KR100709372B1 - 리소그래피 빔 생성을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 조명장치 및 방법은 복수의 대응 방사선 소스들로부터의 복수의 소스 방사선 빔들을 수용하는 단계, 공통 빔 경로를 따라 복수의 소스 방사선 빔들을 편향시켜 방사선 투영빔을 생성시키는 단계, 방사선 투영빔에 단면 패턴을 부여하는 단계; 및 상기 패터닝된 방사선 투영빔을 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함한다.

Description

리소그래피 빔 생성을 위한 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR LITHOGRAPHIC BEAM GENERATION}
본 명세서내에 채용되어 그 일부를 형성하고 있는 첨부도면들은, 본 발명을 예시하며, 나아가 설명부와 함께 본 발명의 원리 이해를 돕고 당업자들이 본 발명을 구성 및 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
도 1은 리소그래피 장치의 블록도;
도 2는 다중-소스 투영빔의 타이밍 다이어그램;
도 3은 도 2에 예시된 다중-소스 투영빔을 제공하기에 적합한 빔 전달 시스템의 블록도;
도 4는 도 2에 예시된 다중-소스 투영빔을 제공하기에 적합한 또 다른 다중-소스 빔 전달 시스템의 블록도;
도 5는 다중-소스 투영빔의 또 다른 타이밍 다이어그램;
도 6은 또 다른 다중-소스 빔 전달 시스템의 블록도;
도 7은 도 5에 예시된 투영빔을 제공하기에 적합한 또 다른 다중-소스 빔 전달 시스템의 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을, 대응되는 참조부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 첨부도면을 참조하여 예시의 방법으로 설명할 것이다.
본 발명은 리소그래피 조명 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 특별하게는 공통 빔 경로상으로 투영되는 다수의 방사선 소스 빔들에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판의 타겟부상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적회로(IC), 평판 디스플레이 및 미세 구조체 관련 디바이스들의 제조시에 사용될 수 있다. 종래 리소그래피 장치에서, 대안적으로는 마스크 또는 레티클이라 지칭되는 패터닝수단이 IC(또는 여타 디바이스)의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성시키는데 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선감응재(예를 들어, 레지스트) 층을 가지는 기판(예를 들어, 실리콘웨이퍼 또는 유리판)상의 (예를 들어, 1 또는 수개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부상에 묘화(imaging)될 수 있다. 패터닝수단은, 마스크 대신에 회로 패턴을 생성하는 역할을 하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이와 같은 콘트라스트 디바이스를 포함할 수도 있다.
일반적으로, 단일 기판은 노광될 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 전체패턴을 단일 노광으로 타겟부상에 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 스테퍼, 및 투영빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향 또는 반대 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는, 스캐너를 포함한다.
개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이에 의해 투영빔에 패턴이 부여되는 리소그래피 장치가 공지되어 있다. 따라서, 이러한 장치에서는, 빔에 패턴을 부여하기 위해 퍼포밍된(performed) 마스크(레티클이라 칭하기도 함)에 의존하기 보다, 제어가능한 요소들의 어레이로 제어신호들을 전달하여 상기 요소들의 상태를 제어함으로써 투영빔을 패터닝한다. 이러한 장치는, 필요한 패턴을 투영빔에 부여하기 위해 마스크보다는 개별적으로 제어가능한 요소들에 의존한다면, 일반적으로 "마스크 없는(maskless)" 장치라 언급된다.
마스크 없는 리소그래피 장치는, 상대적으로 큰 영역의 기판, 예를 들어 평판 디스플레이로서 사용될 기판을 노광하는데 사용될 수 있다. 이러한 패널들은 투영시스템들의 어레이 아래에서 단일 패스로 노광될 수도 있으며, 그 각각에는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 채용하는 그 자신의 패터닝시스템이 제공된다. 기판이 투영시스템에 대해 변위되면, 투영되는 패턴을 바꾸기 위하여 제어가능한 요소들의 어레이들의 개별 요소들의 상태를 변화시킬 필요가 있다. 개별 요소들의 상태가 변화될 수 있는 속도(일반적으로, 업데이트 속도라 칭함)가 제한되며, 이는 기판이 투영시스템에 대해 변위될 수 있는 최대 속도의 상한을 부과한다. 변위의 속도는 장치의 최대 스루풋을 결정한다.
또한, 변위의 속도는 기판을 조사(irradiate)하는데 사용되는 투영빔의 세기에 달려 있다. 주어진 세기의 투영빔에 대하여, 빔에 의해 노광되는 기판의 면적이 클수록, 기판의 단위 면적 당 방사선 빔의 파워/세기 밀도는 작아진다.
기판에 원하는 패턴을 전사하기 위하여, 형성되는 기판의 면적 당 방사선 에 너지의 사전설정된 총 양을 제공할 필요가 있다. 이 사전설정된 총 양은 방사선 빔의 파장 또는 유형, 및 레지스트 재료의 두께에 따라 변화할 것이다. 기판의 단위 면적 당 파워가 감소한다면, 보다 긴 노광 시간이 요구된다. 따라서, 투영빔의 파워는 또한 장치의 최대 스루풋을 결정한다.
하지만, 원하는 파워 출력을 갖는 단일 방사선 소스를 제공하는 것이 항상 가능한 것은 아니다. 방사선 소스의 파워 출력은 기술에 의해 제한될 수 있으며, 및/또는 높은 파워의 방사선 소스들의 비용은 상대적으로 고가이다.
따라서, 개선된 리소그래피 조명시스템 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 리소그래피 조명시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 특별하게는 공통 빔 경로상으로 투영되는 다수의 방사선 소스 빔들에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 방사선 소스들로부터 복수의 소스 방사선 빔들을 수용하도록 구성된 1이상의 방사선 입력부; 상기 1이상의 방사선 입력부에 광학적으로 커플링되는 1이상의 방사선 빔 편향 요소; 및 공통 빔 경로를 따라 상기 1이상의 방사선 빔 편향 요소에 광학적으로 커플링되는 공통 빔 출력부를 포함하는 리소그래피 조명장치가 제공되며, 상기 1이상의 방사선 빔 편향 요소는 공통 빔 경로를 따라 복수의 소스 방사선 빔들 각각을 편향시키도록 구성된다.
이러한 빔 전달시스템을 제공함으로써, 복수의 방사선 소스들로부터의 방사 선 빔들은 투영빔을 퍼포밍하기 위해 조합된다. 따라서, 단일의 상대적으로 높은-파워의 방사선 투영빔은 몇개의 낮은 파워의 방사선 소스들로부터의 방사선 빔들을 사용하여 형성될 수 있다. 선택적으로, 소스 방사선 빔들 각각은 주기적인 일련의 방사선 펄스들을 포함하는 펄스 방사선 빔(pulsed radiation beam)이고, 투영빔은 일련의 별개 방사선 펄스들을 포함하며, 상기 투영빔의 각각의 방사선 펄스는 각각의 단일 소스 방사선 빔으로부터의 각각의 단일 펄스로 형성된다.
개별적인 소스 방사선 빔들로부터의 펄스들이 투영빔에서 오버랩되지 않도록 함으로써, 상이한 소스 방사선 빔들간의 간섭 효과(interference effect)가 회피된다.
통상적으로, 소스 방사선 빔들 각각은 실질적으로 동일한 파장의 방사선으로 이루어지고, 주기적인 일련의 방사선 펄스들 각각은 실질적으로 동일한 반복 주파수를 갖는다.
