KR100940583B1 - 리소그래피 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

디바이스 제조 방법은 조명 시스템을 이용하여 방사선 빔을 컨디셔닝하는 단계를 포함한다. 컨디셔닝하는 단계는 방사선 빔을 원하는 조명 모드로 전환하도록 조명 시스템의 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 연계된 광학 구성요소들을 제어하는 단계를 포함하고, 제어하는 단계는 할당 기법에 따라 조명 모드의 상이한 부분들에 대해 상이한 개별적으로 제어가능한 요소들을 할당하는 단계를 포함하며, 할당 기법은 조명 모드, 방사선 빔 또는 둘 모두의 1 이상의 특성에 있어서 원하는 수정을 제공하도록 선택된다. 또한, 상기 방법은 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 패터닝하는 단계, 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한다.

Description

리소그래피 장치 및 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 리소그래피 장치 및 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 대응하는 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 이 패턴은 방사선-감응재(레지스트)층을 갖는 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상에 이미징(imaging)될 수 있다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 노광되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"- 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다.

US 6,737,662호는, 방사선 빔에 원하는 각도 세기 분포를 적용하기 위해 거 울들의 어레이가 사용되는 리소그래피 장치를 설명하며, 상기 방사선 빔은 후속하여 기판의 타겟부 상에 패턴을 투영하는데 사용된다.

예를 들어, US 6,737,662호에서 설명된 장치의 1 이상의 결점들을 극복하거나 완화시키는 리소그래피 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판을 제공하는 단계; 조명 시스템을 이용하여 방사선 빔을 제공하는 단계; 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하도록 패터닝 디바이스를 이용하는 단계; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한 방법이 제공되고, 상기 조명 시스템은 방사선 빔을 원하는 조명 모드로 전환하도록 배치된 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 연계된 광학 구성요소들을 포함하며, 조명 모드의 상이한 부분들에 대해 상이한 개별적으로 제어가능한 요소들을 할당하기 위해 할당 기법(allocation scheme)이 사용되고, 상기 할당 기법은 방사선 빔 또는 조명 모드의 1 이상의 특성에 있어서 원하는 수정(modification)을 제공하도록 선택된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 기판을 제공하는 단계; 조명 시스템을 이용하여 방사선 빔을 제공하는 단계; 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하도록 패터닝 디바이스를 이용하는 단계; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한 방법이 제공되고, 상기 조명 시스템은 방사선 빔을 원하는 조명 모드로 전환하도록 배치된 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 연계된 광학 구성요소들을 포함하며, 상기 방법은 방사선 빔을 제 1 조명 모드로 전환하도록 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용한 후, 방사선 빔을 제 2 조명 모드로 전환하도록 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 이용하는 단계를 더 포함하고, 제 1 조명 모드에서의 위치들로 방사선을 지향하는 개별적으로 제어가능한 요소들이 제 2 조명 모드에서의 위치들로 방사선을 지향하는데 사용되도록 할당 기법이 사용되며, 상기 위치들은 모드들 사이에서 스위칭(switch)하는데 요구되는 개별적으로 제어가능한 요소들의 이동이 랜덤 할당 기법이 사용되었던 경우에 요구되는 것보다 적도록 선택된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 기판을 제공하는 단계; 조명 시스템을 이용하여 방사선 빔을 제공하는 단계; 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하도록 패터닝 디바이스를 이용하는 단계; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한 방법이 제공되고, 상기 조명 시스템은 방사선 빔을 원하는 조명 모드로 전환하도록 배치된 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 연계된 광학 구성요소들을 포함하며, 상기 방법은 방사선 빔의 빔 포인팅 변동(beam pointing variation)을 검출하도록 검출기를 이용하는 단계, 및 빔 포인팅 변동을 전체 또는 부분적으로 보정하도록 개별적으로 제어가능한 요소들을 조정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 방사선 빔을 제공하도록 구성된 조명 시스템; 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지 구조체; 기판을 유지하는 기판 테이블; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 조명 시스템은 방사선 빔을 원하는 조명 모드로 전환하도록 배치된 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 연계된 광학 구성요소들을 포함하며, 상기 조명 시스템은 할당 기법에 따라 조명 모드의 상이한 부분들에 대해 상이한 개별적으로 제어가능한 요소들을 할당하도록 배치된 제어기를 더 포함하고, 상기 할 당 기법은 조명 모드의 1 이상의 특성에 있어서 원하는 수정을 제공하도록 선택된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 조명 모드, 방사선 빔 또는 둘 모두의 1 이상의 특성에 있어서 원하는 수정을 제공하도록 선택된 할당 기법에 따라, 조명 모드의 상이한 부분들에 대해 상이한 개별적으로 제어가능한 요소들을 할당하는 단계를 포함하여 방사선 빔을 원하는 조명 모드로 전환하도록 조명 시스템의 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이 및 연계된 광학 구성요소들을 제어하는 단계를 포함한, 조명 시스템을 이용하여 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하는 단계; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 방사선 빔의 단면에 패턴을 패터닝하는 단계; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 조명 모드에서의 위치들로 방사선을 지향하는 개별적으로 제어가능한 요소들이 제 2 조명 모드에서의 위치들로 방사선을 지향하는데 사용되고, 상기 위치들은 제 1 및 제 2 조명 모드 사이에서 스위칭하는 경우의 개별적으로 제어가능한 요소들의 이동이 랜덤 할당 기법을 이용하는 것보다 적게 선택되도록, 할당 기법에 따라 방사선 빔을 제 1 조명 모드 및 제 2 조명 모드로 전환하도록 조명 시스템의 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이를 제어하는 단계를 포함한, 조명 시스템을 이용하여 방사선 빔을 컨디셔닝하는 단계; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 방사선 빔의 단면에 패턴을 패터닝하는 단계; 및 기판의 타겟부 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함한 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급될 수 있지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 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 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패 턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다; 이러한 방식으로, 반사된 빔이 패터닝된다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지한다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 기계적 클램핑, 진공, 또는 다른 클램핑 기술들, 예를 들어 진공 조건들 하에 정전기 클램핑을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있으며, 이는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절 광학 시스템, 반사 광학 시스템, 및 카타디옵트릭(catadioptric) 광학 시스템을 포함하는 다양한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

또한, 조명 시스템은 방사선 빔을 지향, 성형, 또는 제어하기 위해 굴절, 반사, 및 카타디옵트릭 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있으며, 이러한 구성요소들은 아래에서, 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급될 수도 있다.

리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 (및/또는 2 이상의 지지 구조체)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

리소그래피 장치는, 예를 들어 US 2007-0013890 A1에서 설명된 바와 같이 2 이상의 마스크들 사이에서 (또는 제어가능한 패터닝 디바이스 상에 제공된 패턴들 사이에서) 신속한 스위칭을 허용하는 형태로 구성될 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채 우기 위해서, 기판이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물에 침지되는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템의 최종 요소 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.

도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는: 방사선 빔(PB)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하는 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하고, 아이템(PL)에 대해 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키는 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 아이템(PL)에 대해 기판을 정확히 위치시키는 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴을 이미징하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PL)을 포함한다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.

일루미네이터(IL)는 더 아래에서 설명된다.

일루미네이터(IL)를 떠나 상기 방사선 빔(PB)은 지지 구조체(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(PB)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(PB)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 대상물 테이블들(MT 및 WT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이며, 이는 위치설정 디바이스(PM 및 PW)의 일부분을 형성한다. 하지만, (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.

도시된 장치는 다음 우선 모드들에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔(PB)에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서 노광 필드의 최대 크기는, 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PL)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔(PB)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AM)를 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 조정하게 할 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 커플링 광학기(coupling optics: CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함한다. 예를 들어, 석영 로드(quartz rod)일 수 있는 인티그레이터는 방사선 빔의 균등성(homogeneity)을 개선한다.

일루미네이터 퓨필 평면에서의 방사선 빔의 공간 세기 분포는, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 방사선 빔이 입사하기 전에 각도 세기 분포로 전환된다. 다시 말하면, 일루미네이터의 퓨필 평면과 패터닝 디바이스(MA)(패터닝 디바이스는 필드 평면 내에 있음) 간에 푸리에(Fourier) 관계가 존재한다. 이는, 일루미네이터 퓨필 평면이 패터닝 디바이스(MA)에 방사선 빔을 포커스하는 커플링 광학기(CO)의 전초점면(front focal plane)과 실질적으로 일치하기 때문이다.

상기 퓨필 평면에서의 공간 세기 분포의 제어는, 패터닝 디바이스(MA)의 이미지가 기판(W) 상에 투영되는 정확성을 개선하는데 사용될 수 있다. 특히, 패턴이 투영되는 분해능을 향상시키거나, 초점 심도(depth of focus), 노광 래티튜드(exposure latitude) 및 투영 렌즈 수차에 대한 감도와 같은 다른 파라미터들을 개선하기 위해, 다이폴(dipole), 환형(annular) 또는 쿼드러폴(quadrupole) 오프-액시스 조명 프로파일(off-axis illumination profile)들을 갖는 공간 세기 분포들이 사용될 수 있다.

