KR20040002489A - 디바이스제조방법, 이에 의하여 제조된 디바이스 및컴퓨터 프로그램 - Google Patents

디바이스제조방법, 이에 의하여 제조된 디바이스 및컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 확장된 디바이스, 즉 일 이상의 타겟부 또는 다이에 걸쳐 확장된 디바이스의 층을 프린트하기 위하여, 스티칭오차(stitching errors)를 최소화하기 위한 투영필드가 선택된다. 상기 투영필드의 선택은 사용될 투영렌즈의 특징을 나타내는 데이터를 기초로 하고 상기 필드의 대향측상의 투영된 이미지의 위치오차들간의 차를 최소화하도록 상기 투영필드가 선택되는 것이 바람직하다.

Description

디바이스제조방법, 이에 의하여 제조된 디바이스 및 컴퓨터 프로그램{Device Manufacturing Method, Device Manufactured Thereby and Computer Programs}
본 발명은,
- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패턴닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재층의, 에지를 따라 인접해 있는 제1, 제2타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 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 구현될수 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 지칭될 수도 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 방사선감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(예를 들면, Si, GaAs, InP, AlTiC 또는 SiGe 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 불리워지는대체 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 리소그래피 장치에 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 방사선투영빔의 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 리소그래피 장치는 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 리소그래피 장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.
이제까지는, 리소그래피기술에 의하여 제조된 많은 디바이스들이 단일노광 또는 스캔으로 리소그래피장치에 의하여 프린트가능한 타겟영역보다 작거나 같은 크기였다. 하지만, 방사선센서, 액정디스플레이와 같은 디바이스 또는 기판을 가로지르는 정확한 직선을 따라 제작되고 리소그래피장치의 프린트가능한 최대 타겟영역보다 큰 디바이스를 만들 수 있다면 더욱 더 바람직하다. 이러한 디바이스들은확장된 디바이스라 칭한다. 이렇게 하기 위해서는, 다수의 인접한 노광을 사용할 필요가 있으며, 이들은 높은 정확도로 정렬되어야 한다. 일반적으로, 이러한 공정을 "스티칭(stitching)"이라 칭한다. 리소그래피장치내에서는 여러가지 오차의 요인이 있으며, 이들이 기판상에서의 인접 노광의 오정렬을 야기할 수도 있다(스티칭 또는 버팅(butting) 오차). 이들 오차의 요인들은: 서보시스템의 X,Y 및 θ 분해능, 스테이지 위치를 측정하는 간섭계시스템의 분해능 및 거울 맵에서의 오차에 의한 영향을 받는 스테이지의 위치 재현성; 스테이지 레벨링; 스테이지의 움직임(dynamics); 웨이퍼 및 마스크홀더 평탄도; 및 투영렌즈의 왜곡을 포함한다. 이들 에러의 각 요인들은 스티칭오차의 요건들이 충족되도록 하기 위하여 최소화되거나 보상될 필요가 있다.
본 발명의 목적은 디바이스제조방법에서 인접한 노광 정렬시 상술한 오차의 요인들 중 적어도 일부를 최소화하거나 없애는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에서 사용되는 리소그래피투영장치의 도,
도 2는 리소그래피투영장치의 투영시스템의 렌즈 시그너처(signature)의 벡터 플롯의 예시,
도 3은 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 최적의 필드를 나타내는 보다 고차의 렌즈 시그너처의 예시,
도 4는 본 발명에 따른 방법에 적용되는 스티칭(stitching) 오프셋을 나타내는 도,
도 5는 본 발명에 따른 방법에서 사용가능한 스텝 패턴을 나타내는 도,
도 6은 디바이스를 묘화하기 위한 상이한 크기의 몇가지 상이한 필드 및 방위의 사용을 나타낸 도이다.
상기 도에 있어, 같은 참조부호는 같은 부분을 나타낸다.
상기 및 기타 목적은 본 발명에 따른 디바이스제조방법으로서,
- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패턴닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재층의, 에지를 따라 인접해 있는 제1, 제2타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하고,
상기 투영단계에 있어, 상기 투영시스템의 전체 필드내의 투영된 필드의 크기 및 위치가 상기 제1 및 제2타겟부상으로 투영된 이미지의 상기 에지를 따르는 위치오차들간의 차를 최소화하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법에 의하여 달성된다.
