KR20050026887A - 기판노광방법 및 리소그래피 투영장치 - Google Patents

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Abstract

기판(W) 상의 레지스트층을 마스크(MA) 상의 패턴의 이미지에 노광시키는 방법이 개시되어 있으며, 노광 시작 후 그리고 노광 종료 전에, 기판홀더(WT)의 위치를 노광하는 동안에 변화시킴으로써, 레지스트층의 이미지 내에 제어된 양의 콘트라스트 손실이 제어기(100)에 의하여 유도된다. 상기 콘트라스트 손실은 리소그래피 투영장치의 분해능의 피치 종속성에 영향을 미치고, 그 제어는 상이한 리소그래피 투영장치들 간의 분해능의 피치 종속성을 매칭시키는데 사용된다.

Description

기판노광방법 및 리소그래피 투영장치 {Method for Exposing a Substrate and Lithographic Projection Apparatus}
본 발명은 리소그래피 투영장치를 이용하여 방사선감응층으로 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 노광하는 방법에 관한 것으로, 상기 리소그래피 투영장치는,
- 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;
- 상기 투영빔 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키기 위한, 관념상의 이미지 표면(notional image surface)을 갖는 투영시스템을 포함하여 이루어진다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부 상으로 소정 패턴을 적용하는 기계이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 이러한 경우에서, 마스크와 같은 패터닝수단은 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 형성하는데 사용될 수 있으며, 상기 패턴은 방사선-감응재(레지스트)의 층을 가지는 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예컨대, 하나 또는 수 개의 다이의 일부분을 포함함) 상으로 묘화(image)될 수 있다.
조명시스템 뿐만 아니라 투영시스템은 일반적으로 방사선의 투영빔을 지향, 성형 또는 제어하는 구성요소들을 포함한다. 일반적으로, 상기 투영시스템은 투영시스템의 개구수(흔히 "NA"라 칭함)를 설정하기 위한 수단을 포함한다. 예컨대, 조정가능한 NA-다이어프램이 투영시스템의 퓨필 내에 제공된다. 상기 조명시스템은 통상적으로 (조명시스템의 퓨필 내의) 마스크의 상류 세기 분포의 외측 및/또는 내측 반경 크기(흔히 각각 외측-σ 및 내측-σ라 칭함)를 설정하기 위한 조정수단을 포함한다. 외측-σ 및 내측-σ의 특정 설정치는 이하 환형 조명 모드라 칭할 수 있다. 조명된 대상의 이미지가 기판 상으로 투영될 때에 처리 파라미터들을 개선하기 위해 조명시스템의 퓨필 평면에서의 공간 세기 분포의 제어가 행해질 수 있다.
마이크로칩 제조는 디바이스들과 상호접속 라인들(interconnecting lines) 사이 또는 피처들 사이 및/또는 예컨대 피처의 두 에지들과 같은 피처의 요소들 사이의 공간이나 폭의 톨러런스(tolerance)의 제어를 수반한다. 특히, 디바이스 또는 IC 층의 제조에서 허용된 이러한 공간들의 최소 공간의 공간 톨러런스의 제어가 중요하다. 상기 최소 공간 및/또는 최소 폭은 임계 치수("CD")라 칭한다. 일반적으로, 단일 기판은 연속해서 노광되는 인접 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟부상으로 전체 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스테퍼(stepper)와, 소정의 기준 방향("스캐닝"-방향)으로 투영빔을 통하여 패턴을 스캐닝하는 한편 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사되는 소위 스캐너(scanner) 또는 스텝-앤드-스캔 장치를 포함한다.
종래의 투영 리소그래피 기술들에 의하면, 격리된 피처(isolated feature) 및 조밀한 피처(dense feature)에 대한 CD의 변동(variance)의 발생은 프로세스 관용도(즉, 주어진 CD 상의 톨러런스에 대한 조사된 타겟부들의 노광 도즈에서의 잔여 오차의 허용치와 결합된 이용가능한 초점심도)를 제한할 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 문제는 동일한 공칭 임계 치수를 갖는 마스크(레티클이라고도 함) 상의 피처들이 피치 의존형 회절 효과들로 인하여 마스크 상의 그 피치(즉, 인접 피처들간의 간격)에 따라 상이하게 프린트될 것이기 때문에 발생한다. 예를 들어, 격리 된 경우의, 즉 큰 피치를 갖는 특정 선폭을 갖는 라인으로 이루어진 피처는, 동일한 선폭의 여타 라인들과 함께 마스크 상에서 조밀한 형태인 경우의, 즉 작은 피치를 갖는 동일한 선폭을 갖는 동일한 피처와는 상이하게 프린트될 것이다. 이에 따라, 임계 치수의 조밀한 피처 및 격리된 피처 모두가 동시에 프린트되어야 하는 경우에는, 프린트된 CD의 피치 의존형 변동이 관측된다. 이러한 현상은 "아이소-덴스 바이어스(iso-dense bias)"라 불리우며, 포토리소그래피 기술에 있어서의 특별한 문제점이다. 아이소-덴스 바이어스는 나노미터로 측정되고, 리소그래피 공정들의 실제적인 특성화(practical characterization)를 위한 중요한 메트릭(metric)을 나타낸다.
종래의 리소그래피 장치들은 아이소-덴스 바이어스의 문제를 직접 해결하지 못한다. 종래에는, 투영렌즈의 개구수 또는 외측-σ 및 내측-σ 설정치와 같은 상기 장치의 광학 파라미터들을 바꾸거나, 또는 프린트된 격리된 피처 및 조밀한 피처들의 치수의 차이가 최소화되는 방식으로 마스크를 디자인함으로써, 아이소-덴스 바이어스를 보상하기 위한 시도는 종래의 리소그래피 장치의 사용자들 몫이었다. 이러한 최근 기술은 예컨대 레티클 오버사이징(reticle oversizing) 및/또는 광근접성보정(이하 OPC라고 함)을 수반할 수 있다. 간결성을 위하여, 아이소-덴스 바이어스를 위해 어떤 종류의 보상이라도 적용된 패턴들이 제공된 레티클은 이하 OPC-레티클로 칭할 수 있다.
일반적으로, 대규모 제조 현장에서는, 기계들의 최적 활용(optimal exploitation)을 보장하도록 동일한 리소그래피 제조공정 단계에 상이한 리소그래피 투영장치들이 사용되어야 하며, 그 결과 (예컨대, 기계-대-기계 차이의 관점에서) CD의 변동 및/또는 오차가 제조공정에서 발생할 수도 있다. 일반적으로, 이러한 오차들의 실제 피치 종속성은, 피처 및 패턴의 특정 레이아웃, 사용되는 리소그래피 장치의 투영시스템의 수차, 기판 상의 방사선감응층의 특성, 조명 설정치 및 방사선 에너지의 노광 도즈와 같은 방사선 빔 특성에 따라 좌우된다. 따라서, 패턴이 패터닝수단에 의해 제공되고, 특정 방사선 소스를 포함하는 특정 리소그래피 투영장치를 이용하여 프린트된다면, 그 리소그래피 시스템 상에서 실행될 때의 그 공정에 대해 특성화되는 아이소-덴스 바이어스에 관련되는 데이터를 식별할 수 있다. 간략하게 하기 위하여, 상기 데이터, 특히 주어진 장치, 패턴 및 공정에 대한 피치의 함수로서 CD의 리스팅(listing) 또는 플롯(plot)은 이하 "아이소-덴스 바이어스 특성"이라 칭한다. (동일한 타입 및/또는 상이한 타입의) 상이한 리소그래피 투영장치가 동일한 리소그래피 제조공정 단계에 사용되어야 하는 상황에서는, 예를 들어 제조공정에서 발생하는 CD 변동들을 감소시키기 위하여 대응하는 상이한 아이소-덴스 바이어스 특성을 상호 매칭시켜야 하는 문제점이 있다.
(환형 조명 모드가 사용되는 공정을 위한) 기계의 아이소-덴스 바이어스 특성을 또 다른 기계의 아이소-덴스 바이어스 특성에 매칭시키는 공지된 기술은, 외측-σ 및 내측-σ 설정치를 바꾸는 한편, 두 기계 중 어느 하나의 외측-σ 및 내측-σ 설정치들 간의 차이를 유지시키는(즉, 조명 모드의 환형 링 폭을 유지시키는) 것이다. 프로세스 관용도(특히, 초점심도 및 노광 관용도)를 최적화하기 위하여 예컨대 공칭 σ-설정치들이 선택된다. 따라서, 이러한 접근법은 σ-설정치들이 바뀌는 것에 의해 그 기계에 대해 프로세스 관용도가 보다 작아지고, 너무 작아 실제 사용될 수 없게 될 수도 있다는 단점을 가진다.
본 발명의 목적은 아이소-덴스 바이어스 특성이 수정가능한 기판노광방법을 제공하는 것이다.
상기 및 기타 목적들은 본 발명에 따라 달성되는데, 본 발명은 리소그래피 투영장치를 이용하여 방사선감응층으로 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 노광하는 방법에 있어서, 상기 리소그래피 투영장치는,
- 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;
- 상기 투영빔 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 상기 기판의 타겟부상으로 상기 패턴의 이미지를 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지고,
상기 방법은 상기 방사선감응층을 상기 이미지에 노광시키는 단계를 포함하며,
상기 노광 단계는, 노광을 시작한 후 그리고 노광 종료 전에, 아이소-덴스 바이어스 특성을 수정하기 위하여 상기 타겟부에서 상기 이미지에 대한 콘트라스트 손실을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
IC 디바이스의 제조 공정의 일부분이고, 특정 리소그래피 투영장치 상에서 실행되는 특정 리소그래피 투영 및 노광 공정 단계를 위한 아이소-덴스 바이어스 특성은, 예컨대 프린트될 패턴의 임계 치수를 갖는 피처들의 모양 및 분포 그리고 노광이 실행되는 조명 설정치들과 같은 파라미터들에 의해 결정된다. 본 발명자들은 σ-설정치 이외에, 아이소-덴스 바이어스 특성에 영향을 미치는 중요한 파라미터가 패턴의 이미지의 콘트라스트라는 것을 밝혀냈다. 특히, 본 발명자들은 유도된 콘트라스트 변화값으로 인한 스루-피치 효과(through-pitch effect)가 σ-설정치 변화값으로 인한 스루-피치 효과와 다르고, 두 파라미터-변화값들은 아이소-덴스 바이어스 특성을 수정하는데 독립적으로 사용될 수 있다는 것을 밝혀냈다.
피처(또는 피처 에지들이나 피처들의 그룹)의 이미지의 콘트라스트는 종종 정규화된 이미지 로그 슬로프(normalized image log slope; NILS)란 용어로 표현된다. 투영시스템은 예컨대 NILS의 관점에서 이미지 콘트라스트가 최적인 베스트 포커스(best focus)의 표면(이상적으로 거의 평면인 표면)과 통상적으로 일치하는 관념상의 이미지 표면을 특징으로 한다. 기판 상에 존재하는 레지스트층 안에 형성되는 경우, 리소그래피 공정에 관련된 이미지의 NILS의 값은 패턴 또는 패턴의 일부분의 이미지에 관련된다. 일반적으로, 노광 시에는 레지스트층이 관념상의 이미지 표면과 실질적으로 일치하도록 기판이 위치된다. 타겟부 내의 레지스트층의 영역이 상기 관념상의 이미지 표면에 거의 수직인 z-방향을 따라 상기 이미지 표면으로부터 멀리 변위되면, 레지스트층에서의 이미지는 더 이상 최적 NILS를 가지지 않지만, 대신에 다소 감소된 NILS를 가진다. 본 발명자들은 이러한 NILS의 감소가 또한 아이소-덴스 바이어스 특성에 영향을 미치고, 예를 들어 유도된 콘트라스트- 또는 NILS- 손실의 적어도 어떤 평균을 노광의 종료 시에 제공하도록, (노광 시작 후 그리고 노광 종료 전에) 기판의 z-위치를 변위시킴으로써 아이소-덴스 바이어스 특성의 평활한 튜닝(smooth tuning)이 바람직하게 제공될 수 있다는 것도 밝혀냈다.
스테퍼 및 스텝-앤드-스캔 리소그래피 투영장치 양자 모두에 있어서, 아이소-덴스 바이어스 특성을 다루기 위한 여분의 자유도는, 타겟영역의 노광 시에, 레지스트 코팅된 기판을 유지시키는 기판테이블을 관념상의 이미지 표면에 수직인 방향으로 변위시킴으로써 제공될 수 있다. 상기 변위는 예컨대 진동과 같은 연속적인 움직임 또는 간헐적인 움직임일 수 있으며, 방사선 소스로서 펄스 레이저(pulsed laser)를 사용하는 경우, 상기 변위는 상기 펄스들간에 또는 1 이상의 방사선 펄스들로의 노광 시에, 혹은 두 경우 모두에서 행해질 수 있다. 스텝-앤드-스캔 리소그래피 투영장치에 있어서, 본 발명에 따른 아이소-덴스 바이어스 특성을 다루기 위한 여분의 자유도는, 관념상의 이미지 표면에 평행하고 스캐닝 방향에 수직인 축선을 중심으로 관념상의 이미지 표면에 대하여 기판테이블의 스캐닝 방향을 경사지게 함으로써 제공될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 경사는 스캐닝 및 노광 시에, 상기 관념상의 이미지 표면에서의 패턴의 일부분의 이미지와 기판의 타겟부에서의 대응하는 이미지 사이의 거리를 변화시키는 효과를 가진다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 본 발명에 의해 제공된 아이소-덴스 바이어스 특성을 수정하기 위한 추가 자유도는, 아이소-덴스 바이어스 특성과 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성간의 차이를 최소화하는데 사용될 수 있다. (동일한 타입 및/또는 상이한 타입의) 상이한 리소그래피 투영장치가 동일한 리소그래피 제조공정 단계에 사용되어야 하는 상황에서는, 대응하는 상이한 아이소-덴스 바이어스 특성들을 상호 매칭시키는 것이 좋다. 이는 1 이상의 레티클의 사용을 가능하게 하는데, 상기 레티클 각각은 동일 패턴들 및 동일 구현의 광근접성보정을 가지며, 이로 인해 상기 레티클 중 어느 것이더라도 상이하면서 매칭된 리소그래피 투영장치들 모두에 사용될 수 있다. 이러한 작업 방식은 값비싼 OPC-레티클들을 절약할 뿐만 아니라, 하이-엔드 기계에서 하이-엔드 어플리케이션을 실행할 필요가 없는 경우, 동일한 제조공정을 위하여 하이-엔드 및 미디움-엔드 또는 로우-엔드 리소그래피 장치 모두를 사용하는 것이 가능하여 비용을 절감시키게 된다. 이 경우 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성은 예컨대, 로우-엔드 기계 중 하나에서 실행할 때의 리소그래피 공정에 통상적인 아이소-덴스 바이어스 특성일 수 있다. 본 발명자들은 본 발명의 방법이 상이한 아이소-덴스 바이어스 특성의 큰 범위의 피치들에 걸쳐 개선된 매칭을 제공한다는 것을 발견하였다; σ-설정치들을 이용하여 상이한 아이소-덴스 바이어스 특성의 변화값들을 유도하는 것에 비하여, 노광 시에 이미지들의 제어된 콘트라스트 손실을 사용하면 잔여 인터-머신 아이소-덴스 바이어스 차이(residual inter-machine iso-dense bias difference)들의 팩터 3 정도의 감소를 초래하였다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
- 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;
- 상기 투영빔 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키기 위한, 관념상의 이미지 표면을 갖는 투영시스템을 포함하여 이루어지고,
리소그래피 투영장치 상에서 실행되는 공정에 대해 대표적인 아이소-덴스 바이어스 특성 및 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타내는 데이터를 저장하는 메모리 디바이스; 및
- 아이소-덴스 바이어스 특성 및 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타내는 상기 데이터에 기초하여, 상기 관념상의 이미지 표면에 대한 기판테이블의 위치 변화값, 상기 관념상의 이미지 표면에 실질적으로 평행한 축선을 중심으로 한 상기 기판테이블의 회전방위 변화값 중 1 이상을 포함하는 1 이상의 장치 파라미터-설정치 변화값들을 결정하고,
- 상기 1 이상의 장치 파라미터-설정치 변화값들을 적용하도록 구성 및 배치된 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 상기 메모리 디바이스는 상기 리소그래피 투영장치 상에서 실행되는 공정에 대해 대표적인 아이소-덴스 바이어스 특성 및 복수의 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타내는 데이터를 저장하도록 배치되며, 상기 장치 파라미터-설정치 변화값을 결정하고 상기 1 이상의 장치 파라미터-설정치 변화값을 적용하는데 사용하기 위해 상기 복수의 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성 중 하나를 선택하도록 구성 및 배치된 사용자 인터페이스 모듈(user interface module)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상술된 바와 같은 리소그래피 투영장치가 제공된다. (예컨대, 상이한 타입 및/또는 상이한 판매자의) 상이한 리소그래피 투영장치가 사용되는 제조 현장에 있어서는, 첫번째 선택한 소정의 상이한 기계들에서 주로 실행되어야 하는 상이한 특정 리소그래피 제조공정 단계(상술된 바와 같이, 특정 패턴을 포함함)들에 따라 몇 가지 상이한 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성들을 식별하는 것이 가능하다. 따라서, 또 다른 리소그래피 투영장치에 (예컨대 공정 및 장치 타입에 의해 간단히 식별될 수 있는) 선택가능한 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성을 특징으로 하는 사용자 인터페이스가 갖춰지는 경우에는, 첫번째 선택한 상기 기계 중 하나에 매칭된 아이소-덴스 바이어스 성능을 얻기 위한 장치 파라미터들의 신속한 설정이 가능하고 이것이 장점이다.
