KR100585465B1 - 리소그래피 투영장치, 디바이스제조방법, 이것에 의하여제조된 디바이스 및 측정방법 - Google Patents

리소그래피 투영장치, 디바이스제조방법, 이것에 의하여제조된 디바이스 및 측정방법 Download PDF

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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    • G03F7/70716—Stages
    • G03F7/70725—Stages control

Abstract

본 발명에 따르면,
방사투영빔을 공급하는 방사선시스템(LA, EX, IL);
원하는 패턴에 따라 투영빔(PB)을 패터닝시킬 수 있는 패터닝수단(MT)을 잡아주는 제1대물테이블(MT);
기판(W)을 잡아주는 제2대물테이블(WT); 및
상기 기판(W)의 타겟부(C)상으로 패터닝된 빔을 이미징시키는 투영시스템(PL); 및
상기 투영시스템에 대한 각각의 이미징 작업시, 상기 제1대물테이블 및 제2대물테이블을 이동시키기 위하여 힘을 발생시키는 구동수단(PS1, PS2)을 포함하는 리소그래피 투영장치에 있어서,
상기 하나의 대물테이블의 위치를 나타내는 신호에 응답하여 데이터저장수단으로부터 교란보상력을 판독하는 상기 데이터저장수단과, 상기 구동수단이 상기 하나의 대물테이블에 가하는 힘을 조정하기 위하여 상기 교란보상력에 응답하여 힘조정신호를 발생시키는 처리수단(PM)을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치를 제공한다.

Description

리소그래피 투영장치, 디바이스제조방법, 이것에 의하여 제조된 디바이스 및 측정방법{LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD, DEVICE MANUFACTURED THEREBY AND MEASUREMENT METHOD}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 나타내는 도면,
도 2는 대물테이블의 노광시 가속프로파일을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 제1실시예의 상세한 흐름차트를 나타내는 도면,
도 4는 Y-방향으로 이동하는 제1대물테이블에서 Y, X 및 RZ 방향에서의 위치의존형 외부자기교란력을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 제2실시예의 상세한 흐름차트를 나타내는 도면,
도 6은 Y-방향으로 이동하는 제1대물테이블에서의 Y-방향에서의 속도 및 위치의존형 외부자기교란력을 나타내는 도면이다.
본 발명은 리소그래피 투영장치에서 대물테이블을 이동시킬 수 있는 구동수단의 제어에 관한 것이다. 특히, 본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 원하는 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 제1대물테이블;
- 기판을 잡아주는 제2대물테이블;
- 패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 이미징시키는 투영시스템; 및
- 상기 투영시스템에 관하여 각각의 이미징작업시 제1대물테이블과 제2대물테이블중 하나를 이동시키도록 힘을 발생시키는 구동수단을 포함하는 리소그래피투영시스템에 관한 것이다.
"패터닝수단"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광밸브(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.
- 상기 제1대물테이블에 의하여 고정되는 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. 투영빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 상기 제1대물테이블은 입사하는 투영빔내의 원하는 위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.
- 제1대물테이블과 관련된 구조체에 의하여 지지되는 프로그래밍가능한 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 반사빔으로부터 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조자료로 포함되어 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다.
- 제1대물테이블과 관련된 구조체에 의하여 지지되는 프로그래밍가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 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.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이러한 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 설계형태 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 또한, 상기 리소그래피 장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 참조로 포함된 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 트윈스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 이미징된다. 이 이미징단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후, 기판은 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 이미징된 형상의 측정/검사와 같은 또다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같은, 각각의 층을 마무리하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 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)으로 부터 얻을 수 있다.
예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝수단에는 집적회로의 개별층에 대응되는 회로패턴이 형성될 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선감응재(레지스트) 층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 (예를 들어, 1이상의 다이로 구성되는)타겟부에 이미징될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판에는 인접해 있는 타겟부들로 구성된 전체적인 네트워크가 형성되며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채용하는 데에는, 두 가지의 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 리소그래피 투영장치의 한 가지 형태로, 타겟부상에 전체마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔 하에서 주어진 기준방향("스캐닝"방향)으로 마스크패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝방향과 동일방향 또는 반대방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자(magnification factor) Ｍ(일반적으로 <1)를 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 스캐닝형의 리소그래피장치의 투영빔은 스캐닝방향으로 슬릿폭을 가지는 슬릿의 형태를 가질 것이다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 상세한 정보는 예를 들어, 본 명세서에서 참조로 채용된 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.
