KR101421891B1 - 적어도 하나의 조작기를 갖는 투영 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)는: 노광 처리 동안 기판(24) 상에 마스크 구조를 이미징하기 위한 복수의 광학 소자(E1 내지 E4)를 갖는 투영 렌즈(22), 조작기 작동의 부분으로서, 미리 결정된 트래블(45)을 따라 상기 광학 소자의 상태 변수를 변화시킴으로써 상기 투영 렌즈 내에서 상기 광학 소자들(E1 내지 E4) 중 적어도 하나의 광학 효과를 변화시키도록 구성되는 적어도 하나의 조작기(M1 내지 M4), 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)를 기반으로 상기 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)에 적응된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)을 생성하도록 구성되는 알고리즘 생성기(42)로서, 상기 적어도 하나의 이미징 파라미터(30, 46)는 후속 노광 처리 동안 이미징 될 마스크 구조에 대한 구조 정보(46) 및/또는 상기 후속 노광 처리 동안 상기 마스크 구조상에 방사될 노광 방사선(14)의 각도 분포에 대한 구조 정보(30)를 포함하는 알고리즘 생성기(42), 및 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)에 의한 조작기 작동을 위한 적어도 하나의 트래블(45)을 확립하도록 구성되는 트래블 확립 장치(44)를 포함한다.

Description

적어도 하나의 조작기를 갖는 투영 노광 장치{Projection exposure apparatus with at least one manipulator}
본 출원은 2012년 3월 29일자로 출원된 독일 특허 출원 제 10 2012 205 096.5을 우선권으로 주장한다. 상기 출원은 본 출원에 그 전체가 참조로서 통합된다.
본 발명은 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치 및 이러한 투영 노광 장치를 동작하기 위한 방법에 관한 것이다. 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치는 반도체 소자들의 생산 동안 반도체 웨이퍼의 형태로 기판상에 구조를 생성하는 역할을 한다. 이러한 목적으로, 투영 노광 장치는 노광 공정 동안 웨이퍼 상에 마스크 구조를 이미징하기 위하여 복수의 광학 소자들을 갖는 투영 렌즈를 포함한다.
웨이퍼 상의 마스크 구조의 가능한 한 정확한 이미징을 보장하기 위하여, 가능한 한 가장 적은 파면 수차(wavefront aberration)를 갖는 투영 렌즈가 요구된다. 그러므로 투영 렌즈는, 투영 렌즈의 개별 광학 소자들의 상태를 변화시킴으로써 파면 수차를 교정하는 것이 가능하게끔 하는 조작기를 갖춘다. 이러한 상태 변화의 예시는, 관련 광학 소자의 6개의 강체의 자유도(six rigid body degree) 중 하나 이상에서의 위치에서의 변화 및 광학 소자의 변형을 포함한다. 일반적으로, 투영 렌즈의 수차 특성은 이 목적을 위해 정기적인 간격에서 측정되고, 필요 시 수차 특성상의 변화가 시뮬레이션에 의한 개별 측정 간에 결정된다. 이로써, 예컨대, 렌즈 소자 가열 효과가 계산상 고려될 수 있다. "렌즈 가열", "렌즈-소자 워밍", "미러 가열" 및 "미러 워밍"은 또한 "렌즈-소자 가열"에 대한 동의어로 사용될 수 있다. 수차 특성을 교정하기 위해 수행될 조작기 변화는 트래블(travel) 생성 최적화 알고리즘에 의해 계산되고, 이것은 "조작기 변화 모델"로도 지칭된다.
"트래블"은 광학적 효과를 변화시킬 목적으로 조작기 작동에 의해 영향받는, 트래블을 따르는 광학 소자의 상태 변수의 변화를 의미하는 것으로 이해된다. 광학 소자의 상태 변수를 변화시킴으로써 정의되는 이러한 트래블은 조작기의 의도된 변화 변수들에 의해 명시된다. 예시로서, 조작은 특정 방향의 광학 소자의 변위로 구성되고, 뿐만 아니라, 예컨대 특정 파장이나 전류의 열, 냉기(coldness), 힘, 광을 갖는 광학 소자의 특정 로컬 또는 2차원적 부하로 구성될 수 있다. 예시로서, 변위의 경우에 의도된 변화 변수는 트래블링될 경로 길이 또는 트래블링될 각도 범위를 정의할 수 있다.
이미징될 구조의 연속적인 소형화(continuous miniaturixation) 및 출력량을 증가시키는 것에 대한 필요성은, 일반적으로 수차 특성이 투영 노광 장치의 동작 동안 또는 수명 동안 조작기에 의해 종래의 방식으로 충분히 만족스럽게 교정될 수 없는 상황을 초래한다. 이러한 경우, "충분히 만족스럽게"는 교정되지 않은 잔여 수차 특성이 복수의 사용 구성에 대한 충분한 이미징 품질을 초래하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 여기서, 사용 구성은 마스크를 이미징하기 위해 사용되는 조명 세팅과 마스크의 결합을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
특히 소위 코어지역 구조(이하에서 상세히 기재됨)의 임계 구조(critical structure)가 상당히 정확하게 이미징되고 잔여 구조는, 즉 주변 구조는 그것 보다는 덜 정확하지만 충분히 상당히 정확하게 이미징되는 방식으로, 처리된 사용 구성(usage configuration)의 관점에 있어서의 잔여 수차 특성을 설정할 필요가 있음을 알 수 있다. 이것은, 그 중에서도, 코어지역 구조 및 주변 구조는 파면의 상이한 지역을 스캔하고 주변 구조는 스캐닝된 파면 지역에 비해 상당히 더 낮은 요구조건을 갖기 때문에, 가능하다.
선행 기술은, 일반적으로 역의 단일 선행 계산에 의한 행렬 곱셈에 의해, 일반화된 방식으로 제한되지 않은 2차 최적화(quadratic optimization) 문제를 일반적으로 해결하는 트래블 생성 최적화 알고리즘을 개시한다. 소위 "부적절하게 정립된 문제(ill-posed problem)"를 일반화하기 위해, 특이값 컷-오프(cut-off)를 갖는 특이값 분해(singular value decomposition) 또는 티호노프 정규화(tikhonov regularization)가 특히 사용된다. 당업자는, 예컨대 "부적절하게 정립된 문제를 위한 반복법(iterative method):개관(역 그리고 부적절하게 정립된 문제들, B Bakushinsky, Mihail Y.Kokurin 및 Alexandra Smirnova, De Gruyter, 2010, 4장 및 5장, 23 내지 43 페이지)"을 통해 그 상세에 대해 알고 있다. 여기서, 개별 사용자 구성은 원칙의 문제로서 취해지지 않거나 충분히 고려되지 않을 수 있다.
본 발명의 목적은, 투영 노광 장치 및 이러한 투영 노광 장치를 동작하기 위한 방법을 제공하는 것이고, 이 방법으로 상기 문제들이 해결되며, 특히 노광 처리 동안 발생하는 이미징 수차는 짧은 시간 간격 이내에서 매주 정확하게 교정될 수 있다. 특히, 본 발명의 목적은, 코어지역 구조 및 주변 구조의 상이한 요건의 측면에 대한 성공적인 이미징 처리에 요구되는 정확도로 짧은 시간 간격 이내에 노광 처리 동안 일어나는 이미징 수차를 교정하는 것이다.
예시로서, 상기 언급된 목적은 본 발명에 따라 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치를 사용하여 성취될 수 있고, 이것은 노광 처리 동안 기판 상에 마스크 구조를 이미징하기 위한 복수의 광학 소자를 포함하는 투영 렌즈 및 적어도 하나의 조작기를 포함하고, 이 조작기는, 조작기 작동의 부분으로서, 미리 결정된 트래블을 따라 광학 소자의 상태 변수를 변화시킴으로써 투영 렌즈 내에서 적어도 하나의 광학 소자의 광학 효과를 변화시키도록 구성된다. 더욱이, 본 발명에 따른 투영 노광 장치는, 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터를 기반으로, 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터에 적응된, 트래블 생성 최적화 알고리즘을 생성하도록 구성되는, 알고리즘 생성기를 포함한다. 적어도 하나의 이미징 파라미터는 후속 노광 처리 동안 이미징될 마스크 구조 측면에서의 구조 정보 및/또는 후속 노광 처리 동안 마스크 구조상에 방사된 노광 방사선의 각도상 분포의 측면에서의 구조 정보를 포함한다. 더욱이, 본 발명에 따른 투영 노광 장치는 트래블 생성 최적화 알고리즘으로 조작기 작동을 위한 적어도 하나의 트래블을 생성하도록 구성되는 트래블 생성 장치를 포함한다. 상기 언급된 바와 같이, 트래블은 광학 소자의 상태 변수의 변화를 정의한다. 이러한 변화는 조작기 작동에 의해 영향받는다. 그러므로, 트래블 생성 장치는 트래블 생성 최적화 알고리즘을 이용한 조작기 작동에 의해 영향받는 광학 소자의 상태 변수의 변화에 대한 적어도 하나의 트래블을 생성하도록 구성된다.
