KR20090107982A - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반적으로 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.The present invention generally relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method.
반도체 디바이스 등은 포토리소그래피적으로 제조된다. 포토리소그래피는 투영 광학계를 통해 원판(마스크 또는 레티클) 상의 패턴을 기판(웨이퍼)에 투영하는 노광 장치를 사용하여 수행된다.Semiconductor devices and the like are fabricated photolithographically. Photolithography is performed using an exposure apparatus that projects a pattern on a disc (mask or reticle) onto a substrate (wafer) through a projection optical system.
특히 최근, 디바이스 패턴들의 선폭들을 더욱 미세하게 형성하도록, 파장이 종래의 노광 장치들에 이용되는 자외선의 약 10분의 1인 EUV(extreme ultraviolet) 광을 이용하는 노광 장치들이 개발되어 왔다. EUV 광의 파장 λ는 약 10㎚ 내지 15㎚(예를 들어, 13.5㎚)의 범위이다. 그러한 파장을 갖는 EUV 광은 물질에 많이 흡수되기 때문에, 투영 광학계로서 굴절 광학계를 사용할 수 없다. 대신에, 반사 광학계를 사용한다. 투영 광학계의 파면 수차는, 머레셜의 기준(Marechal's criterion)에 따라, λ/14(=0.96㎚)rms 이하일 필요가 있다. 노광 장치에서 이러한 투영 광학계의 정밀한 수차 계측을 구현하기 위해, 훨씬 작은 수차, 즉, 투영 광학계의 파면 수차의 약 수십 분의 1 정도를 분해할 수 있는 고정밀 계측 기술이 필요하다.In particular, in recent years, exposure apparatuses using extreme ultraviolet (EUV) light whose wavelength is about one tenth of ultraviolet rays used in conventional exposure apparatuses have been developed to form finer line widths of device patterns. The wavelength λ of the EUV light is in the range of about 10 nm to 15 nm (eg 13.5 nm). Since EUV light having such a wavelength is absorbed a lot by a material, a refractive optical system cannot be used as the projection optical system. Instead, reflective optics are used. The wave front aberration of the projection optical system needs to be λ / 14 (= 0.96 nm) rms or less according to the Marechal's criterion of the material. In order to realize such precise aberration measurement of the projection optical system in the exposure apparatus, there is a need for a high precision measurement technique capable of resolving much smaller aberration, that is, about one tenth of the wavefront aberration of the projection optical system.
투영 광학계의 파면을 고정밀도로 계측할 수 있는 예시적인 간섭계들은, 층밀림 간섭계(lateral shearing interferometer)를 포함한다(일본 특허공개공보 제2005-159213호, 일본 특허공개공보 제2006-332586호 및 일본 특허공개공보 제2006-303370호를 참조).Exemplary interferometers capable of measuring the wavefront of the projection optical system with high accuracy include a lateral shearing interferometer (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-159213, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-332586 and Japanese Patent) See Publication No. 2006-303370).
층밀림 간섭계를 사용하는 계측에서, 투영 광학계(피검 광학계)의 물체면에 핀홀을 갖는 핀홀 마스크를 배치한다. 핀홀이 충분히 작으면, 핀홀로부터 출력되는 광의 파면은 이상적인 구면파로 간주되므로 참조 파면으로서 사용된다. 핀홀의 상(image)은 상면(image plane)에 결상되기 전에 피검 광학계 만의 수차에 의해서 영향을 받는다. 상면의 근방에는 회절 격자가 배치된다. 회절 격자는 파면을 서로 직교하는 2개의 방향들로 횡으로 어긋나게 한다(shear). 이것은 상면과 회절 격자에 대하여 하류측에 배치되는 관찰면에 간섭 줄무늬들을 형성한다. 각각의 방향들에서의 파면 데이터들로부터 취득된 파면 정보들을 적분하고 2차원 파면 데이터로 복원하여, 피검 광학계의 파면 수차를 계측할 수 있다.In measurement using a shearing interferometer, a pinhole mask having a pinhole is disposed on the object plane of the projection optical system (test optical system). If the pinhole is small enough, the wavefront of the light output from the pinhole is considered an ideal spherical wave and thus used as a reference wavefront. The image of the pinhole is affected by the aberration of the test optical system only before it is imaged on the image plane. The diffraction grating is arranged in the vicinity of the upper surface. The diffraction grating shears the wavefront in two directions perpendicular to each other. This forms interference fringes on the observation surface disposed downstream of the upper surface and the diffraction grating. The wavefront aberration of the test optical system can be measured by integrating wavefront information acquired from wavefront data in each direction and reconstructing into two-dimensional wavefront data.
