KR20080091020A - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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에릭 로엘로프 루프스트라
헨리쿠스 헤어만 마리에 콕스
예뢴 요한네스 소피아 마리아 메르텐스
빌헬무스 프란시스쿠스 요한네스 지몬스
파울 페트루스 요안네스 베르크벤스
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치의 기판 지지체에 대한 위치 제어 시스템은 기판 지지체 상의 센서 또는 센서 타겟의 위치를 결정하도록 구성된 위치 측정 시스템, 기판의 타겟부의 원하는 위치 및 결정된 위치에 기초한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기, 및 기판 지지체에 작용하도록 구성된 1 이상의 액추에이터를 포함한다. 위치 제어 시스템은 기판 지지체의 강성도 보상 모델을 포함하고, 강성도 보상 모델은 타겟부의 위치 변화와 기판 지지체 상에 가해진 힘의 결과로서 센서 또는 센서 타겟의 위치 변화에 있어서의 차이 관계를 포함한다. 위치 제어 시스템은 적어도 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 동안, 강성도 보상 모델을 이용하여 타겟부의 위치를 실질적으로 보정하도록 구성된다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 하나 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는, 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
공지된 리소그래피 장치는 기판 지지체의 위치를 제어하는 위치 제어 시스템을 포함한다. 이 위치 제어 시스템은 기판 지지체의 다수의 센서 또는 센서 타겟 위치들을 측정하도록 구성되는 위치 측정 시스템을 포함한다.
리소그래피 장치를 사용하는 동안, 기판 지지체 상에 힘(force)들이 가해질 것이다. 예를 들어, 노광 단계 동안, 즉 기판 레벨의 타겟부 상에 패터닝된 빔을 투영하는 동안 렌즈 칼럼(lens column) 또는 투영 시스템에 대해 올바른 방위 내에 기판의 상부면을 위치시키도록 레벨 작동(level actuation)들이 수행될 수 있다. 기판 지지체의 강성도(stiffness)가 제한되기 때문에, 레벨 작동들은 기판 지지체의 일시적인 변형들을 야기할 수 있다. 이러한 변형들은 포커스 오차들 및/또는 오버레이의 오프셋을 초래할 수 있다.
리소그래피 장치의 알려진 실시예는, 제품 품질(product quality)을 개선하기 위하여 요소들 간에 더 적절한 브레이킹 인덱스(breaking index)들을 얻도록 기판과 투영 시스템의 최종 요소 사이에 액체를 제공하는 액체 한정 시스템을 포함한다. 또한, 이러한 액체 한정 시스템 또는 액체 자체는 노광 단계시 기판 및 그와 함께 기판 지지체 상에 힘들을 가할 수 있다. 또한, 액체 한정 시스템에 의해 가해진 이 외부 힘들은 기판 지지체에 일시적인 변형들을 발생시킬 것이므로, 포커스 오차들 및/또는 오버레이의 오프셋을 유도할 수 있다.
기판 테이블의 변형들, 및 이에 따른 포커스 오차들 또는 오버레이 오프셋에 대한 위험을 감소시키기 위해, 기판 지지체의 강성도를 증가시키는 것이 제안되었다. 하지만, 기판 지지체의 위치설정에 있어서의 정확성 및 속력에 대한 증가 요구와 함께, 예를 들어 무게에 대해 문제들에 더 직면하지 않고 기판 지지체의 강성도를 증가시킬 가능성들은 한계에 다다를 것이다.
렌즈 칼럼 또는 투영 시스템에 대한 타겟부의 위치설정의 정확성이 개선될 수 있는 리소그래피 장치에 대한 위치 제어 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스; 기판을 유지하도록 구성된 기판 지지체; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 리소그래피 장치는 타겟부의 위치를 제어하도록 구성된 위치 제어 시스템을 포함하며, 상기 위치 제어 시스템은: 기판 지지체 상의 센서 또는 센서 타겟의 위치를 결정하도록 구성된 위치 측정 시스템, 원하는 위치 및 결정된 위치에 기초한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기, 및 기판 지지체에 작용하도록 구성된 1 이상의 액추에이터(actuator)를 포함하고, 상기 위치 제어 시스템은 기판 지지체의 강성도 보상 모델을 포함하며, 상기 강성도 보상 모델은 기판 지지체 상에 가해진 힘과 타겟부의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함하고, 상기 위치 제어 시스템은 적어도 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 동안 강성도 보상 모델을 이용하여 타겟부의 위치를 실질적으로 보정하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 이동가능한 대상물 상의 특정 위치를 제어하도록 구성된 위치 제어 시스템이 제공되고, 이는: 이동가능한 대상물 상의 센서 또는 센서 타겟의 위치를 결정하도록 구성된 위치 측정 시스템, 원하는 위치 및 결정된 위 치에 기초한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기, 및 이동가능한 대상물에 작용하도록 구성된 1 이상의 액추에이터를 포함하며, 상기 위치 제어 시스템은 이동가능한 대상물의 강성도 보상 모델을 포함하고, 상기 강성도 보상 모델은 이동가능한 대상물 상에 가해진 힘과 이동가능한 대상물 상의 특정 위치의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함하며, 상기 위치 제어 시스템은 강성도 보상 모델을 이용하여 특정 위치의 위치를 보정하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 패터닝 디바이스 지지체; 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 리소그래피 장치는 패터닝 디바이스의 패턴 위치를 제어하도록 구성된 위치 제어 시스템을 포함하며, 상기 위치 제어 시스템은: 패터닝 디바이스 지지체 상의 센서 또는 센서 타겟의 위치를 결정하도록 구성된 위치 측정 시스템, 원하는 위치 및 결정된 위치에 기초한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기, 및 패터닝 디바이스 지지체에 작용하도록 구성된 1 이상의 액추에이터를 포함하고, 상기 위치 제어 시스템은 패터닝 디바이스 지지체의 강성도 보상 모델을 포함하며, 상기 강성도 보상 모델은 패터닝 디바이스 지지체 상에 가해진 힘과 패턴 위치의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함하고, 상기 위치 제어 시스템은 적어도 방사선 빔에 패턴을 부여하는 동안 강성도 보상 모델을 이용하여 패턴 위치의 위치를 실질적으로 보정하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 기판 지지체 상에 지지된 기판의 타겟부의 위치를 제어하는 방법이 제공되고, 상기 타겟부는 패터닝된 방사선 빔으로 투영될 것이며, 타겟부의 위치 제어는 타겟부의 위치 오차들을 보정하는 단계를 포함하고, 상기 보정하는 단계는 기판 테이블 및/또는 기판 상에 가해진 힘들에 대해 나타내는 힘 신호들을 결정하는 단계, 기판 지지체의 강성도 보상 모델에 힘 신호들을 입력(feed)시키는 단계, 및 타겟부의 위치 오차들을 보정하기 위해 강성도 보상 모델의 출력을 이용하는 단계를 포함한다.
기판 지지체의 강성도 보상 모델은 기판 지지체 상에 가해진 힘과 타겟부의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 기판 지지체의 강성도 보상 모델을 결정하는 캘리브레이션(calibration) 방법이 제공된다. 기판 지지체의 강성도 보상 모델은 기판 지지체 상에 가해진 힘과 기판의 타겟부의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 기판 지지체의 다수의 위치들 각각에서 기판 지지체 상에 다수의 외란력(disturbance force)을 가하는 단계, 외란력들과 타겟부의 결과적인 위치 변화 간의 주파수 응답 함수를 결정하는 단계, 다수의 위치들 각각에 대해 보상 이득 매트릭스를 발생시키는 단계, 또는 각각의 보상 이득이 기판 지지체의 위치에 의존하는 보상 이득 매트릭스를 발생시키는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여하한의 다른 적절한 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 지지 구조체 또는 패턴 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지 지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 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, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(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. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선 에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체" (및/또는 2 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 또는 지지체가 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 또는 지지체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 또는 지지체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투 영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 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 적절한 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 시스템이라고 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 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.
상기 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체 또는 패턴 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정 디바이스(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정 디바이스(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2) 을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "패턴 지지체", 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 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 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "패턴 지지체", 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 마스크 테이블(MT) 또는 "패턴 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 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 반 면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 기판(2)을 지지하는 기판 지지체(1)를 나타낸다. 기판은 후속하여 투영 시스템(4)으로 패터닝된 빔이 투영되는 도 1에 나타낸 다수의 타겟부(3)들로 세분된다.
후속하여 투영 시스템(4)에 대해 기판(2)의 상이한 타겟부들(3)을 위치시키기 위하여, 기판 지지체(1)의 위치를 제어하도록 위치 제어 시스템이 제공된다. 이를 위해, 기판 지지체(1)는 다수의 자유도, 전형적으로는 공면(coplanar)의 3 자유도(기판에 실질적으로 평행인 평면에서) 또는 6 자유도로 이동가능하다.
위치 제어 시스템은 적절한 자유도로 기판 지지체의 위치를 측정하는 위치 측정 시스템(5), 전체 또는 부분적으로 위치 측정 시스템에 의해 측정된 위치에 기초한 제어 신호들을 제공하는 제어기(6), 및 원하는 방향으로 기판 지지체(1)를 작동시키는 1 이상의 액추에이터(7)를 포함한다.
위치 측정 시스템(5)은 기판 지지체(1)의 위치를 측정하도록 제공되며, 예를 들어 간섭계 시스템 또는 인코더-타입 측정 시스템일 수 있다. 위치 측정 시스템(5)은 기판 지지체(1) 상에 장착된 다수의 센서(8)들, 예를 들어 인코더-타입 센서들 및 실질적으로 정지상태인 프레임(10) 상에 장착된 다수의 센서 타겟(9)들을 포함한다. 대안적인 실시예에서는, 센서들이 메트로-프레임(metro-frame: 10) 상에 장착되는 한편, 센서 타겟들은 기판 지지체(1) 상에 장착된다. 높은 정확성(나노미터 정확성)으로 기판 지지체의 위치를 측정하기에 적절한 여하한의 다른 타입의 측정이 적용될 수 있다.
