KR100806826B1 - 레티클 유도 ｃｄｕ를 보상하는 디바이스 제조 방법 및리소그래피 장치 - Google Patents

Abstract

리소그래피 장치는 방사선의 패턴으로 기판을 노광하는 기판 노광 구성, 및 리소그래피 장치가 기판 노광 구성으로 있었을 경우에 기판 상에 노광되었을 방사선의 패턴이 방사선 빔 검사 디바이스에 의해 검사되는 방사선 빔 검사 구성으로 작동가능하다. 방사선 빔 검사 구성에서 리소그래피 장치의 작동은 기판 상에 노광된 방사선의 패턴과 기판 상에 노광될 방사선의 요구되는 패턴 간의 차이를 최소화하기 위해 수정된다.

Description

레티클 유도 ＣＤＵ를 보상하는 디바이스 제조 방법 및 리소그래피 장치 {LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD THAT COMPENSATES FOR RETICLE INDUCED ＣＤＵ}

본 명세서에 통합되며 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 1 이상의 실시예를 예시하며, 또한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 당업자가 본 발명을 수행하고 사용할 수 있게 하는 역할을 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;

도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 일 실시예를 이용하여 기판에 패턴을 전사하는 모드를 도시하는 도면;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진(optical engine)들의 일 구성을 도시하는 도면;

도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명에 따른 기판 노광 구성 및 방사선 빔 검사 구성에서의 본 발명의 제 1 실시예의 리소그래피 장치를 도시하는 도면;

도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 기판 노광 구성 및 방사선 빔 검사 구성에서의 본 발명의 제 2 실시예의 리소그래피 장치를 도시하는 도면;

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명에 따른 기판 노광 구성 및 방사선 빔 검사 구성에서의 본 발명의 제 3 실시예의 리소그래피 장치를 도시하는 도면;

도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명에 따른 기판 노광 구성 및 방사선 빔 검사 구성에서의 본 발명의 제 4 실시예의 리소그래피 장치를 도시하는 도면; 및

도 9, 도 10 및 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리소그래피 장치에 대한 다양한 제어 시스템을 도시하는 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 설명할 것이다. 도면들에서 동일한 참조 번호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수 있다. 또한, 참조 번호의 맨 앞자리 수는 참조 번호가 처음 나타난 도면과 동일할 수 있다.

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 또는 기판의 일부분 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 평판 디스플레이(flat panel display), 집적 회로(IC) 및 미세 구조를 수반하는 다른 디바이스 제조시에 사용될 수 있다. 종래의 장치에서 마스크 또는 레티클이라 칭할 수 있는 패터닝 디바이스는 평판 디스플레이(또는 다른 디바이스)의 개별 층에 대응하는 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상에 이미징(imaging)함으로써 기판(예컨대, 유리판)의 전체 또는 일부분 상으로 전사될 수 있다.

회로 패턴 대신에 다른 패턴, 예를 들어 컬러 필터 패턴(color filter pattern) 또는 도트(dot)들의 매트릭스를 생성하기 위해 패터닝 수단이 사용될 수 있다. 마스크 대신에 패터닝 디바이스는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함하는 패터닝 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 시스템에서 상기 패턴은 마스크 기반 시스템에 비해 더 빠르고 더 적은 비용으로 변화될 수 있다.

전형적으로, 평판 디스플레이 기판은 직사각형이다. 이 형태의 기판을 노광하도록 디자인된 리소그래피 장치는 직사각형 기판의 전체 폭을 덮거나 상기 폭의 일부분(예를 들어, 폭의 절반)을 덮는 노광 영역을 제공할 수 있다. 노광 영역 밑에서 상기 기판이 스캐닝될 수 있는 한편, 마스크 또는 레티클이 빔을 통해 동기적으로 스캐닝된다. 이러한 방식으로 패턴이 기판으로 전사된다. 노광 영역이 기판의 전체 폭을 덮는 경우, 노광은 단일 스캔으로 완료될 수 있다. 노광 영역이, 예를 들어 기판의 폭의 절반을 덮는 경우, 기판은 제 1 스캔 이후에 가로질러(transversely) 이동될 수 있으며, 기판의 잔여부를 노광하기 위해 전형적으로 또 다른 스캔이 수행된다.

현재 리소그래피 공정들은, 특히 매우 작은 패터닝된 피처들을 갖는 집적 회로 디바이스와 같은 디바이스를 형성하는데 사용된다. 패턴 피처들의 크기를 감소시키기 위한 계속적인 요구가 존재한다. 주어진 공정 동안에 형성될 수 있는 패턴 피처의 크기에 대한 제한은 사용되는 방사선의 파장에 의해 부분적으로 결정된다. 주어진 파장 및 리소그래피 장치로는 주어진 크기 이하의 패터닝된 피처를 형성하는 것은 불가능하다. 하지만, 가능한 한 작은 패터닝된 피처를 갖는 디바이스를 형 성하기 위한 요구로 인해 가능한 한 한계에 가깝게 리소그래피 시스템을 작동시키는 것이 보편적이다. 분해능 한계(resolution limit)에 가깝게 리소그래피 공정을 작동시키는 경우, 회절 효과(diffraction effect)들은 스퓨리어스 인공물(spurious artifact), 예를 들어 기판 상에 노광된 방사선의 패턴에 나타나지만 기판 상에 형성되어야 했었을 패턴의 일부분이 아닌 스퓨리어스 피처들이 기판 상에 투영된 방사선의 패턴에 나타나도록 유도할 수 있다.

종래의 디바이스들은 스퓨리어스 효과들을 시뮬레이트하고, 상기 스퓨리어스 효과들이 고려되면 패턴을 수정하기 위해서 기판 상에 노광된 방사선의 실제 패턴이 가능한 한 원하는 실제 패턴과 근사하도록 패터닝 디바이스를 설정하였다. 패터닝 디바이스에 의해 제공된 패턴을 변경(alter)하는 것 이외에도, 리소그래피 장치의 다른 작동 세팅(operational setting)들은 스퓨리어스 패턴 피처들의 발생에 영향을 준다. 종래의 다른 디바이스들은, 스퓨리어스 효과들의 모델링을 시도하는 경우에 리소그래피 장치의 최적의 작동 세팅들 및 패터닝 디바이스에 대한 최적의 디자인을 예측하여 기판 상에 방사선의 요구된 패턴을 노광하기 위해 이러한 세팅들을 고려하였다.

하지만, 스퓨리어스 효과들을 예측하는 시뮬레이션 기술들은 정밀하지 않다. 따라서 전형적으로는, 패터닝 디바이스에 대한 패턴을 예측하는 이러한 시뮬레이션 기술을 사용하고, 상기 예측된 패턴을 이용하여 기판을 노광하며, 기판을 처리하고, 그것이 원하는 패턴과 어떻게 다른지를 결정하기 위해 기판 상에 형성된 결과 패턴(resulting pattern)을 검사한 다음 이 정보를 사용하여 스퓨리어스 효과들의 시뮬레이션을 개선하여 패터닝 디바이스에 교정 패턴(revised pattern)을 제공할 필요가 있다. 이 공정은 패터닝 디바이스에 대한 만족스러운 패턴이 제공될 때까지 여러번 반복될 필요가 있을 수 있다. 특히 패터닝 디바이스로서 레티클이 사용되는 경우 이러한 절차는, 레티클을 제조하는 것이 고가이고 새로운 레티클이 패터닝 디바이스에 대한 패턴의 각각의 교정에 따라 제조되어야 하기 때문에 시간 소모적이며 고가이다.

그러므로, 시간 소모적이며 고가인 절차를 필요로 하지 않고 기판 상에 방사선의 원하는 패턴이 노광되는 것을 보장하는 방법 및 시스템이 필요하다.

본 발명의 일 실시예에서 조명 시스템, 패터닝 디바이스, 투영 시스템 및 방사선 검사 디바이스(radiation inspection device)를 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다. 상기 조명 시스템은 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)한다. 상기 패터닝 디바이스는 방사선 빔의 단면을 변조(modulate)시킨다. 상기 투영 시스템은 기판의 타겟부 상으로 상기 변조된 방사선 빔을 투영한다. 상기 방사선 빔 검사 디바이스는 상기 변조된 방사선 빔의 전체 또는 일부분을 검사한다. 리소그래피 장치는 기판 노광 구성(substrate exposing configuration) 및 방사선 빔 검사 구성(radiation beam inspection configuration)에서 작동가능하다. 기판 노광 구성에서 리소그래피 장치는 변조된 방사선 빔이 기판 상에 방사선의 패턴을 노광하도록 구성된다. 방사선 빔 검사 구성에서 방사선 빔 검사 디바이스는 리소그래피 장치가 기판 노광 구성으로 있었을 경우에 기판 상에 형성되었을 방사선의 패턴을 검 사한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서 다음의 단계: 패터닝 디바이스를 이용하여 방사선 빔을 변조시키는 단계; 상기 변조된 방사선 빔이 기판 상에 투영되었을 경우 기판 상에 노광되었을 대응하는 패턴을 결정하도록, 상기 변조된 방사선 빔의 전체 또는 일부분을 검사하는 방사선 빔 검사 디바이스 상에 상기 변조된 방사선 빔을 투영하는 단계; 기판 상에 노광될 요구된 패턴과 방사선 빔 검사 디바이스에 의해 결정된 패턴 간의 차이를 최소화하는데 필요한 리소그래피 장치의 작동의 1 이상의 수정(modification)을 결정하는 단계를 포함하는 리소그래피 장치를 이용하여 기판 상의 디바이스의 형성을 위해 리소그래피 장치의 작동을 최적화하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예들, 특징들 및 장점들 뿐만 아니라 본 발명의 다양한 실시예들의 작동 및 구조는 첨부한 도면을 참조하여 하기에 상세하게 설명된다.

