KR102128488B1 - 플렉시블 일루미네이터 - Google Patents
플렉시블 일루미네이터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102128488B1 KR102128488B1 KR1020187019373A KR20187019373A KR102128488B1 KR 102128488 B1 KR102128488 B1 KR 102128488B1 KR 1020187019373 A KR1020187019373 A KR 1020187019373A KR 20187019373 A KR20187019373 A KR 20187019373A KR 102128488 B1 KR102128488 B1 KR 102128488B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polarization
- intensity distribution
- radiation
- substrate
- output
- Prior art date
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 198
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 85
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 85
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 74
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 42
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 39
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 35
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005404 monopole Effects 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70566—Polarisation control
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
- G03F7/70116—Off-axis setting using a programmable means, e.g. liquid crystal display [LCD], digital micromirror device [DMD] or pupil facets
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/142—Coating structures, e.g. thin films multilayers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70133—Measurement of illumination distribution, in pupil plane or field plane
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
방사선 빔을 제 1 편광을 갖는 빔의 제 1 부분 및 제 2 편광을 갖는 빔의 제 2 부분으로 분할하는 단계, 제 1 편광과 제 2 편광 사이의 제 1 편광 분포 및/또는 빔의 제 1 부분을 변조함에 의한 제 1 세기 분포를 갖는 제 1 빔을 형성하는 단계, 제 1 편광과 제 2 편광 사이의 제 2 편광 분포 및/또는 빔의 제 2 부분을 변조함에 의한 제 2 세기 분포를 갖는 제 2 빔을 형성하는 단계, 및 제 2 편광을 갖는 제 1 빔의 적어도 일부 및 제 1 편광을 갖는 제 2 빔의 적어도 일부를 조합하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다.
Description
본 출원은 2015년 12월 9일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/265,294호의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 디바이스들의 제조 시에 이용가능한 메트롤로지를 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.
리소그래피 공정(즉, 통상적으로 레지스트의 현상, 에칭 등과 같은 1 이상의 연계된 처리 단계를 포함할 수 있는 리소그래피 노광을 수반하는 디바이스 또는 다른 구조체를 개발하는 공정)에서는, 예를 들어 공정 제어 및 검증(verification)을 위해, 흔히 생성된 구조체들의 측정들을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 측정들을 수행하는 다양한 툴들이 알려져 있으며, 임계 치수(CD)를 측정하는 데 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경 및 오버레이, 즉 기판의 두 층들의 정렬 정확성을 측정하는 특수 툴들을 포함한다. 최근에는, 리소그래피 분야에서의 사용을 위해 다양한 형태의 스케터로미터(scatterometer)들이 개발되었다. 이 디바이스들은 타겟 상으로 방사선 빔을 지향하고, 산란된 방사선의 1 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수로서 단일 반사 각도에서의 세기; 반사된 각도의 함수로서 1 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서 편광(polarization) - 을 측정하여, 타겟의 관심 속성(property of interest)이 결정될 수 있는 "스펙트럼"을 얻는다. 관심 속성의 결정은 다양한 기술들: 예를 들어, 라이브러리 탐색; 주성분 분석; 및 RCWA(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법들과 같은 반복 접근법들에 의한 타겟 구조체의 재구성에 의해 수행될 수 있다.
바람직한 세기 분포(즉, 조명 형상) 및 바람직한 편광(선택적으로, 원하는 공간 편광 분포를 포함함)을 갖는 방사선 빔이 제공될 수 있는, 메트롤로지 장치에 대한 단순한 구성을 갖는 플렉시블 일루미네이터(flexible illuminator)를 제공하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 제 1 편광을 갖는 제 1 빔 부분 및 상이한 제 2 편광을 갖는 제 2 빔 부분을 제공하는 단계; 제 2 빔 부분이 차단되지 않는 것을 조건으로 제 1 빔 부분을 차단하거나, 제 1 빔 부분으로부터 제 2 편광을 갖는 제 1 빔을 형성하는 단계 -제 1 빔은 제 1 빔 부분을 변조함으로써 얻어지는 제 1 세기 분포를 가짐- ; 제 1 빔 부분이 차단되지 않는 것을 조건으로 제 2 빔 부분을 차단하거나, 제 2 빔 부분으로부터 제 1 편광을 갖는 제 2 빔을 형성하는 단계 -제 2 빔은 제 2 빔 부분을 변조함으로써 얻어지는 제 2 세기 분포를 가짐- ; 및 제 1 빔 및/또는 제 2 빔을 포함한 출력 빔을 제공하는 단계를 포함하는 방법이 제공되며, 출력 빔은 제 1 및/또는 제 2 세기 분포들을 포함하고, 제 1 및/또는 제 2 편광들을 포함한다.
일 실시예에서, 상이한 제 2 편광을 갖는 제 2 빔 부분이 차단되지 않는 것을 조건으로 제 1 편광을 갖는 제 1 빔 부분을 차단하거나, 제 1 빔 부분으로부터 제 2 편광을 갖는 제 1 빔을 형성하도록 구성되는 제 1 변조기 -제 1 빔은 제 1 빔 부분을 변조함으로써 제공되는 제 1 세기 분포를 가짐- ; 제 1 빔 부분이 차단되지 않는 것을 조건으로 제 2 빔 부분을 차단하거나, 제 2 빔 부분으로부터 제 1 편광을 갖는 제 2 빔을 형성하도록 구성되는 제 2 변조기 -제 2 빔은 제 2 빔 부분을 변조함으로써 제공되는 제 2 세기 분포를 가짐- ; 및 제 1 빔 및/또는 제 2 빔을 포함한 출력 빔을 제공하도록 구성되는 편광 빔 분할 표면을 포함하는 일루미네이터가 제공되며, 출력 빔은 제 1 및/또는 제 2 세기 분포들을 포함하고, 제 1 및/또는 제 2 편광들을 포함한다.
첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동뿐만 아니라, 본 발명의 실시예들의 특징들 및 장점들이 본 명세서에서 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.
이제 첨부된 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 2는 일 실시예에 따른 리소그래피 셀(lithographic cell) 또는 클러스터(cluster)를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3a는 소정 조명 모드들을 제공하는 제 1 쌍의 조명 어퍼처(illumination aperture)들을 이용하여 일 실시예에 따른 타겟들을 측정하는 데 사용되는 다크 필드(dark field) 측정 장치의 개략적인 다이어그램;
도 3b는 주어진 방향의 조명에 대한 타겟의 상세한 회절 스펙트럼을 개략적으로 도시하는 도면;
도 3c는 회절 기반 오버레이 측정들을 위해 측정 장치를 이용함에 있어서 또 다른 조명 모드들을 제공하는 제 2 쌍의 조명 어퍼처들을 개략적으로 예시하는 도면;
도 3d는 회절 기반 오버레이 측정들을 위해 측정 장치를 이용함에 있어서 또 다른 조명 모드들을 제공하는 제 1 및 제 2 쌍의 어퍼처들을 조합한 제 3 쌍의 조명 어퍼처들을 개략적으로 예시하는 도면;
도 4는 일 형태의 다수 주기적 구조체(예를 들어, 다수 격자) 타겟 및 기판 상의 측정 스폿의 윤곽(outline)을 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 도 3의 장치에서 얻어진 도 4의 타겟의 이미지를 개략적으로 도시하는 도면;
도 6은 일루미네이터를 개략적으로 예시하는 도면;
도 7a 내지 도 7d는 상이한 조명 형상들의 예시들을 개략적으로 도시하는 도면; 및
도 8은 일 실시예에 따른 일루미네이터를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1은 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면;
도 2는 일 실시예에 따른 리소그래피 셀(lithographic cell) 또는 클러스터(cluster)를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3a는 소정 조명 모드들을 제공하는 제 1 쌍의 조명 어퍼처(illumination aperture)들을 이용하여 일 실시예에 따른 타겟들을 측정하는 데 사용되는 다크 필드(dark field) 측정 장치의 개략적인 다이어그램;
도 3b는 주어진 방향의 조명에 대한 타겟의 상세한 회절 스펙트럼을 개략적으로 도시하는 도면;
도 3c는 회절 기반 오버레이 측정들을 위해 측정 장치를 이용함에 있어서 또 다른 조명 모드들을 제공하는 제 2 쌍의 조명 어퍼처들을 개략적으로 예시하는 도면;
도 3d는 회절 기반 오버레이 측정들을 위해 측정 장치를 이용함에 있어서 또 다른 조명 모드들을 제공하는 제 1 및 제 2 쌍의 어퍼처들을 조합한 제 3 쌍의 조명 어퍼처들을 개략적으로 예시하는 도면;
도 4는 일 형태의 다수 주기적 구조체(예를 들어, 다수 격자) 타겟 및 기판 상의 측정 스폿의 윤곽(outline)을 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 도 3의 장치에서 얻어진 도 4의 타겟의 이미지를 개략적으로 도시하는 도면;
도 6은 일루미네이터를 개략적으로 예시하는 도면;
도 7a 내지 도 7d는 상이한 조명 형상들의 예시들을 개략적으로 도시하는 도면; 및
도 8은 일 실시예에 따른 일루미네이터를 개략적으로 도시하는 도면이다.
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 또는 DUV 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 패터닝 디바이스 지지체 또는 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 포함한다.
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.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 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 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 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 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담겨야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 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 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 및/또는 공간 세기 분포를 조정하는 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 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블: MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(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(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. 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(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 하나보다 많은 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다. 또한, 디바이스 피처들 사이에서 다이들 내에 작은 정렬 마커들이 포함될 수도 있으며, 이 경우 마커들은 인접한 피처들과 상이한 여하한의 이미징 또는 공정 조건들을 필요로 하지 않고, 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 정렬 마커들을 검출할 수 있는 정렬 시스템의 일 실시예가 아래에서 더 설명된다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WTa)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(WTa)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, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WTa)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WTa)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 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WTa)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WTa)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.
