KR20020066186A - 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법 및 이에 따라 제조된디바이스 - Google Patents

Abstract

리소그래피 장치에 있어서, 초점평면의 형상은 노광영역에서의 웨이퍼면의 형상에 더욱 근사하게 일치하도록 투영렌즈시스템의 이용가능한 조작자(manipulator)를 사용하여 조정된다. 초점평면 형상의 제어는 웨이퍼면의 높이 및 경사를 측정하는 레벨링 제어와 통합될 수 있다.

Description

리소그래피 장치, 디바이스 제조방법 및 이에 따라 제조된 디바이스 {Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby}

본 발명은,

- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및

- 초점평면을 갖고 상기 초점평면의 형상을 변화시킬 수 있는 적어도 1개의 조정가능한 광학기기를 포함하며, 패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피 투영장치에 관한 것이다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사선 빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다 (이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사선 빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 지지구조체가 마스크테이블이 되고, 상기 마스크테이블은 입사하는 방사선빔내의 소정 위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

- 프로그래밍 가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그래밍 가능한 거울배열의 대안적 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나, 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스 어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사선 빔을 어드레스되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사시킬 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이 때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에서, 패터닝수단은 1이상의 프로그래밍 가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT특허 출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍 가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다.이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선감지물질(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 함유하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 리소그래피 투영장치의 한 형식에서는 타겟부상에 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔 하의 레티클 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 (magnification factor) M(일반적으로<1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도(V)는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고 자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (마스크의)패턴은 방사선감지물질(레지스트)층으로 최소한의 부분이라도 도포된 기판상에 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 다양한 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC와 같은 디바이스의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온 주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 완성하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 그 다음 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 집적회로 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 연결될 수 있다. 본 명세서에서 참고 자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)"으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학, 반사광학 및 카타디옵트릭 (catadioptric)시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식의 일부에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참고 자료로 채택되는 듀얼(dual)스테이지 리소그래피장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

기판상으로 마스크패턴을 올바르게 묘화시키기 위해서는, 웨이퍼를 투영렌즈의 초점평면에 정확하게 위치시키는 것이 필요하다. 초점평면의 위치는 조명 및 투영시스템내의 마스크, 조명 및 묘화세팅의 위치에 따라 변화할 수 있고, 예를 들어, 노광 또는 일련의 노광동안, 장치내의 온도 및/또는 압력변동에 기인할 수 있다. 초점평면위치에서의 이러한 변동에 대처하기 위하여, 투과이미지센서(TIS) 또는 반사이미지센서(RIS)와 같은 센서를 사용하여 초점평면의 수직위치를 측정하고, 초점평면에 웨이퍼면을 위치시키는 것이 공지되어 있다. 이것은 소위 "온더플라이(on-the-fly)"레벨링을 사용하여 행해질 수 있으며, 이로 인해 레벨센서가 노광시 웨이퍼면의 수직위치를 측정하고 묘화성능을 최적화하도록 웨이퍼테이블의 높이 및/또는 경사를 조정할 수 있다. 대안적으로, 소위 "오프액시스(off-axis)" 레벨링도 사용될 수 있다. 이 방법에서, (일부)웨이퍼면의 높이 맵은 예를 들어, 복수스테이지장치에서는 노광에 앞서 주어지고, 노광 또는 일련의 노광하는 동안의 높이 및 경사세트포인트는 정해진 기준에 따라 초점을 최적화하도록 미리 계산된다. 이러한 오프액시스 레벨링을 위한 방법 및 시스템은 유럽특허출원 제 EP-A-1 037 117에 기술되어 있다. 오프액시스방법에서는, 웨이퍼면의 정확한 형상과 위치가 측정되고, 측정된 웨이퍼면에 대하여 예상되는 디포커스(defocus)를 최소화하도록 노광을 위한 웨이퍼 높이 및 경사위치가 최적화될 수 있는 것이 제안된다. 투영시스템의 초점평면은 일반적으로 평탄하고, 웨이퍼면은 일반적으로 평탄하지 않기 때문에, 레벨링과정에 의하여 보상될 수 없는 일부 잔류 디포커스가 항상 존재한다.

본 발명의 목적은 전체노광영역에 걸쳐 초점을 더욱 개선시키기 위하여 리소그래피투영장치를 제어하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 도시한 도면,

도 2는 웨이퍼 높이가 레벨센서 및 Z-간섭계에 의한 측정값으로부터 결정되는 방법을 도시하는 도면,

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 초점제어 및 레벨링과정의 다양한 단계를 보여주는 도면,

도 7은 본 발명에 따른 초점제어 및 레벨링과정에 사용되는 센서와 기점(fiducial)을 보여주는 기판테이블의 평면도,

도 8은 본 발명에 사용되는 투영렌즈내에서의 조정가능한 광학기기를 보여주는 도면, 및

도 9는 본 발명을 실시하기 위한 제어시스템의 도면이다.

도면에서, 동일한 참조부호는 동일한 부분을 나타낸다.

상기 및 기타 목적은 서두에 명기된 바와 같이, 조사된 부분을 묘화시키는 노광시 작동하여, 상기 초점평면의 형상을 상기 노광영역의 표면윤곽과 더욱 근사하게 일치하도록 변화시키기 위하여 상기 조정가능한 광학기기를 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 리소그래피에서 달성된다.

상술된 바와 같이, 일반적으로 초점평면이 가능한 한 평탄하게 배치되고, 기판높이 및/또는 경사가 디포커스를 최소화하도록 제어되는 종래기술분야의 방법에 의하면, 웨이퍼면이 일반적으로 정확하게 평탄하지는 않기 때문에 일부 잔류 디포커스를 남기는 것이 불가피하다. 본 발명에 따르면, 정확하게 평탄한 초점평면을 만들기 위한 시도를 하기 보다는, 그 형상이 노광될 노광영역에서 기판의 측정된 표면윤곽과 더욱 근사하게 일치하도록 의도적으로 변화된다. 웨이퍼 높이 및 경사의 제어는 초점평면의 형상의 제어와 통합되는 것이 바람직하다. 그 다음, 낮은 차수(높이 및 경사)보정값은 기판의 위치설정에 의하여 이루어질 수 있고, 높은 차수보정값은 초점평면의 형상에 대한 조정에 의하여 이루어질 수 있다. 또한, 초점평면의 형상에 대한 높은 차수조정의 낮은차수 효과는 기판의 위치설정시에 보상될 수 있다.