도 2는 방사선 빔(PB)의 대응하는 각도 및 공간 세기 분포들의 원리를 개략적으로 예시한다. 종래 구성에 따르면, 방사선 빔의 외반경 및/또는 내반경 크기(각각 외측-σ 및 내측-σ)는 회절 요소(diffractive element: 4)들의 어레이를 이용하여 세팅(set)될 수 있다. 각각의 회절 요소(4)는 발산 광선속(divergent pencil of rays: 5)을 형성한다. 각각의 광선속(5)은 방사선 빔(PB)의 일부분 또는 서브-빔에 대응한다. 상기 광선속(5)은 포커싱 렌즈(6)에 입사할 것이다. 포커싱 렌즈(6)의 후초점면(back focal plane: 8)에서, 각각의 광선속(5)은 조명된 영역에 대응한다. 상기 영역의 크기는 광선속(5)이 퍼지는 방향들의 범위에 의존한다. 방향들의 범위가 작은 경우, 후초점면(8) 내에 조명된 영역의 크기도 작다. 방향들의 범위가 큰 경우, 후초점면(8) 내에 조명된 영역의 크기도 크다. 또한, 모든 동일한 방향들의 광선속(5), 즉 서로 평행한 모든 광선들은 (이상적인 광학 조건들이 적용된다면) 후초점면(8) 내의 동일한 특정 지점에 대응한다.

방사선 빔(PB)의 단면 내에(특히, 방사선 빔의 퓨필 평면 내에) 환형인 공간 세기 분포를 생성하는 것이 알려져 있다. 이는 환형 조명 모드라고 알려져 있다. 이 환형의 일 예시는 도 4에서 2 개의 동심원에 의해 예시된다. 환형의 내반경 크기(내측-σ)는 0 또는 0에 가까운 세기를 갖는 중심 영역에 대응하며, 회절 광학 요소들의 적절한 어레이를 이용함으로써 세팅될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 중심 영역에 어떠한 광선속(5)도 입사하지 않고, 그 대신에 환형 영역에만 입사하도록 구성되는 회절 요소들(4)의 어레이가 선택될 수 있다(하지만, 실제로는 분산과 같은 효과들로 인해, 중심 영역에 0보다 큰 세기가 존재할 수 있다). 회절 요소 어레이(4)의 적절한 선택에 의해, 단면적 내에 다이폴 또는 쿼드러폴 조명과 같은 다른 공간 세기 분포들이 생성될 수 있다. 방사선 빔의 각도 분포에 대해 또 다른 수정들을 적용하기 위해, 줌 렌즈 또는 액시콘(axicon)과 같은 추가 광학 요소들(예시되지 않음)이 사용될 수 있다.

도 3은 대안적인 종래 구성을 개략적으로 나타낸다. (도 1의 LA와 균등한) 소스(31)는 셔터(shutter: 11)를 통과하는 비교적 좁은(narrow) 시준 방사선 빔(collimated radiation beam)을 출력한다. 그 후, 상기 빔은 반사 요소들(33a, 33b, 33c, 33d 및 33e)의 어레이(33)의 크기에 대응하는 크기로 상기 빔을 확장시키는 빔 발산 광학기(beam divergence optics: 32)로 통과된다. 이상적으로, 방사 선 빔 발산 광학기(32)는 시준빔을 출력해야 한다. 확장된 방사선 빔의 크기는, 방사선 빔이 모든 반사 요소들(33a 내지 33e)에 입사하기에 충분한 것이 바람직하다. 도 3에서는, 예시의 방식으로 확장된 방사선 빔의 3 개의 서브-빔이 도시된다.

제 1 서브-빔은 반사 요소 33b에 입사한다. 상기 어레이(33)의 다른 반사 요소들(33a, 33c 내지 33e)처럼, 반사 요소 33b는 서브-빔이 원하는 사전설정된 방향으로 반사되도록 그 방위를 조정하기 위해 제어될 수 있다. 포커싱 렌즈를 포함할 수 있는 재지향 광학기(redirecting optics: 16)는, 서브-빔이 방사선 빔의 단면 평면(18)에서의 원하는 지점 또는 작은 영역에 입사하도록 서브-빔을 재지향한다. 단면 평면(18)은 퓨필 평면과 일치할 수 있으며, 이는 일루미네이터(도 3에 도시되지 않음)의 다른 부분들에 대해 가상(virtual)의 방사선 소스로서 작용한다. 반사 요소들(33c 및 33d)에 의해 도 3에 나타낸 다른 서브-빔들이 반사되고, 평면(18)의 다른 지점들에 입사하도록 재지향 광학기(16)에 의해 재지향된다. 반사 요소들(33a 내지 33e)의 방위들을 제어함으로써, 단면 평면(18) 내의 거의 어떠한 공간 세기 분포도 생성될 수 있다.

도 3은 5 개의 반사 요소(33a 내지 33e)만을 나타내지만, 상기 어레이(33)는 예를 들어 2-차 그리드(grid)로 배치된 더 많은 반사 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 어레이(33)는 1024 개(예를 들어, 32 x 32)의 거울, 또는 4096 개(예를 들어, 64 x 64)의 거울, 또는 여하한의 다른 적절한 개수의 거울을 포함할 수 있다. 거울들의 1 이상의 어레이가 사용될 수 있다. 예를 들어, 32 x 32 거울들을 갖는 4 개의 거울 어레이의 그룹이 사용될 수 있다. 다음에 오는 표현에서, '어 레이'라는 용어는 단일 어레이 또는 거울 어레이들의 그룹을 의미할 수 있다.

어레이(33)의 각 거울의 방위는 개별적으로 조정될 수 있다. 거울들의 방위들은 제어기(CT)에 의해 제어될 수 있다(도 1 참조).

도 4는 리소그래피 장치의 일루미네이터에 의해 생성될 수 있는 퓨필 평면 내의 공간 세기 분포를 나타낸다. 도 4는 복수의 서브-빔들을 이용하여 공간 세기 분포를 생성하는 원리를 예시하는 개략적인 다이어그램으로서 이해될 수 있다. 도 4의 도면 평면은 방사선 빔의 단면, 예를 들어 도 3의 단면 평면(18)과 일치한다. 도 4는 임계값보다 큰 조명 세기를 갖는 영역들을 나타내는 15 개의 원 영역(23)을 도시한다. 도 4에 나타낸 세기 분포는 거의 평행사변형 모양이다. 방사선 빔의 서브-빔들이 단면적의 원하는 어떠한 장소에도 지향될 수 있기 때문에, 거의 어떠한 세기 프로파일도 생성될 수 있다. 하지만, 예를 들어 환형, 다이폴 형상, 쿼드러폴 형상을 갖는 통상적인(conventional) 세기 분포들로 간주될 수 있는 것을 생성하는 것도 가능하다. 도 4에서, 내부원(inner circle)과 외부원(outer circle) 사이의 영역(21)은 원 영역(23)들로 채워질 수 있다. 내부원과 외부원 사이의 대응하는 장소들로 서브-빔들을 지향함으로써 외측-σ 및 내측-σ가 조정될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 반사 요소의 일 예시를 개략적으로 나타내며, 이는 예를 들어 도 3에 개략적으로 나타낸 반사 요소들의 어레이의 일부분을 형성할 수 있다. 반사 요소들의 어레이는, 예를 들어 이러한 반사 요소들을 1000 개 이상 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어 방사선 빔을 통해 가로지르는 평면 내에 그리드-형(grid-like formation)으로 배치될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 나타낸 반사 요소는, 도 5 에서는 위에서 보이는 것으로, 도 5b에서는 사시도로 도시된다. 예시의 용이함을 위해, 도 5a에 나타낸 몇몇 세부사항은 도 5b에 포함되지 않는다. 반사 요소는 직사각형의 반사 표면적을 갖는 거울(61)을 포함한다. 일반적으로, 상기 거울은 여하한의 원하는 형상, 예를 들어 직사각형, 원형, 육각형 등을 가질 수 있다. 거울(61)은 회전 연결(65)을 통해 지지 부재(support member: 63)에 연결된다. 거울(61)은 (점선으로 나타낸) 제 1 축선(X)을 중심으로 지지 부재(63)에 대해 회전될 수 있다. 지지 부재(63)는 기판(도시되지 않음)에 의해 지지되는 레그(leg: 67)들에 회전적으로 연결된다. 지지 부재는 (점선으로 나타낸) 제 2 축선(Y)을 중심으로 회전될 수 있다. 그러므로, X-축선 및 Y-축선 회전들의 조합을 필요로 하는 방향들로 거울(61)을 방위시키는 것이 가능하다.

