KR101827880B1 - 편광 독립적 간섭계 - Google Patents

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파트리시우스 알로이시우스 야코부스 틴네만스
아리에 예프레이 덴 보에프
저스틴 로이드 크루우저
시몬 기스베르트 요세푸스 마티센
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
에이에스엠엘 홀딩 엔.브이.
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Abstract

장치, 시스템들 및 방법들은 편광 독립적 간섭계를 이용하여 기판 상의 피처의 정렬을 검출하는 데 사용된다. 장치, 시스템 및 방법들은 기판 상의 마크로부터 회절 또는 산란된 광을 수용하는 광학 요소들을 포함한다. 광학 요소들은 1 이상의 검출기에 의해 검출되는 광의 다수 서브빔들로 회절 광을 분할할 수 있다. 회절 광은 광학적으로 또는 검출 후 처리하는 동안 조합될 수 있다. 시스템은 여하한의 편광 각도 또는 상태를 갖는 수용된 회절 광에 기초하여 정렬 및/또는 오버레이를 결정할 수 있다.

Description

편광 독립적 간섭계{POLARIZATION INDEPENDENT INTERFEROMETER}
본 출원은 2013년 10월 9일에 출원된 미국 가출원 61/888,803의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 리소그래피 공정에서 사용되는 바와 같은 정렬 센서 및 정렬 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 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, 한번에 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 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
통상적으로, 기판 상에 형성되는 피처(feature)들을 정확히 위치시키기 위해 기판 상에 정렬 마크가 제공된다. 정렬 센서가 마크, 예를 들어 정렬 마크의 위치 또는 정렬 마크의 형상을 측정한다. 또한, 측정은 공정 변동들(예를 들어, 층 두께 변동들, 층 유전율 변동들, 포커스 변동들, 도즈 변동들 등)에 대한 정보를 발생시킬 수 있다. 리소그래피 장치는 피처들을 정확히 위치시키기 위해 측정을 이용한다. 센서에 따라, X, Y 측정들이 함께 또는 개별적으로 수행된다. 일 예시에서, 자기-참조 간섭계(self-referencing interferometer)가 정렬 센서에 사용될 수 있다.
또 다른 정렬 기술은 정렬 마크를 조명하고, 0차는 차단된 채로 고차/비-0차(non-zeroth) 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)로부터 간섭 패턴을 얻는 것을 포함한다. 이는 때때로 다크 필드 검출(dark field detection)이라고 칭해진다. 하지만, 1차 회절 효율은 정렬 마크 콘트라스트(contrast)가 감소함에 따라 감소하며, 즉 1차 신호들은 점점 더(increasingly) 약해진다. 또한, 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)의 편광은 회절 방사선으로부터 동일한 세기의 2 개의 이미지들을 생성하기 위해 45 도 방위에서 편광되어야 한다.
여하한의 편광 각도 및/또는 상태를 갖는 회절 방사선을 측정하는, 즉 편광 독립적인(polarization independent) 정렬 센서를 제공하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 리소그래피 장치는 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템, 마크를 갖는 기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블, 및 기판 상으로 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템을 포함한다. 또한, 리소그래피 장치는 광학 시스템을 통과하는 광학 경로를 따라 여하한의 편광을 갖는 마크로부터의 회절 또는 산란 방사선 빔을 수용하고 제 1 및 제 2 빔들을 출력하도록 구성되는 광학 시스템을 포함한다. 광학 시스템은 광학 경로를 따라 위치되는 간섭계 서브-시스템을 포함한다. 간섭계 서브-시스템은 회절 또는 산란 방사선 빔을 분할하여 제 1 및 제 2 빔들을 형성하도록 구성되는 빔 스플리터(beam splitter)를 포함한다. 또한, 광학 시스템은 제 1 및 제 2 빔들에 기초하여 마크의 위치에 대한 정보를 포함하는 각각의 제 1 및 제 2 정렬 신호들을 검출하도록 구성되는 검출기 서브-시스템을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 정렬 센서는 광학 시스템을 통과하는 광학 경로를 따라 기판의 표면으로부터 여하한의 편광을 갖는 회절 또는 산란 방사선 빔을 수용하고 제 1 및 제 2 복합 빔(composite beam)들을 출력하도록 구성되는 광학 시스템을 포함한다. 광학 시스템은 광학 경로를 따라 위치되는 간섭계 서브-시스템을 포함한다. 간섭계 서브-시스템은 회절 또는 산란 방사선 빔의 편광에 영향을 주지 않는 실질적으로 비-편광(non-polarizing)인 빔 스플리터를 포함한다. 비-편광 타입 빔 스플리터는 회절 또는 산란 방사선 빔을 분할하여 제 1 및 제 2 복합 빔들을 형성하도록 구성된다. 또한, 광학 시스템은 광학 시스템을 통과하는 광학 경로를 따라 위치되는 검출기 서브-시스템을 포함한다. 검출기 서브-시스템은 대응하는 제 1 및 제 2 복합 빔들에 기초하여 마크의 위치에 대한 정보를 포함하는 각각의 제 1 및 제 2 정렬 신호들을 검출하도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 정렬 센서는 여하한의 편광을 갖는 기판 상의 마크로부터의 회절 또는 산란 방사선 빔을 수용하도록 구성되는 광학 시스템을 포함한다. 광학 시스템은 회절 또는 산란 방사선 빔을 제 1 편광된 빔, 및 제 1 편광된 빔과 상이한 제 2 편광된 빔으로 분리하도록 구성되는 제 1 편광 빔 스플리터를 포함한다. 또한, 광학 시스템은 광학 시스템을 통과하는 광학 경로를 따라 위치되고, 제 1 및 제 2 편광된 빔들을 수용하고 대응하는 제 1 및 제 2 편광된 빔들에 기초하여 각각의 제 1 및 제 2 복합 빔들을 출력하도록 구성되는 간섭계 서브-시스템을 포함한다. 광학 시스템은 추가적으로 광학 시스템을 통과하는 광학 경로를 따라 위치되는 검출기 서브-시스템을 포함한다. 검출기 서브-시스템은 제 1 및 제 2 복합 빔들에 기초하여 마크의 위치에 대한 정보를 포함하는 각각의 제 1 및 제 2 정렬 신호들을 검출하도록 구성된다.
첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들이 아래에서 상세하게 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 발명을 수행하고 사용할 수 있게 하는 역할을 한다:
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 리소그래피 장치를 개략적으로 예시하는 도면;
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과 리소그래피 장치를 개략적으로 예시하는 도면;
도 2는 출력 광학기와 함께 편광 의존적 간섭계의 시스템 뷰(system view)를 개략적으로 예시하는 도면;
도 3은 입력부들 및 출력부들을 포함하는 편광 의존적 간섭계를 개략적으로 예시하는 도면;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광 독립적 간섭계를 개략적으로 예시하는 도면;
도 5는 입력부들 및 출력부들을 포함하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광 독립적 간섭계를 개략적으로 예시하는 도면;
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광 독립적 간섭계를 개략적으로 예시하는 도면;
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 편광 독립적 간섭계를 개략적으로 예시하는 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 여하한의 편광 또는 상태를 갖는 회절 또는 산란 방사선을 검출하는 방법의 흐름도;
도 9는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 여하한의 편광 또는 상태를 갖는 회절 또는 산란 방사선을 검출하는 방법의 흐름도; 및
도 10은 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 여하한의 편광 또는 상태를 갖는 회절 또는 산란 방사선을 검출하는 방법의 흐름도이다.
도면들에 관련하여 아래에서 설명되는 상세한 설명으로부터 본 발명의 특징들 및 장점들이 더 분명해질 것이다. 일반적으로, 요소가 처음 나타나는 도면은 통상적으로 대응하는 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)에 의해 나타내어진다.
본 명세서는 본 발명의 특징들을 구체화하는 1 이상의 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시한다. 개시된 실시예(들)에 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다. 본 발명은 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 칭하고 있는 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.
하지만, 이러한 실시예들을 더 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
예시적인 반사 및 투과 리소그래피 시스템들
도 1a 및 도 1b는, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')를 각각 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')는 각각: 방사선 빔(B)(예를 들어, DUV 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 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 구성되는 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 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT)을 포함한다. 또한, 리소그래피 장치들(100 및 100')은 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. 리소그래피 장치(100')에서, 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 투과형이다.
조명 시스템(IL)은 방사선(B)을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)의 방위, 리소그래피 장치들(100 및 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. 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다.
"패터닝 디바이스"(MA)라는 용어는, 예를 들어 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 회로와 같이 타겟부(C)에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 수 있다.
패터닝 디바이스(MA)는 [도 1b의 리소그래피 장치(100')에서와 같은] 투과형 또는 [도 1a의 리소그래피 장치(100)에서와 같은] 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)의 예로는 레티클, 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 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. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔(B)에 패턴을 부여한다.
"투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포할 수 있다. 다른 기체들이 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 진공 환경이 전체 빔에 제공될 수 있다.
리소그래피 장치(100) 및/또는 리소그래피 장치(100')는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블들(및/또는 2 이상의 마스크 테이블들)(WT)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 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.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스(SO)가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스(SO) 및 리소그래피 장치들(100, 100')은 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스(SO)는 리소그래피 장치(100 또는 100')의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔(B)은 예를 들어 적절한 지향 거울들 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)(도 1b)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 상기 소스(SO)는 리소그래피 장치들(100, 100')의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)(도 1b)를 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. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들(도 1b)을 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.
도 1a를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 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. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 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.
도 1b를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체[예를 들어, 마스크 테이블(MT)] 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스[예를 들어, 마스크(MA)] 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 투영 시스템은 조명 시스템 퓨필(IPU)과 켤레(conjugate)인 퓨필(PPU)을 갖는다. 방사선의 부분들은 조명 시스템 퓨필(IPU)에서의 세기 분포로부터 나오고, 마스크 패턴에서의 회절에 의해 영향을 받지 않고 마스크 패턴을 가로질러 조명 시스템 퓨필(IPU)에서의 세기 분포의 이미지를 생성한다.
제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(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 (도 1b에 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는 [예를 들어, 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안] 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다.
일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, (예시된) 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있음]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
마스크 테이블(MT) 및 패터닝 디바이스(MA)는 진공 챔버 내에 있을 수 있고, 이때 진공-내 로봇(in-vacuum robot: IVR)이 마스크와 같은 패터닝 디바이스들을 진공 챔버 안과 밖으로 이동시키는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 마스크 테이블(MT) 및 패터닝 디바이스(MA)가 진공 챔버 외부에 있는 경우, 진공-외 로봇(out-of-vacuum robot)이 진공-내 로봇(IVR)과 유사하게 다양한 수송 작업들을 위해 사용될 수 있다. 진공-내 및 진공-외 로봇들은 둘 다 이송 스테이션(transfer station)의 고정된 운동 마운트(fixed kinematic mount)로의 여하한의 페이로드(payload)(예를 들어, 마스크)의 매끄러운 이송을 위해 캘리브레이션되어야 한다.
리소그래피 장치들(100 및 100')은 다음 모드들 중 적어도 하나에서 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 부여된 전체 패턴은 한번에 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. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 실질적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source: SO)가 채택될 수 있으며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 본 명세서에 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
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), 액정 디스플레이(LCD), 및 박막 자기 헤드의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 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(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고, 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 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 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 하나 또는 다수 처리된 층들을 포함하는 기판을 칭할 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 극자외(EUV) 소스를 포함하고, 이는 EUV 리소그래피를 위한 EUV 방사선 빔을 발생시키도록 구성된다. 일반적으로, EUV 소스는 방사선 시스템 내에 구성되고(이하 참조), 대응하는 조명 시스템이 EUV 소스의 EUV 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된다.
본 명세서에 설명되는 실시예들에서, 본 명세서가 허용하는 "렌즈" 및 "렌즈 요소"라는 용어들은, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 칭할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이라는 용어들은 이온 빔들 또는 전자 빔들과 같은 입자 빔들뿐만 아니라, [예를 들어, 400 내지 780 nm의 범위 내의 파장(λ)을 갖는] 가시 방사선, [예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장(λ)을 갖는] 자외(UV) 방사선, (예를 들어, 13.5 nm와 같은 5 내지 20 nm의 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV 또는 연질 X-선) 방사선, 또는 5 nm 미만에서 작용하는 경질 X-선을 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선을 포괄한다. 일반적으로, 약 780 내지 3000 nm의(또는 더 큰) 파장들을 갖는 방사선은 IR 방사선이라고 간주된다. UV는 대략 100 내지 400 nm의 파장들을 갖는 방사선을 칭한다. 리소그래피 내에서, "UV"라는 용어는 수은 방전 램프에 의해 생성될 수 있는 파장들: G-라인 436 nm; H-라인 405 nm; 및/또는, I-라인 365 nm에도 적용된다. 진공 UV, 또는 VUV(즉, 공기에 의해 흡수되는 UV)는 대략 100 내지 200 nm의 파장을 갖는 방사선을 칭한다. 딥(deep) UV(DUV)는 일반적으로 126 nm 내지 428 nm 범위의 파장을 갖는 방사선을 칭하고, 일 실시예에서 엑시머 레이저가 리소그래피 장치 내에서 사용되는 DUV 방사선을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 5 내지 20 nm의 범위 내의 파장을 갖는 방사선은, 적어도 일부분이 5 내지 20 nm의 범위 내에 있는 소정 파장 대역을 갖는 방사선을 칭한다는 것을 이해하여야 한다.
편광 의존적 간섭계들
도 2는 정렬 및/또는 오버레이를 결정하는 데 사용되는 편광 의존적 간섭계의 시스템 뷰를 개략적으로 예시한다. 일 예시에서, 이 데이터는 여하한 타입의 정렬 센서, 예를 들어 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 제 6,961,116호에 설명된 바와 같은 SMASH(SMart Alignment Sensor Hybrid) 센서로 얻어질 수 있다. '116 특허는 4 개의 상이한 파장들 및 단일 검출기를 갖는 자기-참조 간섭계를 채택하고, 소프트웨어에서 정렬 신호를 추출한다. 대안적으로, 7 개(또는 그 이상)의 회절 차수들 각각이 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 제 6,297,876호에 설명된 바와 같은 지정된 검출기로 지향될 수 있다. 일반적으로, 마크들이 개별적으로 측정되어 X- 및 Y-위치들을 얻는다. 하지만, 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 공개된 특허 출원 US 2009/195768에 설명된 기술들을 이용하여, 조합된 X- 및 Y- 측정이 수행될 수 있다.
도 2에서, 회절 광(diffracted light: 250)으로서, 정렬 마크와 같은 기판 상의 마크로부터 광이 회절된다. 회절 광(250)은 다수 회절 차수들, 예를 들어 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)을 포함할 수 있으며, 0차는 차단된다. 0차는 검출된 신호에서 이용가능한 변조의 깊이를 저하시키는 것을 회피하기 위해 차단될 수 있다. 회절 광(250)은 선택적으로 자기-참조 간섭계(204)에 들어가기 전에 먼저 반파장판(half-wave plate: 202)을 통과한다. 자기-참조 간섭계(204)는, 예를 들어 오버랩(overlap)되며 그러므로 간섭하도록 이루어질 수 있는 회절 광(250) -회절 광(250)은 180 °의 상대 회전으로 입력되었음- 의 2 개의 이미지들을 출력할 수 있다.
일 예시에서, 회절 광(250)은 동일한 세기로 검출되는 2 개의 이미지들을 생성하기 위해서 45 도 편광에 있어야 한다. 반파장판(202) 및 반파장판(206)은 이를 위해 선택적이다 - 자기-참조 간섭계(204) 및 편광 빔 스플리터(208)가 반파장판들(202 및 206)이 사용될 때의 위치로부터 45 도 각도로 배치되는 경우, 반파장판들은 불필요하게 된다.
도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 자기-참조 간섭계(204)는 입력부(204.1)에서 회절 광(250)을 수용한다. 도 3c는 입력부(204.1)에서 자기-참조 간섭계(204)에 들어가는 회절 광(250)을 도시한다. 자기-참조 간섭계(204) 내에서, 회절 광(250)은 2 개의 채널들(AB 및 BA)로 분할된다. 채널(BA)은 도 3a에 도시되고, 채널(AB)은 도 3b에 도시된다. 채널들(AB 및 BA)을 가로지르는 출력 빔들(252.1 및 252.2)의 전기장은 수학식 1 및 2에 도시된 바와 같은 존스 행렬(Jones matrix)들에 관하여 특징지어질 수 있다:
(1)
Figure 112016043858919-pct00001
(2)
Figure 112016043858919-pct00002
이때, 반-시계방향 회전 행렬은 수학식 3에 도시된다:
(3)
Figure 112016043858919-pct00003
채널들(AB 및 BA)을 통해 자기-참조 간섭계(204)를 가로지른 회절 광(250)은 도 3d에 나타낸 바와 같이 출구(204.2)에서 자기-참조 간섭계(204)를 나간다. 도 2는 출력 빔(252)으로서 도 3의 출력 빔들(252.1 및 252.2)을 도시한다. 자기-참조 간섭계(204)는, 이상적으로 서로 수직인 편광 각도들에 있는 공간적으로 분리된 출력 빔들(252.1 및 252.2)로 회절 광(250)을 분할한다. 도 3c에서는, 이 도면들을 간소화하기 위해 정렬 마크로부터 발생하는 단 하나의 회절 차수만이 도시된다. 단 하나의 회절 차수는 간섭 및 이에 따른 (검출기에서의) 정렬 신호의 변조가 발생하기에 불충분하다. 통상적으로 도 3c에서, 각각의 양의 고차 회절 차수에 대해 수반되는 음의 고차 회절 차수는 180 도 회전된 위치에 존재한다. 이 수반되는 음의 고차 회절 차수는 도 3d에서 빔들의 추가적인 쌍을 유도할 것이고, 이들은 수반되는 양의 고차 회절 차수로부터 발생하는 빔들과 적어도 부분적으로 오버랩된다. 적어도 부분적으로 오버랩된 빔들은 간섭 및 이에 따른 정렬 신호의 정렬 마크 위치 의존적(및 또한 정렬 마크 형상 의존적) 변조를 유도할 것이다.
자기-참조 간섭계(204)가 45 도 각도로 회전되지 않은 경우, 출력 광(252)은 반파장판(206)을 통과하고 편광 빔 스플리터(208)에 도달한다. 편광 빔 스플리터(208)는 출력 광(252)을 검출 빔들(254 및 256)로 분할하고, 이들은 광학 요소들(212 및 210)을 각각 통과한다. 일 예시에서, 이 광학 요소들은 렌즈들일 수 있다. 설명의 간명함을 위해, 광학 요소들은 본 명세서에서 렌즈들이라고 칭해질 것이지만, 당업자가 인지하는 바와 같이 다른 타입의 광학 요소들이 사용될 수 있다. 렌즈들은, 예를 들어 광섬유들을 통해 검출기들(214 및 216)을 향하여 광을 포커스한다. 검출기들(214 및 216)은 퓨필 평면, 이미지 평면, 또는 상이한 회절 차수들이 간섭하는 퓨필과 이미지 평면 사이의 위치에 배치될 수 있다. 검출된 간섭 회절 차수들은 위치 정보를 제공한다.
일 예시에서, 이 구성은 회절 광(250)이 충분히 높은 신호-대-잡음(SNR) 비를 보장하기 위해 특정한 편광을 갖는 요건에 의해 제한된다. 예를 들어, 기판 상의 서브-세그먼트 마크(sub-segmented mark)들이 편광자(polarizer)로서 작용하여, 회절 광(250)의 편광이 기판 상의 원래 입사 광의 편광과 상이하도록 할 수 있다. 이 편광의 변화는 타겟/파장 의존적 콘트라스트 손실을 야기한다. 따라서, 회절 광(250)의 회절 차수들이 특정한 편광을 갖지 않으면, 검출된 신호들에서 감소된 변조의 깊이와 같은 콘트라스트의 결과적인 손실이 존재할 것이다.
편광 독립적 간섭계들의 예시적인 실시예들
도 4는 제 1 실시예에 따른 편광 독립적 간섭계 시스템(400)을 개략적으로 예시한다. 다시 말하면, 시스템(400)은 정렬 및/또는 오버레이를 정확히 결정하기 위해 소정 편광을 필요로 하지 않는다. 도 4는 회절 마크를 통하는 광 소스와 검출기 사이의 광 경로를 개략적으로 도시한다. 투과 회절 격자(408)로서 나타내지만, 당업자라면 시스템(400)이 반사 회절 격자를 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 설명의 간명함을 위해, 이는 본 명세서에서 마크(408)라고 칭해질 것이다.
방사선 빔(450)은 마크(408)가 존재하는 기판의 표면을 향해 방출된다. 방사선 빔(450)은 도 1a 또는 도 1b에 도시된 방사선 소스(SO)와 같은 광 소스로부터 광섬유 케이블을 통해 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 방사선 빔(450)은 편광자(402) 및 반파장판(404)을 통과하고, 이들은 방사선 빔에 특정 편광을 부여한다. 예를 들어, 편광자(402)를 통과한 후, 방사선 빔(450)은 필드(470)에 나타낸 바와 같은 선형 편광을 가질 수 있다. 일 예시에서, 반파장판(404)을 통과한 후, 방사선 빔(450)은 필드(480)에 나타낸 바와 같이 원형 편광될 수 있다. 편광자(402) 및 반파장판(404) 중 하나 또는 둘 모두의 사용은 임의 회전을 갖는 정렬 마크들로 하여금 유사하게 측정되게 하는 균일한 편광을 부여한다. 실시예들에서, 편광자(402) 및 반파장판(404)은 선택적이다. 서술된 예시들에서, 방사선 빔(450)은 콘트라스트의 손실 없이 여하한 상태의 편광을 갖는다. 편광은 (0 도, 45 도, 또는 90 도에서) 선형 편광, 원형 편광, 타원 편광, 비-편광(un-polarized), 또는 부분 편광될 수 있으며, 이는 단지 몇 가지 비-제한적인 예시들이다.
일 예시에서, 방사선 빔(450)은 광학기(406)를 통과한다. 광학기(406)는 단일 렌즈 또는 투영 시스템(PS)일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 광학기(406)는 마크(408)를 포함하는 기판의 1 이상의 부분들 상에 방사선 빔(450)을 포커스하도록 작동한다. 방사선 빔(450)은 당업자가 이해하는 바와 같이 (예를 들어, 이상적으로 정렬 마크 표면의 법선에 평행한) 온-액시스(on-axis) 또는 오프-액시스(off-axis) 조명일 수 있다.
일 예시에서, 방사선 빔(450)은 회절 광(452)으로서 마크(408)로부터 회절된다. 도 2를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 회절 광(452)은 여하한 편광의 또는 상태의 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)과 같은 다수 회절 차수들을 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어 타원 편광된 광, 선형 편광된 광, 원형 편광된 광, 부분 편광된 광, 또는 비편광된 광을 포함할 수 있다. 0차는, 예컨대 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)을 구성하는 회절 광(452)만을 허용하는 스톱(stop: 412)에 의해, 여하한의 검출된 신호의 변조의 깊이의 방해를 방지하기 위해 차단될 수 있다. 그 후, 회절 광(452)은 광학기(410)에 들어갈 수 있다.
일 실시예에서, 광학기(406) 및 광학기(410)는 동일한 렌즈 및/또는 시스템인 한편, 다른 실시예들에서 광학기(406) 및 광학기(410)는 전체 시스템 또는 시스템들의 조합 내에서 별도의 요소들일 수 있다.
일 예시에서, 회절 광(452)은 예를 들어 편광 중립 빔 스플리터(polarization neutral beam splitter)를 기반으로 하는 자기-참조 간섭계(414)에 들어간다. 일 실시예에서, 자기-참조 간섭계(414)는 50/50 빔 스플리터일 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 자기-참조 간섭계(414)는 입력부(414.1)에서 회절 광(452)을 수용한다. 또한, 도 5c는 입력부(414.1)에서 자기-참조 간섭계(414)에 들어가는 회절 광(452)의 빔들 중 하나를 도시한다(여기에서 회절 광의 다른 빔들은 대응하는 도면들의 이해 및 간명함을 위해 생략된다는 것을 유의한다). 회절 광(452)은, 예를 들어 180 °회전 대칭 구성에서의 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)일 수 있다. 자기-참조 간섭계(414) 내에서, 회절 광(452)은 4 개의 채널들(AB, BA, AA 및 BB)로 분할될 수 있다. 자기-참조 간섭계(414) 내에서의 내부 반사들이, 도 5d 및 도 5e에 나타낸 출력부들(414.2 및 414.3) 중 하나를 나가기 전에 상이한 조합들로 회절 광(452)을 분할되게 할 수 있다. 자기-참조 간섭계(414)의 조립체는 하나의 빔 스플리터(예를 들어, 중립 밀도 또는 편광 타입) 및 2 개의 회전 프리즘들로 구성된다는 것을 유의한다. 도 2, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에서, 이 2 개의 회전 프리즘들을 그리기 위해 2-차원 간소화가 사용된다는 것을 유의한다.
도 5a에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에서, 입력부(414.1)를 통해 들어갈 때 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들) 중 1 이상을 갖는 회절 광(452)은 채널(BA)을 따라 부분적 반사 표면의 제 1 부분을 통과하고, 자기-참조 간섭계(414)의 내부에서 한 번 이상 반사하며, 채널(BA)을 따라 부분적 반사 표면의 제 2 부분에 도달할 수 있다. 부분적 반사 표면의 제 2 부분으로부터 반사되는 회절 광(452)의 부분은 채널(BA)에 유지되고, 도 5d에 나타낸 출력부(414.2)에서 출력 광선(456.2)으로서 나간다. 부분적 반사 표면의 제 2 부분을 통해 투과되는 회절 광(452)의 부분은 채널(AA)로 계속되고, 도 5e에 나타낸 출력부(414.3)에서 출력 광선(454.1)으로서 나간다.
부분적 반사 표면의 제 1 부분으로부터 반사된 회절 광(452)의 부분은 채널(AB)를 따라 자기-참조 간섭계(414) 내의 1 이상의 다른 반사 표면들로 전파한다. 회절 광(452)의 일부분이 부분적 반사 표면의 제 2 부분에 도달하는 경우, 일부는 채널(AB)을 통해 투과되고, 출력부(414.2)에서 출력 광선(456.1)으로서 나간다. 부분적 반사 표면의 제 2 부분으로부터 반사되는 회절 광(452)의 부분은 채널(BB)에 들어가고, 출력부(414.3)에서 출력 광선(454.2)으로서 나간다. 도 5d 및 도 5e에 나타낸 바와 같이 다 함께, 출력 광선들(456.1 및 456.2)은 둘 다 출력 빔(456)으로서 함께 출력부(414.2)를 통해 나가고, 출력 광선들(454.1 및 454.2)은 둘 다 출력 빔(454)으로서 함께 출력부(414.3)를 통해 나간다.
도 5c에서는, 이 도면들을 간소화하기 위해 정렬 마크로부터 발생하는 단 하나의 회절 차수만이 도시된다. 단 하나의 회절 차수는 간섭 및 이에 따른 (검출기에서의) 정렬 신호의 변조가 발생하기에 불충분하다. 통상적으로 도 5c에서, 각각의 양의 고차 회절 차수에 대해 수반되는 음의 고차 회절 차수는 180 도 회전된 위치에 존재한다. 이 수반되는 음의 고차 회절 차수는 도 5d에서 빔들의 추가적인 쌍을 유도할 것이고, 이들은 수반되는 양의 고차 회절 차수로부터 발생하는 빔들과 적어도 부분적으로 오버랩된다. 적어도 부분적으로 오버랩된 빔들은 간섭 및 이에 따른 정렬 신호의 정렬 마크 위치 의존적(및 또한 정렬 마크 형상 의존적) 변조를 유도할 것이다.
일 실시예에서, 상이한 채널들(AB, BA, AA, 및 BB)의 광학 경로 길이들은 거의 동일하므로, 이들 각각 사이에 경로 길이 차이가 존재하지 않는데, 이는 경로 길이 차이가 정렬 신호의 콘트라스트를 감소시킬 수 있기 때문이다.
부분적 반사 표면은, 특히 상이한 채널들 사이에 경로 길이의 차이를 야기할 수 있는 가열의 가능성을 회피하기 위해 무손실 거울로 구성될 수 있다.
출력 빔(456)을 생성하는 채널들(AB 및 BA) 및 출력 빔(454)을 생성하는 채널들(AA 및 BB)은 수학식 4 내지 수학식 7에 도시된 바와 같이, 손실 없음 및 반사들의 이상적인 위상 거동, 코팅 등을 가정하여 존스 행렬들에 관해 특징지어질 수 있다:
(4)
Figure 112016043858919-pct00004
(5)
Figure 112016043858919-pct00005
(6)
Figure 112016043858919-pct00006
(7)
Figure 112016043858919-pct00007
이때, 이상적인 상이한 각도 값들은[두배 파이로 모듈로(modulo two times pi)] 예를 들어 다음과 같이 주어진다:
Figure 112016043858919-pct00008
Figure 112016043858919-pct00009
Figure 112016043858919-pct00010
Figure 112016043858919-pct00011
일단 빔들이 편광 중립 빔 스플리터를 나갔으면, 출력 빔(454)은 렌즈(418)에 의해 포커스될 수 있다. 일 실시예에서, 렌즈(418)는 광섬유 케이블, 예를 들어 상이한 회절 차수들로부터 광을 수집하는 다모드 섬유(multimode fiber)로 출력 빔(454)을 포커스한다. 광섬유 케이블은 수집된 광을 검출기(420)로 전송할 수 있다. 검출기(420)는 출력 빔(454) 내에 포함된 정렬 신호들을 검출한다. 다른 타입의 광 전송 및/또는 검출이 당업자에 의해 인지되는 바와 같이 이용가능하다는 것을 이해하여야 한다. 대안적으로, 출력 빔(454)은 검출기(420)에 직접 포커스될 수 있다.
일 예시에서, 검출기(420)는 광의 파장들의 범위 또는 각각의 특정 파장에 지정되는 분리된 검출기와 같은 다수 검출기들을 나타낼 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 출력 빔(454) 내에 존재하는 상이한 파장들은 분리되어 있는 지정된 검출기들에 도달하기 직전에 분할될 수 있다. 이 방식으로, 대략 500 나노미터 내지 900 나노미터의 범위와 같은 상이한 파장 범위들이 검출된다. 이는, 예를 들어 검출기(420)로서 함께 작동하는 16 개의 파장 분해 검출기들에 의해 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 검출기(420)는 CCD 또는 CMOS 어레이와 같은 1 이상의 광 검출기, 또는 채널마다의 개별 핀 검출기(discrete pin detector)들을 포함할 수 있다. 1 이상의 다모드 섬유는 유리한 장착 위치에 검출기(420)를 재위치시키기 위해 사용될 수 있다. 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 다른 타입 및 양의 검출기들 및/또는 섬유들이 가능하다.
유사한 방식으로, 출력 빔(456)은 렌즈(416)에 의해 광섬유 케이블에, 또는 검출기(422)에 직접 포커스될 수 있으며, 이때 검출기(422)는 검출기(420)와 동일한 방식으로 구성될 수 있다.
출력 빔들(454 및 456)은 마크(408)의 위치에 관한 정보를 갖는 정렬 신호들을 포함한다. 일 실시예에서, 출력 빔들(454 및 456)의 세기는 퓨필 평면, 이미지 평면, 또는 출력 빔들(454 및 456)이 오버랩되고 간섭하는 퓨필 평면과 이미지 평면 사이의 평면 내의 복수의 상이한 위치들에서 검출되고 결정된다. 이 방식으로, 도 4의 정렬 센서는 도 2에 나타낸 바와 같은 종래의 시스템들과 비교하여 마크(408)로부터 비롯되는 광의 편광에 관계없이 정렬 신호를 발생시킨다. 또한, 다양한 실시예들에 따른 편광 독립적 간섭계의 사용은 마커 회전 및 서브-세그먼테이션 유연성(sub-segmentation flexibility)을 증가시킬 수 있다. 일 예시에서, 이 추가된 유연성은 회절 광에서 되돌아 온 편광이 최종 결과를 얻는 데 더 이상 중요하지 않기 때문에 생긴다. 또한, 더 다양한 조명 편광들을 사용하여, 예를 들어 리프로(repro), 콘트라스트, 회절 효율, 정렬 마크 비대칭 감도 등을 최적화하는 것이 가능해진다.
도 6은 제 2 실시예에 따른 편광 독립적 간섭계 시스템(600)을 개략적으로 예시한다. 일 예시에서, 시스템(600)은 도 2의 간섭계와 동일한 편광에서의 제한들을 받지 않는다. 시스템(600)은 정렬 및/또는 오버레이를 결정하는 위해, 및 정렬 마크 비대칭 및/또는 공정 변동 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
도 6은 마크로부터 회절한 후에 1 이상의 센서까지 광이 취하는 경로를 개략적으로 도시한다. 마크에 입사한 후, 방사선 빔(B)은 회절 광(650)으로서 회절되거나 산란된다. 앞서 설명된 바와 같이, 그리고 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 방사선 빔(B)은 콘트라스트의 손실 없이 여하한 상태의 편광을 가질 수 있다. 도 2를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 회절 광(650)은 여하한 편광의 또는 상태의 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)과 같은 다수 회절 차수들을 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어 타원 편광된 광, 선형 편광된 광, 원형 편광된 광, 부분 편광된 광, 또는 비편광된 광을 포함할 수 있다. 0차는, 예컨대 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)을 구성하는 회절 광(650)만을 허용하는 스톱(도 6에 도시되지 않음)에 의해, 여하한의 검출된 신호의 변조의 깊이의 방해를 방지하기 위해 차단될 수 있다.
일 예시에서, 회절 광(650)은 제 1 편광 빔 스플리터(602)에 들어갈 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 편광 빔 스플리터(602)는 회절 광을 제 1 및 제 2 편광된 빔들(650.1 및 650.2)로 분할할 수 있다. 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 제 1 및 제 2 편광된 빔들(650.1 및 650.2)은 각각 다수 빔들, 예를 들어 적어도 회절 광(650)의 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)에 대응하는 빔들을 포함할 수 있다. 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)은, 예를 들어 180 °회전 대칭 구성에 있을 수 있다. 선택적으로, 제 1 및 제 2 편광된 빔들(650.1 및 650.2) 중 하나 또는 둘 모두는 그 후 반파장판(604)을 통과할 수 있고, 이는 선택적인 반파장판(608)과 상호작동하여 빔들을, 예를 들어 45 및 135 도에서 더 편광시킬 수 있다. 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 다른 편광들이 가능하다.
일 예시에서, 제 1 및 제 2 편광된 빔들(650.1 및 650.2)은 자기-참조 간섭계(606)의 제 1 및 제 2 입력부들에 각각 들어간다. 자기-참조 간섭계(606)는 당업자에 의해 인지되는 바와 같이 2 개보다 많거나 적은 입력부 또는 출력부를 갖거나 사용할 수 있다. 또한, 자기-참조 간섭계(606)는 대안적으로 2 개의 자기-참조 간섭계들로 대체될 수 있으며, 이때 각각의 자기-참조 간섭계는 아래에서 더 상세히 설명되는 도 7의 자기-참조 간섭계들(706.1 및 706.2)에 의해 나타낸 바와 같이 제 1 및 제 2 편광된 빔들(650.1 및 650.2) 중 하나를 수용한다. 제 1 및 제 2 편광된 빔들(650.1 및 650.2)은 출구 빔들(exit beams: 652.1 및 654.1)로서 각각의 제 1 및 제 2 출구 출력부들(exit outputs: 도시되지 않음)로부터 자기-참조 간섭계(606)를 나간다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 출구 빔들(652.1 및 654.1)은 각각 자기-참조 간섭계(606)에 의해 수정된 바와 같은 회절 광(650)의 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)을 포함하여, 각각의 양의 회절 차수가 그 대응하는 음의 회절 차수와 적어도 부분적으로 오버랩되도록 한다. 선택적으로, 앞서 설명된 바와 같이 출구 빔들(652.1 및 654.1)은 또 다른 반파장판(608)을 통과할 수 있지만, 본 명세서의 실시예들에 따라 필수적이지는 않다.
자기-참조 간섭계(606)의 출력부를 나갈 때, 출구 빔(652.1)은 제 2 편광 빔 스플리터(610)에 들어갈 수 있고, 이는 출구 빔(652.1)의 일부분을 분할하여 출구 빔(652.2)을 형성한다. 일 예시에서, 분할된 출구 빔(652.2)은 예를 들어 2 개의 반사 표면들(622 및 624)에 의해 전향(redirect)되는 출구 빔(652.1)과 상이한 광학 경로를 가로지른다. 이 반사 표면들은, 예를 들어 거울들일 수 있다. 이와 유사하게, 자기-참조 간섭계(606)의 출력부를 나갈 때, 출구 빔(654.1)은 제 3 편광 빔 스플리터(612)에 들어갈 수 있고, 이는 출구 빔(654.1)의 일부분을 분할하여 출구 빔(654.2)을 형성한다. 일 예시에서, 분할된 출구 빔(654.2)은 예를 들어 2 개의 반사 표면들(618 및 620)에 의해 전향되는 출구 빔(654.1)과 상이한 광학 경로를 가로지른다. 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 2 개보다 많거나 적은 반사 표면이 시스템에 대해 필요에 따라 분할된 출구 빔들(652.2 및 654.2)을 전향하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 출구 빔들(652.1 및 654.1)은 자기-참조 간섭계(606)로부터 그들의 원래 출구 경로들과 상이한 광학 경로를 따라 재지향될 수 있다.
일 예시에서, 분할된 출구 빔(654.2) 및 출구 빔(652.1)은 상이한 광학 경로들을 따르는 하나 또는 두 빔들의 전향 후, 둘 다 제 4 편광 빔 스플리터(614)에 들어가고, 이는 2 개의 빔들을 제 1 조합된 출구 빔(656)으로 조합할 수 있다.
일 실시예에서, 자기-참조 간섭계(606)의 기계적 및 광학적 코팅 공차들은 조합된 출구 빔들(654.1 및 652.1)의 개별적인 빔들(예를 들어, 454.1 및 454.2 또는 456.1 및 456.2)의, 사용되는 파장에 대해 비교되는, 광학 경로 길이 차들의 크기를 최소화하도록 작게 유지될 수 있다. 광학 경로 길이 차들이 작게 유지되지 않는 경우, 결과적인 정렬 신호들의 콘트라스트 손실이 유도될 수 있다. 인지되는 바와 같이, 제 1 조합된 출구 빔(656)은 여전히 기판 상의 마크로부터 회절 또는 산란된 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들) 또는 더 많거나 적은 회절 차수들을 포함할 수 있다. 제 1 조합된 출구 빔(656)은 렌즈(626)에 의해, 예를 들어 상이한 회절 차수들로부터 광을 수집하고 수집된 광을 검출기(630)로 전송하는 광섬유 케이블 상에 포커스될 수 있다. 대안적으로, 제 1 조합된 출구 빔(656)은 검출기(630)에 직접 포커스될 수 있다. 검출기(630)는 도 4를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이 1 이상의 지정된 검출기들로 1 이상의 파장들을 검출할 수 있다.
일 예시에서, 분할된 출구 빔(652.2) 및 출구 빔(654.1)은 하나 또는 두 빔들의 전향 후, 둘 다 제 5 편광 빔 스플리터(616)에 들어가고, 이는 2 개의 빔들을 제 2 조합된 출구 빔(658)으로 조합할 수 있다. 제 2 조합된 출구 빔(658)은 기판 상의 마크로부터 회절 또는 산란된 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들) 또는 더 많거나 적은 회절 차수들을 포함할 수 있다. 제 2 조합된 출구 빔(658)은 렌즈(628)에 의해 광섬유 케이블 상에 포커스되고, 검출기(632)로 전송될 수 있다. 도 4를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 제 2 조합된 출구 빔(658)의 상이한 타입의 수송 및 검출이 가능하다. 일 실시예에서, 검출기들(630 및 632)은 각각의 상이한 조합된 출구 빔에 지정되는 분리된 검출기 어레이들일 수 있다. 대안적으로, 검출기들(630 및 632)은 중앙집중 위치(centralized location)에서의 조합된 어레이일 수 있고, 이는 조합된 어레이 상의 상이한 위치들에서 상이한 조합된 출구 빔들을 수용할 수 있다. 어느 한 대안예에서, 검출기들(630 및 632)은 분리되고, 개별적으로 제 1 및 제 2 조합된 출구 빔들(656 및 658)에서 각각 상이한 파장들을 검출할 수 있다.
제 1 및 제 2 조합된 출구 빔들(656 및 658)은 기판 상의 마크의 위치에 관한 정보를 갖는 정렬 신호들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 조합된 출구 빔들(656 및 658)의 세기는 제 1 및 제 2 조합된 출구 빔들(656 및 658)에서의 이미지들이 오버랩되고 간섭하는 평면 내의 복수의 상이한 위치들에서 검출되고 결정된다. 이 방식으로, 시스템(600)의 정렬 센서는, 도 2에 나타낸 바와 같은 종래 시스템들에서의 상황과 같이 단 한 모드 대신에, 회절 광을 모두 포착할 수 있다.
도 7은 제 3 실시예에 따른 편광 독립적 간섭계 시스템(700)을 개략적으로 예시한다. 시스템(700)은 도 2의 간섭계와 같은 편광에서의 제한들을 받지 않을 수 있다. 시스템(700)은 정렬 및/또는 오버레이를 결정하기 위해, 및 정렬 마크 비대칭 및/또는 공정 변동 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 도 7의 몇몇 특징들은 도 6과 공통으로 공유된다. 간명함을 위해, 도 6을 참조하여 앞서 설명된 것과 상이한 요소들만이 설명될 것이다.
일 예시에서, 제 1 및 제 2 편광된 빔들(650.1 및 650.2)은 제 1 자기-참조 간섭계(706.1) 및 제 2 자기-참조 간섭계(706.2)의 대응하는 입력부들에 들어간다. 자기-참조 간섭계들(706.1 및 706.2)은 각각 당업자에 의해 인지되는 바와 같이 단 하나보다 많은 입력부들 및/또는 출력부들을 갖거나 사용할 수 있다. 제 2 편광된 빔(650.2)을 위한 제 2 자기-참조 간섭계(706.2)에 대해 제 1 편광된 빔(650.1)을 위한 분리된 제 1 자기-참조 간섭계(706.1)를 사용함으로써, 크로스토크(cross talk)가 회피될 수 있다. 크로스토크는 2 개의 입력부들을 포함하고 사용하는 자기-참조 간섭계에서의 신호들 사이에 일어날 수 있지만, 이는 통상적으로 충분히 작으므로 심각하지 않은 문제이다. 크로스토크가 더 큰 인자인 경우, 이는 결과적인 정렬 신호들의 콘트라스트 손실을 초래할 수 있다. 크로스토크의 위험에도 불구하고, 자기-참조 간섭계들(706.1 및 706.2)은 대안적으로 앞서 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 단일 자기-참조 간섭계로 대체될 수 있다.
도 6에 나타낸 시스템(600)의 정렬 센서와 대조적으로, 도 7의 시스템(700)의 정렬 센서는 제 4 및 제 5 편광 빔 스플리터들(614 및 616)을 포함하지 않는다. 그 대신, 분할된 출구 빔(652.2)은 렌즈(708)를 향해 지향되고, 이는 검출기(718)를 향해 분할된 출구 빔(652.2)을 포커스하고 전송할 수 있다. 이와 유사하게, 분할된 출구 빔(654.2)은 렌즈(716)를 향해 지향될 수 있고, 이는 검출기(724)를 향해 분할된 출구 빔(654.2)을 포커스하고 전송할 수 있다. 출구 빔들(652.1 및 654.1)은 분할된 출구 빔들(652.2 및 654.2)과 조합되는 대신에 개별적으로 검출될 수도 있다. 예를 들어, 렌즈(710)가 검출기(720)를 향해 출구 빔(652.1)을 포커스하고 전송할 수 있으며, 렌즈(712)가 검출기(722)를 향해 출구 빔(654.1)을 포커스하고 전송할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 출구 빔들(652.1, 654.1) 및 분할된 출구 빔들(652.2, 654.2)은 당업자에 의해 인지되는 바와 같이 그 각각의 검출기들로 수송되는 동안 도 7에 도시된 것과 상이한 광학 경로들을 가로지를 수 있다.
도 7의 이 구성의 결과로서, 시스템(700)의 정렬 센서는 제 2 및 제 3 편광 빔 스플리터들(610 및 612)의 4 개의 출력들을 4 개의 각각의 검출기들(718, 720, 722 및 724) 상에 직접적으로 또는 간접적으로 이미징할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 검출기들(718, 720, 722 및 724)은 각각 도 4 및 도 6을 참조하여 앞서 설명된 바와 같이 1 이상의 지정된 검출기들/검출기 어레이들로 1 이상의 파장들을 검출할 수 있다.
또한, 레이저 잡음 정규화(laser noise normalization), 감소, 또는 억제가 검출기들(718, 720, 722 및 724)에서 검출되는 신호들에 적용될 수 있다. 정규화는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 제 8,446,564호에 설명된 바와 같은 레이저 잡음 감소를 위한 알려진 기술이다. 일 실시예에서, 푸리에 변환과 같은 주파수 변환이 정규화 및 잡음 감소를 위해 적용될 수 있다. 레이저 잡음 정규화는 검출기 쌍들(718 및 720 및 722 및 724)로부터의 출력에 대해 수행될 수 있다, 예를 들어:
Figure 112016043858919-pct00012
Figure 112016043858919-pct00013
이 수학식들에서, Ialign,one은 측정된 정렬 신호들 I718 및 I720에 대한 잡음 정규화된 정렬 신호를 표시하는 한편, Ialign,two는 측정된 정렬 신호들 I722 및 I724에 대한 잡음 정규화된 정렬 신호를 표시한다.
예시적인 작동 방법
도 8은 일 실시예에 따른 방법(800)의 흐름도이다. 예를 들어, 방법(800)은 여하한의 편광 또는 상태를 갖는 회절 또는 산란 방사선을 검출하는 데 사용될 수 있다. 나타낸 모든 작동들은 나타낸 순서로 요구되거나 수행되지 않을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 방법(800)은 편의를 위해 앞서 설명된 1 이상의 시스템들에 대해 설명될 것이지만, 이 시스템들을 이용하여 작동하는 것에 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
방법은 단계 802에서 시작하며, 이때 방사선 빔(B)과 같은 방사선 빔이 기판(W) 상의 타겟, 예를 들어 마크(408)를 조명한다. 일 실시예에서, 방사선 빔(B)은 여하한 각도 및/또는 상태의 편광을 가질 수 있다.
단계 804에서, 방사선 빔(B)으로부터의 광이 산란 또는 회절되고, 앞서 설명된 편광 독립적 간섭계 시스템들 중 어느 하나와 같은 정렬 센서 시스템에 의해 수용될 수 있다. 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 0차는 차단된 다수 회절 차수들, 예를 들어 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)이 시스템에 의해 수용될 수 있다.
단계 806에서, 회절 광은 복수의 빔들로 분할될 수 있다. 일 실시예에서, 회절 광은 편광 중립 빔 스플리터, 예컨대 도 4에 도시된 자기-참조 간섭계(414)에서 사용되는 편광 중립 빔 스플리터에 의해 분할될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 회절 광은 편광 빔 스플리터에 의해 분할되고, 1 이상의 자기-참조 간섭계들, 예컨대 도 6의 자기-참조 간섭계(606) 또는 도 7의 자기-참조 간섭계들(706.1 및 706.2)을 향해 지향될 수 있다. 1 이상의 자기-참조 간섭계들을 수반하는 실시예들에서, 복수의 빔들은 예를 들어 앞서 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 자체로 더 분할되고 및/또는 재조합될 수 있다. 또한, 여하한의 실시예들에서 복수의 빔들 중에서 각각의 빔이 검출을 위하여 파장에 의해 추가적으로 분할될 수 있다.
단계 808에서, 1 이상의 검출기들이 단계 806에서 행해진 분할로부터 발생된 복수의 빔들을 검출할 수 있다. 검출기(420)가 하나의 특정 파장, 파장들의 범위, 또는 광 세기의 상이한 스펙트럼 가중(spectral weighing)에 지정되는 분리된 검출기와 같은 다수 검출기들을 나타낼 수 있다. 또한, 검출된 복수의 빔들을 나타내는 신호들에 대해 신호 처리가 수행될 수 있다. 이 신호 처리는 조명 세기 잡음과 같은 측정 잡음을 억제하기 위해 수행될 수 있다. 신호 처리는 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 단계 808의 일부로서 또는 추가적인 단계로서 수행될 수 있다.
단계 810에서, 편광 독립적 간섭계 시스템은 단계 808에서 1 이상의 검출기들에 의해 검출된 정렬 신호들 내의 정보를 이용하여 기판의 피처의 오버레이 및/또는 정렬을 결정할 수 있다. 편광 독립적 간섭계 시스템은, 추가적으로 또는 대안적으로 정렬 마크 비대칭 및/또는 공정에 관한 정보를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 빔들의 세기는 퓨필 평면, 이미지 평면, 또는 이미지들이 오버랩되고 간섭하는 퓨필 평면과 이미지 평면 사이의 평면 내의 복수의 상이한 위치들에서 검출될 수 있다. 이 방식으로, 편광 독립적 간섭계 시스템은 단 한 모드 대신에 회절 광을 모두 포착할 수 있다. 단계 810에서 생성되는 정보는, 기판 상에 패터닝되는 상이한 피처들의 오정렬을 야기할 수 있는 여하한의 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 위치시키고 보정하는 데 유용할 수 있다. 방법(800)은 그 후 종료된다.
도 9는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 방법(900)의 흐름도이다. 일 예시에서, 방법(900)은 여하한의 편광 또는 상태를 갖는 회절 또는 산란 방사선을 검출하는 데 사용될 수 있다. 나타낸 모든 작동들은 나타낸 순서로 요구되거나 수행되지 않을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 방법(900)은 편의를 위해 앞서 설명된 1 이상의 시스템들에 대해 설명될 것이지만, 이 시스템들을 이용하여 작동하는 것에 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
일 실시예에서, 방법(900)은 도 6의 편광 독립적 간섭계 시스템(600)의 예시적인 작동 방법일 수 있다. 방법(800)을 이용하는 바와 같이, 기판 상의 마크는 먼저 단계 902에서 방사선 빔(B)으로 조명된다.
단계 904에서, 편광 독립적 간섭계 시스템은 기판 상의 마크로부터 산란되거나 회절되는 광을 수용할 수 있다.
단계 906에서, 회절 광은 예를 들어 도 6의 제 1 편광 빔 스플리터(602)에 의해 복수의 빔들로 분할되고, 1 이상의 자기-참조 간섭계들, 예컨대 도 6의 자기-참조 간섭계(606) 또는 도 7의 자기-참조 간섭계들(706.1 및 706.2)을 향해 지향될 수 있다. 단계 906에서의 분할로부터 제 1 회절 빔 및 제 2 회절 빔이 발생할 수 있다. 2 개의 입력부들 및 2 개의 출력부들을 포함하는 단일 자기-참조 간섭계 내의 분리된 채널, 또는 분할된 회절 빔들이 존재하는 만큼 많은, 예를 들어 2 개의 자기-참조 간섭계들 내의 하나의 채널이 각각의 빔을 처리할 수 있다.
단계 908에서, 자기-참조 간섭계를 가로지른 후, 제 1 회절 빔은 제 2 편광 빔 스플리터에 의하여 제 1 및 제 2 분할된 빔들 -여기에서는 설명을 위해 서브-빔들로서 설명됨- , 예컨대 도 6의 빔들(652.1 및 652.2)로 다시 분할될 수 있다. 단계 910에서, 제 2 회절 빔은 제 3 편광 빔 스플리터에 의하여 제 3 및 제 4 서브-빔들, 예컨대 도 6의 빔들(654.1 및 654.2)로 분할될 수 있다. 단계 908 및 단계 910은 당업자에 의해 인지되는 바와 같이 동일하거나 상이한 시간에 발생할 수 있다.
단계 912에서, 제 1 및 제 4 서브-빔들은 제 4 편광 빔 스플리터에 의해 조합되어 제 1 복합 또는 조합된 빔을 형성할 수 있으며, 이는 여전히 적어도 기판 상의 마크로부터 원래 회절된 광의 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)을 포함할 수 있다. 단계 914에서, 제 2 및 제 3 서브-빔들은 제 5 편광 빔 스플리터에 의해 조합되어 제 2 복합 또는 조합된 빔을 형성할 수 있으며, 이 또한 여전히 적어도 회절된 광의 고차/비-0차 회절 차수들(예를 들어, +1차 및 -1차 회절 차수들)을 포함할 수 있다. 단계 912 및 단계 914는 당업자에 의해 인지되는 바와 같이 동일하거나 상이한 시간에 발생할 수 있다.
단계 916에서, 제 1 복합 빔 및 제 2 복합 빔은 앞서 설명된 바와 같이, 이미지들이 오버랩되고 간섭하는 복수의 상이한 위치들에서 1 이상의 검출기에 의해 검출될 수 있다. 각각의 복합 빔은 입사하는 방사선 빔(B)을 산란 또는 회절시켰던 마크에 관한 정렬 정보를 포함할 수 있다. 이 방식으로, 간섭계(들)의 출력들이 검출기 서브-시스템의 1 이상의 검출기에 의한 검출 전에 세기 공간(intensity space)에서 조합될 수 있다. 또한, 검출된 복합 빔들을 나타내는 신호들에 대해 신호 처리가 수행될 수 있다. 이 신호 처리는 조명 세기 잡음과 같은 측정 잡음을 억제하기 위해 수행될 수 있다. 신호 처리는 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 단계 916의 일부로서 또는 추가적인 단계로서 수행될 수 있다.
단계 918에서, 검출된 빔들의 세기는 회절을 야기했던 마크의 오버레이 및/또는 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있다. 이로 인해, 편광 독립적 간섭계 시스템은 단 한 모드 대신에 회절 광을 모두 포착할 수 있다. 방법(900)은 그 후 종료된다.
도 10은 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예에 따른 방법(1000)의 흐름도이다. 일 예시에서, 방법(1000)은 여하한의 편광 또는 상태를 갖는 회절 또는 산란 방사선을 검출하는 데 사용될 수 있다. 나타낸 모든 작동들은 나타낸 순서로 요구되거나 수행되지 않을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 방법(1000)은 편의를 위해 앞서 설명된 1 이상의 시스템들에 대해 설명될 것이지만, 이 시스템들을 이용하여 작동하는 것에 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
일 실시예에서, 방법(1000)은 도 7의 편광 독립적 간섭계 시스템(700)의 예시적인 작동 방법일 수 있다. 방법들(800 및/또는 900)을 이용하는 바와 같이, 기판 상의 마크는 먼저 단계 1002에서 방사선 빔(B)으로 조명된다.
단계 1004에서, 편광 독립적 간섭계 시스템은 기판 상의 마크로부터 산란되거나 회절되는 광을 수용할 수 있다.
단계 1006에서, 회절 광은 예를 들어 도 6의 제 1 편광 빔 스플리터(602)에 의해 복수의 빔들로 분할되고, 1 이상의 자기-참조 간섭계들, 예컨대 도 6의 자기-참조 간섭계(606) 또는 도 7의 자기-참조 간섭계들(706.1 및 706.2)을 향해 지향될 수 있다. 단계 1006에서의 분할로부터 제 1 회절 빔 및 제 2 회절 빔이 발생할 수 있다. 2 개의 입력부들 및 2 개의 출력부들을 포함하는 단일 자기-참조 간섭계 내의 분리된 채널, 또는 분할된 회절 빔들이 존재하는 만큼 많은, 예를 들어 2 개의 자기-참조 간섭계들 내의 하나의 채널이 빔들을 처리할 수 있다.
단계 1008에서, 자기-참조 간섭계를 가로지른 후, 제 1 회절 빔은 제 2 편광 빔 스플리터에 의하여 제 1 및 제 2 분할된 빔들 -여기에서는 설명을 위해 서브-빔들로서 설명됨- , 예컨대 도 6의 빔들(652.1 및 652.2)로 다시 분할될 수 있다.
단계 1010에서, 제 2 회절 빔은 제 3 편광 빔 스플리터에 의하여 제 3 및 제 4 서브-빔들, 예컨대 도 6의 빔들(654.1 및 654.2)로 분할될 수 있다.
단계 1008 및 단계 1010은 당업자에 의해 인지되는 바와 같이 동일하거나 상이한 시간에 발생할 수 있다.
방법(900)에서와 같이 서브-빔들을 광학적으로 조합하는 대신에, 방법(1000)은 상이한 서브-빔들을 개별적으로 검출하고, 이미지들의 처리 동안 또는 처리 후에 각각으로부터 얻어진 정보를 조합할 수 있다. 또한, 검출된 서브-빔들을 나타내는 신호들에 대해 신호 처리가 수행될 수 있다. 이 신호 처리는 조명 세기 잡음과 같은 측정 잡음을 억제하기 위해 수행될 수 있다. 신호 처리는 당업자에 의해 인지되는 바와 같이, 단계 1012 또는 단계 1020의 일부로서 또는 추가적인 단계로서 수행될 수 있다. 제 1 실시예에서, 방법(1000)은 단계 1012에서, 앞서 설명된 바와 같이 마크로부터 회절된 이미지들이 오버랩되고 간섭하는 복수의 상이한 위치들에서 1 이상의 검출기 및/또는 검출기 시스템을 이용하여 복수의 서브-빔들을 검출할 수 있다.
검출 후, 단계 1014에서 제 1 및 제 4 서브-빔들로부터의 정보가 전이나 후 대신에 처리하는 동안 조합될 수 있다.
이와 유사하게, 단계 1016에서 제 2 및 제 3 서브-빔들로부터의 정보가 처리하는 동안 조합될 수 있다.
단계 1014 및 단계 1016은 당업자에 의해 인지되는 바와 같이 동일하거나 상이한 시간에 발생할 수 있다. 이 방식으로, 간섭계(들)의 출력들이 검출 후, 예를 들어 세기 공간 또는 위치 공간에서 조합될 수 있다.
대안적으로, 그 대신 방법(1000)은 단계 1020에서, 앞서 설명된 바와 같이 마크로부터 회절된 이미지들이 오버랩되고 간섭하는 복수의 상이한 위치들에서 1 이상의 검출기 및/또는 검출기 시스템을 이용하여 복수의 서브-빔들을 검출하고, 검출된 빔들 내에 포함된 정보의 처리를 계속할 수 있다.
이 대안적인 실시예에서 처리가 완료된 후, 단계 1022에서 방법(1000)은 검출된 제 1 및 제 4 서브-빔들로부터 얻어지는 정보를 조합할 수 있다.
이와 유사하게, 단계 1024에서 방법(1000)은 검출된 제 2 및 제 3 서브-빔들로부터 얻어지는 정보를 조합할 수 있다.
단계 1022 및 단계 1024는 당업자에 의해 인지되는 바와 같이 동일하거나 상이한 시간에 발생할 수 있다. 이 방식으로, 간섭계(들)의 출력들이 검출 및 처리 후 위치 공간에서 조합될 수 있다.
어느 한 실시예에서 처리한 후, 방법(1000)은 단계 1018로 진행하며, 이때 검출 및 처리된 서브-빔들의 세기는 회절을 야기했던 마크의 오버레이 및/또는 정렬을 결정하는 데 사용될 수 있다. 이 방식으로, 편광 독립적 간섭계 시스템은 단 한 모드 대신에 회절 광을 모두 포착할 수 있다. 방법(1000)은 그 후 종료될 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수 있다는 것을 분명히 알 것이다.
본 명세서의 요약 및 초록 부분(Summary and Abstract sections)이 아닌, 발명의 상세한 설명 부분(Detailed Description section)이 청구항을 해석하는 데 사용되도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분은 1 이상을 설명할 수 있지만, 발명자(들)에 의해 의도(contemplate)된 본 발명의 모든 예시적인 실시예를 설명하지는 않으므로, 어떠한 방식으로도 본 발명 및 첨부된 청구항을 제한하지는 않는다.
이상, 본 발명은 명시된 기능들 및 그 관계들의 구현을 예시하는 기능 구성 블록(functional building block)들의 도움으로 설명되었다. 본 명세서에서, 이 기능 구성 블록들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 명시된 기능들 및 그 관계들이 적절히 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 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 교시 및 안내에 기초하여, 기재된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 교시 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (22)

  1. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템;
    기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블 -상기 기판은 마크를 포함함- ;
    상기 기판 상으로 상기 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및
    상기 마크로부터의 회절 또는 산란 방사선 빔을 수용하도록 구성된 간섭계 서브시스템과, 상기 간섭계 서브시스템으로부터 출력되는 빔을 검출하도록 구성된 검출기 서브시스템을 포함하는 광학 시스템;
    을 구비하고,
    상기 마크로부터의 회절 또는 산란 방사선 빔은 적어도 하나의 양의 회절차수 및 적어도 하나의 대응하는 음의 회절 차수를 포함하고,
    상기 간섭계 서브 시스템은, 상기 회절 또는 산란 방사선 빔을 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 채널로 분할하도록 구성되고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 채널의 각각은, 각 채널의 출력에 있어서 대응하는 양 및 음의 회절 차수가 적어도 부분적으로 공간적으로 겹치도록 구성되어 있으며,
    상기 간섭계 서브 시스템은, 상기 회절 또는 산란 방사선 빔의 편광에 현저한 영향을 미치지 않는 실질적으로 무 편광의 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터의 부분 반사 표면을 통과 또는 반사한 빔의 상(image)을 회전시키는 제 1 및 제 2 회전 프리즘을 구비하고,
    상기 제 1 채널에 따르는 빔은, 상기 부분 반사 표면을 통과하고, 상기 제 1 회전 프리즘에서 반사되어 상기 부분 반사 표면을 통과한 후 출력되고,
    상기 제 2 채널에 따르는 빔은, 상기 부분 반사 표면을 통과하고, 상기 제 1 회전 프리즘에서 반사되어 상기 부분 반사 표면에서 반사된 후 출력되고,
    상기 제 3 채널에 따르는 빔은, 상기 부분 반사 표면에서 반사되고, 상기 제 2 회전 프리즘에서 반사되어 상기 부분 반사 표면을 통과한 후 출력되고,
    상기 제 4 채널에 따르는 빔은, 상기 부분 반사 표면에서 반사되고, 상기 제 2 회전 프리즘에서 반사되어 상기 부분 반사 표면에서 반사된 후 출력되고,
    상기 검출기 서브 시스템은, 상기 제 1 채널의 출력 빔 및 상기 제 4 채널의 출력 빔을 포함하는 제 1 복합 빔을 검출하는 제 1 검출기와, 상기 제 2 채널의 출력 빔 및 상기 제 3 채널 출력 빔을 포함하는 제 2 복합 빔을 검출하는 제 2 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  2. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템;
    기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블 -상기 기판은 마크를 포함함- ;
    상기 기판 상으로 상기 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및
    상기 마크로부터의 회절 또는 산란 방사선 빔을 제 1 편광 빔과 제 2 편광 빔으로 분리하도록 구성된 제 1 편광 빔 스플리터와, 상기 제 1 편광 빔과 상기 제 2 편광 빔을 수용하도록 구성된 간섭계 서브시스템과, 상기 간섭계 서브시스템으로부터 출력되는 빔을 검출하도록 구성된 검출기 서브시스템을 포함하는 광학 시스템;
    을 구비하고,
    상기 제 1 편광 빔과 상기 제 2 편광 빔은 상기 마크로부터의 적어도 하나의 양의 회절차수 및 적어도 하나의 대응하는 음의 회절 차수를 포함하고,
    상기 간섭계 서브시스템은, 상기 제 1 편광 빔에 기초한 제 1 복합 빔을 출력하고 상기 제 2 편광 빔에 기초한 제 2 복합 빔을 출력하도록 구성되며, 상기 제 1 복합 빔 및 상기 제 2 복합 빔 각각은, 대응하는 양 및 음의 회절차수가 적어도 부분적으로 공간적으로 겹치도록 구성되어 있으며,
    상기 검출기 서브 시스템은, 상기 제 1 복합 빔을 제 3 및 제 4 복합 빔으로 분리하는 제 2 편광 빔 스플리터와, 상기 제 2 복합 빔을 제 5 및 제 6 복합 빔으로 분리하는 제 3 편광 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제 3, 4, 5, 6 복합 빔을 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 검출기 서브시스템은, 상기 제 4 및 제 5 복합 빔을 혼합하여 제 1 혼합 빔을 형성하는 제 4 편광 빔 스플리터와, 상기 제 3 및 제 6 복합 빔을 혼합하여 제 2 혼합 빔을 형성하는 제 5 편광 빔 스플리터와, 상기 제 1 혼합 빔을 검출하는 제 1 검출기 및 상기 제 2 혼합 빔을 검출하는 제 2 검출기를 더 구비하는 것을 특징으로하는 리소그래피 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 검출기 서브시스템은, 상기 제 3 복합 빔을 검출하는 제 1 검출기 및 상기 제 4 복합 빔을 검출하는 제 2 검출기와, 상기 제 5 복합 빔을 검출하는 제 3 검출기와, 상기 제 6 복합 빔을 검출하는 제 4 검출기를 더 구비하는 것을 특징으로하는 리소그래피 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    방사선 소스로부터 상기 방사선 빔을 수용하고, 선형 편광된 빔을 출력하도록 구성되는 선형 편광자(linear polarizer);
    상기 선형 편광된 빔을 수용하여 원형 편광된 빔을 출력하도록 구성되는 1/4파장 편광자(quarter wave polarizer); 및
    상기 기판의 타겟 상으로 상기 원형 편광된 빔을 투영하고, 상기 타겟으로부터 상기 회절 또는 산란 방사선 빔을 수용하도록 구성되는 렌즈
    를 더 포함하는 리소그래피 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절 또는 산란 방사선 빔의 0차 회절 차수를 차단하도록 구성되는 어퍼처 스톱(aperture stop)을 더 포함하는 리소그래피 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기 서브시스템의 검출 결과로부터 얻은 정보에 기초하여, 오버레이, 정렬, 마크 비대칭성 및 공정 변화 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 리소그래피 장치.
  8. 정렬 센서에 있어서,
    기판 표면으로부터 편광을 갖는 회절 또는 산란 방사선 빔을 수용하도록 구성된 간섭계 서브시스템과, 상기 간섭계 서브시스템에서 출력되는 빔을 검출하도록 구성된 검출기 서브시스템을 포함하는 광학 시스템을 구비하고,
    상기 회절 또는 산란 방사선 빔은 적어도 하나의 양의 회절차수 및 적어도 하나의 대응하는 음의 회절 차수를 포함하고,
    상기 간섭계 서브시스템은, 상기 회절 또는 산란 방사선 빔을 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 채널로 분할하도록 구성되고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 채널의 각각은, 각 채널의 출력에 있어서 대응하는 양 및 음의 회절 차수가 적어도 부분적으로 공간적으로 겹치도록 구성되어 있으며,
    상기 간섭계 서브시스템은, 상기 회절 또는 산란 방사선 빔의 편광에 현저한 영향을 미치지 않는 실질적으로 무 편광의 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터의 부분 반사 표면을 통과 또는 반사한 빔의 상(image)을 회전시키는 제 1 및 제 2 회전 프리즘을 구비하고,
    상기 제 1 채널에 따르는 빔은, 상기 부분 반사 표면을 통과하고, 상기 제 1 회전 프리즘에서 반사되어 상기 부분 반사 표면을 통과한 후 출력되고,
    상기 제 2 채널에 따르는 빔은, 상기 부분 반사 표면을 통과하고, 상기 제 1 회전 프리즘에서 반사되어 상기 부분 반사 표면에서 반사된 후 출력되고,
    상기 제 3 채널에 따르는 빔은, 상기 부분 반사 표면에서 반사되고, 상기 제 2 회전 프리즘에서 반사되어 상기 부분 반사 표면을 통과한 후 출력되고,
    상기 제 4 채널에 따르는 빔은, 상기 부분 반사 표면에서 반사되고, 상기 제 2 회전 프리즘에서 반사되어 상기 부분 반사 표면에서 반사된 후 출력되고,
    상기 검출기 서브시스템은, 상기 제 1 채널의 출력 빔 및 상기 제 4 채널의 출력 빔을 포함하는 제 1 복합 빔을 검출하는 제 1 검출기와, 상기 제 2 채널의 출력 빔 및 상기 제 3 채널 출력 빔을 포함하는 제 2 복합 빔을 검출하는 제 2 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 정렬 센서.
  9. 정렬 센서에 있어서:
    기판 상 마크로부터의 회절 또는 산란 방사선 빔을 제 1 편광 빔 및 제 2 편광 빔으로 분리하도록 구성된 제 1 편광 빔 스플리터와 상기 제 1 편광 빔과 상기 제 2 편광 빔을 받도록 구성된 간섭계 서브시스템과, 상기 간섭계 서브시스템에서 출력되는 빔을 검출하도록 구성된 검출기 서브시스템을 포함하는 광학 시스템을 구비하고,
    상기 제 1 편광 빔과 상기 제 2 편광 빔은 상기 마크로부터의 적어도 하나의 양의 회절차수 및 적어도 하나의 대응하는 음의 회절 차수를 포함하고,
    상기 간섭계 서브시스템은, 상기 제 1 편광 빔에 기초한 제 1 복합 빔을 출력하고 상기 제 2 편광 빔에 기초한 제 2 복합 빔을 출력하도록 구성되며, 상기 제 1 복합 빔 및 상기 제 2 복합 빔 각각은, 대응하는 양 및 음의 회절차수가 적어도 부분적으로 공간적으로 겹치도록 구성되어 있으며,
    상기 검출기 서브시스템은, 상기 제 1 복합 빔을 제 3 및 제 4 복합 빔으로 분리하는 제 2 편광 빔 스플리터와, 상기 제 2 복합 빔을 제 5 및 제 6 복합 빔으로 분리하는 제 3 편광 빔 스플리터를 구비하고, 상기 제 3, 4, 5, 6 복합 빔을 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 정렬 센서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출기 서브시스템은, 상기 제 4 및 제 5 복합 빔을 혼합하여 제 1 혼합 빔을 형성하는 제 4 편광 빔 스플리터와, 상기 제 3 및 제 6 복합 빔을 혼합하여 제 2 혼합 빔을 형성하는 제 5 편광 빔 스플리터와, 상기 제 1 혼합 빔을 검출하는 제 1 검출기 및 상기 제 2 혼합 빔을 검출하는 제 2 검출기를 더 구비하는 것을 특징으로하는 정렬 센서.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출기 서브시스템은, 상기 제 3 복합 빔을 검출하는 제 1 검출기 및 상기 제 4 복합 빔을 검출하는 제 2 검출기와, 상기 제 5 복합 빔을 검출하는 제 3 검출기와, 상기 제 6 복합 빔을 검출하는 제 4 검출기를 더 구비하는 것을 특징으로하는 정렬 센서.
  12. 제 9 항에 있어서,
    방사선 소스로부터 상기 방사선 빔을 수용하고, 선형 편광된 빔을 출력하도록 구성되는 선형 편광자(linear polarizer);
    상기 선형 편광된 빔을 수용하여 원형 편광된 빔을 출력하도록 구성되는 1/4파장 편광자(quarter wave polarizer); 및
    상기 기판의 타겟 상으로 상기 원형 편광된 빔을 투영하고, 상기 타겟으로부터 상기 회절 또는 산란 방사선 빔을 수용하도록 구성되는 렌즈
    를 더 포함하는 정렬 센서.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 회절 또는 산란 방사선 빔의 0차 회절 차수를 차단하도록 구성되는 어퍼처 스톱(aperture stop)을 더 포함하는 정렬 센서.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 검출기 서브시스템의 검출 결과로부터 얻은 정보에 기초하여, 오버레이, 정렬, 마크 비대칭성 및 공정 변화 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 정렬 센서.
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