KR101472411B1

KR101472411B1 - 리소그래피 장치

Info

Publication number: KR101472411B1
Application number: KR1020110059093A
Authority: KR
Inventors: 데오데 프란스 카이퍼; 한스 버틀러
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2014-12-12
Also published as: JP2012009859A; CN102298267B; KR20110139651A; US20110317141A1; TW201200974A; TWI440992B; CN102298267A; NL2006773A; US8928861B2; JP5369143B2

Abstract

리소그래피 장치는, 방사 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템과, 패터닝된 방사 빔을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체와, 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블과, 기준 구조체에 대하여 상기 기판 테이블을 위치설정하기 위한 스테이지 시스템과, 패터닝된 방사 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템과, 센서부 및 광학부를 포함하고, 광학부가 패터닝된 방사 빔의 일부분과 광학적으로 상호작용하고 그 상호작용의 결과를 센서부에 출력으로서 전송하도록 구성되는, 광학 측정 시스템을 포함하며, 여기서 광학부는 기판 테이블 상에 배치되고, 센서부는 스테이지 시스템 또는 기준 구조체 상에 배치된다.

Description

리소그래피 장치{LITHOGRAPHIC APPARATUS}

본 발명은 리소그래피 장치에 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)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 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(동일 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 장치는 기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블 상에 배치된 광학 측정 시스템을 포함할 수도 있다. 이러한 광학 측정 시스템의 예로는 레티클을 기판 테이블에 대해 정렬시키기 위해 사용되는 이미지 위치 검출용 장치가 있다. 따라서, 레티클은 구조물(예컨대, 격자)이 제공되며, 기판 테이블은 보충 구조물(complementary structure)이 제공된다. 레티클 상의 구조물 및 기판 테이블 상의 보충 구조물에 방사 빔을 투과시키고, 기판 테이블 상의 센서부에 의해 이미지를 검출함으로써, 이미지의 위치 및 초점이 판정될 수 있다. 이 위치 및 초점 정보는, 그 정보에 기초하여 기판 테이블에 대해 레티클을 정렬시킬 수 있는 기판 테이블의 위치 제어 유닛 또는 컨트롤러에 보내질 수 있다. 보충 구조물에 방사 빔을 투과시키는 대신, 방사 빔을 보충 구조물에 반사시킬 수도 있다.

패터닝된 방사 빔을 기판의 타겟 영역 상으로 투사하기 위해 투영 시스템이 이용되는 경우, 투영 시스템의 특성을 알아내도록 구성된 광학 측정 시스템이 제공될 수도 있다. 측정될 수 있는 특성 및 파라미터는 예컨대 수차(aberration), 퓨필 분포의 상세한 형상, 및/또는 투과도(아포디제이션(apodization))이다. 측정 시스템은 수렴 지점에서의 수렴 파면(converging wavefront)을 이 파면의 복수의 측방 전단 카피(laterally sheared copy)로 분할하기 위해 기판 상에 격자를 포함할 수도 있다. 그러므로, 전단 파면의 간섭이 센서부에서 관측된다.

종래의 광학 측정 시스템에서는, 시스템에 전원을 공급하고 또한 이들의 측정된 데이터를 데이터 처리 유닛에 전송하기 위해, 전기 배선/케이블이 요구되었다. 또한, 기판 테이블 상의 전자 장치를 냉각시키기 위해 냉각이 요구될 수도 있다. 이러한 냉각은 구체적으로 EUV 리소그래피 장치에 적용할 수도 있다. 이 모두는 기판 테이블에 작용하는 외란 힘(disturbance force) 및 토크를 초래하여, 위치 정확도와 그에 따라 오버레이 및 이미징 성능을 감소시킨다.

따라서, 향상된 리소그래피 장치, 구체적으로 향상된 오버레이 및 이미징 성능을 갖는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 요망된다.

