KR20040103346A

KR20040103346A - 리소그래피 장치, 교정 방법 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR20040103346A
Application number: KR1020040037783A
Authority: KR
Inventors: 바젤만스요한네스야코부스마테우스; 블리커아르노얀
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2004-12-08
Also published as: TW200510953A; SG116550A1; TWI304522B; US20070145306A1; KR100747785B1; JP4522147B2; US7459710B2; US7183566B2; JP2004356632A; US20050006563A1; CN1573560A; CN100487579C

Abstract

프로그램가능한 패터닝수단을 구비한 리소그래피 장치를 교정하기 위하여, 프로그램가능한 패터닝수단의 단일 픽셀에 대응되는 스폿의 크기보다 큰 디텍터 요소들을 갖는 CCD와 같은 센서, CMOS 센서 또는 포토-다이오드 배열이 사용된다. 픽셀들은 단일 또는 그룹으로 선택적으로 작동된다.

Description

리소그래피 장치, 교정 방법 및 디바이스 제조방법{Lithographic apparatus, Method of calibrating and Device Manufacturing Method}

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용하는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC), 플랫 패널 디스플레이 및 미세 구조체와 관련된 여타 디바이스의 제조에 사용될 수 있다. 종래의 리소그래피 장치에서 마스크 또는 레티클로도 지칭되는 패터닝수단은 IC(또는 여타 디바이스)의 개별 층에 대응되는 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있고, 상기 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층을 갖는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼 또는 유리판)상의 (예를 들어, 하나 또는 몇개의 다이의 일부분을 포함하는) 타겟부상으로 묘화될 수 있다. 상기 패터닝 수단은 마스크 대신에 회로패턴을 생성시키는 역할을 하는 개별적으로 제어가능한 요소의 배열을 포함할 수도 있다.

일반적으로, 하나의 기판은 연속적으로 노광되는 인접 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 공지된 리소그래피 장치는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스테퍼(stepper) 및 주어진 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔에 의하여 상기 패턴을 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향에 대하여 평행 또는 반평행으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스캐너(scanner)를 포함한다.

프로그램가능한 패터닝수단을 사용하는 리소그래피 장치에서는, 종래 마스크를 사용하는 기계와 비교하여 몇차례의 추가적인 교정이 수행되어야 한다. 예를 들어, 프로그램가능한 패터닝수단의 각 요소(픽셀)에 대하여 기판으로 전달되는 방사선의 세기를 측정할 필요가 있다. 기판상으로 투영되는 각 스폿의 크기 및 위치 또한 측정되어야 한다. 프로그램가능한 패터닝수단에 매우 많은 수, 잠재적으로는 수천만개의 요소들이 주어지면, 이러한 픽셀단위(pixel-by-pixel)의 교정은 과도하게 긴 시간을 요하며, 그들을 주기적으로 반복해야 할 필요가 있다면 스루풋의 실질적인 감소를 가져온다.

매우 미세한 패턴을 형성시키기 위한 리소그래피 장치, 특히 저감 투영시스템(reducing projection system)을 채용하는 장치에서는, 각 픽셀에 대하여 기판상으로 투영되는 스폿이 극히 작기 때문에(심지어 CCD의 개별 요소에서 조차 어떠한 디텍터보다도 훨씬 더 작다) 교정이 또한 매우 어렵다. 기판상의 스폿의 크기는 투영 광학기에 의하여 판정되며 k1 팩터의 값에 따라 프로그램가능한 패터닝수단의 단일 픽셀의 기하학적 크기보다 클 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 일련의 시험 노광을 수행하고 그 결과의 측정이 이행될 수 있으나 매우 시간소모적이기 때문에 주기적인 재교정은 비현실적이다. 따라서, 투영렌즈의 중간 이미지 평면에서 예를 들어 디텍터로 빔의 일부를 지향하기 위하여 반투명 거울을 제공하거나(예를 들어, US2003/0081303 A1 및 WO 03/046665 참조) 또는 빔의 안과 밖으로 움직일 수 있는 디텍터를 제공함으로써 교정 측정을 수행하도록 제안되어 왔다. 이미지가 기판상으로투영되는 것보다 훨씬 더 큰 중간 이미지 평면이 선택될 수 있다. 하지만, 반투명 거울은 불가피하게 투영된 이미지에 얼마간의 등급저하를 가져오고, 투영렌즈의가동 디텍터를 위한 공간 및 메카니즘의 편의성이 떨어질 수 있다. 또한, 중간 이미지 평면에서의 측정은 투영렌즈의 일련의 요소들의 효과들을 고려할 수가 없다.

