KR20180010226A - 리소그래피 시스템의 적어도 하나의 미러의 위치를 결정하기 위한 위치 센서 디바이스 및 방법 - Google Patents

리소그래피 시스템의 적어도 하나의 미러의 위치를 결정하기 위한 위치 센서 디바이스 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리소그래피 시스템의 적어도 하나의 미러의 위치를 결정하기 위한 위치 센서 디바이스에 관한 것이다. 상기 위치 센서 디바이스는 미러에 결합되고, 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는 패턴을 제공하기 위한 패턴 제공 장치와, 제공된 패턴을 기록하기 위한 이미지 캡처 장치로서, 이미지 캡처 장치는 광학 시스템 및 이미지 센서를 갖고, 광학 시스템은 최대 99%의 강도 감쇠를 갖고 0.1/㎛ 내지 1/(250 ㎛)의 공간 주파수 범위에서 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수를 갖는 제공된 패턴을 이미지 센서 상에 이미징하도록 구성되는, 이미지 캡처 장치와, 기록된 패턴에 따라 미러의 위치를 결정하기 위한 이미지 평가 장치를 포함한다. 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는 패턴이 사용되기 때문에, 위치 센서 장치는 높은 측정 정확도를 제공할 수 있다. 본 발명은 또한 투영 시스템을 갖는 리소그래피 시스템, 및 리소그래피 시스템의 적어도 하나의 미러의 위치를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

리소그래피 시스템의 적어도 하나의 미러의 위치를 결정하기 위한 위치 센서 디바이스 및 방법
본 발명은 리소그래피 장치의 적어도 하나의 미러의 위치를 확인하기 위한 위치 센서 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 리소그래피 장치의 투영 시스템, 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.
우선권 출원 DE 10 2015 209 259.3호의 내용은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다.
마이크로리소그래피가 예를 들어, 집적 회로와 같은 마이크로구조화된 구성요소(microstructured component)를 제조하기 위해 사용된다. 마이크로리소그래피 프로세스는 조명 시스템 및 투영 시스템을 갖는 리소그래피 장치에 의해 수행된다. 조명 시스템에 의해 조명되는 마스크(레티클)의 이미지는 이 경우에 감광층(포토레지스트)으로 코팅된 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 투영 시스템에 의해 투영되고, 기판의 감광 코팅에 마스크 구조를 전사하기 위해, 투영 시스템의 이미지 평면 내에 배열된다.
집적 회로의 제조에 있어서 더욱 더 소형의 구조체를 위한 요구에 의해 추구되어, 0.1 nm 내지 30 nm의 범위, 특히 13.5 nm의 파장을 갖는 광을 사용하는 EUV 리소그래피 장치가 현재 개발중이다. 이러한 EUV 리소그래피 장치의 경우에, 대부분의 재료에 의한 이 파장의 광의 높은 흡수에 기인하여, 반사 광학 유닛, 즉 미러가 - 이전과 같이 - 굴절 광학 유닛, 즉 렌즈 요소 대신에 사용되어야 한다. 동일한 이유로, 빔 성형 및 빔 투영은 진공 내에서 수행되어야 한다.
미러는 예를 들어, 지지 프레임(힘 프레임)에 체결될 수도 있고, 최대 6 자유도로 각각의 미러의 이동, 및 따라서 특히 pm 범위에서 서로에 관하여 미러의 고도로 정확한 위치설정을 허용하기 위해, 적어도 부분적으로 조작가능 또는 경사가능한 것으로서 구성될 수도 있다. 이는 예를 들어, 열 영향의 결과로서, 예로서 리소그래피 장치의 동작 중에 발생하는 광학 특성의 변화가 보정될 수 있게 한다.
특히, 6 자유도로 미러를 변위시키기 위해, 제어 루프를 경유하여 작동되는 액추에이터가 미러에 할당된다. 각각의 미러의 경사각을 모니터링하기 위한 장치가 제어 루프의 부분으로서 제공된다.
문헌 WO 03/052511 A2호는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치 내의 이미징 디바이스를 개시하고 있다. 이미징 디바이스는 적어도 하나의 광학 요소 및 광학 요소의 위치를 조작하기 위한 선형 드라이브를 갖는 적어도 하나의 조작기를 갖는다. 여기서, 선형 드라이브는 이동축의 방향에서 서로에 대해 이동가능한 종동부 및 비종동부를 갖고, 여기서 이들 종동부 및 비종동부는 이동축에 적어도 대략 수직인 유효 방향을 갖는 기능 요소를 거쳐 그리고 이동축에 적어도 대략 평행한 유효 방향을 갖는 기능 요소를 거쳐 서로 적어도 간헐적으로 연결된다.
또한, 미러에 부착되는 기준 패턴을 광학 인코더에 의해 캡처하는 것이 공지되어 있다. 이러한 광학 인코더는, 서로에 관해 90°만큼 위상 시프트되어 있고 A-신호 및 B-신호라 또한 칭하는 저전압 신호를 공급하지만, 그러나 이들 위상 시프트된 전압 신호는 노이즈에 민감하다. 더욱이, 광학 인코더는 스위치 온 위치 또는 기준 위치에 관해 다치(multi-valued) 상대 위치(미세 위치)를 공급하지만, 고유 절대 위치(근사 위치)를 공급하지 않는다. 따라서, 추가의 위치 센서가 스위치 온 위치에 대해 요구된다.
이 배경으로, 본 발명의 목적은 리소그래피 장치의 적어도 하나의 미러의 위치의 확인을 개량하는 것이다.
이에 따라, 리소그래피 장치의 적어도 하나의 미러의 위치를 확인하기 위한 위치 센서 장치가 제안된다. 위치 센서 장치는, 미러에 결합되고 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는 패턴을 제공하기 위한 패턴 제공 디바이스와, 제공된 패턴을 캡처하기 위한 이미지 캡처 디바이스로서, 이미지 캡처 디바이스는 광학 유닛 및 이미지 센서를 갖고, 광학 유닛은 최대 99%의 강도 감쇠를 갖고 0.1/㎛ 내지 1/(250 ㎛)의 공간 주파수 범위에서 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수를 갖는 제공된 패턴을 이미지 센서 상에 이미징하도록 구성되는, 이미지 캡처 디바이스와, 캡처된 패턴에 따라 미러의 위치를 확인하기 위한 이미지 평가 디바이스를 갖는다.
본 발명의 위치 센서 장치는 제공된 패턴의 이미지를 캡처하고, 따라서 또한 이미지 기반 위치 센서 장치 또는 이미지 기반 위치 센서라 칭할 수도 있다.
적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는 패턴을 사용함으로써, 본 발명의 위치 센서 장치는 높은 측정 정확도를 제공할 수 있다. 여기서, 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수는 본 발명의 위치 센서 장치에 의해 보장된 위치 결정의 최소 정확도를 규정한다. 패턴이 단지 1/(500 ㎛)의 공간 주파수를 포함하더라도, 1 ㎛보다 훨씬 더 정확한 측정 정확도가 가능하다.
이미지 기반 위치 센서 장치를 경유하여, 이미지 캡처 디바이스에 대한 패턴 제공 디바이스의 스케일링 또는 경사와 같은 기생 효과를 또한 캡처하고, 이들을 또한 보상하는 것이 가능하다. 특히, 이미지 캡처 디바이스는 제공된 패턴의 디지털 이미지를 제공한다. 특히, 디지털 이미지는 미러의 위치에 대한 정보를 포함하거나 미러의 위치를 표현하는 전기 신호로서 또는 전기 신호 시퀀스로서 구체화된다.
