KR20060096337A - 리소그래피 적용을 위한 전용 메트롤로지 스테이지 - Google Patents

리소그래피 적용을 위한 전용 메트롤로지 스테이지 Download PDF

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KR20060096337A
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마르쿠스 아드리아누스 반 데 케르크호프
해럴드 페트루스 코르넬리스 보스
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명에서는, 노광부 또는 노광 빔과 관련한 파라미터를 검출하는데 사용되는 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 시스템은 기판 스테이지 및 메트롤로지 스테이지를 포함한다. 기판 스테이지는 리소그래피 시스템의 노광부로부터 노광 빔을 수용하기 위해 기판을 위치시키도록 구성된다. 메트롤로지 스테이지는 그 위에, 노광시스템 또는 노광 빔의 파라미터를 검출하도록 구성되는 센서를 구비한다. 일 예시에서, 상기 시스템은, 리소그래피 시스템내에 있으며, 조명시스템, 패터닝장치 및 투영시스템을 더 포함한다. 패터닝장치는 조명시스템으로부터의 방사선 빔을 패터닝한다. 노광부내에 배치되는 투영시스템은 상기 패터닝된 빔을 기판 또는 센서 시스템상으로 투영한다.

Description

리소그래피 적용을 위한 전용 메트롤로지 스테이지{DEDICATED METROLOGY STAGE FOR LITHOGRAPHY APPLICATIONS}
본 명세서에 채용되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부도면들은 본 발명의 1이상의 실시예들을 예시하고 있으며, 설명부와 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 당업자가 본 발명의 제조 및 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메트롤로지 스테이지를 예시한 도;
도 2는 메트롤로지 스테이지를 사용하는, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 리소그래피 시스템을 개략적으로 예시한 도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2의 시스템에서 사용될 수 있는 예시적 편광 센서를 나타낸 도;
도 4는 메트롤로지 스테이지상의 센서들의 예시적인 구성을 나타낸 도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서들의 어파디제이션 센서(apodization sensor)를 나타낸 도;
도 6 및 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서들에서의 스트래이 광 센서를 나타낸 도이다.
이하, 본 발명의 1이상의 실시예들에 대해 설명할 것이다. 도면에서, 같은 참조부호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수 있다. 추가적으 로, 참조부호 중 가장 왼쪽의 숫자(들)로 그 참조부호가 가장 먼저 나타나는 도면을 식별할 수 있다.
이 출원은 본 명세서에서 인용 참조되는 2005년 3월 3일에 출원된 미국 임시출원 번호 제60/657,710호에 대해, 35 U.S.C §119(e)하에 우선권을 청구한다.
본 발명은 리소그래피 노광시스템 파라미터들의 측정에 관한 것으로, 보다 특별하게는 리소그래피 적용을 위한 전용 메트롤로지 스테이지에 관한 것이다.
리소그래피는 기판의 표면상에 피처들을 생성시키는데 사용되는 프로세스이다. 이러한 기판들은 평판 디스플레이, 회로 보드, 다양한 집적 회로 등의 제조에 사용되는 것들을 포함하여 이루어진다. 당업자라면, 본 명세서의 설명내용이 다른 타입의 기판에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
리소그래피 동안, 웨이퍼 스테이지상에 배치되는 웨이퍼는 리소그래피 시스템내에 배치되는 노광시스템에 의해 웨이퍼의 표면상으로 투영되는 이미지에 대해 노광된다. 노광시스템은 이미지를 웨이퍼상으로 투영하는 레티클(소위 마스크로도 불림)을 포함한다.
