KR20060044936A

KR20060044936A - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR20060044936A
Application number: KR1020050026026A
Authority: KR
Inventors: 데르 펠츠 구스타프 빌렘 반; 쳉-쿤 귀; 요한 크리스티안 게라르트 호에프나겔스
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-05-16
Also published as: US20100014059A1; SG115813A1; DE602005004949T2; US8502954B2; EP1582928B1; JP4459850B2; US20050213067A1; TWI282490B; US7561251B2; TW200602813A; JP2005286333A; CN1677246A; DE602005004949D1; CN1677246B; KR20070058418A; EP1582928A1

Abstract

본 발명에 따르면, 패터닝 시스템이 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용되는 리소그래피 장치 및 방법이 개시된다. 상기 빔은 조명시스템으로부터 기판 지지체상에 지지된 기판의 표면의 타겟부상으로 투영 시스템에 의해 지향된다. 상기 타겟부는 기판테이블에 대해, 기판의 표면상의 원하는 노광 패턴에 적절한 사전설정된 공간 특성들을 가진다. 기판의 온도가 측정되고, 그 측정된 온도에 대한 상기 기판의 치수 응답이 계산된다. 기판테이블에 대한 타겟부의 공간 특성들은 그 계산된 치수 응답을 보상하도록 조정된다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 명세서에 통합되고 본 명세(specification)의 일 부분을 형성하는 첨부한 도면들은 본 발명을 예시하며, 또한 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 보다 쉽게 설명하고 해당 기술분야의 당업자가 본 발명을 구현하고 사용할 수 있게 하는 역할을 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판상의 원하는 노광 패턴을 개략적으로 나타내는 도면,

도 4는 기판 온도가 증가되는 경우, 도 3의 원하는 노광 패턴이 어떻게 수정되어야 하는 지를 개략적으로 나타내는 도면,

도 5는 노광 패턴을 조정하여 기판 온도의 변화들을 보상하는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 예시하는 개략적인 블록도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 기판 지지 테이블상에 장착된 기판의 온도가 측정될 수 있는 상기 테이블상에 임베디드(embedded)된 제1센서어레이의 개략적인 측면도,

도 7은 도 6의 어레이의 개략적인 평면도,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 기판 지지 테이블상에 장착된 기판의 온도가 측정될 수 있는 상기 테이블 위에 장착된 제2센서어레이의 개략적인 측면도, 및

도 9는 도 8의 어레이의 개략적인 평면도이다.

본 발명은 첨부한 도면들을 참조하여 설명된다. 상기 도면들에서, 동일한 참조 번호는 동일한 또는 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수도 있다.

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

리소그래피장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피장치는, 예를 들어 집적회로(IC), 평판 디스플레이, 및 미세 구조들을 포함하는 여타의 디바이스의 제조시에 사용될 수 있다. 종래의 리소그래피 장치에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭해지는 패터닝수단이 IC(또는 여타의 디바이스)의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼 또는 글래스 플레이트(glass plate)상의 (예를 들어, 1개 또는 여러 개의 다이의 일부분) 타겟부상에 이미징될 수 있다. 마스크 대신에, 패터닝수단은 회로 패턴을 생성하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함할 수 있다.

일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피장치는, 타겟부상에 전체 패턴을 한번에 노광시킴으로써 각각의 타겟부가 조사되는 스테퍼, 및 투영빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 스캐너를 포함한다.

리소그래피 장치가 스텝핑 또는 스캐닝 모드에서 작동하는지의 여부에 관계 없이, 패터닝된 빔은 기판 표면의 적절한 타겟부상으로 지향되는 것이 필수적(vital)이라는 것을 이해할 것이다. 많은 상황에서, 리소그래피 처리 단계들의 순서를 따라 다층 구조체들이 기판의 표면상에 형성되며, 또한 기판내에 형성된 후속 층들은 서로 정확하게 정합(register)되어야 함은 물론이다. 따라서, 빔 투영 시스템에 대한 기판의 위치를 정확하게 아는 것을 보장하기 위해 세심한 주의가 요구된다. 일반적으로, 이는 기판을 기판테이블상에 알려진 방위로 위치시킴으로써, 예를 들어 기판테이블상의 지지면과 기판의 에지를 맞물리게(engaging) 한 다음, 상기 기판상의 기준 마크를 사용하여 상기 기판이 기판테이블에 대해 어디에 존재하는지를 정확히 식별(identify)함으로써 달성된다. 그 후, 기판과 빔 투영 시스템 사이의 상대 변위(displacement)를 제어하기 위해 메트롤로지 시스템이 사용된다. 기준 마크는 데이터 위치(datum position)를 확립(establish)하며, 상기 위치에 대해 모든 변위들이 측정된다.

기판의 크기가 증가됨에 따라, 기판상의 단일 기준 마크를 의존하여, 기판이 데이터 위치에 대해 어디에 존재하는지를 정확히 결정하는 것이 점점 어려워지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 단일 기판상에 다수의 기준 마크를 놓아, 투영시스템과 기판 사이의 비교적 작은 변위 후에, 기판 위치를 모니터링하는 메트롤로지 시스템이 리캘리브레이션(recalibration)될 수 있는 것이 공지되었다. 하지만, 어떤 적용례, 예를 들어 패턴 발생기 시스템으로서 다수의 액정 디바이스(LCD)에 따른 큰 평판 디스플레이(FPD)의 제조시, 이는 불가능하다. FPD의 경우, 매우 크고 얇은 글래스 기판(예를 들어, 약 1.85 x 2.2 미터)들은 두께가 약 1mm 미만일 것으로 예상된다. 각각의 글래스 기판상에, 여러 개(예를 들어, 4개, 6개 또는 9개)의 패널이 형성될 수 있으며, 각각의 패널은 흔히 약 10인치 내지 약 55인치 범위의 크기를 갖는 (코너에서 코너로 대각선으로 측정된) 단일 제품(예를 들어, 컴퓨터 모니터 스크린, 텔레비전 스크린 등)에 해당한다. 단일 기판상의 각각의 패널 영역내에는, 개개의 픽셀들을 각각 형성하는 개개의 LCD들이 어레이된다. 높은 광학 투과 효율을 보장하고 불규칙한 시각적 겉보기 광학 영향(irregular visually apparent optical effect)들을 회피하기 위해서, 정렬 피처(alignment feature)들은 어떠한 패널내에도 형성될 수 없다. 따라서, 정렬 피처들은 글래스 기판의 외주 주변에 그리고 인접한 패널들 사이에 배치되어야만 한다. 개개의 패널들의 크기가 증가함에 따라, 인접한 정렬 피처들 사이의 거리도 증가한다. 따라서, 보다 떨어지는(less) 정렬 정보가 기판의 표면상에 형성된 정렬 피처들로부터 획득될 수 있다.

