KR20080047993A - 리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법, 및 컴퓨터 프로그램제품 - Google Patents

Abstract

리소그래피 장치에서, 교정 조사 과정은, 투영 시스템의 퓨필 평면(pupil plane)에 근접한 투영 시스템의 구성요소의, 제작 노광 동안 상대적으로 가열되지 않은 선택된 부분을 가열하도록 이루어진 조명 모드를 이용하여 수행된다. 교정 조사 과정은 투영 시스템의 광학 요소 가열의 불균일성을 향상시키고 및/또는 위상 구배(phase gradient)를 감소시키는 것을 목적으로 한다.

퓨필 평면, 교정 조사 프로세스, 회절 광학 요소, 투영 시스템, 마스크

Description

리소그래피 장치, 디바이스 제조 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품 {LITHOGRAPHIC APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD AND COMPUTER PROGRAM PRODUCT}

본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라 칭하는 패터닝 디바이스가 집적회로의 각각의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 한 개 또는 수 개의 다이(die)의 부분을 포함하는) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 구비된 방사선-감응재(레지스트)층 위로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟 영역 상으로 전체 패턴을 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역이 조사(照射)되는 소위 스테퍼(stepper), 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴 을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동시에 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역이 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피의 기술에서는, 마스크 패턴을 조명하는 각도를 적절하게 선택함으로써, 마스크 패턴의 이미지를 향상시킬 수 있고, 프로세스 윈도우가 확대되는 것으로 널리 알려져 있다. 쾰러(Koehler) 조명 구성을 갖는 장치에서, 마스크를 조명하는 광의 각도 분포는 조명 시스템의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 강도 분포에 의해 결정되며, 이것이 2차 소스로서 간주될 수 있다. 조명 모드는 일반적으로 퓨필 평면에서의 강도 분포의 형상을 참조하여 기술된다. 통상의 조명, 즉 0에서부터 어떠한 최대 각도까지의 모든 각도에서의 조명은 퓨필 평면 내에서의 균일한 디스크 형상의 강도 분포를 요구한다. 기타 일반적으로 사용되는 강도 분포로는, 퓨필 평면 내에서의 강도 분포가 환형(annulus)을 이루고 있는 환상 조명(annular illumination), 퓨필 평면에 2개의 극(pole)이 존재하는 쌍극 조명(dipole illumination), 및 퓨필 평면에 4개의 극이 존재하는 4극 조명(quadrupole illumination)이 있다. 이러한 조명 방식을 발생시키기 위해, 다양한 방법이 제안되어 있다. 예컨대, 환형(annulus)의 제어 가능한 내반경 및 외반경(내측-σ 및 외측-σ)을 갖는 환상 조명을 생성하기 위해, 줌 렌즈와 액시콘(axicon)의 조합으로 이루어지는 줌-액시콘(zoom-axicon)이 사용될 수 있다. 쌍극 및 4극 타입의 조명을 생성하기 위해, 이동 가능한 광섬유 묶음을 이용한 구성 과 마찬가지로 극이 요구되는 개구를 갖는 불투명 플레이트인 공간 필터를 사용하는 것이 제안되어 있다. 공간 필터를 사용하는 것은, 그 결과의 광의 손실이 장치의 처리량을 감소시키고, 구입 비용을 증가시키기 때문에 바람직하지 않을 것이다. 광섬유의 묶음을 갖는 구성은 복잡하고 플렉서블하지 않게 될 수도 있다. 따라서, 퓨필 평면에서 요구된 강도 분포를 형성하기 위해 회절 광학 요소(Diffractive Optical element, DOE)를 사용하는 것이 제안되고 있다. 회절 광학 요소는 석영 또는 CaF₂ 기판의 표면의 상이한 부분에 상이한 패턴을 에칭함으로써 구성된다.

예컨대, 248㎚, 193㎚, 157㎚ 또는 126㎚의 깊은 자외 방사선(deep ultraviolet radiation, DUV)으로 이용할 수 있는 렌즈를 구성할 수 있는 재료의 선택은 상당히 제한되며, 최상의 재료는 이 방사선에 대해 상당한 흡수 계수를 갖는다. 이것은 투영 시스템 내의 렌즈가 노광 동안에 에너지를 흡수하여 가열되어, 투영된 이미지에 수차(aberration)를 발생하는 렌즈의 형상, 분리율(seperation index) 및 굴절률의 변경을 야기한다는 것을 의미한다. 따라서, 다수의 렌즈 시스템은, 하나 이상의 자유도(degree of freedom)에서의 형상, 위치 및/또는 배향이 노광 동안 또는 노광 사이에 조정되어 렌즈 가열 영향을 보상할 수 있는 하나 이상의 작동 렌즈 요소가 제공된다.

빔의 에너지가 조명 시스템의 퓨필 평면에 강하게 국소화되는, 예컨대 쌍극 등의 조명 모드가 사용되면, 빔의 에너지 또한 투영 시스템의 퓨필 평면 내에 및 퓨필 평면 부근에 강하게 국소화될 것이다. 렌즈 가열 영향은, 이러한 국소화된 조명 모드가 이용될 때에는 영향을 받는 렌즈 요소 내의 온도 구배가 더 크기 때문에, 빔 내에 커다란 위상 구배(phase gradient)를 초래하는 형상 및/또는 굴절률에서의 국소화된 변화를 야기한다. 이러한 영향은, 일반적으로 예컨대 Z5 또는 Z6까지의 저차 제니케 다항식(lower order Zernike polynomial)에 의해서만 기술된 교정에 영향을 주는 기존의 작동 렌즈 요소에 의해서는 교정 가능하지 않을 수도 있다. 유사한 영향이 스캐닝 리소그래피 장치에서는 일반적인 슬릿 형상 조명 필드(Slit-shaped illumination field)의 사용에 의해 야기될 수 있지만, 이러한 영향은 일반적으로 낮은 정도의 것이어서, 보다 용이하게 교정 가능하다.

균일하지 않은 렌즈 가열의 문제점을 해소하기 위한 종래의 시도로는, 투영 시스템의 구성요소의 "차가운" 부분, 즉 빔의 강렬한 부분이 종단하지 않는 부분을 가열하기 위해 적외선 등의 추가의 광원을 설치하는 방안이 있다. 이에 대해서는, 띠모양의 조명(zonal illumination) 또는 변형된 조명에 의해 야기된 불균일한 가열을 해소하고 있는 일본 특허 출원 공개 번호 JP-A-08-221261호를 참조하기 바란다. 추가의 열 복사선을 정확한 장소에 전도시키기 위해 이러한 추가 광원 및 가이드를 설치하는 것은 장치의 복잡도를 증가시키며, 투영 시스템 내의 증가된 열 부하에 의해 더 큰 용량의 냉각 시스템의 설치가 요구된다.