상술된 바와 같이, 관념상의 이미지 표면은 통상적으로 베스트 포커스의 평면과 일치한다. 본 발명에 따르면, 수정된 아이소-덴스 바이어스 특성을 얻기 위하여 상기 z-방향을 따라 약간 변위되는 평면들에서의 이미지들에 기판이 노광된다. 상기 약간 변위된 평면들에서의 이미지들은 베스트 포커스의 평면에 대하여 약간 "디포커스(defocus)" 된다. 하지만, 본 발명에 따른 방법의 이용 시에 발생하는 z 변위값들은 리소그래피 프로세스 윈도우의 통상적인 초점심도(DOF)보다 작거나 같은 정도이다. 따라서, 본 발명은 DOF의 향상 문제를 다루지는 않는다. 통상적으로, 리소그래피 공정의 DOF는 베스트 포커스의 평면 위 아래 200 내지 300nm 정도이다. 본 발명은 상기 DOF 범위 내에서 발생하는 묘화 효과(imaging effect)들을 다루고 활용하며, 이는 베스트 포커스의 표면 위 아래 50nm 정도까지의 디포커스 범위를 활용하기에 충분할 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, 자기도메인메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시(LCD), 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 것임을 이해할 수 있다. 여기서 언급된 기판은 노광 전 또는 노광 후에, 예를 들어 트랙(track)(통상적으로 레지스트층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴)이나 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능한 경우에, 본 명세서의 기재 내용은 상기 및 기타 기판처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 상기 기판은 예를 들어 다중층 IC를 형성하기 위하여 2번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에서 사용된 기판이란 용어는 다수의 처리된 층들을 이미 포함하는 기판을 칭할 수도 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외선(UV) 및 (예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인) 극자외선(EUV)을 포함한 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라 이온빔이나 전자빔과 같은 입자빔까지도 포괄하여 사용된다.
"패터닝수단"이라는 용어는 예를 들어 기판의 타겟부에 패턴을 형성하기 위하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 투영빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부내의 소정의 패턴에 꼭 정확하게 일치할 필요는 없다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 투영빔에 부여된 패턴은, 집적회로와 같은 타겟부 내에 형성되는 디바이스 내의 특정 기능층에 대응할 것이다.
상기 패터닝수단은 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝수단의 예로는, 마스크, 프로그램가능한 거울배열 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크들은 리소그래피에서 잘 알려져 있고, 바이너리, 교번위상시프트, 감쇠위상시프트 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울배열의 예로는, 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 각각 기울어질 수 있는 매트릭스 형태의 작은 거울들을 들 수 있으며; 이러한 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다. 패터닝수단의 각각의 예에서, 지지구조체는 예컨대 프레임 또는 테이블일 수 있고, 이는 필요에 따라 고정 또는 이동가능하며, 이는 패터닝수단이 예를 들어 투영시스템에 대하여 원하는 위치에 있는 것을 보장할 수 있다. 본 명세서에서 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도, 보다 일반적인 용어인 "패터닝수단"과 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 "투영시스템"이란 용어는, 예컨대 사용되고 있는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지유체나 진공의 사용과 같은 기타 요인들에 대하여 적절한 바와 같은, 굴절광학시스템, 반사광학시스템 및 카타디옵트릭광학시스템을 포함하는 여러 타입의 투영시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 이해되어야 한다. 여기서 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도, 좀 더 일반적인 용어인 "투영시스템"과 동의어로 간주될 수 있다.
또한, 조명시스템은 방사선 투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 굴절형, 반사형 및 카타디옵트립 구성요소를 포함하는 여러 타입의 광학 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 수도 있다.
상기 리소그래피 장치는 2 (듀얼 스테이지) 이상의 기판테이블 (및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는, 추가 테이블들이 병행으로 사용될 수 있거나, 1 이상의 테이블들이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
상기 리소그래피 장치는 또한 투영시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위하여, 기판이 예컨대 물과 같은 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체 내에 침지되는 형태일 수도 있다. 침지 액체(immersion liquid)는 또한 리소그래피 장치 내의 여타의 공간들, 예컨대 마스크와 투영시스템의 최종 요소 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술들은 본 발명이 속하는 기술 분야에 투영시스템의 개구수를 증가시키기 위한 것으로 잘 알려져 있다.
이하, 본 발명의 실시예들을 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타내는 개략적인 첨부도면을 참조하여 예시의 방법을 통해 설명한다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 방법이 사용될 수 있는 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
- 방사선(예를 들어, 248, 193, 157, 126nm 파장과 같은 대략 270nm 보다 작은 파장의 UV 방사선 또는 DUV 방사선 또는 13.6nm 파장에서 작동하는 레이저-발사 플라즈마 소스(laser-fired plasma source)에 의해 생성된 방사선)의 투영빔(PB)을 제공하는 조명시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝수단(MA)(예를 들어, 마스크)을 지지하고, 아이템 PL에 대하여 패터닝수단을 정확히 위치시키는 제1위치설정수단(PM)에 연결된 제1지지구조체(예를 들어, 마스크테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)을 잡아주고, 아이템 PL에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단(PW)에 연결된 기판테이블(예를 들어, 웨이퍼테이블)(WT);
- 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C)상에 패터닝수단(MA)에 의해 투영빔(PB)에 부여된 패턴을 묘화하는 투영시스템(예를 들어, 굴절투영렌즈)(PL)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과마스크를 채택하는) 투과형이다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 상기 언급된 형태의 프로그램가능한 거울배열을 채택하는) 반사형일 수도 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선의 빔을 수용한다. 상기 소스 및 리소그래피 장치는, 예를 들어 소스가 엑시머레이저인 경우에, 별도의 개체(entity)일 수 있다. 이 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하도록 고려되지 않고, 방사선 빔은 예컨대 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔전달시스템(BD)의 도움을 받아 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우에, 상기 소스가, 예컨대 방사원이 수은램프인 경우에는, 장치와 일체로 된 부분일 수도 있다. 필요하다면, 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 빔전달시스템(BD)과 함께 방사선시스템으로 명명될 수 있다.
일루미네이터(IL)는 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정수단(AM)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 적어도 일루미네이터의 퓨필평면내의 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 다양한 기타 구성요소들을 포함한다. 상기 일루미네이터는, 투영빔(PB)으로 명명되는, 그 단면에 소정의 균일성 및 세기 분포를 갖는 방사선의 컨디셔닝된 빔을 제공한다.
투영빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA) 위에 입사된다. 마스크(MA)를 지난 투영빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상으로 상기 빔을 포커싱한다. 제2위치설정수단(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예컨대 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단(PM) 및 또 다른 위치센서(도 1에 명확히 도시되지는 않음)는 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 기계적으로 회수된 후, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 위치설정수단(PM, PW)의 일부를 형성하는, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크테이블(MT)은 단지 단행정 액추에이터에 연결되거나 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크정렬마크(M1, M2) 및 기판정렬마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
상술한 장치는 아래의 바람직한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 투영빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C)상에 투영된다(즉, 단일 정적(static) 노광). 이후 기판테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되어 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광으로 묘화된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크테이블(MT) 및 기판테이블(WT)은, 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적(dynamic) 노광). 마스크테이블(MT)에 대한 기판테이블(WT)의 속도 및 방향은, 투영시스템(PL)의 배율(축소율) 및 이미지 반전(reversal) 특성에 의하여 결정된다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광에서의 타겟부의 (비-스캐닝(non-scanning) 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝수단을 유지하면서 기본적으로 정지상태로 유지되며, 기판테이블(WT)은 투영빔에 부여된 패턴이 타겟부(C)상으로 투영되는 동안에 이동 또는 스캐닝된다. 이 모드에서는 일반적으로 펄스방사소스(pulsed radiation source)가 채택되고, 기판테이블(WT)의 각각의 이동 후 또는 스캔시에 연속적인 방사선 펄스들 사이에서, 프로그램가능한 패터닝수단이 필요에 따라 업데이트된다. 이러한 작동 모드는, 상기 언급된 형태의 프로그램가능한 거울배열과 같은 프로그램가능한 패터닝수단을 활용하는 무마스크 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형 또는 전적으로 상이한 사용 모드가 채택될 수도 있다.
상기 리소그래피 장치는, 장치 파라미터-설정치가 그에 응답하여 조정 및/또는 변경되는 상기 장치 또는 상기 장치의 어떠한 모듈에라도 신호를 제공하기 위한 제어기(100)를 포함한다. 제어되는 파라미터-설정치로는, 예컨대 투영시스템(PL)의 퓨필에 제공된 조정가능한 NA-다이어프램의 NA, (예컨대, 외측-σ 및 내측-σ 설정치와 같은) 조명시스템(IL)의 설정치, 노광 도즈 설정치, z-축선을 따른 기판테이블(WT)(및 이에 유사하게 마스크테이블(MT))의 위치, z-축선에 대한 기판테이블(WT)(및 이와 유사하게 마스크테이블(MT))의 경사 및 투영시스템(PL)의 조정가능한 렌즈요소의 위치와 방위 등을 들 수 있다. 후자의 장치 파라미터-설정치들은 투영시스템(PL)의 광학 수차들을 제어 및 조정하는데 사용될 수 있는데; 아이소-덴스 바이어스 특성은 광학 수차들과 그들의 상대적 크기에 좌우된다는 것이 공지되어 있다. 상기 제어기는, 입력데이터(120)로부터, 소정의 아이소-덴스 바이어스 특성을 획득하는데 필요한 장치 파라미터-설정치들의 값을 계산하는데 사용되는 컴퓨터를 포함한다. 이러한 계산은, 예컨대 상기 장치에 관련된 데이터, 투영 및 프린트될 패턴에 관한 데이터 및 사용되는 레지스트에 관한 데이터와 같은, 시뮬레이션에 관련된 소정 데이터에 기초하여 피치의 함수로서의 CD 값을 예측하기 위한 리소그래피 공정의 시뮬레이션을 포함할 수도 있다. 도 1에 박스(120)로 표시된 상기 데이터는 메모리디바이스(110)에 저장되는데, 이는 제어기(100)의 부분일 수도 있고, 컴퓨터에 의해 판독가능하고/어드레싱가능하다. 아이소-덴스 바이어스 특성을 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성에 매칭시키기 위하여, 상기 데이터(120)는 상기 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타내는 데이터를 포함한다. 상기 제어기는 리소그래피 장치를 이용하여 실행될 리소그래피 공정에 대해 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성과 아이소-덴스 바이어스 특성간의 차이를 계산하고, 1 이상의 장치 파라미터-설정치를 조정함으로써 상기 차이를 최소화하기 위하여 소정의 최소화 알고리즘(minimization algorithm)을 사용할 수도 있다. 특히, 이러한 최소화를 위해서는 기판테이블 위치를 제어하는 파라미터-설정치들이 사용될 수도 있지만, 원칙적으로 최소화를 위해서는 (예컨대, σ-설정치들을 제어하는 파라미터-설정치들과 조합된 상기 파라미터 설정치들과 같은) 파라미터-설정치들의 어떠한 조합이라도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 실시예에 있어서, 300nm 내지 600nm 범위에 있는 피치들로 그 패턴 내에 배치된 130nm의 CD를 갖는 피처들을 포함하는 패턴을 프린팅하기 위한 주어진 리소그래피 공정은 두 가지 상이한 장치 상에서 실행된다. 두 기계에서, σ-설정치들은 초기에 내측-σ=0.55 및 외측-σ=0.85로 선택되었다. 하나의 리소그래피 투영장치는 193nm 파장, 1.3pm 대역폭 엑시머레이저에 커플링된 NA = 0.75 시스템이다. 나머지 "하이-엔드(high-end)" 리소그래피 투영장치는 193nm 파장, 0.8pm 대역폭 엑시머레이저에 커플링된 NA = 0.85 시스템이다. 도 1은 상기 하이-엔드 시스템을 개략적으로 나타내며, 상기 시스템은 주어진 리소그래피 공정에 대해 NA = 0.75 시스템에 아이소-덴스 바이어스 매칭(iso-dense bias matched)되어야 한다. 두 장치는 도 2에 예시된 바와 같이 2가지 상이한 아이소-덴스 바이어스 특성을 특징으로 한다. 도 2의 그래프 1은 NA = 0.75 시스템 상에서 실행될 때에 리소그래피 공정에 대한 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타내며, 상기 그래프에 대해 피치의 함수로서 CD를 기술하는 데이터는 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타낸다. 도 2의 그래프 2는 하이-엔드, NA = 0.85 장치 상에서 실행될 때에 리소그래피 공정에 대한 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타낸다. 피치가 증가되면, 아이소-덴스 바이어스 특성들의 매치(match)는 감소되고 있다; 600nm 피치에서 CD의 차이는 대략 10nm임. 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성으로서의 아이소-덴스 바이어스 그래프 1에 의하여, 하이-엔드 시스템에 대한 내측 및 외측-σ 설정치 변화값의 적용예는 도 2의 아이소-덴스 바이어스 특성 3 및 4를 초래하였으며, 이들 각각은 내측-σ=0.59, 외측-σ=0.89 및 내측-σ=0.63, 외측-σ=0.93 설정치들에 의해 획득된 것이다. 도 3에서, 그래프 32는 두 시스템간의 초기 미스매치(σ-설정치 변화값을 하이-엔드 시스템에 적용하기 전)를 보여주고, 그래프 33 및 34는 각각 아이소-덴스 바이어스 특성 3 및 4의 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성 1과의 잔여 미스매치를 보여준다. 격리된 피치들에 대해서는 근사적으로 3nm 까지의 비소멸 스루-피치(non-vanishing through-pitch) 미스매치가 존재한다는 문제가 있다. 본 발명자들은 투영빔 내의 방사선 에너지의 스펙트럼 분포가 아이소-덴스 바이어스 특성에 대한 임계적 파라미터라는 것을 밝혀냈다. 하이-엔드 시스템 및 NA = 0.75 시스템에 대한 레이저 빔 스펙트럼 피크의 대역폭의 차이가 아이소-덴스 바이어스 특성 1 및 2의 미스매치의 주요 기여자(main contributor)이다. 본 발명은, 관념상의 이미지 표면에서의 패턴의 적어도 일부분의 이미지와 이에 대응하는 기판의 타겟부에서의 이미지 사이의 (실질적으로 투영렌즈의 관념상의 이미지 표면에 수직인) z-방향을 따른 거리의 변화값을 노광 시작 후 그리고 노광 종료 전에 도입시킴으로써 유한한 레이저 대역폭(finite laser bandwidth)으로 인한 이미지 내의 콘트라스트 손실 현상이 모방(mimic)될 수 있다는 통찰력을 기초로 한다. 이는 레지스트 층의 노광 종료 시에 얻어지는 패턴의 이미지 내의 제어된 콘트라스트 손실을 유도한다. 이러한 방식으로 패턴 이미지를 형성함으로써, 아이소-덴스 바이어스 특성의 매칭이 가능하다. 도 4는 패턴의 이미지 내의 제어된 콘트라스트 손실을 얻기 위한 기법을 개략적으로 예시한다. 마스크(MA) 상의 패턴의 일부분(FE)은 관념상의 이미지 표면(IP)에서 패턴 FE'로서 묘화된다. 상기 일부분(FE)은 패턴의 한 그룹의 피처들을 포함할 수 있으며, 스텝-앤드-스캔 리소그래피 투영장치를 이용하여 기판(W) 상에 투영되어야 한다. 상기 마스크(MA)는 기판(W)의 최상부 상의 방사선 감응층의 노광 시에 41 방향으로 스캐닝되고 있다. 웨이퍼(W)는 43 방향으로 스캐닝된다. 초기에는 피처 그룹 FE가 투영렌즈(PL)에 대하여 위치 421에 있다. 스캔 시, 피처 그룹 FE는 각각 위치 422 및 423을 횡단한다. 이들 위치들 어디에서도, 투영빔(PB)에 의해 조명된다. 위치 421, 422, 423에서의 패턴은 각각 위치 421', 422', 423'에서 타겟영역 상으로 투영된다. 기판테이블(도시안됨)에 의해 지지된 웨이퍼(W) 및 마스크테이블(MT)(도시안됨)에 의해 지지된 마스크(MA)는 상술된 바와 같이 동시에 스캐닝되어, 위치 421', 422', 423'에서의 노광들은 단일 동적 노광으로 더해지게 된다. 기판테이블의 스캐닝 방향은 스캐닝 방향 43에 수직인 축선을 중심으로 베스트 포커스 이미지 평면 IP에 대하여 소정 각도(44)만큼 약간 기울어진다. 그 결과, 노광 시, 이미지 평면 IP에 거의 수직인 z-방향을 따른, 패턴의 일부분 FE의 (이미지 평면 IP에서의) 이미지 FE'와 이에 대응하는 기판의 타겟부에서의 이미지 사이의 거리는 위치 421'에서의 유한값으로부터 위치 422'에서의 대략 제로로 변하고, 다시 위치 423'에서의 유한값으로 변하게 된다. 일단 패턴의 일부분 FE의 노광이 종료되면, 결과적인 FE의 단일 동적 노광에 있어서의 제어되고 적분된 콘트라스트 손실이 얻어진다. 이와 유사하게, 상기 패턴의 여타 부분도 투영 및 노광 시에 상기와 동일한 제어된 콘트라스트 손실을 겪게 된다. 결과적으로, 리소그래피 장치 상에서 실행되고 일부분이 FE인 패턴을 이용하는 리소그래피 공정에 대한 아이소-덴스 바이어스 특성이 조정된다. 본 실시예에 따른 하이-엔드 장치의 아이소-덴스 바이어스 특성을 조정한 결과가 도 5에 도시되어 있다. 그래프 1(NA = 0.75 시스템의 아이소-덴스 바이어스 특성)은 실제로 그래프 52 뒤에 숨겨져 있는데, 이는 NA = 0.75 시스템과 동일한 σ-설정치들에서 작동하는 하이-엔드 장치에 대한 아이소-덴스 바이어스 특성이며, 여기서 스캐닝 방향 43은 이미지 평면 IP에 대하여 48 마이크로라디안 기울어져 있다. 참고로, 기판을 유지하는 기판테이블의 제로 경사에 대한 원래의 아이소-덴스 바이어스 특성 2가 또한 도시되어 있다. 이와 유사하게, 그래프 53은 78 마이크로라디안의 스캔 방향의 경사에 대한 아이소-덴스 바이어스 특성을 보여주는데, 이는 본 경우에 있어서 과도한 보정(over correction)일 수도 있으나, 본 방법의 극단적인 효율성(extreme effectiveness)을 분명하게 보여준다. 도 6은 아이소-덴스 바이어스 특성의 잔여 미스매치를 보여준다. 그래프 62는 참고의 역할을 하며, (어떠한 아이소-덴스 바이어스 매칭도 없을 경우에) NA = 0.85 및 NA = 0.75 에서 각각 실행될 때의 리소그래피 공정들간의 미스매치를 나타낸다. 그래프 63은, 상술된 바와 같이, 기판 스캐닝 방향의 48 마이크로라디안 경사를 통해 얻어진 아이소-덴스 바이어스 특성과 관련된 본 실시예에 대한 잔여 미스매치를 보여준다.
도 6은 본 발명의 중요성을 명확하게 설명한다. 도 6의 그래프 63의 피치 종속성은 도 3의 그래프 33의 피치 종속성보다 작으면서도 평활하다; 따라서, 상술된 바와 같이, 제어된 콘트라스트 손실을 이용하는 아이소-덴스 바이어스 매칭이 σ-설정치들을 이용하는 매칭보다 바람직하다. 본 발명에 따른 방법에 의하면, 잔여 미스매치가 도 3에 도시된 미스매치들에 비하여 강력하게 감소된다. 팩터 3 만큼의 매칭 개선이 본 실시예에 의해 증명된다. 본 실시예의 어떤 잔여 미스매치라도, 도 6의 그래프 63으로 예시된 바와 같이, 1nm 정도이다. 그래프 64는 기판 스캐닝 방향의 75 마이크로라디안 경사에 대한 상술된 "과보정된(overcorrected)" 매칭을 보여준다. 본 실시예에 따른 방법의 또 다른 중요 장점은, 프로세스 윈도우 상에 어떠한 심각한 영향도 끼치지 않도록 경사각(44)이 충분히 작다는 점에 있다. 특히, 노광 관용도에 대한 영향들이 없다. 본 발명은 동작 초점심도(예컨대, 베스트 포커스의 표면 위 아래로 300nm) 정도까지의 디포커스의 범위 내에서 발생하는, 노광에 사용된 이미지들의 바람직하게 유도된 콘트라스트- 또는 NILS-손실을 다루고 활용하기 때문에, 후자의 장점은 본 실시예에 국한되는 것이 아니라, 어떠한 실시예들에 있어서도 본 발명의 특성이 된다.
(상술된 바와 같이, 리소그래피 투영장치가 스텝-앤드-스캔 장치인) 본 방법에 따른 실시예의 대안예는, 타겟부의 스캐닝 노광 시 z-방향을 따른 거리의 변화를 위해 패터닝수단의 스캐닝 방향 및 패터닝수단을 기울여 스캐닝 방향으로의 상기 관념상의 이미지 표면의 경사를 유도하는 단계를 포함한다. 이는 도 7에 예시되어 있는데, 상기 유도된 경사는 각도 441로 나타낸다. 관념상의 이미지 표면 IP는, 도 7에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 경사진 마스크(MA) 상의 패턴에 (묘화를 통해) 관련된 베스트 포커스의 표면이다. 경사진 마스크는, 패턴을 지니는 마스크 표면에 평행하게 경사진 방향 411로 이동가능하다. 마스크(MA)의 경사와 이에 대응하는 관념상의 이미지 평면 IP의 유도된 경사(441)간의 관계는, Scheimpflug 조건에 의해 주어진 제1근사(first approximation)에 관한 것이다.
제2실시예
본 발명의 일 실시예에 따르면, 아이소-덴스 특성을 다루기 위한 여분의 자유도는, 타겟영역의 노광 시에, 레지스트 코팅된 기판을 유지하는 기판테이블 또는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체 가운데 어느 하나를 관념상의 이미지 표면에 수직인 방향으로 변위시킴으로써 제공될 수 있다. 상기 변위는 예컨대 주기적인 움직임(cyclic movement)(진동)과 같은 연속적인 움직임일 수 있다. 움직임의 정확한 주기적인 모양(예컨대, 시간의 사인 또는 삼각 함수에 따른 움직임)의 선택은 z-방향을 따른 상기 거리의 분포를 결정하는데, 이는 노광에 걸쳐 적분된 노광된 타겟부의 각각의 부분에 의해 경험하게 되기 때문이다. 상기 분포 모양은 결과적인 콘트라스트의 평균 손실에 영향을 미치고, 상기 콘트라스트 손실을 조정하기 위한(이에 따라, 결과적인 아이소-덴스 바이어스 특성을 조정하기 위한) 디자인 파라미터 또는 제어 파라미터로 사용될 수도 있다.
대안적으로, 상기 z-방향을 따라 거리를 변경하는 것은 일정한 변화율로 정해질 수 있으므로, 예컨대 톱니 모양의 움직움이 구현될 수 있게 된다. 방사선 소스로서 펄스 레이저를 사용하는 경우에는, 간헐적인 움직임이 사용될 수 있으며, 상기 변위는 상기 펄스들 사이에서 또는 방사선의 1 이상의 펄스로의 노광 시에, 혹은 두 경우 모두에서 행해질 수 있다. 이러한 타입의 움직임에 의하여, 복수의 후속 위치에서의 기판의 위치설정은 z-위치들의 사전선택된 분포에 따라 정해질 수 있다. 예컨대, 가우시안(Gaussian) 분포를 효과적으로 실현하고, 다시 상기 타입의 분포를 이용하여 결과적인 아이소-덴스 바이어스 특성을 조정하기 위한 디자인 파라미터 또는 제어 파라미터를 효과적으로 실현하기 위한 선택이 이루어질 수 있다.
제3실시예
제3실시예는, 타겟영역의 노광 시, 레지스트 코팅된 기판을 유지하는 기판테이블 또는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체 가운데 어느 하나가 (관념상의 이미지 표면에 수직인) z-방향을 따라 이동되고, 이로 인해 변위는 주기적인 움직임(진동)이라는 점에서 제2실시예와 동일하나, 본 실시예는 스텝 앤드 스캔 장치에 특히 적합하다는 사실은 확실하다. 일반적으로, 타겟부 내의 한 점에 의해 경험하게 될 때의 기판 레벨에서의 노광 에너지는 노광 시에 일정하지 않다. 이는, 조명시스템에 의해 발생된 섀도우 효과(shadow effect)로 인하여 그리고 레이저 방사선의 펄싱으로 인하여, 스캔방향으로 변할 수 있다. 따라서, 상기 거리의 주기적인 변화는 타겟부의 스캔 노광 시에 복수의 사이클을 포함하여, 타겟부에서 스캔 방향으로 한 라인 상의 상이한 점들은, 평균적으로, 동일한 z-위치 분포에서 동일한 적분 노광 에너지를 경험하도록 하는 것이 바람직할 것이다. 그 결과, 스캔 방향으로의 평균 콘트라스트 손실의 개선된 균일성이 얻어지고, 이로 인해 아이소-덴스 바이어스 특성의 개선된 제어가 얻어진다.