본 발명의 실시예에 따라, 방사 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템과, 패터닝된 방사 빔을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체와, 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블과, 기준 구조체에 대하여 상기 기판 테이블을 위치설정하기 위한 스테이지 시스템와, 패터닝된 방사 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템과, 센서부 및 광학부를 포함하고, 상기 광학부가 패터닝된 방사 빔의 일부분과 광학적으로 상호작용하고 그 상호작용의 결과를 상기 센서부에 출력으로서 전송하도록 구성되는, 광학 측정 시스템을 포함하며, 여기서 상기 광학부는 상기 기판 테이블 상에 배치되고, 상기 센서부는 상기 스테이지 시스템 또는 상기 기준 구조체 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 리소그래피 장치의 일부분을 도식적으로 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 도식적으로 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 측정 시스템을 도식적으로 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 도식적으로 도시하고 있다.

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 일실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는, 방사 빔(B, 예컨대 UV 방사선 또는 다른 적합한 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL)과, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정의 파라미터에 따라 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 패터닝 장치 지지체 또는 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 본 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) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 본 리소그래피 장치는, 패터닝 장치(MA)에 의해 방사 빔(B)에 부여한 패턴을, 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 또는 다른 형태의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.

패터닝 장치 지지체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 패터닝 장치 지지체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 장치 지지체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 패터닝 장치 지지체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "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 부여하기 위해 사용될 수 있는 모든 디바이스를 지칭하는 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 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.

패터닝 장치는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 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. 프로그래머블 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, 이용되고 있는 노광 방사에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합하다면, 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) 또는 그 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 있거나, 또는 하나 이상의 테이블 또는 지지체 상에서 예비 단계를 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블 또는 지지체를 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.

리소그래피 장치는 기판의 적어도 일부분이 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 물과 같은 비교적 굴절률이 높은 액체에 의해 덮여지는 유형의 것일 수도 있다. 액침액은 또한 예컨대 패터닝 장치(예컨대, 마스크)와 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도를 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "액침"이라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 침수되어야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.

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 간주되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적합한 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 경우에, 예컨대 방사 소스가 수은 램프인 경우에, 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. 조명기(IL)는 방사 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.

방사 빔(B)은 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 종단한 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)이 방사 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 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(mask library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안에, 방사 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 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) 또는 "기판 지지체"의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너에 반대되는 것으로서의), 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(예컨대, 마스크)(MA) 상에 하나보다 많은 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) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사 빔에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT) "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) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "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, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 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 도 1의 기판 테이블(WT) 및 위치 설정기(PW)를 보다 상세하게 도식적으로 나타내고 있다. 기판 테이블(WT)은 위치 설정기(PW)에 의해 지지되며, 이 위치 설정기는 프레임(FA)에 의해 지지된다. 위치 설정기(PW)는 이와 달리 스테이지 시스템으로 지칭될 수도 있다.

위치 설정기(PW)와 프레임(FA) 사이에는, 프레임(FA)에 대한 기판 테이블(WT)의 개략적 위치설정을 위한 롱-스트로크 모듈(LSM)이 제공되며, 그러므로, 프레임은 기준 구조체로서 작용한다. 위치 설정기(PW)와 기판 테이블(WT) 사이에는, 위치 설정기(PW) 및 프레임(FA)에 대한 기판 테이블의 미세 위치설정을 위한 숏-스트로크 모듈(SSM)이 제공되어 있다. 그러므로, 스테이지 시스템은 프레임(FA)에 대하여 기판 테이블(WT)을 위치설정하기 위해 이용된다. 롱-스트로크 및 숏-스트로크 모듈은 위치 설정기(PW)의 일부를 형성한다.

