KR101239288B1 - 광학적으로 보상된 단방향 레티클 벤더 - Google Patents

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Abstract

리소그래피 장치에 의해 제공된 패터닝은 패터닝된 기판의 토폴로지에 기인한 포커스 오차들에 대해 광학적으로 보상된다. 기판의 맵핑된 토폴로지에 기초하여 스캔 축에 대해 레티클을 구부림으로써, 포커스 제어가 교차-스캔 방향으로 제공된다. 이러한 벤딩은 레티클이 스캐닝됨에 따라 필드로부터 필드로 업데이트될 수 있다. 상기 벤딩은 단방향(예를 들어, 아래 방향으로만)일 수 있지만, 빔 파면에 양 또는 음의 곡률을 도입하기 위해(또는 곡률을 도입하지 않을 수도 있음), 광학 보상 요소(예를 들어, 원통 형상으로 폴리싱된 렌즈 또는 거울, 또는 힘 액추에이터에 의해 원통 형상으로 구부러진 투명한 플레이트 또는 거울)가 포함될 수 있음에 따라, 벤더의 메카트로닉스를 단순화한다.

Description

광학적으로 보상된 단방향 레티클 벤더{OPTICALLY COMPENSATED UNIDIRECTIONAL RETICLE BENDER}
본 출원은 2008년 12월 31일에 출원된 미국 가출원 제 61/141,951호에 대한 우선권을 주장하며, 그 개시내용은 본 명세서에서 전문이 인용 참조 된다.
본 발명은 일반적으로 리소그래피에 관한 것으로, 더 상세하게는 리소그래피 포커스 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC), 메모리 칩, 평판 디스플레이 등의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 형성될 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래 피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 스테퍼들, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향, "y-방향"이라고도 칭함)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 스캐너들을 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치로 디바이스를 제조하는데 있어서, 기판 상으로의 방사선 빔의 포커스 제어가 가장 중요하다. 포커스 제어 오차의 주요 요인은 기판, 예를 들어 웨이퍼의 고유한 비평탄성(unevenness)이다. 기판의 국부적인 토폴로지(topology)가 맵핑(map)되고 알려지면, 기판의 맵핑된 토폴로지에 따라 수직 방향("z-방향")으로 패터닝 디바이스를 조정함으로써, 이러한 비평탄성이 스캐닝 방향으로 부분적으로 보상될 수 있다. 하지만, 이는 비-스캐닝 방향("x-방향")으로의 포커스 오차들을 보상할 수 없다. 또한, 패터닝 디바이스는 스캐닝 방향과 평행하게 그리고 수직으로 축에 대해 회전될 수 있지만, 이는 x 및 y 방향들로의 포커스 오차들만을 부분적으로 보상한다. 이러한 이유 때문에, x-방향으로의 포커스 제어는 주요한 당면과제이다. 다른 경우에서는, 패터닝 디바이스 자체의 고유한 비평탄성이 포커스 제어에 오차들을 도입할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 리소그래피 장치의 패터닝 디바이스 핸들러(patterning device handler)에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예는 그 위에 패턴을 갖는 패터닝 디바이스를 지지하는 지지 구조체를 포함하는 리소그래피 장치를 제공한다. 상기 패터닝 디바이스는 상기 패턴의 전체 또는 일부분을 입사 방사선 빔에 부여하도록 구성되고 배치된다. 상기 지지 구조체는 상기 패터닝 디바이스를 구부리도록 구성되고 배치된 벤더(bender)를 포함한다. 상기 리소그래피 장치는 상기 패터닝 디바이스와 기판 위치 사이에 배치되며, 상기 패터닝 디바이스로부터 상기 기판 위치에 위치된 기판 상으로 상기 방사선 빔을 투영할 수 있는 투영 시스템을 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 기판의 토폴로지를 맵핑하는 단계, 상기 기판의 맵핑된 토폴로지와 관련된 방식으로 패터닝 디바이스를 구부리는 단계를 포함하는 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 방사선 빔을 상기 패터닝 디바이스 상으로 지향시키는 단계; 상기 패턴의 일부분을 상기 방사선 빔에 부여하는 단계; 및 상기 패터닝 디바이스로부터 상기 기판 상으로 상기 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 프로세서-기반 제어 시스템에 의해 실행될 때, 상기 시스템이 일 방법에 따라 리소그래피 장치를 제어하게 하는, 프로그램 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체를 제공한다. 상기 방법은: 기판의 토폴로지를 맵 핑하는 단계, 상기 기판의 맵핑된 토폴로지와 관련된 방식으로 상기 리소그래피 장치의 벤더를 이용하여 상기 리소그래피 장치의 패터닝 디바이스를 구부리는 단계, 방사선 빔을 상기 패터닝 디바이스 상으로 지향시키는 단계, 및 상기 리소그래피 장치의 투영 시스템을 이용하여 상기 패터닝 디바이스로부터 상기 기판 상으로 상기 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 리소그래피 장치에서 그 위에 패턴을 갖는 주어진 구부릴 수 있는 패터닝 디바이스를 유지하는 지지 구조체를 제공한다. 상기 지지 구조체는 패터닝 디바이스가 상기 패턴의 전체 또는 일부분을 입사 방사선 빔에 부여할 때에 패터닝되는 상기 기판의 토폴로지에 기인한 포커스 오차를 보정하는 기판의 맵핑된 토폴로지에 기초하여 제 1 방향으로 상기 패터닝 디바이스를 구부리도록 구성된 벤더를 포함한다. 상기 기판 지지체는 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 상기 패터닝 디바이스의 벤딩을 광학적으로 보상하도록 구성된다.
상기의 [발명의 내용]은 본 발명의 여러 실시형태들을 설명하지만, 모든 실시형태들을 설명하지는 않는다. 당업자라면, 도면들과 연계된 본 발명의 다양한 "실시예들"의 설명을 참조함으로써 본 발명의 다른 실시형태들이 가능하다는 것을 이해하여야 할 것이다. 다음의 실시예들을 설명하는데 있어서, 본 발명은 예시의 방식으로 예시되며 제한하려는 것이 아니다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
이제, 본 발명은 첨부한 도면들에 도시된 바와 같은 몇몇 바람직한 실시예들 을 참조하여 더 자세히 설명될 것이다. 다음의 설명에서, 다수의 특정한 상세부들은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 하지만, 당업자라면, 이러한 몇몇 또는 모든 특정한 상세부들 없이도 본 발명이 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 공정 단계들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 자세히 설명되지 않았다.
