KR100614295B1 - 디바이스 제조방법, 그 디바이스 및 그를 위한 리소그래피장치 - Google Patents

Abstract

필드바이필드(field-by-field) 다중 노광을 수행하기 위한 디바이스 제조방법이 제공된다. 이 방식으로 기판의 각 타겟부(또는 필드)는 높은 오버레이 정확성을 유지하면서 조사될 수 있다. 선택적으로, 동일한 방식으로 각 타겟부가 노광될 때, 기판상의 피처 크기의 높은 재현성이 확보된다. 또한, 복수의 마스크를 잡아주는 마스크테이블이 제공되며, 그 위의 마스크는 스캔방향에 실질적으로 직각인 방향으로 나란히 배치된다. 이러한 배치는 스루풋 손실없이 필드바이필드 다중 노광을 가능하게 한다.

Description

디바이스 제조방법, 그 디바이스 및 그를 위한 리소그래피 장치{Device Manufacturing Method, Device Manufactured Thereby and Lithographic Apparatus Therefor}

도 1은 리소그래피 투영장치를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 마스크를 구비한 마스크테이블을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단계 A, B, C 및 D를 포함하는 다중 노광을 위한 제1방법을 개략적으로 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단계 A, B, C 및 D를 포함하는 다중 노광을 위한 제2방법을 개략적으로 도시한 도면.

본 발명은,

적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

지지구조제상에 유지되어 있는 제1 및 제2패터닝수단을 제공하는 단계;

제1 및 제2패터닝수단 중 하나을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및

방사선감응재층의 타겟부 위로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 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 특정 기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번 위상반전(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상반전형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크 형식도 포함한다. 투영빔 내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과 마스크의 경우) 또는 반사(반사 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에, 그 지지구조체는 일반적으로 마스크테이블이며 이것은 입사하는 방사선빔 내의 소정 위치에서 마스크를 잡아줄 수 있고 필요에 따라서는 빔에 대하여 이동될 수 있다.

- 프로그래머블 거울 어레이. 이러한 장치의 일례로는, 점탄성제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조되고 있는 미국특허 US 5,296,891호와 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다. 프로그래머블 거울 어레이의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.

- 프로그래머블 LCD 어레이. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이러한 경우 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 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. 이러한 경우, 상기 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있 으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 상세한 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며 본 명세서에서도 참조자료로 채용된다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 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 IC 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 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 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 수 있다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하기 위한 임의의 이들 설계방식에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스 테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 듀얼스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용 참조되고 있다.

리소그래피에서, 패터닝수단상의 더 작은 피처 또는 라인을 기판 위로 투영하는 것이 더욱 더 중요해지고 있다. 피처의 크기를 줄이는 한 가지 방법은 상업적으로 이용할 수 있는 리소그래피장치에서 현재 이용할 수 있는 것보다 짧은 파장을 가진 방사선을 사용하는 것이다. 피처 크기를 줄이기 위한 또 다른 방법은 예를 들어, 쌍극조명과 조합하여 다중 노광과 같은 확장 기법을 채용하는 것이다. 쌍극 조명을 사용하면 예를 들어, 환형 또는 4극조명과 같은 종래의 조명모드를 사용하여 얻을 수 있는 정확성에 비하여 비교적 큰 정확성으로 특정 방위의 피처만이 기판 위로 투영된다.

쌍극 조명에 의한 노광은 일반적으로 한 방위에서만 더 작은 피처를 나타나게 하므로, 패터닝수단의 패턴은 2개의 패턴으로 분리되어야 한다. 일반적으로 이들 패턴은 2개의 패터닝수단 위에 놓여지고, 이에 따라 제1패터닝수단은 제1방향 예를 들어, 수평방향의 피처만을 포함하고 제2패터닝수단은 상기 제1방향에 실질적으로 직각인 예를 들어, 수직방향으로 연장되는 피처를 포함한다. 수평 및 수직 양방향은 패턴의 평면내에 속한다. 수평 피처를 우선 투영한 후 수직 피처를 투영함으로써 예를 들어, 각 조명(angular illumination) 또는 4극조명과 같은 종래의 조명으로 (수평 및 수직 피처를 포함하는) 전체 패턴을 노광하는 것에 비하여 전반적인 피처 크기가 더 작아질 것이다.