투영시스템과 기판 사이에 위치 오차들이 생기는 한가지 원인은 열 팽창이다. 2개의 마크들이 기판의 표면상에 마킹된 후 기판의 온도가 증가되면, 열 팽창 의 결과로 이들 마크들간의 간격이 커지게 된다. 그러므로, 기판이 소정 온도에 있을 때에 상기 기판의 표면상에 형성된 구조체는, 후속하여 형성된 구조체가 상기 기판의 온도가 변한 이후의 노광의 결과물이라면 후속하여 형성된 구조체와 정합되지 않을 것이다. 이는, 사전설정된 데이터 온도로 기판들을 유지시키기 위해, 과거에 세심한 주의를 요하여 해결되었던 잘 알려진 문제이다. 하지만, 실제로 이는 특히 큰 기판으로는 달성되기 어렵다. 이제는, 매우 큰 크기의 기판들, 예를 들어 2미터 정도의 외측 치수를 갖는 기판들을 기대할 수 있다. 이러한 크기의 기판들에 걸친 매우 작은 온도 변화들은, 예를 들어 LCD 디스플레이 패널들에 관련하여 상당한 팽창들 및 수축들을 유도할 수 있다.

그러므로, 노광들간의 정확한 정렬을 허용하는 한편, 열팽창으로 인한 오정렬(misalignment)을 실질적으로 제거 또는 감소시키는 시스템 및 방법이 요구된다.

본 발명의 일 실시예는, 방사선의 투영빔을 공급하는 조명시스템, 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 시스템, 기판을 지지하는 기판테이블, 및 상기 기판의 표면의 타겟부상으로 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 제공한다. 상기 타겟부는 상기 기판테이블에 대해, 상기 기판테이블상의 사전설정된 위치내에 지지된 기판의 표면상에 원하는 노광 패턴에 적합한 사전설정된 공간 특성들을 가진다. 상기 장치는 상기 기판의 온도를 측정하는 측정시스템, 그 측정된 온도에 대한 상기 기판의 치수 응답(dimensional response)을 계산하는 시스템, 및 그 계산된 치수 응답을 보상하도록 상기 기판테이블에 대해 상기 타겟부의 상기 공간 특성들을 조정하는 시스템을 더 포함할 수 있다.

상기 온도 측정 시스템은 기판 표면에 걸쳐 분포된 복수의 영역들의 각각에서 기판의 온도를 측정하는 1이상의 센서를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 복수의 센서들은 기판테이블에 걸쳐 분포될 수도 있으며, 그 각각의 센서는 기판 및 기판테이블의 인접한 영역들의 온도가 동일하거나 또는 유사할 것이라는 가정 하에, 기판테이블상에 지지된 기판의 인접한 영역의 온도를 감지(sense)하거나, 기판테이블의 인접한 영역의 온도를 감지한다. 대안예로서, 복수의 센서들은 기판테이블 위에 위치된 지지체상에 분포될 수도 있으며, 상기 센서들에 대해 기판테이블을 변위시키고 기판테이블과 센서 지지체 사이의 복수의 상대 위치들의 각각에서 각 센서에 인접한 기판의 영역들의 온도를 측정하도록 스캐닝 시스템이 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는, 기판을 제공하는 단계, 조명시스템을 이용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계, 상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계, 기판테이블상에 기판을 지지하는 단계, 및 상기 기판의 표면의 타겟부상에 방사선의 상기 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법을 제공한다. 상기 타겟부는, 상기 기판테이블에 대해, 상기 기판테이블상의 사전설정된 위치내에 지지된 기판의 표면상에 패터닝된 원하는 노광에 적절한 공간 특성들을 가진다. 상기 방법은, 상기 기판의 온도를 측정하는 단계, 상기 측정된 온도에 대해 상기 기판의 치수 응답을 계산하는 단계, 및 상기 기판에 대한 상기 타겟부의 상기 공간 특성들을 조정하여 상기 계산된 치수 응답을 보상하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예는, 다음과 같은 단계들을 포함하는 온도 변화들에 대해 기판의 치수 응답의 모델을 확립하는 단계를 제공한다. 복수의 정렬 피처들이 기판의 표면상에 형성된다. 상기 정렬 피처들은 상기 기판의 상기 표면에 걸쳐 분포되므로, 그들의 공간 분포는 사전설정된 기판 온도를 가정하여 사전설정된다. 상기 기판 온도가 측정된다. 상기 정렬 피처들의 공간 분포는 상기 측정된 기판 온도로 측정된다. 치수 응답의 모델은, 상기 사전설정된 공간 분포와 상기 측정된 공간 분포간의 차이들로부터 도출된다.

본 발명의 1이상의 실시예들은 다양한 형태의 패턴 발생기들을 따르는 리소그래피 장치에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이들을 이용하여 투영된 빔에 패턴을 부여하는 패턴 발생기와, 단순한 레티클들(예를 들어 마스크들)을 이용하여 원하는 패턴을 부여하는 패턴 발생기가 사용될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예들, 특징들, 및 장점들, 또한 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동원리를 설명한다.

개요 및 용어

본 명세서에서 채택되는 "개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이"라는 용어는, 원하는 패턴이 기판의 타겟부내에 형성될 수 있도록 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는데 사용될 수 있는 모든 디바이스를 칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 "광 밸브(light valve)" 및 "공간 광 변조기 (Spatial Light Modulator; SLM)" 용어로도 사용될 수 있다. 이러한 패터닝 디바이스의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

프로그램가능한 거울 어레이는 점탄성 제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면(matrix-addressable surface)을 포함할 수도 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, 예를 들어 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)들에서는 입사광을 회절광으로 반사시키는 한편, 어드레스되지 않은 영역들에서는 입사광을 비회절광으로 반사시키는 것이다. 적절한 공간 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만이 기판에 도달하도록 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다.