마찬가지로, 상기 시스템의 실시예들을 나타내는 도면들은 반-도해적(semi-diagrammatic)이고 개략적이며, 축척대로 되어 있지 않다. 몇몇 치수는 설명의 명확성을 위해 과장되어 있다.
이와 유사하게, 설명의 용이함을 위해 도면들을 보는 관점은 일반적으로 유사한 방위를 나타내지만, 이러한 도면 설명은 대부분 임의적이다. 예시된 장치는 예시된 것과 다른 방위들에서 작동될 수 있다. 또한, 다수의 실시예들이 예시, 설명 및 이해의 명확성과 용이함을 위해 공통으로 몇몇 특징들을 갖는 것으로 개시되고 설명되었다면, 서로 유사하고 동일한 특징들은 통상적으로 동일한 참조 번호들로 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 각각 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')를 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')는 각각: 방사선 빔(B)(예를 들어, DUV 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스[예를 들어, 마스크, 레티클, 또는 동적(dynamic) 패터닝 디바이스](MA)를 지지하도록 구성되고, 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들 어, 마스크 테이블)(MT); 및 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT)을 포함한다. 또한, 리소그래피 장치(100 및 100')는 기판(W)의 타겟부(C)(1 이상의 다이를 포함) 상에 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(PS)을 갖는다. 리소그래피 장치(100)에서 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 반사형이고, 리소그래피 장치(100')에서 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 투과형이다.
조명 시스템(IL)은 방사선(B)을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 여타의 타입의 광학 구성요소들, 또는 그 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소를 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)의 방위, 리소그래피 장치(100 및 100')의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다.
"패터닝 디바이스(MA)"라는 용어는, 기판(W)의 타겟부(C)에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔(B)의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부(C)에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 수 있다.
패터닝 디바이스(MA)는 [도 1b의 리소그래피 장치(100')에서와 같이] 투과형 또는 [도 1a의 리소그래피 장치(100)에서와 같이] 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)의 예로는 레티클, 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔(B)에 패턴을 부여한다.
"투영 시스템(PS)"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 시스템, 또는 그 여하한의 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 포괄할 수 있다. 여타의 가스들이 너무 많은 방사선 또는 전자들을 흡수할 수 있기 때문에, EUV 또는 전자 빔 방사선에 대해 진공 환경이 사용될 수 있다. 그러므로, 진공 벽 및 진공 펌 프들의 도움으로 전체 빔 경로에 대해 진공 환경이 제공될 수 있다.
리소그래피 장치(100) 및/또는 리소그래피 장치(100')는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)(WT)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 기판 테이블들(WT)이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블들 상에서 준비작업 단계들이 수행되는 동안에, 1 이상의 다른 기판 테이블들(WT)이 노광에 사용될 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스(SO) 및 리소그래피 장치들(100, 100')은 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스(SO)는 리소그래피 장치들(100 또는 100')의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔(B)은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)(도 1b)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 상기 소스(SO)는 리소그래피 장치들(100 및 100')의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AD)(도 1b)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측- 및 내측- 라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘 덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들(도 1b)을 포함할 수도 있다. 일루미네이터(IL)는 단면이 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 리소그래피 장치(100)에서, 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 방사선 빔(B)을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(IF1)는 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스 한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1b에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다.
일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 달리) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 이들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
리소그래피 장치들(100 및 100')은 다음의 모드들 중 적어도 1 이상에서 사 용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔(B)에 부여되는 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.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source: SO)가 채택될 수 있으며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 설명된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 EUV 리소그래피에 대해 EUV 방사선 빔을 생성하도록 구성된 극자외(EUV) 소스를 포함한다. 일반적으로, EUV 소스는 방사선 시스템으로 구성되며, 대응하는 조명 시스템은 EUV 소스의 EUV 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된다.
또한, 상기 설명된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 클러스터(cluster)라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하며, 이는 기판 상에 전-(pre-) 및 후-노광(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 일 예시에서, 리소셀 또는 클러스터는 레지스트 층들을 증착시키는 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 디벨로퍼(developer: DE), 칠 플레이트(chill plate: CH) 및 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)은 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어올리고, 상기 기판들을 상이한 공정 장치들 사이로 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히, 집합적으로 트랙이라고도 하는 이러한 디바이스들은, 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋(throughput)과 처리 효율성 을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
도 3은 통상적으로 300 mm 직경을 갖는 웨이퍼(10)의 개략도이다. 일 실시예에서, 웨이퍼(10)는 필드들(20)로 하위분할(subdivide)되며, 간명함을 위해 이 중 몇 개만이 도시된다. 일 실시예에서, 필드들(20)은 웨이퍼에서 26 x 32 mm이다. 리소그래피 장치는 4의 감소 팩터(reduction factor)를 가질 수 있으며, 이는 패터닝 디바이스 상의 대응하는 필드가 웨이퍼 상의 필드들(2)보다 4 배 더 크다는 것을 의미한다. 다른 실시예들에서, 리소그래피 장치는 상이한 감소 팩터를 가질 수 있거나, 감소 팩터를 갖지 않을 수 있으며, 또는 패터닝 디바이스 상의 필드들이 웨이퍼 상의 대응하는 필드들보다 더 작을 수 있다. 일 실시예에서, 노광 슬릿(30)이 각각의 필드에서 y-방향으로 스캐닝된다.
웨이퍼들이 고유하게 비평탄하기 때문에, 빔이 y-방향으로 스캐닝됨에 따라 포커스 오차들이 유도된다. 웨이퍼(10)의 고유한 비평탄성을 고려하기 위하여, 리소그래피 장치는 웨이퍼의 토폴로지를 맵핑하는 센서를 포함할 수 있다. 이러한 센서들은 당업계에 알려져 있으며, 토폴로지를 나노미터 스케일로 맵핑할 수 있다. 레티클은 웨이퍼의 국부적으로 맵핑된 토폴로지에 응답하여 수직으로(z-방향으로) 변위될 수 있다. "국부적으로"는, 노광 슬릿(30)의 바로 현 위치에서, 노광 슬릿이 점유한 각각의 필드(20)에 대한 평균 값, 또는 주어진 영역에서의 어느 다른 평균 토폴로지를 의미할 수 있다. 이 수직 변위는 y-방향으로의 포커스 오차들을 보정하는데 있어서 매우 유용하게 작용하나, 교차-스캔(cross-scan), 또는 x-방향으로의 포커스 오차를 보정하지는 않는다. 이로 인해, 레티클이 (x, y, 또는 심지어 z-축에 대해) 기울어질 수 있다. 이 기울기는 약간의 포커스 오차를 보상하는데 도움을 줄 수 있지만, 이는 "1 차(first order)" 보상일 뿐이다.