US 6,121,626 및 US 2001/0033996A는 웨이퍼 스테이지상에 장착되는 CCD 및 투과성 동적 마스크를 사용하는 리소그래피 장치를 개시하고 있다. 상기 CCD 이미지는 동적 마스크상의 패턴 및 초점, 도스, NA 및 σ 설정을 최적화시키는데 필요한 이미지와 비교된다.

본 발명의 목적은 바람직하게는 기판 레벨에서 수행되는 측정을 이용하여 프로그램가능한 패터닝수단의 보다 신속하고 신뢰성 있는 교정을 가능하게 하는 장치및 방법을 제공하는 것이다.

상기 및 여타 목적들은,

- 방사선 투영빔을 공급하는 조명시스템;

- 소정 패턴을 갖는 투영빔을 부여하는 역할을 하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 배열;

- 기판을 지지하는 기판테이블; 및

- 패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 투영하기 위한 투영시스템을 포함하고,

상기 기판 대신에 투영된 패터닝된 빔내에 위치설정가능하고 복수의 디텍터요소들을 갖는 디텍터로서 각 디텍터 요소들이 상기 프로그램가능한 패터닝수단의 단일 픽셀에 대응되는 스폿보다 큰 상기 디텍터 요소를 특징으로 하는 본 발명에 따른 리소그래피 장치에 의하여 달성된다.

상기 배열의 요소(픽셀)들의 적절한 선택적인 작동은 각 픽셀에 대응하여 투영된 스폿보다 훨씬 더 큰 디텍터 요소들을 갖는 디텍터의 사용을 가능하게 한다. 상기 픽셀들은 그들을 개별적으로 교정하거나 변화를 검출하기 위하여 하나씩 작동되거나 패턴으로 작동될 수 있다. 연속적인 작동과 검출의 사이클 사이에서, 보다 작은 디텍터가, 보다 큰 배열을 교정하거나 디텍터 요소들 사이의 경계(border)상이나 그 부근의 픽셀의 교정을 개선시키는데 사용될 수 있도록 디텍터가 이동될 수 있다.

디텍터는 기판테이블상에 장착되어 그것이 기판테이블을 위하여 이미 존재하는 위치설정 시스템에 의해 투영빔내에 위치될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 디텍터는 CCD, CMOS 센서 또는 포토-다이오드 배열을 포함하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 디텍터는 복수의 디텍터 요소에 대응되는 복수의 어퍼처를 갖는 어퍼처부재를 더 포함하며, 상기 각 어퍼처는 상기 디텍터상으로 투영되고 단일 픽셀에 대응되는 스폿보다 크다. 각 어퍼처는 투영된 스폿 크기의 10배보다 크거나 디텍터 요소 크기의 75%보다 작은 것이 바람직하다. 상기 어퍼처 부재는 픽셀들 사이의 크로스토크(crosstalk)가 감소될 수 있도록 한다.

또한, 디텍터는 마이크로렌즈 배열을 더 포함하며, 상기 마이크로렌즈 배열의 각 마이크로렌즈는 1이상의 상기 디텍터 요소를 가로지르는 단일 픽셀에 대응하여 방사선이 확산되도록 하는 역할을 한다. 상기 마이크로렌즈 배열은 측정의 감응도가 증가될 수 있게 한다.