더욱이, 이미지 캡처 디바이스는 디지털 위치 데이터를 형성하기 위해 캡처된 디지털 이미지의 신호 전처리를 수행하도록 구성될 수 있다. 이는 특히 이미지 평가 디바이스를 또한 포함할 수도 있는 외부 제어 장치와의 통신 중에 데이터 볼륨을 상당히 감소시킨다.
더욱이, 복수의 위치 센서 장치가 이들의 각각의 위치 데이터를 제어 장치에 전달하기 위해 공통 데이터 라인을 공유하게 하는 것이 또한 가능하다. 예로서, 위치 데이터는 디지털 위치 데이터이다. 여기서, 예를 들어, 데이터 버스가 사용될 수 있다.
특히, 캡처된 패턴을 표현하는 측정 신호는 이미지 캡처 디바이스에 의해 측정점에서 미리 디지털화된다. 이에 따라, 더 이상 노이즈에 민감한 전압 신호를 생성하여 전달할 필요가 없다.
특히, 패턴은 처리된 표면을 의미하는 것으로 이해되어야 하고, 여기서 처리된 표면은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수의 정보 콘텐트를 갖는다. 예로서, 처리된 표면은 금속 처리된 표면 또는 인쇄된 표면이다. 예로서, 금속 처리된 표면은 밀링 또는 연삭에 의해 생성될 수 있다. 예로서, 패턴의 재료는 금속, 실리콘 또는 유리일 수 있다. 예로서, 패턴은 미러의 캐리어 구조체의 금속 처리된 표면으로서 또한 구체화될 수 있다. 캐리어 구조체의 표면의 구조화 및 따라서 패턴의 정보 콘텐트는 예를 들어 캐리어 구조체를 밀링 또는 연삭함으로써 형성된다. 예로서, 패턴은 또한 리소그래피에 의해 생성된 패턴일 수 있다.
특히, 이미지 평가 디바이스는 디지털 회로 또는 디지털 구성요소에 집적된다.
동일한 집적 구성요소 내의 집적에 의해 공간을 절약하는 것이 가능하다. 광원, 신호 처리 유닛, 및 바람직하게는 검출부의 광검출기도 역시 동일한 집적 구성요소에 제공되어 있는 결과로서, 적어도 하나의 미러의 위치를 매우 신속하게 설정하는 것이 가능하다. 집적 구성요소 내의 공간 풀링(pooling)은 특히 매우 고속의 신호 처리를 허용한다. 집적 구성요소 내의 단축된 신호 경로는 더욱이, 결함에 대한 민감성의 감소의 장점을 유도한다.
집적 구성요소는 캐리어 인쇄 회로 기판 상에 또는 복수의 캐리어 인쇄 회로 기판 상에 배열된 다수의 집적 회로 및/또는 부분을 갖는 배열체를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 집적 구성요소는 또한 집적 센서 전자기기라 칭할 수 있다.
신호 처리 유닛은 예를 들어, 집적 회로로서 실시될 수 있다. 캐리어 인쇄 회로 기판 상에 배열된 부분의 예는 광원이다. 예로서, 캐리어 인쇄 회로 기판은 세라믹 회로 기판을 포함한다.
본 경우에, "집적 회로"는 단일의 반도체 기판(웨이퍼) 상에 배열된 전자 회로(모노리식 회로라 또한 칭함)를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
예로서, 디지털 회로는 프로그램가능 디지털 회로(필드 프로그램가능 게이트 어레이, FPGA) 또는 응용 주문형 디지털 회로(응용 주문형 집적 회로, ASIC)이다.
이미지 캡처 디바이스는 광학 신호(패턴의 부분인 광)를 전기 신호로 변환하는 적어도 하나의 감광 요소를 포함한다. 적어도 하나의 감광 요소는 바람직하게는 집적 구성요소의 요소이다. 예로서, 다수의 집적 구성요소를 갖는 카메라가 제공될 수 있고, 각각의 집적 구성요소는 각각의 경우에 하나의 미러를 모니터링하도록 구성된다.
이미지 캡처 디바이스는 광학 유닛 및 이미지 센서를 갖고, 광학 유닛은 최대 99%의 강도 감쇠를 갖고 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수로 제공된 패턴을 이미지 센서 상에 이미징하도록 구성된다.
유리하게는, 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수는 위치 결정의 최소 정확도를 규정한다. 최대 99%의 강도 감쇠는 최소 콘트라스트를 보장한다. 예로서, 이미지 센서는 카메라로서 구체화된다. 예로서, 카메라는 단렌즈 카메라일 수 있다. 카메라는 또한 다중 구경 카메라(multi-aperture camera), 즉 특히 마이크로 집적을 위해 유리한 렌즈 요소 어레이를 갖는 카메라로서, 또는 플렌옵틱 카메라(plenoptic camera)로서 구체화될 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 이미지 센서 및 이미지 평가 디바이스는 동일한 집적 구성요소 내에 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 패턴 제공 디바이스는 미러 위치의 근사 결정을 위한 제1 패턴 성분 및 미러의 위치의 미세 결정을 위한 제2 패턴 성분을 갖는 패턴을 제공하도록 구성된다. 여기서, 제2 패턴 성분은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 이미지 센서, 이미지 평가 디바이스, 및 패턴 제공 디바이스를 노광하기 위한 광원이 집적 구성요소 내에, 특히 동일한 집적 구성요소 내에 제공된다. 따라서, 패턴은 유리하게는 측정점에서 로컬하게 제공되어 있는 광원에 의해 노광가능하다. 따라서, 광학 도파로를 경유하는 광 전송을 생략하는 것이 가능한데, 상기 광 전송은 잠재적으로는 위치 캡처의 정확도를 손상시킨다. 비용 절약이 또한 광학 도파로의 생략에 기인하여 발생한다.
더욱이, 광원은 바람직하게는 측정 유닛을 노광하기 위한 변조된 광빔을 제공하도록 구성된다. 특히, 변조된 광빔은 사인곡선형 또는 펄스형이다. 광원을 위한 드라이버 회로가 진공 하우징 내에 또는 진공 하우징 외부에 제공될 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 패턴 제공 디바이스는 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는 주기적 패턴을 갖는 패턴을 제공하도록 구성된다.
예로서, 주기적 패턴은 사인곡선형 패턴, 직사각형 패턴 또는 처프(chirp) 신호 패턴이다. 주기적 패턴은 특히 미러의 위치의 미세 결정을 위해 유리하다.
다른 실시예에 따르면, 패턴 제공 디바이스는, 미러의 위치의 근사 결정을 위한 미리결정된 구배를 갖고 미러의 위치의 미세 결정을 위한 주기적 패턴을 갖는 라인을 갖는 패턴을 제공하도록 구성되고, 상기 주기적 패턴은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는다.
미리결정된 구배를 갖는 라인을 갖는 패턴은 유리하게는 미러의 절대 위치의 근사 결정을 위해 적합하다. 따라서, 미러의 스위치 온 위치의 근사 결정을 위한 개별 센서가 더 이상 요구되지 않는다. 라인의 미리결정된 구배는 엄격하게 단조적인데, 특히 예를 들어 선형 상승 또는 선형 하강한다.
다른 실시예에 따르면, 패턴 제공 디바이스는 주기적 패턴이 배열되어 있는 제1 패턴 성분, 및 미리결정된 구배를 갖는 라인이 배열되어 있는 제2 패턴 성분을 갖는 패턴을 제공하도록 구성되고, 상기 제2 패턴 성분은 제1 패턴 성분으로부터 분리되어 있다.