제어기는, 예를 들어 설정치 발생기(set-point generator)에 의해 주어지는 원하는 위치에서 기판 지지체(1)의 실제 위치가 빼지는 감산기(subtractor)를 포함한다. 흔히 서보 오차(servo error)라 칭하는 결과적인 신호가 제어기 유닛의 입력에 기초하여, 원하는 위치로 기판 지지체(1)를 작동시키는 액추에이터에 입력되는 제어 신호를 제공하는 제어기 유닛으로 입력된다.
또한, 제어기는 피드-포워드 디바이스(feed-forward device)를 포함할 수 있다. 이러한 피드-포워드 디바이스는 설정치 신호 또는 다른 기준 신호에 기초한 피드-포워드 신호를 제공할 수 있다. 이러한 경우, 통상적으로 제어기 유닛과 액추에 이터 사이에 추가 디바이스가 배치되며, 이때 액추에이터(7)에 입력되는 제 2 제어 신호를 제공하도록 제어 신호 및 피드-포워드 신호가 추가된다.
액추에이터(7)는 원하는 방향으로 기판 지지체(1)를 이동시킬 수 있는 여하한의 액추에이터일 수 있다. 액추에이터들은 1 이상의 자유도로 기판 지지체를 작동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상이한 자유도로의 작동을 위해, 또는 기판 지지체(1) 상의 상이한 위치들에서의 작동을 위해 2 이상의 액추에이터가 제공될 수 있다. 이러한 액추에이터들 및 액추에이터 구성들은 본 발명의 분야에서 잘 알려져 있다.
앞선 위치 제어 시스템은 1 자유도에 대해 설명되었다. 실제로, 위치 제어 시스템은 다수의 자유도로, 전형적으로는 공면의 3 자유도 또는 6 자유도로 기판 지지체의 위치를 제어하도록 구성될 것이다. 이를 위해, 위치 제어 시스템(3)은 원하는 자유도로 기판 지지체의 위치를 측정하도록 구성된 다차원 센서(multidimensional sensor)들 또는 그 구성뿐만 아니라, 가능한 한 모든 원하는 자유도로 기판 지지체를 위치시키는 1 또는 다차원 액추에이터들의 구성을 포함할 수 있다.
또한, 앞서 설명된 위치 제어 시스템(3)은 기판 지지체의 위치를 제어하는 제어 시스템으로 지향된다. 기판 지지체의 속도, 가속도 또는 다른 관련된 위치 관련 양을 제어하도록 유사한 시스템들이 제공될 수 있다.
앞서 설명된 위치 측정 시스템(5)은 일반적으로 알려져 있다. 하지만, 이 위치 제어 시스템은 기판 지지체의 내부 유연성(internal flexibility)을 고려하지 않을 수 있다. 기판 지지체 상에 힘들이 가해지는 경우, 기판 지지체는 일시적으로 변형될 수 있다. 결과로서, 기판 지지체의 한 위치의 위치 변화가 자동적으로 기판 지지체의 다른 위치의 대응하는 위치 변화를 발생시키지는 않는다. 기판 지지체의 내부 유연성에 의해 야기된 이러한 차이는 동일한 자유도로, 그러나 또는 상이한 자유도로, 소위 크로스-토크 효과(cross-talk effect)일 수 있다.
일반적으로, 기판 지지체의 유연성이 고려되어야 하는 기판 지지체의 위치 제어에 관련되는 기판 지지체 상의 3 개의 관련 위치들이 존재한다. 제 1 위치는 기판 지지체 상에 장착된 센서 또는 센서 타겟의 위치이다. 이 위치에서, 기판 지지체의 실제 위치가 결정된다. 기판 지지체의 위치 제어의 목표가 투영 시스템(4)에 대해 타겟부(3)의 위치를 제어하는 것이기 때문에, 중요한 제 2 위치는 기판의 타겟부의 위치이다. 중요한 제 3 위치는 기판 지지체 상에 힘들이 가해지는 위치이다.
기판 지지체 상에 작동 힘, 또는 또 다른 힘이 가해지는 경우, 기판 지지체의 내부 유연성으로 인해 제 1 위치 및 제 2 위치의 위치 변화가 다를 수 있다. 제어기는, 통상적으로 제 1 위치가 위치 측정 시스템의 센서 또는 센서 타겟의 위치이므로 이에 기초하여 기판 지지체의 위치를 제어할 것이다. 이러한 보정은, 예를 들어 피드-포워드 디바이스를 이용하여 수행될 수 있다.
하지만, 제어 동작이 이 제 1 위치의 위치설정을 실질적으로 개선할 수는 있지만, 그것은 제 2 위치에 상이한 효과를 줄 수 있다. 제 3 위치와 제 2 위치 사이의 기판 지지체의 유연성이 제 1 위치와 제 2 위치 사이의 기판 지지체의 유연성과 다를 수 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 제 2 위치가 기판 상에 이미지가 투영되는 실제 위치이기 때문에, 실제로 이 위치, 즉 타겟부의 위치를 제어하는 것이 바람직하다.