제1 및 제2타겟부(이들 타겟부들은 인접해 있음)상으로 투영된 이미지의 위치오차들간의 차가 최소화되도록, 투영된 필드의 크기 및 위치를 적절히 선택함으로써 스티칭오차가 최소화된다. 종래에는, 투영된 필드의 크기 및 위치의 선택이 마스크패턴의 스루풋에 대한 고려사항이나 마스크패턴의 요건에 의하여 정해졌다. 일반적으로, 디바이스가 가능한 한 적은 수의 노광으로 프린트될 수 있도록 투영되는 필드를 가능한 크게 한다. 하지만, 투영된 이미지의 위치왜곡은 일반적으로 투영가능한 필드의 에지에서 최대가 되어 최대 크기의 투영필드를 선택하는 것은 큰 스티칭오차에 대한 가능성을 초래한다. 본 발명은, 투영을 위해 축소된 필드를 적절히 선택함으로써 스티칭오차의 수를 줄인다. 보다 작은 필드의 사용이 프린트된 디바이스의 스루풋을 줄일 수도 있으나, 스티칭오차를 줄임으로써 올바르게 기능하는 디바이스의 비율이 증가하기 때문에 올바르게 기능하는 디바이스의 순 스루풋이 향상될 수 있다. 묘화를 위해 디바이스가 쪼개지는 부분들의 개수, 크기 및 방위는 투영된 필드에서의 위치의 왜곡뿐 아니라 묘화될 패턴의 내용(contents)에 따라 선택될 수 있다. 모든 부분들이 동일한 크기와 형상일 필요는 없다.
그것을 따라 타겟부가 오버랩되는 에지는 스티치 경계부로 칭할 수 있고 상기 경계부에서의 이미지는 약간 오버랩되거나 오버랩되지 않고 접할 수도 있다.
바람직하게는, 축소된 투영필드의 선택은 사용될 투영렌즈의 위치왜곡을 특징으로 하는 데이터를 기초로 하고, 투영된 필드는 상기 필드의 대향하는 쪽의 위치오차들간의 차가 최소화되는 필드를 찾음으로써 선택될 수 있다. 이러한 결정은 주어진 일련의 노광에 앞서 수행될 수도 있다.
스티칭오차를 더욱 줄이는 것은 노광의 시퀀스를 최적화하고 전체 장치에 걸쳐 레벨링을 최적화함으로써 달성될 수 있다.
또한, 본 발명은 투영시스템을 사용하여 기판상에 제공되는 방사선감응층의 제1 및 제2타겟부상으로 이미지를 투영시키는 리소그래피 투영장치를 사용하는 디바이스제조방법을 위하여, 상기 투영시스템의 전체 필드내에서의 투영필드의 최적의 크기 및 위치를 선택하기 위한 컴퓨터프로그램을 제공하는데, 상기 제1 및 제2타겟부는 에지를 따라 인접해 있고, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터시스템에서 실행될 때,
상기 투영 단계에서 사용되는 투영시스템의 최대 필드를 가로질러 투영된 이미지의 위치변위를 나타내는 데이터를 참조하여, 상기 최대필드내에서 복수의 축소된 필드들의 대향측상의 위치변위들간의 차를 판정하는 단계로서, 상기 복수의 축소된 필드는 상기 최대필드내에서 상이한 크기, 종횡비 및/또는 위치를 갖는 단계; 및
위치변위들간의 최소 차를 갖는 상기 복수의 축소된 필드 중 하나를 상기 축소된 필드로서 선택하는 단계를 수행하도록 컴퓨터시스템에 지시하는 프로그램 코드 수단을 포함하는 것을 특지으로 한다.
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 431, 410, 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외선과 EUV(예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선) 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 디바이스제조방법에 사용될 수 있는 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
· 방사선(예를 들어, DUV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex,IL), (이 경우에는 특별히 방사원(LA)도 포함한다);
· 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크홀더가 마련되어 있고, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
· 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 마련되어 있고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT);
· 기판(W)의 (예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는)타겟부(C)상에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템 ("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절렌즈 시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 바와 같은 형식의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채택할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 엑시머레이저)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 맞바로 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 이것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타의 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 수은램프인 경우에서 처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 대개 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀 있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커싱한다. 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 동안에, 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-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에 마스크테이블(MT)이 단행정액추에이터에만 연결되거나 또는 고정될 수도 있다.