대안례로서, 상기 필터는 회절광을 필터링하여 비회절광이 기판에 도달하도록 남게 할 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 회절 광학 마이크로 일렉트리컬 미케니컬 시스템(micro electrical mechanical system; MEMS) 디바이스의 어레이가 대응하는 방식으로 사용될 수 있다. 각각의 회절 광학 MEMS 디바이스는, 입사광을 회절광으로서 반사시키는 격자(grating)를 형성하도록 서로에 대해 변형(deform)될 수 있는 복수의 반사 리본(reflective ribbon)들을 포함할 수 있다.

또 다른 대안적인 실시예는 적절히 국부화된(localized) 전기장을 가하거나 압전 작동 수단(piezoelectric actuation means)을 채용하여 축선을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채용하는 프로그램가능한 거울 어레이를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 거울들은 매트릭 스-어드레서블이므로, 어드레스된 거울들은 입사되는 방사선 빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사시킬 것이다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울들의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적절한 전자 수단을 사용하여 수행될 수 있다.

상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 1이상의 프로그램가능한 거울 어레이를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 거울 어레이에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국 특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허 출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 본 명세서에서 인용참조되고 있다.

또한, 프로그램가능한 LCD 어레이가 사용될 수 있다. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 인용참조되고 있는 미국 특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다.

여기에서는, 피처들의 프리-바이어싱(pre-biasing), 광 근접성 보정 피처들, 위상 변화 기술 및 다중 노광 기술들이 사용되며, 또한 예를 들어 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 "디스플레이된" 패턴은 기판상으로 또는 기판상의 소정 층으로 최종적으로 전사(transfer)된 패턴과 실질적으로 상이할 수도 있음을 이해하여야 한다. 이와 유사하게, 기판상에 최종적으로 생성된 패턴은 어느 한 순간에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 형성된 패턴에 대응하지 않을 수도 있다. 이는 기판의 각 부분상에 형성된 최종 패턴이 주어진 시간 주기 또는 주어진 노광 회수에 따라 만들어진 구성의 경우일 수 있으며, 그 동안에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상의 패턴 및/또는 기판의 상대 위치가 변경된다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에서 서술된 리소그래피 장치는, 예를 들어, DNA 칩, MEMS, MOEMS, 집적 광학시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 여타의 응용례를 가짐을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로도 간주될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판 처리툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)방사선, 및 (예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위에 있는) 극자외(EUV)방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광방사선에 대하여, 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절한, 굴절 광학시스템, 반사 광학시스템, 및 카타디 옵트릭 광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있다.

또한, 조명시스템은 방사선의 투영빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학 구성요소를 포괄할 수 있으며, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고도 언급될 수 있을 것이다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피장치는, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 기판을 침지시키는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피장치에서, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이의 다른 공간들에도 적용될 수 있다. 침지 기술(immersion technique)은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.

또한, 상기 장치에는 유체와 기판의 조사된 부분(irradiated part)들과의 상호작용을 허용하는(예컨대, 기판에 화학제(chemicals)를 선택적으로 도포하거나 또는 기판의 표면 구조를 선택적으로 수정하는) 유체 처리 셀(fluid processing cell)이 제공될 수도 있다.

리소그래피 투영장치

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치(100)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치(100)는 적어도 방사선시스템(102)(예를 들어, EX, IL(예를 들어, AM, IN, CO, 등) 등), 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이(PPM), 대물테이블(WT)(106)(예를 들어, 기판테이블), 및 투영시스템("렌즈")(PL)(108)도 포함한다.

방사선시스템(102)은 방사선(예를 들어 UV 방사선)의 투영빔(PB)(110)을 공급하는데 사용될 수 있으며, 특히 이 경우에는 방사선 소스(LA)(112)를 포함한다.

개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이(예를 들어, 프로그램가능한 거울 어레이)는 투영빔(110)에 패턴을 적용시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이의 위치는 투영시스템(108)에 대해 고정될 수 있다. 하지만, 대안적인 구성에서, 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이는 투영시스템(108)에 대해 그것을 정확히 위치시키는 위치설정 디바이스(미도시됨)에 연결될 수도 있다. 본 명세서에 도시된 바와 같이, 개별적으로 제어가능한 요소(104)들은 (예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 반사형 어레이를 가지는) 반사형으로 구성된다.

대물테이블(106)에는 기판(W)(114)(예를 들어, 레지스트-코팅된 실리콘 웨이퍼 또는 글래스 기판))을 잡아주는 기판홀더(상세히 도시되지 않음)가 제공될 수 있으며, 또한 대물테이블(106)은 투영시스템(108)에 대해 기판(114)을 정확히 위치 시키는 위치설정 디바이스(PW)(116)에 연결될 수 있다.

투영시스템(예를 들어, 렌즈)(108)(예를 들어, 쿼츠 및/또는 CaF₂ 물질로 만들어진 렌즈 요소를 포함하는 쿼츠 및/또는 CaF₂렌즈 시스템 또는 카타디옵트릭 시스템 또는 거울 시스템)은, 기판(114)의 타겟부(C)(120)(예를 들어, 1이상의 다이)상에 빔 스플리터(beam splitter; 118)로부터 수용된 패터닝된 빔을 투영하기 위해 사용될 수 있다. 투영시스템(108)은 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이의 이미지를 기판(114)상에 투영시킬 수도 있다. 대안적으로, 상기 투영시스템(108)은 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이의 요소들이 셔터들로서 기능하는 2차 소스(secondary source)들의 이미지들을 투영시킬 수도 있다. 또한, 투영시스템(108)은, 2차 소스들을 형성하고 기판(114)상에 마이크로스폿(microspot)들을 투영시키기 위해, 마이크로 렌즈 어레이(MLA)를 포함할 수도 있다.

상기 소스(112)(예를 들어, 엑시머 레이저)는 방사선의 빔(122)을 생성할 수 있다. 상기 빔(122)은, 예를 들어 곧바로 또는 빔 익스팬더(Ex)와 같은 컨디셔닝 디바이스(126)를 지난 후에, 조명시스템(일루미네이터)(IL)(124)으로 공급된다. 일루미네이터(124)는 상기 빔(122)내의 세기분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정 디바이스(AM)(128)를 포함할 수도 있다. 또한, 일루미네이터는 일반적으로 인티그레이터(IN)(130) 및 콘덴서(CO)(132)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 것이다. 이 방식으로, 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이상에 입사되는 상기 빔(110)은 그 단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 가진다.

