KR102238968B1 - 웨이퍼 스테이지를 위한 제어 기술 - Google Patents

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Abstract

방법은, 펄스형 광 빔을 생성하는 단계; 펄스형 광 빔을 리소그래피 노광 장치의 스테이지에 탑재된 기판을 향해 지향시키는 단계; 상기 펄스형 광 빔 및 상기 기판을 상대적으로 스캐닝하는 단계 - 상기 스캐닝하는 단계는 동작은 상기 펄스형 광 빔을 상기 기판의 각각의 서브-구역 상에 투영시키는 것 및 상기 펄스형 광 빔 및 상기 기판 중 하나 이상을 서로에 대하여 이동시키는 것을 포함함 -; 기판의 각각의 서브-구역에 대한 상기 스테이지의 진동의 값을 결정하는 단계; 상기 기판의 각각의 서브-구역에 대하여, 상기 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절량을 결정하는 단계 - 상기 조절량은, 초점 번짐을 상기 기판에 걸쳐서 미리 결정된 범위의 값들 내에 유지시키도록, 상기 스테이지 진동의 변동을 보상하는 것임 -; 및 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 결정된 조절량만큼 변경함으로써, 스테이지 진동 변동을 보상하는 단계를 포함한다.

Description

웨이퍼 스테이지를 위한 제어 기술
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016 년 10 월 17 일에 출원된 미국 출원 번호 15/295,280 에 관련되는데, 이것은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.
개시된 기술 요지는 웨이퍼를 스캐닝하는 동안 웨이퍼로 지향되는 펄스형 광 빔의 특성을 조절함으로써 웨이퍼 스테이지의 진동에 있어서의 변동을 보상하기 위한 장치에 관한 것이다.
반도체 리소그래피(또는 포토리소그래피)에서, 집적 회로(IC)를 제조하려면 다양한 물리적 및 화학적 프로세스가 반도체(예를 들어, 실리콘) 기판(웨이퍼라고도 불림) 상에 수행되어야 한다. 포토리소그래피 노광 장치 또는 스캐너는 원하는 패턴을 기판의 타겟부 상에 적용하는 기계이다. 웨이퍼가 스캐너의 직교하는 XL 및 YL 방향에 의해 규정되는 평면을 따라 연장되도록 웨이퍼는 스테이지에 고정된다. 웨이퍼는 심자외선(DUV) 범위에 파장을 가지는 광 빔에 의해 조사된다. 광 빔은 스캐너의 ZL 방향에 대응하는 축방향을 따라 이동한다. 스캐너의 ZL 방향은 측방향 XL-YL 평면에 직교한다. 임계 치수(CD)는 노광 장치에 의해 웨이퍼 상에 인쇄될 수 있는 패턴의 최소 피쳐 크기이다. 웨이퍼 상에 인쇄된 마이크로전자 피쳐를 더 잘 제어하려면 CD를 균일하거나 제어되도록 유지하는 것이 중요하다.
일반적인 일부 양태에서, 방법은, 펄스형 광학 소스로부터, 펄스형 광 빔을 생성하는 단계; 펄스형 광 빔을 리소그래피 노광 장치의 스테이지에 탑재된 기판을 향해 지향시키는 단계; 상기 펄스형 광 빔과 상기 기판 사이에서 스캐닝 동작을 수행하는 단계 - 상기 스캐닝 동작은 상기 펄스형 광 빔을 상기 기판의 각각의 서브-구역 상에 투영시키는 것 및 상기 펄스형 광 빔 및 상기 기판 중 하나 이상을 서로에 대하여 이동시키는 것을 포함함 -; 기판의 각각의 서브-구역에 대한 상기 스테이지의 진동의 값을 결정하는 단계; 상기 기판의 각각의 서브-구역에 대하여, 상기 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절량을 결정하는 단계 - 상기 조절량은, 초점 번짐(focus blur)을 상기 기판에 걸쳐서 미리 결정된 범위의 값들 내에 유지시키도록, 상기 스테이지 진동의 변동을 보상하는 것임 -; 및 상기 펄스형 광 빔이 기판을 노광하는 중에 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 결정된 조절량만큼 변경함으로써, 스테이지 진동 변동을 보상하는 단계를 포함한다.
구현예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 서브-구역에서 상기 대역폭에 대한 상기 조절량은, 실효 스테이지 진동을 일정하게 유지시키는 상기 대역폭의 값을 결정하기 위해 룩업 테이블에 액세스함으로써 결정될 수 있다. 상기 방법은, 상기 펄스형 광 빔을 상기 기판을 향해 지향시키는 단계 이전에 상기 룩업 테이블을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 각각의 서브-구역에 대한 상기 스테이지의 진동의 값은, 상기 펄스형 광 빔과 상기 기판 사이에 스캐닝 동작이 수행된 후에 상기 기판의 각각의 서브-구역에 대한 스테이지 진동의 값을 결정함으로써 결정될 수 있다. 상기 펄스형 광 빔이 상기 펄스형 광 빔에 의해 아직 스캐닝되지 않은 기판을 노광하는 중에 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 결정된 조절량만큼 변경함으로써 상기 펄스형 광 빔이 기판을 노광하는 중에 상기 펄스형 광 빔의 대역폭이 결정된 조절량만큼 변경될 수 있다.
상기 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절량은, 상기 펄스형 광 빔을 상기 기판을 향해 지향시키기 전에 결정될 수 있다. 상기 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절량은, 상기 펄스형 광 빔이 상기 기판을 향해 지향되는 동안 그리고 상기 기판의 각각의 서브-구역에서 결정될 수 있다.
펄스형 광 빔의 대역폭은 스펙트럼 특성 선택 장치의 하나 이상의 광학 컴포넌트를 조절함으로써 변경될 수 있다. 상기 스펙트럼 특성 선택 장치의 하나 이상의 광학 컴포넌트는, 상기 스펙트럼 특성 선택 장치의 프리즘을 회전 및 병진시킴으로써 조절될 수 있다.
상기 초점 번짐은 미리 결정된 범위 내에 유지되어, 상기 기판 내에 형성된 피쳐의 임계 치수를 미리 결정된 범위 내에 유지시킬 수 있다.
펄스형 광 빔의 대역폭은 펄스형 광 빔의 펄스들의 버스트 사이의 대역폭을 변경함으로써 변경될 수 있다.
상기 방법은, 상기 기판을 향해 지향되는 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 측정하는 단계, 및 측정된 대역폭이 대역폭의 허용가능한 범위 밖이면 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일반적인 다른 양태에서, 장치는, 펄스형 광 빔을 생성하는 광학 소스; 상기 펄스형 광 빔을 리소그래피 노광 장치의 스테이지에 탑재된 기판을 향해 지향시키는 빔 지향 시스템; 상기 펄스형 광 빔을 상기 기판의 각각의 서브-구역 상에 투영하고, 상기 펄스형 광 빔 및 상기 기판 중 하나 이상을 서로에 대하여 이동시키도록 구성되는 스캐닝 시스템; 기판의 각각의 서브-구역에 대한 상기 스테이지의 진동의 값을 결정하도록 구성되는 계측 장치; 및 상기 광학 소스, 상기 스캐닝 시스템, 및 상기 계측 장치에 연결되는 제어 시스템을 포함한다. 상기 제어 시스템은, 각각의 서브-구역에 대한 상기 스테이지 진동의 결정된 값을 상기 계측 장치로부터 수신하고, 각각의 서브-구역에 대하여, 상기 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절량을 결정하며 - 상기 조절량은 초점 번짐을 상기 기판에 걸쳐 미리 결정된 범위의 값들 내에 유지하도록 스테이지 진동의 변동을 보상하는 것임 -, 상기 펄스형 광 빔이 기판을 노광하는 중에 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 결정된 조절량만큼 변경함으로써, 스테이지 진동 변동을 보상하도록 상기 광학 소스에 신호를 전송하도록 구성된다.
구현예들은 후속하는 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 시스템은 상기 펄스형 광 빔 및 상기 기판 중 하나 이상을 측방향 평면을 따라 이동시키도록 구성될 수 있다. 상기 측방향 평면은 상기 펄스형 광 빔이 지향되는 축방향에 수직이고, 상기 계측 장치는 상기 축방향에 따른 상기 스테이지의 진동의 값을 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 장치는, 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 선택하도록 구성되는 스펙트럼 특성 선택 장치를 포함할 수 있고, 상기 스펙트럼 특성 선택 장치는 상기 펄스형 광 빔의 경로에 배치되는 광학 컴포넌트들의 세트를 포함하며, 상기 제어 시스템은 상기 스펙트럼 특성 선택 장치에 연결된다. 상기 제어 시스템은, 적어도 하나의 광학 컴포넌트를 이동시켜서 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 변경하게 하는 신호를 상기 스펙트럼 특성 선택 장치에 전송함으로써, 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 수정하는 신호를 상기 광학 소스에 전송할 수 있다. 상기 스펙트럼 특성 선택 장치의 광학 컴포넌트들의 세트는 적어도 하나의 프리즘을 포함할 수 있고, 상기 제어 시스템은, 상기 프리즘이 회전하도록 하여 상기 대역폭을 변경하게 하는 신호를 적어도 하나의 프리즘과 연관된 고속 액츄에이터에 전송함으로써, 상기 적어도 하나의 광학 컴포넌트를 이동시켜서 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 변경하게 하는 신호를 상기 스펙트럼 특성 선택 장치에 전송할 수 있다.
상기 스펙트럼 특성 선택 장치의 광학 컴포넌트들의 세트는, 상기 펄스형 광 빔과 상호작용하도록 배치되는 분산형 광학 요소, 및 상기 분산형 광학 요소와 상기 광학 소스 사이에서 상기 펄스형 광 빔의 경로에 배치되는 복수 개의 프리즘을 포함할 수 있다.
상기 스펙트럼 특성 선택 장치는, 프리즘과 연관되고 연관된 프리즘을 회전시켜서 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 구성되는 적어도 하나의 고속 액츄에이터를 포함하는 작동 시스템을 포함할 수 있다.
상기 고속 액츄에이터는, 회전축 중심으로 회전하고 상기 프리즘에 기계적으로 링크되는 영역을 포함하는 회전 스테이지를 포함할 수 있다. 상기 회전 스테이지는 전체 360° 의 회전각에 걸쳐 상기 회전축 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다.
도 1 은 포토리소그래피 노광 장치로 지향되는 펄스형 광 빔을 생성하는 포토리소그래피 시스템의 블록도이다;
도 2 는 도 1 의 포토리소그래피 노광 장치 내에서 이미징되는 웨이퍼의 맵을 나타내는 개략도인데, 맵은 웨이퍼의 서브-구역을 보여준다;
도 3 은 도 1 의 포토리소그래피 시스템에 의해 생성되는 펄스형 광 빔의 예시적인 광학 스펙트럼의 그래프이다;
도 4 는 도 1 의 포토리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 포토리소그래피 노광 장치의 블록도이다;
도 5a 는 도 1 의 포토리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 스펙트럼 특성 선택 시스템의 블록도이다;
도 5b 는 도 5a 의 스펙트럼 특성 선택 장치 내의 예시적인 프리즘을 블록도이고, 프리즘을 통과하는 빔 확대 및 빔 굴절각을 보여준다;
도 6a 는 프리즘들 중 적어도 하나와 연관된 고속 액츄에이터를 포함하고, 도 1 의 포토리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 스펙트럼 특성 선택 장치의 블록도이다;
도 6b 는 도 6a 의 장치의 프리즘들 중 하나의 6B-6B 단면에 따라 취해진 도면이다;
도 6c 는 프리즘의 회전을 보여주는, 도 6b 의 프리즘의 ZSF 방향에 따른 도면이다;
도 7a 는 프리즘들 중 적어도 하나와 연관된 고속 액츄에이터를 포함하고, 도 1 의 포토리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 스펙트럼 특성 선택 장치의 블록도이다;
도 7b 는 도 7b 의 장치의 프리즘들 중 하나의 7A-7B 단면에 따라 취해진 도면이다;
도 7c 는 프리즘의 회전을 보여주는, 도 7b 의 프리즘의 ZSF 방향에 따른 도면이다;
도 8 은 도 1 의 포토리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 광 소스의 블록도이다;
도 9 는 도 1 의 포토리소그래피 시스템에서 사용될 수 있는 예시적인 제어 시스템의 블록도이다;
도 10 은 웨이퍼의 각각의 서브-구역 내에서의 스테이지 진동의 변동을 보상하기 위해서 펄스형 광 빔의 대역폭을 신속하게 조절하기 위하여 도 1 의 포토리소그래피 시스템에 의해 수행되는 예시적인 프로시저의 흐름도이다;
도 11 은 웨이퍼의 각각의 서브-구역에 대한 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절을 결정하기 위하여 도 1 의 포토리소그래피 시스템에 의해 수행되는 예시적인 프로시저의 흐름도이다; 그리고
도 12 는 웨이퍼의 서브-구역들 모두에 대해서 측정된 스테이지 진동과 펄스형 광 빔의 대역폭 사이의, 스테이지 진동에 있는 원치 않는 변동을 보상하는 예시적인 관련성의 그래프이다.