거울(61)의 방위는 정전기 액추에이터(electrostatic actuator: 71)들을 이용하여 제어될 수 있다. 정전기 액추에이터(71)는 사전설정된 변화들이 적용되는 플레이트들을 포함하다. 상기 변화들은 정전기의 인력(electrostatic attraction)을 통해 거울(61)을 끌어당기고, 거울의 방위를 조정하도록 변한다. 거울(61)의 방위의 피드백 제어를 위해 센서들이 제공될 수 있다. 센서들은, 예를 들어 광학 센서들일 수 있으며, 또는 예를 들어 용량성 피드백 센서들일 수 있다. 또한, 정전기 액추에이터들로서 사용되는 플레이트들은 용량성 피드백 센서들로서 작용할 수도 있다. 도 5a 및 도 5b에는 2 개의 정전기 액추에이터(71)만이 도시되지만, 2 이상이 사용될 수 있다. 여하한의 다른 적절한 형태의 액추에이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 압전 액추에이터(piezo-electric actuator)들이 사용될 수 있다.

거울(61)의 방위는 입사하는 방사선 빔을 반구(hemisphere)의 여하한의 원하는 방향으로 반사시키도록 조정될 수 있다. 도 6에 나타낸 형태 또는 다른 형태들의 반사요소들에 관한 더 상세한 내용들이, 예를 들어 US 6,031,946에 개시된다.

어레이(33)의 거울들의 할당은 간단한 접근법을 이용하여 행해질 수 있다. 예를 들어, 도 6은 거울들의 어레이(33) 및 상기 거울들에 의한 방사선의 적절한 방향을 통해 형성되는 환형(21)을 개략적으로 나타낸다. 전형적인 간단한 종래의 거울 할당 기법에서, 제 1 거울(A)은 환형의 최상부 구역에 방사선을 지향하는데 사용된다. 그 위치에 지향된 방사선은 원 영역 A로 도시된다. 어레이의 제 2 거울(B)은 환형의 인접한 위치(B)에 방사선을 지향하는데 사용된다. 어레이의 제 3 거울(C)은 또 다른 인접한 위치(C) 등에 방사선을 지향하는데 사용된다. 알 수 있는 바와 같이, 거울 할당 기법은 매우 간단하다. 도 6이 개략적이라는 것을 이해할 것이다. 실제로는, 더 많은 거울들이 사용될 것이다. 인접한 조명된 영역들 사이에 더 많은 오버랩(overlap)이 존재할 수 있다. 조명된 영역들은 더 작을 수 있다.

도 6에 관해 앞서 설명된 방식으로 단지 거울들을 할당하는 것 대신에, 아래 설명된 본 발명의 실시예들에서는, 상기 거울들의 할당이 유리한 효과들을 제공하도록 배치된다. 이들은, 예를 들어 리소그래피 장치의 바람직하지 않은 특성들에 대한 보상, 리소그래피를 개선하기 위한 방사선 빔의 특성들의 조정 등을 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면, 환형(21) 내에서의 방사선 세기의 균일성(uniformity)을 개선하는데 사용될 수 있는 거울 할당 기법이 도시된다. 도 7에서, 환형의 주어진 부분을 형성하는 경우에 거울 어레이(33)의 상이한 부분들이 사용된다. 이 예시에서, 제 1 원 영역(A)은 (도 6에 도시된 바와 같이) 상기 어레이(33)의 왼쪽 상단 모서리에 있는 제 1 거울(A)을 이용하여 형성된다. 환형의 인접한 원 영역(B)은 거울 어레이(33)의 하반부(bottom half)에 위치되는 거울 D를 이용하여 형성된다. 다른 인접한 원 영역(C)도 거울 어레이의 하반부에 위치되는 거울을 이용하여 형성된다. 인접한 원 영역들(D 및 E)은 상기 어레이의 상반부(top half)에 위치되는 거울들을 이용하여 형성된다. 이 방식으로, 환형(21)을 형성하는데 사용되는 원 영역들이 거울 어레이(33)의 상반부 및 하반부로부터 선택된다. 이 방식으로 거울 어레이(33)의 상이한 부분들로부터의 방사선을 조합하는 것은, 환형(21)을 조성하는 방사선 세기의 변동들을 감소시키도록 도울 수 있다.

때때로, 거울 어레이를 형성하는 거울들의 반사율이 균일하지 않은 경우가 있다. 예를 들어, 상기 어레이의 최상부에 있는 거울들은 상기 어레이의 최저부에 있는 거울들보다 더 높은 반사율을 가질 수 있다. 이는, 예를 들어 거울들의 코팅들을 형성하는데 사용된 재료들의 변동으로 인해 일어날 수 있다. 전형적으로, 거울들의 반사율의 변동은 낮은 공간 주파수(spatial frequency)를 갖지만, 즉 반사율은 인접한 거울들 사이에서 크게 변하지 않지만, 그 대신에 상기 어레이의 표면을 가로질러 점점 변화한다.

거울 반사율 변동에 추가하여(또는 그 대신에), 방사선 빔의 단면을 가로질러 상기 빔 세기의 변동이 보일 수도 있다.

(도 7에 보이는 바와 같이) 상기 어레이의 반사율(또는 방사선 빔의 세기)이 상기 어레이의 최상부에서 최저부까지 점점 증가하는 상황에서, 도 6에 나타낸 방식으로의 거울들의 할당은 거울들을 이용하여 형성된 환형(21) 내에 대응하는 방사선의 세기 변동을 유도할 것이다. (도 7에 보이는 바와 같이) 즉, 환형의 세기가 최상부에서 최저부까지 점점 증가할 것이다. 하지만, 도 7에 나타낸 거울 할당 기법이 사용되는 경우에는, 거울 할당 기법에 의해 평균치가 되기 때문에 이러한 세기 변동이 보이지 않는다.

도 7에 나타낸 거울 할당 기법은, 거울들을 이용하여 형성된 형상의 세기 변동을 제거하거나 감소시키기 위해 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 거울 할당 기법의 간단한 예시이다. 동일한 목적을 위해 다른 거울 할당 기법들이 사용될 수 있다.

본 발명의 대안적인 실시예에서, 거울 어레이는 예를 들어 4 개의 구역 또는 8 개의 구역 등으로 생각될 수 있으며, 각각의 구역들은 거울들을 이용하여 형성된 형상의 각 부분에 약간의 방사선을 제공한다. 이는, 예를 들어 도 7에 도시된 왼쪽에서 오른쪽까지의, 또는 도 7에 도시된 왼쪽 상단 모서리에서 오른쪽 하단 모서리까지의 거울들의 반사율에 있어서 점점 증가할 수 있는 세기 변동을 제거하거나 감소시킬 수 있다.

일반적으로, 거울들은 세기 변동을 감소시키기 위해, 또는 몇몇 다른 효과를 감소시키거나 완화하기 위해, 상기 어레이의 상이한 부분들로부터 할당될 수 있다. 상기 부분들의 크기 및 그 간격은, 일반적으로 감소되거나 완화될 효과의 공간 주파수(또는 몇몇 다른 특성)에 의존할 것이다. 그러므로, 본 명세서에서 상기 어레 이의 상이한 부분들에 대한 참조들은 상기 어레이의 상이한 하프(half)들, 상기 어레이의 상이한 쿼터(quarter)들 등에 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 일반적으로, 상기 어레이의 상이한 부분들에서의 거울들에 대한 참조들은 거울들이 서로 옆에 놓여 있지 않음을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.

또 다른 대안적인 실시예에서, 거울들의 할당은 랜덤하게 행해질 수 있다. 다시 말하면, 상기 어레이(33)의 어떠한 거울도 제 1 원 영역(A)을 형성하는데 사용될 수 있으며, 상기 어레이(33)의 어떠한 다른 거울도 제 2 원 영역(B)을 형성하는데 사용될 수 있다. 그 후, 사용되지 않은 어떠한 다른 거울도 원 영역(C) 등을 형성하는데 사용될 수 있다. 거울들은 랜덤하게 선택된다. 랜덤 거울 할당은 거울 어레이의 거울들 간의 반사율 차들로 인한 세기 변동을 감소시키거나 제거할 수 있다. 또한, 랜덤 거울 할당은 소스(SO)에 의해 생성된 방사선 빔의 (단면에서의 세기의) 불균등성(inhomogeneity)으로부터 발생하는 세기 변동을 감소시키거나 제거할 수 있다. 이는 더 아래에서 설명된다.

