KR102084017B1 - 검사 및 메트롤로지를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

타겟으로부터의 갭에서 광학 구성요소를 이용하여 측정되는 타겟에 대한 방사선 세기 분포를 수반하는 방법이 개시되며, 상기 방법은: 측정된 방사선 세기 분포 및 타겟을 설명하는 수학적 모델을 이용하여 관심 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 모델은 광학 구성요소의 표면 또는 그 일부분의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함한다.

Description

검사 및 메트롤로지를 위한 장치 및 방법
본 출원은 2015년 7월 17일에 출원된 미국 출원 62/194,042의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 메트롤로지 타겟으로부터 포착되는 측정된 방사선 분포에서의 오차 보정을 위한 장치 및 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, 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 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.
리소그래피 공정(즉, 예를 들어 레지스트-처리, 에칭, 현상, 베이킹 등을 포함하는 리소그래피를 수반한 디바이스 제조 공정)의 1 이상의 단계를 모니터링(monitor)하기 위해, 패터닝된 기판이 검사되고 패터닝된 기판의 1 이상의 파라미터가 측정된다. 1 이상의 파라미터는, 예를 들어 패터닝된 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 연속 층들 간의 오버레이 오차 및/또는 현상된 감광성 레지스트의 임계 선폭(critical linewidth)을 포함할 수 있다. 이 측정은 제품 기판(product substrate) 자체의 타겟 및/또는 기판 상에 제공되는 지정된 메트롤로지 타겟(dedicated metrology target) 상에서 수행될 수 있다. 리소그래피 공정 시 형성된 미세한 구조체들의 측정을 수행하기 위해, 스캐닝 전자 현미경 및/또는 다양한 특수 툴들의 사용을 포함하는 다양한 기술들이 존재한다.
고속 및 비-침습(non-invasive) 형태의 특수 검사 툴은, 기판의 타겟부 상으로 방사선 빔을 지향하여, 산란되거나 반사된 빔의 속성들을 측정하는 스케터로미터(scatterometer)이다. 상기 빔이 기판으로부터 반사되거나 산란된 전후에 빔의 1 이상의 속성을 비교함으로써, 기판의 1 이상의 속성이 결정될 수 있다. 스케터로미터의 2 가지 주 형태가 알려져 있다. 분광 스케터로미터(spectroscopic scatterometer)는 기판 상으로 광대역 방사선 빔을 지향하고, 특정한 좁은 각도 범위(particular narrow angular range)로 산란되는 방사선의 스펙트럼(파장의 함수로서 세기)을 측정한다. 각도 분해된 스케터로미터(angularly resolved scatterometer)는 단색 방사선 빔(monochromatic radiation beam)을 사용하고, 각도의 함수로서 산란된 방사선의 세기를 측정한다.
스케터로메트리의 특정 적용은 주기적 타겟 내에서의 피처 비대칭(feature asymmetry)의 측정에서이다. 이는 예를 들어 오버레이 오차의 척도로서 사용될 수 있으며, 다른 적용들도 알려져 있다. 각도 분해된 스케터로미터에서, 비대칭은 회절 스펙트럼의 반대 부분들을 비교함으로써(예를 들어, 주기적 격자의 회절 스펙트럼에서 -1차 및 +1차를 비교함으로써) 측정될 수 있다. 이는, 예를 들어 미국 특허 출원 공개공보 US2006-066855에 설명된 바와 같이, 각도-분해된 스케터로메트리에서 간단히 행해질 수 있다.
리소그래피 처리에서의 물리적 치수들의 감소와 함께, 예를 들어 측정 정확성/정밀성을 증가시키고, 및/또는 메트롤로지에 지정된 타겟들에 의해 차지되는 공간을 감소시키려는 요구가 존재한다. 차례로 -1차 및 +1차 방사선을 이용하여 타겟의 별도 이미지들을 취함으로써, 더 작은 타겟들의 사용을 허용하도록 이미지 기반 스케터로메트리 측정들이 고안되었다. 이미지 기반 기술의 예시들은 공개된 미국 특허 출원 공개공보 US2011-0027704호, US2011-0043791호 및 US2012-0044470호에서 설명되며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
타겟 크기의 추가 감소 및 개선된 정확성 또는 정밀성의 요구가 계속되지만, 기존 기술들은 정확성을 유지하고 타겟들의 크기를 감소시키는 것을 어렵게 만드는 다양한 제약들을 받는다. 검사 및 측정 기술들을 개선하는 또 다른 방식은 타겟 표면(예를 들어, 기판)에 가장 가까운 광학 요소로서 고체 침지 렌즈(solid immersion lens: SIL)를 사용하는 것이다. 타겟 표면(예를 들어, 기판)과 SIL의 극단적 근접은 1보다 큰 매우 높은 유효 개구수(numerical aperture: NA)를 유도한다. 이 SIL과 함께 비간섭성(incoherent) 또는 가간섭성(coherent) 방사선 소스를 이용하는 것이 매우 작은 타겟으로 하여금 검사되게 한다.
증가한 개구수를 이용하기 위해, SIL과 기판 간의 갭은 원하는 값으로 설정되어야 한다. 예를 들어, 갭은 SIL이 기판과 효과적으로 광학 접촉하게 하도록 10 내지 50 nm의 범위 내에 있을 수 있다. 예시적인 광학적 갭 측정 방법 및 장치는 높은 개구수 요소에서 편광의 교차 성분(cross component)들을 검출하는 것을 수반할 수 있다. 그때, 교차 편광된 신호(cross polarized signal)는 검출기에 의해 기록되고, 갭 제어 공정으로의 입력 파라미터로서 사용될 수 있다. 또 다른 예시에서, 갭은 반사된 레이저 방사선 세기를 참조하여 제어될 수 있다. 이해하는 바와 같이, 다른 방법들 및 장치가 갭을 나타내는(예를 들어, 그 크기 또는 공칭 크기로부터의 그 변동을 나타내는) 신호에 도달하는 데 사용될 수 있다.
검출 방법에 관계없이, SIL(또는 다른 구성요소)과 기판(또는 다른 표면) 간의 갭은 통상적으로 연계된 액추에이터 및 제어 시스템에 의해 원하는 갭 거리 또는 거리 범위에서 확립되고 유지되어야 한다. 이는 타겟에 의해 전향(redirect)된 방사선으로부터 도출되고 SIL(또는 다른 광학적 커플링 구성요소)을 이용하여 얻어지는 측정 데이터(예를 들어, 세기 데이터, 이미지 등)가 갭 및 여하한의 관심 파라미터(예를 들어, 타겟 패턴의 부분의 높이, 타겟 패턴의 부분의 폭, 타겟 패턴의 1 이상의 다양한 층의 두께 등)에 의존하기 때문이며, 갭 거리 자체는 데이터 획득 동안 본질적으로 일정한 갭 거리를 가정하여 측정된 데이터로부터 재구성될 것이다.
하지만, 원하는 갭을 확립하고 유지하는 데 사용되는 제어 메카니즘에 관계없이, 기대되는 완벽히 평탄하거나 구부러진 표면으로부터의 SIL 팁(tip)의 표면의 변동이 측정 결과들에서 오차들을 산출할 수 있음이 발견되었다. 또한, SIL 팁의 작은 거칠기(roughness)도 측정 데이터로부터 도출된 1 이상의 관심 파라미터의 결정에서 허용할 수 없게 큰 오차를 야기할 수 있음이 발견되었다. 따라서, 예를 들어 SIL 팁의 거칠기에 대해 SIL(또는 다른 구성요소)을 이용하여 얻어진 데이터를 이용한 측정들 및/또는 계산들을 보정하는 1 이상의 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 타겟으로부터의 갭에서 광학 구성요소를 이용하여 측정되는 타겟에 대한 방사선 세기 분포를 수반하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 측정된 방사선 세기 분포 및 타겟을 설명하는 수학적 모델을 이용하여 관심 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 모델은 광학 구성요소의 표면 또는 그 일부분의 거칠기에 대한 유효 매질 근사(effective medium approximation)를 포함한다.
일 실시예에서, 측정 타겟을 설명하는 수학적 모델을 수반하는 방법이 제공되고, 상기 모델은 타겟을 측정하는 데 사용되는 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함하며, 상기 방법은: 광학 요소를 이용하여, 방사선으로 기준(fiducial)의 표면을 조명하는 단계; 검출기를 이용하여 방사선을 측정하는 단계; 및 측정된 방사선을 이용하여, 모델에서의 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 표면으로부터의 갭에서 광학 구성요소를 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포를 수반하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 측정된 방사선 세기 분포 및 표면을 설명하는 수학적 모델을 이용하여 광학 구성요소, 기준 또는 타겟의 거칠기 파라미터를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 모델은 광학 구성요소의 표면 또는 그 일부분의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함한다.
이제 첨부된 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 리소그래피 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 2는 리소그래피 셀(lithographic cell) 또는 클러스터(cluster)의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3은 예시적인 검사 장치 및 메트롤로지 기술을 개략적으로 도시하는 도면;
도 4는 예시적인 검사 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 메트롤로지 타겟과 검사 장치의 조명 스폿 간의 관계를 예시하는 도면;
도 6은 측정 데이터에 기초하여 관심 파라미터를 도출하는 공정을 개략적으로 도시하는 도면;
도 7은 타겟의 주기적 구조체의 피처의 예시적인 단위 셀 모델(unit cell model)을 개략적으로 도시하는 도면;
도 8은 고체 침지 렌즈(SIL)를 포함한 예시적인 검사 장치를 도시하는 도면;
도 9는 SIL의 팁의 거칠기와 함께 타겟의 복수의 피처들의 수퍼셀 모델(supercell model)의 일 예시를 개략적으로 도시하는 도면;
도 10은 완벽하게 평탄한 SIL 팁을 갖는 단위 셀 모델을 이용하여 계산된 퓨필과, 거칠기를 갖는 SIL 팁을 포함한 수퍼셀 모델을 이용하여 계산된 퓨필 간의 차이의 시뮬레이션된 결과들을 나타내는 도면;
도 11은 SIL 팁 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함한 타겟의 주기적 구조체의 피처의 예시적인 단위 셀 모델을 개략적으로 도시하는 도면;
도 12는 기준에 대한 예시적인 단위 셀 모델을 개략적으로 도시하는 도면;
도 13은 SIL 팁 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 도출하는 공정의 흐름도;
도 14는 근접 힘(proximity force) 또는 강성도(stiffness) 계산을 이용하여, 측정된 갭 거리, 갭 오차 신호(gap error signal) 및/또는 설정값(setpoint value)을 캘리브레이션하는 공정의 흐름도; 및
도 15는 SIL을 이용하여 얻어지는 측정된 데이터에 기초하여 타겟의 1 이상의 관심 파라미터를 도출하는 공정의 개략적인 흐름도이다.
실시예들을 상세히 설명하기에 앞서, 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 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(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하고, 투영 시스템은 기준 프레임(reference frame: RF)에 지지된다.
조명 시스템은 방사선을 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 구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 지지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 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 타입들, 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 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"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 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 테이블들[예를 들어, 2 이상의 기판 테이블들(WTa, WTb), 2 이상의 패터닝 디바이스 테이블들, 기판 테이블(WTa)과, 예를 들어 세정 및/또는 측정을 용이하게 하는 데 지정되는 기판이 없는 투영 시스템 아래의 테이블(WTb) 등]을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가적인 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 정렬 센서(AS)를 이용한 정렬 측정들 및/또는 레벨 센서(LS)를 이용한 레벨(높이, 기울기 등) 측정들이 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 패터닝 디바이스와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 단지 액체가 노광 시 투영 시스템과 기판 사이에 놓인다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성되는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 2-D 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 1에 명확히 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 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(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, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 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, 패터닝 디바이스(MA) 상에 1보다 많은 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한 번에 타겟부(C) 상에 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. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부(C)의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부(C)의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 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.
도 2에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 클러스터라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성할 수 있으며, 이는 기판 상에서 전-노광(pre-exposure) 및 후-노광(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 1 이상의 레지스트 층을 증착시키는 1 이상의 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 1 이상의 디벨로퍼(developer: DE), 1 이상의 칠 플레이트(chill plate: CH) 및/또는 1 이상의 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 1 이상의 기판을 집어올리고, 이를 상이한 공정 장치들 사이에서 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙이라고도 하는 이 장치들은, 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋과 처리 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치들이 작동될 수 있다.
리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 올바르고 일관성있게(consistently) 노광되기 위해서는, 후속한 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 1 이상의 속성을 측정하도록 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직하다. 따라서, 리소셀(LC)이 위치되는 제조 시설은 통상적으로 리소셀에서 처리된 기판(W)들 중 일부 또는 전체를 수용하는 메트롤로지 시스템(MET)도 포함한다. 메트롤로지 시스템(MET)은 리소셀(LC)의 일부분일 수 있고, 예를 들어 이는 리소그래피 장치(LA)의 일부분일 수 있다.
메트롤로지 결과들은 감독 제어 시스템(SCS)에 간접적으로 또는 직접적으로 제공된다. 오차가 검출되는 경우, [특히 검사가 뱃치(batch)의 1 이상의 다른 기판이 여전히 노광되도록 충분히 빠르게 행해질 수 있다면] 후속한 기판의 노광에 대해, 및/또는 노광된 기판의 후속한 노광에 대해 조정이 수행될 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판은 수율을 개선하도록 벗겨져서(strip) 재작업(rework)되거나, 버려져서 결점이 있다고 알려진 기판에 또 다른 처리를 수행하는 것을 회피할 수 있다. 기판의 몇몇 타겟부들에만 결점이 있는 경우, 양호한 타겟부들 상에만 또 다른 노광들이 수행될 수 있다.
메트롤로지 시스템(MET) 내에서, 검사 장치는 기판의 1 이상의 속성을 결정하는 데 사용되며, 특히 상이한 기판들 또는 동일한 기판의 상이한 층들의 1 이상의 속성이 층마다 어떻게 변하는지를 결정하는 데 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수 있으며, 또는 독립형 디바이스(stand-alone device)일 수 있다. 신속한 측정을 가능하게 하기 위해, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트 층에서 1 이상의 속성을 측정하는 것이 바람직하다. 하지만, 레지스트 내의 잠상(latent image)은 낮은 콘트라스트(contrast)를 갖고 - 방사선에 노광된 레지스트의 부분들과 노광되지 않은 레지스트의 부분들 사이에 굴절률에 있어서 매우 작은 차이만 존재하고 - 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정들을 수행하기에 충분한 감도를 갖는 것은 아니다. 그러므로, 측정들은 통상적으로 노광된 기판 상에서 수행되는 제 1 단계이고 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증가시키는 노광후 베이크 단계(PEB) 이후에 수행될 수 있다. 이 단계에서, 레지스트 내의 이미지는 반-잠상(semi-latent)이라고 칭해질 수 있다. 또한, 현상된 레지스트 이미지 - 이때, 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중 하나는 제거되었음 - 의 측정들을 수행하는 것이 가능하고, 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 이후에 수행하는 것이 가능하다. 후자의 가능성은 결점이 있는 기판들의 재작업에 대한 가능성을 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.