도 1 을 참조하면, 포토리소그래피 시스템(100)은 공칭적으로 중심 파장에 있는 파장을 가지고 포토리소그래피 노광 장치 또는 스캐너(115)로 지향되는 펄스형 광 빔(110)을 생성하는 조명 시스템(150)을 포함한다. 펄스형 광 빔(110)은 스캐너(115) 내의 스테이지(122)에 탑재된 기판 또는 웨이퍼(120) 상에 마이크로전자 피쳐를 패터닝하기 위하여 사용된다. 웨이퍼(120) 상에 패터닝된 이러한 마이크로전자 피쳐는 그 크기가 임계 치수(CD)에 의해 한정되고, 임계 치수는 웨이퍼(120)에서의 광 빔(110)의 초점에 있는 번짐인 초점 번짐에 의해 영향받는다. 초점 번짐은, 광 빔(110)의 대역폭에 기인한 색수차, ZL 방향에 따른 스테이지 진동 또는 발진, 및 XL-YL 평면으로부터의 스테이지(122)의 틸트의 영향들에 의해 적어도 부분적으로 초래된다.
스테이지 진동은 ZL 방향에 따라 일어나는 스테이지(122)의 진동이다. 스테이지 진동은 웨이퍼(120)의 측면 방향에 걸쳐(XL 및 YL 방향에 걸쳐) 변한다. 예를 들어, 도 2 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(220)의 예시적인 맵(200)이 도시되는데, 여기에서 ZL 방향에 따른 스테이지 진동은 스테이지 간섭측정 오차 신호로부터 유도된 이동 표준 편차(MSD) 값에 의해 특징지어진다. 스테이지 진동의 값이 커지면 이미지가 번짐되고(blur), 따라서 CD가 불균일해진다. 웨이퍼(220)의 맵(200)은 스테이지 진동이 웨이퍼(220)의 노광 필드(223)에 걸쳐서 어떻게 변하는지를 보여준다. 웨이퍼(220)의 노광 필드(223)는 노광 슬릿 또는 윈도우를 한 번 스캐닝할 때 노광되는 웨이퍼(220)의 영역이다.
초점 번짐이 광 빔(110)의 대역폭 및 ZL 방향에 따른 스테이지 진동에 적어도 부분적으로 의존하기 때문에, 웨이퍼(220)에 걸쳐서 광 빔이 스캐닝될 때 광 빔의 대역폭을 조절하여 웨이퍼(220)의 표면에 걸친 스테이지 진동의 변동을 보상하는 것임으로써 초점 번짐을 일정한 값으로 유지시키는 것이 가능하다. 본 명세서에서 설명되는 포토리소그래피 시스템(100) 및 연관된 방법은, 그렇지 않으면 해당 웨이퍼 서브-구역에서의 스테이지 진동의 변동에 의해 초래되었을 초점 번짐의 변동을 오프셋시켜서 웨이퍼(220)에 걸쳐 초점 번짐을 유지시키고 CD를 제어하는, 웨이퍼(220)의 각각의 위치 또는 서브-구역(예를 들어, 각각의 노광 필드)에서의 대역폭 조절 또는 값을 결정하도록 설계된다. 대역폭에 대한 조절은 광 빔(110)이 웨이퍼(220)에 걸쳐서 스캐닝되는 동안 일어난다. 예를 들어, 스펙트럼 특성 선택 장치(130)의 제어 하에, 광 빔(110)의 대역폭은 웨이퍼(220)의 각각의 서브-구역(예컨대, 각각의 노광 필드(223)에 대해서 조절될 수 있다.
더욱이, 웨이퍼(120, 220)의 각각의 서브-구역에 대한 대역폭을 고속으로 조절하기 위해서, 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 광 빔(110)이 웨이퍼(120)에 걸쳐서 스캐닝되는 동안에 펄스형 광 빔(110)의 대역폭을 더 빨리 조절함으로써 웨이퍼(120)의 각각의 서브-구역에 대한 대역폭이 가능해지게 하도록 재설계되었다.
구체적으로 설명하면, 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 대략적 스펙트럼 특성 조절 시스템(130A) 및 정밀 스펙트럼 특성 조절 시스템(130B)을 포함할 수 있다. 대략적 스펙트럼 특성 조절 시스템(130A)은 스펙트럼 특성(예컨대, 대역폭)의 거칠고 광범위이며 느린 제어를 위해 사용되고, 광학 소스(104)에 의해 생성되는 펄스형 광 빔(110A)과 상호작용하는 광학 컴포넌트들의 집합이다. 정밀 스펙트럼 특성 조절 시스템(130B)은 대역폭과 같은 스펙트럼 특성의 정밀하고 좁은 범위이며 빠른 제어를 위해 사용된다. 정밀 스펙트럼 특성 조절 시스템(130B)은 펄스형 광 빔(110A)과 광학적으로 상호작용하여 하나 이상의 스펙트럼 특성을 제어하는 광학 시스템을 포함할 수 있다. 정밀 대역폭 조절 시스템(130C)은 고속 방식으로 광학 소스(105)의 다른 양태와 상호작용하여 대역폭과 같은 하나 이상의 스펙트럼 특성을 제어하는 비광학 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정밀 스펙트럼 특성 조절 시스템(130C)은 광학 소스(105) 내의 가스 방전 챔버 또는 챔버들과 연관된 타이밍의 양태를 조절하여 펄스형 광 빔(110)의 대역폭을 조절하도록 구성될 수 있다.
포토리소그래피 시스템(100)에 대한 세부사항은 후술된다. 다시 도 1 을 참조하면, 조명 시스템(150)은 변경될 수 있는 펄스 반복률에서 펄스형 광 빔(110)을 생성하는 광학 소스(105)를 포함한다. 조명 시스템(150)은 조명 시스템(150)의 광학 소스(105) 및 다른 피쳐와 통신하는 제어 시스템(185)을 포함한다. 또한, 조명 시스템(150)은 스캐너(115)와 통신하여 조명 시스템(150)의 동작 및 펄스형 광 빔(110)의 양태를 제어한다.
제어 시스템(185)은 펄스형 광학 소스(105), 및 스펙트럼 특성 선택 장치(130)에 동작가능하게 연결된다. 그리고, 스캐너(115)는 제어 시스템(185) 및 스캐너(115) 내의 컴포넌트에 동작가능하게 연결되는 리소그래피 제어기(140)를 포함한다.
펄스형 광 빔(110)의 펄스 반복률은 광 빔(110)의 펄스들이 광학 소스(105)에 의해 생성되는 레이트이다. 따라서, 예를 들어 펄스형 광 빔(110)의 반복률은 1/△t인데, △t는 펄스들 사이의 시간이다. 제어 시스템(185)은 일반적으로, 펄스형 광 빔이 스캐너(115) 내에서 웨이퍼(120)를 노광하는 중에에 펄스형 광 빔의 반복률을 변경하는 것을 포함하여, 펄스형 광 빔(110)이 생성되는 속도를 제어하도록 구성된다.
일부 구현형태들에서, 스캐너(115) 트리거는 펄스형 광 빔(110)을 생성하도록 광학 소스(105)를 트리거링하고(제어기(140)와 제어 시스템(185) 사이의 통신을 통해), 따라서 스캐너(115)는 반복률, 대역폭 또는 파장과 같은 스펙트럼 특성, 및/또는 제어기(140) 및 제어 시스템(185)을 이용하여 선량을 제어한다. 예를 들어, 제어기(140)는 광 빔(110)의 반복률을 허용가능한 레이트의 특정 범위 내에 유지시키기 위한 신호를 제어 시스템(185)에 전송한다. 일반적으로, 스캐너(115)는 반복률을 광 빔(110)의 펄스들의 각각의 버스트에 대해서 일정하게 유지시킨다. 광 빔(110)의 펄스들의 버스트는 웨이퍼(120) 상의 한 노광 필드에 대응할 수 있다. 노광 필드는 스캐너(115) 내의 노광 슬릿 또는 윈도우를 한 번의 스캔 중에 노광되는 웨이퍼(120)의 영역이다. 펄스들의 버스트는, 예를 들어 10 개 내지 500 개의 펄스들 중 임의의 개수를 포함할 수 있다.
전술된 바와 같이, 임계 치수(CD)는 시스템(100)에 의해 웨이퍼(120) 상에 인쇄될 수 있는 최소 피쳐 크기이다. CD는 광 빔(110)의 파장에 따라 달라진다. 따라서, 웨이퍼(120) 및 시스템(100)에 의해 노광되는 다른 웨이퍼 상에 인쇄된 마이크로전자 피쳐의 균일한 CD를 유지하려면, 광 빔(110)의 중심 파장은 기대된 파장 또는 중심 파장에 있거나 타겟 파장 주위의 파장들의 범위 내에 유지되어야 한다. 따라서, 중심 파장을 타겟 중심 파장에 또는 타겟 중심 파장 주위의 허용가능한 파장들의 범위 내에 유지하는 것에 추가하여, 광 빔(110)의 대역폭(광 빔(110) 내의 파장들의 범위)을 대역폭의 허용가능한 범위 내에 유지하는 것이 소망된다.
광 빔(110)의 대역폭을 허용가능한 범위에 유지하거나, 광 빔(110)의 대역폭을 조절하기 위하여, 제어 시스템(185)은 펄스형 광 빔(110)의 대역폭에 대한 조절량을 결정하도록 구성된다. 또한, 제어 시스템(185)은, 펄스형 광 빔(110)이 웨이퍼(120)를 노광하는 동안 장치(130)의 적어도 하나의 광학 컴포넌트(예를 들어, 프리즘(520))를 이동시켜 펄스형 광 빔(110)의 대역폭을 결정된 조절량만큼 변경하기 위한 신호를 스펙트럼 특성 선택 장치(130)에 전송하여, 웨이퍼(220)의 표면에 걸쳐 ZL 방향에 따른 스테이지 진동의 변동을 보상하도록 구성된다.
일부 구현형태들에서, 펄스형 광 빔(110)의 대역폭은 펄스들의 임의의 두 개의 버스트들 사이에서 변경될 수 있다. 이러한 예에서, 대역폭이 제 1 값으로부터 제 2 값으로 변하고, 제 2 값에서 안정화되기 위해 걸리는 시간은 펄스들의 버스트들 사이의 시간보다 작아야 한다. 예를 들어, 버스트들 사이의 시간 기간이 50 ms라면, 대역폭을 제 1 값으로부터 제 2 값으로 변경하고 제 2 값에서 안정화하기 위한 총 시간은 50 ms보다 짧아야 한다. 대역폭이 제 1 값으로부터 제 2 값으로 변하고 제 2 값에서 안정화되기 위해 걸리는 시간은 이러한 예에서 50 밀리초(ms)만큼 짧을 수 있다. 다른 구현형태들에서, 펄스들의 버스트 도중에 또는 노광 필드들 사이에서 펄스형 광 빔(110)의 대역폭을 변경하는 것이 가능하다(반드시 버스트들 사이여야 하는 것은 아님). 일부 구현형태들에서, 펄스형 광 빔(110)의 대역폭은 광 빔(110)의 펄스들 사이에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 대역폭은 약 수 십 마이크로초(μs) 내에, 예를 들어 100 내지 200 μs 내에서 10 펨토미터(fm)만큼 변경될 수 있다. 다른 구현형태들에서, 펄스형 광 빔(110)의 대역폭은 필드마다 변경된다(노광 필드들 사이에서); 예를 들어, 대역폭은 약 10 내지 15 ms 내에 100 fm만큼 변경될 수 있다.
제어 시스템(185) 및 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 상세히 후술되는 바와 같이 대역폭을 이렇게 고속으로 변경시키도록 설계된다.
스캐너(115)의 제어기(140)는, 웨이퍼(120)에 걸쳐서 스캐닝되고 있는 펄스형 광 빔(110)의 양태(예컨대, 대역폭 또는 반복률)를 조절 또는 변경하기 위한 신호를 제어 시스템(185)에 전송한다. 제어 시스템(185)에 전송된 신호는 제어 시스템(185)이 펄스형 광학 소스(105)로 전송되는 전기 신호 또는 장치(130)로 전송되는 전기 신호를 변경하게 할 수 있다. 예를 들어, 펄스형 광학 소스(105)가 가스 레이저 증폭기를 포함하면, 전기 신호는 펄스형 전류를 펄스형 광학 소스(105)의 하나 이상의 가스 방전 챔버 내의 전극으로 제공한다.