제1패턴과 제2패턴의 노광 중간에, 제1패터닝수단과 제2패터닝수단이 반드시 교체되어야 하는데, 이것은 시간을 소모하며 스루풋을 감소시킨다. 스루풋 감소를 줄이기 위해서는 일반적으로 제1패터닝수단으로 (2이상의 기판을 포함하는) 전체 배치(batch)를 노광한 다음 제2패터닝수단으로 동일한 배치를 노광하는 것이 바람직하다. 그 장점은 제1 및 제2패터닝수단이 전체 배치마다 단지 두 번만 교체되면 된다는 것이다. 따라서, 이 두 번의 교체는 기판의 전체 배치에 공통된다.

또 다른 방법은 제2기판을 노광하기 전에 제1패터닝수단으로 제1기판을 노광한 다음 제2패터닝수단으로 동일한 기판을 노광하는 것이다. 그러한 경우에, 패터닝수단은 각 기판마다 두 번 교체되며, 이것은 물론 패터닝수단을 전체 배치마다 두 번 교체하는 것에 비하여 스루풋 손실을 가져온다. EP 0 855 623 A2호에는, 마스크테이블 위에 2개의 마스크를 놓고, 이에 따라 마스크를 기판의 노광시 투영빔에 의하여 마스크상의 패턴이 스캔되는 방향을 따라 스캔방향과 일치하여 배열하는 방법을 제시한다. 그러한 장치를 사용하면, 전체 기판상의 각 타켓부가 제1마스크상의 패턴으로 노광되고, 이어서 각 타켓부는 제2마스크상의 패턴으로 노광된다. 제1 및 제2마스크 모두가 하나의 마스크테이블에 놓임에 따라, 단일의 마스크만을 포함하는 마스크테이블에 의한 마스크 교체에 비하여 마스크의 교체가 훨씬 더 빠르게 수행된다. 따라서, 마스크 교체를 수행하는 데 필요한 시간이 감소되고 스루풋에서 이득을 볼 수 있다.

다중 노광을 위한 상기 제시된 방법들에서는 제2패터닝수단으로 노광이 진행되기 전에 제1패터닝수단으로 적어도 하나의 전체 기판이 노광되기 때문에, 제1노광과 제2노광 사이의 시간이 상대적으로 길다. 따라서 예를 들어, 가령 주변 가스와 같은 기판을 둘러싸는 주변환경 또는 기판 테이블에서의 온도변화로 인하여 제1패터닝수단과 제2패터닝수단의 노광중에 기판의 온도가 상이할 수 있다. 상이한 온도는 일반적으로 기판의 팽창 혹은 수축을 유발하므로, 기판상에 제1패터닝수단의 투영된 패턴에 대한 제2패터닝수단의 투영된 패턴의 위치(소위 오버레이)가 드리프트(drift)할 수 있다. 드리프트의 정도는 오버레이 정확성으로 정의될 수 있는데, 큰 드리프트는 낮은 오버레이 정확성을 유발하며 그 역도 성립한다. 제1패터닝수단과 제2패터닝수단의 노광 사이에 기판의 온도변화는 낮은 오버레이 정확성을 초래할 수 있으며, 이것을 물론 매우 바람직하지 않다.

본 발명의 목적은 다중 노광을 위한 디바이스 제조방법을 제공하여 향상된 오버레이 정확성을 성취하는 것이다.

