KR20080011078A - 리소그래피 시스템에서 임계 치수의 불-균일성을 보상하기위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 시스템 및 방법은 조명 빔의 상이한 편광 방향들에 의해 야기되는 임계 치수의 불-균일성을 보상한다. 상기 시스템은 조명시스템, 패터닝 디바이스 및 투영시스템을 포함한다. 상기 조명시스템은 방사선의 조명 빔을 발생시키고, 방사선의 소스 및 광학 시스템을 포함한다. 상기 방사선의 소스는 방사선의 빔을 생성한다. 상기 광학 시스템은 사이클의 제 1 부분 동안에는 제 1 편광 방향을 갖는 조명 빔의 제 1 부분을 투과시키고, 사이클의 제 2 부분 동안에는 제 2 편광 방향을 갖는 조명 빔의 제 2 부분을 투과시킨다. 패터닝 디바이스는 제 1 및 제 2 편광 방향들에 대응되는 각각의 제 1 및 제 2 광 근접 보정부들을 갖는 제 1 및 제 2 패턴들을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 패턴들은 상기 조명 빔의 제 1 및 제 2 부분들 각각을 패터닝한다. 투영시스템은 제 1 및 제 2의 패터닝된 빔들을 기판의 타겟부 상으로 투영한다.

Description

리소그래피 시스템에서 임계 치수의 불-균일성을 보상하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD TO COMPENSATE FOR CRITICAL DIMENSION NON-UNIFORMITY IN A LITHOGRAPHY SYSTEM}

본 발명은, 방사선 시스템들 및 방법들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 리소그래피 시스템에서 임계 치수의 불-균일성을 보상하기 위한 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 또는 기판의 일부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 평판 디스플레이, 집적 회로(IC) 및 미세 구조체를 포함하는 다른 디바이스들의 제조에 사용될 수 있다. 종래의 장치에서, 마스크 또는 레티클이라 지칭될 수 있는 패터닝 디바이스는 평판 디스플레이(또는 여타 디바이스)의 개별 층에 대응되는 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판 상에 제공되는 방사선 감응재(예를 들어, 레지스트)의 층 상에 이미징(imaging)함으로써 기판(예를 들어, 유리 플레이트)의 모두 또는 그 일부 상으로 전사(transfer)될 수 있다.

패터닝 디바이스는, 회로 패턴 대신에 다른 패턴들, 예를 들어 컬러 필터 패 턴 또는 도트들의 매트릭스를 생성하는데 사용될 수 있다. 마스크 대신, 패터닝 디바이스는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함하는 패터닝 어레이일 수 있다. 패턴은 보다 신속하게 변할 수 있으며, 마스크 기반의 시스템과 비교하여 이러한 시스템에서는 비용이 덜 든다.

평판 디스플레이 기판은 통상적으로 직사각형의 형상이다. 이러한 타입의 기판을 노광하도록 설계되는 리소그래피 장치는 직사각형 기판의 전체 폭을 커버링하거나, 또는 폭의 일 부분(예를 들어, 폭의 절반)을 커버링하는 노광 구역을 제공할 수 있다. 기판은 노광 구역 아래에서 스캐닝될 수 있는 한편, 마스크 또는 레티클은 빔을 통해 동기적으로 스캐닝된다. 이러한 방식으로, 패턴이 기판으로 전달된다. 노광 구역이 기판의 전체 폭을 커버링할 수 있다면, 이 때 노광은 단일 스캔으로 완성될 수 있다. 노광 구역이, 예를 들어 기판 폭의 절반을 커버링한다면, 이 때 기판은 제 1 스캔 후에 가로로 이동되고, 통상적으로 기판의 나머지 부분을 노광하기 위해 추가적인 스캔이 수행된다.

통상적으로, 리소그래피 시스템들은 조명 빔을 생성하기 위한 방사선 소소들로서 레이저들을 사용한다. 통상적으로, 레이저들은, 편광된 광, 예를 들어 선형, 원형, 또는 타원형으로 편광된 광을 생성한다. 광은 상이한 타입들, 예를 들어 종래의 타입(conventional), 환형, 사중극자 등으로 이루어질 수 있다. 노광 프로세스에서 편광된 광을 이용할 때의 문제는, 상이한 편광 방향들이 패터닝 디바이스 상의 패턴과 그리고 리소그래피 시스템 내의 광학 요소들 상의 상이한 타입의 코팅들에 대하여 상이하게 작용한다는 것이다. 이는, 기판 상에 형성되는 피처들의 임 계 치수(CD)들의 변화를 초래할 수 있다. 또한, 마스크-기반의 시스템들에서, 회절 패턴들이 편광 방향에 종속적일 수 있으므로 편광된 광의 상이한 방향들이 마스크 상의 회절 패턴들과 상이하게 상호작용할 수 있기 때문에, 기판 상에 형성되는 피처들의 CD들이 변할 수 있다. 따라서, 패턴들, 코팅들 또는 회절 패턴들의 결과로서, 편광된 광은 기판 상에 형성되는 피처들의 CD의 변화를 초래할 수 있다.

그러므로, 기판 상에 형성되는 피처들의 임계 치수의 변화들을 실질적으로 저감시키거나 또는 제거하기 위하여 방사선 빔의 상이한 편광 성분들을 보상하는 시스템 및 방법이 요구된다.

본 발명의 일 실시예에서는, 조명시스템, 패터닝 디바이스 및 투영시스템을 포함하는 리소그래피 시스템이 제공된다. 조명시스템은 방사선 조명 빔을 생성하며, 방사선의 소스 및 광학 시스템을 포함한다. 방사선의 소스는 방사선의 빔이다. 광학 시스템은 사이클의 제 1 부분 동안에는 제 1 편광 방향을 갖는 조명 빔의 제 1 부분을 전사하고, 사이클의 제 2 부분 동안에는 제 2 편광 방향을 갖는 조명 빔의 제 2 부분을 전사하도록 구성된다. 패터닝 디바이스는 제 1 및 제 2 편광 방향들에 대응되는 각각의 제 1 및 제 2 광 근접 보정부(optical proximity correction)들을 갖는 제 1 및 제 2 패턴을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 패턴들은 방사선의 조명 빔의 제 1 및 제 2 부분들을 각각 패터닝한다. 투영시스템은 상기 제 1 및 제 2 패터닝된 빔들을 기판의 타겟부 상으로 투영한다.

또 다른 실시예에서는, 다음의 단계들을 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다. 노광 사이클 동안 방사선의 빔을 생성하는 단계. 상기 노광 사이클의 제 1 부분 동안 제 1 광 근접 보정부들을 포함하는 제 1 패턴을 포함하여 이루어지는 패터닝 디바이스 상에 제 2 편광 방향을 갖는 상기 빔의 제 1 부분을 지향시키는 단계. 상기 패터닝된 빔을 기판의 타겟부 상으로 투영하는 단계. 상기 노광 사이클이 제 2 부분 동안, 제 2 광 근접 보정부를 포함하는 제 2 패턴을 포함하여 이루어지는 상기 패터닝 디바이스 상에 제 2 편광 방향을 갖는 상기 빔의 제 2 부분을 지향시키는 단계. 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부 상으로 투영하는 단계.

본 발명의 추가 실시예들, 특징들 및 장점들과, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동은 첨부 도면들을 참조하여 상세히 후술된다.

