KR20010061974A - 전사장치 등을 위한 마스크 클램핑장치 - Google Patents

전사장치 등을 위한 마스크 클램핑장치 Download PDF

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KR20010061974A
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돈더스소에르트니콜라스람베르투스
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에이에스엠 리소그라피 비.브이.
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Abstract

마스크(10)를 지지하는 구조에는 한 쌍의 부재(14)가 포함된다. 마스크(10)는, 마스크와 부재간의 상대 운동을 저지하는 진공 구조에 의해 각 부재(14)에 대하여 고정된다. 부재(14)는 무른(compliant) 특성을 갖고 있어서 마스크(10)를 변형시키지 않으면서 마스크(10)의 평탄성 변화를 따를 수 있다.

Description

전사장치 등을 위한 마스크 클램핑장치{MASK CLAMPING APPARATUS E.G. FOR A LITHOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은,
방사 투영 빔을 공급하는 방사 시스템;
마스크를 고정하는 제 1대물 테이블;
기판을 고정하는 제 2대물 테이블; 및
기판의 목표영역에 마스크의 방사부를 결상하는 투영 시스템을 포함하여 이루어진 전사투영장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 그러한 장치에 사용하기 위한 마스크 테이블에 관한 것이다.
설명을 간단히 하기 위해, 상기 투영 시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절 광학기, 반사 광학기 및 카타디옵트릭 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석될 것이다. 또한 상기 방사 시스템은 투영 빔의 방사를 방향짓거나, 모양짓거나 또는 제어하는 원리들 중 하나에 따라 동작하는 구성요소도 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 그러한 구성요소 또한 집합적으로 또는 단독으로 "렌즈"라고 언급될 것이다. 덧붙여, 상기 제 1 및 제 2대물 테이블은 각각 "마스크 테이블" 및 "기판 테이블"이라고 언급될 것이다. 나아가, 상기 전사장치는 2이상의 마스크 테이블 및/또는 2이상의 기판 테이블을 구비하는 형태가 될 것이다. 이러한 "다중 스테이지" 장치에서는 1이상의 스테이지가 노광하는 데 사용되는 한편, 그와 동시에 또는 그 예비 단계로서 수행될 1이상의 스테이지에서 부가적인 테이블이 사용될 수 있다. 이중 스테이지 전사장치 장치는, 예를 들어 국제 특허 출원 제 WO98/28665호 및 제 WO98/40791호에 개시되어 있다.
전사투영장치는 예를 들어, 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 마스크(레티클)는 집적회로의 개별 층에 대응하는 회로패턴을 포함할 것이며,이 패턴은 이후에 감광물질(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼) 상의 목표영역(1이상의 다이로 구성) 상에 결상될 수 있다. 일반적으로 단일 웨이퍼는 레티클을 통해 한번에 하나씩 연속적으로 방사되는 인접한 다이의 전체적인 연결망을 갖는다. 전사투영장치의 일 형태에서는 목표영역 상에 레티클 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각 목표영역이 방사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라 칭한다. 이와 달리, 통상 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)로 불리워지는 대체장치에서는 투영 빔 하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하면서, 동시에 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 웨이퍼 테이블을 스캐닝함으로써 각 목표영역이 방사되는데, 일반적으로 투영 시스템은 배율인자(magnification factor:Ｍ)(대개 <1)를 가지므로 웨이퍼 테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 레티클 테이블이 스캐닝되는 속도의 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 전사장치에 관한 보다 상세한 정보는 국제 특허출원 제 WO97/33205호에서 찾을 수 있다.
상기 장치에 있어서, 마스크가 단단히 고정("클램프")되어야만 마스크를 x, y 및 z 방향과 x축, y축 및 z축을 중심으로 회전하는 방향(Rx, Ry 및 Rz 방향이라 칭함)에 대하여 정확히 위치시킬 수 있다. z 방향은 투영 시스템의 광축과 대략 평행한 축을 따르는 방향이라고 정의되고, x 및 y 방향은 z축에 대하여 수직이고 또한 서로에 대하여 대략 수직인 축들을 따르는 방향이라고 정의된다. 마스크는 그 평면(xy평면)에서 매우 가속될 수 있으며, 특히 스텝-엔드-스캔 장치에서의 가속도는 거의 5g(g는 중력가속도)가 될 수 있다. z 방향에서, 마스크는 z 방향으로 상대적으로 큰 스티프니스(stiffness)를 요구하는 100Hz 대역폭을 가진 엑츄에이터에 의해 위치될 수 있다. 마스크 클램핑장치는 그러한 속도 변화를 견딜 수 있도록, 또한 마스크에 xy평면에 대해 요구되는 스티프니스를 줄 수 있도록 충분히 고정되어야 한다.
