KR20190070982A

KR20190070982A - 높이 센서, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20190070982A
Application number: KR1020197015496A
Authority: KR
Inventors: 한스 버틀러; 요하네스 페트루스 마르티누스 베르나두스 베르뮤렌; 마리누스 페트루스 레이즌더스
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2019-06-21
Also published as: WO2018082892A1; JP2019534474A; CN109906410A; CN109906410B; US20200057390A1; KR102253902B1; JP6770641B2; NL2019719A; US11467505B2

Abstract

리소그래피 장치(LA)는 기판(W)에 패턴을 가한다. 리소그래피 장치는 높이 센서(LS), 기판 위치 설정 서브시스템, 및 제어기를 포함하고, 이 제어기는, 기판을 가로지르는 위치에서 높이 센서가 기판 표면의 높이(h)를 측정하게 하도록 구성되어 있다. 측정된 높이를 사용하여 기판에 가해지는 하나 이상의 패턴의 포커싱을 제어한다. 높이(h)는 기준 높이(zref)에 대해 측정된다. 높이 센서는 기준 높이(zref)를 변화시키도록 작동될 수 있고, 그리하여, 더 넓은 유효 작동 범위가 얻어질 수 있다. 측정 동안의 기판 높이의 제어에 대한 명세 사항이 완화될 수 있다. 기준 높이는 하나 이상의 광학 요소(566, 572, 576, 504 및/또는 512)를 높이 센서 내부에서 움직여 또는 높이 센서를 움직여 변화될 수 있다 움직이는 부품이 없는 실시 형태는 다중 요소 광검출기(1212)를 포함한다.

Description

높이 센서, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법

본 출원은 2016년 11월 2일에 출원된 EP 출원 16196902.7의 우선권을 주장하고, 이는 전체적으로 본원에 참조로 통합되어 있다.

본 발명은 예컨대 리소그래피 기술로 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있는 방법과 징치, 특히, 리소그래피 기술을 사용하여 다바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 기판 상의 마크의 위치를 결정하기 위한 위치 센서 및 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판, 일반적으로 그 기판의 타겟 부분 상에 가하는 기계이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 경우, 패터닝 장치(또는 마스크 또는 레티클이라고도 함)를 사용하여, IC의 개별 층에 형성될 회로 패턴을 생성한다. 이 패턴은 기판(예컨대, 규소 웨이퍼) 상의 타겟 부분(예컨대, 다이의 일부분, 하나의 다이 또는 여러 개의 다이를 포함함) 상에 전달될 수 있다. 패턴의 전달은 일반적으로 기판에 제공되는 방사선 민감성 재료의 층(레지스트) 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패턴화되는 인접하는 타겟 부분의 네트워크를 포함한다. 이들 타겟 부분은 통상적으로 "필드"라고 불린다. 종래의 리소그래피 장치는 소위 스텝퍼(여기서 각 타겟 부분은 전체 패턴을 한번에 타겟 부분 상에 노광시켜 조사됨) 및 소위 스캐너를 포함하고, 스캐너에서, 각 타겟 부분은 주어진 방향("스캐닝" 방향)에 평행하거나 역평행한 기판을 동기적으로 스캐닝하면서 패턴을 그 주어진 방향으로 방사선 비임을 통해 스캐닝하여 조사된다.

일반적으로, 패턴이 투영되는 기판의 표면은 완전히 평평한 것은 아니다. 더욱이, 기판은 수 미크론의 두께 변화를 보일 수 있다. 기판 표면의 이러한 비평평함 및/또는 두께 변화로 인해, 예컨대, 초점 에러 또는 이미징 에러 때문에 패턴의 부정확한 투영이 일어날 수 있다. 기판의 비평평함 및/또는 두께 변화를 보정하기 위해, 높이 센서(가끔 레벨 센서라고도 함)를 사용하는 것이 알려져 있는데,이 센서는 바람직하게는 리소그래피 장치에 통합된다. 이러한 높이 센서를 사용하여, 패턴이 기판에 전사, 예컨대 투영되기 전에, 그 기판의 높이 맵을 결정할 수 있다. 다음에, 패터닝 장치의 공간 이미지를 적절한 초점으로 유지하기 위해, 그 높이 맵을 사용하여, 패턴이 기판에 전사되는 동안에 기판의 위치를 보정할 수 있다. 이와 관련하여, "높이"는 넓게 기판의 면 밖의 치수를 말하는 것으로, 지구 또는 중력에 대한 특정한 방향을 암시하는 것은 아님을 이해할 것이다.

일반적으로, 이러한 높이 센서는 측정 비임을 기판에 투영하는 투영 유닛을 포함하고, 이 투영 유닛은, 실질적으로 주기적인 방사선 세기를 갖는 측정 비임을 부여하도록 배치되는 투영 격자; 일반적으로 2개 이상의 검출 요소를 포함하고 기판에서의 반사 후에 측정 비임을 받는 검출 유닛; 및 검출 유닛의 검출기가 받은 측정 비임 부분에 근거하여 높이 레벨을 계산하는 처리 유닛을 포함한다.

이러한 일반적인 종류의 다양한 높이 센서가 예컨대 US7265364 및 US7646471(둘 모두는 Teunissen 등의 것임)에 나타나 있다. 가시 또는 적외 방사선 대신에 UV 방사선을 사용하는 높이 센서가 US2010233600A1(den Boef)에 나타나 있다. 알려져 있는 구성에서, 레벨 센서의 검출 유닛은 반사된 측정 비임을 개별적인 센서에 들어가는 서로 다른 부분들로 분할하도록 구성된 검출 격자를 포함할 수 있다. WO2016102127A1(Reijnders/ASML)에는, 검출 격자를 필요로 함이 없이, 격자 이미지의 위치를 검출하고 확인하기 위해 다중 요소 검출기를 사용하는 컴팩트한 높이 센서가 기재되어 있다.

일반적으로, 높이 센서는 고정된 위치(자체의 광학 시스템에 대해)에서 측정을 한다. 기판은 광학 시스템에 대해 움직여, 기판을 가로지르는 위치에서 높이 측정치를 얻게 된다. US8947632B2에는, 움직이는 광학 요소에 의해 측정 위치가 기판을 가로지르는 하나 이상의 면내 방향으로 스캐닝하게 되는 높이 센서가 나타나 있고, 그래서 기판에 대한 광학 시스템 전체의 스캐닝 운동을 필요로 함이 없이, 상이한 위치에서 높이 측정을 할 수 있다.

격자 패턴에 근거하는 높이 센서에서, 격자 피치(광학 시스템의 배율 및 기판에 대한 입사각을 포함한 다른 인자와 함께)는 높이 변화에 대한 센서의 민감성을 결정하지만, 이는 측정 가능한 높이의 번위를 비교적 매우 좁은 범위로 제한한다. 알려져 있는 장치에서, 기판의 위치는 높이 센서의 스캐닝 중에 미세하게 제어될 수 있고, 그래서 센서로부터 표면까지의 거리는 항상 범위 내에 유지된다. 그러나, 이는 센서의 적용성을 제약한다. 예컨대, 기판 높이의 그러한 미세 제어를 필요로 하지 않는 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있고, 그럼에도 기판 표면의 높이 변화의 범위는 현재 센서 설계의 범위를 초과할 수 있다. 격자 피치를 증가시키면, 범위가 넓어질 것이지만, 높이 측정의 정확성이 직접 악화될 것이다.

제 1 양태에서 본 발명의 목적은, 측정 중에 기판 표면의 위치의 미세한 제어를 필요로 함이 없이 기판의 정확한 높이 측정을 가능하게 하는 것이다.

제 1 양태에서 본 발명은 높이 센서를 제공하고, 이는 광학 시스템을 포함하고, 광학 시스템은 방사선을 기판에 전달하고 또한 상기 기판으로부터 반사된 방사선을 집광하며 집광된 방사선을 처리하여 기준 높이에 대한 기판의 표면 높이의 측정치를 유도하도록 구성되어 있고, 상기 높이 센서는, 기판을 가로지르는 하나 이상의 위치에서 상기 높이를 측정하는 동안에, 상기 광학 시스템이 연결되는 기준 구조물에 대한 상기 기준 높이를 조절하기 위한 장치를 포함한다.

일 실시 형태에서, 적어도 부분적으로 상기 기준 구조물에 대한 기판 지지부의 위치의 측정치에 응답하여 상기 기준 높이를 자동적으로 조절하기 위한 제어기가 제공되어 있다.

일 실시 형태에서, 적어도 부분적으로 기판의 측정된 높이의 편위를 추적하여 기준 높이를 자동적으로 조절하기 위한 제어기가 제공되어 있다.

일 실시 형태에서, 집광된 방사선을 검출하기 위한 다중 요소 검출기가 제공되어 있고, 선택된 요소들로부터의 신호들이 조합되어 상기 측정치를 유도하고, 상기 기준 높이는 완전히 또는 부분적으로 상기 다중 요소 검출기 내의 상이한 요소들을 선택하여 조절된다. 추가 실시 형태에서, 상기 기판을 가로지르는 하나 이상의 위치에서 높이를 측정하는 동안에, 상기 기준 높이는 상기 다중 요소 검출기 내의 상이한 요소들을 선택해서만 조절된다. 다른 추가 실시 형태에서, 상기 집광된 방사선은 다중 요소 검출기 상에 격자 패턴의 이미지를 형성하도록 포커싱되고, 다중 요소 검출기 내의 요소들의 피치는 다중 요소 검출기 상의 격자 패턴의 피치의 2배 이상, 선택적으로는 4배 이상이다.