본 명세서는 본 발명의 특징들을 포함하는 1 이상의 실시예들을 개시하고 잇다. 개시되는 실시예(들)은 본 발명의 예시에 지나지 않는다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 제한되지 않는다. 본 발명은 후속 청구항들에 의하여 정의된다.

기술된 실시예(들), 및 본 명세서에서, "하나의 실시예", "실시예", "예시적 실시예" 등의 언급은 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있으나, 모든 실시예가 반드시 상기 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수는 없다. 더욱이, 이러한 어구들은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 실시예와 관련하여 기술되는 경우, 명확히 설명되었든 설명되지 않았든 간에 당업자들의 지식 내에서 다른 실시예들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성들을 실행할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 그들의 여하한의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한, 1 이상의 프로세스들에 의해 판독 및 실행될 수 있는 기계-판독가능한 매체 상에 저장되는 명령어들로서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM; RAM; 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스들; 전기적, 광학적, 음향적(acoustical) 또는 전파되는 신호들의 다른 형태들 등을 포함할 수 있다. 나아가, 본 명세서에서는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴들, 명령어들이 특정한 작동들을 수행하는 것으로서 설명될 수도 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 실제의 이러한 작동들은 컴퓨팅 디바이스들, 프로세서들, 콘트롤러들, 또는 상기 펌웨어, 소프트웨어, 루틴들, 명령어들 등을 실행하는 다른 디바이스들로부터 유도된다는 것을 이해해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 조명시스템(IL), 패터닝 디바이스(PD), 기판 테이블(WT) 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 조명시스템(일루미네이터)(IL)은 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된다.

패터닝 디바이스(PD)(예를 들어, 레티클 또는 마스크 또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이)는 빔을 변조시킨다. 일반적으로, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 위치는 투영 시스템(PS)에 대해 고정될 것이다. 하지만, 그 대 신에 소정 파라미터들에 따라 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 정확히 위치시키도록 구성된 위치설정기에 연결될 수 있다.

기판 테이블(WT)은 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 기판)(W)을 지지하도록 구성되며, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 위치설정기(PW)에 연결된다.

투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)은 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 변조된 방사선 빔을 투영하도록 구성된다.

조명시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "패터닝 디바이스" 또는 "콘트라스트 디바이스(contrast device)"라는 용어는 기판의 타겟부에 패턴을 생성하도록 방사선 빔의 단면을 변조시키는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 상기 디바이스는 정적(static) 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크 또는 레티클) 또는 동적(dynamic) 패터닝 디바이스(예를 들어, 프로그래밍가능한 요소들의 어레이)일 수 있다. 간결함을 위해, 대부분의 설명은 동적 패터닝 디바이스와 관련된 것이지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 정적 패터닝 디바이스가 사용될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.

방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피 처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 이와 유사하게, 기판 상에 최종적으로 생성된 패턴은 어느 한 순간에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상에 형성된 패턴과 일치하지 않을 수 있다. 이는 기판의 각 부분 상에 형성된 최종 패턴이 기판의 상대 위치 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 패턴이 변화하는 주어진 시간 주기 또는 주어진 수의 노광에 걸쳐 형성되는 구성인 경우일 수 있다.

일반적으로, 기판의 타겟부 상에 생성된 패턴은 집적 회로 또는 평판 디스플레이와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능층(예를 들어, 평판 디스플레이 내의 컬러 필터 층 또는 평판 디스플레이 내의 박막 트랜지스터(thin film transistor) 층)에 해당할 것이다. 이러한 패터닝 디바이스의 예로는, 예를 들어 레티클, 프로그래밍가능한 거울 어레이, 레이저 다이오드 어레이(laser diode array), 발광 다이오드 어레이(light emitting diode array), 격자 광 밸브(grating light valve) 및 LCD 어레이를 포함한다.

복수의 프로그래밍가능한 요소들을 포함하는 패터닝 디바이스와 같이 전자 수단(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 패턴이 프로그래밍될 수 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 레티클을 제외하고 이전 문장에 언급된 모든 디바이스)는 본 명세서에서 집합적으로 "콘트라스트 디바이스"라고 언급된다. 다양한 예시에서, 패터닝 디바이스는 10 이상의 프로그래밍가능한 요소들, 예를 들어 100 이상, 1,000 이상, 10,000 이상, 100,000 이상, 1,000,000 이상 또는 10,000,000 이상의 프로그래밍가 능한 요소들을 포함한다.

프로그래밍가능한 거울 어레이는 점탄성(viscoelastic) 제어 층 및 반사 표면을 갖는 매트릭스-어드레서블 표면(matrix-addressable surface)을 포함할 수 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, 예를 들어 반사 표면의 어드레싱된 영역들에서는 입사 광을 회절 광(diffracted light)으로서 반사시키는 반면, 어드레싱되지 않은 영역들에서는 입사 광을 비회절 광으로서 반사시키는 것이다. 적절한 공간 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 비회절 광이 필터링될 수 있으므로, 회절 광만이 기판에 도달하도록 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 빔이 패터닝된다.

일 대안예로서, 상기 필터는 회절 광을 필터링하여 비회절 광이 기판에 도달하도록 남게 할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

또한, 회절 광학 MEMS 디바이스(마이크로-전기기계 시스템 디바이스(micro-electromechanical system device))들의 어레이가 대응하는 방식으로 사용될 수 있다. 일 예시에서 회절 광학 MEMS 디바이스는 입사 광을 회절 광으로서 반사시키는 격자를 형성하도록 서로에 대해 변형될 수 있는 복수의 반사 리본(reflective ribbon)들로 구성된다.

프로그래밍가능한 거울 어레이의 또 다른 대안적인 예시는 매우 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 적절한 국부화된 전기장을 인가하거나 압전 작동 수단(piezoelectric actuation means)을 채택함으로써 일 축선에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 다시 한번, 상기 거울들은 매트릭스-어드레서블이 며, 어드레싱된 거울들은 입사하는 방사선 빔을 어드레싱되지 않은 거울들과는 다른 방향으로 반사시킨다; 이러한 방식으로 매트릭스-어드레서블 거울들의 어드레싱 패턴에 따라 반사된 빔이 패터닝될 수 있다. 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적절한 전자 수단들을 사용하여 수행될 수 있다.

또 다른 예시(PD)는 프로그래밍가능한 LCD 어레이이다.

리소그래피 장치는 1 이상의 콘트라스트 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이는 개별적으로 제어가능한 요소들의 복수의 어레이를 가질 수 있으며 그 각각은 서로 독립적으로 제어된다. 이러한 구성에서 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 몇몇 또는 모두는 공통의 조명시스템 (또는 조명시스템의 일부분), 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 대한 공통의 지지 구조체 및/또는 공통의 투영 시스템 (또는 투영 시스템의 일부분) 중 1 이상을 가질 수 있다.

도 1에 도시된 실시예와 같은 일 예시에서 기판(W)은 실질적으로 원형이며, 선택적으로는 그 주변의 일부분을 따라 노치(notch) 및/또는 평탄한 에지(flattened edge)를 갖는다. 일 예시에서 기판은 다각형, 예를 들어 직사각형이다.

기판이 실질적으로 원형인 예시는 기판이 25 mm 이상, 예를 들어 50 mm 이상, 75 mm 이상, 100 mm 이상, 125 mm 이상, 150 mm 이상, 175 mm 이상, 200 mm 이상, 250 mm 이상 또는 300 mm 이상의 직경을 갖는 예시들을 포함한다. 일 실시예에서 기판은 최대 500 mm, 최대 400 mm, 최대 350 mm, 최대 300 mm, 최대 250 mm, 최대 200 mm, 최대 150 mm, 최대 100 mm 또는 최대 75 mm의 직경을 갖는다.

