KR20180010242A - 마이크로리소그래픽 투영 장치의 작동 방법 - Google Patents

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외르그 짐머만
옌스 티모 노이만
프랑크 슐레세너
랄프 뮐러
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칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
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Abstract

마이크로리소그래픽 투영 장치의 작동 방법은 마스크(16), 상기 마스크를 조명하도록 구성된 조명 시스템(12), 및 감광성 표면(22) 상에 위치된 이미지 필드 상에, 마스크 평면의 상기 마스크(16) 상에 조명되는 오브젝트 필드(14)의 이미지를 형성하도록 구성되는 투영 오브젝티브(20)를 제공하는 단계를 포함한다. 에지 배치 에러는 상기 이미지 필드의 상이한 필드 지점에서 결정된다. 마스크(16)는 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 조명된다. 상기 개선된 필드 의존도에 따른 상기 각도 조도 분포는, 단계 b)에서 결정된 상기 에지 배치 에러가 상이한 필드 지점들에서 감소되도록 상기 오브젝트 필드(14)에 걸쳐서 변한다.

Description

마이크로리소그래픽 투영 장치의 작동 방법
본 발명은 일반적으로 마이크로리소그래피의 분야에 그리고 구체적으로 투영 노광 장치 또는 마스크 검사 장치에서 사용되는 조명 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로 웨이퍼 레벨에서의 오브젝티브의 이미지 평면에서의 원하는 그리고 실제의 피쳐 에지 위치들의 차이를 나타내는 에지 배치 에러(EPE)를 교정하는 것에 관한 것이다.
마이크로리소그래피(또한, 포토리소그래피 또는 간략히 리소그래피로도 지칭됨)는 집적 회로, 액정 디스플레이 및 다른 마이크로구조화된 장치의 제조를 위한 기술이다. 에칭 공정과 함께 마이크로리소그래피 공정은 예를 들면 실리콘 웨이퍼와 같은 기판상에 형성된 박막 스택 내에 피쳐를 패터닝하는데 이용된다. 제조의 각 층에서, 웨이퍼는 심자외선(DUV) 광과 같은 방사선에 민감한 재료인 포토레지스트로 먼저 코팅된다. 다음으로, 상부에 포토레지스트를 갖는 웨이퍼가 투영 노광 장치 내의 마스크를 통해 투영 광에 노광된다. 장치는 포토레지스트상에 패턴을 포함하는 마스크를 투영하고 후자는 마스크 패턴에 의해 결정되는 특정 위치에서만 노광된다. 노광 이후에, 포토레지스트는 마스크 패턴에 상응하는 이미지를 생성하도록 현상된다(developed). 다음으로 에칭 공정이 패턴을 웨이퍼 상의 박막 스택으로 전사한다. 마지막으로, 포토레지스트가 제거된다. 상이한 마스크를 이용한 이 공정의 반복으로 다층의 마이크로구조화된 구성요소가 생성된다.
투영 노광 장치는 통상 광원, 광원에 의해 생성된 투영 광으로 마스크를 조명하는 조명 시스템, 마스크를 정렬하기 위한 마스크 스테이지, 투영 오브젝티브 및 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼를 정렬하기 위한 웨이퍼 정렬 스테이지를 포함한다. 조명 시스템은, 예컨대 직사각형 또는 곡선 슬릿 형상을 가질 수 있는 마스크 상의 필드를 조명한다.
현재의 투영 노광 장치에서, 두 개의 상이한 타입의 장치를 구별할 수 있다. 한 타입에서는, 웨이퍼 상의 각 타겟 부분은 전체 마스크 패턴을 1회차에 타겟 부분 상에 노광시킴으로써 조사된다. 그러한 장치는 보통 웨이퍼 스테퍼라고 칭한다. 보통 스텝-앤-스캔 장치 또는 스캐너로 지칭되는 다른 타입의 장치에서, 각 타겟 부분은, 스캔 방향에 평행하거나 역(anti)-평행하게 기판을 동시에 이동시키면서, 이 스캔 방향을 따라 투영 빔 아래에서 마스크 패턴을 순차적으로 스캐닝함으로써 조사된다. 웨이퍼의 속도와 마스크의 속도의 비는 투영 오브젝티브의 배율과 같고, 배율은 통상적으로 1보다 작고, 예컨대 1:4이다.
용어, "마스크"(또는 레티클)는 넓은 의미로는 패터닝 수단으로서 해석될 것임을 이해해야 한다. 일반적으로 사용되는 마스크는 불투과성 또는 반사성 패턴을 포함하며, 예컨대 바이너리(binary), 교호하는 상-시프트, 감쇄하는 상-시프트 또는 여러 하이브리드 마스크 타입일 수 있다. 그러나, 능동형 마스크, 예컨대 프로그래밍 가능한 미러 어레이로서 구현되는 마스크가 존재한다. 또한, 프로그래밍 가능한 LCD 어레이는 능동형 마스크로서 사용될 수 있다.
마이크로구조의 장치를 제조하는 기술이 진보함에 따라, 조명 시스템에 관한 요구도 더 커지고 있다. 이상적으로, 조명 시스템은 마스크 상의 조명 필드의 각 지점을, 잘 한정된 공간 및 각도 조도 분포를 갖는 투영 광으로 조명한다. 용어, 각도 조도 분포는 마스크 평면의 특정 지점을 향해 수렴하는 광 선속의 총 광 에너지가 광 선속을 구성하는 광선의 여러 방향 중에서 어떻게 분포하는지를 기재한다.
마스크 상에 충돌하고 있는 투영 광의 각도 조도 분포는 보통 포토레지스트 상에 투영되는 패턴의 종류에 맞춰진다. 종종, 최적의 각도 조도 분포는 패턴에 포함된 피쳐의 크기, 배향 및 피치에 의존한다. 투영 광의 가장 흔하게 사용되는 각도 조도 분포는 종래의 환형(annular), 2중극(dipole) 및 4중극(quadrupole) 조명 세팅이라고 지칭한다. 이들 용어는 조명 시스템의 동공 평면의 조도 분포를 지칭한다. 환형 조명 세팅을 통해, 예컨대, 단지 환형 구역이 동공 평면에서 조명된다. 따라서, 투영 광의 각도 조도 분포에서는 단지 적은 범위의 각도가 존재하며, 모든 광선은 마스크 상으로 유사한 각도로 경사지게 충돌한다.
원하는 조명 세팅을 달성하기 위해 마스크 평면의 투영 광의 각도 조도 분포를 변경하기 위한 상이한 수단이 종래 기술에서 알려져 있다. 가장 간단한 경우에서, 하나 이상의 개구를 포함하는 스탑(다이아프램(diaphragm))은 조명 시스템의 동공 평면에 위치한다. 동공 평면의 위치는 마스크 평면과 같은 푸리에 관련 필드 평면에서 각도로 변환되므로, 동공 평면에서 개구(들)의 크기, 형상 및 위치가 마스크 평면에서의 각도 조도 분포를 결정한다. 그러나 조명 세팅의 임의의 변화는 스탑의 교체를 필요로 한다. 이점은 조명 세팅을 미세하게 조정하는 것을 어렵게 하며, 이는 이러한 조정은 약간씩 상이한 크기, 형상 또는 위치의 개구(들)를 갖는 매우 많은 수의 스탑를 필요로 할 것이기 때문이다. 더 나아가, 스탑의 사용은 필수불가결하게 광손실을 초래하며, 그에 따라 장치의 처리량의 감소를 초래한다.
많은 일반적인 조명 시스템은 그러므로, 동공 평면의 조명을 적어도 특정한 정도로는 연속하여 변경할 수 있게 하는 조정 가능한 요소를 포함한다. 많은 조명 시스템은 동공 평면에서 원하는 공간 조사 분포를 생성하기 위해 교환 가능한 회절 광학 요소를 사용한다. 만약 줌 옵틱스 및 한 쌍의 액시콘 요소(axicon element)가 회절 광학 요소와 동공 평면 사이에 제공된다면, 이러한 공간 조도 분포를 조정하는 것이 가능하다.
최근에, 동공 평면을 조명하는 미러 어레이를 사용하는 것이 제안되고 있다. EP 1 262 836 A1 에서, 미러 어레이는, 1000보다 많은 마이크로스코픽 미러를 포함하는 마이크로-일렉트로미케니컬 시스템(MEMS: Micro-ElectroMechanical System)으로서 실현된다. 미러 각각은 서로 수직인 두 개의 상이한 평면에서 틸팅될 수 있다. 따라서, 그러한 미러 장치에 입사된 방사선은 (실질적으로) 반구의 임의의 원하는 방향 내로 반사될 수 있다. 미러 어레이와 동공 평면 사이에 배치된 집광기 렌즈는 미러에 의해 생성된 반사 각도를 동공 평면에서의 위치로 변환한다. 이러한 알려진 조명 시스템으로 인해, 복수의 스폿으로 동공 평면을 조명할 수 있으며, 각 스폿은 하나의 특정한 마이크로스코픽 미러와 관련되며, 이 미러를 틸팅함으로써 동공 평면에 걸쳐서 자유롭게 이동할 수 있다.
유사한 조명 시스템이 US 2006/0087634 A1, US 7,061,582 B2, WO 2005/026843 A2 및 WO 2010/006687 A1에서 알려져 있다. US 2010/0157269 A1은, 마이크로미러의 어레이가 마스크 상에 직접 이미징되는 조명 시스템을 개시한다.
앞서 언급한 바와 같이, 적어도 스캔 적분 후, 동일한 조도 및 각도 조도 분포로 마스크 상의 모든 지점을 조명하는 것이 보통 바람직하다. 마스크 상의 지점들이 상이한 조도로 조명된다면, 이로 인해 보통 웨이퍼 레벨 상에 원치 않는 임계 치수(CD: Critical Dimension)의 변동(variation)을 얻게 된다. 예컨대, 조도 변동이 존재하는 경우, 감광성 표면 상에 균일한 폭을 갖는 라인의 이미지는 또한 그 길이를 따라서 조도 변동을 가질 수 있다. 레지스트의 정해진 노광 임계치로 인해서, 그러한 조도 변동은, 라인의 이미지에 의해 한정되어야 하는 구조의 폭 변경으로 직접 변환된다.