다시 말해서, 트래블 생성 최적화 알고리즘은, 먼저 본 발명에 따른 투영 노광 장치가 동작될 때 타겟화된 방식으로 생성되며 이 알고리즘은 후속 노광 처리에 있어서 미리 결정된 적어도 하나의 이미징 파라미터들에 적응된다. 이러한 구체적으로 적응된 최적화 알고리즘 - "조작기 변화 모델"로도 지칭됨 - 은 투영 렌즈들의 적어도 하나의 조작기에 대한 트래블 교정을 계산하기 위해 사용된다.
상기 기재된 바와 같이, 이러한 조작기는, 조작기 작동의 부분으로서, 미리 결정된 트래블을 따라 광학 소자의 상태 변수를 변화하여 투영 렌즈 내에서 적어도 하나의 광학 소자의 광학 효과를 변화시키도록 구성된다. 예시로서, 이러한 조작기 작동은 6개의 강체의 자유도 중 하나의 광학 소자의 위치적인 변화, 광학 소자에 대한 열 및/또는 냉기의 적용 및/또는 광학 소자의 변형을 포함할 수 있다. 이러한 조작기 작동이 수행되는 미리 결정된 트래블은, 광학 소자의 조작된 상태 변수의 상태를 성공적으로 통과한 조작기 작동에 의해 정의된다. 공간의 변형에 의한 위치적 변화의 경우, 트래블은 3차원적 공간의 경로이다. 광학 소자에 대한 열 및/또는 냉기의 적용의 경우, 트래블은 예컨대 성공적으로 가정된 온도 상태의 시간적 연속에 의해 정의된다.
트래블 생성 최적화 알고리즘의 생성은 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터, 더욱 상세하게는, 이어지는 노광 처리를 위한 조명 세팅의 측면에서의 정보 및/또는 마스크 구조에 관한 정보를 포함하는 이미징 파라미터 세트를 기반으로 영향받는다. 일반적으로, 조작기 변화 모델은 이미징될 마스크 구조에 관한 구조 정보 및/또는 마스크 상에 방사될 노광 방사선의 각도 분포에 관한 구조 정보를 기반으로 생성한다. 마스크 상에 방사된 노광 방사선의 각도 분포는 이하에서 "조명 조정(illumination calibration)" 또는 "조명 세팅"으로도 지칭된다. 예시로서, 이미징될 마스크 구조에 관한 구조 정보는 라인 폭, 마스크 구조의 기하학적 구조의 특성, 코어 지역의 구조의 배향 및/또는 반도체 칩의 주변을 포함한다. 빈번하게 사용되는 조명 세팅의 예시는 환형 조명, 2극 조명 및 4극 조명을 포함한다.
적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터를 기반으로 하는 트래블 생성 최적화 알고리즘의 본 발명에 따른 생성의 결과, 최적화 알고리즘은, 최적화 알고리즘이 비교적 적은 연산 동작(computational operation)으로 행하게끔 하는 후속 노광 처리의 특성에 매우 잘 적응될 수 있다. 결과적으로, 짧은 시간 간격에서의 노광 처리 동안 적어도 하나의 조작기에 대해 트래블 신호를 제공하는 것이 가능해지고, 이 결과, 투영 렌즈의 수차 특성은 우수한 정확도로 교정될 수 있다. 여기서, 모든 수차 파라미터들이 일정하게 교정될 필요는 없지만, 이것들은 적어도 하나의 이미징 파라미터에 관련된 타겟화된 방식으로 교정된다.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 더욱이, 투영 노광 장치는, 일반적으로 투영 렌즈의 이미징 품질을 정의하는 수차 파라미터의 세트를 저장하기 위한 저장 장치를 포함한다. 추가 실시예에 따르면, 조작기의 상응하는 작동의 경우, 최적화 알고리즘은, 수차 파라미터들의 서브셋이 최적화되는 방식으로 적어도 하나의 트래블을 설정하도록 구성된다. 여기서, 서브셋 - "선택된 서브셋"으로도 지칭됨 - 은 특히 적어도 하나의 수차 파라미터에 의해 완전한 세트의 수차 파라미터에 비해 감소되고, 미리 결정된 이미징 파라미터의 투영 노광 장치의 이미징 작용상 이것의 영향은 남아있는 수차 파라미터들의 개별 영향보다 적다. 그러므로, 이것은 마찬가지로 최적화를 경험하는 것으로부터 잔여 서브셋을 제외하지 않는다. 그러나, 이러한 경우에, 선택된 서브셋은 특히 최적화, 즉, 잔여 서브셋보다 더욱 최적화된다. 예시로서, 이것은, 주변 구조에 의해 스캐닝된(scanned) 파면의 지역보다 이미징 작용에 대해 더욱 타이트한 특정 요건을 충족시키도록 의도된 코어지역 구조에 의해 스캐닝된 파면의 지역에 의해 구현될 수 있다. 예시로서, 수차 파라미터들은 제르니케 계수, 제르니케 계수의 가중합(weighted sum), 리소그래픽 방식으로 측정된 비점수차(astigmatism) 또는 리소그래픽 방식으로 측정된 코마 수차(coma aberration)과 같은 리소그래픽 변수들, 오버레이와 같은 이미징 변수들, 최적 포커스 및/또는 페이딩 효과(fading effect)의 변형(variation)이 될 수 있다. 당업자는 예컨대 WO 2010/034674 A1(30 내지 33 페이지)의 이러한 효과의 정의에 관해 알고 있다.
주변 구조와 반대로, 코어지역 구조는 마스크 상에 정의된다. 여기서, 코어지역 구조는 충분히 작은 피치(pitch)나 가장 작은 피치로 이미징되는 구조들이다. 충분히 작은 피치는, 피치가 충분히 작은 피치보다 작거나 동일한 이러한 구조가, 이미징될 마스크 상에 위치된 모든 구조들의 적어도 5%, 특히 적어도 10%, 적어도 50% 또는 적어도 80%를 차지한다는 사실에 의해 정의된다. 주변 구조는 이로써 코어지역 구조가 아닌 모든 구조들이다. 일반적으로 코어지역 구조는 파면의 특정 지역의 작은 변화에 민감하게 반응하되 이러한 구조들은 다른 지역의 비교적 큰 변화에는 민감하지 않은 것이 발견되었다. 여기서, 높은 민감도는 상응하는 반도체 칩의 생산에 있어서 높은 수율 손실을 야기한다.
상기 언급된 서브셋으로 최적화된 수차 파라미터들의 세트 또는 특별히 최적화된 수차 파라미터들의 세트를 감소시킴으로써, 특별히 짧은 시간 및 간단한 방식으로 이미징 처리에 대한 타겟화된 방식으로 적응된 조작기 교정을 생성하는 것이 가능하다. 투영 렌즈의 이미징 품질이 단순하게 결정되게하는 수차 파라미터들의 세트는 이미징 품질에 대한 영향이 투영 렌즈의 목적에 있어서 중요한 수차 파라미터들을 포함한다. 일 실시예에 따라, 이러한 수차 파라미터들은, 코어지역 구조의 전체에서 관찰된 리소그래픽 에러의 적어도 50%, 특히 적어도 90%, 적어도 95% 또는 적어도 99%를 전체적으로 차지하는 이미징 품질에 대한 중요한 영향을 갖는다. 여기서, 상기 언급된 바와 같이, 전체적으로 관찰되는 리소그래픽 에러는 예컨대 코마 수차, 오버레이 에러, 최상 포커스의 변형 및/또는 코어지역 구조의 페이딩 효과를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 상기언급된 세트는 종래의 최적화 방법들에 의해 최적화되는 이러한 수차 파라미터들을 포함한다.
본 발명에 따른 추가 실시예에 따라서, 트래블 생성 최적화 알고리즘은 투영 렌즈의 이미징 품질을 특징화 하는 적어도 하나의 수차 파라미터를 기반으로 조작기 작동을 위한 트래블을 확립하도록 구성된다. 여기서, 트래블은, 이미징 품질이 트래블을 따르는 광학 소자들 중 하나의 상응하는 상태 변수의 변화의 경우 개선되는 방식으로 확립된다.
본 발명에 따른 추가 실시예에 따라서, 트래블 생성 최적화 알고리즘은 최대 1000, 특히, 최대 500, 최대 250, 최대 100, 최대 60, 최대 40 또는 최대 25 기저 함수(basis function)를 갖는 수학적 모델을 기반으로 한다. 이러한 모델은 짧은 기간 이내에 전류 트래블 명령을 생성하는 것이 가능하도록 한다. 일 실시예에 따라, 트래블 확립 장치는 500ms 미만, 특히 100ms 미만 또는 20ms 미만 이내에 적어도 하나의 트래블을 확립하도록 구성된다. EUV 투영 노광 장치를 위해 구성되는 일 실시예에 따라, 트래블은 30초 미만, 특히 10초 미만 이내에 확립된다. 추가 실시예에 따르면, 트래블 생성 알고리즘은 행렬 곱셈을 수행하고, 특이값 분해 또는 티호노프 정규화를 기본으로 사용하도록, 특히 역을 형성하여 구성된다.
본 발명에 따른 추가 실시예에 따라, 알고리즘 생성기는 복수의 상이한 저장 알고리즘을 갖는 데이터베이스를 갖는다. 일 변형에 따라, 알고리즘 생성기는 미리 결정된 이미징 파라미터를 기반으로 트래블 생성 최적화 알고리즘으로서 저장 알고리즘들 중 하나를 선택하도록 구성된다.
추가 변형에 따라, 알고리즘 생성기는 미리 결정된 적어도 하나의 이미징 파라미터에 알고리즘 생성기에 저장된, 저장 알고리즘을 적응시키도록 구성된다. 저장 알고리즘은 미리 결정된 이미징 파라미터에 특정 정도 미리 적응된 알고리즘이될 수 있다. 이것은, 일찍 예비의 방식으로 최적화된 알고리즘 또는 유사한 이미징 파라미터에 부분적으로 또는 완전히 적응된 알고리즘이 될 수 있다. 대안으로, 이미징 파라미터에 구체적으로 적응되지 않은 표준 알고리즘을 사용하는 것 또한 가능하다. 본 발명에 따른 추가 실시예에 따라서, 알고리즘 생성기는 최적화 방법을 수행함으로써 저장 알고리즘의 미리 결정된 이미징 파라미터에 대한 적응을 실현하도록 구성된다. 이러한 목적으로, 특히 알고리즘 생성기는 소위 알고리즘 최적화기를 포함한다.
본 발명에 따른 추가 실시예에 있어서, 저장 알고리즘을 적응시키는 역할을 하는 최적화 방법은 메리트 함수(merit function)를 기반으로 하고, 이것은 상기 노광 처리 동안 간접적으로 렌즈 소자 가열 - "렌즈 가열"로도 지칭 - 로 인한 상기 투영 렌즈의 이미징 품질의 변화의 적어도 하나의 리소그래픽 에러에 대한 영향을 고려한다. 즉, 적어도 하나의 리소그래픽 미러에 대한 상기 명시된 변화의 영향이 고려된다. 여기서, 리소그래픽 에러는 예컨대 소위 오버레이 에러와 같이 리소그래픽 이미징 동안 발생하는 에러를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 오버레이 에러는 기판상의 의도된 위치에 비교하여, 이미징된 마스크 구조의 로컬 이미지 위치 변위를 명시한다. 최소 제곱법에 기반한 조작기 변화 모델이 사용되는 경우, 이미징 품질은, 예컨대 홀수 제르니케 계수들에 대한 적절한 가중(weigtings)에 의해서나 홀수 제르니케 계수들의 가중된 선형 조합에 의해 간접적으로 영향받을 수 있다. 이로써, 예컨대, 이러한 조작기 변화 모델은 특이값 분해 또는 티호노프 정규화를 기초로 할 수 있다.
본 발명에 따른 추가 실시예에 따라서, 트래블 확립 장치는 노광 포즈(exposure pause) 동안 알고리즘 생성기에 의해 새롭게 생성된 트래블 생성 최적화 알고리즘을 활성화시켜서 계속 이어지는(onward) 활성화 시간으로부터 트래블을 확립하기 위해 이것을 사용하도록 구성된다. 노광 포즈는 배치 교환이 수행되는 동안의 포즈가 될 수 있다. 배치는 일정한 조명 파라미터들, 즉 동일한 마스크 및 동일한 조명 세팅으로 일반적으로 노출되는 패킷으로서 노출되는 웨이퍼를 의미하는 것으로 이해된다. 최적화 알고리즘을 활성화시키는 역할을 하는 노광 포즈는 선행하는 웨이퍼의 노광의 종료와 다음 웨이퍼의 노광의 시작 사이의 짧은 기간이 될 수 있고; 이러한 기간은 또한 측정의 목적으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 추가 실시예에 따라서, 투영 노광 장치는 외부 물리적 변수를 측정하기 위한 센서를 더 포함하고, 상기 트래블 확립 장치는 상기 트래블을 확립할 때 상기 외부 물리적 변수를 고려하도록 구성된다. 특히, 물리적 변수에 대한 트래블의 연속적인 적응이 존재한다. 이러한 물리적 변수의 예시는 주변 기압이다.
본 발명에 따른 추가 실시예에 따라서, 투영 노광 장치는, 예컨대 노광 처리 동안의 방사선 효과를 기반으로 하거나 EUV 투영 노광 장치의 경우 재료 품질에 대한 최적 동작 온도를 성취하기 위한 추가 렌즈 소자 가열로 인하여, 광학 소자들의 가열의 결과로서 발생하는 변화인, 광학 소자들의 광학 특성의 변화를 시뮬레이션하도록 구성되는 시뮬레이션 장치를 더 포함한다. 여기서 최적화 알고리즘은 광학 특성의 시뮬레이트된 가열 유도된 변화를 기반으로 하는 적어도 하나의 트래블을 계산하도록 구성된다.
본 발명에 따른 추가 실시예에 따라서, 투영 노광 장치는 복수의 노광 단계에서 기판의 상이한 지역상에 개별적으로 마스크 구조를 연속적으로 이미징하도록 구성되고, 트래블 생성 장치는 모든 노광 단계 이후에 적어도 하나의 트래블의 업데이트된 버전을 확립하도록 구성된다. 다시 말해서, 트래블은 모든 필드가 노광된 후에 업데이트된다.
예시에 의해, 상기 언급된 목적은 또한 노광 처리 동안 기판상에 마스크 구조를 이미징 하기 위한, 복수의 광학 소자를 갖는 투영 렌즈를 포함하는, 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치를 동작하는 방법에 의해 성취될 수 있다. 본 발명의 방법에 따라서, 적어도 하나의 이미징 파라미터가 후속 노광 처리를 위해 미리결정되고, 이러한 이미징 파라미터는 이미징된 마스크 구조에 대한 구조 정보 및/또는 마스크 구조상에 방사된 노광 방사선의 각도 분포에 대한 구조 정보를 포함한다. 본 발명에 따라서, 미리 결정된 이미징 파라미터에 적응된 트래블 생성 최적화 알고리즘은 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터를 기반으로 생성된다. 더욱이, 적어도 하나의 광학 소자들에 대한 적어도 하나의 트래블은 트래블 생성 최적화 알고리즘으로 확립되고, 여기서 트래블은 적어도 하나의 광학 소자의 상태 변수의 변화를 정의한다. 더욱이, 적어도 하나의 광학 소자는 상태 변수를 변화시킴으로써 미리 결정된 트래블을 따라 작동된다.
일 실시예에 따라서, 미리 결정된 이미징 파라미터에 적응된 트래블 생성 최적화 알고리즘은 투영 노광 장치에 의해 생성된다. 대안 실시예에 따라서, 미리 결정된 이미징 파라미터에 적응된 트래블 생성 최적화 알고리즘은 투영 노광 장치의 외부에서 생성되고, 이것이 생성된 뒤 투영 노광 장치내로 판독된다. 이것은 선택적으로 최적화 알고리즘을 승인하거나 상기 적응된 최적화 알고리즘에서 판독한 후에 이것을 활성화시키는 것의 옵션을 사용자에게 제공하는 것이 가능하다. 일 변형에 따라서, 투영 노광 장치는 이미징 파라미터 및/또는 트래블 생성 알고리즘이 사용자에 의해 송신되는 알고리즘 생성기를 가질 수 있다.
