KR101407477B1 - 이미지-보상 어드레서블 정전 척 시스템 - Google Patents

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Abstract

리소그래피 시스템의 이미징 오차들을 보정하기 위해 이미지-보상 어드레서블 정전 척을 이용하는 시스템 및 방법들이 제공된다. 이미지-보상 어드레서블 정전 척은 기판, 복수의 제 1 전극들, 복수의 제 2 전극들, 및 지지층을 포함한다. 복수의 제 1 전극들은 기판 상에 배치되고, 제 1 방향으로 균등하게 이격된다. 복수의 제 2 전극들은 기판 상에 배치되고, 일반적으로 제 1 방향에 직교인 제 2 방향으로 균등하게 이격된다. 지지층은 대상물을 지지하기 위해 복수의 전극들 위에 배치된다. 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들에 있어서 위치가 겹치는 부분들이 정전력 지점들의 매트릭스를 형성하여, 주어진 정전력 지점과 연계된 한 쌍의 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들에 에너지를 공급할 때, 주어진 정전력 지점 부근의 대상물에 비-균일한 정전력이 작용하게 된다.

Description

이미지-보상 어드레서블 정전 척 시스템{IMAGE-COMPENSATING ADDRESSABLE ELECTROSTATIC CHUCK SYSTEM}
본 출원은 2009년 6월 30일에 출원된 US 가출원 61/221,857의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 일반적으로 리소그래피에 관한 것으로, 특히 지지체에 대상물(예를 들어, 패터닝 디바이스 또는 기판)을 클램핑하는 정전 척 시스템(electrostatic chuck system)에 관한 것이다.
리소그래피는 집적 회로(IC), 및 다른 디바이스들 및/또는 구조체들의 제조에 있어서 중요한 공정으로서 널리 인식된다. 리소그래피 장치는 리소그래피 시 사용되는 기계이며, 이는 기판 상에 예를 들어 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시킨다. 리소그래피 장치를 이용하여 IC를 제조하는 경우, (대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는) 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성한다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 하나, 또는 수 개의 다이를 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 포함한다. IC의 상이한 층들의 제조는, 흔히 상이한 레티클들을 이용하여 상이한 층들 상에 상이한 패턴들을 이미징하여야 한다. 그러므로, 리소그래피 공정 시 레티클들이 변경되어야 한다.
우수한 이미징 품질을 보장하기 위해, 패터닝 디바이스 및 기판은 척에 의해 제 자리에 단단히 유지되어야 한다. 척은 오차를 갖거나 불규칙하게 제조될 수 있으며, 이는 척이 비-평탄(non-planar)하거나 몇몇 다른 기하학적 변형을 갖게 한다. 마찬가지로, 패터닝 디바이스 및/또는 기판은 이들이 비-평탄하게 하는 유사한 제조 오차들을 가질 수 있다. 패터닝 디바이스 및 기판에 관하여, 이러한 변형들은 리소그래피 시스템의 작동 시 열 흡수와 같은 변수들로 인해 일어날 수 있다. 패터닝 디바이스는 방사선 빔에 패턴을 부여하고, 그 후 패턴이 기판 상에 이미징된다. 이 투영된 방사선 빔의 이미지 품질은 이미지 곡률, 포커스, 왜곡, 및 비점수차(astigmatism)와 같은 이미지 오차들에 의해 영향을 받을 수 있다.
척은 패터닝 디바이스 및/또는 기판 상에 유지되는 일련의 진공 지점들로 형성될 수 있다. 하지만, 극자외(EUV) 리소그래피는 진공 환경을 필요로 한다. 그러므로, EUV 시스템들에서 통상적인 구현은 패터닝 디바이스 및/또는 기판을 유지하기 위해 정전 척을 사용하는 것이다.
시장은 리소그래피 장치가 제조 능력을 최대화하고 디바이스당 비용을 낮게 유지하도록 가능한 한 효율적으로 리소그래피 공정을 수행할 것을 요구한다. 이는 제조 결함들을 최소로 유지한다는 것을 의미하며, 이는 필드 곡률, 포커스, 왜곡, 비점수차, 및 스캐닝 오차들로 인한 이미징 오차들뿐 아니라, 척, 패터닝 디바이스, 및 기판에서의 비-평탄 변형들의 영향도 구현가능한 한 최소화되어야 하는 이유이다.
앞선 내용을 고려하면, 척, 패터닝 디바이스, 및/또는 기판에서의 제조 및 작동중 변형들의 영향들을 최소화하는 정전 척 시스템 및 방법이 요구된다. 이 요구를 충족시키기 위해, 본 발명의 실시예들은 이미지-보상 어드레서블 정전 척 시스템(image-compensating addressable electrostatic chuck system) 및 방법으로 지향된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판, 복수의 제 1 전극들, 복수의 제 2 전극들, 및 지지층(support layer)을 포함한 정전 척이 제공된다. 기판은 정전 척의 나머지 구성요소들에 대한 백킹(backing) 및 지지부(support)를 제공한다. 복수의 제 1 전극들은 기판 상에 배치되고, 제 1 방향으로 균등하게 이격된다. 복수의 제 2 전극들은 기판 상에 배치되고, 복수의 제 1 전극들에 의해 정의된 영역에 위치되며, 일반적으로 제 1 방향에 직교인 제 2 방향으로 균등하게 이격된다. 지지층은 대상물을 지지하기 위해 복수의 전극들 위(above)에 배치된다. 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들에 있어서 위치가 겹치는 부분들이 정전력 지점들의 매트릭스를 형성하여, 주어진 정전력 지점과 연계된 한 쌍의 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들에 에너지를 공급할 때(energize), 주어진 정전력 지점 부근의 대상물에 비균일한 정전력이 작용하게 된다.
일 예시에서, 복수의 제 1 및 제 2 전극들은:(1) 이격되고 직교 배치된 선형 전극 스트립(linear electrode strip)들, 또는 (2) 독립적 전기 어드레서블 픽셀(independently electrically addressable pixel)들(즉, 매트릭스 지점들)의 2 차원 어레이 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 2 차원 어레이는 제 1 방향으로 변하고 제 2 방향으로는 변하지 않는 시그너처(signature)를 갖는 하나의 보상 데이터 세트에 의해 전기적으로 주소지정될 수 있는 한편, 또 다른 보상 데이터 세트는 제 2 방향으로 변하고 제 1 방향으로는 변하지 않는 시그너처를 갖는다. 대안적으로, 2 차원 어레이는 제 1 방향으로 변하고 제 2 방향으로는 변하지 않는 시그너처를 갖는 하나의 보상 데이터 세트에 의해 전기적으로 주소지정될 수 있는 한편, 또 다른 보상 데이터 세트는 제 1 및 제 2 방향으로 모두 변하는 시그너처를 갖는다.
일 예시에서, 필요한 정전력을 올바른 매트릭스 지점(즉, 2 개의 직교 전극 스트립들의 교차 지점, 또는 2 차원 어레이의 독립적 전기 어드레서블 픽셀)과 연계시키기 위해, 보상 데이터 세트가 제공된다. 각각의 전극에 의해 요구되는 에너지 공급 레벨(energizing level)은 보상 데이터 세트에 기초한다. 보상 데이터 세트는 정전 척에 의해 보정되어야 하는 측정된 오차에 기초하여 생성된다. 제 2 방향으로 변하는 시그너처를 갖는 보상 데이터 세트가, 척 스테이지 스캔 속도와 일치하는 속도로 스캔 위치의 함수로서 수정될 능력을 갖는다.
일 예시에서, 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들의 간격은 실질적으로 상이할 수 있다. 마찬가지로, 정전 척 디자인은 불균등하게 이격된 복수의 제 1 전극들을 가질 수 있으며, 복수의 제 2 전극들도 복수의 제 1 전극들에 직교로 배치되어 불균등하게 이격될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 레티클 지지체, 투영 시스템, 기판 지지체, 및 정전 척을 포함한 리소그래피 시스템이 제공된다. 레티클 지지체는 방사선 빔의 경로에 레티클을 클램핑하여 레티클이 패터닝된 빔을 생성하도록 구성된다. 투영 시스템은 기판의 타겟부 상에 패터닝된 빔을 투영하도록 구성된다. 기판 지지체는 리소그래피 공정 동안 기판을 지지하도록 구성된다. 정전 척은 레티클 지지체에 커플링된다. 정전 척은 기판, 복수의 제 1 전극들, 복수의 제 2 전극들, 및 지지층을 포함한다. 기판은 정전 척의 나머지 구성요소들에 대한 백킹 및 지지부를 제공한다. 복수의 제 1 전극들은 기판 상에 배치되고, 제 1 방향으로 균등하게 이격된다. 복수의 제 2 전극들은 기판 상에 배치되고, 복수의 제 1 전극들에 의해 정의된 영역에 위치되며, 일반적으로 제 1 방향에 직교인 제 2 방향으로 균등하게 이격된다. 지지층은 대상물을 지지하기 위해 복수의 전극들 위에 배치되며, 이때 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들에 있어서 위치가 겹치는 부분들이 정전력 지점들의 매트릭스를 형성하여, 주어진 정전력 지점과 연계된 한 쌍의 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들에 에너지를 공급할 때, 주어진 정전력 지점 부근의 대상물에 비균일한 정전력이 작용하게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 어드레서블 정전 척을 이용하여 대상물의 알려진 표면 불규칙들을 보상하는 방법이 제공되고, 이는 다음 단계들을 포함한다. 대상물의 표면 불규칙들을 결정하는 단계. 불규칙들에 기초하여 복수의 보상 정전력 값(electrostatic compensation force value)들을 결정하는 단계. 지지층 아래(beneath) 기판에 배치된 전극들의 균등하게 이격된 제 1 및 제 2 세트들에 의해 형성된 복수의 매트릭스 지점들과 복수의 보상 정전력 값들을 연관(correlate)시키는 단계 -상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트는 일반적으로 다른 세트에 직교 방위됨- . 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 대상물에 적용되는 연계된 보상 정전력 값에 대응하는 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 대한 에너지 공급 레벨을 결정하는 단계. 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 대상물에 대한 보상 정전력을 발생시키도록 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 에너지 공급 레벨을 적용하는 단계.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 어드레서블 정전 척을 이용하여 대상물의 측정된 표면 불규칙들을 보상하는 방법이 제공되고, 이는 다음 단계들을 포함한다. 대상물의 표면 불규칙들을 결정하도록 간섭계를 이용하는 단계. 불규칙들에 기초하여 복수의 보상 정전력 값들을 결정하는 단계. 지지층 아래 기판에 배치된 전극들의 균등하게 이격된 제 1 및 제 2 세트들에 의해 형성된 복수의 매트릭스 지점들과 복수의 보상 정전력 값들을 연관시키는 단계 -상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트는 일반적으로 다른 세트에 직교 방위됨- . 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 대상물에 적용되는 연계된 보상 정전력 값에 대응하는 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 대한 에너지 공급 레벨을 결정하는 단계. 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 대상물에 대한 보상 정전력을 발생시키도록 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 에너지 공급 레벨을 적용하는 단계. 간섭계를 이용하여, 보상 정전력의 적용 후 남은 대상물의 표면 불규칙들을 결정하는 단계.
