KR100700374B1 - 반사기를 이용한 위치결정 시스템을 구비한 리소그래피 투영 장치 - Google Patents

반사기를 이용한 위치결정 시스템을 구비한 리소그래피 투영 장치 Download PDF

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안토니우스요하네스요세푸스 반디셀돈크
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 투영 장치에 있어서, 반사 광학 요소의 위치 및/또는 방향이 동적으로 제어된다. 리소그래피 투영 장치에서 미러등의 반사 광학 요소의 위치는 먼저 기준 프레임상에 장착된 절대위치 센서를 이용하여 측정된 다음, 역시 상기 기준 프레임상에 장착된 상대위치 센서에 의해 측정된다. 방해가 될 소지가 있는 진동에도 불구하고 상기 광학요소의 위치를 고정되게 유지시키기 위하여, 측정된 위치에 따라 상기 광학요소의 위치가 제어된다. 절대 센서는 용량 센서 또는 유도 센서일 수 있으며 상대 센서는 간섭계일 수 있다.

Description

반사기를 이용한 위치결정 시스템을 구비한 리소그래피 투영 장치{LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS WITH POSITIONING SYSTEM FOR USE WITH REFLECTORS}
도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영 장치의 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미러에 대한 위치결정 시스템에 관한 도면.
도 3은 기판의 결상 위치에 대한 미러 위치에 있어 회전 오차가 미치는 영향을 설명하는데 이용되는 도면.
본 발명은,
방사선 투영빔을 공급하는 조명 시스템;
마스크를 고정하기 위한 제 1 대물 테이블;
기판을 고정하기 위한 제 2 대물 테이블;
상기 마스크의 조사된 부분(irradiated portion)을 상기 기판의 타겟부 위로 결상(imaging)하기 위한 투영 시스템으로 구성되는 리소그래피 투영 장치에 관련된 것이다.
설명을 단순화하기 위해, 투영 시스템은 이하 "렌즈"로서 언급될 수 있으나, 이러한 용어는 굴절 광학기, 반사 광학기 및 카타디옵트릭(catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영 시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 조명 시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 임의의 원리에 따라 작동되는 요소들을 포함할 수도 있으며, 이러한 요소들은 아래에 집합적으로 또는 단일적으로 "렌즈"로서 언급되어 질 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 대물 테이블은 각각 "마스크 테이블" 및 "기판 테이블"로서 언급될 수 있다. 여기서 마스크 테이블이란, 결상될 패턴을 가지거나 또는 패턴이 형성될 수 있는 통상 마스크로 언급되는 구조체 또는 디바이스를 고정시킬 수 있거나 또는 고정하는 모든 구조체 또는 디바이스로서 취급되어져야 한다. 또한, 리소그래피 장치는 두개 이상의 마스크 테이블 및/또는 두개 이상의 기판 테이블을 구비하는 형태일 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에 있어서는 부가적인 테이블이 병렬로 사용될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 스테이지가 노광되고 있는 동안 하나 이상의 스테이지상에 예비단계가 수행될 수 있다.
리소그래피 투영 장치는 예를 들어, 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 마스크(레티클)는 집적회로의 개별 층에 대응하는 회로패턴을 포함할 것이며, 이 패턴은 이후에 방사선 감지재료(레지스트)층으로 코팅된 기판(실리콘 웨이퍼) 상의 목표영역(1이상의 다이로 구성) 상에 결상될 수 있다. 일반적으로 단일 웨이퍼는 마스크를 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사되는 인접한 목표영역들의 전체적인 연결망을 갖는다. 리소그래피 투영 장치의 일 형태에서는 목표영역 상에 마스크 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라 칭한다. 이와 달리, 통상 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)로 불리워지는 대체장치에서는 투영 빔 하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하면서, 동시에 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판 테이블을 스캐닝함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 일반적으로 투영 시스템은 배율인자(magnification factor:Ｍ)(대개 <1)를 가지므로 기판 테이블이 스캐닝되는 속도(ν)는 마스크 테이블이 스캐닝되는 속도의 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피 디바이스에 관한 보다 상세한 정보는 국제 특허출원 제 WO97/33205호에서 찾을 수 있다.