도 1과 관련하여, 상기 소스(112)는 (예를 들어, 상기 소스(112)가 흔히 수은 램프인 경우에서처럼) 리소그패피 투영장치(100)의 하우징내에 놓일 수도 있음에 유의한다. 대안적인 실시예에서, 소스(112)는 리소그래피 투영장치(100)로부터 멀리 떨어져 있을 수도 있다. 이 경우, 방사선 빔(122)은 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 상기 장치(100)안으로 유도될 것이다. 후자의 시나리오는 흔히 상기 소스(112)가 엑시머 레이저인 경우이다. 본 발명의 범위내에는 이 두 시나리오가 모두 포함되어 있음을 이해하여야 할 것이다.

이어서, 상기 빔(110)은 빔 스플리터(118)를 이용하여 지향된 후에 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이를 거친다(intercept). 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이에 의하여 반사되면, 상기 빔(110)은 투영시스템(108)을 통과하여 기판(114)의 타겟부(120)상에 상기 빔(110)을 포커스한다.

위치설정 디바이스(116)(및 빔 스플리터(140)를 통해 간섭계 빔(138)을 수용하는 베이스 플레이트(base plate; BP)(136)상의 선택적 간섭계 측정 디바이스(IF)(134))의 도움으로, 기판테이블(106)은, 예를 들어 상기 빔(110)의 경로내에 상이한 타겟부(120)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 사용시, 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이용 위치설정 디바이스는, 예를 들어 스캔 중에 상기 빔(110)의 경로에 대해 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이의 위치를 정확히 보정하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대물테이블(106)의 이동은, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정) 의 도움을 받아 실현되며, 이는 도 1에 명확히 도시되어는 있지 않다. 또한, 유사한 시스템이 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이를 위치시키기 위해 사용될 수도 있다. 요구되는 상대 이동을 제공하도록 대물테이블(106) 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이가 고정된 위치를 가지는 동안, 투영빔(110)이 대안적으로/추가적으로 이동될 수 있음을 이해할 것이다.

상기 실시예의 대안적인 구성에서, 기판테이블(106)은 고정될 수도 있으며, 여기서 기판(114)은 상기 기판테이블(106)상에서 이동할 수 있다. 이것이 행해지면, 기판테이블(106)에는 평탄한 최상면(flat uppermost surface)상에 다수의 개구부들이 제공되며, 상기 개구부들을 통해 가스가 공급되어, 기판(114)을 지지할 수 있는 가스 쿠션(gas cushion)을 제공하게 된다. 통상적으로, 이를 공기 베어링 구성(air bearing arrangement)이라 칭한다. 기판(114)은 상기 빔(110)의 경로에 대해 상기 기판(114)을 정확히 위치시킬 수 있는 1이상의 액츄에이터(미도시됨)를 이용하여 기판테이블(106)상에서 이동된다. 대안적으로, 상기 기판(114)은 상기 개구부들을 통해 가스를 선택적으로 공급 및 차단시킴으로써 기판테이블(106)상에서 이동될 수 있다.

본 명세서에는 기판상의 레지스트를 노광하는 본 발명에 따른 리소그래피 장치(100)가 서술되었으나, 본 발명은 이러한 용도로 제한되지 않으며, 상기 장치(100)는 레지스트없는 리소그래피(resistless lithography)에서도 패터닝된 투영빔(110)을 투영시키는데 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

서술된 장치(100)는 다음의 바람직한 4가지 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드: 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이상의 전체 패턴은 한번에(즉, 단일 "섬광(flash)"으로) 타겟부(120)상에 투영된다. 기판테이블(106)은 상이한 타겟부(120)가 상기 빔(110)에 의해 조사(irradiate)되도록 상이한 위치에 대해 x 및/또는 y 방향으로 이동된다.

2. 스캔 모드: 주어진 타겟부(120)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는다는 것을 제외하고는 본질적으로 스텝 모드와 동일하다. 대신에, 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이는 v의 속도로 주어진 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(110)이 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이에 걸쳐 스캐닝하도록 된다. 동시 발생적으로(concurrently), 기판테이블(106)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동되며, 여기서 M은 투영시스템(108)의 배율이다. 이 방식으로, 비교적 큰 타겟부(120)가 분해능(resolution)이 저하되지 않고 노광될 수 있다.

3. 펄스모드: 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이는 기본적으로 정지상태로 유지되며 전체 패턴은 펄스 방사선 소스(102)를 사용하여 기판(114)의 타겟부(120)상에 투영된다. 기판테이블(106)은 투영빔(110)이 기판(114)을 가로질러 라인을 스캐닝하게 되도록 본질적으로 일정한 속도로 이동된다. 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이상의 패턴은 방사선시스템(102)의 펄스들 사이에서 요구에 따라 업데이트되고, 후속하는 타겟부(120)가 기판상의 요구되는 장소에 노광되도록 펄스들이 시간조정(time)된다. 따라서, 투영빔(110)은 기판(114)의 스트립(strip)에 완전한(complete) 패턴을 노광시키도록 기판(114)을 가로질러 스캔할 수 있다. 상기 공정은 한 라인씩 전체 기판(114)이 노광될 때까지 반복된다.

4. 연속스캔모드: 실질적으로 일정한 방사선시스템(102)이 사용되고, 투영빔(110)이 기판(114)을 가로질러 스캔하고 기판을 노광함에 따라 개별적으로 제어가능한 요소(104)들의 어레이상의 패턴이 업데이트되는 것을 제외하고는 본질적으로 펄스모드와 동일하다.

또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수 있다.

예시적인 이미징 형태(Exemplary Imaging Arrangements)

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치(200)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치(200)는 일루미네이터(206)(IL)에서 수용된 방사선 빔(204)을 생성하는 광원(202)(SO)을 포함한다. 일루미네이터(206)는 투과형 패턴 발생기(208)(M)(예를 들어, 마스크, 레티를, 공간 광 변조기 등)로 방사선 빔을 전달한다. 따라서, 패터닝된 빔은 투과형 패턴 발생기(208)로부터 투영시스템(210)(PL)으로 투과된 후, 상기 투영시스템(210) 밑에서 변위가능한 기판테이블(214)(WT)상에 지지된 기판(212)(W)의 표면으로 투과된다.

도 1 및 도 2의 실시예 둘 모두가 아래에 설명되지만, 도 1의 참조 번호들은 단지 설명을 용이하게 하기 위해 사용되며, 그렇지 않으면 다르게 나타낼 것이다.

