KR101992516B1 - 마이크로리소그래피 장치의 작동 방법 - Google Patents

마이크로리소그래피 장치의 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101992516B1
KR101992516B1 KR1020157008698A KR20157008698A KR101992516B1 KR 101992516 B1 KR101992516 B1 KR 101992516B1 KR 1020157008698 A KR1020157008698 A KR 1020157008698A KR 20157008698 A KR20157008698 A KR 20157008698A KR 101992516 B1 KR101992516 B1 KR 101992516B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
distribution
array
light
illumination
mask
Prior art date
Application number
KR1020157008698A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150064062A (ko
Inventor
미카엘 파트라
Original Assignee
칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 filed Critical 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
Publication of KR20150064062A publication Critical patent/KR20150064062A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101992516B1 publication Critical patent/KR101992516B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70558—Dose control, i.e. achievement of a desired dose
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70083—Non-homogeneous intensity distribution in the mask plane
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G03F7/70116—Off-axis setting using a programmable means, e.g. liquid crystal display [LCD], digital micromirror device [DMD] or pupil facets
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70125—Use of illumination settings tailored to particular mask patterns
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70133—Measurement of illumination distribution, in pupil plane or field plane
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G03F7/704—Scanned exposure beam, e.g. raster-, rotary- and vector scanning
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

마이크로리소그래피 장치 작동 방법은 반사 광학 소자(M)의 어레이(34)를 포함하는 조명 시스템(20)을 제공하는 단계 - 각각의 반사 광학 소자(M)는 적어도 하나의 경사축(58, 60)을 중심으로 경사각만큼 경사지도록 구성되고, 상기 조명 시스템은 상기 어레이(34) 상에 광 조도 분포(82)를 생성하도록 구성되며 상기 광 조도 분포는 제 1 라인(76)을 따라 적어도 50%만큼 변화함 - ; 장치(10)의 스캔 방향(Y)에 평행하게 나아가고 상기 제 1 라인(76)의 이미지인 제 2 라인(76')을 따라 조명 필드(26)를 통해 이동하는 지점에 대한 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 스캔 집적 목표 광 에너지를 규정하는 단계; 상기 반사 광학 소자(M)들의 그룹(80) - 상기 그룹(80)을 통해 상기 제 1 라인(76)이 연장함 - 을 결정하는 단계; 상기 지점에 대한 스캔 집적 실제 각도 광 분포와 스캔 집적 실제 광 에너지는 단계 b)에서 규정된, 상기 목표 각도 광 분포 및 상기 목표 광 에너지에 각각 근사하도록, 상기 그룹(80)의 상기 반사 광학 소자(M)의 경사각을 결정하는 단계; 마스크(14) 상에 상기 어레이(34)의 이미지를 형성함으로써 상기 조명 필드(26)를 생성하는 단계; 및 상기 마스크(14)가 상기 스캔 방향(Y)을 따라 이동하는 동안 상기 표면(16) 상에 상기 조명 필드(26)에 의해 조명되는, 상기 마스크(14)의 일부를 이미징하는 단계를 포함한다.

Description

마이크로리소그래피 장치의 작동 방법{METHOD OF OPERATING A MICROLITHOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은 마이크로리소그래피 장치, 예컨대 투영 노광 장치 또는 마스크 검사 장치의 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 EUV 장치에 관한 것이며, 반사 광학 소자의 어레이의 실제 이미지는 이미징될 마스크 상에 생성된다. 본 발명의 목적은 또한 이러한 방법을 수행하는데 적합한 장치이다.
마이크로리소그래피(또한, 포토리소그래피 또는 간략히 리소그래피로도 지칭됨)는 집적 회로, 액정 디스플레이 및 다른 마이크로구조화된 장치의 제조를 위한 기술이다. 에칭 공정과 함께 마이크로리소그래피 공정은 예를 들면 실리콘 웨이퍼와 같은 기판상에 형성된 박막 스택 내에 피처를 패터닝하는데 이용된다. 제조의 각 층에서, 웨이퍼는 특정 파장의 광에 민감한 재료인 포토레지스트로 먼저 코팅된다. 다음으로, 상부에 포토레지스트를 갖는 웨이퍼가 투영 노광 장치 내의 마스크를 통해 투영광에 노광된다. 마스크는 포토레지스트에 이미징될 회로 패턴을 포함한다. 노광 이후에, 포토레지스트는 현상되어 마스크에 포함된 회로 패턴에 대응하는 이미지를 생성하도록 현상된다(developed). 다음으로 에칭 공정이 회로 패턴을 웨이퍼 상의 박막 스택으로 전사한다. 마지막으로, 포토레지스트가 제거된다. 상이한 마스크를 이용한 이 공정의 반복으로 다층의 마이크로구조화된 구성요소가 완성된다.
투영 노광 장치는, 일반적으로, 예컨대 직사각형이나 곡선형 슬릿(curved slit)의 형태를 가질 수 있는 마스크 상의 필드를 조명하는 조명 시스템을 포함한다. 이 장치는 마스크를 정렬하기 위한 마스크 스테이지, 마스크 상의 조명 필드를 갖는 부분을 포토레지스트 상에 이미징하는 투영 오브젝티브(종종, '렌즈'로도 지칭됨) 및 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 스테이지를 더 포함한다.
투영 노광 장치의 발달의 주 목적들 중 하나는 웨이퍼 상에서 더욱 작은 치수(dimension)를 갖는 구조를 리소그래피 방식으로 한정할 수 있도록 하는 것이다. 작은 구조는 높은 집적 밀도를 야기하며, 이것은 일반적으로 이러한 장치의 도움으로 생성된 마이크로구조화된 구성요소들의 성능에 있어서 유리한 효과를 갖는다. 더욱이, 높은 집적 밀도에 의해, 더 많은 구성요소들이 단일 웨이퍼 상에서 형성될 수 있고, 이것은 장치의 처리량(throughput)을 증가시킨다.
과거에, 이러한 목적을 성취하기 위하여 다양한 접근법들이 추구되었다. 한 접근법은 마스크의 조명을 개선하는 것이다. 이상적으로, 투영 노광 장치의 조명 시스템은 잘 한정된 각도 광 분포 및 에너지를 갖는 투영 광으로 마스크 상에 조명된 필드의 각각의 지점을 조명한다. 각도 광 분포라는 용어는 마스크 상에서 특정 지점을 향하여 수렴하는 광 번들의 광 에너지가 광 번들을 구성하는 광선의 다수의 방향 사이에서 분포되는 것을 설명한다.
마스크 상에 충돌하는 투영 광의 각도 광 분포는 일반적으로 포토레지스트상에 이미징될 패턴의 종류에 적응된다. 예컨대, 비교적 대형 피쳐는 소형 피쳐 보다는 상이한 각도 광 분포를 요할 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 각도 광 분포는 종래의, 환형의, 2중극의 그리고 4중극의 조명 설정으로 지칭된다. 이러한 용어는 조명 시스템의 동공 평면의 조도 분포를 나타낸다. 환형 조명 설정에 의해, 예컨대, 오직 환형 영역만이 동공 평면에서 조명된다. 그러므로, 투영 광의 각도 광 분포에는 각도의 작은 범위만이 존재하며 모든 광선은 작은 각도로 마스크상에 사선으로 충돌한다.
과거에, 원하는 각도 광 분포는 회절 광학 소자, 줌 오브젝티브 및 액시콘 소자의 한 쌍에 의해 종종 생성되었다. 회절 광학 소자는 줌 오브젝티브와 엑시콘 소자의 도움으로 변형될 수 있는 기본 각도 광 분포를 결정한다. 이러한 접근법의 단점은 각도 광 분포를 변형하기 위한 유연성이 제한되는 것이다. 예컨대, 환형 조명 세팅으로부터 2중극 조명 세팅으로의 변화는 회절 광학 소자의 교환을 포함한다.
그러므로, 원하는 각도 광 분포를 생성하기 위하여 미러 어레이를 사용하는 것이 제안되어 왔다. 이러한 조명 시스템은, 예컨대, EP 1 262 836 A1, US 2006/0087636 A1, US 7,061,582 B2 및 WO 2005/026843 A2에서 기재된다. 이러한 조명 시스템에서, 미러 어레이는 원하는 기하학적 형상 및 와 조도 분포를 갖는 모명 필드를 마스크 상에 조명하는 광학 래스터 소자를 조명한다.
US 2010/0157269 A1에 개시된 조명 시스템에서, 광학 래스터 소자가 생략된다. 미러 어레이는 그러므로 마스크 상에 바로 이미징된다. 이러한 이유로, 미러 어레이는 마스크 상에 조명되는 필드와 동일한 전체 기하학적 형상을 갖는다. 주어진 시간에, 마스크 상의 지점은 오직 단일 방향으로부터 조명될 수 있고, 이 방향은 당시에 그 지점을 조명하는 미러의 경사각에 의해 결정된다. 그럼에도 불구하고, 상기 지점이 조명 필드를 통한 스캔 동작 동안 이동하면서 상이한 방향으로부터 연속적으로 조명될 수 있기 때문에, 거의 자의적인 각도 광 분포가 얻어진다. 원하는 각도 조명 분포는, 그러므로, 선행 기술의 다른 조명 시스템에서와 마찬가지로 동시에 생성될 수 없되 스캔 집적 이후에만 가능하다. 광원과 미러 어레이 사이에 배열된 광학 래스터 소자는 어레이의 모든 미러가 정확히 동일한 방식으로 광원에 의해 조명되는 것을 보장한다. 이것은 미러 어레이의 제어를 간소화한다. 미러 상의 균일한 조명 조건은 또한, 미러 어레이를 조명하는 광 빔의 측방향 이동이 마스크 레벨에서의 각도 광 분포 및 광 에너지에 대한 영향을 주지 않는 것을 보장한다.
