KR100856102B1 - 리소그래피 장치, 및 간섭계 및 마스크 없는 노광 유닛을사용하는 디바이스 제조 방법 - Google Patents

리소그래피 장치, 및 간섭계 및 마스크 없는 노광 유닛을사용하는 디바이스 제조 방법 Download PDF

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칼스 체거 트루스트
아르노 얀 블리커
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명에 따르면 간섭 노광 유닛과 리소그래피 유닛을 조합한 리소그래피 시스템이 제공된다. 상기 리소그래피 유닛은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함할 수 있다. 상기 리소그래피 시스템은 간섭 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치가 단일의 개별적으로 제어가능한 요소들에 대응하는 리소그래피 유닛의 노광 영역의 크기의 정수 배이도록 배치될 수 있다.

Description

리소그래피 장치, 및 간섭계 및 마스크 없는 노광 유닛을 사용하는 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD USING INTERFEROMETRIC AND MASKLESS EXPOSURE UNITS}
본 명세서에 통합되며 그 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 1 이상의 실시예를 예시하며, 또한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 당업자가 본 발명을 시행하고 사용할 수 있게 하는 역할을 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 3은 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판에 패턴을 전사하는 모드를 도시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진의 배치를 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 노광 유닛을 도시하는 도면;
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템 내의 제 1 노광 유닛에 의해 형성된 노광의 일부분과 제 2 노광에 의해 형성된 노광에 대한 그 관계를 도시하는 도면;
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템 내의 제 2 노광 유 닛에 의해 형성된 노광을 도시하는 도면;
도 6c는 도 6a 및 도 6b에 도시된 노광들이 조합에 의해 형성된 대응하는 노광을 도시하는 도면;
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템 내의 제 1 노광 유닛에 의해 형성된 노광의 일부분과 제 2 노광에 의해 형성된 노광에 대한 그 관계를 도시하는 도면;
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템 내의 제 2 노광 유닛에 의해 형성된 노광을 도시하는 도면;
도 7c는 도 7a 및 도 7b에 도시된 노광들의 조합에 의해 형성된 대응하는 노광을 도시하는 도면;
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템 내의 제 1 노광 유닛에 의해 형성된 노광의 일부분과 제 2 노광에 의해 형성된 노광에 대한 그 관계를 도시하는 도면;
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템 내의 제 2 노광 유닛에 의해 형성된 노광을 도시하는 도면;
도 8c는 도 8a 및 도 8b에 도시된 노광들의 조합에 의해 형성된 대응하는 노광을 도시하는 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 노광을 도시하는 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템에 따른 노광 유닛의 가능한 구성의 상세도;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템 내의 노광 유닛에 의해 생성될 수 있는 방사선 세기 프로파일(radiation intensity profile)을 도시하는 도면;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템을 도시하는 도면;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 리소그래피 시스템을 도시하는 도면; 및
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 시스템에서 수행되는 가능한 공정 단계들을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도면들에서, 동일한 참조번호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수 있다. 또한, 참조번호의 맨 앞자리 수는 참조번호가 맨 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 레티클이라고도 칭해질 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 상으로의 이미징(imaging)에 의해 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 디바이스가 사용될 수 있다. 마스크 대신에 패터닝 디바이스는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함하는 패터닝 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 시스템에서는 마스크 기반 시스템에 비해 더 빠르고 더 적은 비용으로 패턴이 변화될 수 있다.
평판 디스플레이 기판은 통상적으로 직사각형 형상이다. 이러한 타입의 기판을 노광하도록 설계된 리소그래피 장치는 직사각형 기판의 전체 폭을 덮거나 그 폭의 일부분(예를 들어, 폭의 절반)을 덮는 노광 영역을 제공할 수 있다. 마스크 또는 레티클이 빔을 통해 동기적으로 스캐닝되면서, 노광 영역 밑에서 기판이 스캐닝될 수 있다. 이러한 방식으로 패턴이 기판으로 전사된다. 노광 영역이 기판의 전체 폭을 덮는 경우, 노광은 단일 스캔으로 완료될 수 있다. 노광 영역이 예를 들어 기판 폭의 절반을 덮는 경우, 기판은 제 1 스캔 이후에 횡방향으로(transversely) 이동될 수 있으며, 기판의 잔여부를 노광하기 위해 통상적으로 또 다른 스캔이 수행된다.
더 작은 피처들을 갖고, 디바이스내에서 더욱 향상된 집약도를 갖고, 더 비용-효율적인 방식으로 디바이스를 생성하기 위해, 리소그래피 방법들을 개선하고자 하는 계속적인 추진이 존재한다. 하지만, 이러한 세 가지 목적은 흔히 상충(interfere)된다. 예를 들어, 새로운 기술은 더 작은 피처들의 제공을 허용할 수 있지만, 디바이스를 형성하는데 필요한 공정 시간을 증가시킴에 따라 디바이스의 비용을 증가시킨다. 이와 유사하게, 디바이스를 형성하는데 더 큰 유연성을 허용하는 공정들의 제공은 디바이스를 형성하는 비용을 증가시키고 및/또는 형성될 수 있는 피처들의 크기에 있어 타협을 요구할 수 있다.
더 작은 피처들을 형성하고자 하는 요구, 유연성 있는 리소그래피 시스템을 제공하고자 하는 요구와 최소 비용의 디바이스를 형성하고자 하는 요구 간의 적절한 타협을 제공하는 리소그래피 시스템 및 방법이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 노광 유닛 및 제 2 노광 유닛을 포함하는 기판 상에 패턴을 노광하는 리소그래피 시스템이 제공된다. 상기 제 1 노광 유닛은 2 개의 방사선 빔이 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록, 2 개의 방사선 빔을 상기 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영한다. 상기 제 2 노광 유닛은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용하여 방사선 빔을 변조하고, 변조된 방사선 빔을 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영한다. 상기 제 1 및 제 2 노광 유닛은 상기 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치가 단일의 개별적으로 제어가능한 요소의 폭의 정수 배가 되도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 2 개의 방사선 빔이 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록, 상기 방사선 빔을 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영함으로 써 상기 기판 상에 제 1 노광 타입을 수행하는 단계; 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용하여 방사선 빔을 변조하고, 변조된 방사선 빔을 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영함으로써 기판 상에 제 2 노광 타입을 수행하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다. 상기 제 1 및 제 2 노광 유닛은 상기 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치가 단일의 개별적으로 제어가능한 요소의 폭의 정수배가 되도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 기판 상에 패턴을 노광하기 위해, 방사선 감응 층 처리 유닛, 리소그래피 유닛 및 간섭 노광 유닛을 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다. 상기 방사선 감응 층 처리 유닛은: 노광 이전에 기판에 방사선 감응재 층을 도포하는 단계, 노광되지 않은 기판을 가열하는 단계, 상기 기판에 비-반사성 코팅(anti-reflective coating)을 도포하는 단계, 노광 이후에 상기 기판을 가열하는 단계, 가열 후 상기 기판을 제어적으로 냉각하는 단계 및 상기 기판으로부터의 노광된 레지스트 및 노광되지 않은 레지스트 중 하나를 제거하는 단계 중 1 이상을 수행하도록 구성된다. 상기 리소그래피 유닛은 방사선 빔을 변조하고, 변조된 방사선 빔을 기판 상으로 투영한다. 간섭 노광 유닛은 2 개의 방사선 빔이 기판 상의 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록, 상기 2 개의 방사선 빔을 상기 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영한다. 상기 간섭 노광 유닛은 상기 방사선 감응 층 처리 유닛으로부터 상기 간섭 노광 유닛을 통해 상기 리소그래피 유닛으로 기판이 전달될 수 있도록 배치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 간섭 노광 유닛이 제공된다. 상기 간섭 노광 유닛은 2 개의 방사선 빔이 기판 상의 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록 상기 기판의 전체 또는 부분 상으로 상기 2 개의 방사선 빔을 투영한다. 상기 간섭 노광 유닛은 방사선 감응 층 처리 유닛과 리소그래피 유닛 사이로 기판을 전달한다. 상기 방사선 감응 층 처리 유닛은: 노광 이전에 기판에 방사선 감응재 층을 도포하는 단계, 노광되지 않은 기판을 가열하는 단계, 상기 기판에 비-반사성 코팅을 도포하는 단계, 노광 이후에 상기 기판을 가열하는 단계, 가열 후 상기 기판을 제어적으로 냉각하는 단계 및 상기 기판으로부터의 노광된 레지스트 및 노광되지 않은 레지스트 중 하나를 제거하는 단계 중 1 이상을 수행한다. 상기 리소그래피 유닛은 방사선 빔을 변조하고 기판 상으로 변조된 방사선 빔을 투영한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 노광 이전에 기판에 방사선 감응재 층을 도포하는 단계, 노광되지 않은 기판을 가열하는 단계, 상기 기판에 비-반사성 코팅을 도포하는 단계, 노광 이후에 상기 기판을 가열하는 단계, 가열 후 상기 기판의 제어적으로 냉각하는 단계 및 상기 기판으로부터의 노광된 레지스트 및 노광되지 않은 레지스트 중 하나를 제거하는 단계 중 1 이상을 수행하도록 구성된 방사선 감응 층 처리 유닛 내에서 기판을 처리하는 단계; 리소그래피 유닛 내에서 기판 상으로 변조된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다. 상기 방사선 감응 층 처리 유닛 내에서 수행된 1 이상의 처리 단계와 상기 리소그래피 유닛 내에서 수행된 1 이상의 방사선 빔 투영 단계 사이에서, 간섭 노광 유닛을 통해 기판이 전달되며, 2 개의 방사선 빔이 기판 상의 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록, 상기 방사선 빔은 상기 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예들, 특징들 및 장점들뿐만 아니라 본 발명의 다양한 실시예들의 작동원리 및 구조를 상세하게 설명한다.
