KR100749945B1 - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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슈미트 로베르트-한 문니히
요에리 로프
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

패턴에서의 아티팩트(artifact)의 가시성을 저감시키는 리소그래피 장치가 제공된다. 상기 장치는 조명시스템, 패터닝장치, 투영시스템 및 모듈레이팅 장치를 포함한다. 상기 조명시스템은 방사선 빔을 공급한다. 패터닝장치는 빔을 패터닝한다. 투영시스템은 상기 빔을 기판의 타겟부상으로 투영한다. 모듈레이팅 장치는 상기 빔을 모듈레이팅하여 상기 패턴에 모듈레이션 스킴을 부여한다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 명세서에 채용되고 그 일부를 형성하는 첨부도면들은 설명부와 함께 본 발명을 예시하며, 나아가 본 발명의 원리들을 설명하고, 당업자들이 본 발명을 구현 및 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 노광 구역들내의 도즈의 적용을 예시한 도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 원하는 균일한 패턴의 스티칭 라인 부근에서의 스티칭 교란의 그래픽적인 예시도;
도 4a, 4b, 4c, 4d 및 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 고립된(isolated) 다크 라인의 스티칭 교란의 효과를 예시한 도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 블록도;
도 6은 본 발명의 대안실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 7은 도 6에 도시된 리소그래피 장치의 작동을 개략적으로 나타낸 도;
도 8은 본 발명의 대안실시예의 구현을 개략적으로 나타낸 도이다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부도면을 참조하여 기술할 것이다. 도면에서, 같 은 참조부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수 있다.
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.
노광 또는 샷(shot)의 시퀀스는 프린팅된 패턴을 형성한다. 마스크없는 리소그래피를 고려할 때, 각각의 샷은 웨이퍼 기판과 같은 감광성 표면상으로 투영되는 공간 광 모듈레이터(SLM)의 이미지로부터 기인한다. 이는 이 표면상의 특정 노광 구역내에서 광 소스로부터의 방사선의 양 또는 도즈의 적용을 가져온다. 노광 구역들은 기판 표면이 광 소스로부터의 광의 플래시들에 의해 조명되는 경우 생성된다. 패턴이 단일 SLM의 노광 경계부들을 넘어 연장되는 경우, 상기 노광들은 완료된 패턴을 형성하기 위해 인접한 경계부들을 따라 함께 스티칭(stitch)된다.
프린팅된 패턴에서의 스티칭 오차들은 노광의 기하학적 오정렬 및 여타 광학적 현상으로 인한 교란 둘 모두로 인해 인접한 노광 구역들 사이의 이들 경계부들 부근에서 발생된다. 일반적으로, 스티칭 오차들은 예측된 위치로부터의 웨이퍼상의 노광 구역의 공간적 오정렬로 인해 프린팅된 패턴들에서 발생된다. 정렬이 완벽한 경우에도, 광학적 효과들이 스티칭 오차들을 생성시킬 수 있다. 공간적 오정렬의 경우에 샷의 매우 작은 공간적 오정렬이 스티칭 라인 부근에서 프린팅된 패턴의 현저한 요란(perturbation)을 초래할 수 있다.
광학 효과들은 각각의 노광 구역내에서의 도즈의 분포가 부분적으로 간섭적인 광에 의한 노광의 결과라는 사실에 기인할 수 있다. 2개의 인접한 노광 구역들이 상이한 시간에 노광되기 때문에, 상기 노광들은 효과적인 통일성을 갖지 않아서(incoherent), 원하지 않는 광학 효과들을 생성시킨다. 평판 디스플레이(FPD)를 형성하기 위해 기판을 노광시키는 예시에서, 사용되는 픽셀 그리드 묘화 기술(pixel grid imaging technique)은 전적으로 통일성이 없다. 광학 오차들은 상이한 영역들 에 대한 광학 경로의 상이한 투과 비(transmission ratio)에 의해 야기된다. 특정 영역은 다른 것보다 밝을 수 있다.
인접한 노광 구역들 사이의 스티칭 라인 부근에서 발생되는 프린팅된 패턴에서의 스티칭 오차를 보상하기 위하여 공지된 기술들이 시도된다. 제1기술은 노광 영역들의 오버랩을 활용하지 않고 제2의 또는 후속하는 노광 프로세스의 패스들 동안 어시스트 피처들을 제공하는 것과 관련되어 있다. 어시스트 피처들은 감광성 표면을 조사하는데 사용되는 패턴 데이터에 부가되고, 충분한 방사선 도즈를 가질 수도 있는 영역들을 채운다(fill up).
대안적인 기술들은 인접한 노광 구역들의 영역들을 오버래핑하는 보상 스캐닝을 포함한다. 예를 들어, SLM은 감광성 표면의 오버래핑 영역상에 프린팅될 피처가 상기 영역에 대한 다중 노광들 중 하나가 진행되는 동안에만 프린팅되도록 조정될 수 있다. 즉, 피처를 노광하기 위하여 주어진 노광 동안 스위칭 "온(on)"될 수도 있는 SLM 픽셀들이 상기 영역들을 커버링하는 대안적인 노광이 상기 피처를 대신 노광하는지를 판정하는 제어시스템에 의해 스위칭 "오프"된다.
