KR101953235B1 - 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징 추정 방법 - Google Patents

펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징 추정 방법 Download PDF

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사이머 엘엘씨
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Abstract

광 소스에 의하여 생성되고 리소그래피 장치의 웨이퍼로 지향되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 방법이 기술된다. 이러한 방법은, 상기 광 빔의 펄스의 N 개의 광 스펙트럼의 세트를 수신하는 단계; 수신된 N 개의 광 스펙트럼을 저장된 세트에 저장하는 단계; 변환된 광 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 상기 저장된 세트 내의 광 스펙트럼을 변환하는 단계; 평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 변환된 광 스펙트럼을 평균화하는 단계; 및 상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계를 포함한다.

Description

펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징 추정 방법{ESTIMATION OF SPECTRAL FEATURE OF PULSED LIGHT BEAM}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2014 년 6 월 4 일에 출원되고 발명의 명칭이 "Estimation of Spectral Feature of Pulsed Light Beam"인 미국 출원 번호 제 62/007,615 호에 대해 우선권을 주장하며, 이것은 전체가 참조에 의해 본원에 원용된다.
본 발명의 기술 요지는 리소그래피 노광 장치에 광을 공급하는 광 소스로부터 출력되는 광 빔의 대역폭과 같은 스펙트럼 특징을 추정하는 기술에 관한 것이다.
레이저와 같은 광 소스로부터 출력되는 광 빔의 스펙트럼 특징 또는 특성(예를 들어, 대역폭)을 정확히 하는 것은 많은 과학용 애플리케이션 및 산업용 애플리케이션에서 중요한 일이다. 예를 들어, 광 소스 대역폭의 정확한 지식은 심자외선(deep UV; DUV) 광 리소그래피에서 최소 피쳐 크기 또는 임계 치수(CD)를 제어할 수 있게 하기 위하여 사용된다. 임계 치수는 반도체 기판(웨이퍼라고도 불림)에 인쇄된 피쳐 크기이며, 따라서 CD는 미세하게 크기가 제어될 필요가 있을 수 있다. 광 리소그래피에서, 기판은 광 소스에 의하여 생성된 광 빔에 의하여 조사된다. 흔히, 광 소스는 레이저 소스이고 광 빔은 레이저 빔이다.
몇 가지 일반적인 양태에서, 광 소스에 의하여 생성되고 리소그래피 장치의 웨이퍼로 지향되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 방법이 기술된다. 이러한 방법은, 상기 광 빔의 펄스의 N 개의 광 스펙트럼의 세트를 수신하는 단계; 수신된 N 개의 광 스펙트럼을 저장된 세트에 저장하는 단계; 변환된 광 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 상기 저장된 세트 내의 광 스펙트럼을 변환하는 단계; 평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 변환된 광 스펙트럼을 평균화하는 단계; 및 상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계를 포함한다.
구현예들은 후속하는 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 빔의 펄스의 N 개의 광 스펙트럼의 세트는, 측정 시스템의 검출기의 출력으로부터, 펄스의 N 개의 광 스펙트럼의 세트를 수신함으로써 수신될 수 있다. 광 빔의 펄스의 N 개의 광 스펙트럼의 세트는, 펄스의 상기 N 개의 광 스펙트럼 각각에 대하여, 상기 펄스형 광 빔의 일부의 경로에 배치된 에탈론(etalon)의 출력에 있는 검출기로부터 신호를 수신함으로써 수신될 수 있다. 펄스형 광 빔의 일부는 펄스형 광 빔의 주요부(main portion)로부터 분할될 수 있다.
저장된 세트 내의 광 스펙트럼은 상기 저장된 세트 내의 각각의 광 스펙트럼의 중심을 추정하고; 추정된 중심들 모두가 정렬되도록 상기 광 스펙트럼을 천이하며; 각각의 광 스펙트럼을 스케일링함으로써 변환될 수 있다.
저장된 세트 내의 광 스펙트럼은, 상기 저장된 세트 내의 각각의 광 스펙트럼의 중심을 추정하고; 추정된 중심들 각각이 목표 파장과 정렬되도록 상기 광 스펙트럼을 천이함으로써 변환될 수 있다.
본 발명의 방법은 상기 펄스형 광 빔의 파장을 새로운 파장으로 변경하라는 요청을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 저장된 세트 내의 광 스펙트럼은, 광 스펙트럼의 중심이 새로운 파장과 정렬되도록 광 스펙트럼을 천이함으로써 변환될 수 있다.
변환된 광 스펙트럼은, 가중 인자에 의하여 각각의 변환된 광 스펙트럼에 가중치를 부여하고; 및 합산된 스펙트럼을 형성하도록, 가중치가 부여된 광 스펙트럼의 각각의 세기를 가산함으로써 평균화될 수 있다. 변환된 광 스펙트럼은 합산된 스펙트럼을 N의 배수인 값으로 제산함으로써 평균화될 수 있다.
펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징은, 상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 대역폭 값을 추정함으로써 추정될 수 있다. 평균화된 스펙트럼에 기초한 펄스형 광 빔의 대역폭 값은, 평균화된 스펙트럼의 폭을 측정함으로써 추정될 수 있다. 평균화된 스펙트럼의 폭은, 제 1 파라미터에서 상기 평균화된 스펙트럼의 제 1 폭을 측정하고, 제 2 파라미터에서 상기 평균화된 스펙트럼의 제 2 폭을 측정함으로써 측정될 수 있다.
평균화된 스펙트럼에 기초한 펄스형 광 빔의 대역폭 값은, 상기 광 스펙트럼을 생성하는 분광계의 계기 함수(instrument function)로부터 소스 광 스펙트럼을 디콘볼루션하고(deconvolving), 디콘볼루션된 소스 스펙트럼의 폭을 측정함으로써 추정될 수 있다.
본 발명의 방법은, 추정된 스펙트럼 특징에 기초하여 신호를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 신호는 상기 광 소스에 연결된 스펙트럼 특성 선택 시스템을 작동시키기 위한 명령들의 세트를 포함한다.
본 발명의 방법은, 상기 웨이퍼의 노광 필드에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔을 스캐닝하는 단계를 더 포함할 수 있고, 각각의 노광 필드는 상기 광 빔의 복수 개의 펄스를 수광한다. 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징은, 상기 웨이퍼의 각각의 노광 필드 내에서 상기 스펙트럼 특징을 추정함으로써 상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 추정될 수 있다.
본 발명의 방법은, 상기 저장된 세트로부터 가장 오래된 광 스펙트럼을 제거하는 단계; 상기 광 빔의 다른 펄스의 광 스펙트럼을 수신하는 단계; 및 리프레시된 저장된 세트를 형성하도록, 상기 다른 펄스의 수신된 광 스펙트럼을 상기 저장된 세트에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은, 변환된 광 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 상기 리프레시된 저장된 세트 내의 광 스펙트럼을 변환하는 단계; 평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 상기 변환된 광 스펙트럼을 평균화하는 단계; 및 상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 광 빔의 다른 펄스의 광 스펙트럼은, 상기 N 개의 광 스펙트럼의 세트를 형성하는 마지막 펄스에 후속하는, 상기 광 빔의 다음 펄스의 광 스펙트럼을 수신함으로써 수신될 수 있다.
다른 일반적인 양태에서, 광 소스에 의하여 생성되고 리소그래피 장치의 웨이퍼의 노광 윈도우로 지향되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 방법이 기술되는데, 노광 윈도우는 N 개의 펄스를 가진다. 본 발명의 방법은, 노광 필드에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔을 스캐닝하는 단계; 및 상기 노광 필드 내의 각각의 노광 윈도우에 대하여: 스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신하는 단계; 수신된 하나 이상의 광 스펙트럼을 저장된 세트에 저장하는 단계; 변환된 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 상기 저장된 세트 내의 하나 이상의 광 스펙트럼을 변환하는 단계; 평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 변환된 하나 이상의 광 스펙트럼을 평균화하는 단계; 및 상기 평균화된 스펙트럼으로부터, N 개의 펄스들의 노광 윈도우에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계를 포함한다.
구현예들은 후속하는 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼은, 측정 시스템의 검출기의 출력으로부터, 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신함으로써 수신될 수 있다. 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼은, 펄스의 상기 N 개의 광 스펙트럼 각각에 대하여, 상기 펄스형 광 빔의 일부의 경로에 배치된 에탈론의 출력에 있는 검출기로부터 신호를 수신함으로써 수신될 수 있다. 펄스형 광 빔의 일부는 펄스형 광 빔의 주요부(main portion)로부터 분할될 수 있다.
저장된 세트 내의 광 스펙트럼은 상기 저장된 세트 내의 각각의 광 스펙트럼의 중심을 추정하고; 추정된 중심들 모두가 정렬되도록 상기 광 스펙트럼을 천이하며; 각각의 광 스펙트럼을 스케일링함으로써 변환될 수 있다.
변환된 광 스펙트럼은, 가중 인자에 의하여 각각의 변환된 광 스펙트럼에 가중치를 부여하고; 및 합산된 스펙트럼을 형성하도록, 가중치가 부여된 광 스펙트럼의 각각의 세기를 가산함으로써 평균화될 수 있다.
상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징은 평균화된 스펙트럼에 기초하여, 상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 대역폭의 메트릭 값을 결정함으로써 추정될 수 있다.
각각의 노광 필드 시간상 선행하는 노광 필드 또는 후속하는 노광 필드로부터 상기 스캐닝된 광 빔의 하나 이상의 펄스만큼 천이될 수 있다.
본 발명의 방법은, 상기 노광 필드 내의 적어도 일부의 노광 윈도우에 대하여, 상기 스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신하기 이전에, 상기 저장된 세트로부터 가장 오래된 광 스펙트럼을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 노광 필드 내의 적어도 하나의 노광 윈도우에 대하여, 스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼은, 상기 스캐닝된 광 빔의 펄스의 N 개의 광 스펙트럼을 수신함으로써 수신될 수 있다.
일반적인 다른 양태에서, 광 시스템은 리소그래피 노광 장치의 N 개의 펄스들의 노광 윈도우로 지향되도록 구성되는 펄스형 광 빔을 생성한다. 본 발명의 광 시스템은 광 빔을 생성하도록 구성되는 광 소스; 광 빔을 리소그래피 노광 장치로 지향시키도록 구성되는 빔 지향 시스템; 제어 시스템; 및 광 소스에 연결된 스펙트럼 특성 선택 시스템을 포함한다. 제어 시스템은, 노광 필드에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔을 스캐닝하고; 및 상기 노광 필드 내의 각각의 노광 윈도우에 대하여: 스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신하며; 수신된 하나 이상의 광 스펙트럼을 저장된 세트에 저장하고; 변환된 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 상기 저장된 세트 내의 하나 이상의 광 스펙트럼을 변환하며; 평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 변환된 하나 이상의 광 스펙트럼을 평균화하고; 및 상기 평균화된 스펙트럼으로부터, N 개의 펄스들의 노광 윈도우에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하도록 구성된다. 스펙트럼 특성 선택 시스템은 출력된 신호를 수신하고, 광 소스 내의 광 빔의 스펙트럼 특성을 출력된 신호에 기초하여 조절하도록 구성된다.