리소그래피 장치(LA)는 2 개의 테이블들(WTa 및 WTb)(예를 들어, 2 개의 기판 테이블들), 및 테이블들이 교환될 수 있는 2 개의 스테이션들 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 갖는 소위 듀얼 스테이지 타입으로 이루어진다. 예를 들어, 하나의 테이블 상의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 또 다른 기판이 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩(load)되고 다양한 준비작업 단계들이 수행될 수 있다. 준비작업 단계들은 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 제어를 매핑(map)하는 단계, 및 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상의 정렬 마커들의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있고, 두 센서들은 기준 프레임(reference frame: RF)에 의해 지지된다. 위치 센서(IF)가 노광 스테이션뿐 아니라 측정 스테이션에 있는 동안 테이블의 위치를 측정할 수 없는 경우, 두 스테이션들에서 테이블의 위치들이 추적될 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다. 또 다른 예시로서, 하나의 테이블 상의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 기판이 없는 또 다른 테이블이 측정 스테이션에서 대기한다(이때, 선택적으로 측정 활동이 발생할 수 있음). 이 다른 테이블은 1 이상의 측정 디바이스를 가지며, 선택적으로 다른 툴들(예를 들어, 세정 장치)을 가질 수 있다. 기판이 노광을 완료한 경우, 기판이 없는 테이블은 예를 들어 측정들을 수행하도록 노광 스테이션으로 이동하고, 기판을 갖는 테이블은 기판이 언로딩되고 또 다른 기판이 로딩되는 위치(예를 들어, 측정 스테이션)로 이동한다. 이 다수-테이블 구성들은 상기 장치의 스루풋을 상당히 증가시킬 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 리소클러스터라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하며, 이는 기판 상에 1 이상의 노광-전(pre-exposure) 및 노광-후(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 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 1 이상의 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판을 집어올리고, 상기 기판을 상이한 공정 디바이스들 사이에서 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙이라고도 하는 이러한 디바이스들은, 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 장치가 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. 오차가 검출되는 경우, 특히 검사가 동일한 뱃치(batch)의 또 다른 기판이 여전히 노광되도록 충분히 빠르게 행해질 수 있다면, 1 이상의 후속한 기판의 노광에 대해 조정이 수행될 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판은 (수율을 개선하도록) 벗겨져서(strip) 재작업(rework)되거나, 버려져서 결점이 있다고 알려진 기판에 노광을 수행하는 것을 회피할 수 있다. 기판의 몇몇 타겟부들에만 결점이 있는 경우, 양호한 타겟부들 상에만 또 다른 노광이 수행될 수 있다. 또 다른 가능성은 오차를 보상하도록 후속한 공정 단계의 세팅을 구성하는 것이며, 예를 들어 트림 에칭 단계(trim etch step)의 시간이 리소그래피 공정 단계로부터 발생하는 기판-대-기판 CD 변동을 보상하도록 조정될 수 있다.
검사 장치는 기판의 1 이상의 속성을 결정하는 데 사용되며, 특히 상이한 기판들 또는 동일한 기판의 상이한 층들의 1 이상의 속성이 층마다 및/또는 기판에 걸쳐 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. 가장 신속한 측정들을 가능하게 하기 위해, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트 층에서 1 이상의 속성을 측정하는 것이 바람직하다. 하지만, 레지스트 내의 잠상(latent image)은 매우 낮은 콘트라스트(contrast)를 갖고 - 방사선에 노광된 레지스트의 부분과 노광되지 않은 레지스트의 부분 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 노광-후 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 기판의 재작업에 대한 가능성을 제한하지만, 예를 들어 공정 제어를 위해 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.
종래의 스케터로미터에 의해 사용되는 타겟은 비교적 큰, 예를 들어 40㎛×40㎛ (예를 들어, 1 이상의 격자를 포함한) 주기적 구조체 레이아웃을 포함한다. 그 경우, 측정 빔은 흔히 주기적 구조체 레이아웃보다 작은 스폿 크기를 갖는다[즉, 주기적 구조체들 중 1 이상이 스폿으로 완전히 덮이지 않도록 레이아웃이 언더필링(underfill)됨]. 이는 무한한 것으로서 간주될 수 있기 때문에 타겟의 수학적 재구성을 단순화한다. 하지만, 예를 들어 타겟이 스크라이브 레인 내에 있기보다는 제품 피처(product feature)들 사이에 위치될 수 있기 위해, 예를 들어 20㎛×20㎛ 이하까지, 또는 10㎛×10㎛ 이하까지 타겟의 크기가 감소되었다. 이 상황에서, 주기적 구조체 레이아웃은 측정 스폿보다 작게 구성될 수 있다[즉, 주기적 구조체 레이아웃이 오버필링(overfill)됨]. 통상적으로, 이러한 타겟은 (정반사에 대응하는) 0차 회절이 차단되고, 더 높은 차수들만이 처리되는 다크 필드 스케터로메트리를 이용하여 측정된다. 다크 필드 메트롤로지의 예시들은 PCT 특허 출원 공개공보 WO 2009/078708 및 WO 2009/106279에서 찾아볼 수 있으며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 기술의 추가 개발들이 미국 특허 출원 공개공보 US2011-0027704, US2011-0043791, 및 US2012-0242970에서 설명되었으며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 회절 차수들의 다크-필드 검출을 이용한 회절-기반 오버레이는 더 작은 타겟들에 대한 오버레이 측정들을 가능하게 한다. 이 타겟들은 조명 스폿보다 작을 수 있고, 기판 상의 제품 구조체들에 의해 둘러싸일 수 있다. 일 실시예에서, 다수 타겟들이 하나의 이미지에서 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 기판 상의 타겟은 현상 이후에 바아(bar)들이 솔리드 레지스트 라인들로 형성되도록 프린트되는 1 이상의 1-D 주기적 격자를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 타겟은 현상 이후에 1 이상의 격자가 레지스트에서 솔리드 레지스트 필라(pillar)들 또는 비아(via)들로 형성되도록 프린트되는 1 이상의 2-D 주기적 격자를 포함할 수 있다. 대안적으로, 바아, 필라 또는 비아는 기판 안으로 에칭될 수 있다. 격자의 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PS)의 색수차에 민감하며, 조명 대칭성 및 이러한 수차의 존재가 프린트된 격자의 변동에서 드러날 것이다. 따라서, 프린트된 격자들의 측정된 데이터가 격자들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 프린팅 단계 및/또는 다른 측정 공정들의 정보로부터, 라인 폭 및 형상과 같은 1-D 격자의 파라미터들, 또는 필라 또는 비아 폭 또는 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 파라미터들이 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.
실시예들에서 사용하기에 적절한 다크 필드 메트롤로지 장치가 도 3a에 도시된다. 도 3b에는 (격자와 같은 주기적 구조체를 포함한) 타겟(T) 및 회절된 광선(diffracted ray)들이 더 상세히 예시된다. 다크 필드 메트롤로지 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서의 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치 전체에 걸쳐 수 개의 브랜치들을 갖는 광학 축선이 점선(O)으로 나타내어진다. 이 장치에서, 출력부(11)(예를 들어, 레이저 또는 제논 램프와 같은 소스 또는 소스에 연결된 개구부)에 의해 방출된 방사선이 렌즈들(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함한 광학 시스템에 의하여 프리즘(15)을 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이 렌즈들은 4F 구성의 이중 시퀀스(double sequence)로 배치된다. 상이한 렌즈 구성이 여전히 검출기 상에 기판 이미지를 제공하는 것을 전제로 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 렌즈 구성은 공간-주파수 필터링을 위해 중간 퓨필-평면의 접근을 허용한다. 그러므로, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서 (켤레) 퓨필 평면이라고 칭하는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면 내의 공간 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는 대물 렌즈 퓨필 평면의 배면-투영된 이미지(back-projected image)인 평면에서 렌즈들(12 및 14) 사이에 적절한 형태의 어퍼처 플레이트(aperture plate: 13)를 삽입함으로써 행해질 수 있다. 나타낸 예시에서, 어퍼처 플레이트(13)는 13N 및 13S로 표시된 상이한 형태들을 가지며, 상이한 조명 모드들이 선택되게 한다. 나타낸 예시들에서의 조명 시스템은 오프-액시스(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13N이 단지 설명을 위해 '북'으로 지정된 방향으로부터 오프-액시스 조명을 제공한다. 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13S가 유사하지만 '남'으로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 상이한 어퍼처들을 이용함으로써 다른 조명 모드들이 가능하다. 퓨필 평면의 나머지는 바람직하게는 어두운데(dark), 이는 바람직한 조명 모드 외의 여하한의 불필요한 방사선이 바람직한 측정 신호들과 간섭할 수 있기 때문이다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 타겟(T)이 대물 렌즈(16)의 광학 축선(O)에 실질적으로 수직인 기판(W)과 배치된다. 축선(O)을 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 입사하는 조명 광선(I)은 0차 광선[실선(0)] 및 2 개의 1차 광선들[1점쇄선(+1) 및 2점쇄선(-1)]을 발생시킨다. 오버필링되는 작은 타겟(T)을 이용하면, 이 광선들은 메트로롤지 타겟(T) 및 다른 피처들을 포함한 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선들 중 하나에 불과하다. 플레이트(13) 내의 어퍼처가 (유용한 양의 방사선을 수용하는 데 필요한) 유한 폭을 갖기 때문에, 입사 광선들(I)은 사실상 다양한 각도들을 차지할 것이고, 회절된 광선들(0 및 +1/-1)은 어느 정도 확산(spread out)될 것이다. 작은 타겟의 점확산 함수(point spread function)에 따르면, 각각의 차수 +1 및 -1은 나타낸 바와 같은 단일의 이상적인 광선이 아니라, 다양한 각도들에 걸쳐 더 확산될 것이다. 주기적 구조체 피치 및 조명 각도는, 대물 렌즈에 들어가는 1차 광선들이 중심 광학 축선과 밀접하게 정렬되도록 디자인되거나 조정될 수 있다는 것을 유의한다. 도 3a 및 도 3b에 예시된 광선들은 순전히 다이어그램에서 이들이 더 쉽게 구별될 수 있도록 어느 정도 축선을 벗어나 도시된다.
적어도 기판(W) 상의 타겟에 의해 회절된 0차 및 +1차가 대물 렌즈(16)에 의해 수집되고, 프리즘(15)을 통해 다시 지향된다. 도 3a로 되돌아가면, 제 1 및 제 2 조명 모드들은 북(N) 및 남(S)으로 표시된 정반대의 어퍼처들을 지정함으로써 예시된다. 입사 광선(I)이 광학 축선의 북쪽으로부터인 경우, 즉 제 1 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13N을 이용하여 적용되는 경우, +1(N)으로 표시되는 +1 회절 광선들이 대물 렌즈(16)에 들어간다. 대조적으로, 제 2 조명 모드가 어퍼처 플레이트 13S를 이용하여 적용되는 경우, [-1(S)로 표시된] -1 회절 광선들이 렌즈(16)에 들어가는 광선들이다. 따라서, 일 실시예에서는, -1차 및 +1차 회절 세기들을 따로따로 얻기 위해 소정 조건들 하에, 예를 들어 타겟을 회전시키거나 조명 모드를 변화시키거나 이미징 모드를 변화시킨 후 타겟을 두 번 측정함으로써 측정 결과들이 얻어진다. 주어진 타겟에 대해 이 세기들을 비교하는 것이 타겟에서의 비대칭의 측정을 제공하고, 타겟에서의 비대칭이 리소그래피 공정의 파라미터, 예를 들어 오버레이 오차의 지표(indicator)로서 사용될 수 있다. 앞서 설명된 상황에서는, 조명 모드가 변화된다.