투영 시스템으로부터[예를 들어 보상 또는 조정가능한 렌즈가 빔의 파면을 왜곡시켜 웨이퍼의 국부적인 토폴로지를 상쇄(offset)시킬 수 있음], 레티클 자체로부터[레티클은 웨이퍼(10)의 국부적인 토폴로지에 따라 위 또는 아래로 구부러질 수 있음], 또는 보상 투영 시스템과 구부릴 수 있는 레티클의 조합으로부터 고차 보정들이 유도될 수 있다. 이론적으로는, 보상 투영 시스템들과 구부릴 수 있는 레티클 시스템들의 몇몇 조합들이 x-방향으로의 포커스 오차들을 보정할 수 있지만, 실제로 재정적인 면과 공학적인 면을 고려했을 때, 제조 시 실제로 사용이 실현 가능한지에 대해서는 한계에 부딪힌다. 이러한 문제와 이를 해결하는 해결책은 더 자세히 설명될 것이다.
패터닝 디바이스를 구부리는 한가지 방법은 벤딩 모멘트(bending moment)를 생성하기 위해 패터닝 디바이스 에지들에 동일하며 부호가 반대인(opposite) 힘들을 인가하는 것이다. 도 4는 알려진 패터닝 디바이스 핸들러(간명함을 위해 도시되지 않음)의 지지체들(50)에 의해 지지된 총칭적인 패터닝 디바이스(40)를 도시한다. 지지체들(50)은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 지지 구조체들의 일부분에 대응할 수 있다. 패터닝 디바이스(40)의 중립 축(neutral axis: 70)에 대해 평행하게 인가되기 바로 직전인, 한 쌍의 동일하며 부호가 반대인 (화살표들로 표시된) 힘들(60)이 도시된다. 힘들(60)은 벤더(도시되지 않음)에 의해 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 힘들(60)은 패터닝 디바이스(40)의 최상부(또는 저부) 에지와 중립 축(70) 사이의 절반에 인가될 수 있다.
(도 4에 도시된 바와 같이) 중립 축(70) 상에 압축력(60)이 인가되면, 도 5에 도시된 바와 같이 패터닝 디바이스(40)에 양의(중심 하향된) 곡률을 유도하는 벤딩 모멘트가 생성될 것이다. 도시된 곡률은 명확성을 위해 크게 과장되어 있다. 상기 힘들이 중립 축(70) 아래로 인가되면, 음의(중심 상향된) 곡률이 생성될 수 있다(도시되지 않음).
또 다른 실시예에서는, (압축력과 대조적인) 장력이 인가될 수 있다. 장력이 중립 축(70) 위에 인가되면, 음의 곡률 - 도 5에 도시된 것과 반대 - 을 유도하는 벤딩 모멘트가 생성될 것이다. 장력이 중립 축 아래에 인가되면, 양의 곡률이 유도된다(도시되지 않음).
도 4 및 도 5에서, 벤딩은 y-축(스캔 방향)에 대해 실질적으로 평행한 축에 대해 발생한다. 이러한 방식으로, x-축(교차-스캔 방향)을 따라 패터닝 디바이스(40)가 구부러진다. 이는 패터닝 디바이스(40) 밑의 국부적으로 비평탄한 웨이퍼 표면에 응답하여 패터닝 디바이스를 단지 기울이는 것보다는 더 높은 고차 보정을 허용한다.
언급된 바와 같이, 벤더는 곡률을 유도하기 위해 패터닝 디바이스(40)에 압축력 또는 장력 중 어느 하나를 인가할 수 있을 것이다. 압축력은 인가하기가 비교적 용이하다. 한편, (패터닝 디바이스를 당기는) 장력은 인가하기가 더 어렵다. 전형적인 리소그래피 장치들에서 패터닝 디바이스들이 통상적으로 일시적으로만 부착되기 때문에, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 장력을 인가하기 위해 얇은 클 램프(예를 들어, 진공 클램프 또는 정전기 클램프) 또는 끈적이는 표면(sticky surface)이 사용될 수 있을 것이다. 패터닝 디바이스를 구부리는데 필요한 힘의 크기 및 패터닝 디바이스의 크기가 주어진다면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 실제로 구현하는데 있어서 더 효과적이고 더 저렴할 수 있다.
압축력이 인가하기가 더 용이하기 때문에, (웨이퍼의 비평탄성을 고려하기 위해) 양의 곡률과 음의 곡률 둘 모두를 생성하여야 하는 것은 문제를 더 어렵게 만든다. 단방향 선형 모터들[예를 들어, 단지 푸시 타입(push type)의 선형 액추에이터들]이 사용되는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 한 행(row)의 액추에이터들(80)이 중립 축(70) 위에 배치될 수 있으며, 한 행의 액추에이터들(85)이 중립 축(70) 아래에 위치될 수 있다. 복잡한 양방향 선형 액추에이터들[예를 들어, 푸시/풀 타입(push/pull type) 액추에이터들]이 사용되는 경우, 단일한 행의 푸시/풀 액추에이터들이 양방향 벤딩을 달성할 수 있을 것이나, 각각의 액추에이터는, 예를 들어 중립 평면 위의 당기는 작용을, 중립 평면(도시되지 않음) 아래의 미는 작용으로 변환하는 레버를 작동시켜야 할 것이다. 벤더에 대한 각각의 복잡성은 그 디자인을 덜 바람직하게 할 수 있는데, 이는 지지 구조체의 역학(dynamics)을 손상(compromise)시키는 것을 회피하기 위하여 벤더가 콤팩트(compact)하고 경량의 디바이스인 것이 바람직하기 때문이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이상적으로는, 주기적으로, 예를 들어 일 노광 필드로부터 다음 노광 필드로 패터닝 디바이스의 곡률을 변화시키기 위해 벤더가 빠른 응답 시간을 갖는 것이 바람직하다.
