KR20120095317A - 광학 장치, 스캐닝 방법, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

광학 장치, 스캐닝 방법, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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KR20120095317A
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Abstract

장치(AS)는 리소그래피 기판(W) 상의 마크(202)의 위치를 측정한다. 측정 광학 시스템은 방사선 스팟(206)으로 마크를 조명하기 위한 조명 서브시스템(504) 및 마크에 의해 회절된 방사선을 검출하기 위한 검출 서브시스템(580)을 포함한다. 틸팅 미러(562)는 마크 자체의 스캐닝 이동과 동시에 측정 광학 시스템의 기준 프레임(RF)에 대해 방사선 스팟을 이동시켜, 정확한 위치 측정이 획득되기 위한 보다 많은 시간을 허용한다. 미러 경사축(568)은 스캐닝의 인공결함(artifact)을 최소화하기 위해서 대물 렌즈(524)의 퓨필 평면(P)과 상기 미러 평면과의 교선을 따라 배열된다. 동일한 기하학적 배열이 다른 유형의 장치, 예를 들어 공초점 현미경(150)에서의 스캐닝 용도로 이용될 수 있다.

Description

광학 장치, 스캐닝 방법, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{Optical Apparatus, Method of Scanning, Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method}
본 발명은 광학 장치, 방사 빔을 이용하여 대상물을 스캐닝하는 방법, 리소그래피 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 측정 방법에 적용될 수 있고, 이러한 측정 방법에는 리소그래피 장치에서 이용되는 측정 방법이 포함되나 이에 제한되지 않는다.
광학적으로 대상물을 스캔할 수 있는 능력은 많은 응용예에서 유용하다. 용어 '광학적으로 스캐닝'은, 대상물 상의 포인트에 방사선을 조명하고/하거나 이러한 포인트로부터의 방사선을 검출하면서 대상물을 통해 하나 이상의 방향으로 이러한 포인트를 스캐닝하는 것을 뜻한다. 관련된 특허 US 61444373(den Boef et al)에 기술되어 있는 리소그래피 장치에 대한 신규한 정렬 센서에 이러한 광학적인 스캐닝이 예시적으로 응용된다. 다른 예시적인 응용예는 공초점 현미경이다.
리소그래피 장치는 기판, 통상적으로 기판의 타겟부 상에 요구되는 패턴을 부여하는 기기이다. 리소그래피 장치는 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 이용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사 감응성 재료(레지스트)의 층 상으로 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스텝퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한 기판 상으로 패턴을 임프린트함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사하는 것도 가능하다.
기판 상에 정확히 디바이스 요소를 배치하도록 리소그래피 공정을 제어하기 위해서, 일반적으로 기판 상에 정렬 마크가 제공되고, 리소그래피 장치는 하나 이상의 정렬 센서를 포함하고, 이러한 정렬 센서에 의해 기판 상의 마크의 위치가 정확히 측정되어야 한다. 이러한 측정에 소요되는 시간은 리소그래피 장치의 수율을 최대화하려는 요구와 상충되고, 이러한 수율이 최대화되지 않으면 디바이스 생산이 비용 효율적이지 못할 것이다. 다양한 유형의 정렬 센서 및 마크가 공지되어 있고, 예를 들어 특허 US 6297876 (Bornebroek), US 6961116 (den Boef) 및 공개 특허 출원 US 2009195768 A (Bijnen et al)에 개시된 것들을 포함한다. 각각의 이러한 예에서, 기판과 정렬 센서를 정지시킬 필요 없이 기판과 정렬 센서를 서로에 대해 이동시킴으로써 위치 측정이 포착된다. 광 스팟으로 마크를 스캐닝함으로써 정렬 센서의 (알려진) 위치에 대한 마크의 위치가 광학적으로 측정된다. (기판이 정지해 있는 동안 센서가 이동하든지, 또는 기판만이 이동하든지, 또는 양자 모두 이동하는지는 중요치 않다.) 정렬 센서는 최적의 수율을 위해서 가능한 신속하게 마크를 스캔해야 하지만, 이러한 속도의 요구는 획득될 수 있는 위치 측정의 정확도를 제한한다. 짧은 시간 내에 정확히 위치를 획득하는 것은 본질적으로 더 어렵고, 부가적으로 짧은 시간 내에 획득된 측정은, 이러한 측정이 완벽하게 정확하다고 할지라도, 기판 및 정렬 센서의 위치설정에 있어서 동적 위치설정 에러(진동, 서보 에러 등)에 의한 교란에 취약할 것이다.
획득 시간을 증가시키기 위해서, 센서 자체의 스캐닝에 부가하여 스팟의 광학적 스캐닝이 유용할 수 있음을 인식할 것이다. 그러나, 기존 광학적 스캐닝 메커니즘은 센서에 비용 및 규모를 부가하고/하거나 측정의 부정확성을 유발하여, 광학적 스캐닝을 목적을 좌절시킬 것이다.
제1 양상에서 본 발명의 목적은 공지된 메커니즘에 대한 하나 이상의 단점들을 회피하거나 이를 줄일 수 있는 광학적 스캐닝 메커니즘을 제공하는 것이다.
제1 양상에서 본 발명은 대상물과 광학 장치의 광학 시스템 간에 방사선을 투과시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 광학 장치를 제공하고, 상기 광학 장치는 상기 광학 시스템과 상기 대물 렌즈 사이에 배열된 미러를 포함하는 적어도 하나의 이동가능한 요소를 더 포함하고, 상기 미러는 기울어져 배치되어 상기 대물렌즈를 통해 방사선이 통과할 때 상기 방사선의 방향을 변화시키고, 상기 미러는 상기 대물 렌즈의 퓨필 평면과 상기 미러의 평면 간의 교선을 따라 대략적으로 놓여 있는 축을 중심으로 기울어지게 되어 있다. 이러한 문맥에서 '미러'에 대한 언급은, 평면형 또는 곡면형인지와 무관하게 일반적으로 반사성 요소를 포함한다.
본 발명은 어떠한 특정 유형 또는 목적의 광학 장치로 제한되지 않는다. 이하 기술되는 실시예에서, 예를 들어 위에서 기술된 유형의 정렬 센서일 수 있거나, 공초점 현미경일 수 있다.
본 발명은 또한, 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하도록 구성된 리소그래피 장치를 제공하고, 상기 리소그래피 장치는 기판을 홀딩하도록 구성된 기판 테이블 및 상기 리소그래피 장치의 기준 프레임에 대한 상기 기판 상의 마크의 위치를 측정하기 위한 정렬 센서를 포함하고, 상기 정렬 센서는 위에서 제시된 본 발명에 따른 광학 장치를 포함하며, 상기 리소그래피 장치는 상기 측정 장치를 이용하여 측정된 상기 기판 상의 마크의 위치를 참조하여 상기 기판 상으로의 패턴의 전사를 제어하도록 구성된다.
본 발명은 또한, 대물 렌즈를 통해 방사선으로 대상물을 스캐닝하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 상기 대물 렌즈에 앞서 상기 방사선의 경로에 미러를 배열하는 단계 및 상기 방사선이 상기 대물 렌즈를 통과할 때 상기 방사선의 방향이 변화되도록 상기 미러를 기울여 상기 방사선이 상기 미러의 경사각에 따라 상기 대상물의 상이한 부분 상에 충돌하도록 하는 단계를 포함하고, 상기 미러는 상기 대물 렌즈의 퓨필 평면과 상기 미러의 평면 간의 교선을 따라 대략적으로 놓여 있는 축을 중심으로 기울어지도록 되어 있다.
본 발명은 또한 디바이스 제조 방법을 제공하고, 여기서는 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하기 위해 리소그래피 공정이 이용되고, 상기 기판 상으로의 패턴의 전사는 위에서 제시된 스캐닝 방법을 이용하여 마크를 스캐닝하는 단계를 포함하는 방법에 의해 측정된 기판상의 마크의 위치를 참조하여 제어된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 개략도를 참조하여 단지 예로서 기술한다. 첨부된 개략도에서 대응되는 참조 부호는 대응되는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치를 형성하는 정렬 센서를 포함하는 예시적인 리소그래피 장치를 도시한다.
도 2는, 도 2(a) 및 2(b)를 포함하여, 도 1의 장치에서 기판 상에 제공될 수 있는 다양한 형태의 정렬 마크를 도시한다.
도 3은 정렬 마크를 스캐닝하는 공지된 정렬 센서의 개략적 블록도이다.
도 4는, 도 4(a) 및 4(b)를 포함하여, 본 발명의 일 실시예에서, 정렬 마크를 스캐닝하는 신규한 정렬 센서의 동작을 도시한다.
도 5는 도 1의 리소그래피 장치에 있어서 신규한 정렬 센서의 광학 시스템을 도시하는 보다 상세한 예시적인 개략도이다.
도 6은 도 5의 정렬 센서의 스캐닝 서브시스템에서 이동하는 미러의 특정 기하학적 배열을 도시한다.
도 7은 도 5 내지 6의 정렬 센서의 스캐닝 서브시스템에 있어서 시간에 대한 미러 경사각의 그래프이다.
도 8은 도 5의 장치에서 이동하는 미러와 연관된 경사 센서의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 대안적인 실시예에서 측정 장치를 형성하는 신규한 공초점 현미경의 개략도이다.
도 10은 (a) 본 발명의 실시예에서 이용가능한 이동하는 광학 요소의 일반화된 기하학적 배열 및 (b) 상이한 경사각에 대한 광로의 특성을 도시한다.
본 발명은 소정 범위의 장치에 광학적 스캐닝 기능을 제공하기 위해 그 원리가 적용될 수 있는 메커니즘에 관한 것이다. 이하의 실시예에 도시된 예는 예를 들어 리소그래피 장치 내의 정렬 센서 및 공초점 현미경을 포함한다. 광학적 시스템의 퓨필 평면과 미러 표면의 평면 간의 교선을 따르는 축을 중심으로 미러가 기울어지도록 구성하는 단순한 원리는 소정 범위의 다른 응용예에서도 정적인(non-moving) 조명의 이점을 얻기 위해 적용될 수 있고, 이러한 예로 제한되지 않는다.
응용예 : 리소그래피 장치
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 장치는 다음을 포함한다:
- 방사 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조절(condition)하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성되는 제 1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)을 유지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라 테이블, 예를 들어 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 또는 WTb); 및
- 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(PS)(예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템).
조명 시스템은 방사선을 지향시키거나, 형상화(shape)하거나, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광학 컴포넌트, 예를 들어, 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전기형 또는 다른 유형의 광학 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
지지 구조는 패터닝 디바이스를 유지, 즉 이의 무게를 지탱한다. 지지 구조는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 다른 조건, 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 조건에 종속되는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기 또는 다른 클램핑 기술을 이용할 수 있다. 지지 구조는 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조는 예를 들어 투영 시스템에 대하여 패터닝 디바이스가 필요한 위치에 있도록 보장할 수 있다. "레티클" 또는 "마스크"와 같은 용어의 사용은 본원에서 "패터닝 디바이스"라는 보다 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하는 것과 같이, 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 장치도 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상-반전 요소 또는 이른바 보조 요소(assist feature)를 포함하는 경우 기판의 타겟부에 있어서 필요한 패턴에 정확히 대응하지 않을 수도 있음에 주목해야 한다. 일반적으로, 방사 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은, 타겟부에 생성되는 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 유형뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 유형들을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어지는 것이 가능하다. 틸팅 미러(tilting mirror)는 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 적합하거나 또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 유형의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본원에서 용어 "투영 렌즈"의 사용은 보다 일반적인 용어 "투영 시스템"과 동의어로서 간주될 수 있다.
도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 마스크를 채용). 대안적으로, 장치는 반사형일 수 있다(예를 들어, 위에서 언급된 것과 같은 유형의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나 반사형 마스크를 채용).
리소그래피 장치는 둘(이중 스테이지) 이상의 테이블(및/또는 둘 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기기에서는, 부가적인 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 하나 이상의 기판 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다. 일례가 도 10을 참조하여 이하 기술될 것이다. 본원에서 개시된 발명은 독립형으로 이용될 수 있지만, 특히 단일 또는 다중 스테이지 장치의 사전 노광 측정 스테이지에서 추가적인 기능을 제공할 수도 있다.
리소그래피 장치는 또한, 기판의 적어도 일부가 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물에 덮혀 투영 시스템과 기판 간의 공간을 채우는 유형일 수 있다. 액침액은 또한 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이의 공간에 부가될 수 있다. 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위한 액침 기술은 잘 알려져 있다. 본원에서 사용되는 용어 "액침"은 기판과 같은 구조가 액체에 잠겨야 함을 의미하지 않고, 오히려 액체가 노광 중에 예를 들어, 투영 시스템과 기판 사이에 위치됨을 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사 빔을 수신한다. 예컨대, 방사 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사 소스가 수은 램프인 경우에, 이러한 방사 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사 빔의 각도 강도 분포(angular intensity distribution)를 조정하기 위한 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 강도 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기는 방사 빔의 단면에 요구된 균일성 및 강도 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.
방사 빔(B)은 지지 구조(MT)(예를 들어, 마스크 테이블) 상에 유지된 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스에 의해 패턴화된다. 마스크(MA)를 횡단한 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)를 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔을 집속(focus)시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟부(C)를 방사 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WTa/WTb)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 인출(retrieval) 후에 또는 스캔 동안에, 방사 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확하게 위치시키기 위해 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되어 있지 않음)가 이용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WTa/WTb)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. (스캐너와 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에만 연결되거나, 또는 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟부를 점하고 있지만, 이들 마크들은 타겟부 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있음). 마찬가지로, 마스크(MA) 상에 둘 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 중 적어도 하나의 모드로 이용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)을 기본적으로 정지 상태로 유지하면서, 방사 빔(B)에 부여된 패턴 전체를 한 번에 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WTa/WTb)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 정지 노광에서 이미지화된 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WTa/WTb)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔(B)에 부여된 패턴을 타겟부(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WTa/WTb)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광에서 타겟부의 폭(비-스캐닝 방향)을 제한하는 한편, 스캐닝 이동의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향)를 결정한다.
3. 또다른 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 유지한 채로 마스크 테이블(MT)을 실질적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WTa/WTb)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여된 패턴을 타겟부(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스형 방사 소스가 채용되고, 프로그램가능 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WTa/WTb)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스들의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 본원에서 언급된 것과 같은 유형의 프로그램가능 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들도 채용될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa 및 WTb) 및 그 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 2개의 스테이션?노광 스테이션 및 측정 스테이션?을 가지는 이른바 이중 스테이지 유형이다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 다양한 준비 단계가 수행될 수 있도록 다른 기판은 측정 스테이션에서 나머지 기판 테이블 상으로 로딩될 수 있다. 이러한 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판 표면을 맵핑하는 것과 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이는 장치의 수율을 실질적으로 증가시킬 수 있다. 위치 센서(IF)가 노광 스테이션뿐만 아니라 측정 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없다면, 기판 테이블의 위치가 양자의 스테이션에서 추적될 수 있도록 제2 위치 센서가 제공될 수 있다.
이러한 장치는 다양한 액츄에이터 및 기술된 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 더 포함한다. LACU는 또한 장치의 동작과 관련하여 필요한 계산을 구현하기 위해 신호 처리 및 데이터 처리 능력을 포함한다. 실제적으로, 제어 유닛(LACU)은 많은 서브 유닛을 갖는 시스템으로 실현될 수 있고, 이러한 각각의 서브 유닛은 실시간 데이터 획득을 핸들링하고, 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트를 처리 및 제어한다. 예를 들어, 하나의 처리 서브시스템은 기판 위치설정기(PW)의 서보 제어에 전용될 수 있다. 별개 유닛 또한 개략적 액츄에이터 및 미세 액츄에이터, 또는 상이한 축을 핸들링할 수 있다. 또다른 유닛이 위치 센서(IF)의 판독에 전용될 수 있다. 장치의 전체적인 제어는, 이러한 서브시스템 처리 유닛, 오퍼레이터, 및 리소그래피 제조 공정에 관여된 다른 장치와 통신하는 중앙 처리 장치에 의해 제어될 수 있다.
도 2는 각각 X-위치 및 Y-위치의 측정을 위해 기판(W) 상에 제공된 정렬 마크(202, 204)의 예를 도시한다. 이러한 예에서, 각각의 마크는 기판에 부가되거나 에칭된 제품 층 또는 다른 층에 형성된 일련의 바(bar)를 포함한다. X-방향 마크 상의 바(202)는 Y축에 평행하고, 한편 Y-방향 마크 상의 바(204)는 X 축에 평행하다. 정렬 센서(AS)(도 1에 도시)는 장치에 대한 기판(W)의 위치를 측정하기 위해 방사선 스팟(206, 208)으로 각 마크를 광학적으로 스캐닝한다. 스캐닝 이동은 굵은 화살표에 의해 개략적으로 표시되고, 스팟(206 또는 208)의 진행 위치는 윤곽 점선으로 표기되어 있다. 정렬 패턴에서 이러한 바의 피치는, 통상적으로 기판 상에 형성될 제품 요소의 피치보다 훨씬 크고, 정렬 센서(AS)는 기판에 패턴을 부여하기 위해 이용될 노광 방사선보다 훨씬 긴 방사선 파장(또는 통상 복수의 파장)을 이용한다. 그러나, 많은 수의 바에 의해 반복 패턴의 위상이 정확히 측정될 수 있기 때문에, 미세 위치 정보가 획득될 수 있다.
개략적 마크(coarse mark) 및 미세 마크(fine mark)를 제공하여, 정렬 센서는 패턴의 어느 사이클이 주어진 위치에 있는지 뿐만 아니라 이러한 사이클 내의 정확한 위치(위상)를 계산할 수 있다. 상이한 피치의 마크 또한 이러한 목적으로 이용될 수 있다. 이러한 기술은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로 이곳에서는 상술하지 않을 것이다. 이러한 센서의 설계 및 동작은 기술 분야에서 잘 알려져 있고, 각 리소그래피 장치는 자신의 센서 설계를 가진다. 설명의 목적상, 정렬 센서(AS)는 US 6961116 (den Boef)에서 기술된 형태의 정렬 시스템을 포함한다고 가정할 것이다. 도 2(b)는 유사한 정렬 시스템에서 사용되는 변형된 마크를 도시하고 있는데, 이러한 형태의 마크는 X-위치 및 Y-위치가 단일 스캔을 통해 획득될 수 있다. 마크(210)는 X-축 및 Y-축 양자 모두에 대해 45 도로 배열된 바를 가진다. 이러한 조합된 X- 및 Y-측정은 공개 특허 출원 US 2009195768 A (Bijnen et al)에서 제시된 기술을 이용하여 수행될 수 있고, 이러한 출원의 내용은 참조에 의해 본원에 통합된다. US 2009195768 A는 본 출원에서 새로이 제시된 마크와 다소 유사하게도, X-Y 정렬 마크가 상이한 피치의 부분을 갖는 몇몇 실시예를 개시한다. 그러나, 도 2(b)에 도시된 더 간단한 마크가 상업적 실시예에서 일반적으로 이용되는 형태이고, US 2009195768 A의 실시예는 상이한 피치 간에 관찰될 수 있는 임의의 모아레(moire) 효과가 고정되어 공정 성능에 대해 판단을 할 수 없다.
도 3은 정렬 센서(AS)의 개략적인 블록도이다. 조명 소스(220)는 하나 이상의 파장을 갖는 방사 빔(222)을 제공하고, 이는 기판(W) 상에 위치된 마크, 예를 들어 마크(202) 상으로 대물 렌즈(224)를 통과하도록 방향 전환(divert)된다. 도 2에 개략적으로 표시된 것처럼, 위에서 언급한 US 6961116에 기초한 본 정렬 센서의 예에서, 마크(202)가 조명되는 조명 스팟(206)은 마크의 폭보다 지름이 약간 더 작을 수 있다.
마크(202)에 의해 산란된 방사선은 대물 렌즈(224)에 의해 픽업되어 정보 전달 빔(226)으로 시준(collimate)된다. 셀프 레퍼런싱 간섭계(228)는 빔(226)을 처리하고 센서 어레이(230) 상으로 별개의 빔을 출력한다. 센서 그리드(230) 내의 각 센서로부터의 강도 신호(232)가 처리 유닛(PU)에 제공된다. 블록(228)의 광학 처리 및 유닛(PU)의 연산 처리의 조합에 의해, 센서에 대한 기판 상의 X- 및 Y-위치에 대한 값이 출력된다. 설계 선택 및 편의의 문제로서, 처리 유닛(PU)은 도 1에 도시된 제어 유닛(LACU)과는 별개일 수 있거나, 이들은 동일한 처리 하드웨어를 공유할 수 있다. 유닛(PU)이 별개인 경우, 신호 처리 중 일부분이 유닛(PU)에서 수행될 수 있고, 다른 부분은 유닛(LACU)에서 수행될 수 있다.
이미 언급한 것처럼, 도시된 특정한 측정은 마크의 하나의 피치에 대응하여 특정 범위 내에서 마크의 위치를 고정할 뿐이다. 보다 개략적인 측정 기술이 이와 관련하여 이용되어, 사인파 중 어느 주기가 마크된 위치를 포함하는 것인지를 식별하게 된다. 정확도를 높이기 위해, 그리고 마크가 만들어지고 마크가 놓이는 재료에 관계없이 마크를 강력하게 검출하기 위해, 개략적 및/또는 미세 레벨에서의 동일한 공정이 상이한 파장에서 반복될 수 있다. 파장은 동시에 처리되도록 광학적으로 다중화(multiplex) 및 역다중화(demultiplex)될 수 있고/있거나, 시분할에 의해 다중화될 수 있다. 본 개시내용의 예는 단지 하나의 파장에서 하나의 측정을 언급할 것이고, 통상의 기술자는 부분적이고 강력한 측정 장치(정렬 센서)를 제공하도록 이러한 교시를 확장하는데 필요한 수정을 손쉽게 인식할 수 있을 것이다.
보다 상세하게 측정 공정을 참조하면, 도 3에서 vW로 표기된 화살표는 스팟(206)이 마크(202)의 길이(L)를 횡단하는 스캐닝 속도를 도시한다. 이러한 예에서, 실제로 정렬 센서(AS) 및 스팟(206)은 고정된 채로 남아 있는 한편, 속도(vW)로 이동하는 것은 기판(W)이다. 따라서, 기판(W)의 이동 방향과 반대되는 방향으로 마크(202)를 효율적으로 스캐닝하는 동안 정렬 센서는 기준 프레임(RF)(도 1)에 견고하게 그리고 정확하게 장착될 수 있다. 기판은 이러한 움직임에 있어서, 기판이 기판 테이블(WT) 및 기판 위치설정 시스템(PW) 상에 장착됨으로써 제어된다. 도입부에서 논의된 것처럼, 고가의 리소그래피 장치에 필요한 높은 생산성 요건은, 기판 상의 수많은 위치에서의 정렬 마크의 측정이 가능한 신속하게 수행될 것을 요구하고, 이는 스캐닝 속도(vW)가 빠르고 이에 대응하여 각각의 마크된 위치를 획득하기 위해 이용가능한 시간(TACQ)이 짧다는 것을 의미한다. 간단히 말해서, 식 TACQ=L/vW 가 적용된다.
유감스럽게도, 획득 시간이 짧아지면 측정된 위치 x 및 y가 부정확해질 수 있다. 이는 측정 공정의 어려움 때문만이 아니라, 기판 테이블(WT) 및 이러한 테이블 상에 지지되는 기판(W)의 이동에 있어서 동적 위치설정 에러를 제거(smooth out)하기에는 획득 시간이 너무 짧기 때문이다. 이러한 동적 위치설정 에러는 단순화하면 진동으로 간주될 수 있는데, 당해 기술 분야에서는 MSD 에러(MSD는 이동 표준 편차를 나타냄)로 지칭된다. 이러한 MSD 에러를 제거하기 위해서, 측정을 반복하고 평균 결과를 이용할 수도 있지만, 이는 측정 시간을 전체적으로 증가시키므로 수율 증가의 목적을 무산시키게 된다. 요약하면, 공지된 유형의 스캐닝 정렬 센서에서 성취될 수 있는 정확도를 제한하는 대립적인 요인들이 존재한다. 본원에서 개시된 신규한 구성에서, 스팟(206)은 정렬 센서 및 기준 프레임에 대해 스캐닝 이동을 하게 되어, 전체적으로 동작을 늦추지 않고 획득 시간을 늘릴 수 있게 된다. 이러한 기술은 이제부터 보다 상세하게 기술될 것이다.
도 4에, 마크(202) 상의 수정된 정렬 센서(AS)의 스캐닝 동작의 시작(a) 및 끝(b)이 도시되어 있고, 이러한 마크는 편의상 이전에 기술된 것과 동일한 마크이다. 마크의 길이는 또한 L이고 기판(W)는 또한 속도(vW)로 정렬 시스템 하에서 이동한다. 그러나, 이러한 수정된 동작에서, 조명 스팟(406) 또는, 보다 일반적으로는 스캐닝 동작 중의 임의의 주어진 순간에 정렬 센서에 의해 판독되고 있는 마크(202) 상의 포인트는, 기준 프레임(RF)에 대해 소정의 속도(vSPOT)로 이동하도록 제어된다. 이러한 스팟 속도(vSPOT)는 기판 속도(vW)보다 다소 작다. 스팟(406)의 이러한 광학적 스캐닝 이동의 효과는, 스캐닝의 유효 속도(vEFF)(기판 속도(vW)와 스팟 속도(vSPOT) 간의 차이임)가 기판 속도보다 훨씬 작다는 점이다. 결과적으로 획득 시간 TACQ=L/vEFF는 전체 스캐닝 속도가 시사하는 것보다 더 길다. 이에 의해, 전체 측정 시간을 늘리지 않고, 특히 MSD 에러를 제거하도록 마크(202) 상의 위치 측정의 정확도가 증가될 수 있다.
당연히, 획득 시간을 늘리는 얼마나 큰 효과가 달성가능할지 또는 바람직할지에 관해 제한사항이 있다. 이는 정렬 센서 광학 시스템의 광학적 특성에 주로 의존하고, 이러한 특성은 전체 스캐닝 이동을 커버하기에 충분히 넓은 시야(FOV; field of view)를 포함하고, 모든 스팟 위치에 걸쳐 특정 균일도, 안정성, 및/또는 예측가능성을 포함해야 한다. 이제 도 5를 참조하여 실제적인 구성이 기술될 것이다.
도 5는 도 4를 참조하여 그 동작 원리가 위에서 예시 및 기술된 스캐닝 스팟을 구현하는 수정된 정렬 센서의 광학 시스템(500)을 도시한다. 광학 시스템(500)은 위에서 언급된 종래 공개 문헌 US 6,961,116에서 기술된 시스템의 수정된 버전이다. 특히 본원과 관련된 첫 번째 수정사항은 위에서 언급된 스캐닝 조명 스팟이다. 두 번째 수정사항은 특별히 분할된(segmented) 조명 모드의 이용이고, 이러한 모드는 특히 정렬 마크의 감소된 피치에 보다 높은 정확도를 허용하고, 산란측정 유형 측정이 별개의 산란측정 기구보다는 정렬 센서로 수행될 수 있게 한다. 위에서 또한 언급한 공개 문헌 US 2009/195768의 개시내용에 기초하여 추가적인 수정이 이루어져, X 및 Y 위치의 동시 측정이 이루어질 수 있다. 본 설명의 목적으로, 위치 측정은 단지 하나의 방향으로 이루어짐이 가정될 것이다.
도 3의 개략도와의 비교의 편의를 위해, 광학 시스템(500) 중 몇몇 부분은 도 3에서 사용된 것과 유사한 도면 부호(다만 앞의 숫자가 "2" 대신에 "5")로 표기된다. 따라서, 광원(520), 조명 빔(522), 대물 렌즈(524), 정보 전달 빔(526), 간섭계(528), 및 검출기(530a 및 530b)를 볼 수 있다. 이러한 검출기로부터의 신호(532a 및 532b)는 처리 유닛(PU)에 의해 처리되고, 이는 이하 기술되는 신규한 특징을 구현하기 위해 적절히 수정된다. 여러 브랜치(branch)를 가진 광축(O)은 광학 시스템(500)을 통해 나아가는 점선으로 표시된다. 이러한 보다 상세한 개략도에 도시되어 있는 추가적인 컴포넌트는 다음과 같다. 조명 서브시스템(540)에서, 광원(520)으로부터의 방사선은 렌즈(544 및 546)를 포함하는 광학 시스템에 진입하는 포인트까지 광섬유(542)를 통해 전달된다. 물론, 각 렌즈가 개략적으로 단일 요소로 도시되는 경우, 실제 실시예는 실제적으로 요소들의 그룹을 포함할 수 있거나, 반사형 광학 요소 또한 이용될 수 있다. 렌즈(544)와 렌즈(546) 사이에서, 빔은 평행하고, 평면(P')을 통과하며, 이러한 평면은 대물 렌즈(524)의 퓨필 평면(P)의 역투영(back-projection)이다. 고정되거나 구성가능한 조명 개구부(548)가 이러한 평면에 제공되어, 도 5에 도시된, 대칭적이고 분할된 조명 패턴과 같은 특정 모드의 조명을 가능하게 한다. 이러한 개구 패턴에서 2개의 직경방향으로 반대인 사분원(a 및 b로 표시됨)은 밝지만(투명), 나머지 2개의 사분원은 어둡다(불투명). 이러한 유형의 개구는 특허 출원 US 2010/201963로부터, 산란측정 장치에 있어서 공지되어 있다. 이러한 수정된 조명 개구의 장점이 이하 추가로 기술될 것이다. 고정된 미러(550)에 의한 회절 및 렌즈(552)에 의한 시준 이후에, 조명 빔(522)은 조명 서브시스템(540)으로부터 빔 스플리터(554)로 전달되고, 이러한 빔 스플리터(554)는 공지된 기구에서와 같이 정보 전달 빔(526)으로부터 조명 빔(522)을 분리한다.
그러나, 공지된 정렬 센서의 경우와는 달리, 조명 빔(522) 및 정보 전달 빔(526)은 고정된 방식으로 기판(W)으로 그리고 기판(W)으로부터 직접 대물 렌즈(524)를 통해 기판(W)으로 나아가지 않는다. 오히려, 이러한 수정된 장치에서는, 스캐닝 서브시스템(560)이 대물 렌즈(524)와 광학 시스템(500)의 나머지 사이에 개재되어, 기판(W)의 스캐닝 이동에 부가하여 조명 스팟(506)으로 하여금 스캐닝 이동을 구현하도록 한다. 이러한 스캐닝 이동은 도 4의 개략도에서 스팟(406)에 대해 표시된 속도(vSPOT)로의 이동이다. 이러한 실시예에서 스캐닝 서브시스템(560)은 이동하는, 특정한 틸팅 미러(562)에 기반하고, 이러한 미러(562)는 빔(522 및 526)을 작은 가변의 각을 통해 편향시킨다. 미러(562)는 힌지 포인트(568)에서 지지대(566)에 연결되어 있는 암(564) 상에 장착되어, 일정 범위의 각도 사이에서 필요한 각으로 피봇하게 된다. 액추에이터(570), 예를 들어 미러(562) 또는 이의 지지대와 어떠한 기계적 접촉도 하고 있지 않은 자기 액추에이터는, 스캐닝 이동을 위해 필요한 위치로 스팟(506)을 이동시키도록 필요한 각으로 미러(562)를 이동시킨다. 본 실시예에서, 암(564) 및 힌지 포인트(568)는, 이하 추가로 설명되는 것처럼, 미러(562)와 함께 고유 진동 주파수를 갖는 질량-스프링(mass-and-spring) 진동 시스템을 구현한다. 이러한 실시예에서, 액추에이터(570)는 적절한 주파수로 단지 소량의 에너지 입력을 제공하여, 비교적 양호하게 규정된 주파수로 미러의 평활한 진동을 유발한다. 광학적 측정에 의해 경사각을 정확히 모니터링하도록 경사 센서(572)가 제공된다. 액추에이터(570)는 (유닛(PU)의 일부일 수 있는) 제어기의 제어하에 있고, 이러한 제어기는 또한 경사 센서(572)로부터 신호를 수신하고, 위치설정 서브시스템(PW)을 통한 기판 테이블(WT)의 스캐닝 이동을 포함하여 일반적으로 정렬 센서의 측정 동작과 동기화된다.
스캐닝 서브시스템(560)의 추가적인 세부사항은 도 6-8을 참조하여 이하 추가로 기술될 것이다. 이제 정보 전달 빔(526)의 처리를 참조하면, 이는 US 6,961,116의 공지된 정렬 센서와 동일한 방식으로 간섭계(528)로 전달된다. 간섭계(528)는 단순화된 2차원 배열로 도시되었지만, 실제로는 종래 특허에서 기술된 것처럼 프리즘 및 다른 요소의 3차원 배열을 포함한다. 유사하게도, 간섭계의 일부인 편광 요소는 명확화를 위해 여기서 생략된다. 공지된 예의 경우와 같이, 셀프 레퍼런싱 간섭계(528)의 기능은 정보 전달 빔(526)을 수신하고, 이를 2개의 동일한 부분으로 스플릿(split)하여, 이러한 부분들을 서로에 대해 180°회전시켜, 이러한 부분들을 다시 발신 빔(582)으로 결합하는 것이다. 이러한 빔(582)은 검출 서브시스템(580)으로 지향된다. 고정된 편향 미러(588)와 함께 렌즈(584 및 586)는 이러한 빔을 편광 빔 스플리터(590)를 통해 검출기(530a 및 530b)로 전달한다.
빔 스플리터(590)는 서로 역위상(anti-phase)인 2개의 간섭 패턴을 생성한다. 따라서, 간섭계(528)가 검출기(530a) 상의 한 포인트에서 상쇄 간섭을 생성하는 경우, 동시에 검출기(530b) 상의 대응하는 포인트에서는 보강 간섭이 있을 것이다. 2개의 검출기로부터의 신호를 차감함으로써, 공통 모드 강도 잡음의 영향을 줄일 수 있고, 따라서, 전체적으로 정렬 센서로부터 보다 정확한 출력을 획득할 수 있게 된다.
도 3의 공지된 정렬 센서에서는 검출기(230)가 기판(W)의 평면에 대응하는 이미지 평면에 위치되지만, 수정된 광학 시스템(500) 내의 검출기(530a 및 530b)는 대물 렌즈(524)의 퓨필 평면(P)과 켤레(conjugate) 관계인 평면(P")에 위치된다. 이러한 예에서 각 검출기(530a 및 530b)는 이미지 센서, 예를 들어 CCD 카메라 센서이다. 대안적인 실시예에서, 각 포인트 검출기가 이미지 센서 대신에 배치될 수 있다. 어느 경우에도, 평면(P")에서의 방사 필드는 기판의 이미지가 아니고, 조명 개구(548)와 켤레인 마크(202)의 회절 스펙트럼이다. 이러한 유형의 검출 시스템에서, 마크(202)의 위치 정보를 획득하는데 필요한 정렬 신호 또한 획득될 수 있지만, 부가적으로 검출기(530a 및 530b)에 의해 검출된 퓨필 평면 이미지는, 산란측정을 수행하기 위해 기판(W) 상의 마크 또는 다른 요소의 부가적인 특성을 분석하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 정렬 및/또는 오버레이 타겟의 비대칭이 분석될 수 있고, 이는 예를 들어 디바이스 층들 간의 오버레이 에러의 측정을 용이하게 한다. 타겟 비대칭을 측정하기 위해 별개의 기구 대신에 정렬 센서를 이용하는 것의 장점은, 정렬 센서와 오버레이 측정 장치 간의 위치설정 에러가 제거된다는 점이다.
개구(548)에 의해 제공된 조명 패턴은 도 5에서 a 및 b로 표시된 밝은 사분원을 갖고, 주어진 방향으로 정렬 마크(202)의 라인에 의한 회절로부터 발생된 회절 패턴은 548'의 패턴에 의해 표현된다. 이러한 패턴에서는, a0 및 b0로 표기된 0차(zero order) 반사 이외에도, a-1, a+1, b-1 및 b+1로 표시된 1차 회절 신호를 볼 수 있다. 조명 개구의 다른 사분원이 어둡기 때문에, 그리고 보다 일반적으로 조명 패턴이 180°회전 대칭을 갖기 때문에, 회절 차수 a-1 및 b+1은 "프리(free)" 상태이고, 이는 조명 개구의 다른 부분으로부터의 0차 또는 보다 높은 차수의 신호와 이들이 중첩되지 않음을 의미한다. 분할된 조명 패턴의 이러한 특성은, 전통적인 원형 대칭 조명 개구가 이용되는 경우 이미징될 수 있는 최소 피치의 ½ 피치를 갖는 회절 격자(정렬 마크)로부터 명확한 1차 신호를 획득하는데 이용된다. 이러한 회절 패턴(548') 및 산란측정을 위해 이것이 이용될 수 있는 방식은 공지된 출원 US 2010/201963에 기술되어 있다. 정렬 센서 광학 시스템(500)의 간섭계(528)에서, 도 5에 도시되고 548"로 표기된 회절 패턴(548')의 회전된 복사본 또한 형성되어 패턴(548")과 혼합된다. 이러한 패턴은 정렬 마크(202)의 스캐닝 중에 서로 간섭하여 위치 신호를 제공하게 될 것이다.
스캐닝 서브시스템(560)에 관하여, 여기서 예시된 스캐닝 서브시스템의 특정 형태는 이하 기술될 몇몇 장점을 갖는다.
도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 틸팅 미러(562)의 장착의 기하구조는, 피봇 포인트(568)가 대물 렌즈(524)의 퓨필 평면(P)과 동일 평면에 위치되는 것이다. 미러(562)가 전후로 기울어짐으로써 빔(522)이 대물 렌즈(524)에 진입할 때 빔(522)의 방향이 편향되도록 하여 결과적으로 필요한 속도(vSPOT)로 스팟(506)의 전후 스캐닝 이동을 유발한다. 보다 구체적으로, 미러(562)는 미러의 본체 내에 있지 않은 축을 중심으로 기울어지도록 장착되지만, 미러(562)의 평면 및 대물 렌즈(524)의 퓨필 평면(P)이 교차하는 선에 있거나 이러한 선에 근접한다. 백그라운드로서, 조명 스팟(506)을 형성하는 광선의 방향이 스캐닝 속도(vSPOT)를 구현하도록 이동해야 하지만, 역투영된 평면(P')에서 조명 개구는 이동하지 않는 것이 바람직하다. 틸팅 미러에 공통적인 것처럼, 미러(562)가 말하자면 자신의 중심 축을 중심으로 기울어진 경우, 조명 소스는 역투영된 퓨필 평면(P')에서 전후로 이동하게 되고, 결과적으로 기판 상의 조명 스팟의 평균 입사각이 변화하게 된다.
기판 상에 수직 입사각을 유지함으로써 보다 양호한 정렬 정확도가 획득된다. 이를 달성하기 위해, 전통적인 해결책은 광학 시스템의 켤레 퓨필 평면에 틸팅 미러를 배치하여 조명 스팟 또는 시야의 스캐닝 이동을 달성하는 것이다. 그러나, 여기서 예시된 정렬 센서와 같은 실제적인 기구에서, 상업적으로 이용가능한 대물 렌즈(524)는 통상적으로 컴팩트하고 내장형인 서브어셈블리에 하우징되고, 퓨필 평면(P)에 틸팅 미러 또는 다른 이동가능한 요소가 개재될 수 있는 어떠한 공간도 없다. 퓨필 평면에 틸팅 미러를 포함하는 주문 설계형(custom-designed) 어셈블리가 제조될 수 있거나, 광 경로에 있어서 덜 혼잡한 포인트에 켤레 퓨필 평면을 생성하기 위해 부가적인 광학 요소가 제공될 수 있지만, 이러한 어셈블리의 비용은 이전보다 훨씬 크게 될 것이고, 정확도를 양보하게 될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 광선(522) 및 미러 표면(562)의 기하구조가 우선 미러의 중앙 또는 중립 위치(562(0)로 표기됨)에 대하여 그 다음 편향된 위치(562(θ))에 대하여 도시되어 있고, 후자의 경우 미러는 입사파(522)로부터 각도(θ)만큼 기울어지고 피봇 포인트(568) 상에 중심을 두고 회전이 이루어지며, 이러한 피봇 포인트(568)는 대물 렌즈(524)의 퓨필 평면(P)과 동일 평면에 놓인다. 이러한 예에서, 미러의 정상 위치(rest position)는 퓨필 평면 및 입사하는 광선 방향에 대해 45°를 이룬다. 각 운동(θ)은 하나의 방향으로 도시되어 있지만, 미러(562)가 일정 범위의 각도(θ)를 통해 전후로 진동함에 따라 역방향으로(광선(522)의 소스에 더 가깝게) 동일한 운동이 미러에 부여될 수 있다. 점선표기된 원 내부의 확대된 세부도는 광선(522)이 정상 위치 및 편향된 위치에서 미러(562)에 의해 반사되는 영역에서의 기하구조를 도시한다. 실제적인 실시예에서, 미러가 편향되는 각도의 범위(θ)는 약 수 밀리 rad(10-3rad) 또는 수십 밀리 rad일 수 있고, 따라서 미러의 기울어짐에 의해 유발되는 광 경로 변화를 계산하는데 "작은 각 근사(small angle approximation)"가 적용될 수 있다. 도면에서 알 수 있는 것처럼, 입사 광선(522)의 경로 및 퓨필 평면(P)은 거리(D)만큼 분리되어 있는 한편, 미러(562)의 디폴트 위치는 45°에 있어 광선(522)을 90°만큼 편향시킨다. 미러가 각(θ)만큼 기울어지는 경우, 편향된 광선(522')은 각(2θ)만큼 기울어지지만, 미러와의 교차 포인트 또한 거리(2θD)만큼 좌측으로 시프트된다. 그러므로 편향된 광선(522)이 퓨필 평면(P)과 교차되는 포인트(600)는 적어도 대략적으로는 미러 경사각(θ)과 무관하다. 이러한 점으로부터 조명 개구(548)의 유효 위치는 변화하지 않지만, 광선의 방향 따라서 조명 스팟(506)의 위치는 각(θ)에 따라 전후로 이동함을 알 수 있다.(선속도(vSPOT)는 대물 렌즈(524)의 배율에 의해 각도(2θ)와 관련된다.)
도 7은 예시적인 실시예에서, 시간 t에 걸친 미러(562)의 경사각(θ)의 변화를 나타내는 사인형 곡선(700)을 도시한다. 궤적(700)은 일반적으로 사인 형태를 가지고, 이는 틸팅 미러(562)와 이의 받침대가 위에서 언급한 것처럼 공진 진동자로서 구동되기 때문이다. 다시 말해서, 미러는 단진자 운동으로 기울어진다. 미러 진동의 주기는 TOSC로 표기되고, 각(θ)에 대한 진동의 진폭은 θOSC이다. 이러한 구동 모드의 장점은 이것이 최소 에너지 입력, 따라서 액추에이터 및 미러 메커니즘 내에서 최소 열 발산을 요한다는 점이다. 이러한 구동 모드의 단점은 필요한 속도 및 방향을 갖는 스캐닝 이동이 특정 간격으로만 발생하고 운동의 제한된 선형성 내에서만 발생한다는 점이다. 그러나, 기판(W)을 통한 일련의 정렬 마크(202)의 스캐닝 중에 기판이 이동하는 방식과 이러한 미러의 진동을 동기화하는 것을 포함하여 측정 프로세스를 주의 깊게 설계하여 하게 되면, 도 7에서 M1, M2, M3로 표기된 간격 동안 정렬 마크 위치의 측정이 이루어질 수 있도록 미러 진동의 주파수가 선택될 수 있다. 이들은, 미러의 이동 따라서 정렬 마크(202)를 따르는 스팟(506)의 이동이 비교적 선형적이고 예상가능한 궤적(700)의 부분이다. 스캐닝 측정이 발생하는 각도의 범위는 θM이라 표기되고, 스팟(506)의 스캐닝 이동을 이용하여 측정 또는 측정들이 이루어질 수 있는 시간 윈도우는 TM이라 표기된다. 장치는 이러한 간격 동안 하나의 정렬 마크를 측정하는 것으로 제한되지 않고, 기판(W) 상에서 마크의 위치에 따라 그리고 기판 테이블(WT) 상에서 기판의 이동에 따라 여러 마크들을 측정할 수 있다.
도 8은 경사 센서(572)의 구성 및 동작 원리를 개략적으로 도시한다. 도 5와 관련하여 언급된 것처럼, 항상 틸팅 미러(562)의 정확한 측정을 제공하기 위해 이러한 경사 센서가 제공된다. 이러한 측정은 유닛(PU) 또는 다른 제어기에 의해 이용되어, 스캐닝 이동, 액추에이터(570)를 통한 구동, 측정 기간(M1, M2, M3 등) 중의 비선형성의 교정, 및 필요한 다른 측정을 제어 및 동기화할 수 있다. 본 예에서, 경사 센서(572)는 주지되어 있는 위상 격자 검출기에 기반한다. 소스(802)로부터의 방사 빔(800)은 피치(PIN)를 갖는 제1 위상 격자에 의해 회절된다. 이러한 위상 격자는, 도면에서 +1 및 -1로 표기된 1차 광선만이 임의의 강도로 송신되도록 이용될 수 있다. 이러한 광선은 도시된 것처럼 발산적(divergent)이다. 경사 센서 광학 시스템(806)은 광선이 평행하게 되도록 시준하여, +1 및 -1 차수 광선이 거리(d)만큼 분리된 별개의 포인트에서 미러(562)의 표면 상에 충돌하게 된다.(예를 들어, 이러한 거리(d)는 대략 수 밀리미터 정도일 수 있다.) 회절된 광선은 다시 반사되어 광학 시스템(806)을 통과하고, 검출 격자(808) 상으로 집속된다. 검출 격자(808)는 피치(Pdet)를 갖고, 이는 입력 격자(804)의 피치의 절반이다. 미러(562)에서의 경사각은 +1 및 -1 회절 차수에 대해 상이한 경로 길이를 유발하여, 이들이 격자(808)에서 재결합될 때 이들의 위상에 영향을 미친다. 검출기(810)는 검출 격자(808)를 통해 회절된 방사선을 수신한다. 미러가 하나의 방식으로 기울어지고 그 후 다른 방식으로 기울어짐에 따라, 810에서 검출된 방사선 강도에 있어서의 급속한 변동(fluctuation)은 경사각에 있어서의 매우 작은 편차를 카운팅(counting)할 수 있게 한다. 이러한 변화를 카운팅함으로써(프린지 카운팅; fringe counting), 비교적 넓은 범위의 경사각에 걸쳐 매우 높은 분해능의 경사 측정이 획득될 수 있다. 경사각에 대한 완벽한 지식을 획득하기 위해, 복수의 상이한 격자 시스템(804, 808) 및 검출기(810)가 상이한 피치를 갖고 병렬적으로 제공될 수 있다. 명확화를 위해 이러한 접근법은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로, 이에 대한 세부사항은 더 설명하지 않을 것이다.
정렬 센서 변형예
예시적인 실시예에서는 검출기(530a 및 530b)가 영역을 통해 픽셀을 갖는 이미지 센서로 기술되지만, 퓨필 이미지 평면(P")의 영역 내의 특정 포인트에서만 검출기가 제공되는 대안적인 실시예도 가능하다. 특히, 1차 회절된 조명이 예상되는 주변 위치에 몇몇 검출기를 배치함으로써 정렬 신호가 획득될 수 있다. 검출기의 세트가 모두 퓨필 이미지의 주위로 간격을 두고 위치될 수 있고, 마크(202)가 X 방향인지 또는 Y 방향인지, 또는 도 2(b)에 도시된 유형의 X-Y 마크인지에 따라, 적절한 검출기로부터의 신호가 위치 측정을 생성하기 위해 처리용으로 선택될 수 있다.
통상의 기술자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상기 실시예의 수많은 수정 및 변형예를 예상할 수 있을 것이다. 언급된 것처럼, 예를 들어 도시된 정렬 센서는 X 및 Y 방향으로 동시에 위치설정된 정보를 획득하기 위해 도 2(b)의 마크와 함께 이용되도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서 분할된 조명 개구(548)를 이용할 필요가 있는 경우, 마크(210)(도 2(b))에서의 격자 라인 또한 45°로 배열되는 것과 마찬가지로, 밝은 부분(a, b)이 X 및 Y 축 양자 모두에 대해 45°를 이루도록 조명 개구(548)가 회전되어야 한다.
이러한 단순한 예에서, 진동 미러(562)는 단지 하나의 방향으로 스팟을 이동시키고, 마크의 단 하나의 방향이 감소된 유효 속도로 스캐닝될 수 있다. 2차원 스캐닝이 필요한 경우, 직교 피봇 축을 갖는 2개의 별개 미러를 이용하거나, 2개의 직교 피봇 주위로 기울어질 수 있는 하나의 미러를 이용할 수 있다. 통상의 기술자는 어느 방식으로든 본 예를 2차원으로 확장할 수 있다.
도입부 및 다른 곳에서 언급한 것처럼, 스캐닝 조명 스팟(406, 506 등)을 갖는 정렬 센서에 관하여 개시된 특정한 요소는 다른 응용에서 독립적으로 이용될 수 있다. 분할된 개구는, 도 5의 실시예의 요소인 켤레 퓨필 평면에서의 검출과 조합하여, 어떠한 스캐닝 서브시스템(560)도 없이 정렬 센서에서 이용될 수 있다. 이미 언급한 것처럼, 이러한 개구를 이용하게 되면, 보다 조밀한 격자 라인을 정렬 마크에서 이용할 수 있고, 잠재적으로 위치상 정확도를 개선시키고/시키거나 마크에 의해 요구되는 기판 영역을 줄일 수 있다.
정렬 센서를 제어하고, 검출된 신호를 처리하며, 이러한 신호로부터 리소그래피 패터닝 공정을 제어하는데 이용하기에 적합한 위치 측정을 계산하는 처리 유닛(PU)은, 전형적으로 어떤 종류의 컴퓨터 어셈블리를 수반할 것임이 인식되어야 하고, 따라서 이에 대해서는 상세하게 기술하지 않을 것이다. 컴퓨터 어셈블리는 장치 외부의 전용 컴퓨터일 수 있거나, 정렬 센서에 전용화된 처리 유닛 또는 유닛들일 수 있거나, 대안적으로 리소그래피 장치를 전체적으로 제어하는 중앙 제어 유닛(LACU)일 수 있다. 컴퓨터 어셈블리는 컴퓨터 실행가능 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 물건을 로딩하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 물건이 다운로드될 때, 이는 컴퓨터 어셈블리가 정렬 센서(AS)를 이용하여 리소그래피 장치의 상기 이용을 제어할 수 있게 한다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본원에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 툴, 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수도 있다.
응용예 : 공초점 현미경
정렬 센서는, 피봇 축이 이동되어 미러와 동일한 평면 및 미러가 이용되는 광학 시스템의 퓨필 평면에 놓이는 틸팅 미러의 응용예이다. 이러한 정렬 센서는 기판 상의 평균 입사각을 변화시키지 않고 기판 평면에서 조명 스팟을 편향시키는 특별한 능력을 가진다. 이러한 원리는 정렬 센서 이외의 응용에서 적용되어 이용될 수 있고 공초점 현미경이 다른 예이다.
도 9에서, 틸팅 미러의 응용이 공초점 현미경(1500)과 관련하여 도시된다. 시스템의 많은 부분은 적어도 원칙적으로 상기 예시된 정렬 센서와 공통되고, 대물 렌즈(1524)와 같은 부분은 도 5에서 대응하는 부분(524)과 동일하게 번호가 부여되었지만, 다만 맨 앞자리에 "1"이 추가된다. 몇몇 주요 차이점이 이하 기술될 것이다. 도시된 공초점 현미경에서, 조명 빔(1522)은 도면의 꼭대기로부터 빔 스플리터(1554)로 진입하는 한편, 정보 전달 빔(1526)은 오른편 측을 향해 빔 스플리터(1554)로부터 빠져나간다. 물론, 레이아웃은 실제 구현의 문제이며 동작 원리가 변경되는 것은 아니다. 정보 전달 빔(1526)은 우선 협소한 핀홀(1580) 상으로 집속되고, 그 다음 검출기(1582) 상으로 이미징되어, 검출기(1582)는 핀홀을 통과하는 방사선의 강도를 기록한다. 공초점 현미경의 원리로부터 잘 알려진 것처럼, 핀홀(1580)의 기능은 조명 스팟(1506) 내에서 위치 및 깊이를 선택하는 것이고, 이러한 위치 및 깊이로부터 조명이 검출기(1582)에 도달할 것이다. 따라서 검출된 방사선의 강도는 특정 위치에서 타겟 구조(1202)의 조성 및 대물 렌즈(1524) 아래로의 깊이에 의존한다. 2차원의 스캐닝 이동이 구현되어, 검출기(1582)에 의해 검출된 시변 강도 신호가 처리 유닛(1584)에서 처리되어 타겟(1202)의 2차원 이미지가 획득될 수 있다. 도면에서 디스플레이(1586)에는, 필요한 깊이에서 타겟(1202)의 특징을 매우 높은 분해능으로 보여주는 이미지(1588)를 제공하는 결과적인 정보가 제공된다.
도시된 예에서, 적어도 일 방향으로 스팟을 스캐닝하는 것은 진동 미러(1562)에 의해 구현되고, 이러한 진동 미러(1562)는 위에서 논의된 도 3의 미러와 정확히 동일한 방식으로 장착, 구동 및 모니터링된다. 전형적으로 공초점 현미경의 동작에 있어서, 일 방향, 예를 들어 X-방향으로의 스캐닝은 스팟(1506)의 특정 광학적 스캐닝에 의해 구현되는 반면, Y-방향으로의 스캐닝은 대물 렌즈(1524) 아래에서 타겟(1202)의 느린 진행에 의해 구현된다. 이동가능한 미러에 의한 2차원 스캐닝이 필요한 경우, 직교 피봇 축을 갖는 2개의 별개 미러, 또는 2개의 직교 피봇 중심으로 기울어질 수 있는 하나의 미러를 이용할 수 있다. 통상의 기술자는 어느 방식으로든 본 예를 2차원으로 확장할 수 있다.
공초점 현미경에서 신호의 처리 및 구현 제어의 다른 특징은 공지된 예로부터 조정될 수 있으므로, 여기서는 상세하게 논의될 필요가 없을 것이다.
추가적인 변형예
상기 예에서, 진동하는 미러는 약 90°의 각을 통해 광로를 방향 전환(divert)시키고, 대물 렌즈(524 또는 1524)의 퓨필 평면에 대하여 45°의 각으로 장착된다. 대물 렌즈(524/1524)의 퓨필 평면(P)과 미러 평면의 교선에 미러(562/1562)의 피봇축을 배치하는 동일한 원리는 45°이외의 각으로도 확장될 수 있다.
도 10(a)는 도 6의 배열과 유사한 일반화된 배열을 도시하지만, 각 45°는 일반각 α로 변경된다. 미러를 따라 피봇 축(568)으로부터 조명 광선(522)의 반사 포인트까지의 길이는 L로 표기되고, 이는 α=45°일 때 도 6의 예에서 거리(D) x
Figure pat00001
와 동일하였다. 이러한 일반화된 예에서 다양한 길이와 각도 사이의 관계는 길이(L), 거리(D), 및 진동 하에서의 각도(α)(정상 위치; rest position) 및 θ(편차)를 관련시키는 다음의 식에 의해 표현될 수 있다.
Figure pat00002
식 (1)은 정확한 길이(L)에 대한 수식이고, 이는 편차 θ가 정상 각도(α)보다 훨씬 작은 경우 식(2)에 의해 근사될 수 있다. 스캐닝 메커니즘의 설계에 대한 최상의 각 α를 결정하기 위해서, 식 (3)은 θ에 대한 길이(L)의 도함수를 제시한다. 식 (4)는 θ가 0일 때 θ에 대한 L의 도함수의 특별한 경우를 제시한다.
도 10(b)는 정상 각도(α)의 상이한 값에 대하여, 거리(D)에 대해 정규화된 식(4)의 그래프이다. 볼 수 있는 것처럼, 그래프는 α가 45°의 값을 갖는 경우 0의 값의 변곡점을 가진다. 이로부터, α=45°에 대해서, 진동(θ)에 대한 길이(L)의 민감도는 임의의 다른 각 α에 대한 것보다 넓은 범위의 θ에 걸쳐 최소화될 것이다. 결과적으로 조명원의 겉보기 위치의 불변성은 도 6과 관련하여 제시된 분석에서의 작은 각 근사에 의존하기 때문에, 정상 각도 α=45°는 이러한 근사가 실질적으로 이용가능한 범위의 각도 θ에 걸쳐 성립하도록 하기 위한 최적의 값이다. 그럼에도 불구하고, 특정 레이아웃 제약을 수용하기 위해 45°와는 다른 각을 이용하는 것이 이로울 수 있다. 단지 수 밀리 rad 또는 수십 밀리 rad의 진동이 본원에서 기술된 것과 같은 응용을 위해 충분할 것이라는 점에 주목해야 한다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 발명은 다른 응용예, 예를 들어 임프린트 리소그래피에서도 이용될 수 있고, 문맥이 허용하는 한 광학 리소그래피로 제한되지 않음이 인식될 것이다. 임프린트 리소그래피에서 패터닝 디바이스의 토포그러피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 규정한다. 패터닝 디바이스의 토포그러피는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있고, 기판 상에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후 레지스트로부터 떨어지도록 이동되어 레지스트에 패턴을 남겨둔다. 리소그래피 공정에서 이용되는 물품 또는 이러한 공정에 의해 생산되는 물품을 검사하기 위해 공초점 현미경이 적용될 수 있지만, 제한되지 않는 범위의 다른 검사 과제를 위해서도 적용될 수 있다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV)선(예컨대, 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV)선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐)뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포괄한다.
문맥이 허용하는 경우, "렌즈"라는 용어는 굴절성 및 반사성 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 본 발명은 신호 처리 및 데이터 처리 단계를 포함하고, 이러한 단계는 위에서 개시된 것과 같은 방법을 기술하는 기계 판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 내부에 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)에 의해 구현될 수 있다.
상기 명세서는 예시적인 것으로 의도되고, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 이하 제시되는 청구의 범위로부터 벗어남이 없이, 기술된 본 발명에 대해 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 대상물과 광학 장치의 광학 시스템 간에 방사선을 투과시키기 위한 대물 렌즈를 포함하는 광학 장치로서,
    상기 광학 장치는 상기 광학 시스템과 상기 대물 렌즈 사이에 배열된 미러를 포함하는 적어도 하나의 이동가능한 광학 요소를 더 포함하고, 상기 미러는 기울어져 배치되어 상기 대물렌즈를 통해 상기 방사선이 통과할 때 상기 방사선의 방향을 변화시키고, 상기 미러는 상기 대물 렌즈의 퓨필 평면과 상기 미러의 평면 간의 교선을 따라 대략적으로 놓여 있는 축을 중심으로 기울어지게 되어 있는,
    광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능한 광학 요소는 진동하여 상기 방사선에 반복적 스캐닝 이동을 부여하도록 장착되는, 광학 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동가능한 광학 요소는 공진 주파수로 진동하도록 장착되는, 광학 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 광학 장치로서, 상기 광학 장치는 , 기판 상의 마크의 위치를 측정하도록 구성되고,
    상기 광학 시스템은 방사선 스팟으로 상기 대물 렌즈를 통해 상기 마크를 조명하기 위한 조명 서브시스템 및 상기 마크에 의해 회절된 방사선을 상기 대물 렌즈를 통해 검출하기 위한 검출 서브시스템을 포함하고;
    상기 광학 장치는:
    상기 방사선 스팟으로 상기 마크를 스캔하도록 상기 기판과 상기 측정 광학 시스템의 서로에 대한 이동을 제1 속도로 제어하면서, 상기 회절된 방사선을 나타내는 신호를 검출 및 처리하여 상기 광학 시스템의 기준 프레임에 대한 상기 마크의 위치를 계산하기 위한 제1 위치설정 서브시스템
    을 포함하며,
    상기 이동가능한 광학 요소는 상기 제1 위치설정 서브시스템과 동시에, 상기 측정 광학 시스템의 기준 프레임에 대해 상기 방사선 스팟을 제2 속도로 이동시키도록 동작가능하고, 상기 신호가 검출되는 동안 상기 제1 속도보다 작은 제3 속도로 상기 방사선 스팟이 상기 마크를 스캔하도록 상기 제1 및 제2 속도가 관련되는,
    광학 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    동작 시에, 상기 제1 및 제2 속도는 평행(parallel)하고, 상기 제2 속도는 상기 제1 속도보다 작고, 상기 제3 속도는 상기 제1 속도에서 상기 제2 속도를 뺀 것과 동일한, 광학 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 대물 렌즈는 상기 측정 광학 시스템의 기준 프레임에 대하여 고정되어 있는, 광학 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 시스템은 상기 회절된 방사선 중 두 부분을 회전 및 재결합시키기 위한 셀프 레퍼런싱 간섭계를 포함하는, 광학 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 장치는 대상물의 검사를 위한 공초점 현미경을 포함하고,
    상기 광학 시스템은 방사선 스팟으로 상기 대물 렌즈를 통해 대상물을 조명하기 위한 조명 서브시스템 및 상기 방사선 스팟에서의 특정 포인트에서 상기 대상물에 의해 반사된 방사선을 상기 대물 렌즈를 통해 검출하기 위한 검출 서브시스템을 포함하고,
    상기 이동가능한 광학 요소는 상기 대상물을 통한 포인트의 라인으로부터 검출된 방사선의 강도를 기록하기 위해 적어도 제1 스캐닝 방향으로 상기 방사선 스팟 및 상기 특정 포인트를 스캐닝하도록 동작가능한,
    광학 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 대상물을 통한 일련의 포인트의 라인으로부터의 방사선의 강도를 기록하기 위해 상기 대상물 및 상기 대물 렌즈를 서로에 대해 제2 스캐닝 방향으로 이동시키기 위한 위치설정 서브시스템을 더 포함하는, 광학 장치.
  10. 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하도록 구성된 리소그래피 장치로서,
    기판을 홀딩하도록 구성된 기판 테이블 및 상기 리소그래피 장치의 기준 프레임에 대한 상기 기판 상의 마크의 위치를 측정하기 위한 정렬 센서를 포함하고,
    상기 정렬 센서는 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 측정 장치를 포함하며,
    상기 리소그래피 장치는 상기 측정 장치를 이용하여 측정된 상기 기판 상의 마크의 위치를 참조하여 상기 기판 상으로의 패턴의 전사를 제어하도록 구성되는,
    패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하도록 구성된 리소그래피 장치.
  11. 대물 렌즈를 통해 방사선으로 대상물을 스캐닝하는 방법으로서,
    상기 대물 렌즈에 앞서 상기 방사선의 경로에 미러를 배열하고 상기 방사선이 상기 대물 렌즈를 통과할 때 상기 방사선의 방향이 변화되도록 상기 미러를 기울여 상기 방사선이 상기 미러의 경사각에 따라 상기 대상물의 상이한 부분 상에 충돌하도록 하는 것을 포함하고,
    상기 미러는 상기 대물 렌즈의 퓨필 평면과 상기 미러의 평면 간의 교선을 따라 대략적으로 놓여 있는 축을 중심으로 기울어지게 되어 있는,
    대물 렌즈를 통해 방사선으로 대상물을 스캐닝하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 미러는 진동하여 상기 방사선에 반복적인 스캐닝 이동을 부여하도록 장착되는,
    대물 렌즈를 통해 방사선으로 대상물을 스캐닝하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    이동가능한 광학 요소가 공진 주파수로 진동하도록 장착 및 구동되는,
    대물 렌즈를 통해 방사선으로 대상물을 스캐닝하는 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐닝은 기판 상의 마크의 위치를 측정하는 과정의 일부로서 수행되는,
    대물 렌즈를 통해 방사선으로 대상물을 스캐닝하는 방법.
  15. 디바이스 제조 방법으로서,
    패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하기 위해 리소그래피 공정이 이용되고, 상기 기판 상으로의 패턴의 전사는 제14항에 따른 방법을 이용하여 측정된 상기 기판 상의 마크의 위치를 참조하여 제어되는,
    디바이스 제조 방법.
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