일반적인 다른 양태에서, 광 소스에 의하여 생성되고 리소그래피 노광 장치의 웨이퍼로 지향되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 방법이 기술된다. 본 발명의 방법은, 펄스형 광 빔을 광 소스로부터 리소그래피 노광 장치로 지향하여, 펄스형 광 빔으로 웨이퍼를 노광하는 단계; 펄스형 광 빔이 웨이퍼를 노광하는 위치를 수신하는 단계; 수신된 위치에서 웨이퍼를 노광하는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계로서, 광 빔의 펄스를 복수 개의 광 스펙트럼을 수신하는 단계, 복수 개의 광 스펙트럼에 기초하여 합산된 스펙트럼을 형성하는 단계, 및 합산된 스펙트럼에 기초하여 스펙트럼 특징을 표현하는 값을 계산하는 단계를 포함하는, 추정하는 단계; 및 측정된 스펙트럼 특징에 기초하여 광 소스의 특성을 조정함으로써, 펄스형 광이 웨이퍼에 인가되는 위치에 기초하여 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 변경하는 단계를 포함한다.
구현예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법은, 수신된 위치에서 웨이퍼의 하나 이상의 물리적 특성을 측정하는 단계, 하나 이상의 물리적 특성이 수락가능한지 여부를 결정하는 단계, 및 하나 이상의 물리적 특성이 수락가능하지 않다고 결정되면, 광 소스로 신호를 전송하여 웨이퍼에 충돌하는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 변경함으로써, 웨이퍼의 하나 이상의 물리적 특성을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 물리적 특성 중 적어도 하나는 웨이퍼에 형성된 피쳐의 임계 치수 균일성을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은, 웨이퍼를 처리하기 이전에: 하나 이상의 이전에 노출된 웨이퍼의 각각의 노광 필드에서의 스캔 내의 하나 이상의 물리적 특성을 측정하는 단계; 및 광 소스로 노광된 전체 웨이퍼에 걸쳐서 하나 이상의 물리적 특성이 변동하는지를 추정하는 맵을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징은 추정된 스펙트럼 특징에 기초하여 광 소스의 특성을 조절함으로써, 펄스형 광 빔이 웨이퍼에 인가되는 위치에 기초하여 변경될 수 있고, 이러한 조절은 생성된 맵 내에서 하나 이상의 물리적 특성의 값을 룩업하는 단계를 포함한다.
광 소스로부터 출력된 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 방법에 의하면, 웨이퍼가 바라보는 스펙트럼 특징을 정밀하게 추정할 수 있고, 스펙트럼 특징의 측정을 스캐닝할 수 있으며, 스펙트럼 특징의 추정에 기초하는 다른 시스템 및 방법의 속도 및 정확도가 개선된다. 분광계의 이미지 평면에 있는 스페클(레이저 코히어런스에 기인함)은 측정된 세기를 변조할 수 있고, 따라서 스펙트럼 특징의 추정과 특징결정 과정의 정확도 및 재현성(reproducibility)을 열화시킨다. 무작위 전자 노이즈와 다른 현상들도 역시 스펙트럼 특징의 추정과 특징결정 과정의 정확도 및 재현성을 열화시킨다. 스펙트럼 특징의 추정과 특징결정 과정을 개선하기 위해서, 복수 개의 광 스펙트럼이 저장되며 스페클 패턴(및 전자 노이즈)이 각각의 광 스펙트럼에서 상이한 각각의 광 스펙트럼에 대해서만이 아니라 복수 개의 광 스펙트럼에 대하여, 분광계 내의 이동 확산기를 사용하여 연산이 수행된다. 그러면, 판독이전에 다수의 이미지를 검출기에 누적하는 방법에 비교할 때, 업데이트 레이트가 더 빈번해지고, 무늬 포지션 내의 펄스-펄스 요동을 보상할 수 있게 된다. 또한, 광 소스 중심 파장이 의도적으로 변조되거나 변경되는 경우에, 광 소스 스펙트럼 특징 추정이 정확하게 이루어질 수 있다.
도 1 은 리소그래피 노광 장치로 지향되는 광 빔을 생성하는 광 소스를 포함하는 포토리소그래피 시스템의 블록도이다;
도 2 는 도 1 의 광 소스에 의하여 생성된 광 빔의 파장 또는 광 주파수의 함수인 예시적인 광 스펙트럼, 스펙트럼 세기의 그래프이다;
도 3a 는 도 1 의 포토리소그래피 시스템의 예시적인 리소그래피 노광 장치의 블록도이다;
도 3b 내지 도 3d 는 노광의 다양한 스테이지 도중에 도시된 예시적인 리소그래피 노광 장치의 블록도이다;
도 4 는 도 1 의 포토리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 광 소스의 블록도이다;
도 5 는 도 1 의 포토리소그래피 시스템의 예시적인 측정 시스템의 블록도이다;
도 6 은 도 5 의 측정 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 에탈론 분광계의 블록도이다;
도 7a 및 도 7b 는 광 소스에 의하여 생성된 광 빔의 스펙트럼 특징을 제어하도록, 도 1 의 포토리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 스펙트럼 특징 선택 시스템의 블록도이다;
도 8a 는 도 1 의 포토리소그래피 시스템의 예시적인 제어 시스템의 블록도이다;
도 8b 는 도 8a 의 제어 시스템 내의 예시적인 스펙트럼 특징 추정기의 블록도이다;
도 9 는 광 소스에 의하여 생성된 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하도록, 도 1 의 포토리소그래피 시스템에서 수행되는 프로시저의 흐름도이다;
도 10 은 도 1 의 광 소스에 의하여 생성된 펄스의 예시적인 시퀀스를 나타내는 개략도이다;
도 11 은 광 소스에 의하여 생성된 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하도록, 저장된 광 스펙트럼을 처리하기 위한 프로시저의 흐름도이다;
도 12 는 도 11 의 프로시저에 따라서, 광 소스에 의하여 생성된 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하기 위해 저장된 광 스펙트럼이 어떻게 처리되는지를 나타내는 개략도이다;
도 13 은 변환된 광 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 각각의 저장된 광 스펙트럼을 변환하기 위한 프로시저의 흐름도이다;
도 14a 내지 도 14c 는 도 13 의 프로시저에 따라서, 변환된 광 스펙트럼의 세트를 형성하기 위해 각각의 저장된 광 스펙트럼이 어떻게 변환되는지를 나타내는 개략도이다;
도 15 는 평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 변환된 광 스펙트럼을 평균화하기 위한 프로시저의 흐름도이다;
도 16 은 도 15 의 프로시저에 따라서, 변환된 광 스펙트럼이 평균화된 스펙트럼을 형성하기 위해 어떻게 평균화되는지를 나타내는 개략도이다;
도 17 은 광 소스에 의하여 생성되고 웨이퍼로 지향되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 제어하기 위한 프로시저의 흐름도이다;
도 18 은 측정된 스펙트럼 특징에 기초하여 광 소스의 특성을 조절함으로써, 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 변경하기 위한 예시적인 프로시저의 흐름도이다;
도 19 는 측정된 스펙트럼 특징에 기초하여 광 소스의 특성을 조절함으로써, 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 변경하기 위한 예시적인 프로시저의 흐름도이다; 그리고
도 20 은 물리적 특성이 웨이퍼에 걸쳐서 어떻게 변동하는지를 예시하는 웨이퍼 맵의 개략적인 표현이다.
도 1 을 참조하면, 광 소스(105)에 의하여 생성된 펄스형 광 빔(110)의 광 스펙트럼(또는 방출 스펙트럼)은 광학적 에너지 또는 전력이 상이한 파장에서 어떻게 분포하는지에 대한 정보를 포함한다. 도 1 에서, 광 빔(110)은 포토리소그래피 시스템(100)의 일부이고, 광 빔(110)은 웨이퍼(120) 상에 패턴을 생성하는 리소그래피 노광 장치(115)로 지향된다. 또한 광 빔(110)은 빔 준비 시스템(112)을 통해 지향되는데, 이것은 광 빔(110)의 양태를 변경하는 광 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 준비 시스템(112)은 반사 또는 굴절 광 요소, 광 펄스 스트레쳐, 및 광 개구(자동화된 셔터 포함)를 포함할 수 있다.
도 2 를 함께 참조하면, 광 빔(110)의 광 스펙트럼(200)은, 스펙트럼 세기(205)(반드시 절대 캘리브레이션이어야 하는 것은 아님)가 파장 또는 광 주파수(210)의 함수로서 도시되는 다이어그램의 형태로 도시된다. 광 스펙트럼(200)은 광 빔(110)의 스펙트럼 형상 또는 세기 스펙트럼이라고 불릴 수 있다. 광 빔(110)의 스펙트럼 특성은 세기 스펙트럼의 임의의 양태 또는 표현을 포함한다. 예를 들어, 대역폭이 하나의 스펙트럼 특징이다. 광 빔의 대역폭은 이러한 스펙트럼 형상의 폭의 측정이고, 이러한 폭은 레이저 광의 파장 또는 주파수에 관하여 주어질 수 있다. 광 빔의 대역폭을 특징짓는 값을 추정하기 위하여 광 스펙트럼(200)의 세부사항에 관련된 임의의 적합한 수학적 구성(즉, 메트릭)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 형상의 최대 피크 세기의 일부(X)에서의 스펙트럼의 전체폭(FWXM이라고 불림)이 광 빔 대역폭을 특징짓기 위하여 사용될 수 있다. 다른 예로서, 집적된 스펙트럼 세기의 일부(Y)를 포함하는 스펙트럼의 폭(EY라고 불림)이 광 빔 대역폭을 특징짓기 위하여 사용될 수 있다.
광 빔(110)의 대역폭은 스펙트럼 형상의 실제의 순간 대역폭일 수 있다. 다양한 교란(107)(온도 구배, 압력 구배, 광학적 왜곡, 등)이 광 소스(105) 및 광 빔(110)에 작용하여 광 빔(110)의 스펙트럼 특성 또는 피쳐를 변경한다. 따라서, 리소그래피 시스템(100)은 교란(107)의 광 빔(110)에 대한 영향을 결정하기 위하여 사용되는 다른 컴포넌트, 예컨대 스펙트럼 특징 선택 시스템(150), 하나 이상의 측정 시스템(180)(예를 들어, 180A, 180B, 180C), 및 제어 시스템(185)을 포함한다. 스펙트럼 특징 선택 시스템(150)은 광 소스(105)로부터 광 빔을 수광하고, 제어 시스템(185)으로부터의 입력에 기초하여 광 소스(105)의 스펙트럼 출력을 미세하게 튜닝한다. 하나 이상의 측정 시스템(180)은 예를 들어, 광 빔(110)의 스펙트럼 특징(대역폭 및 파장과 같음), 또는 에너지와 같은 특성을 측정한다.