특정한 구성들 및 배치들이 설명되었지만, 이는 예시적인 목적으로만 행해진다는 것을 이해하여야 한다. 당업자는 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다른 구성들 및 배치들이 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 또한, 당업자라면 본 발명이 다양한 다른 적용예들에도 채택될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(PD), 기판 테이블(WT) 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 조명 시스템(일루미네이터)(IL)은 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된다.

패터닝 디바이스(PD)(예를 들어, 레티클 또는 마스크 또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이)는 상기 빔을 변조시킨다. 일반적으로, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 위치는 투영 시스템(PS)에 대해 고정될 것이다. 하지만, 그 대신에 소정 파라미터들에 따라 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 정확히 위치시키도록 구성된 위치설정기에 연결될 수 있다.

기판 테이블(WT)은 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 기판)(W)을 지지하도록 구성되며, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 위치설정기(PW)에 연결된다.

투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)은 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 변조된 방사선 빔을 투영하도록 구성된다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "패터닝 디바이스" 또는 "콘트라스트 디바이스(contrast device)"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하도록 방사선 빔의 단면을 변조시키는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 상기 디바이스는 정적(static) 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클) 또는 동적(dynamic) 패터닝 디바이스(예를 들어, 프로그램가능한 요소들의 어레이)일 수 있다. 간결함을 위해, 대부분의 설명은 동적 패터닝 디바이스에 관해 할 것이지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 정적 패터닝 디바이스가 사용될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.

방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 이와 유사하게, 기판 상에 최종적으로 생성된 패턴은 어느 한 순간에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상에 형성된 패턴과 일치하지 않을 수 있다. 이는 기판의 각 부분 상에 형성된 최종 패턴이 기판의 상대 위치 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 패턴이 변화하는 주어진 시간 주기 또는 주어진 수의 노광에 걸쳐 형성되는 구성인 경우일 수 있다.

일반적으로, 기판의 타겟부 상에 생성된 패턴은 집적 회로 또는 평판 디스플레이와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능층(예를 들어, 평판 디스플레이 내의 컬러 필터 층 또는 평판 디스플레이 내의 박막 트랜지스터(thin film transistor) 층)에 해당할 것이다. 이러한 패터닝 디바이스의 예로는, 예를 들어 레티클, 프로그램가능한 거울 어레이, 레이저 다이오드 어레이(laser diode array), 발광 다이오드 어레이(light emitting diode array), 격자 광 밸브(grating light valve) 및 LCD 어레이를 포함한다.

복수의 프로그램가능한 요소들을 포함하는 패터닝 디바이스와 같이 전자 수단(예를 들어, 컴퓨터)의 도움으로 패턴이 프로그램가능한 패터닝 디바이스(예를 들어, 레티클을 제외하고 이전 문장에 언급된 모든 디바이스)는 본 명세서에서 집합적으로 "콘트라스트 디바이스"라고 언급된다. 일 예시에서, 패터닝 디바이스는 10 이상의 프로그램가능한 요소들, 예를 들어 100 이상, 1000 이상, 10000 이상, 100000 이상, 1000000 이상 또는 10000000 이상의 프로그램가능한 요소들을 포함한다.

프로그램가능한 거울 어레이는 점탄성(viscoelastic) 제어 층 및 반사 표면을 갖는 매트릭스-어드레서블 표면(matrix-addressable surface)을 포함할 수 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, 예를 들어 반사 표면의 어드레싱된 영역들에서는 입사 광을 회절 광(diffracted light)으로서 반사시키는 반면, 어드레싱되지 않은 영역들에서는 입사 광을 비회절 광으로서 반사시키는 것이다. 적절한 공간 필터를 사용하여, 반사된 빔 중에서 상기 비회절 광을 필터링하고 기판에 도달하는 회절 광만을 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 상기 빔이 패터닝된다.

일 대안예로서, 상기 필터는 회절 광을 필터링하여 기판에 도달하는 비회절 광을 남게 할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

또한, 회절 광학 MEMS 디바이스(마이크로-전기기계 시스템 디바이스(micro-electromechanical system device))들의 어레이가 대응하는 방식으로 사용될 수도 있다. 일 예시에서 회절 광학 MEMS 디바이스는 입사 광을 회절 광으로서 반사시키는 격자를 형성하도록 서로에 대해 변형될 수 있는 복수의 반사 리본(reflective ribbon)들로 구성된다.

프로그램가능한 거울 어레이의 또 다른 대안적인 예시는 매우 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 적절한 국부화된 전기장을 인가하거나 압전 작동 수단들(piezoelectric actuation means)을 채택함으로써 축선에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 다시 말하면, 상기 거울들은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레싱된 거울들은 입사하는 방사선 빔을 어드레싱되지 않은 거울들과는 다른 방향으로 반사한다; 이러한 방식으로 매트릭스-어드레서블 거울들의 어드레싱 패턴에 따라 반사된 빔이 패터닝될 수 있다. 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적절한 전자 수단들을 사용하여 수행될 수 있다.

또 다른 예시(PD)는 프로그램가능한 LCD 어레이이다.

리소그래피 장치는 1 이상의 콘트라스트 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이는 서로 독립적으로 각각 제어되는 개별적으로 제어가능한 요소들의 복수의 어레이를 가질 수 있다. 이러한 구성에서 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 몇몇 또는 모두는 공통의 조명 시스템 (또는 조명 시스템의 부분), 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 대한 공통의 지지 구조체 및/또는 공통의 투영 시스템 (또는 투영 시스템의 부분) 중 1 이상을 가질 수 있다.

도 1에 도시된 실시예와 같은 일 예시에서 기판(W)은 실질적으로 원형이며, 선택적으로는 그 주변의 일부분을 따라 노치(notch) 및/또는 평탄한 에지(flattened edge)를 갖는다. 일 예시에서 기판은 다각형, 예를 들어 직사각형이다.

기판이 실질적으로 원형인 예시는 기판이 25 mm 이상, 예를 들어 50 mm 이 상, 75 mm 이상, 100 mm 이상, 125 mm 이상, 150 mm 이상, 175 mm 이상, 200 mm 이상, 250 mm 이상 또는 300 mm 이상의 직경을 갖는 예시들을 포함한다. 일 실시예에서 기판은 최대 500 mm, 최대 400 mm, 최대 350 mm, 최대 300 mm, 최대 250 mm, 최대 200 mm, 최대 150 mm, 최대 100 mm 또는 최대 75 mm의 직경을 갖는다.

기판이 다각형, 예를 들어 직사각형인 예시들은 기판의 1 변 이상, 예를 들어 2 변 이상 또는 3 변 이상이 5 cm 이상, 예를 들어 25 cm 이상, 50 cm 이상, 100 cm 이상, 150 cm 이상, 200 cm 이상 또는 250 cm 이상의 길이를 갖는 예시들을 포함한다.

일 예시에서 기판의 1 변 이상은 최대 1000 cm, 예를 들어 최대 750 cm, 최대 500 cm, 최대 350 cm, 최대 250 cm, 최대 150 cm 또는 최대 75 cm의 길이를 갖는다.

일 예시에서 기판(W)은 웨이퍼, 예를 들어 반도체 웨이퍼이다. 일 예시에서 웨이퍼 물질은 Si, SiGe, SiGeC, SiC, Ge, GaAs, InP 및 InAs로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 일 예시에서 웨이퍼는 Ⅲ/Ⅴ 화합물 반도체 웨이퍼이다. 일 예시에서 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼이다. 일 실시예에서 기판은 세라믹 기판이다. 일 예시에서 기판은 유리 기판이다. 일 예시에서 기판은 플라스틱 기판이다. 일 예시에서 기판은 (육안으로) 투명하다. 일 예시에서 기판은 유채색이다. 일 예시에서 기판은 무채색이다.

기판의 두께는 변동될 수 있으며, 예를 들어 기판 물질 및/또는 기판 치수(dimension)에 따라 어느 정도 달라질 수 있다. 일 예시에서 상기 두께는 50 ㎛ 이상, 예를 들어 100 ㎛ 이상, 200 ㎛ 이상, 300 ㎛ 이상, 400 ㎛ 이상, 500 ㎛ 이상 또는 600 ㎛ 이상이다. 일 예시에서 기판의 두께는 최대 5000 ㎛, 예를 들어 최대 3500 ㎛, 최대 2500 ㎛, 최대 1750 ㎛, 최대 1250 ㎛, 최대 1000 ㎛, 최대 800 ㎛, 최대 600 ㎛, 최대 500 ㎛, 최대 400 ㎛ 또는 최대 300 ㎛이다.