장치의 해상도를 개선하기 위한 또 다른 접근법은 투영 광의 파장을 감소시키는 것이다. 최근까지도, 가장 정교한 투영 노광 장치는 진공 자외선(VUV) 스펙트럼 범위인 193nm의 파장을 갖는 투영 광을 사용했다. 또한, 그동안에, 투영 노광 장치를 이용할 수 있고, 오직 13.5nm의 파장을 갖는 투영 광을 사용한다. 이러한 파장은 극자외선(EUV) 스펙트럼 범위에 있으므로, 이러한 장치는 종종 단순히 EUV 장치로 지칭된다. EUV 투영 광에 충분히 투명한, 이용 가능한 광학 물질이 존재하지 않으므로, 이러한 장치는 반사(catoptric) 형태이고, 즉, 이들은 미러만 포함한다.
미러 어레이가 직접적으로 마스크를 조명하게 하는, 즉, 이미징 관계를 파괴하는 중간 광학 래스터 소자를 갖지 않는 접근법은 EUV 장치에 대하여 또한 상당한 장점을 갖는데, 이것은 이 접근법이 조명 시스템에서 요구되는 반사 표면의 수를 줄이므로 장치의 처리량을 개선하는 것을 돕기 때문이다.
본 발명의 목적은, 반사 광학 소자의 어레이가 마스크 상에 이미징되는 리소그래피 장치의 동작 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 각도 광 분포 및/또는 광 에너지가 미세하게 조절되고 마스크에 포함되는 패턴에 더 우수하게 적응될 수 있는 것을 보장할 것이다.
본 발명에 있어서, 이러한 목적은:
a) 반사 광학 소자의 어레이를 포함하는 조명 시스템을 제공하는 단계 - 각각의 반사 광학 소자는 적어도 하나의 경사축을 중심으로 경사각만큼 경사지도록 구성되고, 조명 시스템은 어레이 상에 광 조도 분포를 생성하도록 구성되며, 상기 광 조도 분포는 제 1 라인을 따라 적어도 50%만큼 그리고 바람직하게는 적어도 75%만큼 변화함 - ;
b) 장치의 스캔 방향에 평행하게 연장하고 제 1 라인의 이미지인 제 2 라인을 따라 조명 필드를 통해 이동하는 지점에 대한 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 스캔 집적 목표 광 에너지를 규정하는 단계;
c) 반사 광학 소자의 그룹을 결정하는 단계;
d) 지점에 대한 스캔 집적 실제 각도 광 분포와 스캔 집적 실제 광 에너지는 단계 b)에서 규정된 목표 각도 광 분포 및 목표 광 에너지에 각각 근사하도록 그룹의 반사 광학 소자의 경사각을 결정하는 단계;
e) 단계 d)에서 결정된 경사각을 설정하는 단계;
f) 어레이 상에 광 조도 분포를 생성하는 단계;
g) 마스크 상에 어레이의 실제 이미지를 형성함으로써 조명 필드를 생성하는 단계; 및
h) 마스크가 스캔 방향을 따라 이동하는 동안 조명 필드에 의해 조명되는 마스크의 일부를 표면상에 이미징하는 단계를 포함하는 방법에 의해 성취된다.
본 발명은 어레이의 반사 공학 소자의 균일한 조명은 감소된 시스템 복잡도를 야기할 수 있되 마스크 레벨의 각도 광 분포 및 또는 광 에너지의 설정에 관련하여 상당한 단점을 갖는다는 개념을 기초로 한다. 더욱 구체적으로, 조명 필드를 통과하는 지점의 조명에 기여하는 각각의 반사 광학 소자가 동일한 조도에 의해 조명된다면 이러한 조도는 각도 광 분포와 광 에너지가 조절될 수 있는 최소 유닛이다.
반대로, 조명 필드를 통하여 이동하는 지점이 연속적으로 상이한 조도를 경험하도록 본 발명은 반사 광학 소자를 의도적으로 상이하게 조명할 것을 제안한다. 스캔 집적 후의 광 각도 광 분포와 광 에너지가 중요하기 때문에 이것이 가능하다. 반사 광학 소자 상에서 크게 변화하는 조도는 스캔 집적 이후 마스크 상의 지점 상에서 각도 광 분포 및 광 에너지를 더욱 미세하게 조절하는 것이 가능하게 한다.
이것은 제품의 무게를 제기 위한 한 쌍의 저울을 위하여 사용되는 중량의 세트에 의해 비교될 수 있다. 여러 상이한 무게가 존재해야만, 무게의 총 합이 적어도 우수한 근사치로 제품의 무게와 동일하도록 상이한 무게를 결합하는 것이 가능하다. 모든 무게가 동일할 경우, 상당히 개략적인 근사치만이 성취될 수 있다.
일 실시예에서, 그룹은 적어도 8개의 반사 광학 소자를 포함하고, 여기서 적어도 5개의 상이한 조도가 적어도 8개의 반사 광학 소자 상에서 발생한다. 이것은, 이용 가능한 상이한 조도가 충분하고, 이것으로 인해, 각도 광 분포 및 광 에너지가 수립될(assembled) 수 있음을 보장한다.
어레이 상의 조도 분포가 변화하지 않을 경우, 단계 d)는
d1) 상기 지점에 대한 상기 스캔 집적 실제 각도 광 분포 및 상기 스캔 집적 실제 광 에너지가 상기 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 상기 스캔 집적 목표 광 에너지와 각각 상이하도록 허용되게 하는, 최대 편차를 규정하는 단계; 및
d2) 상기 최대 편차를 초과하지 않는 방식으로 상기 그룹의 각각의 반사 광학 소자에 대한 경사각을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
최적화 문제의 해법을 일반적으로 포함하는 이러한 접근법은 스캔 집적 실제 각도 광 분포 및 스캔 집적 실제 광 에너지가 단계 b)에서 명시된 목표 각도 광 분포 및 목표 광 에너지에 각각 근사하는 것을 보장한다.
어레이 상의 조도 분포가 변할 경우에, 마스크 레벨에서의 조명 조건은 어레이 상의 조명 분포의 이동에 의해 이동될 수 있다. 이러한 이동은 종종 완전히 가압될 수 없는 광원의 빔 방향 변동의 결과로서 발생할 수 있다. 광원 및 조명 시스템이 종종 수 미터씩 이격되기 때문에, 빔 방향의 미세한 변형은 어레이 상의 조도 분포의 상당한 측방향 이동으로 변형한다.
어레이가 광학 적분기를 조명하는 조명 시스템에 있어서, EP 2 209 135 A1은 미러 어레이 상의 광원에 의해 생성되는 조도 분포를 감지하며 미러 어레이의 경사각의 실시간 조절을 수행하여 마스크 레벨에서의 안정적인 조명 조건을 보장하는 것을 제안한다. 그러나, 어레이가 수천 또는 수백만 개의 미러를 포함할 수 있는 것을 염두에 둘 경우, 이러한 접근법은 상당히 복잡한 제어 기법을 요한다. 이로써, 실시간 제어는 어려워진다.
이러한 이유로, 어레이 상의 광 분포가 단계 f) 동안 변할 경우, 경사각은 전혀 변하지 않는 것이 선호될 수 있다. 이것은, 경사각이 정교한 방식으로 결정되므로 마스크 레벨에서의 조명 조건이 어레이 상의 광 분포의 이동에 의해 크게 영향받지 않을 것을 일반적으로 요구할 것이다. 단계 d)는:
d1) 지점에 대한 스캔 집적 실제 각도 광 분포 및 스캔 집적 실제 광 에너지가 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 스캔 집적 목표 광 에너지와 각각 상이하도록 허용되게 하는 최대 편차를 규정하는 단계;
d2) 장치의 동작 동안 발생할 수 있는 어레이 상의 조도 분포의 최대 이동을 규정하는 단계; 및
d3) 어레이 상의 조도 분포의 최대 이동이 발생할 경우, 최대 편차를 초과하지 않는 방식으로 그룹의 각각의 반사 광학 소자에 대한 경사각을 결정하는 단계를 포함한다.
단계 d3)의 결정은 최적화 알고리즘을 사용하여 이용될 수 있다. 최적화 동안, 최대 편차가 초과되지 않을때 까지, 그룹의 반사 광학 소자의 경사각이 변경된다. 최적 알고리즘은 편차가 허용될 수 있는 최대 편차보다 작아진 뒤에 바로 종결될 수 있다. 또 다른 옵션은 특정 시간 기간 동안 최적화 공정이 지속되어서, 최적화가 더 나은 결과를 산출할 수 있는 것이다. 최적화는, 선행 기술의 해결책과 다르게 경사각의 실시간 제어를 위해 의도되는 것이 아니라, 경사각의 초기 설정을 위해 의도되는 것이다. 이러한 초기 설정은 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및/또는 스캔 집적 목표 광 에너지가 변형될 경우에만 변경되어야 한다. 그러므로, 경사각의 최적 세트가 얻어질 때 때까지, 보통 최적화를 수행할 시간은 충분하다. 이어서, 그룹의 각각의 반사 광학 소자에 대한 경사각이 단계 d3)에서 결정될 수 있으므로, 어레이 상의 조도 분포의 변화는 스캔 집적 실제 각도 광 분포 및 스캔 집적 실제 광 에너지에 대한 최소 효과를 갖는다. 다시 말해서, 최적화 알고리즘이 전역 최적값을 찾는 것을 입증할 수 있을 때까지, 최적화 공정은 계속된다.
최적화 알고리즘은 혼합 정수 선형 문제의 해법을 포함할 수 있다. 이러한 문제는 표준 수치 알고리즘을 사용하여 해결될 수 있다. 최적화를 개선하기 위하여, 경험적 접근법 및 특히 가변 인근 기울기(VND)가 사용될 수 있다.
어레이 상의 조도 분포가 제 1 라인을 따르는 가우스 분포 또는 수퍼 가우스 분포에 따라 적어도 실질적으로 변하는 경우에, 이것은 어레이 상의 조도 분포의 이동을 또한 허용하는 경사각의 한 쌍을 찾기 위하여 수행되어야 하는 최적화를 활용하는 것이 발견된다.