특정한 구성들 및 배치들이 설명되었지만, 이는 예시적인 목적으로만 행해진다는 것을 이해하여야 한다. 당업자는 본 발명의 기술적 사상과 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 컨디셔닝(condition)하도록 구성된다.
패터닝 디바이스(PD)(예를 들어, 레티클 또는 마스크 또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이)는 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 위치설정 기(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 칭하는 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) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 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 수도 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 대응할 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)에 의해 패턴이 프로그램될 수 있는 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 광(undiffracted light)으로서 반사시키는 것이다. 적절한 공간 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 비회절 광이 필터링될 수 있으므로, 회절 광만이 기판에 도달하도록 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 빔이 패터닝된다.
일 대안예로서, 상기 필터는 회절 광을 필터링하여 비회절 광이 기판에 도달하도록 남게 할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
또한, 회절 광학 MEMS 디바이스(마이크로-전기기계 시스템 디바이스(micro-electro-mechanical system device))들의 어레이가 대응하는 방식으로 사용될 수 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 수단(piezoelectric actuation means)을 채택함으로써 일 축선에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 다시 한번, 상기 거울들은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레싱된 거울들은 입사하는 방사선 빔을 어드레싱되지 않은 거울들과는 다른 방향으로 반사시킨다; 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 개별적으로 제어가능한 요소들의 복수의 어레이를 가질 수 있으며 그 각각은 서로 독립적으로 제어된다. 이러한 구성에서 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 몇몇 또는 모두는 공통의 조명 시스템 (또는 조명 시스템의 일부분), 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 대한 공통의 지지 구조체 및/또는 공통의 투영 시스템 (또는 투영 시스템의 일부분) 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 평탄화된 에지(flattened edge)를 갖는다. 일 예시에서 기판은 다각형, 예를 들어 직사각형이다.
기판이 실질적으로 원형인 예시는 기판이 25 mm 이상, 예를 들어 50 mm 이상, 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 치수에 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(통상적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 노광 전후에 처리될 수 있다. 일 예시에서 레지스트 층이 기판 상에 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선 에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같이 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템들, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 포괄하는 것으로 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 이미징하기 위해 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 이상의(예를 들어, 1000 이상의, 그 대부분의 또는 그 각각에 대한) 포커싱 요소들은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 내의 1 이상의 개별 적으로 제어가능한 요소들과, 예를 들어 3 이상, 5 이상, 10 이상, 20 이상, 25 이상, 35 이상 또는 50 이상과 같이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 내의 2 이상의 개별적으로 제어가능한 요소들과 광학적으로 연계될 수 있다. 일 예시에서 MLA는, 예를 들어 1 이상의 액추에이터를 사용하여, 적어도 기판을 향하는 방향으로 또한 기판으로부터 멀어지는 방향으로 (예를 들어, 액추에이터들을 사용하여) 이동될 수 있다. 기판을 향해 또한 기판으로부터 멀리 MLA를 이동시킬 수 있으므로, 기판을 이동시키지 않고도 예를 들어 포커스 조정이 허용된다.
본 명세서의 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 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블을 갖는 형태로 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 덮일 수 있는 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 당업 계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담가져야 한다는 것을 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 방사선은 436 nm, 405 nm, 365 nm, 355 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm 및/또는 126 nm를 포함하는 파장을 갖는다. 일 예시에서 방사선은 약 365 nm 또는 약 355 nm의 파장을 포함한다. 일 예시에서 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 하나 또는 복수의 개별적으로 제어가능한 요소들과 각각 연계될 수 있는 복수의 서브-빔(sub-beam)으로 분할하도록 배치될 수도 있다. 방사선 빔을 서브-빔으로 분할하기 위해, 예를 들어 2 차원 회절 격자가 사용될 수 있다. 본 서술내용에서 "방사선의 빔" 및 "방사선 빔"이라는 용어는 제한하는 것은 아니지만, 빔이 이러한 복수의 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 도움으 로, 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 동안에 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 수 있다. 대물 테이블 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 요구되는 상대 이동을 제공하도록 고정된 위치를 가질 수 있는 한편, 빔(B)이 대안적으로/추가적으로 이동가능할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 구성은 상기 장치의 크기를 제한하는데 도움을 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 도시된 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 않고도 패터닝 디바이스에서 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 디바이스에서 지향된다(도 1에 도시된 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, 투과성 패터닝 디바이스가 사용되는 경우, 도 1에 도시된 바와 같은 구성이 요구되지 않을 수 있다.
도시된 장치는 몇몇 모드에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 기판이 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(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 모드에서는 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 기판이 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 반 전 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 모드에서는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 펄스화된 방사선 소스를 사용하여 전체 패턴이 기판(W)의 타겟부(C) 상에 투영된다. 기판 테이블(WT)은 빔(B)이 기판(W)을 가로질러 라인을 스캐닝하도록 유도하기 위해 기본적으로 일정한 속력으로 이동된다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상의 패턴은 방사선 시스템의 펄스 사이에 필요에 따라 업데이트되며, 연속한 타겟부(C)들이 기판(W) 상의 요구된 위치에서 노광되도록 상기 펄스의 시간이 조절된다(time). 결과적으로, 빔(B)은 기판의 스트립(strip)에 전체 패턴(complete pattern)을 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)에서는 패터닝 디바이스(PD) 상으로 지향되는 스폿 발생기(spot generator)에 의해 형성된 스폿의 후속 노광에 의해 기판(W)상에 형성된 패턴이 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)보다는 크지만, 노광 스폿 그리드보다는 훨씬 더 작다. 프린트된 상기 스폿의 세기를 변화시킴으로써 패턴이 실현된다. 노광 플래시(exposure flash)들 사이에서 스폿에 걸친 상기 세기 분포가 변동된다.
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, 레지스트가 현상된다. 후속하여 기판 상에 추가 공정 단계들이 수행된다. 기판의 각 부분 상에서의 이 후속 공정 단계들의 효과는 레지스트의 노광에 의존한다. 특히, 상기 공정들은 주어진 도즈 임계(dose threshold) 이상의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 부분들이 상기 도즈 임계 이하의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 부분들에 상이하게 응답하도록 조정된다. 예를 들어, 에칭 공정에서 임계 이상의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 영역들은 현상된 레지스트 층에 의한 에칭으로부터 보호된다. 하지만, 노광 후 현상(post-exposure development)에서, 임계 이하의 방사선 도즈를 수용하는 레지스트의 부분들이 제거되므로, 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 방사 선이 충분히 높은 세기로 있게 하여 노광시 상기 영역이 도즈 임계 이상의 방사선 도즈를 수용하도록 설정된다. 기판 상의 나머지 영역들은 대응하는 개별적으로 제어가능한 요소들을 설정하여 0 또는 상당히 낮은 방사선 세기를 제공하도록 도즈 임계 이하의 방사선 도즈를 수용한다.
실제로는, 개별적으로 제어가능한 요소들이 피처 경계의 한쪽에 최대 방사선 세기를 제공하고 다른 한쪽에는 최소 방사선 세기를 제공하도록 설정되더라도, 패턴 피처의 에지에서의 방사선 도즈는 주어진 최대 도즈에서 0 도즈로 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 임계 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 근처에 있는 기판 상의 지점들에 방사선을 제공하는 개별적으로 제어가능한 요소들을 설정함으로써 더 정밀하게 제어될 수 있다. 이는 최대 또는 최소 세기 레벨뿐만 아니라 최대 및 최소 세기 레벨들 사이의 세기 레벨들로도 존재할 수 있다. 이는 통상적으로 "그레이스케일링(grayscaling)"이라고 언급된다.