다른 실시 형태에서, 기준 높이를 조절하기 위한 장치는 상기 광학 시스템에 있는 하나 이상의 가동 요소를 포함한다. 가동 요소의 수는 단지 1개 도는 2개이고, 또는 실질적으로 전체 광학 시스템이 움직일 수 있다. 추가 실시 형태에서, 적어도 하나의 가동 광학 요소는 상기 방사선을 투영 포커싱 서브시스템으로부터 기판에 보내기 위한 요소를 포함한다. 추가 실시 형태에서, 적어도 하나의 가동 광학 요소는 집광된 방사선을 기판으로부터 검출 포커싱 서브시스템 안으로 보내기 위한 요소를 포함한다. 추가 실시 형태에서, 가동 요소는 각도의 변경 없이 병진 이동하여, 기판에서의 방사선의 입사각을 변화시킴이 없이 상기 기준 높이를 변화시키도록 배치된다. 추가 실시 형태에서, 상기 적어도 하나의 가동 광학 요소는 집광된 방사선을 검출 포커싱 서브시스템으로부터 센서 서브시스템에 보내기 위한 요소이다. 추가 실시 형태에서, 적어도 하나의 가동 광학 요소는 기판에 전달되는 방사선에 격자 패턴을 가하기 위한 격자이다. 추가 실시 형태에서, 적어도 하나의 가동 광학 요소는 집광된 방사선의 격자 패턴과 상호 작용하기 위한 검출 격자이다. 추가 실시 형태에서, 가동 광학 요소는 기판에 전달되는 방사선에 격자 패턴을 가하기 위한 격자, 및 집광된 방사선의 격자 패턴과 상호 작용하기 위한 검출 격자 둘다를 포함한다.

일 실시 형태에서, 상기 높이 센서의 광학 시스템에 대한, 높이 측정이 행해지는 면내 위치는 조절되는 기준 높이와는 실질적으로 독립적이다.

일 실시 형태에서, 높이 측정이 행해지는 면내 위치는 조절되는 기준 높이와 함께 벗어나 있다. 추가 실시 형태에서, 높이의 측정치는 면내 위치의 편차를 확인할 수 있게 해주는 정보와 함께 출력된다. 추가 실시 형태서, 기판에 대한 기판의 면내 위치를 제어하여, 기준 높이의 조절로 인한 편차를 보상하고 그래서 실질적으로 원하는 위치에서 측정치를 얻게 된다.

일 실시 형태에서, 기준 높이의 조절은, 광학 시스템이 다른 기준 높이에 대응하는 상태의 범위에 걸쳐 순환하고 있을 때 측정 시간을 선택하는 것을 포함한다.

일 실시 형태에서, 기준 높이의 조절은, 다른 기준 높이로 얻어진 일련의 높이 측정치로부터 한 높이 측정치를 선택하는 것을 포함한다.

본 발명은 장치 제조 방법을 더 제공하고, 리소그래피 공정을 사용하여 디바이스 패턴이 기판에 가해지고, 상기 방법은 기판을 가로질러 측정되는 높이를 참조하여, 가해지는 패턴을 기판의 표면에 포커싱하는 단계를 포함하고, 측정된 위치는 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 높이 센서를 사용하여 얻어진다.

본 발명은 기판에 패턴을 가하기 위해 사용되는 리소그래피 장치를 더 제공하고, 리소그래피 장치는 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 높이 센서, 기판 위치 설정 서브시스템, 및 제어기를 포함하고, 제어기는, 기판을 가로지르는 위치에서 상기 높이 센서가 기판 표면의 높이를 측정하게 하고 또한 측정된 높이를 사용하여 기판에 가해지는 하나 이상의 패턴의 포커싱을 제어하도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서, 적어도 높이 방향에 대해, 상기 기판 위치 설정 서브시스템은 개략적작동 레벨 및 미세 작동 레벨과는 대조적으로, 단일의 작동 레벨을 구현한다.

본 발명의 위의 양태 및 다른 앙태는 후술하는 예를 고려하여 이해될 것이다.

이제, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 단지 예시적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 높이 센서가 사용될 수 있는 리소그래피 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 높이 센서의 작동 원리를 도시한다.
도 3은 도 2의 높이 센서의 감지 범위를 도시한다.
도 4는 알려져 있는 구성에 따른 도 1의 장치 내의 기판과 관련하여 작동하는 높이 센서의 구성 요소를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 수정된 높이 센서의 구성 요소를 개략적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에서 사용될 수 있는, 서로 개별적인 측정 스테이지와 노광 스테이지를 갖는 알려져 있는 리소그래피 장치의 구성 요소를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 추가 실시 형태에 따른 수정된 리소그래피 장치의 구성 요소를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따라 작동하는 수정된 높이 센서의 구성 요소를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 형태에 따라 작동하는 수정된 높이 센서의 구성 요소를 개략적으로 도시한다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따라 작동하는 수정된 높이 센서의 구성 요소를 개략적으로 도시한다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시 형태에 따라 작동하는 수정된 높이 센서의 구성 요소를 개략적으로 도시한다.
도 12는 WO2016102127A1(Reijnders/ASML)에 개시된 종류의 높이 센서의 작동 원리를 도시하고, 이 높이 센서는 본 발명의 추가 실시 형태를 이루기 위해 도 2에 도시되어 있는 높이 센서 대신에 사용될 수 있다.
도 13은 도 12의 높이 센서에 기반하는 수정된 높이 센서의 구성 요소를 개략적으로 도시하고, 이 센서는 본 발명의 제 6 실시 형태에 따라 작동한다.
도 14는 본 발명의 제 7 실시 형태에 따라 작동하는 수정된 높이 센서의 구성 요소를 개략적으로 도시한다.

본 발명의 실시 형태를 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시 형태가 실행될 수 있는 환경의 예를 제시하는 것이 교육적이다.

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타낸다. 이 장치는, 방사선 비임(B)(예컨대, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL); 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되어 있고, 패터닝 장치를 특정한 파라미터에 따라 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치 설정기(PM)에 연결되는 패터닝 장치 지지부 또는 지지 구조물(예컨대, 마스크 테이블)(MT); 기판(예컨대, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되어 있고, 기판을 특정한 파라미터에 따라 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치 설정기(PW)에 연결되는 2개의 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WTa, WTb); 및 패터닝 장치(MA)에 의해 방사선 비임(B)에 부여되는 패턴을 기판(W)의 타겟 부분(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함함) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다. 기준 프레임(RF)은 다양한 구성 요소들을 연결하고, 패터닝 장치와 기판 및 이것들이 피쳐(feature)의 위치를 설정하고 측정하기 위한 기준으로서 역할한다.

조명 시스템은 방사선을 보내고 성형하거나 제어하기 위한 굴절형, 반사형, 자기적, 전자기적, 정전기식, 또는 다른 종류의 광학 요소 또는 이의 조합과 같은 다양한 종류의 광학 요소를 포함할 수 있다.

패터닝 장치 지지부(MT)는, 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 설계 및 다른 조건(예컨대, 패터닝 장치가 진공 환경에 유지되는지의 여부)에 따라 패터닝 장치를 유지한다. 패터닝 장치 지지부는 기계적, 진공, 정전기식 클램핑 기술 또는 다른 클램핑 기술을 사용하여 패터닝 장치를 유지한다. 패터닝 장치 지지부(MT)는 필요에 따라 고정되거나 움직일 수 있는 예컨대 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 장치 지지부는, 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있는 것을 보장해 준다.

여기서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 부분에 패턴을 생성하기 위해 단면에서 패턴을 갖는 방사선 비임을 부여하기 위해 사용될 수 있는 장치를 말하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 방사선 비임에 부여되는 패턴은, 예컨대, 패턴이 위상 변이 피쳐 또는 소위 보조 피쳐를 포함하는 경우, 기판의 타겟 부분에 있는 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있음을 유의해야 한다. 일반적으로, 방사선 비임에 부여되는 패턴은 타겟 부분에서 생성되는 디바이스의 특정한 기능적 층, 예컨대 집적 회로에 대응할 것이다.

여기서 설명하는 바와 같이, 장치는 투과형이다(예컨대, 투과형 패터닝 장치를 사용함). 대안적으로, 장치는 반사형일 수 있다(예컨대, 위에서 언급된 바와 같은 종류의 프로그래머블 미러 어레이 또는 반사형 마스크를 사용함). 패터닝 장치의 예는, 마스크, 프로그래머블 미러 어레이 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 여기서 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 사용은 더 일반적인 용어인 "패터닝 장치"와 동의어로 간주될 수 있다. "패터닝 장치" 라는 용어 역시 그러한 프로그래머블 패터닝 장치를 제어하는데 사용되는 패턴 정보를 디지털 형태로 저장하기 위한 장치를 말하는 것으로 해석될 수 있다.

