KR20210056357A - 퓨필 형상을 측정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

대상물 레벨 퓨필 형상이라고 불릴 수 있는, 광학 시스템의 대상물 평면에서 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하기 위한 방법이 개시된다. 이러한 방법은, 상기 광학 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록, 상기 대상물 평면 내의 회절 격자 상에 방사선을 지향시키는 단계; 상기 광학 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하고, 상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하는 단계; 및 상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은, 광학 시스템 내에 퓨필 평면의 차광부가 존재하는 상황에서도, 이미지 평면 레벨에서의 측정치로부터, 광학 시스템의 대상물 평면에서의 방사선의 각도 세기 분포를 재구성할 수 있기 때문에 유리하다.

Description

퓨필 형상을 측정하기 위한 방법 및 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2018 년 9 월 25 일에 출원되고 본 명세서에 그 전체가 원용되어 포함되는 EP 출원 제 18196447.9에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 퓨필 형상, 즉 광학 시스템(예를 들어 리소그래피 장치)의 필드 평면에서의 방사선의 각도 세기 분포를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이미지 평면에서의 측정(예를 들어 웨이퍼 레벨에서의 측정)으로부터, 이러한 퓨필 형상을 대상물 평면에서(예를 들어 레티클 레벨에서) 결정하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 고개구수 EUV 리소그래피 시스템과 같은, 차광부(obscuration)가 있는 광학 시스템에 대해 특히 적용된다.

리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판에 적용하도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크)에 있는 패턴을 기판 위에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층에 투영시킬 수 있다.

기판에 패턴을 투영하기 위하여, 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이러한 방사선의 파장이 기판 상에 형성될 수 있는 피쳐의 최소 크기를 결정한다. 4 - 20 nm의 범위, 예를 들어 6.7 nm 또는 13.5 nm에 속하는 파장을 가지는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 예를 들어 193 nm의 파장을 가지는 전자기 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 더 작은 피쳐를 기판 위에 형성하기 위해 사용될 수 있다.

리소그래피의 분야에는, 더 작은 치수의 이미지를 기판 상에 형성하려는 소망이 항상 존재하고, 일반적으로 기판 상에 형성되는 패터닝 디바이스의 이미지가 회절 제한된다(diffraction limited)는 것이 이해될 것이다. 이러한 상황에서는, 이미지 품질이 패터닝 디바이스를 조명하는 방사선의 각도 세기 분포(퓨필, 퓨필 형상 또는 조명 모드라고도 불림)에 크게 의존할 수 있다. 그러므로, 방사선의 각도 세기 분포를 정확하게 제어하는 것이 소망되고, 이러한 목적을 위하여 방사선의 각도 세기 분포를 측정할 수 있는 것이 소망된다(예를 들어 요구되는 방사선의 각도 세기 분포가 획득되었다고 확정하기 위하여).

종래 기술의 시스템에 존재하는 하나 이상의 문제점을 해결하는, 조명 빔의 각도 분포를 측정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 광학 시스템의 대상물 평면에서 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 광학 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록, 상기 대상물 평면 내의 회절 격자 상에 방사선을 지향시키는 단계; 상기 광학 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하고, 상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하는 단계; 및 상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명의 제 1 양태에 따른 방법은, 지금부터 논의되는 바와 같이, 광학 시스템 내에 퓨필 평면의 차광부가 존재하는 상황에서도, 이미지 평면 레벨에서의 측정치로부터, 광학 시스템의 대상물 평면에서의 방사선의 각도 세기 분포를 재구성할 수 있기 때문에 유리하다.

광학 시스템은 리소그래피 장치의 투영 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 장치는 패터닝 디바이스의 이미지(레티클이라고도 알려져 있음)를 기판(예를 들어 레지스트가 덮인 실리콘 웨이퍼) 상에 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 실시형태의 경우, 대상물 평면이 패터닝 디바이스가 배치되는 평면과 일치할 수 있고, 이미지 평면이 기판이 배치되는 평면과 일치할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 투영 시스템의 대상물 평면, 투영 시스템의 이미지 평면 및 이들에 대해 공액인 임의의 평면은 리소그래피 장치의 필드 평면이라고 불릴 수 있다.

리소그래피의 분야에는, 더 작은 치수의 이미지를 형성하려는 소망이 항상 존재하고, 일반적으로 기판 상에 형성되는 패터닝 디바이스의 이미지가 회절 제한된다는 것이 이해될 것이다. 이러한 상황에서는, 이미지 품질이 패터닝 디바이스를 조명하는 방사선의 각도 세기 분포에 크게 의존할 수 있다. 그러므로, 방사선의 각도 세기 분포를 정확하게 제어하는 것이 소망되고, 이러한 목적을 위하여 방사선의 각도 세기 분포를 측정할 수 있는 것이 소망된다(예를 들어 요구되는 방사선의 각도 세기 분포가 획득되었다고 확정하기 위하여).

조명 퓨필 평면에서의 방사선의 세기(또는, 등가적으로는 전기장 세기) 분포(퓨필 또는 퓨필 형상이라고도 알려져 있음)는, 레티클 레벨에서의(즉, 대상물 평면에서의) 광 콘(light cone)의 각도 분포를 특징짓는다.

통상적으로, 리소그래피 장치의 투영 시스템은 불균일할 수 있는 광전달 함수를 가지는데, 이것이 기판 상에 이미징되는 패턴에 영향을 줄 수 있다. 무편광 방사선에 대하여 이러한 효과는 두 개의 스칼라 맵에 의하여 매우 잘 기술될 수 있는데, 이러한 맵들은 투영 시스템(PS)을 벗어나는 방사선의 투과(아포디제이션(apodization)) 및 상대 위상(수차)을 그것의 퓨필 평면에서의 위치의 함수로서 기술한다. 통상적으로, 이러한 수차 및 투과 변동을 결정하는 것도 바람직하다. 바람직하게는, 본 발명의 제 1 양태에 따른 방법은, 광학 시스템의 대상물 레벨에서의 방사선의 각도 세기 분포가 이미지 평면 레벨에서의 측정으로부터 결정될 수 있게 함으로써, 두 개의 별개의 센서(대상물 평면에 있는 것과 이미지 평면에 있는 것)를 사용해야 하는 것을 피한다.

더욱이, 본 발명의 제 1 양태에 따른 방법은 대상물 평면 레벨에서의 퓨필의 일부가, 광학 시스템 내에 퓨필 평면의 차광부가 존재하는 경우에도 결정될 수 있게 한다. 이것은, 방사선이 대상물 평면 내의 회절 격자 상으로 지향되고 하나 이상의 차수의 회절 빔이 투영 시스템의 퓨필 평면에 생성되면, 이러한 회절 빔들이 격자를 조명했던 퓨필의 복제본일 것이기 때문이다. 각각의 비-0차 회절 빔에 대하여, 각각의 이러한 복제본이 0차 회절 빔(이것은 격자를 조명했던 퓨필에 대응함)에 상대적으로 퓨필 평면에서 천이될 것이라는 것이 이해될 것이다. 이러한 비-0차 회절 빔들이 천이되는 양은 회절 격자의 피치 및 방사선의 파장에 따라 달라진다. 일반적으로, 각각의 비-0차 회절 빔이 퓨필 평면에서의 0차 회절 빔에 대하여 상이한 양만큼 천이될 것이라는 것이 이해될 것이다. 특히, 광학 시스템의 개구수에 대하여 정규화된 퓨필 평면 좌표에서, 퓨필 평면에서의 0차 회절 빔으로부터의 각각의 비-0차 회절 빔의 천이는(n·λ)/(p·NA)로 주어지는데, 여기에서 n은 회절 차수이고, λ는 방사선의 파장이며, p는 회절 격자의 피치이고 NA는 광학 시스템의 개구수이다. 또한, 각각의 이러한 복제본이 해당 회절 차수에 대한 격자 효율(이것은 이제 격자의 기하학적 구조에 의존함)에 의해서 가중될 것이라는 것이 역시 이해될 것이다.

그러므로, 본 발명에 따른 방법은 대상물 레벨 퓨필의 천이된 복제본을 투영 시스템의 퓨필 평면에서 생성한다. 그러면, 투영 시스템 퓨필 평면의 차광부에 대응하는 대상물 레벨 퓨필의 일부들이, 차광부와 중첩하지 않는 투영 시스템 퓨필 평면의 영역으로 천이되게 될 수 있다. 결과적으로, 대상물 레벨 퓨필의 이러한 일부가 이미지 레벨에서 측정될 수 있다.

이러한 방법은, 방사선의 적어도 일부가 실질적으로 동일한 각도 분포로 상기 광학 시스템에 의해 수광되도록 방사선의 상기 적어도 일부를 샘플링방사선의 적어도 일부를 샘플링하는 대상물 상에 방사선을 지향시키는 단계; 상기 광학 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하고, 상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하는 단계; 및 상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이러한 실시형태의 경우, 방사선의 적어도 일부가 실질적으로 동일한 각도 분포로 상기 광학 시스템에 의해 수광되도록 방사선의 적어도 상기 일부를 샘플링하는 대상물 상에 방사선을 지향시키는 단계는, 광학 시스템 내의 차광부에 대응하지 않는 대상물 레벨 퓨필의 일부를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 별개로, 광학 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록 방사선을 대상물 평면 내의 회절 격자 상으로 지향시키는 단계는, 광학 시스템 내의 차광부에 대응하는 대상물 레벨 퓨필의 일부를 결정하기 위하여 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

반사형 시스템의 경우, 방사선의 적어도 상기 일부가 실질적으로 동일한 각도 분포로 상기 광학 시스템에 의해 수광되도록 방사선의 적어도 일부를 샘플링하는 대상물이 정반사를 제공하도록 배치되는 미러를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 투과형 시스템의 경우, 방사선의 적어도 상기 일부가 실질적으로 동일한 각도 분포로 상기 광학 시스템에 의해 수광되도록 방사선의 적어도 일부를 샘플링하는 대상물이 방사선을 투과시키도록 배치되는 투과부를 포함한다는 것이 이해될 것이다.