도시된 장치는 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. 그 후 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 것을 제외하고는 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 또는M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
도 2는 기판상으로 마스크패턴을 투영할 때 투영렌즈에 의하여 도입되는 왜곡의 특징을 나타내는 벡터 플롯의 예시이다. 상기 도에서, 각 화살표의 방향 및 크기는 화살표꼬리에 명목상으로 위치설정된 이미지의 소정 점의 위치오차를 나타낸다. 상기 도에서, 왜곡의 크기가 실질적으로 과장되어 있다는 점에 유의해야 한다. 이렇게 플롯으로 나타낸 렌즈 시그너처는 각 투영시스템(PL)에 대하여 상이하나 널리 알려진 기술에 의하여 측정 및 기록될 수 있다. 투영렌즈에 의하여 도입된 왜곡측정 과정에서, 측정 레티클의 클램핑에 의하여 야기된 왜곡 및 측정 레티클 자체의 왜곡 역시 측정된다는 점에 유의해야 한다. 측정 레티클의 왜곡은 본 발명의 방법에서 사용되기 전에 측정된 플롯으로부터 제외 수 있다. 클램핑으로 인한 왜곡 역시 적어도 그들이 클램핑으로 인하여 발생한 레티클의 왜곡과 상이한 양만큼은 제외되어야 한다.
도 3은 보다 고차(higher-order)의 동일 렌즈 시그너처이다. 이것은 벡터 데이터로부터 계산되며 이상적인 라인이 투영된 이미지에서 얼마나 왜곡되었는지를나타내고 있다. 상기 보다 고차의 피팅된 데이터로부터, 전체 가용 필드내에서의 최적의 필드를 판정하여 상기 최적의 필드의 대향하고 있는 경계부상 점들 사이의 위치오차간의 차를 최소화시키는 것이 가능해진다. 상기 판정에 있어, 투영된 이미지에서 2nd및 선택적으로는 보다 고차의 왜곡이 고려된다. 인접한 필드들이 각각의 노광을 위한 최적의 필드를 사용하여 프린트될 경우, 스티칭에러는 그에 대응하여 최소화된다. 도 3은 예시용 렌즈 시그너처를 위한 최적 필드(OF)의 예시를 나타내고 있다.
상기 최적의 필드(OF)는 상이한 필드의 크기 및 위치에 대하여 상하 및/또는 좌우의 왜곡 벡터를 계산 및 비교함으로써 결정될 수 있다. 그런 다음, 최적 필드의 크기 및 위치가 쉽게 선택될 수 있다. 하지만, 많은 경우에, 최소 스티칭오차가 0(zero) 필드 크기로 얻어지기 때문에, 최적화는 스티칭오차를 최소화하기보다는 부가적인 제약(constraint)을 포함할 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 최적화는 최소 스티칭오차를 제공하는 소정의 최소크기 및/또는 종횡비의 필드를 찾아내기 위한 제약이 가해질 수도 있다. 스티칭 정확도가 여타부분들보다 소정 부분에서 보다 중요하게 프린트될 패턴이 되어 있는 경우라면, 최적 필드의 크기 및 위치의 선택 이전에 위치오차들 간의 차가 경계부의 상이한 부분의 스티칭오차의 중대성(criticality)에 따라 가중될 수 있다.
또한, 단일 디바이스를 구성하기 위하여 사용되는 몇몇 이미지는 상이한 필드 크기를 가질 수 있다는 점에 유의해야 한다. 도 6은 2개의 상이한 크기 및 2개의 상이한 방위를 갖는 이미지 C1 내지 C6으로 구성된 디바이스(D)를 나타낸다. 상이한 노광을 위한 이미지 필드의 크기 및 방위는 투영렌즈의 왜곡뿐 아니라 전체 디바이스 패턴의 세부사항에 따라 선택된다.
최적의 필드 크기 및 위치를 계산한 후에도, 상기 필드의 대향측상 위치오차들간에는 잔류하는 차가 있을 수 있다. 많은 경우에 이 차는 비제로(non-zero) 평균값을 가지며, 이는 상기 필드에 투영된 이미지의 일 측이 일 방향으로 시프트된 것을 의미한다. 따라서, 적절한 양만큼 보상하기 위하여 일 노광을 시프팅함으로써 에지를 따르는 정합(match)이 개선될 수 있다. 이것이 인접한 2개의 타겟부(C1,C2)의 2nd차 플롯을 도시하고 있는 도 4에 나타나 있다. 화살표(SO)로 나타낸 방향으로의 타겟부(C2)의 상대적인 시프트에 의하여 결합부를 따른 정합성이 개선된 것을 알 수 있다.