도 1 및 도 2의 실시예들에서, 패터닝된 빔은 상기 빔의 단면에 기판(114)의 표면상의 원하는 노광 패턴에 적절한 패턴을 부여하였다. 그 빔은, 기판(114)이 위치되는 기판테이블(106)을 참조하여 정의된, 예를 들어 XY 좌표계에서의 위치 및 크기와 같은 공간 특성들을 가진다. 기판(114)은 기판테이블(106)상의 사전설정된 위치로 위치되며, 패터닝된 빔은 실제로 기판(114)이 적절한 사전설정된 위치에 있다는 것에 기초하여 기판(114)상으로 투영된다. 기판(114)이 적절한 사전설정된 위치에 있지 않다면, 타겟부는 기판(114)상에 정확히 위치되지 않게 됨은 물론이다. 따라서, 기판테이블들상의 기판들의 적절한 위치설정을 보장하기 위해, 당업자에게 공지된 다양한 기술을 이용하여 기판(114)이 기판테이블(106)상에 적절히 위치되는 것은 필수적이다.

열 팽창으로 인한 타겟 위치의 예시적인 영향

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판테이블(2)상에 장착된 기판(1)을 도시한다. 기판테이블(2)에 대응하는 좌표계는 원점이 0이고 축선(x, y)들을 갖는다. 기판 표면(5)상의 타겟부(3)(예를 들어, 기판(1)에 대해 사전설정된 직경 및 위치를 가지는 영역)를 노광시키는 것이 바람직하다는 가정하에, 방사선 빔을 적절히 패터닝하고 기판(1)에 대해 그 패터닝된 방사선 빔을 위치시켜, 기판(1)의 올바른 부분(correct portion)이 노광되게 하는 것이 필요하다. 이는 기판(1)이 기판테이블(2)에 대해 사전설정된 위치내에 있을 것을 요구한다.

일 실시예에서는, 에지, 예를 들어 기판테이블(2)상의 적절한 맞댐부(abutment)들에 대해 기판(1)을 클램핑함으로써 X 방향으로 정렬될 수 있는 에지(4) 및 기판(1)의 표면(5)상에 제공된 지점(P1)에서의 기준 마크(+로 표시됨)를 이용하여 위치설정이 행해진다. 기판(1)의 치수를 안다면, 기판테이블(2)의 x, y 좌표계내에 기판(1)상의 모든 지점이 기준 지점(P1)에 대해 기준이 될(referenced) 수 있다. 예를 들어, 노광될 타겟부(3)는 지점(P2)으로 표시된 그 중심 및 반경을 정의하는 지점(P2)에 대한 기준(reference)에 의해 정의될 수 있다.

예를 들어, 이전의 노광 단계들의 결과인 기판(1)내의 표면 구조체들에 대해 타겟부(3)가 기판(1)상에 올바르게 위치되어야 한다면, 기판(1)의 치수를 아는 것은 필수적이다. 이 정보는 타겟부(3)의 위치가 적절하게 결정될 수 있도록 하는데 사용될 수 있다. 하지만, 상술된 바와 같이, 기판(1)은 열 팽창을 거칠 수 있으며, 종래의 시스템들에서는 기판(1)이 사전설정된 데이터 온도, 예를 들어 20℃로 항상 유지되도록 하기 위해 많은 노력이 필요하다. 예를 들어, 도 4는 기판(1)이 사전설정된 데이터 온도 이상으로 올라간 경우에 일어날 수 있는 현상을 예시한다.

도 4를 참조하면, 타겟부(3)는 기준 지점(P1)에 대해 기판테이블(2)의 X, Y 좌표계내에서 측정된 위치에 도시된다. 하지만, 기판(1)이 팽창된 경우, 타겟부(3)는 기준 지점(P1)으로부터 더욱 멀리 떨어진 거리로, 예를 들어 기판테이블 좌표계내에 정의된 지점(P3)상에 중심이 있는 영역(3')으로 이동될 수도 있다. 도 4에는 이러한 영향이 크게 과장되어 있지만, 요구되는 기판 피처들의 임계적 치수가 감소하고 기판 크기가 증가함에 따라, 심지어는 온도의 몇 부(fractions of degrees) 정도의 사소한 온도 변화들만 생겨도 심각한 패턴 오정렬을 초래할 수 있는 여러가지 실제 문제가 발생할 수 있다. 열 팽창으로 인한 이러한 오정렬은 도 5 내지 도 9를 참조하여 서술된 여러가지 기술을 통해 실질적으로 감소 또는 제거될 수 있다.

열 팽창을 보상하는 예시적인 방법

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 및 조정 방법(500)을 개략적으로 나타낸다. 이 실시예에서, 기판(114)의 온도의 정확한 측정은, 온도 변화들을 감지하는 시스템(100)을 조정하는데 사용된다. 안정되고 사전설정된 데이터 기판 온도를 유지하도록 여전히 모든 노력이 행해지지만, 아래에 서술되는 본 발명의 실시예들에 따른 시스템은 이러한 데이터 온도로부터의 변동들을 보상한다는 것을 알 수 있을 것이다. 단계 6에서, 예를 들어 기판을 로딩하고 예비-정렬(pre-alignment)을 수행하는 것을 통해 기판테이블상의 기판 위치 정보가 결정된다. 단계 7에서, 기판에 걸친 온도의 감지는, (a) 기판테이블들에 대해 알려진 로케이션(location)들에 센서들을 위치시키고, (b) 상기 기판테이블에 대해 상기 센서들의 위치들을 결정함으로써 수행된다.

알고 있는 기판 및 센서 위치들의 지오메트리가 주어지면, 기판 온도 맵핑(단계 8)은 기판 표면에 걸쳐 분포된 영역들의 행렬의 각각에서 기판의 온도를 나타내는 온도 맵[t(x, y)]을 생성할 수 있다. 특히, 큰 기판들에서, 기판의 길이 및 폭 둘 모두에 걸친 온도 변화들이 존재할 수도 있으며, 이들 변화들은 온도 맵에 표시될 수 있다.

단계 9에서, 온도 변화들에 대한 기판의 예측된 치수 응답의 모델이 전개(develop)된다. 결과적인 모델은, 예를 들어 기판상의 2개의 지점들간의 거리가 온도에 따라 어떻게 변화할 것인지에 대한 예측들을 허용할 수 있다. 예를 들어, 상기 결과적인 모델은 도 4에서의 타겟부(3)의 중심부(P2)와 기준 지점(P1) 사이의 거리가 온도 변화들에 따라 어떻게 변화할 것인지에 관한 예측들을 허용할 수 있다.