본 명세서에 언급된 기판은, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 노광 전후에 처리될 수 있다. 일 예시에서 레지스트 층은 기판 상에 제공된다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템들, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한의 형태의 투영 시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

투영 시스템은 패턴이 기판 상에 코히런트하게(coherently) 형성되도록 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상에 패턴을 이미징할 수 있다. 대안적으로, 투영 시스템은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 요소들이 셔터(shutter)로서 기능하는 2차 소스(secondary source)를 이미징할 수 있다. 이러한 점에서 투영 시스템은, 예를 들어 2차 소스들을 형성하고 기판 상에 스폿(spot)들을 이미징하도록 마이크로 렌즈 어레이(MLA라고도 함) 또는 프레넬 렌즈 어레이(Fresnel lens array)와 같은 포커싱 요소들의 어레이를 포함할 수 있다. 일 예시에서 포커싱 요소들의 어레이(예를 들어, MLA)는 10 이상의 포커스 요소, 예를 들어 100 이상의 포커스 요소, 1000 이상의 포커스 요소, 10000 이상의 포커스 요소, 100000 이상의 포커스 요소 또는 1000000 이상의 포커스 요소를 포함한다. 일 예시에서 패터닝 디바이스 내의 개별적으로 제어가능한 요소들의 개수는 포커싱 요소들의 어레이 내의 포커싱 요소들의 개수와 같거나 그보다 크다. 일 예시에서 포커싱 요소들의 어레이 내의 1 이상(예를 들어, 1000 이상, 대부분 또는 그 각각)의 포커싱 요소들은 3 이상, 5 이상, 10 이상, 20 이상, 25 이상, 35 이상 또는 50 이상과 같이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 내의 1 이상의 개별적으로 제어가능한 요소들, 예를 들어 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 내의 2 이상의 개별적으로 제어가능한 요소들과 광학적으로 연계(associate)될 수 있다. 일 예시에서 MLA는, 예를 들어 1 이상의 액추에이터를 사용하여 적어도 기판을 향하는 방향으로 또한 기판으로부터 멀어지는 방향으로 (예를 들어, 액추에이터를 사용하여) 이동가능하다. 기판 쪽으로 또한 기판으로부터 멀리 MLA를 이동시킬 수 있다는 것은, 예를 들어 기판을 이동시킬 필요없이 포커스 조정을 허용한다.

본 명세서에서 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 반사 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 투과 어레이를 채택하는) 투과형으로 구성될 수도 있다.

리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블들을 갖는 형태 로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 "침지 액체", 예컨대 물로 덮이는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 패터닝 디바이스와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용된 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.

도 1을 다시 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 일 예시에서 방사선 소스는 5 nm 이상, 예를 들어 10 nm 이상, 50 nm 이상, 100 nm 이상, 150 nm 이상, 175 nm 이상, 200 nm 이상, 250 nm 이상, 275 nm 이상, 300 nm 이상, 325 nm 이상, 350 nm 또는 360 nm 이상의 파장을 갖는 방사선을 제공한다. 일 예시에서 방사선 소스(SO)에 의해 제공된 방사선은 최대 450 nm, 예를 들어 최대 425 nm, 최대 375 nm, 최대 360 nm, 최대 325 nm, 최대 275 nm, 최대 250 nm, 최대 225 nm, 최대 200 nm 또는 최대 175 nm의 파장을 갖는다. 일 예시에서 상기 방사선은 436 nm, 405 nm, 365 nm, 355 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm 및/또는 126 nm를 포함하는 파장을 갖는다. 일 예시에서 상기 방사선은 약 365 nm 또는 약 355 nm의 파장을 포함한다. 일 예시에서 상기 방사선은, 예를 들어 365, 405 및 436 nm를 포괄하는 광대역의 파장을 포함한다. 355 nm 레이저 소스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL) 또는 그와 연계된 추가 구성요소는 방사선 빔을, 예를 들어 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 1 또는 복수의 개별적으로 제어가능한 요소들과 각각 연계될 수 있는 복수의 서브-빔(sub-beam)으로 분할하도록 배치될 수도 있다. 예를 들어, 방사선 빔을 서브-빔으로 분 할하기 위해 2 차원 회절 격자가 사용될 수 있다. 본 명세서에서 "방사선의 빔" 및 "방사선 빔"이라는 용어는 제한하는 것은 아니지만, 빔이 복수의 이러한 방사선의 서브-빔으로 구성되는 상황을 포함한다.

상기 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(PD)(예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 변조된다. 상기 패터닝 디바이스(PD)에 의해 반사되었으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 용량성 센서 등)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 사용된다면, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이용 위치설정 수단은, 예를 들어 스캔하는 동안 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(PD)의 위치를 정확히 보정(correct)하는데 사용될 수 있다.

일 예시에서 기판 테이블(WT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 도 1에 명확하게 도시되지는 않는다. 일 예시에서 상기 장치에는 적어도 기판 테이블(WT)을 이동시키는 단 행정 모듈이 존재하지 않는다. 또한, 유사한 시스템이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 위치시키는데 사용될 수도 있다. 대상물 테이블 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 요구되는 상대 이동을 제공하도록 고정된 위치를 가질 수 있는 반면, 투영 빔(B)은 대안적으로/추가적으로 이동가능할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 구성은 상기 장치의 크기를 제한하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 평판 디스플레이의 제조시에 적용가능할 수 있는 또 다른 대안예로서, 기판 테이블(WT) 및 투영 시스템(PS)의 위치는 고정될 수 있으며, 기판(W)은 기판 테이블(WT)에 대해 이동되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 기판 테이블(WT)에는 실질적으로 일정한 속도로 기판(W)을 가로질러 스캐닝하는 시스템이 제공될 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 방사선이 초기에 빔 스플리터에 의해 반사되고 패터닝 디바이스(PD)로 지향되도록 구성된 빔 스플리터(BS)에 의해, 방사선의 빔(B)이 패터닝 디바이스(PD)로 지향될 수 있다. 또한, 방사선의 빔(B)은 빔 스플리터를 사용하지 않고 패터닝 디바이스에 지향될 수 있다는 것이 실현되어야 한다. 일 예시에서 상기 방사선의 빔은 0 내지 90°, 예를 들어 5 내지 85°, 15 내지 75°, 25 내지 65°, 또는 35 내지 55°의 각도로 패터닝 디바이스에 지향된다(도 1에 나타낸 실시예는 90°의 각도에서이다). 상기 패터닝 디바이스(PD)는 방사선의 빔(B)을 변조시키고, 변조된 빔을 투영 시스템(PS)으로 전달하는 빔 스플리터(BS)로 상기 빔을 다시 반사시킨다. 하지만, 방사선의 빔(B)을 패터닝 디바이스(PD)로 지향시키고 후속하여 투영 시스템(PS)으로 지향시키기 위해 대안적인 구성이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 특히, 투과 패터닝 디바이스가 사용되는 경우, 도 1에 나타낸 바와 같은 구성은 요구되지 않을 수 있다.

도시된 장치는 몇몇 모드에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 기판은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟 부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 기판은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 대한 기판의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 펄스 모드에서 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 펄스화된 방사선 소스를 사용하여 전체 패턴이 기판(W)의 타겟부(C) 상에 투영된다. 기판 테이블(WT)은 상기 빔(B)이 기판(W)을 가로질러 라인을 스캐닝하도록 유도하기 위해 기본적으로 일정한 속력으로 이동된다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상의 패턴은 방사선 시스템의 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트되며, 연속한 타겟부(C)들이 기판(W) 상의 요구된 위치에 노광되도록 상기 펄스의 시간이 조절된다(time). 결과적으로, 상기 빔(B)은 기판의 스트립(strip)에 완전한 패턴을 노광하도록 기판(W)을 가로질러 스캐닝할 수 있다. 상기 공정은 전체 기판(W)이 한 라인씩 노광될 때까지 반복된다.

4. 연속 스캔 모드에서는 기판(W)이 실질적으로 일정한 속력으로 변조된 방사선 빔(B)에 대해 스캐닝되고 상기 빔(B)이 기판(W)을 가로질러 스캐닝하고 그것을 노광함에 따라 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상의 패턴이 업데이트된다는 것을 제외하고는 기본적으로 펄스 모드와 동일하다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상의 패턴의 업데이팅과 동기화된 실질적으로 일정한 방사선 소스 또는 펄스화된 방사선 소스가 사용될 수 있다.

5. 도 2의 리소그래피 장치를 사용하여 수행될 수 있는 픽셀 그리드 이미징 모드(pixel grid imaging mode)에서 기판(W)상에 형성된 패턴은 패터닝 디바이스(PD) 상으로 지향되는 스폿 발생기(spot generator)에 의해 형성된 스폿의 후속 노광에 의해 실현된다. 상기 노광된 스폿들은 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 기판(W) 상에서 상기 스폿들은 실질적으로 그리드(grid) 내에 프린트된다. 일 예시에서 상기 스폿 크기는 프린트된 픽셀 그리드의 피치(pitch)보다 크지만, 노광 스폿 그리드보다는 훨씬 작다. 프린트된 상기 스폿의 세기를 변화시킴으로써 패턴이 실현된다. 노광 플래시(exposure flash)들 사이에서 스폿에 걸친 상기 세기 분포가 변화된다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.

리소그래피에서 기판 상의 레지스트 층 상에 패턴이 노광된다. 그 후, 상기 레지스트는 현상된다. 후속하여 기판 상에서 추가 공정 단계들이 수행된다. 기판의 각 부분 상에서의 이 후속 공정 단계들의 효과는 레지스트의 노광에 의존한다. 특 히, 상기 공정들은 주어진 도즈 임계치(dose threshold) 이상의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 부분들이 상기 도즈 임계치 이하의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 부분들에 상이하게 응답하도록 조정(tune)된다. 예를 들어, 에칭 공정에서 상기 임계치 이상의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 영역들은 현상된 레지스트 층에 의한 에칭으로부터 보호된다. 하지만, 노광 후 현상(post-exposure development)시 임계치 이하의 방사선 도즈를 수용하는 레지스트의 부분들은 제거되며, 그러므로 이 영역들은 에칭으로부터 보호되지 않는다. 따라서, 원하는 패턴이 에칭될 수 있다. 특히, 패터닝 디바이스 내의 개별적으로 제어가능한 요소들은 패턴 피처 내에서 기판 상의 영역으로 전달되는 방사선이 충분히 높은 세기로 있게 하여 노광시 상기 영역이 도즈 임계치 이상의 방사선 도즈를 수용하도록 설정(set)된다. 기판 상의 나머지 영역들은 대응하는 개별적으로 제어가능한 요소들을 설정함으로써 0 또는 상당히 낮은 방사선 세기를 제공하도록 도즈 임계치 이하의 방사선 도즈를 수용한다.

