장치, 디바이스제조방법 및 그에 따라 제조된 디바이스 {Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피투영장치의 도면,
도 2는 디센터된 패턴(decentered pattern)의 묘화를 도시하며, 여기서 디센터는 리소그래피에러의 영향을 경감시키는 보상자(compensator)이다. 맨아래의 그래프는 전체 필드타겟부의 경계에 대하여, 메리트함수(merit function)에 기여하는 x, y 필드점영역의 경계를 보여준다. 수평축은 슬릿을 따르는 x위치를 나타내고, 수직축은 y위치(스캐닝방향을 따른 위치)를 나타낸다. 가운데 그래프는 x축을 따라 비대칭으로 분포되는 리소그래피에러의 플롯을 도시한다. 수평축은 슬릿을 따르는 x위치를 나타내고, 수직축은 리소그래피에러의 크기를 나타낸다.
본 발명은,
- 방사투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지 지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 투영빔을 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.
- 프로그래밍 가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있 다. 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 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 프로그래밍가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 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 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 참고자 료로 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 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 이후에 방사선 감지물질(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 대체 장치에서는 소정의 기준 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동 기적으로 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 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.
리소그래피투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감지물질(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 피쳐(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 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 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, 굴절광학, 반사광학, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 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 리소그래피장치는 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 듀얼 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.
리소그래피투영장치에서 묘화(imaging)를 수행할 때, 세심한 주의를 기울여 투영시스템이 설계되며, 매우 높은 정확성을 가지고 상기 시스템이 제조되고 동작시에 제어됨에도 불구하고, 이미지에는 예를 들어, 일그러짐(distortion)(즉, 이미지평면(XY평면)의 타겟부에서의 불균일한 이미지변위), 횡방향이미지시프트(즉,이미지평면의 타겟부에서의 균일한 이미지변위), 이미지회전, 비대칭배율 및 초점면변형(focal plane deformation)(즉, 예를 들어 필드곡률로 인한 Z방향으로의 불균일한 이미지변위)과 같은 수차가 여전히 일어나기 쉽다. 일반적으로, 이미지에러는 반드시 균일한 것이 아니라, 이미지필드에서의 위치함수로서 변화할 수 있다는 것에 주목하라. 일그러짐 및 초점면변형은 예를 들어, 상이한 마스크 구조간의 오버레이에러와 같은 오버레이 및 초점에러와 라인폭의 에러를 초래할 수 있다. 묘화될 피쳐의 크기가 감소함에 따라, 이들 에러가 과도하게 발생할 수 있다.
따라서, 이들 에러를 보정하는 (투영시스템 및/또는 기판의 조정과 같은)보상을 제공하거나, 또는 적어도 최소화하기 위한 시도가 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 먼저 에러를 측정한 다음 적절한 보상치를 산출해야 하는 문제를 갖는다. 이전에, 정렬시스템이 정렬마크의 이미지필드에서의 변위를 측정하는데 사용되었다. 그러나, 일반적으로 정렬마크는 (수 미크론 정도의)비교적 큰 피쳐로 되어 있어, 상기 정렬마크는 투영시스템의 수차에 매우 민감하다. 정렬마크는 묘화되고 있는 실제피쳐를 나타내지 않고, 묘화에러는 특히 피쳐크기에 따라 좌우되기 때문에, 측정된 변위 및 산출된 보상치는 소정의 피쳐에 대한 묘화를 반드시 최적화시키지는 못했다.
예를 들어, 잔존하는 제조에러로 인하여, 투영시스템이 필드에 걸쳐 수차의 비대칭변화(asymmetric variation)특성을 나타낼 때, 또 다른 문제가 발생한다. 이들 변화들에 의해 필드의 에지에서 수차가 과도하게 발생할 수 있다.
위상시프트마스크(PSM's)를 사용하면 또 다른 문제를 발생시킨다. 종래에는, 이러한 마스크에서의 위상시프트가 정확하게 180°이어야 했다. 위상제어는 중대하여; 180°로부터의 일탈은 불리하다. 제조시 비용이 많이 드는 PSM's는 주의깊게 검사되어야 하며, 180°로부터의 위상시프트에서 상당한 편향을 갖는 어떤 마스크 는 일반적으로 불합격판정을 받을 것이다. 이것은 마스크의 가격을 상승시키게 된다.
임계치수("CD")의 제어에 부과되는 요구사항이 증가함에 따라, 또 다른 문제가 발생한다. 임계치수는 디바이스의 제작에 허용되는 라인의 최소폭 또는 2개의 라인 사이의 최소간격이다. 특히, CD의 균일성의 제어, 소위 "CD균일성"은 중요하다. 최근에 리소그래피에서, 더 나은 라인폭의 제어 및 CD균일성을 얻기위한 노력들은 노광 및 공정에서 얻어지는 바와 같은, 피쳐에서 발생하는 특정 에러형태의 정의 및 연구를 이끌어 내고 있다(상기 서술내용 참조). 예를 들어, 이러한 이미지에러 형태로는 타겟부에 걸쳐 CD의 비대칭분포, (보썽커브(Bossung curve)의 경사를 초래하는)디포커스에 대한 CD의 비대칭, 복수의 바(bar)를 포함하는 피쳐내의 CD의 비대칭(일반적으로 좌우(Left-Right)비대칭이라 불림), 2개의 바 또는 5개의 바 중 어느 하나를 포함하는 피쳐내의 CD의 비대칭(일반적으로 각각 L1-L2 및 L1-L5로 알려짐), 실질적으로 2개의 상호직교방향을 따라 지향되는 패턴들간의 CD의 차이(예를 들어, 소위 "H-V" 리소그래피에러라 불리워짐) 및 통상 "C-D"로 알려진, 바를 따른, 피쳐내의 CD의 변화가 있다. 바로 상술된 수차들에서와 같이, 이들 에러는 일반적으로 필드에 걸쳐 비균일성을 갖는다. 설명을 간단히 하기 위하여, 예를 들어, 일그러짐, 횡방향이미지시프트, 이미지회전, 비대칭배율 및 초점면변형과 같은 에러를 포함하는 이들 에러형태들 중의 하나, 즉 리소그래퍼(lithographer)에 관련되는 피쳐결함들은 이하에서 "리소그래피에러"로 불려질 것이다.