슬릿 형상 조명 필드에 의해 야기된 불균일한 가열을 처리하기 위한 또 다른 제안은 미국 특허 번호 US 6,603,530호에 개시되어 있으며, 이 특허에서는, 투영 시스템 내의 렌즈 요소의 조명이 회전 대칭을 이루도록 복사선을 수렴시키는 레티클 영역 외부의 레티클 스테이지에 설치된 특수한 "렌즈 조명 마크"를 기술하고 있 다. 렌즈 요소는, 슬릿 형상 조명 시스템에 의해 야기된 비회전식 대칭 가열이 비회전식 대칭 수차를 발생하지 못하도록, 제작 노광(production exposure) 전에 특수 마크(special mark)를 통한 조명에 의해 열적으로 포화된다.

국소화된 조명 모드에 의해 야기된 균일하지 않은 렌즈 가열의 문제점은 WO 2004/051716에서 해소되고 있다. 이 특허 문헌에 기술된 한 가지 제안에서, 제작 노광에서의 불균일한 가열에 의해 영향을 받은 렌즈 요소의 차거운 부분을 가열하기 위해 웨이퍼 교체 중에 "더미 조사(dummy irradiation)"가 수행된다. 더미 조사 동안, 조사 모드는, 회절 광학 요소 또는 조정 가능한 다이어프램(diaphragm)을 이용하여, 제작 노광을 위해 사용된 조명 모드의 반대가 되도록 설정되며, 이로써 더미 조사의 가열 영향이 제작 노광의 가열 영향과는 반대로 되고, 총가열(net heating)이 더욱 균일하게 된다. 이 특허 문헌의 또 다른 제안은 선택된 렌즈 요소를 국소적으로 가열하기 위해 추가의 적외 방사선을 사용하는 것이다.

예컨대, 국소화된 조명 모드를 이용할 때의 투영 시스템의 요소에 대한 불균일한 가열의 영향을 적어도 감소시키거나 경감시키는 향상된 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징에 의하면, 리소그래피 장치로서, 패터닝 디바이스를 제1 조명 모드 또는 제2 조명 모드로 선택적으로 조명하기 위해 방사 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템; 상기 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 빔을 형성하도록 구성된 상기 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지 구조체; 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성되며, 복수의 광학 요소를 포함하고, 퓨필 평면(pupil plane)을 가지며, 복수의 상기 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소가 상기 퓨필 평면 내에 또는 상기 퓨필 평면에 근접하여 위치되는, 투영 시스템; 및 상기 패터닝 디바이스 상의 패턴 및 상기 기판 테이블 상의 기판이 상기 방사 빔의 경로 내에 있을 때에는 상기 제1 조명 모드를 선택하여 제작 노광(production exposure)을 수행하도록 하고, 상기 방사 빔의 경로 내에 상기 기판이 없는 동안에는 상기 제2 조명 모드를 선택하여 교정 조사 프로세스(corrective irradiation process)를 수행하도록, 상기 조명 시스템, 상기 지지 구조체, 및 상기 기판 테이블을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함하며, 상기 리소그래피 장치의 사용 시에, 상기 패터닝 디바이스 에서의 방사의 각도 분포는, 상기 패터닝된 빔의 강도가, 상기 제1 조명 모드에서는 실질적으로 복수의 상기 광학 요소 중 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제1 부분 내로 제한되고, 상기 제2 조명 모드에서는 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 상기 횡단면 영역의 제2 부분 내로 제한되도록, 이루어지며, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 실질적으로 중첩하지 않으며, 또한 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 조합이 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역 전체를 둘러싸지 않는, 리소그래피 장치가 제공된다.

본 발명의 특징에 의하면, 디바이스 제조 방법으로서, 퓨필 평면을 가지며, 하나 이상의 광학 요소가 상기 퓨필 평면 내에 또는 상기 퓨필 평면에 근접하여 위치되는 복수의 광학 요소를 포함하는 투영 시스템을 이용하여, 파장을 갖는 방사선의 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하는 단계; 및 상기 패터닝된 빔과 실질적으로 동일한 파장을 갖는 방사선의 교정 빔(a corrective beam of radiation)으로 상기 투영 시스템을 조사하는 단계를 포함하며, 상기 패터닝된 빔의 강도가 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제1 부분 내로 제한되며, 상기 교정 빔의 강도가 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제2 부분 내로 제한되며, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 실질적으로 중첩하지 않으며, 또한 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 조합이 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역 전체를 둘러싸지 않는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 특징에 의하면, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 매체 상에 기록된 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 명령어는, 퓨필 평면 및 상기 퓨필 평면 내에 또는 상기 퓨필 평면에 근접하여 하나 이상의 광학 요소가 위치되는 복수의 광학 요소를 갖는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 제어하여, 디바이스 제조 방법을 수행하도록 하며, 상기 디바이스 제조 방법은, 상기 투영 시스템을 이용하여, 파장을 갖는 방사선의 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하는 단계; 및 상기 패터닝된 빔과 실질적으로 동일한 파장을 갖는 방사선의 교정 빔으로 상기 투영 시스템을 조사하는 단계를 포함하며, 상기 패터닝된 빔의 강도가 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제1 부분 내로 제한되며, 상기 교정 빔의 강도가 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제2 부분 내로 제한되며, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 실질적으로 중첩하지 않으며, 또한 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 조합이 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역 전체를 둘러싸지 않는, 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 이 리소그래피 장치는 다음을 포함한다:

- 방사 빔(B, 예컨대 UV 방사선 또는 깊은 자외(DUV) 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(조명기, IL);

- 패터닝 디바이스(MA, 예컨대 마스크)를 지지하도록 구성되고, 소정의 파라미터에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(MT, 예컨대 마스크 테이블);

- 기판(W, 예컨대 레지스트가 코팅된 웨이퍼)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(WT, 예컨대 웨이퍼 테이블); 및

- 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대 하나 이상의 다이를 포함) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(PL, 예컨대 굴절 투영 렌즈 시스템).

이 조명 시스템은 방사 빔을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기, 또는 다른 형태의 광학 구성요소 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 디바이스가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건에 좌우되는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동가능한 프레임(frame) 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스가 예컨대 투영 시스템에 대해 요구된 위치에 있도록 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하여 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하도록 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 패턴이 위상 반전 피처(phase shifting feature) 또는 이른바 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우에는, 기판의 타겟 영역 내의 요구되는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같이 타겟 영역에 생성될 디바이스 내의 특정 기능층에 대응할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이, 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형(binary), 교번 위상 반전형(alternating phase-shift) 및 감쇠 위상 반전형(attenuated phase-shift)과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 일례의 프로그램 가능한 미러 어레이는 작은 미러들의 매트릭스 배치를 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있으며, 이러한 방식으로, 반사 빔이 패터닝된다. 기울어진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되고 있는 노광 방사선에 대하여, 또는 액침 액체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절성 광학 시스템, 반사성 광학 시스템, 반사 굴절성 광학 시스템(catadioptric optical system), 자기 광학 시스템, 전자기 광학 시스템, 및 정전기 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 타입의 투영 시스템을 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세 서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주할 수 있다.