일 실시예에서, 투영빔은 주기적인 일련의 방사선 펄스들의 그룹들을 포함하고, 펄스들의 각 그룹은 상기 제어가능한 요소들 중 1이상의 구조의 변화를 허여하기에 충분한 시간 주기로 분리된다.
이러한 투영빔은 "펄스 모드"의 리소그래피 장치의 작동에 특히 적합하다. 따라서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이의 패턴은 투영빔의 펄스 그룹들 사이에서 필요에 따라 업데이트될 수 있다.
일 실시예에서, 빔 전달 시스템은 각 그룹내의 1이상의 펄스의 세기를 제어하도록 구성되는 그룹 세기 제어기를 더 포함하여, 각 그룹의 방사선의 세기가 사 전설정된 한계내에 있도록 한다.
각각의 개별적인 방사선 소스로부터의 파워 출력들은 시간에 따라 변할 수 있다. 몇개의 소스 방사선 빔들이 투영빔을 제공하기 위해 조합된다면, 소스 출력 세기의 이러한 변화는 어느 정도 평균치를 얻을 수 있다(averaged out). 하지만, 펄스들의 각 그룹의 총 파워 출력에 약간의 변화가 있을 수 있으며, 따라서, 그룹내의 펄스들 중 1이상의 세기/파워를 변화시킴으로써, 상기 그룹의 세기/파워를 제어하기 위한 세기 제어기를 제공하는 것이 바람직하다.
그룹 세기 제어기는 펄스들의 그룹에 1이상의 펄스의 제공을 선택적으로 억제하도록 임의적으로 구성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 그룹 세기 제어기는 1이상의 펄스의 세기를 제어가능하게 감쇠시키도록 구성된다.
상기 1이상의 펄스는 각각의 그룹내의 최종 펄스이며, 상기 그룹 세기 제어기는 그룹내의 다른 펄스들의 측정된 세기에 따라 세기를 제어하도록 구성될 수 있다. 이는, 총 그룹의 세기를 바꾸는 쉽게 달성가능한 방법을 제공한다.
대안적으로, 1이상의 펄스는 각 그룹내의 최종 펄스이며, 그룹 세기 제어기는 상기 그룹내의 펄스들 각각의 측정된 세기에 따라 세기를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 1이상의 방사선 빔 편향 요소는 제어가능한 방사선 빔 편향 요소를 포함하고, 수용된 소스 방사선 빔들 각각은 단일의 공통 빔 경로를 따라 각각의 수용된 소스 방사선 빔을 편향시키는 역할을 하는 상기 제어가능한 방사선 빔 편향 요소상에 입사된다. 이러한 제어가능한 방사선 빔 편향 요소는 포토-어쿠스틱(photo- ascoutic) 모듈레이터 또는 거울을 포함할 수 있다. 소스 방사선 빔들로부터의 펄스들이 공통 빔 경로를 따라 차례로 지향되도록, 제어가능한 방사선 빔 편향 요소의 편향은 연속적인 소스 방사선 빔들간의 펄스들 사이의 시간내에서 바뀔 수 있다(예를 들어 최적화(adapted)되거나 업데이트될 수 있다).
대안적으로, 소스 방사선 빔들 각각은 편광되고, 상기 1이상의 방사선 빔 편향 요소는 1이상의 편광된 빔 스플리터를 포함하며, 빔 전달 시스템은 입사 방사선의 편광 상태를 변화시키도록 구성된 제어가능한 편광 변화요소를 더 포함한다.
상기 장치는 복수의 소스 방사선 빔들을 제공하는 각각의 방사선 소스들을 선택적으로 포함한다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 복수의 대응 방사선 소스들로부터 복수의 소스 방사선 빔들을 수용하는 단계; 공통 빔 경로를 따라 복수의 소스 방사선 빔들을 편향시켜 방사선 투영빔을 생성시키는 단계; 상기 방사선 투영빔에 단면 패턴을 부여하는 단계; 및 상기 패터닝된 방사선 투영빔을 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
소스 방사선 빔들 각각은 주기적인 일련의 방사선 펄스들을 포함하는 펄스 방사선 빔을 선택적으로 포함하고, 상기 투영빔은 일련의 별도 방사선 펄스들을 포함하며, 투영빔의 각각의 펄스는 각 소스 방사선 빔으로부터의 각각의 단일 펄스로 형성된다.
소스 방사선 빔들은 실질적으로 동일한 방사선 파장으로 이루어질 수 있으며, 실질적으로 동일한 반복 주파수를 갖는다.
투영빔은, 선택적으로 주기적인 일련의 방사선 펄스들의 그룹을 포함하고, 펄스들의 각 그룹은 상기 제어가능한 요소들 중 1이상의 구조 변화를 허용하기에 충분한 시간 주기에 의해 분리된다.
펄스들의 각 그룹은 각각의 소스 방사선 빔으로부터의 하나의 펄스를 선택적으로 포함한다.
각 그룹의 총 방사선의 세기가 사전설정된 한계내에 위치하도록 하기 위해 각 그룹내의 1이상의 펄스의 세기가 선택적으로 제어된다.
본 발명의 추가 실시예, 특징 및 장점들 및 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동에 대해서는 첨부도면을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
I. 도입(Introduction)
본 발명은 공통 빔 경로상으로 투영되는 다중 방사선 소스 빔들에 관한 것이다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 상기 리소그래피장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 박막 자기 헤드, 마이크로 및 매크로 유체 디바이스의 제조 등과 같은 여타의 응용례를 가질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전 또는 후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판처리툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 여러번 처리된 층들을 이미 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
A. 전문용어(Terminology)
본 명세서에서 채택되는 "개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이"라는 용어는, 원하는 패턴이 기판의 타겟부내에 형성될 수 있도록 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는데 사용될 수 있는 모든 수단을 칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 또한 본 명세서에서 "광 밸브(light valve)" 및 "공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)"라는 용어로도 사용될 수 있다. 이러한 패터닝 수단의 예시들에 대해서는 후술된다.
프로그래밍가능한 거울 어레이. 이것은 점탄성 제어층(viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면(matrix-addressable surface)을 포함할 수 있다. 이러한 장치의 기본 원리는, 예를 들어 반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광을 회절광으로 반사하는 한편, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광을 비회절광으로 반사하는 것이다. 적절한 공간 필터를 사용하면, 반사된 빔으로부터 상기 비회절광이 필터링됨으로써 회절광만이 그를 떠나 기판에 도달하도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, 빔은 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다.
대안례로서, 필터는 회절광을 필터링하여, 비회절광이 그를 떠나 기판에 도달하도록 할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 회절 광학 MEMS(micro electrical mechanical system) 디바이스의 어레이가, 위와 대응되는 방식으로 사용될 수도 있다. 각각의 회절 광학 MEMS 디바이스는, 입사광을 회절광으로서 반사시키는 격자(grating)를 형성하도록 서로에 대해 변형(deform)될 수 있는 복수의 반사 리본(reflective ribbon)들로 구성된다.
프로그래밍가능한 거울 어레이의 추가 대안실시예에는, 적절히 국부화된 전기장을 가하거나 압전 작동 수단(piezoelectric actuation means)을 채용하여 축선을 중심으로 각각의 거울이 개별적으로 기울어질 수 있는 작은 거울들의 매트릭스 배치가 포함될 수 있다. 마찬가지로, 상기 거울들은 매트릭스-어드레서블이며, 어드레스된 거울들은 입사되는 방사선 빔을 어드레스되지 않은 거울과는 다른 방향으로 반사시킬 것이다. 이러한 방식으로, 상기 반사된 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 거울들의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적절한 전자 수단을 사용하여 수행될 수 있다.
