KR100562190B1 - 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법,디바이스제조방법, 및 그 제조된 디바이스 - Google Patents

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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    • G03F7/70591Testing optical components
    • G03F7/706Aberration measurement

Abstract

광학 투영시스템의 수차를 측정하는 방법은 복수의 상이한 시그마세팅 및 개구수세팅에 대하여 투영시스템에 의하여 형성된 테스트패턴의 에어리얼이미지의 하나 이상의 파라미터를 실시간 직접 측정하는 단계, 및 상기 복수의 상이한 세팅에서 측정되는 하나 이상의 파라미터에 기초하여, 상기 투영시스템의 수차를 나타내는 하나 이상의 계수를 계산하는 단계를 포함한다. 테스트패턴은 고립된 영역을 포함하는 상기 테스트패턴의 영역과 콘트라스트하는 고립된 영역(310, 320, 330, 340, 350, 360)의 2차원 격자(207)를 포함하고, 상기 격자의 단위셀은 적어도 3개의 고립된 영역을 포함한다.

Description

리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법, 디바이스제조방법, 및 그 제조된 디바이스{METHOD OF MEASURING ABERRATION OF PROJECTION SYSTEM OF A LITHOGRAPHIC APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND DEVICE MANUFACTURED THEREBY}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리소그래피투영장치를 도시한 도면이다.
도 2는 소위 "벽돌벽(brick wall)" 패턴 및 육방정계 단위셀을 갖는 대응하는 격자를 도시한 도면이다.
도 3은 육방정계 단위셀의 격자에 대응하는, 고립된 영역의 테스트패턴을 도시한 도면이다.
도 4는 잔류수차가 없는, (도 3에 예시된) 육방정계 단위셀의 격자에 대응하는, 고립된 영역의 테스트패턴의 투영된 이미지의 세기분포를 예시한 도면이다. 수직축선을 따르는 국부적인 세기분포도가 격자점을 가로지르는 x방향에서의 라인을 따른 위치의 함수로서 투영빔방사선의 세기를 도시한다.
도 5는 3파수차가 있는 테스트패턴의 투영된 이미지의 세기분포를 예시한 도면이다. 그래프는 수직축선을 따라 슬릿형 방사선검출기로 측정되는 검출된 신호를 도시하며 수평축선을 따라 상기 슬릿형 방사선 검출기의 횡방향위치를 도시한다.
도 6은 검출된 신호를 고조파신호 및 제1고차 고조파신호(first higher order harmonic signal)로 분해하는 것을 도면이다. 수직축선을 따라 신호를 도표화하고, 수평축선을 따라 슬릿형 방사선검출기의 횡방향위치를 도표화한다.
도 7은 제르니케 계수 및 다항식의 표이다.
도 8은 ARTEMIS, 전단간섭계(shearing interferometer) 및 본 발명의 방법으로 측정되는 수차에 대한 측정결과간의 상관관계를 예시한 도면이다. 수직축선에 따라 ㎚ 단위로 측정결과간의 차이의 제곱평균제곱근값을 도시한다.
도 9는 사각형 단위셀을 나타내는 격자상에 위치된 고립된 영역을 갖는 테스트패턴을 도시한 도면이다.
본 발명은,
- 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
- 원하는 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
- 기판을 잡아주는 기판테이블; 및
- 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법에 있어서,
- 테스트패턴에 따라 상기 패터닝수단으로 투영빔을 패터닝하는 단계;
- 상기 방사선시스템 및 상기 투영시스템을 포함하는 시스템의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 시스템의 복수의 상이한 세팅에 대하여, 투영시스템에 의하여 형성된 테스트패턴의 에어리얼이미지의 하나 이상의 파라미터를 실시간 직접 측정하는 단계; 및
- 상기 복수의 상이한 세팅에서 상기 측정된 하나 이상의 파라미터에 기초하여, 상기 투영시스템의 수차를 나타내는 하나 이상의 계수를 계산하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
여기서 사용되는 "패터닝수단(patterning means)" 이라는 용어는 기판의 타겟부에 생성되어야 할 패턴에 대응하는, 패터닝된 단면을 입사하는 방사선빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 생성될 디바이스내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 마스크의 개념은 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠 위상시프트형 마스크와 다양한 하이브리드 마스크형식도 포함된다. 방사선빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크상의 패턴에 따라 마스크에 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과마스크의 경우) 또는 반사(반사마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우, 상기 지지구조체는 일반적으로 마스크테이블이 될 것이며, 이것은 입사되는 투영빔 내의 원하는 위치에 마스크가 잡혀 있을 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크가 상기 빔에 대하여 이동될 수 있다.
- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성제어 층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어) 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 반사된 빔 중에서 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 요구되는 매트릭스 어스레싱은 적절한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호로부터 얻을 수 있다. 프로그래밍가능한 거울배열의 경우, 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
- 프로그래밍 가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상기와 마찬가지로, 이 경우의 상기 지지구조체는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 프레임 또는 테이블로써 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크 및 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. 이러한 경우, 상기 패터닝수단은 IC의 개별층에 해당하는 회로패턴을 생성할 수 있으며, 상기 패턴은 한 층의 방사선감응재(레지스트)로 코팅된 기판(실리콘웨이퍼)상의 타겟부(예를 들면, 1이상의 다이로 구성되는)에 이미징될 수 있다. 일반적으로 한장의 웨이퍼에는 인접하여 있는 여러 개의 타겟부로 구성된 전체적인 네트워크를 포함하며, 이들 타겟부는 투영시스템을 통하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 서로 다른 형식의 기계로 구분될 수 있다. 한 가지 형태의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상에 전체 마스크패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체장치에서는 투영빔하에서 주어진 기준방향("스캐닝" 방향)으로 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 이 방향과 같은 방향 또는 반대방향으로 기판을 동기화시켜 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 <1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 여기에 서술된 리소그래피장치와 관련된 보다 많은 정보는 예를 들어, US 6,046,792호로부터 얻을 수 있으며 본 명세서에서도 참조자료로 채용된다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선감응재(레지스트)의 층이 최소한의 부분에라도 도포된 기판상에 이미징된다. 이 이미징단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트도포 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 이미징된 피쳐의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC 디바이스의 개별층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 그런 다음 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 모두가 개별층을 마무르도록 하는 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 이와 같은 공정에 관한 추가 정보는, 예를 들어, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있는 "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997년, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기 및 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함한 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 또한, 상기 방사선시스템은 임의의 이들 설계방식에 따 라 동작하는 구성요소를 포함하고, 이러한 구성요소들은 이후 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급될 수 있다. 일반적으로, 투영시스템 뿐만 아니라 방사선시스템도 방사선의 투영빔을 지향, 성형 또는 제어하는 구성요소를 포함한다. 특히, 투영시스템은 일반적으로 투영시스템의 개구수(통상적으로 "NA"라 함)를 설정하기 위한 수단을 포함할 것이며, 통상적으로 방사선시스템은 패터닝수단의 세기분포상류의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라고 함)를 설정하는 조정수단을 포함한다. 더 나아가, 상기 리소그래피장치는 2이상의 기판테이블(및/또는 2 이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서는 추가 테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에서 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어 US 5,969,441호 및 WO 98/40791호에는 트윈스테이지 리소그래피장치가 개시되어 있으며, 본 명세서에서도 인용참조되고 있다.