구동수단은 이미징시 스캐닝형의 리소그래피 투영장치로 테이블을 이동시키는데 사용된다. 이러한 구동수단은 이미징시 양 테이블이 동기적으로 이동하여 이미징오차를 발생하지 않도록 고도의 정밀도로 작용하는 것이 매우 중요하다. 요구되는 정확한 동기화로 작용하지 않는 구동수단은 테이블에서 MSD(이동표준편차) 와 MA(이동 평균값) 동기화오차를 크게 할 수 있다. 양테이블이 설정점발생기(set point generator)로부터 정확한, 즉, 엄밀히 시간 동기화하는 이동 프로파일을 받는 동안, 기판과 마스크 테이블 사이의 상대적인 위치오차를 고려해야 한다.
Figure 112002018289464-pat00001
여기서 eWS 는 기판테이블과 그것의 설정점 사이의 위치차와 같고, eRS 는 마스크테이블과 그것의 설정점 사이의 위치차와 같다. 도 2는 Y방향으로 스캔하는 동안 기판테이블의 가속도를 나타낸다. 노광스캔을 하기위하여, 기판테이블은, 타겟부길이(11)에 슬릿폭(13)의 2배를 더하고, 소요되는 정착시간(settling time) 동안의 이동길이(7)를 더한 값과 일치하는 거리로 이동해야 한다. 정착시간은 위치오차 를 감소시킬 수 있다. 가속은 가속거리(5)를 이동시키고, 감속은 감속거리(15)를 이동시킨다. 노광(17)의 개시에서, 노광될 타겟부상의 제1점은 조명된 슬릿(13)에 이른다. 노광시간(Texp) 이 경과한 후, 이러한 제1노광점은 슬릿(13)을 떠난다. 타겟부길이를 스테이지 속도로 나눈 것과 같은 시간주기 후에, 타겟부의 최종점(19)이 슬릿을 떠난다. 합하면, 이들은 상기 스캔길이(9)와 같아진다.
타겟부의 특정점이 조명슬릿(13)내에 있는 시간 동안 평균 스테이지 위치오차는 특정점의 기판상에 방사선감응재의 시프트(오버레이)를 결정한다. 타겟부의 모든 ｘ점에서, 이러한 시프트가 계산될 수 있고, 이것을 이러한 점 ｘ의 이동 평균(MA)오차라 한다.
Figure 112002018289464-pat00002
여기서, T exp 는 기판테이블의 스캔속도로 나누어진 슬릿폭과 일치하는 노광시간이고, e(t)는 시간함수로서 기판레벨에서의 상대 기판테이블/마스크테이블 위치오차이고, t X 는 점 x 가 렌즈중심에 위치하는 순간의 시각이다.
평균위치오차 뿐만 아니라, 상기 위치오차는 노광시 고주파변형량을 가질 수 있어 페이딩효과(이미지 비선명도 또는 콘트라스트 손실)를 초래할 수 있다. 이러한 효과는 노광시 상대위치오차의 표준편차와 동일한 이동표준편차(MSD)에 의하여 특징지워진다.
Figure 112002018289464-pat00003
MA 와 MSD 모두는 스캐닝방향 Y를 따라 타겟부의 모든점에서 계산된다. 타겟부에서 피크 MA 및 MSD 값은 성능인디게이터(performance indicator)로 사용된다.