단계 10에서, 온도 변화들에 대한 기판의 치수 응답은 단계 8에 의해 제공된 온도 맵과 단계 9에 의해 제공된 모델에 기초하여 계산될 수 있다.

단계 11에서, 원하는 노광 패턴이 리소그래피 시스템안에 입력된다. 원하는 노광 패턴은, 열 팽창 또는 수축의 결과로서 기판의 치수가 영향을 받지 않았다는 것을 가정하여 기판테이블 좌표계에 관해 정의된 피처들을 포함할 수 있다.

단계 12에서, 원하는 노광 패턴은 기판의 계산된 열 팽창을 고려하도록 조정된다. 일 실시예에서, 이 조정은 다음과 같은 수학식으로 표현될 수 있다.

여기서,

P(x, y)는 원하는 노광 패턴에 따른 기판테이블의 좌표계내의 패턴 피처의 위치이고;

P'(x, y)는 기판의 열 팽창 또는 수축을 고려한 조정 후의 동일한 피처의 위치이며; 및

t(x, y)는 기판 온도 맵이다.

기판의 타겟부의 기판테이블 좌표계에 대한 위치의 조정이 주어진다면, 패터닝된 빔이 기판의 적절한 타겟부로 전달되도록 리소그래피 장치를 조정할 필요가 있다. 이는 리소그래피 장치의 특성들 중 어느 것에 대한 조정에 의해 달성될 수 있으며, 이는 타겟부의 치수 특성들의 변화들을 가져오는 결과를 초래한다. 단계 13에서, 빔 패턴 형상이 조정될 수 있다. 단계 14에서, 빔 정렬이 조정될 수 있다. 단계 15에서, 빔 크기가 조정될 수 있다. 이들 3개의 진행 단계들 중 1이상은 리소그래피 시스템의 어플리케이션에 따라 수행될 수 있다. 빔 패턴 형상은, 예를 들어 정사각형 형상을 사다리꼴 형상으로 변환(turn)하도록 조정될 수도 있다. 빔 정렬 조정은, 적절하다면, 예를 들어 타겟부를 x 및 y 방향들로 단순히 변위시킬 수도 있다. 배율 조정은, 예를 들어 정사각형을 더 큰 정사각형으로 확대시킬 수도 있다.

열 팽창을 보상하는 예시적인 시스템

도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(600)의측면도 및 평면도를 도시한다. 시스템(600)은 기판의 온도를 측정하는데 사용될 수 있다. 도 6 및 도 7에 예시된 경우에서, 기판(16)은 기판테이블(17)상에 위치되며, 상기 기판테이블(17)은 그것내에 온도 센서(18)의 m × n 행렬(m=1, 2, 3... 및 n=1, 2, 3...)을 임베드하였다. 센서(18)들은, 예를 들어 도 7에서 화살표(20)로 표시된 방향으로 기판의 스텝핑 또는 스캐닝을 제어하고 또한 투영빔의 패터닝 및 위치설정도 제어하는 메트롤로지 시스템(19)에 연결된다. 따라서, 센서(18)들의 어레이는 상기 센서(18)들에 바로 인접한 기판 영역들의 온도를 측정한다. 상기 시스템을 이용하면, 기판테이블 좌표계에 대한 센서(18)들의 위치들을 알 수 있다. 따라서, 방법(500)을 채택하는 일 실시예에서, 단계 8에서의 온도 맵이 도출될 수 있다.

도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(800)의 측면도 및 평면도를 도시한다. 도 6 및 도 7에서 예시된 것에 대한 대안적인 센서 구성예에서의 시스템(800)도 본 발명의 범위내에 포함된다. 동일한 참조 번호들은 유사한 요소들에 대해 도 6 및 도 7에서처럼 도 8 및 도 9에서도 사용된다.

이 실시예에서, 센서(18)들은 프레임(21)상에 지지되며, 그 밑에서 기판(16)이 기판테이블(17)상으로 운반된다. 프레임(21)상에 이격된 m개의 온도 센서(18)들의 어레이가 존재한다. 기판(16)이 노광되기 이전에, 상기 기판(16)은 프레임(21) 밑에서 n번째 단(step)으로 이동되어, m × n 행렬로 분포된 기판(16)의 영역들의 온도의 측정들이 행해질 수 있다. 상기 결과는, 도 6 및 도 7을 참조하여 서술된 형태를 이용하여 도출될 수 있는 것과 유사한 데이터이며, 이는 기판 열 팽창 또는 수축을 계산하는데 사용될 수 있는 기판(16)의 온도 맵이다. 일 실시예에서, 이는 상술된 방법(500)의 단계 9에서 결정될 수 있다.

열 팽창 모델링 단계를 수행하는 예시적인 방법

다시, 도 5를 참조하면, 기판 열 팽창 모델링(단계 9)은 본 발명의 일 실시예에 따라 더욱 자세히 서술될 것이다. 다양한 실시예에서, 상기 모델은 처리될 기판으로부터 그 기판의 적절한 측정들을 행함으로써 직접적으로 도출될 수도 있거나 또는 물리적 특성들이 처리될 기판과 실질적으로 동일한 기준 기판으로부터 간접적으로 도출될 수도 있다.

열 팽창 모델이 직접적으로 도출되는 일 실시예에서, 이는 기판상의 정렬 피처들의 매트릭스를 형성하고, 제1측정단계에서 이들 피처들의 공간 분포 및 기판의 온도를 동시 발생적으로 측정한 다음, 제2측정단계에서 이들 피처들의 공간 분포 및 기판의 온도를 동시 발생적으로 측정함으로써 달성될 수 있다. 2개의 측정 단계들은 동일한 장치, 예를 들어 도 1 또는 도 2의 리소그래피 장치상에서 수행될 수도 있지만, 상이한 측정 툴들에서도 행해질 수 있다. 그 후, 기판의 치수 응답의 모델은 2개의 측정 단계들 사이의 피처 분포 및 온도차들로부터 도출될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 열 팽창 모델은 처리될 기판으로부터 직접적으로 도출될 수 있다. 이는, 제1 및 제2세트의 정렬 피처들을 형성하고, 제1측정단계에서 상기 제1세트의 공간 분포 및 온도를 측정하며, 제2측정단계에서 상기 제2세트의 공간 분포 및 온도를 측정하고, 그 2개의 측정 단계들의 결과들로부터 상기 모델을 도출함으로써 행해질 수 있다. 예를 들어, 정렬 피처들의 제1패턴이 형성된 후, 기판은 리소그래피 장치에서 레지스트로 코팅되고, 제2패턴이 노광 및 형상되며, 상기 제2패턴은 X 및 Y 방향으로의 공칭 오프셋(nominal offset)(X₀, Y₀)을 제외한 제1패턴에서와 동일한 공칭 공간 분포를 가진다. 따라서, 제2층은 온도 변화들의 보정하기 위한 어떠한 시도도 하지 않고 노광된다. 기판의 온도 맵은, 제2패턴의 형성과 동시 발생적으로 도출되며, 동시 발생적으로라는 용어는 패턴 형성 및 온도 측정 단계들이 동일한 시간 주기(예를 들어, 동시에 또는 그 바로 직후에)내에 가능한 정도로 수행되는 것을 나타내는데 사용된다. 그 후, 2개의 패턴들의 피처들 사이의 실제 오프셋들이 측정되고, 그 측정된 오프셋들과 공칭 오프셋들간의 차이들은 요구되는 열 팽창 모델의 도출을 가능하게 한다.