각도 조도 분포가 마스크 상의 조명 필드 위에서 의도치 않게 변한다면, 이점은 또한 감광성 표면상에 생성되는 이미지의 품질에 악영향을 미친다. 예컨대, 각도 조도 분포가 완벽하게 균형을 갖추지 않는다면, 즉 더 많은 광이 마스크 지점 상의 한 측으로부터 그 반대 측으로부터보다 충돌한다면, 감광성 표면 상의 켤레 이미지 지점은, 감광성 표면이 투영 오브젝티브의 초점면에 완벽하게 배치되지 않는다면, 측면 방향으로 시프트될 것이다.
조명 필드에서 공간 조도 분포(즉, 조도의 필드 의존도)을 변경하기 위해, US 6,404,499 A 및 US 2006/0244941 A1은, 스캔 방향에 평행하게 나란히 배치된 불투과성 핑거형 스탑 요소의 두 개의 대향하는 어레이를 포함하는 기계식 장치를 제안한다. 각 쌍의 상호 대향하는 스탑 요소는 스캔 방향을 따라서 변위할 수 있어서, 스탑 요소의 대향 단부 사이의 거리는 변경된다. 이 장치가, 오브젝티브에 의해 마스크 상에 이미징되는 조명 시스템의 필드 평면에 배치된다면, 교차-스캔 방향을 따라 변할 수 있는 스캔 방향을 따른 폭을 갖는 슬릿-형상의 조명 필드를 생성할 수 있다. 조도는 각 스캔 사이클 동안 적분되므로, 적분된 조도(종종 조명 선량(dose)으로도 지칭됨))는 조명 필드에서 복수의 교차-스캔 위치에 미세하게 조정할 수 있다.
그러나 이들 장치는 기계적으로 매우 복잡하며 고가이다. 이점은 또한, 이들 장치가, 이동 가능한 필드 스탑의 블레이드가 보통 배치되는 필드 평면에 배치되거나 그에 매우 가까이에 배치되어야 한다는 점 때문이다.
필드 의존적 방식으로 각도 조도 분포를 조정하는 것은 더욱 어렵다. 이점은 주로 공간 조도 분포가 단지 공간 좌표(x, y)의 함수인 반면, 각도 조도 분포는 또한 한 쌍의 각도(α, β)로 주어지는 입사 방향에 의존하기 때문이다.
WO 2012/100791 A1은, 미러 어레이가 조명 시스템의 동공 평면에 원하는 조도 분포를 생성하는데 사용되는 조명 시스템을 개시한다. 동공 평면에 가까이 근접하여, 복수의 광 입사 패싯을 갖는 플라이 아이(fly's eye) 광학 적분기가 배치된다. 광 입사 패싯의 이미지는 마스크 상에서 중첩된다. 미러 어레이가 생성한 광 스폿은 광 입사 패싯의 총 면적보다 적어도 5배 더 작은 면적을 갖는다. 따라서 이것은 광 입사 패싯 상에 가변적인 광 패턴 및 따라서 조명 필드의 상이한 부분 상에 상이한 각도 조도 분포를 생성하게 할 수 있다. 예컨대, 조명 필드의 일부에서, X 2중극 및 조명 필드의 다른 부분에서의 Y 2중극 조명 세팅이 생성될 수 있다.
WO 2012/028158 A1은 플라이 아이 광학 적분기의 광 입사 패싯상의 조도 분포가 광학 적분기의 전면에 배치된 복수의 변조기 유닛의 도움으로 수정되는 조명 시스템을 개시한다. 각각의 변조기 유닛은 광 입사 패싯들 중 하나와 관련되고, 임의의 광을 차단하지 않고, 연관된 광 입사 패싯상의 공간적 및/또는 각도 조도 분포를 가변적으로 재분배한다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 상이한 조명 세팅으로, 상이한 반도체 장치와 관련된 다이상의 2개 이상의 상이한 부분을 조명하는 것이 가능하다.
미공개 특허 출원 PCT/EP2014/003049는 플라이 아이 광학적 적분기의 광 입사 패싯상의 조도 분포가 광 입사 패싯상의 디지털 미러 장치(DMD)를 이미징함으로써 수정되는 접근법을 개시한다. 이러한 접근법은, 상기 기재된 WO 2012/100791 A1로부터 알려져 있는 조명 시스템에서의 경우와 마찬가지로 아날로그 마이크로미러 어레이로 매우 작은 광 스폿을 생성할 필요가 없기 때문에 유리하다. 각도 조도 분포의 필드 의존도는 조명 필드에 걸친 각도 조도 분포가 완벽하게 균일(즉, 필드 의존적)해 지도록 조정된다.
그러나, 종종 각도 조도 분포의 필드 의존도를 의도적으로 도입하는 것이 바람직할 수 도 있는 것이 언급되었다. 이것은, 예를 들어, 투영 오브젝티브 또는 마스크가 필드 의존 특성을 갖는 경우에 편리할 수 있다. 마스크에 관한 한, 이러한 필드 의존적 특성은 일반적으로 상이한 배향 또는 치수를 갖는 다른 피쳐의 결과다. 이러한 필드 의존도으로 인한 역효과는 각도 조도 분포의 필드 의존도를 선택적으로 도입함으로써 성공적으로 감소될 수 있다.
집적 회로 및 기타 전자기기 또는 마이크로공학 디바이스의 제조를 위해 마이크로리소그래픽 투영 장치를 사용하는 업계는 더 작은 피쳐 크기, 더 높은 아웃풋 및 더 높은 수율을 얻고자 지속적으로 노력한다. 결정적인 목표들 중 하나는 에지 배치 에러(EPE)를 줄이는 것이다. 에지 배치 에러는 웨이퍼(또는 유사한 지지체) 상에 리소그래피적으로 정의된 구조물의 실제 (또는 시뮬레이션된) 컨투어의 위치와 한편으로는 원하는 컨투어의 위치 사이의 차이를 나타낸다. 에지 배치 에러는 임계 치수(CD) 및 오버레이 에러와 같은 다른 일반적인 수량을 결정하는 기본량이다. 에지 배치 에러가 감소하면 수율이 향상되고 피쳐 크기가 작아진다.
도 16a, 도 16b 및 도 16c는 에지 배치 에러가 통상적으로 계산되는 방법을 예시한다. 각 도의 상반부에서, 원하는 윤곽을 갖는 타겟 구조(ST)가 도시된다. 하반부에서, 실선으로 도시된 직사각형들은 마이크로리소그래픽 공정에서 웨이퍼 상에 제조된 실제 구조(ST')를 표시한다.
도 16a에 도시된 경우에서, 실제 구조(ST')는 타겟 구조(ST)보다 넓다. 구조(ST')의 길이방향을 따라 연장하는 에지는 양의 에지 배치 에러에 의해 변위되고, E = dm - dt이고, 여기서 dm은 대칭선으로부터의 측정된 거리이며 dt는 대칭선으로부터의 타겟 거리이다.
타겟 거리와 측정된 거리가 동일하다면, 도 16b에 도시된 바와 같이, 에지 배치 에러(E)는 0이다.
측정된 거리(dm)가 타겟 거리(dt)보다 작으면, 도 16c에 도시된 바와 같이, 이미지 배치 에러(E)는 음이 된다.
본 발명의 목적은 에지 배치 에러를 감소시키는 것을 가능하게 하는 마이크로리소그래픽 투영 장치의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 있어서, 본 목적은 마스크 및 투영 오브젝티브를 조명하도록 구성된 조명 시스템이 단계 a에서 제공되는 방법에 의해 성취된다. 투영 오브젝티브는 마스크 검사 장치의 경우 CCD 센서 또는 레지스트와 같은 감광성 표면 상에 위치된 이미지 필드 상에, 마스크 평면의 마스크 상에 조명된 오브젝트 필드의 이미지를 형성하도록 구성된다.
다음 단계 b)에서, 에지 배치 에러는 이미지 필드의 상이한 필드 지점에서 결정된다. 이것은 측정 또는 시뮬레이션에 의해 성취될 수 있다.
마지막 단계 c)에서, 마스크는 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 조명된다. 개선된 필드 의존도에 따른 각도 조도 분포는, 단계 b)에서 결정된 에지 배치가 감소되도록 오브젝트 필드에 걸쳐서 변경된다.
각도 조도 분포가 에지 배치 에러 상의 영향을 갖는 것이 선행 기술에 알려져 있지만, 에지 배치 에러의 필드 의존도를 결정하고 에지 배치 에러가 필드 의존적 방식으로 감소되도록, 결정된 조명 필드의 필드 의존적 각도 조도를 생성하는 것이 이전에 제안되지 않았다.
단계 b)에서 결정된 에지 배치 에러는 CD 변동 및 오버레이 변동으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
에지 배치 에러가 단계 b)에서 결정될 때, 마스크는 각도 조도 분포의 본래 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 조명될 수 있다. 감광성 표면 상의 에지 배치 에러는 이미지 필드 상의 상이한 필드 지점에서 시뮬레이션되거나 측정된다. 단계 c)에서, 본래 각도 조도 분포의 필드 의존도는 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도를 얻도록 변경될 수 있다. 이러한 단계들은 한번 또는 수회 반복될 수 있다. 이것은 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도가 다음 결정 단계의 각도 조도 분포의 본래 필드 의존도가 되는 것을 의미한다. 이런 식으로, 에지 배치 에러가 상당히 작아 지거나 심지어 최소값에 도달할때 까지 각도 조도 분포의 필드 의존도를 반복적으로 개선하는 것이 가능하다.
에지 배치 에러가 처음 결정될 때, 본래 각도 조도 분포는 일정할 수 있고, 즉, 필드 의존도가 존재하지 않는다. 그러나, 이미 필드 의존도를 갖는 본래 각도 조도 분포로 시작하는 것 또한 가능하다. 이러한 본래 필드 의존도는 예컨대 마스크 상의 피쳐 사이즈 및 배향을 기초로 컴퓨팅될 수 있다.
단계 c)는 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도 뿐만 아니라 조도의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 마스크를 조명하는 단계를 포함할 수 있다. 조도는, 단계 b)에서 결정된 에지 배치 에러가 상이한 필드 지점에서 감소되도록 오브젝트 필드에 걸쳐서 변경된다. 다시 말해서, 공통 최적화 공정에서, 조도 및 각도 조도 분포의 필드 의존도가 개선되어서 에지 배치 에러가 감소된다.