따라서, 미러의 위치의 미세 결정 및 근사 결정의 모두는 유리하게는 단지 하나의 패턴에 의해 성취될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 패턴 제공 디바이스는 미리결정된 구배를 갖는 라인이 주기적 패턴 상에 중첩되는 이러한 방식으로 패턴을 제공하도록 구성된다.
여기서도, 미러의 위치의 미세 결정 및 근사 결정의 모두는 유리하게는 단지 하나의 패턴에 의해 얻어질 수 있다. 더욱이, 더 많은 영역이 주기적 패턴을 위해 이용가능하기 때문에, 미러의 위치를 미세 결정할 때 이 패턴의 경우에 향상된 신호 대 노이즈비가 나타난다.
다른 실시예에 따르면, 주기적 패턴은 사인곡선형 패턴, 직사각형 패턴 또는 처프 신호 패턴이다.
저복잡성에 기인하여 사인곡선형 패턴을 평가하는 것이 용이하다. 직사각형 패턴은 간단하고 비용 효과적인 방식으로 생성될 수 있다. 특히 발생하는 고조파를 필터링하기 위해, 사인곡선형 패턴에 비교될 때 약간 더 많은 지출이 평가를 위해 요구될 수도 있다.
처프 패턴은 기준 패턴에 관하여 위치 변위를 위한 매우 정확한 결정을 허용하지만, 특히 상관에 의해 실행되는 평가의 증가된 복잡성을 갖는다. 따라서, 처프 패턴은 패턴의 변위가 단지 확인될 미러의 위치의 방향에서만 매우 정확하게 발생하면 특히 적합하다.
다른 실시예에 따르면, 이미지 평가 디바이스는 캡처된 패턴의 푸리에 변환에 의해, 특히 이산 푸리에 변환에 의해 미러의 위치를 결정하도록 구성된다.
이산 푸리에 변환에 의해 미러의 위치를 미세 결정하는 것은 특히 주기적 패턴의 경우에, 저복잡성에 기인하여 적은 지출로 수행될 수 있다. 더욱이, 미러의 위치의 미세 결정은 패턴의 공간 주파수가 공지되어 있으면, 푸리에 변환의 프리-프로덕트(pre-product) - 복소 푸리에 계수 - 에 의해 미리 가능하다. 유리하게는, 이미지 캡처 디바이스와 패턴 제공 디바이스 사이의 회전은 또한 특히 2차원 이산 푸리에 변환(2D-DFT)인 이산 푸리에 변환에 의해 또한 캡처가능하다. 패턴의 회전은 푸리에 변환에서 대응 회전을 유도한다. 이산 푸리에 변환(DFT)은 공간적 이산, 주기적으로 연속된 미세 신호를 진폭 이미지 및 위상 이미지를 갖는 이산 복소 주파수 스펙트럼 상에 맵핑하는 푸리에 변환이다. 2차원 이산 푸리에 변환(2D-DFT)의 경우에, 주파수 변환은 결정될 미러의 위치의 방향에서 그리고 또한 그에 수직으로 실행된다. 캡처된 패턴은 결정될 미러의 위치의 방향에서 그리고 그에 수직으로 공간 주파수를 갖는다. 이들은 진폭 이미지에서 이들 공간 주파수에 대응하는 주파수 점의 최대값으로서 나타난다. 이들 주파수 점에서, 미러의 미세 위치는 위상 이미지로부터 수집될 수 있다.
초점의 약간의 변화는, 진폭 이미지의 최대값이 명백하게 로컬화가능하면, 이미지 캡처 디바이스와 간섭하지 않는다. 비교적 큰 초점 변화의 경우에, 최대값을 경유하여 진폭 이미지의 공간 주파수의 로컬화는 노이즈에 의해 더 문제가 되고(afflicted), 이는 따라서 또한 이들 공간 주파수에서 위상 이미지의 판독에 적용가능하다. 그러나, 디포커싱은 또한 이미징 중에 타겟화된 안티앨리어싱(anti-aliasing)을 위해 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 이미지 평가 디바이스는 푸리에 변환의 진폭의 최대값으로부터 캡처된 패턴의 공간 주파수를 유도하고 유도된 공간 주파수에서 푸리에 변환의 위상으로부터 기준 위치에 관한 패턴의 변위를 유도하도록 구성된다.
캡처된 패턴의 변위는 유리하게는, 확인될 캡처된 패턴의 공간 주파수에서 푸리에 변환의 진폭이 최대값이고 이 공간 주파수에서 푸리에 변환의 위상이 캡처된 패턴의 변위에 대응하기 때문에, 푸리에 변환에 의해 결정가능하다. 그러나, 푸리에 변환은 유리하게는 또한, 공간 주파수의 변화가 캡처된 패턴의 스케일링(스케일의 변화)에 그리고 이미지 캡처 디바이스와 패턴 제공 디바이스 사이의 거리의 변화에 대응하기 때문에, 이미지 캡처 디바이스와 패턴 제공 디바이스 사이의 거리 또는 거리의 변화를 캡처하고 보상할 수 있다. 이에 따라, 패턴의 스케일링은 푸리에 변환의 그에 대향하는 스케일링으로 표현된다. 미러의 위치를 결정할 때 너무 강한 교란은 오버아칭(overarching) 시스템, 예를 들어 투영 시스템에 할당된 제어 장치에 대한 결함으로서 보고될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 이미지 평가 디바이스는 고정된 공간 주파수를 갖는 패턴의 경우에 푸리에 변환의 위상으로부터만 미러의 위치를 유도하도록 구성된다.
이는 푸리에 변환의 진폭 이미지 내의 캡처된 패턴의 공간 주파수를 결정하는 것을 생략하는 것이 가능하기 때문에, 미러의 미세 위치의 용이한 결정을 용이하게 한다.
다른 실시예에 따르면, 이미지 평가 디바이스는 라돈 변환(Radon transform)에 의해 미러의 위치를 결정하도록 구성된다.
캡처된 이미지 자체로부터보다 캡처된 이미지의 라돈 변환으로부터, 라인, 특히 주기적 패턴 상에 중첩된 미리결정된 구배를 갖는 라인을 수집하는 것이 더 용이하다. 이러한 라인은 최대값을 갖는 라돈 변환의 점(θ, r)으로서 캡처된 이미지의 라돈 변환에서 자체로 명시된다. 이 점의 좌표는 결정될 라인의 경사각(θ) 및 위치(r)에 대응한다. 위치(r)는 미러의 절대 또는 근사 위치를 위한 척도이다. 라돈 변환의 칼럼은 방향(θ)에서 기록된 이미지의 투영[F(r)]에 대응한다.
다른 실시예에 따르면, 이미지 평가 디바이스는 투영 슬라이스 법칙(projection-slice theorem)을 사용하여 라돈 변환에 의해 미러의 위치를 결정하도록 구성된다.
투영-슬라이스 법칙에 의해, 많은 지출을 갖는 캡처된 이미지로부터 결정될 라돈 변환은 미리 이용가능한 2차원 푸리에 변환으로부터 더 용이하게 수집될 수 있다. 투영-슬라이스 법칙에 따르면, 투영[F(r)]의 1차원 푸리에 변환은 각도(θ)에서 캡처된 이미지의 2차원 푸리에 변환에서 슬라이스로부터 수집될 수 있다. 따라서, 라돈 변환을 구성하기 위해 요구되는 투영[F(r)]은 캡처된 이미지의 미리 이용가능한 극좌표 변환된 2차원 푸리에 변환으로부터 r-방향에서 역 푸리에 변환에 의해 확인가능하다.