실제로는, 개별적으로 제어가능한 요소들이 피처 경계의 한 쪽에 최대 방사선 세기를 제공하고 다른 한 쪽에는 최소 방사선 세기를 제공하도록 설정되더라도, 패턴 피처의 에지에서의 방사선 도즈는 주어진 최대 도즈에서 0 도즈까지 급작스럽게 변화하지는 않는다. 그 대신 회절 효과로 인해, 방사선 도즈의 레벨이 전이 지대(transition zone)에 걸쳐 드롭 오프(drop off)된다. 현상된 레지스트에 의해 최종적으로 형성된 패턴 피처의 경계의 위치는 수용된 도즈가 방사선 도즈 임계치 이하로 떨어지는 위치에 의해 결정된다. 전이 지대에 걸친 방사선 도즈의 드롭-오프의 프로파일 및 이에 따른 패턴 피처 경계의 정밀한 위치는 패턴 피처 경계 상에 또는 그 부근에 있는 기판 상의 지점들에 방사선을 제공하는 개별적으로 제어가능한 요소들을 최대 또는 최소 세기 레벨뿐만 아니라 최대 및 최소 세기 레벨들 사이의 세기 레벨들로 설정함으로써 더 정밀하게 제어될 수 있다. 이는 통상적으로 "그레이스케일링(grayscaling)"이라고 언급된다.

그레이스케일링은 주어진 개별적으로 제어가능한 요소에 의해 기판에 제공된 방사선 세기가 2 개의 값으로만 (즉, 최대값 및 최소값으로만) 설정될 수 있는 리소그래피 시스템에서 가능한 것보다 패턴 피처 경계들의 위치의 더 뛰어난 제어를 제공한다. 일 실시예에서 3 이상의 상이한 방사선 세기 값, 예를 들어 4 이상의 방사선 세기 값, 8 이상의 방사선 세기 값, 16 이상의 방사선 세기 값, 32 이상의 방사선 세기 값, 64 이상의 방사선 세기 값, 128 이상의 방사선 세기 값 또는 256 이상의 방사선 세기 값이 기판 상에 투영될 수 있다.

그레이스케일링은 상기 설명된 것에 추가적인 또는 대안적인 목적으로 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 노광 이후의 기판의 처리는 수용된 방사선 도즈 레벨에 의존하여 기판의 영역들의 2 이상의 잠재 응답(potential response)이 존재하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 임계치 이하의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 일부분은 제 1 방식으로 응답하며; 상기 제 1 임계치 이상이지만 제 2 임계치 이하의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 일부분은 제 2 방식으로 응답하고; 상기 제 2 임계치 이상의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 일부분은 제 3 방식으로 응답한다. 따라서, 그레이스케일링은 2 이상의 원하는 도즈 레벨을 갖는 기판에 걸쳐 방사선 도즈 프로파일을 제공하는데 사용될 수 있다. 일 실시예 에서 방사선 도즈 프로파일은 2 이상의 원하는 도즈 레벨, 예를 들어 3 이상의 원하는 방사선 도즈 레벨, 4 이상의 원하는 방사선 도즈 레벨, 6 이상의 원하는 방사선 도즈 레벨 또는 8 이상의 원하는 방사선 도즈 레벨을 갖는다.

또한, 상기 언급된 바와 같이 단지 기판 상의 각 지점에 수용된 방사선의 세기만을 제어하는 것 이외의 방법들에 의해 방사선 도즈 프로파일이 제어될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 기판 상의 각 지점을 위해 수용된 방사선 도즈는 상기 지점의 노광의 지속시간(duration)을 제어함으로써 대안적으로 또는 추가적으로 제어될 수 있다. 또 다른 예시로서 기판 상의 각 지점은 복수의 연속하는 노광에서 방사선을 잠재적으로 수용할 수 있다. 그러므로, 각 지점에 수용된 방사선 도즈는 복수의 연속하는 노광의 선택된 서브세트(subset)를 이용하여 상기 지점을 노광함으로써 대안적으로 또는 추가적으로 제어될 수 있다.

기판 상에 요구된 패턴을 형성하기 위해, 노광 공정 동안에 패터닝 디바이스 내의 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들을 각 스테이지에 필요한 상태(requisite state)로 설정하는 것이 필수적이다. 그러므로, 상기 필요한 상태를 나타내는 제어 신호들이 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들로 전송되어야 한다. 일 예시에서 리소그래피 장치는 제어 신호들을 발생시키는 제어기를 포함한다. 기판 상에 형성될 패턴은 GDSⅡ와 같은 벡터-정의된 포맷(vector-defined format)으로 리소그래피 장치에 제공될 수 있다. 디자인 정보를 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대한 제어 신호들로 변환(convert)하기 위해, 제어기는 패턴을 나타내는 데이터 스트림의 처리 단계를 수행하도록 각각 구성된 1 이상의 데이터 조작 디바 이스(manipulation device)를 포함한다. 데이터 조작 디바이스들은 집합적으로 "데이터경로(datapath)"라고 언급된다.

데이터경로의 데이터 조작 디바이스들은 다음의 기능: 벡터-기반(vector-based) 디자인 정보를 비트맵 패턴 데이터로 변환하는 기능; 비트맵 패턴 데이터를 요구된 방사선 도즈 맵(즉, 기판에 걸쳐 요구된 방사선 도즈 프로파일)으로 변환하는 기능; 요구된 방사선 도즈 맵을 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대한 요구된 방사선 세기 값으로 변환하는 기능; 및 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대한 요구된 방사선 세기 값을 대응하는 제어 신호들로 변환하는 기능 중 1 이상을 수행하도록 구성될 수 있다.

도 2는, 예를 들어 평판 디스플레이의 제조시에 사용될 수 있는 본 발명에 따른 장치의 구성을 도시한다. 도 1에 나타낸 것에 대응하는 구성요소들은 동일한 참조 번호들로 도시된다. 또한, 다양한 실시예들의 상기 서술내용, 예를 들어 기판의 다양한 구성들, 콘트라스트 디바이스, MLA, 방사선 빔 등이 유효하게 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 구성을 도시한다. 이는, 예를 들어 평판 디스플레이의 제조시에 사용될 수 있다. 도 1에 나타낸 것들에 대응하는 구성요소들은 동일한 참조 번호들로 도시된다. 또한, 다양한 실시예들의 상기 서술내용, 예를 들어 기판의 다양한 구성들, 콘트라스트 디바이스, MLA, 방사선 빔 등이 유효하게 적용될 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이 투영 시스템(PS)은 2 개의 렌즈(L1 및 L2)를 포함 하는 빔 익스팬더를 포함한다. 제 1 렌즈(L1)는 변조된 방사선 빔(B)을 수용하고 어퍼처 스톱(aperture stop: AS) 내의 어퍼처를 통해 상기 빔을 포커스하도록 배치된다. 또 다른 렌즈(AL)는 상기 어퍼처 내에 위치될 수 있다. 그 후, 방사선 빔(B)은 발산(diverge)되며 제 2 렌즈(L2)(예를 들어, 필드 렌즈)에 의해 포커스된다.

또한, 투영 시스템(PS)은 확대되고 변조된 방사선(B)을 수용하도록 배치된 렌즈들의 어레이(MLA)를 포함한다. 패터닝 디바이스(PD) 내의 1 이상의 개별적으로 제어가능한 요소들에 대응하는 변조된 방사선 빔(B)의 상이한 부분들은 렌즈들의 어레이(MLA) 내의 각각의 상이한 렌즈들을 통과한다. 각각의 렌즈(ML)는 변조된 방사선 빔(B)의 각 부분을 기판(W) 상에 놓인 지점으로 포커스한다. 이러한 방식으로 방사선 스폿(S)의 어레이가 기판(W) 상에 노광된다. 예시된 렌즈의 어레이 중 8 개의 렌즈만이 도시되었지만, 렌즈들의 어레이는 수 천개의 렌즈들을 포함할 수 있다(동일하게는 패터닝 디바이스(PD)로서 사용된 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에서도 그러하다)는 것을 이해할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 시스템을 이용하여 기판(W) 상의 패턴이 생성될 수 있는 방식을 개략적으로 예시한다. 검은 원들은 투영 시스템(PS) 내의 렌즈들의 어레이(MLA)에 의해 기판(W) 상에 투영된 스폿(S)들의 어레이를 나타낸다. 일련의 노광들이 기판(W) 상에 노광될 때, 기판은 Y 방향으로 투영 시스템(PS)에 대해 이동된다. 흰 원은 이전에 기판(W) 상에 노광된 스폿 노광(SE)을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 투영 시스템(PS) 내의 렌즈들의 어레이에 의해 기판 상에 투영된 각각의 스폿은 기판(W) 상의 스폿 노광들의 로우(row: R)를 노광한다. 기판에 대한 전체 패턴은 각각의 스폿(S)에 의해 노광된 스폿 노광(SE)들의 모든 로우(R)들의 합에 의해 생성된다. 통상적으로, 이러한 구성은 상기 설명된 "픽셀 그리드 이미징(pixel grid imaging)"이라고 언급된다.

