KR20040048859A - 리소그래피장치, 디바이스제조방법, 및 그 제조된 디바이스 - Google Patents
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Abstract
리소그래피투영장치는, 1차 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템; 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체; 기판을 유지하는 기판테이블; 및 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템; 상기 투영빔으로부터 상기 1차 방사선을 수용하기 위해서, 상기 투영빔을 가로지르는 경로내에서 이동가능한 방사선센서를 포함하되, 상기 센서는, 입사하는 상기 1차 방사선을 2차 방사선으로 변환시키는 방사선감응재; 상기 방사선감응재로부터 나오는 상기 제2방사선을 검출할 수 있는 감지수단; 및 상기 2차 방사선이 상기 감지수단과 멀어지는 방향으로 진행하는 것을 실질적으로 중지시키는 필터재료를 포함한다.
Description
본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을지지하는 지지구조체;
- 기판을 유지하는 기판테이블; 및
- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 관한 것이다.
여기서 사용되는 "패터닝수단(patterning means)" 이라는 용어는 기판의 타겟부에 생성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함된다. 방사선빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크상의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과마스크의 경우) 또는 반사(반사마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우, 상기 지지구조체는 일반적으로 마스크테이블이 될 것이며, 이것은 입사되는 투영빔 내의 소정위치에 마스크가 잡혀 있을 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크가 상기 빔에 대하여 이동될 수 있다.
- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 적절히 국부화된 전기장을 가하거나 압전작동수단(piezoelectric actuation mean)을 채용하여 축을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치를 채용하는 것이다. 마찬가지로, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울은 입사되는 방사선빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사한다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1이상의 프로그래밍가능한 거울배열을 포함할 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 프로그래밍가능한 거울배열의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
- 프로그래밍가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이 경우의 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 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. 이러한 경우, 상기 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 묘화될 수 있다. 일반적으로 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 소정의 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 Ｍ(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 Ｍ배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 많은 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서도 인용참조되고 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화단계(imaging step)에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGrawHill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학, 반사광학 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한, 상기 방사선시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하기 위한 임의의 설계방식에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 듀얼스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용 참조되고 있다.
반도체베이스(semiconductor-based) 광검출기 또는 광검출기 어레이는 일반적으로 스펙트럼의 가시광부와 적외선부에 민감하다. 딥(deep) 자외선영역(DUV, 통상적으로 250 내지 190㎚ 범위) 및 진공자외선영역(VUV, 통상적으로 195 내지 120㎚ 범위)을 포함하는 자외선영역(UV)에서 전자기방사선에 보다 민감한 포토다이오드를 만들기 위해서, 상기 다이오드는 DUV/VUV 방사선을 흡수하고 그것을 이후 "2차 방사선"이라 하는 보다 장파장인 방사선으로 변환시키는 변환층(conversion layer)으로 코팅될 수 있다. 이 2차 방사선은 적외, 가시, 자외 스펙트럼내의 파장으로, 즉 일반적으로는 400㎚ 내지 1미크론의 파장으로 되어 있는 것이 일반적이다. 이후, 변환될 방사선을 "1차 방사선"이라 할 것이다.
이들 변환 코팅은, 통상적으로 1 내지 50 미크론 두께이므로, 포토다이오드의 언더라잉 어레이(underlying array)의 분해능의 손실없이 도포될 수 있다(통상적으로, 픽셀 크기는 5 내지 50 미크론임). 통상적인 변환 코팅은 Gd2O2S:Tb, P43이라고도 함, Y2SiO5:Ce, Tb(P47), 및 Zn2SiO4:Mn(P1)으로부터 선택될 수 있다. 또한, CaS:Ce, YAG:Ce 및 ZnS:Ag, Al은 변환 코팅 물질로서 사용된다. 이들 코팅은 들어오는 가시광 또는 적외 방사선이 거의 영향을 받지 않고 남아 있도록 하고, 그러므로 가시광 및 적외선 파장의 방사선에 대하여 카메라의 감응성을 감소시키지 않는다. 2차 방사선은 대체로 등방성으로 방출되며, 대략 50%의 2차 방사선이 뒤쪽으로 방출되고 광감응성 표면에 도달하지 않는다. 입사방사선 에너지의 절반만이 검출되기 때문에, 이는 광검출기에 대한 상당한 수율손실을 초래한다. 또한, 광감응성 표면과 멀어지는 방향으로 방출된 2차 방사선은 이미지센서 위의 어떤 거리를 가지고 반사되어, 이미지센서로 복귀되며 (DUV 광이 흡수된 픽셀이 아닌) 다른(wrong) 픽셀상에 떨어질 수 있다.
