KR100859186B1 - 광원의 품질 결정 방법 - Google Patents

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Abstract

포토리소그라픽 공정에 적용되는 광원의 품질을 결정하는 방법이 제공된다. 화상 센서 어레이는 광원으로부터의 광에 노출된다. 화상 센서 어레이 위의 광원으로부터의 광의 강도를 나타내는 퓨필 맵(pupil map) 위의 복수의 위치들에 대응하는 각각의 강도들 및 어드레스들이 수집된다. 상기 퓨필 맵의 내측 곡선 및 외측 곡선 중 적어도 하나는 상기 수집된 어드레스들 및 각각의 강도들에 기초하여 정의된다. 상기 광원은 어드레스들이 내측 곡선 및 외측 곡선 중 적어도 하나에 대해 미리 정해진 패턴을 가지면 포토리소그라픽 공정에 적용된다.
Figure R1020070006747
포토리소그라픽 공정, 광원, 화상 센서 어레이, 퓨필 맵, 내측 곡선, 외측 곡선

Description

광원의 품질 결정 방법{Methods of determining quality of a light source}
도 1a 및 도 1b는 퓨필 맵들의 화상들.
도 2a 내지 도 2c는 상이한 예시적인 퓨필 맵들의 화상들.
도 3은 광원의 품질을 결정하는 예시적인 방법의 플로차트.
도 4a는 좌표 변환 후의 예시적인 퓨필 맵을 도시한 도면.
도 4b는 내측원 및 외측원을 그 위에 갖는 예시적인 퓨필 맵을 도시한 도면.
도 5a는 도 4b의 내측원 C1과 강도 등고선 C3 사이의 관계를 나타낸 개략도.
도 5b는 도 4b의 외측원 C2와 강도 등고선 C4 사이의 관계를 나타낸 개략도.
도 6a는 광원의 품질을 결정하기 위한 방법의 예시적인 방법을 나타낸 플로차트.
도 6b는 예시적인 3-D 퓨필 맵의 개략도.
도 6c는 도 6b의 퓨필 맵의 중심을 지나는 절단선 6C-6C에 따른 단면도.
도 7a는 광원의 품질을 결정하는 예시적인 방법을 나타낸 플로차트.
도 7b는 퓨필 맵 위에 나누어진 세그먼트들을 나타낸 개략도.
도 7c는 도 7b의 퓨필 맵 위의 예시적인 확대된 제 1 세그먼트를 나타낸 개략도.
도 7d는 단계 730에 기재된 변환(transformation)을 나타낸 개략도.
도 7e는 단계 730에 기재된 변환을 나타낸 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210 : 광 섹션
215 : 원
220 : 실드 영역
400 : 퓨필 맵
발명의 분야
본 발명은 광원의 품질을 결정하는 방법에 관한 것으로서, 특히 포토리소그라픽 공정에 적용되는 광원의 품질을 결정하는 방법에 관한 것이다.
관련 기술의 설명
전자 제품의 진보로, 반도체 기술이 메모리들, 중앙 처리 장치들(central processing units; CPUs), 디스플레이 장치들, 발광 다이오드들(LEDs), 레이저 다이오드들 및 다른 디바이스들 또는 칩 세트들의 제조에 널리 응용되고 있다. 고집적화 및 고속 스펙(specification)을 달성하기 위해, 반도체 집적 회로들의 치수가 감소되고 다양한 재료들 및 기술들이 이들 목적들을 달성하고 제조 중의 장애들을 극복하기 위해 제안되어 왔다. 집적 장치들 및 회로들의 치수를 작게 하기 위해, 포토리소그라픽 기술, 예컨대 노광 공정이 중요한 역할을 한다.
노광 공정은 집적 회로들의 피쳐 치수들(feature dimensions)의 해상도에 큰 영향을 주는 광원을 포함한다. 원하는 해상도는 광원의 초점 깊이(초점 깊이; DOF), 광원의 품질 또는 노광 단계의 다른 조건들을 증가시킴으로서 얻어질 수 있다. 따라서, 광원의 품질을 결정하는 방법들이 제안되어 있다.
도 1a 및 도 1b는 퓨필 맵들(pupil maps)의 화면들이다. 퓨필 맵은 광원이 포토리소그라픽 공정에 적용되는 것이 허용가능한지의 여부를 결정하기 위해 사용되는, 화상 센서 어레이 위에 충돌하는 광원으로부터의 광의 화상이다. 퓨필 맵들을 발생하기 위해, 광이 광원 모듈로부터 제공된다. 광은 실드(shield)를 통과하여 전하 결합 소자(charge-coupled device; CCD) 어레이 위에 투영된다. CCD 어레이는 복수의 CCD들을 포함한다. 각각의 CCD들은 각각의 강도(그레이 레벨값)를 감지하고 CCD 어레이의 어드레스를 나타낸다. 이렇게 하여, CCD 어레이는 거기에 대응하는 퓨필 맵의 화상을 생성한다.
전통적으로, 엔지니어 또는 조작자는 시각적 검사(visual inspection) 및 개인 경험에 기초하여 광원의 품질을 결정한다. 숙련된 엔지니어 또는 조작자는 도 1b의 퓨필 맵의 왜곡(distortion), 보이드들(voids) 또는 불연속으로 인해 도 1b의 퓨필 맵으로부터 도 1a의 퓨필 맵을 구별할 수 있다. 도 1a의 퓨필 맵은 허용가능하지만, 도 1b의 퓨필 맵은 허용가능하지 않다. 도 1b의 퓨필 맵을 발생하는 광원 모듈의 조건들은 원하는 퓨필 맵을 생성하기 위해 변형된다. 퓨필 맵의 왜곡, 보이드들 및 불연속이 실질적으로 있지만 광원의 품질을 결정하기 어려울 만큼 그렇게 심각하지 않다면, 몇가지 바람직하지 않은 퓨필 맵들이 허용 가능한 품질을 갖는 것으로 부정확하게 결정될 수 있다. 이 때 이 퓨필 맵들의 노광 단계의 조건들은 포토리소그라픽 공정을 수행하는 데 사용된다. 이와 같은 노광 단계의 조건들은 원치않는 포토리소그라픽 패턴들을 발생하고 후속 공정들에 영향을 줄 것이다.
