KR20040026119A - 기판홀더 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

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KR20040026119A
KR20040026119A KR1020030046506A KR20030046506A KR20040026119A KR 20040026119 A KR20040026119 A KR 20040026119A KR 1020030046506 A KR1020030046506 A KR 1020030046506A KR 20030046506 A KR20030046506 A KR 20030046506A KR 20040026119 A KR20040026119 A KR 20040026119A
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Abstract

보다 큰 웨이퍼를 수용하도록 되어 있는 리소그래피장치의 웨이퍼테이블에 작은 웨이퍼를 수용하게 하는 기판홀더는, 작은 웨이퍼가 놓여질 마디패턴을 가지고 있는 보다 큰 실리콘웨이퍼, 작은 웨이퍼를 위치시키는 위치설정 핀 및 클램프 링 및 보다 큰 웨이퍼에 부착되는 자석으로 형성되는 클램프를 포함한다.

Description

기판홀더 및 디바이스 제조방법 {Substrate Holder and Device Manufacturing Method}
본 발명은,
- 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피투영장치 및 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(addressedarea)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 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 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 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 스캐닝되는속도의 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 될것이다. 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.
반도체 디바이스의 제조에 사용되는 실리콘 웨이퍼는 표준사이즈-150mm, 200mm, 300mm(종종 그 대략의 사이즈를 6", 8", 12"의 인치로 칭하기도 함)로 생산되며, 보다 많은 디바이스가 하나의 웨이퍼상에 제조될 수 있다는 이유에서, 큰 사이즈가 점점 더 보급되고, 이에 따라 웨이퍼 교환단계의 회수가 감소되어 스루풋이 증가된다. 반도체 제조에 사용되는 리소그래피장치 및 여타의 장치들은 상기의 표준 웨이퍼사이즈로 제조할 수 있도록 설계된다. 일반적으로, 리소그래피장치는 단지 하나의 표준사이즈의 웨이퍼만을 수용할 것이다. 일반적으로 보다 큰 웨이퍼 사이즈를 선호한다 하더라도, 어떤 특정분야에서는 상술된 표준 사이즈보다 작고 얇은 웨이퍼상에 제조하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 작고 얇은 웨이퍼를수용하도록 리소그래피장치를 제조하거나 개조하는 것은 비경제적이다.
논의된 종류의 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 (예를 들어, 100㎛ 내지 350㎛의, 140㎛와 같이)매우 얇고, 이로 인하여 그 자체의 무게를 받아 실질적으로 만곡되는 경향이 있다. 스테퍼툴에서 노광을 할 때, 웨이퍼는 1마이크로미터 이내로 평탄해져야 한다. 또한, 웨이퍼가 충돌하지 않고 좁은 공간을 통하여 이동될 수 있도록 핸들링시에도 평탄해지는 것이 유리하다. 또한, 만곡된 웨이퍼는 약하기 때문에, 로보트에 의하여 핸들링될 때에 여러가지 문제를 유발하며, 때때로 웨이퍼가 만곡되어 있을 때는 진공홀더와 양호한 접촉을 하기 어렵다. 따라서, 웨이퍼가 리소그래피장치내에 있는 모든 시간동안에 평탄하게 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 비교적 작은 기판을 잡아줄 수 있고, 보다 큰 기판을 수용하도록 되어 있는 기판테이블을 가지고 있는 리소그래피장치에서 상기 웨이퍼가 묘화될 수 있게 하고 및/또는 보다 큰 기판에 적합한 여타의 기판처리장치에서 처리될 수 있게 하는 어댑터를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 리소그래피 투영장치의 도면;
도 2는 기판과 함께 본 발명의 실시예에 따른 기판홀더를 나타내는 분해도;
도 3은 기판이 클램핑되어 있는 도 2의 기판홀더의 일부의 단면도;
도 4는 기판이 도 2의 기판홀더에 잡혀있을 때 묘화 및 측정될 수 있는 영역을 나타내는 기판의 평면도;
도 5는 도 2의 기판홀더상으로 기판을 장착하기 위한 툴의 사시도; 및
도 6은 아래에서 본 웨이퍼핸들링툴의 사시도이다.
도면에서, 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼를 평탄하게 유지하는 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 홀더는 실리콘웨이퍼와 같은 기판 뿐만 아니라 여타의 비자성체 기판에도 사용될 수 있다.
상기 및 기타 목적은 리소그래피장치에 수용가능한 제1공칭사이즈를 갖는 판부재 및 제2공칭사이즈의 기판을 잡아주는 클램프를 포함하는 본 발명에 따른 기판홀더에 의하여 달성되며, 상기 제2공칭사이즈는 상기 제1공칭사이즈보다 작다.
클램프는 실질적으로 기판의 모든 외연에서 기판을 잡아주도록 되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 웨이퍼가 실질적으로 평탄하게 유지되게 하며, 웨이퍼에 진공을 전달하도록 판부재에 홀이 제공되는 경우에, 진공시스템과 양호한 접촉이 이루어지도록 보장한다.
표준 리소그래피장치에서 처리될 수 있도록 공칭사이즈를 갖는 보다 큰 판부재에 보다 작은 기판을 클램핑하면, 수정을 하지 않고도, 리소그래피장치 또는 여타의 가판처리장치에 의하여 보다 작은 기판이 처리될 수 있다.
판부재는 평면도상으로 실질적으로 원형인 것이 바람직하며, 1이상의 플랫(flat) 또는 노치를 가질 수도 있다. 판부재는 클램프가 부착될 수 있는 표준 치수의 실리콘웨이퍼를 포함할 수 있다. 대안적으로, 판부재가 Zerodur(™) 또는 열팽창이 적은 여타의 비자성체로 만들어질 수 있다.
제1공칭사이즈는 150mm, 200mm, 300mm 또는 그 이상이다. 제2공칭사이즈는 100mm이하이다. 각각의 경우의 공칭사이즈는 플랫 또는 노치를 고려하지 않은 판부재 또는 기판의 공칭직경이다. 기판 및 홀더는 둥근모양일 필요가 없으며, 예를 들어, 정사각형과 같은 여타의 형상을 가질 수도 있다. 이 경우에, 공칭사이즈는 가장 큰 치수이다.
판부재는 상기 기판이 그곳에 맞닿을 때, 기판이 상기 판부재상의 사전설정된 위치 및/또는 방위에 놓여지도록 1이상의 위치설정 핀을 가지는 것이 바람직하다. 판부재에 1이상의 플랫 또는 노치가 제공되고, 홀더가 1이상의 플랫 또는 노치를 갖는 기판에 사용될 경우에는, 기판의 플랫(들) 또는 노치(들)이 판부재의 플랫(들) 또는 노치(들)에 대하여 사전설정된 방위로 바람직하게 대응하도록 위치설정 핀이 위치되는 것이 바람직하다.
클램프는 상기 기판의 외측 윤곽과 유사하지만 그 보다 작은 내측 윤곽을 갖는 자성체의 링 및 상기 판부재에 고정된 복수의 자석을 포함한다. 상기 배열은 힘이 기판에 인가되더라도, 기판을 평탄하게 유지하도록 도와주는 한편 기판홀더의 전체 두께를 작게 유지할 수 있게 보장한다.
바람직한 실시예에서, 판부재에는 상기 기판이 놓여지는 영역내에 미세한 마디(burl)패턴이 제공된다. 마디패턴은 클램핑된 기판내에서 제한된 범위의 높이 변화가 생기는 것을 방지한다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및
- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
상기 기판을 제공하는 단계는,
- 상기 기판보다 큰 공칭사이즈를 갖는 판부재에 상기 기판을 클램핑하는 단계; 및
- 상기 기판이 클램핑되어 있는 상기 판부재를 상기 리소그래피장치에 로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 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 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 (예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선)EUV 뿐만 아니라, 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.
본 발명의 실시예는 첨부한 개략적인 도면을 참조하여 단지 예시의 방식으로 설명된다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
ㆍ방사선(예를 들어, DUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 반사렌즈시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램 가능한 거울 배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 엑시머레이저)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 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사원(LA)이 흔히 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있음을 유의해야 한다. 후자의 시나리오는 흔히 방사원(LA)이 엑시머레이저인 때의 경우이다.
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)의 초점을 맞춘다. 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, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은행정액추에어터에만 연결될 수 있고 고정될 수도 있다.
상술한 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 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 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.
이러한 리소그래피장치는 예를 들어 150mm, 200mm, 300mm의 공칭직경의 특정 사이즈 및 예를 들어, 1개 또는 2개의 플랫 또는 노치를 가지고 있는 원형의 형상을 갖는 기판을 사용하도록 되어 있다. 특히, 기판테이블은 이러한 웨이퍼를 받아들이도록 되어 있고, 적절한 크기와 형상을 갖는 마디패턴 및 처리될 기판의 노치 또는 플랫을 맞춰주는 설치 핀(locating pin)을 가진다. 여기서는 공통적으로, 기판이 진공으로 기판테이블상에 유지되고, 진공노즐은 기판이 일그러지는 것을 방지할 수 있게 균일한 클램핑력을 보장하도록 기판의 전체 영역을 덮을 것이다. 또한, 투영시스템 및 정렬센서 및 레벨센서와 같은 다양한 센서의 초점면은 특정 레벨에 세팅되고, 일반적으로 기판의 평면에 대하여 제한된 수직이동만 하는 기판테이블은 상기 특정 레벨에 주어진 두께의 기판의 최상면을 위치시키도록 되어 있다.너무 얇거나 두꺼운 기판이 사용되면, 기판테이블이 투영시스템 및 다양한 센서들의 초첨에 기판의 최상면을 놓아둘 수 있도록 그 위치를 충분히 조정할 수 없을 수도 있다.
기판홀더
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판홀더 및 기판의 분해도이다. 기판홀더(10)는 위치설정 핀(12, 13)에 고정되는 판부재(11), 기판을 제자리에 단단하게 잡하주도록 클램프 링(15)과 함께 클램프를 형성하는 영구자석(14)을 포함한다. 마디패턴(16)은 기판(W)을 지지하도록 제공된다.
일례로서, 기판홀더(10)는 공칭직경이 100mm(4")이고 두께가 140㎛인 기판을 공칭직경이 150mm(6")이고 두께가 500㎛인 기판을 핸들링하도록 되어 있는 리소그래피 장치 또는 여타의 기판처리장치에서 처리되도록 할 수 있다. 리소그래피 투영장치의 기판테이블(WT)에 맞는 치수를 가지고, 적절한 높이에 기판(W)이 있다면, 그 두께가 얇기 때문에 비교적 유연하고 심하게 만곡될 수 있는 기판(W)이 노광시에 평탄하게 유지되도록 기판홀더(10)가 보장한다. 이것은 기판(W)이 모든 둘레 또는 실질적으로 모든 둘레 주위에서 클램프 링(15)에 의하여 클램핑되어 있고, 제한된 범위의 높이 변화가 생기는 것을 방지할 수 있도록 충분히 미세한 마디패턴을 가짐으로써 달성된다. 클램프 링은 웨이퍼스테퍼에서 기판홀더를 핸들링하는 동안에 기판(W)이 이동하는 것을 방지한다. 노광 척에서는, 시스템진공이 기판홀더(10) 및 기판(W) 모두를 클램핑하는데 사용될 수 있다. 이것은 기판홀더(10)로부터 기판(W)의 이면에 진공을 전달하는 판부재(11)의 바닥부를 관통하는 홀을 이용하여 달성된다.
도 4에서 더 명확히 알 수 있듯이, 기판(W)은 1차플랫(F1) 및 2차플랫(F2)을 가진다. 위치설정 핀(12; 사실상 2개의 핀)은 플랫(F1)이 기판테이블(WT)상의 기판홀더(10)의 자리설정을 위하여 플랫(17)을 갖는 기판홀더(10)상에 기판(W)을 정확히 위치시킬 수 있게 그들과 맞닿도록 위치된다. 위치설정 핀(13)은 정확한 위치설정을 달성하도록 또 다른 플랫(F2)의 웨이퍼 에지상의 지점과 맞닿는다. 클램프 링(15)에는 위치설정 핀(12, 13) 및/또는 자석(14)을 수용하도록 그 이면에 후퇴부가 제공된다.
위치설정 핀(12, 13) 및 플랫(F1, F2, 17)이 수행될 리소그래피공정의 오버레이 요건내로 기판의 위치설정을 확실히 해야만 하는 것이 아니라, 오히려 그 위에 제공된 정렬마커가 리소그래피장치의 정렬시스템의 캡처범위내에 충분하게 있도록 단지 기판(W)을 위치시키는 것이 필요함을 이해할 것이다. 여타의 실시예에서, 기판(W)이 상이한 플랫 및/또는 노치의 개수 및/또는 배열을 가질 수 있는 한편, 리소그래피장치가 상이한 플랫 및/또는 노치의 개수 및/또는 배열을 갖는 기판을 수용하도록 되어 있을 수 있다. 이 경우에, 기판홀더상의 위치설정 핀(12, 13)은 기판을 정확하게 위치시키도록 기판상에 제공되는 어떠한 플랫 및 노치들과도 맞물리도록 위치되어야만 하는 한편, 판부재(11)는 리소그래피 투영장치의 기판테이블상에 제공되는 어떠한 위치설정수단과도 맞물리도록 플랫 및/또는 노치를 가져야 한다. 위치설정핀(12, 13)은 판부재(11)의 평면내에 웨이퍼(W)를 위치시키는 한편, 마디패턴은 평면방향을 벗어나 그것을 위치시킨다.
상기 실시예에서, 판부재(11)는 표준 150mm(6")의 실리콘웨이퍼를 포함하고, 로케이션 핀(12, 13)은 페라이트 스테인레스강으로 이러어지며, 에폭시수지에 의하여 판부재(11)에 부착된다. 자석(14)은 NiP로 도금된 NdFeB영구자석이며 클램프 링은 페라이트 스테인레스강의 2개의 층으로 만들어진다. 2개의 층을 사용하면 자석 및/또는 위치설정 핀을 수용하는 후퇴부를 용이하게 제공할 수 있다. 스루홀 또는 컷아웃(cut-out)은 단지 하부층을 형성하도록 링내에 만들어진다; 이것은 얇은 링에 블라인드샷(blind shot)을 형성하는 것보다 훨씬 쉽다. 또한, 하나의 층은 그 자기특성을 위하여 선택되는 강철로 만들어지고, 나머지 층은 세기를 위하여 선택되는 강철로 만들어진다. 물론, 하나의 층이 클램프의 최소 높이를 보증하도록 클램프에 사용할 수도 있다.
도 3에서 알 수 있듯이, 클램프 링의 내부 둘레의 거리(d1)내에 이미지를 투영시키려는 경우에는, 클램프 링(15)의 높이(T)가 투영빔(PB)을 가로막을 것이다. 거리(S1)의 정확한 값은 두께(T) 및 투영빔의 최외측 광선의 각도를 결정하는 투영렌즈(PL)의 개구수(NA)에 따라 달라진다. 묘화될 수 없는 고리모양의 폭은 클램프 링(15)과 웨이퍼(W) 사이의 오버랩의 최대폭(Omax)에 S1를 더한 값과 같을 것이다. T 및 Omax를 적절히 선택하면, 클램프 링의 음영으로 간주될 수 있는 기판의 묘화할 수 없는 부분의 폭이 3mm의 표준 에지비드(edge bead)와 필적할 만할 것이다. 온액시스 레벨링을 하는 리소그래피장치에서는, 레벨링 센서빔(LS-B)이 투영빔보다 더 얕은 경사각을 가질 것이다. 이것은 레벨링 센서빔(LS-B)에 대한 클램프 링의음영(SLB)이 더 넓어지며, 웨이퍼표면의 더 큰 부분의 수직위치가 측정될 수 없다는 것을 의미한다. 기판(W)의 내측부에서 만들어진 레벨링측정값을 추론하면 이러한 문제를 피할 수 있다. 도 4에서, 묘화가능한 영역은 그물모양으로 표시되고, 레벨센서빔의 음영의 경계는 점괘선으로 표시된다.
웨이퍼(W)를 기판홀더(10)상으로 로딩하는 로딩툴(20)이 도 5에 도시된다. 로딩툴은 예를 들어, 웨이퍼 핸들링로봇(도 5에 도시되지 않음)에 의해서 또는 수동으로 판부재(11)가 놓여지는 플랫폼(21)을 가진다. 플랫폼(21)은 그 정확한 위치를 보장하도록 판부재(11)의 플랫(17)과 맞물리는 로케이팅 바아(22)를 가진다. 일단 판부재(11)가 정확하게 위치되면, 웨이퍼(W)가 마디패턴상으로 위치설정 핀에 대하여 놓여진다. 이것 또한 웨이퍼핸들링로봇에 의하여 또는 수동으로 수행될 수 있다. 그 후, 웨이퍼(W)는 진공으로 클램핑되어, 제자리에 유지된다. 그 동안에, 클램프 링(15)은 고리모양 진공 척(23)상에 진공으로 유지된다. 고리모양 척(23)은 고리모양 척(23)이 뒤짚혀서 플랫폼(21)상으로 하강될 때 클램프 링이 기판(W)에 걸쳐 정확하게 위치될 수 있도록 플랫폼(21)상에 제공된 로케이터 핀(25)과 맞물리는 로케이터 홀(24)을 돌출부에 가진다. 그런 다음, 진공이 해제되고 고리모양 척이 제거되어, 자석(14)에 의하여 판부재(11)에 유지되어 있던 클램프 링을 떨어뜨린다. 그런 다음, 기판홀더(11) 및 유지되어 있는 기판(W)은 예를 들어, 웨이퍼핸들링로봇에 의하여 리소그래피장치로 이송될 수 있다.
웨이퍼핸들링로봇
상술된 (웨이퍼핸들링툴로 알려져 있는)웨이퍼핸들링로봇은 플랫폼(21)상에 정확하게 판부재(11)를 위치시키는데 사용될 수 있고, 판부재(11)상에 기판(W)을 정확하게 위치시키는데 사용될 수도 있다. 수동핸들링은 웨이퍼(W)의 오염을 야기시킬 수 있고, 로봇을 이용할 때보다 덜 정확한 위치설정을 할 수 있기 때문에, 웨이퍼핸들링로봇이 수동으로 핸들링되는 것보다 바람직하다.
도 6은 웨이퍼핸들링툴(30)의 실시예를 아래에서 본 사시도이다. 툴은 중앙 평면후퇴영역(31) 및 중앙 후퇴영역(31)의 평면으로부터 연장되는 둘레영역(32)을 포함한다. 본 실시예에서는, 둘레영역(32)이 3개의 구획(A, B, C)으로 분할되어 있고, 웨이퍼의 에지에 진공을 제공할 수 있다. 본 실시예에서, 둘레영역(32)에 형성된 원주슬롯(33)을 이용하여 진공이 제공된다. 둘레영역(32)의 구획들(A, B)은 구획(C)보다 작다. 본 실시예에서, 구획(A, B)은 각각 대략 30°의 둘레범위를 점유하고, 구획(C)은 대략 160°의 둘레범위를 점유한다.
도 6에 도시된 각각의 둘레영역(A, B, C)은 툴내부의 홀에 의하여 진공연결장치(34)에 연결되고, 이번에는 진공펌프시스템 등등에 연결된다.
둘레영역(32)내의 진공슬롯(또는 보다 일반적으로는 챔버; 33)은 사용시에 웨이퍼의 외측에지가 툴과 접촉하도록 놓여지는 것이 바람직하다. 중앙 후퇴영역(31)은 웨이퍼가 툴의 여타의 부분에 닿는 것을 방지한다. 도 6에서 알 수 있듯이, 툴의 둘레부 주위의 소정 위치에는 갭(35, 36)이 제공되고, 이것은 웨이퍼홀더표면상의 지정되는 지점에 대하여 웨이퍼를 가압하도록 한다. 예를 들어, 플랫(F1, F2)을 갖는 웨이퍼에 있어서, 툴(30)은 갭(36)에서 노출되는 플랫(F1) 및갭(35) 중의 하나에서 노출되는 플랫(F2)을 가진 웨이퍼를 들어올릴 수 있고, 이것은 판부재(11)상에 웨이퍼를 다시 내려놓는 것을 돕는다. 갭(35, 36)은 또한 웨이퍼가 기준핀(12, 13)에 대하여 정확하게 위치되는 것을 시각적으로 검증하는 것을 도와준다.
플라스틱 재료는 제조가 용이하고 웨이퍼표면에 손상을 주기 않으므로, 툴이 플라스틱재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 폴리옥시메틸렌(POM)과 같은 폴리아세탈이 특히 적합하다.
툴의 이점은 웨이퍼가 바닥부 대신에 최상부로부터 핸들링된다 있다는 것이다. 이것은 웨이퍼의 사용가능한 중앙부와 상호작용하지 않는 둘레 진공챔버(33)를 사용함으로써 가능해진다. 상기 툴은 아래에서부터 웨이퍼를 핸들링하는 것이 불가능하거나 바람직하지 않은 다양한 상황에서 사용될 수 있다. 예로는:
-배면툴을 위한 공간이 없는 표면상에 웨이퍼가 위치되어야만 하는 경우;
-들러붙어 있거나 표준 툴을 위한 공간이 없는 표면으로부터 웨이퍼가 제거되어야 하는 경우;
-웨이퍼의 뒷면상에 디바이스 또는 여타의 예민한 구성요소가 있는 경우가 있다.
툴의 둘레진공챔버디자인은 매우 약하고 얇은 웨이퍼를 신뢰할 수 있는 방법으로 핸들링하게 한다. 또한, 툴 자체는 웨이퍼의 이후의 위치설정을 더 쉽고 더 신뢰성 있게 만들도록 만곡된 웨이퍼를 평탄하게 만드는 것을 돕는 것으로 알려져있다.
본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만, 본 발명은 상술된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 상기의 설명은 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 어댑터를 사용하면, 비교적 작은 기판을 잡아줄 수 있고, 보다 큰 기판을 수용하도록 되어 있는 기판테이블을 갖는 리소그래피장치에서 상기 웨이퍼를 묘화시킬 수 있으며, 보다 큰 기판에 적합한 여타의 기판처리장치에서도 상기 웨이퍼를 처리할 수 있다.

Claims (14)

  1. 리소그래피장치에 수용가능한 제1공칭사이즈를 갖는 판부재, 및 제2공칭사이즈의 기판을 잡아주는 클램프를 포함하는 기판홀더에 있어서,
    상기 제2공칭사이즈는 상기 제1공칭사이즈보다 작은 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클램프는, 실질적으로 그것의 모든 둘레 주위에서 상기 제2공칭사이즈의 상기 기판을 잡아주도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2기판의 묘화할 수 없는 부분은 실제로 대략 3mm의 폭을 갖는 둘레부인 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판부재는 클램프가 부착되는 표준 공칭치수의 실리콘웨이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판부재는 평면도상으로 실질적으로 원형이며 선택적으로 플랫 또는 노치를 갖는 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1공칭사이즈는 150mm, 200mm 또는 300mm이상이고, 상기 제2공칭사이즈는 100mm이하인 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판부재는 상기 기판이 그곳에 맞닿을 때, 기판이 상기 판부재상의 사전설정된 위치 및/또는 방위에 놓여지도록 1이상의 위치설정 핀을 가지는 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  8. 제7항에 있어서,
    1이상의 플랫 또는 노치를 갖는 기판을 사용하는 경우에, 상기 판부재에는 1이상의 플랫 또는 노치가 제공되고, 상기 기판의 플랫(들) 또는 노치(들)이 상기 판부재의 플랫(들) 또는 노치(들)에 대하여 사전설정된 바람직하게 대응하는 방위에 있도록 상기 위치설정 핀이 위치되는 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프는 상기 기판의 외측 윤곽과 유사하지만 그 보다 작은 내측 윤곽을 갖는 자성체의 링, 및 상기 판부재에 고정된 복수의 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판부재에는 상기 기판이 위치될 영역내에 미세한 마디(burl)패턴이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판홀더.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 기판홀더를 작동시키는 방법에 있어서,
    - 플랫폼상에 상기 판부재를 위치시키는 단계;
    - 정확한 방위로 상기 판부재상에 상기 기판을 위치시키는 단계;
    - 척상에 상기 클램프를 위치시키는 단계;
    - 상기 기판에 걸쳐 상기 클램프를 정확하게 위치시키도록 상기 플랫폼상으로 상기 척을 하강시킴으로써 상기 판부재에 상기 기판을 클램핑시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하강시키는 단계는,
    - 상기 클램프, 상기 기판 및 상기 판부재를 정확하게 정렬시키도록 상기 플랫폼상의 핀과 상기 척내의 홀을 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는방법.
  13. - 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    - 패터닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및
    - 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,
    상기 기판을 제공하는 단계는,
    - 상기 기판보다 큰 공칭사이즈를 갖는 판부재에 상기 기판을 클램핑하는 단계; 및
    - 상기 기판이 클램핑되어 있는 상기 판부재를 상기 리소그래피장치에 로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 클램핑하는 단계는 실질적으로 그것의 모든 둘레 주위에서 상기 기판을 클램핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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