KR20160118134A - 포토리소그래피 노광 시스템의 광원 조절 방법 및 포토리소그래피 장치를 위한 노광 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수개의 LED를 포함하는 포토리소그래피 노광 시스템의 광원을 조절하는 방법으로서, 상기 방법은: 특정 파장 범위의 개별 LED의 광출력을 검출하는 단계; 및 전체 스펙트럼에 걸쳐 검출된 광출력을 소망된 광출력 분포와 비교하는 단계를 포함한다. LED는 소망된 스펙트럼 광출력 분포가 가능한 가장 정확한 방식으로 달성되도록 동작된다. 본 발명은 또한 복수개의 LED를 포함하는 광원, 개별 LED에 공급되는 전력을 제어하는 제어 수단, 및 개별 파장 범위의 LED의 광출력을 검출할 수 있는 센서를 갖는 포토리소그래피 장치를 위한 노광 어셈블리에 관한 것이다.

Description

포토리소그래피 노광 시스템의 광원 조절 방법 및 포토리소그래피 장치를 위한 노광 어셈블리{METHOD FOR REGULATING A LIGHT SOURCE OF A PHOTOLITHOGRAPHY EXPOSURE SYSTEM AND EXPOSURE ASSEMBLY FOR A PHOTOLITHOGRAPHY DEVICE}
본 발명은 포토리소그래피 노광 시스템의 광원을 조절하기 위한 방법 및 포토리소그래피 장치를 위한 노광 어셈블리에 관한 것이다.
포토리소그래피 장치는 반도체 칩 상의 3차원 구조체의 제조에 이용된다. 이는 반도체 칩("웨이퍼")에 인가된 포토레지스트(또한 "레지스트"라 칭함)를 소망된 방식으로 광에 노출하는데 이용된다. 그러므로, 마스크의 이미지는 섀도우의 캐스팅으로 인하여 상이하게 광에 노출되는 포토레지스트 상에 투사된다. 노광은 포토레지스트를 그 물리적 및/또는 화학적 특성을 변화시켜 순차적으로 예를 들면 선택적 방식으로 제거될 수 있다.
포토레지스트를 노광하는데 이용되는 광은 복수개의 LED를 포함하는 광원에 의해 제공된다. 그러므로 상이한 특정 파장(또는 파장 범위)을 갖는 광을 제공하는 상이한 LED가 이용될 수 있다.
그러나, 이들이 제공하는 광의 파장에 의존하여 LED의 수명이 상이한 경우가 있음이 드러났다. 이의 결과로 스펙트럼에 걸친 광원에 의해 제공되는 광출력이 분포가 시간의 흐름에 따라 변한다. 그러므로, 포토레지스트의 노광 결과는 LED 광원의 수명에 의존하여 즉, 노광 어셈블리의 수명에 의존하여 변한다.
본 발명의 목적은 노광 어셈블리의 스펙트럼 즉, 노광 어셈블리의 상이한 파장의 세기 분포가 시간 흐름에 대해 일정하게 유지되는 것을 보장하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 포토리소그래피 노광 시스템의 광원을 조절하기 위한 본 발명에 따른 방법이 제공되며, 상기 방법은 이하 단계들이 제공된다: 특정 파장 범위의 개별 LED의 광출력이 검출되는 단계, 검출된 광출력이 전체 스펙트럼에 걸쳐 소망된 광출력 분포와 비교되는 단계, 상기 LED가 소망된 스펙트럼 광출력 분포가 가능한 가장 정확한 방식으로 달성되도록 동작되는 단계. 이 목적을 달성하기 위하여, 포토리소그래피 장치를 위한 노광 어셈블리가 또한 제공되며, 이는 복수개의 LED를 포함하는 광원, 상기 개별 LED에 공급되는 전력을 제어하는 제어 수단, 및 개별 파장 범위의 LED의 광출력을 검출할 수 있는 광 센서를 갖는다. 본 발명은 특정 파장의(또는 특정 파장 범위의) 광을 제공하는 LED(또는 LED들)의 출력에 있어서의 가능한 감소를 검출한다는 기본적 아이디어를 기초로 하며, 상이한 LED에 의해 제공되는 전체 광출력의 일부가 가능한 최선의 프리셋 비에 대응하도록 LED를 전체로 조절하는 것이다.