일반적으로, 이러한 종류의 장치는 단일 제 1 대물(마스크) 테이블 및 단일 제 2 대물(기판) 테이블을 포함한다. 그러나, 적어도 두개의 독립적으로 이동가능한 기판 테이블이 있는 기기가 이용가능해지고 있다(예를 들면 국제 특허출원 WO98/28665호 및 WO98/40791호에 기술된 다수 스테이지 장치를 참조). 이러한 다수 스테이지 장치의 기본적인 작동 원리는, 테이블상에 위치한 제 1 기판을 노광시키기 위해 제 1 기판 테이블이 투영 시스템 바로 밑에 있는 동안, 제 2 기판 테이블은 로딩 위치(loading position)로 이동하고, 노광된 기판을 방출하고, 새로운 기판을 집어 올리고, 새로운 기판상에 소정의 초기 측정 단계를 수행하고, 그후 제 1 기판의 노광이 완료되면 곧 이 새로운 기판을 투영 시스템의 바로 밑의 노광 위치로 이송시키기 위하여 대기하며, 상기 사이클이 반복된다. 이러한 방식으로, 증대된 기기 스루풋을 얻을 수 있어 기기 소유 비용을 개선한다.
결상될 수 있는 피처의 크기를 줄이기 위해서는 조명빔(illumination beam)의 파장을 줄이는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어 193 ㎚, 157 ㎚, 126 ㎚등의 약 200 ㎚ 이하의 파장을 이용하도록 제안되어 왔다. 조명 방사선의 파장을 약 10 ㎚ 내지 20 ㎚ 정도까지 더욱 감소시키는 것도 예상된다. 특히 이러한 파장은 미러 등의 반사광학기에 의해 용이하게 포커싱되고 제어된다. 광학 포커싱 시스템들의 예시들은 US-A-5420436, EP-A-0744641, JP(A)08298239 및 US-A-5448612에서 찾을 수 있다. 그러나, 리소그래피 장치내의 미러는 굴절요소에 비해 고도로 정확하게 위치되어야 하는데, 이는 회전 방향 오차(rotational orientation error)가 다운스트림(downstream) 광학 경로 길이에 전체를 지나는 동안 증폭되기 때문이다. 매우 짧은 파장을 가지는 방사선을 이용하는 장치에 있어서, 광학적 경로 길이는 2 m 이상에 이를 수 있다.
예를 들면, 바람직한 오버레이 성능을 얻기 위해서는, 기판 레벨에서 마스크 중 조사된 부분의 이미지의 위치를 약 1 ㎚ 이하의 오차(첨부도면의 도 3에 도시됨)내로 안정되게 유지하는 것이 필요할 수 있다. 미러와 기판(W)사이의 거리가 2 m라면, 반사 빔의 최대 허용 회전 오차는 시스템이 스펙(spec)내에 있도록 하기 위하여 28 × 10-9 도(1 × 10-9m/2m = tan 28 × 10-9)가 된다. 미러에 대한 반사각은 입사각과 같기 때문에, 미러의 위치에서의 회전오차(da)는 반사빔 방향으로의 오차의 두배로 증가한다. 따라서, 미러는 14 × 10-9 도 이상의 정확성으로 위치되어야 한다. 미러가 0.1 m 정도의 폭과 그 한쪽면에 회전점(rotating point)을 가진다면, 회전점은 0.024 ㎚(tan 14 × 10-9 × 0.1 = 2.4 × 10-11)내로 위치되어야 한다. 명백히, 미러방향에 요구되는 정밀도는 대단히 높으며 또한 이는 이미지 정밀도에 대한 스펙이 증가함에 따라 계속 증가하기만 할 것이다. X, Y 및 Z 위치에 대한 정밀도 요건은 다소 완화될 수 있는데, 이는 그러한 에러들은 기판 레벨에서는 증폭이 덜 되기 때문이다.
본 발명의 목적은 방사 또는 투영 시스템내에 미러를 정확하고 동적으로 위치시키도록 하는 향상된 위치결정 시스템을 구비한 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 제 1 형태에 따라 제공되는 리소그래피 투영 시스템은,
방사선 투영빔을 제공하도록 구성되고 배치되는 조명 시스템;
마스크를 고정하도록 구성되고 배치되는 제 1 대물 테이블;
기판을 고정하도록 구성되고 배치되는 제 2 대물 테이블;
상기 마스크의 조사된 부분을 상기 기판의 타겟부상으로 결상하도록 구성되고 배치되는 투영 시스템을 포함하여 이루어지고,
상기 조명 시스템 및 상기 투영 시스템 중 하나 이상은, 하나 이상의 반사 광학 요소와, 하나 이상의 상기 반사 광학 요소의 위치 및/또는 방향을 동적으로 제어하기 위한 위치결정 수단을 포함하여 이루어지며,
상기 장치는,
상기 반사 광학 요소들 중 하나의 위치 및/또는 방향을 측정하여 이를 나타내는 절대위치신호를 출력하도록 구성되고 배치되는 절대위치 감지 수단; 및
상기 하나의 반사 광학 요소의 상기 위치 및/또는 방향에서의 변화를 측정하고 이를 나타내는 상대위치신호를 출력하도록 구성되고 배치되는 상대위치 감지 수단을 포함하는 감지 수단을 더 포함하여 이루어지고,
상기 위치결정 수단은,
구동 제어 신호에 응답하여 하나 이상의 상기 반사 광학 요소들의 위치 및/또는 방향을 변화시키도록 구성되고 배치되는 구동 수단; 및
하나 이상의 상기 반사 광학 요소들의 위치 및/또는 방향에서의 상기 결정된 변화를 보정하기 위하여 상기 하나 이상의 위치 신호들에 응답하여 상기 구동 제어 신호를 발생시키는 제어기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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하나 이상의 반사 광학 요소는 미러, 반사 회절격자, 반사 필터 등의 단일 요소 혹은 다른 형태의 요소 또는 상기 요소들의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 장치의 작동시 반사 광학기의 위치는 연속적으로 또는 반복하여 제어되므로, 진동 및 기계적 충격에 따른 영향과 열적 및 기계적인 드리프트가 완화될수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 리소그래피 장치는 기준 프레임 및 상기 기준 프레임에 대한 상기 반사 광학기의 위치를 결정하는 감지 수단을 포함한다.
삭제
상기 구동 수단은 상기 구동 제어 신호에 응답하여 상기 하나의 반사 광학 요소의 위치 및/또는 방향을 변화시키도록 배치될 수 있고; 상기 제어기는 상기 절대위치 신호 및 상기 상대위치 신호에 응답하여, 상기 하나의 반사 광학 요소를 소정의 위치 및/또는 방향으로 설정 및 유지시키기 위한 구동제어신호를 발생시킬 수도 있다.
장치가 초기화될때마다 교정(calibration)없이 반사 광학기의 절대위치 및/또는 방향을 결정할 수 있는 절대위치 감지 수단과, 높은 대역폭 및/또는 큰 측정범위로 반사광학기의 위치 및/또는 방향에서의 움직임을 검출해낼 수 있는 상대위치 감지 수단을 함께 사용함으로써, 긴 시간이 소요되는 보정 또는 초기화 과정없이 위치결정 시스템이 반사광학기를 정확하게 위치시키거나 안정화시키며, 반사 광학기내의 모든 진동을 상쇄시킬 수 있다. 절대 감지 수단을 이용한 초기 위치결정후에, 구동 수단은 상대 감지 수단 또는 간섭 엔코더로부터의 고주파 출력을 기초로하여 주로 제어된다.
바람직하게는, 절대 감지 수단은 하나 이상의 용량 센서 또는 유도 센서를 포함하며 상대위치 감지 수단은 하나 이상의 간섭계를 포함한다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 감지수단은, 방사선 감지빔이 상기 투영빔으로부터 분리되게 하도록 상기 하나 이상의 반사 광학 요소를 따라 지향되고, 상기 하나 이상의 반사 광학 요소에 의해 반사될 때 상기 감지빔의 위치를 결정하도록 구성되고 배치된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면,
방사선 투영 빔을 제공하도록 구성되고 배치되는 조명 시스템,
마스크를 고정하도록 구성되고 배치되는 제 1 대물 테이블,
기판을 고정하도록 구성되고 배치되는 제 2 대물 테이블,
마스크의 조사된 부분을 기판의 타겟부상으로 결상하도록 구성되고 배치되는 투영 시스템으로 이루어지는 리소그래피 투영 장치를 이용하여 디바이스를 제조하는 방법을 제공하는데,
상기 방법은,
패턴을 지니는 마스크를 상기 제 1 대물 테이블에 제공하는 단계,
방사선 감지층이 제공되는 기판을 상기 제 2 대물 테이블에 제공하는 단계,
마스크부에 조사하여 상기 기판의 상기 타겟부상으로 상기 마스크의 상기 조사된 부분을 결상(imaging)하는 단계,
상기 투영 및 조명 시스템중 하나에 포함되는 하나 이상의 반사 광학 요소의 위치 및/또는 방향을 동적으로 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 리소그래피 투영 장치를 사용하는 제조 공정에서, 마스크의 패턴은 방사선 감지 재료(레지스트)층이 부분적으로나마 도포된 기판상에 결상된다. 이 결상단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 다양한 절차를 거친다. 노광후에, 기판은 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 결상된 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 절차를 거칠 것이다. 이러한 일련의 절차는 예를 들어 IC와 같은 디바이스의 개별 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같이 개별 층을 마무리하기 위한 다양한 모든 공정을 거친다. 여러 층이 요구된다면, 전체 공정 또는 그 변형 공정은 새로운 층마다 반복되어질 것이다. 종국에는, 디바이스의 배열이 기판(웨이퍼) 상에 존재할 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로에 대해 분리되어, 각각의 디바이스가 운반 장치에 탑재되고 핀에 접속될 수 있다. 그와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing"(3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill 출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치를 사용함에 있어 상기에서는 집적회로의 제조에 대해서만 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 응용례를 가지고 있음은 명백히 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기영역 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정 표시 패널, 박막 자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 전술한 기타 응용분야들을 고려할 때, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 "마스크", "기판" 및 "목표 영역" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 각각 대체될 수 있음이 이해될 것이다.
본 명세서에 있어서, "방사선" 및 "빔"와 같은 용어는 예를 들어 자외선 방사선, EUV 및 X-선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄하는 것으로 사용된다. "미러" 및 "반사기"와 같은 용어는 문맥에서 달리 규정하지 않는 한 동의어로 사용되며, 굴절 또는 회절등의 다른 어떠한 광학적 특성을 가지고 있는 지의 여부, 전체적으로, 부분적으로 또는 선택적으로 반사되는지 여부에 관계없이, 모든 반사 요소를 포괄하는 것으로 의도된다. 문맥에서 허용가능한 경우는, 상기 용어가 산란판(scattering plate) 등의 정반사성이 아닌(non-specular) 반사기에 적용될 수도 있다. 위치(position)와 같은 용어는 X, Y 및 Z 및 회전위치 Rx, Ry 및 Rz의 일부 또는 전부를 지칭하는 것과 같이 폭넓게 해석되어야 한다.
실시예 1
도 1은 본 발명에 따른 리소그래피 투영 장치의 개략도이다.
이 장치는,
방사선(예를 들어 UV, EUV 방사선) 투영빔(PB)을 제공하기 위한 방사 시스템(LA, IL);
마스크(예를 들어, 레티클)(MA)를 고정시키기 위한 마스크 홀더가 제공되고 아이템 PL에 대하여 정확하게 마스크를 위치시키기 위한 제 1 위치결정수단(PM)에 연결되는 제 1 대물 테이블(마스크 테이블)(MT);
기판(W)(예를 들어 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 고정하기 위한 기판 홀더가 제공되고 아이템PL에 대하여 기판을 정확하게 위치시키기 위한 제 2 위치결정수단(PW)에 연결되는 제 2 대물 테이블(기판 테이블)(WT);
기판(W)의 목표영역 또는 타겟부(C)상으로 마스크(MA)의 조사된 부분을 결상하기 위한 투영 시스템(PL)("렌즈")(예를 들어, 반사 또는 카타디옵트릭 시스템)으로 구성된다.
방사 시스템은 방사선 빔을 생성하는 방사원(LA)(예를 들면, Hg 램프, 엑시머 레이저, 레이저 또는 방전 플라즈마 소스, 또는 스토리지 링 또는 싱크로트론내의 전자 빔의 경로주위에 제공되는 언듈레이터)을 포함한다. 이러한 빔은 조명 시스템(IL)내에 포함되는 다양한 광학적 구성요소를 따라 진행하여 결과적으로 상기빔(PB)은 입구퓨필(entrance pupil) 및 마스크에 소정의 조명 프로파일을 부여하도록 모아진다.
그 다음 마스크 테이블(MT)상의 마스크 홀더에 고정되는 마스크(MA)상에 빔(PB)이 닿는다. 마스크(MA)에 의해 선택적으로 반사된후에, 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 목표 영역(C)상으로 빔(PB)을 포커싱한다. 간섭계변위측정수단(IF) 및 제 2 위치결정 수단(PW)의 도움으로, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 다른 목표 영역(C)이 위치되도록 기판 테이블(WT)이 정확하게 움직이게 될 수 있다. 유사하게는, 간섭계변위측정수단(IF) 및 제 1 위치결정 수단(PM)은 빔(PB)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확하게 위치시키는데 이용될 수 있다. 일반적으로, 도 1에 분명히 도시되진 않았지만, 장행정 모듈(long stroke module)(대략적인 위치결정) 및 단행정 모듈(short stroke module)(정밀한 위치결정)에 의하여 대물 테이블(MT, WT)의 이동이 실현된다.
기술된 장치는 두가지 다른 모드로 사용될 수 있다;
ㆍ스텝모드에 있어서는 마스크 테이블(MT)이 본질적으로 정지상태로 유지되고, 전체 마스크 이미지가 타겟부(C)상으로 한번에(즉, 단일 "플래쉬"로) 투영된다. 그 다음에 기판 테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의해 조사될 수 있다;
ㆍ스캔모드에 있어서는 주어진 타겟부(C)가 단일 "플래쉬"로 노광되지 않는 다는 것만 제외하고는 본질적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 대신에, 마스크 테이블(MT)이 속도(ν)로 소정 기준 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 X 방향)으로 이동가능하여 투영 빔(PB)이 마스크 이미지 전체를 스캐닝하게 된다. 동시에, 기판 테이블(WT)은 V = Mν의 속도로 동일 또는 반대 방향으로 이동하는데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상적으로 M = 1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 상대적으로 큰 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
본 실시예에서는 반사형 마스크가 채용되지만, 본 발명이 투과형 마스크를 가진 리소그래피 장치에서 이용될 수도 있는 것임은 물론이다. 기술된 실시예는 방사 및 투영 시스템의 반사 요소도 채용하지만, 굴절 요소도 일부 사용될 수 있다.
도 2는 조명 광학기(IL) 또는 투영 광학기(PL)에 포함되는 미러(10)들 중 하나와 그에 관련되는 위치결정 시스템(20)을 도시하며, 상기 시스템은 구동 시스템(30), 위치 감지 시스템(40), 제어 시스템(50)으로 구성된다. 상기 미러(10)는 입사방사선(PB)에 예각으로 설정되는 평 미러(flat mirror)로 도시되었다. 하지만, 상기 미러(10)가 휘광 입사 미러(glancing incidence mirror)도 될 수 있으며, 방사선빔(PB)을 원하는 대로 포커싱하고 성형할 수 있도록 거시 또는 미시적으로 형성될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 미러(10)는 위치결정 시스템(20)의 일부를 형성하는 구동기(31, 32)상에 장착되며, 이것은 다시 베이스 프레임(BF)상에 장착된다. 바람직하게는, 베이스 프레임(BF)은 매우 견고하며, 예를 들어 리소그래피 장치(1)의 베이스 플레이트(BP)에 부착되거나 그 일부일 수 있다. 구동기(31, 32)는 미러의 위치 및 특히 방향을 정확하게 제어하는 데 이용된다. 도 2에서는 단지 두개의 구동기만 도시되었으나, 6 자유도의 일부 또는 전체로 미러의 위치를 제어하는데 더 많은 혹은 더 적은 구동기(drive)가 제공될 수 있음이 이해될 것이다.
본 실시예에 있어서 구동기(31, 32)는 로렌츠-힘 모터(Lorentz-force motors)를 포함하며, 이것의 작동원리는 본 명세서에 참고자료로 포함된 유럽특허 제 EP 1 001 512호 및 이와 동일한 미합중국 특허 제 US 09/435,638에 개시되어 있다. 강성(stiffness)가 낮고 필요한 응답성 및 파워를 갖는, 다른 바람직한 엑추에이터 또는 모터가 채용될 수도 있다.
감지 시스템(40)은 절대 센서(41, 42) 및 상대 센서(43, 44)를 포함하며, 이들은 모두 기준 프레임(RF)상에 장착된다. 기준 프레임(RF)은 공기 마운트(air mount), 스프링, 또는 다른 진동격리수단에 의해 지지되는 매우 강성인 프레임이며, 장치의 좌표 시스템에 대한 기준을 형성한다. 기준 프레임(RF)은 장치의 다른부분에 사용되는 기준 프레임에 연결되거나 그 일부분일 수 있다. 상기 기준 프레임(RF)은 가령 구동기(31, 32)의 작동에 의해 유도될 수 있는, 베이스 프레임(BF)내의 진동으로부터 격리되는 것이 중요하다.
절대 센서(41, 42)는 매번 사용전에 교정할 필요없이 1 이상의 자유도에서 미러(10)의 절대위치를 측정한다. 장치의 초기 제작시 및 주기적인 유지보수시에 보정이 필요하거나 바람직하지만, 절대 센서는 보정없이 제조공정 또는 일련의 공정들에 대해 작동될 수 있어야 한다. 본 실시예에 있어서, 절대 센서는 공지의 용량 센서 또는 유도 센서이다. 단순화를 위해 두개의 절대 센서가 기술되었지만, 소정의 자유도내에서 위치정보를 제공하기 위하여 필요에 따라 2개 이상 또는 이하가 채용될 수 있다.
상대 센서(43, 44)는 미러의 이동 즉, 위치 및/또는 방향에서의 변화를 측정하므로, 미러의 절대위치를 결정하기 위해 사용되기 이전에 미러가 소정의 위치에 정확하게 설치될 수 있도록 하는 것에 관련된 교정을 필요로 한다. 본 실시예에 있어서, 상대 센서(43, 44)는 미러(10)상에 장착된 각각의 기준 회절 격자(45, 46)의 위치를 측정하는 간섭계형 센서(interferemeter-based sensor)이다. 절대 센서에서와 같이, 필요시 2개 이상 또는 이하의 센서가 채용될 수 있다.
간섭계 센서(43, 44)는 용량 센서 또는 유도 센서(41, 42)보다 더 높은 감도 및/또는 대역폭 및/또는 범위로 미러의 이동을 측정할 수 있기 때문에, 장치가 작동하는 동안 상대위치 신호를 연속적으로 제공하는데 이용된다. 장치의 초기 설정동안이나, 투영 또는 조명 시스템이 작동되지 않은 임의의 기간이 지난 후에 장치를 다시 초기화할때에 절대위치신호를 제공하는 데 절대 센서(41, 42)가 이용된다. 이러한 것들은 간섭계 센서(43, 44)를 검사하거나 재보정하기 위하여 주기적으로 사용될 수도 있다.
절대 센서(41, 42) 및 상대 센서(43, 44)로부터의 원 신호(raw signals)가, 제어 시스템(50)의 일부분을 형성하는 각각의 제 1 및 제 2 신호 처리 회로(51, 52)에 제공된다. 신호 처리 회로(51, 52)는 센서에 의해 제공되는 신호를 적절히 처리하고 확인하며 필요에 따라서는 출력을 위해 소정의 좌표 시스템에 맞게 변환시킨다. 미러(10)의 절대위치를 나타내는 제 1 신호 처리 회로(51)로부터의 처리된 위치신호는 상대위치 신호의 교정(calibration)을 위해 제 2 신호 처리 회로(52)에 제공될 수 있다. 모터 제어 회로(53)은 신호 처리 회로(51, 52)에서 처리된 위치신호 및 셋 포인트 회로(54)로부터의 셋 포인트 데이터를 받아, 미러(10)를 의도하는데로 위치시키고 모든 진동의 영향을 상쇄하도록 모터(31, 32)에 제공되는 적절한 구동 신호를 결정한다.
본 실시예의 제어 시스템은 미러의 위치를 측정하여 소정의 위치로부터의 모든 편차를 상쇄시키는 것을 기반으로 하는 피드백 제어 전략을 이용한다. 게다가, 상기 제어 시스템은 피드 포워드 제어를 위해 리소그래피 장치의 전반적인 제어 시스템으로부터의 정보 또는 다른 센서를 이용할 수 있다. 셋 포인트 회로(54)에 의해 제공되는 셋 포인트는 미러(10)가 광학기의 고정된 요소이면 일정한 위치일 수 있으며, 미러(10)가 리소그래피 장치의 모든 가변적 빔 성형 또는 위치결정 기능을 하는 경우는 가변위치일 수 있다.
실시예 2
본 발명의 제 2 실시예에 있어서는, 제 1 실시예에 대해 기술된 것과 같은 위치 감지 시스템(40)만이 투영 광학기(PL)내 미러(10)등과 같은 반사 광학 요소 각각에 관련된다. 위치결정 감지 시스템의 대안적인 실시예는 절대 센서만 또는 상대 센서만으로 구성될 수 있다. 작동 중에는 미러의 위치 및/또는 방향에서의 다양한 변화가 모니터링될 수 있고, 이러한 변화에 기인한 기판레벨에서의 가상의 오차(imaginary error)를 유도해 낼 수 있는데, 이는 여러 미러의 위치 및 방향이 그러한 유도를 위해 충분히 정확하게 알려질 수 있기 때문이다.
유도된 가상의 결상오차(imaging error)를 보정(correct)하기 위하여, 투영 시스템내의 하나(이상)의 미러는 제 1 실시예에서 기술된 것과 같이 구동 시스템(30)에 연결된다. 제어 시스템은 관련된 위치결정 감지 시스템(40)에 의해 측정된 바와 같이 투영 광학기(PL)내 모든 미러의 다양한 위치 및/또는 회전 오차를 보정하기 위하여 관련 미러의 위치 및/또는 방향에 필요한 변화를 유도할 것이다. 이를 위해 여러 위치 감지 시스템(40)으로부터의 원(raw) 위치 신호가 제어 시스템에 제공된다. 제어 시스템내의 신호 처리 회로는 상기 신호를 적절히 처리하고, 구동 시스템(30)에 연결되는 하나(이상)의 미러(들)(10)에 대하여 필요에 따라 적절한 좌표 시스템으로 변환한다.
투영 시스템내에 포함되는 반사 요소 중에서 위치 및/또는 방향면에서 가장 중요한 반사 요소에 구동 시스템을 제공하도록 할 수도 있다. 또한, 위치 및 방향면에서 중요하지 않은 반사 요소(들)에 대한 위치 감지 시스템은 없을 수도 있다.
제 2 실시예에 대한 대안으로서의 실시예는, 마스크에서 기판을 향하여(또는 반대로) 투영 시스템(PL)내에서 다양한 반사 요소를 따라 지나는 광선빔, 바람직하게는 레이저빔이 제공되는 감지 시스템을 포함한다. 다양한 반사 요소의 위치 및/또는 방향에 있어서의 편차는 투영 시스템을 지날 때에 레이저빔 위치의 변화를 가져오는데, 이러한 위치변화는 4중 검출기(four-quadrant detector)(쿼드 셀-quad cell), 2 차원 위치 감지 디바이스 또는 CCD 카메라등의 적절한 2 차원 검출기를 이용하여 검출될 수 있다. 연속적인 피드백 가능성을 제공하기 위하여, 2 차원 검출기는 투영 시스템에 대한 기준 프레임(RF)상에 고정되도록 장착될 수 있으며, 레이저빔이 마스크상에서 그 마스크 패턴의 바로 옆 위치로부터 반사될 수 있으며, 이런 경우는 2 차원 검출기가 투영 시스템의 외부에 장착될 수 있다.
제 1 , 제 2 및 상기 대안 실시예 등에서와 같이, 반사 요소의 위치 및 회전 편차에 대한 연속적인 피드백은 고주파, 중주파 및 저주파 영역에서의 위치 및/또는 회전 변화를 보정가능하게 한다. 미러 마운트의 기계적인 크립에 의해 유발되는 것 등과 같은 저주파영역에서의 편차 및 보정에만 관심이 있는 경우에는, 기판 테이블상에 장착된 2 차원 검출기를 사용하고 결상 공정(imaging process) 중 소정의 시점에 레이저빔의 위치를 점검하는 것을 선택할 수 있다. 반사 요소의 위치 및/또는 회전 편차에 의해 유발되는 위치 오차는 역시, 마스크 및/또는 기판 테이블의 위치 결정시 이들을 고려함으로써 보정될 수 있다.
본 발명에 대한 특정 실시예가 상술되었으나, 본 발명은 앞서의 설명과 다르게도 실시되어 질 수 있는 것임이 이해될 것이며, 본 명세서가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 본 발명의 위치결정 시스템은 리소그래피 투영 장치내에 미러가 적용되는 것으로 기술되었다. 그러나, 본 발명은 기판(웨이퍼) 또는 마스크(레티클) 스테이지 등의 리소그래피 장치의 다른 구성요소, 또는 정확한 동적인 위치결정이 요구되는 다른 장치의 구성요소에 적용될 수도 있다.
본 발명은 향상된 위치결정 시스템을 구비한 리소그래피 투영 시스템을 제공하여 방사 또는 투영 시스템내에 반사 광학 요소를 정확하고 동적으로 제어한다.

Claims (20)

  1. 리소그래피 투영장치에 있어서,
    방사선 투영빔을 제공하도록 구성되고 배치되는 조명 시스템;
    마스크를 고정하도록 구성되고 배치되는 제 1 대물 테이블;
    기판을 고정하도록 구성되고 배치되는 제 2 대물 테이블;
    상기 마스크의 조사된 부분을 상기 기판의 타겟부상으로 결상하도록 구성되고 배치되는 투영 시스템을 포함하여 이루어지고,
    상기 조명 시스템 및 상기 투영 시스템 중 하나 이상은, 하나 이상의 반사 광학 요소와, 하나 이상의 상기 반사 광학 요소의 위치 및/또는 방향을 동적으로 제어하기 위한 위치결정 수단을 포함하여 이루어지며,
    상기 장치는,
    상기 반사 광학 요소들 중 하나의 위치 및/또는 방향을 측정하여 이를 나타내는 절대위치신호를 출력하도록 구성되고 배치되는 절대위치 감지 수단; 및
    상기 하나의 반사 광학 요소의 상기 위치 및/또는 방향에서의 변화를 측정하고 이를 나타내는 상대위치신호를 출력하도록 구성되고 배치되는 상대위치 감지 수단을 포함하는 감지 수단을 더 포함하여 이루어지고,
    상기 위치결정 수단은,
    구동 제어 신호에 응답하여 하나 이상의 상기 반사 광학 요소들의 위치 및/또는 방향을 변화시키도록 구성되고 배치되는 구동 수단; 및
    하나 이상의 상기 반사 광학 요소들의 위치 및/또는 방향에서의 상기 결정된 변화를 보정하기 위하여 상기 하나 이상의 위치 신호들에 응답하여 상기 구동 제어 신호를 발생시키는 제어기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 수단은, 상기 구동 제어 신호에 응답하여 상기 하나의 상기 반사 광학 요소의 상기 위치 및/또는 방향을 변화시키도록 배치되며;
    상기 제어기는, 원하는 위치에 상기 하나의 반사 광학요소를 설정 및 유지시키기 위하여 상기 구동신호를 발생시키도록 상기 절대 및 상대 위치신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    기준 프레임을 더욱 포함하며,
    상기 감지 수단은 상기 하나 이상의 반사 광학 요소의 위치 및/또는 방향을 상기 기준 프레임에 상대적으로 결정하도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절대위치 감지 수단 및 상대위치 감지 수단 중 하나 이상은, 상기 기준 프레임상에 장착되는 제 1 부분 및 상기 대물(object) 상에 장착되는 제 2 부분으로 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 절대위치 신호에 응답하여 상기 하나의 반사 광학 요소의 초기 위치 및/또는 방향을 결정한 후, 상기 상대위치 신호에 응답하여 상기 하나의 반사 광학 요소의 위치 및/또는 방향을 제어하는데 적합한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 상대위치 감지 수단은 상기 반사 광학기의 위치 및/또는 방향의 변화에 대해 상기 절대위치 감지 수단보다 더 높은 측정 대역폭을 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  9. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 상대위치 감지 수단은 상기 반사 광학기의 위치 및/또는 방향의 변화에 대해 상기 절대위치 감지 수단보다 더 큰 측정 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  10. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 절대위치 감지 수단은 용량 감지 수단 또는 유도 감지 수단인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  11. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 상대위치 감지 수단은 간섭계형(interferometric) 또는 간섭 감지 수단인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 수단은, 상기 투영빔으로부터 분리되게 하도록 방사선 감지빔이 상기 하나 이상의 반사 광학 요소를 따라서 지향되고 상기 하나 이상의 반사 광학 요소에 의해 반사되었을 때의 상기 감지빔의 위치를 결정하도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    기준 프레임을 더욱 포함하며,
    상기 감지 수단은 상기 하나 이상의 반사 광학 요소의 위치 및/또는 방향을 상기 기준 프레임에 상대적으로 결정하도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 감지빔은 레이저 방사빔인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 감지 수단은 상기 감지빔의 위치를 결정하기 위하여 배치되는 2 차원 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  16. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 구동 수단은 낮은 강성(stiffness)을 가지는 하나 이상의 엑추에이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 엑추에이터는 로렌츠-힘(Lorentz-force) 엑추에이터인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  18. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 약 50 ㎚이하의 파장을 가지는 방사선 투영빔을 제공하는데 적합한 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  19. 방사선 투영 빔을 제공하도록 구성되고 배치되는 조명 시스템;
    마스크를 고정하도록 구성되고 배치되는 제 1 대물 테이블;
    기판을 고정하도록 구성되고 배치되는 제 2 대물 테이블;
    상기 마스크의 조사된 부분을 상기 기판의 타겟부상으로 결상하도록 구성되고 배치되는 투영 시스템으로 구성되는 리소그래피 투영 장치를 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    패턴을 지니는 마스크를 상기 제 1 대물 테이블에 제공하는 단계;
    방사선 감지층이 제공된 기판을 상기 제 2 대물 테이블에 제공하는 단계;
    상기 마스크의 부분들을 조사하여 상기 기판의 상기 타겟부상으로 상기 마스크의 상기 조사된 부분을 결상하는 단계;
    하나 이상의 반사 광학 요소들의 위치 및/또는 방향을 감지하고 상기 위치를 나타내는 절대위치 신호를 출력하는 단계;
    하나 이상의 반사 광학 요소들의 위치 및/또는 방향에서의 변화를 감지하고 상기 변화를 나타내는 상대위치 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 절대 및 상대위치 신호들을 토대로, 상기 투영 및 조명 시스템 중 하나에 포함되는 하나 이상의 반사 광학 요소의 위치 및/또는 방향을 동적으로 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  20. 삭제
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