이러한 경우, 단계 b)는 조도의 본래 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 마스크를 조명하는 단계 및 상이한 필드 지점에서의 감광성 표면 상에서 에지 배치 에러를 측정하는 단계를 더 포함한다. 단계 c)는 조도의 개선된 필드 의존도가 얻어지도록 조도의 본래 필드 의존도를 변경하는 추가 단계를 포함한다.
마스크가 마스크 패턴이 균일한(즉, 구조의 폭, 피치 및 배향이 변하지 않는) 일부를 가질 경우, 종래의 접근법은 필드 의존적 각도 조도 분포 및 균일한 스캔 집적 조도를 갖는 부분을 조명해왔다.
그러나, 본 발명에 따르면, 각도 조도 분포는 그럼에도 불구하고 단계 c) 동안 적어도 일 순간에 균일한 마스크 패턴을 갖는 마스크의 일부분과 일치하는 오브젝트 필드의 영역에 걸쳐 변할 수 있다. 즉, 각도 조도 분포는 투영 오브젝티브의 결함에 의해 유발될 수 있는 에지 배치 에러를 감소하도록 균일한 마스크 패턴에 걸쳐서 의도적으로 변화한다.
물론, 마스크가 국지적으로 변화하는 특성을 갖는 비균일 마스크 패턴을 가질 경우, 마스크 패턴의 국지적으로 변화하는 특성에 대한 개선된 각도 조도 분포를 적응시키는 것이 또한 가능하다. 마스크 패턴의 국지적으로 변화하는 특성은 구조 폭, 구조 피치 및 구조 배향으로 구성된 그룹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 특정 필드 지점에서, 개선된 필드 의존도에 따른 각도 조도 분포가 논 텔레센트릭이다. 마스크 및 감광성 표면 중 적어도 하나는 단계 c) 전에 투영 오브젝티브의 광학축을 따라 변위된다. 이것은 이미지 위치의 측방향 이동을 초래한다. 이런 식으로, 에지 배치 에러 및 특히 오버레이 에러는 필드 의존적 방식으로 감소될 수 있다.
마스크가 스캔 사이클 동안 단계 c)에서 연속적으로 이동할 경우, 각도 조도 분포는 스캔 사이클 동안 변화할 수 있다. 이어서, 각도 조도 분포는 필드 좌표 뿐만 아니라 시간에도 의존한다.
필드 의존적 각도 조도 분포 및 또한 필드 의존적 조도를 셍성할 수 있는 조명 시스템은 바람직하게 조명 시스템의 동공 평면에 위치된 복수의 제 2 광원을 생성하도록 구성된 광학 적분기를 포함한다. 광학 적분기는 제 2 광원들 중 하나와 각각 관련되는 복수의 광 입사 패싯을 포함한다. 광 입사 패싯의 이미지는 마스크 평면에 적어도 실질적으로 중첩한다. 공간 광 변조기가 제공되며, 이것은 광 출사 표면을 갖고 공간적으로 분해되는 방식으로 충돌하는 투영 광을 전송하거나 반사하도록 구성된다. 오브젝티브는 광학 적분기의 광 입사 패싯 상에 공간 광 변조기의 광 출사 표면을 이미징한다. 단계 c)는 공간 광 변조기가 제어되어서 개선된 각도 조도 분포는 마스크 평면 상에서 얻어진다.
조명 시스템은 공간 광 변조기 상에 투영 광을 지향시키는 조절가능한 동공 형성 유닛을 더 포함할 수 있다. 동공 형성 유닛은 그 자체가 제 1 빔 편향 어레이 또는 제 1 반사 또는 투명 빔 편향 소자를 포함할 수 있다. 각각의 빔 편향 소자는 빔 편향 소자에 의해 생성되는 편향 각도를 변경함으로써 변화 가능한 위치에서의 공간 광 변조기 상의 스폿을 조명하도록 구성된다.
공간 광 변조기는 제 2 반사성의 또는 투과성의 빔 편향 소자의 제 2 빔 편향 어레이를 포함한다. 각각의 제 2 빔 편향 소자는 이것이 광학 적분기를 향해 충돌하는 광을 지향시키는 "온"-상태에 그리고 이것이 충돌 광을 다른 곳에 보내는 "오프"-상태에 있을 수 있다. 이러한 제 2 빔 편향 어레이는 예컨대 디지털 미러 장치(DMD)로서 구현될 수 있다.
본 발명의 대상은, 조명 시스템의 동공 평면 복수의 제 2 광원을 생성하도록 구성되는 광학 적분기를 포함하는 마이크로리소그래픽 투영 장치의 조명 시스템이다. 광학 적분기는 제 2 광원들 중 하나와 각각 관련되는 복수의 광 입사 패싯을 포함한다. 공간 광 변조기는 광 출사 표면을 가지며 공간적으로 분해되는 방식으로 충돌하는 투영 광을 전송하거나 반사하도록 구성된다. 동공 형성 유닛은 공간 광 변조기 상에 투영 광을 지향시키도록 구성된다. 오브젝티브는 광학 적분기의 광 입사 패싯 상에 공간 광 변조기의 광 출사 표면을 이미징한다. 제어 유닛은 마스크가 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 조명되도록 동공 형성 유닛과 공간 광 변조기를 제어하도록 구성된다. 개선된 필드 의존도에 따른 각도 조도 분포는 이미지 필드에 걸쳐서 변화하는 에지 배치 에러가 감소되도록 오브젝트 필드에 걸쳐서 변화한다.
본 발명의 대상은, 또한 마스크, 마스크를 조명하도록 구성된 조명 시스템 및 감광성 표면 상에 위치된 이미지 필드 상에, 마스크 평면의 마스크 상에 조명되는 오브젝트 필드의 이미지를 형성하도록 구성된 투영 오브젝티브를 포함하는 마이크로리소그래픽 투영 장치이다. 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 마스크를 조명하기 위한 수단이 제공되고, 개선된 필드 의존도에 따른 각도 조도 분포는 이미지 필드에 걸쳐서 변화하는 에지 배치 에러가 감소되도록 오브젝트 필드에 걸쳐서 변화한다.
[정의]
용어, "광"은 본 명세서에서 임의의 전자기 방사선, 특히 가시 광, UV, DUV, VUV 및 EUV 광 및 X-광선을 나타내는데 사용한다.
용어, "광선"은 본 명세서에서 선으로 기재할 수 있는 전파 경로를 갖는 광을 나타내는데 사용한다.
용어, "광 선속"은 본 명세서에서 필드 평면에서 공통 시점(origin)을 갖는 복수의 광선을 나타내는데 사용한다.
용어, "광 빔"은 본 명세서에서 특정한 렌즈나 다른 광학 요소를 통과하는 모든 광을 나타내는데 사용한다.
용어, "위치"는 본 명세서에서 3-차원 공간의 바디의 기준점의 위치를 나타내는데 사용한다. 위치는 보통 세 개의 직교 좌표 세트로 나타낸다. 배향 및 위치는 그러므로 3-차원 공간의 바디의 배치를 충분히 기재한다.
용어, "표면"은 본 명세서에서 3-차원 공간에서 임의의 평면 또는 곡면을 나타내는데 사용한다. 표면은 바디의 일부분일 수 있거나 보통 필드나 동공 평면의 케이스처럼 바디로부터 완전히 분리될 수 있다.
용어, "필드 평면"은 본 명세서에서 마스크 평면 또는 마스크 평면과 광학적으로 켤레 관계인 임의의 다른 평면을 나타내는데 사용된다.
용어, "동공 평면"은, (적어도 대략적으로) 푸리에 관계가 필드 평면에 대해 구축되는 평면이다. 일반적으로, 마스크 평면의 상이한 지점을 통과하는 주변 광선은 동공 평면에서 교차하며, 주 광선은 광학 축과 교차한다. 대체로, 종래기술에서, 용어, "동공 평면"은, 사실 수학적인 의미에서 평면이기보다는 약간 곡면이어서 엄격한 의미에서 동공 표면으로서 지칭되는 경우에, 또한 사용한다.
용어, "균일한"은 본 명세서에서 위치에 의존하지 않는 속성을 나타내는데 사용한다.
용어, "광학 래스터 요소"는 본 명세서에서 임의의 광학 요소, 예컨대 렌즈, 프리즘 또는 회절 광학 요소를 나타내는데 사용하며, 이러한 요소는 다른 동일하거나 유사한 광학 래스터 요소와 함께 배치되어 각 광학 래스터 요소는 복수의 인접한 광학 채널 중 하나와 관련되게 된다.
용어, "광학 적분기"는 본 명세서에서 적(NA·a)을 증가시키는 광학 시스템을 나타내는데 사용하며, 여기서 NA는 개구수이며, a는 조명 필드 면적이다.
용어, "집광기"는, 본 명세서에서 두 개의 평면, 예컨대 필드 평면과 동공 평면 사이에 푸리에 관계를 (적어도 대략적으로) 구축하는 광학 요소 또는 광학 시스템을 나타내는데 사용한다.
용어, "켤레 평면"은 본 명세서에서 그 사이에 이미징 관계가 구축되는 평면을 나타내는데 사용한다. 켤레 평면의 개념에 관한 더 많은 정보는 에세이에 기재하고 있다. 딜라노 명칭(Delano entitled): "1차 설계 및 다이아그램", 응용 광학기기, 1963, 볼륨 2, 넘버 12, 페이지 1251-1256.
용어, "필드 의존도"은 본 명세서에서 필드 평면에서의 위치로부터의 물리적인 양의 임의의 기능적 의존도을 나타내는데 사용한다.
용어, "각도 조도 분포"는 본 명세서에서 광 선속을 구성하는 광선의 각도에 따라 광 선속의 조도가 어떻게 변하는지를 나타내는데 사용한다. 보통, 각도 조도 분포는 함수Ia(α, β)로 기재할 수 있으며, α, β는 광선의 방향을 기재하는 각도좌표이다. 만약 각도 조도 분포가 필드 의존도를 갖고 이것이 상이한 필드 지점에서 다를 경우, Ia는 또한 필드 좌표의 함수, 즉 Ia=Ia(α, β, x, y)일 것이다. 각도 조도 분포의 필드 의존도는 x, y로 이루어진 Ia(α, β, x, y)의 테일러 (또는 다른 적절한) 확장의 확장 계수(aij) 세트로 기재할 수 있다.