하지만, 마스크 테이블 상의 고정 진공 클램프와 같은 종래의 마스크 클램핑장치는 마스크의 변형을 초래하는 문제를 안고 있다. 이것은 마스크 및 진공 클램프 모두 또는 어느 하나가 완전히 평탄하지 않거나, 마스크와 클램프 사이에 오염 물질이 개재됨으로 인해 발생될 수 있다. 예를 들어, 마스크는 수 ㎛ 이내에서만 평탄할 수도 있다. 마스크의 변형은 투영된 상의 왜곡을 유발하며, 여러 마스크들간 왜곡의 차이는 오버레이 에러를 초래한다. 어떠한 변형은 장치의 하나 이상의 렌즈 요소를 조정함으로써 수정될 수 있지만 모든 변형이 이러한 방법으로 수정될 수는 없으며, 이러한 변형은 일반적으로 여러 마스크들간에 재발될 가능성이 있다.
본 발명의 목적은 상기 문제를 완화시키거나 방지하도록 개선된 마스크 고정용 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전사투영장치를 나타내는 회화도,
도 2 및 도 3는 본 발명에 따른 부재를 사용하여 마스크 테이블 상에 마스크를 지지하는 두 가지 구성을 나타내는 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 마스크, 부재 및 마스크 테이블의 부분 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 장치의 부재 및 마스크를 위한 진공부 및 지지부를 나타내는 부분 단면도,
도 6은 본 발명에서 사용되는 완충 지지점(damped support point)의 단면도,
도 7은 부재 아래에 가스 쿠션이 함께 있는 본 발명의 실시예를 나타내는 단면도.
본 발명에 따르면, 방사감지층이 형성된 기판 상에 마스크의 마스크 패턴을 결상시키는 장치로서,
방사 투영 빔을 공급하는 방사 시스템;
마스크를 고정하는 제 1대물 테이블;
기판을 고정하는 제 2대물 테이블; 및
기판의 목표영역에 마스크의 방사부를 결상하는 투영 시스템을 포함하며,
상기 마스크 테이블은 상기 마스크를 고정하는 적어도 하나의 무른 부재(compliant member)를 포함하여 상기 적어도 하나의 무른 부재가 마스크의 프로파일의 형태를 따르도록(comform) 하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
적어도 하나의 무른 부재를 사용하면, 마스크로 하여금 특정 형태를 따르도록 함에 기인하는 원치않는 변형이 발생하는 일 없이 마스크를 고정시킬 수 있다. 상기 부재는 마스크의 평탄성 변화에 맞추어질 수 있다. 상기 부재(바람직하게는 박막)는 xy 평면에서의 스티프니스를 가지므로, 상기 부재에 대하여 마스크가 미끄러지지 않으면서도 마스크의 열적 팽창이 상기 부재의 유연성에 의해 수용될 수 있다. 미끄러짐은 불균형을 유발하므로 오버레이 정확성에 있어서 열적 팽창에 비하여 더 큰 악영향을 끼친다.
부재의 재료 및 두께를 적절히 선택함으로써, 마스크와 부재 사이에 개재된 어떠한 입자도 마스크 대신에 부재를 변형시키도록 그 스티프니스가 결정될 수 있다. 이것은 오염물질로 인한 마스크의 편향을 종래의 마스크 클램핑 장치에 비하여 10000배 정도 감소시킬 수 있다.
바람직하게는 상기 적어도 하나의 부재가 한 쌍의 평행한 스트립으로 이루어지며, 그 각각은 길이 방향을 따라 지지된다. 이것은 부재가 처지지 않도록 부재의 스티프니스를 개선하고 재료의 크리프(material creep)를 감소시킨다.
상기 장치는 부재 내에 마스크와 부재를 서로에 대하여 고정시키는 진공 공간으로서 기능할 수 있는 함몰부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다(도 4 참조). 이러한 구성으로 견고성과 소형화를 이룰 수 있다.
상기 장치는 마스크의 위치를 그 평면에 수직인 방향 즉, z, Rx 및 Ry 방향으로 정의하는 복수의 지지점(support point)을 갖는 것이 바람직하다. 상기 부재 또는 각각의 부재는 마스크의 x, y 및 Rz 위치를 정의하며, 상기 지지점은 마스크가 특정 형상으로 왜곡되지 않는 마스크의 나머지 위치를 정의한다. 세 개의 지지점은 하나의 평면을 정의하므로, 마스크의 위치를 결정하는 데 필요한 최소의 점이 된다. 더 큰 안정성과 스티프니스를 부여하기 위해서 제 4의 지지점이 제공될 수도 있지만, 제 4의 지지점은 마스크의 진동을 없애기 위한, 예를 들어 댐프 가스 베어링(damped gas bearing)이 되는 것이 바람직하다.