기판이 다각형, 예를 들어 직사각형인 예시들은 기판의 1 변 이상, 예를 들어 2 변 이상 또는 3 변 이상이 5 cm 이상, 예를 들어 25 cm 이상, 50 cm 이상, 100 cm 이상, 150 cm 이상, 200 cm 이상 또는 250 cm 이상의 길이를 갖는 예시들을 포함한다.

일 예시에서 기판의 1 변 이상은 최대 1000 cm, 예를 들어 최대 750 cm, 최대 500 cm, 최대 350 cm, 최대 250 cm, 최대 150 cm 또는 최대 75 cm의 길이를 갖는다.

일 예시에서 기판(W)은 웨이퍼, 예를 들어 반도체 웨이퍼이다. 일 예시에서 웨이퍼 물질은 Si, SiGe, SiGeC, SiC, Ge, GaAs, InP 및 InAs로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 웨이퍼는: Ⅲ/Ⅴ 화합물 반도체 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 세라믹 기판, 유리 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 기판은 (육안으로) 투명하거나, 유채색이거나 또는 무채색일 수 있다.

기판의 두께는 변동될 수 있으며, 예를 들어 기판 물질 및/또는 기판 치수에 따라 어느 정도 달라질 수 있다. 일 예시에서, 상기 두께는 50 ㎛ 이상, 예를 들어 100 ㎛ 이상, 200 ㎛ 이상, 300 ㎛ 이상, 400 ㎛ 이상, 500 ㎛ 이상 또는 600 ㎛ 이상이다. 기판의 두께는 최대 5000 ㎛, 예를 들어 최대 3500 ㎛, 최대 2500 ㎛, 최대 1750 ㎛, 최대 1250 ㎛, 최대 1000 ㎛, 최대 800 ㎛, 최대 600 ㎛, 최대 500 ㎛, 최대 400 ㎛ 또는 최대 300 ㎛일 수 있다.

본 명세서에 언급된 기판은, 예를 들어 트랙(통상적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에 서 노광 전후에 처리될 수 있다. 일 예시에서 레지스트 층이 기판 상에 제공된다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같이 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템들, 또는 그들의 여하한의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포괄하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

투영 시스템은 패턴이 기판 상에 코히런트하게(coherently) 형성되도록 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상에 패턴을 이미징할 수 있다. 대안적으로, 투영 시스템은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 요소들이 셔터(shutter)로서 기능하는 2차 소스(secondary source)를 이미징할 수 있다. 이러한 점에서 투영 시스템은, 예를 들어 2차 소스들을 형성하고 기판 상에 스폿(spot)들을 이미징하기 위해 마이크로 렌즈 어레이(MLA라고도 함) 또는 프레넬 렌즈 어레이(Fresnel lens array)와 같은 포커싱 요소들의 어레이를 포함할 수 있다. 일 예시에서 포커싱 요소들의 어레이(예를 들어, MLA)는 10 이상의 포커스 요소, 예를 들어 100 이상의 포커스 요소, 1,000 이상의 포커스 요소, 10,000 이상의 포커스 요소, 100,000 이상의 포커스 요소 또는 1,000,000 이상의 포커스 요소를 포함한다. 일 예시에서, 패터닝 디바이스 내의 개별적으로 제어가능한 요소들의 개수는 포커싱 요소들의 어레이 내의 포커싱 요소들의 개수와 같거나 그보다 크다. 일 예시에서, 포커싱 요소들의 어레이 내의 1 이상의(예를 들어, 1,000 이상의, 그 대부분의 또는 그 각각에 대한) 포커싱 요소들은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 내의 1 이상의 개별적으로 제어가능한 요소들, 예를 들어 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 내의 개별적으로 제어가능한 요소들의 2 이상, 예컨대 3 이상, 5 이상, 10 이상, 20 이상, 25 이상, 35 이상 또는 50 이상의 개별적으로 제어가능한 요소들과 광학적으로 연관될 수 있다. 일 예시에서 MLA는, 예를 들어 적어도 기판을 향하는 방향으로 또한 기판으로부터 멀어지는 방향으로 (예를 들어, 1 이상의 액추에이터들을 사용하여) 이동될 수 있다. 기판을 향해 또한 기판으로부터 멀리 MLA를 이동시킬 수 있으므로, 기판을 이동시키지 않고도 예를 들어 포커스 조정이 허용된다.

본 명세서의 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 반사 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 투과 어레이를 채택하는) 투과형으로 구성될 수도 있다.

리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블들을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 "침지 액체", 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 패터닝 디바이스와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용된 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 한다는 것을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.

도 1을 다시 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 일 예시에서 방사선 소스는 5 nm 이상, 예를 들어 10 nm 이상, 50 nm 이상, 100 nm 이상, 150 nm 이상, 175 nm 이상, 200 nm 이상, 250 nm 이상, 275 nm 이상, 300 nm 이상, 325 nm 이상, 350 nm 또는 360 nm 이상의 파장을 갖는 방사선을 제공한다. 일 예시에서 방사선 소스(SO)에 의해 제공된 방사선은 최대 450 nm, 예를 들어 최대 425 nm, 최대 375 nm, 최대 360 nm, 최대 325 nm, 최대 275 nm, 최대 250 nm, 최대 225 nm, 최대 200 nm 또는 최대 175 nm의 파장을 갖는다. 일 예시에서 방사선은 436 nm, 405 nm, 365 nm, 355 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm 및/또는 126 nm를 포함하는 파장을 갖는다. 일 예시에서 방사선은 약 365 nm 또는 약 355 nm의 파장을 포함한다. 일 예시에서 방사선은, 예를 들어 365, 405 및 436 nm를 포괄하는 광대역의 파장을 포함한다. 355 nm 레이저 소스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절 한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL) 또는 그와 연계된 추가 구성요소는 방사선 빔을, 예를 들어 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 1 또는 복수의 개별적으로 제어가능한 요소들과 각각 연계될 수 있는 복수의 서브-빔(sub-beam)으로 분할하도록 배치될 수도 있다. 방사선 빔을 서브-빔으로 분할하기 위해, 예를 들어 2 차원 회절 격자가 사용될 수 있다. 본 서술내용에서 "방사선의 빔" 및 "방사선 빔"이라는 용어는 제한하는 것은 아니지만, 빔이 이러한 복수의 방사선의 서브-빔으로 구성되는 상황을 포함한다.

상기 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(PD)(예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 변조된다. 상기 패터 닝 디바이스(PD)에 의해 반사되었으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 용량성 센서 등)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 사용된다면, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이용 위치설정 수단은, 예를 들어 스캔하는 동안에 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(PD)의 위치를 정확히 보정(correct)하는데 사용될 수 있다.