방사선 스폿(S)의 어레이는 기판(W)에 대해 각도(θ)로 배치된다(기판의 에지들은 X 및 Y 방향으로 평행하게 놓여 있다). 이는 기판이 스캐닝 방향(Y-방향)으로 이동되는 경우에, 각각의 방사선 스폿이 기판의 상이한 영역 위를 지나감에 따라, 전체 기판이 방사선 스폿들의 어레이에 의해 덮이도록 허용하기 위해 행해진다. 일 예시에서 각도(θ)는 최대 20°, 최대 10°, 예를 들어 최대 5°, 최대 3°, 최대 1°, 최대 0.5°, 최대 0.25°, 최대 0.10°, 최대 0.05° 또는 최대 0.01°이다. 일 예시에서 각도(θ)는 0.001°이상이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 평판 디스플레이 기판(W)이 복수의 광학 엔진을 사용하여 단일 스캔으로 노광될 수 있는 방식을 개략적으로 나타낸다. 나타낸 예시에서는 방사선 스폿(S)들의 일 어레이의 에지가 방사선 스폿들의 인접한 어레이의 에지와 (스캐닝 방향(Y)으로) 약간 오버랩되도록, "바둑판(chess board)" 구성으로 2 개의 로우(R1 및 R2)에 배치된 8 개의 광학 엔진들(도시되지 않음)에 의해 방사선 스폿(S)들의 8 개의 어레이(SA)가 생성된다. 일 예시에서 광학 엔진들은 3 이상의 로우, 예를 들어 4 이상의 로우 또는 5 이상의 로우로 배치된다. 이러한 방식으로 방사선의 대역이 기판(W)의 폭을 가로질러 연장되므로, 전체 기판의 노광이 단일 스캔으로 수행되도록 허용한다. 여하한의 적절한 개수의 광학 엔진들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 예시에서 광학 엔진들의 개 수는 1 이상, 예를 들어 2 이상, 4 이상, 8 이상, 10 이상, 12 이상, 14 이상 또는 17 이상이다. 일 예시에서 광학 엔진들의 개수는 40 이하, 예를 들어 30 이하 또는 20 이하이다.

각각의 광학 엔진은 상기 설명된 바와 같이 별도의 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(PD) 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 하지만, 2 이상의 광학 엔진들이 조명 시스템, 패터닝 디바이스 및 투영 시스템 중 1 이상의 적어도 일부분을 공유할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

제 1 실시예

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예의 리소그래피 장치를 도시한다. 도 5a에 나타낸 바와 같이 기판(W)은 기판 테이블(WT) 상에 지지된다. 상기 장치가 도 5a에 나타낸 바와 같은 기판 노광 구성인 경우, 패터닝 디바이스(PD)에 의해 변조된 방사선 빔은 투영 시스템(PS)에 의해 기판(W) 상으로 투영될 수 있다. 상기 서술된 바와 같이 리소그래피 장치에는, 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 기판 테이블(WT)을 이동시키는 액추에이터(actuator: PW)가 제공될 수 있다. 따라서, 기판(W)은 기판 테이블(WT) 상에 지지되며, 방사선 빔이 기판(W)의 원하는 부분 상으로 투영될 수 있도록 투영 시스템(PS)에 의해 투영된 방사선 빔에 대해 상기 기판(W)이 이동될 수 있다.

기판에 대한 기판 테이블을 이동시키기 위해, 액추에이터(PW)는 투영 시스템(PS) 및 변조된 방사선 빔을 생성하는데 필요한 다른 구성요소들을 정지상태로 유지하면서 기판 테이블(WT)을 이동시키거나, 투영 시스템(PS) 및 변조된 방사선 빔을 생성하는데 필수적인 다른 구성요소들을 이동시키고 기판 테이블(WT)은 정지상태로 유지시킬 수 있다는 것을 이해할 것이다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리소그래피 장치는 방사선 빔 검사 구성으로 작동될 수 있다. 도 5b는 이 작동 모드의 리소그래피 장치를 도시한다. 나타낸 바와 같이 기판 테이블(WT)은, 변조된 방사선 빔이 투영 시스템(PS)에 의해 기판 테이블(WT) 상에 장착되는 방사선 빔 검사 디바이스(10) 상으로 투영되도록 투영 시스템(PS)에 대해 이동되었다.

방사선 빔 검사 디바이스(10)는 변조된 방사선 빔의 전체 또는 일부분을 검사한다. 방사선 빔 검사 디바이스(10)는 리소그래피 장치가 기판 노광 구성으로 있었을 경우에 기판 상에 노광되었을 방사선의 패턴을 결정하도록 구성된다. 따라서, 리소그래피 장치가 방사선 빔 검사 구성으로 있는 경우, 변조된 방사선 빔이 입사되는 방사선 빔 검사 디바이스(10)의 표면(10a)은 리소그래피 장치가 기판 노광 구성으로 있었을 경우의 기판(W)의 표면(11)과 동일한 평면에 있도록 방사선 빔 검사 디바이스(10)가 배치된다.

방사선 빔 검사 디바이스(10)는, 예를 들어 카메라, CCD 디바이스 또는 방사선의 패턴을 이미징할 수 있는 여하한의 다른 센서를 포함할 수 있다. 개선된 분해능을 제공하기 위해 방사선 빔 검사 디바이스는 패터닝된 방사선 빔이 센서 상에 투영되기 이전에 상기 빔을 확대하는 렌즈 또는 렌즈 시스템을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 센서의 분해능은 방사선 차단 층(radiation blocking layer)을 통하는 매우 작은 복수의 어퍼처가 배치된 방사선 차단 층을 센서 상에 형성함으로써 향상될 수 있다. 상기 어퍼처는 방사선 센서의 하나의 픽셀 또는 셀과 각각 연계될 수 있다. 각각의 어퍼처는 방사선 센서의 대응하는 픽셀 또는 셀보다 작으므로, 방사선 차단 층이 없을 때에는 상기 픽셀 또는 셀 상에 입사되는 방사선의 일부분이 방사선 센서의 픽셀 또는 셀에만 사실상 도달하도록 허용한다. 따라서, 센서의 분해능은 어퍼처의 크기에 따라 향상된다. 하지만, 이러한 센서는 주어진 어느 순간에 센서 상에 투영된 방사선 빔의 일부분만을 검사한다는 것을 이해할 것이다. 이러한 적절한 디바이스들은, 예를 들어 Brion Technologies(캘리포니아(California) 산타 클라라(Santa Clara) 소재)에 의해 제조된다.

도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 방사선 빔 검사 디바이스(10)는 상기 장치가 기판 노광 구성에 있었을 경우에 기판 상에 투영되었을 방사선의 패턴과 관련된 데이터를 제어 시스템(20)으로 전달한다. 하기에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 제어 시스템(20)은 방사선 빔 검사 디바이스(10)에 의해 검출된 패턴을 기판(W) 상에 노광되기 위해 요구되는 방사선의 패턴과 비교한다. 제어 시스템(20)은 생성될 방사선의 실제 패턴과 요구되는 패턴 간의 차이를 결정하고, 이 차이로부터, 리소그래피 장치의 작동의 변화를 결정하여 그 차이를 최소화한다. 따라서, 리소그래피 장치의 작동은 방사선 빔 검사 구성에서 기판 상의 방사선의 패턴의 노광에 대해 최적화될 수 있다. 후속하여, 리소그래피 장치는 상기 리소그래피 장치가 방사선 빔 검사 구성에 있었을 때에 결정된 리소그래피 장치의 최적화된 작동 조건들을 이용하여, 기판(W) 상에 노광된 방사선의 패턴 및 기판 노광 구성으로 스위칭될 수 있다. 이러한 방식으로 기판 상에 노광될 방사선의 요구된 패턴에 가깝 게 매치(match)하는 방사선의 패턴을 기판(W) 상에 노광하는 것이 가능하다.

패터닝 디바이스로서 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용하는 장치에서 기판(W) 상의 방사선의 패턴의 노광을 최적화하기 위한 리소그래피 장치의 작동의 수정(modification)은, 예를 들어 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상에 설정된 패턴의 수정을 포함할 수 있다. 상기 패턴은, 예를 들어 패턴 피처들의 추가, 패턴 피처들의 제거 및/또는 패턴 피처들의 크기-재설정(re-sizing)에 의해 변경될 수 있다. 다시 말하면, 기판 상에 노광된 패턴 내의 스퓨리어스 인공물의 출현(appearance)을 감소시키기 위하여 종래의 리소그래피에 대해 현재 행해지는 것과 동일한 방식으로 패턴의 변화들이 행해질 수 있다. 그러므로, 제어 시스템(20)은, 예를 들어 패터닝 디바이스 상에 설정된 패턴에 대한 요구되는 수정들을 예측하여 기판 상에 방사선의 요구되는 노광 패턴을 생성하기 위해 공지된 회절 효과의 모델을 사용할 수 있다. 하지만, 종래의 접근법과는 대조적으로 본 발명에서는 패턴을 최적화하는 경우에 기판을 처리하거나 후속하여 기판 상에 형성된 패턴을 검사하기 위해 수정된 패턴을 기판 상에 실제로 노광할 필요가 없다. 그 대신에, 기판 상에 노광되었을 방사선의 패턴은 방사선 빔 검사 디바이스(10)에 의해 직접 검사된다. 따라서, 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정될 수정된 패턴은 그것이 실제로 개선물인지를 결정하고, 그것이 어떻게 개선되었는지를 결정하며, 기판 상에 노광되었을 방사선의 패턴이 허용될 수 있는 요구되는 패턴과 충분히 근사한지를 결정하도록 신속하게 체크(check)될 수 있다.

몇몇 리소그래피 장치에서 패터닝 디바이스는 각각의 개별적으로 제어가능한 요소가 3 이상의 세기 레벨 중 하나이도록 변조된 방사선 빔의 대응하는 부분을 변조시킬 수 있는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이일 수 있다. 가능한 세기 레벨의 개수는, 예를 들어 256 개 일 수 있지만 이것으로 제한되지는 않는다. 이러한 장치에서, 기판 상에 노광된 방사선의 패턴을 최적화하기 위한 패터닝 디바이스 상에 설정된 패턴의 변화들은 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정된 패턴의 전체 또는 일부분에 있어 방사선의 세기를 조정하는 것을 포함할 수 있다.

