KR20180125045A - 플레어 계측용 마스크, 플레어 계측 방법, 및 노광 방법 - Google Patents

플레어 계측용 마스크, 플레어 계측 방법, 및 노광 방법 Download PDF

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Abstract

투영 광학계의 플레어 정보를 계측하는 방법으로서, 투영 광학계의 물체 면에, 제 1 변 (3Aa), 제 1 변 (3Aa) 에 대해 미리 결정된 각도 Δφ 로 경사진 제 2 변 (3Ab), 및 제 1 변 (3Aa) 의 양단부와 제 2 변 (3Ab) 의 양단부를 연결하는 내경부 (3Ac) 및 외경부 (3Ad) 에 의해 둘러싸이는 부채형 패턴 (3A) 을 배치하는 단계; 부채형 패턴 (3A) 의 이미지를 투영 광학계를 통해 투영하는 단계; 및 부채형 패턴 (3A) 의 이미지의 광량과 이미지로부터 멀어진 위치에서 제공되는 광량에 기초하여 플레어 정보를 결정하는 단계를 포함한다. 본 플레어 계측 방법에 의하면, 임의의 각도 범위 내에서 플레어 정보를 정확하게 계측하는 것이 가능하다.

Description

플레어 계측용 마스크, 플레어 계측 방법, 및 노광 방법{FLARE-MEASURING MASK, FLARE-MEASURING METHOD, AND EXPOSURE METHOD}
본 발명은, 투영 광학계의 플레어 정보를 계측하는 플레어 계측 방법, 이 플레어 계측 방법을 실시하기 위해 이용가능한 플레어 계측용 마스크, 그 플레어 계측 방법을 이용하는 마스크 패턴 보정 방법, 및 그 플레어 계측 방법을 이용하는 노광 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등을 포함하는 각종 디바이스 (전자 디바이스) 를 제조하기 위한 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치에서, 투영 광학계를 구성하는 광학 부재의 표면 조도로 인해 생성되는 산란광이, 본래의 광속 (light flux) 에 의해 결상되는 이미지의 주위에 이미지의 블러 (blur) 로서 임의의 플레어를 형성하면, 이미지의 콘트라스트가 저하되어 이에 의해 결상 특성이 영향을 받는다. 따라서, 투영 광학계의 플레어를 미리 계측하고; 이 계측 결과에 따라 예를 들어 레티클 (마스크) 의 패턴의 형상을 보정하여, 노광 대상으로서의 웨이퍼 (또는 유리 플레이트 등) 상에 목표로 하는 패턴을 형성한다. 노광 광으로서 파장이 약 100nm 이하의 극자외광 빔 (이하, EUV 광으로 칭함) 을 이용하는 노광 장치 (EUV 노광 장치) 의 경우, 레티클을 포함하는 거의 전부의 광학 부재가 반사 부재가 되며, 플레어가 출현하는 것이 용이하게 되는 한편, 요구되는 해상도가 높아진다. 그러므로, 플레어를 고 정밀도로 계측할 필요가 있다.
종래의 플레어 계측 방법으로서, 예를 들어 고리형 또는 띠형의 투과부 (또는 반사부) 를 포함하는 평가용 패턴의 이미지를 투영 광학계를 통해 노광하고, 투과부의 내측에 배치된 차광부의 이미지의 중심이 노광될 때의 노광량에 대한, 투과부의 이미지가 노광될 때 제공되는 노광량의 비에 기초하여 플레어를 평가하는 커크법 (Kirk 법) 이 알려져 있다 (예를 들어, 일본 특허공개 2007-234716호 공보 참조). 최근에는, 방향별로 플레어를 추가적으로 평가하기 위해, 한 쌍의 바-형 (bar-shaped) 패턴을 4가지 상이한 방향으로 지향 또는 배향하면서 배치하고, 그 각 방향의 한 쌍의 바-형 패턴의 중앙의 틈새 부분의 이미지에 대해 플레어 양이 결정되는 플레어 계측 방법도 제안되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허공개 2008-288338호 공보
한 쌍의 바-형 패턴을 상이한 방향을 지향 또는 배향하면서 배치하는 종래의 플레어 계측 방법에 따르면, 플레어의 방향별로 상이함 (이방성) 을 비교하는 것이 가능하다. 그러나, 한 쌍의 바-형 패턴들 다수가 상이한 방향을 향하면서 배치되더라도, 이미지 면의 계측점으로부터 떨어져 있거나 더 멀어진 만큼 바-형 패턴이 배치되지 않는 영역이 증가하고, 전방향에 대한 플레어의 기여를 평가하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.
이러한 사정을 고려하면, 본 발명의 목적은, 임의의 각도 범위의 플레어 정보를 정확하게 계측할 수 있는 플레어 계측 기술, 그 플레어 계측 기술을 사용하는 마스크 패턴의 보정 기술, 및 그 플레어 계측 기술을 이용하는 노광 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 제 1 직선부, 그 제 1 직선부에 대해 소정 각도로 경사진 제 2 직선부, 제 1 직선부의 일단부와 그 제 2 직선부의 일단부를 연결하는 제 1 연결부를 갖는 적어도 하나의 개구 패턴을 포함하는 플레어 계측용 마스크가 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 소정의 패턴을 가지며, 방사선으로 조사됨으로써 광학계를 통해 투영되는 소정 패턴의 이미지로부터 광학계의 플레어를 계측하는 데 사용되는 플레어 계측용 마스크로서, 소정의 패턴은, 회전 중심으로부터 반경 방향으로 멀어진 소정 위치로부터 반경 방향으로 연장되고, 회전 중심의 주위에 소정의 개방각으로 확장되는 제 1 영역;제 1 영역의 형상과 동일한 형상을 가지며, 제 1 영역에 회전 중심에 대해 대칭으로 위치되는 제 2 영역; 및 회전 중심을 포함하고, 제 1 영역과 제 2 영역의 사이에 위치하며, 제 1 영역 및 제 2 영역과는, 방사선에 대한 투과성 또는 반사성에 관해 반대의 특성을 갖는 블록 영역을 포함하는, 플레어 계측용 마스크가 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 투영 광학계의 플레어 정보를 계측하는 플레어 계측 방법으로서, 투영 광학계의 물체 면에, 제 1 직선부, 제 1 직선부에 대해 소정 각도로 경사진 제 2 직선부, 및 제 1 직선부의 일단부와 제 2 직선부의 일단부를 연결하는 제 1 연결부를 갖는 개구 패턴을 배치하는 단계; 개구 패턴에 노광 광을 조사 (방사) 하고, 투영 광학계를 통해 개구 패턴의 이미지를 투영하는 단계; 및 투영 광학계를 통해 제공되는 개구 패턴의 이미지의 광량에 대한, 개구 패턴에 조사 (방사) 되는 노광 광의 광량의 비에 기초하여 플레어 정보를 결정하는 단계를 포함하는 플레어 계측 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 광학계의 플레어 정보를 계측하는 플레어 계측 방법으로서, 광학계의 물체 면에, 회전 중심으로부터 반경 방향으로 멀어진 소정 위치로부터 반경 방향으로 연장되고, 회전 중심의 주위에 소정의 개방각으로 확장되는 제 1 영역; 제 1 영역과 동일한 형상을 가지며, 제 1 영역에 회전 중심에 대해 대칭으로 위치하는 제 2 영역; 회전 중심을 포함하고, 제 1 영역과 제 2 영역의 사이에 위치하며, 제 1 영역 및 제 2 영역과는, 방사선에 대한 투과성 또는 반사성에 관해 반대의 특성을 갖는 블록 영역을 갖는 소정 패턴을 포함하는 마스크를 배치하는 단계; 마스크에 방사선을 조사하여, 광학계를 통해 패턴의 이미지를 투영하는 단계; 및 제 1 영역 및 제 2 영역의 투영 이미지 또는 블록 영역의 투영 이미지를 관찰함으로써 플레어 정보를 결정하는 단계를 포함하는, 플레어 계측 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 투영 광학계에 의해 투영되는 패턴이 형성된 마스크의 그 패턴을 보정하는 방법으로서, 본 발명의 플레어 계측 방법에 의해, 투영 광학계의 플레어 정보를 계측하는 단계; 및 플레어 정보의 계측 결과에 기초하여, 패턴을 보정하는 단계를 포함하는 마스크 패턴의 보정 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 노광 광 또는 방사선으로 패턴 또는 패터닝용 마스크의 패턴을 조명하고, 노광 광으로 그 패턴 및 투영 광학계 또는 광학계를 통해 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 본 발명의 플레어 계측 방법에 의해, 투영 광학계의 플레어 정보를 계측하는 단계; 플레어 정보의 계측 결과에 기초하여 전사 대상으로서의 패턴을 보정하는 단계; 및 노광 광으로, 보정된 전사 대상의 패턴 및 그 투영 광학계를 통해 그 물체를 노광하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 플레어 계측 방법에 따르면, 개구 패턴의 이미지를 투영하는 것에 의해, 개구 패턴의 개방각 (소정 각도) 의 범위의 플레어 정보를 정확하게 계측할 수 있고, 필요에 따라 계측 결과를 극 좌표계 상에서 용이하게 처리할 수 있다.
본 발명의 플레어 계측용 마스크에 따르면, 본 발명의 플레어 계측 방법을 실시할 때에 그 개구 패턴을 사용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 예시적인 노광 장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2 의 (A) 는 테스트 레티클 상에 배치된 복수의 평가용 패턴들의 예시적인 배열의 저면도이고; 도 2 의 (B) 는 도 2 의 (A) 에 나타낸 평가용 패턴의 확대도이고; 도 2 의 (C) 는 평가용 패턴을 구성하는 부채형 패턴들의 형상들을 도시하기 위한 확대도이다.
도 3 의 (A) 및 도 3 의 (B) 는 투영 광학계의 플레어를 계측하고, 획득된 계측 결과에 기초하여 레티클의 패턴을 보정하는 예시적인 동작을 도시하는 흐름도를 나타낸다.
도 4 의 (A) 는 웨이퍼 상의 복수의 샷 (shot) 영역에 노광된 테스트 레티클의 패턴의 이미지의 평면도이고; 도 4 의 (B) 는 웨이퍼 상에 현상 후에 형성되는 레지스트 패턴의 일부를 도시하는 확대 평면도이고; 도 4 의 (C) 는 한 쌍의 부채형 패턴들의 이미지에 대응하는 레지스트 패턴이 서로에 연결된 상태를 도시하는 확대 평면도이고; 도 4 의 (D) 는 노광 영역 내의 복수의 계측점에서의 전방향에서의 플레어를 나타낸다.
도 5 의 (A) 는 거울 면의 조도의 반경 방향에서의 PSD 의 일례를 나타내고, 도 5 의 (B) 는 투영 광학계의 플레어의 반경 방향의 PSF 의 일례를 나타낸다.
도 6 은 레티클의 보정 후의 예시적인 패턴을 도시하는 확대 평면도이다.
도 7 의 (A) 는 평가용 패턴의 제 1 변형형태를 나타내는 확대도이고; 도 7 의 (B) 는 평가용 패턴의 제 2 변형형태를 나타내는 확대도이고; 도 7 의 (C) 는 평가용 패턴의 제3 변형형태를 나타내는 확대도이고; 도 7 의 (D) 는 도 7 의 (C) 의 패턴의 이미지를 나타내고; 도 7 의 (E) 는 도 7 의 (C) 에 나타낸 패턴을 회전한 상태를 나타낸다.
도 8 은 전자 디바이스를 제조하는 예시적인 단계들을 도시하는 흐름도를 나타낸다.
본 발명의 예시적인 실시형태를 도 1 내지 도 6 을 참조하여 예를 들어 설명하기로 한다.