리소그래피에러는 리소그래피투영장치의 독특한 특성에 의하여 일어난다. 예 를 들어, 투영시스템의 수차, 또는 패터닝수단의 결함 및 패터닝수단에 의하여 발생된 패턴의 결함, 또는 투영빔의 결함들이 리소그래피에러를 일으킬 수 있다. 그러나, 리소그래피투영장치의 공칭 특성(즉, 설계된 바와 같은 특성)도 원하지 않는 리소그래피에러를 일으킬 수 있다. 예를 들어, 공칭 설계의 일부인 잔존하는 렌즈수차가 리소그래피에러를 일으킬 수도 있다. 리소그래피에러를 일으킬 수 있는 이러한 특성들은 이하의 참조에서는 "특성(properties)"으로 불릴 것이다.
상술된 바와 같이, 패턴의 이미지는 투영시스템의 수차에 쉽게 영향을 받을 수 있다. (예를 들어, 타겟부내의) CD의 결과적인 변화가 측정되고, 이어서 상기 측정된 CD변화를 일으킬 수 있는 투영시스템의 효과적인 수차조건에 맵핑될 수 있다. 그 다음, CD균일성을 향상시키기 위하여 리소그래피투영시스템에 보상치가 제공될 수 있다. 이러한 CD제어방법은 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 6,115,108호에 기재되어 있고, 복수의 필드점의 각 필드점에서 복수의 테스트패턴을 묘화시키는 단계, 노광된 기판의 후속 처리단계 및 각각의 묘화 및 처리된 테스트패턴에 대한 후속 CD측정단계를 포함한다. 따라서, 본 방법은 시간소모적이며, 인시튜(in-situ) CD제어에 부적합하다. CD균일성 및 스루풋(단위시간에 처리될 수 있는 기판의 개수)에 대한 요구가 증가함에 따라, 리소그래피에러의 제어, 보상 및 밸런싱(balancing)이 개선되어야 하므로, 특성들의 적절한 제어를 추가해야 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상술된 문제를 경감시키는 것이다.
상기 및 기타 목적은,
- 방사선 감지물질층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 그 단면에서의 패턴을 투영빔에 부여하는 단계;
- 투영시스템을 사용하여 방사선 감지물질층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계를 포함하는 디바이스제조방법에 있어서,
기판, 방사선 감지물질층, 투영빔, 패터닝수단 및 투영시스템 중 적어도 하나의 특성에 대한 정보를 획득하는 단계;
상기 특성들과 상기 방사선감지층에 투영된 이미지에서 편차를 발생시키는 복수의 리소그래피에러 중 적어도 하나와의 관계를 정량화하는 복수의 계수를 획득하는 단계;
리소그래피에러를 가중치를 주고(weigh) 합산하는 메리트함수(merit function)를 정하는 단계;
메리트함수를 최적화시키기 위하여 기판, 투영빔, 패터닝수단 및 투영시스템 중 적어도 하나에 적용하도록 보상치를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 보상치를 적용하는 단계를 특징으로 하는 본 발명에 따라 달성될 수 있다.
모든 리소그래피에러는 최소화되는 것이 바람직하지만, 사용할 수 있는 보상자가 충분하지 않기 때문에, 모든 리소그래피에러의 최소화는 일반적으로 불가능하다. 따라서, 가중치가 주어진 리소그래피에러의 합산을 기초로 묘화처리(imaging process)의 품질을 알맞게 기술하는 메리트함수를 정의하는 것이 유용하다. 리소그래피에러에 할당된 가중치(weight)는 상기 리소그래피에러의 상대적 중요성을 나타낼 것이다. 보상은, 묘화 및 그에 따른 리소그래피처리를 최적화시키는 것과 같은, 메리트함수를 최적화(즉, 메리트함수의 값을 최소화)시키는데 사용될 수 있다. 상술된 바와 같이, 리소그래피에러는 (리소그래피 투영장치의) 특성에 따라 좌우되며, 예를 들어, ProlithTM , Solid-CTM 또는 LithoCruiserTM과 같은 시판용 리소그래피 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 산출될 수 있다. 예를 들어, 묘화될 주어진 특정(임계)패턴 피쳐, (위상 시프트 마스크에서의 위상에러와 같은) 주어진 특정패턴에러, 주어진 투영시스템의 수차, 기판상의 방사선감지층에 관하여 주어진 데이터 및 방사선에너지와 파장과 같은 주어진 방사빔 특성(즉, 주어진 한 세트의 특성), CD균일성에 관한 예측들 또는 피쳐의 특정결함들은 이들 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 만들어질 수 있다. 특성의 작은 변화를 도입하고(예를 들어, 투영렌즈 수차의 작은 변화를 도입하고), 리소그래피에러에서 대응하는 변화를 산출함으로써, 리소그래피에러와 상기 특성들간의 관계를 정량화하는 계수가 획득될 수 있다. 특성에 대한 정보의 획득단계에는 특성의 (인시튜)측정단계가 포함된다. 예를 들어, 투영시스템의 실제수차조건은 유럽특허출원번호 EP 1 128 217 A2 및 "Aberrations of steppers using Phase Shifting Poing Diffraction Interferometry" (Optical Microlithography XIII, J.Progler편집, P.Venkataraman 등 공저., SPIE vol.4000,1245-1249(2000))에 개시된 기술들 중 하나의 적절한 기술을 사용하여 인시튜 측정될 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 장점은 상기 방법이 노광된 기판의 처리단계를 반드시 포함시켜야 할 필요는 없다는 것이다.