이상적으로, 벤더는 본 발명의 일 실시예에 따라 패터닝 디바이스에 순수 힘(pure force)만을 인가할 것으로 예상된다. 일 실시예에서, "순수 힘"이라는 용어는 벤더가 패터닝 디바이스 또는 이를 지지하는 지지 구조체에 상당한 강성도(appreciable stiffness)를 부가하지 않는 상황을 칭한다. 이를 달성하는 한가지 방법은 도 7에 평면도로 도시된 바와 같이 벤더(120)의 작용 프레임(reaction frame: 130)에 어레이 액추에이터들(140 및 150)을 커플링하는 것이다. 본 발명의 예시된 실시예에서, 작용 프레임(130)은 지지 구조체(110)에 운동학적으로(kinematically)만 커플링된 것으로 도시된다. 작동 시, 패터닝 디바이스(160)의 대향 에지 면들 상에 액추에이터들(140 및 150)로부터의 동일하고 부호가 반대인 힘들은 작용 프레임(130) 내부에서 서로 실질적으로 상쇄된다.
기계적으로 강성인 액추에이터, 예를 들어 압전 트랜스듀서(piezoelectric transducer)는 작용 프레임(130)의 왜곡들을 패터닝 디바이스(160)에 전달할 수 있으므로, 바람직하지 않을 수 있다. 순수 힘 액추에이터들의 예시로는 로렌츠(Lorentz) 및 릴럭턴스 액추에이터(reluctance actuator)가 있다. 가장 단순하고 가장 콤팩트한 릴럭턴스 액추에이터, 전자석은 본 발명의 일 실시예에서 최소의 전력 소실로 요구되는 힘을 제공할 것이다. 하지만, 이 액추에이터는 단방향이므로, 양 및 음의 곡률을 제공하기 위해 패터닝 디바이스(160)의 각각의 면을 따라 두 행이 배치될 수 있다.
패터닝 디바이스(160)의 각각의 면 상에 두 행의 액추에이터들을 가짐에 따른 여분의 비용과 복잡성을 회피하기 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 단방향 벤더(즉, 양 또는 음의 곡률만을 가능하게 함)가 광학 보상 요소와 조합되어, 더 복 잡한 벤더가 달성할 수 있는 동일한 포커스 제어를 얻을 수 있다. 이를 가능하게 하는 것은, 패터닝 디바이스(160)의 단방향 벤딩을, 빔의 파면의 양 방향 벤딩으로 변형시킨 다음, 상기 빔이 기판(10) 상으로 투영되게 하는 것이다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 8에 개략적으로 도시된다. 도 8의 좌측에는 3 개의 실제 패터닝 디바이스 형상들이 도시된다. 도면 번호(210)는 평탄한 패터닝 패터닝 디바이스를 나타내고, 도면 번호(240)는 완만하게(mildly) 구부러진 패터닝 디바이스를 나타내며, 도면 번호(270)는 그 최대 편향으로 구부러진 패터닝 디바이스를 나타낸다. 패터닝 디바이스는 한 방향으로만, 이 경우에는 아래로 구부러진다는 것을 유의한다. 도 8의 우측에는 웨이퍼에 나타내어진 구부러진 파면의 투영들(230, 260 및 290)이 도시된다.
도 8에서, 광학 보상 요소(200)는 "고정된" 광학 보상 요소이다. "고정된" 요소는 입사 빔에 일정한 보상 벤딩(크기 및 방향)을 인가한다. 도시된 예시에서, 벤더는 양의 곡률(도 8의 좌측)을 생성하는 한편, 광학 보상 요소(200)는 고정된 크기의 음의 곡률을 생성한다. 구부러지지 않은 패터닝 디바이스를 지나간 파면(220)은 광학 보상 요소(200)를 통과하고, 웨이퍼에서 형상(230)으로 구부러진다. 형상(230)은 벤더가 생성할 수 있는 여하한의 곡률로부터 반대 곡률(예를 들어, 음의 곡률)을 갖는다는 점을 유의한다. 이러한 방식으로, 본 발명의 일 실시예에서 파면의 양방향 벤딩이 달성될 수 있다.
벤더가 광학 보상 요소(200)에 의해 생성되는 고정된 보정에 대해 동일한(하지만, 부호가 반대인) 크기의 완만하게 곡선화된 패터닝 디바이스(240)를 생성하는 경우, 파면(250)은 웨이퍼 상의 투영(260)이 평탄하도록 구부러질 것이다. 이는 노광 슬릿이 국부적으로 평탄한 웨이퍼 상에 존재하는 상황들에 대응할 것이다. 벤더가 그 최대 편향(270)에 있을 때, 보상 요소를 통과하는 파면(280)은 웨이퍼(10)가 완만하게 구부러진 파면(290)을 나타내도록 구부러질 것이다.
도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 벤더는 제 1 방향으로 단방향 구부러지도록 구성될 수 있다. 예시된 실시예에서, 그 방향은 아래쪽이다(240 및 270 참조). 광학 보상 요소(200)는 제 1 방향과 관련되며, 제 1 방향과 상이한 방향으로 빔의 파면을 구부리도록 구성된다. 예시된 실시예에서, 상기 방향은 제 1 방향과 반대이다(260 및 290 참조).
일 실시예에서, 광학 보상 요소(200)는 투영 시스템, 예를 들어 도 1a 및 도 1b에 도시된 투영 시스템들(PS)과 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 고정된 광학 보상 요소는 실질적으로 원통 형상으로 폴리싱된(polished) 렌즈를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 고정된 광학 보상 요소는 실질적으로 원통 형상으로 폴리싱된 거울을 포함할 수 있다. 고정된 보상은, 웨이퍼(10)가 평탄한 경우에 벤딩을 포함할 것이며, 통상적으로 벤딩이 바람직하지 않을 것이다. 이를 고려하기 위해, 완만한 벤드를, 광학 보상 요소(200)에 의해 웨이퍼에서 실질적으로 평탄한 파면(260)으로 변형시키기 위해 패터닝 디바이스(240)에서 완만한 벤드가 사용된다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 광학 보상 요소(200)는 고정되는 것과는 달리 조정가능할 수 있다. 이 경우, 조정가능한 광학 보상 요소가 가변하는 크기의 양의 곡률과 음의 곡률을 둘 다 생성할 수 있기 때문에, 벤더가 필요하지 않 을 수도 있다.