특히, 이 광검출기 어레이가, 예를 들어 정렬 또는 도즈 측정을 위해, 어레의 앞에서, 공간적 변동하는 투과 또는 위상분포를 갖는 광학요소와 연계하여 상기 광검출기 어레이로 구성된 센서모듈의 검출부로서 사용되는 경우, 이 추가 광학요소는 이러한 스퓨리어스(spurious) 반사를 쉽게 유발할 수 있을 것이다.
이 영향으로 인해서, 공간 분해능의 손실과, 이미지센서상에 "원치 않는" 고스트(ghost) 이미지가 생성된다. 또한, 가시광 및 적외 방사선에 대한 비교적 높은 감응성 때문에, 이들 파장범위내의 표유(stray) 광은 원치 않는 큰 배경부(background)를 만든다. 스캐너에서, 이들 파장에서 방사선을 채용하는 광학 방법에 기초한 여타의 측정시스템들은 상이한 진단시스템 사이에 원치 않는 크로스-토크를 유발할 것이다.
본 발명의 목적은 변환층을 구비한 현재의 광검출기의 검출특성을 향상시켜, 보다 높은 수율이 달성되고 고스트 이미지의 존재가 억제되도록 하는 것이다.
- 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피투영장치를 도시하는 도면;
- 도 2는 종래 기술에 따른 방사선센서를 개략적으로 도시하는 도면;
- 도 3은 본 발명에 따른 방사선센서를 개략적으로 도시하는 도면;
- 도 4는 본 발명에 따른 방사선센서의 대안적인 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
- 도 5a는 두께에 따른 1차 방사선에 대한 반응을 나타낸 그래프;
- 도 5b는 두께에 따른 2차 방사선에 대한 반응을 나타낸 그래프;
- 도 6은 2개의 금속층에 대한 파장의 범위에 대하여 측정된 광학 반응을 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따르면, 이들 및 다른 목적들은 서두문에 밝힌 바 있는 리소그래피장치에서 달성되며,
상기 리소그래피장치는 상기 투영빔으로부터 1차 방사선을 수용하기 위해서, 투영빔을 가로지르는 경로내에서 이동가능한 방사선센서를 포함하며, 상기 센서는,
입사하는 상기 1차 방사선을 2차 방사선으로 변환시키는 방사선감응재;
상기 방사선감응재로부터 나오는 상기 제2방사선을 검출할 수 있는 감지수단; 및
상기 2차 방사선이 상기 감지수단과 멀어지는 방향으로 진행하는 것을 실질적으로 중지시키는 필터재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 필터재료는 포토다이오드에 도달하는 가시 및 적외 표유광 광자의 수를 감소시켜, 효과적인 솔라 블라인드(solar blind) 검출기를 생성할 것이다. 따라서, 최상층은 이미지센서의 스펙트럼 선택성을 향상시킨다.