일반적으로, IC내에 더 많은 수의 전자부품을 집적화하려면, IC의 표면적을 넓히고 또는 부품의 크기를 줄여야 한다. 투영시스템의 경우, 이는 더욱 더 작은 세부요소, 즉 더 작은 라인폭이 타겟부상에 정교하게 이미징될 수 있도록 특히, 해상도가 증가되어야 한다는 것을 의미한다. 이것은 매우 엄격한 품질요건에 따라야만 하는 투영시스템을 요구한다. 예를 들어, 제조공차(manufacturing tolerance) 및 고유의 렌즈설계한계로 인하여, 투영시스템에 잔류수차(가 생길 수 있다. 실제로, 투영시스템은 이상적인(회절제한된) 시스템이 아니며; 일반적으로, 투영시스템은 수차제한된 시스템이다. 리소그래피투영장치의 분해능을 향상시키기 위하여, 위상시프트마스크 또는 오프엑시스조명과 같은 최신기술을 적용함과 더불어 잔류수차의 영향은 더욱 중요해진다. 상기 잔류수차(residual abberration)는 (예를 들어, 5차 및 7차 디스토션, x 및 45°비점수차, x 및 y 코마, 및 x 및 y 3파(three-wave수차와 같은) 고차수차(higher-order aberration)뿐 아니라 (예를 들어, 3차 디스토션, 3차 x 비점수차, 3차 45°비점수차, 3차 x 코마, 3차 y 코마 및 3차 구면수차와 같은) 저차수차(low-order aberration)도 포함할 수 있다. 상기에서 언급한 수차에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 D.Flagello 등이 저술한 "Towards a comprehensive control of full-field image quality in optical photolithography"(proc.SPIE 3051, 672-685 페이지, 1997년)라는 제목의 논문에서 얻을 수 있으며, 본 명세서에서 참조자료로 채용되고 있다.
예를 들어, 변화하는 환경조건, 또는 렌즈가열로 인한 가역변화, 또는 구성요소의 재료와 투영빔의 방사선의 상호작용으로 인한 투영시스템의 상기 구성요소의 노화 때문에, 저차 및 고차수차가 시간에 따라 일정하지 않다. (예를 들어, 제조공정 중에 간헐적으로) 잔류수차를 최소로하기 위하여, 요즘의 투영리소그래피장치는 일반적으로, 상기 잔류수차의 원인이 되는 저차 및/또는 고차수차를 측정하기 위한 수단, (예를 들어, 투영시스템의 1이상의 가동렌즈요소, 또는 지지구조체의 위치의 조정을 통하여) 상기 수차를 조정하는 수단, 및 요구되는 조정을 계산하고 적용하기 위한 수단을 포함한다. 상기 잔류수차를 실질적으로 최소화하기 위한 방법은, 예를 들어, 유럽특허출원 제 01303036.6호에 서술되어 있으며, 본 명세서에서도 인용참조된다.
본 명세서에서 인용참조되고 있는 국제특허출원 제 WO 00/31592호에는 광학 투영시스템에서의 수차의 측정을 위한 방법론이 개시된다. 특히, 상기 WO 출원은 "ART"(Aberration Ring Test)를 서술한다. 이 기술은 특수한 테스트 레티클상에 일련의 링형 피쳐를 채용하여, 감광성 기판상에 광학 투영시스템을 통하여 상기 링형피쳐가 이미징된다. 그 후, SEM(주사전자현미경)과 같은 기술을 사용하여 기판상의 링형피쳐의 이미지가 검사된다. 레티클상의 대응하는 원래 피쳐와 측정된 이미지를 비교하면 광학 투영시스템이 이미지에 도입한 수차의 형태를 알게된다. 또한, 상기 WO 출원은 ARTEMIS(ART Extended to Multiple Illumination Settings)로서 알려진 ART 기술의 개량을 도시한다. 상기 개량은 각종의 수차가 소위 다수의 제르니케다항식(그 각각은 관련된 제르니케수차계수 및 가중인자를 가짐)의 조합인 특정 푸리에 하모닉(specific Fourier harmonic)으로서 수학적으로 표시될 수 있는 사실을 이용한다. 이러한 다수(N)의 제르니케 수차계수를 결정하기 위해서, ART 기술은 복수(N)의 상이한 그룹의 외측-σ, 내측-σ 및 NA의 세팅에서 실행된다. 설명을 간단히 하기 위하여, 외측-σ, 내측-σ 및 NA의 세팅의 그룹은 이후 σ-NA 세팅이라고 칭한다. 상기 방식으로, 복수(N)의 σ-NA 세팅의 각각에 대하여 동일한 푸리에 하모닉을 측정할 수 있다. 시뮬레이션프로그램을 사용하면, 상기 언급된 가중인자에 대하여 기준값이 얻어질 수 있다. 이를 조합하면, 이것은 제르니케 수차계수의 소정의 세트를 계산할 수 있어, 당해 수차의 정량화가 가능하다.