빔 스플리터(17)가 회절된 빔들을 2 개의 측정 브랜치들로 분할한다. 제 1 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(18)이 0차 및 1차 회절 빔들을 이용하여 제 1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각각의 회절 차수가 센서 상의 상이한 지점을 타격하여, 이미지 처리가 차수들을 비교하고 대조하도록 할 수 있다. 센서(19)에 의해 포착된 퓨필 평면 이미지는 메트롤로지 장치를 포커싱하고, 및/또는 1차 빔의 세기 측정들을 정규화하는 데 사용될 수 있다. 또한, 퓨필 평면 이미지는 재구성과 같은 많은 측정을 위해 사용될 수 있으며, 이는 본 명세서에서 상세히 설명되지 않는다.
제 2 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(20, 22)이 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 기판(W) 상의 타겟의 이미지를 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 퓨필-평면에 대해 켤레인 평면에 어퍼처 스톱(aperture stop: 21)이 제공된다. 어퍼처 스톱(21)은, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지(DF)가 -1차 또는 +1차 빔으로부터 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서들(19 및 23)에 의해 포착된 이미지들은 이미지 프로세서 및 제어기(PU)로 출력되며, 이들의 기능은 수행되는 측정들의 특정 타입에 의존할 것이다. 본 명세서에서, '이미지'라는 용어는 넓은 의미로 사용된다는 것을 유의한다. 이러한 것으로서 주기적 구조체 피처들(예를 들어, 격자 라인들)의 이미지는 -1차 및 +1차 중 하나만이 존재하는 경우에 형성되지 않을 것이다.
도 3에 나타낸 어퍼처 플레이트(13) 및 스톱(21)의 특정 형태들은 순전히 예시들이다. 또 다른 실시예에서, 타겟들의 온-액시스(on-axis) 조명이 사용되고, 오프-액시스 어퍼처를 갖는 어퍼처 스톱이 사용되어, 실질적으로 회절된 방사선의 단 하나의 1차를 센서로 통과시킨다. 다른 실시예들에서, 1차 빔들 대신에, 또는 이에 추가하여 2차, 3차 및 더 높은 차수의 빔들(도 3에 도시되지 않음)이 측정에 사용될 수 있다.
조명을 이 상이한 타입들의 측정에 적응가능하게 만들기 위해, 어퍼처 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성되는 다수의 어퍼처 패턴들을 포함할 수 있으며, 이는 회전되어 제 자리에 원하는 패턴을 야기한다. 어퍼처 플레이트 13N 또는 13S는 한 방향으로(셋업에 의존하여 X 또는 Y) 방위지정되는 타겟의 주기적 구조체를 측정하기 위해 사용된다는 것을 유의한다. 직교 주기적 구조체의 측정을 위해서는, 90°및 270°에 걸친 타겟의 회전이 시행될 수 있다. 상이한 어퍼처 플레이트들이 도 3c 및 도 3d에 도시된다. 도 3c는 2 개의 또 다른 타입의 오프-액시스 조명 모드를 예시한다. 도 3c의 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13E가 단지 설명을 위해 앞서 설명된 '북'에 대해 '동'으로 지정된 방향으로부터 오프-액시스 조명을 제공한다. 도 3c의 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13W가 유사하지만 '서'로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 도 3d는 2 개의 또 다른 타입의 오프-액시스 조명 모드를 예시한다. 도 3d의 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13NW가 앞서 설명된 바와 같은 '북' 및 '서'로 지정된 방향들로부터 오프-액시스 조명을 제공한다. 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13SE가 유사하지만 앞서 설명된 바와 같은 '남' 및 '동'으로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 이들의 사용, 및 장치의 많은 다른 변형예들 및 적용예들은, 예를 들어 앞서 언급된 사전 공개된 특허 출원 공개공보들에서 설명된다.
도 4는 기판 상에 형성된 예시적인 복합 메트롤로지 타겟을 도시한다. 복합 타겟은 함께 밀접하게 위치되는 4 개의 주기적 구조체들(이 경우에는 격자들)(32 내지 35)을 포함한다. 일 실시예에서, 주기적 구조체들은 메트롤로지 장치의 조명 빔에 의해 형성된 측정 스폿(31) 내에 모두 있도록 충분히 함께 밀접하게 위치된다. 그 경우, 4 개의 주기적 구조체들은 이에 따라 모두 동시에 조명되고, 동시에 센서들(19 및 23) 상에 이미징된다. 오버레이 측정에 관련된 예시에서, 주기적 구조체들(32 내지 35)은 자체로 겹쳐진(overlying) 주기적 구조체들에 의해 형성된 복합 주기적 구조체들(예를 들어, 복합 격자들)이며, 즉 주기적 구조체들은 기판(W) 상에 형성된 디바이스의 상이한 층들에 패터닝되고, 하나의 층 내의 적어도 하나의 주기적 구조체가 상이한 층 내의 적어도 하나의 주기적 구조체와 겹치도록 한다. 이러한 타겟은 20㎛×20㎛ 또는 16㎛×16㎛ 내의 외측 치수들을 가질 수 있다. 또한, 모든 주기적 구조체들이 특정 쌍의 층들 간의 오버레이를 측정하는 데 사용된다. 타겟이 단일 쌍보다 많은 쌍의 층들을 측정할 수 있게 하기 위해, 주기적 구조체들(32 내지 35)은 상이하게 편향(bias)된 오버레이 오프셋들을 가져, 복합 주기적 구조체들의 상이한 부분들이 형성되는 상이한 층들 간의 오버레이의 측정을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 기판 상의 타겟에 대한 주기적 구조체들이 모두 한 쌍의 층들을 측정하는 데 사용될 것이고, 기판 상의 또 다른 동일한 타겟에 대한 주기적 구조체들이 모두 또 다른 쌍의 층들을 측정하는 데 사용될 것이며, 상이한 편향이 층의 쌍들 간의 구별을 용이하게 한다.
도 4로 되돌아가면, 주기적 구조체들(32 내지 35)은 나타낸 바와 같이 입사 방사선을 X 및 Y 방향들로 회절시키도록 그 방위가 상이할 수 있다. 일 예시에서, 주기적 구조체들(32 및 34)은 X-방향 주기적 구조체들이며, 각각 +d, -d의 편향들을 갖는다. 주기적 구조체들(33 및 35)은 Y-방향 주기적 구조체들이며, 각각 오프셋들 +d 및 -d를 갖는다. 4 개의 주기적 구조체들이 예시되지만, 또 다른 실시예는 원하는 정확성을 얻기 위해 더 큰 매트릭스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 3 x 3 어레이의 9 개의 복합 주기적 구조체들이 -4d, -3d, -2d, -d, 0, +d, +2d, +3d, +4d 편향들을 가질 수 있다. 이 주기적 구조체들의 개별 이미지들이 센서(23)에 의해 포착되는 이미지에서 식별될 수 있다.
도 5는 도 3d로부터의 어퍼처 플레이트들(13NW 또는 13SE)을 이용하는 도 3의 장치에서 도 4의 타겟을 이용하여 센서(23) 상에 형성되고 센서(23)에 의해 검출될 수 있는 이미지의 일 예시를 나타낸다. 센서(19)는 상이한 개별적인 주기적 구조체들(32 내지 35)을 분해할 수 없지만, 센서(23)는 그렇게 할 수 있다. 어두운 직사각형은 센서 상의 이미지의 필드를 나타내며, 이 안에서 기판 상의 조명된 스폿(31)은 대응하는 원형 영역(41)으로 이미징된다. 이 안에서, 직사각형 영역들(42 내지 45)은 주기적 구조체들(32 내지 35)의 이미지들을 나타낸다. 주기적 구조체들이 제품 영역들 내에 위치되는 경우, 제품 피처들도 이 이미지 필드의 주변에서 보일 수 있다. 이미지 프로세서 및 제어기(PU)가 주기적 구조체들(32 내지 35)의 개별 이미지들(42 내지 45)을 식별하기 위해 패턴 인식을 이용하여 이 이미지들을 처리한다. 이 방식으로, 이미지들은 센서 프레임 내의 특정한 위치에서 매우 정밀하게 정렬되지 않아도 되며, 이는 전체적으로 측정 장치의 스루풋을 크게 개선한다.
일단 주기적 구조체들의 개별 이미지들이 식별되면, 그 개별적인 이미지들의 세기들은 예를 들어 식별된 영역들 내의 선택된 픽셀 세기 값들을 합산하거나 평균함으로써 측정될 수 있다. 이미지들의 세기들 및/또는 다른 속성들이 서로 비교될 수 있다. 이 결과들은 리소그래피 공정의 상이한 파라미터들을 측정하도록 조합될 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 파라미터의 일 예시이다.
타겟의 측정 정확성 및/또는 감도는 타겟 상에 제공된 방사선 빔의 1 이상의 특성, 예를 들어 방사선 빔의 파장, 방사선 빔의 편광, 및/또는 방사선 빔의 세기 분포(즉, 각도 또는 공간 세기 분포)에 대해 변동할 수 있다. 일 실시예에서, 방사선 빔의 파장 범위는 일정 범위로부터 선택되는(예를 들어, 약 400 nm 내지 900 nm의 범위로부터 선택되는) 1 이상의 파장에 제한된다. 또한, 방사선 빔의 상이한 편광들의 선택이 제공될 수 있고, 예를 들어 복수의 상이한 어퍼처들을 사용하여 다양한 조명 형상들이 제공될 수 있다.
예를 들어, 개선된 측정 정확성 및/또는 감도를 가능하게 하기 위해, 메트롤로지 장치에 대해 비교적 간단한 구성을 갖는 플렉시블 일루미네이터를 제공하는 것이 바람직하다. 플렉시블 일루미네이터는 방사선 빔에 바람직한 세기 분포(즉, 조명 형상) 및 편광을 제공할 수 있다.