바람직하기로는 상기 장치는 상기 적어도 하나의 부재를 지지하는 테이블에 상기 부재를 변형시키는 진공챔버를 더욱 포함한다. 부재가 진공챔버를 향해 아래로 휘어지면 상기 부재의 반대쪽 모서리에 지지된 마스크에 커플이 유입되어 마스크의 처짐에 대하여 보상을 하게 될 것이다.
상기 적어도 하나의 부재를 지지하기 위해서는, 예를 들어 10㎛ 정도의 두께를 갖는 가스 쿠션이 제공되는 것이 바람직하다. 쿠션이 되는 가스(공기와 같은)는 평탄성 변화를 허용하면서 부재(바람직하게는 박막)를 지지한다. 이것은 또한 z 방향으로의 적당한 스티프니스를 제공함과 동시에, 그 위에 고정된 부재 및 마스크에 전달되는 진동을 완화시킨다. 또한, 가스 쿠션은 지지되고 있는 마스크와 테이블간에 열 전도도를 향상시킨다. 이것은 마스크에 입사되는 방사로부터의 열 발생이 마스크의 멀리까지 전달될 수 있게 한다는 점에서 중요하다.
상기 부재 또는 각각의 부재는 금속, 실리카(SiOx), CaF2, MgF2, BaF2, Al2O3및 Zerodur(상표) 세라믹 중에서 선택된 하나 이상의 재료로 만들어진다. 상기 재료들의 대부분은 부재가 마스크와 동일한 재료로 만들어지게 할 수 있다. 이렇게 하면 마스크와 부재가 열팽창계수 등의 기계적 성질을 동일하게 가질 수 있고, 따라서 왜곡 및 크리프도 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 다른 형태에 따르면,
방사 투영 빔을 공급하는 방사 시스템;
마스크를 고정하는 제 1대물 테이블;
기판을 고정하는 제 2대물 테이블; 및
기판의 목표영역에 마스크의 방사부를 결상하는 투영 시스템을 포함하는 전사투영장치를 사용하여,
패턴이 형성된 마스크를 상기 제 1대물 테이블에 제공하는 단계와;
방사감지층이 형성된 기판을 상기 제 2대물 테이블에 제공하는 단계와;
마스크의 일부를 방사시켜 상기 기판의 상기 목표영역에 마스크의 상기 방사부를 결상시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
동작중에는 적어도 하나의 무른 부재의 도움을 받아 상기 마스크 테이블에 상기 마스크를 고정시켜 상기 적어도 하나의 무른 부재가 사실상 마스크의 프로파일의 형태를 따르도록 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 전사투영장치를 사용하는 제조 공정에서, 마스크의 패턴은 에너지 감지 재료(레지스트)층이 부분적으로나마 도포된 기판상에 결상된다. 이 결상단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크와 같은 다양한 절차를 거친다. 노광후에, 기판은 후노광 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 결상된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 절차를 거칠 것이다. 이러한 일련의 절차는 예를 들어 IC 디바이스의 개별 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같이 개별 층을 마무리하기 위한 다양한 모든 공정을 거친다. 여러 층이 요구된다면, 전체 공정 또는 그 변형 공정은 새로운 층마다 반복되어질 것이다. 종국에는, 디바이스의 배열이 기판(웨이퍼) 상에 존재할 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로에 대해 분리되어, 각각의 디바이스가 운반 장치에 탑재되고 핀에 접속될 수 있다. 그와 같은 공정에 관한 추가 정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, 맥그로힐출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)" 으로부터 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치를 사용함에 있어 본 명세서에서는 집적회로의 제조에 대해서만 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 응용례를 가지고 있음은 명백히 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학 시스템, 자기영역 메모리용 유도 및 검출 패턴, 액정표시패널, 박막 자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 전술한 기타 응용분야들을 고려할 때, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 "마스크", "기판" 및 "목표 영역"등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 각각 대체될 수 있음이 이해될 것이다.
본 명세서에서, 투광 방사 및 투광 빔은 모든 형태의 전자기 방사 또는 입자 플럭스를 내포하는 것으로 사용되는 용어이며, 자외선(예를 들어 365, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장을 갖는), EUV, X-레이, 전자 및 이온 등으로 한정되는 것은 아니다.
첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예가 단지 예시의 형태로 서술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전사투영장치의 개략적인 회화도이다. 상기 장치는,
ㆍ방사 투영 빔(PB)을 공급하는 방사 시스템(LA, Ex, IN, CO);
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 고정시키며, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제 1위치결정 수단에 연결된 제 1대물 테이블(마스크 테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 도포된 실리콘 웨이퍼)을 고정시키며, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제 2위치결정 수단에 연결된 제 2대물 테이블(기판 테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 목표영역(C)(다이) 상에 마스크(MA)의 방사부를 결상시키는 투영 시스템("렌즈")(PL)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어 투과 마스크를 구비한) 투과형(transmissive type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 반사형일 수도 있다.