리소그래피 장치가 방사선 빔 검사 구성으로 있는 동안, 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정될 패턴에 대한 가능한 개선(possible improvement)들의 다중 반복(multiple iteration)이 신속하게 검사될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 고도로 최적화된 패턴은 이전에 공지된 최적화 기술보다 훨씬 더 싸고 최소 시간- 지연으로 결정될 수 있다. 제어 시스템(20) 내에서의 최적화 절차는 상술된 바와 같이 예상되는 스퓨리어스 인공물의 시뮬레이션에 기초하고, 생성된 실제 패턴의 검사에 의해 체크되며 개선될 수 있다. 이러한 상황에서 패터닝 디바이스(PD) 상에 수정된 패턴을 설정하는 것으로부터, 기판 상에 노광되었을 방사선의 패턴의 실제 개선과 시뮬레이션에 의해 예측된 개선 간의 차이는 시뮬레이션들에 기초한 모델을 개선하는데 사용될 수 있으므로, 후속 패턴들에 대한 최적화 절차를 개선시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기판(W) 상에 요구되는 노광 패턴을 생성하기 위해 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정된 패턴의 최적화는 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정된 패턴에 대한 일련의 무작위 또는 의사 무작위(pseudo-random) 수정을 행하고, 기판(W) 상에 노광되었을 방사선의 결과 패턴(consequent pattern) 을 검사하며, 기판 상의 요구되는 노광 패턴과 가장 근사한 노광 패턴을 유도하는 수정된 패턴을 선택하고, 이 패턴을 다음 반복에 대한 기초로서 사용함으로써 행해질 수 있다. 상기 패턴이 최적화된 디자인에 수렴(converge)할 때까지 이 절차가 반복될 수 있다.

방사선 빔 검사 디바이스(10)는 한 순간에 변조된 방사선 빔의 일부분만을 검사할 수 있다. 그러므로, 방사선 빔 검사 디바이스(10)가 변조된 방사선 빔의 상이한 부분들을 검사할 수 있도록 기판 테이블(WT)을 이동시키는 액추에이터(PW)를 이용하여 방사선 빔 검사 디바이스가 이동될 수 있다. 따라서, 방사선 빔 검사 디바이스(10)는 연속한 이동들에 의해 변조된 방사선 빔의 전체를 검사할 수 있다. 후속하여, 이 데이터는 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정된 패턴의 전체를 최적화하기 위해 사용될 수 있다. 방사선 빔 검사 디바이스(10)가 변조된 방사선 빔의 전체를 검사하는 것이 필수적인 것은 아니다. 예를 들어, 방사선 빔 검사 디바이스(10)로부터의 데이터가 방사선의 패턴 내에서의 스퓨리어스 인공물의 생성을 시뮬레이션하는데 사용되는 모델을 최적화하기 위해 제어 시스템에서 사용되는 경우, 변조된 방사선의 일부분만 검사할 필요가 있을 수 있으며, 최적화된 모델은 패터닝 디바이스 상에 설정될 전체 패턴을 결정하는데 사용될 수 있다.

방사선 빔 검사 구성에서의 리소그래피 장치는 패턴, 예를 들어 기판 상에 형성될 전체 디바이스를 최적화하는데 사용될 수 있다. 그 후, 이 최적화된 디자인은 (일단, 상기 장치가 기판 노광 구성으로 스위칭되었다면) 디자인 최적화를 수행한 리소그래피 장치 및 (방사선 빔 검사 구성을 갖지 않을 수 있는) 다른 리소그래 피 장치에서의 디바이스의 생산을 위해 사용될 수 있다. 일단, 상기 디자인이 최적화되었으면 상기 최적화된 디자인은 종래의 리소그래피 장치와 함께 사용되는 레티클(마스크)를 형성하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 부분적인 최적화 절차는 기판들의 뱃치(batch), 기판 또는 기판 상에 형성될 각각의 디바이스 상에서의 패턴의 노광 이전에 수행될 수 있다. 예를 들어, 철저한(thorough) 최적화 공정은 특정 디자인에 대해 한번 수행될 수 있으며, 후속하여 기판들의 뱃치, 단일 기판, 또는 기판 상의 각각의 디바이스 상으로의 패턴의 노광 이전에 부분적인 최적화 절차만이 수행될 수 있다.

기판 상의 요구된 방사선 노광의 패턴은 기판 상에 형성되도록 요구되는 디바이스의 패턴에 직접적으로 대응하지 않을 수 있다. 예를 들어, 기판 상에 노광되도록 요구된 방사선의 패턴은 기판 (또는 그 층) 상에 형성되도록 요구된 디바이스의 패턴에 대응할 수 있으며, 리소그래피 공정 이외의 공정들의 조건의 변형들을 고려하기 위해 수정될 수 있다. 다른 공정들은, 예를 들어 기판으로의 레지스트의 도포 및 리소그래피 공정 이후의 레지스트의 현상을 포함할 수 있다. 이러한 다른 공정들에서의 변형은, 방사선의 동일한 패턴이 2 개의 기판 또는 동일한 기판의 2 부분 상에 노광될 수 있더라도 기판(들) 상에 실제로 형성된 디바이스들(또는 그 부분들)의 패턴이 다소 달라질 수 있다는 것을 의미한다. 이 변형들은 특성화(characterize)될 수 있다. 이러한 특성화는 기판(들) 상에 실제로 형성된 디바이스들(또는 그 부분들)의 패턴이 동일하도록 기판(들) 상에 노광될 방사선의 패턴을 조정하는데 사용될 수 있다. 따라서, 기판의 상이한 부분들 또는 뱃치 내의 상 이한 기판들 상에 형성될 공칭 패턴(nominal pattern)은 동일할 수 있지만, 요구되는 방사선 노광의 실제 패턴은 달라질 수 있다. 따라서, 상기 설명된 바와 같이, 예를 들어 기판들의 뱃치, 기판, 또는 기판 상의 개별적인 디바이스들의 노광 이전에 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정될 패턴의 적어도 부분적인 최적화를 형성하는 것이 필수적일 수 있다.

패터닝 디바이스(PD) 상에 설정된 패턴의 수정들 이외에도, 제어 시스템(20)은 기판 상에 노광된 방사선의 패턴을 최적화하기 위해, 조명 시스템에 의해 제공된 방사선 빔의 세기를 조정하고, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 방사선의 세기 분포를 조정하는 것과 같이 조명 시스템에 의해 제공된 방사선 빔의 컨디셔닝을 조정하며, 및/또는 투영 시스템의 1 이상의 세팅들을 조정함으로써, 대안적으로 또는 추가적으로 리소그래피 장치의 작동을 수정할 수 있다. 패턴 조정에 대해 상기 설명된 바와 동일한 방식으로, 세팅들의 최적화는 최적화된 시뮬레이션을 이용하여 및/또는 최적화된 세팅들을 알아내기 위한 무작위 또는 의사 무작위 변형들을 수행함으로써 수행될 수 있다.

패터닝 디바이스 상에 설정된 패턴은 최적화될 수 있으며, 또한 이러한 세팅들 중 어느 것 또는 전부를 최적화할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정된 패턴의 최적화, 및 이러한 세팅들 중 어느 것 또는 전부는 개별적으로 또는 동시에(simultaneously) 행해질 수 있다.

제 2 실시예

도 6a 및 도 6b는 각각 기판 노광 구성 및 방사선 빔 검사 구성에서의 본 발 명의 제 2 실시예의 리소그래피 장치를 도시한다. 제 2 실시예의 대부분은 제 1 실시예와 동일하며 간명함을 위해 차이만을 서술할 것이다.

제 1 실시예와 마찬가지로, 방사선 빔 검사 디바이스(30)는 기판 테이블(WT) 상에 장착된다. 하지만, 제 2 실시예의 장치에서 방사선 빔 검사 디바이스(30)는 기판(W)이 기판 테이블(WT) 상에 지지될 수 있는 위치 밑에 장착된다. 따라서, 기판(W)이 기판 테이블(WT) 상에 지지되는 경우 기판(W)은 투영 시스템(PS)과 방사선 빔 검사 디바이스(30) 사이에 있게 된다. 그러므로, 도 6a에 나타낸 바와 같이 기판(W)이 기판 테이블(WT) 상에 지지되는 경우 리소그래피 장치는 기판 노광 구성에 있으며, 도 6b에 나타낸 바와 같이 기판이 기판 테이블(WT) 상에 지지되는 경우 리소그래피 장치는 방사선 빔 검사 구성에 있다. 따라서, 패턴이 노광될 기판(W)의 표면의 평면(즉, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 수평 평면)내에서의 기판 테이블(WT)의 이동의 요구되는 범위는 제 1 실시예보다 제 2 실시예의 경우 더 작다.

