KR20030095331A - 리소그래피장치, 디바이스제조방법 및 이에 따라 제조된디바이스 - Google Patents

Abstract

정렬시스템은 오버래핑되고 상대적으로 회전되는 정렬마커의 2개의 이미지를 생성하는 자체참조-간섭계를 사용한다. 검출기는 이미지의 푸리에변환이 간섭을 일으키는 퓨필평면내의 세기를 검출한다. 위치정보는 간섭하는 차수내의 세기변화로 나타나는 2개의 이미지의 회절차수들 간의 위상차로부터 얻어진다. 비대칭성은 또한 회절차수의 양쪽면의 2개의 위치에서 세기를 측정하여 측정될 수 있다.

Description

리소그래피장치, 디바이스제조방법 및 이에 따라 제조된 디바이스 {Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby}

본 발명은,

- 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;

- 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

- 기판을 잡아주는 기판테이블;

- 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템; 및

- 상대적으로 180°만큼 회전되는 정렬마크의 2개의 오버래핑 이미지를 투영하기 위하여 자체참조-간섭계를 가지고 있는 정렬시스템을 포함하는 리소그래피투영장치에 관한 것이다.

"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.

- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 마스크테이블이 지지구조체가 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.

- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT 특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그램가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

- 프로그램가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 특정적으로 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.

예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다.이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준 방향("스캐닝" 방향)으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피 장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.

리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 집적회로 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing" (3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.

설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭 (catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피 장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되는 듀얼스테이지 리소그래피 장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.

리소그래피공정의 필수 단계로, 마스크패턴의 투영된 이미지가 기판상의 올바른 위치에 있도록 리소그래피장치에 기판을 정렬시키는 단계가 있다. 반도체 등의, 리소그래피기술에 의하여 제조된 여타의 디바이스에는 디바이스내에 다중층을 형성하기 위하여 다중노광이 필요하고, 이들이 정확하게 정렬되는 것이 필수적이다. 보다 작은 피처들이 묘화됨에 따라, 오버레이 요건 및 이에 따라 정렬공정의 필요한 정확성이 더 엄격해진다.

본 명세서에도 참고자료로 채택되고 있는 EP-A0 906 590호에 개시되어 있는 공지된 하나의 정렬시스템에서, 기판상의 마커들은, 약간 다른 주기를 갖는 각 쌍마다 2개의 회절격자를 가지고 있는, 하나는 X이고, 하나는 Y인 2쌍의 기준회절격자를 포함한다. 상기 회절격자는 공간적인 가간섭광으로 조명되고, 회절된 광은 상이한 회절차수로 분리되어 있는 검출기 어레이상에 수집 및 묘화되어, 대응하는양의차수 및 음의차수와 간섭한다. 어레이내의 각 검출기는 기준회절격자 및 포토검출기를 포함한다. 기판이 스캐닝됨에 따라, 검출기의 출력이 사인곡선으로 변화한다. 한쌍의 격자 모두로부터의 신호가 동시에 피크에 도달할 때, 마커가 정렬된다. 이러한 종류의 시스템은 높은 역학범위(dynamic range)를 제공하고 높은 회절차수를 이용함으로써, 마커비대칭에 반응을 나타내지 않는다. 하지만, 상이한 주기를 갖는 2개의 회절격자를 제공해야 하는 필요성에 따라, 기판상의 정렬마커에 대하여 필요한 공간의 크기가 증가하게 된다. 정렬마크용으로 사용되어 디바이스의 제조에 이용될 수 없는 "실리콘의 실면적(silicon real estate)"의 양을 최소화하는 것이 바람직하다.

본 명세서에 참조자료로 채택되고 있는 EP-A-1,148,390호에 개시되어 있는 또 다른 공지된 정렬시스템은, +90°및 -90°에 걸쳐 회전되는 2개의 오버래핑 이미지를 생성하고, 그들이 퓨필평면내에서 간섭하도록 만들어지는 콤팩트한 자체참조-간섭계를 이용한다. 광학시스템 및 공간필터는 1차수의 빔을 선택 및 분리하고 이들을 검출기상에 다시 묘화시킨다. 상기 시스템은 여러가지 이점을 갖지만, 정렬마커의 180°대칭성을 요구한다.

본 발명의 목적은 향상된 정렬시스템, 바람직하게는 하나의 정렬마크를 이용하고 및/또는 비대칭 정렬마크를 수용하여 정렬위치를 캡처링할 수 있는 정렬시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 나타내는 도면;

도 2는 그 동작개념을 설명하기 위하여 제1실시예의 정렬시스템의 선택된 부분을 나타내는 도면;

도 3은 도 2의 정렬시스템의 상이한 모듈을 나타내는 도면;

도 4는 도 2 및 도 3의 정렬시스템에 사용되는 자체참조-간섭계(self-referencing interferometer)의 간소화된 측면도;

도 5는 도 4의 자체참조-간섭계의 퓨필평면에서의 간섭을 설명하는 도면;

도 6은 도 4의 자체참조-간섭계의 기능을 설명하는데 유용한 도면;

도 7은 불변점(invariant point)을 나타내는 간섭계의 입력면 및 출력면을 나타내는 도면;

도 8은 출력에서 회절차수의 회전을 나타내는 간섭계의 입력면 및 출력면을 나타내는 도면;

도 9는 제조물(product structure)로부터 혼선을 제거하기 위하여, 구경조리개의 사용을 설명하는데 이용되는 정렬시스템의 광학성분을 나타내는 도면;

도 10은 구경조리개의 외형을 나타내는 제조물 및 마커의 도면;

도 11은 본 발명의 제1실시예의 정렬시스템의 검출배열을 나타내는 도면;

도 12는 본 발명의 제1실시예의 정렬시스템에 색분리용으로 가능한 배열을 나타내는 도면;

도 13 내지 도 15는 비대칭마커의 검출을 설명하는 벡터도;

도 16은 본 발명의 기능의 일례로 1차원마크를 예시하는데 사용되는 세기프로파일의 그래프;

도 17은 본 발명의 일례에서 1차원마커의 도면;

도 18은 본 발명의 일례에서 파필드(far field)내의 세기분포를 나타내는 그래프;

도 19는 본 발명의 일례에서 파필드각도의 함수로서 측정된 위상의 그래프;

도 20은 본 발명의 기능의 제2예시에서 비대칭마크를 나타내는 다이어그램;

도 21은 본 발명의 제2예시에서 파필드내의 세기를 나타내는 다이어그램;

도 22는 제2예시에서 파필드각도의 함수로서 측정된 위상을 나타내는 그래프;

도 23은 제2예시에서 파필드의 각도의 함수로서의 간섭신호의 콘트라스트 그래프;

도 24는 본 발명의 기능의 제3예시에서 위상변화를 나타내는 그래프;

도 25는 본 발명의 제4예시에서 파필드내의 세기 그래프;

도 26은 제4예시의 파필드각도의 함수로서 측정된 위상의 그래프;

도 27a 및 도 27b는 조명빔의 폭을 변화시키는 효과를 나타내는 그래프;

도 28은 본 발명의 제5예시의 각도의 함수로 측정된 위상의 그래프;

도 29는 본 발명의 제2실시예의 정렬시스템의 검출배열을 나타내는 도면;

도 30은 본 발명의 제2실시예에서 캡처링용 카메라의 기능을 설명하는 도면;

도 31은 본 발명의 제3실시예의 정렬시스템의 검출배열을 나타내는 도면;

도 32는 본 발명의 실시예들에 사용가능한 차수-조합 프리즘의 분해도;

도 33은 반대 차수의 조합을 나타내는, 조립된 형태의 도 32의 차수-조합 프리즘의 도면이다.

도면에서, 대응하는 참조부호는 대응하는 부분을 나타낸다.

상기 및 기타 목적은 서두에 명기된 바와 같은, 본 발명에 따른 리소그래피장치에 따라 달성되며, 상기 정렬시스템은 상기 자체참조-간섭계의 퓨필평면내의 복수의 상이한 위치에서 광의 세기를 검출하는 검출기시스템을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

퓨필평면내의 세기를 검출함으로써, 정렬시스템은 유용한 정보를 최대로 사용하게 한다. 예를 들어, 퓨필평면내의 복수의 회절차수의 위치에서 세기변화를 검출하여, 극도로 미세한 위치정보가 얻어질 수 있다. 상기 정보는 마커가 스캐닝됨에 따라, 세기변화에서의 상대적인 위상으로부터 얻어진다; 즉 상이한 회절차수는 상이한 공간 주파수를 가지는 세기를 변화시킬 것이다. 몇개의 세기피크가 일치할때, 중앙정렬위치가 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로는, 회절차수의 반대쪽에 근접하여 이격되어 있는 2개의 위치에서 세기를 측정하면, 2개의 세기신호들 간의 비트 주파수를 검출하여 개략위치 또는 캡처가 얻어질 수 있다. 캡처범위의 크기는 검출기의 간격에 의하여 결정된다-검출기가 더 근접해 있으면, 캡처범위가 더 커진다. 또한, 퓨필평면의 다크영역에서의 위상변화를 검출하여, 마커의 비대칭이 검출되고, 이러한 비대칭에 의하여 발생되는 정렬위치의 에러를 보상하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 정렬시스템은, 종래에 알려져 있는 마커를 포함하여, 유용한 종래의 호환성을 제공하여 종래기술에서 공지된 마커를 포함하는 다양한 형태의 마커를 사용할 수 있다는 점에서 특히 유리하다. 본 발명의 상기 정렬시스템은 또한, 종래의 시스템에서 얻어진 공정 및 마커배열을 수정하지 않고도, 최종사용자가 이용할 수 있게 하면서, 종래기술의 정렬시스템과 곧바로 호환될 수 있다. 또한, 정렬시스템은 추가 피처들 및 보다 정확한 정렬을 제공할 수 있다.

본 발명은 또한, 종래기술의 마커보다 더 높은 공간주파수를 갖는 새로운 정렬마커를 이용할 수 있어, 향상된 정렬의 정확성 및 로버스트니스를 제공할 수 있다. 추가적으로, 정렬마커에 이용되는 스크라이브레인의 실면적(scribe lane real estate)을 감소시키기 위하여 단일 주파수의 짧은 회절격자가 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 마커의 필터링되지 않은 카메라 이미지가 제공될 수 있다. 상기 이미지는 보다 예리해질 것이며, 캡처링과 같은 추가 기능에 사용될 수 있다.

본 발명은 또한 앞부분이 엄격한 안정성요건을 갖고 뒷부분은 덜 엄격한 안정성요건을 갖는 모듈형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

- 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

- 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

- 패터닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

- 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및

- 상기 투영하는 단계 이전 또는 이후에, 180°만큼 상대적으로 회전되는 정렬마크의 2개의 오버래핑 이미지를 투영하는 자체참조-간섭계를 이용하여 상기 기판상에 상기 정렬마크에 대하여 정렬을 수행하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,

상기 정렬하는 단계는 상기 정렬마크의 상기 이미지의 푸리에변환이 간섭하는 퓨필평면내의 복수의 상이한 위치들에서 광의 세기를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는, "다이"와 같은 용어가 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인)자외선 및 (예를 들어 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선)EUV 뿐만 아니라, 이온빔이나 전자빔 및 x레이와 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.

본 발명의 실시예는 첨부한 개략적인 도면을 참조하여 단지 예시의 방식으로 설명된다.

제1실시예

도 1은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,

ㆍ방사선(예를 들어, DUV 방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는방사선시스템(Ex, IL)(특별히 이 경우에 방사선시스템이 방사원(LA)도 포함한다);

ㆍ마스크(R)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);

ㆍ기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판 홀더가 마련된, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT); 및

ㆍ기판(W)의 타겟부(C)(1이상의 다이를 포함)에 마스크(R)의 조사된 부분을 묘화하는 투영시스템("렌즈")(PL)(예를 들어, 반사형 렌즈시스템)을 포함하여 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 위에서 언급한 바와 같은 형태의 프로그램 가능한 거울 배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채용할 수도 있다.

방사원(LA)(예를 들어, 엑시머레이저)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 곧바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 그것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 그 밖의 다른 다양한 구성요소들을포함한다. 이러한 방식으로, 마스크(R)에 입사하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.

도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(예를 들어, 방사원(LA)이 흔히 수은 램프인 경우에서처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 엑시머레이저인 때에 흔한 경우이다. 본 발명과 청구범위는 이들 시나리오를 모두 포괄하고 있다.

이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀있는 마스크(R)를 통과한다. 마스크(R)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)의 초점을 맞춘다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(R)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(R)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 긴 행정 모듈(long stroke module)(개략 위치설정) 및 짧은 행정 모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에는 마스크테이블(MT)이 단지 짧은행정액추에어터에만 연결될 수 있고 고정될 수도 있다.

상술한 장치는 다음의 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.

1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 이후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.

2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일방향 또는 그 반대방향으로 동시에 이동하는 데, 이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는 1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.

기판상의 정확한 위치에 노광을 수행하기 위하여, 리소그래피장치는 기판(W)상에 제공된 정렬마크(WM)의 위치를 정확하게 측정할 수 있는 정렬센서(10)를 포함한다. 실제로는, 정렬센서는 고정되고, 기판테이블(WT)상에 유지되는 기판(W)은 정렬마커(WM)가 정렬센서에 의하여 캡처될 때까지 센서 아래에서 스캐닝된다. 그런 다음, 기판상의 정렬마커가 정렬센서를 가지고 정확하게 정렬될 때, 기판테이블의 위치가 알려지게 된다. 정렬센서(10)는 이것이 정렬마커를 조명하고 투영시스템(PL)을 통과하기 보다는 반사된 광을 직접 검출하는 것을 가리키는 오프-액시스센서이다. 정렬센서(10)는 노광스테이션이나 별도의 측정장소 또는 양자 모두에제공될 수도 있다. 후자의 경우에, 정렬센서는 기판테이블(WT)에 고정된 기준마커(기준)에 대하여 기판상에 있는 정렬마커의 위치를 측정하는데 사용될 수도 있다. 일단 기판테이블이 노광스테이션으로 이송되고, 이것으로부터 투영렌즈에 대한 기판마커의 위치가 구해지면, 그런 다음에는 투영시스템(PL)에 대한 기판테이블의 기준마커의 위치가 측정된다. 상기 방법론은 또한 정렬센서가 노광스테이션에 제공되는 경우에도 사용될 수 있고, 대안적으로 기판상의 정렬마크의 위치를 직접 구할 수 있도록 투영렌즈에 대한 정렬센서내의 기준의 위치가 정확하게 알려질 수도 있다. 일반적으로, 기판의 정확한 위치 및 방위를 결정하기 위하여, 기판상에 있는 2이상의 정렬마커의 위치가 측정된다. 정렬시스템은 스캔이 정확한 위치에서 수행되었음을 검증하기 위하여 스캔노광의 개시 및 종료시에 사용될 수도 있다.

도 2는 정렬시스템(10)의 전체적인 개략도이다. 광원(11)은 방사선을 양 및 음의 회절차수(+n, -n)로 반사시키는 마커(WM)를 조명하는 방사선의 공간 가간섭빔(spatially coherent beam of radiation)을 방출한다. 이들은 대물렌즈(12)에 의하여 시준되고, 자체참조-간섭계(13)로 들어간다. 대물렌즈(12)는 예를 들어, 0.6의 높은 NA를 가질 수 있으며, 850nm의 파장을 갖는 조명방사선을 이용하여 1.5㎛의 작은 피치로 마크를 검출한다. 자체참조-간섭계는 입력이 180°로 상대회전되고 오버래핑되고, 이에 따라 간섭이 이루어질 수 있는 2개의 이미지를 출력한다. 퓨필평면(14)에서는, 상이한 회절차수로 분리되어 있는, 상기 이미지들의 오버래핑 푸리에변환을 알 수 있으며, 간섭이 이루어질 수 있다. 퓨필평면(14)내의 검출기(15)는 간섭된 회절차수를 검출하여, 이하에 설명되는 바와 같이, 위치정보를 제공한다. 도 2의 우측부분은 오버래핑 이미지의 형성을 나타내고, 첫번째 이미지(+n', -n')는 입력차수(+n, -n)에 대하여 +90°만큼 회전된 것이고, 두번째 이미지(+n″, -n″)는 -90°만큼 회전된 것이다.

이미지 회전자(rotator) 및 간섭계(13)는 정렬시스템의 중심부를 형성하고 이것은 도 2에 블랙박스로 도시된다. 상기 부분은 이하에 상세히 설명된다. 정렬시스템(10)은 전체 퓨필평면(14)내의 위상정보가 유용하고, 적절한 검출기어레이(15)를 가지고 측정될 수 있다는 이점을 가진다. 그 결과, 마커선택의 자유도를 제공한다-정렬시스템은 실질적으로 180°의 회전대칭성을 갖는 임의의 마커상에 정렬될 수 있다. 실제로, 이하에 설명되는 바와 같이, 소정량의 비대칭성이 수용되고 검출될 수 있다.

정렬시스템(10)의 또 다른 흥미로운 특징은 도 3에 도시되는 그것의 모듈성이다. 상기 자체참조-간섭계(13) 및 대물렌즈(12)는 안정될 필요가 있는 하나의 콤팩트유닛(전반부, 10a)을 형성한다. 상기 전반부(10a)는 위치정보를 포함하는 2개의 오버래핑 파면을 생성한다. 퓨필평면(14)내의 위상차의 실제측정은 센서의 후반부(10b)에서 이루어진다. 위치정보가 이미 전반부(10a)에 인코딩되어 있기 때문에, 상기 후반부(10b)는 안정성에 대한 시방이 덜 까다롭다. 덜 중요한(non-critical)후반부(10b)는 검출기구성물(15), 다수의 파장을 이용하도록 하는 광원 멀티플렉서(11) 및 파장 디-멀티플렉서(16)를 포함한다. 상기 구성은 최종 사용자에게 이용될 수 있는 기능성을 결정한다.

중요한 이점은 후반부(10b)의 디자인 변화가 매우 중요한 전반부(10a)에 영향을 주지 않는다는 사실이다. 전반부(10a)는 단지 한번만 설계될 필요가 있으며, 예를 들어, 상이한 파장 또는 상이한 회절격자주기가 필요한 경우에도 재설계되지 않아야 한다.

전반부(10a)는 간섭계(13), 조명빔용 빔스플리터(17), 1/4파판(quarter wave plate, 18) 및 대물렌즈(12)를 포함한다. 빔스플리터 대신에, 정렬마커상의 조명렌즈를 반사하기 위하여 작은 중심은도금영역(small central silvered area)을 갖는 각이 진 판을 사용할 수도 있다. 후반부(10b)는 다양한 상이한 형태로 실시될 수도 있지만, 기본적으로 이하의 기능을 수행하는 구성요소(즉, 오버래핑 빔이 직교하여 편광되는)간섭패턴을 생성하는 편광기(19); 혼선의 생성을 방지하는 구경조리개(20); 검출기측의 다양한 파장을 분할하는 파장 디-멀티플렉서(16); 및 검출기 어레이(15a 내지 15c))를 포함한다. 이하에 설명되는 바와 같이, 구경조리개의 형상은 또한 차수들 사이의 혼선을 방지하기 위하여 선택될 수도 있다.

전체 퓨필평면의 유용성 및 후반부의 모듈성은 유연한 정렬센서를 구성하게 한다. 비교적 적은 설계의 노력으로 새로운 기능이 추가될 수 있으며, 센서가 적용레벨에서 여타의 정렬센서들과 호환될 수 있게 만들어져서, 사용자는 여타의 정렬센서를 이용하는 장치용으로 개발된 기계세팅(machine setting) 및 마스크를 포함하여 공정을 계속 사용할 수 있게 되었다.

자체참조-간섭계(13)는 반대의 오버래핑 회절차수의 간섭을 달성한다. 상기 간섭계의 드리프트 또는 불안정성은 정렬의 정확성을 떨어뜨리기 때문에, 상기 간섭계는 검출원리의 매우 중요한 부분이 된다. 간섭계(13)는 도 4에 측면도로 도시되며, 3개의 주요부(즉, 입사하는 파면을 분할 및 재조합하는 편광빔스플리터(PBS, 131); 및 입사하는 파면을 90°로 회전시키고 반사하는 2개의 프리즘(132, 133))을 포함한다. 반사 및 회전된 파면은 또한 횡방향으로 변위된다. 또한, 편광은 90°로 회전된다. 드리프트를 최소화하기 위하여, 간섭계(13)가 중실(solid)유리로 만들어지며, 별도의 부분들(131, 132, 133)이 하나로 붙여진다. 실제로, 간섭계(13)는 각각 프리즘(132, 133)중의 하나와 빔스플리터(131)의 절반을 포함하는 2개의 중실유리부로 만들어지고, 이들이 빔스플리터(131)의 반사면(131a)을 따라 하나로 붙여진다.

도 4에 도시된 폐쇄(solid-headed) 화살표는 입사하는 파면의 단일 빔의 광선경로를 나타내는 한편, 개방(open-headed) 화살표는 입사하는 파면의 방위를 나타내는 것으로 편광면을 나타내는 것이 아니다. 광선경로(ray trace) 및 파면의 방위를 추적하면, 2개의 프리즘이 파면을 시계방향으로 90°만큼 회전시키는 것을 나타낸다. 2개의 재조합된 파장은 서로에 대하여 순(net) 180°회전이 되었으며, 직교하여 평면편광된다(plane polarized).

회전프리즘의 더 많은 세부항목 및 동작은 상기에 참조되고 있는 EP-A-1,148390호에서 알 수 있다. 프리즘은 어떠한 입사하는 빔이라도 비추고 회전시키는 광학요소로 형성될 수 있음을 이해할 수 있다.

간섭계의 동작을 설명하기 위하여, 도 6은 간섭계(13)로 들어오는 화살표 형상의 물체(134)를 가지고 있는 직사각형 입력면을 나타낸다. 입력물체(134)는 빔스플리터(131)에 의하여 분할되고, 2개의 회전프리즘(132, 133)으로 들어간다. 편의상, 제2회전프리즘(133)은 또한 빔스플리터평면에서 가상선(133')으로 비춰져서 도시된다. 현재, 2개의 오버래핑 간섭계 브랜치(제1프리즘의 '실상'브랜치 및 제2프리즘의 '가상'브랜치)를 가지고 있기 때문에, 상기 접근법이 설명을 간소화한다.

간섭계(13)의 대칭성으로 인하여, 2개의 프리즘(132, 133)의 가상 거울면(135)이 일치한다. 그러나, 2개의 프리즘의 회전축선(136, 137)은 간섭계(13)의 중심선(138)의 반대 쪽에 위치된다. 가상거울면(135)은 입력물체(134)의 허상(134')을 만든다. 비춰진 이미지(134')는 도면에 개방화살표로 도시된다. 그러나, 상기 이미지는 편의상 도면에만 도시되는 것으로, 2개의 프리즘의 추가 회전으로 인하여 실제로는 존재하지 않는다.

2개의 회전축(136, 137)은 간섭계 브랜치의 중심의 반대쪽에 위치된다. 따라서, 이미지는 반대방향으로 회전된다. +90°및 -90°회전은 각각 교차해칭된 화살표 및 사선해칭된 화살표(139a, 139b)를 생성한다. 상기 2개의 화살표는 (그래서, 순회전이 사실상 180°인)반대방향으로 향하고, 화살표의 각부(feet)가 연결되어 각부의 위치가 간섭계의 불변점을 나타낸다.

도 7은 불변점의 그래프 구성을 나타낸다. 간섭계는 폭이 a이고 높이가 2a인 직사각형 입력면 및 출력면을 가진다. 간섭계로 들어가는 필드는 간섭계의 최상부 절반을 점유하고 대칭의 중심에 걸쳐 아래쪽으로 비춰지고 2개의 프리즘에 의하여 +90°및 -90°만큼 회전된다. 상기 오버래핑 필드는 출력영역에 존재한다. 회전축은 도면에 도시된 바와 같이 거리(a)만큼 이격되어 있다. 불변점(IP)이 입력영역의 정중심이라는 점은 그래프적으로 용이하게 증명될 수 있다.

불변점(IP) 주위의 동심원은 교차해칭된 화살표 및 사선해칭된 화살표로 표시되는 바와 같이, 180°만큼 상대회전하여 그 위에 비춰진다. 입력 및 출력의 거리(a)에 걸친 측방향 변위의 이점은 정렬방사원(예를 들어, 레이저)으로의 광학적인 피드백이 방지된다는 것이다.

이제, 상기 간섭계로 어떻게 오버래핑 회절차수가 생성되는 지를 용이하게 알 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 0차는 회전 불변점상에 투영되고, 짝수 및 홀수 회절차수는 상기 점 주위를 회전한다.

열 및 가스-방전광만이 다량의 광을 방출하여 공간 가간섭성으로 되어질 수 있으므로, 상기 정렬시스템(10)에는 공간 가간섭성 광원, 바람직하게는 레이저가 필요하다. 약간의 간섭문제를 피하기 위하여, 짧은 순간적인 가간섭성(temporal coherence)을 갖는 광을 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 바람직한 광원(11)은 레이저 다이오드이고, 이러한 다이오드는 공간 가간섭을 가지며 그 가간섭성의 길이는 주입전류에 RF변조를 적용하여 용이하게 없앨 수 있다. 예를 들어, 대략 532nm, 635nm, 780nm, 850nm의 몇몇 뚜렷한 주파수의 조명을 이용하는 것이 바람직하다. 이들 주파수를 방출하는 다이오드 뿐만 아니라, 위상모듈레이터(본 명세서에서 참조자료로 채택되는 EP-A-1 026 550 참조)를 구비한 주파수 중복 Nd:YAG레이저와 같은 주파수 중복소스 또는 섬유레이저를 이용할 수도 있다.

조명 광학기기의 디자인은 2가지 상반되는 요건에 의하여 진행된다. 신호의세기를 최대화하고 제품의 혼선을 최소화하기 위해서는, 마커만을 조명하는 작은 스폿이 바람직하다. 반면에, 작은 스폿은 캡처링 공정을 복잡하게 만든다. 또한, 정렬정확성은 스폿위치의 변화에 더욱 영향을 받는다.

제품의 혼선은 구경조리개 및 고전력 레이저를 이용하여 효과적으로 억제될 수 있고, 정렬성능은 신호세기에 의하여 거의 제한되지 않는다. 이러한 이유로, 조명스폿의 크기는 적어도 마커의 크기보다는 크다. 50x50㎛²정도의 마커크기 및 동급의 요구되는 캡처링 범위를 가정하면, 100㎛정도의 스폿의 직경이 적절하다.

조명스폿의 형상에 관하여는, 퓨필평면내의 조명빔의 각이 진 범위를 가지는 상반되는 요건이 있다. 빔의 각의 크기는 굵은 회절격자를 마커로 사용할 수 있도록 가능한 한 작게 유지되어야만 한다. 그러나, 작은 각이 진 범위는 과도하게 큰 조명스폿을 만들게 되므로, 최적의 조율(trade-off)이 각이 진 범위와 스폿형상 사이에서 발견되어야만 한다. 16㎛ 회절격자의 제1차수는 λ=633nm에 대하여 40라디안의 각도로 회절된다. 이러한 낮은 공간 주파수를 측정하기 위하여, 조명빔의 각도 크기가 대략 40mrad의 직경으로 제한되어야 한다.

조명시스템(10)에서, 조명스폿은 도 3에 도시된 바와 같이, 편광빔스플리터(17) 및 0차의 1/4 파장판(18)의 도움을 받아 조명 및 검출광이 분리될 수 있도록 원형으로 편광된다.

조명빔의 파장보다 더 큰 피치를 가지는 거친 회절격자에 있어서, 편광의 선택은 매우 중요한 것은 아니다. 하지만, 마커피치가 파장과 동일한 차수인 경우에는, 회절효율이 편광에 따라 달라지고, 극한 경우에는, 정렬마커가 단지 편광성분만을 회절시키는 편광기로서 작용할 수 있다. 이러한 마커에 대해서는, 원형으로 편광되는 광이 유리하다. 직선으로 편광되는 광의 경우에는, 회절격자의 효율이 하나의 특정방위에 대하여 항상 매우 낮을 가능성이 있다. 원형으로 편광된 광은 (90°위상시프트된)2개의 직교 편광성분을 포함하므로, 광을 효과적으로 회절시키는 하나의 성분이 항상 존재하게 된다.

의사 반사(spurious reflection)를 억제하기 위하여, 편광빔스플리터(17) 및 1/4파장판(18)에 적은 경사를 적용할 수 있다. 경사각은 상기 경사에 의하여 유도되는 수차를 최소화할 수 있도록 신중히 선택되어야 한다. 물론, 대물렌즈의 설계에서 이러한 수차를 보정할 수도 있다.

간섭계는 2개의 퓨필 직교 편광(가상)이미지(E(k))를 생성하며, 여기서k는 공간 주파수이다. 퓨필평면(14)내의 전체 광학필드는 원래의 필드에 상기 필드의 180°회전된 카피(copy)를 더한 것이다. 상기 퓨필평면내의 세기는 다음과 같다.

폭이 2△k인 2개의 검출기(15)가 퓨필평면(14)내의 위치들(k=k ₀ , k=-k ₀ )에 위치되는 경우에, 상기 검출기에 의하여 캡처된 광전력(P ₁,P ₂)은 다음과 같이 주어진다.

도 5는 신호의 형성을 그래프로 나타낸다. 거울동작으로 인하여, 수평해칭된 영역들끼리 중첩 및 간섭하게 되고, 사선해칭된 영역끼리 중첩 및 간섭하게 된다. 상기 2개의 필드 사이의 위상차는 위치정보를 포함한다.

상기 퓨필의 2개의 이미지는 직교 및 선형 편광되고 그들간의 간섭은 세기의 변화(프린지)의 형태로 보이지 않는다. 위상변화를 세기변화로 변환하기 위하여, 퓨필의 2개의 이미지는 이색시트편광기(dichroic sheet polarizer), 다중층코팅을 기초로 하는 정규편광빔스플리터 또는 Savart판, Wollaston Prism, Glan-Taylor빔스플리터 또는 "와이어그리드" 편광기와 같은 복굴절 빔스플리터일 수도 있는 편광 광학요소로 실현되는 것과 동일한 편광을 가져야만 한다.

이색시트편광기는 그것의 제한된 광학품질로 인하여 바람직하지 않고, 그들은 종종 근접-IR영역에서는 덜 효과적이다. 또한, 상기 시트편광기는 50%의 광자를 방출한다. 다중층 빔스플리터가 훨씬 우수하지만 우수한 흡광비(extinction ratio)가 달성되는 파장범위가 제한될 수도 있다. 복굴절 빔스플리터는 넓은 파장범위에 걸쳐 우수한 흡광비를 갖지만, 복굴절성은 온도에 따라 변하기 때문에 온도의 드리프트를 발생시킬 수 있다.

빔스플리터가 편광기(19)로 사용되는 경우에, 그 위로 입사하는 필드는 Jones벡터를 가진다.

편광빔스플리터는 세기가 전달될 수 있도록E(k)의 방위에 대하여 45°로 방위를 잡으며, 상기 빔스플리터에 의하여 쌍으로 출력되는 I₁(k), I₂(k)는 다음과 같다.

알 수 있듯이, 2개의 세기는 반대의 위상으로 변하고, 총 세기는 빔스플리터로 입사하는 세기와 같다. 따라서, 2개의 브랜치는 위치정보를 포함하고 정렬용으로 사용될 수 있다. 이것은 직사각형의 구경조리개를 제품의 혼선 방지용으로 사용하면서, x위치검출용의 하나의 브랜치 및 y위치검출용의 나머지 브랜치를 이용할 수 있음을 의미한다. 대안적으로, 하나의 브랜치는 미세정렬용의 작은 구경조리개로 사용될 수 있고 나머지 브랜치는 캡처링용의 큰 구경조리개로 사용될 수 있다. 또 다른 대안적인 방법은 한세트의 파장을 위하여 하나의 브랜치를 사용하고 다른 세트의 파장을 위하여 나머지 브랜치를 사용하는 것이다.

정렬마커는 흔히 제조물에 매우 근접한 스크라이브레인에 위치되고, 이는 제품의 혼선을 발생시킬 수 있다: 즉, 제품에 의하여 스캐터링되는 광은 정렬신호에 영향을 미친다. 제품의 혼선은 충분히 작은 조명빔을 이용하여 강하게 감쇠될 수 있다. 그러나, 작은 조명빔은 여러가지 이유에서 바람직하지 않다. 작은 조명빔을 이용하면, 조명스폿의 위치의 안정성이 보다 중요해질 수 있다. 예를 들어, 스캐닝스폿의 극한 경우에는, 조명스폿의 드리프트가 직접적으로 정렬위치의 드리프트를 유발한다. 또한, 기판(W)이 기판테이블(WT)상에 적재된 후, 마커가 아주 빈약하게 조명될 가능성이 있기 때문에, 캡처링이 보다 중요해진다. 결국, 굵은 회절격자의 검출을 더욱 요구하는 보다 센 조명(NA)이 필요하다.

이러한 이유로, 예를 들어, 최대 마커직경보다 거의 3배정도 큰 1/e²의 폭을 가지는 큰 조명스폿을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 큰 스폿의 결과는 제조물이 조명되고 마커상의 광전력이 감소된다는 것이다. 그러나, 충분히 강한 광원이 제공될 수 있기 때문에, 후자는 심각한 문제는 아니다.

제품 혼선의 문제는 도 9에 도시된 바와 같이, 마커의 중간 이미지에 위치되는 구경조리개를 이용하여 해결될 수 있다. 정렬시스템(10)은 공간필터링이 필요하지 않으므로, 대물렌즈(12)의 높은 NA가 마커의 뚜렷한 이미지를 보증하고 구경조리개(20)는 제품혼선을 매우 효과적으로 억제하는 기능을 제공할 수 있다.

회전프리즘을 구비한 간섭계로 인하여, 2개의 마커이미지(정상이미지(MI-1), 반전이미지(MI-2))가 구경조리개(20)상으로 투영된다. 상기 이미지들은 마커가 스캐닝될 때, 반대방향으로 이동한다. 스캐닝방향에서, 구경조리개(20)는 전체 마커를 포함할 수 있도록 충분히 길어야만 한다. 비스캐닝방향(즉, 스크라이브레인에 수직인 방향)에서는, 구경조리개(20)가 임의대로 좁게 만들어질 수 있다. 상기 구경조리개의 실제 폭은 제품의 혼선과 신호의 세기 사이의 조율이다.

마커를 스캔하는 동안, 마커이미지가 구경(필드)조리개의 에지에서 오버래핑될 때, 회절효과가 발생할 수 있다. 이것이 발생되는 경우에, 검출된 신호는 마커의 에어리얼이미지 및 필드조리개의 윈도우함수가 선회된 것이다. 필드조리개가 날카로운 에지를 가지는 경우에는, 회절차수의 일부가 이웃하는 회절차수로 누설되어 혼선을 일으킨다. 상기 혼선은 스캐닝방향으로 필드조리개를 제공(apodisation)하여 즉, 필드조리개에 "매끄러운(soft)"에지를 제공하여, 억제될 수 있다. 필드조리개에 매끄러운 에지를 제공하는 가능한 방법은, 필드에지에서의 전달그레디언트, 필드에지상의 상어티스 프로파일, 경사진 에지, 둥글려진 에지를 포함한다. 상어티스 프로파일이 사용되면, 공간주파수가 비스캐닝방향의 회절효과를 방지할 수 있도록 충분히 높아야만 한다. 경사지거나 둥글려진 에지는 비스캐닝방향의 필드조리개보다 폭이 넓은 마커가 필요하지만, 필드조리개는 또한 제품혼선을 방지하기 위한 것이므로, 이것이 일반적으로 사용된다. 소정의 윈도우함수는 필드조리개의 형상을 적절히 선택하여 실현될 수 있으므로, 경사지거나 둥글려진 에지가 사용되는 것이 바람직하다.

기판(W)이 기판테이블(WT)상에 놓여진 후, 캡처링용의 개략 정렬(coarse alignment)이 필요하다.y-개략 정렬시에는, 도 10에 도시된 위치로 안내하는 큰x-오프셋(△x)이 존재할 수 있다. 아우트라인으로 도시된, 마커(WM) 및 제조물(PS)의 실제위치는 교차해칭되어 도시된, 예상위치로부터 오프셋(△x)만큼 달라질 것이다. 구경조리개(20)의 폭이 스크라이브레인의 폭(SL-W)과 동일한 경우에, 제조물(PS)로부터의 광은 구경조리개(20)를 통하여 누설될 수 있다. 때문에, 구경조리개(20)가 스크라이브레인의 폭보다 작은 것이 바람직하다.

실제로,x및y방향으로 직사각형의 구경조리개를 가지는 것이 바람직하다. 편광빔스플리터(19)의 2개의 출력값은 상술된 바와 같이, 상기 2개의 방향에 사용될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, LCD어레이와 같은, 공간 광모듈레이터(SLM)는 프로그램가능한 구경조리개로 사용될 수 있다. 위치정보가 이미 간섭계에 인코딩되어 있으므로, SLM의 광학 품질은 극히 중요한 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 검출기 어레이(15)는 퓨필평면내에 위치되며, 바람직하게는 구경조리개(20) 다음의 퓨필평면(22)에 위치된다. 가장 간단한 검출기배열이 도 11에 도시된다. 단순화를 위하여, 가장 낮은 3개의 차수 및 하나의 파장이 도시된다. 또한, 0차도 역시 도시되지 않는다. 2개의 다중모드 검출섬유(23)는 각 차수로부터 광을 수집하다. 상기 2개의 섬유들은 하나의 다중모드섬유(24)로 결합되어 원격 광검출기(25)로 보내진다.

상기 접근법은 간단하며 공지된 센서와 호환가능한 기능을 제공한다. 그러나, 대물렌즈(12)의 NA가 높아질 수 있기 때문에, 여분의 파장출력 또는 여분의 차수를 제공하여 여분의 기능이 용이하게 추가될 수 있다.

마커 피치들쪽으로 더 유연하고, 박스나 프레임과 같은 비주기적인 마커(non-periodic marker)를 측정할 수 있도록 검출기 어레이가 사용될 수 있다. 상기 검출기 어레이는 또한 이하에 기술되는 바와 같이, 정확한 비대칭 검출을 가능하게 한다. 검출기 어레이에서는, 여러개의 옵션이 가능하다:다중모드 섬유의 다발, 채널 당 이산 핀 검출기 또는 CCD나 CMOS(리니어)어레이.

다중모드 섬유의 다발을 사용하면, 어떠한 소산요소(dissipating element)를 안정성의 이유로 멀리 위치시킬 수 있다. 이산 PIN 검출기는 큰 동적범위를 제공하지만, 각각 별도의 예비앰프를 필요로 한다. 따라서, 요소의 개수는 제한된다. CCD리니어 어레이는, 고속으로 판독될 수 있고, 위상스테핑(phase-stepping)검출기가 사용되는 경우에 특히 관심을 가지게 하는 다수의 요소들을 제공한다.

최대의 유연성을 위하여 2차원 데이터의 획득이 필요한 경우에는, 대량병행성(massive parallelism)이 요구되어, 전자기술의 복잡성을 증가시킨다. 데이터취득이 2개의 직교방향으로 제한되어, 리니어검출기 어레이가 사용되어야 하는 경우에, 매우 큰 유연성이 가능하다.

상술된 바와 같이, 마커는 개별적으로 검출되어야 하는 다수의 상이한 파장들에 의하여 조명되는 것이 바람직하다. 상이한 색깔들을 분리하기 위하여 이색성 광학기기들을 사용할 수 있다. 대안적으로는, 분산요소로서 브레이징 회절격자가 사용되고 여분의 파장을 추가하여 유연성을 제공할 수 있다. 브레이징 회절격자는 톱니형상을 가지며, 이들은 대부분의 광을 단지 하나의 차수로 회절시키는 특성을 가진다. 브레이징 회절격자(26)를 이용하는 배열은 도 12에 도시된다. 또한, 검출기(15)는 퓨필평면(22)내에 위치된다. 약한 0차수는 카메라(27)에 대한 입력으로 유용하다. 브레이징 회절격자가 1차에 대하여 최적화되고 피치(P _b )를 가지는 경우에는, 따라서 1차수의 회절각이 다음과 같다.

회절격자의 피치 선택은 필요한 파장 분리에 의하여 결정된다. 파장분리가△λ인 경우에, 대응하는 각도의 파장분산은 다음과 같다.

구경조리개(20)의 한정된 폭(w)은 이하의 각의 발산을 산출한다.

파장분산이 회절로 인한 각의 발산보다 커야만 하는 요건(△θ _d > △θ _w )을 이용하면 다음과 같은 식을 구할 수 있다.

가장 짧은 파장은 파장분리에 대한 최대 요건을 산출한다. 예를 들어,w=20㎛인 경우에, 여러 다양한 파장들에 대한 파장분리는 아래의 표1과 같이 주어진다.

브레이징 회절격자는 일반적으로 하나의 중심파장 주위에서 최적화된다. 이 경우에, 중심파장은 (532+850)/2 = 691nm이다. 파장범위(532nm 및 850nm)의 극한 값에서, 회절격자의 효율이 감소된다. 그러나, 이들 파장에서 이용가능한 레이저 전력은 매우 높기 때문에, 이것이 허용될 수 있다. 또한, 상기 파장에서 발생하는 0차 회절은 카메라 이미지에 사용될 수 있다.

일반적으로, 마커는 위상 회절격자 정렬시에 스캐닝된다. 상기 스캐닝 운동은 순간적인 주파수(2k _x v _x )를 갖는 캐리어에 대한 위상차를 발생시킨다.

상기 신호를 디멀티플렉싱하면, 이하의 마커위치를 얻어낼 수 있다.

마커가 스캐닝될 때, 이것은 구경조리개를 따라 이동한다. 따라서, 스크라이브레인 및 마커의 인접한 구조체가 검출 구경조리개로 이동하고, 이것은 정렬신호를 왜곡시킬 수 있다. 상기 왜곡은 제품의 혼선과 유사하고, 이것은 스크라이브레인내의 (메트로로지)마커들간의 적절한 분리에 의하여 방지될 수 있다.

그러나, 정확한 위상측정에 필요한 캐리어주파수를 유도하기 위해서는 단지 스캐닝이 필요하다. 가변 지연기(retarder)를 이용하면, 위상정보(φ _k -φ _-k )를 구하기 위하여, 위상변조간섭계가 또한 사용될 수 있다. 이러한 기술에서, 마커는 고정되어 있고, 지연기는 퓨필평면내의 간섭패턴에 잘 알려져 있는 위상변화(ψ(t))를 적용하는데 사용된다.

실제로, 2가지 형태의 위상변조가 사용될 수 있다: 푸리에 변환 간섭측정(interferometry)을 유발하는 등거리위상스테핑 및 고조파 위상변조(harmonic phase modulation; (ψ(t)=ψcos(Ωt)).

위상변조된 간섭측정을 이용하면, 스크라이브레인에서 (정렬마커형상의)메트로로지 구조체의 더 조밀한 패킹이 가능할 수 있다. 위상변조된 간섭측정은 여타의 정렬센서의 형태로 사용될 수도 있음을 유의하여야 한다.

이하에 설명되는 바와 같이, 퓨필평면내의 광의 위상으로부터 마커비대칭을 측정하는 것도 가능하다. 우선, 이론적인 배경이 설명된 후, 일부 예시결과 및 실제구현이 설명된다.

마커에 의하여 반사되는 복소 근접-필드는 다음과 같다.

E _ill (x)는 고정된 조명빔의 복소 광학필드이고, r(x-x₀)는 x₀의 오프셋을 갖는 마커의 복소 크기 반사율이다. 상기 오프셋은 정렬센서로 측정되어야 하는 알려지지 않은 마커위치이다.

복소 반사된 근접필드는 오프셋(x₀)을 가지고 있는 대칭(짝수) 및 반대칭(anti-symmetric)(홀수)함수로 항상 분해될 수 있다. 일반적으로 손실이 없다면, 다음과 같이 구해진다.

아래에 쓰여져 있는 'e', 'o'는 각각 짝수 및 홀수함수를 나타내는데 사용된다. 정의에 의하여, 상기 함수들은f _e (x)=f _e (-x) 및f _o (x)=f _o (-x)의 특성을 가진다. 이러한 근접필드의 수학식은 전적으로 일반적인 것이며, 아직 어떠한 방식으로 제한되어 있지 않다. 달리 말하면, 근접필드의 상기 설명은 공정의 모든 영향 및 조명결함을 포괄한다.

퓨필내의 상기 필드(E _p (k,x₀))는E _nf (x, x₀)의 푸리에변환(FT)이다.

짝수 함수의 FT는 짝수이고 실수이며, 홀수함수의 FT는 홀수이고 허수이다. 이들의 기본적인 특성은 퓨필내의 필드에 대하여 이하의 수학식을 만들어낸다.

실수값의 함수(A _e (k),A _o (k),B _e (k),B _o (k))는 함수 (a _e (k),a _o (k),b _e (k),b _o (k))의 푸리에변환이다. 상기 방정식은 일반적인 공식에서는 의미가 없다. 그러나, 대칭 크기의 항목(symmetric amplitude object)(a _e (x)≠0)를 제외한 모든 항), 대칭 복소수 항목 또는 비대칭 복소수 항목(모든 항≠0)과 같은 여러가지 특별한 경우를 고려하여,E _p (k, x₀)유용한 특성을 구할 수 있다.

대칭크기마커의 퓨필내의 필드는 다음과 같다.

퓨필평면내의 위상(φ)은k에 따라 선형적으로 변화고, 마커위치(x₀)만의 함수이다.

크기(A _e (k))는k의 짝수 함수이며 마커의 위치와 독립적이다. 이러한 특히 간단한 마커형식에 있어서, 위치는E _p (k, x₀)의 위상의 경사를 측정하여 명백하게 결정될 수 있다.

복소수 반사계수를 갖는 대칭마커에 있어서, 퓨필내의 필드는 이하가 된다.

세기(I _e (k)) 및 위상(ψ _e (k))은 이하와 같이 모두 짝수 함수이다.

퓨필내의 위상은 더이상 직선이 아니므로, 2개의 임의의 점들간의 위상측정이 반드시 정확한 위치측정으로 되어질 필요는 없다. 그러나, 퓨필내의 2개의 켤레점(k, -k) 간의 위상차가 마커의 형상과 무관하며 단지 마커의 위치에 의해서만 정해진다는 것은 용이하게 알 수 있다. 정렬시스템(10)의 퓨필평면내의 세기는 다음과 같다.

상기 방정식은 반대의 공간주파수를 가지고 있는 점들이 정확하게 오버래핑되는 이상적인 위치를 기술하는 것임을 유의하여야 한다. 정렬시스템(10)에서, 퓨필내의 오버래핑 필드는 기울어져 있다. 따라서, 작은 마커 경사(또는 불완전한 센서정렬)가 있는 곳에서, 퓨필내의 세기를 다음과 같이 구할 수 있다.

짝수 함수의 도함수는 항상 홀수함수이고, 짝수 위상변화가 포물선성분을 가지는 경우에는 여분의 선형위상변화가 유도된다는 것을 알 수 있다. 선형위상변화는 정렬오프셋을 일으킨다. 상기 관측은 기본적으로 초점의존오프셋의 대안적인 설명이다. 마커가 디포커싱되는 경우에는, 퓨필평면내의 필드가 포물선위상변화를 얻게 되고, 마커가 기울어지는 경우에는, 정렬오프셋이 만들어진다.

복소수 반사계수를 갖는 비대칭마커에 있어서, 퓨필내의 필드는 다음과 같다.

비대칭부분의 크기는 다음과 같이 주어진다.

상기 방정식은 크기가 짝수함수이어야만 하므로 │Z _oe (k)│=│Z _oe (-k)│이라는 것을 나타낸다.

상기 위상(ψ _i )은 다음과 같이 주어진다.

A _o (k)및B _o (k)의 홀수특성으로 인하여, 위상(ψ _i )이 다음과 같은 특성을 가진다.

비대칭성으로 인하여, 퓨필내의 필드의 크기가 변하며, 여분의 위상의 항(φ(k))이 도입된다.

도 13은 Z가 어떻게 구성되는 지를 명확히 설명한다. 상기 도면은 또한 추가적인 위상의 항(φ(k))이 비대칭성분(Z _o (k))에 의하여 어떻게 도입되는지를 나타낸다. 도 13은 위상의 항(φ(k))이φ(k)φ(-k)≤0 의 특성을 가짐에 따라,φ(k)가 항상 홀수성분 및 (관계는 없으나)아마도 작은 짝수성분을 포함하는 것을 나타낸다.

비대칭 형식에 어떠한 제한을 가하지 않는다면, 위상의 항(φ(k)) 및 크기(Z(k))를 다음과 같이 쓸 수 있다.

상기 방정식은 아직 비대칭의 특성에 관하여 가정되어 있지 않기 때문에, 아주 복잡하다. 상기 방정식의 사용을 명확히 해주는 2가지 특별한 경우가 있다. 첫번째 경우는, (Z _e (k))가 (Z _oe (k))에 수직이다. 상기 경우에는 아래의 값을 가지며,

다음의 식이 얻어진다.

상기 위치에서, 위상 및 크기는 다음과 같이 구해질 수 있다.

따라서, 위상은 공간 주파수(k)에서 측정이 이루어지는 때에, 정렬에러를 발생시키는 순수 홀수함수이다. 상기 첫번째 경우는 도 14에 도시된다.

두번째 특별한 경우에서, (Z _e (k))는 (Z _o (k))와 평행하므로, 따라서,

이하의 수학식이 얻어진다.

상기 경우에서, 비대칭은 어떠한 반대칭위상의 항(따라서, 위상에러)도 유도하지 않지만, 이것은 크기의 비대칭을 유발한다. 이것은 도 15에 도시된다.

φ(k)에 대한 수학식은 너무 복잡해서 이를 계속 이용할 수 없다. 하지만, 상술된 바와 같이, 이것을 대칭 및 반대칭 부로 분해할 수 있다.

단지 홀수 위상변화만이 검출되므로, 짝수 위상변화는 관련이 없다. 또한, 상술된 바와 같이, 위치정보는 퓨필평면내의 순위상(net phase)의 경사에 포함되므로,k에 따라 선형으로 변하는 위상의 항만을 고려해야 한다.

정렬시스템(10)에 의하여 검출되는 전체 위상변화(ψ _d (k))는 다음과 같다.

상기 방정식은 정렬에서 중요하고 매우 기본적인 마커 비대칭의 문제를 나타낸다: 퓨필내의 위상의 경사는 더이상 마커위치(x₀)에 의하여 명확하게 결정되는 것이 아니라 항(c ₁ )에 의하여 알려지지 않은 비대칭에 의하여 결정된다.

다행스럽게도, 측정된 위상(ψ _d (k))의 더 높은 차수의 항(c ₃ ,c ₅ 등등)은 단지 알려지지 않은 비대칭의 함수이고, 여기서는 상기 문제에 대한 해결책으로 주어진 것이다. 더 높은 차수의 항의 측정값으로 선형 비대칭의 항(c ₁ )을 결정할 수 있다.

많은 경우에, 퓨필내의 필드는 밝은영역(큰 진폭│Z│) 및 어두운영역(작은 진폭│Z│)으로 구성된다. 예를 들어, 밝은 영역은 50% 듀티-사이클 회절격자(duty-cycle grating)의 홀수 회절차수에 대응한다. 이러한 회절격자의 짝수 차수는 어두운 영역이다. 밝은 영역에서,│Z_e│>>│Z_oe│이며, 비대칭성에 의하여 유도되는 위상변화가 작으며 대략 다음의 식으로 나타난다.

일반적으로, φ(k)는 매우 작으며, 공정변화에 의하여 발생될 수 있는 비대칭성의 작은 변화로는 거의 변화하지 않는다. 기본적으로, 상기 밝은 영역은 더 높은 차수의 항을 측정하는데 사용될 수 있으나, 측정의 정확성이 상당히 제한될 수 있다.

그러나, 퓨필내의 필드의 어두운 영역에서는, 조건(situation)이 전체적으로 상이해진다. 이들 영역에서는, │Z_e│≡│Z_oe│이며, 공정변화로 인한 비대칭성의 작은 변화가 퓨필내에 큰 변화를 일으킨다.

알 수 있듯이,Z _oe (k)가Z _e (k)에 비해 크기가 비교할 만한 경우에는, 위상이k에 따라 강하게 변화한다.

이제, 비대칭 검출의 이론이 1차원의 예시를 참조하여 더 상세히 설명된다. 마커는 도 16에 도시된 세기프로파일을 가지고 조명된다. 입사하는 빔의 광학 전력은 1mW이고, 전체 폭은 대략 100㎛이다. 조명빔의 파장은 633nm이다.

마커는 도 17에 도시된 바와 같이, 40nm의 깊이를 갖는 격리되어 있는 2㎛폭의 바아(bar)이다. 상기 예시는 1차원이므로, 바아가 y방향으로 무한히 연장한다. 상기 바아의 반사계수는 1이다. 주기 구조체(즉, 회절격자)에 대한 상기 마커의 연장(extension)이 이하에 설명된다.

바아는 비교적 작은 위상깊이를 가지고, 또한 조명스폿의 폭에 비해 매우 작다(도 16 및 도 17의 상이한 스케일을 유의). 따라서, 반사광은 강한 스펙큘러(specular)반사를 할 것이고, 광의 매우 적은 양만이 회절될 것이다. 이것은 도 18에 도시된 바와 같이 파필드내의 세기분포로 명확하게 설명된다.

강한 스펙큘러피크를 명확히 볼 수 있고, 1.5x10^-4W/1.3 mrad의 피크세기에 도달한다. 스펙큘러 반사의 진폭은 20 mrad이며, 이것은 사실상 모든 입사 출력이 스펙큘러로 반사되는 인티그레이션(integration)을 통하여 입증될 수 있다. 회절광은 단지 1.5x10^-7W/1.3 mrad의 피크세기에 도달하고 따라서, 5mrad의 어퍼처를 가진 검출기는 단지 0.6㎼의 전체 광전력을 캡처한다. 상기 2㎛폭의 바아가 4㎛주기로 반복되는 경우에는, 제2회절차수의 위치일 수 있는 sin(θ)≡0.32에 대하여 세기는 0이다.

상기 마커는 완전히 대칭이므로, 따라서 정렬시스템(10)에 의하여 검출되는 위상차가 마커위치에 비례하는 경사를 갖는 완전한 직선을 만들어야 한다. 이것은 측정된 위상을 파필드각도의 함수로서 나타내는 도 19에서 명확히 알 수 있다.

작은 스파이크는 숫자로 표시되는 이상현상을 나타내며, 이는 세기가 0인 지점에 위치된다. 실제로, 이들 지점은 0의 세기를 가지는 영역에서 발생하는 위상-특이성에 대응한다. 상기 숫자로 표시되는 이상현상(artifacts)과 별개로, 위상은 마커가 정렬된 위치에 있는 것을 나타내는 경사가 0인 직선인 것을 알 수 있다.

그러나, 이제는 고전적인 루프탑(rooftop)을 추가하여 소량의 비대칭성을 도입한다. 도 20에 도시되는 마커형상을 만들어내는 4nm의 루프탑을 예로 든다.

도 21은 퓨필평면내의 광의 세기를 나타낸다. 대칭인 경우에 비해, 형상이 거의 변하지 않았다. 그러나, 어두운영역의 세기가 현저하게 증가된다. 이것은 퓨필평면내의 '어두운'영역에서의 변화가 비대칭성(에서의 변화)의 양호한 지표가 된다는 것을 이미 나타낸다.

어두운영역내의 세기는 대략 2x10^-11W/1.3 mrad의 최소값에 도달한다. 이것은 매우 낮은 세기이며, 상기 영역에서 측정을 하도록 하기 위하여 측정시에 실제로 얼마나 많은 광자가 캡처되는 가를 산출하는 것이 유용하다. 검출각도가 1mrad이고 포착시간이 30ms라고 가정하면, 4.6x10^-13J의 전체 광자에너지가 캡처된다. 1광자의 에너지는 대략 3.13x10^-19J이므로, 검출기로 입사하는 전체 광자량은 다음과 같다.

상기 계산은 다크영역에서의 정확한 위상측정이 가능하다는 것을 나타낸다. 정렬시스템에 의하여 측정되는 위상변화는 도 22에 도시된다.

대칭인 경우에 비해, 측정된 위상이 극적으로 변화되었다. 밝은 영역에서, 위상은 거의 직선경사로 얻어지며, 이는 정렬오프셋의 원인이 된다. 예를 들어, sin(θ)=0.16에서는, 그래프에 도시되는 바와 같이, 0.058rad의 작은 위상에러가 발생한다. 퓨필내의 상기 지점은 마커가 4㎛주기로 반복되는 경우에 존재할 수 있는 1차수의 위치에 대응한다. 상기 위상에러는 작지만, 불행하게도 큰 정렬에러(△x)로서 나타난다.

다행히도, 상기 오프셋을 발생시키는 비대칭성은 퓨필평면의 어두운 영역에서 매우 명확히 검출될 수 있다. 측정된 위상은 상당히 크며, sin(θ)=0.32 주위의 영역에서 비선형변화를 나타내는 것을 매우 명확히 알 수 있다. 도 23은 검출되는 간섭신호의 콘트라스트를 나타낸다.

도 23의 콘트라스트 커브는, 정확한 위상측정을 할 수 있도록 콘트라스트가 충분히 높다는 것을 나타낸다. 그러나, 콘트라스트가 현저하게 떨어질 수 있는 여타의 비대칭의 종류가 존재할 수도 있다는 것을 유의하여야 한다.

실제로, 비대칭성에서의 변화(즉, 공정변화)를 검출할 수 있는 것이 보다 더 중요할 것이다. 도 24는 1nm의 루프탑 변화에 대한 위상변화를 나타낸다. 이것은 18nm/4=4.5nm의 공정변화에 대응한다. 광자의 통계량을 토대로 측정될 수 있는 위상변화는 0.1 rad의 차수이다.

실제로, 상술된 격리된 구조는 이산 회절차수의 산란광을 집중시키기 위하여 주기적으로 반복된다. 그러나, 상기 주기적 반복은 단지 퓨필내의 필드의 짝수 위상분포(ψ _e (k)) 및 진폭(│Z(k)│)에만 영향을 주기 때문에, 상기 주기적 반복은 비대칭성 측정의 개념을 변화시키지 않는다. 비대칭성에 의하여 유도되는 홀수 위상변화는 변화되지 않는다.

격리된 구조체의 복소 반사계수는r(x)이며, 이러한 구조는 퓨필내에 복소필드(Z(k))를 발생시킨다. 주기(X _p )를 갖고 좌측에 대하여N번이며 우측에 대하여N번인 상기 구조의 주기 반복은r(x)의 2N+1 카피의 회절격자를 생성한다.

상기 수학식을 푸리에변환하고 푸리에 시프트정리를 이용하면, 다음과 같이, 퓨필내의 복소필드(Z _g (k))를 발생시킨다.

Z _g (k)는Z(k)를 실제 값의 짝수함수f(k)와 곱하여 얻어진다. 상기 함수는Z _g (k)내의 위상점프를 일으키는 음수가 될 수도 있다. 그러나, 상기 위상점프는 항상 대칭성을 가진다.kX _p =m2π일 때,Z _g (k)진폭이 피크이며,m는 정수이다. 공간주파수(k)가 다음과 같이 주어지기 때문에, 이것은 회절격자원리(grating law)의 수학공식에 불과하다.

도 25는 5번 반복되는 4nm 루프탑을 갖는 마커에 대한 파필드내의 세기를 나타낸다. 1차 및 3차 회절차수는 그래프에서 명확히 볼 수 있다. 이들 차수들간의 세기할당량(intensity ration)은 회절된 필드내의 Huygen's obliquity factor[1+cos(θ)]/2에 의하여 발생되는 예상(1/3)²비율보다 약간 높다. 약한 홀수차수의 세기가 또한 상당히 증가된다. 차수들 사이에서, 세기는 급한 진동을 나타낸다. 그러나, 피크세기는 아주 상당한 양의 광자에 대응한다.

퓨필평면내의 홀수 위상변화는 도 26에 도시된다. 상기 그래프는 다시 어두운영역내의 동일한 큰 위상편위(phase excursion)를 나타낸다. 그러나, 격리된 대상체의 경우에 비해, 설명할 필요가 있는 몇몇 변화가 있다.

특히 작은 선형기울기는 15nm의 마커시프트에 대응하고, 작은 스파이크는 실제 실시예에서 발생하지 않는 인공산물(artifact)이다. ψ _d 의 근접 정밀검사는, 이것이 약한 계단식 변화를 나타내고 있음을 나타낸다. 이는 마커의 균질한 조명에 의하여 일어난다. 조명빔의 폭을 200㎛로 증가시키면, 도 27에 나타나는 바와 같은 ψ _d 의 원활한 변화를 발생시킨다.

상기 그래프는 비대칭 측정에서 조명프로파일의 중요성을 명백히 나타낸다. 한정된 폭을 갖는 이상적인 균질조명 프로파일이 바람직하다. 그러나, 상기 요건은 조명빔의 각도발산이 작아야만 하는 요건과 상충된다.

비대칭측정기술의 정확성의 매우 기본적인 제약은 마커의 표면거칠기이다. 표면거칠기는 간섭패턴의 어두운영역내에 크고 노이즈가 있는 위상변화를 유발하는 무작위 비대칭형태로 고려될 수 있기 때문에, 이것은 놀랍지 않다. 이것은 이전의 부분에 사용된 것과 동일한 회절격자에 대한 이하의 예시에서 증명된다. 그러나, 이번에는, 0.5nm 표면거칠기가 1㎛의 평균 입자크기(grain size)를 가지고 추가된다. 조명스폿은 200㎛의 폭을 가진다.

도 28은 파필드내의 측정된 위상을 나타내고 표면거칠기의 영향을 매우 명확히 볼 수 있다. 일견하여, 꽤 극적인 것을 알 수 있다. 다행히도, 실제의 경우에는, 노이즈가 덜 극적인 몇가지 이유가 있다. 우선, 큰 스파이크는 세기가 0인 지점(특이성)에 대응한다. 검출기는 항상 한정된 공간범위를 가지기 때문에, 상기 효과는 검출시에 억제될 것이다. 두번째로, 상기 특정 예시에서는, 조명스폿의 크기는 회절격자의 폭에 비해 크므로, 흥미롭지 않은 영역에서 센서가 많은 거칠기 효과를 검출할 수 있다. 상기 논의는 최적 조명스폿의 중요성을 다시 강조한다.

측정된 위상(ψ _d )의 선형 항은 위치정보를 포함한다. 그러나, 상기 위치는 비대칭의 존재에 의하여 영향을 받는다. 이러한 비대칭의 기여분을 알기 위하여,가능한 한 정확하게 비대칭성의 '형상'을 알아야만 한다. 측정된 위상(ψ _d )의 비선형변화는 비대칭성에 대한 정보를 제공한다. 각각의 비대칭은 그 자체의 독특한 특징(finger-print)을 가진다.

측정된 경사에 대한 공정보정을 얻기 위하여, 예측처방형 접근법(predictive recipe-like approach) 또는 산란측정형 접근법(scatterometry-like approach)의 2가지 상이한 접근법이 사용될 수 있다. 처방형 접근법은, 통계적 기술의 사용을 가능하게 하는 더 많은 데이터가 이용될 수 있기 때문에, 본 발명에 대한 보다 많은 가능성을 제공한다. 특히 유용한 접근법은 산란측정법에 사용되기도 하는 '반전문제'기술을 사용하는 것이다.

비대칭의 측정은 CD(임계치수)도량형 적용(metrology application)을 위한 산란측정법과 많은 유사점을 가진다. 후자의 경우에, 타원편광법(ellipsometric)데이터가 측정되며, 이는 소정의 알려져 있지 않은 레지스트프로파일에 대한 매우 복잡한 유형과 관련된다. 반전문제기술은 레지스트패턴을 복구하기 위하여 여기에 적용된다. 이러한 종류의 측정문제는 비대칭측정과 정확히 동일하다.

정렬센서는 마커의 위치에서 매우 예리하게 피크를 이루는 국지적 신호를 생성하는 것이 바람직하다. 그러나, 좁은 피크는 넓은 측정 대역폭을 필요로 하기 때문에, 이러한 센서를 실현하는 것은 신호대 노이즈비와 같은 실제적인 문제를 많이 유발할 것이다. 정렬센서는 좁은-대역폭 시간-제한 고조파 신호를 발생시키기 때문에, 정확성 및 동적인 범위의 이유로, 위상회절격자 정렬센서가 종종 사용된다.

불행히도, 사인곡선 신호는 다수의 극대점(maxima)을 포함하므로, 마커의 위치는 하나의 피크에 의하여 유일하게 정해지지 않는다. 이러한 이유에서, 위상회절격자 정렬센서는 마커위치에 해당하는 피크를 정하는 '캡처링'기구가 필요하다. 본 발명에서는, 2개의 캡처링 기구가 사용될 수 있다. 첫번째는, 이하에 기술되는 바와 같이, 0차로부터 얻을 수 있는 카메라이미지를 사용하는 것이다. 두번째는 퓨필평면에서 검출되고 분할된 포토다이오드를 필요로하는 신호를 사용하는 것이다. 양자 모두의 방법은 단지 하나의 짧은 회절격자만을 필요로 한다.

정렬센서(10)에 있어서, 모든 유용한 파장을 동시에 사용하는, 마커의 예리한 이미지를 매우 용이하게 만들어낼 수 있다. 다수의 파장을 사용하면, 그 깊이가 너무 작지 않은 한, 마커가 항상 눈에 보일 수 있도록 보장한다. 대물렌즈(12)는 예를 들어, 0.6의 큰 NA를 갖고, 공간필터링이 없는 경우에는, 진보된 이미지처리기술을 이용하여, 다양한 카메라-계 캡처링 알고리즘을 제공하기에 충분한 1㎛ 내지 2㎛ 정도의 해상도를 갖는 '예리한'이미지를 만들어낸다.

정렬센서(10)에 있어서, 2가지 상이한 종류의 이미지를 생성할 수 있다 즉, 편광빔스플리터 다음의 카메라이미지는 2개의 오버래핑 및 시프트된 마커의 이미지를 포함하는 한편, 별도의 편광기에 의하여 생성되는 카메라이미지는 2개의 개별적인 마커의 이미지를 나타낸다. 첫번째 종류의 이미지는 부분적으로 오버래핑되는 마커의 윤곽 형상이 마커위치에 대한 정확한 정보를 제공할 수 있기 때문에, 캡처링 알고리즘에 대한 이점을 갖는, 서로에 대하여 180°각도로 회전된 2개의 이미지를 생성한다. 그러나, 예비정렬에러가 스크라이브레인 폭을 초과하면, 하나의 이미지내의 마커가 여타의 이미지의 제조물내에 투영될 것이고, 제조물은 이미지처리 알고리즘의 로버스트니스를 저하시키는 노이즈원으로 작용하기 때문에, 이것은 로버스트니스문제를 유발할 수 있다.

본 발명은 또한 공지된 기술을 사용할 수 있으므로, 약간 상이한 주기를 갖는 2개의 회절격자는 약간 상이한 주파수를 갖는 2개의 고조파 정렬신호를 생성한다. 2개의 신호의 2개의 피크가 일치하는 위치는 마커의 위치로 정의된다. 이러한 접근법은 충분히 큰 캡처링 범위를 갖는 로버스트기술임이 판명된다.

그러나, 상술된 바와 같이, 본 발명은 폭넓은 회절차수를 가지고 있는 짧은 마커에 특히 적합한 또 다른 캡처링 대안법을 제공한다. 상기 기술은 전체 퓨필평면이 이용가능하다는 점을 토대로 한다. 그러나, 이것은 조명스폿이 마커길이보다 큰 경우에만 작용한다. 상기 기술의 주요 이점은 2개의 별도의 회절격자 대신에 단지 하나의 회절격자만 필요하다는 것이다. 이제, 상기 기술이 이하에 더욱 설명된다.

주기(X _g ) 및 폭(W=N.X _g )을 갖는 회절격자를 고려한다. 여기서,N은 회절격자의 라인의 수이다. 제1회절차수는 다음과 같은 공간주파수(k ₁ )를 가진다.

회절차수는 사인(k)/k형상을 가지고, 주로브(main lobe)의 전체 폭은 다음과 같다.

상기 회절격자의 1차 회절차수의 정렬신호는 분할 검출기로 측정된다. 각각의 검출기 요소는 주로브의 절반을 캡처한다. 2개의 요소 사이의 중심선은 회절차수의 피크의 중심이 된다. 상기 2개의 검출기에 의하여 캡처되는 평균 공간주파수는 대략 다음과 같이 구해진다.

2개의 검출기는 약간 상이한 공간주파수를 가지고 있는 신호를 측정한다. 이들 2개의 신호의 유효파장은 다음과 같다.

따라서, 캡처링 범위는 ±W가 된다.

제2실시예

본 발명의 제2실시예는 퓨필평면으로부터 검출기로 광을 전달하는 섬유어레이를 이용하지만, 그외에는 제1실시예와 동일하며, 동일한 방법으로 사용될 수 있다.

도 29는 제2실시예의 정렬시스템의 검출기의 일부이다. 자체참조-간섭계(도 29에는 도시되지 않음)로부터 나온 광은 편광빔스플리터(19)에 의하여 2개의 브랜치로 분할되고, 그 중 하나는 캡처링용(개략 정렬)의 카메라로 지향되고, 나머지 하나는 미세 정렬측정용으로 사용된다. 상기 미세정렬브랜치는, 자체참조-간섭계의 퓨필평면을 광섬유(35)상으로 다시 묘화시키는 렌즈(31, 33)의 광학시스템을 포함하며, 상기 광섬유는 이것을 예를 들어, CCD 또는 포토다이오드의 어레이와 같은 원격검출기 어레이로 전달한다. 렌즈(31)는 또한 구경조리개로서 작용하는 이미지평면필터(32)가 제공되는 위치에 마커의 중간 이미지를 생성한다.

섬유다발(35)은, 2개의 이미지가 오버래핑되고 간섭하는 퓨필평면내의 복수의 상이한 위치의 세기가 결정될 수 있도록, 다발의 끝단에 적절한 검출기 어레이를 구비하여 배열될 수 있다. 생성되는 데이터는 소정의 위치정보를 구하기 위하여 처리될 수 있다. 특히, 어떠한 에러를 상쇄하기 위하여, 검출브랜치의 광학축선의 반대쪽의 여러 쌍의 섬유들로부터 나온 신호가 부가된다. 이것은 여러 쌍의 섬유들을 결합하거나, 동일한 포토검출기에 2개의 광섬유의 한 쌍의 끝단을 제공하거나, 전자적으로 달성될 수 있다. 검출기 어레이는 각각의 섬유들이나 여러 쌍의 섬유 또는 CCD어레이와 같은, 위치감지검출기에 접속되는 복수의 개별적인 검출기를 포함할 수 있다. 물론, 섬유다발의 입력끝단부 보다는 검출기어레이 자체가 퓨필평면내에 위치될 수 있지만, 섬유다발이 검출기어레이 및 그와 관련된 전자기기(예를 들어, 예비증폭기)를 장치의 온도감지부로부터 멀리 위치시킬 수 있다. 또 다른 공간필터(34)는 0차를 제거한다.

캡처링용 카메라의 사용이 도 30에 도시된다. 상기 도면은 마커의 다양한 위치에 대한, 마커의 2개의 이미지, 최상부의 2개의 행, 카메라에서 보는 합(sum)이미지, 바닥부의 행을 나타낸다. A열에서, 마커는 개략적으로 정렬되고, 카메라에 의해서 보여지는 이미지는 그들 사이에 높은 콘트라스트를 갖는 어두운 선 및 밝은 선을 가진다. 마커가 정렬로부터 멀리 이동함에 따라, 이미지는 우선 B열에 도시된 균일한 회색이미지를 만든 후, C열에 도시된 패턴의 라인을 갖지만, 여분의 선을 갖고 외측의 라인보다 콘트라스트를 작게 하면서 반대방향으로 이동한다. 더욱 이동하면, D열의 회색이미지가 다시 나타나고, E열에 도시된 바와 같이, 추가 라인을 더 갖는 이미지가 나타난다. 이미지인식 소프트웨어는 최소 숫자의 선과 최대 콘트라스트를 갖는 이미지를 용이하게 검출할 수 있다.

제3실시예

본 발명의 제3실시예는 도 31에 도시되는 검출브랜치의 구성을 제외하고는 제1실시예와 동일하다.

제3실시예의 검출브랜치는 제2실시예에서와 같이, 편광기(도 31에 도시되지 않음), 광학시스템(31, 33) 및 이미지평면필터(32)를 포함한다. 그러나, 섬유어레이 및 검출기 대신에, 제3실시에에서는 예를 들어, LCD어레이(광밸브) 또는 마이크로-거울어레이(39)와 같이 퓨필평면의 일부를 선택하도록 프로그래밍되는 공간광모듈레이터를 가지며, 여기서 나오는 광은 포토검출기(42)로 안내하는 섬유(41)상으로 렌즈(40)에 의하여 집광된다.

공간광모듈레이터(39)는 마커이미지의 오버래핑된 푸리에변환으로부터 특정 차수의 2개의 빔을 선택하도록 프로그래밍되고, 이것의 세기는, 소정의 위치정보를 구하기 위하여 마커가 스캐닝될 때, 검출기(42)에 의하여 측정될 수 있다. 마커가 다수-파장의 광원으로 조명되는 경우에, 상이한 파장들이 분리되며, 검출기(42)에서 개별적으로 검출될 수 있다.

제3실시예는 여러가지 이점을 가지며, 그 중에 주된 이점은 정렬시스템이, 하드웨어를 수정하지 않고도, 180°회전대칭성을 갖는 어떠한 마커를 가지고도 사용될 수 있다는 것이다. 동일 기판상에 상이한 마커를 정렬할 때 조차도 순식간(on-the-fly)에 수행될 수 있는 공간광모듈레이터가 적절하게 프로그래밍되는 것이 필요한 것의 전부이다. 따라서, 제3실시예의 정렬시스템은 회절격자, 체커보드, 박스, 프레임, 셰브런(chevron) 등등의 알려져 있는 마커와 호환될 수 있다. 또한, 완전한 퓨필평면은 공간광모듈레이터(39)의 상이한 세팅들을 가지고 있는 마커의 반복되는 스캔에 의하여 샘플링 및 해석될 수 있다.

상술된 바와 같이, 오버래핑 이미지들 사이의 필요한 간섭을 생성하기 위하여, 편광빔스플리터가 사용되는 경우에는, 위치정보를 포함하는 2개의 빔이 생성되며, 도 31에 도시된 성분은 2개의 차수의 동시 검출을 가능하게 하는 별도의 브랜치로 복제될 수 있다. 또한, 2이상의 거울위치를 가지는 마이크로-거울어레이와같은 복수의 상이한 방향으로 선택적으로 광을 다시 지향시킬 수 있는 공간광모듈레이터는 단일 브랜치내의 다수 차수의 검출을 할 수 있도록 대응하는 수의 집광렌즈, 섬유 및 검출기를 구비하여 사용될 수 있다. 제2실시예에서와 같이, 섬유(41)를 분배하고 집광렌즈(40)의 초점에 검출기를 위치시킬 수도 있으나, 섬유(41)를 사용하면, 열발생검출기 또는 벌키검출기가 열감지성분으로부터 떨어져서 위치되게 하여 더 많은 공간을 이용할 수 있게 된다.

차수-결합 프리즘

본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 차수-결합프리즘은 도 32 및 도 33에 도시되며, 도 32는 프리즘을 분해형태로 나타내고, 도 33은 조립된 형태로 나타낸다.

그 조립된 형태에서, 차수-조합프리즘(50)의 기본 형상은 바닥부인 입사면(55) 및 측면인 출구면(56)을 갖는 삼각형의 프리즘이다. 상기 프리즘은 대각선 접합부(57)에 의하여 2개의 반쪽(51, 54)으로 분할된다. 도 32에 더 명확히 도시된 바와 같이, 제1반쪽(51)의 바닥면으로 들어가는 양의 차수(+n)는 접합부(57)를 향하여 측면(58)으로부터의 전체 내부반사를 하게 한다. 양의 차수는 프리즘(50)의 뒷면에 장착되는 1/4파판(waveplate) 및 거울에 대한 빔스플리터 표면으로 작용하는 접합부(57)로부터 뒤쪽으로 반사된다. 이들은 양의 차수의 편광을 회전시키는 역할을 하며, 이것을 접합부 즉, 빔스플리터 표면(57)를 통하여 프리즘의 앞면(56)을 빠져나가도록 복귀된다.

그 동안에, 음의 차수는 제2반쪽(54)의 바닥부로 들어가고, 제2측면(59) 및 접합부 즉, 빔스플리터 표면(57)으로부터 앞면(56)을 통하여 빠져나가도록 전부 내부로 반사된다.

도 33은 프리즘이 (차수+1 내지 차수 +4, 차수-1 내지 차수-4로 도시되는)그 중심의 양의 차수 및 음의 차수를 대칭적으로 받아들일 수 있도록 위치되면, 대응하는 + 및 -차수는 조합되지만, 제1, 제2 등등의 차수는 개별적으로 유지된다는 것을 보여준다.

차수-결합 프리즘은 검출시에 기본적으로 동일한 정보를 가지고 있는 반대 차수를 조합하도록, 본 발명의 실시예의 퓨필평면에 사용될 수 있다. 차수-결합 프리즘을 사용하면, 검출되는 신호의 세기가 배가되어, 저전력의 광원을 사용할 수 있게 한다. 또한, 생성되는 배칭배열이 양의 회절차수와 음의 회절차수 사이의 비대칭-유도 차를 평준화한다. 본 발명의 차수-결합 프리즘은 매우 콤팩트하며, 가용 공간이 제한되어 있는 장소에 특히 유용하다.

차수-결합 프리즘은 자체참조-간섭계의 주위에 기반을 둔 정렬시스템의 퓨필평면 이외에서도 사용될 수 있으며 특히, 단일 평면내에 위치된 회절차수를 조합할 필요가 있는 어떠한 배열에 사용될 수 있다. 상기 프리즘은 예를 들어, 그 2개의 면에 동일한 광학경로길이를 제공하도록 수정될 수도 있다.

본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 상술된 것과 다르게 실시될 수도 있음을 유의하여야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하지 않는다. 예를 들어, 상술된 정렬시스템은 기판상에 뿐만 아니라, 마스크 또는 테이블상에 제공되는 마커를 정렬하는데 사용될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 향상된 정렬시스템, 바람직하게는 하나의 정렬마크를 이용하고 및/또는 비대칭 정렬마크를 수용하여 정렬위치를 캡처링할 수 있는 정렬시스템을 제공할 수 있다.

Claims (22)

1. - 방사선투영빔을 공급하는 방사선시스템;

   - 소정의 패턴에 따라 투영빔을 패터닝시키는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;

   - 기판을 잡아주는 기판테이블;

   - 기판의 타겟부상으로 패터닝된 빔을 투영시키는 투영시스템; 및

   - 상대적으로 180°만큼 회전되는 정렬마크의 2개의 오버래핑 이미지를 투영하기 위한 자체참조-간섭계를 가지고 있는 정렬시스템을 포함하는 리소그래피 투영장치에 있어서,

   상기 정렬시스템은 상기 자체참조-간섭계의 퓨필평면내의 복수의 상이한 위치에서 광의 세기를 검출하는 검출기시스템을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 위치 중에 2이상의 위치는 실질적으로 상기 정렬마커에 의하여 생성되는 상이한 회절차수의 위치에 놓여지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 복수의 위치 중에 2이상의 위치는 실질적으로 상기 정렬마커에 의하여 생성되는 회절차수의 반대측면상에 그리고 반대측면으로부터 등거리에 놓여지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 검출기시스템은 실질적으로 상기 퓨필평면내에 놓여지는 복수의 검출요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 검출기시스템은, 실질적으로 상기 퓨필평면내에 놓여지는 입력단 및 복수의 검출요소 중의 하나로 섬유를 통하여 전달되는 광을 지향시키는 출력단을 각각 갖는 복수의 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 각각의 섬유는 상기 검출요소의 각각의 요소로 광을 지향시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 섬유는 쌍으로 제공되고, 한 쌍의 상기 섬유의 입력단은 상기 퓨필평면내에 대칭으로 놓여지고, 상기 한 쌍의 상기 섬유에 의하여 전달되는 광은 동일한검출요소로 지향되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 검출요소는 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
9. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 검출요소는 CCD어레이의 요소인 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 검출기시스템은, 상기 퓨필평면내에 제공되고 상기 퓨필평면의 선택된 영역으로부터 광을 통과시키도록 제어할 수 있는 공간광모듈레이터 및 상기 공간광모듈레이터에 의하여 검출요소상으로 통과되는 광을 수집하는 집광기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 정렬시스템은 복수의 상이한 파장의 광을 가지고 정렬마커를 조명하는 수단을 포함하고, 상기 검출기시스템은 상이한 파장의 광을 상이한 검출요소로 지향시키는 파장디멀티플렉싱수단(de-multiplexing means)을 포함하는 것을 특징으로하는 리소그래피 투영장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 파장디멀티플렉싱수단은 브레이징 회절격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 정렬시스템은 상기 자체참조-간섭계와 상기 퓨필평면 사이에 위치되는 이미지평면에 구경조리개를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 구경조리개는 제어가능한 어퍼처를 갖는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 정렬시스템은 상기 자체참조-간섭계에 의하여 출력되는 광을 2개의 빔으로 지향시키는 편광빔스플리터를 포함하고, 상기 각각의 빔으로부터 광을 받아들이는 2개의 검출기시스템이 제공되는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 정렬시스템은 상기 자체참조-간섭계에 의하여 출력되는 광을 2개의 빔으로 지향시키는 편광빔스플리터를 포함하고, 상기 빔중의 하나는 상기 검출기시스템 그리고 나머지는 카메라에 의하여 받아들여지는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 검출기시스템은 입력면을 통하여 한 세트의 양의 차수 및 대응하는 세트의 음의 차수를 받아들이고 상기 입력면에 수직인 출력면을 통하여 결합된 세트의 차수를 출력하는 차수-결합 프리즘을 포함하며,

    상기 프리즘은,

    상기 입력면에 수직이고 상기 출력면에 대하여 45°를 이루는 빔스플리팅 표면에 접합되는 제1반쪽 및 제2반쪽, 및

    상기 출력면에 대향하는 상기 프리즘의 상기 제1반쪽의 또 다른 면에 인접하여 제공되는 1/4파판(waveplate) 및 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 투영장치.
18. - 적어도 부분적으로는 방사선감응재의 층으로 덮인 기판을 제공하는 단계;

    - 방사선시스템을 사용하여 방사선의 투영빔을 제공하는 단계;

    - 패터닝 수단을 사용하여 투영빔의 단면에 패턴을 부여하는 단계;

    - 방사선감응재층의 타겟부상에 방사선의 패터닝된 빔을 투영하는 단계; 및

    - 상기 투영하는 단계 이전 또는 이후에, 180°만큼 상대적으로 회전되는 정렬마크의 2개의 오버래핑 이미지를 투영하는 자체참조-간섭계를 이용하여 상기 기판상에 상기 정렬마크에 대하여 정렬을 수행하는 단계를 포함하는 디바이스 제조방법에 있어서,

    상기 정렬하는 단계는 상기 정렬마크의 상기 이미지의 푸리에변환과 간섭하는 퓨필평면내의 복수의 상이한 위치들에서 광의 세기를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 디바이스 제조방법.
19. 제18항에 있어서,

    상기 복수의 상이한 위치는 상기 푸리에변환내의 상이한 회절차수에 대응하는 위치를 포함하고, 미세위치정보는 상기 회절차수의 세기변화의 상대적인 위상으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
20. 제18항 또는 제19항에 있어서,

    상기 복수의 상이한 위치는 상기 퓨필평면내의 회절차수의 반대측면상에 등거리로 이격되어 있는 2개의 위치를 포함하고, 개략위치정보는 회절차수의 반대측면상의 상기 2개의 위치에서 세기변화의 상대적인 위상으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 정렬마커내의 비대칭성을 검출하기 위하여 상기 퓨필평면의 어두운 영역내의 위상변화를 측정하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
22. 제18항의 방법에 따라 제조된 디바이스.