따라서, 본 발명은 전체노광영역 전반에 걸친 디포커스를 감소시켜 개선된 묘화를 제공할 수 있다. 이는 모든 노광영역에서의 묘화의 질을 향상시키고, 전에 디포커스 한계를 초과한 곡면을 갖는 노광영역에서의 포커싱을 가능하게 하기도 한다.

미국특허 US 5,202,748호에는 리소그래피투영장치에 적용가능한 프로세스제어시스템이 개시되어 있고, 이는 웨이퍼 뒤틀림(warpage)으로 인한 웨이퍼에 의하여 유발된 수차를 결정할 수 있다. 이러한 수차측정에 기초하고 이에 따라서, 웨이퍼의 의도된 변형 또는 광학기기열(optical train)내의 광학기기의 조정에 의하여 그것의 보정 또는 소거가 기술되어 있다. 이는 본 발명에서 알 수 있는 바와 같이 수차, 특히 초점평면 편차(deviation)를 이끌어 들이지 않기 때문에 본 발명과는 무관하다.

본 발명은 초점평면의 형상에 영향을 미치는 광학기기를 조정하기 위하여 투영시스템내의 모든 이용가능한 조작자를 사용하도록 할 수 있다. 이러한 조작자에는, 제어수단이 조작자가 연결되는 광학기기를 조정할 수 있도록, 예를 들어 모터, 압전구동장치, 솔레노이드 등의 적절한 구동장치가 제공된다. 조정가능한 광학기기는 본 발명에 특별히 제공되거나, 또는 배율의 변화에 의하여 유발되는 필드 곡률(field curvature)을 보정하거나 렌즈의 비점수차(astigmatism)를 보정하는 것과 같은 기타 목적에 제공되는 광학기기를 포함할 수 있다. 조정가능한 광학기기는 조작자에 의하여 변화되는 임의의 6개의 자유도(degree of freedom)에서 그들의 위치 및/또는 오리엔테이션을 가질 수 있다. 또한, 예를 들어, 광학기기가 그것의 표면모양을 조정하기 위한 압전식 광학기기가 제공되는 반사기인 경우, 광학기기의 형상을 조정하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

방사선 감지물질층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 제공하는단계;

방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

그 단면에서의 패턴을 투영빔에 부여하는 패터닝수단을 사용하는 단계;

초점평면을 갖고, 상기 초점평면의 형상을 변화시킬 수 있는 적어도 1개의 조정가능한 광학기기를 포함하는 투영시스템을 사용하여 방사선 감지물질층의 타겟부상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영시키는 단계를 포함하여 이루어지는 디바이스 제조방법에 있어서,

묘화단계시, 상기 조정가능한 광학기기를 제어하여, 상기 노광영역의 표면윤곽과 더욱 근사하게 일치하도록 상기 초점평면의 형상을 변화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서는 IC의 제조에서의 본 발명에 따른 장치의 사용에 있어서, 특정한 적용예에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치는 다른 여러 가능한 응용예를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 한다. 예를 들어, 상기 장치는 집적광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 또는 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 고려하여야 할 것이다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔" 과 같은 용어는(예를 들어, 365nm, 248nm, 193nm, 157nm 또는 126nm 파장의)자외선 방사선 및 EUV(예를 들어, 5~20nm 범위의파장을 갖는 극자외선)는 물론 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포괄하도록 사용된다.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 장치는,

방사선(예를 들어 UV 또는 EUV 방사선)의 투영 빔(PB)을 공급하는 (특별한 경우에, 방사선시스템은 방사원(LA)도 포함하는)방사선 시스템(LA, IL(Ex, IN, CO));

마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주고, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

기판(W)(예를 들어, 레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WTa);

기판(W)(예를 들어, 레지스트가 도포된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제3위치설정수단에 연결된 제3대물테이블(기판 또는 웨이퍼테이블)(WTb);

측정스테이션에서 기판테이블(WTa 또는 WTb)상에 유지되는 기판에 대한 측정(특정화)처리를 수행하는 측정시스템(MS);

노광스테이션에서 기판테이블(WTa 또는 WTb)상에 유지되는 기판(W)의 (1이상의 다이를 포함하는)타겟부(C)상으로 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화시키는 투영 시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절 또는 카타디옵트릭시스템, 거울그룹 또는 필드디플렉터 배열)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 투과형(투과형 마스크를 구비한 경우)이다. 그러나 일반적으로 예를 들어(반사형 마스크를 구비한)반사형 일수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상기에 언급된 프로그램 가능한 거울 배열의 형태와 같이 다른 종류의 패터닝 수단을 사용할 수도 있다.

상기 방사원(LA)(예를 들어, Hg램프, 엑시머 레이저, 레이저생성 플라즈마원, 저장링(storage ring)이나 싱크로트론내의 전자 빔 경로의 주위에 제공되는 언듈레이터(undulator) 또는 전자나 이온빔 원)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 직접적으로 조명시스템(일루미네이터)(IL)으로 들어가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 후에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔 강도 분포의 외측 및/또는 내측 반지름 크기(통상 각각 σ-외측 및 σ-내측이라고 함)를 설정하는 조절수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한, 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 기타 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사되는 빔(PB)은 그 단면이 소정의 균일성과 강도분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 (예를 들어, 흔히 방사원(LA)이 수은 램프인 경우에서와 같이)리소그래피 투영장치의 하우징내에 놓이지만, 상기 방사원이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어질 수 있고, 방사원이 만들어낸 방사빔이(예를 들어, 적당한 지향거울에 의하여)장치내부로 들어오게 할 수 있다. 후자의 경우, 방사원(LA)이 엑시머 레이저인 경우가 흔히 있다. 본 발명과 청구범위는 이들시나리오를 모두 포함하고 있다.