도 6a 및 도 6b에 나타낸 구성에서, 방사선 빔 검사 구성에서는 방사선 빔 검사 디바이스(30)가 패턴이 노광될 기판(W)의 표면(11)과 동일한 평면에 위치되지 않는다. 특히, 방사선 빔 검사 디바이스(30)는 기판(W)의 두께와 등가인 양만큼 기판의 상부면(11)보다 투영 시스템(PS)로부터 더 멀리 있다. 그러므로, 제어 시스템(20)은 방사선 빔 검사 디바이스(30)에 의해 제공된 데이터로부터, 리소그래피 장치가 기판 노광 구성에 있었을 경우 기판 상에 노광되었을 방사선의 패턴을 결정하는 경우에 이를 고려할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기판 테이블(WT) 상에 기판이 지지되었을 경우에 기판(W)의 상부면(11)이 놓일 수 있는 평면 내에 방사선 빔 검사 디바이스(30)가 놓이도록 기판 테이블(WT)을 수직 방향으로 이동시키기 위해 액추에이터(PW)가 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기판 테이블(WT) 상에 기판이 지지되었을 경우 기판(W)의 상부면(11)이 놓일 수 있는 평면 내에 방사선 빔 검사 디바이스(30)가 놓이도록 기판 테이블(WT)에는 기판 테이블(WT)의 전체 또는 일부분에 대해 적어도 방사선 빔 검사 디바이스(30)를 이동시키는 또 다른 액추에이터가 제공될 수 있다.

제 3 실시예

도 7a 및 도 7b는 각각 기판 노광 구성 및 방사선 빔 검사 구성에서 본 발명의 제 3 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한다. 제 3 실시예의 대부분은 제 1 및 제 2 실시예와 동일하며 간명함을 위해 그 차이만을 서술할 것이다.

이 구성에서 방사선 빔 검사 디바이스(40)는 리소그래피 장치로부터 탈착될 수(detachable) 있으며, 기판(W) 대신에 기판 테이블(WT) 상에 지지될 수 있다. 그러므로, 기판 노광 구성에서는 기판 테이블(WT)이 기판을 지지하고, 방사선 빔 검사 구성에서는 기판 테이블(WT)이 방사선 빔 검사 디바이스(40)를 지지한다. 일 예시에서, 방사선 빔 검사 디바이스(40)는 기판(W)과 동일한 방식으로 지지되며 필요에 따라 홀딩(hold)된다. 예를 들어, 방사선 빔 검사 디바이스(40)는 기판과 동일한 크기일 수 있다. 더욱이, 일 예시에서 방사선 빔 검사 디바이스(40)는 기판이 기판 테이블 상에 지지되었을 때에 기판(W)의 상부면(11)에 놓였을 평면과 동일한 평면 내에 방사선 빔 검사 디바이스(40)가 놓이도록 기판과 동일한 두께로 되어 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 2 실시예에 대응하는 방식으로 기판 테이블을 위치시키는 액추에이터(PW)는 방사선 빔 검사 디바이스(40)의 수직 위치를 조정하기 위해 기판 테이블의 수직 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기판 테이블(WT)에는 기판 테이블(WT)의 잔여부(remainder)에 대해 방사선 빔 검사 디바이스(40)의 위치를 조정하는 추가 액추에이터가 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제어 시스템(20)은 기판이 기판 테이블 상에 지지되는 경우에 기판(W)의 상부면(11) 및 방사선 빔 검사 디바이스(40)의 위치의 여하한의 차이를 고려할 수 있다.

제 4 실시예

도 8a 및 도 8b는 각각 기판 노광 구성 및 방사선 빔 검사 구성에서의 본 발명의 제 4 실시예의 리소그래피 장치를 도시한다. 제 4 실시예의 대부분은 제 1, 제 2 및 제 3 실시예와 동일하며 간명함을 위해 그 차이만을 서술할 것이다.

나타낸 바와 같이 상기 장치는 투영 시스템(PS)에 의해 투영된 방사선의 변조된 빔을 제어하는 광학 요소(50)를 포함한다. 광학 요소(50)는 기판 테이블(WT) 상에 지지된 기판(W) 상으로 변조된 방사선 빔이 투영되는 도 8a에 도시된 제 1 위치와 방사선 빔 검사 디바이스(51)로 방사선의 변조된 빔이 지향되는 도 8b에 도시된 제 2 위치 사이에서 스위칭할 수 있다. 따라서, 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 광학 요소를 스위칭함으로써 리소그래피 장치는 기판 노광 구성과 방사선 빔 검사 구성 사이에서 스위칭될 수 있다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 장치에서 광학 요소(50)는 투영 시스템(PS)에 의해 기판(W) 상으로 투영된 방사선의 변조된 빔을 간섭(interfere)하지 않거나 방사선 의 변조된 빔을 방사선 빔 검사 디바이스(51) 상으로 반사시키도록 회전될 수 있는 플래너 반사기(planar reflector)이다.

또한, 상기 장치는 방사선의 변조된 빔이 항상 플래너 반사기에 의해 반사되도록 구성되지만 플래너 반사기가 제 1 위치에 있는 경우 방사선의 변조된 빔이 기판(W)으로 지향되고 플래너 반사기가 제 2 위치에 있는 경우 방사선 빔 검사 디바이스(51)로 지향되도록 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 광학 요소는 반사기 대신에 회전될 수 있는 프리즘(prism)으로 구성될 수도 있다. 또 다른 대안예로서 광학 요소는 전자-광학재(electro-optical)에 전압을 인가함으로써 변조된 방사선 빔의 방향이 제어될 수 있도록 구성된 전자-광학재로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 장치는 전자-광학재에 제 1 전압이 인가되는 경우 변조된 방사선 빔이 기판(W)으로 지향되고, 전자-광학재에 제 2 전압이 인가되는 경우 변조된 방사선 빔이 방사선 빔 검사 디바이스(51)로 지향되도록 구성될 수 있다.

제 5 실시예

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 제어 시스템(20)을 도시한다. 본 발명의 제 5 실시예의 제어 시스템은 본 발명의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 실시예 중 어느 하나의 장치와 조합하여 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

나타낸 바와 같이 제어 시스템(20)은 기판 상에 노광될 방사선의 요구된 패턴에 대응하는 데이터를 저장하는 요구된 패턴 데이터 저장기(required pattern data store: 61)를 포함한다. 추가적으로, 제어 시스템(20)은 기판(또는 그 일부분)에 대한 요구되는 패턴을 방사선 빔 검사 디바이스(60)에 의해 검출된 패턴과 비교하는 보정 제어기(correction controller: 62)를 포함한다. 보정 제어기(62)는 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정될 패턴에 대한 요구되는 보정을 결정하고, 보정 제어기(62)에 의해 요구된 바대로 변경된 기판 상에 노광될 요구되는 패턴에 대응하는 패턴 데이터를 저장하는 보정된 패턴 데이터 저장기(63)로 보정된 패턴을 출력한다. 어레이 제어기(64)는 패터닝 디바이스(PD)에 패턴을 설정하기 위해, 보정된 패턴 데이터 저장기(63)로부터의 보정된 패턴 데이터를 사용한다.

제 6 실시예

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 실시예 중 어느 하나와 사용될 수 있는 제어 시스템(20)의 대안적인 구성을 도시한다.

상기 도 9에서는 상기 실시예와 마찬가지로, 기판 상에 노광되도록 요구된 방사선의 패턴에 대응하는 데이터가 요구되는 패턴 데이터 저장기(71)에 저장된다. 상기 설명된 바와 같이, 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정될 패턴에 요구되는 보정을 결정하기 위해 보정 제어기(71)는 이 데이터를 방사선 빔 검사 디바이스(70)로부터의 데이터와 비교한다. 또한, 제어 시스템(20)은 보정 제어기(72)에 의해 결정되는 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정될 패턴의 수정들을 저장하는 패턴 보정 데이터 저장기(73)를 포함한다. 어레이 제어기(74)는 패턴 보정 데이터 저장기(73) 내의 데이터에 따라 보정된 요구되는 패턴 데이터 저장기(71)로부터의 데이터를 이용하여 패터닝 디바이스(PD) 상의 패턴을 설정한다. 제 6 실시예의 제어 시스템의 장점은 완전히 수정된 패턴보다는 패턴에 대한 보정들만이 저장되기 때문에 더 작은 양의 메모리가 요구된다는 것이다.

제 7 실시예

상기 설명된 바와 같이 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 실시예 중 어느 하나에서, 리소그래피 장치의 작동에 대한 수정들은 패터닝 디바이스(PD) 상에 설정된 패턴의 수정에 대한 대안예로서 또는 그에 추가하여 조명 시스템에 의해 제공되는 방사선의 세기, 조명 시스템에 의한 방사선 빔의 컨디셔닝 및 투영 시스템의 1 이상의 세팅 중 1 이상의 변경을 포함할 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제어 시스템(20)을 도시한다. 또한, 패터닝 디바이스에 설정된 패턴이 조정되는 장치에서 이 실시예의 제어 시스템(20)은 적어도 상기 두 실시예들의 제어 시스템과 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 11에 나타낸 바와 같이 제어 시스템(20)은 요구되는 패턴 데이터 저장기(81), 및 리소그래피 장치의 작동에 요구되는 수정들을 결정하기 위해 상기 요구되는 패턴 데이터를 방사선 빔 검사 디바이스(80)로부터의 데이터와 비교하는 보정 제어기(82)를 포함한다. 리소그래피 장치의 작동에 대한 요구되는 변화에 대응하거나, 리소그래피 장치의 요구되는 세팅들에 대응하는 데이터는 시스템 세팅 데이터 저장기(83)에 저장된다. 또한, 제어 시스템(20)은 시스템 세팅 데이터 저장기(83) 내의 데이터에 따라 소스(SO), 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS) 중 1 이상의 세팅을 제어하는 시스템 제어기(84)를 포함한다.

결론

이상, 본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 예시의 방식으로만 제시 되었으며 제한하려는 것이 아님을 이해하여야 한다. 당업자라면, 본 발명의 범위와 의도를 벗어나지 않고 본 명세서의 형태 및 세부사항의 다양한 변화들이 행해질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위와 한계는 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등론에 따라서만 한정되어야 한다.