방사 시스템은 방사 빔을 생성하는 소오스(LA)(예를 들어 Hg 램프, 엑시머 레이저, 스토리지 링(storage ring)이나 싱크로트론에서 전자빔의 경로 주위에 제공된 언듈레이터(undulator) 또는 전자나 이온 빔 소스)를 포함한다. 상기 빔은 투광 시스템에 포함된 다양한 광학기구(예를 들어, 빔 성형 광학기(Ex), 적분기(IN) 및 콘덴서(CO))를 따라 진행하여, 그 합성 빔(PB)은 소정 단면을 가지며 그의 면적 전체에 걸쳐 균일한 강도를 갖는다.
상기 빔(PB)은 마스크 테이블(MT) 상에 고정된 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 통과한 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하면서 집속되어 기판(W)의 목표영역(C)으로 향한다. 간섭계 변위 및 측정 수단(IF)의 도움을 받아, 기판 테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로가 다른 목표영역(C)을 향하도록 정밀하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 가져온 후에 또는 스캔하는 동안, 제 1위치결정 수단을 사용하여 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시킬 수 있다. 일반적으로 대물 테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(진로 위치결정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치결정)의 도움을 받아 행해질 것이다. 웨이퍼스테퍼의 경우에는(스텝-앤-스캔 장치와 대조적으로), 마스크 테이블이 오직 짧은 행정 모듈에만 연결되거나 고정되어 있기만 할 것이다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝모드에 있어서, 마스크 테이블(MT)은 필히 고정상태로 유지되며, 전체 마스크 상은 한 번(즉, 단일 "섬광")에 목표 영역(C)으로 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 빔(IB)에 의해 다른 목표 영역(C)이 방사될 수 있다.
2. 스캔 모드에 있어서, 주요 시나리오는 스텝 모드와 동일하나, 소정 목표 영역(C)이 단일 "섬광"으로 노광되는 것은 아니다. 그 대신에, 마스크 테이블(MT)이ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 x 방향)으로 이동 가능해서, 투영 빔(IB)이 마스크 상 위를 스캐닝하게 된다. 따라서, 기판 테이블(WT)은 속도(V=Mν; 여기서 M은 렌즈(PL)의 배율, 통상 M=1/4 또는 M=1/5)로 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동한다. 이러한 방식으로, 해상도에 구애받지 않고도 상대적으로 넓은 목표 영역(C)이 노광될 수 있다.
도 2 및 도 3은 한 쌍의 부재(14)를 사용하여 마스크 테이블의 일부분(12) 상에 마스크(레티클)(10)를 지지하는 두 가지 구성을 나타낸다. 도 2에서는, 레티클(10)의 양쪽 가장자리가, 마스크 테이블의 마주 보는 양쪽 편(opposing parts)(12)의 가장자리에 한 쪽씩만 걸쳐 있는(cantilevered) 부재들(14)의 일부분 상에 지지되고 있다. 여기에서처럼 투과 마스크인 경우에는 상기 양쪽 편(12)간에 거리를 두어 투영빔이 마스크 테이블을 통과할 수 있게 한다. 대안적으로는 도 3에 도시된 바와 같이, 양쪽 편(12)에 각각의 끝단이 걸쳐 있는 한 쌍의 평행 부재(14) 상에 레티클이 지지되게 할 수 있다. 스트립형상의 부재(14)가 y 방향으로 그 길이를 따라 양쪽 편(12)에 걸쳐 있으면 더 높은 스티프니스를 가져 레티클의 처짐이 감소되므로, 일반적으로는 도 2의 구성이 바람직하다.
투과 마스크인 경우에는, 상기 투과 마스크의 (거의)전부를 지지하는 박막을사용하는 것이 바람직하다. 모든 경우에, 부재들은 무른 특성(compliant)을 갖고 있어서 레티클(10)의 형상은 특정 형태에 따라 작용하는 힘에 의해 변형되지 않는다.
도시된 실시예에서는, 부재(14)가 예를 들어 실리카, CaF2, MgF2, BaF2, Al2O3및 Zerodur 세라믹과 같이 레티클과 동일한 재료로 만들어 질 수 있다. 하지만, 예를 들어 (부분적으로)금속으로 이루어진 부재를 만들거나 또는 겔의 바스(baths of gel) 상에 레티클을 지지하는 것과 같은 다른 가능성도 고려될 수 있다.
석영(실리카의 결정체) 부재의 경우에는, 통상적으로 부재의 두께가 대략 250㎛가 될 것이다. 각 부재(14)의 길이는 대략 레티클(10)의 길이(예를 들면 100 내지 200㎜)와 같은 것이 바람직하다. 도 2를 참조하면, 각 부재(14)의 긴 쪽 가장자리가 양쪽 편(12)의 가장자리에 각각 한 쪽씩 걸쳐져 있는 거리는 통상적으로 총 25㎜이다. 이 경우에 상기 양쪽 편(12)의 가장자리로부터 떨어져 있는 레티클(10)의 가장자리까지의 거리는 예를 들어 대략 10㎜ 일 수 있고, 레티클(10)과 부재(14)가 겹쳐 있는 폭은 예를 들어 대략 15㎜일 것이다.
