KR20080072597A

KR20080072597A - 검사 방법 및 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 처리 셀및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR20080072597A
Application number: KR1020080012816A
Authority: KR
Inventors: 아리에 예프레이 덴 보에프; 스타니슬라브 와이. 스미르노프; 아델 쥬보어
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2008-08-06
Also published as: TW200846839A; IL189034A; US20080186482A1; IL189034A0; KR100996468B1; US7852459B2

Abstract

스케터로미터는 별개의 제 1 및 제 2 파장 범위들에서 방사선을 방출할 수 있는 방사선 소스를 갖는다. 어느 파장 범위가 사용되는지에 따라 필요한 색보정을 초래하기 위해 조정가능한 광학 요소가 제공된다. 그로 인해, 단일 스케터로미터가 광범위하게 분리된 파장들을 이용한 측정들을 초래할 수 있다.

Description

검사 방법 및 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 처리 셀 및 디바이스 제조방법{INSPECTION METHOD AND APPARATUS, LITHOGRAPHIC APPARATUS, LITHOGRAPHIC PROCESSING CELL AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조시에 이용가능한 검사 방법 및 리소그래피 기술을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 스케터로메트리 방법(scatterometric method)에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 한 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피 공정을 모니터링(monitor)하기 위해, 통상적으로 패터닝된 기판의 1 이상의 파라미터, 예를 들어 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 연속층들 간의 오버레이 오차가 측정된다. 리소그래피 공정시 형성된 미세한 구조체들의 측정을 수행하기 위해, 스캐닝 전자 현미경 및 다양한 특수 툴들을 포함한 다양한 기술들이 존재한다. 특수 검사 툴의 한가지 형태는, 기판의 표면 상의 타겟부 상으로 방사선 빔이 지향되고 분산(scatter)되거나 반사된 빔의 1 이상의 특성이 측정되는 스케터로미터(scatterometer)이다. 상기 빔이 기판에 의해 반사되거나 분산된 전후에 상기 빔의 1 이상의 특성을 비교함으로써, 기판의 1 이상의 특성이 결정될 수 있다. 이는, 예를 들어 알려진 기판 특성과 연계된 알려진 측정들의 라이브러리(library) 내에 저장된 데이터와 반사된 빔을 비교함으로써 수행될 수 있다. 스케터로미터의 2 가지 주 형태가 알려져 있다. 분광 스케터로미터(spectroscopic scatterometer)는 기판 상으로 광대역 방사선 빔을 지향하고, 특정한 좁은 각도 범위(particular narrow angular range)로 분산되는 방사선의 스펙트럼(파장의 함수로서 세기)을 측정한다. 각도 분해된 스케터로미터(angularly resolved scatterometer)는 각도의 함수로서 분산된 방사선의 세기를 측정한다. 엘립소미터(ellipsometer)는 편광 상태(polarization state)를 측정한다. 각도 분해된 스케터로미터 및 엘립소미터는 단색빔(monochromatic beam), 다색빔(polychromatic beam)(즉, 상이한 파장들의 복수의 성분들을 갖는 빔) 또는 광대역 빔을 사용할 수 있다.

광대역 또는 다색빔의 사용은 스케터로미터의 광학기가 무색(achromatic)으로 구성될 것을 필요로 한다. 굴절 광학 요소들을 수반하는 광학 시스템을 무색으로 만드는 기술들은 잘 알려져 있지만, 수용될 파장들의 개수 또는 범위가 증가함에 따라 더 복잡하고 어려워진다. 예를 들어, 슈바르츠실트 광학기(Schwarzschild optics)에 기초한 거울들을 이용하는 광학 시스템들은 더 쉽게 무색으로 구성될 수 있지만, 퓨필 평면 내의 옵스큐어레이션(obscuration)들로 인해, 특히 높은-NA 광학기를 갖는 스케터로미터 및 엘립소미터에 대해 적절하지 않을 수 있다.

예를 들어, 넓게 이격된(spaced) 파장들 또는 파장 범위들을 이용한 측정들을 수행할 수 있는 스케터로메트리 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판 상에 디바이스층을 제조하는데 사용되는 리소그래피 공정에 의해 기판 상에 프린트된 타겟 패턴의 파라미터에 관한 값을 결정하도록 구성된 검사 장치가 제공되고, 상기 장치는:

제 1 파장 범위 내의 제 1 파장을 갖는 방사선의 제 1 빔, 또는 제 1 파장 범위와는 다른 제 2 파장 범위 내의 제 2 파장을 갖는 방사선의 제 2 빔을 선택적으로 방출하도록 배치된 방사선 소스;

