KR102400527B1 - 회절-제한 광학 시스템을 위한 렌즈 수차의 실증적 검출 - Google Patents

회절-제한 광학 시스템을 위한 렌즈 수차의 실증적 검출 Download PDF

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Abstract

포토리소그래피 시스템에서 정성적으로 수차를 검출하고 수차 타입들을 결정하기 위한 방법이 개시된다. 방법은, DMD(digital micromirror device) 패턴을 사용하여 반사성 기판 상에 광학 신호를 투영시키는 단계; 상이한 포커스 높이들(최상의 포커스 위에서 아래까지의 범위)에서 기판으로부터 반사된 리턴 광학 신호를 획득하는 단계; 다양한 포커스 높이들에서의 리턴 광학 신호에 기반하여 스루 포커스 곡선을 형성하는 단계; 스루 포커스 곡선을 미리 결정된 곡선과 비교하는 단계 ― 미리 결정된 곡선은 포커스의 함수임 ―; 및 렌즈 수차가 존재하는지를 결정하는 단계를 포함한다. 포토리소그래피 시스템의 기존의 하드웨어를 사용하여 렌즈 수차가 존재하는지를 결정함으로써, 비용들이 최소로 유지되며, DMD 패턴은 5분 미만으로 스루 포커스 곡선(TFC; through focus curve) 이미지를 생성하여 신속한 교정을 가능하게 한다.

Description

회절-제한 광학 시스템을 위한 렌즈 수차의 실증적 검출
[0001] 본 개시내용의 구현들은 일반적으로, 하나 이상의 기판들을 프로세싱하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것으로, 더 구체적으로, 포토리소그래피(photolithography) 프로세스들을 수행하기 위한 장치들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 포토리소그래피는 반도체 디바이스들 및 디스플레이 디바이스들, 이를테면 LCD(liquid crystal display)들의 제조에서 광범위하게 사용된다. 흔히, LCD들의 제조에서 대면적 기판들이 활용된다. 일반적으로, LCD들 또는 플랫 패널들은 능동 매트릭스 디스플레이들, 이를테면 컴퓨터들, 터치 패널 디바이스들, PDA(personal digital assistant)들, 셀 폰들, 텔레비전 모니터들 등에 사용된다. 일반적으로, 플랫 패널들은 2개의 플레이트들 사이에 개재된 픽셀들을 형성하는 액정 재료의 층을 포함할 수 있다. 전력 공급부로부터의 전력이 액정 재료에 걸쳐 인가되는 경우, 픽셀 위치들에서, 액정 재료를 통과하는 광의 양이 제어되어, 이미지들이 생성될 수 있게 할 수 있다.
[0003] 마이크로리소그래피 기법들은 일반적으로, 픽셀들을 형성하는 액정 재료 층의 일부로서 통합되는 전기적 피처(electrical feature)들을 생성하기 위해 이용된다. 이 기법에 따르면, 전형적으로, 기판의 적어도 하나의 표면에 감광 포토레지스트가 도포된다. 이어서, 패턴 생성기가 패턴의 일부로서 감광 포토레지스트의 선택된 영역들을 광에 노출시켜서, 선택 영역들 내의 포토레지스트에 화학적 변화들을 발생시킴으로써, 전기적 피처들을 생성하기 위한 후속 재료 제거 및/또는 재료 부가 프로세스들을 위해 이들 선택 영역들을 준비한다. 프로세싱 동안, 렌즈 포커스(lens focus)는 중요한 파라미터이고, 회로 패턴 품질 및 정확도에 적지 않은 영향을 미칠 수 있다. 포커스는 일반적으로, 리소그래피 시스템의 광학 서브시스템이 이미지를 렌더링하는 선명도(clarity)를 처리한다. 포커스의 변화들은 레지스트 프로파일, 및 포토레지스트에 인쇄되는 회로의 형상의 변화들을 야기할 수 있다. 렌즈 수차는, 포토레지스트에 인쇄되는 회로의 품질의 저하, 이를테면, 포커스의 시프트, 패턴 왜곡, 및 임계 치수 불일치를 초래할 수 있는 다른 중요한 프로세스 파라미터이다. 렌즈 수차는 인쇄된 패턴의 품질을 검사함으로써 결정될 수 있지만, 이 방법은 시간 소모적이고 신뢰성이 없다.
