KR20130023108A - 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법, 및 변위 측정 시스템 캘리브레이트 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방사선 측정 빔 및 리플렉터를 이용하여 제 1 방향으로의 리소그래피 장치의 이동가능한 대상물의 변위들을 측정하도록 작동가능한 간섭계 변위 측정 시스템에 관한 것이다. 리플렉터는 실질적으로 편평하고 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직하다. 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 1 세트를 이용하여 캘리브레이션이 얻어진다. 측정 빔의 위상 오프셋이 이행된다. 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 2 세트가 얻어진다. 간섭계 변위 측정 시스템은 측정치들의 제 1 세트 및 제 2 세트를 토대로 캘리브레이트된다.
Description
본 발명은 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법, 및 변위 측정 시스템 캘리브레이트 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 이용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로는 마스크 또는 레티클이라 언급되는 패터닝 디바이스는 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하는 데 이용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이, 또는 수 개의 다이를 포함함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공되는 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함한다. 알려진 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼들, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 역-평행 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너들을 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위하여, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 리소그래피 장치의 기판을 침지시키는 방법이 제안되어 왔다. 일 실시예에서, 상기 액체는 다른 액체도 이용될 수는 있으나 증류수이다. 본 발명의 일 실시예는 액체를 기준으로 설명될 것이다. 하지만, 다른 액체도 적합할 수 있으며, 특히 습윤 유체(wetting fluid), 비압축성 유체, 및/또는 공기보다 높은 굴절률을 갖는 액체, 바람직하게는 물보다 높은 굴절률을 갖는 액체가 적합할 수 있다. 가스들을 포함하는 유체들이 특히 바람직하다. 이것의 요지는 노광 방사선이 액체 내에서 보다 짧은 방사선을 갖기 때문에 보다 작은 피처들을 이미징할 수 있다는 점이다. [액체의 효과는 시스템의 유효 개구수(NA)를 증가시키며, 초점 깊이도 증가시키는 것으로 간주될 수 있다.] 안에 고체 입자들(예를 들어, 쿼츠)가 부유되는 물, 또는 나노-입자 부유물(예를 들어, 10 nm까지의 최대 치수를 갖는 입자들)을 갖는 액체를 포함하는 다른 침지 액체들이 제안되어 왔다. 부유되는 입자들은 그들이 부유되어 있는 액체와 유사하거나 같은 굴절률을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 적합한 다른 액체들로는 하이드로카본, 예컨대 방향족(aromatic), 플루오로하이드로카본(fluorohydrocarbon), 및/또는 수용액(aqueous solution)이 포함된다.
많은 리소그래피 장치에서, 대상물들, 예컨대 기판 테이블 및 패터닝 수단을 위한 지지 부재의 변위들은 간섭계 시스템들을 이용하여 측정된다. 통상적인 헤테로다인 간섭계 시스템(heterodyne interferometer system)에서, 코히어런트 소스(coherent source)로부터의 광(예를 들어, 작은 주파수 차이를 갖는 2 개의 직교방향으로 편광된 빔들)은 측정 빔과 기준 빔으로 쪼개진다. 하나의 편광 방향 및 하나의 주파수를 갖는 기준 빔은 정적 리플렉터로 반사되는 한편, 직교 편광 및 작은 주파수 차를 갖는 측정 빔은 변위들이 측정될 대상물 상에 장착되는 리플렉터로 지향된다. 상기 2 개의 빔들은 함께 가거나 간섭한다. 빔들이 간섭할 경우 간섭무늬 패턴(fringe pattern)이 형성된다. 측정되는 대상물 상에 장착되는 리플렉터가 이동함에 따라, 측정 빔의 경로 길이가 변하며, 간섭무늬 패턴은 위치를 옮기며(헤테로다인 간섭계에서, 측정 검출기의 세기 신호의 위상은 기준 검출기의 세기 신호의 위상을 변화시킴), 여기서 기준 검출기는 주파수 차를 나타내는 비팅 신호(beating signal)를 측정한다. 간섭 패턴의 정적 검출기는 변화되는 세기 신호를 등록하고(register), 기준 검출기와 측정 검출기 둘 모두에 대한 피크들(peaks)을 셈(count)으로써, 측정된 대상물의 변위들이 결정될 수 있다. 보간법(interpolation)에 의하여, 간섭계에서 이용되는 광의 파장보다 훨씬 더 짧은 변위들을 측정하는 것이 가능하다.
많은 경우에, 측정된 대상물은 2 개 이상의 직교 방향, 예를 들어 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, X 방향으로의 변위들을 측정하기 위하여, 측정 빔은 X 방향과 평행해야만 한다. 측정되는 대상물은, 예를 들어 Y 방향 및 Z 방향으로도 이동한다는 사실을 수용하기 위하여, 측정되는 대상물 상에 장착되는 리플렉터는 측정 축에 대해 수직한 평면 거울이어야 한다. 평면 거울의 비평탄도(unflatness) 및 오정렬은 측정되는 대상물이 직교 방향들 중 하나로 이동할 경우 간섭계가 측정 축의 방향으로 잘못된 변위를 측정하게 할 것이다. 편명 거울이 편평하고 관련 측정 축에 대해 수직함을 보장하는 데 많은 주의를 기울이지만, 완벽은 달성될 수 없고, 따라서 통상적으로는 거울 표면을 측정하고 생성된 거울 맵을 이용하여 측정된 변위들에 적용될 보정들을 결정할 필요가 있다. 그러므로, 측정된 변위들의 정확도는 거울 표면 측정의 정확도에 의해 제한된다. 거울 표면을 측정하는 알려진 제 1 방법은 기준 웨이퍼 상의 마크들의 위치들을 측정하는 것을 포함하여 이루어진다. 알려진 제 2 방법은 거울의 국부적인 경사를 결정하기 위하여 대상물이 일 방향으로 병진(translate)될 때 측정되는 대상물의 명백환 회전들을 측정하는 것을 포함하여 이루어진다. 그 다음, 거울 표면을 결정하기 위하여 이 경사가 적분된다.
예를 들어, 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 개선된 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 이동가능한 대상물 - 상기 이동가능한 대상물은 적어도 제 1 방향 및 제 2 방향으로 이동가능하며, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 상호 직교하고 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향에 수직한 축을 중심으로 회전가능함 - , 적어도 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향으로 상기 이동가능한 대상물을 이동시키도록 작동가능한 위치설정 시스템, 방사선 측정 빔을 이용하여 상기 제 1 방향으로의 상기 이동가능한 대상물의 변위들과 상기 축을 중심으로 하는 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치를 측정하도록 작동가능한 간섭계 변위 측정 시스템(interferometric displacement measuring system) - 상기 간섭계 변위 측정 시스템은 리플렉터를 포함하고, 상기 리플렉터는 실질적으로 편평하며, 상기 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직함 - , 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 1 세트를 얻고, 상기 측정 빔의 위상 오프셋를 이행하며, 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 2 세트를 얻기 위하여 상기 위치설정 시스템 및 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 제어하도록 작동가능한 제어 시스템, 및 상기 측정치들의 제 1 세트 및 제 2 세트를 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하도록 작동가능한 캘리브레이션 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 방사선 측정 빔을 이용하여 제 1 방향으로의 리소그래피 장치의 이동가능한 대상물의 변위들 및 상기 제 1 방향에 수직한 축을 중심으로 한 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치를 측정하도록 작동가능한 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 방법이 제공되며, 상기 간섭계 변위 측정 시스템은 리플렉터를 포함하고, 상기 리플렉터는 실질적으로 편평하고 상기 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직하며, 상기 방법은: 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 1 세트를 얻고, 상기 측정 빔의 오프셋을 이행하는 단계, 및 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 2 세트를 얻고, 상기 측정치들의 제 1 세트 및 제 2 세트를 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 추가 실시형태에 따르면, 이동가능한 테이블 상에서 유지되는 기판 상에 이미지를 투영하기 위한 투영 시스템을 갖는 리소그래피 장치를 이용하는 디바이스 제조방법이 제공되며, 상기 방법은: 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 1 세트를 얻는 단계, 상기 측정 빔의 위상 오프셋을 이행하는 단계, 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 2 세트를 얻는 단계, 상기 측정치들의 제 1 세트 및 제 2 세트를 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 단계, 상기 이동가능한 테이블 상에서 유지되는 기판 상에 이미지를 투영하는 한편, 상기 제 1 방향으로 상기 이동가능한 테이블을 스캐닝하는 단계, 및 상기 간섭계 변위 측정 시스템에 의하여 측정되는 상기 이동가능한 테이블의 변위들을 기준으로 상기 투영 동안의 상기 이동가능한 테이블의 움직임을 제어하는 단계에 의하여, 방사선 측정 빔을 이용하여 제 1 방향으로의 상기 리소그래피 장치의 이동가능한 대상물의 변위들 및 상기 제 1 방향에 수직한 축을 중심으로 하는 각도 위치를 측정하도록 작동가능한 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 단계를 포함하고, 상기 간섭계 변위 측정 시스템은 리플렉터를 포함하고, 상기 리플렉터는 실질적으로 편평하고 상기 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직하다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들과, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동에 대해서는 첨부 도면들을 참조하여 상세히 후술된다. 본 발명은 본 명세서에 기술된 특정 실시예들로만 제한되지 않는다는 데 유의하여야 한다. 이러한 실시예들은 그저 예시의 목적으로 본 명세서에 제시되었다. 당업자라면 본 명세서의 기재내용을 토대로 하는 추가 실시예들에 대해서도 이해할 것이다.