그레이스케일링은 주어진 개별적으로 제어가능한 요소에 의해 기판에 제공된 방사선 세기가 2 개의 값으로만 (즉, 최대값 및 최소치으로만) 설정될 수 있는 리소그래피 시스템에서 가능한 것보다 패턴 피처 경계들의 위치의 더 양호한 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 상술된 것에 대해 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 임계 이하의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 일부분은 제 1 방식으로 응답하고; 상기 제 1 임계 이상이지만 제 2 임계 이하의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 일부분은 제 2 방식으로 응답하며; 상기 제 2 임계 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 실시예에서 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, 상술된 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 지점에 의해 수용된 방사선 도즈는 그 지점의 노광의 지속시간(duration)을 제어함으로써 대안적으로 또는 추가적으로 제어될 수 있다. 또 다른 예시로서, 기판 상의 각 지점은 복수의 연속하는 노 광에서 방사선을 잠재적으로 수용할 수 있다. 그러므로, 각 지점에 의해 수용된 방사선 도즈는 복수의 연속하는 노광의 선택된 서브세트(subset)를 이용하여 그 지점을 노광함으로써 대안적으로 또는 추가적으로 제어될 수 있다.
기판 상에 요구된 패턴을 형성하기 위해, 노광 공정 동안에 패터닝 디바이스 내의 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들을 각각의 스테이지에 필요한 상태로 설정할 필요가 있다. 그러므로, 필요한 상태를 나타내는 제어 신호들이 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들로 전송되어야만 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. 설계 정보를 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대한 제어 신호들로 변환하기 위해, 제어기는 패턴을 나타내는 데이터 스트림의 처리 단계를 수행하도록 각각 구성된 1 이상의 데이터 조작 디바이스를 포함한다. 데이터 조작 디바이스는 집합적으로 "데이터경로"라고도 칭해질 수 있다.
데이터경로의 데이터 조작 디바이스들은 다음의 기능: 벡터-기반(vector-based) 설계 정보를 비트맵 패턴 데이터로 변환하는 기능; 비트맵 패턴 데이터를 요구되는 방사선 도즈 맵(즉, 기판에 걸쳐 요구되는 방사선 도즈 프로파일)으로 변환하는 기능; 요구되는 방사선 도즈 맵을 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대한 요구되는 방사선 세기 값으로 변환하는 기능; 및 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대한 요구되는 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 도시된 것들에 대응하는 구성요소들은 동일한 참조 번호들로 도시된다. 또한, 다양한 실시예들, 예를 들어 기판의 다양한 구성들, 콘트라스트 디바이스, MLA, 방사선 빔 등에 관한 상기 서술내용이 유효하게 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 구성을 도시한다. 이 실시예는 예를 들어 평판 디스플레이의 제조시에 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 것들에 대응하는 구성요소들은 동일한 참조 번호들로 도시된다. 또한, 다양한 실시예들, 예를 들어 기판의 다양한 구성들, 콘트라스트 디바이스, MLA, 방사선 빔 등에 관한 상기 서술내용이 유효하게 적용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 투영 시스템(PS)은 2 개의 렌즈(L1 및 L2)를 포함하는 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. 상기 어퍼처 내에 또 다른 렌즈(AL)가 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 확대된(expanded) 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(패터닝 디바이스(PD)로서 사용된 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에도 동일하게 적용된다)는 것을 이해할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 시스템을 이용하여 기판(W) 상에 패턴이 생성될 수 있는 방식을 개략적으로 예시한다. 검은 원들은 투영 시스템(PS) 내의 렌즈들의 어레이(MLA)에 의해 기판(W) 상으로 투영된 스폿(S)들의 어레이를 나타낸다. 일련의 노광들이 기판(W) 상에 노광될 때, 기판(W)은 Y 방향으로 투영 시스템(PS)에 대해 이동된다. 흰 원은 이전에 기판(W) 상에 노광된 스폿 노광(SE)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 투영 시스템(PS) 내의 렌즈들의 어레이에 의해 기판 상으로 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 구성을 상술된 "픽셀 그리드 이미징(pixel grid imaging)"이라고도 한다.
방사선 스폿(S)의 어레이는 기판(W)에 대해 각도(θ)로 배치된다(기판의 에지들은 X 및 Y 방향으로 평행하게 놓인다). 이는, 기판이 스캐닝 방향(Y-방향)으로 이동되는 경우, 각각의 방사선 스폿이 기판의 상이한 영역 위를 지나감에 따라, 전체 기판이 방사선 스폿들(15)의 어레이에 의해 덮이도록 하기 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. 도시된 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 로우에 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 개수는 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 상술된 바와 같이 별도의 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(PD) 및 투영 시스템(PS)을 포함할 수 있다. 하지만, 2 이상의 광학 엔진들이 조명 시스템, 패터닝 디바이스 및 투영 시스템 중 1 이상의 적어도 일부분을 공유할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
일 실시예에서, 본 발명의 리소그래피 시스템은 2 개의 노광 유닛을 포함한다. 제 1 노광 유닛은 간섭 노광 유닛(interference exposure unit)이다. 이러한 노광 유닛에서, 방사선 빔들은 상기 빔들이 간섭하도록 기판 상으로 투영된다. 간섭 패턴은 기판 상에 노광을 형성한다. 예를 들어, 기판 상의 복수의 라인들을 노광하도록 간섭하는 기판 상으로 2 개의 방사선 빔이 투영될 수 있는데, 2 개의 방사선 빔 간의 상쇄적인 간섭(destructive interference)에 의해 유도된 최소치(minima)들에 의해 분리되고, 2 개의 방사선 빔 간의 건설적인 간섭(constructive interference)에 의해 유도된 최대치(maxima)의 라인들에 대응한다.
제 2 노광 유닛은, 예를 들어 이전에 설명된 바와 같은 리소그래피 장치에 해당할 수 있다. 특히, 리소그래피 장치는 기판 상으로 투영되는 방사선 빔을 변조하기 위해 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용할 수 있다.
두 노광 유닛은 어느 특정한 순간에 기판의 일부분만을 노광하도록 구성될 수 있다. 어느 주어진 순간에 노광된 기판의 일부분은 단일 디바이스 또는 그 부분을 형성하는데 사용된 기판의 일부분에 대응할 수 있다. 하지만, 대안적으로 상기 노광 유닛 중 하나 또는 둘 모두가 단일 노광으로 전체 기판을 노광할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 노광 유닛(10)의 가능한 구성을 더 상세하게 도시한다. 도시된 예시에서, 제 1 노광 유닛(10)은 방사선 빔(12)을 제공하는 방사선 소스(11)를 갖는다. 상기 방사선 빔(12)은 제 1 및 제 2 방사선 빔(14 및 15)을 형성하기 위해 방사선 빔 스플리터(13)에 의해 분할된다. 상기 제 1 및 제 2 방사선 빔(14 및 15)은 각각의 반사기(16 및 17)에 의해 기판에 대해 빗 각(oblique angle)으로 기판(W) 상으로 지향된다. 제 1 및 제 2 방사선 빔(14 및 15)은 기판 상으로 지향되며, 상기 방사선 빔이 상기 기판에서 간섭하여, 상술된 바와 같은 최대치 및 최소치를 생성함에 따라, 기판 상에 복수의 라인들의 노광을 유도하게 된다. 또한, 간섭 노광 유닛의 다른 적절한 구성이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 특히, 간섭 노광 유닛은 간섭하는 방사선 빔을 제공하기 위해 별도의 방사선 소스를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 6a는 복수의 라인의 이러한 노광의 일부분을 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이 복수의 최대치(21, 22, 23)는 복수의 최소치(24, 25, 26, 27)에 의해 분리된다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 라인들의 피치(P), 예를 들어 최대치 및 최소치로 구성된 반복 유닛의 라인들의 길이에 대해 수직인 폭이 노광에 가로질러 일치(consistent)할 수 있다.
또한, 도 6a에는 상술된 바와 같은 제 2 노광 유닛에 의해 노광에서의 개별적인 개별적으로 제어가능한 요소에 의해 각각 제어된 노광들에 대응하는 가능한 노광 영역(30)의 그리드가 도시된다. 도시된 바와 같이, 개별적으로 제어가능한 요소에 의해 제어된 노광에 대응하는 각각의 노광 영역(30)의 폭(D1)은 제 1 노광 유닛(10)에 의해 노광된 라인들의 피치(P)와 동일하다.
상술된 바와 같이, 제 2 노광 유닛은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 사용하여 방사선 빔을 변조시킬 수 있으며, 따라서 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 각각의 노광 영역(30)에는 개별적으로 제어가능한 노광이 제공될 수 있다.