또 다른 실시예에서, 열 팽창 모델은 기준 기판으로부터 도출될 수 있다. 기 준 기판의 물리적 특성들은 처리될 기판들의 부류(class)와 유사할 수 있다. 또한, 동일한 부류의 기판들에 사용될 열 팽창 모델을 도출하기 위해, 단일 패턴의 분포가 상이한 온도들에서 측정될 수 있거나, 또는 2개의 패턴들의 분포들이 비교될 수 있다. 제2패턴을 따른다면, 레지스트층을 노광하지만 현상은 하지 않음으로써 형성될 수도 있다. 제2패턴의 측정 후, 상기 레지스트는 기준 기판에서 세척(wash off)되며, 이후의 열 팽창 모델 도출시 그것을 다시 사용할 수도 있을 것이다. 열 팽창 맵을 도출하도록 단일 기준 기판의 반복되는 주기적인 사용은, 검출될 처리 조건들의 드리프트(drift)를 가능하게 하므로 유익할 수도 있다.

바람직한 실시예에서, 열 팽창 모델링은 해당 기판들의 후속 처리 단계들에서 사용되는 것과 동일한 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 이는, 예를 들어 조명 빔에 대한 기판의 노광으로 인한 열적 영향들이 모델링 처리시 충실하게 재현(faithfully reproduce)되도록 보장한다. 하지만, 상기 모델링은 모든 조건들(예를 들어, 기판 지지체 및 클램핑 시스템의 열적 그리고 기계적 특성들)이 툴들내에서 정확하게 재현될 수도 있다면 여타의 메트롤로지 툴들을 이용하여 수행될 수도 있으다.

결론

이상, 본 발명의 다양한 실시예들이 서술되었지만, 단지 예시의 방식으로 제시된 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 상세(detail)의 다양한 변형들이 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 한계 및 범위는 상술된 예시적인 실시예들 중 어떠한 것으로도 제한되지 않으며, 단지 첨부된 청구항들 및 그들의 균등론에 입각하여 한정되어야 한다.

본 발명에 따르면, 기판과 빔 투영 시스템 사이의 변위를 제어하는 메트롤로지 시스템이 사용되는 리소그래피 투영장치 및 디바이스 제조방법이 제공된다.

Claims

리소그래피 장치에 있어서,

방사선의 투영빔을 공급하는 조명시스템;

상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 패터닝 시스템;

기판을 지지하는 기판 지지체;

상기 기판의 표면의 타겟부상으로 상기 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지되, 상기 타겟부는 상기 기판 지지체에 대해, 상기 기판 지지체상의 사전설정된 위치내에 지지된 상기 기판의 표면상의 원하는 노광 패턴에 적합한 사전설정된 공간 특성들을 가지며;

상기 기판의 온도를 측정하는 온도 측정 시스템;

상기 측정된 온도에 대한 상기 기판의 치수 응답을 계산하는 계산 시스템; 및

상기 계산된 치수 응답을 보상하도록 상기 기판 지지체에 대해 상기 타겟부의 상기 공간 특성들을 조정하는 조정 시스템을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 온도 측정 시스템은, 상기 기판의 상기 표면에 걸쳐 분포된 복수의 영역들의 각각에서 상기 기판의 온도를 측정하는 1이상의 센서를 포함하여 이루어지 는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 온도 측정 시스템은, 상기 기판 지지체를 걸쳐 분포된 센서들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제3항에 있어서,

상기 센서들의 각각은 상기 기판의 인접한 영역의 상기 온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제3항에 있어서,

상기 센서들의 각각은 상기 기판 지지체의 인접한 영역의 상기 온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 온도 측정 시스템은, 상기 기판 지지체 위에 위치된 센서 지지체상에 분포된 센서들; 및

상기 센서들에 대해 상기 기판 지지체를 변위시키고, 상기 기판 지지체와 상기 센서 지지체 사이의 복수의 상대 위치들의 각각에서 상기 센서들의 각각에 인접한 상기 기판의 영역들의 상기 온도를 측정하도록 배치되는 스캐닝 시스템을 포함 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제6항에 있어서,

상기 센서들은 정지 프레임상에 지지되고 그 밑에서 상기 센서 지지체가 변위가능한 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제6항에 있어서,

상기 센서들은, 상기 기판 지지체가 변위가능한 방향에 대해 횡방향으로(transversely) 연장되는 선형 어레이내에 지지되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 온도 측정 시스템은, 상기 기판의 복수의 영역들에서 상기 온도를 나타내는 맵을 전개하는 기판 온도 맵핑 시스템을 포함하고,

상기 계산 시스템은, 기판 지지체 좌표계내에 상기 기판의 상기 치수 응답의 모델을 전개하는 시스템을 포함하여 이루어지며, 및

상기 공간 특성 조정 시스템은, 상기 치수 응답 모델 및 상기 기판의 복수의 영역에서의 맵핑된 온도가 주어지면, 상기 기판 지지체 좌표계에 대해 상기 기판상의 지점들의 위치 변화의 맵을 전개하는 시스템, 및 상기 계산된 치수 응답을 보상하도록 위치 맵 변화에 따른 상기 타겟부의 공간 특성들을 조정하는 시스템을 포함 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 조정 시스템은, 상기 타겟부의 형상을 조정하도록 상기 빔의 단면 형상을 조정하는 이미지 보정 시스템을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 조정 시스템은, 상기 기판 지지체에 대해 상기 타겟부의 상기 위치를 조정하는 빔 정렬 조정 시스템을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,