일 예시에서 기판 테이블(WT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 도 1에 명확하게 도시되지는 않는다. 일 예시에서 상기 장치에는 적어도 기판 테이블(WT)을 이동시키는 단 행정 모듈이 존재하지 않는다. 또한, 유사한 시스템이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 위치시키는데 사용될 수 있다. 대물 테이블 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 요구되는 상대 이동을 제공하도록 고정된 위치를 가질 수 있는 한편, 투영 빔(B)이 대안적으로/추가적으로 이동가능할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 구성은 상기 장치의 크기를 제한하는데 도움을 수 있다. 예를 들어, 평판 디스플레이의 제조시에 적용가능할 수 있는 또 다른 대안예로서, 기판 테이블(WT) 및 투영 시스템(PS)의 위치는 고정될 수 있으며, 기판(W)은 기판 테이블(WT)에 대해 이동되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 기판 테이블(WT)에는 실질적으로 일정한 속도로 기판(W)을 가로질러 스캐닝하는 시스템이 제공될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 방사선이 초기에 빔 스플리터에 의해 반사되고 패터닝 디바이스(PD)로 지향되도록 구성된 빔 스플리터(BS)에 의해, 방사선의 빔(B)이 패터닝 디바이스(PD)로 지향될 수 있다. 또한, 방사선의 빔(B)은 빔 스플리터를 사용하지 않고도 패터닝 디바이스에서 지향될 수 있다는 것이 실현되어야 한다. 일 예시에서 상기 방사선의 빔은 0 내지 90°, 예를 들어 5 내지 85°, 15 내지 75°, 25 내지 65°, 또는 35 내지 55°의 각도로 패터닝 디바이스에서 지향된다(도 1에 도시된 실시예는 90°의 각도에서이다). 상기 패터닝 디바이스(PD)는 방사선의 빔(B)을 변조시키고, 변조된 빔을 투영 시스템(PS)으로 전달하는 빔 스플리터(BS)로 상기 빔을 다시 반사시킨다. 하지만, 방사선의 빔(B)을 패터닝 디바이스(PD)로 지향시키고 후속하여 투영 시스템(PS)으로 지향시키기 위해 대안적인 구성이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 특히, 투과성 패터닝 디바이스가 사용되는 경우, 도 1에 도시된 바와 같은 구성이 요구되지 않을 수 있다.

도시된 장치는 몇몇 모드에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 기판이 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서는, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 기판이 방 사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 대한 기판의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 펄스 모드에서는, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 펄스화된 방사선 소스를 사용하여 전체 패턴이 기판(W)의 타겟부(C) 상에 투영된다. 기판 테이블(WT)은 빔(B)이 기판(W)을 가로질러 라인을 스캐닝하도록 유도하기 위해 기본적으로 일정한 속력으로 이동된다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상의 패턴은 방사선 시스템의 펄스 사이에 필요에 따라 업데이트되며, 연속한 타겟부(C)들이 기판(W) 상의 요구된 위치에서 노광되도록 상기 펄스의 시간이 조절된다(time). 결과적으로, 빔(B)은 기판의 스트립(strip)에 전체 패턴(complete pattern)을 노광하도록 기판(W)을 가로질러 스캐닝할 수 있다. 상기 공정은 전체 기판(W)이 한 라인씩 노광될 때까지 반복된다.

4. 연속 스캔 모드에서는, 기판(W)이 실질적으로 일정한 속력으로 변조된 방사선 빔(B)에 대해 스캐닝되고 상기 빔(B)이 기판(W)을 가로질러 스캐닝하고 그것을 노광함에 따라 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상의 패턴이 업데이트된다는 것을 제외하고는 기본적으로 펄스 모드와 동일하다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 상의 패턴의 업데이팅과 동기화된 실질적으로 일정한 방사선 소스 또는 펄스화된 방사선 소스가 사용될 수 있다.

5. 도 2의 리소그래피 장치를 사용하여 수행될 수 있는 픽셀 그리드 이미징 모드(pixel grid imaging mode)에서는, 패터닝 디바이스(PD) 상으로 지향되는 스폿 발생기(spot generator)에 의해 형성된 스폿의 후속 노광에 의해 기판(W)상에 형성된 패턴이 실현된다. 상기 노광된 스폿들은 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 기판(W) 상에서 상기 스폿들은 실질적으로 그리드(grid) 내에 프린트된다. 일 예시에서 상기 스폿 크기는 프린트된 픽셀 그리드의 피치(pitch)보다는 크지만, 노광 스폿 그리드보다는 훨씬 더 작다. 프린트된 상기 스폿의 세기를 변화시킴으로써 패턴이 실현된다. 노광 플래시(exposure flash)들 사이에서 스폿에 걸친 상기 세기 분포가 변동된다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.

리소그래피에서, 기판 상의 레지스트 층 상에 패턴이 노광된다. 그 후, 레지스트가 현상된다. 후속하여 기판 상에 추가 공정 단계들이 수행된다. 기판의 각 부분 상에서의 이 후속 공정 단계들의 효과는 레지스트의 노광에 의존한다. 특히, 상기 공정들은 주어진 도즈 임계(dose threshold) 이상의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 부분들이 상기 도즈 임계 이하의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 부분들에 상이하게 응답하도록 조정된다. 예를 들어, 에칭 공정에서 임계 이상의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 영역들은 현상된 레지스트 층에 의한 에칭으로부터 보호된다. 하지만, 노광 후 현상(post-exposure development) 시, 임계 이하의 방사선 도즈를 수용하는 레지스트의 부분들이 제거되므로, 이 영역들은 에칭으로부터 보호되지 않는다. 따라서, 원하는 패턴이 에칭될 수 있다. 특히, 패터닝 디바이스 내의 개별적으로 제어가능한 요소들은, 패턴 피처 내에서 기판 상의 영역으로 전달되는 방사선이 충분히 높은 세기로 있게 하여 노광시 상기 영역이 도즈 임계 이상의 방사선 도즈를 수용하도록 설정된다. 기판 상의 나머지 영역들은 대응하는 개별적으로 제어가능한 요소들을 설정하여 0 또는 상당히 낮은 방사선 세기를 제공하도록 도즈 임계 이하의 방사선 도즈를 수용한다.

실제로는, 개별적으로 제어가능한 요소들이 피처 경계의 한 쪽에 최대 방사선 세기를 제공하고 다른 한 쪽에는 최소 방사선 세기를 제공하도록 설정되더라도, 패턴 피처의 에지에서의 방사선 도즈는 주어진 최대 도즈에서 0 도즈로 급격하게 변화하지는 않는다. 그 대신 회절 효과로 인해, 방사선 도즈의 레벨이 전이 지대(transition zone)에 걸쳐 드롭 오프(drop off)된다. 현상된 레지스트에 의해 최종적으로 형성된 패턴 피처의 경계의 위치는 수용된 도즈가 방사선 도즈 임계 이하로 떨어지는 위치에 의해 결정된다. 전이 지대에 걸친 방사선 도즈의 드롭-오프의 프로파일 및 이에 따른 패턴 피처 경계의 정밀한 위치는 패턴 피처 경계 상에 또는 그 근처에 있는 기판 상의 지점들에 방사선을 제공하는 개별적으로 제어가능한 요소들을 설정함으로써 더 정밀하게 제어될 수 있다. 이는 최대 또는 최소 세기 레벨뿐만 아니라 최대 및 최소 세기 레벨들 사이의 세기 레벨들로도 존재할 수 있다. 이는 통상적으로 "그레이스케일링(grayscaling)"이라고 언급된다.

그레이스케일링은 주어진 개별적으로 제어가능한 요소에 의해 기판에 제공된 방사선 세기가 2 개의 값으로만 (즉, 최대값 및 최소값으로만) 설정될 수 있는 리소그래피 시스템에서 가능한 것보다 패턴 피처 경계들의 위치의 더 양호한 제어를 제공한다. 일 실시예에서 3 이상의 상이한 방사선 세기 값, 예를 들어 4 이상의 방사선 세기 값, 8 이상의 방사선 세기 값, 16 이상의 방사선 세기 값, 32 이상의 방사선 세기 값, 64 이상의 방사선 세기 값, 128 이상의 방사선 세기 값 또는 256 이상의 방사선 세기 값이 기판 상에 투영될 수 있다.

그레이스케일링은 상술된 것에 대해 추가적인 또는 대안적인 목적으로 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 노광 이후의 기판의 처리는 수용된 방사선 도즈 레벨에 의존하여 기판의 영역들의 2 이상의 잠재 응답(potential response)이 존재하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 임계 이하의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 일부분은 제 1 방식으로 응답하고; 상기 제 1 임계 이상이지만 제 2 임계 이하의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 일부분은 제 2 방식으로 응답하며; 상기 제 2 임계 이상의 방사선 도즈를 수용하는 기판의 일부분은 제 3 방식으로 응답한다. 따라서, 그레이스케일링은 2 이상의 원하는 도즈 레벨을 갖는 기판에 걸쳐 방사선 도즈 프로파일을 제공하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서 방사선 도즈 프로파일은 2 이상의 원하는 도즈 레벨, 예를 들어 3 이상의 원하는 방사선 도즈 레벨, 4 이상의 원하는 방사선 도즈 레벨, 6 이상의 원하는 방사선 도즈 레벨 또는 8 이상의 원하는 방사선 도즈 레벨을 갖는다.

또한, 상술된 바와 같이 단지 기판 상의 각 지점에 수용된 방사선의 세기만을 제어하는 것 이외의 방법들에 의해 방사선 도즈 프로파일이 제어될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 기판 상의 각 지점에 의해 수용된 방사선 도즈는 그 지점의 노광의 지속시간(duration)을 제어함으로써 대안적으로 또는 추가적으로 제어될 수 있다. 또 다른 예시로서, 기판 상의 각 지점은 복수의 연속하는 노광에서 방사선을 잠재적으로 수용할 수 있다. 그러므로, 각 지점에 의해 수용된 방사선 도즈는 복수의 연속하는 노광의 선택된 서브세트(subset)를 이용하여 그 지점을 노광함으로써 대안적으로 또는 추가적으로 제어될 수 있다.

기판 상에 요구된 패턴을 형성하기 위해, 노광 공정 동안에 패터닝 디바이스 내의 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들을 각각의 스테이지에 필요한 상태로 설정할 필요가 있다. 그러므로, 필요한 상태를 나타내는 제어 신호들이 각각의 개별적으로 제어가능한 요소들로 전송되어야만 한다. 일 예시에서 리소그래피 장치는 제어 신호들을 발생시키는 제어기를 포함한다. 기판 상에 형성될 패턴은 GDSⅡ와 같은 벡터-정의된 포맷(vector-defined format)으로 리소그래피 장치에 제공될 수 있다. 설계 정보를 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대한 제어 신호들로 변환하기 위해, 제어기는 패턴을 나타내는 데이터 스트림의 처리 단계를 수행하도록 각각 구성된 1 이상의 데이터 조작 디바이스를 포함한다. 데이터 조작 디바이스는 집합적으로 "데이터경로(datapath)"라고도 칭해질 수 있다.

데이터경로의 데이터 조작 디바이스들은 다음의 기능: 벡터-기반(vector-based) 설계 정보를 비트맵 패턴 데이터로 변환하는 기능; 비트맵 패턴 데이터를 요구되는 방사선 도즈 맵(즉, 기판에 걸쳐 요구되는 방사선 도즈 프로파일)으로 변환하는 기능; 요구되는 방사선 도즈 맵을 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대 한 요구되는 방사선 세기 값으로 변환하는 기능; 및 각각의 개별적으로 제어가능한 요소에 대한 요구되는 방사선 세기 값을 대응하는 제어 신호들로 변환하는 기능 중 1 이상을 수행하도록 구성될 수 있다.

도 2는 예를 들어 평판 디스플레이의 제조시에 사용될 수 있는 본 발명에 따른 장치의 구성을 도시한다. 도 1에 도시된 것들에 대응하는 구성요소들은 동일한 참조 부호들로 도시된다. 또한, 다양한 실시예들, 예를 들어 기판의 다양한 구성들, 콘트라스트 디바이스, MLA, 방사선 빔 등에 관한 상기 서술내용이 유효하게 적용될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 투영 시스템(PS)은 2 개의 렌즈(L1 및 L2)를 포함하는 빔 익스팬더를 포함한다. 제 1 렌즈(L1)는 변조된 방사선 빔(B)을 수용하고 어퍼처 스톱(aperture stop: AS) 내의 어퍼처를 통해 상기 빔을 포커스하도록 구성된다. 상기 어퍼처 내에 또 다른 렌즈(AL)가 위치될 수 있다. 그 후, 방사선 빔(B)은 발산(diverge)되며 제 2 렌즈(L2)(예를 들어, 필드 렌즈)에 의해 포커스된다.

또한, 투영 시스템(PS)은 확대(expanded) 변조된 방사선(B)을 수용하도록 배치된 렌즈들의 어레이(MLA)를 포함한다. 패터닝 디바이스(PD) 내의 1 이상의 개별적으로 제어가능한 요소들에 대응하는 변조된 방사선 빔(B)의 상이한 부분들은 렌즈들의 어레이(MLA) 내의 각각의 상이한 렌즈들을 통과한다. 각각의 렌즈(ML)는 변조된 방사선 빔(B)의 각 부분을 기판(W) 상에 놓인 지점으로 포커스한다. 이러한 방식으로 방사선 스폿(S)의 어레이가 기판(W) 상에 노광된다. 예시된 렌즈의 어레이(14) 중 8 개의 렌즈만이 도시되었지만, 렌즈들의 어레이는 수 천개의 렌즈들을 포함할 수 있다(패터닝 디바이스(PD)로서 사용된 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에도 동일하게 적용된다)는 것을 이해할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 시스템을 이용하여 기판(W) 상에 패턴이 생성될 수 있는 방식을 개략적으로 예시한다. 검은 원들은 투영 시스템(PS) 내의 렌즈들의 어레이(MLA)에 의해 기판(W) 상으로 투영된 스폿(S)들의 어레이를 나타낸다. 일련의 노광들이 기판(W) 상에 노광될 때, 기판은 Y 방향으로 투영 시스템(PS)에 대해 이동된다. 흰 원은 이전에 기판(W) 상에 노광된 스폿 노광(SE)을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 투영 시스템(PS) 내의 렌즈들의 어레이에 의해 기판 상으로 투영된 각각의 스폿은 기판(W) 상의 스폿 노광들의 로우(row: R)를 노광한다. 기판에 대한 전체 패턴은 각각의 스폿(S)에 의해 노광된 스폿 노광(SE)들의 모든 로우(R)들의 합에 의해 생성된다. 통상적으로 이러한 구성을 상술된 "픽셀 그리드 이미징(pixel grid imaging)"이라고도 한다.

