KR102370159B1 - 노광 장비 및 노광 방법. - Google Patents

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Abstract

노광 장치 및 방법이 개시된다. 노광 장치는 제어 시스템, 광원 시스템, 복수의 조명 시스템 및 복수의 투영 대물 렌즈(30)를 포함한다. 광원 시스템은 조명 시스템에 입사하는 복수의 제 1 조명 빔을 방출하도록 구성되며, 각 조명 시스템은 가변 감쇠기(20) 및 분기 에너지 검출기(51)를 포함한다. 분기 에너지 검출기(51)는 대응하는 조명 시스템에서 생성된 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 검출하고 이를 제어 시스템으로 피드백하도록 구성되는 반면, 제어 시스템은 각각의 가변 감쇠기(20)를 제어함으로써 각각의 조명 시스템에서 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 조정하도록 구성된다. 노광 장치 및 방법은 개선된 노광 성능을 가지며 보다 미세하고 빠른 에너지 조정을 가능하게 하여 정밀한 제어 및 보다 높은 노광 정확도를 가능하게 한다.

Description

노광 장비 및 노광 방법.
본 발명은 반도체 기술 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.
반도체 기술에 사용되는 포토 리소그래피는 초 미세 구조를 제조하기 위한 기존의 처리 기술 중 가장 일반적이며 가장 보편적인 기술이다. 특히, 포토 리소그래피의 일부로서, 노광은 현대식 대규모 통합(LSI), 마이크로 전자 기계 구조(MEMS) 및 패널 디스플레이 장치(예를 들어, LCD, OLED 등)의 제조에 중요한 프로세스이다.
사진 석판 술은 카메라 사진과 메커니즘이 비슷하다. 광원 발생기는 원하는 패턴으로 포토 마스크 상에 원하는 매우 균일한 조명 시야(FOV)를 형성하고 마스크 스테이지 상에 유지되도록 사용될 수 있고, 조명된 마스크 패턴의 수차가 없는 이미지는 투영 대물 렌즈에 의해 공작물 스테이지 상에 유지된 기판 상에 투영될 수 있고, 이어서 원하는 초 미세 구조를 형성하기 위한 후속 공정이 이어진다. 원하는 매우 균일한 조명 FOV에 더하여, 사용된 노광 장치는 또한 정확한 노광량 제어 능력을 가질 필요가 있다. 그러나, 최종 제품의 크기가 증가함에 따라, 이러한 노광 장치에 대해 점점 더 엄격한 요건을 제시하면서, 더 큰 스캐닝 폭이 항상 요구된다.
따라서, 노광 정확도를 개선하는 방법은 당업자가 해결해야 할 문제가 된다.
본문 내에 포함되어 있음.
본 발명의 목적은 개선된 노광 정확도를 갖는 노광 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 제어 시스템, 광원 시스템, 복수의 조명 시스템 및 복수의 투영 대물 렌즈를 포함하고, 광원 시스템은 복수의 조명 시스템에 입사하는 복수의 제1 조명 빔을 방출하도록 구성되고, 각각의 조명 시스템은 가변 감쇠기 및 분기 에너지 검출기를 포함하고, 분기 에너지 검출기는 조명 시스템 중 대응하는 조명 시스템에서 생성된 제2 조명 빔의 조도 레벨을 검출하고 검출된 조도 레벨을 제어 시스템으로 피드백하도록 구성되고, 제어 시스템은 그 안에 가변 감쇠기를 제어함으로써 대응하는 조명 시스템에서 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 조정하도록 구성되는, 노광 장치를 제공한다.
선택적으로, 노광 장치에서, 광원 시스템은 광원 발생기 및 광 빔 유닛을 포함하고, 상기 광 빔 유닛은 광원 발생기로부터 방출된 광 빔을 각각의 조명 시스템에 각각 입사하는 복수의 제1 조명 빔으로 분할하도록 구성된다.
선택적으로, 노광 장치에서, 광원 시스템은 조명 시스템들 각각에 입사하는 제 1 조명 빔들 중 하나를 방출하도록 각각 구성된 복수의 광원 발생기를 포함한다.
선택적으로, 노광 장치에서, 가변 감쇠기는 각각 복수의 관통 구멍을 갖는 2 개의 위치 조정 가능한 차광판을 포함하고, 제 1 조명 빔 중 대응하는 하나의 투과율은 2 개의 차광판 사이의 상대 위치를 조정함으로써 제어된다.
선택적으로, 노광 장치에서, 광원 발생기(들) 각각은 수은 램프를 포함한다.
선택적으로, 노광 장치에서, 광원 시스템은 복수의 일정한 광 강도 검출기를 더 포함하고, 각각은 광원 발생기들 각각에 의해 생성된 제 1 조명 빔의 광 강도를 검출하도록 구성된다.
선택적으로, 노광 장치에서, 각각의 조명 시스템은 광 균질화 유닛을 더 포함하고, 분기 에너지 검출기는 광 균질화 유닛에서 생성된 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 검출하도록 구성된다.
선택적으로, 노광 장치에서, 각각의 광 균질화 유닛은 제 1 균질화 로드 및 제 1 균질화 로드에 연결된 제 2 균질화 로드를 포함하고, 분기 에너지 검출기는 제 1 균질화 로드와 제 2 균질화 로드 사이의 조인트로부터 나오는 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 검출하도록 구성된다.
선택적으로, 노광 장치에서, 각각의 광 균질화 유닛은 분기 반사 거울 및 다이어프램을 더 포함하고, 제 1 균질화 로드와 제 2 균질화 로드 사이의 조인트로부터 나오는 제 2 조명 빔은 분기 반사 거울에 의해 반사되고 분기 에너지 검출기에 의해 검출되기 전에 다이어프램을 통과한다.
선택적으로, 노광 장치에서, 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하도록 구성된 교정 에너지 검출기를 더 포함하고, 제어 시스템은 노광 광 빔의 검출된 조도 레벨에 기초하여 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 서로 일치시키도록 구성된다.
본 발명은 또한 노광 장치의 투영 대물 렌즈의 상면에 배치된 공작물에 노광 공정을 수행하기 위해 제 10 항의 노광 장치를 사용하는 노광 방법에 있어서,
공작물에 대한 노광 공정을 수행하기 전에, 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하고 서로 일치하도록 제 2 조도의 조도 레벨을 만드는 단계;
노광 공정을 수행하기 위해 공작물을 로딩하고, 각각의 조명 시스템에서 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 실시간으로 분기 에너지 검출기에 의해 검출 및 피드백하고, 제 2 조명 빔의 실시간 에너지 변화를 결정하는 단계; 에너지 변동이 에너지 변동 임계값에 의해 정의된 범위 내에 있는 경우, 조정에 필요한 에너지의 실시간 양을 계산하고 조정을 위해 각각의 가변 감쇠기를 제어하는 단계; 에너지 변동이 에너지 변동 임계 값에 의해 정의된 범위를 초과하면 노광 프로세스를 중단하고 경보를 발생시키는 단계;를 포함하는 노광 방법을 제공한다.
선택적으로, 노광 방법에서, 에너지 변동이 에너지 변동 임계 값에 의해 정의된 범위를 초과하는 경우:
단계 1, 조명 시스템에서 가변 감쇠기를 제로화하여 제로 감쇠를 갖는 단계;
단계 2, 교정 에너지 검출기가 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하고 조명 시스템에서 분기 에너지 검출기를 교정하는 시험 노광을 수행하는 단계;
단계 3, 교정 에너지 검출기가 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하는 추가 시험 노광을 수행하는 단계, 검출된 조도 레벨의 최소값에 대응하는 가변 감쇠기 중 하나를 기준으로 하는 단계, 상기 가변 감쇠기들 중 나머지 것들에 대한 감쇠 레벨을 계산하고 상기 감쇠 레벨들에 기초하여 상기 가변 감쇠기를 구성하는 단계;
단계 4, 추가 시험 노광을 수행하는 단계, 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨이 조도 정합 요건을 충족시키는 지의 여부를 결정하는 단계; 그 다음에, 분기 에너지 검출기를 교정하기 위한 양을 저장하고, 결정이 긍정적인 경우 조도 매칭을 완료하거나 결정이 부정적인 경우 단계 2로 되돌아 가도록 조도 매칭을 완료하기 위해 가변 감쇠기의 감쇠 레벨을 기계적 상수로 취하는 단계;를 포함하는, 노광 방법을 제공한다.
선택적으로, 노광 방법에서, 광원 시스템은 각각의 조명 시스템에 입사하는 제 1 조명 빔 중 하나를 생성하도록 구성된 복수의 광원 발생기를 포함하고, 광원 시스템은 광원 발생기들 각각에 의해 제공된 제 1 조명 빔의 광 강도를 각각 검출하도록 구성된 일정한 광 강도 검출기들을 더 포함하고, 노광 방법은 단계 1과 2 사이에:
교정 에너지 검출기가 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하는 시험 노광을 수행하는 단계 및 검출된 조도 레벨의 최소값에 대응하는 일정한 광 강도 검출기 중 하나를 기준으로 하는 단계, 일정한 광 강도 검출기 중 나머지를 교정하는 단계; 및
각각의 교정된 일정한 광 강도 검출기를 사용하여 광원 발생기에 의해 생성된 제 1 조명 빔의 광 강도를 측정하는 단계, 검출된 광 강도의 최소값에 대응하는 광원 발생기 중 하나를 기준으로 하는 단계, 나머지 광원 발생기들에 대한 전력 레벨을 계산하고 계산된 전력 레벨에 기초하여 광원 발생기를 구성하는 단계;를 더 포함하는 노광 방법을 더 포함한다.
요약하면, 본 발명에 제공된 노광 장치 및 방법에 따르면, 노광 장치는 각각 가변 감쇠기 및 분기 에너지 검출기를 갖는 복수의 조명 시스템을 가지며, 분기 에너지 검출기는 각각의 분기에서 조명 빔의 조도 레벨을 검출하고 이를 제어 시스템으로 피드백하고, 제어 시스템은 각각의 분기에서 조명 빔의 조도 레벨을 조정하기 위해 각각의 조명 시스템에서 가변 감쇠기를 제어한다. 결과적으로, 노광 장치에 대한 에너지 제어 전략이 최적화되어, 노광 성능이 향상되고, 보다 미세하고 빠른 에너지 조정이 가능하며, 포토 리소그래피 기계의 다른 성능 측면에 약간의 영향을 미치면서 전체 에너지 손실을 감소시킨다. 결과적으로 정밀한 제어와 향상된 노광 정확도를 달성할 수 있다.
본문 내에 포함되어 있음.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노광 장치에서 단일 조명 시스템 및 단일 광원 시스템의 구조적 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노광 장치에서 가변 감쇠기의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노광 장치에서 광 균질화 유닛의 구조적 개략도이다.
이제 본 발명의 목적, 특징 및 장점을 더 잘 이해하기 위해 첨부 도면을 참조한다. 도면의 구조적, 비례적, 치수적 및 기타 세부 사항은 본 명세서의 개시와 관련하여, 본 발명이 구현될 수 있는 조건을 제한하려는 것이 아니라 당업자에게 이해 및 판독을 용이하게 하기 위한 목적으로만 제시됨에 유의해야 한다. 따라서, 이는 기술적으로 실질적인 의미가 없으며, 본 발명의 이점 및 목적에 영향을 미치지 않는 임의의 및 모든 구조적 변형, 비례 변형 또는 치수 변화는 본원의 교시 범위 내에 속하는 것으로 간주된다.
본 발명은 제어 시스템, 광원 시스템, 복수의 조명 시스템 및 복수의 투영 대물 렌즈를 포함하는 노광 장치를 제공한다. 광원 시스템은 복수의 조명 시스템에 입사하는 복수의 제 1 조명 빔을 방출하도록 구성된다. 조명 시스템 각각은 가변 감쇠기 및 분기 에너지 검출기를 포함한다. 각각의 조명 시스템의 분기 에너지 검출기는 각각의 조명 시스템에서 생성된 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 검출하고 이를 제어 시스템으로 피드백하도록 구성된다. 제어 시스템은 각각의 조명 시스템의 가변 감쇠기를 제어함으로써 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 조정하도록 구성된다.
광원 발생기 및 광 빔 유닛을 포함하는 하나의 광원 시스템만이 포함될 수 있다. 광 빔 유닛은 광원 발생기로부터 방출된 광 빔을 복수의 제 1 조명 광 빔으로 분할하도록 구성된다. 제 1 조명 빔들 각각은 조명 시스템들 각각에 입사된다. 이러한 방식으로, 하나의 광원 시스템은 복수의 조명 시스템에 대응하여 광원 시스템과 조명 시스템 사이의 일 대 다 대응 관계를 달성할 수 있다.
대안적으로, 복수의 광원 시스템이 포함될 수 있고, 복수의 광원 시스템과 복수의 조명 시스템 사이의 일대일 대응 관계를 달성하기 위해, 각각의 조명 시스템에 각각 대응하여, 상이한 종류의 생산에서의 요구를 만족시킨다.
도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 노광 장치에서, 하나의 광원 시스템은 복수의 조명 시스템에 대응한다. 노광 장치는 하나의 광원 시스템, 복수의 조명 시스템, 복수의 투영 대물 렌즈(30) 및 제어 시스템을 포함할 수 있다. 간단하게 하기 위해, 조명 시스템 중 하나와 투영 대물 렌즈(30) 중 하나만이 도 1에 도시되어 있다. 광원 시스템은 광원 발생기(10)를 포함하고, 조명 시스템은 가변 감쇠기(20)를 포함한다. 광원 발생기(10)는 조명 빔을 방출하도록 구성되고, 가변 감쇠기(20)는 에너지 제어를 위해 조명 빔의 일부를 제거하도록 구성되며, 여기서 이러한 에너지 제어를 받은 조명 빔은 투영 대물 렌즈(30)로부터 방출된다. 일대 다 대응 관계의 경우, 광원 시스템은 광원 발생기(10)에 의해 생성된 조명 빔을 복수의 제 1 조명 빔으로 분할하도록 구성된 광 유닛(60)을 더 포함한다. 이들 제 1 조명 빔 각각은 동일한 광원 발생기(10)로부터 생성된 복수의 제 1 조명 빔이 상이한 분기를 형성하도록 동일한 파라미터 조합을 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가변 감쇠기(20)는 2 개의 차광판을 포함한다. 2 개의 차광판(21) 각각은 복수의 관통 구멍을 갖는다. 관통 구멍에 의해, 차광판(21)은 에너지 제어를 위해 각각의 제 1 조명 빔의 공급량을 제어할 수 있어, 각 차광판에서의 제 1 조명 빔의 에너지는 차광판(21)에 의해 개별적으로 조정될 수 있다. 이 실시 예에서, 제 1 조명 빔은 관통 홀뿐만 아니라 2 개의 차광판(21) 사이의 음영이 없는 중간 영역을 통과할 수 있다. 제 1 조명 빔의 공급량은 2 개의 차광판(21)을 서로에 대해 이동시킴으로써 중간 영역의 크기를 조절함으로써 제어될 수 있다. 관통 홀은 조명 빔의 균일성을 양호하게 유지하는데 도움이 되며, 따라서 음영 및 회절에 의해 조명 빔이 균일하지 않은 것을 방지한다. 도면은 도시된 도면에서 서로 위에 배치된 2 개의 직사각형 차광판으로 달성되는 공급량 제어를 도시하지만, 이러한 공급량 제어는 또한 상이한 형상 또는 이들의 조합, 예를 들어 원형 형상의 광 셰이딩 플레이트에 의해 달성될 수 있거나 또는 도시된 뷰에서, 예를 들어 좌측에서 우측으로 배열될 수 있음을 이해할 것이다.
이 실시 예에서, 광원 발생기(10)는 반사 표면을 갖는 보울형 바디(11)와, 보울형 바디(11) 내부에 배치된 수은 램프(12) 및 반사 거울(13)를 포함할 수 있다. 수은 램프(12)에 의해 생성된 조명 빔은 보울형 바디(11) 및 반사 거울(13)에 의해 반사되어, 초점면의 위치, 즉 광 빔 유닛(60)에 대한 입사 위치에서 수렴된다. 수은 램프는 높은 발광 효율, 긴 수명 및 바람직한 광색을 갖기 때문에 바람직한 광원으로서 사용될 수 있다.
선택적으로, 각 광원 시스템은 각각의 광원 발생기(10)에 의해 생성된 조명 빔의 광 강도를 검출하도록 구성된 일정한 광 강도 검출기(14)를 더 포함할 수 있다. 조명 빔이 광원 발생기(10)의 증가된 서비스 시간에 영향을 받는 것을 방지하기 위해, 조명 빔이 요구 사항을 충족시키는 지 여부를 결정하기 위해 조명 빔의 광 강도를 검출하기 위해 일정한 광 강도 검출기(14)를 사용하는 것이 바람직하다. 수은 램프(12)의 광 강도를 실시간으로 모니터링함으로써, 조명 빔의 만족스러운 조도 레벨을 항상 유지하도록 전력을 실시간으로 조정할 수 있다.
이 실시 예에서, 노광 장치는 에너지 제어를 받은 각각의 조명 빔에 결합 작용을 적용하도록 각각 구성된 결합 유닛(40)을 추가로 포함할 수 있다. 커플링 유닛(40)에 의해 적용된 커플링 작용 하에서 조명 빔의 개구 수(NA) 파라미터 및 융합 성능이 조정될 수 있고, 따라서 원하는 조명 빔이 형성될 수 있고 개선된 이용이 달성된다. 또한, 커플링 작용은 광 빔의 단면 형상을 각각의 분기에 의해 요구되는 원형에서 직사각형 또는 규칙적인 다각형으로 변경할 수 있다.
이 실시 예에서, 각각의 조명 시스템은 광 균질화 유닛(50)을 더 포함할 수 있다. 광 균질화 유닛(50)의 분기 에너지 검출기(51)는 각각의 분기에서 광 균질화 유닛(50)에 의해 생성된 제 2 조명 빔을 검출하도록 구성된다. 광 균질화 유닛(50)은 조명 빔이 원하는 균질성을 갖도록 커플링 작용을받은 조명 빔을 균질화할 수 있다. 균일성이 충분하지 않으면 노광 정확도가 떨어질 수 있다. 광 균질화 유닛(50)에서 충분한 균질화 후, 조명 빔은 방출 단부면에서 균일한 광점을 방출할 것이다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 광 균질화 유닛(50)은 제 1 균질화 로드(52) 및 제 1 균질화 로드(52)에 연결된 제 2 균질화 로드(53)를 포함할 수 있고, 분기 에너지 검출기(51)는 제 1 균질화 로드(52)와 제 2 균질화 로드(53) 사이의 조인트로부터 방출된 제 2 조명 빔을 검출하고, 조명 빔의 일부는 조인트로부터 방출되고 분기 에너지 검출기(51)에 의해 검출 될 것이고, 조명 빔의 일부만이 전환될 수 있고(백분율은 0.1 %보다 낮아서 제 1 조명 빔의 에너지 균형에 미치는 영향을 무시할 수 있다), 조명 빔의 전환된 부분은 분기 에너지 검출기(51)로 들어가고 광 균질화 유닛(50)에서 전체 조명 빔의 파라미터를 반영하기 위해 사용되는 제 2 조명 빔을 형성한다. 이러한 방식으로, 노광 장치에서 조명 빔의 에너지 변화는 실시간으로 피드백될 수 있다. 제 1 균질화 로드(52) 및/또는 제 2 균질화 로드(53)는 석영으로 만들어질 수 있고, 통과하는 조명 빔을 보다 균일하게 만들 수 있다. 용융 석영과 같은 석영은 균질 막대에 바람직한 재료이다.
이 실시 예에서, 광 균질화 유닛(50)은 분기 반사 거울(511) 및 다이어프램(512)을 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 균질화 로드(52, 53) 사이의 조인트로부터 나오는 제 2 조명 빔은 분기 반사 거울(511)에 의해 반사되고, 다이어프램(512)을 통과하여 분기 에너지 검출기(51)에 도달한다.
선택적으로, 복수의 투영 대물 렌즈(30)가 각각의 조명 시스템 각각에 대응하여 포함될 수 있다. 노광 장치는 투영 대물 렌즈의 이미지 평면 상의 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하도록 구성된 교정 에너지 검출기(70)를 더 포함할 수 있다. 이미지 평면상에서의 노광 광 빔의 검출된 조도 레벨에 기초하여, 제어 시스템은 투영 대물 렌즈(30)에 입사하는 조명 빔의 조도 레벨을 서로 일치시킬 수 있다. 노광 광 빔은 투영 대물 렌즈(30)로부터 교정 에너지 검출기(70)로 방출되고, 교정 에너지 검출기(70)는 기판의 평면에 위치될 수 있다. 교정 에너지 검출기(70)는 작업 조건에 대한 교정이 필요한 경우에만 광 경로에 배치될 수 있고, 정상적인 생산 공정을 위해 제거될 수 있다. 교정 에너지 검출기(70)를 이용하여 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출함으로써, 수은 램프(12)를 위한 일정한 광 강도 제어기(14) 또는 분기 에너지 검출기(51)에 대한 보정 또는 교정을 수행하는 것이 가능하다.
복수의 서브 시스템이 포함되는 경우, 노광 서브 시스템으로부터의 노광 광 빔의 에너지가 서로 일치하지 않을 가능성이 있으며, 에너지의 차이는 포토 리소그래피 기계의 전체 성능을 저하시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 상이한 서브 시스템들에 의해 생성된 노광 광 빔들이 동일한 조도 레벨들을 가질 수 있도록 서브 시스템들에서 조도 매칭이 수행될 수 있고, 노광 서브 시스템으로부터의 노광 광 빔의 에너지 차이를 피할 수 있어, 매우 정밀한 에너지 조정, 빠른 매칭 수렴 및 전체 에너지 손실을 감소시키면서 포토 리소그래피 기계의 다른 성능 측면에 약간의 영향을 미치게 된다. 결과적으로, 예를 들어 TFT를 제조하기 위한 포토 리소그래피 기계에서의 노광 시스템의 노광 정확도가 향상될 수 있다.
이 실시 예에 따르면, 단일 광원 시스템이 복수의 조명 시스템에 대응하기 때문에, 각각의 조명 시스템으로 진입하는 제 1 조명 빔은 동일한 광원 발생기(10)로부터 유래되고 실질적으로 동일한 조명 파라미터를 가지며, 이는 각각의 조명 시스템에 의해 수신된 제 1 조명 빔이 양호한 고유 일관성을 갖도록 한다. 따라서, 일정한 광 강도 제어기(14)는 생략될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 복수의 광원 시스템이 사용되며, 복수의 광원 시스템 각각은 복수의 조명 시스템 각각에 대응한다. 이 경우, 도 1의 광 빔 유닛(60)은 생략될 수 있고, 각각의 광원 발생기(10)에 의해 생성된 제 1 조명 빔은 각각의 조명 시스템에서 각각의 가변 감쇠기(20)로 직접 안내될 수 있다. 그러나, 각각의 광원 발생기(10)로부터의 제 1 조명 빔 사이의 양호한 일관성을 보장하기 위해, 광원 발생기(10)에는 바람직하게는 각각의 일정한 광 강도 제어기(14)가 제공되어 광원 발생기(10)는 각각의 고정된 광 강도 제어기(14)의 검출된 값에 기초하여 조정될 수 있다. 이 실시 예의 나머지 구조는 도 1에 도시된 실시 예의 구조와 동일할 수 있다. 본 발명은 또한 투영 대물 렌즈(30)의 상면에 배치된 공작물에 노광 공정을 수행하기 위해 상기 정의된 바와 같은 노광 장치를 사용하는 노광 방법을 제공한다. 이 방법은 아래에 설명된 단계를 포함한다.
공작물에 대한 노광 프로세스를 수행하기 전에, 각각의 투영 대물 렌즈(30)의 이미지 평면에 입사하는 노광 광 빔의 조도 레벨이 검출된다. 검출 결과에 기초하여, 투영 대물 렌즈(30)에 입사하는 조명 빔의 조도 레벨이 서로 매칭된다. 투영 대물 렌즈의 이미지 평면의 위치는 이후에 적재되는 공작물의 표면의 위치와 일치한다.
공작물을 적재한 후 노광 과정에서, 분기 에너지 검출기(51)는 각각의 조명 시스템에서 제 2 조명 빔의 실시간 조도 레벨을 검출 및 피드백하고, 제어 시스템은 제 2 조명 빔의 실시간 에너지 변동을 결정하고, 에너지 변동이 에너지 변동 임계 값에 의해 정의된 범위 내에 있는 경우, 조정에 필요한 실시간 에너지를 계산하고 조정을 위해 각각의 가변 감쇠기(20)를 제어하고; 에너지 변동이 에너지 변동 임계 값으로 정의된 범위를 초과하면 노광 프로세스가 중단된 경우, 이어서, 각각의 투영 대물 렌즈(30)에 입사하는 조명 빔에 대해 경보를 발생 시키거나 조도 매칭을 트리거링하는 단계를 포함한다.
이 노광 방법에서, 투영 대물 렌즈(30)에 입사하는 조명 빔에 대한 조도 매칭은 서로의 단계를:
단계 1: 제로 감쇠를 갖도록 조명 시스템에서 가변 감쇠기(20)를 제로화하는 단계;
단계 2: 교정 에너지 검출기(70)가 각각의 투영 대물 렌즈(30)의 이미지 평면상의 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하고 조명 시스템에서 분기 에너지 검출기(51)를 교정하는 테스트 노광을 수행하는 단계;
단계 3: 교정 에너지 검출기(70)가 각각의 투영 대물 렌즈(30)의 이미지 평면상의 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하는 다른 테스트 노광을 수행하는 단계, 검출된 조도 레벨의 최소값에 대응하는 가변 감쇠기(20) 중 하나를 기준으로서 취하고, 나머지 모든 가변 감쇠기(20)에 대한 감쇠 레벨을 계산하고 계산된 감쇠 레벨에 기초하여 가변 감쇠기(20)를 구성하는 단계;
단계 4: 각각의 투영 대물 렌즈(30)의 이미지 평면상의 노광 광 빔의 조도 레벨이 서로 일치하는지 여부가 판정되는 또 다른 테스트 노광을 수행하는 단계를 포함한다. 그렇다면, 분기 에너지 검출기(51)를 교정하기 위한 수량 및 가변 감쇠기(20)에 대한 감쇠 레벨은 기계적 상수로서 저장되어 전체 프로세스를 종료한다. 그렇지 않으면 프로세스가 2 단계로 되돌아간다.
선택적으로, 노광 장치가 복수의 광원 시스템을 포함할 때, 일정한 광 강도 검출기(14)가 추가로 포함될 수 있고, 각각은 상기 광원 시스템들 중 각각의 하나에 대응하고, 상기 광원 시스템에서 상기 광원 발생기(10)에 의해 생성된 조명 빔의 광 강도를 검출하도록 구성된다. 이 경우, 상기 방법은 단계 1과 2 사이에 추가로 포함될 수 있다:
교정 에너지 검출기(70)가 각각의 투영 대물 렌즈(30)의 이미지 평면 상에서의 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하고 검출된 최소값에 대응하는 일정한 광 강도 검출기(14) 중 하나를 갖는 시험 노광을 수행하는 단계; 기준으로서의 조도 레벨은 나머지 모든 일정한 광 강도 검출기(14)를 교정하고;
상기 광원 발생기(10) 중 하나가 기준으로서 검출된 광 강도의 최소값에 대응하는, 각각의 교정된 일정한 광 강도 검출기(14)를 사용하여 광원 발생기(10)에 의해 생성된 제 1 조명 빔의 광 강도를 측정하는 단계; 나머지 모든 광원 발생기(10)에 대한 전력 레벨을 계산하고 계산된 전력 레벨에 기초하여 광원 발생기(10)를 구성하는 단계.
노광 공정 전에 노광 장치에서 수행되는 노광 교정은 다음 단계를 포함할 수 있다.
1. 노광 장치가 조도 매칭 프로그램을 개시하는 교정 모드가 활성화된다.
2. 각 분기의 가변 감쇠기는 제로화되고 디머를 구성하여 감쇠 레벨이 제로화 될 수 있다.
3. 제 1 테스트 노광이 각각의 분기에 대한 투영 대물 렌즈의 이미지 평면상의 노광 광 빔의 조도 레벨을 얻기 위해 수행된다. 특히, 각각의 분기에 대한 노광 광 빔의 조도 레벨은 교정 에너지 검출기에 의해 얻어질 수 있다.
4. 광원 발생기는 각 분기에 대한 최소 조도 수준으로 교정되고, 최소값은 광원 발생기의 전력 레벨이 계산되고 광원 발생기가 구성되는 것에 기초하여 교정 기준으로서 피드백된다. 특히, 수은 램프(12)가 광원 발생기로서 사용될 수 있고, 일정한 광 강도 검출기(14)는 각각의 광원 발생기(10)에 의해 생성된 제 1 조명 빔의 광 강도를 검출할 수 있다. 모든 일정한 조도 검출기의 최소값은 참조로 사용되고, 나머지 광원 발생기의 전력 레벨은 일정한 광 강도 검출기에 의해 검출된 광 세기가 서로 동일하도록 조정될 수 있다.
5. 교정 에너지 검출기가 각각의 분기에 대한 투영 대물 렌즈의 이미지 평면상의 노광 광 빔의 조도 레벨을 다시 획득하는 제 2 노광 테스트가 수행된다.
6. 교정 계산이 수행되고 조명 빔이 교정된다. 분기에 대한 조도 레벨의 최소값이 기준으로서 취해지고, 각각의 분기에서 가변 감쇠기(20)에 대한 감쇠 레벨이 계산되어 적용된다. 특히, 교정 에너지 검출기는 분기 에너지 검출기(51)에 의해 검출된 제 2 조명 빔에 대한 교정을 수행할 수 있다.
7. 교정 에너지 검출기가 각각의 분기에 대한 투영 대물 렌즈의 이미지 평면상의 노광 광 빔의 조도 레벨을 획득하는 제 3 시험 노광이 수행된다.
8. 조도 레벨이 사전 정의된 기준을 충족하는지 여부가 결정된다. 그렇다면, 프로세스는 단계 9로 진행한다. 그렇지 않으면, 프로세스는 교정 계산을 수행하는 단계로 되돌아 간다.
9. 가변 감쇠기의 감쇠 레벨과 교정 에너지 검출기의 교정 결과는 기계적 상수로 저장되어 조도 정합 프로세스를 완료한다. 가변 감쇠기의 감쇠 레벨 및 교정 에너지 검출기의 교정 결과를 포함하여 얻어진 기계적 상수는 이후 생산 공정에서의 구성을 위한 파라미터로서 사용된다.
보장된 노광 정확도를 얻기 위해, 본 발명의 노광 장치는 다음 단계를 포함하는 노광 모니터링 방법으로 설계될 수 있다.
1. 분기 에너지 검출기는 각각의 분기에서 조명 빔의 실시간 조도 레벨로 피드백한다.
2. 분기 에너지 검출기로부터 피드백된 조도 레벨에 기초하여, 각각의 분기에서 조명 빔의 에너지 변화가 매칭된 조도 레벨을 결정하기위한 미리 정의된 기준을 충족시키는 지 여부가 실시간으로 결정된다. 결정이 긍정적이면 프로세스는 이전 단계로 되돌아간다. 그렇지 않으면 프로세스는 다음 단계로 진행된다.
3. 조명 빔의 에너지 변화가 사전 정의된 범위를 초과하는지 여부가 결정된다. 그렇다면 노광이 중지되고 알람이 발생하고 노광 보정 방법이 트리거된다. 그렇지 않으면 프로세스는 다음 단계로 진행된다.
4. 실시간으로 조정하는 데 필요한 에너지 량이 계산된다.
5. 가변 감쇄기에 의한 수동 개입 또는 자동 에너지 제어와 같은 미리 정의된 범위에 따라 조정 방법이 선택된다.
6. 실시간 모니터링을 위해 프로세스가 처음으로 되돌아간다.
상기 실시 예들의 이해를 용이하게 하기 위해, 상기 설명은 광 빔의 경로에 기초하여 제공된다. 광학 렌즈와 같은 다른 구성 요소의 설명 및 예시는 상기 설명 및 첨부 도면에서 생략되었지만, 이들 구성 요소의 특성 값 및 입력-출력 관계는 교정에 의해 얻어질 수 있고, 그들의 상대 위치는 광 경로에 따라 조정될 수 있다.
요약하면, 본 발명에 제공된 노광 장치 및 방법에 따르면, 노광 장치는 각각 가변 감쇠기 및 분기 에너지 검출기를 갖는 복수의 조명 시스템을 가지며, 분기 에너지 검출기는 각각의 분기에서 조명 빔의 조도 레벨을 검출하고 이를 제어 시스템으로 피드백하고, 제어 시스템은 각각의 분기에서 조명 빔의 조도 레벨을 조정하기 위해 각각의 조명 시스템에서 가변 감쇠기를 제어한다. 결과적으로, 노광 장치에 대한 에너지 제어 전략이 최적화되어, 노광 성능이 향상되고, 보다 미세하고 빠른 에너지 조정이 가능하며, 포토 리소그래피 기계의 다른 성능 측면에 약간의 영향을 미치면서 전체 에너지 손실을 감소시킨다. 결과적으로 정밀한 제어와 향상된 노광 정확도를 달성할 수 있다.
위에서 제시된 설명은 단지 본 발명의 일부 바람직한 실시 예에 대한 설명 일 뿐이며 어떤 의미로든 그 범위를 제한하지 않는다. 상기 교시에 기초하여 당업자에 의해 이루어진 임의의 및 모든 변경 및 수정은 첨부된 청구 범위에 정의된 범위 내에 속한다.

Claims (13)

  1. 노광 장치에 있어서,
    제어 시스템, 광원 시스템, 복수의 조명 시스템 및 복수의 투영 대물 렌즈를 포함하고,
    상기 광원 시스템은 상기 복수의 조명 시스템에 입사하는 복수의 제1 조명 빔을 방출하도록 구성되고,
    각각의 조명 시스템은 가변 감쇠기 및 분기 에너지 검출기를 포함하고,
    상기 분기 에너지 검출기는 조명 시스템 중 대응하는 조명 시스템에서 생성된 제2 조명 빔의 조도 레벨을 검출하고 검출된 조도 레벨을 제어 시스템으로 피드백하도록 구성되고,
    상기 제어 시스템은 그 안에 가변 감쇠기를 제어함으로써 대응하는 조명 시스템에서 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 조정하도록 구성되고,
    복수의 투영 대물 렌즈 각각은 복수의 투영 대물 렌즈 각각의 이미지 평면에서 이미지를 각각 형성하기 위해 조명 시스템 중 각각의 하나에 대응하고,
    상기 노광 장치는, 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하도록 구성된 교정 에너지 검출기를 더 포함하고, 상기 제어 시스템은 노광 광 빔의 검출된 조도 레벨에 기초하여 제 2 조명 빔의 조도 레벨들을 서로 일치시키도록 구성되고,
    상기 제 2 조명 빔의 조도 레벨들을 서로 일치시키기 위한 단계는,
    단계 1, 조명 시스템에서 가변 감쇠기를 제로화하여 제로 감쇠를 갖는 단계;
    단계 2, 교정 에너지 검출기가 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하고 조명 시스템에서 분기 에너지 검출기를 교정하는 시험 노광을 수행하는 단계;
    단계 3, 교정 에너지 검출기가 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하는 추가 시험 노광을 수행하는 단계, 검출된 조도 레벨의 최소값에 대응하는 가변 감쇠기들 중 하나를 기준으로 하는 단계, 상기 가변 감쇠기들 중 나머지 것들에 대한 감쇠 레벨을 계산하고 상기 감쇠 레벨에 기초하여 상기 가변 감쇠기를 구성하는 단계; 및
    단계 4, 추가 시험 노광을 수행하는 단계, 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨이 조도 정합 요건을 충족시키는 지의 여부를 결정하는 단계; 그 다음에, 분기 에너지 검출기를 교정하기 위한 양을 저장하고, 결정이 긍정적인 경우 조도 매칭을 완료하거나 결정이 부정적인 경우 단계 2로 되돌아 가도록 조도 매칭을 완료하기 위해 가변 감쇠기의 감쇠 레벨을 기계적 상수로 취하는 단계;
    를 포함하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    광원 시스템은 광원 발생기 및 광 빔 유닛을 포함하고, 상기 광 빔 유닛은 광원 발생기로부터 방출된 광 빔을 각각의 조명 시스템에 각각 입사하는 복수의 제1 조명 빔으로 분할하도록 구성되는,
    노광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    광원 시스템은 조명 시스템들 각각에 입사하는 제 1 조명 빔들 중 하나를 방출하도록 각각 구성된 복수의 광원 발생기를 포함하는,
    노광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    가변 감쇠기는 각각 복수의 관통 구멍을 갖는 2 개의 위치 조정 가능한 차광판을 포함하고, 제 1 조명 빔 중 대응하는 하나의 투과율은 2 개의 차광판 사이의 상대 위치를 조정함으로써 제어되는,
    노광 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    광원 발생기(들) 각각은 수은 램프를 포함하는,
    노광 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    광원 시스템은 복수의 일정한 광 강도 검출기를 더 포함하고, 각각은 광원 발생기들 각각에 의해 생성된 제 1 조명 빔의 광 강도를 검출하도록 구성되는,
    노광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    각각의 조명 시스템은 광 균질화 유닛을 더 포함하고, 분기 에너지 검출기는 광 균질화 유닛에서 생성된 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 검출하도록 구성되는,
    노광 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    각각의 광 균질화 유닛은 제 1 균질화 로드 및 제 1 균질화 로드에 연결된 제 2 균질화 로드를 포함하고, 분기 에너지 검출기는 제 1 균질화 로드와 제 2 균질화 로드 사이의 조인트로부터 나오는 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 검출하도록 구성되는,
    노광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 광 균질화 유닛은 분기 반사 거울 및 다이어프램을 더 포함하고, 제 1 균질화 로드와 제 2 균질화 로드 사이의 조인트로부터 나오는 제 2 조명 빔은 분기 반사 거울에 의해 반사되고 분기 에너지 검출기에 의해 검출되기 전에 다이어프램을 통과하는,
    노광 장치.
  10. 삭제
  11. 노광 장치의 투영 대물 렌즈의 상면에 배치된 공작물에 노광 공정을 수행하기 위해 제 1 항의 노광 장치를 사용하는 노광 방법에 있어서,
    공작물에 대한 노광 공정을 수행하기 전에, 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하고 서로 일치하도록 제 2 조도의 조도 레벨을 만드는 단계; 및
    노광 공정을 수행하기 위해 공작물을 로딩하고, 각각의 조명 시스템에서 제 2 조명 빔의 조도 레벨을 실시간으로 분기 에너지 검출기에 의해 검출 및 피드백하고, 제 2 조명 빔의 실시간 에너지 변화를 결정하는 단계; 에너지 변동이 에너지 변동 임계값에 의해 정의된 범위 내에 있는 경우, 조정에 필요한 에너지의 실시간 양을 계산하고 조정을 위해 각각의 가변 감쇠기를 제어하는 단계; 에너지 변동이 에너지 변동 임계 값에 의해 정의된 범위를 초과하면 노광 프로세스를 중단하고 경보를 발생시키는 단계;
    를 포함하고,
    에너지 변동이 에너지 변동 임계 값에 의해 정의된 범위를 초과하는 경우:
    단계 1, 조명 시스템에서 가변 감쇠기를 제로화하여 제로 감쇠를 갖는 단계;
    단계 2, 교정 에너지 검출기가 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하고 조명 시스템에서 분기 에너지 검출기를 교정하는 시험 노광을 수행하는 단계;
    단계 3, 교정 에너지 검출기가 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하는 추가 시험 노광을 수행하는 단계, 검출된 조도 레벨의 최소값에 대응하는 가변 감쇠기들 중 하나를 기준으로 하는 단계, 상기 가변 감쇠기들 중 나머지 것들에 대한 감쇠 레벨을 계산하고 상기 감쇠 레벨에 기초하여 상기 가변 감쇠기를 구성하는 단계; 및
    단계 4, 추가 시험 노광을 수행하는 단계, 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨이 조도 정합 요건을 충족시키는 지의 여부를 결정하는 단계; 그 다음에, 분기 에너지 검출기를 교정하기 위한 양을 저장하고, 결정이 긍정적인 경우 조도 매칭을 완료하거나 결정이 부정적인 경우 단계 2로 되돌아 가도록 조도 매칭을 완료하기 위해 가변 감쇠기의 감쇠 레벨을 기계적 상수로 취하는 단계;
    를 수행하는 단계를 포함하는, 노광 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    광원 시스템은 각각의 조명 시스템에 입사하는 제 1 조명 빔 중 하나를 생성하도록 구성된 복수의 광원 발생기를 포함하고, 광원 시스템은 광원 발생기들 각각에 의해 제공된 제 1 조명 빔의 광 강도를 각각 검출하도록 구성된 일정한 광 강도 검출기들을 더 포함하고, 노광 방법은 단계 1과 2 사이에:
    교정 에너지 검출기가 각각의 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에서 노광 광 빔의 조도 레벨을 검출하는 시험 노광을 수행하는 단계 및 검출된 조도 레벨의 최소값에 대응하는 일정한 광 강도 검출기 중 하나를 기준으로 하는 단계, 일정한 광 강도 검출기 중 나머지를 교정하는 단계; 및
    각각의 교정된 일정한 광 강도 검출기를 사용하여 광원 발생기에 의해 생성된 제 1 조명 빔의 광 강도를 측정하는 단계, 검출된 광 강도의 최소값에 대응하는 광원 발생기 중 하나를 기준으로 하는 단계, 나머지 광원 발생기들에 대한 전력 레벨을 계산하고 계산된 전력 레벨에 기초하여 광원 발생기를 구성하는 단계;
    를 더 포함하는, 노광 방법.
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