본 명세서에 포함되고 그 일부를 형성하는 첨부 도면들은 본 발명을 예시하며, 나아가 설명부와 함께 본 발명의 원리를 설명하고 당업자들이 본 발명을 만들고 이용할 수 있게 하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2는 침지 액체 공급 시스템으로서 본 발명의 일 실시예에서 이용될 수 있는 방벽 부재의 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 선택된 부분들을 나타낸 도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 직교 간섭계 시스템들의 배치를 나타낸 도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭계 시스템을 나타낸 도;
도 6은 주파수 믹싱 효과를 예시한 도 5의 간섭계 시스템을 나타낸 도;
도 7은 2 개의 직교 방향으로의 이동가능한 대상물의 변위들 및 축을 중심으로 하는 회전들을 측정하기 위한 직교 간섭계 시스템들의 다른 배치를 나타낸 도;
도 8, 도 9, 및 도 10은 본 발명의 실시예들에서 이용가능한 스캐닝 경로들을 나타낸 도들;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 다른 방법을 나타낸 도;
도 12, 도 13, 및 도 14는 본 발명의 일 실시예의 이용으로부터 유도된 측정 결과들을 나타낸 도들이다.
본 발명의 특징들 및 장점들은 대응되는 참조 부호들이 대응되는 요소들을 나타내는 도면들과 연계할 경우 후술되는 상세한 설명으로부터 보다 명확히 이해될 것이다. 도면에서, 같은 참조 부호들은 동일하거나, 기능적으로 유사하거나, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 처음 나타난 도면은 대응되는 참조 부호에서 가장 좌측의 숫자(들)로 나타난다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 나타낸 도;
도 2는 침지 액체 공급 시스템으로서 본 발명의 일 실시예에서 이용될 수 있는 방벽 부재의 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치의 선택된 부분들을 나타낸 도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 직교 간섭계 시스템들의 배치를 나타낸 도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭계 시스템을 나타낸 도;
도 6은 주파수 믹싱 효과를 예시한 도 5의 간섭계 시스템을 나타낸 도;
도 7은 2 개의 직교 방향으로의 이동가능한 대상물의 변위들 및 축을 중심으로 하는 회전들을 측정하기 위한 직교 간섭계 시스템들의 다른 배치를 나타낸 도;
도 8, 도 9, 및 도 10은 본 발명의 실시예들에서 이용가능한 스캐닝 경로들을 나타낸 도들;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 다른 방법을 나타낸 도;
도 12, 도 13, 및 도 14는 본 발명의 일 실시예의 이용으로부터 유도된 측정 결과들을 나타낸 도들이다.
본 발명의 특징들 및 장점들은 대응되는 참조 부호들이 대응되는 요소들을 나타내는 도면들과 연계할 경우 후술되는 상세한 설명으로부터 보다 명확히 이해될 것이다. 도면에서, 같은 참조 부호들은 동일하거나, 기능적으로 유사하거나, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 처음 나타난 도면은 대응되는 참조 부호에서 가장 좌측의 숫자(들)로 나타난다.
본 명세서는 본 발명의 특징들을 포함하는 1 이상의 실시예들을 개시하고 있다. 개시된 실시예(들)은 본 발명을 예시하려는 것에 불과하다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로만 제한되지 않는다. 본 발명의 후속 청구범위에 의하여 정의된다.
기술된 실시예(들) 및 "하나의 실시예", "실시예", "예시적 실시예" 등에 대한 명세서에서의 언급들은 기술된 실시예(들)이 구체적 특징, 구조 또는 특성을 포함하지만 모든 실시예들이 반드시 구체적 특징, 구조 또는 특성을 포함하는 것은 아님을 나타낸다. 또한, 이러한 구문들은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 나아가, 구체적 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 연계하여 설명되는 경우, 이는 명확히 설명되었든 그렇지 않든 당업자의 지식 내에서 다른 실시예들과 연계된 이러한 특징, 구조 또는 특성을 실행할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 그들의 여하한의 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 1 이상의 프로세서에 의하여 판독되고 실행될 수 있는 기계-판독가능한 매체(machine-readable medium)에 저장되는 명령어들로서 구현될 수도 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계(예를 들어, 연산 장치)에 의하여 판독가능한 형태의 정보를 저장 또는 전송하기 위한 여하한의 기구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호들(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴들, 명령들은 본 명세서에서 특정 작업들을 수행하는 것으로서 기술될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의상 기술된 것이며, 상기 작업들이 실제로는 연산 장치, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령 등을 실행하는 다른 디바이스들로부터 유도될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
하지만, 이러한 실시예들을 보다 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는, 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 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, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 그들의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스를 유지시킨다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지시킨다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 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, 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 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 그들의 여하한의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포괄하는 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, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 패터닝 디바이스 테이블)을 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. 일 실시예에서, 리소그래피 장치는 투영 시스템의 노광 측에 배치되는 2 개 이상의 테이블을 포함하는 다중-스테이지 장치이며, 각각의 테이블은 1 이상의 대상물들을 포함하거나 및/또는 유지시킨다. 일 실시예에서, 테이블들 중 1 이상은 방사선-감응 기판(radiation-sensitive substrate)을 유지시킬 수 있다. 일 실시예에서, 테이블들 중 1 이상은 투영 시스템으로부터의 방사선을 측정하기 위한 센서를 유지시킬 수 있다. 일 실시예에서, 다중-스테이지 장치는 방사선-감응 기판을 유지하도록 구성되는 제 1 테이블(즉, 기판 테이블) 및 방사선-감응 기판을 유지하도록 구성되지 않는 제 2 테이블(이후 일반적으로, 그러나 제한 없이 측정 및/또는 세정 테이블이라 지칭됨)을 포함한다. 제 2 테이블은 방사선-감응 기판 이외의 1 이상의 대상물들을 포함하거나 및/또는 유지시킬 수 있다. 이러한 1 이상의 대상물들은 투영 시스템으로부터의 방사선을 측정하기 위한 센서, 1 이상의 정렬 마스크, 및/또는 세정 장치[세정용, 예를 들어 액체 한정 구조체(liquid confinement structure)]로부터 선택된 1 이상을 포함할 수 있다.
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 전달된다. 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 조정하도록 구성되는 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 단면이 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖도록 하기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다. 소스(SO)와 유사하게, 일루미네이터(IL)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되거나 또는 그렇지 않을 수도 있다. 예를 들어, 일루미네이터(IL)는 리소그래피 장치의 통합부이거나 또는 리소그래피 장치와는 별개의 개체일 수 있다. 후자의 경우에, 리소그래피 장치는 일루미네이터(IL)가 그에 대해 장착될 수 있도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 일루미네이터(IL)는 탈착가능하며, (예를 들어, 리소그래피 장치 제조업자 또는 다른 공급자에 의하여) 개별적으로 제공될 수도 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(MA)를 가로질렀다면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(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 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에는 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(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(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 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 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, 패터닝 디바이스(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 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 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)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 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 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.