리소그래피에러의 제어의 열쇠는 이들 리소그래피에러를 보상하거나, 적어도 이들 에러에 영향을 미치는 능력이다. 이러한 제어를 가능하게 하는 어떤 수단이든 이하에서 보상수단으로 불릴 것이다. 상술된 "보상(compensation)"이라는 용어는 보상수단을 활성화시켜 발생되는 특성의 어떠한 변화를 의미하는 것이며, 이하에서는 이러한 의미로 보상이라는 용어를 사용할 것이다. 리소그래피투영장치에 사용하기 알맞은 보상수단에는 예를 들어, 패터닝수단을 잡아주는 홀더의 미세위치설정(X-, Y-, Z-병진(translation) 및 X-, Y-, Z-축에 대한 회전)을 가능하게 하는 수단, 기판테이블의 유사한 미세위치설정을 가능하게 하는 수단, 광학요소 (특히, 미세위치에서 X-, Y-, Z-병진/회전을 이용하여, 투영시스템의 광학요소)를 이동 또는 변형시키는 수단 및 예를 들어, 타겟부상에 입사하는 방사선의 에너지를 변화시키는 수단이 있다. 그러나, 적절한 보상수단은 상기 예시들에 한정되는 것은 아니다: 예를 들어, 방사선빔의 파장을 변화시키는 수단, 패턴을 변화시키는 수단, 투영빔이 가로지르는 가스로 채워진 공간의 굴절률을 변화시키는 수단 및 방사선빔의 강도의 공간적인 분포를 변화시키는 수단도 리소그래피에러에 영향을 미칠 수 있다.
최적화산출은 이용가능한 보상치를 변화시키는 것을 기초로 한다. 상기 산출은 메리트함수의 최소화를 포함한다. 메리트함수는 (보상들에 대하여 리소그래피에러를 관계시키는) 수학식으로서 사용가능하기 때문에, "가중최소제곱최적화(weighted least squares optimization)"와 같은 표준최소화루틴이, 메리트함수가 최소값을 갖는 한 세트의 보상값을 찾는데 사용될 수 있다.
메리트함수로 정의된 바와 같은 최적화산출을 실행하여 묘화의 품질이 객관적으로 향상될 수 있다. 보상은 결국은, 전체 묘화의 질을 향상시키도록, 예를 들어, 투영시스템의 수차의 한 성분이 또 다른 수차의 성분의 영향을 감소시키도록 증가될 수 있다. 달리 말해, 바람직하게는 묘화의 한 측면에서의 향상이 묘화의 다른 측면에서의 변화를 보상한다. 또 다른 예시에 따르면, 패터닝수단은 전체 이미지필드에 걸친 그것의 이상적인 위치로부터 이미지의 전반적인 국부적 변위를 최소화하도록 병진, 회전 및/또는 경사(회전의 일 형태)시킬 수 있다. 또 다른 예시에서, 선형 코매틱수차가 3파수차(3-wave aberration)에 의하여 발생되는 좌우비대칭을 감소시키거나 없애기 위하여 투영시스템내에 도입될 수 있다. 또 다른 예시에서, 구면수차가 위상시프트마스크에서 위상시프트에러에 의하여 발생되는 "보썽 경사(Bossung tilt)"를 보상하도록 도입될 수 있는데, 그렇지 않으면 불합격판정을 받게 될 것이다. 보썽 경사는 리소그래피에러로서, 이것에 의하여 최상의 초점위치에서 초점위치에 대한 노광된 피쳐폭의 그래프(상기 그래프는 소위 보썽 커브(Bossung curve)라고 불려짐)에 구배(gradient)가 있게 된다.
상기 (예를 들어, 투영시스템의)특성은 상기 투영시스템을 포함하는 장치를 사용하여 노광하기 위한 최적산출에 사용되는 데이터베이스에 저장될 수 있다. 이들 특성들과 리소그래피영향간의 관계를 정량화하는 계수도 패턴피쳐형식, 크기, 방위, 조명모드(illumiation mode), 개구수 등에 따라 좌우되는 계수의 세트 또는 집합으로서 데이터베이스에 저장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
- 방사투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 투영빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 있어서,
방사선감지층내의 투영된 이미지에 편차를 발생시키는 리소그래피에러를 가중치를 주고 합산하는 메리트함수를 최적화시키기 위하여 패터닝수단을 잡아주는 홀더, 기판테이블, 방사선시스템, 패터닝수단 및 투영시스템 중 적어도 하나에 적용할 수 있는 보상수단; 및
리소그래피에러 중 적어도 하나와 패터닝수단, 투영시스템, 기판상의 방사선감지층 및 투영빔 중 적어도 하나의 특성 사이의 관계를 정량화하는 복수의 계수를 기초로 상기 보상수단에 의하여 적용될 적어도 하나의 보상치를 산출하는 프로세서를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치가 제공된다.