하지만, 조정가능한 보상 요소를 통합하는 것은 해결해야 할 당면과제들을 증가시킨다. 첫째, 벤더의 응답 시간은 조정가능한 광학 시스템의 응답 시간보다 실질적으로 짧지 않다는 것이 중요하다. 예시의 방식으로, 도 8에 도시된 시스템의 응답 시간은 약 50 ms 미만일 수 있다. 이는, 조정가능한 보상 요소(예를 들어, 조정가능한, 투명하게 평탄한 플레이트들 또는 평탄한 거울들)가 벤더 없이 사용되는 경우, 상기 요소의 응답 시간은 50 ms보다 훨씬 더 길며, 노광 슬릿이 상이한 곡률로 웨이퍼의 새로운 영역으로 이동함에 따라, 조정가능한 시스템이 응답할 때까지, 리소그래피 공정이 중지(halt)될 것이다. 둘째, 조정가능한 광학 보상 요소는, 특히 매우 빠르게 또는 매우 미세한 단차(step)로 조정하도록 설계된 경우, 고정된 광학 보상 요소보다 훨씬 더 고가일 수 있다. 한편, 느린 조정가능한 광학 보상 요소, 또는 2 개의 고정된(예를 들어, 일정하게 구부러지거나 실질적으로 평탄한) 상태들 사이에서만 작동하는 것은 영구적으로 고정되는 것에 대해 바람직할 수 있는데, 이는 리소그래피 장치의 사용자로 하여금, 특정 공정 레서피에 대해 레티클 벤딩을 전혀 이용하지 않을 것인지 또는 다른 공정 레서피들에 대해 벤딩을 이용할 것인지에 대한 선택을 허용할 것이기 때문이다.
상기에 설명된 당면과제들을 충족시키는 수 개의 조정가능한 광학 보상 요소가 존재한다. 본 발명에 따른 일 실시예에서, 조정가능한 광학 보상 요소는 이의 초기 상태에서, 실질적으로 평탄한 광학 요소이다. 실질적으로 평탄한 광학 요소는 적어도 1 이상의 힘 액추에이터를 이용하여 실질적으로 원통 형상으로 구부러질 수 있다. 적절한 힘 액추에이터들은, 예를 들어 낮은-마찰 공압 실린더(pneumatic cylinder)를 포함하며, 피스톤에 의해 가해진 힘은 입력된 압력에 실질적으로 비례한다. 일 실시예에서, 실질적으로 평탄한 광학 요소는 투명하고 평탄한 플레이트이다. 또 다른 실시예에서, 실질적으로 평탄한 광학 요소는 실질적으로 평탄한 거울이다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 힘 액추에이터에 의해 생성된 힘의 크기가 변동될 수 있다. 일 실시예에서, 힘 액추에이터에 의해 생성된 힘이 실질적으로 0일 때, 조정가능한 광학 보상 요소는 이의 초기 상태에 있을 것이며, 이는 실질적으로 평탄하다(즉, 실질적으로 0의 곡률을 갖는다)는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 일 실시예에서, 액추에이터(들)에 의해 생성된 힘의 크기가 조정가능한 광학 보상 요소의 곡률의 상이한 크기를 생성할 것이다. 조정가능한 요소에 생성된 곡률은 인가되는 힘에 비례할 수 있다. 일 실시예에서는, 힘의 크기뿐만이 아니라 그 방향도 변동될 수 있다. 인가되는 힘의 방향을 반전시키면, 조정가능한 광학 보상 요소에 생성된 곡률의 방향도 반전된다.
도 15는 조정가능한 광학 보상 요소(1510)를 개략적으로 도시한다. 조정가능한 보상 요소(1510)는 이의 초기 상태에서, 즉 실질적으로 평탄하게 도시되어 있다. 크기 및 방향을 갖는 주어진 힘을 요소(1510)에 인가하도록 구성된 적어도 1 이상의 힘 액추에이터(1520)가 요소(1510)에 커플링된다. 예시된 실시예에서, 힘 액추에이터는 실질적으로 힘을 생성하지 않는다.
도 16은 액추에이터(1520)로부터 적당한(moderate) 힘에 노출된 광학 보상 요소(1510)를 개략적으로 도시한다. 요소(1510)는 적당한 곡률을 갖는 실질적으로 원통 형상을 취한다. 도 17은 액추에이터(1520)로부터 최대 힘에 노출된 광학 보상 요소(1510)를 개략적으로 도시한다. 이 경우, 요소(1510)는 최대 곡률을 갖는 실질적으로 원통 형상을 취한다.
적어도 1 이상의 힘 액추에이터(1520)가 인가되는 힘의 방향을 반전시키면, 요소(1510)에 생성된 곡률의 방향 또한 반전된다. 이는 도 16 및 도 17에 예시된 것과 같이 유사한 크기의 곡률을 생성할 것이나, 곡률의 방향이 반전될 것이다. 이러한 방식으로, 조정가능한 광학 보상 요소(1510)는 어느 한 방향(즉, 곡률 상향 또는 하향)으로 0으로부터 적당한 또는 최대 곡률로 곡률에 따라 변동할 수 있다.
도 15 내지 도 17의 조정가능한 광학 보상 요소를 설명함에 있어서, 3 개의 곡률 크기만이 가능하다는 것을 암시하는 것은 아니다. 이 설명은 설명의 용이함을 위해 행해진 것으로, 제한하려는 것이 아니다. 오히려, 요소(1510)에 생성된 곡률의 크기는 (인가되는 힘의 크기를 변동시킴으로써) 0 내지 최대 편향 사이에서 무한하게 변동될 수 있다. 나아가, 곡률의 방향 또한 액추에이터(1520)로부터 인가되는 힘의 방향을 반전시킴으로써 반전될 수 있다. 이러한 방식으로, 조정가능한 광학 보상 요소(1510)의 곡률은 특정 리소그래피 공정 레서피의 요건들에 따라 제어될 수 있다.
단방향 벤딩의 주요 장점은 패터닝 디바이스 벤더의 메카트로닉스(mechatronics)를 단순화한다는 것에 있다. 이는 벤더가 더 작고 더 경량이 되게 할 것이므로, 지지 구조체 역학에 부정적인 영향을 최소화하며, 따라서 성능을 최대화한다.
지지 구조체 역학 요건들은, 1 nm 미만에서 웨이퍼에 대한 지지 구조체의 위치를 유지하기 위해, 1 nm 미만에서 6 자유도로 패터닝 디바이스를 위치시킬 수 있어야 하며, 또한 빨라야 한다(예를 들어, 시간당 최대 150 개의 웨이퍼들을 처리함).