교란(107) 때문에, 웨이퍼(120)에서의 광 빔(110)의 실제 대역폭은 원하는 대역폭에 대응하거나 매칭되지 않을 수 있다. 따라서, 운영자 또는 자동화된 시스템(예를 들어, 피드백 제어기)이 측정되거나 추정된 대역폭을 사용하여 광 소스(105)의 특성을 조절하고 광 빔(110)의 스펙트럼 형상을 조절할 수 있도록, 광 스펙트럼으로부터의 메트릭의 값을 추정함으로써 광 빔(110)의 특성 대역폭이 동작 도중에 측정되거나 추정될 필요가 있다. 노광 중에 웨이퍼(120)에 걸쳐 광 빔(110)이 어떻게 스캐닝되는지를 매칭하도록 스펙트럼 특징의 측정을 업데이트하여(예를 들어, 측정 시스템(180B)을 사용), 광 빔(110)의 스펙트럼 형상의 대역폭과 같은 스펙트럼 특성 또는 피쳐를 추정할 수 있게 하는 방법이 기술된다.
리소그래피 노광 장치(115)는, 예를 들어 하나 이상의 컨덴서 렌즈(130), 마스크(134), 및 대물 장치(132)를 가지는 조명기 시스템(129)을 포함하는 광학 장치(optical arrangement)를 포함한다. 마스크(134)는 하나 이상의 방향에 따라서, 예컨대 광 빔(110)의 광축(138)에 따라서 또는 광축(138)에 수직인 평면에서 이동가능하다. 대물 장치(132)는 투영 렌즈를 포함하고, 마스크(134)로부터 웨이퍼(120) 상의 포토레지스트로 이미지 전사가 이루어지게 한다. 조명기 시스템(129)은 마스크(134)에 충돌하는 광 빔(110)에 대한 각도의 범위를 조절한다. 또한 조명기 시스템(129)은 마스크(134)에 걸친 광 빔(110)의 세기 분포를 균질화(균일하게 만듦)한다.
리소그래피 장치(115)는 다른 피쳐들 중에서, 리소그래피 제어기(140), 에어 컨디셔닝 디바이스, 및 다양한 전기 컴포넌트에 대한 파워 서플라이를 포함할 수 있다. 리소그래피 제어기(140)는 층들이 웨이퍼(120)에 어떻게 인쇄되는지를 제어한다.
몇 가지 구현형태들에서, 웨이퍼(120)는 웨이퍼 스테이지(142) 상에서 운반되고, 액침 매질(144)이 웨이퍼(120)를 덮도록 공급될 수 있다. 액침 매질(144)은 액체 액침 리소그래피를 위한 액체(물과 같음)일 수 있다. 리소그래피가 건식 시스템인 다른 구현형태들에서, 액침 매질(144)은 건조 질소, 건조 공기 에어, 또는 청정 공기와 같은 가스일 수 있다. 다른 구현형태들에서, 웨이퍼(120)는 압력-제어 환경(진공 또는 부분 진공과 같음) 내에서 노광될 수 있다.
도 3a 를 참조하면, 웨이퍼(120)는 광 빔(110)에 의하여 조사된다. 프로세스 프로그램 또는 레시피가 사용되는 웨이퍼(120), 마스크(134) 상의 노광의 길이 및 노광에 영향을 주는 다른 인자를 결정한다. 리소그래피 중에, 광 빔의 복수 개의 펄스(110)는 웨이퍼(120)의 동일한 영역을 조명하여 조명 도즈를 형성한다. 동일한 영역을 조명하는 광 빔(110)의 펄스의 개수 N은 노광 윈도우 또는 슬릿(300)이라고 불릴 수 있고, 이러한 슬릿(300)의 크기는 마스크(134) 이전에 배치된 노광 슬릿(305)에 의하여 제어될 수 있다. 슬릿(305)은 셔터와 유사하게 설계될 수 있고, 열리고 닫힐 수 있는 복수 개의 날을 포함할 수 있다; 그리고 노출된 영역의 크기는 비-스캐닝 방향의 날들 사이의 거리에 의하여, 그리고 또한 스캐닝 방향의 스캔의 길이(거리)에 의하여 결정된다. 몇 가지 구현형태들에서, N의 값은 수 십 개이고, 예를 들어 10 개 내지 100 개의 펄스이다. 다른 구현형태들에서, N의 값은 100 개의 펄스보다 더 크고, 예를 들어 100 개 내지 500 개의 펄스이다.
도 3b 내지 도 3d 에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 마스크(134), 대물 장치(132), 및 웨이퍼(120)는 노광 필드(310)에 걸쳐 노광 윈도우(300)를 스캔하도록, 노광 중에 서로에 대하여 상대적으로 이동될 수 있다. 노광 필드(310)는 노광 슬릿 또는 윈도우(300)를 한 번 스캔할 때 노광되는 웨이퍼(120)의 영역이다.
후술되는 방법은 측정 시스템(180)(측정 시스템(180B)과 같음)으로부터 펄스 단위로(즉, 광 빔의 각각의 펄스(110)에 대하여) 데이터(광 스펙트럼(200)과 같음)를 판독하고, 광 빔(110)의 N 개의 광 스펙트럼(200)(각각의 펄스에 대해 하나의 스펙트럼)을 저장하며, 저장된 광 스펙트럼 노광 슬릿(300)에 걸쳐 평균화하여 광 빔(110)의 대역폭과 같은 스펙트럼 특징을 추정한다. 그러면, 이동하면서(rolling basis), 즉 노광 필드(310)가 슬릿(300)에 걸쳐서 스캐닝될 때 스펙트럼 특징을 계산할 수 있게 되고, 그러므로 슬릿(300)에 걸친 이동 평균(moving average)이 펄스마다 보고될 수 있다. 더욱이, 파장이 노광 중에 변동한다면(이러한 경우는 교란(107) 때문에 또는, 예를 들어 열효과, 웨이퍼 평탄도, 등에 기인한 이미지 평면에서의 초점 에러를 보상하기 위하여 목표 중심 파장을 변경하라는 제어 시스템(185)으로부터의 명령에 의하여 발생할 수 있음), 파장 변경의 효과는, 스펙트럼 특징의 평균 값을 계산하기 이전에 파장 변화의 효과에 대응하거나 이를 오프셋하는 천이를 측정된 스펙트럼에 적용함으로써 감소되거나 소거될 수 있다.
광 빔(110)의 스펙트럼 특징을 추정하는 방법의 세부사항을 설명하기 이전에, 포토리소그래피 시스템(100)에 대한 일반적 설명이 우선 배경 지식으로서 제공된다.
도 4 를 참조하면, 예시적인 광 소스(105)는 광 빔(110)으로서 펄스형 레이저 빔을 생성하는 펄스형 레이저 소스이다. 도 4 의 예에 도시된 바와 같이, 광 소스(105)는 시드 광 빔(405)을 전력 증폭기(PA)(410)로 제공하는 마스터 발진기(MO)(400)를 포함하는 2-스테이지 레이저 시스템이다. 마스터 발진기(400)는 통상적으로, 증폭이 발생하는 이득 매질과 광학 공진기와 같은 광학적 피드백 메커니즘을 포함한다. 전력 증폭기(410)는 통상적으로, 마스터 발진기(400)로부터의 시드 레이저 빔으로 시딩되는 경우(seeded) 증폭이 발생하는 이득 매질을 포함한다. 전력 증폭기(410)가 회생 링 공진기로서 설계되면, 이것은 전력 링 증폭기(PRA)라고 기술되고, 이러한 경우에, 충분한 광학적 피드백이 이러한 링 디자인으로부터 제공될 수 있다. 마스터 발진기(400)는 상대적으로 낮은 출력 펄스 에너지에서의 중심 파장 및 대역폭과 같은 스펙트럼 파라미터를 미세 튜닝할 수 있게 한다. 전력 증폭기(410)는 마스터 발진기(400)로부터의 출력을 수신하고, 이러한 출력을 증폭하여 포토리소그래피에서 사용할 출력에 대한 필요한 파워를 획득한다.
마스터 발진기(400)는 두 개의 기다란 전극을 가지는 방전 챔버, 이득 매질로서의 역할을 하는 레이저 가스, 전극들 사이에서 가스를 순환시키기 위한 팬, 및 레이저 공진기를 포함하고, 방전 챔버의 일측에 있는 스펙트럼 특징 선택 시스템(150)과 방전 챔버의 제 2 측에 있는 출력 커플러(415) 사이에 형성된다. 광 소스(105)는 출력 커플러(415)로부터 출력을 수신하는 선중심 분석 모듈(line center analysis module; LAM)(420), 및 필요에 따라 레이저 빔의 크기 및/또는 형상을 변경하는 하나 이상의 빔 변경 광학계(425)를 더 포함할 수 있다. 선중심 분석 모듈(420)은 시드 광 빔(405)의 파장(예를 들어, 중심 파장)을 측정하기 위하여 사용될 수 있는 측정 시스템(180A)의 하나의 타입의 일 예이다. 방전 챔버에서 사용되는 레이저 가스는 요구된 파장 및 대역폭 근방에서 레이저 빔을 생성하기 위한 임의의 적합한 가스일 수 있고, 예를 들어 레이저 가스는 약 193 nm의 파장에서 광을 방출하는 아르곤 불화물(ArF), 또는 약 248 nm의 파장에서 광을 방출하는 크립톤 불화물(KrF)일 것이다.
전력 증폭기(410)는 전력 증폭기 방전 챔버를 포함하고, 회생 링 증폭기일 경우, 전력 증폭기는 빔을 방전 챔버로 되반사하여 순환 경로를 형성하는 빔 반사체(430)를 더 포함한다. 전력 증폭기 방전 챔버는 한 쌍의 기다란 전극, 이득 매질로서 역할을 하는 레이저 가스, 및 전극들 사이에서 가스를 순환시키기 위한 팬을 포함한다. 시드 광 빔(405)은 전력 증폭기를 반복적으로 통과함으로써 증폭된다. 빔 변경 광학계(425)는 시드 광 빔을 인-커플링하고 전력 증폭기로부터의 증폭된 방사선의 일부를 아웃-커플링하여 출력 광 빔(110)을 형성하는 방법(예를 들어, 부분-반사 미러)을 제공한다.
측정 시스템(180A) 중 하나는 선중심 분석 모듈(420)일 수 있고, 이것은 마스터 발진기(400)의 출력의 파장을 모니터링한다. 선중심 분석 모듈은 광 소스(105) 내의 다른 위치에 배치될 수 있고, 또는 광 소스(105)의 출력에 배치될 수 있다.