여기서 설명된 바와 같이, 이 장치는 투과형(예컨대, 투과 마스크를 채택하는)이다. 다르게는, 이 장치는 반사형(예컨대, 전술한 바와 같은 타입의 프로그램 가능한 미러 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는)일 수도 있다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 지지 구조체)를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는, 추가 테이블 및/또는 지지 구조체가 병행하여 사용되거나, 또는 하나 이상의 테이블 및/또는 지지 구조체가 노광에 사용되고 있는 동안 다른 하나 이상의 테이블 및/또는 지지 구조체에 대해서는 준비작업 단계(preparatory step)가 수행될 수 있다.

리소그래피 장치는 또한 기판의 일부가 예컨대 물과 같이 상대적으로 높은 굴절율을 가지는 액체에 의해 덮여져 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 형태일 수 있다. 액침 액체는 리소그래피 장치의 다른 공간, 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위한 액침 기술은 본 기술 분야에 널리 알려져 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "액침(immersion)"이라는 용어는 여기서 기판과 같은 구조체가 액체 내에 반드시 잠겨야하는 것을 의미하는 것이라기보다는, 노광하는 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 존재하는 것을 의미한다.

도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사 빔을 수광한다. 예컨대, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사선 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 이 방사선 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 보지 않으며, 방사 빔은, 예컨대 적절한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 지원으로, 방사선 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우, 예컨대 방사선 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 이 방사선 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수도 있다.

조명기(IL)는 방사 빔의 각도 강도 분포(angular intensity distribution)를 조정하도록 구성된 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면에서의 강도 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(IN, integrator) 및 집광기(CO) 등의 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사 빔의 단면에 요구된 균일성 및 강도 분포를 갖기 위해 방사 빔을 컨디셔닝 하는데 사용될 수 있다.

방사 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 방사 빔(B)은, 패터닝 디바이스(MA)를 가로지른 후, 투영 시스템(PL)을 통과하며, 투영 시스템은 방사 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 포커싱한다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF, 예컨대 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량성 센서)의 지원으로, 기판 테이블(WT)은 예컨대 방사 빔(B)의 경로 내의 상이한 타겟 영역(C)을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되지 않음)는, 예컨대 마스크 라이브러리(library)로부터의 기계적 인출 후 또는 스캔하는 동안, 방사 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)의 지원으로 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와는 다르게), 지지 구조체(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같은 기판 정렬 마크는, 지정된 타겟 영역을 차지하고 있지만, 이들 마크는 타겟 영역 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 패터닝 디바이스(MA) 상에 하나 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 디바이스 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)이 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사 빔에 부여되는 전체 패턴이 한번에(즉, 단일의 정 적 노광으로) 타겟 영역(C) 상에 투영된다. 이후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동된다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기가 제한된다.

2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일의 동적 노광). 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 것이다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해 단일 동적 노광시 타겟 영역의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)이 제한되는 반면, 스캐닝 동작의 길이에 의해서는 타겟 영역의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.

3. 또 다른 모드에서는, 지지 구조체(MT)가 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 가진 채로 기본적으로 정지 상태로 유지되며, 방사 빔에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스가 채택되며, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스는, 기판 테이블(WT)이 이동할 때마다 그 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속하는 방사선 펄스 사이에서, 필요에 따라 갱신된다. 이 동작 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램 가능한 미러 어레이 등의 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 기본적인 광학적 구성을 도시하는 도면이다. 이 구성은 쾰러 조명(Koehler illumination)을 이용한다. 쾰러 조명에서는, 조명 시스템(IL) 내의 퓨필 평면(PP_i)이, 패터닝 디바이스(MA)가 위치되는 오브젝트 평면(object plane)의 퓨리에 변환 평면이 되고, 투영 시스템(PL)의 퓨필 평면(PP_p)과 켤레를 이룬다. 통상적인 바와 같이, 이 장치의 조명 모드는 조명 시스템의 퓨필 평면(PP_i) 내의 빔(B)의 방사선의 강도의 분포를 기준으로 하여 설명될 수 있다. 투영 시스템(PL)의 퓨필 평면(PP_p) 내에서의 강도의 분포는, 조명 시스템의 퓨필 평면(PP_i) 내에서의 강도의 분포와 동일하여, 패터닝 디바이스(MA)에 제공된 패턴의 회절 영향을 받을 것이다. 조명 모드를 형성하기 위해 회절 광학 요소(또는 다른 광학 요소)(10)가 제공된다.

기본적으로 한 방향의 라인으로 이루어진 패턴에 대해, 투영 시스템의 퓨필 평면(PP_p)에서, 조명 시스템 내의 2개의 쌍극의 각각으로부터 발생하는 제1차 회절 빔 중의 하나가 다른 쌍극으로부터 발생하는 제0차 빔과 일치하도록, 쌍극이 배치되는 쌍극 조명을 사용함으로써, 우수한 이미징 및 대형의 프로세스 윈도우가 획득될 수 있다. 다른 제1차 빔 및 더 높은 차수의 빔은 투영 시스템에 의해 포획(capture)되지 않는다.