하지만, 스티칭 오차를 보상하는 이러한 공지된 기술들은, 불가피하게도 디스플레이의 스티칭되지 않은 영역들과는 상이하게 나타날 스위칭 영역을 생성한다. 이들 기술들은 또한, 인접한 노광 구역들을 정렬시키기 위하여 기판이 매우 높은 정확도로 위치될 필요가 있다. 조명 소스에 의해 제공되는 도즈 또한 매우 타이트하게 제어되어야 한다.
따라서, 스티칭된 영역들이 나타나는 것을 실질적으로 저감시키고, 가능하다면 제거시키거나, 및/또는 기판의 위치설정 및 조명 소스의 도즈 제어와 관련된 제약들을 저감시키는 시스템 및 방법이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조명시스템, 패터닝장치, 투영시스템 및 모듈레이팅 장치를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 상기 조명시스템은 방사선 빔을 공급한다. 상기 패터닝장치는 상기 빔을 패터닝한다. 상기 투영시스템은 상기 빔을 기판의 타겟부상으로 투영한다. 상기 모듈레이팅 장치는 상기 빔의 단면을 모듈레이팅하여 상기 패턴에 모듈레이션 스킴(modulation scheme)을 부여한다.
일 예시에서, 모듈레이팅 장치는 조명시스템의 일부일 수 있다.
일 예시에서, 패터닝장치는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함할 수 있다. 또 다른 예시에서, 상기 모듈레이팅 장치는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함할 수 있다.
일 예시에서, 모듈레이팅 장치는 조명시스템과 기판 사이의 방사선 빔의 광학 경로에 배치되는 장치를 포함할 수 있다. 또 다른 예시에서, 모듈레이팅 장치는 조명시스템과 패터닝장치 사이에 배치될 수 있다. 대안적으로, 모듈레이팅 장치는 패터닝장치와 기판 사이에 배치될 수 있다.
모듈레이팅 장치는 방사선 빔에 사전설정된 모듈레이션 스킴을 적용할 수 있다. 대안적으로, 모듈레이팅 장치는 방사선 빔에 임의의 모듈레이션 스킴을 적용할 수 있다.
모듈레이션 장치는 방사선 빔의 진폭 또는 주파수를 모듈레이팅할 수 있다. 모듈레이팅 장치는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 각 요소에 모듈레이션 스킴을 적용시키도록 구성될 수 있다. 모듈레이팅 장치는 방사선 빔의 단면 패턴에 따라 모듈레이션 스킴을 선택하는 제어 수단을 포함할 수 있다.
모듈레이팅 장치는 방사선 빔의 단면의 부분을 모듈레이팅하도록 구성될 수 있다. 모듈레이팅 장치는 방사선 빔의 주변부를 모듈레이팅하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다음의 단계들을 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다. 상기 빔을 패턴으로 패터닝하는 단계. 상기 패터닝된 방사선 빔을 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계. 상기 방사선 빔의 단면을 모듈레이팅하는 단계. 일 예시에서, 상기 빔에는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 사용하여 패턴이 부여될 수 있다.
일 예시에서, 방사선 빔은 상기 빔에 패턴이 부여되기 이전에 모듈레이팅될 수 있다. 또 다른 예시에서, 상기 방사선 빔은 패턴이 부여된 후에 모듈레이팅될 수 있다.
일 예시에서, 방사선 빔의 단면을 모듈레이팅하는 단계는 방사선 빔의 진폭 및/또는 펄스 주파수를 모듈레이팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 대안실시예에 따르면, 방사선 빔을 공급하는 조명시스템, 상기 방사선과 상호작용하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이, 복수의 방사선 빔을 상기 기판상으로 투영하는 투영시스템, 및 상기 기판이 스캐닝 방향의 복수의 변화를 거치도록 상기 복수의 방사선 빔에 대해 상기 기판을 스캐닝하도록 배치되는 기 판테이블을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
일 예시에서, 상기 기판테이블은, 상기 기판의 에지에 대해 제1각도에 있는 제1방향으로 상기 기판을 스캐닝한 다음, 상기 기판의 에지에 대해 제2각도에 있는 제1방향으로 상기 기판을 스캐닝하도록 구성될 수도 있다. 상기 기판테이블은 상기 기판의 에지에 대해 제3방향에 있는 제3방향으로 상기 기판을 스캐닝하도록 구성될 수도 있다. 대안적으로, 상기 기판테이블은 상기 제1방향으로 다시 상기 기판을 스캐닝한 다음, 상기 제2방향으로 다시 상기 기판을 스캐닝하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 방사선 빔을 공급하는 조명시스템, 상기 방사선과 상호작용하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이, 복수의 방사선 빔을 상기 기판상으로 투영하는 투영시스템, 및 상기 기판테이블 이동의 스캐닝 방향에 대해 소정의 각도로 위치되는 기판을 수용하도록 구성되는 기판테이블을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에로 방사선 빔을 지향시키는 단계, 투영시스템을 사용하여 복수의 방사선 빔으로서 생성된 방사선을 기판상으로 투영하는 단계, 및 상기 기판이 스캐닝 방향에 있어서 복수의 변화를 거치도록 하는 스캐닝 방향으로 상기 기판을 이동시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이로 방사선 빔을 지향시키는 단계, 투영시스템을 사용하여 복수의 방사선 빔으로서 생성된 방사선을 기판상으로 투영하는 단계, 및 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판에 걸쳐 상기 기판의 에지에 대해 소정의 각도로 이동시키도록 하는 스캐닝 방향으로 상기 기판을 이동시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 발명의 추가 실시예, 특징 및 장점들과 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동에 대해서는 첨부도면을 참조하여 상세히 후술될 것이다.