마스크가 단일 스캔 방향을 따라서만 이동하므로, 각도 광 분포와 광 에너지를 미세 조절하는 관점에 의해, 스캔 방향에 상응하고 제 1 라인에 평행한 하나의 방향을 따라 어레이 상의 조도를 변경하는 것은 충분하다. 결과적으로, 어레이 상의 조도 분포는 제 1 라인에 수직인 방향을 따라 적어도 실질적으로 일정할 수 있다. 이것은, 조도 분포의 이동이 크로스 스캔 방향을 따르는 것이 아닌 스캔 방향만을 따르는 효과를 가질 수 있는 것을 보장한다. 더욱이, 필드 의존 각도 광 분포가 요구되지 않을 경우, 최적화 공정은 단일 그룹의 반사 광학 소자에 대해서만 수행될 수 있는데, 이것은 상이한 크로스 스캔 위치를 조명하는 기타 그룹에서의 반사 광학 소자가 동일한 방식으로 제어될 수 있기 때문이다.
스캔 집적 이후 마스크 레벨에서의 각도 광 분포를 미세 조절할 수 있도록 하기 위하여, 각각의 반사 광학 소자에 이용 가능한 경사각의 연속하는 범위가 존재해야 한다. 반대로, 적어도 하나의 반사 소자는 이것이 마스크의 조명에 기여하지 않는 경사 위치를 가져야 한다.
본 발명의 목적은, 또한 상기 기재된 방법을 수행할 수 있는 장치이다. 본 발명에 따른 장치는:
a) 광원,
b) 조명 시스템으로서
- 각각의 반사 광학 소자가 적어도 하나의 경사축을 중심으로 경사각만큼 경사지도록 구성되는, 반사 광학 소자들의 어레이,
- 광원과 어레이 사이의 광 경로에 배열된 제 1 광학 시스템 - 제 1 광학 시스템은 광원에 의해 방출된 광을 집광하고 어레이 상에 광 조도 분포를 생성하도록 구성되며, 광 조도 분포는 제 1 라인을 따라 적어도 50%만큼 변화함 - ,
- 어레이와 조명될 마스크 사이에 배열된 제 2 광학 시스템으로서,
-- 제 2 광학 시스템은 마스크 상에 조명 필드를 생성하도록 구성되고, 조명 필드는 반사 광학 소자의 어레이의 실제 이미지가 되고,
-- 제 1 라인은 장치의 스캔 방향에 평행하게 연장하는 마스크 상의 제 2 라인 상에 이미징되는, 제 2 광학 시스템,
- 제어 유닛으로서,
-- 제 2 라인을 따라 조명 필드를 통해 이동하는 지점에 대한 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 스캔 집적 목표 광 에너지를 수신하는 단계;
-- 지점에 대한 스캔 집적 실제 각도 광 분포 및 스캔 집적 실제 광 에너지는 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 스캔 집적 목표 광 에너지에 각각 근사하도록, 제 1 라인이 연장하는 각각의 반사 광학 소자에 대한 경사각을 결정하는 단계;
-- 결정된 경사각을 설정하는 단계를 수행하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는 조명 시스템, 및
c) 표면상에 마스크를 이미징하도록 구성되는 투영 오브젝티브를 포함한다.
[정의]
용어 "광"은 임의의 전자기 방사선 특히, 가시광선, UV, DUV, VUV 및 EUV 광을 지칭한다.
용어 "광선"은 본 명세서에서 전파 경로가 선으로 기술될 수 있는 광을 지칭하는데 이용된다.
용어 "광 선속"은 본 명세서에서 단일 지점으로부터 발산하고 및/또는 이것으로 수렴하는 복수 개의 광선을 지칭하는데 이용된다.
용어 "광 빔"은 본 명세서에서 특정 렌즈 또는 기타 광학 요소를 통과하는 전체 광을 지칭하는데 이용된다.
용어 "표면"은 본 명세서에서 3차원 공간 내의 임의의 평면 또는 곡선 표면을 지칭하는데 이용된다. 표면은 보통 필드 또는 동공 평면을 갖는 경우와 같이 본체의 일부이거나 또는 그로부터 완벽히 분리될 수 있다.
용어 "광학적으로 켤레"는 본 명세서에서 2개의 지점 또는 2개의 표면 사이의 이미징 관계를 지칭하는데 이용된다. 그러므로, 한 지점으로부터 발산하는 광 선속은 광학적으로 켤레인 지점에서 수렴한다.
용어 "필드 평면"은 본 명세서에서 마스크 평면에 광학적으로 켤레인 평면을 지칭하는데 이용된다.
용어 "동공 평면"은 본 명세서에서 마스크 평면 또는 기타 필드 평면내의 상이한 지점들을 통과하는 주변 광선이 교차하는 평면을 지칭하는데 이용된다. 당해 분야에서 일반적인 것처럼, 용어 "동공 평면"은 또한 수학적 개념에서는 평면이 아니나 엄격하게는 약간 곡선으로서, 동공 표면으로 칭해야 한다.
용어 "균일"은 본 명세서에서 위치에 의존하지 않는 특성을 지칭하는데 이용된다.
용어, "조도 분포" 또는 "공간 조도 분포"는 본 명세서에서 광이 충돌하는 표면 위에서 총 조도가 어떻게 변하는지를 나타내는데 사용한다. 보통, 공간 조도 분포는 함수(I s (x, y))로 기재할 수 있으며, 여기서 x, y는 표면 상의 지점의 공간 좌표이다.
용어, "각도 조도 분포"는 본 명세서에서 광 선속을 구성하는 광선의 각도에 따라 광 선속의 조도가 어떻게 변하는지를 나타내는데 사용한다. 보통, 각도 조도 분포는 함수(I α (α, β))로 기재할 수 있으며, α, β는 광선의 방향을 기재하는 각도좌표이다. 만약 각도 조도 분포가 필드 의존성을 갖는다면, Iα는 또한 필드 좌표(x, y)의 함수, 즉 I α =I α (α, β, x, y)일 것이다.
용어, "스캔 방향"은 본 명세서에서 마스크가 노광동안 이동하는 방향을 표시하는데 사용된다. 보통, 이러한 방향은 웨이퍼의 가장자리(rim)에 도달할 경우 전환된다. 그러므로, 스캔 방향은 실제로 공간에서의 비방향적 배향이다.
본 발명의 다수의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 결부한 아래의 상세한 설명을 참조로 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투영 노광 장치의 개략적인 투사도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치를 통한 자오 단면이다.
도 3은 조명 필드가 마이크로미러들의 어레이의 이미지로서 마스크 상에 형성되는 방법을 상당히 개략적으로 도시한다.
도 4는 마이크로미러들의 어레이의 일부의 투사도이다.
도 5는 마이크로미러들의 어레이의 일부의 개략적인 단면도이다.
도 6은 회전 대칭 가우시안 조도 분포가 직사각형 조도 분포에서 형성되는 방법을 도시한다.
도 7은 2개의 다이어그램을 사용하여 동일한 지점을 설명한다.
도 8은 2중극 조명 세팅의 경우의 조명 시스템의 동공 평면의 개략적인 투사도이다.
도 9는 미러들의 그룹이 동공 평면을 조명하는 방법을 도시한다.
도 10은 도 9에 상응하되, 미러들의 그룹상에서 이동된 조도 분포를 갖는다.
도 11은 조명된 필드의 링 세그먼트의 형상을 갖는 제 2 실시예에 따른 마이크로미러들의 어레이 에 대한 개략적인 상면도이다.
도 12는 마이크로미러가 비스듬한 방식으로 배열되는 제 3 실시예에 따른 마이크로미러들의 어레이에 대한 개략적인 상면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 중요한 방법 단계를 설명하는 흐름 다이어그램이다.
Ι. 투영 노광 장치의 일반적인 구조
도 1은 본 발명에 따른 투영 노광 장치(10)를 도시하는 상당히 개략적인 투사도이다. 장치(10)는 예컨대 포토레지스트에 의해 형성될 수 있는 감광성 층(16) 상에 마스크(14)의 아랫측 상에 배열된 반사 구조(12)의 패턴을 이미징하는 역할을 한다. 감광성 층(16)은 웨이퍼 스테이지(도 1에서 미도시)에 의해 홀드되는 웨이퍼(18) 또는 기타 적절한 기판에 의해 지지된다.
투영 노광 장치(10)는 5nm에서 30nm 사이의 중앙 파장을 갖는 투영 광(PL)을 생성하도록 구성되는 광원(LS)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 투영 광(PL)의 중앙 파장은 대략 13.5nm이므로 극자외선 스펙트럼 범위(EUV)에 있다. 특히 6.6nm에서 6.8nm 사이의 기타 파장이 또한 가능하다.
도시된 실시예에서, 광원은 자유 전자 레이저(FEL)이다. 이러한 장치는 예컨데 WO 2009/121438 A1으로부터 알려진다. 투영 노광 장치(10)는 마스크(14)의 아랫면 상에 광원(LS)에 의해 생성된 투영 광(PL)을 보내는 조명 시스템(20)을 더 포함하고, 여기서 이것은 이하에서 조명 필드(24)로서 지칭되는 필드를 조명한다. 조명 시스템은 도시된 실시예에서 연장된 직사각형의 기하학적 형상을 갖는다. 이하에서 추가로 기재될 다른 실시예에서, 조명 필드(24)는 링 세그먼트의 형상을 갖는다.
투영 광학 장치(10)는, 광감성 층(16) 상에, 조명 필드(24)내에서 주어진 시간에 위치되는 구조(12)를 이미징하는 투영 오브젝티브(26)를 더 포함한다. 투영 오브젝티브(26)는
Figure 112015033006956-pct00001
인 배율(β)을 가지므로, 조명 필드(24)의 영역에 위치된 구조(12)의 감소된 이미지(24')는 감광성 층(16) 상에 형성된다.
투영 노광 장치(10)는, 마스크(14)가 감광성층(16)의 노광 동안 웨이퍼(18)와 동시에 변위되는 스캔 동작을 위해 설계된다. 마스크(14) 및 웨이퍼(18)의 변위 움직임은 각각 화살표(A1 및 A2)로 도 1에서 표시된다. 웨이퍼(18)와 마스크(14)의 속도의 비는 투영 렌즈(26)의 배율(β)과 동일하다. 도시된 실시예에서, 이미지(24)는, 마스크(14) 및 웨이퍼(18)가 노광 동작 동안 동일한 방향으로 움직이도록 직선이 된다(erect)(β>0). 조명 필드(24)는 노광 동작 동안 스캔형 방식으로 마스크(14)를 지나가므로, 조명 필드보다 상당히 큰 영역이 감광성 층(16)에 전사될 수 있다.