[0004] 따라서, 온 툴 수차 측정(on tool aberration measurement)을 결정하기 위한 개선된 포토리소그래피 시스템이 포토리소그래피 툴에 필요하다.
[0005] 본 개시내용의 구현들은 일반적으로, 포토리소그래피 프로세스들을 수행하기 위한 방법들에 관한 것이다. 일 구현에서, 방법은, 특정 DMD(digital micromirror device) 패턴을 사용하여 반사성 기판 상에 광학 이미지를 투영시키는 단계; 카메라를 사용하여 기판으로부터 리턴된 광학 이미지의 픽처(picture)를 획득하는 단계; 리턴 광학 이미지를 프로세싱하는 것에 기반하여 스루 포커스 곡선(through focus curve)을 형성하는 단계; 스루 포커스 곡선을 미리 결정된 곡선과 비교하는 단계 ― 미리 결정된 곡선은 포커스의 함수임 ―; 및 렌즈 수차가 존재하는지를 결정하는 단계를 포함한다.
[0006] 다른 구현에서, 포커스를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 방법은, 제1 DMD 패턴을 사용하여 반사성 기판 상에 제1 광학 이미지를 투영시키는 단계; 기판으로부터 제1 리턴 광학 이미지를 획득하는 단계; 제1 리턴 광학 이미지에 기반하여, 제1 스루 포커스 곡선을 형성하는 단계; 제1 스루 포커스 곡선을 미리 결정된 곡선과 비교하는 단계 ― 미리 결정된 곡선은 포커스의 함수임 ―; 렌즈 수차가 존재하는지를 결정하는 단계; 제2 DMD 패턴을 사용하여 기판 상에 제2 광학 신호를 투영시키는 단계; 기판으로부터 제2 리턴 광학 신호를 획득하는 단계; 및 제2 리턴 광학 신호를 사용하여 렌즈 수차 타입을 결정하는 단계를 포함한다.
[0007] 또 다른 구현에서, 포커스를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 방법은, 제1 DMD 패턴을 사용하여 반사성 기판 상에 제1 광학 이미지를 투영시키는 단계; 기판으로부터 제1 리턴 광학 이미지를 획득하는 단계; 제1 리턴 광학 이미지에 기반하여, 제1 스루 포커스 곡선을 형성하는 단계; 제2 DMD 패턴을 사용하여 반사성 기판 상에 제2 광학 이미지를 투영시키는 단계; 기판으로부터 제2 리턴 광학 이미지를 획득하는 단계; 제2 리턴 광학 이미지에 기반하여, 제2 스루 포커스 곡선을 형성하는 단계; 제1 스루 포커스 곡선을 제2 스루 포커스 곡선과 비교하는 단계; 및 특정 렌즈 수차 타입을 결정하는 단계를 포함한다.
[0008] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 구현들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 구현들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 구현들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 구현들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1a는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 포토리소그래피 시스템의 사시도이다.
[0010] 도 1b는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 포토리소그래피 시스템의 사시도이다.
[0011] 도 2a는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 이미지 투영 장치의 개략적인 사시도이다.
[0012] 도 2b는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 이미지 투영 장치의 개략적인 사시도이다.
[0013] 도 3은 렌즈 수차를 검출하기 위한 방법의 흐름도이다.
[0014] 도 4a는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 Dots5x5 패턴의 개략도이다.
[0015] 도 4b는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 Dots5x5 동공 이미지의 개략도이다.
[0016] 도 5a 내지 도 5e는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른, Dots5x5 패턴 포커스 곡선들로부터의 포커스 곡선들의 그래프들이다.
[0017] 도 6a는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 수평 스트라이프 패턴의 개략도이다.
[0018] 도 6b는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 수직 스트라이프 패턴의 개략도이다.
[0019] 도 7a는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 수평 스트라이프 패턴 포커스 곡선의 그래프이다.
[0020] 도 7b는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 수직 스트라이프 패턴 포커스 곡선의 그래프이다.