추가 실시예에 따라서, 적응된 최적화 알고리즘을 정의하는 적어도 하나의 제어 파라미터는 투영 노광 장치의 외부에서 생성되고, 이것이 생성된 후 투영 노광 장치내로 판독된다. 최적화 알고리즘은 제약(constraint) 뿐만 아니라 하나 이상의 메리트 함수를 갖는다. 상기 언급된 형태의 제어 파라미터들은 동일한 초기 상태의 경우 하나 이상의 메리트 함수 또는 하나 이상의 제약을 변화시키는 이러한 파라미터들을 나타낸다.
본 발명에 따른 투영 노광 장치의 상기 언급된 실시예들에 대해 명시된 특징들은 본 발명에 따른 방법에 상응하게 적용될 수 있다. 반대로, 본 발명에 따른 방법의 상기 언급된 실시예들에 대해 명시된 특징들은 본 발명에 따른 투영 노광 장치에 상응하게 적용될 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 있어서, 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)는, 노광 처리 동안 기판(24) 상에 마스크 구조를 이미징하기 위한 복수의 광학 소자(E1 내지 E4)를 갖는 투영 렌즈(22), 조작기 작동의 부분으로서, 미리 결정된 트래블(45)을 따라 상기 광학 소자의 상태 변수를 변화시킴으로써 상기 투영 렌즈 내에서 상기 광학 소자들(E1 내지 E4) 중 적어도 하나의 광학 효과를 변화시키도록 구성되는, 적어도 하나의 조작기(M1 내지 M4), 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)를 기반으로, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)에 적응된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)을 생성하도록 구성되고, 여기서 상기 적어도 하나의 이미징 파라미터(30, 46)는 후속 노광 처리 동안 이미징 될 마스크 구조에 대한 구조 정보(46) 및/또는 상기 후속 노광 처리 동안 상기 마스크 구조상에 방사될 노광 방사선(14)의 각도 분포에 대한 구조 정보(30)를 포함하는, 알고리즘 생성기(42), 및 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)에 의한 조작기 작동을 위한 적어도 하나의 트래블(45)을 확립하도록 구성되는, 트래블 확립 장치(44)를 포함한다.
본 발명의 제 2 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태를 따르는 투영 노광 장치는 일반적으로 상기 투영 렌즈(22)의 이미징 품질을 정의하는 수차 파라미터들(64)의 세트를 저장하기 위한 저장 장치(56)를 더 포함하고, 여기서 상기 최적화 알고리즘은, 상기 조작기(M1 내지 M4)의 상응하는 작동의 경우 상기 수차 파라미터들(64)의 서브셋이 최적화되는 방식으로, 상기 적어도 하나의 트래블(45)을 설정하도록 구성된다.
본 발명의 제 3 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태 또는 제 2 양태를 따르는 투영 노광 장치에서는, 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)은 상기 투영 렌즈(22)의 이미징 품질을 특징화 하는 적어도 하나의 수차 파라미터(64)를 기반으로 상기 조작기 작동을 위한 상기 트래블(45)을 확립하도록 구성된다.
본 발명의 제 4 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 3 양태 중 어느 하나를 따르는 투영 노광 장치에서는, 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)이 최대 1000 기저 함수(basis function)를 갖는 수학적 모델을 기반으로 한다.
본 발명의 제 5 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 4 양태 중 어느 하나를 따르는 투영 노광 장치에서는, 상기 알고리즘 생성기(42)가 복수의 상이한 저장 알고리즘(50)을 갖는 데이터베이스(48)를 갖는다.
본 발명의 제 6 양태에 있어서, 본 발명의 제 5 양태를 따르는 투영 노광 장치에서는, 상기 알고리즘 생성기(42)가 상기 미리 결정된 이미징 파라미터를 기반으로 상기 저장 알고리즘들(50) 중 하나를 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)으로서 선택하도록 구성된다.
본 발명의 제 7 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 6 양태 중 어느 하나를 따르는 투영 노광 장치는, 상기 알고리즘 생성기(42)가, 상기 알고리즘 생성기(42)에 저장된, 저장 알고리즘(50)을 상기 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)에 적응시키도록 구성된다.
본 발명의 제 8 양태에 있어서, 본 발명의 제 7 양태를 따르는 투영 노광 장치에서는, 상기 알고리즘 생성기(42)가, 최적화 방법을 수행하여 상기 저장 알고리즘(50)의 상기 먼저결정된 이미징 파라미터(30, 46)에 대한 적응을 달성하도록 구성된다.
본 발명의 제 9 양태에 있어서, 본 발명의 제 8 양태를 따르는 투영 노광 장치에서는, 상기 저장 알고리즘(50)을 적응시키는 역할을 하는 상기 최적화 방법은 메리트 함수(merit function)를 기반으로 하고, 이것은 상기 노광 처리 동안의 렌즈 가열로 인한 상기 투영 렌즈(22)의 이미징 품질의 변화의 적어도 하나의 리소그래픽 에러에 대한 영향을 고려한다.
본 발명의 제 10 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 9 양태 중 어느 하나를 따르는 투영 노광 장치에서는, 상기 트래블 확립 장치(44)가 노광 일시정지(exposure pause) 동안, 상기 알고리즘 생성기(42)에 의해 새롭게 생성된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)을 활성화하도록 구성된다.
본 발명의 제 11 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 10 양태 중 어느 하나를 따르는 투영 노광 장치에서는, 외부 물리적 변수를 측정하기 위한 센서(60)를 더 포함하고, 상기 트래블 확립 장치(44)가 상기 트래블(45)을 확립할 때 상기 외부 물리적 변수를 고려하도록 구성된다.
본 발명의 제 12 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 11 양태 중 어느 하나를 따르는 투영 노광 장치에서는, 상기 광학 소자들(E1 내지 E4)의 가열의 결과로서 나타나는 변화인, 상기 광학 소자들(E1 내지 E4)의 광학 특성의 변화를 시뮬레이션하도록 구성되는 시뮬레이션 장치(58)를 더 포함하고, 여기서 상기 최적화 알고리즘(52)이 상기 광학 특성의 상기 시뮬레이트된 가열로 유도된 변화를 기반으로 하여 적어도 하나의 트래블(45)을 계산하도록 구성된다.
본 발명의 제 13 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 12 양태 중 어느 하나를 따르는 투영 노광 장치에서는, 상기 트래블 확립 장치(44)가 500ms 미만 이내에 상기 적어도 하나의 트래블(45)을 확립하도록 구성된다.
본 발명의 제 14 양태에 있어서, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 13 양태 중 어느 하나를 따르는 투영 노광 장치에서는, 복수의 노광 단계에서 상기 기판(24)의 상이한 지역들 상에 개별적으로 상기 마스크 구조들을 연속적으로 이미징하도록 구성되고, 상기 트래블 확립 장치(44)가 모든 노광 단계 이후에 상기 적어도 하나의 트래블(45)의 업데이트된 버전을 확립하도록 구성된다.
본 발명의 제 15양태에 있어서, 노광 처리 동안 기판(24) 상에 마스크 구조를 이미징하기 위한 복수의 광학 소자(E1 내지 E4)를 갖는 투영 렌즈(22)를 포함하는, 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)를 동작하는 방법에서는, 적어도 하나의 이미징 파라미터(30, 46)는 후속 노광 처리를 위해 미리결정되고, 이미징 파라미터는 이미징될 상기 마스크 구조에 대한 구조 정보(46) 및/또는 상기 마스크 구조상에 방사된 노광 방사선(14)의 각도 분포에 대한 구조 정보(30)를 포함하고, 상기 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)에 적응된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)은 상기 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터를 기반으로 생성되고, 상기 광학 소자들(E1 내지 E4) 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 트래블(45)은 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)으로 확립되고, 상기 트래블(45)은 적어도 하나의 광학 소자(E1 내지 E4)의 상태 변수의 변화를 정의하며, 상기 적어도 하나의 광학 소자(E1 내지 E4)는 상기 상태 변수를 변화시킴으로써 상기 미리 결정된 트래블(45)을 따라 작동된다.
본 발명의 제 16 양태에 있어서, 본 발명의 제 15 양태를 따르는 방법에서는, 적응된 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)이 상기 투영 노광 장치(10)에 의해 생성된다.
본 발명의 제 17 양태에 있어서, 본 발명의 제 15 양태를 따르는 방법에서는, 적응된 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)이 상기 투영 노광 장치의 외부에서 생성되고, 이것이 생성된 후에, 상기 투영 노광 장치(10) 내로 판독된다.
본 발명의 제 18 양태에 있어서, 본 발명의 제 15 양태 또는 제 16 양태를 따르는 방법에서는, 적응된 상기 최적화 알고리즘(52)을 정의하는 적어도 하나의 제어 파라미터가 상기 투영 노광 장치의 외부에서 생성되고, 이것이 생성된 후, 상기 투영 노광 장치(10) 내로 판독된다.
본 발명의 제 19 양태에 있어서, 본 발명의 제 15 양태 내지 제 18 양태 중 어느 하나에 따른 방법은, 상기 투영 노광 장치(10)가 본 발명의 제 1 양태 내지 제 14 양태 중 어느 하나에 따라 구성된다.
본 발명의 추가 특징 및 더욱 유리한 특징는 동반하는 개략도를 참조하여 본 발명에 따른 예시적인 실시예의 이어지는 상세한 기재에서 설명된다.
도 1은 트래블 생성 최적화 알고리즘을 생성하는 알고리즘 생성기를 갖는, 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치의 발명에 따른 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 알고리즘 생성기의 기능의 일 실시예를 도시하는 흐름도이다.
이하에 기재되는 예시적인 실시예들에서, 서로 기능적으로 또는 구조적으로 유사한 소자들에는 가능한 한 동일하거나 유사한 참조 부호가 제공된다. 그러므로, 특정 예시적인 실시예의 개별 소자들의 특징의 이해를 위하여, 다른 예시적인 실시예들이나 본 발명의 일반적인 기재를 참조해야만 한다.
투영 노광 장치의 기재를 활용하기 위하여, 직교 cyz-좌표계가 도면에 표시되고, 이 좌표계는 도면에 도시된 구성요소들의 개별 위치적 관계를 나타낸다. 도 1에서, y-방향은 도면으로부터 도면의 평면에 수직으로 나아가고, x-방향은 우측으로 나아가며 z-방향은 위로 나아간다.
도 1은 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)의 발명에 따른 실시예를 도시한다. 본 발명은 EUV 파장 범위, 즉 100nm 미만의 파장을 갖는 전자기적 방사선, 특히, 대략적으로 13.5nm 또는 6.7nm의 파장으로 동작하기 위해 설계된다. 이러한 동작 파장의 결과, 모든 광학 소자들은 미러로서 구현된다. 그러나, 발명은 EUV 파장 범위의 투영 노광 장치에 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 추가 실시예는 예컨대 365nm, 248nm 또는 193 nm와 같은 UV 범위의 파장을 동작하기 위해 설계된다. 이러한 경우에, 광학 소자들 중 적어도 일부는 종래의 투과 렌즈로서 구성된다.
도 1에 따른 투영 노광 장치(10)는 노광 방사선(14)을 생성하기 위한 노광 방사선원(12)을 포함한다. 이러한 경우, 노광 방사선원(12)은 EUV 원으로서 구현되고, 예컨대 플라즈마 방사선원을 포함할 수 있다. 노광 방사선(14)은 우선 조명 광학 유닛(16)을 통과하고 이 유닛으로부터 마스크(18) 상으로 향하게 된다. 조명 광학 유닛(16)은 마스크(18) 상에 입사하는 노광 방사선(14)의 상이한 각도 분포를 생성하도록 구성된다. 사용자에 의해 요구되는 조명 조절 - "조명 세팅"으로도 지칭됨 - 에 따라, 조명 광학 유닛(16)은 마스크(18) 상에 입사하는 노광 방사선(14)의 각도 분포를 구성한다. 선택가능한 조명 세팅의 예시는 소위 2극 조명, 환형 조명 및 4극 조명을 포함한다.
마스크(18)는 기판(24)을 이미징하기 위한 마스크 구조를 가지고, 마스크 변위 스테이지(20)에 변위가능하게 장착된다. 마스크(18)는 도 1에 도시된 바와 같이 반사 마스크로서 구현될 수 있거나 대안으로 UV 리소그래피를 위해 특히 투과 마스크로서 또한 구성될 수 있다. 도 1에 따른 실시예에서, 노광 방사선(14)은 마스크(18)에서 반사되고 그 위에서, 기판(24) 상의 마스크 구조를 이미징하도록 구성되는 투영 렌즈(22)를 통과한다. 기판(24)은 기판 변위 스테이지(26) 상에 변위가능하게 장착된다. 투영 노광 장치(10)는 소위 스캐너나 소위 스텝퍼(stepper)로서 구현될 수 있다. 노광 방사선(14)은 이제 미러들의 형태인 복수의 광학 소자들에 의해 조명 광학 유닛(16) 및 투영 렌즈(22) 내에서 라우트된다.
도 1에 따른 실시예에서, 투영 렌즈는 단순히 4개의 광학 소자(E1 내지 E4)를 갖는다. 모든 광학 소자들은 이동가능한 방식으로 장착된다. 더욱이, 개별 조작기(M1 내지 M4)는 광학 소자들(E1 내지 E4)의 각각과 관련된다. 조작기들(M1, M2 및 M3)는 x- 및 y- 방향으로 개별 광학 소자들(E1, E2 및 E3)의 변위를 각각 가능하게 하여, 광학 소자의 개별 반사 표면이 놓이는 평면에 실질적으로 평행한 변위를 가능하게 한다.
조작기(M4)는 y-축에 평행하게 배열된 경사 축(27) 주변에 대한 회전에 의해 광학 소자(E4)를 경사지게 하도록 구성된다. 결과적으로, E4의 반사 표면의 각도는 입사 방사선에 대해 변화된다. 또한, 조작기에 대한 자유도는 실현가능하다(feasible). 그러므로, 예컨대, 관련 광학 소자의 광학 표면에 대한 횡방향 변위 또는 반사 표면에 수직인 참조 축 주변에 대한 회전이 제공될 수 있다.
일반적으로, 각각의 조작기들(M1 내지 M4)은 미리 결정된 트래블을 따라 강체 운동을 수행함으로써 관련 광학 소자들(E1 내지 E4)의 변위를 야기하기 위해 제공된다. 예시로서, 이러한 트래블은 임의의 방식으로 상이한 방향, 경사 및/또는 회전의 변형(translations)을 결합시킬 수 있거나 조작기의 상응하는 작동에 의한 관련 광학 소자의 상태 변수의 상이한 성질의 변화로 구성될 수 있다.
투영 노광 장치(10)는 또한 중앙 제어 장치(28)를 포함한다. 중앙 제어 장치는 노광 처리를 수행할 때 투영 노광 장치(10)의 다양한 구성요소를 제어한다. 노광 처리를 준비하기 위하여, 중앙 제어 장치(28)는 마스크 변위 스테이지(20)에 마스크 선택 정보(32)를 송신한다. 마스크 변위 스테이지(20)는 그 위에서 마스크 라이브러리로부터 후속 노광 처리 동안 요구된 마스크를 취하고 노광 위치 내로 상기 마스크를 적재한다.
더욱이, 중앙 제어 장치(28)는 조명 광학 유닛(16)에 조명 세팅 정보(30)를 송신한다. 조명 세팅 정보(30)는 후속 조명 처리에 요구되는, 기판 상에 방사된 노광 방사선(14)에 대한 각도 분포를 정의한다. 상기 먼저 언급된 바와 같이, 이러한 각도 분포는 종종 "조명 세팅"으로도 지칭된다. 조명 광학 유닛(16)은 바람직한 조명 세팅에 상응하는 세팅을 책임진다(undertake).
투영 노광 장치(10)는 또한 조작기들(M1 내지 M4)을 제어하는 조작기 제어(40)를 포함한다. 조작기 제어(40)는 결국 알고리즘 생성기(42) 및 트래블 확립 장치(44)를 포함한다. 알고리즘 생성기(42)는 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)을 생성하고 트래블 확립 장치(44)에 이 알고리즘을 송신하도록 구성된다. 트래블 확립 장치(44)는 이하에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, 조작기들(M1 내지 M4)을 제어하는 역할을 하는 제어 신호를 확립하기 위하여 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)을 사용한다. 중앙 제어 장치(28)는 이어지는 노광 처리에 관한 이미징 파라미터 세트를 알고리즘 생성기(42)에 제공한다.