계속하여, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상의 마스크홀더에 고정된 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 통과한 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)상으로 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 간섭계 측정수단(IF)에 의하여, 기판테이블(WTa, WTb)은 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 제2 및 제3위치설정수단에 의하여 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캐닝하는 동안에 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시킬 수 있도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WTa, WTb)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)에 의하여 행해질 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼 스테퍼의 경우에는 마스크 테이블(MT)은 다만 짧은 행정 액추에이터에 연결되거나 고정될 수도 있다.

제2 및 제3위치설정수단은 투영시스템(PL)아래의 노광스테이션 및 측정시스템(MS)아래의 측정스테이션 모두를 포함하는 범위에 걸쳐 그들 각각의 기판테이블(WTa, WTb)을 위치시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 제2 및 제3위치설정수단은 각각의 노광스테이션내에 기판테이블을 위치설정하기 위한 개별적인 노광스테이션 및 측정스테이션 위치설정시스템 및 상기 2개의 위치설정시스템 사이에서 기판테이블을 교환하기 위한 테이블 교환수단으로 대체될 수 있다. 상술된 적절한 위치설정시스템은 WO 98/28665호 및 WO98/40791호에 기술된다. 리소그래피장치는 복수노광스테이션 및/또는 복수측정스테이션을 가질 수 있고, 측정 및 노광스테이션의 수는 서로 다를 수 있으며 스테이션의 전체수는 기판테이블의 수와 같을 필요는 없다는 것에 유의해야 한다. 실제로, 별도의 노광 및 측정스테이션의 원리는 단일 기판테이블로도 이용될 수 있다.

상술한 장치는 다음의 두 가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)로 투영된다. 이후 기판테이블(WTa, WTb)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 투영빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.

2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는, 실질적으로 스텝모드와 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이ν의 속도로 소정 방향(소위 "스캐닝 방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동할 수 있어, 투영 빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하게 되고, 동시에, 기판테이블(WTa, WTb)은 속도V=Mν로 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동한다. 이때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M= 1/4 또는M= 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고 상대적으로 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

리소그래피장치의 묘화성능에 영향을 주는 중요한 요인은 마스크이미지가 기판상에 초점이 맞춰지는 정확성이다. 일반적으로 웨이퍼는 매우 높은 평탄도로 폴리싱되지만 그럼에도 불구하고 초점정확성에 현저하게 영향을 미치는 완전평탄도로부터의 웨이퍼면의 편차("비평탄도"라 함)가 발생할 수 있다. 비평탄도는 예를 들어, 웨이퍼두께의 변동, 웨이퍼 형상의 일그러짐 또는 기판테이블상의 오염물에 의하여 야기될 수 있다. 이전 공정단계로 인한 구조체의 존재 또한 웨이퍼높이(평탄도)에 상당한 영향을 미친다. 본 발명에서, 비평탄도의 원인은 크게 관련되지 않는다; 단지 웨이퍼 최상면의 높이만을 고려한다. 본 명세서에서 달리 요구되지 않는다면, 이하에서 "웨이퍼면"은 마스크 이미지가 투영되는 웨이퍼의 최상면을 가리킨다.

웨이퍼를 기판테이블(WTa, WTb)중 한 개 위에 로딩한 후, 기판테이블의 물리적 기준면에 대한 웨이퍼면의 높이(Z_웨이퍼)가 측량된다. 이 과정은, 복수의 포인트에서, 물리적 기준면의 수직(Z)위치 및 웨이퍼면의 수직위치(ZLS)를 측정하는 레벨센서로도 불리우는 제1센서와, 동일한 포인트에서 기판테이블의 수직위치(ZIF)를 동시에 측정하는 제2센서 예를 들어, Z-간섭계를 사용하는 측정스테이션에서 수행된다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼면의 높이는 Z_웨이퍼=ZLS-ZIF로 결정된다. 그 다음 웨이퍼를 가지고 있는 기판테이블은 노광스테이션으로 이송되고, 물리적 기준면의 수직위치가 다시 측정된다. 그 다음, 높이 맵(map)은 노광처리시 올바른 수직위치에 웨이퍼를 위치설정하는데 참조된다. 이 과정은 도 3 내지 도 6을 참조하여 더 상세하게 후술된다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 먼저 기판테이블은 기판테이블에 고정되는 물리적 기준면이 레벨센서(LS)의 바로 밑에 있도록 이동된다. 물리적 기준면은 리소그래피장치에서 웨이퍼를 처리하는 동안 및 가장 중요하게는 측정 및 노광스테이션간 기판테이블의 이송중에 기판테이블상의 X, Y 및 Z에서의 위치가 변하지 않는 어떤 편리한 표면일 수도 있다. 물리적 기준면은 기타 정렬마크를 포함하는 기점(fudicial)의 일부일 수 있고, 상기 표면은 그 수직위치가 웨이퍼면의 수직위치를 측정하는 센서와 동일한 센서에 의하여 측정되도록 하는 특성을 가져야 한다. 물리적 기준면은 소위 투과이미지센서(TIS)가 삽입되는 기점의 반사면일 수 있다. 상기 TIS는 추가로 후술된다.

레벨센서는 예를 들어, 광학센서일 수 있고, 대안적으로는 공기(pneumatic)센서 또는 용량성센서가 고려될 수도 있다. 현재, 웨이퍼면에 의하여 반사되는 투영회절격자의 이미지와 고정된 검출회절격자 사이에 형성되는 모이레 패턴을 사용하는 센서의 바람직한 형태는 유럽특허출원 EP-A-1 037 117호에 개시되어 있다. 레벨센서는 웨이퍼면상의 복수의 위치의 수직위치를 동시에 측정하도록 하는 것이 바람직하고, 각각의 위치에 대하여 상기 센서는 특정영역의 평균높이를 측정하여 높은 공간주파수(spatial frequency)의 비평탄도를 평균낼 수 있다.