앞서 설명된 본 발명의 실시예들은, 도 6이 거의 오버랩하지 않고 서로 인접한 방사선 강하(falling)의 원 영역들(A 내지 E)을 개략적으로 나타낸다는 점에서 간략화되어 있다. 하지만, 몇몇 경우들에서 환형(또는 다른 형상)의 형성은 수 개의 원 영역들이 여하한의 주어진 위치에서 서로 위에 위치되는 구성을 이용하여 달성될 수 있다. 이 간략화된 개략적인 예시는 도 8에 도시된다. 환형(21) 내에 위치된 5 개의 원 영역은 상기 어레이의 8 개의 상이한 거울에 의해 지향된 방사선을 각각 수용한다(상기 영역들은 8로 표시됨). 4 개의 원 영역(2로 표시됨)은 각각 상 기 어레이의 2 개의 거울로부터 방사선을 수용한다. 이와 같은 구성은, 예를 들어 환형을 형성하는 방사선의 세기가 점점 줄어드는(taper) 것이 바람직한 경우에 사용될 수 있다. 이는 간략화된 예시로, 실제로는 상기 원 영역들이 더 작을 수 있으며, 오버랩한 영역들이 더 많이 존재하여 세기가 매끄럽게(또는 더 매끄럽게) 줄어들도록 할 수 있다. 방사선의 복수의 원 영역들이 서로 위에 위치되거나 서로 매우 가까운 이와 같은 상황에서, 사용되는 거울 할당 기법은 앞서 설명된 기법들에 기초할 수 있다. 대안적으로, 거울 할당 기법은 다를 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 거울 할당을 결정하는 경우에 거울들의 반사율이 고려될 수 있으며, 이는 특정 원 영역들을 조명하는데 사용할 거울들을 결정하는 경우이다. 예를 들어, 평균 거울 반사율이 결정될 수 있다. 이보다 15 % 더 높은 반사율을 갖는 거울은 이보다 15 % 더 낮은 반사율을 갖는 거울과 쌍을 이룬다. 그 후, 2 개의 거울은 상기 어레이의 2 개의 거울로부터 방사선을 수용할 원 영역을 조명하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 평균으로부터 거울들의 반사율의 편차(deviation)가 설명된다.

예를 들어, 8 개의 거울로부터 방사선을 수용하는 원 영역, 또는 1 이상의 거울로부터 방사선을 수용하는 여하한의 다른 원 영역을 조명하는데 사용할 거울들을 결정하는 경우에 유사한 접근법이 사용될 수 있다. 몇몇 경우, 각 거울들의 반사율을 측정하기 위해 센서 또는 다른 측정 디바이스가 사용될 수 있으며, 측정된 반사율들은 저장된다. 그 후, 이는 거울 할당을 결정하는 경우에 각각의 개별적인 거울의 반사율이 고려되게 할 것이다. 대안적인 구성에서는, 개별적인 거울들의 반 사율이 아니라, 오히려 거울 어레이의 부분들의 반사율이 측정된다. 다시, 이 정보는 저장되고 거울 할당을 결정하는 경우에 고려될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 어레이의 거울들의 반사율은 다수의 거울들이 주어진 위치로 방사선을 지향하는데 사용되는 방식을 결정하는 경우에 사용될 수 있다. 이것이 달성될 수 있는 한가지 방식은 주어진 원 영역에 대해 원하는 방사선 세기를 기록(record)함으로써 수행된다. 거울이 그 위치에 할당되는 때마다, 그 거울에 의해 전달된 방사선 세기가 원하는 총 세기로부터 감해진다(subtract). 이러한 방식으로, 원하는 세기의 방사선이 제공될 때까지 원하는 위치로 거울들이 계속해서 할당된다. 이 거울 할당 기법을 이용하는 경우, 거울당 요구되는 파워의 양을 결정하기 위해, 예를 들어 원하는 총 파워를 거울들의 개수로 나눔으로써 정규화(normalization)가 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 있어서 앞선 설명은 거울 반사율의 차들을 보상하기 위해 거울 할당 기법을 이용하는 것으로 언급되었지만, 동일한 방식으로 리소그래피 장치의 다른 결점들 또는 특성들에 대해 보상이 제공될 수 있다. 예를 들어, 거울 할당은 상기 어레이를 조명하는데 사용되는 방사선 빔의 세기의 비-균일성을 보상하는데 사용될 수 있다. 이 보상은, 예를 들어 이전에 측정되었던 특성, 또는 일정하다고 알려져 있거나 가정되는 특성에 관한 것일 수 있다. 대안적으로, 보상은 예를 들어 리소그래피 장치의 특성의 주기적인 측정에 기초하여 시간에 걸쳐 변할 수 있다.

몇몇 경우, 리소그래피 장치는 텔레센트리시티(telecentricity) 오프셋을 가 질 수 있다. 이것이 발생하는 경우, 거울 어레이(33)의 각 거울들은 텔레센트리시티 오프셋에 대한 보상을 제공하는 사전설정된 각도로 회전될 수 있다. 후속하여, 거울들의 이 회전은 거울들의 0 또는 널(null) 위치인 것으로 여겨진다. 원하는 방사선 빔 형상들을 형성하기 위해 거울들의 모든 후속 회전들은 이 0 또는 널 위치의 시작 지점으로부터 적용된다. 그로 인해, 상기 어레이의 거울들이 리소그래피 장치의 텔레센트리시티 오프렛을 보상한다.

몇몇 리소그래피 장치는 빔 포인팅 오차로서 알려져 있는 것을 갖는다. 방사선 빔을 생성하는데 사용되는 레이저(또는 다른 소스)는, 때때로 변할 수 있는 방향으로 향하는(point) 방사선 빔을 생성한다. 몇몇 종래 리소그래피 장치에서, 이는 방사선 빔의 방향을 보정하는 소위 조향 거울(steering mirror)을 제공함으로써 보정된다. 조향 거울은 포인팅 오차를 검출하고, 이를 보정하기 위해 빔 포인팅 거울에 대해 적절한 방위를 결정하도록 구성되는 제어기에 의해 제어된다. 본 발명의 일 실시예에서는, 도 3에 나타낸 어레이(33)와 같은 어레이의 거울들이 이 오차를 보정하는데 사용될 수 있으므로, 조향 거울을 제공할 필요성이 제거된다. 보정은 빔 포인팅 오차를 검출한 후, 상기 어레이의 거울들에 적용될 적절한 각도 오프셋을 계산하는 제어기를 이용함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 거울 할당 기법은 퓨필 애포다이제이션(pupil apodization)으로서 알려진 효과를 보상하는데 사용될 수 있으며, 이는 리소그래피 장치에서 때때로 발생한다. 퓨필 애포다이제이션은, 리소그래피 장치의 투영 렌즈에 의한 방사선의 투과성(transmission)이 각도 의존성을 갖는다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 방사선 빔이 투영 시스템에 들어가기 전에 상기 빔을 고려하는 경우, 투영 시스템의 에지에 가까운 방사선 빔의 부분들은 투영 시스템에 의해 투영 시스템의 중심 구역을 통과하는 빔의 부분들보다 더 낮은 세기로 투과될 것이다. 도 9는 도 3에 예시된 바와 같은 어레이의 거울들을 이용하여, 퓨필 애포다이제이션이 보상될 수 있는 방식을 개략적으로 나타낸다. 도 9는 방사선 빔이 투영 시스템에 들어가기 전에 퓨필 평면에서의 방사선 빔의 단면의 세기를 개략적으로 나타낸다. 거울들의 어레이는 방사선 빔의 중심부로 지향되는 것보다 (퓨필 평면에서의) 방사선 빔의 외측부들로 더 많은 방사선이 지향되도록 구성되었다. 방사선 빔의 세기는 투영 시스템의 퓨필 애포다이제이션을 보상하도록 선택되는 곡선을 따른다. 이는, 예를 들어 (퓨필 평면에서의) 방사선 빔의 중심부로 방사선을 지향하는데 사용되는 것보다, (퓨필 평면에서의) 방사선 빔의 외측부들로 방사선을 지향하는데 더 많은 거울들을 이용함으로써 행해질 수 있다. 퓨필 애포다이제이션은 거울 할당 기법에 의해 보상된다.

방사선 빔을 생성하는데 간섭성 소스(coherent source)(예를 들어, 레이저)가 사용되는 경우, 소스의 간섭성이 방사선 빔의 단면을 가로질러 세기 요동(fluctuation)을 일으킬 수 있다. 이는 스페클(speckle)의 형성인 것으로 생각될 수 있다. 방사선 빔의 세기 요동들은, 일반적으로 시간에 걸쳐 정적으로 유지될 것이다. 몇몇 경우, 세기 요동들은 기판 상에 투영되는 패턴의 저하를 야기할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 거울 할당 기법은 이 효과를 감소시키는데 사용될 수 있다. 방사선 소스가 펄스화된 소스, 예를 들어 펄스화된 레이저인 경우, 이는 방사선 펄스들 사이에 거울들의 할당을 변화시키거나, 일련의 펄스들을 통해 도중에서 그것을 변화시킴으로써 행해질 수 있다. 이는 도 10에서 개략적으로 도시된다.