[0021] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있는 것으로 고려된다.
[0022] 본 개시내용의 구현들은 포토리소그래피 시스템에서 정성적으로 수차들을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은, DMD(digital micromirror device)를 사용하여 반사성 기판 상에 광학 신호 또는 패턴을 투영시키는 단계; 기판으로부터 리턴 광학 신호를 획득하는 단계; 리턴 광학 신호에 기반하여 스루 포커스 곡선(TFC; through focus curve)을 형성하는 단계; 스루 포커스 곡선을 미리 결정된 곡선과 비교하는 단계 ― 미리 결정된 곡선은 포커스 높이의 함수임 ―; 및 렌즈 수차가 존재하는지를 결정하는 단계를 포함한다. 포토리소그래피 시스템의 기존의 하드웨어를 사용하여 렌즈 수차가 존재하는지를 결정함으로써, 비용들이 최소로 유지되고, 그리고 상이한 포커스 높이들에서 DMD 패턴에 대한 이미지들을 수집하여 수집된 이미지들에 기반하여 TFC를 형성하는 총 시간이 5분 미만이며, 이는 신속한 검출 및 진단을 가능하게 한다.
[0023] 도 1a는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 포토리소그래피 시스템(100)의 사시도이다. 포토리소그래피 시스템(100)은 베이스 프레임(110), 슬래브(slab)(120), 스테이지(130), 및 프로세싱 장치(160)를 포함한다. 베이스 프레임(110)은 제작 설비의 플로어 상에 놓여 있고, 슬래브(120)를 지지한다. 패시브 에어 아이솔레이터(passive air isolator)들(112)이 베이스 프레임(110)과 슬래브(120) 사이에 포지셔닝된다. 일 실시예에서, 슬래브(120)는 단일체 화강암 조각이며, 스테이지(130)는 슬래브(120) 상에 배치된다. 스테이지(130)에 의해 기판(140)이 지지된다. 복수의 홀들(미도시)이 스테이지(130)에 형성되어, 그 복수의 홀들을 통해 복수의 리프트 핀들(미도시)이 연장될 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 리프트 핀들은, 이를테면 하나 이상의 이송 로봇들(미도시)로부터 기판(140)을 수용하기 위해, 연장 포지션으로 상승된다. 하나 이상의 이송 로봇들은 스테이지(130)에 기판(140)을 로딩하고, 스테이지(130)로부터 기판(140)을 언로딩하기 위해 사용된다.
[0024] 기판(140)은 임의의 적합한 재료, 예컨대, 플랫 패널 디스플레이의 일부로서 사용되는 석영을 포함한다. 다른 실시예들에서, 기판(140)은 다른 재료들로 제조된다. 일부 실시예들에서, 기판(140)은 그 기판(140) 상에 형성된 포토레지스트 층을 갖는다. 포토레지스트는 방사선에 민감하다. 포지티브 포토레지스트는, 방사선에 노출될 때, 포토레지스트 내에 패턴이 기록된 후 포토레지스트에 도포되는 포토레지스트 현상제에 대해 각각 가용성이 될 포토레지스트의 부분들을 포함한다. 네거티브 포토레지스트는, 방사선에 노출될 때, 포토레지스트 내에 패턴이 기록된 후 포토레지스트에 도포되는 포토레지스트 현상제에 대해 각각 불용성이 될 포토레지스트의 부분들을 포함한다. 포토레지스트의 화학 조성은 포토레지스트가 포지티브 포토레지스트가 될지 또는 네거티브 포토레지스트가 될지를 결정한다. 포토레지스트들의 예들은 디아조나프토퀴논, 페놀 포름알데히드 수지, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(메틸 글루타리마이드), 및 SU-8 중 적어도 하나를 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음). 이러한 방식으로, 전자 회로망을 형성하기 위해, 패턴이 기판(140)의 표면 상에 생성된다.