레벨센서(LS)에 의한 물리적 기준면의 수직위치의 측정과 동시에, 기판테이블의 수직위치는 Z-간섭계(ZIF)를 사용하여 측정된다. Z-간섭계는 본 명세서에 참고자료로 채용되는 WO 99/28790 또는 WO 99/32940에 개시되어 있는 바와 같이, 예를 들어 3, 5 또는 6축 간섭도량형시스템(interferometric metrology system)의 부분일 수도 있다. Z-간섭계시스템은 레벨센서(LS)의 캘리브레이트된 측정위치와 동일한 XY평면에서의 위치를 갖는 포인트에서 기판테이블의 수직위치를 측정하는 것이 바람직하다. 이는 레벨센서의 측정위치와 일치하는 포인트에서 기판테이블(WTa 또는 WTb)의 두 대향측의 수직위치를 측정하고, 그들 사이의 보간/모델링에 의하여 행해질 수 있다. 이것은 기판테이블이 XY평면에서 벗어나 기울어지는 경우에, Z-간섭계 측정이 레벨센서아래에 있는 기판테이블의 수직위치를 정확하게 지시하도록 해준다.

이 처리는 적어도 제1물리적 기준면으로부터 예를 들어 대각선으로 이격된 제2물리적 기준면에 대하여 반복되는 것이 바람직하다. 2이상의 위치로부터의 높이측정값은 기준평면을 형성하는데 사용될 수 있다.

1이상의 물리적 기준면의 수직위치 및 기판테이블의 수직위치의 동시측정은 맵핑되어야 하는 웨이퍼 높이에 대한 기준평면을 결정하는 한 포인트 또는 여러포인트를 설정한다. 상술된 형식의 Z-간섭계는 절대센서(absolute sensor) 보다는 변위센서(displacement sensor)가 효과적이며, 영점을 맞출 필요가 있지만, 넓은 범위에 걸쳐 고도의 선형위치측정을 제공한다. 한편, 예를 들어 상술된 것과 같은 적절한 레벨센서는, 더 작은 범위에 걸치지만 외부적으로 정의된 기준평면(즉, 공칭의 영점)에 대하여 절대위치측정을 제공할 수도 있다. 이러한 센서가 사용되는 경우에는, 물리적 기준면들이 레벨센서의 측정범위의 중간에서 공칭의 영점에 위치될 때까지, 레벨센서아래로 기판테이블을 수직으로 이동시켜 현재 간섭계 Z값을 읽어내는 것이 편리하다. 물리적 기준면상의 이들 1이상의 측정값으로 높이 맵핑을 위한 기준평면을 설정된다. 그 다음, Z-간섭계는 상기 기준평면에 대하여 영점이 맞춰진다. 이러한 방식으로, 기준평면은 기판테이블상의 물리적인 표면에 관련되어있고, Z_웨이퍼높이 맵은 기판테이블이 이동되는 베이스판에서의 어떤 비평탄도와 같은 기타 국부적인 인자 및 측정 스테이션에서 Z-간섭계의 초기 영점위치와는 관계없이 구성된다. 부가적으로, 높이 맵은 레벨센서의 영점위치에서의 어떤 드리프트와는 관계없이 구성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일단 기준평면이 설정되면, 높이 맵을 만들기 위하여 레벨센서 바로 밑에서 웨이퍼면이 스캐닝되도록 기판테이블이 이동된다. 웨이퍼면의 수직위치와 기판테이블의 수직위치는 알려진 XY 위치의 복수의 포인트에서 측정되고, 상기 알려진 XY 위치에서 웨이퍼 높이를 산출하기 위하여 서로 감산된다. 이들 웨이퍼 높이값은 어떤 적절한 형태로 기록될 수 있는 웨이퍼 높이 맵을 형성한다. 예를 들어, 웨이퍼 높이값 및 XY 좌표는 소위 불가분 쌍(indivisible pair)으로 함께 저장될 수 있다. 대안적으로, 웨이퍼 높이값들이 취해지는 포인트는, 예를 들어 소정의 속도로 소정 경로를 따라 웨이퍼를 스캐닝하고 소정의 간격으로 측정을 하여 미리결정될 수 있으므로, 높이 맵을 형성하는데는 높이값들의 간단한 리스트 또는 배열(측정 패턴 및/또는 개시 포인트를 한정하는 작은 수의 파라미터와 함께 선택적으로)로도 충분하다.

높이 매핑 스캔시 기판테이블의 움직임은 대부분 XY 평면에서만 있다. 하지만, 레벨센서(LS)가 신뢰성있는 영점읽음(zero reading)만을 주는 형식이라면, 기판테이블은 또한 수직으로 이동되어, 레벨센서의 영점위치에 웨이퍼면을 유지시킬 수 있다. 웨이퍼 높이는 본질적으로, Z-간섭계에 의하여 측정된 바와 같이, 레벨센서로부터의 영점읽음을 유지하는데 필요한 기판테이블의 Z 이동으로부터 도출된다. 그러나, 그 출력이 웨이퍼 높이에 선형으로 관련되거나 또는 선형화될 수 있는, 상당한 측정 범위를 가지는 레벨센서를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 측정 범위는 이상적으로 예측된 허용가능한, 웨이퍼 높이의 최대 변동을 포함한다. 이러한 센서에 의하면, 스캔시 기판테이블이 수직이동할 필요가 줄어들거나 없어지고, 상기 스캔이 더 빠르게 완료될 수 있는데, 이는 3차원으로 웨이퍼의 윤곽을 추적하도록 하는 기판테이블의 단행정 위치설정력에 의해서가 아니라 센서응답시간에 의하여 스캔 속도가 제한되기 때문이다. 또한, 상당한 선형 범위를 갖는 센서는 복수의 위치(예를 들어, 스폿의 배열)에서의 높이가 동시에 측정되도록 할 수 있다.

다음으로, 웨이퍼테이블은 도 5에 도시된 바와 같이 노광 스테이션으로 이동되고, (물리적인) 기준면은, 투영렌즈의 초점평면내의 기준점에 대하여 그 수직위치 측정을 허용하도록 하기 위하여, 투영렌즈 아래에 위치된다. 바람직한 실시예에 있어서, 이것은 그 검출기가 이전의 측정에 사용되는 기준면에 물리적으로 연결되는 1이상의 투과이미지센서(후술함)를 사용하여 달성된다. 투과이미지센서(들)는 투영렌즈 아래의 마스크로부터 투영된 이미지의 수직초점위치를 결정할 수 있다. 이러한 측정에 의하면, 기준평면은 투영렌즈의 초점평면에 관련될 수 있고, 최적 초점으로 웨이퍼면을 유지하는 노광방식이 결정될 수 있다. 종래기술에서 이것은 예를 들어 스캔 경로를 따르는 일련의 포인트용 Z, Rx, Ry 세트포인트로 정의되는, 3차원의 기판테이블용 경로를 연산하여 행해진다. 이것은 도 6에 도시되어 있다. 본 발명에 따르면, 초점평면의 형상은 또한 투영렌즈내의 이용가능한 조작자를 사용하여 초점을 향상시키도록 조정된다. 이것은 도 8에 도시되어 있다.

도 8에서 알 수 있듯이, 웨이퍼면(WS)이 상당한 비평탄도를 포함한다면, 투영빔(PB)의 노광 슬릿의 전체 영역에 걸쳐 평탄한 초점평면(11)에서 정확한 초점을 맞추는 것은 불가능하다. 대신에, 웨이퍼면(WS)과 평탄한 초점평면(11)간의 총 또는 평균 디포커스를 최소화하는 위치에 웨이퍼를 위치시키는 것이 필요하다. 본 발명에 따르면, 나머지 디포커스는 투영시스템(PL)내의 이용가능한 조작자(22, 24, 26)를 사용하여 초점평면을 왜곡시킴으로써 최소화하거나 제거될 수 있다. 상기 조작자(22, 24, 26)는 투영시스템에서의 광학기기(21, 23, 25)의 수직, 수평 및/또는 회전위치를 조정할 수 있다. 본 발명에 사용된 조작자는, 일시적인 영향, 예를 들어 투영빔에 의하여 야기된 렌즈 가열에 대한 보상을 위하여, 투영렌즈의 현장 조정(on-site adjustment) 또는 특별히 본 발명에 제공될 수 있다. 상기 시스템의 배율에 있어서의 조정에 의하여 발생되는 필드 곡률을 보정하는데 사용되는 렌즈기기들은 특히 본 발명에 유용하다. 본 발명에 따르면, 필드 곡률 보정이 변화될 수 있고, 또는 필드 곡률이 평탄하지 않은 기판상의 초점을 개선하도록 의도적으로 도입될 수 있다. 물론, 1이상의 렌즈기기의 (상대적) 위치 및/또는 오리엔테이션을 변화시키는 기타 다른 이용가능한 조작자들도 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 투영시스템내의 광학기기들의 형상 및/또는 광학적 특성을 변화시키는 조작자를 사용할 수도 있다.

본 발명에 의하여 제공되는 개선정도는 웨이퍼면과 이용가능한 조작자의 개수 및 영향에 따라 다르다. 도 8에서 알 수 있듯이, 두번째 차수 보정을 도입하는것은 도시된 웨이퍼면에 더욱 근접한 초점평면(12)이 되고, 이에 따라 디포커스가 감소된다. 네번째 차수 보정을 도입하는 것은 웨이퍼면(WS)에 더더욱 근접한 초점평면(13)이 되고, 이에 따라 디포커스가 더욱 감소된다. 투영시스템이 비대칭적인 광학기기와 적절한 조작자를 포함한다면, 더 높은 홀수 차수 보정들이 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따르면, 투영시스템(PL)의 조정가능한 파라미터들인 p1, p2 등을 위한 세트포인트들이, Z, Rx, Ry를 위한 세트포인트에 부가하여 결정된다. 세트포인트는, 스캐닝 모션시, 노광 슬릿 이미지의 초점평면과 웨이퍼 맵 데이터간의 차이를 최소화하기 위하여, 최소제곱법을 사용하여 결정될 수 있다. 연산의 용이함을 위하여, 노광 슬릿 이미지와 웨이퍼의 상대운동은 정지된 웨이퍼에 대하여 이동하고 있는 슬릿처럼 표현될 수 있다. 또, 최소제곱법은 각 시간(t)에 대하여 다음 수학식의 최소값을 산출하는 Z(t),Rx(t),Ry(t),p1(t),p2(t),...등의 값들을 구하는 것으로 표현될 수 있다.

여기서,w(x,y등)는 웨이퍼면의 수직위치를 나타내고, FP(p1(t),p2(t) 등)는 p1(t),p2(t) 등의 함수로서 초점평면의 수직위치를 나타내며, s는 스캐닝방향으로의 노광 슬릿의 폭이고, W는 스캐닝방향에 직각인 그 길이를 나타낸다. 세트포인트 및 웨이퍼 궤적은 Y(스캐닝방향에서의 위치) 또는 t(시간) 중 어느 하나의 함수로서 표현될 수 있는데, 그 이유는 이들이 Y = y₀+ v.t 관계에 있기 때문이다(단, y₀는 개시 위치이고, v는 스캐닝속도임).