도 6b는 제 2 노광 유닛에 의해 형성될 수 있는 노광의 일 예시를 도시한다. 도시된 바와 같이, 노광 영역(31)의 제 1 그룹에 대응하는 몇몇 개별적으로 제어가능한 요소들은 상기 노광 영역들이 비교적 높은 방사선 도즈를 수용하도록 선택될 수 있다. 그 이외의 개별적으로 제어가능한 요소들은 대응하는 노광 영역(32)이 비교적 낮은 방사선 도즈를 수용하도록 설정된다.
도 6c는 도 6a에 도시된 제 1 노광 유닛에 의한 노광과, 도 6b에 도시된 제 2 노광 유닛에 의한 노광의 조합으로부터 형성될 수 있는 패턴을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 2 노광 유닛에 의한 노광은 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들 중 몇몇의 부분 또는 전부를 트리밍(trimming)하였다. 도시된 바와 같이, 패턴 피처(33, 34, 35)는 제 2 노광 유닛에 의해 형성된 노광에 비교적 낮은 도즈를 제공하도록 설정된 개별적으로 제어가능한 요소들에 대응하는 노광 영역(32)과 제 1 노광 유닛에 의한 노광의 최소치 라인(24, 25, 26, 27)들에 모두 대응하는 영역 내에 남겨진다.
일 실시예에서, 기판 상에 형성된 패턴은 제 2 노광 유닛 내의 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 설정된 패턴에 의해 정의되나, 상기 패턴의 임계 치수(CD)는 제 1 노광 유닛에 의해 정의된다, 예를 들어 제 1 노광 유닛에 의해 형성된 최소치의 라인들의 폭(D2)에 주로 대응한다.
이러한 시스템은 편리한 절충점(convenient compromise)을 제공할 수 있다. 상기 시스템은, 형성된 패턴이 제 2 노광 유닛 내의 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 정의되기 때문에 유연성이 있다. 하지만, 상기 시스템은 개별적 으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 방사선 빔이 변조되는 리소그래피 장치 만에 의해서 패턴이 형성된 것보다 더 저렴할 수 있다. 이러한 시스템에서, 패턴 피처의 임계 치수(CD)의 충분한 제어를 제공하기 위해서는 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들에 대응하는 더 작은 노광 영역을 이용하는 것이 필요하다(예를 들어, 임계 치수(CD) 유닛 당 2 개의 노광 영역의 최소치가 통상적이다). 대안적으로 또는 추가적으로, 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들에 대해 그레이스케일 제어를 제공하는 것이 필요하며, 예를 들어 3 개 이상의 상이한 레벨 중 하나에 대해 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 각각의 노광 영역들에 방사선의 세기를 설정할 수 있는 것이 필요하다. 이와 대조적으로, 상술된 바와 같은 시스템에서 임계 치수(CD)는 제 1 노광 유닛에 의해 결정되며, 따라서 각각의 대응하는 노광 영역 내에 비교적 더 크거나 비교적 더 낮은 노광 도즈를 제공하기 위해 상기 요소들을 설정하는, 예를 들어 개별적으로 제어가능한 요소들의 단순한 이원 제어(binary control)만으로도 충분하다. 이와 유사하게, 더 큰 노광 영역들이 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 기판 상에 형성된 패턴의 임계 치수(CD)는 제 2 노광 유닛에 사용되는 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 노광 영역(30)의 크기의 대략 절반일 수 있다. 그러므로, 이는 주어진 크기의 노광에 대해 변조를 제공하는데 있어서 더 적은 수의 개별적으로 제어가능한 요소들이 요구된다는 것을 의미한다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 개수 및 그 요소가 설정될 수 있는 레벨들의 개수가 감소되면, 제 2 노광 유닛 내의 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 제공되어야 하는 데이터의 양이 상당히 감소된 다. 따라서, 이는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 제어하고 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 업데이트될 수 있는 속도를 증가시키는 데이터 처리 유닛의 비용 및 복잡성을 모두 감소시킬 수 있으므로, 기판을 노광하는데 소요되는 시간이 더 단축됨에 따라 기판을 노광하는 비용이 더 절감된다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 도 6a, 도 6b 및 도 6c와 유사한 특징을 나타내나, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 것과 상이한 모드에서 작동하는 리소그래피 시스템에 대한 제 1 노광 유닛의 노광 패턴, 제 2 노광 유닛의 노광 패턴 및 기판의 결과적인 노광을 각각 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 1 노광 유닛은 최소치(42)에 의해 상호간에 분산된(inter dispersed) 복수의 최대치(41)로 구성된 복수의 라인들을 노광한다. 또한, 라인들의 피치(P)는 노광을 가로질러 있을 수 있다. 하지만, 이 경우 제 2 노광 유닛 내의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 노광 영역(43)의 폭(D3)은 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치(P)의 절반이다. 그러므로, 이는 최소치(42)의 라인의 폭과 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 이러한 구성은 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시된 모드에서 작동하는 시스템에 적용할 수 있는 것보다 패턴 피처들의 더 양호한 제어를 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 최소치(43)의 폭과 동일한 폭(D4)을 갖는 패턴 피처(45, 46)의 제 1 그룹이 형성될 수 있다. 이는, 예를 들어 최소치 라인(43)의 양면 상에 노광 영역(48)이 존재함에 따라, 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 최소치(43)와 정렬되도록 배치된 노광 영역(47)이 비교적 낮은 노광 도즈를 갖게 설정되도록, 제 2 노광 유닛 내의 개별 적으로 제어가능한 요소를 설정함으로써 달성될 수 있다.
일 예시에서는, 예를 들어 패턴 피처(50)의 폭(D5)이 패턴 피처(45, 46)의 제 1 그룹의 폭(D4)보다 더 작도록 패턴 피처(50)의 제 2 그룹의 폭(D5)이 조정될 수 있다. 이는, 예를 들어 비교적 낮은 노광 도즈를 제공하는 최소치 라인(43)과 정렬되는 노광 영역(51)을 설정하나, 비교적 높은 노광 영역을 제공하는 인접한 노광 영역(52)에 대응하는 개별적으로 제어가능한 요소들을 설정함으로써 달성될 수 있다. 이 경우, 회절 효과로 인해, 최소치 라인에 인접한 노광 영역(52)과 연계된 몇몇 방사선은 사실상 제 1 노광 유닛에 의한 노광으로부터 최소치 라인과 정렬되는 인접한 노광 영역(51)의 에지(51a) 상에 입사될 것이다. 그 결과, 도 7c에 도시된 바와 같이, 패턴 피처(50)의 폭(D5)이 감소된다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리소그래피 시스템의 또 다른 변형예를 도시한다. 이 경우, 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 최대치 및 최소치(61, 62)의 라인들의 피치(P)는 제 2 노광 유닛 내의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 노광 영역(63)의 폭(D6)의 4 배이다. 이러한 구성은 제 1 노광 유닛에 의해 형성된 최소치(62)의 라인들의 폭(D8)보다 더 작은 폭(D7)을 갖는 패턴 피처(64)의 형성을 허용한다. 또한, 도 8a, 도 8b 및 도 8c에 도시되지는 않았지만, 도 7a, 도 7b 및 도 7c에 도시된 작동 모드에 비해 제 2 노광 유닛 내의 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 더 작은 노광 영역(63)의 사용은 패턴 피처의 에지의 제어에 있어 더 양호한 정확성을 제공한다는 것을 이해할 것이다.
하지만, 제 2 노광 유닛 내의 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 노광 영역들의 크기가 감소함에 따라, 요구되는 개별적으로 제어가능한 요소의 개수가 증가하므로, 장치의 복잡성 및 비용을 증가시킨다.
일반적으로 제 2 노광 유닛 내의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 노광 영역들의 크기는 여하한의 크기로 설정될 수 있다. 따라서, 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치(P)는 제 2 노광 유닛의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 노광 영역의, 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 길이에 수직인 방향으로 폭의 정수 배이다.