방사선 스폿(S)의 어레이는 기판(W)에 대해 각도(θ)로 배치된다(기판의 에지들은 X 및 Y 방향으로 평행하게 놓인다). 이는, 기판이 스캐닝 방향(Y-방향)으로 이동되는 경우, 각각의 방사선 스폿이 기판의 상이한 영역 위를 지나감에 따라, 전체 기판이 방사선 스폿들의 어레이(15)에 의해 덮이도록 하기 위해 행해진다. 일 예시에서 각도(θ)는 최대 20°, 최대 10°, 예를 들어 최대 5°, 최대 3°, 최대 1°, 최대 0.5°, 최대 0.25°, 최대 0.10°, 최대 0.05° 또는 최대 0.01°이다. 일 예시에서 각도(θ)는 0.001°이상이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 평판 디스플레이 기판(W)이 복수의 광학 엔진을 사용하여 단일 스캔으로 노광될 수 있는 방식을 개략적으로 나타낸다. 도시된 예시에서는 방사선 스폿(S)들[예를 들어, 도 3의 스폿들(S)]의 일 어레이의 에지가 방사선 스폿들의 인접한 어레이의 에지와 (스캐닝 방향(Y)으로) 약간 오버랩되도록, "바둑판(chess board)" 구조로 2 개의 로우(R1 및 R2)에 배치된 8 개의 광학 엔진들(도시되지 않음)에 의해 방사선 스폿(S)들의 8 개의 어레이(SA)가 생성된다. 일 예시에서 광학 엔진들은 3 이상의 로우, 예를 들어 4 이상의 로우 또는 5 이상의 로우에 배치된다. 이러한 방식으로 방사선의 대역이 기판(W)의 폭을 가로질러 연장되므로, 전체 기판의 노광이 단일 스캔으로 수행되도록 허용한다. 여하한의 적절한 개수의 광학 엔진들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 예시에서 광학 엔진들의 개수는 1 이상, 예를 들어 2 이상, 4 이상, 8 이상, 10 이상, 12 이상, 14 이상 또는 17 이상이다. 일 예시에서 광학 엔진들의 개수는 40 이하, 예를 들어 30 이하 또는 20 이하이다.

각각의 광학 엔진은 상술된 바와 같이 별도의 조명시스템(IL), 패터닝 디바이스(PD) 및 투영 시스템(PS)을 포함할 수 있다. 하지만, 2 이상의 광학 엔진들이 조명시스템, 패터닝 디바이스 및 투영 시스템 중 1 이상의 적어도 일부분을 공유할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

예시적 방사선 생성 구성들

도 5, 6 및 7은 각각 광학 시스템(OS)을 포함하는 다양한 방사선 시스템 들(500, 600 및 700)을 나타내고 있다. 광학 시스템(OS)은 패터닝되는 조명 빔의 상이한 편광 성분들에 의하여 야기되는 CD의 불-균일성을 보상하는데 사용된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 시스템(500)을 나타내고 있다. 방사선 시스템(500)은 방사선 소스(SO), 광학 시스템(OS) 및 일루미네이터(IL)를 포함한다. 소스(SO) 및 광학 시스템(OS)은 일루미네이터(IL)로부터 개별적으로 배치된다. 예를 들어, 광학 시스템(OS)은 도 1 및 2의 빔 전달 시스템(BD)을 대신하여 사용되거나, 또는 그 안에 포함될 수 있다.

방사선 소스(SO)는 적어도 제 1 및 제 2 편광 방향들 또는 성분들을 포함하는 방사선 빔(502)(예를 들어, 환형, 종래 타입, 사중극자 등의 타입의 빔)을 생성한다. 사이클의 각 제 1 부분 및 제 2 부분 동안, 광학 시스템(OS)을 사용하여 제 1 및 제 2 방사선 빔들(504)을 형성하기 위하여 빔(502)의 제 1 및 제 2 편광 방향들(TE 및 TM, 사중극자 타입의 조명을 위한 수평 및 수직 이중극자 등)이 처리된다. 명세서 전반에 걸쳐, 상기 사이클의 제 1 및 제 2 부분들은 실질적으로 같거나, 응용례에 따라 상이할 수 있다.

일 예시에서, 사이클의 제 1 부분은 제 1 스캐닝 방향의 노광 작업에서의 제 1 패스(pass)인 한편, 사이클의 제 2 부분은 제 2의 대향되는 스캐닝 방향의 노광 작업의 제 2 패스(예를 들어, 리턴 패스)일 수 있다. 방사선 시스템(500)이 리소그래피에 사용되는 경우, 제 1 및 제 2 편광 방향을 갖는 제 1 및 제 2 빔들(504) 각각은 패터닝 디바이스(도시 안됨) 상으로 지향된다. 패터닝 디바이스는 패터닝되는 빔(504)의 상이한 편광 방향을 조정(예를 들어, 보상)하기 위하여 사이클의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에서 패턴들을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 빔(504)이 TE 또는 TM 편광을 갖는 지의 여부에 대응하여 패터닝 디바이스의 패턴 내에 상이한 근접 보정부들이 포함될 수 있다. 이는 CD의 불-균일성의 실질적인 저감을 유도한다. 추가적으로 또는 대안적으로, CD의 불-균일성의 저감을 통하여, 각각의 CD 노드와 연관되는데 패터닝 디바이스의 적은 픽셀들[활성 영역들(active areas)]이 요구될 수 있다. 또한, 이것은 스루풋을 증가시킬 수 있다. 각 피처에 대해 원하는 전체 도즈 레벨을 유지하기 위하여 도즈 제어(dose control)가 채용될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 시스템(600)을 나타내고 있다. 방사선 시스템(600)은 방사선 디바이스(RD) 및 광학 시스템(OS)을 포함하는 방사선 소스(SO), 및 일루미네이터(IL)를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 빔 전달 시스템(BD)(도시 되지 않았으나, 도 1 및 2 참조)이 방사선 시스템(600)에서 방사선 소스(SO)와 일루미네이터(IL) 사이에 포함될 수 있다. 방사선 시스템(600)은 상술된 방사선 시스템(500)과 유사하게 기능한다. 한가지 예외점은, 광학 시스템(OS)을 이용하여 방사선(504)을 형성하기 위해 방사선 소스(SO)가 사이클의 제 1 및 제 2 부분 동안 광의 각각의 제 1 및 제 2 편광 방향을 생성한다는 점이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 몇몇 SO 기능들(예를 들어, 확대, 포커싱, 조준(collimating), 등)은 광학 시스템(OS) 전방에서 발생되고, 몇몇은 후방에서 발생된다.

도 7은 본 발명의 추가 실시예에 따른 방사선 시스템(700)을 나타내고 있다. 방사선 시스템(700)은 방사선 소스(SO) 및 광학 시스템(OS)을 포함하는 일루미네이 터(IL)를 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광 방출(light exiting) 광학 시스템(OS)이 광학기 또는 패터닝 디바이스(도시되지 않았으나, 도 1 및 2 참조) 상으로 지향될 수 있다. 방사선 시스템(700)은 상술된 방사선 시스템(500)과 유사하게 기능한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 몇몇 일루미네이터(IL)는 광학 시스템(OS) 전방에서 발생되고, 몇몇은 후방에서 발생된다.

추가적으로 또는 대안적으로, 리소그래피 장치의 다른 조명시스템들, 즉 정렬 조명시스템 또는 검출 시스템과 같은 노광 조명시스템 이외의 조명시스템들에 대해 방사선 시스템들(500, 600 및 700)이 사용될 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 방사선 시스템들(500, 600 및 700)은 다른 환경들에서 조명시스템들을 대신하여 사용될 수 있다.

예시적인 광학 시스템의 구조들

도 8, 9 및 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 광학 시스템(OS)에 대한 다양한 구조들을 나타내고 있다. 광학 시스템들(OS8, OS9 및 OS10)은 각 절반의 사이클 동안 각각의 편광 방향들 중 하나의 "필터링(filtering)"을 가능하게 하는 디바이스들(800, 900 또는 1000)을 포함한다. 일 예시에서는, 상술된 바와 같이, 패터닝 디바이스(도시 안됨)가 각 절반의 사이클 동안 단 하나의 편광 방향을 갖는 빔(504)을 수용하여, 패터닝 디바이스 상의 패턴이 상기 편광 방향과 상관correlate)될 수 있도록 한다.