본 명세서에서는 IC의 제조에서의 본 발명에 따른 장치의 사용에 있어서, 특정한 적용예에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치는 다른 여러 가능한 응용예를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 한다. 예를 들어, 상기 장치는 집적광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 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)를 포함하는 모든 형식의 전자기 방사선을 포괄하는 것으로 사용된다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피투영장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 장치는,
- 방사선(예를 들어,248nm, 193nm 또는 157nm의 파장에서 동작하는 엑시머레이저 또는 13.6nm에서 동작하는 레이저생성 플라즈마원)의 투영 빔(PB)을 공급하는 (특별한 경우에, 방사원(LA)도 포함하는)방사선시스템(Ex, IL);
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크홀더가 제공되고, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 제공되고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT);
- 기판(W)의 (예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는)타겟부(C)상으로 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화시키는 투영 시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 석영 및/또는 CaF2 렌즈시스템 또는 이러한 물질로부터 만들어진 렌즈요소를 포함하는 카타디옵트릭 시스템)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 투과형(즉, 투과형 마스크를 구비한 경우)이다. 그러나 일반적으로 예를 들어 (반사형 마스크를 구비한)반사형 일수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상기에 언급된 프로그램 가능한 거울 배열의 형태와 같이 다른 종류의 패터닝 수단을 사용할 수도 있다.
상기 방사원(LA)(예를 들어, UV 엑시머 레이저, 레이저생성 플라즈마원, 방전원 또는 스토리지링 이나 싱크로트론내의 전자 빔 경로의 주위에 제공되는 언듈레이터 또는 위글러)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 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(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 리소그래피투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 흔히 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서와 같이), 방사원이 리소그래피투영장치로부터 멀리 떨어질 수 있고, 방사원이 만들어낸 방사빔이(예를 들 어, 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.
계속하여, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 고정된 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 통과한 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상으로 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(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 행해질 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼 스테퍼의 경우에는 마스크 테이블(MT)이 다만 짧은 행정 액추에이터에 연결되거나 고정될 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두 가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝모드에서, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)상으로 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 투영빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는, 실질적으로 스텝모드와 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y방향)으로 이동할 수 있어, 투영빔(PB)이 마스크이미지의 모든 부분을 스캐닝하게 되고, 동시에, 기판테이블(WT)은 속도 V=Mν로 동일한 방향 또는 그 반대방향으로 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.
투영된 이미지에서 발생하는 이미지 일그러짐 및 초점면변형은 렌즈수차, 사용된 조명모드[예를 들어, 개구수(NA), 퓨필필링(pupil filling)(시그마 세팅)] 및 묘화된 피쳐의 형식 및 크기와 같은 다양한 요인에 따라 좌우된다. 렌즈수차는 수차파면이 각각의 제르니크 계수로 곱해진 복수의 제르니크 다항식(이미지필드에서의 위치함수)의 합계로 주어지는 제르니크 전개식의 형태로 표현될 수 있다. 이미지(X, Y, Z)변위값은 아래의 선형식으로 모델링될 수 있다.
Figure 112002009507951-pat00001
Figure 112002009507951-pat00002
Figure 112002009507951-pat00003
여기서, dX, dY, dF는 각각 X, Y, Z변위값;
(x, y)는 특정 필드위치;
j는 j번째 제르니크수차에 대한 지수;
Zj는 필드점(x, y)에서 파면수차에 대한 j번째 제르니크다항식의 기여를 나타내는 수차계수; 및
Figure 112002009507951-pat00004
은 j번째 제르니크수차에 대한 변위값의 부분 도함수이다.
dX, dY, dZ는 리소그래피에러이고 계수(Z j )는 (대상물 및 이미지평면을 포함하는 묘화시스템의)특성임을 유의하자.
또 다른 미세구별(refinement)은 Z변위(dF)를 소위 각각 수직 및 수평라인을 위하여 Z축을 따르는 최적초점위치인 2개의 성분(dV, dH)으로 각각 나타내는 것이다; 이들은 각각 y, x축을 따라 연장하는 피쳐들이다. 상기 및 상이한 표기법을 사용하여, 상기 방정식은 37제르니크수차에 대하여 아래와 같이 고쳐쓸 수 있다,
Figure 112002009507951-pat00005
Figure 112002009507951-pat00006
Figure 112002009507951-pat00007
Figure 112002009507951-pat00008
여기서, 부분 도함수는 특히, 조명모드, NA, 시그마 및 패턴피쳐의 크기와 형식의 영향을 표현하는 등가감도계수(Ai, Bi, Ci, Di)로 대체되었다.
본 발명의 상기 실시예에 따른 과정은 아래와 같다;
1. 렌즈의 고유수차는 유럽특허출원 EP 1 128 217 A2에 개시된 기술 중의 하나와 같은 적절한 기술을 사용하여 측정되고, 제르니크계수를 얻는다(또는 이전에 측정된 값이 사용될 수 있다). 그 다음, 제르니크계수는 제르니크수차들(상기 표기법에서는 Zj(x, y))의 "필드맵"을 얻기 위하여 그들의 각 제르니크함수에 곱해지고, 이 값들이 저장된다. 이 정보는 렌즈에 따라서만 좌우되고, 조명 및 피쳐에 대해서는 독립적이다.
2. 특정 패턴피쳐의 노광을 위하여, 특별한 조명세팅에서, 감도계수(Ai, Bi, Ci, Di)는 이미지시뮬레이션소프트웨어, 예를 들어, 독일의 Sigma-C GmbH에서 공급되는 Solid-CTM으로 알려진 프로그램과 같은, 공지된 연산에 관한 기술을 사용하여 산출된다. ProlithTM 또는 LithoCruiserTM과 같은 공지된 프로그램과 같은 기타의 적절한 소프트웨어패키지가 대안적으로 사용될 수도 있다. 이들 감도계수는 필드위치에 따라 좌우되지 않고, 따라서, 피쳐 및 조명 세팅조합 당 한번씩만 산출될 필요가 있으며, 그 다음에 데이터베이스에 저장된다.
3. 특정 패턴피쳐의 노광을 위하여, 특별한 조명세팅에서, X, Y, Z변위값의 필드분포는 단계(1)로부터의 필드맵 및 단계(2)로부터의 감도계수를 사용하여, 예를 들어 방정식(4) 내지(7)의 모델에 의하여 산출(calculate)된다. 산출은 전체 필드에 대한 이미지변위를 최소화하도록 제공되는 보상치를 결정하기 위하여 수행된다. 이러한 산출은 다음 형태의 메리트함수를 기초로 이루어질 수 있다.
Figure 112002009507951-pat00009
여기서, wi(i=1, 2, 3, 4)는 가중치이고, 필드좌표(x, y)의 적절하게 선택된 그리드(grid)에 걸친 합산은 타겟부에 걸친 리소그래피에러의 평균을 확보한다. 가중치는 리소그래퍼에 주어지는 대로 선택될 수 있다. dX, dY, dH dV에 대하여, 각각 전개식(4), (5), (6) 및 (7)을 대치할 수 있다. 간단한 보상자는 예를 들어, 통상 "초점"이라 불리는 기판의 Z위치이다. 이것은 초점의 변경이, 거리(dZ)를 통해 기판을 이동시키는 것에 의하여, Z4의 값에 일차적으로 영향을 주는 것으로 잘 알려져 있고, 이러한 특별한 경우에, 상기 에러는 필드내의 x, y위치에 독립적이다. 따라서, (dZdX, dY, dH dV상에 있는 에러를 통하여)메리트함수에 대한 보상(dZ)의 에러를 구체화하기 위하여, 방정식(8)에 사용된 바와 같이, Z4를 전개식(4), (5), (6), (7)에 Z4+F4(dZ, x, y)로 대치해야 하고, 여기서 함수F4(dZ, x, y)는 아래와 같이 간단하게 주어진다.
Figure 112002009507951-pat00010
a4는 수차이론으로부터 파생된 (필드에 영향을 받지 않는)비례상수이다. 그러나, 사실상 보상(dZ)은 일차적으로 Z4에 영향을 주는 것 이외에도, 2차적인 에러와 같은, 기타 제르니크수차계수에도 영향을 줄 것이라는 점에 주목해야 한다. 일반적으로, 보상(C)의 에러는 몇몇 제르니크계수상의 1차에러 및 기타 제르니크수차계수들 간의 밸런스의 2차변경을 포함한다. 따라서, 메리트함수에서 i=1, 2,..,n인, 한 세트의 n보상(Ci)의 에러는, 방정식(8)에 사용된 바와 같이, 식(4), (5), (6), (7)의 Zj(x, y)를 Zj(x, y, C1, C2,..,Ci,..,Cn)로 대치하여 나타낼 수 있고, 여기서
Figure 112003044965724-pat00011
이다.
함수(Fj(Ci, x, y))는 (양호한 근사값에 대하여)Ci에 따라 선형적으로 좌우되고 Ci=0이면 소멸된다. 따라서, 양호한 근사값에 대하여 아래식이 얻어진다.
Figure 112002009507951-pat00012
비례상수(Uji(x, y))는 아래와 같이 정의되고,
Figure 112002009507951-pat00013
수차의 이론으로부터 파생되거나 또는 예를 들어, CodeVTM과 같은, 광학설계소프트웨어를 사용하여 산출될 수 있다. 일반적으로, 비례상수는 필드에 종속적이라는 것에 유의해야 한다. 상기 예시에서, a4는 비례상수가 필드에 독립적인 특별한 경우를 나타낸다.
상술된 것을 고려하면, 메리트함수(S)는 보상치(C1, C2,...,Cn)에 따라 좌우된다. 그 다음, 가중최소제곱최적화와 같은 표준최소화과정(예를 들어, 간행물 "Numerical Recipes in C", 제1판, William H.Press, Brian P.Flannery, Saul A. Teukolsky 및 William T.Vetterling, Cambridge University Press, 1988참조)을 사용하여, 보상값은 S가 최소값일 때에 찾아질 수 있다. 그 다음, 투영장치는 산출된 보상치를 제공하도록 조정된다. 유용한 보상의 예로는:
(x, y좌표를 시프트하기 위한)마스크테이블의 병진;
(예를 들어, 내부렌즈요소조작기 및/또는 텔레센트리서티(telecentricity)조정을 사용하여 배율 및/또는 필드곡률을 변경시키기 위한)렌즈조정;
마스크(레티클)의 회전;
(예를 들어, 3번째 차수의 일그러짐을 보상하기 위한)마스크높이의 조정;
마스크경사의 조정; 및
(예를 들어, z변위 및 경사를 보상하기 위한)레벨링의 조정들이 포함된다.
묘화될 특정패턴에 대하여, 사용될 조명세팅은 대개 콘트라스트를 최적화시키도록 미리 설정된다. 유사하게, 상기 패턴이 많은 피쳐형태를 가질 수 있더라도, 사실상 하나의 피쳐형태가 가장 지배적일 것이다. 단계(2)에서, 감도계수는 미리 설정된 조명 세팅 및 가장 지배적인 피쳐형태에 대하여 산출될 수 있다. 대안적으로, 단계(2)에서, 감도계수세트의 한 집단은 피쳐형태의 범위 및 조명세팅에 대하여 유도될 수 있고 데이터베이스에 저장될 수 있다. 가장 지배적인 특정 피쳐형태 및 미리 설정된 조명세팅에 의하여, 패턴에 대한 감도계수의 세트는 계수집단의 데이터베이스에서 간단하게 조사될 수 있다. 그 다음, 어느 하나의 방식으로 유도된, 감도계수는 특정패턴에 대한 디폴트값으로 저장될 수 있다. 방정식(4) 내지 (7)의 모델이 사용되었다면, 각 패턴에 관련된 37x4계수값만 존재할 것이다.