광학 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록, 방사선이 상기 대상물 평면 내의 회절 격자 상으로 지향되면, 측정될 각도 분포 중 일부만이 사용될 수 있다.

측정될 각도 분포 중 일부만이 광학 시스템에 의해 차광되는 광학 시스템의 퓨필 평면의 일부와 실질적으로 대응할 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때, 광학 시스템에 의해 차광되는 광학 시스템의 퓨필 평면의 일부에 실질적으로 대응하는 각도 분포의 일부는, 광학 시스템에 의해 차광되는 광학 시스템의 퓨필 평면의 일부를 포함할 수 있고, 선택적으로 퓨필 평면을 조금 더 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

격자의 피치는, 인접한 회절 빔들의 각도 간격이 상기 광학 시스템의 차광부의 각도 범위의 절반보다 크게 되도록 할 수 있다.

바람직하게는, 이러한 구조에서, 회절 격자에 의해 생성되는 1차 회절 빔은 대상물 레벨 퓨필의 영역을, 이들 중 적어도 절반이 더 이상 광학 시스템의 차광부와 중첩하지 않도록 천이시킬 것이다. ±1차 회절 빔은 각각 반대 방향으로 천이될 것이고(적어도 광학 시스템의 차광부의 범위의 절반만큼), 잠재적으로 광학 시스템의 차광부에 대응하는 대상물 레벨 퓨필의 영역의 양자 모두의 절반이 결정될 수 있게 한다(±1차 회절 빔 각각으로부터).

격자의 피치는, 인접한 회절 빔들의 각도 간격이 상기 대상물 평면 내의 회절 격자 상으로 지향되는 방사선의 각도 범위보다 크게 되도록 할 수 있다.

바람직하게는, 이러한 구조에서, 회절 격자에 의해 생성되는 인접한 차수의 회절 빔들은 광학 시스템의 퓨필 평면에서 중첩하지 않을 것이다.

센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 대상물 평면에서의 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하는 단계는, 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포의 적어도 하나의 영역을 대상물 레벨 퓨필 평면 내의 복수 개의 영역들의 가중합과 연관시키는 것을 포함할 수 있고, 픽셀들의 가중합의 가중치는 격자의 격자 효율에 의존한다.

예를 들어, 일 실시형태에서, 광학 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록, 방사선이 대상물 평면 내의 회절 격자 상으로 지향되는 경우, 측정될 각도 분포의 실질적으로 전부가 사용될 수 있다. 격자는 대상물 레벨 퓨필의 복수 개의 복제본을 생성할 수 있고, 복제본은 격자의 전단 방향(shearing direction)으로 서로에 대해 천이된다. 이러한 회절 빔들은 부분적으로 중첩할 수 있다. 그러므로, 센서 평면에 있는 적어도 일부의 픽셀은, 복수 개의 상이한 회절 빔으로부터의(및, 그러므로, 대응하는 격자 효율에 의해 가중된 대상물 레벨 퓨필의 복수 개의 상이한 일부들로부터의) 기여분을 수광할 수 있다. 이러한 가중합이 비간섭성 (세기 레벨) 합일 수 있다는 것이 이해될 것이다.

격자의 피치는, 인접한 회절 빔들의 각도 간격이 상기 광학 시스템의 차광부의 각도 범위의 절반보다 크게 되도록 할 수 있다.

광학 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하고, 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하는 단계는, 애퍼쳐를 가지는 멤브레인 상에 방사선을 투영하는 것 - 상기 멤브레인은 상기 광학 시스템의 이미지 평면에 배치됨 -; 및 상기 멤브레인에 대해 상기 광학 시스템의 반대측에 있는 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하는 것을 포함할 수 있다.

즉, 이미지 형성은 핀홀 카메라와 유사한 방식으로 얻어진다. 애퍼쳐는 원형일 수 있고, 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다.

회절 격자는, 수광되는 방사선이 상기 광학 시스템에 진입하는 것을 실질적으로 차단하는 방사선 차단 영역에 의해 둘러싸인 대상물 평면 내의 영역 상에 제공될 수 있다.

즉, 회절 격자는 핀홀(반사형이거나 투과형임) 상에 제공될 수 있다. 핀홀은 원형일 수 있고, 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 그러면 특정 필드 포인트(대상물 평면 내의 포인트)에서의 퓨필이 샘플링될 수 있게 된다. 이것은, 퓨필이 필드에 의존할 수 있기 때문에(특히 필드의 에지에 가까울수록) 유익할 수 있다.

방사선의 적어도 일부가 실질적으로 동일한 각도 분포로 상기 광학 시스템에 의해 수광되도록 방사선의 상기 적어도 일부를 샘플링하는 대상물은, 수광되는 방사선이 상기 광학 시스템에 진입하는 것을 실질적으로 차단하는 방사선 차단 영역에 의해 둘러싸인 대상물 평면 내의 영역 상에 제공될 수 있다.

회절 격자는 0차 회절 빔을 억제하도록 배치될 수 있다.

0차 회절 빔의 이러한 억제가 위상-천이 마스크 기법을 사용하여 달성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 회절 격자는, 교번하는 광 투과부들(투과형이거나 반사형임)이 결과적으로 0차 회절 빔에 대해서는 180° 위상 변화를 초래하지만 비-0차 회절 빔에 대해서는 초래하지 않도록 배치되는, 교번하는 위상-천이 마스크의 형태일 수 있다.

바람직하게는, 그러면 결과적으로 비-0차 회절 빔(예를 들어 1차 회절 빔)과 중첩할 수 있는 0차 회절 빔이 존재하지 않게 된다.

격자의 피치는, 1차 회절 빔만이 상기 광학 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되도록 할 수 있다.

격자의 피치는, 2차 회절 빔 및 더 높은 차수의 회절 빔이 상기 광학 시스템에 의해 수광되지 않게 할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 패터닝 디바이스를 대상물 평면 내에 지지하기 위한 대상물 지지대 기판을 이미지 평면 내에 지지하기 위한 이미지 지지대 방사선을 생성하고, 패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 상기 대상물 평면 내의 패터닝 디바이스를 조사하도록 동작가능한 조명 시스템 패터닝된 방사선 빔을 수광하고, 상기 패터닝 디바이스의 이미지를 이미지 평면에 형성하도록 동작가능한 투영 시스템 상기 투영 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하고, 상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하도록 동작가능한 센서 및 상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하도록 동작가능한 프로세서를 포함하고, 상기 투영 시스템은, 상기 투영 시스템의 퓨필 평면의 일부 내의 상기 패터닝된 방사선 빔의 세기가 실질적으로 제로가 되도록, 차광부(obscuration)를 가지며, 상기 프로세서가 결정하도록 동작가능한, 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 적어도 일부는, 상기 투영 시스템의 차광부에 대응하는 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 일부를 포함하는, 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 2 양태에 따른 장치는,

회절 격자를 대상물 평면 내에 지지하기 위한 대상물 지지대;

방사선 빔을 생성하고, 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록, 상기 대상물 평면 내의 회절 격자를 조사하도록 동작가능한 조명 시스템;

적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 적어도 부분적으로 수광하고, 투영 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하도록 동작가능한, 상기 투영 시스템;

상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하도록 동작가능한 센서; 및

상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하도록 동작가능한 프로세서를 포함하고,

상기 투영 시스템은, 상기 투영 시스템의 퓨필 평면의 일부가 상기 투영 시스템에 의해 차광되도록, 차광부를 가지며,

상기 프로세서가 결정하도록 동작가능한, 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 적어도 일부는, 상기 투영 시스템의 차광부에 대응하는 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 일부를 포함하는, 장치로서 구현될 수도 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 장치는 본 발명의 제 1 양태에 따른 방법을 실행하도록 동작될 수 있다. 본 발명의 제 2 양태에 따른 장치는 리소그래피 장치를 포함할 수 있다.

패터닝 디바이스가 투영 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록 배치되는 회절 격자를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또는, 회절 격자를 포함하는 전용 디바이스가, 예를 들어 본 발명의 제 1 양태에 따른 방법을 수행하기 위하여 대상물 지지대 상에 배치될 수 있다.