도 10에 나타낸 예시에서, 원 영역(A)에 충분한 방사선 세기를 전달하기 위해 3 개의 펄스의 방사선이 요구된다. 거울 어레이(33)는 제 1 거울(A1)이 방사선의 제 1 펄스를 전달하는데 사용되도록 구성된다. 상이한 거울(A2)이 방사선의 제 2 펄스를 전달하는데 사용된다. 제 3 거울(A3)은 방사선의 제 3 펄스인 최종 펄스를 전달하는데 사용된다. 원 영역(A)에 지향된 방사선은 방사선 빔의 단면의 상이한 구역들로부터 취해지기 때문에, 상기 빔에 존재하는 여하한의 세기 변동은 평균화되거나 상당히 감소될 것이다. 거울들(A1 내지 A3)의 선택은 랜덤일 수 있으며, 세기 변동의 공간 주파수에 기초할 수 있고, 및/또는 세기 펄스들 사이에서 필요한 거울들의 이동 범위를 고려할 수 있다.

일 실시예에서, 스페클의 효과는 거울들의 사전설정된 세트에 대응하는 광학 경로 길이들을 선택적으로 변화시킴으로써 감소될 수 있다. 이웃하는 제 2 거울의 광학 경로 길이에 대해 제 1 거울의 광학 경로 길이를 변화시킴으로써, 제 1 및 제 2 거울 각각에 입사하는 2 개의 서브-빔들 간의 위상 관계가 변화된다. 위상 관계를 변화시킴으로써, 스페클의 효과가 감소된다. 거울에 대응하는 광학 경로 길이는 거울의 피스톤 동작(piston movement)을 도입함으로써 변화될 수 있다. 필요한 피스톤 동작은 광의 파장과 비슷하므로, 조명 빔의 간섭 길이에 비해 작으며, 이는 약 0.30 m이다. 이러한 것으로서, 서브-빔들의 위상 관계만이 변조되고, 그 간섭 특성들은 변조되지 않는다. 거울의 피스톤 동작은 거울의 경사가 변화하지 않는 한편, X-Y 평면에 수직인 방향으로 거울의 변위가 발생하는 방식으로 펄스들 사이에서 정전기 액추에이터(71)의 구동 전압의 사전설정된 변화에 의해 도입될 수 있다. 이는 정전기 액추에이터들의 전압들 간의 전압 차이들을 일정하게 유지하는 한편, 그것들을 모두 작은 전압으로 증가시킴으로써 달성될 수 있다.

방사선 빔을 높은 세기로 전달하는 것이 바람직한 경우, 대부분 경우에 각각의 방사선 펄스에 대해 상기 어레이의 거울들 모두가 아니더라도 대부분을 사용하는 것이 바람직할 것이다. 방사선 펄스들은 시간이 가깝게 배치될 수 있다. 이는 환형(또는 다른 형상)으로 한 위치에서 원 영역을 조명하는데 사용되는 주어진 거울이, 후속 펄스에 대해 환형의 맞은편 상에 원 영역을 조명하는데 사용될 수 있도록 회전하기에 충분한 시간을 갖지 않을 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 이러한 이유 때문에, 주어진 거울이 방사선 펄스들 사이에서 사전설정된 작은 범위의 각도보다 크게 회전하도록 절대로 요구되지 않는 거울 할당 기법이 선택될 수 있다. 다시 말하면, 거울은 환형(또는 다른 형상)의 동일한 부분 내에 모두 포함되는 원 영역들로 방사선을 지향하는데 사용될 수 있다.

일반적으로, 그것은 상기 어레이(33)의 거울들이 제한된 수명(lifespan)을 갖는 경우일 수 있다. 수명은 부분적으로 거울들이 회전되는 횟수 및 이 회전들의 크기의 조합에 의존할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 거울 할당 기법은 거울들이 회전하는 각도들의 평균 크기를 감소시키는데 사용된다.

몇몇 경우, 2 개의 조명 모드들, 예를 들어 환형을 갖는 모드와 쿼드러폴 형 상을 갖는 모드 사이에서 교번하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 도 11에서 개략적으로 나타낸다. 상기 모드들 간의 비교를 돕기 위해, 점선(22)은 시그마(sigma) = 1을 나타낸다. 본 발명이 일 실시예에서, 거울 할당 기법은 환형의 주어진 부분을 조명하는데 사용되는 거울들이 동일한 전반적인 영역에 위치되는 쿼드러폴 형상의 일부분을 조명하는데 사용되도록 선택될 수 있다. 도 11에서, 환형의 왼쪽 상단부에 3 개의 원 영역(A 내지 C)이 조명된다. 이 원 영역들을 조명하는데 사용되는 거울들은 환형의 그 구역에 가장 가까운 쿼드러폴 부분, 즉 쿼드러폴의 왼쪽 상단부를 조명하는데 사용된다. 이와 유사하게, 원 영역들(D 및 E)은 특정 거울들에 의해 거기로 지향되는 방사선으로 조명된다. 이 동일한 거울들은 환형의 관련부에 가장 가까운 쿼드러폴 형상의 부분들(즉, 오른쪽 하단부)로 방사선을 지향하는데 사용된다. 거울 할당 기법은, 동일한 전반적인 위치에 위치된 쿼드러폴 형상의 부분들을 조명하기 위해 사용될 거울들을 결정하는 경우, 환형의 주어진 부분들을 조명하는데 사용된 거울들의 위치들을 고려한다. 이는 거울들이 회전하는데 필요한 각도를 감소시키며, 그로 인해 거울들의 수명을 연장할 수 있다. 본 발명의 실시예는 환형 모드와 쿼드러폴 모드 사이에서 스위칭하는 것을 언급하지만, 본 발명의 실시예는 어떠한 모드들 간의 스위칭에도 적용될 수 있다.

몇몇 경우, 상기 어레이(33) 내에 제공될 필요가 있는 거울들의 개수가 너무 많다고 생각될 수 있다. 예를 들어, 이는 상기 어레이 내의 거울들의 개수가 상승함에 따라, 거울들을 제공하는 비용이 상당히 증가할 수 있기 때문이다. 거울 어레이 내에 필요한 거울들의 개수는 조명 모드를 형성하기에 바람직한 분해능에 의존 한다. 다시 말하면, 그 외측 에지에 매우 매끄러운 원 곡률(circular curvature)을 갖는 환형을 형성하는 것이 바람직한 경우, 환형의 에지를 따라 약간 고르지 않아도 된다고 생각되는 것보다 더 많은 거울이 필요할 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 주어진 분해능으로 환형(또는 다른 형상)을 얻기 위해 필요한 거울들의 개수는, 방사선 펄스들 사이에(또는 방사선의 일련의 펄스들 사이에) 거울들을 이동시킴으로써 감소될 수 있다. 예를 들어, 기판 상의 주어진 위치의 노광이 방사선의 4 개의 펄스를 필요로 하는 경우, 각 펄스 사이에 거울들을 이동시킴으로써 4 배만큼 거울들의 유효 개수가 증가될 수 있다. 다시 말하면, 주어진 거울은 한 위치만을 조명하는 대신에 4 개의 상이한 위치들(각각의 펄스에 대한 위치들)을 조명하는데 사용될 수 있다. 이는 많은 거울들로서 4 배만큼 제공되는 것과 균등한 분해능이 달성되게 한다. 대안적인 예시에서, 거울들은 거울들의 개수가 4 배 증가되는 대신에 사실상 2 배가 되도록 제 2 및 제 3 펄스들 사이에 이동될 수 있다. 또 다른 예시에서, 펄스들의 개수는 50 개일 수 있으며, 거울들은 10 개의 펄스 이후마다 이동될 수 있으므로, 상기 어레이 내의 거울들의 개수를 5 배 증가시킨 것과 균등한 분해능을 제공할 수 있다.

공지된 리소그래피 장치에서, 1 보다 큰 시그마를 갖는 조명 모드를 사용하는 것이 알려져 있다. 이는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 조명하기 위해 1 차 이상의 회절 차수의 방사선이 사용되게 할 수 있다. 1 보다 큰 시그마는 상기 어레이(33)의 거울들의 적절한 방위를 통해 달성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 예를 들어 (퓨필 평면에서) 타원율(ellipticity), 폴 밸런스(pole balance), 및 필드를 통한 강력한(energetic) 텔레센트리시티와 같은 방사선 빔의 파라미터를 조작하기 위해 1 이상의 거울 할당 기법이 사용될 수 있다. 타원율 또는 텔레센트리시티 조작은 에너지 불균형 조작(energy imbalance manipulation)의 예시들로 간주될 수 있다.