도 1에서, 광 번들(28)이 표시되고, 이것은 조명 필드(24)내에서의 지점으로부터 발산한다. 광 번들(28)은 투영 오브젝티브(26)에 들어가고, 이것은 감광성 층(16)이 배열되는 투영 오브젝티브(26)의 이미지 평면의 단일 지점 상으로 광 번들(28)이 수렴하게 한다. 구조(12)가 배열되는 투영 오브젝티브(26)의 오브젝트 평면의 필드 지점과 감광성 평면(16)이 배열되는 이미지 평면 사이의 관계는 보통 이미징 관계 또는 광학적 켤레로도 지칭된다.
투영 오브젝티브(26)에 들어가는 광 번들(28)의 개방 각도는 그 오브젝트측 개구수(NA)의 측정이다. 배율(
Figure 112015033006956-pct00002
)의 결과로서, 투영 오브젝티브(26)의 이미지측 개구수(NA)는 배율(
Figure 112015033006956-pct00003
)의 가역(reciprocal)에 의해 증가된다.
Ⅱ. 조명 시스템
도 2는 투영 노광 장치(10)를 통한 개략적인 자오단면이다. 보통, 광원(LS)은 중간 초점 지점(30)에 투영 광을 집중시키는 콜렉터(미도시)를 포함한다. 이러한 실시예에서 단일 자유형 미러에 의해 형성되는 제 1 광학 시스템(32)은 이하에서 더욱 상세하게 기재될 방식으로 초점 지점(30)으로부터 마이크로미러(M)의 어레이(34)를 향해 투영광을 보낸다. 어레이(34)는 투영 노광 장치(10)의 전체 시스템 제어(38)에 연결되는 제어 유닛(36)에 의해 제어된다.
어레이(34)의 마이크로미러들(M)은 미러(42, 44, 46)를 포함하고 미러(44)의 인근의 동공 평면(49)을 갖는 제 2 광학 시스템(41)의 오브젝트 평면(40)에 배열된다. 마지막 미러(48)는 그레이징 입사용으로 설계된다. 제 2 광학 시스템(41)은 투영 오브젝티브(26)의 오브젝트 평면과 일치하는 이미지 평면(50) 상에 오브젝트 평면(40)에 배열된 마이크로미러들(M)을 이미징한다. 마스크(14)의 아랫면 상에 생성되는 조명 필드(24)는 그러므로 어레이(34)의 실제 이미지이다. 이러한 이유로, 어레이(34) 및 조명 필드는 제 2 광학 시스템(41)이 X 및 Y 방향을 따른 동일한 배율을 갖는 한 동일한 기하학적 형태를 갖되 일반적으로 상이한 크기를 갖는다.
도 3은 상당히 개략적인 표현으로, 광원(LS), 제 1 광학 시스템(32), (상면도에서의) 마이크로미러(M)의 어레이(34), 제 2 광학 시스템(41) 및 어레이(34)의 실제 이미지에 의해 형성된 조명된 필드(26)를 도시한다. 도 3에서 제 2 광학 시스템(41)에 의해 수립된 이미징 관계는, 상이한 방향으로 2개의 상이한 마이크로미러들(M) 상의 지점으로부터 발산하고 최종적으로 조명된 필드(26)의 2개의 광학적으로 켤레인 지점으로 수렴하는 2개의 광 번들(52a, 52b)로 도시된다.
도시된 실시예에서, 어레이(34)는 정규 그리드형 패턴에 배열되는 8×27개의 마이크로미러(M)를 포함한다. 각각의 마이크로미러(M)는 각각의 마이크로미러(M)에 대하여 개별적으로 제어될 수 있는 경사각에 의해 2개의 직교 경사축에 대하여 경사질 수 있다. 이것은 어레이(34)의 일부(54)의 확대된 투사도를 도시하는 도 4에 도시된다. 일부(54)는 공통 기판(56) 상에 배열된 6×6개의 마이크로미러(M)를 포함한다. 58, 60으로 표시되는 직교 경사축은 마이크로미러(M)들 중 하나에 대하여 표시된다. 동일한 입사각을 갖고 충돌하는 2개의 광 광선(LR1 및 LR2)은 광의 각도 분포가 개별적으로 마이크로미러들(M)을 경사지게 함으로써 어떻게 변형될 수 있는 지 도시한다.
도 5는 어레이(34)의 4개의 마이크로미러(M)를 통한 개략적인 단면도이다. 각각의 마이크로미러(M)는 미러 기판(60) 및 그에 적용되는 반사 코팅(62)을 포함한다. 보통, 코팅(62)은 교번하는 굴절률을 갖는 복수의 이중 박막을 포함한다. 코팅은 투영광(PL)에 대한 반사도를 극대화하려는 목적으로 설계된다. 정전 액추에이터(64, 66)는 원형 보드(68) 상의 마이크로미러(M) 아래에 배열되어서, 고체 상태 조인트(70, 72)에 의해 한정되는 경사축을 중심으로 마이크로미러들(M)을 경사지게 한다.
어레이(34)의 마이크로미러(M)로부터의 광 번들은 마이크로미러의 특정 경사각에 대한 마스크(14)의 조명에 기여할 수 없다. 특정 양의 광은 의도적으로 제어된 방식으로 손실될 수 있다. 이것은, 어레이(34)와 이미지 평면(50) 사이의 특정 지점에서 조명 시스템(20)의 개구의 적절한 배치에 의해 성취될 수 있다. 동공 평면(49) 근처에 이러한 개구를 위치시키는 것은, 이러한 배치가 일반적으로 액추에이터(64, 66) 및/또는 고체 상태 조인트(70, 72)에 대한 요건을 완화시키는 다른 것들 사이에서 필수 경사각을 감소시키기 때문에 유리할 수 있다.
Ⅲ. 마이크로미러 어레이의 제어
도 3을 다시 참조하면, 마스크 레벨에서의 원하는 조명 조건이 조명 시스템(20)의 도움으로 어떻게 성취될 수 있는지 기재될 것이다.
마스크(14) 상의 각각의 지점은 잘 한정된 광 에너지 및 각도 광 분포를 갖고 조명되어야 한다. 일반적으로, 마스크(14)의 각각의 지점에 의해 수신된 광 에너지는 동일해야 하고 일반적으로 이것은 또한 각도 광 분포에 적용된다. 그러나, 마스크(14)는 노광 동안 조명 필드(26)를 통해 이동하므로, 이러한 조건은 조명 필드(26)의 지점에 있어서 또한 충족될 필요는 없다. 대신에, 이러한 조건이 마스크 상의 개별적인 지점이 조명 필드를 통해 완전히 이동된 후에 충족되는 것은 충분하다. 그러므로, 조명된 필드(26)의 조도는 광 에너지, 즉, 스캔 집적 조도가 목표 광 에너지와 동일할 경우 변화할 수 있다.
유사한 개념은 각도 광 분포에도 또한 적용된다. 예컨대, 마스크(14) 상의 지점이 2중극 조명 세팅에 상응하는 2개의 대향하는 방향으로부터 조명되어야 할 경우, 개별적인 지점이 조명 필드(26)를 통해 그 경로의 처음 절반 동안 하나의 측으로부터만 독점적으로 조명되고 예컨대 그 나머지 절반 동안 대향하는 측으로부터 독점적으로 조명되는 것은 충분하다. 스캔 집적 이후, 지점은 필요시 양쪽 방향으로부터 고르게 조명된다.
이하에서, 투영 노광 장치(10)의 스캔 방향(Y)에 수직인 크로스-스캔 방향(X)을 따르는 특정 위치에서의 마스크(14) 상의 지점은 조명 필드(26)를 통과하는 것으로 가정될 것이다. 스캔 방향(Y)을 따른 마스크(14)의 스캐닝 움직임의 결과로, 상기 지점은 스캔 방향(Y)에 평행하게 연장하는 라인(76')을 따라 조명 필드(26)를 통해 이동한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 라인(76')은 마이크로미러(M)의 그룹(80)의 실제 이미지인 띠(78)를 통해 연장한다. 설명적인 목적으로, 그룹(80)의 마이크로미러(M) 및 또한 그 이미지(띠(78))는 흑색으로 도시된다. 라인(76')은 도 3에 도시된 바와 같이 마이크로미러(M)의 그룹(80)을 통해 연장하는 라인(76)의 이미지이다.
마스크(14) 상의 지점이 라인(76)을 따라 띠(78)를 통과하는 동안, 이것은 그러므로 그룹(80)에 속하는 8개의 마이크로미러(M)에 의해 연속하여 조명될 것이다. 그룹(80)의 각각의 마이크로미러(M)는 상이한 조도를 갖는 광원(LS)에 의해 조명되고, 여기서, 그룹(80)의 모든 8개의 마이크로미러(M)는 상이한 경사각에 의해 배향되는 것이 또한 가정된다. 그러므로, 띠(78)를 관통하는 마스크의 지점이 상이한 조도 및 또한 상이한 입사 방향을 갖는 8개의 광 번들에 의해 연속하여 조명될 것이다. 상이한 그룹(80)에 있어서, 상이한 입사 방향은 상이한 방향으로부터의 조명 필드(26) 상에 충돌하는 광 번들(52a, 52b)에 의해 도 3에 개략적으로 도시된다.
그러므로, 각각의 마이크로미러(M)에 대한 조도 및 그 경사각을 신중하게 결정함으로써, 스캔 집적 이후 마스크(14) 상의 각각의 지점에 대한 거의 임의의 자의적인 광 에너지 및 각도 광 분포를 생성하는 것이 가능하다. 실제로, 그룹(80)내의 마이크로미러(M)의 수가 더 클수록, 원하는 목표 광 에너지 및 원하는 목표 각도 광 분포를 갖는 마스크(14) 상의 지점을 조명하기 위한 유연성이 더 커질 것이다. 이러한 결정이 수행되고, 이것은 이하의 섹션 Ⅴ에서 더욱 상세히 기재될 것이다.
