KR20230165842A - 리소그래피 장치, 온도 센서 및 광섬유 브래그 격자 센서 - Google Patents

리소그래피 장치, 온도 센서 및 광섬유 브래그 격자 센서 Download PDF

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KR20230165842A
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마헤쉬 우펜드라 아즈가온카르
제라르두스 후베르투스 페트루스 마리아 스윙켈스
라우렌티우스 요하네스 아드리아누스 반 보크호벤
주스트 안드레 클루크키스트
코엔 마틴 빌렘 잔 보스
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에이에스엠엘 홀딩 엔.브이.
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치는 조명 시스템, 투영 시스템, 온도 민감성 물체, 및 상기 온도 민감성 물체에 열적으로 결합되고 입력단, 하류단, 제1 및 제2 산란 피처를 포함하는 도파로 장치 및 검출기를 포함하는 온도 센서를 포함한다. 조명 시스템은 패터닝 장치의 패턴을 조명한다. 투영 시스템은 패턴의 이미지를 기판 상에 투영한다. 온도에 기초하여, 제1 산란 피처는 제1 스펙트럼을 반사시킨다. 제1 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있다. 온도에 기초하여, 제2 산란 피처는 제1 스펙트럼과 상이한 제2 스펙트럼을 반사시킨다. 제2 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있다. 검출기는 입력단으로부터 반사된 제1 및 제2 스펙트럼을 포함하는 방사선을 수신하고 수신된 방사선에 기초하여 측정 신호를 생성하도록 배치된다.

Description

리소그래피 장치, 온도 센서 및 광섬유 브래그 격자 센서
본 출원은 2021년 4월 8일에 출원된 US 출원 63/172,312의 우선권을 주장하며, 그 전문은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 리소그래피 공정에서 EUV 방사선을 조사하는 데 사용될 수 있는 투영 광학 요소에 열 관리 공정이 적용될 수 있다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 도포하는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 스캐닝 방향과 평행하게 또는 역-평행하게(anti-parallel) 타겟부들을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치는 일반적으로 방사선이 패터닝 디바이스에 입사되기 전에 방사선 소스에 의해 생성된 방사선을 컨디셔닝하는 조명 시스템을 포함한다. EUV 광의 패터닝된 빔을 사용하여 기판에 매우 작은 피처를 생성할 수 있다. 극자외선(때때로 소프트 X-선이라고도 함)은 일반적으로 약 5~100nm 범위의 파장을 갖는 전자기 방사선으로 정의된다. 포토리소그래피에서 특정 관심 파장은 13.5nm에서 발생한다.
EUV 광을 생성하는 방법에는 소스 물질을 EUV 범위의 방출선을 갖는 화학 원소를 포함하는 플라즈마 상태로 변환하는 단계가 포함되지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 이러한 요소에는 크세논, 리튬 및 주석이 포함될 수 있지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
종종 레이저 생성 플라즈마("LPP")라고 불리는 이러한 방법 중 하나에서, 원하는 플라즈마는 예를 들어 액적, 스트림 또는 와이어 형태의 소스 물질에 레이저 빔을 조사하여 생성될 수 있다. 종종 방전 생성 플라즈마("DPP")라고 불리는 또 다른 방법에서는, 한 쌍의 전극 사이에 적절한 방출 라인을 갖는 소스 물질을 배치하고 전극 사이에 전기 방전이 발생하도록 함으로써 필요한 플라즈마가 생성될 수 있다.
IC를 제조하는 한 가지 기술은 EUV 방사선의 패터닝된 빔을 기판에 투영하는 것이다. 투영 광학계는 반사기를 사용할 수 있다. EUV 빔은 단면 강도 측면에서 완전히 균일하지 않을 수 있으므로 반사기에 흡수된 광학 에너지가 불균일할 수 있으며, 이로 인해 반사기에 국부적인 온도 차이가 발생하고 그에 따른 변형이 발생할 수 있다. 반사광의 왜곡된 파면은 온도로 인한 변형이 있는 거울을 사용했을 때 발생할 수 있다. 이로 인해 오류 예산이 추가되어, 영향을 받는 열 민감성 구성 요소의 시장성과 경쟁 우위가 감소할 수 있다.
열 민감성 물체의 불균일성을 처리하는 한 가지 방법에는 타겟 가열 시스템과 온도 센서를 사용하는 것이 포함될 수 있다. 온도 센서는 열 민감성 물체의 온도 불균일에 대한 정보를 생성할 수 있으며, 가열 시스템은 온도 센서가 제공한 정보를 기반으로 열 민감성 물체의 상대적으로 낮은 온도 영역에 가열 에너지(예: 레이저)를 공급할 수 있다. 기존의 온도 센서(예: 서미스터)를 사용할 수도 있지만, 이러한 기존 온도는 다양한 문제(예: 구조적 구현 어려움, 제한된 확장성, 전기적 노이즈 등)를 나타낼 수도 있다.
따라서, 온도 보정 방법의 정확성을 높이고, 예를 들어 리소그래피 장치의 투영 광학계에서 열 민감성 물체에 대한 오류 허용 오차를 줄이기 위해 온도 감지 기술을 개선하는 것이 바람직하다.
일부 실시예에서, 리소그래피 장치는 조명 시스템, 투영 시스템, 온도 민감성 물체 및 온도 센서를 포함한다. 조명 시스템은 패터닝 장치의 패턴을 조명하도록 구성된다. 투영 시스템은 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 구성된다. 온도 센서는 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된다. 온도 센서는 도파로 장치와 검출기로 구성된다. 도파로는 입력단, 상기 입력단과 대향하는 하류단, 제1 및 제2 산란 피처를 포함한다. 제1 산란 피처는 제1 산란 피처의 온도에 기초하여 제1 스펙트럼을 반사하도록 구성된다. 제1 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있다. 제2 산란 피처는 제2 산란 피처의 온도에 기초하여 제2 스펙트럼을 반사하도록 구성된다. 제2 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있다. 검출기는 입력단으로부터 반사된 제1 및 제2 스펙트럼을 포함하는 방사선을 수신하고 수신된 방사선에 기초하여 측정 신호를 생성하도록 배치된다.
일부 실시예에서 시스템은 온도 민감성 물체, 온도 센서 및 제어기를 포함한다. 온도 센서는 도파로 장치와 검출기로 구성된다. 온도 센서는 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된다. 도파로 장치는 입력단, 상기 입력단과 대향하는 하류단, 제1 및 제2 산란 피처를 포함한다. 제1 산란 피처는 제1 산란 피처의 온도에 기초하여 제1 스펙트럼을 반사하도록 구성된다. 제1 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있다. 제2 산란 피처는 제2 산란 피처의 온도에 기초하여 제2 스펙트럼을 반사하도록 구성된다. 제2 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있다. 검출기는 입력단으로부터 반사된 제1 및 제2 스펙트럼을 포함하는 방사선을 수신하고 수신된 방사선에 기초하여 측정 신호를 생성하도록 배치된다. 제어기는 측정 신호를 수신하고 측정 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 방법은 가열 소스와 열 연통하는 하나 이상의 산란 피처를 갖는 도파로 장치를 배치하는 단계를 포함한다. 방법은 도파로 장치를 통해 방사선을 전파하는 단계를 더 포함한다. 방법은 하나 이상의 산란 피처에 의해 반사된 방사선을 검출기에서 수신하는 단계(반사된 방사선은 하나 이상의 산란 피처에 대응하는 반사 스펙트럼을 포함함)를 더 포함한다. 방법은 반사된 스펙트럼을 도파로 장치의 온도와 상관시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 가열 소스의 온도를 조정하는 단계를 더 포함한다. 방법은 하나 이상의 산란 피처에 대응하는 조정된 반사 스펙트럼을 조정된 온도에 상관시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다. 본 발명은 본 명세서에서 설명되는 특정한 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 유의한다. 본 명세서에서, 이러한 실시예들은 단지 예시적인 목적으로만 제시된다. 당업자라면, 본 명세서에 포함되는 교시에 기초하여 추가적인 실시예들을 명백히 알 것이다.
본 명세서에 통합되며 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명을 예시하며, 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 당업자가 본 명세서에 설명된 실시예들을 수행하고 사용할 수 있게 하는 역할을 한다.
도 1은 일부 실시예에 따른 반사 리소그래피 장치를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 일부 실시예에 따른 반사 리소그래피 장치를 도시한다.
도 3은 일부 실시예에 따른 리소그래피 셀을 도시한다.
도 4a 및 4b는 일부 실시예에 따른 온도 센서 어레이를 도시한다.
도 5a 및 5b는 일부 실시예에 따른 온도 센서 어레이를 도시한다.
도 6은 일부 실시예에 따른, 방사선 소스에 의해 생성된 방사선 스펙트럼의 예시적인 그래프를 도시한다.
도 7은 일부 실시예에 따른 온도 센서 어레이를 도시한다.
도 8은 일부 실시예에 따른 예시적인 반사 서브 스펙트럼의 그래프를 도시한다.
도 9는 일부 실시예에 따른, 산란 피처의 온도 반응을 보정하기 위한 방법의 단계를 도시한다.
도 10은 일부 실시예에 따른 온도 제어 시스템을 도시한다.
도 11a 및 11b는 일부 실시예에 따른 냉각 시스템 및 온도 센서에 의해 처리되는 대상물을 도시한다.
본 발명의 특징들은, 참조 부호들이 전체적으로 대응하는 요소들을 식별하는 도면들과 함께 고려될 때, 아래에 개시된 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일하고, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 또한, 일반적으로, 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)는 참조 번호가 처음으로 도시되는 도면을 식별한다. 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서 전체에 걸쳐 제공된 도면들은 일정한 스케일의 도면인 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서는 본 발명의 특징들을 구체화하는 1 이상의 실시예를 개시한다. 개시된 실시예(들)는 예시들로서 제공된다. 개시된 실시예(들)에 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다. 청구되는 특징들은 본 명세서에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
본 명세서에서, "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예" 등으로 설명된 실시예(들) 및 이러한 언급들은, 설명된 실시예(들)가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 관련하여 설명되는 경우, 다른 실시예들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 초래하는 것은 명확하게 설명되든지 그렇지 않든지 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.
본 명세서에서, "밑에", "아래에", "더 아래에", "위에", "상에", "더 위에" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 설명의 용이함을 위해 도면들에 나타낸 바와 같은 또 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징의 관계를 설명하는 데 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 방위(orientation)에 추가하여 사용 또는 작동 시 디바이스의 상이한 방위들을 포함하도록 의도된다. 장치는 달리 방위지정(90 도 또는 다른 방위들로 회전)될 수 있으며, 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 설명어들은 마찬가지로 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "약"이라는 용어는 특정 기술에 기초하여 달라질 수 있는 주어진 양(quantity)의 값을 나타낼 수 있다. 특정 기술에 기초하여, "약"이라는 용어는 예를 들어 값의 10 내지 30 %(예를 들어, 값의 ±10 %, ±20 %, 또는 ±30 %) 내에서 변하는 주어진 양의 값을 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 여하한의 그 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 기계-판독가능한 매체 상에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있으며, 이는 1 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 장치)가 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(propagated signal)(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등), 및 그 밖의 것들을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴(routine), 및/또는 명령어들은 본 명세서에서 소정 동작을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 동작은 사실상 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스들로부터 일어난다는 것을 이해하여야 한다.