도 12는 리소그래피 장치가 어떻게 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)(MA)에 지향되는 방사선에서 텔레센트리시티 오차를 발생하게 할 수 있는지 개략적으로 나타낸다. 이 텔레센트리시티 오차는 리소그래피 장치에 의해 기판 상에 투영되는 패턴을 저하시킬 수 있다는 점에서 해로울 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이 텔레센트리시티 오차를 보정하기 위해 거울들의 어레이(33)를 사용할 수 있다. 이는 조명 모드의 1 이상의 특성들을 수정하기보다는, 방사선 빔의 1 이상의 특성을 수정하는 것으로 설명될 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 실시예들은 방사선 빔 또는 조명 모드의 1 이상의 특성에 있어서 원하는 수정을 제공하기 위해 거울 할당 기법을 이용하는 것으로 설명될 수 있다. '수정'이라는 용어는 거울들의 어레이 상에 입사하기 이전의 조명 모드 또는 방사선 빔과 거울들의 어레이에 의해 반사된 이후의 조명 모드 또는 방사선 빔 간의 비교 변화를 칭한다. 본 발명의 실시예들은 거울 어레이들을 이용하여 설명되지만, 다른 형태의 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 사용될 수 있다.

도 12를 참조하면, 방사선 빔은 거울 어레이(33)에 의해 반사되어 집광 렌즈(condensing lens: 50)를 통해 필드 정의 요소(field defining element: 51)를 향한다. 도 12는 개략적이며, 실제로는 거울 어레이(33), 집광 렌즈(50) 및 필드 정의 요소(51) 간에 상당한 간격이 존재할 수 있다는 것을 알 것이다. 집광 렌즈(50)는 일련의 렌즈들을 포함할 수 있다.

거울 어레이(33)의 거울들은, 방사선 빔이 집광 렌즈(50)에서 서로 떨어져 배치되는 2 개의 구역들(즉, 다이폴 모드)로 분리되도록 배치된다. 방사선 빔의 각 구역은 집광 렌즈(50)로부터 필드 정의 요소(51)를 향해 지향된다. 집광 렌즈를 떠난 방사선 빔 구역들(52a 및 52b)은 광학 축선(OA)을 향해 각도를 맞추게 된다(angle).

방사선 빔 구역들(52a 및 52b)은 렌즈들의 그룹(53)(본 명세서에서는 단일 렌즈로 나타냄)을 통과하며, 이는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 방사선 빔을 포커스한다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)는 렌스들의 그룹(53)의 엑시트 초점면(exit focal plane) 내에 위치된다. 따라서, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)는 상이한 각도 분포들을 갖는 2 개의 구역들(52a 및 52b)(다이폴 모드)을 포함하는 방사선 빔에 의해 조명된다.

패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에서 방사선의 총 세기는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 표면을 가로질러 일정하다. 하지만, 방사선 빔의 제 1 구역(52a) 및 방사선 빔의 제 2 구역(52b)의 비율들은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)를 가로질러 변한다. 예를 들어, (도 12에 도시된) 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 최상부에서 방사선 빔의 제 1 구역(52a)의 비율은 방사선 빔의 제 2 구역(52b)의 비율보다 작다. 이 차이는 필드 정의 요소(51) 상에 입사한 방사 선이 광학 축선에 평행이 아니기 때문에 발생한다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)의 저부에서, 방사선 빔의 제 1 구역(52a)으로부터의 방사선의 비율은 방사선 빔의 제 2 구역(52b)으로부터의 방사선의 비율보다 크다. 다시, 이는 필드 정의 요소(51) 상에 입사한 방사선이 광학 축선에 평행하지 않기 때문에 발생한다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)의 중간에서, 방사선 빔의 제 1 및 제 2 구역들(52a 및 52b)로부터의 방사선 비율은 같다.

마스크를 가로질러 방사선의 변동을 나타내는 또 다른 방식은, 방사선의 텔레센트리시티가 변한다고 표현하는 것이다. 도 12에서, x-방향이 도시되었으며, 텔레센트리시티 변동을 설명하는데 사용될 수 있다. (도면의 저부에서) x의 작은 값들에서, 그래프(55)에 의해 나타낸 바와 같이 텔레센트리시티는 음(negative)이다. 텔레센트리시티는 증가하여, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 중심에서 0 값을 통과한다. x의 값이 증가함에 따라, 텔레센트리시티는 점점 더 양(positive)이 된다. 그래프(55)에 나타낸 바와 같이, 텔레센트리시티의 변동은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)를 가로질러 선형(linear)이다.

또한, 텔레센트리시티는 마스크를 가로질러 상이한 위치들에서 균등한 퓨필 평면을 나타내는 개략적인 도면들(54)로 도시된다. 이 예시들에서, '+'는 방사선의 50 % 이상이 방사선 빔의 특정 극(pole)으로부터 구성되는 것을 나타내고, '-'는 방사선의 50 % 이하가 방사선 빔의 특정 극으로부터 구성되는 것을 나타낸다. (도면의 저부에서) x의 작은 값들에서, 방사선의 대부분은 방사선 빔의 제 1 구역(52a)으로부터 구성되고, 방사선의 소수가 방사선 빔의 제 2 구역(52b)으로부터 구성된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 최상부에서, 방사선의 대부분은 방사선 빔의 제 2 구역(52b)으로부터 구성되고, 방사선의 소수가 방사선 빔의 제 1 구역(52a)으로부터 구성된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 중심에서는, 방사선 빔의 제 1 및 제 2 구역들(52a 및 52b)로부터 같은 양들의 방사선이 수용된다.

본 발명의 일 실시예에서, 거울 어레이(33)에서의 거울 할당 기법은 (예를 들어, 리소그래피 장치에서) 방사선의 텔레센트리시티를 조정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 거울 할당 기법은 도 12에 나타낸 텔레센트리시티 오차를 방사선 빔으로부터 제거하거나 감소시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 모든 x 값들에 대해(종래의 리소그래피 장치에서, y-방향으로는 텔레센트리시티 오차가 발생하지 않음) 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 방사선 빔의 제 1 및 제 2 구역들(52a 및 52b)에 있어서 같은 비율들을 제공하는 거울 할당 기법이 사용될 수 있다.

텔레센트리시티에 대한 거울 할당의 효과가 도 13과 관련하여 설명된다.

도 13은 3 개의 상이한 구성의 거울 어레이(63a, 63b 및 63c)를 개략적으로 나타내며, 그 각각은 소위 C-쿼드러폴 조명 모드(60)를 생성하는데 사용된다. C-쿼드러폴 조명 모드는 (퓨필 평면에서) 각각 서로 떨어져 배치된 4 개의 빔 구역을 포함한다.

거울 어레이(63a, 63b 및 63c)는 대략 1000 개의 거울을 포함한다. 거울이 방사선을 지향하는 모드를 나타내는 음영(shading)이 각각의 거울에 주어진다. 예 를 들어, 거울이 흰색인 경우, 이는 거울이 C-쿼드러폴의 왼쪽 폴(60a)로 방사선을 지향한다는 것을 나타낸다. 거울이 검은색인 경우, 이는 거울이 C-쿼드러폴의 위쪽 폴(60b)로 방사선을 지향한다는 등으로 나타낸다.

도 13a에서, 거울들은 줄지어(in rows) 할당된다. 제 1 열(163a)은 C-쿼드러폴의 왼쪽 및 오른쪽 폴들(60a 및 60c)로 방사선을 지향하며, 제 2 열(163b)은 C-쿼드러폴의 위쪽 및 아래쪽 폴들(60b 및 60d)로 방사선을 지향한다. 각각의 열에서, 할당된 거울들은 폴들이 번갈아 나타난다. 이 거울 할당 기법은 방사선 빔의 불균등성 또는 거울 반사율 변동으로 인한 세기 변동들을 제거하거나 감소시킬 것이다. 하지만, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에서 보이는 방사선 빔의 텔레센트리시티를 수정하지는 않을 것이다. 그러므로, 리소그래피 장치가 텔레센트리시티 오차를 도입하는 경우, 이 거울 할당 기법은 이 오차를 제거하거나 감소시키지 않을 것이다.

도 13b에서, 거울들은 C-쿼드러폴의 최상부 폴(60b)로 지향되는 모든 방사선이 거울 어레이(63b)의 최상부 4분의 1(164a)로부터 발생하도록 할당된다. C-쿼드러폴의 최하부 폴에서 입사하는 모든 방사선은 거울 어레이의 최하부 4분의 1(164c)로부터 수용된다. 거울 할당 기법은 쿼드러폴 모드의 2 개의 중간 폴들에서 수용된 방사선이 거울 어레이의 중심부(164b)의 모든 부분들로부터 동등하게 수용되도록 배치된다. 이 거울 할당 기법은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사하는 방사선의 x-방향으로 상당한 텔레센트리시티 변동을 도입한다. 거울 할당 기법에 의해 y-방향의 텔레센트리시티 변동은 도입되지 않는다.