일반적으로 사용되는 쌍극의 형태가 도 3에 도시되어 있다. 쌍극(21)은 일례로서 30°의 각도로 서로 마주보는 환형(annulus)의 세그먼트의 형태를 취한다. 이 강도 분포는, 우수한 이미징을 제공하고 회절 광학 요소 및 줌 -액시콘을 이용하여 생성하기에 용이하기 때문에 편리하다. 그러나, 이러한 강도 분포는, 공지의 조정 가능한 광학 요소(예컨대, 렌즈)(ALE)에 의해 조정 가능하지 않은, 투영 시스템(PL) 내의 퓨필 평면(PPp) 내의 또는 퓨필 평면(PPp)에 인접한 광학 요소(예컨대, 렌즈)(LE)의 불균일한 가열에 의해 야기된 수차를 발생시킬 수도 있다. 역시 환상이지만 예컨대 90°의 더 큰 각도로 마주보는 쌍극을 포함하는 강도 분포(22)에 의해 야기된 가열 영향은, 공지의 조정 가능한 광학 요소(ALE)에 의해 수용되거나 교정될 수 있다. 그러나, 다른 면에서, 더 큰 비율의 제1 회절 차수가 퓨필의 범위 밖에 있기 때문에, 이러한 강도 분포는 좋지 못한 이미징 성능을 제공하여, 더 낮은 이미지 명암대비를 야기한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같은 조명을 위한 강도 분포를 이용하여 교정 가열 프로세스(corrective heating process)가 수행된다. 이러한 분포는 4개의 극(23)을 포함하며, 이들 4개의 극(23)은, 제작 노광을 위해 사용된 강도 분포의 극과 동일한 환형(annulus)의 세그먼트이고, 또한 예컨대 30°의 개방 각도를 갖지만 쌍극(21)의 위치에 인접하여 위치된다. 일부 경우, 4개의 극(23)의 내반경 및 외반경(σ 설정치)은 손실을 발생함이 없이 쌍극(21)의 내반경 및 외반경과는 상이하게 될 수도 있다. 4개의 극(23)은 쌍극(21)의 위치와 정확하게 인접하도록 요구되지 않으며, 그 정도가 너무 크지 않다면, 갭 또는 약간 의 중첩도 허용될 수 있다. 실제로, 4개의 극(23)은, 제작 노광을 위해 선택된 강도 분포에 사용되지 않고, 교정 가능한 광학 요소 가열 효과를 발생할 수도 있는 강도 분포(22)의 일부분에 대응한다. 본 장치를 도 4에 도시된 강도 분포로 조사함으로써, 제작 노광에 의해 불균일하게 가열되었던 광학 요소(LE)가 강도 분포(22)의 사용에 의해 야기될 가열과 실질적으로 동등하게 가열되는 효과가 얻어진다. 이로써, 전술한 바와 같이, 수용 가능한 또는 교정 가능한 광학 요소 가열 효과의 결과를 얻을 수 있다.

도 4에 도시된 강도 분포를 이용하여 교정 조사 프로세스(corrective irradiation process)를 수행하기 위한 과정이 도 5에 예시되어 있다. 기판에 대한 최종 노광의 종료 시, 기판 테이블은 교체 위치로 이동하며, 노광된 기판이 노광되지 않은 기판으로 교체된다. 기판 테이블은 그 후 예컨대 기판 테이블 상의 기판의 위치를 결정하기 위한 것과 같은 필수적인 측정이 수행될 수 있는 측정 위치로 이동한다. 듀얼 스테이지 장치에서는, 이러한 프로세스는, 기판을 교체하는 대신, 노광된 기판을 수용하고 있는 기판 테이블을 노광되지 않은 기판을 수용하는 또 다른 기판 테이블로 교체하도록 하고, 노광되지 않은 기판이 교체 전에 측정된 자신의 기판 테이블 상에서의 자신의 위치가 이미 특정되어 있을 것이기 때문에 측정을 거의 필요로 하지 않게 되는 방식으로 변경된다.

이와 병행하여, 통상적으로는 단순히 다음 기판의 최초의 노광을 위해 요구된 개시 스캐닝 위치로 이동될 지지 구조체(MT)가, 빔(B)을 방해 없이 통과시킬 수 있는 위치로 이동된다. 이 위치는, 패터닝 디바이스의 공백부(blank part)가 오브 젝트 필드(object field)에 위치되도록 하는 위치, 지지 구조체(MT)(예컨대, 측정 프로세스를 위해 제공된 것) 내의 개구가 오브젝트 필드에 위치되도록 하는 위치, 또는 지지 구조체(MT)가 빔(B) 경로로부터 아주 멀어지도록 하는 위치가 될 것이다. 전혀 방해가 없는 경로(completely clear path)가 달성될 수 없다면, 지지 구조체(MT)는, 패터닝 장치의 비교적 방해가 없는 부분, 바람직하게는 비교적 큰 규모의 구조체를 포함하는 부분이 오브젝트 필드에 위치되도록 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 환경에서, 패터닝 디바이스의 국소화된 가열에 의해 야기될 수도 있는 어떠한 문제점을 방지하기 위해 교정 조사 과정 동안 지지 구조체(MT)를 스캔하는 것이 바람직할 수도 있다.

또한, 이와 병행하여, 강도 분포가, 예컨대 회절 광학 요소의 교체에 의해, 교정 조사 과정을 위해 사용될 조사 모드로 전환된다. 그 후, 교정 조사 과정이 수행되고, 조명 모드가 제작 노광을 위해 요구되는 모드로 리셋된다. 교정 조사 과정은, 기판 테이블이 비어 있거나 또는 빔의 방향에서 벗어나 이동되기 때문에, 또는 빔을 기판 테이블의 위치에 도달하기 전에 차단하기 위해 셔터 또는 클로징 디스크(closing disk)가 사용되기 때문에, 빔 경로 내에 기판이 없을 때에 수행된다.

교정 조사 과정이 작업량을 감소시키지 못한다면, 교정 조사 과정을 수행하기 위해 이용할 수 있는 시간이 제한될 것이다. 그러나, 그 경우, 방사선 소스의 파워 레벨을 증가시키거나 및/또는 빔 경로 내의 어떠한 가변 감쇄기(variable attenuator)를 작업량을 최대로 하도록 설정하여, 투영 시스템을 통과하는 파워 레 벨이 제작 노광 동안보다 더 크게 되도록 할 수도 있다. 예컨대, 교정 조사를 위한 투영 시스템에서의 파워 레벨은 제작 노광을 위한 파워 레벨의 적어도 105％, 110％, 120％ 또는 150％일 것이다. 그러나, 더 높은 파워 레벨이 항상 필요한 것은 아니며, 일반적으로 교정 조사 동안의 빔의 파워 레벨은 제작 노광 동안의 파워 레벨의 약 50％ 내지 170％의 범위에 있을 것이다. 교정 조사 과정에 이용 가능한 제한된 시간을 고려하여, 가열될 영역을 제한함으로써 달성될 수 있는 보상이 향상된다. 교정 조사에 사용된 방사선의 파장은 제작 노광 동안과 동일한 정밀도로 제어될 필요가 없으며, 이로써 레이저 등의 소스의 파장 제어가 교정 조사 과정 동안 완화될 수 있을 것이라는 것을 알 수 있을 것이다.