본 발명의 추가 형태에 따르면,

- 기판을 제공하는 단계;

- 조명시스템을 사용하여 방사선 투영빔을 제공하는 단계;

- 개별적으로 제어가능한 요소들의 배열을 이용하여 상기 투영빔에 소정의 패턴을 부여하는 단계; 및

- 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함하고,

개별적으로 제어가능한 요소들의 배열을 사용하는 상기 단계에 앞서, 상기배열이 상술된 바와 같이 청구한 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 교정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법이 제공된다.

본 명세서에서 채용된 "개별적으로 제어가능한 요소들의 배열"이라는 용어는 기판의 타겟부에 필요한 패턴이 생성될 수 있도록 입사하는 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한 수단을 지칭하는 것으로 폭 넓게 이해되어야 하며, "광 밸브" 및 "공간 광 모듈레이터(Spatial Light Modulator:SLM)"라는 용어들도 본 명세서에서 사용될 수 있다. 상기 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 프로그램가능한 거울배열. 이것은, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면을 포함할 수 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 공간 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 반사된 빔으로부터 필터링되어 회절광만 남김으로써 기판에 도달할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 대안으로서, 필터가 상기 회절광을 필터링하여 비회절광만이 남게 함으로써 기판에 도달할 수도 있다. 회절 광학기(MEMS) 디바이스의 배열 또한 대응되는 방식으로 사용될 수도 있다. 각 회절 광학기(MEMS) 디바이스는 복수의 반사 리본들로 이루어져 입사광을 회절된 광으로 반사시키는 격자를 형성하기 위하여 서로 상대적으로 변형될 수 있는 복수의 반사 리본으로 이루어진다. 프로그램가능한 거울배열의추가적인 대안실시예는 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. 다시말하면, 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 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다.

피처의 예비 바이어싱(pre-biasing), 광 근접 교정 피처, 위상 변화 기술 및 다중 노광 기술들이 사용되는 경우, 개별적으로 제어가능한 요소의 배열상에 "디스플레이되는" 패턴은 결국 기판의 층 또는 기판상의 층으로 전달되는 패턴과는 실질적으로 차이가 있을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이와 유사하게, 종국에 기판상에 생성되는 패턴은 개별적으로 제어가능한 요소의 배열상에서 어느 한 순간에 형성된 패턴에 대응되지 않을 수도 있다. 이는 기판의 각 부분상에 형성된 결과물로서의 패턴이, 개별적으로 제어가능한 요소 배열상의 패턴 및/또는 기판 변화의 상대적인 위치가 노광의 주어진 시간 또는 주어진 횟수에 걸쳐 조성되는 배치에서의 경우일 수 있다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 플랫 패널 디스플레이, 박막자기헤드 등의 제조와 같은 다른 여러 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 유의어로 감안될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 여기서 지칭되는 기판은 예를 들어 트랙(통상적으로 기판에 레지스트의 층을 적용하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴) 또는 메트롤로지 또는 검사 툴에서 노광 전후에 처리될 수 있다. 적용이 가능하다면, 본 명세서는 상기 및 여타의 기판 프로세싱 툴에 적용될 수도 있다. 또한, 기판은, 예를 들어 다중층의 IC를 생성시키기 위하여 1회 이상 처리될 수 있기 때문에, 본 명세서에서 사용되는 기판이라는 용어가 이미 다중 처리된 기판을 포함하여 이루어지는 기판을 지칭할 수도 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 408, 355, 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외(UV)선과 (예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인) 극자외(EUV)선 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이란 용어는, 예를 들어 사용되고 있는 노광 방사선에 대하여 또는 침지유체의 사용이나 진공의 사용과 같은 여타 인자들에 대하여 적절한 것으로서 굴절광학시스템, 반사광학시스템, 카타디옵트릭 (catadioptric) 광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서의 "렌즈"라 사용되는 모든 용어는 보다 일반적인 용어인 "투영시스템"과 유의어로 생각할 수 있다.

또한 조명시스템은 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성요소들의 다양한 형태들을 포괄할 수 있으며, 또한 이러한 구성요소들은 이후의 설명에서는 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다.

리소그래피 장치는 2(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블을 갖는 형태로 이루어질 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 다른 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 테이블상에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다.

