KR101085986B1 - 리소그래피 장치, 스테이지 시스템, 및 스테이지 제어 방법 - Google Patents

리소그래피 장치, 스테이지 시스템, 및 스테이지 제어 방법 Download PDF

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마우리셔스 제라르두스 엘리자베스 스크네이더스
빌헬무스 프란치스코 요하네스 시몬스
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치용 스테이지 시스템은, 이동이 가능한 스테이지와, 세트포인트 신호에 응답하여 스테이지의 위치를 제어하기 위한 스테이지 제어 시스템을 포함한다. 스테이지 제어 시스템은, 피드백 방식으로 위치를 제어하도록 구성되고, 세트포인트 입력을 갖는 피드백 제어 루프와, 피드백 제어 루프에 순방향으로 입력될 피드포워드 신호(feedforward signal)를 생성하기 위한 가속도 피드포워드(acceleration feedforward)를 포함한다. 피드포워드 신호는 위치 세트포인트 신호로부터 구해진다. 스테이지 제어 시스템은, 위치 세트포인트 신호를 수정된 위치 세트포인트 신호로 수정하도록, 상기 피드백 제어 루프의 세트포인트 입력이 상기 수정된 위치 세트포인트 신호를 수신하도록, 또한 상기 수정된 위치 세트포인트 신호가 상기 스테이지의 비강체 동작(a non rigid body behavior)을 고려하도록 구성된다.
패터닝 장치 지지체, 기판 지지체, 리소그래피 장치용 스테이지, 피드백 제어 루프, 가속도 피드포워드

Description

리소그래피 장치, 스테이지 시스템, 및 스테이지 제어 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS, STAGE SYSTEM AND STAGE CONTROL METHOD}
본 발명은 리소그래피 장치, 스테이지 시스템, 및 스테이지 제어 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 각각의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟 영역 상에 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역을 조사(照射)하는 소위 스테퍼(stepper), 및 소정의 방향("스캐닝"-방향)의 방사 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 동시에, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역을 조사하는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치에서는, 기판 스테이지(기판 테이블 또는 웨이퍼 테이블로도 지칭됨) 또는 지지체(마스크 테이블 또는 마스크 스테이지로도 지칭됨)와 같은 이동 가능한 부분의 위치, 속도, 가속도 및/또는 기타 위치 파라미터를 제어하기 위한 제어 시스템이 사용된다. 이러한 제어 시스템에서는, 제어 시스템의 적확한 응답을 제공하기 위한 피드백 제어 루프가 사용된다. 또한, 고속 응답을 달성하기 위해, 가속도 피드포워드(acceleration feedforward)와 같은 피드포워드가 이용될 수도 있다. 이러한 가속도 피드포워드는 스테이지 또는 대상으로 하는 다른 이동 가능한 부분을 이동시키기 위해 요구되는 힘을 제공할 것이며, 이러한 가속도 피드포워드는 요구된 가속도와 스테이지 또는 다른 이동 가능한 부분의 질량을 곱함으로써 결정된다. 그러나, 스테이지는 매우 단단한 것, 즉 강체가 아닐 수도 있으며, 플렉스 모드(flex mode)와 같은 내부 공진 모드가 피드포워드에 대해 반응함으로써 가속 또는 감속 동안 스테이지의 변형을 초래할 수도 있다.
피드백 루프에서, 스테이지의 위치를 결정하기 위해 위치 측정치가 제공된다. 그러나, 액추에이터 힘이 가해지는 지점과 동일한 스테이지의 지점에서는 위치 측정이 이루어지지 않으며, 그 결과 상기한 스테이지의 변형이 발생할 때에는 위치 오차가 야기된다. 이러한 위치 오차가 제거될 수 있도록 하기 위해, 스테이지의 이동을 즉각적으로(거의 즉각적으로) 제공하는 스냅-피드포워드(snap- feedforward)를 이용하여 추가의 힘이 가해질 것이다. 스냅-피드포워드는 제어 표시 도면에서는 가속도 피드포워드에 평행한 추가의 피드포워드 경로로서 제공될 수도 있으며, 대응하는 세트포인트 신호(setpoint signal)가 입력된다. 본 명세서에서, "스냅"이라는 용어는 가속도의 2차 도함수로서 이해될 것이다. 스냅 피드포워드의 적용에 의해, 위치가 측정되는 스테이지의 지점은 요구된 위치 세트포인트에 더욱 정밀하게 대응한다. 그러나, 이러한 스냅 피드포워드에 의해 변형이 제거되지 않는다. 감속 상태에서는, 반대의 효과가 발생하여, 변형이 반대 방향으로 진행될 것이다. 그러므로, 스냅-피드포워드의 적용에도 불구하고, 스테이지의 변형이 동적인 상황으로 발생할 것이며, 스냅-피드포워드의 적용에 의한 스테이지의 즉각적인 이동은 스테이지의 이동에 고주파수 성분을 추가할 것이며, 또한 스냅-피드포워드가 적용될 때에 설명되지 않은 오차(residual error)를 발생할 수도 있다.