본 발명의 1이상의 실시예들 및/또는 예시들에 대한 요약된 셋트들은, 모든 실시예 및/또는 예시들을 포괄하는 것이 아니므로, 어떠한 방식으로든 본 발명이나 첨부된 청구항을 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.
본 명세서에서는 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 리소그래피장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 박막 자기 헤드, 마이크로 및 매크로 유체 장치의 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"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 빔으로부터 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 미소 기전 복합 시스템(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 구성을 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 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, 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 제 어가능한 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 "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)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 방사선 빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학 구성요소를 포괄할 수 있으며, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들이 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 방사선 빔(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 방사선 빔(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 투영하는데 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 빔(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 경 로에 대해 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 위치를 정확히 보정하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(106)의 이동은, 장행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정 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, 빔(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 용도로만 제한되지 않으며 상기 장치(100)는 레지스트없는 리소그래피(resistless lithography)에서 사용하기 위한 패 터닝된 빔(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 빔(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 빔(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 빔(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 빔(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 빔(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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인접한 노광 구역들의 경계부 또는 스티칭 라인을 따라 연장되는 패턴 피처의 형성에 대해 예시하고 있다. 스티칭된 노광 구역(200)은 노광 구역 201, 202 및 204를 포함한다. 이들 각각의 노광 구역들은 노광 소스, 예를 들어 도 1의 일루미네이터(102)로부터의 단일 광 펄스에 의해 생성되는 감광성 표면상의 방사선의 도즈를 나타낸다. 예를 들어, 단일 펄스의 지속시간내에서, 기판(114)과 같은 감광성 표면은 각각의 구역(201, 202 및 204)내에서의 도즈의 적용을 가져오는 사전설정된 거리로 이동된다.
노광 구역(202, 204)의 인접한 경계부는 스티칭 라인(206)을 형성한다. 패턴 피처(208)는 노광 구역(201, 202, 204)내에 형성되고 스티칭 라인(206)에 걸쳐 위치된다. 피처(208)의 광학적 효과 또는 왜곡은, 각 노광 구역내의 도즈의 분포가 부분 간섭성의 광에 의한 노광의 결과라는 사실로 인해 발생될 수 있다. 따라서, 2개의 노광 구역(202, 204)이 상이한 시간에 노광되기 때문에, 이들 노광 구역들은 효과적으로 통일성이 없다(incoherent).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 간섭성 조명이 가정되는 경우의 시나리오로서 원하는 균일한 패턴의 스티칭 라인(예를 들어, 도 3에서 라인(307)으로 나타난 도 2에서의 스티칭 라인(206)) 부근에서의 스티칭 교란을 도식적으로 예시하고 있다. 설명의 용이성을 위해, 간섭성 조명이 프린팅된 패턴에서 가장 현저한 스티칭 오차를 생성하는 것으로 고려되고 있기 때문에 간섭성 조명의 예시들이 사용된다. 하지만, 본 발명은 이러한 적용에만 제한되지 않는다.
도 3에서, 그래프(300)는 균일하게 밝은 필드가 원점(origin)에서 스티칭된 2개의 노광으로 묘화된다는 것을 예시하고 있다. 절대적으로 밝은 상태로 설정된 대물평면(object plane)에서 원점 우측의 픽셀들로부터 제1노광(302)이 초래되는 한편, 원점 좌측의 대물평면의 필드는 0이다. 이미지 평면에서 초래된 상대적인 세기 분포(상대적인 도즈 변동(dose variation)이라 칭해지기도 함)는 회절 제한 이미지(diffraction limited image)이다.
제2노광(304)은 원점에 대한 노광(302)의 거울 이미지이다. 두 노광 모두에 대한 원점에서의 상대적인 도즈 값(또는 상대적인 이미지 세기)은 간섭성 조명의 경우에 대한 값의 대략 25%라는 것을 알 수 있다. 우측 에지 노광(302) 및 좌측 에지 노광(304)의 조합은 스티칭 경계부(307)를 따라 대략 50%의 상대적인 국부적 도즈 값을 갖는 노광(306)을 생성시킨다. 대략 50%의 상대적인 국부적 도즈 값을 갖 는 스티칭 라인(307)에서의 노광들의 조합은 스티칭 아티팩트(artifact) 또는 오차(308)을 형성한다.
일 예시에서, 아티팩트(308)와 같은 스티칭 아티팩트는 경계부(307)와 같은 스티칭 경계부들에 걸쳐 형성되는 피처들(예를 들어, 도 2의 피처(208))의 구조(morphology)를 교란할 것이다. 하나의 상기 구조의 교란은 프린팅된 패턴을 형성하는데 사용되는 라인들의 라인 폭의 변동이 생긴 것이다.
도 4a, 4b, 4c, 4d 및 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 고립된 다크 라인의 스티칭 교란의 효과를 예시한 도면들이다. 이들 도면들은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티칭 오차 보상 기술의 부재시 라인 폭의 변동에 관련된 것일 수 있다. 도 4는 고립된 다크 라인의 스티칭 교란을 나타내는 테스트의 경우를 나타낸 것이다.
도 4a에서, 예시적인 노광(402)은 대략적으로 200nm 길이(예를 들어, 대략 9λ/NA)인 밝은 배경상의 고립된 수평 다크 라인(403)을 포함하며, 여기서 λ는 광의 파장이며 (NA)는 개구수이다. 수평 다크 라인(403)은 대물평면에서 거울 픽셀들을 틸팅(tilting)시킴으로써 형성된다.
라인(403)은, 각각, α0 = λ/2L 및 -α0만큼 틸팅된 거울의 2개의 인접한 수평방향 어레이(행)들에 의해 형성되며, 여기서 α는 틸트 각도이다. 이들 행들의 픽셀들은 거의 절대적인 다크 픽셀로서 작용한다. 배경은 밝고 편평한 그들의 거울을 갖는 픽셀들에 의해 형성된다. 라인(403)을 형성하는 패턴은, 도 4a, 4b 및 4c에 각각 도시된 바와 같이 3개의 노광(402, 404 및 406)으로 노광된다. 노광(402) 은 기판의 제1패스시 일어나며, 그것은 전체 라인(403)을 노광시킨다. 노광(404, 406)은 기판의 제2패스시의 2개의 연속하는 노광들이다. 2개의 노광(404, 406) 각각은 다크 라인(403)의 1/2을 노광시킨다. 각각의 도즈 분포들(도 4b에서는 404a 및 도 4c에서는 406a)은 3개의 노광 각각으로부터 생성된 스티칭 라인 부근에 나타나 있다.
도 4d는 3개의 노광의 합(408)을 나타내고 있다. 이 도면은 스티칭 라인(409a)을 따르는 노광부족(underexposure) 영역(409)을 포함한다.
도 4e는 스티칭 라인(409a) 부근에서의 라인 폭의 변동에 대한 예시를 제공하는 그래프(410)를 나타내고 있다. 도 4a-4e의 예시에서, 라인 폭은 70nm 라인(412)에서 생성되는 이미지 세기 임계치를 사용하여 계산된다. 410에 예시된 바와 같이, 변동(라인(414)으로 나타남)은 포지티브(+) 25nm만큼 높이 도달한다.
스티칭 오차들은 프린팅된 패턴들을 현저히 열화시키는 변이(anomaly)를 생성시킬 수 있지만, 본 발명의 1이상의 실시예는 이러한 문제들을 제거하는 기술을 제공한다.
공지된 스티칭 기술들에 의하면, 스티칭된 영역은 스티칭되지 않은 영역과 시각적으로 구별된다. 공지된 기술들은 비-오버래핑 영역들에서의 도즈 세기에 대응되도록 오버랩 영역에서의 선량(dosage)을 테이퍼링시키는 것과 관련되어 있다. 하지만, 1%보다 큰 도즈의 차이는 패턴에서의 아티팩트로서 가시적이며, 테이퍼링에서의 약간의 변동은, 예를 들어 밝은 라인으로서 볼 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 1이상의 실시예에 따르면, 가시적인 아티팩트들은 방사선 도즈를 모듈레이팅함으로써 제거될 수 있다. 방사선의 진폭 및/또는 주파수가 모듈레이팅될 수 있다. 모듈레이션 스킴은 고정된 패턴(예를 들어, 하모닉(harmonic), 정사각형, 삼각형 등)일 수 있지만, 임의의 모듈레이션(즉, 광학 패턴에 임의의 노이즈를 부가함)을 사용하면 보다 나은 결과들이 얻어진다. 방사선은, 예를 들어 일정한 진폭으로 모듈레이팅된 주파수이거나, 또는 일정하거나 가변적인 주파수를 갖는 임의의 가변적인 진폭을 가질 수 있다. 상술된 직선과 같은 가시적 아티팩트들은 추가적인 노이즈에 의해 블러링(blur)될 수 있다. 모듈레이션 스킴은 특정 영역으로 튜닝될 수 있으며 방향에 따라 변화하는 구성요소를 가진다.
패턴 신호에 효과적으로 노이즈를 부가시키는 모듈레이션의 도입은, 그것이 최적의 패턴을 열화시키는 것과 연루되어 있기 때문에 우선적으로 반직관적인 것으로 간주될 수 있다. 하지만, 사람의 시각적인 인지능력은, 소량 부가된 노이즈가 가시적인 아티팩트를 매끈하게 해내는(smooth out) 것을 돕도록 거동한다.
다양한 예시에서, 모듈레이션은 리소그래피 시스템내의 다양한 위치에서 도입될 수 있다. 예를 들어, 조명 소스를 모듈레이팅하는 것이 가능하다. 이것이 달성될 수 있는 한가지 방법은 편광을 변화시키는 광 경로에 포켈 셀(Pockels cell)을 삽입하고 상기 포켈 셀후에 편광기를 삽입함으로써 달성될 수 있다. 상기 포켈 셀은 광에 전환가능한 전기장을 인가하여 편광 상태의 변화를 가져올 수 있다. 후속하는 편광기는 패싱 조명의 직접적인 제어를 가능하게 하여, 광 소스의 매우 높은 주파수의 모듈레이션을 제공할 수 있다.
조명 소스에서의 모듈레이션은, 채택되는 리소그래피 시스템이 기판상에 조 사되는 광학적 열들 모두에 대해 공통의 조명 소스를 사용하는 경우에만 적용가능하다. 상기 소스에서의 모듈레이션은 모듈레이션 시스템이 마스크-기반 리소그래피 시스템에 적용될 수 있도록 한다.
또 다른 예시에서, 모듈레이션은 광학 열의 여타 위치에서 실행될 수 있다. 마스크없는 시스템을 고려할 경우, 모듈레이션은 SLM에서 실행된다. SLM, 즉 대물평면에서의 모듈레이션은 패턴이 투영시스템에 제공되도록 하고, 모듈레이션 스킴이 그 위로 부과된다. SLM에서의 모듈레이션은, 예를 들어 SLM이 거울들의 어레이를 포함하는 경우, 모듈레이션 스킴에 따라 거울들의 틸트를 변화시켜 SLM의 개별적 요소들의 반사 및 투과 특성들을 변경시킴으로써 달성된다. SLM이 단지 "온" 또는 "오프" 상태만을 갖는 픽셀들의 어레이를 포함하는 경우, 모듈레이션 스킴의 적용은 특정 픽셀들이 "온"이 "오프"가 되거나, 그 역으로의 상황이 야기되도록 할 것이다.
일 예시에서, 모듈레이션은 광학 열에 부과된다. 이 예시에서, 그것은 패턴 전체에 걸쳐서 또는 인접한 열들과 오버랩되도록 되어 있는 패턴의 영역들에서만 나타날 수 있다. 또 다른 예시에서는, 보다 넓게 모듈레이팅된 영역이 인접한 열들간에 보다 적은 가시적인 차이를 제공하기 때문에, 모듈레이션 스킴이 전체 패턴에 걸쳐 나타날 수 있다.
상기 실시예들 및/또는 예시들 중 1이상에서, 모듈레이션 기술은 오버래핑 영역들의 크기를 저감시키는 것을 가능하게 한다. 이는, 오버래핑 영역에서의 방사선 선량의 덜 점진적인 테이퍼링이 사용될 수 있기 때문일 수 있다. 노이즈에 의해 도입되는 블러링은 프린팅된 패턴에서 아티팩트의 더 관대한 시스템을 구성한다.
일 예시에서, 모듈레이션 스킴의 주파수는 대략 40 kHz인 조명 주파수 아래여서 유효하다. 조명은 펄싱된 소스이거나 연속적인 소스일 수 있다. 연속적인 소스를 사용하는 경우, 모듈레이션 주파수는 패터닝될 디테일(detail)의 밀도에 대해 충분히 크다면 임의적일 수 있다.
펄싱된 소스에 의하면, 펄스 주파수보다 높은 모듈레이션 주파수는 소스 펄스 주파수 주위에서 다시 보다 낮은 주파수로 필터링되거나 미러링(mirror)될 것이다. 하지만, 일 예시에서, SLM에서 발생되는 모듈레이션에 의하면, 각각의 영역은 상이하게 모듈레이팅될 수 있다. 일 예시에서 소스 빔이 모듈레이팅되는 경우, 모든 소폿(spot)들은 펄스 당 동일한 광 파워를 가진다. 픽셀-그리드 묘화의 희박한 특성(sparse nature)으로 인해, 이것은 또한 임의의 모듈레이션 효과를 야기한다.
일 예시에서, 패터닝될 디테일이 매우 작은 경우, 모듈레이션은 개별적인 픽셀 레벨에서 실행되어, SLM에서 그 자신의 모듈레이션 스킴에 따라 각 픽셀의 특성을 변화시킬 수 있다. 이는, 데이터 버스내로 도입될 노이즈 신호를 필요로 한다. 이는, 그것의 특유의 품질, 예를 들어 형상, 크기, 성분으로 인해 각 픽셀에 본질적으로 내재한 특징적 "핑거프린트(fingerprint)"를 제거한다. 통상적으로, 핑거프린트는 피처들의 에지상이나 미세한 디테일에서 가시적이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치(500)을 예시하고 있다. 마스크없는 리소그래피 장치(500)는 데이터 경로(504)를 통해 기판상으로 프린팅될 패턴을 모듈레이터 및 광학시스템(506)으로 제공하는 GDS Ⅱ 파일(502)을 포함한다. GDS-Ⅱ는 2D 그래픽 디자인 데이터를 전사(transfer)/기록(archive)하는 표준 파일 포맷이다. 그것은 구조들의 계층(hierarchy)을 포함하고, 각각의 구조는 층상에 위치된 요소들을 포함한다. 그것은, 데이터 타입에 대해 내부적으로 형성된 포맷들을 사용하기 때문에 플랫폼이 독립적인 바이너리 포맷이다. 패턴 데이터는 셀들의 라이브러리에 포함되도록 고려된다. 셀들은 다각형(경계부들), 경로, 및 여타 셀들과 같은 기하학적 대상물들을 포함할 수도 있다. 셀의 대상물들은 디자인의 층들에 할당된다. 통상적으로 상이한 층들은 별도의 마스크 플레이트상에서의 노광을 위해 상이한 처리 단계들을 나타낸다. 기하학적 대상물들은 또한 어떠한 목적으로도 사용될 수 있는 데이터타입들로 테깅(tag)될 수도 있으나, 통상적으로 대부분은 근접 효과(proximity effect)의 보상을 위해 유사한 크기의 대상물들과 함께 그룹핑되도록 사용된다.
이 실시예에서, 모듈레이터는 SLM이다. 마스킹된 리소그래피 시스템에서, 모듈레이터는 고정식 패터닝된 요소 및 렌즈 확대시스템으로 대체된다. 마스크없는 리소그래피 시스템의 모듈레이터는 제공되는 데이터 파일내에 포함되는 정보에 따라 패터닝된 구조를 형성하도록 구성된다. 랜더마이저(508)는 SLM 요소들의 구조를 임의의 방식으로 바꾸도록 패턴 데이터를 변경한다. 이는, 믹서(mixer)에서 수용되고 데이터경로(504)로부터의 데이터를 임의화하는데 사용되는 임의의 데이터를 생성시키는 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어를 사용하여 이행될 수 있으며, 당업자라면 이러한 설명을 읽고서 명확히 이해할 수 있을 것이다. 이는, 원하는 패턴을 약간 변경하여 기판(512)상으로 프린팅할 수 있으며, 믹서를 사용하여 데이터경로(504)로부터의 데이터 파일로 임의의 노이즈 모듈레이션을 효과적으로 적용한다. 조명 소스(510)는 모듈레이팅된 패턴으로 기판(512)을 순차적으로 조명하는 SLM을 조명한다.
이하, 본 발명의 대안실시예에 대하여 도 6 내지 8과 관련하여 설명할 것이다. 도 6은, 예를 들어 평판 디스플레이의 제조에 사용될 수 있는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 나타낸 도이다. 도 1에 나타낸 것과 대응되는 구성요소들은 동일한 참조부호로 표시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 장치는 방사선 소스(112), 빔 전달시스템(126), 일루미네이터(128) 및 투영시스템(108)을 포함한다. 투영시스템(108)은 2개의 렌즈(601, 602)를 포함하는 빔 익스펜더를 포함한다. 제1렌즈(601)는 모듈레이팅된 방사선 빔(110)을 수용하도록 구성되고, 상기 방사선 빔을 어퍼처를 통해 어퍼처 스톱(603)에 포커싱한다. 추가 렌즈(604)가 어퍼처내에 배치될 수도 있다. 어퍼처 스톱(603)을 거친후 발산하는 방사선 빔(110)은 제2렌즈(602)(예를 들어, 필드 렌즈)에 의해 포커싱된다.
투영시스템(108)은 확장되는 모듈레이팅된 방사선(110)을 수용하도록 구성된 렌즈들의 어레이(605)를 더 포함한다. 패터닝장치(104)의 개별적으로 제어가능한 요소들 중 1이상에 대응되는 모듈레이팅된 방사선 빔(110)의 상이한 부분들은 렌즈들의 어레이(605)의 각각의 상이한 렌즈들을 통과한다. 각각의 렌즈(606)는 모듈레이팅된 방사선 빔(110)의 각각의 부분을 기판(114)상에 놓여 있는 위치로 포커싱한다. 이러한 방식으로 방사선 스폿들의 어레이(607)가 기판(114)상으로 노광된다. 예시된 렌즈들의 어레이(605) 중 단지 8개의 렌즈들(606)만이 도시되어 있으나, 상기 렌즈들의 어레이는 수천개의 렌즈들을 포함할 수도 있다(패터닝장치(104)로서 사용되는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 대해서도 동일함).
도 7은, 기판(W)상의 패턴이 어떻게 생성되는지를 개략적으로 예시하고 있다. 채워진 원(filled in circle)들은 투영시스템(108)에서 렌즈들의 어레이(605)에 의하여 기판상으로 투영되는 스폿들의 어레이(607)를 나타낸다(도 6 참조). 기판은 기판상에서 일련의 노광들이 노광될 때 투영시스템에 대해 y-방향으로 이동된다. 빈 원(open circle)들은 기판상에서 이미 노광된 스폿 노광들(610)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 투영시스템(108)내에서 렌즈들의 어레이에 의해 기판상으로 투영되는 각각의 스폿은 기판(114)상에 스폿 노광들의 행(611)을 노광한다. 기판에 대한 완전한 패턴은 각각의 스폿(607)에 의해 노광되는 스폿 노광(610)의 행(611) 모두의 합에 의해 생성된다. 이러한 구성을 통상적으로 "픽셀 그리드 묘화"라 칭한다. 당업자라면, 실제로는 기판(114)의 표면이 적절히 노광될 수 있도록 하기 위해 스폿들(607)간에 오버랩이 존재할 것이라는 점을 이해할 수 있을 것이다. 상기 오버랩은 설명을 간략히 하기 위해 도 7에는 도시되지 않았다.
방사선 스폿들의 어레이(607)는 기판(114)에 대해 소정의 각도(θ)로 배치된다는 것을 알 수 있다(기판의 에지들은 X 및 Y 방향과 평행하게 놓인다). 이는, 기판이 스캐닝 방향(Y-방향)으로 이동될 때, 각각의 방사선 스폿이 기판의 상이한 영역 위를 지남으로써, 전체 기판이 방사선 스폿들의 어레이(607)에 의해 커버링될 수 있도록 수행된다. 일 실시예에서, 상기 각도(θ)는 최대 20°이거나, 10°이거 나, 예를 들어 최대 5°이거나, 최대 3°이거나, 최대 1°이거나, 최대 0.5°이거나, 최대 0.25°이거나, 최대 0.10°이거나, 최대 0.05°이거나, 또는 최대 0.01°이다. 일 실시예에서, 상기 각도(θ)는 적어도 0.0001°, 예를 들어 적어도 0.001°이다.
도 8은 전체 평판 디스플레이 기판(114)이 복수의 광학 엔진들을 사용함으로써 어떻게 단일 스캔으로 노광될 수 있는지를 개략적으로 나타내고 있다. 8개의 광학 엔진(620)들은 방사선 스폿들의 어레이들(도시 안됨))을 생성하도록 구성된다. 광학 엔진(620)들은, 방사선 스폿들의 일 어레이의 에지가 (x-방향으로) 방사선 스폿들의 인접한 어레이들의 에지와 오버래핑되도록 '체스 보드' 구조의 2개의 행(621, 622)으로 배치된다. 일 실시예에서, 광학 엔진들은 적어도 3개의 행, 예를 들어 4 또는 5개의 행으로 배치된다.
이러한 방식으로, 방사선의 대역(band)은 기판(114)의 폭에 걸쳐 연장되어, 전체 기판의 노광이 단일 스캔으로 수행될 수 있도록 한다. 적절하다면 어떠한 개수의 광학 엔진들도 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일 실시예에서, 광학 엔진들의 개수는 1이상, 예를 들어 2이상, 4이상, 8이상, 10이상, 12이상, 14이상 또는 17이상이다. 일 실시예에서는, 광학 엔진들의 개수가 40개 보다 적으며, 예를 들어 30개보다 적거나 또는 20개보다 적다.
각각의 광학 엔진은, 상술된 바와 같이 별개의 빔 전달시스템(126), 일루미네이터(128), 패터닝장치(104) 및 투영시스템(108)을 포함할 수도 있다. 하지만, 2개 이상의 광학 엔진들이 빔 전달시스템(126), 일루미네이터(128), 패터닝장치 (104) 및 투영시스템(108) 중 1이상의 적어도 일부를 공유할 수도 있다.
예를 들어, 도 6 내지 8과 관련하여 기술된 장치를 사용하는 평판 디스플레이의 제조에 있어 발생할 수 있는 문제는 스폿(607)들의 패턴에서의 비-균일성이 기판(114)상으로 투영되는 패턴에서의 비-균일성을 야기할 수도 있다는 것이다. 상기 비-균일성은 Y-방향으로의 기판의 전체적인 스캐닝 이동시 반복되어, 비-균일성의 스트라이프(stripe)가 기판상에 제공되도록 할 수 있다. 또한, 특정 어드레스 라인 모두나 거의 모두를 라이팅(write)하는데 동일한 스폿(607)이 사용된다면, 이는 생성된 평판 디스플레이상의 픽셀 행들간의 특성의 차이를 야기할 수 있다.
본 발명의 실시예는 기판을 y-방향으로 이동시키는 대신에 기판(114)을 지그-재그 동작으로 이동시킴으로써 이러한 문제를 해결한다. 지그-재그의 결과는 주어진 스폿(607)에 의해 야기되는 비-균일성이 선형의 비-균일성을 남기는 대신에 지그-재그 형태를 갖는 비-균일성을 남긴다는 것이다. 예를 들어, 도 5와 관련하여 상술된 바와 같이 데이터경로는 기판(114)의 지그-재그 동작을 고려하여 패터닝장치(104)상에 제공되는 패턴을 수정한다.
지그-재그 형태를 갖는 균일성은 인간의 눈이 선형의 비-균일성을 인지하는 것보다 어렵고, 따라서, 사용자가 생성된 평판 디스플레이를 볼 때 덜 눈에 띌 것이다. 또한, 기판(114)의 지그-재그 동작은 주어진 스폿(607)이 어드레스 라인의 모두 또는 거의 모두를 형성하는데 사용되지 않는 대신 몇몇 상이한 스폿들이 사용될 수 있도록 한다. 이는, 생성된 평판 디스플레이상의 픽셀 행들간에 특성 차이가 생길 가능성을 저감시킨다.
주어진 스폿에 의해 야기되는 비-균일성의 부정적인 영향을 저감시키는 것 이외에도, 본 발명의 실시예는 스폿(607)들의 그룹에서 발생되는 비-균일성의 부정적인 영향도 저감시킨다. 사람의 눈은 단일 스폿으로 인한 비-균일성보다는 스폿들의 그룹으로 인한 비-균일성을 훨씬 더 확실하게 인지하는 경향이 있기 때문에, 이것은 특히 비-균일성의 시각적 효과와 관련되어 있다.
지그-재그 동작으로 기판을 이동시키는 대신에, 기판은 스캔 방향(Y-방향)에 대해 소정의 각도로 배치될 수도 있다. 이는, 특정 어드레스 라인 모두 또는 거의 모두를 형성하는데 사용되는 주어진 스폿(607)의 문제를 해결할 수 있다. 하지만, 생성된 평판 디스플레이의 사용자에 의해 확인될 수 있는 비-균일성의 잠재성을 저감시키는 것은 쉽지 않다.
상기 지그-재그라는 용어는 정상적인 톱니 패턴으로 기판을 이동시킨다는 것을 의미하는 대신, 노광시에 기판이 스캔 방향에 있어 복수의 변화를 거친다는 것을 의미한다.
결론
본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 상술하였으나, 그들은 예시에 방법에 지나지 않으며, 제한의 의도는 갖지 않는다는 것을 이해해야 한다. 당업자라면, 본 발명의 기술적사상 및 범위를 벗어나지 않는다면 형태 및 세부사항에 있어서의 다양한 변화들이 이루어질 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭 및 범위는 상술된 실시예들로 국한되지 않으며, 후속 청구항 및 그들의 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.
발명의 구성부 중 전반부 및 요약부가 아니라 발명의 구성부 중반 이후는 청구항을 설명하는데 사용되도록 의도되었다는 것을 이해해야 한다. 발명의 구성부 중 전반부 및 요약부는 본 발명의 전부가 아닌 본 발명인(들)에 의해 실행된 실시예들 중 1이상의 나열한 것으로, 어떠한 방식으로든 본 발명 및 첨부된 청구항들 제한하려는 의도는 없다.
본 발명에 따르면, 스티칭된 영역들이 나타나는 것을 실질적으로 저감시키고, 가능하다면 제거시키거나, 및/또는 기판의 위치설정 및 조명 소스의 도즈 제어와 관련된 제약들을 저감시키는 시스템 및 방법을 얻을 수 있다.

Claims (28)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 빔을 공급하는 조명시스템;
    상기 빔을 패터닝하는 패터닝장치;
    상기 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 투영시스템; 및
    파티클 아티팩트(artifacts)의 가시성을 저감시키는 모듈레이션 스킴을 상기 패턴에 부여하기 위하여 상기 빔을 모듈레이팅하는 모듈레이팅 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 조명시스템의 일부인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패터닝장치는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 모듈레이션 스킴을 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 요소들에 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 조명시스템과 상기 기판 사이의 방사선 빔의 광학 경로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 조명시스템과 상기 패터닝장치 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 패터닝장치와 상기 기판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 사전설정된 모듈레이션 스킴을 상기 방사선 빔에 적용시키는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 임의의 모듈레이션 스킴을 상기 방사선 빔에 적용시키는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 방사선 빔의 진폭을 모듈레이팅하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 방사선 빔의 펄스 주파수를 모듈레이팅하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 방사선 빔의 패턴에 따라 모듈레이션 스킴을 선택하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 방사선 빔의 단면 일부를 모듈레이팅하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 모듈레이팅 장치는 상기 방사선 빔을 그 주변부에서만 모듈레이팅하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  16. 디바이스 제조방법에 있어서,
    방사선 빔을 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 방사선 빔을 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계; 및
    파티클 아티팩트(artifacts)의 가시성을 저감시키기 위하여 상기 방사선 빔을 모듈레이팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 빔에는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 사용하여 패턴이 부여되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 방사선 빔은 상기 빔에 패턴이 부여되기 이전에 모듈레이팅되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 방사선 빔은 상기 빔에 패턴이 부여된 후에 모듈레이팅되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 방사선 빔을 모듈레이팅하는 단계는 상기 방사선 빔의 진폭을 모듈레이팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 방사선 빔을 모듈레이팅하는 단계는 상기 방사선 빔의 주파수를 모듈레이팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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