웨이퍼(120)는 웨이퍼 스테이지(122)(또한 테이블이라고도 불림) 상에 배치되고, 스테이지(122)는 특정 파라미터에 따라서 그리고 제어기(140)의 제어 하에 웨이퍼(120)를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 위치설정기에 연결된다.
포토리소그래피 시스템(100)은 측정 시스템(170)을 더 포함할 수 있는데, 이것은 광 빔(110)의 하나 이상의 스펙트럼 특성(예컨대, 대역폭 또는 파장)을 측정하는 서브-시스템을 포함할 수 있다. 동작 중에 포토리소그래피 시스템(100)에 인가되는 다양한 교란 때문에, 웨이퍼(120)에서의 광 빔(110)의 스펙트럼 특성(예컨대, 대역폭 또는 파장)의 값은 소망되는 스펙트럼 특성(즉, 스캐너(115)가 기대하는 스펙트럼 특징)에 대응하거나 매칭되지 않을 수 있다. 따라서, 운영자 또는 자동화된 시스템(예를 들어, 피드백 제어기)이 측정되거나 추정된 대역폭을 사용하여 광학 소스(105)의 특성을 조절하고 광 빔(110)의 광학 스펙트럼을 조절할 수 있도록, 광학 스펙트럼으로부터 메트릭의 값을 추정함으로써 광 빔(110)의 스펙트럼 특성(예컨대 특성 대역폭(characteristic bandwidth))이 동작 도중에 측정되거나 추정된다. 측정 시스템(170)의 서브-시스템은 이러한 광학 스펙트럼에 기초하여 광 빔(110)의 스펙트럼 특성(예컨대 대역폭 및/또는 파장)을 측정한다.
측정 시스템(170)은, 광학 소스(105)와 스캐너(115) 사이의 경로에 배치되는 빔 분리 디바이스로부터 재지향되는 광 빔(110)의 일부를 수광한다. 빔 분리 디바이스는 광 빔(110)의 제 1 부분 또는 퍼센티지를 측정 시스템(170) 내로 지향시키고, 광 빔(110)의 제 2 부분 또는 퍼센티지를 스캐너(115)를 향해 지향시킨다. 일부 구현형태들에서, 다수의 광 빔(110)은 제 2 부분에 속해서 스캐너(115)를 향해 지향된다. 예를 들어, 빔 분리 디바이스는 광 빔(110)의 작은 부분(예를 들어, 1-2%)을 측정 시스템(170) 내로 지향시킨다. 빔 분리 디바이스는 예를 들어 빔 분할기일 수 있다.
광 빔(110)의 펄스들은 심자외선(DUV) 범위에 있는 파장, 예를 들어 248 나노미터(nm) 또는 193 nm의 파장 주위에 중심을 둔다. 웨이퍼(120) 상에 패터닝되는 마이크로전자 피쳐의 크기는 여러 가지 중에서 펄스형 광 빔(110)의 파장에 따라 달라지고, 파장이 낮아지면 최소 피쳐 크기 또는 임계 치수가 더 작아진다. 펄스형 광 빔(110)의 파장이 248 nm 또는 193 nm이면, 마이크로전자 피쳐의 최소 크기는, 예를 들어 50 nm 이하가 될 수 있다. 펄스형 광 빔(110)의 분석 및 제어를 위해 사용되는 대역폭은 도 3 에 도시된 바와 같이 광학 스펙트럼(300)의 실제 순시 대역폭(또는 방출 스펙트럼)일 수 있다. 광학 스펙트럼(300)은 광 빔(110)의 광학 에너지 또는 파워가 상이한 파장(또는 주파수)에 걸쳐서 어떻게 분포되는지에 대한 정보를 포함한다.
광 빔(110)은 빔 준비 시스템(112)을 통해 지향되는데, 이것은 광 빔(110)의 양태를 변경하는 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 준비 시스템(112)은 반사형 또는 굴절형 광학 요소, 광학 펄스 스트레쳐, 및 광학 애퍼쳐(자동화된 셔터 포함)를 포함할 수 있다.
조명 시스템(150)은 스펙트럼 특성 선택 장치(130)를 포함한다. 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 광학 소스(105)에 의해 생성되는 광 빔(110A)과 상호작용하도록 광학 소스(105)의 제 1 단부에 배치된다. 광 빔(110A)은 광학 소스(105) 내에서 공진기의 일 단에서 생성되는 빔이고, 후술되는 바와 같이 마스터 발진기에 의해 생성되는 시드 빔일 수 있다. 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 펄스형 광 빔(110A)의 하나 이상의 스펙트럼 특성(예컨대, 대역폭 또는 파장)을 튜닝 또는 조절함으로써 펄스형 광 빔(110)의 스펙트럼 속성을 미세하게 튜닝하도록 구성된다.
도 4 를 참조하면, 웨이퍼(120, 220)는 광 빔(110)에 의하여 조사된다. 리소그래피 노광 장치(115)는, 예를 들어 하나 이상의 컨덴서 렌즈, 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 ZL 방향(일반적으로 광 빔(110)의 축방향에 대응함)에 따라서 또는 ZL 방향에 수직인 XL-YL 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.
일부 구현형태들에서, 웨이퍼(120)를 덮도록 침지 매질이 공급될 수 있다. 침지 매질은 액체 리소그래피를 위한 액체(물과 같음)일 수 있다. 리소그래피가 건식 시스템인 다른 구현형태들에서, 침지 매질은 건조 질소, 건조 공기, 또는 청정 공기와 같은 가스일 수 있다. 다른 구현형태들에서, 웨이퍼(120)는 압력-제어 환경(진공 또는 부분 진공과 같음) 내에서 노광될 수 있다.
다시 도 4 를 참조하면, 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 면적을 조명하여 조명 선량을 형성한다. 동일한 영역을 조명하는 광 빔(110)의 펄스의 개수 N은 노광 윈도우(400)라고 불릴 수 있고, 이러한 윈도우(400)의 크기는 마스크(134) 이전에 배치된 노광 슬릿(405)에 의하여 제어될 수 있다. 슬릿(405)은 셔터와 비슷하게 설계될 수 있고 개폐가능한 복수 개의 블레이드를 포함할 수 있다. 그리고, 노출된 구역의 크기는 비-스캐닝 방향에서의 블레이드들 사이의 거리에 의해서, 그리고 또한 스캐닝 방향에서의 스캔의 길이(거리)에 의해서 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.
웨이퍼 스테이지(122), 마스크(134), 및 대물 장치(132) 중 하나 이상은 연관된 작동 시스템에 고정되어, 스캐닝 장치를 형성한다. 스캐닝 장치에서, 마스크(134), 대물 장치(132), 및 웨이퍼(120) 중 하나 이상은 노광 필드(223)에 걸쳐 노광 윈도우(400)를 스캐닝하도록, 노광 도중에 서로에 대하여 상대적으로 이동될 수 있다(스테이지(122)를 통해).
다시 도 1 을 참조하면, 포토리소그래피 시스템(100)은 웨이퍼(120, 220)의 각각의 서브-구역(예를 들어, 각각의 노광 필드(223))에 대한 Z 방향에서의 스테이지 진동의 값을 결정하도록 구성되는 웨이퍼 계측 장치(145)를 더 포함한다. 계측 장치(145)는, 제어 시스템(185)이 각각의 웨이퍼 서브-구역에 대한 ZL 방향에서의 스테이지 진동의 값을 수신하도록 제어 시스템(185)에 연결된다. 제어 시스템(185)은 각각의 웨이퍼 서브-구역에 대한 ZL 방향에서의 스테이지 진동의 값을 저장할 수 있다.
일부 구현형태들에서, 계측 장치(145)는, 웨이퍼(120, 220)가 광 빔(110)에 의해 패터닝되기 이전 또는 이후에 웨이퍼(120, 220)가 분석되는 오프라인 모드에서 사용되도록 구성된다. 이러한 스캔에 의해 획득된 데이터는 장래에 스캐닝될 하나 이상의 웨이퍼에 대해서 제어 시스템(185)에 의해 사용될 수 있다. 이러한 스캔에 의해 획득되는 데이터는 스캐닝될 다음 웨이퍼에 대해 사용될 수 있는 웨이퍼(120, 220)의 정정 맵을 생성하기 위해서 사용될 수 있다.
다른 구현형태들에서, 계측 장치(145)는 웨이퍼(120, 220)가 광 빔(110)에 의해 패터닝되는 동안에 웨이퍼(120, 220)가 분석되는 온라인 모드에서 사용된다. 예를 들어, 웨이퍼(120, 220)의 노광 필드는 광 빔(110)의 버스트들 사이에 프로빙될 수 있고, 또는 ZL 방향에서의 스테이지 진동을 나타내는 스캐너(115)의 다른 양태가 웨이퍼(120, 220)의 스캐닝 도중에 프로빙될 수 있다.
계측 장치(145)는 스테이지 진동을 프로빙할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 일부 구현형태들에서, 계측 장치(145)는 각각의 웨이퍼 서브-구역(예컨대, 각각의 웨이퍼 노광 필드(223))에서의 웨이퍼(120)의 표면 상의 작은 변위 또는/및 표면 이상을 측정하는 간섭측정계를 포함한다. 이러한 데이터로부터, 각각의 웨이퍼 서브-구역(예컨대, 각각의 웨이퍼 노광 필드(223))에서의 ZL 방향에 따른 이동 표준 편차(MSD) 값이 유도될 수 있고, MSDZL의 값이 ZL 방향에 따른 스테이지 진동을 나타내도록 고려될 수 있다.
다른 예로서, 계측 장치(145)는 스캐너(115)일 수 있고, 이것은 웨이퍼(120)의 노광 이전에 또는 스캔들 사이에 웨이퍼(120)를 프로빙하는 것을 수행할 수 있다.
계측 장치(145)는, 예를 들어 1 nm 미만의 피쳐 크기를 디스플레이할 수 있는, 고분해능 이미징을 위해 설계된 고분해능 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 자립형 시스템일 수 있다. SEM은 웨이퍼(120)를 전자들의 포커싱된 빔으로 스캐닝함으로써 샘플(이러한 경우에, 웨이퍼(120))의 이미지를 생성하는 타입의 전자 현미경이다. SEM은 1 나노미터(nm)보다 양호한 분해능을 달성할 수 있다.
계측 장치(145)는 스캐닝 백색 광 간섭측정법을 채용할 수 있는데, 이것은 웨이퍼(120)의 정량적이고 비접촉식인 3 차원 측정을 제공한다. 이러한 기법에서, 백색 광 빔은 필터를 통과한 후 현미경 대물 렌즈를 통해서 웨이퍼(120)의 표면으로 간다. 웨이퍼(120)의 표면으로부터 되반사되는 광은 레퍼런스 빔과 통합되고 장치(145) 내에서의 소프트웨어 분석을 위해서 캡쳐된다. 각각의 포인트에 대한 데이터를 획득한 이후에, 장치(145)는 웨이퍼(120)의 표면의 3 차원 이미지(토포그래피)를 생성할 수 있다. 웨이퍼(120)의 이러한 토포그래피 맵에 의해 스테이지 진동의 측정이 가능해진다.
다른 구현형태들에서, 계측 장치(145)는, 에너지의 펄스를 웨이퍼(120)를 향해 송신하고 웨이퍼(120)로부터 반사되거나 회절된 에너지를 측정하는 산란계이다.
도 5a 를 참조하면, 일부 구현형태들에서, 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 펄스형 광 빔(110A)과 광학적으로 상호작용하도록 배치되는 광학적 피쳐 또는 컴포넌트(500, 505, 510, 515, 520)의 세트 및 펌웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합의 형태인 전자 장치를 포함하는 제어 모듈(550)을 포함한다. 광학 컴포넌트(500, 505, 510, 515, 520)는 대략적 스펙트럼 특성 조절 시스템(130A)(도 1 에 도시되는)을 제공하도록 구성될 수 있다; 그리고, 이러한 컴포넌트의 조절이 충분히 고속이면, 정밀 스펙트럼 특성 조절 시스템(130B)(도 1 에 도시되는)을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 5a 에는 도시되지 않지만, 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 정밀 스펙트럼 특성 제어를 제공하기 위한 그 외의 광학적 피쳐 또는 그 외의 비-광학적 피쳐를 포함할 수 있다.
제어 모듈(550)은 각각의 광학 컴포넌트(500, 505, 510, 515, 520)에 물리적으로 커플링된 하나 이상의 작동 시스템(500A, 505A, 510A, 515A, 520A)에 연결된다. 장치(130)의 광학 컴포넌트는 격자일 수 있는 분산형 광학 요소(500), 및 프리즘일 수 있는 굴절성 광학 요소(505, 510, 515, 520)의 세트로 이루어지는 빔 확장기(501)를 포함한다. 격자(500)는 광 빔(110A)을 분산시키고 반사하도록 설계되는 반사성 격자일 수 있다; 따라서, 격자(500)는 DUV 범위에 속하는 파장을 가지는 펄스형 광 빔(110A)과 상호작용하기에 적합한 재료로 제작된다. 프리즘(505, 510, 515, 520) 각각은 광 빔(110A)이 프리즘의 몸체를 통과할 때에 분산하고 재지향시키는 역할을 하는 투과성 프리즘이다. 프리즘 각각은 광 빔(110A)의 파장의 투과를 허용하는 재료(예컨대, 예를 들어 칼슘 불화물)로 제작될 수 있다.