또한, 상기 리소그래피 장치는 기판이 상대적으로 큰 굴절지수를 갖는 액, 예를 들어 물내에 침지되어 투영시스템의 마지막 요소와 기판 사이의 공간이 충전되도록 하는 형태일 수도 있다. 또한, 침지액은 리소그래피 장치내의 여타 공간, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 처음 요소 사이의 공간에 적용될 수도 있다. 침지기술은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 것으로서 당업계에서 잘 알려져 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 나타낸 도;

도 2는 교정 디텍터를 포함하는 기판테이블을 나타낸 도;

도 3은 투영된 스폿과 디텍터 요소들간의 관계를 예시한 도;

도 4 내지 6은 본 발명의 제2 및 제3실시예에서 사용되는 디텍터를 예시한 도이다.

상기 도면에서, 대응되는 참조부호는 대응되는 부분을 나타낸다.

제1실시예

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

- 방사선(예를 들어, UV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);

- 투영빔에 소정의 패턴을 적용시키되, 일반적으로 개별적으로 제어가능한 요소의 배열의 위치는 아이템 PL에 대하여 상대적으로 고정되지만, 그 대신 그것을 아이템 PL에 대해 정확히 위치설정하기 위한 위치설정수단에 연결될 수 있는 개별적으로 제어가능한 요소(PPM)(예를 들어, 프로그램가능한 거울배열);

- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)을 지지하고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT);

- 개별적으로 제어가능한 요소(PPM)의 배열에 의하여 기판(W)의 (예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C)상으로 투영빔(PB)으로 부여되는 패턴을 묘화하는(imaging) 투영시스템("렌즈")으로서; 상기 기판상으로 개별적으로 제어가능한 요소의 배열을 묘화할 수 있으며, 대안적으로는 개별적으로 제어가능한 요소의 배열의 요소들이 셔터로서의 역할을 하는 제2소스의 상을 묘화(image)할 수도 있으며, 또한 예를 들어 제2소스를 형성시키고 기판상으로 마이크로스폿을 묘화시키기 위하여 마이크로 렌즈 배열(MLA로서 공지됨) 또는 Fresnel렌즈 배열과 같은 포커싱요소들의 배열을 포함하는 상기 투영시스템을 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (개별적으로 제어가능한 요소들의 반사 배열을 구비한) 반사형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (개별적으로 제어가능한 요소들의 투과 배열을 구비한) 투과형일 수도 있다.

일루미네이터 방사선 소스(SO)로부터의 방사선 빔을 수용한다. 상기 소스 및 리소그래피 장치는, 예를 들어 상기 소스가 엑시머레이저인 경우 전체를 분리할 수도 있다. 이 경우에, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 여겨지지 않으며 방사선 빔은 적절한 지향거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD))의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우에는, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우 상기 소스가 상기 장치의 통합부를 이룰수도 있다. 필요할 경우, 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라 칭할 수도 있다.

일루미네이터(IL)는 빔의 각 세기 분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 적어도 일루미네이터의 퓨필평면에서의 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타의 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 일루미네이터는 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖는, 투영빔(PB)이라 칭해지는 방사선의 콘디셔닝된 빔을 제공한다.

이후, 상기 빔(PB)은 개별적으로 제어가능한 요소(PPM)를 인터셉트한다. 빔은 개별적으로 제어가능한 요소(PPM)의 배열에 의하여 반사되고 나면투영시스템(PL)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커싱한다. 위치설정수단(PW)(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 개별적으로 제어가능한 요소의 배열을 위한 위치설정수단이 사용될 경우, 예를 들어 스캔하는 동안에, 빔(PB)의 경로에 대하여 개별적으로 제어가능한 요소(PPM)의 배열의 위치를 정확하게 보정하는데 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 또한, 개별적으로 제어가능한 요소의 배열를 위치설정하는데 위와 유사한 시스템이 사용될 수도 있다. 요구되는 상대적인 이동을 제공하기 위하여 투영빔은 교대로/추가적으로 이동가능한 반면 대물테이블 및/또는 프로그램가능한 패터닝수단은 고정된 위치를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 추가의 대안으로서, 이것은 특히 플랫 패널 디스플레이의 제조에 적용가능하며, 기판테이블 및 투영시스템의 위치는 고정되고 기판은 기판테이블에 대하여 상대적으로 이동하도록 배열될 수 있다. 예를 들어 상기 기판테이블에는 실질적으로 일정한 속도에서 그것을 가로지르는 기판을 스캐닝하기 위한 시스템이 제공될 수도 있다.