전술한 바로 부터, 광원의 품질을 결정하는 개선된 방법이 요구된다.
발명의 요약
몇몇 예시적인 실시예들에 따르면, 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다. 화상 센서 어레이가 광원으로부터의 광에 노출된다. 화상 센서 어레이로부터의 광의 강도를 나타내는 퓨필 맵 위의 복수의 위치들에 대응하는 각각의 강도들 및 어드레스들이 수집된다. 퓨필 맵의 내측 곡선과 외측 곡선 중 적어도 하나는 수집된 어드레스들 및 각각의 강도들에 기초하여 정의된다. 상기 광원은 어드레스들이 상기 내측 곡선 및 상기 외측 곡선 중 적어도 하나에 대해 소정의 패턴을 가지면 포토리소그라픽 공정에 적용된다.
몇몇 예시적인 실시예들에 따르면, 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다. 화상 센서 어레이는 광원으로부터의 광에 노출된다. 화상 센서 어레이 위의 광원으로부터의 광의 강도를 나타내는 퓨필 맵 위의 복수의 위치들에 대응하는 각각의 강도들 및 어드레스들이 수집된다. 수집된 강도들은 전체 합 강도를 계산하기 위해 가산된다. 퓨필 맵의 내측 곡선 및 외측 곡선 중 적어도 하나가 수집된 어드레스들 및 각각의 강도들에 기초하여 정의되고, 내측원은 전체 합 강도의 약 10%에 대응하는 복수의 어드레스들을 둘러싸고, 외측원은 전체 합 강도의 약 90%에 대응하는 복 수의 어드레스들을 둘러싼다. 광원은 어드레스들이 내측 곡선 및 외측 곡선에 대해 소정의 패턴을 가지면 포토리소그라픽 공정에 적용된다.
몇몇 예시적인 실시예들에 따르면, 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다. 화상 센서 어레이는 광원으로부터의 광에 노출된다. 화상 센서 어레이의 광원으로부터의 광의 강도를 나타내는 퓨필 맵 위의 복수의 위치들에 대응하는 각각의 강도들 및 어드레스들이 수집된다. 복수의 세그먼트들이 퓨필 맵 위에 정의되고, 각각의 세그먼트는 복수의 어드레스들 및 각각의 정규화된 강도들을 포함한다. 외측 곡선은 퓨필 맵 위에 정의된다. 세그먼트들 각각의 유효 영역이 계산된다. 제 1의 소정의 값보다 큰 유효 영역을 가진 세그먼트들의 수가 계산된다. 광원은 제 1의 소정의 값보다 큰 유효 영역들을 가진 세그먼트들의 수가 제 2의 소정의 값보다 크면 포토리소그라픽 공정에 적용된다.
상기 및 다른 예들은 첨부 도면들과 관련하여 제공되는 최선의 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
다음은 예시적인 도면들의 간단한 설명이다. 이들은 단지 예시적인 실시예들이며 본 발명의 범위는 거기에 제한되지 않는다.
최선의 실시예의 설명
예시적인 실시예들의 이 설명은 전체에 걸쳐 기술된 설명의 일부로서 간주되는, 첨부 도면들과 관련하여 읽도록 의도된다. 이 설명에 있어서, 상대어들(relative terms) 예컨대, "하(lower)", "상(upper)", "수평(horizontal)", "수 직(vertical)", "위(above)", "아래(below)", "위로(up)", "아래로(down)", "상부(top)", "하부(bottom)" 및 그의 파생어(예컨대, 수평으로, 하향으로, 상향으로 등)는 이하에 기술되거나 설명 중인 도면에 나타낸 방향을 가리키는 것으로 해석되어야 한다. 이들 상대어들은 설명의 편의를 위한 것이며 장치가 특정 방향으로 구성되거나 작동되는 것을 요구하지 않는다.
도 2a 내지 도 2c는 여러 예시적인 퓨필 맵들의 화상들이다. 각 퓨필 맵은 이미저 어레이(imager array) 예컨대 CCD 어레이, CMOS 이미징 센서 어레이 등에 의해 검출되는 광원으로부터의 광을 나타낸다. 도 2a 내지 도 2c에 있어서, 상기 퓨필 맵들(200)은 도 2a의 원형 퓨필 맵, 도 2b의 링형 퓨필 맵 및 도 2c의 수평축에 대해 45도에 위치된 4개의 섹션들을 갖는 퓨필 맵을 포함한다. 다른 실시예들(도시하지 않음)에 있어서, 상기 퓨필 맵은 예를 들면 타원 퓨필 맵, 거의 둥근 퓨필 맵 또는 수평축에 대해 다양한 각도들 중 어느 하나에 위치된 적어도 하나의 광 섹션을 갖는 다른 퓨필 맵이다. 도 2a의 퓨필 맵은 광 섹션(light section)(210) 및 원(215)을 가진다. 상기 원(215)은 광 섹션(210)의 반경이 도달할 수 있는 최대 치수를 나타낸다. 도 2b의 퓨필 맵은 광 섹션(210), 최대 치수원(215) 및 실드 영역(220)을 가진다. 실드 영역(220)은 광이 광원과 CCD 어레이 사이에 배치된 원형 실드를 통과할 때 형성된다. 도넛형(donut-type) 퓨필 맵을 갖는 광원은 포토리소그라픽 공정의 초점 깊이(depth of focus; DOF)를 개선시킨다. 도 2c의 퓨필 맵은 4개의 광 섹션(210)과 최대 치수원(215)을 가진다. 도 2c의 퓨필 맵은 광이 광원과 CCD 어레이 사이에 배치된 중심 원형 실드를 갖는 교차부(cross)를 통과할 때 형성 된다. 도 2c의 퓨필 맵을 갖는 광원의 적용은 또한 포토리소그라픽 공정의 DOF를 개선시킨다. 상기한 것으로부터, 이 기술분야에서 숙련된 사람은 대응하는 유형의 실드를 선택함으로써 원하는 포토리소그라픽 공정을 위해 퓨필 맵의 유형을 용이하게 선택할 수 있다.