스테이지의 동적 동작(dynamic behavior)을 향상시키는 것이 요구된다.
본 발명의 실시예에 따라, 리소그래피 장치는, 방사 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템, 패터닝된 방사 빔을 형성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체, 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블, 상기 패터닝된 방사 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템, 및 위치 세트포인트 신호(position setpoint signal)에 응답하여 상기 지지체 및 상기 기판 테이블 중의 하나의 위치를 제어하도록 구성된 스테이지 제어 시스템을 포함하며, 상기 스테이지 제어 시스템은, 피드백 방식으로 위치를 제어하도록 구성되고, 세트포인트 입력을 갖는 피드백 제어 루프와, 상기 위치 세트포인트 신호로부터 구해지는 피드포워드 신호를 생성하여, 상기 피드백 제어 루프에 순방향으로 입력하도록 구성된 가속도 피드포워드(acceleration feedforward)를 포함하며, 상기 스테이지 제어 시스템은, 상기 위치 세트포인트 신호를 수정된 위치 세트포인트 신호로 수정하도록, 상기 피드백 제어 루프의 세트포인트 입력이 상기 수정된 위치 세트포인트 신호를 수신하도록, 또한 상기 수정된 위치 세트포인트 신호가 상기 지지체 및 상기 기판 테이블 중의 하나의 비강체 동작(a non rigid body behavior)을 고려하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 리소그래피 장치용 스테이지 시스템은, 이동이 가능한 스테이지, 및 위치 세트포인트 신호에 응답하여 상기 스테이지의 위치를 제어하도록 구성된 스테이지 제어 시스템을 포함하며, 상기 스테이지 제어 시스템은, 피드백 방식으로 위치를 제어하도록 구성되고, 세트포인트 입력을 갖는 피드백 제어 루프와, 상기 위치 세트포인트 신호로부터 구해지는 피드포워드 신호를 생성하 여, 상기 피드백 제어 루프에 순방향으로 입력하도록 구성된 가속도 피드포워드를 포함하며, 상기 스테이지 제어 시스템은, 상기 위치 세트포인트 신호를 수정된 위치 세트포인트 신호로 수정하도록, 상기 피드백 제어 루프의 세트포인트 입력이 상기 수정된 위치 세트포인트 신호를 수신하도록, 또한 상기 수정된 위치 세트포인트 신호가 상기 스테이지의 비강체 동작을 고려하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 이동 가능한 스테이지의 위치를 위치 세트포인트 신호에 응답하여 제어하는 리소그래피 장치용 스테이지의 제어 방법은, 상기 스테이지의 위치를, 세트포인트 입력을 갖는 피드백 제어 루프에 의해 피드백 방식으로 제어하는 단계, 및 상기 위치 세트포인트 신호로 구해지는 피드포워드 신호를 생성하여, 상기 피드백 제어 루프에 순방향으로 입력하는 단계를 포함하며, 상기 위치 세트포인트 신호가 수정된 위치 세트포인트 신호로 수정되고, 상기 피드백 제어 루프의 세트포인트 입력이 상기 수정된 위치 세트포인트 신호를 수신하고, 또한 상기 수정된 위치 세트포인트 신호가 상기 스테이지의 비강체 동작을 고려한다.