어레이(34) 상의 모든 마이크로미러(M)가 동일한 조도(I0)를 갖고 조명될 경우, 이것은, 마스크(14) 상의 목표 광 에너지 및 목표 각도 광 분포를 성취하는 것은 어렵다. 이로써, 광 에너지 및 각도 광 분포는 각각의 마이크로미러(M) 상의 조도(I0)에 의해 주어진 동일한 단계에서만 조절될 수 있다. 그러므로, 각각의 미러(80)의 조도 분포는 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 75%만큼 변화해야 한다. 50%의 변형은, 최소 조도가 최대 조도의 50%가 되는 것을 의미한다. 조도의 이러한 변형은 마스크레벨에서의 광 에너지 및 각도 광 분포를 미세하게 조절하는 것을 가능하게 한다.
한편으로, 마스크(14) 상의 지점은 그 크로스-스캔 위치(X)와 관련없는 동일한 광 에너지를 갖고 조명되어야 한다. 그러므로, 각각의 그룹(80)에 있어서, 모든 마이크로미러(M) 상의 조도에 대한 정수는 일치해야 한다.
이것은, 조도가 x 방향이 아닌 y 방향만을 따라 변화하는 방식으로 어레이(34)를 조명함으로써 단순히 성취될 수 있다. 이러한 맥락으로, 어레이(34)를 지칭하는 방향(x,y)이 개별적으로 마스크 레벨에서 방향(X, Y)에 상응하는 것이 언급되어야 한다. 제 2 광학 시스템(41)이 그 오브젝트 평면(40) 및 그 이미지 평면(50)에서의 좌표계를 회전시킬 수 있으므로, 한편으로는 방향(x, X) 및 다른 한편으로는 방향 (y, Y)이 평행이 될 필요가 없다.
Ⅳ. 마이크로미러 어레이의 조명
도 3의 다이어그램(I(x) 및 (I(y))은 광원 및 제 1 광학 시스템(32)에 의해 생성되는 어레이(34) 상의 가능 조도 분포를 도시한다. 다이어그램(I(x))에서, 상이한 파선은 이들이 어레이(34)의 좌측 상에 도시된 추가 파선으로 표시되는 바와 같이 상이한 y 좌표에 해당한다. 그러므로, x-방향에 평행하게 연장하는 로우(row)의 모든 마이크로미러(M)는 동일한 조도를 갖고 조명된다. 그러나, 상이한 로우는 상이한 조도를 갖고 조명된다. 예컨대, 어레이(34)의 중심의 로우는 어레이(34)의 측방향 에지에서의 로우보다 더욱 강하게 조명된다.
도시된 실시예에서, 마스크 레벨에서의 스캔 방향(Y)에 상응하는 y 좌표에 대한 이러한 의존성은 가우스 함수에 의해 근사되는 것이 가정된다. 그러므로, 각각의 그룹(80)에서, 마이크로미러들(M)은 어레이(34)의 우측에 도시된 그래프에서 도 3에서 82로 표시되는 바와 같이 가우스 조도 분포(I(y))를 갖고 조명된다.
엄밀하게 말하면, 어레이(34) 상의 조도 분포가 중요한 것이 아니라 각각의 마이크로미러(M)에 의해 반사되는 조도가 중요하다. 그러므로, 도 3에 도시된 조도 분포(I(x) 및 I(y))를 성취하기 위한 단순한 방법은, 반사된 광이 원하는 강도를 얻는 방식으로 각각의 마이크로미러(M) 상의 반사 코팅(62)을 개별적으로 디튜닝하는 것이다. 그러나, 이것이 비교적 높은 광 손실을 포함하므로, 원하는 조도 분포가 어레이(34) 상에서 얻어지도록 제 1 광학 시스템(32)을 설계하는 것이 바람직하다.
이하에서, 도 6 및 도 7을 참조하여 광 빔의 회전 대칭 가우스 조도 분포가 특정 방향을 따른 직사각형 조도 분포로 변형될 수 있는 방법이 기재될 것이다. 도 6은 초점 지점(30)으로부터 발산하는 투영 광 빔(84)을 통한 단면을 좌측에 도시한다. 점선은 회전 대칭 가우스 조도 분포를 의미한다. 그러므로, 광 빔(84)의 중심에서의 조도는 그 둘레에서보다 더 높다.
광빔(84)은 초점 지점(30) 뒤에서 발산하므로, 광 빔(84)의 주 전파 축에 대하여 정의된 바와 같이 각도 광 분포를 고려하는 것은 더욱 적절하다. 이로써, 가우스 조도 분포에서, 조도는 더 큰 각도에 대한 조도보다 작은 각도에 있어서 더 높다. 그러므로, 큰 각도를 갖는 지역이 위치 공간에서 압축(compress)되어야 하는 반면에 각도 공간의 작은 각에 상응하는 지역은 위치 공간에서 팽창되어야 한다. 이것은 도 6에서 조도가 높은 광 빔(84)의 축 근처에서 영역(86)에 의해 도 6에서 도시된다. 이러한 각도 영역(86)은 어레이(34) 상에 도시된 영역(86')으로 위치 공간에서 팽창된다. 반대로, 광 빔(84)의 원주에 인접한 각도 영역(88)은 영역(86')과 동일한 조도를 갖는 위치 공간의 영역(88')을 형성하도록 압축된다.
도 7은 상이한 방식으로 동일한 개념을 설명한다. 가우스 조도 분포(Ig(x))를 나타내는 상부 다이어그램과 직사각형 조도 분포(Ir(x'))를 나타내는 하부 다이어그램 사이의 화살표는 광이 제 1 광학 시스템(32)에 의해 상이한 x 위치들 사이에서 광이 어떻게 이동되어야 하는지 표시한다. 이하의 함수(x'(x))는 하부 다이어그램의 어떠한 x' 위치가 상부 다이어그램의 위치(x)에 의해 조명되어야 하는지를 기재하는 것으로 도시될 수 있다:
Figure 112015033006956-pct00004
(1).
항(χ0)은 가우스 조도 분포가 무한대로 연장하는 것(도 7의 상부 다이어그램을 참조)을 염두에 두고, 사용될 수 있는 조도 분포(Ig(x))의 부분을 기재한다. 항(σ)은 일반적으로 가우스 조도 분포의 표준 편차를 표시한다.
식(1)을 기초로, 제 1 광학 시스템(32)을 위한 적절한 설계는 표준 알고리즘을 사용하여 쉽게 추론될 수 있다.
일반적으로, 광원(LS)이 고휘도를 갖고, 즉, 방출된 광 빔이, 주어진 평면에서 작은 직경 및 작은 다이버전스를 가질 경우에 제 1 광학 시스템(32)의 설계는 더욱 단순해질 수 있다. 5nm에서 30nm 사이의 스펙트럼 범위로 구성되고 이러한 특성을 갖는 광원은 예컨대 싱크로트론 또는 자유 전자 레이저(FEL)와 같은 전자 기반 광원이다. 이미징 관계를 수립할 필요가 없으므로, 고휘도는 단일 반사 표면만을 갖는 제 1 광학 시스템(32)을 설계하는 것을 가능하게 한다. 가능한 적은 수의 반사표면을 사용하는 것은 일반적으로 각각의 반사 표면에 의해 불가피하게 유발되는 광 손실을 줄일 목적에 있어서 EUV 장치에 유익하다.
Ⅴ.경사각의 결정
이하에서, 마스크 상의 각각의 지점이 목표 광 에너지 및 목표 각도 광 분포를 갖는 스캔 집적 이후에 조명되도록 마이크로미러(M)에 대한 경사각이 연산될 수 있는 방법이 설명될 것이다.
먼저, 어레이(34) 상의 조도 분포가 결정되어야 한다. 바람직하게는, 어레이 상의 조도 분포는 이하에서 기재될 최적화를 간소화하도록 먼저 신중하게 설계된다. 설계값으로부터의 실제 조도 분포의 편차는 이로써 측정되고 알고리즘에서 고려된다.
이하의 설명은 단일 그룹(80)에만 관련된다. 어레이(34) 상의 조도 분포가 x 방향을 따라 변화하지 않을 경우, 이하의 알고리즘을 한 번만 수행하는 것은 충분하다. x 방향을 따르는 변형 또한 존재할 경우, 알고리즘은 하나 이상의 그룹(80)에 대하여 수행되어야 한다.
마스크 지점 상의 각도 광 분포 및/또는 광 에너지가 크로스 스캔 방향(X)을 따라 변할 경우 동일한 것이 적용된다. 또한, 이러한 경우에, 알고리즘은 각각의 그룹(80)에 대하여 별도로 수행되어야 한다.
더욱이, 마스크 레벨에서의 원하는 목표 각도 광 분포가 조명 시스템(20)의 동공 평면(49)의 조도 분포 내로 변형될 수 있고, 조도 분포는 M개의 극(P1 내지 PM)의 결합인 것이 가정된다. 도 8에서, 동공 평면(49)의 예시적인 조도 분포는 Y 2중극 조명 설정(M=2)에 대하여 도시된다.
극(Pk)의 목표 조도는
Figure 112015033006956-pct00005
가 되어야 한다. 이로써 그룹(80)에 의해 마스크(14) 상에 조명된 지점의 목표 총 조도는
Figure 112015033006956-pct00006
로 주어진다. 조명 필드(26)를 통해 이동한 후에, 이러한 목표 총 조도는 이러한 지점에 의해 수신된 목표 광 에너지에 정비례한다. 이러한 목표 총 조도는 그룹(80)의 마이크로미러의 조도의 총 합보다 작아서, 마스크 상의 조도를 미세 조정하는 것을 허용할 수 있다.
그러나, 이하에서
Figure 112015033006956-pct00007
로 표시되는 각각의 극(Pk)에서의 실제 조도는 일반적으로 목표 조도(ak)로부터 벗어난다. 목표 총 조도로부터의 총 조도의 최대 편차(
Figure 112015033006956-pct00008
)가 허용될 경우, 이것은 이하와 같이 기재될 수 있다:
Figure 112015033006956-pct00009
(2).