다른 측정 시스템(180B)은 광 소스(105)의 출력에 배치될 수 있고, 이러한 측정 시스템(180B)은 광 빔(110)의 베이스라인 광 스펙트럼을 생성하기 위하여 사용된다. 측정 시스템(180B)은 광 소스(105) 내에 있거나 다른 위치에 있을 수 있다. 다른 측정 시스템(180C)은 광 빔(110)이 리소그래피 노광 장치(115)에 진입하기 이전에 광 빔의 펄스 에너지를 측정하는 에너지 모니터일 수 있다. 에너지 모니터(180C)는 포토-다이오드 모듈일 수 있다.
몇 가지 구현형태들에서, 측정 시스템(180B)은 독일 베를린의 LTB Lasertechnik Berlin GmbH에 의하여 생산된 ELIAS 에쉘(echelle) 분광계와 같은 격자 분광계를 포함할 수 있다. 격자 분광계에서, 광 빔(110)은 에쉘 격자를 향해 지향되고, 이것은 광의 파장에 따라 광을 분리하거나 분산시키며, 격자에서 반사된 광 빔(110)은 광 빔(110)의 파장 분포를 해상할 수 있는 전하 결합 소자 카메라와 같은 카메라로 지향된다. 이러한 격자 분광계는, 시스템 검사(qualification) 및 연구 분야에서 사용될 수 있는데, 이러한 분야에서는 대역내 에너지 및 대역외 에너지와 같이 스펙트럼 형상 및 에너지 분포의 매우 미세한 세부사항이 대역폭에 대하여 정확하게 특징지어질 필요가 있다. 통상적으로, 격자 분광계는 리소그래피 애플리케이션에서 대역폭과 같은 스펙트럼 특성의 온보드, 실시간 측정을 위해서는 실용적이지 않다.
따라서, 도 5 에 도시된 바와 같이, 스펙트럼 특성의 온보드, 실시간 측정을 위해 사용될 수 있는 다른 예시적인 측정 시스템(180B)은, 광 빔(110)의 경로에 따라 배치된 빔 분할 디바이스(510)로부터 리디렉팅된 광 빔(110)의 부분(505)을 수광하는 에탈론 분광계(500)를 포함한다. 에탈론 분광계(500)는 광 빔 부분(505)이 통과하여 지나가는 광학 장치(515) 및 광학 장치(515)로부터 출력 광(525)을 수광하는 검출기(520)를 포함한다. 검출기(520)의 출력은 제어 시스템(185)에 연결된다; 이러한 방식으로, 제어 시스템(185)은 검출기(520)에 의하여 기록된 각각의 광 스펙트럼(200)을 수신하고, 후술되는 바와 같이 수신된 광 스펙트럼(200) 중 하나 이상에 기초하여 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특징을 추정하는 방법을 수행한다.
도 6 을 참조하면, 예시적인 에탈론 분광계(500)가 도시된다. 광학 장치(515)는 에탈론(600), 렌즈(605, 610), 및 빔을 균질화하는 균질화기(예를 들어, 정지식, 이동식, 또는 회전식 확산기)를 포함하는 조명기와 같은 선택적인 추가 광학기(615)를 포함한다. 조명기는 원래의 빔 중 임의의 부분이 동일한 범위의 각도로 균등하게 확산되는 발산 빔을 역시 생성할 수 있다. 몇 가지 구현형태들에서, 에탈론(600)은 한 쌍의 부분 반사성 유리 또는 광학 플랫(flat)을 포함하는데, 이것은 반사면이 서로 마주보면서 짧은 거리(예를 들어, 수 밀리미터 내지 수 센치미터)만큼 서로 이격될 수 있다. 다른 구현형태들에서, 에탈론(600)은 두 개의 평행한 반사면을 가지는 단일 플레이트를 포함한다. 플랫들은 후면이 간섭 무늬를 생성하는 것을 방지하는 쐐기 형상(도 6 에 도시됨)으로 제작될 수 있다; 후면도 흔히 반사-방지 코팅을 가진다. 광 빔 부분(505)이 쌍을 이룬 플랫을 통과할 때, 이것은 여러 번 반사되고, 복수 개의 투과된 광선을 생성하며, 이것들은 렌즈(610)에 의하여 수광되고 검출기(520)로 보내진다. 광 빔 부분(505)이 발산 또는 수렴 빔이라면, 완료된 간섭 패턴은 검출기(520)에서 동심의 링(620)의 세트의 외관을 가진다. 광 빔 부분(505)이 시준된 빔이라면, 간섭 패턴은 검출기(520)에서 거의 균일한 세기 분포이다. 링의 선예도는 플랫의 반사도에 따라 달라진다; 만일 반사도가 높으면 높은 Q 인자가 되고, 단색 광은 어두운 배경에 반해 좁은 밝은 링들의 세트를 생성한다. 파장의 함수로서의 에탈론(600)의 투과(transmission)가 그 결과로 얻어지는 무늬 패턴(625)에 드러나는데, 이것은 제어 시스템(185)으로 지향되는 광 스펙트럼(200)을 생성한다. 완전한 간섭 패턴이 도시되면 계산 또는 추정을 수행할 필요가 없다; 대안적으로는, 검출기(520)의 액티브 영역보다 다소 큰 지역 내의 무늬만을 생성하는 것이 가능하다.
도 7a 를 참조하면, 광 소스(105)로부터의 광에 커플링되는 예시적인 스펙트럼 특징 선택 시스템(750)이 도시된다. 몇 가지 구현형태들에서, 스펙트럼 특징 선택 시스템(750)은 마스터 발진기(400)로부터 광을 수광하여, 마스터 발진기(400) 내의 파장 및 대역폭과 같은 스펙트럼 특징의 미세 튜닝을 가능하게 한다.
스펙트럼 특징 선택 시스템(750)은 펌웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합의 형태인 전자 제품을 포함하는 스펙트럼 특징 제어 모듈(752)과 같은 제어 모듈을 포함할 수 있다. 모듈(752)은 스펙트럼 특징 작동 시스템(754, 756, 758)과 같은 하나 이상의 작동 시스템에 연결된다. 작동 시스템(754, 756, 758)의 각각은 광학계(766)의 각각의 광학적 피쳐(760, 762, 764)에 연결되는 하나 이상의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 광학적 피쳐(760, 762, 764)는 생성된 광 빔(110)의 특정한 특징을 조절함으로써, 광 빔(110)의 스펙트럼 특징을 조절하도록 구성된다. 제어 모듈(752)은 제어 시스템(185)으로부터 제어 신호를 수신하는데, 제어 신호는 작동 시스템(754, 756, 758) 중 하나 이상을 작동시키거나 제어하는 특정 명령을 포함한다. 작동 시스템(754, 756, 758)은 함께, 즉 탄뎀(tandem)으로 동작하도록 선택되고 설계될 수 있다. 더욱이, 작동 시스템(754, 756, 758)의 각각은 특정 클래스의 교란(107)에 응답하도록 최적화될 수 있다.
광 소스(105)가 넓은 어레이의 교란(107)에 노출될 수 있다고 해도, 이러한 조율과 협동은 원하는 세트포인트에서 또는 적어도 세트포인트 주위의 원하는 범위 내에서 하나 이상의 스펙트럼 특징(파장 또는 대역폭과 같음)를 홀딩하거나 유지하도록, 제어 시스템(185)에 의하여 함께 채용될 수 있다. 또는, 이러한 조율 및 협동은, 몇 가지 선정의된 궤적과 매칭하도록 노광 중에 스펙트럼 특징(파장 또는 대역폭과 같음)를 변경하도록 제어 시스템(185)에 의하여 채용될 수 있어서, 스펙트럼 특징의 변조가 예를 들어 에지에서의 웨이퍼(120)의 평탄성 부족과 같은 노광 프로세스의 비-최적 양태를 보상할 수 있게 할 수 있는데, 이에 대해서는 상세히 후술된다.
각각의 광학적 피쳐(760, 762, 764)는 광 소스(105)에 의하여 생성된 광 빔(110)에 광학적으로 커플링된다. 몇 가지 구현형태들에서, 광학계(766)는 도 7b 에 도시되는 것과 같은 선축소(line narrowing) 모듈이다. 선축소 모듈 광학적 피쳐(760, 762, 764)로서 반사성 격자(780)와 같은 분산(dispersive) 광 요소 및 프리즘(782, 784, 786, 788)과 같은 굴절성 광 요소를 포함하고, 이들 중 하나 이상은 회전될 수 있다. 이러한 선축소 모듈의 일 예는 2009 년 10 월 23 일에 출원되고 발명의 명칭이 "System Method and Apparatus for Selecting and Controlling Light Source Bandwidth"인 미국 출원 번호 제 12/605,306 호('306 출원)에서 발견될 수 있고, 이것은 그 전체가 본 명세서에서 참조되어 원용된다. '306 출원에서, 빔 확장기(하나 이상의 프리즘(782, 784, 786, 788)을 포함) 및 격자(780)와 같은 분산 엘리먼트를 포함하는 선축소 모듈이 기술된다. 격자(780)와 같은 작동가능한 광학적 피쳐 및 하나 이상의 프리즘(782, 784, 786, 788)에 대한 각각의 작동 시스템은 도 7b 에는 도시되지 않는다.
작동 시스템(754, 756, 758)의 액츄에이터 각각은 광학계(766)의 각각의 광학적 피쳐(760, 762, 764)를 이동시키거나 제어하기 위한 기계적 디바이스이다. 액츄에이터는 모듈(752)로부터 에너지를 수신하고, 그 에너지를 광학계의 광학적 피쳐(760, 762, 764)에 부여되는 몇 가지 종류의 모션으로 변환한다. 예를 들어, '306 출원에서, 힘 디바이스(격자의 지역에 힘을 인가하기 위함) 및 빔 확장기의 프리즘 중 하나 이상을 회전시키기 위한 회전 스테이지와 같은 작동 시스템이 기술된다. 작동 시스템(754, 756, 758)은, 예를 들어 스테퍼 모터와 같은 모터, 밸브, 압력-제어 디바이스, 압전 디바이스, 선형 모터, 유압식 액츄에이터, 보이스 코일 등을 포함할 수 있다.