일반적으로, 레티클은 통상적으로 레티클 스테이지상에 장착되는 반도체 칩 및 광 소스들 사이에 배치된다. 포토리소그래피에서, 레티클은 예를 들어 반도체 칩에 회로를 프린팅하는 포토 마스크로서 사용된다. 리소그래피 광은 마스크를 통 한 다음 이미지를 수축시키는(shrink) 일련의 광학 렌즈들을 통해 샤이닝된다(shine). 그런 다음, 이 작은 이미지가 실리콘 또는 반도체 에이퍼상으로 투영된다. 상기 프로세스는 카메라가 광을 벤딩시켜(bend) 필름상의 이미지를 형성시키는 방법과 유사하다. 광은 리소그래피 프로세스에서 필수적인(integral) 역할을 수행한다. 예를 들어, 마이크로프로세서의 제조에서, 보다 강력한 마이크로프로세서를 생성시키는데 대한 중요한 요건(key)은 광의 파장이다. 파장이 보다 짧을 수록, 보다 많은 트랜지스터들이 실리콘 웨이퍼상에 에칭될 수 있다. 많은 트랜지스터들을 갖는 실리콘 웨이퍼는 보다 강력한 마이크로프로세서를 생성시킨다.
리소그래피 기술에서 비교적 일반적인 문제는 리소그래피 노광에 사용되는 광학시스템의 파라미터들을 측정할 필요가 있다는 것이다. 일반적인 룰로서, 리소그래피 노광시스템은 오프라인을 취하지 않고 구성요소들의 조립해제 및 재조립 없이 이러한 측정들을 이행할 수 있는 것이 바람직하다. 현 업계의 실행들은 공간이 허용하는 범위까지 웨이퍼 스테이지상에 센서들을 배치시키는 것이다. 일반적으로, 이들 센서들은, 웨이퍼 스테이지의 코너에서 웨이퍼 자체에 의해 점유되지 않는 공간에 배치된다.
하지만, 노광시스템의 정교함(sophistication)을 더욱 증가시키고, 노광 파장들을 감소시키며, 광학기들의 복잡도를 증가시키기 위하여, 최종 사용자들이 필요로 하는 상이한 센서들의 개수가 증가하고 있다. 동시에, 가용 공간상에 엄격한 구속사항들이 존재한다. 예를 들어, 스테이지 위치설정 및 스테이지의 이동을 복잡하게 하기 때문에, 웨이퍼 스테이지의 크기를 증가시키는 것은 일반적으로 실행 불 가능하거나 바람직하지 않으며, 클린 룸의 공간이 제한되기 때문에 문제가 되는 전체 리소그래피 장비의 크기를 증대시킨다.
그러므로, 전체 리소그래피 툴의 크기에 영향을 미치지 않는 리소그래피 투영광학기의 측정 센서들의 위치설정을 가능하게 할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에서는, 기판 스테이지 및 메트롤로지 스테이지를 포함하는 시스템이 제공된다. 기판 스테이지는 리소그래피 시스템의 노광부로부터의 노광 빔을 수용할 수 있게 기판을 위치시키도록 구성된다. 메트롤로지 스테이지 상에는 노광시스템 또는 노광 빔의 파라미터들을 검출하도록 구성된 센서 시스템이 구비된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 시스템은 조명시스템, 패터닝장치 및 투영시스템을 더 포함하는 리소그래피 시스템내에 있다. 패터닝장치는 조명시스템으로부터의 방사선 빔을 패터닝한다. 노광부내에 배치되는 투영시스템은 상기 패터닝된 빔을 기판 또는 센서시스템상으로 투영한다.
본 발명의 추가 실시예에는, 후속 단계들, 즉 기판 스테이지를 노광부의 광학 축선으로부터 멀리 이동시키는 단계; 광학 축선에 센서를 배치시키기 위하여 메트롤로지 스테이지를 이동시키는 단계; 및 노광시스템의 광학 파라미터를 측정하는 단계를 포함하는 리소그래피 시스템 노광부의 광학 파라미터들을 측정하는 방법이 제공된다.