용어, "조도"는 본 명세서에서 특정 필드 지점에서 측정될 수 있는 총 조도를 나타내는데 사용한다. 조도는 모든 각도(α, β)에 대해 적분함으로써 각도 조도 분포로부터 추론될 수 있다. 조도는 대개 필드 의존도을 가지므로 Is=Is(x, y)이고 x, y는 필드 지점의 공간적 좌표다. 조도의 필드 의존도는 공간 조도 분포로도 지칭된다. 스캐너 타입의 투영 장치에서, 필드 지점에서의 광 선량은 시간에 걸쳐서 조도를 적분함으로써 얻어진다.
본 발명의 다수의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 결부한 아래의 상세한 설명을 참조로 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투영 노광 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는, 마스크 상의 각도 조도 분포의 국부적 변동(local variation)를 예시하는, 도 1에 도시한 투영 노광 장치에 의해 투영되는 마스크의 확대된 사시도이다.
도 3은, 도 1에 도시한 장치의 일부인 조명 시스템의 자오 단면이다.
도 4는, 도 3에 도시한 조명 시스템에 포함된 제 1 미러 어레이의 사시도이다.
도 5는, 도 3에 도시한 조명 시스템에 포함된 제 2 미러 어레이의 사시도이다.
도 6은, 도 3에 도시한 조명 시스템에 포함된 광학 적분기의 사시도이다.
도 7은, 도 4 및 도 5에 도시된 제 1 및 제 2 미러 어레이를 통한 개략적인 자오 단면이다.
도 8은, 도 5에 도시된, 그러나 두 개의 극으로 조명되는 제 2 미러 어레이에 관한 사시도이다.
도 9는, 도 6에 도시된, 그러나 두 개의 극으로 조명되는 광학 적분기의 사시도이다.
도 10은, 미러 어레이, 집광기 및 광학 래스터 요소 어레이만이 도시된 조명 시스템의 일부의 개략적인 자오 단면이다.
도 11a 및 도 11b는, 도 3에 도시한 제 2 미러 어레이와 광학 적분기의 평면도이다.
도 12는, 광학 적분기의 광 입사 패싯 상의 조도 분포를 예시한다.
도 13은, 도 12에 도시한 광 입사 패싯에 의해 생성된 X 방향을 따라 스캔 적분된 조도 분포를 도시하는 그래프이다.
도 14는, 광학 적분기의 광 입사 패싯 상의 다른 조도 분포를 예시한다.
도 15는, 도 14에 도시한 광 입사 패싯에 의해 생성된 X 방향을 따라 스캔 적분된 조도 분포를 도시하는 그래프이다.
도 16a 내지 도 16c은 에지 배치 에러의 정의를 예시한다.
도 17a 및 도 17b는 에지 배치 에러가 텔레센트리시티 에러를 생성하고 마스크 또는 웨이퍼를 변위시킴으로써 교정될 수 있는 방법을 예시한다.
도 18은 상이한 마스크 패턴이 상이한 각도 조도 분포로 조명되는 방법을 예시하는, 도 2와 유사한 마스크의 확대 사시도를 도시한다.
도 19는 중요한 방법 단계를 설명하는 흐름도를 도시한다.
Ⅰ. 투영 노광 장치의 일반적인 구조
도 1은 본 발명에 따른 투영 노광 장치(10)를 도시하는 상당히 개략적인 투사도이다. 장치(10)는 예컨대 엑시머 레이저로서 실현할 수 있는 광원(11)을 포함한다. 이 실시예에서 광원(11)은 193nm의 중심 파장을 갖는 투영 광을 생성한다. 다른 파장, 예컨대 157nm 또는 248nm도 고려될 수 있다.
장치(10)는, 상세하게 이하에서 설명될 방식으로 광원(11)에 의해 제공되는 투영 광을 조정하는 조명 시스템(12)을 더 포함한다. 조명 시스템(12)으로부터 발생하는 투영 광은 마스크(16) 상의 조명 필드(14)를 조명한다. 마스크(16)는, 실선으로서 도 1에 개략적으로 나타낸 복수의 작은 피쳐(feature)(19)에 의해 형성된 패턴(18)을 포함한다. 이 실시예에서, 조명 필드(14)는 직사각형 형상을 갖는다. 그러나 조명 필드(14)의 다른 형상, 예컨대 링 세그먼트도 고려될 수 있다.
렌즈(L1 내지 L6)를 포함하는 투영 오브젝티브(20)는 조명 필드(14) 내의 패턴(18)을 기판(24)에 의해 지지되는 감광성 층(22), 예컨대 포토레지스트에 이미징한다. 실리콘 웨이퍼로 형성할 수 있는 기판(24)은 웨이퍼 스테이지(미도시) 상에 배치되어, 감광성 층(22)의 상부 표면은 투영 오브젝티브(20)의 이미지 평면에 정확하게 위치한다. 마스크(16)는 투영 오브젝티브(20)의 오브젝트 평면에서 마스크 스테이지(미도시)에 의해 위치한다. 투영 오브젝티브는 배율(β)(｜β｜<1)을 가지므로, 조명 필드(14) 내의 패턴(18)의 축소된 이미지(18')가 감광성 층(22) 상에 투영된다.
투영 동안, 마스크(16)와 기판(24)은, 도 1에서 나타낸 Y 방향에 대응하는 스캔 방향을 따라 이동한다. 조명 필드(14)는 그 후 마스크(16) 위에서 스캔하여, 조명 필드(14)보다 더 큰 패턴화된 영역이 연속해서 이미징될 수 있다. 기판(24)과 마스크(16)의 속도 사이의 비는 투영 오브젝티브(20)의 배율(β)과 같다. 투영 오브젝티브(20)가 이미지를 반전시키지 않는다면(β>0), 마스크(16)와 기판(24)은 동일한 방향을 따라 이동하며, 이러한 구성을 도 1에서 화살표(A1 및 A2)로 나타낸다. 그러나 본 발명은 또한, 마스크(16)와 기판(24)이 마스크의 투영 동안 이동하지 않는 스테퍼 툴에서 사용할 수 있다.
Ⅱ.
필드 의존적 각도 조도 분포
도 2는, 다른 예시적인 패턴(18)을 포함하는 마스크(16)의 확대한 사시도이다. 간략화를 위해, 패턴(18)은 균일하고, 즉, 이것이 Y 방향을 따라 연장하며 동일한 거리로 이격되는 일치하는 피쳐(19)들만을 포함한다고 가정한다. 또한, Y 방향을 따라 연장하는 피쳐(19)가 X 2중극 조명 세팅으로 감광성 층(22) 상에 가장 잘 이미징되는 것으로 가정된다.
도 2에서, 광 선속과 관련된 출사 동공(26a)은 원으로 예시한다. 광 선속은, 스캔 사이클 동안 처음으로 조명 필드(14)의 특정한 X 위치에 위치한 필드 지점을 향해 수렴한다. 이 출사 동공(26a)에서, X 방향을 따라 이격된 두 개의 극(27a)이 투영 광이 이 필드 지점을 향해 전파하게 되는 방향을 나타낸다. 각각의 극(27a)에 집중된 광 에너지는 같은 것으로 가정한다. 따라서 +X 방향으로부터 충돌하는 투영 광은 -X 방향으로부터 충돌하는 투영 광과 동일한 에너지를 갖는다. 피쳐(19)는 패턴(18) 위에서 균일하게 분포되는 것으로 가정되므로, 이 X 2중극 조명 세팅은 마스크(16) 상의 각각의 지점에서 생성되는 것을 기대해야 한다.
그러나, 이러한 X 2중극 조명 세팅이 전체 스캔 사이클 동안 그리고 조명 필드(14)의 전체 길이에 걸쳐 유지되면, 노광 후 기판(24) 상에 생성된 구조물 및 후속하는 에지 단계는 의도된 위치에 배치되지 않는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 구조의 에지는 도 16a 및 도 16c를 참조하여 상기 설명된 방식으로 X 방향을 따라 변위될 수 있다. 다시 말해서, 동일한 피쳐(19)가 동일한 조도 및 동일한 각도의 조도 분포로 조명되지만, 에지 배치 에러가 발생할 수 있다. 에지 배치 에러는 보통 CD(Critical Dimension) 예산에 부정적인 영향을 미치거나 심각한 오버레이 문제를 일으킬 수 있다.
이러한 에지 배치 에러에 영향을 줄 수 있는 다양한 원인이 있다. 예를 들어, 피쳐(19)와 관련된 산란 광과 같은 특정 근접 효과는 그 중심에 위치한 피쳐(19)와 비교할 경우 마스크(16)의 원주에 위치한 피쳐(19)가 상이하게 이미징될 수 있는 결과를 가질 수 있다. 에지 배치 에러에 대한 다른 원인은 투영 오브젝티브(20)에서의 렌즈 가열 효과를 포함한다. 예를 들어, 필드 평면 근방에 위치한 투영 오브젝티브(20) 내의 광학 요소는 비회전식으로 조명된다. 각각의 광학 요소에 의해 (작지만) 투사 광의 작은 부분이 흡수되기 때문에, 이는 비회전 대칭의 열 분포 및 결과적으로 이들 광학 요소의 비 회전 대칭 변형을 초래할 수 있다. 광학 요소가 필드 평면에 근접하여 (그러나 필드 평면에 있지 않고) 위치될 경우, 그러한 변형은 왜곡과 같은 필드 관련 수차를 초래할 수 있다.
본 발명은 다양한 측면 중 하나에 따라, 이들 및 유사한 원인의 결과로서 발생할 수 있는 에지 배치 에러를 제거하거나 적어도 감소시키는 것에 관한 것이다. 놀랍게도, 다수의 상이한 효과에 의해 야기되는 에지 배치 에러는 필드 의존적 방식으로 각도 조도 분포 및 바람직하게는 조도를 약간 수정함으로써 매우 크게 감소 될 수 있는 것이 밝혀졌다. 원칙적으로, 마스크(16)상의 각각의 지점은 조도 및 각도 조도 분포의 상이한 조합으로 조명될 수도 있다. 이러한 교정 요구는 일반적으로 패턴(18)이 도 2에 도시된 바와 같이 균일하지 않되 마스크(16)에 걸쳐서 변화할 경우 더 강해질 것이다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 균일한 패턴(19)에 의해서 또는 균일한 패턴 일부에 의해서도, 필드 의존적 에지 배치 에러는 빈번하게 관찰되며 적어도 부분적인 교정을 요한다.