본 명세서에서는 본 발명에 따른 리소그래피 장치를 기판상의 레지스트의 노광시키는 것으로서 설명하였으나, 본 발명은 상기의 용도로만 국한되지 않고 상기 장치가 무레지스트(resistless) 리소그래피의 사용을 위해 패터닝된 투영빔을 투영하는데 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.

도시된 장치는 4개의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드 : 개별적으로 제어가능한 요소의 배열은 투영빔에 전체 패턴을 부여하여 한번에(즉, 단일 정적 노광으로) 타겟부(C)상에 투영된다. 그 후 기판테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 이동한다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광에서 묘화되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드 : 개별적으로 제어가능한 요소의 배열은 v의 속도로 정해진 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 Y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 개별적으로 제어가능한 요소 배열의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율이다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광의 타겟부의 (비-스캐닝 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 운동의 길이는 타겟부의 (스캐닝방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 펄스모드 : 개별적으로 제어가능한 요소의 배열은 기본적으로 정지상태로 유지되며 전체 패턴은 펄스방사선 소스를 사용하여 기판의 타겟부(C)상에 투영된다. 기판테이블(WT)은 투영빔(PB)이 기판(W)을 가로질러 라인을 스캐닝하게 되도록 기본적으로 일정한 속도로 이동된다. 개별적으로 제어가능한 요소 배열의 패턴은 방사선시스템의 펄스 사이에서 요구에 따라 업데이트되고, 후속하는 타겟부(C)가 기판상의 요구되는 장소에서 노광되도록 펄스가 시간 조정된다. 따라서, 투영빔은 기판의 스트립(strip)에 대하여 완전한 패턴을 노광시키도록 기판(W)을 가로질러 스캔할 수 있다. 상기 공정은 전체 기판이 한 라인씩 노광될 때까지 반복된다.

4. 연속스캔모드: 실질적으로 일정한 방사선 소스가 사용되고, 투영빔이 기판을 가로질러 스캔하고 기판을 노광함에 따라, 개별적으로 제어가능한 요소의 배열상의 패턴이 업데이트되는 것을 제외하고는 기본적으로 펄스모드와 동일하다.

또한, 상술된 모드의 용법에 대한 조합 및/또는 변형, 또는 전적으로 다른 모드의 용법 또한 채용될 수도 있다.

