KR102257903B1 - 방사선 소스 - Google Patents
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Abstract
방사선 소스 장치는 펌프 방사선(340)과 가스상 매체(406) 사이의 상호 작용을 야기하여 고차 고조파 생성(HHG)에 의해 EUV 또는 소프트 x 선 방사선을 생성한다. 방사선 소스 장치의 동작 상태는, 상태 감지 방사선과 매체 사이의 상호 작용으로부터 유래하는 3차 방사선(422)을 검출하는 것(420/430)에 의해 모니터링된다. 상태 감지 방사선(740)은 1차 방사선과 동일할 수도 있거나 또는 그것은 별개로 적용될 수도 있다. 3차 방사선은, 예를 들면, 진공-가스 경계에 의해 반사 또는 산란되는 상태 감지 방사선의 일부일 수도 있거나, 또는 그것은 HHG 프로세스의 저차 고조파, 또는 형광일 수도 있거나, 또는 산란될 수 있다. 센서는, 3차 방사선의 강도의 공간 분포 및/또는 3차 방사선의 각도 분포가 분석될 수도 있도록, 하나 이상의 이미지 검출기를 포함할 수도 있다. 결정된 동작 상태에 기초한 피드백 제어는 HHG 소스의 동작을 안정화시킨다.
Description
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2017년 3월 2일자로 출원된 그리고 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합되는 EP 출원 17158942.7의 우선권을 주장한다.
분야
본 개시는, 예를 들면, 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조에서 사용 가능한 검사(예를 들면, 계측)를 위한 방법 및 장치에 그리고 리소그래피 기술을 사용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 일반적으로 기판의 타겟 부분 상에 소망되는 패턴을 적용하는 머신이다. 리소그래피 장치는, 예를 들면, 집적 회로(integrated circuit; IC)의 제조에서 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패턴화 디바이스(patterning device)는, IC의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수도 있다. 이 패턴은 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 부분(예를 들면, 하나의, 또는 여러 개의 다이의 부분을 포함함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공되는 방사선 감응 재료(radiation-sensitive material)(레지스트)의 층 상으로의 이미징을 통한다. 일반적으로, 단일의 기판은, 연속적으로 패턴화되는 인접한 타겟 부분의 네트워크를 포함할 것이다. 이들 타겟 부분은 일반적으로 "필드"로 칭해진다.
리소그래피 프로세스에서, 예를 들면, 프로세스 제어 및 검증을 위해, 생성되는 구조체를 측정하는 것이 종종 바람직하다. 임계 치수(critical dimension; CD)를 측정하기 위해 종종 사용되는 주사 전자 현미경, 및 디바이스에서 두 개의 층의 정렬의 정확도인 오버레이를 측정하기 위한 특수 툴(specialized tool)을 비롯한, 그러한 측정을 행하기 위한 다양한 툴이 알려져 있다. 최근, 리소그래피 분야에서 사용하기 위해 다양한 형태의 산란계(scatterometer)가 개발되었다. 이들 디바이스는 방사선의 빔을 타겟 상으로 지향시키고, 산란된 방사선의 하나 이상의 속성(property) - 예를 들면, 파장의 함수로서의 단일의 반사 각도에서의 강도(intensity); 반사된 각도의 함수로서의 하나 이상의 파장에서의 강도; 또는 반사된 각도의 함수로서의 편광 - 을 측정하여, 타겟의 주목하는 속성이 결정될 수 있는 회절 "스펙트럼"을 획득한다.
동시에, 공지된 검사 기술은 가시 또는 자외선 주파대(waveband)의 방사선을 활용한다. 이것은 측정될 수 있는 가장 작은 피쳐를 제한하고, 그 결과, 그 기술은 현대의 리소그래피 프로세스에서 만들어지는 가장 작은 피쳐를 더 이상 직접적으로 측정할 수 없다. 더 작은 구조체의 측정을 허용하기 위해, 예를 들면, 극자외선(extreme ultraviolet; EUV) 리소그래피에서 사용되는 EUV 파장과 유사한 더 짧은 파장의 방사선을 사용하는 것이 제안되었다. 그러한 파장은, 범위 1 내지 100 nm, 예를 들면, 1 내지 125 nm 내에 있을 수도 있다. 이 파장 범위의 일부 또는 전부는, 소프트 x 선(soft x-ray; SXR) 파장으로 또한 칭해질 수도 있다. 몇몇 저자는, 예를 들면, 범위 1 내지 10 nm 또는 1 내지 20 nm 내의 더 좁은 범위의 파장을 가리키기 위해 SXR을 사용할 수도 있다. 본 개시의 목적을 위해, 이들 용어 SXR 및 EUV는 어떠한 엄격한 구별을 암시하지 않으면서 사용될 것이다. 예를 들면, 범위 0.1 내지 1 nm 내의 더 엄밀한(harder) x 선을 사용한 계측도 또한 고려된다. 투과 및/또는 반사 산란 모드에서 이들 파장을 사용하는 투과 및 반사 계측 기술의 예는, 공개된 특허 출원 WO2015172963A1에서 개시되어 있다. 투과성 및/또는 반사성 산란 모드에서 이들 파장을 사용하는 계측 기술 및 장치의 다른 예는, 공개된 특허 출원 US2016282282A1, US2017045823A1 및 WO2017025392A1에서 그리고 본건 우선일에 아직 공개되지 않은 국제 특허 출원 번호 PCT/EP2016/080058에서 개시된다. 모든 이들 출원의 내용은 참조에 의해 본원에 통합된다.
SXR 방사선의 편리한 소스는, 레이저로부터의 적외선 펌프 방사선(infrared pump radiation)이 가스상 매체(gaseous medium)와의 상호 작용에 의해 더 짧은 파장 방사선으로 변환되는 고차 고조파 생성(higher harmonic generation; HHG) 소스를 포함한다. HHG 소스는, 예를 들면, 미국 콜로라도 볼더(Boulder)의 KMLabs(http://www.kmlabs.com/)로부터 이용 가능하다. 리소그래피용 검사 장치에서의 적용을 위해 HHG 소스의 다양한 수정예가 또한 고려되고 있다. 이들 수정예 중 일부는, 예를 들면, 본 출원의 우선일에 공개되지 않은, 2016년 11월 11일자의 유럽 특허 출원 번호 16198346.5에서 개시되어 있다. 다른 수정예는 미국 특허 출원 15/388,463 및 국제 특허 출원 PCT/EP2016/080103에서 개시되는데, 이들 둘 모두는, 또한 본 출원의 우선일에 아직 공개되지 않은 2015년 12월 23일자의 유럽 특허 출원 번호 15202301.6으로부터의 우선권을 주장한다. 본건 우선일에 아직 공개되지 않은, 2016년 9월 14일자의 유럽 특허 출원 번호 16188816.9는, 검사 장치에서 측정 스팟의 블러링(blurring)을 최소화하기 위해 HHG 방사선 소스의 파면(wavefront)의 보정을 설명한다. 이들 출원 전체의 내용은 참조에 의해 본원에 통합된다.
주목하는 SXR 광자(photon)는 임의의 매체에서 매우 짧은 침투 깊이를 가지기 때문에, 가스상 매체(gaseous medium)는 저압(거의 진공) 환경에 위치되는 가스 제트(gas jet)의 형태를 취할 수도 있다. 가스 제트는, 노즐로부터 자유롭게 배출될 수도 있거나, 또는 펌프 방사선과의 자신의 상호 작용을 연장시키는 도파관 구조체 내에 구속될 수 있다. 상세한 구현이 무엇이든, 방사선 소스의 성능은, 가스 제트에 대한 펌프 방사선 초점의 위치, 형상 및 사이즈뿐만 아니라, 가스 제트 그 자체의 기하학적 형상, 유량, 압력 및 안정성과 같은 다수의 파라미터에 민감하다는 것이 예상될 수도 있다. 대량 제조 환경에서 사용하기 위한 고전력의 안정적인 SXR 출력을 생성하기 위해서는, 시간이 지남에 따라 안정적일 소스를 제공하는 것이 바람직하다. 현재, 상기에서 언급되는 대부분의 파라미터는, 생성되는 방사선의 (파장 의존) 강도를 평가하면서, 수동으로 조정된다. 따라서, 공지된 장치(arrangement)는, HHG 소스 내의 상태(condition)의 자동 감지를 제공하지 않는데, 이것은, 장기간에 걸친, 어쩌면 수개월 또는 심지어 수년에 걸쳐 측정되는 방사선 출력을 안정화시키고 최적화하기 위한 자동 피드백 루프의 제공을 가능하게 할 것이다.
본 발명은 HHG 방사선 소스 장치(radiation source arrangement)에서 동작 상태(operating condition)의 모니터링 및/또는 제어를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
제1 양태에서의 본 발명은, 1차 방사선(first radiation)과 매체 사이의 상호 작용을 야기하도록 그에 의해 고차 고조파 생성에 의해 2차 방사선(second radiation)을 생성하도록 동작 가능한 방사선 소스 장치를 제공하는데, 방사선 소스 장치는 다음의 것을 더 포함한다:
상태 감지 방사선(condition sensing radiation)과 매체의 상호 작용으로부터 유래하는 3차 방사선(third radiation) - 3차 방사선은 2차 방사선과는 상이한 특성을 가짐 - 을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서; 및
검출된 3차 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 방사선 소스 장치의 동작 상태를 결정하기 위한 프로세서.
3차 방사선의 특성은 파장 및/또는 방향과 같은 속성(property)에서 상이할 수도 있다. 특히 3차 방사선이 매체로부터 2차 방사선과는 상이한 방향(또는 방향들)으로 이동하기 때문에 이점이 획득될 수도 있다. 따라서, 3차 방사선은, 방사선 소스 장치의 주요 생성물인 귀중한 2차 방사선을 방해하지 않으면서 수집 및 검출될 수 있다.
방사선 소스 장치의 실시형태에서, 2차 방사선은 100 nm보다 더 짧은(옵션 사항으로(optionally) 20 nm보다 더 짧은 또는 10 nm보다 더 짧은) 파장을 포함하고, 한편, 1차 방사선은 100 nm보다 더 긴 파장을 포함한다. 상이한 실시형태에서, 3차 방사선은 100 nm보다 더 긴, 또는 100 nm보다 더 짧은 파장을 가질 수도 있다.
1차 방사선은 상태 감지 방사선으로서도 또한 역할을 할 수도 있거나, 또는 별개의 타입의 방사선이 상태 감지 방사선으로서 제공될 수도 있다.
동작 상태의 결정은, HHG 프로세스에 부수하여 일어나는 영향에 기인하여 이용 가능한 3차 방사선을 사용할 수 있다. 상기 3차 방사선은, 예를 들면, HHG 매체에 의해 반사 또는 산란되는 상태 감지 방사선의 일부를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 3차 방사선은 HHG 이외의 상호 작용에 기인하여 방출되는 방사선을 포함한다. 다른 실시형태에서, 3차 방사선은, 상기 2차 방사선에서 사용되는 고조파보다 더 낮은 파장에서 생성되는 고조파를 포함한다.
본 발명은 또한, 검사 방사선을 타겟 구조체로 전달하기 위한 조명 시스템 및 타겟 구조체와의 상호 작용 이후 상기 검사 방사선을 검출하기 위한 검출 시스템을 포함하는 검사 장치를 제공하는데, 조명 시스템은 상기에서 기술되는 바와 같은 본 발명의 제1 양태에 따른 방사선 소스 장치를 포함하되, 고차 고조파 생성에 의해 생성되는 2차 방사선이 상기 검사 방사선으로서 사용된다.
본 발명은 또한, 방사선 소스 장치의 동작 상태를 모니터링하는 방법을 제공하는데, 방사선 소스 장치는 1차 방사선과 매체 사이의 상호 작용을 야기하고, 그에 의해 고차 고조파 생성에 의해 2차 방사선을 생성하고, 방법은 다음의 것을 포함한다:
상태 감지 방사선과 매체 사이의 상호 작용으로부터 유래하는 3차 방사선 - 3차 방사선은 2차 방사선과는 상이한 특성을 가짐 - 을 검출하는 것; 및
검출된 3차 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 방사선 소스 장치의 동작 상태를 결정하는 것.
본 발명은 또한, 검출된 3차 방사선에 기초하여 프로세서에 의해 결정되는 동작 상태에 적어도 부분적으로 응답하여 방법의 적어도 하나의 동작 파라미터를 자동적으로 조정하는 것을 더 포함하는 것에 의해 방사선 소스 장치를 제어하는 방법을 더 제공한다.
본 발명은 또한, 리소그래피 프로세스에 의해 기판 상에 형성된 구조체를 검사하는 방법을 제공하는데, 방법은 다음의 것을 포함한다:
상기에서 기술되는 바와 같은 본 발명에 따른 방법에 의해 제어되는 고차 고조파 생성에 의해 생성되는 검사 방사선으로 타겟 구조체를 조명하는 것; 및
타겟 구조체와의 상호 작용 이후 상기 검사 방사선의 일부를 검출하는 것.
검사 방법은, 상기 검사 방사선의 검출된 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 타겟 구조체의 속성을 결정하는 것을 더 포함할 수도 있다.
검사 방법은, 타겟 구조체의 결정된 속성에 적어도 부분적으로 기초하여 리소그래피 프로세스의 적어도 하나의 성능 파라미터를 결정하는 것을 더 포함할 수도 있다.
본 발명은 또한 디바이스를 제조하는 방법을 제공하되, 그 방법은 리소그래피 프로세스 단계를 포함하고, 상기 리소그래피 프로세스 단계를 수행하기 이전에 또는 이후에, 기판 상의 하나 이상의 타겟 구조체의 속성은 상기에서 기술되는 바와 같은 본 발명에 따른 검사 방법에 의해 결정되고, 결정된 속성은 기판 및/또는 추가적인 기판의 프로세싱을 위한 리소그래피 프로세스 단계의 파라미터를 조정하기 위해 사용된다.
본 발명은 또한, 상기에서 기술되는 바와 같이, 프로세서로 하여금 본 발명에 따른 방사선 소스 장치의 프로세서 및/또는 컨트롤러를 구현하게 하기 위한 머신 판독 가능 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다. 머신 판독 가능 명령어는 비일시적 저장 매체에서 제공될 수도 있다.
추가적인 피쳐 및 이점뿐만 아니라, 다양한 실시형태의 구조 및 동작은, 첨부하는 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다. 본 발명은 본원에서 설명되는 특정한 실시형태로 제한되지는 않는다는 것을 유의한다. 그러한 실시형태는 단지 예시적인 목적만을 위해 본원에서 제시된다. 추가적인 실시형태는, 본원에 포함되는 교시에 기초하여 관련 기술(들)에서 숙련된 자에게 명백할 것이다.
이제, 첨부하는 도면을 참조하여, 단지 예로서, 실시형태가 설명될 것인데, 첨부하는 도면에서:
도 1은 반도체 디바이스용 생산 설비를 형성하며, 본 발명의 실시형태에 따른 검사 장치를 포함하는 하이브리드 계측 장치를 포함하는 다른 장치와 함께 리소그래피 장치를 묘사한다;
도 2는 본 발명이 적용될 수도 있는 방사선 소스 장치를 포함하는 검사 장치의 제1 실시형태에서의 컴포넌트의 배열을 개략적으로 도시한다;
도 3은 방사선 소스 장치에서의 1차 방사선과 HHG 매체 사이의 상호 작용의 구역 영역을 도시하며 본 개시의 원리를 예시하는 센서 및 프로세서를 포함한다;
도 4는 HHG 방사선 소스 장치에서 발생할 수 있는 동작 상태의 몇몇 예시적인 일탈(deviation)을 예시한다;
도 5는 본 개시의 제1 실시형태에 따른 감지 장치를 예시한다;
도 6은 본 개시의 제2 실시형태에 따른 감지 장치를 예시한다;
도 7은 본 개시의 제3 실시형태에 따른 감지 장치를 개략적으로 예시한다;
도 8은 본 개시의 제4 실시형태에 따른 감지 장치를 개략적으로 예시한다;
도 9는 본 개시의 예시적인 실시형태에서의 센서 신호 및 피드백 제어 신호의 흐름을 개략적으로 예시한다; 그리고
도 10은, 도 1의 하이브리드 계측 시스템에 의해 만들어지는 측정을 사용하여 계측 방법의 및/또는 리소그래피 제조 프로세스의 성능을 제어하는 방법을 예시하는 플로우차트이다.
도 1은 반도체 디바이스용 생산 설비를 형성하며, 본 발명의 실시형태에 따른 검사 장치를 포함하는 하이브리드 계측 장치를 포함하는 다른 장치와 함께 리소그래피 장치를 묘사한다;
도 2는 본 발명이 적용될 수도 있는 방사선 소스 장치를 포함하는 검사 장치의 제1 실시형태에서의 컴포넌트의 배열을 개략적으로 도시한다;
도 3은 방사선 소스 장치에서의 1차 방사선과 HHG 매체 사이의 상호 작용의 구역 영역을 도시하며 본 개시의 원리를 예시하는 센서 및 프로세서를 포함한다;
도 4는 HHG 방사선 소스 장치에서 발생할 수 있는 동작 상태의 몇몇 예시적인 일탈(deviation)을 예시한다;
도 5는 본 개시의 제1 실시형태에 따른 감지 장치를 예시한다;
도 6은 본 개시의 제2 실시형태에 따른 감지 장치를 예시한다;
도 7은 본 개시의 제3 실시형태에 따른 감지 장치를 개략적으로 예시한다;
도 8은 본 개시의 제4 실시형태에 따른 감지 장치를 개략적으로 예시한다;
도 9는 본 개시의 예시적인 실시형태에서의 센서 신호 및 피드백 제어 신호의 흐름을 개략적으로 예시한다; 그리고
도 10은, 도 1의 하이브리드 계측 시스템에 의해 만들어지는 측정을 사용하여 계측 방법의 및/또는 리소그래피 제조 프로세스의 성능을 제어하는 방법을 예시하는 플로우차트이다.
본 발명의 실시형태를 상세히 설명하기 이전에, 본 발명의 실시형태가 구현될 수도 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 도움이 된다.
도 1은, 100에서, 대량 리소그래피 제조 프로세스를 구현하는 산업 설비의 일부로서의 리소그래피 장치(lithographic apparatus; LA)를 도시한다. 본 예에서, 제조 프로세스는, 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에서의 반도체 제품(집적 회로)의 제조를 위해 적응된다. 숙련된 자는, 이 프로세스의 변형에서 상이한 타입의 기판을 프로세싱하는 것에 의해 아주 다양한 제품이 제조될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 반도체 제품의 생산은, 오늘날 상업적으로 큰 의미를 갖는 예로서 순전히 사용된다.
리소그래피 장치(또는 간단히 "리소 툴(litho tool)"(100)) 내에서, 측정 스테이션(MEA)은 102에서 도시되고 노출 스테이션(exposure station)(EXP)은 104에 도시된다. 제어 유닛(LACU)은 106에서 도시된다. 이 예에서, 각각의 기판은 패턴이 적용되게 하기 위해 측정 스테이션 및 노출 스테이션을 방문한다. 광학 리소그래피 장치에서, 예를 들면, 조정된 방사선 및 투영 시스템을 사용하여 제품 패턴을 패턴화 디바이스(MA)로부터 기판 상으로 전달하기 위해 투영 시스템이 사용된다. 이것은, 방사선 감응 레지스트 재료의 층에 패턴의 이미지를 형성하는 것에 의해 수행된다.
본원에서 사용되는 용어 "투영 시스템"은, 사용되고 있는 노출 방사선에, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인에 적절하게, 굴절, 반사, 반사굴절(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 비롯한, 임의의 타입의 투영 시스템을 포괄하는 것으로 광의적으로 해석되어야 한다. 패턴화 디바이스(MA)는, 패턴화 디바이스에 의해 투과 또는 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여하는 마스크 또는 레티클일 수도 있다. 공지된 동작 모드는 스테핑 모드(stepping mode) 및 스캐닝 모드(scanning mode)를 포함한다. 널리 공지된 바와 같이, 투영 시스템은, 소망되는 패턴을 기판에 걸친 많은 타겟 부분에 적용하기 위해, 기판 및 패턴화 디바이스에 대한 지지 및 위치 결정 시스템과 협력할 수도 있다. 고정된 패턴을 갖는 레티클 대신, 프로그래머블 패턴화 디바이스가 사용될 수도 있다. 방사선은, 예를 들면, 심자외선(deep ultraviolet; DUV) 또는 극자외선(extreme ultraviolet; EUV) 주파대의 전자기 방사선을 포함할 수도 있다. 본 개시는 또한, 다른 타입의 리소그래피 프로세스, 예를 들면, 전자 빔에 의한, 예를 들면, 임프린트 리소그래피(imprint lithography) 및 직접 기록 리소그래피(direct writing lithography)에 적용 가능하다.
리소그래피 장치 제어 유닛(lithographic apparatus control unit; LACU)은 다양한 액추에이터 및 센서의 모든 움직임 및 측정을 제어하여, 장치로 하여금 기판(W) 및 레티클(MA)을 수용하게 하고 그리고 패턴화 동작을 구현하게 한다. LACU는 또한, 장치의 동작에 관련되는 소망되는 계산을 구현하기 위한 신호 프로세싱 및 데이터 프로세싱 능력을 포함한다. 실제로, 제어 유닛(LACU)은, 실시간 데이터 획득, 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트의 프로세싱 및 제어를 각각 핸들링하는 많은 서브 유닛의 시스템으로서 실현될 것이다.
노출 스테이션(EXP)에서 기판에 패턴이 적용되기 이전에, 다양한 준비 단계가 수행될 수도 있도록 기판은 측정 스테이션(MEA)에서 프로세싱된다. 준비 단계는, 레벨 센서를 사용하여 기판의 표면 높이를 매핑하는 것 및 정렬 센서를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 정렬 마크는 규칙적인 그리드 패턴으로 명목상(nominally) 배열된다. 그러나, 마크를 생성함에 있어서의 부정확성에 기인하여 그리고 또한, 기판의 프로세싱 전반에 걸쳐 발생하는 기판의 변형에 기인하여, 마크는 이상적인 그리드로부터 벗어난다. 결과적으로, 기판의 위치 및 방위를 측정하는 것 외에도, 장치가 제품 피쳐를 정확한 위치에서 매우 높은 정확도를 가지고 인쇄해야 하는 경우, 정렬 센서는, 실제로는, 기판 영역에 걸친 많은 마크의 위치를 상세하게 측정해야만 한다.
리소그래피 장치(LA)는, 제어 유닛(LACU)에 의해 제어되는 위치 결정 시스템을 각각 갖는 두 개의 기판 테이블을 구비하는 소위 듀얼 스테이지 타입(dual stage type)을 가질 수도 있다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노출 스테이션(EXP)에서 노출되고 있는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션(MEA)에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있고, 그 결과, 다양한 준비 단계가 수행될 수도 있다. 따라서, 정렬 마크의 측정은 매우 시간 소모적이며, 두 개의 기판 테이블의 제공은, 장치의 스루풋에서의 실질적인 증가를 가능하게 한다. 기판 테이블이 측정 스테이션에 있는 동안 뿐만 아니라 노출 스테이션에 있는 동안, 위치 센서(IF)가 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없는 경우, 기판 테이블의 위치가 스테이션 둘 모두에서 추적되는 것을 가능하게 하기 위해, 제2 위치 센서가 제공될 수도 있다. 리소그래피 장치(LA)가, 두 개의 기판 테이블을 구비하는 소위 듀얼 스테이지 타입을 갖는 경우, 노출 스테이션 및 측정 스테이션은 별개의 위치에 있을 수도 있는데, 기판 테이블은 별개의 위치 사이에서 교환될 수 있다. 그러나, 이것은 하나의 가능한 배열일 뿐이며, 측정 스테이션 및 노출 스테이션은 그렇게 별개일 필요는 없다. 예를 들면, 노출전 측정 국면(pre-exposure measuring phase) 동안 측정 스테이지가 일시적으로 커플링되는 단일의 기판 테이블을 갖는 것이 공지되어 있다. 본 개시는 어느 하나의 타입의 시스템으로 제한되지는 않는다.
생산 설비 내에서, 장치(100)는, 장치(100)에 의한 패턴화를 위해 감광성 레지스트(photosensitive resist) 및 다른 코팅재를 기판(W)에 도포하기 위한 코팅 장치(108)를 또한 포함하는 "리소 셀(litho cell)" 또는 "리소 클러스터(litho cluster)"의 일부를 형성한다. 장치(100)의 출력측에서, 노출된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해, 베이킹 장치(110) 및 현상 장치(112)가 제공된다. 모든 이들 장치 사이에서, 기판 핸들링 시스템은, 기판을 지지하는 것 및 그들을 하나의 단편의(one piece of) 장치로부터 다음 단편의 장치로 전달하는 것을 담당한다. 종종 일괄적으로 "트랙"으로 칭해지는 이들 장치는, 감독 제어 시스템(supervisory control system; SCS)에 의해 그 자체가 제어되며, 또한 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)를 통해 리소그래피 장치를 제어하는 트랙 제어 유닛의 제어 하에 있다. 따라서, 스루풋 및 프로세싱 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치가 동작될 수 있다. 감독 제어 시스템(SCS)은, 각각의 패턴화된 기판을 생성하기 위해 수행될 단계의 정의를 아주 상세하게 제공하는 레시피 정보(recipe information)(R)를 수신한다.
일단 패턴이 리소 셀에서 도포되고 현상되면, 패턴화된 기판(120)은, 122, 124, 126에서 예시되는 것과 같은 다른 프로세싱 장치로 전달된다. 통상적인 제조 설비 내의 다양한 장치에 의해, 광범위한 프로세싱 단계가 구현된다. 예를 들면, 본 실시형태에서의 장치(122)는 에칭 스테이션이고, 장치(124)는 에칭 후 어닐링 단계(post-etch annealing step)를 수행한다. 추가적인 물리적 및/또는 화학적 프로세싱 단계는 추가적인 장치인 126, 등등에서 적용된다. 실제 디바이스를 만들기 위해서는, 재료의 퇴적, 표면 재료 특성(산화, 도핑, 이온 주입, 등등)의 수정, 화학적 기계적 연마(chemical-mechanical polishing; CMP), 및 등등과 같은 수많은 타입의 동작이 필요로 될 수 있다. 장치(126)는, 실제로, 하나 이상의 장치에서 수행되는 일련의 상이한 프로세싱 단계를 나타낼 수도 있다.
널리 공지된 바와 같이, 반도체 디바이스의 제조는, 기판 상에 층 단위로(layer-by-layer) 적절한 재료 및 패턴을 갖는 디바이스 구조체를 구축하기 위해, 그러한 프로세싱의 많은 반복을 수반한다. 따라서, 리소 클러스터에 도달하는 기판(130)은 새롭게 준비된 기판일 수도 있거나, 또는 그들은, 이전에 이 클러스터에서 또는 다른 장치에서 전체적으로 프로세싱된 기판일 수도 있다. 마찬가지로, 요구되는 프로세싱에 의존하여, 장치(126)를 떠나고 있는 기판(132)은 동일한 리소 클러스터에서의 후속하는 패턴화 동작을 위해 되돌아올 수도 있거나, 그들은 상이한 클러스터에서의 패턴화 동작이 예정되어 있을 수도 있거나, 또는 다이싱 및 패키징을 위해 전송될 최종 제품일 수도 있다.
제품 구조체의 각각의 층은 상이한 세트의 프로세스 단계를 필요로 하며, 각각의 층에서 사용되는 장치(126)는 타입이 완전히 상이할 수도 있다. 또한, 심지어 장치(126)에 의해 적용될 프로세싱 단계가 명목상 동일한 경우에도, 대규모 설비에서는, 상이한 기판 상에서 단계(126)를 수행하기 위해 병렬로 작동하는 아마도 동일한 머신이 여러 개 있을 수도 있다. 이들 머신 사이의 셋업 또는 장애에서의 작은 차이는, 그들이 상이한 기판에 상이한 방식으로 영향을 준다는 것을 의미할 수 있다. 에칭(장치(122))과 같은, 각각의 층에 대해 상대적으로 일반적인 단계조차도, 명목상 동일하지만 그러나 스루풋을 최대화하기 위해 병렬로 작동하고 있는 몇몇 에칭 장치에 의해 구현될 수도 있다. 실제로, 또한, 상이한 층은, 에칭될 재료의 세부 사항에 따라 상이한 에칭 프로세스, 예를 들면, 화학적 에칭, 플라즈마 에칭, 및 예를 들면, 이방성 에칭과 같은 특수 요건을 필요로 한다.
이전의 및/또는 후속 프로세스는, 방금 언급한 바와 같이, 다른 리소그래피 장치에서 수행될 수도 있으며, 심지어, 상이한 타입의 리소그래피 장치에서 수행될 수도 있다. 예를 들면, 해상도 및 오버레이와 같은 파라미터에서 매우 까다로운 디바이스 제조 프로세스에서의 몇몇 레이어는, 덜 까다로운 다른 레이어보다 더욱 진보된 리소그래피 툴에서 수행될 수도 있다. 따라서, 몇몇 층은, 침지 타입 리소그래피 툴에서 노출될 수도 있고, 한편, 다른 층은 '건식' 툴에서 노출된다. 몇몇 층은 DUV 파장에서 작동하는 툴에서 노출될 수도 있고, 한편, 다른 층은 EUV 파장 방사선을 사용하여 노출된다.
리소그래피 장치에 의해 노출되는 기판이 정확하고 일관되게 노출되게 하기 위해서는, 노출된 기판을 검사하여, 후속하는 층 사이의 오버레이 에러, 라인 두께, 임계 치수(CD), 등등과 같은 속성을 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, 리소 셀(litho cell; LC)이 위치되는 제조 설비도 또한, 리소 셀에서 프로세싱된 기판(W)의 일부 또는 전부를 수용하는 계측 시스템(MET)을 포함한다. 계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS)(138)에 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다. 에러가 검출되는 경우, 특히 동일한 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노출될만큼 충분히 빠르고 신속하게 계측이 수행될 수 있는 경우, 후속 기판의 노출에 대해 조정이 이루어질 수도 있다. 또한, 이미 노출된 기판은 수율을 향상시키기 위해 제거되어(stripped) 재가공될 수도 있거나, 또는 폐기될 수도 있고, 그에 의해, 결함이 있는 것으로 알려진 기판에 대해 추가적인 프로세싱을 수행하는 것을 방지할 수도 있다. 기판의 몇몇 타겟 부분만이 결함이 있는 경우, 양호한 타겟 부분에 대해서만 추가적인 노출이 수행될 수 있다.
제조 프로세스의 소망되는 스테이지에서 제품의 파라미터를 측정하기 위해 제공되는 계측 장치(140)가 도 1에서 또한 도시된다. 현대의 리소그래피 생산 설비에서의 계측 장치의 일반적인 예는, 산란계, 예를 들면, 각도 분해 산란계(angle-resolved scatterometer) 또는 분광 산란계(spectroscopic scatterometer)이며, 그것은 장치(122)에서의 에칭 이전에 120에서 현상된 기판의 속성을 측정하기 위해 적용될 수도 있다. 계측 장치(140)를 사용하면, 예를 들면, 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 중요한 성능 파라미터가, 현상된 레지스트에서의 명시된 정확도 요건을 충족하지 않는다는 것이 결정될 수도 있다. 에칭 단계 이전에, 현상된 레지스트를 제거하고 리소 클러스터를 통해 기판(120)을 재프로세싱할 기회가 존재한다. 또한 널리 공지된 바와 같이, 장치(140)로부터의 계측 결과(142)는, 리소 클러스터에서의 패턴화 동작의 정확한 성능을 유지하기 위해, 시간에 걸쳐 작은 조정을 행하고, 그에 의해, 제품이 규격을 벗어나서 제조되고, 재작업을 필요로 하게 되는 위험성을 최소화하는 감독 제어 시스템(SCS) 및/또는 제어 유닛 LACU(106)에 의해 사용될 수 있다. 물론, 프로세싱된 기판(132, 134), 및 유입하는 기판(130)의 속성을 측정하기 위해, 계측 장치(140) 및/또는 다른 계측 장치(도시되지 않음)가 적용될 수 있다.
계측 장치(140)는, 소망되는 경우, 하이브리드 계측 시스템을 구현할 수도 있다. 현대의 리소그래피 생산 설비에서의 계측 장치의 일반적인 예는, 산란계, 예를 들면, 각도 분해 산란계 또는 분광 산란계이며, 그것은 장치(122)에서의 에칭 이전에 120에서 현상된 기판의 속성을 측정하기 위해 적용될 수도 있다.
리소그래피 제조 기술의 각각의 세대(기술 "노드"로 일반적으로 칭해짐)는, CD와 같은 성능 파라미터에 대해 더욱 엄격한 명세(specification)를 갖는다. 계측에서의 주요한 도전 과제 중 하나는, 제품 내의 피쳐의 사이즈가 점점 더 작아지고, 이 더 작은 피쳐 사이즈는 계측 타겟의 설계에서도 또한 반영되어야 한다는 것이다. 따라서, 계측 장치(140)는, 종래의 가시 또는 UV 파장보다 더 짧은 파장의 방사선과 함께 동작하도록 설계되는 검사 장치를 포함할 수도 있다. 특정한 예로서, 범위 1 내지 10 nm 또는 1 내지 20 nm 내의 파장을 갖는 소프트 x 선(SXR) 방사선이 사용될 수도 있거나, 또는 더 일반적으로 범위 1 내지 100 nm 내의 파장을 갖는 극자외선(EUV) 방사선이 사용될 수도 있다.
모든 목적에 대해 단일의 검사 장치에 의존하기 보다는, 다양한 검사 장치가 실제로 사용될 수도 있다. 하이브리드 계측 시스템은, 상이한 파장에서 작동하는 산란계, 및 추가적인 타입의 검사 장치를 포함할 수도 있고, 그 결과, 하이브리드 계측 시스템 내에서 다수의 타입의 측정이 수행되어, 주어진 타겟 구조체에 대한 파라미터 또는 주목하는 파라미터의 더 나은 전반적인 측정치를 획득할 수 있다.
하이브리드 계측 시스템 내의 검사 장치의 각각은, 특정한 특성의 방사선을 위한 특정한 조명 시스템을 구비할 수 있다. 결합될 수 있는 장치의 타입의 더욱 상세한 예는, 상기에서 언급되는, 계류 중인 국제 특허 출원 번호 PCT/EP2016/080058에서 주어진다. 본 개시의 목적을 위해, 계측 장치(140)는 100 nm보다 더 짧은 주파대에서 소프트 x 선(SXR 또는 EUV) 방사선을 사용하는 검사 장치이다는 것이 가정된다. 이 SXR 검사 장치는, 하이브리드 계측 시스템에서의 검사 장치 중 하나로서 적용될 수 있지만, 그러나, 소망되는 경우, 독립적으로 또한 적용될 수 있다.
도 2는, 순전히 예로서, 스침 입사(grazing incidence)에서 EUV/SXR 방사선을 사용하는 분광 산란계를 포함하는 검사 장치(302)의 개략적인 물리적 배열을 예시한다. 대안적인 형태의 검사 장치는, 더 긴 파장에서 동작하는 종래의 산란계와 유사한 수직 또는 거의 수직 입사에서 방사선을 사용하는 각도 분해 산란계(angle-resolved scatterometer)의 형태로 제공될 수도 있을 것이다. 검사 장치(302)는 방사선 소스(310), 조명 시스템(312), 기판 지지부(316), 검출 시스템(318) 및 계측 프로세싱 유닛(metrology processing unit; MPU)(320)을 포함한다. 소스(310)는, 이 예에서, 고차 고조파 생성(HHG) 기술에 기초한 EUV 또는 소프트 x 선 방사선의 생성기(generator)를 포함한다. 그러한 소스는, 예를 들면, 미국 콜로라도 볼더의 KMLabs(http://www.kmlabs.com/)로부터 이용 가능하다. 방사선 소스의 주요 컴포넌트는 구동 레이저(330) 및 HHG 가스 셀(332)이다. 가스 공급부(334)는 가스 셀에 적절한 가스를 공급하는 데, 가스 셀에서 가스는, 옵션 사항으로, 전원(electric source)(336)에 의해 이온화된다. 구동 레이저는, 필요시, 수 메가헤르츠까지의 펄스 반복률을 가지면서, 예를 들면, 펄스당 1 ns(1 나노초) 미만으로 지속될 수도 있는 적외선 방사선(infrared radiation)의 펄스를 생성하는, 예를 들면, 광학 증폭기를 갖는 광섬유 기반의 레이저일 수도 있다. 적외선 방사선의 파장은 예를 들면, 1 ㎛(1 미크론)의 영역 내에 있을 수도 있다. 레이저 펄스는 1차 방사선 빔(340)으로서 HHG 가스 셀(332)로 전달되는데, HHG 가스 셀(332)에서, 방사선의 일부는, 1차 방사선보다 더 높은 주파수로 그리고 소망되는 파장 또는 파장들의 가간섭성 2차 방사선을 포함하는 빔(342)으로 변환된다.
2차 방사선은 다수의 파장을 포함할 수도 있다. 방사선이 또한 단색성인 경우, 측정치 계산(예를 들면, 재구성)이 단순화될 수도 있지만, 그러나 HHG에서는 여러가지 파장을 갖는 방사선을 생성하는 것이 더 쉽다. 가스 셀(332) 내의 가스의 부피는 HHG 공간을 정의하지만, 공간은 완전히 둘러싸일(enclosed) 필요는 없고 정적인 부피 대신 가스의 흐름이 사용될 수도 있다. 가스는, 예를 들면, 네온(Ne) 또는 아르곤(Ar)과 같은 비활성 기체(noble gas)일 수도 있다. N2, O2, He, Ar, Kr, Xe 가스가 모두 고려될 수 있다. 이들은 설계 선택의 문제이며, 심지어, 동일한 장치 내에서의 선택 가능한 옵션일 수도 있다. 상이한 파장은, 예를 들면, 상이한 재료의 구조체를 이미지화할 때, 상이한 레벨의 콘트라스트를 제공할 것이다. 금속 구조체 또는 실리콘 구조체의 검사를 위해, 예를 들면, (탄소 기반의) 레지스트의 피쳐를 이미지화하기 위해, 또는 그러한 상이한 재료의 오염을 검출하기 위해 사용되는 파장에 대해, 상이한 파장이 선택될 수도 있다. 하나 이상의 필터링 디바이스(344)가 제공될 수도 있다. 예를 들면, 알루미늄(Al)의 얇은 막(membrane)과 같은 필터는, 기본 IR 방사선이 검사 장치 안으로 더 통과하는 것을 차단하는 역할을 할 수도 있다. 가스 셀에서 생성되는 고조파 파장 중에서 하나 이상의 특정한 고조파 파장을 선택하기 위해 격자(도시되지 않음)가 제공될 수도 있다. SXR 방사선이 공기 중에서 이동할 때 흡수된다는 점을 유념하여, 빔 경로의 일부 또는 전부는 진공 환경 내에 포함될 수도 있다. 방사선 소스(310) 및 조명 광학기기(illumination optics)(312)의 다양한 컴포넌트는, 동일한 장치 내에서 상이한 계측 '레시피'를 구현하도록 조정 가능할 수 있다. 예를 들면, 상이한 파장 및/또는 편광이 선택 가능하게 만들어질 수 있다.
검사 하의 구조체의 재료에 의존하여, 상이한 파장이 하부 층 안으로의 소망되는 레벨의 침투를 제공할 수도 있다. 가장 작은 디바이스 피쳐 및 가장 작은 디바이스 피쳐 중의 결함을 분해하는 경우, 짧은 파장이 바람직할 가능성이 있다. 예를 들면, 범위 1 내지 20 nm 또는 1 내지 10 nm 내의 하나 이상의 파장이 선택될 수도 있다. 5 nm보다 더 짧은 파장은, 반도체 제조에 통상적으로 주목되는 재료에서 반사될 때 매우 낮은 임계각이 문제가 된다. 따라서, 5 nm보다 더 큰 파장을 선택하는 것은, 더 큰 입사각에서 더 강한 신호를 제공할 것이다. 다른 한편으로, 검사 작업이, 예를 들면, 오염을 검출하기 위해, 소정의 재료의 존재를 검출하기 위한 것이면, 최대 50 nm의 파장이 유용할 수 있을 것이다.
