KR20170091648A - 진폭 모니터링 시스템, 포커싱 및 레벨링 디바이스, 및 디포커싱 양 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 진폭 모니터링 시스템, 포커싱 및 레벨링 장치, 및 디포커스 검출 방법을 포함한다. 디포커스 검출 방법은 스캐닝 미러(201)의 진폭을 이론적 진폭값에 적응시키고, 대응되는 광검출기(309)의 이론적 출력 전압값들을 기록하는 단계(S1); 스캐닝 미러(201)의 진폭을 적응시키고, 스캐닝 미러(201)의 실시간 진폭값들 θi 및 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si를 계산하기 위해 광검출기(309)의 실시간 출력 전압값들을 샘플링하고, 웨이퍼 테이블(305)의 실시간 디포커스 양들 Hi를 기록하는 단계(S2); 웨이퍼 테이블(305)의 단계적 디스플레이스먼트에 이어, 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si 및 웨이퍼 테이블(305)의 실시간 디포커스 양들 Hi에 기초하여 데이터베이스를 구축하는 단계(S3); 및 실제 측정에 있어서, 실시간으로 스캐닝 미러(201)의 실제 진폭값 θk 및 보상된 실시간 디모듈레이션 결과 Sk를 계산하기 위해 광검출기(309)의 실제 출력 전압값들을 샘플링하고, 선형보간법을 이용하는 데이터베이스를 검색함으로써 웨이퍼 테이블(305)의 실제 디포커스 양을 발견하는 단계(S4)를 포함한다. 이러한 포커싱 및 레벨링 장치, 및 디포커스 검출 방법은 포커싱 및 레벨링 장치의 웨이퍼 표면 디포커스 측정 정확도를 저하시킬 수 있는, 장시간 동작에 의한 스캐닝 미러의 안정성 저하를 방지한다.

Description

진폭 모니터링 시스템, 포커싱 및 레벨링 디바이스, 및 디포커싱 양 검출 방법{AMPLITUDE MONITORING SYSTEM, FOCUSING AND LEVELING DEVICE, AND DEFOCUSING AMOUNT DETECTION METHOD}
본원 발명은 광학 검출 기술 분야에 관련된 것으로, 특히 진폭 모니터링 시스템, 포커싱 및 레벨링 장치, 및 디포커스 검출 방법에 관한 것이다.
프로젝션 포토리쏘그래피(photolithography) 툴은 프로젝션 대물렌즈(projection objective)로 웨이퍼 상에 마스크 패턴의 이미지를 프로젝션하는 디바이스이다. 웨이퍼 상에 상대적으로 높은 정확도를 가진 프로젝션 이미지를 형성하기 위해, 자동 포커싱 및 레벨링 장치를 이용하여 상기 웨이퍼를 특정(specified) 노광(exposure) 위치로 정확하게 가져올 필요가 있다.
US 등록특허 4,558,949는 도 1에 도시된 포커싱 및 레벨링을 위한 검출 디바이스를 설명한다. 이 검출 디바이스는 조명(illumination) 유닛(101), 프로젝션 슬릿(102), 제1 평면 반사기(103), 제2 평면 반사기(105), 스캐닝 미러(106), 검출 슬릿(107) 및 광검출기(108)를 포함한다. 조명 유닛(101)로부터 방출되는 광(light)은 프로젝션 슬릿(102)를 통과한 후, 제1 평면 반사기(103)에 의해 웨이퍼 표면(104) 상에 프로젝션 스팟(spot)을 형성하며 반사된다. 웨이퍼 표면(104)은 상기 광을, 스캐닝 미러(106)에 상기 광을 차례로(in turn) 반사시키는 제2 평면 반사기(105) 상에 반사시킨다. 스캐닝 미러(106)는 그것의 SNR(신호 대 노이즈 비율, signal-to-noise ratio)을 증가시키기 위해, 심플 하모닉 모션 내에서 주기적으로 진동운동 함으로써 상기 광신호를 모듈레이트한다. 상기 광은 스캐닝 미러(106)로부터 검출 슬릿(107)을 통과하고, 상기 수신된 광의 강도와 대응되는 전압 신호를 생성하는 광검출기(108) 상에 입사(incident, 入射)된다. 스캐닝 미러(106)에 의한 모듈레이션 효과 하에서, 광검출기(108)로부터 출력되는 상기 신호는 최종적으로 주기적으로 변화하는 동적 전압 신호가 된다. 마지막으로, 상기 스캐닝 미러로부터 피드백 스퀘어 웨이브와 결합되는 상기 동적 전압 신호가 분석되고, 웨이퍼 표면(104)의 디포커스를 검출하기 위해 처리된다. 포커싱 및 레벨링 시스템을 위한 모듈레이션 참조로서, 상기 스캐닝 미러는 장시간 동작할 필요가 있고, 따라서 온도, 압력, 습도 및 그것의 동작 안정성을 손상시켜 상기 검출 디바이스의 웨이퍼 표면 디포커스 검출 정확도를 저하시킬 수 있는 다른 요소들에 민감하다.