도 3은 광원의 품질을 결정하는 예시적인 방법의 플로차트이다.
단계 300에서, 화상 센서 어레이는 광원으로부터 광에 노출된다. 상세한 설명은 도 2a 내지 도 2c와 관련하여 설명된 것과 유사하다.
단계 310에서, 광원으로부터의 광의 강도를 나타내는 퓨필 맵 위의 복수의 위치들에 대응하는 각각의 강도들 및 어드레스들이 수집된다. 상기 어드레스들은 각각의 강도들을 가진 CCD 어레이에서의 CCD들의 위치들을 나타낸다. 상기 어드레스들은 예를 들면 카테시안 좌표계의 어드레스들, 극좌표계의 어드레스들 또는 다른 좌표계들의 어드레스들을 포함한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 어드레스들은 표 I에 나타낸 카테시안 좌표계의 어드레스들이다.
표 I
X (mm) Y (mm) 강도 (I) (a.u.)
-0.39851 -0.971389 0.000175
-0.373611 -0.971389 0.000269
-0.348704 -0.971389 0.004330
-0.323796 -0.971389 0.009940
-0.298889 -0.971389 0.008340
-0.273982 -0.971389 0.002815
-0.249074 -0.971389 0.006727
-0.224167 -0.971389 0.009749
표 I는 Y-축 "-0.971389"에 따라 각각의 강도들을 가진 어드레스들의 서브세 트를 나타낸다. 몇몇 실시예들에 있어서, 퓨필의 중심은 카테시안 좌표계의 중심으로서 사용된다. 따라서, 음의 어드레스들은 수집된 어드레스들에 포함된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 어드레스들에 대응하는 강도들은 단계 310이 상기 어드레스들을 수집하는 동안 또는 어드레스들을 수집한 후에 정규화된다. 유의할 점은 어드레스들의 수는 상기 퓨필 맵의 해상도에 기초하여 변경될 수 있다는 것이다. 고해상도를 가진 퓨필 맵을 원한다면, 더 많은 어드레스들 및 고-화소-카운트(high-pixel-count) CCD 어레이가 사용된다.
도 4a는 좌표 변환 후의 예시적인 퓨필 맵을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 단계 320에서 카테시안 좌표계의 어드레스들이 극좌표계의 어드레스들로 변형된다. 상기 퓨필 맵(400)은 각각의 강도들을 가진 복수의 어드레스들을 포함한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 단계 310에서 수집된 상기 어드레스들은 카테시안 좌표계의 어드레스들이다. 이와 같은 실시예들에서, 단계 320은 각각의 강도들 I(x, y)을 가진 카테시안 좌표계로부터의 어드레스들을 각각의 강도 I (r, θ)를 가진 극좌표계의 어드레스들로 좌표 변환 방법에 의해 변환한다. 예를 들면, I (0.5, 0.5)는 I (0.707, π/4)로서 변환된다. 변환 방법은 r=(x2+y2)1/2 및 θ=tan-1(y/x)과 같은 예를 들면 일반적인 좌표 변환 방법일 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 위에 기재된 좌표 변환 단계 320는, 단계 310에서 수집된 각각의 강도들을 가진 어드레스들이 극좌표계에 이미 존재한다면 사용되지 않는다. 극좌표계에서의 어드레스 수집에 의해, 후속 단계들 330 및 340이 수행될 수 있다.
도 4b는 내측원 및 외측원이 위에 있는 예시적인 퓨필 맵을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 어드레스 변환 단계 330가 퓨필 맵(400)의 내측 곡선 C1 및 외측 곡선 C2을 정의한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 내측 곡선 C1 및 외측 곡선 C2은 도 4b에 도시된 것과 같은 원들이다. 내측원 C1은 반경 R1을 가지며,상기 외측원 C2은 반경 R2를 가진다. 상기 반경 R1은 퓨필 맵(400)의 중심 "O"으로부터 약 7.5% 전체 합 강도 (Isum) 내지 약 12.5% Isum일 수 있는 값을 가진 극좌표계의 어드레스까지의 거리이다. 상기 외측원 C2은 반경 R2를 가진다. 상기 반경 R2는 상기 퓨필 맵의 중심 "O"으로부터 약 87.5% Isum 내지 약 92.5% Isum의 값을 가진 극좌표계의 어드레스까지의 거리이다. Isum은 하기 식 (1)에 의해 결정될 수 있다:
Figure 112007006548666-pat00001
전체 합 강도 Isum 를 얻음으로써, 예를 들면, 10% 전체 합 강도 Isum 를 갖는 어드레스가 발견될 수 있다. I (r, θ)의 어드레스는 하기 식 (2)을 만족시키도록 결정될 수 있다:
Figure 112007006548666-pat00002
예를 들면, 10% Isum의 어드레스가 (0.55061, 3/4π)인 것을 제공하면, 그 반경 R1은 0.55061이다. 상기 내측원 C1은 이 때 도 4b에 도시된 것과 같은 반경 R1에 기초하여 퓨필 맵 위에 정의된다.