하지만, 이러한 실시예들을 더 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
예시적인 리소그래피 시스템
도 1은 본 개시의 실시예가 구현될 수 있는 리소그래피 장치(100)의 개략도를 도시한다. 리소그래피 장치(100)는: 방사선 빔(B)(예를 들어, 심자외 또는 극자외 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크, 레티클, 또는 동적 패터닝 디바이스)(MA)를 지지하도록 구성되고, 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 및 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT)을 포함한다. 또한, 리소그래피 장치(100)는 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 시스템(PS)을 갖는다. 리소그래피 장치(100)에서, 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 반사형이다.
조명 시스템(IL)은 방사선 빔(B)을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명 시스템(IL)은 또한 예를 들어 펄스당 에너지, 광자 에너지, 강도, 평균 전력 등 중 하나 이상의 측정값을 제공하는 센서(ES)를 포함할 수 있다. 조명 시스템(IL)은 방사선 빔(B)의 움직임을 측정하기 위한 측정 센서(MS)와 조명 슬릿 균일성을 제어할 수 있는 균일성 보상기(UC)를 포함할 수 있다. 측정 센서(MS)는 다른 위치에도 배치될 수 있다. 예를 들어, 측정 센서(MS)는 기판 테이블(WT) 상에 또는 그 근처에 있을 수 있다.
지지 구조체(MT)는 기준 프레임에 대한 패터닝 디바이스(MA)의 방위, 리소그래피 장치(100)의 디자인, 및 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 센서들을 이용함으로써, 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스(MA)가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다.
"패터닝 디바이스"(MA)라는 용어는, 기판(W)의 타겟부(C)에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔(B)의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은 집적 회로를 형성하기 위해 타겟부(C)에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 장치(MA)는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)의 예로는 레티클, 마스크, 프로그래밍 가능한 거울 어레이, 및 프로그래밍 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상 시프트형 및 감쇠 위상 시프트형과 같은 마스크 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래밍 가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 작은 거울들의 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔(B)에 패턴을 부여한다.
"투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 기판(W) 상의 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 포괄할 수 있다. 다른 가스들이 너무 많은 방사선 또는 전자들을 흡수할 수 있기 때문에, EUV 또는 전자 빔 방사선에 대해 진공 환경이 사용될 수 있다. 그러므로, 진공 벽 및 진공 펌프들의 도움으로 전체 빔 경로에 진공 환경이 제공될 수 있다.
리소그래피 장치(100)는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(WT)(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 타입으로 이루어질 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가적인 기판 테이블(WT)이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 기판 테이블(WT)이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계들이 수행될 수 있다. 몇몇 상황들에서, 추가적인 테이블은 기판 테이블(WT)이 아닐 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 적어도 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 타입으로 이루어질 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 것으로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 잠겨야 함을 의미하는 것이 아니라, 오히려 단지 액체가 노광 시 투영 시스템과 기판 사이에 놓인다는 것을 의미한다.
조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수신한다. 예를 들어, 소스(SO)가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 소스(SO) 및 리소그래피 장치(100)는 분리된 물리적 개체들일 수 있다. 이러한 경우, 소스(SO)는 리소그래피 장치(100)의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔(B)은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)(도시되지 않음)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 소스(SO)는 리소그래피 장치(100)의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
도면을 지나치게 복잡하게 만들지 않기 위해 조명기(IL)에는 표시되지 않은 다른 구성 요소가 포함될 수 있다. 예를 들어, 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 "외측-σ" 및 "내측-σ"라 함)가 조정될 수 있다. 조명기(IL)는 인티그레이터(integrator) 및/또는 콘덴서(미도시)를 포함할 수 있다. 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다. 방사선 빔(B)의 원하는 균일성은 균일성 보상기를 사용하여 유지될 수 있다. 균일성 보상기는 방사선 빔(B)의 균일성을 제어하기 위해 방사선 빔(B)의 경로에서 조정될 수 있는 복수의 돌출부(예를 들어, 핑거)를 포함한다. 센서를 사용하여 방사선 빔(B)의 균일성을 모니터링할 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 리소그래피 장치(100)에서, 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 방사선 빔(B)을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 [예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록] 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(IF1)는 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.
리소그래피 장치(100)는 다음 모드 중 적어도 하나로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔(B)에 부여되는 전체 패턴은 한 번에 타겟부(C) 상으로 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.
3. 다른 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 실질적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)(SO)가 채택되며, 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 프로그래밍 가능한 거울 어레이와 같은 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크리스 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
설명된 사용 모드의 조합 및/또는 변형 또는 완전히 다른 사용 모드가 또한 채용될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 EUV 리소그래피를 위한 EUV 방사선의 빔을 생성하도록 구성된 EUV 방사선 소스를 포함한다. 일반적으로, EUV 방사선 소스는 방사선 시스템 내에 구성되고, 해당 조명 시스템은 EUV 소스의 EUV 방사선 빔을 조절하도록 구성된다.
도 2a는 일부 실시예에 따른 소스 컬렉터 장치(SO), 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 리소그래피 장치(100)(예를 들어, 도 1)를 더 자세히 도시한다. 소스 컬렉터 장치(SO)는 소스 컬렉터 장치(SO)의 인클로징 구조체(enclosing structure, 220) 내에 진공 환경이 유지될 수 있도록 구성되고 배치된다. EUV 방사선 방출 플라즈마(210)가 방전 생성 플라즈마 소스에 의해 형성될 수 있다. EUV 방사선은 전자기 스펙트럼의 EUV 범위 내의 방사선을 방출하도록 초고온 플라즈마(very hot plasma, 210)가 생성되는 가스 또는 증기, 예를 들어 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기에 의해 생성될 수 있다. 초고온 플라즈마(210)는, 예를 들어 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 야기하는 전기적 방전에 의해 생성된다. 방사선의 효율적인 발생을 위해, Xe, Li, Sn 증기 또는 임의의 다른 적절한 가스 또는 증기의, 예를 들어 10 Pa의 분압(partial pressure)이 필요할 수 있다. 일부 실시예에서, EUV 방사선을 생성하기 위해 여기된 주석(Sn)의 플라즈마(예를 들어, 레이저를 통해 여기됨)가 제공된다.
초고온 플라즈마(210)에 의해 방출된 방사선은, 소스 챔버(source chamber, 211)의 개구부(opening) 내에 또는 그 뒤에 위치되는 선택적인 가스 방벽 또는 오염물 트랩(contaminant trap, 230)(몇몇 경우에는, 오염물 방벽 또는 포일 트랩이라고도 함)을 통해, 소스 챔버(211)로부터 컬렉터 챔버(collector chamber, 212) 내로 통과된다. 오염물 트랩(230)은 채널 구조체를 포함할 수 있다. 또한, 오염물 트랩(230)은 가스 방벽, 또는 가스 방벽과 채널 구조체의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 더 도시되는 오염물 트랩 또는 오염물 방벽(230)은 적어도 채널 구조체를 포함한다.
컬렉터 챔버(212)는 소위 스침 입사 컬렉터(grazing incidence collector)일 수 있는 방사선 컬렉터(CO)를 포함할 수 있다. 방사선 컬렉터(CO)는 방사선 컬렉터 상류측(upstream radiation collector side, 251) 및 방사선 컬렉터 하류측(downstream radiation collector side, 252)을 갖는다. 컬렉터(CO)를 통과하는 방사선은 격자 스펙트럼 필터(240)에서 반사되어 가상 소스점(IF)에 집중될 수 있다. 가상 소스점(IF)은 통상적으로 중간 포커스라고 칭해지며, 소스 컬렉터 모듈은 중간 포커스(IF)가 인클로징 구조체(220)에서의 개구부(219)에, 또는 그 부근에 위치되도록 배치된다. 가상 소스점(IF)은 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다. 격자 스펙트럼 필터(240)는 특히 적외선(IR) 방사선을 억제하기 위해 사용된다.
후속하여, 방사선은 조명 시스템(IL)을 가로지르며, 이는 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 세기의 원하는 균일성뿐 아니라, 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 빔(221)의 원하는 각도 분포를 제공하도록 배치된 패싯 필드 미러 장치(222) 및 패싯 퓨필 미러 장치(224)를 포함할 수 있다. 지지 구조체(MT)에 의해 유지되어 있는 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 빔(221)의 반사 시, 패터닝된 빔(226)이 형성되고, 패터닝된 빔(226)은 투영 시스템(PS)에 의하여 반사 요소들(228, 229)을 통해 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 의해 유지되어 있는 기판(W) 상으로 이미징된다.
일반적으로, 도시된 것보다 더 많은 요소가 조명 광학기 유닛(IL) 및 투영 시스템(PS) 내에 존재할 수 있다. 격자 스펙트럼 필터(240)는 리소그래피 장치의 타입에 따라 선택적으로 존재할 수 있다. 또한, 도 2a에 도시된 것보다 더 많은 거울이 존재할 수 있으며, 예를 들어 도 2a에 도시된 것보다 1 내지 6 개 더 많은 반사 요소들이 투영 시스템(PS) 내에 존재할 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 광학 유닛(IL)은 예를 들어 펄스당 에너지, 광자 에너지, 강도, 평균 전력 등 중 하나 이상의 측정값을 제공하는 센서(ES)를 포함할 수 있다. 조명 광학 유닛(IL)은 방사선 빔(B)의 움직임을 측정하기 위한 측정 센서(MS)와 조명 슬릿 균일성을 제어할 수 있는 균일성 보상기(UC)를 포함할 수 있다. 측정 센서(MS)는 다른 위치에도 배치될 수 있다. 예를 들어, 측정 센서(MS)는 기판 테이블(WT) 상에 또는 그 근처에 있을 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같은 컬렉터 광학기(CO)가 단지 컬렉터(또는 컬렉터 거울)의 일 예시로서, 스침 입사 반사기들(253, 254 및 255)을 갖는 네스티드 컬렉터(nested collector)로서 도시된다. 스침 입사 반사기들(253, 254 및 255)은 광학 축선(O) 주위에 축대칭으로 배치되고, 바람직하게는 이 타입의 컬렉터 광학기(CO)는 흔히 DPP 소스라고 하는 방전 생성 플라즈마 소스와 조합하여 사용될 수 있다.
도 2b는 일부 실시예에 따른, 리소그래피 장치(100)(예를 들어, 도 1)의 선택된 부분의 개략도를 도시하되, 소스 컬렉터 장치(SO)에 대안적인 컬렉터 광학기를 구비한 도면이다. (명확한 설명을 위해) 도 2b에 도시되지 않은, 도 2a에 도시된 구조가 도 2b를 참조하는 실시예에 여전히 포함될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 도 2a의 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 도 2b의 요소는 도 2a를 참조하여 설명한 것과 동일하거나 실질적으로 유사한 구조 및 기능을 갖는다. 일부 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 예를 들어 EUV 광의 패터닝된 빔으로 레지스트 코팅된 웨이퍼와 같은 기판(W)을 노광시키는 데 사용될 수 있다. 도 2b에서, 조명 시스템(IL)과 투영 시스템(PS)은 소스 컬렉터 장치(SO)로부터의 EUV 광을 사용하는 노광 장치(예를 들어, 스텝, 스캐너, 스텝 및 스캔 시스템, 직접 기록 시스템, 접점 및/또는 근접 마스크를 사용하는 장치 등과 같은 집적 회로 노광 툴)로 결합되어 표현된다. 리소그래피 장치(100)는 또한 기판(W)을 조사하기 위해 노광 장치(256) 내로의 경로를 따라 고온 플라즈마(210)로부터의 EUV 광을 반사시키는 컬렉터 광학기(258)를 포함할 수 있다. 컬렉터 광학기(258)는, 예를 들어, 몰리브덴 및 실리콘의 교번 층을 갖는 경사형 다층 코팅, 및 경우에 따라 하나 이상의 고온 확산 방치층, 평활화 층, 캡핑 층 및/또는 에칭 정지 층을 갖는, 장형 타원체(즉, 장축을 중심으로 회전된 타원) 형태의 반사 표면을 갖는 유사 수직 입사 컬렉터 거울을 포함할 수 있다.