도 2는 기판홀더(도시 안됨)에 장착된 기판(W)이 놓이는 기판테이블(WT) 및 개별 검출 요소(11)들의 배열을 포함하는 픽셀 교정 디텍터(10)를 나타내고 있다. 픽셀 교정 디텍터는 CCD, CMOS 센서, 포토-다이오드 배열 또는 여타 적절한 장치일 수 있다. 투영빔의 방사선이 디텍터를 손상시킬 수 있는 파장에 있을 경우, 디텍터 위에 변환층(conversion layer)이 배치될 수도 있다. 변환층은, 예를 들어 형광(fluorescence)에 의하여 짧은 파장의 노광 방사선의 광량자(photon)를 디텍터가 손상없이 검출할 수 있는 가시광선으로 변환시킨다. 나타낸 바와 같이, 픽셀 교정 디텍터(10)는 기판홀더에 인접한 적절한 기판테이블(WT)에 고정되나, 예를 들어 기판홀더에 의하여 유지될 수 있는 더미(dummy) 기판상에 장착되는 제거가능한 디텍터가 채용될 수도 있다. 또한, 필요할 경우 투영렌즈(PL) 아래에 디텍터를 위치시키기 위하여 별도의 위치설정 시스템을 제공할 수도 있으나, 정확한 위치설정 및 변위 측정시스템이 이미 제공된 기판테이블을 사용하는 것이 바람직하다. 다수 스테이지 장치에서, 단 하나의 스테이지에만 픽셀 교정 디텍터가 제공될 필요가 있다. 또한, 상기 픽셀교정센서는 더 이상 논의되지는 않겠지만 본 발명의 범위 밖의 여타 측정을 하는데 사용될 수도 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이 각 검출요소(11)내의 스폿 12-1 내지 12-n의 배열이 배열 PPM의 대응 픽셀의 적절한 제어에 의하여 개별적으로 조사될 수 있도록, 각 검출요소(11)는 상기 배열 PPM의 단일 요소에 대응되는 기판상으로 투영되는 스폿보다 크다. 본 발명의 제1방법에 따르면, 각 디텍터 요소가 한 번에 1개의 픽셀에 의해 조사되도록 배열 PPM의 픽셀들을 차례로 작동시킴으로써 교정이 수행된다. 디텍터 요소들의 출력은 교정을 위해 이용될 수 있는 픽셀단위의 세기 측정을 제공하기 위한 배열 PPM의 픽셀들의 작동 시퀀스와 상호관련되어 있다. 교정의 속도가 빠른 프로그램가능한 패터닝수단의 스위칭속도 및 디텍터의 감응도와 판독속도에 의해서만 제한되도록 일련의 측정시 디텍터가 움직일 필요는 없다. 따라서, 적절한 감응도 및 빠른 센서가 배열의 신속한 교정을 가능하게 할 수 있다.

배열의 초기 교정후에, 변화의 보다 신속한 검출이 가능해 지도록 픽셀단위의 측정들이 기준값으로 저장될 수 있다. 본 발명의 상기 제2방법에서, 각 디텍터 요소(11)에 대응되는 몇개의 픽셀들이 동시에 작동되고 그 결과로 나타나는 출력은 대응되는 기준값의 합과 비교된다. 어떠한 차이는 변화가 발생했다는 것을 나타내며, 어떠한 픽셀이 영향을 받았는지를 판정하기 위한 일련의 측정이 수행될 수 있다.

어떠한 픽셀 그룹이 검출된 변화를 야기하였는지 식별하기 위한 바람직한 접근법은, 예를 들어 디텍터 요소(11-b)에 대하여 나타낸 바와 같이 다음에 상기 그룹내의 픽셀의 처음 절반을 작동시키고 합해진 대응 기준값과 디텍터 요소의 출력을 비교하는 것이다. 상기 단계에서 변화가 검출되지 않았다면, 원래의 그룹의 두번째 반에 그 변화의 원인이 있는 반면, 원래 검출된 변화 전체를 고려한 변화가 검출된다면, 상기 변화는 처음 절반에 그 원인이 있다. 그 다음, 변화가 기준 교정값이 보정되는 단일 픽셀에 기인하는 것으로 나타날 때까지 상기 변화가 기인된 상기 절반의 절반을 고려한다. 이 방법은 바이너리 트리 검색(binary tree search)과 유사하다.

본 발명의 제2방법에서는, 2개 이상의 픽셀에서의 변화가 서로 상쇄되어 검출되지 않는 가능성을 줄이기 위하여 예를 들어 디텍터 요소(11-c)에 대하여 나타낸 바와 같이 라인에 의하여 상이하게 그룹화된 픽셀들을 이용한 2이상의 사이클이 수행될 수도 있다.

제2실시예

이하 설명되는 바와 같이 제1실시예와 동일한 부분은 생략한 제2실시예에서는, 디텍터의 크로스토크를 저감시키는데 어퍼처부재가 사용된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 어퍼처부재(13)는 디텍터(10) 위에 배치되며 각각의 디텍터 요소(11)에 대해 하나의 어퍼처(14)를 갖는다. 각각의 어퍼처(14)는, 배열 PPM의 하나의 픽셀로부터 기판으로 지향되는 광 모두가 디텍터에 도달하지만 가능한 한 다른 광선들은 적게 도달할 수 있도록 형상과 크기가 이루어져 있다. 예를 들어, 배열의 각 픽셀들이 기판상에 한 변이 d2인 정사각형의 스폿을 생성시킨다면, 또한 각 어퍼처(14)가 한 변이 d1이며 정사각형일 수 있다(여기서 d1＞d2). d2보다 큰 d1의 양은 스폿 크기의 가능한 변화를 포괄하기에 충분해야 한다.

어퍼처부재(14)는 디텍터(10)의 표면상에 별도의 판부재 또는 퇴적되는 층일 수 있다. 어느 경우이건, 어퍼처부재는 적절한 재료이어야 하며 투영빔의 방사선에 대해 유효하게 불투명하도록 충분한 두께로 이루어져야 한다. 어퍼처(14)는 리소그래피 기술, 예를 들어 단일 픽셀을 사용하여 정상 영역보다 큰 영역을 노광시키기 위하여 큰 조사량을 사용하거나, 오버에칭(overetching)함으로써 필요한 위치설정 및 크기 정확도로 생성될 수 있다.

디텍터를 어퍼처부재와 함께 사용하면, 디텍터는 어퍼처를 교정될 상이한 픽셀들로부터 투영된 스폿과 정렬시키기 위하여 시프팅될 필요가 있으나, 어퍼처의 간격이 투영된 스폿의 간격과 정확히 일치한다면 움직임의 횟수는 단위 검출 요소 당 배열내의 픽셀의 개수와 동일하며 교정에 소요되는 시간의 길이를 불필요하게 증가시킬 필요가 없다.

어퍼처 층에 의하면, 선택된 픽셀로부터의 광만이 디텍터 요소(11)에 도달하기 때문에 표유 광, "on" 위치에서 고정된 픽셀이나 심각하게 오정렬된 픽셀들의 영향이 제거될 수 있다.

제3실시예

제3실시예에서는, 센서의 감응도를 향상시키기 위하여 선택된 픽셀로부터의 방사선을 판독하는데 마이크로렌즈 배열이 사용된다.

마이크로렌즈 배열은 도 5에 나타낸 바와 같은 단일 디텍터 요소(11-p)나 도 6에 나타낸 바와 같은 몇개의 요소(11-p 내지 11-s)를 가로지르는 광을 확산시키기위하여 채택된다. 디텍터 요소를 보다 균일하게 가로지도록 광을 지향시킴으로써, 디텍터에 대한 국부화된 손상이 제거되고 디텍터의 전체적(bloom) 또는 국부적인 과부하가 줄어든다. 스폿의 세기가 세고 단일 디텍터 요소에 과부하가가 걸릴 우려가 있을 경우에는 몇개의 디텍터 셀을 가로지르는 광을 선택하는 것이 유용할 수 있다. 또한, 감응도를 증가시키기 위한 보다 긴 "노광"을 허용하고 스폿으로부터의 광을 수용하는 몇개의 디텍터 요소들에 의하여 기록된 세기들을 비교하여 스폿의 크기 및 위치의 측정을 가능하게 할 수 있다.

또한, 마이크로렌즈 배열은 제2실시예에서 사용되는 것과 같은 어퍼처부재와 조합하여 사용될 수도 있다. 어퍼처부재가 퇴적된 층이라면, 그것은 디텍터(10)보다는 마이크로렌즈 배열(15)상에 제공될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 상술된 것과는 달리 실행될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하고자 의도된 것이 아니다.

본 발명에 따르면, 기판 레벨에서 수행되는 측정을 이용하여 프로그램가능한 패터닝수단의 보다 신속하고 신뢰성 있는 교정을 가능하게 하는 장치 및 방법을 얻을 수 있다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,

- 방사선 투영빔을 공급하는 조명시스템;

- 소정 패턴을 갖는 투영빔을 부여하는 역할을 하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 배열;

- 기판을 지지하는 기판테이블; 및

- 패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 투영하기 위한 투영시스템을 포함하고,

- 상기 기판 대신에 투영된 패터닝된 빔내에 위치설정가능하고 복수의 디텍터요소들을 갖는 디텍터를 포함하며, 각 디텍터 요소은 프로그램가능한 패터닝수단의 단일 픽셀에 대응되는 스폿보다 큰 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 디텍터가 상기 기판테이블상에 장착되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 디텍터는 CCD, CMOS 센서 또는 포토-다이오드 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디텍터는 복수의 요소에 대응되는 복수의 어퍼처를 갖는 어퍼처부재를 더 포함하고, 상기 각 어퍼처는 상기 디텍터상으로 투영되고 상기 패터닝수단의 단일 픽셀에 대응되는 스폿보다 크고, 상기 각 어퍼처는 바람직하게는 투영되는 스폿 크기의 10배보다 크고 및/또는 디텍터 요소 크기의 75%보다 작은 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디텍터는 마이크로렌즈 배열을 더 포함하고, 상기 마이크로렌즈 배열의 각각의 마이크로렌즈는 1이상의 상기 디텍터 요소를 가로지르는 상기 배열의 단일 요소에 대응되는 방사선을 확산시키는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
리소그래피 투영장치 교정방법에 있어서,

- 방사선 투영빔을 공급하는 조명시스템;

- 소정 패턴을 갖는 투영빔을 부여하는 역할을 하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 배열;

- 기판을 지지하는 기판테이블; 및

- 패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 투영하기 위한 투영시스템을 포함하고,

- 상기 기판 대신에 투영되는 패터닝된 빔내에 디텍터를 위치설정시키는 단계로서, 상기 디텍터가 복수의 디텍터 요소들을 가지며, 각각의 상기 디텍터 요소는 상기 배열의 단일 요소에 대응되는 스폿보다 큰 상기 단계;

- 상기 배열의 요소들을 선택적으로 작동시키는 단계;

- 상기 디텍터 요소들 각각에 수용되는 방사선을 검출하는 단계; 및

- 상기 검출 단계의 결과들을 기준으로 하여 상기 리소그래피 투영장치를 교정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교정방법.
제6항에 있어서,

상기 배열의 요소들을 선택적으로 작동시키는 단계에 있어서,

측정 간격동안 상기 요소들은 상기 디텍터 요소들 중 주어진 하나에 대응되는 상기 배열의 복수의 요소들 중 단 하나만 작동되도록 상기 요소들이 작동되는 것을 특징으로 하는 교정방법.
제7항에 있어서,

상기 선택적으로 작동 및 검출하는 단계들은, 작동되는 상기 디텍터 요소들 중 주어진 하나에 대응되는 상기 배열의 상기 복수의 요소들 중 상이한 것들을 이용하여 반복되는 것을 특징으로 하는 교정방법.
제6항에 있어서,

상기 배열의 요소들을 선택적으로 작동시키는 단계에서, 제1측정 간격동안 상기 디텍터 요소들 중 주어진 하나에 대응되는 상기 배열의 복수의 요소들의 제1세트가 작동되도록 상기 요소들이 작동되는 것을 특징으로 하는 교정방법.
제9항에 있어서,

상기 선택적으로 작동 및 검출하는 단계들은, 작동되는 상기 디텍터 요소들 중 주어진 하나에 대응되는 상기 배열의 상기 복수의 요소들의 상이한 세트를 이용하여 반복되는 것을 특징으로 하는 교정방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 디텍터는, 상기 선택적으로 작동 및 검출하는 단계들의 반복 중에 상기 투영되는 패터닝된 빔에 대해 움직이는 것을 특징으로 하는 교정방법.
디바이스 제조방법에 있어서,

- 기판을 제공하는 단계;

- 조명시스템을 사용하여 방사선 투영빔을 제공하는 단계;

- 상기 투영빔에 소정 패턴을 부여하기 위하여 개별적으로 제어가능한 요소들의 배열을 사용하는 단계;

- 방사선의 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를포함하고,

상기 개별적으로 제어가능한 요소들의 배열을 사용하는 단계에 앞서, 청구항 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 상기 배열이 교정되는 것을 특징으로 디바이스 제조방법.