유사하게, 각각의 극(Pk)의 조도의 최대 허용된 편차는 이하에 의해 정의될 수 있다:
Figure 112015033006956-pct00010
(3).
파라미터(f≥1)는 동공 평면(49)의 개별적인 극의 조도의 편차가 총 조도로부터의 편차보다 보통 덜 중요한 것을 기재한다.
각각의 마이크로미러(M)의 경사각이 변수(cij)로 기재될 수 있다. 여기서, i번째 마이크로미러(M)가 그로부터 반사된 투영 광이 동공 평면(49)의 극(Pj)의 조명에 기여하도록 경사질 경우에 Cij는 1이 될 것이다. 그렇지 않으면 Cij는 0이다.
각각의 마이크로미러(M)가 주어진 시간에 오직 단일 극(Pj)만을 조명할 수 있기 때문에, 이것은 조건
Figure 112015033006956-pct00011
(4)을 야기하고, 여기서 N은 각각의 그룹(80)의 마이크로미러(M)의 총 수가 된다. 부등식 부호는, 또한 i번째 마이크로미러(M)가 마스크(14)의 조명에 전혀 기여하지 않는 위치로 이동될 수 있다는 점을 따른다.
그룹(80) 내의 j번째 마이크로미러(M) 상의 실제 조도는 도 9에 표시된 바와 같이 bj로 표시된다. 그러므로, 경사각(bi)의 주어진 결합에 의해 얻어진 극(Pk)의 실제 조도(
Figure 112015033006956-pct00012
)는 이하에 의해 주어진다:
Figure 112015033006956-pct00013
. (5).
필수적인 경계 조건을 갖는 상기 조건(2) 및 (3)을 보장하는 경사각(cij)의 결합에 이르기 위하여, 이것은 이하의 최적화 문제를 야기한다:
Figure 112015033006956-pct00014
(6).
이것은, 수립된 수치 알고리즘에 의해 해결될 수 있는 혼합 정수 선형 문제가 되도록 한다. 이러한 알고리즘은 충분한 질의 해답이 발견될 때까지 증가하는 품질의 현재 최상의 해답의 시퀀스를 생성한다. 게다가, 이 알고리즘은 현재 최적 해답의 품질과 글로벌 최적값 사이의 차이에 대한 경계(bound)를 연산할 수 있다. 알고리즘이 특정한 더 긴 시간 동안 그 동작을 지속하도록 허용할 경우, 이것은 해답의 품질이 얼마나 최대로 증가할 수 있는지에 대한 정보를 유예하도록 허용한다. 특히, 알고리즘은 또한 그 현재 최고 해답이 전역 최적값이므로 추가 개선이 가능하지 않음을 입증할 수 있다.
Ⅵ. 마이크로미러 어레이에 대한 조도 분포의 이동
상기 섹션 Ⅴ에서, 그룹(80)의 i번째 마이크로미러 상의 실제 조도(bi)는 변하지 않는 것이 가정된다. 그러나, 적어도 광원의 특정 형태에 의해, 어레이(34) 상의 조도 분포의 변형이 발생할 수 있다. 특히, 광원(LS)이 어레이(34)로부터 상당히 먼 거리에 배열될 경우에, 광원(LS)에 의해 방출되는 광 빔의 방향의 미세한 변동은 어레이(34) 상의 조도 분포의 상당한 이동을 야기한다.
조도 분포가 x 방향을 따라 변하지 않을 경우, 이것이 도 3을 참조하여 상기 기재된 바와 같이, x 방향을 따르는 조도 분포의 이동은, 어레이(34) 상에서 생성된 조도 분포가 어레이(34)에 대하여 특정 길이로 x 방향을 따라 연장하는 한 마스크(14)의 조명에 대한 임의의 효과를 가지지 않을 것이다.
그러나, 투영 노광 장치(10)의 스캔 방향(Y)에 상응하는 y 방향으로, 어레이(34) 상의 조도는 스캔 집적 이후 마스크 상에서의 원하는 각도 광 분포 및 광 에너지를 미세 조정할 수 있도록 변화한다. y 방향을 따르는 조도 분포의 이동은 점선(82')으로 도 3에서 도시되는 I(y) 다이어그램에 표시된다.
조도 분포의 이러한 이동은 각각의 그룹(80)의 마이크로미러(M)가 상이한 조도에 의해 조명되는 효과를 갖는다. 이것은 일반적으로 스캔 집적 이후 마스크 상의 변형된 광 에너지 및 각도 광 분포를 야기한다.
발명자는, 마이크로미러(M)의 경사각을 적절하게 결정함으로써 허용가능한 한계치로 이러한 변형을 감소시키는 것이 가능하다는 것을 발견한다. 실제로, 섹션 Ⅴ에서 상기 언급된 접근법에 의해서만, 마스크 레벨에서의 각도 광 분포 및 광 에너지 - y 방향을 따른 어레이(34) 상의 조도 분포의 이동에 의해 유발됨 - 가 허용가능한 한계치 내에서 유지되는 것을 보장하는 경사각{cij}의 세트를 찾는 것이 가능한 것이 입증되었다. 이것은, 각각의 그룹(80)에서의 적당한 수(N)의 마이크로미러(M)에 있어서도 참이다. 이것이 수십억 개의 마이크로미러(M)를 포함하는 어레이(34)를 제공하기 위한 실현 가능한 접근법이 아니므로, 이것은 중요하다.
어레이(34) 상의 조도 분포가 이동할 수 있을 경우, 식(5)은 이하에 의해 교체되어야 하고:
Figure 112015033006956-pct00015
(7),
여기서, 인덱스(l)는 상이한 측방향 이동에 의해 달라지는 i번째 마이크로미러(M) 상의 상이한 조도를 표시한다. 계수(bil)는 이동된 조도 분포(l)에 대한 i번째 마이크로미러(M) 상의 실제 조도를 표시한다. 이로써, 식(6)의 최적화 문제는 다시 혼합된 정수 선형 문제인 식(8)이 된다. 최적화를 개선하기 위하여, RINS 또는 라운딩 및 특히 VND(가변 인근 경사)와 같은 경험적인 방법이 상당히 적절하며 문제를 매우 효율적으로 해결하도록 돕는다.
Figure 112015033006956-pct00016
(8)
조도 분포의 상이한 이동에 대한 마이크로미러(M) 상의 실제 조도를 나타내는 계수(bil)가 측정되지 않을 경우, 이들은 이하의 방식으로 연산될 수 있다:
y 방향을 따르는 어레이(34) 상의 조도 분포(I(j))가 수퍼 가우스 함수
Figure 112015033006956-pct00017
(9)에 의해 주어지는 것이 가정되고 p는 수퍼 가우스 파라미터가 된다. 인수(ln(10))는 조도가 1/10씩 x 방향을 따라 연장하는 어레이(34)의 에지에서 감소되는 것을 기재한다. 더욱이, 어레이(34)는 y=-1로부터 y=+1로 y 방향을 따라 연장하는 것이 가정된다.
최적화를 위하여, d는 양의 그리고 음의 부호를 갖고, 발생할 수 있는 최대 이동이며 이러한 길이는 2d/(L-1)만큼 서로 분리되는 더 작은 이동(l=l, ...L)으로 균일하게 분할되는 것이 또한 가정된다. L=25는 명확하게 고려된 이동(l)에 더하여 연산 시간과 최대 d의 자의적인 이동에 대한 결과의 성취가능한 정확도 사이에서 우수한 구성을 제공하는 것이 발견된다. 이동 (l)에 대한 이동된 조도 분포(I l (y))는
Figure 112015033006956-pct00018
(10)에 비례한다.
이로써, 이동(l)에 대한 그 i번째 마이크로미러(M)에 대한 강도(bil)는
Figure 112015033006956-pct00019
(11)로 주어진다.
식(11)은 식(8)의 최적화 문제에 대한 경사각(cij)을 결정하는데 사용될 수 있다.
이하에서, y 방향을 따르는 조도 분포의 이동에 대한 각도 광 분포 및 광 에너지의 불변성은 도 8 내지 도 10을 참조하여 질적으로 기재될 것이다.
도 8에 도시된 조명 시스템(20)의 동공 평면(49)의 예시적인 조도 분포는, 동일한 조도를 갖고 Y 방향을 따라 이격되는 2개의 극(P1, P2)으로 구성된다. 이러한 Y 2중극 설정은 특히 도 8에서 도시된 바와 같이 마스크(14) 상의 X 방향을 따라 배열되는 이미징 구조(12)에 특히 적절하다.
상기 추가로 기재된 바와 같이, 어레이(34)의 각각의 그룹(80)은 동공 평면(49)의 극(P1, P2)을 완전히 조명한다. 이것이 성취될 수 있는 방법을 설명하는 도 9의 좌측에서, 8개의 마이크로미러(M)로 구성된 그룹(80) 중 하나가 도시된다. 어레이(34) 상의 y 방향을 따르는 가우스 조도 분포(I(y))는 그룹(80)의 각각의 마이크로미러(M)는 상이한 조도에 의해 조명되는 효과를 갖는다. 더욱 구체적으로, 그룹(80)의 중심의 마이크로미러는 그룹(80)의 단부에서의 마이크로미러(M)로서 강하게 조명된다. 도 9에서, 더 높은 조도는 마이크로미러(M)의 더 어두운 채색으로 표시된다.
각각의 마이크로미러(M)는 이것이 동공 평면(49)의 임의의 자의적인 위치에서의 투영 광으로 보내지도록 경사질 수 있다. 명료함을 위하여, 각각의 마이크로미러(M)에 관련된 광 스팟은 극(P1, P2)과 동일한 기하학적 형상 및 크기를 갖는 것이 추가로 가정된다. 도 9의 상부에서, 마이크로미러(M) 중 하나와 그에 관련된 스팟(90)이 도시된다.
복수의 스팟(90)을 서로 위에서 중첩시킴으로써, 개별적인 극(P1 및 P2)을 향해 반사된 광을 보내는 마이크로미러(M)의 선택에 따른 조도를 갖는 극(P1, P2)을 생성하는 것이 가능하다.