전체 합 강도 Isum을 얻음으로써, 예를 들면, 90% 전체 합 강도 Isum을 갖는 어드레스가 발견될 수 있다. I (r, θ)의 어드레스는 하기 식 (3)에 기초하여 결정될 수 있다:
Figure 112007006548666-pat00003
90% Isum의 어드레스가 (0.88428, 7/8π)인 것을 식 (3)이 제공하면, 그 반경 R2는 0.88428이다. 내측원 C1 및 외측원 C2은 이 때 도 4b에 도시된 것과 같은 반경 R1 및 R2에 기초하여 퓨필 맵(400) 위에 정의된다.
도 4b에 있어서, 상기 퓨필 맵(400)은 또한 복수의 강도 등고선들 C3 및 C4을 나타내고, 이 등고선들은 내측원 C1 및 외측원 C2에 각각 인접해 있다. 강도 등고선들 C3 및 C4은 상기 광원의 품질을 결정하기 위해 제공된다.
도 5a는 도 4b의 내원 C1과 강도 곡선 C3 사이의 관계를 도시한 개략도이다.
몇몇 실시예들에 있어서, 내측원 C1은 퓨필 맵의 중심 "0"으로부터 약 10% Isum의 값을 가진 극좌표계의 어드레스까지의 거리인 반경 R1을 가진다. 강도 등고선 C3는 정규화된 강도의 약 10%를 가진 어드레스들의 위치들(locus)에 의해 형성된 곡선을 나타낸다. 반경 R1max 및 R1min은 퓨필 맵의 상기 중심 "O"으로부터 약 7.5% Isum 및 약 12.5 Isum에 각각 대응하는 극좌표계의 어드레스까지의 거리들이다. 원들 C1max 및 C1min은 반경 R1max 및 R1min에 각각 대응지어 정의된다. 원 C1min은 약 7.5 Isum을 가진 복수의 어드레스들을 둘러싼다. 원 C1max는 약 12.5% Isum를 가진 복수의 어드레스들을 둘러싼다. 정규화된 강도의 약 10%에 대응하는 상기 어드레스들이 원들 C1max 및 Clmin 사이에 정의되는 영역내에 실질적으로 포함되면, 상기 광원의 품질은 허용 가능한 것으로 결정된다. 이러한 환경하에서, 단계 335가 만족되고 상기 광원이 도 3에 도시된 단계 340의 포토리소그라픽 공정에 적용된다. 반도체 웨이퍼는 포토리소그라픽 공정에 의해 제조된다. 한편, 정규화된 강도의 약 10%에 대응하는 상기 어드레스들이 원들 C1max 및 C1min 사이에 정의된 영역 내에 실질적으로 포함되지 않으면, 상기 광원의 품질은 개선되어야 하고 단계 335는 도 3에 도시된 것과 같이 만족되지 않는다. 이러한 상황하에서, 변형된 광원이 적용되고 단계들 300-335이 도 3에 도시된 것과 같은 광원의 품질을 결정하기 위해 반복된다.
몇몇 실시예들에 있어서, 광원의 품질을 결정하기 위해 원들 C1max 및 C1min 모두를 얻을 필요는 없다. 예를 들면, 내측원 C1의 어드레스들이 같거나 거의 같은 정규화된 강도들을 가진 강도들에 대응하면, 상기 광원의 품질은 허용 가능한 것으로 결정되고 도 3에 나타낸 단계 335 및 340은 상기한 것과 같이 수행될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 원들 C1max 및 C1min 중 단지 하나가 광원의 품질을 결정하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 정규화된 강도의 약 10%에 대응하는 어드레스들이 원 Clmax내에 포함되면, 광원의 품질은 허용가능한 것으로 결정되고 도 3에 나타낸 단계들 335 및 340이 상기한 바와 같이 수행될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 정규화된 강도의 약 10%에 대응하는 어드레스들이 원 C1min 외부에 포함되면, 광원의 품질은 허용가능한 것으로 결정되고 도 3에 나타낸 단계들 335 및 340이 상기한 바와 같이 수행될 수 있다.
도 5b는 도 4b의 외측원 C2과 강도 등고선 C4사이의 관계를 나타낸 개략도이다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 외측원 C2은 퓨필 맵의 중심 "O"으로부터 약 90% Isum에 대응하는 극좌표계의 어드레스까지의 거리인 반경 R2를 가진다. 강도 등고선 C4은 약 90% 정규화된 강도에 대응하는 어드레스들에 의해 형성된다. 반경들 R2max 및 R2min은 퓨필 맵의 중심 "O"으로부터 약 87.5% Isum 및 약 92.5% Isum에 각각 대응하는 극좌표계의 어드레스까지의 거리들이다. 원들 C2max 및 C2min은 반경들 R2max 및 R2min에 각각 대응한다. 원 C2min은 약 87.5% Isum을 가진 복수의 어드레스들을 둘러싼다. 원 C2max은 약 92.5% Isum를 가진 복수의 어드레스들을 둘러싼다. 정규화된 강도의 약 90%에 대응하는 어드레스들이 원들 C2max 및 C2min 사이에 정의된 영역내에 실질적으로 포함되면, 상기 광원의 품질은 허용가능한 것으로 결정된다. 이러한 환경하에서, 단계 335가 만족되고 상기 광원은 도 3에 나타낸 단계 340의 포토리소그라픽 공정에 적용된다. 반대로, 정규화된 강도의 약 90%에 대응하는 상기 어드레스들이 원들 C2max 및 C2min사이에 정의된 영역내에 실질적으로 포 함되지 않으면, 광원의 품질은 개선되어야 하고 단계 335는 도 3에 나타낸 것과 같이 만족되지 않는다. 이러한 환경하에서, 변형된 광원이 적용되고 단계들 300-335가 반복되어 도 3에 나타낸 것과 같은 광원의 품질을 결정한다.
