KR20090036531A - 광학 포커스 센서, 검사 장치 및 리소그래피 장치 - Google Patents

광학 포커스 센서, 검사 장치 및 리소그래피 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090036531A
KR20090036531A KR1020080099175A KR20080099175A KR20090036531A KR 20090036531 A KR20090036531 A KR 20090036531A KR 1020080099175 A KR1020080099175 A KR 1020080099175A KR 20080099175 A KR20080099175 A KR 20080099175A KR 20090036531 A KR20090036531 A KR 20090036531A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
detector
aperture
objective lens
sub
Prior art date
Application number
KR1020080099175A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101013471B1 (ko
Inventor
빌렘 칼프
로날드 프란시스쿠스 헤어만 후거스
Original Assignee
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. filed Critical 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Publication of KR20090036531A publication Critical patent/KR20090036531A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101013471B1 publication Critical patent/KR101013471B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70641—Focus
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7026—Focusing

Abstract

기판이 검사 장치의 초점면 내에 있는지의 여부를 검출하기 위하여, 대물 렌즈를 통해 방사선 빔을 수용하기 위한 광학 포커스 센서가 배치된다. 광학 포커스 센서는 방사선 빔을 제 1 서브-빔 및 제 2 서브-빔으로 나누도록 구성되는 스플리터를 포함한다. 각 서브-빔의 광학 경로에 있는 어퍼처 및 검출기에 의하여 각각의 검출기들에 의하여 수용되는 방사선의 양을 비교함으로써 기판이 포커스 내에 있는지의 여부를 검출할 수 있다.

Description

광학 포커스 센서, 검사 장치 및 리소그래피 장치{AN OPTICAL FOCUS SENSOR, AN INSPECTION APPARATUS AND A LITHOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 디바이스들의 제조에 있어 이용가능한 검사 방법, 및 리소그래피 기술을 이용하는 디바이스 제조방법에 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 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1 개 또는 수개의 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. 알려진 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 또는 역-평행한 방향으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스에서 기판으로 패턴을 전사하는 것이 가능하다.
정렬과 같은 기판의 특징들을 결정하기 위하여, 통상적으로 빔이 기판의 표면, 예를 들어 정렬 타겟에 반사되어 나가며 반사된 빔의 카메라 상에 이미지가 생성된다. 기판에 의하여 반사된 전 후의 빔의 특성을 비교함으로써, 기판의 특성이 결정될 수 있다. 이는, 예를 들어 알려진 기판 특성과 연관된 알려진 측정치들의 라이브러리에 저장된 데이터와 상기 반사된 빔을 비교함으로써 이행될 수 있다.
패턴의 특징들을 검출하는 경우, 패턴은 광학기들의 광학 평면에 있어야 한다. 기판 상의 패턴이 포커스 내에 있는지의 여부를 결정하는 방법은 미국특허 출원 공개공보 US 2006-0066855 - 이 자료는 본 명세서에서 인용 참조됨 - 에 개시된 소위 "나이프 에지(knife edge)" 방법이다. 하지만, 이 방법은 복잡할 수 있으며, 복잡한 부분들을 필요로 할 수도 있다.
예를 들어, 기판이 포커스 내에 있는지의 여부를 검출하는 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 대물 렌즈의 초점면에 대한 기판의 위치를 나타내는 포커스 오차 신호를 발생시키도록 배치되는 광학 포커스 센서가 제공되며, 상기 광학 포커스 센서는: 방사선 빔을, 제 1 광학 브랜치 및 제 2 광학 브랜치와 각각 연관된 제 1 서브-빔 및 제 2 서브-빔으로 나누도록 배치 및 구성되는 스플리터를 포함하며, 상기 스플리터는 상기 제 1 서브-빔을 제 1 어퍼처를 통해 제 1 검출기로 지향시키고, 상기 제 2 서브-빔을 제 2 어퍼처를 통해 제 2 검출기로 지향시키도록 배치 및 구성되고, 상기 제 1 어퍼처는 상기 제 1 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 1 후초점면과 상기 제 1 검출기 사이에 위치되고, 상기 제 2 어퍼처는 상기 대물 렌즈와 상기 제 2 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 2 후초점면 사이에 위치된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판의 특성을 측정하도록 구성된 검사 장치가 제공되는데, 상기 검사 장치는 방사선을 출력하도록 구성되는 조명 소스; 상기 방사선을 상기 기판 상으로 투영하도록 구성되는 대물 렌즈; 및 상기 대물 렌즈의 초점면에 대한 상기 기판의 위치를 나타내는 초점 오차 신호를 발생시키도록 구성되는 광학 포커스 센서를 포함하며, 상기 광학 포커스 센서는: 방사선 빔을, 제 1 광학 브랜치 및 제 2 광학 브랜치와 각각 연관된 제 1 서브-빔 및 제 2 서브-빔으로 나누도록 배치 및 구성되는 스플리터를 포함하며, 상기 스플리터는 또한 상기 제 1 서브-빔을 제 1 어퍼처를 통해 제 1 검출기로 지향시키고, 상기 제 2 서브-빔을 제 2 어퍼처를 통해 제 2 검출기로 지향시키도록 구성 및 배치되고, 상기 제 1 어퍼처는 상기 제 1 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 1 후초점면과 상기 제 1 검출기 사이에 위치되고, 상기 제 2 어퍼처는 상기 대물 렌즈와 상기 제 2 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 2 후초점면 사이에 위치된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 패턴을 조명하도록 구성되는 조명시스템; 상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 배치되는 투영시스템; 상기 기판의 특성을 측정하도록 구성되는 검사 장치를 포함하는 리소그래피 장치가 제공되는데, 상기 검사 장치는: 방사선을 출력하도록 구성되는 조명 소스; 상기 방사선을 상기 기판 상으로 투영하도록 구성되는 대물 렌즈; 및 상기 대물 렌즈의 초점면에 대한 상기 기판의 위치를 나타내는 초점 오차 신호를 발생시키도록 구성되는 광학 포커스 센서를 포함하며, 상기 광학 포커스 센서는: 방사선 빔을, 제 1 광학 브랜치 및 제 2 광학 브랜치와 각각 연관된 제 1 서브-빔 및 제 2 서브-빔으로 나누도록 배치 및 구성되는 스플리터를 포함하며, 상기 스플리터는 또한 상기 제 1 서브-빔을 제 1 어퍼처를 통해 제 1 검출기로 지향시키고, 상기 제 2 서브-빔을 제 2 어퍼처를 통해 제 2 검출기로 지향시키도록 구성 및 배치되고, 상기 제 1 어퍼처는 상기 제 1 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 1 후초점면과 상기 제 1 검출기 사이에 위치되고, 상기 제 2 어퍼처는 상기 대물 렌즈와 상기 제 2 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 2 후초점면 사이에 위치된다.
이하, 본 발명의 실시예들은 대응되는 참조 부호들이 대응되는 부분들을 나타내는 개략적인 첨부 도면을 참조하여 예시의 방법으로 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는: 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 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, 소정 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)(PL)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 이 상의 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 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 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-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 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(PL)을 통과하고, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 전달한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 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 정지 상태로 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(PL)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 모드들이 채택될 수도 있다.
도 1b는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)에 의해 제어되는 리소그래피 장치(LA)가 때때로 리소셀(lithocell) 또는 리소클러스터(lithocluster)라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하는 것을 나타내며, 이는 기판 상에 1 이상의 전노광(pre-exposure) 및 후노광(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포 함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트 층을 증착시키는 1 이상의 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 1 이상의 디벨로퍼(developer: DE), 1 이상의 칠 플레이트(chill plate: CH) 및 1 이상의 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)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 레지스트의 각 층에 대해 올바르고 일관성있게(consistently) 노광되기 위해서는, 정렬, 회전 등의 변화 여부, 후속한 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 1 이상의 특성들을 측정하도록 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직하다. 오차 또는 변화가 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 타 겟부들 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 레지스트 층에서 1 이상의 특성을 측정하는 것이 바람직하다.
도 2는 기판(W)의 표면의 1 이상의 특성을 결정하는데 사용될 수 있는 스캐터로미터와 같은 검사 장치를 도시한다. 하지만, 엘립소미터(ellipsometer)와 같은 다른 검사 디바이스들이 사용될 수도 있다.
스캐터로미터는 기판(6) 상으로 방사선을 투영하는 광대역(백색 광) 방사선 투영기(2)를 포함할 수 있다. 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 프로파일 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 비교함으로 써, 처리 유닛에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 재구성을 위해 상기 구조체의 일반적인 형태가 공지되며, 상기 구조체가 만들어진 공정의 정보(knowledge)로부터 몇몇 파라미터들이 가정되어, 스캐터로메트리 데이터로부터 결정될 구조체의 몇몇 파라미터들만이 남게 된다. 이러한 스캐터로미터는 수직-입사 스캐터로미터 또는 경사-입사 스캐터로미터로서 구성될 수 있다. 또한, 파장들의 범위의 단일 각도에서 반사를 측정하기보다는 단일 파장의 각도들의 범위에서 반사가 측정되는 스캐터로미터의 변형예가 사용될 수도 있다.
도 3은 높은 개구수 렌즈의 퓨필 평면에서, 복수의 각도들 및 파장들로 기판 표면(W)으로부터 반사된 각도 분해된 스펙트럼의 특성들을 측정하도록 구성되는 스캐터로미터를 나타낸다. 이러한 스캐터로미터는 기판(W) 상에 방사선을 투영하도록 구성된 방사선 투영기(2) 및 반사된 스펙트럼들을 검출하도록 구성된 검출기(18)를 포함할 수 있다. 검출기는 처리 유닛(PU)과 통신한다. 퓨필 평면은, 방사선의 반경방향 위치(radial position)가 입사각을 정의하고 각도 위치가 방사선의 방위각(azimuth angle)을 정의하는 평면이다. 검출기(14)는 높은 개구수 렌즈의 퓨필 평면 내에 배치된다. 상기 렌즈의 개구수는 높을 수 있으며, 바람직하게는 0.9 이상 또는 0.95 이상이다. 침지 스캐터로미터는, 심지어 개구수가 1이 넘는 렌즈를 구비할 수도 있다.
일 실시예에 따른 스캐터로미터가 도 3에 도시된다. 이 디바이스에서, 방사선 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)를 이용하여 간섭 필터(interference filter)(도시되지 않음) 및 편광기(17)를 통해 포커스되고, 부분 반사면(partially reflective surface: 16)에 의해 반사되며, 바람직하게는 0.9 이상, 또한 더 바람직하게는 1이 넘는 높은 개구수(NA)를 가질 수 있는 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상으로 포커스된다. 그 후, 반사된 방사선은 산란 스펙트럼(scatter spectrum)이 검출되게 하기 위해서, 부분 반사면(16)을 통해 검출기(18)로 전달된다. 검출기는 렌즈 시스템(15)의 초점 길이에 존재하는 역 투영(back-projected)된 퓨필 평면(11) 내에 위치될 수 있다. 하지만, 퓨필 평면은 그 대신에 보조 광학기(도시되지 않음)를 이용하여 검출기(18) 상에 재-이미징(re-image)될 수도 있다.
예를 들어, 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 기준 빔이 흔히 사용된다. 이를 위해, 방사선 빔이 부분 반사면(16) 상에 입사하는 경우, 방사선 빔의 일부분이 상기 표면을 통해 기준 빔으로서 기준 거울(14)을 향하여 전달된다. 그 후, 기준 빔은 동일한 검출기(18)의 상이한 부분 상으로 투영된다.
반사된 방사선은 CCD 검출기 상에 이미징되며, 이는 예를 들어 프레임당 40 밀리초(millisecond)의 통합 시간(integration time)을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 기판 타겟의 2-차원 각도 산란 스펙트럼이 검출기 상에 이미징된다. 검출기는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서들의 어레이일 수 있다.
가령 405 내지 790 nm의 범위, 또는 200 내지 300 nm와 같이 훨씬 낮은 범위에 해당하는 파장을 선택하기 위해, 1 이상의 간섭 필터(도시되지 않음)가 이용될 수 있다. 간섭 필터(들)는 상이한 필터들의 일 세트를 포함하기보다는 튜닝가능(tunable)할 수 있다. 1 이상의 간섭 필터들 대신에, 또는 그에 추가하여 격자 가 사용될 수도 있다.
검출기(18)는 단일 파장(또는 협파장 범위)에서의 산란광(scattered light)의 세기, 다수 파장들에서의 별도 세기, 또는 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수 있다. 또한, 검출기는 횡자기(transverse magnetic)-편광 및 횡전기(transverse electric)-편광의 세기, 및/또는 횡자기-편광 및 횡전기-편광 방사선 간의 위상차를 별도로 측정할 수 있다.
기판(W) 상의 타겟은 현상 이후에 바아(bar)들이 실선의 레지스트 라인들로 형성되도록 프린트되는 격자일 수 있다. 대안적으로, 상기 바아들은 기판 안으로 에칭될 수 있다. 타겟 패턴은 포커스, 도즈, 오버레이, 리소그래피 투영 장치 내의 색수차(chromatic aberration) 등과 같은 해당 파라미터에 민감하게 선택되어, 관련 파라미터의 변동이 프린트된 타겟의 변동으로서 나타날 것이다. 예를 들어, 타겟 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PL) 내의 색수차에 민감할 수 있으며, 이러한 수차들의 존재 및 조명 대칭성은 프린트된 타겟 패턴의 변동에서 명백할 것이다. 따라서, 프린트된 타겟 패턴의 스캐터로메트리 데이터가 상기 타겟 패턴을 재구성하는데 사용된다. 프린팅 단계 및/또는 다른 스캐터로메트리 공정들의 정보로부터, 라인 폭 및 형상과 같은 타겟 패턴의 파라미터들이 처리 유닛에 의해 수행되는 재구성 프로세스에 입력될 수 있다.
일 실시예에서, 기판(W)이 대물 렌즈(15)의 포커스 내에 있는지를 검출하기 위해 스캐터로미터에 광학 포커스 센서(200) 및 빔스플리터(21)가 제공된다. 빔스플리터(21)는 부분 반사면(16)을 통해 기판(W)으로부터 반사된 방사선 빔을 수용하 고, 반사된 방사선 빔의 광 빔 부분(light beam portion: 221)을 광학 포커스 센서(200)를 향해 방향전환한다. 광학 포커스 센서(200)는 대물 렌즈(15)에 대한 기판(W)의 위치가 조정될 수 있는 제어 유닛(PU)에 제공되는 출력 신호(S)를 발생시킨다.
도 4a는 렌즈 또는 광학 시스템(220), 스플리터(230), 거울(290), 제 1 어퍼처(aperture: 240), 제 2 어퍼처(250), 제 1 검출기(260) 및 제 2 검출기(270)를 포함하는 광학 포커스 센서(200)의 일 실시예를 도시한다. 렌즈(220)는 광 빔 부분(221)을 수용하고, 이 광 빔 부분(221)을 스플리터(230)로 전달한다. 스플리터(230)는 전달된 광 빔 부분(221)을 제 1 광학 브랜치(optical branch)와 연계된 제 1 서브-빔(222)과 제 2 광학 브랜치와 연계된 제 2 서브-빔(223)으로 쪼갠다. 각각의 광학 브랜치는 대물 렌즈(15)와 대응하는 후초점면(back focal plane)을 가지며, 즉 제 1 서브-빔(222)은 제 1 후초점면(280)을 갖고, 제 2 서브-빔은 제 2 후초점면(281)을 갖는다. 이 초점면들은 각각 기판으로부터 사전설정된 거리 내에 있다.
제 1 광학 브랜치에서, 스플리터(230)에서 제 1 초점면(280)으로의 방향으로 제 1 서브-빔(222)의 광 경로를 따라 보이는 제 1 어퍼처(240)는 제 1 후초점면(280)과 제 1 검출기(260) 사이에 배치된다. 작동시, 스플리터(230)는 제 1 어퍼처(240)를 향해 제 1 서브-빔(222)을 지향한다. 제 1 서브-빔(222)은 제 1 어퍼처(240)를 전체적으로 또는 부분적으로 통과하여, 제 1 통과 빔-부분(passed beam-portion: 224)을 발생시킨다. 제 1 어퍼처(240)를 통과하는 제 1 서브-빔(222)의 부분은 기판(W)과 대물 렌즈(15) 간의 거리에 비례한다. 제 1 검출기(260)는 제 1 통과 빔-부분(224)을 수용하고, 이 제 1 검출기(260)는 제 1 어퍼처(240)를 통해 수용되는 방사선의 양 또는 세기를 검출하도록 배치될 수 있다. 하지만, 제 1 검출기(260)는 제 1 검출기(260) 상에 입사하는 스폿의 형상 및/또는 크기를 검출하도록 배치될 수도 있다.
제 2 광학 브랜치에서, 스플리터(230)로부터 제 2 후초점면(281)으로의 방향으로 제 2 서브-빔(223)의 광 경로를 따라 보이는 제 2 어퍼처(250)는 제 2 후초점면(281) 앞에 배치된다. 거울(290)은 스플리터(230)와 제 2 어퍼처(250) 사이에서 제 2 후초점면(281)의 광 경로 내에 배치된다. 스플리터(230)로부터 제 2 후초점면(281)으로의 방향으로 제 2 서브-빔(223)의 광 경로를 따라 보이는 제 2 검출기(270)는 제 2 후초점면(281) 뒤에 배치된다. 작동시, 거울(290)은 제 2 어퍼처(250)를 향해 제 2 서브-빔(223)을 지향한다. 제 2 서브-빔(223)은 제 2 어퍼처(250)를 전체적으로 또는 부분적으로 통과하여, 제 2 통과 빔-부분(225)을 발생시킨다. 제 2 어퍼처(250)를 통과하는 제 2 서브-빔(223)의 부분은 기판(W)과 대물 렌즈(15) 간의 거리에 비례한다. 제 2 검출기(270)는 제 2 통과 빔-부분(225)을 수용하고, 이 제 2 검출기(270)는 제 2 어퍼처(250)를 통해 수용되는 방사선의 양 또는 세기를 검출하도록 배치될 수 있다. 하지만, 제 2 검출기(270)는 제 2 검출기(270) 상에 입사하는 스폿의 형상 및/또는 크기를 검출하도록 배치될 수도 있다.
어퍼처들(240, 250)은 모두 후초점면들(280, 281)로부터 x 거리에 배치될 수 있다. 하지만, 어퍼처와 후초점면 간의 거리는 각각의 어퍼처에 대해 상이할 수도 있다.
작동시, 그리고 기판(W)이 포커스 내에 있는 경우, 제 1 통과 빔-부분(224) 및 제 2 통과 빔-부분(225)은 실질적으로 같아서, 제 1 검출기(260) 및 제 2 검출기(270)가 실질적으로 동일한 양[또는 검출기들(260 및 270) 상에 투영된 스폿의 동일한 크기/형상]의 방사선을 검출한다.
도 5a는 기판(W)이 대물 렌즈(15)에 대해 최적 위치에 있는 경우에 각각의 검출기들(260 및 270)에 의해 수용된 방사선의 양들의 2 개의 그래프를 나타낸다. 그 경우, 두 양들은 같다. 도 5b는 대물 렌즈(15)에 대한 기판(W)의 위치가 너무 큰 상황에 대응하는 각각의 검출기들(260 및 270)에 의해 수용된 방사선의 양들의 2 개의 그래프를 나타낸다. 그 때, 검출기(260)에 의해 수용된 방사선의 양은 검출기(270)에 의해 수용된 방사선의 양보다 더 크다. 도 5c는 대물 렌즈(15)에 대한 기판(W)의 위치가 너무 작은 상황에 대응하는 각각의 검출기들(260 및 270)에 의해 수용된 방사선의 양들의 2 개의 그래프를 나타낸다. 그 때, 검출기(260)에 의해 수용된 방사선의 양은 검출기(270)에 의해 수용된 방사선의 양보다 더 작다.
2 개의 서브-빔은 기판(W)이 포커스 내에 있는지를 결정하는데 사용되기 때문에, 대물 렌즈(15)에 대한 최적 위치의 기판(W)을 구하기 위해 기판(W)과 대물 렌즈(15) 간의 거리가 어느 방향으로 변화되어야 하는지를 결정할 수 있다. 이는, 거리가 너무 큰 상황(도 5b)과 거리가 너무 작은 상황(도 5c)이 구별될 수 있어, 기판(W)과 대물 렌즈(15) 간의 거리를 감소시킬지 또는 증가시킬지가 결정될 수 있 기 때문이다. 도 5d는 기판(W)과 대물 렌즈(15) 간의 거리(y)의 함수로서, 각각의 검출기들[260(왼쪽 그래프) 및 270(오른쪽 그래프)]에 의해 수용된 방사선의 양들의 2 개의 그래프를 나타낸다. 거리 y = yopt에서, 기판(W)은 방사선의 두 양들이 동일한 상황에 대응하는 대물 렌즈(15)에 대한 최적 위치에 있다. 일반적으로, 광학 포커스 센서가 작동가능한 값들 y = ymin 및 y = ymax에 의해 정의된 캡처 범위(Δy)가 존재할 것이다. 광학 포커스 센서가 캡처 범위(Δy)에서 작동하고, 제 1 검출기(260)에 의해 수용된 방사선의 양이 제 2 검출기(270)에 의해 수용된 방사선의 양보다 큰 경우, 대물 렌즈(15)에 대한 기판(W)의 최적 위치를 달성하기 위해 거리(y)가 커져야 한다는 것을 도 5d로부터 알 수 있다. 반면에, 광학 포커스 센서가 캡처 범위(Δy)에서 작동하고, 제 1 검출기(260)에 의해 수용된 방사선의 양이 제 2 검출기(270)에 의해 수용된 방사선의 양보다 작은 경우, 대물 렌즈(15)에 대한 기판(W)의 최적 위치를 달성하기 위해 거리(y)가 감소되어야 한다는 것을 도 5d로부터 알 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 대물 렌즈(15)와 제 1 후초점면 간의 경로 길이는 대물 렌즈(15)와 제 2 후초점면 간의 경로 길이와 동일하다. 하지만, 예를 들어 상기 구성으로 적용되는 광학 요소들의 성질로 인해 두 경로 길이들 간에 차이가 존재하는 경우가 있을 수 있다. 예를 들어, 이는 서브-빔들 중 하나의 광학 경로 내에 웨지(wedge)가 배치되는 경우에 일어날 수 있다. 웨지 재료의 광학 특성들은 웨지를 통과하는 서브-빔에 대해 더 긴 경로 길이를 유도할 것이다.
도 4b는 스플리터(230) 뒤에 배치된 2 개의 렌즈(220a 및 220b)- 각각의 서브-빔에 대해 하나씩 -를 포함하는 광학 포커스 센서(200)의 일 실시예를 도시한다. 렌즈 220a는 제 1 서브-빔(222)을 제 1 어퍼처(240)로 전달하고, 렌즈 220b는 제 2 서브-빔(223)을 거울(290)을 통해 제 2 어퍼처(250)로 전달한다. 또한, 이 실시예에서 대물 렌즈(15)와 제 1 후초점면(280) 간의 경로 길이는 대물 렌즈(15)와 제 2 후초점면(281) 간의 경로 길이와 실질적으로 동일하다.
도 4c는 광학 포커스 센서(200)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 렌즈 220b는 제 2 서브-빔(223)을 제 2 어퍼처(250)로 직접 전달한다.
이 예시들은 단일 제 1 검출기(260) 및 단일 제 2 검출기(270)를 갖지만, 제 1 검출기(260) 및 제 2 검출기(270) 각각은 복수의 서브-검출기들로 나누어질 수 있다.
일 실시예에서, 스플리터(230) 앞에 디폴러라이저(depolarizer)가 배치될 수 있다. 스플리터(230)는 편광에 의존하는 반사 또는 투과 비를 가질 수 있으며, 이는 포커스 오프셋(focus offset)들을 초래할 수 있다. 디폴러라이저는 편광 의존성(polarization dependence)이 제거될 수 있도록 편광된 광을 편광되지 않은 광으로 변환한다. 디폴러라이저의 일 예시는 웨지형 구조체를 가지며, 상이한 두께에서 디폴러라이저를 통해 광을 전달한다. 복굴절 결정에 의해 유도된 위상차는 그 두께와 함께 변화한다. 따라서, 이 디폴러라이저는 연속하여 변하는 위상차를 도입한다: 결과로서, 디폴러라이저로부터 나타나는 광은 편광되지 않은 광이 된다. 디폴러라이저의 예시에 대해서는 도 6을 참조한다.
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 레지스트 층을 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 언급하였지만, 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 레지스트 가 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.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸 도;
도 1b는 리소그래피 장치 제어 유닛에 의하여 제어되는 리소그래피 장치가 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 셀의 일부를 형성하고 있는 나타낸 도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 표면의 1 이상의 특성들을 결정하는데 사용될 수 있는 스캐터로미터와 같은 검사 장치를 나타낸 도;
도 3은 고 개구수 렌즈의 퓨필 평면에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 각도 및 파장에서 기판 표면으로부터 반사되는 각도-분해된 스펙트럼의 특성들을 측정하도록 구성되는 스캐터로미터를 나타낸 도;
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 또는 광학 시스템, 스플리터, 거울, 제 1 어퍼처, 제 2 어퍼처, 제 1 검출기 및 제 2 검출기를 포함하는 광학 포커스 센서를 나타낸 도;
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스플리터 이면에 배치되는, 각각의 서브-빔을 위한 2 개의 빔을 포함하는 광학 포커스 센서를 나타낸 도;
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 포커스 센서를 나타낸 도;
도 5a는 기판이 대물 렌즈에 대한 최적의 위치에 있는 경우, 2 개의 각 검출기에 의하여 수용되는 방사선 양의 2 개의 그래프;
도 5b는 대물 렌즈에 대한 기판의 위치가 너무 먼 상황에 대응되는, 2 개의 각 검출기에 의하여 수용되는 방사선 양의 2 개의 그래프;
도 5c는 대물 렌즈에 대한 기판의 위치가 너무 짧은 상황에 대응되는, 2 개의 각 검출기에 의해 수용되는 방사선 양의 2 개의 그래프;
도 5d는 기판과 대물 렌즈 사이의 거리의 함수인, 2 개의 각 검출기에 의해 수용되는 방사선 양의 2 개의 그래프;
도 6은 편광(polarized) 광을 비-편광(non-polarized) 광으로 전환시키는 디폴러라이저 - 상기 디폴러라이저는, 예를 들어 광학 포커스 센서에 의해 포함되는 스플리터의 전방에 위치될 수 있음 - 를 나타낸 도이다.

Claims (12)

  1. 대물 렌즈의 초점면에 대한 기판의 위치를 나타내는 포커스 오차 신호를 발생시키도록 배치되는 광학 포커스 센서에 있어서,
    방사선 빔을, 제 1 광학 브랜치(optical branch) 및 제 2 광학 브랜치와 각각 연관된 제 1 서브-빔 및 제 2 서브-빔으로 나누도록 구성 및 배치되는 스플리터를 포함하며,
    상기 스플리터는 또한 상기 제 1 서브-빔을 제 1 어퍼처를 통해 제 1 검출기로 지향시키고, 상기 제 2 서브-빔을 제 2 어퍼처를 통해 제 2 검출기로 지향시키도록 구성 및 배치되고,
    상기 제 1 어퍼처는 상기 제 1 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 1 후초점면(back focal plane)과 상기 제 1 검출기 사이에 위치되고,
    상기 제 2 어퍼처는 상기 대물 렌즈와 상기 제 2 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 2 후초점면 사이에 위치되는 광학 포커스 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스플리터와 상기 제 2 어퍼처 사이에 위치되는 거울을 포함하고,
    상기 거울은 상기 제 2 서브-빔을 상기 제 2 어퍼처를 향하여 지향시키도록 구성되는 광학 포커스 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선 빔을 상기 스플리터에 전달하도록 구성되는 렌즈를 포함하는 광학 포커스 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 서브-빔을 상기 제 1 어퍼처에 전달하도록 구성된 제 1 렌즈 및 상기 제 2 서브-빔을 상기 제 2 어퍼처에 전달하도록 구성된 제 2 렌즈를 포함하는 광학 포커스 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 검출기에 의해 발생된 제 1 검출기 신호 및 상기 제 2 검출기에 의해 발생된 제 2 검출기 신호에 기초하여 상기 포커스 오차 신호를 발생시키도록 구성 및 배치되는 제어기를 포함하는 광학 포커스 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    편광 광(polarized light)을 비-편광 광(non-polarized light)으로 전환시키도록 구성 및 배치되는 디폴러라이저(depolarizer)를 포함하는 광학 포커스 센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디폴러라이저는 상기 스플리터의 전방에 위치되는 광학 포커스 센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디폴러라이저는 웨지(wedge) 형상 구조를 갖는 광학 포커스 센서.
  9. 기판의 특성을 측정하도록 구성된 검사 장치에 있어서,
    방사선을 출력하도록 구성되는 조명 소스;
    상기 방사선을 상기 기판 상으로 투영하도록 구성되는 대물 렌즈; 및
    상기 대물 렌즈의 초점면에 대한 상기 기판의 위치를 나타내는 초점 오차 신호를 발생시키도록 배치되는 광학 포커스 센서를 포함하며,
    상기 광학 포커스 센서는:
    방사선 빔을, 제 1 광학 브랜치 및 제 2 광학 브랜치와 각각 연관된 제 1 서브-빔 및 제 2 서브-빔으로 나누도록 구성 및 배치되는 스플리터를 포함하며,
    상기 스플리터는 또한 상기 제 1 서브-빔을 제 1 어퍼처를 통해 제 1 검출기로 지향시키고, 상기 제 2 서브-빔을 제 2 어퍼처를 통해 제 2 검출기로 지향시키도록 구성 및 배치되고,
    상기 제 1 어퍼처는 상기 제 1 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 1 후초점면과 상기 제 1 검출기 사이에 위치되고,
    상기 제 2 어퍼처는 상기 대물 렌즈와 상기 제 2 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 2 후초점면 사이에 위치되는 검사 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 검사 장치는 스캐터로미터(scatterometer)인 검사 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 검사 장치는 엘립소미터(ellipsometer)인 검사 장치.
  12. 리소그래피 장치에 있어서,
    패턴을 조명하도록 구성되는 조명시스템;
    상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 배치되는 투영시스템;
    상기 기판의 특성을 측정하도록 구성되는 검사 장치를 포함하며,
    상기 검사 장치는:
    방사선을 출력하도록 구성되는 조명 소스;
    상기 방사선을 상기 기판 상으로 투영하도록 구성되는 대물 렌즈; 및
    상기 대물 렌즈의 초점면에 대한 상기 기판의 위치를 나타내는 초점 오차 신호를 발생시키도록 구성되는 광학 포커스 센서를 포함하며,
    상기 광학 포커스 센서는:
    방사선 빔을, 제 1 광학 브랜치 및 제 2 광학 브랜치와 각각 연관된 제 1 서브-빔 및 제 2 서브-빔으로 나누도록 구성 및 배치되는 스플리터를 포함하며,
    상기 스플리터는 또한 상기 제 1 서브-빔을 제 1 어퍼처를 통해 제 1 검출기로 지향시키고, 상기 제 2 서브-빔을 제 2 어퍼처를 통해 제 2 검출기로 지향시키도록 구성 및 배치되고,
    상기 제 1 어퍼처는 상기 제 1 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 1 후초점면과 상기 제 1 검출기 사이에 위치되고,
    상기 제 2 어퍼처는 상기 대물 렌즈와 상기 제 2 광학 브랜치의 대물 렌즈의 제 2 후초점면 사이에 위치되는 리소그래피 장치.
KR1020080099175A 2007-10-09 2008-10-09 광학 포커스 센서, 검사 장치 및 리소그래피 장치 KR101013471B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US96064407P 2007-10-09 2007-10-09
US60/960,644 2007-10-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090036531A true KR20090036531A (ko) 2009-04-14
KR101013471B1 KR101013471B1 (ko) 2011-02-14

Family

ID=40279864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080099175A KR101013471B1 (ko) 2007-10-09 2008-10-09 광학 포커스 센서, 검사 장치 및 리소그래피 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8125615B2 (ko)
EP (1) EP2048543B1 (ko)
JP (1) JP4940218B2 (ko)
KR (1) KR101013471B1 (ko)
CN (1) CN101520608B (ko)
IL (1) IL194698A (ko)
SG (1) SG152162A1 (ko)
TW (1) TWI383269B (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1036597A1 (nl) 2008-02-29 2009-09-01 Asml Netherlands Bv Metrology method and apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method.
NL2008111A (en) 2011-02-18 2012-08-21 Asml Netherlands Bv Optical apparatus, method of scanning, lithographic apparatus and device manufacturing method.
US9716847B1 (en) 2012-09-25 2017-07-25 Google Inc. Image capture device with angled image sensor
KR101988818B1 (ko) * 2013-06-14 2019-06-12 가부시키가이샤 니콘 기판 처리 장치, 디바이스 제조 방법 및 노광 방법
WO2016050453A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 Asml Netherlands B.V. Focus monitoring arrangement and inspection apparatus including such an arragnement
KR102133320B1 (ko) 2015-10-09 2020-07-14 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 검사 및 계측을 위한 방법 및 장치
WO2017114641A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 Asml Holding N.V. Method and device for focusing in an inspection system
JP6812536B2 (ja) 2016-09-06 2021-01-13 エーエスエムエル ホールディング エヌ．ブイ． 検査システムにおける合焦のための方法及びデバイス
CN106325005B (zh) * 2016-10-12 2018-03-23 中国科学院微电子研究所 一种光刻工艺窗口的测量方法
JP2019079030A (ja) * 2017-10-24 2019-05-23 キヤノン株式会社 露光装置および物品の製造方法
US11175593B2 (en) * 2018-04-26 2021-11-16 Asml Netherlands B.V. Alignment sensor apparatus for process sensitivity compensation
US10801896B2 (en) 2019-01-11 2020-10-13 MP High Tech Solutions Pty Ltd Sequential beam splitting in a radiation sensing apparatus
EP3705945A1 (en) * 2019-03-08 2020-09-09 ASML Netherlands B.V. Methods and apparatus for estimating substrate shape

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58153327A (ja) * 1982-03-08 1983-09-12 Toshiba Corp パタ−ン検査装置
US4742218A (en) * 1985-03-11 1988-05-03 Hitachi, Ltd. Focus error detection apparatus utilizing focusing an front and rear sides of focal planes
US4844617A (en) * 1988-01-20 1989-07-04 Tencor Instruments Confocal measuring microscope with automatic focusing
JPH05297262A (ja) 1992-04-23 1993-11-12 Toshiba Corp オートフォーカス装置
US5747813A (en) * 1992-06-16 1998-05-05 Kla-Tencop. Corporation Broadband microspectro-reflectometer
US20010049589A1 (en) * 1993-01-21 2001-12-06 Nikon Corporation Alignment method and apparatus therefor
JP4250235B2 (ja) * 1998-10-21 2009-04-08 キヤノン株式会社 検出手段保持機構
DE59911709D1 (de) * 1998-12-21 2005-04-07 Evotec Ag Positionierung des messvolumens in einem scanning-mikroskopischen verfahren
US6111828A (en) * 1999-01-12 2000-08-29 Siros Technologies, Inc. Focus error signal generation using confocally filtered detection
JP2004354088A (ja) * 2003-05-27 2004-12-16 Toshiba Corp 検査装置及びマスク製造方法
SG108975A1 (en) * 2003-07-11 2005-02-28 Asml Netherlands Bv Marker structure for alignment or overlay to correct pattern induced displacement, mask pattern for defining such a marker structure and lithographic projection apparatus using such a mask pattern
CN1237325C (zh) * 2004-01-19 2006-01-18 哈尔滨工业大学 具有高空间分辨力的整形环形光束式差动共焦传感器
US7791727B2 (en) * 2004-08-16 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
US7177012B2 (en) * 2004-10-18 2007-02-13 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method
US20070002336A1 (en) * 2005-06-30 2007-01-04 Asml Netherlands B.V. Metrology apparatus, lithographic apparatus, process apparatus, metrology method and device manufacturing method
US7724351B2 (en) * 2006-01-30 2010-05-25 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, device manufacturing method and exchangeable optical element
US7502103B2 (en) * 2006-05-31 2009-03-10 Asml Netherlands B.V. Metrology tool, system comprising a lithographic apparatus and a metrology tool, and a method for determining a parameter of a substrate
US20080135774A1 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 Asml Netherlands B.V. Scatterometer, a lithographic apparatus and a focus analysis method

Also Published As

Publication number Publication date
IL194698A (en) 2013-10-31
JP4940218B2 (ja) 2012-05-30
US8125615B2 (en) 2012-02-28
US20090091726A1 (en) 2009-04-09
EP2048543A2 (en) 2009-04-15
CN101520608B (zh) 2011-11-09
JP2009105395A (ja) 2009-05-14
CN101520608A (zh) 2009-09-02
KR101013471B1 (ko) 2011-02-14
EP2048543B1 (en) 2013-12-04
TWI383269B (zh) 2013-01-21
SG152162A1 (en) 2009-05-29
IL194698A0 (en) 2009-08-03
TW200925796A (en) 2009-06-16
EP2048543A3 (en) 2012-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101013471B1 (ko) 광학 포커스 센서, 검사 장치 및 리소그래피 장치
KR100989377B1 (ko) 스케터로미터, 리소그래피 장치 및 포커스 분석 방법
US8111398B2 (en) Method of measurement, an inspection apparatus and a lithographic apparatus
KR100939313B1 (ko) 광학 시스템의 투과 손실의 특징화 방법
KR101129332B1 (ko) 검사 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 처리 셀 및 검사 방법
US7656518B2 (en) Method of measuring asymmetry in a scatterometer, a method of measuring an overlay error in a substrate and a metrology apparatus
KR100930654B1 (ko) 측정 방법, 검사 장치 및 리소그래피 장치
US7564555B2 (en) Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
US7869022B2 (en) Inspection method and apparatus lithographic apparatus, lithographic processing cell, device manufacturing method and distance measuring system
US7724370B2 (en) Method of inspection, a method of manufacturing, an inspection apparatus, a substrate, a mask, a lithography apparatus and a lithographic cell
KR100944511B1 (ko) 각도 분해된 스케터로미터 및 검사 방법
KR20100131519A (ko) 기판의 모델을 평가하는 방법, 검사 장치 및 리소그래피 장치
US8994921B2 (en) Scatterometer and lithographic apparatus
KR20110015624A (ko) 리소그래피용 검사 장치
KR20080072597A (ko) 검사 방법 및 장치, 리소그래피 장치, 리소그래피 처리 셀및 디바이스 제조방법
US20100296072A1 (en) Inspection Apparatus, Lithographic Apparatus and Method of Measuring a Property of a Substrate
US20110102774A1 (en) Focus Sensor, Inspection Apparatus, Lithographic Apparatus and Control System

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140124

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150123

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170120

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180119

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200128

Year of fee payment: 10