추가적으로, 지지 구조체가 웨이퍼 비평탄성을 보정하도록 제어될 때마다 공진 모드(resonant mode)가 여기(excite)될 수 있다. 이를 고려하여, 이러한 공진 모드를 회피하기 위해(예를 들어, 단-행정 위치설정기를 이용하여) 지지 구조체 미세 보정을 명령하는 입력 신호가 필터링될 수 있다. 공진 모드가 낮은 경우, 제어 대역폭이 희생된다; 결과적으로 성능이 손상된다. 이러한 이유로, 높은 공진 모드가 바람직하다. 또한, 하나의 지지 구조체로부터 다음 지지 구조체로 동적 재현성(dynamic reproducibility)을 갖는 것이 중요하다. 이러한 모든 이유로, "단순한" 디자인을 이용하는 것이 요구된다.
또한, 단방향 벤딩은 (추가 액추에이터들 또는 부품들을 필요로 하는) 양방향 벤더를 이용하거나, (매우 고가일 수 있는) 조정가능한 광학 보상 시스템을 이용하는 것보다 저렴하다.
추가적으로, 현재의 리소그래피 장치들은 투영 시스템들에서 패터닝 디바이스의 중력 처짐(gravity sag)을 이미 고려하며, 중력 처짐을 상쇄시키기 위해 폴리싱된 렌즈를 채택한다. 예를 들어, 구부러진 패터닝 디바이스의 중간범위 편향 크기(및 그 반대 방향)에 대응하는 새로운 "처짐 프로파일(sag profile)"은 그 대신 단순히 폴리싱될 것이다. 그러므로, 단방향 벤더는 현 시스템들에 크게 어려움 없이 거의 비용을 들이지 않고 추가될 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 일 실시예에서 스프링블레이드(springblade: 310)들이 패터닝 디바이스(330)를 지지하는 클램프들(320) 및 [척(chuck)을 포함할 수 있는] 지지 구조체(300) 사이에 연장된다. "스프링블레이드"라는 용어는 그 자신의 평면(도 9에 도시된 실시예에서는 x-y 평면)에 실질적으로 강성이나, 평면을 벗어난 이동(out of plane movement)(예를 들어, z-방향)을 쉽게 허용하는 구조체를 설명하는 총칭적인 용어이다. 스프링블레이드(310)는 z-방향을 따라 변형을 허용하나 x-y 평면에서 이동을 제약한다. 클램프(320)는 실질적으로 얇을 수 있으며, 패터닝 디바이스(330)의 국부적인 토폴로지에 대해 변형할 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 클램프들(320)은 기계적 클램프, 진공 클램프 및/또는 정전기 클램프일 수 있다.
선형 액추에이터들의 어레이는 작용 프레임(340)으로부터 연장될 수 있다. 도시된 실시예에서, 한 행의 선형 액추에이터들(350)이 양의 곡률을 위해 패터닝 디바이스(330)의 중립 축 위에 배치되며, 한 행의 선형 액추에이터들(360)이 음의 곡률을 위해 패터닝 디바이스(330)의 중립 축 아래에 위치된다. 이 실시예에서, 스프링블레이드들(310)의 하나 또는 둘 모두는, 패터닝 디바이스(330)가 구부러질 때 자유도를 허용하기 위해 x-방향으로 감쇠(weaken)되도록 요구될 수 있다.
선형 액추에이터들(350 및 360)은 로렌츠, 릴럭턴스 또는 압전 선형 액추에이터일 수 있다. 행정, 열 소실, 그리고 선형 액추에이터의 선택의 강 성(stiffness)에 대한 고려가 제공되어야 한다. 일반적으로, 선형 압전 액추에이터는 각별한 주의가 취해지지 않는다면 실제로 사용하는데 있어서 너무 많은 강성을 도입할 수 있다.
도 9에 도시된 실시예에서, 패터닝 디바이스(330)는 소정의 압축을 거칠 수 있다. 그러므로, 석영 및 용융된 실리카(fused silica)와 같이, 패터닝 디바이스로서 통상적으로 사용되는 다수의 재료들이 응력에 따라 변동하는 굴절률을 갖기 때문에, 복굴절이 일어날 수 있다.
도 10에 도시된 실시예에서는, 도 8에 도시된 실시예에서 행해졌던 바와 같은 선형 액추에이터들 및 힘 프레임 대신에 전단(shear) 압전 액추에이터들(370)이 사용된다. 이 실시예에서, 전단 압전 액추에이터들(370)의 바깥쪽 편향은 패터닝 디바이스(330)를 아래쪽으로 구부리는 토크를 생성한다. 전단 압전 액추에이터들(370)의 편향이 반전될 수 있다면, 반대 곡률이 생성될 수 있다. 이 실시예에서는, 스프링블레이드들(310)이 x-방향으로 추가 자유도를 허용하도록 감쇠될 필요가 없다. 또한, 전단 압전 액추에이터들(370)의 강성은 패터닝 디바이스(330)에 닿지 않기 때문에 크게 문제가 되지 않는다. 하지만, 벤딩이 y-가속에 적용가능한 힘을 감소시킬 수 있기 때문에, 패터닝 디바이스(330)와 지지 구조체(300) 사이에 미끄러짐(slippage)이 발생할 수 없도록 보장하는 것이 중요하다. 이는, 통상적으로 지지 구조체(300) 자체의 위치만이 (예를 들어, 광학 인코더로) 측정되기 때문에 매우 중요하다. 부연하면, 패터닝 디바이스의 위치는 지지 구조체(300)의 알려진 위치에 대해 일정하다고 가정한다. 이 가정이 미끄러짐에 의해 깨진다면, 리소그 래피 공정의 최종 생성물은 사용할 수 없게 될 것이다.
또 다른 세트의 클램프들(430), 스프링블레이드들(420) 및 전단 압전 액추에이터들(410)을 수용하기 위해, 지지 구조체의 제거가능한 부분(400)이 추가될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 최상부 및 저부를 통한 벤딩은 실질적으로 순수한 토크가 패터닝 디바이스(330)에 유도되게 한다. 이러한 방식으로, 복굴절이 실질적으로 감소될 수 있다. 또한, 클램핑 힘이 배가되어, y-가속 시 미끄러짐이 덜 발생되게 한다. 도 11에 도시된 장치에서, 상부 클램프들(430)은 패터닝 디바이스를 로딩 또는 언로딩하기 위해 빼내져야 할 수 있다.
