KR20040090906A

KR20040090906A - 리소그래피장치, 디바이스 제조방법 및 컴퓨터 프로그램

Info

Publication number: KR20040090906A
Application number: KR1020040026157A
Authority: KR
Inventors: 아드리아엔스요한네스마티아스테오도루스안토니우스; 마르첼헨드리쿠스마리아 빔스; 엔겔베르투스안토니우스프란시스쿠스 판데르파쉬
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2004-10-27
Also published as: US7352473B2; JP2004343083A; CN1538245A; SG115670A1; TWI235891B; KR100649173B1; US20050002040A1; EP1469351A1; CN100510965C; TW200426538A; JP4071733B2

Abstract

간섭계 변위측정 시스템에서, 빔시어(beamshear)에 대한 보정이 이루어진다. 보정은 측정빔이 가로지르는 광경로의 길이 및 측정거울의 각도에 비례하는 변수의 다항식일 수 있다. 보정은 측정빔의 파면의 비평탄도(non-planarity)에 의하여 발생된 에러를 보상한다.

Description

리소그래피장치, 디바이스 제조방법 및 컴퓨터 프로그램 {Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Computer Program}

본 발명은 리소그래피 투영장치에 있어서,

- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 필요한 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 기판의 타겟부상으로 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템; 및

- 상기 장치의 이동가능한 구성요소의 변위값들을 측정하고, 센서측정값들을 상기 이동가능한 구성요소의 변위값들에 관련시키는 모델을 포함하는 간섭계 변위측정 시스템을 포함하는 리소그래피장치에 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 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정 기능층에 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 지지구조체는 마스크테이블이 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 어떤 위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

- 프로그래밍 가능한 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. 프로그래밍 가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배열을 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 국부화된 적절한 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축선에 대하여 개별적으로 경사질 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 프로그래밍가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 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, 리소그래피투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(예를 들어, 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 리소그래피투영장치에서는 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 대체장치에서는 소정의 기준방향("스캐닝방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝방향과 평행으로 또는 반평행(anti-parallel)으로 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 참조자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 얻을 수 있다.

리소그래피투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화단계(imaging step)에 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 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC와 같은 디바이스의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 마무리하기 위한 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. 본 명세서에서 참조자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGrawHill출판사, 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 포괄하는 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 참조자료로 채택되는 듀얼 스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

기판상에 형성된 이전의 층들의 최상부상에 정확하게 디바이스 층을 형성하는데 사용되는 패턴을 프린트하기 위하여, 노광공정내내 마스크(또는 패터닝수단) 및 기판의 위치를 아는 것이 중요하다. 따라서, 많은 공지된 리소그래피장치에서는, 마스크 및 기판테이블들의 변위값들이 간섭계시스템을 이용하여 연속적으로 측정된다. 이러한 시스템의 일례는 "Overlay and Field by Field Leveling in Wafer Steppers using an Advanced Metrology System"(by M.A van den Brink, et al presented at SPIE Symposium on Microlithography, March 1992, San Jose,California USA)에 개시되어 있다. 본 명세서에 설명된 6자유도의 간섭계시스템은 2중경로 간섭계 및 큰 빔크기를 이용하여, 기판테이블이 회전될 때 기판테이블상에 고정적으로 장착된 측정거울들의 각도들에 의해 발생된 간섭계의 오정렬의 경우에서도, 측정빔과 기준빔 사이에 충분한 오버랩이 남아있게 된다. 평탄하고 평행한 파면을 가정하는, 단순화된 이론을 토대로 하는 이것의 목적은, 측정거울들의 경사(tilt)로 인한 빔시어(beamshear)의 영향이 변위측정 결과에 영향을 미치지 않는 것이다 - 신호레벨에서의 감소는 있을 수 있지만, 위상시프트는 없다. 그러나, 본 발명자는 이러한 측정시스템에서 측정거울의 경사가 예를 들어, 파면의 굴곡(wavefront curvature)으로 인해 측정된 변값들에 영향을 미치는 것으로 판정하였다.

본 발명의 목적은, 거울 기울기(mirror inclination)의 영향이 제거되거나 개선되는 간섭계 변위측정 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 투영장치의 도면;

도 2는 도 1의 장치의 기판테이블 및 간섭계 변위측정 시스템내의 측정빔들의 배열을 나타내는 도면;

도 3은 테이블거울상에 입사하는 빔의 패턴을 나타내는 도면; 및

도 4는 내지 도 7은 간섭계모델에 사용되는 다양한 변수들의 정의를 나타낸다.

상기 및 기타 목적은 서문에 명기된 바와 같은 리소그래피장치에 따라 달성되며,

상기 모델은 간섭계 변위측정 시스템의 측정빔의 빔시어(beamshear)를 나타내는 변수(variable)의 함수인 1이상의 보정항을 포괄하는 것을 특징으로 한다.

본 발명자는, 간섭계내의 위치 또는 변위측정에 대한 공지된 배열이 측정거울의 경사에 의하여 영향을 받더라도, 측정거울이 측정빔에 정확히 수직이 아닌 경우에는 상당한 에러가 도입될 수 있다고 판정하였다. 시판되는 평면거울간섭계에서, 측정경로에 걸쳐 측정빔을 2번 보내는데 코너큐브(corner cube)를 이용하면, 측정빔의 파면의 경사가 방지된다. 간섭계 축선들의 비수직성(non-perpendicularity) 및 거울의 반사성으로 인한 지오메트리 에러를 보상하는 공지된 모델들은 평탄하고 평행한 파면을 가정하는 단순화된 이론을 토대로 하는 것이다. 예를 들어, 빔포인팅(beam pointing)내의 에러들로 인한 평탄도로부터의 어떤 편향 또는 1차원 또는 2차원의 비대칭 빔굴곡은 빔시어의 경우에 포지셔닝에러를 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 측정거울 경사의 영향인 빔시어에 종속하는 1이상의 보정항의 형태로 간섭계모델들에 보정이 도입된다.

바람직한 실시예에서, 보정항은, 간섭계의 고정부와 측정거울간의 광경로의 길이, 측정빔이 상기 경로를 통과한 회수 및 측정빔과 측정거울 사이의 각도 중의 적어도 하나, 바람직하게는 전부에 비례하는 변수의 함수이다. 이러한 방식으로, 변수는, 그들이 간섭하고 에러를 정확하게 특징지을 수 있는 경우에, 측정빔과 기준빔의 오프셋을 나타낸다.

경사-도입 에러들의 원인이 상이한 방향에서는 서로 다를 수 있기 때문에, 2개의 직교방향으로 별도의 보정들이 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 보정항은 빔시어를 나타내는 변수의 기계의 초기 또는 주기적인 캘리브레이션시에 계수들의 용이한 피팅(fitting)을 가능하게 하는 예를 들어, 2차 또는 그 이상의 차수의 다항식인 것이 바람직하다.

간섭계시스템이 몇 개의 선형 자유도를 측정하는 경우에는, 보정이 그들 모두에서 이루어지는 것이 바람직하고 선형 측정으로부터의 회전 자유도(rotational degrees of freedom)의 유도(derivation)를 고려하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면 리소그래피 투영장치를 이용하는 디바이스 제조방법이 제공되고,

상기 방법은,

- 적어도 부분적으로는 방사선감응재층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 상기 방사선감응재층의 타겟부상에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및

- 센서측정값들을 상기 이동가능한 구성요소의 변위값들에 관계시키는 모델을 포함하는 간섭계 변위측정 시스템을 이용하여 상기 리소그래피 투영장치의 이동가능한 구성요소의 변위값들을 측정하는 단계를 포함하고,

- 상기 모델은 간섭계 변위측정 시스템의 측정빔의 빔시어를 나타내는 변수의 함수인 1이상의 보정항을 포괄하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 형태는,

컴퓨터시스템에서 실행될 때, 간섭계 변위측정 시스템의 센서측정값들로부터 리소그래피 투영장치내의 이동가능한 물체의 변위값들을 계산하도록 컴퓨터시스템에 명령을 내리는 프로그램 코드수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공하고,

상기 프로그램은 상기 간섭계 변위측정 시스템의 측정빔의 빔시어를 나타내는 변수의 함수인 1이상의 보정항을 계산하는 코드수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 컴퓨터 프로그램은, 업그레이드로서 본 발명의 "갱신(retrofitting)"이 가능하도록, 새로운 리소그래피장치 뿐만 아니라, 기존의 리소그래피장치상에도 설치될 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 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔 뿐만 아니라, (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 EUV(예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선)을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

이제, 첨부된 개략적인 도면을 참조하여, 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예가 서술된다.