예시적인 리소그래피 셀
도 3은 일부 실시예에 따른, 때때로 리소셀 또는 클러스터라고도 불리는 리소그래피 셀(300)을 도시한다. 리소그래피 장치(100)는 리소그래피 셀(300)의 일부를 형성할 수 있다. 리소그래피 셀(300)은 또한 기판에 대한 노광 전 및 노광 후 프로세스를 수행하기 위한 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다. 일반적으로 여기에는 레지스트 층을 증착하는 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하는 현상기(DE), 냉각 플레이트(CH) 및 베이킹 플레이트(BK)가 포함된다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이를 상이한 프로세스 장치들 간에 이동시키며, 리소그래피 장치(100)의 로딩 베이(LB)에 이들을 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 디바이스는 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어될 수 있는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있고, 감독 제어 시스템은 또한 예컨대 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 따라서, 스루풋 및 처리 효율성을 최대화하기 위해 다양한 장치가 작동될 수 있다.
예시적인 온도 제어 시스템
툴 온도의 변화 및/또는 불균일성이 장치 성능 및/또는 온도에 민감한 프로세스의 실행에 영향을 미칠 수 있는 수많은 기술 분야가 있다. EUV 리소그래피 장치에서 한 가지 예를 찾을 수 있다. EUV 방사선을 수신하는 반사기는 광학 표면의 가열이 불균일해질 수 있다. 광학 표면의 불균일한 국부 온도로 인해 발생하는 오류(예: 변형)는 리소그래피 정확도에 영향을 주어 패턴 전사 품질을 저하시키고 장치 수율을 감소시킬 수 있다(예: 부적합 장치는 폐기되거나 낭비됨). 온도 센서는 열 민감성 물체의 온도 불균일성에 관한 정보를 생성하는 데 사용될 수 있다. 온도 제어 시스템은 온도 센서가 제공하는 정보를 기반으로 열을 공급(예: 레이저 사용) 및/또는 열 제거(예: 냉각 시스템 사용)하여 국부적 온도를 조정할 수 있다. 기존 온도 센서(예: 서미스터)를 사용할 수 있지만 이는 다양한 문제(예: 구조적 제한, 제한된 확장성, 전기적 노이즈 등)를 나타낼 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예에 따른 대상물(400) 및 온도 센서 어레이(402)를 도시한다. 일부 실시예에서, 대상물(400)은 예를 들어 방사선을 수용하는 광학 요소[예를 들어, 패싯 필드 미러 장치(222), 패싯 퓨필 미러 장치(224), 반사 요소(228 또는 229)(도 2a 또는 도 2b) 등]일 수 있다. 대상물(400)은 바디(404)와 표면(406)을 포함할 수 있다. 표면(406)은 광학 표면(예를 들어, 반사 표면)일 수 있다. 도 4a는 측면도 및 측면도에 대한 온도 센서 어레이(402)의 배열을 도시한다. 도 4b는 표면(406)의 시스루 정면도와 정면도에 대한 온도 센서 어레이(402)의 배열을 도시한다. 도 4a 및 4b는 대안적이거나 결합 가능한 배열을 도시한다.
일부 실시예에서, 대상물(400)은 온도 변화 및/또는 비균일성과 관련된 문제를 갖는 임의의 방식의 대상물일 수 있으며, 온도 변화 및/또는 비균일성이 광학 에너지에 대한 직접적인 노출에 의해 야기되는지 여부에 관계없이[예를 들어, 마스크 테이블(MT), 웨이퍼 테이블(WT)(도 1), 지지 구조체, 센서 프레임, 구동 스테이지, 시스템 계측 기능에 사용되는 반사 및/또는 투과 패턴을 갖는 기판 등], 온도 변화 및/또는 비균일성이 야기되는 온도 변화와 관련된 문제를 갖는 임의의 대상물일 수 있다. 예를 들어, 대상물(400)은 리소그래피와 관련되지 않은 시스템에 배치되는 장치일 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 변화 및/또는 불균일성의 다른 원인에는 전자 장치의 열 방출, 주변 기체 흐름 등이 포함될 수 있다.
일부 실시예에서, 대상물(400)은 온도 민감성 물체이다. 장치 및 하드웨어와 관련하여, "온도 민감성"이라는 용어는 구조의 온도 변화에 기초한 성능 변화에 민감한 구조를 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 대상물(400)은 온도 변화 및/또는 불균일성을 발생시켜 바람직하지 않은 효과를 유발할 수 있다. 예를 들어, 대상물(400)이 광학 요소인 경우 온도 변화 및/또는 불균일로 인해 광학 요소가 휘어질 수 있으며, 그에 따라 광학 요소를 사용할 때 광학 수차가 발생할 수 있다. 따라서, 대상물(400)은 온도 민감성 물체로 지칭될 수 있고, 표면(406)은 온도 민감성 표면으로 지칭될 수 있다.
일부 실시예에서, 온도 센서 어레이(402)는 온도 센서 요소(402a 내지 402d)를 포함할 수 있다. 온도 센서 어레이(402)는 대상물(400)에 열적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서 어레이(402)는 대상물(400)과 접촉할 수 있고, 온도 센서 어레이(402)는 바디(404) 내에 내장될 수 있으며[도 4a에 도시된 바와 같이], 온도 센서 어레이(402)는 대상물(400)의 표면에 부착될 수 있다. 표면(406)이 광학 표면인 실시예에서, 온도 센서 어레이(402)를 표면(406) 상에 배치하는 것은 해로울 수 있다. 추가적으로, 바디(404)는 두꺼운 블록일 수 있으므로, 대상물(400)의 뒷면[예를 들어, 표면(406)의 반대쪽]에 온도 센서 어레이(402)를 부착함으로써 표면(406)의 온도를 측정하는 것이 어려워진다. 그러므로, 바디(404)는 온도 센서 요소(402a 내지 402d)가 삽입될 수 있는 리세스를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 온도 센서 요소(402a 내지 402d)는 대상물(400)의 뒷면을 통해 표면(406)에 근접하게 배치될 수 있다. 바디(404)의 리세스는 임의의 적절한 기술(예를 들어, 드릴링, 몰딩 등)을 사용하여 제조될 수 있다. 온도 센서 요소(402a 내지 402d)가 표면(406)에 근접하면 온도 센서 어레이가 표면(406)의 서로 다른 영역의 국부적 온도를 감지할 수 있다. 대략적인 감지 영역은 도 4b에서 점선 원으로 표시된다.
일부 실시예에서는 4개의 온도 센서 요소가 비제한적인 예로서 개시된다(예를 들어, 도 4a 및 4b에 도시됨). 온도 센서 요소의 수는 예를 들어 특정 구조 및 감지 제약을 수용하기 위해 4개가 아닐 수 있다는 점을 이해해야 한다. 온도 센서 어레이(402)는 대응하는 온도 센서 요소(402a 내지 402d)에 전기적으로 결합된 배선(408a 내지 408d)을 더 포함할 수 있다. 온도 센서 요소(402a 내지 402d) 각각은 서미스터, 예를 들어 부온도 계수(NTC) 저항기를 포함할 수 있다. 배선(408a 내지 408d)은 전기 모니터링 장치(들)(예를 들어, 전류계, 멀티미터 등)(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 표면(406)이 다양한 양의 열 에너지(예를 들어 방사선 빔으로부터)를 흡수함에 따라 전기 모니터링 장치(들)는 온도의 국지적 변화를 감지할 수 있다.
일부 실시예에서는 표면(406)의 고해상도 온도 또는 히트 맵을 얻는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 4개의 온도 센서 요소(포인트 센서)에서 제공되는 온도 데이터는 고해상도 온도 맵을 얻기에는 충분하지 않거나 너무 거칠 수 있다. 이러한 한계를 극복하는 한 가지 기술은 더 높은 밀도의 온도 센서 요소를 구현하는 것이다. 이러한 구현의 문제점은 대상물(400)이 고밀도 온도 센서 구현을 위해 많은 수의 리세스를 지지할 수 없다는 점일 수 있다. 일반적인 서미스터의 경우 리세스는 수 밀리미터 또는 수십 밀리미터 정도의 치수(예: 깊이, 직경 등)를 가질 수 있다. 서미스터의 밀도가 높을수록 바디(404)에서 질량의 상당 부분이 제거되어 대상물(400)이 구조적으로 불안정해질 수 있다. 예에서, 구조적 불안정성은 온도 변화 및/또는 불균일성 하에서 뒤틀림 효과를 악화시켜 의도된 목적에 따라 대상물(400)를 사용할 수 없게 만들 수 있다. 더욱이, 서미스터와 같은 종래의 온도 센서는 바람직하지 않은 추가적 문제[예를 들어, 센서를 통과하는 전류를 통한 바람직하지 않은 가열, 배선(408a 내지 408d)의 전기 간섭 등]을 야기할 수 있다.
일부 종래의 온도 센서 요소의 위에서 논의된 제한 사항을 해결하기 위해, 일부 실시예에서 산란 피처를 갖는 도파로가 분산 온도 센서로 구성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 일부 실시예에 따른 대상물(500) 및 온도 센서 어레이(502)를 도시한다. 일부 실시예에서, 대상물(500)은 바디(504)와 표면(506)을 포함할 수 있다. 달리 언급하지 않는 한, 대상물(500), 바디(504) 및 표면(506)은 도 4의 유사한 번호가 매겨진 요소[예를 들어, 대상물(400), 바디(404) 및 표면(406)]와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있으므로 중복되는 설명은 반복되지 않는다. 도 5a는 측면도 및 측면도에 대한 온도 센서(502)의 배열을 도시한다. 도 5b는 표면(506)의 시스루 정면도와 정면도에 대한 온도 센서(502)의 배열을 도시한다. 도 5a 및 5b는 대안적이거나 결합 가능한 배열(예를 들어, 서로 다른 깊이로 및/또는 나란히 배열된 도파로)을 도시한다.