도 9에서, 스팟(90)을 중첩함으로써 양쪽 극(P1, P2)에서의 조도와 완전히 동일한 작은 수의 마이크로미러(M)를 갖고 성취되는 것이 일반적으로 불가능하므로, 극(P1)은 극(P2)보다 다소 더 밝다(더 어두운 채색으로 표시됨)는 것을 알 수 있다. 그러나, 극(P1, P2)의 조도 사이의 차가 작으므로 이것은 허용될 수 있다.
도 10은 어레이(34) 상의 조도 분포가 +y 방향을 따라 이동된 후의 경우를 도시한다. 그러므로, 그룹(80)의 중간의 마이크로미러가 최고 조도로 더는 조명되지 않는다. 결정적인 점은, 극(P1, P2)에 대한 마이크로미러(M)의 할당이 선택되어서 마이크로미러(M) 상의 변경된 조도가 동공 평면(49)의 조도 분포에 실질적으로 영향을 미치지 않는다는 것이다. 다시 말해서, 극(P1, P2)은 그전과 실질적으로 동일한 방식으로, 즉 도 9에 도시된 기존의 조도 분포에 의해 도 10에서 조사된다. 극(P1, P2)의 조도는 어레이(34) 상의 조도 분포가 이동하되 이러한 변화가 허용될 수 있을 때에 일반적으로 약간 변경될 것이다.
극(P1, P2)의 조도가 어레이(34) 상의 조도 분포의 이동에 실질적으로 불변일 경우에, 이것은 마스크 레벨에서의 스캔 집적 광 에너지에 대하여 또한 적용된다. 이것은 전체 동공 평면(49) 위에서 집적된 조도에 광 에너지가 비례하기 때문이다. 그러나, 식(2) 및 (3)에 의해 표시되는 바와 같이, 허용된 공차는 이러한 측면에서 더 제한될 수 있다.
특정 제 1 옵틱(32)과 함께 특정 광원(LS)은 어레이(34)의 조명의 이동으로부터 멀어진 기타 및/또는 추가 변동을 갖는 것이 알려지고 및/또는 기대될 경우, 상기 기재된 최적화 절차가 여전히 적용될 수 있다. 식(10)의 L개의 상이한 조도 분포(I l (y))는 상기 기타 및/또는 추가 변동을 나타내는 분포에 의해 단순히 교체되어야 한다.
Ⅶ. 대안적인 실시예
a) 곡선형 조명 필드
도 2 내지 도 10에 도시된 실시예에서, 어레이(34)의 마이크로미러(M)가 정규 직사각형 그리드에 배열되는 것이 가정된다. 제 2 광학 시스템(41)에 의해 수립된 이미징 관계의 결과로, 이것은 조명 필드(26)의 직사각형 형상을 야기한다.
특정 투영 오브젝티브(26)에 의해, 조명 필드는 링 세그먼트의 형상을 갖는 것이 선호된다. 도 11은 이러한 곡선형 조명 필드(126')를 야기하는 마이크로미러(M)의 어레이(134)의 구성을 도시한다. 여기서, 그룹(180)은 y 방향을 따라 서로 뒤에 배열되는 8개의 마이크로미러(M)에 의해 다시 형성된다. 그룹(180)은 Y 방향을 따라 약간 이동되므로, 어레이(134) 및 그러므로 조명 필드(126)는 대략 링 세그먼트의 형상을 갖는다.
b) 갭 배향
보통, 이들이 하나 이상의 경사축을 중심으로한 경사가 가능할 경우, 인접한 마이크로미러(M) 주변에 작은 갭을 남기는 것이 불가피할 것이다. 갭이 y 방향에 평행하게 연장할 경우, 상기 기재된 어레이(34 및 134)의 경우와 마찬가지로, 이러한 갭은 마스크(14) 상에 이미징되므로 또한 조명 필드(126)는 투영 광에 의해 조명되지 않는 좁은 띠를 포함할 것이다. 이것은 보통 허용불가능하다.
하나의 접근법은 제 2 광학 시스템(41)의 오브젝트 평면(40) 다소 외부에 어레이(34, 134)를 또는 이미지 평면(50)의 다소 외부에 마스크를 배열하는 것이다. 이로써, 92로 표시되는 갭이 마스크(14) 상에 날카롭에 이미징되지 않는다. 이러한 접근법에 관한 추가 정보는 상기 추가로 언급된 US 2010/0157269로부터 얻어질 수 있다.
도 12에 또 다른 접근법이 도시된다. 여기서, 마이크로미러(M)가 비스듬한 패턴으로 배열되므로 또한 갭(92)은 y 방향에 관하여 비스듬하게 나아간다. 스캔 집적의 결과로, 마스크 상의 각각의 자의적인 지점은 그 스캔 움직임 동안, 갭(92)을 통과하는 동안 한번 만 조명되지 않을 것이다. 이것은, 도 12에서 좌측에 표시된 2개의 선(94, 96)을 따라 확인될 수 있다. 이것은 조명 필드(226)의 지점의 X 위치에 관계없이 참이다. 그러므로, 마스크(14) 상의 각각의 지점은 동일한 광 에너지를 수신한다.
이러한 실시예에서, y 방향에 평행하게 연장하는 마이크로미러(M)의 비스듬한 로우는 그룹(80)에 더 이상 필수적으로 상응하지 않는다는 것을 또한 알 수 있다. 더욱 구체적으로, 마스크 상의 지점은 상이한 로우에 속하는 마이크로미러의 이미지를 통해 일반적으로 이동할 것이다. 이로써, 식(6) 또는 식(8)은 다수의 그룹에 대하여 동시에 해결되어야 한다.
조명 필드(226)의 짧은 측방향 에지가 Y 방향으로 평행하게 나아가는 것을 보장하기 위하여, 필드 스탑은 마스크(14) 바로 아래에서 또는 어레이(234) 바로 위에서 배열될 수 있다.
Ⅷ. 중요한 방법 단계
도 13은 본 발명에 따른 마이크로리소그래피 장치를 동작하는 중요한 단계를 설명하는 흐름 다이어그램이다.
단계 S1에서, 반사 광학 소자(m)의 어레이(34)를 갖는 조명 시스템이 제공되고, 여기서 광 조도 분포는 제 1 라인(76)을 따라 적어도 50%만큼 변화한다.
단계 S2에서, 제 1 라인(76)의 이미지(76')을 따라 이동하는 지점에 대한 목표 각도 광 분포 및 목표 광 에너지가 규정된다.
단계 S43에서, 제 1 라인(76)이 연장하는 반사 광학 소자(M)의 그룹(80)이 결정된다.
단계 S4에서, 그룹(80)의 반사 광학 소자(M)의 경사각(cij)이 결정된다.
단계 S5에서, 경사각(cij)이 제어 유닛(36)에 의해 설정된다.
단계 S76에서, 광 조도 분포는 광원(LS) 및 제 1 광학 시스템(32)을 사용하여 어레이(34) 상에 생성된다.
단계 S7에서, 어레이(34)의 실제 이미지는 마스크(14) 상에 생성된다.
단계 S8에서, 마스크(14)의 일부가 표면, 예컨대 감광성 표면(16) 상에 이미징되는 동안, 마스크(14)는 스캔 방향(Y)을 따라 이동한다.

Claims (16)

  1. 마이크로리소그래피 장치 작동 방법으로서,
    a) 반사 광학 소자(M)의 어레이(34)를 포함하는 조명 시스템(20)을 제공하는 단계 - 각각의 반사 광학 소자(M)는 적어도 하나의 경사축(58, 60)을 중심으로 경사각만큼 경사지도록 구성되고, 상기 조명 시스템은 상기 어레이(34) 상에 광 조도 분포(82)를 생성하도록 구성되며, 상기 광 조도 분포는 제 1 라인(76)을 따라 적어도 50%만큼 변화함 - ;
    b) 장치(10)의 스캔 방향(Y)에 평행하게 연장하고 상기 제 1 라인(76)의 이미지인 제 2 라인(76')을 따라 조명 필드(26)를 통해 이동하는 지점에 대한 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 스캔 집적 목표 광 에너지를 규정하는 단계;
    c) 상기 제 1 라인(76)이 연장하는 상기 반사 광학 소자(M)들의 그룹(80)을 결정하는 단계;
    d) 상기 지점에 대한 스캔 집적 실제 각도 광 분포와 스캔 집적 실제 광 에너지가 단계 b)에서 규정된 상기 목표 각도 광 분포 및 상기 목표 광 에너지에 각각 근사하도록 상기 그룹(80)의 상기 반사 광학 소자(M)의 경사각을 결정하는 단계;
    e) 단계 d)에서 결정된 상기 경사각을 설정하는 단계;
    f) 상기 어레이(34) 상에 상기 광 조도 분포를 생성하는 단계;
    g) 마스크(14) 상에 상기 어레이(34)의 실제 이미지를 형성함으로써 상기 조명 필드(26)를 생성하는 단계; 및
    h) 상기 마스크(14)가 상기 스캔 방향(Y)을 따라 이동하는 동안 상기 조명 필드(26)에 의해 조명되는 상기 마스크(14)의 일부를 표면(16) 상에 이미징하는 단계를 포함하는, 작동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 단계 d)는:
    d1) 상기 지점에 대한 상기 스캔 집적 실제 각도 광 분포 및 상기 스캔 집적 실제 광 에너지가 상기 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 상기 스캔 집적 목표 광 에너지와 각각 상이하도록 허용되게 하는, 최대 편차를 규정하는 단계; 및
    d2) 상기 최대 편차를 초과하지 않는 방식으로 상기 그룹(80)의 각각의 반사 광학 소자(M)에 대한 경사각을 결정하는 단계를 포함하는, 작동 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 단계 d2)는 혼합 정수 선형 문제의 해법을 포함하는 최적화 알고리즘을 사용하여 수행되는, 작동 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 어레이(34) 상의 상기 광 조도 분포가 단계 f) 동안 변화하는 경우, 상기 경사각은 변경되지 않는, 작동 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 단계 d)는
    d1) 상기 지점에 대한 상기 스캔 집적 실제 각도 광 분포 및 상기 스캔 집적 실제 광 에너지가 상기 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 상기 스캔 집적 목표 광 에너지와 각각 상이하도록 허용되게 하는 최대 편차를 규정하는 단계;
    d2) 단계 f) 동안 발생할 수 있는, 상기 어레이(34) 상의 상기 조도 분포의 최대 이동을 규정하는 단계; 및
    d3) 상기 어레이(34) 상의 상기 조도 분포의 상기 최대 이동이 발생할 경우, 상기 최대 편차를 초과하지 않는 방식으로 상기 그룹(80)의 각각의 반사 광학 소자(M)에 대한 경사각을 결정하는 단계를 포함하는, 작동 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 단계 d3)에서, 상기 그룹(80)의 각각의 반사 광학 유닛(M)에 대한 상기 경사각은, 상기 어레이(34) 상의 상기 조도 분포의 변화가 상기 스캔 집적 실제 각도 광 분포 및 상기 스캔 집적 실제 광 에너지에 대한 최소한의 영향을 주도록 결정되는, 작동 방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 단계 d3)은 혼합 정수 선형 문제의 해법을 포함하는 최적화 알고리즘을 사용하여 수행되는, 작동 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 혼합 정수 선형 문제를 해결하기 위한 경험적인 접근법으로서 가변 인근 경사(Variable Neighborhood Descent; VND)가 사용되는, 작동 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어레이(34) 상의 조도 분포는 상기 제 1 라인(76)에 수직인 방향(X)을 따라 적어도 실질적으로 일정한, 작동 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어레이(34) 상의 상기 조도 분포는 상기 제 1 라인(76)을 따르는 가우스 분포 또는 수퍼 가우스 분포에 따라 적어도 실질적으로 변화하는, 작동 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 반사 광학 소자(M)에 대해 이용 가능한 경사각의 연속하는 범위가 존재하는, 작동 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그룹(80)은, 적어도 8개의 반사 광학 소자(M)를 포함하며, 상기 적어도 8개의 반사 광학 소자 상에서 적어도 5개의 상이한 조도가 발생하는, 작동 방법.