필터재료는 1차 방사선에 대하여 투과성이 있다. 일 실시예에서, 필터재료는 상기 2차 방사선을 흡수한다. 하지만, 필터재료는 2차 방사선에 대하여 반사성이 있는 것이 바람직하다. 변환층의 최상부상에 대하여 적절한 광학 특성을 갖는 추가 필터재료의 적용은 변환층으로부터의 장파장 2차 방출을 선택적으로 반사시키는 한편, 1차 DUV/VUV 광자를 투과시킬 것이다. 반사되는 경우에는, 표유광과 고스트 이미지의 형성이 방지될 뿐만 아니라, 광변환층에 의해 방출된 2차 방사선도 감지수단을 향하는 방향으로 다시 반사된다.
이는 광감지면으로부터 원래 방출된 반사된 2차 포톤의 부분에 의해 검출기 신호를 증가시킬 것이므로, 수율의 손실이 감소될 것이다. 또한, 후방으로 방출되거나 그리고 어떤 지점에서는 반사된 2차 방사선의 영향(contribution)을 감소시킬 것이다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 리소그래피장치에 있어서, 상기 방사선감응재는 상기 필터재료 이전에 감지수단과 멀어지는 방향으로 적용된다. 따라서, 방사선센서를 향하여 진행하는 방사선은 필터재료에 의하여 먼저 필터링된 다음, 방사선감응층내에서 변환된 후, 방사선 감지수단에 의하여 검출된다. 이 방식으로, 1차 방사선만이 검출되고, 방사선감지수단에 대하여 다시 반사된 2차 광 및 표유광이 차단되거나, 방사선감지수단으로부터 멀리 반사된다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 필터재료는 반투과성 금속층을 포함한다. 상기 금속원자들은 Al 또는 Cr 그룹으로 구성되는 것이 바람직하다고 알려져있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 1차 방사선은 120 내지 250㎚의 파장으로 되어 있다. 상기 필터재료의 두께는 1차 방사선의 파장보다 짧은 것이 바람직하다. 상기 필터층은 두께가 0.5 내지 30㎚인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은,
- 적어도 부분적으로는 방사선감응재층으로 상기 기판을 도포하는 단계;
- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
- 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계;
- 상기 투영빔으로부터 1차 방사선을 수용하기 위해서, 상기 투영빔을 지나는 경로내에서 이동가능한 방사선센서를 이용하는 단계를 포함하는 디바이스제조방법으로, 상기 센서는,
입사하는 상기 1차 방사선을 2차 방사선으로 변환시키는 방사선감응재;
상기 방사선감응재로부터 나오는 상기 제2방사선을 검출할 수 있는 감지수단; 및
상기 2차 방사선이 상기 감지수단과 멀어지는 방향으로 진행하는 것을 방지하는 필터재료를 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) 자외(UV)선 및 (예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인) 극자외(EUV)선을 포함한 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔까지도 포괄하여 사용된다.
대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타내는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선(예를 들어, DUV 영역내의 광)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사선소스(LA)도 포함한다);
- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL) 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사마스크를 구비한) 반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 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.
방사선소스(LA)(예를 들어, 엑시머레이저소스)는 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기분포의 외측반경 및/또는 내측반경(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 조정하는 수단(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 세기분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사선소스(LA)는 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사선소스(LA)가 흔히 수은램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 흔히 방사선소스(LA)가 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 두시나리오 모두를 포괄하고 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)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 행정모듈(long stroke module)(개략위치설정) 및 짧은 행정모듈(미세위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정액츄에이터에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬마크(M1, M2) 및 기판 정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 시프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔모드에서는, 소정타겟부(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 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 분해능을 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
예를 들어, 기판레벨에서 세기 또는 도즈를 결정할 수 있게 하기 위해서, 방사선센서는 편리한 위치, 예를 들어 기판의 부근에 위치되어야 한다. 이러한 방사선센서(2)의 일 실시예는 도 2에 도시되어 있다. 상기 도면에서, 센서는 광감응성 요소(3)의 픽셀 어레이를 포함한다. 광감응성 요소는 통상적으로 가시광영역 및 (주변) 적외선 (부근의) 영역에서 광감응성 특성을 갖는 기판(4)상에 종래의 반도체로 구성되는 것이 일반적이다. DUV 또는 VUV 영역내의 전자기방사선, 또는 심지어 X-레이 영역(1㎚ 이하)까지의 극자외선(통상적으로 13.5㎚)과 같은 보다 단파장의 방사선을 검출할 수 있게 하기 위해서는, 광변환층(5)이 통상적으로 예를 들어 CaS:Ce, YAG:Ce 및 ZnS:Ag, Al로부터 선택되어 도포된다. 이러한 광변환층(5)은 통상적으로 두께가 1 내지 50 미크론이므로, 포토다이오드(통상적으로 픽셀 크기는 5 내지 50 미크론임)의 언더라잉 어레이의 분해능의 손실없이 도포될 수 있다.
종래의 방사선센서에서, 방사선소스로부터의 대략 50%의 입사방사선 에너지(굵은 선 6)는, 신틸레이션 층(scintillation layer)(5)이 양자변환 프로세스의 결과로서 발생된 2차 방사선(가는 선 8로 도시됨)을 방출하기 때문에, 광감응성 요소들로부터 떨어져 거의 등방성으로 진행한다. 도면에 도시된 바와 같이, 이러한 2차 방사선(8)은 장치의 반사부(9)에 의하여 다시 반사될 수 있고, 따라서, 방사선빔이 인근의 픽셀(10)상에 재생성(reproduce)되기 때문에, 고스트 이미지를 형성한다. 이러한 반사부(9)는 회절격자와 같은 센서 조립체의 일부일 수 있으나, 일반적인 반사성 측벽 또는 그것과 유사한 장치의 또 다른 부분일 수도 있다. 특히, 검출기가 예를 들어, 정렬 또는 도즈 측정들에 사용되는 경우, 센서는 통상적으로 광검출기 어레이의 앞에, 공간 변동 투과 또는 위상분포를 갖는 광학요소를 포함한다. 이러한 추가 광학요소(9)는 이러한 스퓨리어스 반사를 쉽게 유발할 것이다.
신틸레이션 층(5)이 2차 방사선(8)의 파장범위내에서 전자기에 대하여 일반적으로 투과성이 있기 때문에, 예를 들어, 모니터링 광 또는 분위기 광원의 여타의 형태와 같은, 그 파장에서 광원(11)에 의해 방출된 광은 일반적으로 바람직하지 않은 배경레벨을 생성한다. 배경광원들은 모니터링 광 또는 분위기 광원의 여타의 형태를 포함할 수 있다. 이들은 영역(12)에 입사되고 있는 개략적으로 도시된 분위기 광을 갖는 광원(11)으로서 개략적으로 도시되어 있다.
도 3은 광변환층(5)상에 증착된 필터재료층의 존재를 개략적으로 예시한다. 필터재료(13)는 2차 방사선(8)이 광감응성 층(3)과 멀어지는 방향으로 진행하는 것을 방지한다. 그러므로, 입사하는 1차 방사선(6)의 에너지는 필터재료(13)에 의하여 포토-신틸레이션 층(5)에 "트랩된다". 도 3에 예시된 실시예에서, 광이 광변환층(5)으로 다시 반사되고 광감응성 층(3)으로 지향되기 때문에, 필터재료(13)는 2차 광(8)이 장치안으로 다시 진행하는 것을 막을 뿐만 아니라, 광수율을 증가시키는 장점을 제공하는 2차 방사선(8)에 대하여 반사특성을 가진다. 필터재료는 0.5 내지 30㎚ 정도 범위의 얇은 금속층인 것이 바람직하다.
이러한 얇은 층(13)은 입사광의 파장에 따라 강하게 의존하는 광학특성을 제공한다, 즉 상기 층은 1차 방사선에 대하여 높은 투과성을 가지고 2차 방사선에 대하여는 낮은 투과성을 가진다. 일반적으로, 2차 방사선은 부분적으로 반사되고 부분적으로 흡수될 것이다.