이하에서는, 단지 예시를 목적으로 하는 본 발명의 실시예를 대응하는 부분에 대응하는 도면 부호가 부여되어 있는 첨부된 개략 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 이 리소그래피 장치는, 방사 빔(B, 예컨대 UV 방사 또는 DUV 방사)을 조절하 도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL), 및 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정의 파라미터에 따라 패터닝 장치를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 패터닝 장치 지지체 또는 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 리소그래피 장치는, 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정의 파라미터에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 패터닝 장치(MA)에 의해 방사 빔에 부여된 패턴을, 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대 하나 이상의 다이를 포함) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 또는 다른 형태의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 장치 지지체 또는 지지 구조체는, 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 패터닝 장치 지지체 또는 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 장치 지지체 또는 지지 구조체는, 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 패터닝 장치 지지체 또는 지지 구조체는, 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또 는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 어떠한 디바이스도 포함되는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 반전 피처(phase shifting feature) 또는 이른바 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟 영역 내의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같이 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스 내의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 장치는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이, 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되고 있는 노광 방사에 대하여, 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적절한 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "투영 렌즈"라는 용어는 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어의 동의어로 간주할 수 있다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형의 것(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 반사형의 것(예컨대, 전술한 바와 같은 유형의 프로그래머블 미러 어레이를 채용하거나, 또는 반사형 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는, 추가의 테이블 또는 지지체가 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 하나 이상의 테이블 또는 지지체 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블 또는 지지체를 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
리소그래피 장치는 또한, 기판의 일부가 물과 같이 상대적으로 높은 굴절율을 갖는 액체에 의해 덮여져 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 형태일 수 있다. 액침액은 리소그래피 장치의 다른 공간, 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도(numerical aperture)를 증가시키기 위해서 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "액침"이라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 반드시 잠겨야하는 것을 의미하는 것이라기 보다는, 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 존재하는 것을 의미하는 것이다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사 빔을 수광한다. 예컨대, 방사 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 고려되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적절한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우, 예컨대 방사 소스가 수은 램프인 경우, 이 방사 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사 빔의 단면에 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.
방사 빔(B)은 패터닝 장치 지지체 또는 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이 블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 종단한 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)은 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속(focusing)시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟 영역(C)을 방사 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)를 이용하여, 예컨대 마스크 라이브러리(library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안에, 방사 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키기는 것이 가능하다. 일반적으로, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와는 달리), 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 그렇지 않으면 고정될 것이다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 패터닝 장치 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟 영역에 위치하고 있지만, 이들 마크들은 타겟 영역 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 패터닝 장치(MA) 상에 하나 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 장치 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 즉 "마스크 지지체", 및 기판 테이블(WT) 즉 "기판 지지체"를 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사 빔에 부여시킨 패턴 전체를 한번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정지 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기가 한정된다.
2. 스캔 모드에서는, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 즉 "마스크 지지체", 및 기판 테이블(WT) 즉 "기판 지지체"를 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여된 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 즉 "마스크 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 즉 "기판 지지체"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 동적 노광시의 타겟 영역의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)이 한정되는 한편, 스캐닝 동작의 길이에 의해 타겟 영역의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그램 가능한 패터닝 장치를 유지한 채로 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 즉 "마스크 지지체"를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT) 즉 "기판 지지체"를 이동시키거나 또는 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여된 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그램 가능한 패터닝 장치는, 기판 테이블(WT) 즉 "기판 지지체"의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서, 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그램 가능한 미러 어레이와 같은 프로그램 가능한 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
도 2는 스테이지(ST)의 피드포워드-피드백 제어 시스템을 도시하고 있다. 스테이지(ST)는 패터닝 장치 지지체 또는 기판 지지체의 위치를 제어하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 제어도에서, 스테이지(ST)는 스테이지의 강체 동작(rigid body behavior)을 모델링하는 강체 전달 함수(rb) 및 스테이지의 가요체(비강체) 동작(flexible body behavior)을 모델링하는 가요체 동작 전달 함수(flx)에 의해 표현된다. 출력, 즉 스테이지의 위치 파라미터는 간섭계 출력, 인코더 출력 또는 임의의 다른 위치 파라미터 관련 출력일 수도 있는 "ifm"에 의해 측정된다. 세트포인트 생성기(SGP)는 제어 시스템에 세트포인트를 제공한다. 세트포인트와 위치 측정치 "ifm" 간의 차가 피드백 루프의 컨트롤러(C)에 오차 신호로서 제공되며, 이 컨트롤러는 스테이지에 액추에이터 구동 신호를 제공한다. 가속도 피드포워드는 스테이지 액추에이터의 추가의 액추에이터 신호를 제공하며, 가속도 피드포워드 신호는, 예컨대 위치 세트포인트를 2회 미분하여 그 것에 스테이지의 질량을 곱함으로써 힘 신호(force signal)를 획득하고, 이 힘 신호로부터 액추에이터 구동 신호를 결정함으로써 세트포인트로부터 결정된다.