본 명세서에서 참조로 포함된 US 6,373,072 B1은 마스크테이블제어루프의 피드포워드제어(feed-forward control)로서 그들을 포함시킴으로써 기판테이블의 위치오차가 보상되도록 하는 리소그래피장치의 기판 및 마스크테이블에 제어시스템을 제공하는 것을 제안하고 있다. 상세히 말하자면, 기판테이블오차가 저역필터화된 다음 상기 필터의 출력값이 마스크테이블설정점에 더해져 2번 미분되고 마스크테이블에 가해진 합력과 마스크테이블질량으로 곱해진다. 이러한 제안은 마스크와 기판테이블의 절대위치가 그것들의 상대위치보다 덜 영향을 미치고 기판의 위치보다 마스크의 위치를 제어하는 것이 더 쉽다는 인식을 기초로 한다. 기판의 위치보다 마스크의 위치를 제어하는 것이 더 쉬운 이유는 마스크의 위치설정에서 발생하는 절대오차가 기판표면에서의 이미징오차를 증가시키기 전에 렌즈시스템의 배율로 곱해지기 때문이다. 마스크에서의 오차가 웨이퍼표면에서의 오차보다 4배 또는 5배 더 작아지도록 상기 렌즈의 배율은 대략 0.25 또는 0.2가 된다.
본 발명의 목적은 동기화가 개선되어 결과적으로 MSD 와 MA 값이 작아지는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 서두 단락에 따른 리소그래피 투영장치가 제공되고, 상기 장치는 상기 하나의 대물테이블의 위치를 나타내는 신호에 응답하여 저장수단으로부터 보상력(compensation force)을 판독하는 데이터저장수단, 및 구동수단에 의하여 상기 하나의 대물테이블상에 가해진 힘을 조정하는 상기 교란 보상력(distrubance compensation force)에 응답하는 힘조정신호를 발생시키는 프로세싱수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하나의 테이블의 위치를 나타내는 신호는 상기 하나의 대물테이블의 위치를 측정하는 측정시스템으로 발생될 수 있거나 상기 하나의 대물테이블의 이동을 제어하는 제어장치에 의해 발생된 설정점일 수 있다. 데이터저장수단은, 상기 위치를 나타내는 신호를 기초로 상기 하나의 대물테이블상에 가해진 힘을 조정하는 힘조정신호를 발생시키기 위하여 프로세싱 수단에서 처리될 교란보상력을 판독할 것이다. 본 발명은 테이블의 이동시 상기 대물테이블상의 소정 자성재료가 힘을 가한다는 발견을 기초로 한다. 외부 자기교란력은 상기 위치 또는 상기 하나의 대물 테이블의 속도와 결합된 위치중 어느 하나에 좌우될 수 있을 것이다. 두 가지 의존성 모두는 데이터저장수단에서 측정 및 저장될 수 있고, 외부자기교란력을 보상하기 위하여 미리 구동수단의 힘반응(force response)을 조정하도록 판독될 수 있다. 위치의존형 외부자기교란력은 예를 들어, 대물테이블에 있는 영구자석과 상기 대물테이블의 이동경로 근처의 자성재료 사이의 인력에 의하여 발생된다.
스텝-앤드-스캔형의 장치의 각각의 타겟부는 투영빔하의 마스크패턴을 주어진 기준방향으로 이동시키는 한편 상기 기판을 상기 기준방향과 평행한 방향 또는 역평행방향으로 동기화하여 이동시킴으로써 조사된다. 마스크패턴과 기판테이블이 상기 제1대물테이블과 제2대물테이블의 이동을 동기화하여 이동시키는 것을 달성하기 위해서는 고도의 정밀도로 제어되어야 한다. 이미징시 테이블이 이동되고 모든 교란력이 MSD 및 MA 값을 직접적으로 크게 하기 때문에 대물테이블의 이동시 오차 감응성이 매우 커진다.
상기 하나의 대물테이블의 높은 이동속도에서, 이동범위의 원하는 위치에 교란력이 존재하고 예를 들어 와전류효과로 인한 속도 의존성이 나타난다. 또한 이들 속도의존형 외부자기교란력의 조정력은 상기 하나의 대물테이블의 속도와 위치함수로서 저장된 교란보상력의 함수로 계산된다. 따라서, 계산수단은 상기 교란보상력을 상기 하나의 대물테이블의 속도로 곱하여 조정력을 계산하는 것이다.