일 실시예의 변형에 따라서, 알고리즘 생성기(42)는 또한 투영 노광 장치(10)의 외부에 배치될 수 있다. 이런 경우에 조작기 제어(40)는 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)에서의 판독을 위한 판독 입력 장치(read-in device)를 포함한다. 대안으로, 오직 최적화 알고리즘(52)의 제어 파라미터들이 투영 노광 장치(10)의 외부에서 생성되고 조작기 제어(40)로 송신되는 것 또한 가능하다.
이미징 파라미터 세트는 이미징될 마스크 구조에 대한 구조 정보 및/또는 조명 세팅에 대한 구조 정보 중 적어도 하나의 아이템을 포함한다. 일 실시예에 따라, 이미징 파라미터 세트는 조명 세팅 정보(30) 및 마스크 구조 정보(46)를 포함한다. 본 출원의 권리범위 내에서, 이러한 이미징 파라미터 세트는 "사용 구성"으로도 지칭된다. 조명 세팅 정보(30)는 마스크(18) 상에 방사된 노광 방사선(14)의 각도 분포를 식별한다. 마스크 구조 정보(46)는, 이미징될 마스크 구조의 정확한 기하학적 재생산을 포함하거나, 예컨대 라인 폭, 마스크 구조의 기하학적 구조의 특징화, 예컨대 중앙 구조 및 주변 구조에 대하여 구분된 마스크 구조의 배향과 같이, 이미징될 마스크 구조의 필수 구조 측면만을 명시할 수 있다.
이하의 설명 및 도 2를 참조하여, 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)을 생성하기 위한 알고리즘 생성기(42)의 프로시져의 본 발명에 따른 실시예는 조명 세팅 정보(30) 및 마스크 구조 정보(46)의 형태로 중앙 제어 장치(28)에 의해 제공된 이미징 파라미터들을 기반으로 기재될 것이다.
우선, 알고리즘 생성기(42)는, 상이한 이미징 파라미터 세트들에 적응되는 복수의 저장 알고리즘(50)이 저장되는 데이터베이스(48)에 접근한다. 알고리즘 생성기(42)는 데이터베이스(48)가 미리 결정된 이미징 파라미터들에 적응된 저장 알고리즘(50)을 초기에 포함하는 지의 여부를 먼저 확인한다.
적절하게 적응된 저장 알고리즘(50)이 데이터베이스(48)에서 이용가능한 경우, 알고리즘 생성기(42)는 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)으로서 트래블 확립 장치(44)에 이 알고리즘을 송신한다. 그렇지 않을 경우, 알고리즘 생성기(42)는 후속 최적화 방법을 위한 시작 알고리즘으로서 데이터 베이스(48)로부터 저장 알고리즘들(50) 중 하나를 선택한다. 시작 알고리즘은 일반 기준 알고리즘이나 미리 결정된 이미징 세트에 가까운 이미징 파라미터 세트에 대하여 최적화된 알고리즘이될 수 있다. 더욱이, 데이터베이스(48)는 또한 미리 결정된 이미징 파라미터 세트로 예비의 방식으로 초기에 최적화된 저장 알고리즘(50)을 또한 가질 수 있다. 이러한 경우, 알고리즘 생성기(42)는 시작 알고리즘으로서 이러한 알고리즘을 선택할 수 있다.
미리 결정된 이미징 파라미터에 선택된 시작 알고리즘을 적응시키기 위하여, 부하 파라미터 모음은 단계(S1)에서 먼저 확립된다. 이러한 부하 파라미터 모음은, 투영 렌즈(22)의 동작 동안 발생하는 것이 기대되는 수차 파라미터 세트들의 모음을 나타낸다. 수차 파라미터 세트들은 또한 "부하 케이스"로서 지칭된다. 수차 파라미터 세트를 생성할 때, 노광 처리 동안 렌즈 소자 가열의 형태인 열적 효과의 결과로서의 수차 파라미터들의 변화가 먼저 고려된다.
수차 파라미터 세트는 투영 렌즈(22)의 이미징 품질을 기재하고, 일 실시예에 따라, 제르니케 계수의 세트를 포함한다. 저장 장치(56)에 저장된, 제르니케 계수의 형태로 측정된 수차 파라미터들의 세트가 먼저 단계(S1)에서 회수된다. 그 위에서, 렌즈 소자 가열 및 선택적으로 다른 결정론적인 동작-의존적 영향의 결과로서 이어지는 노광 처리 동안 일어나는 것이 기대되는 이미징 파라미터 세트의 변화는 시뮬레이션에 의해 확립된다. 이러한 변화는 이어지는 노광 단계를 위해 미리 결정된 이미징 파라미터들에 의존하여 결정된다. 다시 말해서, 미리 결정된 이미징 파라미터들 하의 렌즈-소자 가열 및 선택적인 다른 결정론적인 동작-의존적 영향의 특성이 시뮬레이션 동안 타겟화된 방식으로 계산되고, 그것으로부터 발생하는 이미징 파라미터 세트가 확립된다. 이어지는 노광 처리의 기간 동안 발생하는 모든 이미징 파라미터 세트들은 먼저언급된 부하 파라미터 모음을 형성한다.
그 결과, 부하 파라미터 모음은 발생이 기대되는 추가 수차 파라미터 세트에 의해 단계(S2)에서 보충된다. 이러한 보충의 예시는 기압 변화의 경우 수차 파라미터들의 변형, 예컨대 스케일 에러와 같이 기초 이미지 수차의 영향 및/또는 일반적인 관련 구조의 이미징 동안 나타나는 수차 파라미터 변화를 포함한다. 이러한 보상 수차 파라미터 세트는 특히 조명 세팅에 독립된 부하 케이스를 포함하고, 투영 렌즈의 교정 능력을 위한 "기본 요건"으로서 해석될 수 있다.
이제 이어지는 단계(S3)에서, 개별 변환 파라미터 세트들은 부하 파라미터 모음의 수차 파라미터 세트를 리소그래픽 에러로 변환하기 위해 확립된다. "리소그래픽 에러"는 리소그래픽 이미지, 즉 기판 평면에 존재하는 에어리얼 이미지(aerial image) 또는 포토레지스트 상의 리소그래픽에 이미징에 의해 기판(24) 상에 생성된 구조에서 측정될 수 있는 투영 렌즈의 에러가 되는 것으로 이해된다. 이러한 리소그래픽 에러는 이미징 파라미터 에러로서 또한 지칭되고 리소그래픽 이미지에서 직접적으로 측정될 수 없는 파면 수차에 반대된다. 이러한 리소그래픽 에러의 예시는 소위 "오버레이 에러"이다. 상기 언급된 바와 같이, 오버레이 에러는 기판상의 의도된 위치에 비해 이미징된 마스크 구조의 로컬 이미지 위치 변위를 나타낸다.
단계(S3)에 따라 확립된 변환 파라미터 세트는 선택된 리소그래픽 에러 특히 오버레이 에러로 수차 파라미터를 변환하는 것이 가능하게 한다. 확립된 변환 파라미터 세트는 일반적으로 선형 팩터 데이터세트의 형태로 이용가능하다. 이러한 선형 팩터 데이터세트는, 파면을 특징화 하는 제르니케 계수를 리소그래픽 에러 변수로 변환하는, 필드 포인트 x 필드 포인트인 행렬에 의해 표시된다.
그 결과, 최적화된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)를 생성하는 최적화 방법을 위한 메리트 함수가 단계(S4)에서 생성된다. 메리트 함수는, 선택된 리소그래픽 에러, 특히 오버레이 에러는 후속 최적화를 위한 적절한 가중(weighting)을 수신하는 방식으로 설계된다.
그 결과, 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)은 단계(S4)에서 생성된 메리트 함수를 기반으로 하는 최적화에 의해 단계(S5)에서 결정된다. 상기 기재된 바와 같이, 트래블 생성 최적화 알고리즘은 일 변형에 따라 특이값 분해 또는 티호노프 정규화를 기반으로 생성된다. 여기서, 티호노프 가중 또는 특이값 파라미터는 예컨대 부하 케이스의 요건이 최대로 충족되는 스티퓰레이션(stipulation)으로, 최적화를 위해 공개된다. 예비의 방식으로, 이미 최적화된 알고리즘이나 기본 알고리즘이 될 수 있는 데이터베이스로부터 취한 저장 알고리즘(50)은 먼저 언급된 바와 같이 시작 알고리즘으로서 역할한다. 처리에서 사용된 최적화 방법에 있어서, 당업자에게 잘 알려진 다양한 기본적인 알고리즘들, 예컨대, 시뮬레이트 된 냉각 - "시뮬레이트된 어닐링"으로도 지칭됨 -, 유전 알고리즘(genetic algorithm) 및/또는 진화 알고리즘(evolutionary algorithm), 및 컨벡스 프로그램, 특히 순차적 이차 계획법(sequential quadratic programming; SQP)이 사용될 수 있다. 뒤에 언급된 방법에 있어서, 스테판 보이드, 리벤 반덴베르크의 "컨벡스 최적화(캠브리지 대학교 프레스(2004), 챕터 4.4, 페이지 152-153, 챕터 4.5, 페이지 167, 챕터 4.7, 페이지 174-184, 챕터 11.1 내지 11.5, 페이지 561-596 및 챕터 11.8, 페이지 615-620)" 및 또한 월터 알트의 "비선형 최적화(Vieweg, 2002, 챕터 8, 페이지 291-305)"가 참조된다.
알고리즘 생성기(42)에 의해 생성된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)은 트래블 확립 장치(44)에 송신되고 추가 저장 알고리즘으로서 데이터베이스(48)에 저장된다. 최적화 알고리즘(52)은 개별 조작기들(M1 내지 M4)을 위한 트래블(45)을 결정하는 트래블 확립 장치(44)에 의해 사용된다. 트래블(45)은 광학 소자(E1내지 E4)의 상응하는 상태 변수에서 수행될 변화를 정의한다. 확립된 트래블(45)은 트래블 신호를 통해 개별 조작기(M1 내지 M4)에 송신되고, 이것들에 의해 개별적으로 수행될 교정 트래블을 미리결정한다. 이것들은 발생한 투영 렌즈(22)의 파면 수차를 교정하기 위한 관련된 광학 소자들(E1 내지 E4)의 상응하는 변위를 정의한다. 트래블(45)을 확립하기 위하여, 트래블 확립 장치(44)는 노광 처리를 수행하는 동안 투영 렌즈(22)의 개별적으로 업데이트된 수차 파라미터(64)를 얻는다. 이러한 수차 파라미터들(64)은 예컨대 제르니케 계수를 특징화 하는 파면을 포함할 수 있다.
알고리즘 생성기(42)에 의해 생성된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)은, 트래블이 노광 처리를 방해하는 지연 없이 확립될 수 있는 방식으로, 노광 처리에서 활용되는 이미징 파라미터 세트, 즉, 특히 조명 세팅 및 활용된 마스크 구조에 적응된다. 그러므로, UV 파장 범위에서 투영 노광 장치를 동작하기 위해 설계된 일 실시예에 따른 트래블 확립 장치(44)는 초 당, 예컨대 매 100 밀리초 당 다수회 업데이트된 트래블(45)을 생성하여, 실시간으로 트래블을 업데이트한다. 초당 다수회 트래블을 업데이트 하는 것은 예컨대 모든 필드 노광 후에 조작기를 재조정하는 것이 가능하게 한다. EUV 투영 노광 장치를 위해 적응된 일 실시예에서, 선택적으로 업데이트 사이에 더 긴 기간, 예컨대 30초가 흐를 수 있도록 허용하는 것이 선택적으로 가능하다.
최적화 알고리즘(52)은 최대 1000 기저 함수를 갖는 수학적 모델을 기반으로 한다. 다양한 실시예에 따르면, 최적화 알고리즘은 최대 400개, 최대 100개 또는 최대 60개의 기저 함수를 기반으로 한다. 일 실시예에 따르면, 가능한 경우, 예컨대 특이값 분해 또는 티호노프 정규화를 기반으로한 접근의 경우, 트래블(44)은 먼저 계산된 역 행렬과의 행렬 곱셈에 의해 확립된다. 이러한 경우, m x n은 행렬 크기가 되어야만 한다. 이것으로 부터, m·n 행렬 곱셈이 이어지고, 여기서 m은 일반적으로 명시된 수의 제르니케 계수 및 측정된 필드 포인트의 수의 프로덕트(product)로부터 형성된다. 제르니케 계수의 명시된 수에 대한 예시는 36, 49, 64 또는 100개의 제르니케 계수를 포함하되, 30과 100 사이의 값은 측정된 필드 포인트의 수에 적합하다. 제르니케 계수(Z1)가 무시되면, 제르니케 계수에 대하여 명시된 값은 1씩 감소한다. 파라미터 "n"은 조작기의 전체 가능 자유도의 수를 나타낸다. 예시로서, 49 제르니케 계수가 65 필드 포인트에서 개별적으로 측정되고 시뮬레이션되고 외삽되는 경우, 52 자유도가 조작기에 대해 허용되고, 이것은 트래블(45)을 생성하기 위한 165 620 행렬 곱셈을 생성한다.
최적화 알고리즘(52)은, 당업자에게 잘 알려진 알고리즘, 예컨대 특이값 분해 - "SVD"로도 지칭됨 - 및/또는 티호노프 정규화가 될 수 있다. 양쪽 경우에서, 역행렬이나 유사 역행렬을 계산함으로써 형태 x = Ap의 행렬 곱셈이 수행되어 문제가 줄어든다. 여기서, x는 조작기 조작된 벡터의 변화, p는 교정될 간섭 및 A는 적절한 행렬, 일반적으로 감도 행렬(sensitivity matrix)의 적절하게 정규화된 역(reverse)이다.
투영 렌즈(22)의 정기적으로 업데이트된 수차 파라미터들은 수차 파라미터의 송신기(54)에 의해 트래블 확립 장치(44)로 송신된다. 수차 파라미터 송신기(54)는 저장 장치(56) 및 시뮬레이션 장치를 갖는다. 수차 파라미터(64)는 저장 장치(56)에 저장되고, 이 파라미터는 투영 렌즈(22)에서의 파면 측정에 의해 확립된다. 이러한 측정 결과는 외부 파면 측정 장치에 의해 수집될 수 있다. 그러나, 대안으로, 수차 파라미터(54)는 기판 변위 스테이지(26)에서 통합된 파면 측정 장치(55)에 의해 또한 측정될 수 있다. 예시로서, 완전한 웨이퍼 세트를 노광한 후 개별적으로 또는 각각의 웨이퍼의 노광 후 일괄적으로 측정할 수 있다. 대안으로, 시뮬레이션이나 시뮬레이션 및 감소된 측정의 조합이 측정 대신에 수행될 수 있다.
저장 장치(56)에 저장된 수차 파라미터들(64)의 측정된 값은 시뮬레이션 장치(58)에 의한 노광 처리 동안 개별 업데이트된 조건에 선택적으로 적응된다. 일 실시예에 있어서, 전류 방사 강도(62)가 이러한 목적으로 중앙 제어 장치(28)에 의해 시뮬레이션 장치(58)에 규칙적으로 송신된다. 이것으로부터, 시뮬레이션 장치(58)는 개별 조명 세팅을 기반으로 한 렌즈 소자 가열로 인해 야기된 수차 파라미터(64)의 변화를 계산한다. 더욱이, 시뮬레이션 장치는 연속적으로 투영 노광 장치(10) 주위의 압력을 모니터하는 압력 센서(60)로부터 측정값을 얻는다. 수차 파라미터(64)에 대한 주변 압력의 변화의 효과는 시뮬레이션 장치(58)에 의해 고려된다.
트래블 생성 최적화 알고리즘(52)의 생성 및 사용은 적절한 엔티티에 의해 자동으로 모니터된다. 불규칙성(irregularities)의 경우, 복수의 이미징 파라미터 세트에 적절한 기준 최적화 알고리즘을 기반으로 한 이머전시 동작(emergency operation)에 스위치가 만들어진다. 불규칙성은 트래블 명령의 분석이나 잔여 파면의 분석을 기반으로 하여 감지된다. 그러므로, 예컨대, 오작동 및 이로 인한 불규칙성의 존재는 오실레이팅(ocillating) 트래블 명령을 관찰하는 것으로부터 추론된다.
도 2를 기초로 기재된, 이미징 파라미터 세트에 대한 알고리즘 생성기(42)의 저장 알고리즘의 최적화는 또한 투영 노광 장치(10)의 이미징 동작 동안 또는 노광 브레이크(break) 동안 발생할 수도 있다. 그러므로, 예컨대 노광 동작은 트래블 생성 기본 알고리즘으로 우선 시작할 수 있고 저장 알고리즘은 동작 동안 활용된 이미징 파라미터 세트에 적응될 수 있다. 적응된 최적화 알고리즘이 완료되면, 이것은 노광 포즈 동안 트래블 확립 장치(44)에 의해 이용된다(taken up).
10 투영 노광 장치
12 노광 방사선원
14 노광 방사선
16 조명 광학 유닛
18 마스크
20 마스크 변위 스테이지
22 투영 렌즈
24 기판
26 기판 변위 스테이지
E1, E2, E3, E4 광학 소자
M1, M2, M3, M4 조작기
27 경사축
28 중앙 제어 장치
30 조명 세팅 정보
32 마스크 선택 정보
40 조작기 제어
42 알고리즘 생성기
44 트래블 확립 장치
45 트래블
46 마스크 구조 정보
48 데이터베이스
50 저장 알고리즘
52 트래블 생성 최적화 알고리즘
54 수차 파라미터 송신기
55 파면 측정 장치
56 저장 장치
58 시뮬레이션 장치
60 압력 센서
62 방사선 강도
64 수차 파라미터

Claims (19)

  1. 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)로서,
    - 노광 처리 동안 기판(24) 상에 마스크 구조를 이미징하기 위한 복수의 광학 소자(E1 내지 E4)를 갖는 투영 렌즈(22),
    - 조작기 작동의 부분으로서, 미리 결정된 트래블(travel)(45)을 따라 상기 광학 소자의 상태 변수를 변화시킴으로써 상기 투영 렌즈 내에서 상기 광학 소자들(E1 내지 E4) 중 적어도 하나의 광학 효과를 변화시키도록 구성되는 적어도 하나의 조작기(M1 내지 M4),
    - 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)를 기반으로, 상기 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)에 적응된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)을 생성하도록 구성되는 알고리즘 생성기(42)로서, 상기 적어도 하나의 이미징 파라미터(30, 46)는 후속 노광 처리 동안 이미징 될 마스크 구조에 대한 구조 정보(46) 및 상기 후속 노광 처리 동안 상기 마스크 구조상에 방사될 노광 방사선(14)의 각도 분포에 대한 구조 정보(30) 중 적어도 하나를 포함하는, 알고리즘 생성기(42), 및
    - 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)에 의한 조작기 작동을 위한 적어도 하나의 트래블(45)을 확립하도록 구성되는 트래블 확립 장치(44)를 포함하는, 투영 노광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    일반적으로 상기 투영 렌즈(22)의 이미징 품질을 정의하는 수차 파라미터들(64)의 세트를 저장하기 위한 저장 장치(56)를 더 포함하고, 여기서 상기 최적화 알고리즘은, 상기 조작기(M1 내지 M4)의 상응하는 작동의 경우 상기 수차 파라미터들(64)의 서브셋이 최적화되는 방식으로, 상기 적어도 하나의 트래블(45)을 설정하도록 구성되는, 투영 노광 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)은, 상기 투영 렌즈(22)의 이미징 품질을 특징화 하는 적어도 하나의 수차 파라미터(64)를 기반으로 상기 조작기 작동을 위한 상기 트래블(45)을 확립하도록 구성되는, 투영 노광 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)은 최대 1000개의 기저 함수(basis function)를 갖는 수학적 모델을 기반으로 하는, 투영 노광 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 알고리즘 생성기(42)는 복수의 상이한 저장 알고리즘(50)을 갖는 데이터베이스(48)를 갖는, 투영 노광 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 알고리즘 생성기(42)는, 상기 미리 결정된 이미징 파라미터를 기반으로 상기 저장 알고리즘들(50) 중 하나를 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)으로서 선택하도록 구성되는, 투영 노광 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 알고리즘 생성기(42)는, 상기 알고리즘 생성기(42)에 저장된, 저장 알고리즘(50)을 상기 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)에 적응시키도록 구성된, 투영 노광 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 알고리즘 생성기(42)는, 최적화 방법을 수행하여 상기 저장 알고리즘(50)의 상기 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)에 대한 적응을 달성하도록 구성되는, 투영 노광 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 저장 알고리즘(50)을 적응시키는 역할을 하는 상기 최적화 방법은 메리트 함수(merit function)를 기반으로 하고, 상기 메리트 함수는 상기 노광 처리 동안의 렌즈 가열로 인한 상기 투영 렌즈(22)의 이미징 품질의 변화의 적어도 하나의 리소그래픽 에러에 대한 영향을 고려하는, 투영 노광 장치.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 트래블 확립 장치(44)는 노광 일시정지(exposure pause) 동안, 상기 알고리즘 생성기(42)에 의해 새롭게 생성된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)을 활성화하도록 구성되는, 투영 노광 장치.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    외부 물리적 변수를 측정하기 위한 센서(60)를 더 포함하고, 상기 트래블 확립 장치(44)는 상기 트래블(45)을 확립할 때 상기 외부 물리적 변수를 고려하도록 구성되는, 투영 노광 장치.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 광학 소자들(E1 내지 E4)의 가열의 결과로서 나타나는 변화인, 상기 광학 소자들(E1 내지 E4)의 광학 특성의 변화를 시뮬레이션하도록 구성되는 시뮬레이션 장치(58)를 더 포함하고, 상기 최적화 알고리즘(52)은 상기 광학 특성의 상기 시뮬레이션된 가열 유도 변화를 기반으로 하여 상기 적어도 하나의 트래블(45)을 계산하도록 구성되는, 투영 노광 장치.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 트래블 확립 장치(44)는 500ms 미만 이내에 상기 적어도 하나의 트래블(45)을 확립하도록 구성되는, 투영 노광 장치.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    복수의 노광 단계에서 상기 기판(24)의 상이한 지역들 상에 개별적으로 상기 마스크 구조들을 연속적으로 이미징하도록 구성되고, 상기 트래블 확립 장치(44)는 모든 노광 단계 이후에 상기 적어도 하나의 트래블(45)의 업데이트된 버전을 확립하도록 구성되는, 투영 노광 장치.
  15. 노광 처리 동안 기판(24) 상에 마스크 구조를 이미징하기 위한 복수의 광학 소자(E1 내지 E4)를 갖는 투영 렌즈(22)를 포함하는 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)를 동작하는 방법으로서,
    - 적어도 하나의 이미징 파라미터(30, 46)가 후속 노광 처리를 위해 미리결정되고, 상기 이미징 파라미터는 이미징될 상기 마스크 구조에 대한 구조 정보(46) 및 상기 마스크 구조상에 방사된 노광 방사선(14)의 각도 분포에 대한 구조 정보(30) 중 적어도 하나를 포함하고,
    - 상기 미리 결정된 이미징 파라미터(30, 46)에 적응된 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)이 상기 적어도 하나의 미리 결정된 이미징 파라미터를 기반으로 생성되고,
    - 상기 광학 소자들(E1 내지 E4) 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 트래블(45)이 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)으로 확립되고, 상기 트래블(45)은 적어도 하나의 광학 소자(E1 내지 E4)의 상태 변수의 변화를 정의하며,
    - 상기 적어도 하나의 광학 소자(E1 내지 E4)는 상기 상태 변수를 변화시킴으로써 상기 미리 결정된 트래블(45)을 따라 작동되는, 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)를 동작하는 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    적응된 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)은 상기 투영 노광 장치(10)에 의해 생성되는, 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)를 동작하는 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    적응된 상기 트래블 생성 최적화 알고리즘(52)은 상기 투영 노광 장치의 외부에서 생성되고, 이것이 생성된 후에, 상기 투영 노광 장치(10) 내로 판독되는, 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)를 동작하는 방법.
  18. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    적응된 상기 최적화 알고리즘(52)을 정의하는 적어도 하나의 제어 파라미터는 상기 투영 노광 장치의 외부에서 생성되고, 이것이 생성된 후, 상기 투영 노광 장치(10) 내로 판독되는, 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)를 동작하는 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 투영 노광 장치(10)는, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 투영 노광 장치(10)인 것을 특징으로 하는, 마이크로리소그래피용 투영 노광 장치(10)를 동작하는 방법.
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