KR20180096741A - 리소그래피 장치 및 측정 수행 방법 - Google Patents

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아리에 제프리 덴 보에프
시몬 기스베르트 요세푸스 마티센
난 린
샌더 바스 루볼
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 장치는 기판 상에, 일반적으로 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는 2-40nm의 파장을 갖는 조명 방사선을 이용하는 조명 시스템을 갖는 검사 장치를 갖는다. 조명 시스템은 조명 방사선을 제 1 및 제 2 조명 방사선으로 분할하고 제 1 또는 제 2 조명 방사선에 시간 지연을 유도하는 광학 요소를 포함한다. 검출기는 타겟 구조물에 의해 산란된 방사선을 검출한다. 검사 장치는 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 특성을 최적화하도록 제 1 산란 방사선과 제 2 산란 방사선 사이의 시간 지연을 제어하도록 동작 가능한 처리 유닛을 갖는다.

Description

리소그래피 장치 및 측정 수행 방법
본 출원은 2015년 12월 23일자로 출원된 EP 출원 15202301.6의 우선권을 주장하며 그 전체가 참고로 인용되어 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 리소그래피 장치 및 측정을 수행하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 리소그래피 장치에 포함된 검사 장치 및 그와 함께 측정을 수행하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 특정 패턴 및 재료 조성을 각각 갖는 다수 층들이 적용되어, 완제품의 기능 디바이스들 및 상호연결들(interconnections)을 정의한다.
리소그래피 공정들에서는, 예를 들어 공정 제어 및 검증(verification)을 위해, 흔히 생성된 구조체들의 측정들을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 측정들을 수행하는 다양한 툴들이 알려져 있으며, 임계 치수(CD)를 측정하는 데 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경 및 오버레이, 즉 디바이스 내의 두 층들의 정렬 정확성을 측정하는 특수 툴들을 포함한다. 최근에는, 리소그래피 분야에서의 사용을 위해 다양한 형태의 스케터로미터(scatterometer)들이 개발되었다.
공지된 스케터로미터의 예는 종종 전용 메트롤로지 타겟의 제공에 의존한다. 예를 들어, 방법은, 측정 빔이 격자보다 작은 스폿(즉, 격자가 언더필됨(underfilled))을 생성하기에 충분히 큰 단순한 격자의 형태로 타겟을 요구할 수 있다. 소위 재구성 방법에서, 격자의 특성은 산란된 방사선과 타겟 구조의 수학적 모델의 상호 작용을 시뮬레이션함으로써 계산될 수 있다. 시뮬레이션된 상호 작용이 실제 타겟에서 관찰된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 모델의 파라미터가 조정된다.
재구성에 의한 피처 형상의 측정에 추가하여, 회절-기반 오버레이는 공개된 특허 출원 US2006066855A1에 설명된 바와 같은 장치를 사용하여 측정될 수 있다. 회절 차수의 다크-필드 이미징을 사용하는 회절 기반 오버레이 메트롤로지는 작은 타겟에 대한 오버레이 측정을 가능하게 한다. 이러한 타겟은 조명 스폿보다 작을 수 있으며 웨이퍼 상의 제품 구조로 둘러싸일 수 있다. 다크-필드 이미징 메트롤로지의 예는 예를 들어 US2011102753A1 및 US20120044470A와 같은 다수의 공개된 특허 출원에서 발견될 수 있다. 복합 격자 타겟을 사용하여 하나의 이미지에서 여러 격자를 측정할 수 있다. 알려진 스캐터로미터는 가시광 또는 근적외선 파장 범위의 빛을 사용하는 경향이 있는데, 이는 격자의 피치가 실제로 특성이 중요한 실제 제품 구조보다 훨씬 더 조대할(coarser) 것을 요구한다. 이러한 제품 피처는 훨씬 짧은 파장을 갖는 딥 자외선(DUV) 또는 극 자외선(EUV) 방사선을 사용하여 정의될 수 있다. 불행하게도, 그러한 파장은 일반적으로 이용 가능하지 않거나 메트롤로지에 유용하지 않다.
한편, 현대 제품 구조의 치수는 매우 작아서 광학 메트롤로지 기술에 의해 이미징될 수 없다. 작은 피처는, 예를 들어 다수의 패터닝 공정 및/또는 피치-곱셈(pitch-multiplication)에 의해 형성된 피처를 포함한다. 따라서 대량 메트롤로지에 사용되는 타겟은 종종 오버레이 에러 또는 임계 치수가 관심 대상인 제품보다 훨씬 큰 기능을 사용한다. 측정 결과는 실제 제품 구조의 치수에만 간접적으로 관련되며, 메트롤로지 타겟이 리소그래피 장치의 광학 투영 및/또는 제조 공정의 다른 단계에서의 상이한 처리 하에서 동일한 왜곡을 겪지 않기 때문에 부정확할 수 있다. 스캐닝 전자 현미경(SEM)은 이러한 최신 제품 구조를 직접 해결할 수 있지만 SEM은 광학 측정보다 훨씬 더 많은 시간을 소비한다. 또한 전자는 두꺼운 프로세스 층을 통과할 수 없기 때문에 메트롤로지 응용 프로그램에 적합하지 않다. 접촉 패드를 사용하여 전기적 특성을 측정하는 것과 같은 다른 기술도 알려져 있지만 실제 제품 구조에 대한 간접적인 증거만 제공한다.
메트롤로지 동안 사용된 방사선의 파장을 감소시킴으로써(즉, "소프트 X 선"파장 스펙트럼을 향해 이동함), 방사선이 제품 구조 내로 더 침투할 수 있기 때문에 측정 성능이 향상된다. 그러나, 이것은 메트롤로지 시스템의 스펙트럼 분해능의 상응하는 개선을 요구한다. 또한, 제품 구조의 복잡성은 증가하고 있으며, 제품 구조는 증가하는 층의 수 및 대응하는 두께의 증가를 포함한다. 이는 메트롤로지 측정 수행에 필요한 스펙트럼 분해능을 증가시킨다.
본 발명은 전술한 유형의 측정을 수행하기 위한 대안적인 검사 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 검사 장치에 사용되는 조명 방사선의 시간 지연된 카피(copy)를 제공함으로써, 제품 구조에 대한 계측을 수행하는 메트롤로지 시스템의 필요한 스펙트럼 분해능이 감소될 수 있다는 것을 판단하였다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 검사 장치에서 측정을 수행하는 방법이 제공되며, 이 방법은:
조명 방사선을 제공하는 단계;
적어도 제 1 및 제 2 산란 방사선을 초래하는 상기 조명 방사선으로 타겟 구조물을 조명하는 단계; 및
결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선을 검출하는 단계; 및
상기 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 특성을 최적화하도록 상기 제 1 산란 방사선과 상기 제 2 산란 방사선 사이의 시간 지연을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 검사 장치가 제공되며, 이 장치는:
조명 방사선을 제공하도록 동작 가능한 방사원;
적어도 제 1 및 제 2 산란 방사선을 초래하는 상기 조사 방사선으로 타겟 구조물을 조명하도록 동작 가능한 조명 시스템;
결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선을 검출하도록 동작 가능한 검출기; 및
상기 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 특성을 최적화하도록 상기 제 1 산란 방사선과 상기 제 2 산란 방사선 사이의 시간 지연을 제어하도록 동작 가능한 처리 유닛을 포함한다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 검사 장치를 포함하는 리소그래피 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 검사 장치에서 측정을 수행하는데 사용하기 위한 기판을 제공하며, 상기 기판은 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 방법에서 사용하기 위한 타겟 구조를 포함한다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 기판을 제조하기 위한 리소그래피 장치용 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 방법에서 제어 단계를 구현하기 위한 기계 판독 가능 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공한다.
첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들이 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명은 본 명세서에서 설명되는 특정한 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 유의한다. 본 명세서에서, 이러한 실시예들은 단지 예시적인 목적으로만 제시된다. 당업자라면, 본 명세서에 포함되는 교시에 기초하여 추가적인 실시예들을 명백히 알 것이다.
이제 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 리소그래피 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 검사 장치가 사용될 수 있는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시한다.
도 3은 공지된 다크-필드 이미징 검사 방법을 수행하는 검사 장치를 개략적으로 도시한다.
도 4는 타겟 상의 조명 방사선 및 산란 방사선의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 타겟 상의 조명 방사선 및 산란된 방사선의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 타겟 상의 조명 방사선 및 산란된 방사선의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 타겟 상의 조명 방사선 및 산란된 방사선의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 제 1 및 제 3 실시 예에 따른 조명 시스템을 도시한다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 조명 시스템을 도시한다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 타겟 상의 조명 방사선 및 산란된 방사선의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 방법을 도시한다.
본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 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 연결되는 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 각각 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 각각 연결되는 2 개의 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 및 WTb); 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 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다. 기준 프레임(reference frame: RF)이 다양한 구성요소들을 연결하며, 패터닝 디바이스 및 기판 및 이들 상의 피처들의 위치들을 설정하고 측정하는 기준의 역할을 한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 많은 형태를 취할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 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.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 패터닝 디바이스를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널을 포함한다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 또한, "패터닝 디바이스"라는 용어는 이러한 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 제어하는 데 사용하는 패턴 정보를 디지털 형태로 저장하는 디바이스를 언급하는 것으로 해석될 수도 있다.
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 여하한 타입의 투영 시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 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 개구수를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다.
작동 시, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 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 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는, 예를 들어 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD), 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)를 포함할 수 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WTa 또는 WTb)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 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다.
패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, 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 있음]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다. 또한, 디바이스 피처들 사이에서 다이들 내에 작은 정렬 마커가 포함될 수도 있으며, 이 경우 마커들은 인접한 피처들과 상이한 여하한의 이미징 또는 공정 조건들을 필요로 하지 않고, 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 정렬 마커들을 검출하는 정렬 시스템은 아래에서 더 설명된다.
도시된 장치는 다양한 모드들에서 사용될 수 있다. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다. 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같이, 다른 타입들의 리소그래피 장치 및 작동 모드들이 가능하다. 예를 들어, 스텝 모드가 알려져 있다. 소위 "마스크없는(maskless)" 리소그래피에서는, 프로그램가능한 패터닝 디바이스가 정지된 상태로 유지되지만 변화하는 패턴을 가지며, 기판 테이블(WT)은 이동되거나 스캐닝된다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
리소그래피 장치(LA)는 2 개의 기판 테이블들(WTa, WTb), 및 기판 테이블들이 교환될 수 있는 2 개의 스테이션들 - 노광 스테이션(EXP) 및 측정 스테이션(MEA) - 을 갖는 소위 듀얼 스테이지 타입으로 이루어진다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 또 다른 기판이 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩(load)되고 다양한 준비작업 단계들이 수행될 수 있다. 이는 상기 장치의 스루풋을 상당히 증가시킬 수 있다. 준비작업 단계들은 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 높이 윤곽들을 매핑(map)하는 단계, 및 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상의 정렬 마커들의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 위치 센서(IF)가 노광 스테이션뿐 아니라 측정 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없는 경우, 기준 프레임(RF)에 대해 두 스테이션들에서 기판 테이블의 위치들이 추적될 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다. 다른 구성들이 알려져 있고, 나타낸 듀얼-스테이지 구성 대신에 이용가능하다. 예를 들어, 기판 테이블 및 측정 테이블이 제공되는 다른 리소그래피 장치들이 알려져 있다. 이들은 준비작업 측정들을 수행하는 경우에 함께 도킹(dock)되며, 그 후 기판 테이블이 노광을 거치는 동안에 도킹해제(undock)된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 클러스터라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하며, 이는 기판 상에 전-노광(pre-exposure) 및 후-노광(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트 층들을 증착시키는 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 디벨로퍼(developer: DE), 칠 플레이트(chill plate: CH) 및 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어올리고, 상기 기판들을 상이한 공정 장치 사이에서 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙이라고도 하는 이 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.
35-42] 트랙에 의해 처리된 기판은 장치 제조 공정 내에서 에칭 및 다른 화학적 또는 물리적 처리를 위해 다른 처리부로 이송된다. 경우에 따라, 메트롤로지가 이러한 에칭 또는 화학적/물리적 처리 단계 후에 기판 상에서 수행될 수 있다.
리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)은 설명된 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어한다. LACU는 또한 장치의 동작과 관련된 원하는 계산을 구현하기 위한 신호 처리 및 데이터 처리 용량을 포함한다. 도입부 및 청구항의 용어에서, 이러한 처리 및 제어 기능의 조합은 단순히 "제어기"로 언급된다. 실제로, 제어 장치 LACU는 장치 내의 서브 시스템 또는 구성 요소의 실시간 데이터 수집, 처리 및 제어를 처리하는 여러 하위 시스템으로 실현될 것이다. 예를 들어, 하나의 프로세싱 서브 시스템은 기판 포지셔너(PW)의 서보 제어 전용일 수 있다. 별도의 장치는 조대 또는 미세 액추에이터 또는 다른 축을 처리할 수도 있다. 다른 유닛은 위치 센서(IF)의 판독에 전용될 수 있다. 장치의 전반적인 제어는 중앙 처리 장치에 의해 제어될 수 있고, 이들 서브 시스템 처리 장치와 통신할 수 있으며, 작업자 및 리소그래피 제조 공정과 관련된 다른 장치와 제어될 수 있다.
도 3 (a)는 소위 다크 필드 이미징 메트롤로지(dark field imaging metrology)를 구현하는 검사 장치의 핵심 요소를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 독립형 장치일 수도 있고, 예를 들어 측정 스테이션 또는 리소그래피 셀(LC) 내 리소그래피 장치(LA)에 포함될 수도 있다. 장치 전체에 걸쳐 여러 브랜치를 갖는 광축은 점선 O로 표시된다. 타겟 격자 구조(T) 및 회절된 광선은 도 3(b)에 보다 상세히 도시되어 있다.
도입부에서 인용된 선행 출원들에서 설명된 바와 같이, 도 3 (a)의 다크-필드 이미징 장치는 다목적 각도-분해 스캐터로미터의 일부일 수 있으며, 이는 분광 스케터로미터에 추가적으로 또는 대신하여 사용될 수 있다. 이러한 유형의 검사 장치에서, 방사선 소스(11)에 의해 방출된 방사선은 조명 시스템(12)에 의해 컨디셔닝된다. 예를 들어, 조명 시스템(12)은 콜리메이팅 렌즈 시스템, 컬러 필터, 편광기 및 어퍼처 디바이스를 포함할 수 있다. 컨디셔닝된 방사선은 부분적으로 반 사면(15)에 의해 반사되고 현미경 대물 렌즈(16)를 통해 기판(W) 상의 스폿(S)으로 포커싱되는 조명 경로를 따른다. 기판(W) 상에 메트롤로지 타겟(T)이 형성될 수 있다. 렌즈(16)는 높은 개구 수(NA), 바람직하게는 0.9 이상, 보다 바람직하게는 0.95 이상을 갖는다. 침지 유체는 원하는 경우 1 이상의 개구 수를 얻기 위해 사용될 수 있다. 다목적 스케터로미터는 2 이상의 측정 브랜치를 가질 수 있다. 또한, 예를 들어, 세기 정규화, 캡처 타깃의 조대 이미징, 포커싱 등을 위한 기준 방사선을 수집하기 위하여 추가 광학 시스템 및 브랜치가 실제 장치에 포함될 것이다. 이들의 세부 사항은 위에 언급된 이전의 공개공보에서 발견될 수 있다. 본 개시의 목적 상, 다크 필드 이미징 메트롤로지에 대한 관심 측정 브랜치만이 도시되고 상세하게 설명된다.
다크-필드 이미징을 위한 수집 경로에서, 이미징 광학 시스템(21)은 센서(23) 상의 기판(W)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 이미지를 형성한다. 어퍼처 스톱(20)은 수집 경로의 평면(P')에 제공된다. 평면(P')은 대물 렌즈(16)의 퓨필 평면(P)(도시되지 않음)에 공액인 평면이다. 어퍼처 스톱(20)은 또한 퓨필 스톱(pupil stop)으로 불릴 수 있다. 어퍼처 스톱(20)은 조명 어퍼처가 다른 형태를 취할 수 있는 것과 같이 상이한 형태를 취할 수 있다. 어퍼처 스톱(20)은 렌즈(16)의 유효 어퍼처와 함께, 산란된 방사선의 어느 부분이 센서(23) 상에 이미지를 생성하는데 사용되는 지를 결정한다. 통상적으로, 어퍼처 스톱(20)은 0 차 회절 빔을 차단하여 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 1 차 빔(들)만으로 형성되도록 기능한다. 두 개의 1 차 빔이 결합되어 이미지를 형성하는 예에서, 이것은 다크 필드 현미경과 동등한, 소위 다크 필드 이미지일 것이다. 그러나, 본원에서, 아래에 설명되는 바와 같이, 제 1 차수들 중 오직 하나만이 한번에 이미징된다. 센서(23)에 의해 캡쳐된 이미지는 이미지 프로세서 및 제어기(40)로 출력되며, 그 기능은 수행되는 측정의 특정 유형에 의존할 것이다. 본 목적을 위해, 타겟 구조의 비대칭의 측정이 수행된다. 비대칭 측정은 타겟 구조에 대한 지식과 결합하여 리소그래피 공정의 성능 파라미터를 측정하는데 사용할 수 있다. 이러한 방식으로 측정할 수 있는 성능 파라미터에는 예를 들어 오버레이, 초점 및 도즈가 포함된다.
메트롤로지 타겟(T)이 기판(W) 상에 제공되는 경우, 이것은 1-D 격자일 수 있으며, 이는 현상 후에 바아가 고체 레지스트 라인으로 형성되도록 인쇄된다. 타겟은 현상 후에 격자가 솔리드 레지스트 기둥 또는 레지스트의 비아로 형성되도록 인쇄된 2 차원 격자일 수 있다. 바아, 기둥 또는 비아는 대안적으로 기판 내로 에칭될 수 있다. 이들 각각의 격자는 그 특성이 검사 장치를 사용하여 조사될 수 있는 타겟 구조의 예이다.
조명 시스템(12)의 다양한 구성 요소들은 동일한 장치 내에서 상이한 메트롤로지 '레시피(recipes)'를 구현하도록 조정될 수 있다. 특정의 특성으로서 파장 (색) 및 편광을 선택하는 것 이외에, 조명 시스템(12)은 상이한 조명 프로파일을 구현하도록 조정될 수 있다. 평면(P")은 대물 렌즈(16)의 퓨필 평면(P) 및 검출기(19)의 평면과 공액이기 때문에, 평면(P")의 조명 프로파일은 스폿(S)에서 기판(W) 상에 입사하는 광의 각도 분포를 정의한다. 상이한 조명 프로파일을 구현하기 위해, 어퍼처 디바이스가 조명 경로 내에 제공될 수 있다. 어퍼처 디바이스는 가동 슬라이드 또는 휠 상에 장착된 상이한 어퍼처를 포함할 수 있다. 대안적으로, 프로그램 가능 공간 광 변조기를 포함할 수도 있다. 또 다른 대안으로서, 광섬유는 평면(P")의 상이한 위치에 배치될 수 있고 광을 전달하거나 광을 각각의 위치에 전달하지 않도록 선택적으로 사용된다. 이러한 변동들은 위에 언급된 문서들에서 모두 논의되고 예시된다.
제 1 예시적인 조명 모드에서, 입사각이 'I'로 도시되고 타겟(T)에 의해 반사된 0 차 광선의 경로가 '0'으로 라벨링되도록(광축(O)과 혼동되지 않도록) 광선(30a)이 제공된다. 제 2 조명 모드에서, 광선(30b)이 제공될 수 있으며,이 경우 입사각 및 반사각은 교체될 것이다. 이 두 가지 조명 모드는 모두 오프 액시스(off-axis) 조명 모드로 인식된다. 다양한 목적으로 조명 모드를 다양하게 구현할 수 있다.
도 3 (b)에 나타낸 바와 같이, 타겟(T)이 대물 렌즈(16)의 광학 축선(O)에 수직인 기판(W)과 배치된다. 기판(W)은 지지체(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 축선(O)을 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 입사하는 측정 방사선의 광선(I)은 0차 광선[실선(0)] 및 2 개의 1차 광선들[1점쇄선(+1) 및 2점쇄선(-1)]을 발생시킨다. 오버필링되는 작은 타겟을 이용하면, 이 광선들은 메트로롤지 타겟(T) 및 다른 피처들을 포함한 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선들 중 하나에 불과하다는 것을 기억하여야 한다. 플레이트(13) 내의 어퍼처가 (유용한 양의 광을 수용하는 데 필요한) 유한 폭을 갖기 때문에, 입사 광선들(I)은 사실상 다양한 각도들을 차지할 것이고, 회절된 광선들(0 및 +1/-1)은 어느 정도 확산(spread out)될 것이다. 작은 타겟의 점확산 함수(point spread function)에 따르면, 각각의 차수 +1 및 -1은 나타낸 바와 같은 단일의 이상적인 광선이 아니라, 다양한 각도들에 걸쳐 더 확산될 것이다.
또한 도 3 (a)를 참조하면, 광선(30a)에 의한 제 1 조명 모드 하에서, 타겟 격자로부터의 +1 차 회절 광선은 대물 렌즈(16)로 들어가고 센서(23)에 기록된 이미지에 기여할 것이다. 제 2 조명 모드가 사용될 때, 광선(30b)은 광선(30b)에 대향하는 각도로 입사되기 때문에, -1 차 회절 광선은 대물 렌즈로 들어가서 이미지에 기여한다. 오프 액시스 조명을 사용할 때 어퍼처 스톱(20)은 0 차 방사선을 차단한다. 이전의 공보에 기술된 바와 같이, 조명 모드는 X 및 Y 방향으로 오프 액시스 조명으로 정의될 수 있다.
이러한 상이한 조명 모드 하에서 타겟 격자의 이미지를 비교함으로써, 비대칭 측정이 획득될 수 있다. 대안적으로, 비대칭 측정은 동일한 조명 모드를 유지하면서 타겟을 회전시킴으로써 얻어질 수 있다. 오프 액시스 조명이 도시되어 있는 반면에, 타겟의 온 액시스 조명이 대신 사용될 수 있고 수정된 오프 액시스 어퍼처(20)는 회절된 광의 실질적으로 단 하나의 제 1 차수를 센서로 통과시키는데 사용될 수 있다. 또 다른 예에서, +1 및 -1 차수를 센서(23) 상의 상이한 위치로 전환시키는 효과를 갖는 어퍼처 스톱(20) 대신에 프리즘이 사용되어 2 개의 연속적인 이미지 캡쳐 단계가 필요없이 검출되고 비교될 수 있다. 이 기술은 위에 언급된 공개된 특허 출원 US2011102753A1에 개시되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다. 1 차 빔 대신 또는 2 차 빔에 더하여 2 차, 3 차 및 상위 차수 빔(도 3에 표시되지 않음)을 측정에 사용할 수 있다. 다른 변형으로서, 오프 액시스 조명 모드는 일정하게 유지될 수 있으며, 타겟 자체는 대물 렌즈(16) 아래에서 180도 회전되어 반대의 회절 차수를 사용하여 이미지를 포착한다.
상기 기술은 전형적으로 가시 파장을 갖는 방사선을 사용하여 수행된다. 이와 같이, 스캐터로메트리 타겟은 기판 상의 제품 구조보다 큰 피치를 갖는다. 예로서, 스캐터로메트리 타겟은 미크론(μm)으로 측정된 타겟 격자 피치를 가질 수 있는 반면, 동일한 기판 상의 제품 구조는 나노 미터(nm)로 측정된 피치를 가질 수 있다.
피치의 이러한 차이는 측정된 오버레이와 제품 구조상의 실제 오버레이 사이의 오프셋을 유도한다. 오프셋은 적어도 부분적으로는 리소그래피 장치의 광학 투영 왜곡 및/또는 제조 프로세스의 다른 단계에서의 상이한 프로세싱에 기인한다. 현재, 오프셋은 전체 측정된 오버레이에 상당한 기여를 한다. 이를 줄이거나 없애면 전반적인 오버레이 성능이 향상된다.
제품 구조의 피치에 상응하는 피치를 갖는 구조물에 대한 회절-기반 측정을 수행하기 위해, 가시 광선보다 더 짧은 파장을 갖는 방사선을 사용할 필요가 있다. 그러나, 많은 층의 제품 구조에서 현재 사용되는 다결정 실리콘 또는 비정질 탄소와 같은 다수의 물질이 자외선을 흡수한다. 그러나 "소프트 X 선" 스펙트럼(약 2nm-40nm)에서의 방사선에 대한 흡수 손실은 자외선 방사선보다 훨씬 낮다는 것이 밝혀졌다. 물론 제품 구조의 특정 흡수도는 층에 사용되는 특정 물질에 따라 달라진다는 점에 유의해야 한다. 특정 구조에 사용되는 재료의 특성에 대한 지식이 주어지면 흡수 손실을 최소화하기 위해 사용되는 방사선 파장을 선택할 수 있다.
회절-기반 측정의 정확성을 최대화하기 위해, 예를 들어, 오버레이 오차를 결정하기 위해, 검출기에 도달하는 방사선의 특성을 최적화하는 것이 필요하다. 산란된 방사선의 특성은 사용되는 방사선의 특성 및 측정되는 구조물의 특성에 따라 달라진다. 산란된 방사선의 품질을 나타내는 데 사용할 수 있는 하나의 파라미터는 소위 "스택 감도(stack sensitivity)"이다. 이 파라미터는 낮은 타겟 격자에 대해 시프팅하는 상부 타겟 격자에 의해 야기된 측정된 비대칭의 세기를 기술한다. "스택 감도(stack sensitivity)"는 방사선의 파장 및 타겟 구조물의 두께에 따라 주기적으로 변하는 것으로 밝혀졌다. 변동 주기는 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Figure pct00001
λ는 방사선의 파장이며, T는 측정되는 구조물의 광학 두께이다. 제품 구조의 예시적인 광학 두께는 400nm 일 수 있고, 예시적인 방사선 파장은 λ=13nm 일 수 있다. 이 예에서 "스택 감도" 변화의 주기는 Δλ=0.23nm이다.
검출기에서 측정된 방사선을 최적화하기 위해, 검사 장치가 스택 감도의 주기적 변화의 크기보다 우수한 스펙트럼 분해능을 갖는 것이 필요하다. 특히, 스택 감도의 주기적인 변화를 완전히 해결하기 위해, 검사 장치의 스펙트럼 분해능은 변화주기의 스펙트럼 분해능의 적어도 2 배가 되어야 한다. 따라서, 본 예시에서, 검사 장치에 요구되는 스펙트럼 분해능은 약
Figure pct00002
이다.
도 3에 도시된 것과 같은 검사 장치의 스펙트럼 분해능은 광학 시스템의 특성 및 타겟 구조물의 특성에 의해 결정된다. 타겟 크기의 제약 때문에, 전형적인 검사 장치의 스폿 직경은 약 2㎛로 제한된다. 조명 방사선이 가우시안 빔이라고 가정하면, 빔의 웨이스트 직경(D)과 조명 방사선의 개구 수(NA) 사이의 관계는 도출 될 수 있다:
Figure pct00003
파장 λ=13 nm를 갖는 조명 방사선에 대해, 개구 수는 NA=4 mrad로 도출될 수 있다.
현재 제품 구조의 피치는 대략 P = 40nm이다. 이 피치를 갖는 타겟 구조물을 측정하는 회절-기반 검사 장치(예를 들어, 스케터로미터)의 스펙트럼 분해능은 다음과 같이 유도될 수 있다:
Figure pct00004
검사 장치가 제공하는 스펙트럼 분해능은 요구되는 0.1nm보다 크다. 다른 말로, 스택 감도의 주기적인 변화를 적절하게 해결할 수 없다. 개구 수의 크기를 감소시킴으로써 검사 장치의 스펙트럼 분해능을 향상시키는 것이 가능하다. 그러나, 이것은 차례로 타겟 크기를 증가시킬 것을 요구할 것이다. 이것은 NA를 줄이면 더 큰 스폿 직경이 생기기 때문이다. 전술한 바와 같이, 타겟은 "언더필(underfilled)" 해야 한다(즉, 스폿 직경이 타겟의 사이즈보다 작아야 한다). 따라서 스폿 지름이 증가하면 타겟의 크기도 그에 비례하여 증가해야 한다. 더 큰 타겟은 기판 표면에서 더 많은 공간을 차지하는데, 이는 생산 환경에서 바람직하지 않다. 이는 제품 당 제조 비용을 증가시키기 때문이다. 이하, 검사 장치의 스펙트럼 분해능을 향상시키는 방법 및 장치에 대하여 설명한다.
도 4는 타겟(404)을 조명하는 조명 방사선(402)을 도시한다. 타겟은 제 1 타겟 구조물(상부 격자(406)) 및 제 2 타겟 구조물(하부 격자(408))을 포함한다. 상부 격자는 조명 방사선(402)을 별개의 회절 차수들로 산란시킨다(도 3 (b)를 참조하여 앞서 설명됨). 단순화를 위해, -1 및 +1 회절 차수가 도 4에 도시되어 있다: 410a 및 410b는 각각 -1 및 +1 회절 차수의 강도를 나타낸다. 하부 격자는 유사하게, 조명 방사선을 -1 회절 차수(412a) 및 +1 회절 차수(412b)로 산란시킨다. 하부 격자에 의해 산란된 방사선은 타겟을 통해 이동해야 하는 조명 방사선에 기인하여 시간 지연 τ(도 4의 참조 번호 414)만큼 상부 격자에 의해 산란된 방사선에 비해 지연된다. 본 실시 예에서, 시간 지연은 τ=2T/c로 기술될 수 있는데, 여기서 c는 빛의 속도이고, T는 타겟의 광학 두께이다(예시적인 목적으로만, 하부 격자가 조명 대상 방사선이 타겟 전체를 통해 전파하도록 타겟의 하부층에 배치된다).
전술한 바와 같이, 타겟에 의해 산란된 방사선의 -1 및 +1 회절 차수는 스캐터로미터를 사용하여 측정된다. 측정된 산란 방사선의 복소 진폭은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00005
여기서, A±1은 상부 격자(406)에 의하여 각각 산란된 방사선의 +1 및-1 회절차수(즉 도 4의 410a 및 410b)를 지칭하고, B±1은 하부 격자(408)에 의하여 각각 산란된 방사선의 +1 및-1 회절차수(즉 도 4의 412a 및 412b)를 지칭한다. Ei는 조명 방사선의 복소 진폭이며,
Figure pct00006
로 주어진다. 산란 방사선의 측정된 세기는
Figure pct00007
에 의해 주어진다. 이 강도는
Figure pct00008
로 주기적으로 변하는 상부 격자와 하부 격자 사이의 커플링 항을 포함하는 것으로 나타낼 수 있다. 여기서
Figure pct00009
는 방사선의 광학 각 주파수이다.
예시적인 장치의 원리는 이제 도 5를 참조하여 설명될 것이다. 도 4와의 비교를 용이하게 하기 위해, 도 5의 일부는 도 4에서 사용된 것과 유사한 참조 부호로 표시되어 있다.
도 5에서, 조명 방사선(502)(Ei)에 추가하여, 시간 지연(516)
Figure pct00010
을 갖는 조명 방사선(514)
Figure pct00011
의 시간-지연 카피가 타겟(404)을 조명하는데 사용된다.
조명 방사선(502)은 상부 격자(506)에 의해 -1 및 +1 회절 차수의 세기를 각각 나타내는 -1 및 +1 회절 차수(510a 및 510b)로 산란된다. 하부 격자(508)는 유사하게, 조명 방사선(502)을 -1 회절 차수(512a) 및 +1 회절 차수(512b)로 산란시킨다. 유사한 방식으로, 시간-지연 조명 방사선(514)은 상부 격자에 의해 -1 및 +1 회절 차수(518a 및 518b)로 산란된다. 하부 격자는 시간-지연 조명 방사선을 -1 및 +1 회절 차수들(520a 및 520b)로 산란시킨다. 이 예에서 수식 (3)은 다음과 같이 다시 쓸 수 있다:
Figure pct00012
이 예에서, 복소 진폭은 상부 격자(506)와 하부 격자(508) 간의 커플링을 기술하는 4 개의 커플링 항을 포함한다. 이들 항들 중 3 개는
Figure pct00013
의 함수로서 급속히 변하고, 따라서 검출 중에 0으로 평균화될 것이다. 그러나 마지막 항은
Figure pct00014
에 의해 주어진 변형을 갖는다. 이 변형은 도 4를 참조하여 기술된 것보다 낮은 주파수를 갖는다.
이 예에서 "스택 감도"의 기간은 다음과 같이 표현 될 수 있다:
Figure pct00015
Li는 제 1 및 제 2 조명 방사선 사이에 도입된 전체 경로 차이이다. 수식 5로부터, 상기 수식 1과 비교할 때, 경로 차, 즉 시간 지연이 도입될 때 "스택 감도"의 주기가 증가하는 것을 알 수 있다. 시간 지연을 제어함으로써, 검사 장치의 스펙트럼 분해능에 의해 분해될 수 있도록 주기가 증가될 수 있다.
도 6은 제 2의 예시적인 원리를 도시한다. 도 5와의 비교를 용이하게 하기 위해, 도 6의 일부는 도 5에서 사용된 것과 유사한 참조 부호로 표시되어 있다. 도 5에 도시된 예에서, 즉 방사선이 타겟에 의해 산란되기 전에 조사 방사선에 시간 지연이 도입된다. 그러나, 산란된 방사선에, 즉 방사선이 타겟에 의해 산란된 후, 시간 지연을 도입하는 것이 똑같이 실현 가능하다. 이 예에서, 시간 지연(616)은 하부 격자(50)에 의해 산란된 방사선에 도입된다. 제 2의 예시적인 원리에서, 하부 격자(608)에 의해 산란된 -1 회절 차수(620a) 또는 +1 회절 차수(620b) 중 적어도 하나는 도입된 시간 지연(616)을 갖는다. 도 6에서, +1 회절 차수만이 시간 지연을 갖는 것으로 도시되어 있지만, -1 차 회절 차수 및 +1 차 회절 차수 중 어느 하나 또는 모두가 그것에 유도된 시간 지연을 가질 수 있음을 알 것이다. 또한, 도 6은 시간 지연이 하부 격자에 의해 산란된 +1 회절 차수(620b)에 도입된다는 것을 나타내지만, 상부 격자에 의해 산란된 회절 차수(610b)에 시간 지연을 도입하는 것도 가능하다는 것이 이해될 것이다. 또한, 원칙적으로, 상부 및 하부 격자 중 하나 또는 양자 모두에 의해 산란된 +1 또는 -1 회절 차수의 임의의 조합에 시간 지연을 도입하는 것도 가능하다.
검출된 산란된 방사선의 복소 진폭의 커플링 항들 중 일부는 상기 수식 4에 도시 된 것과는 다르다. 그러나, 전술한 바와 같이, 커플링 항의 대부분은 Ω의 함수로서 급속히 변하고, 따라서 검출 중에는 평균으로 제로가 될 것이다. 나머지 커플링 항은 수식 4의 최종 커플링 항과 실질적으로 동일하고, 따라서 "스택 감도"는 상기 도 5를 참조하여 기술된 것과 유사한 방식으로 결정될 수 있다.
상기 예들에서, 상부 격자와 하부 격자는 실질적으로 중첩된다. 두 개의 조명 방사선 빔을 사용하면 증가된 배경 신호 때문에 결과 측정에서의 명암(contrast)이 감소한다. 이는 도 7에서와 같이 상부 격자와 하부 격자를 공간적으로 분리함으로써 피할 수 있다. 조명 방사선(702)는 상부 격자(406) 및 하부 격자(708)를 포함하는 타겟 (704)을 조명한다. 상부 격자는 조명 방사선(702)을 -1 및 +1 회절 차수들(410a 및 410b)로 산란시킨다. 하부 격자는 유사하게, 조명 방사선(702)을 -1 회절 차수(712a) 및 +1 회절 차수(712b)로 산란시킨다.
상부 및 하부 격자가 공간적으로 분리됨에 따라, 오프셋이 보정되어야 하는 비대칭 측정에 도입된다. 예를 들어, 공개된 특허 출원 US20080239318 A1, US20110292365 A1 또는 US20120242970 A1에 개시된 바와 같이, 다수의 잘 알려진 방법을 사용하여 이 오프셋을 보정할 수 있다.
이제 도 8을 참조하여 측정을 수행하는 예시적인 방법이 설명될 것이다. 제 1 단계(801)에서, 조명 방사선은 조명 시스템에 의해 제공된다. 방사선은 임의의 적합한 파장을 가질 수 있다. 일 예시에서, 방사선 파장은 2nm 내지 40nm 범위 내에 있을 수 있다. 특정 예에서, 파장은 13nm이다. 다른 예에서, 방사선 파장은 실질적으로 가시 스펙트럼 내에 있을 수 있다. 방사선 파장은 관심있는 방사선을 최적화시키거나 측정 대상에 의해 흡수되는 방사선의 양을 감소시키도록 선택될 수 있음을 이해할 것이다. "조명 방사선"이 참조되지만, 조명 방사선은 하나 또는 다수의 조명 빔을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 일 예시에서, 조명 방사선은 제 1 및 제 2 조명 방사선 빔을 포함할 수 있다(이하, 조명 방사선 및 조명 방사선 빔은 상호 교환적으로 사용될 것이다). 제 1 및 제 2 조명 방사선은 결합된 조명 방사선으로 결합될 수 있다. 또 다른 예에서는 복수의 개별 조명 방사선 빔을 포함한다.
제 2 단계(802)에서, 조명 방사선은 적어도 제 1 및 제 2 산란 방사선을 초래하는 타겟 구조물을 조명하는데 사용된다. 일부 실시 예에서, 타겟 구조는 제품 구조의 피치와 유사한 피치를 갖는 타겟 격자와 같은 전용 타겟 구조일 수 있다. 다른 예에서, 타겟 구조물은 제품 구조(예를 들어, 메모리 디바이스)일 수 있다. 타겟 구조물은 일부 실시 예에서 제 1 타겟 및 제 2 타겟을 포함할 수 있다. 일 예시에서, 제 1 산란 방사선은 제 1 타겟에 의해 산란된 방사선을 포함한다. 다른 예에서, 제 2 산란 방사선은 제 2 타겟에 의해 산란된 방사선을 포함한다. 제 1 타겟 및 제 2 타겟 모두는 조명 방사선 전체 또는 일부분만 조명될 수 있다. 예를 들어, 조명 방사선이 제 1 및 제 2 조명 방사선으로 구성된 경우, 제 1 조명 방사선은 제 1 타겟을 조명할 수 있고 제 2 조명 방사선은 제 2 타겟을 조명할 수 있다.
제 3 단계(803)에서, 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선이 검출되고, 제 1 산란 방사선과 제 2 산란 방사선 사이의 시간 지연은 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 특성을 최적화하도록 제어된다. 시간 지연은 임의의 적절한 방식으로 제어될 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 5 및 도 6을 참조하면, 원칙적으로, 방사선이 타겟에 의해 산란되기 전후에 시간 지연이 도입되는지는 중요하지 않다. 일 예시에서, 시간 지연은 조명 방사선의 빔 경로에 위치된 광학 요소를 작동시킴으로써 제어될 수 있다. 다른 예에서, 시간 지연은 제 1 또는 제 2 산란 방사선의 빔 경로에 위치된 광학 요소를 작동시킴으로써 제어될 수 있다. 또 다른 예에서, 시간 지연은 제 2 또는 제 1 조명 방사선에 대해 제 1 또는 제 2 조명 방사선의 위상을 각각 제어함으로써 제어될 수 있다.
상기 방법의 적어도 일부가 구현될 수 있는 조명 시스템(900)의 제 1 예는 도 9를 참조하여 설명될 것이다. 조명 시스템은 예를 들어도 3 (a)에 도시된 검사 장치의 조명 시스템(12) 대신에 사용될 수 있다. 본 실시 예는 시간 지연이 조명 방사선에 도입되는 도 5를 참조하여 논의된 예시적인 원리를 이용한다는 것을 주목해야 한다. 조명 시스템은 소위 고조파 생성 시스템(High Harmonic Generation system)이지만, 이는 단지 예시적인 목적을 위한 것임을 유의해야 한다. 여러 유형의 조명 시스템이 고려될 수 있다. 방사선 소스(도시하지 않음)는 특정 파장의 방사선 빔(902)을 방출한다. 본 예에서, 방사선 소스는 적외선 파장을 갖는 조명 방사선을 방출하는 펨토초 레이저이다. 방사선은 제 1 광학 웨지 부분(906), 제 2 광학 웨지 부분(908) 및 스톱(910)을 포함하는 광학 웨지를 포함하는 제 1 광학 요소(904)로 전파한다. 스톱은 방사선 빔(902)의 중심부를 차단하여 방사선 빔을 제 1 방사선(912)과 제 2 방사선(914)으로 분할하도록 배치된다.
제 1 및 제 2 방사선은 가스(918)를 통해 전파된다. 제 1 광학 웨지 부분(806) 및 렌즈(816)는 협동하여 제 1 방사선(912)을 가스 내부의 제 1 스폿(920)에 집속시킨다. 마찬가지로, 제 2 광학 웨지 부분(908) 및 렌즈(916)는 제 2 방사선(914)을 가스 제트 내부의 제 2 스폿 (922)에 집중시키도록 협력한다.
제 1 방사선 및 제 2 방사선은 가스와 상호 작용하여 제 1 조명 방사선(924) 및 제 2 조명 방사선(926)을 제공한다. 조명 방사선은 원하지 않는 방사선 파장을 억제하는 광학 요소(928)를 통과한다. 본 예에서, 광학 요소는 적외선 억제 필터이다. 조명 방사선은 이후에 기판(930) 상에 제공된 타겟 구조물을 조명한다. 본 예에서, 타겟 구조물은 기판의 평면에서 공간적으로 분리된 제 1 타겟 및 제 2 타겟을 포함한다. 제 1 조명 방사선은 제 1 타겟부를 조명하고 제 2 조명 방사선은 제 2 타겟부를 조명한다.
제 1 조명 방사선 및 제 2 조명 방사선은 각각 제 1 타겟 및 제 2 타겟에 의해 산란된다. 산란된 방사선(미도시)은 검출기(또한 도시되지 않음)에 의해 검출되고 적절한 방식으로 처리 유닛에 의해 처리될 수 있다. 처리 유닛은 제 1 및/또는 제 2 조명 방사선의 시간 지연을 제어하기 위해 제 1 또는 제 2 광학 웨지(906, 908) 중 하나 또는 둘 모두의 위치 설정을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 2 광학 웨지의 위치를 시프트하지만 제 1 광학 웨지의 위치를 유지함으로써, 제 2 조명 방사선은 제 1 조명 방사선에 대해 지연될 수 있다.
타겟에 의한 산란 방사선은 검사 장치의 검출기(예를 들어, 도 3 (a)의 검출기(23))로 전달될 수 있다. 일 예시에서, 제 1 산란 방사선 및 제 2 산란 방사선은 결합 광학 요소(도 3 (a)에 미도시)에 의해 검출기로 전달되기 전에 산란된 방사선 빔으로 결합될 수 있다. 다른 예에서, 제 1 산란 방사선 및 제 2 산란 방사선은 검출기의 표면 상에서 개별적으로 검출될 수 있고, 처리 유닛(940)에 의해 결합될 수 있다.
검출된 산란 방사선은 (도 3 (a)의 처리 유닛(40)과 기능적으로 유사한) 처리 유닛(940)으로 보내 진다. 처리 유닛은 검출된 산란 된 방사선을 처리하고, 처리 결과에 기초하여 보정 데이터(932)를 보정 유닛 (934)에 전송할 수 있다. 보정 유닛은 조명 시스템의 하나 이상의 광학 요소에 연결된 하나 이상의 작동 요소(actuating elements)를 포함한다. 본 예에서, 보정 유닛은 제 2 광학 웨지 부분(908)에 연결된 액츄에이터(936)를 포함한다. 보정 데이터에 기초하여, 보정 유닛은 제 1 조명 방사선과 제 2 조명 방사선 사이의 시간 지연을 제어하기 위해 제 2 광학 웨지 부분의 위치를 조정하도록 액추에이터를 작동시킨다. 물론, 제 1 및 제 2 타겟 구조가 이 예에서 공간적으로 분리된 것으로 도시되어 있지만, 조명 시스템은 중첩된 타겟 구조들에 대해서 똑같이 잘 사용될 수 있음을 알 것이다. 이러한 상황에서, 제 1 및 제 2 광학 웨지 부분은 제 1 및 제 2 조명 방사선이 단일 타겟에 입사하도록 위치될 것이다.
도 9에 도시된 조명 시스템의 구성 요소는 단지 예시적인 것이며, 조명 시스템은 추가 또는 대체 구성 요소를 포함할 수 있음을 이해할 것이다.
상기 예에서, 시간 지연은 단지 예시적인 목적으로 광학 웨지를 사용함으로써 제어된다. 시간 지연을 유도하고 제어하기 위한 다른 방법 또는 구성 요소는 당업자에 의해 구상될 수 있다. 여기에는 빔 분할 프리즘 또는 간섭계가 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 부가적으로, 조명하는 방사선보다는 오히려 (도 6과 관련하여 논의된 바와 같이) 상기 산란된 방사선의 광학 경로에 상기 지연 구성 요소를 배치하는 것과 같이 지연 구성 요소에 대한 대안적인 위치가 고려될 수 있다.
제 2 예시적인 조명 시스템(1000)이 이제 도 10을 참조하여 논의될 것이다. 상기 시스템은 제 1 조명 방사선 소스(1002) 및 제 2 조명 방사선 소스(1004)를 포함한다. 제 1 소스는 제 1 조명 방사선(1006)을 방출하고, 제 2 소스는 제 2 조명 방사선(1008)을 방출한다. 도 10은 일반적인 의미에서만 제 1 및 제 2 방사선 소스를 도시한다. 제 1 및 제 2 조명 방사선은 임의의 적절한 방식으로 생성될 수 있다. 일 예시에서, 제 1 및 제 2 조명 방사선은 도 9에 설명된 조명 시스템(900)에 의해 생성 될 수 있다. 다른 예에서, 제 1 소스(1002) 및 제 2 소스(1004)는 물리적으로 분리되지만 상호 간섭적이고 "위상 결합된" 방사선 소스일 수 있다. 또 다른 예에서, 제 1 및 제 2 소스는 상호 간섭성일 수 있고 가시 스펙트럼의 파장을 갖는 방사선을 방출할 수 있다.
제 1 조명 방사선(1006) 및 제 2 조명 방사선(808)은 결합 광학 요소(예를 들어, 빔 분리기)의 표면(1012)의 지점(1010) 상에 입사되도록 배치된다. 또한, 제 1 조명 방사선 및 제 2 조명 방사선 모두는 표면 상에 동일한 입사각(1014)을 갖는다. 제 1 조명 방사선은 표면에 의해 부분적으로 반사되고, 제 2 조명 방사선은 표면을 부분적으로 투과한다. 제 1 및 제 2 조명 방사선 모두가 동일한 지점에 입사하고 동일한 입사각을 가질 때, 제 1 조명 방사선의 반사된 부분 및 제 2 조명 방사선의 투과된 부분은 결합된 조명 방사선(1016)으로 결합될 것이다. 그 다음, 조명 빔은 타겟 구조물(1018)을 향하여 지향되고 전술한 것과 유사한 방식으로 검출될 수 있다.
본 실시 예의 방사선은 임의의 적합한 파장을 가질 수 있음을 알게 될 것이다. 일 예시에서, 방사선의 파장은 가시 광선 또는 근적외선 방사선 스펙트럼 내에 있다.
상기 예에서, 결합 광학 소자는 제 1 및 제 2 조명 방사를 결합하도록 동작 가능하다. 그러나, 도 9를 참조하여 언급된 바와 같이, 제 1 및 제 2 산란 된 방사선이 산란된 방사선 빔으로 결합되는 예가 고려될 수 있다.
위의 예에서, -1 및 +1 회절 차수를 사용하여 측정을 수행하는 예시적인 방법을 수행하였다. 이제, 도 11 및 12를 참조하여 추가의 예가 설명될 것이며, 여기서 타겟에 의해 산란된 임의의 회절 차수가 사용될 수 있다. 예시적인 방법은 도 6에 도시된 것과 같은 스케터로미터로 구현될 수 있다. 전술한 바와 같이, 전형적인 스케터로미터에서, 방사선의 +1 및 -1 회절 차수는 (오버레이 또는 임계 치수와 같은) 타겟 구조물의 관련 특성을 결정하는데 사용된다.
제 1 단계(1201)에서, 제 1 조명 방사선 및 제 2 조명 방사선이 조명 시스템(1102)에 의해 제공된다. 본 예시에서, 조명 시스템은 HHG에 의해 생성된 수퍼 콘티늄(supercontinuum)과 같이 충분히 공간적으로 간섭성이 있다면, 임의의 적합한 백색광원일 수 있다. 제 1 및 제 2 조명 방사선은 상호 간섭성이지만, 제 2 조명 방사선은 제 1 조명 방사선에 비해 시간 지연을 갖는다. 본 예시에서, 조명 시스템은 제 1 및 제 2 조명 방사선을 결합된 조명 방사선(1104)으로 결합하기 위한 하나 이상의 광학 부품을 포함한다. 예를 들어, 광학 부품은 도 9에 도시된 빔 분리기를 포함할 수 있다.
제 2 단계(1202)에서, 타겟 구조(1108)는 조합된 조명 방사선에 의해 조명된다. 결합된 조명 방사선은 타겟 구조물에 의해 다수의 회절 차수로 회절된다. 결합된 조명 방사선의 스펙트럼 콘텐트로 인해, +1 및 -1 회절 차수는 검출기의 표면 상의 단일 지점으로 형성되지 않는다. 파장 스펙트럼의 각 파장은 고유한 방향으로 회절된다. +1 및 -1 회절 차수는 결합된 조명 방사선의 모든 파장을 포함하는 공간적으로 분산된 스펙트럼으로서 검출기의 표면 상에 형성될 것이다. 0 차 방사선은 타겟 구조에 의해 회절되지 않지만 타겟 구조에 의해 반사되는 조합된 조명 방사선의 부분을 포함한다.
제 3 단계(1203)에서, 반사된 방사선 빔은 검출기(1106)에서 검출된다. 제 3 단계는 복수의 특정 시간 지연을 사용하여 분산된 변화를 검출하는 단계를 포함한다. 제 1 및 제 2 반사된 방사선은 백색광 간섭계와 유사한 방식으로 검출기의 표면 상에 간섭할 것이다. 후속하여, 제 4 단계(1204)에서, 검출된 방사선은 추가 처리를 위해 처리 유닛으로 보내질 수 있다. 예를 들어, 검출된 간섭 무늬(interferogram)는, 복수의 특정 시간 지연을 사용하여 검출된 상기 언급된 분산된 변화를 이용하여 스펙트럼으로 분해된 0 차 반사율을 도출하기 위해 푸리에 변환될 수 있다. 이 방법은 0 차 회절 방사선을 사용하여 기술되었지만, 다른 회절 차수(-1 및 +1 회 절차 수와 같은)를 사용하여 똑같이 구현될 수 있음을 유의해야 한다.
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 기재내용이 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 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 발명에 따른 또 다른 실시 예가 아래의 번호를 갖는 절에 제시된다:
1. 검사 장치에서 측정을 수행하는 방법에 있어서,
조명 방사선을 제공하는 단계;
적어도 제 1 및 제 2 산란 방사선을 초래하는 상기 조명 방사선으로 타겟 구조물을 조명하는 단계; 및
결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선을 검출하는 단계; 및
상기 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 특성을 최적화하도록 상기 제 1 산란 방사선과 상기 제 2 산란 방사선 사이의 시간 지연을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 타겟 구조물은 기판 상에 제공된 제 1 타겟 및 제 2 타겟을 포함하고, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 상기 기판의 평면에서 실질적으로 중첩되는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 타겟 구조물은 기판 상에 제공된 제 1 타겟 및 제 2 타겟을 포함하고, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 상기 기판의 평면에서 공간적으로 분리되는 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 산란 방사선은 상기 제 1 타겟에 의해 산란된 조명 방사선을 포함하는 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 산란 방사선은 상기 제 2 타겟에 의해 산란된 조명 방사선을 포함하는 것을 특징으로하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 방사선은 적어도 제 1 조명 방사선 및 제 2 조명 방사선을 포함하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제공하는 단계는 상기 제 1 조명 방사선 및 상기 제 2 조명 방사선을 결합된 조명 방사선으로 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 상기 결합된 조명 방사선으로 상기 타겟 구조물을 조명하는 단계를 포함하는 방법.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제공하는 단계는 상기 제 1 조명 방사선과 상기 제 2 조명 방사선 사이에 상기 시간 지연을 도입하는 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 시간 지연을 제어하는 단계는 상기 제 2 조명 방사선의 광 경로를 변경시키기 위해 광학 요소를 작동시키는 단계를 포함하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 광학 요소는 광학 웨지, 빔 분할 프리즘, 또는 간섭계 중 하나를 포함하는 방법.
12. 앞선 항들 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 산란 방사선 및 제 2 산란 방사선을 결합된 산란 방사선으로 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 조명 방사선 및 상기 제 2 조명 방사선을 결합하거나 상기 제 1 산란 방사선 및 제 2 산란 방사선을 결합하는 단계는 상기 결합을 수행하기 위해 빔 분리기를 이용하는 단계를 포함하는 방법.
14. 앞선 항들 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 방사선은 1nm와 40nm 사이의 파장을 갖는 방법.
15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 방사선은 가시 스펙트럼의 파장을 갖는 방사선을 포함하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 조명 방사선은 백색광을 포함하는 방법.
17. 앞선 항들 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 산란 방사선은 1 차 회절 방사선을 포함하는 방법.
18. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 산란 방사선은 0 차 회절 방사선을 포함하는 방법.
19. 앞선 항들 어느 한 항에 있어서, 상기 특성을 제어하는 단계는 상기 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 세기를 최대화하는 단계를 포함하는 방법.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 동작 가능한 검사 장치.
21. 제 20 항에 있어서,
조명 방사선을 제공하도록 동작 가능한 방사원;
적어도 제 1 및 제 2 산란 방사선을 초래하는 상기 조사 방사선으로 타겟 구조물을 조명하도록 동작 가능한 조명 시스템;
결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선을 검출하도록 동작 가능한 검출기; 및
상기 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 특성을 최적화하도록 상기 제 1 산란 방사선과 상기 제 2 산란 방사선 사이의 시간 지연을 제어하도록 동작 가능한 처리 유닛을 포함하는 검사 장치.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 타겟 구조물은 기판 상에 제공된 제 1 타겟 및 제 2 타겟을 포함하고, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 상기 기판의 평면에서 실질적으로 중첩되는 검사 장치.
23. 제 21 항에 있어서, 상기 타겟 구조물은 기판 상에 제공된 제 1 타겟 및 제 2 타겟을 포함하고, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 상기 기판의 평면에서 공간적으로 분리되는 검사 장치.
24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 산란 방사선은 상기 제 1 타겟에 의해 산란 방사선을 포함하는 검사 장치.
25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 산란 방사선은 상기 제 1 타겟에 의해 산란된 방사선을 포함하는 것을 특징으로하는 검사 장치.
26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 방사선은 적어도 제 1 조명 방사선 및 제 2 조명 방사선을 포함하는 검사 장치.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 조명 방사선 및 상기 제 2 조명 방사선을 결합된 조명 방사선으로 결합하도록 동작 가능한 제 1 결합 광학 요소를 더 포함하는 검사 장치.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 결합된 조명 방사선으로 상기 타겟 구조물을 조명하도록 동작 가능한 검사 장치.
29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 제 1 조명 방사선과 상기 제 2 조명 방사선 사이에 상기 시간 지연을 도입하도록 추가로 동작 가능한 검사 장치.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 조명 시스템의 광학 구성 요소를 작동시켜 상기 제 2 조명 방사선의 광 경로를 변경함으로써 상기 시간 지연을 제어하도록 동작 가능한 보정 유닛을 더 포함하는 검사 장치.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 광학 요소는 광학 웨지, 빔 분할 프리즘, 또는 간섭계 중 하나를 포함하는 검사 장치.
32. 제 21 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 산란 방사선 및 상기 제 2 산란 방사선을 결합된 산란 방사선으로 결합하도록 동작 가능한 제 2 결합 광학 요소를 더 포함하는 검사 장치.
33. 제 27 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 결합 광학 요소는 빔 스플리터를 포함하는 검사 장치.
34. 제 21 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 방사선은 1nm와 40nm 사이의 파장을 갖는 검사 장치.
35. 제 21 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 방사선은 가시 스펙트럼의 파장을 갖는 방사선을 포함하는 검사 장치.
36. 제 35 항에 있어서, 상기 조명 방사선은 백색광을 포함하는 검사 장치.
37. 제 21 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기는 1 차 산란 방사선을 검출하도록 동작 가능한 검사 장치.
38. 제 21 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기는 0 차 산란 방사선을 검출하도록 동작 가능한 검사 장치.
39. 제 21 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성을 제어하는 단계는 상기 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 세기를 최대화하는 단계를 포함하는 검사 장치.
40. 제 21 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 따른 검사 장치를 포함하는 리소그래피 장치.
41. 검사 장치에서 측정을 수행하는데 사용하기 위한 기판으로서, 상기 기판은 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 방법에서 사용할 수있는 타겟 구조물을 포함하는 기판.
42. 제 41 항에 있어서, 상기 타겟 구조물은 기판 상에 제공된 제 1 타겟 및 제 2 타겟을 포함하고, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 상기 기판의 평면에서 실질적으로 중첩되는 기판.
43. 제 41 항에 있어서, 상기 타겟 구조물은 기판 상에 제공된 제 1 타겟 및 제 2 타겟을 포함하며, 상기 제 1 타겟 및 상기 제 2 타겟은 상기 기판의 평면에서 공간적으로 분리되는 기판.
44. 제 41 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 따른 기판을 제조하기 위한 리소그래피 장치용 방법.
45. 적절한 프로세서 상에서 실행될 때 프로세서로 하여금 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 제어 단계를 수행하게 하는 기계 판독 가능 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (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) 방사선을 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.
앞선 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수 있다는 것을 분명히 알 것이다. 예를 들어, 1 이상의 실시예의 1 이상의 실시형태가 적절하다면 1 이상의 다른 실시예의 1 이상의 실시형태와 조합되거나 이를 대신할 수 있다. 그러므로, 이러한 응용예들 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 교시 및 안내에 기초하여, 기재된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 예시에 의한 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 교시 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (15)

  1. 검사 장치에서 측정을 수행하는 방법에 있어서,
    조명 방사선을 제공하는 단계;
    적어도 제 1 및 제 2 산란 방사선을 초래하는 상기 조명 방사선으로 타겟 구조물을 조명하는 단계; 및
    결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선을 검출하는 단계; 및
    상기 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 특성을 최적화하도록 상기 제 1 산란 방사선과 상기 제 2 산란 방사선 사이의 시간 지연을 제어하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 조명 방사선은 적어도 제 1 조명 방사선 및 제 2 조명 방사선을 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제공하는 단계는 상기 제 1 조명 방사선 및 상기 제 2 조명 방사선을 결합된 조명 방사선으로 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 상기 결합된 조명 방사선으로 상기 타겟 구조물을 조명하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제공하는 단계는 상기 제 1 조명 방사선과 상기 제 2 조명 방사선 사이에 상기 시간 지연을 도입하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 산란 방사선 및 제 2 산란 방사선을 결합된 산란 방사선으로 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 조명 방사선 및 상기 제 2 조명 방사선을 결합하거나 상기 제 1 산란 방사선 및 제 2 산란 방사선을 결합하는 단계는 상기 결합을 수행하기 위해 빔 분리기를 이용하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 방사선은 1nm와 40nm 사이의 파장을 갖거나, 가시 스펙트럼의 파장을 갖는 방사선을 포함하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 산란 방사선은 1 차 회절 방사선을 포함하거나, 상기 제 1 및 제 2 산란 방사선은 0 차 회절 방사선을 포함하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성을 제어하는 단계는 상기 결합된 제 1 및 제 2 산란 방사선의 세기를 최대화하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 동작 가능한 검사 장치.
  12. 제 11 항에 의한 검사 장치를 포함하는 리소그래피 장치.
  13. 검사 장치에서 측정을 수행하는데 사용하기 위한 기판으로서, 상기 기판은 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 방법에서 사용할 수있는 타겟 구조물을 포함하는 기판.
  14. 제 13 항에 따른 기판을 제조하기 위한 리소그래피 장치용 방법.
  15. 적절한 프로세서 상에서 실행될 때 프로세서로 하여금 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 제어 단계를 수행하게 하는 기계 판독 가능 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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