부재(14)는 수평인 레티클을 주로 x, y 및 Rz 방향에서 지지할 것이다. 도 4는 도 2의 장치 일부에 대한 xz 평면에서의 개략 단면도이며, 진공 공간(16)을 이용하여 레티클(10)을 부재(14)에 클램핑하는 바람직한 방법을 나타낸다. 본 실시예에서는, 부재(14)의 함몰부가 진공 공간(16)을 형성한다. 함몰부는 대략 부재의 전체 길이를 따라(지면에 대해 수직으로) 그 가장자리에 립(lip) 부분을 갖는부재(14) 내의 직사각형 오목부로서 형성될 것이다. 진공 공간(16)이 붕괴되지 않도록 진공 공간(16) 내에 일렬이상의 작은 기둥과 같은 스페이서(도시되지 않음)가 제공될 수도 있다.
물론, 여기서 기압이 "진공" 상태로 감소된다는 것은, 예를 들어 5.5×104Pa 같은 기압을 의미하므로, 여분의 외부 압력은 레티클(10)과 부재(14)를 고정하는 수직력(normal force)으로 작용할 수 있다. xy 평면에서의 레티클(10)과 부재(14)의 상대적인 움직임은 상기 수직력에 의해 증가된 상호간의 마찰력으로 인하여 제한된다. 부재(14)와 레티클(10) 사이의 마찰계수가 재료의 선택 및/또는 접촉면의 거칠기에 따라 달라질 수 있는 것은 물론이다.
레티클(10)과 부재(14)간의 수직력이 진공 공간(16) 이외의 다른 수단, 예를 들어 한 쌍의 조(jaw) 사이의 기계적 클램핑, 자석 클램핑 및 정전기 클램핑과 같은 수단에 의해 제공되는 것도 고려될 수 있다.
도 4는 본 발명의 선택적인 특징이 되는 진공챔버(18)를 나타낸다. 챔버(18)를 배기시킴에 의해, 부재(14)에는 그것을 아래로 휘게 하여 챔버(18) 쪽으로 향하게 하는 힘이 가해진다. 이에 따라, 부재(14)의 반대 쪽 가장자리에는 이에 대응하여 레티클(10)을 지지하게 하는 위쪽 방향의 힘이 유도되며, 따라서 레티클의 처짐이 감소된다.
양쪽 편(12)에 대하여 부재를 고정시키는 데에는, 예를 들어 나사나 접착제같은 임의의 다른 적합한 수단이 사용될 수 있다.
진공챔버(18)와는 별도로 다른 구성을 사용하여, 부재(14)를 통해 레티클(10)에 비틀림력을 가하여 레티클(10)의 처짐을 보상할 수도 있다. 예를 들어, 부재가 프리스트레스(pre-stress)되어 부재의 자유단(free edge)이 약간 세워지게 할 수 있다. 그렇게 되면, 레티클이 부재 위에 놓여질 때 부재가 약간 휘어져 레티클에 비틀림력을 가한다.
하기에 서술된 부재(14)와 레티클(10)의 구성은 레티클의 x, y 및 Rz 위치를 결정하는 데 충분하다. 도 5는 z 방향에서의 레티클(10)의 위치를 정의하기 위한 구성을 나타낸다. 작은 기둥으로 이루어진 지지체(20)가 (마스크 테이블의)양쪽 편(12)에 설치되며, 이것은 양쪽 편(12)과 일체로 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는, 부재(14)의 아래 쪽이 수직 지지체(20)와 접촉하고 있고, 레티클(10)은 상기 부재(14) 내에 형성된 스페이서(22)와 접촉하고 있다. 이러한 방식으로, 레티클(10) 아래 쪽의 수직 위치가 이 점으로 정의된다. 상기 지지체(20)는 진공 공급관(24)이 진공 공간(16)과 연결되어 통하도록 튜브형일 수 있다. 이러한 방법으로 진공 공간(16)의 배기가 용이해지고, 또한 부재(14)와 레티클(10)을 지지체(20)에 클램핑하는 진공력을 제공한다. 대안적인 실시예로는, 지지체(20)가 부재(14) 내의 개구부를 통과하여 곧바로 레티클(10)에 접하게 할 수도 있다.