상기의 서술내용은 제 2 노광 유닛이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 가지며 그 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들이 기판 상의 연계된 노광 영역에 비교적 더 많거나 비교적 더 적은 방사선을 제공하도록 설정될 수 있는, 예를 들어 2 개의 상태만을 갖는 시스템과 관련된 리소그래피 시스템을 설명하였다는 것을 이해할 것이다. 이러한 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 흔히 이원 어레이라고도 칭해진다. 하지만, 개별적으로 제어가능한 요소들의 그레이스케일 어레이는, 예를 들어 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들이 기판 상의 대응하는 노광 영역에 제공되는 상이한 방사선 세기 레벨에 대응하는 3 이상의 상태 중 어느 하나로 설정될 수 있는 것이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 이러한 그레이스케일 어레이는, 예를 들어 패턴 피처들의 에지들의 위치의 추가적인 제어를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 인접한 노광 영역에 비해 하나의 노광 영역 내에 방사선의 위상의 제 어를 허용하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 사용될 수 있다. 이러한 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 개별적으로 제어가능한 요소들이 피스톤-작동 거울 또는 위상-단차 경사 거울(phase-step tilt mirror)인 것일 수 있다. 또한, 각각의 개별적으로 제어가능한 요소는 복수의 서브-요소들로도 구성될 수 있다. 예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소는 방사선의 세기 및 위상의 제어를 모두 제공하는 피스톤-작동 거울의 2 x 2 어레이를 포함할 수 있다. 인접한 개별적으로 제어가능한 요소들과 연계된 기판 상에 투영된 방사선의 상대 위상이 제어될 수 있는 제 2 노광 유닛을 제공하는 바람직한 결과는, 0의 세기 방사선을 제공하기 위해 개별적으로 제어가능한 요소들 중 하나를 설정하는 대신에, 방사선의 진폭이 음(negative)이도록 개별적으로 제어가능한 요소를 설정할 수 있다는 것이다. 부연하면, 이는 인접한 개별적으로 제어가능한 요소들과 연계된 방사선 간의 위상 차를 생성할 수 있다. 이 결과는 기판을 가로지른 방사선 세기 프로파일의 슬로프(slope)가 2 개의 개별적으로 제어가능한 요소들 간의 경계에서 증가된다는 것이다. 세기 분포의 슬로프의 제어의 제공은, 세기 분포가 레지스트의 임계값, 예를 들어 노광되는 패턴의 피처의 에지와 교차(cross)되는 위치의 제어를 허용한다. 따라서, 위상 제어뿐만 아니라 세기 제어를 갖는 개별적으로 제어가능한 요소들의 제공은 제 2 노광 유닛에 의해 형성된 패턴의 제어의 추가적인 정확성을 허용한다.
이는 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인의 피치에 대한 제 2 노광 유닛의 개별적으로 제어가능한 요소들에 대응하는 노광 영역들의 크기가 설정될 수 있다는 상기의 서술내용으로부터 이해될 것이다. 이는, 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라 인들의 에지들이 노광을 가로지른 제 2 노광 유닛의 개별적으로 제어가능한 부분들에 대응하는 노광 영역들의 에지들과 정렬될 수 있도록 행해질 수 있다. 리소그래피 시스템에는 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 제 2 노광 유닛의 노광 영역의 크기 및 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치 중 적어도 하나를 제어하도록 배치된 노광 크기 제어기가 제공될 수 있다.
이러한 노광 크기 제어기는, 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치가 제 2 노광 유닛의 개별적으로 제어가능한 요소들에 대응하는 노광 영역들의 크기에 대해 꼭맞는 크기(correct size)인 것을 보장하여, 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들이 각각의 노광 필드를 가로지른 제 2 노광 유닛의 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들에 대응하는 노광들과 정확히 정렬되는 것을 보장하기 위해 리소그래피 시스템을 셋 업(set up)하는데 초기에 사용될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 노광 크기 제어기는 제 1 및 제 2 노광 유닛에 의한 노광들 간의 정확한 정렬이 유지되는 것을 보장하기 위해서, 기판들의 뱃치(batch)들의 노광 간의, 개개의 기판들의 노광 간의, 주어진 기판의 상이한 영역의 노광 간의 및/또는 기판 상의 주어진 영역의 노광 동안에 여하한의 필요한 조정들을 행하도록 구성될 수 있다.
노광 크기 제어기는 상기 제어기가 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 노광 영역의 폭과 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치 간의 주어진 관계의 요구되는 정확성을 보장할 수 있도록 구성될 수 있다(예를 들어 피치는 노광 영역의 폭의 1 배, 2 배 또는 4 배이다). 대안적으로 또는 추가적으로, 노광 크기 제 어기는 상기 제어기가 2 개의 작동 모드 사이에서 리소그래피 시스템을 전환(switch)할 수 있도록 구성될 수 있으며, 각각의 모드는 제 2 노광 유닛의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 노광 영역의 폭과 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치 간의 상이한 관계와 연관된다(예를 들어, 제 1 작동 모드에서 라인들의 피치는 노광 영역의 폭과 같으며; 제 2 작동 모드에서 라인들의 피치는 노광 영역의 폭의 2 배이고; 제 3 작동 모드에서 라인들의 피치는 노광 영역의 폭의 4 배이다).
예시적인 제 1 실시예
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 노광 유닛(70)의 구성을 개략적으로 도시한다. 상기 제 2 노광 유닛(70)은 방사선 빔을 변조시켜 변조된 방사선 빔(72)을 형성하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(71) 및 상기 변조된 방사선 빔(72)을 기판(W) 상으로 투영하는 투영 시스템(73)을 포함한다. 이 실시예에서, 노광 크기 제어기는 투영 시스템(73)이 변조된 방사선 빔(72)을 기판(W) 상으로 투영함에 따라 투영 시스템(73)에 의해 부여된 변조된 방사선 빔(72)의 배율을 제어하도록 구성된 배율 제어기(74)일 수 있다. 상기 배율 제어기(74)는, 예를 들어 투영 시스템 내의 2 이상의 광학 구성요소의 거리를 조정하고, 상기 투영 시스템(73) 내의 방사선 빔 경로 안으로 추가 광학 구성요소들을 추가하며, 상기 투영 시스템 내의 방사선 빔 경로로부터 광학 구성요소들을 제거하고, 1 이상의 광학 구성요소들을 상기 투영 시스템 내의 대안적인 광학 구성요소들과 교체하는 것 중 1 이상에 의해 배율 제어를 수행할 수 있다. 투영 시스템(73)의 배율을 조정하는 것 은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(71) 내의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응한 노광 영역의 크기를 조정함에 따라, 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치에 대한 노광 영역의 크기를 조정한다는 것을 이해하여야 할 것이다.
예시적인 제 2 실시예
노광 크기 제어기는 대안적으로 또는 추가적으로 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치를 조정할 수 있다. 따라서, 제 1 노광 유닛(10)은 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같은 방사선 빔 반사기(16, 17)와 연계된 반사기 액추에이터(81, 82)를 포함할 수 있다. 반사기 액추에이터(81, 82)는 방사선 빔(14, 15)이 기판(W) 상으로 투영되는 각도가 조정될 수 있도록 반사기(16, 17)의 위치를 조정하도록 구성될 수 있다. 상기 액추에이터는, 예를 들어 압전 액추에이터(piezo-electric actuator), 로렌츠 액추에이터(Lohrentz actuator) 등일 수 있다. 그러므로, 방사선 빔(14, 15)이 기판 상으로 투영되는 각도의 조정은 제 1 노광 유닛(10)에 의해 기판 상에 노광된 라인들의 피치를 조정한다.
반사기 액추에이터(81, 82)는 반사기(16, 17)의 각도를 조정할 뿐만 아니라반사기와 기판(W) 간의 거리를 조정할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이는 방사선 빔(14, 15)이 기판 상으로 투영되는 각도의 변화를 보상하기 위해 행해질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기판(W)의 위치를 조정하여 이 보상을 제공하기 위해 액추에이터가 제공될 수 있다. 앞서 말한 시스템에서, 노광 크기 제어기는 반사기 액추에이터(81, 82)를 제어하도록 구성된 빔 각도 제어기(80)를 포함할 수 있다.
제 3 실시예
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치가 대안적으로 또는 추가적으로 조정될 수 있는 배치를 개략적으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는 방사선 빔(91, 92)이 기판(W)에 인접하여 제공된 침지 액체(93)를 통해 투영되도록 제 1 노광 유닛에 침지 샤워헤드(immersion showerhead: 90)가 제공된다. 침지 액체(93)가 공기보다 더 높은 굴절률을 갖기 때문에, 공기에서의 노광들에 대해 적용할 수 있는 것보다 더 작은 피치로 라인들을 노광함에 따라 더 작은 임계 치수(CD)를 갖는 패턴 피치를 유도하기 위해 이러한 구성이 사용될 수 있다. 침지 액체(93)의 굴절률의 값, 및 이에 따른 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치의 값이 침지 액체(93)의 조성(composition)을 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 따라서, 노광 크기 제어기는 그 조성을 제어함으로써 침지 액체(93)의 굴절률을 제어할 수 있도록 구성된 액체 조성 제어기(94)를 포함할 수 있다.
