KR100747781B1

KR100747781B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR100747781B1
Application number: KR1020050013304A
Authority: KR
Inventors: 쳉-쿤 귀; 아르노 얀 블리커; 야거 피터 빌렘 헤어만 데
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2005-02-17
Publication date: 2007-08-08
Also published as: US20050179882A1; TW200600982A; SG114733A1; JP2005236292A; US20070046919A1; CN100498534C; JP3993608B2; US7522266B2; EP1566698A1; CN1658072A; KR20060042073A; US20090213353A1; US7911586B2; US7133118B2; TWI276928B

Abstract

포커싱 요소들이 방사선을 지향시키는 기판상의 영역들내의 방사선 세기를 제어하도록 포커싱 요소들의 어레이의 각 포커싱 요소에 수용된 방사선의 세기를 변조(modulate)하여 복수의 개별적으로 제어가능한 요소들의 사용을 용이하게 하는 시스템 및 방법이 제공된다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시하는 도면;

도 2는 본 발명에 따른 상기 장치의 일부분을 나타내는 개략도;

도 3은 노광 후의 기판을 도시하는 도면;

도 4a는 도 3의 그것과 상이한 노광 상황(exposure regime)후의 기판을 도시하는 도면; 및

도 4b는 후속 처리 단계 후의 도 4a의 기판을 도시하는 도면이다.

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(flat panel display) 및 미세한 구조체들을 수반하는 여타의 디바이스의 제조시에 사용될 수 있다. 종래의 리소그래피 장치에서, 패터닝 수단(대안적으로, 마스크 또는 레티클이라고도 함)이 IC(또는 여타의 디바이스)의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성 하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼 또는 글래스 플레이트(glass plate))상의 (예를 들어, 1개 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 이미징될 수 있다. 패터닝 수단은 마스크 대신에, 회로 패턴을 생성하는 역할을 하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(array of individually controllable elements)를 포함할 수 있다.

일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광(expose)되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부상에 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 소위 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, 소위 스캐너를 포함한다.

예를 들어, 평판 디스플레이의 제조시에는 흔히, 기판의 상이한 영역들이 상이한 전체 방사선의 도즈(overall doses of radiation)를 수용하도록 기판을 노광시킬 수 있는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 예를 들어 소정 영역들내에서는 기판상의 레지스트를 완전히 제거하고, 그 밖의 영역들내에서는 레지스트의 전체 두께(full thickness)를 유지(leave)하며, 또한 레지스트가 부분적으로 제거된 추가 영역들도 제공할 수 있다.

흔히, 이 능력(capability)을 하프 톤(half tone) 또는 그레이 톤 노광(gray tone exposure)이라 칭한다. 이는 후속 제조 공정에서의 복수의 처리 단계들이 단일 노광 단계에서 수행될 수 있게 한다. 예를 들어, 노광 후, 완전히(fully) 노광 된 기판의 일부분들에 일 공정이 적용될 수도 있다. 그 다음, 레지스트로 여전히 덮여 있는(cover) 레지스트의 주어진 두께(given thickness)가 이들 영역들로부터 제거된다. 이는 기판의 추가 영역들을 노광시키지만, 레지스트가 가장 두꺼운 이들 영역들을 노광시키지 않는다; 후속하여, 이제 노광되는 이들 영역들상에만 추가 처리 단계가 수행될 수 있다. 마지막으로, 소정 처리 단계가 전체 기판상에서 수행되기 이전에, 나머지 모든 레지스트가 제거될 수도 있다.

상이한 시간(different amounts of time) 동안에 주어진 세기로 노광되는 기판의 개별 부분들에 의해, 동일한 시간 동안에 하지만 상이한 세기로(통상적으로, 그레이 스케일 노광이라고도 칭하는 능력), 또는 그 둘의 조합에 의해 개별 부분들을 노광시킴으로써, 그레이 톤 노광이 생성될 수 있다.

본 발명은 기판의 상이한 영역들에 상이한 방사선 도즈들을 적용시키는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 명세서에서 폭넓게 서술되고 또한 구현되는 바와 같은 본 발명의 원리들에 일치(consistent)하여, 리소그래피 장치는 방사선의 투영빔을 공급하는 조명시스템을 포함한다. 또한, 투영빔의 그 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 초기에(initally) 기판을 지지하는 기판테이블이 포함되고, 상기 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영시키기 위해 투영시스템이 포함되며, 상기 투영시스템은 포커싱 요소들의 어레이를 포함하고, 각 포커싱 요소가 복수의 개별적으로 제어가능한 요소들로부터 기판상의 영역상으로 패터닝된 빔의 방사선을 지향(direct)시키도록 배치된다.

이에 따라, 주어진 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들 모두가 포커싱 요소에 높은 세기 방사선을 제공하도록 설정(set)된 경우, 기판상의 연관된 영역내의 방사선의 세기는 높을 것이며, 또한 주어진 노광 시간에 걸쳐 수용된 방사선의 도즈는 비교적 높을 것이다. 낮은 세기의 방사선(또는 바람직하게는 무(no) 방사선)이 포커싱 요소에 지향되도록 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들 모두가 설정되는 경우, 기판상의 상기 영역내의 방사선의 세기(및 그에 따른 주어진 노광 시간 동안의 방사선 도즈)는 낮을 것이다.

높은 세기 방사선을 포커싱 요소에 지향시키는 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들 중 몇몇과, 낮은 세기 방사선을 포커싱 요소에 지향시키는 몇몇을 설정함으로써, 기판상의 연관된 영역내의 방사선의 세기는 그 중간값이 될 것이며, 따라서 이전의 2개의 세팅들에서와 동일한 노광 시간 동안에 방사선의 중간 도즈를 제공할 것이다. 이에 따라, 그레이 스케일 제어를 제공함으로써, 요구되는 그레이 톤 제어가 제공될 수 있다. 각각의 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들이 많이 있을 수록, 각각의 포커싱 요소와 연관된 기판상의 각 영역내에 제공될 수 있는, 방사선 세기의 가능한 중간 레벨들, 또는 그레이 스케일 레벨들의 수가 많아진다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

바람직하게는, 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각은 3개 또는 그 이상의 상태(state)들로 설정될 수 있다. 예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소상에 지향된 최대 비율의 세기가 그와 연관된 포커싱 요소상에 지향되는 제1상태가 제공된다. 개별적으로 제어가능한 요소상에 입사되는 최소, 바람직하게는 실질적으로 제로(zero)의 비율의 방사선이 대응하는 포커싱 요소에 지향되는 제2상태가 제공된다. 대응하는 포커싱 요소에 지향되는 개별적으로 제어가능한 요소상에 입사되는 방사선의 비율이 제1상태와 제2상태의 비율 사이에 있으며 또한 다른 여하한의 상태와 상이한 추가 상태들이 제공된다. 이 수단에 의해, 추가 그레이 스케일 레벨들이 제공될 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각은 그 상태의 각각에서 상기 연관된 포커싱 요소에 지향되는 상기 개별적으로 제어가능한 요소상에 입사되는 방사선의 비율이 상기 포커싱 요소와 연관된 다른 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각에 입사되는 방사선 비율과 상이하도록 구성될 수 있다. 이는 또 다른 그레이 스케일 레벨들이 제공될 수 있게 한다. 예를 들어, 1개의 포커싱 요소와 연관된 3개의 개별적으로 제어가능한 요소들을 갖는 구성(arrangement)을 고려해 본다. 상기 요소들 모두가 그들의 최대 세기 상태에서 동일한 비율의 입사 방사선을 포커싱 요소로 지향시키면, 개별적으로 제어가능한 요소들 중 어느 하나가 최대 상태로 설정되었고 나머지 것들은 제로 방사선이 포커싱 요소에 지향된 상태로 설정되었다면, 포커싱 요소에 의해 조명된 기판상의 영역내의 세기는 동일하게 된다. 서로 상이한 요소들의 각각에 대해 최대 상태들을 배치함으로써, 이들 3개의 세팅들은 주어진 노광 시간 동안에 포커싱 요소에 의해 조명된 기판상의 영역상에 3개의 상이한 방사선 세기들, 및 그리하여 상이한 방사선 도즈들 또는 그레이 톤들을 제공한다.

개별적으로 제어가능한 요소들의 각각에 대해 동일한 상태들을 가짐으로써,유사한 효과가 제공될 수 있다(즉, 대응하는 상태들의 각각에서, 개별적으로 제어가능한 요소들 모두는 포커싱 요소상으로 입사 방사선의 동일한 비율을 지향시킨다). 하지만, 그와 동시에 각각의 개별적으로 제어가능한 요소상에 입사되는 방사선은, 주어진 하나의 포커싱 요소와 연관된 각각의 개별적으로 제어가능한 요소상에 입사되는 방사선이 상이하도록 감쇠(attenuate)된다. 대안적으로, 개별적으로 제어가능한 요소의 각각으로부터 전파(propagate)되는 방사선은 주어진 하나의 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각으로부터 지향된 방사선의 상이한 비율이 상기 포커싱 요소에 도달하도록 감쇠된다. 또한, 상기 방법들의 여러가지 조합이 사용될 수 있다.

상기 장치는 전체적으로 단일 포커싱 요소와 연관된 기판상의 각 지점이 방사선 세기의 256, 512 또는 1024 그레이 스케일 레벨들 중 어느 하나로 설정될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 장치는 기판의 사전설정된 부분이 노광되는 동안에 실질적으로 일정한 속도로 투영시스템에 대해 기판을 이동시키는 엑추에이터를 더 포함할 수도 있다. 기판이 투영시스템 밑에서 스캐닝되기 때문에, 개별적으로 제어가능한 요소들에 대한 세팅들은 요구되는 패턴을 제공하도록 변경된다. 바람직한 구성에서, 상기 장치는 개별적으로 제어가능한 요소들에 세팅들을 제공하는 제어기를 더 포함할 수 있으며, 이 제어기는 기판상의 일 지점이 포커싱 요소들 중 하나에 의해 조명되는 영역내에 있는 동안에 개별적으로 제어가능한 요소들의 세팅들을 변경시킬 수 있도록 배치된다. 그러므로, 기판상의 일 지점이 각각의 포커싱 요소에 의해 노광되는 시간 동안에, 2개의 상이한 세팅들이 개별적으로 제어가능한 요소들에 적용될 수 있다. 이는 이러한 기판상의 일 지점에 의해 수용된 노광 도즈의 추가 제어를 제공한다.

예를 들어, 상기 세팅들이 상기 지점의 노광 시간을 거쳐 절반쯤(halfway) 변경된 경우, 상기 지점에 의해 수용된 방사선 도즈는, 전체 노광 시간 동안에 제1세팅이 유지되었다면 수용되었을 방사선 도즈와, 전체 노광 시간 동안에 제2세팅이 유지되었다면 수용되었을 방사선 도즈의 평균이 될 것이다. 그러므로, 1개의 개별적으로 제어 가능한 요소가 전체 세기(full intensity)로부터 무 세기(no intensity)까지 변경되는 경우, 그 효과는 전체 노광에 대해 절반의 세기를 가지고 있었던 상기 개별적으로 제어가능한 요소와 동등한 노광 도즈를 제공하는 것에 있다. 따라서, 개별적으로 제어가능한 요소들에 이러한 세팅을 제공하는 것이 불가능할지라도, 개별적으로 제어가능한 요소가 중간 세팅을 갖는 효과가 재생성(re-creat)될 수 있다. 이와 유사하게, 개별적으로 제어가능한 요소들이 중간 상태들로 설정될 수 있는 경우, 추가 중간 상태들의 효과가 생성될 수 있다. 이에 따라, 추가 그레이 톤들이 제공된다.

유사한 방식으로, 기판상의 각 지점이 상이한 포커싱 요소들에 의해 조명된 2개의 영역들을 통과하도록 하는, 방사선 도즈의 증가된 제어가 제공될 수 있다. 이 경우, 제어기는 상기 지점에 대한 2개의 서브-노광들(sub-exposures)(즉, 각 포커싱 요소로부터 수용된 노광들)의 각각에 대해 개별적으로 제어가능한 요소들에 상이한 세팅들을 제공할 수 있으며, 총 도즈는 2개의 서브-노광의 합이 될 것이다. 그러므로, 상술된 상황과 유사하게, 총 방사선 도즈는 2개의 서브 노광 시간(즉, 상기 지점이 2개의 조명된 영역들을 통과한 시간)들 동안에 제1세팅에서의 노광으로부터 수용된 방사선 도즈와, 2개의 서브 노광 시간들 동안에 제2세팅에서의 노광으로부터 수용된 방사선 도즈의 평균과 같을 것이다. 이 기술은 총 노광 도즈를 제어하는 이전의 방법들, 예를 들어 상기 노광의 그레이 스케일 방사선 세기를 제어하는데 사용된 방법들 중 어느 것과도 조합될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판을 제공하는 단계 및 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다. 또한, 투영시스템의 일부분으로서 포커싱 요소들의 어레이를 이용하여 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 단계가 포함된다. 상기 포커싱 요소들의 각각은 복수의 개별적으로 제어가능한 요소들로부터 타겟부내의 일 영역상으로 패터닝된 빔내의 방사선을 지향시키도록 배치된다. 상기 개별적으로 제어가능한 요소들은 복수의 상이한 상태들로 설정될 수 있으며, 그 각각에서 상이한 방사선의 세기가 개별적으로 제어가능한 요소로부터 그와 연관된 포커싱 요소로 전파된다. 상기 방법은, 상기 기판상의 상기 영역들에서 요구되는 방사선의 세기를 생성하도록, 그 요구되는 상태들에 대해 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각을 설정하는 단계를 더 포함한다.

리소그래피 장치는, 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)내에 기판을 침지(immerse) 시키는 형태로 구성될 수도 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치내의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이에 적용될 수도 있다. 침지 기술(immersion technique)은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 해당 기술 분야에 잘 알려져 있다.

첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예, 특징, 및 장점 뿐만 아니라, 본 발명의 다양한 실시예의 작동 및 구조를 이후에 보다 상세하게 설명한다.

이하, 대응하는 참조 부호가 대응하는 부분을 나타내는 첨부한 개략적인 도면을 참조하여, 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.

본 발명의 후속한 상세한 설명은 본 발명과 일치하는 예시적인 실시예들을 도시한 첨부된 도면들을 참조한다. 여타의 실시예들이 가능하며, 또한 본 발명의 기술적 사상 및 범위내에서 실시예들에 대한 다양한 수정들이 행해질 수도 있다. 그러므로, 상세한 설명은 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 그 보다는, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의해서 한정된다.

당업자라면, 하기에 서술되는 바와 같은 본 발명은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 및/또는 도면들에 예시된 개체(entity)들의 매우 다양한 실시예들로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명을 구현하기 위해 하드웨어의 특정화된(specialized) 제어를 갖는 어떠한 실제적인 소프트웨어 코드라도, 본 발명을 제한하지 않는다. 따라서, 본 발명의 조작상 행위(operational behavior)는 본 명세서에 제시된 상세(detail)의 레벨이 주어진다면, 실시예들의 다양한 수정례 및 변형례가 가능하다는 전제하에 서술될 것이다.

기본적으로, 본 명세서에서 채택되는 "개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이"라는 용어는, 원하는 패턴이 기판의 타겟부내에 형성될 수 있도록 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는데 사용될 수 있는 모든 수단을 칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 본 명세서에서 "광 밸브(light valve)" 및 "공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)" 용어로도 사용될 수 있다. 이러한 패터닝 수단의 예시로는 다음과 같은 것들이 제공된다.

프로그램가능한 거울 어레이는 점탄성 제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면을 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 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만이 기판에 도달하도록 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 대안례로서, 필터는 회절광을 필터링 하여 비회절광이 기판에 도달하도록 남게 할 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 회절 광학 마이크로-일렉트로-미케니컬(MEMS) 디바이스가 대응하는 방식으로 사용될 수 있다. 각각의 회절 광학 MEMS 디바이스는, 입사광을 회절광으로서 반사시키는 격자(grating)를 형성하도록 서로에 대해 변형(deform)될 수 있는 복수의 반사 리본으로 구성된다. 프로그램가능한 거울 어레이의 또 다른 대안적인 실시예는, 적절히 국부화된 전기장을 가하거나 압전 작동 수단(piezoelectric actuation mean)을 채용하여 축선을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용한다. 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 어레이는 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, 본 명세서에서 인용참조되고 있다.

프로그램가능한 LCD 어레이. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다.

여기에서는 피처들의 프리-바이어싱(pre-biasing), 광 근접성 보정 피처들, 위상 변동 기술 및 다중 노광 기술들이 사용됨을 이해하여야 한다. 예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 "디스플레이된" 패턴은 기판의 또는 기판상의 층으로 최종적으로 전사(transfer)된 패턴과 실질적으로 상이할 수도 있다. 이와 유사하게, 기판상에 최종적으로 생성된 패턴은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상의 일정한 어떤 것에 형성된 패턴과 일치하지 않을 수도 있다. 이는 기판의 각 부분상에 형성된 최종 패턴이 주어진 시간 주기 또는 주어진 노광 수에 따 라 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 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 여타의 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"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)방사선, 및 (예를 들어, 파장이 20㎚범위에 있는) 극자외(EUV)방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노 광방사선에 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.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선(예를 들어, UV 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터) 및 투영빔에 패턴을 적용하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(PPM)(예를 들어, 프로그램가능한 거울 어레이)를 포함한다. 일반적으로, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 위치는 아이템 PL에 대해 고정될 것이다. 하지만, 그 대신에 아이템 PL에 대해 그것을 정확히 위치시키는 위치설정수단에 연결될 수 있다.

또한, 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 지지하는 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT)이 포함되고, 또한 아이템 PL에 대해 기판을 정확히 위치시키는 위치설정수단(PW)에 연결될 수 있다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는)상에 이미징하기 위해 투영시스템("렌즈")(PL)이 제공된다. 투영시스템은 기판상에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이미징할 수도 있다. 대안적으로, 상기 투영시스템은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 요소들이 셔터들로서 기능하는 2차 소스(secondary source)들을 이미징할 수도 있다. 또한, 투영시스템은, 예를 들어 2차 소스들을 형성하고 기판상에 마이크로스폿(microspot)들을 이미징하기 위해, 마이크로 렌즈 어레이(MLA로도 알려짐)를 포함할 수도 있다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 반사형(즉, 개별적으로 제어가능한 요소들의 반사성 어레이를 가짐)으로 구성된다. 하지만, 일반적으로, 예를 들어 투과형(즉, 개별적으로 제어가능한 요소들의 투과성 어레이를 가짐)으로 구성될 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선소스(S0)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 부분을 형성하도록 고려되지 않으며, 일반적으로 상기 방사선빔은 예를 들어, 적절한 지향거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이 터(IL)로 통과된다. 그 밖의 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 상기 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 빔 전달 시스템(BD)과 함께, 필요에 따라 방사선시스템이라고도 칭해질 수 있다.

일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함한다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필평면내의 세기분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함한다. 일루미네이터는 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 가지는, 투영빔(PB)이라 칭하는, 컨디셔닝된 방사선의 빔을 제공한다.

상기 투영빔(PB)은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(PPM)를 거친다(intercept). 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(PPM)에 의하여 반사되면, 상기 빔(PB)은 투영시스템(PL)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상에 상기 빔(PB)을 포커스한다. 위치설정수단(PW)(및 간섭계 측정 수단(IF))의 도움으로, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 사용된다면, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이용 위치설정수단은, 예를 들어 스캔 중에 빔(PB)의 경로에 대해 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(PPM)의 위치를 정확히 보정하는데 사용될 수 있다.

일반적으로, 대물테이블(WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴-행정 모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은-행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현된다. 또한, 유사한 시스템이 개별적으로 제어가능한 요소 들의 어레이를 위치시키는데 사용될 수도 있다. 요구되는 상대 운동을 제공하기 위해서, 대물테이블 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 고정된 위치를 가지는 동안에, 투영빔이 대안적으로/추가적으로 이동할 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또 다른 대안례로서, 이는 평판 디스플레이의 제조시에 특히 이용될 수도 있으며, 기판테이블 및 투영시스템의 위치는 고정될 수도 있고, 기판은 기판테이블에 대해 이동되도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 기판테이블에는 실질적으로 일정한 속도로 그것을 가로질러 기판을 스케닝하는 시스템이 제공될 수도 있다.

본 명세서에서, 본 발명에 따른 리소그래피 장치는 기판상의 레지스트를 노광시키기 위해서 존재하는 것처럼 서술되었지만, 본 발명은 이러한 용도로 제한되지 않으며, 상기 장치는 레지스트없는 리소그래피(resistless lithography)용으로 패터닝된 투영빔을 투영하는데 사용될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 장치는 다음의 바람직한 4가지 모드로 사용될 수 있다. 스텝 모드에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 투영빔에 전체 패턴을 부여하며, 이는 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적노광(single static exposure)). 그런 후, 기판테이블(WT)은 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 정적노광시에 이미징된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

스캔 모드에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 v의 속도로 주어진 방향(소위 "스캔 방향", 예를 들어 Y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 개 별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 걸쳐 스캐닝하도록 되고; 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하며, 여기서 M은 렌즈(PL)의 배율이다. 스캔 모드에서, 노광필드의 최대크기는 단일 동적노광시 타켓부의 (스캐닝되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향으로의) 높이를 결정한다.

펄스 모드에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 기본적으로 정지상태로 유지되며 전체 패턴은 펄스 방사선 소스를 사용하여 기판의 타겟부(C)상에 투영된다. 기판테이블(WT)은 투영빔(PB)이 기판(W)을 가로질러 라인을 스캐닝하게 되도록 기본적으로 일정한 속도로 이동된다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상의 패턴은 방사선시스템의 펄스들 사이에서 요구에 따라 업데이트되고, 후속하는 타겟부(C)가 기판상의 요구되는 장소에 노광되도록 펄스들이 시간조정(time)된다. 따라서, 투영빔은 기판의 스트립(strip)에 전체 패턴을 노광시키도록 기판(W)을 가로질러 스캐닝될 수 있다. 상기 공정은 한 라인씩 전체 기판이 노광될 때까지 반복된다.

연속 스캔 모드가 제공되며, 이는 본질적으로 펄스 모드와 동일하다. 연속 스캔 모드에서는, 실질적으로 일정한 방사선소스가 사용되고, 투영빔이 기판을 가로질러 스캐닝되고 기판을 노광함에 따라 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상의 패턴이 업데이트된다는 것이 차이점이다. 또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 일부분을 나타낸다. 특히, 상기 도면은 개별 적으로 제어가능한 요소들의 어레이(10), 투영 요소들의 시스템(11), 및 기판(13)상에 방사선을 지향시키는 포커싱 요소들의 어레이(12)를 도시한다. 또한, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(10)로부터 포커싱 요소들의 어레이(12)상으로 방사선을 투영시키는 대안적인 구성이 사용될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 (잘 알려진 바와 같이, 방사선의 투영빔을 개별적으로 제어가능한 요소들의 반사성 어레이상으로 텔레센트리컬하게(telecentrically) 전환(divert)시켜, 그 반사가 빔 스플리터(beam splitter)를 통해 투영시스템의 잔여부안으로 직선으로(straight) 통과하도록 투영 요소들의 세트내에 배치된) 빔 스플리터에 의해 조명될 수도 있고, (도 2에 도시된 바와 같이) 사선 방사선(oblique radiation)에 의해 조명될 수도 있거나, 또는 투과성 구성으로 되어 있는 경우 직접 조명될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도시된 바와 같이, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(10)는 개별적으로 제어가능한 요소들(21 내지 26)을 포함하여 이루어진다. 포커싱 요소들의 어레이(12)는 2개의 포커싱 요소들(31, 32)을 포함하여 이루어진다. 3개의 개별적으로 제어가능한 요소들(21, 22, 23)로부터의 방사선은 포커싱 요소들 중 어느 하나(32)로 지향되고, 나머지 개별적으로 제어가능한 요소들(24, 25, 26)로부터의 방사선은 다른 포커싱 요소(31)로 지향된다. 실제로, 포커싱 요소들의 어레이는 보다 많은 포커싱 요소들을 가진다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 포커싱 요소들의 어레이는 그 어레이내에 968 x 1025 개의 포커싱 요소들을 가질 수도 있다. 더욱이, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이도 마찬가지로 상당히 클 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 더욱이, 하기에 설명되는 바와 같이, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어떠한 개수라도 포커싱 요소들의 각각과 연관될 수도 있다.

포커싱 요소들(31, 32)의 각각은 이 포커싱 요소상에 지향된 방사선을 기판(13)상의 연관된 영역(33, 34)에 포커싱한다. 각각의 영역내의 방사선의 세기는 그 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각으로부터의 패터닝된 빔의 부분들의 세기의 합에 의존한다. 그러므로, 포커싱 요소(32)와 연관된 기판(13)상의 영역(34)에서의 방사선은 개별적으로 제어가능한 요소들(21, 22, 23)의 각각으로부터 전파되는 방사선의 세기에 의존한다. 개별적으로 제어가능한 요소들(21 내지 26) 각각은 복수의 상태들로 설정될 수 있다. 단순한 상황에서, 상기 개별적으로 제어가능한 요소들은 연관된 포커싱 요소상으로 방사선을 지향시키도록 설정되거나 또는 지향시키지 않도록 설정될 수 있다. 그러므로, 2개의 상태, 즉 전체 세기(full intensity) 및 제로 세기(zero intensity)를 가진다.

도 2에 도시된 예시에서는, 각각의 포커싱 요소와 연관된 3개의 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각을 설정할 수 있는데, 이는 1개의 포커싱 요소로부터의 방사선이 지향되는 기판상의 영역에 4개의 상이한 레벨의 방사선 세기를 제공할 수 있게 한다. 보다 상세하게는, 상기 요소들 모두는 제로 방사선으로 설정되므로, 포커싱 요소에 의해 조명된 기판상의 영역에 제로 방사선을 유도한다. 포커싱 요소에 의해 조명된 기판상의 영역에 최대 세기를 제공한다면, 상기 모든 요소들은 전체 세기로 설정될 수도 있다. 포커싱 요소에 의해 조명된 기판상의 영역에 최대 세기의 1/3인 세기 레벨을 제공한다면, 개별적으로 제어가능한 요소들 중 하나만이 전 체 세기로 설정될 수 있다. 또는, 포커싱 요소에 의해 조명된 기판상의 영역에 최대 세기의 2/3을 제공한다면, 개별적으로 제어가능한 요소들 중 2개가 전체 세기로 설정될 수 있다.

각각의 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들의 개수를 상이하게 하여, 기판상의 영역에 상이한 개수의 세기 레벨들 또는 그레이 스케일들이 제공될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 포커싱 요소당 1개의 개별적으로 제어가능한 요소가 연관되는 경우, 2개의 세기 레벨이 제공된다. 포커싱 요소당 2개의 요소가 연관되는 경우, 3개의 레벨이 제공된다. 상술된 바와 같이, 포커싱 요소당 3개의 개별적으로 제어가능한 요소들이 연관되는 경우에는 4개의 레벨이 제공된다. 도 2에 도시된 개략적인 도면에서, 각각의 포커싱 요소와 연관된 3개의 개별적으로 제어가능한 요소들은 간명함을 위해 행(row)으로 배치되어 있다. 하지만, 실제로는 개별적으로 제어가능한 요소들은 상이한 구성들로 배치될 수도 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 포커싱 요소당 4개의 개별적으로 제어가능한 요소들이 사용되는 경우, 이들은 정사각형 구성으로 배치될 수도 있다.

이전의 서술내용은 포커싱 요소들로 방사선을 통과시킬 수 있거나 또는 그렇지 않은 개별적으로 제어가능한 요소들의 사용과 관련하여 서술되었다. 실제로, 어떤 방사선은 개별적으로 제어가능한 요소의 낮은 세기 상태에서도 포커싱 요소로 지향될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 다시 말해, 개별적으로 제어가능한 요소의 2개의 상태들은 비교적 높은 세기 상태 및 비교적 낮은 세기 상태일 것이다.

또한, 본 발명에는 추가 상태들로 설정될 수 있는 개별적으로 제어가능한 요소들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상기 개별적으로 제어가능한 요소들은 높은 세기 레벨과 낮은 세기 레벨 사이에 있는 세기의 방사선이 포커싱 요소로 지향되는 1이상의 중간 상태들로 설정될 수도 있다. 예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각은 보다 높은 세기 레벨과 보다 낮은 세기 레벨 사이의 중간 세기 레벨에서 방사선을 제공할 수 있다.

이 경우, 도 2에 도시된 구성은 포커싱 요소에 의해 조명된 기판상의 영역에 3개의 추가 레벨의 방사선 세기, 즉 최소 세기 레벨과 1/3 세기 레벨 사이의 방사선 세기(상기에 언급됨), 1/3 세기 레벨과 2/3 세기 레벨 사이의 방사선 세기, 및 2/3 세기 레벨과 최대 세기 레벨 사이의 방사선 세기를 제공할 수 있을 것이다.

또한, 이것의 장점은 각각의 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들의 여하한의 개수의 사용에도 적용됨을 이해할 수 있을 것이다. 더욱이, 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 추가 제어 상태들을 제공하면, 기판상에 조명된 영역내에 생성될 수 있는 세기 레벨들의 수가 더욱 증가된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 실제로, 각각의 개별적으로 제어가능한 요소는, 예를 들어 최대 256개의 상이한 세기 레벨들을 생성할 수 있다.

상술된 시스템에는, 약간의 리던던시(redundancy)가 존재한다. 예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들 중 첫번째가 제1상태로 설정되고 나머지 2개가 제2상태로 설정되는 경우, 개별적으로 제어가능한 요소들 중 두번째가 제1상태로 설정되고 나머지 2개가 제2상태로 설정되는 것과 비교하면 기판상에 조명된 영역의 방사선 세기는 동일할 것이다.

그러므로, 1개의 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각은, 그들의 상태들의 각각에서 상기 개별적으로 제어가능한 요소들상에 입사되는 방사선의 세기의 상이한 비율을 그와 연관된 포커싱 요소로 지향시키도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들 중 첫번째가 그 최대 세기로 설정되고 나머지 개별적으로 제어가능한 요소들이 최소 세기로 설정되는 경우, 그리고 개별적으로 제어가능한 요소들의 두번째가 그 최대 세기로 설정되고 또한 다른 요소들이 최소 세기로 설정되는 경우, 조명된 기판상의 영역에 수용된 방사선의 세기는 상이할 것이다. 그러므로, 이 예시에서와 마찬가지로, 포커싱 요소당 3개의 개별적으로 제어가능한 요소들이 사용되고 또한 각각이 3개의 상이한 상태로 설정될 수 있는 경우, 9개의 상이한 세기 레벨들이 조명되는 기판의 영역내에 생성될 수 있다.

상술된 바와 같이, 각각의 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들은 그들의 대응하는 상태들의 각각에서 상기 개별적으로 제어가능한 요소들상에 입사된 상이한 비율의 방사선을 포커싱 요소로 투과(transmit)시키도록 구성될 수 있다. 하지만, 대안적으로, 상기 장치는 1개의 포커싱 요소와 연관된 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각상에 입사되는 방사선이 상이한 세기 레벨을 갖도록 구성될 수도 있다. 이는, 예를 들어 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이와 연관된 감쇠기(attenuator)의 어레이를 제공함으로써 달성될 수 있다.

개별적으로 제어가능한 요소들의 첫번째 것에 지향된 입사 방사선은, 예를 들어 전혀 감쇠되지 않는 한편, 동일한 포커싱 요소와 연관된 나머지 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각에 지향된 방사선이 양을 달리하여 감쇠될 수도 있다. 그러므로, 비록 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각이 대응하는 상태들의 각각에서 상기 개별적으로 제어가능한 요소상에 입사되는 방사선을 동일한 비율로 포커싱 요소에 지향시킨다고 하더라도, 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각으로부터 포커싱 요소에 수용된 방사선은 상이할 것이다.

그러므로, 이전과 마찬가지로, 포커싱 요소에 의해 조명되는 기판의 영역에 추가 세기 레벨들이 생성된다. 개별적으로 제어가능한 요소들상에 입사되는 방사선을 감쇠시키는 대신에, 대안적으로 또는 추가적으로 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각으로부터의 방사선은 개별적으로 제어가능한 요소들과 그와 연관된 포커싱 요소들 사이에서 감쇠될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술된 구성들은 포커싱 요소들의 각각에 의해 조명되는 기판상의 영역내의 방사선의 세기를 제어하는 방식들을 제공한다. 그러므로, 기판상의 영역들의 각각이 주어진 노광 시간 동안에 조명되는 경우, 상기 영역들에 의해 수용된 방사선 도즈는 변동될 수 있다.

또한, 방사선 도즈의 제어는 기판상의 각각의 영역이 2개의 세기들의 각각의 세기를 갖는 2개의 노광들을 수용하도록 배치함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 2개의 노광들 각각이 동일한 시간 동안에 존재하는 경우, 그 영역에 의해 수용된 도즈는, 전체 노광 시간 동안 제1노광의 세기 레벨이 유지되었다면 수용되었을 도즈와, 전체 시간 동안 제2노광의 세기 레벨이 유지되었다면 수용되었을 도즈의 평균일 것이다. 그러므로, 또 다른 중간 방사선 도즈를 제공할 수 있다. 더 많은(즉, 2개보다 많은) 노광을 제공함으로써 더 많은 중간 도즈 레벨들이 제공될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

실제로, 기판은 투영시스템에 대해 일정한 속도로 엑추에이터에 의해 이동될 수도 있다. 이 경우 개별적으로 제어가능한 요소들에 적용된 세팅들을 변경시킴으로써, 상술된 바와 같은 추가 도즈 제어가 기판상의 한 지점에 제공될 수도 있는 한편, 상기 지점은 연관된 포커싱 요소에 의해 조명된 영역을 통과한다. 예를 들어, 이는 조명된 영역을 가로질러 그 지점의 통로를 통해 중간쯤에서 변경될 수 있다.

대안적으로, 또는 추가적으로, 기판이 투영시스템 밑에서 스캐닝되기 때문에, 기판의 각 지점은 2이상의 상이한 포커싱 요소들에 의해 조명된 영역을 통과한다. 이 경우, 그 지점이 조명된 영역들의 각각을 통과하기 때문에, 개별적으로 제어가능한 요소들을 설정하는 제어기는 상이한 포커싱 요소들에 의해 조명된 상이한 영역들내에 2개의 상이한 방사선 세기 레벨들을 제공하도록 배치될 수 있다.

결과적으로, 그 지점은 필수적인(requisite) 시간 레벨에서 주어진 시간 동안에 각각의 포커싱 요소에 의해 조명되어, 요구되는 전체 방사선 도즈 레벨을 생성할 것이다. 실제로, 예를 들어, 기판상의 단일 지점은 상이한 포커싱 요소들에 의해 조명된 수십개의 상이한 영역들을 통과할 수도 있다. 그러므로, 각각의 지점은 잠재적으로(potentially) 수십개의 독립적인 노광들을 수용하고, 많은 수의 그레이 톤 레벨들이 생성될 수 있도록 한다.

방사선 도즈 또는 그레이 톤 레벨을 제어하는 상술된 기술들의 어떠한 조합도 함께 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 복수의 세기 레벨들 또는 그레이 스케일들은 기판상의 각 지점의 복수의 서브-노광들 각각에 제공될 수도 있다.

도 3, 도 4a 및 도 4b는 그레이 톤 노광 제어의 장점을 예시한다. 도 3은 그레이 톤 없는 노광 후의 기판(40)을 도시한다. 영역(44, 45)에는, 레지스트(42)가 완전히 제거되었으며, 후속 처리 작업의 대상(subject)인 디바이스 층(41)의 대응하는 부분들을 노광하였다. 영역(43, 46)에는, 전체 레지스트 층이 그 자리에 있으므로, 레지스트 밑에 있는 디바이스 층의 대응하는 부분들은 후속 처리 작업들에 영향을 받지 않는다.

도 4a는 그레이 톤을 이용한 노광 후의 기판(40)을 도시한다. 레지스트가 제거되지 않은 영역(47, 50) 및 레지스트가 모드 제거된 영역(49) 이외에도, 그레이톤 노광에 의해 레지스트가 부분적으로 제거된 영역(48)이 존재한다(즉, 이 영역은 최소 도즈와 최대 도즈 사이의 방사선 도즈를 수용했다). 이에 따라, 바로 후속하는 처리 단계에서, 디바이스 층(41)의 영역(49)만이 노광되고 처리 단계들에 의해 영향을 받는다.

하지만, 후속하여, 도 4b에 도시된 바와 같이, 레지스트(42)의 주어진 두께가 제거된다. 이는 부분 노광을 수용한 영역 48(및 이미 노광된 영역 49)에서 디바이스 층(41)을 노출시키지만, 최소 노광을 수용한 영역 47 및 50에서는 디바이스 층(41)을 노출시키지 않는다. 그러므로, 후속 처리 단계에서, 영역 48 및 49는 영향을 받지만 영역 47 및 50은 영향을 받지 않는다.

이에 따라, 단일 방사선 노광 단계 후에만, 제1세트의 공정 단계들은 제1세트의 영역들에 적용될 수 있으며, 제2세트의 공정 단계들은 제2세트의 영역들에 적용될 수 있다. 따라서, 그레이 톤 제어의 제공은 방사선 노광 단계들에 대한 요건 을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 보다 많은 수의 그레이 톤 레벨들을 이용하고 일련의 처리 단계들 사이에 디바이스로부터의 레지스트의 주어진 균일한 레벨을 반복적으로 제거함으로써, 방사선 노광 단계의 수를 더욱 감소시키는 것이 달성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상, 본 발명은 특정화된 기능들 및 그 관계들의 특성을 예시하는 기능적 형성 블록(functional building block)들의 도움으로 서술되었다. 이들 기능적 형성 블록들의 경계들은 서술의 편리성을 위해 본 명세서에서 임의로 한정되었다. 특정화된 기능들 및 그 관계들이 적절히 수행되는 한, 대안적인 경계들이 한정될 수 있다.

따라서, 이러한 대안적인 경계들은 모두 청구된 본 발명의 기술적 사상 및 범위내에 있다. 당업자라면, 이들 기능적 형성 블록들이 아날로그 및/또는 디지털 회로, 개별 소자(discrete component), 어플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit), 펌웨어, 적절한 소프트웨어를 실행하는 프로세서 등등 또는 그 조합에 의해 구현될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 폭과 범위는 상술된 예시적인 실시예들 중 어떤 것으로도 제한되는 것이 아니라, 오직 다음의 청구항 및 그들의 균등론에 따라서만 정의되어야 한다.

본 발명에 따르면, 기판의 상이한 영역들에 상이한 방사선 도즈들을 적용시키는 방법 및 장치가 제공된다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,

방사선의 투영빔을 공급하는 조명시스템;

상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이;

기판을 지지하는 기판테이블; 및

상기 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지며,

상기 투영시스템은 포커싱 요소들의 어레이를 포함하고, 각각의 포커싱 요소는 복수의 상기 개별적으로 제어가능한 요소들 각각으로부터의 상기 패터닝된 빔내의 방사선을 지향시킴에 따라, 상기 기판상의 일 영역을 노광시키도록 배치되고,

각각의 포커싱 요소와 연관된 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들은 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각은, 제1세기의 방사선이 상기 패터닝된 빔의 대응하는 부분 안으로 통과하는 제1상태와; 상기 제1세기 보다 낮은 제2세기의 방사선이 상기 패터닝된 빔의 대응하는 부분 안으로 지향되는 제2상태 중 하나의 상태로 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제2항에 있어서,

상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각은 1이상의 추가 상태들로 설정될 수 있으며, 이 상태들에서는, 상기 제1상태에서의 세기와 상기 제2상태에서의 세기 사이에 있으며 또한 다른 상태들의 세기와는 상이한 세기의 방사선이 상기 패터닝된 빔의 대응하는 부분 안으로 지향되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제2항에 있어서,

1이상의 개별적으로 제어가능한 요소는, 그 상태들 중 어떤 한 상태에 있는 동일한 포커싱 요소와 연관된 1이상의 다른 개별적으로 제어가능한 요소와 다르게, 그 상태들의 각각에서 상기 1이상의 개별적으로 제어가능한 요소상에 입사된 방사선의 상이한 비율을 그와 연관된 포커싱 요소로 통과시키도록 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 개별적으로 제어가능한 요소들 중 하나상에 입사된 방사선의 세기를, 동일한 포커싱 요소와 연관된 또 다른 개별적으로 제어가능한 요소에 대해 감소시키는 1이상의 감쇠기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

연관된 포커싱 요소에 도달하는 상기 개별적으로 제어가능한 요소로부터 전파되는 방사선의 부분(a portion)이 상기 포커싱 요소에 도달하는 1이상의 다른 개별적으로 제어가능한 요소로부터 전파되는 방사선의 다른 부분(a further portion)보다 적도록, 상기 개별적으로 제어가능한 요소들 중 하나로부터의 방사선을 감쇠시키는 1이상의 감쇠기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 기판의 사전설정된 일부분이 노광되는 한편, 실질적으로 일정한 속도로 상기 투영시스템에 대해 상기 기판을 이동시키는 엑추에이터; 및

상기 개별적으로 제어가능한 요소들을 설정하도록 제어 신호들을 제공하는 제어기를 더 포함하여 이루어지되, 상기 제어기는, 상기 기판상의 일 지점이 1개의 포커싱 요소에 의해 조명되는 영역내에 있는 한편, 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 세팅들을 변경시키도록 배치되어, 상기 지점에서 수용된 방사선의 세기가 변경되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 기판상의 주어진 지점이 상이한 포커싱 요소들에 의해 조명되는 복수의 영역들내에서 통과하도록, 상기 기판의 사전설정된 일부분이 노광되는 동안에 실질적으로 일정한 속도로 상기 투영시스템에 대해 상기 기판을 이동시키는 엑추에이터; 및

상기 개별적으로 제어가능한 요소들을 설정하도록 제어 신호들을 제공하는 제어기를 더 포함하여 이루어지되, 상기 제어기는 상기 개별적으로 제어가능한 요소들에 요구되는 세팅들을 제공할 수 있도록 배치되어, 상기 포커싱 요소들에 의해 조명된 복수의 영역들내의 방사선의 세기가, 상기 영역들을 통과하는 상기 기판상의 상기 지점이 상기 노광 동안 원하는 방사선의 총 도즈를 수용하도록 되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
디바이스 제조방법에 있어서,

조명시스템을 이용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및

투영시스템의 일부분으로서 포커싱 요소들의 어레이를 사용하여 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하되, 상기 포커싱 요소들의 각각은 복수의 상기 개별적으로 제어가능한 요소들 각각으로부터 상기 타겟부내의 일 영역상으로 상기 패터닝된 빔내의 방사선을 지향시키도록 구성되고, 또한 상기 개별적으로 제어가능한 요소들은 복수의 상이한 상태들로 설정되며, 그 각각의 상태에서 상이한 방사선의 세기가 상기 개별적으로 제어가능한 요소로부터 이와 연관된 포커싱 요소로 전파되고;

상기 기판의 상기 영역상에 방사선의 원하는 세기를 생성하도록 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각을 설정하는 단계를 더욱 포함하여 이루어지며,

각각의 포커싱 요소와 연관된 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들은 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 각각은 3개 이상의 상태들로 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 기판의 사전설정된 일부분이 노광되는 동안에 실질적으로 일정한 속도로 상기 투영시스템에 대해 상기 기판을 이동시키는 단계, 및 상기 기판의 주어진 지점이 1개의 포커싱 요소에 의해 조명되는 영역내에 있는 동안에 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 세팅들을 변경시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제9항에 있어서,

상기 기판의 사전설정된 일부분이 노광되는 동안에 실질적으로 일정한 속도로 상기 투영시스템에 대해 상기 기판을 이동시키는 단계, 및 상기 개별적으로 제어가능한 요소들에 필수적인 세팅들을 적용하는 단계들을 더 포함하여, 복수의 포커싱 요소들에 의해 조명되는 영역들내에서의 방사선의 세기는 상기 영역들을 통과하는 상기 기판상의 일 지점이 원하는 방사선의 총 도즈를 수용하도록 되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
장치에 있어서,

(i) 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선 소스;

(ii) 상기 방사선의 투영빔을 수용하고 패터닝하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이; 및

(iii) 2개의 포커싱 요소들을 포함하여 이루어지는 포커싱 요소들의 어레이를 포함하여 이루어지며, 상기 2개의 포커싱 요소들의 각각은 복수의 상기 개별적으로 제어가능한 요소들 각각과 광학적으로 연관되고,

각각의 포커싱 요소와 연관된 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들은 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 장치.
제13항에 있어서,

상기 포커싱 요소들의 어레이는 2개 이상의 포커스 요소들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서,

상기 포커싱 요소들의 어레이의 각각은 복수의 상기 개별적으로 제어가능한 요소들과 광학적으로 연관되는 것을 특징으로 하는 장치.
제13항에 있어서,

상기 복수의 상기 개별적으로 제어가능한 요소들은 정사각형 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제13항에 있어서,

상기 방사선 소스는 사선의 방사선(oblique radiation)으로 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 조명하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제13항에 있어서,

상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 프로그램가능한 거울 어레이인 것을 특징으로 하는 장치.
제13항에 있어서,

상기 장치는 리소그래피 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 제13항의 상기 장치로 기판을 방사선에 노광시키는 단계를 포함하는 공정방법.
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