본 발명의 추가 특징 및 장점들은 후속하는 설명부에서 설명될 것이고, 부분적으로 상기 설명부로부터 명백해지거나 본 발명의 실행례를 통해 알 수 있을 것이다. 본 발명의 장점은 그 구조에 의해 실현 및 달성되며, 특히 기술된 설명부 및 청구항 그리고 첨부 도면에 지시될 것이다. 일반적인 설명 및 후속하는 상세한 설명은 예시적이고 설명적이며, 청구된 바와 같은 본 발명의 추가적인 설명을 제공하도록 되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 예시하고 있다. 도 1에는 노광 장치의 기판 핸들링 기구(102)의 등축도법(isometric) 3차원도가 도시되어 있다(투영광학기들, 레티클 스테이지, 조명 소스 등과 같은 노광장치의 나머지 부분은 도 1에는 간명성을 위해 도시되지 않았으나, 도 2와 관련하여 후술된 부분을 통해 알 수 있다). 기판 핸들링 장치(102)는 프레임(104)을 갖는데, 그 일부가 도 1에 도시되어 있다. 로봇 아암(108) 또는 유사 기구는 기판 핸들링 장치(102)의 안팎으로 기판(112)들을 이동시키는데 사용된다. 이 경우에, 기판 핸들링 장치(102)내에 참조부호 106A 및 106B으로 표기된 2개의 기판 스테이지들이 배치된다. 기판 스테이지들(106A, 106B) 위에는 기판들(112A, 112B)이 배치된다. 대안적인 예시에서, 노광되는 기판들은 반도체 웨이퍼 또는 평판 디스플레이(FPD) 기판일 수 있다. 기판 스테이지(106A, 106B)의 통상적인 크기는 기판(112) 자체보다 약간 더 크다. 현재의 최신 12인치 직경의 기판들에 대하여, 기판 스테이지들은 대략 정사각형일 수 있고, 13-14인치 정도의 크기로 되어 있을 수 있다. 2-기판-스테이지 시스템(two-substrate-stage system)에서, 통상적으로 기판 스테이지들 중 하나는 노광에 사용되는 한편, 다른 하나는 노광 결과들(예를 들어, 처리-후(post-process) 기판 표면 높이 등)을 측정하는데 사용된다.
각각의 기판 스테이지(106A, 106B)는 기판 스테이지(106A, 106B)를 이동시키기 위한 대응 작동시스템(110A, 110B)을 갖는다. 기판 스테이지들(106A, 106B) 상에는, 기판 스테이지(106A)에 대해서는 124A-130A로, 기판 스테이지(106B)에 대해서는 124B-130B로 명시된, 대응 센서들을 가질 수 있다. 일 예시에서, 통상적으로 기판(112)이 기판 스테이지(106)의 중심에 있기 때문에, 센서들(124-130)의 위치는 기판 스테이지들(106)의 코너에 있다.
또한, 도 1에는 광학 파라미터들의 측정을 위한 센서들(140a, 140b, 140c 및 140d)을 포함하는 메트롤로지 스테이지(116)가 도시되어 있다. 통상적으로, 메트롤로지 스테이지(116)의 전체적인 크기는 기판 스테이지(106)의 크기보다 작지만, 메트롤로지 스테이지(116)상의 센서들(140)의 개수가 특별히 제한되지 않는다는 것을 이해해야 할 것이다.
일 예시에서, 기판 스테이지들(106)상에 배치되는 센서들(124-130)의 수직방향 치수는 다양한 이유로 인해 제한될 수도 있다. 예를 들어, 기판 스테이지(106)의 최소 높이 및 투영광학기의 최저부 요소의 위치(도면에 도시되지 않음)는 기판 스테이지(106)상의 센서들(124-130)의 수직방향 크기를 제한할 수 있다. 일 예시에서, 메트롤로지 스테이지(116)에 대하여, 메트롤로지 스테이지(116)는 기판 스테이지(106)보다 "얇을(thinner)" 수 있기 때문에, 센서들(140)은 센서들(124-130)보다 "클(taller)" 수 있다. 또한, 일 예시에서, 기판 스테이지들(106)은 X-Y (수평방 향) 치수에 있어 보다 작게 만들어 질 수 있어(예를 들어, "코너들"이 "잘려 나가(cut off), 도 1에 도시된 대략 정사각형의 형상보다 작은 기판 스테이지의 "풋프린트"를 생성할 수 있음), 공간을 절약할 수 있다.