일 예시에서, 보상이 결정될 표면 불규칙들은 척킹된 대상물(chucked object)에는 존재하지 않지만, 척킹된 대상물이 이미징되는 표면에는 존재한다. 또 다른 예시에서, 척킹된 대상물은 척킹에 앞서 최소의 사전설정된 표면 불규칙들을 가지므로, 척킹에 의해 유도된 표면 불규칙들이 척 표면 불규칙들 또는 공간적으로 비-균일한 클램핑에 기인할 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 어드레서블 정전 척을 이용하여, 이미징되는 대상물의 이미지 품질에 영향을 주는 복수의 이미지 오차들을 보상하는 방법이 제공되고, 이는 다음 단계들을 포함한다. 이미징되는 대상물의 이미지 품질에 영향을 주는 복수의 이미지 오차들을 결정하도록 이미지 품질 평가 시스템을 이용하는 단계. 복수의 이미지 오차들에 기초하여 복수의 보상 정전력 값들을 결정하는 단계. 지지층 아래 기판에 배치된 전극들의 균등하게 이격된 제 1 및 제 2 세트들에 의해 형성된 복수의 매트릭스 지점들과 복수의 보상 정전력 값들을 연관시키는 단계 -상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트는 일반적으로 다른 세트에 직교 방위됨- . 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 대상물에 적용되는 연계된 보상 정전력 값에 대응하는 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 대한 에너지 공급 레벨을 결정하는 단계. 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 대상물에 대한 보상 정전력을 발생시키도록 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 에너지 공급 레벨을 적용하는 단계.
일 예시에서, 이미지 오차들은 이미지 곡률, 이미지 포커스, 이미지 왜곡, 및 이미지 비점수차 포함할 수 있다. 일 예시에서, 대상물 또는 척 불규칙들, 및 이미지 오차들을 보정하는 제 1 정전력의 적용 후, 이미지 품질 평가 시스템은 여하한의 추가 오차들이 남거나 도입되었는지를 결정한다. 추가 오차들이 결정된 경우, 이들은 보고되거나, 및/또는 보상될 수 있다.
일 예시에서, 복수의 전극들은 척킹된 대상물의 스캔 방향에 수직하여 일렬로, 일반적으로 선형 방식으로 주소지정될 수 있다. 대안적으로, 복수의 전극들은 척킹된 대상물의 스캔 방향에 수직하여 일반적으로 아크 형상으로 주소지정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 보상 정전력은 스테이지, 척, 대상물 기판, 또는 이미지 기판에 수직인 위치 오차들을 발생시키는 스테이지 스캐닝 부정확성(stage scanning inaccuracy)들에 대한 것이다.
또한, 이미지 품질 평가는 리소그래피 툴에서의 이미징에 앞서(apriori to imaging) 일어날 수 있다. 마찬가지로, 이미지 품질 평가는 리소그래피 툴 자체의 이미징 및 이미지 평가 능력들을 이용하여 리소그래피 툴 내의 제 위치에서(in-situ) 일어날 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 어드레서블 정전 척을 이용하여 이미지 품질을 개선하는 방법이 제공된다. 다음 설명은 순서를 내포하지만, 이는 단지 예시적이며, 순서는 본 발명의 의도에서 벗어나지 않고 재배치될 수 있다. 이미지 품질 개선 방법의 일 단계는 정전 척의 표면 불규칙들을 보상하는 것이다. 또 다른 단계는, 정전 척의 표면 불규칙들을 보상한 후의 이미지 품질이 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인지를 결정하는 것이다. 그렇지 않은 경우, 또 다른 단계는 레티클의 평탄 불규칙(flatness irregularity)들을 보상하는 것이다. 또 다른 단계는, 레티클의 평탄 불규칙들을 보상한 후의 이미지 품질이 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인지를 결정하는 것이다. 그렇지 않은 경우, 또 다른 단계는 시스템 이미지 오차들을 보상하는 것이다. 또 다른 단계는, 시스템 이미지 오차들을 보상한 후의 이미지 품질이 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인지를 결정하는 것이다. 그렇지 않은 경우, 또 다른 단계는 스캔된 오차들을 보상하는 것이다. 또 다른 단계는, 스캔된 오차들을 보상한 후의 이미지 품질이 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인지를 결정하는 것이다. 최종 단계는 웨이퍼의 불규칙들을 보상하는 것이다.
첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동뿐 아니라, 본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들이 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명은 본 명세서에 설명된 특정한 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 유의한다. 이러한 실시예들은 본 명세서에서 단지 예시적인 목적으로만 제공된다. 당업자라면, 본 명세서에 포함된 지식들에 기초하여 추가 실시예들을 분명히 알 것이다.
본 명세서에 통합되며 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명을 예시하며, 또한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 당업자가 본 발명을 수행하고 사용할 수 있게 하는 역할을 한다:
도 1a 및 도 1b는 반사 및 투과 리소그래피 장치들을 각각 도시하는 도면;
도 2는 예시적인 EUV 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 3은 정전 척 조립체의 확대도;
도 4는 중첩된 것 대 픽셀 어레이로 된 전극 배열(superimposed versus a pixel array electrode set-up)을 나타내는 도면;
도 5는 동일한/동일하지 않은, 그리고 균등한/불균등한 간격을 갖는 중첩된 전극 배열들 간의 차이를 나타내는 도면;
도 6은 대상물의 불규칙한 표면 상에 공간적으로 보상하는 정전력을 적용하기 위해 전극 매트릭스 지점들에 에너지를 공급하는 것을 도시하는 도면;
도 7a는 이미지-보상 정전 척 시스템에 대한 방법의 흐름도;
도 7b는 표면 불규칙 맵을, 도 7a에서 불규칙들을 보상하는데 필요한 보상 정전력으로 전환하는 방법의 상세한 흐름도;
도 8a는 이미지를 능동적으로 측정함에 의한 이미지-보상 정전 척 시스템에 대한 방법의 일반화된 흐름도;
도 8b는 측정된 이미지 오차들을, 도 8a에서 이미지의 불규칙들을 보상하는데 필요한 보상 정전력으로 전환하는 방법의 상세한 흐름도;
도 9a는 이미지 오차 보상 방법을 예시하는 흐름도;
도 9b는 측정된 이미지 오차들을, 도 9a에서 이미지의 불규칙들을 보상하는데 필요한 보상 정전력으로 전환하는 방법의 상세한 흐름도;
도 10은 스테이지 스캔 방향으로의 이미징 필드의 아크-형 조명을 나타내는 도면;
도 11은 스테이지 스캔 방향으로의 이미징 필드의 선형 슬릿 조명을 나타내는 도면; 및
도 12는 보정 구현의 체계(hierarchy)를 예시하는 흐름도이다.
동일한 참조 기호들이 대응하는 요소들을 전부 식별하는 도면들에 관련하여 아래에서 설명되는 상세한 설명으로부터 본 발명의 특징들 및 장점들을 더 이해하게 될 것이다. 도면들에서 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일하거나 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 처음 나타나는 도면은 대응하는 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)에 의해 나타내어진다.
I. 도입부
본 발명은 이미지-보상 어드레서블 정전 척 시스템으로 지향된다. 본 명세서는 본 발명의 특징들을 통합하는 1 이상의 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시한다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
설명된 실시예(들) 및 본 명세서에서 "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예" 등의 언급들은, 설명된 실시예(들)가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 관련하여 설명되는 경우, 다른 실시예들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성에 영향을 준다는 것은 명확하게 설명되든지 그렇지 않든지 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 여하한의 그 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 기계-판독가능한 매체 상에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있으며, 이는 1 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계[예를 들어, 연산 디바이스(computing device)]에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하는 여하한의 메카니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스들; 전기, 광학 또는 음향 디바이스들, 및 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴(routine), 및 명령어들은 본 명세서에서 소정 동작을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 동작은 사실상 연산 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스에 의해 비롯된 것임을 이해하여야 한다.