상기에 서술된 두 가지 상황 모두에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이는 1이상의 프로그래밍가능한 거울 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 거울 어레이에 관한 더 많은 정보는, 예를 들어 미국 특허 US 5,296,891호, US 5,523,193호 및 PCT 특허출원 WO 98/38597호, WO 98/33096호로부터 얻을 수 있으며, 이들은 본 명세서에 인용 참조되고 있다.
프로그래밍가능한 LCD 어레이 또한 사용될 수 있다. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 인용 참조되는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다.
예를 들어, 피처들의 프리-바이어싱(pre-biasing), 광 근접성 보정 피처들, 위상 변화 기술 및/또는 다중 노광 기술들이 사용되는 경우, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 "디스플레이된" 결과적인 패턴은 기판의 또는 기판상의 소정 층으로 최종적으로 전사(transfer)된 패턴과 실질적으로 상이할 수도 있음을 이해하여야 한다. 이와 유사하게, 기판상에 최종적으로 생성된 패턴은 어느 한 순간에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상에 형성된 패턴과 일치하지 않을 수도 있다. 이는 기판의 각 부분상에 형성된 최종 패턴이 주어진 시간 주기 또는 주어진 노광 횟수에 따라 만들어진 구성의 경우일 수 있으며, 그 동안에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이상의 패턴 및/또는 기판의 상대 위치가 변경된다.
본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용에 대하여 언급하였으나, 본 명세서에서 기술된 리소그래피 장치는, 제한의 의미 없이 예를 들면, DNA 칩들, MEMS, MOEMS, 집적 광학시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출패턴, 평판 디스플레이, 박막 자기 헤드 등의 제조 등과 같은 여타의 응용례를 가질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용되는 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어의 사용이 각각 "기판" 또는 "타겟부" 등과 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판처리툴과 여타의 기판 처리툴 에 본 명세서의 기재내용이 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 사용되는 "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 355, 248, 193, 157 또는 126㎚인) 자외(UV)선, 및 (예를 들어, 파장이 5-20㎚범위에 있는) 극자외(EUV)선을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선 뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포괄한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영시스템"이라는 용어는, 예를 들어 사용되는 노광방사선에 대하여, 또는 침지유체(immersion fluid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 여타의 인자에 대하여 적절한, 굴절 광학시스템, 반사 광학시스템, 및 카타디옵트릭 광학시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영시스템"과 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있다.
또한, 조명시스템은 방사선 빔의 지향, 성형 또는 제어를 위한 굴절, 반사 및 카타디옵트릭 광학 구성요소를 포함하는 다양한 종류의 광학 구성요소를 포괄할 수 있으며, 이후의 설명에서는 이러한 구성요소들이 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고도 언급될 수 있을 것이다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지)이상의 기판테이블(및/또는 2이상의 마스크테이블)을 갖는 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 1이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피장치는, 투영시스템의 최종요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 비교적 높은 굴절률을 가지는 액체(예를 들어, 물)에 기판을 침지시키는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피장치에서, 예를 들어 마스크와 투영시스템의 제1요소 사이의 다른 공간들에 적용될 수도 있다. 침지 기술(immersion technique)은 투영시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.
또한, 상기 장치에는, (예를 들어, 기판에 화학약품을 선택적으로 적용하거나 기판의 표면 구조를 선택적으로 수정하기 위하여) 유체와 기판의 조사된 부분들간의 상호작용을 가능하게 하는 유체 처리 셀이 제공될 수도 있다.
B. 예시적 리소그래피 시스템
도 1은 예시적 리소그래피 투영장치(100)의 블록도이다. 장치(100)는 방사선시스템(102), 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104), 대물테이블(106)(예를 들어, 기판테이블), 및 투영시스템("렌즈")(108)을 포함한다.
방사선시스템(102)은 방사선(예를 들어 UV 방사선)의 빔(110)을 공급하는데 사용될 수 있으며, 특히 이 경우에는 방사선 소스(112)를 포함할 수도 있다.
개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)(예를 들어, 프로그래밍가능한 거울 어레이)는 빔(110)에 패턴을 적용시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 위치는 투영시스템(108)에 대해 고정될 수 있다. 하지만, 대안적인 구성에서, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 (104)는 투영시스템(108)에 대해 그것을 정확히 위치시키는 위치설정 디바이스(도시 안됨)에 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 개별적으로 제어가능한 요소들(104)은 (예를 들어, 개별적으로 제어가능한 요소들의 반사형 어레이를 가지는) 반사형으로 구성된다.
대물테이블(106)에는 기판(114)(예를 들어, 레지스트-코팅된 실리콘 웨이퍼 또는 유리 기판)을 잡아주는 기판홀더(상세히 도시되지는 않음)가 제공될 수 있으며, 대물테이블(106)은 투영시스템(108)에 대해 기판(114)을 정확히 위치시키는 위치설정 디바이스(116)에 연결될 수 있다.
투영시스템(108)(예를 들어, 거울 시스템 또는 쿼츠 및/또는 CaF2 물질로 만들어진 렌즈 요소를 포함하는 쿼츠 및/또는 CaF2 렌즈 시스템 또는 카타디옵트릭 시스템)은 기판(114)의 타겟부(120)(예를 들어, 1이상의 다이)상에 빔 스플리터(beam splitter; 118)로부터 수용된 패터닝된 빔을 투영하는데 사용될 수 있다. 투영시스템(108)은 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 이미지를 기판(114)상에 투영시킬 수도 있다. 대안적으로, 상기 투영시스템(108)은, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 요소들이 셔터들로서 기능하는 2차 소스(secondary source)들의 이미지들을 투영시킬 수도 있다. 또한, 투영시스템(108)은, 2차 소스들을 형성하고 기판(114)상에 마이크로스폿(microspot)들을 투영시키기 위해, 마이크로 렌즈 어레이(MLA)를 포함할 수도 있으며, 이에 대한 것은 보다 상세히 후술된다.
소스(112)(예를 들어, 주파수 삼중(tripled) Nd:YAG 레이저)는 방사선의 빔(122)을 생성할 수 있다. 상기 빔(122)은, 곧바로, 또는 예를 들어 빔 익스팬더(126)와 같은 컨디셔닝 디바이스(126)를 거친 후에, 조명시스템(일루미네이터)(124)으로 공급된다. 일루미네이터(124)는 빔(122)의 스폿 크기를 조정하도록 줌을 설정하는 조정장치(128)를 포함할 수 있다. 또한, 일루미네이터(124)는 일반적으로 인티그레이터(130) 및 콘덴서(132)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 것이다. 다음의 것들로 제한되는 것은 아니지만, 스폿 생성기(130)는 굴절 또는 회절 격자, 분할(segmented) 거울 어레이, 웨이브가이드 등일 수 있다. 이러한 방식으로, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상에 입사되는 빔(110)은 원하는 줌, 스폿 크기 및 그 단면에서의 세기 분포를 갖는다.
도 1과 관련하여, 상기 소스(112)는 리소그래피 투영장치(100)의 하우징내에 놓일 것이다. 대안실시예에서, 상기 소스(112)는 리소그래피 투영장치(100)로부터 멀리 떨어져 있을 수도 있다. 이 경우, 방사선 빔(122)은 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 상기 장치(100)안으로 지향될 수도 있다. 본 발명의 범위내에는 이 두 시나리오가 모두 고려되어 있음을 이해하여야 할 것이다.
이어서, 상기 빔(110)은 빔 스플리터(118)를 이용하여 지향된 후에 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)를 거친다(intercept). 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)에 의하여 반사되면, 상기 빔(110)은 투영시스템(108)을 통과하여 기판(114)의 타겟부(C)(120)상에 상기 빔(110)을 포커싱한다.
위치설정 디바이스(116){및 빔 스플리터(140)를 통해 간섭계 빔(138)을 수용 하는 베이스 플레이트(base plate;136)상의 선택적 간섭계 측정 디바이스(134)}의 도움으로, 기판테이블(106)은, 상기 빔(110)의 경로내에 상이한 타겟부(120)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 사용된다면, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)용 위치설정 디바이스는, 예를 들어 스캔 중에 상기 빔(110)의 경로에 대해 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)의 위치를 정확히 보정하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 도 1에는 명확히 도시되어 있지 않으나, 대물테이블(106)의 이동은, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현된다. 또한, 유사한 시스템이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)를 위치시키는데 사용될 수도 있다. 요구되는 상대 이동을 제공하도록 대물테이블(106) 및/또는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)가 고정된 위치를 가지는 동안, 빔(110)이 대안적으로/추가적으로 이동될 수 있음을 이해할 것이다.
상기 실시예의 또 다른 구성에서는, 기판테이블(106)이 고정될 수도 있으며, 기판(114)이 상기 기판테이블(106)상에서 이동할 수 있다. 이것이 행해지면, 기판테이블(106)에는 평탄한 최상면상에 다수의 개구부들이 제공되며, 상기 개구부들을 통해 가스가 공급되어, 기판(114)을 지지할 수 있는 가스 쿠션(gas cushion)을 제공한다. 통상적으로, 이를 공기 베어링 구성(air bearing arrangement)이라 칭한다. 기판(114)은 상기 빔(110)의 경로에 대해 상기 기판(114)을 정확히 위치시킬 수 있는 1이상의 액추에이터(도시 안됨)를 이용하여 기판테이블(106)상에서 이동된다. 대안적으로, 상기 기판(114)은 상기 개구부들을 통해 가스를 선택적으로 공급 및 차단시킴으로써 기판테이블(106)상에서 이동될 수도 있다.
본 명세서에는 기판상의 레지스트를 노광하는 본 발명에 따른 리소그래피 장치(100)에 대해 기술되었으나, 본 발명은 이러한 용도로 제한되지 않으며 상기 장치(100)는 레지스트없는 리소그래피(resistless lithography)에서 사용하기 위한 패터닝된 빔(110)을 투영하는데 사용될 수도 있음을 이해해야 한다.
기술된 장치(100)는 적어도 다음의 모드들로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드: 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상의 전체 패턴은 한번에{즉, 단일 "섬광(flash)"} 타겟부(120)상에 투영된다. 기판테이블(106)은 상이한 타겟부(120)가 패터닝된 빔(110)에 의해 조사(irradiate)되도록 상이한 위치에 대해 x 및/또는 y 방향으로 이동된다.
2. 스캔 모드: 주어진 타겟부(120)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는다는 것을 제외하고는 본질적으로 스텝 모드와 동일하다. 대신에, 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 v의 속도로 주어진 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 패터닝된 빔(110)이 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)에 걸쳐 스캐닝하도록 이루어진다. 이와 함께, 기판테이블(106)은 속도 V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동되며, 여기서 M은 투영시스템(108)의 배율이다. 이 방식으로, 비교적 큰 타겟부(120)가 분해능이 저하되지 않고 노광될 수 있다.
3. 펄스모드: 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)는 기본적으로 정지상태로 유지되며 전체 패턴은 펄스 방사선 시스템(102)을 사용하여 기판(114)의 타겟부(120)상에 투영된다. 기판테이블(106)은 패터닝된 빔(110)이 기판(114)을 가로질러 라인을 스캐닝할 수 있도록 기본적으로 일정한 속도로 이동된다. 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상의 패턴은 방사선시스템(102)의 펄스들 사이에서 필요에 따라 업데이트되고, 연속적인 타겟부(120)가 기판(114)상의 요구되는 장소에서 노광되도록 펄스들이 시간조정된다(timed). 따라서, 패터닝된 빔(110)은 기판(114)의 스트립(strip)에 대해 전체(complete) 패턴을 노광시키도록 기판(114)을 가로질러 스캔할 수 있다. 상기 프로세스는 한 라인씩 전체 기판(114)이 노광될 때까지 반복된다.
4. 연속스캔모드: 실질적으로 일정한 방사선시스템(102)이 사용되고, 패터닝된 빔(110)이 기판(114)을 가로질러 스캔하고 그를 노광시킴에 따라 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이(104)상의 패턴이 업데이트되는 것을 제외하고는 본질적적으로 펄스모드와 동일하다.
5. 픽셀 격자 묘화 모드: 기판(114)상에 형성되는 패턴은 어레이(104)상으로 지향되는 스폿 제너레이터(spot generator:130)에 의해 형성되는 스폿들의 후속 노광에 의하여 실현된다. 노광되는 스폿들은 실질적으로 동일한 형상을 가진다. 기판(114)상에서 스폿들은 실질적으로 격자로 프린팅된다. 일 예시에서, 스폿의 크기는 프린팅된 픽셀 격자의 피치보다 더 크지만, 노광 스폿 격자보다 훨씬 더 작다. 프린팅된 스폿들의 세기를 변화시킴으로써, 패턴이 실현된다. 노광 플래시들 사이에서, 스폿들에 걸친 세기 분포는 변화된다.
또한, 상술된 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 상이한 사용 모드들을 채용할 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는(100) 반사형(즉, 개별적으로 제어가능한 요소들의 반사형 어레이를 가짐)으로 이루어진다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 투과형(즉, 개별적으로 제어가능한 요소들의 투과형 어레이를 가짐)일 수도 있다.
Ⅱ. 다중 방사선 소스 빔들
본 발명은 빔 전달 시스템 및, 상기 빔 전달 시스템을 포함하는 리소그래피 장치, 그리고 그와 관련된 방법에 관한 것이다. 상기 방법에서, 방사선 투영빔은 방사선 투영빔을 제공하기 위하여 단일 공통 빔 경로를 따라 복수의 소스 방사선 빔을 편향시킴으로써 형성된다.
통상적으로, 소스 방사선 빔은 레이저이다. 레이저 출력부들은 회절 광학 요소 또는 반사 광학 요소를 사용하여 조합된다. 본 발명은 집적 스피어(intergrating sphere)와 같은 집적 광학 요소로 구현되지만, 비-집적 광학 요소들을 사용할 경우 추가적인 장점들이 얻어진다. 예를 들어, 집적 스피어는 광 소스로부터 스캐터링 또는 방출되는 광을 수집하기 위한 디바이스로서 사용되는, 큰 반사성의 내측 표면(highly reflecting inside surface)을 갖는 중공 스피어이다. 집적 광학 요소내에서 발생되는 다수의 반사로 인해, 스피어상에 입사되는 광의 이텐듀(etendue)가 증가될 것이다. 이것은 때때로 바람직하지 않다.
다양한 소스 방사선 빔들을 조합하기 위해 비-집적 광학 요소인 방사선 빔-편향 요소를 사용함으로써, 빔들의 이텐듀에 따른(즉, 증가에 따른) 충격이 저감된다. 따라서, 장치의 분해능(즉, 기판상의 투영되는 패터닝된 빔의 분해능)이 향상 된다.
도 2는 복수의 방사선 소스들로부터의 빔으로부터 형성되는 예시적인 다중-소스 투영빔(200)의 타이밍 다이어그램이다. 이 실시예에서, 소스 방사선 빔들 각각은 주기적인 일련의 방사선 펄스들을 포함한다. 선택적으로, 상기 소스 방사선 빔들 각각은 동일한 반복 주파수를 갖는다.