몇몇 실시예들에 있어서, 광원의 품질을 결정하기 위해 원들 C2max 및 C2min 모두를 얻을 필요는 없다. 예를 들면, 외측원 C2상의 어드레스들이 같거나 실질적으로 유사한 정규화된 강도들을 가진 강도들에 대응하면, 광원의 강도는 허용가능한 것으로 결정되고 도 3에 나타낸 단계들 335 및 340이 상기한 바와 같이 수행될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 원들 C2max 및 C2min 중 하나만이 광원의 품질을 결정하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 정규화된 강도의 약 90%에 대응하는 어드레스들이 원 C2max내에 포함되면, 광원의 품질은 허용가능한 것으로 결정되고 도 3에 나타낸 단계들 335 및 340이 상기한 바와 같이 수행될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 정규화된 강도의 약 90%에 대응하는 상기 어드레스들이 원 C2min 외측에 포함되면, 상기 광원의 품질은 허용가능한 것으로 결정되고 도 3에 나타낸 단계들 335 및 340이 상기한 바와 같이 수행될 수 있다.
10% Isum 및 90% Isum을 각각 둘러싸는 영역들에 대응하는 원들 C1 및 C2은 단지 예시적인 값들이다. 본 발명은 거기에 제한되지 않는다. 이 기술분야에서 숙련된 사람은 광원의 원하는 품질에 기초하여 전체 합 강도 (Isum)의 상이한 백분율에 대응하는 원들 C1 및 C2를 용이하게 선택할 수 있다.
유의할 점은 내측원 C1, 상기 외측원 C2 또는 모두가 광원의 원하는 품질이 결정될 수 있으면 사용된다는 것이다. 예를 들면, 퓨필 맵 도 2a 및 도 2c을 발생하는 광원의 품질은 원들 C1 및 C2 중 하나 또는 모두를 이용하여 결정될 수 있다. 퓨필 맵 도 2b를 발생하는 광원의 품질은 내측원을 필요로 하지 않고, 외측원 C2만을 이용하여 결정될 수 있다. 상기 설명에 기초하여, 이 기술분야에서 숙련된 사람은 상기 광원의 원하는 품질을 얻기 위해 내측원 C1, 상기 외측원 C2 또는 이들 모두를 용이하게 이용할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 광원의 품질을 결정하기 위해 경계를 정의하도록 되어 있는 원, 타원, 원의 일부와 같은 곡선들 또는 다른 곡선이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 퓨필 맵 도 2c는 4개의 광 섹션들을 갖는다. 원들 C1 및 C2의 부분들은 광원의 품질을 결정할 수 있을 만큼 충분하다. 따라서, 이 기술분야에서 숙련된 사람은 광원의 품질을 결정하기 위해 곡선의 형상을 용이하게 변형하거나 선택할 수 있다.
다음은 광원의 품질을 결정하기 위한 다른 예시적인 방법의 설명이다.
도 6a의 광원의 품질을 결정하기 위한 예시적인 방법을 나타낸 플로차트이다.
반도체 웨이퍼는 포토리소그라픽 공정에 의해 제조된다. 도 6a에 있어서, 단계들 600, 610, 630, 635 및 640은 300만큼 증가된, 도 3에서와 같은 값을 가진 참조 번호들에 의해 나타낸 같은 아이템들이다. 따라서, 도 6a의 이들 아이템들은 도 3을 참조하여 위에 기술된 대응하는 아이템들과 동일할 수 있고, 이들 아이템들의 설명은 반복되지 않는다.
단계 610후, 단계 620은 어드레스들 및 강도들을 도 6b에 도시된 것과 같은 3-D 그림으로 변환한다. 도 6b에 있어서, 3-D 그림은 어드레스 좌표들 X 및 Y, 및 강도 좌표 Z를 포함한다.
상기 어드레스 좌표들 X 및 Y은 예를 들면, 카테시안 좌표들 또는 극좌표들일 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 여러 어드레스들에서의 강도들은 3-D 퓨필 맵 650에서 정규화된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 도 2b의 퓨필 맵의 어드레스들 및 각각의 강도들은 3-D 퓨필 맵 650을 발생하기 위해 사용된다. 따라서, 3-D 퓨필 맵 650은 내부에 중공 영역(660)을 포함하며, 그 중공 영역은 도 2b에 도시된 실드 영역(220)을 나타낸다.
단계 630 후, 단계 633는 3-D 퓨필 맵(650)의 단면도를 형성하고 도 6c에 나타낸 것과 같은 그림을 생성한다. 도 6c는 도 6b의 3-D 퓨필 맵의 중심 "O"를 지나는 단면선 6C-6C에 따른 단면도이다. 도 6c에 있어서, C1 및 C2는 도 5a 및 도 5b와 관련하여 기술된 원들을 나타낸다. 점들 670은 단면선 6C-6C에 따른 3-D 퓨필 맵(650)의 어드레스들의 정규화된 강도들을 나타낸다. 곡선 680은 다항 회귀 방법에 의해 점들 670을 통과하거나 가까이에 그려진다. 몇몇 실시예들에 있어서, 곡선 680은 예를 들면, 포물선(parabola)이다. 거의 모든 점들 670이 곡선 680 위에 포함지거나 가까이에 있으면, 이 때 상기 광원은 적어도 원하는 품질을 갖는다. 도 6c에 도시된 것과 같이, 점들 670은 모두 곡선 680 위에 포함되거나 약간 벗어나 있다. 이러한 환경에서, 단계 635가 만족되며 상기 광원은 도 6a에 도시된 것과 같 은 단계 640의 포토리소그라픽 공정에 적용된다. 반대로, 상당수의 점들 670이 곡선 680 위에 포함되지 않거나 가까이에 있지 않으면, 광원의 품질은 개선되어야 하고 단계 635는 도 6a에 나타낸 것과 같이 만족되지 않는다. 이러한 환경에서, 변형된 광원이 적용되고 단계들 600-635이 반복되어 도 6a에 도시된 것과 같은 광원의 품질을 결정한다.