아래에서 이미지-보상 정전 척 시스템 및 그 사용 방법들의 실시예들이 설명된다. 일 실시예에서, 이미지-보상 정전 척 자체는 2 개의 복수의 전극들이 배치되어 있는 기판을 포함한다. 한 복수의 전극들이 다른 복수의 전극들에 관하여 직교 위치되어, 두 복수의 전극들의 교차에 의해 복수의 매트릭스 지점들이 형성된다. 대안적으로, 복수의 전극들은 2 차원 어레이의 독립적 어드레서블 픽셀들로 구성된다. 대상물을 지지하도록 지지층이 전극들 위에 배치된다. 각각의 매트릭스 지점에서 대상물에 적절한 양의 정전력이 적용되도록 복수의 전극에 계산된 에너지 공급 레벨이 적용된다.
추가적으로, 이미지 품질을 개선하도록 이미지-보상 정전 척을 이용하는 실시예들이 제공된다. 각각의 방법은 지지층에 척킹되어야 하는 대상물을 지지층 상에 배치하는 단계, 알려지거나 측정된/이미징된 오차들을 복수의 보상 정전력 값들로 전환하는 단계, 및 그 값들을 직교 위치된 전극들에 의해 형성된 복수의 매트릭스 지점들 중 하나와 연계시키는 단계를 포함할 수 있다. 그 후, 연계된 보상 정전력들을 대상물에 적용하는 것을 유도하는데 필요한 에너지 공급 레벨들을 계산하고 적용한다. 적어도 1 이상의 실시예가 연계된 구성요소들(예를 들어, 패터닝 디바이스 척, 레티클, 기판 척, 웨이퍼 등)의 표면 불규칙들을 수용하는 단계, 및 표면 불규칙들을 보상 정전력 값들로 전환하는 단계를 수반한다. 이 실시예는 이미지 품질에 관한 피드백을 제공하기 위해, 연계된 구성요소들의 여하한의 능동적인 측정들 또는 이미징 시스템의 사용을 수반하지 않는다.
또 다른 실시예는 대상물의 표면 불규칙들을 결정하기 위해 간섭계 시스템을 이용한다. 이 실시예는 앞서 설명된 바와 동일한 전환, 연계, 계산, 및 적용 방법을 수행한다. 하지만, 이 실시예는 보상 정전력의 적용 후, 여하한의 남아있는 표면 불규칙들이 존재하는지를 결정하도록 간섭계를 이용할 수 있다. 여하한의 남아있는 표면 불규칙들이 존재하는 경우, 남아있는 불규칙들을 보상하도록 적용되는 보상 정전력이 수정된다.
추가적으로, 또 다른 실시예는 이미징되는 대상물의 이미지 품질에 영향을 주는 복수의 이미지 오차들을 결정하도록 이미지 품질 평가 시스템을 이용한다. 이 절차는 시스템에서 행해진 여하한의 이미징에 앞서 수행될 수 있다. 마찬가지로, 이미지 품질 평가는 리소그래피 툴 자체의 이미징 및 이미지 평가 능력들을 이용하여 리소그래피 툴 내의 제 위치에서 일어난다. 척, 레티클, 및 기판 웨이퍼에서의 가능한 표면 불규칙들 이외에, 이미지 품질 평가 시스템은 복수의 이미치 오차들(에를 들어, 이미지 곡률, 이미지 포커스, 이미지 왜곡, 이미지 비점수차 등)을 보정할 수 있다. 또한, 이 실시예는 보상 정전력의 적용 후, 여하한의 남은 이미지 품질 오차들이 존재하는지를 결정하기 위해 이미지 품질 평가 시스템을 이용할 수 있다. 여하한의 남은 이미지 품질 오차들이 존재하는 경우, 남은 오차들을 보상하도록 적용되는 보상 정전력을 수정한다.
또 다른 실시예에서, 앞선 방법들은 이미지 품질에 영향을 주는 대상물에 수직인 위치 오차들을 발생시키는 스캐닝 부정확성들을 보정하는데 이용될 수 있다. 전극들은 전형적으로 척킹된 대상물의 스캔 방향에 수직하여 일렬로 주소지정된다. 또 다른 실시예에서, 전극들은 척킹된 대상물의 스캔 방향에 수직하여 아크 형상으로 주소지정될 수 있다.
하지만, 이러한 실시예들을 더 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
Ⅱ. 예시적인 리소그래피 환경
A. 예시적인 반사 및 투과 리소그래피 시스템들
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 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크, 레티클, 또는 동적 패터닝 디바이스)(MA)를 지지하도록 구성되고, 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 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 장치들(100 및 100')은 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 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 반사형이며, 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 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)의 방위, 리소그래피 장치들(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 것이다.
패터닝 디바이스(MA)는 투과형[도 1b의 리소그래피 장치(100')의 경우] 또는 반사형[도 1a의 리소그래피 장치(100)의 경우]일 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 타입, 및 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 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포할 수 있다. EUV 또는 전자 빔 방사선에 대해서는 진공 환경이 사용될 수 있는데, 이는 다른 기체들이 너무 많은 방사선 또는 전자들을 흡수할 수 있기 때문이다. 그러므로, 진공 벽 및 진공 펌프들의 도움으로 전체 빔 경로에 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 테이블(WT)이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 기판 테이블(WT)이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스(SO)가 엑시머 레이저(excimer laser)인 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, 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.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)(도 1b)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 구성요소들(도 1b)을 포함할 수도 있다. 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성 및 세기 분포를 갖기 위해, 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 통과하며, 이는 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 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 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 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 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 (도 1b에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 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 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 [스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려진] 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
리소그래피 장치들(100 및 100')는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 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 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.
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 본 명세서에 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 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.
또 다른 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 극자외(EUV) 소스를 포함하며, 이는 EUV 리소그래피를 위한 EUV 방사선 빔을 생성하도록 구성된다. 일반적으로, EUV 소스는 방사선 시스템 내에 구성되고(아래 참조), 대응하는 조명 시스템이 EUV 소스의 EUV 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된다.
B. 예시적인 EUV 리소그래피 장치
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 EUV 리소그래피 장치(200)를 개략적으로 도시한다. 도 2에서, EUV 리소그래피 장치(200)는 방사선 시스템(42), 조명 광학 유닛(44), 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 방사선 시스템(42)은 방사선 소스(SO)를 포함하며, 여기에서 방사선 빔이 방전 플라즈마에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, EUV 방사선은 전자기 스펙트럼의 EUV 범위 내의 방사선을 방출하도록 초고온 플라즈마(very hot plasma)가 생성되는, 예를 들어 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기로부터의 가스 또는 증기에 의해 생성될 수 있다. 초고온 플라즈마는, 예를 들어 전기적 방전에 의해 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 발생시킴으로써 생성된다. 방사선의 효율적인 발생을 위해, Xe, Li, Sn 증기 또는 여하한의 다른 적절한 가스 또는 증기의, 예를 들어 10 Pa의 분압(partial pressure)이 필요할 수 있다. 방사선 소스(SO)에 의해 방출된 방사선은, 소스 챔버(source chamber: 47)의 개구부(opening) 내에 또는 그 뒤에 위치된 가스 방벽 또는 오염물 트랩(contaminant trap: 49)을 통해, 소스 챔버(47)로부터 컬렉터 챔버(collector chamber: 48) 내로 통과된다. 일 실시예에서, 가스 방벽(49)은 채널 구조체를 포함할 수 있다.
컬렉터 챔버(48)는 스침 입사 컬렉터(grazing incidence collector)로부터 형성될 수 있는 방사선 컬렉터(50)(이는 컬렉터 거울 또는 컬렉터라고 칭할 수도 있음)를 포함한다. 방사선 컬렉터(50)는 상류 방사선 컬렉터 측(50a) 및 하류 방사선 컬렉터 측(50b)을 갖고, 컬렉터(50)에 의해 통과된 방사선은 격자 스펙트럼 필터(grating spectral filter: 51)로부터 반사되어, 컬렉터 챔버(48)의 어퍼처에서 가상 소스 지점(virtual source point: 52)에 포커스될 수 있다. 방사선 컬렉터들(50)은 당업자에게 알려져 있다.
컬렉터 챔버(48)로부터, 방사선 빔(56)은 조명 광학 유닛(44) 내에서 수직 입사 반사기들(53 및 54)을 통해 레티클 또는 마스크 테이블(MT)에 위치된 레티클 또는 마스크(도시되지 않음) 상으로 반사된다. 패터닝된 빔(57)이 형성되며, 이는 투영 시스템(PS)에서 반사 요소들(58 및 59)을 통해 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 지지된 기판(도시되지 않음) 상에 이미징된다. 다양한 실시예들에서, 조명 광학 유닛(44) 및 투영 시스템(PS)은 도 2에 도시된 것보다 더 많은(또는 더 적은) 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 격자 스펙트럼 필터(51)는 리소그래피 장치의 형태에 따라 선택적으로 존재할 수 있다. 또한, 일 실시예에서 조명 광학 유닛(44) 및 투영 시스템(PS)은 도 2에 도시된 것보다 더 많은 거울들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템(PS)은 반사 요소들(58 및 59)에 더하여, 1 내지 4 개의 반사 요소들을 통합할 수 있다. 도 2에서, 참조 번호(180)는 2 개의 반사기들 사이의 공간, 예를 들어 반사기들(142 및 143) 사이의 공간을 나타낸다.