도 8a 를 참조하면, 제어 시스템(185)은 일반적으로 디지털 전자적 회로부, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어 중 하나 이상을 포함한다. 제어 시스템(185)은 적합한 입력 및 출력 디바이스, 하나 이상의 프로그래밍가능한 프로세서, 및 프로그래밍가능한 프로세서에 의해 실행되도록 머신-판독가능 스토리지 디바이스에 실행가능하게 구현되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품도 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로그래밍가능한 프로세서는 각각, 입력 데이터를 처리하여 적합한 출력을 생성함으로써 원하는 기능을 수행하도록, 명령들의 프로그램을 실행할 수 있다. 일반적으로, 프로세서는 판독-전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리로부터 명령 및 데이터를 수신한다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 실행되도록 저장하기에 적합한 스토리지 디바이스는, 예를 들자면 EPROM, EEPROM 및 플래시 메모리 디바이스와 같은 반도체 메모리 디바이스; 내장 하드 디스크 또는 착탈식 디스크와 같은 자기 디스크; 자기-광학적 디스크; 및 CD-ROM 디스크를 포함하는, 모든 형태의 비-휘발성 메모리를 포함한다. 앞선 기기들 모두는 특수하게 설계된 ASIC(주문형 집적회로)에 의하여 보완되거나 그 안에 통합될 수 있다.
일반적으로, 제어 시스템(185)은 광 소스(105)로부터 그리고 측정 시스템(180A, 180B, 180C)으로부터 광 빔(110)에 대한 정보를 수신하고, 정보를 분석하여 리소그래피 노광 장치(115)에 공급된 광 빔(110)의 하나 이상의 스펙트럼 특징(예를 들어, 대역폭)를 어떻게 조절할지를 결정한다. 이러한 결정에 기초하여, 제어 시스템(185)은 광 소스(105)의 동작을 제어하라는 신호를 스펙트럼 특징 선택 시스템(150) 및/또는 광 소스(105)로 전송한다.
이를 위하여, 제어 시스템(185)은, 하나 이상의 측정 시스템(180A, 180B, 180C)(측정 시스템(180B)과 같음)으로부터 측정 데이터(802)를 수신하는 스펙트럼 특징 추정기(805)를 포함한다. 일반적으로, 스펙트럼 특징 추정기(805)는 광 빔(110)의 스펙트럼 특징(예를 들어, 대역폭)를 추정하기 위하여 필요한 모든 분석을 수행하고, 특히 펄스 마다 수행한다. 스펙트럼 특징 추정기(805)의 출력은 스펙트럼 특징의 추정된 값(807)이다.
도 8b 를 함께 참조하면, 스펙트럼 특징 추정기(805)는, 예를 들어 측정 시스템(180B)으로부터 수신된 광 스펙트럼(200)을 저장하기 위한 메모리(850)를 포함한다. 메모리(850)는 데이터에 분석을 수행하고 스펙트럼 특징을 결정하기 위하여 필요한 많은 광 스펙트럼(200)을 저장할 수 있다. 스펙트럼 특징 추정기(805)는, 메모리(850) 내의 저장된 광 스펙트럼(200)에 접근하고, 광 빔(110)의 파장의 변화를 광 스펙트럼(200)의 형상 및 위치에 영향을 줄 수 있는 다른 가능한 변화와 함께 고려하기 위하여 필요에 따라 광 스펙트럼(200)을 변경하는 변환 블록(855)을 더 포함한다. 스펙트럼 특징 추정기(805)는, 변환 블록(855)에 의하여 변환된 광 스펙트럼(200)의 세트를 평균화하는 평균화 블록(860)을 포함한다.
제어 시스템(185)은, 스펙트럼 특징 추정기(805)로부터 출력된 추정된 값(807) 및 스펙트럼 특징 목표 값(815)에 연결된 비교 블록(810)을 포함한다. 일반적으로, 비교 블록(810)은 스펙트럼 특징 목표 값(815)과 추정된 값(807) 사이의 차이를 나타내는 스펙트럼 특징 에러 값(820)을 출력하고, 스펙트럼 특징 에러 값(820)은 스펙트럼 특징 작동 장치(825)로 전달된다. 일반적으로, 스펙트럼 특징 작동 장치(825)는 스펙트럼 특징 에러 값(820)에 기초하여 스펙트럼 특징 선택 시스템(150)을 어떻게 조절할지를 결정하고, 스펙트럼 특징 작동 장치(825)의 출력은 스펙트럼 특징 선택 시스템(150)으로 전송되는 액츄에이터 명령(830)의 세트를 포함한다.
스펙트럼 특징 작동 장치(825)는, 스펙트럼 특징 선택 시스템(150) 내에 있는 다양한 액츄에이터에 대한 캘리브레이션 데이터를 저장 또는 액세스하는 추정기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대역폭 제어 디바이스, 압전 디바이스, 또는 미분 타이밍 시스템에 대한 캘리브레이션 데이터가 추정기에 의하여 저장 및/또는 액세스될 수 있다. 추정기는 스펙트럼 특징 에러 값(820)을 수신하고, 하나 이상의 액츄에이터 명령(830)을 결정한다. 스펙트럼 특징 작동 장치(825)는, 하나 이상의 액츄에이터 명령(830)을 수신하고 액츄에이터 명령이 스펙트럼 특징 선택 시스템(150)의 다양한 액츄에이터에 어떻게 적용될 수 있는지를 결정하는 하나 이상의 스펙트럼 특징 제어기를 포함한다. 예를 들어, 스펙트럼 특징 작동 장치(825)는, 광 빔의 파장을 어떻게 조정할지, 그리고, 이에 따라 도 7a 에 및 도 7b 도시되는 스펙트럼 특징 선택 시스템(750) 내의 디바이스를 어떻게 작동할지를 결정하는 파장 제어기를 포함할 수 있다.
도 9 를 참조하면, 펄스형 광 빔(110)이 리소그래피 노광 장치(115)로 지향되는 동안에 광 소스(105)에 의하여 생성된 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특징(대역폭과 같음)를 추정하도록, 프로시저(900)가 포토리소그래피 시스템(100)(및 특히, 제어 시스템(185)에 의하여 수행된다. 제어 시스템(185)은, 펄스형 광 빔(110)이 생성되고 노광 장치(115 905)로 지향되도록, 광 소스(105)를 작동시킨다. 펄스형 광 빔(110)이 노광 장치(115)로 지향되는 동안, 제어 시스템(185)은 현재 펄스(910)의 광 스펙트럼(200)을 측정 시스템(180B)으로부터 수신한다. 제어 시스템(185)은 수신된 광 스펙트럼(200)을 메모리(850)(915)에 저장한다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b 를 참조하면, 스펙트럼 특징 추정기(805)는 수신된 광 스펙트럼(200)을 메모리(850)에 저장한다.
제어 시스템(185)은, 스펙트럼 특징에 대한 유효하고 재현가능한 값을 결정하도록 스펙트럼(200)에 분석을 수행하기에 충분한 데이터를 제공하도록, 메모리(850)(920)에 사전에 설정된 개수의 스펙트럼(200)이 저장되었는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 사전에 설정된 개수의 스펙트럼(200)은 슬릿(300)을 조명하는 광 빔(110)의 펄스의 개수 N에 기초할 수 있다. 따라서, 제어 시스템(185)은 메모리(850)(920)에 저장된 N 개의 스펙트럼(200)이 있는지 결정하는데, 각각의 스펙트럼은 광 빔(110)의 특정한 펄스에 대응하여 저장된다. 사전에 설정된 개수보다 적은 개수의 스펙트럼(200)이 메모리(850)(920)에 저장된다고 제어 시스템(185)이 결정하면, 제어 시스템(185)은 광 빔(110)의 다음 펄스를 현재 펄스(925)로서 선택하고, 계속하여 측정 시스템(180B)으로부터 현재 펄스(910)의 광 스펙트럼(200)을 수신하며 수신된 광 스펙트럼(200)을 메모리(850)(915)에 저장한다.
프로시저(900)의 이러한 단계들의 일 예로서, 도 10 에 도시되는 개략도를 참조한다. 제 1 펄스 P[i]가 현재 펄스로 설정되면, 현재 펄스 P[i]의 광 스펙트럼 S[i]가 수신된다(910). 다음으로, 제어 시스템(185)은, N 개의 스펙트럼이 메모리(850)에 아직 저장되지 않았다고 결정하고(920), 따라서 다음 펄스 P[i+1]를 현재 펄스라고 결정하며(925), 현재 펄스 P[i+1]의 스펙트럼 S[i+1]이 수신된다(910). 이러한 동작은, 제어 시스템(185)이 펄스 P[i+N-1]의 스펙트럼 S[i+N-1] 을 수신하고(910) 스펙트럼 S[i+N-1]을 메모리(850)에 저장(915)할 때까지 진행된다. N 개의 스펙트럼이 메모리(850)에 저장되었다고 제어 시스템(185)이 결정(920)하기 때문에, 프로시저(900)는 계속 진행하여 저장된 N 개의 스펙트럼의 분석을 수행한다.
메모리(850)에 저장(915)될 제 1 광 스펙트럼(200)은 노광 필드 또는 버스트의 시작과 상관될 수 있고, 따라서 저장된 스펙트럼의 개수 N은 슬릿(300)을 조명하는 광 빔(110)의 펄스의 총 수 N에 대응할 수 있다.
다시 도 9 를 참조하면, N 개의 스펙트럼(200)이 메모리(850)에 저장된다고 제어 시스템(185)이 결정(920)하면, 제어 시스템(185)은 저장된 N 개의 스펙트럼(200)을 처리하여 스펙트럼 특징을 추정한다(930). 예를 들어, 도 8a 및 도 8b 를 참조하면, 스펙트럼 특징 추정기(805)의 변환 블록(855) 및 평균화 블록(860)은 메모리(850) 내의 데이터의 처리를 수행한다. 제어 시스템(185)은 추정된 스펙트럼 특징을 출력한다(935). 예를 들어, 도 8a 및 도 8b 를 참조하면, 스펙트럼 특징 추정기(805)는 스펙트럼 특징의 추정된 값(807)을 출력한다.
광 소스(105)가 계속하여 작동되어야 한다고 제어 시스템(185)이 결정하면(940), 제어 시스템(185)은, 메모리(850) 내의 저장된 스펙트럼의 세트 중 가장 오래된 스펙트럼을 제거하고(945), 다음 펄스를 현재 펄스로서 선택(950)하는 것을 시작한다. 도 10 의 예를 참조하면, 가장 오래된 펄스 P[i]는 메모리(850)로부터 제거되고(945), 다음 펄스 P[i+N]이 현재 펄스로서 선택된다(950). 제어 시스템(185)은 현재 펄스의 스펙트럼(200)을 수신하고(955) 현재 펄스의 스펙트럼(200)을 메모리(850) 내의 스펙트럼의 세트에 저장한다(960). 도 10 의 예를 참조하면, 펄스 P[i+N]에 대한 스펙트럼 S[i+N]이 수신되고(955) 메모리(850)에 저장된다(960). 몇 가지 구현형태들에서, 스펙트럼(200)이 품질 테스트를 통과한다면, 현재 펄스의 스펙트럼(200)은 메모리(850) 내의 스펙트럼의 세트에만 저장될 수 있다(960). 이러한 경우에, 스펙트럼(200)이 품질 테스트를 통과하지 못하면, 서브-프로세스의 단계 950 내지 960 이 반복된다.