도 2는 이상적인 진폭값들 및 실제 진폭값들에서의 디모듈레이션 결과 대(vs.) 디포커스 프로파일들을 도시한다. 도 2에 도시된 상기 프로파일들은 단계 차이 검출 방법으로부터 획득된다. 도면에서 보여지는 것과 같이, 상기 스캐닝 미러의 진폭 안정성은 상기 디포커스 검출에 큰 영향을 미친다. 그러므로, 이 방법은 일정한 제약들이 존재한다.
이 기술 분야의 통상의 기술자는 이러한 검출 디바이스의 웨이퍼 표면 디포커스 측정 정확도를 증가시키기 위한 해결책을 연구해왔다.
본원 발명의 목표는 기존 진폭 모니터링 시스템, 포커싱 및 레벨링 장치, 및 디포커스 검출 방법에 의한 종래의 검출 디바이스의 사용으로부터 발생하는, 장시간 동작 후 저하된 스캐닝 미러의 안정성으로 인해 낮 웨이퍼 표면 디포커스 측정 정확도가 저하되는 문제를 해결하는 것이다.
이를 위해, 본원 발명은 스캐닝 미러 및 상기 스캐닝 미러가 심플 하모닉 모션을 수행하도록 구동시키기 위한 제어 모듈을 포함한다. 상기 스캐닝 미러는 실시간으로 상기 스캐닝 미러의 진동각을 측정하기 위한 그레이팅 스케일과 함께 제공된다.
선택적으로, 상기 진폭 모니터링 시스템에 있어서, 그레이팅 스케일은 그레이팅, 및 상기 그레이팅과 함께 이용하기 위한 그레이팅 리딩 헤드를 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 진폭 모니터링 시스템에 있어서, 그레이팅은 상기 스캐닝 미러의 진동축 내에 각인될 수 있다.
선택적으로, 상기 진폭 모니터링 시스템에 있어서, 제어 모듈은 상기 스캐닝 미러가 드라이브 라인을 통해 고정된 주파수에서 진동운동 하도록 구동시키고, 상기 그레이팅 리딩 헤드는 실시간으로 상기 스캐닝 미러의 진동각을 독출하고, 피드백 라인을 통해 그것을 상기 제어 모듈로 피드백하도록 구성될 수 있다.
본원 발명은 광원(light source), 조명 유닛, 프로젝션 슬릿, 전면 렌즈 그룹, 후면 렌즈 그룹, 위에서 정의된 진폭 모니터링 시스템, 검출 슬릿 및 광검출기를 포함하고, 상기 진폭 모니터링 시스템 내의 스캐닝 미러는 심플 하모닉 모션 내에서 주기적으로 진동함으로써 광신호를 모듈레이트 하도록 구성되는, 웨이퍼 테이블의 디포커스 양을 검출하기 위한 포커싱 및 레벨링 장치도 제공한다.
본원 발명은, 상기 스캐닝 미러에 의해 모듈레이트 되는 광신호가 상기 광검출기에 의해 수신되고, 디모듈레이션 및 신호 처리기에 의해 수행되는 디모듈레이션 보상 대상이 되는, 위에서 정의된 디포커스 검출 방법을 이용하는 디포커스 검출 방법도 제공하고,
상기 디포커스 검출 방법은, 상기 스캐닝 미러의 진폭을 이론적 진폭값 θ0에 적응시키고, 대응되는 상기 광검출기의 이론적 출력 전압값들을 기록하는 단계 1, 상기 스캐닝 미러의 상기 진폭을 복수 회 적응시키고, 상기 스캐닝 미러의 복수의 실시간 진폭값들 θi 및 복수의 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si을 계산하기 위해 상기 광검출기의 복수의 실시간 출력 전압값들을 샘플링하고, 상기 웨이퍼 테이블을 단계적으로(stepwise) 디스플레이싱(displacing)하고, 복수의 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양들 Hi를 기록 - 상기 i는 1 에서 N 범위의 자연수임 - 하는 단계 2, 상기 웨이퍼 테이블을 디스플레이싱 한 후, 상기 복수의 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si 및 복수의 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양들 Hi에 기초하여 데이터베이스를 구축하는 단계 3 및 실제 측정 시, 상기 스캐닝 미러의 실제 진폭값 θk 및 보상된 실시간 디모듈레이션 결과 Sk를 계산하기 위해 상기 광검출기로부터 출력되는 실제 전압값들을 샘플링하고, 상기 데이터베이스를 검색함으로써 상기 웨이퍼 테이블의 실제 디포커스 양 Hk를 발견(finding) - 상기 k는 1에서 N 범위의 자연수임 - 하는 단계 4을 포함한다.