여기서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자에 적절한, 굴절형, 반사형, 카타디옵트릭, 자기적, 전자기적 및 정전기적 광학 요소 또는 이의 조합을 포함하여 어떤 종류의 투영 시스템이라도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 여기서 "투영 렌즈"이라는 용어의 사용은 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 동의어로 간주될 수 있다.

리소그래피 장치는, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체(예컨대, 물)로 기판의 적어도 일부분이 덮힐 수 있는 종류일 수 있다. 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예컨대, 마스크와 투영 시스템 사이에 가해질 수도 있다. 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위한 침지 기술은 당 업계에 잘 알려져 있다.

작동시, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 비임을 받는다. 소스 및 리소그래피 장치는, 예컨대 소스가 엑시머 레이저인 경우, 서로 별개일 수 있다. 그러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 생각되지 않고, 예컨대 적절한 방향 전환 미러 및/또는 비임 확장기를 포함하는 비임 전달 시스템(BD)의 도움으로 방사선 비임은 소스(SO)로부터 조명기(IL)에 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 소스가 수은등일 때, 소스는 리소그래피 장치의 일체적인 부분일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는, 필요한 경우 비임 전달 시스템(BD)과 함께, 방사선 시스템이라고 할 수 있다.

조명기(IL)는 예컨대 방사선 비임의 각도 세기 분포를 조절하기 위한 조절기(AD), 인테그레이터(IN) 및 컨덴서(CO)를 포함할 수 있다. 조명기를 사용하여, 방사선 비임을 조절할 수 있고 단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 가질 수 있다.

방사선 비임(B)은 패터닝 장치(MA)에 입사하고, 이 장치는 패터닝 장치 지지 부(MT)에 유지되고, 그 비임은 패터닝 장치에 의해 패턴화된다. 방사선 비임(B)은, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 가로질러, 투영 시스템(PS)을 통과하고, 이 투영 시스템은 비임을 기판(W)의 타켓 부분(C) 상으로 집속시킨다. 제 2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭 측정 장치, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WTa 또는 WTb)이 정확하게 움직여, 예컨대 다른 타겟 부분(C)을 방사선 비임(B)의 경로에 위치시킬 수 있다. 유사하게, 예컨대, 마스크 라이브러리로부터의 기계적 회수 후에 또는 스캔 동안에, 제 1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 나타나 있지 않음)를 사용하여, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 방사선 비임(B)의 경로에 대해 정확하게 위치시킬 수 있다.

패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시되어 있는 바와 같은 기판 정렬 마크는 전용의 타겟 부분을 점유하지만, 타겟 부분 사이의 공간에 위치될 수 있다(이것들은 스크라이브 레인 정렬 마크로 알려져 있음). 유사하게, 하나 이상의 다이가 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 제공되는 경우, 마스크 장렬 마크는 다이 사이에 위치될 수 있다. 작은 정렬 마크가 또한 다이 내부에서 장치 피쳐 중에 포함될 수 있고, 이 경우, 마커는 가능한 한 작고 또한 인접 피쳐와 다른 이미징 또는 공정 조건을 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템을 아래에서 더 설명한다.

설명된 장치는 다양한 모드로 사용될 수 있다. 스캔 모드에서, 방사선 비임에 부여된 패턴이 타겟 부분(C)에 투영되는 중에(즉, 단일 동적 노광), 패터닝 장치 지지부(예컨대, 마스크)(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기적으로 스캐닝된다. 패터닝 장치 지지부(예컨대, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도와 방향은 투영 시스템(PS)의 배율(또는 축소율) 및 이미지 반전 특성에 의해 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 동적 노광에서 타겟 부분의 폭(비스캐닝 방향의 폭)이 제한되고, 스캐닝 운동의 길이에 의해, 타겟 부분의 높이(스캐닝 방향의 높이)가 결정된다. 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같이, 다른 종류의 리소그래피 장치 및 작동 모드가 가능하다. 예컨대, 스텝 모드가 알려져 있다. 소위 "무마스크" 리소그래피에서, 프로그래머블 패터닝 장치가 정지되어 유지되지만 패턴은 변하게 되고, 기판 테이블(WT)이 움직이거나 스캐닝된다.

전술한 사용 모드 또는 완전히 다른 사용 모드에 대한 조합 및/또는 변화가 또한 사용될 수 있다.

리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa, WTb) 및 2개의 스테이션(노광 스테이션(EXP) 및 측정 스테이션(MEA))을 갖는 소위 이중 스테이지형이고, 두 스테이션 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있다. 한 기판 테이블 상의 한 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 중에, 다른 기판은 측정 스테이션에 있는 다른 기판 테이블 상에 로딩될 수 있고 다양한 준비 단계들이 수행된다. 이리하여, 장치의 처리량이 실질적으로 증가된다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이 윤곽을 맵핑하고 또한 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 중에 위치 센서(IF)가 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없으면, 제 2 위치 센서를 제공하여, 양 스테이션에서 기준 프레임(RF)에 대한 기판 테이블의 위치를 추적할 수 있다. 다른 구성이 알려져 있고 또한 나타나 있는 이중 스테이지 구성 대신에 다른 구성 대신에 사용될 수 있다. 예컨대, 기판 테이블과 측정 테이블이 제공되는 다른 리소그래피 장치가 알려져 있다. 이들 장치는 준비 측정을 수행할 때 함께 결합되고, 기판 테이블이 노광 중일 때에는 분리된다.

도 2에는, 당업계에 알려져 있는 높이 센서가 개략적으로 나타나 있다. 높이 센서(LS)는 기판(W)의 높이 맵을 결정하도록 구성된다. 이 높이 맵을 사용하여, 패턴을 기판(W) 상에 투영하는 중에 기판의 위치를 보정할 수 있다. 높이 센서는 투영 유닛(100)과 검출 유닛(110)을 포함하는 광학 시스템을 포함한다. 높이 센서는 처리 유닛(120)을 또한 포함한다. 투영 유닛(100)은 광 비임(102)을 제공하는 광원을 포함하고, 그 광 비임은 투영 유닛(100)의 투영 격자(104)에 의해 부여된다. 광원은 예컨대 협역 또는 대역 광원일 수 있고, 편광되거나 비편광되거나, 펄스화되거나 연속적일 수 있다. 광원은 예컨대 편광된 또는 비편광된 레이저 비임일 수 있다. 광원은 상이한 색을 갖는 복수의 광원, 예컨대 복수의 LED를 포함할 수 있다. 본 개시와 관련하여, "광(light)"은 가시광에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되고 기판의 표면에서 반사되기에 적절한 자외선(UV) 방사선 및 임의의 종류의 방사선을 포괄하는 것으로 이해될 것임을 유의해야 한다. UV 방사선을 사용하는 높이 센서는 예컨대 US2010233600A1(den Boef 등)에 개시되어 있다.

나타나 있는 바와 같은 투영 격자(102)는 주기적인 격자이고, 주기적인 구조를 가지고 있어, 측정 비임(130)은 주기적으로 변하는 세기를 갖게 된다. 특히, 패턴화된 측정 비임의 세기는 화살표(132)로 나타나 있는 방향을 따라 주기적으로 변한다. 주기적으로 변하는 세기를 갖는 측정 비임(130)은 기판(W) 상의 측정 위치(140) 쪽으로 향한다. 측정 위치(140)에서, 측정 비임은 기판에 의해 반사되어(화살표(150)로 표시되어 있음) 검출 유닛(110) 쪽으로 가게 된다. 실제로, 광학 시스템은 패턴화된 측정 비임의 경로를 따라 투영 유닛(100)과 검출 유닛(110) 사이에 있는 추가 광학 요소를 포함할 것이다. 이들 추가 요소는 도 2에서는 생략되어 있고, 도 2는 작동 원리만 도시한다. 이들 추가 요소를 사용하여, 아래에서 설명하는 바와 같이, 높이 센서의 수정을 실행할 수 있다.

검출 유닛(110)은 검출 격자(112)를 포함하고, 이 검출 격자는 이 예에서 삼각형 피쳐(114)의 격자를 포함하고, 이 삼각형 피쳐의 격자는 반사된 측정 비임(150)을 분할하여 받은 반사된 측정 비임(150)의 일부분을 2개의 개별적인 방향(152, 154)으로 보낸다. 보내진 비임(방향(152, 154)을 따르는)은 이어서 검출 유닛(110)의 집속 광학 기구(116)에 수용되고, 집속 광학 기구(116)는 수용된 보내진 비임을 검출 유닛(110)의 별도의 광검출기(118, 119) 상으로 이미징한다. 광검출기(118, 119)에 의해 발생된 신호는 이어서 높이 센서(LS)의 처리 유닛(120)에 제공된다. 처리 유닛(120)은, 받은 신호에 근거하여, 기판(W)의 높이(h), 즉, 표시된 Z-방향으로의 기판의 위치를 결정하도록 구성되어 있다.