바람직하게는, 보다 강력한 LED의 광출력이 가장 약한 LED의 광출력에 맞춰지도록 된다. 간단하게 설명하면, 가장 약한 LED가 기준으로 이용되고, 더 강한 LED가 그 광출력 측면에서 흐려져서, 전체로서 제공되는 광출력이 상이한 파장 또는 파장 범위에 있는 출력의 분포에 대해 소망된 분포에 가능한 가장 정확하게 일치한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선택 분광형 센서를 이용하여 측정될 광출력이 제공된다. "선택 분광형(spectrally selective)"은 센서가 스펙트럼의 특정 부분에 즉, 파장 또는 파장 범위에 측정된 광출력을 할당하는 신호를 출력한다는 것을 의미한다. 그러므로, 실제로는 선택 분광형 센서는 각각이 특정 파장 또는 특정 파장 범위에 할당된 복수개의 서브-센서로부터 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 차례대로 스위치 온될 LED에 대해 및 광대역 센서를 이용하여 측정될 광출력이 제공된다. 광대역 센서는 낮은 가격으로 인해 선택 선택 분광형 센서와 구별된다. 그러나, 광대역 센서는 측정된 광출력을 개별 파장 또는 파장 범위에 할당하는 것이 불가능하다. 이는 LED가 차례로 스위치 온된다는 사실에 의해 보상된다. 그러므로, 먼저 스위치되거나 또는 추가되는 LED에 의존하여, 제어 수단은 광출력이 대응하는 LED로부터 유래한다는 것을 인식할 수 있다. 대응하는 비교 이후에, 광대역 센서는 또한 노광 세기를 결정하는데 이용될 수 있는데, 이는 분광계로 매우 고된 방식으로만 달성 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원에 일체화될 센서가 제공된다. 이는 포토리소그래피 장치의 동작 동안 특히 노광 공정 동안 광출력을 검출하는 것을 가능하게 한다.
이는 또한 센서가 포토리소그래피 장치의 렌즈 상에 배치되도록 한다. 광이 예를 들면 전면 렌즈의 앞에서 또는 인티그레이터에서 검출되는 경우, 노광 렌즈에 의해 이미 혼합된 광 즉, 웨이퍼 상에 입사하는 광이 검출된다. 이 검출 결과는 따라서 더욱 대표성이 있다.
웨이퍼의 노광을 손상시키는 조치를 방지하기 위하여, 노광 장치의 광출력이 칼리브레이션 스텝으로 예를 들면 노광 평면에 직접 측정되도록 하는 것이 제공된다. 이러한 목적을 위하여, 예를 들면 광 경로내에 일시적으로 도입되는 가동 센서가 이용될 수 있다. 센서는 칼리브레이트된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정될 개별 LED의 열 특성이 제공된다. 이러한 목적을 위하여, 제어 수단은 바람직하게는 LED의 열 특성을 저장하기 위한 메모리를 구비한다. 이는 LED가 정전력으로 동작되는 경우 광출력의 비선형 진행을 보상할 수 있도록 한다. 이는 또한 조절된 전력으로 LED를 동작하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식에서, 선택 분광형이 이용되는 경우, 전력은 개별 LED가 각각의 파장 또는 각각의 파장 범위에 대해 소망된 광출력을 제공하도록 "실시간"으로 조절될 수 있다. 광대역 센서가 이용되는 경우, 개별 LED의 전력은 저장된 스위치-온 특성에 대응하여 조절될 수 있어서, 가능한 가장 일정한 광출력이 개별 파장 또는 파장 범위에 대해 달성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, LED의 에이징이 저장된 일반적 에이징 특성과 비교됨이 제공된다. 이러한 목적을 위하여, 바람직하게는 LED의 에이징 특성을 저장하기 위한 메모리를 가지는 제어 수단이 제공된다. 이는 LED의 광출력이 임계값에 도달하는 경우 사용자에게 조기에 통지되는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 일반적 에이징 특성의 도움으로, 사용자는 광원(또는 광원의 개별 LED)의 교환이 필요한 시점에 대해 통지될 수 있다.
프리셋 최소 광출력과 비교될 LED의 광출력이 제공될 수 있다. 이 경우, LED의 광출력이 임계값에 도달하는 경우에 사용자에게 통지하는 것이 또한 가능하여, 광원(또는 광원의 개별 LED)는 포토리소그래피 장치의 동작이 손상되기 전에 교체될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 2개의 실시예의 도움으로 이하 설명된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 포토리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고; 또한
도 2는 제2 실시예에 따른 포토리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다.
도 1은 포토레지스트(12)("레지스트"로도 칭함)로 코팅된 기판(10)("웨이퍼")를 도시한다. 기판은 반도체 재료로 구성될 수 있다.
포토레지스트(12)는 마스크(14)를 통해 광에 노출된다. 광은 여기에 개략적으로 도시된 광원(16)으로부터 나와서, 개략적으로 도시된 렌즈(18)를 통해 웨이퍼(10) 상에 입사한다.
광원(16)은 각각이 파장 또는 파장 범위에 할당되는 복수개의 LED(18, 20, 22)를 포함한다. 예를 들면, LED(18, 20, 22) 각각은 종래 기술의 수은-증기 램프의 3개의 Hg-파장 중 하나에 대응하는 광을 제공할 수 있다. LED(18, 20, 22)는 일반적으로 UV-LED 이다.
현재까지 본 명세서에서 LED는 파장 또는 파장 범위에 할당되는 것으로 언급되고, 이러한 "하나의" LED는 실제로는 복수개의 LED로 구성될 수 있다. 그러므로, 제1 파장 또는 제1 파장 범위의 광을 제공하는 복수개의 LED(18), 제2 파장 또는 제2 파장 범위의 광을 제공하는 복수개의 LED(20) 및 제3 파장 또는 제3 파장 범위의 광을 제공하는 복수개의 LED(22)가 제공될 수 있다. 도시된 실시예로부터 벗어나서, 광원(16)이 제1 파장 및 제2 파장(또는 제1 파장 범위 및 제2 파장 범위)의 광을 제공하는 2개의 LED(또는 LED 그룹)만을 포함하는 것이 가능하나, 대응하는 3개의 파장 또는 파장 범위 이상을 갖는 3개의 LED 또는 LED 그룹 이상을 포함하는 것도 가능하다.
광원(16)은 제공된 광출력을 검출할 수 있는 센서(24)가 할당된다. 도시되고 예시된 실시예는 선택 분광형 센서이고, 이로써 LED(18, 20, 22)의 개별 파장 또는 파장 범위의 광출력은 직접 검출될 수 있다.
센서(24)는 제어 수단(26)에 연결되고, 개별 파장 또는 파장 범위에 대한 광출력에 관련된 정보가 제어 수단에 이용가능하다. 제어 수단(26)은 차례로 개별 LED(18, 20, 22)를 활성화시키고, 따라서 특히 동작 전압 및 동작 전류를 제공한다.
광원(16)에 의해 제공되는 광에 대한 소망된 광출력 분포가 제어 수단(26) 내에 저장된다. 간단히 설명하면, 제어 수단(26)은 스펙트럼의 범위인 광출력의 어떤 부분이 제공될 것인지를 저장한다. 예를 들면, 이하에서 광원(16)에 의해 제공되는 전체 광출력이 1/3은 LED(18)의 스펙트럼, 1/3은 LED(20)의 스펙트럼, 1/3은 LED(22)의 스펙트럼의 비율로 제공된다.
광원(16)이 동작되는 경우, 제어 수단은 센서(24)를 통해 3개의 파장 또는 파장 범위에서 어떤 광출력이 실제로 제공되는지를 검출할 수 있다. 제어 수단(26)은 LED(18, 20, 22)의 전력을 조절할 수 있어서, 소망된 광출력 분포가 달성된다.
에이징 또는 다른 변화로 인하여 LED가 소망된 광출력을 달성할 수 없는 경우, 이것은 제어 수단(26)에 의해 검출된다. 제어 수단(26)은 나머지 LED에 공급되는 전력을 대응하여 조절할 수 있어서, 소망된 광출력 분포(그러나, 세기 레벨을 낮춘)가 달성된다. 예를 들면 LED(18)가 그 파장 또는 그 파장 범위에서 광출력의 90%만을 공급할 수 있다면, 스펙트럼에 걸친 전체 광출력은 다시 LED(18)로부터 1/3, LED(20)로부터 1/3, LED(22)로부터 1/3의 비율로 유래하도록 LED(20, 22)는 흐려질 수 있다.
일 실시예 변형에서, 센서(24)는 선택 분광 센서가 아니라 광대역 센서이다. 이 센서는 단순히 광출력에 걸쳐 전체로 정보를 제공하며, 상이한 파장에 대해 이러한 정보를 할당할 수 없다.
그러한 센서로부터 전체 스펙트럼에 걸쳐 광출력이 분포되는 방법에 대한 정보를 취득할 수 있게 하기 위하여, 제어 수단(26)은 개별 LED(18, 20, 22)을 차례로 하나씩 스위칭한다. 이러한 방법으로, 각 파장 또는 각 파장 범위에 대해 제공된 광출력은 이전 상태에서의 광출력과 현재 상태에서의 광출력 사이의 차이로서 측정될 수 있다.
센서(24)를 이용하여, 개별 LED의 열 특성을 측정하고 열 특성을 저장하기 위하여 제어 수단(26) 내에 제공되는 메모리(28) 내에 저장하도록 하는 것이 또한 가능하다. 이러한 방식으로, 예를 들면 개별 칼리브레이션 스텝으로, 일정 광출력이 설정될 때까지 긴 기간에 걸쳐 각각의 LED의 열 특성을 개별적으로 검출하는 것이 가능하다. 그렇다면, 후속 동작에서, 개별 광출력은 검출되며, 예를 들면 후에 제공되는 광출력에 대해 그로부터의 결론을 유도하는 것이 가능한 한에 있어서 특성인 열 곡선의 일부를 이전 LED 가 통과한 경우 각각에서, LED(18, 20, 22)는 차례로 비교적 짧게 스위치될 수 있다,
이 실시예에서 가능한 가장 정확한 방식으로 소망된 광출력 분포를 달성하기 위하여 열 특성의 고려하에 적절히 적응된 정전력을 갖는 경우에 LED(18, 20, 22)를 동작시키는 것이 또한 가능하다.
도 2는 제2 실시예를 도시한다. 제1 실시예에서 알려진 구성 요소에 대해, 동일한 참조 번호가 이용되고, 위에서 주어진 설명에 대해서 참조된다.
제1 실시예와 제2 실시예의 차이는 제2 실시예에서는 센서(24)가 광원(18)에 할당되지 않고 렌즈(18) 뒤에 배치된다는 점이다. 이는 센서(24)가 혼합 광, 즉 웨이퍼(10)에 입사하는 광을 검출한다는 것을 의미한다. 광경로의 영역에서의 센서(24)에 대한 모든 영향이 고려되므로 LED(18, 20, 22)의 광출력의 분포에 대한 정보는 따라서 보다 정확하다.
센서(24)는 포토레지스트(12)의 노광을 방해하지 않는 적당한 장소에 배치된다. 이 경우, 노광 동안 측정이 수행될 수 있다.
다르게는, 센서(24)가 이동 가능하게 하고 칼리브레이션을 목적으로 광 경로(즉, 노광 공정 외부)로 옮기는 것이 가능하다. 다르게는, 이러한 목적을 위하여 개별 광원 또는 상이한 광원의 합의 세기 절대값을 결정하기 위하여 스펙트럼 분포에 추가로 인식된 표준을 따라 칼리브레이트된 센서를 이용하는 것이 가능하다. 광출력 분포가 결정된 이후에, LED(18, 20, 22)는 하나 또는 복수개의 연이은 노광 공정에서의 적절한 출력으로 동작될 수 있다. 제어 수단(26)이 이를 편리하다고 간주하는 경우 새로운 칼리브레이션 공정이 트리거될 수 있다. 이러한 상황에서, 제어 수단(26)의 메모리(30) 내에 저장될 수 있는 LED의 에이징 특성을 참조하는 것이 가능하다.

Claims (18)

  1. 복수개의 LED(18, 20, 22)를 포함하는 포토리소그래피 노광 시스템의 광원(16)을 조절하는 방법으로서, 상기 방법은:
    - 특정 파장 범위의 개별 LED(18, 20, 22)의 광출력을 검출하는 단계;
    - 전체 스펙트럼에 걸쳐, 검출된 광출력을 소망된 광출력 분포와 비교하는 단계; 및
    - 소망된 스펙트럼 광출력 분포가 가능한 가장 정확한 방식으로 달성되도록 상기 LED(18, 20, 22)를 동작시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 보다 강력한 LED(18, 20, 22)의 광출력이 가장 약한 LED(18, 20, 22)의 광출력에 맞춰지는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 광출력은 선택 분광형 센서(24)를 이용하여 측정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 LED(18, 20, 22)는 차례로 스위치 온되고, 상기 광출력은 광대역 센서(24)를 이용하여 측정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 LED(18, 20, 22)의 광출력은 칼리브레이션 스텝으로 측정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 개별 LED(18, 20, 22)의 열 특성이 측정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 LED(18, 20, 22)는 정전력으로 동작되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 LED(18, 20, 22)는 조정 전력(regulated power)으로 동작되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 LED(18, 20, 22)의 에이징이 저장된 일반적 에이징 특성과 비교되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, LED(18, 20, 22)의 광출력이 프리셋 최소 광출력과 비교되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 청구항 9에 있어서, LED(18, 20, 22)의 광출력이 임계값에 도달할때 사용자에게 통지되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 포토리소그래피 장치를 위한 노광 어셈블리로서, 복수개의 LED(18, 20, 22)를 포함하는 광원, 상기 개별 LED(18, 20, 22)에 공급되는 전력을 제어하는 제어 수단(26), 및 개별 파장 범위의 LED(18, 20, 22)의 광출력을 검출할 수 있는 센서(24)를 갖는, 노광 어셈블리.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 센서(24)는 선택 분광형 센서인 것을 특징으로 하는, 노광 어셈블리.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 센서(24)는 광대역 센서인 것을 특징으로 하는, 노광 어셈블리.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 센서(24)는 상기 광원(16)에 일체로 되는 것을 특징으로 하는, 노광 어셈블리.
  16. 청구항 12에 있어서, 상기 센서(24)는 상기 포토리소그래피 장치의 렌즈(18) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 노광 어셈블리.
  17. 청구항 12에 있어서, 상기 제어 수단(26)은 상기 LED(18, 20, 22)의 열 특성을 저장하기 위한 메모리(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 노광 어셈블리.
  18. 청구항 12에 있어서,상기 제어 수단(26)은 상기 LED(18, 20, 22)의 에이징 특성을 저장하기 위한, 상기 LED의 에이징 특성이 기록되는 메모리(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 노광 어셈블리.
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