노광 장치에 포함된 투영 광학계의 수차를 고정밀도로 계측하기 위해, 기판을 노광하는데 실제로 사용되는 조명 광학계 및 광원을 사용하는 것이 바람직하다. 노광 광원(레이저 여기 플라즈마(LPP) 광원 또는 방전 여기 플라즈마(DPP) 광원 등)을 사용하는 경우, 노광 광원의 휘도(조도, 또는 단위 면적당 광속(luminous flux))가 낮기 때문에, 핀홀을 통과하는 광의 조도가 낮은 것으로 간주된다. 이러한 점에서,일본 특허공개공보 제2006-332586호는 복수의 핀홀을 배치함으로써 광 이용 효율을 향상시키는 기술을 개시한다. 한편, 일본 특허공개공보 제2006-303370호는 조명 광학계의 미러들을 교환함으로써 휘도를 향상시키는 기술을 개시한다.In order to measure the aberration of the projection optical system included in the exposure apparatus with high accuracy, it is preferable to use the illumination optical system and the light source actually used for exposing the substrate. When using an exposure light source (a laser excitation plasma (LPP) light source or a discharge excitation plasma (DPP) light source, etc.), since the luminance (illuminance, or luminous flux per unit area) of the exposure light source is low, Roughness is considered low. In this regard, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-332586 discloses a technique for improving light utilization efficiency by arranging a plurality of pinholes. On the other hand, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-303370 discloses a technique for improving luminance by exchanging mirrors of an illumination optical system.
일본 특허공개공보 제2006-332586호 및 제2006-303370호에 개시된 기술들에서도, 노광 광원으로부터의 광의 지향성이 낮기 때문에, 핀홀에 선택적으로 광을 집광시키는 것은 어렵다. 핀홀 마스크의 광 흡수층 - 핀홀을 제외한 영역 - 에 광이 조사되면, 광 흡수층으로부터의 매우 소량의 반사광 때문에, 계측에 사용되는 적절한 신호대 노이즈(S/N)비를 취득할 수 없다. 따라서, 간섭 줄무늬들은 높은 노이즈를 포함하며, 피검 광학계의 파면 수차를 고정밀도로 계측할 수 없다. 이것은, 수차 계측을 위해 사용된 핀홀 마스크의 광 흡수층의 조명 영역의 면적이 핀홀의 면적에 대해 크기 때문이다.Even in the techniques disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2006-332586 and 2006-303370, it is difficult to selectively collect light in the pinhole because the directivity of the light from the exposure light source is low. When light is irradiated to the light absorbing layer of the pinhole mask-the region excluding the pinhole-due to a very small amount of reflected light from the light absorbing layer, an appropriate signal-to-noise (S / N) ratio used for measurement cannot be obtained. Therefore, the interference fringes contain high noise, and the wavefront aberration of the optical system under test cannot be measured with high accuracy. This is because the area of the illumination area of the light absorbing layer of the pinhole mask used for aberration measurement is large relative to the area of the pinhole.
본 발명은 피검 광학계의 파면 수차를 고정밀도로 계측할 수 있는 노광 장치를 제공한다.This invention provides the exposure apparatus which can measure the wave front aberration of a test optical system with high precision.
본 발명의 일 양태에 따르면, 노광 장치는 광원으로부터의 광을 이용하여 반사형 마스크를 조명하도록 구성된 조명 광학계 및 반사형 마스크에 제공된 패턴의 상을 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계를 포함한다. 조명 광학계는 기판에 투영될 패턴을 갖는 반사형 마스크의 조명 영역을 규정하도록 구성된 제1 조명 영역 규정 수단, 투영 광학계의 파면 수차를 계측하는데 사용되는 계측 패턴이 조명 되는 조명 영역을 규정하도록 구성된 제2 조명 영역 규정 수단 - 제2 조명 영역 규정 수단은 조명 광학계의 광로에 대하여 삽탈가능함 - , 및 제1 조명 영역 규정 수단으로부터의 광을 기판에 투영될 패턴에 집광하고, 제2 조명 영역 규정 수단으로부터의 광을 계측 패턴에 집광하도록 구성된 집광 미러를 포함한다. 제2 조명 영역 규정 수단에 의해 규정된 조명 영역은 제1 조명 영역 규정 수단에 의해 규정된 조명 영역보다 작다.According to one aspect of the present invention, an exposure apparatus includes an illumination optical system configured to illuminate a reflective mask using light from a light source and a projection optical system configured to project an image of a pattern provided on the reflective mask onto a substrate. The illumination optics is first illumination area defining means configured to define an illumination area of a reflective mask having a pattern to be projected onto a substrate, a second configured to define an illumination area to which a metrology pattern used to measure wavefront aberration of the projection optics is illuminated. Illumination area defining means, wherein the second illumination area defining means is removable with respect to the optical path of the illumination optical system, and condenses the light from the first illumination area defining means to the pattern to be projected onto the substrate, and from the second illumination area defining means. And a focusing mirror configured to focus light onto the metrology pattern. The illumination region defined by the second illumination region defining means is smaller than the illumination region defined by the first illumination region defining means.