유럽특허출원 제 01301571.4호에는 리소그래피투영시스템의 수차를 측정하기 위한 대안적인 방법이 서술되며, 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 그것은 단위시간당 처리될 수 있는 기판의 수를 실질적으로 감소시키기 않으면서 충분히 빠른 수차의 인시츄 측정(in situ measurement)에 관한 것이다. 상기 방법에 따르면, 투영빔은 원하는 테스트패턴으로 패터닝되고, 테스트패턴의 투영된 에어리얼이미지의 세기분포는 기판테이블내에 통합된 검출수단을 사용하여 인시츄로 검출된다. 상기 테스트패턴의 투영된 에어리얼이미지의 (투영시스템의 광축선에 수직인 상호 직교방향인) 횡방향위치뿐 아니라 (투영시스템의 광축선을 따른) 최적포커스의 위치도 복수의 상이한 σ-NA 세팅에 대하여 측정된다. 투영시스템의 1이상의 수차를 나타내는 계수는 상기 최적포커스 및 횡방향위치측정의 결과에 기초하여 계산될 수 있다. 이후, 상기 방법은 TAMIS(Transmission image sensing At Multiple Illumination settings)라 칭한다. 통상적으로, 상기 테스트패턴은 예를 들어, 투영빔방사선을 각각 실질적으로 차단 및 투과하는 라인 및 공간을 각각 포함하는 주기적인 회절격자의 세그먼트이다. 또한, 상기 공간의 폭이 상기 라인의 폭에 비하여 넓은 이러한 회절격자의 세그먼트가 테스트패턴으로서 사용된다. 통상적으로, (패턴을 포함하는 평면내에) 2개의 대응하는, 상호 직교방향에 평행하게 배치되는 상기 라인 및 공간을 가진 2개의 테스트패턴은 예를 들어, x 코마 및 y 코마와 같은 수차의 측정을 가능하게 하기 위하여 사용된다. 하지만, 이러한 측정에도 불구하고, 임의의 이러한 회절격자 세그먼트의 투영된 에어리얼이미지의 세기분포에서는 예를 들어, 3파수차와 같은 특정 고차수차의 존재에 관하여 실질적으로 검출가능한 정보를 얻을 수 없다. 따라서, 저차 및 고차수차의 존재 및 크기를 신뢰성있게 나타내고 측정하기에 적당한 테스트패턴을 제공하되, 상기 측정은 단위시간당 처리될 수 있는 기판의 수를 실질적으로 감소시키지 않으면서 인시츄로 행해져야 한다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 문제를 경감시키는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 개선된 감응성으로 수차를 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 서두에 밝힌 바 있는 광학 투영시스템의 수차를 측정하는 방법으로서, 상기 테스트패턴은 고립된 영역을 포함하는 상기 테스트패턴의 영역과 콘트라스트하는 상기 고립된 영역의 2차원 격자(lattice)를 포함하고, 상기 격자의 단위셀은 적어도 3개의 고립된 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법에서 상기 목적과 그 밖의 목적이 달성된다. 여기서, "콘트라스트한다"라는 동사는 투영빔의 방사선에 패터닝효과를 준다는 뜻이다. 예를 들어, 콘트라스팅 고립된 영역은 실질적으로 투명한 레티클의 표면상에 불투명 또는 반사 크롬영역으로서, 또는 레티클표면을 덮는 방사선차단 또는 반사 크롬코팅부내의 실질적 투과영역으로서 구현될 수 있다. 또한, 감쇠된 위상시프트마스크와 유사하게, 고립된 영역의 투과율 및/또는 위상시프팅특성이 예를 들어, 상기 고립된 영역을 포함하는 영역의 투과율 및/또는 위상시프팅특성과 상이할 수 있다.
전형적으로, 디바이스의 개별층을 나타내는 패턴은 패턴을 포함하는 평면내에 가상의 2차원 격자와 일치하여 위치된 피쳐의 반복하는 2차원 구조를 포함할 수 있다. 본 발명은 이러한 패턴의 투영된 (에어리얼) 이미지의 충실도가 특정 고차 수차의 존재에 일반적으로 강하게 의존한다는 경험에 기초한다. 따라서 본 발명에 따르면, 상기 2차원의 격자와 일치하여 위치된 고립된 영역의 반복하는 2차원 구조를 나타내는 테스트패턴은 특히 상기 특정 고차수차의 측정에 적합하다.
격자의 상기 단위셀은 육방정계셀(hexagonal cell)의 6개의 코너에 또는 근처에 위치된 6개의 고립된 영역을 포함하는 육방정계셀인 격자와 일치하여 위치된 고립된 영역을 나타내는 테스트패턴은 (고차수차) 3파수차에 대하여 뛰어난 감응성을 얻는 데에 사용되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 특정한, 상이한 형태의 고차수차에 대한 원하는 감응성을 얻기 위하여, 상기 격자의 상기 단위셀은 삼각형, 사각형 및 육각형을 포함하는 형상의 그룹으로부터 선택된 형상을 가질 수 있다. 상기 고립된 영역은 단위셀의 코너에 반드시 위치될 필요는 없다. 또한, 상기 영역은 단위셀의 측면을 따라, 또는 단위셀의 측면을 따라 코너부에, 또는 단위셀내부에 위치될 수 있다.
수차의 측정은 상기 방사선시스템 및 상기 투영시스템을 포함하는 시스템의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 시스템에서의 복수의 상이한 세팅(예를 들어, 복수의 상이한 σ-NA 세팅)에 대하여 투영시스템이 형성하는 에어리얼이미지의 하나 이상의 파라미터를 실시간 직접 측정하는 것에 기초한다. 상기 하나 이상의 파라미터는 하나의 단위셀내의 적어도 2개의 고립된 영역들간의 투영된 이미지의 특성차를 나타내는 것이 바람직하다. 상기 특성은 예를 들어, 피크세기, 공간 집적도, 공간세기분포, 이미지단면의 형상 및 이미지단면의 크기를 포함하는 특성의 그룹으로부터 선택된 하나의 특성일 수 있다. 예를 들어, 테스트패턴으로서 회절격자 세그먼트(grating segment)의 사용과 결합한 TAMIS와 비교될 때에, 상기 차이를 나타내는 파라미터의 유용성은 상당히 많은 수차계수의 측정을 가능하게 한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 테스트패턴의 에어리얼이미지의 하나 이상의 파라미터의 상기 실시간 직접 측정은 투과성-패터닝된 방사선 어퍼처를 포함하는 방사선검출수단으로 수행되고, 상기 투과성-패터닝된 방사선 어퍼쳐는 상기 고립된 영역을 포함하는 상기 방사선 어퍼처의 영역의 투과성과 실질적으로 상이한 투과성을 가진 고립된 영역의 2차원 격자를 포함한다. 서로에 대한 검출 어퍼처의 고립된 영역의 위치는 투영시스템의 배율인자 M을 고려하여 상기 테스트패턴의 고립된 영역의 위치에 맞게 매치될 수 있다. 상기 테스트패턴의 투영된 이미지를 스캐닝하고 수차를 측정하는 이러한 검출 어퍼처의 사용은 슬릿형 검출 어퍼처의 사용에 비하여 감응성을 향상시킬 수 있다.
복수의 파라미터는 투영시스템의 대응하는 복수의 상이한 개구수세팅 및/또는 방사선시스템내 퓨필평면에서 퓨필필링(pupil filling)의 상이한 세팅에서 측정되는 것이 바람직하다. 이들 퓨필필링의 상이한 세팅은 예를 들어, 디스크형, 고리형, 4중극, 2중극 및 소프트다중극 조명모드를 포함하는 그룹으로부터 선택된 상이한 조명모드를 포함할 수 있다. 조명모드의 정의 및 실현에 관한 더 많은 정보는 예를 들어, 미국특허출원 제 09/287,014호에서 찾을 수 있으며, 본 명세서세서 인용참조되고 있다.
대안적으로, 상기 하나 이상의 파라미터는 최적포커스의 위치 및/또는 테스트 패턴의 투영된 이미지의 횡방향위치일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 복수의 상이한 세팅의 각각에 대하여 투영시스템의 수차를 나타내는 상기 하나 이상의 계수에 있어서의 작은 변화의 함수로서 그 또는 각각의 측정된 파라미터의 이론적인 편차를 계산하는 단계를 제공한다. 후속하여, 한 세트의 연립방정식의 최소제곱법 또는 다중회귀(multiple regression)에 의하여 상기 하나 이상의 계수를 계산할 수 있다. 특히, 제르니케 수차계수가 얻어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는, 격자와 일치하여 위치된 고립된 영역을 나타내는 상기 테스트패턴 이외에도, 예를 들어, x 비점수차 및 45°비점수차와 같은 수차를 측정하는 하나 이상의 보조 테스트패턴이 제공된다. 상기 보조 테스트패턴은 예를 들어, 주기적인 라인 및 공간을 갖는 회절격자의 세그먼트 및 평행한, 라인형 고립된 영역의 반복구조를 포함하는 2차원 구조의 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면,
(a) 적어도 부분적으로는 한 층의 방사선감응재로 덮인 기판을 제공하는 단계;
(b) 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
(c) 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
(d) 투영시스템을 사용하여 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계, 및
(e) (d) 단계 이전에 테스트패턴에 따라 상기 패터닝수단으로 투영빔을 패터닝하는 단계,
(f) 상기 방사선시스템 및 상기 투영시스템을 포함하는 시스템의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 시스템의 복수의 상이한 세팅에 대하여, 투영시스템이 형성하는 테스트패턴의 에어리얼이미지의 하나 이상의 파라미터를 실시간 직접 측정하는 단계, 및
(g) 상기 복수의 상이한 세팅에서 측정된 상기 하나 이상의 파라미터에 기초하여, 상기 투영시스템의 수차를 나타내는 하나 이상의 계수를 계산하는 단계를 포함하는 디바이스제조방법으로서,
상기 고립된 영역을 포함하는 상기 테스트패턴의 영역과 콘트라스트하는 고립된 영역의 2차원 격자를 포함하는 테스트패턴으로서, 상기 격자의 단위셀은 적어도 3개의 고립된 영역을 포함하는, 상기 테스트패턴을 사용하는 단계, 및
상기 투영시스템에 의하여 투영된 이미지의 수차를 줄이기 위하여 상기 하나 이상의 계산된 계수에 기초하여 상기 수차를 보정하는 단계를 특징으로 하는 디바이스제조방법이 제공된다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 EUV(극자외선, 예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인)를 포함한 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하도록 사용된다.
첨부된 개략적인 도면을 참조로 단지 예시의 방식으로 본 발명의 실시예를 서술한다.
제1실시예
도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
ㆍ방사선(예를 들어, UV 방사선, 또는 248㎚, 193㎚, 157㎚, 126㎚ 또는 13.5㎚를 실질적으로 중심으로 하는 스펙트럼의 파장범위내의 파장을 가진 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);
ㆍ마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및
ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 이미징하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 쿼츠 및/또는 CaF2 렌즈시스템 또는 이러한 물질로 만들어진 렌즈요소를 포함하는 카다디옵트릭시스템 또는 거울시스템)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형(transmissive type)이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램 가능한 거울 배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, UV 엑시머레이저, 레이저생성된 플라즈마원, 방전원, 또는 스토리지 링내의 전자 빔의 경로 또는 싱크로트론 주위에 제공되는 위글러 또는 언듈레이터)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 각각 외측-σ 및 내측-σ를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을 포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사원(LA)이 흔히 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그 래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 시나리오를 모두 포괄하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은 행정 액츄에이터에만 연결될 수 있고 고정될 수도 있다.
상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의 하여 조사될 수 있다.
스캔 모드에서는, 주어진 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이 v의 속도로 주어진 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도 V=Mv로, 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때 M은 렌즈(PL)의 배율(통상 M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
수차의 측정을 가능하게 하기 위하여, 특정 마스크는 테스트패턴을 포함한다. 일반적으로, 도 1에서의 x 및 y방향을 따라 (예를 들어, 이미징된 마스크에 대해 8㎛의 라인폭을 갖는) 동일한 라인/공간으로 구성된 표준 정렬마크, 및 특수한 비대칭적으로 세그먼트된 정렬마커가 테스트패턴으로서 사용된다. 테스트패턴의 에어리얼 이미지의 횡방향위치(즉, 도 1에서 도시된 x,y평면에서의 위치, 이후 수평위치라고도 칭함) 및 최적포커스위치(즉, 도 1에서의 z방향을 따른 위치, 이후 수직위치라고도 칭함)는 투과이미지센서(TIS)로 측정될 수 있다. 투과이미지센서 (TIS)는 기판테이블(WT)과 관련된 물리적 기준표면안으로 삽입된다. 특정 실시예에서, 기판테이블(WT)의 최상면에 장착된 기준판(fiducial plate)위에, 웨이퍼(W)에 의하여 덮힌 영역의 외부의 대각선으로 대향하는 위치에, 2개의 센서가 장착된다. 기준판은 매우 낮은 열팽창계수를 갖는 매우 안정한 재료, 예를 들어 인바(Invar)로 만들어지며, 정렬공정에서 또 다른 기준으로 사용되는 마커가 있는 평탄한 반사 상부표면을 갖는다. 투과이미지센서(TIS)는 마스크상의 테스트패턴의 투영렌즈에 의하여 투영된 에어리얼이미지의 수직 및 수평위치를 직접적으로 결정하는 데 사용된다. 그것은 노광공정에 사용되는 방사선에 민감한 광검출기가 바로 뒤에 놓여진 반사표면내에 어퍼쳐를 포함한다. 특히, 도 1의 x 및/또는 y방향에 평행한 슬릿이 있는 슬릿형 어퍼쳐를 포함할 수 있다. 일반적으로, 특정 테스트패턴은 투과이미지센서(TIS)의 특정한, 대응하는 어퍼쳐와 함께 사용된다. 초점평면의 위치를 결정하기 위해서, 투영렌즈는 마스크(MA)상에 제공된, 콘트라스팅 명암영역을 갖는 테스트패턴의 이미지를 공간으로 투영한다. 그 후, 기판스테이지는 수평방향(한 방향 또는 바람직하게는 두 방향으로) 및 수직방향으로 스캐닝되어, 투과 이미지센서(TIS)의 대응하는 어퍼쳐는 에어리얼이미지가 있다고 예상되는 공간을 지난다. 상기 대응하는 어퍼쳐가 테스트패턴의 명암부를 지남에 따라, 광검출기의 출력은 유동칠 것이다(모아레 현상). 광검출기 출력의 진폭의 변동율이 가장 높은 수직레벨은 테스트패턴의 이미지가 가장 큰 콘트라스트를 갖는 레벨, 즉 최적의 포커스의 평면을 나타낸다. 변동율이 가장 높은 수평위치는 에어리얼이미지의 횡방향위치를 나타낸다. 상기 형태의 투과 이미지센서의 예는 US 4,540,277호에 보다 상세히 서술되어 있으며, 본 명세서에서 인용참조되고 있다. 직접측정기술은 레지스트의 노광을 수반하지 않기 때문에, 투과 이미지센서의 장점은 로버스트니스(robustness) 및 속도를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 저차수차 및 고차수차(3파수차와 같은)를 측정하기에 적절한 테스트패턴을 고찰한다. 3파수차의 존재는 특히, 소위 "벽돌벽" 구조를 갖 는 패턴의 투영된 이미지의 충실도에 나쁜 영향을 미친다. 벽돌벽구조에서, 직사각형의 고립된 영역이 벽돌벽의 벽돌과 함께 배열된다. 따라서 본 발명에 따르면, 벽돌벽 지오메트리에 일치하는 반복하는 2차원 구조를 나타내는 테스트패턴은 이러한 특정 고차수차의 측정의 정확성을 개선시키는 데 사용될 수 있다.
도 2에서는, (2차원) 벽돌벽(200)의 독특한 구조가 예시된다. (2차원) 벽돌(201)을 나타내는 길쭉한 직사각형의 고립된 영역의 각각의 위치는 벽돌(201)의 대칭 장축선상에 있으면서 상기 벽돌(201)의 대응하는 끝단면으로부터 일정 거리에 위치된 2개의 점(203)의 위치로 정의될 수 있다. 벽돌(201)의 점(203)은 격자(207)의 격자점(205)과 일치한다. 상기 격자(207)는 육방정계 단위셀(209)인 것이 특징이다. 이후, 이러한 격자는 벌집형 격자(honeycomb lattice) 또는 HC-격자라 하고 격자점(205)에 또는 그 근처에 위치된 고립된 영역을 갖는 테스트패턴은 벌집형패턴 또는 HC-패턴이라 한다.
도 3에서는, HC-패턴의 단위셀의 전형적인 레이아웃이 도시된다. HC-패턴의 단위셀의 고립된 영역(310, 320, 330, 340, 350, 360)은 실질적으로 육방정계 격자(207)의 점(205)에 중심이 맞추어진다. 마스크의 경우에서, HC-패턴은 예를 들어, 레티클의 표면상에 (예를 들어, 크롬층과 같은) 방사선차단층에 의하여 둘러싸인 실질적으로 투과성 정사각형으로서 구현될 수 있다. 분리간격(separation)(301, 302, 303)은 예를 들어, 바람직한 실시예에서는 각각 400㎚, 200㎚ 및 350㎚이다.
이러한 HC-패턴의 투영된 이미지는 단위셀 및 인접한 단위셀의 고립된 영역 에 대하여 도 4에 개략적으로 도시된다. 이미지에 있어서, HC-패턴의 단위셀의 고립된 영역(310, 320, 330, 340, 350, 360)의 존재는 대응하는 육방정계 격자(407)의 점(405)에서 또는 그 근처에서 대응하는 세기분포(410, 420, 430, 440, 450, 460)를 통하여 알 수 있다. 도 4에서의 세기분포(480)는 테스트패턴내의 인접한 단위셀의 대응하는 고립된 영역의 이미지이다. 도 4에는 (간명하게 하기 위하여) 그 밖의 다른 세기분포는 도시되어 있지 않다. 단일 고립된 영역의 이미지의 세기분포와 전체적인 HC-패턴의 이미지의 세기분포를 구별하기 위해서, 이후 전자의 세기분포를 "국부적인" 세기분포라 칭할 수 있다. 도 4에서, 국부적인 세기분포의 도표는 세기분포(440)로 도시된다. 수직축은 세기분포(440)에 포함된 격자점(405)을 지나는 x방향의 라인을 따른 위치의 함수로서의 방사선투영빔의 세기이다. 도 4에서, 한 세트의 세기등고선(441, 442, 443)은 국부적인 세기의 라인 즉 각각 세기가 401, 402, 403인 같은 라인을 나타낸다. 이들 세기는 각각 국부적인 세기분포(410, 420, 430, 450, 460, 480)를 나타내는 수 세트의 세기등고선(411, 412, 413), (421, 422, 423), (431, 432, 433), (451, 452, 453), (461, 462, 463), (481, 482, 483)에 의하여 유사하게 나타내어진다.
수차가 없을 경우, 상기 고립된 영역의 이미지의 특성(예를 들어, 국부적인 세기분포의 피크세기등)은 실질적으로 같다. 이 상황은 도 4에 도시된다. 일반적으로 잔류수차가 있으면, 고립된 영역의 상기 이미지의 특성은 서로 상이하다. 예를 들어, x 3파수차가 존재하는 경우, 세기분포(410, 430, 450)의 피크세기는 세기분포(420, 440, 460, 480)의 피크세기와 상이하다. 도 5에는 상기 효과가 예시된 다. 예를 들어, 국부적인 세기분포(460, 480)의 세기등고선(461, 462, 463), (481, 482, 483)은 각각 도 4의 그들 위치에 대하여 대응하는 격자점(405)으로부터 반경방향 바깥쪽을 향하여 변위되고, 이는 피크세기의 증가를 나타낸다. 이와 유사하게, 국부적인 세기분포(410, 450)의 등고선(411, 412, 413), (451, 452, 453)은 각각 반경방향 안쪽으로 변위되고, 이는 피크세기의 감소를 나타낸다. 상기 효과는 (도 5에서의 y축선에 평행한 슬릿이 있는) TIS의 슬릿형 어퍼쳐(510)를 구비한 테스트패턴의 이미지의 세기분포를 (도 5에서의 x방향으로) 스캐닝함으로써 측정될 수 있다. 도 5의 그래프는, 수직축선을 따라, x방향을 따른 슬릿의 위치의 함수로서 TIS에 의하여 검출된 세기를 도시한다. 잔류수차가 없을 경우, 검출된 세기(520)는 슬릿 x 위치(521)에서 생기는 피크값을 갖는 주기적으로 변동하는 x의 함수이다. x 3파수차의 존재는 슬릿 x 위치(522)에서 생기는 피크값을 갖는 (위상) 시프트된 주기적으로 변동하는 세기신호(530)를 유발한다. 테스트패턴의 이미지의 측정가능한 (x 3파수차를 나타내는) 파라미터는 예를 들어, 도 5의 화살표(523)에 의하여 나타낸 위치시프트이다. 하지만, 본 실시예에서는, 상기 파라미터로 제한되지 않는다. 예를 들어, 검출된 신호(530)로부터 최적의 사인곡선으로 변동하는 함수(531)가 결정될 수 있고, 신호(520, 531)간의 위상시프트가 측정될 수 있다. 대안적으로, 도 6에 예시된 바와 같이, 검출된 신호(530)는 상기 최적의 사인곡선으로 변동하는 함수(531) 및 제1고차 고조파신호(632)로 분해될 수 있다. 상기 신호(632)의 위상시프트(633)는 x 3파수차를 나타내는 측정가능한 파라미터이다.
제르니케계수라고도 불리우는 제르니케 수차계수를 측정하는 것이 바람직하다. 상기 투영시스템의 상기 수차를 나타내는 이들 계수는 특히 투영렌즈 파면수차를 서술한다. 파면수차(W)는 각도 형식에 따라 제르니케 전개식이라고 불리는 급수로서 나타낼 수 있다.
Figure 112002027111301-pat00001
여기서, 각각의 Z는 제르니케 계수이고, 각각의 f는 대응하는 제르니케 다항식이며, r 및 θ는 각각 반경 및 각도좌표를 나타낸다. 여기서, r은 투영시스템의 퓨필의 반경으로 정규화된다. 함수 f는 r과 사인 또는 코사인의 다항식의 곱의 형식을 취한다. 도 7에 도시된 표는 제1열은 제르니케 계수, 제2열은 대응하는 제르니케 다항식, 제3열은 소위 수차의 "차수", 및 제4열은 수차의 이름을 나타낸다. 제5열은 하기에서 참조용으로 사용된다.
TAMIS 방법에 따르면, 제르니케 수차계수를 측정하는 데 사용될 수 있는 파라미터는, 최적 포커스의 위치, 및 전체로서 테스트패턴의 이미지의 횡방향위치를 포함한다. 이상에서 설명한 바와 같이, 국부적인 세기분포간의 차이에 관계한 파라미터, 예를 들어 상기에 언급한 파라미터도 사용될 수 있다. 어떠한 파라미터도 복수의 상이한 σ-NA 세팅에 대하여 측정되는 것이 바람직하다. 측정된 파라미터와 제르니케 수차계수간의 관계는 하기와 같은 방식으로 표현될 수 있다.
Figure 112002027111301-pat00002
여기서, 벡터 P meas의 성분은, 임의의 바람직한 σ-NA 세팅에서 측정된 임의의 파라미터일 수 있다. 또한, 벡터 Z의 성분은 측정될 제르니케 수차계수이고, 행렬
Figure 112002027111301-pat00003
의 성분은 선형 근사(linear approximation)에 있어서, 측정된 파라미터의 값과 제르니케 수차의 값을 연관시키는 계산된 감응성 계수이다. 도 3에 일부 도시된 HC-패턴에 의하여, 벡터 Z는,예를 들어 도 7에 도시된 표에 "hc x"로 표기된 제르니케 수차계수를 포함할 수 있다. 도 3의 x,y 평면내에 90°회전된 보조 HC-패턴은 도 7에 도시된 표에 "hc y"로 표기된 제르니케 수차를 측정하는 데 사용될 수 있다. 제르니케 수차계수는 수학식 2를 역변환(invert)하여 측정된 데이터로부터 계산될 수 있다. 측정데이터로부터 단일 수차계수를 계산하기 위해서, 2개의 서로 직교하는 HC-패턴을 사용해야 한다면, 이것은 도 7에 도시된 표의 제5열의 "hc x,y"에 의하여 나타낼 수 있다.
본 발명의 기술의 유용성의 확인은 도 8에 예시된다. 248㎚의 파장에서 작동되고, 0.75의 최대 NA를 나타내는 리소그래피투영장치의 특정 투영시스템의 경우, 제르니케 계수의 값은 이후 SIF(제조자에 의하여 개발된 through-the-lens Shearing InterFerometry 방법)라 하는 기술을 사용하여, (타겟영역(C)에 대응하는) 이미지영역내의 x방향을 따른 한 세트의 상이한 13개 위치에서 렌즈 제조자에 의하여 측정되었다. SIF로 얻어진 측정결과는 참조용으로 사용되고, ARTEMIS 및 본 방법에 따라 측정된 제르니케 수차와 비교된다. 그 결과로서, 후자의 두 가지 방법의 각각에 대하여, 상기 13개의 상이한 위치의 한 세트에 대응하는 13개의 차이값은 각 제르니케 계수에 대하여 얻어진다. 도 8에서, 상기 13개의 차이값의 제곱평균값은 다수의 상이한 제르니케 수차계수에 대하여 수직축선을 따라 ㎚ 단위로 플롯된다. 흑색막대는 ARTEMIS으로 얻어진 결과를 나나탠다. 회색막대는 HC-패턴을 사용하여 여기에 개시된 방법(이후 HC-TAMIS라 칭함)으로 얻어진 결과를 나타낸다. 도 8은 SIF 측정결과와 HC-TAMIS 측정결과의 상관관계가 SIF 측정결과와 ARTEMIS 측정결과의 상관관계와 필적할만하거나 보다 뛰어남을 도시한다. ARTEMIS를 능가하는 개선은 특히, 각각 x 3파 및 y 3파 수차 계수(Z10, Z11)의 측정에 대하여 실질적이다.
제2실시예
본 발명은 HC-패턴의 사용에 제한되지 않는다. 하기에 서술되는 것을 제외하고는 제1실시예와 동일할 수 있는 제2실시예에서, 단위셀이 사각형인 고립된 영역의 2차원 격자를 포함하는 테스트패턴이 사용된다. 이러한 테스트패턴은 예를 들어, x 및 y 4파수차의 존재에 대하여 민감하다.
배열된 사각형 단위셀의 격자를 특징으로 하는 테스트패턴은 격자의 코너에서 또는 그 근처에서 고립된 영역을 가질 수도 있지만, 이러한 레이아웃에 제한되지 않는다. 도 9에서, 8개의 고립된 영역(920)(그 중 4개는 단위셀의 코너에 또는 근처에 위치됨)이 있는 사각형 단위셀(910)을 나타내는 격자(900)에 매치되는 테스트패턴의 예가 도시된다. 이러한 테스트패턴을 사용하면, 3파 및 4파수차 모두에 대한 감응성이 향상된다.
일반적으로, 삼각형, 사각형 및 육각형을 갖는 테스트패턴은 특정 수차에 대한 소정의 감응성에 따라 사용될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, x 및 y 코마와 x 및 45°비점수차를 측정하기 위해서, 주기적인 라인 및 공간을 갖는 회절격자의 세그먼트, 및/또는 평행한, 라인형의 고립된 영역의 반복구조를 포함하는 테스트패턴이 사용할 수 있다. 수차를 측정하는 테스트패턴은 예를 들어, 여기서 언급된 바와 같은 복수의 상이한, 구성하는 테스트패턴을 포함한다.
제3실시예
하기에 서술되는 것을 제외하고는 제1 또는 제2실시예와 동일할 수 있는 제3실시예에서, 이미지센서(TIS)는 기준판의 반사성 상부면내의 고립된, 실질적인 투과영역의 2차원 격자를 나타내는 방사선어퍼쳐를 포함한다. 상기 방식으로, 수차의 존재에 대한 검출된 신호의 감응성은 슬릿형 어퍼쳐를 사용하여 얻어진 감응성에 비하여 향상될 수 있다.
예를 들어, 테스트패턴용 HC-패턴과 조합하여, 고립된 어퍼처의 육방형배열을 포함하는 검출어퍼쳐(이후 간단히 "서브어퍼쳐"라 칭함)가 사용될 수 있다. 서브어퍼쳐의 형상은 중요한 요소가 아니다. 서브어퍼쳐의 형상은 예를 들어, 원형 또는 직사각형일 수 있다. 상기 기준판의 반사성 상부면내에서, 서로에 대한 상기 서브어퍼쳐의 위치는 투영시스템의 배율인자 M을 고려하여 상기 HC-패턴의 고립된 영역의 위치에 매치된다. 상기 방식으로, 테스트패턴이 검출어퍼쳐와 정렬될 때, HC-패턴의 고립된 영역의 이미지의 위치와의 매치가 얻어질 수 있다. 상기 서브어 퍼쳐를 포함하는 검출어퍼쳐의 영역은 예를 들어, 제1실시예에 서술된 바와 같은 슬릿형일 수 있다. 상기 서브어퍼쳐를 포함하는 이러한 슬릿형 검출어퍼쳐를 구비한 HC-패턴의 투영된 이미지를 스캐닝하면, 검출어퍼쳐의 스캔위치의 함수로서의 검출된 신호의 향상된 변조, 및 도 5의 그래프(530)에 나타낸 바와 같은 수차의 존재의 검출된 신호에 관한 영향의 향상을 유도한다.
대안적으로, 각각이 2차원 격자와 일치하여 위치된 서브어퍼쳐를 포함하며 각각이 대응하는 개별 방사선검출기에 방사선을 제공하는 2개의 개별 방사선어퍼쳐가 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 방사선어퍼쳐의 서브어퍼쳐는, 상술한 바와 같이, 정렬시 도 4에서의 세기분포(410, 430, 450)의 위치와 매치되도록 삼각형 단위셀을 나타내는 격자와 일치하여 위치될 수 있다. 이와 유사하게, 다른 방사선어퍼쳐의 서브어퍼쳐도 정렬시 도 4의 세기분포(420, 440, 460)의 위치와 매치되도록 구현될 수 있다. 이러한 듀얼어퍼쳐 레이아웃은 도 4의 세기분포(420, 440, 460)에 대하여 세기분포(410, 430, 450)의 수차유도된(aberration induced) 횡방향변위에 향상된 감응성을 제공한다.
본 실시예는 HC-패턴의 예 및 테스트패턴의 육방정계 단위셀의 소정의, 특정 고립된 영역에 서브어퍼쳐를 매치시키는 구성으로 한정되지 아니한다. 이와 유사한 방식으로, 서브어퍼쳐를 포함하는 1이상의 방사선검출 어퍼쳐는 삼각형 및 사각형 단위셀을 나타내는 격자와 일치하는 테스트패턴을 사용하여 구현될 수 있다. 또한, 상기 예에서 서술한 바와 같이, 테스트패턴의 단위셀의 소정의, 특정한 고립된 영역에 서브어퍼쳐를 매치시키는 임의의 소정의 구성은 구현될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 서술하였지만 본 발명이 서술된 바와 다르게 실시될 수도 있다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 수차를 측정하기 위한 테스트패턴을 사용하여 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법이 제공된다.

Claims (17)

  1. 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템; 원하는 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체; 기판을 잡아주는 기판테이블; 및 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법에 있어서,
    테스트패턴에 따라 상기 패터닝수단으로 투영빔을 패터닝하는 단계;
    상기 방사선시스템 및 상기 투영시스템을 포함하여 이루어지는 시스템의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 시스템의 복수의 상이한 세팅에 대하여, 투영시스템에 의하여 형성된 상기 테스트패턴의 에어리얼이미지의 하나 이상의 파라미터를 실시간, 직접 측정을 수행하는 단계; 및
    상기 복수의 상이한 세팅에서 측정되는 상기 하나 이상의 파라미터에 기초하여, 상기 투영시스템의 수차를 나타내는 하나 이상의 계수를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 테스트패턴은 고립된 영역을 포함하는 상기 테스트패턴의 영역과 콘트라스트하는 상기 고립된 영역의 2차원 격자를 포함하고, 상기 격자의 단위셀은 적어도 3개의 고립된 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격자의 상기 단위셀은 육방정계 단위셀의 6개의 코너에 또는 그 근처에 위치되는 6개의 고립된 영역을 포함하는 육방정계 단위셀인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 격자의 상기 단위셀은 삼각형, 사각형 및 육각형 형상을 포함하는 형상의 그룹으로부터 선택된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파라미터는 하나의 단위셀내에서 2개 이상의 상기 고립된 영역의 이미지의 특성간의 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 특성은 피크세기, 공간적으로 집적화된 세기, 공간세기분포, 이미지단면의 형상 및 이미지단면의 크기를 포함하는 특성의 그룹으로부터 선택된 하나의 특성인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실시간, 직접측정은 2차원의 매트릭스패턴으로 배열된, 복수의 방사선어퍼쳐를 포함하는 방사선검출수단에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 세팅은 상이한 개구수세팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 세팅은 방사선시스템내의 퓨필평면에서 세기분포의 외측 및/또는 내측 반경크기의 상이한 세팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 세팅은 디스크형, 고리형, 4중극, 2중극 및 소프트다중극 조명모드를 포함하는 그룹으로부터 선택된 상이한 조명모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 파라미터는 테스트패턴의 상기 이미지의 횡방향위치, 및/또는 최적포커스위치인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 상이한 세팅의 각각에 대하여, 상기 하나 이상의 계수에 있어서의 변화의 함수로서 상기 또는 각각의 측정된 파라미터의 이론적인 편차를 계산하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 계수는 한 세트의 연립방정식의 최소제곱법 또는 다중회귀에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 계수는 제르니케 계수인 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트패턴은 수차를 측정하는 하나 이상의 보조 테스트패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 보조 테스트패턴은 주기적인 라인 및 공간을 갖는 회절격자의 세그먼트 및 평행한 라인형 고립된 영역의 반복구조를 포함하는 2차원 패턴구조의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
  16. 리소그래피 투영장치를 사용하는 디바이스제조방법에 있어서,
    (a) 적어도 부분적으로는 한 층의 방사선감응재로 덮인 기판을 제공하는 단계;
    (b) 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;
    (c) 패터닝수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;
    (d) 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계;
    (e) (d) 단계 이전에 테스트패턴에 따라 상기 패터닝수단으로 투영빔을 패터닝하는 단계;
    (f) 상기 방사선시스템 및 상기 투영시스템을 포함하는 시스템의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 시스템의 복수의 상이한 세팅에 대하여, 투영시스템에 의하여 형성된 테스트패턴의 에어리얼이미지의 하나 이상의 파라미터를 실시간 직접 측정하는 단계; 및
    (g) 상기 복수의 상이한 세팅에서 측정된 상기 하나 이상의 파라미터에 기초하여, 상기 투영시스템의 수차를 나타내는 하나 이상의 계수를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    고립된 영역을 포함하는 상기 테스트패턴의 영역과 콘트라스트하는 상기 고립된 영역의 2차원 격자를 포함하는 테스트패턴을 사용하되, 상기 격자의 단위셀은 적어도 3개의 고립된 영역을 포함하는, 상기 테스트패턴을 사용하는 단계, 및
    상기 투영시스템에 의하여 투영된 이미지의 수차를 줄이기 위하여 상기 하나 이상의 계산된 계수에 기초하여 상기 수차를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
  17. 방사선의 투영빔을 공급하는 방사선시스템; 원하는 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체; 기판을 잡아주는 기판테이블; 및 기판의 타겟부상에 패터닝된 빔을 투영하는 투영시스템을 포함하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법에 있어서,
    테스트패턴에 따라 상기 패터닝수단으로 투영빔을 패터닝하는 단계;
    투영시스템에 의하여 형성된, 테스트패턴의 에어리얼이미지의 하나 이상의 파라미터를 실시간 직접 측정하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 파라미터에 기초하여, 상기 투영시스템의 수차를 나타내는 하나 이상의 계수를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 테스트패턴은 고립된 영역을 포함하는 상기 테스트패턴의 영역과 콘트라스트하는 상기 고립된 영역의 2차원 격자를 포함하고, 상기 격자의 단위셀은 적어도 3개의 고립된 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피장치의 투영시스템의 수차를 측정하는 방법.
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