퓨필 평면의 어떤 선택된 부분이 교정 조사 과정 동안 가열되어야 하는지를 결정하기 위한 다른 방안으로는, 퓨필 평면의 어느 부분이 이미징을 위해 중요한지를 계산하고, 이미징을 위해 중요하지만 퓨필 평면의 가장 강하게 가열된 부분만큼 크게 실제의 제작 노광 동안 가열되지는 않을 퓨필 평면의 부분에 교정 조사 과정에서의 가열을 가하는 방법이 있다. 그 후, 이들 선택된 부분을 가열하는 데 효과적인 조명 패턴이 공지의 소프트웨어에 의해 구해질 수 있다. 이미징을 위해 중요한 퓨필 평면의 부분은, 사용될 조명 모드 및 이미징될 패턴에 대한 지식으로 용이하게 결정될 수 있다. 다수의 리소그래피 패턴, 구체적으로 메모리 등의 반복성 구조물의 생산에 수반되는 패턴은, 수평 및 수직 방향으로 연장하고 하나의 피치값 또는 몇몇의 별개의 피치값을 갖는 라인으로 주로 이루어진다. 국소화된 극(pole)을 갖는 조명 모드에 의해 조사될 때, 이러한 패터닝 디바이스의 패턴은 투영 빔을 퓨필 평면의 수개의 국소화된 영역 내로 회절시킬 것이며, 그에 따라 이들 국속화된 영역은 강하게 가열될 것이다.

그러나, 패턴 내에는 충밀하게 이미징되어야 하는 소수의 다른 구조물이 있을 수도 있다. 이들 구조물은 투영 빔을 퓨필 평면의 다른 부분 내로 회절시킬 것이며, 그에 따라서 교정 조사 프로세스는 퓨필 평면의 이러한 다른 부분을 가열하도록 수행될 수 있다. 다른 환경에서, 조명 모드 및 패터닝 디바이스의 패턴은, 비교적 높은 레벨의 배경 조사를 기판 레벨에서 발생시키는 비교적 강한 제0차 빔과, 이미징을 위한 필요한 명암대비를 정하는 데 필수적인 하나 이상의 상대적으로 약한 더 높은 차수의 빔을 발생할 수도 있다. 이 경우, 교정 조사 과정은 더 높은 차수의 회절 빔에 의해 점유된 퓨필 평면의 부분을 가열하도록 이루어질 것이다. 일반적으로, 교정 조사 과정은, 정확한 이미징을 위해 요구된 방사선이 제작 노광시에 통과하지만, 이 제작 노광 시에 최고 가열 부하를 받는 영역이 경험하게 되는 열 부하의 50％ 미만, 25％ 미만, 10％ 미만, 또는 5％ 미만을 경험하는, 퓨필 평면의 이들 부분을 가열하도록 이루어질 수도 있다.

교정 조사 과정에서 가열될 퓨필 평면의 부분을 결정하는 다른 방안으로는, 특정의 패턴과 함께 사용될 때의 제작 노광을 위해 선택된 조명 모드의 광학 요소 가열 효과를 먼저 모델링하는 방안이 있다. 이를 통해, 발생할 위상 오차(phase error)가 결정될 수 있다. 그 후, 이러한 위상 오차를 제거하거나, 또는 이러한 위상 오차를, 다른 교정 요구를 고려하여, 투영 시스템 내의 조정 가능한 광학 요소들에 대해 교정될 수 있는 레벨로 감소시키기 위해, 어느 정도의 가열이 요구될 지를 계산할 수 있다.

광학 요소 가열에 의해 유기된 수차를, 모든 경우에, 본 명세서에 설명된 방법에 의해 완전히 제거하거나 또는 이용할 수 있는 조정 가능한 광학 요소로 완전히 제거하는 것은 가능하지 않을 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 일반적으로, 교정 조사 과정은, 이용할 수 있는 조정 가능한 소자와 다른 제한의 조합을 고려하여, 이미징을 위해 중요한 퓨필의 부분에서의 퓨필 변형을 최소화하도록 이루어져야 한다. 한편, 퓨필 평면의 변형이 예컨대 2-차원 퓨필 페이스 조작기(2-dimentional pupil phase manipulator)를 이용하여 원활하게 교정될 수 있는 경우, 본 명세서에 설명된 방법은 필드 변동(field variation)을 최소화하기 위해 사용될 수도 있다.

본 발명의 제2 실시예는 아래에 설명되는 점을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 제2 실시예의 조명기(IL)가 도 6에 더욱 상세하게 도시되어 있으며, 이 도면에는 본 발명에 관련된 부분에만 도면부호가 부여되어 설명된다. 이 조명기에서, 교환기(31)는 카트리지 또는 캐러젤(carousel)에 고정된 선택부로부터 선택될 수도 있는 회절 광학 요소(DOE)(32)의 선택적 삽입을 가능하게 하여, 도 7에 도시된 조명 분포와 같은 퓨필 평면(PP_i) 내에 요구된 조명 분포가 형성되도록 한다. 도 7에 도시된 조명 분포는, 예컨대 x축 상에 위치되어 x 방향으로 이격되고 각각 환형(annulus)의 소부분을 포함하는 쌍극(21)을 가지며, 제1 실시예에서 설명한 강도 분포의 예시와 유사하다.

제2 교환기(33)는 제2 회절 광학 요소(DOE)(34)를 빔 내에 삽입될 수 있도록 하여 퓨필 평면(PP_i)에서의 강도 분포에 영향을 줄 수 있다. 제2 교환기(33)는 하나의 회전 광학 요소를 빔(B) 내로 또는 빔(B) 외부로 신속하게 이동시키도록 배치될 수도 있으며, 이로써 제2 회절 광학 요소(DOE)가 작업량을 감소시키지 않고 노광 사이에 빔 내에 선택적으로 삽입될 수 있다. 제2 회절 광학 요소(DOE)는, 단독으로 사용 시에, 도 8에 도시된 바와 같이 퓨필 평면의 축, 예컨대 x축으로부터 이격된 퓨필 평면(PPi) 내의 2개의 작은 영역(24) 내에 투영 빔(B)을 분포시키도록 배치된다. 이러한 영역(24)은 얇은 환형(thin annulus)의 일부분으로서 도시되어 있지만, 어떠한 종래의 형상도 가능할 것이다. 그러나, 제2 회절 광학 요소(34)는 단독으로 사용되지 않을 것이다. 그 보다는, 제1 및 제2 회절 광학 요소(DOE) 둘 다를 이용함에 따른 효과가 도 9에 도시된 강도 분포와 같은 퓨필 평면에서의 강도 분포가 되도록 설계된다. 이 분포는 제1 및 제2 회절 광학 요소(DOE)의 콘볼루션(convolution)의 결과이며, 오직 제1 회절 광학 요소(DOE)에 의해서만 영향을 받는 도 7에 도시된 강도 분포의 쌍극(21)의 위치에 인접하여 위치되도록 x 및 y 방향으로 이격된 4개의 극(25)을 포함한다. 쌍극(21)의 위치는 예시를 목적으로 도 9에 점선으로 도시되어 있지만, 제1 및 제2 회절 광학 요소(DOE)가 함께 사용될 때에는, 이 영역에는 현저한 방사가 이루어지지 않는다.