본 발명의 그외의 특징들 및 양태들은, 도면들에 걸쳐 유사한 참조 번호들이 동일하거나 또는 대안적으로 유사한 부분들을 지정하는, 첨부 도면들과 함께 취해진 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.Other features and aspects of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, wherein like reference numerals designate the same or alternatively similar parts throughout the drawings.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 노광 장치(100)를 설명한다. 노광 장치(100)는 적어도, 조명 광학계(120), 마스크 스테이지, 투영 광학계(160) 및 웨이퍼 스테이지(190)를 포함한다. 도 1은 웨이퍼(180)에 투영될 회로 패턴을 갖는 반사형 마스크(150)를 조명하여, 투영 광학계(피검 광학계)(160)를 통해 패턴을 웨이퍼(180)에 투영하는 상태에서의 노광 장치(100)를 도시한다. 도 2는 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측하는 상태에서의 노광 장치(100)를 도시한다.Hereinafter, the
도 1을 참조하면, EUV 노광 광원(110)으로부터 방사된 광은 반사 광학계인 조명 광학계(120)에 입사한다. 조명 광학계(120)는 반사 미러(130), 반사형 인티그레이터(reflective integrator)(131), 제1 조명 영역 규정 조리개로서의 노광용 시야 조리개(141), 제2 조명 영역 규정 조리개로서의 계측용 시야 조리개(140) 및 그외의 반사 광학계 엘리먼트들을 포함한다.Referring to FIG. 1, light emitted from the EUV
조명 광학계(120)는 광원(110)으로부터의 광을 결상하는 중간 결상면을 형성한다. 서로 절환가능한 노광용 시야 조리개(141) 및 계측용 시야 조리개(140) 중 어느 하나가 중간 결상면에 배치된다. 대안적으로, 노광용 시야 조리개(141) 및 계측용 시야 조리개(140) 모두가 중간 결상면에 배치된다. 중간 결상면은 투영 광학계(160)의 물체면과 공액인 위치에 배치된다. 노광용 시야 조리개(141) 및 계측용 시야 조리개(140) 모두가 중간 결상면에 배치되는 경우, 중간 결상면은 그 주위의 주변 영역을 포함한다.The illumination
반사 미러(130)와 반사형 인티그레이터(131)는, 투영 광학계(160)의 동공면(pupil plane)과 공액인 면 근방에서, 두개 중 어느 하나가 조명 광학계(120)의 광로에 배치될 수 있도록 서로 절환가능하다.The
반사형 인티그레이터(131)는 광원(110)으로부터 방사된 EUV 광을 반사시켜, 복수의 2차 광원을 형성한다. 2차 광원들로부터의 광선(ray) 중 일부는 노광용 시야 조리개(141)에 의해 차단되어, 마스크(150)의 조명 영역은 원호형(arcuate shape)으로 정의된다. 도 3을 참조하면, 노광용 시야 조리개(141)는 원호형의 개구부(1410)를 갖는 차광 부재(차광판)이다. 따라서, 도 4를 참조하면, 투영 광학계(160)의 물체면(피조사면)에 배치된 마스크(150)에 배치된 회로 패턴(302)의, 노 광용 시야 조리개(141)에 의해 규정된 원호형의 조명 영역(301)이 조명된다. 노광용 시야 조리개(141)는 조명 광학계(120)의 광로에 대하여 삽탈가능할 수 있다.The
노광용 시야 조리개(141)에 대하여 조명 광학계(120)의 하류측에 배치된 집광 미러들은, 반사형 인티그레이터(131)로부터 출력되어, 노광용 시야 조리개(141)를 통과한 광선들을 마스크(150)의 회로 패턴(302)에 집광한다. 따라서, 회로 패턴(302)이 조명된다.The condensing mirrors disposed downstream of the illumination
전술된 바와 같이 조명된 마스크(150)에 의해 반사된(회절된) 광은 투영 광학계(160)에 입사된다. 투영 광학계(160)는, 미리 결정된 배율에서 투영 노광에 의해, 웨이퍼(180)에 도포된 감광제 위로 마스크(150)의 패턴(302)의 상을 투영한다. 투영 광학계(160)는 반사 광학계이지만, 이에 한정되지 않는다. 이것은 조명 광학계(120)에서도 동일하게 적용된다.As reflected above, the light reflected (diffracted) by the
마스크(150)의 조명 및 웨이퍼(180)의 노광은 마스크(150)를 유지하는 마스크 스테이지 및 웨이퍼(180)를 유지하는 웨이퍼 스테이지(190)를 동기적으로 주사 이동시키면서(scanningly moved) 수행된다.Illumination of the
도 1을 참조하면, 웨이퍼(180)를 광에 노광하는 경우, 계측용 시야 조리개(140)는, 조명 광학계(120)의 광로로부터, 계측용 시야 조리개(140)가 조명 광학계(120)에서 진행하는 광을 차단하지 않는 위치까지 물러나 있다. 이 경우, 반사 미러(130)도 조명 광학계(120)의 광로 외에 배치되어 있다. 즉, 계측용 시야 조리개(140), 반사형 인티그레이터(131) 및 반사 미러(130)는 조명 광학계(120)의 광로에 대하여 삽탈가능하다. 계측용 시야 조리개(140)는 투영 광학계(160)의 물체면 과 공액인 면에서, 조명 광학계(120)의 광로에 대하여 삽탈가능하다.Referring to FIG. 1, when the
도 2를 참조하면, 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측하는 경우의 노광 장치(100)의 상태를 설명한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측하는 경우, 계측용 시야 조리개(140) 및 반사 미러(130)는 조명 광학계(120)의 광로에 배치된다. 또한, 계측용 마스크(400)가 투영 광학계(160)의 물체면에 배치되고, 파면 수차 계측부(170)는 투영 광학계(160)의 상면(웨이퍼(180)의 표면)에서의 노광 영역에 배치된다. 광학 엘리먼트들의 이러한 절환은 공지된 구동 기구들을 사용함으로써 구현될 수 있다.2, the state of the
파면 수차를 측정하는 경우, 계측용 시야 조리개(140)는 조명 광학계(120)를 진행하는 광의 일부를 차단하여, 투영 광학계(160)의 물체면에 배치된 계측용 마스크(400)의 조명 영역을 정의한다. 계측용 시야 조리개(140)에 대하여 조명 광학계(120)의 하류측에 배치된 집광 미러들은, 계측용 시야 조리개(140)를 통과한 광을 파면 수차 계측을 위해 사용되는 패턴(계측 패턴)에 집광한다.When measuring the wave front aberration, the measurement field stop 140 blocks a part of the light traveling through the illumination
평면 미러 또는 곡면 미러인, 반사 미러(130)는 광원(110)으로부터의 광을 산란시키지 않고 반사시킨다. 따라서, 반사형 인티그레이터(131) 대신에 반사 미러(130)를 광로에 삽입하는 경우, 투영 광학계(160)의 물체면에서의 조명 영역은, 중간 결상면에 시야 조리개들을 배치하지 않는 경우, 영역(301)으로부터 도 5에 도시된 영역(501)으로 절환된다. 따라서, 피조사면을 조명하는 광의 휘도가 증가한다.
일반적으로, 노광 시의 조명된 영역(301) 내의 상이한 위치들로부터 출력된 광선들은, 투영 광학계(160)의 광축에 대하여 물체의 높이(상의 높이)의 차이로 인해 상이한 수차들을 형성한다. 이를 고려하면,도 6에 도시된 반사형 마스크인 계측용 마스크(400)는, 마스크(150) 대신에 투영 광학계(160)의 물체면에 배치된다. 계측용 마스크(400)는 투영 광학계(160)의 파면 수차의 계측을 위해 사용되는 복수의 계측 패턴(403)(403a 내지 403i)을 갖는다. 계측 패턴들(403)을 제외한 계측용 마스크(400)의 영역은 광 흡수층(402)으로 덮어져 있다. 계측 패턴들(403)은 노광 시의 조명된 영역(301) 내의, 미리 결정된 물체의 높이들로 배치되어 있다. 도 6은 9개의 계측 패턴들(403a 내지 403i)을 도시하지만, 계측 패턴들(403)의 갯수는 이에 한정되지 않으며, 측정하고 싶은 위치들의 갯수에 따라 다양할 수 있다.In general, light rays output from different positions in the illuminated
도 7은 계측 패턴들(403) 중 하나의 개략적인 확대도이다. 계측 패턴(403)은 각각이 복수의 반사형 핀홀들(801)을 포함하는 복수의 핀홀 그룹(802)을 포함한다. 도 7을 참조하면, 핀홀 그룹들(802) 모두를 포함하는 최소원(외접원) (404)은 200㎛의 직경(E)을 갖는다. 이것은 핀홀 그룹들(802)이 200㎛의 직경 내에 배치되어 있다는 것을 의미한다. 도 8은 계측 패턴(403) 및 그 주변 영역의 단면도이다. 계측 패턴(403)은, Si 또는 글래스로 구성된 기판 상에(도시되지 않음), 반사층(901) 및 반사층(901)에 인접한 광 흡수층(803)을 포함한다. 반사층(901)은 Mo 층 및 Si 층을 포함하는 다층막이다. 광 흡수층(803)은 EUV 광을 흡수한다. 광 흡수층(803)은 EUV 광을 효율적으로 흡수하는데 필요하기 때문에, 광 흡수층(803)은 바람직하게는 TaBN, Ta, Cr 또는 Ni로 구성된다. 광 흡수층(803)이 TaBN으로 구성되면, 광 흡수층(803)은 100㎚ 이상의 두께를 갖는 것을 필요로 한다.7 is a schematic enlarged view of one of the
투영 광학계(160)의 파면 수차들을 서로 독립적으로 상이한 물체의 높이들에서 계측하기 위해, 도 6 및 도 7을 참조하면, 조명 영역(501)은 임의의 계측 패턴들(403)(예를 들어, 403a)을 조명하도록 조명 영역(401)으로 규정될 필요가 있다. 이러한 이유 때문에, 조명 영역을 규정하는 계측용 시야 조리개(140)가 조명 광학계(120)의 중간 결상면 근방의 광로에 배치된다. 도 9는 계측용 시야 조리개(140)를 도시한다. 계측용 시야 조리개(140)의 개구부(핀홀)(1401)를 통과한 광은, 투영 광학계(160)의 물체면에 배치된 계측용 마스크(400)의 영역(401)을 조명하도록 규정되어, 계측 패턴(403a) 및 그 주위의 주변 영역을 조명한다. 계측용 시야 조리개(140)에 배치된 개구부(핀홀)(1401)의 영역은 노광용 시야 조리개(141)에 배치된 개구부(1410)의 영역보다 작다. 이것은 계측용 시야 조리개(140)에 의해 정의된 조명 영역(401)이 노광용 시야 조리개(141)에 의해 정의된 조명 영역(301)보다 작다는 것을 의미한다.In order to measure the wavefront aberrations of the
계측 패턴(403)에 대하여 조명 영역(401)이 크다면, 광 흡수층(803)으로부터의 미약한 반사광의 비율이 커지고, 파면 수차를 계측하는 경우 노이즈가 발생한다. 따라서, 계측용 시야 조리개(140)의 개구부(1401)의 크기는 조명 영역(401)의 크기가 계측 패턴(403)의 크기와 거의 동일하게 되도록 결정된다. 따라서, 조명 영역(401)은 계측 패턴(403)에 정확하게 맞춰질 수도 있다.If the
예를 들어, 중간 결상면으로부터 피조사면까지의 조명 광학계(120)의 섹션이 배율 M을 생성하면, 조명 영역(401)의 직경은 계측용 시야 조리개(140)의 개구부(1401)의 직경 D에 배율 M을 곱하여 산출된다. 계측 패턴(403)(핀홀 그룹 들(802))을 포함하는 최소원(404)의 직경을 E로 표시하면,D = E/M을 만족하도록 설정되면, 조명 영역(401)의 크기와 계측 패턴(403)의 크기가 동등하게 될 수 있다.For example, if the section of the illumination
각각의 계측 패턴(403)을 포함하는 최소원(404)의 직경(E)은, 계측 패턴들(403)로부터의 광선들이 투영 광학계(160)를 통과한 후에 실질적으로 균일한 수차를 생성하는 값으로 한정될 필요가 있다. 구체적으로, 직경 E를 약 100㎛부터 1㎜까지의 값으로 설정함으로써 이러한 상황을 구현할 수 있다.The diameter E of the
계측 패턴들(403)에 의해 반사된 광은 투영 광학계(160)에 입사되고, 투영 광학계(160)의 파면 수차에 의해 영향을 받으며, 투영 광학계(160)의 상면에 결상된다.The light reflected by the
본 발명의 제1 실시예에서, 파면 수차 계측부(170)는 2차원 회절 격자와 전하 결합 디바이스(charge-coupled device) 등의 검출기를 포함한다. 회절 격자는 투영 광학계(160)를 통과한 광을 광축(광의 중심)에 직교하는 두개의 방항들로 분할한다. 전술된 엘리먼트들을 이용하여 파면 수차를 계측하는 예시적인 방법들은 일본 특허공개공보 제2006-332586호 및 PCT(Patent Cooperation Treaty) 하에 공개된 국제 출원인 국제 공개공보 제WO2006/115292 A1호에 개시되어 있으며, 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 포함된다.In the first embodiment of the present invention, the wavefront
광분할 수단으로서 기능하는, 2차원 회절 격자는 투영 광학계(160)로부터의 광을 다수의 회절광들로 분할하여, 투영 광학계(160)의 상면에 다수의 집광점들을 생성한다. 높은 콘트라스트의 간섭 패턴을 취득하기 위해, 탈보(Talbot) 효과를 생성할 수 있도록, 2차원 회절 격자와 상면 사이의 간격을 결정한다. 검출기는 2차원 회절 격자로부터의 광에 의해 생성된 시어링 간섭 줄무늬들(shearing interference fringes)을 촬상한다. 검출기에 의해 촬상된 간섭 줄무늬들의 상의 데이터는 연산부로 송신된다. 연산부는 파면을 해석하고(복원하고) 피검 광학계, 즉, 투영 광학계(160)의 파면 수차를 산출한다. 파면은, 예를 들어, 회절 격자에 의해 정의된 2개의 각각의 직교 방향들에서의 미분 파면들(differential wavefronts)을 산출하고, 두개의 각각의 방향들에서 미분 파면들을 적분하고, 그 파면들을 합성(combine)함으로써 해석된다.The two-dimensional diffraction grating, which serves as a light splitting means, divides the light from the projection
다음으로, 그 상이 촬상될 간섭 줄무늬들을 설명한다. 핀홀 그룹들(802)은 투영 광학계(160)을 통과한 광에 의해 생성된 간섭 줄무늬들의 신호 강도가 크게 되도록 배열되어 있다. 구체적으로, 핀홀 그룹들(802)의 배열은, 핀홀 그룹들(802) 중 하나로부터의 광에 의해 생성된 간섭 줄무늬들 중에서 최대 강도를 갖는 줄무늬와, 다른 핀홀 그룹(802)으로부터의 광에 의해 생성된 간섭 줄무늬들 중에서 최대 강도를 갖는 줄무늬가 서로 중첩되도록 설계되어 있다.Next, the interference stripes to be imaged will be described. The
광 흡수층(803)의 반사율은 0이 아니다, 즉, 광 흡수층(803)은 소량의 광을 반사시킨다. 따라서, 광 흡수층(803)에 의해 반사된 광량이 증가하면, 간섭 줄무늬들의 콘트라스트가 감소한다. 예를 들어, 계측 패턴(403)을 포함하는 최소원(404)의 직경 E가 200㎛이고, TaBN으로 구성된, 광 흡수층의 반사율이 0.3%라고 가정한다. 이 경우, 파면 수차 계측시의 조명된 영역(401)의 직경 A(도 7을 참조)도 200㎛이면, 간섭 줄무늬들의 콘트라스트는 0.47이다. 직경 A는 바람직하게는, 핀홀 그룹들(802)이 배열된 영역의 직경과 일치하는, 200㎛이다. 그러나, 직경 A는 조명 광학계(120)의 수차때문에 넓어질 수 있다.The reflectance of the
도 10은 조명 영역(401)의 직경 A와 간섭 줄무늬들의 콘트라스트 사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 그래프는, 직경 A가 증가함에 따라 간섭 줄무늬들의 콘트라스트가 감소되는 것을 도시한다. 간섭 줄무늬들의 콘트라스트는, 직경 A뿐만 아니라 조명 광학계(120)에 포함된 광학 엘리먼트들의 표면 거칠기 및 광 흡수층(803)의 반사율에 의존한다. 따라서, 직경 A의 증가로 인한 약 0.05의 콘트라스트의 감소가 수용가능하면, 직경 A는 최대 약 300㎛까지 증가할 수 있다. 이것은, 조명 광학계(120)의 수차에 의해 직경 A가 증가하는 경우, 수차는 200㎛의 직경을 갖는 집광 스폿의 확대가 약 300㎛ 이하의 직경이 되도록 규정될 필요가 있다는 것을 의미한다.10 is a graph showing the relationship between the diameter A of the
상이한 상의 높이들에서 투영 광학계(160)의 파면 수차들을 측정하기 위해, 조명 영역(401)은, 원하는 상의 높이에서의 임의의 계측 패턴들(403)을 조명할 수 있도록 이동가능할 필요가 있다.In order to measure wavefront aberrations of the
도 5에 도시된 바와 같이, 조명 영역(501)이 반사 미러(130)에 의해 정의되고, 계측 패턴(403a)에 대응하는 상의 높이에서의 파면 수차를 계측한 후에, 계측 패턴(403b)에 대응하는 상의 높이에서의 파면 수차를 계측하는 경우를 고려한다. 이 경우, 계측용 시야 조리개(140)는, 계측용 시야 조리개(140)를 이동시키도록 구성된 기구를 사용함으로써 중간 결상면 내로 이동되어, 계측 패턴(403b)에 광을 인가한다. 전술된 처리 중에, 계측용 마스크(400)의 위치는 고정되어 있다. 후속하 여, 계측 패턴(403b)에 의해 반사된 광을 사용함으로써, 계측 패턴(403b)에 대응하는 상의 높이에서의 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측한다.As shown in FIG. 5, after the
다음으로, 계측 패턴(403i)에 대응하는 상의 높이에서의 파면 수차를 측정하는 경우를 설명한다. 이 경우, 반사 미러(130)를 회전(이동)하도록 구성된 기구에 의해 반사 미러(130)를 회전시켜, 반사 미러(130)에 의해 반사된 광의 방향을 변화시킨다. 구체적으로, 반사 미러(130)는, 회전축으로서 기능하는 광의 중심(광축)을 포함하는 면에 연장되는 축과 함께 임의의 각도로 회전될 수 있다. 따라서, 조명 영역(501)은 계측 패턴(403i)을 포함하는 영역을 조명할 수 있도록 이동된다. 반사 미러(130)의 회전 후에 또는 반사 미러(130)의 회전과 동기하여, 계측용 시야 조리개(140)의 개구부(1401)를 통과한 광을 계측 패턴(403i)에 인가하도록, 중간 결상면 내에서 계측용 시야 조리개(140)를 이동시킨다. 후속하여, 계측 패턴(403i)에 의해 반사된 광을 사용함으로써, 계측 패턴(403i)에 대응하는 상의 높이에서의 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측한다. 이러한 방법으로, 주어진 상의 높이에서의 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측할 수 있다.Next, the case where the wave front aberration at the height of the image corresponding to the
본 발명의 제1 실시예의 계측 패턴(403)은 마스크(150)와 별도로 제공되는 계측용 마스크(400)에 배치되어 있지만, 계측 패턴(403)은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 계측 패턴(403)은 마스크(150)에 대안적으로 배치될 수 있으며, 이에 의해 계측용 마스크(400)와 마스크(150)는 일체화된다.The
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 광 흡수층에 의해 반사된 광에 의해 생성된 노이즈를 감소시킬 수 있기 때문에, 피검 광학계의 파면 수차를 고정밀도로 계측할 수 있다.According to the first embodiment of the present invention, since the noise generated by the light reflected by the light absorbing layer can be reduced, the wave front aberration of the test optical system can be measured with high accuracy.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예를 설명한다. 제2 실시예는, 계측용 시야 조리개 및 계측용 시야 조리개를 이동시키도록 구성된 기구에서 제1 실시예와 상이하다. 제1 실시예의 엘리먼트들과 동일하거나 또는 유사한 엘리먼트들의 설명은 생략된다.Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in a mechanism configured to move the measurement field stop and the measurement field stop. The description of the same or similar elements as the elements of the first embodiment is omitted.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 계측용 시야 조리개(142)를 도시한다. 계측용 시야 조리개(142)는 복수의 개구부(핀홀)(1421 내지 1425)가 배치되어 있는 차광판이다. 개구부들의 갯수는 측정하고 싶은 위치들의 갯수에 따라 결정된다. 개구부들은, 1개의 개구부만이 노광용 시야 조리개(141)의 원호형 개구부(1410)에 대응하는 영역 내에 배치되도록 구성되어 있다.11 shows a