전술한 스냅-피드포워드는, 도 2의 가속도 피드포워드에 실질적으로 평행하고 적합한 입력이 제공되는 추가의 피드포워드에 의해 형성될 수도 있으며, 그 예로써 위치 세트포인트가 스냅 피드포워드에 입력으로서 제공되고, 그에 대응하여 미분될 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스테이지의 제어 시스템의 개략적인 제어도를 블록도의 형태로 도시하고 있다. 세트포인트 생성기, 컨트롤러, 스테이지, 위치 센서 출력 신호 ifm, 및 가속도 피드포워드(AccFF)는 도 2를 참조하여 전술한 것과 동일한 기능을 가질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 위치 세트포인트 신호가 수정되며, 수정된 위치 세트포인트 신호가 컨트롤러(C)를 포함한 피드백 제어 루프에 제공된다. 수정된 위치 세트포인트 신호는 스테이지의 비강체 동작이 고려되어 있다. 피드백 제어 루프에 제공될 세트포인트는 이제 스테이지의 가요성을 고려하도록 적합화되어, 제어 오차에서의 고속 트랜션트(fast transient), 및 그에 따라 스테이지의 제어 시의 및 스테이지 작동 시의 고주파수 성분을 방지한다. 세트포인트 신호를 수정하 여 수정된 세트포인트 신호로 하기 위한 세트포인트 신호의 보정은 가속도 피드포워드의 초기 피드포워드에 의해 야기된 스테이지의 변형과 실질적으로 동일할 것이다. 이러한 보정은 본 실시예에서는 가속도 피드포워드에 의해 제공되고 세트포인트 성형 함수에 의해 곱해진 피드포워드 신호에 실질적으로 대응하도록 결정되어, 세트포인트 성형 신호를 생성할 것이다. 세트포인트 성형 신호는 그 후 세트포인트 생성기(SGP)에 의해 제공된 세트포인트에 가산되며, 그 가산의 결과가 폐루프 제어 루프에 세트포인트 신호로서 제공된다. 세트포인트 성형 신호를 세트포인트 신호와 가산함으로써 수정된 세트포인트 신호가 생성되는 실시예에서, 세트포인트 자체는 수정되지 않는 것이 바람직하며, 이에 의해 기존의 세트포인트 프로파일 및 고객에 의해 설계된 세트포인트 프로파일과의 호환성이 제공되며, 또한 세트포인트의 프로그래머가 본 명세서에 설명된 바와 같은 원리를 고려하지 않아도 되게 한다. 바람직한 실시예에 따라, 피드포워드 신호로부터 세트포인트 성형 신호를 결정함으로써, 스테이지의 동적인 동작이 발생하는 경우, 즉 가속도 피드포워드가 활성화되는 경우에 세트포인트 성형이 이루어지도록 하며, 이에 의해 세트포인트 신호를 수정하기에 편리하고 낮은 처리 성능을 요하는 솔루션을 제공할 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 세트포인트 성형 함수는 스테이지의 위치결정의 오차를 관찰함으로써 결정될 수도 있으며, 스테이지의 가요체 동작, 즉 비강체 동작의 가속도 피드포워드 신호의 배(the acceleration feedforward signal times the flexible, i.e. the non rigid body behavior of the stage)가 이러한 오차를 야기하는 것으로 간주될 것이다. 가속도 피드포워드, 스테이지 전달 함수의 가요성 부 분, 및 발생 오차를 알면, 당업자는 나머지 오차를 실질적으로 감소시키기 위해 세트포인트 성형을 위한 전달 함수를 결정할 수 있게 된다. 스테이지의 공진 주파수가 세트포인트 생성기에 의해 제공된 세트포인트의 고조파 성분(harmonic content)보다 실질적으로 높은 경우, 세트포인트 성형 함수는 상수(constant)로 근사될 수도 있으며, 이에 의해 세트포인트 성형 함수의 신속하고 낮은 처리 성능을 요하는 결정을 제공한다.
일반적으로, 세트포인트를 수정함으로써, 스테이지의 공진 동작은 피드백 제어 루프에 제공된 세트포인트를 수정함에 의하여 이러한 동작의 여기(excitation)를 방지함으로써 처리될 수 있을 것이다. 본 기술 분야의 상황에 따라, 가속도 피드포워드는 위치 세트포인트의 2차 도함수로부터 결정되어 가속도 세트포인트를 형성한다. 이러한 2차 도함수는 스테이지가 강체에 의해 형성되는 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따라, 스테이지의 이상적이지 않은 동작이 고려되어, 위치 피드백 제어 루프와 가속도 피드포워드 간의 상이한 관계로 해석된다. 실시예에 따르면, 이것은 위치 세트포인트 신호를 스테이지의 비강체 동작을 고려하도록 수정함으로써 달성된다.
도 3을 참조하여 설명된 제어 시스템은 리소그래피 장치의 어떠한 제어 시스템, 구체적으로 패터닝 장치 스테이지 제어 시스템과 같은 스테이지 위치 제어 시스템, 기판 테이블 제어 시스템, 레티클 마스크 위치 제어 시스템, 액침액 공급 시스템 위치 제어 시스템 등에도 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3에 예시된 제어 시스템은 아날로그 제어 시스템, 하드웨어에 의 해 구현되는 디지털 제어 시스템, 소프트웨어 구현 디지털 제어 시스템, 또는 임의의 기타 적합한 구현예 등의 어떠한 적합한 제어 시스템에 의해서도 형성될 수도 있다.
도 4는 전술한 위치 제어 시스템의 나머지 오차, 시간에 대하여 나타나게 되는 트래킹 오차, 세트포인트 생성기(SGP)에 의해 생성된 세트포인트에 따른 요구된 위치와 위치 측정 신호(ifm)에 의해 제공된 스테이지의 위치 간의 차로서 규정되는 트래킹 오차를 나타내고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스냅-피드포워드(도 4에서 2로 나타냄)는 질량 피드포워드(도 4에서 1로 나타냄)에 대한 트래킹 오차를 대략 10의 인자로 감소시킨다. 그러나, 전술한 바와 같이 세트포인트 성형(도 4에서 3으로 나타냄)의 도입에 의해 상당한 추가의 감소가 획득된다. 특히, 스테이지의 공진 모드의 여기가 방지되어, 트래킹 오차에 있어서의 공진 동작이 적게 포함되어 있는 것으로 해석된다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대해 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형 적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 또는 계측 장비, 또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
앞에서는 광학 리소그래피의 관점에서 본 발명의 실시예의 사용에 대하여 구체적인 참조가 이루어졌을 수도 있지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용분야에 사용될 수도 있으며, 또한 문맥이 허락하는 곳에서는 광학 리소그래피로 한정되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치에서의 토폴로지는 기판에 제공된 레지스트의 층 내에 프레스될 수 있으며, 그 후에 레지스트를 전자기 방사선, 가열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 레지스트가 경화된 후에는, 패터닝 장치는 레지스트의 외측으로 이동되어 패턴을 잔류시킨다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐)과, 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5∼20 ㎚ 범위의 파장을 가짐)과, 이온 빔 또는 전자 빔 등의 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절성, 반사성, 자기, 전자기, 및 정전 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또 는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명은 상기 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 하기 청구항들의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예가 제공될 수 있는 리소그래피 장치를 예시하는 도면.
도 2는 종래의 피드백-피드포워드 제어 시스템의 개략적인 표현도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템의 개략적인 표현도.
도 4는 본 발명의 실시예 및 본 발명의 기술 분야의 상황에 따른 스테이지 위치설정에 대한, 트래킹 오차 대 시간을 나타내는 그래프.

Claims (12)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사 빔을 형성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 패터닝 장치 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 지지체;
    상기 패터닝된 방사 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    위치 세트포인트 신호(position setpoint signal)에 응답하여 상기 패터닝 장치 지지체 및 상기 기판 지지체 중의 하나의 지지체의 위치를 제어하도록 구성된 스테이지 제어 시스템
    을 포함하며,
    상기 스테이지 제어 시스템은,
    피드백 방식으로 위치를 제어하도록 구성되고, 세트포인트 입력을 갖는 피드백 제어 루프와,
    상기 위치 세트포인트 신호로부터 구해지는 피드포워드 신호(feedforward signal)를 생성하여, 상기 피드백 제어 루프에 순방향으로 입력하도록 구성된 가속도 피드포워드(acceleration feedforward)를 포함하며,
    상기 스테이지 제어 시스템은 상기 위치 세트포인트 신호를 수정된 위치 세트포인트 신호로 수정하며, 상기 피드백 제어 루프의 세트포인트 입력이 상기 수정된 위치 세트포인트 신호를 수신하되, 상기 수정된 위치 세트포인트 신호는 상기 패터닝 장치 지지체 및 상기 기판 지지체 중의 하나의 지지체의 비강체 동작(a non rigid body behavior)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지 제어 시스템은, 상기 위치 세트포인트 신호에 세트포인트 성형 신호(setpoint shaping signal)를 가산함으로써 상기 수정된 세트포인트 신호를 생성하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스테이지 제어 시스템은 상기 피드포워드 신호를 세트포인트 성형 함수와 곱합으로써 상기 세트포인트 성형 신호를 결정하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세트포인트 성형 함수는 상기 패터닝 장치 지지체 및 상기 기판 지지체 중의 하나의 지지체의 위치결정 오차를 보상하도록 선택되며,
    상기 위치결정 오차는, 상기 패터닝 장치 지지체 및 상기 기판 지지체 중의 하나의 지지체의 비강체 동작을 모델링하기 위한 상기 패터닝 장치 지지체 및 상기 기판 지지체 중의 하나의 지지체의 전달 함수부의, 피드포워드 신호의 배(the feedforward signal times a transfer function part of the one of the supports)와 동일한,
    리소그래피 장치.