발명이 이루고자 하는 기술적 과제 및 요약 부분(Summary and Abstract sectons)이 아닌, 발명의 구성 부분(Detailed Description section)은 청구항을 해석하는데 사용되도록 의도된다. 발명이 이루고자 하는 기술적 과제 및 요약 부분은 발명자(들)에 의해 의도(contemplate)된 본 발명의 모든 예시적인 실시예가 아니라 1 이상의 예시적인 실시예를 설명할 수 있으며, 따라서 어떠한 방식으로든지 본 발명 및 첨부된 청구항을 제한하려고 의도되지 않는다.

본 발명에 따르면, 기판 상에 노광된 방사선의 패턴과 기판 상에 노광될 방사선의 요구된 패턴 간의 차이를 최소화하기 위해 기판 노광 구성 및 방사선 빔 검사 구성의 리소그래피 장치가 제공된다.

Claims (21)

1. 리소그래피 장치에 있어서:

   방사선 빔을 컨디셔닝하는 조명 시스템;

   상기 방사선 빔을 변조시키는 패터닝 디바이스;

   상기 변조된 방사선 빔을 기판의 타겟부 상으로 투영하는 투영 시스템; 및

   상기 변조된 방사선 빔의 전체 또는 일부분을 검사하는 방사선 빔 검사 디바이스(radiation beam inspection device)를 포함하여 이루어지고,

   기판 노광 구성(substrate exposing configuration)에서 상기 리소그래피 장치는 상기 변조된 방사선 빔을 이용하여 상기 기판 상에 방사선의 패턴을 노광하며,

   방사선 빔 검사 구성(radiation beam inspection configuration)에서 상기 방사선 빔 검사 디바이스는 상기 리소그래피 장치가 기판 노광 구성으로 있었을 경우에 상기 기판 상에 노광되었을 상기 방사선의 패턴을 검사하며,

   기판 상에 노광될 요구되는 패턴의 전체 또는 일부분에 대응하는 데이터를 저장하는 요구된 패턴 데이터 저장기; 및

   상기 방사선 빔 검사 디바이스에 의해 검출된 패턴과 상기 요구되는 패턴 사이의 차이를 결정하고, 상기 차이를 최소화하는데 필요한 상기 리소그래피 장치의 작동의 1 이상의 수정을 결정하는 보정 제어기(correction controller)를 더 포함하여 이루어지고,

   상기 패터닝 디바이스는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이이고;

   상기 리소그래피 장치의 작동의 상기 1 이상의 수정은 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 설정될 패턴의 1 이상의 변화를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사선 빔 검사 디바이스는 상기 기판을 지지하는 기판 테이블에 장착되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 기판은 일 기판이 상기 기판 테이블에 의해 지지되고 상기 리소그래피 장치가 상기 기판 노광 구성으로 있는 경우에 제 1 평면 내에 실질적으로 놓인 상기 방사선이 투영되는 상부면을 가지며;

   상기 방사선 빔 검사 디바이스는 상기 기판을 지지하는 상기 기판 테이블의 일부분에 인접한 상기 기판 테이블에 장착되고;

   상기 리소그래피 장치는 상기 기판 노광 구성에서는 상기 투영 시스템이 상기 방사선의 변조된 빔을 상기 기판 상으로 투영하고, 상기 방사선 빔 검사 구성에서는 상기 투영 시스템이 상기 방사선의 변조된 빔을 상기 제 1 평면에 실질적으로 놓인 상기 방사선 빔 검사 디바이스 상으로 투영하도록, 상기 기판 테이블의 전체 또는 일부분을 상기 투영 시스템에 대해 이동시키는 액추에이터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   일 기판이 상기 기판 테이블에 의해 지지되는 경우에, 상기 투영 시스템과 상기 방사선 빔 검사 디바이스 사이의 위치에 상기 기판이 지지되고, 상기 방사선 빔 검사 구성에서는 상기 위치에 기판이 지지되지 않도록 상기 방사선 빔 검사 디바이스가 상기 기판 테이블에 장착되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사선 빔 검사 디바이스는 상기 기판 대신에 기판 테이블 상에 지지되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 리소그래피 장치는 상기 투영 시스템에 의해 투영된 상기 변조된 방사선 빔을 제어하는 광학 요소(optical element)를 더 포함하여 이루어지고, 상기 광학 요소는 제 1 세팅으로 설정되는 경우, 상기 방사선의 변조된 빔은 상기 기판 테이블 상에 지지된 기판 상으로 투영되고, 상기 광학 요소가 제 2 세팅으로 설정되는 경우, 상기 방사선의 변조된 빔은 상기 방사선 빔 검사 디바이스 상으로 투영되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 리소그래피 장치의 작동은 상기 리소그래피 장치가 상기 방사선 빔 검사 구성으로 있는 동안에 상기 보정 제어기에 의해 결정된 수정들에 따라 수정되고,

   상기 보정 제어기는 상기 방사선 빔 검사 디바이스에 의해 검출된 패턴과 상기 요구되는 패턴 사이의 여하한의 남은 차이들을 결정하고, 상기 차이를 최소화하는데 필요한 상기 리소그래피 장치의 작동의 여하한의 또 다른 수정을 결정하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 설정될 패턴의 상기 1 이상의 변화는 패턴 피처의 추가, 패턴 피처의 제거 및 패턴 피처의 크기-재설정(re-sizing) 중 1 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 상기 변조된 방사선 빔의 부분들의 세기가 3 이상의 상이한 레벨로 설정되도록 구성되고;

    상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 설정될 패턴의 상기 1 이상의 변화는 상기 방사선의 패턴의 전체 또는 일부분에서의 상기 변조된 방사선 빔의 세기를 조정하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 보정 제어기에 의해 결정된 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 설정될 패턴의 상기 1 이상의 변화에 따라 수정된, 상기 기판 상에 노광될 상기 요구되는 패턴에 대응하는 패턴 데이터를 저장하는, 보정된 패턴 데이터 저장기를 더 포함하여 이루어지고, 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 상기 보정된 패턴 데이터 저장기 내의 상기 패턴 데이터에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 보정 제어기에 의해 결정된 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 설정될 패턴의 상기 1 이상의 변화에 대응하는 데이터를 저장하는 패턴 보정 데이터 저장기를 더 포함하여 이루어지고,

    상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 상기 패턴 보정 데이터 저장기 내에 저장된 데이터에 의해 보정된 상기 요구되는 패턴 데이터 저장기 내에 저장된 요구되는 패턴 데이터에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 리소그래피 장치의 작동의 상기 1 이상의 수정은 상기 조명 시스템에 의해 제공된 상기 방사선 빔의 세기의 변경, 상기 조명 시스템에 의한 상기 방사선 빔의 컨디셔닝(conditioning)의 변경 및 상기 투영 시스템의 1 이상의 세팅(setting)의 변경 중 1 이상을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 조명 시스템에 의해 제공된 상기 방사선 빔의 세기, 상기 조명 시스템에 의한 상기 방사선 빔의 컨디셔닝 및 상기 투영 시스템의 1 이상의 세팅 중 상기 1 이상의 변경에 대응하는 데이터를 저장하는 시스템 세팅 데이터 저장기를 더 포함하여 이루어지고,

    상기 기판 노광 구성에서, 상기 시스템 세팅 데이터 저장기에 저장된 데이터를 사용하는 시스템 제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 기판 상에 노광될 상기 요구되는 패턴은 상기 기판을 처리하는 조건들의 변형들로부터 발생된, 상기 기판 상에 노광된 방사선의 패턴과 상기 기판 상에 형성된 패턴 피처 간의 차이들의 특성에 따라 수정된 상기 기판 상에 형성되도록 요구된 패턴 피처에 대응하는 패턴인 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 요구되는 패턴 데이터 저장기는 상기 기판 상에 형성되도록 요구된 피처의 패턴의 전체 또는 일부분에 대응하는 데이터, 및 상기 기판을 처리하는 조건의 변형들로부터 발생된, 상기 기판 상에 노광된 방사선의 패턴과 상기 기판 상에 형성된 패턴 피처 간의 차이들의 특성을 저장하고;

    상기 보정 제어기는 상기 요구되는 패턴 데이터 저장기에 저장된 데이터로부터 상기 기판 상에 노광되도록 요구된 패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
18. 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에 디바이스를 형성하는 리소그래피 장치의 작동을 최적화하는 방법에 있어서:

    패터닝 디바이스를 사용하여 방사선 빔을 변조하는 단계;

    상기 변조된 방사선 빔이 상기 기판 상에 투영되었을 경우에 기판 상에 노광되었을 대응하는 패턴을 결정하도록 상기 변조된 방사선 빔의 전체 또는 일부분을 검사하는 방사선 빔 검사 디바이스 상으로 상기 방사선의 변조된 빔을 투영하는 단계; 및

    상기 기판 상에 노광될 요구되는 패턴과 상기 방사선 빔 검사 디바이스에 의해 결정된 패턴 간의 차이를 최소화하도록 상기 리소그래피 장치의 작동의 1 이상의 수정을 결정하는 단계를 포함하여 이루어지며,

    상기 패터닝 디바이스는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이이고;

    상기 리소그래피 장치의 작동의 상기 1 이상의 수정은 상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 설정될 패턴의 1 이상의 변화를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치의 작동을 최적화하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 기판 상에 노광될 요구되는 패턴과 상기 방사선 빔 검사 디바이스에 의해 결정된 패턴 간의 차이를 최소화하도록 상기 리소그래피 장치의 작동을 수정하는 단계; 및

    상기 변조된 방사선 빔을 기판 상으로 투영하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치의 작동을 최적화하는 방법.
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