상술된 바와 같이, 물리적인 기준면(들)(s)은 투과이미지센서(TIS)가 끼워지는 면인 것이 바람직하다. 도 7에 도시된 바와 같이, 2개의 센서(TIS1, TIS2)는, 웨이퍼(W)에 의하여 포함되는 영역 외부의 대각선으로 대향하는 위치에서, 기판테이블(WT, WTa 또는 WTb)의 최상면에 장착된 기점판(fiducial plate)상에 장착된다. 기점판은 열팽창 계수가 매우 낮은 매우 안정한 물질, 예를 들어 인바(Invar)로 만들어지고, 정렬과정에 사용되는 마커를 가질 수 있는 평탄한 반사형 상면을 구비한다. TIS1 및 TIS2는 투영렌즈의 에어리얼 이미지의 수직(및 수평)위치를 직접 측정하는데 사용되는 센서이다. 그들은 노광과정에 사용되는 방사선에 민감한 광검출기가 위치하는 뒤쪽에 근접한 각각의 면에 어퍼처를 포함한다. 초점평면의 위치를 결정하기 위하여, 투영렌즈는 마스크(MA)상에 제공된 TIS 패턴(TIS-M)의 이미지를 공간으로 투영시키며, 상기 이미지는 대비되는 밝고 어두운 영역을 가진다. 그 후, 기판테이블은, TIS의 어퍼처가 에어리얼 이미지가 예측되는 공간을 통과하도록, 수평(1방향 또는 바람직하게는 2방향으로) 및 수직으로 스캐닝된다. TIS 어퍼처가 TIS 패턴의 이미지의 밝고 어두운 부분을 통과함에 따라, 광검출기의 출력은 동요될 것이다. 이러한 절차는 상이한 수직레벨에서 반복된다. 광검출기 출력의 진폭의 변화율이 최고인 위치가 TIS 패턴의 이미지가 최고 콘트라스트를 갖는 위치를 나타내며, 따라서 최적의 초점위치를 나타낸다. 이에 따라, 초점평면의 3차원 맵이 도출될 수 있다. 이러한 형식의 TIS 예로는, 여기서 참고자료로 채택되는 US 4,540,277호에 더욱 상세하게 기술되어 있다. 상기 TIS 대신에, 여기서 참고자료로 채택되고 있는 US 5,144,363호에 기술되어 있는, 반사 이미지 센서(RIS)가 사용될 수도 있다.

물리적인 기준면으로서 TIS의 표면을 사용하는 것은, 상기 TIS 측정이 투영렌즈의 초점평면에 대한 높이 맵에 사용되는 기준평면에 직접 관련되므로, 상기 높이 맵은 노광공정시 기판테이블을 위한 높이 보정값을 주기 위하여 직접 채택될 수 있다는 장점을 가진다. 이는 도 6에 도시되어 있으며, 웨이퍼면이 투영렌즈(PL) 아래쪽 보정위치에 있도록 높이 맵에 의하여 결정되는 높이에서 Z-간섭계의 제어하에 위치설정된 기판테이블(WT)을 보여준다.

상기 TIS면은, 기판테이블을 마스크에 대하여 정렬하기 위하여, 그 위치가 스루-더-렌즈(TTL) 정렬시스템을 사용하여 검출되는 기준마커를 부가적으로 지닐 수 있다. 이러한 정렬시스템은 예를 들어 여기서 참고자료로 채택되고 있는 EP-0 467 445 A에 기술되어 있다. 개별적인 노광영역의 정렬이 또한 수행될 수 있고, 또는 노광영역을 기판테이블상의 기준마커에 대하여 정렬시키기 위하여 측정 스테이지에서 수행되는 정렬절차에 의하여 상기 개별적인 노광영역의 정렬이 생략될 수도 있다. 이러한 절차는 예를 들어 여기서 참고자료로 채택되고 있는 EP-0 906 590 A에 기술되어 있다.

의도되는 노광영역의 위치 및 범위를 파악하고, 본 발명에 의하여 생성된 높이 맵은 각각의 노광을 위한 기판테이블 또는 투영시스템용 최적조건의Z,Rx,Ry,p1,p2 등의 최적위치 세트포인트를 사전에 연산하는데 사용될 수 있다. 이것은 웨이퍼가 투영렌즈 아래쪽에 위치될 때의 웨이퍼 높이만을 측정하는 공지된 장치에 있어서의 레벨링에 요구되는 시간을 피함으로써, 스루풋을 향상시킨다. 최적조건의 Z,Rx,Ry,p1,p2 등의 최적 세트포인트는 공지된 다양한 수학적 기술, 예를 들어 디포커스(웨이퍼면과 이상적인 초점평면간의 거리로서 정의됨)를 최소화하기 위하여 반복 프로세스(iterative process)인 LSQ(t)를 사용하여 노광영역에 걸쳐 적분하여 연산될 수 있다.

스텝-앤드-스캔 모드에는 또 다른 장점이 있을 수 있다. 상기 모드에서, 투영렌즈는 노광영역의 대응하는 부분상으로 마스크 패턴의 부분만의 이미지를 투영시킨다. 그 후, 마스크 및 기판은 전체 마스크 패턴이 전체 노광영역상으로 묘화되도록 투영시스템(PL)의 이미지 초점평면 및 대상물을 통하여 동시적으로 스캐닝된다. 실제로, 투영렌즈가 고정되어 있고, 마스크와 기판이 이동되더라도, 웨이퍼면에 걸쳐 이동하고 있는 이미지 슬릿에 대해서는 이 과정을 고려하는 것이 종종 편리하다. 본 발명에 의하여 사전에 측정된 높이 맵에 의하면, XY 스캔경로(보통, 스캐닝은 한 방향으로만, 예를 들어 Y방향으로 일어남)에 대하여 매칭된 Z,Rx,Ry,p1,p2 등의 세트포인트의 시퀀스를 연산하는 것이 가능하다. 세트포인트의 상기 시퀀스는 부가적인 규칙에 따라 최적화될 수 있고, 예를 들면 스루풋을 감소시키거나 바람직하지 못한 진동을 유도할 수 있는 수직가속 또는 경사 움직임(tilt motion)을 최소화할 수 있다. 이격된 세트포인트의 시퀀스가 주어지면, 노광시의 스캐닝 궤적은 다항식 또는 스플라인 근사 절차(spline fitting procedure)를 사용하여 연산될 수 있다.

본 발명의 목적이 Z, Rx, Ry내의 최적위치에 웨이퍼를 위치시키고, 소정의 노광시 초점평면의 형상을 조정하는 것인 반면, 노광영역에 걸쳐 웨이퍼면 높이가 변동되어 웨이퍼가 위치설정될 수 없고, 초점평면이 전체 영역에 걸쳐 적절한 초점을 주도록 하는 형상이 되지 않을 수 있다. 이러한 소위 초점 스폿들은 노광 실패를 초래할 수 있다. 하지만, 본 발명에 의하면, 이러한 실패는 사전에 예측될 수 있어, 대책이 취해질 수 있다. 예를 들어, 불량으로 노광된 웨이퍼를 계속하여 처리하는 해로운 영향을 없애고, 웨이퍼를 벗겨내고 재코팅될 수 있다. 대안적으로, 예측된 실패가 웨이퍼상의 하나 또는 수 개의 디바이스에 영향을 끼치는 반면, 다른 것들이 수용될 만한 것이라면, 사전에 결함있는 디바이스를 초래한다고 예측될 수 있는 노광을 거르게 함으로써 스루풋이 증대될 수 있다.

본 발명을 구현하는데 사용되는 제어시스템(30)이 도 9에 도시되어 있다. 도 9에서, 웨이퍼면을 묘사하는 데이터는 웨이퍼 높이 맵(31)에 의하여 공급되고, 이는 사전에 얻어진 웨이퍼 높이 맵이 저장된 메모리, 또는 웨이퍼면을 실시간으로 직접 측정하는 레벨센서 및 초점평면 맵(32)으로부터 초점평면을 묘사하는 데이터를 포함할 수 있다. 초점평면의 구성을 연속적으로 측정하는 것은 일반적으로 불가능하기 때문에, 초점평면 맵(32)은 변화하는 이미지 파라미터와 초점평면이 어떻게 변화하는지의 모델에 의하여 필요에 따라 보완된, 일반적으로 초점평면형상의 주기적인 측정 결과값을 저장하는 메모리이다. 초점평면의 연속 또는 유사-연속(quasi-continuous) 측정이 가능한 경우, 이것이 사용될 수도 있다. 웨이퍼면과 초점평면을 묘사하는 데이터는 제어기(33)에 의해 사용되어, 기판테이블 위치(Z, Rx, Ry)를 위한 세트포인트와, 테이블 위치설정을 위한 서보 제어기(34)에 공급되고, 투영시스템(PL)의 조작자(22, 24, 26)의 제어를 위한 서보 제어기(35)에 공급되는 투영렌즈 파라미터(p1, p2 등)을 연산한다. 테이블 위치설정 서보 제어기(34)는 간섭계변위측정시스템(IF)에 의하여 측정된 테이블 위치를 사용하여 피드백 제어를 채택할 수 있다. 테이블 위치는 또한 사전에 연산된 세트포인트를 메모리(33a)로부터 읽어내는 것을 제어하는데 사용될 수 있다. 투영시스템 파라미터(p1, p2, 등)에 대한 조정값은 서보 제어기(35)로부터 초점평면 맵(32)으로 피드백될 수 있다. 상술한 바와 같이, 투영시스템은 렌즈 가열과 같은 기타, 특히 일시적인 영향을 보상하도록 조정될 수도 있다. 상기 영향들에 대한 필요한 보상을 달성하기 위한 투영시스템에 대한 보정들은, 관련된 제어시스템(36)에 의하여 공급되어, 본 발명에 따른 레벨링 및 포커싱을 위한 조정값과 조합될 수 있다.

제어시스템(30)은 또한 실시간(온-더-플라이)으로 기판테이블 위치의 제어를 허용하도록 하는 웨이퍼 높이 맵(31)으로부터 서보 제어기(34)로의 피드백을 포함한다. 이 피드백은 오프액시스(off-axis) 레벨링(스캔시 기판테이블 위치가 메모리에 미리 저장됨)만이 수행되어 진다면 생략될 수 있다.

본 발명이 특정장치에 구현될 때, 최적 초점에 도달하기 위하여 필요한 조정값들이 상이한 조정가능한 파라미터들 사이에서 어떻게 분할되어야 하는가를 결정한다. 많은 장치에 있어서, 기판테이블의 조정 범위 및 그 응답 속도는 투영시스템내의 조정가능한 광학기기의 그것들보다 더 크다. 이 경우, 더 높은 차수 보정으로부터 0^th및 1^st차수 보정을 분리하고, 이들에 대하여 보정하도록 기판테이블을 위치시키는 것이 편리할 수 있으며; 0^th및 1^st차수 보정은 효과적인 높이 및 경사 보정인 반면, 따라서 더 높은 차수 보정은 웨이퍼면의 높이 또는 경사를 변화시켜 보상될 수 없는 노광내의 웨이퍼면에서의 변동을 나타낸다. 0^th및 1^st차수 보정을 수행하기 위하여 기판테이블을 활용하는 것이 바람직할지라도, 이들 보정은 투영시스템내의 조정가능한 광학기기를 조정하여 수행되는 것도 고려된다. 더 높은 차수 보정으로부터 0^th및 1^st차수의 분리가 활용되는 경우, 상기 분리는 입력 데이터에서 행해질 수 있다. 예를 들어, 보정면을 도출하기 위하여 웨이퍼면 및 초점평면을 제거하고, 각각의 노광 또는 노광경로 중의 한 시점에 대하여, 평탄하지만 기울어진 평면을 보정면으로 맞춰 넣는 것이 가능하다. 노광 슬릿의 중앙에서의 평탄평면의 높이는 필요한 높이 보정(0^th차수)을 결정하고, 그 경사도는 필요한 경사 보정(1^st차수)값을 준다. 그 후, 평탄하고 경사진 평면은 상기 보정면으로부터 제거되어 투영렌즈 파라미터의 조정에 의한 보정을 위한 더 높은 차수를 남긴다.

어떤 장치에 있어서, 원하는 더 높은 차수 보정을 달성하기 위한 투영렌즈 파라미터의 조정은 초점평면의 수직위치 및 경사도(0^th및 1^st차수)에 있어 피할 수 없는 변화를 발생시킬 수 있다. 더 높은 차수와 더 낮은 차수 보정간에 이러한 혼선(crosstalk)이 생기는 경우, 상기 더 높은 차수 및 더 낮은 차수의 분리 보다는통합된 제어 알고리즘이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 더 높은 차수 보정이 우선 연산되어, 더 낮은 차수에서의 어떤 결과적인 영향들이 필요한 더 낮은 차수 보정의 연산에 반영된다.

횡방향(스캐닝방향에 수직방향)으로의 폭에 비하여 스캐닝방향으로 비교적 좁은 노광 슬릿을 구비하고, 투영렌즈내에 주로 회전 대칭적인 광학기기를 구비한 스캐닝 장치에 있어서, 더 높은 차수 보정은 특히 횡방향으로의 웨이퍼면 형상을 보상하기 위하여 주로 수행될 수 있다. 이것은 투영시스템내의 대칭적인 광학기기에 의하여, 스캐닝 및 횡방향으로의 초점평면의 형상에 대한 별도의 변화들이 불가능하기 때문이다. 따라서, 횡방향으로의 초점평면의 곡률의 변화는 스캐닝방향으로의 변화를 초래하지만, 횡방향으로의 노광 슬릿의 더 큰 치수 때문에, 횡방향으로의 편향(deviation)을 보상하는데 필요한 곡률만이 스캐닝방향으로의 극단적인 작은 수직편향을 초래한다. 또한, 스캐닝방향에서의 초점 편향은 스캐닝동작에 의하여 평균화되고, 따라서 여러 경우에 무시될 수 있다.

웨이퍼 형상이 이전의 공정 층에 의하여 일차적으로 결정되고, 유사 또는 동일한 여러 다이들이 1이상의 웨이퍼상에 인쇄되어지는 경우, 하나의 웨이퍼 또는 한 배치(batch)의 웨이퍼에 있어서의 각 다이 형식에 대하여 단지 한번의 보정을 예측하거나 연산하는 것이 가능할 수 있다. 어떤 경우에는, 더 높은 차수의 웨이퍼 형상은 이전의 공정 층에 의하여 결정될 수 있지만, 웨이퍼 및/또는 노광영역에 걸친 높이 및 경사 변동 및 웨이퍼 및/또는 노광영역간의 높이 및 경사 변동에 중첩될 수 있다. 이러한 경우, 각각의 다이형식을 위한 더 높은 차수 보정값은 사전에연산되어, 각각의 노광영역을 위하여 연산된 더 낮은 차수 보정값과 조합될 수 있다.

지금까지 본 발명의 특정 실시예를 기술하였지만, 본 발명이 상술된 것과 달리 실행될 수 있다는 것은 자명하다. 상기 기술은 본 발명을 제한하지 않는다.

본 발명에 따른 리소그래피투영장치를 제어하는 시스템 및 방법을 제공하여 전체노광영역에 걸쳐 초점을 더욱 개선시킬 수 있다.

Claims (18)

1. 방사선의 투영빔을 제공하는 방사선시스템;

   소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

   기판을 잡아주는 기판테이블; 및

   초점평면을 구비하고 상기 초점평면의 형상을 변화시킬 수 있는 적어도 하나의 조정가능한 광학기기를 포함하는, 상기 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템을 포함하여 이루어지는 리소그래피 투영장치에 있어서,

   조사된 부분을 묘화시키는 노광시 작동하여, 상기 노광영역의 표면윤곽과 더욱 근사하게 일치하도록 상기 초점평면의 형상을 변화시키기 위하여 상기 조정가능한 광학기기를 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어수단은 상기 표면윤곽을 나타내는 데이터를 저장하기 위한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 메모리에 저장하기 위하여, 적어도 하나의 노광영역의 기판표면윤곽을측정하도록 노광에 앞서 작동하는 기판높이매핑(mapping)수단을 구비한 측정 스테이션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 제어수단은 외부장치로부터 상기 표면윤곽을 나타내는 데이터를 수신하는 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어수단은 소정의 노광을 위하여 상기 노광에 앞서 상기 조정가능한 광학기기에 대한 원하는 조정값을 연산하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
6. 제1항에 있어서,

   노광시 상기 노광영역내의 복수의 포인트에서 기판표면의 위치를 측정하기 위한 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   원하는 위치 및/또는 오리엔테이션에 상기 기판을 위치시키기 위하여 제2대물테이블을 이동시키는 위치설정수단을 더 포함하고, 상기 제어수단은 또한 상기 기판을 위치시키기 위하여 상기 위치설정수단을 제어하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 노광영역에서 상기 기판의 표면이 상기 초점평면과 더 근사하게 일치하도록 하는 낮은 차수(low order) 보정을 실현하기 위하여는 상기 위치설정수단을 제어하는데 적합하게 되고, 높은 차수(high order) 보정을 실현하기 위하여는 상기 조정가능한 광학기기를 제어하는데 적합하게 되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 낮은 차수 보정은 위치 및 오리엔테이션 보정을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 제어수단은 상기 조정가능한 광학기기의 조정에 의하여 발생되는 낮은 차수 영향을 보상하도록 낮은 차수 보정을 실현하기 위한 상기 위치설정시스템을 제어하는데 적합하게 되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 조정가능한 광학기기는 필드-곡률(field-curvature) 보정렌즈인 것을특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 조정가능한 광학기기는 반사기의 형상을 변화시키기 위한 압전작동장치 (piezoelectric actuator)인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
13. 방사선감지물질층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판을 제공하는 단계;

    방사투영빔을 제공하여 방사선시스템을 사용하는 단계;

    패터닝수단을 사용하여 그 단면에서의 패턴을 투영빔에 부여하는 단계;

    초점평면을 구비하고 상기 초점평면의 형상을 변화시킬 수 있는 적어도 하나의 조정가능한 광학기기를 포함하는 투영시스템을 사용하여, 상기 방사선감지물질층의 타겟영역상으로 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,

    묘화하는 단계시 상기 조정가능한 광학기기를 제어하여, 상기 노광영역의 표면윤곽과 더욱 근사하게 일치하도록 상기 초점평면의 형상을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
14. 제13항에 있어서,

    묘화하는 상기 단계에 앞서 상기 노광영역의 표면윤곽을 측정하는 단계를 더포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 측정단계는 리소그래피 장치내의 측정 스테이션 또는 별도의 적정 툴(qualification tool)을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서,

    소정의 노광영역을 상기 노광영역의 묘화단계에 앞서 묘화하기 위하여 상기 조정가능한 광학기기에 대한 조정값을 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
17. 제16항에 있어서,

    복수의 유사한 노광영역들이 묘화되고, 상기 조정값을 연산하는 단계에서 연산된 조정값들은 복수의 노광영역을 묘화하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 디바이스.