도 2에서, 상이한 필드 지점에서의 상이한 조명 조건은 스캔 사이클 동안 상이한 X 위치 및 상이한 시간에 생성되는 2 개의 추가 출사 동공(26b, 26c)에 의해 표시된다. 출사 동공(26b)에서, 각 극(27b)에 집중된 광 에너지는 여전히 동일하다. 그러나, 극(27b)과 관련된 광 콘은 출사 동공(26a)과 관련된 빛의 광 콘에 비해 기울어진다.
출사 동공(26c)에서, 극(27c)은 극(27a)과 동일한 위치에 배치된다. 따라서, 투영 광이 각각의 개별 필드 포인트에 충돌하는 방향은 동일하다. 그러나, 극(27c)은 균형이 맞지 않으며, 즉, 극(27c)에 집중된 광 에너지는 서로 상이하다. 따라서, +X 방향으로부터 충돌하는 투영 광은 -X 방향으로부터 충돌하는 투영 광보다 적은 에너지를 갖는다.
출사 동공(26b, 26c) 모두는 텔레센트리시티 에러를 야기한다. 이것은 광 콘의 에너제틱(energetic)한 중심선이 마스크(16) 상에 수직으로 충돌하지 않고 비스듬히 충돌한다는 것을 의미한다. 이것은 이하에서 보다 상세하게 설명되도록 기판 레벨에서 에지 위치에 영향을 미치도록 마스크(16) 및/또는 기판(24)을 축 방향으로 변위시키는 것과 함께 사용될 수 있다.
각도 조도 분포의 필드 의존도는 조명 필드(14) 내에서 X 방향을 따라서 발생할 수 있을 뿐만 아니라 Y 방향을 따라서 발생할 수 있다. 이때, 마스크(16) 상의 한 지점은 스캔 사이클 동안 조명 필드(14)를 통과하면서 상이한 각도 조도 분포를 경험한다. 만약 Y 방향(즉, 스캔 방향)을 따른 필드 의존도이 발생한다면, 특정한 필드 지점에 대한 총 효과는 시간에 걸쳐 상이한 각도 조도 분포를 적분하여 얻게 됨을 고려해야 한다.
에지 배치 에러를 감소시키는데 필수적일 수 있는 각도 조도 분포의 다른 필드-의존적 변동은 광범위하다. 예컨대, 일부 필드 지점과 관련된 출사 동공의 극들은 변형될 수 있거나, 흐려질 수 있거나, 원하는 비-균일 조도 분포를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 조명 필드(14)에 걸친 각도 조도 분포뿐만 아니라 모든 가능한 각도에 대한 각도 조도 분포를 적분함으로써 얻어지는 조도를 변화시킬 필요가 있을 수 있다. 조명 시스템(12)에 의한 조도 및 각도 조도 분포의 바람직한 변동이 어떻게 성취될 수 있는 지에 대해서는 다음 두 섹션 Ⅲ 및 IV에서보다 상세히 설명될 것이다.
Ⅲ. 조명 시스템의 일반적인 구조
도 3은, 도 1에 도시한 조명 시스템(12)을 통한 자오 단면이다. 명확성을 위해, 도 3의 예시는 상당히 간소한 것이며 실제 축적대로 되어 있지 않다. 이점은 특히, 상이한 광학 유닛이 하나 또는 매우 소수의 광학 요소만으로 나타낸 것임을 암시한다. 실제로, 이들 유닛은 상당히 많은 렌즈 및 다른 광학 요소를 포함할 수 있다.
도시한 실시예에서, 광원(11)에 의해 방출된 투영 광은, 확장되어 거의 시준된 광 빔(34)을 출력하는 빔 확장 유닛(32)에 입사한다. 이를 위해, 빔 확장 유닛(32)은 여러 렌즈를 포함할 수 있거나 예컨대 미러 배치로서 실현할 수 있다.
투영 광 빔(34)은 그 후, 후속한 평면에 가변적인 공간 조도 분포를 생성하는데 사용되는 동공 형성 유닛(36)에 입사한다. 이를 위해, 동공 형성 유닛(36)은, 액추에이터를 사용하여 두 개의 직교 축 주위에 개별적으로 틸팅될 수 있는 초소형 미러(40)의 제1 미러 어레이(38)를 포함한다. 도 4는, 두 개의 평행한 광빔(42 및 44)이 광 빔(42 및 44)이 충돌하는 미러(40)의 틸팅 각도에 따라 상이한 방향으로 어떻게 반사되는지를 예시하는 제 1 미러 어레이(38)의 사시도이다. 도 3 및 도 4에서, 제 1 미러 어레이(38)는 단지 6×6개의 미러(40)를 포함하며, 실제로, 제 1 미러 어레이(38)는 수백 개 또는 수천 개의 미러(40)를 포함할 수 있다.
동공 형성 유닛(36)은, 조명 시스템(12)의 광학 축(OA)에 대해 모두 경사진 제 1 평면 표면(48a) 및 제 2 평면 표면(48b)을 갖는 프리즘(46)을 더 포함한다. 이들 경사진 표면(48a 및 48b)에서, 충돌 광은 내부 전반사에 의해 반사된다. 제 1 표면(48a)은 제 1 미러 어레이(38)의 미러(40)를 향해 충돌 광을 반사하며, 제 2 표면(48b)은 미러(40)로부터 반사된 광을 프리즘(46)의 출사 표면(49)을 향해 보낸다. 출사 표면(49)으로부터 발생한 광의 각도 조도 분포는 그에 따라 제 1 미러 어레이(38)의 미러(40)를 개별적으로 틸팅함으로써 변경될 수 있다. 동공 형성 유닛(36)에 관한 더 상세한 내용은 US 2009/0116093 A1으로부터 얻을 수 있다.
동공 형성 유닛(36)에 의해 생성된 각도 조도 분포는 제 1 집광기(50)에 의해 공간 조도 분포로 변환된다. 다른 실시예에서는 생략될 수 있는 집광기(50)는 충돌 광을 공간적으로 분해되는 방식으로 반사하도록 구성되는 디지털 공간 광 변조기(52)를 향해 충돌 광을 보낸다. 이를 위해, 디지털 공간 광 변조기(52)는, 미러 평면(57)에 배치되고 도 3의 확대된 컷-아웃(C)과 도 5의 확대된 컷-아웃(C')에서 가장 잘 볼 수 있는 마이크로미러(56)의 제2 미러 어레이(54)를 포함한다. 제1 미러 어레이(38)의 미러(40)와 대조적으로, 그러나 제2 미러 어레이(54)의 각각의 마이크로미러(56)는 단지 두 개의 안정적인 동작 상태, 즉 충돌하는 광을 제 1 오브젝티브(58)를 통해 광학 적분기(60)를 향해 보내는 "온" 상태와, 충돌하는 광을 광 흡수 표면(62)을 향해 보내는 "오프" 상태를 갖는다.
제 2 미러 어레이(54)는, 이들이 예컨대 흔히 비머(beamer)에 사용되기 때문에, 디지털 미러 장치(DMD)로서 실현할 수 있다. 그러한 장치는, 두 개의 동작 상태 사이를 초당 수천 번씩 스위칭할 수 있는 최대 수백만 개의 마이크로미러를 포함할 수 있다.
동공 형성 유닛(36)과 유사하게, 공간 광 변조기(52)는, 광학 축(OA)에 수직으로 배치되는 입사 표면(65)과 조명 시스템(12)의 광학 축(OA)에 대해 모두 경사진 제1 평면 표면(66a)과 제2 평면 표면(66b)을 갖는 프리즘(64)을 더 포함한다. 이들 경사진 표면(66a 및 66b)에서, 충돌 광은 내부 전반사에 의해 반사된다. 제1 표면(66a)은 충돌하는 광을 제 2 미러 어레이(54)의 마이크로미러(56)를 향해 반사하며, 제 2 표면(66b)은 마이크로미러(56)로부터 반사된 광을 프리즘(64)의 표면(68)을 향해 보낸다.
제 2 미러 어레이(54)의 모든 마이크로미러(56)가 그 "온" 상태에 있다면, 제 2 미러 어레이(54)는 평면 빔 폴딩 미러의 효과를 실질적으로 갖는다. 그러나 하나 이상의 마이크로미러(56)가 그 "오프" 상태로 스위칭된다면, 미러 평면(57)으로부터 유래한 광의 공간 조도 분포는 변경된다. 이것은, 더 상세하게 이후에 설명될 방식으로 마스크(16) 상에 각도 광 분포의 필드 의존적 변경을 생성하는데 사용될 수 있다.
앞서 이미 언급한 바와 같이, 프리즘(64)으로부터 유래한 광은 제 1 오브젝티브(58)를 통과하여 광학 적분기(60) 상에 충돌한다. 제1 오브젝티브(58)를 통과하는 광은 거의 시준되므로, 제 1 오브젝티브(58)는 매우 작은 개구수(예컨대, 0.01 또는 그 이하)를 가질 수 있으며, 따라서 소수의 소형 구형 렌즈로 실현할 수 있다. 제 1 오브젝티브(58)는 공간 광 변조기(52)의 미러 평면(57)을 광학 적분기(60) 상에 이미징한다.