많은 리소그래피 장치에서, 유체, 특히 액체, 예를 들어 침지 액체는 보다 작은 피처들의 이미징을 가능하게 하고 및/또는 상기 장치의 유효 NA를 증가시키기 위하여 액체 공급 시스템(IH)을 이용해 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이에 제공된다. 본 발명의 일 실시예는 이러한 침지 액체를 기준으로 더 설명되지만, 비-침지 장치에서도 동등하게 구현될 수 있다. 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이에 액체를 제공하기 위한 구성들은 적어도 2 개의 일반적인 카테고리로 분류될 수 있다. 이들은 배스 타입 구성(bath type arrangement)과 소위 국부화된 침지 시스템(localized immersion system)이다. 배스 타입 구성에서는, 실질적으로 기판 전체와 선택적으로 기판 테이블의 일부가 액체의 배스 내에 잠긴다. 소위 국부화된 침지 시스템은 기판의 국부화된 영역에만 액체가 제공되는 액체 공급 시스템을 이용한다. 후자의 카테고리에서, 액체로 채워지는 공간은 기판의 최상부 표면보다 작은 평면적으로 작고, 액체로 채워지는 영역은 기판이 상기 영역 아래로 이동하는 동안 투영시스템에 대해 실질적으로 정지하여 유지된다. 본 발명의 일 실시예와 관련된 다른 구성은 액체가 한정되지 않는 올 웨트 해법(all wet solution)이다. 이 구성에서는, 실질적으로 기판의 전체 최상부 표면과 기판 테이블의 전체 또는 일부가 침지 액체로 덮인다. 적어도 기판을 덮는 액체의 깊이는 얕다. 액체는 기판 상에 액체의 막, 예컨대 박막으로 이루어질 수 있다.
제안되어온 구성은 투영 시스템의 최종 요소와 기판 테이블 사이의 공간 경계의 적어도 일부를 따라 연장되는 액체 한정 부재를 액체 공급 시스템에 제공하는 것이다. 이러한 구성은 도 2에 예시되어 있다. 액체 한정 부재는 Z 방향(광학축의 방향)으로 약간의 상대적인 움직임이 있을 수도 있으나, XY 평면에서 투영 시스템에 대해 실질적으로 정지해 있다. 액체 한정 부재와 기판의 표면 사이에는 시일(seal)이 형성된다. 일 실시예에서, 시일은 액체 한정 구조체와 기판의 표면 사이에 형성되며 가스 시일과 같은 무접촉 시일일 수 있다. 이러한 시스템은 본 명세서에 인용 참조되는 미국특허출원 공개공보 US 2004-0207824에 개시되어 있다.
도 2는 유체 핸들링 구조체(12)를 갖는 국부화된 액체 공급 시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 유체 핸들링 구조체는 투영 시스템의 최종 요소와 기판 테이블(WT) 또는 기판(W) 사이 공간 경계의 적어도 일부를 따라 연장된다. (달리 구체적인 언급이 없는 한, 기판(W)의 표면에 대한 명세서에서의 언급은 추가적으로 또는 대안적으로 기판 테이블의 표면 또한 언급하는 것이라는 데 유의하여야 한다.) 유체 핸들링 구조체(12)는 Z 방향(광학축의 방향)으로 약간의 상대적인 움직임이 있을 수도 있으나, XY 평면에서 투영 시스템에 대해 실질적으로 정지해 있다. 일 실시예에서, 시일은 방벽 부재와 기판(W)의 표면 사이에 형성되며 유체 시일, 바람직하게는 가스 시일과 같은 무접촉 시일일 수 있다.
유체 핸들링 구조체(12)는 투영 시스템(PS)의 최종 요소와 기판(W) 사이의 공간(11)에 적어도 부분적으로 액체를 포함한다. 기판(W)과 투영 시스템(PS)의 최종 요소 사이에 액체가 한정되도록 투영 시스템의 이미지 필드 주위에 기판(W)에 대한 무접촉 시일이 형성될 수 있다. 공간은 투영 시스템(PS)의 최종 요소 아래와 주위에 위치되는 유체 핸들링 구조체(12)에 의하여 적어도 부분적으로 형성된다. 액체 유입부(13)에 의하여 유체 핸들링 구조체(12)와 투영 시스템 아래의 공간으로 액체가 유입된다. 액체는 액체 유출부(13)에 의하여 제거된다. 유체 핸들링 구조체(12)는 투영 시스템의 최종 요소 약간 위까지 연장될 수 있다. 액체의 버퍼(buffer)가 제공되도록 액체의 높이는 최종 요소 위로 올라간다. 일 실시예에서, 유체 핸들링 구조체(12)는 상단부에서 투영 시스템이나 그것의 최종 요소의 형상과 거의 일치하며, 예를 들어 둥근 내주부를 갖는다. 하부에서, 내주부는 이미지 필드의 형상, 예를 들어 직사각형(반드시 직사각형일 필요는 없다)과 거의 일치한다.
일 실시예에서, 액체는, 사용시 유체 핸들링 구조체(12)의 바닥과 기판(W) 표며 사이에 형성되는 가스 시일(16)에 의하여 공간(11) 내에 포함된다. 가스 시일은 가스, 예를 들어 공기나 합성 공기에 의하여 형성되나, 일 실시예에서는 N2나 다른 불활성 가스에 의하여 형성된다. 가스 시일 내의 가스는 유입부(15)를 통해 유체 핸들링 구조체(12)와 기판(W) 간의 갭에 압축되어(under pressure) 제공된다. 가스는 유출부(14)를 통해 빠져나온다. 가스 유입부(15) 상의 과도압력(overpressure), 유출부(14)의 진공 레벨, 및 갭의 기하학적 형상은 액체를 한정하는 안쪽으로의 고속 가스 유동(16)이 존재하도록 구성된다. 유체 핸들링 구조체(12) 및 기판(W) 사이의 액체 상의 가스의 힘은 공간(11) 내에 액체를 포함되게 한다. 유입부들/유출부들은 공간(11) 주위의 환형 홈들일 수 있다. 상기 환형 홈들은 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 가스(16)의 유동은 공간(11) 내에 액체가 포함되도록 하는 데 효과적이다. 이러한 시스템은 미국특허출원 공개공보 US 2004-0207824에 개시되어 있다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치는 메시(mesh) 또는 그와 유사한 다공성 재료로 덮이는 유입부를 갖는 액체 제거 장치를 갖는 액체 한정 구조체를 포함한다. 메시 또는 유사한 다공성 재료는 투영 시스템의 최종 요소와 이동가능한 테이블(예를 들어, 기판 테이블) 사이 공간 내의 침지 액체와 접촉하는 홀들의 2차원 어레이를 제공한다. 일 실시예에서, 메시 또는 유사한 다공성 재료는 벌집형 또는 다른 다각형 메시를 포함한다. 일 실시예에서, 메시 또는 다른 다공성 재료는 금속 메시를 포함한다. 일 실시예에서, 메시 또는 유사한 다공성 재료는 리소그래피 장치 투영 시스템의 이미지 필드 주위의 모든 경로에 연장된다. 일 실시예에서, 메시 또는 유사한 다공성 재료는 액체 한정 구조체의 바닥면에 배치되고 테이블을 향하는 표면을 갖는다. 일 실시예에서, 메시 또는 유사한 다공성 재료는 테이블의 최상부 표면과 일반적으로 평행한 바닥면의 적어도 일 부분을 갖는다.
액체 공급 시스템의 많은 다른 타입들도 가능하다. 본 발명은 어떤 특정 타입의 액체 공급 시스템이나 침지 리소그래피로 제한되지 않는다. 본 발명은 어떠한 리소그래피에도 동등하게 적용될 수 있다. EUV 리소그래피 장치에서, 빔 경로는 실질적으로 비워지며(evacuated) 상술된 침지 구성들은 이용되지 않는다.
제어 시스템(500)은 리소그래피 장치의 전체 작동들을 제어하며, 특히 후술되는 최적화 프로세스를 수행한다. 제어 시스템(500)은 중앙 처리 유닛, 휘발성 및 비-휘발성 저장 수단, 1 이상의 입력 및 출력 장치, 예컨대 키보드 및 스크린, 1 이상의 네트워크 연결부들 및 리소그래피 장치의 다양한 부분들에 대한 1 이상의 인터페이스들을 포함하는 적합하게 프로그래밍된 범용 컴퓨터로서 구현될 수 있다. 제어 컴퓨터와 리소그래피 장치 간의 1 대 1 관계는 필수적인 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 일 실시예에서는, 1 대의 컴퓨터가 다수의 리소그래피 장치들을 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 다수의 네트워크 컴퓨터들이 1 대의 리소그래피 장치를 제어하는 데 이용될 수 있다. 또한, 제어 시스템(500)은 리소그래피 장치가 일부를 형성하는 리소셀 또는 클러스터에서 1 이상의 연관된 처리 디바이스들 및 기판 핸들링 디바이스들을 제어하도록 구성될 수도 있다. 또한, 제어 시스템(500)은 리소셀 또는 클러스터의 감독 제어 시스템(supervisory control system) 및/또는 팹의 전체 제어 시스템에 종속되도록 구성될 수도 있다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치는 그 구성요소의 위치, 속도 등을 측정하기 위한 인코더 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 구성요소는 기판 테이블을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 구성요소는 측정 및/또는 세정 테이블을 포함한다. 인코더 시스템은 상기 테이블들에 대해 본 명세서에서 설명되는 간섭계 시스템과 더불어 존재할 수 있다. 인코더 시스템은 센서, 변환기(transducer), 또는 스케일 또는 그리드(grid)와 연관된, 예를 들어 쌍을 이룬(paired) 판독 헤드(read head)를 포함한다. 일 실시예에서, 이동가능한 구성요소(예를 들어, 기판 테이블, 및/또는 측정 및/또는 세정 테이블)는 리소그래피 장치의 1 이상의 스케일 또는 그리드들과 프레임을 가지며, 그에 대해 상기 구성요소는 1 이상의 센서들, 변환기들, 또는 판독 헤드들을 갖는다. 1 이상의 센서들, 변환기들, 또는 판독 헤드들은 구성요소의 위치, 속도 등을 결정하기 위해 스케일(들) 또는 그리드(들)과 연동한다. 일 실시예에서, 구성요소가 그에 대해 이동하는 리소그래피 장치의 프레임은 1 이상의 스케일들 또는 그리드들을 가지며, 이동가능한 구성요소(예를 들어, 기판 테이블, 및/또는 측정 및/또는 세정 테이블)는 구성요소의 위치, 속도 등을 결정하기 위해 스케일(들) 또는 그리드(들)과 연동하는 1 이상의 센서들, 변환기들, 또는 판독 헤드들을 갖는다.
도 3은 변위 측정 시스템을 설명하기 위하여 리소그래피 장치(1)의 투영 시스템 및 스테이지들을 도시하고 있다. 스캐너 타입 리소그래피 장치에서, 패터닝 수단(MA)을 위한 지지 부재(MT)는 투영 시스템(PS)의 시계(field of view)를 통해 전체 패턴 영역을 스캐닝하기에 충분한 범위에 걸쳐 Y 방향으로 이동가능하다. 또한, 다른 자유로에서도 보다 작은 범위들에 걸쳐 위치설정될 수 있다. 지지 부재(MT)의 위치는 간섭계 변위 측정 시스템(IFMy)에 의해 적어도 일 방향, 예를 들어 Y 방향으로 측정된다. 편의를 위해, 이는 Y 방향 간섭계라고 칭한다. 마스크 Y 방향 간섭계는 지지 부재(MT)의 측 상에 제공되는 리플렉터(RRMy)에 대해 코히어런트 방사선의 1 이상의 빔들을 지향시키고 지지 부재(MT)의 위치 변화들의 결과로서 측정 빔이 가로지르는 광학 경로 길이의 변화들을 측정한다. 일 실시예에서, 리플렉터는 지지 부재(MT)에 부착되고 Y 방향으로 연장되는 평면 거울이다. 평면 거울의 범위(extent)는 X 및 Z 방향으로의 지지 부재(MT)의 이동 범위들보다 큰 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 마스크 Y 간섭계는 리플렉터(RRMy)에 대해 복수의 측정 빔들을 지향시킨다. 이들 빔들은 실질적으로 평행하지만, X 및/또는 Z 방향으로 이격되어 있다. 각각의 빔들을 이용하여 유도된 신호들은 오차를 최소화하고 Z 및 X 축을 중심으로 하는 지지 부재(MT)의 회전들을 측정하기 위해 평균화된다. 일 실시예에서는, X 및/또는 Z 방향으로의 변이들 및/또는 Y 축을 중심으로 하는 회전을 측정하기 위해 대응되는 간섭계 변위 측정 시스템들이 제공된다. 일 실시예에서, 1 이상의 방향으로의 변위 및/또는 1 이상의 축을 중심으로 하는 회전들은 인코더, 용량성 센서들, 및/또는 공기 게이지들과 같은 다른 타입의 센서들을 이용하여 측정된다. 실시예들에서, 크로스 캘리브레이션(cross calibration)을 위해 및/또는 기준 위치들을 정의하기 위해 상이한 타입의 센서들의 조합들이 이용된다. 원칙적으로, 측정되는 대상물이 이동들이 추적되기 시작할 수 있는 기준 위치에 있는 때를 결정하기 위한 구성을 제공하는 것이 바람직하도록 간섭계 변위 측정 시스템은 대상물의 절대 위치가 아닌 대상물의 변위들만을 측정한다. 본 설명에서, 간섭계 변위 측정 시스템이라는 용어는 1 이상의 측정 빔들 및 1 이상의 기준 빔들을 이용하여 단일 자유도의 단일 대상물의 변위들을 측정하는 구성들을 지칭할 수 있다. 하지만, 상기 용어는 다수의 기준 빔들 및 각각의 기준 빔들을 이용하여 1 이상의 대상물들의 다수의 자유도의 변위들을 측정하는 복합 시스템에 적용될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 1 이상의 자유도의 기판 테이블(WT)의 변위들을 측정하기 위한 유사한 구성들이 제공된다. 기판 테이블은 기판의 전체 표면이 노광될 수 있도록 기판의 대응되는 치수보다 큰 이동 범위를 가지고 2 개의 직교 방향으로 위치설정될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 테이블(WT)은 보다 작은 범위에 걸쳐 다른 방향으로 변위가능하며 3 개의 직교 축을 중심으로 회전가능하다. 예시일 뿐이지만, 도 3은 기판 테이블(WT)의 측면에 제공되는 리플렉터, 예를 들어 평면 거울(RRWy)에 대해 측정 빔들을 지향시키는 Y 간섭계(IFWy)를 도시하고 있다. 지지 부재(MT)에 대한 것과 마찬가지로, 일 실시예에서 간섭계 시스템들은 단독으로 또는 다른 위치 및/또는 변위 측정 시스템들과 조합하여 각 축들에서의 변위 및 각 수직 축들을 중심으로 하는 회전들을 측정한다. 일 실시예에서, 기판 테이블 상에 제공되는 이미지 센서(TIS)는 패터닝 수단(MA) 상의 마커의 에어리얼 이미지의 위치를 검출하고, 이에 의해 기판 레벨과 마스크 레벨에서의 좌표계들 간의 관계를 결정하는 데 이용된다.
도 4는 기판 테이블이 Y 방향, 예를 들어 거리 dy만큼 이동될 때 기판 테이블 X 간섭계(IFWx)의 측정 빔들이 X 리플렉터(RRWx)와 교차하는 기판 테이블(WT) 상의 지점들이 어떻게 이동하는지, 그리고 그와 유사하게 기판 테이블이 X 방향, 예를 들어 거리 dx만큼 이동될 때 기판 스테이지 Y 간섭계(IFWy)의 측정 빔들이 Y 리플렉터(RRWy)와 교차하는 지점들이 어떻게 이동하는지를 나타내고 있다. 이 도면으로부터, 리트로리플렉터들(retroreflector)로서 작용하는 평면 거울들이 편평하지 않은 경우, 일 직교 방향으로의 이동은 다른 방향으로의 명백한 이동을 초래하여 크로스-토크 영향(cross-talk effect)을 야기하는 것을 이해하여야 한다. 이러한 영향들을 최소화하기 위하여, 기판 테이블은 일 실시예에서 고 강성(rigidity)이며 낮은 열팽창계수의 재료, 예컨대 제로더TM(ZerodurTM) 또는 유리-세라믹(glass-ceramic)으로 된 솔리드 피스로 제조된다. 기판 테이블의 측면들은 평면 거울들이 그에 대해 고정되기 전에 높은 정확도로 폴리싱된다. 이러한 노력들에도 불구하고, 높은 정밀도의 리소그래피 장치를 위한 오차 예상치 세트(error budgets set)와 비교하여 간섭계 변위 측정 시스템들의 정확도에 크게 영향을 미치기에 충분한 완벽한 평탄도로부터의 편차들은 여전히 존재할 수 있다.
기판 테이블(WT) 및 지지 부재(MT)의 측정된 변위들을 최소화시키기 위하여, 간섭계 변위 측정 시스템들에 이용되는 평면 거울들의 형상을 측정하고, 측정된 형상을 교정하는 것이 통상적이다. 이에 대한 수 개의 접근법이 알려져 있다. 일 접근법에서는, 알려진 위치들에 복수의 기준 마크들을 갖는 기준 웨이퍼가 이용된다. 기준 웨이퍼는 스테이지 상에 배치되고, 정렬 센서를 이용하여 기준 마커들을 검출하기 위해 상기 스테이지가 이동되는 한편 변위들이 추적된다. 기준 웨이퍼 상의 기준 마커들의 상대적인 위치들이 알려지면, 평면 거울들의 결함들에 의해 야기된 변위 측정 시스템에서의 오차들이 결정될 수 있다. 하지만, 이 방법은 느리고, 기준 웨이퍼 상의 기준 마커들의 위치설정의 정확성에 의하여 제한된다. 이 방법이 예를 들어 열적 사이클에 의하여 야기될 수 있는 거울들의 형상의 드리프트(drift)를 결정하는 데 흔히 이용될 경우, 스루풋의 바람직하지 않은 손실이 존재한다. 또한, 단지 거울 드리프트가 발생되는 경우를 모니터링하기 위해 거울들의 형상을 측정할 수 있다(즉, 업데이트가 수행되지 않는다).