도면에서, 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타낸다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

ㆍ방사선(예를 들어, DUV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사선소스(LA)도 포함한다);

ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 제공되고, 아이템 PL에 대하여 마스크를 정확히 포지셔닝하는 제1포지셔닝수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 포지셔닝하는 제2포지셔닝수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및

ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 반사 렌즈시스템)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한)투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한)반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.

상기 소스(LA)(예를 들어, Hg램프)가 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔익스팬더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라고 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 세기분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사선소스(LA)는 리소그패피투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사선소스(LA)가 흔히 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사선소스(LA)가 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 시나리오를 모두 포괄하고 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 거친다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2포지셔닝수단(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, 제1포지셔닝수단은 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)(개략적인 포지셔닝) 및 짧은 행정모듈(미세 포지셔닝)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정액츄에어터에만 연결될 수도 있고 고정될 수도 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. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이v의 속도로 소정방향(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 않고 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

도 2는 기판테이블(WT)의 변위를 측정하는 간섭계시스템(IF-W)의 일부를 개략적으로 나타낸다. X 및 Y간섭계(IF-WX, IF-WY)가 도시되고, 이들 각각은 3개의 측정빔들을 기판테이블(WT)의 측면들에 고정된 평면거울로 지향시키며, 이러한 이유로 종종, 거울블럭으로도 일컬어진다. 상기 빔들은 도 3에 도시된 패턴으로 평면거울상에 입사한다. 각각의 측정빔이 센서모듈내의 빔소스로부터 그 위에 실질적으로 수직으로 입사하는 측정거울로 지향되기 때문에 6개의 스폿들이 도시되고, 그런 다음 반향된 빔이 센서모듈내의 코너큐브에 의하여 측정거울로 다시 반사되어, 마침내 기준빔과 간섭하도록 평면거울에 의하여 센서모듈로 다시 반사되는 것을 유의하여야 한다. 기판테이블의 이동은 측정빔의 경로의 길이를 변경시키므로, 측정빔과 기준빔이 오버랩될 때 간섭 줄무늬(fringe)가 시프트된다. 따라서, 고정된 검출기로 줄무늬를 카운트하여 위치신호가 구해진다.

측정빔은 센서모듈로부터 측정거울까지의 거리를 4번 통과하여, 측정거울의 이동의 영향이 줄무늬카운트에서 4배로 확대된다. 또한, 코너큐브는 간섭을 위하여 센서모듈로 반향된 빔이 측정거울의 경사와 관계없이 원래 입사빔과 평행하도록 보장한다. 따라서, 기판테이블의 경사가 측정빔의 옆을 향한 시프트(sideways shift)를 일으키고, 이는 기준빔과의 오버랩 및 이에 따른 신호레벨을 감소시킬 수 있지만, 경로길이의 변화가 없으므로, 이론상의 단순화된 모드에서 위상변화가 없고 위치신호의 변화도 없다. 그러나, 본 발명자들은 신호변화가 빔시어에 의해 발생되는 것으로 판정하였고, 본 발명에 따라 신호변화는, 간섭계시스템의 줄무늬가운트를 스테이지 위치정보로 변환하는데 사용되는 수학적인 모델 즉, 메트로로지모델에 고려되었다.

우선, 도 4 내지 도 6을 참조하여 변수들의 정의가 내려진다. 이들 도면들은 X-간섭계를 예시하며, Y-간섭계도 동일하다.

도 4는 6개의 빔스폿이 3개의 X측정축선들(X1, X2, X3)과 어떤 관련이 있는지를 나타낸다. 각각의 축선은 그것의 2개의 빔스폿들간의 중심선상에서 측정거울의 X방향에서의 위치를 효과적으로 측정한다. 이들 위치들의 소재(location)들은, 정렬센서와 투영렌즈의 초점면(FP) 및 투영렌즈의 광학축선(OX)에 대하여, 도 5에 도시된 상수들(ax, bx, cx)로 정의된다. 기판테이블위치는, 정렬시스템 또는 투영시스템의 초점면(FP) 및 광학축선(OA)의 교점(intersection)인 소위, 회전점(rotation point)이라 불리는 원점(RP)에 대하여 측정된다. 센서모듈과 x평면내의 위치사이의 거리는 Kx인 한편, 기판테이블의 폭은 kx이다. 대응하는 상수들이 Y방향에 대하여도 정해진다. 그런 다음, x방향에서의 기판테이블의 위치(X)이 도 7에 도시된 바와 같이 정해진다.

