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KR-20260061449-A - 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치를 작동시키는 방법

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Abstract

마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(10)를 작동시키는 방법이 설명된다. 상기 노광 장치는 마스크(18)를 유지하기 위한 마스크 홀더(20), 기판(24)을 유지하기 위한 기판 홀더(26), 마스크의 마스크 구조를 기판 상에 이미징하기 위한 다수의 광학 요소(R1-R4)를 갖는 투영 렌즈(30), 및 조작기(manipulator) 시스템(34)을 포함하고, 여기서 광학 요소, 마스크 홀더 및 기판 홀더 각각은 투영 노광 장치의 노광 광학 경로 내의 광학 경로 요소이고, 조작기 시스템은 투영 렌즈의 광학 경로 요소에서, 이동 변수(68)에 의해 규정되는 다수의 이동을 조정하도록 구성된다. 상기 방법은, 투영 렌즈의 파면 편차(50)를 제공하는 단계, 및 모델(60)을 사용하여 파면 편차를 보정하기 위한 조작기 시스템에 대한 이동을 포함한 제어 명령(42)을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 모델은 파면 편차를 이동 변수의 함수로서 설명하고, 이를 위해 이동 변수와 독립적인 오프셋 계수(62)의 그룹, 각각이 이동 변수 중 하나의 이동 변수의 1승(the power of one)에 귀속되는(attributed) 선형 계수(64)의 그룹, 및 각각이 이동 변수 중 2개의 이동 변수의 곱 또는 이동 변수 중 하나의 이동 변수의 제곱에 귀속되는 이차 계수(66)의 그룹을 포함한다. 상기 오프셋 계수(62)는 선형 계수(64)보다 더 빈번하게 교정된다.

Inventors

  • 푹스, 제바스티안
  • 피슈바흐, 요아힘
  • 폰 호덴베르크, 마르틴
  • 그루너, 토랄프
  • 망거, 마티아스
  • 스호르만스, 카롤뤼스 제이. 씨.
  • 판 데르 베이스트, 마르크 빌헬뮈스 마리아
  • 뷔틀러, 한스

Assignees

  • 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
  • 에이에스엠엘 네덜란드 비.브이.

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240905
Priority Date
20230907

Claims (15)

  1. 마스크(18)를 유지하기 위한 마스크 홀더(20), 기판(24)을 유지하기 위한 기판 홀더(26), 상기 마스크의 마스크 구조를 상기 기판 상에 이미징하기 위한 다수의 광학 요소(R1-R4)를 갖는 투영 렌즈(30) 및 조작기(manipulator) 시스템(34)을 포함하는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(10)를 작동시키는 방법으로서, 상기 광학 요소, 상기 마스크 홀더 및 상기 기판 홀더 각각은 상기 투영 노광 장치의 노광 광학 경로 내의 광학 경로 요소이고, 상기 조작기 시스템은 상기 투영 렌즈의 상기 광학 경로 요소에서, 이동 변수(68)에 의해 규정되는 다수의 이동을 조정하도록 구성되며, 상기 방법은, - 상기 투영 렌즈의 파면 편차(50)를 제공하는 단계, 및 - 모델(60)을 사용하여 상기 파면 편차를 보정하기 위한 상기 조작기 시스템에 대한 이동을 포함한 제어 명령(42)을 결정하는 단계로서, 상기 모델은 상기 파면 편차를 상기 이동 변수의 함수로서 설명하고, 이를 위해 상기 이동 변수와 독립적인 오프셋 계수(62)의 그룹, 상기 이동 변수 중 하나의 이동 변수의 1승(the power of one)에 각각 귀속되는(attributed) 선형 계수(64)의 그룹, 및 상기 이동 변수 중 2개의 이동 변수의 곱 또는 이동 변수 중 하나의 이동 변수의 제곱에 각각 귀속되는 이차 계수(66)의 그룹을 포함하고, 상기 오프셋 계수(62)는 상기 선형 계수(64)보다 더 빈번하게 교정되는, 상기 결정하는 단계 를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 오프셋 계수(62)는 상기 이차 계수(66)보다 더 빈번하게 교정되는, 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 선형 계수(64)는 상기 이차 계수(66)보다 더 빈번하게 교정되는, 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 다수의 기판을 노광할 때, 상기 오프셋 계수(62)는 각각의 상기 기판(24)의 노광 전에 각각 교정되는, 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프셋 계수(62)의 교정은 상기 투영 노광 장치의 현재 작동점에서의 파면 측정에 의해 수행되는, 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프셋 계수(62)의 재교정으로부터 기인하는 상기 제어 명령(42)의 보정은 상기 마스크(18) 및/또는 상기 기판(24)의 측방향 시프트만을 개시하는, 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선형 계수(64)는 상기 투영 노광 장치(10)가 작동 위치에 설치된 후 적어도 한 번 교정되는, 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프셋 계수 및 상기 선형 계수의 교정은 각각 측정에 의해 수행되는, 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이차 계수(66)는 상기 투영 렌즈(30)의 설계 데이터에 기초하여 교정되는, 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 기판(24)을 노광함에 있어서, 상기 기판 상의 다수의 필드가, 상기 필드들을 연속 스캐닝함으로써 순차적으로 노광되고, 기판 표면의 토포그래피(48)를 고려한 다수의 업데이트된 파면 설정(50)이 각각의 상기 필드의 스캐닝 동안에 제공되고, 상기 제어 명령(42)은 각각의 업데이트된 파면 편차에 대해 각각 재결정되는, 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 파면 설정(50)은 10ms 미만의 시간 기간(time span) 내에 업데이트되는, 방법.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 상기 제어 명령은, 상기 투영 렌즈의 초점 프로파일의 변화를 야기하도록 결정된 상기 광학 요소(R1-R4)에 대한 제 1 이동(x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ), 및 상기 제 1 이동에 기초하여 상기 광학 요소를 조정함으로써 야기된 이미지 위치 편차를 보정하도록 결정된 상기 마스크 홀더(20) 및/또는 상기 기판 홀더(26)에 대한 제 2 이동(x 5 , x 6 )을 포함하는, 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 변수를 통해 조정 가능한 상기 조작기 시스템의 자유도의 중립 조합(neutral combination)이 결정되며, 이 조합은 다른 조합에 비해 무시할 수 있을 정도의 파면 보정을 초래하며, 상기 제어 명령(42)을 결정할 때 상기 중립 조합을 활용함으로써 상기 이동이 감소되는, 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 명령(42)에 의해 지정된 이동으로부터의, 상기 제어 명령에 기초하여 조정된 실제 이동의 편차는 다수의 측정 장치(70)를 사용하여 측정되며, 상기 측정 장치는 상기 제어 명령을 결정하기 전에 교정되는, 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(10)는 노광 방사선으로서 EUV 방사선(14)을 사용하는, 방법.

Description

마이크로리소그래픽 투영 노광 장치를 작동시키는 방법 이 출원은 2023년 9월 7일에 제출된 유럽 특허 출원 번호 EP23195956.0의 우선권을 주장한다. 이 특허 출원의 전체 개시내용은 본 명세서에 참조로 포함한다. 본 발명은 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치를 작동시키는 방법에 관한 것이다. 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치는 반도체 구성요소의 제조 시에 반도체 웨이퍼 형태의 기판 상에 구조의 생성을 허용한다. 이를 위해, 투영 노광 장치는 노광 공정 동안 마스크 구조를 웨이퍼 상에 이미징하기 위한 복수의 광학 요소를 갖는 투영 렌즈를 포함한다. 마스크 구조를 웨이퍼 상에 가능한 한 정밀하게 이미징하기 위해서는 가능한 한 작은 파면 수차를 가진 투영 렌즈가 필요하다. 따라서, 투영 렌즈에는 조작기(manipulator) 시스템이 장착되어 있다. 조작기 시스템은 투영 렌즈의 개별 광학 요소의 상태를 변화시킴으로써 파면 오차를 보정하는 것을 가능하게 하는 다수의 조작기를 포함한다. 이러한 상태 변화의 예로는: 관련 광학 요소의 6의 강체 자유도 중 하나 이상의 자유도에서의 위치 변화, 열기 및/또는 냉기와의 광학 요소의 충돌, 광학 요소의 변형 또는 후처리 장치에 의한 광학 요소의 재료 제거가 있다. 이 출원의 범위 내에서, 이러한 후처리 장치는 일반적인 의미에서 투영 렌즈의 조작기로서도 이해된다. 투영 렌즈의 수차 특성을 보정하기 위해 수행될 조작기의 변화는 "조작기 변화 모델"이라고도 하는 이동-생성 최적화 알고리즘에 의해 계산된다. 예로서, 이러한 최적화 알고리즘은 DE 10 2015 222 097 A1에 설명되어 있다. 조작기 시스템의 조작기에 의해 수행될 상태 변화는 소위 제어 명령의 형태로 최적화 알고리즘에 의해 제공된다. 따라서, 종래 기술로부터 알려진 최적화 알고리즘은 메리트 지수 함수(figure-of-merit function)라고도 하는 메리트 함수(merit function)를 최소화하도록 구성되는 최적화 문제를 해결하도록 구성될 수 있다. 전형적인 메리트 함수는 민감도 행렬, 개별 조작기의 이동 경로 또는 이동을 수반하는 상기 언급한 제어 명령, 및 투영 렌즈의 측정된 파면 편차와 같은 투영 렌즈의 측정된 수차 특성을 설명하는 투영 렌즈의 상태 벡터를 포함한다. 여기서, "이동"은 광학 효과를 변화시킬 목적으로 조작기 구동에 의해 수행되는, 이동에 따른 광학 요소의 상태 변수의 변화를 의미하는 것으로 이해된다. 광학 요소의 상태 변수의 변화에 의해 규정되는 이러한 이동은 관련 조작기의 타겟 변화 변수들을 통해 명시된다. 그러나, 종래 방식으로 생성된 제어 명령은 매우 부정확한 경우가 있으며, 투영 노광 장치의 이미징 거동의 보정 정확도에 대한 높아지는 요구사항을 완전히 준수하지 못한다. 본 발명의 상기 및 추가의 유리한 특징들은 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적인 실시형태들의 다음의 상세한 설명에서 도시된다. 상세하게는: 도 1은 파면 인코더 및 이동 확립 장치를 포함하는 투영 렌즈의 조작기를 제어하기 위한 제어 모듈을 포함하는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 일 실시형태의 시각화를 나타낸다. 도 2는 파면 인코더로부터 받은 업데이트된 파면 설정으로부터 제어 명령을 결정하도록 구성된 이동 확립 장치의 일 실시형태를 나타내며, 여기서 제어 명령은 오프셋 계수, 선형 계수 및 이차 계수를 포함하는 모델을 사용하여 결정된다. 도 3은 오프셋 계수, 선형 계수 및 이차 계수의 교정의 빈도를 도시한다. 도 4는 투영 렌즈의 조작기를 교정하는 데 사용된 거리 측정 장치를 나타낸다. 이하에 설명된 예시적인 실시형태 또는 실시형태 또는 실시형태 변형에서, 서로 기능적으로 또는 구조적으로 유사한 요소에는 가능한 한 동일하거나 유사한 참조 부호가 제공된다. 그러므로, 특정 예시적인 실시형태의 개별 요소의 특징을 이해하기 위해, 다른 예시적인 실시형태의 설명 또는 본 발명의 일반적인 설명을 참조해야 한다. 설명을 용이하게 하기 위해, 직교 xyz-좌표계를 도면에 나타내며, 이 좌표계로부터, 도면에 도시한 구성요소의 각각의 위치 관계가 명백해진다. 도 1에서, y-방향은 도면 평면에 수직으로 이 평면 내로 진행하며, x-방향은 오른쪽으로, z-방향은 위쪽으로 진행한다. 도 1은 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치(10)의 본 발명에 따른 일 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태는 EUV 파장 범위에서, 즉 100nm보다 짧은 파장, 예를 들면 대략 13.5nm 또는 대략 6.8nm 파장에서 작동하도록 설계된다. 이 작동 파장의 결과로서 모든 광학 요소가 미러로서 구현된다. 그러나, 본 발명은 EUV 파장 범위에서의 투영 노광 장치에 제한되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에 따른 추가의 실시형태는, 예를 들면 365nm, 248nm 또는 193nm와 같은 UV 범위의 작동 파장을 위해 설계된다. 이 경우, 광학 요소 중 적어도 일부는 종래의 투과 렌즈 요소로서 구성된다. 투영 노광 장치(10)는 노광 방사선(14)을 생성하기 위한 노광 방사선원(12)을 포함한다. 본 경우에, 노광 방사선원(12)은 EUV원으로서 구현되고, 예를 들면 플라즈마 방사선원을 포함할 수 있다. 먼저 노광 방사선(14)은, 전형적으로 다수의 광학 요소를 포함하는 조명 광학 유닛(16)을 통과하며, 이에 의해 마스크(18) 상으로 안내된다. 조명 광학 유닛(16)은 마스크(18) 상에 입사하는 노광 방사선(14)의 상이한 각도 분포를 생성하도록 구성된다. 조명 광학 유닛(16)은, 사용자가 원하는 조명 설정에 따라 마스크(18) 상에 입사하는 노광 방사선(14)의 각도 분포를 구성한다. 선택 가능한 조명 설정의 예는 소위 이중극 조명, 환형 조명 및 4중극 조명을 포함한다. 마스크(18)는 웨이퍼 형태의 기판(24) 상에 이미징될 마스크 구조를 갖고, 마스크 변위 스테이지 형태의 마스크 홀더(20) 상에 변위 가능하게 장착된다. 도 1에 나타내어진 바와 같이, 마스크(18)는 반사 마스크로서 구현될 수도 있고, 대안적으로, 특히 UV 리소그래피용의 투과 마스크로서 구성될 수도 있다. 도 1에 따른 실시형태에 있어서, 노광 방사선(14)은 마스크(18)에서 반사되고, 그 후 투영 렌즈(30)를 통과한다. 투영 렌즈(30)는 마스크(18)의 마스크 구조를 기판(24) 상에 이미징하는 역할을 한다. 노광 방사선(14)은 투영 렌즈(30) 내에서, 현재는 미러(R1 내지 R4) 형태의 다수의 광학 요소에 의해 안내된다. 노광 방사선원(12)에서 시작해 조명 광학 유닛(15) 및 투영 렌즈(30)를 횡단하여 기판(24)에서 끝나는 노광 방사선(14)의 경로는 투영 노광 장치(10)의 노광 광학 경로라고도 한다. 기판(24)은 기판 변위 스테이지 형태의 기판 홀더(26) 상에 변위 가능하게 장착된다. 투영 노광 장치(10)는 소위 스캐너 또는 소위 스테퍼로서 설계될 수 있다. 투영 노광 장치가, 스텝 및 스캔 투영 노광 장치라고도 하는 스캐너인 경우, 마스크 홀더(20) 및 기판 홀더(26)는 마스크(18)를 기판(24) 상에 이미징하는 각각의 사례, 즉 기판(24) 상의 필드를 노광하는 각각의 사례 동안 반대 방향으로 움직인다. 예를 들면 도 1에 나타내어진 바와 같이, 마스크 홀더(20)는 왼쪽을 향하는 스캐닝 방향(22)으로 움직이고, 기판 변위 스테이지는 오른쪽을 향하는 스캐닝 방향(28)으로 움직인다. 투영 렌즈(30)의 모든 미러(R1 내지 R4)는 이동 가능한 방식으로 장착된다. 이를 위해, 각각의 조작기(MS), 즉 조작기(M1 내지 M4)의 각각의 조작기가 미러(R1 내지 R4)의 각각의 미러에 할당된다. 조작기(M1, M2 및 M3) 각각은 할당된 미러(R1, R2 및 R3)를 x- 및 y-방향으로, 따라서 미러의 각각의 반사 표면이 놓이는 평면에 실질적으로 평행하게 변위시키는 것을 가능하게 한다. 조작기(M4)는 y-축과 평행하게 배열된 기울기 축(32)을 중심으로 한 회전에 의해 미러(R4)를 기울이도록 구성된다. 그 결과, R4의 반사 표면의 각도는 입사 방사선과 관련하여 변화된다. 조작기에 대한 추가의 자유도를 상정할 수 있다. 따라서, 예를 들면 반사 표면에 수직인 참조 축을 중심으로 한 회전 또는 관련 광학 요소의 그 광학 표면에 걸친 변위를 제공할 수 있다. 일반적으로, 여기에 도시된 조작기(M1 내지 M4)의 각각의 조작기는 미리 결정된 이동을 따라 강체 움직임을 수행하면서, 할당된 광학 요소(R1 내지 R4)의 변위를 초래하도록 제공된다. 예로서, 이러한 이동은 임의의 방식으로 상이한 방향, 기울기 및/또는 회전으로의 병진을 조합할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 조작기의 적절한 구동에 의해 할당된 미러의 상태 변수의 상이한 방식의 변화를 구현하도록 구성되는 조작기를 제공하는 것도 가능하다. 이 점에서, 구동은, 예를 들어 미러에 특정 온도 분포나 특정 힘 분포를 적용함으로써 실행될 수 있다. 이 경우, 이동은 광학 요소의 온도 분포 또는 국부적 장력의 변형 가능한 렌즈 또는 변형 가능한 미러로서 구현된 광학 요소에의 적용에 있어서의 변화의 결과일 수 있다. 미러(R1 내지 R4), 마스크 홀더(20) 및 기판 홀더(26) 모두는 그 에어리어 또는 투영 렌즈(30)에서 노광 방사선(14)의 광학 경로를 형성하는 역할을 하며, 따라서 광학 경로 요소라고도 한다. 상기 언급한 바와 같이, 마스크 홀더(20)는 마스크(18)를 스캐닝 방향(22)으로 이동시키도록 구성된다. 또한, 마스크(18)를 다른 방향으로 이동시키고 그리고/또는 마스크(18)를 기울이도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 마스크 홀더(20)는 6의 강체 이동 모두를 수행하도록 구성될 수 있다. 따라서, 마스크 홀더(20)는 조작기(M5)라고도 한다. 유사하게, 기판 홀더(26)는 스캐닝 방향(28)에 더하여, 다른 방향으로 기판(24)을 이동시키고 그리고/또는 기판을 기울이도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 기판 홀더(26)는 6의 강체 이동 모두를 수행하도록 구성될 수 있다. 따라서, 기판 홀더(26)는 조작기(M6)라고도 한다. 모든 조작기의 세트, 본 경우에