얇은 층의 이색성 거동(dichroic bebaviour)은 고유의 광학물질특성과 도포된 층의 특정 두께 사이의 특정한 상호작용(interplay)으로부터 기인하는 것이다. 이러한 금속 다층 구조체들의 일반적인 광학특성들은 다음의 문헌, 즉 Max Born & Emile Wolf의, Principles of Optics 6th edition, Pergamon Press. Oxford, 1993, ISBN 0-08-026482-4에 개시되어 있다. 상기 이론에 기초하여, 2개의 다른 유전체 사이에 개재된 서브 파장('얇은', <100㎚) 금속층(최상측상의 가스 또는 액체 매질 또는 고체 상태 패시베이션층, 및 저부측상의 변환층)은 입사광의 파장에 따라 변하는 투과 거동을 보인다.
본 명세서는 서브 파장층(0.5 내지 30 나노미터)에 관한 것이다. 특히, 상기 층의 적절히 선택된 두께는 투과 레벨과 흡수와 함께 반사 레벨 사이의 제어된 밸런스를 허용한다. 층두께 및 재료의 올바른 선택은 두께가 100㎚ 보다 두꺼운 층의 거동과 실질적으로 다른 영향들을 가져올 것이다. 이러한 두꺼운 층은 모든 광을 흡수하거나 반사하고, 관련된 파장에 대하여는 투과성이 없으므로, 이들 "두꺼운" 층은 검출 파장 선별(screening) 용도로는 적합하지 않다.
적절한 층두께를 제외하면, 최적의 광학성능을 달성하는 데 있어서 재료의 올바른 선택은 매우 중요하다. 얇은 층의 원자 및 분자 구조에 따라, 입사광은 재료-특유의 방식으로 상기 층과 상호작용할 것이다. 이 상호작용은 입사 방사선의 파장에 강하게 의존한다. 적절한 재료를 선택함으로써, 투과의 파장의존성은 서술된 검출 선별 용도와 조화를 이룰 수 있다.
이제, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 2차 소스(11)의 표유광은 광감응성 층(3)으로부터 차단되고, 그러므로 센서(2)에 의해 검출되는 배경방사선이 현저하게 감소된다. 또한, 반사요소(9)의 존재는 방사선센서(2)의 광감응성에 영향을 주지 않으며, 고스트 이미지가 더 이상 생성되지 않는다.
도 4에서, 제2실시예는 본 발명에 따른 방사선센서를 도시한다. 이 실시예에서, 검출기는 패시베이션층(14)에 의하여 보호된다. 이러한 층(14)은 최상부 코팅을 보호하고 안정화시키기 위함이다. 이 재료는 DUV 파장범위에서 높은 투과성을 나타내는 산화물 또는 플루오르화물 재료(예를 들어, SiO2, MgF2, CaF2)의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 이러한 재료의 1차적인 기능은 얇은 금속코팅층의 산화 및 화학적 분해를 방지하는 것이다.
도 5a 및 도 5b에서, 층두께의 상이한 값에 대하여, 250 내지 190㎚의 EUV 영역에서 (1차) 방사선(5a)에 의해 조사되고, 가시광의 범위에서 (2차) 방사선(5b)에 의하여 조사된 알루미늄에 대한 모델링된 광학 반응이 주어져 있다. 이들 도면으로부터 알 수 있듯이, 바람직한 층두께는 0.5 내지 30㎚, 보다 정확하게는 4 내지 10㎚, 또는 심지어 보다 특정한 층두께인 5 내지 6㎚에서 변동한다. 이들 바람직한 영역에서, DUV 광의 상대적인 투과성은 높은 반면, 2차 방사선의 투과성은 상대적으로 낮다.
DUV 투과성의 감소는 2차 방사선의 투과성에서의 감소로서 보다 얇은 두께에 대하여 생기는 것이 분명하다. 이는 이 두께의존성이 파장의존성 (이색성) 투과 거동을 뒷받침해 주는 것이다.
도 6에서, 해당하는 2개의 금속층에 대하여 파장의 범위로 측정된 광학 반응이 주어져 있다. 크롬에 대한 도 6a 및 알루미늄에 대한 도 6b에서 추론될 수 있듯이, 화학선(actinic) 파장영역(150 내지 248㎚)에서 방사선의 투과는 비교적 높은 반편, 가시광 영역(400㎚ 에서 1 미크론까지)에서의 투과는 상대적으로 낮다. 알루미늄 또는 크롬의 이들 얇은 금속층들은 본 발명의 방사선센서내에서 그것들이 필터층으로서 적절하게 되도록 하는 관련된 1차 및 2차 파장에서의 이색성 거동을보여준다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 서술하였지만, 본 발명은 서술된 바와 다르게 실시될 수도 있다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 보다 높은 수율이 달성되고 고스트 이미지를 제거하기 위한 변환층을 구비하여 현재 광검출기의 검출특성이 향상된 리소그래피장치가 제공된다.
Claims (16)
- - 1차 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;- 원하는 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;- 기판을 유지하는 기판테이블; 및- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템; 및상기 투영빔으로부터 상기 1차 방사선을 수용하기 위해서, 상기 투영빔을 가로지르는 경로내에서 이동가능한 방사선센서를 포함하여 이루어지며,상기 센서는,입사하는 상기 1차 방사선을 2차 방사선으로 변환시키는 방사선감응재와;상기 방사선감응재로부터 나오는 상기 제2방사선을 검출할 수 있는 감지수단; 및상기 2차 방사선이 상기 감지수단과 멀어지는 방향으로 진행하는 것을 실질적으로 중지시키는 필터재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항에 있어서,상기 필터재료는 상기 1차 방사선에 대하여 투과성이 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 필터재료는 상기 2차 방사선에 대하여 반사성이 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 감지수단과 멀어지는 방향으로, 상기 필터재료 이전에 상기 방사선감응재가 도포되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 필터재료는 반투과성 금속층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제5항에 있어서,상기 금속원자는 알루미늄 또는 크롬의 그룹으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 1차 방사선은 파장이 150 내지 250㎚인 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 필터재료의 두께는 상기 1차 방사선의 파장보다 짧은 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 필터재료는 두께가 0.5 내지 30㎚인 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,상기 방사선감응재는 두께가 1 내지 50 미크론인 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,상기 방사선감응재는 Gd2O2S:Tb, Y2SiO5:Ce, Y2SiO5:Tb, Zn2SiO4:Mn, CaS:Ce, YAG:Ce, ZnS:Ag 및 ZnS:Al로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 감지수단은 픽셀크기가 5 내지 50 미크론인 포토다이오드의 어레이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 필터층은 SiO2 및/또는 MgF2 및/또는 CaF2로 이루어진 패시베이션층으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,상기 방사선센서는 공간 변화 투과 또는 위상분포를 갖는 광학요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피투영장치.
- 디바이스제조방법에 있어서,- 적어도 부분적으로는 방사선감응재층으로 상기 기판을 도포하는 단계;- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;- 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계; 및- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지며,- 상기 투영빔으로부터 1차 방사선을 수용하기 위해서, 상기 투영빔을 지나는 경로내에서 이동가능한 방사선센서를 이용하는 단계를 포함하여,상기 센서는,입사하는 상기 1차 방사선을 2차 방사선으로 변환시키는 방사선감응재와;상기 방사선감응재로부터 나오는 상기 제2방사선을 검출할 수 있는 감지수단; 및상기 2차 방사선이 상기 감지수단과 멀어지는 방향으로 진행하는 것을 방지하는 필터재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
- 제15항의 방법에 따라 제조된 디바이스.
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