도 7a는 광원의 품질을 결정하는 예시적인 방법을 나타낸 플로차트이다. 도 7b는 세그먼트들로 나누어진 퓨필 맵을 나타낸 개략도이다. 도 7c는 도 7b의 퓨필 맵 위의 예시적인 확대된 제 1 세그먼트를 나타낸 개략도이다.
다음은 광원의 품질을 결정하는 예시적인 방법의 설명이다.
반도체 웨이퍼는 포토리소그라픽 공정에 의해 제조된다. 도 7a에 있어서, 단계들 700, 710 및 770은 각각 도 3의 참조번호들 300, 310, 340으로 나타낸 같은 아이템들이다. 따라서, 도 7a의 이들 아이템들은 도 3을 참조하여 위에 기술된 대응하는 아이템들과 같은 것일 수 있고, 이들 아이템들의 설명은 반복되지 않는다.
단계 720는 도 7b에 도시된 퓨필 맵 705 위에 복수의 세그먼트들을 정의한다. 상기 퓨필 맵 705은 복수의 세그먼트들(715)로 나누어지며, 이 세그먼트들은 경계선 711에 의해 분리되어 있다. 세그먼트들(715)은 실질적으로 동일한 폭 "d"을 갖는다. 세그먼트를 정의하는 단계들이 이하에 도 7c를 참조하여 기술된다.
도 7c는 도 7b의 퓨필 맵(750)의 제 1 세그먼트(715)를 나타낸 그림이다. 상기 퓨필 맵(705) 위의 그레이 레벨은 퓨필 맵(705) 위의 어드레스들에서의 강도들로 표현된다. 도 7c에 있어서, "x"는 약 0.3 이상의 정규화된 강도들에 대응하는 제 1 어드레스들(701)을 나타내고, "a"는 약 0.3 이하의 정규화된 강도에 대응하는 제 2 어드레스들(703)을 나타내고, "o"는 0(zero)인 정규화된 강도에 대응하는 어드레스들(706)을 나타내고, "z"는 약 0.9 이상의 정규화된 강도들에 대응하는 어드레스들(707)을 나타낸다. 몇몇 실시예들에 있어서, 세그먼트(715)는 중심 영역(721)과 경계 영역들(723)을 포함한다. 중심 영역(721)은 경계 영역들(723) 각각의 제 1 어드레스들(701)의 수보다 더 많은 제 1 어드레스들(701), 즉 "x"를 가진다. 경계선들(711)은 제 1 어드레스들(701), 즉 "x"의 분포의 주기적 프로파일에 기초하여 정의된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 경계선들(711)은 경계 영역들(723)이 가장 적은 제 1 어드레스들(701), 즉 "x"을 가지는 장소에 정의된다. 다른 실시예들에 있어서, 경계선들(711)은 가장 많은 제 1 어드레스들(701), 즉 "x"에 대응하는 중심 영역(721)에 정의된다. 따라서, 이 기술분야에서 숙련된 사람은, 이들 실시예들에 기초하여, 경계선들(711)이 제 1 어드레스들의 분포의 주기적 프로파일의 미리 정해진 하나의 세그먼트가 발견되는 장소에 위치될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
또한 유의할 점은 도 7c는 단지 개략도라는 것이다. 중심 영역(721)은 반드시 5개의 어드레스 컬럼들을 포함할 필요는 없고 경계 영역들(723) 각각은 반드시 3개의 어드레스 컬럼들을 포함할 필요는 없다. 컬럼들의 수는 임의의 주어진 실시예에 대해 선택될 수 있다. 몇몇 실시예들에 있어서, 중심 영역(721)은 어드레스들의 중심 컬럼일 수 있고, 경계 영역들(723)은 경계선들(711)에 바로 인접한 어드레스들의 컬럼들일 수 있다.
도 7d는 단계 730에 기재된 퓨필 맵의 세그먼트의 예시적인 변환을 나타낸 개략도이다. 이 단계에서, 퓨필 맵(705)의 외측 곡선들(733)이 정의된다.
도 7b를 참조하면, 단계 730은 대응하는 강도들을 가진 에지 영역(731) 내의 퓨필 맵(705)의 제 1 세그먼트(715)의 어드레스들을 수집한다. 에지 영역(731) 내의 어드레스들은, 도 7d(1)에 나타낸 것과 같이, 위에서 기술된 동일한 정의를 갖는, "x", "a", "o", "z"로 표현되는 강도들을 갖는 어드레스들을 포함한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 퓨필 맵(705) 내의 어드레스들 모두가 수집된다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 에지 영역(731) 내의 어드레스들만이 단계 730의 처리 시간을 단축하기 위해 수집된다.
이 후 단계 730는 상기 어드레스들이 제 1 어드레스들(701), 즉 "x"에 의해 형성된 영역 외부에 있고 약 90%보다 큰 정규화된 강도들을 가질 때 상기 어드레스들에 있는 정규화된 강도들을 0으로서 정의한다. 상기한 바와 같이, "z"는 약 90%보다 큰 강도들에 대응하는 어드레스들(707)을 나타낸다. 도 7d(1)에 나타낸 어드레스들(707) "z"에서의 강도들은 노이즈(noise)에 기인하여 생기고 퓨필 맵(705) 상의 혼동(confusion)을 회피하기 위해 제거되어야 한다. 따라서 어드레스들(707)의 강도들은 0으로서 정의되고, "z"는 도 7d(2)에 나타낸 것과 같은 "o"로 대체된다.
도 7d(2)를 참조하면, 변환 후 외측 곡선들(733)은 강도들 "0"을 가지며 어드레스들(703), 즉, 퓨필 맵(705)의 "a"에 바로 인접한 어드레스들을 정렬하여 형성된다.