[0025] 포토리소그래피 시스템(100)은 한 쌍의 지지부들(122) 및 한 쌍의 트랙들(124)을 포함한다. 한 쌍의 지지부들(122)은 슬래브(120) 상에 배치되며, 슬래브(120) 및 한 쌍의 지지부들(122)은 단일 재료 조각이다. 한 쌍의 트랙들(124)은 한 쌍의 지지부들(122)에 의해 지지되며, 스테이지(130)는 X-방향으로 트랙들(124)을 따라 이동한다. 일 실시예에서, 한 쌍의 트랙들(124)은 한 쌍의 평행한 자기 채널들이다. 도시된 바와 같이, 한 쌍의 트랙들(124) 중 각각의 트랙(124)은 선형이다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 트랙(124)은 비-선형이다. 인코더(126)가 제어기(미도시)에 위치 정보를 제공하기 위해 스테이지(130)에 커플링된다.
[0026] 프로세싱 장치(160)는 지지부(162) 및 프로세싱 유닛(164)을 포함한다. 지지부(162)는 슬래브(120) 상에 배치되고, 그리고 스테이지(130)가 프로세싱 유닛(164) 아래로 통과하기 위한 개구(166)를 포함한다. 프로세싱 유닛(164)은 지지부(162)에 의해 지지된다. 일 실시예에서, 프로세싱 유닛(164)은 포토리소그래피 프로세스에서 포토레지스트를 노출시키도록 구성된 패턴 생성기이다. 일부 실시예들에서, 패턴 생성기는 마스크리스 리소그래피 프로세스를 수행하도록 구성된다. 프로세싱 유닛(164)은 복수의 이미지 투영 장치(도 2a 및 도 2b에 도시됨)를 포함한다. 일 실시예에서, 프로세싱 유닛(164)은 무려 84개의 이미지 투영 장치를 수용한다. 각각의 이미지 투영 장치는 케이스(165)에 배치된다. 프로세싱 장치(160)는 마스크리스 다이렉트 패터닝을 수행하는 데 유용하다.
[0027] 동작 동안, 스테이지(130)는 도 1a에 도시된 바와 같은 로딩 포지션으로부터 프로세싱 포지션으로 X-방향으로 이동한다. 프로세싱 포지션은 스테이지(130)가 프로세싱 유닛(164) 아래로 통과하는 동안의 스테이지(130)의 하나 이상의 포지션들이다. 동작 동안, 스테이지(130)는 복수의 에어 베어링들(미도시)에 의해 리프팅되고, 그리고 한 쌍의 트랙들(124)을 따라 로딩 포지션으로부터 프로세싱 포지션으로 이동한다. 복수의 수직 가이드 에어 베어링들(미도시)이 스테이지(130)의 이동을 안정화시키기 위해, 스테이지(130)에 커플링되어 각각의 지지부(122)의 내측 벽(128) 근방에 포지셔닝된다. 스테이지(130)는 또한, 기판(140)을 프로세싱 및/또는 인덱싱하기 위해, 트랙(150)을 따라 이동하여 Y-방향으로 이동한다. 스테이지(130)는 독립적으로 동작할 수 있고, 그리고 하나의 방향으로 기판(140)을 스캐닝하고 다른 방향으로 스텝핑(step)할 수 있다.
[0028] 계측 시스템이 스테이지(130) 각각의 X 및 Y 측 포지션 좌표들을 실시간으로 측정하고, 그에 따라, 복수의 이미지 투영 장치 각각은, 포토레지스트로 덮인 기판에 기록되는 패턴들을 정확하게 위치시킬 수 있다. 계측 시스템은 또한, 수직선 또는 Z-축을 중심으로 하는, 스테이지(130) 각각의 각도 포지션의 실시간 측정을 제공한다. 각도 포지션 측정은 서보 메커니즘에 의해 스캐닝 동안 각도 포지션을 일정하게 유지하는 데 사용될 수 있거나, 또는 각도 포지션 측정은 도 2a 및 도 2b에 도시된 이미지 투영 장치(270)에 의해 기판(140) 상에 기록되는 패턴들의 포지션들에 교정들을 적용하는 데 사용될 수 있다. 이들 기법들은 조합되어 사용될 수 있다.
