KR20220047387A - 계측 시스템 및 위상 어레이 조명 소스 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 시스템은 방사선 소스, 제1 및 제2 위상 어레이, 그리고 검출기를 포함한다. 제1 및 제2 위상 어레이는 광학 요소, 복수의 포트, 도파관 및 위상 변조기를 포함한다. 광학 요소는 방사선 파를 방사한다. 도파관은 방사선을 복수의 포트 중 하나의 포트로부터 광학 요소로 안내한다. 위상 변조기는 방사선 파의 위상을 조정한다. 제1 및 제2 위상 어레이 중 하나 또는 모두는 방사선 소스에 연결된 포트를 기반으로 타겟 구조체를 향하여 지향되는 방사선의 제1 빔 및/또는 제2 빔을 형성한다. 검출기는 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이며 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 (1) 2019년 9월 27일에 출원된 미국 예비특허출원 62/907,024; (2) 2020년 4월 15일에 출원된 미국 예비특허출원 63/010,367; 및 (3) 2020년 9월 16일에 출원된 미국 예비특허출원 63/079,211의 우선권을 주장하며; 이들의 모두는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다.
본 발명은 통합 광학계를 갖는 계측 시스템, 예를 들어 리소그래피 공정 및 웨이퍼 정렬을 검사하기 위한 계측 시스템에 사용되는 통합 위상 어레이를 갖는 조명 시스템에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판 상으로, 일반적으로 기판의 타겟 부분 상으로 적용시키는 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 예에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스는 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판 (예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 하나, 또는 여러 다이의 일부를 포함하는) 타겟 부분 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응 재료 (레지스트)의 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접 타겟 부분들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는 전체 패턴을 한번에 타겟 부분 상으로 노광시킴으로써 각 타겟 부분이 조사되는 소위 스테퍼, 및 주어진 방향 ("스캐닝"-방향)으로 방사선 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 반면에 이 스캐닝 방향에 평행하게 또는 반 평행하게 타겟 부분들을 동시에 스캐닝함으로써 각 타겟 부분이 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 패턴을 기판 상으로 임프린팅함으로써 패턴을 패터닝 디바이스로부터 기판으로 전사하는 것 또한 가능하다.
또 다른 리소그래피 시스템은 패터닝 디바이스가 없고 오히려 광 빔이 2개의 빔으로 분할되며 2개의 빔이 반사 시스템의 사용을 통해 기판의 타겟 부분에서 간섭하게 되는 간섭 리소그래피 시스템이다. 간섭은 라인들이 기판의 타겟 부분에 형성되게 한다.
리소그래피 작동 동안, 상이한 공정 단계들은 상이한 층들이 기판 상에 순차적으로 형성될 것을 요구할 수 있다. 따라서, 기판을 높은 정확도로 그 위에 형성된 이전 패턴에 대해 위치시키는 것이 필요할 수 있다. 일반적으로, 정렬 마크는 정렬될 기판 상에 배치되며 제2 대상물을 참고로 하여 위치된다. 리소그래피 장치는 정렬 마크의 위치를 검출하기 위하여 그리고 마스크로부터 정확한 노광을 보장하기 위해 정렬 마크를 사용하여 기판을 정렬시키기 위하여 검사 장치 (예를 들어, 정렬 장치)를 사용할 수 있다. 2개의 상이한 층에서의 정렬 마크들 간의 오정렬은 오버레이 오차로서 측정된다.
리소그래피 공정을 모니터링하기 위하여, 패터닝된 기판의 매개변수가 측정된다. 매개변수는, 예를 들어, 패터닝된 기판 내에 또는 상에 형성된 연속적인 층들 간의 오버레이 오차 및 현상된 감광성 레지스트의 임계 선 폭을 포함할 수 있다. 이 측정은 제품 기판 상에서 및/또는 전용 계측 타겟 상에서 수행할 수 있다. 주사 전자 현미경 및 다양한 특수 툴의 사용을 포함하는, 리소그래피 공정에서 형성된 미세한 구조체를 측정하기 위한 다양한 기술이 있다. 빠르고 비침습적인 형태의 전문적인 검사 툴은 방사선의 빔이 기판의 표면 상의 타겟으로 향하고 산란 또는 반사된 빔의 특성이 측정되는 스캐터로미터(scatterometer)이다. 빔이 기판에 의해 반사 또는 산란되기 전과 후에 빔의 특성을 비교함으로써 기판의 특성이 결정될 수 있다. 이는, 예를 들어 반사된 빔을 공지된 기판 특성과 연관된 공지된 측정의 라이브러리에 저장된 데이터와 비교함으로써 이루어질 수 있다. 분광 스캐터로미터는 광대역 방사선 빔을 기판 상으로 향하게 하며 특정의 좁은 각도 범위로 산란 방사선의 스펙트럼 (파장의 함수로서의 세기)을 측정한다. 대조적으로, 각도적으로 분해된 스캐터로미터는 단색 방사선 빔을 사용하며 또한 산란 방사선의 세기를 각도의 함수로 측정한다.
이러한 광학 스캐터로미터는, 현상된 감광성 레지스트의 임계 치수 또는 패터닝된 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 2개의 층 간의 오버레이 오차(OV)와 같은 매개변수를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 기판의 특성은 빔이 기판에 의해 반사 또는 산란되기 전과 후의 조명 빔의 특성들을 비교함으로써 결정될 수 있다.
IC가 더 작아지고 더욱 조밀하게 패킹됨에 따라, 웨이퍼당 검사되어야 할 피처의 수도 증가한다. 현재의 대량 제조 속도에 보조를 맞추고 현재 사용 가능한 것 이상으로 생산 속도를 개선하기 위하여 계측 시스템의 능력을 개선하는 것이 바람직하다. 따라서, 다수의 리소그래피 피처를 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 계측 툴을 제공할 필요가 있다. 계측 해결책은, 예를 들어 동시 측정의 수를 증가시키는 것 및/또는 측정의 속도를 증가시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 방사선 소스, 제1 및 제2 위상 어레이, 그리고 검출기를 포함한다. 제1 및 제2 위상 어레이는 광학 요소, 복수의 포트, 도파관 및 위상 변조기를 포함한다. 광학 요소는 방사선 파를 방사한다. 도파관은 방사선을 복수의 포트 중 하나의 포트로부터 광학 요소로 안내한다. 위상 변조기는 방사선 파의 위상을 조정한다. 제1 및 제2 위상 어레이 중 하나 또는 모두는 방사선 소스에 연결된 포트를 기반으로 타겟 구조체를 향하여 지향되는 방사선의 제1 빔 및/또는 제2 빔을 형성한다. 검출기는 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이며 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성한다.
일부 실시예에서, 시스템은 방사선 소스, 위상 어레이, 검출기, 및 컨트롤러를 포함한다. 위상 어레이는 방사선의 빔을 생성하며 빔을 기판 상의 타겟 구조체를 향해 지향시킨다. 검출기는 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이고 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성한다. 컨트롤러는 빔의 방향을 제어하기 위해 각 광학 요소의 위상 오프셋을 제어한다. 위상 어레이는 광학 요소, 도파관 및 위상 변조기를 포함한다. 광학 요소는 방사선 파를 방사한다. 도파관은 방사선을 방사선 소스로부터 광학 요소로 안내한다. 위상 변조기는 방사선 파가 축적되어 빔을 형성하도록 방사선 파의 위상을 조정한다.
일부 실시예에서, 시스템은 위상 어레이를 포함한다. 위상 어레이는 광학 요소, 도파관, 위상 변조기 및 하나 이상의 금속 요소를 포함한다. 광학 요소는 방사선 파를 방사 또는 검출한다. 도파관은 방사선을 방사선 소스로부터 광학 요소로 또는 광학 요소로부터 검출기로 안내한다. 위상 변조기는 방사선 파의 위상을 조정한다. 하나 이상의 금속 요소는 도파관들 사이에 개재되며 광학 요소들 간의 커플링을 감소시키도록 구성된다.
본 발명의 추가 특징 및 이점뿐만 아니라 본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 작동이 첨부 도면을 참고로 하여 아래에서 상세히 설명된다. 본 발명은 본 명세서에서 설명된 특정 실시예로 제한되지 않는다는 점이 주목된다. 이러한 실시예는 예시 목적으로만 본 명세서에 제시된다. 부가적인 실시예는 본 명세서에 포함된 교시를 기반으로 관련 기술(들)의 숙련된 자에게 명백할 것이다.
