KR20010082078A - 전사투영장치용 물체 위치결정방법 - Google Patents

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Abstract

테이블(5) 위에 기판이나 마스크와 같은 물체(1)를 위치시키는 방법으로서, 상기 방법은,
상기 물체(1)를 테이블(5)상의 제 1위치에 놓는 제 1배치 단계;
물체(1)의 소정 위치와 상기 제 1위치간의 변위를 결정하는 측정 단계;
상기 물체(1)를 상기 테이블(5)로부터 분리하여 제거하는 제거 단계;
상기 물체(1) 및 상기 테이블(5)을 상기 테이블면(13)과 실질적으로 수평 방향으로 대략 상기 변위만큼 서로에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계; 및
상기 물체(1)를 상기 테이블(5)상의 상기 소정 위치에 놓는 제 2배치 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전사투영장치용 물체 위치결정방법{OBJECT POSITIONING METHOD FOR A LITHOGRAPHIC PROJECTION APPARATUS}
본 발명은 위치결정방법 및 장치, 특히 전사투영장치용 위치결정방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은,
방사 투영 빔을 공급하는 방사 시스템;
투영 빔을 소정 패턴에 따라 패터닝할 수 있는 패터닝 수단을 잡아주는 제 1대물테이블;
기판을 잡아주는 제 2대물테이블; 및
패터닝된 빔을 상기 기판의 목표영역에 투영시키는 투영 시스템을 포함하여 이루어진 전사투영장치에서 대물테이블상의 소정 위치에 마스크 또는 기판과 같은 물체의 위치를 결정하는 방법에 관한 것이다.
"패터닝 수단(patterning means)"이라는 용어는 입사하는 방사 빔의 단면을 기판의 목표영역에 형성될 패턴에 맞게 패터닝하는데 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 광범위하게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 상기 목표영역에 형성될 디바이스내의 특정 기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝 수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 상기 제 1대물테이블에 의해 고정된 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 이미 잘 알려져 있고, 여기서의 마스크에는 바이너리(binary)형, 교번 위상-쉬프트(alternating phase-shipt)형 및 감쇠 위상-쉬프트형 마스크와 다양한 혼성 마스크 유형까지도 포함된다. 투영 빔 영역내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 상기 제 1대물테이블은 입사하는 투영 빔 영역내의 소정 위치에 마스크가 고정될 수 있도록 지켜주며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있어야 한다.
- 구조체(제 1대물테이블)에 의해 고정된 프로그래밍 가능한 거울 배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역에서는 회절광인 입사광이 반사되는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 비회절광인 입사광이 반사되는 것이다. 적당한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적당한 전기적 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울 배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 활용되고 있는 미국 특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다.
- 구조체(제 1대물테이블)에 의해 고정된 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 활용되고 있는 미국 특허 US 5,229,872호에 있다.
설명을 간단히 하려는 목적에서, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크를 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시의 일반적인 의미는 상기 서술된 패터닝 수단의 확장된 개념이라는 것을 알 수 있다.
예컨데, 전사투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝 수단은 집적회로의 개별 층에 대응되는 회로패턴을 만들고, 이 패턴은 이후에 감광물질(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 목표영역(1이상의 다이로 구성)에 결상될 것이다. 일반적으로 한 장의 웨이퍼에는 목표영역들이 인접해 있는 전체적인 네트워크가 형성되며, 이들 목표영역은 마스크를 통해 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 특정 형태의 전사투영장치에서는 한 번에 목표영역상에 전체 마스크 패턴을 노광함으로써 각 목표영역이 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 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 조사된다. 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 전사장치와 관련된 보다 상세한 정보는 국제 특허출원 WO 97/33205호에서 찾을 수 있다.
본 발명에 따른 전사투영장치를 사용하는 제조공정에서, 마스크의 패턴은 방사감지재료(레지스트)층이 부분적으로나마 도포된 기판상에 결상된다. 이 결상단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 도포 및 소프트 베이크와 같은 다양한 절차를 거친다. 노광후에는, 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, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 연마 등과 같이 개별 층을 마무리하기 위한 다양한 모든 공정을 거친다. 여러 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체 공정 또는 그 변형 공정이 반복되어질 것이다. 종국에는, 디바이스의 배열이 기판(웨이퍼)상에 존재할 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의해 서로 분리된 후, 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.