다른 형태의 검출 유닛이 알려져 있음을 이해해야 하고, 도시되어 있는 검출 유닛은 단지 일 예일 뿐이다. 다른 예로, 공개된 특허 출원 US2010233600A1에는, 차분 검출 계획에 근거하는 초기 유형의 높이 센서가 기재되어 있다. 그러한 알려져 있는 검출 계획에서, 편광기와 전단(shear) 판(예컨대, Wollaston 프리즘의 형태임)의 조합에 의해, 기준 격자에서 2개의 옆으로 전단된 격자 이미지가 반사 비임으로부터 생기게 된다. 결과적인 이미지는 기준 격자에 의해 전달되고 2개의 검출기로 검출된다. 도 2의 설계와 유사한 방식으로 이들 신호가 처리되어 높이 신호가 생성된다. 알려져 있는 설계의 편광 요소의 높은 비용 때문에, 도 2의 설계는 UV 방사선을 사용하는 높이 센서에 유리하다.

도 3은 도 2의 높이 센서의 처리 유닛(120)에서 얻어지는 신호의 형태를 도시한다. 수평축은 기판(W)에 대한 센서의 높이(zs)를 나타낸다. 수직축은 2개의 광검출기(118, 119)로 발생된 신호 사이의 차로서 얻어지는 비대칭성(A)을 나타낸다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 높이(zs)가 변함에 따라, 투영 격자(104)에 의해 발생된 격자 패턴의 밝은 줄무늬가 검출 격자의 삼각형 피쳐(114)의 상이한 부분에 투영된다. 밝은 줄무늬가 주로 광검출기(118)를 조명하는지 또는 광검출기(119)를 조명하는지에 따라, 비대칭 신호(A)는 양의 값 또는 음의 값을 갖게 된다. 이리하여, 도 3에서 곡선(200)으로 도시되어 있는, 사인 곡선에 가까운 형태의 변화가 나타나게 된다. 격자는 무한하지 않으므로, 변화의 진폭은 곡선의 중심부(202)에서 가장 크고, 높이 센서는 이 중심부의 영역에서만 작동하도록 설계되어 있고, 중심부에서 비대칭 신호(A)는 높이(zs)에 따라 대략 선형적인 변화를 나타낸다. 이 작동 영역은 대략 박스 영역(204)으로 경계져 있다. 그러므로 투영 격자 및 검출 격자의 피치는 사인 곡선 변화의 주기를 결정하고 따라서 높이 센서의 작동 범위(206)를 한정한다. 투영 격자의 피치는 작동 범위 내에 있는 곡선(200)의 선형 부분의 기울기를 결정하고 또한 그래서 높이 센서의 민감성을 결정한다.

이제 도 4를 참조하면, 예컨대 도 1에 나타나 있는 종류의 리소그래피 장치에서 기준 프레임(RF) 및 기판 지지부(WT)에 대한 높이 센서(LS)의 구성 요소의 물리적 배치가 나타나 있다. 이중 스테이지 장치의 경우, 도 4의 기판 지지부(WT)는 기판 지지부(WTa 또는 WTb)일 수 있다. 도 2에 이미 나타나 있는 높이 센서의 구성 요소는 도 4에서 동일한 참조 번호로 나타나 있다. 따라서, 투영 유닛(100) 및 검출 유닛(110)은 기준 프레임에 장착되어 있고 또한 투영 격자(104)와 검출 격자(112)를 각각 포함하는 것으로 나타나 있다. 이들 구성 요소는 기준 프레임(RF)에 개별적으로 장착되어 있는 것으로 나타나 있지만, 리소그래피 장치의 기준 프레임(RF)에 장착되는 높이 센서 프레임이 제공될 수 있음을 이해할 것이다.

또한 도 4에는, 도 2에는 나타나 있지 않은 광학 시스템의 추가적인 구성 요소가 나타나 있다. 이들 구성 요소는 광 비임을 조절하고 집속시키기 위한 것이고, 다른 구성 요소는 광학 시스템을 컴팩트한 배치로 접기 위한 것이다. 만곡된 반사기 또는 프리즘을 사용하여, 집속 및 접음 기능은 단일 요소로 조합될 수 있다. 이들 기능은 도 4에 개략적으로 나타나 있고, 물론 그의 상세한 실행은 상이한 실행 간에 변할 수 있다. 투영 유닛(100)에서, 예컨대, 입구 거울(362)이 나타나 있는데, 이 거울은 측정 비임(130)의 경로를 접고 그 비임을 투영 집속 유닛(364) 안으로 보낸다. 출구 거울(366)은 측정 비임(130)을 측정 위치(140)에서 기판(W)에 충돌하기에 적합한 각도로 전환시킨다. 유사하게, 검출 유닛(110)에서, 입구 거울(372)은 반사 비임(150)을 검출 집속 유닛(374) 안으로 전환시킨디. 출구 거울(376)은 반사 비임의 경로를 검출 격자(112) 및 집속 유닛(116) 쪽으로 전환시킨다.

알려져 있는 구성에서, 높이 센서의 기준 높이(zref)는 리소그래피 장치의 기준 프레임(RF)에 대해 고정된다. 높이 값(zs)은 이 기준 높이에 대해 표시되거나 정의된다. 다시 도 3을 참조하면, 알려져 있는 높이 센서는 예컨대 수 미크론의 작동 범위를 갖는다. 기판을 가로지르는 상이한 높이에서의 높이를 측정하는 동안에, 표면을 높이 센서의 작동 범위 내에 유지하기 위해 기판의 높이는 리소그래피 장치의 위치 설정 서브시스템에 의해 제어된다. 기준 프레임(RF)에 대한, 기판 지지부의 높이(zt)의 변화는 위치 센서(IF)(도 1에도 나타나 있음)를 사용하여 높은 정확도로 측정된다. 기판 지지부에 대한 기판 표면의 전체 높이 값(h)을 얻기 위해, 이들 높이 변화는 높이 센서로 측정된 높이(zs)의 변화에 더해지거나 감해질 수 있다.

높이 센서의 제한된 작동 범위에 의해, 기판을 가로지르는 위치에서 높이 맵의 측정 중에 기판 테이블(WT)과 기판(W)의 높이를 결정하는 위치 설정 서브시스템에 엄격한 요건이 부과된다. 증가된 작동 범위를 갖는 높이 센서를 제공함으로써, 아래에서 설명하는 바와 같이, 장치의 나머지에 대한 설계 구속 요건이 완화될 것이다. 알려져 있는 설계의 경우, 작동 범위의 증가는 이에 대응하는 민감성의 감소를 암시하는데, 이는 허용될 수 없다.

도 5는 수정된 높이 센서의 제 1 예의 구성 요소를 개략적으로 도시하고, 여기서 높이 센서의 광학 시스템은 도 4의 알려져 있는 높이 센서의 모든 동일한 요소를 포함한다. 요소(502 ∼ 550)는 도 4의 높이 센서의 요소(102 ∼ 150)에 대응하고, 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다. 요소(562 ∼ 576)은 도 4의 높이 센서의 요소(362 ∼ 376)에 대응하고 실질적으로 동일한 방식으로 작동한다.

수정된 높이 센서는, 기준 높이(zref)(이로부터 기판의 높이(zs)가 측정됨)는 기판을 가로지르는 측정 동안에 변할 수 있다는 점에서, 도 4의 높이 센서와 기능적으로 다르다. 기준 높이(zref)는 고정된 기준 높이(z0)(기준 프레임(RF)에 의해 규정됨)에 대해 양(△zref) 만큼 변할 수 있다. 가변적인 기준 높이(zref)는 특히 기판 지지부의 높이(zt)의 변화를 추적하기 위해 제어될 수 있고, 그래서 측정 높이(zs)는 높이 센서의 작동 범위 내에 유지된다. 3개의 값(△zref, zs, zt)을 조합하여, 고정된 기준(z0)에 대한 기판 표면의 높이가 이전과 동일한 정확도로 측정된다. 그러나, 기준 프레임(RF)에 대해 기판을 위치시키는 정확성이 완화된다.

가변적인 기준 높이의 이러한 기능을 야기하는 여러 실행예가 아래에 설명되는 예에 나타나 있다. 제 1 유형의 예에서, 기준 높이(zref)의 변화는 광학 시스템의 하나 이상의 요소를 물리적으로 움직여 달성된다. 광학 시스템은 많은 렌즈, 곡면형 거울, 평면형 거울, 프리즘, 격자 등을 포함할 수 있고, 이중의 어떤 것도 가동 요소로서 선택될 수 있는 후보가 될 수 있다.

도 5의 예에서, 기준 높이(zref)의 변화는 투영 유닛(100)의 출구 거울(566)을 작은 각도(△θ) 만큰 기울이고 또한 검출 유닛(110)의 입구 거울(572)을 유사한 각도 만큼 기울여 달성된다. 이리하여, 점선으로 나타나 있는 원래의 위치 보다 낮은, 즉 기준 프레임(RF)으로부터 더 멀리 있는 측정 위치(540)에서 측정 비임(530)이 반사된다. 거울의 기움은 프로세서(520) 또는 다른 제어기(나타나 있지 않음)의 제어하에서 적절한 액츄에이터에 의해 수행될 수 있다. 두 거울은 동일한 양 만큼 기울어지므로, 집속 광학 기구(574)와 다음의 요소(376, 512, 516) 내에 있는 반사 비임의 경로는 영향을 받지 않는다. 측정 위치(540)의 면내(x, y) 위치도 영향을 받지 않는다. 그러나, △ref의 변화를 통해, 기준 높이(zref)는 경사각(△θ)으로 예측 가능한 방법으로 변한다. 적절한 식 또는 룩업 테이블을 사용하여, 프로세서(520)(또는 나타나 있지 않은 다른 제어기)는 거울의 위치로부터 변화(△zref)를 계산한다. 이 변화는 작동 중에 비대칭 신호(A)의 변화를 추적하여 자동적으로 제어될 수 있어, 그 변화는 작동 범위의 중심 가까이에 유지된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 거울(566, 572)을 기울여, 제어 연결(580)(점선으로 나타나 있음)이 기판 테이블(WT)의 측정 높이(zt)와 기준 높이의 변화 사이에 이루어질 수 있다.

프로세서(520) 또는 별도의 프로세서는 이러한 방식으로 기준 높이를 자동적으로 조절하기 위한 제어기로서 작동할 수 있다. 방금 설명한 바와 같이, 높이 조절은 적어도 부분적으로 기준 구조물에 대한 기판 지지부의 위치의 측정에 반응하여 이루어질 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제어기는 적어도 부분적으로 기판의 측정 높이의 편위를 추적하여 기준 높이를 자동적으로 조절하도록 배치된다. 동일한 원리가 아래에서 설명될 예들에도 적용된다. 즉, 기준 높이의 변화는 측정 높이(zs)에 반응하여 높이 센서 내부에서 전체적으로 제어될 수 있다. 기준 높이의 변화가 알려져 있거나 계산될 수 있는 신호를 프로세서(520)가 받으면, 고정된 기준 높이(z0)에 대한 높이 측정치가 계산될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기준 높이의 변화는 부분적으로 기판 위치의 측정치(주어진 실행에서는 어떤 등가작인 센서로부터도 받음)를 참조하여 제어될 수 있다. 기준 높이와 기판 지지부의 위치가 서보 제어기로 제어되는 실시 형태에서, 이것들은 사용 가능한 필요한 측정치를 이미 가질 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 가동 요소는 zs 자체의 측정치에 근거하여 제어될 수 있다. 이러한 경우, 측정 높이(zs) 자체가 제어 루프를 위한 피드백 신호로서 역할할 수 있으므로, 가동 요소를 위한 위치 인코더는 필요하지 않을 수 있다. 기판이 센서의 범위 내에 위치되지 않는 경우에 위치 인코더는 물론 예컨대 폴백(fallback)으로서 바람직할 수 있다.

도 6은 도 1의 장치의 일 실시 형태의 전체적인 기계적 배치를 개략적으로 나타내고, 여기서 장치는 이중 기판 지지부 및 별도의 측정 스테이션(MEA)과 노광 스테이션(EXP)을 갖는 종류이다.

기준 프레임(FB)은 장치를 바닥 상에 지지하고 둘러싼다. 장치 내에서, 그리고 정확한 위치 기준으로서 역할하므로, 기준 프레임(RF)은 공기 베어링(602) 상에 지지되고, 이 공기 베어링은 기준 프레임을 환경 내의 진동으로부터 격리시킨다. 이 프레임에는 투영 시스템(PS)(물론 노광 스테이션(EXP)의 핵심부를 형성함) 및 기구(604, 606, 608)(측정 스테이션(MEA)의 기능적 요소임)이 장착된다. 본 예에서 기구(604, 608)는 투영 유닛(100) 및 높이 센서(LS)의 검출 유닛(110)이다. 기구(606)는 정렬 센서(AL)이다. 노광 스테이션(EXP) 위쪽에서, 마스크 테이블(MT) 및 마스크(MA)가 투영 시스템(PS) 위쪽에 장착된다. 제 1 위치 설정기(PM)는 장행정(개략적인) 액츄이터(610) 및 단행정(미세한) 액츄에이터(612, 614)를 포함한다. 이들 액츄에이터는 능동적인 피드백 제어로 작동하여, 투영 시스템(PS) 및 기준 프레임(RF)에 대한 마스크(MA)의 원하는 위치를 얻는다. 이 측정은 616에서 개략적으로 나타나 있다. 평형 질량체(618)가 제공되어, 마스크 테이블(MT)과 제 1 위치 설정기(PM)의 적어도 개략적인 운동을 모방하여, 프레임 및 다른 구성 요소에 전달되는 진동을 줄여준다. 평형 질량체(618)는 능동적인 공기 베어링(620)을 통해 기부 프레임(FB)에 지지된다. 저주파수 서보 제어기가 평형 질량체(618)를 원하는 평균 위치에 유지시킨다. 이 예의 이중 스테이지 배치에 따르면, 웨이퍼 테이블(WTa, WTb) 형태의 기판 지지부가 제공되고, 각 기판 지지부에는 관련된 위치 설정 기구가 제공된다. 웨이퍼 테이블(WTa)은 기판(W)이 실려 있는 노광 스테이션에 나타나 있고, 웨이퍼 테이블(WTb)은 다음 웨이퍼(W')를 지니고 있는 측정 스테이션에 나타나 있다. 각 웨이퍼 테이블은 기판(W)을 기구(604 ∼ 608) 및 투영 시스템(PS)의 출구 렌즈에 대해 정확하게 위치시키기 위한 개략적인 액츄에이터(622) 및 미세한 액츄에이터(624, 626)를 갖는다. 웨이퍼 테이블(WTa, WTb) 및 그의 각각의 위치 설정 서브시스템은 공유되는 평형 질량체(628) 상에 지지되고 그에 연결된다. 여기서도, 공기 베어링 또는 자기 베어링, 정전기 베어링 등과 같은 다른 적절한 베어링이 예컨대 630에서 개략적으로 나타나 있다. 웨이퍼(W, W')의 위치에 대한 개략적인 또한 미세한 제어에 사용되는 웨이퍼 테이블 위치의 측정은 측정 스테이션에 있는 기구(604 ∼ 608) 및 노광 스테이션에 있는 투영 시스템(PS)에 대해 이루어지며, 이들 둘 모두는 결국에는 기준 프레임(RF)을 다시 참조하게 된다.

이제, 알려져 있는 리소그래피 장치에서 기구(604,608)에 의해 형성되는 높이 센서의 작동을 참조하면, 가변적인 기준 높이(zref)를 갖는 수정된 높이 센서를 사용하면, 미세한 액츄에이터(626)에 대한 제약이 완화되고, 그렇지 않은 경우 이는 기판 표면을 높이 센서의 작동 범위 내에 유지시켜야 할 것이다.

또한, 기준 높이의 변화의 범위가 충분하면, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 저렴한 리소그래피 장치가 구성될 수 있다. 수정된 리소그래피 장치의 기계적 배치는, 미세한 액츄에이터(624, 626)가 고정 마운팅(726)으로 대체된 것을 제외하고는, 도 6의 것과 동일하다. 그리고 웨이퍼 테이블(WTa, WTb)의 모든 운동은 개략적인 액츄에이터(622)만 사용해서 제어된다. 그러나, 위치 측정은 여전히 정확하다. 높이 센서의 작동 범위는 그의 민감성의 훼손 없이 효과적으로 확장되어, 웨이퍼 테이블을 위한 저렴한 위치 설정 서브시스템이 얻어질 수 있다.

이제, 도 8 내지 14를 참조하여, 수정된 높이 센서의 대안적인 실시 형태를 설명한다. 이들 수정된 높이 센서 각각은 전술한 바와 동일한 방식으로 리소그래피 장치에 배치될 수 있다. 이들 수정된 높이 센서 각각은, 도 1, 6 및 7에 나타나 있는 종류의 이중 스테이지 장치뿐만 아니라, 하나 이상의 기판 지지부를 갖는 리소그래피 장치에도 배치될 수 있다. 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 이들 센서 각각은 개략적인 액츄에이터와 미세한 액츄에이터 모두를 갖는 리소그래피 장치, 및 개략적인 액츄에이터만 갖는 리소그래피 장치에 배치될 수 있다. 이들 센서 각각은 반도체 제조에 사용되는 검사 장치를 포함하는 다른 종류의 장치 및 다른 종류이 검사 장치에도 사용될 수 있다.

도 5에 나타나 있는 수정된 높이 센서의 제 1 실시 형태는 전술한 바와 같이 거울(566, 572)을 기울여 기준 높이를 조절한다. 따라서, 기준 높이가 조절될 때, 측정 비임(530)의 입사각도 변하게 된다. 어떤 종류의 기판의 경우, 이 입사각의 변화는 보고되는 높이의 변화를 유발할 수 있다. 이로 인해, 높이 측정의 가변적인 부정확성이 생길 수 있는데, 이는 적절한 가변적인 보정으로 처리될 수 있다.

도 8은 투영 유닛(800), 검출 유닛(810), 및 프로세서(820)를 갖는 수정된 높이 센서의 제 2 실시 형태를 나타낸다. 이들 유닛 내부에 나타나 있는 모든 구성 요소는, 후술하는 차이점을 제외하고는 도 5와 동일할 수 있고, 도 5에서와 동일한 참조 번호가 사용된다.

도 8의 높이 센서는 기준 높이(zref)의 변화를 얻기 위해 가동 광학 요소를 포함하고, 이들 가동 광학 요소는 여기서도 투영 유닛의 출구 거울(566) 및 검출 유닛의 입구 거울(572)이다. 그러나, 기준 높이의 조절은 기울이기 또는 회전에 의해 실행되는 것이 아니라, 거울이 나타나 있는 바와 같은 양(△x)으로 선형적으로 이동함으로써 실행된다. 이에 따른 효과로, 측정 비임(530)의 입사각의 변화 없이, 기준 높이의 변화(△zref)가 일어난다. 그러므로, 입사각과 공정 의존성의 변화로 인한 부정확성의 문제가 회피된다. 가변적인 보정이 회피된다. 가동 요소를 구동하고 제어하고 또한 조합된 높이 측정치를 계산하기 위한 장치는 도 5에 대해 전술한 바와 동일할 수 있다.

도 9는 투영 유닛(900), 검출 유닛(910), 및 프로세서(920)를 갖는 수정된 높이 센서의 제 3 실시 형태를 나타낸다. 이들 유닛 내부에 나타나 있는 모든 구성 요소는, 후술하는 차이점을 제외하고는 도 5와 동일할 수 있고, 도 5에서와 동일한 참조 번호가 사용된다. 도 5 및 8의 예와 비교하면, 이 예에서, 거울(566, 572)이 고정된다(또는 적어도 이들 거울은 높이 센서에 대한 기준 높이를 조절하기 위해 움직이지 않음). 대신에, 출구 거울(576)은 가변적인 양(△θ)으로 기울어지거나 회전하도록 제어된다. 그러므로, 주어진 높이(zs)에 대해 투영 격자(504)의 이미지가 검출 격자(512)에 이르는 위치가 변하게 된다. 동시에, 기판에 대한 측정 비임의 입사각은 변하지 않아, 도 5의 예에서 언급된 문제가 회피된다. 액츄에이터 및 제어 루프의 수 또한 감소 된다. 가동 요소를 구동하고 제어하고 또한 조합된 높이 측정치를 계산하기 위한 장치는 도 5에 대해 전술한 바와 동일할 수 있다. 도 5 및 8의 예와 비교하면, 도 9의 예에서, 거울(566, 572)이 고정된다(또는 적어도 이들 거울은 기준 높이를 조절하기 위해 움직이지 않음). 도 5 및 8의 예와 비교하면, 도 9의 예는 단일 운동 요소의 병진 운동만 필요로 한다.

도 10은 투영 유닛(1000), 검출 유닛(1010), 및 프로세서(1020)를 갖는 수정된 높이 센서의 제 4 실시 형태를 나타낸다. 이들 유닛 내부에 나타나 있는 모든 구성 요소는, 후술하는 차이점을 제외하고는 도 5와 동일할 수 있고, 도 5에서와 동일한 참조 번호가 사용된다. 도 5 및 8의 예와 비교하면, 이 예에서, 거울(566, 572, 576)이 고정된다(또는 적어도 이들 거울은 높이 센서에 대한 기준 높이를 조절하기 위해 움직이지 않음). 이 예에서, 투영 격자(504)의 위치는 나타나 있는 바와 같이 가변적인 양(△pg)으로 병진 이동하도록 제어된다. 그러므로, 주어진 높이(zs)에 대해 투영 격자(504)의 이미지가 검출 격자(512)에 이르는 위치가 변하여, 기준 높이의 원하는 변화(△zref)가 일어나게 된다. 도 5 및 8의 예와 비교하면, 도 10의 예는 단일 운동 요소의 병진 이동만 필요로 한다. 도면에 나타나 있는 운동(△pg)을 나타내는 화살표로 나타나 있는 바와 같이, 병진 이동 방향은 격자의 면에 대해 약간의 각도를 이룰 수 있다. 이는 일정한 광학 경로 길이를 유지하고 또한 투영 격자의 이미지를 검출 격자에 포커싱된 상태로 유지시키는 것이다. 필요하다면 다른 조치를 취할 수도 있다.

언급한 바와 같이, 도 9 및 10의 구성은 단일의 액츄에이터와 가동 요소만 필요로 하므로 단순하다. 이들 구성의 문제는, 측정 위치(140)의 면내 위치(즉, x 또는 y 방향의 위치)가 기준 프레임(RF)에 대해 가변적이다 라는 것이다. 따라서, 기판의 면내 위치가 종래의 높이 센서와 동일한 방식으로 스캐닝되면, 얻어진 측정치는 예상 위치에 대응하지 않을 것이다. 그러나 측정 위치의 면내 편차가 많은 방식으로 고려될 수 있다. 제 1 방안은 기판과 높이 센서의 상대 위치를 제어하는 것이고, 그래서 측정 위치(540)가 실제로 예상 위치가 된다. 이는 기판 테이블의 위치를 제어하여 또는 면내 측정 위치를 변화시키는 높이 센서 내의 추가적인 기구에 의해 달성될 수 있다. 위에서 언급된 특허 US8947632에는, 높이 센서와 기판을 서로에 대해 물리적으로 이동시키지 않고 측정 위치를 변화시키기 위한 기구가 개시되어 있다. 그들 기구의 변화를 사용하여, 투영 격자의 움직임으로 인한 (비교적 매우 작은) 면내 편차를 보상할 수 있고, 그래서 측정 위치는 예상되는 바로 된다.

다른 방안은, 높이 맵이 측정된 후에 프로세서(520)가 그 높이 맵을 수학적으로 보정하여 예상 위치에서 높이의 추정치를 얻는 것이다. 제 3 방안은, 실제 측정 위치의 정보와 함께 높이 맵을 전달하는 것이다. 노광 스테이션을 위한 제어기는 정확한 초점으로 패턴을 가하기 위해 투영 시스템을 제어할 때 면내 편차를 고려할 수 있다.

측정 위치의 면내 편차의 문제를 제외하고는, 가동 요소를 구동하고 제어하고 또한 조합된 높이 측정치를 계산하기 위한 구성은 도 5에 대해 전술한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.

도 11은 투영 유닛(1100), 검출 유닛(1110), 및 프로세서(1120)를 갖는 수정된 높이 센서의 제 4 실시 형태를 나타낸다. 이들 유닛 내부에 나타나 있는 모든 구성 요소는, 후술하는 차이점을 제외하고는 도 5와 동일할 수 있고, 도 5에서와 동일한 참조 번호가 사용된다. 도 5 및 8의 예와 비교하면, 이 예에서, 거울(566, 572, 576)이 고정된다(또는 적어도 이들 거울은 높이 센서에 대한 기준 높이를 조절하기 위해 움직이지 않음). 이 예에서, 검출 격자(512)의 위치는 나타나 있는 바와 같이 가변적인 양(△dg)으로 병진 이동하도록 제어된다. 그러므로, 주어진 높이(zs)에 대해 투영 격자(504)의 이미지가 검출 격자(512)에 이르는 위치가 변하여, 기준 높이의 원하는 변화(△zref)가 일어나게 된다. 도면에 나타나 있는 운동(△dg)을 나타내는 화살표로 나타나 있는 바와 같이, 병진 이동 방향은 격자의 면에 대해 약간의 각도를 이룰 수 있다. 이는 일정한 광학 경로 길이를 유지하고 또한 투영 격자의 이미지를 검출 격자에 포커싱된 상태로 유지시키는 것이다. 필요하다면 다른 조치를 취할 수도 있다.

도 5 및 8의 예와 비교하면, 도 11의 예는 단일 운동 요소의 병진 이동만 필요로 할 수 있다. 도 10의 경우처럼, 도 11의 구성의 문제는, 측정 위치(140)의 면내 위치(즉, x 또는 y 방향의 위치)가 기준 프레임(RF)에 대해 가변적이다 라는 것이다. 따라서, 기판의 면내 위치가 종래의 높이 센서와 동일한 방식으로 스캐닝되면, 얻어진 측정치는 예상 위치에 대응하지 않을 것이다. 도 10에 대해 이미 언급한 바와 같이, 측정 위치의 면내 편차가 많은 방식으로 고려될 수 있다.

도 11에 선택적인 것으로 도시되어 있는 대안적인 방안은, 투영 격자(504)와 검출 격자(512) 모두를 대응하는 양(△pg, △dg)으로 움직이는 것이다. 운동이 동기화되면, 측정 위치의 면내 편차가 회피될 수 있다.

도 12 및 13은 가변적인 높이 기준을 얻기 위해 운동 부품을 필요로 하지 않는 높이 센서의 대안적인 실시 형태를 도시한다. 높이 센서는 WO2016102127A1(Reijnders 등)에 개시된 높이 센서의 수정된 버젼에 기반한다. 도 12는 높이 검출의 원리를 간략히 설명하기 위해 WO2016102127A1의 복사이다. 추가 상세를 위해 독자는 WO2016102127A1를 참조하면 되고, 이의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 관련되어 있다.

도 12는 높이 센서가 마찬가지로 어떻게 투영 유닛(1200), 검출 유닛(1210), 및 처리 유닛(1220)을 포함하는 지를 나타낸다. 도 5 ∼ 11의 구성과 유사하게, 투영 유닛(1200)은 투영 격자(1204)에 의해 패턴이 부여되는 광 비임(1202)을 제공하는 관원을 포함한다. 이 광원은 예컨대 대역 광원 또는 편광된 또는 편광되지 않은 레이저 비임일 수 있다. 투영 격자(1204)의 작용으로, 주기적으로 변하는 세기(주기(P)를 가짐)를 갖는 측정 비임(1230)이 얻어진다. 부여된 측정 비임의 세기는 화살표(1232)로 나타나 있는 제 1 방향을 따라 주기적으로 변한다. 주기적으로 변하는 세기를 갖는 측정 비임(1230)은 기판 상의 측정 위치(540) 쪽으로 향한다. 측정 위치(540)에서, 패턴화된 측정 비임은 기판(210)에서 반사되고 또한 검출 유닛(1210) 쪽으로 반사된다(1250). 추가 광학 시스템이 측정 비임의 경로를 따라 투영 유닛(1200)과 검출 유닛(1210) 사이에 제공될 수 있음을 유의해야 한다. 반사된 패턴화된 측정 비임(1250)은 제 2 방향(화살표(1234)로 나타나 있음)으로 주기적으로 변하는 세기 분포(동일한 주기(P)를 가짐)를 갖는다.

도 5의 높이 센서의 검출 유닛(510)과는 달리, 검출 유닛(1210)은 패턴화된 측정 비임을 분리하기 위한 검출 격자를 사용하지 않는다. 대신에, 검출 유닛(1210)은 주기적으로 변하는 세기 분포를 갖는 반사된 패턴화된 측정 비임을 받도록 구성된 다중 요소 광검출기(1212)를 포함한다. 다중 요소 광검출기는 감지 요소(1214)의 어레이를 포함하고, 감지 요소는 주기(P)의 절반 보다 작거나 그와 같은 피치(p)로 제 2 방향(화살표(1234)로 나타나 있음)으로 배치된다. 본 개시의 원리에 따르면, 피치(p)는 선택적으로 주기(P)의 1/3 또는 1/4 보다 작다. 본 개시의 의미 내에서, 피치(p)는 다중 요소 광검출기의 서로 인접하는 두 감지 요소 사이의 거리를 나타내고, 피치(P)는, 다중 요소 광검출기 상으로 투영될 때, 세기 분포에서 2개의 인접하는 피크 사이의 거리인 것으로 생각될 수 있다. 이 비교를 위해, 광학 시스템에서 격자 피치의 확대 또는 축소는 무시할 수 있는데, 물론, 실제 실시 형태에서는 고려될 수 있다.

따라서, 주기적으로 변하는 세기 분포는 다중 요소 광검출기(1212) 상에 직접 투영된다. 따라서, 제 2 방향으로 주기적으로 변하는 세기 분포를 따르는 위치와 제 2 방향으로 감지 요소의 어레이를 따르는 위치 간에 일대일 대응이 있음을 알 수 있다. 높이 센서는, 다중 요소 광검출기로부터 센서 신호를 받고 또한 센서 어레이로부터 받은 하나 이상의 센서 신호에 근거하여 기판의 높이를 결정하는 프로세서(1220)를 더 포함한다.

WO2016102127A1에 개시된 실시 형태에서, 각 잠지 요소는 받은 광의 양의 나타내는 개별적인 출력 신호를 발생시킨다. 이들 출력 신호는 처리 유닛(1220)에 제공된다. 그리고 처리 유닛(1220)은, 받은 신호 및 감지 요소의 알려져 있는 위치에 근거하여, 예컨대, 패턴화된 측정 비임의 세기 패턴의 평균 이동량 또는 변위량을 결정하여 기판의 높이를 결정할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 최대 또는 최소 세기의 위치는 결정하고 사용하여 기판의 높이를 결정할 수 있다. 출력 신호를 제공하는 각 잠지 요소 대신에, 2개 이상의 감지 요소가 서로 연결되어, 받은 광의 조합량을 나타내는 출력 신호를 얻을 수 있다. 그러나, 요소를 2개의 그룹으로 나누어, 도 5 내지 11의 실시 형태에서 한쌍의 광 검출기(518/519)로 얻어지는 신호와 기능 면에서 유사한 신호를 얻을 수 있다.

도 13은 본 개시의 원리를 적용하여 운동 부품 없이 가변 기준 높이를 얻기 위한, 도 12의 높이 센서의 수정예를 도시한다. 도 5 내지 11의 예와 다른 높이 센서의 부분만 나타나 있고, 반사된 측정 비임(550)은 바닥 좌측에서 도면에 들어간다. 다중 요소 광검출기(1212)의 확대 평면도가 나타나 있고, 이 광 검출기는 예컨대 CCD 또는 CMOS 이미지 센서일 수 있다. 개별적인 감지 요소(1214)는 (이 예에서) 2차원 어레이로 배치된다. 이 어레이의 한 차원은 반사된 측정 비임(1250)에서의 광 분포에 있는 줄무늬(fringe)(1302)의 방향과 정렬된다. 원리적으로 어레이의 방향은 그렇게 정렬될 필요는 없다. 어레이는 원리적으로 2차원일 필요는 없고, 일차원일 수 있으며, 이 경우 어레이는 줄무늬(1302)의 방향과 정렬될 것이다. 줄무늬가 서로 이격되어 있는 방향으로의 감지 요소의 피치(p)는 이 예에서 투영 격자의 피치(P)의 1/4이다(다중 요소 광 검출기 상으로 투영될 때).

알려져 있는 검출기에서 처럼, 감지 요소의 신호는 2개의 신호(S1, S2)로 조합된다. 이들 신호 간의 비대칭성은 도 3에 도시되어 있는 바와 동일한 방식으로 높이의 측정치를 줄 것이다. 높이 센서의 기준 높이의 변화를 얻기 위해, 각 신호(S1, S2)를 얻기 위해 조합해야 할 감지 요소를 선택할 때 변화(△pix)를 이옹할 수 있다. 선택기(1304)는 배열의 이웃하는 열에서 나온 신호가 어떻게 조합되는지를 상징적으로 나타낸다. 도 12를 참조하여 위에서 언급한 바와 같이, 개별적인 감지 요소의 모든 신호는 프로세서(1220)에 보내져 거기서 조합되거나, 바람직하다면 감지 요소의 그룹을 위한 신호는 다중 요소 광 검출기에서 조합될 수 있다. 도 13에 개략적으로 나타나 있는 설명된 처리는 어느 방식으로도 실행될 수 있다.

도 12 및 13의 예는 가동 광학 요소(적어도 가변 기준 높이의 실행을 위한)를 포함하지 않지만, 가동 선택을 구동 및 제어하고 또한 조합된 높이 측정치를 계산하기 위한 구성은 도 5 내지 11에 대해 전술한 바와 실질적으로 동일하다. 프로세서(1220)에서의 패턴 인식 처리를 이용하여, 줄무늬 패턴의 위치(1306)를 검출하고 높이 센서가 기판을 가로질러 위치를 측정할 때 이를 실시간으로 추적할 수 있다. 패턴 인식을 이용하여, 줄무늬 패턴의 위치를 확인하고 또한 감지 요소 신호를 설명된 방식으로 2개의 신호(S1, S2)를 조합하지 않고, 기준 높이 변화를 포함하는 높이 측정치를 직접 구할 수 있다. 도 12 및 13의 예에서, 기준 높이는 다중 요소 검출기 내의 다른 요소를 선택해서만 조절됨을 알 것이다. 이는, 서로 다른 작동 모드 간의 보정 또는 변경을 위해 하나 이상의 광학 요소가 움직일 수 있다는 가능성을 배제하지는 않는다. 오히려, 기판을 가로지르는 하나 이상의 위치에서 높이를 측정하는 동안에 기준 높이를 조절하기 위해 광학 요소를 움직일 필요가 없음을 말해 둔다.

가동 광학 요소를 갖는 예로 돌아가면, 도 14는 높이 센서의 전체 광학 시스템이 하나 이상의 서브프레임(1402)에 장착되어 있는 마지막 예를 나타내고, 그 서브프레임은 전체 광학 시스템 본체를 기준 프레임에 대해 움직인다. 그러므로 기준 높이(zref)는 광학 경로의 교란 없이 변화된다. 예컨대, 광원 및 광 검출기와 같은 일부 요소는, 예컨대, 광섬유로 광학 시스템의 움직이는 부분에 연결되어 있는 경우에는 움직일 필요가 없다.

위의 모든 예는 다른 용례에 적합하게 될 수 있다. 위에서 언급된 특히 US8947632는 다수의 측정 비임이 기판을 가로질러 병렬적으로 스캔하는 예를 나타낸다. 이러한 시스템에서 본 개시의 원리를 적용할 때, 설계자는 다른 측정 비임에 대해 기준 높이를 개별적으로 변화시켜야 할지 또한 어느 정도로 변화시켜야 할지 또한 이용 가능한 넓은 다양성 중에서 이를 행하기 위한 최선의 기구는 무엇인지를 선택해야 한다. 평행한 위치 사이의 높이 변화는 임의의 주어진 시간에서 완전한 기판의 스캐닝시에 다른 시간에 나타나는 변화와 비교하여 상당히 작을 수 있다. 그 경우, 모든 평행 비임은 동일한 기준 높이를 사용하여 측정될 수 있다. 대안적으로, 예컨대, 모든 측정 위치를 작동 범위 내에 두기 위해서는, 각 측정 위치에 대한 기준 높이의 완전한 독립적인 제어를 행할 필요 없이, 기준 높이를 단순히 기울이는 것으로 충분할 수 있다.

위의 모든 예에서, 기준 높이의 변화는, 예컨대 측정 비임을 기판 상의 좁은 위치에 집속된 상태로 유지시키기 위해, 전술한 것에 추가로 이차 조절을 포함할 수 있다. 이들 이차 조절에 대한 필요성은 여기서 설명한 실시 형태 중 임의의 것의 상세한 설계에서 결정될 수 있다.

위의 모든 예에서, 기준 높이를 원하는 설정으로 조정하여 기준 높이를 제어하는 대신에, 높이 센서를 기준 높이 설정 범위에 걸쳐 지속적으로 스캐닝하여 높이 센서가 작동할 수 있다. 측정을 위한 효과적인 기준 높이 설정은, 측정이 행해지는 시간을 선택하여 그리고/또는 일련의 측정을 행하고 어느 것을 사용할지를 선택하여 조절될 수 있다. 예컨대 하나 이상의 움직이는 광학 요소를 갖는 실시 형태에서, 광학 요소는 어떤 위치의 범위에 걸쳐 진동 또는 요동할 수 있어, 다른 기준 높이의 범위에 걸쳐 효과적으로 순환할 수 있다. 그래서 단일 높이 측정이 사이클 내의 적절한 점에서 행해질 수 있고, 또는 복수의 측정이 사이클 전체에 걸쳐 행해질 수 있으며, 적절한 기준 높이를 갖는 것을 나중에 사용하여 높이 맵을 규정한다.

이들 "순환식" 실시 형태에서, 측정 위치는 각 사이클에서 움직이지 않고 유지될 수 있고, 또는 높이 센서는 기판을 가로지르는 스캐닝을 계속할 수 있고, 또한 기준 높이의 변화를 통해 더 빨리 순환한다 후자의 경우, 도 9, 10 및 11의 예에서 처럼, 측정 위치(540)는 선택된 기준 높이에 달려 있다. 이 측정 위치의 변화를 다루기 위한 해결책은 이미 전술한 바와 같다.

위에서 설명된 예는 주기적인 격자 패턴이 투영되고 검출된다고 가정하고 있지만, 원리적으로는, 단일의 바아 또는 지점에서부터 복잡한 코딩된 패턴에 이르기 까지 임의의 패턴이 검출될 수 있다. 그와 관련하여 "격자"라는 용어는 높이 감지에 사용되는 패턴에 인식 가능한 패턴을 가하기 위한 장치로서 해석되어야 하고, 이는 투영 격자와 검출 격자에 대해서도 마찬가지다.

결론적으로, 높이 센서의 기본적인 작동 범위를 증가시킴이 없이, 반도체 기판 또는 다른 제품에서의 높이 측정이 높이 값의 훨씬 더 넓은 범위에 걸쳐 어떻게 행해질 수 있는지를 보였다. 정확성이 유지될 수 있고 전체 장치의 가격이 감소될 수 있다. 본 발명의 특정한 실시 형태를 전술했지만, 본 발명은 설명한 바와는 다르게 실시될 수 있음을 알 것이다.

높이 감지 하드웨어와 관련하여, 일 실시 형태는 전술한 종류의 측정 방법을 실행하는 기계 판독 가능한 지시의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이 컴퓨터 프로그램은 그 목적에 전용된 또는 도 1의 제어 유닛(LACU)에 통합되는 예컨대 프로세서(520, 820, 920,1020, 1120, 1220) 등에 의해 실행될 수 있다. 또한 그러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이타 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광학 디스크)가 제공될 수 있다.

광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시 형태의 사용을 위와 같이 구체적으로 참조했지만, 본 발명은 다른 용례, 예컨대 임프린트 리소그래피에도 사용될 수 있고, 또한 상황이 허용하면, 광학적 리소그래피에 한정되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급되는 레지스트 층에 압입되고, 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이것들의 조합을 가하여 경화된다. 레지스트가 경화된 후에 패터닝 장치는 그 레지스트에 패턴을 남기고 레지스트에서 벗어나게 된다.

여기서 사용되는 "방사선" 및 "비임"이라는 용어는, 자외선(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 가짐), 극자외선(EUV) 방사선(예컨대, 약 1 ∼ 100 nm의 파장을 가짐), 및 이온 비임 또는 전자 비임과 같은 입자 비임을 포함하여 모든 종류의 전자기 방사선을 포함한다.

상황이 허용한다면, "렌즈" 라는 용어는 굴절형, 반사형, 자기적, 전자기적, 및 정전기적 광학 요소를 포함하여, 다양한 종류의 임의의 광학 요소 또는 그의 조합을 말하는 것일 수 있다. 반사형 요소는 UV 및/또는 EUV 범위에서 작동하는 장체에서 사용될 수 있다.

본 발명의 범위는 전술한 예시적인 실시 형태 중 어떤 것에도 한정되지 않고, 이하의 청구 범위 및 그의 등가물에 따라서만 규정되어야 한다.

Claims

높이 센서로서, 광학 시스템을 포함하고, 광학 시스템은 방사선을 기판에 전달하고 또한 상기 기판으로부터 반사된 방사선을 집광하고 집광된 방사선을 처리하여 기준 높이에 대한 기판의 표면 높이의 측정치를 유도하도록 구성되어 있고, 상기 높이 센서는, 기판을 가로지르는 하나 이상의 위치에서 높이를 측정하는 동안에, 상기 광학 시스템이 연결되는 기준 구조물에 대한 상기 기준 높이를 조절하기 위한 장치를 포함하는, 높이 센서.
제 1 항에 있어서,
적어도 부분적으로 상기 기준 구조물에 대한 기판 지지부의 위치의 측정치에 응답하여 상기 기준 높이를 자동적으로 조절하기 위한 제어기가 제공되어 있는, 높이 센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 집광된 방사선을 검출하기 위한 다중 요소 검출기가 제공되어 있고, 선택된 요소들부터의 신호들이 조합되어 상기 측정치를 유도하고, 상기 기준 높이는 적어도 부분적으로 상기 다중 요소 검출기 내의 상이한 요소들을 선택하여 조절되는, 높이 센서.
제 3 항에 있어서,
상기 기판을 가로지르는 하나 이상의 위치에서 높이를 측정하는 동안에, 상기 기준 높이는 상기 다중 요소 검출기 내의 상이한 요소들을 선택해서만 조절되는, 높이 센서.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 집광된 방사선은 다중 요소 검출기 상에 격자 패턴의 이미지를 형성하도록 포커싱되고, 다중 요소 검출기 내의 요소들의 피치는 다중 요소 검출기 상의 격자 패턴의 피치의 2배 이상, 선택적으로는 4배 이상인, 높이 센서.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 높이를 조절하기 위한 장치는 상기 광학 시스템에 있는 하나 이상의 가동 요소를 포함하는, 높이 센서.
제 6 항에 있어서,
적어도 하나의 가동 광학 요소는 상기 방사선을 투영 포커싱 서브시스템으로부터 기판에 보내기 위한 요소를 포함하는, 높이 센서.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
적어도 하나의 가동 광학 요소는 집광된 방사선을 기판으로부터 검출 포커싱 서브시스템 안으로 보내기 위한 요소를 포함하는, 높이 센서.
제 6 항, 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 가동 요소는 각도의 변경 없이 병진 이동하여, 기판에서의 방사선의 입사각을 변화시킴이 없이 상기 기준 높이를 변화시키도록 배치되어 있는, 높이 센서.
제 6 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가동 광학 요소는 집광된 방사선을 검출 포커싱 서브시스템으로부터 센서 서브시스템에 보내기 위한 요소인, 높이 센서.
제 6 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가동 광학 요소는, 기판에 전달되는 방사선에 격자 패턴을 가하기 위한 격자 및/또는 집광된 방사선의 격자 패턴과 상호 작용하기 위한 검출 격자인, 높이 센서.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 높이 센서의 광학 시스템에 대한, 높이 측정이 행해지는 면내(in-plane) 위치는 조절되는 기준 높이와는 실질적으로 독립적인, 높이 센서.
다바이스 제조 방법으로서, 리소그래피 공정을 사용하여 디바이스 패턴이 기판에 가해지고, 상기 방법은 기판을 가로질러 측정되는 높이를 참조하여, 가해지는 패턴을 기판의 표면에 포커싱하는 단계를 포함하고, 측정된 위치는 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 높이 센서를 사용하여 얻어지는, 디바이스 제조 방법.
기판에 패턴을 가하기 위해 사용되는 리소그래피 장치로서, 상기 리소그래피 장치는 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 높이 센서, 기판 위치 설정 서브시스템, 및 제어기를 포함하고, 제어기는, 기판을 가로지르는 위치에서 상기 높이 센서가 기판 표면의 높이를 측정하게 하고 또한 측정된 높이를 사용하여 기판에 가해지는 하나 이상의 패턴의 포커싱을 제어하도록 구성되어 있는, 리소그래피 장치.
제 14 항에 있어서,
적어도 높이 방향에 대해, 상기 기판 위치 설정 서브시스템은 개략적 작동 레벨 및 미세 작동 레벨과는 대조적으로, 단일의 작동 레벨을 구현하는, 리소그래피 장치.