센서는 이미지 지지대 상에 배치될 수 있다. 또는, 센서는 피듀셜(fiducial)과 같은 별개의 컴포넌트 상에 배치될 수 있다. 이러한 피듀셜은 이미지 지지대에 의해 지지될 수 있고, 또는, 대안적으로 피듀셜 및 이미지 지지대 양자 모두가 공통 지지 부재에 의해 지지될 수도 있다. 일 실시형태에서, 센서는 이미지 평면 내에 배치되도록 구성되는 애퍼쳐를 포함할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 장치는 본 발명의 제 1 양태의 방법을 수행하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 이제 예시하는 방식으로만 설명될 것이다:
- 도 1은 리소그래피 장치와 방사선 소스를 포함하는 리소그래피 시스템을 도시한다
- 도 2는 도 1에 도시되는 리소그래피 시스템의 지지 구조체 상에 제공될 수 있고, 리소그래피 시스템의 대상물 평면에서의 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하기 위한 방법의 일부로서 사용될 수 있는 회절 격자의 개략도이다
- 도 3a는 도 1에 도시되는 리소그래피 시스템의 기판 테이블 상에 제공될 수 있고, 리소그래피 시스템의 대상물 평면에서의 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하기 위한 방법의 일부로서 사용될 수 있는 센서의 개략적인 단면도이다
- 도 3b는 도 3a에 도시되는 센서의 일부를 형성하는 애퍼쳐를 가지는 멤브레인의 개략적인 상면도이다
- 도 4는 측정하는 것이 요구될 수 있는 도 1에 도시되는 리소그래피 시스템의 조명 시스템 퓨필 평면에서의 종래의 조명 모드의 개략도이다
- 도 5는 중앙 차광부를 가지는 리소그래피 장치 투영 시스템에 대한 투영 시스템 퓨필 평면의 개략도이다
- 도 6은 도 2에 도시되는 타입의 회절 격자가 도 4에 도시되는 조명 모드에 의해 조명될 때, 도 5의 투영 시스템 퓨필 평면에서의 방사선 세기의 개략도이다
- 도 7은 도 1에 도시되는 리소그래피 시스템의 지지 구조체 상에 제공될 수 있고, 리소그래피 장치의 조명 시스템으로부터 수광되는 방사선의 적어도 일부를, 방사선의 적어도 상기 일부가 리소그래피 장치의 투영 시스템에 의해 실질적으로 동일한 각도 분포로 수광되도록, 샘플링하는 대상물의 개략도이다
- 도 8은 도 7에 도시되는 대상물이 도 4에 도시되는 조명 모드에 의해 조명될 때, 도 5의 투영 시스템 퓨필 평면에서의 방사선 세기의 개략도이다
- 도 9는 리소그래피 시스템 도 1에 도시되는 리소그래피 시스템의 조명 시스템 퓨필 평면에서의 변경된 조명 모드의 개략도이고, 변경된 조명 모드는 도 4에 도시되는 조명 모드의 일부를 포함한다 그리고
- 도 10은 도 2에 도시되는 타입의 회절 격자가 도 9에 도시되는 변경된 조명 모드에 의해 조명될 때, 도 5의 투영 시스템 퓨필 평면에서의 방사선 세기의 개략도이다.

도 1은 방사선 소스(SO)와 리소그래피 장치(LA)를 포함하는 리소그래피 시스템을 도시한다. 방사선 소스(SO)는 EUV 방사선 빔(B)을 생성하고 EUV 방사선 빔(B)을 리소그래피 장치(LA)에 공급하도록 구성된다. 리소그래피 장치(LA)는 조명 시스템(IL), 패터닝 디바이스(MA)(예를 들어, 마스크)를 지지하도록 구성되는 지지 구조체(MT), 투영 시스템(PS) 및 기판(W)을 지지하도록 구성되는 기판 테이블(WT)을 포함한다. 지지 구조체(MT)는 대상물 지지대라고 불릴 수 있고, 기판 테이블(WT)은 이미지 지지대라고 불릴 수 있다.

조명 시스템(IL)은 패터닝 디바이스(MA)에 입사하기 이전에 방사선 빔(B)을 조절하도록 구성된다. 또한, 조명 시스템(IL)은 다면형(facetted) 필드 미러 디바이스(10) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(11)를 포함할 수 있다. 다면형 필드 미러 디바이스(10)와 다면형 퓨필 미러 디바이스(11)는 함께 원하는 단면 형상 및 원하는 세기 분포를 가지는 EUV 방사선 빔(B)을 제공한다. 조명 시스템(IL)은 다면형 필드 미러 디바이스(10) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(11)에 더하여 또는 그 대신에 다른 미러 또는 디바이스를 포함할 수 있다.

이렇게 조절된 후에, EUV 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(MA)와 상호작용한다. 이러한 상호작용의 결과, 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')이 생성된다. 투영 시스템(PS)은 패터닝된 방사선 빔(B')을 기판(W) 상에 투영하도록 구성된다. 이를 위하여, 투영 시스템(PS)은 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')을 기판 테이블(WT)에 의하여 홀딩되는 기판(W) 상에 투영하도록 구성되는 복수 개의 미러(13, 14)를 포함할 수 있다. 투영 시스템(PS)은 축소 인자를 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')에 적용하여, 패터닝 디바이스(MA) 상의 대응하는 피쳐보다 더 작은 피쳐가 있는 이미지를 형성할 수 있다. 예를 들어, 4 또는 8의 축소 인자가 적용될 수 있다. 비록 투영 시스템(PS)이 도 1에서 두 개의 미러(13, 14)를 가지는 것으로 예시되지만, 투영 시스템은 임의의 상이한 개수의 미러(예를 들어 6 개 또는 8 개의 미러)를 포함할 수도 있다.

기판(W)은 이전에 형성된 패턴을 포함할 수도 있다. 이러한 경우에, 리소그래피 장치(LA)는 패터닝된 EUV 방사선 빔(B')에 의해 형성되는 이미지를 이전에 기판(W)에 형성된 패턴과 정렬한다.

상대 진공, 즉 대기압에 훨씬 못 미치는 압력의 적은 양의 가스(예를 들어 수소)가 방사선 소스(SO), 조명 시스템(IL) 및/또는 투영 시스템(PS) 내에 제공될 수 있다.

방사선 소스(SO)는 레이저 생성 플라즈마(LPP) 소스, 방전 생성 플라즈마(DPP) 소스, 자유 전자 레이저(FEL) 또는 EUV 방사선을 생성할 수 있는 임의의 다른 방사선 소스일 수 있다.

리소그래피 장치는, 예를 들어 스캔 모드에서 사용될 수도 있는데, 방사선 빔에 부여된 패턴이 기판(W) 상에 투영되는 동안(즉, 동적 노광)에 지지 구조체(예를 들어 마스크 테이블 MT)와 기판 테이블(WT)은 동기적으로 스캐닝된다. 지지 구조체(예를 들어 마스크 테이블)(MT)에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 축소(demagnification) 및 이미지 반전 특성에 의해 결정될 수 있다. 기판(W)에 입사하는 패터닝된 방사선 빔(B)은 방사선 대역(band)을 포함할 수 있다. 방사 대역은 노광 슬릿이라고 지칭될 수도 있다. 스캐닝 노광 도중에, 기판 테이블(WT)과 지지 구조(MT)는, 노광 슬릿이 기판(W)의 노광 필드 위에서 이동하도록 이동될 수 있다.

전술된 바와 같이, 리소그래피 장치는 기판(W)에 패턴을 형성하기 위하여 기판(W)의 일부를 노광하기 위해서 사용될 수 있다. 요구되는 패턴이 기판(W)에 전사되는 정확도를 개선하기 위하여, 리소그래피 장치(LA)의 하나 이상의 속성이 측정될 수 있다. 이러한 속성은 규칙적으로, 예를 들어 각각의 기판(W)의 노광 전 및/또는 후에 측정될 수 있고, 또는 더 드물게, 예를 들어 교정 프로세스의 일부로서 측정될 수도 있다. 측정될 수 있는 리소그래피 장치(LA)의 속성의 예에는, 리소그래피 장치(LA)의 컴포넌트들의 상대적인 정렬 및/또는 리소그래피 장치의 컴포넌트들의 수차가 포함된다. 예를 들어, 측정은 패터닝 디바이스(MA)를 지지하기 위한 지지 구조체(MT) 및 기판(W)을 지지하기 위한 기판 테이블(WT)의 상대적인 정렬을 결정하기 위해서 이루어질 수 있다. 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)의 상대적인 정렬을 결정하면, 패터닝된 방사선 빔을 기판(W)의 요구되는 일부 상에 투영하는 것을 돕게 된다. 이것은, 패터닝된 방사선과 이전에 노광된 영역의 정렬을 개선하기 위해서, 방사선에 이미 노광되었던 일부를 포함하는 기판(W) 상에 패터닝된 방사선을 투영하는 경우에 특히 중요할 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 측정은 투영 시스템(PS)의 광학 수차를 결정하기 위해서 이루어질 수도 있다. 광학 수차는 광학 시스템의 성능이 근축 광학기(paraxial optics)로부터 벗어나는 것이고, 결과적으로 기판(W)에 노광되는 패턴의 블러링 또는 왜곡을 초래할 수 있다. 투영 시스템(PS)의 수차는 요구되는 패턴이 기판(W) 상에 형성되는 정확도를 증가시키기 위해서 조절되고 및/또는 고려될 수 있다.