  5. 리소그래피 장치용 스테이지 시스템에 있어서,
    이동이 가능한 스테이지; 및
    위치 세트포인트 신호에 응답하여 상기 스테이지의 위치를 제어하도록 구성된 스테이지 제어 시스템
    을 포함하며,
    상기 스테이지 제어 시스템은,
    피드백 방식으로 위치를 제어하도록 구성되고, 세트포인트 입력을 갖는 피드백 제어 루프와,
    상기 위치 세트포인트 신호로부터 구해지는 피드포워드 신호(feedforward signal)를 생성하여, 상기 피드백 제어 루프에 순방향으로 입력하도록 구성된 가속도 피드포워드(acceleration feedforward)를 포함하며,
    상기 스테이지 제어 시스템은, 상기 위치 세트포인트 신호를 수정된 위치 세트포인트 신호로 수정하며, 상기 피드백 제어 루프의 세트포인트 입력이 상기 수정된 위치 세트포인트 신호를 수신하되, 상기 수정된 위치 세트포인트 신호는 상기 스테이지의 비강체 동작(a non rigid body behavior)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    리소그래피 장치용 스테이지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스테이지 제어 시스템은, 상기 위치 세트포인트 신호에 세트포인트 성형 신호(setpoint shaping signal)를 가산함으로써 상기 수정된 세트포인트 신호를 생성하도록 구성되는, 리소그래피 장치용 스테이지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스테이지 제어 시스템은 상기 피드포워드 신호를 세트포인트 성형 함수와 곱합으로써 상기 세트포인트 성형 신호를 결정하도록 구성되는, 리소그래피 장치용 스테이지 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 세트포인트 성형 함수는 상기 스테이지의 위치결정 오차를 보상하도록 선택되며,
    상기 위치결정 오차는, 상기 스테이지의 비강체 동작을 모델링하기 위한 상기 스테이지의 전달 함수부의, 피드포워드 신호의 배(the feedforward signal times a transfer function part of the one of the supports)와 동일한,
    리소그래피 장치용 스테이지 시스템.
  9. 이동 가능한 스테이지의 위치를 위치 세트포인트 신호에 응답하여 제어하는 리소그래피 장치용 스테이지의 제어 방법에 있어서,
    상기 스테이지의 위치를, 세트포인트 입력을 갖는 피드백 제어 루프를 이용하여 피드백 방식으로 제어하는 단계; 및
    상기 위치 세트포인트 신호로 구해지는 피드포워드 신호를 생성하여, 상기 피드백 제어 루프에 순방향으로 입력하는 단계
    를 포함하며,
    상기 위치 세트포인트 신호가 수정된 위치 세트포인트 신호로 수정되고, 상기 피드백 제어 루프의 세트포인트 입력이 상기 수정된 위치 세트포인트 신호를 수신하고, 또한 상기 수정된 위치 세트포인트 신호는 상기 스테이지의 비강체 동작(a non rigid body behavior)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    리소그래피 장치용 스테이지의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수정된 세트포인트 신호는, 상기 위치 세트포인트 신호에 세트포인트 성형 신호(setpoint shaping signal)를 가산함으로써 생성되는, 리소그래피 장치용 스테이지의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 세트포인트 성형 신호는, 상기 피드포워드 신호를 세트포인트 성형 함수와 곱합으로써 결정되는, 리소그래피 장치용 스테이지의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 세트포인트 성형 함수는 상기 스테이지의 위치결정 오차를 보상하도록 선택되며,
    상기 위치결정 오차는, 상기 스테이지의 비강체 동작을 모델링하기 위한 상기 스테이지의 전달 함수부의, 피드포워드 신호의 배(the feedforward signal times a transfer function part of the one of the supports)와 동일한,
    리소그래피 장치용 스테이지의 제어 방법.
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