[0029] 도 1b는 본원에서 개시되는 실시예들에 따른 포토리소그래피 시스템(200)의 사시도이다. 포토리소그래피 시스템(200)은 포토리소그래피 시스템(100)과 유사하지만, 포토리소그래피 시스템(200)은 2개의 스테이지들(130)을 포함한다. 2개의 스테이지들(130) 각각은 독립적으로 동작할 수 있고, 그리고 하나의 방향으로 기판(140)을 스캐닝하고 다른 방향으로 스텝핑할 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개의 스테이지들(130) 중 하나가 기판(140)을 스캐닝하고 있을 때, 2개의 스테이지들(130) 중 다른 하나는 노출된 기판을 언로딩하고, 노출될 다음 기판을 로딩하고 있다.
[0030] 도 1a 및 도 1b가 포토리소그래피 시스템의 2개의 실시예들을 도시하지만, 다른 시스템들 및 구성들이 또한 본원에서 고려된다. 예컨대, 임의의 적합한 수의 스테이지들을 포함하는 포토리소그래피 시스템들이 또한 고려된다.
[0031] 도 2a는 일 실시예에 따른 이미지 투영 장치(270)의 개략적인 사시도이며, 이미지 투영 장치(270)는 포토리소그래피 시스템, 이를테면 시스템(100) 또는 시스템(200)에 유용하다. 이미지 투영 장치(270)는 하나 이상의 공간 광 변조기들(280), 포커스 센서(283)와 카메라(285)를 포함하는 정렬 및 검사 시스템(284), 및 투영 옵틱스(optics)(286)를 포함한다. 이미지 투영 장치의 컴포넌트들은 사용되는 공간 광 변조기에 따라 변경된다. 공간 광 변조기들은 마이크로LED들, DMD(digital micromirror device)들, 및 LCD(liquid crystal display)들을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음).
[0032] 동작에서, 공간 광 변조기(280)는, 이미지 투영 장치(270)를 통해 기판, 이를테면 기판(140)으로 투영되는 광의 하나 이상의 특성들, 이를테면 진폭, 위상, 또는 편광을 변조시키는 데 사용된다. 정렬 및 검사 시스템(284)은 이미지 투영 장치(270)의 컴포넌트들의 정렬 및 검사를 위해 사용된다. 일 실시예에서, 포커스 센서(283)는 복수의 레이저들을 포함하며, 그 복수의 레이저들은, 이미지 투영 장치(270)가 초점이 맞는지 여부를 검출하기 위해, 카메라(285)의 렌즈를 통해 지향된 후에 카메라(285)의 렌즈를 통해 복귀되어 센서들 상에 이미징된다. 카메라(285)는, 이미지 투영 장치(270) 및 포토리소그래피 시스템(100 또는 200)의 정렬이 정확하거나 또는 미리 결정된 허용오차 내에 있는 것을 보장하기 위해, 기판, 이를테면 기판(140)을 이미징하는 데 사용된다. 투영 옵틱스(286), 이를테면 하나 이상의 렌즈들은 기판, 이를테면 기판(140) 상에 광을 투영시키는 데 사용된다.
[0033] 도 2b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 이미지 투영 장치(281)이다. 도 2b에 도시된 실시예에서, 이미지 투영 장치(281)는 공간 광 변조기(들)로서 하나 이상의 DMD들(289)을 사용한다. 이미지 투영 장치(281)는 이미지 투영 시스템(290)의 일부이며, 이미지 투영 시스템(290)은, 정렬 및 검사 시스템(284) 및 투영 옵틱스(286)에 부가하여, 광 소스(272), 애퍼처(aperture)(274), 렌즈(276), 프러스트레이티드 프리즘 조립체(frustrated prism assembly)(288), 하나 이상의 DMD들(289)(하나가 도시됨), 및 광 덤프(282)를 포함한다. 광 소스(272)는 미리 결정된 파장을 갖는 광 빔을 생성할 수 있는 임의의 적합한 광 소스, 이를테면 LED(light emitting diode) 또는 레이저이다. 하나 이상의 실시예들에서, 광 빔은 약 400 nm 내지 약 750 nm의 범위의 파장을 갖는다. 다른 실시예들에서, 미리 결정된 파장은 청색 또는 근 자외선(UV) 범위, 이를테면 450 nm 미만이다. 예컨대, 광 빔은 약 360 nm 내지 약 410 nm의 범위의 파장을 갖는다. 프러스트레이티드 프리즘 조립체(288)는 복수의 반사성 표면들을 포함한다. 투영 옵틱스(286)는 예로서 6x 대물 렌즈이다.