제어 시스템(185)은 무늬 버퍼 리프레시 서브-프로세스가 계속되어야 하는지(즉, 저장된 스펙트럼(200)의 세트에 분석을 수행하기 이전에 추가 펄스가 제거되거나 추가되어야 하는지)를 결정한다(965). 추가 펄스가 제거되고 추가되어야 한다면, 제어 시스템(185)은 메모리(850) 내의 저장된 스펙트럼의 세트로부터 가장 오래된 스펙트럼을 제거하고(945), 다음 펄스를 현재 펄스로서 선택하며(950), 현재 펄스의 스펙트럼(200)을 수신하고(955), 현재 펄스의 스펙트럼(200)을 메모리(850) 내의 저장된 스펙트럼의 세트에 저장함으로써(960) 서브-프로세스를 반복한다. 따라서, 예를 들어, 도 10 의 예를 참조하면, 가장 오래된 펄스 P[i+1]이 메모리(850)로부터 제거되고(945), 다음 펄스 P[i+N+1]이 현재 펄스로서 선택되며(950), 현재 펄스 P[i+N+1]의 스펙트럼 S[i+N+1]이 수신되고(955) 메모리(850)에 저장된다(960).
저장된 스펙트럼(200)의 세트에 분석을 수행하기 이전에 추가 펄스가 제거되고 추가될 필요가 없다고 제어 시스템(185)이 결정하면(965), 제어 시스템(185)은 저장된 N 개의 스펙트럼(200)을 처리하여 스펙트럼 특징(930)를 추정하고, 추정된 스펙트럼 특징을 출력한다(935).
도 11 을 참조하면, 제어 시스템(185)은 저장된 N 개의 스펙트럼(200)을 처리하여 스펙트럼 특징을 처리하기 위한 프로시저(930)를 수행한다. 역시 도 12 를 참조하면, 이것은 측정 시스템(180B)에 의하여 검출된 N 개의 펄스 {P[i], P[i+1], … P[i+N-1]} 의 세트에 의하여 생성되는 저장된 광 스펙트럼 {S[i], S[i+1], … S[i+N-1]}(1200)의 세트의 일 예를 보여준다.
제어 시스템(185)은 저장된 세트(1200) 내의 각각의 광 스펙트럼 S를 변환(예를 들어, 아래에서 설명되는 바와 같은 천이, 스케일 등)하여 변환된 광 스펙트럼의 세트 T(1205)를 형성한다(1100). 광 스펙트럼이 변환된 광 스펙트럼의 세트 T(1205)로 변환(1100)된 이후에, 제어 시스템(185)은 변환된 광 스펙트럼 T(1205)를 평균화하여 평균화된 스펙트럼 A[i]를 형성하고(1105); 평균화된 스펙트럼의 메트릭 값을 추정하여 평균화된 스펙트럼 A[i]에 기초하여 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징 SF를 특징짓는다(1110).
도 13 을 함께 참조하면, 몇 가지 구현형태들에서, 제어 시스템(185)은 저장된 세트(1200) 내의 각각의 광 스펙트럼 S를 변환하여 변환된 광 스펙트럼의 세트 T(1205)를 형성하는 프로시저(1100)를 수행한다. 프로시저(1100)의 단계들을 예시하기 위하여 도 14a 내지 도 14c 를 참조한다. 이러한 예에서, 제어 시스템(185)은 저장된 세트(1200) 내의 각각의 광 스펙트럼 S의 중심 C 또는 {C[i], C[i+1], … C[i+N-1]} 을 추정하고(1300), 저장된 세트(1200) 내의 각각의 광 스펙트럼 S를 파장(또는 주파수) 축을 따라 천이 또는 이동시켜 광 스펙트럼 S의 중심 {C[i], C[i+1], … C[i+N-1]}이 다른 중심과 정렬되게 한다(1305).
예를 들어, 이것은 세트 내의 중심들 중 하나를 정렬 중심 CAL으로 선택하고, 세트 내의 다른 중심들을 선택된 중심 CAL에 정렬시킴으로써 수행될 수 있다. 또는, 다른 예로서, 모든 중심 {C[i], C[i+1], … C[i+N-1]}은 파장 또는 주파수 축 상의 선정의된 위치에 정렬될 수 있다.
좀 더 구체적으로는, 광 빔(110)의 파장은 광 스펙트럼 S가 메모리(850) 내에 수신되고 저장되는 동안 변경될 수 있고, 파장의 이러한 변경이 각각의 광 스펙트럼이 중심 값으로부터 오프셋되는 양으로 나타날 것이며, 따라서, 제어 시스템(185)은 변경되는 파장의 효과를 세트 내의 광 스펙트럼 S를 천이함으로써 보상하거나 상쇄할 수 있다. 수신되고 저장된 광 스펙트럼 S는 에탈론 분광계(500)의 디자인에 의존하는 파장 의존적 스펙트럼 프로파일에 따라서도 달라질 수 있고, 따라서 이러한 효과 역시 광 스펙트럼 S의 중심 C를 천이하거나 정렬함으로써 상쇄되거나 보상될 수 있다.
다른 예로서, 광 소스의 동작 도중에(905), 노광 필드(310)에 걸친 스캐닝 동안 광 빔(110)의 파장이 변경될 필요가 있는 경우도 발생할 수 있다. 프로시저(900)는 펄스형 광 빔(110)의 파장을 새로운 파장으로 변경하라는 요청을 수신하는 것을 더 포함할 수 있다. 이러한 경우가 발생하면, 프로시저(1100)는 광 스펙트럼을 천이시켜 그들의 중심 {C[i], C[i+1], … C[i+N-1]} 을 새로운 파장에 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 제어 시스템(185)은 각각의 광 스펙트럼 S를 스케일링 또는 가중치 인자 F 또는 {F[i], F[i+1], … F[i+N-1]}만큼 스케일링하여(1310) 변환된 광 스펙트럼 {T[i], T[i+1], … T[i+N-1]}(1205)(도 14c 에 도시됨)을 얻을 수 있다. 특정한 변환된 광 스펙트럼 T에 대한 스케일링 인자 F는, 다음 단계에서의 추가적 처리를 가능하게 하기 위하여, 세트 내의 다른 변환된 광 스펙트럼 {T[i], T[i+1], … T[i+N-1]}과 근접하게 매칭하려면 특정한 변환된 광 스펙트럼 T가 얼마나 많이 조절되어야 하는지에 따라서 달라질 수 있다. 기본적으로, 각각의 광 스펙트럼은 자신의 각각의 스케일링 인자: {(F[i] × S[i]),(F[i+1] × S[i+1]), …(F[i+N-1] × S[i+N-1])} 에 의하여 승산되어 변환된 광 스펙트럼 {T[i], T[i+1], … T[i+N-1]}을 얻는다. 이러한 예에서, 스펙트럼의 진폭(스펙트럼 세기 또는 y 축)이 스케일링된다. 다른 구현형태들에서, 스펙트럼의 다른 축(예를 들어, 파장 또는 주파수 또는 x 축)을 스케일링하는 것이 유익할 수도 있다. 예를 들어, 에탈론 분광계에서, 파장(또는 주파수)은 검출기 축의 위치에 따라 선형 함수가 아닐 수도 있다. 따라서, 균등한 대역폭을 가지지만 상이한 중심 파장(또는 주파수)을 가지는 펄스들은 폭이 다를 수 있다. 파장(또는 주파수)의 큰 차이에 대하여, 개개의 스펙트럼들을 가산/평균화하기 이전에 수평 축을 스케일링하는 것(수평 축의 모든 값들과 매칭하기 위한 스케일링 및 보간을 포함)이 필요할 수도 있다.
몇 가지 구현형태들에서, 스케일링 인자 F는 슬릿(300)에서의 세기 분포에 비례한다. 예를 들어, 슬릿(300)에서의 세기 분포가 사다리꼴이라면, 각각의 스펙트럼 S가 승산되는 스케일링 인자 F는 이러한 사다리꼴의 세기 변동에 의하여 주어진다. 실무상, 광 소스(105)가 펄스형이기 때문에, 사다리꼴의 세기 변동은 웨이퍼 스테이지가 펄스들 사이에서 이동하는 거리에 따라 등거리의 포인트에서 샘플링되어, 평균화되기 이전에 각각의 스펙트럼 S에 승산되는("스케일링되는") N 개의 스케일링 인자의 어레이 {F[i], F[i+1], … F[i+N-1]}을 얻는다.
도 15 를 참조하면, 몇 가지 구현형태들에서, 제어 시스템(185)은 평균화된 스펙트럼 A[i]를 형성하도록 변환된 광 스펙트럼 {T[i], T[i+1], … T[i+N-1]}(1205)을 평균화하기 위한 프로시저(1105)를 수행한다. 프로시저(1105)의 단계들을 예시하기 위한 도 16 을 함께 참조한다. 제어 시스템(185)은 변환된 광 스펙트럼(T[i]) + (T[i+1]) + … (T[i+N-1])의 각각의 세기를 가산하여(1505) 합산된 스펙트럼 SSum을 형성한다. 선택적으로, 제어 시스템(185)은 N의 배수인 값만큼(예를 들어, N, 2N, 3N, 등만큼) 합산된 스펙트럼 SSum을 감소시켜서(1510) 평균화된 스펙트럼 A[i]를 얻을 수도 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 제어 시스템(185)은 평균화된 스펙트럼 A[i] 에 기초하여 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징 SF를 특징짓는 메트릭 값을 추정한다(1110). 평균화된 스펙트럼 A[i]가 광 스펙트럼 S의 세트로부터 얻어지기 때문에, 각각의 광 스펙트럼 S는 광 빔(110)의 실제 소스 스펙트럼과 측정 시스템(180B)의 계기 함수의 콘볼루션이고, 평균화된 스펙트럼 A[i]는 광 빔(110)의 실제 소스 스펙트럼과 측정 시스템(180B)의 계기 함수의 콘볼루션이다. 따라서, 스펙트럼 특징 SF를 특징짓는 메트릭 값의 추정을 얻기 위하여, 하나의 옵션은, 계기 함수로부터 소스 스펙트럼을 디콘볼루션하고, 그러한 디콘볼루션된 스펙트럼에 해당 메트릭을 적용(예를 들어, 집적된 스펙트럼 세기(EY)의 일부 또는 퍼센티지(Y)를 포함하는 디콘볼루션된 스펙트럼의 폭을 측정)하는 것이다. 디콘볼루션은 많은 처리 시간 및 에너지가 필요하기 때문에 실용적이지 않은 경우가 흔히 발생한다. 따라서, 다른 옵션은, 평균화된 스펙트럼의 두 개 이상의 폭을 사용하는 수학적 모델을 평균화된 스펙트럼 A[i]에 적용하는 것이고, 각각의 폭은 고유한 파라미터 값에서 취해진다. 예를 들어, 제 1 폭은 스펙트럼의 최대치 세기의 75 퍼센트에서 전체 폭일 수 있고, 제 2 폭은 스펙트럼의 최대치 세기의 25 퍼센트에서 전체 폭일 수 있다. 적합한 모델의 하나의 예가 다음과 같이 주어진다:
Esource = A·w(제 1 파라미터) + B·w(제 2 파라미터) + C
여기에서 Esource는 집적된 스펙트럼 세기(EY)의 일부 또는 퍼센티지(Y)를 포함하는 평균화된 스펙트럼의 폭을 나타내는 대역폭(스펙트럼 특징)에 대한 추정된 메트릭 값이고, A, B, 및 C는 분광계를 해당 모델에 맞춤하여 결정된 캘리브레이션 상수이며, 및 w는 폭이다. 다른 적합한 모델들도 사용될 수 있다.