따라서, 제1 및 제2 회절 광학 요소(DOE)의 조합에 의해 생성된 4개의 극(25)은 제1 실시예의 교정 조사 프로세스를 위해 사용된 것과 유사하다. 그러므 로, 제2 실시예에서, 교정 조사 프로세스는, 교정 조사 프로세스를 위해 요구된 분포를 생성하기 위해 제1 회절 광학 요소(DOE)를 상이한 회절 광학 요소(DOE)로 교체하지 않고, 제2 회절 광학 요소(DOE)를 빔 내로 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 제2 교환기는, 복수의 회절 광학 요소(DOE)를 보유하고 교체하기보다는 제2 회절 광학 요소(DOE)를 빔 안쪽과 빔 바깥쪽으로 이동시키는 속도가 최대로 되도록 설계될 수 있기 때문에, 정상적인 노광 강도 분포와 교정 강도 분포 간의 전환이 보다 신속하게 달성되어, 교정 조사 프로세스에 더욱 많은 시간을 허용할 수 있다.

제2 회절 광학 요소가 특정의 제1 회절 광학 요소와 조합하여 교정 조사 프로세스를 위한 요구된 강도 분포를 형성하도록 특별하게 설계될 수도 있고, 아니면 하나의 제2 회절 광학 요소가 각각의 강도 분포를 형성하는 복수의 상이한 제1 회절 광학 요소와 함께 사용될 때에 교정 조사 프로세스를 위한 요구된 강도 분포를 형성하도록 할 수도 있다.

예컨대, 교환기(31)는, 제1 회절 광학 요소(32), 쌍극-x 조명(즉, 2개의 극이 x-방향으로 이격되어 있는 조명 분포)을 생성하기 위한 쌍극-x 회절 광학 요소(DOE), 및 쌍극-y 조명(즉, 2개의 극이 y-방향으로 이격되어 있는 조명 분포)을 생성하기 위한 쌍극-y 회절 광학 요소(DOE)가 제공될 수도 있다. 제2 교환기(33)의 위치에서, 빔(B)의 단면에 3개의 영역이 존재한다.

제1 영역은 쌍극-x 방사선으로만 조명되고, 제2 영역은 쌍극-y 방사선으로만 조명되며, 제3 영역은 쌍극-x 및 쌍극-y 방사선 양자에 의해 조명된다. 제2 회절 광학 요소는, 제1 영역이 쌍극-y 회절 광학 요소(DOE)와 유사하게 되고, 제2 영역 이 쌍극-x 회절 광학 요소(DOE)와 유사하게 되고, 제3 영역이 4극 회절 광학 요소(DOE)에 유사하게 되도록 구성될 수도 있다. 이러한 제2 회절 광학 요소(DOE)는 쌍극-x 회절 광학 요소(DOE) 또는 쌍극-y 회절 광학 요소(DOE) 중의 하나와 함께 사용될 때에 교정 조사 과정에 적합한 조명 모드를 형성할 것이다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같은 조명 시스템(IL)의 광학 요소(10)는, 퓨필 평면(PP_i)에서의 투영 빔의 요구된 공간 강도 분포 및 패터닝 디바이스(MA)에서의 투영 빔의 대응하는 요구된 각도 강도 분포를 제공하기 위해 인입 방사 빔의 상이한 부분을 상이한 방향으로 지향시키도록 구성된 설정 장치를 포함한다. 이 지향 장치는 각각이 인입 방사 빔의 대응하는 부분을 지향시키도록 구성된 복수의 지향 요소(directing element)를 포함하며, 각각의 지향 요소의 배향은 빔의 대응하는 부분을 요구된 방향으로 지향시키도록 설정된다.

예컨대, 설정 장치는, 각각의 미러가 서로 수직을 이루는 2개의 상이한 평면으로 경사질 수 있는 미러 어레이를 포함하는 미소 기전 시스템(MEMS) 또는 미소 광기전 시스템(MOEMS)으로서 구현될 수도 있다. 이러한 장치에 입사하는 방사선은 반구체 또는 반구체의 일부분의 임의의 요구된 방향 내로 반사될 수 있다. 각각의 미러의 배향을 제어하기 위해 제어기가 제공될 수도 있다. 반사 요소의 배향을 제어함으로써, 퓨필 평면(PP_i) 내에서의 거의 모든 공간 강도 분포가 생성될 수 있다.

특히, 본 발명의 특징에 의하면, 퓨필 평면(PP_i) 내에서의 강도 분포 간의 전환, 즉 교정 조사 프로세스를 수행하기 위한 강도 분포와 다이 노광(die exposure)과 함께 사용하기 위한 강도 분포 간의 전환은, 전술한 미러 어레이의 복수의 미러의 배향에 대한 대응하는 전환에 의해 달성된다. 미러 어레이에 대한 더 많은 정보와 이러한 정보를 이용하여 조명 모드(즉, 퓨필 평면 PP_i에서의 공간 강도 분포)를 제공하는 것에 대해서는, 예컨대 미국 공개 번호 US 2004-010867 및 미국 특허 번호 6,031,946에 예시되어 있다.

본 명세서에 언급된 바와 같이, "장치의 사용 시에"라는 표현은 리소그래피 장치를 적합하게 사용하는 것을 의미한다. 예컨대, 장치의 사용은, 조명(예컨대, 디바이스 패턴에의 기판 노광)의 경로에 패터닝 디바이스를 갖는 리소그래피 장치에서의 조명, 및/또는 상황에 적합한 조명(본 명세서에 설명된 바와 같은 교정 조사)의 경로에 패터닝 디바이스가 없는 조명에서 이루어질 수도 있다. 예컨대, "장치의 사용"은, 조명의 경로에 패터닝 장치를 갖는 제1 조명 모드를 이용하는 리소그래피 장치에서의 조명, 및 조명의 경로에 패터닝 장치없이 제2 조명 모드를 이용하는 리소그래피 장치에서의 조명을 포함할 것이다.

본 명세서에서는, 집적회로 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대해 언급하였지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 또는 계측 장비, 또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 복수의 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.

본 명세서에서는, 광학 리소그래피에 대하여 특정 실시예에 대해 언급하였지만, 본 발명은 예컨대 임프린트(imprint) 리소그래피와 같은 다른 용용예에서도 사용될 수 있으며, 본 명세서는 광학 리소그래피에 한정되는 것은 아니다. 임프린트 리소그래피에서는, 패터닝 디바이스의 표면 형상(topology)이 기판 상에 형성되는 패턴을 정한다. 패터닝 디바이스의 표면 형상은 기판에 도포된 레지스트층에 프레스될 수 있으며, 기판 상에서 레지스트는 전자기 방사, 열, 압력, 및 이들의 조합에 의해서 양생(curing)된다. 레지스트의 양생이 완료된 후에, 패터닝 디바이스는 레지스트 내에 패턴을 남기며 이로부터 분리된다.

본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 자외(UV) 방사선(예컨대 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 갖는), 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대 5∼20 nm의 파장 범위를 갖는)을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선 외에도 이온 빔이나 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.

본 명세서에 사용되는 "렌즈"라는 용어는 굴절, 반사, 자기, 전자기적 및 정 전기적 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 나타낼 수 있다.

이상에서 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명은 상기 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.

상술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 따라서, 당업자라면 하기 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피 장치를 예시하는 도면.

도 2는 도 1의 장치의 광학 구성을 예시하는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 방법에서의 제작 노광에 사용된 조명 모드를 예시하는 도면.

도 4는 제1 방법의 교정 조사 과정에서의 조명 분포를 예시하는 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방법에서 이루어지는 단계의 타이밍도.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에서의 조명기를 예시하는 도면.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에서 사용된 제1 및 제2 회절 광학 요소의 방사 분포 영향을 예시하는 도면.

도 9는 제1 및 제2 회절 광학 요소의 합성 방사 분포 영향을 예시하는 도면.

Claims (24)

1. 리소그래피 장치에 있어서,

   패터닝 디바이스를 제1 조명 모드 또는 제2 조명 모드로 선택적으로 조명하기 위해 방사 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;

   상기 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 빔을 형성하도록 구성된 상기 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지 구조체;

   기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;

   상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성되며, 복수의 광학 요소를 포함하고, 퓨필 평면(pupil plane)을 가지며, 복수의 상기 광학 요소 중 하나 이상의 광학 요소가 상기 퓨필 평면 내에 또는 상기 퓨필 평면에 근접하여 위치되는, 투영 시스템; 및

   상기 패터닝 디바이스 상의 패턴 및 상기 기판 테이블 상의 기판이 상기 방사 빔의 경로 내에 있을 때에는 상기 제1 조명 모드를 선택하여 제작 노광(production exposure)을 수행하도록 하고, 상기 방사 빔의 경로 내에 상기 기판이 없는 동안에는 상기 제2 조명 모드를 선택하여 교정 조사 프로세스(corrective irradiation process)를 수행하도록, 상기 조명 시스템, 상기 지지 구조체, 및 상기 기판 테이블을 제어하도록 구성된 제어 시스템

   을 포함하며,

   상기 리소그래피 장치의 사용 시에,

   상기 패터닝 디바이스에서의 방사의 각도 분포는, 상기 패터닝된 빔의 강도가, 상기 제1 조명 모드에서는 실질적으로 복수의 상기 광학 요소 중 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제1 부분 내로 제한되고, 상기 제2 조명 모드에서는 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 상기 횡단면 영역의 제2 부분 내로 제한되도록, 이루어지며,

   상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 실질적으로 중첩하지 않으며, 또한 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 조합이 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역 전체를 둘러싸지 않는,

   리소그래피 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 조명 모드 또는 상기 제2 조명 모드를 선택적으로 실행하기 위해, 상기 방사 빔의 상기 경로 내에 제1 회절 광학 요소 및 제2 회절 광학 요소를 선택적으로 위치시키기 위한 교환 장치를 더 포함하는, 리소그래피 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 방사 빔의 경로 내에 위치되고, 상기 제1 조명 모드를 실행하도록 배치되는 제1 회절 광학 요소; 및

   상기 제1 회절 광학 요소와 조합하여 상기 제2 조명 모드를 실행하도록 배치되는 제2 회절 광학 요소를, 상기 방사 빔의 상기 경로 내에 선택적으로 위치시키 도록 배치된 삽입 장치

   를 더 포함하는 리소그래피 장치.
4. 제3항에 있어서,

   각각이 상이한 제1 조명 모드를 실행하도록 배치되는 복수의 상기 제1 회절 광학 요소 중 하나의 제1 회절 광학 요소를 상기 방사 빔의 상기 경로 내에 선택적으로 삽입시키도록 배치된 교환 장치를 더 포함하며,

   상기 제2 회절 광학 요소는, 복수의 상기 제1 회절 광학 요소 중의 하나와 조합하여 상기 제2 조명 모드를 실행하도록 배치되는,

   리소그래피 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제어 시스템은, 또한, 상기 제1 조명 모드가 선택될 때에는 상기 방사 빔을 제1 파워 레벨로 방출하고, 상기 제2 조명 모드가 선택될 때에는 상기 방사 빔을 상기 제1 파워 레벨보다 높은 제2 파워 레벨로 방출하도록, 방사 소스를 제어하는, 리소그래피 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제2 부분은, 상기 교정 조사 프로세스가 상기 하나 이상의 광학 요소의 제조 노광에서의 균일하지 않은 가열에 의해 야기된 수차(aberration)를 감소시키 도록 배치되는, 리소그래피 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제1 조명 모드는 쌍극 방사 분포를 포함하며, 상기 제2 조명 모드는 상기 제1 조명 모드의 극의 위치에 인접한 극을 갖는 4극 방사 분포를 포함하는, 리소그래피 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 쌍극 방사 분포의 극은 환형(annulus)의 세그먼트이며, 상기 4극 방사 분포의 극은 동일한 환형의 세그먼트인, 리소그래피 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 제1 조명 모드와 상기 제2 조명 모드의 조합은, 상기 투영 시스템에서의 가열 효과(heating effect)를 발생시켜서, 투영된 상기 패터닝된 빔에서 수용 가능하지 않은 수차가 생성되지 않도록 하는, 리소그래피 장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 투영 시스템은, 투영된 상기 패터닝된 빔 내의 수차를 교정하도록 구성된 조정 가능한 광학 요소를 더 포함하며,

    상기 제1 조명 모드와 상기 제2 조명 모드의 조합은, 상기 투영 시스템에서 의 가열 효과를 발생시켜서, 상기 조정 가능한 광학 요소에 의해 교정할 수 있는 수차를 발생시키는, 리소그래피 장치.
11. 디바이스 제조 방법에 있어서,

    퓨필 평면을 가지며, 하나 이상의 광학 요소가 상기 퓨필 평면 내에 또는 상기 퓨필 평면에 근접하여 위치되는 복수의 광학 요소를 포함하는 투영 시스템을 이용하여, 파장을 갖는 방사선의 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하는 단계; 및

    상기 패터닝된 빔과 실질적으로 동일한 파장을 갖는 방사선의 교정 빔(a corrective beam of radiation)으로 상기 투영 시스템을 조사하는 단계

    를 포함하며,

    상기 패터닝된 빔의 강도가 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제1 부분 내로 제한되며, 상기 교정 빔의 강도가 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제2 부분 내로 제한되며,

    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 실질적으로 중첩하지 않으며, 또한 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 조합이 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역 전체를 둘러싸지 않는,

    디바이스 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 패터닝된 빔은 제1 파워 레벨을 가지며, 상기 교정 빔은 상기 제1 파워 레벨보다 높은 제2 파워 레벨을 갖는, 디바이스 제조 방법.
13. 제11항에 있어서,

    상기 제2 부분은, 상기 패터닝된 빔의 투영 동안 상기 하나 이상의 광학 요소의 균일하지 않은 가열에 의해 야기된 수차를 상기 교정 빔의 조사(irradiation)에 의해 감소시키도록 배치되는, 디바이스 제조 방법.
14. 제11항에 있어서,

    상기 패터닝된 빔 및 상기 교정 빔을 형성하기 위해 방사 빔의 생성에 사용된 조명 시스템의 퓨필 평면에서의 방사의 분포를 제어하는 단계를 더 포함하는, 디바이스 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 방사 빔의 경로에 제1 회절 광학 요소 또는 제2 회절 광학 요소를 선택적으로 위치시키는 단계; 및

    상기 방사 빔의 경로에 위치된 상기 제1 회절 광학 요소 또는 상기 제2 회절 광학 요소를 이용하여 상기 방사의 분포를 제어하는 단계

    를 더 포함하는 디바이스 제조 방법.
16. 제15항에 있어서,

    상기 방사 빔의 경로에, 제1 조명 모드를 실행하도록 배치되는 상기 제1 회절 광학 요소를 제공하는 단계; 및

    상기 방사 빔의 경로에, 상기 제1 회절 광학 요소와 조합하여 제2 조명 모드를 실행하도록 배치되는 상기 제2 회절 광학 요소를 선택적으로 위치시키는 단계

    를 더 포함하는 디바이스 제조 방법.
17. 제16항에 있어서,

    각각이 상이한 상기 제1 조명 모드를 실행하도록 배치되는 복수의 상기 제1 회절 광학 요소 중 하나의 제1 회절 광학 요소를 상기 방사 빔의 경로 내에 선택적으로 삽입시키도록 배치된 교환 장치를 이용하는 단계를 더 포함하며,

    상기 제2 회절 광학 요소는, 복수의 상기 제1 회절 광학 요소 중의 하나와 조합하여 상기 제2 조명 모드를 실행하도록 배치되는

    디바이스 제조 방법.
18. 제14항에 있어서,

    상기 패터닝된 빔을 형성하기 위해 사용된 상기 방사 빔은 상기 조명 시스템의 퓨필 평면 내에서 제1 방사 분포를 갖고, 상기 교정 빔을 형성하기 위해 사용된 상기 방사 빔은 상기 조명 시스템의 상기 퓨필 평면 내에서 제2 방사 분포를 가지며,

    상기 제1 방사 분포는 쌍극 분포(dipole distribution)이고, 상기 제2 방사 분포는 상기 제1 방사 분포의 극의 위치에 인접한 극을 갖는 4극 분포(quadrupole distribution)인,

    디바이스 제조 방법.
19. 제18항에 있어서,

    상기 쌍극 분포의 극은 환형(an annulus)의 세그먼트이고, 상기 4극 분포의 극은 동일한 환형의 세그먼트인, 디바이스 제조 방법.
20. 제14항에 있어서,

    상기 패터닝된 빔을 형성하기 위해 사용된 상기 방사 빔은 상기 조명 시스템의 상기 퓨필 평면 내에서 제1 방사 분포를 갖고, 상기 교정 빔을 형성하기 위해 사용된 상기 방사 빔은 상기 조명 시스템의 상기 퓨필 평면 내에서 제2 방사 분포를 가지며,

    상기 제1 방사 분포와 상기 제2 방사 분포의 조합은, 상기 투영 시스템에서의 가열 효과(heating effect)를 발생시켜서, 투영된 상기 패터닝된 빔에서 수용 가능하지 않은 수차가 생성되지 않도록 하는,

    디바이스 제조 방법.
21. 제14항에 있어서,

    상기 투영 시스템은 투영된 이미지 내의 수차를 교정하도록 구성된 조정 가 능한 광학 요소를 가지며,

    상기 패터닝된 빔을 형성하기 위해 사용된 상기 방사 빔은 상기 조명 시스템의 상기 퓨필 평면 내에서 제1 방사 분포를 가지며, 상기 교정 빔을 형성하기 위해 사용된 상기 방사 빔은 상기 조명 시스템의 상기 퓨필 평면 내에서 제2 방사 분포를 가지며,

    상기 제1 방사 분포와 상기 제2 방사 분포의 조합은, 상기 투영 시스템에서의 가열 효과를 발생시켜서, 조정 가능한 광학 요소에 의해 교정할 수 있는 수차를 발생시키는,

    디바이스 제조 방법.
22. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 매체 상에 기록된 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,

    상기 명령어는, 퓨필 평면 및 상기 퓨필 평면 내에 또는 상기 퓨필 평면에 근접하여 하나 이상의 광학 요소가 위치되는 복수의 광학 요소를 갖는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치를 제어하여, 디바이스 제조 방법을 수행하도록 하며,

    상기 디바이스 제조 방법은,

    상기 투영 시스템을 이용하여, 파장을 갖는 방사선의 패터닝된 빔을 기판 상으로 투영하는 단계; 및

    상기 패터닝된 빔과 실질적으로 동일한 파장을 갖는 방사선의 교정 빔으로 상기 투영 시스템을 조사하는 단계

    를 포함하며,

    상기 패터닝된 빔의 강도가 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제1 부분 내로 제한되며, 상기 교정 빔의 강도가 실질적으로 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역의 제2 부분 내로 제한되며,

    상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 실질적으로 중첩하지 않으며, 또한 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 조합이 상기 하나 이상의 광학 요소의 횡단면 영역 전체를 둘러싸지 않는,

    컴퓨터 프로그램 제품.
23. 제22항에 있어서,

    상기 패터닝된 빔은 제1 파워 레벨을 갖고, 상기 교정 빔은 상기 제1 파워 레벨보다 높은 제2 파워 레벨을 갖는, 컴퓨터 프로그램 제품.
24. 제22항에 있어서,

    상기 패터닝된 빔을 형성하기 위해 사용된 상기 방사 빔은 조명 시스템의 퓨필 평면 내에서 제1 방사 분포를 갖고, 상기 교정 빔을 형성하기 위해 사용된 상기 방사 빔은 상기 조명 시스템의 상기 퓨필 평면 내에서 제2 방사 분포를 가지며,

    상기 제1 방사 분포는 쌍극 분포이고, 상기 제2 방사 분포는 상기 제1 방사 분포의 극의 위치에 인접한 극을 갖는 4극 분포인, 컴퓨터 프로그램 제품.

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