[0034] 도 2b에 도시된 이미지 투영 장치(281)의 동작 동안, 미리 결정된 파장, 이를테면 청색 범위의 파장을 갖는 광 빔(273)이 광 소스(272)에 의해 생성된다. 광 빔(273)은 프러스트레이티드 프리즘 조립체(288)에 의해 DMD(289)로 반사된다. DMD는 복수의 미러들을 포함하며, 미러들의 수는 투영될 픽셀들의 수에 대응한다. 일 구현에서, DMD(289)는 2,560x1,600개의 미러들을 포함한다. 복수의 미러들은 개별적으로 제어가능하며, 복수의 미러들 중 각각의 미러는, 제어기(미도시)에 의해 DMD(289)에 제공되는 마스크 데이터에 기반하여, "온" 포지션 또는 "오프" 포지션에 있다. 일 구현에서, "온" 포지션들 및 "오프" 포지션들에 있는 미러들의 조합은 원하는 패턴을 형성한다. 광 빔(273)이 DMD(289)의 미러들에 도달할 때, "온" 포지션에 있는 미러들은, 예컨대 복수의 기록 빔들을 형성하는 광 빔(273)을 투영 옵틱스(286)로 반사시킨다. 이어서, 투영 옵틱스(286)는 기판(140)의 표면으로 기록 빔들을 투영시킨다. "오프" 포지션에 있는 미러들은 기판(140)의 표면 대신에 광 덤프(282)로 광 빔(273)을 반사시킨다.
[0035] 도 3은 렌즈 수차를 검출하는 방법(300)을 도시하는 흐름도이다. 동작(310)에서, 기판 상의 타겟에 광학 신호 패턴을 투영시키기 위해 DMD가 사용된다. 구체적으로, 좁은 광 빔(273)이 상이한 DMD 패턴들을 통해 투영 옵틱스(286) 내의 동공의 일 측을 통해 지향된다.
[0036] 일 구현에서, DMD 패턴은 도 4a에 도시된 바와 같은 Dots5x5 패턴 이미지이다. 다른 양상에서, Dots5x5 패턴으로 투영되는 광학 이미지는, 기판 상의 더 큰 옵틱스 영역(area of optics)을 캡처하기 위해, 도 4b에 도시된 바와 같이 큰 동공을 갖는다. 도 4a 및 도 4b에서, "1"들은 "온" 포지션에 있는 미러들을 표시하며, "0"들은 "오프" 포지션들에 있는 미러들을 표시한다.
[0037] 도 5a 내지 도 5e는 Dots5x5 패턴 포커스 곡선들로부터의 포커스 곡선들의 그래프들이다. 이들 포커스 곡선들은 수차 없음(도 5a), 구면 수차(도 5b), X/Y 코마(도 5c), 45° 비점 수차(도 5d), 및 90° 비점 수차(도 5e)를 포함한다.
[0038] 다른 구현에서, DMD 패턴은 도 6a에 도시된 바와 같은 수평 스트라이프 패턴이다. 다른 구현에서, DMD 패턴은 도 6b에 도시된 바와 같은 수직 스트라이프 패턴이다. 도 6a 및 도 6b에서, "1"들은 "온" 포지션에 있는 미러들을 표시하며, "0"들은 "오프" 포지션들에 있는 미러들을 표시한다. 수평 및 수직 패턴들 각각은, 수평 스트라이프 패턴(도 7a) 및 수직 스트라이프 패턴(도 7b)의 그래프들로 도시된 바와 같이, 비점 수차의 영향을 나타내는 포커스 곡선을 갖는다. 다른 구현에서, DMD 패턴은 그레이(gray) 또는 45° 스트라이프 패턴(미도시), 이를테면 수평 및 수직 패턴들의 하이브리드(hybrid)이다.
[0039] 다른 구현에서, 복수의 DMD 패턴들이 사용된다. 예컨대, 수직 스트라이프 및 수평 스트라이프 패턴 둘 모두가 조합되어 사용될 수 있다. DMD 패턴들의 상이한 조합들은 특정 수차 타입들에 민감할 수 있다. 예컨대, 수평 및 수직 스트라이프 패턴들은 비점 수차(90°) 수차들에 더 민감한 한편, 45° 스트라이프 패턴들은 45° 비점 수차들에 더 민감하다. 더 구체적으로, 수평 스트라이프 패턴은 X-코마를 검출하는 데 사용되고, 수직 스트라이프 패턴은 Y-코마를 검출하는 데 사용된다. 또한, 45° 스트라이프 패턴들은 +45° 스트라이프 패턴 및/또는 -45° 스트라이프 패턴을 포함할 수 있다.
[0040] 방법(300)의 동작(320)에서, 기판으로부터 리턴 광학 신호가 획득된다. 동작(330)에서, 리턴 광학 신호에 기반하여 스루 포커스 곡선이 생성된다. 광 빔(273)이 사각(oblique angle)으로 기판(140)에 부딪치고, 역으로 반사되어, 광 빔(273)이 동공의 반대편 측을 횡단하여, 스루 포커스 곡선(TFC; through focus curve) 이미지가 생성된다. 이미지 투영 검출기 또는 카메라는, 렌즈 수차가 존재하는지 여부를 결정하기 위해, 리턴 이미지의 TFC 형상, 대칭성, 폭, 및 세기를 정확하게 측정한다. 일 구현에서, 암시야 단일 패스(dark field single pass) 광 빔이 생성된다. 다른 구현에서, 명시야 이중 패스(bright field double pass) TFC 광 빔이 생성된다. 이어서, 동작들(340 및 350)에서, 수차가 존재하는지 여부를 결정하기 위해, TFC 이미지는 미리 결정된 곡선과 비교된다. 미리 결정된 곡선은 포커스의 함수이다. 일 구현에서, 미리 결정된 곡선은 어떠한 수차들도 없는 기판의 포커스 곡선이다. Dots5x5 패턴은 임의의 국부적 렌즈 수차의 징후(sign)들을 나타내는 TFC 곡선을 생성하는 큰 동공 이미지를 갖는다. 예컨대, Dots5x5 패턴의 변화들은 구면 렌즈 수차, 코마 수차, 및 비점 수차와 상관될 수 있다. 미리 결정된 곡선과 비교할 때, Dots5x5 패턴의 비대칭적인 변화는 구면 렌즈 수차를 표시한다. 미리 결정된 곡선과 비교할 때, Dots5x5 패턴의 넓어진 변화는 코마 및 비점 수차를 표시한다. 기판(140)의 포커스 포지션의 변화는 투영 옵틱스(286)를 다시 양호한 포커스로 되돌리기 위해 사용될 수 있다. 변화는 존재하는 수차의 타입에 의해 결정되는 이미지 모션의 방향 및 디포커스(defocus)의 양에 비례한다.
[0041] 포토리소그래피 시스템의 기본의 하드웨어를 사용하여 렌즈 수차가 존재하는지를 결정함으로써, 비용들이 최소로 유지된다. 부가적으로, DMD 패턴은 5분 미만으로 TFC 이미지를 생성하여, 신속한 교정을 가능하게 함으로써, 에러들을 갖고 더 이상 사용 가능하지 않은 제품들인 낭비되는 인쇄 기판들을 제거한다. 마지막으로, 다양한 DMD 패턴들을 활용함으로써, 수차가 결정될 뿐만 아니라 수차의 타입도 결정되어, 의미 있는 렌즈 교정이 제공된다.