투영 시스템(PS)은 패터닝 디바이스(MA)의 이미지를 기판(W) 상에 형성하기 위한 광학 시스템으로 여겨지거나 그 일부를 형성하는 것으로 여겨질 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)는 투영 시스템(PS)의 대상물 평면에 배치되는 것으로 여겨질 수 있고, 기판(W)은 투영 시스템(PS)의 이미지 평면에 배치되는 것으로 여겨질 수 있다. 이러한 리소그래피 장치의 콘텍스트에서, 투영 시스템(PS)의 대상물 평면(패터닝 디바이스(MA)가 배치됨), 투영 시스템(PS)의 이미지 평면(기판(W)이 배치됨) 및 이들에 공액인 임의의 평면은 리소그래피 장치의 필드 평면이라고 불릴 수 있다. 광학 시스템(예를 들어 리소그래피 장치) 내에서, 제 1 평면(P) 내의 각각의 포인트가 2 평면(P') 내의 포인트 상으로 이미징되면 두 평면들은 공액이라는 것이 이해될 것이다.

대상물의 이미지 평면에 있는 이미지를 대상물 평면에 형성하기 위하여, 리소그래피 장치(LA)가 광력(optical power)이 있는 광학기(즉 집광 광학기 및/또는 발산 광학기)를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 이러한 광학 시스템 내에서, 각각의 쌍의 필드 평면들 사이에서 선행하는 필드 평면과 연속적인 필드 평면의 푸리에 변환 평면인 퓨필 평면을 규정하는 것이 가능하다. 각각의 이러한 퓨필 평면 내에서의 전기장의 분포는 선행하는 필드 평면에 배치된 대상물의 푸리에 변환에 관련된다. 이러한 퓨필 평면의 품질이 시스템의 광학 디자인에 의존할 것이고, 이러한 퓨필 평면이 심지어 구부려질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

또한, 대상물 평면 및 이미지 평면 사이의 광로에 배치된 두 개 이상의 퓨필 평면이 존재할 수 있다는 것이 역시 인정될 것이다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 투영 시스템은 대상물 평면 및 이미지 평면 사이에 하나 이상의 중간 필드 평면을 포함할 수 있고, 각각의 쌍의 필드 평면들 사이에 퓨필 평면이 존재할 것이다.

두 퓨필 평면인 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL) 및 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)을 고려하는 것이 유용하다. 조명 시스템 퓨필 평면 및 투영 시스템 퓨필 평면(및 임의의 다른 퓨필 평면)은 서로 공액인 평면들이다. 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)은 리소그래피 장치(LA)의 투영 시스템(PS)의 사출 퓨필이라고 불릴 수 있다. 이것은, 투영 시스템(PL)의 이미지측(즉 웨이퍼 측)에 있는 물리적 스톱 또는 애퍼쳐(투영 시스템(PL) 내에 위치됨)의 이미지이다. 유사하게, 조명기 퓨필 평면(PP_IL)은 조명기(IL)의 사출 퓨필이라고 불릴 수 있다.

조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL) 및 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)이 도 1에 개략적으로 도시된다. 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)이 다면(facetted) 퓨필 미러 디바이스(11)와 일치한다는 것에 주의한다.

필드 평면 내의 각각의 포인트가 전체의 연속적인 퓨필 평면 상으로 매핑되고, 그 반대의 경우도 마찬가지라는 것에 주의한다. 특히, 각각의 필드 포인트(대상물 평면 또는 이미지 평면 중 어느 하나 내의 포인트)는 소정 범위의 각도에서 방사선을 수광한다. 각각의 각도는 퓨필 평면 내의 상이한 포인트에 대응한다. 그러므로, 필드 평면에 있는 방사선의 복수 개의 평행 광선은 연속적인(또는 선행하는) 퓨필 평면 내의 단일 포인트 상으로 매핑된다.

비록 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS) 내의 각각의 포인트가 조명기 퓨필 평면(PP_IL) 내의 한 포인트와 공액이지만, 일반적으로, 대상물 평면 내의 대상물로부터의 회절 때문에, 조명기 퓨필 평면(PP_IL) 내의 주어진 포인트로부터 오는 방사선이 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS) 내의 복수 개의 포인트로 매핑될 것이라는 것에 주의한다. 조명기 퓨필 평면(PP_IL) 내의 주어진 포인트에 대한 0차 회절 빔이 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS) 내의 공액 포인트 상으로 이미징될 것이다. 더 높은 차수의 회절 빔은 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 상이한 부분 상에 이미징될 것이고, 또는 이미지 평면 내에 형성된 이미지에 기여하지 않도록 투영 시스템(PS)의 개구수를 벗어날 수도 있다.

조명기 퓨필 평면(PP_IL)에서의 방사선의 세기(또는, 등가적으로, 전기장 세기) 분포는 조명 모드, 퓨필 충진, 퓨필 형상 또는 퓨필이라고 불릴 수 있고, 레티클 레벨에서의(즉 대상물 평면 내에서의) 광 콘의 각도 분포를 특징짓는다. 유사하게, 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서의 방사선의 세기(또는, 등가적으로, 전기장 세기) 분포는 웨이퍼 레벨에서의(즉 이미지 평면에서의) 광 콘의 각도 분포를 특징짓는다.

전술된 바와 같이, 조명기(IL)는 조명기 퓨필 평면(PP_IL)에서의 빔의 세기 분포를 변경할 수 있다. 조명기는, 세기 분포가 조명기 퓨필 평면(PP_IL) 내의 환형 영역 안에서 제로가 아니도록 방사선 빔의 반경방향 범위를 한정하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조명기(IL)는 세기 분포가 조명기 퓨필 평면(PP_IL) 내의 복수 개의 균등하게 이격된 섹터 안에서 제로가 아니도록 조명기 퓨필 평면(PP_IL) 내의 빔의 분포를 한정하도록 동작가능할 수도 있다. 조명기(IL)의 퓨필 평면에서의 방사선 빔의 세기 분포는 조명 모드라고 불릴 수 있다.

조명기(IL)는 대상물 평면에서의 방사선의 공간적 분포 및 각도 분포를 제어하도록 동작가능하다. 이것은, 다면 필드 미러 디바이스(10) 및 다면 퓨필 미러 디바이스(11)를 통해서 얻어지는데, 이들 각각은 복수 개의 독립적으로 이동될 수 있는 미러 요소를 포함한다. 일반적으로, 조명기 퓨필 평면(PP_IL)에서의 세기 분포의 외부 및/또는 내부 반경방향 범위(공통적으로 각각 외측-s 및 내측-s라고 불림)가 적어도 조절될 수 있다. 관례에 따르면, 조명기 퓨필 평면(PP_IL) 또는 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS) 내의 포인트의 반경방향 좌표 s는 통상적으로 투영 시스템(PS)의 개구수(NA)로 정규화된다(반경 s=1인 원이 투영 시스템(PL)에 의해 물리적으로 캡쳐되고 이미지 평면(IP) 상으로 이미징될 수 있는 퓨필 평면의 영역에 대응하도록). 또한, 조명기(IL)는 조명기 퓨필 평면(PP_IL) 내의 섹터들의 개수, 및 각도 범위를 변경하도록 동작가능할 수도 있는데, 여기에서 세기 분포는 제로가 아니다. 조명기(IL)의 조명기 퓨필 평면(PP_IL)에서의 빔의 세기 분포를 조절함으로써, 상이한 조명 모드들이 얻어질 수 있다.

기판(W)의 노광 중에, 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)은, 대상물 레벨 패터닝 디바이스(MA)의 이미지를 이미지 레벨 기판(W)(예를 들어 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼) 상에 형성하기 위하여 사용된다. 리소그래피의 분야에는, 더 작은 치수의 이미지를 형성하려는 소망이 항상 존재하고, 일반적으로 기판(W) 상에 형성되는 패터닝 디바이스(MA)의 이미지가 회절 제한된다(diffraction limited)는 것이 이해될 것이다. 이러한 상황에서는, 이미지 품질이 패터닝 디바이스(MA)를 조명하는 방사선의 각도 세기 분포에 크게 의존할 수 있다. 이러한 노광 중에, 조명 모드가 국지화된 조명 모드를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 다극자(예를 들어 쌍극자 또는 사극자) 조명 모드를 사용하는 것이 바람직할 수 있는데, 여기에서 조명 시스템의 퓨필 평면 내에서 한정된 개수의(예를 들어 두 개 또는 네 개의) 이산 폴 영역(pole region)만이 방사선을 수광한다. 그러므로, 방사선의 각도 세기 분포를 정확하게 제어하는 것이 소망되고, 이러한 목적을 위하여 방사선의 각도 세기 분포를 측정할 수 있는 것이 소망된다(예를 들어 요구되는 방사선의 각도 세기 분포가 획득되었다고 확정하기 위하여).

더욱이, 전술된 바와 같이, 이미지 레벨에서(예를 들어 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS) 내에) 차광부를 가지는 광학 시스템의 경우에도, 대상물 레벨에서의 퓨필의 공액 부분이 패터닝 디바이스(MA)에서의 회절에 기인하여 이미징에 기여할 수 있다. 그러므로, 대상물 레벨에서의 전체 퓨필(차광부에 공액인 부분들을 포함함)을 결정하는 것이 유용하다.

본 발명의 실시형태는 리소그래피 장치(LA)) 내의 광학 시스템의 대상물 평면(예를 들어 패터닝 디바이스(MA)의 평면)에서의 방사선의 각도 세기 분포를 결정하기 위한 새로운 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 이러한 방법 및 장치는, 광학 시스템 내의 퓨필 평면의 차광부가 존재하는 경우에도(즉 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS) 내에), 지금부터 설명되는 바와 같이 이미지 평면 레벨에서(즉 기판(W)의 평면에서)의 측정을 통하여 이러한 결정을 하는 것을 허용한다.

본 발명의 실시형태는 대상물 평면에 배치된 회절 격자(17)를 사용한다. 회절 격자(17)는 방사선과 반응하는 반사형 마커(17)(도 1에 개략적으로 도시되는 바와 같음)의 형태이다.

도 1에 도시되는 실시형태에서, 반사형 마커(17)는 패터닝 디바이스(MA)의 일부를 형성한다. 리소그래피 노광을 수행하기 위해 사용되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 하나 이상의 마커(17)가 제공될 수 있다. 마커(17)는 리소그래피 노광 중에 방사선으로 조명되는 패터닝 디바이스(MA)의 패터닝된 영역 밖에 위치될 수 있지만, 대상물 평면에서의 방사선의 각도 분포를 측정하는 중에 방사선의 경로 안으로 이동될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 마커(17)가 추가적으로 또는 대안적으로 지지 구조체(MT) 상에 제공되거나 지지 구조체에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어, 흔히 피듀셜(fiducial)이라고 불리는 전용 하드웨어가 지지 구조체(MT) 상에 제공될 수 있다. 피듀셜은 하나 이상의 마커를 포함할 수 있다. 이러한 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 목적을 위하여, 피듀셜은 패터닝 디바이스의 일 예인 것으로 여겨진다. 일부 실시형태들에서, 리소그래피 장치(LA)의 하나 이상의 속성을 측정하도록 특히 설계된 패터닝 디바이스(MA)가, 측정 프로세스를 수행하기 위해서 지지 구조체(MT) 상에 배치될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)는 측정 프로세스의 일부로서 조명을 위한 하나 이상의 마커(17)를 포함할 수 있다.

회절 격자(17)의 한 실시형태(30)가 도 2에 도시된다. 이러한 실시형태에서, 회절 격자(30)는, 방사선 차단 영역(32)에 의해 수광되는 방사선이 상기 광학 시스템(PS)에 진입하는 것을 실질적으로 차단하는 상기 방사선 차단 영역에 의해 둘러싸인 대상물 평면 내의 원형 영역(31) 상에 제공될 수 있다. 원형 영역(31) 내에서, 회절 격자는 교번하는 반사부(33) 및 방사선 흡수부(34)(방사선 차단 영역(32)과 같은 재료로 형성될 수 있음)를 포함한다. 즉, 회절 격자(30)는 반사형 핀홀 상에 제공된다. 핀홀은 원형이고, 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 그러면 특정 필드 포인트(대상물 평면 내의 포인트)에서의 퓨필이 샘플링될 수 있게 된다. 이것은, 퓨필이 필드에 의존할 수 있기 때문에(특히 필드의 에지에 가까울수록) 유익할 수 있다.

이러한 반사형 마커가 방사선 반사부를 제공하는 반사형 기판(예를 들어, 다중층 적층 또는 브래그 미러)로부터 형성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 방사선 흡수부는 아래의 반사형 기판 상에 방사선 흡수 재료를 증착시킴으로써 형성된다.

본 발명의 실시형태는, 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 이미지를 센서 평면 내에 형성하고, 해당 센서 평면 내에서의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하도록 동작가능한 기판 테이블(WT) 상의 센서(19)(도 1에 개략적으로 도시된 바와 같음)를 더 사용한다. 센서 장치(19)는, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 기판 테이블(WT) 상에 제공될 수 있다.

센서(19)의 실시형태(40)가 도 3a 및 도 3b에 도시된다.

도 3a 및 도 3b에 도시되는 센서(40)는 애퍼쳐(42)를 가지는 멤브레인(41)을 포함하고, 멤브레인(42)은 투영 시스템(PS)의 이미지 평면에 배치된다. 센서는 멤브레인(41)에 대해 투영 시스템(PS)의 반대측에 있는 센서 평면(44) 내에 배치되는 방사선 센서(43)를 더 포함한다. 투영 시스템(PS)으로부터 출사되는 방사선(25)의 적어도 일부는 애퍼쳐(42)를 통과하고, 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 이미지를 형성하도록 방사선 센서(43) 상에 입사한다. 즉, 이미지 형성은 핀홀 카메라와 유사한 방식으로 얻어진다. 애퍼쳐(42)는 원형일 수 있고, 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다.

방사선 센서(43)는 센서 평면(44) 내의 방사선 검출기(43)에 입사하는 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하도록 동작가능하다. 방사선 검출기(43)는, 예를 들어 개별 검출기 요소들의 어레이를 포함한다. 예를 들어, 방사선 검출기(43)는 CCD 또는 CMOS 어레이를 포함할 수 있다.

투영 시스템(PS)의 대상물 평면에서의 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하기 위한 방법 도중에, 지지 구조체(MT)는 마커(17)가 조명 시스템(IL)으로부터의 방사선으로 조명되도록 위치될 수 있다. 기판 테이블(WT)은, 마커로부터 반사된 방사선이 투영 시스템(PS)에 의하여 센서 장치(19) 상에 투영되도록 위치될 수 있다.

측정 프로세스를 수행하기 위하여, 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA) 상의 마커(17)가 방사선으로 조명되도록 위치될 수 있다. 기판 테이블(WT)은, 마커(17)로부터 반사된 방사선이 투영 시스템(PS)에 의하여 센서 장치(19) 상에 투영되도록 위치될 수 있다. 센서 장치(19)는 제어기(CN)와 통신한다. 제어기(CN)는, 대상물 평면에서의 방사선 빔의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 센서 평면(44)에서의 방사선(25)의 결정된 공간적 세기 분포로부터 결정하도록 동작가능한 프로세서를 포함한다.

일부 실시형태들에서는, 복수 개의 마커(17) 및/또는 센서 장치(19)가 제공될 수 있고, 리소그래피 장치(LA)의 속성이 복수 개의 상이한 필드 포인트(즉 투영 시스템(PS)의 필드 또는 대상물 평면 내의 위치)에서 측정될 수 있다.

제어기(CN)는 리소그래피 장치(LA)의 조명 시스템(IL)의 하나 이상의 컴포넌트를 제어하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(CN)는 요구되는 조명 모드를 얻기 위해서, 다면 필드 미러 디바이스(10) 및/또는 다면 퓨필 미러 디바이스(11)의 구성을 제어할 수 있다.

통상적으로, 리소그래피 장치(LA)의 투영 시스템(PS)은 불균일할 수 있는 광전달 함수를 가지는데, 이것이 기판(W) 상에 이미징되는 패턴에 영향을 줄 수 있다. 무편광 방사선에 대하여 이러한 효과는 두 개의 스칼라 맵에 의하여 매우 잘 기술될 수 있는데, 이러한 맵들은 투영 시스템(PS)을 벗어나는 방사선의 투과(아포디제이션(apodization)) 및 상대 위상(수차)을 그것의 퓨필 평면에서의 위치의 함수로서 기술한다. 통상적으로, 레티클 레벨에서의 방사선의 각도 분포를 결정하는 것에 추가하여, 이러한 수차 및 투과 변동을 결정하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 센서 장치가 기판 테이블(WT) 상의 웨이퍼 레벨에 배치되기 때문에, 센서 장치(19)는 이러한 측정을 위해서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 수차 측정을 위하여, 애퍼쳐(42)가 있는 멤브레인(41)이 투과성 회절 격자의 형태인(예를 들어 체커보드의 형태인) 멤브레인에 의해 대체될 수 있다. 그러면, 광학 시스템의 대상물 레벨에서의 방사선의 각도 세기 분포가 이미지 평면 레벨에서의 측정으로부터 결정될 수 있게 함으로써, 두 개의 별개의 센서(대상물 평면에 있는 것과 이미지 평면에 있는 것)를 사용해야 하는 것을 피하게 된다.

본 발명의 실시형태에 따른 장치 및 방법은, 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 차광부가 존재하는 경우에 대상물 평면 레벨에서 퓨필을 측정하기 위해 특히 적합하다. 이것은, 방사선이 대상물 평면 내의 회절 격자(17) 상으로 투영될 때, 하나 이상의 차수의 회절 빔이 생성되기 때문이다. 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서, 이러한 회절 빔들은 격자(17)를 조명했던 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 복제본들일 것이다. 각각의 비-0차 회절 빔에 대하여, 각각의 이러한 복제본이 0차 회절 빔(이것은 격자(17)를 조명했던 퓨필에 대응함)에 상대적으로 퓨필 평면 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서 천이될 것이라는 것이 이해될 것이다. 이러한 비-0차 회절 빔들이 천이되는 양은 회절 격자(17)의 피치 및 방사선의 파장에 따라 달라진다. 또한, 각각의 이러한 복제본이 해당 회절 차수에 대한 격자 효율(이것은 이제 격자(17)의 기하학적 구조에 의존함)에 의해서 가중될 것이라는 것이 역시 이해될 것이다.

본 발명의 실시형태에 따른 방법은, 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)에서의 천이된 복제본을 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서 생성한다. 그러면, 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 차광부에 대응하는 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 일부들이, 차광부와 중첩하지 않는 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 영역으로 천이되게 될 수 있다. 결과적으로, 대상물 레벨 퓨필의 이러한 일부가 이미지 레벨에서 측정될 수 있다.

투영 시스템(PS)은, 예를 들어 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에 중앙 차광부를 가질 수 있다. 즉, 기판(W) 상으로 투영되는 방사선의 콘의 중앙부에는 방사선이 존재하지 않을 수도 있다. 이러한 상황은 고개구수 EUV 리소그래피 시스템에서 발생할 수 있다. 이러한 고개구수 EUV 리소그래피 시스템에서, 이러한 시스템의 투영 시스템(PS)의 마지막 미러(통상적으로 오목 한, 거의-정상-입사 다중층 적층 미러임)는 통상적으로 크고 기판(W) 위에 배치된다. 방사선을 이러한 미러로 전달하기 위해서, 통상적으로 방사선은 이러한 마지막 미러 내의 중앙 애퍼쳐를 통해 전달되고, 마지막 미러를 EUV 방사선으로 개략적으로 채우는 끝에서 두 번째의 미러로부터 반사되어야 한다. 중앙 애퍼쳐가 있으면 중앙 차광부가 생긴다.

본 발명의 실시형태에 따른 방법에 공통되는 일반적인 기법이 이제 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명된다.

도 4는 측정하고자 할 수 있는 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL) 내의 종래의 조명 모드(50)의 개략도이다. 이러한 조명 모드(50)에서는, 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 중앙부(51)만이 방사선을 수광하는 반면에, 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 외부 부분(52)은 수광하지 않는다. 투영 시스템(PS)의 개구수를 표현하는 원(53)도 도시된다. 도 5는, 방사선을 수광하지 않는 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 중앙부를을 나타내는 중앙 차광부(54)를 가지는, 투영 시스템(PS)에 대한 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 개략도이다. 투영 시스템(PS)의 개구수를 표현하는 원(53)도 도시된다.

도 6은 회절 격자(17)가 도 4에 도시되는 조명 모드(50)에 의해 조명될 때, 도 5의 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서의 방사선 세기의 개략도이다.

전술된 바와 같이, 회절 격자(17)가 투영 시스템(PS)의 대상물 평면 내에 배치되면, 일반적으로, 회절이 조명기 퓨필 평면(PP_IL) 내의 주어진 포인트로부터의 방사선이 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS) 내의 복수 개의 포인트로 매핑되게 할 것이다. 조명 모드(50)에 대한 0차 회절 빔은 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 공액 영역(55) 상으로 매핑된다. 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 이러한 공액 영역(55)이 중앙 차광부(54)와 중첩한다.

회절 격자(17)로부터의 더 높은 차수의 회절 빔은 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 상이한 부분 상에 이미징될 것이고, 또는 이미지 평면에 형성된 이미지에 기여하지 않도록 투영 시스템(PS)의 개구수를 벗어날 수도 있다. 도 6에는, +1차 회절 빔으로부터의 방사선을 수광하는 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 영역(56) 및 -1차 회절 빔으로부터의 방사선을 수광하는 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 영역(57)이 더 도시된다. 이러한 영역(56, 57) 각각은, 중앙 차광부(54)에 공액인 조명 모드(50)의 일부로부터의 방사선을 수광하는 영역(58, 59)을 각각 포함한다는 것에 주의한다.

그러므로, 본 발명의 실시형태에 따른 방법은 대상물 레벨 퓨필 또는 조명 모드(50)의 천이된 복제본(56, 57)을 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서 생성한다. 그러면, 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 차광부(54)에 대응하는(또는 차광부와 공액인) 대상물 레벨 퓨필의 일부들이, 차광부(54)와 중첩하지 않는 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 영역(58, 59)으로 천이되게 될 수 있다. 결과적으로, 대상물 레벨 퓨필(50)의 이러한 일부가 이미지 레벨에서 측정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 제 1 실시형태가 이제 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명된다.

이러한 실시형태는 두 개의 별개의 측정을 사용하고, 이들은 이제 대상물 레벨 퓨필 또는 조명 모드(50)를 결정하기 위해서 결합된다. 비록 후속하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 명확화를 위하여 이들이 제 1 측정 및 제 2 측정이라고 불릴 것이지만, 두 측정들이 임의의 순서로 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

제 1 측정에서, 조명 시스템(IL)은, 방사선의 적어도 일부를, 적어도 방사선의 해당 일부가 실질적으로 동일한 각도 분포로 투영 시스템(PS)에 의해 수광되도록 샘플링하는 대상물 내로 방사선 빔(B)을 투영하기 위해 사용된다. 이러한 대상물(60)이 도 7에 도시되는데, 여기에서 대상물(60)은 반사형 핀홀의 형태이다. 대상물(60)은, 수광되는 방사선이 투영 시스템(PS)에 진입하는 것을 실질적으로 차단하는 방사선 차단 영역(32)에 의해 둘러싸인, 대상물 평면 내의 반사형 재료의 원형 영역(61)을 포함한다. 원형 영역(61)은 약 50 μm의 직경을 가질 수 있다. 8은 도 7에 도시되는 대상물(60)이 도 4에 도시되는 조명 모드(50)에 의해 조명될 때, 도 5의 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서의 방사선 세기의 개략도이다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 투영 시스템(PS)의 중앙 차광부(54)(도 5를 참조한다)와 중첩하지 않는 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 중앙부(51)(도 4를 참조한다)의 일부에 대응하는 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 영역(62)만이 방사선을 수광한다. 이러한 제 1 측정이, 차광부(54)에 공액인 부분을 제외하고는 조명 모드(50)의 모든 부분이 결정되게 한다는 것이 이해될 것이다.

제 2의 별개의 측정에서, 전술된 바와 같이, 차광부(54)에 공액인 조명 모드(50)의 일부가 차광부(54) 밖의 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 일부 상으로 매핑되도록, 회절 격자(17)가 사용된다. 그러므로, 조명 모드(50)의 이러한 일부는 센서 장치(19)에 의해 샘플링되고, 이러한 제 2 측정 도중에 결정될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 회절 격자(17)를 사용한 이러한 제 2 측정 도중에, 측정될 각도 분포 또는 조명 모드(50) 중 일부만이 사용된다. 특히, 차광부(54)에 실질적으로 대응하거나 차광부와 실질적으로 공액인, 측정될 각도 분포의 일부만이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 변경된 조명 모드(50')가 사용될 수 있다.

변경된 조명 모드(50')는, 방사선을 수광하는 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 더 작은 중앙부(51') 및 수광하지 않는 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 더 큰 외부 부분(52')을 포함한다. 중앙부(51') 내의 세기 분포가 도 4에 도시되는 조명 모드(50)의 중앙부(51)의 대응하는 부분 또는 공액 부분의 세기 분포와 같다는 것이 이해될 것이다. 또한, 투영 시스템(PS)의 개구수를 나타내는 원(53) 및 차광부(54)를 나타내는 원(63)도 도시된다. 도 9에 도시되는 변경된 조명 모드(50')의 중앙부(51')가 차광부(54)를 나타내는 전체 원(63)을 포함하는 것이 바람직하고, 또한 도 4에 도시되는 조명 모드(50)의 중앙부(51)보다 조금 더 많이 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 10은 회절 격자(17)가 도 9에 도시되는 변경된 조명 모드(50')에 의해 조명될 때, 도 5의 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서의 방사선 세기의 개략도이다.

도 6과 유사한 방식으로, 도 10은 다음을 표시한다: 변경된 조명 모드(50')에 공액인 영역(55') 및 +1차 회절 빔 및 -1차 회절 빔 각각으로부터의 방사선을 수광하는 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)의 두 개의 영역(56', 57'). 또한, 중앙 차광부(54)에 공액인 변경된 조명 모드(50')의 일부로부터의 방사선을 수광하는, 이러한 영역(56', 57') 각각 내의 영역(58', 59')이 도시된다.

도 10 및 도 6의 비교로부터 이해될 수 있는 것처럼, 도 9에 도시되는 변경된 조명 모드(50')를 사용함으로써, 인접한 회절 차수들 사이의 중첩이 감소되거나 심지어 제거될 수 있다. 바람직하게는, 중앙 차광부(54)에 공액인 변경된 조명 모드(50')의 일부로부터의 방사선을 수광하는 영역(58', 59')이, 변경된 조명 모드(50')로부터의 임의의 다른 기여분과 중첩하지 않을 수도 있다. 그러한 경우, 중앙 차광부(54)에 공액인 변경된 조명 모드(50')의 일부로부터의 방사선을 수광하는 영역(58', 59') 중 하나 또는 양자 모두가, 차광부(50)에 공액인 조명 모드(50)의 일부를 직접적으로 결정하기 위해서 사용될 수 있다. 여기에서, 임의의 이러한 결정이 +1차 회절 빔 및 -1차 회절 빔 각각에 대한 회절 효율을 고려할 것이라는 것이 이해될 것이다. 일부 실시형태에서, 중앙 차광부(54)에 공액인 변경된 조명 모드(50')의 일부로부터의 방사선을 수광하는 영역(58', 59') 양자 모두가, 차광부(50)에 공액인 조명 모드(50)의 일부를 직접적으로 결정하기 위해서 사용될 수 있고, 이러한 두 개의 결정의 평균을 찾을 수 있다.