구동수단은 상기 하나의 대물테이블의 장측-범위 이동을 구동하는 장행정모터와 상기 하나의 대물테이블의 정확한 위치설정에 이용되는 단행정모터를 포함한다. 단행정모터는 장행정모터에 의하여 이동되고 위치와 속도에 따른 영향에 더욱 민감할 수 있다. 일반적으로 단행정모터가 장행정모터보다 작은 힘을 조정하는데 더욱 민감하기 때문에 조정력은 단행정모터에만 공급될 수 있고 장행정모터는 다만 수동적으로 단행정모터를 따라갈 수 있다. 장행정모터의 이동부와 단행정모터에 의하여 구동되는 대물테이블의 이동부 사이의 상대거리를 측정하는 측정유닛은, 장행정모터와 단행정모터 모두 평형위치로부터 벗어나 있고 장행정모터가 다시 평형위 치가 되도록 이동해야 한다는 것을 나타낼 수 있다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면,
-방사선감응재층에 의하여 적어도 부분적으로 도포된 기판을 제2대물테이블에 제공하는 단계;
-방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
-제2대물테이블에 의하여 지지되는 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 구동수단으로 대물테이블 모두를 이동시키는 단계;
- 방사선감응재층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계를 포함하는 디바이스제조방법이 제공되고,
- 상기 대물테이블중 하나의 위치를 나타내는 신호에 응답하여 데이터저장수단으로부터 교란보상력을 판독하는 단계;
- 상기 교란보상력에 응답하여 힘조정신호를 발생시키는 단계; 및
- 구동수단에 의하여 상기 하나의 대물테이블상에 가해진 힘을 상기 힘조정수단으로 조정하는 단계를 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 형태에 따라서,
- 구동수단으로 적어도 제1자유도에서 리소그래피 투영장치의 대물테이블중 적어도 하나를 이동시키는 단계;
- 상기 하나의 대물테이블이 상기 제1자유도에서 일정한 속도로 이동되는 것이 유지될 수 있도록 구동수단을 제어하는 단계를 포함하고,
- 상기 하나의 대물테이블이 상기 제1자유도에서 일정한 속도로 이동하도록 유지하기 위한 구동수단에 의하여 가해진 힘이 상기 제1자유도에서의 위치함수로서 데이터저장수단에 저장되는 것을 특징으로 한다.
이러한 측정방법은 비교적 높은 속도와 낮은 속도에서 행해져야만 하고 상이한 자유도에서 행해질 수 있는 것이 바람직하다. 상이한 자유도에서 측정이 행해진다는 것은 상이한 자유도로 대물테이블을 이동시키고 상기 상이한 자유도의 함수로 교란력을 저장시키는 동안 측정이 행해지고/거나 하나의 자유도로 대물테이블을 이동시키지만 더 높은 자유도로 상기 대물테이블의 위치를 제어하고 상기 더 높은 자유도로 교란보상력을 상기 하나의 자유도의 함수로서 저장하는 동안 측정이 행해진다는 의미로 해석될 수 있다. 이러한 측정은 하나의 자유도에서 전후로 이동시킴으로써 행해질 수 있고, 그 결과는 더 낳은 결과를 얻도록 평균화될 수 있고 필터링될 수 있다. 측정결과는 리소그래피 투영장치를 교정하는데 사용될 수 있다.
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, 조명방사선 및 조명빔과 같은 용어는(예를 들어, 365nm, 248nm, 193nm, 157nm 또는 126nm 파장에서의) 극자외선방사선, EUV, X-ray, 전자 및 이온을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 및 입자선속을 포괄하도록 사용된다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 장치는,
- 방사선(예를 들어 UV 방사선 또는 EUV 방사선, x-ray, 전자 또는 이온)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선 시스템(LA, IL);
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크홀더가 제공되고, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 이동시키는 제1구동수단(PS1)에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블) (MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 제공되고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 이동시키는 제2구동수단(PS2)에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT);
- 기판(W)의 타겟부(C)상으로 마스크(MA)의 조사된 부분을 이미징시키는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절 또는 카타디오프트릭시스템, 거울그룹 또는 필드디플렉터의 어레이)을 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 투과형(투과형 마스크를 구비한 경우)이다. 그러나 일반적으로 예를 들어, (반사형 마스크를 구비한)반사형 일수도 있다.