일 실시에에서, 컬렉터 거울(50)은 스침 입사 거울 대신에, 또는 이에 추가하여 수직 입사 컬렉터를 포함할 수도 있다. 또한, 반사기들(142, 143 및 146)을 갖는 네스티드 컬렉터(nested collector)에 관하여 설명되었지만, 컬렉터 커울(50)은 본 명세서에서 컬렉터의 일 예시로서 더 사용된다.
또한, 도 2에 개략적으로 도시된 격자(51) 대신에, 투과 광학 필터가 적용될 수도 있다. EUV에 대해 투과적이고, UV 방사선에 대해서는 덜 투과적이거나 심지어는 실질적으로 이를 흡수하는 광학 필터들이 당업자에게 알려져 있다. 따라서, 본 명세서에서 "격자 스펙트럼 퓨리티 필터(grating spectral purity filter)"의 사용은 격자들 또는 투과 필터들을 포함하는 "스펙트럼 퓨리티 필터"로서 교환가능하게 나타내어진다. 도 2에 도시되지 않았지만, 예를 들어 컬렉터 거울(50)의 상류에 구성된 추가적인 광학 요소들, 또는 조명 유닛(44) 및/또는 투영 시스템(PS) 내의 광학 EUV 투과 필터들로서 EUV 투과 광학 필터들이 포함될 수 있다.
광학 요소들에 대한 "상류" 및 "하류"라는 용어들은, 각각 1 이상의 추가 광학 요소들의 "광학적으로 상류" 및 "광학적으로 하류"에 있는 1 이상의 광학 요소들의 위치들을 나타낸다. 리소그래피 장치(200)를 통해 방사선 빔이 가로지르는 광 경로를 따르면, 제 2 광학 요소보다 소스(SO)에 더 가까이 있는 제 1 광학 요소들이 제 2 광학 요소의 상류에 구성된다; 제 2 광학 요소는 제 1 광학 요소의 하류에 구성된다. 예를 들어, 컬렉터 거울(50)은 스펙트럼 필터(51)의 상류에 구성되는 반면, 광학 요소(53)는 스펙트럼 필터(51)의 하류에 구성된다.
도 2에 도시된 모든 광학 요소들(및 이 실시예의 개략적인 도면에 나타내지 않은 추가 광학 요소들)은 소스(SO)에 의해 생성된 오염물들, 예를 들어 Sn의 증착에 취약할 수 있다. 이러한 경우는 방사선 컬렉터(50), 및 존재한다면 스펙트럼 퓨리티 필터(51)에 대한 경우일 수 있다. 이에 따라, 이 광학 요소들 중 1 이상을 세정하기 위해 세정 디바이스가 채택될 수 있고, 세정 방법이 그 광학 요소들에 적용될 수 있으며, 이는 수직 입사 반사기들(53 및 54) 및 반사 요소들(58 및 59), 또는 다른 광학 요소들 예를 들어 추가 거울들, 격자들 등에도 적용가능하다.
방사선 컬렉터(50)는 스침 입사 컬렉터일 수 있으며, 이러한 실시예에서 컬렉터(50)는 광학 축선(O)을 따라 정렬된다. 소스(SO) 또는 그 이미지도 광학 축선(O)을 따라 위치될 수 있다. 방사선 컬렉터(50)는 반사기들(142, 143, 및 146)을 포함할 수 있다[수 개의 볼터형(Wolter-type) 반사기들을 포함한 볼터형 반사기 또는 "쉘(shell)"이라고도 알려져 있음]. 반사기들(142, 143 및 146)은 네스트(nest)되고, 광학 축선(O)에 대해 회전 대칭일 수 있다. 도 2에서, 내측 반사기는 참조 번호(142)로 나타내고, 중간 반사기는 참조 번호(143)로 나타내며, 외측 반사기는 참조 번호(146)로 나타낸다. 방사선 컬렉터(50)는 소정 공간(volume), 즉 외측 반사기(들)(146) 내의 공간을 둘러싼다. 통상적으로, 외측 반사기(들)(146) 내의 공간은 주변이 폐쇄(circumferentially closed)되지만, 작은 개구부들이 존재할 수 있다.
반사기들(142, 143 및 146)은 각각, 적어도 그 일부분이 반사 층 또는 다수의 반사 층들을 나타내는 표면들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 반사기들(142, 143 및 146)(또는 3 이상의 반사기 또는 쉘을 갖는 방사선 컬렉터들의 실시예들에서의 추가 반사기들)은 적어도 부분적으로 소스(SO)로부터의 EUV 방사선을 반사시키고 수집하기 위해 설계되며, 반사기들(142, 143 및 146)의 적어도 일부분은 EUV 방사선을 반사시키고 수집하도록 설계되지 않을 수 있다. 예를 들어, 반사기들의 후면의 적어도 일부분이 EUV 방사선을 반사시키고 수집하도록 설계되지 않을 수 있다. 이 반사 층들의 표면에는, 추가적으로 반사 층들의 표면의 적어도 일부분에 제공된 광학 필터로서, 또는 보호를 위해 캡 층(cap layer)이 존재할 수 있다.
방사선 컬렉터(50)는 소스(SO) 또는 소스(SO)의 이미지 부근에 배치될 수 있다. 각각의 반사기(142, 143 및 146)는 적어도 2 이상의 인접한 반사 표면들을 포함할 수 있으며, 소스(SO)로부터 더 멀리 있는 반사 표면들이 소스(SO)에 더 가까이 있는 반사 표면보다 광학 축선(O)에 대해 더 작은 각도로 배치된다. 이 방식으로, 스침 입사 컬렉터(50)가 광학 축선(O)을 따라 전파되는 (E)UV 방사선 빔을 발생시키도록 구성된다. 적어도 2 이상의 반사기들은 실질적으로 공통 축으로 배치되고, 광학 축선(O)에 대해 실질적으로 회전 대칭으로 연장될 수 있다. 방사선 컬렉터(50)는 외측 반사기(146)의 외표면 상의 추가 특징부들, 또는 외측 반사기(146) 주위의 추가 특징부들, 예를 들어 보호 홀더, 가열기 등을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서에 설명되는 실시예들에서, 본 명세서가 허용하는 "렌즈" 및 "렌즈 요소"라는 용어는 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 언급할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장 λ을 갖는) 자외(UV) 방사선, (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장, 예를 들어 13.5 nm의 파장을 갖는) 극자외(EUV 또는 연질 X-선) 방사선, 또는 5 nm 이하에서 작용하는 경질 X-선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다. 일반적으로, 약 780 내지 3000 nm(또는 그보다 큰)의 파장들을 갖는 방사선은 IR 방사선으로 간주된다. UV는 약 100 내지 400 nm의 파장들을 갖는 방사선을 칭한다. 리소그래피 내에서, 그것은 통상적으로 수은 방전 램프에 의해 생성될 수 있는 파장들: G-라인(line) 436 nm; H-라인 405 nm; 및/또는 I-라인 365 nm에도 적용된다. 진공 UV 또는 VUV(즉, 공기에 의해 흡수되는 UV)는 약 100 내지 200 nm의 파장을 갖는 방사선을 칭한다. DUV(Deep UV)는 일반적으로 126 nm 내지 428 nm 범위의 파장들을 갖는 방사선을 칭하며, 일 실시예에서 엑시머 레이저가 리소그래피 장치 내에서 사용되는 DUV 방사선을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 5 내지 20 nm 범위의 파장을 갖는 방사선은 적어도 그 일부분이 5 내지 20 nm 범위 내에 있는 소정 파장 대역을 갖는 방사선에 관한 것임을 이해하여야 한다.
Ⅲ. 이미지-보상 정전 클램프(또는 척)
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 확대한 정전 척 조립체(300)를 개략적으로 도시한다. 도 3에서, 정전 척 조립체(300)는 척 기판(chuck substrate: 310), 정전 클램프(320), 및 핀 척(pin chuck; 330)을 포함한다. 정전 척 조립체(300)는 리소그래피 작동 시 대상물을 제 자리에 단단히 지지(즉, 클램핑)하도록 구성된다. 본 발명의 적어도 1 이상의 실시예에서, 대상물은 이미지 패터닝된 기판(image patterned substrate: 340)(즉, 마스크 또는 레티클)이다.
일 예시에서, 척 기판(310)은 전체 조립체에 대한 백킹 및 지지부를 제공하고, 정전 클램프(320) 및 핀 척(330)이 차지하는 공간(footprint)을 초과할 수 있다.
일 예시에서, 척 기판(310)의 바로 위에 있거나 그 안에 배치될 수 있는 정전 클램프(320) 자체는 전극들(322 및 324)의 적어도 2 이상의 세트로 구성되며, 각각의 세트는 다른 세트에 실질적으로 직교 배치된다. 전극들(322 및 324)의 세트는 각각 개별적으로 전기적 주소지정이 가능한(electrically addressable) 복수의 전극 스트립들로 구성된다(전기 연결들은 도시되지 않음). 전극들의 세트들은 아이솔레이터(isolator)에 의해 서로 전기적으로 격리된다(예를 들어, 전극들의 각 세트는 유전성 재료(dielectric material) 내에 배치되거나, 전극들의 세트들은 그들 사이에 비-전도성 막을 가짐). 각각의 복수의 전극들에서 전극들의 개수는 요구되는 정전력 및 필요한 정전력 필드의 디자인 특성을 달성하기 위해, 원하는 정전 클램프의 전체 점유공간(즉, 크기), 필요한 밀도(즉, 평행한 전극들 간의 간격)와 같은 다수의 인자에 의존할 수 있다.
일 예시에서, 핀 척(330)은 정전 척(320)의 캡슐화(encapsulation)를 완료하고, 척에 클램핑되어 있는 여하한의 대상물에 물리적 지지부를 제공한다. 예를 들어, 핀 척(330)은 통상적으로 평탄한 단부들을 갖는 매우 작은 복수의 유리 돌출부들로 구성된다.
일 예시에서, 이미지 패터닝된 기판(340)이 핀 척(330) 상에 배치되고, 핀 척(330)과 실제 접촉하는 표면적을 상당량 갖지 않지만 완전히 지지될 수 있으며, 이에 따라 핀 척(330)에 의해 유도되는 이미지 패터닝된 기판(340)의 변형들을 감소시킨다. 일 예시에서, 핀 척(330)은 전도성(conductive)이지 않고 정전 클램프(320)로부터 이미지 패터닝된 기판(340)으로의 정전력 커플링에 어떠한 영향도 주지 않도록 유리로 만들어진다. 핀 척(330)은 이미지 패터닝된 기판(340)을 클램핑(즉, 그 자리에 유지)하지 않으며, 오히려 클램핑은 정전 클램프(320)를 포함하는 복수의 전극들에 에너지를 공급함으로써 발생된 정전기장에 의해 제공되고, 핀 척(330)은 단지 물리적 접촉 지지만을 제공한다. 정전기장이 발생되는 정전 클램프(320) 위(above)의 영역은 이미지-보상 어드레서블 정전 척의 정전 클램프 영역이라고 칭할 수 있다.
도 4 및 도 5는 정전 클램프(320)를 포함하는 복수의 전극들의 상이한 실시예들을 나타낸다. 도 4는 일 예시에서 앞서 설명된 복수의 전극들(322 및 324)을 나타내는 요소들(410 및 420)을 나타낸다. 해설상(단, 제한되지는 않는 방식으로), 전극들(electrode plurality: 410)은 복수의 스트립 전극들(322)로 구성되며, 원하는 정전 클램핑의 영역으로서 정의되는 형상에 의해 한계가 정해진다. 마찬가지로, 전극들(420)은 복수의 스트립 전극들(324)로 구성되며, 원하는 정전 클램핑의 영역으로서 정의되는 형상에 의해 한계가 정해지고, 대부분의 실시예들에서 전극들(410)과 동일한 형상 및 크기로 구성된다(단, 제한되는 것은 아님). 실질적으로 서로 직교인 전극 스트립들(322 및 324)을 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 마찬가지로 전극들(410) 및 전극들(420)도 실질적으로 서로 직교이다. 각 전극들에서의 각각의 전극은 실질적으로 분리되며, 개별적으로 주소지정가능하다(전기 연결들 및 제어기는 도시되지 않음). 당업자라면, 본 발명을 실시하기 위해 개별적으로 전기적 주소지정가능한 전극들에 에너지 공급 레벨들을 연결하고 적용할 수 있을 것이다.
일 예시에서, 2 개의 직교 전극들(410 및 420)을 겹침으로써 독립적인 전극 필드들의 중첩된 매트릭스(430)가 생성된다. 적어도 하나의 실시예에서, 2 개의 전극들은 서로 직교인 X 방향 및 Y 방향으로 정의된다. 그러므로, 독립적인 전극 필드들의 중첩된 매트릭스(430)는 겹치는 X,Y 전극 필드들로서 칭할 수 있으며, 전극이 겹치는 매트릭스 지점들은 매칭된 쌍의 X,Y 지점들로서 정의되고 이러한 것으로서 쉽게 주소지정가능할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전극 스트립들(322, 324)[이는 전극들(410, 420)을 다량으로 포함함]은 2 차원 전극 픽셀 어레이(440)의 개별적인 지점들로 대체된다. 2 차원 전극 픽셀 어레이(440)는 중첩된 매트릭스(430)에서의 각각의 매트릭스 지점에 대한 2 개의 전극들(322, 324)을 주소지정하여야 하는 대신에, 단일 주소에 의해 주소지정가능하다. 2 개의 예시적인 디자인들 사이에 트레이드 오프(trade-off)가 존재할 수 있다. 독립적인 전극 필드들의 중첩된 매트릭스(430)는 제조하고 전기적으로 연결하기에 용이하다. 하지만, 각각의 매트릭스 지점에 올바른 에너지 공급 레벨을 적용하는 것이 쉽지 않은데, 이는 특정한 X,Y 지점이 동일한 X 또는 동일한 Y 전극을 공유하는 다른 지점들과 에너지 공급 레벨을 공유하기 때문이다. 그러므로, 중첩된 매트릭스(430)를 이용하는 정전기장의 신중한 제어가 필요하다. 대조적으로, 2 차원 전극 픽셀 어레이(440)를 이용하면 각 픽셀에서의 정전기장이 다른 픽셀들에 독립적이고, 주위 픽셀들의 에너지 공급 레벨을 상관하지 않고 적절한 픽셀에 적절한 에너지 공급 레벨을 적용함으로써 제어된다.
도 5는 본 발명의 추가 실시예들을 예시한다. 일 예시에서, 요소들(510 및 520)은 다른 간격을 갖는다는 것을 제외하고는 410 및 420과 유사하다. 도 5에서, 전극들(510)은 큰 간격(즉, 낮은 밀도)을 갖는 한편, 전극들(520)은 비교적 작은 간격(즉, 높은 밀도)을 갖는다. 2 개의 상이하게 이격된 직교 전극들(510 및 520)을 겹침으로써, 독립적인 전극 필드들의 편향 중첩된 매트릭스(biased superimposed matrix: 530)가 생성된다. 편향(bias)은 전극들(520)에 의해 제공된 더 높은 밀도의 전극 배치가 더 낮은 밀도의 전극들(510)에 의해 발생된 정전기장 방향에 비해, 편향된 방향으로 더 정밀하고 더 미세한 정전기장들을 허용한다는 사실을 언급한다.
적어도 1 이상의 실시예에서, 클램핑될 대상물은 꽤 일관된 변형들을 갖는다. 특히, 대상물은 흔히 대상물의 에지들을 따라 변형(예를 들어, 굴곡)된다. 대상물은 중심이 대상물의 외측 에지들 위나 아래에 있는 보우드형(bowed shape)을 취할 수 있다. 따라서, 정전 클램프(320)는 정전 클램프(320) 영역의 에지들에서 정전기장들의 더 정밀한 제어를 제공하여야 한다. 전극들(540)은 정전 클램프 영역의 2 개의 마주하는 단부들에서 더 조밀하게 배치되는 복수의 전극들을 예시한다. 전극들(550)은 정전 클램프 영역의 2 개의 마주하는 단부들에서 더 조밀하게 배치되는 복수의 전극들을 예시하며, 전극들(550)의 2 개의 마주하는 단부들이 전극(540)의 마주하는 단부들에 직교하도록 구성된다. 마찬가지로, 전체 정전 클램핑 영역에 걸쳐 충분한 정전기장을 유지하기 위해, 각각의 전극들(540, 550)의 더 낮은 밀도의 부분들에서의 스트립 전극들은 비례하여 증가하는 폭을 가질 수 있다. 2 방향의 매우 편향된 직교 전극들(540 및 550)을 겹침으로써, 독립적인 전극들의 공간적으로 비-선형 중첩된 매트릭스(560)가 생성된다. 두 직교 방향들로의 편향 및 정전 클램프(320) 영역의 에지들을 따라 배치된 전극들의 더 높은 밀도를 이용하여, 정전 클램프(320)의 이 실시예는 정전 클램프 영역의 에지들을 따라 더 정밀한(예를 들어, 더 미세한) 정전력들을 갖는 공간적으로 비-선형인 정전기장을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 각각의 전극이 개별적으로 전기적 주소지정가능한 정전 클램프(320)를 개략적으로 나타낸다. 요소(610)는 6 개의 예시적인 스트립 전극들(620)(여기에서는 단면도로 나타냄)에 대한 일련의 6 개의 예시적인 전기 연결들이다. 전기 연결들(610)에는 도 6에 전압들(V1 내지 V6)로 나타낸 에너지 공급 레벨이 제공된다. 전압이 본 발명에서의 전극들에 대한 에너지 공급 레벨의 가장 통상적인 측정이지만, 에너지 공급 레벨은 전압에 의해서만 정의되는 것으로 제한되지 않는다. 전기 연결들을 통해 스트립 전극들(620)에 에너지 공급 레벨을 적용하는 것은 전극들(620) 각각에 근접하여 정전력(630)을 발생시킨다.
대상물(340)은 정전력(630)의 적용에 의해 보정될 수 있는 표면 불규칙들[예시적인 대상물(340)의 곡률에 의해 도 6에 예시됨]을 포함할 수 있다. 복수의 에너지 공급 레벨들(V1 내지 V6)이 복수의 전기 연결들(610)을 통해 복수의 전극들(620)에 전달될 수 있기 때문에, 복수의 전극들(620) 각각에 대해 복수의 정전력들(630)이 발생될 수 있다. 이는, 대상물의 비-균일성을 보정하기 위해 비-균일한 대상물 상에 비-균일한 정전력을 적용하도록, 1 이상의 전극들이 주위 전극들보다 더 크거나 작은 정전력을 발생시킬 수 있다는 것을 의미한다. 일 예시에서, 이 원리는 2 차원 픽셀 어레이 또는 직교 배치된 복수의 전극에 적용되는 에너지 공급 레벨들에 기초하여 2 차원으로 대상물에 정전력이 제공되는 도 4 및 도 5에서 앞서 설명된 2 차원 실시예들에도 추론될 수 있다. 마찬가지로, 도 5에 예시된 바와 같이 전극들의 디자인 및 레이아웃은 전극들에 적용되는 에너지 공급 레벨뿐 아니라 정전기장 특성들을 결정할 수 있다. 도 6의 예시적인 모델은 클램핑되는 대상물(340)의 변형들 또는 불규칙들의 보정을 나타낸다. 하지만, 2 차원 매트릭스의 정전력 지점들의 적용은 변형 오차들의 보정을 제공하는 것에만 제한되지는 않는다.
일 예시에서, 정전력들은 클램핑된 대상물에 적용되어, 척/클램프의 표면 불규칙들을 보정하고, 투영 시스템의 이미징 오차들에 대해 보정하며, 타겟 기판의 변형/불규칙에 대해 보정하고, 스캐닝 방향에 수직인 스캐닝 오차들에 대해 보정할 수 있다. 그러므로, 정전력은 대상물 변형들에 대해 보정하는데 사용될 뿐만 아니라, 대상물 변형들을 유도하여 다양한 다른 리소그래피 시스템 오차들에 대한 이미지를 보상하고, 이에 따라 전체 이미지 품질을 개선할 수도 있으며, 이는 이어서 제조 결함들을 최소화하고 효율성을 개선한다는 것을 유의하는 것이 중요하다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따라 성공적으로 이미징된 디바이스들의 양을 개선함으로써 제조 효율성들을 최대화하도록 정전 척을 이용하는 방법을 예시한다. 정전 척 시스템을 이용하는 한가지 방법은 2 개의 단계들: 기판을 클램핑하는 단계(710) 및 불규칙들을 보상하는 단계(730)를 포함한다. 추가 단계들이 채택될 수 있다.
도 7b의 실시예는 클램핑하는 단계(단계 710)와 보상하는 단계(단계 730) 사이에 5 개의 단계들을 더 포함한다. 이 5 개의 단계들은 표면 맵 불규칙들을 수신하는 단계(712), 불규칙 맵을 복수의 정전력들로 전환하는 단계(714), 정전력들을 전극들에 의해 형성된 매트릭스 지점들과 연계시키는 단계(716), 연계된 정전력이 적용되게 하는 전극들의 에너지 공급 레벨들을 결정하는 단계(예를 들어, 계산하는 단계)(718), 및 계산된 에너지 공급 레벨을 적용하는 단계(720)이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 자리에 유지(즉, "척킹")되어야 하는 대상물은 우선 맞춤화되지 않은 표준의 균일한 정전기장을 통해 (예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같은) 이미지-보상 어드레서블 정전 척(300)에 클램핑된다(단계 710). 표면 불규칙들의 맵이 동적 정전기장 제어기(도시되지 않음)에 의해 수신된다(단계 712). 제어기는 내부 로직을 포함하여, (단계 712로부터) 수신된 맵을 복수의 정전력 값들(즉, 표면 불규칙들을 보상하는데 필요한 정전력의 양)로 전환한다(단계 714). 단계(716)에서, 제어기는 정전력 값들 각각을 2 개의 전극 스트립들의 교차에 의해 형성된 매트릭스 지점이나 2 차원 정전 픽셀 어레이 상의 지점과 연계시킨다. 그 다음, 단계(718)에서, 연계된 정전력이 클램핑된 대상물에 적용되도록 각각의 매트릭스 지점 또는 2 차원 어레이의 지점에 대한 에너지 공급 레벨이 계산된다. 최종적으로, 단계(720)에서, 계산된 에너지 공급 레벨이 제어기에 의해 정전 척(300)의 전극들에 적용된다. 전극들에 에너지 공급 레벨을 적용함으로써, 불규칙들을 보상하는 단계(730)가 달성된다. 주소지정가능한 에너지 공급 레벨들이 정전 척 매트릭스 지점들 또는 정전 척 매트릭스 픽셀들에 적용된 후, 정전기장은 비-균일하고 복수의 매트릭스 지점들 또는 픽셀들 각각은 상이한 에너지 공급 레벨에서 유지된다. 상이한 에너지 공급 레벨들은 척킹된 대상물에 대해 상이한 정전력들을 생성한다. 이 상이한 정전기장은 대상물의 표면 불규칙들을 보정하기 위해, 척으로 하여금 유지되는 대상물의 형태를 다시 잡을 수 있도록 한다(reshape).
이미지-보상 어드레서블 정전 척은 클램핑되는 대상물의 표면 불규칙들을 보정하는 것에 제한되지 않는다. 또한, 이미지-보상 어드레서블 정전 척은 핀 척(330) 및/또는 밑에 놓인 척 기판(310)이 클램핑되는 대상물이 변형되게 하는 제조 결함들을 갖는 경우 변형들을 보정할 수 있다. 클램핑되는 대상물의 변형을 야기하는 제조 불규칙들은 보정에 앞서 미리 맵핑(즉, 식별)되어야 한다. 마찬가지로, 대상물 및 기판/핀 척 모두의 맵핑된 불규칙들이 존재하는 경우, 제어기는 2 개의 데이터 세트들을 조합하고, 두 형태의 오차들에 대한 이미지를 보상할 보정을 생성할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 투영 시스템에 의해 생성된 이미지 오차들(예를 들어, 이미지 곡률, 이미지 포커스, 이미지 왜곡, 비점수차 등)이 존재하며, 대상물에 비-균일한 정전력을 적용하는 것이 이미지 오차들을 보상한다. 몇몇 실시예들에서, 이미지 오차들의 세부내용이 앞서 정량화되었다. 이 데이터는 제어기에 의해 단독으로, 또는 대상물 자체의 표면 불규칙들 및/또는 척 기판/핀 척의 제조 결함들을 보정하는 것과 조합하여 이미지 오차를 보상하는데 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스캔 방향에 수직인 반복가능한 스캔 오차들이 보상될 수 있다. 또한, 제어기에 의해 스캔 오차들에 관한 데이터가 수신되고, 스캔 시 적절한 지점에서 대상물에 적용되는 정전력을 수정함으로써 보상될 수 있다. 스캐닝 오차들에 대한 보정은 단독으로, 또는 척 기판/핀 척 제조 오차들, 대상물 표면 불규칙들, 및 투영 시스템에 의해 유도되는 이미지 오차들에 대한 보상과 조합하여 행해질 수 있다.
도 8a는 보상 정전력들이 대상물에 적용된 후 이미지가 추가 정전 보상으로 보상될 수 있는 잔여 오차들에 대해 체크되도록, 피드백과 함께 정전 척을 이용하는 본 발명의 또 다른 방법을 예시한다. 도 8a는 다음 단계들: 기판 또는 대상물이 척에 클램핑되는 단계(810), 불규칙들이 측정되는 단계(820), 불규칙들이 보상되는 단계(830), 적절한 보상이 적용되었는지 검증하도록 이미지가 모니터링되는 단계(840), 및 여하한의 오차들이 남아있는 경우 이 잔여 오차들을 보상하는 단계(850)를 포함한다. 리소그래피 시스템은 다수의 방식으로 불규칙들/오차들을 측정할 수 있다(820)(예를 들어, 불규칙들/오차들은 간섭계 시스템을 이용하여 측정될 수 있거나, 또는 이들은 리소그래피 장치의 기존 이미징 시스템을 이용하는 이미지 품질 평가 시스템을 이용하여 측정될 수 있음). 적절한 보상을 검증하기 위해(단계 840), 불규칙들/오차들에 대한 초기 측정과 동일한 측정들이 수행된다. 잔여 오차들에 대한 추가 보상의 적용이 이미 이미지를 보상한 비-균일한 이미지-보상 정전기장에 추가된다.
도 8b에 나타낸 실시예에서, (도 7b에 나타낸 바와 같이) 보상될 불규칙들/오차들을 수신하는 대신에 불규칙들/오차들은 측정된다. 예를 들어, 도 7a 및 도 7b를 이용하는 바와 같이 추가 단계들이 채택될 수 있다. 도 8b는 클램핑하는 단계(단계 810)와 보상하는 단계(단계 830) 사이에 5 개의 단계들을 더 포함한다. 이 5 개의 단계들은 불규칙들을 측정하는 단계(820)(도 8a 및 도 8b에 나타냄), 불규칙들을 복수의 정전력들로 전환하는 단계(822), 정전력들을 전극들에 의해 형성된 매트릭스 지점들과 연계시키는 단계(824), 연계된 정전력이 적용되게 하는 전극들의 에너지 공급 레벨들을 계산하는 단계(826), 및 계산된 에너지 공급 레벨을 적용하는 단계(828)이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 자리에 유지(즉, "척킹됨")되어야 하는 대상물은 맞춤화되지 않은 표준의 균일한 정전기장을 통해 (예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같은) 이미지-보상 어드레서블 정전 척(300)에 클램핑된다(단계 810). 대상물 불규칙들의 측정이 수행되고(단계 820), 동적 정전기장 제어기(도시되지 않음)로 송신된다. 제어기는 내부 로직을 포함하여, (단계 820으로부터) 측정된 불규칙들을 복수의 정전력 값들(즉, 표면 불규칙들을 보상하는데 필요한 정전력의 양)로 전환한다(단계 822). 단계(824)에서, 제어기는 정전력 값들 각각을 2 개의 전극 스트립들의 교차에 의해 형성된 매트릭스 지점이나 2 차원 정전 픽셀 어레이 상의 지점과 연계시킨다. 그 다음, 단계(826)에서, 연계된 정전력이 클램핑된 대상물에 적용되도록 각각의 매트릭스 지점 또는 2 차원 어레이의 지점에 대한 에너지 공급 레벨이 계산된다. 단계(828)에서, 계산된 에너지 공급 레벨이 제어기에 의해 정전 척(300)의 전극들에 적용된다. 전극들에 에너지 공급 레벨을 적용함으로써(단계 828), 불규칙들을 보상하는 단계(830)가 달성된다. 정전 척 매트릭스 지점들 또는 정전 척 매트릭스 픽셀들에 주소지정가능한 에너지 공급 레벨들을 적용한 경우, 정전기장은 비-균일하고 복수의 매트릭스 지점들 또는 픽셀들 각각은 상이한 에너지 공급 레벨에서 유지된다. 상이한 에너지 공급 레벨들은 척킹된 대상물에 대해 상이한 정전력들을 생성한다. 이 상이한 정전기장은 대상물의 표면 불규칙들을 보정하기 위해, 척으로 하여금 유지되는 대상물의 형태를 다시 잡을 수 있도록 한다.