전술된 바와 같이, 차광부(54)를 나타내는 원(63)에 추가하여, 변경된 조명 모드(50')(제 2 측정을 위해서 사용됨)은 도 4에 도시되는 조명 모드(50)의 중앙부(51)보다 조금 큰 것을 포함할 수 있다(도 9 참조). 그러면, 제 1 및 제 2 측정 사이에 일부 중첩이 있을 것이라는 것이 보장된다(회절이 없이 측정된 퓨필의 외부 부분 및 회절과 함께 측정된 퓨필의 내부 부분). 바람직하게는, 제 2 측정 도중에 차광부(54)에 공액인 부분보다 조금 더 많은 퓨필을 측정함으로써(예를 들어 도 9에 도시되는 변경된 조명 모드(51')를 사용함), 퓨필의 특정 일부들이 양자 모두의 측정에서 측정될 것이기 때문에 두 개의 별개의 측정의 세기들이 매칭될 수 있다.

투영 시스템(PS)의 개구수(NA)에 대하여 정규화된 퓨필 평면 좌표에서, 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서의 0차 회절 빔으로부터의 각각의 비-0차 회절 빔이(n·λ)/(p·NA)로 주어진다는 것이 이해될 것이고, 여기에서 n은 회절 차수이고, λ는 방사선 빔(B)의 파장이며, p는 회절 격자(17)의 피치이다. 방사선 빔(B)의 파장 λ 및 투영 시스템(PS)의 개구수(NA)를 고려하면서, 중앙 차광부(54)에 공액인 변경된 조명 모드(50')의 일부로부터의 방사선을 수광하는 영역(58', 59')이 변경된 조명 모드(50')로부터의 임의의 다른 기여분과 중첩하지 않고, 중앙 차광부와 중첩하지 않도록, 회절 격자(17)의 적절한 피치 p를 선택하는 것이 바람직할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 격자(17)의 피치 p는, 인접한 회절 빔들의 각도 간격이 상기 광학 시스템(PS)의 차광부(54)의 각도 범위의 절반보다 크게 되도록 한다. 바람직하게는, 구성이 이와 같으면, 회절 격자(17)에 의해 생성된 1차 회절 빔은, 차광부(54)에 대응하거나 차광부에 공액인 그러한 회절 빔의 일부의 적어도 절반이 더 이상 투영 시스템(PS)의 차광부(54)와 중첩하지 않도록, 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서 0차 회절 빔에 상대적으로 천이될 것이다. ±1차 회절 빔은 각각 반대 방향으로 천이될 것이고(적어도 투영 시스템(PS)의 차광부(54)의 범위의 절반만큼), 잠재적으로 투영 시스템(PS)의 차광부(54)에 대응하는 대상물 레벨 퓨필의 영역의 양자 모두의 절반이 결정될 수 있게 한다(±1차 회절 빔 각각으로부터). 더 많은 바람직하게는, 격자(17)의 피치 p는, 인접한 회절 빔들의 각도 간격이 상기 광학 시스템(PS)의 차광부(54)의 전체 각도 범위보다 크게 되도록 한다. 그러면, 투영 시스템(PS)의 차광부(54)에 대응하는 대상물 레벨 퓨필의 영역이 ±1차 회절 빔 중 어느 하나(또는 위에서 논의된 바와 같이 이들의 조합)로부터 결정될 수 있게 된다.

일부 실시형태들에서, 격자(17)의 피치 p는, 인접한 회절 빔들의 각도 간격이 대상물 평면 내의 회절 격자(17) 상으로 지향되는 방사선의 각도 범위보다 커지게 한다. 즉, 격자(17)의 피치 p는, 회절 격자(17)에 의해 생성되는 인접한 차수의 회절 빔들이 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS)에서 중첩하지 않도록 충분히 크다(변경된 조명 모드(50')의 각도 범위를 고려함).

본 발명에 따른 방법의 제 1 실시형태(도 7 내지 도 10을 참조하여 전술됨)는 두 개의 별개의 측정을 사용하고, 이들은 이후에 대상물 레벨 퓨필 또는 조명 모드(50)를 결정하기 위해서 조합된다. 이에 반해, 본 발명에 따른 방법의 제 2 실시형태는 단일 측정을 사용할 수 있다. 이러한 제 2 실시형태에서, 센서 평면(44)에서의 방사선(25)의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 대상물 평면에서의 방사선(B)의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하는 단계는, 센서 평면(44)에서의 방사선(25)의 공간적 세기 분포의 적어도 하나의 영역을 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL) 내의 복수 개의 영역들의 가중합과 연관시키는 것을 포함할 수 있고, 상기 가중합의 가중치는 격자(17)의 격자 효율에 의존한다. 센서 평면(44)에서의 방사선(25)의 공간적 세기 분포는 감지 요소들의 어레이 내의 하나의 감지 요소 또는 픽셀에 대응할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 광학 시스템(PS)에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록, 방사선 빔(B)이 대상물 평면 내의 회절 격자(17) 상으로 투영되는 경우, 측정될 각도 분포의 실질적으로 전부가 사용될 수 있다. 즉, 변경되지 않은 조명 모드(50)(도 4에 도시된 바와 같음)가 사용될 수 있다. 격자(17)는 대상물 레벨 퓨필(50)의 복수 개의 복제본을 생성할 수 있고, 복제본은 격자(17)의 전단 방향으로 서로에 대해 천이된다. 이러한 회절 빔은 부분적으로 중첩할 수 있다(예를 들어, 도 6 참조). 그러므로, 센서 평면(44)에 있는 적어도 일부의 픽셀은, 복수 개의 상이한 회절 빔으로부터의(및, 그러므로, 대응하는 격자 효율에 의해 가중된 대상물 레벨 퓨필(50)의 복수 개의 상이한 일부들로부터의) 기여분을 수광할 수 있다. 이러한 가중합이 비간섭성 (세기 레벨) 합일 수 있다는 것이 이해될 것이다.

일부 실시형태들에서(위에서 논의된 방법의 제 1 또는 제 2 실시형태 중 어느 하나), 회절 격자(17)는 0차 회절 빔을 억제하도록 구성될 수 있다. 0차 회절 빔의 이러한 억제가 위상-천이 마스크 기법을 사용하여 달성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 회절 격자(17)는, 교번하는 광 투과부들(투과형이거나 반사형임)이 결과적으로 0차 회절 빔에 대해서는 180° 위상 변화를 초래하지만 비-0차 회절 빔에 대해서는 초래하지 않도록 배치되는, 교번하는 위상-천이 마스크의 형태일 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 도 2에 도시되는 타입의 회절 격자(30)는, 그 위에 방사선 흡수부(32, 34)가 증착되는 방사선 반사부(33)를 제공하는 반사형 기판(예를 들어 다중층 스택 또는 브래그 미러)으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시형태들에서, λ/2의 0차 회절 빔에 대하여 전체 광로 길이차를 생성하도록, 교번하는 반사부(33)가 상이한 두께의 재료로부터 형성될 수 있다.

바람직하게는, 그러면 결과적으로 투영 시스템 퓨필 평면(PP_PS) 내에 비-0차 회절 빔(예를 들어 1차 회절 빔)과 중첩할 수 있는 0차 회절 빔이 존재하지 않게 된다.

일부 실시형태들에서, 격자(17)의 피치 p는, 1차 회절 빔만이 투영 시스템(PS)에 의해 적어도 부분적으로 수광되도록 한다. 즉, 2차 회절 빔 및 더 높은 차수의 회절 빔이 투영 시스템(PS)에 의해 수광되지 않는다(즉, 투영 시스템의 개구수 밖에 있음).

본 발명에 따른 신규한 방법 및 장치는, 웨이퍼 레벨 측정을 통해서 투영 시스템(PS)의 차광부에 대응하는 조명 퓨필의 일부가 측정될 수 있게 하기 때문에(레티클 레벨에서) 유리하다. 조명 퓨필의 이러한 일부가 기판(W)의 이미징에 관련될 수 있다는 것이 이해될 것인데, 그 이유는, 전술된 바와 같이 패터닝 디바이스(MA)로부터의 회절이 조명 퓨필의 이러한 일부들이 기판(W) 상에 투영되도록 초래할 수 있기 때문이다. 지금부터 논의되는 바와 같이, 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 중앙부가 방사선에 의해 파퓰레이션되는 조명 모드를 사용하는 것이 유리할 수 있는 여러 리소그래피 프로세스들이 존재한다.

하나의 예는 콘택 홀 층의 이미징이다. 도전 콘택은 집적 회로의 상이한 층에 형성되는 집적 회로의 구조체들 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 층에 있는 제 1 구조체 및 제 2 층에 있는 제 2 구조체 사이에 도전 콘택을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 구조체는, 원형 피쳐의 패턴을 리소그래피 장치 내에서 제 1 및 제 2 층 사이에 있는 하나 이상의 층 내에 이미징함으로써 형성될 수 있다. 그러면, 이러한 피쳐는 선택적으로 에칭되어 없어지고, 결과적으로 얻어지는 콘택 홀이 도전 재료로 채워질 수 있다. 콘택 홀 층(즉 원형 피쳐의 패턴)의 이미징은, 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)에서의 방사선 세기가 중앙부에서, 그리고 추가적으로 퓨필 평면(PP_IL)의 다수의 별개의 주변 부분에서 비-제로인 조명 모드를 사용함으로써 최적화될 수 있다.

또한, 종래의 큰 조명 모드가 다수의 피치 및 다수의 배향에서 조밀한 선을 이미징하기 위해서 사용될 수 있지만, 분해능 한계에 도달한 것은 아니다(즉 충분히 큰 피치의 피쳐들). 여기에서, 종래의 큰 조명 모드가, 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 중앙 원형 부분 내에서 방사선 세기가 균일한 경우라는 것이 이해될 것이며, 중앙 원형 부분은 투영 시스템(PS)의 개구수의 큰 부분을 포함한다(예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같음).

일반적으로, 방사선 세기가 비-제로인 조명 시스템 퓨필 평면(PP_IL)의 영역 및 투영 시스템(PS) 내의 차광부 사이에 큰 중첩이 존재하는 조명 모드를 사용하는 것이 유익할 수 있다. 이것은, 그럴 경우 방사선으로서 생성되는 0차 빔이 패터닝 디바이스(MA)로 지향되는 것이 이미징에 크게 기여하지 않도록(또는 아예 기여하지 않도록) 보장될 수 있기 때문이다. 결국, 이것이 이미징을 위해서 유익할 수 있는데, 그 이유는, 예를 들어, 특히 상이한 피치를 가지는 패턴들이 동시에 이미징 되는 경우, 일부 구조체(피치)에 대한 콘트라스트 및 초점 심도가 개선될 수 있기 때문이다.

(대상물-레벨) 회절 격자(17)의 하나의 실시형태(30)가 도 2에 도시되지만, 다른 실시형태들에서는 회절 격자(17)가 다른 형태를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일반적으로 회절 격자(17)는 임의의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 대안적인 실시형태에서 회절 격자(17)는 2-차원 회절 격자일 수 있다. 이러한 실시형태의 경우, 회절 격자가 투영 시스템(PS)에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 회절 빔의 2-차원의 어레이(부분적으로 중첩할 수도 있고, 중첩하지 않을 수도 있음)를 생성할 것이라는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 회절 격자는 필요에 따라 임의의 배향 및 임의의 피치(또는 피치)를 가질 수 있다.

본 명세서에서 IC를 제조하는 분야에 리소그래피 장치를 이용하는 것에 대해 특히 언급될 수 있지만, 본원에서 기술된 리소그래피 장치는 다른 응용예를 가질 수 있음이 이해돼야 한다. 가능한 다른 적용예는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 가이드 및 검출 패턴(guidance and detection pattern), 평판 디스플레이, LCD(Liquid Crystal Display), 박막 자기 헤드 등의 제조를 포함한다.

비록 본 명세서에서 리소그래피 장치의 맥락에서 본 발명의 실시예가 특정하게 참조되었지만, 본 발명의 실시예는 다른 장치에서도 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 마스크 검사 장치, 계측 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정하거나 처리하는 임의의 장치의 일부가 될 수 있다. 이러한 장치는 일반적으로 리소그래피 툴이라고 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 주변(비-진공) 조건을 사용할 수 있다.

비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 의도로 제공된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (20)

1. 광학 시스템의 대상물 평면에서 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하기 위한 방법으로서,
   상기 광학 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록, 상기 대상물 평면 내의 회절 격자 상에 방사선을 지향시키는 단계;
   상기 광학 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하고, 상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하는 단계; 및
   상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하는 단계를 포함하고,
   상기 일부는, 상기 광학 시스템에 의해 차단되는 상기 광학 시스템의 퓨필 평면의 일부에 실질적으로 대응하는, 각도 세기 분포 결정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 방법은,
   방사선의 적어도 일부가 실질적으로 동일한 각도 분포로 상기 광학 시스템에 의해 수광되도록 방사선의 상기 적어도 일부를 샘플링하는 대상물 상에 방사선을 지향시키는 단계;
   상기 광학 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하고, 상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하는 단계; 및
   상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 각도 세기 분포 결정 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 광학 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되는 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록, 방사선이 상기 대상물 평면 내의 회절 격자 상으로 지향될 때,
   측정될 각도 분포 중 일부만이 사용되는, 각도 세기 분포 결정 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   격자의 피치는, 인접한 회절 빔들의 각도 간격이 상기 광학 시스템의 차광부(obscuration)의 각도 범위의 절반보다 크게 되도록 하는, 각도 세기 분포 결정 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   격자의 피치는, 인접한 회절 빔들의 각도 간격이 상기 대상물 평면 내의 회절 격자 상으로 지향되는 방사선의 각도 범위보다 크게 되도록 하는, 각도 세기 분포 결정 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 방사선의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하는 단계는,
   상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포의 적어도 하나의 영역을 대상물 레벨 퓨필 평면 내의 복수 개의 영역들의 가중합과 연관시키는 것을 포함하고,
   픽셀들의 상기 가중합의 가중치는 격자의 격자 효율에 의존하는, 각도 세기 분포 결정 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   격자의 피치는, 인접한 회절 빔들의 각도 간격이 상기 광학 시스템의 차광부의 각도 범위의 절반보다 크게 되도록 하는, 각도 세기 분포 결정 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광학 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하고, 상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하는 단계는,
   애퍼쳐를 가지는 멤브레인 상에 방사선을 투영하는 것 - 상기 멤브레인은 상기 광학 시스템의 이미지 평면에 배치됨 -; 및
   상기 멤브레인에 대해 상기 광학 시스템의 반대측에 있는 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하는 것을 포함하는, 각도 세기 분포 결정 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회절 격자는, 수광되는 방사선이 상기 광학 시스템에 진입하는 것을 실질적으로 차단하는 방사선 차단 영역에 의해 둘러싸인 대상물 평면 내의 영역 상에 제공되는, 각도 세기 분포 결정 방법.
10. 제 2 항을 직간접적으로 인용하는 경우 제 9 항에 있어서,
    방사선의 적어도 일부가 실질적으로 동일한 각도 분포로 상기 광학 시스템에 의해 수광되도록 방사선의 상기 적어도 일부를 샘플링하는 대상물은, 수광되는 방사선이 상기 광학 시스템에 진입하는 것을 실질적으로 차단하는 방사선 차단 영역에 의해 둘러싸인 대상물 평면 내의 영역 상에 제공되는, 각도 세기 분포 결정 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자는 0차 회절 빔을 억제하도록 배치되는, 각도 세기 분포 결정 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    격자의 피치는, 1차 회절 빔만이 상기 광학 시스템에 의해 적어도 부분적으로 수광되도록 하는, 각도 세기 분포 결정 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    격자의 피치는, 2차 회절 빔 및 더 높은 차수의 회절 빔이 상기 광학 시스템에 의해 수광되지 않게 하는, 각도 세기 분포 결정 방법.
14. 패터닝 디바이스를 대상물 평면 내에 지지하기 위한 대상물 지지대;
    기판을 이미지 평면 내에 지지하기 위한 이미지 지지대;
    방사선을 생성하고, 패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 상기 대상물 평면 내의 패터닝 디바이스를 조사하도록 동작가능한 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 수광하고, 상기 패터닝 디바이스의 이미지를 이미지 평면에 형성하도록 동작가능한 투영 시스템;
    상기 투영 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하고, 상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하도록 동작가능한 센서; 및
    상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하도록 동작가능한 프로세서를 포함하고,
    상기 투영 시스템은, 상기 투영 시스템의 퓨필 평면의 일부 내의 상기 패터닝된 방사선 빔의 세기가 실질적으로 제로가 되도록, 차광부(obscuration)를 가지며,
    상기 프로세서가 결정하도록 동작가능한, 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 적어도 일부는, 상기 투영 시스템의 차광부에 대응하는 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 일부를 포함하는, 장치.
15. 제 14 항에 있어서,
    제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성되는, 장치.
16. 회절 격자를 대상물 평면 내에 지지하기 위한 대상물 지지대;
    방사선 빔을 생성하고, 적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 생성하도록, 상기 대상물 평면 내의 회절 격자를 조사하도록 동작가능한 조명 시스템;
    적어도 하나의 비-0차 회절 빔을 적어도 부분적으로 수광하고, 투영 시스템의 퓨필 평면의 이미지를 센서 평면에 형성하도록 동작가능한, 상기 투영 시스템;
    상기 센서 평면 내의 방사선의 공간적 세기 분포를 결정하도록 동작가능한 센서; 및
    상기 센서 평면 내의 방사선의 결정된 공간적 세기 분포로부터, 상기 대상물 평면에서 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 적어도 일부를 결정하도록 동작가능한 프로세서를 포함하고,
    상기 투영 시스템은, 상기 투영 시스템의 퓨필 평면의 일부가 상기 투영 시스템에 의해 차광되도록, 차광부를 가지며,
    상기 프로세서가 결정하도록 동작가능한, 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 적어도 일부는, 상기 투영 시스템의 차광부에 대응하는 상기 방사선 빔의 각도 세기 분포의 일부를 포함하는, 장치.
17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성되는, 장치.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 장치는,
    기판을 이미지 평면 내에 지지하기 위한 이미지 지지대를 더 포함하는, 장치.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 이미지 지지대에 장착되는, 장치.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 이미지 평면에 배치되도록 구성되는 애퍼쳐를 포함하는, 장치.

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