노광 크기 제어기는 단일의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 제 2 노광 유닛에 의한 기판 상의 노광들의 크기 및/또는 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치를 조정하기 위해 상술된 시스템들의 여하한의 조합을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 단일의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 기판 상의 노광의 크기와 관련된 라인들의 피치를 조정하는 여타의 시스템들은 본 발명의 이 실시형태의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
제 4 실시예
도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 도시된 바와 같이, 제 1 노광 유닛(10)은 방사선 빔(14, 15)의 세기를 제어하도록 구성된 방사선 세기 제어기(100)를 포함할 수 있다. 단일 방사선 소스(11)를 갖는 도 5에 도시된 구성에서, 방사선 세기 제어기(100)는 방사선 소스(11)에 의해 제공된 방사선 빔(12)의 세기를 간단히 제어한다. 각각의 방사선 빔(14, 15)이 별도의 방사선 소스(도시되지 않음)에 의해 제공된 구성의 경우, 방사선 세기 제어기는 요구되는 세기 제어를 제공하고 2 개의 방사선 빔의 세기를 일치(match)시키기 위해 두 개의 소스를 조정한다.
방사선 세기 제어기는 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 최소치에 대해 최대치의 크기를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 이것이 달성될 수 있는 방식을 도시한다. 도 11은 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 복수의 라인들을 가로지른 기판에서 수용된 방사선의 세기(I)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 2 개의 방사선 빔의 간섭은 방사선 세기의 주기적인 패턴을 유도한다. 제 1 라인(101)은 제 1 세기 레벨에서 방사선 빔을 사용하여 형성된 패턴을 나타낸다. 도 11에서 수평 점선은 기판 상의 레지스트의 임계값(RT)을 나타낸다. 주어진 노광 시간 동안에, 임계값(RT) 이상의 방사선 세기를 수용하는 기판 상의 영역들은 레지스트가 상태를 변화시킬 영역들에 대응하고, 레지스트 임계값(RT) 이하의 기판 상의 영역들은 레지스트가 상태를 변화시키지 않을 영역들에 대응한다. 도시된 바와 같이, 최대치의 라인들은 세기가 레지스트 임계값(RT)을 초과하는 영역들에 대응하고, 최소치의 라인들은 방사선 세기가 레지스트 임계값(RT) 이하에 있는 영역들에 대응한다.
제 1 세기 레벨에서 방사선을 사용하여 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인 들의 피치(P1)는 사인곡선(101)의 주기에 대응한다. 이 경우 방사선 빔의 세기는 방사선 임계값(RT)이 사인곡선(101)의 최대 방사선 세기(I1)와 최소 방사선 세기(I2)의 중간에 있도록 설정된다. 결과적으로, 최대치의 라인들의 폭(D9)은 최소치의 라인들의 폭(D10), 예를 들어 피치(P1)의 절반과 같다.
또한, 도 11은 방사선 빔의 세기가 제 2 레벨로 감소되는 경우에 기판에서의 방사선 세기 프로파일을 나타내는 제 2 사인곡선(102)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 사인곡선의 주기가 동일하기 때문에 기판 상에 노광된 라인들의 피치(P2)는 제 1 세기 레벨에서의 방사선과 동일하다. 하지만, 최대치의 라인들의 폭(D11), 예를 들어 레지스트 임계값(RT) 이상의 방사선을 수용하는 기판의 부분은 제 1 노광 유닛이 제 1 방사선 세기에서 작동하고 있는 경우에 최대치의 폭(D9)보다 더 작다.
따라서, 방사선 세기 제어기는 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 최소치의 라인들의 크기에 대해 최대치의 라인들의 크기를 제어하기 위해 사용될 수 있으나 라인들의 피치에는 영향을 주지 않는다.
방사선 세기 제어기는 상술된 제 1 세기 레벨에서 방사선을 제공하도록 설정될 수 있다. 이는 이 레벨에서 방사선 빔의 세기에 있어서의 작은 변화들은 최대치 및 최소치의 라인들의 폭에 적어도 영향을 주기 때문에, 예를 들어 기판 상에 생성된 패턴 피처들의 임계 치수(CD)에 적어도 영향을 줄 것이기 때문이다.
이 실시예는 상술된 실시예들 중 어느 것과 조합하여 사용될 수 있거나 그 여하한의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 모든 실시예들과 관련하여, 제 1 노광 유닛 및 제 2 노광 유닛은 별도 의 장치일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
대안적으로, 도 12의 일 실시예에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 노광 유닛(111, 112)은 단일 리소그래피 장치를 형성하도록 조합될 수 있다. 도시된 바와 같이, 이러한 리소그래피 장치는 기판(W)을 지지하도록 구성된 지지체(113)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 노광 유닛은 기판을 이동시키기 않고도 제 1 또는 제 노광 유닛(111, 112) 중 어느 하나에 의해 기판이 노광될 수 있도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 지지체(113)는 제 1 노광 유닛(111)에 의해 노광될 수 있는 위치로부터 제 2 노광 유닛(112)에 의해 노광될 수 있는 제 2 위치로 기판(W)을 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
상기에 설명된 바와 같이, 제 1 노광 유닛은 주어진 방향과 평행한 세장의 라인(elongate line)들의 패턴을 노광하고, 제 2 노광 유닛은 요구되는 패턴을 제공하기 위해 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들을 트리밍한다. 따라서, 상술된 바와 같은 제 1 노광 유닛은 단일의 주어진 방향과 평행한 세장의 요소들로 구성된 패턴 피처들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 기판 상에 디바이스들을 형성하기 위해서는, 예를 들어 주어진 방향에 대해 수직인 1 이상의 다른 방향과 평행하게 세장된 패턴 피처들을 형성하는 것이 필수적일 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예의 리소그래피 시스템에는 기판의 평면에 대해 수직인 축선을 중심으로 기판을 회전(turn)시키도록 구성된 기판 회전 기구가 제공될 수 있다. 이는 제 1 노광 유닛이 상기 제 1 노광 유닛에 의해 기판 상에 노광된 복수의 제 1 라인들과 상이한 방위로 배치된 복수의 제 2 라인들을 노광할 수 있도록 행해질 수 있다. 그 후, 이 라인들은 제 2 노광 유닛에 의한 노광에 의해 트리밍될 수 있다. 이러한 회전 장치는 제 1 노광 유닛, 제 2 노광 유닛에 제공될 수 있으며, 별도의 장치 및/또는 회전 장치(114)가 있는 유닛들의 경우 제 1 노광 유닛과 제 2 노광 유닛 사이로 기판을 전달하는데 사용되는 기판 핸들링 디바이스는 제 1 및 제 2 노광 유닛이 일체로 형성된 장치 내에 형성되는 경우에 기판용 지지체(113)일 수 있다.
제 5 실시예
상술된 바와 같이, 제 1 및 제 2 노광 유닛은 별도의 유닛으로서 형성될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 2 개의 방사선 빔을 기판 상으로 투영하여, 상기 방사선 빔들이 기판 상에 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록 구성된 간섭 노광 뉴닛(120)이 제공된다. 유닛(120)은 방사선 빔을 변조하고 변조된 방사선 빔을 기판 상으로 투영하도록 구성된 리소그래피 장치와 연계되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 이는 간섭 노광 유닛에 의해 기판 상에 노광된 라인들을 트리밍하도록 사용될 수 있다. 방사선-감응 층 처리 유닛은: 노광 이전에 기판에 방사선-감응재 층을 도포하는 단계, 노광되지 않은 기판을 가열하는 단계, 상기 기판에 비-반사 코팅(anti-reflective coating)을 도포하는 단계(이는 최상부 비-반사 코팅과 저부 비-반사 코팅 중 하나 또는 둘 모두일 수 있음), 상기 기판에 방수 코팅(water impermeable coating)을 도포하는 단계, 상기 표면이 소수성 또는 친수성이 되게 하기 위해 상기 기판에 코팅을 제공하는 단계, 노광 후 상기 기판을 가열하는 단계, 가열 후 상기 기판을 제어적으로 냉각하는 단계, 비-반사 코팅, 방 수 코팅 및 소수성 또는 친수성 코팅의 1 이상을 제거하는 단계 및/또는 상기 기판으로부터 노광된 레지스트 및 노광되지 않은 레지스트 중 하나를 제거하는 단계 중 1 이상을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 간섭 노광 유닛은 기존의 리소그래피 유닛들 및 기존의 방사선 감응층 처리 유닛들과 연계되어 사용되도록 구성된다.
상기에 설명된 것과 유사한 방식으로, 리소그래피 유닛 및 간섭 노광 유닛으로부터 노광들의 조합에 의해 기판 상에 형성된 패턴의 임계 치수는 간섭 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치에 의해 결정될 수 있다. 그러므로, 기존의 리소그래피 유닛에 간섭 노광 유닛의 추가는 리소그래피 유닛이 리소그래피 유닛만으로도 가능한 더 작은 임계 치수 및/또는 더 양호한 임계 치수 제어로 패턴들을 형성하는데 사용되는 것을 허용한다.