특히, 라돈 변환은 단지 주기적 패턴의 공칭각 주위의 작은 각도 영역에서 실행되는데, 이는 라돈 변환의 중간 상태로서 요구되는 극좌표 변환이 캡처된 이미지의 서브화소 그레이스케일 값의 판독을 요구하기 때문이고, 이는 디지털 이미지 평가를 위해 불리하다.
다른 실시예에 따르면, 패턴 제공 디바이스, 이미지 캡처 디바이스 및 이미지 평가 디바이스는 진공 하우징 내에 배열된다.
또한, 리소그래피 장치의 투영 시스템이 제안된다. 투영 시스템은 다수의(N2) 작동가능한 미러를 포함하는 복수의(N1) 미러로서, 여기서 N2≤N1인, 복수의(N1) 미러, 및 복수의(N3) 위치 센서 장치를 포함하고, 여기서 각각 다수의(N4) 위치 센서 장치가 작동가능한 미러 중 하나에 할당되고, 여기서 N3 = N4·N2이다.
예로서, 투영 시스템의 복수의(N1) 미러는 총 6개이다(N1 = 6). 예로서, 투영 시스템의 작동가능한 미러의 수(N2)는 총 5개이다(N2 = N1-1 = 6). 각각의 N2개의 작동가능한 미러에 할당된 투영 센서 장치의 수(N4)는 예를 들어 총 6개이다(N4 = 6; N3 = 30).
투영 시스템의 실시예에 따르면, N2≤N3≤6·N2이다.
본 실시예에 따르면, 각각의 액추에이터 미러에 할당된 것은 6개 아니라, 더 적은 위치 센서 장치이다. 이러한 것은 이미지 기반 위치 센서 장치가 본 발명의 경우에 사용되기 때문에 가능하다. 본 발명의 이미지 기반 위치 센서 장치는 복수의 자유도에 대한 포괄적인 정보를 공급한다. 그 결과, 특히 위치 센서 장치의 조립 위치에 따라, 6개 미만의 위치 센서 장치로 6개의 자유도를 측정하는 것이 가능하다. 따라서, 더 적은 수의 위치 센서 장치를 설치하는 것이 가능하다. 이는 비용의 상당한 감소를 야기한다. 또한, 조립을 위한 지출이 감소된다. 예로서, 3개의 이미지 기반 위치 센서 장치를 사용하여 작동가능 시스템의 6개의 자유도를 캡처하는 것이 가능하다.
특히, 리소그래피 장치는 EUV 또는 DUV 리소그래피 배열체이다. EUV라는 것은 "극자외선"을 의미하고 0.1 내지 30 nm의 작업광의 파장을 칭한다. DUV라는 것은 "심자외선"을 의미하고 30 내지 250 nm의 작업광의 파장을 칭한다.
더욱이, 전술된 바와 같은 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제안된다.
더욱이, 리소그래피 장치의 적어도 하나의 미러의 위치를 설정하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 이하의 단계:
미러에 결합된 패턴을 제공하는 단계로서, 상기 패턴은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는, 패턴을 제공하는 단계와, 제공된 패턴을 이미지 캡처 디바이스에 의해 캡처하는 단계로서, 이미지 캡처 디바이스는 광학 유닛 및 이미지 센서를 갖고, 광학 유닛은 최대 99%의 강도 감쇠를 갖고 0.1/㎛ 내지 1/(250 ㎛)의 공간 주파수 범위에서 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수를 갖는 제공된 패턴을 이미지 센서 상에 이미징하도록 구성되는, 제공된 패턴을 캡처하는 단계와, 캡처된 패턴에 따라 미러의 위치를 확인하는 단계를 포함한다.
제안된 장치에 대해 설명된 실시예 및 특징은 제안된 방법에 대응적으로 적용가능하다.
본 발명의 다른 가능한 구현예는 예시적인 실시예에 관련하여 전술된 또는 후술된 특징 또는 실시예의 명시적으로 언급되지 않은 조합을 또한 포함한다. 이와 관련하여, 통상의 기술자는 또한 본 발명의 각각의 기본 형태의 개량 또는 추가로서 개별 양태를 추가할 것이다.
본 발명의 다른 유리한 구성 및 양태는 후술되는 본 발명의 예시적인 실시예의 그리고 종속항의 주제이다. 이어지는 본문에서, 본 발명이 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 기초하여 더 상세히 설명된다.
도 1은 EUV 리소그래피 장치의 개략도를 도시하고 있다.
도 2는 리소그래피 장치의 적어도 하나의 미러의 위치를 확인하기 위한 위치 센서 장치의 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
도 3은 할당된 제어 장치를 갖는 투영 시스템의 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
도 4는 미러의 위치의 미세 결정을 위한 패턴(사인곡선형 패턴)의 실시예를 도시하고 있다.
도 5는 도 4의 사인곡선형 패턴의 강도 분포를 도시하고 있다.
도 6 및 도 7은 도 4의 패턴을 기록할 때 위치 센서 장치의 시뮬레이션 결과를 도시하고 있다.
도 8은 도 4의 사인곡선형 패턴에 관하여 회전되고 스케일링되어 있는 사인곡선형 패턴의 예를 도시하고 있다.
도 9는 도 8의 회전되고 스케일링된 사인곡선형 패턴을 위한 2차원 이산 푸리에 변환(2D-DFT)을 도시하고 있다.
도 10은 미러의 위치의 미세 결정을 위한 패턴의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 11은 도 10의 패턴의 강도 분포를 도시하고 있다.
도 12는 미러의 위치의 근사 결정 및 미세 결정을 위한 패턴의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 13은 미러의 위치의 근사 결정 및 미세 결정을 위한 패턴의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 14는 도 13의 이미지 섹션의 라돈 변환을 도시하고 있다.
도 15는 리소그래피 장치의 적어도 하나의 미러의 위치를 확인하기 위한 방법의 실시예를 도시하고 있다.
동일한 요소 또는 동일한 기능을 갖는 요소는 아무것도 지시되어 있지 않으면, 도면에서 동일한 도면 부호를 구비하고 있다. 도면의 도시는 반드시 실제 축적대로 도시되어 있는 것은 아니라는 것이 또한 주목되어야 한다.
도 1은 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)을 포함하는 EUV 리소그래피 장치(100A)의 개략도를 도시하고 있다. EUV라는 것은 "극자외선"을 의미하고 0.1 내지 30 nm의 작동광의 파장을 칭한다. 빔 성형 및 조명 시스템(102) 및 투영 시스템(104)은 진공 하우징 내에 각각 제공되고, 각각의 진공 하우징은 더 이상 구체적으로 표현되지 않는 진공배기 장치의 도움으로 진공배기된다. 진공 하우징은 예를 들어, 전기 제어기 등이 제공되어 있는, 더 이상 상세히 예시되지 않는 기계룸에 의해 둘러싸인다.
EUV 리소그래피 장치(100A)는 EUV 광원(106A)을 포함한다. 예를 들어, EUV 범위(극자외선 범위)의, 즉 예를 들어, 5 nm 내지 30 nm의 파장 범위의 방사선(108A)을 방출하는 플라즈마 소스가 예를 들어 EUV 광원(106A)으로서 제공될 수도 있다. 빔 성형 및 조명 시스템(102)에서, EUV 방사선(108A)이 포커싱되고 원하는 동작 파장이 EUV 방사선(108A)으로부터 필터링된다. EUV 광원(106A)에 의해 생성된 EUV 방사선(108A)은 공기를 통한 비교적 낮은 투과율을 갖고, 이 이유로 빔 성형 및 조명 시스템(102) 내의 그리고 투영 시스템(104) 내의 빔 안내 공간이 진공배기된다.
도 1에 도시되어 있는 빔 성형 및 조명 시스템(102)은 5개의 미러(110, 112, 114, 116, 118)를 갖는다. 빔 성형 및 조명 시스템(102)을 통해 통과한 후에, EUV 방사선(108A)은 포토마스크(레티클)(120) 상에 유도된다. 레티클(120)은 마찬가지로 반사 광학 요소로서 형성되고, 시스템(102, 104) 외부에 배열될 수 있다. 더욱이, EUV 방사선(108A)은 미러(136)에 의해 레티클 상에 조향될 수도 있다. 레티클(120)은 투영 시스템(104)에 의해 축소된 방식으로 웨이퍼(122) 등 상에 이미징되는 구조를 갖는다.
투영 시스템(104)은 웨이퍼(122) 상에 레티클(120)을 이미징하기 위한 6개의 미러(M1 내지 M6)를 갖는다. 이 경우에, 투영 시스템(104)의 개별 미러(M1 내지 M6)는 투영 시스템(104)의 광축(124)에 관련하여 대칭으로 배열될 수도 있다. EUV 리소그래피 장치(100A)의 미러의 수는 표현되어 있는 수에 한정되는 것은 아니라는 것이 주목되어야 한다. 더 많거나 또는 더 적은 수의 미러가 또한 제공될 수 있다. 더욱이, 미러(M1 내지 M6)는 일반적으로 빔 성형을 위해 이들의 전방측에서 만곡된다.
투영 시스템(104)은 미러(M1 내지 M6) 중 하나의 위치를 결정하기 위한 다수의 위치 센서 장치(140)를 더 갖는다. 일반성을 잃지 않고 그리고 간단화된 도시의 이유로, 도 1은 하나의 위치 센서 장치(140)를 도시하고 있다.
투영 시스템(104)이 6개의 미러(N1 = 6)를 갖고, 그 중 5개의 미러가 작동될 수 있고(N2 = 5) 작동가능한 미러의 각각이 6개의 위치 센서 장치(N4 = 6)가 할당될 수 있다는 예시적인 가정하에서, 30개의 투영 시스템(104) 내의 위치 센서 장치(140)의 수(N3)가 얻어진다(N3 = N4·N2 = 6·5 = 30).
위치 센서 장치(140)에 관한 상세는 도 2 내지 도 14를 참조하여 더 상세히 설명된다.
이를 위해, 도 2는 리소그래피 장치의 미러의, 예를 들어 리소그래피 장치(100)의 투영 시스템(104)의 미러(M4)의 위치를 확인하기 위한 위치 센서 장치(140)의 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
도 2의 위치 센서 장치(140)는 패턴 제공 디바이스(150), 이미지 캡처 디바이스(160) 및 이미지 평가 디바이스(170)를 포함한다. 위치 센서 장치(140)는 또한 이미지 기반 위치 센서 장치(140) 또는 이미지 기반 위치 센서라 칭할 수도 있다.
패턴 제공 디바이스(150)는 미러(M4)에 결합되는데, 예를 들어 미러(M4)의 에지에 기계적으로 체결된다. 패턴 제공 디바이스(150)는 패턴(P1 내지 P5)(도 4, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9 참조)을 제공하도록 구성되고, 여기서 패턴(P1 내지 P5)은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는다. 이미지 캡처 디바이스(160)는 패턴 제공 디바이스(150)에 의해 제공된 패턴(P1 내지 P5)을 캡처하도록 구성된다. 예로서, 이미지 캡처 디바이스(160)는 광학 유닛(161) 및 이미지 센서(162)를 갖는다. 광학 유닛(161)은 최대 99%의 강도 감쇠를 갖고 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수로 제공된 패턴(P1 내지 P5)을 이미지 센서(162) 상에 이미징하도록 구성된다.
특히, 이미지 센서(162) 및 이미지 평가 디바이스(170)는 집적 구성요소(200)에, 특히 단일의 집적 구성요소(200)에 제공된다. 예로서, 집적 구성요소(200)는 FPGA 또는 ASIC을 포함한다. 집적 구성요소(200)는 이미지 캡처 디바이스(160)(적어도 부분적으로), 이미지 평가 디바이스(170), 및 바람직하게는 광빔으로 패턴 제공 디바이스(150)를 조사하기 위한 광원(180)이 그 위에 배열되어 있는 캐리어 인쇄 회로 기판(190)을 포함한다. 특히, 광원(180)은 또한 캐리어 인쇄 회로 기판(190) 상에 배열된다. 예로서, 캐리어 인쇄 회로 기판(190)은 세라믹으로부터 제조된다. 또한, 차단 캐패시터(도시 생략)가 캐리어 인쇄 회로 기판(190) 상에 배열될 수도 있다. 차단 캐패시터는 특히 탈가스에 대해 보호하는 층을 구비한다.
이미지 센서(162)는 특히, 카메라, 예를 들어 단렌즈 카메라 또는 다중 구경 카메라를 포함한다. 대안적으로, 이미지 센서(162)는 또한 렌즈 요소 어레이를 갖는 카메라를 포함할 수도 있다. 렌즈 요소 어레이를 갖는 이러한 카메라는 특히 마이크로 집적을 위해 유리하다. 더욱이, 이미지 센서(162)는 또한 플렌옵틱 카메라를 포함할 수도 있다.
특히, 패턴 제공 디바이스(150)는 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는 주기적 패턴을 갖는 패턴(P1 내지 P5)을 제공하도록 구성된다. 이러한 주기적 패턴의 예는 도 4, 도 8, 도 10, 도 12 및 도 13에 도시되어 있다. 예로서, 주기적 패턴(P1 내지 P5)은 사인곡선형 패턴(P1, P2, P4), 직사각형 패턴 또는 처프 신호 패턴(P3, P5)일 수 있다. 예로서, 패턴 제공 디바이스(150)는 미러(M4)에 결합된 프레임(도시 생략) 및 프레임에 배열되거나 체결된 패턴(P1 내지 P5)을 포함한다.
또한, 패턴 제공 디바이스(150)는, 미러(M4)의 위치의 근사 결정을 위한 미리결정된 구배(θ)를 갖고 미러(M4)의 위치의 미세 결정을 위한 주기적 패턴(P6)을 갖는 라인(L)을 갖는 패턴(P4, P5)을 제공하도록 구성될 수 있고, 상기 주기적 패턴은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는다. 이러한 패턴(P4, P5)의 예는 도 12 및 도 13에 도시되어 있고, 이하에 더 상세히 설명된다.
도 3은 할당된 제어 장치(300)를 갖는 투영 시스템(104)의 실시예의 개략도를 도시하고 있다. 도 3에 도시된 위치 센서 장치(140)는, 특히 이미지 평가 디바이스(170)가 투영 시스템(104)의 진공 하우징(137) 내에 배열되지 않고 대신에 투영 시스템(104)에 할당된 제어 장치(300) 내에 집적된다는 점에서, 도 2의 실시예와 상이하다.
또한, 도 3은 예를 들어, FPGA로서 또는 ASIC으로서 구체화되고 캐리어 인쇄 회로 기판(190) 상에 배열되는 제어 유닛(210)을 도시하고 있다. 제어 유닛(210)은 광원(180)을 위한 광원 드라이버를 또한 포함할 수도 있다. 더욱이, 제어 유닛(210)은 캡처된 패턴(P1 내지 P5)을 전처리하는데 사용되는 수단을 가질 수도 있다. 예로서, 제어 유닛(210)은 이미지 캡처 디바이스(160)에 의해 캡처된 패턴(P1 내지 P5)으로부터 전처리된 전기 이미지 신호(PS)를 생성할 수 있다. 이미지 신호 또는 위치 신호(PS)는 이어서 진공 관통 구멍 장치(220)를 경유하여, 플러그인 접속 기부(230) 및 데이터 라인(L1)을 경유하여 제어 장치(300)에 전달된다.
특히, 제어 장치(300)는 제어 유닛(210)으로부터 이미지 신호 또는 위치 신호(PS)의 스트림을 디코딩하기 위한 프로토콜 디코더(301)를 포함한다. 프로토콜 디코더(301)의 하류측에 배치된 이미지 평가 디바이스(170)는 미러(M4)의 위치를 확인하기 위해 디코딩된 이미지 스트림을 평가한다.
더욱이, 제어 장치(300)는, 전력 공급의 목적으로, 투영 시스템(104)의 진공 하우징(137) 내에 배열된 전자 구성요소(200)에 접속되어 있는 전력 공급 장치(302)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단지 2개의 라인(L1, L2), 즉 이미지 신호 또는 위치 신호(PS)를 제어 장치(300)에 전송하기 위한 데이터 라인(L1), 및 전력 공급 장치(302)로부터 집적 구성요소(200)로 전력을 송전하기 위한 전력 라인(L2)만이 진공 관통 구멍 장치(220)를 통해 안내된다.
도 4는 미러(M4)의 위치의 미세 결정을 위한 패턴(P1)의 제1 실시예를 도시하고 있다.
도 4의 패턴(P1)은 사인곡선형 패턴이고, 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는다. 이와 관련하여, 도 5는 도 4의 사인곡선형 패턴(P1)의 강도 분포(I1)를 도시하고 있다.
공간 주기 길이는 1/k이고, 공간 주파수는 k이다. 예로서, 공간 주기 길이는 32 ㎛(1/k = 32 ㎛)이다.
도 6 및 도 7은 도 4의 패턴(P1)을 기록할 때 위치 센서 장치(140)의 시뮬레이션 결과를 도시하고 있다.
시뮬레이션 결과는 이하의 가정에 기초한다: 도 4의 패턴(P1)에서 공간 주기 길이(1/k)는 32(1/k = 32)이다. 샘플링 주기는 4 ㎛이다. 다음에, 64 화소의 경우에, 도 4의 이미지폭은 64·4 ㎛ = 256 ㎛에 대응한다. 이미지 치수는 이미지 캡처 디바이스(160)의 64·32 화소이다. 도 6 및 도 7에서 시뮬레이션 결과는 각각 4/16 ㎛(4/16 ㎛ = 0.25 ㎛)을 갖는 128개의 변위 스텝의 경우에 발생한다. 128개의 변위 스텝 각각에 걸쳐, 도 6은 -16 ㎛ 내지 +16 ㎛ 사이에 있는 ㎛ 단위의 위치를 도시하고 있고, 도 7은 규칙적으로 0.25 ㎛인 위치 증분을 도시하고 있다.
도 6 및 도 7에서, 위치 센서(140)가 미리결정된 미세 위치(F)를 정확하게 캡처하는 것을 식별하는 것이 가능하다. 인코더의 경우에서와 같이, 위상 점프가 또한 사인곡선형 패턴의 다치 특성에 기인하여 식별될 수 있다(스텝 58에서). 스텝 0.25 ㎛은 규칙에 따라 측정된다(도 7 참조). 도 7의 위치 증분의 곡선은 0.25 ㎛으로 일정해야 한다 - 변위 스텝 58에서 위상 점프는 제외. 거기서, 시뮬레이션에서 이미지 생성 프로세스에 의해 설명될 수 있는 계통적 에러를 관찰하는 것이 가능하다. 이들 효과는 재현가능하기 때문에, 이들 에러는 캘리브레이팅되고 따라서 계산에 의해 제거될 수 있다.
실제로, 패턴(P1) 또는 기준 패턴은 이미지 캡처 디바이스(160), 특히 카메라에 대해 이동하여, 스케일의 변화, 예를 들어 사인곡선형 패턴의 스케일링, 및/또는 이미지 캡처 디바이스(160)의 약간의 회전이 측정될 이동에 추가하여 발생할 수도 있게 된다. 이는 간단한 1차원 신호 프로세싱에 기초하는 인코더의 경우에 측정 에러를 유도할 수도 있다. 본 발명의 이미지 기반 위치 센서(140)에 있어서, 이들 효과는 검출 중에, 또는 오버아칭 시스템, 예를 들어 투영 시스템(104)의 제어 장치(300)에 결함으로서 보고된, 너무 강한 교란의 경우에 보상될 수 있다.
여기서, 신호 평가는 사인곡선형 패턴의 기본 주파수의 위치가 더 이상 고정된 것으로 고려되지 않는 이러한 방식으로 수행될 수 있다. 사인곡선형 패턴의 기본 주파수는 로컬화되고 있는 카메라 이미지의 2D 절대값 스펙트럼 내의 최대값에 의해 이미지 프로세싱에 의해 검출될 수 있다. 예를 들어, 거리의 변화에 의한 패턴의 스케일링은 2차원 이산 푸리에 변환(2D-DFT)에서 역스케일링에서 자체로 명시된다. 회전은 2차원 이산 푸리에 변환(2D-DFT)의 대응 회전을 유도한다.
이와 관련하여, 도 8은 도 4의 사인곡선형 패턴(P1)에 관하여 각도(α)만큼 회전되고 1.1의 팩터만큼 스케일링된 사인곡선형 패턴(P2)의 예를 도시하고 있다. 사인 함수의 스케일링은 복수의 인스턴스가 서로의 옆에 복제되도록 이미징되면 x-방향 또는 y-방향에서 더 이상 주기적이지 않은 이미지를 유도한다. 그러나, 이는 서로에 관하여 최대값(C)의 위치가 영향을 받지 않는 누설 효과에 기인하여 도 9의 2D-DFT의 최대값(C)으로부터 워싱아웃(washing out)을 유도한다.
상기에 예시된 바와 같이, 도 4 및 도 8의 패턴(P1, P2)은 사인곡선형 패턴이다. 직사각형 패턴이 또한 대안으로서 사용될 수 있다. 직사각형 패턴은 이들이 산업적으로 간단한 방식으로 그리고 따라서 저비용으로 생성될 수 있는 점에서 유리하다. 예로서, 직사각형 패턴은 단지 흑백 스트라이프로만 이루어진다. 다음에, 고조파, 예를 들어, 따라서 추가의 최대값, 소위 피크를 2D-DFT에서 볼 수 있다. 그러나, 위상 측정은 예를 들어, 이미지 평가 디바이스(170) 내의 적응성 이미지 프로세싱에 의해 기본 주파수로 제한될 수도 있다. 피크가 카메라 이미지의 2D 절대값 스펙트럼에서 용이하게 식별가능하기만 하면(이미지 프로세싱을 위해) 초점의 작은 변화는 위치 센서(140)를 방해하지 않는다. 그러나, 초점의 변화가 저역 통과 효과가 불선명도에 기인하여 2D-DFT에서 피크 높이를 감소시키기에 충분히 크면, 이미지 기반 위치 센서(140)의 증가된 노이즈가 발생할 수도 있다. 피크의 로컬화는 감소된 피크 높이에 기인하여 노이즈에 의해 더 문제가 될 수도 있다. 그 결과, 노이즈에 의해 더 문제가 되는 위치의 위상이 이어서 또한 측정된다. 이는 측정된 위상 및 따라서 기준 패턴(P2)의 측정된 위치가 노이즈에 의해 더 문제가 되게 할 수도 있다. 그러나, 이러한 디포커싱은 또한 이미지 기록 중에 안티앨리어싱을 얻기 위해 타겟화된 방식으로 사용될 수도 있다.