간섭계는 평면거울을 이용하고, 기준빔에 대한 측정빔의 빔시어와 협력하여, 빔평행관계(beam parallelism)에서의 에러들, 1차원 또는 2차원의 비대칭빔굴곡(asymmetric beam curvature) 및 여타의 영향들과 같은 파면결함으로 인해 나노미터 영역에서의 정확성의 문제점이 발생하기 쉽다. 빔시어는 그 위치가 측정되는 물체의 회전 및 이에 따른 측정거울의 경사에 의하여 발생될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이것은, 빔시어의 함수("BS")로서 1차, 2차 또는 그 이상의 차수의 항들을 포함하는 항들의 X 및 Y방향에 대한 간섭계모델을 추가함으로써 보상된다. 빔시어는 거울-각도(mirror-angle)변화(회전)의 결과인 한편, 스테이지는 간섭계로부터 소정 거리(L)에 있다. 본 실시예에서, 빔시어(BS)는, 4 곱하기 측정거울에 대한 간섭계의 빔경로길이 곱하기 (거울위치에 수직한 빔에 대한)스테이지-각도(stage-angle)에 비례하고, 2차원일 수 있다. 예를 들어, X간섭계들에 대하여, Rz회전으로 인한 Y에서의 측정빔의 시어 및 가상 회전위치(virtualrotation point)를 중심으로 한 Ry회전으로 인한 Z에서의 시어가 발생한다. Y에서의 BS는 대략 4*Rz*L이고, 여기서 L은 스테이지거울과 간섭계 사이의 광경로이다. 작은 내부 간섭계 시프트항이 또한 추가될 수 있다. 빔시어는 간섭계모델에 사용되는 여타의 파라미터들도 포함할 수 있다. Y에서의 빔시어에 대하여, 추가적인 모델항들은 다음의 형태를 가진다:

Ay*(Y에서의 BS)+By*(Y에서의 BS)²+보다 높은 차수의 항들.

Z에서의 빔시어에 대하여 유사한 항들이 또한 추가되고, Y간섭계에 대하여, X 및 Z에서의 빔시어에 대한 유사한 항들의 추가가 수행된다.

간섭계모델의 캘리브레이션 동안에, 스테이지 회전 및 스테이지 위치의 함수로서 위치시프트들이 결정된다. 간섭계모델 파라미터 및 빔시어 계수들은 최소 제곱법(least square fit)을 이용하여 캘리브레이트될 수 있거나, 파라미터들 및 계수들이 파라미터추정 및/또는 신호처리 분야에 공지된 추정(estimation)/계산기술을 이용하여 계산될 수 있다.

발명자들이 확인한 간섭계 변위측정 시스템내의 시스템고장(failure)의 원인은 센서에 도달하는 주위의 광(ambient light)이다. 간섭계센서 및 관련 전자기기들은 진동신호(oscillating signal)를 검출하고 특히, 테이블이 이동함에 따라 센서를 지나가는 줄무늬처리(fringe processing)를 카운트하도록 되어 있다. 이것은 각각의 줄무늬들이 검출기를 통과함에 따라 센서신호내의 선행 에지들(leading edges)을 검출하여 수행될 수 있다. 따라서, 간섭계는 일정하거나 천천히 변화하는 배경조명(background illumination)에 비교적 덜 예민하다. 그러나, 본 발명자들은, 펄스 방사선소스가 사용되는 경우에는 줄무늬계산전자기기들이 투영빔으로부터 산란(scatter)된 광의 상대적으로 짧고 밝은 플래시(flash)에 의하여 혼동을 일으킬 수 있다고 판정하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 측정빔의 경로내의 편리한 위치에, 바람직하게는 센서들에 가깝게 필터가 위치된다. 필터는 측정빔을 통과시키지만 투영빔 또는 여타의 소스들로부터 산란된 방사선(표유광(stray light))을 차단하도록 밴드패스(bandpass) 또는 롱패스(long pass)필터일 수 있다. 직접 또는 형광발광(fluorescence)에 의한, 충분한 세기를 갖는 간헐적인(intermittent) 광학소스가 문제를 일으킬 수 있다.

본 발명의 특정 실시예가 상술되었지만, 본 발명이 상술된 것과 다르게 실시될 수도 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 마스크스테이지 또는 장치내의 여타의 이동가능한 구성요소의 위치를 측정하기 위하여 간섭계시스템내에서 구현될 수 있다. 일반적으로, 본 발명은 빔시어가 판정될 수 있을 때의 단일 축선의 간섭계 또는 예를 들어, X, Rz, Ry를 결정하는 3축시스템 또는 X, Y, Rz, Rx, Ry를 결정하는 5축시스템과 같은 다수-축선의 간섭계로 구현될 수도 있다. 상기 설명은 본 발명을 제한하지 않는다.

본 발명에 따르면, 거울 기울기의 영향이 제거되거나 개선되는 간섭계 변위측정 시스템을 제공할 수 있다.

Claims

리소그래피 투영장치에 있어서,

- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 필요한 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 상기 기판의 타겟부상으로 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템; 및

- 상기 장치의 이동가능한 구성요소의 변위값들을 측정하고, 센서측정값들을 상기 이동가능한 구성요소의 변위값들에 관련시키는 모델을 포함하는 간섭계 변위측정 시스템을 포함하고;

- 상기 모델은 상기 간섭계 변위측정 시스템의 측정빔의 빔시어를 나타내는 변수의 함수인 1이상의 보정항을 포괄하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항에 있어서,

상기 측정빔은 상기 간섭계 변위측정 시스템의 고정된 부분과 상기 이동가능한 구성요소에 고정된 측정거울 사이의 광경로를 가로지르고,

빔시어를 나타내는 상기 변수는,

- 상기 광경로의 길이;

- 상기 측정빔이 상기 광경로를 통과한 회수;

- 상기 측정빔과 상기 측정거울에 대한 법선 사이의 각도; 중 하나이상, 바람직하게는 전부에 비례하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 모델은 2이상의 직교방향에서의 빔시어를 나타내는 변수들의 함수들인 보정항들을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 보정항은 빔시어를 나타내는 상기 변수의 다항식인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제4항에 있어서,

상기 다항식은 2차 이상인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 간섭계시스템은 2이상의 선형 자유도에서의 변위값들을 측정하고, 상기 모델은 상기 선형 자유도 각각에 대한 개별적인 보정항들을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 간섭계 변위측정 시스템에 의하여 그 변위값들이 측정되는 상기 이동가능한 구성요소는 패터닝수단을 지지하는 상기 지지구조체 및 상기 기판테이블 중의 하나인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
디바이스 제조방법에 있어서,

- 부분적 또는 전체적으로 방사선감응재층으로 덮힌 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝수단을 사용하여 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 상기 방사선감응재층의 타겟부상에 상기 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및

- 센서측정값들을 이동가능한 구성요소의 변위값들에 관련시키는 모델을 포함하는 간섭계 변위측정 시스템을 이용하여 상기 리소그래피 투영장치의 상기 이동가능한 구성요소의 변위값들을 측정하는 단계를 포함하고,

- 상기 모델은 상기 간섭계 변위측정 시스템의 측정빔의 빔시어를 나타내는 변수의 함수인 1이상의 보정항을 포괄하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
컴퓨터 프로그램에 있어서,

컴퓨터시스템에서 실행될 때, 간섭계 변위측정 시스템의 센서측정값들로부터 리소그래피 투영장치내의 이동가능한 물체의 변위값들을 계산하도록 상기 컴퓨터시스템에 명령을 내리는 프로그램 코드수단을 포함하고,

상기 프로그램은, 상기 간섭계 변위측정 시스템의 측정빔의 빔시어를 나타내는 변수의 함수인 1이상의 보정항을 계산하는 코드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
리소그래피 투영장치내의 이동가능한 물체의 변위값들을 측정하기 위한 간섭계를 캘리브레이트하는 방법에 있어서,

스테이지-회전 및 스테이지 위치의 함수로서의 변위값들을 결정하는 단계; 및

최소 제곱법을 이용하여, 측정빔의 빔시어를 나타내는 변수에 종속하는 항들에 대한 계수를 포함하고 있는 간섭계모델 파라미터들을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.