도 6은, 예를 들어 검사 또는 다른 메트롤로지 장치에 대해 제어된 편광 및 선택적 세기 분포(즉, 조명 형상)를 방사선 빔에 제공하는 예시적인 일루미네이터(600)를 개략적으로 도시한다. 이러한 일루미네이터는, 예를 들어 도 5의 메트롤로지 장치의 요소들(11, 12, 13)을 대체할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 일루미네이터(600)는 적어도 2 개의 방사선 빔을 제공하기 위해 적어도 2 개의 방사선 빔 입력부들(610 및 620)[예를 들어, 레이저 소스들(610 및 620)]을 포함한다. 방사선 빔은 편광될 수 있다. 일 실시예에서, 방사선 빔들의 파장은 약 400 nm 내지 900 nm의 범위로부터 선택된 1 이상의 파장이다. 일 실시예에서, 방사선 빔은 공칭(nominal) 파장 및 비교적 좁은 대역폭을 갖는다.
입력부들(610 및 620)로부터 각각의 광섬유 마운트(fiber mount: 640 및 645)로 각각의 빔들(657, 663)을 전송하기 위해 광섬유들(630 및 635)이 입력부(610 및 620)와 연계된다. 광섬유들(630 및 635)의 광섬유 팁(fiber tip)들은 각각의 렌즈들(650 및 655)의 초점면들에 또는 그 부근에 위치된다. 렌즈들(650, 655)은 각각 스폿 방사선 빔들을 평행한(또는 시준된) 방사선 빔들로 전환한다. 광섬유 마운트(640) 및 렌즈(650)는 집합적으로 제 1 시준기(collimator)라고 칭해질 수 있다. 이와 유사하게, 광섬유 마운트(645) 및 렌즈(655)는 집합적으로 제 2 시준기라고 칭해질 수 있다.
일루미네이터(600)는 빔들(657 및 663)을 각각 수신하도록 배치되는 적어도 2 개의 편광 빔 스플리터(PBS)(660 및 665)를 더 포함한다. 각각의 빔 스플리터는 상이한 편광에 대해 선택적이다. 예시적인 실시예에서, 빔 스플리터들(660, 665)은 S 편광된 방사선을 반사시키고 P 편광된 방사선을 투과시킬 수 있다. 알려진 바와 같이, S 편광은 반사 표면의 평면에 수직인 벡터 및 방사선의 전파 방향에 의해 만들어진 평면에 수직인 방사선의 전기장의 성분을 지칭한다. S 편광은 횡전계(transverse electric: TE)라고도 한다. P 편광은 반사 표면의 평면에 수직인 벡터 및 방사선의 전파 방향에 의해 만들어진 평면에 평행한 전기장의 성분을 지칭한다. P 편광은 횡자계(transverse magnetic: TM)라고도 한다.
따라서, 빔 스플리터들(660, 665)은 집합적으로 제 1 편광(예를 들어, P 편광)을 갖는 빔(657)의 부분과 상이한 제 2 편광(예를 들어, S 편광)을 갖는 빔(663)의 부분을 조합하고, 조합된 방사선을 빔(667)으로서 조명 모드 선택기(IMS)(670)에 전송하도록 구성된다. 빔(657 또는 663)이 온(on)인지 오프(off)인지를 변조함으로써, 출력 빔(667)의 편광이 제 1 및 제 2 편광들 사이에서 스위칭될 수 있다. 빔(657) 및 빔(663)이 둘 다 온인 경우, 출력 빔(667)의 편광은 제 1 편광 및 제 2 편광의 조합이고, 그 양은 각각의 입력부들의 제어(예를 들어, 입력 방사선 파워의 변화)에 의해 조정될 수 있다. 따라서, 출력 빔(675)의 편광(예를 들어, S 편광, P 편광 또는 이들의 조합)은 입력부(610), 입력부(620), 또는 둘 모두의 출력을 변동시킴으로써 제어될 수 있다.
빔 스플리터들(660, 665)이 S 편광된 방사선을 반사시키고 P 편광된 방사선을 투과시키는 예시로서, 입력부(610)로부터의 빔(657) 및 입력부(620)로부터의 빔(663)은 각각 PBS(660 및 665)의 표면들을 타격한다. S 편광을 갖는 빔(663)의 적어도 일부분이 PBS(665)의 표면에서 반사되고, 후속하여 PBS(660)의 표면에서 빔(667)으로 반사되는 한편, P 편광을 갖는 빔(663)의 다른 부분(도시되지 않음)은 존재한다면 PBS(665)의 표면을 통해 투과하여 손실된다. 또한, S 편광을 갖는 빔(657)의 일부분(도시되지 않음)이 존재한다면 PBS(660)의 표면에서 반사되어 손실되는 한편, P 편광을 갖는 빔(657)의 적어도 일부분이 PBS(660)를 통해 투과하고, S 편광을 갖는 빔(663)의 부분과 조합되어 조합된 빔(667)을 형성한다.
일루미네이터(600)는 상이한 조명 마스크들을 갖는 조명 모드 선택기(IMS)(670)[예를 들어, 상이한 어퍼처 구성들을 빔 경로에 삽입하는 터릿 구성(turret arrangement)]를 더 포함한다. 따라서, IMS(670)로부터 적절한 조명 마스크를 사용함으로써, 대응하는 세기 분포(즉, 조명 형상)가 조합된 빔(667)에 제공되어 방사선의 출력 빔(675)을 형성한다. 조명 형상들의 다양한 실시예들이 도 7a 내지 도 7d에 예시되며, 도 7a에 나타낸 바와 같은 모노폴(monopole), 도 7b에 나타낸 바와 같은 환형 링(annular ring), 도 7c에 나타낸 바와 같은 다이폴(dipole), 및 도 7d에 나타낸 바와 같은 쿼드러폴(quadrupole)을 포함한다. 도 7a 내지 7d에는 단지 4 개의 조명 형상들만이 도시되어 있지만, IMS(670)는 바람직한 조명 마스크들을 사용함으로써 다른 적절한 조명 형상들을 제공할 수 있다.
일루미네이터(600)는 조명 빔(675)의 세기 분포의 변동 및 편광 선택에서의 소정 유연성(flexibility)을 제공할 수 있지만, 일루미네이터(600)는 복잡한 구성을 갖는다 - 예를 들어, 이는 2 개의 레이저 소스(610, 620), 2 개의 광섬유(630 및 635), 2 개의 광섬유 마운트(640 및 645), 2 개의 PBS(660 및 665) 등을 포함한다. 또한, 조명 빔(675)의 세기 분포(즉, 조명 형상)의 선택은 IMS(670)의 조명 마스크들에 따라 제한적이다. 그러므로, 불가능하지는 않더라도, IMS(670)를 사용하여 조명 빔(675)에 대한 임의의 조명 형상을 생성하는 것은 어렵다. 또한, 일루미네이터(600)는 특히 에너지 효율적이지 않다. 앞서 설명된 바와 같이, PBS(660 및 665)에서 광 파워가 손실된다. 예를 들어, S 편광을 갖는 빔(657)의 부분 및 P 편광을 갖는 빔(665)의 부분이 손실될 수 있다. 또한, 편광의 원하는 공간 분포(예를 들어, 하나의 극이 또 다른 극과 상이한 편광을 갖는 멀티폴 조명)를 생성하는 것은 특히 실현가능하지 않다. 그러므로, 예를 들어 원하는 세기 분포 및 원하는 편광(선택적으로 공간 편광 분포를 포함함)을 갖는 조명 빔을 제공하는 간단한 구성 및 유연한 성능을 갖는 일루미네이터를 제공하는 것이 바람직하다.
도 8은 일 실시예에 따른 일루미네이터(800)를 개략적으로 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 일루미네이터(800)는 프리즘(803)에 입사하는 방사선 빔(807)을 제공하는 입력부(805)(예를 들어, 레이저 소스)를 포함한다. 일 실시예에서, 입력부(805)는 약 400 내지 900 nm의 범위로부터 선택되는 1 이상의 파장을 갖는 방사선 빔을 방출하는 레이저 소스(805)이다. 일 실시예에서, 입력부(805)는 방사선 빔을 방출하는 적절한 광학 시스템 또는 조명 시스템이다.
일 실시예에서, 방사선 빔(807)은 편광된다. 일 실시예에서, 빔(807)은 적어도 2 개의 상이한 편광들을 포함한다. 일 실시예에서, 빔(807)은 P 편광 및 S 편광을 포함한다. 이전과 이후의 설명들은 상이한 편광의 일 예시로서 P 편광 및 S 편광에 초점을 두고 있다. 하지만, 또 다른 편광과 조합하여 단지 S 편광 또는 P 편광만을 사용하는 조합들을 포함하는 상이한 편광 조합들이 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 프리즘(803)은 도 8에 나타낸 바와 같이, 그 구성 요소들이 서로 및 존재한다면 다른 요소들[예를 들어, 편광 빔 분할 표면(810)의 재료]에 부착되어 있는 유닛으로서 구성된다는 점에서 단일체(monolithic)이다. 일 실시예에서, 프리즘(803)은 별도의 구성요소들을 포함한다. 예를 들어, 도 8의 편광 빔 분할 표면(810) 위의 프리즘(803)의 부분은 도 8의 편광 빔 분할 표면(810) 아래의 프리즘(803)의 부분과 별개의 광학 요소일 수 있으며, 이들은 갭에 의해 서로 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 프리즘(803)은 용융 실리카로 만들어진다.
앞서 언급된 바와 같이, 일루미네이터(800)는 제 1 편광(예를 들어, P 편광)을 갖는 빔의 부분 및 상이한 제 2 편광(예를 들어, S 편광)을 갖는 빔의 부분을 분리하도록 구성된 PBS(660 및 665)와 유사한 기능을 갖는 편광 빔 분할 표면(810)을 더 포함한다. 편광 빔 분할 표면(810) 및 표면(810)에 사용되는 여하한의 재료의 구성은 사용되는 편광들에 대해 적절하게 선택될 것이다.