스티칭 오프셋을 적용하는 것은 이미지 필드의 대향측상 위치오차의 차가 에지 전체 또는 대부분을 따라 동일한 방향으로 되어 있는 최대 장점을 제공한다는 점을 명백히 이해할 것이다. 만일 에지의 상이부의 위치오차의 차가 상이한 방향으로 되어 있다면, 스티칭 오프셋은 거의 개선되지 않거나 전혀 개선되지 않을 수도 있다. 즉, 최적의 필드 크기 및 위치를 선택함에 있어, 스티칭 오프셋에 의하여 얻을 수 있는 개선효과 역시 고려되어야 한다.
스티칭오차를 더욱 최소화하기 위하여, 기판테이블의 위치설정의 재현성은 웨이퍼 테이블 서버시스템의 X 및 Y 스테핑 오차의 특징을 나타내는 데이터를 얻기위한 일련의 시험 노광 또는 기타 측정을 수행함으로써 특징지워질 수 있다. 일반적으로, 테이블 위치설정시의 오차는 무작위적이거나 시스템적인 성분을 포함한다. 최적 노광 시퀀스의 결정시 고려되어야 할 시스템적인 오차(systematic errors)를 규명하기 위하여 시험이 반복수행된다. 이러한 오차들은 간섭계변위측정시스템(IF)뿐 아니라 웨이퍼테이블 위치설정 및 제어시스템으로부터 도출될 수도 있다. 시험 노광은 가능한 모든 오차의 요인을 고려하여 배열된다. 상기 시험 노광은 소정 장치에 대한 렌즈 시그너처와 비견되는 테이블 위치설정 핑거프린트를 유도하는데 사용될 수 있다. 그 다음, 상기 핑거프린트는 다음의 스테핑 보정 매트릭스(fj)를 유도하는데 사용될 수 있다.
fj=(Δx,Δy,Δφ,Δψ,Δτ)
여기서, Δx,Δy는 위치오차를, Δφ는 회전오차를, Δψ는 레벨링보정을, 그리고 Δτ는 스텝 패턴 특수 보정(step pattern specific corrections)을 나타낸다.
X 및 Y 스테핑오차 특성화 데이터(characterization data)가 주어지면, 최적화 루틴은 스테이지 위치오차에 의하여 야기된 스티칭오차를 최소화하는 한편 디바이스를 조성하는데 필요한 노광을 수행하기 위한 적절한 차수를 쉽게 결정할 수 있다. 현재까지, 노광의 차수는 스루풋에 대해서만 최적화되어 왔다.
도 5는 디바이스 D1 내지 D4가 프린트될 기판(W)을 나타낸다. 각각의 디바이스는 타겟영역 C1 내지 C4로 이루어진다. 또한, 상이한 타겟영역을 프린트하기 위하여 이어질 가능 경로 P1 내지 P4가 도시되어 있다. 기판상의 상이한 영역에서 X 및 Y 스테핑오차가 상이하다면 기판상의 상이한 디바이스를 프린트하기 위한 최적의 차수는 달라질 수도 있음을 알 수 있다. 본 발명에 따르면, 다음 디바이스가 개시되기 전에 확장된 디바이스를 완성하는데 필요한 노광이 모두 수행되고 확장된 디바이스를 완료하기 위해 이동된 전체 거리가 최소화되도록 스텝 패턴이 배열되는 것이 바람직하다.
이는 투영렌즈(PL)의 초점평면에 타겟부를 선택적으로 위치시키기 위하여 기판을 위치설정하기 위한 노광을 수행할 때 일반적이다. 이러한 프로세스는 레벨링으로 알려져 있고 기판 표면 위치의 실시간 측정을 제공하는 레벨센서를 사용하여 온더플라이(on-the-fly), 즉 노광동안에 수행될 수도 있다. 대안적으로, 웨이퍼의 표면 윤곽이 미리 측정되고 스캔동안 기판의 최적 높이(Z)의 위치 및 경사(Rx,Ry)가 계산될 수 있다. 레벨링 과정은 기판 윤곽의 평균을 나타내는, 즉 투영시스템(PL)의 초점평면에 위치설정될 최적 평면을 결정하는 것으로 볼 수 있다. 종래에는, 이러한 평면이 각 노광에 대하여 개별적으로 결정되어 왔다. 본 발명에 따르면, 최적의 평면은 확장된 디바이스 전체에 대하여 결정된다.
본 발명의 모든 최적화 절차는 일련의 노광 과정 동안 실시간으로 수행되거나 이미 결정된 리소그래피장치의 특징 및 관련이 있을 경우 묘화될 패턴 및 노광될 기판의 관련 데이터를 기초로 하여 미리 수행될 수도 있다. 최적화 절차는 리소그래피장치의 제어시스템의 컴퓨터시스템형성부에 의하거나 별도의 컴퓨터시스템에 의하여 달성될 수 있다.
또한, 상술된 상이한 최적화는 필요에 따라 개별적으로 사용되거나 다양한 조합을 통해 사용될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예를 상술하였으나, 본 발명은 상술된 것과는 달리 실행될 수도 있음을 명백히 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 확장된 디바이스, 즉 일 이상의 타겟부 또는 다이에 걸쳐 확장된 디바이스의 층을 프린트하기 위하여, 사용될 투영렌즈의 특징을 나타내는 데이터를 기초로 하여 상기 필드의 대향측상의 투영된 이미지의 위치오차들간의 차가 최소화되도록 투영필드를 선택함으로써 스티칭오차(stitching errors)를 최소화할 수 있게 된다.

Claims (9)

  1. 디바이스제조방법으로서,
    - 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패턴닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    - 방사선감응재층의, 에지를 따라 인접해 있는 제1, 제2타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하며,
    상기 투영단계에 있어, 상기 투영시스템의 전체 필드내의 투영된 필드의 크기 및 위치가 상기 제1 및 제2타겟부상으로 투영된 이미지의 상기 에지를 따르는 위치오차들간의 차를 최소화하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투영된 필드의 크기 및 위치는,
    상기 투영단계에서 사용되는 투영시스템의 최대 필드 전반에 걸쳐 투영된 이미지의 위치변위를 나타내는 데이터를 참조하여, 상기 최대필드내에서 복수의 축소된 필드들의 대향측상의 위치변위들간의 차를 판정하는 단계로서, 상기 복수의 축소된 필드가 상기 최대필드내에서 상이한 크기, 종횡비 및/또는 위치를 갖는 단계; 및
    위치변위들간의 최소 차를 갖는 상기 복수의 축소된 필드 중 하나를 상기 축소된 필드로서 선택하는 단계에 의하여 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2타겟부상으로 투영된 이미지들 사이의 정렬이 개선되도록 상기 제1 및 제2타겟부 중 하나상으로 투영된 이미지의 상기 기판상의 상대위치를 공칭(nominal) 위치로부터 오프셋하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 확장된 디바이스이고, 그 중 한 층은 복수의 인접한 타겟부를 노광시킴으로써 프린트되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 인접한 타겟부를 노광시키는 차수는 상기 인접한 타겟부간의 결합부에서의 오차가 최소화되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 투영 단계에서, 상기 투영단계에 사용되는 투영시스템의 초점평면에 대한 상기 기판의 위치 및 방위가, 모든 확장된 디바이스에 걸쳐 최적화되는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 디바이스.
  8. 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 단계를 수행하도록, 리소그래피장치에 명령을 내리는 프로그램 코드 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램.
  9. 투영시스템을 사용하여 기판상에 제공되는 방사선감응층의 제1 및 제2타겟부상으로 이미지를 투영시키는 리소그래피투영장치를 사용하는 디바이스제조방법을 위하여 투영시스템의 전체 필드내의 투영 필드를 위한 최적의 크기 및 위치를 선택하는 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    상기 제1 및 제2타겟부는 에지를 따라 인접해 있고, 상기 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터시스템에서 실행될 때,
    상기 투영단계에서 사용되는 투영시스템의 최대 필드를 가로질러 투영된 이미지의 위치변위를 나타내는 데이터를 참조하여, 상기 최대필드내에서 복수의 축소된 필드들의 대향측상의 위치변위들간의 차를 결정하는 단계로서, 상기 복수의 축소된 필드가 상기 최대필드내에서 상이한 크기, 종횡비 및/또는 위치를 갖는 단계; 및
    위치변위들간의 최소 차를 갖는 상기 복수의 축소된 필드 중 하나를 상기 축소된 필드로서 선택하는 단계를 수행하도록 상기 컴퓨터시스템에 지시하는 컴퓨터 코드 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터프로그램.
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