도 13b는 x-방향으로의 텔레센트리시티 변동이 방사선 빔에 적용될 수 있는 방식을 예시한다. 이 변동의 크기(magnitude)는 위쪽 및 아래쪽 폴(60b 및 60d)로 할당되는 거울들을 변화시킴으로써 감소될 수 있다. 예를 들어, 거울 어레이(63b)의 최상부 4분의 1(164a) 내의 모든 거울들을 위쪽 폴(60b)로 할당하는 대신에, 거울들의 80 %가 위쪽 폴로 할당될 수 있다. 남은 20 %의 거울들은 아래쪽 폴(60d)로 할당될 수 있다. 이와 유사하게 거울 어레이(63b)의 최하부 4분의 1(164c) 내의 거울들의 80 %는 아래쪽 폴(60d)로 할당되고, 20 %는 위쪽 폴(60b)로 할당될 수 있다. 이러한 방식으로, 감소된 텔레센트리시티 변동이 방사선 빔에 적용된다. 거울 할당 기법에 의해 적용된 텔레센트리시티의 부호(sign)는 거울 할당 기법을 역으로 함으로써 반전될 수 있다.

도 13b에 나타낸 기법을 이용하여, 위쪽 및 아래쪽 폴들(60b 및 60d)로 할당된 거울들의 비율들을 조정함으로써, 방사선의 x-방향으로의 텔레센트리시티 변동이 필요에 따라 조정될 수 있다. 리소그래피 장치의 다른 부분들에 의해 적용되는 바람직하지 않은 텔레센트리시티의 반대인 텔레센트리시티가 적용될 수 있다. 이를 수행하는 경우, 거울들에 의해 적용된 텔레센트리시티가 바람직하지 않은 텔레센트리시티를 상쇄하여(또는 감소시켜), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사하는 방사선이 마스크 상의 모든 x 값들에 대해 0의 텔레센트리시티(또는 감소된 텔레센트리시티 변동)를 가질 것이다. 이는 예를 들어 반복적인 방식으로, 센서를 이용하여 마스크에서(또는 기판 레벨에서) 텔레센트리시티를 측정하고, 거울 할당 기법을 조정한 후, 텔레센트리시티를 재-측정하는 등으로 수행될 수 있다.

도 13c를 참조하면, 대안적인 거울 할당 기법에서 쿼드러폴 모드의 위쪽 및 아래쪽 폴들(60b 및 60d)은 거울 어레이(33c)의 상반부(165a)로부터 방사선을 수용하는 반면, 왼쪽 및 오른쪽 폴들(60a 및 60c)은 거울 어레이의 하반부(165b)로부터 방사선을 수용한다.

이 거울 할당 기법은 위쪽 및 아래쪽 폴들(60b 및 60d)로 지향되는 방사선의 비율과 비교하여, 왼쪽 및 오른쪽 폴들(60a 및 60c)로 지향되는 방사선의 비율을 제어하는 것이 바람직한 경우에 사용될 수 있다. 위쪽 및 아래쪽 폴들(60b 및 60d)로 지향되는 방사선의 비율은, 예를 들어 이 폴들로 방사선을 할당하는 거울들의 개수를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 예를 들어, 이는 왼쪽 및 오른쪽 폴들(60a 및 60c)로 방사선을 지향하는 대신에, 그것들이 위쪽 및 아래쪽 폴들(60b 및 60d)로 방사선을 지향하도록 거울들의 열을 재-할당함으로써 수행될 수 있다. 이는, 예를 들어 거울 어레이(63c)의 상반부(165a)에 인접하는 거울들의 열일 수 있다. 재-할당되는 거울들의 개수는, 위쪽 및 아래쪽 폴들(60b 및 60d)에 존재하는 방사선의 비율과 비교하여 왼쪽 및 오른쪽 폴들(60a 및 60c)에 존재하는 방사선의 비율을 수정하는 것이 바람직한 정도에 기초하여 선택될 수 있다.

도 13c와 관련하여 설명된 조정은, 예를 들어 수평 및 수직 라인들(즉, x 및 y 방향으로 연장되는 라인들)이 리소그래피 장치를 이용하여 기판 상에 투영될 경우에 유용할 수 있다. 그것은 조정 없이, 예를 들어 방사선 빔의 편광으로 인해 수직 라인들보다는 수평 라인들로 더 많은 방사선이 전달되는 경우일 수 있다. 이는 기판 상에 형성된 수평 라인들이 수직 라인들보다 더 두껍게 할 수 있다(또는 기판 상에 제공된 레지스트의 성질에 따라 그 역일 수 있다). 위쪽 및 아래쪽 폴들(60b 및 60d)과 비교하여 왼쪽 및 오른쪽 폴들(60a 및 60c)로 전달되는 방사선의 비율들의 조정은 이 차이를 제거하거나 감소시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 거울 할당의 조정은 기판 상에 투영된 수평 및 수직 라인들 간의 세기(및 후속한 두께) 변동을 감소시키는데 사용될 수 있다.

거울 할당 기법은 동일한 방식으로 다이폴 또는 쿼드러폴 모드 이외의 조명 모드들에 대해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면 환형 조명 모드를 형성하기 위해, 거울 어레이의 상이한 부분들로부터 방사선을 지향하는 거울 할당 기법이 사용될 수 있다. 이를 수행하는 경우, 거울 어레이의 상이한 부부분들을 이용하여 형성되었던 조명 모드의 상이한 부분들(67) 사이에 경계(boundary: 66)들이 발생할 것이다. 필요에 따라, 거울 어레이 상의 대응하는 경계들(68)에 가까운 거울들이 어느 정도 조명 모드의 인접한 구역들에 할당될 수 있다. 이를 수행하는 경우, (도 14a에 나타낸 바와 같이) 조명 모드의 상이한 구역들 사이의 경계들이 희미해질 수 있다(smear out). 이를 수행하지 않은 경우, (도 14b에 나타낸 바와 같이) 조명 모드의 상이한 구역들 사이에서 '심한(hard)' 경계가 보일 것이다.

몇몇 경우, y-방향보다 x-방향으로 더 큰 거울 어레이를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이는 조명 모드의 특성들, 예를 들어 텔레센트리시티에 있어서 더 현저한 수정을 허용할 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 거울 할당 기법은 방사선이 한 폴에서 다른 폴로 전달되도록 수정될 수 있다. 이는 폴들 간의 바람직하지 않은 세기차를 제거하거나 감소시키는데 사용될 수 있다. 더 강한(intense) 폴로 방사선을 지향하는 거울들 중 1 이상은 재-방위되어, 덜 강한 폴로 방사선을 지향할 수 있다. 재-방위되는 거울들의 개수를 폴들의 세기들 간의 차이에 의존한다.

몇몇 경우, 폴들 간의 세기에 있어서 측정된 차이는 바람직하지 않다고 간주되도록 충분히 클 수 있지만, 각각의 거울에 의해 반사되는 방사선의 양이 2 개의 폴들 간의 차이보다 크기 때문에, 한 폴로부터 다른 폴로의 방사선의 전환(diversion)이 이 차이를 보정하는데 사용될 수는 없을 정도로 상당히 작을 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에서는 1 이상의 거울들이 상기 모드로 더 적은 양의 방사선을 지향하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 15를 참조하면 거울 어레이(33)와 거울 어레이 상에 방사선을 포커스하는데 사용되는 (선택적인) 광학기(71) 사이에 감쇠기(attenuator: 70)가 위치된다. 감쇠기(70)가 예를 들어 방사선을 50 %로 감쇠하여, 거울들 중 2 개는 조명 모드로 정상 세기의 50 %인 방사선을 지향할 수 있다. 이 거울들은, 예를 들어 한 모드의 특정 폴의 세기를 약간 조정하거나, 다른 모드들에 대해 다른 세기 조정을 수행하는데 사용될 수 있다.

예시된 감쇠기는 50 %의 감쇠를 갖지만, 다른 감쇠들을 제공하는 감쇠기들이 사용될 수 있다. 하나의 거울, 2 개의 거울 또는 여하한의 다른 수의 거울들에 대해 감쇠가 제공될 수 있다. 거울들은 서로 인접하여 위치되거나, 거울 어레이(33) 상의 상이한 위치들에 위치될 수 있다.

도 16은 감쇠기(70) 대신에 빔 스플리터(beam splitter: 72)가 사용되는 구성을 나타낸다. 빔 스플리터(72)는 입사하는 방사선이 하나의 거울보다는 거울 어 레이(33)의 2 개의 거울 상에 수용되도록 배치된다. 방사선의 일부는 빔 스플리터(72)를 통해 제 1 거울 상으로 통과한다. 남은 방사선은 빔 스플리터에 의해 반사되고, 거울(74)에 의해 인접한 거울 상으로 지향된다. 이 거울들은 조명 모드로 감소된 세기를 갖는 방사선을 지향하는데 사용될 수 있다. 이 구성은 도 15에 예시된 구성과는 다르게, 방사선이 손실되게 하지 않는다. 각각의 거울들에 지향된 방사선의 비율은 빔 스플리터의 반사율을 변화시킴으로써 수정될 수 있다.