도 2의 예시에서, 반복의 주기는 A초이다. 일 실시예에서, 반복 속도는 20㎲의 반복 주기 A에 대해 대략 50kHz이다.
도 2의 예시에서, 방사선 투영빔(200)은 제1방사선 소스로부터의 펄스(201), 제2방사선 소스로부터의 펄스(202), 및 제3방사선 소스로부터의 펄스(203)를 포함한다.
도 2의 예시에서, 투영빔(200)은 주기적인 일련의 방사선 펄스들을 그룹을 포함하며, 각 방사선 소스로부터의 하나의 펄스는 각각의 그룹내에 있다. 일 그룹내의 연속적인 펄스들간의 시간 주기(B)는 통상적으로 30ns와 500ns 사이에 있다.
도 2의 예시에서, 각 그룹내의 펄스들은 시간적으로(in time) 오버랩되지 않아서, 상이한 소스 방사선 빔들간의 간섭 효과들이 실질적으로 존재하지 않는다. 도 2의 예시에서, 각각의 펄스는, 예를 들어 20ns와 500ns 사이에서 변할 수 있는 실질적으로 동일한 펄스 폭(C)을 갖는다. 이 실시예내에서, 펄스들 각각은 실질적으로 동일한 진폭, 펄스 형상, 폭 및 파장으로 이루어져, 각각의 펄스가 실질적으로 동일한 에너지로 되어 있다는 것을 알 수 있다. 하지만, 다른 실시예들에서는 이러한 팩터들 중 1이상이 변할 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
각 펄스 그룹간의 시간 주기는 투영빔에 패턴을 부여하는데 사용되는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이내의 제어가능한 요소들 중 1이상의 구조 변화를 허용하기에 충분히 긴 것이 바람직하다. 따라서, 리소그래피 장치에 대해, 이러한 펄스 그룹들로 형성되는 투영빔은 단일(상대적으로 높은 파워의) 펄스 방사선 소스로서 효과적으로 기능한다. 통상적으로, 각 펄스 그룹내의 개별 펄스들간의 간격이 상대적으로 작아서, 기판의 타임 프레임과 비교하여 상이한 방사선 소스들로부터의 방사선 펄스들의 기판에의 도착 사이에 상대적으로 작은 시간 차이가 존재한다. 따라서 기판이 상대적으로 느리게 이동한다고 하면, 펄스들의 그룹내이 펄스들 모두는 실질적으로 동일한 기판 면적을 칠(hit) 것이다. 일 실시예에서, 펄스들의 각 그룹은 대략 2㎲ 이하이다. 또 다른 실시예에서, 펄스들의 각 그룹은 대략 1.4㎲ 이하이다.
도 3은 도 2에 예시된 다중-소스 투영빔을 제공하기에 적합한 빔 전달 시스템(300)의 블록도이다.
3개의 방사선 소스(302, 304, 306) 각각은 별도의 방사선 빔(201, 202, 203)을 제공한다. 빔 전달 시스템(300)의 입력부는 방사선 빔들(201, 202, 203)을 수용한다.
일 실시예에서, 빔 전달 시스템(300)은 광학 스위치를 포함한다. 통상적으로, 광학 스위치는 1이상의 입력 빔 경로로부터 1이상의 출력 빔 경로로의 방사선을 제어가능하게 스위칭한다. 이 실시예에서, 빔 전달 시스템(300)내의 광학 스위치는 공통 광학 경로로 소스 방사선 빔들(201, 202, 203)을 스위칭하는데 사용된 다. 펄스들의 각 그룹의 연속적인 펄스들간의 시간 주기(B)는 광학 스위치가 구조 변화를 겪을 수 있도록 충분한 지속시간을 갖도록 선택된다. 예컨대, 광학 스위치가 1이상의 제어가능한 거울들의 형태를 취한다면, 시간 주기(B)는, 소스 방사선 빔들(201, 202, 203)이 방사선 투영빔(200)의 출력 빔 경로를 따라 차례로 스위칭되도록 스위치의 구조를 바꾸기에 충분하다.
상기 예시들에 있어, 3개의 소스 방사선 빔들은 방사선 투영빔을 형성하기 위해 조합된다. 하지만, 본 발명이 3개의 소스 방사선 빔으로 제한되는 것은 아니다. 본 명세서의 설명을 토대로 하여, 당업자들은 방사선 투영빔을 제공하기 위해 어떠한 수의 소스 방사선도 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이와 유사하게, 거울인 광학 스위치의 예시가 주어지기는 하였으나, 광학 스위치로서 작동할 수 있는 어떠한 어드레서블 편향 광학 요소도 소스 방사선 빔들을 조합하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또 다른 예시로서, 포토 어쿠스틱 모듈레이터가 활용될 수 있다. 통상적으로, 편향은 소스 방사선 빔들의 연속적인 펄스들 사이의 시간에 최적화된다.
투영 방사선 빔의 방사선 펄스들의 타이밍은 방사선 펄스들의 생성 타이밍 및/또는 방사선 소스들과 단일 공통 빔 경로 사이의 광학 경로 길이의 제어를 통해 제어될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제2방사선 소스(304)는 제1방사선 소스(302)보다 시간 주기(B)후에 펄스를 생성하도록 구성되고, 제3방사선 소스(306)는 제2방사선 소스보다 시간 주기(B)후에 펄스를 생성시키도록 구성된다. 이러한 예시에서, 공통 빔 경로와 방사선 소스들간의 광학 경로는, 각각의 그룹이 인접한 펄스로부터 시간 주기(B)만큼 분리되도록 동일한 길이로 되어 있다. 대안실시예에서, 방사선 소스들 각각은 동시에 광학 펄스를 생성하도록 구성되며, 제2방사선 소스와 공통 빔 경로 사이의 광학 경로 길이는, 펄스들(202)이 제1방사선 소스(302)로부터 펄스들(201)을 거친 후의 시간 주기(B)에 이르도록 소정 간격만큼 더 크다.
상기 실시예에서, 어드레서블 방사선 빔-편향 요소는 공통 빔 경로를 따라 소스 방사선 빔들로부터의 방사선을 편향시키는데 사용되는 것으로 가정하였다. 하지만, 다른 기술들이 상기 소스 방사선 빔들을 공통 빔 경로상으로 편향시키는데 활용될 수 있다.
예를 들어, 도 4는 도 2에 예시된 다중-소스 투영빔을 제공하기에 적합한 또 다른 다중-소스 빔 전달 시스템(400)의 블록도이다.
이 실시예에서, 빔 전달 시스템은 2개의 편광 빔 스플리터(PBS)(402 및 404)를 포함한다. 소스 방사선 빔들이 PBS(402 및 404)에 의하여 정확한 방식으로 편향될 수 있도록, 각각의 소스 방사선 빔들(또는 적어도 편광 빔 스플리터상에 입사되는 소스 방사선 빔)이 편광된다. 이 특정 실시예에서, 소스 방사선 빔들(201, 202, 203) 각각은 레이저인 각각의 방사선 소스(302, 304)로 선형적으로 편광된다. 포켓 셀(406)은 어떠한 입사 방사선 빔의 편광을 제어하는데에도 활용될 수 있다. 상기 포켓 셀(406)은 빔 스플리터 402와 404 사이의 광학 경로를 따라 배치된다.
추가적으로, 제1편광 상태로부터 제2편광 상태로 방사선 빔을 스위칭하는데 파장 플레이트(예를 들어, 이분(half) 파장 플레이트)가 활용될 수 있다.