[0042] 전술한 바가 본 개시내용의 구현들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 구현들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. DMD(digital micromirror device) 패턴을 사용하여 기판 상에 광학 신호를 투영시키는 단계;
    상기 기판으로부터 리턴 광학 신호를 획득하는 단계;
    상기 리턴 광학 신호의 하나 이상의 포커스 높이(focus height)들을 측정하는 단계;
    상기 리턴 광학 신호의 상기 하나 이상의 포커스 높이들에 기반하여, 스루 포커스 곡선(through focus curve)을 형성하는 단계;
    상기 스루 포커스 곡선을 미리 결정된 곡선과 비교하는 단계 ― 상기 미리 결정된 곡선은 포커스의 함수임 ―; 및
    렌즈 수차가 존재하는지를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    포토리소그래피 시스템에서 포커스를 결정하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 DMD 패턴은 Dots5x5 패턴인,
    포토리소그래피 시스템에서 포커스를 결정하는 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 신호는 광 빔인,
    포토리소그래피 시스템에서 포커스를 결정하는 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 광 빔은 360 nm 내지 410 nm의 범위의 파장을 갖는,
    포토리소그래피 시스템에서 포커스를 결정하는 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    온 포지션(on position)들 및 오프 포지션(off position)들에 있는 미러들의 조합이 상기 DMD 패턴을 형성하는,
    포토리소그래피 시스템에서 포커스를 결정하는 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 리턴 광학 신호는 제1 광학 신호의 반사 및 변환으로부터 생성되는 광 빔인,
    포토리소그래피 시스템에서 포커스를 결정하는 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 리턴 광학 신호는 카메라에 의해 획득되는,
    포토리소그래피 시스템에서 포커스를 결정하는 방법.
  8. 제1 DMD(digital micromirror device) 패턴을 사용하여 기판 상에 제1 광학 신호를 투영시키는 단계;
    상기 기판으로부터 제1 리턴 광학 신호를 획득하는 단계;
    상기 제1 리턴 광학 신호에 기반하여, 제1 스루 포커스 곡선을 형성하는 단계;
    상기 제1 스루 포커스 곡선을 미리 결정된 곡선과 비교하는 단계 ― 상기 미리 결정된 곡선은 포커스의 함수임 ―;
    렌즈 수차가 존재하는지를 결정하는 단계;
    제2 DMD 패턴을 사용하여 상기 기판 상에 제2 광학 신호를 투영시키는 단계;
    상기 기판으로부터 제2 리턴 광학 신호를 획득하는 단계;
    상기 제2 리턴 광학 신호에 기반하여, 제2 스루 포커스 곡선을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 스루 포커스 곡선을 상기 제2 스루 포커스 곡선과 비교하여, 렌즈 수차 타입을 결정하는 단계
    를 포함하는,
    수차를 결정하는 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 DMD 패턴은 수평 스트라이프(stripe)들인,
    수차를 결정하는 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 광학 신호는 광 빔이며,
    상기 광 빔은 360 nm 내지 410 nm의 범위의 파장을 갖는,
    수차를 결정하는 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 DMD 패턴은 수직 스트라이프 패턴인,
    수차를 결정하는 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 DMD 패턴은 Dots5x5 패턴인,
    수차를 결정하는 방법.
  13. 제1 DMD(digital micromirror device) 패턴을 사용하여 기판 상에 제1 광학 신호를 투영시키는 단계;
    상기 기판으로부터 제1 리턴 광학 신호를 획득하는 단계;
    상기 제1 리턴 광학 신호에 기반하여, 제1 스루 포커스 곡선을 형성하는 단계;
    상기 제1 스루 포커스 곡선을 미리 결정된 곡선과 비교하는 단계 ― 상기 미리 결정된 곡선은 포커스의 함수임 ―;
    복수의 DMD 패턴들을 사용하여 상기 기판 상에 제2 광학 신호를 투영시키는 단계;
    상기 기판으로부터 제2 리턴 광학 신호를 획득하는 단계; 및
    렌즈 수차 타입을 결정하는 단계
    를 포함하는,
    포커스를 결정하는 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 리턴 광학 신호에 기반하여, 제2 스루 포커스 곡선을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 스루 포커스 곡선을 미리 결정된 곡선과 비교하여, 상기 렌즈 수차 타입을 결정하는 단계
    를 더 포함하는,
    포커스를 결정하는 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 DMD 패턴들은 수평 스트라이프 패턴 및 수직 스트라이프 패턴을 포함하는,
    포커스를 결정하는 방법.
KR1020207014595A 2017-10-27 2018-08-23 회절-제한 광학 시스템을 위한 렌즈 수차의 실증적 검출 KR102400527B1 (ko)

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US15/962,981 2018-04-25
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