또 다른 대안적인 구성에서(예시되지 않음), 방사선 빔의 세기 프로파일은 그 에지들에서 점점 줄어들 수 있다. 그러므로, 방사선 빔의 에지들로부터 방사선을 수용하는 거울들은 방사선 빔의 중심으로부터 방사선을 수용하는 거울들보다 더 적은 방사선을 수용한다. 더 적은 방사선을 수용하는 거울들은 조명 모드의 상이한 구역들로 제공되는 방사선의 세기에 있어서 작은 조정을 제공하는데 사용될 수 있다.

또 다른 대안적인 구성에서(예시되지 않음), 광학기(71)는 필터를 유지하는 슬롯(slot)을 포함할 수 있다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 광학기(71)는 각각의 렌즈가 거울 어레이(33)의 각 거울에 대응하는 복수의 렌즈 요소들을 포함할 수 있다. 1 이상의 불완전(defective)한 거울들의 경우에 문제가 발생할 수 있다. 불완전한 거울은 고정된 위치에서 꼼짝 못하고(stick), 도 5a에 나타낸 X 축선 및 Y 축선을 중심으로 더 이상 회전할 수 없는 거울일 수 있다. 이러한 불완전한 거울들 중 1 이상의 경우, 각각의 불완전한 거울들은 고정된 위치에서 방사선 빔의 서브-빔을 반사시킨다. 따라서, 퓨필 평면 내의 공간 세기 분포가 퓨필 평면을 가로질러 이동될 수 없는 고정된 스폿의 방사선을 포함한다. 1 이상의 불완전한 거울들의 문제를 완화하기 위해, 기능하는 거울들에 대해 방사선을 전달하고 불완전한 거울들에 대해서는 방사선을 차단하는 필터가 배치될 수 있다. 이러한 필터는 더 많은 거울들이 불완전하게 되는 경우에 새로운 필터로 교체될 수 있다. 불완전한 거울들은 앞서 언급된 센서를 이용하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 슬롯은 광학기(71)와 별도로 배치될 수 있다.

방사선을 이용하여 환형을 형성하는 것에 관하여 앞서 설명되었던 본 발명의 실시예들은 여하한의 다른 적절한 형상을 형성하는데 사용될 수 있다. 다시 말하면, 환형 조명 모드를 형성하는 것에 관하여 설명된 경우, 이는 여하한의 다른 적절한 조명 모드(예를 들어, 다이폴, 쿼드러폴 등)로 교체될 수 있다.

도 1에 나타낸 제어기(CT)는 거울 어레이의 거울들의 방위들을 제어하도록, 예를 들어 거울에 원하는 거울 할당 기법을 적용하도록 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들이 제공될 수 있는 리소그래피 장치는, 2 이상의 마스크들 사이에서(또는 제어가능한 패터닝 디바이스 상에 제공된 패턴들 사이에서) 신속하게 스위칭하게 하는 형태로 구성될 수 있다. 각각의 마스크(또는 패터닝 디바이스 상의 패턴)은 상이한 조명 모드를 필요로 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예들은 조명 모드들 사이에서 신속하게 스위칭하게 하기 때문에, 이러한 형태의 리소그래피 장치에 특히 적합하다.

이상 본 발명의 실시예들은 거울 어레이에 관하여 설명하였지만, 여하한의 다른 적절한 개별적으로 제어가능한 요소들의 어레이가 사용될 수 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 설명된 것과 다른 방식으로 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.

이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면;

도 2는 종래 구성에 따른 공간 세기 분포에 대한 각도 세기 분포의 변환을 개략적으로 예시하는 도면;

도 3은 도 1에 나타낸 리소그래피 장치의 부분을 더 상세히 예시하는 도면;

도 4는 퓨필 평면 내의 공간 세기 분포를 도시하는 도면;

도 5a 및 도 5b는 도 1에 나타낸 리소그래피 장치의 부분을 형성할 수 있는 거울 어레이의 거울을 개략적으로 예시하는 도면;

도 6 내지 도 8, 도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 거울 할당 기법을 예시하는 도면;

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨필 애포다이제이션을 보상하는데 사용된 거울 할당 기법의 효과를 예시하는 도면;

도 12 내지 도 14a 및 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 거울 할당 기법들을 이용하여 텔레센트리시티 및 모드 세기 조정을 예시하는 도면; 및

도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 거울 어레이의 거울들 상에 입사하는 방사선 양을 감소시키는데 사용되는 장치를 예시하는 도면이다.

Claims (26)

1. 조명 시스템을 이용하여 방사선 빔을 제공하는 단계;

   상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하도록 패터닝 디바이스를 이용하는 단계; 및

   투영 시스템을 이용하여 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하고,

   상기 조명 시스템은 상기 방사선 빔을 사전설정된 조명 모드로 전환하도록 배치된 개별적으로 제어가능한 거울들의 어레이 및 연계된 광학 구성요소들을 포함하며,

   상기 방사선 빔 또는 상기 조명 모드의 바람직하지 않은 특성의 효과를 감소시키거나, 상기 바람직하지 않은 특성을 보정하기 위하여, 상기 조명 모드의 상이한 부분들로 방사선을 지향하는데 사용되는 개별적으로 제어가능한 거울들의 위치들을 결정하도록 할당 기법(allocation scheme)이 사용되고,

   상기 할당 기법은 상기 조명 모드의 상이한 부분들로 방사선을 지향하기 위해 개별적으로 제어가능한 거울들의 어레이의 상이한 부분들을 이용하는 단계를 포함하며 - 상기 어레이의 상기 상이한 부분들은 상기 방사선 빔의 에너지 분포의 사전설정된 수정(modification)을 적용하도록 선택됨 -,

   상기 에너지 분포 수정은 상기 방사선 빔의 텔레센트리시티 (telecentricity) 또는 소스에 의해 발생된 상기 방사선 빔의 불균등성(inhomogeneity)인 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 소스에 의해 발생된 상기 방사선 빔의 불균등성은 상기 개별적으로 제어가능한 거울들을 무작의로(randomly) 할당함으로써 감소되거나 보정되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 각각의 개별적으로 제어가능한 거울들 상에 입사한 방사선은 선택적으로 차단되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 개별적으로 제어가능한 거울들은 피스톤 동작(piston movement)을 수행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 리소그래피 장치에 있어서:

   방사선 빔을 제공하도록 구성된 조명 시스템 - 상기 조명 시스템은 상기 방사선 빔을 사전설정된 조명 모드로 전환하도록 배치된 개별적으로 제어가능한 거울들의 어레이 및 연계된 광학 구성요소들, 및 할당되는 개별적으로 제어가능한 거울들의 위치들을 결정하는 할당 기법에 따라 상기 조명 모드의 상이한 부분들로 방사선을 지향하기 위해 상기 개별적으로 제어가능한 거울들의 상이한 부분들을 할당하도록 배치된 제어기를 포함하고, 상기 할당 기법은 상기 조명 모드 또는 상기 방사선 빔의 바람직하지 않은 특성의 효과를 감소시키거나, 상기 바람직하지 않은 특성을 보정하도록 선택됨 - (상기 바람직하지 않은 특성은 상기 방사선 빔의 텔레센트리시트 오프셋(telecentricity off-set) 또는 소스에 의해 발생된 상기 방사선 빔의 불균등성임);

   상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지 구조체;

   기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및

   상기 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 투영 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   개별적으로 제어가능한 거울들에서 감소된 비율의 방사선을 지향하도록 배치된 빔 스플리터(beam splitter) 또는 감쇠기(attenuator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
7. 디바이스 제조 방법에 있어서:

   조명 시스템을 이용하여 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하는 단계 - 상기 컨디셔닝하는 단계는 상기 방사선 빔을 사전설정된 조명 모드로 전환하도록 상기 조명 시스템의 개별적으로 제어가능한 거울들의 어레이 및 연계된 광학 구성요소들을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제어하는 단계는, 할당되는 개별적으로 제어가능한 거울들의 위치들을 결정하는 할당 기법에 따라, 상기 조명 모드의 상이한 부분들로 방사선을 지향하기 위해 상기 개별적으로 제어가능한 거울들의 상이한 부분들을 할당하는 단계를 포함하며, 상기 할당 기법은 상기 조명 모드, 상기 방사선 빔 또는 둘 모두의 바람직하지 않은 특성의 효과를 감소시키거나, 상기 바람직하지 않은 특성을 보정하도록 선택됨 - (상기 바람직하지 않은 특성은 상기 방사선 빔의 텔레센트리시티 오프셋 또는 소스에 의해 발생된 상기 방사선 빔의 불균등성임);

   패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해, 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 패터닝하는 단계; 및

   투영 시스템을 이용하여 기판의 타겟부 상에 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
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