타겟 패턴 상에 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔 중 선택된 하나를 지향하고, 스케터로메트리 스펙트럼을 얻기 위해 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 배치된 광학 시스템; 및

방사선 소스에 의해 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔이 방출되는 여부에 따라, 선택적으로 광학 시스템의 색보정(chromatic correction)을 초래하도록 배치된 조정가능한 광학 요소를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판 상에 디바이스층을 제조하는데 사용되는 리소그래피 공정에 의해 기판 상에 프린트된 타겟 패턴의 파라미터에 관한 값을 결정하는 검사 방법이 제공되고, 상기 방법은:

제 1 파장 범위 내의 제 1 파장을 갖는 방사선의 제 1 빔, 또는 제 1 파장 범위와는 다른 제 2 파장 범위 내의 제 2 파장을 갖는 방사선의 제 2 빔을 선택적으로 방출하도록 방사선 소스를 제어하는 단계;

타겟 패턴 상에 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔 중 선택된 하나를 지향하고, 스케터로메트리 스펙트럼을 얻기 위해 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 광학 시스템을 이용하는 단계; 및

방사선 소스에 의해 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔이 방출되는 여부에 따라, 선택적으로 광학 시스템의 색보정을 초래하도록 조정가능한 광학 요소를 조정하는 단계를 포함한다.

제 1 파장 범위 내의 제 1 파장을 갖는 방사선의 제 1 빔, 또는 제 1 파장 범위와는 다른 제 2 파장 범위 내의 제 2 파장을 갖는 방사선의 제 2 빔을 타겟 패턴 상에 지향하고, 스케터로메트리 스펙트럼을 얻기 위해 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 배치되며, 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 수집하도록 배치되고 퓨필 평면을 갖는 대물 렌즈 및 검출기 상에 퓨필 평면의 이미지를 투영하도록 배치된 이미징 광학 시스템을 포함하는 광학 시스템; 및

광학 시스템에 의해 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔이 지향되는 여부에 따라, 선택적으로 광학 시스템의 색보정을 초래하도록 배치된 조정가능한 광학 요소를 포함한다.

도 1a는 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:

- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);

- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);

- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소 정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및

- 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 형태의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 형태의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.

리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 (및/또는 2 이상의 지지 구조체)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 및/또는 지지 구조체가 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 및/또는 지지 구조체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 및/또는 지지 구조체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.

또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.

도 1a를 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소 그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.

상기 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1a에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다). 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그 후, 기판 테이블(WT) 은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서 노광 필드의 최대 크기는, 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.

2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.

3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모 드들이 채택될 수도 있다.

도 1b에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 리소클러스터(lithocluster)라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하며, 이는 기판 상에 1 이상의 전노광(pre-exposure) 및 후노광(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트층을 증착시키는 1 이상의 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 1 이상의 디벨로퍼(developer: DE), 1 이상의 칠 플레이트(chill plate: CH) 및 1 이상의 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러(substrate handler) 또는 로봇(RO)은 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어올리고, 상기 기판들을 상이한 공정 디바이스들 사이로 이동시키며, 상기 기판들을 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히, 집합적으로 트랙이라고도 하는 이러한 디바이스들은 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋과 처리 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.

리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 올바르고 일관성있게(consistently) 노광되기 위해서는, 후속한 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 1 이상의 특성들을 측정하도록 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직하다. 오차가 검출되는 경우, 특히 검사가 동일한 뱃치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되도록 충분히 빠르게 행해질 수 있는 경우, 1 이상의 후속한 기판들의 노광에 대해 조정이 수행될 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판은 벗겨져서(strip), (산출량을 개선하도록) 재가공(rework)되거나 결점이 있다고 알려진 기판 상에 노광을 수행하는 것을 회피하도록 버려질 수 있다. 기판의 몇몇 타겟부들에만 결점이 있는 경우, 양호한 타겟부들 상에만 또 다른 노광이 수행될 수 있다. 또 다른 가능성은 오차를 보상하도록 후속 공정 단계의 세팅을 순응시키는 것으로, 예를 들어 리소그래피 공정 단계로부터 발생한 기판-대-기판 CD 변동을 보상하기 위해 트림 에칭 단계(trim etch step)의 시간이 조정될 수 있다.

검사 장치는 기판의 1 이상의 특성을 결정하는데 사용되며, 특히 상이한 기판들 또는 동일한 기판의 상이한 층들의 1 이상의 특성이 층에서 층으로 및/또는 기판에 걸쳐 어떻게 변하는지를 결정하는데 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수 있으며, 또는 독립형 디바이스(stand-alone device)일 수 있다. 가장 신속한 측정들을 가능하게 하기 위해, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트층에서 1 이상의 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 하지만, 레지스트 내의 잠상(latent image)은 매우 낮은 콘트라스트(contrast)를 갖고 - 방사선에 노광된 레지스트의 부분과 노광되지 않은 레지스트의 부분 간의 굴절률에 있어서 매우 작은 차이만 존재하고 - 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정들을 수행하기에 충분한 감도를 갖는 것은 아니다. 그러므로, 측정들은 통상적으로 노광된 기판 상에서 수행되는 제 1 단계이고, 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증가시키는 후노광 베이크 단계(PEB) 이후에 수행될 수 있다. 이 단계에서, 레지스트 내의 이미지는 반-잠재(semi-latent)라고 칭해질 수 있 다. 또한, 현상된 레지스트 이미지의 측정들을 수행하는 것이 가능하고 - 이때, 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중 하나는 제거되었음 - 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 이후에 수행하는 것이 가능하다. 후자의 가능성은 결점이 있는 기판의 재가공에 대한 가능성을 제한하지만, 예를 들어 공정 제어를 위해 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케터로미터(SM1)를 도시한다. 그것은 기판(W) 상으로 방사선을 투영하는 광대역(백색 광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사된 방사선은 정반사된 방사선(specular reflected radiation)의 스펙트럼(10)을 측정(즉, 파장의 함수로서 세기의 측정)하는 분광계 검출기(spectrometer detector: 4)로 통과된다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼에 의해 생성된 프로 파일 또는 구조체는, 예를 들어 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 및 비-선형 회귀(non-linear regression)에 의해, 또는 도 2의 저부에 나타낸 바와 같은 시뮬레이션된 스펙트럼들의 라이브러리와 비교함으로써, 처리 유닛(PU)에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 재구성을 위해 상기 구조체의 일반적인 형태가 공지되며, 상기 구조체가 만들어진 공정의 정보(knowledge)로부터 몇몇 파라미터들이 가정되어, 스케터로메트리 데이터로부터 결정될 구조체의 몇몇 파라미터들만이 남게 된다. 이러한 스케터로미터는 수직-입사 스케터로미터 또는 경사-입사 스케터로미터로서 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사선 소스(2)는 2 이상의 다른 파장 범위들, 예를 들어 UV 범위(300 nm 미만) 및 근적외선(near infra-red) 범위(700 내지 800 nm)에서 방사선을 선택적으로 출력하도록 제어가능하다. 방사선 소스(2)는 UV 방사선을 방출하기 위해 듀테륨(deuterium) 또는 크세논(xenon) 램프와 같은 제 1 소스를 포함할 수 있다. 그러므로, 방사선 소스에 의해 출력될 수 있는 제 1 파장 범위는 약 200 내지 약 300 nm의 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 방사선 소스(2)는 근적외선 방사선을 방출하기 위해 쿼츠-텅스텐-할로겐(quartz-tungsten-halogen) 소스 또는 레이저, 또는 레이저 다이오드와 같은 제 2 소스를 포함할 수 있다. 방사선 소스에 의해 출력될 수 있는 제 2 파장 범위는 약 700 내지 약 800 nm의 범위내에 있을 수 있다. 제 1 및 제 2 소스들에 대해, 방출되는 파장 범위를 원하는 만큼 제한하도록 1 이상의 필터가 제공될 수 있다. 제 1 및 제 2 파장 범위들 내에서 방사선을 출력하기 위해, 제 1 및 제 2 소스들은 선택적으로 에너지화(energize)된다. 대안적으로, 두 소스들은 동시에 에너지화되며, 원하는 소스로부터의 출력을 선택하기 위해 각각의 셔터들이 열리고 닫히거나, 빔 우회 요소(beam diverting element)가 이동된다. 또한, 사용될 별개의 파장 범위들이 충분히 가까운 경우, 단일의 튜닝가능한 소스(tunable source)가 사용될 수도 있다. 2 이상의 파장 범위들간의 선택을 가능하게 하기 위해, 2 이상의 선택가능한 소스들 및/또는 튜닝가능한 소스들이 제공될 수 있다.

UV 범위 내의 방사선은 CD를 측정하는데 유용하다; 개선된 리소그래피 기술들을 이용하여 달성가능한 CD 값들이 감소하기 때문에, 정확한 측정들을 수행하기 위해서는 더 짧은 파장들이 요구된다. 근적외선 범위 내의 방사선은 폴리실리콘(polysilicon) 또는 폴리실리콘-라이크(like) 층들의 오버레이 측정에 유용하다. 다른 파장 범위들은 다른 측정들에 대해 특히 유용하다. 2 이상의 별개의 범위들에서 선택적으로 방출할 수 있는 소스를 제공함으로써, 단일 스케터로미터로 CD 및 오버레이와 같은 상이한 측정들이 수행될 수 있다. 이는 팹(fab) 내에 제공되는 스케터로미터의 개수를 감소시키고, 스케터로미터들 사이에서 기판을 전달할 필요없이 기판 상에서 다수 측정들이 수행될 수 있기 때문에 스루풋(throughput)을 증가시킨다.

스케터로미터(SM1)의 광학 시스템(도시되지 않음)은 사용될 상이한 파장 범위들에 순응될 필요가 있다. 그러므로, 스케터로미터의 광학 시스템 내의 적절한 위치에 순응가능한 광학 요소(AE1)가 제공되며, 상이한 파장 범위들이 선택되면 제어 유닛(CU)의 제어를 받아 필요한 보정을 초래한다. 조정가능한 요소(AE1)는 다양한 다른 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 그것은 제어가능하게-변형가능한 거울(controllably-deformable mirror), 제어가능하게-변형가능한 렌즈 요소, 이동가능한 렌즈 요소, 그 상대 위치들이 조정될 수 있는 복수의 렌즈요소 및/또는 교환 가능한 렌즈 요소를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 스케터로미터(SM2)가 도 3에 도시된다. 이 디바이스에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)를 이용하여 간섭 필터(interference filter: 13) 및 편광기(17)를 통해 포커스되고, 부분 반사면(partially reflective surface: 16)에 의해 반사되며, 바람직하게는 0.9 이상 또는 0.95 이상인 높은 개구수(NA)를 갖는 현미경 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상으로 포커스된다. 침지 스케터로미터는, 심지어 개구수가 1이 넘는 렌즈를 구비할 수도 있다. 그 후, 반사된 방사선은 산란 스펙트럼(scatter spectrum)이 검출되게 하기 위해서, 부분 반사면(16)을 통해 검출기(18)로 전달된다. 검출기는 렌즈(15)의 초점 길이에 존재하는 역 투영(back projected)된 퓨필 평면(11) 내에 위치될 수 있지만, 퓨필 평면은 그 대신에 보조 광학기(도시되지 않음)를 이용하여 검출기(18) 상에 재-이미징(re-image)될 수도 있다. 퓨필 평면은, 방사선의 방사 위치(radial position)가 입사각을 정의하고 각도 위치가 방사선의 방위각(azimuth angle)을 정의하는 평면이다. 검출기는 기판 타겟의 2-차원 각도 산란 스펙트럼(즉, 산란각의 함수로서 세기의 측정)이 측정될 수 있도록 2-차원 검출기인 것이 바람직하다. 검출기(18)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서들의 어레이일 수 있으며, 예를 들어 프레임당 40 밀리초(millisecond)의 통합 시간(integration time)을 가질 수 있다.

예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 기준 빔이 흔히 사용된다. 이를 위해, 방사선 빔이 부분 반사면(16) 상에 입사하는 경우, 그 일부분이 상기 표면을 통해 기준 빔으로서 기준 거울(14)을 향하여 전달된다. 그 후, 기준 빔은 동일한 검출기(18)의 상이한 부분 상으로 투영된다.

가령 405 내지 790 nm의 범위, 또는 200 내지 300 nm와 같이 훨씬 낮은 범위에 해당하는 파장을 선택하기 위해, 1 이상의 간섭 필터(13)가 이용될 수 있다. 간섭 필터(들)는 상이한 필터들의 일 세트를 포함하기보다는 튜닝가능하다. 1 이상의 간섭 필터들 대신에, 또는 그에 추가하여 격자가 사용될 수도 있다.

검출기(18)는 단일 파장(또는 협파장 범위)에서의 산란 방사선(scattered radiation)의 세기, 다수 파장들에서의 별도 세기, 또는 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수 있다. 또한, 검출기는 횡자기(transverse magnetic: TM)-편광 및 횡전기(transverse electric: TE)-편광 방사선의 세기, 및/또는 횡자기-편광 및 횡전기-편광 방사선 간의 위상차를 별도로 측정할 수 있다.

광대역 방사선 소스(2)(즉, 방사선 주파수들 또는 파장들 - 및 이에 따른 컬러들의 광범위한 방사선 소스)를 이용할 수 있으며, 이는 넓은 너비(etendue)를 제공하여 다수 파장들의 혼합(mixing)을 허용한다. 광대역에서의 복수의 파장들은, δ λ의 대역폭 및 2δ λ(즉, 파장 대역폭의 두 배) 이상의 간격을 각각 갖는 것이 바람직하다. 방사선의 수 개의 "소스"들은, 예를 들어 섬유 다발(fiber bundle)을 이용하여 분할(split)되었던 연장된 방사선 소스의 상이한 부분들일 수 있다. 이러한 방식으로, 각도 분해된 산란 스펙트럼들(angle resolved scatter spectra)이 다수 파장들에서 병렬로(in parallel) 측정될 수 있다. 2-D 스펙트럼보다 더 많은 정보를 포함하는 3-D 스펙트럼(파장 및 2 개의 상이한 각도들)이 측정될 수 있다. 이는 메트롤로지 프로세스 견고성(metrology process robustness)을 증가시키는 더 많은 정보가 측정되게 한다. 이는 U.S. 특허 출원 공개공보 US 2006-0066855호에서 더 상세히 설명되며, 이는 그 전문이 본 명세서에서 인용참조된다.

도 2에 대해 설명된 실시예에서와 같이, 방사선 소스(2)는 제어 유닛(CU)에 의해 선택적으로 제 1 파장 범위 또는 제 2 파장 범위 내의 파장(또는 파장들의 세트)을 갖는 방사선을 방출하도록 제어가능하다. 선택된 범위에 따라, 광학 시스템의 필요한 보상을 초래하도록 조정가능한 요소(AE2)가 제어된다. 방사선 소스(2) 및 조정가능한 요소(AE2)는 도 2에 대해 설명된 실시예에 대응하는 부분들로서 동일한 형태를 취할 수 있다. 상기 소스(2)에 의해 출력된 파장 범위 또는 세트의 선택에 관련하여, 1 이상의 필터(13)가 교환되거나 조정된다.

나타낸 바와 같이, 조정가능한 요소(AE2)는 스케터로미터(SM2)의 측정 브랜치(measurement branch) 내에, 즉 샘플과 검출기(18) 사이에 제공되지만, 그 대신에 조명 브랜치 내에, 즉 방사선 소스(2)와 샘플 사이에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 브랜치 내에는 2 이상의 조정가능한 요소들이 제공될 수 있다. 또한, 조정가능한 요소(AE2)는 높은-NA 대물 렌즈(15) 내에 제공될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케터로미터(SM3)가 도 4에 도시된다. 이 실시예에서, 2 개의 소스(31 및 32)는 렌즈들(33 및 34)에 의해 허상 소스(virtual source)를 형성하도록 포커스되고, 편광 빔 스플리터(35)에 의해 조합되는 직교 편광 상태들을 갖는 방사선 빔, 예를 들어 p 및 s를 제공한다. 앞서 설명된 바와 같이, 각각의 소스는 제 1 또는 제 2 파장 범위들에서 방사선을 방출하도록 제어가능하다. 어퍼처 플레이트(aperture plate: 20)에는, 예를 들어 컨벤셔널(conventional), 환형, 및/또는 다중극(multi-pole) 조명으로 조명 빔을 형성하도록 1 이상의 어퍼처가 제공될 수 있다. 상기 플레이트의 복수의 어퍼처들 중 하나를 선택하기 위해 선택 메카니즘(23), 예를 들어 모터가 사용될 수도 있다.

릴레이 광학기(relay optics: 36 및 37)는 비-편광 빔 스플리터(39) 및 대물 렌즈(40)를 통해 기판 테이블(WT)에 의해 유지되어 있는 기판(W) 상에 측정 스폿을 투영한다. 거울(38)은 소스들(31 및 32)에 의해 출력되는 선택된 파장 범위에 대해 동시에(in synchronism) 필요한 색보정을 초래하기 위해 제어 유닛(CU)(도시되지 않음)의 제어를 받아 변형가능하다. 대물 렌즈(40)는, 예를 들어 0.9 또는 0.95 보다 큰 높은 NA를 가지므로, 내부적으로 퓨필 평면(PP)을 형성하며, 이는 렌즈들(42 및 43)에 의해 검출기(45), 예를 들어 CCD 어레이 또는 다른 형태의 카메라 상에 재-이미징된다. 포커싱을 위해 제거가능한 나이프 에지(removable knife edge: 44)가 제공된다.

비-편광 빔 스플리터(39)는 거울(46) 및 렌즈(47)를 통해 기준 거울(48)로 입사빔의 일부분을 지향하며, 이로부터 여하한의 소스 세기 변동들의 영향들이 제거될 수 있도록 기준 스폿을 형성하기 위해 상기 빔은 리턴되고 카메라(45)를 향해 지향된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스케터로미터(SM4)가 도 5에 도시된다. 이 스케터로미터는 앞서 설명된 스케터로미터(SM3)와 매우 동일하므로, 공통 부분들의 설명은 생략할 것이다.

변형가능한 거울(38)의 위치에서, 스케터로미터(SM4)는 간단한 폴딩 거울(folding mirror: 38a)을 가지며, 이는 포커싱 시스템(도시되지 않음)에 대해 조명 내에 커플링하도록 반-은도금(half-silvered)될 수 있다. 선택된 파장 범위에 따른 광학 시스템의 필요한 보정을 초래하기 위해, 대물 렌즈들의 교환을 초래하는 액추에이터(40c)와 함께 2 개(이상)의 교환가능한 대물 렌즈(40a 및 40b)가 제공된다. 교환가능한 대물 렌즈들 중 하나는 소스들(31 및 32)에 의해 출력될 수 있는 파장 범위들(또는 세트들) 각각에 대해 최적화된다. 대안예로서, 높은-NA 대물 렌즈(40) 내에 조정가능한 요소가 제공될 수도 있다.

앞서 설명된 여하한의 스케터로미터에서, 기판(W) 상의 타겟은 현상 이후에 바아(bar)들이 실선의 레지스트(solid resist line)로 형성되도록 프린트되는 격자일 수 있다. 대안적으로, 상기 바아들이 기판 내로 에칭될 수 있다. 타겟 패턴은 포커스, 도즈, 오버레이, 리소그래피 투영 장치 내의 색수차 등에 해당하는 파라미터에 민감하도록 선택되어, 관련 파라미터의 변동이 프린트된 타겟의 변동으로서 분명하게 나타날 것이다. 예를 들어, 타겟 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PS) 내의 색수차 및 조명 대칭에 민감할 수 있으며, 이러한 수차의 존재는 프린트된 타겟 패턴의 변동 자체로 분명하게 나타날 것이다. 따라서, 타겟 패턴을 재구성하기 위해 프린트된 타겟 패턴의 스케터로메트리 데이터가 사용된다. 라인 폭 및 형상과 같은 타겟 패턴의 파라미터들은 프린팅 단계 및/또는 다른 스케터로메트리 공정들의 정보(knowledge)로부터 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.

스케터로미터로부터 얻어진 (스펙트럼이라고 칭하는) 데이터로부터 타겟, 예를 들어 CD에 해당하는 파라미터의 값을 결정하는 2 개의 기본 방법: 반복 모델링(iterative modeling) 및 라이브러리 탐색(library searching)이 존재한다. 반복 모델링 기술들에서는, 해당 파라미터의 함수로서 타겟으로부터 얻어질 스펙트럼을 계산하기 위해 타겟 구조체의 이론적 모델이 사용된다. 초기 또는 시드값(seed value)으로 시작하여, 파라미터 값의 추정이 개선될 수 있도록 예측되는 스펙트럼이 계산되고 측정된 스펙트럼과 비교된다. 이 공정은, 원하는 정밀도 내에서 예측 되는 스펙트럼을 얻는데 사용되는 파라미터의 예측값과 파라미터의 실제값이 동일하다고 가정되는 정도까지 오차의 원하는 마진 내에서 예측되는 스펙트럼이 측정된 스펙트럼과 매칭할 때까지 여러번 반복된다.

라이브러리 탐색에서는, 다시 파라미터 값들에 대한 모델 관련 스펙트럼을 이용하여 예측되는 스펙트럼의 라이브러리가 구성되고, 가장 가까운 매칭을 결정하도록 측정된 스펙트럼들이 라이브러리 엔트리들과 비교된다. 라이브러리 내의 엔트리들의 개수는 예상되는 가능한 파라미터 값들의 범위에 의해 결정되며, 이는 파라미터 값이 사전에 얼마나 정확히 추측될 수 있는지와 측정의 원하는 정확성에 의존한다.

스케터로메트리로 사용될 수 있는 또 다른 기술은 PCA(Principal Component Analysis)이다. 이 기술에서는, 해당 파라미터(들)의 변화하는 값들을 이용하여 테스트 또는 캘리브레이션 패턴들의 매트릭스가 프린트된다. 스펙트럼들이 각각의 테스트 패턴들에 대해 얻어지고, 주요 구성요소들의 세트(기본 함수들)를 도출하도록 분석되므로, 각각의 스펙트럼은 계수들이 세트를 주요 구성요소들과 곱함으로써 표현될 수 있다. 그 후, 알려진 파라미터 값들로부터 파라미터 값들에 대한 계수들을 연결한 함수가 도출될 수 있다. 측정 타겟으로부터의 스펙트럼은 주요 구성요소들을 곱한 계수들의 세트 및 파라미터 값들을 결정하는데 사용된 계수 값들로 분해된다.

스케터로메트리 측정들의 정확성을 보장하기 위해, 광학 시스템이 원하는 제한들 내에서 수차들이 없을(free) 것을 보장할 필요가 있다. 이는 광학 시스템 내 의 수차들이 측정될 것을 요구한다. 스케터로미터에서 사용되는 바와 같은 광학 시스템 내의 수차들의 측정에 대한 종래의 접근법은 간섭법이다. 하지만, 간섭계 기술은 추가 하드웨어를 필요로 하고, 시간 소모적이며, 사용중인 장치 상에서 수행하기가 어렵다. 따라서, 상당한 시간 주기를 사용하지 않는 스케터로미터를 취하지 않고는 주기적인 캘리브레이션 및 진단 모니터링(diagnostic monitoring)이 수행될 수 없다.

본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.

이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언 급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.

본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.

본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 구현하는 기계-판독가능한 명령어의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.

상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:

도 1a는 리소그래피 장치를 도시하는 도면;

도 1b는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시하는 도면;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 스케터로미터를 도시하는 도면;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 스케터로미터를 도시하는 도면;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 3 스케터로미터를 도시하는 도면; 및

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 4 스케터로미터를 도시하는 도면이다.

Claims

기판 상에 디바이스층을 제조하는데 사용되는 리소그래피 공정에 의해 기판 상에 프린트된 타겟 패턴의 파라미터에 관한 값을 결정하도록 구성된 검사 장치에 있어서:

제 1 파장 범위 내의 제 1 파장을 갖는 방사선의 제 1 빔, 또는 상기 제 1 파장 범위와는 다른 제 2 파장 범위 내의 제 2 파장을 갖는 방사선의 제 2 빔을 선택적으로 방출하도록 배치된 방사선 소스;

상기 타겟 패턴 상에 상기 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔 중 선택된 하나를 지향하고, 스케터로메트리 스펙트럼들(scatterometric spectra)을 얻기 위해 상기 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 배치된 광학 시스템; 및

상기 방사선 소스에 의해 상기 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔이 방출되는 여부에 따라, 선택적으로 상기 광학 시스템의 색보정(chromatic correction)을 초래하도록 배치된 조정가능한 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 파장 범위는 5 내지 300 nm인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 파장 범위는 400 내지 800 nm인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 방사선의 제 1 빔은 상기 제 1 파장 범위 내의 각 파장을 각각 갖는 복수의 구성요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 방사선의 제 2 빔은 상기 제 2 파장 범위 내의 각 파장을 각각 갖는 복수의 구성요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 방사선의 제 1 빔은 상기 제 1 파장 범위 내의 파장들의 범위를 포함한 광대역 빔인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 방사선의 제 2 빔은 상기 제 2 파장 범위 내의 파장들의 범위를 포함한 광대역 빔인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조정가능한 광학 요소는 변형가능한 거울을 포함하는 것을 특징으로 하 는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조정가능한 광학 요소는 조정가능한 굴절 렌즈 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조정가능한 광학 요소는 굴절 렌즈 요소 및 상기 굴절 렌즈 요소의 위치 및/또는 방위를 조정하도록 배치된 액추에이터(actuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조정가능한 광학 요소는 한 쌍의 굴절 렌즈 요소들 및 상기 한 쌍의 굴절 렌즈 요소들의 상대 위치를 조정하도록 배치된 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조정가능한 광학 요소는 복수의 교환가능한 광학 요소들 및 상기 광학 시스템 내에 상기 교환가능한 광학 요소들 중 하나를 선택적으로 위치시키도록 배치된 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 시스템은 상기 타겟 패턴 상으로 상기 방사선의 제 1 또는 제 2 빔들 중 선택된 하나를 지향하도록 배치된 조명 브랜치(illumination branch), 및 스케터로메트리 스펙트럼들을 얻기 위해 상기 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 배치된 검출 브랜치를 포함하고, 상기 조정가능한 광학요소가 상기 조명 브랜치 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 시스템은 상기 타겟 패턴 상으로 상기 방사선의 제 1 또는 제 2 빔들 중 선택된 하나를 지향하도록 배치된 조명 브랜치, 및 스케터로메트리 스펙트럼들을 얻기 위해 상기 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 배치된 검출 브랜치를 포함하고, 상기 조정가능한 광학 요소가 상기 검출 브랜치 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 시스템은 대물 렌즈 시스템을 포함하고, 상기 조정가능한 광학 요소가 상기 대물 렌즈 시스템 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 조정가능한 광학 요소는 상기 광학 시스템 내에 선택적으로 위치가능한 복수의 대물 렌즈 유닛들을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
리소그래피 장치에 있어서:

패턴을 조명하도록 배치된 조명 광학 시스템;

기판 상에 상기 패턴의 이미지를 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템; 및

기판 상에 디바이스층을 제조하는데 사용되는 리소그래피 공정에 의해 기판 상에 프린트된 타겟 패턴의 파라미터에 관한 값을 결정하도록 구성된 검사 장치를 포함하고, 상기 장치는:

제 1 파장 범위 내의 제 1 파장을 갖는 방사선의 제 1 빔, 또는 상기 제 1 파장 범위와는 다른 제 2 파장 범위 내의 제 2 파장을 갖는 방사선의 제 2 빔을 상기 타겟 패턴 상에 지향하고, 스케터로메트리 스펙트럼들을 얻기 위해 상기 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 배치된 광학 시스템; 및

상기 광학 시스템에 의해 상기 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔이 지향되는 여부에 따라, 선택적으로 상기 광학 시스템의 색보정을 초래하도록 배치된 조정가능한 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 장치.
리소그래피 셀에 있어서:

방사선 감응층(radiation sensitive layer)으로 기판을 코팅하도록 배치된 코터(coater);

상기 코터에 의해 코팅된 상기 기판의 방사선 감응층 상에 이미지를 노광하도록 배치된 리소그래피 장치;

상기 리소그래피 장치에 의해 노광된 상기 이미지를 현상하도록 배치된 디벨로퍼(developer); 및

기판 상에 디바이스층을 제조하는데 사용되는 리소그래피 공정에 의해 기판 상에 프린트된 타겟 패턴의 파라미터에 관한 값을 결정하도록 구성된 검사 장치를 포함하고, 상기 장치는:

제 1 파장 범위 내의 제 1 파장을 갖는 방사선의 제 1 빔, 또는 상기 제 1 파장 범위와는 다른 제 2 파장 범위 내의 제 2 파장을 갖는 방사선의 제 2 빔을 선택적으로 방출하도록 배치된 방사선 소스;

상기 타겟 패턴 상에 상기 방사선의 제 1 또는 제 2 빔들 중 선택된 하나를 지향하고, 스케터로메트리 스펙트럼들을 얻기 위해 상기 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 배치된 광학 시스템; 및

상기 방사선 소스에 의해 상기 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔이 방출되는 여부에 따라, 선택적으로 상기 광학 시스템의 색보정을 초래하도록 배치된 조정가능한 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 셀.
기판 상에 디바이스층을 제조하는데 사용되는 리소그래피 공정에 의해 기판 상에 프린트된 타겟 패턴의 파라미터에 관한 값을 결정하는 검사 방법에 있어서:

제 1 파장 범위 내의 제 1 파장을 갖는 방사선의 제 1 빔, 또는 상기 제 1 파장 범위와는 다른 제 2 파장 범위 내의 제 2 파장을 갖는 방사선의 제 2 빔을 선택적으로 방출하도록 방사선 소스를 제어하는 단계;

상기 타겟 패턴 상에 상기 방사선의 제 1 또는 제 2 빔들 중 선택된 하나를 지향하고, 스케터로메트리 스펙트럼을 얻기 위해 상기 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 광학 시스템을 이용하는 단계; 및

상기 방사선 소스에 의해 상기 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔이 방출되는 여부에 따라, 선택적으로 상기 광학 시스템의 색보정을 초래하도록 조정가능한 광학 요소를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
기판 상에 디바이스층을 제조하는데 사용되는 리소그래피 공정에 의해 기판 상에 프린트된 타겟 패턴의 파라미터에 관한 값을 결정하도록 구성된 검사 장치에 있어서:

제 1 파장 범위 내의 제 1 파장을 갖는 방사선의 제 1 빔, 또는 상기 제 1 파장 범위와는 다른 제 2 파장 범위 내의 제 2 파장을 갖는 방사선의 제 2 빔을 타겟 패턴 상에 지향하고, 스케터로메트리 스펙트럼들을 얻기 위해 상기 타겟 패턴에 의해 재지향되는 방사선을 검출기 상에 투영하도록 배치되며, 상기 타겟 패턴에 의해 재지향되는 상기 방사선을 수집하도록 배치되고 퓨필 평면을 갖는 대물 렌즈 및 상기 검출기 상에 상기 퓨필 평면의 이미지를 투영하도록 배치된 이미징 광학 시스템을 포함하는 광학 시스템; 및

상기 광학 시스템에 의해 상기 방사선의 제 1 빔 또는 제 2 빔이 지향되는 여부에 따라, 선택적으로 상기 광학 시스템의 색보정을 초래하도록 배치된 조정가능한 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.