상기 조정 시스템은, 상기 타겟부의 크기를 조정하는 빔 배율 조정 시스템을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
디바이스 제조 방법에 있어서,

조명시스템을 이용하여 방사선의 투영빔을 방출하는 단계;

상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

기판 지지체상에 기판을 지지하는 단계;

상기 기판의 표면의 타겟부상에 방사선의 상기 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 타겟부는 상기 기판 지지체에 대해, 상기 기판 지지체상의 사전설정된 위치내에 지지된 상기 기판의 표면상의 원하는 노광 패턴에 적합한 공간 특성들을 가지며;

상기 기판의 온도를 측정하는 단계;

상기 측정된 온도에 대해 상기 기판의 치수 응답을 계산하는 단계; 및

상기 계산된 치수 응답을 보상하도록 상기 기판 지지체에 대해 상기 타겟부의 상기 공간 특성들을 조정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 온도는 상기 기판의 상기 표면에 걸쳐 분포된 복수의 영역들에서 측정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 온도는 상기 기판 지지체에 걸쳐 분포된 복수의 센서들을 이용하여 측정되고, 상기 복수의 센서들 각각은 상기 기판의 인접한 영역의 상기 온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제15항에 있어서,

상기 복수의 센서들은 상기 기판 지지체 위에 위치된 센서 지지체상에 분포되고;

상기 기판 지지체 및 상기 복수의 센서들은 서로에 대해 변위되며; 및

상기 복수의 센서들의 각각에 인접한 상기 기판의 영역들의 상기 온도는, 상기 기판 지지체와 상기 센서 지지체 사이의 복수의 상대 위치들의 각각에서 측정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제16항에 있어서,

상기 복수의 센서들은 상기 기판 지지체 위에 위치된 정지 프레임상에 지지되고, 상기 기판 지지체는 상기 프레임 밑에서 변위되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제17항에 있어서,

상기 기판 지지체는 사전설정된 방향으로 변위되고, 상기 센서들은 상기 방향에 대해 횡방향으로 연장되는 선형 어레이내에 지지되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 기판에 걸친 상기 온도의 맵이 전개되고;

기판 지지체 좌표계내에 상기 기판의 상기 치수 응답의 모델이 전개되며;

상기 기판에 걸친 상기 온도의 맵 및 상기 치수 응답의 모델이 주어진다면, 상기 기판 지지체 좌표계에 대해 상기 기판상의 지점들의 위치 변화를 나타내는 기판 위치 맵이 전개되고; 및

상기 치수 응답을 보상하도록 상기 기판 위치 맵에 따라 상기 타겟부의 상기 공간 특성들이 조정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 공간 특성들은 상기 타겟부의 형상을 조정함으로써 조정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 공간 특성들은 상기 기판 지지체에 대해 상기 타겟부의 위치를 조정함으로써 조정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 공간 특성들은 상기 타겟부의 크기를 조정함으로써 조정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
온도 변화에 대한 기판의 치수 응답의 모델을 확립하는 방법에 있어서,

상기 기판의 표면상에 복수의 정렬 피처들을 형성하는 단계;

사전설정된 기판 온도를 가정하여 그들의 공간 분포가 사전설정되도록 상기 기판의 상기 표면에 걸쳐 상기 정렬 피처들을 분포시키는 단계;

상기 기판의 온도를 측정하는 단계;

상기 측정된 기판 온도에서 상기 정렬 피처들의 공간 분포를 측정하는 단계; 및

상기 사전설정된 공간 분포와 상기 측정된 공간 분포간의 차이들로부터 상기 치수 응답의 모델을 도출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제23항에 있어서,

상기 기판은, 유사한 물리적 특성들을 갖는 기판들의 부류 중 하나이고, 또한 리소그래피 장치에서 처리될 기준 기판이고;

상기 기준 기판의 상기 정렬 피처들의 상기 공간 분포는, 상기 기준 기판이 상기 리소그래피 장치의 기판 지지체상에서 지지되는 때에 측정되며;

상기 기판들의 부류의 부재(member)는 상기 기판 지지체상에 후속하여 놓여지고;

상기 기판 지지체상에 지지된 상기 기판의 상기 온도는 기판 표면에 걸쳐 분포된 복수의 영역들의 각각에서 측정되며; 및

상기 기판의 처리는 상기 기준 기판으로부터 도출된 치수 응답 모델을 이용한 상기 기판 치수의 변화의 상관관계(correlating)에 기초하여 조정되는 것을 특 징으로 하는 방법.
제23항에 있어서,

상기 사전설정된 공간 분포는, 제1측정단계시 상기 기판의 상기 온도 및 상기 정렬 피처들의 동시 발생적 분포를 측정함으로써 결정되고;

상기 측정된 공간 분포는, 제2측정단계시 상기 기판의 상기 온도 및 상기 정렬 피처들의 동시 발생적 분포를 측정함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제23항에 있어서,

상기 기판이 제1온도에 있는 때에 정렬 피처들의 제1패턴을 형성하는 단계;

상기 기판이 제2온도에 있는 때에 정렬 피처들의 제2패턴을 형성하는 단계; 및

상기 제1패턴의 측정값과 상기 제2패턴의 측정값간의 차이들, 및 상기 제1온도와 상기 제2온도간의 차이들로부터 상기 치수 응답 모델을 도출하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제26항에 있어서,

상기 제1 및 제2패턴이 2개의 패턴들간의 공칭 오프셋들을 갖는 동일한 공칭 공간 분포를 갖도록 하는 단계; 및

상기 2개의 패턴들의 피처들간의 공칭 오프셋과 측정된 오프셋간의 차이들로 부터 상기 치수 응답 모델을 도출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제26항에 있어서,

유사한 물리적 특성들을 갖는 기판들의 부류 중 하나이며, 또한 리소그래피 장치에서 처리될 기준 기판상에 상기 제1패턴을 형성하는 단계;

상기 리소그래피 장치에서 상기 기준 기판상에 지지된 레지스트층을 노광시킴으로써 상기 기준 기판상에 상기 제2패턴을 형성하는 단계;

상기 리소그래피 장치내에 상기 공칭 오프셋과 측정된 오프셋간의 차이들을 측정하는 단계; 및

상기 기준 기판의 재사용을 가능하게 하도록 상기 기준 기판상의 노광된 레지스트를 세척하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.