KR20030051260A - 리소그래피장치, 디바이스 제조방법, 그것에 의하여제조된 디바이스, 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

리소그래피장치, 디바이스 제조방법, 그것에 의하여제조된 디바이스, 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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파울 판데르빈
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명에 따르면, 마스크(MA)의 표면 오염으로 인한 투과손실은 마스크상의 위치 및 시간의 함수로 예측된다. 노광시, 노광 필드의 길이에 걸쳐 빔 세기를 조정할 수 있는 장치를 사용하여, 상기 투과손실에 대한 보상이 실행된다.

Description

리소그래피장치, 디바이스 제조방법, 그것에 의하여 제조된 디바이스, 및 컴퓨터 프로그램{Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, Device Manufactured Thereby, and Computer Program}
본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.
"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 마스크테이블이 지지구조체가 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.
- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT 특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그램가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
- 프로그램가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 특정적으로 지칭될수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다.이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 집적회로 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)"으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되는 듀얼스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.
현재 시판가능한 시스템에서 보다 작은 피처를 묘화하는 것이 가능하기 위해서는, 193nm 노광 방사선을 사용하는 것 대신에, 157nm 방사선을 사용하는 것이 제안된다. 하지만, 157nm 방사선은 물(H2O)과 탄화수소에 의하여 강하게 흡수되어, 157nm 방사선을 사용하는 리소그래피장치의 오염으로 인하여 투영빔으로부터 상당한 에너지 손실을 야기시킨다. 상기 빔으로부터의 균일한 에너지 손실은 (제한범위내로) 방사원의 출력을 증가시키거나 또는 (스루풋을 희생하더라도) 노광시간을 늘려 보상될 수 있는 반면, 마스크의 불균일한 오염은 노광에 걸친 허용할 수 없는 도즈 변동을 초래할 수 있다. 도즈 에러는 인쇄된 피처의 크기에 있어 변동을 초래할 수 있다. 마스크를 깨끗한 상태로 유지하는 법과 사용에 앞서 예를 들어 UV 램프를 사용하여 마스크를 세정하는 법이 공지되어 있지만, 그럼에도 불구하고 노광에 악영향을 끼치는 상당한 잔재 이물이 남아있을 수 있고, 일련의 노광에 있어 마스크의 사용시에 이물이 생성될 수 있다.
미국특허 US 4,451,715호에는 레이저 스폿 스캐너를 사용하여 리소그래피 투영장치내의 레티클상에 퇴적된 이물들을 검출하는 장치가 개시되어 있다. 이물이 검출된 경우에는, 상기 레티클은 세정된다.
펠리클(pellicle)을 제공하는 것은 이러한 문제, 즉 펠리클상의 이물들이 초점에서 벗어나 인쇄되지 않더라도, 그 세기의 국부화된 손실이 여전히 남아있는 문제를 완화시키지 못한다는 점에 유의해야 한다.
또한, EP 0 833 193 A2에 개시된 바와 같이, 에너지 센서가 웨이퍼 레벨에서 취해진 측정값에 의하여 캘리브레이트되는 공지된 장치는 마스크의 오염을 고려하지 않았다. 캘리브레이션은 마스크를 놓지 않거나 또는 생산용 마스크가 아닌 기준마크를 놓아 오프-라인에서 수행된다.
본 발명의 목적은 흡수성 화합물, 먼지 또는 기타 미립자 등등으로 인한 마스크의 오염에 의하여 야기되는 도즈 변동을 피하거나 줄이기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에서의 제어시스템의 구성요소를 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 테스트 레티클의 투과시, 오염의 영향을 도시한 그래프이다.
상기 목적 및 기타 목적들은 서두에서 언급한 본 발명에 따른 리소그래피장치에 의하여 달성되며, 상기 장치는,
패터닝수단의 이력을 기초로 하여, 상기 패터닝수단의 표면 오염으로 인한 패터닝된 빔의 원치않는 세기손실을 예측하기 위한 예측수단; 및
상기 예측된 세기손실을 보상하기 위하여 상기 예측된 세기손실에 응답하는보상수단을 특징으로 한다.
본 발명은, 패터닝수단의 표면 오염으로 인한 세기손실을 예측하고 보상함으로써, 기판레벨에서의 정확한 도즈의 전달을 향상시키고, 균일성을 향상시킬 수 있다. 바람직하게는, 세기손실은 패터닝수단상의 위치 및 시간의 함수로써 예측된다. 노광 때에, 순간 세기손실이 예측되고, 이에 따라 보상이 이루어진다. 이는 도즈 정확성과 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
세기손실의 예측은, 예를 들어 상기 장치 또는 기타 장치류의 오염 패턴을 시간적·공간적으로 묘사하는, 시험 노광으로부터 도출한 실험데이터에 기초를 둘 수 있다. 패터닝수단이 마스크인 경우, 실험데이터는 또한 마스크 라이브러리와 같은 소정의 관련 마스크 취급장치의 오염 패턴 및 소정의 관련 세정장치(들)의 작동효과(operational effectiveness)를 특징으로 할 수도 있다.
세기손실은 투과마스크의 투과성이 저하되거나 또는 반사마스크의 반사성이 저하됨으로써 일어날 수 있다.
본 발명은 또한 표면 오염으로 인한 세기손실에 더하여 또는 그 세기손실 대신에, 마스크내에 조사 유도(irradiation induced) 투과/반사 손실을 예측하고 보정할 수도 있다. 이러한 조사 유도 투과/반사 손실이 일어나는 이유는, 마스크가 만들어지는 재료의 물리적인 특성들이 일시적인 영향 및 마스크의 영구적인 저하(degradation)를 포함하는 장기간의 영향을 포함할 수 있기 때문이며, 상기 영향들은 마스크의 사용 이력을 기초로 하여 예측된다. 조사 유도 투과/반사 손실은, 마스크가 만들어지는 재료의 샘플을 가지고 실험하여 도출되는 실험데이터 또는 이론상의 계산치를 기초로 하여 예측될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여, 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하고, 나아가
상기 패터닝수단의 이력을 기초로 하여, 상기 패터닝수단의 표면 오염으로 인한 패터닝된 빔의 원치않는 세기손실을 예측하는 단계; 및
상기 예측된 세기손실을 보상하는 단계를 특징으로 하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 발명은 또한 리소그래피 투영장치를 작동시키는 컴퓨터 프로그램을 제공하며, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에 다음과 같은 단계들을 지시하기 위한 코드수단을 포함한다:
상기 패터닝수단의 이력을 기초로 하여, 상기 패터닝수단의 표면 오염으로 인한 패터닝된 빔의 원치않는 세기손실을 예측하는 단계; 및
상기 예측된 세기손실을 보상하기 위하여 상기 리소그래피 투영장치를 제어하는 단계.
이러한 컴퓨터 프로그램은 현존하는 리소그래피장치에 대한 업그레이드로 제공될 수 있다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외선과 EUV(예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선)를 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선(예를 들어, 파장이 157nm인 UV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(이 경우에는 특별히 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT);
- 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 렌즈 그룹)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형이다. 하지만, 일반적으로, 예를 들면 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상기 언급된 종류의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 엑시머 레이저)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더 (Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 예를 들어, 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는방사원(LA)이 흔히 엑시머레이저인 때의 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커스한다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈 (long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔툴과는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는, 마스크테이블(MT)은 단지 단행정 엑추에이터에 연결되거나 또는 고정될 수도 있다.
도시된 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는데, 이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
도 2는 상기 장치내의 마스크의 로딩에 관련되는 도 1의 리소그래피장치의 해당 구성요소 및 기판에 전달되는 도즈를 포함하는 노광의 제어를 도시한 도면이다. 여타의 구성부분들은 설명을 명료하게 하기 위하여 생략된다.
생산 작업(production run)에 사용될 마스크들은 리소그래피장치에 인접하여 제공되는 마스크 라이브러리(ML)에 저장된다. 마스크들은 깨끗한 상태하에 제조, 이송 및 저장되지만, 그럼에도 불구하고 UV 방사선, 특히 157nm의 방사선을 흡수하는 이물들이 존재할 수 있고, 투과성, 균일성 및 도즈 제어에 있어 원치않는 저하를 발생시킬 수도 있다. 이러한 이물들은, 예를 들어 탄화수소와 물과 같은 휘발성 이물 뿐만 아니라 재료를 포장 및 세정하는 것으로부터 유발되는 비휘발성 이물들도 포함할 수 있다. 부가적으로, 휘발성 이물은 마스크들이 리소그래피장치내에 로딩될 때, 리소그래피 유닛내의 패브 에어(fab air)로부터 마스크상에 퇴적될 수도 있다.
이물을 최소화하기 위하여, 마스크 로봇(MRob)에 의하여 리소그래피 디바이스내에 로딩되기 전에, 마스크들이 세정스테이션(CS)을 통과할 수 있다. 세정스테이션(CS)에서는, 예를 들어 마스크가 UV 램프(21)에 의하여 조사되어 적어도 소정의 휘발성 이물들을 몰아낸다.
이러한 세정 후에도, 이물들은 마스크상에 남아있을 것이고, 추가 이물들이 마스크가 일련의 노광시에 리소그래피장치에 유지되는 한편, 리소그래피장치내에 로딩되는 동안 마스크상에 퇴적될 수 있다. 본 발명에 따르면, 마스크의 오염은 생성되는 마스크 투과 에러(MTE)에 의하여 특징지워 지는 바, 상기 MTE는 공간(마스크상의 위치)과 시간의 함수이다.
주어진 마스크, 세정스테이션 및/또는 리소그래피장치에 있어서, MTE 함수는 예를 들어, 마스크 로봇(MRob)의 센서(22)를 사용하는 측정 및/또는 예를 들어, 사전에 수행된 캘리브레이션 측정에 기초한 예측의 컴파일(compilaton)에 의하여 결정된다. 상기 MTE 함수는 또한 노광시의 투영빔 방사선의 세정효과를 고려할 수도 있다. 이는 아래에 더 설명된다.
본 발명의 실시예에서, 리소그래피장치내에 로딩되는 마스크에 대한 MTE 함수는, 세정스테이션(CS)에 의하여 수행되는 세정공정에 관한 정보, 센서로부터의 데이터 및 저장수단(12)에 저장되어 리소그래피 및 마스크 취급(handling) 형태의 특정 셋업(set up) 및 특성에 관련된 실험데이터를 기초로 하여, 제어수단(11)에 의하여 계산된다. 상기 실험데이터는 해당 리소그래피장치 또는 동일한 종류의 다른 리소그래피장치, 심지어는, 관련 영향들이 비교될 수 있을 정도의 상이한 종류의 장치에서 수행되는 실험들로부터 도출될 수 있다.
마스크의 스테이지의 이력, 예를 들어 마스크가 저장되어 있었던 시간의 길이 및 어떤 상태하에서 보관되어 있었는가를 고려할 수도 있다. 또한, 마스크가 펠리클을 가진다면, 상기 펠리클을 부착하는데 사용되는 접착제의 종류도 고려될 수 있다. 램프(23)가 인-시츄(in-situ) 마스크 세정에 제공된다면, 이러한 작업 또한 고려될 수 있다.
MTE가 공간과 시간의 함수로서 주어지면, 특정 노광 때의 마스크의 영역에 걸친 투과 에러가 계산되고, 균일성을 향상시키고 정확한 도즈량(dosage)을 기판에 전달하도록 적절한 보정이 적용될 수 있다. 상기 보정은, 방사원(LA) 출력; 노광지속시간(스캐너의 스캐닝 속도); 및/또는 로컬도즈 조정의 제어를 포함할 수 있다. 상기 MTE에 의하여 소요되는 소정의 조정들은, 여타의 영향들을 다루는 기타 제어방식 및 예를 들어 부분 거울(partial mirror)에 의하여 벗어나서 지향되는 투영빔 (PB)의 일부(fraction)를 감시하는 에너지센서(ES)를 사용하는 방사원(LA) 출력의 피드백 제어와 조합된다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 실시예에서, 노광시의 MTE는 제어수단(11)에 의하여 계산되고, 적절한 제어신호들이 방사원(LA) 및/또는, 가변개구(variable aperture) 및/또는 로컬도즈조정장치(13)에 제공된다. 노광지속시간 제어는 또한 셔터(shutter; 도시안됨)와 마스크 및 기판 테이블 위치설정 시스템에 제공되는 제어신호에 의하여 이루어질 수도 있다. 선택적으로, 예측된 MTE는, 제공될 수 있는 임의의 인-시츄 세정장치의 작동 여부를 결정하는 데에 참조될 수도 있다.
로컬도즈조정장치는 미국특허 US 6,013,401호에 개시된 장치일 수 있고, 리소그래피장치가 스캐닝형이라면, 그 내용은 본 명세서에서 참고자료로 채택될 수있다. 유럽특허 EP-A 0 952 491호에 개시된 장치 또한 사용될 수 있다.
도즈를 제어하기 위해서는, 방사원 세기, 가변개구 또는 노광지속시간을 제어하여 전체 투과 오프셋을 보상하는 것이 편리하다. 그 후, 오프셋과의 국부적인 차이들은 로컬도즈제어장치(13)에 의하여 보상된다.
오염으로 야기된 투과손실을 계산하기 위하여, 다음의 공식이 사용될 수 있다.
여기서,I= 투과 후 세기
I 0 = 입사 세기
φ= 단일층(monolayer)에서의 흡수된 분자의 수(cm-2)
σ= 157nm에서의 분자 흡수 단면(10-8cm2)
H2O와 같은 작은 분자에 있어서, 단일층에서의 흡수된 분자들의 수에 대한 통상적인 값은 1 x 1015이다. 보다 큰 분자에 있어서는, 표면적당 흡수된 분자의 수가 표면에 대한 흡수된 분자의 방위에 좌우된다. 아래 표 1에는, 두가지 일반적인 종류에 대한 투과손실의 예측값이 제시된다. 수소결합의 형성으로 인하여, 두 종류 모두는 표면상에 매우 안정한(제거하기 힘든) 단일층(들)을 형성할 것이다. 표면상에 존재하는 단일층의 수는 통상적으로 1 내지 4개이다.
화합물 막(film) 당 투과손실(%) 마스크의 투과손실(%)
1개 단일층 3개 단일층 1개 단일층 3개 단일층
물 0.25 0.7 0.5 1.4
아세톤 1.3 3.8 2.6 7.5
도 3 및 도 4에는, 석영 레티클 기판상의 2점에서의 157nm 투과측정의 결과가 제시된다. 레티클 기판은 Asahi사의 상(phase) 2 품질 157nm 레티클 석영이었다. 도 3 및 도 4로부터, 마스크의 투과율은 시간과 위치에 따라 변한다는 것을 알 수 있다. 이들 변동은 본 발명에서 보상된다.
지금까지 본 발명의 특정 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상술된 것 이외의 방법으로도 실현될 수 있음은 자명하다. 상기 설명은 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명에 따르면, 흡수성 혼합물, 먼지 또는 기타 미립자 등등으로 인한 마스크의 오염에 의하여 야기되는 도즈 변동을 피하거나 줄일 수 있다.

Claims (14)

  1. - 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
    - 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
    - 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 있어서,
    패터닝수단의 이력을 기초로 하여, 상기 패터닝수단의 표면 오염으로 인한 패터닝된 빔의 원치않는 세기손실을 예측하기 위한 예측수단; 및
    상기 예측된 세기손실을 보상하기 위하여 상기 예측된 세기손실에 응답하는 보상수단을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예측수단은, 상기 패터닝수단이 사용되지 않은 동안의 시간주기의 길이를 기초로 하여, 세기손실을 예측하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 예측수단은, 시간의 길이 및/또는 수행된 노광의 수 및/또는 상기 패터닝수단이 상기 장치내에 로딩되지 않은 이후로 상기 마스크에 조사된 총에너지를기초로 하여, 세기손실을 예측하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 패터닝수단은 그것에 접착되는 펠리클(pellicle)을 갖는 마스크이고, 상기 예측수단은 상기 펠리클을 상기 마스크에 접착하는데 사용되는 접착제의 조성을 기초로 하여 상기 세기손실을 예측하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 예측수단은 타겟부의 노광마다 적어도 한번 상기 세기손실을 예측하고, 상기 보상수단은 각각의 예측에 따라 보상을 실행하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보상수단은 상기 장치의 작동 파라미터를 조정하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 작동 파라미터는,
    상기 방사선시스템에 의하여 공급되는 투영빔의 세기, 상기 투영빔의 경로에제공되는 가변 감쇠기, 및 패터닝된 빔이 상기 타겟부상에 투영되는 지속시간을 포함하여 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예측수단은 상기 마스크상의 위치함수로 상기 세기손실을 예측하고, 상기 보상수단은 또한 위치함수로 기판에 전달되는 노광도즈에 대한 보상을 실행하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예측은 상기 장치 또는 유사한 장치에서의 오염의 공간분포 및 시간에 관련되어 실험적으로 도출된 데이터를 기초로 하여 계산되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 패터닝수단은 마스크이고, 상기 실험적으로 도출된 데이터는 관련 마스크 취급장치내의 오염 및 관련 마스크 세정장치(들)의 작동에 관련된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예측수단은, 표면 오염으로 야기된 손실 대신에 또는 그 손실에 더하여, 패터닝수단에서의 조사 유도 영향(irradiation induced effect)으로 인한 원치않는 세기손실을 예측하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  12. - 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
    상기 패터닝수단의 이력을 기초로 하여, 상기 패터닝수단의 표면 오염으로 인한 패터닝된 빔의 원치않는 세기손실을 예측하는 단계; 및
    상기 예측된 세기손실을 보상하는 단계를 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  13. 제12항의 방법에 따라 제조된 디바이스.
  14. 리소그래피 투영장치를 작동시키는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에 다음과 같은 단계, 즉
    상기 패터닝수단의 이력을 기초로 하여, 상기 패터닝수단의 표면 오염으로 인한 패터닝된 빔의 원치않는 세기손실을 예측하는 단계; 및
    상기 예측된 세기손실을 보상하기 위하여 상기 리소그래피 투영장치를 제어하는 단계를 지시하기 위한 코드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
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