예시의 방법에 의하면, 이하, 도 4에 예시된 빔 전달 시스템(400)의 작동에 대해 기술될 것이다.
제1소스 방사선 빔(201)은 제1PBS(402)의 입력 표면상의 입사를 위해 지향된다. 제1소스 방사선 빔(201)은 제1선형 편광 상태로 되어 있는 (예를 들어, 수직방향으로 편광되는) 것으로 가정되고, 제2PBS(404)를 통해 방사선 투영빔(200)의 공통 빔 경로의 방향으로 PBS(402)에 의해 투과된다. 빔 스플리터(402)상의 입사로서 제2소스 방사선 빔(202)의 편광 상태는 제1소스 방사선 빔(201)의 것과는 상이한 편광 상태이다. 도 4에 도시된 예시에서, 방사선 소스(304)는 소스(302)의 출력과 동일한 편광 상태로 (예를 들어, 수직방향으로 편광되는) 빔을 출력하지만, 이분 파장 플레이트(408)는 빔(202)의 편광 상태를 상이한 편광 상태(예를 들어, 수평방향으로 편광되는 상태)로 변화시킨다고 가정하였다. 방사선 빔(202)은, 편광 빔 스플리터를 통해 방사선 투영빔의 공통 빔 경로의 방향으로 순차적으로 반사된다. 따라서, 제1방사선 빔(201) 및 제2방사선 빔(202) 둘 모두로부터의 방사선 펄스들은 포켓 셀(406)상에 입사되지만 상이한 편광 상태로 되어 있을 것이다.
포켓 셀은, 상기 빔이 제2PBS(404)를 통한 투과를 위해 정확한 편광 상태로 이루어지도록 두 빔들(201, 202) 중 1이상의 편광을 변화시킬 수 있게 스위칭된다. 따라서, 모든 시스템 빔들(201, 202)은 PBS(404)를 통한 투과를 거쳐 방사선 투영빔(200)에 제공될 것이다.
이와 유사하게, 제3소스 방사선 빔(203)은, 제2PBS(404)가 방사선 투영빔(200)의 공통 빔 경로의 방향으로 제3소스 방사선 빔(203)을 지향시키도록 편광상태로 (예를 들어, 수평방향으로 편광되어) 제2PBS(404)상에 입사된다. 즉, 방사선 소스(306)의 출력 편광 상태는 방사선 소스(302)의 상태와 동일하며, 편광 상태 변화 요소(중도(halfway) 플레이트(410))가 원하는 편광 상태까지 빔(203)의 편광 상태를 변화시키는 것으로 가정된다.
추가적인 소스 방사선 수단은, 각각의 빔 스플리터들 사이에 포켓 셀을 갖는, 각각의 방사선 소스에 대한 추가적인 편광 빔 스플리터의 간단한 부가에 의해 방사선 투영빔에 부가될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 6은 4개의 방사선 소스(302, 304, 306 및 602)를 포함하는 또 다른 다중-소스 빔 전달 시스템(600)의 블록도이다. 추가적인 편광 빔 스플리터(PBS)(606)는 이전의 방사선 빔들(201, 202, 203)로부터의 펄스들 모두를 투과시키고, 방사선 빔(604)으로부터 방사선 투영빔(200)의 공통 빔 경로 입사 펄스들을 반사시키는데 활용된다. PBS(606)상에 입사되는 방사선 빔(604)이 원하는 편광 상태가 될 수 있도록 하기 위해 웨이브 플레이트(608)가 배치된다. 레이저(302, 304, 306)로부터 수용되는 방사선 빔들이 각각 정확한 편광 상태로 이루어져, 상기 빔들이 PBS(606)를 통해 투과될 수 있도록 하기 위해 포켓 셀(610)이 스위칭된다.
상기 실시예들에서, 상기 소스 방사선 빔들 각각은 동일한 편광 상태로 생성되는 것으로 가정된다. 하지만, 소스 방사선 빔들이 정확한 편광 상태로 생성된다면, 파장 플레이트는 필요하지 않다는 것을 이해해야 한다.
몇몇 적용례에 대하여, 방사선 투영빔은, 방사선 투영빔내의 펄스들의 각 그룹이 동일한 세기를 갖도록 상대적을 균일한 세기로 이루어지는 것이 바람직하다. 통상적으로, 방사선 소스들의 파워 출력부들은 시간에 걸쳐 변화하며, 따라서, 복수의 방사선 소스들을 사용함으로써 펄스 그룹들의 에너지의 시간에 따른 변화가 상대적으로 균일하다. 예를 들어, 각각의 방사선 소스가 대략 5%의 펄스 정확도를 가진다면, 10개의 방사선 소스를 사용함으로써, 통계학적으로 총 그룹의 세기(각 그룹은 각각의 방사선 소스로부터의 하나의 펄스를 포함함)는 대략 1.6%가 될 것이다.
몇몇 적용례에서는, 비용으로 인해, 많은 수의 낮은 파워의 방사선 소스들보다 적은 수의 상대적으로 높은 세기의 방사선 소스들을 갖는 것이 바람직하다. 보다 적은 수의 방사선 소스들을 사용한다는 것은, 통계적인 평균(averaging)이 저감된다는 것을 의미한다. 이는, 각 그룹내의 펄스들 중 1이상의 세기를 제어하도록 구성되는, 빔 전달 시스템내의 그룹 세기 제어기를 제공함으로써 극복될 수 있다. 이것은, 사전설정된 한계내에서 각 그룹의 방사선 세기의 제어를 가능하게 한다.
일 실시예에서는, 펄스들의 각 그룹에서 최종 펄스들 중 1이상의 세기가 제공된다. 측정은 펄스들의 각 그룹에서의 가장 이른 펄스의 세기에 대해 이행된다. 이 측정은 광학 빔 경로들 중 어떤 경로를 따르는 어쩌한 지점에서도 수행될 수 있다. 예를 들어, 각각의 관련 방사선 소스들로부터 출력된 방사선 파워의 측정이 이루어질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방사선 투영빔내의 펄스들의 파워의 측정이 이루어질 수 있다. 측정된 파워를 기초로 하여, 사전설정된 한계내에서 방사선의 전체적인 그룹의 세기를 제공하기 위해 각 그룹(또는 각 그룹의 소수의 최종 펄스들)에서의 최종 펄스의 세기가 제어된다.
최종 펄스(들)의 세기는, 최종 펄스(들)의 제공을 선택적으로 억제하고 및/또는 사전설정된 범위에 걸쳐 방사선 투영빔으로 제공되는 것으로서 펄스의 세기를 변경함으로써 제어될 수 있다.
예를 들어, 원하는 그룹 세기의 대략 (100-X)%를 제공하기 위해 복수의 주 방사선 소스들이 사용될 수 있는데, 여기서 X는 10보다 적고, X는 2라면 더욱 바람직하다. 이들 주 방사선 소스들의 측정된 파워가 원하는 총 그룹 세기로부터 0.5X 내지 1.5X 사이만큼 멀어져 있다면, 상기 그룹에 펄스를 부가하도록 추가적인 방사선 소스가 사용된다. 이 추가적인 소스는 원하는 그룹 세기의 대략 1.5X%의 총 출력 파워, 즉 원하는 그룹 세기로부터의 예상되는 파워의 최대 편차를 가진다. 예컨대, 주 소스 방사선 소스들은 원하는 그룹 세기의 대략 98%를 제공하는데 사용될 수도 있다. 이들 소스들에 의해 제공되는 실제 세기는 소스들의 변동에 따라 변화할 것이다. 이들 레이저에 의해 제공되는 실제 파워/세기가 원하는 그룹 세기/파워의 97% 내지 99% 사이에 있을 경우(즉, 실제 원하는 그룹 세기보다 3% 내지 1% 적을 경우), (총 방사선 파워의 3%의 공칭 파워 출력을 갖는) 작은 방사선 소스가 단일 공통 빔 경로에 부가된다. 레이저는 레이저 소스에서, 또는 방사선 투영빔의 단일 공통 빔 경로를 포함하는 관련 소스 방사선 빔의 광학 빔 경로의 여하한의 지점에서 레이저로부터의 펄스들의 생성을 억제함으로써 단일 공통 빔 경로에 부가된다.
도 6에 예시된 실시예에서, 펄스(604)의 세기는 가변 액추에이터(612)에 의해 변화된다. 일 실시예에서, 가변 액추에이터(612)는 빔 전달 시스템(600)의 출력부(즉, 단일 공통 빔 경로)에 위치된다. 가변 액추에이터(612)내의 포켓 셀은 가변적인 투과율을 가지며, 펄스(604)내의 에너지가 포켓 셀의 투과로 모듈레이팅되도 록 스위칭된다.
도 5는 방사선 빔(604)을 포함하는 다중-소스 투영빔(200)의 타이밍 다이어그램이다. 도 5는, 도 6에 도시된 장치로부터 출력된 방사선 투영빔(200)의 에너지를 시간의 함수로서 예시하고 있다. 도 5의 예시에서, 방사선 빔(604)과 연관된 펄스들의 세기는 방사선 빔(201, 202, 203)의 펄스들의 세기로부터 변화된다.
간략히 하기 위해, 일 실시예에서는, 방사선 펄스(604)의 에너지가 측정되지 않는다. 대신, 펄스(604)의 에너지 분포가 다른 펄스들의 통상적인 에너지 분포보다 작아서, 그룹 세기의 총 변화와 관련된 최종 펄스의 세기 변화의 효과를 최소화시킨다. 예컨대, 레이저들이 공칭 출력 파워로부터 출력 파워의 10%의 변동을 갖는 방사선 소스들로서 사용된다면, 이것은 (몇몇 레이저 소스들을 갖는 평균 효과로 인해) 1%의 최대 공칭 변동을 갖는 총 그룹 파워를 제공할 것이다. 이 경우에, 최종 방사선 소스는 선택적으로 원하는 총 에너지의 10%보다 적게 기여한다. 따라서, 펄스(604)를 제공하는데 사용되는 방사선 소스는 여타 방사선 소스들보다 덜 파워풀해야 하지만, 이들 여타 소스들이 파워 출력에서의 변동을 보상하기에는 충분히 파워풀해야 한다. 운용에 있어, 액추에이터(612)의 투과율이 변화되어, 최종 펄스의 기여도가 총 그룹 세기가 원하는 사전설정된 범위내에 속하도록 할 수 있는 충분한 값이 되도록 한다.
도 5에서, 각 그룹내의 펄스(604)는 상기 그룹으로부터의 다른 펄스들보다 작은 에너지로 이루어진다는 것을 알 수 있다. 펄스들의 각 그룹의 공통 주기는 D이다. 일 실시예에서, D는 대략 1.4㎲와 동일하다. 하지만, 본 발명은 이러한 예시 로 제한되는 것은 아니다. 도 5의 예시에서, 펄스(604)는 각 그룹에서 펄스(203) 다음에 시간 주기(E)후에 발생된다. 여기서, 상기 시간 주기(E)는 그룹내의 연속적인 펄스들 사이의 통상적인 시간 주기(B)보다 크다. 이는, 보다 이른 펄스들(201, 202, 203)의 에너지/세기의 측정이 일어나도록 하며, 그룹 세기의 제어가 원하는 레벨로 설정되어 최종 펄스(604)가 각 그룹에 대해 원하는 총 방사선 세기를 제공하도록 정확하게 감쇠될 수 있게 한다.
가변 액추에이터는 빔 전달 시스템내의 다른 위치들에 위치될 수 있다. 예를 들어, 이분 파장 경로(608)와 PBS(606)간의 펄스(604)의 방사선 경로에 가변 액추에이터(612)가 배치될 수 있다. 가변 액추에이터(612)의 투과율은 그룹내의 다른 펄스들의 총 에너지에 따라, 각 그룹내의 최종 펄스(604)가 상기 그룹에 부가되거나 부가되지 않도록 변경 및/또는 스위칭될 수 있다. 대안적으로, 시스템(600)은 펄스(604)의 개시후에 최종 펄스(604)동안의 편광 상태들을 사전설정된 시간에 스위칭하도록 제어될 수 있다. 이는, 최종 펄스의 사전설정된 비율을 방사선 투영빔에 제공하는데 활용될 수 있다. 이 사전설정된 비율은, 통상적으로 그룹내의 다른 펄스들의 파워 측정치를 기초로 결정된다.
예를 들어, 최종 펄스(604)의 지속기간이 120ns이고, 방사선 투영빔에 부가시키기에 최종 펄스(604) 에너지의 70%가 바람직하다면, 가변 액추에이터(612)(예를 들어, 포켓 셀)는 펄스(604)의 사전설정된 비율(70%)만이 방사선 투영빔(200)에 부가되도록 최종 펄스(604)의 개시후에 사전설정된 시간을 스위칭한다. 에너지가 펄스(604)내에서 시간에 걸쳐 균일하게 배분된다면, 대개의 경우에 에너지가 각각 의 방사선 펄스내에 균일하게 배분되지는 않는다는 것을 감안하더라도, 포켓 셀은 최종 펄스(604)의 개시후에 대략 84ns를 스위칭한다.
상기 실시예들에서는, 가변 액추에이터로서 추가 포켓 셀(612)이 사용된다. 또한, 방사선 소스들은 도 5에 도시된 바와 같이 그룹내에서 펄스들의 그룹에 펄스들을 순차적으로 제공하도록 구성되고, 펄스들의 순서는, 방사선 소스(302)로부터의 펄스(201), 방사선 소스(304)로부터의 펄스(202), 방사선 소스(306)로부터의 펄스(203) 및 방사선 소스(602)로부터의 펄스(604)의 순이다. 하지만, 대안실시예에서는, 상기 장치(600)가 순서 201, 202, 604 및 203의 그룹으로 펄스들을 전달하도록 구성된다. 다시 말해, 방사선 소스(306)로부터의 펄스(203)가 펄스들의 그룹내의 최종 펄스가 된다. 이러한 예에서, 포켓 셀(612)은 빔 전달 시스템(600)으로부터 생략될 수 있다. 대신에, 포켓 셀(610)이 가변 액추에이터로서 활용되어 방사선 소스(306)로부터의 펄스(203)를 감쇠시킴으로써 원하는 총 그룹의 세기를 생성시킨다. 대안의 구성에서는, 펄스(201) 또는 펄스(202) 각각이 펄스들의 각 그룹내의 최종 펄스가 된다면, 포켓 셀(406)이 가변 액추에이터로서 활용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 7은 도 5에 예시된 투영빔을 제공하기에 적합한 또 다른 다중-소스 빔 전달 시스템의 블록도이다.
빔 전달 시스템(700)은 각각의 펄스(201, 202, 203 및 604) 에너지의 측정을 제공한다. 그룹내의 최종 펄스(604)의 세기는, 예를 들어 포켓 셀일 수 있는 가변 액추에이터(702)에 의해 제어된다. 이 실시예에서, 가변 액추에이터(702)(예를 들 어, 포켓 셀)은 방사선 소스(602)로부터 PBS(606)로의 방사선 경로내에 배치된다. 가변 액추에이터(702)(예를 들어, 포켓 셀)는 PBS(606)에 인접하여 배치된다. 펄스(604)에 포함되는 에너지의 측정은, 방사선 소스(602)에 가까운 곳에서 이루어진다. 가변 액추에이터(702)(예를 들어, 포켓 셀)의 투과율은 원하는 총 그룹 에너지를 제공하기 위하여 펄스(604)의 세기를 바꾸도록 조정된다.
일단 각 그룹의 최종 방사선 펄스(604) 에너지/세기의 측정이 이루어지면, 통상적으로 가변 액추에이터의 투과율을 바꾸는데 필요한 시간이 존재할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이 실시예에서, 이 시간은 방사선 펄스(604)가 방사선 소스(602)로부터 공통 빔 경로(200), 예를 들어 PBS(606)까지 상대적으로 긴 경로를 취하도록 함으로써 제공된다. 예를 들어, 경로(704)는 예를 들어 13m의 광학 지연 라인일 수 있다. 이 거리를 이동하는데 광 펄스는 대략 40ns가 걸리는데, 이는 가변 액추에이터(701)(예를 들어, 포켓 셀)의 투과율을 원하는 레벨로 설정하기에 충분한 시간을 제공하며, 펄스(604)의 에너지는 방사선 소스(602)에서/인접하여 측정되었다고 가정하였다.
도 7에 도시된 실시예에서, 그룹내의 각 펄스(201, 202, 203 & 604)의 에너지내에서의 어떠한 변동도 가변 액추에이터(702)(예를 들어, 포켓 셀)에 의하여 제공되는 가변 감쇠기의 투과율을 변화시킴으로써 보상될 수 있기 때문에, 방사선 소스(602)에 의해 생성되는 펄스(604)가 펄스들(201, 202, 203) 중 어느 것보다 작은 에너지로 되어 있을 필요는 없다.
본 발명이 다양한 실시예들에 대하여 상술하였으나, 그들은 예시에 지나지 않으며 제한의 의도는 없다는 것을 이해해야 한다. 당업자라면, 본 발명의 기술적사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부사항에 있어서의 다양한 변화들이 이루어질 수 있다는 것을 명백히 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭 및 범위는 상술된 실시예들에 의해 제한되어서는 안되며, 후속 청구항 및 그들의 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.
설명부는 청구항을 해석하는데에 이용하도록 의도된 것이라는 점을 이해해야 한다. 설명부는, 본 발명인(들)에 의해 구현되는 것으로서 본 발명의 1이상의 실시예들을 기술하고 있으나, 모든 실시예를 제시하고 있는 것은 아니며, 따라서, 본 발명 및 후속 청구항을 어떠한 방식으로든 제한하도록 의도된 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 개선된 리소그래피 조명시스템 및 요구되는 방법들을 얻을 수 있다.

Claims (20)

  1. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 투영빔을 공급하는 조명시스템;
    상기 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 역할을 하는 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이;
    기판을 잡아주는 기판테이블; 및
    상기 패터닝된 빔을 상기 기판의 타겟부상으로 투영하는 투영시스템을 포함하고,
    상기 조명시스템은 1이상의 방사선 빔 편향 요소 및 각각의 방사선 소스로부터 복수의 소스 방사선 빔들을 수용하는 1이상의 방사선 입력부를 구비한 빔 전달 시스템을 포함하고, 상기 1이상의 방사선 빔 편향 요소는 상기 방사선 투영빔을 제공하기 위하여 단일의 공통 빔 경로를 따라 각각의 수용되는 소스 방사선 빔들을 편향시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소스 방사선 빔 각각은 주기적인 일련의 방사선 펄스들을 포함하는 펄스 방사선 빔이고, 상기 투영빔은 일련의 별도 방사선 펄스들을 포함하며, 상기 투영빔의 각각의 방사선 펄스는 각각의 단일 소스 방사선 빔으로부터의 각각의 단일 펄스로 형성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소스 방사선 빔 각각은 실질적으로 동일한 파장의 방사선으로 이루어지며, 주기적인 일련의 방사선 펄스들 각각은 실질적으로 동일한 반복 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투영빔은 주기적인 일련의 방사선 펄스들의 그룹을 포함하고, 펄스들의 각 그룹은 상기 제어가능한 요소들 중 1이상의 구조 변화를 허용하기에 충분한 시간 주기만큼 분리되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은, 각 그룹의 방사선의 세기가 사전설정된 한계내에 속하도록 하기 위해 각 그룹내의 1이상의 펄스의 세기를 제어하도록 구성되는 그룹 세기 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 그룹 세기 제어기는 상기 펄스들의 그룹으로의 상기 1이상의 펄스의 제공을 선택적으로 억제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 그룹 세기 제어기는 상기 1이상의 펄스의 세기를 제어가능하게 감쇠기키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 1이상의 펄스는 각 그룹내의 최종 펄스를 포함하고, 상기 그룹 세기 제어기는 상기 그룹내의 여타 펄스들의 측정된 세기에 종속하여 상기 제어를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 1이상의 펄스는 각 그룹내의 최종 펄스를 포함하고, 상기 그룹 세기 제어기는 상기 그룹내의 펄스들 각각의 측정된 세기에 종속하여 상기 세기를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 1이상의 방사선 빔 편향 요소는 제어가능한 방사선 편향 빔 요소를 포함하고, 수용되는 소스 방사선 빔들 각각은 단일 공통 빔 경로를 따라 각각 수용되는 소스 방사선 빔을 편향시키는 역할을 하는 상기 제어가능한 방사선 빔 편향 요소상에 입사되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 소스 방사선 빔들 각각은 편광되고, 상기 1이상의 방사선 빔 편향 요소는 1이상의 편광된 빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 빔 전달 시스템은 입사 방사선의 편광 상태를 변화시키도록 구성된 제어가능한 편광 변화 요소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    복수의 소스 방사선 빔들을 제공하는 상기 각각의 방사선 소스들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  14. 기판상에 패턴을 투영하는 방법에 있어서,
    복수의 대응 방사선 소스들로부터 복수의 소스 방사선 빔들을 수용하는 단계;
    공통 빔 경로를 따라 복수의 소스 방사선 빔들을 편향시켜, 방사선 투영빔을 생성시키는 단계;
    상기 방사선 투영빔에 단면 패턴을 부여하는 단계; 및
    상기 패터닝된 방사선 투영빔을 기판의 타겟부상으로 투영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소스 방사선 빔들 각각은 주기적인 일련의 방사선 펄스들을 포함하는 펄스 방사선 빔이고, 상기 방사선 투영빔은 일련의 별도 방사선 펄스들을 포함하고, 방사선 투영빔내의 각각의 방사선 펄스는 각각의 소스 방사선 빔으로부터의 각각의 펄스로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 소스 방사선 빔들 각각은 실질적으로 동일한 파장의 방사선으로 되어 있고, 주기적인 일련의 방사선 펄스들 각각은 실질적으로 동일한 반복 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 투영빔은 주기적인 일련의 방사선 펄스들의 그룹을 포함하고, 펄스들의 각 그룹은 상기 제어가능한 요소들 중 1이상의 구조 변화를 허용하기에 충분한 시간 주기만큼 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    펄스들의 각 그룹은 각각의 소스 방사선 빔으로부터의 하나의 펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    각 그룹내의 1이상의 펄스의 세기는, 각 그룹의 총 방사선 세기가 사전설정된 한계내에 속하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제14항의 방법에 따라 제조된 평판 디스플레이.
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