일부 실시예에서, 온도 센서(502)는 도파로 장치(510)를 포함할 수 있다. 도파로 장치(510)는 산란 피처(512)(예를 들어, 제1 산란 피처) 및 산란 피처(514)(예를 들어, 제2 산란 피처)를 포함할 수 있다. "도파로 장치" 등의 용어는 방사선을 공동 및/또는 매체에 가두어 방사선을 전파할 수 있는 장치를 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 도파로 장치의 예로는 광섬유가 있다. 광섬유는 단일 모드 또는 다중 모드일 수 있다. 도파로 장치의 또 다른 예는 마이크로파 공동이다. 도파로 장치의 또 다른 예는 기판에 부착된 광투과성 물질의 스트립이다(예를 들어, 광자 회로에서 볼 수 있음). 도파로 장치(510)는 하나 이상의 추가적인 산란 피처(516)를 더 포함할 수 있다. 산란 피처(512, 514)는 하나 이상의 추가적인 산란 피처(516)와 함께 도파로 장치(510)를 따라 직렬로 배치될 수 있다. 온도 센서(502)는 인터로게이터(interrogator) 장치(518)를 더 포함할 수 있다. 인터로게이터 장치(518)는 방사선 소스(520) 및/또는 검출기(522)를 포함할 수 있다. 방사선 소스(520)와 검출기(522)는 단일 인터로게이터 내에 구성될 필요가 없다는 것이 이해되어야 한다[즉, 방사선 소스(520)와 검출기(522)는 서로 독립적으로 배열될 수 있음]. 온도 센서(502)는 대상물(500)에 열적으로 결합된 하나 이상의 추가적인 도파로 장치(524)를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가적인 도파로 장치(524) 각각은 산란 피처(526)를 포함할 수 있다[예를 들어, 산란 피처(512, 514 및/또는 516)에 대해 설명된 바와 같음].
일부 실시예에서, 온도 센서(502)는 대상물(500)에 열적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(502)는 대상물(500)과 접촉할 수 있고, 온도 센서(502)는 바디(504)의 중공 경로 내에 내장될 수 있으며[도 5a에 도시된 바와 같이], 온도 센서(502)는 대상물(500)의 표면에 부착될 수 있다. 바디(504)의 중공 경로는 임의의 적절한 기술(예를 들어, 드릴링, 몰딩 등)을 사용하여 제조될 수 있다.
일부 실시예에서, 방사선 소스(520)는 적어도 제1 및 제2의 상이한 스펙트럼(예를 들어, 적어도 제1 및 제2의 상이한 파장)을 포함하는 입력 방사선을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예에 따라 방사선 소스(520)에 의해 생성된 입력 방사선의 스펙트럼의 예시적인 그래프를 도시하는 도 6은 설명을 위해 간략하게 참조된다. 그래프의 세로축은 임의 단위(a.u.)의 방사선 강도를 나타내고, 가로축은 임의 단위(a.u.)의 파장을 나타낸다.
일부 실시예에서, 방사선 소스(520)에 의해 생성된 스펙트럼은 광대역 스펙트럼(628)으로 표현될 수 있다. 광대역 스펙트럼(628)은 복수의 서브 스펙트럼의 중첩으로 간주될 수 있다. 더욱이, 방사선 소스(520)는 광대역 스펙트럼(628)을 한꺼번에 생성하는 것으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 방사선 소스(520)는 선택 가능한 서브 스펙트럼을 갖는 조정 가능한 레이저일 수 있다. 광대역 스펙트럼(628)을 생성하도록 구성되는 방사선 소스(520)는, 광대역 스펙트럼(628)이 한꺼번에 생성되는 실시예 또는 시간 간격으로 생성되는 방사선의 집합이 광대역 스펙트럼(628)에 대응하게끔 대응하는 시간 간격으로 서브 스펙트럼이 생성되는 실시예를 참조할 수 있음을 이해해야 한다. 중첩 내에는 서브 스펙트럼(630)(예를 들어, 제1 스펙트럼) 및 서브 스펙트럼(630)과 상이한 서브 스펙트럼(632)(예를 들어, 제2 스펙트럼)이 있을 수 있다. 다른 서브 스펙트럼(도시되지 않음)이 광대역 스펙트럼(628)에 기여하는 서브 스펙트럼(630) 및 서브 스펙트럼(632)과 중첩되어 존재할 수 있다는 것이 이해되어야 할 것이다. 서브 스펙트럼은 협대역(예: 피크 파장을 중심으로 한 좁은 파장 범위), 매우 좁은 피크(예: 델타 함수 유사) 등으로 간주될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 일부 실시예에서 도파로 장치(510)는 입력단(534) 및 하류단(536)[인터로게이터 장치(518), 방사선 소스(520) 및/또는 검출기(522)에 대해 각각 근위 및 원위]를 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가적인 도파로(524)는 또한 입력단(534) 및 하류단(536)에 대해 본 명세서에 설명된 바와 같이 기능하는 입력단 및 하류단을 포함할 수 있다. 입력단(534)은 인터로게이터 장치(518), 방사선 소스(520) 및/또는 검출기(522)에 광학적으로 결합될 수 있다. 입력단(534)은 방사선 소스(520)에 의해 생성된 입력 방사선을 수용하도록 구성될 수 있다. 온도 센서(502)는 터미네이션 장치(538)를 더 포함할 수 있다. 터미네이션 장치(538)는 검출기(540)(예를 들어, 추가적인 검출기) 및/또는 방사선 제거 장치(542)(예를 들어, 빔 덤프)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 광대역 스펙트럼(628)을 갖는 방사선은 도파로 장치(510)를 통해 하류로 이동할 수 있고 도파로 장치(510)의 산란 피처와 상호작용할 수 있다. 예를 들어, 산란 피처(512)는 산란 피처(512)에서의 온도에 기초하여 광대역 스펙트럼(628)(도 6)의 서브 스펙트럼을 반사하도록 구성될 수 있다. 산란 피처(512)에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있다. 반사된 서브 스펙트럼은 예를 들어 서브 스펙트럼(630)일 수 있다(도 6).
일부 실시예에서, 본 예에 설명된 반사 서브 스펙트럼의 특정 선택이 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 산란 피처의 반사 특성은 산란 피처의 설계 매개변수(예를 들어, 재료의 선택, 격자 피치, 선폭 등)에 기초하여 선택될 수 있다. 산란 피처(512)를 지나 전파되는 방사선은 광대역 스펙트럼(628)에서 서브 스펙트럼(630)을 뺀 스펙트럼을 포함할 수 있다는 것도 이해해야 한다.
일부 실시예에서, 산란 피처(512)를 지나 전파되는 방사선은 예를 들어 하류 구조[예를 들어, 다른 산란 피처 및/또는 터미네이션 장치(538)]와 상호작용하기 위해 도파로 장치(510)를 통해 더 하류로 이동할 수 있다. 예를 들어, 산란 피처(514)는 산란 피처(514)에서의 온도에 기초하여 광대역 스펙트럼(628)(도 6)의 서브 스펙트럼을 반사하도록 구성될 수 있다. 산란 피처(514)에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있다. 비제한적인 예로서, 반사된 서브 스펙트럼은 예를 들어(비제한적으로) 서브 스펙트럼(632)(도 6)일 수 있다. 산란 피처(514)를 지나 전파되는 방사선은 산란 피처(512)로부터 수신된 스펙트럼에서 서브 스펙트럼(632)을 제외한 스펙트럼[즉, 광대역 스펙트럼(628)에서 서브 스펙트럼(630 및 632)을 제외한 값]을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 산란 피처(512)를 지나 전파되는 방사선은 하류 구조[예를 들어, 다른 산란 피처 및/또는 터미네이션 장치(538)]와 상호작용하기 위해 도파로 장치(510)를 통해 더 하류로 이동할 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 추가적인 산란 피처(516)는 산란 피처(512 및 514)와 유사하지만 서브 스펙트럼이 서로 다른 기능을 하도록 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 하나 이상의 추가적인 산란 피처(516)는 하나 이상의 산란 피처(516)의 대응하는 위치에서의 온도에 기초하여 대응하는 하나 이상의 추가적인 서브 스펙트럼을 반사하는 동시에 반사되지 않은 방사선이 하류로 전파될 수 있도록 하게끔 구성될 수 있다. 반사된 서브 스펙트럼이 서로 상이하도록 산란 피처를 구성할 수 있다. 이러한 방식으로 반사를 식별하고 반사된 각 서브 스펙트럼을 해당 산란 피처와 상관시키는 것이 가능하다.
일부 실시예에서, 산란 피처(512, 514) 및/또는 하나 이상의 추가적인 산란 피처(516)는 각각 브래그 반사기를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도파로 장치(510)는 광섬유를 포함할 수 있다. 이 시나리오에서, 산란 피처(512, 514) 및/또는 하나 이상의 추가적인 산란 피처(516)는 각각 광섬유 브래그 격자를 포함할 수 있다.
도 7을 간략히 참조하면, 일부 실시예에 따른 온도 센서(702)가 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 온도 센서(702)는 온도 센서(502)의 더 상세한 모습을 나타낼 수도 있다(도 5a 및 5b). 달리 언급하지 않는 한, 도 5a 및 도 5b의 요소와 유사한 참조 번호(예를 들어, 가장 오른쪽 두 자리 숫자를 공유하는 참조 번호)를 갖는 도 7의 요소는 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 단순성을 위해, 유사한 구조와 보기에서 생략된 구조(명확한 설명을 위해)는 자세히 재설명되지 않는다.
온도 센서(502)(도 5a 및 도 5b)를 참조하여 설명된 구조 및 기능에 더하여, 일부 실시예에서 온도 센서(702)는 또한 광학 요소(750)를 포함할 수 있다. 방사선 소스(720)는 광대역 스펙트럼(628)을 포함하는 방사선을 생성할 수 있다(도 6). 광학 요소(750)는 방사선 소스(720)로부터의 방사선을 도파로 장치(710)의 입력단(734)을 향해 지향시키도록 구성될 수 있다. 광대역 스펙트럼(628)을 갖는 방사선은 입력단(734)을 통해 도파로 장치(710)로 방출될 수 있다. 도파로 장치(710)의 산란 피처(712)는 산란 피처(712)의 온도에 기초하여 광대역 스펙트럼(628)(도 6)의 서브 스펙트럼을 반사하도록 구성될 수 있다. 산란 피처(712)에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있다. 반사된 서브 스펙트럼은 예를 들어 서브 스펙트럼(630)일 수 있다(도 6). 산란 피처(714)는 다른 서브 스펙트럼[예를 들어, 서브 스펙트럼(632)(도 6)]과 관련하여 유사한 기능을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 다른 서브 스펙트럼에 대해 추가적인 산란 피처가 구현될 수 있다는 점도 이해해야 한다.
일부 실시예에서, 검출기(722)는 입력단(734) 또는 그 부근에 배치된다. 광학 요소(750)는 반사된 방사선을 검출기(722)로 지향시키도록 더 구성될 수 있다. 반사된 방사선은 서브 스펙트럼(630 및 632)(도 6)을 갖는 방사선, 즉 산란 피처(712 및 714)에 의해 반사된 방사선을 포함할 수 있다. 전송된 방사선은 하류단(736)를 통해 도파로 장치(710)를 빠져나가기 위해 하류측으로 계속해서 이어질 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 일부 실시예에서, 검출기(522)는 산란 피처(512, 514, 516 및/또는 526)에 의해 반사된 서브 스펙트럼[예를 들어, 서브 스펙트럼(630 및 632)의 반사]을 포함하는 방사선을 수신하도록 입력단(534)에 배치될 수 있다. 검출기(522)는 분광계, 오실로스코프, 스펙트럼 분석기, 파장 분석 장치 등을 포함할 수 있다. 반사된 서브 스펙트럼이 직접 측정될 수 있기 때문에, 입력단(534)으로부터 반사된 서브 스펙트럼을 수신하도록 검출기(522)를 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 간접 측정은 하류단(536)에서 하류 방사선을 수신하도록 검출기를 배치하고 입력 방사선으로부터 제거된 누락된 서브 스펙트럼을 분석하는 것일 수 있다. 그러나, 후자의 배열은 감쇠 및 잘못된 산란 피처로 인해 불확실성이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 감지된 스펙트럼을 분석하기 위한 처리 시간이 길어질 수 있다. 도파로 장치의 산란 피처에 의해 "반사된" 방사선의 맥락에서, "반사하다", "반사된", "후방 산란" 등의 용어는 원래 하류로 전파되는 방사선이 산란 피처와 상호 작용한 후 상류로 전파되는 것을 지칭하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 검출기(522)는 산란 피처에 의해 반사된 서브 스펙트럼을 포함하는 수신된 방사선에 기초하여 측정 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 측정 신호는 산란 피처(512, 514) 및/또는 하나 이상의 추가적인 산란 피처(516)에 근접한 위치에 대응하는 온도 정보를 포함할 수 있다. 도파로 장치는 서미스터보다 훨씬 작게 제작될 수 있으므로, 다수의 산란 피처가 표면(506)에 근접하게 분포될 수 있다. 예를 들어, 섬유 브래그 격자(즉, 산란 피처)를 갖는 광섬유는 대략 100 마이크론의 단면 치수(예: 직경)로 제조될 수 있다. 도파로 장치의 크기 요구 사항은 서미스터보다 훨씬 작을 수 있다.
따라서, 일부 실시예에서 산란 피처는 온도 맵에 대한 확장 가능한 솔루션을 제공한다. 산란 피처는 서미스터에 비해 소형화되고 매우 높은 밀도로 배열될 수 있다. 각 산란 피처는 온도 지도의 픽셀이 될 수 있다. 이러한 방식으로, 측정 신호는 표면(506)의 고분해능 온도 맵 정보를 포함할 수 있으며, 이는 도 4a 및 4a의 거친 4점 서미스터 설정과 대조적이다. 일부 실시예에서, 도파로 장치(510)는 표면(506)의 곡률에 일치하도록 곡선으로 배치될 수 있다.
표면(506)의 고분해능 온도 맵을 얻기 위해, 일부 실시예에서 도파로 장치(510) 및 하나 이상의 추가적인 도파로 장치(524)는 도 5b에 도시된 바와 같이 배열될 수 있다. 이러한 배열에서, 하나 이상의 추가적인 도파로 장치(524)는 도파로 장치(510)와 실질적으로 평행하고 이격되어 배치될 수 있다. 하나 이상의 추가적인 도파로 장치(524) 각각의 산란 피처(526)는 산란 피처(526) 중 대응하는 것에서의 온도에 기초하여 상이한 스펙트럼을 반사하고 산란 피처(526) 중 대응하는 것에 의해 반사되지 않은 방사선을 투과시키도록 구성될 수 있다. 검출기(522)는 하나 이상의 추가적인 도파로(524)에 대응하는 추가적인 측정 채널을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 대응하는 채널 식별자로 온도 정보를 태깅함으로써 위치 구별(예를 들어, 픽셀 구별)을 유지하면서 도파로 장치(510)와 하나 이상의 추가적인 도파로(524) 각각을 동일하거나 유사하게 만드는 것이 가능하다.
일부 실시예에서, 도파로 장치(510) 및 하나 이상의 추가적인 도파로 장치(524)는 도 5a에 도시된 바와 같이 배열될 수 있다. 이 배열에서, 하나 이상의 추가적인 도파로 장치(524)는 대상물(500) 내의 하나 이상의 서로 다른 깊이에 배치될 수 있다. 하나 이상의 깊이는 표면(506)에 대해[또는 표면(506)이 곡선인 시나리오에서는 표면(506)의 평균적인 편평한 평면에 대해] 측정될 수 있다. 이러한 방식으로, 온도 센서는 바디 전체에 촘촘하게 분포될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어기(544)(또는 다른 제어기 또는 프로세서)는 검출기(522)로부터 측정 신호를 수신하고 대상물(500)의 고해상도 2차원 또는 3차원 온도 맵을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 도파로 장치(510 및/또는 524)는 표면에 부착되거나 대상물(500)의 트렌치(trench)에 슬롯되는 것과는 반대로 대상물(500)에 둘러싸일 수 있다. 이러한 배열을 갖는 이유는 임계 표면에 도파로 장치(510)를 부착하는 것이 임계 표면의 성능을 방해할 수 있기 때문일 수 있다(예를 들어, 반사 표면에 도파로 장치를 부착하는 것은 반사 성능에 영향을 미칠 수 있음). 이러한 배열을 갖는 또 다른 이유는 도파로 장치(510)를 바디(504)에 삽입하기 위해 개방형 트렌치를 남겨두면 대상물(500)에 구조적 안정성 문제를 일으킬 수 있다는 점일 수 있다. 도파로 장치(510)의 모든 측면을 바디(504)의 재료로 둘러싸는 것에 의해, 대상물(500)의 구조적 안정성이 향상된다.
일부 실시예에서, 도파로 장치(510)는 산란 피처(512 및 514)가 온도 민감성 표면의 다른 영역과 열 전달되도록 온도 민감성 표면(506)(예를 들어, 광학 표면)에 근접하게 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 도파로 장치(510)의 길이는 표면(506)(예를 들어, 온도 민감성 표면)에 수직인 방향을 따라 배치될 수 있다. 이러한 배열을 통해 표면(506)에서 멀어지는(또는 표면을 향하는) 방향으로 대상물(500)의 온도 구배를 측정할 수 있다.
일부 실시예에서, 도파로 장치(510 및/또는 524)는 굴곡부를 가질 수 있다(예를 들어, 광섬유는 최대 굴곡 반경까지 굴곡될 수 있음). 일부 실시예에서, 도파로 장치(510 및/또는 524)는 굽힘 민감성(bend-insensitive) 광섬유일 수 있다. 일부 실시예에서, 도파로 장치(510 및/또는 524)는 대상물(500) 내부에 나선형 패턴으로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 도파로 장치(510 및/또는 524)는 대상물(500) 내부에 사문형 패턴으로 배열될 수 있다. 이러한 배열을 사용하는 이유는 온도 측정의 공간 분해능을 높이기 위해 감지 요소를 조밀하게 분산시키기 위함이다. 예시적인 배열은 제한되지 않으며, 다른 배열 및 배열의 조합이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일부 실시예에서, 도 5a 및 5b에 도시된 배열은 결합 가능하다. 예를 들어, 도파로 장치는 "메쉬" 패턴으로 배열될 수 있다. 제1 깊이의 도파로 장치는 도 5b에 도시된 바와 같이 배열될 수 있다. 이후, 제1 깊이와 상이한 제2 깊이에서, 도파로 장치는 제1 깊이의 도파로 장치 방향에 대해 수직으로(또는 특정 각도로) 배열되도록 배열될 수 있다.
일부 실시예에서, 온도 센서(502)를 사용하는 시스템(예를 들어, 리소그래피 시스템)은 또한 제어기(544) 및 가열 시스템(546)을 포함할 수 있다. 가열 시스템(546)은 가열 시스템(546)뿐만 아니라 다른 시스템(예를 들어 냉각 시스템)도 포함하는 온도 제어 시스템의 일부일 수 있다. 가열 시스템은 대상물(500)의 적어도 일부를 가열하도록 구성될 수 있다. 가열은 예를 들어 표면(506)의 뒤틀림을 방지하기 위해 대상물(500)의 온도 불균일성을 감소시키는 표면(506)의 특정 영역을 목표로 할 수 있다. 제어기(544)는 검출기(522)로부터 측정 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어기(544)는 측정 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 더 구성될 수 있다. 온도 제어 시스템은 제어기(544)로부터 제어 신호를 수신하여 수신된 제어 신호에 기초하여 대상물(500)의 적어도 일부의 온도를 조정할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호는 대상물(500)의 특정 영역(들)을 가열하기 위한 가열 시스템(546)에 대한 명령, 즉 피드백 프로세스를 포함할 수 있다. 도 5a는 가열 시스템(546)이 대상물(500)로부터 멀리 떨어진(분리된) 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예에서 가열 시스템(546)은 대상물(500)에 물리적으로 결합된 가열 요소[예를 들어, 가열 전극(미도시)]를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일부 실시예에서, 가열 시스템(546)은 분리된 가열 소스(도 5a에 도시된 바와 같이)를 포함할 수 있다. 가열 소스는 예를 들어 방사선 소스를 포함할 수 있다. 가열 소스는 레이저 또는 복수의 레이저를 포함할 수 있다. 레이저는 적외선(IR)을 생성하도록 구성될 수 있다. IR은 물체에 열로 쉽게 흡수될 수 있는 파장 영역이다. 레이저는 제어기(544)로부터 수신된 제어 신호에 기초하여 IR 방사선을 대상물(500)의 특정 영역으로 지향되게 하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 시스템(546)의 방사선 소스는 방사선 소스(520)에 의해 제공되는 방사선 대신에 또는 이에 추가하여 도파로 장치(510)에 입력 방사선을 제공하도록 구성될 수 있다. 가열 시스템(546)의 방사선 소스로부터의 방사선은 예를 들어 광섬유를 사용하여 도파로 장치(510)의 입력단(534)으로 라우팅될 수 있다. 입력단(534)은 가열 시스템(546)의 방사선 소스로부터 방사선을 수용하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 터미네이션 장치(538), 검출기(540) 및/또는 방사선 제거 장치(542)는 하류단(536)에 배치될 수 있다. 터미네이션 장치(538)는 도파로 장치(510)의 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선을 수신하도록 구성될 수 있다. 도파로 장치(510)의 부적절한 종단으로 인한 역반사를 방지하기 위해, 방사선 제거 장치(542)는 하류단(536)으로부터 수신된 방사선을 제거하도록 구성될 수 있다. 제거 메커니즘은 예를 들어 광-열 에너지 변환을 사용한 에너지 소산일 수 있다.
일부 실시예에서, 검출기(540)는 주기적 구조체를 통해 전송된 방사선을 수신하고 측정 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 제어기는 측정 신호를 수신하고 측정 신호에 기초하여 진단 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. 제어기는 예를 들어 제어기(544) 또는 다른 제어기(예를 들어 다른 시스템의 일부인 프로세서)일 수 있다. 검출기(540)는 분광계, 오실로스코프, 스펙트럼 분석기, 파장 분석 장치 등을 포함할 수 있다. 진단 정보는 예를 들어 입력 방사선을 생성하는 방사선 소스[예를 들어 방사선 소스(520)]의 상태, 산란 피처의 상태(예를 들어 작동 순서, 위험, 실패) 등을 포함할 수 있다. 진단 정보는 입력단(534)에서의 방사선 입력과 하류단(536)에서의 방사선 출력을 비교하기 위해 제어기를 사용하여 더욱 향상될 수 있다.
일부 실시예에서, 대상물(500)은 변형 가능한 광학 요소, 예를 들어 변형 가능한 거울일 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(544)로부터의 제어 신호는 변형 가능한 광학 요소의 부분을 작동시키기 위한 명령을 포함할 수 있다. 변형 가능한 광학 요소는 제어 신호를 수신하고 수신된 제어 신호에 기초하여 그 모양을 조정할 수 있다. 이러한 방식으로, 온도 변화로 인한 변형 가능한 광학 요소의 휘어짐은 변형 가능한 광학 요소를 적절하게 성형함으로써 보상될 수 있다.
온도에 따른 산란 피처의 반사 거동을 정확하게 보정하는 것이 바람직하다. 산란 특성의 온도 변화는 반사된 서브 스펙트럼에 측정 가능한 변화를 일으킬 수 있다. 도 8은 일부 실시예에 따른 예시적인 반사 서브 스펙트럼의 그래프를 도시한다. 달리 언급하지 않는 한, 도 6의 요소와 유사한 참조 번호(예를 들어, 가장 오른쪽 두 자리 숫자를 공유하는 참조 번호)를 갖는 도 8의 요소는 유사한 특성을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 반사된 서브 스펙트럼(830)은 주어진 온도에서 산란 피처(512)(도 5)에 의해 반사된 방사선에 대응할 수 있다. 산란 피처(512)(도 5) 주변 영역은 이전에 설명한 바와 같이 온도 변화를 겪을 수 있다. 산란 피처(512)(도 5)의 온도 변화로 인해 반사된 스펙트럼이 반사된 서브 스펙트럼(830')의 스펙트럼으로 변경될 수 있다. 온도 변화로 인한 반사 서브 스펙트럼의 변화는 예를 들어 중심 파장의 변화, 강도의 변화, 대역폭의 변화, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 산란 피처(514)(도 5)의 온도 변화는 반사된 서브 스펙트럼(832)이 반사된 서브 스펙트럼(832)보다 더 짧은 파장을 갖는 반사된 서브 스펙트럼(832')으로 이동되는 것에 대응할 수 있다. 반사된 서브 스펙트럼(848')으로 이동되는 반사된 서브 스펙트럼(848)은 다른 산란 피처의 온도 변화에 대응할 수 있다.
지금까지 설명된 일부 실시예에서, 산란 피처(512, 514, 516 및/또는 526)는 의도적으로 설계된 산란 피처(예를 들어, 광섬유 브래그 격자)를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 산란 피처(512, 514, 516 및/또는 526)는 도파로 장치(510)의 제조 동안 무작위로 형성된 비공학적 피처일 수 있다. 예를 들어, 균일한 광섬유를 제조하는 동안 결함이나 부적합이 무작위로 발생할 수 있다. 무작위로 형성된 결함이나 부적합은 빛을 산란시킬 수 있으며 산란 피처로 유효하게 기능할 수 있다.
일부 실시예에서, 무작위로 형성된 산란 피처의 산란 거동은 정량화하기 어려울 수 있다. 그러나 예측 가능한 산란 거동의 부족을 보완하기 위해 감지 방법을 구현할 수 있다. 예를 들어, 도파로 장치(510) 내로 방출된 입력 방사선은 미리 정의된 펄스(예를 들어, 알려진 타이밍, 위상 및/또는 스펙트럼을 가짐)일 수 있다. 무작위로 형성된 산란 피처의 정확한 위치가 알려지지 않더라도, 무작위로 형성된 산란 피처는 방사선을 검출기(540)를 향해 후방 산란시킬 수 있다. 이후, 도파로 장치(510)에서의 산란 이벤트의 위치는 입력 방사선의 이동 시간 분석과 후속적으로 반환되는 후방 산란 방사선에 기초하여 결정될 수 있다. 무작위로 형성된 산란 피처의 위치는 도파로 장치(510) 전체에 걸쳐 편재할 수 있으므로, 온도 센서(502)는 이산화된 온도 센서와는 대조적으로 연속적인 온도 센서일 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 후방 산란 이벤트에 대응하는 서브 스펙트럼은 도파로 장치(510)의 대응하는 위치에서의 온도에 의존할 수 있다. 후방 산란된 서브 스펙트럼은 적합한 파장/주파수 분석 방법을 사용하여 분석할 수 있다. 비제한적인 예로서, 검출기(540)에 의해 생성된 측정 신호는 OTDR(Optical Time Domain Reflectometry) 또는 OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry)을 사용하여 분석될 수 있다.
도 9는 일부 실시예에 따른, 산란 피처의 온도 반응을 보정하기 위한 방법의 단계를 도시한다. 보정 프로세스에는 반사된 스펙트럼의 다양한 상태를 산란 특성의 해당 온도와 연관시키는 작업이 포함될 수 있다. 단계(902)에서, 하나 이상의 산란 피처를 갖는 도파로 장치는 가열 소스와 열 연통하도록 배치된다(예를 들어, 오븐에 배치됨). 단계(904)에서, 방사선은 도파로 장치를 통해 전파된다. 단계(906)에서, 하나 이상의 산란 피처에 의해 반사된 방사선이 검출기에서 수신된다. 단계(908)에서, 반사된 스펙트럼은 도파로 장치의 온도[즉, 산란 피처(들)의 온도]와 상관된다. 단계(910)에서, 가열 소스를 조절하여 온도를 조절한다. 단계(912)에서, 하나 이상의 산란 피처에 대응하는 조정된 반사 스펙트럼은 도파로 장치의 조정된 온도와 상관된다. 이 과정은 여러 온도에서 반복된다. 이러한 방식으로 각 산란 피처의 온도 반응을 정량화할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 산란 피처의 온도 응답은 제어기(544)에 프로그래밍될 수 있다(도 5). 또한, 도 9의 보정 방법의 단계는 의도적으로 설계된 산란 피처와 무작위로 형성된 산란 피처 모두에 적용될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 9의 방법의 단계는 임의의 가능한 순서로 수행될 수 있으며, 모든 단계가 수행될 필요는 없다. 더욱이, 위에 설명된 도 9의 방법의 단계는 단지 단계의 예를 반영할 뿐 제한하는 것은 아니다. 즉, 추가적인 방법의 단계 및 기능이 본 명세서에 설명된 실시예에 기초하여 구상될 수 있다.
이전에 설명된 일부 실시예와 관련하여, 가열 시스템(546)은 가열 시스템(546)뿐만 아니라 다른 시스템(예를 들어 냉각 시스템)을 포함하는 온도 제어 시스템의 일부일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 10은 일부 실시예에 따른 온도 제어 시스템(1052)을 도시한다. 일부 실시예에서, 온도 제어 시스템은 온도 민감성 물체를 갖는 실시예에서 구현될 수 있다(예를 들어, 도 5a, 5b 및 7에서). 달리 언급하지 않는 한, 도 5a, 도 5b 및 도 7의 요소와 유사한 참조 번호(예를 들어, 가장 오른쪽 두 자리 숫자를 공유하는 참조 번호)를 갖는 도 10의 요소는 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 단순성을 위해, 유사한 구조와 보기에서 생략된 구조(명확한 설명을 위해)는 자세히 재설명되지 않는다.
일부 실시예에서, 온도 제어 시스템(1052)은 가열 시스템(1046) 및/또는 냉각 시스템(1058)을 포함할 수 있으며, 이들 모두는 대상물(1000)의 적어도 일부의 온도를 조정하도록 구성될 수 있다. 대상물(1000)의 특정 위치의 온도를 조정하면 온도 불균일을 줄이고 그에 따른 부작용(예: 표면 뒤틀림)을 줄일 수 있다. 대상물(1000)은 온도 민감성 대상물일 수 있다. 대상물(1000)는 바디(1004) 및 표면(1006)(예를 들어, 온도 민감성 표면)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 시스템(1046)은 방사선 소스(1054) 및 광학 시스템(1056)을 포함할 수 있다. 방사선 소스(1054)는 대상물(1000)의 적어도 일부를 조사하기 위한 방사선(1057)을 생성할 수 있다. 광학 시스템(1056)은 대상물(1000)를 향해 방사선(1057)을 지향시킬 수 있다. 광학 시스템(1056)은 임의의 수 및 광학 요소의 조합, 예를 들어 거울(들), 디지털 마이크로미러 장치(들), 렌즈(들), 프리즘(들) 등(미도시)을 포함할 수 있다. 광학 시스템(1056)은 온도 센서[예를 들어, 온도 센서(502)]에 의해 제공되는 피드백 데이터에 기초하여 표면(1006)의 넓은 영역(도 10에 도시된 바와 같이) 또는 표면(1006)의 특정 부분을 조사하도록 방사선(1057)를 지향시키는 데 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
방사선(1057)이 온도 센서 소싱에 사용되는 일부 실시예에서, 광학 시스템(1056)은 방사선(1057)의 적어도 일부를 입력 방사선으로서 도파로 장치의 입력단[예를 들어, 도파로 장치(510)(도 5)의 입력단(534)]으로 지향시키는 데 사용될 수 있다. 입력 방사선은 도 6 및 8을 참조하여 설명된 바와 같이 복수의 서브 스펙트럼을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 대상물(1000)은 하나 이상의 유체 채널(1060)을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 유체 채널(1060)은 표면(1006) 아래의 깊이[예를 들어, 표면(1006)에 대해 측정된 깊이]에 배치될 수 있다. 도 10은 편평한 표면(1006)과 하나 이상의 유체 채널(1060)에 대한 편평한 평면을 도시하지만, 하나 이상의 유체 채널(1060)의 평면은 만곡될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 표면(1006)이 그릇 형상인 경우, 하나 이상의 유체 채널(1060)은 균일한 냉각을 제공하기 위해 표면(1006)의 모양에 일치하도록 만곡될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 유체 채널(1060)은 냉각 시스템(1058)에 유체적으로 연결될 수 있다. 하나 이상의 유체 채널(1060)은 냉각 시스템(1058)으로부터 냉각 유체를 흐르게 하는 데 사용될 수 있다. 가열 시스템(1046)은 온도 불균일성을 감소시키기 위해 대상물(1000)에 열을 주입할 수 있지만, 유체 채널(1060)을 통해 흐르는 냉각 유체는 더 많은 열 관리 옵션(예를 들어, 과열 방지, 온도 안정화, 정상 상태 달성, 특정 영역에서 열 제거 등)을 가능하게 하기 위해 대상물(1000)로부터 열을 제거할 수 있다.
도 11a 및 11b는 일부 실시예에 따른 냉각 시스템 및 온도 센서에 의해 처리되는 대상물(1100)을 도시한다. 달리 언급하지 않는 한, 도 5a, 도 5b, 도 7 및 도 10의 요소와 유사한 참조 번호(예를 들어, 가장 오른쪽 두 자리 숫자를 공유하는 참조 번호)를 갖는 도 11의 요소는 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 단순성을 위해, 유사한 구조와 보기에서 생략된 구조(명확한 설명을 위해)는 자세히 재설명되지 않는다. 도 11a는 측면도 및 측면도에 대한 하나 이상의 도파로 장치(1110)의 배열을 도시한다. 도 11b는 표면(1106)의 시스루 정면도와 정면도에 대한 하나 이상의 도파로 장치(1110)의 배열을 도시한다. 도 5a 및 5b는 대안적이거나 결합 가능한 배열(예를 들어, 서로 다른 깊이로 및/또는 나란히 배열된 도파로)을 도시한다.
일부 실시예에서, 온도 센서는 도 5a, 5b 및 도 6 내지 10과 관련하여 설명된 구조와 기능을 가질 수 있는 하나 이상의 도파로 장치(1110)를 포함한다. 대상물(1100)은 하나 이상의 유체 채널(1160)을 포함할 수 있다. 도 11a는 대상물(1100) 내의 하나 이상의 도파로 장치(1110)의 다양한 가능한(및 결합 가능한) 배치를 도시한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 도파로 장치(1110)는 표면(1106)과 하나 이상의 유체 채널(1160)의 깊이 사이의 깊이에서 대상물(1100)의 중공 경로에 배치될 수 있다. 하나 이상의 도파로 장치(1110)의 길이는 하나 이상의 유체 채널(1160)(도 11b에 도시됨)에 평행하게 또는 하나 이상의 유체 채널(1160)(미도시)에 수직으로 배향될 수 있다. 이러한 배열은 대상물(1100)을 냉각하기 위한 하나 이상의 유체 채널(1160)의 구현과 함께 표면(1106)의 고분해능 온도 매핑을 가능하게 한다. 냉각 시스템(1058)(도 10)으로부터의 냉각 유체는 하나 이상의 유체 채널(1160)을 통해 흐를 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 도파로 장치(1110)는 하나 이상의 유체 채널(1160) 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 이러한 배열은 하나 이상의 유체 채널(1160)에서 흐르는 냉각 유체의 온도가 측정될 수 있도록 한다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 도파로 장치(1110)의 길이는 표면(1106)(미도시)에 수직으로 배향될 수 있다. 이러한 배열은 표면(1106)과 하나 이상의 유체 채널(1160) 사이의 온도 구배가 측정될 수 있도록 한다. 이는 대상물(1100)이 안정적인 온도(예: 정상 상태)에 도달했는지 또는 온도가 여전히 변동하고 있는지 확인하는 데 특히 유용할 수 있다. 이 방법을 사용하여 중요한 광학 부품의 온도를 관리하는 리소그래피 장치는, 리소그래피 공정에 사용되는 고강도 방사선의 노광 사이에 허용될 일시 정지 시간을 결정하여 제조 스루풋을 극대화할 수 있다. 가열 시스템(1046) 및/또는 냉각 시스템(1058)(도 10)을 이용한 온도 제어는 리소그래피 장치에서 기능을 번갈아 수행하는 것과는 반대로 노광 작업과 병행하여 동시에 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 도파로 장치(1110)의 상이한 배열은 서로 및/또는 도파로 장치(510)(도 5)와 관련하여 설명된 배열과 결합될 수 있다(예를 들어, 나선형 패턴, 사문형 패턴, 상이한 깊이 등을 참조).
다시 도 5를 참조하면, 일부 실시예에서 온도 센서(502)의 시간 분해능은 대략 10초 이하, 5초 이하, 1초 이하, 또는 0.1초 이하일 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 센서(502)의 공간 분해능은 대략 100mm 이하, 50mm 이하, 25mm 이하, 10mm 이하, 5mm 이하, 또는 1mm 이하일 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 센서(502)에 의해 수행되는 온도 측정의 정확도는 약 섭씨 1도 이하, 0.5도 이하, 또는 0.1도 이하일 수 있다.
실시예는 다음 조항을 사용하여 추가로 설명될 수 있다.
1. 리소그래피 장치로서,
패터닝 장치의 패턴을 조명하도록 구성된 조명 시스템;
상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템;
온도 민감성 물체; 및
상기 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된 온도 센서를 포함하며, 상기 온도 센서는:
도파로 장치를 포함하고, 상기 도파로 장치는:
입력 방사선을 수신하도록 구성된 입력단;
상기 입력단과 대향하는 하류단;
제1 산란 피처의 온도에 기초하여 제1 스펙트럼을 반사하도록 구성된, 제1 산란 피처 - 상기 제1 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있음 - ; 및
제2 산란 피처의 온도에 기초하여 제2 스펙트럼을 반사하도록 구성된, 제2 산란 피처 - 상기 제2 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있음 - 를 포함하고,
상기 입력단으로부터 반사된 상기 제1 스펙트럼 및 상기 제2 스펙트럼을 포함하는 방사선을 수신하도록 배치되고 상기 수신된 방사선에 기초하여 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함하는, 리소그래피 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 산란 피처는 반사된 상기 제1 스펙트럼이 상기 제1 산란 피처의 온도 변화에 기초하여 변화하도록 더 구성되며,
상기 제2 산란 피처는 반사된 상기 제2 스펙트럼이 상기 제2 산란 피처의 온도 변화에 기초하여 변화하도록 더 구성되는, 리소그래피 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 입력 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스를 더 포함하며,
상기 입력 방사선은 상기 제1 스펙트럼 및 상기 제2 스펙트럼을 포함하는, 리소그래피 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 도파로 장치는 상기 온도 민감성 물체 내에 둘러싸여 있고, 상기 도파로 장치의 길이는 상기 온도 민감성 물체의 온도 민감성 표면에 수직인 방향을 따라 배치되는, 리소그래피 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 민감성 물체는 상기 리소그래피 장치 내의 광학 요소 또는 지지 구조체인, 리소그래피 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 도파로 장치는 상기 광학 요소 내에 둘러싸여 있고, 상기 제1 산란 피처 및 상기 제2 산란 피처가 광학 표면의 상이한 영역들과 열 연통하도록 상기 광학 요소의 상기 광학 표면에 근접하게 배치되는, 리소그래피 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 측정 신호를 수신하고 상기 측정 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어기를 더 포함하고, 상기 광학 요소는 상기 제어 신호를 수신하고 상기 수신된 제어 신호에 기초하여 형상을 조정하도록 구성된 변형 가능한 거울을 포함하는, 리소그래피 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 산란 피처 및 상기 제2 산란 피처는 각각 브래그 반사기(Bragg reflector)인, 리소그래피 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 도파로 장치는 광섬유이고, 상기 제1 산란 피처 및 상기 제2 산란 피처는 각각 광섬유 브래그 격자인, 리소그래피 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 도파로 장치는 나선형 패턴으로 배열되는, 리소그래피 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 도파로 장치는 사문형(serpentine) 패턴으로 배열되는, 리소그래피 장치.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된 하나 이상의 추가적인 도파로 장치를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치 각각은 산란 피처 중 대응하는 피처에서의 온도에 기초하여 대응하는 스펙트럼을 반사하도록 구성된 산란 피처를 포함하고,
상기 산란 피처 중 대응하는 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있고,
상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치는 상기 도파로 장치와 평행하고 상기 도파로 장치로부터 이격되어 배치되는, 리소그래피 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된 하나 이상의 추가적인 도파로 장치를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치 각각은 산란 피처 중 대응하는 피처에서의 온도에 기초하여 대응하는 스펙트럼을 반사하도록 구성된 산란 피처를 포함하고,
상기 산란 피처 중 대응하는 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있고,
상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치는 대응하는 하나 이상의 깊이에 배치되며, 상기 하나 이상의 깊이는 상기 온도 민감성 물체의 온도 민감성 표면에 대해 측정되나 상기 도파로 장치의 깊이와는 상이한, 리소그래피 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 신호를 수신하고, 수신된 상기 측정 신호에 기초하여 상기 온도 민감성 물체의 온도에 대한 2차원 또는 3차원 맵을 생성하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 리소그래피 장치.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 신호를 수신하고, 상기 측정 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어기; 및
상기 제어 신호를 수신하고, 수신된 상기 제어 신호에 기초하여 상기 온도 민감성 물체의 적어도 일부의 온도를 조정하도록 구성된 온도 제어 시스템을 더 포함하는, 리소그래피 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 온도 제어 시스템은 온도 민감성 물체의 온도 불균일성을 감소시키기 위해 제어 신호에 기초하여 온도 민감성 물체의 적어도 일부를 가열하도록 구성된 가열 시스템을 포함하는, 리소그래피 장치.
17. 제 15 항에 있어서, 가열 시스템은 온도 민감성 물체의 적어도 일부를 조사하기 위해 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스를 포함하고,
광학 시스템은 방사선 소스로부터의 방사선의 일부를 입력 방사선으로서 도파로 장치의 입력단으로 지향시키도록 구성되고,
방사선 소스로부터의 방사선의 일부는 제1 스펙트럼과 제2 스펙트럼을 포함하는, 리소그래피 장치.
18. 제 15 항에 있어서, 온도 제어 시스템은 제어 신호에 기초하여 온도 민감성 물체의 적어도 일부의 온도를 조정하도록 구성된 냉각 시스템을 포함하고,
온도 민감성 물체는 냉각 시스템으로부터 냉각 유체를 흐르게 하도록 구성된 하나 이상의 유체 채널을 포함하는, 리소그래피 장치.
19. 제 18 항에 있어서, 냉각 시스템은 제어 신호에 기초하여 온도 민감성 물체의 적어도 일부의 온도를 조정하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
20. 제 18 항에 있어서, 하나 이상의 유체 채널은 온도 민감성 물체의 온도 민감성 표면에 대해 측정된 깊이에 배치되고,
도파로 장치는 온도 민감성 표면과 하나 이상의 유체 채널의 깊이 사이의 깊이에서 온도 민감성 물체의 중공 경로에 배치되는, 리소그래피 장치.
21. 제 18 항에 있어서, 도파로 장치는 하나 이상의 유체 채널 중 적어도 하나에 배치되는, 리소그래피 장치.
22. 제 1 항에 있어서, 온도 센서는 제1 및 제2 산란 피처를 지나 전파된 방사선을 수신하고 또 다른 측정 신호를 생성하도록 구성된 도파로 장치의 하류단에 배치된 추가적인 검출기를 더 포함하는, 리소그래피 장치.
23. 제 22 항에 있어서, 다른 측정 신호를 수신하고 다른 측정 신호에 기초하여 온도 센서에 대한 진단 정보를 생성하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 리소그래피 장치.
24. 제 1 항에 있어서, 온도 센서는 도파로 장치를 통해 전송된 방사선을 제거하도록 구성된 도파로 장치의 하류단에 있는 방사선 제거 장치를 더 포함하는, 리소그래피 장치.
25. 시스템으로서,
온도 민감성 물체; 및
상기 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된 온도 센서를 포함하며, 상기 온도 센서는:
도파로 장치를 포함하고, 상기 도파로 장치는:
입력 방사선을 수신하도록 구성된 입력단;
상기 입력단과 대향하는 하류단;
제1 산란 피처의 온도에 기초하여 제1 스펙트럼을 반사하도록 구성된, 제1 산란 피처 - 상기 제1 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있음 - ; 및
제2 산란 피처의 온도에 기초하여 제2 스펙트럼을 반사하도록 구성된, 제2 산란 피처 - 상기 제2 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있음 - 를 포함하고,
상기 입력단으로부터 반사된 상기 제1 스펙트럼 및 상기 제2 스펙트럼을 포함하는 방사선을 수신하도록 배치되고 상기 수신된 방사선에 기초하여 측정 신호를 생성하는 검출기를 포함하며,
상기 측정 신호를 수신하고, 상기 측정 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어기를 포함하는, 시스템.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 제어 신호를 수신하고, 수신된 상기 제어 신호에 기초하여 상기 온도 민감성 물체의 적어도 일부의 온도를 조정하도록 구성된 온도 제어 시스템을 더 포함하는, 시스템.
27. 제 25 항에 있어서, 상기 제1 산란 피처는 반사된 상기 제1 스펙트럼이 상기 제1 산란 피처의 온도 변화에 기초하여 변화하도록 더 구성되며,
상기 제2 산란 피처는 반사된 상기 제2 스펙트럼이 상기 제2 산란 피처의 온도 변화에 기초하여 변화하도록 더 구성되는, 시스템.
28. 제 25 항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 입력 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스를 더 포함하며,
상기 입력 방사선은 상기 제1 스펙트럼 및 상기 제2 스펙트럼을 포함하는, 시스템.
29. 제 25 항에 있어서, 상기 도파로 장치는 광섬유이고, 상기 제1 산란 피처 및 상기 제2 산란 피처는 광섬유 브래그 격자인, 시스템.
30. 제 25 항에 있어서, 온도 센서는 제1 및 제2 산란 피처를 지나 전파된 방사선을 수신하고 또 다른 측정 신호를 생성하도록 구성된 도파로 장치의 하류단에 배치된 추가적인 검출기를 더 포함하는, 시스템.
31. 제 30 항에 있어서, 제어기는 또 다른 측정 신호에 기초하여 온도 센서에 관한 진단 정보를 생성하도록 더 구성되는, 시스템.
32. 제 25 항에 있어서, 상기 시스템은 리소그래피 장치인, 시스템.
33. 제 25 항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된 하나 이상의 추가적인 도파로 장치를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치 각각은 산란 피처 중 대응하는 피처에서의 온도에 기초하여 대응하는 스펙트럼을 반사하도록 구성된 산란 피처를 포함하고,
상기 산란 피처 중 대응하는 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있고,
상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치는 상기 도파로 장치와 평행하고 상기 도파로 장치로부터 이격되어 배치되는, 시스템.
34. 제 25 항에 있어서, 제어기는 수신된 측정 신호에 기초하여 온도 민감성 물체의 온도에 대한 2차원 또는 3차원 맵을 생성하도록 더 구성되는, 시스템.
35. 제 25 항에 있어서, 도파로 장치는 온도 민감성 물체 내부의 중공 경로에 배치되고, 온도 민감성 물체의 온도 민감성 표면에 근접하여 배치되어 제1 및 제2 산란 피처가 온도 민감성 표면의 서로 다른 영역과 열 연통하도록 배치되는, 시스템.
36. 제 25 항에 있어서, 검출기는 제1 스펙트럼을 포함하는 검출기에서 수신된 방사선의 이동 시간에 기초하여 온도 민감성 물체에서 제1 산란 피처의 위치를 결정하도록 더 구성되는, 시스템.
37. 방법으로서,
가열 소스와 열 연통하는 하나 이상의 산란 피처를 갖는 도파로 장치를 배치하는 단계;
도파로 장치를 통해 방사선을 전파하는 단계;
하나 이상의 산란 피처에 의해 반사된 방사선을 검출기에서 수신하는 단계 - 반사된 방사선은 하나 이상의 산란 피처에 대응하는 반사 스펙트럼을 포함함 -;
반사된 스펙트럼을 도파로 장치의 온도와 연관시키는 단계;
가열 소스의 온도를 조절하는 단계; 및
하나 이상의 산란 피처에 대응하는 조정된 반사 스펙트럼을 조정된 온도에 상관시키는 단계를 포함하는, 방법.
EUV 리소그래피 장치가 앞서 설명되었지만, 일부 실시예에서, 임의의 리소그래피 장치(예를 들어, 심자외선 유형)뿐만 아니라 관련되지 않은 기술 영역의 다른 비-리소그래피 시스템도 본 실시예에 기술된 온도 측정 및 제어 솔루션을 구현할 수 있음을 이해해야 한다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), LCD, 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 다른 적용예들을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙 유닛(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 유닛 및/또는 검사 유닛에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에서 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함하는 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않음을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스에서의 토포그래피는 기판 상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있으며, 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 레지스트로부터 이동되어 그 안에 패턴을 남긴다.
본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 당업자에 의해 본 명세서의 교시를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선", "빔", "광", "조명" 등의 용어는 모든 유형의 전자기 방사선을 포함할 수 있으며, 예를 들어 자외선(UV) 방사선(예를 들어 파장 λ이 365, 248, 193, 157 또는 126 nm), 극자외선(EUV 또는 소프트 X-선) 방사선(예를 들어, 파장이 5-100 nm 범위 내, 예를 들어 13.5nm인 방사선), 또는 5nm 미만에서 작동하는 소프트 X-선, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔이 있다. 일반적으로, 약 400 내지 700 nm 사이의 파장을 갖는 방사선은 가시 방사선으로 간주되고, 약 780 내지 3000nm(또는 그 이상)의 파장을 갖는 방사선은 IR 방사선으로 간주된다. UV는 대략 100 내지 400 nm의 파장을 갖는 방사선을 의미한다. 리소그래피에서 "UV"라는 용어는 수은 방전 램프에서 생성할 수 있는 파장(G-라인 436nm; H-라인 405nm; 및/또는, I-라인 365nm)에도 적용된다. 진공 UV 또는 VUV(즉, 가스에 의해 흡수되는 UV)는 약 100 내지 200nm의 파장을 갖는 방사선을 의미한다. 심자외선(DUV)은 일반적으로 126 내지 428 nm 범위의 파장을 갖는 방사선을 지칭하며, 일부 실시예에서는 엑시머 레이저가 리소그래피 장치 내에서 사용되는 DUV 방사선을 생성할 수 있다. 예를 들어, 5 내지 20 nm 범위의 파장을 갖는 방사선은 특정 파장 대역을 갖는 방사선에 관한 것이며, 그 중 적어도 일부는 5 내지 20 nm 범위에 속함을 이해해야 한다.
본 명세서에서 사용된 "기판"이라는 용어는 재료 층들이 추가되는 재료를 설명한다. 일부 실시예들에서, 기판 자체가 패터닝될 수 있으며, 그 위에 추가된 재료들도 패터닝될 수 있거나, 패터닝 없이 남아 있을 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 본 발명에 따른 장치 및/또는 시스템의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 이러한 장치 및/또는 시스템은 다수의 다른 가능한 적용예들을 갖는다는 것을 분명히 이해하여야 한다. 예를 들어, 이는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, LDC 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조 시에 채택될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어로 대체 가능한 것으로 간주되어야 함을 이해할 것이다.
이상, 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 상기 서술내용은 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다.
초록(Abstract) 및 요약(Summary) 부분들이 아닌 상세한 설명(Detailed Description) 부분이 청구항을 해석하는 데 사용되도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분들은 발명자(들)에 의해 고려된 바와 같은 본 발명의 모든 예시적인 실시예들이 아닌 1 이상을 설명할 수 있으며, 이에 따라 어떠한 방식으로도 본 발명 및 첨부된 청구항을 제한하도록 의도되지 않는다.
이상, 본 발명은 특정 기능들 및 그 관계들의 구현을 예시하는 기능적 빌딩 블록들의 도움으로 설명되었다. 이러한 기능적 빌딩 블록들의 경계들은 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 임의로 정의되었다. 특정 기능들 및 그 관계들이 적절하게 수행되는 한, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.
특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들에 대해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 응용할 수 있도록 본 발명의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 그러므로, 이러한 응용예들 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 교시 및 안내에 기초하여, 개시된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다.
보호 대상의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (15)

  1. 리소그래피 장치로서,
    패터닝 장치의 패턴을 조명하도록 구성된 조명 시스템;
    상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템;
    온도 민감성 물체; 및
    상기 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된 온도 센서를 포함하며, 상기 온도 센서는:
    도파로 장치를 포함하고, 상기 도파로 장치는:
    입력 방사선을 수신하도록 구성된 입력단;
    상기 입력단과 대향하는 하류단;
    제1 산란 피처의 온도에 기초하여 제1 스펙트럼을 반사하도록 구성된, 제1 산란 피처 - 상기 제1 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있음 - ; 및
    제2 산란 피처의 온도에 기초하여 제2 스펙트럼을 반사하도록 구성된, 제2 산란 피처 - 상기 제2 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있음 - 를 포함하며,
    상기 입력단으로부터 반사된 상기 제1 스펙트럼 및 상기 제2 스펙트럼을 포함하는 방사선을 수신하도록 배치되고 상기 수신된 방사선에 기초하여 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함하는, 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 산란 피처는 반사된 상기 제1 스펙트럼이 상기 제1 산란 피처의 온도 변화에 기초하여 변화하도록 더 구성되며,
    상기 제2 산란 피처는 반사된 상기 제2 스펙트럼이 상기 제2 산란 피처의 온도 변화에 기초하여 변화하도록 더 구성되는, 리소그래피 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 입력 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스를 더 포함하며,
    상기 입력 방사선은 상기 제1 스펙트럼 및 상기 제2 스펙트럼을 포함하는, 리소그래피 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파로 장치는 상기 온도 민감성 물체 내에 둘러싸여 있고, 상기 도파로 장치의 길이는 상기 온도 민감성 물체의 온도 민감성 표면에 수직인 방향을 따라 배치되는, 리소그래피 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 민감성 물체는 상기 리소그래피 장치 내의 광학 요소 또는 지지 구조체인, 리소그래피 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도파로 장치는 상기 광학 요소 내에 둘러싸여 있고, 상기 제1 산란 피처 및 상기 제2 산란 피처가 광학 표면의 상이한 영역들과 열 연통(thermal communication)하도록 상기 광학 요소의 상기 광학 표면에 근접하게 배치되는, 리소그래피 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정 신호를 수신하고 상기 측정 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어기를 더 포함하고, 상기 광학 요소는 상기 제어 신호를 수신하고 상기 수신된 제어 신호에 기초하여 형상을 조정하도록 구성된 변형 가능한 거울을 포함하는, 리소그래피 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 산란 피처 및 상기 제2 산란 피처는 각각 브래그 반사기(Bragg reflector)인, 리소그래피 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파로 장치는 광섬유이고, 상기 제1 산란 피처 및 상기 제2 산란 피처는 각각 광섬유 브래그 격자인, 리소그래피 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파로 장치는 나선형 패턴으로 배열되는, 리소그래피 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파로 장치는 사문형(serpentine) 패턴으로 배열되는, 리소그래피 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된 하나 이상의 추가적인 도파로 장치를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치 각각은 대응하는 산란 피처의 온도에 기초하여 대응하는 스펙트럼을 반사하도록 구성된 산란 피처를 포함하고,
    상기 대응하는 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있고,
    상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치는 상기 도파로 장치와 평행하고 상기 도파로 장치로부터 이격되어 배치되는, 리소그래피 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 온도 민감성 물체에 열적으로 결합된 하나 이상의 추가적인 도파로 장치를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치 각각은 대응하는 산란 피처의 온도에 기초하여 대응하는 스펙트럼을 반사하도록 구성된 산란 피처를 포함하고,
    상기 대응하는 산란 피처에 의해 반사되지 않은 방사선은 하류로 전파될 수 있고,
    상기 하나 이상의 추가적인 도파로 장치는 대응하는 하나 이상의 깊이에 배치되며, 상기 하나 이상의 깊이는 상기 온도 민감성 물체의 온도 민감성 표면에 대해 측정되나 상기 도파로 장치의 깊이와는 상이한, 리소그래피 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 신호를 수신하고, 수신된 상기 측정 신호에 기초하여 상기 온도 민감성 물체의 온도에 대한 2차원 또는 3차원 맵을 생성하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 리소그래피 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 신호를 수신하고, 상기 측정 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어기; 및
    상기 제어 신호를 수신하고, 수신된 상기 제어 신호에 기초하여 상기 온도 민감성 물체의 적어도 일부의 온도를 조정하도록 구성된 온도 제어 시스템을 더 포함하는, 리소그래피 장치.
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