도 2에서, 기판 테이블(WT)은 기판(W)을 유지한다. 기판 테이블(WT)은, 패터닝된 방사 빔의 일부분이 기판(W)에 입사하고 다른 일부분이 2개의 광학 측정 시스템, 즉 도 2의 우측의 제1 광학 측정 시스템(FOMS) 및 도 2의 좌측의 제2 광학 측정 시스템(SOMS)에 입사하도록, 패터닝된 방사 빔(PRB) 내에 위치된다. 각각의 광학 측정 시스템은 기판 테이블(WT) 상에 배치된 광학부(OP) 및 스테이지 시스템인 위치 설정기(PW) 상에 배치된 센서부(SP)를 포함한다. 광학부(OP)는 패터닝된 방사 빔의 일부분, 본 실시예에서는 패터닝된 방사 빔의 외측 부분과 상호작용하도록 구성된다. 광학부는 상호작용의 결과를 센서부(SP)를 향하여 출력한다. 센서부는 그 결과를 검출할 수 있고, 가능하게는 출력을 예컨대 전기 신호와 같은 다른 양으로 변환하며, 이로부터 정보가 획득될 수 있다. 일실시예에서, 광학부(OP)는 상호작용의 출력과 함께 기준 빔을 출력하며, 이로부터 그 결과의 공간 좌표가 구해질 수 있다. 이 실시예에서의 광학 측정 시스템에 의한 측정 및 기판의 노광은 동시에 발생하지 않음을 명백히 밝혀둔다.

광학부와 패터닝된 방사 빔의 일부분 간의 상호작용은, 렌즈, 미러, 격자, 편광기(polarizer), 필터 등과 같은 광학 요소에 의해 수행된 바와 같은 굴절, 간섭, 반사, 편광, 필터링 등과 같은 어떠한 광학적 동작도 포함할 수 있다. 일실시예에서, 광학부는 적어도 격자를 포함한다.

스테이지 시스템 상에 센서부를 제공하는 이점은, 케이블 및 와이어링을 요구하는 모든 부품이 스테이지 시스템 상에 배치됨에 따라, 기판 테이블에는 케이블, 와이어 또는 호스가 제공될 필요가 없다는 것이다. 그 결과, 케이블 및 와이어로부터 기판 테이블로의 외란이 감소되며, 이로써 기판 테이블의 위치설정 정확도와 그에 따라 오버레이 및 이미징 성능이 향상된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리소그래피 장치의 일부분을 도식적으로 도시하고 있다. 이 일부분은 도 1에 따른 리소그래피 장치에 사용될 수 있다. 위치 설정기(PW)와 기준 구조체(RS)를 지지하는 프레임(FA)이 도시되어 있다. 기준 구조체는 프레임으로부터 기준 구조체로의 진동의 전파가 가능한 한 최대로 방지되도록 프레임(FA)에 의해 저주파 지지된다. 저주파 지지는 스프링(K)으로서 나타내어져 있다. 프레임과 위치 설정기(PW) 사이에는, 기준 구조체(RS)에 대한 위치 설정기의 개략적 위치설정을 위한 롱-스트로크 모듈(LSM)이 제공되어 있다.

기판 테이블(WT)과 위치 설정기(PW) 사이에는, 위치 설정기(PW) 및 그에 따라 기준 구조체(RS)에 대한 기판 테이블(WT)의 미세 위치설정을 위한 숏-스트로크 모듈(SSM)이 제공되어 있다. 그러므로, 위치 설정기(PW)는 기판 테이블(WT)을 위치설정하기 위해 스테이지 시스템으로서 이용된다.

기판 테이블(WT)은 기판(W)을 유지한다. 도 3에서, 기판 테이블은, 패터닝된 방사 빔의 일부분이 기판(W)에 입사하고 또한 패터닝된 방사 빔의 일부분이 광학 측정 시스템(OMS)에 입사하도록, 패터닝된 방사 빔(PRB) 내에 위치된다. 실제로, 기판(W)은 광학 측정 시스템(OMS)에 의한 측정 동안 패터닝된 방사 빔에 노광되지 않을 것이며, 광학 측정 시스템은 기판이 패터닝된 방사 빔에 노광되는 동안에 이용되지 않을 것이다.

광학 측정 시스템은, 패터닝된 방사 빔(PRB)의 일부분과 상호작용하고, 상호작용의 결과를 출력으로서 센서부(SP)에 전송하는 광학부(OP)를 포함한다. 광학부(OP)는 기판 테이블(WT) 상에 배치되고, 센서부(SP)는 기준 구조체(RS) 상에 배치된다. 이와 달리, 센서부(SP) 또한 프레임(FA) 상에 배치될 수도 있다.

센서부(SP)를 위치 설정기(PW) 상에 설치하지 않고 기준 구조체 또는 프레임(FA) 상에 설치하는 이점은, 이동하는 부품인 위치 설정기(PW) 또는 기판 테이블(WT)에 케이블, 와이어 및/또는 호스를 제공할 필요가 없다는 것이다. 따라서, 위치 설정기 및 기판 테이블에 대한 케이블, 와이어 및/또는 호스로 인한 외란이 제거되며, 이에 의해 오버레이 및 이미징 성능이 향상된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광학 측정 시스템을 보다 상세하게 도식적으로 나타내고 있으며, 이 도면에는 광학부(OP) 및 센서부(SP)가 도시되어 있다. 광학부는 도 1의 리소그래피 장치와 유사하게 실질적으로 Z 방향에 평행한 패터닝된 방사 빔의 일부분에 실질적으로 직각을 이루는 격자를 포함한다. 패터닝된 방사 빔의 일부분은 리소그래피 장치의 레티클 레벨에서 또 다른 격자와 상호작용할 수도 있고, 및/또는 투영 시스템을 통과하여 투영 시스템의 파라미터 및 특성에 대한 정보를 정밀하게 수집한다.

이에 후속하여, 패터닝된 방사 빔의 일부분이, 격자를 통과한 후에, 미러(MI)에서 반사되어, 패터닝된 방사 빔의 일부분의 메인 배향을 수직 방향에서 수평 방향으로 변경한다. 최종적으로, 패터닝된 방사 빔의 일부분은 패터닝된 방사 빔의 일부분을 실질적으로 평행한 빔(PB)으로 변환하기 위해 제1 렌즈(L1)를 통과한다. 평행한 빔의 이점은 광학부(OP)와 센서부(SP) 사이의 간격이 광학부(OP)로부터 센서부(SP)로의 전달에 영향을 미치지 않는다는 점이다.

센서부(SP)는, 평행한 빔을, 이 방사 빔을 적합한 처리 유닛(더욱 폭넓게 말하면 프로세서) 또는 제어 유닛(더욱 폭넓게 말하면 컨트롤러)에 의해 처리될 수 있는 전기 신호로 변환하는 검출기(DE) 상으로 집속하기 위해 제2 렌즈(L2)를 포함한다. 검출기(DE)는 방사선에 민감한 검출기 평면(DEP)을 포함하며, 검출기 평면은 패터닝된 방사 빔(PRB)에 평행한 평면으로 연장한다. 평행한 빔(PB) 및 검출기 평면(DEP)의 다른 배향 또한 가능하며, 예컨대 수직 또는 수평 방향에 대하여 45도의 각도로 될 수 있다.

검출기에 전원을 공급하고 검출기에 의해 센서부로부터 획득된 데이터를 예컨대 처리 유닛에 전송하기 위해, 케이블(CA)이 제공된다. 일실시예에서, 센서부에 대해 냉각이 요구되며, 이로써 케이블은 예컨대 물과 같은 냉각제를 센서부에 보내거나 센서부로부터 받기 위해 호스를 포함한다.

도 5는 도 2에 따른 리소그래피 장치의 다른 실시예를 도식적으로 나타내고 있다. 도 2에서, 스테이지 시스템, 즉 위치 설정기(PW) 또한 기판 테이블(WT)을 지지한다. 도 5는 기판 테이블(WT)이 프레임(FA)에 관련하여 스테이지 시스템(PW)에 의해 위치설정되는 리소그래피 장치의 일부분을 도시하고 있으며, 여기서 기판 테이블(WT)은 스테이지 시스템(PW)에 의해서가 아니라 프레임(FA)에 의해 지지된다. 스테이지 시스템(PW)과 프레임 사이에는, 프레임(FA)에 대한 스테이지 시스템의 개략 위치설정을 위해 롱-스트로크 모듈(LSM)이 제공된다. 스테이지 시스템(PW)과 기판 테이블(WT) 사이에는, 스테이지 시스템 및 프레임(FA)에 대한 기판 테이블의 미세 위치설정을 위해 숏-스트로크 모듈(SSM)이 제공된다.

도 5에서, 기판 테이블은 기판(W)을 유지한다. 기판 테이블은, 패터닝된 방사 빔의 일부분이 기판에 입사하고 또한 다른 일부분이 광학 측정 시스템(OMS)에 입사하도록 위치설정된다. 실제로, 측정을 행하는 광학 측정 시스템은 패터닝된 방사 빔에 의한 기판의 노광과 동시에 수행되지 않는다.

광학 측정 시스템(OMS)은 도 2에 따른 리소그래피 장치와 유사하게 기판 테이블 상에 배치된 광학부(OP) 및 스테이지 시스템 상에 배치된 센서부(SP)를 포함한다.

도면에 도시된 실시예가 숏-스트로크 모듈뿐만 아니라 롱-스트로크 모듈을 이용하고 있지만, 본 발명은 또한 기판 테이블을 위치설정하기 위해 단지 하나의 모듈을 이용하는 실시예에도 적용할 수 있다는 것은 자명하다. 예컨대, 도 3의 실시예는 숏-스트로크 모듈(SSM)을 제거하고, 기판 테이블(WT)을 스테이지 시스템(PW)에 통합하며, 롱-스트로크 모듈(LSM)을 기판 테이블의 개략 및 미세 위치설정을 위한 모듈로 대체함으로써 적합화될 수 있다.

본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 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 헤드 등의 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(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기한 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.

이상에서 광학 리소그래피의 관점에서 본 발명의 실시예의 이용에 대하여 구체적인 참조가 이루어졌지만, 본 발명은 다른 응용예, 예컨대 임프린트 리소그래피에서도 이용될 수 있으며, 문맥이 허용하는 곳에서는 광학 리소그래피로 제한되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성되는 패턴을 형성한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트층에 프레싱될 수 있으며, 그 후 이 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트로부터 이동되어 패턴을 잔류시킨다.

본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5∼20 nm 범위의 파장을 가짐)뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 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 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 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.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,
방사 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝된 방사 빔을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
기준 구조체에 대하여 상기 기판 테이블을 위치설정하기 위한 스테이지 시스템;
패터닝된 방사 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
센서부 및 광학부를 포함하고, 상기 광학부가 패터닝된 방사 빔의 일부분과 광학적으로 상호작용하고 그 상호작용의 결과를 상기 센서부에 출력으로서 전송하도록 구성되는, 광학 측정 시스템
을 포함하며,
상기 광학부는 상기 기판 테이블 상에 배치되고, 상기 센서부는 상기 스테이지 시스템 또는 상기 기준 구조체 상에 배치되는,
리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학부는 격자를 포함하는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서부는 상기 광학부의 출력을 전기 신호로 변환하도록 구성된 검출기를 포함하는, 리소그래피 장치.
제3항에 있어서,
상기 검출기는 방사선에 민감한 검출기 평면(detector plane)을 포함하며, 상기 검출기 평면은 패터닝된 방사 빔에 실질적으로 직각을 이루는 평면으로 연장하는, 리소그래피 장치.
제3항에 있어서,
상기 검출기는 방사선에 민감한 검출기 평면을 포함하며, 상기 검출기 평면은 패터닝된 방사 빔에 실질적으로 직각을 이루지 않는 평면으로 연장하는, 리소그래피 장치.
제5항에 있어서,
상기 평면은 패터닝된 방사 빔에 실질적으로 평행한, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학부는 평행한 빔을 상기 센서부를 향해 출력하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학부는 기준 빔과 조합된 상호작용의 결과를 출력하고, 이것으로부터 그 결과의 공간 좌표를 구할 수 있는, 리소그래피 장치.
제3항에 있어서,
상기 검출기는 광센서 또는 CCD 카메라인, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학 측정 시스템은 상기 기판 테이블과 상기 패터닝 장치 상호 간의 상대 위치를 측정하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학 측정 시스템은 상기 투영 시스템의 특성을 알아내도록 구성되는, 리소그래피 장치.