도 2는 메트롤로지 스테이지(116)를 사용하는, 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 리소그래피 시스템(200)을 개략적으로 예시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 시스템(200)(측면도로 도시됨)은 레이저 또는 램프와 같은 광 소스(조명 소스)(210), (콘덴서 렌즈와 같은) 조명 광학기(212), 및 통상적으로 패터닝장치 스테이지(도시 안됨)상에 장착되는 패터닝장치(예를 들어, 레티클, 마스크, 공간 광 모듈레이터 등, 이하 레티클이 사용될 것임)(214)를 포함한다. 레티클(214)은 그 위에 노광 패턴을 갖는 플레이트일 수 있다는데 유의해야 한다. 대안적인 예시에서, 프로그래밍가능한 요소들의 어레이와 같은 다이나믹 패터닝장치 또는 마스크없는(maskless) 리소그래피에서 사용되는 것과 같은 공간 광 모듈레이터 어레이로 대체될 수 있다. 레티클(214)로부터의 광은 투영광학기(216)를 이용하여 기판(112)상으로 이미징된다. 기판(112)은 기판 스테이지(106)상에 장착된다(도면에는 2개의 기판 스테이지들 중 하나만 도시되어 있으나, 본 발명은 특정 개수의 기판 스테이지들로 제한되는 것은 아니다). 또한, 도 2에는 (단지 기판 스테이지(106) 및 메트롤로지 스테이지(116)만을 둘러싸거나 도면에 예시된 다른 구성요소들을 둘러쌀 수 있는) 하우징(104)이 도시되어 있다.
일 예시에서, 센서들(140)(도 1 참조)은 투영광학기들의 시간-가변적(time-varing) 편광 (절대적 및 상대적인) 특성들의 측정을 위해 특히 유용한 편광 센서 를 포함할 수 있다. 상기 편광 센서는 실질적인 높이를 갖는 센서들을 설치하기 위한 능력이 특히 중요한 일 센서이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 2의 시스템에 사용될 수 있는 예시적인 편광 센서를 나타내고 있다. 편광 센서는 쿼터 파장 플레이트(302), 콜리메이터 렌즈(collimator lens;304), 편광자(306), 디텍터(308) 및 쿼터 파장 플레이트(302)를 회전시키는 기구를 포함한다.
편광자(애널라이저)(306)는 투영광학기의 하류에 배치되고 광학 경로내에 위치된다. 편광자(306)는 메트롤로지 스테이지(116)에서 측정될 수 있는 입사 광의 일 특정 편광을 패싱한다. 편광자들의 예시들은 빔 스플리터 등을 편광시키는 편광 플레이트인 이러한 광학 구성요소들일 수 있다. 이러한 광학 구성요소들은 흔히, 예를 들어 수 입방 센티미터 정도로 상대적으로 볼륨-집중적(volume-intensive)이다. 또한, 이러한 광학 구성요소들은 통상적으로 각도 범위에 있어(즉, 입사 각의 관점에서), 보통 1도보다 작은 정도, 빈번하게는 실질적으로 1도보다 작은 각도로 매우 제한되어 있다. 동시에, 투영광학기(216)는, 통상적으로 편광 빔스플리터와 같은 광학 구성요소들의 매우 작은 각도 범위와 미스매칭되는 렌즈들의 세트 또는 높은 개구수의 렌즈이다.
일 예시에서, 이러한 편광자(306)를 사용하기 위하여, 빔을 적절하게 성형(shape)할 필요가 있다. 일 예시에서, 이러한 성형은 콜리매이터 렌즈(304)(또는 렌즈들의 세트)에 의하여 이행된다. 또한, 콜리매이터 렌즈(304)는 소형화하기가 상대적으로 어렵고, 흔히 수 입방 센티미터의 볼륨을 갖는다. 또한, 흔히 단 하나 의 편광이 아니라 소정 범위의 편광들을 측정하는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위하여, 일 예시에서 전체 편광 센서는 회전될 필요가 있는 한편, 또 다른 예시에서는 쿼터 파장 플레이트(302)가 콜리매이터 렌즈(304)와 투영광학기(216) 사이의 빔 경로로 삽입된 다음, 회전되어 적절한 편광을 선택할 수 있다. 디텍터(308), 예를 들어 CCD(charged coupled device) 어레이(또는 포토다이오드)는, 디텍터(308)가 적절한 포커스에 있고 X-Y 평면에서 정렬되도록 위치된다(이는 이미징 측정이고 디텍터를 적절히 위치시키는 것이 중요하다는데 유의해야 한다).
전술된 내용으로부터, 쿼터 파장 플레이트(302), 콜리매이터 렌즈(304), 편광자(306), CCD 어레이(308) 및 쿼퍼 파장 플레이트(302)를 회전시키는 기구를 포함하는 전체 편광 센서는 상대적으로 큰 볼륨을 차지한다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 이 볼륨은 수 입방 센티미터 정도로 될 수 있는데, 이는 리소그래피 툴의 설계에게 이용가능한 "크램핑(cramped)" 크기라면 이러한 편광 센서들이 종래의 기판 스테이지상에 장착될 필요가 있을 경우 상기 편광 센서들을 사용하는 것을 상대적으로 실행 불가능하게 만든다. 하지만, 메트롤로지 스테이지(116)는 보다 얇게 만들어질 수 있기 때문에, 상술된 일 예시인 편광 센서는 메트롤로지 스테이지(116)상에 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서들(140)의 어파디제이션 센서(502)를 나타내고 있다. 어파디제이션 센서(502)는 XY 평면(이미지 평면)의 광학 축선으로부터의 거리의 함수로서 노광 빔의 세기를 측정한다. 이 또한 이미징 측정이다. 어파디제이션 센서(502)는, 수직방향 높이의 요건들이 이러한 센서를 종래의 기판 스테이지상에 장착시키는 것을 실행 불가능하게 만들 수 있는 센서의 또 다른 예시이다. 일 예시에서, 어파디제이션 센서(502)는 투영광학기(216)의 퓨필을 "살펴보는"("look" into) CCD 어레이(504)를 포함한다. 일반적으로, CCD 어레이(504)는 투영광학기(216)의 퓨필과 광학적으로 짝을 이룰(conjugate) 필요가 있다. 이는, CCD(504)와 투영광학기(216) 사이에 릴레이 렌즈(506)의 사용을 필요로 한다. 일 예시에서, 릴레이 렌즈(504)는 수 밀리미터나 심지어 수 센티미터 정도의 크기를 갖는다. 따라서, 이러한 어파디제이션 센서(502)를 종래의 기판 스테이지상에 장착하는 것은 매우 어렵다.
일 예시에서, 어파디제이션 센서(502)를 위한 CCD 어레이(504)는 이미지 평면에서의 광의 세기를 (X, Y)의 함수로서 측정하고 적어도 이미지 평면에서의 노광 필드의 크기이다. 일 예시에서, (비록 당 기술의 리소그래피 툴의 여러 상태에서의 노광 필드는 일반적으로 시간에 따라 크기가 증가하고 있지만) 노광 필드는 수십 밀리미터 × 수 밀리미터의 크기로, 대략 26 밀리미터 × 10 밀리미터의 크기 정도로 되어 있다. 따라서, CCD 어레이(504)는 적어도 노광 필드만큼 크거나 또는 약간 더 크다.
일 예시에서, 어파디제이션 센서(502)는 시스템의 개구수를 증명(verify)하는데 사용될 수 있다. 이러한 측정은 최종 사용자가, 시스템이 명세사항(specification)을 수행할 수 있도록, 즉 "광고된 바와 같이(as advertised)" 작동될 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 보다 빈번하게 수행될 필요가 있는 여느 다른 측정들과 비교하여, 개구수 측정은 일회성(one-time)(또는 대개 상대적으 로 드문) 측정이라는데 유의해야 한다.
도 4는 메트롤로지 스테이지상의 센서들의 예시적인 구성(평면도 및 측면도로 도시됨)을 나타내고 있다. 이 경우에는, 9개의 센서들(140A-140I)이 격자 패턴 구성으로 나타나 있다. 상술되는 또는 후술될 센서들 중 어느 것도, 편의상 도시하지는 않은 기술된 바와 같은 구성 및 구조들을 갖는 이들 9개의 센서들(140A-140I) 중 하나일 수 있다.
일 예시에서, 센서들(140A-140I)은 슬릿들이 리소그래피 광학기들에 사용되는 경우 슬릿의 균일성을 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 이는 조명 소스의 품질 측정이다. 통상적인 하이-엔드(high-end) 리소그래피 시스템은, 상술된 바와 같이 리소그래피 시스템의 제조자에 따라 수십 밀리미터 × 수 밀리미터 크기, 예를 들어 대략 26 밀리미터 × 10 밀리미터의 크기인 기판상의 영역을 노광시킨다. 명칭체계상의 목적으로, 26 밀리미터의 크기는 통상적으로 "X", 10 밀리미터의 크기는 통상적으로 "Y"라 칭한다. 광학 시스템은 직사각형체(rectangle)를 통해 균일한 세기 분포를 갖는 완전 "직사각형체"를 이미징할 수 있는 것이 이상적이다. 슬릿 균일성 센서(slit uniformity sensor)는, 이미징되는 "균일한 직사각형체"가 실제로 균일한지, 그렇지 않다면 얼마나 균일성을 벗어나 있는지를 측정하도록 설계된다. 이는, 예를 들어 Y방향으로 스캐닝되는 통합 정밀 포토다이오드(integrating precision photodiode)의 사용을 통해 달성될 수 있다. 포토다이오드는 그것의 "최상부상에" 핀홀 또는 슬릿을 구비하여, 상기 포토다이오드에 도달되는 광의 양을 제한할 수 있다.
또한, 대부분의 CCD들은 시간에 걸쳐 드리프팅(drift)되기 때문에, CCD는 통상적으로 이러한 목적을 위해 사용될 수 없다는데 유의해야 한다. 슬릿 균일성 측정에 있어 주된 관심이 되는 것은, (X, Y 거리의 함수로서 상대적인 세기 이외에) 세기의 절대값들인데, 왜냐하면 포토다이오드로부터의 전압을 포토레지스트에 의해 수용되는 광의 양과 정확하게 관련시키는 것이 중요하기 때문이다. 또한, 정밀 포토다이오드의 사용은 보다 나은 신호-대-노이즈 비를 제공한다는데 주목해야 한다. 포토다이오드는, 포토다이오드를 이동시키거나 슬릿 사용을 통합함으로써 Y방향으로 수용되는 광의 통합(integration)을 제공한다.
일 예시에서, 센서들(140A-140I)은 웨이브프론트 이미지의 품질 및 여하한의 수차들을 측정하기 위한 웨이브프론트 센서를 포함할 수 있다. 이러한 웨이브프론트 센서의 일 예시는 웨이브프론트의 품질을 측정하기 위한 ILIAS 센서(Inline Lens, Interferometric System)이다. ILIAS 센서들은 과거에 사용되어 왔으나, 종래의 시스템들에 이러한 센서들을 이용할 때의 한가지 문제로는 릴레이 렌즈 또는 콜리매이터 렌즈를 위한 공간의 부족으로 이해 "먼 필드(far field)"를 측정할 필요가 있다는데 유의해야 한다. 상술된 바와 같이, ILIAS 센서는 ILIAS 센서의 성능, 및 그에 따른 웨이브프론트 및 수차의 품질 측정의 성능을 실질적으로 향상시키기 위해 이러한 릴레이 및/또는 콜리매이터 렌즈를 포함할 수 있다.
일 예시에서, 센서들(140A-140I)은 이미지 콘트라스트를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 콘트라스트 센서는 이미지 평면에서의
Figure 112006015263748-PAT00001
값을 측정한다. 콘트라스트 센서를 구현하기 위한 한가지 방법은 레티클상에 슬릿들을 구비하도록 하고, 상기 슬릿들이 특정 피치를 갖도록 구성하는 것이다. 일 포토디텍터 또는 피치 당 단일 포토디텍터가 이미지 평면에서 사용될 수 있다. 완전 콘트라스트에 의하면, (대상물 평면(object plane))에서의) 레티클의 슬릿들은 이미지 평면에서의 "광 라인들" 및 상기 광 라인들 외측의 완전히 검은 영역(perfectly dark area)들을 형성할 것이다. 실제에 있어, 이는 달성불가능할 수도 있으며, 항시 "검은 영역들"에서도 측정되는 약간의 신호가 존재한다. 따라서, 콘트라스트 센서는 광 영역들과 검은 영역들간의 상대적인 세기의 측정을 제공한다.
도 6 및 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서들(140A-140I)의 스트레이 광 센서(stray light sensor;602)를 나타내고 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서(602)의 플레이트부(706)의 대안실시예를 나타내고 있다. 센서(602)는 (광학기들의 오염으로 인해 있을 수 있는) 스트레이 광을 측정할 수 있다. 본질적으로, 스트레이 광 센서(602)는 광학 축선으로부터의 반경방향 거리의 함수로서 이미지 평면에서의 세기를 측정한다. 일 예시에서, 이는 대상물 평면에서의 포인트 소스(point source)를 생성시킴으로써 이행된다. 다시 말해, 레티클은 노광용 마스크로서보다는 포인트 소스로서 기능한다. 포인트 소스는 이미지 평면의 하나의 포인트내로 이미징하는 것이 이상적이다. 또한, 스트레이 광 센서(602)는 포인트 소스로부터의 광을 차단하는 크롬(608)(또는 여타 금속)을 갖는 투과성 유리 플레이트(606)을 포함할 수 있다. 유리 플레이트(606)는 이미지 평면에 위치된다. 디텍터(604)는, 예를 들어, 포토 디텍터 또는 CCD 어레이로서 유리 플레이트 아래에 위치 된다. 디텍터는 또한 통합 포토다이오드일 수도 있다.
도 7에 도시된 예시에서, 포인트 소스로부터의 광을 차단하는 크롬(708)을 갖는 중앙부 이외에, 링 형상의 환형부(710)가 좌측에 개방되어 있고, 유리 플레이트(706)의 나머지 부분은 크롬 또는 금속(708)으로 덮혀 있다. 따라서, 센서(602)는 광학 축선으로부터의 거리 r(즉, I(r))에서 수용되는 광의 양을 측정하는데, 이는 상이한 반경의 환형부를 갖는 상이한 유리 플레이트들이 다양한 반경들(r)을 "통한 스테핑(step through)"에 사용될 수 있다. 대상물 평면에서의 소스들, 디텍터 및 (유리 플레이트와 같은) 차단 요소의 여타 구성들도 가능하다는 것을 이해해야 한다.
일 예시에서, 센서들(140A-140I)은 수직방향으로 포커스 (이미지) 평면의 위치를 센싱하기 위한 포커스 센서를 포함할 수 있다. 통상적으로, 상기 포커스 센서는 초기에 포커스의 예상 위치에 배치되고 광의 세기가 측정되는 포토다이오드이다. 그 다음, 상기 포토다이오드는 최대 세기를 배치시키기 위해서 3가지 자유도(X, Y 및 Z)로 이동되며, 이는 포커스의 위치가 된다.
일 예시에서, 센서들(140A-140I)은, (정렬의 포인트에서 최대 세기를 찾기 위하여) 포커스 센서와 유사한 방식으로 기능하는, 레티클의 정렬을 측정하기 위한 센서를 포함한다.
결론
본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 상술하였으나, 상기 실시예들은 예시에 지나지 않으며 제한의 의도는 없다는 것을 이해해야 한다. 당업자라면, 본 발명의 기술적사상 및 범위를 벗어나지 않는, 형태 및 세부사항의 다양한 변화들이 취해질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭 및 범위는 상술된 실시예들 중 어느 것에 의해 제한되는 것이 아니라, 후속 청구항 및 그들의 등가물에 따라서만 정의되어야 한다.
전술된 설명부는 청구항의 이해를 돕기 위해 의도되었다는 것을 이해해야 한다. 실시예 및 요약부에서는 1이상의 실시예들을 제시하였으나, 본 발명인(들)에 의해 구현된, 본 발명의 모든 실시예들을 나열하지는 않았으며, 따라서, 본 발명 및 후속 청구항을 어떠한 방식으로도 제한하지 않는다.
본 발명에 따르면, 전체 리소그래피 툴의 크기에 영향을 미치지 않는 리소그래피 투영광학기의 측정 센서들의 위치설정을 가능하게 할 수 있는 방법을 얻을 수 있다.

Claims (16)

  1. 시스템에 있어서,
    리소그래피 시스템의 노광부로부터 노광 빔을 수용하기 위해 기판을 위치시키도록 구성되는 기판 스테이지; 및
    상기 노광 빔 또는 노광시스템의 파라미터들을 검출하도록 구성되며, 그 위에 센서 시스템이 구비되는 메트롤로지 스테이지를 포함하고,
    상기 센서 시스템은 스트레이 광 센서, 슬릿 균일성 센서, 상대 편광 센서, 어파디제이션 센서, 절대 편광 센서, 이미지 품질 센서 또는 웨이브프론트 수차 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광 센서는:
    쿼터 파장 플레이트;
    콜리매이터 렌즈;
    편광자; 및
    CCD(charge coupled device) 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 어파디제이션 센서는:
    노광 광학기 아래의 릴레이 렌즈; 및
    상기 노광 광학기의 퓨필과 광학적으로 짝을 이루는(conjugate) CCD 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스트레이 광 센서는:
    위에 흡수성 코팅을 구비하되, 상기 코팅이 환형 투과성 영역을 형성하는 플레이트; 및
    상기 환형 투과성 영역을 통과하는 광을 감지하는 포토디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리소그래피 시스템의 노광부로부터 노광 빔을 수용하기 위해 제2기판을 위치시키도록 구성되는 제2기판 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메트롤로지 스테이지는 상기 기판의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 리소그래피 시스템에 있어서,
    방사선 빔을 생성시키는 조명시스템;
    상기 빔을 패터닝하는 패터닝장치;
    상기 패터닝된 빔을 기판상으로 투영하는 투영시스템;
    상기 패터닝된 빔을 수용하기 위해 상기 기판을 위치시키도록 구성되는 기판 스테이지; 및
    상부에, 상기 패터닝된 빔 또는 상기 투영시스템의 파라미터들을 검출하도록 구성되는 센서 시스템을 구비하는 메트롤로지 스테이지를 포함하고,
    상기 센서 시스템은 스트레이 광 센서, 슬릿 균일성 센서, 상대 편광 센서, 어파디제이션 센서, 절대 편광 센서, 이미지 품질 센서 또는 웨이브프론트 수차 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패터닝된 빔을 수용하기 위해 제2기판을 위치시키도록 구성되는 제2기판 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 메트롤로지 스테이지는 상기 기판의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 편광 센서는:
    쿼터 파장 플레이트;
    콜리매이터 렌즈;
    편광자; 및
    CCD 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 어파디제이션 센서는:
    노광 광학기 아래에 배치된 릴레이 렌즈; 및
    상기 노광 광학기의 퓨필과 광학적으로 짝을 이루는 CCD 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 스트레이 광 센서는:
    위에 흡수성 코팅을 구비하되, 상기 코팅이 환형 투과성 영역을 형성하는 플레이트; 및
    상기 환형 투과성 영역을 통과하는 광을 감지하는 포토디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 리소그래피 시스템 노광부의 광학 파라미터들을 측정하는 방법에 있어서,
    기판 스테이지를 상기 노광부의 광학 축선으로부터 멀리 이동시키는 단계;
    상기 광학 축선에서 센서를 배치시키도록 메트롤로지 스테이지를 이동시키는 단계;
    노광시스템으로부터의 광의 광학 파라미터를 측정하는 단계를 포함하되, 상기 광학 파라미터는 스트레이 광, 어파디제이션, 슬릿 균일성, 상대 편광, 절대 편광, 이미지 품질 또는 웨이브프론트 수차를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 편광 측정은,
    상기 노광시스템으로터, 쿼터 파장 플레이트, 콜리매이터 렌즈 및 편광자를 통해 그리고 CCD 어레이상으로 상기 광을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 어파디제이션 측정은:
    상기 노광시스템으로부터, 릴레이 렌즈를 통해 그리고 상기 투영광학기의 퓨필과 광학적으로 짝을 이루는 CCD상으로 상기 광을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 스트레이 광 측정은:
    상기 노광시스템으로부터, 위에 환형 투과성 영역을 형성하는 흡수성 코팅을 구비한 플레이트를 통해, 그리고 상기 환형 투과성 영역을 통과하는 광을 감지하는 포토디텍터상으로 상기 광을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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