  13. 마이크로리소그래피 장치로서,
    a) 광원(LS),
    b) 조명 시스템(20)으로서
    - 반사 광학 소자들(M)의 어레이(34) - 각각의 반사 광학 소자(M)는 적어도 하나의 경사축(58, 60)을 중심으로 경사각만큼 경사지도록 구성됨 - ,
    - 상기 광원(LS)과 상기 어레이(34) 사이의 광 경로에 배열된 제 1 광학 시스템(32) - 상기 제 1 광학 시스템(32)은 상기 광원(LS)에 의해 방출된 광을 집광하고 상기 어레이(34) 상에 광 조도 분포(82)를 생성하도록 구성되며, 상기 광 조도 분포는 제 1 라인(76)을 따라 적어도 50%만큼 변화함 - ,
    - 상기 어레이(34)와 조명될 마스크(14) 사이에 배열된 제 2 광학 시스템(41)으로서,
    -- 상기 제 2 광학 시스템(41)은 상기 마스크(14) 상에 조명 필드(26)를 생성하도록 구성되고, 상기 조명 필드(26)는 반사 광학 소자(M)의 상기 어레이(34)의 실제 이미지이고,
    -- 상기 제 1 라인(76)은 장치(10)의 스캔 방향(Y)에 평행하게 연장하는 상기 마스크(14) 상의 제 2 라인(76') 상에 이미징되는, 제 2 광학 시스템(41),
    - 제어 유닛(36)으로서,
    -- 상기 제 2 라인(76')을 따라 상기 조명 필드(26)를 통해 이동하는 지점에 대한 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 스캔 집적 목표 광 에너지를 수신하는 단계;
    -- 상기 지점에 대한 스캔 집적 실제 각도 광 분포 및 스캔 집적 실제 광 에너지가 상기 스캔 집적 목표 각도 광 분포 및 상기 스캔 집적 목표 광 에너지에 각각 근사하도록, 상기 제 1 라인(76)이 연장하는 각각의 반사 광학 소자(M)에 대한 경사각을 결정하는 단계;
    -- 상기 결정된 경사각을 설정하는 단계를 수행하도록 구성된 제어 유닛(36)을 포함하는 조명 시스템(20), 및
    c) 상기 마스크(14)를 표면(16) 상에 이미징하도록 구성되는 투영 오브젝티브(26)를 포함하는, 마이크로리소그래피 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 어레이(34) 상의 조도 분포는 상기 제 1 라인(76)에 수직인 방향(X)을 따라 적어도 실질적으로 일정한, 마이크로리소그래피 장치.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 어레이(34) 상의 상기 조도 분포는 상기 제 1 라인(76)을 따른 가우스 분포 또는 수퍼 가우스 분포에 따라 적어도 실질적으로 변화하는, 마이크로리소그래피 장치.
  16. 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 라인(76)은 적어도 8개의 반사 광학 소자를 통해 연장하며, 상기 적어도 8개의 반사 광학 소자 상에서 적어도 5개의 상이한 조도가 발생하는, 마이크로리소그래피 장치.
KR1020157008698A 2012-10-08 2012-10-08 마이크로리소그래피 장치의 작동 방법 KR101992516B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2012/004211 WO2014056512A1 (en) 2012-10-08 2012-10-08 Method of operating a microlithographic apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150064062A KR20150064062A (ko) 2015-06-10
KR101992516B1 true KR101992516B1 (ko) 2019-06-24

Family

ID=47178538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157008698A KR101992516B1 (ko) 2012-10-08 2012-10-08 마이크로리소그래피 장치의 작동 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9612540B2 (ko)
JP (1) JP6137762B2 (ko)
KR (1) KR101992516B1 (ko)
WO (1) WO2014056512A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107885038A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 上海微电子装备（集团）股份有限公司 照明均匀性校正装置、校正方法以及一种曝光投影系统
CN111487754B (zh) * 2019-01-25 2021-04-23 清华大学 自由曲面离轴三反成像系统
CN111487753B (zh) * 2019-01-25 2021-06-01 清华大学 自由曲面离轴三反成像系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100894238B1 (ko) 2001-02-13 2009-04-20 가부시키가이샤 니콘 사양결정방법, 투영광학계의 제조방법 및 조정방법, 노광 장치 및 그의 제조방법, 그리고 컴퓨터 시스템
KR101049608B1 (ko) 2002-08-24 2011-07-14 매스크리스 리소그래피 인코퍼레이티드 연속적인 직접-기록 광 리쏘그래피 장치 및 방법
KR101646814B1 (ko) 2009-03-19 2016-08-08 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5684566A (en) * 1995-05-24 1997-11-04 Svg Lithography Systems, Inc. Illumination system and method employing a deformable mirror and diffractive optical elements
EP1200879B1 (de) * 1999-07-30 2007-06-20 Carl Zeiss SMT AG Steuerung der Beleuchtungsverteilung in der Austrittspupille eines EUV-Beleuchtungssystems
US6737662B2 (en) 2001-06-01 2004-05-18 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, device manufacturing method, device manufactured thereby, control system, computer program, and computer program product
KR100480620B1 (ko) 2002-09-19 2005-03-31 삼성전자주식회사 마이크로 미러 어레이를 구비한 노광 장치 및 이를 이용한노광 방법
KR101159867B1 (ko) 2003-09-12 2012-06-26 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 마이크로리소그래피 투사 노출 장치용 조명 시스템
US7394525B2 (en) 2004-10-21 2008-07-01 Asml Netherlands B.V. Exchangeable object handling apparatus, lithographic apparatus including such exchangeable object handling apparatus, and device manufacturing method
JP2010537414A (ja) 2007-08-30 2010-12-02 カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー マイクロリソグラフィ投影露光装置においてマスクを照明するための照明システム
KR20180072841A (ko) 2007-11-06 2018-06-29 가부시키가이샤 니콘 조명 광학계, 노광 장치 및 노광 방법
DE102008000967B4 (de) 2008-04-03 2015-04-09 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie
EP2146248B1 (en) * 2008-07-16 2012-08-29 Carl Zeiss SMT GmbH Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus
EP2317386B1 (en) 2008-12-23 2012-07-11 Carl Zeiss SMT GmbH Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus
JP5513324B2 (ja) 2010-09-01 2014-06-04 キヤノン株式会社 決定方法、露光方法及びプログラム
JP5868492B2 (ja) * 2011-05-06 2016-02-24 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100894238B1 (ko) 2001-02-13 2009-04-20 가부시키가이샤 니콘 사양결정방법, 투영광학계의 제조방법 및 조정방법, 노광 장치 및 그의 제조방법, 그리고 컴퓨터 시스템
KR101049608B1 (ko) 2002-08-24 2011-07-14 매스크리스 리소그래피 인코퍼레이티드 연속적인 직접-기록 광 리쏘그래피 장치 및 방법
KR101646814B1 (ko) 2009-03-19 2016-08-08 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US9612540B2 (en) 2017-04-04
JP2015534123A (ja) 2015-11-26
JP6137762B2 (ja) 2017-05-31
US20150168849A1 (en) 2015-06-18
KR20150064062A (ko) 2015-06-10
WO2014056512A1 (en) 2014-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101751581B1 (ko) 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 조명 시스템
KR101470769B1 (ko) 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 조명 시스템
EP2388649A1 (en) Illumination system for illuminating a mask in a microlithographic exposure apparatus
US9804499B2 (en) Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus
JP5868492B2 (ja) マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系
US10444631B2 (en) Method of operating a microlithographic projection apparatus and illumination system of such an apparatus
TW201702756A (zh) 微影投射設備的操作方法
KR101720798B1 (ko) 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학 래스터 소자, 광학 적분기 및 조명 시스템
JP2018531412A5 (ko)
KR101992516B1 (ko) 마이크로리소그래피 장치의 작동 방법
WO2012034571A1 (en) Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus
CN107592919B (zh) 微光刻投射曝光设备的照明系统
TWI536122B (zh) 微影投影曝光設備之照明系統

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant