KR20050001427A - 리소그래피장치 및 집적회로 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리소그래피 투영장치(1)에 관한 것이다. 투영장치는 패터닝수단(예를 들어, 레티클)을 유지하도록 구성된 지지구조체(MT)를 포함한다. 레티클이 투영빔(PB)에 의하여 조사되는 때에, 투영빔은 레티클상의 패턴으로 패터닝된다. 투영시스템(PL)은 기판의 타겟부상으로 레티클의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된다. 투영시스템(PL)에 대해 레티클의 공간 위치를 판정하는 조립체가 존재한다. 이 조립체는 요구되는 공간 위치를 판정하기에 충분한 다수의 센서를 갖는 측정 유닛을 포함한다.

Description

리소그래피장치 및 집적회로 제조방법{Lithographic Apparatus and Integrated Circuit Manufacturing Method}

본 발명은, 투영빔을 패터닝하도록 상기 투영빔에 의하여 조사될 패터닝수단을 유지하도록 구성된 지지구조체, 기판의 타겟부상에 상기 패터닝수단의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영시스템, 및 상기 투영시스템에 대하여상기 패터닝수단의 공간 위치를 판정하는 조립체를 포함하되, 상기 조립체는 상기 공간 위치를 판정하기에 충분한 다수의 센서들을 구비한 측정 유닛을 포함하는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.

여기서 사용되는 "패터닝수단"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 거울 어레이. 이러한 장치의 예로는, 점탄성제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressedarea)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 거울 어레이의 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 어드레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 거울 어레이에 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. 프로그램가능한 거울 어레이의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.

- 프로그램가능한 LCD 어레이. 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 수있는 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 이미징될 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 평행한 방향 또는 반평행한 방향으로 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 이미징된다. 이 이미징 단계(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 이미징된 피처(imaged feature)의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC(집적 회로) 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 어레이가 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, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될것이다. 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 명세서에서 인용 참조되고 있다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 장치는 많은 여타의 가능한 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 상기 리소그래피장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정디스플레이(LCD), 박막자기헤드의 제조에도 채택될 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 대체될 수 있음을 이해할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "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 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄하여 사용된다.

투영시스템에 대해 패터닝수단의 공간 위치를 판정하는 조립체를 구비한 리소그래피 투영장치는, 예를 들어 미국 특허 제 6,359,678호에 공지되어 있다. 하지만, US 제 6,359,678호에 개시된 조립체의 문제점은, 투영시스템에 대한 패터닝수단의 위치를 측정하는데 있어서 정확성이 떨어진다는 것이다. 이 부정확성의 이유 중 하나는, 열기계적 응력(thermomechanical stress)을 유발하게 하는 온도 변화로 인한 조립체의 치수의 변화 및/또는 진동이, 투영시스템에 대한 패터닝수단의 위치 측정에 영향을 주게 된다는 것이다. 특히, 측정 오차들은 x-축선 및/또는 y-축선을 중심으로 한 투영시스템과 센서들 사이의 상대적인 회전에 의하여 발생될 수 있다. 다른 부정확성들은 패터닝수단상에서 센서로 직접 측정함으로써 도입되는데, 그 이유는 높이에 있어서의 국부적인 변화 및 작은 각도하에서의 반사 때문이다.

Research Disclosure의 2001년 11월호에는, 투영시스템에 대해 패터닝수단의 공간 위치를 판정하는 조립체가 개시되어 있는데, 여기에서는 하나의 센서가 투영시스템상에 직접 위치된다. 이 개시물에 제시된 해결책은 투영시스템과 각각의 센서 사이의 상대적인 회전과 관련된 몇 가지 문제를 해결하기는 하지만, 상기 제시된 해결책으로는 투영시스템에 대한 패터닝수단의 동적인 이동들이 부분적으로 보상될 수 있을 뿐이다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 투영시스템에 대해 패터닝수단의 위치를 보다정확히 판정하는 조립체를 포함하는 리소그래피 투영장치를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 동적 운동으로 인한 회전 변화 및 열기계적 응력에 비교적 민감하지 않은 조립체를 포함하는 리소그래피장치를 제공하는 것이다.

도 1은 리소그래피 투영장치의 개략도;

도 2는 최신 기술에 따른 도 1의 리소그래피 투영장치의 일부분을 보다 상세히 도시하는 도면;

도 3은 본 발명에 따른 도 2에 도시된 리소그래피 투영장치의 동일한 부분을 나타내는 도면;

도 4는 본 발명에 따른 레티클을 구비한 레티클 스테이지(RS) 척(chuck);

도 5는 본 발명에 따른 레티클 스테이지 척의 사시도;

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 이전의 도면들에 도시된 레티클 스테이지의 측면도이다.

이들 목적은, 청구항 제1항에 따른 리소그래피 투영장치에 의하여 달성된다. 상기 장치는 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템; 필요한 패턴에 따라 상기 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체; 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템 및 상기 투영시스템에 대해 상기 패터닝수단의 공간 위치를 판정하는 조립체를 포함하고, 상기 조립체는 상기 공간 위치를 판정하기에 충분한 다수의 센서를 구비한 측정 유닛을 포함하며, 상기 다수의 센서는 투영시스템상에 장착된다. 현재의 최신 기술에 비해, 상기 조립체는 여분의 구성 바아(extra construction bar; MF bar)를 필요로 하지 않으며, 이는 다수의 장점을 가진다. 상기 조립체는 보다 양호한 진공 조건하에서 실행되며 오염의 위험성이 적다. 또한, 상기 조립체는 보다 저렴하게 이용할 수 있다. 더욱이, 투영시스템이 장착되는 프레임의 스윙잉(swinging)은 위치 검출시 수차가 생기지 않게 한다. 상기 조립체는 보다 짧은 시간에 안정화된다. 상기 조립체는 덜 복잡하다. 또한, 프레임 기준 측정이 요구되지 않는다. 게다가, 진공 챔버내의 일부분들이 급격히 감소됨에 따라 가스방출속도를 느리게 한다. 투영시스템상의 히트 로드(heat load)가 감소되며, 이는 동적 외란력(dynamic disturbance force)이 생기는 것을 감소시키는 냉각수가 없어도 된다는 것을 의미한다. 투영시스템의 주변과 위에는 레이 아웃 공간(lay out space)이 현저히 증가하게 된다. 이 모든 장점을 가지고 있으면서도, 리소그래피장치의 셋업에 있어서의 차이는 단지 주변적(marginal)일 뿐이다.

센서의 장착은, 예를 들어 볼트를 수단으로 하여 및/또는 클램핑에 의하여 수행될 수 있다. 센서는 투영시스템상에 장착되는 최소한의 광학 구성요소를 가진다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 상기 측정 유닛이 6 자유도 간섭계 측정시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다. 간섭계 측정 기술은 신뢰성, 로버스트(robust) 및 정확성이 입증되었다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 상기 센서 중 1이상이 상기 패터닝수단의 패턴 영역의 외부에서 상기 패터닝수단의 반사부상에 레이저 빔을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이는, 위치 측정시에 사용되는 방사선이 패터닝수단의 패턴에 의하여 영향을 받지 않을 수 있다는 장점을 가진다. 패턴내의 국부적인 토포그래피(local topography)로 인하여 그리고 그 국부적인 토포그래피상에서 반사된 후에, 파면의 변화가 생겨 측정 오차들이 생길 수 있다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 상술된 바와 같은 리소그래피 투영장치에 관한 것으로, 상기 리소그래피 투영장치의 패터닝수단은 스캐닝 방향을 따라 조사되고, 상기 투영시스템에 대한 상기 패터닝수단의 공간 위치는 제1평면내의 3개 이상의 측정 지점의 사용에 의하여 판정되며, 상기 제1평면은 상기 스캐닝 방향으로 소정 각도에 존재하고, 제1라인상의 2이상의 측정 지점은 제1평면내에 존재하지 않으며, 1이상의 지점은 상기 제1평면내에 그리고 상기 제1라인상에 모두 존재하지 않는다. 이로 인해, 패터닝수단의 6 자유도가 정확하게 판정된다.

또한, 본 발명은,

- 방사선 소스에 의하여 방출되는 방사선으로부터 방사선의 투영빔을 형성하기 위해 방사선시스템을 제공하는 단계,

- 상기 투영빔을 패터닝하기 위해 투영빔에 의하여 조사될 패터닝수단을 유지하도록 구성된 지지구조체를 제공하는 단계,

- 기판을 유지하도록 구성된 기판테이블을 제공하는 단계, 및

- 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝수단의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영시스템을 제공하는 단계를 포함하는 리소그래피 공정에 의하여 집적 회로(IC)를 제조하는 방법에 관한 것이며,

- 상기 지지구조체에 대한 상기 패터닝수단의 위치를 1회이상 판정하는 단계,

- 리소그래피 투영장치의 작동 중에, 상기 지지구조체의 위치의 측정으로부터 상기 투영시스템에 대한 상기 패터닝수단의 위치를 판정하는 단계를 특징으로 한다.

이제, 예시들을 제시하기 위함일 뿐 본 발명의 보호 범위를 제한하지 아니하는 첨부한 도면과 연계하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치(1)를 개략적으로 도시한다.

상기 장치는,

- 방사선(예를 들어, 11 내지 14㎚의 파장을 갖는 EUV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사선소스(LA)도 포함한다);

- 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 유지하는 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 유지하는 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 이미징하는 투영시스템("렌즈")(PL)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (반사마스크를 구비한) 반사형(reflective type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (투과마스크를 구비한) 투과형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.

방사선소스(LA)(예를 들어, 레이저 생성 플라즈마 또는 방전 플라즈마 EUV 방사선 소스)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 내측반경범위(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 두 시나리오 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. 제2위치설정수(PW)단(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, 제1위치설정수단(PM)은 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 행정모듈에만 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 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 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. 도 1에는, 리소그래피 투영장치의 일부분을 형성하는 투영시스템에 대해 패터닝수단의 공간 위치를 판정하는 조립체(12)가 도시된다. 또한, 조립체(12)는 도 2를 참조하여 설명된다.

다음의 설명에서, 리소그래피 투영장치(1)내의 스캐닝 방향과 평행한 방향이 y방향인 데카르트 좌표 프레임이 사용된다.

도 2에는, 투영 광학기를 포함하는 일부분(11)에 대해 패터닝수단(레티클)(23)의 위치를 판정하는 조립체(12)가 최신 기술(US-B1-6,359,678)에 따라 도시된다. 또한, 상기 일부분(11)은 투영시스템(11) 또는 "렌즈들"의 조립체(11)로 언급된다. 레티클(23)은 레티클 스테이지(13) 밑에 장착된다. 레티클(23)은 도 2에서 볼 수 없으며, 그러므로 점선으로 되어 있다. z 방향으로, 센서(21)로부터의 레이저 빔(15)이 일부분(11)으로부터 레티클(23)로 지향된다. x 방향으로, 레이저 빔(17)이 일부분(11) 및 레티클 스테이지(13)로 지향된다. 도 2에서, 레이저 빔(17, 19)은 조립체(12)를 향하여 쌍으로 지향된다는 것을 알 수 있다. 이론적으로는, 단일 빔(17, 19)이 사용될 수 있지만, 실제적인 이유로 한 쌍의 빔이 사용된다.

일부분(11)에 대한 레티클(23)의 위치는 레티클(23)상의 직접적인 z 측정으로부터 판정된다. x 방향 및 y 방향으로의 일부분(11)에 대한 레티클(23)의 위치는 레이저 빔(17, 19)에 의하여 측정치들로부터 도출된다. 이는, xy 평면내의 레티클 스테이지(13)상의 레티클(23)의 위치를 알 수 있기 때문에 가능하다. 레이저 빔(17, 19)이 기원(originate)되는 센서들은 일부분(11)상에 위치되지 않는다.

도 3에는, 본 발명에 따라 투영광학기를 포함하는 일부분(11)에 대해 레티클(23)의 위치를 판정하는 도 1의 조립체가 도시된다. 일부분(11)상에는, 레티클 스테이지(13)의 위치를 직접 측정하는 센서(27, 25)가 장착된다. 레이저 빔(26, 28)은 이들 측정들에 사용된다. 2쌍으로 된 레이저 빔은 1개의 측정 지점을 형성한다. 간명함을 위해서, 이러한 쌍으로 된 레이저 빔은 하나의 라인으로만 표시되어 있으나, 예를 들어 이 경우에 센서(25)의 레이저 빔들(28)(즉, 총 4개)을 가진다.

도 3의 배치에서, 조립체(12)는 도2에 도시된 센서(21)와 상이한 센서(21')를 포함한다. 센서(21')는 2쌍 대신에 3쌍의 레이저 빔을 생성한다. 도 4를 참조하여 하기에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 이들 3쌍 중 2쌍은 레티클(23)상의 2개의 반사 스트립(reflecting strip)으로 지향되는 반면, 나머지 1쌍은 레티클 스테이지(13)의 저부측상의 반사 스트립(33)으로 지향된다. 또한, 센서(25)에 의하여 생성된 2쌍의 레이저 빔(28) 및 센서(27)에 의하여 생성된 3쌍의 레이저 빔(26)은 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

리소그래피 투영장치의 작동 시에, 레티클(23)은 방사선 소스에 의하여 조명된다. 센서(21')는 레티클(23) 및 레티클 스테이지(13)의 z 위치를 판정하는 센서의 레이저 빔(15)을 사용하는 방식으로 배치된다. 이 방식으로, 레티클 스테이지(13)의 x, y, 및 z 위치는 일부분(11)에 직접 연결된 센서들을 이용하여 측정된다. 레티클 스테이지(13)에 대한 레티클(23)의 위치를 알 수 있기 때문에, 이 측정으로부터 렌즈(11)의 조립체에 대한 레티클(23)의 x 및 y 위치 또한 알 수 있다. 일 실시예에서, 일부분(11)에 대해 레티클(23)의 z 위치를 판정하는 것은, 레티클(23)의 일부분으로부터의 거리를 방사선 빔의 외부에서 그리고 패터닝된 영역 외부에서 1회이상 측정함으로써 행해진다. 이때, 레티클 스테이지(13)에 대한 레티클(23)의 z 위치가 스캐닝중에 변하지 않는다고 가정한다. 결과적으로, 리소그래피 투영장치(1)의 작동 시에 연속적으로 레티클(23)의 z 위치를 모니터링 할 필요가 없게 된다.

당업자들이 명확히 알 수 있는 바와 같이, 레티클(23)의 위치에 관한 정보는 도 3에 도시된 것과 상이한 방식으로 위치된 센서(21, 25, 27)로부터 도출될 수 있다. 예를 들어, 센서(25, 27)는 센서(25, 27)와 동일한 위치 정보를 개별적으로 판정할 수 있는 하나의 센서로 통합될 수 있다.

도 4는 레티클 스테이지 척(RS 척)의 저면도를 도시한다. RS 척(31)은 반사부(33, 35, 37)를 포함한다. 레티클(23)은 주지된 방식 그대로 RS 척(31)에 부착된다. 마스크 영역 외부에 위치된 2개의 추가 반사 스트립(41, 43)은 레티클(23)상에 존재한다. 당업자가 알 수 있는 바와 같이, 참조 번호 45로 표시된 패턴은 레티클(23)상에 존재하며 참조 번호 47은 패턴(45)을 따라 스캐닝되는 방사선 빔을 나타낸다.

도 2에 따른 최신 기술과는 반대로, 모든 반사 스트립(33, 41, 43)은 패턴 외부에 존재하므로, 작동 시 투영빔(PB)에 의하여 조사되는 영역 외부에 존재한다는 것을 강조한다. 이는, 빔으로부터 도출된 정보의 측정 정확성에 영향을 줄 수 있는 3쌍의 레이저 빔(15)의 패턴에 의한 어떠한 유해한 영향도 방지한다.

센서(21', 25, 27)는 반사부(33, 35, 37)를 향하여 그들 각자의 레이저 빔(15, 28, 26)을 지향시킨다. 반사된 레이저 빔은 도 3의 투영시스템(11)에 대해 RS 척(31)의 위치에 관한 정보를 제공한다. 반사부(33, 37, 35)는 각각 기준 좌표 프레임의 z, x 및 y 방향으로 광을 반사시킨다.

도 5에는, 레티클 스테이지 척(31)이 사시도로 도시된다. 상기 도면은 본 발명이 기능하는 방식을 보다 상세히 예시하는 역할을 한다. x-방향으로, 반사 스트립(37)은 레티클 스테이지 척(31)에 부착된다. y-방향 즉 화살표(39)로 표시된 것과 같은 스캐닝 방향으로, 스폿 형상으로 된 반사부(35)는 레티클 스테이지 척(31)에 부착된다. z-방향으로 진행하는 광을 위한 반사 스트립(33)은 레티클 스테이지 척(31)의 저부에 부착되며, 도 5의 사시도에서는 직접볼 수 없어 점선으로 표시되어 있다. 동일한 것이 레티클(23) 자체 및 레티클(23)상의 반사 스트립(41, 43)에 적용된다. y-방향으로의 반사면(35)이 작은 스폿인 이유는, 리소그래피 투영장치(1)의 작동 시에 x-방향으로의 레티클 스테이지 척(31)의 이동이 주변적이기 때문이다. 반대로, 반사 스트립(37)은 y-방향으로의 레티클 스테이지 척의 이동이 실질적이기 때문에 x-방향으로 요구된다. 노광 광이 마스크상에 존재하는 기간동안 이들 반사 스트립(37)을 향하여 지향되는 레이저 빔(28)의 적절한 반사를 보장하기 위해서, 보다 더 연장된 이동이 반사 스트립(37)에 의하여 커버되어야 한다. 노광 광이 마스크상에 존재하는 동안의 길이는 y-방향으로의 슬릿 길이와 패턴 길이의 합이다.

6쌍의 레이저 빔 전체가 사용되기 때문에, 6 자유도(6 DOF) 간섭계 측정시스템이 제공된다. y-방향으로 3쌍의 레이저 빔이, x-방향으로 2쌍의 레이저 빔이 존재하기 때문에, 레이저 빔(28, 26)은 x 및 y 방향으로의 레티클 스테이지(13)의 위치 뿐만 아니라 x-방향으로의 경사(Ry, 즉 y-축선을 중심으로 한 회전), y-방향으로의 경사(Rx, 즉 x-축선을 중심으로 한 회전) 및 z-축선을 중심으로 한 회전(Rz)에 관한 정보도 함께 제공한다. 이를 위해서, 3개의 반사부(35)가 일직선상에 위치되지 않을 수 있다. 상기 반사부는 직각 삼각형의 3개의 모서리상에 위치되는 것이 바람직하다.

도 6a, 6b 및 도 6c는 레티클 스테이지 척(31)을 통하는 단면도를 개략적으로 도시한다. 상기 도면은, 레티클(13)의 정확한 위치를 계산하는데 사용될 수 있는 다양한 파라미터들과 변수들을 정의하기 위해 각각 y-방향, x-방향, 다시 y-방향으로의 도면들을 도시한다. 도시된 파라미터들과 변수들은 다음과 같이 정의된다:

x1 = 2쌍의 빔(28) 중 하나에 의하여 측정된 x 위치;

x2 = 2쌍의 빔(28) 중 다른 하나에 의하여 측정된 x 위치;

y1, y2, y3 = 3쌍의 빔(26) 중 각각 하나에 의하여 측정된 y 위치;

z1 = 반사 스트립(41, 43)으로 지향되는 빔(15)에 의하여 측정된 z 위치;

zr1, zr2 = 반사 스트립(41, 43)으로 지향되는 빔(15)에 의하여 측정된 z 위치;

이들 위치들은 비-실시간(non real-time)으로 측정되며

a1, a2, b1, e1, e2, zx, zy = 도 6a, 도 6b, 도 6c에 정의된 사전설정된 상수들이다.

레티클 스테이지 척(31)의 위치(x, y, z)는 이상적인 경우를 나타내는 다음의 일반적인 공식에 따라 기준 지점에 대한 레이저 빔(15, 28, 26)에 의하여 측정된 거리들로부터 판정된다. 반사 스트립/표면에 의하여, 작은 코사인 종속 보정값(small dependent correction)이 추가되어야만 한다:

레이저 빔은 1개의 공통 원점을 가질 수 있거나 독립적인 개별 레이저 소스에 의하여 생성될 수 있다.

추가 반사 스트립(41, 43)은 비-실시간의, z 방향으로의 위치 및 기준 지점에 대한 레티클(39) 자체의 Ry 방위를 판정하는데 사용된다.

또한, x-방향 및 z-방향으로의 제한된 행정 때문에, 반사부(35)는 반사기로서 3개의 입방체 모서리로 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 투영시스템에 대해 패터닝수단의 위치를 보다 정확히 판정하는 조립체를 포함하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.

Claims (8)

1. 리소그래피 투영장치(1)에 있어서,

   방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템; 필요한 패턴에 따라 상기 투영빔(PB)을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체(MT), 기판의 타겟부상에 상기 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템(PL) 및 상기 투영시스템(PL)에 대한 상기 패터닝수단의 공간 위치를 판정하는 조립체를 포함하고, 상기 조립체는 상기 공간 위치를 판정하기에 충분한 다수의 센서를 가지는 측정 유닛을 포함하며, 상기 다수의 센서는 상기 투영시스템(PL)상에 장착되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
2. 제1항에 있어서,

   상기 리소그래피 투영장치(1)는 EUV 방사선 소스로 작동되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 측정 유닛은 6 자유도 간섭계 측정 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 센서 중 1이상은 상기 패터닝수단의 패턴 영역 외부에서 상기 패터닝수단의 반사부상에 레이저 빔을 사용하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 리소그래피 투영장치(1)내의 상기 패터닝수단은 스캐닝 방향으로 조사되고, 상기 투영시스템(PL)에 대한 상기 패터닝수단의 상기 공간 위치는 제1평면내의 3개 이상의 측정 지점을 이용하여 판정되며, 상기 제1평면은 상기 스캐닝 방향과 소정 각도를 이루고, 제1라인상의 2개 이상의 측정 지점은 상기 제1평면내에 존재하지 않으며 1이상의 지점은 상기 제1평면과 상기 제1라인 모두에 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
6. 제5항에 있어서,

   상기 측정 지점은 상기 지지구조체(MT)상에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 2개의 측정 지점은 상기 패터닝수단의 패턴 영역의 외부에서 상기 패터닝수단상에 위치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치(1).
8. - 방사선 소스(6)에 의하여 방출되는 방사선으로부터 방사선의 투영빔(6)을 형성하기 위해 방사선시스템(3, 4)을 제공하는 단계,

   - 상기 투영빔을 패터닝하기 위해 상기 투영빔에 의하여 조사될 패터닝수단을 유지하도록 구성된 지지구조체(MT)를 제공하는 단계,

   - 기판을 유지하도록 구성된 기판테이블(WT)을 제공하는 단계, 및

   - 상기 기판의 타겟부상에 상기 패터닝수단의 조사된 부분을 이미징하도록 구성되고 배치된 투영시스템(5)을 제공하는 단계를 포함하는 리소그래피 공정에 의하여 집적 회로(IC)를 제조하는 방법에 있어서,

   - 상기 지지구조체에 대한 상기 패터닝수단의 위치를 1회이상 판정하는 단계,

   - 리소그래피 투영장치의 작동 중에, 상기 지지구조체의 위치의 측정으로부터 상기 투영시스템에 대한 상기 패터닝수단의 위치를 판정하는 단계를 특징으로 하는 방법.