계측용 시야 조리개(142)의 개구부들(1421 내지 1425) 각각은 노광용 시야 조리개(141)에 배치된 개구부(1410)보다 작은 영역을 갖는다. 이것은 계측용 시야 조리개(142)의 임의의 개구부들(1421 내지 1425)에 의해 정의되는 조명 영역(401)이 노광용 시야 조리개(141)에 의해 정의되는 조명 영역(301)보다 작다는 것을 의미한다.Each of the
도 12를 참조하면, 이하에서는, 상이한 상의 높이들에서 파면 수차들을 계측하는 방법을 설명한다. 도 12는 중간 결상면에 배치된 노광용 시야 조리개(141) 및 계측용 시야 조리개(142)를 광의 입사 방향에서 본 도면이다. 먼저, 노광용 시야 조리개(141)의 개구부(1410) 및 반사 미러(130)에 의해 조명되는 영역 내에 개구부(1421)를 배치하도록, 이동 기구를 이용하여 계측용 시야 조리개(142)를 이동 시킨다. 또한, 측정하고 싶은 상의 높이에 대응하는 영역에 반사 미러(130)에 의해 반사된 광을 인가하도록, 회전(이동) 기구를 사용하여 반사 미러(130)를 적절하게 회전(이동)시킨다.Referring to FIG. 12, the following describes a method of measuring wavefront aberrations at different phase heights. Fig. 12 is a view of the
개구부(1421)를 통과한 광은, 개구부(1421)에 대응하는 물체면의 위치에서의 계측 패턴들(403) 중 하나에 인가된다. 이 상태에서, 전술된 위치(상의 높이)에서의 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측한다.Light passing through the
도 12의 양쪽 화살표(602)로 도시된 방향들로 계측용 시야 조리개(142)를 이동시키도록 구성된 기구를 이용하여, 계측용 시야 조리개(142)를 도 12의 왼쪽 방향으로 이동시키면, 화살표(602)의 방향들에서 상이한 상의 높이들로 정의되는 임의의 위치들에서 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측할 수 있다.Using the mechanism configured to move the field of
따라서, 개구부(1422)가 노광용 시야 조리개(141)의 개구부(1410) 내에 배치되도록 계측용 시야 조리개(142)를 양쪽 화살표(602)의 적절한 방향으로 이동시킨다. 후속하여, 전술된 바와 같이, 개구부(1422)를 통과한 광을 사용하여, 개구부(1422)에 대응하는 상의 높이에서의 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측한다.Accordingly, the
마찬가지로, 전술된 이동 기구를 사용함으로써 개구부들(1423 내지 1425)에 대응하는 각각의 상의 높이들에서 투영 광학계(160)의 파면 수차를 계측할 수 있다.Likewise, the wavefront aberration of the projection
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 계측용 시야 조리개(142)는 1축 방향으로 이동하는 것만을 필요로 하기 때문에, 계측용 시야 조리개(142)를 이동시키는 기구가 제1 실시예에서보다 더 간략화될 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, since the
전술된 바와 같이, 계측용 시야 조리개(142)의 개구부의 갯수, 배열 및 형상 등은 측정될 위치들의 갯수, 원하는 정밀도 등에 따라 임의로 결정된다. 또한, 개구부들의 형상은 계측용 시야 조리개(142)를 복수의 이동가능한 차광판들로 구성함으로써 임의로 결정될 수도 있다.As described above, the number, arrangement, shape, and the like of the opening of the
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예는 전술된 노광 장치(100)를 사용함으로써 디바이스(반도체 집적 회로(IC) 디바이스, 액정 표시 디바이스, 등)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 디바이스는, 노광 장치(100)를 사용하여, 감광제가 도포된 기판(웨이퍼, 글래스 플레이트 등)을 노광시킴으로써 원판(마스크 또는 레티클)에 배치된 패턴의 상을 투영하는 단계, 기판(감광제)을 현상하는 단계 및 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등의 그외의 공지된 단계들을 통해 제조된다. 본 실시예의 디바이스 제조 방법에 따르면, 공지된 디바이스들보다 높은 품질을 갖는 디바이스가 제조될 수 있다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described. This embodiment relates to a method of manufacturing a device (semiconductor integrated circuit (IC) device, liquid crystal display device, etc.) by using the above-described
예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예들로 제한되는 것이 아님을 이해해야 한다. 이하의 청구범위의 범주는 모든 변경들과 등가의 구조물 및 기능들을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The scope of the following claims is to be accorded the broadest interpretation so as to encompass all modifications and equivalent structures and functions.
본 발명의 정신과 범주를 벗어나지 않고, 본 발명의 다수의 상이한 실시예들을 명확하고 광범위하게 실행할 수 있기 때문에, 본 발명은 청구범위들에 정의된 것들 이외의 특정한 실시예들로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다.It is to be understood that the invention is not limited to the specific embodiments other than those defined in the claims, as many different embodiments of the invention can be made clearly and broadly without departing from the spirit and scope of the invention. .
본 명세서에 포함되어 그 일부분을 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리들을 설명하는 것을 돕는다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, help explain the principles of the invention.
도 1은 웨이퍼를 광에 노광하는 상태에서의 노광 장치를 도시한다.1 shows an exposure apparatus in a state in which a wafer is exposed to light.
도 2는 파면 수차를 계측하는 상태에서의 노광 장치를 도시한다.2 shows an exposure apparatus in a state of measuring wavefront aberration.
도 3은 노광용 시야 조리개(exposure-use field stop)를 도시한다.3 shows an exposure-use field stop.
도 4는 웨이퍼를 광에 노광하는 경우 조명된 마스크의 영역을 도시한다.4 shows the area of the illuminated mask when the wafer is exposed to light.
도 5는 반사 미러를 사용하는 경우 조명된 마스크의 영역을 도시한다.5 shows the area of the illuminated mask when using a reflective mirror.
도 6은 파면 수차를 계측하는 경우 사용되는 계측용 마스크를 도시한다.6 shows a measurement mask used when measuring wavefront aberration.
도 7은 계측 패턴의 확대도이다.7 is an enlarged view of a measurement pattern.
도 8은 계측 패턴 및 그 주변 영역의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of the measurement pattern and its peripheral region.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 계측용 시야 조리개를 도시한다.Fig. 9 shows a measuring field stop according to the first embodiment of the present invention.
도 10은 계측용 마스크의 조명 영역과 간섭 줄무늬들의 콘트라스트 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.10 is a graph showing the relationship between the illumination area of a metrology mask and the contrast of interference fringes.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 계측용 시야 조리개를 도시한다.Fig. 11 shows a measuring field stop according to a second embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 계측용 시야 조리개의 기구를 도시한다.12 shows the mechanism of the field of view aperture for measurement according to the second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 노광 장치100: exposure apparatus
110: 노광 광원110: exposure light source
120: 조명 광학계120: illumination optical system
130: 반사 미러130: reflective mirror
131: 반사형 인티그레이터131: reflective integrator
140: 계측용 시야 조리개140: field of view aperture for measurement
141: 노광용 시야 조리개141: field of view aperture for exposure
150: 마스크150: mask
160: 투영 광학계160: projection optical system
170: 파면 수차 계측부170: wavefront aberration measurement unit
180: 웨이퍼180: wafer
Claims (13)
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