레티클(10) 평면을 정의하기 위해서는 최소한 3개의 지지체(20)가 제공되어야 하며, 이에 따라 레티클(10)의 z 위치는 최소한 3개 지점에서 정의된다. 레티클(10)의 하중은 거의 모두(예를 들어 약 90%)가 부재(14)에 실릴 것이다. 하지만, 부재(14)가 프리스트레스되지 않거나 부재(14)와 양쪽 편(12) 사이의 공간이가압되지 않은 경우, 상기 지지체는 주로 마스크의 하중을 지탱할 것이다. 레티클 지지체(20)의 역할은 일반적으로 z, Rx 및 Ry의 위치를 결정하는 것이다. 물론 레티클(10)과 부재(14)는 중력으로 인해 지지체들(20) 사이에서 밑으로 처질 수 있으나, 이러한 처짐은 순전히 레티클에 작용되는 중력에 따라 결정되기 때문에 예측가능(reproducible)하여, 그에 의해 만들어지는 비틀림 형상은, 예를 들면 렌즈 요소를 정확히 조절하기만 하면 사실상 수정될 수 있다.
3개의 지점에서 레티클의 z 위치를 정의하면 레티클의 비틀림이 없이 비틀림 자유도가 최대가 되게 한다. 도 2를 참조하면, 바람직한 구성 중의 하나에서는, 2개의 지지점이 한 쪽 부재(14)의 양 끝단에 하나씩 레티클(10)의 코너나 그 부근에 부여된다. 제 3의 지지점은 다른 쪽 부재(14)에 부여되며, 그것의 중간쯤에 또는 레티클(10)의 제 3의 코너 부근 끝단에 부여된다.
또 다른 실시예에 따르면, 레티클에 안정성 및 스티프니스를 좀 더 주기위해서 제 4의 지지점이 제공되며, 이 경우에 하나의 지지점은 레티클(10)의 각 코너에 부여될 수 있다. 4개의 지지점이 고정되는 것은 레티클을 지나치게 한정시켜 특정 형상을 가지게 만든다. 따라서, 제 4의 지지점은 z 방향으로 자유롭게 운동할 수 있으면서도, 4개의 지지점 모두에 의해 받쳐지고 있는 총 무게의 4분의 1 즉, 4개의 지지점간에 대략 동등하게 실린 레티클(10)의 무게를 지지할 수 있는 힘으로 바이어스된 제 4의 지지점 수단으로 제공되는 것이 바람직하다. 제 4의 지지점의 일례가 도 6에 도시되며 핀(26) 및 가스 공간(28)을 포함하여 이루어진다. 가스는 수직력을 제공하며 또한 움직임을 완충시켜 부재와 레티클의 진동을 없애는 중요한기능을 한다. 이러한 목적에서 가스를 액체 또는 겔로 대체할 수 있다. 물론, 스프링 또는 댐퍼와 같은 다른 구성을 사용할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 형태가 도 7에 도시된다. 부재(14)와 양쪽 편(12) 사이에 작은 공간(30)이 제공된다. 상기 공간(30)은 가스 공급부(32)와 연결되어 가스 쿠션 작용을 한다. 이것은 레티클 처짐(reticle sag)을 보상하고, 레티클(10)과 양쪽 편(12)간의 열전도를 개선한다. 쿠션을 형성하는 공간(30)의 두께는 약 10㎛이고, 따라서 가스가 부재(14) 밑으로 그리 빠른 속도로 이동할 수는 없다. 그 결과, 부재(14)의 수직운동이 완충되고, 가스 쿠션은 z 방향으로 사실상 스티프하게 된다. 가스 공급 라인(32)은 진공 배관(24)과 동축으로 제공될 수 있으며, 바람직하게는 가스 쿠션(30)의 가장자리를 따라 제공된다. 쿠션으로부터 가스를 유출시키기 위해서 부재(14) 아래에 배관(34)이 제공된다. 또한 가스를 레티클(10) 아래에서 유출시킬 수도 있다.
물론, 상기에 서술된 상기 부재 또는 각 부재가 반드시 스트립의 형태로 될 필요는 없다. 다른 예상가능한 실시예로서, 지지 핀 또는 기둥을 각각 둘러싸는 4개의 고리 모양 부재가 제공된다. 레티클은 4개의 지지체에 의해 수직방향으로 위치되며, 그중 하나는 도 6에 도시된 가스 플런저이다. 레티클은 각 지지체를 둘러싸는 고리 모양 부재에 진공 클램핑되어 xy 평면 상에 고정된다.
상기 서술된 모든 마스크 클램핑 구조는 마스크에 실질적으로 그것을 변형시킬 만한 힘을 가하지 않는 적당한 방법으로 마스크를 고정시킨다. 하지만 일반적으로는 마스크가 처음부터 변형되어 있을 수도 있고, 따라서 사실상 평편한 평면과는동떨어진 변형, 예를 들어 쐐기형, 포물선형, 안장형, 나사형 등의 변형이 일어날 수 있다. 마스크 수준에서의 그러한 변형은 일반적으로 바람직하지 않게 웨이퍼 수준에서의 초점면 편차(focal plane deviation)을 초래한다. 통상 스텝-엔드-스캔 장치는 스캔하는 동안 상기 초점면 편차를 최소화하거나 완전히 없애기 위해서 상기 마스크의 위치를 조정가능(z, Rz, Ry으로 3개의 자유도를 가짐)하게 되어있다. 이러한 목적을 위해서, 마스크 테이블을 이동시켜 이에 따라 마스크를 z, Rx 또는 Ry 방향으로 이동시킬 수 있도록 배치된 하나이상의 엑츄에이터가 선택적으로 또한 독립적으로 운동한다. 필요한 위치 교정을 도모하기 위해서는 마스크 패턴의 "고저도(height map)"가 작성되어야 한다. 상기 고저도는 웨이퍼 수준에서의 초점면 형태/위치를 결정하여 작성된다. 상기 초점면 형태/위치는 "포컬(FOCAL)"과 같은 기술을 사용하여 결정되거나, 대안적으로는 예를 들어, 투과 상 센서(Transmission Image Sensor;TIS)로 에어리얼 이미지(aerial image)를 직접 측정하여 결정될 수도 있다. 상기 두 가지 방법에 대하여 후술될 것이다.
FOCAL은FOcusCalibration by usingALignment의 머리글자이다. 이것은 리소그래피장치의 정렬시스템에서 사용되는 초점면에 대한 정보를 완벽히 결정하기 위한 최적 초점 측정기술이다. 특히, 비대칭으로 분할된 정렬 마크가 초점을 통해 레지스트 도포된 웨이퍼에 결상된다. 이렇게 결상된 마크(잠재된 또는 현상된)의 위치는 상기 정렬시스템에 의해 측정될 수 있다. 비대칭 분할(asymmetric segmentation)로 인해, 정렬시스템에 의해 측정되는 상기 위치는 노광하는 동안에 나타나는 초점 흐려짐(defocus)에 의존하므로, 최적 초점의 위치를 결정할 수 있다. 이러한 마크가 상 필드 전체에 걸쳐 분포되고 분할마다 서로 다른 방위가 사용됨에 따라, 수 개의 구조 방위에 대한 완벽한 초점면이 측정될 수 있다. 이 기술은 미국 특허 US 5,674,650호(52페이지)에 더욱 상세히 개시되어 있고, 본 명세서에서도 참고자료로 활용된다.
투영 렌즈 아래의 마스크로부터 투여될 상의 잠재 위치 및 최적 초점 위치(즉, 수직 및 수평 위치)를 결정하는 데 하나이상의 투과 상 센서(TIS)가 사용될 수 있다. 투과 상 센서(TIS)는 기판 테이블(WT)과 관련된 물리적 기준면 내에 삽입된다. 특정 실시예에서는, 두 개의 센서가 기판 테이블(WT)의 상부면에 있는 기준 평판 상에 장착되어, 웨이퍼(W)에 의해 커버되는 영역의 바깥 쪽에 대각으로 마주보며 위치한다. 기준 평판은 열팽창 계수가 매우 낮은 고도로 안정한 물질, 예를 들어 인바(Invar)로 만들어지며, 정렬 과정에서 또 하나의 기준으로 사용되는 마커를 운반할 수 있는 평탄한 반사형 상부 표면을 구비한다. 상기 TIS는 투영 렌즈의 에어리얼 이미지의 수직(및 수평) 위치를 직접 결정하는 데 사용된다. 이것은 노광 공정에서 사용되는 방사를 감지하는 광검출기가 놓이는 바로 뒷면에 개구부를 포함한다. 초점면의 위치를 결정하기 위해서, 투영 렌즈는 마스크(MA) 상에 형성된 패턴의 상을 공간으로 투영하여 명암으로 구분되는 영역을 만든다. 그 다음에 기판 스테이지가 수평방향(일 방향 또는 바람직하게는 두 방향) 및 수직방향으로 스캐닝되어, TIS의 개구부가 에어리얼 이미지를 필요로 하는 장소를 통과한다. TIS 개구부가 TIS 패턴의 상의 명암부를 통과함에 따라, 광검출기의 출력은 크게 변동(fluctuate)할 것이다(무아레 효과). 광검출기 출력의 진폭 변화율이 최고조인수직위치는 TIS 패턴의 상이 가장 큰 콘트라스트를 갖는 위치이며 바로 최적화 초점면을 의미한다. 변화율이 최고조인 수평위치는 에어리얼 이미지의 측면 위치임을 나타낸다. 이러한 유형의 TIS의 일례는 미국특허 US 4,540,277에 상세히 개시되어 있다. TIS는 레지스트의 노광이 필요없는 직접 측정기술이므로 강력하고도 빠르다는 장점을 갖고 있다.