S 및 P 편광 예시를 사용하면, 입력부(805)에 의해 방출된 빔(807)은 프리즘(803)에 들어가며, 이 경우 표면(810)에 수직인 방향에 대해 브루스터(Brewster) 각도 θ로 표면(810)에 입사한다. 예를 들어, P 또는 S 편광을 갖는 제 1 빔 부분(812)은 표면(810)에 의해 반사되어 제 1 1/4 파장판(quarter wave plate: 820) 및 제 1 공간 광 변조기(830)를 향해 진행하고, 예를 들어 P 또는 S 편광 중 다른 것(814)을 갖는 제 2 빔 부분(814)은 표면(810)을 통해 투과하여 제 2 1/4 파장판(825) 및 제 2 공간 광 변조기(835)를 향해 진행한다. 브루스터 각도 θ는 프리즘(803) 및 표면(810)의 코팅 재료의 굴절률에 의해 결정된다. 일 실시예에서, 프리즘(803)이 용융 실리카로 만들어지는 경우, 브루스터 각도 θ는 55.74 °이다. 일 실시예에서, 방사선은 높은 콘트라스트 및/또는 높은 소광비를 가능하게 하기 위해 브루스터 각도로 표면(810)에 입사한다.
일 실시예에서, 표면(810)은 프리즘(803)의 재료(예를 들어, 용융 실리카) 상의 코팅을 포함한다. 코팅은 입사각, 코팅 디자인[예를 들어, 층(들)의 두께, 층들의 수 등] 및 재료(예를 들어, 1 또는 2 이상의 재료), 및 코팅이 적용되는 기판의 재료[예를 들어, 프리즘(803)의 재료]를 포함한 파라미터들의 최적화이다. 브루스터 각도는 분산 곡선에 의해 주어지는 각각의 파장에서의 굴절률에 의존하며, 따라서 브루스터 각도는 상이한 파장들에 대해 상이하다. 따라서, 일루미네이터가 400 내지 900 nm의 범위(또는 400 내지 650 nm 또는 650 내지 900 nm와 같은 그 서브-범위, 또는 400 내지 900 nm의 범위 내에서의 100, 125 또는 150 nm의 서브-범위)에 걸쳐 작동할 수 있게 하기 위해, 표면(810)은 코팅되며, 이는 그렇지 않으면 표면(810)이 단일 파장 또는 작은 파장 범위에서 유용성을 가질 것이기 때문이다. 코팅이 없으면, 편광들은 소광비가 코팅 없이는 각각의 파장에서 높지 않으므로 원하지 않는 경로로 누출될 수 있다. 표면(810) 상의 코팅은 사용가능한 파장 범위의 확장을 허용한다. 입사각을 기판의 브루스터 각도에 있게 또는 가깝게 하는 것이, 코팅 디자인 및 재료(들)의 선택을 단순화하고 더 우수한 소광비를 달성하는 데 도움이 된다. 일 실시예에서, 코팅 디자인 및 재료는 편광들에 대한 소광비 또는 콘트라스트 비가 일루미네이터의 파장 범위(예를 들어, 400 내지 900 nm, 또는 그 서브-범위, 예컨대 400 내지 650 nm, 650 내지 900 nm, 또는 400 내지 900 nm의 범위 내에서의 100, 125 또는 150 nm의 서브-범위)에 걸쳐 약 1000 이상이도록 선택된다. 추가적으로, 코팅 디자인 및 재료는 코팅이 제공되는 기판에 대한 브루스터 각도와 동일하거나 근접한 코팅에 대한 입사각을 위해 선택되며, 이때 근접은 브루스터 각도의 약 1 도 이내이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 코팅 디자인 및 재료는 본질적으로 비-흡수성(예를 들어, 약 95 % 이상의 투과율 또는 5 % 이하의 흡수율)이도록 선택된다.
일 예시로서, 다음 코팅 디자인: 즉, 기판 (L H)*8 (1.2L 1.2H)*4 (1.4L 1.4H)*4 (1.6L 1.6H)*4 (1.8L 1.8H)*6 L 기판이 용융 실리카 프리즘에 대해 사용될 수 있으며, 여기서 L은 650 nm에서의 이산화규소(SiO2)의 1/4 파장 광학적 두께이고, H는 650 nm에서의 오산화탄탈(Ta2O5)의 1/4 파장 광학적 두께이다[종래와 같이, 표기법은 예를 들어 서로 위에 쌓인 층들(L 및 H)의 8 개의 조합, 뒤이어 서로 위에 쌓인 층들(1.2L 및 1.2H)의 4 개의 조합(이때, 1.2L은 층 L의 두께의 1.2 배임) 등을 갖는 다층 스택을 의미함]. 55.74 도 또는 그 정도의 입사각에서 이 코팅은 출력부에서 P 및 S 편광들 사이에 1000보다 큰 콘트라스트 비를 생성할 수 있다.
제 1 1/4 파장판(820) 및 제 2 1/4 파장판(825)은 제 1 빔 부분(812) 및 제 2 빔 부분(814)의 편광 각도들을 각각 +45 도만큼 회전시키도록 구성된다. 이는 빔 부분들(812 및 814)의 편광이 특정 각도 또는 각도 범위로 방위지정되는 경우에만, 또는 그 경우에 더 우수하게 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)가 작동하기 때문에 행해진다. 따라서, 일 실시예에서, 제 1 1/4 파장판(820) 및 제 2 1/4 파장판(825)은 필요하지 않으며, 생략될 수 있다.
제 1 공간 광 변조기(830)가 제 1 빔 부분(812)을 변조하여 제 1 변조된 빔(813)을 형성한 후, 제 1 변조된 빔(813)은 다시 제 1 1/4 파장판(820)을 통해 표면(810)으로 진행하고, 이는 제 1 변조된 빔(813)의 편광 각도를 -45 도만큼 회전시킨다. 이와 유사하게, 제 2 공간 광 변조기(835)가 제 2 빔 부분(814)을 변조하여 제 2 변조된 빔(815)을 형성한 후, 제 2 변조된 빔(815)은 다시 제 2 1/4 파장판(825)을 통해 표면(810)으로 진행하고, 이는 제 2 변조된 빔(815)의 편광 각도를 -45 도만큼 회전시킨다. 이후 더 설명되는 바와 같이, 제 1 변조된 빔(813) 및 제 2 변조된 빔(815)은 표면(810)에서 조합되어 출력(840)을 형성한다.
일 실시예에서, 제 1 빔 부분(812)은 제 1 변조된 빔(813)과 상이한 편광을 갖는다. 이와 유사하게, 일 실시예에서, 제 2 빔 부분(814)은 제 2 변조된 빔(815)과 상이한 편광을 갖는다. 일 실시예에서, 제 1 변조된 빔(813)은 제 2 빔 부분(814)과 동일한 편광을 갖고, 제 2 변조된 빔(815)은 제 1 빔 부분(812)과 동일한 편광을 갖는다. 일 실시예에서, 제 1 빔 부분(812)과 제 1 변조된 빔(813) 간의, 및 제 2 빔 부분(814)과 제 2 변조된 빔(815) 간의 편광 차이는 각각 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835), 또는 공간 광 변조기와 표면(810) 간의 광학 경로에서의 광학 구성요소에 의해 제공된다. 편광을 변화시키는 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)의 일 실시예가 아래에서 설명된다.
일 실시예에서, 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)는 각각 제 1 빔(813) 및 제 2 빔(815)에 대해 원하는 세기 분포(즉, 조명 형상)를 제공한다. 제한된 수의 사전설정된 조명 형상들만을 조명 빔(667)에 제공하는 IMS(670)와는 달리, 공간 광 변조기들[예를 들어, 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)]은 사용자의 사양에 따라 조명 빔들에 임의의 조명 형상들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)는 원하는 조명 형상에 따라 각각 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)의 적절한 픽셀들을 "온" 또는 "오프"로 전환함으로써, 도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같은 조명 형상들 중 어느 하나를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)는 제 1 빔(813) 및 제 2 빔(815)에 대해 동일한 조명 형상을 제공한다. 일 실시예에서, 제 1 공간 광 변조기(830)는 제 2 공간 광 변조기(835)가 제 2 빔(815)에 제공하는 것과 상이한 조명 형상을 제 1 빔(813)에 제공한다. 예를 들어, 제 1 공간 광 변조기(830)는 멀티폴 조명 구성의 1 이상의 극을 제공할 수 있는 한편, 제 2 공간 광 변조기(835)는 멀티폴 조명 구성의 1 이상의 다른 극을 제공할 수 있다. 이후 더 설명되는 바와 같이, 제 1 빔(813)은 제 2 빔(815)과 상이한 편광을 가질 수 있고, 따라서 예를 들어 멀티폴 조명 구성의 상이한 극들이 상이한 편광들을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)는 각각 실리콘 액정 시스템들(liquid crystal on silicon systems: LCoSs)이고, 이들 각각은 실리콘 백플레인(silicon backplane) 위의 액정 층으로 만들어진다. LCoS는 원하는 세기 분포를 제공하는 것 외에도 입사 방사선의 편광을 변화시킬 수 있다. 따라서, LCoS의 형태인 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)는 각각 제 1 빔 부분(812)과 제 1 변조된 빔(813) 간의, 및 제 2 빔 부분(814)과 제 2 변조된 빔(815) 간의 편광 차이를 제공할 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)[또는 공간 광 변조기와 표면(810) 간의 광학 경로에서의 광학 구성요소]는 제 1 및 제 2 변조된 빔(813, 815)의 세기 분포 및 편광 성질의 제어를 통해 출력 빔(840)에 바람직한 편광을 제공할 수 있게 한다. 일 실시예에서, 공간 광 변조기들(830, 835) 각각은 출력 빔에 상이한 특정 편광을 제공하는 데 효과적으로 지정된다. 따라서, 각각의 공간 광 변조기(830, 835)가 각각의 제 1 및 제 2 변조된 빔(813, 815)을 돌려보내지 않음으로써 출력 빔(840)으로부터 특정 편광이 배제될 수 있다. 또한, 상이한 편광들의 비율은 각각의 공간 광 변조기(830, 835)에 의해 출력되는 각각의 제 1 및 제 2 변조된 빔(813, 815)의 세기를 제어함으로써 각각의 공간 광 변조기(830, 835)에 의해 유사하게 제어될 수 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 편광의 공간 분포는 각각의 공간 광 변조기(830, 835)에 의해 세기 분포(각도 또는 공간)의 적절한 구성에 의해 제어될 수 있다.
따라서, 일 예시로서, 표면(810)이 S 편광을 반사시키고 P 편광을 투과시키는 경우, 제 1 공간 광 변조기(830)는 출력 빔(840)이 어느 것을 갖는지에 관하여, 출력 빔(840)에서의 P 편광의 비율에 관하여, 및/또는 출력 빔(840)에서의 P 편광의 공간 분포에 관하여 출력 빔(840)에서의 P 편광의 제어에 지정될 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 공간 광 변조기(835)는 출력 빔(840)이 어느 것을 갖는지에 관하여, 출력 빔(840)에서의 S 편광의 비율에 관하여, 및/또는 출력 빔(840)에서의 S 편광의 공간 분포에 관하여 출력 빔(840)에서의 S 편광의 제어에 지정될 수 있다.
이 예시를 계속하면, 제 1 공간 광 변조기(830)는 제 1 변조된 빔(813)의 100 %가 P 편광을 갖도록 제 1 빔 부분(812)의 편광을 전환할 수 있고, 이는 표면(810)을 통과하여 출력 빔(840)의 일부를 형성한다. 또 다른 예시로서, 제 1 공간 광 변조기(830)는 제 1 변조된 빔(813)의 일부 비율(예를 들어, 50 %)이 P 편광을 갖고 또 다른 비율(예를 들어, 50 %)이 S 편광을 유지하도록 편광을 처리하여, P 편광을 갖는 제 1 변조된 빔(813)의 비율(예를 들어, 50 %)은 표면(810)을 통과하여 출력 빔(840)의 일부를 형성하고, S 편광을 갖는 비율(예를 들어, 50 %)은 표면(810)에서 효과적으로 빔 덤프로 반사되도록 할 수 있다. 이와 유사하게, 예를 들어 제 2 공간 광 변조기(835)는 제 2 변조된 빔(815)의 100 %가 S 편광을 갖도록 제 2 빔 부분(814)의 편광을 전환할 수 있고, 이는 표면(810)에서 반사되어 출력 빔(840)의 일부를 형성한다. 또 다른 예시로서, 제 2 공간 광 변조기(835)는 제 2 변조된 빔(815)의 일부 비율(예를 들어, 30 %)이 P 편광을 갖고 또 다른 비율(예를 들어, 70 %)이 S 편광을 유지하도록 편광을 처리하여, P 편광을 갖는 제 2 변조된 빔(815)의 비율(예를 들어, 30 %)은 표면(810)을 통과하여 효과적으로 빔 덤프로 전달되는 한편, S 편광을 갖는 비율(예를 들어, 70 %)은 표면(810)에서 반사되어 출력 빔(840)의 일부가 되도록 할 수 있다.
따라서, 앞서 설명된 바와 같이, 제 1 변조된 빔(813) 및 제 2 변조된 빔(815)은 각각, 예를 들어 표면(810)에 수직인 방향에 대해 브루스터 각도 θ로 표면(810)에 충돌할 수 있다. 결과적으로, 예를 들어 P 편광을 갖는 제 1 변조된 빔(813)의 부분 -만약에 있다면- 은 표면(810)을 통과하여 출력 빔(840)의 일부를 형성하고, 예를 들어 S 편광을 갖는 제 1 변조된 빔(813)의 부분은 반사되어 출력 빔(840)의 일부가 되지 않는다. 이와 유사하게, 예를 들어 P 편광을 갖는 제 2 변조된 빔(815)의 부분 -만약에 있다면- 은 표면(810)을 통과하여 출력 빔(840)의 일부가 되지 않으며, S 편광을 갖는 제 2 변조된 빔(815)의 부분은 표면(810)에 의해 반사되고, 예를 들어 P 편광을 갖는 제 1 변조된 빔(813)의 부분과 조합되어, 바람직한 편광(및 선택적으로 공간 편광 분포) 및 바람직한 세기 분포로 프리즘(803)을 빠져나가는 출력 조명 빔(840)을 형성한다.
일 실시예에서, 출력 빔(840)의 편광은 제 1 변조된 빔(813) 및/또는 제 2 변조된 빔(815)에 추가적으로 또는 대안적으로, 빔(807)의 편광에 의해 제어될 수 있다. 그러므로, 출력 조명 빔(840)의 편광은 방사선 빔(807)의 편광을 조정함으로써, 예컨대 빔(807)에서 상이한 편광들의 비율을 조정함으로써 변동될 수 있다. 일 실시예에서, 상이한 편광(예를 들어, P 편광 및 S 편광) 간의 빔(807)에서의 편광 비율은 1 이상의 편광기를 사용함으로써 변화될 수 있다. 예를 들어, 1 이상의 편광기를 회전시킴으로써, 1 이상의 편광기를 통과하는 빔(807)의 P 편광된 부분 및/또는 S 편광된 부분의 소정 부분이 차단된다. 이에 따라, 빔 (807)의 편광 비율이 변화된다.
따라서, 일루미네이터(800)의 작동 시, 방사선 빔(807)은 예를 들어 입사 표면에 직각으로 프리즘(803)에 입사한다. 방사선 빔(807)은 바람직하게는 브루스터 각도 θ로 표면(810)을 향해 진행하며, 이때 빔(807)은 상이한 편광들에 대응하는 적어도 두 부분으로 분할된다. 예를 들어, S 편광을 갖는 제 1 빔 부분(812)은 표면(810)에서 반사되고, 제 1 공간 광 변조기(830)를 향해 및 선택적인 제 1 1/4 파장판(820)[이는 제 1 빔 부분(812)의 편광 각도를 +45 도만큼 회전시킴]을 통해 진행한다. 제 1 공간 광 변조기(830)는 바람직한 세기 분포 및 바람직한 편광을 갖는 제 1 변조된 빔(813)을 형성하도록 제 1 빔 부분(812)을 변조한다. 일 실시예에서, 제 1 공간 광 변조기(830)는 출력 빔(840)이, 예를 들어 P 편광을 갖지 않도록 제 1 변조된 빔(813)을 방출하지 않는다. 일 실시예에서, 제 1 공간 광 변조기(830)는 적어도 어느 정도, 예를 들어 P 편광을 갖는 제 1 변조된 빔(813)을 제공하고, 이는 아래에서 더 설명되는 바와 같이 출력 빔(840)의 일부를 형성할 것이다. 제 1 변조된 빔(813) -만약에 있다면- 은 [제 1 변조된 빔(813)의 편광 각도를 -45 도만큼 회전시키는] 제 1 1/4 파장판(820)을 통해, 바람직하게는 표면(810)에 수직인 방향에 대해 브루스터 각도로 표면(810)을 향해 진행한다. 예를 들어, S 편광을 갖는 제 1 변조된 빔(813)의 부분은 만약에 있다면 표면(810)에서 반사되어 출력 빔(840)의 일부를 형성하지 않고, P 편광을 갖는 제 1 변조된 빔(813)의 부분은 표면(810)을 투과하여 출력 빔(840)의 일부를 형성한다.
또한, 예를 들어 P 편광을 갖는 제 2 빔 부분(814)은 표면(810)을 통과하고, 제 2 공간 광 변조기(835)를 향해 및 선택적인 제 2 1/4 파장판(825)[이는 제 2 빔 부분(814)의 편광 각도를 +45 도만큼 회전시킴]을 통해 진행한다. 제 2 공간 광 변조기(835)는 바람직한 세기 분포 및 바람직한 편광을 갖는 제 2 변조된 빔(815)을 형성하도록 제 2 빔 부분(814)을 변조한다. 일 실시예에서, 제 2 공간 광 변조기(835)는 출력 빔(840)이, 예를 들어 S 편광을 갖지 않도록 제 2 변조된 빔(815)을 방출하지 않는다. 일 실시예에서, 제 2 공간 광 변조기(835)는 적어도 어느 정도, 예를 들어 S 편광을 갖는 제 2 변조된 빔(815)을 제공하고, 이는 아래에서 더 설명되는 바와 같이 출력 빔(840)의 일부를 형성할 것이다. 제 2 변조된 빔(815) -만약에 있다면- 은 [제 2 변조된 빔(815)의 편광 각도를 -45 도만큼 회전시키는] 제 2 1/4 파장판(825)을 통해, 바람직하게는 표면(810)에 수직인 방향에 대해 브루스터 각도로 표면(810)을 향해 진행한다. 예를 들어, P 편광을 갖는 제 2 변조된 빔(815)의 부분은 만약에 있다면 표면(810)을 투과하여 출력 빔(840)의 일부를 형성하지 않고, S 편광을 갖는 제 2 변조된 빔(815)의 부분은 표면(810)에서 반사되어 출력 빔(840)의 일부를 형성한다.
따라서, 표면(810)을 통과하는 제 1 변조된 빔(813) -만약에 있다면- 의 전부 또는 일부, 즉 P 편광 방사선은 표면(810)으로부터 반사하는 제 2 변조된 빔(815) -만약에 있다면- 의 전부 또는 일부, 즉 S 편광 방사선과 조합되어, 프리즘(803)을 나가는 출력 조명 빔(840)을 형성한다.
일 실시예에서, 단일 빔(807)이 도 8에 도시된 바와 같이 프리즘(803)에 입력된다. 일 실시예에서, 복수의 빔들(807)이 프리즘(803)에 입력되고, 그 전부 또는 일부가 도 8에 나타낸 바와 같이 입력될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 빔들(807)이 프리즘(803)에 입력되고, 이들 중 적어도 2 개가 프리즘(803)의 상이한 부분들에 입력된다. 예를 들어, 제 1 빔(807)이 도 8에 나타낸 일반적인 위치에서 입력될 수 있고, 표면(810)을 향하기보다는 제 1 공간 광 변조기(830)를 향해 지향될 수 있다. 이 경우, 제 1 빔(807)은 특정 제 1 편광, 예를 들어 S 편광을 가질 수 있다. 또한, 제 2 빔(807)이 표면(810) 아래의 프리즘(803)의 대응하는 저부에서 입력되고, 제 2 공간 광 변조기(835)를 향해 지향될 수 있다. 제 2 빔(807)은 상이한 특정 제 2 편광, 예를 들어 P 편광을 가질 수 있다. 일루미네이터(800)는 달리 동일하게 작동할 수 있다. 따라서, 이 실시예에서는, 표면(810)이 빔(807)을 분할하지 않고, 단지 출력 빔(840)에 제공할 방사선을 선택한다.
일 실시예에서, 동일한 표면(810)이 빔(807)도 분할하고 출력 빔(840)에 제공할 방사선도 선택하도록 작용한다. 일 실시예에서, 출력 빔(840)에 제공할 방사선을 선택하는 표면(810) 또는 광학 요소와 상이한 표면(810) 또는 광학 요소가 빔(807)을 분할하는 데 사용될 수 있다.
도 8에는 2 개의 공간 광 변조기가 도시되지만, 상이한 수의 공간 광 변조기가 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 공간 광 변조기들 각각은 상이한 편광을 효과적으로 제어할 수 있다.
유리하게는, 일루미네이터(800)는 적은 수의 구성요소들을 갖는 간단한 구성을 갖는다. 그러므로, 정렬 및 기계적 공차들이 제어하기 더 쉬울 것으로 기대된다. 또한, 일루미네이터(800)의 공간 광 변조기들[예를 들어, 제 1 공간 광 변조기(830) 및 제 2 공간 광 변조기(835)]는 사용자의 사양에 따라 출력 조명 빔[예를 들어, 출력 조명 빔(840)]에 대한 원하는 편광(선택적으로 공간 편광 분포를 포함함) 및 세기 분포의 제공을 가능하게 할 수 있다. 이는, 예를 들어 메트롤로지 장치에 대해 상당히 유연한 일루미네이터를 제공한다.
일 실시예에서, 메트롤로지 장치에서 또는 메트롤로지 장치에 대해 조명하는 방법이 제공되고, 상기 방법은: 방사선 빔을 제 1 편광을 갖는 제 1 빔 부분 및 상이한 제 2 편광을 갖는 제 2 빔 부분으로 분할하는 단계; 제 1 빔 부분으로부터 제 2 편광을 갖는 제 1 빔을 형성하고, 및/또는 제 1 빔 부분을 변조함으로써 제 1 세기 분포를 갖는 단계; 제 2 빔 부분으로부터 제 1 편광을 갖는 제 2 빔을 형성하고, 및/또는 제 2 빔 부분을 변조함으로써 제 2 세기 분포를 갖는 단계; 및 제 1 빔 부분의 적어도 일부 및 제 2 빔 부분의 적어도 일부를 조합하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 편광 빔 분할 표면의 표면에 대해 소정 각도로 빔을 전송하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 각도는 브루스터 각도와 동일하다.
일 실시예에서, 메트롤로지 장치의 일루미네이터가 제공되고, 상기 일루미네이터는: 방사선 빔을 제 1 편광을 갖는 제 1 빔 부분 및 상이한 제 2 편광을 갖는 제 2 빔 부분으로 분할하도록 구성되는 제 1 편광 빔 분할 표면; 제 1 세기 분포를 갖는 제 1 빔을 제공하도록 제 1 빔 부분을 변조하고, 및/또는 제 1 빔 부분으로부터 제 2 편광을 갖는 제 1 빔을 제공하도록 구성되는 제 1 변조기; 제 2 세기 분포를 갖는 제 2 빔을 형성하도록 제 2 빔 부분을 변조하고, 및/ 또는 제 2 빔 부분으로부터 제 1 편광을 갖는 제 2 빔을 제공하도록 구성되는 제 2 변조기; 및 제 1 빔의 적어도 일부 및 제 2 빔의 적어도 일부를 조합하도록 구성되는 제 2 편광 빔 분할 표면을 포함한다.
일 실시예에서, 일루미네이터는 방사선 빔을 표면에 수직인 방향에 대해 소정 각도로 제 1 편광 빔 분할 표면에 방출하도록 구성되는 레이저 소스를 더 포함한다. 일 실시예에서, 각도는 브루스터 각도와 동일하다.
일 실시예에서, 제 1 편광 빔 분할 표면은 제 2 편광 빔 분할 표면과 동일하다.
일 실시예에서, 제 1 변조기 및/또는 제 2 변조기는 LCoS이다.
일 실시예에서, 제 1 편광은 S 편광이고, 제 2 편광은 P 편광이다.
일 실시예에서, 제 1 세기 분포 및/또는 제 2 세기 분포는 사양에 따라 임의의 형상들로 제공된다.
본 명세서에서는, 예를 들어 회절 차수들로부터의 세기로부터 겹치는 주기적 구조체들의 상대 위치를 측정하는 회절-기반 메트롤로지와 관련하여 실시예들이 설명되었다. 하지만, 본 명세서에서 실시예들은 필요하다면 적절한 수정으로, 예를 들어 타겟들의 고화질 이미지들을 사용하여 층 1의 타겟 1로부터 층 2의 타겟 2까지의 상대 위치를 측정하는 이미지-기반 메트롤로지에 적용될 수 있다. 일반적으로, 이 타겟들은 주기적 구조체들 또는 "박스(box)들"[Box-in-Box(BiB)]이다.
이상, 메트롤로지 및 광학 리소그래피와 관련하여 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 일 실시예들은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
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.
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 실시예들의 일반적인 성질을 드러낸다. 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 예시에 의한 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 (18)
- 제 1 편광을 갖는 제 1 빔 부분 및 상이한 제 2 편광을 갖는 제 2 빔 부분을 제공하는 단계;
상기 제 2 빔 부분이 차단되지 않는 것을 조건으로 상기 제 1 빔 부분을 차단하거나, 상기 제 1 빔 부분으로부터 상기 제 2 편광을 갖는 제 1 빔을 형성하는 단계 -상기 제 1 빔은 상기 제 1 빔 부분을 변조함으로써 얻어지는 제 1 세기 분포를 가짐- ;
상기 제 1 빔 부분이 차단되지 않는 것을 조건으로 상기 제 2 빔 부분을 차단하거나, 상기 제 2 빔 부분으로부터 상기 제 1 편광을 갖는 제 2 빔을 형성하는 단계 -상기 제 2 빔은 상기 제 2 빔 부분을 변조함으로써 얻어지는 제 2 세기 분포를 가짐- ;
상기 제 1 빔 및/또는 제 2 빔을 포함한 출력 빔을 제공하는 단계 -상기 출력 빔은 상기 제 1 및/또는 제 2 세기 분포들을 포함하고, 상기 제 1 및/또는 제 2 편광들을 포함함- ;
대물 렌즈를 이용하여 상기 출력 빔을 기판을 향해 지향하는 단계;
상기 대물 렌즈에 의하여, 상기 기판에 의해 재지향된 상기 출력 빔의 방사선을 수신하는 단계; 및
센서에 의해 상기 대물 렌즈로부터 재지향된 방사선을 수신 및 감지하는 단계를 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 빔 부분들을 제공하는 단계는 편광 빔 분할 표면을 이용하여 입력 빔을 분할하는 단계를 포함하고, 상기 빔 분할 표면은 상기 제 1 편광을 반사시키고 상기 제 2 편광을 투과시키거나, 또는 그 역으로 작용하는 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 표면에 대해 브루스터(Brewster) 각도와 거의 동일한 각도로 상기 입력 빔을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 출력 빔을 제공하는 단계는 상기 편광 빔 분할 표면을 이용하여 상기 제 1 빔 및/또는 제 2 빔을 조합하는 단계를 포함하는 방법. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 편광 빔 분할 표면은 코팅을 포함하는 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 빔 부분을 변조하는 단계는 실리콘 액정 시스템(liquid crystal on silicon system: LCoS)에 의해 수행되고, 및/또는 상기 제 2 빔 부분을 변조하는 단계는 LCoS에 의해 수행되는 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 편광은 S 편광이고, 상기 제 2 편광은 P 편광인 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 세기 분포 및 상기 제 2 세기 분포는 실질적으로 동일한 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 세기 분포 및/또는 상기 제 2 세기 분포는 사양에 따라 임의의 형상으로 제공되는 방법. - 상이한 제 2 편광을 갖는 제 2 빔 부분이 차단되지 않는 것을 조건으로 제 1 편광을 갖는 제 1 빔 부분을 차단하거나, 상기 제 1 빔 부분으로부터 상기 제 2 편광을 갖는 제 1 빔을 형성하도록 구성되는 제 1 변조기 -상기 제 1 빔은 상기 제 1 빔 부분을 변조함으로써 제공되는 제 1 세기 분포를 가짐- ,
상기 제 1 빔 부분이 차단되지 않는 것을 조건으로 상기 제 2 빔 부분을 차단하거나, 상기 제 2 빔 부분으로부터 상기 제 1 편광을 갖는 제 2 빔을 형성하도록 구성되는 제 2 변조기 -상기 제 2 빔은 상기 제 2 빔 부분을 변조함으로써 제공되는 제 2 세기 분포를 가짐- , 및
상기 제 1 빔 및/또는 제 2 빔을 포함한 출력 빔을 제공하도록 구성되는 편광 빔 분할 표면 -상기 출력 빔은 상기 제 1 및/또는 제 2 세기 분포들을 포함하고, 상기 제 1 및/또는 제 2 편광들을 포함함- 을 포함하는 일루미네이터;
기판을 향해 상기 출력 빔을 지향하고, 상기 기판에 의해 재지향된 상기 출력 빔의 방사선을 수신하도록 구성된 대물 렌즈; 및
상기 대물 렌즈로부터 재지향된 방사선을 수신 및 감지하도록 구성된 센서를 포함하는 메트롤로지 장치. - 제 10 항에 있어서,
방사선의 입력 빔을 상기 제 1 및 제 2 빔 부분들로 분할하도록 구성되는 편광 빔 분할 표면을 포함하며, 상기 빔 분할 표면은 상기 제 1 편광을 반사시키고 상기 제 2 편광을 투과시키거나, 또는 그 역으로 작용하는 메트롤로지 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 출력 빔을 제공하고 상기 입력 빔을 분할하도록 구성되는 상기 편광 빔 분할 표면은 동일한 표면인 메트롤로지 장치. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 입력 빔은 상기 표면에 대해 브루스터 각도와 거의 동일한 각도로 있는 메트롤로지 장치. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 편광 빔 분할 표면은 코팅을 포함하는 메트롤로지 장치. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 변조기 및/또는 상기 제 2 변조기는 실리콘 액정 시스템(LCoS)인 메트롤로지 장치. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 편광은 S 편광이고, 상기 제 2 편광은 P 편광인 메트롤로지 장치. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 변조기들은 상기 제 2 세기 분포와 실질적으로 동일한 상기 제 1 세기 분포를 제공하도록 구성되는 메트롤로지 장치. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 변조기들은 사양에 따라 임의의 형상을 갖는 상기 제 1 세기 분포 및/또는 제 2 세기 분포를 제공하도록 구성되는 메트롤로지 장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562265294P | 2015-12-09 | 2015-12-09 | |
| US62/265,294 | 2015-12-09 | ||
| PCT/EP2016/077374 WO2017097532A1 (en) | 2015-12-09 | 2016-11-11 | A flexible illuminator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180090360A KR20180090360A (ko) | 2018-08-10 |
| KR102128488B1 true KR102128488B1 (ko) | 2020-07-01 |
Family
ID=57281229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020187019373A KR102128488B1 (ko) | 2015-12-09 | 2016-11-11 | 플렉시블 일루미네이터 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10698226B2 (ko) |
| JP (1) | JP6619883B2 (ko) |
| KR (1) | KR102128488B1 (ko) |
| CN (1) | CN108369384A (ko) |
| NL (1) | NL2017766A (ko) |
| TW (1) | TWI662375B (ko) |
| WO (1) | WO2017097532A1 (ko) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10754259B2 (en) | 2016-06-30 | 2020-08-25 | Asml Holding N.V. | Method and device for pupil illumination in overlay and critical dimension sensors |
| JP7030533B2 (ja) * | 2018-01-15 | 2022-03-07 | キオクシア株式会社 | インプリント装置、インプリント方法、及び半導体装置の製造方法 |
| US10677588B2 (en) * | 2018-04-09 | 2020-06-09 | Kla-Tencor Corporation | Localized telecentricity and focus optimization for overlay metrology |
| US20230400782A1 (en) * | 2020-11-04 | 2023-12-14 | Asml Holding N.V. | Polarization selection metrology system, lithographic apparatus, and methods thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020097386A1 (en) | 2000-11-22 | 2002-07-25 | Kazuhiko Mishima | Detection apparatus and exposure apparatus using the same |
| WO2005094070A1 (en) | 2004-02-26 | 2005-10-06 | Thomson Licensing S. A. | Dual liquid crystal on silicon (lcos) to digital light pulse (dlp) relay |
| JP2006509242A (ja) | 2002-12-04 | 2006-03-16 | トムソン ライセンシング | 高いコントラストの立体投射系 |
| JP2009105396A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Nikon Corp | 光学ユニット、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 |
| US8817371B1 (en) | 2008-08-01 | 2014-08-26 | Simon Andrew Boothroyd | Polarizing beam splitters |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6487014B2 (en) | 1996-08-12 | 2002-11-26 | National Research Council Of Canada | High isolation optical switch, isolator or circulator having thin film polarizing beam-splitters |
| US5982541A (en) * | 1996-08-12 | 1999-11-09 | Nationsl Research Council Of Canada | High efficiency projection displays having thin film polarizing beam-splitters |
| JP2001228455A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-08-24 | Sony Corp | 映像投射装置 |
| US7619735B2 (en) | 2002-01-15 | 2009-11-17 | Applied Materials, Israel, Ltd. | Optical inspection using variable apodization |
| US6839095B2 (en) * | 2002-05-17 | 2005-01-04 | Infocus Corporation | Single-path color video projection systems employing reflective liquid crystal display devices |
| US7030978B2 (en) | 2003-04-25 | 2006-04-18 | Applied Materials, Israel, Ltd | System and method for inspection of a substrate that has a refractive index |
| US7357511B2 (en) * | 2005-03-23 | 2008-04-15 | 3M Innovative Properties Company | Stress birefringence compensation in polarizing beamsplitters and systems using same |
| US8908175B1 (en) | 2006-03-31 | 2014-12-09 | Kla-Tencor Corporation | Flexible scatterometry metrology system and method |
| US7528941B2 (en) | 2006-06-01 | 2009-05-05 | Kla-Tencor Technolgies Corporation | Order selected overlay metrology |
| WO2008003163A1 (en) * | 2006-07-02 | 2008-01-10 | Simon Andrew Boothroyd | Image-combining device and projection display apparatus having image-combining devices incorporated therein |
| NL1036245A1 (nl) | 2007-12-17 | 2009-06-18 | Asml Netherlands Bv | Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology. |
| NL1036597A1 (nl) | 2008-02-29 | 2009-09-01 | Asml Netherlands Bv | Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method. |
| US8848186B2 (en) | 2009-07-22 | 2014-09-30 | Kla-Tencor Corporation | Angle-resolved antisymmetric scatterometry |
| CN102498441B (zh) | 2009-07-31 | 2015-09-16 | Asml荷兰有限公司 | 量测方法和设备、光刻系统以及光刻处理单元 |
| NL2005192A (en) | 2009-08-24 | 2011-02-28 | Asml Netherlands Bv | Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, device manufacturing method and substrate. |
| US8441639B2 (en) | 2009-09-03 | 2013-05-14 | Kla-Tencor Corp. | Metrology systems and methods |
| JP5661194B2 (ja) * | 2010-11-12 | 2015-01-28 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | メトロロジ方法及び装置、リソグラフィシステム並びにデバイス製造方法 |
| WO2012062501A1 (en) | 2010-11-12 | 2012-05-18 | Asml Netherlands B.V. | Metrology method and apparatus, and device manufacturing method |
| KR102068950B1 (ko) | 2011-02-10 | 2020-01-21 | 케이엘에이 코포레이션 | 오버레이 계측의 콘트라스트 증강을 위한 구조화 조명 |
| US8482549B2 (en) | 2011-04-08 | 2013-07-09 | Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited | Mutiple image projection apparatus |
| US8681413B2 (en) | 2011-06-27 | 2014-03-25 | Kla-Tencor Corporation | Illumination control |
| FR2977962B1 (fr) | 2011-07-13 | 2013-07-26 | Thales Sa | Systeme optique a codage de pupille asservi |
| CN103748515A (zh) * | 2011-08-23 | 2014-04-23 | Asml荷兰有限公司 | 量测方法和设备以及器件制造方法 |
| WO2013042679A1 (ja) * | 2011-09-19 | 2013-03-28 | 株式会社ニコン | 照明光学装置、光学系ユニット、照明方法、並びに露光方法及び装置 |
| US8921257B2 (en) | 2011-12-02 | 2014-12-30 | Saudi Basic Industries Corporation | Dual function partial oxidation catalyst for propane to acrylic acid conversion |
| WO2013134068A1 (en) | 2012-03-07 | 2013-09-12 | Kla-Tencor Corporation | Wafer and reticle inspection systems and method for selecting illumination pupil configurations |
| US9091650B2 (en) | 2012-11-27 | 2015-07-28 | Kla-Tencor Corporation | Apodization for pupil imaging scatterometry |
| US9116103B2 (en) | 2013-01-14 | 2015-08-25 | Kla-Tencor Corporation | Multiple angles of incidence semiconductor metrology systems and methods |
| US9719920B2 (en) | 2013-07-18 | 2017-08-01 | Kla-Tencor Corporation | Scatterometry system and method for generating non-overlapping and non-truncated diffraction images |
| TW201935147A (zh) | 2013-07-26 | 2019-09-01 | 美商克萊譚克公司 | 反射對稱式散射量測之重疊目標及方法 |
| KR102135999B1 (ko) | 2014-03-20 | 2020-07-21 | 케이엘에이 코포레이션 | 조명 패터닝을 이용하는 압축 감지 |
-
2016
- 2016-11-11 NL NL2017766A patent/NL2017766A/en unknown
- 2016-11-11 KR KR1020187019373A patent/KR102128488B1/ko active IP Right Grant
- 2016-11-11 CN CN201680072463.6A patent/CN108369384A/zh active Pending
- 2016-11-11 JP JP2018530611A patent/JP6619883B2/ja active Active
- 2016-11-11 WO PCT/EP2016/077374 patent/WO2017097532A1/en active Application Filing
- 2016-11-29 TW TW105139192A patent/TWI662375B/zh active
- 2016-12-06 US US15/370,931 patent/US10698226B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020097386A1 (en) | 2000-11-22 | 2002-07-25 | Kazuhiko Mishima | Detection apparatus and exposure apparatus using the same |
| JP2006509242A (ja) | 2002-12-04 | 2006-03-16 | トムソン ライセンシング | 高いコントラストの立体投射系 |
| WO2005094070A1 (en) | 2004-02-26 | 2005-10-06 | Thomson Licensing S. A. | Dual liquid crystal on silicon (lcos) to digital light pulse (dlp) relay |
| JP2009105396A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Nikon Corp | 光学ユニット、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 |
| US8817371B1 (en) | 2008-08-01 | 2014-08-26 | Simon Andrew Boothroyd | Polarizing beam splitters |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6619883B2 (ja) | 2019-12-11 |
| KR20180090360A (ko) | 2018-08-10 |
| JP2019500600A (ja) | 2019-01-10 |
| US20170168312A1 (en) | 2017-06-15 |
| US10698226B2 (en) | 2020-06-30 |
| NL2017766A (en) | 2017-06-14 |
| CN108369384A (zh) | 2018-08-03 |
| TW201727382A (zh) | 2017-08-01 |
| TWI662375B (zh) | 2019-06-11 |
| WO2017097532A1 (en) | 2017-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102200257B1 (ko) | 검사 시스템에서의 포커싱을 위한 디바이스 및 방법 | |
| JP6251386B2 (ja) | クリティカルディメンション関連特性を決定する方法、検査装置およびデバイス製造方法 | |
| KR102160223B1 (ko) | 검사 시스템에서의 포커싱을 위한 디바이스 및 방법 | |
| TWI722540B (zh) | 度量衡裝置 | |
| JP2009200466A (ja) | 検査方法及び装置、リソグラフィ装置、リソグラフィ処理セル、並びに、デバイス製造方法 | |
| JP6975324B2 (ja) | 構造を測定するメトロロジ装置、リソグラフィシステム、及び方法 | |
| JP6393397B2 (ja) | リソグラフィ装置の照射線量決定方法、検査装置およびデバイス製造方法 | |
| KR20200033965A (ko) | 패터닝 공정 매개변수를 결정하기 위한 방법 및 계측 장치 | |
| US20180364590A1 (en) | Polarization tuning in scatterometry | |
| US10620550B2 (en) | Metrology method and apparatus | |
| KR102128488B1 (ko) | 플렉시블 일루미네이터 | |
| KR102388682B1 (ko) | 계측 방법 및 디바이스 | |
| TW202004360A (zh) | 度量衡方法、裝置及電腦程式 | |
| JP7096883B2 (ja) | 検査装置および測定方法 | |
| WO2024099740A1 (en) | Method and apparatus for inspection focus measurement | |
| WO2023208487A1 (en) | Source selection module and associated metrology apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |