KR100730245B1 - Ｅｕｖ 파면 센서용 체커보드 구성 내의 투과 층밀림 격자 - Google Patents

Ｅｕｖ 파면 센서용 체커보드 구성 내의 투과 층밀림 격자 Download PDF

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Abstract

파면 측정 시스템은 전자기파의 소스를 포함한다. 이미징 시스템은 오브젝트 면에 전자기파(electromagnetic radiation: 전자기 복사)를 보내어 균일하게 조명한다. 제1 격자는 오브젝트 면에 위치되어 투영 광학계의 입력으로 입사하는 전자기파를 한정한다. 투영 광학 시스템은 제1 격자의 이미지를 초점면 상에 투영한다. 제2 격자는 오브젝트 면의 회절된 이미지를 수신하는 초점면에 위치되어 층밀림 간섭계를 형성한다. CCD 디텍터는 투영 광학 시스템의 동공의 이미지를, 투영 광학 시스템과, 만일 투영 광학 시스템에 수차가 있다면 프린지 패턴을 형성하는, 제2 격자를 통해 수신한다. 프린지 패턴의 위상 변이 판독은 제1 격자를 측방향으로 스텝핑하고 CCD 디텍터로 각 프레임을 판독함에 의해 달성될 수 있다.
파면 측정 시스템, 격자, 프린지 패턴, 층밀림 간섭계, CCD 디텍터

Description

ＥＵＶ 파면 센서용 체커보드 구성 내의 투과 층밀림 격자{TRANSMISSION SHEAR GRATING IN CHECKERBOARD CONFIGURATION FOR EUV WAVEFRONT SENSOR}
도 1은 EUV 포토리소그래피 시스템의 일부를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 센서 모듈과 소스 모듈이 포토리소그래피 시스템 내에서 어떻게 조립되는지의 예를 나타낸다.
도 3은 2D 체커보드 격자(checkerboard grating)의 예를 나타낸다.
도 4 및 도 5는 층밀림 파면들을 생성하기 위한 간섭계의 사용예를 도시한다.
도 6은 포토리소그래피 툴 내에서 사용될 때의 본 발명의 개략적인 다른 예를 도시한다.
도 7 내지 도 11은 본 발명을 사용하여 초점면에서 보여진 간섭계 프린지들(interference fringes)의 예들을 도시한다.
도 12는 랜덤 패턴의 반사 도트들을 사용하는 소스 모듈 격자의 일 예를 도시한다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: EUV 포토리소그래피 시스템
101: 동공
103: 소스 모듈
102: 레티클
104: 투영 광학계(PO)
105: 웨이퍼
M3, M4: 미러
M1, M6: 미러
106: 센서 모듈
201: 2D 격자
202: CCD 디텍터
203: 소스 모듈 격자
본 발명은 극 자외선(Extreme UltraViolet: EUV) 포토리소그래피 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 포토리소그래피 시스템에서 파면 파라메터들(wavefront parameters)을 측정하는 것에 관한 것이다.
리소그래피는 기판의 표면 상에 모양새(features)를 생성하기 위해 사용되는 프로세스이다. 그러한 기판은 플랫 패널 디스플레이, 회로 보드, 다양한 집적 회로 등의 제조에 사용되는 것들을 포함한다. 그러한 에플리케이션들에 자주 사용되는 기판은 반도체 웨이퍼이다. 당업자는 본 명세서에 기재된 설명이 다른 타입의 기판들에도 응용될 수 있음을 알 것이다.
리소그래피 동안, 웨이퍼 스테이지(WS) 상에 배치된 웨이퍼는, 리소그래피 시스템 내에 위치된 노광 시스템에 의해 웨이퍼의 표면 상에 투영되는 이미지로 노광된다. 노광 시스템은 웨이퍼 상에 이미지를 투영하기 위한 레티클 (마스크로 일컬어지기도 함)을 포함한다.
레티클은 일반적으로 반도체 칩과 광원 사이에 배치되는데, 광원은 보통 레티클 스테이지(Reticle Stage: RS) 상에 탑재된다. 포토리소그래피에서, 레티클은, 예를 들면, 반도체 칩 상에 회로를 프린트하기 위한 포토 마스크로서 사용된다. 리소그래피 광은 마스크를 통해, 그런 다음 이미지를 줄이는 일련의 광학 렌즈들을 통해 비친다. 이 작은 이미지는 그런 다음 실리콘 혹은 반도체 웨이퍼 상에 투영된다. 이 프로세스는 필름 상에 이미지를 형성하기 위해 카메라가 어떻게 광을 굽히는가와 유사하다. 광은 리소그래피 프로세스에서 절대적인 역할을 한다. 예를 들어, 마이크로프로세서들 (컴퓨터 칩으로서도 알려짐)의 제조에 있어서, 보다 강력한 마이크로프로세서들을 생성하기 위한 열쇠는 광의 파장의 사이즈이다. 파장이 짧을수록 더 많은 트랜지스터들이 실리콘 웨이퍼 상에 에칭될 수 있다. 많은 트랜지스터들을 갖는 실리콘 웨이퍼는 보다 강력하고, 빠른 마이크로프로세서를 얻는다.
칩 제조자들이 더 짧은 파장의 광을 사용할 수 있게 됨에 따라, 광을 포커스하기 위한 글래스 렌즈들에 의해 단파장 광이 흡수되는 문제에 직면하게 되었다. 단파장 광의 흡수 때문에, 광은 실리콘 웨이퍼에 도달할 수 없다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼 상에 회로 패턴이 생성되지 않는다. 이 문제를 해결하기 위한 시도로, 칩 제조자들은 극 자외선 리소그래피(EUVL)로서 알려진 리소그래피 공정을 개발하였다. 이 프로세스에서, 글래스 렌즈는 미러로 대체될 수 있다.
조명 빔(illumination beam)의 품질을 측정하는 문제는 리소그래피 에플리케이션들에 있어서 지속적인 문제이다. 특히, 웨이퍼 생산 및 노광 동안 포토리소그래피 툴에서의 파면 품질을 측정할 수 있도록 하는 것이 그러한 측정을 위해 툴을 분해해야 하는 것보다 더 바람직하다. EUV 툴의 특별한 환경적 요건으로 인해 분해하는 것이 힘들고 시간이 많이 걸리게 된다.
본 발명은 종래 기술의 문제점들과 단점들을 실질적으로 제거하는 EUV 파면 센서용 투과 층밀림 격자 및 체커보드 구성에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는 전자기 복사 소스를 포함하는 파면 측정 시스템을 포함한다. 이미징 시스템은 전자기파 복사를 오브젝트 면에 균일하게 비친다. 제1 격자는 투영 광학계(Projection Optics: PO)의 입력 NA 동공면에 도달하는 조명을 한정하기 위해 오브젝트 평면 내에 배치된다. 제1 격자는 복수의 반사 라인들을 포함하는데, 반사 라인들 각각은 복수의 반사 도트들에 의해 형성된다. 투영 광학 시스템은 제1 격자의 이미지를 초점면 상에 투영한다. 제2 격자는 초점면에 위치된다. 디텍터는 프린지 평면 내에 위치되어 제2 격자를 통해 PO 동공의 다중 이미지들을 수신한다.
본 발명의 그 외의 특징들 및 이점들은 하기에 설명되어 있고, 부분적으로는 이 설명으로부터 명백하게 되겠지만, 본 발명을 실시함으로써도 배울 수 있을 것이다. 본 발명의 이점은 그 구조에 의해 실현되고 달성될 것이고, 특히 기재된 설명과 청구 범위 및 첨부 도면들에 지적되어 있다.
상술한 일반적인 설명과 하기의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명을 위한 것이고, 청구된 본 발명의 상세한 설명을 위해 제공된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명의 실시예들을 상세히 참조해 볼 것인데, 그 예들은 첨부 도면에 도시되어 있다.
첨부 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하기 위해 포함되고, 본 명세서에 결합되고 그 일부를 구성하며, 본 발명의 실시예들을 예시하고, 하기의 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 EUV 포토리소그래피 시스템(100)의 일부를 도시하는데, 이 시스템은 EUV 소스(도 1에 도시되지 않음)를 포함한다. 시스템(100)은 또한 이미지 광학계 (미러들(M4와 M3)을 포함), 동공(pupil: 101), 웨이퍼(105) 상에 이미징될 이미지 패턴을 갖는 레티클 스테이지(RS, 도시되지 않음) 상에 탑재된 레티클(102), 및 투영 광학계(PO)(104) 미러들(M1과 M6)을 포함한다. EUV파(radiation)는 웨이퍼(105) 상에 투영되는데, 웨이퍼(105)는 웨이퍼 스테이지(WS, 도시되지 않음) 상에 탑재된다. 보통 레티클(102)이 투과형인, 딥 UV(deep UV), 혹은 가시 광선 등의 긴 파장에서 작동하는 포토리소그래피 시스템과 다르게, 레티클(102)은 EUV 시스템들에서 반사형이다.
도 1에 더 도시된 바와 같이, 본 발명에서, 센서 모듈(106)은 웨이퍼 스테이지 상에 배치되고, 소스 모듈(103)은 레티클 스테이지 상에 배치되어 파면을 측정한다. 센서 및 소스 모듈(106)은 또한 파면 센서(Wavefront Sensor: WFS)로서 일컬어질 수도 있다.
도 2는 본 발명의 파면 측정 장치의 다른 실시예로서, 특히 포토리소그래피 시스템에 결합될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 소스 모듈(103)은 레티클 스테이지 상에 배치되고, 일 실시예에 있어서 두개의 수직하게 배향된 격자들을 포함한다. 파면 센서 (혹은 센서 모듈(106))는 웨이퍼 스테이지 상에 배치되고, 2D 격자(201), 및 2D 격자 아래에 위치되는 CCD 디텍터(202)를 포함한다. 투영 광학계(PO)(104)는 일반적인 노광 동작과 유사하게 작용한다.
파면은 이미징이 수행되지 않을 때 측정될 수 있다. 파면을 측정하기 위해, 레티클 스테이지는 이동되어, 레티클(102) 자체가 아니라, 레티클 스테이지 상의 소스 모듈(103) 내의 격자들(203) 중 하나가 광로 내에 배치되도록 한다. 웨이퍼 스테이지는 또한 이동되어, 파면 센서가 소스 모듈 격자(203)의 이미지를 수신하도록 위치된다. 그런 다음 2D 격자(201) 아래의 CCD 디텍터(202)는 투과되는 전자기파(transmitted radiation)를 수신하고 측정한다. 그런 다음 레티클 스테이지는, 소스 모듈 격자(203)와의 수직 배향으로 파면을 측정하기 위해, 다른 회절 격자가 광로 내에 배치되도록 이동될 수 있다.
도 3은 본 발명의 2D 격자(201)의 일 실시예를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 주의 깊게 선택된 격자의 피치를 갖는 체커보드 격자가 사용될 수 있다. 그러한 격자는 노광 파장에 투과적인 물질로 만들어진, 예를 들면 두께가 100 nanometers인, 기판 상에 제조될 수 있다. 예를 들어, 13.5 nanometers 파장에 대해, 그러한 투과적인 물질의 예로는 실리콘과 실리콘 질화물이 포함된다. 따라서, 2D 체커보드 회절 격자(201)는 50% 듀티 사이클을 갖는다고 할 수 있다. 주 간섭은 0차와 +1차 및 -1차와의 간섭일 것이다. 소스 모듈(103)로부터의 확산 산란의 랜덤화된 성질은 투영 광학계(104) 동공을 가로지르는 파면 내의 공간적 변이를 효과적으로 제거할 것으로 기대된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 2D 격자(201)의 피치는 수직 정사각형의 길이이다.
2D 격자(201)는 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 반사 (혹은 불투명) 영역을 포함한다. 이 반사 영역들은 니켈, 크로뮴, 혹은 다른 금속 등, EUV 파 (이 경우, 13.5nm 노광 파장에 대해)를 흡수하는 물질로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 체커보드 격자 피치는 1.6 microns으로서 선택되었다. 피치는 특별한 층밀림 비율(shear ratio)과 개구수(numerical apperture)에 대한 1차 회절에 대한 적당한 각도를 야기하기 위해 (하기에 논의된 바와 같이), 주의깊게 선택되어야 함을 유의한다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 층밀림 비율은 1/30th로 선택되었으나, 당업자는 본 발명이 이 특정한 넘버와 디멘젼으로 제한되지는 않는다는 것을 이해할 것이다. 또한, 특별한 일 실시예에서, 시스템의 출력 개구수는 0.25이고 (4×배율에 대해, 입력 개구수는 0.0625임)이지만, 본 발명은 이러한 특정한 개구수로만 제한되지는 않는다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 2D 격자(201)의 피치는 일 실시예에서 층밀림 비율 1/30th을 제공하도록 선택되는데, CCD 디텍터(202)는 프린지 면에 (즉, 시스템의 초점면 아래에) 있고, 하기에서 더 논의되는 바와 같이, 프린지들의 패턴 (간섭 무늬(interferogram)) 혹은 다수의 중첩하는 원들을 "본다". 층밀림 비율은 두개의 원들의 중첩의 측정치인데, 제로의 층밀림 비율은 완전한 중첩을 나타낸다. 또한, CCD 디텍터(202)는 0차와 +1 및 -1차 회절 무늬만을 "보고", 회절 무늬 상의 +2 및 -2차는 제거하는 것이 바람직함을 유의한다. 이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 정사각형 투과 및 반사 영역들을 갖는 체커보드 격자를 사용하는 것이, 최적이라고 생각된다. 또한, 제1 격자(103)는 원하지 않는 차수를 제거하는 것을 돕기 위해 구성된다. 그러나, 투과 영역과 반사 영역의 어느 패턴이 사용되든, 그것은 2D 격자를 형성하는 규칙적인 패턴인 것이 중요하다. 그러나, 정사각형 이외의 다른 모양들, 예를 들면 원형 반사 영역들이나 원형 투과 영역들 등도, 패턴이 규칙적인 한, 가능함을 이해할 것이다.
당업자는 또한 센서 모듈(106)과 소스 모듈(103) 간에 공차에 관한 우려(tolerancing concerns) 중의 일부는, 먼저 센서 모듈(106)의 2D 격자(201)을 제조하고, 그의 정확한 디멘젼을 측정한 다음, 그에 따라 소스 모듈 격자(203)를 제조함에 의해 해결될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 4×배율 시스템에서, 소스 모듈(103)의 선형 격자의 피치는 바람직하게 센서 모듈(106)의 2D 격자(201)의 피치의 정확히 4배이다. 따라서, 1.6 microns 피치의 2D 격자(201)에 대해, 소스 모듈 격자(203)의 피치는 바람직하게 6.4 microns이다. 그러나, 2D 격자(201)가 공칭값 1.6으로부터 예를 들어 10% 만큼 벗어난 것으로 측정되면, 이에 따라 소스 모듈 격자(203)는 측정된 체커보드 격자 피치의 4배의 피치를 갖도록 제조될 수 있다. 이것은 동시에 격자들의 양 세트들의 제조에 있어서 극도의 정밀도에 대한 필요성을 감소시킨다.
2D 격자(201)의 다른 실시예에서는, 적당한 피치의 두개의 선형 격자 중 하나가 그 다른 하나의 상부(top)에 배치되고, 각 격자가 적당한 피치 디멘젼을 가져서, 적당한 결합된 대각선 피치를 제공한다. 그러나, 체커보드 격자가 가장 좋은 결과를 주는 것으로 여겨진다.
또한, 비록 소스 모듈(103) 내에서 2D 격자를 사용하는 것은 디텍터 판독 및 분석 수학을 복잡하게 하지만, 체커보드 격자 혹은 크로스 격자가 두개의 분리된 선형 격자들 대신 소스 모듈(103) 내에 사용될 수 있다.
또한, 비록 위에서는 반사 광학 엘리먼트들 (소스 모듈 격자(203), 투영 광학계(104), 및 이미징 광학계 등)이 전형적으로 사용되는 EUV 포토리소그래피 시스템에 대해 주로 논의하였지만, 본 발명은 반사 광학 엘리먼트들 대신에 적절한 투과/굴절 컴포넌트들이 적당하게 사용되는 포토리소그래피 시스템에 사용된 다른 파장들에 동등하게 응용 가능하다.
소스 모듈 격자(203)의 피치는 또한 +1차와 -1차 이미지들 사이의 간섭이 사라지도록 하기 위해 선택될 수 있다.
도 4와 도 5는 기준 파면들과 층밀림 파면들을 생성하기 위하여 측방향 층밀림 간섭계(lateral shearing interferometer: 410) 내에 동공을 사용하는 예를 도시한다 (도 1의 입사 동공(101)도 참조). 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 파면(401)은, 주 소스로부터 나오면서, 공간 내의 포인트에 수렴한다. 포인트 소스(402)의 이미지는 입사 동공(101)에 존재할 수 있다. 부분적으로 투과하는 필름(415)은 입사 동공(101)에 배치될 수 있다. 핀홀(403)은 입사 동공(101)에 위치된다. 핀홀(403)은 파면(411)을 가진 투과파(404)를 생성하는데, 투과파(404)는 회절된 구형 기준파(405)를 포함한다. 따라서, 측방향 층밀림 간섭계(410)는 하나 이상의 가시적인 소스들을 생성하고, 그의 파면들(411)은 간섭하여 프린지들(412)을 생성한다.
도 6은 본 발명의 파면 측정 시스템의 다른 예를 도시하는데, 오브젝트 면 (레티클(102) 면: 도면에 도시되지는 않음) 내에 위치된 소스 모듈(103)과 투영 광학계(104)를 나타낸다. 이미지 층밀림 격자(201)는 웨이퍼 스테이지 상에 위치되고, 센서 모듈(202)에서 프린지 패턴으로서 검출되는, 다수의 파면들을 생성한다.
도 7은 CCD 디텍터(202)에 의해 관측된 파면 프린지들(도 4의 도면 부호 412)을 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상단의 우측 사진에서, 싱글 오브젝트 공간 슬릿에 대한 층밀림 프린지들이 나타나는데, 슬릿은, 최대 개구수를 채우고 임의의 파면 비동질성을 스무딩하는(smoothes), 결맞지 않은 확산 소스(incoherent, diffuse source)의 앞에 위치된다. 도 7에서 하단의 우측 도면은 프린지 가시도(visibility) 함수(601)를 나타내는데, 0차와 1차 회절 패턴들을 갖는다. 파면 프린지들은 PO 동공에서 +1차 및 -1차 회절들과 0차 회절 간의 간섭에 의해 형성된다. 격자(201) 상의 50% 듀티 사이클은 모든 짝수 차수의 회절 패턴을 보이지 않게 만든다. 도 7의 하단 좌측에는, 층밀림 비율이 0.5인 이미지 공간 층밀림 격자(201)가 도시되어 있다.
도 8 내지 도 11은 다른 층밀림 비율들에 대해, CCD 디텍터(202)에 의해 관측되는 바람직한 실시예의 파면들을 도시한다.
