KR100637885B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법

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KR100637885B1
KR100637885B1 KR1020050085229A KR20050085229A KR100637885B1 KR 100637885 B1 KR100637885 B1 KR 100637885B1 KR 1020050085229 A KR1020050085229 A KR 1020050085229A KR 20050085229 A KR20050085229 A KR 20050085229A KR 100637885 B1 KR100637885 B1 KR 100637885B1
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요한네스 야코부스 마테우스 바젤만스
아나스타시우스 야코부스 아니체투스 브루인스마
야거 피에터 빌렘 헤어만 데
헨리 요한네스 페트루스 빈크
요제프 페트루스 헨리쿠스 벤숍
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은, 각각 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상으로 지향되고, 그에 의해 모듈레이팅되고, 스폿들의 어레이로서 기판상으로 투영되는 복수의 서브-빔들로 방사선 빔을 나누기 위한 굴절격자의 용례에 관한 것이다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 명세서에서 채용되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들은 본 발명을 예시하고 있으며, 설명부와 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 당업자가 본 발명을 구성 및 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 예시한 도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 조명하는 구성의 세부도;
도 3은 굴절격자가 작동하는 원리를 설명한 도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴절격자를 나타낸 도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 추가 구성을 나타낸 도;
도 6은 도 5에 도시된 구성의 변형례를 나타낸 도;
도 7은 도 5에 도시된 구성의 추가 변형례를 나타낸 도이다.
본 발명은 첨부도면들을 참조하여 기술될 것이다. 상기 도면에서, 같은 참조부호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낸다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC), 평판 디스플레이 및 미세 구조체들을 포함하는 여타 디바이스들의 제조에 사용될 수 있다. 종래의 리소그래피 장치에서는, 마스크 또는 레티클로 지칭되기도 하는 패터닝수단이 IC(또는 여타 디바이스)의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층을 가지는 기판(예를 들어, 실리콘웨이퍼 또는 유리판)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 묘화(imaging)될 수 있다. 패터닝수단은, 마스크 대신에 회로 패턴을 생성하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함할 수도 있다.
일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟부상에 전체패턴을 한번에 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 스테퍼, 및 투영빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 스캐너를 포함한다.
개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 사용하는 장치는 "픽셀 그리드 묘화"로서 공지된 구성을 이용하여 기판상으로 방사선을 투영할 수도 있다. 이러한 장치에서는, 마이크로 렌즈 어레이가, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이내에서 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들로부터의 방사선을 기판상의 스폿으로 포 커싱하는데 사용된다. 방사선이 기판상으로 투영될 때, 기판은 일정한 속도로 스캐닝된다. 따라서, 방사선은 마이크로 렌즈 어레이내의 렌즈들상으로 지향되는 한편, 방사선의 스트립은 기판상으로 투영된다.
기판의 스캐닝 방향으로의 스트립의 길이 및 위치는 방사선이 렌즈로 지향되는 때 및 그렇지 않은 때를 결정하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 제어된다. 상기 시스템은, 마이크로 렌즈들내의 상이한 렌즈들과 연관된 상이한 스폿들이 서로 인접한 기판상으로 방사선의 스트립을 투영할 수 있도록 구성된다. 따라서, 패터닝된 피처는 적절한 길이의 이러한 복수의 인접한 스트립에 의해, 그리고 적절한 위치에서 조성될 수 있다.
하지만, 조명 소스는 기판에서 묘화된다. 결과적으로, 마리크로-렌즈 어레이의 각각의 렌즈에 의해 기판상에 투영되는 스폿은 조명 소스의 형상에 따라 좌우된다. 나아가, 이는, 생성되는 이미지의 품질이 조명 소스의 형상에 따라 좌우된다는 것을 의미한다. 또한, 효과적인 소스의 형상은 이미지 필드에 걸쳐 변화될 수도 있다. 효과적인 조명 소스의 형상은, 예를 들어 광학기들의 수차 또는 스페클(speckle)로 인해 변화될 수도 있다. 하지만, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 가로지르는 조명은 균일하고 스페클과 같은 변수들이 없는 것이 바람직하다.
따라서, 필요한 것은 조명 조스의 형상 변화에 의해 야기되는 이미지 품질의 변화를 저감시키는 시스템 및 방법이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조명시스템, 굴절격자, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이, 기판테이블 및 투영시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 상기 조명시스템은 방사선 빔을 공급한다. 상기 굴절격자는 상기 빔을 복수의 방사선 서브-빔으로 분할한다. 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 상기 빔의 단면에 패턴을 부여한다. 상기 복수의 방사선 서브-빔들은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이내의 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들상으로 지향된다. 상기 기판테이블은 기판을 지지한다. 상기 투영시스템은 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 다음의 단계들을 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다. 기판을 제공하는 단계. 조명시스템을 사용하여 방사선 빔을 제공하는 단계. 굴절격자를 사용하여 상기 빔을 복수의 방사선 서브-빔으로 분할하는 단계. 상기 복수의 방사선 서브-빔들을 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이내의 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들상으로 지향시키는 단계. 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 사용하여 상기 빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계. 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계.
본 발명의 추가 실시예들, 특징들 및 장점들과 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동에 대해서는 첨부 도면들을 참조하여 상세히 후술될 것이다.
본 명세서에서는 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 리소그래피장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모 리용 유도 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 박막 자기 헤드의 제조 등과 같은 여타의 응용례를 가질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전 또는 후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판처리툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 여러번 처리된 층들을 이미 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
본 명세서에서 채택되는 "개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이" 또는 "반사기들의 어레이"라는 용어는, 원하는 패턴이 기판의 타겟부내에 형성될 수 있도록 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는데 사용될 수 있는 모든 디바이스를 칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 본 명세서에서 "광 밸브(light valve)" 및 "공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 이러한 패터닝장치의 예시로는 다음과 같은 것들이 제공된다.
프로그램가능한 거울 어레이는 점탄성 제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면(matrix-addressable surface)을 포함할 수 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, 예를 들어 반사면의 어드레스된 영역 (addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 공간 필터를 사용하면, 반사된 빔 중으로부터 비회절광이 필터링됨으로써 회절광만이 그를 떠나 기판에 도달하도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다.
대안례로서, 필터는 회절광을 필터링하여, 비회절광이 그를 떠나 기판에 도달하도록 할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 회절 광학 MEMS(micro electrical mechanical system) 디바이스의 어레이가, 위와 대응되는 방식으로 사용될 수도 있다. 각각의 회절 광학 MEMS 디바이스는, 입사광을 회절광으로서 반사시키는 격자(grating)를 형성하도록 서로에 대해 변형(deform)될 수 있는 복수의 반사 리본(reflective ribbon)들을 포함할 수 있다.
추가 대안실시예에는, 적절히 국부화된 전기장을 가하거나 압전 작동 수단(piezoelectric actuation means)을 채용하여 축선을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용한 프로그램가능한 거울 어레이가 포함될 수 있다. 마찬가지로, 상기 거울들은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울들은 입사되는 방사선 빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사시킬 것이다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울들의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적절한 전자 수단을 사용하여 수행될 수 있다.
상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어 레이는 1이상의 프로그램가능한 거울 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 거울 어레이에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국 특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 이들은 본 명세서에 인용 참조되고 있다.
프로그램가능한 LCD 어레이 또한 사용될 수 있다. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 인용 참조되는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다.
예를 들어, 피처들의 프리-바이어싱(pre-biasing), 광 근접성 보정 피처들, 위상 변화 기술 및 다중 노광 기술들이 사용되는 경우, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 "디스플레이된" 패턴은 기판의 또는 기판상의 소정 층으로 최종적으로 전사(transfer)된 패턴과 실질적으로 상이할 수도 있음을 이해하여야 한다. 이와 유사하게, 기판상에 최종적으로 생성된 패턴은 어느 한 순간에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 형성된 패턴과 일치하지 않을 수도 있다. 이는 기판의 각 부분상에 형성된 최종 패턴이 주어진 시간 주기 또는 주어진 노광 횟수에 따라 만들어진 구성의 경우일 수 있으며, 그 동안에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및/또는 기판의 상대 위치가 변경된다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에서 기술된 리소그래피 장치는 DNA 칩들, MEMS, MOEMS, 집적 광학시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 박막 자기 헤드 등의 제조 등과 같은 여타의 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다 이"와 같은 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판 처리툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)선, 및 (예를 들어, 파장이 5-20㎚범위에 있는) 극자외(EUV)선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광방사선에 대하여, 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절한, 굴절 광학시스템, 반사 광학시스템, 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있다.
또한, 조명시스템은 방사선의 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학 구성요소를 포괄할 수 있으며, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고도 언급될 수 있을 것이다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피장치는, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 기판을 침지시키는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피장치에서, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이의 다른 공간들에 적용될 수도 있다. 침지 기술(immersion technique)은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.
또한, 상기 장치에는, (예를 들어, 기판에 화학약품을 선택적으로 적용하거나 기판의 표면 구조를 선택적으로 수정하기 위하여) 유체와 기판의 조사된 부분들간의 상호작용을 가능하게 하는 유체 처리 셀이 제공될 수도 있다.
리소그래피 투영장치
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치(100)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치(100)는 적어도 방사선시스템(102), 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104), 대물테이블(106)(예를 들어, 기판테이블), 및 투영시스템("렌즈")(108)을 포함한다.
방사선시스템(102)은 방사선(예를 들어 UV 방사선)의 투영빔(110)을 공급하는데 사용될 수 있으며, 특히 이 경우에는 방사선 소스(112)를 포함할 수도 있다.
개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)(예를 들어, 프로그램가능한 거울 어레이)는 투영빔(110)에 패턴을 적용시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 위치는 투영시스템(108)에 대해 고정될 수 있다. 하지만, 대안적인 구성에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 투영시스템(108)에 대해 그것을 정확히 위치시키는 위치설정 디바이스(도시 안됨)에 연결될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 (예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 반사형 어레이를 가지는) 반사형으로 구성된다.
대물테이블(106)에는 기판(114)(예를 들어, 레지스트-코팅된 실리콘 웨이퍼 또는 유리 기판)을 잡아주는 기판홀더(상세히 도시되지는 않음)가 제공될 수 있으며, 대물테이블(106)은 투영시스템(108)에 대해 기판(114)을 정확히 위치시키는 위치설정 디바이스(116)에 연결될 수 있다.
투영시스템(108)(예를 들어, 거울 시스템 또는 쿼츠 및/또는 CaF2 물질로 만들어진 렌즈 요소를 포함하는 쿼츠 및/또는 CaF2 렌즈 시스템 또는 카타디옵트릭 시스템)은 기판(114)의 타겟부(120)(예를 들어, 1이상의 다이)상에 빔 스플리터(beam splitter; 118)로부터 수용된 패터닝된 빔을 투영하기 위해 사용될 수 있다. 투영시스템(108)은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 이미지를 기판(114) 상에 투영시킬 수도 있다. 대안적으로, 상기 투영시스템(108)은, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 요소들이 셔터들로서 기능하는 2차 소스(secondary source)들의 이미지들을 투영시킬 수도 있다. 또한, 투영시스템(108)은, 2차 소스들을 형성하고 기판(114)상에 마이크로스폿(microspot)들을 투영시키기 위해, 마이크로 렌즈 어레이(MLA)를 포함할 수도 있다.
소스(112)(예를 들어, 엑시머 레이저)는 방사선의 빔(122)을 생성할 수 있다. 상기 빔(122)은, 곧 바로 또는 예를 들어 빔 익스팬더(126)와 같은 컨디셔닝 디바이스(126)를 지난 후에, 조명시스템(일루미네이터)(124)로 공급된다. 일루미네이터(124)는 상기 빔(122)내의 세기분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정장치(128)를 포함할 수 있다. 또한, 일루미네이터(124)는 일반적으로 인티그레이터(130) 및 콘덴서(132)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 것이다. 이 방식으로, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상에 입사되는 투영빔(110)은 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 가진다.
도 1과 관련하여, 상기 소스(112)는 (예를 들어, 상기 소스(112)가 흔히 수은 램프인 경우에서처럼) 리소그패피 투영장치(100)의 하우징내에 놓인다는데 유의해야 한다. 대안실시예에서, 상기 소스(112)는 리소그래피 투영장치(100)로부터 멀리 떨어져 있을 수도 있다. 이 경우, 방사선 빔(122)은 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 상기 장치(100)안으로 지향될 수도 있다. 후자의 시나리오는 흔히 상기 소스(112)가 엑시머 레이저인 경우이다. 본 발명의 범위내에는 이 두 시나리오가 모두 고려되어 있음을 이해하여야 할 것이다.
이어서, 상기 빔(110)은 빔 스플리터(118)를 이용하여 지향된 후에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)를 거친다(intercept). 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)에 의하여 반사되면, 상기 빔(110)은 투영시스템(108)을 통과하여 기판(114)의 타겟부(120)상에 상기 빔(110)을 포커싱한다.
위치설정 디바이스(116){및 빔 스플리터(140)를 통해 간섭계 빔(138)을 수용하는 베이스 플레이트(base plate;136)상의 선택적 간섭계 측정 디바이스(134)}의 도움으로, 기판테이블(106)은, 상기 빔(110)의 경로내에 상이한 타겟부(120)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 사용된다면, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)용 위치설정 디바이스는, 예를 들어 스캔 중에 상기 빔(110)의 경로에 대해 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 위치를 정확히 보정하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(106)의 이동은, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현되며, 이는 도 1에 명확히 도시되어 있지는 않다. 또한, 유사한 시스템이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)를 위치시키는데 사용될 수도 있다. 요구되는 상대 이동을 제공하도록 대물테이블(106) 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)가 고정된 위치를 가지는 동안, 투영빔(110)이 대안적으로/추가적으로, 이동될 수 있음을 이해할 것이다.
상기 실시예의 대안적인 구성에서는, 기판테이블(106)이 고정될 수도 있으며, 기판(114)이 상기 기판테이블(106)상에서 이동할 수 있다. 이것이 행해지면, 기판테이블(106)에는 평탄한 최상면상에 다수의 개구부들이 제공되며, 상기 개구부들을 통해 가스가 공급되어, 기판(114)을 지지할 수 있는 가스 쿠션(gas cushion)을 제공한다. 통상적으로, 이를 공기 베어링 구성(air bearing arrangement)이라 칭한다. 기판(114)은 상기 빔(110)의 경로에 대해 상기 기판(114)을 정확히 위치시킬 수 있는 1이상의 액추에이터(도시 안됨)를 이용하여 기판테이블(106)상에서 이동된다. 대안적으로, 상기 기판(114)은 상기 개구부들을 통해 가스를 선택적으로 공급 및 차단시킴으로써 기판테이블(106)상에서 이동될 수도 있다.
본 명세서에는 기판상의 레지스트를 노광하는 본 발명에 따른 리소그래피 장치(100)가 서술되었으나, 본 발명은 이러한 용도로 제한되지 않으며 상기 장치(100)는 레지스트없는 리소그래피(resistless lithography)에서 사용하기 위한 패터닝된 투영빔(110)을 투영하는데 사용될 수도 있음을 이해해야 한다.
기술된 장치(100)는 다음의 바람직한 4가지 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드: 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상의 전체 패턴은 한번에{즉, 단일 "섬광(flash)"} 타겟부(120)상에 투영된다. 기판테이블(106)은 상이한 타겟부(120)가 패터닝된 투영빔(110)에 의해 조사(irradiate)되도록 상이한 위치에 대해 x 및/또는 y 방향으로 이동된다.
2. 스캔 모드: 주어진 타겟부(120)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는다는 것을 제외하고는 본질적으로 스텝 모드와 동일하다. 대신에, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 v의 속도로 주어진 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 패터닝된 투영빔(110)이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)에 걸쳐 스캐닝하도록 이루어진다. 이와 함께, 기판테이블(106)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동되며, 여기서 M은 투영시스템(108)의 배율이다. 이 방식으로, 비교적 큰 타겟부(120)가 분해능이 저하되지 않고 노광될 수 있다.
3. 펄스모드: 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 기본적으로 정지상태로 유지되며 전체 패턴은 펄스 방사선 시스템(102)을 사용하여 기판(114)의 타겟부(120)상에 투영된다. 기판테이블(106)은 패터닝된 투영빔(110)이 기판(114)을 가로질러 라인을 스캐닝할 수 있도록 기본적으로 일정한 속도로 이동된다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상의 패턴은 방사선시스템(102)의 펄스들 사이에서 필요에 따라 업데이트되고, 후속하는 타겟부(120)가 기판(114)상의 요구되는 장소에서 노광되도록 펄스들이 시간조정된다(timed). 따라서, 패터닝된 투영빔(110)은 기판(114)의 스트립(strip)에 전체(complete) 패턴을 노광시키도록 기판(114)을 가로질러 스캔할 수 있다. 상기 프로세스는 한 라인씩 전체 기판(114)이 노광될 때까지 반복된다.
4. 연속스캔모드: 실질적으로 일정한 방사선시스템(102)이 사용되고, 패터닝된 투영빔(110)이 기판(114)을 가로질러 스캔하고 그를 노광시킴에 따라 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상의 패턴이 업데이트되는 것을 제외하고는 본질적적으로 펄스모드와 동일하다.
또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수 있다.
패터닝 및 노광을 위한 예시적인 조명 및 투영
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템(100)의 일 부분을 나타내고 있다. 조명시스템(102)에 의해 제공되는 빔(110)은 빔(110)을 복수의 서브-빔(10a,10b,10c)으로 분할하는 굴절격자(11)상으로 지향된다. 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(12)은 서브-빔들(10a,10b,10c)을 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(13)상으로 투영하는데 사용된다. 각각의 서브-빔(10a,10b,10c)은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(13)내의 1이상의 개별적으로 제어가능한 요소들상으로 포커싱된다. 각 순간에 개별적으로 제어가능한 요소들은 원하는 패턴으로 설정되고, 그에 따라 서브-빔들(10a,10b,10c)을 모듈레이팅한다.
예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(13)는 서브-빔들(10a,10b,10c)의 세기를 모듈레이팅할 수도 있다. 모듈레이팅된 서브-빔들(10a,10b,10c)은 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(12)에 의해 제2렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(15)상으로 지향되고, 나아가 모듈레이팅된 서브-빔들(14a,14b,14c)들을 요소들을 포커싱하는 어레이(16), 예를 들어 마이크로 렌즈 어레이상으로 지향시킨다. 요소들을 포커싱하는 어레이(16)는 모듈레이팅된 서브-빔들(14a,14b,14c)을 기판(17)상으로 포커싱한다. 따라서, 굴절격자(11)는 소스(102)로부터의 방사선을 쪼개고(split) 복수의 방사선 소스들에 개선된 형상의 균일성 및 세기를 효과적으로 제공한다. 또한, 방사선 빔(110)을 서브-빔들(10a,10b,10c)로 분할하는 프로세스에서 방사선이 낭비되지 않기 때문에 조명시스템(102)의 효율성이 개선된다.
도 2에 도시된 구성은, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(13)상으로 방사선 서브-빔들(10a,10b,10c)을 포커싱하고 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(13)로부터의 방사선(14a,14b,14c)을 제2렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(15)상으로 지향시키는데 단일 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(12)을 활용하고 있으나, 반드시 이러한 특정 구성이 본 발명에 사용될 필요는 없다는 것을 이해해야 한다. 다른 예시에서는, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(13)로 방사선(10a,10b,10c)을 제공하고 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(13)로부터 방사선(14a,14b,14c)을 수용하는데 별도의 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹이 사용될 수도 있다. 이러한 구성에서는, 제2렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(15)은 불필요할 수도 있다.
또 다른 예시에서는, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(13)상으로 각각의 방사선 서브-빔들(10a,10b,10c)을 포커싱하기 위해 제1렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(12) 대신 개별 포커싱 요소들이 사용될 수도 있다.
이와 마찬가지로, 또 다른 예시에서는, 모듈레이팅된 개별 방사선 서브-빔들(14a,14b,14c)을 지향시키고 그들을 기판(17)상으로 투영하는데 개별 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹들이 사용될 수도 있다.
또한, 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹이 서브-빔들(10a,10b,10c) 또는 모듈레이팅된 서브-빔들(14a,14b,14c)의 일 부분에 대해 사용되는 절충적인 구성이 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
도 2는 빔(110)이 3개의 서브-빔들(10a,10b,10c)로 쪼개지는 것으로 나타내었으나, 굴절격자(11)를 사용하는 어떠한 수의 서브-빔들도 생성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 후술되는 바와 같이, 굴절격자(13)는 빔(110)을 단 하나의 방향보다 많은 방향으로 지향되는 서브-빔들(10a,10b,10c)로 분리하도록 구성될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 굴절격자(13)는 서브-빔들의 어레이를 생성하도록 구성될 수도 있다. 특별하게는, 굴절격자는, 예를 들어 256개의 서브-빔들에 의해 256의 어레이를 생성하도록 구성될 수도 있다.
예시적인 굴절격자
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴절격자의 특징들을 나타내고 있다. 이 실시예에서, 굴절격자(20)는 복수의 원통형 렌즈(21)(예를 들어 원통의 일부를 형성하는 1이상의 표면을 갖는 렌즈)를 포함한다. 원통형 렌즈(21)들은, 그들의 세장형(elongate) 축선들(예를 들어, 세장형 렌즈들의 길이를 따라서 유지되는 렌즈들의 단면에 수직한 축선들)이 상호 평행하도록 한 행으로(in a row) 서로 인접하게 구성된다. 도 3의 단면에 도시된 바와 같이, 각각의 원통형 렌즈들은 원통형 렌즈들의 세장형 축선과 평행한 라인(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 단지 단면에서의 소정 포인트)에 방사선을 포커싱한다. 초점 라인들은, 원통형 렌즈들(21)의 행과 평행한 행(22)으로 배치된다. 예를 들어, 초점 라인들(22)의 행은 회절격자내의 슬릿들의 행에 대응되는 방식으로 기능할 수 있다. 굴절격자(20)는 복수의 평행한 슬릿들로부터 형성되는 회절격자에 유사한 효과를 제공한다. 즉 최대 세기의 일련의 라인들을 제공하거나, 본질적으로 상기 빔을 서브-빔들로 쪼갠다. 하지만, (예를 들어, 슬릿들 사이의 회절격자상으로 입사되는) 방사선의 대부분은 실질적으로 굴절격자(20)상에 입사되는 방사선 모두가 서브-빔들로 지향되기 때문에, 굴절격자(20)는 훨씬 더 효과적이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일 예시에서는 원통형 렌즈들(21)이 원통의 일부이고 반대쪽 측면은 평면인 일 측면상에 표면을 갖는다. 또 다른 예시에서는, 각각의 원통형 렌즈들(21)이 완전 원통형이다.
일반적으로, 만곡된 원통형 렌즈들의 비율은 각각의 렌즈에 의해 생성되는 방사선 빔의 분기(divergence), 즉 렌즈들의 개구수(NA)를 결정한다. 나아가, 이것은 굴절격자(20)에 의해 생성되는 서브-빔들의 확산도(spread)를 결정한다. 따라서, 렌즈들의 형상 선택은 서브-빔들의 분배를 결정하는데 사용될 수 있다.
일 예시에서, 굴절격자(20)에 사용되는 원통형 렌즈들(21)의 만곡된 부분은 타원형 단면에 있어 타원형의 일부이다. 또 다른 예시에서는, 렌즈들의 단면이 완전 타원형일 수도 있다.
본 명세서에서 원통형 렌즈들(21)에 대한 연이은 참조사항들은 본 발명의 굴절격자(20)에서 사용되는 렌즈들과 관련되어 있고, 따라서 타원의 일부를 포함하는 단면을 갖는 렌즈들을 포함하거나 그렇지 않으면 후술되는 바와 같이 수정될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴절격자(31)를 나타내고 있다. 원통형 렌즈들의 제1어레이(30)는 제1방향으로 서로 평행하게 배치되는 렌즈들의 세장형 축선(elongate axes)을 갖도록 구성된다. 후술되는 바와 같이, 입사 방사선(34)은 제1어레이(30)를 통과하고 방사선 대역들로 나누어진다. 이들 대역들은, 원통형 렌즈들의 제1어레이(30)의 축선들에 수직한 그것의 구성 원통형 렌즈들의 세장형 축선들을 갖도록 구성되는 원통형 렌즈들의 제1어레이(32)상에 입사된다. 원통형 렌 즈들의 제2어레이(32)는 제1어레이(30)에 의해 방사선이 나누어지는 방향에 수직한 방향으로 방사선을 나눈다. 결과적으로, 조합된 굴절격자(31)는 방사선 빔(34)을 서브-빔들(35)의 어레이로 나눈다. 일 예시에서, 서브-빔들(35)이 평면(36)상으로 투영된다면 스폿들의 어레이(37)를 생성한다. 상술된 바와 같이, 실제에 있어서는 굴절격자(31)가 256×256의 방사선(35) 서브-빔들의 어레이를 생성하도록 구성되어, 기판(도시 안됨)상으로 투영될 수 있는 256×256 스폿들의 어레이를 제공할 수도 있다.
도 4는 굴절격자(31)를 조합하기 위하여 연계해 사용되는 원통형 렌즈들의 2개의 개별 어레이(30,32)들을 나타내고 있으나, 단일의 조합된 요소가 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 각 어레이를 위한 렌즈들은 단일 유리판의 대향 측면상에 형성될 수도 있다. 대안적으로, 필요한 피처들은 유리판의 동일 측면상에 형성될 수도 있다. 이 경우에, 필요한 원통형 렌즈들의 만곡된 프로파일은 유리판의 제1측면상에서 제1방향으로 평행하게 구성되는 렌즈 피처들에 의해 그라운딩(ground)될 수도 있다. 후속하여, 렌즈들의 제2세트에 대한 프로파일은 유리판의 동일 측면상에서 그라운딩되나, 제1방향에 수직한 방향으로 그라운딩된다. 어느 한 경우에 있어, 방사선은 연속적으로 렌즈들의 제1 및 제2어레이를 효과적으로 통과한다.
일 예시에서, 굴절격자(31)에 의해 생성되는 다수의 서브-빔들(35)은 원통형 렌즈 어레이(30,32)의 원통형 렌즈들의 개구수(NA)(예를 들어, 필요한 렌즈 형상), 원통형 렌즈 어레이(30,32)의 피치(ρ)(예를 들어, 원통형 렌즈들의 초점 라인들간 의 거리), 및 원통형 렌즈 어레이(30,32)의 크기를 선택함으로써 제어될 수도 있다. 상술된 바와 같이, 서브 빔들(35)의 분포는 렌즈들(30,32)의 형상의 선택에 의해 제어될 수도 있다. 또한, 원통형 렌즈 어레이의 크기는 서브-빔들(35)을 가로지르는 방사선의 세기 분포를 결정한다. 회절격자에 의한 것과 마찬가지로, 서브-빔들(35)을 가로지르는 방사선의 세기는 굴절격자(31)의 전체 크기에 따라 변화될 수도 있다. 예를 들어, 충분히 큰 굴절격자(31)에 의하면, 서브-빔들(35) 모두에 대해 동일한 세기의 방사선을 갖도록 하는 것도 가능하다. 추가 예시에서는, 굴절격자(31)를 조명하는 방사선(34)의 세기 분포를 조정함으로써 서브-빔들(35)의 세기 분포가 조정될 수도 있다. 또 다른 예시에서는, 서브-빔들의 어레이의 1이상의 에지들을 향하는 서브-빔들(35)의 방사선 세기가 저감되도록 시스템이 구성될 수도 있다.
일 예시에서, 리소그래피 장치는 패터닝된 빔 또는 모듈레이팅된 스폿들의 어레이를 동시에 기판상으로 투영시키는 복수의 소위 "광 엔진들"을 구비할 수도 있기 때문에, 몇몇 서브-빔들(35)의 세기를 저감시키는 것이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 각각의 광 엔진은, 조명시스템, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 투영시스템의 독립적인 조합을 가질 수도 있다. 이 예시에서, 각각의 광 엔진들에 의해 기판상으로 투영되는 패턴들은 생성되는 패턴들의 불연속성을 피할 수 있도록 정확하게 정렬될 필요가 있다. 요구되는 정렬의 정확성은, 통상적으로 "스티칭(stitching)"이라 칭해지는, 2개의 광 엔진에 의해 생성되는 패턴들의 오버래핑에 의해 저감될 수도 있다. 하지만, 이 예시에서, 오버래핑 구역에서 각각의 광 엔 진에 의해 생성되는 패턴들의 세기는 저감될 필요가 있다. 이는, 방사선 감쇠기들의 제공에 의해 행해질 수도 있다. 하지만, 본 발명을 이용하면, 이것은, 대안적으로 오버랩 구역에서 기판상의 방사선의 스폿들을 생성시키는데 사용되는 방사선의 서브-빔들(35)의 세기가 근본적으로 저감되도록 굴절격자(31)를 구성함으로써 행해질 수도 있다. 감쇠기에서 흡수될 방사선이 없다면, 방사선 소스에 의해 생성되는 방사선에 대한 활용의 효율성을 향상시킬 수 있다. 이는, 방사선을 흡수하는 감쇠기들의 가열에 의해 야기되는, 열적 요소들에 의해 야기되는 문제들을 회피할 수 있다.
일 예시에서, 방사선(35)의 서브-빔들의 어레이를 가로지르는 세기 분포는 원통형 렌즈들(30,33)의 어레이내의 원통형 렌즈들의 단면에 작은 변화를 제공함으로써 조정될 수도 있다.
또 다른 예시에서, 원통형 렌즈들의 단면에서의 작은 변화들은 렌즈들의 제조에 있어서의 공차(tolerance)들을 보상하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 렌즈들 모두가 특정한 형상인 굴절격자(31)의 제공에 의해 서브-빔들(35)을 가로지르는 균일한 방사선 분포가 제공될 수도 있다. 하지만, 완전한 최적의 형상을 갖고 있지는 않지만 렌즈들 모두가 동일하다면, 방사선의 서브-빔들을 가로지르는 세기에 있어서의 약간의 변화가 존재할 것이다. 따라서, 광학 렌즈의 형상 변화의 효과를 평균내어, 방사선(35) 서브-빔들을 가로지르는 세기 분포의 균일성 개선을 가져올 수 있도록, 신중하게(delibertely) 렌즈들을 서로로부터 약간 변화시킬 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
리소그래피 투영장치에서, 단일의 방사선 소스로는 기판을 효과적으로 노광시키기 위한 충분한 파워를 제공할 수 없다. 따라서, 2이상의 방사선 소스들의 출력을 조합하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 추가 구성을 나타내고 있다. 방사선 빔이 굴절격자상에 비스듬한 각도로 지향된다면, 굴절격자는 방사선 입사빔에 대해 소정의 각도 범위로 복수의 방사선 서브-빔들을 생성시킨다. 생성되는 방사선 서브-빔들 사이의 각도 간격(separation)은 동일하게 유지된다. 따라서, 굴절격자상에 입사되는 빔들간의 각도들이 서브-빔들간의 각도 간격의 정수배와 동일하다면, 각각의 빔으로부터 생성되는 서브-빔들은 동일할 것이다.
도 5에서는, 2개의 빔들(40,41)이 굴절격자(42)상으로 지향된다. 빔들(40,41)간의 각도 간격(43)은 각각의 서브-빔들(45,46,47,48,49)간의 각도 간격(44)과 동일하다. 따라서, 각각의 서브-빔들(45,46,47,48,49)은 제1빔(40)으로부터의 성분 및 제1빔(41)으로부터의 성분으로 이루어진다. 그러므로, 제1빔(40)과 제2빔(41)간에 세기 변화가 존재하는 경우에도, 서브-빔들(45,46,47,48,49)의 세기간에는 변화가 존재하지 않으며 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들(50)은 실질적으로 동일한 조명 세기를 수용한다.
일 예시에서는, 충분한 수의 빔들이 조합될 수도 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 굴절격자가 사용되는 경우(예를 들어 서브-빔들의 어레이를 생성시키는 경우)에는, 빔들이 1이상의 평면에서 조합될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
각각의 빔에 의해 생성되는 서브-빔들의 수 및 상기 빔들간의 각도 간격(예 를 들어, 다수의 정수배들의 서브-빔들간의 각도 간격)에 따라, 어레이 에지에서의 서브-빔들 중 1이상은 빔들 중 하나로부터의 방사선을 포함하지 않을 수도 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 구성에서, 각각의 빔이 5개의 서브-빔들을 생성시킨다면, 각각의 서브-빔들(45,46,47,48,49)은 제1빔(40)으로부터의 성분을 포함할 수 있다. 하지만, 그것의 각도로 인해, 제2빔(41)은 서브-빔(45,46,47,48) 및 도 5에는 도시되지 않은 서브-빔(49)을 넘는 서브-빔에만 방사선을 제공한다. 다시 말해, 서브-빔(45)은 빔(41)으로부터의 성분을 포함하지 않는다. 상술된 바와 같이, 저감된 세기의 서브-빔들을 갖도록 하기 위해서는 인접한 광 엔진과의 오버랩 구역에 있는 기판상에 방사선 스폿들을 제공하는 것이 바람직하다. 주변 서브-빔들이 어레이 중앙부에서의 서브-빔들보다 작은 방사선 빔들로부터의 성분들을 포함하도록 빔들의 조합을 구성함으로써 이러한 주변 서브-빔들에 대한 세기의 저감이 제공될 수도 있다.
각각의 방사선 서브-빔의 성분 부분들의 정확한 오버레이를 제공하기 위하여, 일 예시에서는 방사선 빔들간의 각도 간격이 정확해야 한다. 각각의 방사선 소스에 의해 제공되는 방사선 빔들은 초기에는 평행할 수도 있다.
도 6은 도 5의 구성의 변형례를 나타내고 있다. 이 구성은 굴절격자(53)상에 요구되는 각도 간격(54)으로 2개의 평행한 방사선 빔들(51,52)을 투영하는 구성을 나타내고 있다. 이 실시예에서, 이는, 굴절격자(53)가 렌즈 또는 렌즈들이 그룹(55)의 초점에서 구성되도록 배치되는, 적절히 선택된 단일의 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(55)내로 방사선 빔들(51,52)을 지향시킴으로써 달성된다. 방사선 빔들 (51,52) 스스로가 굴절격자(53)상의 소정 지점에 포커싱되지 않도록 하기 위해서, 방사선 빔들(51,52)은 각각의 빔들이 분기되고 있도록 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(55)상에 투영된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이는, 각각의 방사선 빔들(51,52)과 연관된 추가적인 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(56,57)에 의하여 달성될 수도 있다.
도 7은 도 5에 도시된 구성의 추가 변형례를 나타내고 있다. 즉, 방사선의 제1 및 제2빔들(61,62)은, 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(65)의 초점 평면에 배치되는 굴절격자(63)상에 빔들을 투영시키는 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(65)상으로 지향된다. 하지만, 도 7의 구성에서는, 방사선 빔들(61,62)이 초기에 평행하지 않다. 나타낸 바와 같이, 방사선의 제1빔(61)은 초기에 방사선의 제2빔(62)에 수직하다. 하지만, 방사선 제1빔(61)의 빔 경로내에 리플렉터(68)가 배치되어, 방사선 빔들(61,62)이 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(65)상이 입사되는 지점에서 그것의 주 광선이 방사선 제2빔(62)의 주 광선과 평행해지도록 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(65)을 향해 그것을 반사시킨다.
리플렉터(68)는 방사선 제1빔(61)이 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(65)상에 입사될 때 분기될 수 있도록 하는데 사용되는 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(66)의 초점에 배치되는 것이 바람직하다. 이 경우에, 리플렉터(68)의 크기는 방사선 제1빔(61)의 단면의 크기에 비해 매우 작을 수도 있다.
방사선의 한 빔은 리플렉터에 의해 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(65)상으로 지향될 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 따라서, 많은 수의 방사선 빔들이 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(65)상에 이러한 방식으로 지향될 수도 있다. 나아가, 굴절격자 (63)에 의한 조합을 위해 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(65)상으로 방사선 빔(들)을 지향시키는데 프리즘과 같은 여타 광학 요소들이 사용될 수도 있다.
도 6에 나타낸 것과 같은 구성과 비교하여 도 7에 나타낸 것과 같은 구성의 장점은, 도 7에 나타낸 바와 같이 방사선 빔들이 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(65)상에 입사되는 지점에서 방사선 빔들(61,62)이 오버랩될 수도 있다는 점이다. 이는, 굴절격자(64) 및 상기 굴절격자(63)를 조명하는 방사선 빔들의 크기와 비교하여 요구되는 각도 간격(64)이 매우 작을 수도 있기 때문에 이점이 있다. 따라서, 방사선 빔들이 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(55)에서 오버랩될 수 없는, 도 6에 나타낸 것과 같은 구성에서는, 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹(55)과 굴절격자(53)간의 간격이 현저히 더 커진다.
본 발명에 사용하기 위해 필요한 것과 같은 매우 작은 각도 간격에 대해, 도 6에 나타낸 것과 같은 비-오버래핑 구성은 실행불가능할 수도 있다. 예를 들어, 필요한 각도 간격이 100 microrad이고, 굴절격자에서의 방사선 빔의 직경이 20mm라면, 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹과 굴절격자간에 요구되는 간격은 200m이다.
또한, 도 7에 나타낸 구성은 도 6에 나타낸 것과 같은 구성보다 훨씬 더 큰 공간 효율성을 가질 뿐만 아니라 방사선 빔의 요구되는 정렬 정확성이 저감된다.
여타 구성들이 적절한 각도로 방사선 빔들을 굴절격자에 지향시켜 그들을 조합시키는데 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
결론
본 발명의 다양한 실시예들에 대해 상술하였으나, 그들은 예시에 지나지 않 으면 제한의 의도는 없다는 점을 이해해야 한다. 당업자라면, 본 명세서내에서는 본 발명의 기술적사상 및 범위를 벗어나지 않는, 형태 및 세부사항에 있어서의 다양한 변화들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭 및 범위는 상술된 실시예들에 의해 제한되지 않으며, 후속 청구항 및 그들의 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.
본 발명에 따르면, 조명 조스의 형상 변화에 의해 야기되는 이미지 품질의 변화를 저감시키는 시스템 및 방법을 얻을 수 있다.

Claims (13)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 빔을 공급하는 조명시스템;
    상기 빔을 복수의 서브-빔들로 나누는 굴절격자;
    상기 빔을 패터닝하기 위하여, 상기 복수의 방사선 서브-빔들이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이내의 연관된 상기 개별적으로 제어가능한 요소들상으로 지향되도록 구성되는 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이; 및
    상기 패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 투영하는 투영시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 굴절격자는 세장형 렌즈들의 제1 및 제2어레이를 포함하고,
    상기 빔은 상기 세장형 렌즈들의 제1 및 제2어레이를 연속적으로 통과하고;
    상기 렌즈 각각은 그것의 세장형 축선에 수직한 일정 단면을 가지고;
    상기 세장형 렌즈들의 제1어레이의 렌즈들은 그들의 세장형 축선들이 상호 평행하도록 배치되고;
    상기 세장형 렌즈들의 제2어레이의 렌즈들은 그들의 세장형 축선들이 상기 세장형 렌즈들의 제1어레이의 렌즈들에 수직하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 세장형 렌즈들 중 1이상의 상기 단면은 실질적으로 적어도 일부가 원형으로 된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 세장형 렌즈들의 제1 및 제2어레이들 중 1이상에서의 상기 세장형 렌즈들의 단면은 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 방사선의 서브-빔들의 세기 분포는:
    세장형 렌즈들의 제1 또는 제2어레이 중 1이상에서의 상기 렌즈들의 형상;
    상기 세장형 렌즈들의 제1 또는 제2어레이의 1이상의 폭;
    상기 세장형 렌즈들의 제1 및 제2어레이 중 1이상에서의 상기 세장형 렌즈들간의 간격;
    상기 세장형 렌즈들의 제1 및 제2어레이 중 1이상을 가로질러 변화하는 상기 렌즈들의 단면;
    상기 회절격자상에 입사되는 방사선 빔의 방사선 세기 프로파일; 및
    상기 회절격자와 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 사이에 배치되는 1이상의 감쇠기들 중 1이상에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 서브-빔은 상기 1이상의 개별적으로 제어가능한 요소들상에 포커싱되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    단일 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹은, 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 상기 서브-빔들 모두를 포커싱하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이로부터의 방사선을 상기 기판상의 복수의 스폿들상으로 포커싱하는 포커싱 요소들의 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단일 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹은 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이로부터의 방사선을 상기 포커싱 요소들의 어레이상으로 더욱 지향시키는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조명시스템은 적어도 추가 방사선 빔을 제공하고,
    상기 빔 및 상기 적어도 추가 방사선 빔은 상기 굴절격자상으로 지향되고 각각 서브-빔들로 나누어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    각각의 빔으로부터 유도된 상기 서브-빔들 중 1이상이 일치하도록 상기 빔 및 상기 적어도 추가 방사선 빔은 서로에 대해 여하한의 각도로 상기 굴절격자상으로 지향되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    조명시스템에 의해 제공되는 상기 빔 및 상기 적어도 추가 방사선 빔은 서로 평행하고 렌즈들 또는 렌즈들의 그룹에 의해 상대적인 각도로 상기 굴절격자상으로 지향되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  13. 디바이스 제조방법에 있어서,
    굴절격자를 사용하여 방사선 빔을 복수의 서브-빔으로 나누는 단계;
    개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에서 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들상으로 상기 복수의 방사선 서브-빔을 지향시키는 단계;
    상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 사용하여 상기 복수의 서브-빔들 각각을 패터닝하는 단계; 및
    상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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