위에서 설명된 프로시저는 신호-노이즈 비를 개선하고, 스펙트럼 특징의 신속한 측정을 가능하게 하므로, 광 소스(105)의 동작 도중에 파장의 천이를 설명한다; 이러한 파장 천이는 임의로 발생되거나 계획적일 수 있다. 위에서 설명된 프로시저는 스페클이 검출기(520)에 미칠 수 있는 영향을 감소시키는데, 이러한 스페클은 이미지 평면에 스페클을 생성하는 광 빔(110)의 코히어런스에 의하여 야기된다. 더욱이, 스펙트럼 특징(대역폭과 같음)는 웨이퍼(120)에서의 노광의 이동 윈도우(또는 슬릿) 경험과 매칭하도록 업데이트될 수 있다.
프로시저가 매우 고속이기 때문에, 이것은 웨이퍼(120)에서의 이미지 품질에 영향을 줄 수 있는 다양한 효과를 보상하도록, 웨이퍼(120)의 노광 동안에 스펙트럼 특징의 연속 동적 조절을 가능하게 한다.
콘트라스트(또는 이미지 콘트라스트)는 공간적인 관점에서, 레지스트가 제거될 수 있는 일정 도즈 범위(일면으로) 및 레지스트가 남아야 하는 일정 도즈 범위(반면에)에 걸쳐 도즈가 얼마나 빨리 변동하느냐를 규정한다. 따라서, 몇 가지 구현형태들에서, 이미지 콘트라스트는, 레지스트가 상대적으로 높은 도즈에 노광되어야 하는(그리고, 레지스트가 남아야 하는) 영역 및 레지스트가 상대적으로 낮은 도즈에 노광되어야 하는(그리고, 레지스트가 제거돼야 하는) 영역들을 나타내는, 웨이퍼 상의 도즈 차이이다. 다른 구현형태들에서, 이미지 콘트라스트는, 레지스트가 상대적으로 높은 도즈에 노광되어야 하는(그리고, 레지스트가 제거돼야 하는) 영역 및 레지스트가 상대적으로 낮은 도즈에 노광되어야 하는(그리고, 레지스트가 남아야 하는) 영역들을 나타내는, 웨이퍼 상의 도즈 차이이다. 특히, 광 빔(110)의 대역폭 외에, 이미지의 콘트라스트에 영향을 주는 스테이지 진동과 같은 인자들이 존재할 수 있다. 웨이퍼(120) 상에 인쇄되는 물리적 피쳐 또는 패턴(예를 들어, 선의 너비, 콘택 홀의 크기, 또는 선단부의 위치)의 이미징은, 많은 인자에 매우 민감하게 의존하며, 이러한 인자에 임의의 변동이 생기면 인쇄될 피쳐의 교란이 생길 수 있다. 실무상, 복수 개의 패턴 또는 피쳐가 웨이퍼(120) 상에 인쇄되며, 각각의 패턴은 패턴의 레이아웃 또는 기하학적 구조에 의존할 수 있는 상이한 콘트라스트를 가질 수 있다. 피쳐의 크기는 이러한 인자에 따라 변동한다. 이러한 변동의 측정은 임계 치수결정 균일성(Critical Dimension Uniformity; CDU)이라는 양으로 표시되는데, 이것은 웨이퍼 상의 피쳐의 크기의 변동(예를 들어, 나노미터 단위)을 정량화한다. 칩 제조사에 대하여, CDU는 기술적으로(및 경제적으로) 가능한 만큼 낮게 유지되어야 하고, 최소한 그 값은 웨이퍼(120)로부터 생산된 칩으로부터 얻어지는 디바이스의 기능에 의하여 결정되는 특정 한계를 초과하면 안 된다.
CDU에 대한 예산에 기여하는 것들 중 하나는 광 빔(110)의 대역폭이다. 대역폭이 기여하는 것은 다음과 같이 이해될 수 있다. 마스크의 이미지를 웨이퍼(120)에 투영하는 투영 렌즈에 색수차가 피할 수 없이 발생하기 때문에, 대역폭의 값에 의하여 특징지어지는 상이한 스펙트럼 컴포넌트들이 웨이퍼(120)의 평면보다 다소 위 또는 아래의 상이한 높이에 포커싱되고, 따라서 이미징은 웨이퍼(120) 상에 완벽하게 이미징되는 단일 단색 파가 있을 경우보다 다소 열화된다. 이러한 의미에서, 예를 들어 색수차의 효과는 웨이퍼 스테이지(142)가 전파되는 광 빔(110)의 방향 또는 그 반대로 약간 위아래로 이동하는 웨이퍼 스테이지(142)의 진동과 비교될 수 있다. 이러한 진동도 이미지의 스미어링을 초래하고, 결과적으로 임계 치수(CD)가 변동되게 하며, CDU가 증가되게 한다. 따라서, CDU는 대역폭에 영향받는다; 대역폭이 높아지면 콘트라스트가 낮아지기 때문에 CDU가 더 높아진다.
CDU에 기여하는 다른 요인들의 기여 정도는 웨이퍼(120)에 걸쳐서 또는 웨이퍼(120) 상의 단일 노광 필드(310)에 걸쳐서 변동할 수 있다. 그러므로 CDU는 웨이퍼(120)에 걸쳐서 변동하거나 노광 필드(310)에 걸쳐서 변동한다. 그러므로 다른 기여 요인들의 변동을 보상하는 추가적인 조작기가 있는 것이 유리하며, 이것은 대역폭이 국지적으로 측정되도록 요구하는 대역폭 "제어 노브"를 사용하여 정확하게 수행될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 방법은 노광 필드(310) 내의 각각의 포지션에서 대역폭을 국지적으로 제어하기 위하여 필요한 리소스를 제공한다. "제어 노브"를 어떻게 돌려서 스펙트럼 특징(대역폭과 같음)를 변경할지를 알기 위하여, 대역폭의 궤적에 입력이 제공될 필요가 있다. 이러한 입력은, 예를 들어 웨이퍼(120) 상의 측정으로부터, 즉, 뚜렷한 지문을 나타낼 수 있는 이전에 처리된 웨이퍼의 CDU의 측정으로부터 올 수 있고, 그러면 제어 노브는, 예를 들어 목표 대역폭, 또는 목표 또는 중심 파장일 수 있는 스펙트럼 특징을 조절하도록 조절될 수 있다.
이러한 사항을 고려하고 도 17 을 참조하면, 광 소스(105)에 의하여 생성되고 웨이퍼(120)로 지향되는 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특징을 제어하기 위한 프로시저(1700)가 수행된다. 프로시저(1700)는 펄스형 광 빔(110)을 광 소스(105)로부터 리소그래피 노광 장치(115)로 지향시켜서, 펄스형 광 빔(110)으로 웨이퍼(120)를 노광하는 단계를 포함한다(1705). 펄스형 광 빔(110)이 웨이퍼(120)를 노광하는 위치가 수신된다(1710). 수신된 위치에서 웨이퍼(120)를 노광하는 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특징이 추정된다(1715). 추정 동작은, 광 빔의 펄스의 복수 개의 광 스펙트럼을 수신하는 단계, 복수 개의 광 스펙트럼에 기초하여 합산된 스펙트럼을 형성하는 단계, 및 합산된 스펙트럼에 기초하여 스펙트럼 특징을 나타내는 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 추정 동작은, 프로시저(900)(도 9 에 도시), 프로시저(930)(도 11 에 도시), 프로시저(1100)(도 13 에 도시), 및 프로시저(1105)(도 15 에 도시)에 의하여 기술되는 것과 같이 수행될 수 있다.
펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특징은, 측정된 스펙트럼 특징(1720)에 기초하여 광 소스(105)의 특성을 조절함으로써, 펄스형 광 빔(110)이 웨이퍼(120)에 인가되는 수신된 위치에 기초하여 변경된다.
도 18 을 참조하면, 프로시저(1700), 및 특히 단계(1720)는, 수신된 위치에서 웨이퍼(120)의 물리적 특성을 측정하는 단계, 물리적 특성이 수락가능한지 여부를 결정하는 단계, 및 물리적 특성이 수락가능하지 않다고 결정되면, 웨이퍼(120)에 충돌하는 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 특징을 변경하여 웨이퍼(120)에서의 물리적 특성을 조절하기 위한 신호를 광 소스(105)로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
물리적 특성은 웨이퍼(120) 상에 형성된 피쳐일 수 있고, 이러한 피쳐는 콘트라스트로부터 유도된다. 예를 들어, 하나의 특성은 웨이퍼(120) 상의 CDU일 수 있다; CDU는 콘트라스트가 변함에 따라 변경된다. 추가하여, 프로시저(1700)가 물리적 특성을 측정하는 관점에서 설명되지만, 웨이퍼(120)는 동시에 조명될 수 있는 복수 개의 물리적 피쳐를 포함할 수 있으며, 각각의 물리적 피쳐는 자기 자신의 콘트라스트(및 콘트라스트에 대한 상이한 의존성)를 가진다. 프로시저(1700)는 직렬 또는 병렬로 복수 개의 물리적 특성에 적용될 수 있다.
도 19 를 참조하면, 프로시저(1700), 및 특히 단계(1720)는, 웨이퍼(120)를 처리하기 이전에, 하나 이상의 이전에 노출된 웨이퍼의 각각의 노광 필드(310)에서의 스캔 내의 물리적 특성을 측정하는 단계; 및 물리적 특성이 광 소스(105)로 노광되는 전체 웨이퍼(120)에 걸쳐서 어떻게 변동하는지를 추정하는 맵을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징은 측정된 스펙트럼 특징에 기초하여 광 소스의 특성을 조절함으로써, 펄스형 광 빔이 웨이퍼에 인가되는 위치에 기초하여 변경될 수 있고, 이러한 조절은 물리적 특성의 값을 생성된 맵 내에서 룩업하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 20 을 참조하여, 웨이퍼(2020)의 맵의 개략적인 표현이 도시된다. 이러한 맵은 물리적 특성이 웨이퍼(2020)에 걸쳐 어떻게 변동하는지를 보여준다. 번호는 예를 들기 위해서 제공된 것일 뿐이고, 실제 값을 의미하지 않는다. 예를 들어, 웨이퍼(2020)의 중심 근처에서, 물리적 특성 값은 일반적으로 작은 값(0 또는 1과 같음)인 반면에 웨이퍼(2020)의 에지를 따라서 물리적 특성 값은 상대적으로 큰 값(3 또는 4)이다. 더욱이, 맵은 물리적 특성이 각각의 노광 필드에 대해서 결정된다는 점에서 노광 필드로 분리되었지만, 예를 들어 노광 필드에 걸친 스캔 도중에 광 빔(110)의 각각의 펄스를 이용하여 물리적 특성을 서브-필드 레벨로 결정하는 것도 역시 가능하다.