상기 서술되고 도시된 본 발명의 실시예의 특성은 서로 별도로 또는 결합되어 사용될 수 있다. 도면은 다만 대략적인 것이고 축척에 맞춘 것은 아니므로, 각 도면에서의 구성요소들의 상대적인 치수를 서로 맞출 필요는 없으며, 예를 들어 단면도에서의 수직크기는 명확성을 기하기 위해 과장되었다.
비록 상기에서 본 발명의 특정 실시예에 대하여만 서술되었지만, 본 발명이 서술된 것 이외의 방식으로 실행될 수 있다는 것은 명확하다. 본 발명이 본 명세서의 내용에만 한정되는 것은 아니다.

Claims (26)

  1. 방사감지층이 형성된 기판 상에 마스크의 마스크 패턴을 결상시키는 전사투영장치에 있어서,
    방사 투영 빔을 공급하는 방사 시스템;
    마스크를 고정하는 제 1대물 테이블;
    기판을 고정하는 제 2대물 테이블; 및
    기판의 목표영역에 마스크의 방사부를 결상하는 투영 시스템을 포함하여 이루어지며,
    상기 마스크 테이블은 상기 마스크를 고정하는 적어도 하나의 무른 부재(compliant member)를 포함하여, 상기 적어도 하나의 무른 부재로 하여금 대략 마스크의 프로파일의 형태를 따르도록 하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 무른 부재가 한 쌍의 평행 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    각각의 스트립은 길이 방향을 따라 지지되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    각각의 스트립은 각각의 끝부분에서 폭 방향에 걸쳐 지지되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부재에 대하여 상기 마스크를 고정하는 진공 공간을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 진공 공간은 상기 부재 내의 함몰부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크의 위치를 그것의 평면에 수직으로 정의하는 복수의 지지체를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    각각의 지지체는 기둥(post) 또는 벌(burl)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    제 5항 또는 제 6항에 적용되는 경우에는 상기 지지체의 적어도 하나가, 상기 진공 공간을 배기시키기 위해 상기 진공 공간과 연결되어 통하는 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  10. 제 7항, 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    3개의 지지체를 포함하여 이루어지며,
    상기 지지체 중 하나는 상기 마스크의 일측 중간 부근에서 상기 마스크를 지지하고, 두 개는 상기 일측과 반대 쪽에 있는 상기 마스크의 두 개의 코너 부근에서 상기 마스크를 지지하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  11. 제 7항, 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    3개의 지지체를 포함하며, 각각의 지지체는 상기 마스크의 각 코너 부근에서 상기 마스크를 지지하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  12. 제 7항, 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    4개의 지지체를 포함하며, 각각의 지지체는 상기 마스크의 각 코너 부근에서 상기 마스크를 지지하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 지지체 중 3개는 고정되며, 제 4지지체는 상기 마스크의 평면에 수직으로 이동가능하며 또한 소정의 지지력을 제공하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 4지지체는 스프링 또는 가스 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 제 4지지체는 댐핑되는(damped) 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부재가, 상기 마스크의 중력에 의한 처짐에 대한 보상으로 상기 마스크 상에 비틀림력을 가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  17. 제 1항 내지 제 16중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 무른 부재가 격막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 부재가 변형되도록 상기 적어도 하나의 부재를 지지하는 테이블 내 진공챔버를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,
    상기 부재가 프리스트레스되는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  20. 제 17항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부재는 금속, 실리카, CaF2, MgF2, BaF2, Al2O3및 Zerodur 세라믹 중에서 선택된 하나이상의 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부재를 지지하는 가스 베어링을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  22. 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부재를 지지하는 가스 쿠션을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 가스 쿠션은 5㎛ 내지 20㎛ 정도의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전사투영장치.
  24. 방사 투영 빔을 공급하는 방사 시스템;
    마스크를 고정하는 제 1대물 테이블;
    기판을 고정하는 제 2대물 테이블; 및
    기판의 목표영역에 마스크의 방사부를 결상하는 투영 시스템을 포함하여 이루어진 전사투영장치를 이용하여, 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    패턴이 형성된 마스크를 상기 제 1대물 테이블에 제공하는 단계와;
    방사감지층이 형성된 기판을 상기 제 2대물 테이블에 제공하는 단계와;
    마스크의 일부를 방사시켜 상기 기판의 상기 목표영역에 마스크의 상기 방사부를 결상시키는 단계를 포함하며,
    작동 중에 적어도 하나의 무른 부재의 도움을 받아 상기 마스크 테이블에 상기 마스크를 고정시켜, 상기 적어도 하나의 무른 부재로 하여금 사실상 마스크의 프로파일의 형태를 따르도록 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  25. 제 24항의 방법에 따라 제조된 소자.
  26. 마스크 테이블에 있어서,
    마스크와 접촉하여 상기 마스크를 고정하는 적어도 하나의 무른 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 테이블.
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