선택적으로, 상기 디포커스 검출 방법에 있어서, 단계 2는 상기 웨이퍼 테이블을 디스플레이싱 하기 전, 상기 웨이퍼 테이블이 양(positive)의 디포커스 한계 포지션 또는 음(negative)의 디포커스 한계 포지션으로 이동될 수 있다.
선택적으로, 상기 디포커스 검출 방법에 있어서, 단계 3의 데이터베이스는, 복수의 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들로부터 선택되는, 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 및 복수의 실시간 디포커스 양들 Hi - 선형 관계를 정의함 - 로부터 선택되는, 실시간 디포커스 양들에 기초하여 구축될 수 있다.
선택적으로, 상기 디포커스 검출 방법에 있어서, 단계 4의 데이터베이스는, 선형보간법(linear interpolation method)을 이용하여 검색될 수 있다.
선택적으로, 상기 디포커스 검출 방법에 있어서, 상기 스캐닝 미러의 각각의 진폭값 θ는 θ=|α-β|/2에 따라 샘플링되는 상기 스캐닝 미러의 진동각들 α 및 β로부터 획득될 수 있고, 상기 진동각들 α 및 β는 상기 스캐닝 미러의 피드백 스퀘어 웨이브의 상승(rising) 엣지 및 하강(falling) 엣지와 각각 대응될 수 있고, 상기 광검출기로부터 출력되는 전압값들은 상기 스캐닝 미러의 상기 피드백 스퀘어 웨이브의 상승 엣지 및 하강 엣지와 대응되는 전압값 A 및 B를 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 디포커스 방법에 있어서, 복수 회에 걸쳐 상기 스캐닝 미러의 진폭을 적응시키고, 상기 스캐닝 미러의 상기 복수의 실시간 진폭값들 θi 및 복수의 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si를 계산하기 위해 광검출기로부터 출력되는 복수의 실시간 전압값들 Ai 및 Bi를 샘플링하는 단계 2는, 중간지점 및 각각의 변화 후 값들로서, 상기 이론적 진폭값 θ0과 함께 상기 스캐닝 미러의 진폭을 최저 한계로부터 최고 한계까지 단계적으로 조정하고, 상기 스캐닝 미러의 현재(current) 실시간 진폭값 θi 및 상기 광검출기로부터 출력되는 현재 실시간 전압값들 Ai 및 Bi를 샘플링하는 단계; Mi=θi/θ0 및 Ni=(Ai+Bi)/(A0+B0)을 계산하고, 다항식 Ni=f(Mi)을 획득하기 위해 독립 변수로서의 Mi를 종속 변수로서의 Ni에 피팅(fitting) - 상기 A0 및 B0은 상기 광검출기로부터 출력되는 이론적 전압값들임 - 하는 단계; 및 θi, Ai, Bi, θ0, A0, B0 및 상기 다항식의 계수에 기초하여, Si =(Ai-Bi)*f(θi/θ0)/(Ai+Bi)에 따라 상기 보상된 실시간 디모듈레이션 결과 Si를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본원 발명에 따른 상기 진폭 모니터링 시스템, 상기 포커싱 및 레벨링 장치, 및 상기 디포커스 검출 방법에 있어서, 상기 스캐닝 미러의 진폭은 적응되고, 상기 스캐닝 미러의 실시간 진폭 값들 및 상기 광검출기의 실시간 출력 전압값들은 샘플링된다. 그 후, 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si가 계산되고, 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양들 Hi가 기록된다. 그 후, 데이터베이스는 상기 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si 및 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양들 Hi에 기초하여 구축된다. 실제 측정에 있어서, 상기 스캐닝 미러의 실제 진폭값 및 상기 광검출기의 실제 출력 전압값들은 보상된 실제 디모듈레이션 결과 Sk의 계산을 위해, 실시간으로 샘플링된다. 선형보간법은 상기 웨이퍼 테이블의 실제 디포커스 양 Hk를 획득하기 위한 데이터베이스 검색에 이용된다. 이것은 장시간 동작에 의한 상기 스캐닝 미러의 저하된 안정성으로 인한 상기 포커싱 및 레벨링 장치의 웨이퍼 표면 디포커스 측정의 정확도가 저하되는 것을 방지한다.
도 1은 US 등록특허 4,558,949에 설명된 포커싱 및 레벨링을 위한 검출 장치를 도시한다.
도 2는 스캐닝 미러의 이상적인 진폭값들 및 실제 진폭값들에서의 디모듈레이션 결과 대(vs.) 디포커스 프로파일들을 도시한다.
도 3은 진폭 모니터링 시스템의 구조도이다.
도 4는 스캐닝 미러에 의해 모듈레이트되고, 검출 슬릿 및 다른 시점에서 형성되는 광 스팟들 간의 관계를 도시하는 블록도이다.
도 5는 스캐닝 미러의 피드백 스퀘어 웨이브, 광검출기의 실시간 출력 전압들 및 상기 스캐닝 미러의 실시간 진폭 값들 θi 간의 시뮬레이션된 관계를 도시하는 블록도이다.
도 6은 본원 발명의 일실시예에 따른 디포커스 검출 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 포커싱 및 레벨링 장치를 이용하여 보상된 실시간 디모듈레이션 결과 Si를 계산하기 위한 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 8은 데이터베이스를 구축하기 위한 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 9는 상기 디포커스 검출 방법의 적용 전후에 획득되는 디포커스 정확도들 간의 비교 결과들을 도시하는 블록도이다.
도 10은 본원 발명의 일실시예에 따른 포커싱 및 레벨링 장치의 개념도이다.
본원 발명에 따른 진폭 모니터링 시스템, 포커싱 및 레벨링 장치, 및 디포커스 검출 방법은 수반되는 도면들 및 구체적인 실시예들을 참조하여 더 자세히 설명될 것이다. 상기 발명의 특징들 및 장점들은 첨부된 청구항들 뿐 아니라 아래의 상세한 설명들로부터 더 명백해질 것이다. 수반되는 도면들은 실시예들을 간단하고 명확히 설명하기 위한 목적일 뿐, 스케일할 필요가 없는 매우 간단한 형태로 제공됨을 주목해야 한다.
도 3은 본원 발명에 따른 진폭 모니터링 시스템의 구조도이다. 도면에 도시된 것과 같이, 진폭 모니터링 시스템은 스캐닝 미러(201), 심플 하모닉 모션을 수행하기 위해 스캐닝 미러(201)를 구동시키기 위한 제어 모듈(200)을 포함한다. 스캐닝 미러(201)는 실시간으로 상기 스캐닝 미러의 진동각을 측정하기 위한 그레이팅 스케일과 함께 제공된다.
본원의 일실시예에 있어서, 그레이팅 스케일(204)은 그레이팅(203) 및 그레이팅(203)과 함께 이용하기 위한 그레이팅 리딩 헤드(202)를 포함한다. 그레이팅(203)은 스캐닝 미러(201)의 진동축 내에 각인된다. 제어 모듈(200)은 드라이브 라인을 통해 고정된 주파수에서 진동운동 하도록 스캐닝 미러를 구동시킨다. 그레이팅 리딩 헤드(202)는 스캐닝 미러(201)의 실시간 진동각을 독출한 후, 피드백 라인을 통해 상기 진동각을 제어 모듈(200)로 피드백하도록 구성된다.
대안적으로, 반도체 디바이스 제작(fabrication) 분야 이외에도, 스캐닝 미러는 스캐닝 미러 이용이 필요한 광학 검출 디바이스들인 다른 분야들에도 적용될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 도 10에 도시된 것과 같이, 웨이퍼 테이블(305)의 디포커스 양을 검출하기 위해 포커싱 및 레벨링 장치도 제공될 수 있다. 상기 포커싱 및 레벨링 장치는, 필수적으로, 광원(301), 조명 유닛(302), 프로젝션 슬릿(303), 전면 렌즈 그룹(304), 후면 렌즈 그룹(306), 위에서 정의된(상기 진폭 모니터링 시스템 내의 상기 스캐닝 미러는 도면에만 개략적으로 도시됨) 진폭 모니터링 시스템(307), 검출 슬릿(308) 및 광검출기(309)를 포함한다. 도 3을 함께 참조하면, 진폭 모니터링 시스템(307)의 스캐닝 미러(201)는 심플 하모닉 모션 내에서 주기적으로 진동운동함으로써 광신호를 모듈레이트 할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 있어서, 상술한 포커싱 및 레벨링 장치를 채용한 디포커스 검출 방법도 제공될 수 있다. 스캐닝 미러(201)에 의해 모듈레이트 되는 광신호는 광검출기에 의해 수신되고, 디모듈레이션 및 신호 처리기에 의해 수행되는 디모듈레이션 보상 대상이 된다. 도 6을 참조하면, 본원 발명의 일실시예에 따른 디포커스 검출 방법을 도시한 흐름도가 제공된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 디포커스 검출 방법은 특히(specifically), 아래 설명된 단계들을 포함한다.
우선, 단계 1에서, 스캐닝 미러의 진폭은 이론적 값에 적응되고, 대응되는 광검출기의 이론적 출력 전압값들이 기록된다.
그 후, 단계 2에서, 스캐닝 미러의 진폭이 수정되고, 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si를 계산하기 위해, 스캐닝 미러의 실시간 진폭값들 및 광검출기의 실시간 출력 전압값들이 샘플링되고, 이용된다. 그 후, 상기 웨이퍼 테이블이 단계적으로 디스플레이싱되고, 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양들 Hi가 기록된다. 상기 웨이퍼 테이블의 단계적 디스플레이스먼트에 앞서, 그것은 양(positive)의 디포커스 한계 포지션 또는 음(negative)의 디포커스 한계 포지션으로 이동된다. 순차적 디스플레이스먼트에 의해, 상기 웨이퍼 테이블은 상기 양의 디포커스 한계 포지션 및 상기 음의 디포커스 한계 포지션 간의 포지션들로 이동된다.
본 실시예에 있어서, 스캐닝 미러의 각각의 진폭값 θ는 대응되는 샘플링된 진동각 α 및 β 과 그에 따른 θ=|α-β|/2로부터 획득되고, 상기 α 및 β는 각각 상기 스캐닝 미러의 피드백 스퀘어 웨이브의 상승 엣지 및 하강 엣지의 진동각들과 대응된다. 상기 광검출기의 출력 전압값들은 상기 피드백 스퀘어 웨이브의 상승 엣지 및 하강 엣지와 각각 대응되는 값 A 및 B를 포함한다.
도 5는 상기 스캐닝 미러의 피드백 스퀘어 웨이브, 상기 광검출기의 실시간 출력 전압값들 및 상기 스캐닝 미러의 실시간 진폭값들 θi 간의 시뮬레이션된 관계를 도시하는 블록도이다. 여기에서, 상기 피드백 스퀘어 웨이브는 동기화 스퀘어 웨이브이다. 상기 광검출기의 실시간 출력 전압값들은 Ai 및 Bi로 표시되고, θi=|αi-βi|/2일 경우의 θi의 스캐닝 미러의 진폭에서 피드백 스퀘어 웨이브의 상승 엣지 및 하강 엣지와 대응된다. 도 5는 상기 스캐닝 미러의 피드백 스퀘어 웨이브의 하나의 사이클만을 도시한다.
계속해서 도 5를 참조하고, 포커싱 및 레벨링 장치(즉, 도 6의 단계 S2)를 이용하여 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si를 계산하는 프로세스를 도시하는 흐름도인 도 7을 더 참조한다. 도 7에 도시된 것과 같이, 상기 스캐닝 미러의 실시간 진폭값들 및 상기 광검출기의 실시간 출력 전압들을 샘플링하고, 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si를 계산하는, 스캐닝 미러의 진폭을 적용하는 프로세스는, 아래의 단계들을 포함한다.
우선, 단계 S100에서, 상기 스캐닝 미러의 진폭은 중간지점으로서 이론적 진폭 θ0과 함께 최저 한계로부터 최고 한계까지 단계적으로 변화한다. 각 단계에서, 상기 스캐닝 미러의 현재 진폭값 θi 및 현재 광검출기 출력 전압값들 Ai 및 Bi는 실시간으로 샘플링된다.
그 후, 단계 S101에서 Mi는 Mi=θi/θ0에 따라 계산되고, Ni는 Ni=(Ai+Bi)/(A0+B0)에 따라 계산되며, 다항식 Ni=f(Mi)을 획득하기 위해 독립 변수인 Mi는 종속 변수인 Ni에 피팅(fitting) - A0 및 B0은 이론적인 광검출기 출력 전압값들로, 진폭값 θ0에서 상기 스캐닝 미러의 피드백 스퀘어 웨이브의 상승 엣지 및 하강 엣지와 각각 대응됨 - 된다.
그 후, 단계 S102에서, θi, Ai, Bi, θ0, A0, B0 및 상기 다항식의 계수에 기초하여, 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si는 Si=(Ai-Bi)*f(θi/θ0)/(Ai+Bi)와 같이 계산된다.
그 후, 상기 웨이퍼 테이블의 단계적 디스플레이먼트들에 이은 단계 S3에서, 선택된 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si 및 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양들 Hi에 기초하여 데이터베이스가 구축된다.
바람직하게는, 상기 구축된 데이터베이스 구축에 기초하여, 상기 선택된, 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si 및 실시간 디포커스 값들 Hi는 선형 관계를 정의한다.
참조되는 도 8은, 상기 데이터베이스를 구축하는 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 도 8에 도시된 것과 같이, 단계 S200에서, 상기 웨이퍼 테이블은 이상적 디포커스 양 H0에 기초하여 양의 디포커스 한계 포지션 또는 음의 디포커스 한계 포지션으로 이동된다. 그 후, 단계 S201에서, 상기 웨이퍼 테이블은 스테핑(stepped)되고, 보상된 실시간 디모듈레이션 결과 Si가 계산된다. 그 다음, 단계 S202에서, 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양 Hi(즉, 높이값 Hi)이 독출된다. 그 후, 단계 S203에서, Hi를 독출하는 실시간 디포커스가 이상적 양 H0과 연관된 측정 범위를 초과하였는지 여부가 판단된다. 판단 결과, 초과하지 않은 경우, 단계 S201이 반복된다. 판단 결과, 초과한 경우, 상기 제어는 상기 데이터베이스 구축을 위해 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si 및 실시간 디포커스 양들 - 선형 관계를 정의함 - 이 선택되는 단계 S204로 진행한다.
다음으로, 단계 S4에서, 선형보간법을 이용하는 상기 데이터베이스에서 발견되는 상기 웨이퍼의 실제 디포커스 양 Hk에 기초하여, 실제 보상된 실시간 디모듈레이션 결과 Sk를 계산하기 위해 상기 스캐닝 미러의 실제 진폭값 및 상기 광검출기의 실제 출력 전압값들이 샘플링되는 실제 측정이 수행된다.
특히, 상기 실제 디포커스 측정에 있어서, 상기 실제 보상된 실시간 디모듈레이션 결과 Sk는 단계들 S100 내지 S102로부터의 결과들에 기초하여 계산되고, 상기 실제 디포커스 양 Hk는 상기 선형보간법을 이용하는 상기 구축된 데이터베이스에서 발견된다. Hk가 단계 S3의 구축된 데이터베이스에 기반하여 획득되므로, 디포커스 측정 정확도의 개선이 달성된다. 바람직하게는, 도 9를 참조하면, 상기 디포커스 검출 방법의 적용 전후에 획득되는 디포커스 정확도들 간의 비교 결과들을 도시하는 블록도가 제공된다. 상기 제안된 디포커스 검출 방법의 이용으로 인한 디포커스 검출 정확도 내의 유의미한 개선을 나타내는 도 9에 도시된 바와 같이, 디포커스 정확도 내의 차이들이 감소한다.
측정 정확도에 미치는 스캐닝 미러 진폭 불안정의 영향을 최소화하기 위해, 검출 슬릿 및 상기 스캐닝 미러에 의해 모듈레이트되고, 다른 시점(time instants)에서 형성되는 광 스팟들 간의 관계를 도시하는 블록도인 도 4가 참조로 제공된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 검출 슬릿이 폭 d 와 길이 L 을 가지고, 웨이퍼 디포커스가 상기 검출 슬릿과 관련된 프로젝션 스팟의 오프셋 Δd 을 야기할 경우, 상기 스캐닝 미러에 의해 모듈레이트 되는 프로젝션 스팟은 상기 ±d/2 범위 내에서 폭 d 의 방향을 따라 상기 검출 슬릿에 대하여 수직으로 진동운동할 것이고, 다른 시점(time instants)에서의 상기 광 스팟 및 검출 슬릿 간의 위치적 관계는 상기 도면에서 개략적으로 도시된다. 일반적으로, 하나의 진동 사이클 내에서, 상기 스캐닝 미러는 높은 주파수에서 진동운동 하므로, 포지션 A가 상기 피드백 스퀘어 웨이브의 상승 엣지에서 샘플링되는 값과 대응되고, 포지션 B가 상기 피드백 스퀘어 웨이브의 하강 엣지에서 샘플링되는 값과 대응될 경우, 포지션 A 및 B에서 상기 스캐닝 미러의 진동각들은 크기가 같고 부호가 다르다고 생각될 수 있다. 따라서, 상기 스캐닝 미러의 진폭 θ 내의 차이는 (A-B)에 대한 영향 없이, (A+B)에 대해서만 영향을 미칠 것이다. 또한, 그것의 이론적 진폭값 θ0에 대한 스캐닝 미러의 실시간 진폭값 θi의 비율 Mi는 실제 전압값(Ai+Bi)의 이론적 전압값(A0+B0)에 대한 비율과 1:1 대응된다. 그러므로, Mi 및 Ni 간의 기능(즉, 피팅되는 다항식 Ni=f(Mi))은 상기 스캐닝 미러의 실시간 진폭 θi의 실시간 모니터링을 통해 미리 획득될 수 있다. 다음의 셀프-캘리브레이팅(self-calibrating) 측정에 있어서, 이상적인 전압값(A+B)은 스캐닝 미러의 모니터링되는 실시간 진폭값들 θi 및 실제로 샘플링되는 실시간 전압값들(Ai+Bi)에 기초하여 다항식 Ni=f(Mi)으로부터 획득될 수 있고, 그렇게 함으로써 측정 정확도 상에 영향을 미치는 스캐닝 미러 진폭 불안정성을 제거할 수 있다.
요약하면, 본원 발명에 따른 상기 진폭 모니터링 시스템, 포커싱 및 레벨링 장치, 및 디포커스 검출 방법에서는, 상기 스캐닝 미러의 진폭이 적응되고, 상기 미러의 실시간 진폭값들 및 상기 광검출기의 실시간 출력 전?流湧? 샘플링된다. 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si가 계산된 후, 상기 웨이퍼의 실시간 디포커스 양들 Hi가 기록된다. 그 후, 데이터베이스는 상기 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si 및 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양들 Hi에 기초하여 구축된다. 실제 측정에 있어서, 보상된 실제 디모듈레이션 결과 Sk를 계산하기 위해 상기 스캐닝 미러의 실제 진폭값 및 상기 광검출기의 실제 출력 전압값들이 실시간으로 샘플링된다. 선형보간법은 상기 웨이퍼 테이블의 실제 디포커스 양 Hk를 획득하기 위한 데이터베이스 검색에 이용된다. 이것은 장시간 동작에 의해 저하된 상기 스캐닝 미러의 안정성으로 인해 상기 포커싱 및 레벨링 장치의 웨이퍼 표면 디포커스 측정의 정확도가 저하지는 것을 방지한다.
앞서 언급한 설명은 본원 발명의 몇 가지 선호되는 실시예들을 제시한 것일 뿐, 어떠한 경우에도 그것의 범위를 제한하지 않는다. 해당 기술분야의 통상의 기술자에 의해 상기 개시내용에 비추어 만들어지는 모든 변화들 또는 변형들은 첨부된 청구항들에 제시되는 보호범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 스캐닝 미러 및 상기 스캐닝 미러가 심플 하모닉 모션(simple harmonic motion)을 수행하도록 구동시키기 위한 제어 모듈을 포함하고,
    상기 스캐닝 미러는 실시간으로 상기 스캐닝 미러의 진동각(oscillation angle)을 측정하기 위한 그레이팅 스케일과 함께 제공되는,
    진폭(amplitude) 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그레이팅 스케일은 그레이팅, 및 상기 그레이팅과 함께 이용하기 위한 그레이팅 리딩 헤드를 포함하는,
    진폭 모니터링 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 그레이팅은 상기 스캐닝 미러의 진동축(oscillation shaft) 내에 각인되는,
    진폭 모니터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 상기 스캐닝 미러가 드라이브 라인(drive line)을 통해 고정된 주파수에서 진동운동 하도록 구동시키고,
    상기 그레이팅 리딩 헤드는 실시간으로 상기 스캐닝 미러의 진동각을 독출하고, 피드백 라인을 통해 상기 진동각을 상기 제어 모듈로 피드백하도록 구성되는,
    진폭 모니터링 시스템.
  5. 광원(light source), 조명(illumination) 유닛, 프로젝션 슬릿(slit), 전면 렌즈 그룹, 후면 렌즈 그룹, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 정의된 진폭 모니터링 시스템, 검출 슬릿 및 광검출기(photodetector)를 포함하고,
    상기 진폭 모니터링 시스템 내의 스캐닝 미러는 심플 하모닉 모션 내에서 주기적으로 진동함으로써 광신호를 모듈레이트 하도록 구성되는,
    웨이퍼 테이블의 디포커스 양을 검출하기 위한 포커싱 및 레벨링 장치.
  6. 상기 스캐닝 미러에 의해 모듈레이트 되는 상기 광신호는, 상기 광검출기에 의해 수신되고, 디모듈레이션 및 신호 처리기에 의해 수행되는 디모듈레이션 보상(compensation) 대상이 되고,
    상기 스캐닝 미러의 진폭을 이론적 진폭값 θ0에 적응시키고, 상기 광검출기로부터 출력되는, 대응되는 이론적 전압값들을 기록하는 단계 1;
    상기 스캐닝 미러의 상기 진폭을 복수 회 적응시키고, 복수의 상기 스캐닝 미러의 실시간 진폭값들 θi 및 복수의 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si을 계산하기 위해 상기 광검출기로부터 출력되는 복수의 전압값들을 샘플링하고, 상기 웨이퍼 테이블을 단계적으로(stepwise) 디스플레이싱(displacing)하고, 복수의 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양들 Hi를 기록 - 상기 i는 1 에서 N 범위의 자연수임 - 하는 단계 2;
    상기 웨이퍼 테이블을 디스플레이싱 한 후, 복수의 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si 및 복수의 상기 웨이퍼 테이블의 실시간 디포커스 양들 Hi에 기초하여 데이터베이스를 구축하는 단계 3; 및
    실제 측정에 있어서, 상기 스캐닝 미러의 실제 진폭값 θk 및 보상된 실시간 디모듈레이션 결과 Sk를 계산하기 위해 상기 광검출기로부터 출력되는 실제 전압값들을 샘플링하고, 상기 데이터베이스를 검색함으로써 상기 웨이퍼 테이블의 실제 디포커스 양 Hk를 발견(finding) - 상기 k는 1에서 N 범위의 자연수임 - 하는 단계 4
    를 포함하는,
    제5항에 정의된 포커싱 및 레벨링 장치를 이용하는,
    디포커스 검출 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계 2는,
    상기 웨이퍼 테이블을 디스플레이싱 하기 전, 상기 웨이퍼 테이블이 양(positive)의 디포커스 한계 포지션 또는 음(negative)의 디포커스 한계 포지션으로 이동되는,
    디포커스 검출 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단계 3의 상기 데이터베이스는, 복수의 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들로부터 선택되는, 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 및 복수의 실시간 디포커스 양들 Hi - 선형 관계를 정의함 - 로부터 선택되는 실시간 디포커스 양들에 기초하여 구축되는,
    디포커스 검출 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 단계 4의 상기 데이터베이스는, 선형보간법(linear interpolation method)을 이용하여 검색되는,
    디포커스 검출 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 스캐닝 미러의 진폭값 θ는 θ=|α-β|/2에 따라 샘플링되는 상기 스캐닝 미러의 진동각들 α 및 β로부터 획득되고, 상기 진동각들 α 및 β는 상기 스캐닝 미러의 피드백 스퀘어 웨이브의 상승(rising) 엣지 및 하강(falling) 엣지와 각각 대응되고, 상기 광검출기로부터 출력되는 전압값들은 상기 스캐닝 미러의 피드백 스퀘어 웨이브의 상승 엣지 및 하강 엣지와 대응되는 전압값들 A 및 B를 포함하는,
    디포커스 검출 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    복수 회에 걸쳐 상기 스캐닝 미러의 진폭을 적응시키고, 복수의 상기 스캐닝 미러의 실시간 진폭값들 θi 및 복수의 보상된 실시간 디모듈레이션 결과들 Si를 계산하기 위해 광검출기로부터 출력되는 복수의 실시간 전압값들 Ai 및 Bi를 샘플링하는 단계 2는,
    중간지점 및 각각의 변화 후 값들로서, 상기 이론적 진폭값 θ0과 함께 상기 스캐닝 미러의 진폭을 최저 한계로부터 최고 한계까지 단계적으로 조정하고, 상기 스캐닝 미러의 현재(current) 실시간 진폭값 θi 및 상기 광검출기로부터 출력되는 현재 실시간 전압값들 Ai 및 Bi를 샘플링하는 단계;
    Mi=θi/θ0 및 Ni=(Ai+Bi)/(A0+B0)을 계산하고, 다항식 Ni=f(Mi)을 획득하기 위해 독립 변수로서의 Mi를 종속 변수로서의 Ni에 피팅(fitting) - 상기 A0 및 B0은 상기 광검출기로부터 출력되는 이론적 전압값들임 - 하는 단계; 및
    θi, Ai, Bi, θ0, A0, B0 및 상기 다항식의 계수에 기초하여, Si=(Ai-Bi)*f(θi/θ0)/(Ai+Bi)에 따라 상기 보상된 실시간 디모듈레이션 결과 Si를 계산하는 단계
    를 포함하는,
    디포커스 검출 방법.
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