광학 적분기(60)는 도시한 실시예에서 광학 래스터 요소(74)의 제 1 어레이(70)와 제 2 어레이(72)를 포함한다. 도 6은 두 개의 어레이(70 및 72)의 사시도이다. 각각의 어레이(70 및 72)는 지지판의 각각의 측 상에서 각각 X 및 Y 방향을 따라 연장하는 원통형 렌즈의 평행 어레이를 포함한다. 두 개의 원통형 렌즈가 교차하는 볼륨이 광학 래스터 요소(74)를 형성한다. 따라서 각각의 광학 래스터 요소(74)는 원통형 곡면을 갖는 마이크로렌즈로서 간주될 수 있다. 원통형 렌즈의 사용은, 광학 래스터 요소(74)의 굴절력이 X 및 Y 방향을 따라 상이해야 하는 경우에 특히 유리하다. 상이한 굴절력은, 보통의 경우처럼 광학 적분기(60) 상의 정사각형 조도 분포가 슬릿형 조도 분포(14)로 변환되어야 하는 경우에, 필요하다. 공간 광 변조기(52)를 가리키는 광학 래스터 요소(74)의 표면은 이하에서 광 입사 패싯(75)으로서 지칭할 것이다.
제 1 및 제2 어레이(70 및 72) 각각의 광학 래스터 요소(74)는 앞뒤로 배치되어, 제 1 어레이(70)의 하나의 광학 래스터 요소(74)는 제 2 어레이(72)의 하나의 광학 래스터 요소(74)와 일대일 대응으로 관련된다. 서로 관련되는 두 개의 광학 래스터 요소(74)는 공통 축을 따라 정렬되어 광학 채널을 한정한다. 광학 적분기(60) 내에서, 하나의 광학 채널에서 전파하는 광 빔은 다른 광학 채널에서 전파하는 광 빔과 교차 또는 중첩하지 않는다. 따라서 광학 래스터 요소(74)와 관련된 광학 채널은 광학적으로 서로로부터 격리된다.
이 실시예에서, 조명 시스템(12)의 동공 평면(76)은 제 2 어레이(72) 뒤에 위치하지만, 마찬가지로 그 앞에 위치할 수 있다. 제 2 집광기(78)는, 조절가능한 필드 스탑(82)이 배열되는 필드 스탑 평면(80)과 동공 평면(76) 사이에 푸리에 관계를 구축한다.
필드 스탑 평면(80)은 따라서, 광학 적분기(60)의 광 입사 패싯(75) 내에 또는 그에 가까이 근접하여 위치하는 래스터 필드 평면(84)에 광학적으로 켤레 관계에 있다. 이점이 의미하는 것은, 래스터 필드 평면(84)의 각 광 입사 패싯(75)이 제2 집광기(78)와 제2 어레이(72)의 관련된 광학 래스터 요소(74)에 의해 전체 필드 스탑 평면(80) 상에 이미징된다는 것이다. 모든 광학 채널 내에서 광 입사 패싯(75) 상의 조도 분포의 이미지는 필드 스탑 평면(80)에서 중첩하며, 결국 마스크(16)의 매우 균일한 조명을 초래한다. 마스크(16)의 균일한 조명을 기재하는 다른 방식은 동공 평면(76)에서 각각의 광학 채널에 의해 생성되는 조도 분포를 기초로 한다. 이 조도 분포는 종종 제 2 광원으로 지칭한다. 모든 제 2 광원은 공통적으로 상이한 방향으로부터의 투영 광으로 필드 스탑 평면(80)을 조명한다. 제 2 광원이 "어둡다"면, 광은, 이 특정한 광원과 관련되는 (작은) 범위의 방향으로부터 마스크(16) 상에 충돌하지 않는다. 따라서, 동공 평면(76)에 형성된 제 2 광원을 간단히 온 및 오프 스위칭함으로써 마스크(16) 상에 원하는 각도 광 분포를 세팅할 수 있다. 이러한 구성은, 동공 형성 유닛(36)에 의해 광학 적분기(60) 상의 조도 분포를 변화시킴으로써 달성된다.
필드 스탑 평면(80)은 제 2 오브젝티브(86)에 의해 마스크(16)가 마스크 스테이지(미도시)의 도움으로 배열되는 마스크 평면(88)상에 이미징된다. 조절가능한 필드 스탑(82)은 마스크 평면(88)상에 또한 이미징되며 스캔 방향(Y)을 따라 연장하는 조명 필드(14)의 적어도 짧은 측면을 한정한다.
동공 형성 유닛(36)과 공간 광 변조기(52)는 제어 유닛(90)에 연결되며, 이 유닛(90)은 개인용 컴퓨터로서 예시한 전체 시스템 제어(92)에 연결된다. 제어 유닛(90)은, 마스크 평면(88)의 각도 조도 분포가 스캔 사이클 동안 조명 필드(14)내에서 의도된 방식으로 변경되도록, 동공 형성 유닛(36)의 미러(40)와 공간 광 변조기(52)의 마이크로미러(56)를 제어하도록 구성된다. 다음에서, 조명 시스템의 기능 및 제어가 기재될 것이다.
Ⅳ. 조명 시스템의 기능 및 제어
1. 동공 형성
도 7은, 동공 형성 유닛(36)이 공간 광 변조기(52)의 마이크로미러(56) 상에 조도 분포를 어떻게 생성하는지를 개략적으로 예시한다. 간략화를 위해, 프리즘(46 및 64)은 도시하지 않는다.
제 1 미러 어레이(38)의 각각의 미러(40)는, 각각의 미러(40)에 의해 생성된 편향 각도를 변화시킴으로써 가변적인 위치에서 공간 광 변조기(52)의 미러 평면(57) 상의 스폿(94)을 조명하도록 구성된다. 따라서, 스폿(94)은, 그 틸팅 축을 중심으로 미러(40)를 틸팅함으로써 미러 평면(57) 위에서 자유롭게 이동할 수 있다. 이런 식으로, 미러 평면(57) 상에 광범위하게 다양한 상이한 조도 분포를 생성할 수 있다. 스폿(94)은 또한 95로 도시한 바와 같이 부분적으로 또는 완전히 겹칠 수 있다. 그리하여 또한 그레이딩된(graded) 조도 분포를 생성할 수 있다.
도 8은, 공간 광 변조기(52)에 포함된 제2 미러 어레이(54)에 관한 도 5와 유사한 사시도이다. 여기서, 동공 형성 유닛(36)이, 정확히 6×6개의 마이크로미러(56) 위에서 각각 연장하는 두 개의 정사각형 극(27)으로 구성된 제 2 미러 어레이(54) 상의 조도 분포를 생성하였다고 가정한다. 극(27)은 X 방향을 따라 점-대칭적으로 배치된다.
오브젝티브(58)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 광학 적분기(60)의 광 입사 패싯(75) 상의 이러한 조도 분포의 이미지를 형성한다. 여기서, 모든 마이크로미러(56)는 "온"-상태에 있어서, 제 2 미러 어레이(54) 상에 형성된 조도 분포가 광학 적분기(60)의 광 입사 패싯(75) 상에서 (오브젝티브(58)의 배율로 인한 가능한 스케일링과는 별도로) 동일하게 재생성된다고 가정한다. 광 입사 패싯(75) 상에 도시한 정규 격자는 마이크로미러(56)의 경계선의 이미지를 나타내지만, 이 이미지는 극(27) 외부에 나타나지 않으며, 예시를 이유로 도 9에만 도시한다.
2. 필드 의존도
광 입사 패싯(75)이 래스터 필드 평면(84)에 위치하므로, 광 입사 패싯(75) 상의 조도 분포가, 제 2 집광기(78)와 제 2 어레이(72)의 광학 래스터 요소(74)를 통해서 필드 스탑 평면(80) 상에 이미징된다.
이러한 구성은 이제, 확대되지만 실제 축적대로 되어 있지 않은 도 3으로부터의 컷-아웃인 도 10을 참조하여 설명할 것이다. 여기서 광학 적분기(60)의 광학 래스터 요소(74)의 단지 두 개의 쌍과, 제 2 집광기(78) 및 필드 스탑 평면(80)이 개략적으로 도시된다.
단일 광학 채널과 관련된 두 개의 광학 래스터 요소(74)는 다음에서 각각 제1 마이크로렌즈(101)와 제2 마이크로렌즈(102)로서 지칭한다. 마이크로렌즈(101 및 102)는 종종 필드 및 동공 허니콤 렌즈로서 지칭한다. 특정한 광학 채널과 관련된 마이크로렌즈(101 및 102)의 각 쌍은 동공 평면(76)에 제 2 광원(106)을 생성한다. 도 10의 상반부에서, 실선, 점선 및 파선으로 각각 예시한 수렴하는 광선속(L1a, L2a 및 L3a)이 제1 마이크로렌즈(101)의 광 입사 패싯(75)의 상이한 지점 상에 충돌한다고 가정한다. 두 개의 마이크로렌즈(101 및 102)와 집광기(78)를 통과한 후, 각각의 광선속(L1a, L2a 및 L3a)은 각각 초점(F1, F2 및 F3)에 수렴한다. 도 10의 상반부로부터, 광선이 광 입사 패싯(75) 상에 충돌하는 지점과, 이들 광선이 필드 스탑 평면(80)(또는 임의의 기타 켤레인 필드 평면)을 통과하는 지점이 광학적으로 켤레 관계인 점은 분명하다.
도 10의 하반부는, 시준된 광선속(L1b, L2b 및 L3b)이 제 1 마이크로렌즈(101)의 광 입사 패싯(75)의 상이한 구역 상에 충돌할 경우를 예시한다. 이러한 구성은, 광학 적분기(60) 상에 충돌하는 광이 일반적으로 실질적으로 시준되기 때문에, 더욱 실제적인 경우이다. 광선속(L1b, L2b 및 L3b)은 제 2 마이크로렌즈(102)에 위치한 공통 초점(F)에 집속된 후, 이제 다시 시준되어 제 1 스탑 평면(80)을 통과한다. 다시, 광학적 켤레 관계의 결과로서, 광 선속(L1b, L2b 및 L3b)이 광 입사 패싯(75) 상에 충돌하는 구역이 필드 스탑 평면(80)에서 조명된 구역에 대응함을 알 수 있다. 당연히, 마이크로렌즈(101 및 102)가 X 및 Y 방향을 따라 모두 굴절력을 갖는다면, 이들 고려사항은 X 및 Y 방향에 별도로 적용된다.
그러므로 광 입사 패싯(75) 상의 각 지점은 중간 필드 스탑 평면(80)의 (그리고 마스크(16) 상의 조명 필드(14)의 켤레 지점에 바로 대응한다. 광 입사 패싯(75) 상의 지점 상의 조도에 선택적으로 영향을 미치는 것이 가능하다면, 조명 시스템의 광학 축(OA)에 대한 광 입사 패싯(75)의 위치에 의존하는 방향으로부터 조명 필드(14)의 컬레 관계 지점 상에 충돌하는 광선의 조도에 영향을 미치는 것이 가능하다. 광학 축(OA)으로부터 광 입사 패싯(75) 사이의 거리가 클수록, 상기 광선이 마스크(16) 상의 지점에 충돌하는 각도는 커진다.
3. 광 입사 패싯 상의 조도 변경
조명 시스템(12)에서, 공간 광 변조기(52)가 광 입사 패싯(75) 상의 지점 상의 조도를 변경하는데 사용된다. 도 9에서, 각각의 극(27)은 마이크로미러(56)의 이미지인 복수의 작은 영역 위에서 연장함을 볼 수 있다. 마이크로미러가 "오프" 상태가 된다면, 광 입사 패싯(75) 상의 켤레 관계 영역은 조명되지 않을 것이며, 결과적으로 투영 광은, 이 특정한 광 입사 패싯(75)과 관련된 (작은) 범위의 방향으로부터 마스크 상의 컬레 관계 영역에 충돌하지 않을 것이다.
이점은, 각각 공간 광 변조기(52)의 마이크로미러(56)와, 광학 적분기(60)의 광 입사 패싯(75)의 평면도인 도 11a 및 도 11b를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
제 2 미러 어레이(54) 상의 굵은 점선은 그 미러 평면(57)을 3×3개의 마이크로미러(56)를 각각 포함하는 복수의 오브젝트 영역(110)으로 나눈다. 오브젝티브(58)는 광학 적분기(60) 상에 각각의 오브젝트 영역(110)의 이미지를 형성한다. 이러한 이미지는 다음에서 이미지 영역(110')으로서 지칭할 것이다. 각각의 이미지 영역(110')은 완전히 광 입사 패싯(75)과 일치하며, 즉 이미지 영역(110')은 광 입사 패싯(75)과 동일한 형상, 크기 및 배향을 가지며, 패싯 상에 완전히 중첩된다. 각각의 오브젝트 영역(110)이 3×3개의 마이크로미러(56)를 포함하므로, 이미지 영역(110')은 마이크로미러(56)의 3×3개의 이미지(56')를 또한 포함한다.
도 11a에서, 투영 광으로 동공 형성 유닛(36)에 의해 완전히 조명되는 8개의 오브젝트 영역(110)이 있다. 이들 8개의 오브젝트 영역(110)은 두 개의 극(27)을 형성한다. 오브젝트 영역(110) 중 일부에서 검은색 정사각형으로 나타낸 하나, 둘 또는 이상의 마이크로미러(56d)가 제어 유닛(90)에 의해 제어되어, 이들은 충돌하는 투영 광이 오브젝티브(58)를 향해 보내지기보다는 흡수재(62)를 향해 보내지는 "오프"-상태에 있음을 알 수 있다. 마이크로미러를 "온" 상태와 "오프" 상태 사이에서 스위칭함으로써, 도 11b에 도시한 바와 같이, 투영 광이 광 입사 패싯(75) 상의 이미지 영역(110') 내의 대응하는 구역 상에 충돌하는 것을 가변적으로 방지할 수 있다. 이들 구역은 다음에서 어두운 스폿(56d')으로서 지칭할 것이다.
도 10을 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 광 입사 패싯(75) 상의 조도 분포는 필드 스탑 평면(80) 상에 이미징된다. 도 12의 상반부에 예시한 바와 같이, 광 입사 패싯(75)이 하나 이상의 어두운 스폿(56d')을 포함한다면, 관련된 광학 채널에 의해 마스크 평면(88)에 생성된 조도 분포는 또한 특정한 X 위치에 어두운 스폿을 가질 것이다. 마스크 상의 지점이 조명 필드(14)를 통과한다면, 총 스캔 적분된 조도가 그에 따라 도 13의 그래프에서 도시한 바와 같이 조명 필드(14)의 지점의 X 지점에 의존한다. 조명 필드(14)의 중간의 지점은 최고 스캔 적분된 조도를 경험할 것이며, 이는 이들 지점이 어두운 스폿을 통과하지 않기 때문이며, 조명 필드(14)의 종방향 단부에서의 지점은 상이한 범위로 감소되는 총 조도를 수광할 것이다. 따라서, 마스크(16) 상의 각도 광 분포의 필드 의존도 및 또한 공간 조도 분포는, 공간 광 변조기(52)의 하나 이상의 마이크로미러(56)를 "온"-상태로부터 "오프"-상태가 선택적으로 되게 함으로써 변경될 수 있다.
상기 내용에서, 광 입사 패싯(75) 중 하나 상에 이미징되는 각각의 오브젝트 영역(110)은 단지 3×3개의 마이크로미러(56)를 포함한다고 가정해야 한다. 따라서, 각도 광 분포의 필드 의존도을 변경하는데 사용될 수 있는 교차-스캔 방향(X)을 따른 해상도는 상대적으로 거칠다. 각각의 오브젝트 영역(110) 내의 마이크로미러(56)의 개수가 증가한다면, 이 해상도는 개선될 수 있다.
도 14는, 20×20개의 마이크로미러(56)가 각 오브젝트 영역(110)에 포함되는 실시예에 대한 광 입사 패싯(75) 중 하나의 평면도를 예시한다. 그 후 X 방향을 따른 더 복잡한 스캔 적분된 조도 분포는 도 15에 도시한 그래프에서 조명한 바와 같이 마스크(16) 상에서 달성할 수 있다.
V.
에지 배치 에러의 감소
1. CD 균일성
제 1 단계에서, 교차 스캔 방향(X)을 따라 조명 필드(14)에서 조도를 주의깊게 정의함으로써 CD 균일성을 향상시키고자 한다. 이 접근법은 선행 기술 분야에서 알려져 있으므로, 여기서는 더 상세히 설명하지 않을 것이다. 이어서, 마이크로미러(56)는 조명 필드(14)에서 조도의 타겟 필드 의존도가 얻어 지도록 제어된다. 웨이퍼 레벨에서의 조도의 필드 의존도에 대한 투영 오브젝티브(20)의 충격은 쉽게 예측될 수 없기 때문에, 이 공정은 수 회 반복될 필요가 있다. 소정의 반복 후에, CD의 필드 의존적 변동은 통상적으로 최소값에 도달한다.
조도의 타겟 필드 의존도의 결정 후에, 각도 조도 분포의 타겟 필드 의존도가 결정되어야 한다.
조명 세팅의 다수의 결함이 웨이퍼 레벨에서 임계 치수에 어떻게 영향을 주는지 알 수 있기 때문에, 임계 치수의 패턴 및 필드 의존적 변동을 감소시키기 위해 각도 조도 분포의 본래 필드 의존도 중 어떠한 변형(modification)이 생성되어야 하는지를 결정하는 것이 가능하다. 통상적으로 임계 치수의 변동을 줄이기 위해 각도 조도 분포의 약간의 필드 의존도만이 필요하다.
그 다음, 각도 조도 분포의 타겟 필드 의존도가 조명 필드(14)에서 생성되도록 마이크로미러(56)가 제어된다. "온" 상태와 "오프" 상태 사이의 각 마이크로미러의 세팅은 항상 각도 조도 분포의 필드 의존도뿐만 아니라 조도의 필드 의존도에도 영향을 미치므로, 각도 조도 분포 및 조도의 필드 의존도의 최적화는 단일 공정에서 수행될 수 있다.
실험은 조도 뿐만 아니라 각도 조도 분포가 서로 다른 필드 위치에서 다르게 최적화되는 경우 조밀한 라인 피치(dense line pitch)에 대한 임계 치수 변동이 거의 2의 팩터만큼 감소될 수 있음이 입증했다.
2. 오버레이 제어
필드 의존적 오버레이 에러가 정정되어야 한다면, 상기 기재된 것과 유사한 접근법이 사용될 수있다.
제 1 단계에서, 오버레이 에러의 필드 의존도는 웨이퍼 레벨에서 측정되거나 시뮬레이션된다. 도 2를 참조하여 상기 가재된 바와 같이, 각도 조도 분포에서의 비대칭은 텔레센트리시티 에러를 야기한다. 이 경우 투영 광의 에너제틱 중심이 이미지 지점에서 비스듬히 충돌한다. 이는 웨이퍼 표면을 이미지 평면의 이상적인 위치로부터 축방향으로 변위시킴으로써 이미지 포인트를 말그대로 이동시키는데 이용될 수 있다.
이것은 도 17a 및 도 17b에 예시된다. 도 17a의 상부에는, 텔레센트릭 광 선속(120)이 어떻게 투영 오브젝티브(20)의 이미지 평면(122)을 통과하는지 개략적으로 도시한다. 도 17b의 중간부에서, 이미지 지점(124)은 이미지 평면(122)에서 최소 직경을 갖는 것을 알 수 있다. 이미지 평면(122)에 대해 축방향으로 변위된 평행 평면(126)에서, 이미지 지점(128)의 직경은 더 크되, X 및 Y 좌표는 이러한 변위에 영향받지 않는다(도 17a의 하부 참조).
도 17b는 텔레센트릭이 아닌 광 선속(120')의 경우에 대한 동일한 콘스텔레이션(constellation)을 도시한다. 이는 이미지 평면(122)에서 이미지 지점(124')의 사이즈 및 위치에 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다. 그러나, 평행하느 평면(26)에서 이미지 지점은 더 커질 뿐만 아니라 X 방향을 따라 측 방향으로 변위된다.
각도 조도 분포에서 비대칭을 주의 깊게 도입하고 광학 축을 따라 웨이퍼를 약간 변위시킴으로써, 에지 배치 에러의 필드 의존도를 교정하는데 사용될 수 있는 이미지의 필드 의존적 측방향 이동을 생성하는 것이 가능하다. 웨이퍼의 디포커스된 임의의 배열은 이미지 콘트라스트의 감소를 동반하기 때문에, 한편으로는 필드 의존적 에지 배치 에러의 교정과 다른 한편으로는 콘트라스트 감소 사이의 트레이드 오프(trade-off)가 발견되어야 한다.
Ⅵ.
EUV
이상에서는, VUV 투영 광을 사용하는 투영 노광 장치(10)를 참조하여 본 발명을 설명하였다. 그러나, EUV 투영 장치에서 상기 개설된 개념을 사용하는 것도 가능하다.
WO 2009/100856 A1은 조도 및 각도 조도 분포의 원하는 필드 의존도를 생성할 수 있게하는 EUV 조명 시스템을 기재한다. 이 경우에, 작은 거울은 원하는 필드 의존도를 달성하기 위해 개별적으로 제어되어야 한다.
Ⅷ. 멀티 디바이스 다이
도 18은 상이한 집적 회로 또는 다른 장치를 단일 다이 상에 제조하는데 사용될 수있는 마스크(16)의 도 2와 유사한 개략도이다. 이를 위해 마스크(16)는 스캔 방향(Y)을 따라 순서대로 배열된 3개의 제 1 패턴 영역(181a, 181b, 181c) 및 3개의 제 2 패턴 영역(182a, 182b, 182c)을 포함한다. 도시된 단순화된 실시예에서, 제 1 및 제 2 패턴 영역은 Y 방향을 따라 연장하는 라인 피쳐(19)의 밀도만큼 상이하다.
여기서, 제 1 패턴 영역(181a, 181b, 181c)은 2중극 세팅에 대응하는 각도 조도 분포로 조명된다고 가정한다. 따라서 동공(26a)은 크로스-스캔 방향(X)을 따라 이격된 두 개의 극(27a)을 포함한다.
제 2 패턴 영역(182a, 182b, 182c)은 2중극 세팅 및 종래의 세팅의 조합에 대응하는 각도 조도 분포를 갖는 투영 광으로 조명된다. 그러므로, 제 2 패턴 영역에 충돌하는 광 선속과 관련된 출사 동공(26b)은 2개의 극(27b)뿐만 아니라 중심 극(27b')을 포함한다. 따라서, 출사 동공(26b)과 관련된 조명 세팅은 출사 동공(26a)과 관련된 조명 설정을 완전히 포함한다.
조명 시스템(12)의 마이크로미러(56)는 조명 필드(14) 내의 각각의 필드 지점에서 출사 동공(26a, 26b)이 생성되지 않도록 제어될 수 있다. 제어 스킴은 또한 스캔 사이클 동안 조명 필드(14)의 2개의 절반에서 출사 동공(26a, 26b)을 약간 수정함으로써 필드 의존적 에지 배치 에러를 교정한다. 마이크로미러(56)가 매우 많은 수의 마이크로미러(56)에 대해서도 매우 신속하고 신뢰성있게 제어될 수 있기 때문에 이러한 복잡한 작업이 가능하다.
다른 실시예에서, 조명 세팅은 갑작스럽게 변하지 않지만, 즉각적인 조명 세팅이 중간 필드 포인트에서 생성되도록 연속적으로 변형된다.
Ⅶ.
중요한 방법 단계
본 발명의 중요한 방법 단계들은 이제 도 19에 도시된 흐름도를 참조하여 요약될 것이다.
제 1 단계(S1)에서, 마스크, 조명 시스템 및 투영 오브젝티브가 제공된다. 투영 오브젝티브는 감광성 표면 상에 위치된 이미지 필드 상에, 마스크 평면의 마스크 상에 조명되는 오브젝트 필드의 이미지를 형성하도록 구성된다.
제 2 단계(S2)에서, 이미지 필드 내의 상이한 필드 지점에서 에지 배치 에러가 결정된다.
제 3 단계(S3)에서, 마스크는 단계(S2)에서 결정된 에지 배치 에러가 감소되도록 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 조명된다.

Claims (11)

  1. 마이크로리소그래픽 투영 장치의 작동 방법으로서,
    a) 마스크(16), 상기 마스크를 조명하도록 구성된 조명 시스템(12), 및 감광성 표면(22) 상에 위치된 이미지 필드 상에, 마스크 평면의 상기 마스크(16) 상에 조명되는 오브젝트 필드(14)의 이미지를 형성하도록 구성되는 투영 오브젝티브(20)를 제공하는 단계;
    b) 상기 이미지 필드의 상이한 필드 지점에서 에지 배치 에러를 결정하는 단계;
    c) 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 상기 마스크(16)를 조명하는 단계 - 상기 개선된 필드 의존도에 따른 상기 각도 조도 분포는, 단계 b)에서 결정된 상기 에지 배치 에러가 상이한 필드 지점들에서 감소되도록 상기 오브젝트 필드(14)에 걸쳐서 변경됨 - 를 포함하는, 작동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 단계 b)는
    - 상기 각도 조도 분포의 본래(original) 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 상기 마스크(16)를 조명하는 단계; 및
    - 상기 상이한 필드 지점들에서 상기 감광성 표면 상의 상기 에지 배치 에러를 시뮬레이션하거나 측정하는 단계를 포함하며;
    단계 c)는 상기 각도 조도 분포의 상기 개선된 필드 의존도가 얻어지도록 상기 각도 조도 분포의 본래 필드 의존도를 변경하는 단계를 포함하는, 작동 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 단계 c)는 조도의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 상기 마스크(16)를 조명하는 단계를 포함하고, 상기 조도는, 단계 b)에서 결정된 상기 에지 배치 에러가 상기 상이한 필드 지점들에서 감소되도록 상기 오브젝트 필드에 걸쳐서 변경되는, 작동 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 단계 b)는
    - 상기 조도의 본래 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 상기 마스크(16)를 조명하는 단계; 및
    - 상기 상이한 필드 지점들에서의 상기 감광성 표면 상의 상기 에지 배치 에러를 시뮬레이션하거나 측정하는 단계를 포함하고;
    단계 c)는 상기 조도의 상기 개선된 필드 의존도가 얻어지도록 상기 조도의 상기 본래 필드 의존도를 변경하는 단계를 포함하는, 작동 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크(16)는 균일한 마스크 패턴을 포함하는 일부분을 갖고, 상기 각도 조도 분포의 상기 개선된 필드 의존도에 따른 각도 조도 분포는, 단계 c) 동안 적어도 일 순간에 상기 일부분과 일치하는 상기 오브젝트 필드의 영역에 걸쳐서 변경되는, 작동 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크는 국부적으로 변하는 특성을 갖는 불균일 마스크 패턴을 포함하고, 상기 개선된 각도 조도 분포는 상기 마스크 패턴의 국부적으로 변하는 특성에 맞춰지는, 작동 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 일부 필드 지점에서, 상기 개선된 필드 의존도에 따른 상기 각도 조도 분포는 논-텔레센트릭(non-telecentric)이며, 상기 마스크 및 감광성 표면 중 적어도 하나는 단계 c) 전에 상기 투영 오브젝티브의 광학 축을 따라 변위하는, 작동 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a)에 제공된 조명 시스템은:
    - 상기 조명 시스템의 동공 평면(76)에 위치된 복수의 제 2 광원(106)을 생성하도록 구성된 광학 적분기(60) - 상기 광학 적분기(60)는 상기 제 2 광원(106)들 중 하나와 각각 관련되는 복수의 광 입사 패싯(75)을 포함하며, 상기 광 입사 패싯의 이미지는 상기 마스크 평면에서 적어도 실질적으로 중첩됨 - ,
    - 광 출사 표면(57)을 갖고 충돌하는 투영 광을 공간적으로 분해되는 방식으로 전송하거나 반사하도록 구성되는 공간 광 변조기(52),
    - 상기 광학 적분기(60)의 광 입사 패싯(75) 상에 상기 공간 광 변조기(52)의 상기 광 출사 표면(57)을 이미징하는 오브젝티브(58)를 포함하고,
    단계 c)에서, 상기 공간 광 변조기는, 상기 개선된 각도 조도 분포를 마스크 평면에서 얻도록, 제어되는, 작동 방법.
  9. 마이크로리소그래픽 투영 장치(10)의 조명 시스템으로서,
    a) 동공 평면(76),
    b) 상기 동공 평면(76)에서 복수의 제 2 광원(106)을 생성하도록 구성된 광학 적분기(60) - 상기 광학 적분기(60)는 상기 제 2 광원(106)들 중 하나와 각각 관련되는 복수의 광 입사 패싯(75)을 포함함 - ,
    c) 광 출사 표면(57)을 갖고 충돌하는 투영 광을 공간적으로 분해되는 방식으로 전송하거나 반사하도록 구성되는 공간 광 변조기(52),
    d) 상기 공간 광 변조기 상에 투영 광을 지향시키도록 구성되는 동공 형성 유닛(36),
    e) 상기 광학 적분기(60)의 광 입사 패싯(75) 상에 상기 공간 광 변조기(52)의 상기 광 출사 표면(57)을 이미징하는 오브젝티브(58),
    f) 마스크가 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광에 의해 조명되도록 상기 동공 형성 유닛(36) 및 상기 공간 광 변조기(52)를 제어하도록 구성되는 제어 유닛(90) - 상기 개선된 필드 의존도에 따른 각도 조도 분포는 이미지 필드에 걸쳐서 변경되는 에지 배치 에러가 감소되도록 상기 오브젝트 필드에 걸쳐서 변경됨 - 을 포함하는, 조명 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제어 유닛은, 청구항 2 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 기재된 방법이 수행되게끔, 상기 동공 형성 유닛(36) 및 상기 공간 광 변조기(52)를 제어하도록 구성되는, 조명 시스템.
  11. 마이크로리소그래픽 투영 장치로서,
    a) 마스크(16),
    b) 상기 마스크를 조명하도록 구성된 조명 시스템(12) 및
    c) 감광성 표면 상에 위치된 이미지 필드 상에, 마스크 평면의 상기 마스크 상에 조명되는 오브젝트 필드(14)의 이미지를 형성하도록 구성되는 투영 오브젝티브(20);
    d) 각도 조도 분포의 개선된 필드 의존도를 갖는 투영 광으로 상기 마스크를 조명하기 위한 수단(38, 54, 60, 90) - 상기 개선된 필드 의존도에 따른 각도 조도 분포는, 상기 이미지 필드에 걸쳐서 변경되는 에지 배치 에러가 감소되도록 상기 오브젝트 필드에 걸쳐서 변경됨 - 을 포함하는, 마이크로리소그래픽 투영 장치.
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