본 발명의 이 실시예의 경우, 리소그래피 유닛이 방사선 빔을 변조하기 위해 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 사용할 필요는 없지만, 예를 들어 마스크로 방사선 빔을 변조할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 간섭 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치는 본 발명의 제 1 실시형태에서와 같은 리소그래피 유닛에 의한 노광들의 크기와 일치될 필요는 없다.
도 13은 상술된 것과 유사한 간섭계 유닛(120)과 방사선-감응 층 처리 유닛(121) 및 리소그래피 유닛(122)을 조합한 리소그래피 시스템을 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 기판 핸들링 유닛(123, 124)은 방사선-감응 층 처리 유닛(121)과 간섭 노광 유닛(120) 사이, 및 간섭 노광 유닛(120)과 리소그래피 유닛(122) 사이에 각각 제공된다. 기판 핸들링 유닛(123, 124)은 방사선 감응 층 처리 유닛의 일부분, 간섭 노광 유닛의 일부분, 리소그래피 유닛의 일부분 또는 별도의 장치일 수 있다.
도시된 바와 같이, 리소그래피 시스템은 방사선 감응 층 처리 유닛(121)으로부터 간섭 노광 유닛(120)을 통해 리소그래피 유닛(122)으로 기판이 전달될 수 있도록 구성된다. 또한, 기판은 리소그래피 유닛(122)으로부터 간섭 노광 유닛을 통해 방사선 감층 층 처리 유닛(121)으로 다시 전달될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 리소그래피 유닛(122)으로부터 방사선 감응 층 처리 유닛(122)으로 기판을 곧 바로 전달하기 위해 추가 기판 핸들러가 제공될 수 있다.
앞서 말한 바와 같이, 간섭 노광 유닛에 의한 기판 상의 라인들의 연속한 노광들 사이사이에 그 평면의 표면에 대해 수직인 축선을 중심으로 기판을 회전시키는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 방사선 감층 층 처리 유닛, 감응 노광 유닛, 리소그래피 유닛 및 기판 핸들러 중 1 이상은 필요에 따라 기판을 회전시키는 유닛(125)을 포하말 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 기판 상에 원하는 패턴을 노광하기 위해 도 13에 도시된 것과 같은 리소그래피 시스템에 의해 수행될 수 있는 처리 단계들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 1 열(131)에 도시된 처리 단계는 방사선 감층 층 처리 유닛(121)에 의해 수행되고, 제 2 열(130)에 도시된 처리 단계는 간섭 노광 유닛(120)에 의해 수행되며, 제 3 열(132)에 도시된 처리 단계는 리소그래피 유닛에 의해 수행된다.
단계(S1)에서, 방사선 감응 층 처리 유닛은 기판 상에 방사선 감응재, 예를 들어 레지스트 또는 포토레지스트의 층을 도포한다. 이는 스핀 코팅 공정을 포함할 수 있으며, 이후 예를 들어 소프트 베이크(가열)와 제어된 냉각이 행해진다. 단계(S2)에서는 제 1 방향과 평행한 복수의 라인들이 간섭 노광 유닛에 의해 기판 상에 노광된다. 단계(S3)에서는 단계(S2)에서 노광된 라인들이 리소그래피 유닛을 이용하여 트리밍된다. 단계(S4)에서는 레지스트가 하드 베이크되고(비교적 높은 온도로 가열되고), 레지스트를 현상하기 위해 제어된 방식으로 냉각된 후, 레지스트의 새로운 층이 기판에 도포된다. 단계(S5)에서는 단계(S2)에서 노광된 것들과 상이하게, 예를 들어 수직으로 방위가 잡힌 간섭 노광 유닛을 이용하여 복수의 제 2 라인들이 기판 상에 노광된다. 단계(S6)에서, 리소그래피 유닛은 단계(S4)에서 노광된 라인들을 트리밍하는데 사용된다. 단계(S7)에서는 제 2 레지스트 층이 하드 베이크되고 현상된다.
형성될 패턴에 따라, 이 스테이지에 대한 단계들이 전체 패턴을 형성하는데 충분할 수 있다. 실제로, 형성될 패턴이 단일 방향과 평행한 세장의 패턴 피처들로만 구성된 경우, 단계(S4) 내지 단계(S6)가 생략될 수 있다.
하지만, 선택적으로, 단계(S7)는 기판 상에 추가 레지스트 층의 코팅을 포함할 수 있다. 이후, 단계(S8)에서, 리소그래피 유닛은 큰 피처들, 예를 들어 간섭 노광 유닛 내에 형성된 라인들의 폭보다 더큰 최소 치수를 갖는 것들을 형성하는데 사용될 수 있다. 최종적으로, 단계(S9)에서는 최종 베이킹 및 현상 단계가 수행된다.
상술된 것과 동일한 방식으로, 간섭 노광 유닛은 상이한 방향들로 방위가 잡힌 기판 상에 복수의 제 1 및 제 2 라인들을 노광하도록 구성될 수 있다는 것을 해하여야 한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기판은 단계(S2)와 단계(S4) 사이에 회전 유닛(125)에 의해 회전될 수 있다. 또한, 방사선 감응 층 처리 유닛(121)이 단계(S1, S4, S7 및 S9)와 관련하여 상술된 것들 이외의 추가 단계들을 수행할 수 있다는 것도 알 수 있을 것이다.
상술된 본 발명의 실시예들은 단일 레지스트 층을 이용한 이중 노광 공정과 관련하여 설명되었다. 부연하면, 방사선 감응재(예를 들어, 레지스트 또는 포토레지스트)의 단일 층이 기판 상에 도포된다. 그 후, 이 방사선 감응재 층은 상기 방사선 감응재 층이 현상되지 이전에 제 1 노광 유닛 및 제 2 노광 유닛에 의해 노광된다. 하지만, 적절한 수정으로 본 발명은 이중 레지스트 층 공정에 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 공정에서, 제 1 방사선 감응재 층이 기판 상에 도포된다. 상기 제 1 층은 제 1 노광 유닛을 이용하여 노광되며, 이후 상기 제 1 방사선 감응재 층은 현상된다. 그 후, 제 2 방사선 감응재 층이 기판 상에 도포되고 제 2 노광 유닛에 의해 노광된다. 그 후, 제 2 방사선 감응재 층은 현상된다.
본 명세서에서는, 특정 디바이스(예를 들어, 집적 회로 또는 평판 디스플레이)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에서 서술된 리소그래피 장치는 여타의 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 이러한 적용예들은 제한하는 것은 아니지만, 집적 회로, 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레 이(LCD), 박막 자기 헤드, 마이크로-전기기계 디바이스(MEMS), 발광 다이오드(LED) 등의 제조를 포함한다. 또한, 예를 들어 평판 디스플레이에서 본 발명은 다양한 층들, 예를 들어 박막 트랜지스터 층 및/또는 컬러 필터 층의 생성을 돕기 위해 사용될 수 있다.
이상, 광학 리소그래피에 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예컨대 임프린트 리소그래피(imprint lithography)에서도 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면, 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층 안으로 가압될 수 있으며, 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화(cure)된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
이상, 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명은 상기에 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
결론
이상, 본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 이는 단지 예시의 방식으 로만 제시되었을 뿐 제한하려는 것이 아님을 이해하여야 한다. 당업자라면, 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 명세서의 형태 및 세부사항의 다양한 변화들이 행해질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위와 한계는 상술된 어느 예시적인 실시예들에 의해 제한되는 것이 아니라, 다음의 청구항 및 그 균등론에 따라서만 한정되어야 한다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제 및 요약 부분이 아닌, 발명의 구성 부분은 청구항을 해석하는데 사용되도록 의도된다. 발명이 이루고자 하는 기술적 과제 및 요약 부분은 발명자(들)에 의해 의도된 본 발명의 모든 예시적인 실시예가 아닌 1 이상의 예시적인 실시예를 설명할 수 있으며, 따라서 어떠한 방식으로도 본 발명과 첨부된 청구항을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면 간섭 노광 유닛과 리소그래피 유닛을 조합한 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법이 제공된다.