다른 구현형태들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다. 예를 들어, 리소그래피 노광 장치(115)는 마스크없는 시스템일 수 있다; 이러한 시스템에서, 리소그래피 노광 장치(115)는 마스크가 없이 설계된다. 마스크없는 리소그래피는, 마스크없는 리소그래피가 균일한 조명을 생성하지 않는다는 점에서 마스크를 사용하는 리소그래피와는 다소 다르게 작동한다; 대신에 웨이퍼 상의 "레티클" 평면(즉, 투영 렌즈의 오브젝트 평면)이 요구된 패턴을 나타내도록 하는 방식으로 조명이 변조된다. 이와 같이, 조명기 시스템(129)은 가요성을 가지도록 설계된다; 오직 하나의 패턴만을 인쇄할 수 있는 머신은 빠른 속도로 구형이 되어 갈 것이다. 그러므로 마스크없는 장치(115) 내의 이러한 조명기 시스템(129)에는 공간적 광 변조기가 장착될 수 있고, 이것은 투영 렌즈의 오브젝트 평면에서의 로컬 세기를 원하는 패턴을 인쇄하기에 필요한 값으로 조절할 수 있다.

Claims (29)

  1. 광 소스에 의하여 생성되고 리소그래피 장치의 웨이퍼를 향해 지향되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 방법으로서,
    상기 광 빔의 펄스의 N 개의 광 스펙트럼의 세트를 수신하는 단계;
    수신된 N 개의 광 스펙트럼을 저장된 세트에 저장하는 단계;
    변환된 광 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 상기 저장된 세트 내의 광 스펙트럼을 변환하는 단계;
    평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 상기 세트 중의 적어도 2개의 광 스펙트럼을 서로 평균화하는 단계; 및
    상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 빔의 펄스의 N 개의 광 스펙트럼의 세트를 수신하는 단계는,
    측정 시스템의 검출기의 출력으로부터, 상기 펄스의 N 개의 광 스펙트럼의 세트를 수신하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 빔의 펄스의 N 개의 광 스펙트럼의 세트를 수신하는 단계는,
    펄스의 상기 N 개의 광 스펙트럼 각각에 대하여, 상기 펄스형 광 빔의 일부의 경로에 배치된 에탈론(etalon)의 출력에 있는 검출기로부터 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 3 항에 있어서,
    상기 펄스형 광 빔의 일부는 상기 펄스형 광 빔의 주요부(main portion)로부터 분할되는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장된 세트 내의 광 스펙트럼을 변환하는 단계는:
    상기 저장된 세트 내의 각각의 광 스펙트럼의 중심을 추정하는 단계;
    추정된 중심들 모두가 정렬되도록 상기 광 스펙트럼을 천이시키는 단계; 및
    각각의 광 스펙트럼을 스케일링하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장된 세트 내의 광 스펙트럼을 변환하는 단계는:
    상기 저장된 세트 내의 각각의 광 스펙트럼의 중심을 추정하는 단계; 및
    추정된 중심들 각각이 목표 파장과 정렬되도록 상기 광 스펙트럼을 천이시키는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 펄스형 광 빔의 파장을 새로운 파장으로 변경하라는 요청을 수신하는 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 저장된 세트 내의 광 스펙트럼을 변환하는 단계는,
    광 스펙트럼의 중심이 상기 새로운 파장과 정렬되도록, 상기 광 스펙트럼을 천이시키는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 광 스펙트럼을 서로 평균화하는 단계는:
    가중 인자에 의하여 상기 적어도 2개의 광 스펙트럼의 각각의 광 스펙트럼에 가중치를 부여하는 단계; 및
    합산된 스펙트럼을 형성하도록, 가중치가 부여된 광 스펙트럼의 각각의 세기를 가산하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 광 스펙트럼을 서로 평균화하는 단계는:
    N의 배수인 값으로 상기 합산된 스펙트럼을 제산하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계는,
    상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 대역폭 값을 추정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 대역폭 값을 추정하는 단계는,
    상기 평균화된 스펙트럼의 폭을 측정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 평균화된 스펙트럼의 폭을 측정하는 단계는,
    제 1 파라미터에서 상기 평균화된 스펙트럼의 제 1 폭을 측정하는 단계 및 제 2 파라미터에서 상기 평균화된 스펙트럼의 제 2 폭을 측정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 대역폭 값을 추정하는 단계는,
    상기 광 스펙트럼을 생성하는 분광계의 계기 함수(instrument function)로부터 소스 광 스펙트럼을 디콘볼루션하는 단계(deconvolving); 및
    디콘볼루션된 소스 스펙트럼의 폭을 측정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    추정된 스펙트럼 특징에 기초하여 신호를 출력하는 단계를 더 포함하고,
    상기 신호는 상기 광 소스에 연결된 스펙트럼 특성 선택 시스템을 작동시키기 위한 명령들의 세트를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 웨이퍼의 노광 필드에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔을 스캐닝하는 단계를 더 포함하고,
    각각의 노광 필드는 상기 광 빔의 복수 개의 펄스를 수광하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계는,
    상기 웨이퍼의 각각의 노광 필드 내에서 상기 스펙트럼 특징을 추정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 저장된 세트로부터 가장 오래된 광 스펙트럼을 제거하는 단계;
    상기 광 빔의 다른 펄스의 광 스펙트럼을 수신하는 단계; 및
    리프레시된 저장된 세트를 형성하도록, 다른 펄스의 수신된 광 스펙트럼을 상기 저장된 세트에 저장하는 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 방법은,
    변환된 광 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 상기 리프레시된 저장된 세트 내의 광 스펙트럼을 변환하는 단계;
    평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 세트 중의 적어도 2개의 광 스펙트럼을 서로 평균화하는 단계; 및
    상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 18 항에 있어서,
    상기 광 빔의 다른 펄스의 광 스펙트럼을 수신하는 단계는,
    상기 N 개의 광 스펙트럼의 세트를 형성하는 마지막 펄스에 후속하는, 상기 광 빔의 다음 펄스의 광 스펙트럼을 수신하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  21. 광 소스에 의하여 생성되고 리소그래피 장치의 웨이퍼의 노광 윈도우를 향해 지향되는 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 방법에 있어서, 상기 노광 윈도우는 N 개의 펄스를 가지는 방법으로서,
    노광 필드에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔을 스캐닝하는 단계; 및
    상기 노광 필드 내의 각각의 노광 윈도우에 대하여:
    스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신하는 단계;
    수신된 하나 이상의 광 스펙트럼을 저장된 세트에 저장하는 단계;
    변환된 광 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 상기 저장된 세트 내의 하나 이상의 광 스펙트럼을 변환하는 단계;
    평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 상기 세트 중의 적어도 2개의 광 스펙트럼을 서로 평균화하는 단계; 및
    상기 평균화된 스펙트럼으로부터, N 개의 펄스의 노광 윈도우에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 21 항에 있어서,
    상기 스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신하는 단계는,
    측정 시스템의 검출기의 출력으로부터, 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 저장된 세트 내의 하나 이상의 광 스펙트럼을 변환하는 단계는:
    상기 저장된 세트 내의 각각의 광 스펙트럼의 중심을 추정하는 단계;
    추정된 중심들 모두가 정렬되도록 상기 광 스펙트럼을 천이시키는 단계; 및
    각각의 광 스펙트럼을 스케일링하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 광 스펙트럼을 서로 평균화하는 단계는:
    가중 인자에 의하여 상기 적어도 2개의 광 스펙트럼의 각각의 광 스펙트럼에 가중치를 부여하는 단계; 및
    합산된 스펙트럼을 형성하도록, 가중치가 부여된 광 스펙트럼의 각각의 세기를 가산하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하는 단계는,
    상기 평균화된 스펙트럼에 기초하여 상기 펄스형 광 빔의 대역폭의 메트릭 값을 결정하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    각각의 노광 필드는, 시간 상 선행하는 노광 필드 또는 후속하는 노광 필드로부터 상기 스캐닝된 광 빔의 하나 이상의 펄스만큼 천이되는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  27. 제 21 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 노광 필드 내의 적어도 일부의 노광 윈도우에 대하여, 상기 스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신하기 이전에, 상기 저장된 세트로부터 가장 오래된 광 스펙트럼을 제거하는 단계를 더 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  28. ◈청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 21 항에 있어서,
    상기 노광 필드 내의 적어도 하나의 노광 윈도우에 대하여, 상기 스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신하는 단계는,
    상기 스캐닝된 광 빔의 펄스의 N 개의 광 스펙트럼을 수신하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 특징 추정 방법.
  29. 리소그래피 노광 장치의 N 개의 펄스의 노광 윈도우로 지향되도록 구성되는 펄스형 광 빔을 생성하는 광 시스템으로서,
    광 빔을 생성하도록 구성되는 광 소스;
    상기 광 빔을 상기 리소그래피 노광 장치로 지향시키도록 구성되는 빔 지향 시스템;
    제어 시스템으로서:
    노광 필드에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔을 스캐닝하고;
    상기 노광 필드 내의 각각의 노광 윈도우에 대하여:
    상기 스캐닝된 광 빔의 펄스의 하나 이상의 광 스펙트럼을 수신하며;
    수신된 하나 이상의 광 스펙트럼을 저장된 세트에 저장하고;
    변환된 스펙트럼의 세트를 형성하도록, 상기 저장된 세트 내의 상기 하나 이상의 광 스펙트럼을 변환하며;
    평균화된 스펙트럼을 형성하도록, 상기 세트 중의 적어도 2개의 광 스펙트럼을 서로 평균화하고;
    상기 평균화된 스펙트럼으로부터, N 개의 펄스의 노광 윈도우에 걸쳐 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특징을 추정하며;
    추정된 스펙트럼 특징에 기초하여 신호를 출력하도록 구성되는, 제어 시스템; 및
    상기 광 소스에 연결된 스펙트럼 특성 선택 시스템을 포함하고,
    상기 스펙트럼 특성 선택 시스템은 출력된 신호를 수신하고, 상기 출력된 신호에 기초하여 상기 광 소스 내의 상기 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 구성되는, 광 시스템.
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