도 1과 도 10을 더 참조하면, 한번에 라인폭/N만큼 레티클 스테이지를 스캔하면서 CCD 디텍터(202)에서 다수의 N 이미지들을 받아, 파면이 더 분석될 수 있다. 격자(203)의 6.4 micron 피치와 16 이미지들에 대해, 레티클 스테이지는 한번에 6.4 micron/16 = 400nm 만큼 스캔된다. 그런 다음 이미지들은 위상 시프트 간섭계 원리를 통해 결합되어, 싱글 이미지로부터 가능한 분석보다 더 나은 분석을 할 수 있게 해준다.
많은 EUV 포토리소그래피 시스템들 내에 자주 등장하는 특별한 문제는 EUV 소스가 PO의 동공에 균일한 조명을 제공하지 않고, 그 대신, EUV 소스의 광학계 내의 플라이즈 아이 렌즈들(flies' eye lenses)의 사용에 기인한, 다수의 파셋(facets) 혹은 핫 스폿들(hot spots)을 갖는다는 것이다. 이것은 PO(104)의 동공의 입력 개구수에, 혹은 가끔, PO의 불충분한 개구수에 비균일한 파면을 초래한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예의 특정한 시스템은 투영 광학계(104)에 대해 입력 개구수 0.0625와, 출력 개구수 0.25를 갖는다. 따라서, PO(104)의 입력 개구수에서 불충분함(underfilling) 및 강도 비균일성을 제거할 수 있는 것이 바람직하다. 상기에서 논의된 문제점들은 상기에서 논의된 파면 센서에 의한 파면의 측정에 영향을 준다.
도 12는 이 문제점들을 극복하기 위해 제안된 솔루션을 도시한다. 도 12는 한 타입의 선형 격자를 예시하는데, 격자의 각 반사 라인은 연속적인 반사 스트ㅌ라이프(stripe)(혹은 라인)으로 형성되지 않고, 그 대신 복수의 반사 도트들로 형성된다. 반사 도트들은, 도 12에 도시된 바와 같이, 랜덤하게 분산되거나, 혹은 규칙적인 매트릭스 패턴으로 배열될 수 있다. 따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 소스 모듈의 격자(1202)의 라인들은, "멀리서부터 볼 때", 상기에서 논의된 바와 같이, 실선들로 보인다. 그러나, "가까이에서부터" 볼 때 (도면 부호 1204에 도시됨), 그들은 다수의 반사 도트들로 구성되어 있다. EUV 에플리케이션에 대해, 나머지 물질은 흡수성일 것이다.
격자 라인들은 앞서 설명된 바와 같이 오브젝트 면 조명의 사용을 더 최대화하고, 디텍터에서 프린지 가시성을 보존하고, +1차와 -1차의 프린지들을 제거하기 위해 2nd 격자 라인들과 직접적인 관계를 갖도록 선택된다.
일 실시예에서, 상기에서 논의된 파라메터들 (4×배율에 대해 6.4㎛, 0.25 출력 개구수, 0.0625 입력 개구수, 13.5㎚ 소스)에 대해, 도트들의 직경은 70㎚와 120㎚ 사이이고, 바람직하게 70㎚에 근사한다.
도 12의 하단은 본 발명의 소스 모듈 격자(203)를 집합적으로 형성하는 두개의 직교 배향된 격자들의 전체 배열을 나타낸다. 도 12의 하단부에 나타낸 바와 같이, 반사 도트들은 두개의 인접한 직교 패턴들 (각각이 약 200㎛ ×200㎛임)로 배열될 수 있다.
본 발명의 반사 도트들을 사용함에 의해, 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같은, 싱글 회절 패턴이, 예를 들면, 회절 패턴 내의 회절 패턴으로 됨을 알 수 있을 것이다. 따라서, 각 반사 도트는 초점면으로부터 보았을 때, 파면 소스가 된다. 그러므로, 특히 소스의 플라이의 아이 파셋(fly's eye facets)에 기인한 강도의 불균일성이 사라져서, 초점면에 소스의 깨끗하고 규칙적인 이미지를 제공할 것이다. 격자(203)의 반사 도트 패턴은 또한 투영 광학계의 0.0625 개구수를 과잉으로 채우고(overfill), 격자(203)에 입사하는 광을 가능한 한 많이 이용한다는 점에서 이점이 있다. 또한, 오브젝트 면에서의 조명이 공간적으로 결맞지 않다면, 추가의 동공 파셋 혹은 동공 구조가 도입되지 않는다. 도 12에 도시된 반사 도트 격자는 표준 레티클 블랭크 상에 제조될 수 있다. 도트 직경은, 바람직하게, 거의 균일한 조명을 제공하기 위해, 개구수를 과잉으로 채우는 것 이상으로 선택된다.
추가적으로, 광자 노이즈-리미티드 엘리먼털 디텍션 신호-노이즈 비(photon noise-limited elemental detection signal-to-noise ratio)가 2의 제곱근 만큼만 증가하므로, 강도에 있어서 2 팩터의 하락이 각 도트에 대해 허용될 수 있다. 또한, 제조 상의 문제 때문에, 큰 직경이 바람직함을 유의한다. 계산에 따르면, 예를 들면, 44㎚ 직경의 도트는 10%의 하락을 주고, 66㎚ 직경의 도트는 20%의 하락을 주고, 112㎚ 직경의 도트는 50%의 하락을 준다.
그러므로, 본 발명의 반사 도트 격자(203)는 반사 EUV 산란 장치의 예로서, 이 경우 많은 수의 도트들과 제1 격자 사이즈에 대해, 0.4%의 효율을 가지며, 추가적인 효율 최대화의 목표를 갖는다. 본 명세서에서 효율은, Lambertian 확산기에 비교할 때, 장치로부터 반사된 후 원하는 개구수 내에 들어오는 조명의 파워의 분율로서 정의된다.
맞춤 조정된(tailored) 반사 EUV 회절기는 투영 광학계의 입력 개구수를 채워서, 조명 서브시스템에 기인한 동공 파셋을 제거하고, 측방향 격자 층밀림 간섭계를 이용하는 EUV 파장에서의 광학 시스템 수차 측정을 위해, 이 조명의 활용을 최대화한다. 마지막 것은 레티클 면 내에 결맞지 않은 연장된 소스의 앞에 배치된 격자의 등가물을 필요로 한다. 처음 두개는 입력 조명이 Lambertian 확산기보다 더 바람직한 패턴으로 회절기에 의해 반사될 것을 필요로 한다. 맞춤 조정된 반사 회절기는 격자의 형태에 있어서 마이크로-반사형의 회절-제한된 도트들의 앙상블일 수 있다. 그 앙상블 내의 개개의 반사 도트들은 50% 듀티 사이클 "격자"의 "슬릿"에 배치되고, 광학계의 입력 개구수를 회절에 의해 채우기 위한 사이즈 및 모양을 갖는 개개의 반사 도트가 측정된다. 13.5㎚에서 0.0625 개구수에 대해, 도트 직경은 70㎚ (내지 210㎚)일 수 있다. 싱글 70㎚ 도트는 EUV ILIAS에서 약 0.01 "검출가능" EUV 광자를 얻을 것이다. 그러나, 50% 듀티 사이클의 "격자" 길이 300㎛이고 6.4㎛ 피치의 45 라인들을 갖고, 각 라인의 중심 축을 따라서만 도트들이 있는 구조는, EUV ILIAS에 대하여 적당한 것 이상인, 1,000 "검출가능한" 광자들을 내주기에 충분한 스폿들을 수용할 수 있다. 도트들로 채워진 "격자" 라인들은 더 큰 신호를 준다. 싱글 (도트된) 라인은 부적당한 신호를 줄 것이다. Lambertian 확산기, 및 그와 유사한 형태의 일반적인 격자는 적당한 신호를 주지 않는다.
반사 도트들은 상이한 높이들을 가져서 그들에게 위상 차이를 줄 것이며, 따라서 이전의 랜덤 패턴의 중심의 밝은 스폿을 제거하는 역할을 할 수 있다. 랜덤한 높이들에 기인한 랜덤한 위상들은 같은 목적의 역할을 한다. 그러나, 부분적으 로 결맞는 조명의 존재 내의 반점(speckle)은 어떤 에플리케이션들에 있어서는 문제가 될 것이다. 반사 도트들은 위상 스텝 없이 규칙적으로 배치될 수 있고, 그러한 규칙적인 배치에 의해, 덜 문제시되는 매우 낮은 주파수 아티패트와 스펙클 문제를 트레이드할 수 있다.
반사 도트들이 격자 라인들 내에서 랜덤하게 배치될 때, 반점은 중심에서 밝은 스폿 뿐 아니라, 프린지 패턴 내에 나타난다. 밝은 중심은 대부분의 경우 파장인 표준 편차 (즉, OPD는 대부분의 경우 π에 약간 합산(OPD many times π plus a fraction))를 갖는 랜덤한 높이의 반사 도트들을 만듦으로써, 제거될 수 있다. 도트들이 규칙적인 패턴 내에 배치될 때, 프린지 면 내에 중첩하는 프린지 아티팩트들은, 대부분의 경우 π인 광로차 표준 편차를 갖는 랜덤한 높이의 도트들을 만듦으로써, 유사하게 제거될 수 있다 (그러나, 반점을 유발할 수 있다). 그러나, 프린지 아티팩트들은 프린지 분석에 영향을 덜 줄 수 있다.
당업자는, 형태나 상세한 내역들에 있어서의 다양한 변화들이 첨부된 특허 청구 범위 내에 정의된 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭과 범위는 상기에서 설명된 바람직한 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않으며, 하기의 청구범위들과 그들의 등가물에 따라 정의되어야 한다.
본 발명에 따르면, EUV 파면 센서용 투과 층밀림 격자 및 체커보드 구성을 제공함으로써, 웨이퍼 제조 및 노광 동안 포토리소그래피 툴에서의 파면 품질을 정밀하게 측정할 수 있다.