제2실시예
상술된 바와 같이, 마스크테이블(패터닝수단용 홀더)의 병진은 유용한 보상들 중의 하나이다. 본 실시예에서는, 병진자유도가 패턴의 디센터된 묘화를 증명하도록 이용된다(도 2참조) 스캐닝리소그래피장치의 투영시스템(PL)은 도 2에 도시되고, 예를 들어, x방향을 따르는 Z7(x, y)의 강한 비대칭분포(21)를 나타낸다고 가정한다. 이러한 비대칭은 투영시스템의 제조시 발생된 잔존하는 제조에러에 의하여 발생될 수도 있고, 리소그래피에러 좌우비대칭(LR비대칭)에 중대한 기여요인(contributor)으로 알려져 있다. 묘화될 패턴(23)이 전체 필드폭(25)보다 작다면, 거리(231)만큼 x방향으로 패턴을 시프트시킬 수 있으므로, 패터닝된 빔은 디센터된 방식으로 투영시스템을 통과한다. 그 결과, Z7로부터 작용을 강하게 받은 필드의 영역(27)은 피할 수 있게 되어, 리소그래피에러 LR비대칭이 감소된다. 본 예시에서, 메리트함수(S)는 (리소그래퍼에 의하여 선택된 가중치(w)를 사용하여)LR비대칭을 설명하는 가중치항목을 포함한다.
Figure 112002009507951-pat00014
보상(231)은 본 실시예에서, 전체 필드타겟부의 경계(291)에 대한 (메리트함수에 기여하는)x, y필드점의 그리드경계(29)의 상대위치에 영향을 미친다.
제3실시예
제1실시예에 상술된 바와 같이, 변위보상수단은 예를 들어, 렌즈내의 수차로 인한 X, Y, Z이미지변위를 최소화하는데 사용된다. 이미지 및 웨이퍼의 평면은 렌즈의 수차영향을 밸런스하도록 시프트되는 것이 효과적이다. 대안적으로 또는 부가적으로, 렌즈수차 자체가 조정될 수 있다. 예를 들어, 구면수차조정 및 코메틱수차조정이 제공될 수 있다(구면 및 코메틱수차는 각각 최저 차수의 짝수 및 홀수 수차임). 다른 사항에 대해서는, 본 실시예는 제1실시예와 동일하다.
수차조정은 모든 수차의 분포에 영향을 줄 것이고(즉, 제르니크계수값을 변경시킴), 따라서 단계(1)에서 고려되어야만 할 것이다. 수차조정수단은 감도계수(Ai, Bi, Ci, Di)에도 영향을 미칠 수 있을 것이고, 따라서 단계(2)에서도 고려되어야만 할 것이다. 렌즈조작은 낮은 차수의 제르니크수차(Z2, Z3, Z4, Z5)에 주로 영향을 미친다. 묘화에서의 이들 수차의 영향은 변위 및 디포커스(비점수차)이고, 이 영향은 패턴피쳐구조 및 조명세팅에 지배를 받지 않는다.
종종, 렌즈의 수차를 단순히 최소화하는 것이 최선이다. 그러나, 방정식(4) 내지 (7)에서 알 수 있는 바와 같이, 수차(Zj)를 조정하는 능력은 변위에러를 최소화하기 위하여, 조정가능한 파라미터를 주며 따라서, 더 큰 자유도를 부여한다.
제4실시예
본 발명은 오버레이 및 초점에러를 줄이는것(변위를 최소화함)에 한정되지 않는다. 보상은 이미지품질에 악영향을 미치는 어떠한 리소그래피영향을 감소시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 3파수차에 의하여 발생된 좌우비대칭(LR비대칭)은 시스템내에 선형 코메틱수차를 도입하여 감소될 수 있다. 달리 말하면, 한 수차를 증가시키는 것이 다른 수차를 감소시키는데 사용될 수 있어, 결국은, 인쇄된 전체 피쳐의 질이 향상된다. 따라서, 메리트함수에 LR비대칭을 포함할 필요가 있다. LEj(j=1, 2, 3, 4,...)에 의하여 최소화되는 임의의 리소그래피에러를 나타내 보자. 예를 들어, dX=LE1, dY=LE2, dH=LE3, dV=LE4 라면, 방정식(8)은 다음과 같이 다시 쓸 수 있다.
Figure 112002009507951-pat00015
이제, 리소그래퍼에 의하여 선택된, 가중치(w5)의 메리트함수에 LR비대칭을 포함할 수 있다:
Figure 112002009507951-pat00016
시뮬레이션소프트웨어로, 방정식(4) 내지 (7)에 대한 유추로 리소그래피에러 LR비대칭(x, y)에 대한 감도계수를 산출할 수 있고, 제1실시예에서와 같이 실시된다. 보상될 수 있는 리소그래피에러의 또 다른 예시는 보썽 경사("동일 초점의 경사(iso-focal tilt)"로도 알려짐)로 알려진 에러이다. 이는 위상시프트마스크(PSM)가 패터닝수단으로 사용될 때 일어날 수 있다. 마스크의 영역간의 위상시프트는 정확히 180°인것이 이상적이다. 180°위상시프트로부터의 어떠한 편향은 보썽 경사를 일으킬 것이다(즉, 최적의 초점위치에서도, 초점위치에 대한 노광된 피쳐폭의 그래프에서의 기울기(보썽 커브)가 있다; 따라서, 처리관용도(process latitude)가 매우 나빠지고, 사실상 마스크를 폐기시켜야만 할 수도 있다). 그러나, (i)PSM의 위상에러; 및 (ii)구면수차(Z9 제르니크파라미터로 특성화됨)는 보썽 커브에 유사한 영향을 주며, 둘 모두가 보썽 경사를 발생시킨다는 것을 알게 되었다. 따라서, 한 방향으로의 보썽 경사가 반대방향으로의 보썽 경사를 발생시키는 PSM 위상에러를 상쇄시키기 위하여, 특정한 양의 구면수차가 도입될 수 있다. 본 예시에서, 메리트함수는 이하, 렌즈수차의 함수인 BT(x, y)로 불려지는, 보썽 경사를 포함한다; 예를 들어, 방정식(4)의 유추로서 아래와 같이 쓰여질 수 있다.