Claims (23)

  1. 기판 상에 패턴을 노광하는 리소그래피 시스템에 있어서,
    2 개의 방사선 빔이 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록, 상기 2 개의 방사선 빔을 상기 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영하는 제 1 노광 유닛; 및
    개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용하여 방사선 빔을 변조하고, 변조된 방사선 빔을 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영하는 제 2 노광 유닛을 포함하여 이루어지고,
    상기 제 1 노광 유닛 및 제 2 노광 유닛은 상기 제 1 노광 유닛에 의해 노광된 라인들의 피치(pitch)가 상기 라인들의 길이에 대해 수직인 방향으로, 단일의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 상기 제 2 노광 유닛에 의한 상기 기판 상의 노광의 방향으로 폭의 정수 배로서 4 배인 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    단일의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 상기 제 2 노광 유닛에 의한 상기 기판 상의 상기 노광의 크기, 및 상기 제 1 노광에 의해 노광된 상기 라인들의 피치 중 1 이상을 제어하도록 구성된 노광 크기 제어기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 노광 유닛은 상기 변조된 방사선 빔을 상기 기판 상으로 투영하는 투영 시스템을 포함하고;
    상기 투영 시스템은 상기 개별적으로 제어가능한 요소들 중 하나에 대응하는 상기 기판 상의 상기 노광의 크기가 조정될 수 있도록 가변 배율(variable magnification)을 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개별적으로 제어가능한 요소들 중 하나에 대응하는 상기 노광의 폭과 상기 라인들의 피치 간의 주어진 관계를 유지하기 위해 상기 투영 시스템의 배율을 제어하는 배율 제어기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 투영 시스템의 배율은 하나의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 상기 노광의 폭과 상기 라인들의 피치를 연관시키는 상기 정수 배가 제 1 값을 갖 는 작동과 상기 정수 배가 제 2 값을 갖는 작동 간에 상기 리소그래피 시스템을 전환(switch)하도록 조정가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 노광 유닛은 상기 2 개의 방사선 빔이 각각의 빗각(oblique angle)으로 기판 상에 각각 투영되도록 구성되고;
    상기 제 1 노광 유닛은 상기 2 개의 빔이 상기 기판 상으로 투영되는 각도를 조정하는 빔 각도 조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 노광 유닛은 상기 2 개의 방사선 빔이 상기 기판 상에 인접한 액체를 통해 상기 기판 상으로 각각 투영되도록 구성되고;
    상기 제 1 노광 유닛은 그 조성(composition)을 제어함으로써 상기 액체의 굴절률을 제어하도록 구성된 액체 조성 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 노광 유닛은 상기 2 개의 방사선 빔의 세기를 제어하는 방사선 세기 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 각각의 개별적으로 제어가능한 요소가 상기 변조된 방사선 빔의 인접한 부분들에 대해 상기 제 2 노광 유닛에 의해 상기 기판 상으로 투영된 상기 변조된 방사선 빔의 대응하는 부분들 내의 방사선의 위상을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 각각의 개별적으로 제어가능한 요소가 상기 변조된 방사선 빔의 상기 대응하는 부분 내에서 상기 기판 상으로 투영되는 상이한 방사선 세기와 각각 연관된 2 개의 가능한 상태 중 하나로 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 각각의 개별적으로 제어가능한 요소가 상기 변조된 방사선 빔의 상기 대응하는 부분 내에서 상기 기판 상으로 투영되는 상이한 방사선 세기와 각각 연관된 3 이상의 가능한 상태 중 하나로 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  13. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    2 개의 방사선 빔이 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록, 상기 2 개의 방사선 빔을 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영함으로써 상기 기판 상에 제 1 노광 타입을 수행하는 단계; 및
    개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용하여 방사선 빔을 변조하고, 변조된 방사선 빔을 상기 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영함으로써 상기 기판 상에 제 2 노광 타입을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 제 1 노광 타입에 의해 노광된 상기 라인들의 피치는 상기 라인들의 길이에 대해 수직인 방향으로, 단일의 개별적으로 제어가능한 요소에 대응하는 상기 제 2 타입의 상기 기판 상의 노광의 방향으로 폭의 정수 배로서 4 배인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  14. 청구항 제 13 항의 방법에 따라 제조된 평판 디스플레이.
  15. 청구항 제 13 항의 방법에 따라 제조된 집적 회로 디바이스.
  16. 기판 상에 패턴을 노광하는 리소그래피 시스템에 있어서,
    (a) 노광 이전에 기판에 방사선 감응재 층을 도포하는 단계, (b) 노광되지 않은 기판을 가열하는 단계와, 상기 기판에 비-반사성 코팅(anti-reflective coating)을 도포하는 단계, (c) 상기 기판에 방수 코팅(water impermeable coating)을 도포하는 단계, (d) 상기 표면이 소수성 또는 친수성이 되게 하기 위해 상기 기판에 코팅을 제공하는 단계, (e) 노광 후 상기 기판을 가열하는 단계, (f) 가열 후 상기 기판을 제어적으로 냉각하는 단계, (g) 비-반사 코팅, 방수 코팅 및 소수성 또는 친수성 코팅의 1 이상을 제거하는 단계, 또는 (h) 상기 기판으로부터 노광된 레지스트 및 노광되지 않은 레지스트 중 하나를 제거하는 단계 중 1 이상을 수행하는 방사선 감응 층 처리 유닛;
    방사선 빔을 변조시키고, 변조된 방사선 빔을 기판 상으로 투영하는 리소그래피 유닛; 및
    2 개의 방사선 빔이 상기 기판 상에 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록, 상기 2 개의 방사선 빔을 상기 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영하는 간섭 노광 유닛을 포함하여 이루어지고,
    상기 간섭 노광 유닛은 상기 방사선 감응 층 처리 유닛으로부터 상기 간섭 노광 유닛을 통해 상기 리소그래피 유닛으로 기판이 전달되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 방사선 감응 층 처리 유닛, 상기 리소그래피 유닛 및 상기 간섭 노광 유닛 중 1 이상은,
    상기 기판의 평면의 표면에 대해 수직인 축선을 중심으로 상기 기판을 회전시키도록 구성된 기판 회전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 간섭 노광 유닛은 상기 방사선 감응 층 처리 유닛 및 상기 리소그래피 유닛 중 1 이상으로부터 상기 기판을 수용하거나, 상기 방사선 감응 층 처리 유닛 및 상기 리소그래피 유닛 중 1 이상으로 상기 기판을 전달하거나, 두 가지를 모두 행하는 기판 핸들러를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 리소그래피 유닛은 상기 방사선 빔의 변조를 수행하도록 구성된 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
  20. 간섭 노광 유닛에 있어서,
    2 개의 방사선 빔이 기판 상에 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록, 상기 2 개의 방사선 빔을 상기 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영하는 디바이스를 포함하고;
    상기 간섭 노광 유닛은 방사선 감응 층 처리 유닛 및 리소그래피 유닛 사이로 상기 기판을 전달하도록 구성되며,
    상기 방사선 감응 층 처리 유닛은, (a) 노광 이전에 기판에 방사선 감응재 층을 도포하는 단계, (b) 노광되지 않은 기판을 가열하는 단계와, 상기 기판에 비-반사성 코팅을 도포하는 단계, (c) 노광 후 상기 기판을 가열하는 단계, (d) 가열 후 상기 기판을 제어적으로 냉각하는 단계, 및 (e) 상기 기판으로부터 노광된 레지 스트 및 노광되지 않은 레지스트 중 하나를 제거하는 단계 중 1 이상을 수행하고,
    상기 리소그래피 유닛은 방사선 빔을 변조하고, 변조된 방사선 빔을 기판 상으로 투영하는 것을 특징으로 하는 간섭 노광 유닛.
  21. 디바이스 제조 방법에 있어서,
    (a) 노광 이전에 기판에 방사선 감응재 층을 도포하는 단계, (b) 노광되지 않은 기판을 가열하는 단계, (c) 상기 기판에 비-반사성 코팅을 도포하는 단계, (d) 노광 후 상기 기판을 가열하는 단계, (e) 가열 후 상기 기판을 제어적으로 냉각하는 단계, 및 (f) 상기 기판으로부터 노광된 레지스트 및 노광되지 않은 레지스트 중 하나를 제거하는 단계 중 1 이상을 수행하는 방사선 감응 층 처리 유닛에서 상기 기판을 처리하는 단계;
    리소그래피 유닛에서 변조된 방사선 빔을 상기 기판 상으로 투영하는 단계; 및
    간섭 노광 유닛을 통해 상기 기판을 전달하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 방사선 감응 층 처리 유닛에서 수행된 1 이상의 처리 단계와 상기 리소그래피 유닛에서 수행된 1 이상의 방사선 빔 투영 단계 사이에서, 2 개의 방사선 빔이 상기 기판 상에 복수의 라인들을 노광하기 위해 간섭하도록, 상기 2 개의 방사선 빔이 상기 기판의 전체 또는 부분 상으로 투영되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  22. 청구항 제 21 항의 방법에 따라 제조된 평판 디스플레이.
  23. 청구항 제 21 항의 방법에 따라 제조된 집적 회로 디바이스.
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