굴절 광학기, 반사 광학기를 포함한 각종 형태의 투영 시스템을 두루 일컫고 있는 상기 투영 시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 수도 있는데, 이 용어는 예를 들어, 카타디옵트릭 시스템 등이 포함된 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한, 상기 방사 시스템은 투영 빔의 방사를 방향짓거나, 모양짓거나 또는 제어하기 위한 원리들 중 어느 것을 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있으며, 이하에서는 그러한 구성요소를 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 칭할 수도 있다. 덧붙여, 상기 제 1 및 제 2대물테이블은 각각 "마스크테이블" 및 "기판테이블"이라고 언급될 수 있다.
일반적으로, 이러한 유형의 장치는 하나의 제 1대물(마스크)테이블과 하나의 제 2대물(기판)테이블을 구비하였다. 하지만, 적어도 두 개의 독립적으로 이동가능한 기판테이블을 구비한 장치들이 이용가능해지고 있다. 참고로, 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에 다중-스테이지장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서 참고자료로 활용된다. 이러한 다중-스테이지장치의 기본 작동원리는, 제 1 기판테이블이 투영 시스템하에서 그 테이블 상에 놓인 제 1기판을 노광할 수 있게 하는 동시에, 제 2 기판테이블은 제 1기판의 노광이 완료된 직후 반입 위치로 이동하여 노광된 기판을 반출하고, 다시 새 기판을 집어들어서 그 새 기판에 대한 초기 측정단계를 수행한 다음, 이 새 기판을 투영 시스템하의 노광 위치로 이송하여 대기시키는 순환과정을 반복하는 것이다. 이러한 방식으로, 장치의 생산량이 실질적으로 증가될 수 있어서 장치의 유지비용이 개선된다.
전사투영장치를 사용하는 제조공정에서는 적어도 부분적으로 방사감지재료(레지스트)로 도포된 기판에 마스크의 패턴이 결상된다. 이러한 공정을 위해서는 각각의 대물테이블상의 기판과 마스크를 그들 상호간에 대하여 그리고 테이블에 대하여 높은 정확도를 갖고 위치하게 하는 것이 필요하다.
기판(1)(도 2 참조)과 같은 물체가 기판테이블(5)과 같은 대물테이블상의 정확한 회전위치에 놓이지 않으면, 그 후 마스크에 대하여 기판(1)을 정렬시키는 과정에서 위치측정 에러가 발생한다. 정렬 과정에서 기판(1)은 마스크와 동일한 회전 방위로 되고 이를 위해서는 기판테이블(5)을 회전시킬 필요가 있게 된다. 감지 장치(7)에 사용되는 간섭계(9)는 이 회전량을 감지할 수 있고, 테이블(5)의 측면 거울을 향해 횡방향으로 쏘아진 레이저 빔(11)을 사용하여 측정되는 거리에 오차를 주게 된다. 상기 에러를 소위 빔포인트 에러라고 하며, 일반적으로 테이블(5)의 회전량의 증가와 더불어 증가한다. 이렇게 유발된 측정 에러는 기판(1)상의 연속된 층에 노광된 두 개의 동시발생의 이미지의 중첩 위치결정 에러를 일으킨다. 이렇게 두 개의 동시발생 이미지의 중첩 위치결정 에러를 통상 오버레이 에러라고 한다.
빔포인트 에러는 간섭계 빔에 대한 거울면의 직교성의 불일치로 인해 유발된다. 도 3a는 거울(T)의 한 점으로 향하는 광 빔을 사용하여 간섭계(I)와 거울(T)간의 거리(L)를 측정하는 간섭계(I)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상기 거울(T)이 수직으로 입사하는 빔에 대하여 dS 만큼 회전되어 있어서, 입사 빔과 반사 빔의 사이각은 2dS가 된다. 그러면, 간섭계 빔의 총 경로길이는 B=L+L/(cos2dS) 이다. 따라서, 간섭계(I)에 의해 측정된 총 경로길이(B)와 알고 있는 회전량(dS)으로부터 거리(L)를 계산할 수 있다. 최적의 조건은 간섭계 빔이 주어진 기준 좌표계에서 X 방향과 평행이 되도록 쏘아지는 것이다. 하지만, 열적 불안정도와 기계적 작용과 같은 요인들로 인해 순간적으로 이러한 평행성이 어긋나게 되어 소위 빔포인트 에러가 발생할 수 있다. 도 3b는 회전량 dS=0 인 때의 빔포인트 에러(dE)를 나타낸다. 빔의 총 경로길이는 B=L/(cosdE)+L/(cosdE) 이다. 이 식을 통해 작은 빔포인트 에러(dE)에 대해 총 빔 경로길이에 미치는 영향은 작지만, 거울(T)이 dS 만큼 회전되는 경우에는 빔포인트 에러의 영향이 증가한다는 것을 알 수 있다. 도 3c는 도 3a의 회전량(dS)과 도 3b의 에러(dE)가 함께 있는 경우를 나타낸다. 빔의 총 경로길이는 B=L/(cosdE)+L/cos(dE+2dS) 이다. 이 식을 미분하여 dE와 dS(통상 dE는 5 내지 10μrad 정도)에 대하여 미소 각으로 근사시키면,라는 식을 얻게 된다. 이 식으로부터 상대적으로 큰 값의 dS 에 대하여 빔포인트 에러(dE)에 대한 B의 변화가 커진다는 것이 증명된다.