벤딩 토크로부터 지지 구조체를 차폐하기 위해, 도 12에 도시된 바와 같이 지지 구조체(300)에 운동학적으로 커플링된 힘 프레임(440)에 전단 압전 액추에이터들이 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 지지 구조체(300)에 의해서는 벤딩 모멘트를 실질적으로 겪지 않을 것이다. 이 실시예에서, 최상부 전단 압전 액추에이터들(410)은 힘 프레임(440)의 이동가능한 부분(450)에 부착될 수 있다. 이는 상부 클램프들(430)이 로딩 및 언로딩을 위해 패터닝 디바이스(330)의 경로의 바깥으로 슬라이딩(slide)될 수 있게 한다. 패터닝 디바이스를 로딩 및 언로딩하기 위해, 이동가능한 부분이 바깥쪽으로 슬라이딩하여(도시되지 않음), 패터닝 디바이스(330)로의 방해받지 않는 접근을 제공한다.
압전 액추에이터들의 고유한 이력(hysteresis)은 압전 액추에이터들의 정확한 위치들을 측정하도록 광학 인코더들(500, 501, 502 및 503)을 추가함으로써 극복될 수 있다. 하지만, 중요한 정보는 실제로 구부릴 수 있는 패터닝 디바이 스(330)의 위치이다. 다행히도, 구부릴 수 있는 패터닝 디바이스(330) 상의 위치들과 압전 코디네이트(piezoelectric coordinate: 500 내지 503)들 사이에 선형 관계가 존재한다. 이 관계는 힘 프레임(440), 클램프들 및 패터닝 디바이스의 강성에 의해 결정된다. 이 관계는 관련 패터닝 디바이스 파라미터들(x-방향으로의 연장, x-방향으로의 병진, 및 곡률)과 4 개의 인코더 신호를 관련시키도록 캘리브레이션될 수 있다. 이러한 방식으로, 알려진 압전 코디네이트들로부터 구부릴 수 있는 패터닝 디바이스(330)의 위치가 추정될 수 있다.
전단 압력 액추에이터들은 5 ms 정도의 빠른 작용 시간을 가지므로, 비평탄한 웨이퍼(10) 필드들 사이에 요구되는 벤딩의 양을 업데이트하기에 충분히 빠르다. 상기 액추에이터들은 필드 내에서도["인트라필드(intrafield)"] 벤딩이 업데이트될 수 있도록 충분히 빠르다.
리소그래피 장치에서 패터닝 디바이스 벤더를 이용하여 디바이스를 제조하는 방법이 도 13에 개시된다. 단계(1200)에서, 상기 방법은 그 위에 패턴을 갖는 패터닝 디바이스, 상기 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지 구조체, 상기 패터닝 디바이스를 구부리도록 구성된 벤더, 기판 및 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 제공하는 단계를 포함한다. 단계(1210)에서, 기판의 토폴로지는 센서를 이용하여 맵핑된다. 기판을 맵핑하는 센서를 이용하는 것은 당업계에 알려져 있다. 일 실시예에서, 기판은 웨이퍼일 수 있다. 단계(1220)에서, 패터닝 디바이스는 기판의 맵핑된 토폴로지와 관련된 방식으로 벤더를 이용하여 구부러진다. 지지 구조체는 스캔 방향으로 이동하도록 구성될 수 있으며, 단계(1220)에서의 벤딩 은 스캔 방향에 대해 실질적으로 평행한 축에 대해 행해질 수 있다. 단계(1220)에서, 벤딩은 제 1 방향으로 행해질 수 있으며, 투영 시스템은 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 방사선의 파면을 구부리도록 구성된 광학 보상 요소를 포함할 수 있다. 상기 광학 보상 요소는 고정된 광학 보상 요소, 예를 들어 실질적으로 원통 형상으로 폴리싱된 렌즈일 수 있다. 단계(1230)에서, 패터닝 디바이스 상으로 방사선 빔이 지향된다. 단계(1240)에서, 패턴의 일부분이 방사선 빔에 부여된다. 단계(1250)에서, 방사선 빔은 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 투영 시스템을 이용하여 투영된다.
상기 방법은 방사선 빔을 중지시키는 단계(1260), 기판의 필드에 대한 기판에 대해 지지 구조체를 스캐닝하는 단계(1270), 상기 필드의 토폴로지를 맵핑하는 단계(1280), 및 상기 필드의 맵핑된 토폴로지와 관련된 방식으로 패터닝 디바이스를 구부리는 단계(1290)를 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 벤더는 기판의 필드에서 필드로 패터닝 디바이스의 벤드를 업데이트할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 벤더는 주어진 필드 내에서 패터닝 디바이스의 벤드를 업데이트할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체 또는 컴퓨터 판독가능한 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 이러한 프로그램 또는 컴퓨터 판독가능한 매체는 리소그래피 장치와 연계된 제어 시스템 또는 컴퓨터 시스템에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 프로그램 또는 컴퓨터 판독가능 한 매체는 도 2에 도시된 바와 같이 감독 제어 시스템(SCS)에 저장될 수 있다.
리소그래피 장치(1300)의 일 실시예는 도 14에 개략적으로 도시된다. 리소그래피 장치(1300)는 그 위에 패턴을 갖는 패터닝 디바이스를 지지하는 지지 구조체(1310)를 갖는다. 지지 구조체(1310)는 패터닝 디바이스를 구부릴 수 있는 벤더(1320)를 포함한다. 벤더(1320)는 작용 프레임 및 1 이상의 액추에이터들을 포함할 수 있다. 상기 액추에이터들은 선형 액추에이터들 또는 전단 액추에이터들, 예를 들어 전단 압전 액추에이터들일 수 있다. 일 실시예에서, 리소그래피 장치(1300)는 방사선 소스(1350)를 포함한다. 또 다른 실시예(도시되지 않음)에서는, 외부 방사선 소스가 사용될 수도 있다. 방사선 소스는 방사선 빔을 생성한다. 투영 시스템(1330)은 지지 구조체(1310)와 기판(1340) 사이에 위치된다. 기판(1340)은 기판 테이블(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 지지 구조체(1310) 및 기판 테이블 중 어느 하나 또는 둘 모두는 투영 시스템에 대해 이동할 수 있다.
리소그래피 장치(1300)는 기판(1340)의 일부분의 토폴로지를 맵핑하는 센서(1350)를 포함하며; 맵핑은 화살표(1355)로 표시된다. 일 실시예에서, 기판(1340)의 필드가 맵핑된다. 그 후, 맵핑된 토폴로지는 벤더(1320)로 입력될 수 있다. 벤더로의 맵핑된 토폴로지의 입력은 화살표(1325)로 표시된다. 이에 따라, 벤더는 기판(1340)의 토폴로지와 관련된 방식으로 패터닝 디바이스를 구부릴 수 있다. 그 후, 방사선 소스(1350)(또는 외부 방사선 소스)가 패터닝 디바이스에 입사하는 방사선 빔을 생성한다. 패턴의 일부분이 방사선 빔에 부여되고, 그 후 이는 투영 시스템(1330)에 의해 기판(1340) 상으로 투영된다. 투영 시스템(1330)은 방사선 빔을 기판(1340) 상으로 투영하기 이전에 상기 방사선 빔의 파면을 구부릴 수 있는 광학 보상 요소(1360)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 광학 보상 요소(1360)는 고정된 보상 요소이다.
기판(1340)의 전체 필드가 방사선에 노광된 후, 지지 구조체가 새로운 필드로 이동하고, 새로운 필드의 토폴로지가 센서(1350)에 의해 맵핑될 때까지 - 이는 새로운 필드의 토폴로지와 관련된 방식으로 패터닝 디바이스를 재구성하도록 벤더(1320)를 업데이트함 - 빔이 중지될 수 있다. 이는 기판의 전체 타겟 영역이 노광될 때까지 반복될 수 있다. 이러한 방식으로, 고유하게 비평탄한 기판 상에서의 포커스 제어가 기존의 방식들을 능가하여 크게 개선될 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 및 투과 리소그래피 장치들을 각각 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 셀의 개략도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 개략도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 디바이스의 측면도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구부러진 구성의 도 3의 패터닝 디바이스의 측면도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 액추에이터들의 어레이를 갖는 패터닝 디바이스의 측면도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작용 프레임 및 액추에이터들을 갖는 지지 구조체의 평면도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 보상 요소를 도시한 개략도;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 액추에이터들에 의해 구부러진 패터닝 디바이스의 측면도;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전단 액추에이터들에 의해 구부러진 패터닝 디바이스의 측면도;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 추가 전단 액추에이터들에 의해 구부러진 패터닝 디바이스의 측면도;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 작용 프레임에 커플링된 전단 액추에이 터들에 의해 구부러진 패터닝 디바이스의 측면도;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법의 흐름도;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 개략도;
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 구성의 조정가능한 광학 보상 요소를 도시한 개략도;
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 구성의 조정가능한 광학 보상 요소를 도시한 개략도; 및
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 3 구성의 조정가능한 광학 보상 요소를 도시한 개략도이다.

Claims (15)

  1. 패터닝 디바이스 핸들러(patterning device handler)를 포함하는 리소그래피 장치에 있어서,
    그 위에 패턴을 갖는 주어진 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지 구조체 - 상기 패터닝 디바이스는 상기 패턴의 전체 또는 일부분을 입사 방사선 빔에 부여하도록 구성되고, 상기 지지 구조체는 상기 패터닝 디바이스를 구부리도록 구성된 벤더(bender)를 포함함 - ; 및 상기 패터닝 디바이스와 기판 위치 사이에 배치되며, 상기 패터닝 디바이스로부터 상기 기판 위치에 위치된 기판 상으로 상기 방사선 빔을 투영할 수 있는 투영 시스템;을 포함하고,
    상기 지지 구조체는 스캔 방향으로 이동하도록 구성되고, 상기 벤더는 상기 스캔 방향에 대해 평행한 축에 대해 상기 패터닝 디바이스를 구부리도록 구성되고,
    상기 벤더는 제 1 방향으로 단방향 벤딩(unidirectional bending)되도록 구성되며,
    상기 투영 시스템은 광학 보상 요소를 포함하고, 상기 광학 보상 요소는 상기 제 1 방향과 관련되며 상기 제 1 방향과 상이한 방향으로 상기 빔의 파면을 구부리도록 구성되는 리소그래피 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤더는 상기 기판의 일부분의 맵핑된 토폴로지(mapped topology)에 응답하여 상기 패터닝 디바이스를 구부리도록 구성되고 배치된 리소그래피 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판의 맵핑된 부분은 상기 기판의 필드에 대응하는 리소그래피 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 보상 요소는 렌즈 및 거울로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 1 이상의 요소를 포함하고, 원통 형상으로 폴리싱(polish)된 리소그래피 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 보상 요소는, 이의 초기 상태에서, 투명하고 평탄한 플레이트 및 평탄한 거울로 구성된 그룹으로부터 선택된 평탄한 광학 요소이며, 힘 액추에이터(force actuator)를 이용하여 원통 형상으로 구부러지도록 구성된 리소그래피 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 액추에이터에 의해 생성된 힘의 크기는 상기 광학 보상 요소에서 상이한 곡률 크기를 생성하도록 변동될 수 있는 리소그래피 장치.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 액추에이터에 의해 생성된 힘의 방향은 반전가능한(reversible) 리소그래피 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 보상 요소는, 상기 패터닝 디바이스의 벤딩 형상 및 벤딩 진폭(bending amplitude)을 상쇄하도록 상기 빔의 파면을 구부릴 수 있으며, 상기 빔은 상기 광학 보상 요소를 통과한 후에 평탄한 파면을 갖는 리소그래피 장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 벤더는 상기 지지 구조체에 운동학적으로(kinematically) 커플링된 작용 프레임을 포함하는 리소그래피 장치.
  14. 기판의 토폴로지를 맵핑하는 단계;
    상기 기판의 맵핑된 토폴로지와 관련된 방식으로 패터닝 디바이스를 구부리는 단계;
    방사선 빔을 상기 패터닝 디바이스 상으로 지향시키는 단계;
    패턴의 일부분을 상기 방사선 빔에 부여하는 단계; 및
    상기 패터닝 디바이스로부터 상기 기판 상으로 상기 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하고,
    상기 방사선 빔을 중지시키는 단계;
    상기 기판의 필드에 대한 기판에 대해 지지 구조체를 스캐닝하는 단계;
    상기 필드의 토폴로지를 맵핑하는 단계; 및
    상기 필드의 맵핑된 토폴로지에 응답하여 상기 패터닝 디바이스를 구부리는 단계를 더 포함하고,
    상기 지지 구조체는 스캔 방향으로 이동하도록 구성되고, 상기 스캔 방향에 대해 평행한 축에 대해 벤딩이 행해지며; 상기 벤딩은 제 1 방향으로 행해지고, 투영 시스템은 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 상기 빔의 파면을 구부리도록 구성된 광학 보상 요소를 포함하는 제조 방법.
  15. 삭제
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