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본 발명에 따르면,
부분적 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
지지구조체상에 유지되어 있는, 제1패턴 및 제2패턴을 가진 패터닝수단을 제공하는 단계;
상기 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 상기 제1패턴 및 상기 제2패턴 중 하나를 부여하는 단계;
상기 방사선감응재층의 타겟부 위로 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계;
상기 타켓부 위로 상기 패터닝수단 상의 상기 제1패턴을 투영하는 단계; 및
이어서 동일한 타켓부 위로 상기 제2패턴을, 상기 제1 및 제2패턴중의 하나를 다른 타겟부 위로 투영하기 전에 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 제1 및 제2패턴은 상기 스캔 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
이러한 방법에 의하여, 타켓부는 다른 타켓부를 노광하기 전에 두 패턴들로 노광된다. 따라서, 타켓부 위로 제1 및 제2패턴의 투영 사이의 시간이 최소화된다. 제1노광과 제2노광 사이의 시간을 최소화함으로써, 기판의 온도변화의 영향도 감소된다. 따라서, 제1 및 제2노광 중에 투영된 피처의 위치간 드리프트가 감소하고 오버레이 정확성이 향상된다.

각 타겟부상에 동일한 순서로 제1 및 제2마스크를 노광하는 것이 더욱 바람직하다. 노광 순서가 다르면 방사선감응층의 고유성질로 인하여 피처 크기의 차이 혹은 오버레이 문제가 유입될 수 있으므로, 동일한 순서에 따라 각 타겟부를 조사함으로써 각 타겟부상의 패턴의 재현성이 강화될 수 있다.

지지구조체상의 두 패터닝수단 모두는 스캔방향에 실질적으로 직각인 방향으로 나란히 배치되므로, 다음과 같은 단계들: 즉,

제1패턴의 투영후 스캔방향으로 지지구조체를 감속시키는 단계;

제2패턴의 투영전 스캔방향과 반대방향으로 지지구조체를 가속시키는 단계; 및

상기 지지구조체를 감속 및/또는 가속시키는 동안 제2패턴이 스캔방향과 반대방향과 일치하여 위치되도록 스캔방향에 실질적으로 직각인 방향으로 지지구조체를 변위시키는 단계를 포함하여 이루어지는 방법을 수행하는 것이 가능하다.

상기 방법에 의하여, 제1패턴의 노광후 지지구조체는 제1노광 직후 제2패턴이 노광될 수 있도록 움직인다. 하나의 패터닝수단만을 구비한 종래의 리소그래피장치에서는, 소정의 일정속도로 패턴을 스캔하면서 타겟부 위로 상기 수단상의 패턴이 노광된다. 노광후 상기 지지구조체는 감속되고 정지하며 다른 타겟부 위로 패턴을 노광하기 위해서 이제는 스캔방향과 반대방향으로 상기 속도로 가속된다. 본 발명의 방법에서, 지지구조체는 감속 및/또는 가속 진행과 동시에 스캔방향에 직각인 방향으로 변위되어, 가속 단계 직후 제2패턴의 노광을 가능하게 한다. 이 방식으로, 어떻게든 감속 및 가속이 수행되어야 하므로 패터닝수단을 교체하는 데 드는 가외의 시간이 필요없다. 무엇보다도 이 방법은 높은 오버레이 정확성으로 어떠한 스루풋 손실이 없이 다중 노광을 수행하기 위한 방도를 제공한다.
본 발명에 따르면,
방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;
원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는, 제1패턴 및 제2패턴을 가진 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
기판을 잡아주는 기판테이블;
상기 기판의 타겟부 위로 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하여 이루어지고,

상기 제1 및 제2패턴은 스캔 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 나란히 상기 지지구조체 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.

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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"이나 "마스크" 혹은, "웨이퍼"나 "다이"와 같은 용어가 각각 "패터닝수단", "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)자외선 및 EUV(극자외선, 예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인)를 포함한 모든 형태의 전자기방사선뿐만 아니라 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔까지도 포괄하여 사용된다.

이하, 첨부된 개략적인 도면을 참조로 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.

제1실시예

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

- 방사선(예를 들어, EUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템 (Ex, IL)(특별히 여기에서는 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);

- 제1 및 제2마스크(MA1, MA2)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및

- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크들 중 하나(MA1 또는 MA2)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절 혹은 커타디옵트릭 시스템, 거울그룹 또는 필드반사기의 어레이)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형(transmissive type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그래머블 거울 어레이와 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.