일 예시에서, 단계들(820 내지 828)은 초기에 측정되지 않거나 제 1 보상 방법에 의해 생성된 여하한의 잔여 오차들을 보상하도록 단계들(840 및 850)에서 반복된다. 잔여 보상은 초기 보상에 누적된다. 일 실시예에서, 잔여 불규칙들/오차들에 대한 측정 및 피드백을 이용한 보상은 계속되지 않으며, 사용자가 정의한 수의 패스 후 완료되는 것으로 간주된다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지 품질 피드백 이미지-보상 어드레서블 정전 척으로 정전 척을 이용하는 방법을 예시한다. 일 실시예에서, 기판/대상물은 균일한 정전기장을 갖는 정전 척 상에 클램핑된다(단계 910). 기판/대상물은 이미지 품질 평가 시스템을 이용하여 이미징된다(단계 920). 일 실시예에서, 이미지 품질 평가 시스템은 추가 장치들을 필요로 하지 않고 리소그래피 시스템의 이미지 구성요소들 및 능력들을 이용할 수 있다. 이미지의 품질이 측정된다(단계 930). 이미지가 우수한지에 대한 결정이 이루어진다(단계 940). 이미지가 "우수"한지를 결정하는 것은 사용자의 재량에 따른 주관적 테스트이다. 하지만, 테스트에 몇몇 객관적 요소들이 존재하는데, 이는 본 발명의 최종 목표가 리소그래피 디바이스 결함들을 최소화하고 리소그래피 공정의 스루풋을 최대화하는 것이기 때문이다. 이 객관적 요소들은: 이미지 정렬, 이미지 곡률, 이미지 포커스, 이미지 왜곡, 및 비점수차(기타 다른 요소들을 배제하는 것은 아님)를 포함한다. 이미지가 우수하다고 간주되는 경우(단계 940), 이미지 품질이 허용가능하기 때문에 방법은 단계(960)에서 중지된다. 하지만, 이미지 품질이 우수하지 않다는 부정적 응답의 경우(단계 940), 단계(950)에서 이미지 품질에 대한 보상이 수행되고, 이는 균일한 정전기장을 비-균일한 이미지-보상 정전기장으로 변화시킨다.
도 9b는 이미지 품질을 보상하는 단계(950)의 상세한 도면이다.
도 9b에 예시된 일 실시예에서, 제 자리에 유지(즉, "척킹")되어야 하는 대상물은 맞춤화되지 않은 표준의 균일한 정전기장을 통해 (예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같은) 이미지-보상 어드레서블 정전 척(300)에 클램핑된다(단계 910). 단계(920)에서 이미지 품질(즉, 이미지 정렬, 이미지 곡률, 이미지 포커스, 이미지 왜곡, 비점수차)의 측정이 수행되고, 동적 정전기장 제어기(도시되지 않음)로 송신된다. 제어기는 이미지 품질이 충분히 우수한지를 결정한다(단계 940). 이미지 품질이 우수하지 않다고 결정된 경우, 제어기는 내부 로직을 포함하여 측정된 불규칙들(단계 920)을 복수의 정전력 값들(즉, 표면 불규칙들을 보상하는데 필요한 정전력의 양)로 전환한다(단계 952). 단계(954)에서, 제어기는 정전력 값들 각각을 2 개의 전극 스트립들의 교차에 의해 형성된 매트릭스 지점이나 2 차원 정전 픽셀 어레이 상의 지점과 연계시킨다. 단계(956)에서, 연계된 정전력이 클램핑된 대상물에 적용되도록 각각의 매트릭스 지점 또는 2 차원 어레이의 지점에 대한 에너지 공급 레벨이 계산된다. 단계(958)에서, 계산된 에너지 공급 레벨이 제어기에 의해 정전 척(300)의 전극들에 적용된다. 전극들에 에너지 공급 레벨을 적용함으로써(단계 958), 이미지 품질을 보상하는 단계(950)가 달성된다. 상이한 에너지 공급 레벨들은 척킹된 대상물에 대해 상이한 정전력들을 생성한다. 이 상이한 정전기장은 대상물의 표면 불규칙들을 보정하기 위해, 척으로 하여금 유지되는 대상물의 형태를 다시 잡을 수 있도록 한다.
일 예시에서, 이미지-보상 어드레서블 정전 클램프는 스캔 방향에 수직인 스캔 오차들을 보정할 수도 있다. 도 10 및 도 11은 스테이지의 슬릿 조명에 기초하여 정전 보상 척을 주소지정하는 방법들의 2 가지 별도 실시예들을 나타낸다. 도 10은 어드레서블 정전 척 매트릭스(1010) 및 X-방향으로의 아크-형 조명 슬릿(1020)을 나타낸다. 아크-형 조명 슬릿(1020)과 같은 조명 슬릿의 형상에 기초하여 적절한 시간에 Y-방향으로의 스캔 오차들이 보상될 수 있다. 도 11은 X-방향으로의 선형 조명 슬릿(1120)을 이용하여 보상하는 어드레서블 정전 척 매트릭스(1110)를 나타낸다.
또한, 이미지-보상은 본 발명의 일 실시예에 따라 타겟 기판(즉, 웨이퍼)의 어드레서블 정전 척 클램핑을 이용하여 달성될 수도 있다. 이미지 기판에 비-균일한 정전력을 적용함으로써, 이미지 품질에서의 잔여 불규칙들/오차들이 보상될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 또 다른 형태의 오차/불규칙을 측정하고 보상하기 전에, 특정 형태의 오차/불규칙을 측정하고 보상함으로써 이미지 오차들/대상물 불규칙들을 보상하는 방법이 수행된다. 이미지 오차들/대상물 불규칙들의 형태들은 리소그래피 시스템 내에서 상이한 주파수들을 이용하여 일어나며, 리소그래피 시스템의 효율성을 개선하기 위해 오차들/불규칙들은 유사한 순서로 주소지정되어야 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상의 상이한 오차들/불규칙들 및 구현 순서의 계층 흐름도이다. 구현될 제 1 보상은 척/클램프 오차들(1210)에 대한 것이다. 척/클램프 구성요소는 리소그래피 장치의 영구적 부품이며, 척/클램프의 오차들/불규칙들은 거의 변하지 않는다(온도 극치들 및 마모 및 갈라진 틈에 의해서만 변화함). 구현될 다음 보상은 적어도 대상물 기판의 교체시마다 측정되는 대상물 기판 오차들(1220)(즉, 마스크/레티클)이다. 구현될 제 3 보상은 X-방향 조명에서의 광학 이미징 오차들(1230)이다; 이 오차들은 리소그래피 시스템의 복합적 변수들로 인해 척/클램프 불규칙들 및 대상물 기판 오차들보다 약간 더 자주 발생한다. 구현될 다음 보상은 Y-방향 스캔에서의 광학 이미징 오차들(1240)이며, 이는 X-방향 조명(1230)과 유사하게 리소그래피 시스템의 복합적 변수들로 인해 약간 더 자주 발생한다. 구현될 제 5 보상은 훨씬 더 자주 발생하는 스테이지 스캐닝 오차들(1250)이다. 스캐닝 오차들(1250)은 흔히 확정적이지 않으며, 측정/정량화하기가 더 어렵다. 확정적인 스테이지 스캐닝 오차들(1250)은, 이미지 품질을 개선하도록 다른 4 개의 보상들이 사용된 후에 보상된다. 마지막으로, 이미지 기판(즉, 웨이퍼) 오차들(1260)에 대한 보상이다. 오차들은 빈번하게 발생하는 웨이퍼의 교체시마다 존재한다. 하지만, 웨이퍼 상의 오차들에 대한 보상은 전체 이미지 품질에 다른 형태의 보상만큼 많은 영향을 미치지 않는다. 그러므로, 이미지 기판 오차들이 가장 빈번하게 발생한다는 사실에도 불구하고, 통상적으로 다른 보상들이 이미지 품질을 적절히 개선할 수 있다.
일 예시에서, 이 상이한 형태의 보상은 이미지 품질이 만족스러울 때까지 조금씩 수행된다. 예를 들어, 허용가능한 이미지 품질을 달성하기 위해 몇몇 경우들에는 척/클램프 오차들(1210)만이 보상되어야 할 것이지만, 다른 경우들에는 각 형태의 오차가 보상되어야 할 것이다. 보상들은 누적되어, 각 레벨이 전체 이미지 품질을 더 개선하게 될 것이며, 일단 이미지 품질이 허용가능한 레벨을 달성하면 추가 보상은 요구되지 않는다.