Figure 112002009507951-pat00017
본 예시에서, 감도계수(P9)는 기타 감도계수(Pj)(j=1, 2,..,8, 10,..,37)에 대해서는 비교적 크고, θ는 PSM 위상에러, Q는 감도계수이다.
주로 Z9에 영향을 주는 것으로 알려진 보상수단은 이제 리소그래픽에러 보썽 경사를 상쇄시키는데 사용될 수 있다. 보썽 경사에 대한 보정, LR비대칭 및 제1실시예에 언급된 이미지시프트간의 최적의 타협점이 발견된다면, 메리트함수는 아래와 같이 정해질 것이다.
Figure 112002009507951-pat00018
지금까지 본 발명의 특정 실시예를 기술하였지만, 본 발명이 상술된 것과 다르게 실행될 수 있다는 것은 자명하다. 상기 기술은 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 보상을 적용하여, 상술된 리소그래피에러를 경감시킬 수 있다.

Claims (33)

  1. 디바이스제조방법에 있어서,
    - 방사선 감지물질층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 제공하는 단계;
    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 투영시스템을 사용하여 상기 방사선 감지물질층의 타겟부상으로 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 기판, 상기 방사선 감지물질층, 상기 투영빔, 상기 패터닝수단 및 상기 투영시스템 중 하나 이상의 특성에 대한 정보를 획득하는 단계;
    상기 특성들 및 상기 방사선감지층에 투영된 이미지에서 편차(anomaly)를 발생시키는 복수의 리소그래피에러 중 하나 이상의 관계를 정량화하는 복수의 계수를 획득하는 단계;
    상기 리소그래피에러들을 가중치를 주고 합산하는 메리트함수를 정의하는 단계;
    상기 메리트함수를 최적화시키기 위하여 상기 기판, 상기 투영빔, 상기 패터닝수단 및 상기 투영시스템 중 하나 이상에 적용하는 보상치를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 보상치를 적용하는 단계를 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특성들은, 패턴피쳐; 마스크패턴에러; 상기 투영시스템의 수차; 상기 기판상의 상기 방사선감지층에 관한 데이터; 방사선빔 에너지와 파장으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 이상의 상기 리소그래피에러는, X, Y평면에서의 피쳐변위; 피쳐회전; 피쳐의 비대칭배율; 일그러짐; 초점면변형; 타겟부에 걸친 CD의 비대칭분포; 디포커스에 대한 CD의 비대칭; CD의 좌우비대칭; L1-L2; L1-L5; 실질적으로 2개의 상호직교방향을 따라 지향되는 패턴들간의 CD의 차이; 통상 C-D로 알려진, 바(bar)를 따르는, 피쳐내의 CD의 변화; 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 계수는 상기 특성과 상기 리소그래피에러간의 선형비례상수를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 계수는, 상기 방사선시스템 및/또는 상기 투영시스템의 상이한 조명세팅; 및 투영될 패턴의 상이한 피쳐 중 하나 이상에 대한 복수의 계수집단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기의 획득과정은, 측정단계; 산출단계; 및 데이터베이스로부터 읽어오는 단계 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 특성들은 상기 타겟부에 형성될 이미지에서의 위치함수로서 수차의 필드맵을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 산출은 투영될 상기 패턴의 가장 임계적 피쳐에 대하여 상기 메리트함수를 최적화시키도록 수행되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보상은, 상기 패터닝수단의 병진; 상기 패터닝수단의 회전; 상기 기판의 병진; 상기 기판의 회전; (바람직하게는 상기 투영시스템의)광학요소의 이동 또는 변형; 상기 방사선빔의 에너지변화; 상기 방사선빔의 파장변화; 상기 투영빔이 가로지르는 가스로 채워진 공간의 굴절률의 변화; 상기 방사선의 강도의 공간적인 분포의 변화; 필드의 사용된 영역의 변화 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 특성에 대한 정보는 제르니크전개식의 형태로 표현된 상기 투영시스템의 수차의 필드맵이고;
    상기 리소그래피에러는, 각각 기판의 타겟부의 X, Y평면에서의 위치함수로서의, 상기 패턴의 X변위; 상기 패턴의 Y변위; X방향으로 향한 상기 패턴의 피쳐의 Z변위; 및 Y방향으로 향한 상기 패턴의 피쳐의 Z변위 중 하나 이상을 포함하고;
    상기 계수는 상기 전개식의 각 제르니크수차성분에 상기 리소그래피에러의 감도를 부여하는 비례상수인 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메리트함수는 상기 패턴의 좌우비대칭을 나타내고;
    상기 계수는 상기 좌우비대칭을 상기 투영시스템의 전체 필드에 대한 상기 패턴의 위치와 관련시키고;
    상기 보상은 상기 투영시스템의 전체 필드에 대한 상기 패턴의 위치의 조정인 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제11항에 있어서,
    상기 보상은, 상기 패터닝된 빔이 디센터된 방식으로 상기 투영시스템을 통과하도록, X방향으로의 상기 패턴의 시프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메리트함수는 상기 패턴의 좌우비대칭을 나타내고;
    상기 계수는 상기 투영시스템의 수차에 상기 좌우비대칭의 감도를 부여하는 비례상수이고;
    상기 보상은 상기 투영시스템의 선형 코메틱수차의 조정인 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패터닝수단은 위상시프트마스크를 포함하고;
    특성에 대한 상기 정보는 상기 위상시프트마스크의 위상시프트에러를 포함하고;
    상기 메리트함수는 보썽 경사를 나타내고;
    상기 계수는 상기 위상시프트에러 및 상기 투영시스템의 수차에 상기 보썽 경사의 감도를 부여하는 비례상수이고;
    상기 보상은 상기 투영시스템의 수차의 조정인 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 투영시스템의 수차는 특히 구면수차이고, 더 바람직하게는 Z9로 알려진 제르니크수차성분인 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  16. 제1항 또는 제2항의 방법에 의하여 제조된 디바이스.
  17. 리소그래피투영장치에 있어서,
    - 방사투영빔을 제공하는 방사선시스템;
    - 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
    - 상기 기판의 타겟부상으로 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지고,
    방사선감지층내의 투영된 이미지에 편차를 발생시키는 리소그래피에러를 가중치를 주고 합산하는 메리트함수를 최적화시키기 위하여, 상기 패터닝수단을 잡아주는 홀더, 상기 기판테이블, 상기 방사선시스템, 상기 패터닝수단 및 상기 투영시스템 중 하나 이상에 적용할 수 있는 보상수단; 및
    상기 리소그래피에러 중 하나 이상과 상기 패터닝수단, 상기 투영시스템, 상기 기판상의 상기 방사선감지층 및 상기 투영빔 중 하나 이상의 특성간의 관계를 정량화하는 복수의 계수를 기초로 상기 보상수단에 의하여 적용될 하나 이상의 보상치를 산출하는 프로세서를 더욱 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 특성들은, 패턴피쳐; 마스크패턴에러; 상기 투영시스템의 수차; 상기 기판상의 상기 방사선감지층에 관한 데이터; 상기 방사선빔의 에너지와 파장으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    하나 이상의 상기 리소그래피에러는, X, Y평면에서의 피쳐변위; 피쳐회전; 피쳐의 비대칭배율; 일그러짐; 초점면변형; 타겟부에 걸친 CD의 비대칭분포; 디포커스에 대한 CD의 비대칭; CD의 좌우비대칭; L1-L2; L1-L5; 실질적으로 2개의 상호직교방향을 따라 지향되는 패턴들간의 CD의 차이; 통상 C-D로 알려진, 바를 따르는, 피쳐내의 CD의 변화; 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 계수는 상기 특성과 상기 리소그래피에러간의 선형비례상수를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  21. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 계수는, 상기 방사선시스템 및/또는 상기 투영시스템의 상이한 조명세팅; 및 투영될 패턴의 상이한 피쳐 중 하나 이상에 대한 복수의 계수집단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  22. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 계수 및/또는 상기 특성의 데이터베이스를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  23. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 특성들은 상기 타겟부에 형성될 이미지에서의 위치함수로서 수차의 필드맵을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  24. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는 투영될 패턴의 가장 임계적인 피쳐에 대하여 메리트함수를 최적화시키기 위하여 상기 산출을 수행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  25. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 보상은, 상기 패터닝수단의 병진; 상기 패터닝수단의 회전; 상기 기판의 병진; 상기 기판의 회전; (바람직하게는 상기 투영시스템의)광학요소의 이동 또는 변형; 상기 방사선빔의 에너지변화; 상기 방사선빔의 파장변화; 상기 투영빔이 가로지르는 가스로 채워진 공간의 굴절률의 변화; 상기 방사선의 강도의 공간적인 분포의 변화; 필드의 사용된 영역의 변화 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  26. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 특성들은 제르니크전개식의 형태로 표현된 투영시스템의 수차의 필드맵이고;
    상기 리소그래피에러는, 각각 기판의 타겟부의 X, Y평면에서의 위치함수로서의, 상기 패턴의 X변위; 상기 패턴의 Y변위; X방향으로 향한 상기 패턴의 피쳐의 Z변위; 및 Y방향으로 향한 상기 패턴의 피쳐의 Z변위 중 하나 이상을 포함하고;
    상기 계수는 상기 전개식의 각 제르니크수차성분에 상기 리소그래피에러의 감도를 부여하는 비례상수인 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 메리트함수는 상기 패턴의 좌우비대칭을 나타내고;
    상기 계수는 상기 좌우비대칭을 상기 투영시스템의 전체 필드에 대한 상기 패턴의 위치와 관련시키고;
    상기 보상은 투영시스템의 전체 필드에 대한 상기 패턴의 위치의 조정인 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제27항에 있어서,
    상기 보상은, 상기 패터닝된 빔이 디센터된 방식으로 상기 투영시스템을 통과하도록, X방향으로의 상기 패턴의 시프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  29. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 메리트함수는 상기 패턴의 좌우비대칭을 나타내고;
    상기 계수는 상기 투영시스템의 수차에 상기 좌우비대칭의 감도를 부여하는 비례상수이고;
    상기 보상은 상기 투영시스템의 선형 코메틱수차의 조정인 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  30. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 패터닝수단은 위상시프트마스크를 포함하고;
    상기 특성들은 상기 위상시프트마스크의 위상시프트에러를 포함하고;
    상기 메리트함수는 보썽 경사를 나타내고;
    상기 계수는 상기 위상시프트에러 및 상기 투영시스템의 수차에 상기 보썽 경사의 감도를 부여하는 비례상수이고;
    상기 보상은 상기 투영시스템의 수차의 조정인 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 투영시스템의 수차는 특히 구면수차이고, 더 바람직하게는 Z9로 알려진 제르니크수차성분인 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  32. 청구항 32은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 지지구조체는 마스크를 잡아주는 마스크테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
  33. 청구항 33은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 방사선시스템은 방사원을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
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