Claims (61)

  1. 전자기파의 소스(source of electromagnetic radiation);
    상기 전자기파를 오브젝트 면(object plane)에 균일하게 향하게하는(directs) 조명 시스템(illumination system);
    상기 전자기파를 한정하는(conditions) 상기 오브젝트 면 내에 위치된 제1 격자;
    상기 제1 격자의 이미지를 초점면 상에 투영하는 투영 광학 시스템;
    상기 초점면에 있는 제2 격자; 및
    상기 제2 격자에 의해 생성된 프린지 패턴(fringe pattern)을 수신하는 상기 제2 격자 뒤에 위치된 디텍터
    를 포함하는 파면 측정 시스템(wavefront measurement system).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격자는 2차원의 격자인 파면 측정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2차원의 격자는 체커보드 격자(checkerboard grating)인 파면 측정 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 2차원의 격자는 교차-격자(cross-grating)인 파면 측정 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 반사 격자인 파면 측정 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격자는 흡수 영역들과 투과 영역들의 규칙적인 패턴을 포함하는 파면 측정 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소스는 EUV(Extreme Ultraviolet) 복사원(radiation source)인 파면 측정 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소스는 13.5㎚ 복사원인 파면 측정 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 레티클 스테이지 상에 탑재되는 파면 측정 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격자는 웨이퍼 스테이지 상에 탑재되는 파면 측정 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 상기 제2 격자에 대해 45도로 배향되어 있는 파면 측정 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자의 피치는 상기 제2 격자의 피치와 상기 투영 광학 시스템의 배율 팩터를 곱한 것과 같은 파면 측정 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 체커보드 격자인 파면 측정 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 선형 격자인 파면 측정 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자에 수직인 방향으로 배향되며, 상기 제1 격자 대신에 상기 오브젝트 면 내에 위치될 수 있는 제3 격자를 더 포함하는 파면 측정 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 디텍터는 전하결합소자(charge coupled device: CCD) 디텍터인 파면 측정 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격자는 실리콘 질화물 기판 상에 형성되는 파면 측정 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격자는 실리콘 기판 상에 형성되는 파면 측정 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 실리콘 질화물 기판 상에 형성되는 파면 측정 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 석영 기판과 실리콘 기판 중 하나 상에 형성되는 파면 측정 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격자는 금속으로 형성된 복수의 흡수성 영역들을 포함하는 파면 측정 시스템.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자의 피치는 2차 회절 패턴이 상기 초점면에서 사라지도록 하는 파면 측정 시스템.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 디텍터는 상기 투영 광학 시스템의 동공(pupil)의 0차 회절 이미지와 상기 투영 광학 시스템의 상기 동공의 +1차와 -1차의 회절 이미지들을 수신하는 파면 측정 시스템.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 상기 투영 광학 시스템의 입력 개구수를 채우는 파면 측정 시스템.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 상기 투영 광학 시스템의 입력 동공의 조명 불규칙성을 스무딩하는(smoothes) 파면 측정 시스템.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격자는 프린지 면 내에 프린지들을 형성할 수 있는 상기 투영 광학 시스템 상에 입사하는 전자기파를 최대화하는 파면 측정 시스템.
  27. 전자기파의 소스;
    상기 전자기파를 오브젝트 면에 포커스하는 이미징 시스템;
    회절 패턴을 초점면에 생성하는 레티클 스테이지 상에 위치된 제1 격자;
    상기 제1 격자의 이미지를 상기 초점면 상에 투영하는 투영 광학 시스템;
    상기 제1 격자의 회절된 이미지를 수신하는 웨이퍼 스테이지 상에 위치된 제2 격자; 및
    상기 제2 격자를 통해 상기 투영 광학 시스템의 동공의 상기 이미지를 수신하는 상기 초점면 내의 상기 웨이퍼 스테이지 상에 위치된 디텍터
    를 포함하는 파면 측정 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제2 격자는 2차원의 격자인 파면 측정 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 2차원의 격자는 체커보드 격자(checkerboard grating)인 파면 측정 시스템.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 2차원의 격자는 교차-격자(cross-grating)인 파면 측정 시스템.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자는 반사 격자인 파면 측정 시스템.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 제2 격자는 흡수 영역들과 투과 영역들의 규칙적인 패턴을 포함하는 파면 측정 시스템.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 흡수 영역들은 니켈을 포함하는 파면 측정 시스템.
  34. 제27항에 있어서,
    상기 소스는 EUV(Extreme Ultraviolet) 복사원인 파면 측정 시스템.
  35. 제27항에 있어서,
    상기 소스는 13.5㎚ 복사원인 파면 측정 시스템.
  36. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자는 상기 제2 격자에 대해 45도로 배향되어 있는 파면 측정 시스템.
  37. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자의 피치는 상기 제2 격자의 피치와 상기 투영 광학 시스템의 배율 팩터를 곱한 것과 같은 파면 측정 시스템.
  38. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자는 체커보드 격자인 파면 측정 시스템.
  39. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자는 선형 격자인 파면 측정 시스템.
  40. 제27항에 있어서,
    상기 레티클 스테이지 상의 제3 격자를 더 포함하고, 상기 제3 격자는 상기 제1 격자에 수직인 방향으로 배향되며, 상기 제1 격자 대신에 광로 내에 위치될 수 있는 파면 측정 시스템.
  41. 제27항에 있어서,
    상기 디텍터는 전하결합소자(CCD) 디텍터인 파면 측정 시스템.
  42. 제27항에 있어서,
    상기 제2 격자는 실리콘 질화물 기판 상에 형성되는 파면 측정 시스템.
  43. 제27항에 있어서,
    상기 제2 격자는 실리콘 기판 상에 형성되는 파면 측정 시스템.
  44. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자는 석영 기판 상에 형성되는 파면 측정 시스템.
  45. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자는 실리콘 기판 상에 형성되는 파면 측정 시스템.
  46. 제27항에 있어서,
    상기 제2 격자는 금속으로 형성된 복수의 흡수 영역들을 포함하는 파면 측정 시스템.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 금속은 니켈인 파면 측정 시스템.
  48. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자의 듀티 사이클은 상기 소스의 2차 회절 패턴이 상기 초점면에서 사라지도록 하는 파면 측정 시스템.
  49. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자의 듀티 사이클은 50%인 파면 측정 시스템.
  50. 제27항에 있어서,
    상기 제2 격자의 듀티 사이클은 상기 제2 격자로부터의 2차 회절 패턴이 프린지 면에서 사라지도록 하는 파면 측정 시스템.
  51. 제27항에 있어서,
    상기 제2 격자의 듀티 사이클은 50%인 파면 측정 시스템.
  52. 제27항에 있어서,
    상기 디텍터는 상기 투영 광학 시스템의 출력 동공의 0차 회절 이미지와 상기 투영 광학 시스템의 상기 출력 동공의 +1차와 -1차의 회절 이미지들을 수신하는 파면 측정 시스템.
  53. 제24항에 있어서,
    상기 제2 격자는 층밀림 간섭계(a shearing interferometer)를 형성하는 파면 측정 시스템.
  54. 제27항에 있어서,
    상기 제2 격자의 층밀림 비율(shear ratio)은 약 1/30인 파면 측정 시스템.
  55. 제27항에 있어서,
    상기 제2 격자는 약 1.62㎛의 피치를 갖는 파면 측정 시스템.
  56. 제27항에 있어서,
    상기 제1 격자는 약 6.4㎛의 피치를 갖는 파면 측정 시스템.
  57. 제27항에 있어서,
    상기 투영 광학 시스템의 출력 개구수(output numerical aperture)는 약 0.25인 파면 측정 시스템.
  58. 제27항에 있어서,
    상기 투영 광학 시스템의 입력 개구수는 약 0.0625인 파면 측정 시스템.
  59. 제27항에 있어서,
    상기 투영 광학 시스템의 배율은 약 4배인 파면 측정 시스템.
  60. EUV파(EUV radiation)를 방사하는 EUV 소스;
    상기 EUV파로 오브젝트 면을 균일하게 조명하는 이미징 시스템;
    오브젝트 면 내에 레티클을 탑재하기 위한 레티클 스테이지;
    회절 패턴을 초점면에 생성하는 라티클 스테이지 상에 위치된 제1 격자;
    상기 초점면과 상기 오브젝트 면을 광학적으로 콘쥬게이트(conjugate)하는 투영 광학 시스템;
    웨이퍼 스테이지;
    상기 웨이퍼 스테이지 상에 위치되고 상기 초점면 내에 있는 제2 격자; 및
    상기 제2 격자를 통해 상기 투영 광학 시스템의 동공의 다중 이미지들을 수신하는 상기 웨이퍼 스테이지 상에 위치된 디텍터
    를 포함하는 EUV(Extreme Ultraviolet) 포토리소그래피 시스템.
  61. 광학 시스템의 파면을 측정하는 방법에 있어서,
    소스에서 전자기파를 생성하는 단계;
    상기 전자기파를 상기 광학 시스템의 오브젝트 면에 향하게 하는 단계;
    상기 광학 시스템의 초점면에서의 회절 패턴을 한정하는 조건(conditioning)을 생성하는 제1 격자를 상기 광학 시스템의 광로 내에 배치하는 단계;
    상기 초점면과 상기 오브젝트 면을 콘쥬게이트(conjugate)하는 단계;
    디텍터를 상기 초점면 아래에 배치하고, 제2 격자를 상기 초점면에 배치하는 단계;
    상기 제2 격자를 통해 상기 투영 광학 시스템의 동공의 다중 이미지들을 수신하는 단계; 및
    상기 이미지로부터 파면 파라메터들을 계산하는 단계
    를 포함하는 광학 시스템의 파면을 측정하는 방법.
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