Ⅳ. 결론
요약 및 초록 부분(Summary and Abstract sectons)이 아닌, 발명의 상세한 설명 부분(Detailed Description section)이 청구항을 해석하는데 사용되도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분은 1 이상을 설명할 수 있지만, 발명자(들)에 의해 의도된 본 발명의 모든 예시적인 실시예를 설명하지는 않으며, 이에 따라 어떠한 방식으로도 본 발명 및 첨부된 청구항을 제한하도록 의도되지 않는다.
이상, 본 발명은 명시된 기능들 및 그 관계들의 구현을 예시하는 기능 구성 요소(functional building block)들의 도움으로 설명되었다. 이 기능 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 정의되었다. 명시된 기능들 및 그 관계들이 적절히 수행되는 한, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.
특정 실시예들의 앞선 설명은 본 발명의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들을 위해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 응용할 수 있다. 그러므로, 이러한 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 개시내용 및 안내에 기초하여, 기재된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 개시내용 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (29)

  1. 정전 척(electrostatic chuck)에 있어서:
    기판;
    상기 기판 상에 서로 분리되게 배치되고, 제 1 방향으로 균등하게 이격된 복수의 제 1 전극들;
    상기 기판 상에 서로 분리되게 배치되고, 상기 복수의 제 1 전극들에 의해 정의된 영역에 위치되며, 제 2 방향으로 균등하게 이격된 복수의 제 2 전극들 -상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향에 직교임- ; 및
    대상물을 지지하기 위해 상기 복수의 전극들 위에 배치된 지지층(support layer)을 포함하고,
    상기 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들의 위치가 겹치는 부분들이 정전력 지점(electrostatic force point)들의 매트릭스를 형성하여, 주어진 정전력 지점과 연계된 한 쌍의 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들에 에너지를 공급할 때(energize), 상기 주어진 정전력 지점 부근의 대상물에 비-균일한 정전력이 작용하게 되는 정전 척.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 전극들은 선형 전극 스트립(linear electrode strip)들로 구성되는 이격된 직교 전극 패턴들을 포함하는 정전 척.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 전극들에서의 상기 전극들 각각에 대한 에너지 공급 레벨(energizing level)이 보상 데이터 세트(compensation data set)에 기초하는 정전 척.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보상 데이터 세트는 상기 정전 척에 의해 보정되어야 하는 오차의 측정으로부터 발생되는 정전 척.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 보상 데이터 세트는 척 스테이지 스캔 속도와 일치하는 속도로 스캔 위치의 함수로서 수정되는 정전 척.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 전극들은 독립적으로 전기적 주소지정가능한 픽셀(independently electrically addressable pixel)들의 2 차원 어레이를 포함한 전극 패턴을 포함하는 정전 척.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 2 차원 어레이는 상기 제 1 방향으로 변하고 상기 제 2 방향으로는 변하지 않는 시그너처(signature)를 갖는 한 보상 데이터 세트에 의해 전기적으로 주소지정되는 한편, 또 다른 보상 데이터 세트는 상기 제 2 방향으로 변하고 상기 제 1 방향으로는 변하지 않는 시그너처를 갖는 정전 척.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 2 차원 어레이는 상기 제 1 방향으로 변하고 상기 제 2 방향으로는 변하지 않는 시그너처를 갖는 한 보상 데이터 세트에 의해 전기적으로 주소지정되는 한편, 또 다른 보상 데이터 세트는 상기 제 1 및 제 2 방향들로 변하는 시그너처를 갖는 정전 척.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들의 간격은 상기 복수의 제 2 전극들의 간격과 실질적으로 상이한 정전 척.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 전극들은 상기 제 1 방향으로 불균등하게 이격되고,
    상기 복수의 제 2 전극들은 상기 제 2 방향으로 불균등하게 이격되며, 상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향에 직교인 정전 척.
  11. 리소그래피 시스템에 있어서:
    방사선 빔의 경로에 레티클을 클램핑하여 상기 레티클이 패터닝된 빔을 생성하게 되도록 구성된 레티클 지지체;
    기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템;
    리소그래피 공정 동안 상기 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지체; 및
    상기 레티클 지지체에 커플링되는 정전 척을 포함하고, 상기 정전 척은:
    척 기판;
    상기 척 기판 상에 서로 분리되게 배치되고, 제 1 방향으로 균등하게 이격된 복수의 제 1 전극들;
    상기 척 기판 상에 서로 분리되게 배치되고, 상기 복수의 제 1 전극들에 의해 정의된 영역에 위치되며, 제 2 방향으로 균등하게 이격된 복수의 제 2 전극들 -상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향에 직교임- ; 및
    대상물을 지지하기 위해 상기 복수의 전극들 위에 배치된 지지층을 포함하며,
    상기 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들의 위치가 겹치는 부분들이 정전력 지점들의 매트릭스를 형성하여, 주어진 정전력 지점과 연계된 한 쌍의 복수의 제 1 전극들 및 제 2 전극들에 에너지를 공급할 때, 상기 주어진 정전력 지점 부근의 대상물에 비-균일한 정전력이 작용하게 되는 리소그래피 시스템.
  12. 대상물의 표면 불규칙들을 결정하는 단계;
    상기 불규칙들에 기초하여 복수의 보상 정전력 값(electrostatic compensation force value)들을 결정하는 단계;
    척의 지지층 아래 기판에 서로 분리되게 배치되고 균등하게 이격된 전극들의 제 1 및 제 2 세트들에 의해 형성된 복수의 매트릭스 지점들과 상기 복수의 보상 정전력 값들을 연관시키는 단계 -상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트들 중 하나의 세트는 다른 세트에 대해 직교 방위되고, 상기 복수의 매트릭스 지점들은 상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트들이 위치적으로 서로 중첩되는 부분들에 의하여 형성됨- ;
    상기 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 상기 대상물에 적용되는 연계된 보상 정전력 값에 대응하는 상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 대한 에너지 공급 레벨을 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 상기 대상물에 대한 보상 정전력을 발생시키도록 상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 전극들 각각에 상기 에너지 공급 레벨을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 대상물의 표면 불규칙들을 결정하도록 간섭계를 이용하는 단계;
    상기 불규칙들에 기초하여 복수의 보상 정전력 값들을 결정하는 단계;
    척의 지지층 아래 기판에 서로 분리되게 배치되고 균등하게 이격된 전극들의 제 1 및 제 2 세트들에 의해 형성된 복수의 매트릭스 지점들과 상기 복수의 보상 정전력 값들을 연관시키는 단계 -상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트들 중 하나의 세트는 다른 세트에 직교 방위되고, 상기 복수의 매트릭스 지점들은 상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트들이 위치적으로 서로 중첩되는 부분들에 의하여 형성됨- ;
    상기 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 상기 대상물에 적용되는 연계된 보상 정전력 값에 대응하는 상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 대한 에너지 공급 레벨을 결정하는 단계;
    상기 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 상기 대상물에 대한 보상 정전력을 발생시키도록 상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 상기 에너지 공급 레벨을 적용하는 단계; 및
    상기 간섭계를 이용하여, 상기 보상 정전력의 적용 후 남아있는 상기 대상물의 표면 불규칙들을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 이미징된 대상물의 이미지 품질에 영향을 주는 복수의 이미지 오차들을 결정하도록 이미지 품질 평가 시스템(image quality evaluation system)을 이용하는 단계;
    상기 복수의 이미지 오차들에 기초하여 복수의 보상 정전력 값들을 결정하는 단계;
    척의 지지층 아래 기판에 서로 분리되게 배치되고 균등하게 이격된 전극들의 제 1 및 제 2 세트들에 의해 형성된 복수의 매트릭스 지점들과 상기 복수의 보상 정전력 값들을 연관시키는 단계 -상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트들 중 하나의 세트는 다른 세트에 직교 방위되고, 상기 복수의 매트릭스 지점들은 상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트들이 위치적으로 서로 중첩되는 부분들에 의하여 형성됨- ;
    상기 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 상기 대상물에 적용되는 연계된 보상 정전력 값에 대응하는 상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 대한 에너지 공급 레벨을 결정하는 단계; 및
    상기 복수의 매트릭스 지점들 각각에서 상기 대상물에 대한 보상 정전력을 발생시키도록 상기 전극들의 제 1 및 제 2 세트에서의 각 전극에 상기 에너지 공급 레벨을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 의한 주소지정가능한 정전 척을 이용하여 이미징된 대상물의 이미지 품질을 개선하는 방법에 있어서:
    정전 척의 표면 불규칙들을 보상하는 단계;
    상기 정전 척의 표면 불규칙들을 보상한 후의 이미지 품질이 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인지를 결정하는 단계;
    임계치 이상이 아닌 경우, 레티클의 평탄 불규칙(flatness irregularity)들을 보상하는 단계;
    상기 레티클의 평탄 불규칙들을 보상한 후의 이미지 품질이 상기 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인지를 결정하는 단계;
    임계치 이상이 아닌 경우, 광학 이미지 오차들을 보상하는 단계;
    상기 광학 이미지 오차들을 보상한 후의 이미지 품질이 상기 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인지를 결정하는 단계;
    임계치 이상이 아닌 경우, 스캔된 오차들을 보상하는 단계;
    상기 스캔된 오차들을 보상한 후의 이미지 품질이 상기 사전설정된 허용가능한 임계치 이상인지를 결정하는 단계; 및
    웨이퍼의 불규칙들을 보상하는 단계를 포함하는 방법.
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