몇몇 실시예들에 있어서, 단계 730은 또한 상기 퓨필 맵(705) 위에 내측 곡선(743)을 정의한다. 도 7e는 단계 730에 기술된 퓨필 맵의 세그먼트의 변환을 나타낸 개략도이다.
단계 730에 있어서, 도 7b에 나타낸 대응하는 강도들을 가진 다른 에지 영역(741) 내의 상기 퓨필 맵의 상기 어드레스들이 수집된다. 에지 영역(741) 내의 상기 어드레스들은 도 7e (1)에 나타낸 것과 같이, 위에 기술한 것과 동일한 정의를 갖는 "x", "a", "o", 및 "z"로 나타낸 강도를 갖는 어드레스들을 포함한다. 이들 항목들의 상세한 설명들은 반복되지 않는다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 퓨필 맵(705) 내의 어드레스들 모두가 수집된다. 그러나, 다른 실시예들에 있어서, 에지 영역(741) 내의 어드레스들만이 수집되어 단계 730의 처리 시간을 감소시킨다.
단계 730은 이 때 상기 어드레스들이 제 1 어드레스들(701) "x"에 의해 형성된 영역 외부에 있고 약 90%보다 큰 정규화된 강도들을 가질 때 영의 값을 갖는 것으로 상기 어드레스들에 대응하는 강도들을 정의한다. 상기한 바와 같이, "z"는 약 90%이상의 강도들에 대응하는 어드레스들(707)을 나타낸다. 도 7e(1)에 나타낸 어드레스들(707)에서의 강도값들은 잡음에 기인하고 상기 퓨필 맵(705) 상의 혼동을 피하기 위해 제거되어야 한다. 따라서 어드레스들(707)에서의 강도들은 영으로서 정의되고, "z"는 도 7e (2)에 나타낸 "o"으로 대체된다.
변환 후, 상기 내측 곡선(743)은 강도들 "0"을 갖고 퓨필 맵(705)의 어드레스들(703), 즉, "a"에 바로 인접한 어드레스들을 통과하는 선에 의해 형성된다.
몇몇 실시예들에 있어서, 단계 730에서 내측 곡선(743)을 정의하기 위한 처리는 사용되지 않는다. 예를 들면, 도 7b에 나타낸 제 1 세그먼트(715)는 퓨필 맵(705)의 에지에 있다. 제 1 세그먼트 영역(715)은 에지 영역(731)을 포함하고, 에지 영역(741)은 포함하지 않는다. 따라서, 단계 730에서 내측 곡선(743)을 정의하기 위한 처리는 제 1 세그먼트(715)에 대해서는 수행되지 않는다. 몇몇 실시예들에 있어서, 도 2에 나타낸 도넛형 퓨필 맵(705)보다는 도 2에 나타낸 원형 퓨필 팹이 이용된다면, 단계 730에서 내측 곡선(743)을 정의하기 위한 처리가 또한 처리 흐름으로부터 제거될 수 있는 데, 그 이유는 도 2a에 나타낸 원형 퓨필 맵이 에지 영역(741)을 포함하지 않기 때문이다. 이 기술 분야에서 숙련된 사람은 상기 퓨필 맵의 형상에 기초하여 단계 730를 포함시킬지의 여부를 용이하게 결정할 수 있을 것이다.
이 후 단계 740은 세그먼트들(715) 중 하나의 유효 영역을 계산하기 위해 제공된다. 도 7d(2)를 참조하면, 에지 영역(731)과 경계선들(711) 내의 제 1 어드레스들(701)과 제 2 어드레스들(703)의 수는 제 1 수 "T"로서 카운트된다. 에지 영역(731)과 경계선들(711) 내의 제 1 어드레스들(701)의 수는 제 2 수 "N"으로 카운트된다. 세그먼트(715)의 유효 영역은 제 2의 수 "N"을 제 1의 수 "T"로 나눈 비, 즉, N/T로서 정의된다.
단계 750는 유효 영역들이 제 1의 미리 정해진 값보다 큰 세그먼트들(715)을 카운트한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 제 1의 미리 정해진 값은 약 0.3이다. 예를 들면, 도 7d (2)에서, 제 1 수 "T"는 144이고 제 2 수 "N"은 94이다. 유효 영역은 0.3보다 큰 약 0.65 (94/144)이다. 따라서, 제 1 세그먼트(715)가 카운트된다. 세그먼트들(715)의 유효 영역이 미리 정해진 값, 예컨대 0.3보다 작으면, 세그먼트들(715)은 카운트되지 않는다.
단계 760은 후속 처리 단계 770이 수행되어야 하는지의 여부를 결정한다. 단계 760에서, 카운트된 세그먼트들 715의 수가 제 2의 미리 정해진 값보다 크면, 단계 770가 상기 광원을 포토리소그라픽 공정에 적용하기 위해 수행된다. 상기 광원의 품질은 카운트된 세그먼트들의 수에 의존한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 제 2 미리 정해진 값은 약 16에서 약 18까지이다. 이와 실시예들에 있어서, 카운트된 세그먼트들(715)의 수가 16 내지 18의 범위 내에 포함되면, 단계 760이 만족되고 상기 광원은 도 7a에 나타낸 단계 770에서 포토리소그라픽 공정에 적용된다. 반대로, 카운트된 세그먼트들(715)의 수가 16 내지 18의 범위 내에 포함되지 않으면, 단계 760이 만족되고 상기 광원의 품질은 도 3에 나타낸 것과 같이 개선되어야 한다. 이러한 환경하에서, 변형된 광원이 적용되고 단계들 700-760이 도 7a에 나타낸 것과 같이 광원의 품질을 결정하기 위해 반복된다.