프리즘(520)은 격자(500)로부터 가장 멀리 위치되는 반면에 프리즘(505)은 격자(500)에 가장 가깝게 위치된다. 펄스형 광 빔(110A)은 애퍼쳐(555)를 통해 장치(130)에 진입한 후, 격자(500)의 회절면(502) 상에 충돌하기 전에 프리즘(520), 프리즘(510), 및 프리즘(505)을 이러한 순서로 통과한다. 빔(110A)이 연속되는 프리즘(520, 515, 510, 505)을 각각 통과하면서, 광 빔(110A)은 광학적으로 확대되고 다음 광학 컴포넌트를 향해 재지향된다(소장 각도로 굴절됨). 광 빔(110A)은 격자(500)로부터 회절되고, 광 빔(110A)이 장치(130)를 벗어날 때 애퍼쳐(555)를 통과하기 전에 프리즘(505), 프리즘(510), 프리즘(515), 및 프리즘(520)의 순서로 재반사된다. 격자(300)로부터 연속되는 프리즘(505, 510, 515, 520)을 각각 통과하면서, 광 빔(110A)은 애퍼쳐(555)를 향해 이동할 때 광학적으로 축소된다.
도 5b 를 참조하면, 프리즘(P)(빔 확장기(501)의 프리즘(505, 510, 515, 또는 520) 중 임의의 하나일 수 있음)의 회전은 광 빔(110A)이 그러한 회전된 프리즘(P)의 입사각 상에 충돌하는 입사각을 변하게 한다. 더욱이, 회전된 해당 프리즘(P) 두 개의 국지적인 광학적 품질, 즉 광학 배율 OM(P) 및 빔 굴절각 δ(P)는 회전된 해당 프리즘(P)의 입사면 H(P) 상에 충돌하는 광 빔(110A)의 입사각의 함수이다. 프리즘(P)을 통과하는 광 빔(110A)의 광학 배율 OM(P)는 해당 프리즘(P)에 진입하는 광 빔(110A)의 횡방향 너비 Wi(P) 대 해당 프리즘(P)을 벗어나는 광 빔(110A)의 횡방향 너비 Wo(P)의 비율이다.
빔 확장기(501) 내에서의 프리즘들(P) 중 하나 이상에서의 광 빔(110A)의 로컬 광학 배율 OM(P)의 변화는, 빔 확장기(501)를 통과하는 광 빔(110A)의 광학 배율 OM(565)에 전체 변화가 생기게 한다. 빔 확장기(501)를 통과하는 광 빔(110A)의 광학 배율 OM(565)은 빔 확장기(501)를 통과하는 광 빔(110A)의 횡방향 너비(Wo) 대 빔 확장기(501)에 진입하는 광 빔(110A)의 횡방향 너비(Wi)의 비율이다.
또한, 빔 확장기(501) 내의 프리즘들(P) 중 하나 이상을 통과하는 로컬 빔 굴절각 δ(P)에 변화가 생기면 격자(500)의 표면(502)에서의 광 빔(110A)의 입사각(562)에 전체 변화가 생기게 된다.
광 빔(110A)의 파장은 광 빔(110A)이 격자(500)의 회절면(502) 상에 충돌하는 입사각(562)을 변경함으로써 조절될 수 있다. 광 빔(110A)의 대역폭은 광 빔(110)의 광학 배율(565)을 변경함으로써 조절될 수 있다.
스펙트럼 특성 선택 장치(130)는, 광 빔(110)이 웨이퍼(120)에 걸쳐서 스캐너(115)에 의해 스캐닝되는 동안에 펄스형 광 빔(110)의 대역폭이 더 빨리 제어되도록 재설계된다. 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 더 효과적이고 더 빨리 광학 컴포넌트(500, 505, 510, 515, 520) 중 하나 이상을 회전시키기 위한 하나 이상의 새로운 작동 시스템과 함께 재설계될 수 있다.
예를 들어, 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 프리즘(520)을 더 효과적이고 더 빨리 회전시키기 위한 새로운 작동 시스템(520A)을 포함한다. 새로운 작동 시스템(520A)은 프리즘(520)이 회전되는 속도를 증가시키는 방식으로 설계될 수 있다. 특히, 새 작동 시스템(520A)에 탑재되는 프리즘(520)의 회전축은 새 작동 시스템(520A)의 회전가능한 모터 샤프트(522A)와 평행하다. 다른 구현형태들에서, 새 작동 시스템(520A)은 일 단부에서 모터 샤프트(522A)에 물리적으로 링크되고 타단에서 프리즘(520)에 물리적으로 링크되어 프리즘(520)을 회전시키기 위한 암을 포함하여 추가적인 레버리지(leverage)를 제공하도록 설계될 수 있다. 이러한 방식으로, 광 빔(110A)의 광학 배율(OM)은 프리즘(520)의 회전에 더 민감하도록 제작된다.
일부 구현형태들에서, 프리즘(505)은 빔 확장기의 종래의 디자인에 비해서 플립되어 대역폭의 더 빠른 조절을 제공한다. 이러한 경우에, 대역폭은 프리즘(520)의 상대적으로 더 작게 회전해도 상대적으로 더 빠르게 변하게 된다(장치(130)의 종래의 설계와 비교할 때). 프리즘(520)의 단위 회전당 광학 배율의 변화는 종래의 스펙트럼 특성 선택 장치와 비교할 때 재설계된 스펙트럼 특성 선택 장치(130)에서 증가된다.
장치(130)는, 광 빔(110A)이 격자(500)의 회절면(502) 상에 충돌하는 입사각(562)을 조절함으로써, 광학 소스(105)의 공진기 또는 공진기들 내에서 생성되는 광 빔(110A)의 파장을 조절하도록 설계된다. 특히, 이러한 과정은 프리즘(505, 510, 515, 520) 및 격자(500) 중 하나 이상을 회전시켜서 광 빔(110A)의 입사각(562)을 조절함으로써 이루어질 수 있다.
더욱이, 광학 소스(105)에 의해 생성되는 광 빔(110A)의 대역폭은 광 빔(110A)의 광학 배율 OM(565)을 조절함으로써 조절된다. 따라서, 광 빔(110A)의 대역폭은 프리즘(505, 510, 515, 520) 중 하나 이상을 회전시킴으로써 조절될 수 있는데, 회전되면 광 빔(110A)의 광학 배율(565)이 변하게 된다.
특정 프리즘(P)이 회전하면 해당 프리즘(P)에서의 로컬 빔 굴절각 δ및 로컬 광학 배율 OM(P) 양자 모두가 변하기 때문에, 이러한 디자인에서는 파장 및 대역폭의 제어가 커플링된다.
또한, 광 빔(110A)의 대역폭은 프리즘(520)의 회전에 상대적으로 민감하고 프리즘(505)의 회전에는 상대적으로 민감하지 않다. 이것은, 다른 프리즘들(515, 510, 및 505)이 회전된 프리즘(520)과 격자(500) 사이에 있기 때문에, 프리즘(520)의 회전에 기인한 광 빔(110A)의 로컬 광학 배율(OM)(520)의 변화는 그러한 프리즘에서의 광학 배율(OM)(515), OM(510), OM(505) 각각의 곱에 의해 승산되고, 광 빔(110A)이 프리즘(520)을 통과한 후에 이러한 다른 프리즘(515, 510, 505)을 통과해서 이동해야 하기 때문이다. 반면에, 광 빔(110A)의 파장은 프리즘(505)의 회전에 상대적으로 민감하고 프리즘(520)의 회전에는 상대적으로 민감하지 않다.
예를 들어, 파장을 변경하지 않고 대역폭을 변경하기 위해서, 광학 배율(565)은 입사각(562)을 변경하지 않으면서 변경되어야 하고, 이것은 프리즘(520)을 크게 회전시키고 프리즘(505)을 적게 회전시킴으로써 달성될 수 있다.
제어 모듈(550)은 각각의 광학 컴포넌트(500, 505, 510, 515, 520)에 물리적으로 커플링되는 하나 이상의 작동 시스템(500A, 505A, 510A, 515A, 520A)에 연결된다. 비록 작동 시스템이 광학 컴포넌트들 각각에 대해서 도시되지만, 장치(130) 내의 광학 컴포넌트 중 일부는 정지 상태로 유지되거나 작동 시스템에 물리적으로 커플링되지 않을 수 있다. 예를 들어, 일부 구현형태들에서, 격자(500)는 정지 상태로 유지될 수 있고, 프리즘(515)은 정지 상태로 유지되고 작동 시스템에 물리적으로 커플링되지 않을 수 있다.
작동 시스템(500A, 505A, 510A, 515A, 520A) 각각은 그들의 각각의 광학 컴포넌트에 연결되는 하나 이상의 액츄에이터를 포함한다. 광학 컴포넌트를 조절하면 광 빔(110A)의 특정 스펙트럼 특성(파장 및/또는 대역폭)이 조절된다. 제어 모듈(550)은 제어 시스템(185)으로부터 제어 신호를 수광하는데, 제어 신호는 작동 시스템 중 하나 이상을 작동시키거나 제어하는 특정 명령을 포함한다. 작동 시스템은 상호 협력하여 작동하도록 선택되고 설계될 수 있다.
작동 시스템(500A, 505A, 510A, 515A, 520A)의 액츄에이터들 각각은 각각의 광학 컴포넌트를 이동시키거나 제어하기 위한 기계적 디바이스이다. 액츄에이터는 모듈(550)로부터 에너지를 수용하고, 그 에너지를 각각의 광학 컴포넌트에 부여되는 몇 가지 종류의 운동으로 변환한다. 예를 들어, 작동 시스템은 힘 디바이스 및 빔 확장기의 프리즘 중 하나 이상을 회전시키기 위한 회전 스테이지 중 임의의 하나일 수 있다. 작동 시스템은, 예를 들어 스테퍼 모터와 같은 모터, 밸브, 압력-제어된 디바이스, 압전 디바이스, 선형 모터, 유압식 액츄에이터, 보이스 코일, 등을 포함할 수 있다.
격자(500)는 고 블레이즈각 에셀(Echelle) 격자일 수 있고, 격자 방정식을 만족하는 임의의 입사각(562)에서 격자(500) 상에 입사하는 광 빔(110A)은 반사(회절)될 것이다. 격자 방정식은 격자(500)의 스펙트럼 차수, 회절된 파장(회절된 빔의 파장), 격자(500)로 가는 광 빔(110A)의 입사각(562), 오프 격자(500)에서 회절된 광 빔(110A)의 출사각, 격자(500) 상에 입사하는 광 빔(110A)의 수직 발산, 및 회절형 격자(500)의 표면의 홈 간극 사이의 관련성을 제공한다. 더욱이, 격자(500) 상의로의 광 빔(110A)의 입사각(562)이 격자(500)로부터의 광 빔(110A)의 출사각과 같도록 격자(500)가 사용되면, 격자(500) 및 빔 확장기(프리즘(505, 510, 515, 520))는 리트로(Littrow) 구성으로 배치되고, 격자(500)로부터 반사된 광 빔(110A)의 파장은 리트로 파장이 된다. 격자(500) 상에 입사하는 광 빔(110A)의 수직 발산은 거의 0라고 가정될 수 있다. 공칭 파장을 반사하기 위해서, 공칭 파장이 광학 소스(105) 내에서 증폭되도록 빔 확장기(프리즘(505, 510, 515, 520))를 통해 되반사되도록, 격자(500)는 격자(500)상에 입사하는 광 빔(110A)에 대하여 정렬된다. 그러면, 격자(500) 상으로의 광 빔(110A)의 입사각(562)을 변경함으로써 리트로 파장이 광학 소스(105) 내의 공진기의 전체 이득 대역폭에 걸쳐서 튜닝될 수 있다.
프리즘(505, 510, 515, 520) 각각은 광 빔(110A)의 횡방향에 따라서 충분히 넓어서, 광 빔(110A)이 통과하는 표면 내에 광 빔이 보유되게 된다. 각각의 프리즘은 애퍼쳐(555)로부터 격자(500)로의 경로에 있는 광 빔(110A)을 광학적으로 확대하고, 따라서 각각의 프리즘은 크기에 있어서 프리즘(520)으로부터 프리즘(505)까지 크기들이 연속적으로 더 크다. 따라서, 프리즘(505)은 프리즘(510)보다 크고, 이것은 프리즘(515) 보다 크며, 프리즘(520)이 가장 작은 프리즘이다.