또한, 거울(T)(도 2에서 기판테이블(5)의 측면에 탑재된 경우)의 회전위치에서의 에러가 측정 거리에 영향을 미친다는 것이 문제를 더욱 악화시킨다. 이러한 에러의 영향은 빔포인트 에러보다 두 배로 큰데, 그 이유는 도 3a에 도시된 바와 같이 거울의 회전이 반사 빔의 방향에 미치는 영향이 두 배로 크기 때문이다. 거울회전에서의 에러(dEm)가 측정된 빔의 총 경로길이(B)에 미치는 영향은 식에 따른다. 상대적으로 높은 값의 dS에 대하여 거울(T)의 회전위치에서의 에러(dEm)에 대한 민감도가 증가한다는 것이 분명하다.
상술한 두 가지 에러는 모두 1차원 에러로 보이지만, 실제로 이들 에러는 2차원 에러여서 (도시된 바와 같이) 도 3a 내지 도 3c의 평면에서 발생될 수도 있고 상기 평면에 수직인 방향으로 발생될 수도 있다. 도 2에서의 물체(1)가 마스크이고 대물테이블(5)은 마스크테이블인 경우에도 이와 유사한 사항이 고려된다.
빔포인트 에러로 인한 노광 문제점 이외에도, 물체가 각각의 대물테이블상의 제 위치에 놓이지 않으면 또 다른 문제를 일으킬 수 있다. 도 4a는 진공 생성면(13)상의 제 위치에 놓인 기판(1)을 도시하고 있다. 상기 기판(1)은 기판(1)의 모서리(2)가 진공 생성면(13)의 가장자리(15)를 약간만 걸친 채로 진공 생성면(13)을 완전히 덮고 있다. 진공원(17)으로부터 진공 분배수단(19)와 진공챔버(21)을 거쳐 상기 진공 생성면(13)에 가해진 진공은 기판(1)에 진공력(F)을 발생시킨다.
도 4b는 진공 생성면(13)상의 잘못된 위치에 놓인 기판(1)을 도시하고 있다. 상기 기판(1)이 진공 생성면(13)의 전부를 덮고 있기는 하지만, 기판(1)의 모서리가 진공생성면(13)의 가장자리(15) 한 쪽으로 너무 치우쳐 있다. 상기 치우친 한 쪽에는 모서리(2)에 가해지는 진공력(F)이 약해질 수 있어서, 결과적으로 기판(1)의 특히 한 쪽 모서리(2)가 변형될 수 있다. 평탄하지 않은 모서리에서는 이미지가변형되므로 기판의 노광을 그르칠 수 있다.
마찬가지로 도 4c에는 진공 생성면(13)상의 잘못된 위치에 놓인 기판(1)이 도시되어 있다. 상기 기판(1)은 진공 생성면(13)의 전부를 덮고 있지 않아서 진공챔버(21)로 공기(A)가 유입되고 진공력(F)은 최적의 상태보다 약해질 것이다. 노광 과정에서, 고정 상태가 불량한 기판(1)은 진공 생성면(13) 위에서 움직일 수 있고, 이로 인하여 노광 상태가 불량해 진다. 만일 기판(1)의 고정 상태가 전체적으로 느슨해지면, 기판(1)이 진공 생성면(13)을 이탈하여 주변 장치에 손상을 입힐 수 있다. 기판(1)이 정전기력에 의해 대물테이블에 고정되는 경우에도 이와 동일한 사항이 고려된다. 후자는 본 발명이 진공을 이용하는 장치에 적용되는 경우에 필요할 것이다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점들은 적어도 부분적으로라도 완화시키는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전사투영장치의 개략도,
도 2는 대물테이블상에 놓인 물체의 위치를 결정함에 있어, 대물테이블의 회전 방위로 발생되는 회전 에러의 영향을 나타내는 도면,
도 3a 내지 도 3c는 테이블을 회전시킴에 따라 초래되는, 간섭계 빔에 대한 빔 포인트 에러의 발생을 나타내는 도면,
도 4a 내지 도 4c는 대물테이블상에 서로 다르게 위치된 물체들의 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 대물테이블의 바람직한 실시예를 나타내는 도면.
따라서 본 발명은 서두에 언급한 전사투영장치에서 대물테이블상의 소정 위치에 물체를 위치시키는 방법으로서,
상기 물체를 테이블상의 제 1위치에 놓는 제 1배치 단계;
물체의 소정 위치와 상기 제 1위치간의 변위를 결정하는 측정 단계;
상기 물체를 상기 테이블로부터 분리하여 제거하는 제거 단계;
상기 물체 및 상기 테이블을 상기 테이블면과 실질적으로 수평 방향으로 상기 변위만큼 서로에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계; 및
상기 물체를 대략 상기 테이블상의 상기 소정 위치에 놓는 제 2배치 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
본 발명의 방법에 따르면, 기판이나 마스크와 같은 물체를 기판테이블이나 마스크테이블과 같은 대물테이블상에 매우 정확하게 위치시킴으로써, 정렬 과정에서 마스크 및 기판이 동일한 회전 방위를 갖게 되면 사용된 간섭계 시스템에 대하여 요구되는 테이블의 회전량이 적어진다. 간섭계 빔에 대한 대물테이블 거울면의 직교성이 증가되면 빔포인트 에러 및 대물테이블 거울면의 회전위치 에러에 대한 민감도가 줄어든다. 본 발명의 또 다른 장점은 물체가 진공 생성면상의 제 위치에 더 잘 놓일 수 있다는 것이다. 물체의 변형이 방지되고 이미지의 노광은 개선될 것이다. 또한 물체를 테이블상의 제 위치에 더 잘 놓을 수 있으므로 물체가 진공 생성면의 전부를 덮지 않게 되는 위험이 줄어든다.
상기 측정 단계는 물체에 대한 알고 있는 위치에 있는 제 1마크를 제 2마크에 대하여 정렬시킴으로써 성취될 수 있다. 물체가 놓여 지고 물체의 소정 위치에 대한 상대 위치가 알려져 있는 대물테이블상에 제 2마크가(예를 들어, 기준점의 형태로) 위치하도록 정렬시킬 수 있다. 또 다른 가능성은 물체를 하나의 대물테이블상에 위치시키고 다른 대물테이블상에는 제 2마크를 위치시키는 것이다. 또한 기판에는 제 1마크가 있고 마스크에는 제 2마크가 있도록 정렬을 행할 수도 있으며 혹은 여러 다른 방법도 있을 수 있다. 물체상의 복수의 제 1마크를 복수의 제 2마크에 대하여 정렬시킬 수 있으면 유리하다. 상기 측정 단계는 테이블상의 물체의 제1위치에 대한 정보를 얻기 위하여 이미징 수단(imaging means)을 사용하여 수행될 수도 있다. 상기 이미징 수단은 소정의 정밀도를 가지고 테이블상의 물체의 제 1위치를 측정할 수 있는 CCD 배열 또는 카메라 시스템일 수 있다. 이렇게 얻어진 테이블상의 물체의 제 1위치에 대한 정보와 더불어 테이블상의 물체의 소정 위치에 대한 정보는 계산 유닛에서 처리되어, 상기 변위를 계산할 수 있게 된다. 테이블상의 물체의 상기 소정 위치는 사전에 결정되고 기억장치에 저장되어 필요할 때 그로 부터 꺼내 올 수 있다. 상기 변위는 테이블의 진공 생성면의 평면내에서 직선거리일 수도 있고, 또는 상기 면에 수직인 축 주위로의 각도일 수도 있다. 예를 들어 핸들러 아암에 있는 진공 클램핑 수단의 도움을 받아 대물테이블상에 물체가 놓일 수 있다.
정확도를 높이기 위해서는 물체가 테이블상의 소정 위치에 놓일 때까지 상기 방법을 반복해야 할 것이다.
본 발명은 또한 기판테이블상의 소정 위치에 기판을 위치시키는 방법에 관한 것으로서 상기 방법은,
기판을 테이블상의 제 1위치에 놓는 제 1배치 단계;
기판의 소정 위치와 상기 제 1위치간의 변위를 결정하는 측정 단계;
상기 기판을 상기 테이블로부터 분리하여 제거하는 제거 단계;
상기 기판 및 상기 테이블을 상기 테이블면과 대략 수평 방향으로 대략 상기 변위만큼 서로에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계; 및
상기 기판을 대략 상기 테이블상의 상기 소정 위치에 놓는 제 2배치 단계를포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은,
(a) 제 2대물테이블에 적어도 부분적으로는 방사감지재료층으로 도포된 기판을 제공하는 단계;
(b) 투영 빔의 단면이 패턴이 형성되도록 하는 패터닝 수단을 사용하는 단계; 및
(c) 상기 패터닝된 빔을 상기 방사감지재료층의 목표영역에 투영시키는 단계를 포함하며, 상기 (c) 단계 이전에,
기판을 제 2대물테이블상의 제 1위치에 놓는 제 1배치 단계;
기판의 소정 위치와 상기 제 1위치간의 변위를 결정하는 측정 단계;
상기 기판을 상기 제 2대물테이블로부터 분리하여 제거하는 제거 단계;
상기 기판 및 상기 제 2대물테이블을 상기 제 2대물테이블면과 대략 수평 방향으로 대략 상기 변위만큼 서로에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계; 및
상기 기판을 대략 상기 제 2대물테이블상의 상기 소정 위치에 놓는 제 2배치 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 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, 박막자기헤드 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.
첨부된 개략적인 도면과 예시적인 실시예를 참고로 하여 본 발명 및 그 장점들이 보다 명확히 서술될 것이다.
제 1실시예
도 1은 본 발명에 따른 전사투영장치를 개략적으로 보여준다. 상기 장치는,
ㆍ자외광(예를 들어, 파장이 365nm, 248nm, 193nm 또는 157nm인), EUV, X-레이, 전자 또는 이온과 같은 방사선의 투영 빔(PB)을 공급하는 방사 시스템(Ex, IN, CO);
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 제공되어 있는 제 1대물테이블(마스크테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 도포된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 제공되어 있는 제 2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 목표영역(C)(다이)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 결상시키는 투영 시스템(렌즈 또는 카타디옵트릭 시스템, 거울 그룹이나 필드 디플렉터의 배열);을 포함하여 이루어진다. 도시된 바와 같이, 상기 장치는 굴절형 기기들로 이루어져 있다. 하지만 대안적으로는, 반사형 기기들로 이루어질 수도 있다.
대안적으로는, 상기 장치가 위에 서술된 유형의 프로그래밍 가능한 거울 배열과 같은 그 밖의 형태의 패터닝 수단을 사용할 수도 있다.
방사원(LA)(예컨데, Hg 램프, 엑시머 레이저, 열이온 총, 이온 소스, 전자빔소스 또는, 스토리지 링이나 싱크로트론내의 전자빔의 경로 주위에 적합한 위글러/언듈레이터)은 방사 빔을 생성한다. 상기 빔은 직접 투광 시스템(일루미네이터)에 쏘아지거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 투광 시스템으로 향하게 된다. 상기 일루미네이터는 빔의 강도 분포를 외부 및/또는 내부 반지름 규모(통상 각각 σ-외부 및 σ-내부라고 함)로 설정하는 조절 수단을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 기기들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사되는 빔(PB)은 그 단면이 적당한 균일성과 강도 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, (예컨데, 상기 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서 처럼) 상기 방사원(LA)은 전사투영장치의 하우징내에 놓이지만 그것이 전사투영장치와 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사 빔이 (가령, 적당한 배향 거울의 도움을 받아) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 방사원(LA)이 엑시머 레이져인 경우에는 후자 쪽이기 쉽다. 본 발명과 청구 범위는 이러한 두 경우를 모두 포함하고 있다.
이후 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상의 마스크 홀더에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 통과한 빔(PB)은 투영 시스템(PL)을 지나면서 집속되어 기판(W)의 목표영역(C)으로 향한다. 간섭계 변위 및 측정 수단(IF)의 도움을 받아, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로가 다른 목표영역(C)을 향하도록 정밀하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크테이블(MA)도 매우 정확히 위치시킬 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(진로 위치결정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치결정)의 도움을 받아 실현될 것이다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
ㆍ 스텝모드에서, 마스크테이블(MT)은 주로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한 번에(즉, 단일 "섬광"으로) 목표 영역(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 목표 영역(C)이 (고정)빔(IB)에 의해 조사될 수 있다.
ㆍ 스캔 모드에서, 주요 시나리오는 스텝 모드와 동일하나, 소정 목표 영역(C)이 단일 "섬광"으로 노광되는 것은 아니다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 x 방향)으로 이동 가능해서, 투영 빔(IB)이 마스크 이미지의 위에서 스캐닝하게 된다. 이와 동시에, 기판테이블(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 이동한다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어 뜨리지 않고도 상대적으로 넓은 목표 영역(C)이 노광될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 대물테이블의 바람직한 실시예를 나타낸다. 도면으로부터 다음과 같은 항목을 볼 수 있다.
ㆍ 가장자리(2)가 있는 기판(웨이퍼)(1);
ㆍ 진공 개구부(24)를 거쳐, 경계부(15)가 있는 진공 생성면(13)에 연결된 진공챔버(21)를 포함하고 있는 기판테이블(5);
ㆍ 엑추에이터(27), 중공 튜브(29) 및 진공 클램핑 수단(31)을 포함하여 이루어지고, 테이블 개구부(30)를 통해 이동 가능하며, 기판(1)을 집어 들고, 잡아주고, 내려 놓는 핸들러(25);
ㆍ 가요성 진공 튜브(20)를 통하여 핸들러(25) 또는 진공챔버(21)에 진공을 가하는 진공원(17) 및 진공 분배수단(19); 및
ㆍ 베이스 프레임(35)에 연결되며, 테이블(5)을 이동시키는 테이블 엑추에이터(33).
제 1배치 단계에서, 기판은 기판 이송장치(이것에 관한 더욱 상세한 정보는 유럽특허출원 EP 1052546호에 개시된 내용을 참조)에 의해 핸들러(25)의 진공 클램핑 수단(31) 위에 놓일 것이다. 진공원(17)을 중공 튜브(29)와 가요성 진공 튜브(20)를 지나 진공 클램핑 수단(31)에 연결해 주는 진공 분배수단(19)내의 밸브가 열림에 따라 상기 진공 클램핑 수단(31)에 진공이 가해진다. 진공이 기판(1)을 진공 클램핑 수단(31) 쪽으로 끌어당기면, 기판이송수단은 풀어지고 기판(1)으로부터 물러난다. 엑추에이터(27)는 핸들러(25)와 기판(1)을 진공 생성면(13) 쪽으로 하강시키고 진공 분배수단(19)내의 밸브가 열림에 따라 진공 개구부(24)와 진공 챔버(21)를 통해 상기 면에는 진공이 가해진다. 상기 진공은 기판(1)에 진공력을 가함으로써 기판을 기판테이블(5)상의 진공 생성면(13)에 고정한다. 진공 분배수단(19)내에서 진공 클램핑 수단(31)에 가해진 진공이 해제되고(압력이 테이블 주변의 압력까지 상승되고), 엑추에이터(27)에 의해 핸들러(25)는 더욱 하강된다. 핸들러(25)는 완전히 테이블(5) 밖으로 이동될 수도 있고 핸들러(25)가 약간 아래로 내려간 채 테이블(5)내에 머물 수 있다.
상기 제 1배치 단계 이후에 측정 단계가 이어질 것이다. 이 단계에서는 테이블(5)상의 기판(1)의 위치가 측정될 것이며, 상기 기판의 제 1위치와 테이블(5)상의 기판(1)의 소정 위치간의 변위가 결정될 것이다. 이것은 테이블(5)상의 하나 이상의 기준 마크에 대하여 기판(1)상의 하나 이상의 마크의 위치를 측정하는 오프-엑시스 정렬 유닛(off-axis alignment unit)(이것에 관한 더욱 상세한 정보는 예를 들어, 국제특허출원 WO 98/39689호를 참조)에 의해 행해질 수 있다. 계산 유닛(도시되지 않음)이 기판(1)의 제 1위치와 기판의 소정위치간의 변위를 계산함으로써 테이블(5)상의 상기 기판(1)의 제 1위치에 관하여 매우 정확한 정보를 얻을 수 있다. 테이블상의 기판의 소정 위치는 사전에 계산되어 기억장치에 저장될 수 있다. 상기 소정 위치는 간섭계 빔이 기판테이블(5)의 측면상에 장착된 거울(도시되지 않음)과 직교하여 쏘아지며, 기판(1)이 기판테이블(5)의 진공 생성면상에 정확히 위치하게 되는 위치가 될 것이다. 또 다른 가능성은 기판(1)상의 하나 이상의 마크가 마스크의 하나 이상의 마크와 정렬되는 것이다. 소위 온-엑시스 정렬(on-axis alignment)(이것에 관한 더욱 상세한 정보는 예를 들어, US 4,778,275 호를 참조)이라고 하는 이 과정에서는 마스크와 기판이 동일한 회전 방위로 되도록 마스크를 잡고있는 테이블 및/또는 기판테이블(5)을 회전시킬 필요가 있을 것이다. 간섭계는 이러한 회전량을 매우 정확히 측정하여 마스크에 대한 기판의 위치에 관련된 정보를 계산 유닛에 입력하게 되고, 그로 부터 제 1위치와 소정 위치간의 변위가 결정될 수 있다. 온-엑시스 정렬 과정에서, 마스크테이블상의 마크에 대하여 기판상의 마크를 정렬시키고 기판테이블상의 제 위치에 있는 마크에 대하여 마스크상의 마크를 정렬시킬 수도 있다. 대안적으로는, 테이블상의 기판의 제 1위치에 관한 정보를 계산 유닛에 전달하는 장치로서 카메라와 같은 이미징 수단이 사용될 수도 있다.
상기 측정 단계 다음에, 기판테이블(5)에서 기판을 떼어 제거하는 제거 단계가 적용될 수 있다. 엑추에이터(27)에 의해 들어 올려진 핸들러(25)가 진공 클램핑 수단(31)이 기판(1)에 닿게 함으로써 이를 수행할 것이다. 그 후, 진공 분배수단(19)내의 밸브가 열림으로써 진공원(17)으로부터 가요성 진공 튜브(20)와 중공 튜브(29)를 거쳐 진공 클램핑 수단(31)에 진공이 가해질 것이다. 다음에, 진공 분배수단(19)내의 진공을 해제시킴에 따라 진공 생성면(13)상에 가해진 진공은 풀어지고, 엑추에이터(27)는 핸들러(25)와 기판(1)을 들어올릴 것이다.
상기 제거 단계 후에, 테이블(5)은 상기 계산된 변위만큼 이동되며 그 동안 핸들러(25)에 의해 지지되고 있는 기판(1)은 동일한 위치에 머물러 있을 것이다. 테이블(5)은 그대로 놓아둔 채 핸들러(25)가 상기 계산된 변위가 되도록 이동할 수도 있다. 대안적으로는, 테이블(5)과 핸들러(25) 모두가 서로에 대하여 상기 계산된 변위만큼 동일하게 이동할 수도 있다. 일반적으로는, 예비정렬 유닛을 사용하여 테이블(5)상에 놓인 기판(1)의 대강 변위(coarse placement)를 잘 잡을 것이다. 이러한 방법을 통해 이동 단계에서 크게 변위시키지 않아도 되고, 핸들러가 테이블을 관통하여 이동하게 될 테이블 개구부(30)가 작아도 된다. 예컨데, 미국특허 US 5,026,166호를 참고하면 이러한 예비정렬 유닛에 관하여 더욱 상세한 정보를 얻을 수 있다.
상기 이동 단계 후에는 테이블(5)상에 다시 기판(1)을 위치시키는 데 제 2배치 단계가 사용될 것이다. 이것은 제 1배치 단계 때와 동일한 방식으로 행해진다. 이제, 테이블(5)상의 진공 생성면(13)에 흡착된 기판(1)은 소정 위치에 있다.
감압된 가스 압력인 "진공"에 의하여라는 것은 물론, 예컨데 5.5×104Pa 등의 압력을 의미하는 것으로, 그 보다 높은 외부 압력에 의해 수직력이 가해져서 기판(1)과 진공 생성면(13) 또는 진공 클램핑 수단(31)이 서로에 대하여 흡착되게 한다. 진공 생성면의 평면에서의 기판과 테이블 사이의 상대 운동은 수직력에 의해 증가되는 그 두 성분간의 마찰에 의해 방해를 받는다. 기판과 진공 생성면간의 마찰계수는 선택되는 접촉면의 재료에 의하여 선정될 수 있음은 물론이다.
상기 서술되고 도시된 본 발명의 특성은 개별적으로 또는 임의로 조합하여 사용될 수 있다. 도면은 단지 개략적인 것일 뿐 척도가 맞는 것은 아니어서, 각 도면에서 구성요소들의 상대적인 치수를 서로 척도가 맞도록 할 필요는 없다.
본 명세서에는 비록 특정 실시예만 서술되었지만, 본 발명은 상기 내용과 다르게 실행될 수도 있음은 명확하다. 예를 들어, 상기 물체가 마스크이고 본 발명이 마스크테이블상의 마스크를 위치시키는 데 사용되는 경우에는, 핸들러가 상기 마스크에 손상을 입히지 않도록 마스크의 측부를 지지하는 편이 바람직하다는 점을 제외하고 상기 방법이 그대로 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 기판이나 마스크와 같은 물체를 기판테이블이나 마스크테이블과 같은 대물테이블상에 매우 정확하게 위치시킴으로써, 정렬 과정에서 마스크 및 기판이 동일한 회전 방위를 갖게 되면 사용된 간섭계 시스템에 대하여 요구되는 테이블의 회전량이 적어진다. 간섭계 빔에 대한 대물테이블 거울면의 직교성이 증가되면 빔포인트 에러 및 대물테이블 거울면의 회전위치 에러에 대한 민감도가 줄어든다.

Claims (13)

  1. 방사 투영 빔을 공급하는 방사 시스템;
    패터닝 수단을 잡아주는 제 1대물테이블;
    기판을 잡아주는 제 2대물테이블; 및
    패터닝된 빔을 상기 기판의 목표영역에 투영시키는 투영 시스템을 포함하여 이루어진 전사투영장치의 대물테이블상의 소정 위치에 물체를 위치시키는 방법으로서,
    상기 물체를 테이블상의 제 1위치에 놓는 제 1배치 단계;
    물체의 상기 소정 위치와 상기 제 1위치간의 변위를 결정하는 측정 단계;
    상기 물체를 상기 테이블로부터 분리하여 제거하는 제거 단계;
    상기 물체 및 상기 테이블을 상기 테이블면과 대략 수평 방향으로 대략 상기 변위만큼 서로에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계; 및
    상기 물체를 대략 상기 테이블상의 상기 소정 위치에 놓는 제 2배치 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 단계는 물체상의 제 1마크를 제 2(기준)마크에 정렬시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2마크는 상기 제 1 또는 제 2대물테이블상에 놓이는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 패터닝 수단은 상기 제 1대물테이블에 의해 지지되는 마스크를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2마크는 상기 마스크 또는 상기 기판상에 놓이는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 단계는 이미징 수단을 사용하여 상기 물체의 제 1위치와 상기 물체의 소정 위치간의 변위를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 단계는 상기 물체의 제 1위치에 관한 정보와 함께 상기 물체의 소정 위치에 관한 정보를 계산 유닛에서 처리하여 상기 변위를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 변위량 편차는 상기 테이블의 평면에 수직인 축 주위로의 회전 편차인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 물체는 진공 생성면을 사용하여 제 위치에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 시스템은 방사원을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 기판테이블상의 소정 위치에 기판을 위치시키는 방법으로서,
    기판을 상기 테이블상의 제 1위치에 놓는 제 1배치 단계;
    기판의 소정 위치와 상기 제 1위치간의 변위를 결정하는 측정 단계;
    상기 기판을 상기 테이블로부터 분리하여 제거하는 제거 단계;
    상기 기판 및 상기 테이블을 상기 테이블면과 대략 수평 방향으로 대략 상기 변위만큼 서로에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계; 및
    상기 기판을 대략 상기 테이블상의 상기 소정 위치에 놓는 제 2배치 단계를포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. (a) 제 2대물테이블에 적어도 부분적으로는 방사감지재료층으로 도포된 기판을 제공하는 단계;
    (b) 투영 빔에 단면 패턴을 형성하는 패터닝 수단을 사용하는 단계;
    (c) 상기 패터닝된 빔을 상기 방사감지재료층의 목표영역에 투영시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법으로서, 상기 (c) 단계 이전에,
    기판을 상기 제 2대물테이블상의 제 1위치에 놓는 제 1배치 단계;
    기판의 소정 위치와 상기 제 1위치간의 변위를 결정하는 측정 단계;
    상기 기판을 상기 제 2대물테이블로부터 분리하여 제거하는 제거 단계;
    상기 기판 및 상기 제 2대물테이블을 상기 제 2대물테이블면과 대략 수평 방향으로 대략 상기 변위만큼 서로에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 단계; 및
    상기 기판을 대략 상기 제 2대물테이블상의 상기 소정 위치에 놓는 제 2배치 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 기재된 방법에 따라 제조된 디바이스.
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