도 3은 예시적인 검사 장치(예를 들어, 스케터로미터)를 도시한다. 이는 기판(W) 상으로 방사선을 투영하는 광대역(백색 광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사된 방사선은, 예를 들어 좌측 하부의 그래프에 나타낸 바와 같은 정반사된 방사선(specular reflected radiation)의 스펙트럼(10)(파장의 함수로서 세기)을 측정하는 분광계 검출기(spectrometer detector: 4)로 통과된다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 야기하는 프로파일 또는 구조체가, 예를 들어 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 및 비-선형 회귀(non-linear regression)에 의해, 또는 도 3의 우측 하단에 나타낸 바와 같은 시뮬레이션된 스펙트럼들의 라이브러리와 비교함으로써, 프로세서(PU)에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 재구성을 위해 구조체의 일반적인 형태가 알려지며, 구조체가 만들어진 공정의 정보로부터 일부 파라미터들이 가정되어, 측정된 데이터로부터 결정될 구조체의 몇몇 파라미터들만이 남게 된다. 이러한 검사 장치는 수직-입사(normal-incidence) 검사 장치 또는 경사-입사(oblique-incidence) 검사 장치로서 구성될 수 있다.
사용될 수 있는 또 다른 검사 장치가 도 4에 도시된다. 이 디바이스에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 시준되고, 간섭 필터(interference filter: 13) 및 편광기(polarizer: 17)를 통해 투과되며, 부분 반사면(partially reflecting surface:16)에 의해 반사되고, 바람직하게는 적어도 0.9 또는 적어도 0.95인 높은 개구수(NA)를 갖는 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상의 스폿(S)으로 포커스된다. (물과 같은 비교적 높은 굴절률의 유체를 이용하는) 침지 검사 장치는 심지어 1이 넘는 개구수를 가질 수도 있다.
리소그래피 장치(LA)에서와 같이, 측정 작업들 동안 기판(W)을 유지하기 위해 1 이상의 기판 테이블이 제공될 수 있다. 기판 테이블들은 도 1의 기판 테이블들(WTa, WTb)의 형태와 유사하거나 동일할 수 있다. 검사 장치가 리소그래피 장치와 통합되는 일 예시에서, 이들은 심지어 동일한 기판 테이블일 수 있다. 개략 및 미세 위치설정기들이 측정 광학 시스템에 관하여 기판을 정확히 위치시키도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 관심 타겟의 위치를 획득하기 위해, 및 이를 대물 렌즈(15) 아래의 위치로 가져오기 위해 다양한 센서들 및 액추에이터들이 제공된다. 통상적으로, 기판(W)에 걸친 상이한 위치들에서 타겟들에 대해 많은 측정이 수행될 것이다. 기판 지지체는 상이한 타겟들을 획득하기 위해 X 및 Y 방향들로, 및 광학 시스템의 포커스에 대한 타겟의 원하는 위치를 얻기 위해 Z 방향으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 실제로는 광학 시스템이 (통상적으로는 X 및 Y 방향들에서, 하지만 아마도 Z 방향에서도) 실질적으로 정지 상태로 유지될 수 있고 기판만이 이동하는 경우에, 대물 렌즈가 기판에 대해 상이한 위치들로 옮겨지고 있는 것처럼 작동들을 생각하고 설명하는 것이 편리하다. 기판 및 광학 시스템의 상대 위치가 올바르다면, 원칙적으로 현실에서 이들 중 어느 것이 이동하고 있는지는 중요하지 않으며, 또는 둘 다 이동하고 있는 경우, 광학 시스템의 일부의 조합이 (Z 및/또는 기울기 방향에서) 이동하고 광학 시스템의 나머지는 정지상태이며, 기판은 (예를 들어, X 및 Y 방향들에서, 하지만 선택적으로 Z 및/또는 기울기 방향에서도) 이동하고 있다.
그 후, 기판(W)에 의해 전향된 방사선은 스펙트럼이 검출되게 하기 위해서, 부분 반사면(16)을 통해 검출기(18)로 전달된다. 검출기(18)는 배면-영사된(back-projected) 초점면(11) 내에[즉, 렌즈 시스템(15)의 초점 길이에] 위치될 수 있으며, 또는 평면이 보조 광학기(도시되지 않음)를 이용하여 검출기(18) 상에 재-이미징(re-image)될 수 있다. 검출기는 기판 타겟(30)의 2-차원 각도 산란 스펙트럼이 측정될 수 있도록 2-차원 검출기일 수 있다. 검출기(18)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서들의 어레이일 수 있으며, 예를 들어 프레임당 40 밀리초(millisecond)의 통합 시간(integration time)을 이용할 수 있다.
예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 기준 빔이 사용될 수 있다. 이를 위해, 방사선 빔이 부분 반사면(16)에 입사하는 경우, 그 일부분이 부분 반사면(16)을 통해 투과되어 기준 빔으로서 기준 거울(14)을 향한다. 그 후, 기준 빔은 동일한 검출기(18)의 상이한 부분 상으로, 또는 대안적으로 상이한 검출기(도시되지 않음) 상으로 투영된다.
가령 405 내지 790 nm의 범위, 또는 200 내지 300 nm와 같이 훨씬 낮은 범위에서 관심 파장을 선택하기 위해, 1 이상의 간섭 필터(13)가 이용될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터들의 일 세트를 포함하기보다는 튜닝가능(tunable)할 수 있다. 간섭 필터 대신에, 격자가 사용될 수 있다. 타겟에 대한 방사선의 입사 각도의 범위를 제어하기 위해 조명 경로에 어퍼처 스톱(aperture stop) 또는 공간 광 변조기(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.
검출기(18)는 단파장(또는 협파장 범위)에서의 전향된 방사선의 세기, 다수 파장들에서의 별도 세기, 또는 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수 있다. 또한, 검출기는 횡자기(transverse magnetic)- 및 횡전기(transverse electric)-편광 방사선의 세기, 및/또는 횡자기- 및 횡전기-편광 방사선 간의 위상차를 별도로 측정할 수 있다.
기판(W) 상의 타겟(30)은 현상 이후에 바아(bar)들이 솔리드 레지스트 라인들로 형성되도록 프린트되는 1-D 격자일 수 있다. 타겟(30)은 현상 이후에 격자가 레지스트에서 솔리드 레지스트 필라(pillar)들 또는 비아(via)들로 형성되도록 프린트되는 2-D 격자일 수 있다. 바아, 필라 또는 비아는 기판 안으로, 또는 기판 상에(예를 들어, 기판 상의 1 이상의 층 안으로) 에칭될 수 있다. (예를 들어, 바아, 필라 또는 비아의) 패턴은 리소그래피 장치, 특히 투영 시스템(PS)의 광학 수차에 민감하며, 조명 대칭성 및 이러한 수차의 존재가 프린트된 격자의 변동에서 드러날 것이다. 따라서, 프린트된 격자의 측정된 데이터가 격자를 재구성하는 데 사용된다. 프린팅 단계 및/또는 다른 검사 공정들의 정보로부터, 라인 폭 및/또는 형상과 같은 1-D 격자의 1 이상의 파라미터, 또는 필라 또는 비아 폭 또는 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 1 이상의 파라미터가 프로세서(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.
재구성에 의한 파라미터의 측정 이외에, 각도 분해된 스케터로메트리가 제품 및/또는 레지스트 패턴들 내의 피처들의 비대칭 측정에 유용하다. 비대칭 측정의 특정 적용은 오버레이의 측정을 위한 것이며, 이때 타겟(30)은 서로 중첩된 주기적 피처들의 일 세트를 포함한다. 도 3 또는 도 4의 기구를 이용하는 비대칭 측정의 개념들이, 예를 들어 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 출원 공개공보 US2006-0066855에서 설명된다. 간단히 말하면, 타겟의 회절 스펙트럼에서의 회절 차수들의 위치들은 타겟의 주기성에 의해서만 결정되는 한편, 회절 스펙트럼에서의 비대칭이 타겟을 구성하는 개별적인 피처들에서의 비대칭을 나타낸다. 검출기(18)가 이미지 센서일 수 있는 도 4의 기구에서, 회절 차수들에서의 이러한 비대칭은 검출기(18)에 의해 기록되는 퓨필 이미지에서의 비대칭으로서 직접 나타난다. 이 비대칭이 유닛(PU)에서의 디지털 이미지 처리에 의해 측정되고, 오버레이의 알려진 값들에 대해 캘리브레이션될 수 있다.
도 5는 도 4의 장치에서의 조명 스폿(S)의 크기 및 통상적인 타겟(30)의 평면도를 예시한다. 주위 구조체들로부터 간섭이 없는 회절 스펙트럼을 얻기 위해, 일 실시예에서 타겟(30)은 조명 스폿(S)의 폭(예를 들어, 직경)보다 큰 주기적 구조체(예를 들어, 격자)이다. 스폿(S)의 폭은 타겟의 폭과 길이보다 작을 수 있다. 다시 말하면, 타겟은 조명에 의해 '언더필링(underfill)'되고, 회절 신호는 본질적으로 타겟 자체 외부의 제품 피처들 등으로부터의 여하한의 신호들로부터 자유롭다. 조명 구성부(2, 12, 13, 17)는 대물렌즈(15)의 후초점면(back focal plane)에 걸쳐 균일한 세기의 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 조명 경로에 어퍼처를 포함함으로써, 조명이 온 액시스(on axis) 또는 오프 액시스(off axis) 방향들로 제한될 수 있다.
도 6은 메트롤로지를 이용하여 얻어지는 측정 데이터에 기초한 타겟 패턴의 1 이상의 관심 파라미터의 결정의 예시적인 공정을 개략적으로 도시한다. 검출기(18)에 의해 검출된 방사선이 타겟(30')에 대한 측정된 방사선 분포(108)를 제공한다. 이 측정된 방사선 분포(108)는, 예를 들어 현상된 감광성 레지스트의 임계 치수 및/또는 기판 안이나 위에 형성된 연속 층들 간의 오버레이 오차와 같은 관심 파라미터의 도출을 가능하게 하는 정보를 포함한다. 도 7은 타겟(예컨대 타겟 30, 30')의 부분의 예시적인 단위 셀 모델, 및 타겟을 구성하고 이와 연계되는 다양한 재료들의 예시적인 층들을 도시한다. 예를 들어, 타겟은 세그먼트(segment: 710)에 의해 표현되는 실리콘 질화물(Si3N4)의 층을 포함할 수 있고, 이 층은 예를 들어 세그먼트(700)에 의해 표현되는 베어(bare) 실리콘 기판 또는 다른 층 위에 놓이는 격자 피처를 형성할 수 있다. 세그먼트(720)에 의해 표현된 TEOS(테트라에틸 오르소실리케이트)의 층이 층(710) 위에 놓일 수 있다. 1 이상의 세그먼트(730)에 의해 표현된 실리콘 질화물(Si3N4)의 또 다른 층이 층(720) 위에 놓이며, 이는 또 다른 격자 피처(예를 들어, 오버레이를 측정하기 위한 격자 피처)를 형성할 수 있다. 기체(예를 들어, 공기)와 같은 1 이상의 세그먼트(740)에 의해 표현된 진공 또는 비-고체 매질 갭이 층(730) 위에 놓인다. 또한, 세그먼트(750)에 의해 표현된 광학 요소가 층(730) 위에 더 놓이고, 이로부터 방사선이 나와 진공/매질(740)을 통해 층(730)을 향한다. 도 7에서, 층(730) 및 진공/매질(740)은 계산을 용이하게 하도록 복수의 세그먼트들로 세분화된 것으로 나타내지만, 사실은 층(730) 및/또는 진공/매질(740)은 통상적으로 연속적이다. 이와 유사하게, 층들(750, 720, 710 및 700)은 단일 세그먼트에 의해 표현되지만, 복수의 세그먼트들에 의해 표현될 수 있다.
주어진 타겟(30')에 대해, 예를 들어 수치적 맥스웰 솔버(numerical Maxwell solver: 210)를 이용하여 타겟(30')에 대한 패턴의 파라미터화된 모델(206)(예컨대, 도 7의 단위 셀)로부터 방사선 분포(208)가 연산/시뮬레이션될 수 있다. 파라미터화된 모델(206)은 1 이상의 층의 두께, 층들 중 1 이상의 굴절률[예를 들어, 실수(real) 또는 복소(complex) 굴절률, 굴절률 텐서(tensor) 등], 1 이상의 층의 측벽 각도, 1 이상의 층의 흡수 등과 같은 도 7에 식별된 세그먼트들의 파라미터들 중 1 이상, 및 층(730) 및 진공/매질(740)에 대해 식별된 세그먼트들과 같은 여하한의 그 부분들(예컨대, 1 이상의 부분 또는 부분들의 조합들)의 파라미터들 중 1 이상을 포함할 수 있다. 파라미터들의 초기 값들은 측정되고 있는 타겟에 대해 기대되는 것들일 수 있다. 그 후, 측정된 방사선 분포(108)는 212에서 연산된 방사선 분포(208)와 비교되어, 둘 사이의 차이를 결정한다. 차이가 존재하는 경우, 파라미터화된 모델(206)의 파라미터들 중 1 이상의 값은 변동될 수 있고, 측정된 방사선 분포(108)와 연산된 방사선 분포(208) 사이에 충분한 매칭이 존재할 때까지 새로운 연산된 방사선 분포(208)가 계산되고 측정된 방사선 분포(108)와 비교된다. 그 시점에, 파라미터화된 모델(206)의 파라미터들의 값들은 실제 타겟(30')의 지오메트리의 우수한 또는 최적 매칭을 제공한다. 파라미터화된 모델의 그 파라미터들 중 하나(예를 들어, CD)가 사용자에 의해 리소그래피 공정 또는 다른 제조 공정의 1 이상의 단계를 평가하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 파라미터화된 모델의 값들 중 1 이상으로부터 관심 파라미터가 도출될 수 있다.
하지만, 메트롤로지 타겟들에 의해 차지되는 공간을 감소시키려는 요구가 존재한다.
예를 들어, 통상적으로 메트롤로지 타겟들이 위치된 기판 상의 타겟부(C)들 사이의 '스크라이브 레인들'의 폭을 감소시키려는 바람이 존재한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어 디바이스 패턴들 자체 내에 메트롤로지 타겟들을 포함하여, CD 및/또는 오버레이와 같은 파라미터들의 변동들의 더 정확한 및/또는 정밀한 모니터링 및 보정을 허용하려는 바람이 존재한다. 이를 위해, 회절 기반 메트롤로지의 대안적인 방법들이 최근에 고안되었다. 예를 들어, 이미지-기반 메트롤로지에서, 타겟의 두 이미지들이 각각 회절 스펙트럼의 상이한 선택된 차수들을 이용하여 만들어진다. 두 이미지들을 비교하면, 비대칭 정보가 얻어질 수 있다. 이미지들의 부분들을 선택함으로써, 그 주위로부터 타겟 신호가 분리될 수 있다. 타겟들은 더 작게 만들어질 수 있고, 사각형일 필요는 없으며, 수 개가 동일한 조명 스폿 내에 포함될 수 있도록 한다. 이 기술의 예시들은 미국 특허 출원 공개공보 US2011-0027704, US2011-0043791, 및 US2012-0044470에서 설명된다.
메트롤로지 타겟들에 의해 차지되는 공간을 감소시키는 것에 추가적으로 또는 대안적으로, 측정들 자체의 성질, 예컨대 그 정확성 및/또는 정밀성을 개선하려는 요구가 존재한다. 예를 들어, 측정의 더 높은 감도를 얻으려는 바람이 존재한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어 앞서 설명된 재구성에서의 다양한 파라미터들 간의 더 우수한 디커플링(decoupling)을 얻으려는 바람이 존재한다. 예를 들어, 또 다른 관심 파라미터에 영향을 주는 하나의 관심 파라미터와 연계된 측정들의 효과를 제거하거나 감소시킴으로써, 특정한 관심 파라미터들 각각에 대한 더 우수한 값들을 얻도록 요구된다.
크기 감소 및/또는 정확성에 대한 요구가 지속됨에 따라, 기존 기술들은 몇몇 기술적 한계들을 맞닥뜨릴 수 있다. 예를 들어, 몇몇 방법들은 적어도 ±1차 회절을 포착할 것을 요구한다. 대물렌즈(15)의 개구수를 고려하면, 이는 타겟의 주기적 구조체의 피치(L)를 제한한다. 감도를 개선하고, 및/또는 타겟 크기를 감소시키기 위해, 더 짧은 파장(λ)들을 이용하는 것이 고려될 수 있다. 또한, 타겟은 너무 작을 수 없으며, 그렇지 않으면 주기적 구조체로서 간주되기에 충분한 피처들을 갖지 않을 것이다. 결과적으로, 일 예시로서 오버레이가 제품(예를 들어, 디바이스) 레이아웃보다 훨씬 큰 치수들을 갖는 주기적 구조체들의 피처들(예를 들어, 라인들)을 이용하여 측정되어, 오버레이 측정을 덜 신뢰할 수 있게 만든다. 이상적으로, 피처 라인 및 피치는 제품 피처들과 유사한 치수들을 가져야 한다.
도 8은 측정들 자체의 성질(예를 들어, 정확성 및/또는 정밀성)의 개선 및/또는 타겟 크기의 감소가 실현될 수 있는 검사 장치를 나타낸다. 도 8에서, 스폿(S')(이는 예를 들어 더 작은 타겟이 요구되는 경우에 통상적인 것보다 더 작을 수 있음)이 타겟(30')(이는 예를 들어 더 작은 타겟이 요구되는 경우에 통상적인 것보다 더 작을 수 있음, 예를 들어 더 작은 피치의 피처들)에 적용될 수 있다. 동일한 참조 번호들은 도면들 전체에 걸쳐 동일한 구성요소들을 칭한다.
도 4의 장치와 도 8의 장치를 비교하면, 첫번째 차이는 타겟(30')에 근접한 추가적인 렌즈 요소(60)의 제공이다. 이 추가적인 렌즈는 단지 밀리미터 급, 예를 들어 1 mm 내지 5 mm의 범위 내의, 예를 들어 약 2 mm의 폭(예를 들어, 직경)을 갖는 소형(miniature) 고체 침지 렌즈(SIL)이다. SIL은, 일 예시에서 그 표면에 실질적으로 수직 입사로 방사선의 광선들을 수용하는 반구체의 재료를 포함한다. 일 실시예에서, SIL은 수퍼-반구체(super-hemisphere)와 같은 상이한 형상일 수 있다. 일 실시예에서, SIL은 유리, 크리스탈, 용융 석영, 재료들의 조합 등과 같은 굴절률 n의 재료로 구성된다. SIL 재료 내에서, 원래 광선들의 개구수(NA)는 증가된다. 수용된 광선들은 거의 반구체의 중심 또는 수퍼-반구체의 불유점(aplanatic point)에 포커스되게 되고, SIL이 없는 것에 비해 n(반구체에 대해) 또는 n2(불유 수퍼-반구체에 대해) 배만큼 작은 스폿을 형성한다. 예를 들어, n = 2를 갖는 통상적인 유리 반구체는 2 배만큼 포커스된 스폿의 폭을 감소시킬 것이다. 일 실시예에서, SIL의 팁(60)은 타겟을 향해 마주하는 첨단측(apex side)에서 일반적으로 평탄한 표면을 갖는 원뿔대 또는 각뿔대 형태일 수 있다.
현미경관찰 및 포토리소그래피에서는 분해능을 증가시키기 위해 액체 내의 광학 요소들의 침지가 사용되었다. 고체 침지 렌즈는 액체 침지의 불편/문제 없이 유사한 이득들, 또는 훨씬 더 큰 이득들을 달성할 수 있다. 하지만, 증가된 NA가 정말로 시스템의 분해능을 증가시킬 것을 보장하기 위해, SIL의 저부는 타겟(30)과 접촉하거나 이에 매우 근접하게 위치되어야 한다.
소위 마이크로-SIL이 사용될 수도 있다. 이러한 SIL의 폭(예를 들어, 직경)은 수 배 더 작고, 예를 들어 약 2 밀리미터 대신에 약 2 미크론의 폭을 갖는다. 도 8의 장치의 SIL(60)이 마이크로-SIL인 예시에서, 이는 10 ㎛보다 작거나 같은, 잠재적으로는 5 ㎛보다 작거나 같은 폭(예를 들어, 직경)을 가질 수 있다.
소형 SIL이 사용되든지 마이크로-SIL(60)가 사용되든지, 이는 기판에 대한 정렬 및 접근을 제어하는 것이 더 큰 폭을 갖는 렌즈의 경우보다 훨씬 더 간단하도록 이동가능한 지지체에 부착될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 SIL(60)은 프레임(62)에 장착된다. 일 실시예에서, 프레임(62)은 이동가능하다. 프레임(62)을 이동시키기 위해 액추에이터가 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 프레임(62)은 대물렌즈(15)를 지지한다. 따라서, 일 실시예에서 프레임(62)은 대물렌즈(15) 및 SIL(60)을 함께 이동시킬 수 있다. 일 실시예에서, 프레임(62)에 대한 액추에이터는 실질적으로 Z 방향으로 프레임(62)[및 SIL(60)]을 이동시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 프레임(62)에 대한 액추에이터는 X 축 및/또는 Y 축을 중심으로 프레임(62)[및 SIL(60)]을 이동시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, SIL(60)은 프레임(62)에 대해 상대적인 고정 위치에 있다. 이는 단일 스테이지 구성이라고 칭해질 수 있으며, 이때 대물렌즈(15) 및 SIL(60)은 각각에 대해 고정되고, 프레임(62)의 액추에이터에 의해 이동된다. 이러한 경우, 이점은 SIL이 대물렌즈의 포커스에 기계적으로 위치될 수 있다는 것이다.
앞서 명시된 바와 같이, 도 8의 SIL(60)은 프레임(62)에 장착되고, 이는 일 실시예에서 대물렌즈(15)를 지지한다. 물론, SIL(60)은 대물렌즈(15)를 지지하는 것으로부터 분리된 프레임에 장착될 수 있다. 일 실시예에서, SIL(60)은 암(arm: 64) 및 액추에이터(66)를 통해 프레임[예를 들어, 프레임(62)]에 연결된다. 액추에이터(66)는, 예를 들어 압전 작동되거나, 보이스 코일(voice coil) 작동될 수 있다. SIL(60)이 이동가능한 대물렌즈(15)와 SIL(60) 간의 상대 이동을 야기하는 액추에이터를 갖는 구성은 듀얼 스테이지 구성이라고 칭해질 수 있다. 듀얼 스테이지에서, 소정 기능들이 분리될 수 있다. 예를 들어, (비교적 큰) 대물렌즈 스테이지는 비교적 무거운 대물렌즈를 포함하고, 비교적 큰 동작 범위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 대물렌즈 스테이지는 (실질적으로 표면에 수직인) 실질적으로 Z-방향으로만 이동될 수 있다. 또한, 비교적 긴 변위 범위들에 대해 충분하지만, 아마도 작은 위치 외란(position disturbance)들의 억제에는 충분하지 않은(예를 들어, 너무 낮은 대역폭인) 소정 대역폭(예를 들어, ~100 Hz)을 가질 수 있다. (비교적 작은) SIL 스테이지는 비교적 가벼운 SIL을 포함하고, 비교적 작은 동작 범위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, SIL 스테이지는 적어도 3 자유도에서, 예를 들어 Z-방향에서, 및 X-축 및/또는 Y-축을 중심으로 이동되어, 실질적으로 표면에 평행하게 SIL을 위치시킬 수 있다. 또한, 이는 (예를 들어, 수백 나노미터까지) 작은 위치 외란들을 억제하도록 (예를 들어, 충분히 높은) 소정 대역폭을 가질 수 있다. SIL 스테이지는 원하는 전체 이동 범위를 커버하기에 충분한 기계적 범위를 갖지 않을 수 있다. 따라서, SIL 스테이지는 표면 위로 약 10 내지 50 nm에 SIL을 위치시키는 데 사용될 수 있는 한편, 대물렌즈 스테이지는 표면에 대해 포커스에 대물렌즈를 위치시킬 수 있다.
액추에이터(66)는 타겟에 관하여 전체적으로 대물렌즈를 위치시키는 1 이상의 다른 액추에이터와 조합하여 작동될 수 있다. 앞서 언급된 개략 및 미세 위치설정기들에 관하여, 예를 들어 액추에이터(66)는 초-미세 위치설정기로서 간주될 수 있다. 이 상이한 위치설정기들의 서보 제어 루프들은 서로 통합될 수 있다. 구성요소들(62, 64 및 66)은 (도 8에 도시되지 않지만 앞서 언급된) 위치설정기들 및 기판 테이블과 함께 SIL 및 타겟(T)을 서로 근접하여 위치시키는 지지 장치를 형성한다. 앞서 명시된 바와 같이, 원칙적으로 SIL(60)은 프레임(62)에 단단히 장착될 수 있고, 및/또는 더 큰 폭으로 이루어질 수 있다. 분리된 암 및 액추에이터는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 매우 작은 갭의 더 용이한 제어를 허용한다.
SIL(60)의 포함은, 예를 들어 훨씬 더 작은 스폿(S')에 포커스할 가능성을 연다. SIL은 진행파 및 에바네센트파로 타겟을 조명하고 타겟으로부터 (갭에서 에바네센트파들을 포함한) 근거리장 방사선(near-field radiation)을 포착함으로써 동작하고, 이를 위해 이는 타겟 구조체로부터 한 파장(λ)의 방사선보다 실질적으로 더 가깝게, 일반적으로는 반 파장, 예를 들어 약 λ/20보다 가깝게 위치된다. 거리가 가까울수록, 기구로의 근거리장 신호들의 커플링이 더 강할 것이다. 그러므로, SIL(60) 및 타겟(30') 간의 갭은 100 nm보다 작을 수 있고, 예를 들어 10 nm 내지 50 nm일 수 있다. 검사 장치의 NA가 효과적으로 증가되기 때문에, 감도 및 파라미터 탈-상관관계(parameter de-correlation)가 향상되어 타겟 주기적 구조체의 피치가 감소될 수 있도록 한다.
마이크로-SIL이 사용되는 예시들에서, 예를 들어 스케터로미터에서 통상적으로 사용되는 타입의 공간 비간섭성 방사선은 마이크로-SIL만큼 작은 미크론-크기의 스폿에 포커스될 수 없다. 따라서, 이러한 일 실시예에서 또는 매크로-SIL(즉, 마이크로-SIL보다 큰 것)을 이용한 실시예에서, 방사선 소스(2)는 공간 가간섭성 소스로 바뀔 수 있다. 그러므로, 레이저 소스(70)가 광섬유(72)를 통해 조명 광학기(12) 등에 커플링된다. 기판 상의 스폿 크기에 대한 한계는 포커싱 렌즈 시스템의 개구수 및 레이저 파장에 의해 설정된다. 공간 가간섭성 방사선을 이용하는 추가적인 이점으로서, 레이저 방사선 소스(70)를 갖는 기구는 상이한 타입들의 스케터로메트리 또는 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 가간섭성 푸리에 스케터로메트리(CFS)가 타겟을 측정하는 데 사용될 수 있다.
앞서 강조된 바와 같이, 작은 갭(예를 들어, 10 내지 50 nm의 범위 내의 값, 예를 들어 20, 25, 30 또는 35 nm)이 SIL과 타겟 사이에 유지되어야 한다. 하지만, 원하는 갭을 확립하고 유지하는 데 사용되는 제어 메카니즘과 관계없이, 기대되는 완벽히 평탄하거나 곡선인 그 표면으로부터의 SIL 팁의 표면의 변동(이후 거칠기)이 측정 결과들에서 오차들을 산출할 수 있음이 발견되었다. 또한, 심지어 SIL 팁의 작은 거칠기도 측정 데이터로부터 도출되는 1 이상의 관심 파라미터의 결정에서 허용가능하지 않게 큰 오차를 야기할 수 있음이 발견되었다.
앞서 설명된 바와 같이, 고체 침지 렌즈(SIL)를 갖는 방사선-기반 메트롤로지(예를 들어, 스케터로메트리)를 이용하여 리소그래피 타겟의 관심 파라미터[예를 들어, 임계 치수들(CD)]가 측정될 수 있다. SIL의 하부 표면(SIL 팁)은 타겟으로부터 작은 거리(예를 들어, 10 내지 50 nm의 범위 내의 갭)에 유지된다. SIL 팁을 통해 타겟으로부터 반사된 방사선은, 예를 들어 대물렌즈의 후초점면에서 세기 분포(세기 퓨필)를 형성하고, 이는 검출기(예를 들어, CCD 카메라) 상에 이미징되고 이를 이용하여 측정된다. 측정된 퓨필에서의 세기 분포는 갭의 크기 및 측정되는 타겟의 지오메트리 및 광학 속성들에 의존한다.
앞서 설명된 바와 같이, 타겟의 지오메트리 및 광학 속성들은 파라미터화된 모델(예를 들어, 도 7에서와 같은 모델)에서 포착되고, 이의 1 이상의 관심 파라미터(예를 들어, CD 파라미터)가 서브세트를 형성한다. 예를 들어, 맥스웰 솔버를 이용하면, 측정된 타겟에 대한 모델 파라미터들의 값들이 재구성이라 하는 기록된 퓨필의 연산 후-처리(computational post-processing)에서 재구성된다.
일 실시예에서, 모델은 재구성될 유동적 파라미터(floating parameter)로서 갭을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, SIL 팁은 완벽히 평탄한 것으로서 나타내어질 수 있다.
일 실시예에서, 예를 들어 포워드 모델 맥스웰 솔버를 이용하여 비교적 빠른 계산을 가능하게 하기 위해, 통상적으로 타겟의 주기적 구조체의 단 하나 또는 몇 개의 피처들만이 모델링된다. 그 후, 주기적 경계 조건들이 전체 주기적 구조체를 근사하는 데 사용된다. 이러한 계산들에서 사용되는 주기적 구조체의 단일 피처의 모델의 일 예시가 도 7에 나타내어지며, 이는 SIL 팁(750), 타겟 피처 및 연계된 층들(700, 710, 720, 730), 및 SIL 팁(750)과 타겟 피처 간의 갭(740)을 도시한다. 이해하는 바와 같이, SIL, 갭, 타겟 피처 및/또는 층들은 상이한 패턴 채움에 의해 도 7의 예시에 대략 나타낸 바와 같이 상이한 굴절률(예를 들어, 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서 등)을 가질 수 있다.
하지만, 앞서 설명되고 도 7에 나타낸 바와 같이, 완벽히 평탄하거나 균일한 SIL 팁(750)의 모델에서의 가정은 올바르지 않다. 제조 시, SIL 팁(750)의 표면은 통상적인 연마, 화학-기계적 평탄화(CMP) 및/또는 다른 처리 방법에 의해 생성된다. 연마/평탄화된 표면이 표면 거칠기 및/또는 파형(waviness)의 형태로 항상 소정 양의 거칠기를 가질 것이다. 표면 거칠기는 사용되는 방사선의 파장보다 작은 측면 치수들에서의 표면 불규칙들(높이-변동들)이다. 파형은 사용되는 방사선의 파장보다 큰 측면 치수들에서의 표면 불규칙들이다. SIL 팁(750)의 거칠기는 잘 연마된 SIL 팁(750)에 대한 진폭에 있어서 나노미터 급 또는 최대 10 내지 20 나노미터이다. 이후, 거칠기는 표면 거칠기에 관하여 설명되지만, 본 명세서에서 설명되는 기술들은 대안적으로 SIL 팁(750)의 파형에 대해서도 사용될 수 있다. 일 실시예에서, SIL 팁(750)의 파형은 실제로는 우수한 결과들을 얻는 데 문제가 적을 수 있다.
따라서, 퓨필에서의 세기 분포가 적어도 부분적으로 갭(740)에 의존하기 때문에, 주어진 타겟에 대한 퓨필은 소정 거칠기를 지니는 SIL 팁(750)과 비교하여 완벽히 평탄한 SIL 팁(750)에 대해 약간 상이할 것이다. 예를 들어, 도 7의 모델에서는 거칠기가 생략되기 때문에, SIL 팁 거칠기로 인한 갭 거리에서의 차이로 인한 세기 차가 재구성 동안 설명되어야 한다. 효과적으로, 이는 SIL 팁이 현실에서 완벽히 평탄한 경우의 값들로부터 재구성된 모델 파라미터들의 편차를 초래한다. 메트롤로지 방법이 1 이상의 관심 파라미터의 정확한 측정을 목표로 함에 따라, 이 변동은 바람직하지 않고 감소되거나 최소화되어야 한다.
거칠기를 설명하고 표현하기 위해, SIL 팁(750)의 모델에 높이 프로파일이 추가될 수 있다. 높이 프로파일은, 예를 들어 SIL(60)의 팁의 측정에 의해 결정될 수 있다. 하지만, 앞서 언급된 바와 같이, 계산들은 계산 시간의 속도를 올리기 위해, 즉 많은 타겟들이 평가되고 이에 따라 많은 주기적 구조체 피처들이 평가되어야 함을 고려하여 비교적 빠르게 결과에 도달하기 위해 타겟의 1 이상의 주기적 구조체의 주기적 성질을 이용한다. 따라서, 거칠기 프로파일을 포함한 현실적 계산들(예를 들어, 시뮬레이션)을 수행하기 위해, 모델링된 도메인이 적어도 측면 치수에서 방사선의 파장만큼 크게 확장되어야 한다. 작은 주기적 피처들(피치들)에 대해, 이는 재구성 모델에 포함되는 20 내지 80 개의 주기적 구조체 피처들을 의미할 수 있다. 이러한 다수-피처 모델은, 모델이 하나의 피처만을 포함하는 단위 셀과 구별되는 바와 같이 수퍼-셀이라 할 수 있다. 하지만, 예를 들어 수치적 맥스웰 솔버들로 연산 시간은 비-선형 방식으로, 예를 들어 모델링된 도메인의 3 제곱으로 스케일링된다. 따라서, 50 개의 주기적 구조체 피처들에 대해, 이는 125000 배만큼 연산 시간의 증가를 의미하고, 하나의 퓨필의 계산에 대해 몇 날이, 또한 아마도 전용 컴퓨터에서 단일 재구성을 수행하는 데 몇 주 또는 몇 달이 걸린다.
추가된 SIL 팁 거칠기(910)를 갖는 10 개의 피처들(910)의 수퍼-셀 모델의 일 예시가 도 9에 도시된다. 도 10은 2 개의 시뮬레이션된 퓨필들 간의 차이(델타-퓨필)를 나타내며, 제 1 퓨필은 모델에서의 10 개의 격자 라인들, 및 0.2 nm의 RMS를 갖는 SIL 팁의 랜덤 거칠기를 갖는, 45 nm 피치 격자에 대한 도 9와 유사한 수퍼-셀 모델을 이용하여 계산되고, 제 2 퓨필은 모델에서 단일 격자 라인을 갖고 완벽히 평탄한 SIL 팁을 갖는, 동일한 격자에 대한 도 7과 유사한 단일 셀 모델을 이용하여 계산된다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 퓨필들 사이에 큰 변동이 존재한다. 평탄한 SIL 팁을 갖는 단위 셀 모델을 이용하는 수퍼-셀 퓨필에 기초한 파라미터, 예를 들어 CD의 재구성이 1 %만큼 큰 재구성된 파라미터의 변동을 산출할 수 있다. 또한, 이 변동들은 사용되는 더 짧은 측정 빔 파장들 및/또는 더 작은 피치들에 대해 증가할 것으로 기대된다. 또한, 0.2 nm의 SIL 팁 거칠기의 RMS가 SIL 팁에 대해 현 기술 수준에서 이용가능한 것보다 더 우수할 수 있다. 그러므로, SIL 팁 거칠기는 파라미터 재구성의 정확성에 큰(부정적인) 영향을 미칠 것이다.
따라서, 일 실시예에서 거칠기의 광학 효과는 유효 매질 근사(EMA)에 의해 모델링될 수 있고, 이때 거칠기는 모델에서 유효 굴절률(예를 들어, 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서 등)을 갖는 1 이상의 연속 세그먼트로 대체된다. 예를 들어, 도 11을 참조하면, 거칠기는 유효 굴절률(예를 들어, 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서 등)을 갖는 단일 층 세그먼트(1100)에 의해 모델링될 수 있다. 일 실시예에서, 거칠기는 복수의 세그먼트들(예를 들어, 층을 이루는 세그먼트들)에 의해 나타내어질 수 있고, 각각은 각자의 유효 복소 굴절률(예를 들어, 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서 등)을 갖는다. 또한, 1 이상의 세그먼트는 연계된 두께를 가질 수 있다.
이러한 EMA의 일 예시가 브루그만(Bruggeman)의 EMA이고, 이때 거칠기는 두께 T 및 유효 굴절률 neff의 단일 층으로 대체된다. 다른 EMA들로는 맥스웰-가넷(Maxwell-Garnett) 이론, 드루드(Drude), 부피 평균화(Volume Averaging) 이론, 로렌츠-로렌즈(Lorentz-Lorenz), 병렬(Parallel) 및/또는 직렬(Series) EMA를 포함한다. 여하한의 EMA 모델이 파라미터들의 세트에 의해 결정되고, 이는 EMA 파라미터들이라고 칭해질 것이다.
도 9에서와 같은 수퍼 셀에 적용되는 알려진 거칠기로의 시뮬레이션 및 동일한 거칠기를 이용하여 파라미터화된 EMA로의 도 11에서와 같은 단일 셀 모델을 이용한 시뮬레이션을 이용하여, 각각의 퓨필들 간의 우수한 정성적 동의(qualitative agreement)가 발견되었다. 또한, 정량적으로(quantitatively), 퓨필들은 선택되는 EMA 모델로 인한 (본질적으로 상수인) 비례 인자에 의해 상이했다. 비례 인자는 기준의 타입(아래에서 더 설명됨), 갭 또는 거칠기 RMS에 독립적이라는 것이 발견되었다.
일 실시예에서, EMA 파라미터들의 값들(예를 들어, T 및 neff의 값들)은 계산 및/또는 측정에 의해 추산될 수 있다. 이를 행하기 위해, 표면 모폴로지의 비교적 상세한 정보가 필요할 것이다. 일 실시예에서, 표면 거칠기 및/또는 굴절률은 측정되어 적용가능한 EMA 모델들 중 하나로의 입력들로서 사용될 수 있으며, 이에 따라 EMA 파라미터들의 값들이 결정될 수 있다.
일 실시예에서, EMA 파라미터들의 값들(예를 들어, T 및 neff의 값들)은 비교적 신속하고 저비용인 캘리브레이션 절차로부터 얻어질 수 있다. 또한, 이러한 캘리브레이션 방법은 더 복잡한 EMA 모델들이 사용되게 한다. 예시들은: (1) 각각의 세그먼트 층이 상이한 유효 굴절률 및/또는 두께를 갖는 다수-세그먼트 모델; 또는 (2) 굴절률(예를 들어, 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서 등)이 거리(예를 들어, 높이, 두께 등)의 함수를 갖는, 예를 들어 파라미터화된 함수에 의해 결정되는 밀도 기울기이다.
일 실시예에서, 소정 모델 지오메트리의 EMA 파라미터들을 캘리브레이션하기 위해, 그리고 EMA 파라미터들에 도달함에 있어서 수학적 및/또는 측정 복잡성을 감소시키기 위해, 정확히 알려진 광학 파라미터들을 갖고 일반적으로 평면인 기준 샘플 표면(기준)이 사용된다. 그 후, 방사선이 SIL(60)(및 그 거친 팁)을 통해 기준 상으로 전해진다. 전향된 방사선은 검출기로 통과되고, 이때 이러한 전향된 방사선의 1 이상의 세기 퓨필이 측정된다. 그 후, 수학적 계산 공정, 예컨대 (도 6에 대한 것과 같이) 본 명세서에서 설명되는 것과 유사한 수학적 재구성 공정이 EMA 모델의 1 이상의 파라미터를 도출하는 데 사용될 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 기준은 본질적으로 또는 완벽히 평탄한 것으로서 모델링된다. 도 12는 이에 대한 예시적인 단위 셀 모델을 나타낸다. 도 12는 세그먼트(750)에 의해 표현된 SIL 팁으로부터 갭[세그먼트(740)에 의해 표현됨]에 의해 이격되어 있는 세그먼트(1210)에 의해 표현된 기준을 도시한다. 또한, 도 12는 세그먼트(1200)에 의해 표현된 SIL 팁에 대한 EMA를 나타낸다. 이해하는 바와 같이, 세그먼트(1200)는 예를 들어 다층을 이루는 세그먼트들을 포함하고, 및/또는 기울기를 가질 수 있다. 따라서, 이 모델에서 기준의 본질적으로 완벽한 평탄도를 가정하면, 유일한 유동적 파라미터들은 갭(740) 및 EMA 세그먼트(1200)에 대한 EMA 파라미터들이다.
따라서, 본질적으로 완벽한 평탄도가 유지된다는 가정에 대해, 기준은 바람직하게는 SIL(60)의 전체 팁에 걸쳐 원자단위로(atomically) 평탄하여야 하고, 이는 폭(예를 들어, 직경)에 있어서 수백까지는 아니더라도 수십 마이크로미터일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 기준 표면은 고체 재료 및/또는 액체 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 기준에 대한 고체 재료는 Ag, GaP, Si, SiC, BP, Cu,Ta2O5 및/또는 Al을 포함한다. 일 실시예에서, 고체 재료는 운모와 같은 크리스탈을 포함한다. 일 실시예에서, 고체 재료는 금속을 포함한다. 이 재료들은 직접 기준 표면을 형성할 수 있거나, 이후 설명되는 1 이상의 층에 대한 지지체의 역할을 할 수 있다. 원자단위 평탄도는, 예를 들어 클리빙(cleaving)(예를 들어, 운모와 같은 크리스탈), 기계적 연마(예를 들어, 실리콘 및/또는 금속), 화학적 연마(예를 들어, 실리콘 및/또는 금속) 및/또는 (예를 들어, 초고진공에서의) 열 처리에 의해 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 기준에 대한 액체 재료는 액체 금속을 포함한다. 일 실시예에서, 액체 금속은 GaInSn 또는 Hg를 포함한다. 따라서, 일 실시예에서, 기준의 취급 및/또는 제조가능성을 개선하기 위해, 액체 금속은 원자단위로 평탄한 기준의 적어도 일부분을 생성하는 데 사용될 수 있으며, 이는 그 높은 이동성으로 인해 유리한 자기-세정 속성들을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 1 이상의 층(예를 들어, 코팅, 박막 등)이 고체 또는 액체 재료의 최상부에 제공될 수 있다. 1 이상의 층은 동일한 재료 또는 상이한 재료들의 반복적인 2 이상의 층들을 포함하여, 연속적으로 비교적 두꺼운 다층 스택들을 생성한다. 층들은, 예를 들어 굴절률의 변화, 평탄도의 개선, 불활성/안정성의 개선, 및/또는 취급 용이의 개선을 촉진할 수 있다. 굴절률을 변화시키기 위해, 비교적 두꺼운 층이 필요하다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 고체 재료들 중 1 이상이 필요하다. 다른 이유들로, 얇은 막이 충분할 수 있고, 얇을수록 굴절률에 대한 영향을 더 우수하게 제한한다.
일 실시예에서, 층들 중 1 이상은 금속, 예를 들어 Al, Cu,Ag 및/또는 Au를포함할 수 있다. 일 실시예에서, 층들 중 1 이상은 산화물, 예를 들어 Si 상의 자연적 SiO2, Si 상의 열적 SiO2, Al 상의 자연적 Al2O3, 또는 NiAl(110) 상의 에피택셜 Al2O3을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 층들 중 1 이상은 2d 나노재료, 예컨대 단일 또는 다층 그래핀, 육방정 질화 붕소, 또는 전이 금속 디칼코게나이드 나노층, 예를 들어 MoS2, WS2를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 층들 중 1 이상은 유기 재료 또는 유기금속 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 운모 또는 다른 표면이 템플릿으로서 사용되어, 원자단위로 평탄한 기준의 전체 또는 일부로서 금 및/또는 은과 같은 원자단위로 평탄한 금속 층을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 원자단위로 평탄한 기준의 전체 또는 일부는 실리콘으로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 기준의 재료는 검출된 퓨필이 SIL 팁의 거칠기에 가장 민감하도록 선택되어야 한다. 일 실시예에서, 이러한 민감도는 기준의 복소 굴절률의 실수부 nf 및 허수부 κf로 분리되어 스케일링된다. 하지만, 복소 굴절률의 실수부 nf 및 허수부 κf와 연계된 퓨필에서의 결과적인 세기 변동들은 반대 부호를 가질 수 있다. 따라서, 가장 높은 민감도는 1) 높은 nf 및 낮은 κf 또는 2) 낮은 nf 및 높은 κf를 갖는 1 이상의 재료를 포함한 기준을 이용하여 nf 및 κf 모두의 기여들의 부분적 상쇄를 방지하도록 도움으로써 달성될 수 있다.
따라서, 기준을 형성하는 데 사용하기 위해 1 이상의 상이한 재료가 제안된다. 또한, 소정의 다양한 재료들이 바람직하게는 상이한 측정 빔 파장들에서 사용된다. 일 실시예에서, Ag, GaP, Si, SiC 및/또는 BP는 특히 가시 파장 구역에 적절한 재료들(높은 nf, 낮은 κf)이다. 일 실시예에서, Cu는특히 약 700 nm 파장을 갖는 방사선에 대해 적절한 재료(높은 κf, 낮은 nf)이다. 일 실시예에서, Ta2O5는 특히 UV 및 가시 파장들 둘 다에 적절한 재료(비교적 높은 nf, 매우 낮은 κf)이다. 일 실시예에서, Al는 특히 UV 구역에서의 방사선에 대해 적절한 재료(높은 κf, 낮은 nf)이다.
이 재료들 중 대부분은 (예컨대, 공기 중의) 산소와 반응한다. 예를 들어, 산소에 노출된 Si, Al 및 Cu는얇은 산화물 막으로 덮이게 될 수 있다. 산화 공정은 통상적으로 기준의 거칠기를 증가시키고, 이에 따라 캘리브레이션에 영향을 줄 것이다. 비-산화 금속, 예컨대 Ag 및 Au는환경(예를 들어, 공기)으로부터 유기/유기황 오염물을 끌어당기고, 이는 유사하게 캘리브레이션에 영향을 줄 것이다. 따라서, 일 실시예에서 기준은 그 위에 소정 재료의 1 이상의 층을 가져, 예를 들어 기준이 더 불활성이 되고 및/또는 기준의 평탄도를 파괴하지 않고 쉽게 처리되도록 할 수 있다. 예시들은 자연 산화물을 갖는 Al 크리스탈, 에피택셜 알루미늄 산화물의 층을 갖는 NiAl(110) 크리스탈, 및/또는 그래핀의 단일 층을 갖는 구리 층을 갖는 사파이어를 포함한다. 이 경우, 기준은 가능하게는 캘리브레이션 방법의 정확성을 감소시키는 다층 스택으로서 모델링되어야 한다[예를 들어, 세그먼트(1200)가 다층을 이루는 세그먼트들을 포함하고, 각각은 기준 스택에서 상이한 재료들을 나타냄].
이 다양한 재료들 및 기술들이 전적인 것은 아니다. 다른 재료들 및/또는 기술들이 기준에 적절한 광학 속성들을 제공하는 데 사용될 수 있고, 이는 예를 들어 작동 조건들에서 안정적인 본질적으로 원자단위로 평탄한 표면을 형성한다.
또한, 소정 재료가 기준에 대해 우수한 광학 속성들을 지니지만, 큰 충분한 원자단위로 평탄한 표면 영역으로, 또는 충분히 평탄한 표면으로 쉽게 얻어질 수 없는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 모델에서 기준 표면 거칠기를 모방하기 위해 제 2 EMA가 이용될 수 있다. 예를 들어, 기준의 거칠기를 모델링하기 위해 세그먼트(1200)와 유사한 도 12의 세그먼트(1210) 위에 세그먼트가 위치되었다. 제 2 EMA는, 예를 들어 유효 굴절률(예를 들어, 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서 등), 두께 등의 값들로 파라미터화된다. SIL 팁에 대한 EMA와 같이, 이는 다수-세그먼트이고, 및/또는 기울기를 가질 수 있다. 기준의 거칠기는, 예를 들어 원자력 현미경 및/또는 위상차 현미경으로 측정되어, 기준의 거칠기를 모델링하는 EMA에 대한 캘리브레이션을 얻을 수 있다. 기준의 굴절률이 SIL(60) 재료의 굴절률에 근접한 경우, EMA 파라미터들의 두 세트들 간의 크로스토크가 존재할 수 있다. 높은 κf 기준 재료에 대해, 이는 비교적 쉽게 분해될 수 있는데, 이는 SIL이 비교적 높은 n을 갖고 0에 가까운 낮은 κ를 가질 수 있기 때문이다. 그렇지 않으면, EMA 파라미터들의 두 세트들의 탈-상관관계에서 사용하기 위해 세기 퓨필들의 상이한 측정들이 얻어질 수 있다.
따라서, 요약하면 및 도 13을 참조하면, 거칠기 캘리브레이션 절차는 S101에서 높은-κ 또는 높은-n 재료의 원자단위로 평탄한 기준(또는 잘-특성화된 비-평탄 기준)을 선택하는 단계를 포함할 수 있고, 이는 SIL(60) 팁의 거칠기를 나타내는 EMA가 결정되도록 요구되는 SIL(60)을 갖는 검사 장치에 제공된다. S102에서, 기준에 대한 적절한 파장의 방사선이 SIL(60)을 통해 기준 상으로 통과되고, 기준에 의해 전향된 방사선이 1 이상의 세기 퓨필을 얻기 위해 검출기를 이용하여 측정된다. S103에서, 단계 S101 및 단계 S102가 상이한 조명 파장들 및/또는 편광 상태들에 대해 반복될 수 있다. 상이한 파장들은, 예를 들어 상이한 기준을 필요로 할 수 있다.
S104에서, 파장 및/또는 편광 상태마다, 기록된 퓨필들은 일 실시예에서 도 12의 모델과 같은 기준, SIL 및 EMA에 대한 세그먼트들만을 포함하는 모델을 이용하여 계산된다. EMA 파라미터들(예를 들어, 광학 및/또는 두께 파라미터들) 중 1 이상 및 SIL과 기준 간의 갭은 기록된 퓨필들에 대응하는 퓨필들의 계산에 도달하도록 변동되는 모델의 유동적 파라미터들이다. 기록된 퓨필과 계산된 퓨필 간의 매칭은, 1 이상의 EMA 파라미터가 SIL(60) 팁의 거칠기에 대한 광학 응답을 밀접하게 추산한다는 것을 나타낸다.
일 실시예에서, 1 이상의 타겟을 측정하기 위해 검사 장치가 사용된 후에 후속 시간 주기에서 단계들 S101 및 S102, 단계들 S101, S102 및 S103, 또는 단계들 S101, S102, S103 및 S104가 반복될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 검사 장치의 EMA 파라미터들은 1 이상의 타겟을 측정하는 검사 장치의 사용 주기 후 다시 캘리브레이션될 수 있다.
S105에서, 도 11의 세그먼트(1100)와 같은 EMA가 측정될 타겟 주기적 구조체(예를 들어, 타겟 격자)의 1 이상의 파라미터의 재구성에 사용되는 도 11에 도시된 바와 같은 주기적 구조체 모델(단위 셀)에 제공된다. 세그먼트(1100)에 대한 EMA 파라미터들은 타겟 주기적 구조체에 사용된 1 이상의 특정한 측정 빔 파장 및/또는 편광 상태에 대해 단계 S104에서 얻어지는 값들에 기초한다. 다시 말하면, 타겟 주기적 구조체를 측정하는 데 사용될 특정 측정 빔 파장에 대한 기록된 퓨필 및 계산된 퓨필의 매칭 세트에 대한 EMA 파라미터들이 특정 측정 빔 파장을 이용하여 측정된 타겟 주기적 구조체를 재구성하는 데 사용되는 (도 11에서와 같은) 모델에서의 EMA(1100)에 적용된다.
S106에서, 1 이상의 타겟 주기적 구조체들이 1 이상의 측정 빔 파장들에 노광되고, 전향된 방사선이 측정되어 1 이상의 측정된 세기 퓨필을 얻는다. 그 후, 측정된 세기 퓨필들은 1 이상의 측정 빔 파장들에 대해 S105의 모델을 이용한 재구성의 일부로서 사용된다. 재구성은 CD와 같은 측정된 타겟 주기적 구조체의 1 이상의 파라미터의 도출을 유도할 수 있다.
일 실시예에서, EMA는 광학 구성요소(예를 들어, 상이한 광학 구성요소), 기준 또는 타겟의 1 이상의 거칠기 파라미터(예를 들어, Ra, RMS 등)를 "역으로(backwardly)" 도출하는 데 사용될 수 있다. 즉, 방사선 세기 분포가 표면으로부터의 갭에서 광학 구성요소를 이용하여 측정될 수 있다. 그 후, 거칠기 파라미터는 측정된 방사선 세기 분포 및 표면을 설명하는 수학적 모델을 이용하여 결정될 수 있고, 모델은 광학 구성요소의 표면 또는 그 일부분의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함한다.
주어진 SIL(60) 또는 검사 장치에 대해, 결정된 EMA 파라미터들 중 1 이상 또는 측정된 기준 데이터(예컨대, 1 이상의 기판 상의 1 이상의 타겟을 측정하기 위한 검사 장치의 사용 이후 시간이 지남에 따라 얻어진 1 이상의 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터)가 메모리에 저장되어, 이러한 1 이상의 파라미터/데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터(예를 들어, 통계)가 1 이상의 다른 평가 기술로 또는 1 이상의 EMA 파라미터의 1 이상의 후속한 결정에 사용될 수 있다. 예를 들어, 1 이상의 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출된 1 이상의 파라미터는 기계 학습 또는 통계 기술에서 사용되어, SIL(60) 팁에 대한 1 이상의 EMA 파라미터의 1 이상의 후속한 구성 또는 도출을 수행할 수 있다. 이러한 기술은 베이지안 정형화(Bayesian regularization)일 수 있다. 따라서, 예를 들어 1 이상의 앞서 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터(예를 들어, 1 이상의 통계)가 EMA 파라미터들의 새로운 값들을 도출하기 위해 베이지안 정형화에서 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 결정된 EMA 파라미터들 중 1 이상 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터(예를 들어, 1 이상의 통계)가 SIL 팁 및/또는 기준에 대한 품질 지표로서 사용될 수 있다. 예를 들어, EMA 파라미터들 중 1 이상 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터가 SIL 팁 및/또는 기준의 평탄도/거칠기에 대한 지표를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 1 이상의 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터가 사전설정된 경계 밖에 있거나 임계치를 넘는 것으로 밝혀지는 경우(예를 들어, 1 이상의 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터가 1 이상의 EMA 파라미터의 앞선 값과 3 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 % 또는 30 %만큼 또는 그 이상 상이한 경우), 신호가 주어질 수 있다. 일 실시예에서, 신호는 예를 들어 SIL 및/또는 기준의 교체 또는 서비싱(예를 들어, 세정)의 바람직함을 경고하도록, 또는 이를 야기하도록 진단(diagnostic)으로서 주어질 수 있다. 예를 들어, 신호는 SIL(60) 및/또는 기준을 세정하기 위해 세정 유닛[예를 들어, 버니싱 테이프, 마이크로섬유 와이핑 툴, SIL 및/또는 기준 부근의 (이온화된) 세정 가스 노즐, 플라즈마 세정 유닛 등]의 1 이상의 파라미터를 유발(trigger)하거나 제어하도록 사용될 수 있다. 즉, 일 실시예에서, 신호는 SIL 및/또는 기준의 세정 유닛에 의해 세정을 유발하거나, 이의 1 이상의 세정 파라미터를 제어한다. 일 실시예에서, 세정 유닛은 검사 장치 내부에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 기판을 이용한 측정이 중지되거나 일시중단되어야 한다는 신호가 주어질 수 있다. 또한, 저장된 1 이상의 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터를 이용하여, 1 이상의 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터에서의 경향을 추론(extrapolate)함으로써 1 이상의 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터가 사전설정된 경계 밖에 있는 것으로 기대되는 경우를 예측(및 이에 따라, 예를 들어 SIL 및/또는 기준의 서비싱을 위한 신호를 개시)하는 것이 가능할 수 있다. 즉, 일 실시예에서, 1 이상의 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터는 1 이상의 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터가 임계치를 넘고 그 신호(예를 들어, SIL 및/또는 기준의 서비싱이 요구된다는 신호)를 제공할지, 및/또는 이러한 경우를 예측하는 데 사용될 수 있다.
또한, 표면에 대한 구성요소의 위치설정의 효과적인 제어를 위해, 구성요소와 표면 사이의 갭이 정확히 알려지는 것이 바람직하다. 예를 들어, SIL-기반 측정에 의한 타겟 측정들 동안, SIL(60) 팁과 타겟 사이의 갭을 제어하기 위해 갭 오차 신호(GES)가 사용될 수 있다.
하지만, 실제 시스템에서, 측정 신호는 정확하지 않을 수 있고, 시스템에 대한 가정들(예를 들어, 구성요소 크기)이 항상 유효한 것을 아닐 수 있는 등의 문제가 있다. 예를 들어, 구성요소(예를 들어, SIL)와 타겟 표면 사이의 갭은 갭 오차 신호(GES)에 의해 나타내어질 수 있다. 제어가 GES에 기초하는 경우, 구성요소와 타겟 표면 사이의 갭이 소정 기대 갭일 것을 보장하도록 하기 위해(예를 들어, 충돌을 회피하고, 원하는 측정 조건들을 달성하기 위해) 캘리브레이션이 필요할 수 있다.
추가적으로, 갭의 측정은 타겟 표면 상에 있는 (예를 들어, 기판 표면 상에 에칭된) 구조체에 강하게 의존할 수 있다. 즉, GES는 타겟 표면 상의 구조체에 강하게 의존할 수 있다. 특히, GES의 오프셋은 실질적으로 타겟 구조체의 타입에 따라 변동할 수 있고, 이는 예를 들어 타겟과 SIL의 심각한 충돌 위험을 도입한다. 따라서, 예를 들어 GES가 주어진 구조체에 대해, 예를 들어 20 또는 50 nm에 대응하는 값에서 제어되는 경우, 그 구조체는 원하는 20 또는 50 nm에 근접하도록 제어될 수 있다. 하지만, 그 GES에서의 또 다른 구조체는 이미 SIL에 닿을 수 있다. 따라서, 예를 들어 잘못된 사용자 입력으로 인한 구조체에서의 편차가 기대 값으로부터 크게 변동하는 GES를 야기할 수 있다. 이러한 편차는, 예를 들어 SIL이 타겟 표면에 부딪치게 할 수 있고, 이에 따라 장치 및 타겟 표면을 허용가능하지 않은 손상 위험에 취약하게 만든다.
그러므로, GES, 측정된 갭 거리 및/또는 설정값을 캘리브레이션하는 방법이 제공된다.
캘리브레이션을 가능하게 하기 위해, 일 실시예에서 트리거 신호가 제어 루프 내의 1 이상의 다른 측정가능한 신호, 또는 1 이상의 측정가능한 신호로부터 도출되는 1 이상의 신호(예컨대, 제어 오차 신호, 상기 제어 오차 신호는 구성요소와 표면 사이의 측정된 갭 거리와, 구성요소와 표면 사이의 원하는 갭 거리에서의 차이의 척도임)로부터 발생된다. 일 실시예에서, 제어 오차 신호는 GES이거나 GES에 기초하며, 예를 들어 GES에 기초하는 측정된 갭 거리와 갭 거리의 설정값 간의 차이이다. 제어 오차에 대안적으로 또는 추가적으로, 제어 루프 내의 1 이상의 다른 측정가능한 신호 또는 1 이상의 측정가능한 신호로부터 도출되는 1 이상의 신호가 트리거 신호로서 사용될 수 있다.
작은 갭들(즉, < λ/4 nm)에서의 GES의 경사는 상이한 구조체들에 대해 거의 일정하게 유지된다. 그러므로, GES는 구성요소와 표면 사이의 갭을 점진적으로 감소시키는 적절한 제어 신호이다. 또한, SIL과 타겟 표면 사이의 갭을 점진적으로 감소시킬 때, GES에서의 오차(즉, 제어 오차)는 불안정성에 직면하는 경우에 갑자기 비-선형으로 증가하기 시작한다.
이 불안정성은 서브-미크론 거리들에서 발생하는 반 데르 발스(Van der Waals), 정전기 또는 다른 상호작용들(일반적으로, 본 명세서에서 근접 힘 또는 강성도)에 기인할 수 있다. 특히, 완벽히 전도성인 평행판들에 대해, 이 반 데르 발스 상호작용은 다음 수학식에 의해 주어지는 대략적인 카시미르 인력(approximate attractive Casimir force)을 유도한다:
Figure 112018016568010-pct00001
수학식(1)
이때, ħ는 환산 플랑크 상수이고, h/2π와 같으며, h는 플랑크 상수 = 6.624e-34 Js이고, c는 빛의 속도(3e8 m/s)이며, A는 타겟 표면에 근접한 SIL 팁 표면의 영역이고, z는 타겟 표면으로부터 SIL 팁 표면을 분리하는 갭이다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 수학식(1)로부터의 결과는 상이한 재료들, 상이한 토포그래피 등을 설명하기 위해 변동되어야 할 수 있음을 유의한다. 또한, 두 판들의 매우 작은 간격들에서(예를 들어, 최대 약 수백 나노미터), 힘은 1/z4 대신에 1/z3로 스케일링될 수 있다. 예를 들어, A. Rodriguez 외의 "The Casimir effect in microstructured geometries", Nature Photonics, Vol.5, 211-221 페이지(2011)를 참고하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
이 대략적인 카시미르 인력은 다음과 같이 주어지는 강성도 kcas를 갖는 스프링의 결과인 것으로 더 표현될 수 있다:
Figure 112018016568010-pct00002
수학식(2)
앞선 수학식(1) 및 수학식(2)에 의해 주어진 카시미르 힘 및 강성도와는 별개로, 정전기 상호작용으로 인한 힘 및 강성도도 이러한 작은 갭들에서 중요해진다. 완벽히 전도성인 평행판들 사이의 정전기력에 대해, SIL 팁 표면과 타겟 표면 사이의 정전기력은 대략 다음과 같이 주어진다:
Figure 112018016568010-pct00003
수학식(3)
이때, V는 SIL 팁 표면과 타겟 표면 간의 전압차이고, z는 타겟 표면으로부터 SIL 팁 표면을 분리하는 갭이며, A는 타겟 표면에 근접한 SIL 팁 표면의 영역이고, ε0 = 8.85e-12 Farad/m이다. 그러므로, 정전기 강성도는 다음과 같다:
Figure 112018016568010-pct00004
수학식(4)
따라서, GES에서의 오차(즉, 제어 오차)의 불안정성은 1 이상의 근접 강성도, 예를 들어 카시미르 강성도 또는 카시미르 강성도와 정전기 강성도의 조합에 기인할 수 있다. 많은 경우, 정전기력은 SIL과 기판 간의 전압차가 알려지지 않기 때문에 알려지지 않는다. 하지만, 정전기력은 존재하는 경우 카시미르 힘에 추가적인 성분이다. 따라서, 예를 들어 카시미르 힘에만 기초한 임계치가, 정전기력이 존재하는 경우에도, 예를 들어 안전 트리거로서 효과적이다.
즉, 일 실시예에서 트리거 신호는 표면에 대한 구성요소의 근접을 결정하기 위해 이것이 임계치를 통과하는지 평가될 수 있다. 따라서, 불안정성 및/또는 비-선형성이 표면에 대한 구성요소의 임계치 근접(예를 들어, 구성요소가 타겟 표면에 충돌할 위험)을 적시에 결정하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 제어 오차는 타겟 표면에 대한 구성요소의 근접을 감지하는 데 사용될 수 있고, 이는 예를 들어 구성요소를 회수하거나 그 이동을 중단시키는 안전 메카니즘을 작동시킬 수 있다. 적절한 임계치가 신호에 적용되어, 불안정성이 일어나는 지점 또는 불안정성 직전의 지점을 결정할 수 있다. SIL을 이용한 광학 시스템에서, SIL과 타겟 표면 사이의 갭을 증가시키는 것이 제어 루프의 불안정성에 직면할 때 취해지는 조치일 수 있다. 하지만, 몇몇 실시예들에서, SIL의 동작을 정지시키는 것 및/또는 SIL과 상호작용하는 타겟 표면 상의 구조체를 분석하는 것과 같은 다른 조치들이 수행될 수 있다.
일 실시예에서, GES 신호는 그 원거리장 세기에 대해 정규화된 신호일 수 있다. 결과로서, 제어를 위한 정규화된 GES 신호 값은 0 내지 1일 수 있고, 실질적으로 조명의 속성들에 독립적이다.
일 실시예에서, 트리거 신호는 불안정성에 접근함에 따라 비교적 갑자기 증가하거나 감소한다. 갑작스러운 변화는 수학식(2) 및 수학식(4) 각각에 의해 주어진 카시미르 강성도 및/또는 정전기 강성도와 같은 근접 강성도들 중 1 이상의 비교적 매우 비-선형인 특성들에 의해 야기된다.
일 실시예에서, 트리거 신호는 (예를 들어, 이동 평균과 같은) 소정 이동 시간 윈도우에 대해, 신호(예를 들어 제어 오차)의 최대 절대값일 수 있다. 일 실시예에서, 트리거 신호는 신호(예를 들어, 제어 오차)의 이동 시간 윈도우에 대한 그 신호의 최대 절대값과 같은 신호 크기의 놈-기반 정량(norm-based quantification)일 수 있다. 트리거 신호의 다른 예시들은 신호(예를 들어, 제어 오차)의 이동 윈도우에 대한 그 신호의 RMS(root-mean-square) 값, 및/또는 신호(예를 들어, 제어 오차)의 이동 윈도우에 대한 제어 루프 불안정성을 나타내는 1 이상의 특정 주파수에 대한 그 신호의 에너지 함량(예를 들어, RMS)을 포함한다. 일 실시예에서, 이동 윈도우는 0 내지 100 ms, 예를 들어 0 내지 20 ms의 범위 내에 있고, 예를 들어 1 ms, 2 ms 또는 10 ms이다. 적용되는 윈도우 크기는 표면에 대한 SIL의 접근 속도 및 SIL과 표면 간의 상대 진동들의 주파수 성분에 의존할 수 있다. 트리거 신호는 몇몇 실시예들에서 정규화될 수 있다. 제어 오차에서의 상대적인 변화에 기초하여 트리거 신호를 발생시킴으로써, 제어 오차에 대한 (예를 들어, 기판 또는 검사 장치의) 진동들의 영향이 상쇄될 수 있다.
"안전" 메카니즘으로서의 트리거 신호의 사용에 추가적으로 또는 대안적으로, 불안정성 및/또는 비-선형성은 캘리브레이션을 위해 사용될 수 있다. 즉, 이상적으로는, 측정된 갭 거리 및 실제 갭 거리가 동일하다. 하지만, 현실에서 측정된 갭 거리는 다양한 이유들로 인해 실제 갭 거리와 상이할 수 있다. 이러한 경우, 측정된 갭 거리, 갭 오차 신호 및/또는 설정값이 캘리브레이션 또는 보정 인자를 이용하여 보정되어야 할 수 있다. 이러한 것으로서, 측정된 갭 거리, 갭 오차 신호 및/또는 설정값을 캘리브레이션하는 방법이 본 명세서에 개시된다.
앞서 명시된 바와 같이, 구성요소가 표면에 가까이 접근하는 경우에 제어 루프에서의 불안정성(이는 GES에서 드러남)이 발생하고, 이러한 불안정성이 이러한 작은 거리들에서 존재하는 미시적 힘들로부터 발생한다는 것을 인지하여, 불안정성은 갭 오차 신호, 측정된 갭 거리 및/또는 설정값을 캘리브레이션하는 수단으로서 사용될 수 있다.
정말로, 이상적으로는, 구조체가 알려지는 경우에 GES가 알려진다. 따라서, 카시미르 및/또는 정전기 힘과 같은 근접 힘들에 기초한 캘리브레이션에 대한 어떠한 필요성도 존재하지 않을 수 있다. 하지만, 구조체가 완전히 알려지지 않는 경우, GES는 (상당한) 오차를 가질 수 있다. 그러므로, GES는 적용가능한 근접 힘들 또는 강성도들의 계산들에 기초하여 캘리브레이션될 수 있다. 예를 들어, 카시미르 강성도가 갭에 대한 그 강한 의존성 및 구조체에 대한 비교적 약한 의존성으로 인해 작은 오차를 가질 것으로 기대된다. 이에 따라, 카시미르 강성도는 예를 들어 구조체가 완전히 알려지지 않는 경우에, 예를 들어 GES를 캘리브레이션하는 방식일 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 알려진 표면 영역의 구성요소에 대해 수학식(2) 및 수학식(4) 각각에 의해 주어진 카시미르 강성도 및/또는 정전기 강성도는 구성요소와 표면 사이의 갭에만 의존한다. 따라서, 구성요소를 위치시키는 제어 루프를 불안정하게 하는 강성도의 값으로부터 수학식(2) 및/또는 수학식(4)를 이용하여 구성요소와 표면 사이의 절대적인 갭의 추산된 값(즉, 추산된 갭 거리)이 계산될 수 있다. 하지만, 더 일반적으로는, 일 실시예에서 구성요소와 표면 사이의 절대적인 갭의 추산된 값(즉, 추산된 갭 거리)이 구성요소를 위치시키는 제어 루프를 불안정하게 하는 강성도의 값으로부터 근접 강성도를 좌우하는 1 이상의 다른 수학식을 이용하여 계산될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 이 계산된 값들은 구성요소 및/또는 표면의 1 이상의 특성, 및/또는 1 이상의 특성의 변동을 설명하는 상수 또는 파라미터에 의해 변경될 수 있다. 상수 또는 파라미터는 시뮬레이션 및/또는 캘리브레이션에 의해 도출될 수 있다.
또한, 구성요소와 표면 사이의 갭 거리를 나타내는 갭 신호가 제어 루프에서의 불안정성을 식별하도록 평가될 수 있으며, 이 불안정성은 갭 신호에서 드러난다. 그 불안정성은 나노미터 내지 수백 나노미터 급의 작은 거리들에서 작용하는 힘들로 인해 발생한다. 갭 신호에서의 불안정성의 갭 거리는 기준 갭 거리라고 칭해질 수 있다. 일 실시예에서, 갭 신호는 예를 들어 GES, 또는 표면에 대해 구성요소를 위치시키는 데 사용되는 제어 루프로부터의 제어 오차 신호, 또는 앞서 설명된 바와 같은 제어 루프로부터의 다른 측정되거나 도출된 신호일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 갭 신호는 제어 오차 신호로부터 더 도출될 수 있다(예를 들어, 앞서 설명된 트리거 신호). 예를 들어, 갭 신호는 측정되거나 도출된 신호의 이동 윈도우에 대한 그 신호의 크기의 놈-기반 정량, 예컨대 측정되거나 도출된 신호(예를 들어, 제어 오차)의 이동 윈도우에 대한 그 신호의 최대 절대값, 측정되거나 도출된 신호(예를 들어, 제어 오차)의 이동 윈도우에 대한 그 신호의 RMS(root-mean-square) 값, 및/또는 측정되거나 도출된 신호의 이동 윈도우에 대한 제어 루프 불안정성을 나타내는 특정 주파수에 대한 그 신호의 에너지 함량일 수 있다.
그 후, 기준 갭 거리 및 추산된 갭 거리는 서로에 대해 평가된다. 이상적인 시스템에서, 기준 갭 거리는 1 이상의 근접 강성도(예를 들어, 카시미르 및/또는 정전기 강성도) 공식에 기초하여 계산되는 추산된 갭 거리와 같다. 따라서, 이들이 같은 경우, 시스템은 이미 캘리브레이션되어 있다. 하지만, 시스템이 이상적인 거동으로부터 벗어날 수 있기 때문에, 기준 갭 거리는 추산된 갭 거리와 상이할 수 있다. 따라서, 기준 갭 거리 및 추산된 갭 거리가 상이한 경우에 보정 또는 캘리브레이션 인자가 결정될 수 있다. 예를 들어, 기준 갭 거리와 추산된 갭 거리 간의 차이로부터 보정 또는 캘리브레이션 인자가 결정될 수 있고, GES 신호에, 측정된 갭 거리에, 및/또는 제어 루프의 설정값에 적용될 수 있다. 또 다른 예시로서, 대응하는 GES 값들은 기판 상의 주어진 구조체에 대해 더 낮은 설정값(즉, 임계치)으로서 설정되고, 이에 따라 예를 들어 표면과 구성요소의 충돌을 회피하기 위한 안전 메카니즘을 작동시키는 데 사용될 수 있다.
보정 또는 캘리브레이션 인자는 타겟들/기판들/뱃치들 간의 기대되는 구조체 변동들에 의존하여, 메트롤로지/검사 타겟당, 기판당, 또는 기판들의 뱃치당 한 번 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 구성요소의 GES에서 불안정성을 야기하는 유일한 중대한 힘인 것으로서 카시미르 힘(또는 1 이상의 다른 근접 힘)을 격리시키는 것이 바람직할 수 있고, 이에 따라 카시미르 효과(또는 다른 근접 효과)에 대해 계산된 기준 거리만이 필요할 수 있다. 이를 행하기 위해, 일 실시예에서 구성요소와 표면 간의 전압차가 제거되고, 이로 인해 구성요소와 표면 간의 전압차에 기인하는 정전기 강성도가 제거될 수 있다. 전압차는 구성요소의 표면 및/또는 타겟 표면 상에 전도성 코팅을 제공하고, 두 표면들을 접지하는 것과 같은 여하한의 알려진 방법에 의해 제거될 수 있다.
일 실시예에서, 구성요소와 표면 간의 전압차를 제거하는 대신에, 알려진 전압차가 제공되거나 전압차가 결정될 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 타겟 표면과 상호작용하는 구성요소의 표면의 영역이 알려지는 경우, 총 강성도(즉, 근접 강성도들의 조합)는 여전히 구성요소와 표면 사이의 갭에 의존적이다. 따라서, 알려지거나 측정된 전압차에 대해, 기준 거리는 여전히 갭 신호를 불안정하게 하는 강성도의 값에 기초하여 계산될 수 있다. 정전기 강성도에 대한 비-선형성이, 예를 들어 카시미르 강성도의 비-선형성보다 낮기 때문에[-5의 파워에 비해 -3의 파워(power of -3 as against power of -5)], 정전기 강성도 및 1 이상의 다른 근접 강성도의 조합을 이용한 갭 거리의 계산은 비-정전기 근접 강성도만을 이용하는 것만큼 견고하지 않을 수 있다. 알려진 전압차는 구성요소와 표면 사이의 절연파괴를 회피하도록 충분히 낮아야 한다.
도 14는 측정된 갭 거리, 갭 오차 신호 및/또는 설정값을 캘리브레이션하는 공정의 예시적인 흐름도를 도시한다. 상기 방법은 블록(1300)에서, 표면에 대해 구성요소를 위치시키는 제어 신호를 불안정하게 하는 강성도의 값에 대해, 구성요소와 표면 간의 1 이상의 근접(예를 들어, 카시미르 및/또는 정전기) 강성도에 기초하여 구성요소와 표면 간의 추산된 갭 거리를 계산하는 단계를 포함한다. 블록(1310)에서, 구성요소와 표면 간의 갭 거리에 관한 갭 신호가 평가되어, 갭 신호에서의 불안정성을 식별하며, 불안정성에서의 갭 거리는 기준 갭 거리이다. 블록(1320)에서, 기준 갭 거리는 표면에 대해 구성요소를 위치시키는 보정 인자에 도달하도록 추산된 갭 거리에 대해 평가된다.
따라서, 일 실시예에서, 1 이상의 근접 힘 또는 강성도를 이용함으로써 GES에서의 오프셋을 캘리브레이션하도록 "절대적인 갭 측정"을 이용하는 방법이 제공된다. 이 방법에서, 실제로는 1 이상의 근접 강성도가 제어 루프에 의해 검출되고, 이로부터 절대적인 갭은 1 이상의 적용가능한 이론적 근접 힘 또는 강성도 공식을 이용하여 도출된다. 이 방법은 갭과의 비-선형 관계로 인해 근접 강성도에서의 추산 오차들에 비교적 견고하고, 추산 오차들은 (1) 타겟 타입에 대한 (비교적 작은) 의존성 및 (2) 이론적 및 실제 근접 힘 또는 강성도 간의 불일치로 인해 발생할 수 있다.
하지만, 일 실시예에서, 근접 힘 또는 강성도 계산을 이용하는 이 캘리브레이션 방법은, 예를 들어 일정한 스케일링 인자를 갖는 특정한 적용에 대한 이론적 근접 힘 또는 강성도 공식의 "캘리브레이션"에 의해 충분한 정확성 레벨로 독립적으로 갭이 얻어질 수 있는 또 다른 캘리브레이션으로부터 이익을 얻을 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 앞서 설명된 거칠기 캘리브레이션의 경계 조건들이 잘 정의되고(원자단위로 평탄한 표면, 기준의 잘 정의된 광학 속성들 등), "타겟"(즉, 기준)이 단순하기 때문에(예를 들어, 다층을 갖는 격자 구조체가 없음), 캘리브레이션 계산으로부터 결정되는 갭의 기대 정확성이 크다. 따라서, 앞서 설명된 바와 같은 기준 캘리브레이션은 근접 힘 또는 강성도 계산을 이용하는 캘리브레이션 방법에서 1 이상의 파라미터를 캘리브레이션하도록 갭의 독립적인 결정을 제공할 수 있다.
도 15는 SIL을 이용하여 측정되는 타겟의 1 이상의 파라미터의 유효 매질 근사를 포함한 모델을 이용하는 재구성 공정의 흐름도를 개략적으로 도시한다. 1400에서, (예를 들어, 타겟과 연계된 1 이상의 층의 치수, 1 이상의 층의 1 이상의 굴절률, 측정을 위한 공칭 갭 값, 측정된 방사선 파장 및/또는 편광 등을 갖는) 타겟 구조체에 대한 공칭 파라미터 모델이 설정된다. 1402에서, 선택적으로, 본 명세서에 설명된 바와 같은 기준을 이용하는 캘리브레이션 방법이 수행되어, SIL 팁의 거칠기의 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터를 도출한다. 1404에서, 공칭 파라미터 모델은 SIL 팁의 거칠기의 유효 매질 근사를 포함하며, 이는 SIL 팁의 측정들을 이용하여 파라미터화되고, 및/또는 1402로부터의 1 이상의 파라미터를 이용하여 파라미터화될 수 있다.
1406에서, SIL을 이용하여 측정 빔으로 타겟을 측정하는 것으로부터 기대되는 이상적인 퓨필(방사선 분포)이 1404의 파라미터 모델을 이용하여 계산된다. 1408에서, SIL을 이용하여 타겟에 대해 방사선 세기 분포가 측정된다.
1410에서, 방사선 세기 분포들은 타겟의 1 이상의 관심 파라미터(1412)를 도출하는 재구성 공정에 적용된다. 예를 들어, 도 6의 공정이 1410에서 사용될 수 있다. 도 6의 공정이 사용되는 경우, 1404의 파라미터 모델은 파라미터화된 모델(206)을 대신할 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, SIL 팁 거칠기의 유효 매질 근사가 모델링, 예를 들어 측정된 방사선으로부터의 관심 파라미터의 재구성에 사용된다. 또한, 일 실시예에서, 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터가 기준 캘리브레이션 방법을 이용하여 결정될 수 있다. 따라서, 일 실시예가 재구성된 관심 파라미터의 더 우수한 정밀성을 가능하게 할 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 예를 들어 검사 장치에서의 SIL 팁의 거칠기를 모델링하기 위해 유효 매질 이론이 사용된다. 거칠기의 모델은 SIL 및 SIL을 이용하여 측정될 측정 타겟을 설명하는 수학적 모델의 일부일 수 있다. 일 실시예에서, 높은 n 또는 높은 κ 굴절률 재료의 기준이 유효 매질 모델의 1 이상의 파라미터를 캘리브레이션하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 1 이상의 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터(예를 들어, 1 이상의 통계)가 1 이상의 새로운 EMA 파라미터를 도출하기 위해 기계 학습 또는 통계 기술에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 1 이상의 앞서 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터(예를 들어, 1 이상의 통계)가 베이지안 정형화에서 사용되어, EMA 파라미터들의 새로운 값들을 도출할 수 있다. 일 실시예에서, 1 이상의 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터는 임계치를 넘는지 결정하도록 평가될 수 있고, 예를 들어 SIL의 교체 또는 서비싱의 바람직함을 경고하도록, 또는 이를 야기하도록 진단으로서 신호가 주어질 수 있다. 일 실시예에서, 신호는 SIL 세정 유닛에 의해 세정을 유발하거나, 이의 1 이상의 세정 파라미터를 제어한다. 일 실시예에서, SIL 세정 유닛은 검사 장치 내에 위치된다. 일 실시예에서, 1 이상의 결정된 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터는, 1 이상의 EMA 파라미터 또는 측정된 기준 데이터가 임계치를 넘고 그 신호(예를 들어, SIL의 서비싱이 요구된다는 신호)를 제공할지, 및/또는 이러한 경우를 예측하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 기준을 이용하여 재구성된 갭이 근접 힘 또는 강성도 계산을 이용하는 캘리브레이션 방법의 1 이상의 파라미터를 캘리브레이션하는 데 사용된다.
따라서, 일 실시예에서 SIL 팁 거칠기(표면 거칠기 및/또는 파형)의 모델링이 SIL의 디자인 사양을 완화시킬 수 있으며, 이는 SIL의 개선된 제조가능성을 허용하고, 및/또는 더 낮은 제조 비용을 유도한다. 일 실시예에서, 일단 캘리브레이션되면, SIL 팁은 더 높은 정확성을 가질 것이다. 하이퍼(hyper)-NA 툴이 민감하기 때문에, 캘리브레이션된 팁이 타겟 표면 상의 불규칙들 및/또는 작은 피처들의 측정을 가능하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 기준의 사용이 툴 서비싱의 개선된 예측가능성을 가능하게 하고, 이에 따라 잠재적으로 다운 시간을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 기준의 사용은 개선된 툴 세정을 가능하게 하고, 이에 따라 불필요한 세정 동작으로 인한 스루풋 손실을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 기준을 이용한 캘리브레이션이 개선된 갭 제어를 가능하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 상이한 툴들 간의 미스매칭이 기준을 이용하여 툴들 각각을 캘리브레이션함으로써 감소될 수 있다.
본 명세서에서 다양한 실시예들은 주로 기판/타겟 표면에 대한 SIL의 위치 제어를 설명하지만, 개시된 방법들 및 장치는 여하한의 표면에 대한 여하한의 구성요소, 예컨대 마이크로캔틸레버(microcantilever)의 위치를 제어하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서의 설명은 리소그래피 공정에 초점을 맞췄지만, 본 명세서에 설명된 기술들은 다른 제조 공정(예를 들어, 에칭, 레지스트 현상 등의 공정들)에서 사용될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 일 실시예에서 1 이상의 특정한 측정 신호에 기초한 기술에 의해 갭을 제어하는 다양한 기술들이 제공된다. 기술들은 광학 메트롤로지 또는 검사 장치, 예컨대 스케터로미터, (정렬 마크 간의 정렬을 결정하는) 정렬 센서, (위치 측정을 가능하게 하는) 인코더 또는 간섭계, 및/또는 (표면의 위치 측정을 가능하게 하는) 높이 또는 레벨 센서에서 특정 적용가능성을 갖는다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 개시된 기술의 적용예로서 광학 메트롤로지를 사용하지만, 기술은 SIL들의 다른 적용예들에 적용될 수 있고, 예컨대 SIL들에 의해 포착되는 방사선에 기초하여 구조체를 재구성하는 데 사용될 수 있으며, 또는 대상물이 또 다른 대상물에 (예를 들어, 400 nm 이하의 범위에서) 근접하게 위치 및/또는 유지되는 여하한의 다른 적용예들에 적용될 수 있다. 기술은 독점적으로 적용될 필요는 없으며, 1 이상의 다른 기술과 조합하여 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 타겟으로부터의 갭에서 광학 구성요소를 이용하여 측정되는 타겟에 대한 방사선 세기 분포를 수반하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 측정된 방사선 세기 분포 및 타겟을 설명하는 수학적 모델을 이용하여 관심 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 모델은 광학 구성요소의 표면 또는 그 일부분의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함한다.
일 실시예에서, 유효 매질 근사(EMA)는: 브루그만의 EMA, 맥스웰-가넷 이론 EMA, 드루드 EMA, 부피 평균화 이론 EMA, 로렌츠-로렌즈 EMA, 병렬 EMA 및/또는 직렬 EMA로부터 선택되는 1 이상이다. 일 실시예에서, 유효 매질 근사는 다수 유효 근사들을 포함하고 -각각은 상이한 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서, 및/또는 두께를 가짐- , 및/또는 거리의 함수로서 굴절률의 기울기를 포함한다. 일 실시예에서, 수학적 모델은 타겟의 주기적 구조체의 일 주기를 나타내는 단위 셀 모델이다. 일 실시예에서, 상기 방법은 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 측정된 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 파라미터의 값을 도출하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 광학 요소를 이용하여 방사선으로 기준의 표면을 조명하는 단계; 검출기를 이용하여 방사선을 측정하는 단계; 및 측정된 방사선을 이용하여, 모델에서의 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 기준 표면 재료는 실수부 nf 및 허수부 κf를 갖는 굴절률을 갖고, 표면 재료는 (1) 높은 nf 및 낮은 κf 또는 (2) 낮은 nf 및 높은 κf를 갖는다. 일 실시예에서, 상기 방법은 또 다른 수학적 모델을 포함하고 -또 다른 수학적 모델은 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사 및 기준 표면의 알려진 파라미터들로의 표현을 포함함- , 또 다른 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 기준을 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 값을 도출하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 관심 파라미터는 타겟의 파라미터를 포함한다.
일 실시예에서, 측정 타겟을 설명하는 수학적 모델을 수반하는 방법이 제공되고, 상기 모델은 타겟을 측정하는 데 사용되는 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함하며, 상기 방법은: 광학 요소를 이용하여, 방사선으로 기준의 표면을 조명하는 단계; 검출기를 이용하여 방사선을 측정하는 단계; 및 측정된 방사선을 이용하여, 모델에서의 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 기준 표면 재료는 실수부 nf 및 허수부 κf를 갖는 굴절률을 갖고, 표면 재료는 (1) 높은 nf 및 낮은 κf 또는 (2) 낮은 nf 및 높은 κf를 갖는다. 일 실시예에서, 기준 표면은 본질적으로 원자단위로 평탄한 표면을 포함하여 방사선을 수용한다. 일 실시예에서, 기준 표면은 거칠기를 갖는 표면을 포함하여 방사선을 수용한다. 일 실시예에서, 기준 표면 재료는: Ag, GaP, Si, SiC, BP, Cu, Ta2O5 및/또는 Al로부터 선택되는 1 이상을 포함한다. 일 실시예에서, 기준 표면은 크리스탈을 포함한다. 일 실시예에서, 크리스탈은 벽개된 크리스탈(cleaved crystal)을 포함한다. 일 실시예에서, 크리스탈은 운모를 포함한다. 일 실시예에서, 기준 표면은 금속을 포함한다. 일 실시예에서, 기준 표면 재료는 액체 금속을 포함한다. 일 실시예에서, 액체 금속은 GaInSn 또는 Hg를 포함한다. 일 실시예에서, 기준 표면은 위에 층을 갖는 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 재료의 위에 복수의 층들을 포함한다. 일 실시예에서, 층은 금속을 포함한다. 일 실시예에서, 금속은 Al, Cu,Ag 및/또는 Au를포함한다. 일 실시예에서, 층은 산화물을 포함한다. 일 실시예에서, 산화물은 Si 상의 자연적 SiO2, Si 상의 열적 SiO2, Al 상의 자연적 Al2O3, 또는 NiAl(110) 상의 에피택셜 Al2O3을 포함한다. 일 실시예에서, 층은 2d 나노재료를 포함한다. 일 실시예에서, 2d 재료는 단일 또는 다층 그래핀, 육방정 질화 붕소, 또는 전이 금속 디칼코게나이드 나노층을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 또 다른 수학적 모델을 포함하고 -또 다른 수학적 모델은 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사 및 기준 표면의 알려진 파라미터들로의 표현을 포함함- , 또 다른 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 기준을 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 값을 도출하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 또 다른 수학적 모델을 포함하고 -또 다른 수학적 모델은 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사 및 기준 표면의 거칠기에 대한 또 다른 파라미터화된 유효 매질 근사를 포함함- , 또 다른 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 기준을 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 값을 도출하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 측정된 기준 데이터의 복수의 값들을 얻도록 조명하는 단계 및 측정하는 단계를 반복하는 단계, 및/또는 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 복수의 값들을 얻도록 조명하는 단계, 측정하는 단계 및 결정하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 1 이상의 새로운 값을 도출하기 위해 기계 학습 또는 통계 기술에서, 유효 매질 근사의 1 이상의 결정된 파라미터 및/또는 1 이상의 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터의 복수의 값들을 이용하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 기술은 베이지안 정형화를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 임계치를 넘는지 결정하여 진단으로서 신호가 주어질 수 있도록 유효 매질 근사의 1 이상의 결정된 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터의 복수의 값들 중 1 이상의 값을 평가하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 신호는 광학 구성요소 및/또는 기준의 교체 또는 서비싱을 명령한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 신호에 기초하여 광학 구성요소 및/또는 기준의 세정 유닛에 의해 세정을 유발하거나, 이의 1 이상의 세정 파라미터를 제어하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 세정 유닛은 광학 구성요소 및/또는 기준을 하우징하는 검사 장치 내에 위치된다. 일 실시예에서, 상기 방법은 유효 매질 근사의 1 이상의 결정된 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터가 임계치를 넘을지를 예측하여 진단으로서 신호가 주어질 수 있도록 유효 매질 근사의 1 이상의 결정된 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터의 복수의 값들 중 1 이상의 값을 평가하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 신호는 광학 구성요소의 교체 또는 서비싱을 명령한다. 일 실시예에서, 상기 방법은 측정된 방사선을 이용하여 갭 크기를 재구성하는 단계, 및 재구성된 갭 크기를 이용하여 근접 힘 또는 강성도 계산을 이용하는 캘리브레이션 방법의 1 이상의 파라미터를 캘리브레이션하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 표면으로부터의 갭에서 광학 구성요소를 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포를 수반하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 측정된 방사선 세기 분포 및 표면을 설명하는 수학적 모델을 이용하여 광학 구성요소, 기준 또는 타겟의 거칠기 파라미터를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 모델은 광학 구성요소의 표면 또는 그 일부분의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함한다.
일 실시예에서, 유효 매질 근사(EMA)는: 브루그만의 EMA, 맥스웰-가넷 이론 EMA, 드루드 EMA, 부피 평균화 이론 EMA, 로렌츠-로렌즈 EMA, 병렬 EMA 및/또는 직렬 EMA로부터 선택되는 1 이상이다.
일 실시예에서, 리소그래피 공정을 이용하여 일련의 기판들에 디바이스 패턴이 적용되는 디바이스 제조 방법이 제공되고, 상기 방법은 본 명세서에 설명된 바와 같은 방법을 이용하여 기판들 중 적어도 하나의 디바이스 패턴의 일부로서 또는 그 옆에 형성되는 타겟을 검사하는 단계, 및 방법의 결과에 따라 이후 기판들에 대해 리소그래피 공정을 제어하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 프로세서가 본 명세서의 방법의 성능을 야기하게 하는 기계-판독가능한 명령어들을 포함한 비-일시적인(non-transitory) 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
일 실시예에서, 기판 상의 측정 타겟에 빔을 제공하고, 타겟에 의해 전향된 방사선을 검출하여, 리소그래피 공정의 파라미터를 결정하도록 구성되는 검사 장치; 및 본 명세서에 설명된 바와 같은 비-일시적인 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하는 시스템이 제공된다.
일 실시예에서, 시스템은 리소그래피 장치를 더 포함하고, 리소그래피 장치는 방사선 빔을 변조하는 패터닝 디바이스를 유지하도록 구성된 지지 구조체, 및 방사선-감응성 기판 상에 변조된 빔을 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템을 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 본 명세서에 기재된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함한 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다. 또한, 기계 판독가능한 명령어는 2 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현될 수 있다. 2 이상의 컴퓨터 프로그램들은 1 이상의 상이한 메모리 및/또는 데이터 저장 매체에 저장될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 여하한의 제어기들은 각각 또는 조합하여, 1 이상의 컴퓨터 프로그램이 리소그래피 장치의 적어도 하나의 구성요소 내에 위치되는 1 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 판독되는 경우에 작동가능할 수 있다. 제어기들은 각각 또는 조합하여, 신호들을 수신, 처리 및 송신하는 여하한의 적절한 구성을 가질 수 있다. 1 이상의 프로세서가 제어기들 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된다. 예를 들어, 각각의 제어기가 앞서 설명된 방법들에 대한 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 1 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 제어기들은 이러한 컴퓨터 프로그램들을 저장하는 데이터 저장 매체, 및/또는 이러한 매체를 수용하는 하드웨어를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제어기(들)는 1 이상의 컴퓨터 프로그램의 기계 판독가능한 명령어들에 따라 작동할 수 있다. 본 명세서에서는 IC 제조에 있어서 검사 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 검사 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 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 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
아래의 번호가 매겨진 항목들에서 본 발명에 따른 또 다른 실시예들이 제공된다:
1. 타겟으로부터의 갭에서 광학 구성요소를 이용하여 측정되는 타겟에 대한 방사선 세기 분포를 수반하는 방법으로, 상기 방법은:
측정된 방사선 세기 분포 및 타겟을 설명하는 수학적 모델을 이용하여 관심 파라미터의 값을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 모델은 광학 구성요소의 표면 또는 그 일부분의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함한다.
2. 1 항의 방법에서, 유효 매질 근사(EMA)는: 브루그만의 EMA, 맥스웰-가넷 이론 EMA, 드루드 EMA, 부피 평균화 이론 EMA, 로렌츠-로렌즈 EMA, 병렬 EMA 및/또는 직렬 EMA로부터 선택되는 1 이상이다.
3. 1 항 또는 2 항의 방법에서, 유효 매질 근사는 다수 유효 근사들을 포함하고 -각각은 상이한 실수 또는 복소 굴절률, 굴절률 텐서, 및/또는 두께를 가짐- , 및/또는 거리의 함수로서 굴절률의 기울기를 포함한다.
4. 1 항 내지 3 항 중 어느 하나의 방법에서, 수학적 모델은 타겟의 주기적 구조체의 일 주기를 나타내는 단위 셀 모델이다.
5. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나의 방법에서, 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 측정된 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 파라미터의 값을 도출하는 단계를 포함한다.
6. 1 항 내지 5 항 중 어느 하나의 방법에서,
광학 요소를 이용하여 방사선으로 기준의 표면을 조명하는 단계;
검출기를 이용하여 방사선을 측정하는 단계; 및
측정된 방사선을 이용하여, 모델에서의 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함한다.
7. 6 항의 방법에서, 기준 표면 재료는 실수부 nf 및 허수부 κf를 갖는 굴절률을 갖고, 표면 재료는 (1) 높은 nf 및 낮은 κf 또는 (2) 낮은 nf 및 높은 κf를 갖는다.
8. 6 항 또는 7 항의 방법에서, 또 다른 수학적 모델을 포함하고 -또 다른 수학적 모델은 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사 및 기준 표면의 알려진 파라미터들로의 표현을 포함함- , 또 다른 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 기준을 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 값을 도출하는 단계를 더 포함한다.
9. 1 항 내지 8 항 중 어느 하나의 방법에서, 관심 파라미터는 타겟의 파라미터를 포함한다.
10. 측정 타겟을 설명하는 수학적 모델을 수반하는 방법이 제공되고, 상기 모델은 타겟을 측정하는 데 사용되는 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함하며, 상기 방법은:
광학 요소를 이용하여, 방사선으로 기준의 표면을 조명하는 단계;
검출기를 이용하여 방사선을 측정하는 단계; 및
측정된 방사선을 이용하여, 모델에서의 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다.
11. 10 항의 방법에서, 기준 표면 재료는 실수부 nf 및 허수부 κf를 갖는 굴절률을 갖고, 표면 재료는 (1) 높은 nf 및 낮은 κf 또는 (2) 낮은 nf 및 높은 κf를 갖는다.
12. 10 항 또는 11 항의 방법에서, 기준 표면은 본질적으로 원자단위로 평탄한 표면을 포함하여 방사선을 수용한다.
13. 10 항 내지 12 항 중 어느 하나의 방법에서, 기준 표면은 거칠기를 갖는 표면을 포함하여 방사선을 수용한다.
14. 10 항 내지 13 항 중 어느 하나의 방법에서, 기준 표면 재료는: Ag, GaP, Si, SiC, BP, Cu,Ta2O5 및/또는 Al로부터 선택되는 1 이상을 포함한다.
15. 10 항 내지 14 항 중 어느 하나의 방법에서, 기준 표면은 크리스탈을 포함한다.
16. 15 항의 방법에서, 크리스탈은 벽개된 크리스탈을 포함한다.
17. 15 항 또는 16 항의 방법에서, 크리스탈은 운모를 포함한다.
18. 10 항 내지 17 항 중 어느 하나의 방법에서, 기준 표면은 금속을 포함한다.
19. 10 항 내지 18 항 중 어느 하나의 방법에서, 기준 표면 재료는 액체 금속을 포함한다.
20. 19 항의 방법에서, 액체 금속은 GaInSn 또는 Hg를 포함한다.
21. 10 항 내지 20 항 중 어느 하나의 방법에서, 기준 표면은 위에 층을 갖는 재료를 포함한다.
22. 21 항의 방법에서, 재료의 위에 복수의 층들을 포함한다.
23. 21 항 또는 22 항의 방법에서, 층은 금속을 포함한다.
24. 23 항의 방법에서, 금속은 Al, Cu,Ag 및/또는 Au를포함한다.
25. 21 항 내지 24 항 중 어느 하나의 방법에서, 층은 산화물을 포함한다.
26. 25 항의 방법에서, 산화물은 Si 상의 자연적 SiO2, Si 상의 열적 SiO2, Al 상의 자연적 Al2O3, 또는 NiAl(110) 상의 에피택셜 Al2O3을 포함한다.
27. 21 항 내지 26 항 중 어느 하나의 방법에서, 층은 2d 나노재료를 포함한다.
28. 27 항의 방법에서, 2d 재료는 단일 또는 다층 그래핀, 육방정 질화 붕소, 또는 전이 금속 디칼코게나이드 나노층을 포함한다.
29. 10 항 내지 28 항 중 어느 하나의 방법에서, 또 다른 수학적 모델을 포함하고 -또 다른 수학적 모델은 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사 및 기준 표면의 알려진 파라미터들로의 표현을 포함함- , 또 다른 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 기준을 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 값을 도출하는 단계를 더 포함한다.
30. 10 항 내지 29 항 중 어느 하나의 방법에서, 또 다른 수학적 모델을 포함하고 -또 다른 수학적 모델은 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사 및 기준 표면의 거칠기에 대한 또 다른 파라미터화된 유효 매질 근사를 포함함- , 또 다른 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 기준을 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 값을 도출하는 단계를 더 포함한다.
31. 10 항 내지 30 항 중 어느 하나의 방법에서, 측정된 기준 데이터의 복수의 값들을 얻도록 조명하는 단계 및 측정하는 단계를 반복하는 단계, 및/또는 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 복수의 값들을 얻도록 조명하는 단계, 측정하는 단계 및 결정하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다.
32. 31 항의 방법에서, 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 1 이상의 새로운 값을 도출하기 위해 기계 학습 또는 통계 기술에서, 유효 매질 근사의 1 이상의 결정된 파라미터 및/또는 1 이상의 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터의 복수의 값들을 이용하는 단계를 더 포함한다.
33. 32 항의 방법에서, 기술은 베이지안 정형화를 포함한다.
34. 31 항 내지 33 항 중 어느 하나의 방법에서, 임계치를 넘는지 결정하여 진단으로서 신호가 주어질 수 있도록 유효 매질 근사의 1 이상의 결정된 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터의 복수의 값들 중 1 이상의 값을 평가하는 단계를 더 포함한다.
35. 34 항의 방법에서, 신호는 광학 구성요소 및/또는 기준의 교체 또는 서비싱을 명령한다.
36. 34 항 또는 35 항의 방법에서, 신호에 기초하여 광학 구성요소 및/또는 기준의 세정 유닛에 의해 세정을 유발하거나, 이의 1 이상의 세정 파라미터를 제어하는 단계를 더 포함한다.
37. 36 항의 방법에서, 세정 유닛은 광학 구성요소 및/또는 기준을 하우징하는 검사 장치 내에 위치된다.
38. 31 항 내지 37 항 중 어느 하나의 방법에서, 유효 매질 근사의 1 이상의 결정된 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터가 임계치를 넘을지를 예측하여 진단으로서 신호가 주어질 수 있도록 유효 매질 근사의 1 이상의 결정된 파라미터 또는 측정된 기준 데이터, 또는 이로부터 도출되는 1 이상의 파라미터의 복수의 값들 중 1 이상의 값을 평가하는 단계를 더 포함한다.
39. 38 항의 방법에서, 신호는 광학 구성요소의 교체 또는 서비싱을 명령한다.
40. 10 항 내지 39 항 중 어느 하나의 방법에서, 측정된 방사선을 이용하여 갭 크기를 재구성하는 단계, 및 재구성된 갭 크기를 이용하여 근접 힘 또는 강성도 계산을 이용하는 캘리브레이션 방법의 1 이상의 파라미터를 캘리브레이션하는 단계를 더 포함한다.
41. 표면으로부터의 갭에서 광학 구성요소를 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포를 수반하는 방법으로, 상기 방법은:
측정된 방사선 세기 분포 및 표면을 설명하는 수학적 모델을 이용하여 광학 구성요소, 기준 또는 타겟의 거칠기 파라미터를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 모델은 광학 구성요소의 표면 또는 그 일부분의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함한다.
42. 41 항의 방법에서, 유효 매질 근사(EMA)는: 브루그만의 EMA, 맥스웰-가넷 이론 EMA, 드루드 EMA, 부피 평균화 이론 EMA, 로렌츠-로렌즈 EMA, 병렬 EMA 및/또는 직렬 EMA로부터 선택되는 1 이상이다.
43. 리소그래피 공정을 이용하여 일련의 기판들에 디바이스 패턴이 적용되는 디바이스 제조 방법으로, 상기 방법은 1 항 내지 42 항 중 어느 하나의 방법을 이용하여 기판들 중 적어도 하나의 디바이스 패턴의 일부분으로서 또는 그 옆에 형성되는 타겟을 검사하는 단계, 및 방법의 결과에 따라 이후 기판들에 대해 리소그래피 공정을 제어하는 단계를 포함한다.
44. 프로세서가 1 항 내지 43 항 중 어느 하나의 방법의 성능을 야기하게 하는 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 비-일시적인 컴퓨터 프로그램 제품.
45. 기판 상의 측정 타겟에 빔을 제공하고, 타겟에 의해 전향된 방사선을 검출하여, 리소그래피 공정의 파라미터를 결정하도록 구성되는 검사 장치; 및
44 항의 비-일시적인 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하는 시스템.
46. 45 항의 시스템에서, 리소그래피 장치를 더 포함하고, 리소그래피 장치는 방사선 빔을 변조하는 패터닝 디바이스를 유지하도록 구성된 지지 구조체, 및 방사선-감응성 기판 상에 변조된 빔을 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템을 포함한다.
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 않는다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함한 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 타겟으로부터의 갭에서 광학 구성요소를 이용하여 측정되는 상기 타겟에 대한 방사선 세기 분포를 수반하는 방법에 있어서:
    측정된 방사선 세기 분포 및 상기 타겟을 설명하는 수학적 모델을 이용하여 관심 파라미터(parameter of interest)의 값을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 모델은 상기 광학 구성요소의 표면 또는 그 일부분의 거칠기에 대한 유효 매질 근사(effective medium approximation)를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유효 매질 근사(EMA)는: 브루그만(Bruggeman)의 EMA, 맥스웰-가넷(Maxwell-Garnett) 이론 EMA, 드루드(Drude) EMA, 부피 평균화(Volume Averaging) 이론 EMA, 로렌츠-로렌즈(Lorentz-Lorenz) EMA, 병렬(Parallel) EMA 및/또는 직렬(Series) EMA로부터 선택되는 1 이상인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유효 매질 근사는 다수 유효 근사들을 포함하고 -각각은 상이한 실수(real) 또는 복소(complex) 굴절률, 굴절률 텐서(tensor), 및/또는 두께를 가짐- , 및/또는 거리의 함수로서 굴절률의 기울기를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수학적 모델은 상기 타겟의 주기적 구조체의 일 주기를 나타내는 단위 셀 모델(unit cell model)인 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 상기 측정된 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 상기 파라미터의 값을 도출하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    광학 요소를 이용하여, 방사선으로 기준(fiducial)의 표면을 조명하는 단계;
    검출기를 이용하여 상기 방사선을 측정하는 단계; 및
    측정된 방사선을 이용하여, 상기 모델에서의 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 측정 타겟을 설명하는 수학적 모델을 수반하는 방법에 있어서,
    상기 모델은 상기 타겟을 측정하는 데 사용되는 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사를 포함하고, 상기 방법은:
    상기 광학 요소를 이용하여, 방사선으로 기준의 표면을 조명하는 단계;
    검출기를 이용하여 상기 방사선을 측정하는 단계; 및
    측정된 방사선을 이용하여, 상기 모델에서의 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    또 다른 수학적 모델을 포함하고 -상기 또 다른 수학적 모델은 상기 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사 및 기준 표면의 알려진 파라미터들로의 표현을 포함함- , 상기 또 다른 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포를 계산하는 단계 및 상기 기준을 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포의 비교로부터 상기 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 값을 도출하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    또 다른 수학적 모델을 포함하고 -상기 또 다른 수학적 모델은 상기 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사 및 기준 표면의 거칠기에 대한 또 다른 파라미터화된 유효 매질 근사를 포함함- , 상기 또 다른 수학적 모델을 이용하여 방사선 세기 분포들을 계산하는 단계 및 상기 기준을 이용하여 측정되는 방사선 세기 분포와 계산된 방사선 세기 분포들의 비교로부터 상기 광학 요소의 표면의 거칠기에 대한 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 값을 도출하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    측정된 기준 데이터의 복수의 값들을 얻도록 상기 조명하는 단계 및 측정하는 단계를 반복하는 단계, 및/또는 상기 유효 매질 근사의 1 이상의 파라미터의 복수의 값들을 얻도록 상기 조명하는 단계, 측정하는 단계 및 결정하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    측정된 방사선을 이용하여 갭 크기를 재구성하는 단계, 및 재구성된 갭 크기를 이용하여 근접 힘(proximity force) 또는 강성도(stiffness) 계산을 이용하는 캘리브레이션 방법의 1 이상의 파라미터를 캘리브레이션하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 리소그래피 공정을 이용하여 일련의 기판들에 디바이스 패턴이 적용되는 디바이스 제조 방법에 있어서,
    제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 이용하여 적어도 상기 기판들 중 적어도 하나의 상기 디바이스 패턴의 일부분으로서 또는 상기 디바이스 패턴 옆에 형성되는 타겟을 검사하는 단계, 및 상기 방법의 결과에 따라 이후 기판들에 대해 상기 리소그래피 공정을 제어하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  13. 프로세서가 제 1 항의 방법의 성능을 야기하게 하는 기계-판독가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 비-일시적인(non-transitory) 저장 매체.
  14. 기판 상의 측정 타겟에 빔을 제공하고, 상기 타겟에 의해 전향(redirect)된 방사선을 검출하여, 리소그래피 공정의 파라미터를 결정하도록 구성되는 검사 장치; 및
    제 13 항의 비-일시적인 저장 매체를 포함하는 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    리소그래피 장치를 더 포함하고, 상기 리소그래피 장치는 방사선 빔을 변조하는 패터닝 디바이스를 유지하도록 구성된 지지 구조체, 및 방사선-감응성 기판 상에 변조된 빔을 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템을 포함하는 시스템.
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