도 1 은, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 노광 장치 (100) 는, 노광 광 (노광용의 노광 빔 또는 조명광 (조명광 빔)) (EL) 으로서 약 100nm 이하이고 약 3 내지 50nm 정도의 범위 내인 파장을 갖는, 예를 들어 11nm 또는 13nm 의 파장을 갖는 EUV 광 (Extreme Ultraviolet Light) 을 이용하는 EUV 노광 장치이다. 도 1 을 참조하면, 노광 장치 (100) 는, 노광 광 (EL) 을 펄스-생성하는 레이저 플라즈마 광원 (10), 노광 광 (EL) 으로 레티클 (RC) (마스크) 의 패턴 면 (여기에서는 하면) 을 조명 영역 (27R) 에 조명하는 조명 광학계 (ILS), 레티클 (RC) 을 이동시키는 레티클 스테이지 (RST), 및 레티클 (RC) 의 조명 영역 (27R) 내에 포함되는 패턴의 이미지를 레지스트 (감광 재료) 로 도포된 웨이퍼 (W) (감광 기판) 상에 투영하는 투영 광학계 (PO) 를 포함한다. 노광 장치 (100) 는, 웨이퍼 (W) 를 이동시키는 웨이퍼 스테이지 (WST), 장치 전체의 동작을 통괄적으로 제어하는 컴퓨터를 포함하는 주 제어계 (31) 등을 더 포함한다.
본 실시형태에서는, 노광 광 (방사선) (EL) 로서 EUV 광이 사용된다. 그러므로, 조명 광학계 (ILS) 및 투영 광학계 (광학계) (PO) 는, 특정의 필터 등 (미도시) 을 제외하고, 복수의 반사 광학 부재들, 이를테면 거울들 등으로 구성되며, 레티클 (RC) 도 반사형이다. 반사 광학 부재는, 예를 들어, 석영 유리 (또는 고 내열성의 금속 등) 로 이루어지는 부재의 표면을 소정의 곡면 또는 평면에 고 정밀도로 가공한 후, 그 표면에 몰리브덴 (Mo) 과 실리콘 (Si) 으로 이루어진 다층막 (EUV 광의 반사막) 을 형성하여 반사면을 제공하도록 하여 획득된 반사면을 갖는다. 다층막은, 르테늄 (Ru), 로듐 (Rh) 등과 같은 물질 및 Si, 베릴륨 (Be), 카본 테트라보라이드 (B4C) 등과 같은 물질을 조합함으로써 획득된 다른 다층막일 수도 있다. 레티클 (RC) 은 다음과 같이 준비된다. 즉, 예를 들어 석영 유리로 이루어진 기판의 표면에 다층막을 형성하여 반사면 (반사막) 을 제공한다. 그 후, 그 반사면에, 예를 들어 탄탈륨 (Ta), 니켈 (Ni), 크롬 (Cr) 등을 포함하는 EUV 광을 흡수하는 재료로 이루어지는 흡수층에 의해 전사 패턴을 형성한다.
기체에 의한 EUV 광의 흡수를 방지하기 위해, 노광 장치 (100) 는 거의 전체적으로 박스형의 진공 챔버 (1) 내에 수용된다. 예를 들어, 진공 챔버 (1) 내의 공간에 대해, 예를 들어 배기관 (32Aa, 32Ba) 을 통해 진공 배기를 수행하기 위해 대형의 진공 펌프 (32A, 32B) 가 설치된다. 게다가, 진공 챔버 (1) 내에서 노광 광 (EL) 의 광로상의 진공도를 보다 높이기 위해 복수의 서브 챔버 (미도시) 도 설치된다. 예를 들어, 진공 챔버 (1) 는 약 10-5 Pa 의 내부 기압을 가지며, 진공 챔버 (1) 내에서 투영 광학계 (PO) 를 수납하는 서브 챔버 (미도시) 는 약 10-5 내지 10-6 Pa 의 내부 기압을 갖는다.
이하에서는, 도 1 을 참조하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 재치되는 면 (진공 챔버 (1) 의 저면) 의 법선 방향으로 Z축이 연장되고; Z축에 수직인 평면 (본 실시형태에서는 실질적으로 수평면에 평행한 면) 내에서 도 1 의 시트 면에 수직으로 X축이 연장되고; 도 1 의 시트 면에 평행하게 Y축이 연장되었다고 가정하여 설명하기로 한다. 본 실시형태에서는, 레티클 (RC) 에 노광 광 (EL) 이 조사될 때, 레티클 (RC) 상에는 조명 영역 (27R) 이 형성된다. 조명 영역 (27R) 은, 도 2 의 (A) 에 나타낸 바와 같이, X방향 (비주사 방향) 으로 긴 원호-형상을 갖는다. 통상의 노광 동안에는, 레티클 (RC) 및 웨이퍼 (W) 가 투영 광학계 (PO) 에 대해 Y방향 (주사 방향) 으로 동기되어 주사된다.
먼저, 레이저 플라즈마 광원 (10) 은, 고출력의 레이저 광원 (미도시); 이 레이저 광원으로부터 진공 챔버 (1) 의 창 부재 (15) 를 통해 공급되는 레이저 빔을 집광하는 집광 렌즈 (12); 예를 들어, 크세논의 타겟 가스를 분출하는 노즐 (14); 및 회전 타원체의 면-형상의 반사면을 갖는 집광 거울 (13) 을 포함하는, 가스 분출 클러스터 시스템의 광원이다. 레이저 플라즈마 광원 (10) 으로부터, 예를 들어 수 kHz 의 주파수로 펄스-발광된 노광 광 (EL) 은, 집광 거울 (13) 의 제 2 초점 상에 포커싱되거나 집광된다. 레이저 플라즈마 광원 (10) 의 출력 (노광 광 (EL) 의 단위시간 당의 방사 에너지 (radiation energy) 또는 조사 에너지) 은, 주 제어계 (31) 의 제어하에 있는 노광량 제어계 (33) 에 의해 제어된다.
제 2 초점에 포커싱 또는 집광된 노광 광 (EL) 은, 오목 거울 (콜리메이터 광학계) (21) 을 통해 실질적으로 평행 광속으로 변환되고, 복수의 거울들로 구성되는 제 1 파리눈 광학계 (22) 에 입사된다. 제 1 파리눈 광학계 (22) 에 의해 반사된 노광 광 (EL) 은 복수의 거울들로 구성되는 제 2 파리눈 광학계 (23) 에 입사된다. 이 한 쌍의 파리눈 광학계 (22, 23) 에 의해 광학 적분기가 구성된다. 레이저 플라즈마 광원 (10) 으로부터의 조명광은, 제 1 파리눈 광학계 (22) 에 대해 Koehler 조명을 행하고 있다. 파리눈 광학계 (22, 23) 의 각 거울 소자들의 형상, 배치, 및 다른 특징들은, 예를 들어 미국 특허 제6,452,661호 명세서에 개시되어 있다. 지정국 또는 선택국의 법령이 허락하는 한도 내에서, 미국 특허 제6,452,661호의 내용들은 본 명세서에 참조로써 통합된다.
도 1 을 참조하면, 제 1 파리눈 광학계 (22) 의 각 거울 소자의 반사면들은 레티클 (RC) 의 패턴 면과 실질적으로 공역이며; 제 2 파리눈 광학계 (23) 의 반사면의 근방 (광학 적분기의 사출면의 근방) 에는, 소정 형상을 갖는 실질적인 면 광원 (다수의 미소한 2차 광원들의 집합 또는 조합) 이 형성된다. 즉, 그 실질적인 면 광원이 형성되는 면은, 조명 광학계 (ILS) 의 동공 면 (pupil plane) 이다. 이 동공 면에 또는 동공 면 근방의 위치에, 조명 조건을, 예를 들어 통상 조명, 링형 조명, 2극 조명, 또는 4극 조명으로 스위칭하는 개구 조리개 (28) 가 배치되어 있다.
개구 조리개 (28) 를 통과한 노광 광 (EL) 은, 곡면 거울 (24) 에 입사된다. 곡면 거울 (24) 에 의해 반사된 노광 광 (EL) 은, 오목 거울 (25) 에 의해 반사된다. 그 후, 노광광 (EL) 은 레티클 (RC) 의 패턴 면의 원호 형상의 조명 영역 (27R) 을 하부로부터 비스듬하게 균일한 조도 분포로 중첩된 또는 오버레이 방식으로 조명한다. 곡면 거울 (24) 과 오목 거울 (25) 에 의해 콘덴서 광학계가 구성된다. 오목 거울 (21), 파리눈 광학계 (22, 23), 개구 조리개 (28), 곡면 거울 (24), 및 오목 거울 (25) 을 포함하도록 조명 광학계 (ILS) 가 구성된다. 이 경우, 레이저 플라즈마 광원 (10) 으로부터 입사하는 노광 광 (EL) 은, 제 1 파리눈 광학계 (22) 뿐만 아니라 레티클 (RC) 의 패턴 면에 대해 Koehler 조명을 행하고 있다. 조명 광학계 (ILS) 는 도 1 에 나타낸 구성에 한정되지 않고, 다른 다양한 형태로 구성될 수 있다.
게다가, 레티클 (RC) 의 패턴 면에 대해, 원호 형상의 조명 영역 (27R) 을 규정하기 위해, 레티클 블라인드 (가변 시야 조리개) 가 설치된다. 레티클 블라인드는, 노광 광 (EL) 의 외측 (-Y 방향) 의 에지부를 차광하는 제 1 Y축 블라인드 (26Y1), 레티클 (RC) 에 의해 반사된 노광 광 (EL) 의 외측 (+Y 방향) 의 에지부를 차광하는 제 2 Y축 블라인드 (26Y2); 및 레티클 (RC) 의 패턴 면에 대해 조명 영역 (27R) 의 X방향의 위치 및 폭을 규정하는 제 1 및 제 2 X축 블라인드 (미도시) 를 포함한다. 레티클 블라인드의 개/폐 동작은, 주 제어계 (31) 의 제어하에 있는 블라인드 제어계 (34) 에 의해 제어된다. 본 실시형태의 레티클 블라인드는, 원호 형상의 개구 (슬릿) 를 형성한다.
또한, 레티클 (RC) 은, 레티클 스테이지 (RST) 의 저면에 정전척 (RH) 을 통해 흡착 및 유지되고 있다. 레티클 스테이지 (RST) 는, 레이저 간섭계 (미도시) 에 의해 획득된 계측값 및 주 제어계 (31) 의 제어 정보에 기초하여, 스테이지 제어계 (35) 에 의해, 진공 챔버 (1) 의 외면의 XY평면에 평행한 가이드면을 따라, 예를 들어 자기 부상형 2차원 선형 엑추에이터로 구성되는 구동계 (미도시) 를 통해 Y방향으로 소정 스트로크로 구동되며, 또한 X방향 및 Z축 둘레의 회전의 회전 방향 (θz방향) 으로도 미소량 구동된다. 레티클 (RC) 은, 진공 챔버 (1) 의 상면의 개구를 통해 진공 챔버 (1) 에 의해 둘러싸인 공간 내에 설치 (배치) 된다. 레티클 스테이지 (RST) 를 진공 챔버 (1) 측 상이 덮이도록 파티션 (8) 이 설치된다. 파티션 (8) 의 내부는 미도시의 진공 펌프에 의해 대기압과 진공 챔버 (1) 내의 기압 사이의 기압으로 유지된다.
레티클 (RC) 의 조명 영역 (27R) 에 의해 반사된 노광 광 (EL) 이, 물체 면 (제 1면) 의 패턴의 축소 이미지를 이미지 면 (제 2 면) 에 형성하는 투영 광학계 (PO) 에게로 향한다. 투영 광학계 (PO) 는, 예를 들어 6개의 거울 (M1 내지 M6) 이 미도시의 경통 (barrel) 에 의해 유지되도록 구성되며; 물체 면 (레티클 (RC) 의 패턴 면) 측에 넌-텔레센트릭 (non-telecentric) 이고 이미지 면 (웨이퍼 (W) 의 표면) 측에 거의 텔레센트릭인 반사 광학계이다. 투영 배율은 1/4배 등의 축소 배율이다. 레티클 (RC) 의 조명 영역 (27R) 에 의해 반사된 노광 광 (EL) 은, 투영 광학계 (PO) 를 통해 웨이퍼 (W) 상의 노광 영역 (27W) (조명 영역 (27R) 과 공역인 영역) 에, 레티클 (RC) 의 패턴의 일부의 축소 이미지를 형성한다.
투영 광학계 (PO) 에서, 레티클 (RC) 로부터의 노광 광 (EL) 은, 제 1 거울 (M1) 에 의해 상향 (+Z방향) 으로 반사된다. 이어서, 제 2 거울 (M2) 에 의해 하향으로 반사된다. 그 후, 제 3 거울 (M3) 에 의해 상향으로 반사되고 제 4 거울 (M4) 에 의해 하향으로 반사된다. 이어서, 제 5 거울 (M5) 에 의해 상향으로 반사된 노광 광 (EL) 은, 제 6 거울 (M6) 에 의해 하향으로 반사되어, 웨이퍼 (W) 상에 레티클 (RC) 의 패턴의 일부의 이미지를 형성한다. 예를 들어, 투영 광학계 (PO) 는, 거울들 (M1, M2, M4, M6) 의 광축이 공통으로 광축 AX와 겹치는 동축 광학계이다. 거울 (M2) 의 반사면의 근방에 배치된 동공 면 상에 또는 동공 면 근방의 위치에 개구 조리개 (AS) 가 배치되어 있다. 거울 (M6) 과 웨이퍼 (W) 사이에, 투영 광학계 (PO) 내에서의 산란에 의해 발생하는, 예를 들어 플레어를 차광하기 위해 Y방향의 한 쌍의 차광판 (30Y1, 30Y2) 및 X방향의 한 쌍의 차광판 (미도시) 을 포함하는 차광 기구가 제공된다. 투영 광학계 (PO) 는 반드시 동축 광학계이어야 하는 것은 아니다. 투영 광학계 (PO) 는 임의적으로 구성될 수도 있다.
또한, 웨이퍼 (W) 는, 정전척 (WH) 을 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 흡착되어 유지되고 있다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, XY평면을 따라 배치된 가이드 면에 배치된다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 레이저 간섭계 (미도시) 에 의해 획득된 계측값 및 주 제어계 (31) 의 제어 정보에 기초하여, 스테이지 제어계 (35) 에 의해 예를 들어 자기 부상형 2차원 선형 액추에이터로 구성되는 구동계 (미도시) 를 통해 X방향 및 Y방향으로 소정 스트로크들로 구동되어, 필요에 따라 θz방향 등으로도 구동된다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 웨이퍼 (W) 의 근방에는, 예를 들어 포토 다이오드와 같은 EUV 광에 대해 감도를 갖는 광전 센서로 구성되는 조사량 모니터 (29) 가 설치된다. 조사량 모니터 (29) 의 검출 신호가 주 제어계 (31) 에 공급된다. 예를 들어, 조사량 모니터 (29) 에 의해 획득된 계측 결과에 기초하여, 통상의 노광 동안, 주 제어계 (31) 는, 웨이퍼 (W) 상의 각 점으로 주사 노광 후의 적산 노광량이 허용가능 범위 내에 들어가도록, 노광량 제어계 (33) 를 통해 레이저 플라즈마 광원 (10) 의 발진 주파수 및 펄스 에너지를 제어하고, 스테이지 제어계 (35) 를 통해 레티클 스테이지 (RST) (및 웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 주사 속도 등을 제어한다. 주 제어계 (31) 에는, 플레어 계측에 관한 데이터의 처리를 수행하는 데이터 처리계 (36) 가 접속된다.
노광 동안, 웨이퍼 (W) 상의 레지스트로부터 생성되는 가스가 투영 광학계 (PO) 의 거울 (M1 내지 M6) 에 어떠한 악영향을 주지 않도록, 웨이퍼 (W) 는 파티션 (7) 내에 배치된다. 파티션 (7) 에는 노광 광 (EL) 을 통과시키는 통로가 형성된다. 파티션 (7) 내의 공간은, 주 제어계 (31) 의 제어 하에서 진공 펌프 (미도시) 에 의해 진공 배기된다.
웨이퍼 (W) 상의 하나의 샷 영역 (다이) 을 노광할 경우, 조명 광학계 (ILS) 에 의해, 레티클 (RC) 상에 원호 형상의 조명 영역 (27R) 을 형성하고, 레티클 (RC) 과 웨이퍼 (W) 는 투영 광학계 (PO) 에 대해 투영 광학계 (PO) 의 축소 배율에 따른 소정의 속도비로 Y방향으로 동기되어 이동된다 (동기 주사된다). 이 방식으로, 웨이퍼 (W) 상의 하나의 다이가 레티클 패턴으로 노광된다. 그 후, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 구동함으로써 웨이퍼 (W) 를 X방향 및 Y방향으로 단계 이동시킨 후, 웨이퍼 (W) 상의 다음의 샷 영역이 레티클 (RC) 의 패턴으로 주사 노광된다. 이와 같이 스텝-앤드-스캔 방식으로 웨이퍼 (W) 상의 복수의 샷 영역들이 연속적으로 레티클 (RC) 의 패턴의 이미지로 노광된다.
다음으로, 본 실시형태의 투영 광학계 (PO) 의 플레어에 대해 설명하기로 한다. 투영 광학계 (PO) 의 플레어의 요인 또는 주요 원인인 산란광은, 거울 (M1 내지 M6) 의 면 조도에 기인하는 것이다. 그 플레어의 크기 또는 정도는, 면 조도의 크기 또는 정도를 나타내는 파워 스펙트럼 밀도의 함수인 면 조도 PSD (Power Spectrum Density), 즉, 거울 면 내의 공간 주파수에 대한 조도의 크기 또는 정도에 관한 함수와 상관된다. 특히, 산란각이 작은 경우, 면 조도 PSD 는 플레어에 의해 유발되는 점상 강도 분포 함수인 플레어 PSF (Point Spread Function) 와는 동일한 형태를 갖는다. 표면 형상은 이차원적이다. 그러므로, PSD 도 원래는 이차원적이다. 그러나, 이방성이 고려되지 않는 경우, 동일 주파수를 갖는 것으로 회전 평균이 유도되어, "radial PSD" 로서 취급된다.
*면 조도 radial PSD 는 다음과 같이 비례 계수 k 로 공간 주파수 f 의 제곱에 반비례한다.
Figure pat00001
양변의 로그 (log) 를 취하면, 이하의 식이 획득된다.
Figure pat00002
이와 같이, 면 조도의 radial PSD 는 log 스케일에서 -2 의 기울기를 갖는 직선에 의해 표현된다. 이것은 "프랙탈 (fractal) 직선" 으로 지칭된다. 실제의 면 형상은 이상적이지 않으므로, 제곱에 반비례하는 프랙탈 직선과는 일치하지 않는다. 그러나, 양호한 또는 만족스러운 연마면에 있어서 넓은 공간 주파수의 제곱에 반비례하는 함수로 근사화될 수 있음은 경험적으로 알려져 있다. 도 5 의 (A) 는, 면 조도의 radial PSD[nm4] 의 프랙탈 직선의 예를 나타낸다. 도 5 의 (A) 의 가로축은 공간 주파수 f[nm-1] 이다.
전술한 바와 같은 광학 면들의 조도 모두가 투영 광학계 (PO) 내에서 모두 합산되는 경우, 투영 광학계 (PO) 에 의해 보유된 실효적인 면 조도 (단일인 면으로서 취급했을 경우) 를 추정하는 것이 가능하다. 실효적인 면 조도 PSD 는, 이하의 곱의 합으로 표현된다.
Figure pat00003
이 식에서, i 는 광학 면 (거울) 의 번호, PSDi 는 i번째의 거울의 radial PSD, fi 는 i번째의 거울로의 공간 주파수,αi 는, 동경 (pupil diameter) 과 그것이 i번째의 거울에 투영 된 영역의 지름과의 비의 값이다. 이러한 합산에 의해, 각 거울의 면 조도는 동공 면에 적당 확대 축소되면서 투영·중첩 되어 가상적으로 동공 면에 그러한 엉성함이 존재하는 광학계를 생각했을 경우와 등가가 된다.
이 PSD (f) 를 이용하는 경우, 면 조도에 기인하는 플레어 PSF(r) 는, 다음의 식으로 표현된다.
Figure pat00004
이 식에서, r 은 웨이퍼 상의 거리 (산란광의 도달하는 거리), λ 는 파장, z 는 눈동자의 광학적인 높이를 나타낸다. 계산의 기초가 되는 PSD 는 radial PSD 이다. 그러므로, 이 플레어 PSF 역시 회전 대칭인 radial PSF 이다. 식의 도입으로부터도 알 수 있는 바와 같이, PSD 로부터 PSF 로의 산출의 모든 프로세스는 모두 선형 변환에 의해 결합 또는 상관된다. 그러므로, 면 조도 PSD 와 플레어 PSF 는, 소정의 근사 하에서 동일한 형태를 갖는다. 이 사실은, 예를 들어 참고 문헌 "Christof Krautschik, 외 : Proceedings of SPIE, (미국) Vol.4688, p. 289 (2002) " 에 기재되어 있다.
도 5 의 (B) 는, 플레어의 radial PSF[m-2] 의 예를 나타낸다. 도 5 의 (B) 에서, 가로축은 웨이퍼 상의 거리 r[m] 이다.
플레어 PSF 의 물리적인 기원은 면 조도 PSD 이다. 면 조도 PSD 는, radial PSD 의 경우에서는 공간 주파수 f 의 제곱에 반비례하는 프랙탈 직선으로 근사화될 수 있는 특징을 갖는다. 그러므로, PSD 의 이방성은, 방위의 각각으로, 공간 주파수 f 의 제곱에 반비례하는 함수로부터의 편차의 정도에 기초하여 고려되는 것, 즉 PSD 는 f-θ 좌표계 (각도 θ의 극 좌표계) 상에서 고려되는 것이 적절하다. 환언하면, 플레어 PSF 도 역시 r-θ 좌표계 (각도 θ의 극 좌표계) 상에서 고려되는 것이 적절하다. 플레어 광이 추정될 때, 플레어 PSF 를 x-y 좌표계 (직교 좌표계) 상에서 적분되는 경우와 비교하여, 극 좌표계에서 플레이 PSF 를 적분하는 편이, 현저하게 용이하다.
상기의 관점에서, 본 실시형태에서는, 원래 조도 PSD 가 f-θ 좌표계에 기초하고 플레어 PSF 가 r-θ 좌표계에 기초하기 때문에, 플레어에 대한 평가용 패턴도 역시 r-θ 좌표계에 기초한다.
즉, 투영 광학계 (PO) 의 플레어가 계측될 때, 도 1 에 나타낸 레티클 스테이지 (RST) 에 레티클 (RC) 대신에 도 2 의 (A) 의 테스트 레티클 (RT) 이 로드된다. 테스트 레티클 (RT) 은, 노광 광을 투과시키는 재료, 예를 들어, 석영 유리, 저열팽창 유리 등으로 이루어진 기판상에 Mo/Si 다층막 등의 반사층을 형성하고, 반사층 상에 노광 광을 흡수하는 흡수층 (PAB), 예를 들어, 질화 탄탈륨 (TaN) 이나 질화 탄탈륨 게르마늄 (TaGeN) 등을 형성함으로써, 제조된다. 흡수층 (PAB) 은 후술하는 바와 같이 소정의 패턴으로 제거된 흡수층의 일부분 또는 일부분들 (일부 또는 일부들) 을 갖는 평가용 패턴을 규정한다.
도 2 의 (A) 에서 저면도에 의해 나타낸 바와 같이, 테스트 레티클 (RT) 의 패턴 영역 (PA) 상에는, X방향으로 소정 간격으로 3열의 평가용 패턴 형성부 (37A, 37B, 37C) 의 어레이가 설정된다. 각 평가용 패턴 형성부 (37A 내지 37C) 의 각각에, Y방향 (주사 방향 SD 또는 이동 방향) 으로 간격 L 로, 동일한 형상을 가지며 상이한 방향을 갖거나 혹은 배향되는 6개의 평가용 패턴 (4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F) 이 형성된다. 인접하는 평가용 패턴 형성부 (37A 내지 37C) 의 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 중심들 사이의 간격은 L 이상이다. 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 각각의 외경이 수 10㎛ 정도인 경우에는, 거리 L 의 하한값 (하기에서 상세히 설명하기로 함) 도 그에 따라 감소된다. 그러므로, 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 은, 패턴 영역 (PA) 내의 거의 동일한 평가점으로 간주되는 위치의 근방에, 예를 들어 대략 2열로 거리 L 의 하한값만큼 떼어 놓아 배치될 수도 있다.
평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 의 각각은, 흡수층 (PAB) 의 일부 또는 일부분들을 소정 패턴으로 제거함으로써 형성되고 흡수층 (PAB) 에 노출되는 소정 패턴을 갖는 반사층에 의해 형성되며, 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 의 각각은, 적어도 조명 영역 (27R) 의 Y방향의 폭 내에 들어가는 크기를 갖는다. 통상적인 경우, 조명 영역 (27R) 의 Y방향의 폭 내에 복수의 평가용 패턴들 (4A 내지 4F 중 어느 하나) 이 배치될 수 있다. 본 실시형태에서, 조명 영역 (27R) 은 원호 형상이다. 예를 들어, 각 평가용 패턴 형성부 (37A 내지 37C) 내의 동일한 방향으로 향하는 평가용 패턴 (예를 들어, 4A) (또는 동일한 배열에 포함되는 복수의 평가용 패턴들) 이 동시에 조명 영역 (27R) 에 포함되도록, 중앙의 평가용 패턴 형성부 (37B) 의 위치가 Y방향으로 어긋나 있다. 패턴 영역 (PA) 에는, 3열 이상 (예를 들어, 5열) 의 평가용 패턴 형성부가 설치될 수도 있다. 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 의 세트들과 거의 동일한 평가점으로 간주될 수 있는 위치의 근방에 집합적으로 배치되는 경우에는, 평가용 패턴 형성부 (37A 내지 37C) 의 Y방향으로 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 과는 상이한 형상들을 갖는 평가용 패턴들의 세트들이 배치될 수도 있다.
도 2 의 (A) 에 나타낸 하나의 평가용 패턴 (4A) 은, 도 2 의 (B) 에 나타낸 확대도로 나타낸 바와 같이, 회전 중심으로서 기능하는 중심점 (3C) 에 관하여 대칭으로 배열되고 동일한 형상을 갖는 한 쌍의 부채형 패턴들 (3A, 3B) 을 갖는다. 도 2 의 (C) 에 나타낸 바와 같이, 2개의 직선들 (LA, LB) 이 중심점 (3C) 상에서 각도 Δφ 로 서로 교차한다고 가정한다. 이 가정하에서, 일방의 부채형 패턴 (제 1 영역) (3A) 은, 직선들 (LA, LB) 상에 배치되는 제 1 변 (3Aa) 및 제 2 변 (3Ab) 에 의해, 제 1 변 (3Aa) 및 제 2 변 (3Ab) 의, 중심점 (3C) 측 상에 배치된 단부들 (제 1 단부들) 을 연결하는 반경 r 을 갖는 원주 상에 배치된 내경부 (3Ac), 및 제 1 변 (3Aa) 및 제 2 변 (3Ab) 의, 외측 상에 배치된 단부들 (제 2 단부들로서, 제 1 변 (3Aa) 과 제 2 변 (3Ab) 의 양단부들 사이의 간격을 서로 비교했을 경우, 중심점 (3C) 의 측 상에 배치된 단부들의 사이의 간격에 비해, 그 사이 격이 더 넓은 제 2 단부들) 을 연결하는 반경 R (＞r) 을 갖는 원주 상에 배치되는 외경부 (3Ad) 로 둘러싸인 반사 패턴이다. 환언하면, 부채형 패턴 (3A) 은, 흡수층 (PAB) 에 형성되고 개방각 Δφ, 내측의 반경 r, 및 외측의 반경 R 을 갖는 부채형의 반사 패턴이다. 부채형 패턴 (3A) 은, 중심점 (3C) 으로부터 반경 방향으로 거리 r 의 위치 (중심점 (3C) 으로부터 거리 r 만큼 떨어져 있는 위치) 로부터 거리 R 의 위치 (중심점 (3C) 으로부터 거리 R 만큼 떨어져 있는 위치) 까지 연장되고 중심점 (3C) 주변으로 개방각 Δφ 로 퍼지는 영역으로서 고려될 수 있다. 한편, 다른 부채형 패턴 (제 2 영역) (3B) 은, 중심점 (3C) 을 중심으로 부채형 패턴 (3A) 을 180°회전해 얻을 수 있는 동일한 패턴 (중심점 (3C) 에 관하여 부채형 패턴 (3A) 과 대칭인 패턴) 이다. 그러므로, 한 쌍의 부채형 패턴들 (3A, 3B) 은, 나비 넥타이 형상의 패턴 또는 링형의 패턴으로부터 2개의 직선들 (LA, LB) 사이에 개재된 부분들을 추출함으로써 획득된 패턴으로서 표현될 수도 있다. 한 쌍의 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 사이에는, 중심점 (3C) 을 포함하는 영역 (블록 영역) 이 존재한다. 특히, 반경 r 의 원주 상에 배치된 내경부 (3Ac) 및 2개의 직선들 (LA 및 LB) 에 의해, 작은 선형 영역들 (BLA 및 BLB) 이 구획된다.
예를 들어 개방각 Δφ 가 작은 경우에는, (외경부 (3Ad) 뿐만 아니라) 내경부 (3Ac) 가 직선으로도 또한 근사화될 수 있다.
부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 개방각 Δφ 는, 예를 들어 30°이다. 이 경우, 도 2 의 (A) 에 나타낸 다른 평가용 패턴 (4B, 4C, 4D, 4E, 4F) 는, 각각 평가용 패턴 (4A) (부채형 패턴들 (3A, 3B)) 의 형상과 동일한 형상을 갖는 패턴을, 그 중심점을 중심으로 30°(=Δφ), 60°(=2·Δφ), 90°(=3·Δφ), 120°(=4·Δφ), 및 150°(=5·Δφ) 만큼씩 각각 회전시킴으로써 획득된다. 따라서, 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 은, 서로 중첩된 각도 영역들 (각도 범위들) 을 갖지 않고, 모든 방위로 틈새 없게 배치된다. 즉, 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 은, 동일한 개방각 Δφ 를 갖지만, 각각, 상이한 방향들으로 지향 또는 배향된다 (평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 사이에서 제 1 변 (3Aa) 및 제 2 변 (3Ab) 이 상이한 방향들로 연장된다). 또한, 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 개방각 Δφ 의 합계가 360°이다.
평가용 패턴 (4A) 을 구성하는 한 쌍의 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 각 개방각 Δφ 는, 예를 들어 2이상의 정수 m 을 이용함으로써 180°/m 또는 이 보각 (=180°-180°/m) 일 수도 있다.
Figure pat00005
이 경우, 다른 평가용 패턴들로서는 불가능한 것은, 그 개방각 Δφ 를 갖는 부채형 패턴들 (3A, 3B) 을 Δφ 에 의해 서로 다른 방위로 배열되는 m 개 (m 쌍) 의 평가용 패턴들을 포함할 수 있다.
면 조도 PSD 의 공간 주파수 f 는, 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 각각의 내경부 (3Ac) 의 반경 r 및 외경부 (3Ad) 의 반경 R 에 대해서, 플레어 PSF 의 r-θ 좌표계의 거리 r 에 대응한다. 도 5 의 (A) 에 나타낸 바와 같이, 공간 주파수 f 와 radial PSD 가 log 스케일로 직선으로 표현되는 관계이다. 그러므로, 공간 주파수 f 를 log 스케일로 균등하게 분할하는 것이 가장 효과적이다. 환언하면, 실제의 패턴에서의 내경 또는 외경을 log 스케일로 균등하게 분할하는 것이 유효하다. 예를 들어, 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 투영 광학계 (PO) 에 의한 이미지들의 스테이지에서, 내측의 반경 r 의 최소 거리는 1㎛ 이고, 외측의 반경 R 의 최대 거리는 1 mm 라고 가정한다. 이 가정하에, 이 범위는 3자리수를 갖는다. 예를 들어, 이것을 적절히 log 스케일로 동일하게 균등 분할함으로써 획득된 반경 r 및 R 을 갖는 각종 형상을 갖는 부채형 패턴들 (3A, 3B) 은, 도 2 의 (A) 에 나타낸 테스트 레티클 (RT) 의 패턴 영역 (PA) 내에 미리 형성될 수도 있다. 이와 달리, 이러한 부채형 패턴들은, 복수의 테스트 레티클들 상에 배치된 것들로 분리되면서 미리 형성될 수도 있다.
예를 들어, 1자리수를 4등분 하는 경우, 준비될 각 반경 r, R 의 일련의 값들은, 1㎛, 1.8㎛, 3.2㎛, 5.6㎛, 10㎛, 18㎛, 32㎛, 56㎛, 100㎛, 180㎛, 320㎛, 560㎛, 및 1mm 등이다. 전술한 바와 같은 크기들 또는 치수들을 가지며 r＜R 이 되는 반경 r, R 의 세트들이 선택되며, 공간 주파수 f 의 대역 또는 존이 log 스케일로 거의 균등하게 제공될 수 있다.
게다가, 이하의 방법에 의해, 필요한 평가 정밀도로 플레어 평가를 수행하기 위해, 도 2 의 (A) 에 나타낸 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 중심들 사이에서의 거리 L 의 최소값이 결정된다. 도 2 의 (A) 에 나타낸 인접하는 평가용 패턴 (4A, 4B) 의 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 각각의 외측의 반경 R 을 이용함으로써, 그 내측의 반경 r 은 a×R (a＜1) 로 표현되고, 그 중심들 간의 거리 L 은 p×R (p＞1) 로 표현되고, 그 주위에 배치되는 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 의 개수가 N 이고, 평가의 상대 오차의 최대 허용값이 e 라고 가정한다. 이 가정하에, 파라미터 p 가 대략적으로 이하의 범위가 되도록 평가용 패턴들 사이의 간격 L (=p×R) 이 증가되어 분리해 놓으면, 상대 오차가 e 이하로 될 수 있다.
Figure pat00006
이 관계를 이용하는 경우, 어떤 평가용 패턴에 인접하는 근처의 패턴이 어떤 패턴의 유형과 (동일한 개방각을 갖는) 동일한 유형이고, 인접하는 평가용 패턴이 임의의 상이한 크기를 갖는다면, 예를 들어, 어떤 평가용 패턴 (부채형 패턴들 (3A, 3B)) 의 외측의 반경 R 을 이용함으로써, 내측의 반경 r 이 a×R (a＜1) 이고, 인접하는 평가용 패턴의 외측의 반경 R' 가 c×R 이고, 내측의 반경 r' 가 b× (c×R) 이고, 인접하는 평가용 패턴에 대한 중심들 간의 거리 L' 는 p×R (p＞1) 이고, 그 주위에 배치되는 평가용 패턴들의 개수는 N 이고, 평가의 상대 오차의 최대 허용값을 e 라고 가정하면, 파라미터 p 가 대략적으로 이하의 범위가 되도록 평가용 패턴들을 분리해 놓는 경우, 상대 오차를 e 이하로 할 수 있다.
Figure pat00007
임의의 큰 평가용 패턴이 임의의 더 먼 위치에 배치되어 있는 경우, 이 사실을 고려하여 간격을 조금 넓히는 것이 또한 필요하다. 상기 파라미터 p 는, 이하와 같이 대략적으로 계산할 수 있다.
이제, 평가용 패턴 (부채형 패턴들 (3A, 3B)) 의 외측의 반경 R 을 이용함으로써, 내측의 반경 r 은 a×R 이고, 인접하는 평가용 패턴에 대한 중심들 간의 거리 L 은 p×R 이고, 인접하는 평가용 패턴들의 개수는 N 이라고 가정한다. 이제, 평가용 패턴은 본 실시형태의 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 이 아니지만, 평가용 패턴은 종래 사용된 링형 패턴이라고 가정한다. 또한, 플레어 PSF 는 일반적으로 계수 k 를 이용함으로써 다음과 같이 표현된다고 가정한다.
Figure pat00008
이 가정하에서, 평가용 패턴 자체에 의해 발생되는 플레어 양 F0 은, 다음과 같다.
Figure pat00009
주변의 패턴으로부터의 플레어 양 F 는, 대략적으로 다음과 같다.
Figure pat00010
여기서,β는, 반경 (L-R) 로부터 반경 (L+R) 까지의 링형의 영역 내에서 인접한 평가용 패턴에 대응하는 하나에 의해 차지되는 면적비를 나타내며, 이것은 다음과 같이 표현된다.
Figure pat00011
이 조건하에서, 허용 오차 e = F/F0 이라고 가정하면, 이것에 식 (9), 식 (10) 을 적용하여 다음의 관계가 획득된다.
Figure pat00012
상대 오차로서 20% 이상의 큰 오차가 허용되는 것은 통상적으로 어느 경우에도 존재하지 않는 것으로 생각된다. 그러므로, 대략적으로 e＜0.2 의 범위에서, 식 (12) 의 좌변은 log 스케일 상의 직선 근사화로서 취급될 수 있다. 식 (12) 는 다음과 같이 근사화될 수 있다. 이하의 식으로부터 식 (6) 이 도출된다.
Figure pat00013
이상의 계산에서는, 인접하는 평가용 패턴이 어떤 패턴의 유형과 동일한 유형이다. 그러나, 임의의 다른 유형에서조차도, 동일 또는 동등한 계산에 따라 상기 식 (7) 을 유도할 수 있다. 어떤 패턴이, 본 실시형태와 같은 부채형 패턴 (3A, 3B) 이어도, 이 어떤 패턴의 개방각이 인접 패턴의 개방각과 동일하다면, 동일한 면적비가 제공된다. 그러므로, 동일한 식을 이용하는 것이 가능하다. 만일, 어떤 패턴의 개방각이 인접한 패턴의 개방각과 상이하다면, 주변의 평가용 패턴 또는 패턴들의 개수 N 을 이용함으로써, 식과 관련하여 조정될 수도 있다.
이상에 의하면, 예를 들어 상대 오차를 1% 이하 (e = 0.01) 로 억제하고자 하는 경우, 일정 평가용 패턴의 주변에 동일한 8개의 평가용 패턴이 배치된다면, 부채형 패턴 (3A, 3B) 의 내경과 외경 사이에 비의 값 a = r/R = 0.2 로 주어졌다고 가정하면 (예를 들어, r 이 2㎛, R 이 10㎛), p＞15.5 가 된다. 그러므로, 인접한 평가용 패턴에 대한 중심들 간의 거리 L 은, 채택해야 한다면, 패턴의 외측의 반경 R 의 15.5배 (패턴의 외경의 7.7배) 의 155㎛ 이상이다. 이 사이에 배치된 영역은, 평가용 패턴 (반사 패턴) 을 배치해서는 안 되는 배타 영역이다. 평가용 패턴이 이것에 보다 근접하게 배치된다면, 상대 오차가 1% 이하로 억제될 수 없을 가능성이 있다.
전술한 바와 같이 평가된, 어떤 이미지 점 상에서의 플레어의 이방성의 평가는, 그 이미지 점에 대응하는 플레어 PSF 가 평가된 이방성을 가지고 있다는 사실에 주의할 필요가 있다. 플레어는, 어떤 방위로 어떤 거리만큼 이로부터 떨어진 어떤 이미지 점 상에서의 플레어 PSF 의 조사량이다. 그러므로, 어떤 이미지 점에서 관측된 플레어의 이방성은, 다른 이미지 점으로부터 소정의 거리로 소정의 각도로 도달된 플레어 광에 있어서의 차이에 대한 관측이다. 그러므로, 어떤 이미지 점에서의 플레어 PSF 가 계산 결과와 비교되는 경우, 다수의 방위에서의 다수의 이미지 점들과 관련된 플레어 이방성의 평가 결과에 기초하여 데이터를 재편성할 필요가 있다.
도 2 의 (C) 의 평가용 패턴 (4A) 의 한 쌍의 부채형 패턴들 (3A, 3B) 과 관련하여, 개방각 Δφ 는 30°이고, 투영 이미지의 상태에서의 반경 r 은 1㎛ 이고, 반경 R 은 5.6㎛ 이라고 가정한다. 이 가정하에서, 도 4 의 (D) 에 나타낸 웨이퍼 상의 노광 영역 (27W) 의 계측점 (39A) 에서, X축을 중심으로 하는 ±15°의 각 각도 범위 (40A, 41A) 내에, 거리 1㎛ 로부터 거리 5.6㎛ 에 걸친 범위에서의 플레어를, 너무 지나치거나 너무 부족하지 않게, 평가하는 것이 가능하다. 유사하게, 도 2 의 (A) 에 나타낸 평가용 패턴 형성부 (37A) 에 포함된 상이한 방위들을 갖는 평가용 패턴들 (4B 내지 4F) 를 이용함으로써, 도 4 의 (D) 에 나타낸 계측점 (39A) 에서, 각각 대응하는 각도 범위 (40B 내지 40F 및 41B 내지 41F) 내에서, 각각 거리 1㎛ 로부터 5.6㎛ 에 걸친 범위의 플레어를, 너무 지나치거나 너무 부족하지 않게, 평가할 수 있다. 그러므로, 모든 방향들에서의 플레어를 빠짐없이 계측하는 것이 가능하다. 유사하게, 도 2 의 (A) 에 나타낸 다른 평가용 패턴 형성부 (37B, 37C) 에 포함되는 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 를 이용함으로써, 도 4 의 (D) 에 나타낸 다른 계측점 (39B, 39C) 에서, 모든 방향들에서의 플레어들을 빠짐없이 계측할 수 있고, 방위마다에서의 플레어의 차이에 기초하여 플레어의 이방성을 정확하게 평가하는 것이 가능하다.
도 2 의 (A) 를 참조하면, 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 주변에 최대 5개의 다른 평가용 패턴들이 존재한다고 가정한다. 이 가정하에서, 식 (6) 에 따라 파라미터 p 는 11.9 보다 크다. 그러므로, 평가용 패턴들의 중심들 간의 거리 L 이 증가하여, 투영된 이미지의 상태에서 60㎛ 보다 더 크게 분리해 놓이는 것이 적절하다. 게다가, 약간의 안전률을 고려할 때, 중심들 간의 거리가 증가되어 65㎛ 만큼 분리되며, 그 사이에는 어떠한 반사 패턴도 배치되지 않을 수도 있다.
예를 들어, 부채형 패턴 (3A, 3B) 의 반경 r 이 1㎛ 이고, 반경 R 이 100㎛일 때, 필요한 패턴의 중심들 간의 거리 L 은, 허용 상대 오차가 1% 이고, 그 주변에 배치된 평가용 패턴의 수가 5개라고 가정하면, 식 (6) 에 따라 p＞7.4이다. 그러므로, 투영 이미지의 단계에서 중심들 간의 거리가 증가되어 740㎛ 보다 크게 떨어져 있을 수도 있다.
다음으로, 도 2 의 (A) 에 나타낸 테스트 레티클 (RT) 을 이용함으로써 노광 장치 (100) 의 투영 광학계 (PO) 의 플레어를 평가하는 동작의 일례에 대해, 도 3 의 (A) 및 (B) 에 나타낸 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다. 이 절차에서, 노광 장치 (100) 의 동작은 주 제어계 (31) 에 의해 제어된다. 먼저, 도 3 의 (A) 에 나타낸 단계 101 에서, 도 1 에 나타낸 레티클 스테이지 (RST) 상에 도 2 의 (A) 에 나타낸 테스트 레티클 (RT) 이 로드되고; 테스트 레티클 (RT) 의 얼라인먼트 마크 (미도시) 를 이용하여 테스트 레티클 (RT) 에 대한 얼라인먼트가 수행된다. 이어서, 단계 102 에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 포지티브형의 레지스트가 도포된 미노광의 웨이퍼 ("W" 로 지칭됨) 가 로드된다. 이어서, 단계 103 에서, 주 제어계 (31) 는 웨이퍼의 노광량을 레지스트의 감광 레벨보다 낮은 소정의 하한값 EP0 로 설정하고, 제어용 파라미터 i 의 값을 1 로 한다. 이어서, 단계 104 에서는, 노광 장치 (100) 는, 테스트 레티클 (RT) 의 평가용 패턴 형성부들 (37A 내지 37C) 에 포함된 복수의 방향들에서의 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 이미지들을 갖는, 도 4 의 (A) 에 나타낸 웨이퍼 (W) 상의 어떤 샷 영역 (38A) 을, 미리 설정된 노광량 EP0 로 노광하는 데 이용된다. 이 절차에서는, 도 2 의 (A) 에 나타낸 바와 같이, 조명 영역 (27R) 으로 조명되는 테스트 레티클 (RT) 의 패턴의 부분들의 각각은, 미리 설정된 노광량으로 스텝-앤드-리피트 방식으로 노광된다. 예를 들어, 각 평가용 패턴 형성부 (37A 내지 37C) 에 포함되는 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 의 상들은, 각각 도 4 의 (D) 에 나타낸 노광 영역 (27W) 의 소정의 계측점들 (39A 내지 39C) 의 근방에서 노광된다.
도 4 의 (A) 에 나타낸 웨이퍼 (W) 상의 샷 영역 (38A) 상의 평가용 패턴 형성부 (37A 내지 37C) 에 대응하는 영역 (37AP 내지 37CP) 에는, 각각 Y방향으로 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 의 이미지들 (4AP 내지 4FP) 이 노광된다. 이미지들 (4AP 내지 4FP) 의 각각은 한 쌍의 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 이미지들 (3AP, 3BP) 에 의해 형성된다. 그러나, 설명의 편의상, X방향 및 Y방향으로 직립하고 있는, 테스트 레티클 (RT) 의 패턴들의 이미지들은, 웨이퍼 (W) 상에 형성되는 것으로 가정한다. 도 2 의 (A) 는 테스트 레티클 (RT) 를 나타내는 저면도를 나타내고, 도 4 의 (A) 는 웨이퍼 (W) 를 나타내는 평면도이다. 그러므로, 양방은 X방향으로 반전된다.
이어서, 단계 105 에서, 미리 설정된 노광량이 소정의 상한값 (플레어에 의해서 레지스트가 노광될 것으로 예상되는 레벨보다 높은 값) 에 이르고 있는지 아닌지가 판정된다. 이 스테이지에서는 노광량은 상한값에 이르지 않는다. 그러므로, 동작은 단계 106 으로 진행하고, 주 제어계 (31) 는 웨이퍼의 노광량을 이하의 식에 기초하여 소정량 ΔEP 만큼 증가시킨다. 소정량 ΔEP 는 플레어의 계측 정도에 따라 설정된다.
Figure pat00014
그 후, 단계 107 에서 파라미터 i 의 값에 1 이 가산된 후, 웨이퍼 (W) 상의 i번째 (이 경우에서는 i = 2) 의 샷 영역 (38B) 은, 설정된 노광량 EPi 로 테스트 레티클 (RT) 의 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 복수 열들의 이미지로 노광된다. 웨이퍼 (W) 상의 설정된 노광량 EPi 및 대응하는 샷 영역의 순서 (위치) 에 대한 정보는 데이터 처리계 (36) 에 저장된다. 그 후, 예를 들어, 설정된 노광량 EPi 가 그 상한값을 초과할 때까지, 도 4 의 (A) 에 나타낸 웨이퍼 (W) 상의 샷 영역 (38C, 38D) 은, 각각 점차 증가하는 노광량 EPi 로 테스트 레티클 (RT) 의 복수 열의 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 이미지들로 노광된다. 웨이퍼 (W) 상의 샷 영역들 (38B 내지 38D) 및 다른 샷 영역들 (미도시) 의 3열의 영역들 (37AP 내지 37CP) 도 또한 각각 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 이미지들 (4AP 내지 4FP) 로 노광된다. 노광해야 할 샷 영역들의 개수가 1개의 웨이퍼로는 부족하다면, 복수 개의 웨이퍼들 상에 배치된 다수의 샷 영역들은 점차 증가하는 노광량으로 테스트 레티클 (RT) 의 패턴들의 이미지들로 노광될 수도 있다.
그 후, 설정된 노광량 EPi 가 상한값을 초과하면, 동작은 단계 105 로부터 단계 108 로 진행하고; 웨이퍼 (W) 는 노광 장치 (100) 로부터 언로드되고 미도시의 코터/디벨로퍼 (coater/developer) 로 반송된다. 이 코터/디벨로퍼에 의해 웨이퍼 (W) 의 레지스트가 현상된다. 예를 들어, 현상 후의 웨이퍼 (W) 상의 각 샷 영역 (38A 내지 38D) 에서는, 도 4 의 (A) 에 나타낸 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 이미지들 (4AP 내지 4FP) 에 대응하는 부분들을 제거 (용해) 함으로써 레지스트 패턴이 형성된다.
이어서, 단계 109 에서, 현상 후의 웨이퍼 (W) 가 미도시의 주사형 전자 현미경 (SEM) 으로 설정하여, 도 4 의 (A) 에 나타낸 웨이퍼 (W) 상에서 노광된 전부의 샷 영역들 (38A 내지 38D) 모두의 영역들 (37AP 내지 37CP) 마다, 및 각 방향들에서의 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 이미지들 (4AP 내지 4FP) 마다, 이러한 본래의 이미지 부분들이 노광 (제거) 될 때 제공되는 샷 영역들의 순서에 대한 정보 및 이러한 상 (4AP 내지 4FP) 의 중심들 (중심점들 (3C) 의 이미지들) 이 노광 (제거) 될 때 제공되는 샷 영역들의 순서에 대한 정보를 결정한다. 이들 정보는 도 1 에 나타낸 데이터 처리계 (36) 에 공급된다.
이 절차에서, 대표적으로 평가용 패턴 (4A) 의 본래의 이미지가 노광되는 경우는, 도 4 의 (B) 에 나타낸 바와 같이, 평가용 패턴 (4A) 을 구성하는 한 쌍의 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 본래의 이미지들 (3AR, 3BR) 의 위치에, 오목한 레지스트 패턴들 (3AP, 3BP) 이 형성됨을 의미한다. 한편, 평가용 패턴 (4A) 의 이미지 (4AP) 의 중심이 노광되는 경우는, 도 4 의 (C) 에 나타낸 바와 같이, 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 이미지들 (3AP, 3BP) 에 대응하는 레지스트 패턴들 (3AR, 3BR) 이 플레어로 인해 점차 확장되고, 레지스트 패턴들 (3AR, 3BR) 이 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 중심점 (3C) 의 이미지 (3CP) 의 부분에서 서로 연결됨을 의미한다. 레지스트 패턴들 (3AR, 3BR) 이 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 중심점 (3C) 의 이미지 (3CP) 의 부분에서 서로 연결되는 경우, 도 4 의 (C) 에 나타낸 바와 같이, 평가용 패턴 (4A) 의 부채형 패턴들 (3A, 3B) 사이에 개재되거나 끼인 영역들 (블록 영역들) (BLA, BLB) 의 이미지가 출현하지 않음에 유의한다. 이러한 경우, 레지스트 패턴들 (3AR, 3BR) 의 이미지들이, 도 4 의 (C) 에 나타낸 바와 같이 부채 형상들을 유지할 필요는 없고; 레지스트 패턴들 (3AR, 3BR) 의 이미지들이 전체적으로 확장되도록, 중심점 (3C) 의 이미지 (3CP) 의 부분에서 연결될 수도 있다. 즉, 레지스트 패턴들 (3AR, 3BR) 이 부채 형상들을 갖도록 형성되지 않아도 된다.
데이터 처리계 (36) 는, 그 샷 영역들의 순서 (위치) 에 대한 정보와 각 샷 영역을 노광했을 때 제공되는 노광량 EPi 에 대한 정보를 이용함으로써, 각 영역 (37AP 내지 37CP) 마다, 즉 도 4 의 (D) 에 나타낸 노광 영역 (27W) 내의 대응하는 계측점들 (39A 내지 39C) 각각에 대한, 각 방향에서의 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 이미지들 (4AP 내지 4FP) 의 각각에 대한, 이러한 본래의 이미지들의 부분들이 노광될 때 제공되는 노광량 (EPa) 및 이미지들의 중심이 플레어로 인해 노광될 때 제공되는 노광량 (EPb) 을 결정한다. 이어서, 단계 110 에서, 데이터 처리계 (36) 는, 각 계측점들 (39A 내지 39C) 의 각각에 대한, 각 방향들에서의 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 의 각각에 대한, 투영 광학계 (PO) 의 플레어 양 Fc 를 이하의 식에 따라 계산한다. 즉, 플레어 양 Fc 는 노광량 EPb 에 대한 노광량 EPa 의 비 (비의 값) 에 기초하여 계산된다.
Figure pat00015
따라서, 노광 영역 (27W) 에 포함되는 각 계측점들 (39A 내지 39C) 의 각각에 대해, 6개의 방향들 (40A, 41A 내지 40F, 41F) 의 각각으로 투영 광학계 (PO) 의 플레어 양이 틈새 없이 결과적으로 계측된다.
이어서, 단계 111 에서, 데이터 처리계 (36) 는, 단계 110 에서 결정된 투영 광학계 (PO) 의 방향들의 각각에서의 플레어 양 Fc 에 기초하여, 도 1 에 나타낸 디바이스용 레티클 (RC) 의 패턴의 라인 폭을 포함하는 형상에 대한 보정량을 계산한다.
예를 들어, 도 6 에서 확대도로 나타낸 바와 같이, 레티클 (R) 상의 투영 광학계 (PO) 의 플레어를 고려하지 않은 패턴의 일부들을 회로 패턴 (42A 내지 42C) 으로서 지정된다고 가정한다. 이 가정하에서, 예를 들어 회로 패턴 (42A) 의 상이한 방향을 갖는 부분들 (42Aa, 42Ab, 42Ac, 42Ad) 의 각각에 대해, 대응하는 방향의 플레어 양을 고려하여, 웨이퍼 상에 설계값 그대로의 패턴을 형성하기 위해, 라인 폭 등에 대한 보정량이 계산된다. 그 결과, 예를 들어, 보정 후의 회로 패턴으로서 예를 들어 2점 쇄선으로 나타내는 회로 패턴들 (43A 내지 43C) 이 획득될 수 있다.
*그 후, 단계 112 에서, 단계 111 에서 획득된 보정량에 기초하여 레티클 (패터닝 마스크) ("RC" 로도 칭함) 이 제조된다. 이어서, 단계 113 에서, 보정 후의 레티클 (RC) 이 도 1 에 나타낸 레티클 스테이지 (RST) 상에 로드되어, 웨이퍼 (W) 에 대해 노광을 수행한다. 따라서, 투영 광학계 (PO) 의 별개의 방향들의 각각에서의 플레어를 정확하게 고려하면서, 웨이퍼 (W) 상에 설계값 그대로의 패턴을 형성할 수 있다.
본 실시형태의 작용, 효과 등은 이하와 같다.
(1) 본 실시형태의 노광 장치 (100) 의 투영 광학계 (PO) 의 플레어를 계측하는 방법은, 투영 광학계 (PO) 의 물체 면에, 제 1 변 (3Aa), 제 1 변 (3Aa) 에 대해 각도 Δφ 로 경사진 제 2 변 (3Ab), 및 제 1 변 (3Aa) 의 양단부들과 제 2 변 (3Ab) 의 양단부들을 연결하는 내경부 (3Ac) 와 외경부 (3Ad) 로 형성되는 (둘러싸인) 부채형 패턴 (3A) (개구 패턴), 및 부채형 패턴 (3A) 과 대칭인 부채형 패턴 (3B) 으로 구성되는 평가용 패턴 (4A) 을 배치하는 단계 101; 평가용 패턴 (4A) 에 노광 광을 조사하여 투영 광학계 (PO) 를 통해 평가용 패턴 (4A) 의 이미지를 투영하는 단계 104; 및 투영 광학계 (PO) 를 통해 제공되는 평가용 패턴 (4A) 의 이미지의 광량에 대한 평가용 패턴 (4A) 에 조사되는 노광 광의 광량의 비에 기초하여 플레어 정보를 결정하는 단계 109 및 단계 110 을 포함한다.
한 쌍의 바-형 패턴들이 상이한 방향을 향하면서 배치되는 종래의 플레어 계측 방법은, 직교 좌표계 상에서 플레어가 용이하게 계산될 수 있다. 그러나, 극 좌표계 상에서는 그 계산이 복잡하다는 문제를 내포하고 있다. 이 종래의 플레어 계측 방법과는 반대로, 본 실시형태의 플레어 계측 방법이 채용되는 경우, 평가용 패턴 (4A) 의 이미지를 투영함으로써, 평가용 패턴 (4A) 을 구성하는 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 개방각 (소정 각도) Δφ 의 범위 내에서 플레어 정보가 정확하게 계측될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 계측 결과는, 예를 들어 점상 강도 분포 함수 PSF (Point Spread Function) 등과 같은 극 좌표계 상에서 용이하게 처리될 수 있다.
투영 광학계 (PO) 의 물체 면에는 부채형 패턴 (3A) 만이 배치되어도 된다. 이 경우에는, 부채형 패턴 (3A) 의 방향으로 플레어를 계측하는 것이 가능하다.
(2) 본 실시형태에서, 부채형 패턴들 (3A, 3B) 은, 제 1 변 (3Aa) 및 제 2 변 (3Ab) 를 연장함으로써 획득된 직선들 (LA, LB) 의 교점인 중심점 (3C) 에 관하여 대칭이다. 그러므로, 이 중심점 (3C) 의 이미지의 위치에 제공되는 노광량을, 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 이미지들의 위치들에 제공되는 노광량과 비교함으로써, 플레어가 용이하게 평가될 수 있다.
(3) 또, 단계 102 에서는, 평가용 패턴 (4A) 의 형상과 동일한 형상을 가지며, 각도들이 전부 360°가 되도록 상이한 방향들로 배열된 평가용 패턴들 (4B 내지 4F) 도 또한 배치된다. 단계 108 내지 단계 110 에서는, 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 의 방향들의 각각에서 투영 광학계 (PO) 의 플레어가 결정된다. 그러므로, 투영 광학계 (PO) 의 플레어의 이방성을 틈새 없게 계측하는 것이 가능하다.
* (4) 전술한 실시형태의 플레어를 계측하는 테스트 레티클 (RT) 은, 상기의 부채형 패턴 (3A) 및 이에 대칭인 부채형 패턴 (3B) 으로 구성되는 평가용 패턴 (4A) 으로 형성된다. 그러므로, 이 테스트 레티클 (RT) 을 이용함으로써 전술한 플레어 계측 방법이 실시될 수 있다.
부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 각각의 내경부 (3Ac) 및 외경부 (3Ad) 의 적어도 하나는, 개방각의 대소에 관계없이 직선일 수도 있다.
부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 각각의 내경부 (3Ac) 는 생략될 수도 있으며, 제 1 변 (3Aa) 과 제 2 변 (3Ab) 이 서로 직접 교차될 수도 있다. 이 경우, 외경부 (3Ad) 가 직선인 경우, 부채형 패턴들 (3A, 3B) 은 삼각형 패턴들로서 취급될 수 있다.
(5) 테스트 레티클 (RT) 상에는 상이한 방향을 갖는 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 이 형성된다. 그러므로, 투영 광학계 (PO) 의 플레어의 이방성을 계측하는 것이 가능하다.
도 2 의 (A) 에 나타낸 테스트 레티클 (RT) 상에는 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 중 하나의 평가용 패턴 (4A) 만이 미리 형성되어도 된다. 이와 달리, 도 2 의 (A) 에 나타낸 테스트 레티클 (RT) 상에는 평가용 패턴 (4A 내지 4F) 중 2개의 평가용 패턴 (예를 들어 4A, 4B) 만이 미리 형성되어도 된다. 이 경우에서도, 평가용 패턴 (4A) 의 방향으로 (평가용 패턴들 (4A, 4B) 의 방향들로) 플레어를 계측하는 것이 가능하다.
평가용 패턴 (4A) 중 하나의 부채형 패턴 (3A) 만이 미리 형성되어도 된다. 이 경우에서도, 부채형 패턴 (3A) 의 방향으로 플레어를 계측하는 것이 가능하다.
(6) 테스트 레티클 (RT) 은, 기판의 표면에 설치되어 노광 광을 반사하는 반사막, 및 그 반사막의 표면에 설치되어 그 노광 광을 흡수하는 흡수막을 갖는다. 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 은, 그 흡수막의 일부를 제거함으로써 획득된 반사 패턴으로서 형성된다. 그러므로, 테스트 레티클 (RT) 은 EUV 노광 장치용의 반사형 마스크로서 사용될 수 있다.
*이 경우, 테스트 레티클 (RT) 의 기판은, 노광 광이 투과되는 투과 부재 또는 노광 광이 투과되지 않는 금속 부재 중 어느 일방일 수도 있다.
테스트 레티클 (RT) 이, 예를 들어 193nm 의 파장을 갖는 노광 광을 이용하는 노광 장치의 투과형 레티클로서 사용되는 경우에는, 그 테스트 레티클은, 예를 들어 노광 광을 투과시키는 기판, 및 그 기판의 표면에 설치된 차광막을 갖는다. 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 에 대응하는 평가용 패턴들은, 그 차광막의 일부를 제거함으로써 각각 획득되는 투과 패턴들 (개구 패턴들) 로서 형성된다.
(7) 본 실시형태의 레티클의 패턴을 보정하는 방법은, 본 실시형태의 플레어 계측 방법에 의해, 투영 광학계 (PO) 의 플레어 정보를 계측하는 단계 101 내지 단계 111; 및 그 플레어 정보의 계측 결과에 기초하여 그 패턴들을 보정하는 단계 112 를 포함한다. 그러므로, 투영 광학계 (PO) 의 플레어의 이방성도 고려하면서 레티클의 패턴을 보정할 수 있다.
(8) 본 실시형태의 노광 방법은, 노광 광 (EL) 으로 레티클 (RC) 의 패턴을 조명하고, 그 패턴 및 투영 광학계 (PO) 를 통해 웨이퍼 (W) 를 노광하는 노광 방법으로서, 본 실시형태의 플레어 계측 방법에 의해, 투영 광학계 (PO) 의 플레어 정보를 계측하는 단계 101 내지 단계 111; 및 그 플레어 정보의 계측 결과에 기초하여 전사 대상으로서 패턴을 보정하는 단계 112; 및 보정 후의 패턴 및 투영 광학계 (PO) 를 통해 웨이퍼 (W) 를 노광하는 단계 113 을 포함한다. 그러므로, 투영 광학계 (PO) 의 플레어가 존재하더라도, 웨이퍼 (W) 상에 타겟 패턴을 형성하는 것이 가능하다.
다음으로, 상기의 실시형태의 변형형태에 대해 도 7 (도 7 의 (A) 내지 (E)) 을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7 의 (A) 에 나타낸 테스트 레티클 (TR) 은, 도 2 의 (A) 에 나타낸 개방각 Δφ 을 갖는 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 각각과 비교할 때, 그 보각으로서 개방각 Δφ1 (=180°-Δφ) 을 갖는 한 쌍의 부채형 패턴 (53A, 53B) 으로 구성되는 평가용 패턴들 (54A 내지 54F) 을 가지며, 평가용 패턴들 (54A 내지 54F) 은 각도 Δφ 만큼 회전시키면서 흡수층 (PAB) 에 배치된다. 개방각 Δφ 가 30°라고 가정하면, 부채형 패턴 (53A, 53B) 의 개방각 Δφ1 은 각도 30°의 5배인 150°이다. 그러므로, 부채형 패턴들 (53A, 53B) 의 이미지들의 중심의 플레어 양은, 부채형 패턴들 (3A, 3B) 의 이미지들의 중심의 플레어 양의 5배이다. 노광량의 가변 범위를 매우 좁게 하는 것이 가능하다. 그러므로, 플레어 양을 용이하게 계측하는 것이 가능하게 된다.
도 7 의 (A) 에 나타낸 부채형 패턴들 (53A, 53B) 의 이미지들의 중심에서 레지스트를 노광 (제거) 시킬 때에 제공되는 노광량은, 종래의 링형의 패턴을 이용할 때에 제공되는 노광량의 6/5 정도로 거의 동등하고, 플레어의 계측이 용이하다. 게다가, 부채형 패턴들 (53A, 53B) 의 각각의 개방각 Δφ1 은 150°이며, 부채형 패턴들 (53A, 53B) 사이에 배치된 암부 (흡수층 (PAB)) 의 각도는 30°이다. 그러므로, 부채형 패턴들 (53A, 53B) 을 이용함으로써 플레어가 평가되는 경우, 그 사이에 배치된 임의의 방위에서 발휘되는 플레어의 영향을 제외하는 방식으로, 플레어를 평가하는 것이 가능하다. 그러므로, 6 방위들을 갖는 평가용 패턴들 (54A 내지 54F) 을 갖는 플레어의 계측 결과로부터, 도 2 의 (A) 에 나타낸 평가용 패턴들 (4A 내지 4F) 을 이용할 때에 획득되는 플레어의 계측 결과가 결정될 수 있다.
투과형 레티클용의 다른 평가용 패턴은 도 7 의 (B) 에 나타나 있으며, 차광부 (PAT) 에는, 개방각 90°를 갖는 한 쌍의 부채형 패턴들 (55A, 55B) 로 구성되는 평가용 패턴 (56A), 및 평가용 패턴 (56A) 을 90°만큼 회전한 형상을 갖는 평가용 패턴 (56B) 을 또는 형성해도 된다.
또 다른 평가용 패턴이 도 7 의 (C) 에 나타나 있으며, 흡수층 (PAB) 에 반사층으로서 개방각 Δφ 을 갖는 하나의 부채형 패턴 (3A) 만이 형성될 수도 있다. 이 경우, 그 투영 광학계 (PO) 에 의해 형성되는, 부채형 패턴 (3A) 의 이미지가, 도 7 의 (D) 에 나타낸 이미지 (3AP) 라고 가정한다. 이 가정하에, 먼저, 도 1 에 나타낸 조사량 모니터 (29) 의 수광면 (29a) 을 이미지 (3AP) 의 중심의 위치 (D1) 로 설정하여 광량 (OP1) 을 계측한 후, 수광면 (29a) 을 부채형 패턴 (3A) 의 중심점 (3C) 의 이미지 (3CP) 를 포함하는 위치 (D2) 로 이동시켜 광량 (OP2) 을 계측할 수도 있다. 이 경우, 부채형 패턴 (3A) 의 이미지 (3AP) 의 방향으로의 플레어 양은, OP2/OP1×100 (%) 이다.
이 경우, 도 1 에 나타낸 레티클 스테이지 (RST) 에 회전 테이블 (미도시) 이 제공되고, 도 7 의 (E) 에 나타낸 바와 같이, 부채형 패턴 (3A) 을 각도 Δφ 만큼 회전시키면서 각각 플레어 양을 계측한다. 따라서, 방향들 모두에서의 플레어 양을 계측하는 것이 가능하게 된다.
도 2 및 도 7 에 나타낸, 예를 들어 평가용 패턴들 (4A 내지 4F 및 54A 내지 54F) 의 배열의 차례는, 본 실시형태로 설명된 배열에 한정되는 것은 아니다.
도 1 에 나타낸 차광판들 (30Y1, 30Y2) 및 한 쌍의 X방향의 차광판들 (미도시) 을 포함하는 차광 기구는 생략될 수도 있다. 이렇게 함으로써, 차광판들 (30Y1, 30Y2) 및 한 쌍의 X방향에서의 차광판에 의해 차단되지 않은 넓은 범위의 플레어를 계측하는 것이 가능하게 된다.
도 1 에 나타낸 실시형태는, 노광 광으로서 EUV 광을 이용하는 경우에 대한 예이며, 6매의 거울들만으로 구성되는 전반사의 투영 광학계가 이용된다. 그러나, 이것은 일례로써 제공되는 것이다. 예를 들어, 4매의 거울들만으로 구성되는 투영 광학계가 설치된 노광 장치는 물론, 파장 100 내지 160nm 를 갖는 VUV 광원의 광원, 예를 들어 Ar2 레이저 (파장 126nm) 를 이용하면서, 예를 들어 4 내지 8매의 거울을 갖는 투영 광학계가 설치된 노광 장치에도 본 발명이 적용될 수 있다.
게다가, 노광 광으로서 예를 들어 ArF 엑시머 레이저 빔 (파장 193nm) 을 이용하는 굴절계로 구성되는 투영 광학계가 이용될 때에도 본 발명이 적용될 수 있다.
전술한 실시형태의 노광 방법 또는 노광 장치에 의해 반도체 디바이스와 같은 전자 디바이스 (또는 마이크로 디바이스) 를 제조하는 경우, 전자 디바이스는, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 전자 디바이스의 기능 및 성능을 설계하는 단계 221; 이 설계 단계에 기초하여 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 222; 디바이스의 기재 (base material) 로서 기판 (웨이퍼) 을 제조하고 레지스트를 도포하는 단계 223; 전술한 실시형태의 노광 방법 및 노광 장치에 의해 레티클의 패턴으로 기판 (감응 기판) 을 노광하는 단계, 노광한 기판을 현상하는 단계, 현상된 기판 등을 가열 (큐어) 및 에칭하는 단계 등을 포함하는 기판 처리 단계 224; 디바이스를 조립하는 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등과 같은 가공 프로세스를 포함함) 225; 및 검사 단계 226 등을 수행함으로써 제조된다.
그러므로, 이 디바이스 제조 방법은, 전술한 실시형태의 노광 방법 또는 노광 장치를 이용함으로써 기판상에 감광층의 패턴을 형성하는 것, 및 그 패턴으로 형성된 기판을 처리하는 것 (단계 224) 을 포함한다. 그 노광 장치 또는 노광 방법에 따르면, 투영 광학계의 플레어의 영향을 경감 또는 완화하는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 전자 디바이스가 고 정밀도로 제조될 수 있다.
본 발명은, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에의 적용에 한정되지 않는다. 예를 들어, 직사각형의 유리 플레이트 상에 형성되는 액정 표시 소자, 혹은 플라즈마 디스플레이를 포함하는 디스플레이 장치의 제조 프로세스는 물론, 촬상 소자 (CCD 등), 마이크로 머신, MEMS (Microelectromechanical Systems：미소 전자 기계 시스템), 박막 자기 헤드, 및 DNA 칩을 포함하는 각종 디바이스, 및 마스크 자체 등의 제조 프로세스에도 광범위하게 적용될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지 또는 본질적인 특성들을 일탈하지 않는 범위 내에서 다른 각종 형태들로 실시될 수도 있다.
산업상 이용가능성
본 발명에 따르면, 플레어 정보를 정확히 계측하는 것이 가능하다. 따라서, 투영 광학계로 인한 플레어가 정확히 계측될 수 있고, 이에 의해 그 계측된 플레어를 마스크 패턴에 반사할 수 있다. 그러므로, 본 발명을 이용함으로써, 우수한 촬상 특성을 갖는 소정의 패턴에 의해 객체를 노광하는 것이 가능하게 되고, 이에 의해 고밀도 및 복합적인 패턴을 가지며 고 정밀도 및 고 스루풋을 갖는 액정 디스플레이 소자, 마이크로 머신 등에서 이용되는 디바이스를 제조하는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 본 발명은 정밀 기계 장비 산업의 국제적인 발전에 현저히 기여할 것이다.
ILS: 조명 광학계, RC: 레티클, RT: 테스트 레티클, PO: 투영 광학계, W: 웨이퍼, M1 내지 M6: 거울, 3A, 3B: 부채형 패턴, 4A 내지 4F: 평가용 패턴, 4AP 내지 4FP: 평가용 패턴의 이미지, 27R: 조명 영역, 27W: 노광 영역

Claims (25)

  1. 소정의 패턴을 갖는 마스크로서,
    상기 소정의 패턴이,
    제 1 직선부와, 상기 제 1 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 2 직선부와, 상기 제 1 직선부의 일단부와 상기 제 2 직선부의 일단부를 연결하는 제 1 연결부를 갖는 제 1 개구 패턴과,
    제 3 직선부와, 상기 제 3 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 4 직선부와, 상기 제 3 직선부의 일단부와 상기 제 4 직선부의 일단부를 연결하는 제 2 연결부를 갖는 제 2 개구 패턴을 구비하고,
    상기 제 1 직선부의 타단부와 상기 제 2 직선부의 타단부는, 상기 제 1 연결부와 상기 제 2 연결부 사이에 위치하는 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 직선부의 타단부와 상기 제 4 직선부의 타단부는, 상기 제 1 연결부와 상기 제 2 연결부 사이에 위치하는 마스크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 직선부를 연장한 직선과 상기 제 2 직선부를 연장한 직선의 교점은, 상기 제 1 개구 패턴의 상기 제 2 개구 패턴측에 있고,
    상기 제 3 직선부를 연장한 직선과 상기 제 4 직선부를 연장한 직선의 교점은, 상기 제 2 개구 패턴의 상기 제 1 개구 패턴측에 있는 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 5 직선부와, 상기 제 5 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 6 직선부와, 상기 제 5 직선부의 일단부와 상기 제 6 직선부의 일단부를 연결하는 제 3 연결부를 갖는 제 3 개구 패턴과,
    제 7 직선부와, 상기 제 7 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 8 직선부와, 상기 제 7 직선부의 일단부와 상기 제 8 직선부의 일단부를 연결하는 제 4 연결부를 갖는 제 4 개구 패턴을 추가로 구비하는 마스크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 직선부의 타단부와 상기 제 2 직선부의 타단부는, 상기 제 1 연결부와 상기 제 2 연결부 사이에 위치하는 마스크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 직선부를 연장한 직선과 상기 제 2 직선부를 연장한 직선의 교점과, 상기 제 3 직선부를 연장한 직선과 상기 제 4 직선부를 연장한 직선의 교점을 연결하는 축의 연장 방향과, 상기 제 5 직선부를 연장한 직선과 상기 제 6 직선부를 연장한 직선의 교점과, 상기 제 7 직선부를 연장한 직선과 상기 제 8 직선부를 연장한 직선의 교점을 연결하는 축의 연장 방향은, 서로 상이한 마스크.
  7. 소정의 패턴을 갖는 마스크로서,
    상기 소정의 패턴이,
    제 1 직선부와, 상기 제 1 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 2 직선부와, 상기 제 1 직선부의 일단부와 상기 제 2 직선부의 일단부를 연결하는 제 1 연결부를 갖는 제 1 개구 패턴과,
    제 3 직선부와, 상기 제 3 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 4 직선부와, 상기 제 3 직선부의 일단부와 상기 제 4 직선부의 일단부를 연결하는 제 2 연결부를 갖는 제 2 개구 패턴을 구비하고,
    상기 제 1 연결부로부터 상기 제 1 직선부를 연장한 직선과 상기 제 2 직선부를 연장한 직선의 교점으로 향하는 방향과, 상기 제 2 연결부로부터 상기 제 3 직선부를 연장한 직선과 상기 제 4 직선부를 연장한 직선의 교점으로 향하는 방향은 서로 상이한 마스크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 직선부를 연장한 직선과 상기 제 2 직선부를 연장한 직선의 교점은, 상기 제 1 및 제 2 직선부에 관하여 상기 제 1 연결부와 반대측에 위치하고,
    상기 제 3 직선부를 연장한 직선과 상기 제 4 직선부를 연장한 직선의 교점은, 상기 제 3 및 제 4 직선부에 관하여 상기 제 2 연결부와 반대측에 위치하는 마스크.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 직선부와 상기 제 2 직선부의 길이는 동일하고,
    상기 제 3 직선부와 상기 제 4 직선부의 길이는 동일한 마스크.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 개구 패턴은, 상기 제 1 직선부의 타단부와 상기 제 2 직선부의 타단부를 연결하는 제 2 연결부를 갖고,
    상기 제 2 개구 패턴은, 상기 제 3 직선부의 타단부와 상기 제 4 직선부의 타단부를 연결하는 제 4 연결부를 갖는 마스크.
  11. 소정의 패턴을 갖는 마스크로서,
    상기 소정의 패턴이,
    제 1 직선부와, 상기 제 1 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 2 직선부와, 상기 제 1 직선부의 일단부와 상기 제 2 직선부의 일단부를 연결하는 제 1 연결부와, 상기 제 1 직선부의 타단부와 상기 제 2 직선부의 타단부를 연결하는 제 2 연결부를 갖는 제 1 개구 패턴과,
    제 3 직선부와, 상기 제 3 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 4 직선부와, 상기 제 3 직선부의 일단부와 상기 제 4 직선부의 일단부를 연결하는 제 3 연결부와, 상기 제 3 직선부의 타단부와 상기 제 4 직선부의 타단부를 연결하는 제 4 연결부를 갖는 제 2 개구 패턴을 구비하고,
    상기 제 2 연결부는 상기 제 1 연결부보다 길고,
    상기 제 4 연결부는 상기 제 3 연결부보다 긴 마스크.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 연결부와 상기 제 3 연결부는 대향하여 배치되는 마스크.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 직선부를 연장한 직선과 상기 제 2 직선부를 연장한 직선의 교점은, 상기 제 1 개구 패턴의 상기 제 2 개구 패턴측에 있고,
    상기 제 3 직선부를 연장한 직선과 상기 제 4 직선부를 연장한 직선의 교점은, 상기 제 2 개구 패턴의 상기 제 1 개구 패턴측에 있는 마스크.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 연결부는, 상기 제 2 연결부보다 상기 제 2 개구 패턴측에 위치하고, 또한 직선상이며,
    상기 제 3 연결부는, 상기 제 4 연결부보다 상기 제 1 개구 패턴측에 위치하고, 또한 직선상인 마스크.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 직선부와 상기 제 3 직선부는 서로 평행하고,
    상기 제 2 직선부와 상기 제 4 직선부는 서로 평행한 마스크.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 3 직선부는, 상기 제 1 직선부를 연장한 직선 상에 위치하고,
    상기 제 4 직선부는, 상기 제 2 직선부를 연장한 직선 상에 위치하는 마스크.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 직선부를 연장한 직선과 상기 제 2 직선부를 연장한 직선은 제 1 의 각도로 교차하고 있고,
    상기 제 3 직선부를 연장한 직선과 상기 제 4 직선부를 연장한 직선은 상기 제 1 의 각도로 교차하고 있는 마스크.
  18. 제 11 항에 있어서,
    제 5 직선부와, 상기 제 5 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 6 직선부와, 상기 제 5 직선부의 일단부와 상기 제 6 직선부의 일단부를 연결하는 제 5 연결부와, 상기 제 5 직선부의 타단부와 상기 제 6 직선부의 타단부를 연결하는 제 6 연결부를 갖는 제 3 개구 패턴과,
    제 7 직선부와, 상기 제 7 직선부에 대해 소정 각도로 경사지는 제 8 직선부와, 상기 제 7 직선부의 일단부와 상기 제 8 직선부의 일단부를 연결하는 제 7 연결부와, 상기 제 7 직선부의 타단부와 상기 제 8 직선부의 타단부를 연결하는 제 8 연결부를 갖는 제 4 개구 패턴을 구비하고,
    상기 제 1 직선부와, 상기 제 5 직선부는 상이한 방향인 마스크.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 5 직선부와 상기 제 7 직선부는 서로 평행하고,
    상기 제 6 직선부와 상기 제 8 직선부는 서로 평행한 마스크.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 7 직선부는, 상기 제 5 직선부를 연장한 직선 상에 위치하고,
    상기 제 8 직선부는, 상기 제 6 직선부를 연장한 직선 상에 위치하는 마스크.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 직선부를 연장한 직선과 상기 제 2 직선부를 연장한 직선은 제 1 의 각도로 교차하고 있고,
    상기 제 3 직선부를 연장한 직선과 상기 제 4 직선부를 연장한 직선은 상기 제 1 의 각도로 교차하고 있고,
    상기 제 5 직선부를 연장한 직선과 상기 제 6 직선부를 연장한 직선은 제 2 의 각도로 교차하고 있고,
    상기 제 7 직선부를 연장한 직선과 상기 제 8 직선부를 연장한 직선은 상기 제 2 의 각도로 교차하고 있는 마스크.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    노광 광을 투과시키는 기판과, 상기 기판의 표면에 형성된 차광막을 갖고,
    상기 제 1 및 제 2 개구 패턴은, 상기 차광막의 일부를 제거한 투과 패턴으로서 형성되어 있는 마스크.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 개구 패턴과 상기 제 2 개구 패턴 사이의 영역의 적어도 일부에 상기 차광막이 형성되어 있는 마스크.
  24. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판과, 상기 기판의 표면에 형성되고, 노광 광을 반사하는 반사막과, 상기 반사막의 표면에 형성되고, 상기 노광 광을 흡수하는 흡수막을 갖고,
    상기 개구 패턴은, 상기 흡수막의 일부를 제거한 반사 패턴으로서 형성되어 있는 마스크.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 개구 패턴과 상기 제 2 개구 패턴 사이의 영역의 적어도 일부에 상기 흡수막이 형성되어 있는 마스크.
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