기판 지지체의 제한된 강성도, 즉 유연성을 고려하기 위하여, 위치 제어 시스템은 기판 지지체 상에 가해진 힘과, 타겟부 및 센서 또는 센서 타겟 간의 위치 변화의 결과적인 차이 간의 관계를 포함하는 강성도 보상 모델을 포함한다. 강성도 보상 모델은 제어 루프의 피드-포워드 부분 또는 피드백 부분, 또는 피드포워드 또는 피드백의 조합으로 구성될 수 있다. 피드-포워드 루프로의 구성이 제어 안정성의 측면에서 바람직하다.
도 3에서, 피드-포워드 디바이스 내에 강성도 보상 모델을 포함한 위치 제어 시스템의 다변수 제어 스킴(multivariable control scheme)이 도시된다.
도 3의 제어 스킴은 기판 스테이지의 유연성과 조합하여, 기판의 타겟부 상에 패터닝된 빔을 투영하는 단계 동안 레벨 작동들에 대해 가해진 힘들의 결과로서 타겟부의 위치 오차들을 보상하도록 디자인된다. 이 레벨 작동들은 기판의 최상면의 불규칙(irregularity)을 고려하도록 구성된다. 투영 단계 이전에 소위 측정 단계시, 기판 타겟부들의 높이 맵(height map)이 이 불규칙들로 구성되며, 투영 단계시 투영 시스템에 대해 기판을 적절히 위치시키도록 기판이 이동된다. 이러한 레벨링은 본 명세서에서 인용참조되는 US 특허 제 6,924,884호 및 본 명세서에서 인용참조되는 US 특허 제 7,019,815호에서 더 상세히 설명된다.
도 3의 제어 스킴에서, 설정치 발생기(SG)는 기판 지지체에 대한 위치 설정 치(sp-pos) 및 가속도 설정치(sp-acc)를 발생시킨다. 감산기 내의 위치 설정치로부터 위치 측정 시스템에 의해 측정된 기판 지지체의 실제 위치가 빼지고, 이러한 실제 위치와 설정치 위치 간의 차이, 즉 서보 오차에 기초하여 제어 힘 신호를 제공하는 제어기 유닛(CU)에 입력된다. 설정치 발생기(SG)의 가속도 설정치(sp-acc)는 제어 신호에 추가되는 피드-포워드 신호를 발생시키는 가속도 피드-포워드 유닛(FFacc)으로 입력되고, 크로스-토크 커플링 매트릭스들을 감소시키기 위하여 기판 지지체의 6 자유도 MIMO 장치들을 디커플링(de-couple)하도록 디커플링된 제어기 힘들을 개별적인 액추에이터들에 대한 힘 신호들로 변환하는 액추에이터 힘 변환 블록(CAFT)에 제어 신호로 입력된다. 결과적인 신호는 원하는 위치로의 기판 지지체(ST)의 작동을 위해 기판 지지체의 액추에이터 또는 액추에이터들로 입력된다.
또한, 피드-포워드 디바이스에서 기판 지지체(ST)의 레벨링에 대해 기판 지지체 상에 가해지는 힘들의 결과로서 센서(들)의 위치(들)에서의 기판 지지체의 변형과 타겟부의 위치에서의 변형 간의 차이를 보상하기 위해 강성도 보상 모델(FFcomp)이 제공된다. (다차원) 가속도 설정치는 기판 지지체 상에서 작동되는 힘에 대해 나타내는 신호이기 때문에, 이 가속도 설정치는 강성도 보상 매트릭스로 입력되는 힘 신호로서 사용된다. 실제로 보상 이득 매트릭스로 입력되기 이전에, 가속도 설정치는 타겟부에서의 기판 지지체의 유연성으로 인한 위치 변화를 나타내는 신호로 가속도 설정치 신호를 전환하도록 2 차 미분기(second order differentiator)로서 작용하는 필터(AF), 예를 들어 2 차 고주파 필터(high pass filter)를 통과한다.
보상 이득 매트릭스는 6 자유도 중 하나로의 힘과 6 자유도 중 하나로의 타겟부의 결과적인 위치 보상 간의 각 관계에 대한 보상 이득을 포함한 6x6 매트릭스(Kcomp)를 포함한다. 또한, 보상량이 기판 지지체의 실제 위치에 의존하기 때문에, 매트릭스는 기판 지지체의 다수 위치들에 대해 제공될 수 있다. 스캐닝시 기판 지지체의 이동들은 주로 투영의 축선(흔히 z-방향이라 함)에 수직인 평면 내의 2 차원이기 때문에, 보상 이득 매트릭스는 이 2 차원 평면(x-y 평면) 내에서 기판 지지체의 다수 위치들에 대해 제공될 수 있다. 보상 이득 매트릭스들이 결정되는 다수 위치들 사이에서 위치들에 대한 보상 이득들을 계산하기 위해 실시간 계산 디바이스가 제공될 수 있다.
대안적인 실시예들에서, 단일 보상 이득 매트릭스가 제공될 수 있으며, 이때 보상 이득들은 기판 지지체의 실제 위치의 함수이다.
보상 이득들은 투영 시스템에 의해 조사될 타겟부를 실질적으로 올바른 위치 내에 위치시키기 위해, 기판 지지체 상에 가해지는 작동 힘의 결과로서 기판 지지체 상에 장착된 센서의 위치 변화와 타겟부의 위치 변화 간의 차이가 보상되도록 선택된다. 보상 매트릭스는 다차원 매트릭스이므로, 이 보정은 예를 들어 y-방향으로의 작동 및 보정과 같이 동일한 자유도로 수행될 수 있으며, 그러나 예를 들어 Rz-방향으로의 토크(torque) 작동 및 z-방향으로의 보정과 같이 상이한 방향으로도 수행될 수 있다. 일반적으로, 각각의 제어된 자유도로의 작동은 동일하거나 각각 다른 자유도로의 위치 보정을 초래할 수 있다.
도 3의 제어 스킴을 이용한 앞선 위치 보정에 의해, 기판 지지체 상에 지지 된 기판의 타겟부의 위치 제어가 개선되어, 오버레이 및/또는 포커스를 더 좋게 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 앞서 설명된 강성도 보상 모델을 얻기 위해 캘리브레이션 방법이 사용될 수 있다. 당업자라면, 타겟부의 적절한 위치 제어, 즉 오차 보상을 얻기 위해, 강성도 보상 모델의 보상 이득들이 결정되어야 한다는 것을 이해할 것이다. 이제, 강성도 보상 모델을 얻기 위한 기판 지지체의 캘리브레이션 방법이 더 상세히 설명될 것이다.
도 4는 기판 지지체 상의 기판의 타겟부의 오차(점선)와 비교하여 서보 오차(실선)의 6 개의 출력(x, y, Rz, z, Rx 및 Ry)에 대한 6 개의 입력 힘/가속도(Fx, Fy, Frz, Fz, Frx 및 Fry)에 대해 주파수 전달 함수를 설명하는 6x6 매트릭스의 보드 플롯(bode plot)을 나타낸다. 이 전달 함수들은 센서(들)(서보)의 위치 및 타겟부(웨이퍼)의 위치가 측정될 수 있는 구성으로 얻어져, 후속하여 특정 입력 힘들이 기판 테이블에 도입될 수 있다. 특히, 비-대각(off-diagonal) 전달 함수들에서, 가령 한 자유도로의 입력으로부터 또 다른 자유도로의 출력까지, 기판 지지체의 유연성이 명확해진다. 전달 함수들은 몇몇 입력-출력 조합들에 대해 센서(서보) 및 타겟부(웨이퍼)의 위치에서의 감도 차이가 3 dB만큼 크거나, 심지어 10 dB일 수 있다는 것을 나타낸다. 800 내지 1500 Hz 이상의 고주파들에서는, 내부 고유 주파수들이 전달 함수들을 지배(dominate)하기 시작한다는 것이 분명해진다.
기판 지지체의 상이한 위치들에 대해 유사한 전달 함수들이 얻어질 수 있다. 기판 지지체가 적어도 노광 단계 동안은, 주로 x-y 평면에서 이동하기 때문에, 전 달 함수들은 x-y 평면 내의 다수 위치들에 대해 결정될 수 있다. 기판 지지체의 소정의 다수 위치들에서 이 특정 타겟부는 투영 시스템 아래에 위치되고 조명될 것이기 때문에, 기판 지지체의 이 위치들이 특정 타겟부에 관한 것이라는 것이 분명해진다.
실질적으로 동일한 구성에서, 센서(들) 및 타겟부의 위치들에 대한 기판 또는 기판 지지체 상에 가해진 다른 힘들의 영향이 얻어질 수 있다.
다음 단계에서, 힘/가속도들의 함수로서 위치 변형을 포함한 전달 함수 매트릭스들이 보상 매트릭스로 변환된다. 이는 기판 지지체 또는 더 일반적인 제어될 이동가능한 대상물의 장치(mechanics)의 복소 역 전달 함수(complex inverse transfer function)를 원하는 이상적인 전달 함수와 곱함으로써 수행될 수 있다. 결과적인 보상 모델(실선으로 도시됨)은 기판 지지체의 측정된 x-y 위치 각각에 대한 주파수 의존 전달 함수 매트릭스(frequency dependent transfer function matrix)이다. 더 치밀(compact)한 보상 매트릭스를 얻는 것이 바람직하다. 이러한 매트릭스는 계산된 보상 매트릭스(점선)에 실수 함수(real function)를 맞춤(fit)으로써 얻어질 수 있다. (한 자유도 입력로부터 동일한 자유도 출력으로의) 대각 전달 함수들은 관련 주파수 범위에 걸쳐 유니티 이득(unity gain)을 갖는다. 비-대각 항들은 2 차 고주파 필터에 의해 +40 dB/decade 기울기에 근접할 수 있다.
계산된 보상 매트릭스의 이 근사치들에 기초하여, 기판 지지체의 x-y 위치 각각에 대한 실수 보상 매트릭스가 얻어진다.
기판 지지체의 측정되지 않은 위치들에 대한 보상 매트릭스를 계산하기 위해 알고리즘, 예를 들어 보간 알고리즘(interpolation algorithm)이 제공될 수 있으며, 예를 들어 상기 계산들은 기판 지지체의 인접한 측정 위치들의 값들에 기초한다.
앞선 캘리브레이션 방법을 참조하면, 몇몇 자유도에 대한 캘리브레이션 동안 타겟부의 위치 측정에 관하여 빠진(missing) 여하한의 정보, 빠진 주파수 응답 함수들은 다른 자유도로의 정보에 기초하여 맞춰질 수 있음이 분명해진다. 하지만, 최적 보상을 얻기 위해 타겟 위치 및 센서/센서 타겟 모두의 위치들을 측정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 제어 시스템은 기판 지지체의 유연성과 조합하여 기판 또는 기판 지지체 상에 가해진 또 다른 힘의 영향으로 인한 기판 지지체의 타겟부의 위치설정 오차의 보상을 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 기판의 타겟부와 투영 시스템의 최종 렌즈 요소 사이에 많은 액체를 제공하기 위해 액체 한정 시스템이 사용되는 리소그래피 장치에서, 액체 한정 시스템이 기판 및/또는 기판 지지체 상에 힘을 가할 수 있다. 이 힘은 액체 한정 시스템 자체의 이동, 시스템 내에서의 액체 흐름, 원하는 위치에 액체를 유지하는데 사용된 가스의 효과들, 또는 액체 한정 시스템에 대한 기판 지지체의 이동에 의해 야기될 수 있다.
액체 한정 시스템/서보 오차의 위치 및 액체 한정 시스템의 위치 제어 시스템의 제어 신호를 이용함으로써, 액체 한정 시스템에 의해 기판 지지체 상에 가해진 힘들을 추정하는 것이 알려져 있다. 이러한 추정 모델은 US2006/139613으로 공 고된 US 출원 제 11/022,950호에서 설명되며, 그 내용은 본 명세서에서 인용참조된다.
US 11/022,950에 설명된 제어 시스템에서, 추정된 힘은 기판 지지체 상에 가해진 힘에 대한 보상 힘을 제공하기 위해 기판 지지체의 위치 제어 시스템에 피드포워드된다. 하지만, 이 제어 시스템에서는 기판 지지체의 제한된 강성도/유연성이 고려되지 않으며, 이는 포커스 및/또는 오버레이 오차들을 야기할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 (간략화된) 제어 스킴을 나타낸다. 이 제어 스킴은 설정치 발생기(SGliq), 제어기 유닛(Cliq) 및 액체 한정 시스템의 장치(Pliq)를 포함하는 액체 한정 시스템의 위치 제어에 대한 제어 스킴 부분(CONliq)을 나타낸다. 또한, 기판/기판 지지체 상에서 반대 방향으로 가해지는 액체 한정 시스템 상에 가해진 외란력은 Fd로 나타낸다. 서보 오차(e) 및 제어기 유닛(Cliq)의 제어 신호(ctrl)에 기초하여, 외란 추정기(Dest)가 외란력(Fdest)을 추정한다.
기판 지지체의 제어 스킴 부분(CONsub)은 설정치 발생기(SGsub), 제어기 유닛(Csub) 및 기판 지지체의 장치(Psub)를 포함한다. 외란력(Fd)은 액체 한정 시스템 상에 가해진 힘에 반대이므로, 제어 스킴에서 -Fd로서 상기 힘이 추가된다.
US 특허 출원 제 11/022,950호에서 설명된 바와 같이 기판 지지체의 위치를 보상하기 위해, 기판 지지체 상에 가해진 외란력을 보상하도록 기판 지지체 제어기(Csub)의 제어 신호로부터 추정된 외란력(Fdest)이 빼진다. 하지만, 이 보상 힘은 기판 지지체의 제한된 강성도를 고려하지 않을 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 지지체의 제어 루프로 입력될 보상 신호를 계산하기 위해 강성도 보상 모델(SCMsub)로 추정된 힘이 제공된다. 기판 지지체의 유연성을 고려함으로써, 타겟부가 더 정확하게 위치될 수 있으며, 결과로서 포커스 및/또는 오버레이 오차들의 변화가 실질적으로 감소된다.
강성도 보상 모델의 값들은 적어도 x-y 평면 내에서 기판 지지체의 실제 위치에 의존하기 때문에, 설정치 위치가 강성도 보상 모델(SCMsub)로 입력된다. 대안적인 실시예에서, 기판 지지체의 실제 위치가 강성도 보상 모델(SCMsub)로 입력될 수 있다.
또한, 액체 한정 시스템의 위치 제어 시스템의 제어 신호 및 서보 오차에 기초하여 힘을 추정하는 대신에, 강성도 보상 모델로 입력될 힘이 계산되거나 측정될 수 있다.
앞선 설명에서, 강성도 보상 모델은 유연성의 결과로서 기판 타겟부의 위치 오차의 보상에 대해 설명되었다. 이 강성도 보상 모델을 얻기 위해 캘리브레이션 방법이 설명되었다. 강성도 보상 모델을 얻기 위한 여하한의 다른 적절한 방법, 예를 들어 유한 요소 모델링(finite element modeling)이 사용될 수 있으며, 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 간주된다.
앞서 설명된 실시예들에서, 적어도 리소그래피 장치의 노광 단계시 기판 지지체 상에 가해진 힘들에 대한 기판 지지체 상에 지지된 기판의 타겟부의 위치설정에 대해 기판 지지체의 유연성이 고려되었다. 이 힘들의 예들로는 레벨링을 위한 작동 힘 및 액체 한정 시스템의 존재에 의해 가해진 힘이 있다. 또한, 당업자라면, 여하한의 다른 외부 힘을 계산, 측정 또는 추정하는 것이 가능하여 강성도 보상 모델로 입력될 수 있는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 강성도 보상 모델이 기판 지지체 상에 가해진 이 외부 힘에 대한 타겟부의 위치 보상에 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 모든 실시예들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 여겨진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 제어 시스템은 이동가능한 대상물의 특정 위치의 위치 제어에 적용될 수도 있으며, 이 경우 이동가능한 대상물의 제한된 강성도/유연성이 고려되어야 한다.
위치 제어 시스템은 컴퓨터 프로그램 내의 소프트웨어, 또는 하드웨어 제어 시스템, 또는 그 조합으로 실현되거나, 여하한의 다른 형태의 적절한 제어 시스템으로 실현될 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에 서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 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.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면, 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 스테이지를 도시하는 도면;
도 3은 도 2의 실시예에 따른 리소그래피 장치의 제어 스킴을 개략적으로 도시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 기판 지지체의 위치에 대해 결정된 기판 지지체 상의 가속력들의 결과로서 서보(servo)와 타겟부 오차 간의 관계를 설명하는 주파수 전달 함수 매트릭스를 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강성도 보상 모델을 도시하는 도면; 및
도 6은 액체 한정 시스템을 포함한 본 발명에 따른 리소그래피 장치에 대한 제어 스킴을 도시하는 도면이다.

Claims (24)

  1. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 지지체;
    상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    상기 기판의 타겟부의 위치를 제어하도록 구성된 위치 제어 시스템을 포함하고, 상기 위치 제어 시스템은
    상기 기판 지지체 상의 센서 또는 센서 타겟의 위치를 결정하도록 구성된 위치 측정 시스템,
    상기 타겟부의 원하는 위치 및 상기 결정된 위치에 기초한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기, 및
    상기 기판 지지체에 작용하도록 구성된 1 이상의 액추에이터(actuator)를 포함하며,
    상기 위치 제어 시스템은 상기 기판 지지체의 강성도 보상 모델(stiffness compensation model)을 포함하고, 상기 강성도 보상 모델은 상기 기판 지지체 상에 가해진 힘과 상기 타겟부의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함 하며, 상기 위치 제어 시스템은 적어도 상기 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 동안 상기 강성도 보상 모델을 이용하여 상기 타겟부의 위치를 실질적으로 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성도 보상 모델은 상기 기판 지지체의 복수의 위치들에 대한 1 이상의 보상 이득을 포함하고, 각각의 보상 이득은 힘 신호와 상기 타겟부의 결과적인 위치 오차 간의 관계에 의존하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 보상 이득들은 상기 타겟부의 결과적인 위치 오차에 대한 힘 신호의 전달 함수(transfer function)에 기초하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성도 보상 모델은 상기 기판 지지체 상에 가해진 힘과, 상기 타겟부의 위치 오차 및 상기 센서 또는 센서 타겟의 위치 오차 간의 결과적인 차이 간의 관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 강성도 보상 모델은 상기 기판 지지체의 복수의 위치들에 대한 1 이상의 보상 이득을 포함하고, 각각의 보상 이득은 힘 신호와, 상기 타겟부의 위치 오차 및 상기 센서 또는 센서 타겟의 위치 오차 간의 결과적인 차이 간의 관계에 의존하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 각각의 보상 이득들은 상기 타겟부의 위치 오차와 상기 센서 또는 센서 타겟의 위치 오차 간의 결과적인 차이에 대한 힘 신호의 전달 함수에 기초하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 강성도 보상 모델은 상기 기판 지지체의 복수의 위치들 각각에 대한 6 자유도로의 상기 타겟부의 결과적인 위치 변화들에 대한 6 자유도로의 힘 신호들에 기초한 보상 이득들을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 타겟부의 복수의 위치들은 2 자유도로 연장되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 피드-포워드 디바이스(feed-forward device)를 포함하고, 상기 강성도 보상 모델은 상기 피드-포워드 디바이스의 일부분이며, 상기 피드-포워드 디바이스는 상기 강성도 보상 모델에 힘 신호 또는 그 등가물을 입력(feed)시킴으로써 피드-포워드 신호를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성도 보상 모델은 상기 제어기의 피드백 루프(feedback loop) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성도 보상 모델은 상기 제어기의 피드-포워드 및 피드백 루프의 조합 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성도 보상 모델은 상기 기판 지지체의 복수의 위치들 사이에 있는 상기 기판 지지체의 위치들에 대한 보상 이득들을 계산하도록 구성된 계산 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    1 이상의 힘들은 상기 기판 테이블의 1 이상의 액추에이터들 중 하나에 의해 가해진 힘을 나타내는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    1 이상의 힘들은 침지 디바이스에 의해 상기 기판 테이블 또는 기판 상에 가해진 힘을 나타내는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 제어 시스템은 상기 힘 신호를 상기 강성도 보상 모델로 입력시키기 이전에 상기 힘 신호의 필요한 주파수 용량(content)을 얻도록 필터 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성도 보상 모델은 유한 요소 모델링(finite element modeling)을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  17. 이동가능한 대상물 상의 위치를 제어하도록 구성된 위치 제어 시스템에 있어서:
    상기 이동가능한 대상물 상의 센서 또는 센서 타겟의 위치를 결정하도록 구성된 위치 측정 시스템;
    상기 이동가능한 대상물 상의 위치의 원하는 위치 및 상기 결정된 위치에 기초한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기;
    상기 이동가능한 대상물에 작용하도록 구성된 1 이상의 액추에이터; 및
    상기 이동가능한 대상물의 강성도 보상 모델을 포함하고, 상기 강성도 보상 모델은 상기 이동가능한 대상물 상에 가해진 힘과 상기 이동가능한 대상물 상의 위치의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함하며, 상기 위치 제어 시스템은 상기 강성도 보상 모델을 이용하여 상기 위치의 위치를 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 제어 시스템.
  18. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 패터닝 디바이스 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및
    상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    상기 패터닝 디바이스의 패턴 위치를 제어하도록 구성된 위치 제어 시스템을 포함하고, 상기 위치 제어 시스템은
    상기 패터닝 디바이스 지지체 상의 센서 또는 센서 타겟의 위치를 결정하도록 구성된 위치 측정 시스템,
    상기 패턴 위치의 원하는 위치 및 상기 결정된 위치에 기초한 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기, 및
    상기 패터닝 디바이스 지지체에 작용하도록 구성된 1 이상의 액추에이터를 포함하며,
    상기 위치 제어 시스템은 상기 패터닝 디바이스 지지체의 강성도 보상 모델을 포함하고, 상기 강성도 보상 모델은 상기 패터닝 디바이스 지지체 상에 가해진 힘과 상기 패턴 위치의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함하며, 상기 위치 제어 시스템은 적어도 상기 방사선 빔에 패턴을 부여하는 동안 상기 강성도 보상 모델을 이용하여 상기 패턴 위치의 위치를 실질적으로 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 강성도 보상 모델은 상기 패터닝 디바이스 지지체의 복수의 위치들에 대한 1 이상의 보상 이득을 포함하고, 각각의 보상 이득은 힘 신호와 상기 패턴 위치의 결과적인 위치 오차 간의 관계에 의존하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 각각의 보상 이득들은 상기 패턴 위치의 결과적인 위치 오차에 대한 힘 신호의 전달 함수에 기초하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  21. 기판 지지체 상에 지지된 기판의 타겟부의 위치를 제어하는 방법에 있어서:
    상기 타겟부는 패터닝된 방사선 빔으로 조명될 것이며, 상기 방법은 상기 타겟부의 위치 오차들을 보정하는 단계를 포함하고, 상기 보정하는 단계는
    상기 기판 지지체 및/또는 상기 기판 상에 가해진 힘들을 나타내는 힘 신호들을 결정하는 단계,
    상기 기판 지지체의 강성도 보상 모델- 이는 상기 기판 지지체 상에 가해진 힘과 상기 타겟부의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함함 -에 힘 신호들을 입력시키는 단계, 및
    상기 타겟부의 위치 오차들을 보정하기 위해 상기 강성도 보상 모델의 출력을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 제어 방법.
  22. 리소그래피 장치에서 기판 지지체의 강성도 보상 모델을 결정하는 캘리브레이션(calibration) 방법에 있어서:
    상기 기판 지지체는 타겟부를 포함하는 기판을 유지하도록 구성되고, 상기 강성도 보상 모델은 상기 기판 지지체 상에 가해진 힘과 상기 타겟부의 결과적인 위치 오차 간의 관계를 포함하며, 상기 방법은
    상기 기판 지지체의 복수의 위치들 각각에 대해서 상기 기판 지지체 상에 복수의 외란력(disturbance force)들을 가하는 단계,
    상기 외란력들과 상기 타겟부의 결과적인 위치 변화 간의 주파수 응답 함수 를 결정하는 단계, 및
    상기 복수의 위치들 각각에 대해 보상 이득 매트릭스를 발생시키는 단계를 포함하고, 각각의 보상 이득 매트릭스는 상기 기판 지지체의 위치에 의존하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 발생시키는 단계는 빠진(missing) 위치 신호들에 대해 전달 함수를 맞춤(fit)으로써 상기 빠진 위치 신호들을 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 방법은 보간(interpolation)에 의해 상기 기판 지지체의 복수의 위치들 사이에서 상기 기판 지지체의 위치들에 대한 보상 이득 매트릭스들을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 방법.
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