도 8의 광학 시스템(OS8)은 회전 편광 휠(rotating polarizing wheel;800)을 포함한다. 휠(800)은 액추에이터(802)의 사용을 통해, 사이클의 주파수 또는 상기 주파수의 일부와의 동조하여 회전될 수 있다. 휠(800)의 각 아암(804)은 편광자(polarizer), 검광자(analizer) 또는 유사 필터링 디바이스(806)를 포함한다. 편광자(806)는 각 절반의 사이클 동안 2 개의 편광 방향 중 단 하나의 방향만이 휠(800)을 통과하도록 한다. 설명의 편의를 위해 단 4 개의 아암들(804)이 도시되어 있으나, 어떠한 수의 아암(804)도 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한 휠(800)의 회전 속도는 아암(804)의 수와 상관될 수 있다. 예를 들어, 보다 많은 수의 아암(804)을 사용하면 휠(800)의 회전 속도가 보다 낮아지는 한편, 보다 적은 수의 아암을 사용하면 회전 속도는 보다 빨라진다.

작동에 있어, 사이클의 제 1 부분으로부터 사이클의 제 2 부분으로의 전이시에, 액추에이터는 (화살표(808)의 어느 한 방향으로) 휠(800)을 축선(810) 주위에서 회전시킨다. 상기 회전은 편광자들(806) 중 하나가 빔(502)의 빔 경로 내에 위치되도록 한다. 빔(504)의 편광 방향은 어떤 편광자(806)가 빔 경로 내에 위치되는지를 토대로 한다.

도 9의 광학 시스템(OS9)은 회전 편광자 또는 검광자(900)를 포함한다. 상기 검광자(900)는 액추에이터(902)의 사용을 통해 사이클의 주파수 또는 상기 주파수의 일부와 동조하여 회전될 수 있다. 검광자(900)의 회전 위치는 2 개의 편광 방향 중 어느 하나가, 예를 들어 검광자(900) 상의 화살표들에 의해 나타난 바와 같이 TE 또는 TM이 그를 통해 전달되는지를 나타낸다. 작동에 있어, 사이클의 제 1 부분 으로부터 사이클의 제 2 부분으로의 전이시에, 액추에이터(902)는 검광자(900)를 축선(910) 주위에서 (화살표(908)의 어느 한 방향으로) 90°회전시킨다. 따라서, 빔(504)의 편광 방향은 검광자(900)의 회전 위치를 기초로 한다.

도 10은 사이클의 제 1 부분(도면의 상부) 및 제 2 부분(도면의 하부) 동안 광학 시스템(OS10)의 편광 빔 스플리터(1000)의 방위를 나타내고 있다. 빔 스플리터(1000)는 제 1 및 제 2 측면들(1022 및 1024)을 갖는 부분(1020)을 포함한다. 제 1 측면(1022)은 제 1 코팅을 갖거나 또는 제 1 재료(1026)로부터 만들어진다. 제 2 측면(1022)은 제 2 코팅을 갖거나 또는 제 2 재료(1028)로부터 만들어진다. 각각의 코팅 또는 재료(1026 및 1028)는 제 1 및 제 2 편광 방향들 중 하나를 갖는 빔(502)의 일 부분의 투과를 가능하게 하는 한편, 제 1 및 제 2 편광 방향들 중 다른 하나를 갖는 빔(502)의 일 부분은 반사된다.

도 10의 최상부에 나타낸 제 1 방위에서, 빔(502)의 제 1 편광 방향 부분은 빔(504)을 형성하기 위하여 빔 스플리터(1000)의 부분(1020)을 통해 투과된다. 또한, 제 1 방위에서, 빔(502)의 제 2 편광 방향 부분은 빔 스플리터(1000)의 부분(1020)으로부터 빔 덤프(beam dump;1012) 내로 반사된다.

사이클의 제 1 부분으로부터 사이클의 제 2 부분으로의 전이시, 액추에이터(도시 안됨)는 빔 스플리터(1000)를 축선(1010)(페이지 내로 직교하는 축선을 나타냄) 주위에서 90도 회전시킨다. 도 10의 하부에 나타낸 이 제 2 방위에서, 빔(502)의 제 2 편광 방향 부분은 빔(504)을 형성하기 위하여 빔 스플리터(1000)의 부분(1020)을 통해 투과된다. 또한, 이 제 2 방위에서, 빔(502)의 제 1 편광 방향 부 분은 빔 스플리터(1000)의 부분(1020)으로부터 빔 덤프(1014) 내로 반사된다.

본 발명에 따라 기능하는 단지 예시적인 광학 시스템들이 존재한다는 것을 이해해야 한다. 광학 시스템들의 구조적으로 및/또는 기능적으로 등가인 여타 구조들은, 또한 본 발명의 범위 내에서 고려해 볼 수 있는 패터닝되는 조명 빔의 상이한 편광 성분들에 의해 야기되는 CD의 불-균일성의 보상을 가능하게 한다.

추가적으로 또는 대안적으로, 방사선 소스(SO), 패터닝 디바이스(PD), 및/또는 일루미네이터(IL)는 사이클의 각 부분 이전, 진행중 및/또는 후에 조정되어, 그들의 광학적 특성들을 상기 사이클의 상기 부분 동안 활용되는 방사선 빔의 편광 방향과 정확하게 상관시킬 수 있다. 이 조정은 수동적이거나(passive) 또는 능동적(active)일 수 있다. 수동적 조정에 있어, 조정들의 사전-저장된 세트는 편광 방향을 기초로 하여 만들어질 수 있다. 능동적 조정에서는, 편광 방향을 보상하기 위해 방사선의 빔 및/또는 패터닝된 빔이 검출될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 능동적 조정에서는, 광학적 특성들의 오차들이 상기 조정에서 계산될 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조정들은 생성된 패턴의 품질을 개선시키는데, 예를 들어 임계 치수들의 균일성을 개선시키는데 사용될 수 있다. 검출은 오프 라인 기구, 예를 들어 SEM 측정기들, 또는 인라인, 예를 들어 이미지 센서를 이용하여 이행될 수 있다.

예시적 작동

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법(1100)을 나타내는 플로우차트이다. 방법(1100)은 빔(504)들을 형성하는 상술된 시스템들 중 하나를 이용하여 수행될 수도 있다.

단계 1102에서, 노광 사이클 동안 방사선의 빔이 생성된다. 단계 1104에서, 제 1 편광 방향을 갖는 빔의 제 1 부분은 노광 사이클의 제 1 부분 동안 동적 패터닝 디바이스 상으로 지향된다. 단계 1106에서, 패터닝된 빔은 기판의 타겟부 상으로 투영된다. 단계 1108에서, 제 2 편광 방향을 갖는 빔의 제 2 부분은 노광 사이클의 제 2 부분 동안 동적 패터닝 디바이스 상으로 지향된다. 단계 1110에서, 패터닝된 빔은 기판의 타겟부 상으로 투영된다.

본 명세서에서는, 특정 디바이스(예를 들어, 집적 회로 또는 평판 디스플레이)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용례에 대한 특정한 언급이 있었으나, 본 명세서에서 기술된 리소그래피 장치는 여타의 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 이러한 적용예들은, 집적 회로, 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드, 마이크로-전기기계 디바이스(MEMS), 발광 다이오드(LED)들 등의 제조를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 예를 들어 평판 디스플레이에서 본 장치는 다양한 층들, 예를 들어 박막 트랜지스터 층 및/또는 컬러 필터 층의 생성을 돕는데 사용될 수 있다.

이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들에 대한 특정한 언급이 있었으나, 본 발명은 다른 적용예들, 예컨대 임프린트 리소그래피(imprint lithography)에서도 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면, 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층 안으로 가압될 수 있으며, 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화(cure)된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.

결론

본 발명의 다양한 실시예들이 상술되었지만, 이는 단지 예시의 방식으로만 제시되었을 뿐 제한하려는 것이 아님을 이해하여야 한다. 당업자라면, 본 발명의 범위와 기술적사상을 벗어나지 않고 본 명세서의 형태 및 세부사항의 다양한 변화들이 행해질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위와 한계는 상술된 어느 예시적인 실시예들에 의해 제한되는 것이 아니라, 다음의 청구항 및 그 균등론에 따라서만 한정되어야 한다.

또한, 배경기술 및 과제 해결 수단 부분을 제외한 발명의 실시를 위한 구체적인 내용 부분은 청구항의 이해를 돕기 위한 것이다. 배경기술 및 과제 해결 수단 부분은 본 발명인(들)에 의하여 고려된 본 발명의 1 이상의 실시예들을 개시하고 있으나 그들 모두를 포괄하고 있지는 않으며, 따라서, 본 발명 및 후속 청구범위들 을 어떠한 방식으로든 제한하려는 것이 아니다.

본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명의 1 이상의 실시예를 예시하며, 기재 내용과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 당업자로 하여금 본 발명을 수행하고 사용할 수 있게 한다:

도 1 및 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;

도 3은 도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따라 패턴을 기판에 전사하는 모드를 나타낸 도;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진들의 구성을 나타낸 도;

도 5, 6 및 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광학 시스템을 포함하는 다양한 방사선 생성 구성들을 나타낸 도;

도 8 및 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 도 5, 6 및 7의 광학 시스템(들)에 대한 다양한 구조들을 나타낸 도;

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 사이클의 제 1 부분(도면에서 상부) 및 제 2 부분(도면에서 하부) 동안 광학 시스템에서의 편광 빔 스플리터의 방위들을 나타낸 도;

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 나타낸 플로우차트이다.

이상, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 1 이상의 실시예들이 설명되었다. 도면에서, 참조부호의 가장-좌측의 숫자(들)은 상기 참조부호가 먼저 나타난 도면을 식별할 수 있게 한다.

Claims (15)

1. 리소그래피 시스템에 있어서,

   방사선의 빔을 생성하는 방사선의 소스; 및

   사이클의 제 1 부분 동안에는 제 1 편광 방향을 갖는 방사선의 조명 빔의 제 1 부분을 투과시키고, 상기 사이클의 제 2 부분 동안에는 제 2 편광 방향을 갖는 상기 방사선의 조명 빔의 제 2 부분을 투과시키도록 구성되는 광학 시스템을 포함하는, 상기 방사선의 조명 빔을 발생시키는 조명시스템;

   상기 제 1 및 제 2 편광 방향들에 대응되는 각각의 제 1 및 제 2 광 근접 보정부(optical proximity correction)들을 갖는 제 1 및 제 2 패턴들을 포함하는 패터닝 디바이스를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 패턴들은 상기 방사선의 조명 빔의 제 1 및 제 2 부분들 각각을 패터닝하며; 그리고

   상기 제 1 및 제 2의 패터닝된 빔들을 기판의 타겟부 상으로 투영하는 투영시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학 시스템은:

   편광자(polarizer); 및

   상기 사이클의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에서 상기 편광자를 90도 회전시키는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학 시스템은:

   편광 빔 스플리터; 및

   상기 사이클의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에서 상기 편광 빔 스플리터를 90도 회전시키는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 패터닝 디바이스는, 상기 조명 빔의 제 1 부분 또는 제 2 부분이 패터닝되고 있는지의 여부에 따라 상기 패터닝 디바이스 상의 상기 제 1 패턴 및 상기 제 2 패턴 중 하나에 대해 변하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 리소그래피 시스템은 상기 사이클의 제 1 부분은 제 1 스캐닝 방향으로의 제 1 노광 패스(exposure pass)로서 조성하고, 상기 사이클의 제 2 부분은 제 2의 반대되는 스캐닝 방향으로의 제 2 노광 패스로서 조성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사선의 소스, 상기 패터닝 디바이스 또는 상기 조명시스템은 상기 편광 방향에 대응되도록 상기 사이클의 제 1 부분 및 제 2 부분 동안 조정되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 패터닝 디바이스는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 포함하여, 상기 어레이 상에 상기 제 1 패턴 또는 제 2 패턴들이 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사선의 빔의 특성들을 검출하고, 상기 검출된 특성을 기초로 상기 패터닝 디바이스의 제 1 또는 제 2 패턴이 사용되는지의 여부를 제어하는 제어 신호들을 발생시키도록 구성되는 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 광학 시스템의 구조를 상기 패터닝 디바이스의 구조에 상관시키는 정보를 저장하도록 구성되는 저장 디바이스(storage device)를 더 포함하고,

   상기 광학 시스템의 구조는 변하도록 구성되며, 상기 정보는 상기 제 1 패턴 또는 제 2 패턴이 상기 광학 시스템의 구조들 중 현재의 구조에 기초하여 상기 방 사선의 빔을 패터닝하는데 사용되는지의 여부를 제어하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
10. 방법에 있어서,

    (a) 노광 사이클 동안 방사선의 빔을 생성하는 단계;

    (b) 상기 노광 사이클의 제 1 부분 동안, 제 1 광 근접 보정부들을 포함하는 제 1 패턴을 포함하는 패터닝 디바이스 상에 제 1 편광 방향을 갖는 상기 빔의 제 1 부분을 지향시키는 단계;

    (c) 패터닝된 빔을 기판의 타겟부 상으로 투영하는 단계;

    (d) 상기 노광 사이클의 제 2 부분 동안, 제 2 광 근접 보정부를 포함하는 제 2 패턴을 포함하는 상기 패터닝 디바이스 상에 제 2 편광 방향을 갖는 상기 빔의 제 2 부분을 지향시키는 단계; 및

    (e) 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부 상으로 투영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항의 방법을 이용하여 웨이퍼 상에 집적 회로를 형성하는 방법.
12. 제 10 항의 방법을 이용하여 평판 유리 기판 상에 평판 디바이스를 형성하는 방법.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 빔의 제 1 부분 또는 제 2 부분이 패터닝되고 있는지의 여부와 상관시키기 위하여 상기 패터닝 디바이스의 패턴을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 10 항에 있어서,

    상기 방사선의 빔의 특성들을 검출하는 단계; 및

    상기 검출된 특성에 기초하여 상기 패터닝 디바이스의 제 1 패턴 또는 제 2 패턴이 사용되는지의 여부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 10 항에 있어서,

    개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의하여 형성되는 패턴을 변화시키는 단계를 더 포함하며,

    상기 어레이는 상기 패터닝 디바이스를 형성하여, 상기 방사선의 빔의 사전설정된 특성에 기초하여 상기 어레이 상에 상기 제 1 패턴 또는 제 2 패턴 중 하나를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.

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