방사선 소스(310)로부터, 필터링된 빔(342)은 검사 챔버(350)에 진입하는데, 검사 챔버(350)에서, 주목하는 구조체를 포함하는 기판(W)은, 검사를 위해, 기판 지지부(316)에 의해 유지된다. 주목하는 구조체는 T로 라벨링된다. 검사 챔버(350) 내의 대기는 진공 펌프(352)에 의해 진공 근처에서 유지되며, 그 결과, EUV 방사선은 대기를 통한 과도한 감쇠 없이 통과할 수 있다. 조명 시스템(312)은 방사선을 포커싱된 빔(356)으로 포커싱하는 기능을 가지며, 상기에서 언급되는 국제 출원 번호 PCT/EP2016/080058에 설명되는 바와 같이, 예를 들면, 이차원 곡면 미러, 또는 일련의 일차원 곡면 미러를 포함할 수도 있다. 포커싱은, 주목하는 구조체 상으로 투영될 때, 직경이 10 ㎛ 미만인 원형 또는 타원형 스팟(S)을 달성하기 위해 수행된다. 기판 지지부(316)는, 예를 들면, XY 병진 스테이지(translation stage) 및 회전 스테이지를 포함하는데, 이들에 의해, 기판(W)의 임의의 부분을 소망되는 방위에서 빔의 초점에 가져갈 수 있다. 따라서, 방사선 스팟(S)은 주목하는 구조체 상에 형성된다.
반사된 방사선(360)은 검출기(318)에 의해 포착되며 타겟 구조체(T)의 속성을 계산함에 있어서 사용하기 위해 스펙트럼이 프로세서(320)로 제공된다. 따라서, 조명 시스템(312) 및 검출 시스템(318)은 검사 장치를 형성한다. 이 검사 장치는 US2016282282A1에서 설명되는 종류의 SXR 분광 반사계를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 차원에서의 기판의 틸팅이 또한 제공될 수도 있다.
소망되는 제품 구조체와의 스팟(S)의 정렬 및 포커싱을 보조하기 위해, 검사 장치(300)는 계측 프로세서(320)의 제어 하에서 보조 방사선을 사용하는 보조 광학기기(auxiliary optic)를 또한 제공할 수도 있다. 계측 프로세서(320)는 또한, 병진 스테이지 및 회전 스테이지를 동작시키는 위치 컨트롤러(372)와 통신할 수 있다. 프로세서(320)는, 센서를 통해, 기판의 위치 및 방위에 대한 고도로 정확한 피드백을 수신한다. 센서(374)는, 예를 들면, 피코미터 범위의 정확도를 제공할 수 있는 간섭계를 포함할 수도 있다. 검사 장치(300)의 동작에서, 검출 시스템(318)에 의해 포착되는 스펙트럼 데이터(382)는 계측 프로세싱 유닛(320)으로 전달된다.
언급된 바와 같이, 대안적인 형태의 검사 장치는, 예를 들면, 비대칭성의 회절 기반의 측정을 수행하기 위해, 수직 입사 또는 거의 수직 입사에서 SXR 방사선을 사용한다. 검사 장치의 타입 둘 모두는 하이브리드 계측 시스템에서 제공될 수 있을 것이다. 측정될 성능 파라미터는 오버레이(OVL), 임계 치수(CD), 가간섭성 회절 이미징(CDI) 및 해상도에서의 오버레이(at-resolution overlay; ARO) 계측을 포함할 수 있다. SXR 방사선은, 예를 들면, 100 nm 미만의 파장을 가질 수도 있는데, 예를 들면, 범위 5 내지 30 nm 내의 방사선을 사용한다. 방사선은 특성상 협대역 또는 광대역일 수도 있다.
오늘날의 생산 설비에서 사용되는 광학 산란계와 같이, 검사 장치(400)는 리소 셀 내에서 처리되는 레지스트 재료 내의 구조체를 측정하기 위해(현상 이후 검사(After Develop Inspection) 또는 ADI), 및/또는 구조체가 더 단단한 재료로 형성된 이후 구조체를 측정하기 위해(에칭 이후 검사(After Etch Inspection) 또는 AEI) 사용될 수 있다. 예를 들면, 기판은, 기판이 현상 장치(212), 에칭 장치(222), 어닐링 장치(224) 및/또는 다른 장치(226)에 의해 프로세싱된 이후, 계측 장치(400)를 사용하여 검사될 수도 있다.
도 3은 고차 고조파 생성(HHG) 소스의 동작의 원리를 도시한다. 그러한 소스에서, 고전력 펨토초 펄스식 IR 레이저(구동 레이저(330))는 1차 방사선 빔(340)을 생성한다. 도 3에서 실선에 의해 개략적으로 나타내어지는 바와 같이, 빔(340)은 HHG 생성 공간 내의 지점(402)에서 포커싱된다. 노즐(404)은 1차 방사선과 상호 작용할 Ne, Ar 또는 다른 원자를 함유하는 가스 제트(406)를 방출한다. 초점 위치 주위에서, 1차 방사선에 의해 야기되는 큰 진동하는 전기장은 가스 원자로부터 전자를 변위시킨다. 재결합시, 펌프 방사선과 동시에, 그러나 고차 고조파 에너지를 가지면서, 에너지 광자가 생성된다. 이것은 2차 방사선의 빔(342)(점선)으로 나타난다. 주목하는 SXR/EUV 광자가 임의의 매체에서 매우 짧은 침투 깊이를 가지기 때문에, 가스 제트는 저압으로 지속적으로 펌핑되는 진공 챔버 내에 위치된다. 다른 타입의 HHG 방사선 소스 장치에서, 가스는 가늘고 긴 광 가이드(elongated light guide) 내에서 펌프 방사선과 함께 구속된다. 동작의 원리는 어느 경우든 동일하다.
도입부에서 언급된 바와 같이, HHG 방사선 소스에 기초한 검사 장치의 적용을 위해, 대량 제조 설비는 현존하는 소스의 짧은 실행 시간 및 수동 셋업 프로시져에 의해 제공되는 것을 넘어서는 정도의 HHG 방사선 소스 장치의 제어 및 안정성을 필요로 한다. 가스 제트에 대한 펌프 방사선 초점의 위치, 형상 및 사이즈와 같은 특성뿐만 아니라, 가스 제트 그 자체의 기하학적 형상, 유량, 압력 및 안정성은, 원하는 방사선의 고전력의 안정한 출력을 생성하는데 중요한 파라미터이다는 것이 예상될 수도 있다.
도 4는 HHG 방사선 소스 장치의 동작을 저하시킬 수도 있는 동작 상태에서의 몇몇 일탈을 개략적으로 예시한다. 도 4(a)에서, 펌프 방사선은 가스 제트로부터 변위되는 지점(402')에 포커싱되어, 가스 제트 내의 전기장의 최대 진폭의 손실로 이어지고, 결과적으로, HHG 프로세스의 가능한 고장/열화로 이어진다. (b)에서, 펌프 방사선은 불완전하게 포커싱되어, 전기장의 최대 진폭의 손실로 다시 이어진다. (c)에서, 펌프 방사선은 가스 제트 내의 지점(402")에 포커싱되지만, 그러나 설계된 위치(402)로부터 변위된다. 가스 제트의 형태는 이 지점에서 상이할 수도 있어서, HHG 프로세스의 가능한 고장/열화로 이어지고, 및/또는 2차 방사선(342)이 조명 시스템(312)에 대해 부정확하게 위치 결정되는 것으로 이어진다. (d)에서, 펌프 방사선은 소망되는 위치에 포커싱되지만, 그러나 가스 제트의 상태는, 예를 들면, 잘못된 압력 또는 노즐의 마모에 기인하여, 열화되어, 다시, HHG 프로세스의 가능한 고장/열화로 이어진다. 이들 네 가지 예는 발생할 수 있는 일탈 중 일부에 불과하다. 현재, 상기에서 언급되는 파라미터의 대부분은, 생성되는 EUV 광의 (파장 의존) 강도를 평가하면서, 수동으로 조정된다.
본 개시는, EUV 출력을 안정화시키고 최적화하기 위한 자동 피드백 루프를 갖는, 더욱 산업적으로 적용 가능한 소스 장치의 제공을 가능하게 하는 것을 목표로 한다. HHG 프로세스로부터의 이온에 노출되는 광학 컴포넌트의 마모를 비롯한, 노즐 마모 이외의 마모 상태(wear condition)가 또한 발생할 수도 있다. 그러한 컴포넌트는, 진공 내부에 있는 경우, 진공 시스템 입구 윈도우, 및 펌프 방사선 포커싱 광학기기를 포함할 수도 있다. "마모" 조건으로 간주될 수도 있는 다른 조건은, 가스 조성 및 가스 순도의 변동을 포함한다. 예를 들면, 시간이 경과함에 따라 변하는 가스의 제어된 혼합물이 사용될 수도 있거나, 또는, 경제적인 이유 때문에 가스가 재순환되는 경우, 불순물이 축적될 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 본 출원은, 생성되는 2차 방사선(342)의 분석에 의존하지 않으면서, HHG 방사선 소스 장치의 동작 상태를 실시간으로 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서를 제공하는 것을 제안한다. 다양한 실시형태가, 각각 순수하게 예로서, 설명될 것이다. 도 3의 개략도에서, 센서(420)는, 이 경우에서는 가스인 HHG 매체와 1차 방사선의 상호 작용으로부터 어떤 방식으로 발생하는 3차 방사선(422)을 수신한다. 3차 방사선은 2차 방사선과 동일하지는 않지만 그러나 HHG 생성 공간 내의 동작 상태에 관한 정보를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 프로세서(424)는 3차 방사선에 응답하여 센서(420)로부터 신호를 수신하고, 방사선 소스 장치의 동작 상태를 나타내는 하나 이상의 신호(426)(아날로그 또는 디지털 데이터)를 유도한다. 원하는 2차 방사선(342)을 방해하지 않으면서 3차 방사선으로부터 유도되는 이들 신호는, 방사선 소스 장치(300)의 동작을 제어하기 위한 자동 피드백 제어 루프에서 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방사선 소스 장치의 동작 상태를 나타내는 신호는, 진단 목적을 위해, 예를 들면, 마모 상태의 결함 상태를 검출하기 위해, 그리고 긴급하게 동작을 중단시키기 위해, 또는 유지 보수 동작을 스케줄링하기 위해, 모니터링될 수 있다.
센서(420)는 광학 시스템 및 광검출기를 포함할 수도 있고, 광학 시스템은 하나 이상의 스펙트럼 필터, 예를 들면, 이미징 광학 엘리먼트, 예를 들면, 및/또는 하나 이상의 분광 격자를 포함할 수도 있다. 광검출기는 광다이오드와 같은 단일의 엘리먼트 광검출기, 또는 일차원 또는 이차원 검출기 어레이일 수도 있다. 광검출기는, 예를 들면, 세그먼트화된 광다이오드 또는 많은 픽셀을 갖는 이미지 센서를 포함할 수도 있다. 이들의 예는 하기에 설명될 것이다. 센서(420)는, 1차 방사선의 유입하는 빔(incoming beam)(340)에 인접한 위치에서 도시되고, 한편, 센서(430)(점선으로 도시됨)는 고차 고조파 생성 공간의 유출 측(outgoing side)을 향하는 위치로부터 3차 방사선(432)을 수신하도록 배열될 수 있다. 프로세서(434)는 프로세서(424)에 의해 생성되는 신호(426)에 추가하여 또는 대안으로서 신호(436)를 생성할 수 있다 - 두 개의 센서가 제공되는 경우, 두 개의 프로세서는 물론 동일할 수도 있다. 두 개의 센서(420 및 430)는 형태에서 서로 동일할 수도 있거나 또는 상이할 수도 있다. 그들은 동일한 또는 상이한 타입의 3차 방사선(422, 432)에 응답할 수도 있다. 프로세서(424, 434)에 의해 생성되는 신호는 방사선 소스 장치의 하나의 동작 파라미터의 정보를 유도하기 위해 결합될 수도 있거나, 또는 전체 동작 상태의 상이한 파라미터를 나타내기 위해 개별적으로 사용될 수도 있다.
몇몇 예에서, 센서에 의해 검출되는 3차 방사선은, 1차 방사선의 일부, 예를 들면, HHG 가스(406)에 의해 반사되는, 또는 가스에 의해 산란되는 펌프 방사선 빔(340) 내의 적외선 방사선의 일부를 포함한다. 센서(420)는, 예를 들면, 매체에 의해 반사되는 1차 방사선의 일부를 검출하도록 배치될 수도 있고, 한편, 센서(430)는 (예를 들면) 가스(406)에 의해 산란되는 1차 방사선의 일부를 검출하도록 배치될 수도 있다.
반사의 예를 고려하면, 주목하는 SXR 계측 방법에 대해 충분한 EUV 방사선을 생성하는 데 필요한 펌프 방사선의 전력은 매우 클 수도 있으며, 예를 들면, 250 W일 수도 있다. 따라서, 작은 부분이 반사되더라도, 그것은 진단에서 사용하기에 충분할 것이다. 가스(406)는 거의 진공 환경에 위치되지만, 그러나 제트 그 자체의 압력은, 예를 들면, 약 10 바(bar)일 수도 있다. 따라서, 펌프 방사선이 진공(n = 1)으로부터 가스(10 바(bar)에서 크세논의 경우 n = 1.006)로 진행하는 경우, 굴절률(n)에서 작은 변화가 존재한다. 그러한 인터페이스로부터의 프레넬(Fresnel) 반사는 매우 작지만 그러나 제로는 아니다: 반사율 R = 10-5. 따라서, 가스로부터의 반사된 광은 대략 2.5 mW의 전력을 가질 수도 있다. 이 반사된 광은, 센서(420) 및 프로세서(424)에 의해 HHG 방사선 소스 장치의 동작 상태를 모니터링하기 위한 3차 방사선으로서 활용될 수 있다. 마찬가지로, 가스(406)에 의해 2차 방사선(342)의 경로 밖에서 산란되고 있는 레이저 방사선의 작은 부분은 센서(430) 및 프로세서(434)에 의해 검출되기에 충분할 수 있다.
가스와 주변 진공 사이의 경계는, 굴절률에서의 급격한 단계가 아니라, 오히려 굴절률의 바림(graduation)일 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 따라서, 가스 제트로부터의 반사의 프로세스는 단순한 프레넬 반사보다 실제로는 더 복잡하다. 등급 지수형 매체(graded-index medium)에서 전파하는 광의 전력 진화에 대한 간단한 이론적 모델은, 『R I Rabady "Simplified Model for Light Propagation in Graded-Index-Medium" Optics and Photonics Journal, 2013, 3, 347-350, Published Online November 2013 (http://www.scirp.org/journal/opj) (http://dx.doi.org/10.4236/opj.2013.37054A)』에서 제시된다.
반사 및 산란에 더하여, 굴절, 분산 및 흡수는 상태 감지 방사선과 매체 사이의 다른 타입의 상호 작용이다. 이들 다른 상호 작용은, 본 개시에서 제시되는 원리 및 예에 기초하여, 매체의 조성 및/또는 기하학적 형상의 속성을 획득하기 위해 숙련된 독자에 의해 고려될 수도 있다.
도 5는, 펌프 방사선(1차 방사선(340))의 반사된 부분을 포함하는 3차 방사선(422)의 감지를 통한 방사선 소스 장치의 하나의 가능한 구현예를 더욱 상세하게 도시한다. 고차 고조파 발생 공간에서 1차 방사선(340)과 가스(406)의 상호 작용에 의해, 원하는 EUV 파장을 포함하는 2차 방사선(342)이 생성될 것이다. 도 3의 개략적인 예시에서와 같이, 센서(420)는 가스에 의해 반사되는 1차 방사선의 일부인 3차 방사선(422)을 포착한다.
레이저 빔 전달 시스템은, 포커싱된 레이저 방사선을 상호 작용 위치(402)에 있는 가스 제트로 전달하기 위한 광학 시스템(502)을 포함한다. 이 예에서, 레이저 방사선은 빔 스플리터(504)를 통해 전달된다. 1차 방사선의 전부 또는 거의 전부가 빔 스플리터에 의해 상호 작용 위치(402)로 반사되는데, 1차 방사선의 작은 부분이 가스(406)에 의해 되반사된다. 이 반사된 부분은 빔 스플리터(504)를 통해 투과되어 3차 방사선(422)으로서 센서(420)에 진입한다.
상기에서 언급되는 바와 같이, 센서(420)는 통상적으로, 어떤 종류의 광학 시스템 및 하나 이상의 종류의 광검출기를 포함하는 많은 형태를 취할 수 있다. 도 5의 예에서, 센서(420)는, 예를 들면, CCD 또는 CMOS 이미지 센서인 제1 광검출기(510) 및 예를 들면, 또한 CCD 또는 CMOS 이미지 센서인 제2 광검출기(512)를 포함한다. 제1 센서(420)의 광학 시스템은, 레이저 방사선의 3차 방사선(422)의 적어도 제1 부분(422a)을 사용하여 제1 광검출기(510) 상의 가스(406) 상에 포커싱된 레이저 방사선의 이미지를 형성하는 포커싱 엘리먼트(514 및 516)를 포함한다. 빔 스플리터(518)(대안적으로 이동 가능한 미러)는 3차 방사선(422)의 다른 부분(422b)을 제2 광검출기(512) 상으로 전환시킨다. 이 부분은, 3차 방사선의 동공 이미지(pupil image)(각도 분해 이미지)를 형성하기 위해, 포커싱 엘리먼트(54, 516) 사이의 빔의 평행한 부분으로부터 취해진다. 따라서, 제1 광검출기(510)는, 1차 방사선이 가스(406)에 진입하는 1차 방사선의 공간 분포를 기록하고, 한편, 제2 광검출기(512)는 반사된 1차 방사선의 각도 분포를 기록한다.
원하는 3차 방사선(422)만을 선택하기 위해 그리고 레이저 방사선과 가스(406)의 상호 작용에 의해 방출될 수도 있는 다른 파장의 방사선을 배제하기 위해, 파장 선택 필터(스펙트럼 필터)(520)가 옵션 사항으로 제공된다. 예를 들면, 펌프 방사선이 대략 1 미크론의 파장을 가질 수도 있지만, 시스템의 다른 성분 및/또는 가스(존재할 수도 있는 임의의 불순물을 포함함) 내의 (예를 들면) 이온화 및/또는 형광에 의해 더 짧은 파장의 방사선이 생성될 수도 있다. 이들 성분을 제거하는 것에 의해, 원하는 3차 방사선의 검출의 신호 대 노이즈 비가 증가될 수 있다. 고려되는 펌프 방사선의 파장 범위에서 적절한 대역 통과 필터가 널리 이용 가능하다.
한편, 다른 실시형태에서, 센서(420) 및 관련 프로세서는, 1차 방사선의 반사 부분이 아닌 3차 방사선에 응답하도록 의도적으로 배열될 수도 있다. 이 경우, 필터(520)의 기능은, 적외선 1차 방사선을 차단하는 것, 및 다른 방사선(형광, 이온화, 등등)을 통과시키는 것일 수도 있다. 또 다른 실시형태는, 적절한 필터(예를 들면, 신호 손실을 최소화하기 위한 이색성 필터(dichroic filter))를 갖는 추가적인 빔 경로 및 광검출기에 제공하는 것, 또는 필터(520)를, 상이한 특성 사이에서 스위칭 가능하게 만드는 것 중 어느 하나에 의해, 3차 방사선의 타입 둘 모두에 응답할 수도 있다. 파장 선택 외에도, 편광이 또한 선택 가능할 수도 있다.
반사된 방사선의 강도의 각도 및/또는 공간 분포를 검출하는 것 외에도, 옵션 사항으로, 센서(420)는 반사된 방사선의 위상의 각도 및/또는 공간 분포를 검출하게 될 수도 있다. 이것을 가능하게 하는 하나의 방식은, 옵션 사항의 피쳐로서 점선으로 도시되는 반사기(522)를 사용하여 기준 방사선 빔을 제공하는 것이다. 1차 방사선(340)의 부분(524)은 빔 스플리터(504)를 통과하여 반사기(522)에 의해 반사되도록 허용된다. 그 다음, 이것은 빔 스플리터(504)에 의해 검출기(420)의 광학 시스템에서 3차 방사선(422)과 동일한 경로로 재반사된다. 여기서, 기준 방사선은 가스로부터 반사되는 광과 간섭한다. 광검출기(512) 상에서 결과적으로 나타나는 간섭 패턴은, 강도 및 위상 정보 둘 모두를 비롯한, 가스(406)로부터 반사되는 광의 파면을 시각화한다.
펌프 방사선(340)의 높은 전력이 주어지면, 빔 스플리터(504)는 광의 거의 상당한 부분을 반사해야 하는데, 이것이 실제 EUV 생성을 위해 사용될 것이기 때문이다. 예를 들면, 그것은 99.9 %를 반사할 수 있을 것이다. 그 경우, 가스로부터 반사되는 레이저 방사선의 (이미 작은) 부분은 인자 10-3만큼 더 감소된다. 다른 광학 엘리먼트(514, 516, 520, 522)는 추가적인 손실이 미미하도록 코팅될 수 있다. 예를 들면, 레이저로부터의 유입하는 전력이 250 W인 경우, 가스에 의한 반사 및 빔 스플리터에 의한 투과 이후 검출기 상에서 예상되는 광의 양은 약 2.5 mW(마이크로와트) 일 것이다. 상업적으로 이용 가능한 카메라를 사용하면, 이 양의 방사선은, 예를 들면, 그것이 이미지 센서 상의 백 개의 픽셀 위로 확산되더라도 감지 가능할 수 있다. 센서(420)의 광학 시스템은, 상업적으로 이용 가능한 카메라에서 이미 제공될 수도 있거나, 또는 상업적으로 이용 가능한 또는 커스터마이징된 광검출기와 함께 사용하기 위해 주문 제조될 수도 있다. 검출기 상에서 이용 가능한 광의 양에 따라, HHG 방사선 소스 장치에서의 동작 상태의 실시간 모니터링 및/또는 제어에 충분한 빈도로 소망되는 신호 대 노이즈 비를 달성하도록 대역폭(샘플 레이트 또는 프레임 레이트)이 선택될 수 있다(예를 들면, 1 Hz 또는 10 Hz 또는 1 kHz).
검출기 상에서의 광의 양의 상기 계산은 통상적인 중성 가스의 굴절률을 가정하였다. 그러나, 펌프 방사선이 가스를 부분적으로 이온화한다는 사실에 의해, HHG 매체의 반사율이 향상될 것이다는 것이 예상되어야 한다. 신호 강도의 관점에서의 이점과는 별도로, 반사된 강도에서의 증가는, 방사선 소스 장치의 동작 상태로서, HHG 매체 내의 상태의 척도로서 사용될 수 있다.
레이저 빔 전달 시스템에서의 추가적인 옵션 사항의 엘리먼트는 파면 보정을 위한 보상 광학 디바이스(530)이다. 본건 우선일에 아직 공개되지 않은, 2016년 9월 14일자의 유럽 특허 출원 번호 16188816.9는, 검사 장치에서 조명 시스템(412) 광학 엘리먼트(들)의 "기울기 에러(slope error)"를 보정하기 위한, 따라서, 측정 스팟의 블러링을 최소화하기 위한 파면의 보정을 설명한다. 유럽 특허 출원은, 이 기울기 에러를 보정하기 위한 캘리브레이션이 일회성 캘리브레이션인 실시형태를 설명한다: 일단 보상 광학 디바이스가 구성되면, 그것은 추가의 조정을 필요로 할 것으로 예상되지 않는다. 그러한 실시형태에서, 캘리브레이션 단계는 구성 동안 단지 한 번만 수행될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 캘리브레이션 단계는 주기적으로 반복될 수도 있다. 파면의 실시간 폐 루프 제어를 허용하기 위해, 보상 광학 디바이스(530)는 프로그래머블 공간 광 변조기(spatial light modulator; SLM)일 수도 있다. 말할 필요도 없이, 빔 전달 시스템의 실제 구현은, 단순화된 도면에서 제안되는 바와 같은 단일의 렌즈가 아니라, 여러 광학 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 도면은, 순전히 예시의 단순화를 위해 투과성 SLM 디바이스를 제시한다는 것을 유의한다. 레이저 빔의 전력으로 인해, 실제 구현예는 반사 타입 SLM(예를 들면, 디지털 마이크로미러 디바이스(digital micromirror device; DMD) 어레이)을 사용할 수도 있다.
도 5에 개략적으로 도시되는 바와 같이, 진단 및/또는 제어 시스템에서의 사용을 위한 3차 방사선(432)으로서 다른 타입의 방사선을 포착하기 위해 추가 센서(430)가 제공될 수 있다. 제2 센서의 예는 도 3을 참조하여 상기에서 이미 언급하였다.
도 6은 이전 예의 센서(420) 및/또는 센서(430)에 대한 대안으로서 또는 그에 추가하여 사용될 수 있는 센서의 상이한 배열을 예시한다. 가스(406)를 통해 투과되는 펌프 방사선은 센서(420)에 의해 사용되는 반사광보다 훨씬 더 높은 강도를 갖는다. 도 6은, 이 광이 진단 및/또는 제어를 위해 HHG 방사선 소스 장치의 동작 상태를 결정하기 위해 사용될 수 있는 센서(600)를 묘사한다. 컴포넌트(502-530)와 유사한 기능을 갖는 컴포넌트는 이 예에서 602 내지 630으로 번호가 매겨지고, 두 센서(420, 600) 사이의 차이점만이 상세하게 설명될 것이다.
도 6의 예에서, 구동 레이저로부터의 1차 방사선(340)은 빔 스플리터를 통과하지 않으며, 가스(406)에 의해 반사되는 방사선을 검출하기 위한 어떠한 장치도 제공되지 않는다. 실제로 센서(600)는, 대안으로서 뿐만 아니라, 반사 검출기(420)에 추가하는 것으로서 제공될 수 있을 것이다. 그 경우, 빔 스플리터(504) 및 도 5의 다른 컴포넌트가 도 6에서 도시되는 컴포넌트에 추가하여 제공될 수 있을 것이다. 그러나, 센서(600)의 목적을 위해, EUV 파장을 포함하는 1차 방사선 및 2차 방사선(342)의 나머지 부분(340')을 비롯한 투과된 빔은, HHG 매체인 가스(406)와의 상호 작용 이후 미러(604)로 지향된다. 투과된 펌프 방사선은 일반적으로, HHG 프로세스의 본질에 의해, EUV 2차 방사선보다 더 큰 발산 원뿔을 갖는다. 미러(604)에 홀(hole)을 배치하는 것은, EUV가 다른 EUV 광학 시스템 또는 검사 장치의 조명 시스템(312)으로 투과되는 것을 허용하고, 한편, 펌프 방사선의 주변 고리(surrounding annulus)는 센서(600)의 광학 시스템 안으로 반사된다.
도 5의 센서(420)와 유사하게, 센서(600)는 제1 및 제2 광검출기(610 및 612)를 구비한다. 투과된 1차 방사선의 공간 분포는 광검출기(610)에 의해 이미지 평면에서 검출될 수 있고, 한편, 투과된 1차 방사선의 각도 분포는 광검출기(612)에 의해 동공 평면에서 검출될 수 있다. 센서(420)와 관련하여 상기에서 설명되는 다른 옵션 및 대안은, 센서(600)의 구성 및 동작에 동일하게 적용된다. 투과된 1차 방사선의 더 높은 강도는, 센서(420)와 비교하여, 검출기 상에서 더 나은 신호 대 잡음으로 나타날 수 있다. 다른 한편, 가스 제트를 통해 광이 이동한다는 사실 및 빔의 중심 원뿔은 생략은 이용 가능한 정보의 타입을 제한할 수도 있다.
상기에서 언급되는 바와 같이, HHG 방사선 소스 장치의 동작 상태의 모니터링을 위한 3차 방사선의 선택은, HHG 매체에 의해 반사 및/또는 산란되는 1차 방사선의 일부로 제한되지는 않는다. 이미 언급된 상이한 타입의 3차 방사선은, 1차 방사선에 의해 여기되는 매체의 임의의 종류의 광루미네선스, 예컨대 플라즈마를 형성할 매체의 이온화에 의해 방출되는 형광 및/또는 광을 포함한다.
매체와의 1차 방사선의 상호 작용으로부터 발생하는 3차 방사선으로서 사용될 수도 있는 다른 타입의 방사선은, 2차 방사선으로서 사용되는 고조파보다 더 저차 고조파에서 고조파 생성에 의해 생성되는 방사선이다. 공지되어 있는 바와 같이, HHG 프로세스는, 매체, 펌프 파장 및 동작 상태의 선택에 의존하는 소정의 차단 지점까지 모든 고조파(또는 모든 적어도 홀수 번호의 고조파)를 여기시키는 경향이 있다. 예를 위해, 파장 1000 nm의 1차 방사선(펌프 방사선)을 가정하면, 3차 고조파 및 5차 고조파는 각각 파장 333 nm 및 200 nm를 가질 것이다. 10차 또는 11차 및 더 높은 차수의 고조파만이 100 nm보다 더 짧은 EUV/SXR 범위에서 파장을 가질 것이다.
본 개시의 원리에 따라, 고차 고조파보다 또한 더 강할 수도 있는 저차 고조파(lower harmonics)는, 방사선 소스 장치 내의 동작 상태를 감지하기 위한 3차 방사선으로서 사용될 수 있다. 더 강력할 뿐만 아니라, 저차 고조파는 일반적으로 고차 고조파보다 더 넓은 각도 분포를 가지고 방출된다. 따라서, 도 6의 예에서의 환형 미러(annular mirror)(604)는 저차 고조파를 3차 방사선(422)으로서 센서(600)로 지향시키도록 동작 가능할 것이고, 한편, 고차 고조파는 2차 방사선(342)으로서 중심 홀을 통과한다. 환형 미러(604)은 (원치 않는) 저차 고조파의 적어도 일부가 검사 장치의 조명 시스템 안으로 진입하는 것을 차단하는 제2 기능을 갖는다. "고차" 및 "저차" 고조파의 엄격한 정의가 반드시 존재하는 것은 아니지만, 그러나, 본 개시의 목적을 위해 3 차 및 5 차 고조파는 "저차" 고조파로 간주될 수 있고, 11차 고조파 그 이상은 "고차 고조파"로 간주될 수 있다.
상기 설명된 예에서, 1차 방사선(즉, 고차 고조파 생성에 의해 2차 방사선의 생성을 야기하는 방사선)은 상태 감지 방사선으로서 역할을 하는데, 이것은 HHG 매체와 상호 작용하여, 방사선 소스 장치의 동작 상태를 결정함에 있어서 사용하기 위한 3차 방사선을 제공한다. 그러나, 일반적으로, 3차 방사선은, 매체와의 1차 방사선(펌프 방사선)의 상호 작용에 의해 야기되는 방사선일 필요는 전혀 없다. 상태 감지 방사선은 1차 방사선과 별개로 생성될 수도 있고, 상이한 특성을 가질 수도 있다. 이제, 도 7을 참조하여 이것이 예시될 것이다.
도 7에서는, 도 5의 컴포넌트(502 내지 530)에 기능적으로 대응하는 컴포넌트(702 내지 730)를 갖는, 도 5와 유사한 장치가 도시되어 있다. 제2 레이저(760) 및 광학 시스템(762)은, 상태 감지 방사선(740)을 상호 작용 지점(402)을 향해 지향시키기 위해 사용된다. 이 경우에서의 상태 감지 방사선은, 1차 방사선에 비해, 상이한 파장 및/또는 상이한 타이밍 및/또는 상이한 방향을 갖는다. 예시된 예에서, 빔 스플리터(764)는 1차 방사선과 일반적으로 평행하게 상태 감지 방사선을 지향시키기 위해 사용된다. 다른 구현예에서, 고전력 펌프 방사선의 전달의 설계를 단순화시키는 완전히 상이한 방향으로부터 상태 감지 방사선을 지향시키는 것이 더 쉬울 수도 있다. 상태 감지 방사선(740)은 점선을 사용하여 개략적으로 예시되어 있다. 한 예로서, 상태 감지 방사선(740)은 (가스 흐름을 더욱 직접적으로 이미지화하기 위해) 가스(406)의 일부 형광 여기 라인에 튜닝되는 독립 레이저(760)에 의해 생성될 수 있다. 상태 감지 방사선(740)은 대안적으로 구동 레이저(330), 예를 들면, 레일리 산란을 증가시키기 위해 배가되며 HHG 프로세스를 방해하지 않을 만큼 충분히 시간적으로 변위되는 주파수로부터 유도될 수도 있다. 도 7에서 예시되는 바와 같이, 이 상태 감지 방사선은, 제트의 더 큰 부분을 조명하기 위해, 의도적으로 초점이 맞지 않을 수도 있다.
여전히 다른 구현예에서, 예를 들면, 가스 제트의 상태뿐만 아니라, 광학 시스템(720)의 초점 성능이 모니터링될 수 있도록, 펌프 방사선과 동일한 광학 시스템(702)을 통해 상태 감지 방사선을 주입하는 것이 바람직할 수도 있다. 더욱 복잡한 실시형태에서, 심지어 상이한 상태 감지 방사선을 사용하는 경우에도, 초점 위치가 면밀히 조사될(probed) 수도 있고 HHG 프로세스에 대한 정보가 획득될 수도 있다. 예를 들면, 유도 방출 공핍 현미경 검사(stimulated emission depletion microscopy; STED) 또는 "펌프 프로브(pump-probe)" 기술(1차 방사선은 펌프이고, 상태 감지 방사선은 프로브임)을 사용하여 측정을 수행하기 위해 2차 방사선 소스가 사용될 수 있을 것이다.
다시, 이 상이한 방사선을 사용한 감지는, 반사된 또는 산란된 펌프 방사선을 사용한 감지와 병행하여 또는 그에 대한 대안으로서 적용될 수 있다. 상이한 방사선은, 구현예의 문제로서, 동일한 광검출기 또는 별개의 광검출기를 사용하여 검출될 수 있다. 모든 경우에, 2차 방사선과 구별되는 3차 방사선은, 방사선 소스 장치의 주요 생성물인 2차 방사선을 감소시키거나 또는 저하시키지 않으면서 검출될 수 있다. 이 이점은, 특히 3차 방사선(422)이 상호 작용 지점(402)으로부터 2차 방사선(342)과는 상이한 방향(또는 방향들)으로 진행하기 때문에, 달성될 수도 있다.
도 8은 가늘고 긴 상호 작용 공간에서 2차 방사선의 생성이 발생하는 또 다른 예를 예시한다. 1차 방사선(840)은 가스 소스(332)(도 2)로부터의 가스(406)가 주입되는 광 가이드(802) 내에 구속된다. 고차 고조파 방사선으로의 변환 효율성은 1차 방사선 및 가스의 연장된 상호 구속에 의해 향상된다. 그 외에는, 방사선 소스 장치의 동작 원리는 상기에서 설명되는 가스 제트 예에 관해서는 동일하다.
1차 방사선(840) 및 2차 방사선(342) 이외의 방사선은, 1차 방사선과 가스(406)의 상호 작용에 의해, 상기에서 언급되는 임의의 광루미네선스 메커니즘 중 임의의 것에 의해, 및/또는 저차 고조파의 고조파 생성에 의해 생성될 수도 있다. 1차 방사선(840)과는 상이한 방향 및/또는 파장을 가지기 때문에, 이 다른 방사선은 광 가이드(802)로부터 누출되도록 될 수 있다. 이것은 3차 방사선(822)으로서 사용될 수 있고, 센서(820)에 의해 검출되어 방사선 소스 장치의 동작 상태를 모니터링 및/또는 제어할 수 있다. 진공에서 가스 제트를 갖는 예에 대해 상기에서 설명되는 바로 그대로, 이러한 타입의 장치에서 변동이 적용될 수 있다.
상기 예 중 임의의 것에서, 센서로부터 획득되는 정보, 예를 들면, 방사선 스팟 강도 및 강도 분포, 또는 반사된 광의 파면은, 동작하는 방사선 소스 장치의 수많은 파라미터를 모니터링 및/또는 조정하기 위해 사용될 수 있다. 실시간으로 모니터링될 수 있는(그리고 자동적으로 또는 수동으로 조정될 수 있는) 파라미터 및 상태의 예는 다음의 것을 포함한다:
1) 펌프 방사선의 방향
2) 펌프 방사선 초점의 위치 결정
3) (예를 들면, 공간 광 변조기(530, 630, 730)를 수정 또는 재프로그래밍하는 것에 의한) 펌프 방사선의 파면
4) 가스 흐름 설정, 노즐 형상 및 다른 가스 제트 파라미터
5) 가스 제트 노즐 열화
6) 가스 조성 및 순도
도 9는 방사선 소스 장치의 제어 시스템의 예시적인 블록도이다. 도 3 및 도 5의 하드웨어 도면에서 식별 가능한 컴포넌트는 동일한 참조 부호를 사용하여 라벨링된다. 예를 들면, 파면 보상 디바이스(510) 및 가스(406)가 표현되고, 펌프 방사선(1차 방사선)(430) 및 출력 EUV 방사선(2차 방사선)(432)가 표현된다. 상이한 타입의 3차 방사선(422a, 422b, 432)은 검출기(510, 512, 430)에 의해 각각 검출되고, 하드웨어 엘리먼트의 동작 파라미터는 피드백 제어를 구현하도록 그리고 장기간(prolonged period)에 걸친 방사선 소스 장치의 동작을 안정화시키도록 프로세서(424, 434)에 의해 조정된다.
예를 들면, 파면 보상 디바이스(510)는, 광검출기(512)에 의한 동공 이미지 검출기에 응답하여 프로세서(424)에 의해 제어된다. 가스 공급부(331)는 광검출기(510)에 의해 검출되는, 가스 제트로부터 반사되는 1차 방사선 스팟의 이미지의 소정의 특성으로부터 결정되는 동작 상태에 응답하여 제어된다. 빔 전달 광학 시스템(502)은 또한, 동일한 이미지의 상이한 특성으로부터 결정되는 초점 상태(focus condition)에 응답하여 제어된다. 제2 센서(430)는 방사선의 산란을 측정하고 프로세서(434)는 또한 가스 공급원(332)의 동작에 영향을 미친다. 또한, 프로세서(434)는 가스 노즐의 상태에 관한 경고 메시지를 생성한다.
이 예에서, 하드웨어 제어의 기능은, 센서 신호로부터의 동작 상태의 유도와 동일한 프로세싱 하드웨어에서 구현된다. 다른 구현예에서, 모니터링 신호 및 제어 기능의 프로세싱은 별개의 프로세싱 하드웨어에서 구현될 수도 있다. 프로세서(424 및 434)는 별개의 하드웨어 또는 공통의 하드웨어에서 구현될 수 있다. 일단 센서 신호가 디지털화되면, 동작 상태를 유도하기 위한 및/또는 적절한 피드백 제어 액션을 결정하기 위한 센서 신호의 분석은, 고정된 응답 및/또는 적응적 및 머신 러닝 응답과 함께, 적절한 프로그래밍에 의해 구현될 수 있다.
검사 장치의 하드웨어 컴포넌트와 관련하여, 실시형태는, 따라서, 머신 판독 가능 명령어의 하나 이상의 시퀀스 및/또는 방사선 소스 장치의 동작 상태를 결정하는, 및/또는 결정된 상태에 응답하여 방사선 소스 장치를 제어하기 위한 방법을 설명하는 기능 데이터를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수도 있다. 이 컴퓨터 프로그램은, 예를 들면, 도 2 내지 도 9의 장치의 계측 프로세싱 유닛(MPU) 및/또는 도면의 감시 제어 시스템(SCS) 내에서 실행될 수도 있다. 그러한 컴퓨터 프로그램이 저장된 비일시적 데이터 저장 매체(예를 들면, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)가 또한 제공될 수도 있다. 현존하는 방사선 소스 장치가 이미 생산 중이고 및/또는 사용 중인 경우, 프로세서로 하여금 본원에서 설명되는 방법 중 하나 이상을 수행하게 하는 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품의 제공에 의해 수정된 실시형태가 구현될 수 있다.
레이저 방사선 전달 시스템 및 HHG 방사선 소스의 다른 컴포넌트의 추가적인 수정예가 포함될 수 있는데, 그 추가적인 수정예는 본원에서 상술되지는 않는다. 이들 수정예 중 일부는, 예를 들면, 본 출원의 우선일에 공개되지 않은, 2016년 11월 11일자의 유럽 특허 출원 번호 16198346.5에서 개시되어 있다. 다른 수정예는 미국 특허 출원 15/388,463 및 국제 특허 출원 PCT/EP2016/080103에서 개시되는데, 이들 둘 모두는, 또한 본 출원의 우선일에 아직 공개되지 않은 2015년 12월 23일자의 유럽 특허 출원 번호 15202301.6으로부터의 우선권을 주장한다. 유럽 특허 출원 번호 16188816.9는 이미 언급되었다. 이들 출원 모두의 내용은 참조에 의해 본원에 통합되며, 그들 출원 내에서 설명되는 기술은 본 개시의 기술과 조합하여 사용될 수 있다.
본 개시가 현재의 기술 개발에 대한 특별한 관심의 예로서 1 내지 100 nm 사이의 EUV 및 SXR 방사선을 제시하지만, 예를 들면, 1 nm 미만 및 잠재적으로 0.1 nm 미만의 파장을 갖는, "더 엄밀한" x 선 범위 내의 더 짧은 파장이 사용될 수도 있다. 방사선의 반사에 의한 검사가 예로서 설명되지만, 본 개시의 원리는 또한, 투과성 장치에, 특히 더 짧은 x 선 방사선이 전체 기판을 관통할 수 있는 경우에 적용될 수도 있다.
도 10은, 도 1에서 예시되는 타입의 리소그래피 제조 시스템의 제어에서 검사 장치(400)와 같은 검사 장치의 적용을 예시한다. 단계가 여기에서 나열될 것이고, 그 다음, 더 자세히 설명될 것이다:
S21: 웨이퍼를 프로세싱하여 기판 상에 구조체를 제조함
S22: 기판에 걸친 CD 및/또는 다른 파라미터를 측정함
S23: 계측 레시피를 업데이트함
S24: 리소그래피 및/또는 프로세스 레시피를 업데이트함
단계 S21에서, 리소그래피 제조 시스템을 사용하여 기판에 걸쳐 구조체가 제조된다. S22에서, 계측 장치(140) 및 옵션 사항으로 다른 계측 장치 및 정보 소스는 기판에 걸친 구조체의 속성을 측정하기 위해 사용된다. 상기에서 기술되는 본 개시의 원리에 따르면, 하나 이상의 타겟의 속성은, 상기에서 설명되는 바와 같이, 모니터링되고 제어되는 방사선 소스 장치에 의해 생성되는 EUV 또는 SXR 방사선을 사용하여 측정된다.
단계 S23에서, 옵션 사항으로, 계측 장치의 계측 레시피 및 캘리브레이션은 획득되는 측정 결과에 비추어 업데이트된다. 상기의 도 5 및 도 6의 논의를 다시 참조하면, 계측 레시피는 가장 신뢰 가능한 비대칭성 측정을 위해 회절 스펙트럼의 어떤 부분을 비교할지를 명시할 수도 있을 것이다. 레시피는, 예를 들면, SXR 방사선의 스펙트럼 및/또는 편광을 제어하기 위해, 레이저 방사선 전달 시스템의 설정을 또한 명시할 수도 있다.
단계 S24에서, 오버레이 또는 다른 성능 파라미터의 측정치가 소망되는 값과 비교되고, 리소그래피 제조 시스템 내의 리소그래피 장치 및/또는 다른 장치의 설정을 업데이트하기 위해 사용된다.
추가적인 실시형태는 후속하는 번호가 매겨진 조항에서 개시된다:
1. 1차 방사선과 매체 사이의 상호 작용을 야기하도록 그에 의해 고차 고조파 생성에 의해 2차 방사선을 생성하도록 동작 가능한 방사선 소스 장치로서, 방사선 소스 장치는 다음의 것을 더 포함한다:
상태 감지 방사선과 매체 사이의 상호 작용으로부터 유래하는 3차 방사선 - 3차 방사선은 2차 방사선과는 상이한 특성을 가짐 - 을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서; 및
검출된 3차 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 방사선 소스 장치의 동작 상태를 결정하기 위한 프로세서.
2. 1차 방사선은 상기 상태 감지 방사선으로서도 또한 역할을 하는, 조항 1에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
3. 상태 감지 방사선이 1차 방사선과는 상이한, 조항 1에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
4. 상기 센서는 매체로부터 2차 방사선과는 상이한 방향으로 이동하는 상기 3차 방사선을 수용하도록 배열되는, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
5. 검출된 3차 방사선은 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
6. 검출된 3차 방사선은 매체에 의해 반사되는 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 5에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
7. 가스상 매체는 거의 진공 환경에서 가스 제트의 형태로 제공되되, 3차 방사선은 가스 제트에 의해 반사되는 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 5에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
8. 검출된 3차 방사선은 매체에 의해 산란되는 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 5에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
9. 검출된 3차 방사선은 2차 방사선의 각도 분포 밖으로 매체에 의해 투과되는 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 5, 6 또는 7에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
10. 검출된 3차 방사선은, 상태 감지 방사선에 의한 매체의 여기에 기인하여 매체에 의해 방출되는 방사선을 포함하는, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
11. 검출된 3차 방사선은 2차 방사선보다 더 낮은 하나 이상의 고조파에서 고조파 생성에 의해 생성되는 방사선을 포함하는, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
12. 1차 방사선 및 매체를 가늘고 긴 도파관에 구속하여 그들의 상호 작용을 촉진시키도록 구성되되, 3차 방사선은 상기 도파관의 벽을 통해 탈출하는 방사선을 포함하는, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
13. 센서는 매체의 부근에서 상기 3차 방사선의 강도의 분포를 검출하도록 동작 가능하고, 프로세서는 강도의 상기 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 장치의 상기 동작 상태를 결정하도록 동작 가능한, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
14. 상기 센서는 매체의 부근에서 위상 및 강도의 분포를 검출하도록 동작 가능하고 프로세서는 위상 및 강도의 상기 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 장치의 상기 동작 상태를 결정하도록 동작 가능한, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
15. 센서는 3차 방사선과 기준 빔 사이에서 간섭을 야기하도록 동작 가능하되, 기준 빔은 매체와 상호 작용하지 않은 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 14에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
16. 센서는 3차 방사선 내에서 두 개 이상의 스펙트럼 성분을 구별하도록 동작 가능하고 프로세서는 위상 및 강도의 스펙트럼 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 장치의 상기 동작 상태를 결정하도록 동작 가능한, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
17. 2차 방사선은 100 nm보다 더 짧은 파장을 포함하고, 한편 1차 방사선은 100 nm보다 더 긴 파장을 포함하는, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
18. 매체는 가스상 매체인, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
19. 검출된 3차 방사선에 기초하여 프로세서에 의해 결정되는 동작 상태에 적어도 부분적으로 응답하여 방사선 소스 장치의 적어도 하나의 동작 파라미터를 자동적으로 조정하기 위한 컨트롤러를 더 포함하는, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
20. 조정된 동작 파라미터는, 빔 폭, 축방향 초점 위치, 횡방향 초점 위치 또는 파면과 같은, 1차 방사선의 빔 전달 시스템의 동작 파라미터인, 조항 19에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
21. 조정된 동작 파라미터는 매체의 파라미터인, 조항 19 또는 20에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
22. 매체는 가스 제트이고 조정된 동작 파라미터는 가스 전달 시스템의 동작 파라미터인, 조항 21에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
23. 상기 프로세서가 결정된 동작 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 진단 정보를 출력하도록 동작하는, 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
24. 매체는 가스 제트이고 진단 정보는 방사선 소스 장치의 일부의 마모 상태에 관련되는, 조항 23에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치.
25. 검사 방사선을 타겟 구조체로 전달하기 위한 조명 시스템 및 타겟 구조체와의 상호 작용 이후 상기 검사를 검출하기 위한 검출 시스템을 포함하는 검사 장치로서, 조명 시스템은 임의의 선행하는 조항에서 정의되는 바와 같은 방사선 소스 장치를 포함하되, 고차 고조파 생성에 의해 생성되는 2차 방사선은 상기 검사 방사선으로서 사용된다.
26. 상기 검사 방사선은 100 nm 미만의 파장을 포함하는, 조항 25에서 정의되는 바와 같은 검사 장치.
27. 검출된 검사 방사선에 기초하여 타겟 구조체의 속성을 결정하기 위한 프로세싱 장치를 더 포함하는, 조항 26에서 정의되는 바와 같은 검사 장치.
28. 상기 프로세싱 장치는 타겟 구조체의 결정된 속성에 적어도 부분적으로 기초하여 리소그래피 프로세스의 제1 성능 파라미터를 계산하도록 추가로 배열되는, 조항 27에서 정의되는 바와 같은 검사 장치.
29. 방사선 소스 장치의 동작 상태를 모니터링하는 방법으로서, 방사선 소스 장치는 1차 방사선과 매체 사이의 상호 작용을 야기하고, 그에 의해 고차 고조파 생성에 의해 2차 방사선을 생성하며, 방법은 다음의 것을 포함한다:
상태 감지 방사선과 매체 사이의 상호 작용으로부터 유래하는 3차 방사선 - 3차 방사선은 2차 방사선과는 상이한 특성을 가짐 - 을 검출하는 것; 및
검출된 3차 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 방사선 소스 장치의 동작 상태를 결정하는 것.
30. 1차 방사선은 상기 상태 감지 방사선으로서도 또한 역할을 하는, 조항 29에서 정의되는 바와 같은 방법.
31. 상기 상태 감지 방사선은 1차 방사선에 추가하여 매체로 전달되는, 조항 29에서 정의되는 바와 같은 방법.
32. 상기 3차 방사선은 매체로부터 2차 방사선과는 상이한 방향으로 이동하는, 조항 29 내지 31 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
33. 검출된 3차 방사선은 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 29 내지 32 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
34. 검출된 3차 방사선은 매체에 의해 반사되는 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 33에서 정의되는 바와 같은 방법.
35. 가스상 매체는 거의 진공 환경에서 가스 제트의 형태로 제공되되, 3차 방사선은 가스 제트에 의해 반사되는 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 34에서 정의되는 바와 같은 방법.
36. 검출된 3차 방사선은 매체에 의해 산란되는 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 33에서 정의되는 바와 같은 방법.
37. 검출된 3차 방사선은 2차 방사선의 각도 분포 밖으로 매체에 의해 투과되는 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 34, 35 또는 36에서 정의되는 바와 같은 방법.
38. 검출된 3차 방사선은, 상태 감지 방사선에 의한 매체의 여기에 기인하여 매체에 의해 방출되는 방사선을 포함하는, 조항 29 내지 37 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
39. 검출된 3차 방사선은 2차 방사선보다 더 낮은 하나 이상의 고조파에서 고조파 생성에 의해 생성되는 방사선을 포함하는, 조항 29 내지 38 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
40. 1차 방사선 및 매체는 그들의 상호 작용을 촉진하기 위해 가늘고 긴 도파관에서 구속되고, 3차 방사선은 상기 도파관의 벽을 통해 탈출하는 방사선을 포함하는, 조항 29 내지 39 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
41. 매체의 부근에서의 상기 3차 방사선의 강도의 분포가 검출되고, 장치의 상기 동작 상태는 강도의 상기 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는, 조항 29 내지 40 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
42. 매체의 부근에서의 위상 및 강도의 분포가 검출되고, 장치의 상기 동작 상태는 위상 및 강도의 상기 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는, 조항 29 내지 41 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
43. 3차 방사선과 기준 빔 사이에서 간섭이 야기되되, 기준 빔은 매체와 상호 작용하지 않은 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 조항 42에서 정의되는 바와 같은 방법.
44. 3차 방사선 내의 두 개 이상의 스펙트럼 성분이 구별되고 프로세서는 위상 및 강도의 스펙트럼 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 장치의 상기 동작 상태를 결정하도록 동작 가능한, 조항 29 내지 43 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
45. 2차 방사선은 100 nm보다 더 짧은 파장을 포함하고, 한편 1차 방사선은 100 nm보다 더 긴 파장을 포함하는, 조항 29 내지 44 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
46. 매체는 가스상 매체인, 조항 29 내지 45 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
47. 검출된 3차 방사선에 기초하여 프로세서에 의해 결정되는 동작 상태에 적어도 부분적으로 응답하여 방법의 적어도 하나의 동작 파라미터를 자동적으로 조정하는 것을 더 포함하는, 조항 29 내지 46 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
48. 조정된 동작 파라미터는, 빔 폭, 축방향 초점 위치, 횡방향 초점 위치 또는 파면과 같은, 1차 방사선의 빔 전달 시스템의 동작 파라미터인, 조항 47에서 정의되는 바와 같은 방법.
49. 조정된 동작 파라미터는 매체의 파라미터인, 조항 47 또는 48에서 정의되는 바와 같은 방법.
50. 매체는 가스 제트이고 조정된 동작 파라미터는 가스 전달 시스템의 동작 파라미터인, 조항 49에서 정의되는 바와 같은 방법.
51. 결정된 동작 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 진단 정보를 출력하는 것을 더 포함하는, 조항 29 내지 50 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법.
52. 매체는 가스 제트이고 진단 정보는 방사선 소스 장치의 일부의 마모 상태에 관련되는, 조항 51에서 정의되는 바와 같은 방법.
53. 리소그래피 프로세스에 의해 기판 상에 형성되어 있는 구조체를 검사하는 방법으로서, 그 방법은 다음의 것을 포함한다:
조항 47 내지 51 중 임의의 것의 방법에 의해 제어되는 고차 고조파 생성에 의해 생성되는 검사 방사선으로 타겟 구조체를 조명하는 것; 및
타겟 구조체와의 상호 작용 이후 상기 검사 방사선의 일부를 검출하는 것.
54. 상기 검사 방사선의 검출된 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 타겟 구조체의 속성을 결정하는 것을 더 포함하는, 조항 53에서 정의되는 바와 같은 방법.
55. 타겟 구조체의 결정된 속성에 적어도 부분적으로 기초하여 리소그래피 프로세스의 적어도 하나의 성능 파라미터를 결정하는 것을 더 포함하는, 조항 54에서 정의되는 바와 같은 방법.
56. 디바이스를 제조하는 방법으로서, 방법은, 리소그래피 프로세스 단계를 포함하고, 상기 리소그래피 프로세스 단계를 수행하기 이전 또는 이후에, 기판 상의 하나 이상의 타겟 구조체의 속성은 조항 53 내지 56 중 임의의 것에서 정의되는 바와 같은 방법에 의해 결정되고, 결정된 속성은, 기판 및/또는 추가적인 기판의 프로세싱을 위한 리소그래피 프로세스 단계의 파라미터를 조정하기 위해 사용된다.
57. 프로세서로 하여금 조항 1 내지 24 중 임의의 것에 따른 방사선 소스 장치의 프로세서를 구현하게 하기 위한 머신 판독 가능 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
58. 프로세서로 하여금 조항 19 내지 22 중 임의의 것에 따른 방사선 소스 장치의 컨트롤러를 구현하게 하기 위한 머신 판독 가능 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
이 문서에서 용어 "계측 장치"가 사용되는 경우, 그 위치에서 용어 "검사 장치"를 또한 판독할 수도 있고, 그 반대의 경우도 가능하다. 이 문서의 맥락에서, 상기 장치는 기판 상의 구조체의 주목하는 특성을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 주목하는 특성은 측정 값일 수도 있으며, 또한, 구조체의 부재, 예기치 않은 구조체의 존재 및 예상된 패턴에서의 변화와 같은, 예상된 패턴으로부터의 일탈일 수도 있다.
상기에서 설명되는 타겟 구조체가 측정의 목적을 위해 명시적으로 설계 및 형성되는 계측 타겟일 수도 있고, 다른 실시형태에서, 기판 상에 형성되는 디바이스의 기능적 부분인 타겟에 대해 속성이 측정될 수도 있다. 많은 디바이스는 격자와 유사한 규칙적이고 주기적인 구조체를 가지고 있다. 용어 "타겟", "격자" 또는 타겟의 "주기적 구조체"는 본원에서 사용될 때, 수행되고 있는 측정을 위해 적용 가능한 구조체가 구체적으로 제공되었다는 것을 규정하지는 않는다. 또한, 계측 타겟의 피치(P)는, 측정 툴의 광학 시스템의 해상도 한계에 근접하지만, 그러나, 타겟 부분(C)에서 패턴화 프로세스에 의해 만들어지는 통상적인 제품 피쳐의 치수보다 훨씬 더 클 수도 있다. 실제로, 격자의 피쳐 및/또는 공간은, 치수에서 제품 피쳐와 유사한 더 작은 구조체를 포함하도록 만들어질 수도 있다.
비록 광학 리소그래피의 맥락에서 실시형태의 사용에 대해 상기에서 특정한 언급이 이루어졌을 수도 있지만, 본 발명의 실시형태는 다른 애플리케이션, 예를 들면, 임프린트 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 맥락이 허용하는 경우, 광학 리소그래피로 제한되지는 않는다는 것이 인식될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패턴화 디바이스에서의 토포그래피(topography)는, 기판 상에서 생성되는 패턴을 정의한다. 패턴화 디바이스의 토포그래피는, 기판에 공급되는 레지스트의 층으로 인쇄될 수도 있는데, 기판 상의 레지스트는, 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용하는 것에 의해 경화된다. 패턴화 디바이스는, 레지스트가 경화된 이후 그 안에 패턴을 남긴 상태에서 레지스트 밖으로 이동된다.
특정한 실시형태의 전술한 설명은, 기술 분야의 스킬 내에서 지식을 적용하는 것에 의해, 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않으면서, 과도한 실험 없이, 다른 사람이 다양한 애플리케이션에 대해 그러한 특정한 실시형태를 쉽게 수정 및/또는 적응시킬 수 있도록, 본 발명의 실시형태의 일반적인 본질을 나타낸다. 따라서, 그러한 적응 및 수정은, 본원에서 제시되는 교시 및 지침에 기초하여, 개시된 실시형태의 등가물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본원에서의 문체(phraseology) 또는 전문용어(terminology)는, 제한의 목적을 위한 것이 아니라, 예에 의한 설명의 목적을 위한 것이며, 그 결과, 본 명세서에서의 전문용어 또는 문체는, 교시 및 지침에 비추어 숙련된 기술자에 의해 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 폭 및 범위는, 상기에서 설명된 예시적인 실시형태 중 임의의 것에 의해 제한되어야 하는 것이 아니라, 오로지, 다음의 청구범위 및 그들의 등가물에 따라 정의되어야 한다.
Claims (15)
1차 방사선(first radiation)과 매체 사이의 상호 작용을 야기하도록 그에 의해 고차 고조파 생성(higher harmonic generation)에 의해 2차 방사선(second radiation)을 생성하도록 동작 가능한 방사선 소스 장치(radiation source arrangement)로서, 상기 방사선 소스 장치는:
상태 감지 방사선(condition sensing radiation)과 상기 매체 사이의 상호 작용으로부터 유래하는 3차 방사선(third radiation) - 상기 3차 방사선은 상기 2차 방사선과는 상이한 특성을 가짐 - 을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서; 및
상기 검출된 3차 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 방사선 소스 장치의 동작 상태(operating condition)를 결정하기 위한 프로세서를 더 포함하는, 방사선 소스 장치.
상태 감지 방사선(condition sensing radiation)과 상기 매체 사이의 상호 작용으로부터 유래하는 3차 방사선(third radiation) - 상기 3차 방사선은 상기 2차 방사선과는 상이한 특성을 가짐 - 을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서; 및
상기 검출된 3차 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 방사선 소스 장치의 동작 상태(operating condition)를 결정하기 위한 프로세서를 더 포함하는, 방사선 소스 장치.
제1항에 있어서,
상기 1차 방사선은 또한 상기 상태 감지 방사선으로서 역할을 하는, 방사선 소스 장치.
상기 1차 방사선은 또한 상기 상태 감지 방사선으로서 역할을 하는, 방사선 소스 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 상기 매체로부터 상기 2차 방사선과는 상이한 방향으로 이동하는 상기 3차 방사선을 수용하도록 배열되는, 방사선 소스 장치.
상기 센서는 상기 매체로부터 상기 2차 방사선과는 상이한 방향으로 이동하는 상기 3차 방사선을 수용하도록 배열되는, 방사선 소스 장치.
제1항에 있어서,
상기 검출된 3차 방사선은 상기 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 방사선 소스 장치.
상기 검출된 3차 방사선은 상기 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 방사선 소스 장치.
제4항에 있어서,
상기 검출된 3차 방사선은 상기 매체에 의해 반사되는 상기 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 방사선 소스 장치.
상기 검출된 3차 방사선은 상기 매체에 의해 반사되는 상기 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 방사선 소스 장치.
제4항에 있어서,
가스상 매체가 진공 환경에서 가스 제트(gas jet)의 형태로 제공되되, 상기 3차 방사선은 상기 가스 제트에 의해 반사되는 상기 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 방사선 소스 장치.
가스상 매체가 진공 환경에서 가스 제트(gas jet)의 형태로 제공되되, 상기 3차 방사선은 상기 가스 제트에 의해 반사되는 상기 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 방사선 소스 장치.
제1항에 있어서,
상기 검출된 3차 방사선은, 상기 상태 감지 방사선에 의한 상기 매체의 여기에 기인하여 상기 매체에 의해 방출되는 방사선을 포함하는, 방사선 소스 장치.
상기 검출된 3차 방사선은, 상기 상태 감지 방사선에 의한 상기 매체의 여기에 기인하여 상기 매체에 의해 방출되는 방사선을 포함하는, 방사선 소스 장치.
제1항에 있어서,
상기 검출된 3차 방사선은 상기 2차 방사선보다 더 낮은 하나 이상의 고조파에서 고조파 생성에 의해 생성되는 방사선을 포함하는, 방사선 소스 장치.
상기 검출된 3차 방사선은 상기 2차 방사선보다 더 낮은 하나 이상의 고조파에서 고조파 생성에 의해 생성되는 방사선을 포함하는, 방사선 소스 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 상기 매체의 부근에서 상기 3차 방사선의 강도의 분포를 검출하도록 동작 가능하고, 상기 프로세서는 강도의 상기 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치의 상기 동작 상태를 결정하도록 동작 가능한, 방사선 소스 장치.
상기 센서는 상기 매체의 부근에서 상기 3차 방사선의 강도의 분포를 검출하도록 동작 가능하고, 상기 프로세서는 강도의 상기 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치의 상기 동작 상태를 결정하도록 동작 가능한, 방사선 소스 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 상기 매체의 부근에서 위상 및 강도의 분포를 검출하도록 동작 가능하고, 상기 프로세서는 위상 및 강도의 상기 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치의 상기 동작 상태를 결정하도록 동작 가능하고, 옵션 사항으로, 상기 센서는 상기 3차 방사선과 기준 빔(reference beam) 사이에서 간섭을 야기하도록 동작 가능하되, 상기 기준 빔은 상기 매체와 상호 작용하지 않은 상기 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 방사선 소스 장치.
상기 센서는 상기 매체의 부근에서 위상 및 강도의 분포를 검출하도록 동작 가능하고, 상기 프로세서는 위상 및 강도의 상기 분포에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 장치의 상기 동작 상태를 결정하도록 동작 가능하고, 옵션 사항으로, 상기 센서는 상기 3차 방사선과 기준 빔(reference beam) 사이에서 간섭을 야기하도록 동작 가능하되, 상기 기준 빔은 상기 매체와 상호 작용하지 않은 상기 상태 감지 방사선의 일부를 포함하는, 방사선 소스 장치.
제1항에 있어서,
상기 검출된 3차 방사선에 기초하여 상기 프로세서에 의해 결정되는 상기 동작 상태에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 방사선 소스 장치의 적어도 하나의 동작 파라미터를 자동적으로 조정하기 위한 컨트롤러를 더 포함하고, 옵션 사항으로, 상기 조정된 동작 파라미터는, 빔 폭, 축방향 초점 위치, 횡방향 초점 위치 또는 파면(wavefront)과 같은, 상기 1차 방사선의 빔 전달 시스템의 동작 파라미터인, 방사선 소스 장치.
상기 검출된 3차 방사선에 기초하여 상기 프로세서에 의해 결정되는 상기 동작 상태에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 방사선 소스 장치의 적어도 하나의 동작 파라미터를 자동적으로 조정하기 위한 컨트롤러를 더 포함하고, 옵션 사항으로, 상기 조정된 동작 파라미터는, 빔 폭, 축방향 초점 위치, 횡방향 초점 위치 또는 파면(wavefront)과 같은, 상기 1차 방사선의 빔 전달 시스템의 동작 파라미터인, 방사선 소스 장치.
제11항에 있어서,
상기 조정된 동작 파라미터는 상기 매체의 파라미터이고, 옵션 사항으로, 상기 매체는 가스 제트이고 상기 조정된 동작 파라미터는 가스 전달 시스템의 동작 파라미터인, 방사선 소스 장치.
상기 조정된 동작 파라미터는 상기 매체의 파라미터이고, 옵션 사항으로, 상기 매체는 가스 제트이고 상기 조정된 동작 파라미터는 가스 전달 시스템의 동작 파라미터인, 방사선 소스 장치.
검사 방사선을 타겟 구조체(target structure)로 전달하기 위한 조명 시스템 및 상기 타겟 구조체와의 상호 작용 이후 상기 검사를 검출하기 위한 검출 시스템을 포함하는 검사 장치로서,
상기 조명 시스템은 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에서 청구되는 바와 같은 방사선 소스 장치를 포함하되, 고차 고조파 생성에 의해 생성되는 상기 2차 방사선은 상기 검사 방사선으로서 사용되는, 검사 장치.
상기 조명 시스템은 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에서 청구되는 바와 같은 방사선 소스 장치를 포함하되, 고차 고조파 생성에 의해 생성되는 상기 2차 방사선은 상기 검사 방사선으로서 사용되는, 검사 장치.
방사선 소스 장치의 동작 상태를 모니터링하는 방법으로서, 상기 방사선 소스 장치는 1차 방사선과 매체 사이의 상호 작용을 야기하고, 그에 의해 고차 고조파 생성에 의해 2차 방사선을 생성하며, 상기 방법은:
상태 감지 방사선과 상기 매체 사이의 상호 작용으로부터 유래하는 3차 방사선 - 상기 3차 방사선은 상기 2차 방사선과는 상이한 특성을 가짐 - 을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 3차 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 방사선 소스 장치의 동작 상태를 결정하는 단계를 포함하는, 방사선 소스 장치의 동작 상태를 모니터링하는 방법.
상태 감지 방사선과 상기 매체 사이의 상호 작용으로부터 유래하는 3차 방사선 - 상기 3차 방사선은 상기 2차 방사선과는 상이한 특성을 가짐 - 을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 3차 방사선에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 방사선 소스 장치의 동작 상태를 결정하는 단계를 포함하는, 방사선 소스 장치의 동작 상태를 모니터링하는 방법.
머신 판독 가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
프로세서로 하여금 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방사선 소스 장치의 상기 프로세서를 구현하게 하기 위한 또는 제12항에 따른 방사선 소스 장치의 컨트롤러를 구현하게 하기 위한 명령어를 포함하는, 머신 판독 가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
프로세서로 하여금 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방사선 소스 장치의 상기 프로세서를 구현하게 하기 위한 또는 제12항에 따른 방사선 소스 장치의 컨트롤러를 구현하게 하기 위한 명령어를 포함하는, 머신 판독 가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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