격자(500)로부터 가장 멀고 크기 역시 가장 작은 프리즘(520)은 작동 시스템(520A)에, 그리고 특히 프리즘(520)이 회전하게 하는 회전 샤프트(522A)에 탑재되고, 이러한 회전이 격자(500) 상에 충돌하는 광 빔(110A)의 광학 배율을 변경하여 장치(130)로부터 출력되는 광 빔(110A)의 대역폭을 변경한다. 작동 시스템(520A)은 고속 작동 시스템(520A)으로서 설계되는데, 그 이유는 프리즘(520)이 고정되는 회전 샤프트(522A)를 포함하는 회전식 스테퍼 모터를 포함하기 때문이다. 회전 샤프트(522A)는 프리즘(520)의 회전축과 평행한 그 샤프트 축 중심으로 회전한다. 더욱이, 작동 시스템(520A)이 회전식 스테퍼 모터를 포함하기 때문에, 임의의 기계적 메모리가 없고 에너지 바닥 상태도 없다. 회전 샤프트(522A)의 각각의 위치는 회전 샤프트(522A)의 다른 위치들 각각과 같은 에너지에 있고, 회전 샤프트(522A)는 낮은 포텐셜 에너지를 가지는 바람직한 휴지(resting) 위치가 없다.
도 6a 및 도 6b 를 참조하면, 제 1 구현형태에서, 스펙트럼 특성 선택 장치(630)는 격자(600) 및 네 개의 프리즘(605, 610, 615, 620)으로 설계된다. 격자(600) 및 네 개의 프리즘(605, 610, 615, 620)은 광 빔(110A)이 장치(630)의 애퍼쳐(655)를 통과한 후에 광학 소스(105)에 의해 생성되는 광 빔(110A)과 상호작용하도록 구성된다. 광 빔(110A)은 장치(630)의 XSF-YSF 평면에 있는 경로를 따라서 애퍼쳐(655)로부터, 프리즘(620), 프리즘(615), 프리즘(610), 및 프리즘(605)을 통과한 후 격자(600)로부터 반사되고, 애퍼쳐(655)를 통해서 장치를 벗어나기 전에 다시 프리즘(605, 610, 615, 620)을 통과한다.
프리즘(605, 610, 615, 620)은, 펄스형 광 빔(110A)이 각각의 직각 프리즘을 통과할 때 자신의 광학 배율을 변경하도록 펄스형 광 빔(110A)이 투과되는 직각 프리즘이다. 분산형 광학 요소(600)로부터 가장 먼 직각 프리즘(620)은 복수 개중 최소 빗변을 가지고, 분산형 광학 요소(600)에 더 가까운 각각의 연속 직각 프리즘은 분산형 광학 요소로부터 더 먼 인접한 직각 프리즘보다 크거나 같은 크기의 빗변을 가진다.
예를 들어, 격자(600)에 가장 가까운 프리즘(605)은 크기도 가장 크고, 예를 들어 그 빗변은 네 개의 프리즘(605, 610, 615, 620) 중 최대 치수를 가진다. 격자(600)로부터 가장 먼 프리즘(620)은 크기도 가장 작고, 예를 들어 그 빗변은 네 개의 프리즘(605, 610, 615, 620) 중 최소 치수를 가진다. 인접한 프리즘들이 동일한 크기일 수도 있다. 하지만, 격자(600)에 더 가까운 각각의 프리즘은 그 인접한 프리즘보다 크기에 있어서 적어도 같거나 큰데, 그 이유는 광 빔(110A)이 프리즘(620), 프리즘(615), 프리즘(610), 및 프리즘(605)을 통과할 때 광학적으로 확대되고, 따라서 광 빔(110A)의가로 치수가 광 빔(110A)이 격자(600)에 가까워질수록 커지기 때문이다. 광 빔(110A)의가로 치수는 광 빔(110A)의 전파 방향에 수직인 평면에 따른 치수이다. 그리고, 광 빔(110A)의 전파 방향은 장치(630)의 XSF-YSF 평면에 있다.
프리즘(605)은 장치(630)의 ZSF 축과 평행인 축 중심으로 프리즘(605)을 회전시키는 작동 시스템(605A)에 물리적으로 커플링되고, 프리즘(610)은 ZSF 축과 평행인 축 중심으로 프리즘(610)을 회전시키는 작동 시스템(610A)에 물리적으로 커플링되며, 프리즘(620)은 고속 작동 시스템(620A)에 물리적으로 커플링된다. 고속 작동 시스템(620A)은 장치(630)의 ZSF 축과 평행인 축 중심으로 프리즘(605)을 회전시키도록 구성된다.
고속 작동 시스템(620A)은 회전 샤프트(622A) 및 회전 샤프트(622A)에 고정되는 회전 플레이트(623A)를 가지는 회전식 스테퍼 모터(621A)를 포함한다. 회전 샤프트(622A) 및 따라서 회전 플레이트(623A)는 프리즘(620)의 무게 중심(회전축(AP)에 대응함)과 평행하고 장치(630)의 ZSF 축 과도 평행한 샤프트 축(AR) 중심으로 회전한다. 필수적이지는 않지만, 프리즘(620)의 샤프트 축(AR)은 XSF-YSF 평면에 따른 프리즘(620)의 무게 중심(회전축(AP))에 대응하거나 정렬될 수 있다. 일부 구현형태들에서, 프리즘(620)의 무게 중심(또는 회전축(AP))은 샤프트 축(AR)으로부터 XSF-YSF 평면을 따라 오프셋된다. 프리즘(620) 무게 중심으로부터 샤프트 축(AR)을 오프셋시킴으로써, 광 빔(110A)의 위치는 프리즘(620)이 회전될 때마다 격자(600)의 표면 상의 특정 위치에 있도록 조절될 수 있다.
프리즘(620)을 회전 플레이트(623A)에 탑재함으로써, 샤프트(622A) 및 회전 플레이트(623A)가 그들의 샤프트 축(AR) 중심으로 회전될 때 프리즘(620)은 자신의 회전축(AP) 중심으로 직접적으로 회전된다. 이러한 방식으로, 선형으로 전환가능한 샤프트(즉 굴곡부를 사용하여 회전 운동으로 변환됨)를 가지는 선형 스테퍼 모터를 사용하는 시스템과 비교할 때, 프리즘(620)의 고속 회전 또는 제어가 가능해진다. 샤프트(622A)(및 플레이트(623A))의 회전 스텝이 프리즘(620)(임의의 선형 운동이 부여되지 않음)의 회전 스텝에 직접적으로 상관되기 때문에, 회전식 스테퍼 모터(621A)는 광 빔(110A) 및 따라서 광 빔(110)의 스펙트럼 특성(예컨대, 대역폭)의 더 빠른 조절을 가능하게 하는 속도에서 프리즘(620)을 회전시킬 수 있다. 스테퍼 모터(621A)의 회전식 디자인은 순수한 회전 운동을 프리즘(620)에 부여하는데, 이것은 프리즘(620)을 위한 종래의 액츄에이터에서 발견되는 임의의 선형 운동 또는 굴곡부(flexure) 운동을 사용하지 않고 탑재된다. 더욱이, 선형 스테퍼 모터 더하기 굴곡부 디자인을 사용한 종래의 액츄에이터와 달리(프리즘(620)은 굴곡부로부터 결정된 각도 근처에서만 회전될 수 있음), 회전식 샤프트(622A)에 의해서 프리즘(620)이 전체 360°만큼 회전될 수 있다. 일부 구현형태들에서, 허용가능한 범위 내에서 광 빔(110A)의 대역폭을 튜닝하기 위하여, 프리즘(620)은 15 도만큼 회전될 수 있다. 현재의 대역폭 범위 요구 사항에서는 필수적이지 않지만, 프리즘(620)은 15 도보다 많이 회전될 수 있다.
일부 구현형태들에서, 스테퍼 모터(621A)는 직접 구동 스테퍼 모터일 수 있다. 직접 구동 스테퍼 모터는 위치 제어를 위해서 빌트인 스텝 모터 기능을 사용하는 종래의 전자기 모터이다. 운동에서 더 높은 분해능이 필요할 수 있는 다른 구현형태들에서, 스테퍼 모터(621A)는 압전 모터 기술을 사용할 수 있다.
스테퍼 모터(621A)는 프리즘(620)의 고속 회전을 제공하기 위하여 가변-주파수 구동 제어 방법을 사용하는 모터 제어기로 제어되는 회전식 스테이지일 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 회전식 스테퍼 모터(621A)를 사용하는 장점은 프리즘(620)의 더 빠른 회전을 얻는 것인데, 그 이유는 프리즘(620)의 회전축(AP)이 회전 샤프트(622A)와 그리고 샤프트 축(AR)과도 평행하기 때문이다. 따라서, 샤프트(622A)의 모든 단위 회전 동안에, 프리즘(620)은 점증하는 단위로 회전하고 프리즘(620)은 회전 샤프트(622A)가 회전할 수 있는 것처럼 고속으로 회전한다. 일부 구현형태들에서, 이러한 구성의 안정성을 향상하고 프리즘(620)의 안정성을 향상하기 위해서, 고속 작동 시스템(620A)은 회전식 스테퍼 모터(621A)의 회전 샤프트(622A)의 위치를 검출하도록 구성되는 위치 모니터(624A)를 포함한다. 회전 샤프트(622A)의 측정된 위치와 회전 샤프트(622A)의 기대된 위치 또는 목표 위치 사이의 오차는 프리즘(620)의 위치에 존재하는 오차와 직접적으로 상관되고, 따라서 이러한 측정은 프리즘(620)의 회전 오차(즉, 실제 회전과 명령된 회전 사이의 오차)를 결정하고 이러한 오차를 동작 중에 정정하기 위해서 사용될 수 있다.
제어 모듈(550)은 위치 모니터(624A)에 연결되어 회전 샤프트(622A)의 위치의 값을 수신하고, 제어 모듈(550)은 또한 회전 샤프트(622A)의 명령된 위치의 저장된 값 또는 현재의 값에 액세스할 수 있어서, 제어 모듈(550)이 위치의 측정된 값과 회전 샤프트(622A)의 명령된 위치 사이의 차이를 결정할 수 있고 또한 이러한 오차를 감소시키려면 회전 샤프트(622A)를 어떻게 조절할지를 결정할 수 있게 한다. 예를 들어, 제어 모듈(550)은 오차를 오프셋하기 위해서 회전 샤프트(622A)의 회전의 크기와 회전의 방향을 결정할 수 있다. 또는, 이러한 분석을 수행하도록 시스템(185)을 제어하는 것이 가능하다.
위치 모니터(624A)는 회전 플레이트(623A)와 일체화되어 제작되는 매우 높은 분해능의 광학적 회전식 인코더이다. 광학적 회전식 인코더는 불투명한 라인 및 패턴을 그 위에 가지는 내부 코드 디스크의 회전에 광학적 센싱 기술을 사용한다. 예를 들어, 플레이트(623A)는 발광 다이오드와 같은 광의 빔 내에서 회전하고(그러므로 명칭이 회전식 인코더임), 플레이트(623A) 상의 마킹이 광을 차단하거나 차단해제하는 셔터로서의 역할을 한다. 내부 포토다이오드 검출기는 변동하는 광 빔을 감지하고, 인코더의 전자부품이 패턴을 전기 신호로 변환하며, 그러면 전기 신호가 제어 모듈(550)에서 인코더(624A)의 출력을 통해서 전달된다.
일부 구현형태들에서, 제어 모듈(550)은 오직 회전식 스테퍼 모터(621A)를 동작시키기 위한 고속 내부 전용 제어기를 가지고 설계될 수 있다. 예를 들어, 고속 내부 전용 제어기는 고분해능 위치 데이터를 인코더(624A)로부터 수신할 수 있고, 샤프트(622A)의 위치를 조절하고 이를 통하여 프리즘(620)의 위치를 조절하는 신호를 회전식 스테퍼 모터(621A)에 직접적으로 전송할 수 있다.
또한 도 6c 를 참조하면, 조명 시스템(150)은 제어 모듈(550)과 인터페이싱하는 제어 시스템(185)의 제어 하에 있는 광 빔(110A)의 대역폭과 같은 스펙트럼 특성을 변경한다. 예를 들어, 광 빔(110A) 및 광 빔(110)의 대역폭을 대략적으로 그리고 폭넓게 제어하기 위하여, 제어 모듈(550)은 회전 샤프트(622A)를 제 1 각도 θ1 으로부터(도 6c 의 좌측) 제 2 각도 θ2 로(여기에서 △θ = θ2 - θ1)(도 6c 의 우측) 회전시키기 위한 신호를 고속 작동 시스템(620A)의 회전식 스테퍼 모터(621A)에 전송한다. 그리고, 샤프트(622A)의 각도의 이러한 변화는 샤프트(622A)에 고정된 플레이트(623A)에 직접적으로 부여되고, 이를 통하여 플레이트(623A)에 고정된 프리즘(620)에도 역시 부여된다. 프리즘(620)이 θ1 으로부터 θ2 로 회전하면, 격자(600)와 상호작용하는 펄스형 광 빔(110A)의 광학 배율 OM(565)이 OM1으로부터 OM2로 대응하여 변하게 되고, 펄스형 광 빔(110A)의 광학 배율(565)에서의 변화는 펄스형 광 빔(110A)의 대역폭(및 광 빔(110)의 대역폭도 포함됨)도 변화도 야기한다. 이러한 고속 작동 시스템(620A)을 사용하여 프리즘(620)을 회전함으로써 달성될 수 있는 대역폭의 범위는 넓은 범위일 수 있고, 약 100 펨토미터(fm) 내지 약 450 fm일 수 있다. 달성될 수 있는 전체 대역폭 범위는 적어도 250 fm일 수 있다.
고속 작동 시스템(620A)과 연관된 프리즘(620)이 회전 샤프트(622A)의 하나의 회전 단위에 의해 회전하면, 펄스형 광 빔(110A)의 대역폭이 펄스형 광 빔(110)의 대역폭을 측정하는 대역폭 측정 디바이스(예를 들어, 후술되는 측정 시스템(170)의 일부임)의 분해능 보다 적은 양만큼 변하게 된다. 프리즘(620)은 15 도에 이르기까지 회전되어 대역폭에도 이러한 변화를 달성할 수 있다. 실무상, 프리즘(620)의 회전의 양은 장치(630)의 다른 컴포넌트의 광학적 레이아웃에 의해서만 제약된다. 예를 들어, 회전이 너무 크면 광 빔(110A)이 다음 프리즘(615) 상에 충돌하지 않을 만큼 큰 양만큼 광 빔(110A)이 변위될 수 있다. 일부 구현형태들에서, 광 빔(110A)의 대역폭을 허용가능한 범위 내로 튜닝하기 위하여, 광 빔(110A)이 다른 프리즘(605, 610, 또는 615) 중 어느 것으로부터도 벗어날 위험이 없이 프리즘(620)은 15 도만큼 회전될 수 있다. 현재의 대역폭 범위 요구 사항에서는 필수적이지 않지만, 프리즘(620)은 15 도보다 많이 회전될 수 있다.
다시 도 6a 를 참조하면, 프리즘(610)은 프리즘(410)이 회전되게 하는 작동 시스템(610A)에 탑재될 수 있고, 프리즘(610)이 이렇게 회전하면 광 빔(110A)의 파장이 정밀 제어될 수 있다. 작동 시스템(610A)은 압전 모터로 제어되는 회전식 스테퍼 모터를 포함할 수 있다. 압전 모터는, 재료가 선형 또는 회전 운동을 생성하기 위해서 음향 또는 초음파 진동을 생성하는 역(converse) 압전 효과를 활용하여 동작한다.
격자(600)에 더 가깝고 프리즘(620)의 크기보다 크거나 같은 크기를 가지는 다음 프리즘(615)은 일부 구현형태들에서 공간에 고정될 수 있다. 격자(600)에 더 가까운 다음 프리즘(610)은 프리즘(615)의 크기보다 크거나 같은 크기를 가진다.
격자(610)에 가장 가까운 프리즘(605)은 프리즘(610)의 크기보다 크거나 같은 크기를 가진다(프리즘(605)이 빔 확장기의 최대 프리즘임). 프리즘(605)은 프리즘(605)이 회전되게 하는 작동 시스템(605A)에 탑재될 수 있고, 프리즘(605)이 이렇게 회전하면 광 빔(110A)의 파장이 대략적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 프리즘(605)은 광 빔(110A)(및 따라서 광 빔(110))의 파장을 약 193.2 나노미터(nm)로부터 약 193.5 nm로 튜닝하기 위하여 1-2 도만큼 회전될 수 있다. 일부 구현형태들에서, 작동 시스템(605A)은 프리즘(605)이 고정되는 탑재면(예컨대, 플레이트(623A)) 및 탑재면을 회전시키는 모터 샤프트를 포함하는 회전식 스테퍼 모터를 포함한다. 작동 시스템(605A)의 모터는 종래의 선형 스테퍼 모터 및 굴곡부 조합 디자인보다 50배 더 빠른 압전 모터일 수 있다. 작동 시스템(620A)과 유사하게, 작동 시스템(605A)은 제어 시스템(185) 또는 제어 모듈(650)을 위한 각도 위치 피드백을 제공하는 광학적 회전식 인코더를 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b 를 참조하면, 스펙트럼 특성 선택 장치(730)의 다른 구현형태에서, 고속 작동 시스템(720A)은 격자(700)로부터 가장 먼 빔 확장기의 프리즘(720)을 샤프트 축(AR) 주위로 회전(R)시키도록 설계된다. 선택적으로 또는 추가적으로, 프리즘(710)과 연관된 작동 시스템(710A)도 역시 고속 작동 시스템(720A 또는 620A)과 유사하게 설계된 고속 작동 시스템일 수 있다.
장치(730)는 샤프트 축(AR)의 위치에서 회전 플레이트(723A)에 기계적으로 링크되는 제 1 영역(740A)을 가지는 연장 암(725A)을 포함한다. 연장 암(725A)은 XSF-YSF 평면 내의 방향을 따라서(및 샤프트 축(AR)에 수직인 방향을 따라서) 샤프트 축(AR)으로부터 오프셋되어 제 2 영역(745A)이 샤프트 축(AR)과 교차되지 않게 하는 제 2 영역(745A)을 가진다. 프리즘(720)은 제 2 영역(745A)에 기계적으로 링크된다.
프리즘(720)의 무게 중심(프리즘 축(AP)) 및 샤프트 축(AR) 양자 모두는 장치(730)의 ZSF 축과 평행으로 남는다; 그러나, 프리즘(720)의 무게 중심은 샤프트 축(AR)으로부터 오프셋된다. 샤프트 축(AR) 중심으로 연장 암(725A)을 각도 Dq만큼 회전시키면, 결합된 이동이 프리즘(720)에 부여된다: 프리즘(720)을 샤프트 축(AR) 중심으로 XSF-YSF 평면 내에서 각도 Dq (도 5c 를 참조한다)만큼 회전시키는 것(R), 및 장치(730)의 XSF-YSF 평면에 있는 방향을 따라 프리즘(720)을 선형 병진이동시키는 것(T). 도 7c 의 예에서, 프리즘(720)은 제 1 각도 q1 으로부터 제 2 각도 q2 로 회전되고(R) XSF-YSF 평면에 있는 제 1 위치(Pos1)로부터 XSF-YSF 평면에 있는 제 2 위치(Pos2)로 병진된다(T).
프리즘(720)에 적용되는 선형 병진(T)은 이를 통하여 광 빔(110A)을 격자(700)의 표면(702)의 더 긴 축(701)과 평행한 방향을 따라 병진시킨다. 더 긴 축(701)도 역시 장치(730)의 XSF-YSF 평면에 따라 놓여 있다. 광 빔(110A)의 이러한 병진을 수행함으로써, 격자(700)의 어떤 구역 또는 영역이 가능한 광학 배율(OM)의 하한에서 조명되는지를 제어하는 것이 가능하다. 더욱이, 격자(700) 및 격자의 표면(702)은 불균일하다; 즉, 격자(700)의 표면(702) 중 일부 영역은 광 빔(110A)의 파면에 격자(700)의 표면(702)의 다른 영역과 다른 변화를 부여하고, 표면(702) 중 일부 영역은 표면(702)의 다른 영역보다 광 빔(110A)의 파면에 많은 왜곡을 부여한다. 제어 시스템(185)(또는 제어 모듈(550))은 고속 작동 시스템(720A)을 제어시켜서 프리즘(720)에 가해지는 선형 병진(T)을 조절하고 더 긴 축(701)에 따른 광 빔(110A)의 병진을 조절하여 격자(700) 표면(702)의 비-균일성을 이용할 수 있고, 격자 표면(702)의 일단에 가까운 격자 표면(702)의 더 높은 왜곡 영역을 조명하여 스펙트럼 대역폭을 단순히 광학 배율을 낮추는 것으로 달성할 수 있었을 효과보다 많이 높일 수 있다.
또한, 프리즘(720)으로의 선형 병진(T)은, 프리즘(720)을 광 빔(110A)의 위치에 상대적으로 회전시키는 동안에 프리즘(720)의 빗변 H(도 7c 를 참조)도 역시 병진시킨다. 따라서 빗변(H)으로의 병진은 장치(730)의 동작 중에 빗변(H)의 새로운 영역을 광 빔(110A)에 노광한다. 장치(730)의 수명에 걸쳐서, 프리즘(720)은 자신의 회전 범위의 일단으로부터 타단까지 회전되고, 따라서 더 많은 영역이 광 빔(110A)에 노광되는데, 그러면 광 빔(110A)에 의해 프리즘(720)에 미치는 손상의 양이 감소된다.
장치(630)와 유사하게, 스펙트럼 특성 선택 장치(730)는 격자(600)를 더 포함하고, 빔 확장기는 광 빔(110A)의 경로를 따라 프리즘(720)과 격자(700) 사이에 위치되는 프리즘(705, 710, 715)을 포함한다. 격자(700) 및 네 개의 프리즘(705, 710, 715, 720)은 광 빔(110A)이 장치(730)의 애퍼쳐(755)를 통과한 이후에 광학 소스(105)에 의해 생성되는 광 빔(110A)과 상호작용하도록 구성된다. 광 빔(110A)은 장치(730)의 XSF-YSF 평면에 있는 경로를 따라서 애퍼쳐(755)로부터, 프리즘(720), 프리즘(715), 프리즘(710), 및 프리즘(705)을 통과한 후 격자(700)로부터 반사되고, 애퍼쳐(755)를 통해서 장치(730)를 벗어나기 전에 다시 연속 프리즘(705, 710, 715, 720)을 통과한다.
도 8 을 참조하면, 예시적인 광원(805)은 광 빔(110)으로서 펄스형 레이저 빔을 생성하는 펄스형 레이저 소스이다. 광학 소스(805)는 시드 광 빔(110A)을 파워 증폭기(PA)(810)로 제공하는 마스터 발진기(MO)(800)를 포함하는 2-스테이지 레이저 시스템이다. 마스터 발진기(800)는 통상적으로, 증폭이 발생하는 이득 매질과 광학 공진기와 같은 광학적 피드백 메커니즘을 포함한다. 파워 증폭기(810)는 통상적으로, 마스터 발진기(800)로부터의 시드 레이저 빔으로 시딩되는 경우(seeded) 증폭이 발생하는 이득 매질을 포함한다. 파워 증폭기(810)가 회생 링 공진기로서 설계되면, 이것은 전력 링 증폭기(PRA)라고 기술되고, 이러한 경우에, 충분한 광학적 피드백이 이러한 링 디자인으로부터 제공될 수 있다. 스펙트럼 특성 선택 장치(130)는 마스터 발진기(800)로부터 광 빔(110A)을 수광하여 광 빔(110A)의 중심 파장 및 대역폭과 같은 스펙트럼 파라미터를 상대적으로 낮은 출력 펄스 에너지에서 정밀 튜닝할 수 있게 한다. 파워 증폭기(810)는 마스터 발진기(800)로부터 광 빔(110A)을 수광하고, 이러한 출력을 증폭하여 포토리소그래피에서 사용할 출력을 위해 필요한 파워를 획득한다.
마스터 발진기(800)는 두 개의 기다란 전극, 이득 매질로서 역할을 하는 레이저 가스, 및 전극들 사이에서 가스를 순환시키는 팬을 가지는 방전 챔버를 포함한다. 레이저 공진기는 방전 챔버의 일측에 있는 스펙트럼 특성 선택 장치(130)와 방전 챔버의 제 2 측에 있는 출력 커플러(815) 사이에서 형성되어 시드 광 빔(110A)을 파워 증폭기(810)로 출력한다.
광원(805)은 출력 커플러(815)로부터 출력을 수광하는 선중심 분석 모듈(line center analysis module; LAM)(820), 및 필요에 따라 빔의 크기 및/또는 형상을 변경하는 하나 이상의 빔 변경 광학 시스템(825)을 더 포함할 수 있다. 선중심 분석 모듈(820)은 시드 광 빔의 파장(예를 들어, 중심 파장)을 측정하기 위하여 사용될 수 있는 측정 시스템(170) 내의 측정 시스템의 일 타입의 일 예이다.
파워 증폭기(810)는 파워 증폭기 방전 챔버를 포함하고, 회생 링 증폭기일 경우, 파워 증폭기는 빔을 방전 챔버로 되반사하여 순환 경로를 형성하는 빔 반사체 또는 빔 튜닝 디바이스(830)를 더 포함한다. 파워 증폭기 방전 챔버는 한 쌍의 기다란 전극, 이득 매질로서 역할을 하는 레이저 가스, 및 전극들 사이에서 가스를 순환시키기 위한 팬을 포함한다. 시드 광 빔(110A)은 파워 증폭기(810)를 반복적으로 통과함으로써 증폭된다. 빔 변경 광학 시스템(825)은 시드 광 빔(110A)을인-커플링하고 파워 증폭기로부터의 증폭된 방사선의 일부를 아웃-커플링하여 출력 광 빔(110)을 형성하는 방법(예를 들어, 부분-반사 미러)을 제공한다.
마스터 발진기(800) 및 파워 증폭기(810)의 방전 챔버 내에서 사용되는 레이저 가스는 요구된 파장 및 대역폭 근처에서 레이저 빔을 생성하기 위한 임의의 적합한 가스일 수 있다. 예를 들어, 레이저 가스는 약 193 nm의 파장에서 광을 방출하는 아르곤 불화물(ArF) 또는 약 248 nm의 파장에서 광을 방출하는 크립톤 불화물(KrF)을 포함할 수 있다.
선중심 분석 모듈(820)은 마스터 발진기(800)의 출력(광 빔(110A))의 파장을 모니터링한다. 선중심 분석 모듈(820)은 광원(805) 내의 다른 위치에 배치될 수 있고, 또는 광학 소스(805)의 출력에 배치될 수 있다.
도 9 를 참조하면, 본 명세서에서 설명되는 시스템 및 방법의 양태에 관련되는 제어 시스템(185)에 대한 세부사항이 제공된다. 제어 시스템(185)은 도 9 에는 도시되지 않는 다른 피쳐를 포함할 수 있다. 일반적으로, 제어 시스템(185)은 일반적으로 디지털 전자적 회로부, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어 중 하나 이상을 포함한다.
제어 시스템(185)은 메모리(900)를 포함하고, 이것은 판독-전용 메모리 및/또는 랜덤 액세스 메모리일 수 있다. 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. 제어 시스템(185)은 하나 이상의 입력 디바이스(905)(예컨대 키보드, 터치 스크린, 마이크로폰, 마우스, 핸드-헬드 입력 디바이스, 등) 및 하나 이상의 출력 디바이스(910)(예컨대 스피커 또는 모니터)를 더 포함할 수 있다.
제어 시스템(185)은 하나 이상의 프로그래밍가능한 프로세서(915), 및 프로그래밍가능한 프로세서(예컨대 프로세서(915)에 의해 실행되도록 머신-판독가능 스토리지 디바이스에 유형화되어 구현되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품(920)을 포함한다. 하나 이상의 프로그래밍가능한 프로세서(915)는 각각, 입력 데이터를 처리하여 적합한 출력을 생성함으로써 원하는 기능을 수행하도록, 명령들의 프로그램을 실행할 수 있다. 일반적으로, 프로세서(915)는 메모리(900)로부터 명령 및 데이터를 수신한다. 앞선 기기들 모두는 특수하게 설계된 ASIC(주문형 집적회로)에 의하여 보완되거나 그 안에 통합될 수 있다.
제어 시스템(185)은, 다른 구성요소들도 있지만 그 중에서도, 스펙트럼 특성 분석 모듈(925), 계측 모듈(927), 리소그래피 분석 모듈(930), 결정 모듈(935), 광원 작동 모듈(950), 리소그래피 작동 모듈(955), 및 빔 준비 작동 모듈(960)을 포함한다. 이러한 모듈 각각은 프로세서(915)와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 제품들의 세트일 수 있다. 더욱이, 모듈(925, 930, 935, 950, 955, 960) 중 임의의 모듈은 메모리(900) 내에 저장된 데이터에 액세스할 수 있다.
스펙트럼 특성 분석 모듈(925)은 측정 시스템(170)으로부터 출력을 수신한다. 계측 모듈(927)은 계측 장치(145)로부터 데이터를 수신한다. 리소그래피 분석 모듈(930)은 스캐너(115)의 리소그래피 제어기(140)로부터 정보를 수신한다. 결정 모듈(935)은 분석 모듈(예컨대 모듈(925, 927 및 930)로부터의 출력을 수신하고, 분석 모듈로부터의 출력에 기초하여 어떤 작동 모듈 또는 모듈들이 활성화되어야 하는지를 결정한다. 광원 작동 모듈(950)은 광학 소스(105) 및 스펙트럼 특성 선택 장치(130) 중 하나 이상에 연결된다. 리소그래피 작동 모듈(955)은 스캐너(115), 및 특히 리소그래피 제어기(140)에 연결된다. 빔 준비 작동 모듈(960)은 빔 준비 시스템(112)의 하나 이상의 컴포넌트에 연결된다.
비록 도 9 에는 일부 모듈만이 도시되지만, 제어 시스템(185)은 다른 모듈들을 포함할 수 있다. 또한, 비록 제어 시스템(185)이 컴포넌트들 모두가 상호 연결되는 것으로 보이는 박스처럼 표시되지만, 제어 시스템(185)은 물리적으로 서로 떨어져 있는 컴포넌트들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광원 작동 모듈(950)은 광학 소스(105) 또는 스펙트럼 특성 선택 장치(130)와 물리적으로 상호 연결될 수 있다.
일반적으로, 제어 시스템(185)은 측정 시스템(170)으로부터 광 빔(110)에 대한 적어도 일부의 정보를 수신하고, 스펙트럼 특성 분석 모듈(925)은 이러한 정보에 대한 분석을 수행하여 스캐너(115)로 공급되는 광 빔(110)의 하나 이상의 스펙트럼 특성(예를 들어, 대역폭)을 어떻게 조절할지를 결정한다. 이러한 결정에 기초하여, 제어 시스템(185)은 제어 모듈(550)을 통하여 광학 소스(105)의 동작을 제어하기 위한 신호를 스펙트럼 특성 선택 장치(130) 및/또는 광학 소스(105)로 전송한다.
일반적으로, 스펙트럼 특성 분석 모듈(925)은 광 빔(110)의 하나 이상의 스펙트럼 특성(예를 들어, 파장 및/또는 대역폭)을 추정하기 위하여 필요한 모든 분석을 수행한다. 스펙트럼 특성 분석 모듈(925)의 출력은 스펙트럼 특성의 추정된 값이다.
스펙트럼 특성 분석 모듈(925)은 추정된 스펙트럼 특성을 수신하도록 연결되고 광학 스펙트럼 특성 타겟 값을 수신하도록 역시 연결되는 비교 블록을 포함한다. 일반적으로, 비교 블록은 스펙트럼 특성 타겟 값과 추정된 값 사이의 차이를 나타내는 스펙트럼 특성 오차 값을 출력한다. 결정 모듈(935)은 광학 스펙트럼 특성 오차 값을 수신하고, 스펙트럼 특성을 조절하기 위해서 시스템(100)에 가해지는 정정에 어떻게 최적으로 영향을 줄지를 결정한다. 따라서, 결정 모듈(935)은 광원 작동 모듈(950)에 신호를 전송하고, 작동 모듈은 스펙트럼 특성 오차 값에 기초해서 스펙트럼 특성 선택 장치(130)(또는 광학 소스(105))를 어떻게 조절할지를 결정한다. 광원 작동 모듈(950)의 출력은 스펙트럼 특성 선택 장치(130)로 전송되는 액츄에이터 명령의 세트를 포함한다. 예를 들어, 광원 작동 모듈(950)은 장치(530) 내의 작동 시스템에 연결되는 제어 모듈(550)로 명령을 전송한다.
제어 시스템(185)은 광학 소스(105)가 주어진 반복률에서 동작하게 한다. 좀 더 구체적으로는, 스캐너(115)는 광학 소스(105)에 모든 펄스 동안(즉, 펄스-펄스 기초로) 트리거 신호를 전송하고 그러한 트리거 신호들 사이의 시간 간격은 임의의 값일 수 있지만, 스캐너(115)가 트리거 신호를 정규 간격으로 전송하면, 그러한 신호들의 레이트는 반복률이다. 반복률은 스캐너(115)에 의해 요청되는 레이트일 수 있다.
파워 증폭기(810)에 의해 생성되는 펄스의 반복률은, 스캐너(115) 내의 제어기(140)로부터의 지시 하에 마스터 발진기(800)가 제어 시스템(185)에 의해 제어되는 반복률에 의해 결정된다. 파워 증폭기(810)로부터 출력되는 펄스의 반복률은 스캐너(115)에 의해 관찰되는 반복률이다.
프리즘(520)(또는 프리즘(620, 720))은 거칠고 광범위인 느린 대역폭 제어를 위해 사용될 수 있다. 대조적으로, 대역폭은 MO(800) 및 PRA(810) 내의 전극들의 활성화 사이의 차분 타이밍(differential timing)을 제어함으로써 미세하고 좁은 범위에서 그리고 심지어는 더 빠르게 제어될 수 있다.
도 10 을 참조하면, 스테이지 진동(즉, 스테이지(122)의 진동)이 웨이퍼(120) 상의 CD에 미치는 영향을 감소시켜서 임계 치수 균일성(CDU)을 개선하기 위해 프로시저(1000)가 포토리소그래피 시스템(100)에 의해 수행된다.
펄스형 광 빔(110)은, 예를 들어 광학 소스(105)에 의해 생성된다(1005). 펄스형 광 빔(110)은 스캐너(115 1010)의 스테이지(122)에 탑재된 웨이퍼(120)를 향해 지향된다. 예를 들어, 광학 소스(105)에 의해 생성된 펄스형 광 빔(110)은 필요에 따라 변경되고, 빔 준비 시스템(112)에 의해 스캐너(115)를 향해 재지향된다.
펄스형 광 빔(110)은, 예를 들어 펄스형 광 빔(110) 및 웨이퍼(120)를 서로에 대하여 측방향 평면(XL-YL 평면)에 따라 이동시킴으로써 웨이퍼(120)에 걸쳐서 스캐닝된다(1015). 구체적으로 설명하면, 리소그래피 제어기(140)는 웨이퍼 스테이지(122), 마스크(134), 및 대물 장치(132)와 연관된 작동 시스템에 하나 이상의 신호를 전송하여, 마스크(134), 대물 장치(132), 및 웨이퍼(120)(스테이지(122)를 통해서) 중 하나 이상을 노광 중에 서로에 대하여 이동시켜서 웨이퍼(220)의 노광 필드(223)에 걸쳐서 노광 윈도우(400)를 스캐닝할 수 있다.
웨이퍼의 각각의 노광 필드에 대한 스테이지(122)의 진동의 값이 결정된다(1020). 이러한 결정은 적어도 부분적으로 계측 장치(145)에 의하여 수행될 수 있고, 출력이 제어 시스템(185)에 전송될 수 있다. 이러한 결정은 웨이퍼(120)를 펄스형 광 빔(110)으로 스캐닝하기 전에 수행될 수 있다.
웨이퍼(120)의 각각의 노광 필드에 대하여, 제어 시스템(185)은 웨이퍼(120)를 향해 지향되는 펄스형 광 빔(110)의 대역폭에 대한 조절량을 결정한다(1025). 이러한 조절량은 허용가능한 범위를 벗어나는 해당 노광 필드 내의 스테이지 진동의 변동을 보상하고, 초점 번짐을 전체 웨이퍼(120)에 걸쳐서 미리 결정된 범위의 값들 내에 유지시킨다. 다음으로, 펄스형 광 빔(110)이 웨이퍼(120)에 걸쳐서 스캐닝되는 동안에, 제어 시스템(185)은 펄스형 광 빔(110)의 대역폭을 웨이퍼(120)의 각각의 노광 필드에 대해서 결정된 조절량만큼 변경하라는 신호를 스펙트럼 특성 선택 장치(130)에 전송한다(1035).
또한, 프로시저(1000) 동안에, 제어 시스템(185)은 광 빔(110)이 웨이퍼(120)에 걸쳐서 스캐닝되는 동안에 펄스형 광 빔(110)의 하나 이상의 스펙트럼 특성을 제어하기 위한 병렬적 평행 프로시저(1040)를 역시 수행한다. 프로시저(1040)는 펄스형 광 빔(110)의 하나 이상의 스펙트럼 특성을 측정하는 단계(1045) 및 측정된 스펙트럼 특성 중 임의의 것이 값들의 허용가능한 범위를 벗어나는지를 여부를 결정하는 단계(1050)를 포함한다. 예를 들어, 제어 시스템(185)의 스펙트럼 특성 분석 모듈(925)은 측정 시스템(170)으로부터 스펙트럼 특성 측정치를 수신할 수 있다(1045). 스펙트럼 특성 분석 모듈(925)은 스펙트럼 특성 중 임의의 것이 값들의 허용가능한 범위를 벗어나는지 여부를 결정할 수 있다(1050). 스펙트럼 특성 중 임의의 것이 값들의 허용가능한 범위를 벗어난다면, 그러한 스펙트럼 특성들이 조절된다(1055). 예를 들어, 결정 모듈(935)은 광원 작동 모듈(950)에 신호를 전송할 수 있고, 광원 작동 모듈은 광 빔(110)의 하나 이상의 스펙트럼 특성을 조절하도록 신호를 스펙트럼 특성 선택 장치(130)에 전송한다(1055).
프로시저(1040)는 프로시저(1000)와 병렬적으로, 예를 들어 스캐닝 도중에 또는, 예를 들어 각각의 노광 필드(223)에 대하여 정규 간격에서 수행될 수 있다. 더욱이, 제어 시스템(185)이 스테이지 진동 변동을 보상하기 위하여 필요한 대역폭으로의 조절(1030)을 대역폭으로의 임의의 요구된 조절과 조율하여 대역폭이 값들의 허용가능한 범위 내에 있도록 보장하는 것도 가능하다(1055).
도 11 을 참조하면, 포토리소그래피 시스템(100)은 웨이퍼(120)의 특정 서브-구역(예컨대, 노광 필드)에 대해서, 웨이퍼(120)로 지향된 펄스형 광 빔(110)의 대역폭에 대한 조절량을 결정하기 위한 프로시저(1025)를 수행할 수 있다. 이러한 조절량은 허용가능한 범위를 벗어나는 해당 노광 필드 내의 스테이지 진동의 변동을 보상하고, 초점 번짐을 전체 웨이퍼(120)에 걸쳐서 미리 결정된 범위의 값들 내에 유지시킨다. 프로시저(1025)는 제어 시스템(185)에 의하여 수행될 수 있다. 제어 시스템(185)은 룩업 테이블에 액세스한다(1126). 룩업 테이블은 스캐너(115)에 대해서 이전에 결정된 스테이지 진동에 기초하여 생성되는 테이블 또는 정정 맵이고, 웨이퍼(120)의 각각의 서브-구역에 대한 광 빔(110)의 대역폭과 해당 서브-구역 내의 스테이지 진동의 측정된 값을 오프셋시키기 위해 선택되는 대역폭의 값 사이의 관련성을 규정한다. 스테이지 진동 값은 사용되는 스캐너(115) 및 웨이퍼 스테이지(122)에 따라 달라진다. 따라서, 하나의 특정 스캐너(115) 및 스테이지(122)에 대한 스테이지 진동과 웨이퍼(120)의 서브-구역 사이의 관련성은 다른 특정 스캐너(115) 및 스테이지(122)에 대한 관련성과 다를 수 있다.
도 12 는 룩업 테이블이 어떻게 생성될 수 있는지의 일 예를 도시한다. 처음에, 웨이퍼(120)가 스캐너(115) 내에 배치되고, 계측 장치(145)는 각각의 서브-구역에서 웨이퍼(120)를 프로빙하여 웨이퍼(120)의 각각의 서브-구역에 대한 방향 ZL에서의 스테이지 진동을 결정한다. 그래프(1200)는 웨이퍼(120)의 모든 서브-구역에 대한, ZL에서의 다양한 스테이지 진동의 발생의 횟수들(주파수) 사이의 예시적인 관련성을 보여준다. 이러한 예에서, ZL에서의 스테이지 진동은 각각의 웨이퍼 서브-구역(이것은 웨이퍼 노광 필드(223)에 대응할 수 있음)에서의 ZL 방향에 따른 이동 표준 편차(MSD) 값이다. 이러한 예에서, 이러한 그래프(1200)는 공칭 MSD(ZL) 값이 웨이퍼(120)의 중심으로부터 웨이퍼(120)의 에지까지, 더 높은 MSD(ZL) 값보다 훨씬 더 높은 주파수로 발생한다는 것을 보여준다. 제어 시스템(185)은 실효 스테이지 진동(SVE)을 일정한 값에 유지시키고자 한다. 실효 스테이지 진동은 측정된 스테이지 진동(SVM)(예컨대, 그래프(1200)에 도시된 것과 같음) 및 펄스형 광 빔(110)의 대역폭(BW)에 다음과 같이 관련된다:
Figure 112019046307600-pct00001
,
여기에서 CA는 펄스형 광 빔(110)이 웨이퍼(120)를 향해 지향될 때 광 빔에 의해 경험되는 색수차이다. 따라서, 제어 시스템(185)은 실효 스테이지 진동의 일정한 값을 유지시키기 위해서 그래프(1200)가 획득된 후에 BW를 계산할 수 있다. 그래프(1250)는, 측정된 스테이지 진동(SVM)을 오프셋하고 실효 스테이지 진동(SVE)을 일정하게 유지시키기 위해 사용될 수 있는 광 빔(110)의 BW의 값을 보여준다.
제어 시스템(185)은 룩업 테이블(예컨대, 그래프(1500)를 검토하고, 해당 서브-구역(1028) 내의 실효 스테이지 진동 상수를 일정하게 유지하기 위해서 해당 웨이퍼 서브-구역 내의 측정된 스테이지 진동을 보상하기 위한 대역폭을 결정하며(1128), 결정된 대역폭의 이러한 값을 출력한다(1130).
일부 구현형태들에서, 룩업 테이블은 펄스형 광 빔(110)을 현재 스테이지(122)에 탑재된 웨이퍼(120)를 향해 지향시키기 전에 계측 장치(145)에 의해 생성될 수 있다. 따라서, 룩업 테이블은 종래의 스캐닝된 웨이퍼(120)에 기초하여 생성될 수 있다.
다른 구현형태들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (22)

  1. 펄스형 광학 소스로부터, 펄스형 광 빔을 생성하는 단계;
    펄스형 광 빔을 리소그래피 노광 장치의 스테이지에 탑재된 기판을 향해 지향시키는 단계;
    상기 펄스형 광 빔과 상기 기판 사이에서 스캐닝 동작을 수행하는 단계 - 상기 스캐닝 동작은 상기 펄스형 광 빔을 상기 기판의 각각의 서브-구역 상에 투영시키는 것 및 상기 펄스형 광 빔 및 상기 기판 중 하나 이상을 서로에 대하여 이동시키는 것을 포함함 -;
    기판의 각각의 서브-구역에 대한 상기 스테이지의 진동의 값을 결정하는 단계;
    상기 기판의 각각의 서브-구역에 대하여, 상기 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절량을 결정하는 단계 - 상기 조절량은, 초점 번짐(focus blur)을 상기 기판에 걸쳐서 미리 결정된 범위의 값들 내에 유지시키도록, 스테이지 진동의 변동을 보상하는 것임 -; 및
    상기 펄스형 광 빔이 기판을 노광하는 중에 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 결정된 조절량만큼 변경함으로써, 스테이지 진동 변동을 보상하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    특정 서브-구역에서 상기 대역폭에 대한 상기 조절량을 결정하는 것은, 실효 스테이지 진동을 일정하게 유지시키는 상기 대역폭의 값을 결정하기 위해 룩업 테이블에 액세스하는 것을 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 펄스형 광 빔을 상기 기판을 향해 지향시키는 단계 이전에 상기 룩업 테이블을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    기판의 각각의 서브-구역에 대한 상기 스테이지의 진동의 값을 결정하는 단계는, 상기 펄스형 광 빔과 상기 기판 사이에 스캐닝 동작이 수행된 후에 상기 기판의 각각의 서브-구역에 대한 스테이지 진동의 값을 결정하는 것을 포함하는, 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 펄스형 광 빔이 기판을 노광하는 중에 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 상기 결정된 조절량만큼 변경하는 것은, 상기 펄스형 광 빔이 상기 펄스형 광 빔에 의해 아직 스캐닝되지 않은 기판을 노광하는 중에 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 상기 결정된 조절량만큼 변경하는 것을 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절량을 결정하는 것은, 상기 펄스형 광 빔을 상기 기판을 향해 지향시키기 전에 일어나는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절량을 결정하는 것은, 상기 펄스형 광 빔이 상기 기판을 향해 지향되는 동안 그리고 상기 기판의 각각의 서브-구역에서 일어나는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 변경하는 것은, 스펙트럼 특성 선택 장치의 하나 이상의 광학 컴포넌트를 조절하는 것을 포함하는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 특성 선택 장치의 하나 이상의 광학 컴포넌트를 조절하는 것은, 상기 스펙트럼 특성 선택 장치의 프리즘을 회전 및 병진이동시키는 것을 포함하는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 초점 번짐을 미리 결정된 범위 내에 유지시키는 것은, 상기 기판 내에 형성된 피쳐의 임계 치수를 미리 결정된 범위 내에 역시 유지시키는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 변경하는 것은, 상기 펄스형 광 빔의 펄스의 버스트들 사이에서 상기 대역폭을 변경하는 것을 포함하는, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 기판을 향해 지향되는 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 측정하는 단계, 및
    측정된 대역폭이 대역폭의 허용가능한 범위 밖이면 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 펄스형 광 빔을 생성하는 광학 소스;
    상기 펄스형 광 빔을 리소그래피 노광 장치의 스테이지에 탑재된 기판을 향해 지향시키는 빔 지향 시스템;
    상기 펄스형 광 빔을 상기 기판의 각각의 서브-구역 상에 투영하고, 상기 펄스형 광 빔 및 상기 기판 중 하나 이상을 서로에 대하여 이동시키도록 구성되는 스캐닝 시스템;
    기판의 각각의 서브-구역에 대한 상기 스테이지의 진동의 값을 결정하도록 구성되는 계측 장치; 및
    상기 광학 소스, 상기 스캐닝 시스템, 및 상기 계측 장치에 연결되는 제어 시스템을 포함하고, 상기 제어 시스템은,
    각각의 서브-구역에 대한 스테이지 진동의 결정된 값을 상기 계측 장치로부터 수신하고,
    각각의 서브-구역에 대하여, 상기 펄스형 광 빔의 대역폭에 대한 조절량을 결정하며 - 상기 조절량은 초점 번짐을 상기 기판에 걸쳐 미리 결정된 범위의 값들 내에 유지하도록 스테이지 진동의 변동을 보상하는 것임 -,
    상기 펄스형 광 빔이 기판을 노광하는 중에 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 결정된 조절량만큼 변경함으로써, 스테이지 진동 변동을 보상하게 하는 신호를 상기 광학 소스에 전송하도록 구성되는, 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스캐닝 시스템은 상기 펄스형 광 빔 및 상기 기판 중 하나 이상을 측방향 평면을 따라 이동시키도록 구성되는, 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 측방향 평면은 상기 펄스형 광 빔이 지향되는 축방향에 수직이고,
    상기 계측 장치는 상기 축방향에 따른 상기 스테이지의 진동의 값을 결정하도록 구성되는, 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 선택하도록 구성되는 스펙트럼 특성 선택 장치를 더 포함하고,
    상기 스펙트럼 특성 선택 장치는 상기 펄스형 광 빔의 경로에 배치되는 광학 컴포넌트들의 세트를 포함하며,
    상기 제어 시스템은 상기 스펙트럼 특성 선택 장치에 연결되는, 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 적어도 하나의 광학 컴포넌트를 이동시켜서 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 변경하게 하는 신호를 상기 스펙트럼 특성 선택 장치에 전송함으로써, 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 수정하게 하는 신호를 상기 광학 소스에 전송하는, 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 특성 선택 장치의 광학 컴포넌트들의 세트는 적어도 하나의 프리즘을 포함하고,
    상기 제어 시스템은, 상기 프리즘이 회전하도록 하여 상기 대역폭을 변경하게 하는 신호를 적어도 하나의 프리즘과 연관된 고속 액츄에이터에 전송함으로써, 상기 적어도 하나의 광학 컴포넌트를 이동시켜서 상기 펄스형 광 빔의 대역폭을 변경하게 하는 신호를 상기 스펙트럼 특성 선택 장치에 전송하는, 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 특성 선택 장치의 광학 컴포넌트들의 세트는,
    상기 펄스형 광 빔과 상호작용하도록 배치되는 분산형 광학 요소, 및
    상기 분산형 광학 요소와 상기 광학 소스 사이에서 상기 펄스형 광 빔의 경로에 배치되는 복수 개의 프리즘을 포함하는, 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 특성 선택 장치는, 프리즘과 연관되고 연관된 프리즘을 회전시켜서 상기 펄스형 광 빔의 스펙트럼 특성을 조절하도록 구성되는 적어도 하나의 고속 액츄에이터를 포함하는 작동 시스템을 포함하는, 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 고속 액츄에이터는, 회전축 중심으로 회전하고 상기 프리즘에 기계적으로 링크되는 영역을 포함하는 회전 스테이지를 포함하는, 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 회전 스테이지는 전체 360°의 회전각에 걸쳐 상기 회전축 중심으로 회전하도록 구성되는, 장치.
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