도 10은 미러(M4)의 위치의 미세 결정을 위한 패턴(P3)의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 10의 패턴(P3)은 소위 처프 신호 패턴 또는 처프 패턴이다. 이러한 처프 패턴(P3)의 강도 분포(I3)가 도 11에 도시되어 있다.
도 10의 패턴(P3)의 결과로서 나타나는 도 11의 처프 신호(I3)는 유리하게는 이미지 평가 디바이스(170)에 의해 평가될 수도 있다. 특히, 기준 위치에 대한 변위를 매우 정확하게 결정하는 것이 가능하다. 상관 방법이 이를 위해 매우 양호하게 적합된다. 처프 신호(I3)를 사용할 때 회전 및 스케일링의 결정이 또한 가능하다. 그러나, 연산 복잡성이 이 경우에 증가할 수도 있다. 예로서, 파라미터 공간 내의 완전 검색이 상관 중에 수행될 수 있다. 즉, 최대값이 로컬화되어야 하는 상관 함수는 단지 x-변위를 경유하여 계산되고 평가되지 않고, x-변위, 스케일링, 및 회전을 경유하여 계산되고 평가될 것이다. 이 계산은 특히, y-축에서의 변위가 또한 이 경우에도 고려되어야 하면, 더 연산 집약적일 것이다. 이에 따라, 처프 신호(I3)는 특히, 패턴의 이동이 x-방향에서만 발생하고 큰 기생 이동이 발생할 수 없으면 특히 적합하다.
전술된 바와 같이, 전술된 패턴(P1 내지 P3)은 위치의 미세 결정을 위해 적합하다. 따라서, 이미지 평가 디바이스(170)는 패턴(P1 내지 P3)에 의한 위치의 정확하지만 다치 결정을 용이하게 할 수 있다.
그러나, 서두에 이미 설명된 바와 같이, 패턴 제공 디바이스(150)는 또한 미러(M4) 위치의 근사 결정을 위한 미리결정된 구배(θ)를 갖고 미러의 위치의 미세 결정을 위한 주기적 패턴(P6)을 갖는 라인(L)을 갖는 패턴(P4, P5)을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 12는 라인(L) 및 주기적 패턴(P6)을 갖는 이러한 패턴(P4)의 예를 도시하고 있다.
도 12의 실시예에서, 패턴(P4)은 주기적 패턴(P6)이 배열되어 있는 제1 패턴 성분, 및 미리결정된 구배(θ)를 갖는 라인(L)이 배열되어 있는 제2 패턴 성분(A2)을 갖는다. 특히, 제1 패턴 성분(A1) 및 제2 패턴 성분(A2)은 서로로부터 분리되어 있다.
더욱이, 도 12는 이미지 캡처 디바이스(160)의 이미지 섹션(D1)을 도시하고 있다.
특히, 절대 측정 또는 근사 측정은 얼마나 멀리 아래로, 즉 라인(L) 상에서, 주기적 패턴(P6)이 도달하는지를 결정하는 이미지 평가 디바이스(170)에 의해 실행된다.
도 12의 패턴(P4)에 대한 대안이 도 13에 패턴(P5)에 의해 도시되어 있다. 도 13의 패턴(P5)에서, 미리결정된 구배(θ)를 갖는 라인(L)은 주기적 패턴(P6) 상에 중첩된다. 도 13의 패턴(P5)은 도 12의 패턴(P4)보다 미세 결정을 위해 더 많은 영역을 사용하고, 따라서 일반적으로 향상된 신호 대 노이즈비를 제공한다. 도 13에서, 이미지 캡처 디바이스(160)의 이미지 섹션은 D2에 의해 나타낸다.
도 13의 패턴(P5)은 라돈 변환을 사용하여 평가될 수 있다.
이를 위해, 도 14는 도 13의 이미지 섹션(D2)의 라돈 변환(R)을 도시하고 있다. 라돈 변환(R)의 점의 높이는 절대 위치(G)를 표현한다. 각도 방향에서 점의 위치는 도 13에서 패턴(P5)의 라인(L)의 각도(θ)를 표현한다.
특히, 이미지 평가 디바이스(140)는 또한 투영 슬라이스 법칙을 사용하여 라돈 변환(R)에 의해 미러(M4)의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 라돈 변환(R)의 계산은 투영 슬라이스 법칙을 적용함으로써 간단화될 수 있다. 라돈 변환의 중간 단계로서의 극좌표 변환은 서브 화소 그레이스케일 값의 판독을 필요로 한다. 미세 위치 측정을 위한 사인곡선형 패턴의 배향 및 절대 위치를 측정하기 위한 라인의 배향은 공지되어 있기 때문에, 라돈 변환(R)은 또한 단지 사인곡선형 패턴(P6)의 공칭 각도 및 절대 측정을 위한 라인(L)에 대한 단지 작은 각도 영역에 대해서만 계산될 수도 있다. 특히, 2개의 공칭 각도가 또한 충분할 수도 있다. 그러나, 패턴(P5)의 기생 이동을 또한 캡처하기 위해, 공칭 각도에 대한 작은 각도 영역의 계산이 바람직하다.
투영-슬라이스 법칙을 사용하여 라돈 변환(R)을 계산할 때, 미세 측정을 위한 사인곡선형 패턴(P6)의 위상 평가를 위한 1차원 신호가 중간 결과로서 나타나고, 이에 따라 이를 특별히 계산할 필요가 없다. 투영-슬라이스 법칙을 사용하여, 라돈 변환은 이하와 같이: i) 예를 들어 2차원 고속 푸리에 변환을 경유하여, 2차원 이산 푸리에 변환의 계산; ii) 극좌표 변환; 및 iii) 반경방향에서 1D IFFT(역 고속 푸리에 변환)에 의해 계산될 수 있다.
더욱이, 리소그래피 장치(100)의 적어도 하나의 미러(M4)의 위치를 설정하기 위한 방법이 제공된다. 도 15의 방법은 이하의 단계 S1 내지 S3을 포함한다:
단계 S1에서, 미러에 결합된 패턴이 제공되고, 상기 패턴은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는다.
단계 S2에서, 제공된 패턴은 이미지 캡처 디바이스에 의해 캡처된다.
단계 S3에서, 미러의 위치가 캡처된 패턴에 따라 확인된다.
본 발명이 예시적인 실시예에 기초하여 설명되었지만, 다양한 방식으로 수정가능하다.
100: 리소그래피 장치 100A: EUV 리소그래피 장치
102: 빔 성형 및 조명 시스템 104: 투영 시스템
106A: EUV 광원 108A: EUV 방사선
110: 미러 112: 미러
114: 미러 116: 미러
118: 미러 120: 레티클
122: 웨이퍼 124: 투영 시스템의 광축
136: 미러 137: 진공 하우징
140: 위치 센서 장치 150: 패턴 제공 디바이스
160: 이미지 캡처 디바이스 161: 광학 유닛
162: 이미지 센서 170: 이미지 평가 디바이스
180: 광원 190: 캐리어 인쇄 회로 기판
200: 집적 구성요소 210: 제어 유닛
220: 진공 관통 접속 장치 230: 커넥터 브라켓
300: 제어 장치 301: 프로토콜 디코더
302: 전력 공급 장치 A1: 제1 패턴 성분
A2: 제2 패턴 성분 α: 패턴의 경사각
C: 2차원 푸리에 변환의 진폭의 최대값
D1, D2: 이미지 캡처 디바이스의 이미지 섹션
F: 미세 위치 G: 미러의 근사 위치
I1: 사인곡선형 패턴의 강도 함수 I3: 처프 패턴의 강도 함수
k: 공간 주파수 k': 스케일링된 공간 주파수
1/k: 공간 주기 길이 L: 라인
L1: 데이터 라인 L2: 전압 라인
M1 내지 M6: 미러 PS: 위치 신호
P1: 사인곡선형 패턴
P2: 스케일링된 및 회전된 사인곡선형 패턴
P3: 처프 패턴 P1 내지 P5: 패턴
P6: 주기적 패턴 r: 반경
R: 라돈 변환 S1 내지 S3: 방법 단계
T2: 2차원 푸리에 변환 θ: 제2 패턴 성분의 경사각

Claims (19)

  1. 리소그래피 장치(100)의 적어도 하나의 미러(M1 내지 M6)의 위치를 확인하기 위한 위치 센서 장치(140)이며,
    상기 미러(M4)에 결합되고, 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는 패턴(P1 내지 P5)을 제공하기 위한 패턴 제공 디바이스(150)와,
    제공된 패턴(P1 내지 P5)을 캡처하기 위한 이미지 캡처 디바이스(160)로서, 상기 이미지 캡처 디바이스(160)는 광학 유닛(161) 및 이미지 센서(162)를 갖고, 상기 광학 유닛(161)은 최대 99%의 강도 감쇠를 갖고 0.1/㎛ 내지 1/(250 ㎛)의 공간 주파수 범위에서 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수를 갖는 제공된 패턴(P1 내지 P5)을 상기 이미지 센서(162) 상에 이미징하도록 구성되는, 이미지 캡처 디바이스(160)와,
    상기 캡처된 패턴(P1 내지 P5)에 따라 상기 미러(M4)의 위치를 확인하기 위한 이미지 평가 디바이스(170)를 포함하는, 위치 센서 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서(162) 및 상기 이미지 평가 디바이스(170)는 동일한 집적 구성요소(200) 내에 제공되는, 위치 센서 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 패턴 제공 디바이스(150)는 상기 미러(M4)의 위치의 근사 결정을 위한 제1 패턴 성분 및 상기 미러(M4)의 위치의 미세 결정을 위한 제2 패턴 성분을 갖는 패턴(P4, P5)을 제공하도록 구성되고, 상기 제2 패턴 성분은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는, 위치 센서 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴 제공 디바이스(150)는 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는 주기적 패턴을 갖는 패턴(P1 내지 P5)을 제공하도록 구성되는, 위치 센서 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 패턴 제공 디바이스(150)는, 상기 미러(M4)의 위치의 근사 결정을 위한 미리결정된 구배(θ)를 갖고 상기 미러(M4)의 위치의 미세 결정을 위한 주기적 패턴(P6)을 갖는 라인(L)을 갖는 패턴(P4, P5)을 제공하도록 구성되고, 상기 주기적 패턴은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는, 위치 센서 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 패턴 제공 디바이스(150)는 주기적 패턴(P6)이 배열되어 있는 제1 패턴 성분(A1), 및 미리결정된 구배(θ)를 갖는 라인(L)이 배열되어 있는 제2 패턴 성분(A2)을 갖는 패턴(P4)을 제공하도록 구성되고, 상기 제2 패턴 성분은 상기 제1 패턴 성분(A1)으로부터 분리되어 있는, 위치 센서 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 패턴 제공 디바이스(150)는 미리결정된 구배(θ)를 갖는 라인(L)이 주기적 패턴(P6) 상에 중첩되는 이러한 방식으로 패턴(P5)을 제공하도록 구성되는, 위치 센서 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주기적 패턴(P1 내지 P5)은 사인곡선형 패턴(P1, P2, P4, P5), 직사각형 패턴 또는 처프 신호 패턴(P3)인, 위치 센서 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 평가 디바이스(170)는 캡처된 패턴(P2)의 푸리에 변환(T2)에 의해, 특히 이산 푸리에 변환에 의해 상기 미러(M4)의 위치를 결정하도록 구성되는, 위치 센서 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이미지 평가 디바이스(170)는 푸리에 변환(T2)의 진폭의 최대값(C)으로부터 캡처된 패턴(P2)의 공간 주파수를 유도하고 유도된 공간 주파수에서 푸리에 변환(T2)의 위상으로부터 기준 위치에 관한 패턴(P2)의 변위를 유도하도록 구성되는, 위치 센서 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 이미지 평가 디바이스(170)는 고정된 공간 주파수를 갖는 패턴의 경우에 푸리에 변환(T2)의 위상으로부터만 상기 미러의 위치를 유도하도록 구성되는, 위치 센서 장치.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 평가 디바이스(170)는 라돈 변환(R)에 의해 상기 미러(M4)의 위치를 결정하도록 구성되는, 위치 센서 장치.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 평가 디바이스(170)는 투영-슬라이스 법칙을 사용하여 라돈 변환(R)에 의해 상기 미러(M4)의 위치를 결정하도록 구성되는, 위치 센서 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴 제공 디바이스(150), 상기 이미지 캡처 디바이스(160) 및 상기 이미지 평가 디바이스(170)는 진공 하우징(137) 내에 배열되는, 위치 센서 장치.
  15. 리소그래피 장치(100)의 투영 시스템(104)이며,
    다수의(M) 작동가능한 미러를 포함하는 복수의(N) 미러(M1 내지 M6)로서, 여기서 M≤N인, 복수의(N) 미러(M1 내지 M6), 및
    제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 복수의(X) 위치 센서 장치(140)를 포함하는, 투영 시스템.
  16. 제15항에 있어서, M≤X≤6·M인, 투영 시스템.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 6개의 위치 센서 장치(140)가 각각의 경우에 상기 작동가능한 미러 중 하나에 할당되고, 여기서 X = 6·M인, 투영 시스템.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 투영 시스템(140)을 갖는 리소그래피 장치(100).
  19. 리소그래피 장치의 적어도 하나의 미러의 위치를 확인하기 위한 방법이며,
    상기 미러에 결합된 패턴을 제공하는 단계로서, 상기 패턴은 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수에서 정보 콘텐트를 갖는, 패턴을 제공하는 단계와,
    제공된 패턴을 이미지 캡처 디바이스(160)에 의해 캡처하는 단계로서, 상기 이미지 캡처 디바이스(160)는 광학 유닛(161) 및 이미지 센서(162)를 갖고, 상기 광학 유닛(161)은 최대 99%의 강도 감쇠를 갖고 0.1/㎛ 내지 1/(250 ㎛)의 공간 주파수 범위에서 적어도 1/(500 ㎛)의 공간 주파수를 갖는 제공된 패턴(P1 내지 P5)을 상기 이미지 센서(162) 상에 이미징하도록 구성되는, 제공된 패턴을 캡처하는 단계와,
    캡처된 패턴에 따라 상기 미러의 위치를 확인하는 단계를 포함하는, 방법.
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