방사원(LA)(예를 들어, Hg 램프, 엑시머 레이저, 스토리지링이나 싱크로트론내 전자빔의 경로 주면에 제공된 언듈레이터나 위글러, 레이저생성 플라즈마원이나 방전원 또는 전자나 이온빔원)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 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 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 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 수은 램프인 경우에서처럼), 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 흔히 엑시머레이저인 때의 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA1)(또는 MA2)를 통과한다. 마스크(MA1)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커스한다. 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(MA1)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA1)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴행정모듈 (long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다.

상술한 장치는 다음의 두 가지 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. 이후 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 이동하는 데, 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 2는 제1 및 제2마스크(MA1, MA2)를 잡아주는 마스크테이블(MT)을 도시한다. 이전에 서술한 바와 같이, 이러한 마스크테이블은 다중 노광용으로 채용될 수 있다. 쌍극조명 세팅을 사용하는 경우에는, 특정한 방향(예를 들어, 수평 또는 수직방향)의 피처만이 더 작은 피처 크기 즉, 더 작은 임계치수로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 투영될 패턴의 수평 및 수직 피처는 2개의 상이한 마스크(MA1, MA2)로 분리된다.

그러면 수평 및 수직 피처는 2개의 노광단계로 노광되어야 한다. 다중 노광방법에서, 상이한 마스크상의 피처의 오버레이 및 기판상의 이들 피처의 임계치수의 재현성이 중요하다. 이를 위해서, 두 마스크(MA1, MA2)는 타겟부(또는 필드)상에 하나를 노광한 직후 다음의 타겟부를 노광하기 전 다른 하나가 노광되어야 하는데, 이 방법을 소위 필드바이필드 2중 노광(field-by-field double exposure)이라고 한다.

스텝앤드스캔장치에서, 비교적 높은 오버레이 정확성을 가진 필드바이필드 노광방법에 적합하게 하기 위해서는 2중 노광시 밟게되는 단계들을 신중하게 선택해야 한다. 한 가지 방법은 도 3에 개략적으로 도시된다. 단계 A에서, (대기상태의) 마스크(MA1)은 소정 속도로 먼저 가속된다. 소정의 일정한 속도에 다다르면, 마스크(MA1)가 노광되고 기판상의 제1타겟부 위로 투영된다. 마스크테이블(MT)의 이동 방향을 스캔 방향이라고 한다. 마스크(MA1)를 노광한 후, 마스크테이블(MT)은 계속해서 동일한 속도로 이동하고 마스크(MA2)를 지난 후 마스크 테이블(MT)은 감속되고 완전히 멈춘다. 이 단계는 단계 B의 화살표로 표시된다. 단계 C에서 마스크테이블(MT)은 소정 속도까지 우선 가속된 다음 이 속도에서 스캔 방향과 반대인 방향으로 마스크(MA2)가 조사된다. 마스크(MA2)상의 패턴은 단계 A에서 이전에 조사된 동일한 타겟부 위로 투영된다. 마스크(MA2)의 노광 후, 마스크테이블(MT)은 계속해서 일정한 속도로 이동하며 단계 B와 유사하게 마스크(MA1)를 지나친다. 마스크(MA1)를 지난 후, 마스크테이블(MT)은 감속되며 정지한다. 이제 단계 A 내지 D가 제2타겟부에 대하여 반복될 수 있다.

한편, 마스크레벨에서 단계 B를 진행하면서, 기판테이블(WT)(도 1)은 감속되고 정지할 뿐이다. 그런 다음, 기판상의 제1타겟부는 단계 C와 동시에 동기로 다시 조사된다. 단계 D 동안에 기판테이블(WT)은 감속되어 정지한 다음, 소정 위치로 이동하여 이 위치로부터 상기 단계의 사이클에 따라 제2타겟부가 조사된다.

오버레이 정확성도 마스크 또는 기판의 위치설정 정확성에 달려있으므로, 마스크 및 기판 모두의 이동이 위치설정 에러를 유발할 수 있다. 기판 레벨에서의 위치설정 에러는 일반적으로 마스크 레벨에서의 위치설정에러가 기판레벨에서는 통상 1/4 또는 1/5일 수 있는 투영렌즈의 배율만큼 축척되므로 상대적으로 더 크다. 환언하면, 기판테이블(WT)의 이동은 마스크레벨에서의 이동보다 4배 혹은 5배 더 정확하게 수행되어야 한다. 따라서, 기판레벨에서의 이동의 수와 크기를 최소화하 는 것이 바람직하다. 상기 서술된 방법은 기판의 최소 이동을 가능하게 하고, 따라서 비교적 작은 오버레이 에러만을 유발할 수 있다.

상술한 방법에 의하여, 마스크(MA1)로부터 마스크(MA2)로(혹은 그 반대로) 교체시 단계 B 및 D에서 마스크테이블의 이동이 종래의 하나의 마스크만의 반복된 노광에 비하여 추가 시간이 필요하므로 시간이 걸린다. 이것은 불가피하게 스루풋 손실을 초래한다. 또 다른 실시예에서는 어떠한 스루풋 손실도 없이 각 타겟부가 2개의 마스크에 의하여 조사되는 방법이 제시될 것이다.

본 발명의 제2실시예는 하기 서술되는 점을 제외하면 제1실시예와 동일하며 도 4에 개략적으로 도시된다. 이 경우에, 마스크테이블(MT)상에 유지되어 있는 마스크(MA1, MA2)는 스캔 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 나란히 배치된다. 이 방식으로, 제1실시예의 단계 B와는 다른 단계 B를 수행할 수 있게 된다. 마스크테이블(MT)이 마스크(MA1)의 노광 직후 감속되고 있을 때, 마스크테이블(MT)은 동시에 마스크(MA2)로 이동(도 4에서 아래방향으로 이동)한다. 마스크(MA2)로의 이동은 소정 위치에 이르기 위해서 계속되며, 이 위치로부터 마스크(MA2)가 조사되어 타겟부 위로 투영될 수 있다. (마스크(MA2)의 노광 전) 소정 위치에는 마스크테이블이 노광을 위한 소정 속도로 (스캔 방향과 반대방향으로) 가속되기 전에 도달해야 한다. 상기 이동은 개략적으로 도 4의 단계 B에 화살표로 표시된다. 유사하게, 단계 D는 마스크테이블이 소정의 일정한 속도로 가속되자마자 즉시 제1마스크의 노광이 가능하도록 마스크테이블의 위치설정을 할 수 있게 수행된다.

스캔 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 마스크테이블의 변위는 어떤 단계 에서 스캔 방향으로 감속 또는 가속하는 동안 진행될 수 있다. 상기 변위는 감속하는 동안 시작하고 끝날 수도 있고 가속하는 동안 시작하고 끝날 수도 있다. 가장 바람직한 것은 상기 변위가 마스크테이블의 감속시 시작되고 가속시 끝나는 것인데, 이 방법으로 상기 변위시 급가속 또는 급감속으로 인하여 마스크테이블상에 가해지는 불필요한, 바람직하지 않은 충격 또는 진동이 최소화될 수 있기 때문이다.

마스크(MA2)의 노광을 위한 정위치로의 이동이 마스크테이블(MT)의 감속 및 가속과 동시에 일어나기 때문에, 종래에 하나의 마스크패턴만을 반복 노광하는 것에 비하여 마스크를 교체하는 데 드는 추가 시간이 필요없다. 따라서, 높은 스루풋이 유지된다.

상기에서 2개의 마스크를 포함하는 마스크테이블만을 서술하였지만, 마스크테이블이 복수의 마스크를 포함하거나 마스크테이블이 제1 및 제2마스크 중 하나의 패턴과 유사한 크기일 수 있는 적어도 2개의 패턴을 포함하는 비교적 큰 마스크를 포함할 수도 있다는 것을 예상할 수도 있다. 이상 본 발명의 특정한 실시예를 서술하였지만, 본 발명이 서술된 바와 다르게도 실시될 수 있음을 이해할 수 있다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다.

본 발명에 따르면, 다중 노광을 위한 디바이스 제조방법을 제공하여 향상된 오버레이 정확성과 높은 스루풋이 성취된다.

Claims (30)

1. 디바이스 제조방법에 있어서,

   부분적 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮인 기판(W)을 제공하는 단계;

   방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔(PB)을 제공하는 단계;

   지지구조체상에 유지되어 있는, 제1패턴 및 제2패턴(MA1, MA2)을 가진 패터닝수단을 제공하는 단계;

   상기 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 상기 제1패턴 및 상기 제2패턴 중 하나를 부여하는 단계;

   상기 방사선감응재층의 타겟부 위로 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계;

   상기 타켓부 위로 상기 패터닝수단 상의 상기 제1패턴(MA1)을 투영하는 단계; 및

   이어서 동일한 타켓부 위로 상기 제2패턴(MA2)을, 상기 제1 및 제2패턴중의 하나를 다른 타겟부 위로 투영하기 전에 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고,

   상기 제1 및 제2패턴은 상기 스캔 방향에 직각인 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   스캔 방향으로 상기 제1패턴을 스캔하면서 상기 제1패턴을 투영하고, 이어서 상기 스캔 방향과 반대 방향으로 상기 제2패턴을 스캔하면서 상기 제2패턴을 투영하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1패턴을 투영하고 상기 제2패턴을 투영하는 사이에 상기 스캔 방향에 직각인 방향으로 상기 지지구조체(MT)를 변위시키는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1패턴의 투영에 이어 상기 스캔 방향으로 상기 지지구조체(MT)를 감속시키는 단계;

   상기 제2패턴의 투영에 앞서 상기 스캔 방향과 반대 방향으로 상기 지지구조체(MT)를 가속시키는 단계; 및

   상기 지지구조체를 감속시키는 상기 단계 및 가속시키는 상기 단계 중 하나 이상의 단계동안, 상기 제2패턴이 상기 스캔 방향의 반대 방향과 일치하여 위치하도록 상기 스캔 방향에 직각인 방향으로 상기 지지구조체(MT)를 변위시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 패터닝수단은 제1 및 제2패터닝디바이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 패터닝수단은 1이상의 마스크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 패터닝수단은 프로그램가능한 패터닝수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 방사선시스템은 쌍극조명을 제공하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
9. 리소그래피 투영장치에 있어서,

   방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템(IL);

   원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는, 제1패턴 및 제2패턴을 가진 패터닝수단(MA1, MA2)을 지지하는 지지구조체(MT);

   기판을 잡아주는 기판테이블(WT);

   상기 기판의 타겟부 위로 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템(PL)을 포함하여 이루어지고,

   상기 제1 및 제2패턴은 스캔 방향에 직각인 방향으로 나란히 상기 지지구조체 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 장치는, 스캔 방향으로 상기 제1패턴을 스캔하면서 상기 제1패턴을 투영하고 이어서 상기 스캔 방향과 반대 방향으로 상기 제2패턴을 스캔하면서 상기 제2패턴을 투영하도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 장치는, 상기 제1패턴의 투영과 상기 제2패턴의 투영 사이에 상기 스캔 방향에 직각인 방향으로 상기 지지구조체를 변위시키도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 제1패턴의 투영에 이어 상기 스캔 방향으로 상기 지지구조체를 감속시키도록 구성되고 배치되는 위치설정수단; 및

    상기 제2패턴의 투영에 앞서 상기 스캔 방향과 반대 방향으로 상기 지지구조체를 가속시키도록 구성되고 배치되는 위치설정수단을 더 포함하여 이루어지고,

    상기 장치는 상기 지지구조체의 감속 및 가속 중 적어도 하나 동안, 상기 제2패턴이 스캔 방향의 반대 방향과 일치하여 위치하도록 상기 스캔 방향에 직각인 방향으로 상기 지지구조체를 변위시키도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
13. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 패터닝수단은 제1패턴, 및 제2패턴을 정의하는 제2패터닝디바이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
14. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 패터닝수단은 1이상의 마스크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
15. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 패터닝수단은 프로그램가능한 패터닝수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
16. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 방사선시스템은 쌍극조명을 제공하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
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