지금까지 본 발명의 특정 실시예들이 기술되었지만, 본 발명은 기술된 것 이외의 방법으로도 실시될 수 있음은 자명하다. 상기 기술은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 아이소-덴스 바이어스 특성이 수정가능한 기판노광방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시한 도면;
도 2는 조명시스템의 상이한 설정치에 대한 아이소-덴스 바이어스(iso-dense bias) 특성을 도시한 도면;
도 3은 조명시스템의 상이한 설정치에 대한 아이소-덴스 바이어스의 잔여 미스매치(residual mismatch)를 예시한 도면;
도 4는 스캐너를 이용하여 콘트라스트 손실(contrast loss)을 도입하기 위한 기법(scheme)을 개략적으로 예시한 도면;
도 5는 콘트라스트-손실의 상이한 설정치에 대한 아이소-덴스 바이어스 특성을 도시한 도면;
도 6은 콘트라스트 손실의 상이한 설정치에 대한 아이소-덴스 바이어스의 잔여 미스매치를 예시한 도면; 및
도 7은 스캐너를 이용하여 콘트라스트 손실을 도입하기 위한 대안적인 기법을 개략적으로 예시한 도면이다.

Claims (15)

  1. 리소그래피 투영장치를 이용하여, 방사선감응층으로 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 노광하는 방법에 있어서,
    상기 리소그래피 투영장치는,
    - 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;
    - 상기 투영빔 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
    - 상기 기판의 타겟부상으로 상기 패턴의 이미지를 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지고,
    상기 방법은 상기 방사선감응층을 상기 이미지에 노광시키는 단계를 포함하며,
    상기 노광 단계는, 노광을 시작한 후 그리고 노광 종료 전에, 아이소-덴스 바이어스 특성을 수정하기 위하여 상기 이미지에 대한 콘트라스트 손실을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지에 대한 콘트라스트 손실을 유도하는 상기 단계는, 상기 투영시스템의 관념상의 이미지 표면에 실질적으로 수직인 z-방향을 따라, 상기 패턴의 상기 이미지와 상기 관념상의 이미지 표면에서의 대응하는 이미지 사이의 거리를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 상기 기판을 잡아주는 상기 기판테이블을 상기 z-방향을 따라 이동시키는 수단을 더 포함하고, 상기 z-방향을 따라 거리를 변화시키는 상기 단계는 상기 z-방향을 따라 상기 기판테이블의 위치를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 상기 패터닝수단을 상기 z-방향을 따라 이동시키는 수단을 더 포함하고, 상기 z-방향을 따라 거리를 변화시키는 상기 단계는 상기 z-방향을 따라 상기 패터닝수단의 위치를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 z-방향을 따른 상기 거리의 변화는 상기 거리의 주기적인 변화인 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 z-방향을 따른 상기 거리의 변화는 일정한 변화율로 정해지는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  7. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 z-방향을 따른 상기 거리의 변화는 간헐적인 움직임으로 정해지는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 거리를 변화시키는 상기 단계는, z-위치들의 가우시안(Gaussian) 분포에 따라 상기 기판을 위치설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 리소그래피 투영장치는 스텝-앤드-스캔 장치이고, 상기 기판은 스캐닝 방향을 따라 이동가능하며, 상기 z-방향을 따라 거리를 변화시키는 상기 단계는, 관념상의 이미지 표면에 대하여 상기 스캐닝 방향으로 상기 스캐닝 방향 및 상기 타겟부를 경사지게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 리소그래피 투영장치는 스텝-앤드-스캔 장치이고, 상기 기판은 스캐닝 방향을 따라 이동가능하며, 상기 z-방향을 따른 상기 거리의 변화는, 상기 스캐닝 방향으로의 평균 콘트라스트 손실의 개선된 균일성을 제공하기 위하여 상기 타겟부의 스캐닝 노광 시에 복수의 사이클을 포함하는 상기 거리의 주기적인 변화인 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 리소그래피 투영장치는 스텝-앤드-스캔 장치이고, 상기 패터닝수단은 스캐닝 방향을 따라 이동가능하며, 상기 방법은, 상기 패터닝수단의 상기 스캐닝 방향 및 상기 패터닝수단을 경사지게 함으로써 상기 타겟부의 스캐닝 노광 시에 상기 z-방향을 따른 상기 거리의 변화를 위하여 상기 스캐닝 방향으로의 상기 관념상의 이미지 표면의 경사를 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아이소-덴스 바이어스 특성 및 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성간의 차이를 최소화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  13. 제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    거리의 상기 변화는 20nm 내지 50nm 사이의 거리의 변화를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판노광방법.
  14. 리소그래피 투영장치에 있어서,
    - 방사선 투영빔을 제공하는 조명시스템;
    - 상기 투영빔 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
    - 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
    - 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영시키기 위한, 관념상의 이미지 표면을 갖는 투영시스템을 포함하여 이루어지고,
    상기 리소그래피 투영장치 상에서 실행된 공정에 대하여 대표적인 아이소-덴스 바이어스 특성 및 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타내는 데이터를 저장하는 메모리 디바이스; 및
    - 아이소-덴스 바이어스 특성 및 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타내는 상기 데이터에 기초하여, 상기 관념상의 이미지 표면에 실질적으로 수직인 z-방향을 따라 상기 관념상의 이미지 표면에 대한 상기 기판테이블의 위치 변화값과, 상기 관념상의 이미지 표면에 실질적으로 평행하고 스캐닝 방향에 실질적으로 수직인 축선을 중심으로 한 상기 기판테이블의 회전방위 변화값 중 1 이상을 포함하는 1 이상의 장치 파라미터-설정치 변화값들을 결정하고,
    - 상기 1 이상의 장치 파라미터-설정치 변화값들을 적용하도록 구성 및 배치된 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 메모리 디바이스는, 상기 리소그래피 투영장치 상에서 실행된 공정에 대하여 대표적인 아이소-덴스 바이어스 특성 및 복수의 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성을 나타내는 데이터를 저장하도록 배치되며, 상기 장치 파라미터-설정치 변화값을 결정하고 상기 1 이상의 장치 파라미터-설정치 변화값을 적용하는데 사용하기 위해 상기 복수의 타겟 아이소-덴스 바이어스 특성 중 하나를 선택하도록 구성 및 배치된 사용자 인터페이스 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
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