상기 방사선시스템은 방사선빔을 생성하는 (예를 들어, Hg 램프, 엑시머레이저, 방출플라즈마원, 레이저생성플라즈마원, 저장링이나 싱크로트론내의 전자빔의 경로주위에 제공된 언듈레이터(undulator) 또는 전자 또는 이온빔원) 방사원(LA)을 포함한다. 상기 빔은 조명시스템(IL)에 포함된 예를 들어 빔형상광학장치(Ex) , 집적기(IN) 및 집광기 (CO)와 같은 다양한 광학요소를 따라 통과하고, 생성빔(PB)은 원하는 균일성과 세기분포를 가진다.
계속하여, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상의 마스크홀더에 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. 측정시스템(IF2) 및 제2구동수단(PS2)에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1구동수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 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, 장행정모듈(개략 위치설정) 및 단행정모듈에 의하여 행해질 것이다.
도시된 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)로 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 투영빔(PB)에 의 하여 조사될 수 있다.
2. 스캔모드에서는, 주어진 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는, 실질적으로 스텝모드와 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 ν의 속도로 주어진 방향(소위 "스캐닝방향", 예를 들어 Y-방향)으로 이동할 수 있어, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하게 되고, 동시에, 기판테이블(WT)은 속도 V=Mν로 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하며 여기에서 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.
상기 장치는 측정시스템등의 투영시스템(PL)과 센서를 지지하기 위하여, 상기 장치의 구성요소를 지지하기 위한 (베이스플레이트 또는 기계프레임이라고도 칭하는)베이스프레임(BP)을 또한 포함한다.
본 명세서에서 도시된 테이블 모두가 이동 가능하고, 간섭계(IF1 및 IF2)를 포함하는 측정시스템은 제1대물테이블과 제2대물테이블의 위치를 측정할 것이다. 간섭계(IF1)로 발생된 신호는 구동수단(PS1)에서 힘조정신호를 발생시키는데 사용될 수 있고 간섭계(IF2)로 발생된 신호는 구동수단(PS2)에서 힘조정신호를 발생시키는데 사용될 수 있다. 프로세싱수단(PM)은 측정시스템(IF1)(또는 IF2)으로부터 측정신호에 응답하여 그것의 각각의 대물테이블상의 구동수단(PS1)(또는 PS2)에 의하여 가해진 힘(FO)을 조정하는 힘조정신호를 발생시키는 데이터저장수단을 포함한다. 데이터저장수단에 저장된 교란보상력은 상기 장치의 스캐닝방향인 Y-방향에서의 위치측정함수로서 X, Y 및 Rz(평면 X,Y에서의 회전운동) 방향에 가해질 힘(FO) 의 어레이가 될 수 있다. 부가적으로, 이것은 Y위치함수로서 Rx, Ry 및 Z 방향에 가해질 힘(FO)을 저장할 수 도 있고 또한 X, Y 및 Z 위치함수 (및 아마도 또한 Rx, Ry 및 Rz 의 함수)로서 이들 힘(FO)을 저장할 수도 있다.