거울들의 형상을 측정하는 다른 방법은 거울의 국부적인 경사가 측정될 수 있도록 간섭계들이 관련 측정 축에 직교하는 방향으로 이격된 다수의 빔들을 가질 경우 이용될 수 있다. 이러한 간섭계에 의하여, 거울의 형상은 관련 테이블이 측정 빔들에 대해 수직한 방향으로 스캐닝될 때 검출된 경사를 적분함으로써 결정될 수 있다. 이 측정은 신속하게 수행될 수 있지만, 본 발명자들은 그것의 반복가능성이 거울 형상의 드리프트를 측정하기에는 충분하지 않다고 판단하였다.
도 5는 일 자유도로 대상물의 선형 변위들을 측정하는 이중-전달 헤테로다인 간섭계 변위 측정 시스템(double-pass heterodyne interferometric displacement measuring system)의 간략화된 개략도이다. 예를 들어, HeNe 레이저를 포함하는 방사선 소스(101)는 2 개의 직교 편광 상태 및 2 개의 주파수들(f1 및 f2)을 갖는 코히런트 방사선을 방출한다. 통상적인 레이저에서, f1과 f2 간의 주파수 오프셋은 15 MHz이다. 빔 스플리터(102)는 상기 빔의 알려진 일부, 예를 들어, 대략 5% 보다 적은 레이저를 편광기(103)를 통해 세기 센서(104)로 방향 전환시킨다. 세기 센서(104)는 측정 신호의 위상를 참조하는(referencing) 데 이용되는 위상을 갖는 기준 신호를 제공한다. 빔의 주요 부분은 기준 빔(121)을 형성하기 위한 일 편광 상태와 측정 빔(122)을 형성하기 위한 다른 편광 상태로 전환시키는 빔 스플리터 블록(beam splitter block; 105)으로 전달된다.
빔 스플리터 블록(105)은 소스(101)로부터의 빔의 주요 부분을 수용하는 제 1 면을 갖는 편광 빔 스플리터(105a)를 포함한다. 편광 빔 스플리터에 의해 전환되지 않는 방사선은 제 1 면에 대향되는 제 2 면에 의해 빠져나가고, 이동가능한 대상물 상의 평면 리플렉터(107)로 전파되어, 평면 거울(107)에 의해 돌려 보내진다. 편광 빔 스플리터의 제 2 면에는 그를 통과하는 방사선의 편광 상태를 회전시키도록 배향되는 4분파 플레이트[quarter-wave(λ/4) plate; 105d]가 제공된다. 편광 빔 스플리터에 의해 전환되는 방사선은 제 2 λ/4 플레이트(105b) 및 기준 빔을 편광 빔 스플리터 내로 거꾸로 지향시키는 평면 거울(105c)이 제공되는 제 3 면을 통해 빠져나간다.
편광 빔 스플리터(105a)의 제 4 면 상에는 제 4 면을 빠져나가는 빔들을 내부적으로 반사시키고 그들을 빔 스플리팅 표면으로 돌려보내도록 배치되는 프리즘(105e)이 있다. λ/4 플레이트들(105b, 105d)에 의하여 돌려보내진 빔들의 편광 상태들의 회전의 결과로서, 먼저 그에 대해 지향될 경우 정정 및 이동 반사기들(105c, 107)에 의하여 돌려보내진 빔들은 빔 스플리터(105a)의 제 1 면을 통해 빠져나가지 않고, 오히려 제 4 면 및 장착되는 프리즘으로 지향된다. 그러므로, 측정 및 기준 빔은 편광 빔 스플리터(105a)의 제 1 면을 빠져나가기 전에 그들 각각의 리플렉터들로 2차 전달된다. 이는 이동가능한 대상물이 이동하는 거리의 4 배만큼 측정 빔의 경로 길이가 변하는 효과를 갖는다.
편광 빔 스플리터의 제 1 면을 빠져나가는 2 개의 빔들은 그들이 간섭할 수 있도록 45°편광기(108)를 통과한다. 센서(109)는 측정 신호를 제공하기 위해 간섭된 빔들의 세기를 측정한다. 기준 빔(121) 및 평면 거울(105c)의 광학 경로는 간섭계의 기준 아암(reference arm)으로서 언급될 수 있는 한편, 평면 거울(107) 및 측정 빔(122)의 광학 경로는 측정 아암으로서 언급될 수 있다. 변위들이 측정될 이동가능한 대상물이 측정 축을 따라 거울 dx만큼 이동될 경우, 측정 빔(122)의 경로 길이는 2dx의 양만큼 변한다. 이것의 결과로, 빔들이 간섭하는 곳에서 야기되는 간섭무늬 패턴 및 검출기(105)에 의해 출력되는 세기 신호의 위상은 검출기에 의해 출력되는 세기 신호의 위상에 대해 시간에 따라 변한다. 따라서, 이동가능한 대상물의 변위들은 다음과 같이 기준 신호(
) 및 측정 신호(
)로부터 결정될 수 있다:
OPO(t)는 기준 아암의 빔 길이과 간섭계의 측정 아암의 빔 길이 간의 광학 경로 길이 차이다. 2 개의 비팅 신호들(Im 및 Ir) 간의 위상 차는, 예를 들어 위상 록-인 증폭기(phase lock-in amplifier)를 이용하여 결정될 수 있다. 간섭계의 위상 사이클의 피치는 P = λ/n에 의하여 결정되며, 여기서 λ는 측정 빔의 파장이고, n은 측정 아암을 따라(즉, 리플렉터로 또는 리플렉터로부터) 측정 빔에 의하여 만들어지는 전달 횟수이다. 따라서, 623.8 nm의 파장을 갖는 (도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이) 이중 전달 간섭계에 대하여, 측정 신호의 위상 사이클은 대략 158 nm와 같다(예를 들어, 이중 전달 간섭계에서 빔은 거울로 그리고 거울로부터 2 배만큼 나아가며, 결과적으로 n = 4가 된다).
도 5는 간섭계 변위 측정 시스템을 매우 간략화된 도이며, 오차들을 야기할 수 있는 빔 경로 길이에 관한 다른 영향들을 제거하는 데 이용되는 많은 구성들이 빠져있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 기준 및 측정 빔들이 횡단하는 매체의 굴절 지수가 같고 일정하도록 보장하는 것이 중요하다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 빔 경로들은 일정한 조성, 온도 및 압력으로 된 가스로 세척되는 한편, 교란(turbulence)을 회피한다. 다른 실시예들에서, 빔 경로들은 비워진다. 일 실시예에서, 상이한 파장들을 갖는 다중 빔들은 굴절 지수의 변화를 검출하고 이에 의해 상기 변화를 보상하는 데 이용된다.
간섭계 시스템들에서 알려진 영향은, 예를 들어 사용되는 재료들에서의 복굴절 효과들(birefringence effects) 또는 요소들의 오정렬에 의한 간섭계 시스템의 광학기에서의 결함들로 인해, 측정 빔과 기준 빔 간에 혼합(mixing)이 일어날 수 있으며(도 6 참조), 이는 그들이 직교 편광 상태들로 인해 분리되어야 한다는 것이다. 이는 간섭 신호의 주기적인 오차들을 초래할 수 있다. 이들 오차들은 간섭계의 위상 사이클에 대응되는 주기성(periodicity)을 갖는다. 본 발명은 매우 유사한 광학적 구조를 갖는 단일 주파수 호모다인 간섭계들(single frequency homodyne interferometers)(본 명세서에서 설명 안됨)에도 적용된다. 주요한 차이는 측정 검출기의 위치에서 단일 주파수 레이저 및 [위상 직교(phase quadrature)] 위상 센서를 이용하지만, 기준 검출기는 이용하지 않는다는 것이다. 또한, 호모다인 간섭계에서는, 측정 아암 내로의 기준 빔과 기준 아암 내로 누출되는 측정 빔의 혼합이 존재한다. 주기적 편차들의 특성은 간섭계들의 두 타입 모두에서 유사하다. 위상 상관 주기 오차들의 주기성은 피치/N으로서 계산될 수 있다는 데 유의하여야 하며, 여기서 N은 정수이다. 통상적으로, 주기적 오차들은 1st(N=1) 및 2nd(N=2) 고조파 성분[1st (N=1) and 2nd (N=2) harmonic component]에 의하여 지배된다.
주기적 오차의 영향은 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명된다. 이 도면은 기판 테이블(WT)의 양 측 상에 평면 거울들(RRWx 및 RRWy)가 제공되는 구성을 나타내고 있다. 이들 거울들 각각은 총 4 개(IFWx1, IFWx2, IFWy1, IFWy2)가 존재하도록 2 개의 간섭계 변위 측정 시스템에 대해 이동가능한 거울로서 작용한다. 2 개의 X-축 간섭계 변위 측정 시스템들(IFWx1, IFWx2)의 측정 빔들은 거리 L1(완벽한 평면 거울을 가정함)만큼 Y 방향으로 분리되며, 그들 출력들 간의 차이의 변화들은 (X 및 Y 축에 대해 수직한) Z 축을 중심으로 하는 기판 테이블(WT)의 회전을 나타낸다. 이는 2 개의 Y-축 간섭계(IFWy1, IFWy2)에도 동등하게 적용된다. 2 개의 간섭계 시스템에 의하여 측정된 기판 테이블의 회전들을 Rzx 및 Rzy라 나타낼 경우에, 기판 테이블이 이동함에 따른 (Rzx - Rzy)의 변화는 평면 리플렉터들의 경사(즉, 비평탄함)의 변화를 나타낸다. 따라서, 이 예시에서 Z 축을 중심으로 하는 기판 테이블(WT)의 회전은 과도하게 결정되는 방식으로 측정될 수 있다.
따라서, 리플렉터들 중 하나의 형상을 측정하기 위하여, 예를 들어 x-축 거울(RRWx)가 거울과 평행한 (예를 들어, Y) 방향으로 이동되는 한편, 리플렉터에 수직한 방향으로는 일정한 위치에서 유지된다. 스캐닝되는 리플렉터를 이용하여 간섭계들에 의해 측정된 기판 테이블의 명백한 회전들은 거울의 경사 변화들을 나타낸다. 그러므로, 거울 형상은 다른 축의 간섭계들에 의해 측정된 실제 회전들을 뺀 후에, 명백한 회전들의 적분에 의해 결정될 수 있다.
상술된 절차에서, 스캔이 수행되는 거울에 수직한 방향에서의 위치는 문제가 되지 않아야 한다. 하지만, 간섭계에서 주기적인 위상 오차가 존재하는 경우, 스캔이 상이한 위치들에서 수행된다면 상이한 결과들이 얻어질 것이다. 간섭계에서의 주기적 위상 오차로부터 유도되는 오차들은 시간에 걸친 거울 형상의 변화들(드리프트)과 유사하거나 더 클 수 있다. 따라서, 스캐닝 방법은 거울 형상 드리프트를 정확히 측정하기 위해 불충분하게 반복가능해진다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에서는, 평면 거울의 형상의 측정이 위상 오프셋을 가지고, 예를 들어 측정되는 대상물을 측정 축의 방향으로 변위시켜서 반복된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 주기적 오차의 제 1 고조파를 제거하기 위하여 측정되는 대상물을 P/2와 실질적으로 같은 거리만큼 변위시켜 2 회의 스캔이 수행된다. 일 실시예에서는 4 회의 스캔이 수행되고, 주기적 오차의 제 1 및 제 2 고조파를 제거하기 위해 이동가능한 대상물은 각각의 스캔 사이에 P/4만큼 변위된다(즉, 스캔들은 0, P/4, P/2, 3P/4의 위치에서 수행된다). 생성된 스캔 패턴이 도 8에 도시되어 있다. 일 실시예에서, 스캔 위치들은 (a/b).(λ/c)일 수 있으며, 여기서, a, b, 및 c는 정수이며, 특히 a는 홀수이고 b는 짝수이며, c는 측정 빔에 의해 이행된 전달 횟수의 2 배와 같다. 적합한 값들은 a = 1 또는 3, b = 2 또는 4, 및 c = 2 또는 4이다. 일 실시예에서, 주기적 편차의 보다 높은 고조파를 제거하기 위하여 적절한 간격들로 추가적인 스캔들이 수행될 수 있다. 교정된 위상 평균 회전 각도 오차를 유도하기 위해 반드시 등간격의 오프셋들이 이용되어야 하는 것은 아니라는 데 유의해야 한다. 정수들을 이용할 때의 장점은 교정된 측정치들을 유도하기 위한 공식을 단순한 평균 작업으로 단순화시킨다는 점이다.
일 실시예에서, 리플렉터 형상의 평탄도로부터의 편차들은 충분히 작아서, 점선 박스로 도 8에 도시된 길이를 따라 적은 수의 위치들에서만 경사를 측정함으로써 거울 형상의 적절한 맵이 얻어질 수 있다. 이러한 경우, 위상 오차들을 제거하기 위해 필요한 측정치들은 도 9에 예시된 대안적인 스캔 패턴을 이용하여 얻어질 수 있다. 이 절차에서, 이동가능한 대상물은 제 1 샘플링 지점에 대해 맵핑되는 거울과 평행한 방향으로 이동된다. 그 다음, 거울에 대해 수직한 방향으로 이격된 원하는 수의 위치, 예를 들어 2 또는 4 개의 위치에서 거울 경사가 측정된다. 그 다음, 이동가능한 대상물은 리플렉터와 평행한 방향으로 다음 샘플링 위치까지 이동되고, 경사 측정이 반복된다. 본 발명의 실시예들에서는 다른 스캔 패턴들이 이용될 수 있다. 추가적인 대안 실시예에서는, 도 10에 도시된 바와 같이 리플렉터에 대해 소정의 각도 하의 움직임[소위 쏠림식 스캔(skewed scan)]이 수행될 수 있다. 예를 들어, 158πrad의 각도는 각각 mm(거리 D로 나타냄)의 주기적 편차들을 가져온다. 이러한 실시예는 단일 스캔의 주기적 오차에 의해 제거될 수 있으므로 유용할 수 있다. 반대 방향으로 제 2 스캔(S2)을 위한 180° 위상 오프셋과 조합된 제 1 스캔(S1)을 수행하는 것은 이들 측정치들을 평균할 경우 주기적 편차 제거를 가져온다. 대안적으로, 본 발명의 범위 내에서는 공간 평균(즉, mm 마다 개별적으로 평균함) 또는 그들의 여하한의 조합도 가능하다.
상술된 실시예들에서, 위상 오프셋들은 이동가능한 대상물의 변위들에 의해 발생된다. 일 실시예에서, 위상 오프셋들을 이행하기 위하여 제어가능한 광학 디바이스가 이용된다. 제어가능한 광학 디바이스들의 예에는 액정 기반 위상 모듈레이터(liquid crystal based phase modulator), 모듈레이팅 바비넷-솔레일 보상기(modulating babinet-soleil compensator), 또는 리트렉터블 평면 플레이트(retractable plane plate)가 포함된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상이한 스캔들로부터 유도된 측정 결과들은 주기적 오차들을 제거하기 위해 평균화된다. 일 실시예에서, 주기적 스캔들 간의 차이들은 주기적 오차들을 제거하는 데 이용될 수 있다. 이는 다음과 같이, 위상에 의해 이행될 수 있다.
여기서, φ는 리플렉터로 측정한 간섭계의 위상이며, 또는
위치에 의해:
여기서, x는 측정되는 리플렉터와 직교하는 위치이다. 따라서, 단계크기(stepsize)는 위와 같이 피치와 관련될 필요는 없다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 예시하고 있다. 단계 S1에서는, 제 1 스캔이 수행된다. 예를 들어, 기판 테이블 Y 거울의 표면 윤곽을 측정하기 위하여, 기판 테이블은 Y 방향의 기준 위치에서 유지되고 완전한 이동 범위에 걸쳐 X 방향으로 스캐닝된다.
단계 S2에서는, 1 이상의 오차 교정 스캔들이 수행된다. 상기 예에서, 기판 테이블은 주기적 오차의 피치의 적절한 일부와 같은 거리만큼 Y 방향으로 변위된 다음, X 방향으로 스캐닝되어 추가적인 웨이퍼 맵을 생성한다. 단계 S3에서는, 장치에 저장된 거울 맵(200)을 현상하기 위하여 스캔 결과들이, 예를 들어 평균됨으로써 처리된다. 단계 S4에서는, 캘리브레이션 처리가 성공적인지의 여부가 결정되며, 만일 그렇지 못할 경우 필요에 따라 상기 단계가 반복된다.
처리될 캘리브레이션이 정확히 완성되는 경우, 단계 5에서는 생산 기판이 장치 상에 로딩되고, 단계 S6에서 노광되며, 후속 현상 및 다른 처리를 위해 단계 S7에서 언로딩된다. 기판의 노광이 완료된 후에는, 단계 S8에서 간섭계 거울들의 재-캘리브레이션이 필요한지의 여부가 결정된다. 만일 그렇다면, 프로세스가 재-캘리브레이션을 위해 단계 S1으로 돌아가며, 그렇지 않다면 프로세스가 새로운 기판의 노광을 위해 단계 S5로 돌아간다.
일 실시예에서, 간섭계 거울들의 캘리브레이션은 특정 시간 주기가 경과된 후 또는 특정 개수의 웨이퍼들이 노광된 후에 반복된다. 예를 들어, 재-캘리브레이션은 매일 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 캘리브레이션 프로세스는 수 초 내에 수행될 수 있으며, 그러므로 캘리브레이션의 매일의 수행은 장치의 스루풋에 과도한 손실을 부과하지 않는다. 이러한 방식으로, 본 발명은 지금까지는 편리하지 않았던 방식으로 모니터 형상에서의 드리프트의 모니터링이 결정될 수 있게 한다. 모니터 형상의 드리프트는 사용되는 재료의 낮은 열팽창계수 및 실질적으로 일정한 환경에도 불구하고 그것이 부착되는 대상물의 열적 사이클링에서의 이력 현상(hysteresis)에 의해 야기될 수 있다. 이동 및/또는 기판 또는 마스크들의 반복되는 로딩 및 언로딩에 의해 이동가능한 대상물에 부과되는 응력들도 거울 형상의 변화들을 야기할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 캘리브레이션 프로세스는 장치의 초기 사용(initial commissioning) 시에 그리고 일상적인 서비스 또는 유지보수를 위한 휴지시간 후에 수행된다. 일 실시예에서, 캘리브레이션을 반복하는 것은 출력 생산에서 원하는 임계치를 초과하는 오버레이 오차와 같은 오차들의 검출에 의해 촉발된다.
본 발명의 일 실시예에서, 캘리브레이트되는 간섭계 시스템은 생산 노광들에 걸친 이동가능한 대상물, 예를 들어 기판 테이블 또는 지지 부재 또는 패터닝 디바이스의 변위들을 측정하는 데 이용된다. 본 발명의 일 실시예에서, 캘리브레이트된 간섭계 시스템은 나아가 생산 노광들 동안 이동가능한 대상물의 변위들을 측정하도록 구성되는 인코더 시스템을 캘리브레이트하는 데 이용된다.
도 12, 도 13, 및 도 14는 본 발명을 입증하기 위한 실험들의 결과들을 나타내고 있다. 이들 실험들에서, 리소그래피 장치의 기판 테이블의 측 상에 장착되는 평면은 거울 맵을 얻기 위해 상술된 방식으로 스캐닝되었다. 그 다음, 거울의 클래임에 수직한 방향으로 이용되는 간섭계 변위 시스템의 페이스 피치(face pitch)의 대략 1/4만큼 변위된 3 개의 추가 위치에서 스캔이 반복되었다. 그 다음, 4 회의 스캔의 이 시퀀스가 2 시간 간격으로 반복되었다. 도 12는 이들 스캔들의 결과를 나타내는데; 각각의 라인은 상기 스캔으로부터 취해진 재구성된 거울 맵과 임의의 유닛에서의 1 차 스캔으로부터 얻어진 재구성된 거울 맵간의 차이를 나타낸다. 거울 형상에서의 명백히 실질적인 변화들이 존재하지만, 이 데이터로부터 거울 형상의 실제 변화를 나타내는지 또는 측정 오차를 나타내는지를 결정하는 것은 가능하지 않음을 알 수 있다.
도 13은 본 발명을 적용시의 효과를 나타내고 있다. 이 그래프에서, 각각의 라인은 상이한 오프셋들에서 일 시간에 취해진 스캔들의 평균들로부터 재구성된 거울 맵을 나타낸다. 부언하면, 도시된 것은 제 1 스캔으로부터의 임의의 유닛들에서의 차이이다. 도 14는 거울 형상의 변화가 측정 오차보다 드리프트의 결과임을 명확히 나타내는, 시간 순서 시리즈로서 3-차원 형태로 나타낸 도 13과 같은 데이터를 나타내고 있다.
이해할 수 있듯이, 상술된 특징들 중 어떠한 특징도 다른 특징과 함께 이용될 수 있으며, 이는 본 출원에 포함되는, 구체적으로 기술된 조합들로만 국한되는 것은 아니다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 기술된 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 마이크로스케일 또는 심지어 나노스케일의 피처들을 갖는 구성요소들을 제조하는 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 툴에서 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.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157, 126, 13.5 또는 6.25 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절 및 반사 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 적어도 상술된 바와는 달리 실행될 수도 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은, 상술된 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. 또한, 기계-판독가능한 명령어는 2 이상의 컴퓨터 프로그램에서 구현될 수 있다. 2 이상의 컴퓨터 프로그램은 1 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체 상에 저장될 수 있다.
상술된 제어기들은 신호들을 수신, 처리 및 송신하기에 적합한 여하한의 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 각각의 제어기는 상술된 방법들에 대한 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 1 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 또한, 제어기들은 이러한 컴퓨터 프로그램들을 저장하는 데이터 저장 매체, 및/또는 이러한 매체를 수용하는 하드웨어를 포함할 수 있다.
본 발명의 1 이상의 실시예는 여하한의 침지 리소그래피 장치, 특히 앞서 언급된 형태들에 적용될 수 있지만 이에 국한되지는 않으며, 침지 액체가 배스(bath)의 형태로 제공되는지, 기판의 국부화된 표면적에만 제공되는지, 또는 기판 및/또는 기판 테이블 상에 한정되지 않는지의 여부에 따라 적용될 수 있다. 한정되지 않는 구성에서, 침지 액체는 기판 및/또는 기판 테이블의 표면에 걸쳐 흐를 수 있으므로, 실질적으로 기판 테이블 및/또는 기판의 덮여있지 않은 전체 표면이 젖게 된다. 이러한 한정되지 않는 침지 시스템에서, 액체 공급 시스템은 침지 액체를 한정하지 않을 수 있으며, 또는 실질적으로 침지 액체의 완전한 한정은 아니지만 침지 액체 한정의 부분을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 고려되는 액체 공급 시스템은 폭넓게 해석되어야 한다. 소정 실시예들에서, 그것은 투영 시스템과 기판 및/또는 기판 테이블 사이의 공간에 액체를 제공하는 구조체들의 메카니즘 또는 조합일 수 있다. 이는 1 이상의 구조체들, 1 이상의 액체 유입부들, 1 이상의 가스 유입부들, 1 이상의 가스 유출부들, 및/또는 공간에 액체를 제공하는 1 이상의 액체 유출부들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 공간의 표면은 기판 및/또는 기판 테이블의 일부분일 수 있고, 또는 공간의 표면이 기판 및/또는 기판 테이블의 표면을 완전히 덮을 수 있으며, 또는 공간이 기판 및/또는 기판 테이블을 감쌀 수 있다. 액체 공급 시스템은, 선택적으로 위치, 양(quantity), 질, 형상, 유량 또는 액체의 여하한의 다른 특징들을 제어하는 1 이상의 요소들을 더 포함할 수 있다.
상술된 내용은 예시에 불과하며 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않는, 서술된 본 발명에 대한 변경들이 가해질 수도 있음을 이해할 것이다.
요약 및 초록 부분(Summary and Abstract sectons)이 아닌, 발명의 상세한 설명 부분(Detailed Description section)이 청구범위를 해석하는 데 사용되도록 의도되었음을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분은 1 이상의 실시예를 설명할 수 있지만, 발명자(들)에 의해 의도(contemplate)된 본 발명의 모든 예시적인 실시예를 설명하지는 않으므로, 어떠한 방식으로도 본 발명 및 후속 청구범위를 제한하지는 않는다.
본 발명은 구체적 기능들 및 그와의 관련사항들을 정리 예시한 기능적 저장 블록들(functional storing blocks)의 도움으로 상술되었다. 기능적 저장 블록들의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서는 임의로 정의되었다. 구체적 기능들과 그와의 관련사항들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.
구체적 실시예들의 상술된 설명은 다른 이들이 당업계 기술 내의 지식을 적용함으로써 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고, 과도한 실험 없이 다양한 응용들을 위해 이러한 구체적 실시예들을 쉽게 수정하거나 및/또는 최적화시킬 수 있도록 본 발명의 일반적인 특성을 충실히 드러내고 있다. 그러므로, 이러한 최적화 및 수정들은 본 명세서에 제시된 개시내용 및 안내를 토대로 개시된 실시예들의 등가적 사상의 의미 및 범위 내에서 이루어지도록 되어 있다. 본 명세서에서의 어법 및 전문용어는 설명이 그 목적으로서 제한하려는 것이 아니므로, 본 명세서의 전문용어 또는 어법은 개시내용 및 안내의 견지에서 당업자들에 의해 해석될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 폭과 범위는 상술된 실시예들 중 어떠한 실시예에 의해서도 제한되지 않고, 후속 청구범위 및 그들의 등가적 사상에 따라서만 정의되어야 한다.
Claims (15)
- 리소그래피 장치에 있어서,
이동가능한 대상물 - 상기 이동가능한 대상물은 적어도 제 1 방향 및 제 2 방향으로 이동가능하며, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 상호 직교하고 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향에 수직한 축을 중심으로 회전가능함 - ;
적어도 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향으로 상기 이동가능한 대상물을 이동시키도록 작동가능한 위치설정 시스템;
방사선 측정 빔을 이용하여 상기 제 1 방향으로의 상기 이동가능한 대상물의 변위들과 상기 축을 중심으로 하는 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치를 측정하도록 작동가능한 간섭계 변위 측정 시스템(interferometric displacement measuring system) - 상기 간섭계 변위 측정 시스템은 리플렉터를 포함하고, 상기 리플렉터는 실질적으로 편평하며, 상기 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직함 - ;
상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 1 세트를 얻고, 상기 측정 빔의 위상 오프셋을 이행하며, 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 2 세트를 얻기 위하여 상기 위치설정 시스템 및 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 제어하도록 작동가능한 제어 시스템; 및
상기 측정치들의 제 1 세트 및 제 2 세트를 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하도록 작동가능한 캘리브레이션 시스템을 포함하는 리소그래피 장치. - 리소그래피 장치에 있어서,
이동가능한 대상물 - 상기 이동가능한 대상물은 적어도 제 1 방향 및 제 2 방향으로 이동가능하며, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 상호 직교함 - ;
적어도 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향으로 상기 이동가능한 대상물을 이동시키도록 작동가능한 위치설정 시스템;
중복 결정되는(over determined) 방식으로 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향으로의 상기 이동가능한 대상물의 변위들을 측정하도록 작동가능한 간섭계 변위 측정 시스템 - 상기 간섭계 변위 측정 시스템은 리플렉터를 포함하고, 상기 리플렉터는 실질적으로 편평하며 상기 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직함 - ;
상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 1 세트를 얻고, 상기 측정 빔의 위상 오프셋를 이행하며, 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 2 세트를 얻기 위하여, 상기 위치설정 시스템 및 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 제어하도록 작동가능한 제어 시스템; 및
상기 측정치들의 제 1 세트 및 제 2 세트를 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하도록 작동가능한 캘리브레이션 시스템, 및/또는 상기 측정치들의 제 1 세트 및 제 2 세트를 토대로 상기 리플렉터의 형상을 모니터링하도록 작동가능한 모니터링 시스템을 포함하는 리소그래피 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제어 시스템은, 상기 측정치들의 제 1 세트가 얻어지는 경우의 상기 제 1 방향으로의 위치와 상기 측정치들의 제 2 세트가 얻어지는 경우의 상기 제 1 방향으로의 위치 간의 거리가 존재하도록, 상기 이동가능한 대상물을 변위시키기 위해 상기 위치설정 시스템을 제어함으로써 상기 위상 오프셋을 이행하도록 구성되는 리소그래피 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 거리는 실질적으로 (a/b).(λ/c)와 같으며,
여기서, λ는 측정 빔의 파장이고, a, b 및 c는 정수들인 리소그래피 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 간섭계는 제어가능한 광학 디바이스를 포함하며, 상기 제어 시스템은 상기 제어가능한 광학 디바이스를 제어함으로써 상기 위상 오프셋을 이행하도록 구성되는 리소그래피 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 시스템은 또한 제 2 위상 효과를 이행하고 측정치들의 제 3 세트를 얻기 위하여 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 제어하도록 작동가능한 리소그래피 장치. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 시스템은 상기 각도 위치들의 평균으로부터 재구성된 거울 형상을 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하도록 작동가능한 리소그래피 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캘리브레이션 시스템은 상기 각도 위치들 간의 차들을 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하도록 작동가능한 리소그래피 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 간섭계 변위 측정 시스템은 또한 방사선의 제 2 측정 빔을 이용하여 상기 제 2 방향으로의 상기 이동가능한 대상물의 변위들을 측정하도록 작동가능하고, 상기 간섭계 변위 측정 시스템은 제 2 리플렉터를 포함하며, 상기 제 2 리플렉터는 실질적으로 편평하고 상기 제 2 방향에 대해 실질적으로 수직하며,
상기 제어 시스템은 또한 상기 제 2 측정 빔을 이용하여 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 4 세트를 얻고, 상기 측정 빔의 위상 오프셋을 이행하며, 상기 제 2 측정 빔을 이용하여 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 5 세트를 얻도록 작동가능하며,
상기 캘리브레이션 시스템은 또한 상기 측정치들의 상기 제 4 세트 및 상기 제 5 세트를 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하도록 작동가능한 리소그래피 장치. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동가능한 대상물은 기판을 지지하도록 구성되는 기판 테이블, 또는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지 부재인 리소그래피 장치. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리플렉터는 상기 이동가능한 대상물에 고정되는 리소그래피 장치. - 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 방법에 있어서,
상기 간섭계 변위 측정 시스템은, 방사선 측정 빔을 이용하여 제 1 방향으로의 리소그래피 장치의 이동가능한 대상물의 변위들 및 상기 제 1 방향에 수직한 축을 중심으로 한 상기 이동가능한 대상물의 각도 위치를 측정하도록 작동가능하고, 상기 간섭계 변위 측정 시스템은 리플렉터를 포함하고, 상기 리플렉터는 실질적으로 편평하고 상기 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직하며, 상기 방법은:
상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 1 세트를 얻는 단계;
상기 측정 빔의 위상 오프셋을 이행하는 단계; 및
상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 2 세트를 수행하는 단계;
상기 측정치들의 제 1 세트 및 제 2 세트를 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 단계를 포함하는 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 위상 오프셋을 이행하는 단계는, 상기 측정치들의 제 1 세트가 얻어지는 경우의 상기 제 1 방향으로의 위치와 상기 측정치들의 제 2 세트가 얻어지는 경우의 상기 제 1 방향으로의 위치 간의 거리가 존재하도록, 상기 이동가능한 대상물을 변위시키는 단계를 포함하는 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 거리는 실질적으로 (a/b).(λ/c)와 같으며,
여기서, λ는 측정 빔의 파장이고, a, b 및 c는 정수들인 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 방법. - 이동가능한 테이블 상에서 유지되는 기판 상에 이미지를 투영하기 위한 투영 시스템을 갖는 리소그래피 장치를 이용하는 디바이스 제조방법에 있어서,
상기 방법은:
이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 1 세트를 얻는 단계;
상기 측정 빔의 위상 오프셋을 이행하는 단계;
상기 이동가능한 대상물의 각도 위치의 측정치들의 제 2 세트를 얻는 단계;
상기 측정치들의 상기 제 1 세트 및 상기 제 2 세트를 토대로 상기 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 단계;
상기 이동가능한 테이블 상에서 유지되는 기판 상에 이미지를 투영하는 한편, 상기 제 1 방향으로 상기 이동가능한 테이블을 스캐닝하는 단계; 및
상기 간섭계 변위 측정 시스템에 의하여 측정되는 상기 이동가능한 테이블의 변위들을 기준으로 상기 투영 동안의 상기 이동가능한 테이블의 움직임을 제어하는 단계에 의하여,
방사선 측정 빔을 이용하여 제 1 방향으로의 상기 리소그래피 장치의 상기 이동가능한 대상물의 변위들, 및 상기 제 1 방향에 수직한 축을 중심으로 하는 각도 위치를 측정하도록 작동가능한 간섭계 변위 측정 시스템을 캘리브레이트하는 단계를 포함하고,
상기 간섭계 변위 측정 시스템은 리플렉터를 포함하고, 상기 리플렉터는 실질적으로 편평하고 상기 제 1 방향에 대해 실질적으로 수직한 디바이스 제조방법.
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