본 발명은 이들 공정들을 실시하기 위한 장치 및 컴퓨터-구현된 공정의 형태로 실시되어도 된다. 본 발명은 또한 유형의 매체, 예컨대 플로피 디스켓들, 판독 전용 메모리들(read only memories; ROMs), CD-ROM들, 하드 드라이브들, "ZIPTM" 고밀도 디스크 드라이브들, 플래시 메모리 드라이브들, 또는 임의의 다른 컴퓨터-판독가능 저장 매체로 구현되는 컴퓨터 프로그램 코드의 형태로 실시될 수 있고, 여 기서, 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터에 로딩되고 이에 의해 실행될 때, 컴퓨터는 본 발명을 실시하는 장치가 된다. 본 발명은 또한, 예를 들면 컴퓨터에 로딩되고 및/또는 이에 의해 실행되고, 또는 몇몇 전송 매체, 예컨대 전기 유선 또는 케이블을 통해, 파이버 옵틱스(fiber optics)를 통해, 또는 전자기 복사를 통해 전송되면, 컴퓨터 프로그램 코드의 형태로 실시될 수 있고, 여기서, 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터에 로딩되고 이에 의해 실행되면, 컴퓨터는 본 발명을 실시하는 장치가 된다. 범용 프로세서 위에 구현되면, 컴퓨터 프로그램 코드 세그먼트들은 전용 논리 회로들을 생성하도록 프로세서를 구성한다.
이상 본 발명을 예시적인 실시예들에 대해 설명되었지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 첨부된 청구항들은 본 발명의 범위 및 등가의 범위를 벗어나지 않고 이 기술분에서 숙련된 사람에 의해 만들어질 수 있는 본 발명의 다른 변형예들 및 실시예들을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다.
본 발명에 의하면, 광원의 품질을 결정하는 개선된 방법을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 포토리소그라픽 공정에 적용되는 광원의 품질을 결정하는 방법에 있어서,
    화상 센서 어레이를 광원으로부터의 광에 노출시키는 단계;
    상기 화상 센서 어레이 위의 상기 광원으로부터의 상기 광의 강도를 나타내는 퓨필 맵(pupil map) 위의 복수의 위치들에 대응하는 각각의 강도들 및 어드레스들을 수집하는 단계;
    상기 수집된 어드레스들 및 각각의 강도들에 기초하여 상기 퓨필 맵의 내측 곡선 및 외측 곡선 중 적어도 하나를 정의하는 단계; 및
    상기 어드레스들이 상기 내측 곡선 및 상기 외측 곡선 중 적어도 하나에 대해 소정의 패턴을 가지면 포토리소그라픽 공정에 상기 광원을 적용하는 단계;를 포함하는, 광원의 품질 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 곡선 및 상기 외측 곡선은 원, 타원 및 원의 일부로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 광원의 품질 결정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 곡선의 반경은 상기 퓨필 맵의 중심으로부터 전체 합 강도의 7.5% 내지 전체 합 강도의 12.5%에 대응하는 어드레스까지의 거리로 정의되고, 상기 전체 합 강도는 상기 수집된 강도들의 합으로서 계산되는, 광원의 품질 결정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측원 상의 어드레스들은 정규화된 강도들과 같거나 근사적으로 같은 강도들에 대응하는, 광원의 품질 결정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    10%의 정규화된 강도에 대응하는 상기 어드레스들의 모두는 제 1 원과 제 2 원 사이의 영역 내에 포함되고, 상기 제 1 원은 상기 전체 합 강도의 7.5%에 대응하는 복수의 어드레스들을 둘러싸고, 상기 제 2 원은 상기 전체 합 강도의 12.5%에 대응하는 복수의 어드레스들을 둘러싸는, 광원의 품질 결정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측 곡선은 상기 전체 합 강도의 87.5%와 상기 전체 합 강도의 92.5% 사이의 어드레스들에 대응하는 점들을 둘러싸는, 광원의 품질 결정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 외측원 위의 어드레스들은 정규화된 강도들과 같거나 실질적으로 유사한 강도들에 대응하는, 광원의 품질 결정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    90%의 정규화된 강도값들에 대응하는 모든 어드레스들은 제 1 원과 제 2 원 사이의 영역에 포함되고, 상기 제 1 원은 상기 전체 합 강도의 87.5%에 대응하는 복수의 어드레스들을 둘러싸고, 상기 제 2 원은 전체 합 강도의 92.5%에 대응하는 복수의 어드레스들을 둘러싸는, 광원의 품질 결정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 어드레스들 및 상기 강도들을 3차원(3-D) 그림으로 변환하는 단계;
    상기 강도들의 합이 상기 전체 합 강도의 10%인 어드레스들을 둘러싸는 상기 내측 곡선을 정의하는 단계;
    상기 강도들의 합이 상기 전체 합 강도의 90%인 어드레스들을 둘러싸는 상기 외측 곡선을 정의하는 단계; 및
    상기 내측 곡선과 상기 외측 곡선 사이에 강도 분포 패턴을 발생시키기 위해 상기 3-D 그림을 횡단(cross-sectioning)하는 단계;를 더 포함하는, 광원의 품질 결정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 강도 분포 패턴은 다항 회귀 방법(polynomial regression method)에 의해 발생되는, 광원의 품질 결정 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 어드레스들 및 상기 강도들을 3차원(3-D) 그림으로 변환하는 단계;
    상기 강도들의 합이 상기 전체 합 강도의 7.5% 내지 12.5%인 어드레스들을 둘러싸는 상기 내측 곡선을 정의하는 단계;
    상기 강도들의 합이 상기 전체 합 강도의 87.5% 내지 92.5%인 어드레스들을 둘러싸는 상기 외측 곡선을 정의하는 단계; 및
    상기 내측 곡선과 상기 외측 곡선 사이에 강도 분포 패턴을 발생시키기 위해 상기 3-D 그림을 횡단하는 단계;를 더 포함하는, 광원의 품질 결정 방법.
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