본 명세서에서 참조로 포함된 WO 01/18944 에 따라 평면모터에서 X 및 Y 위치 함수로서 힘을 저장하는 것은 이점이될 수 있다. 평면모터에서, 제2대물테이블은 X 및 Y방향에서 자석판위로 긴 범위에 걸쳐 이동할 수 있을 것이다. 위치설정 정밀도를 높이기 위하여 평면모터가 장행정모터와 같은 기능을 하고 추가 로렌츠모터가 단행정모터와 같은 기능을 하는 2단계 위치설정시스템을 사용할 수 있다. 그 다음 피드포워드신호는 평면모터에 있는 자석판에 의하여 발생된 단행정모터의 교란을 상쇄시키기 위하여 사용될 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예의 상세한 흐름차트이다. 소요되는 대물테이블의 위치는 설정점발생기(31)에 의하여 생성되고 대물테이블제어장치(33)로 공급된다. 대물테이블제어장치(33)는 대물테이블(43)상에 가해질 힘(39)을 계산한다. 따라서, 대물테이블의 위치와 설정점발생기의 영향력은 위치측정시스템(41)으로 측정될 것이다. 설정점발생기(31)의 설정점은 연결부(47)를 거쳐 프로세싱수단(37)으로 공급될 것이다. 이러한 설정점은 프로세싱수단(37)내의 힘조정신호(49)로 변환되는 교란보상력을 얻기 위하여 데이터저장수단(35)에서 사용될 것이고 총힘(39)에 더해질 것이다. 라인(45)은 연결부(47)에 대안을 제공한다. 교란보상력이 설정점발생기에 좌우되지 않는 것이 요구된다면, 힘조정신호(49)를 처리하기 위하여 실제측정데이터를 사용하고 연결부(45)를 사용하는 것이 더욱 좋다.
도 4는 스캐닝 Y-방향으로 제1대물테이블을 이동시키고 동시에 제1대물테이블상에 가해진 외부자기력을 측정한 결과를 나타낸다. 이들 측정값은 Y 방향에서 비교적 저속인 0.025m/s 로 제1대물테이블을 이동시키고 동시에 제1대물테이블을 Y-방향에서 등속도로 이동하는 것을 유지시키기 위하여 구동수단에 의하여 가해진 힘을 측정함으로써 얻어진다. 등속도는 측정수단으로 제어되고 등속도의 편차는 구동수단에 가해진 조정력을 초래한다. 조정력은 도 4에 나타난다. 측정수단은 또한 기타 자유도(X 및 Y)로 대물테이블의 위치를 제어하는데 또한 사용되고 이러한 위치로부터의 편차는 도 4에 또한 나타난, 구동수단에 의하여 조정된 힘출력값을 초래한다. 저속도는 소요위치와 실제 위치사이의 차이를 최소화하고 구동수단에 의해서 가해지는 힘이 교란력의 정확한 측정값이 되도록 한다. Y 방향의 -0.08 과 0.05 부근에서 볼 수 있는 바와 같이 직선상으로부터의 큰 편차가 관측될 수 있다. 도 4에 나타난 바와 같이 Y 방향에서의 위치함수로서 데이터저장수단에서 교란보정력을 강화시키기 위하여 교란보정력이 여러번 얻어지고 평균화되며 필터링될 수 있다.
제2실시예
대물테이블상에 가해진 자기교란력(magnetic disturbance force)은 위치의존성 이외에 속도의존성도 보여줄 수 있다. 따라서, 상기 하나의 대물테이블의 속도 및 교란보정력의 함수로서 힘조정신호(force adjustment signal)를 계산하기 위한 세트포인트 제너레이터 또는 측정시스템(IF)에 의하여 만들어진 신호로부터 속도를 계산할 필요가 있을 수 있다. 도 5는 본 발명에 따른 제2실시예의 상세한 플로우차트를 보여준다. 상기 실시예의 대부분의 아이템은 본 발명에 따른 제1실시예와 같 다. 상기 하나의 대물테이블의 속도를 나타내는 여분의 세트포인트는, 접속부(51)를 거쳐, 상기 대물테이블의 위치 및 속도의 함수로서 힘조정신호를 계산하기 위한 계산수단을 또한 포함하는 처리수단(37)으로 공급되는 세트포인트 제너레이터(31)에 의하여 발생된다. 상기 계산수단은 교란보상력을 대물테이블의 속도와 간단하게 곱할 수 있다.
도 6은 Y방향으로 이동하는 제1대물테이블의 Y방향으로의 속도의존형 자기교란력을 보여준다. 이들 측정값들은 비교적 고속인 1 m/s로 Y방향으로 상기 제1대물테이블을 이동시키는 동시에 일정한 속도로 상기 제1방향으로 상기 제1대물테이블을 유지시키기 위하여 구동수단이 가하는 힘을 측정함으로써 얻어진다. 일정한 속도는, 예를 들어 도 1의 IF1(및 IF2) 또는 도 3 및 도 5의 41인 측정시스템으로 제어된다. 일정한 속도로 제1대물테이블을 이동시키는 것을 유지하기 위하여 상기 구동수단이 가하는 힘은 Y방향의 위치함수로서 데이터저장수단에 저장된다. 또한, 여타의 자유도로 일정한 위치에 상기 제1대물테이블을 유지시키기 위하여 구동수단이 가하는 힘도 상기 측정수단에 의하여 체크되고, 상기 가해진 힘은 상기 제1자유도에서의 위치함수로서 데이터저장수단에 저장될 것이다.
도 6의 상단 그래프에 있어서, 라인 FF는 제1대물테이블이 Y방향 전방으로 이동되는 경우의 힘을 보여주고, 라인 FB는 제1대물테이블이 Y방향 후방으로 이동되는 경우의 힘을 보여준다. 하단 그래프에 있어서, 상단 그래프의 라인 FB는 -1이 곱해져 라인 FF와 동일한 그래프에 플롯된다. 라인 FF 및 FB는 +0.05 미터 영역을 제외하고는 거의 완전히 일치한다. 이는 위치의존형 외부자기력들이 도 4의 Y-힘 그래프에서 제로가 아닌 경우의 영역과 일치한다. 상기 힘 측정값들이 대향하는 이동방향에 있어서 반대부호를 가진다는 것은, 교란력들이 주로 속도의존형이라는 것을 보여준다. 도 6에 나타낸 바와 같은 힘들은, Y방향의 위치함수로서 속도 및 위치의존형 외부자기교란력을 보상하기 위하여 가해질 힘들을 포함하는 교란력 보상 표를 얻도록 필터링될 수 있다. 상기 표의 값들은 조정력 FO 또는 49를 얻기 위하여 제1대물테이블의 속도와 곱해져야 한다. 표 1은 제1대물테이블에 있어서, X 및 Y방향에 대하여는 나노미터로 나타낸, Rz에 대하여는 나노라디안으로 나타낸 이동평균 MA 및 이동표준편차 MSD값을 나타낸다.
MA-X [nm] MA-Y [nm] MA-Rz [nrad] MSD-X [nm] MSD-Y [nm] MSD-Rz [nrad]
교란력 보상 없음 2.27 4.57 12.92 11.64 10.57 42.29
위치-의존형 힘 보상 2.28 4.35 11.83 11.68 10.11 42.08
속도-의존형 힘 보상 1.77 2.66 8.57 11.37 9.43 37.24
위치 및 속도-의존형 힘 보상 1.78 1.44 5.96 11.41 9.15 36.03
상기 표는 본 발명에 따른 교란보상력을 적용하여 MA 및 MSD값 모두가 향상되는 것을 보여준다. 정확한 이해를 위하여, 속도의존형 힘보정은 사실상 위치 및 속도에 의존한다는 것을 유의하는 것이 중요하다.
지금까지 본 발명의 특정 실시예가 기술되었지만, 본 발명이 기술된 것과 달리 실시될 수 있음은 자명하다. 상기 기술은 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명에 따라서, 동기화가 개선되어 결과적으로 MSD 와 MA 값이 작아지는 리소그래피 투영장치를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
    원하는 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시킬 수 있는 패터닝수단을 잡아주는 제1대물테이블;
    기판을 잡아주는 제2대물테이블; 및
    상기 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 이미징시키는 투영시스템; 및
    상기 투영시스템에 대한 각각의 이미징작업시, 상기 제1대물테이블 및 제2대물테이블 중의 하나를 이동시키기 위하여 힘을 발생시키는 구동수단을 포함하여 이루어지며,
    상기 하나의 대물테이블의 위치를 나타내는 신호에 응답하여 데이터저장수단으로부터 보상력을 판독하는 상기 데이터저장수단과, 상기 구동수단이 상기 하나의 대물테이블에 가하는 힘을 조정하기 위하여 상기 보상력에 응답하여 힘조정신호(force adjustment signal)를 발생시키는 처리수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 하나의 대물테이블의 위치를 측정하며 상기 하나의 대물테이블의 위치를 나타내는 신호를 생성시키는 측정시스템을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 대물테이블의 움직임을 제어하며 상기 하나의 대물테이블의 위치를 나타내는 신호를 생성시키는 제어시스템을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리수단은 상기 하나의 대물테이블의 속도 및 상기 보상력의 함수로서 힘조정신호를 생성시키는 계산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 힘조정신호는 상기 하나의 대물테이블의 속도와 상기 보상력의 곱인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터저장수단은 상기 하나의 대물테이블의 위치를 나타내는 신호에 응답하여 두가지 보상력을 판독하고,
    첫번째 보상력은 상기 첫번째 보상력에 응답하여 제1힘조정신호를 직접 생성시키고, 두번째 보상력은 상기 하나의 대물테이블의 속도 및 상기 두번째 보상력의 함수로서 제2힘조정신호를 생성시키며, 상기 신호 모두는 상기 구동수단이 상기 하나의 대물테이블에 가하는 힘을 조정하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동수단은 상기 하나의 대물테이블을 둘이상의 자유도에서 이동시키며 데이타 저장수단은 상기 하나의 대물테이블의 위치를 나타내는 신호에 응답하여 둘이상의 보상력을 판독하고, 상기 둘이상의 보상력은 상기 둘이상의 자유도에서 상기 구동수단에 의하여 가해지는 힘을 조정하기 위한 힘조정신호를 생성시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동수단은 둘이상의 자유도에서 상기 하나의 대물테이블을 이동시키고, 상기 데이터저장수단은 상기 둘이상의 자유도에서 상기 하나의 대물테이블의 위치를 나타내는 신호에 응답하여 보상력을 판독하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동수단은 상기 하나의 대물테이블을 이동시키는 단행정 모터 및 장행정모터를 포함하고, 상기 힘조정신호는 상기 단행정모터가 가하는 힘을 조정하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선시스템은 방사원을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패터닝수단은 마스크이고, 상기 제1대물테이블은 상기 마스크를 잡아주는 마스크테이블인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  12. 디바이스 제조방법에 있어서,
    방사선감응재층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 제2대물테이블에 제공하는 단계;
    방사선시스템을 사용하여 방사투영빔을 제공하는 단계;
    제2대물테이블에 의하여 유지된 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    구동수단으로 상기 대물테이블 모두를 이동시키는 단계; 및
    방사선감응재층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 대물테이블 중의 하나의 위치를 나타내는 신호에 응답하여 데이터저장수단으로부터 보상력을 판독하는 단계;
    상기 보상력에 응답하여 힘조정신호를 생성시키는 단계; 및
    상기 힘조정신호를 사용하여, 상기 구동수단이 상기 하나의 대물테이블에 가하는 힘을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  13. 제12항의 방법에 따라 제조된 디바이스.
  14. 구동수단을 사용하여, 적어도 제1자유도에서 리소그래피 투영장치의 대물테이블중 하나 이상을 이동시키는 단계;
    상기 하나의 대물테이블은 상기 제1자유도에서 일정한 속도로 이동되는 것이 유지되도록 상기 구동수단을 제어하는 단계를 포함하는 측정방법에 있어서,
    상기 하나의 대물테이블을 상기 제1자유도에서 일정한 속도로 유지시키기 위하여 상기 구동수단이 가하는 힘은, 상기 제1자유도에서 위치함수로서 데이터저장수단에 저장되는 것을 특징으로 하는 측정방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 구동수단은, 적어도 제2자유도에서 상기 하나의 대물테이블의 위치를 유지시키고, 적어도 상기 제2자유도에서 상기 하나의 대물테이블을 일정하게 유지하도록 상기 구동수단이 가하는 힘을 데이터저장수단내에 저장하기 위하여, 적어도 제2자유도에서 상기 하나의 대물테이블의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 측정방법.
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