본 명세서 내에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명을 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고 관련 기술(들)의 숙련된 자들이 본 발명을 만들고 사용할 수 있도록 하는 역할을 더 한다.
도 1a는 일부 실시예에 따른 반사형 리소그래피 장치의 개략도를 보여주고 있다.
도 1b는 일부 실시예에 따른 투과형 리소그래피 장치의 개략도를 보여주고 있다.
도 2는 일부 실시예에 따른 반사형 리소그래피 장치의 보다 상세한 개략도를 보여주고 있다.
도 3은 일부 실시예에 따른 리소그래피 셀의 개략도를 보여주고 있다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예에 따른 검사 장치의 개략도를 보여주고 있다.
도 5는 일부 실시예에 따른 검사 장치의 개략도를 보여주고 있다.
도 6 및 도 7은 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 8은 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 사시도를 보여주고 있다.
도 9 내지 도 11은 일부 실시예에 따른 계측 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 12는 일부 실시예에 따른 방사선의 빔의 세기 프로파일의 그래프를 보여주고 있다.
도 13은 일부 실시예에 따른 방사선의 빔의 예시적인 파면을 보여주고 있다.
도 14 및 도 15는 일부 실시예에 따른 계측 시스템의 조명 분기부의 개략도를 보여주고 있다.
도 16a 및 도 16b는 일부 실시예에 따른, 계측 시스템 내의 크로스-토크의 영향을 보상하기 위한 예시적인 조명 기술을 도시하고 있다.
도 17은 일부 실시예에 따른, 정렬 마크 상의 빔 위치의 함수로서의 통합 방사 조도의 그래프를 보여주고 있다.
도 18은 일부 실시예에 따른 조명 시스템을 보여주고 있다.
도 19는 일부 실시예에 따른 검사 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 20은 일부 실시예에 따른 검사 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 21은 일부 실시예에 따른 검사 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 22는 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 23은 일부 실시예에 따른, 검사 시스템의 조명 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 24는 일부 실시예에 따른, 검사 시스템의 조명 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 25는 일부 실시예에 따른, 검사 시스템의 위상 어레이 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 도면과 함께 취해질 아래에서 제시되는 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이며, 도면에서 동일한 참조 부호들은 도면 전반에 걸쳐 대응하는 요소를 식별한다. 도면에서, 유사한 참조 번호는 전반적으로 동일하고, 기능적으로 유사하며, 및/또는 구조적으로 유사한 요소를 나타낸다. 부가적으로, 전반적으로 참조 번호의 가장 좌측의 숫자(들)는 참조 번호가 처음 나타나는 도면을 식별한다. 달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 전체에 걸쳐 제공된 도면은 축척대로 그려진 도면(to-scale drawings)으로서 해석되어서는 안된다.
도 1a는 일부 실시예에 따른 반사형 리소그래피 장치의 개략도를 보여주고 있다.
도 1b는 일부 실시예에 따른 투과형 리소그래피 장치의 개략도를 보여주고 있다.
도 2는 일부 실시예에 따른 반사형 리소그래피 장치의 보다 상세한 개략도를 보여주고 있다.
도 3은 일부 실시예에 따른 리소그래피 셀의 개략도를 보여주고 있다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예에 따른 검사 장치의 개략도를 보여주고 있다.
도 5는 일부 실시예에 따른 검사 장치의 개략도를 보여주고 있다.
도 6 및 도 7은 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 8은 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 사시도를 보여주고 있다.
도 9 내지 도 11은 일부 실시예에 따른 계측 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 12는 일부 실시예에 따른 방사선의 빔의 세기 프로파일의 그래프를 보여주고 있다.
도 13은 일부 실시예에 따른 방사선의 빔의 예시적인 파면을 보여주고 있다.
도 14 및 도 15는 일부 실시예에 따른 계측 시스템의 조명 분기부의 개략도를 보여주고 있다.
도 16a 및 도 16b는 일부 실시예에 따른, 계측 시스템 내의 크로스-토크의 영향을 보상하기 위한 예시적인 조명 기술을 도시하고 있다.
도 17은 일부 실시예에 따른, 정렬 마크 상의 빔 위치의 함수로서의 통합 방사 조도의 그래프를 보여주고 있다.
도 18은 일부 실시예에 따른 조명 시스템을 보여주고 있다.
도 19는 일부 실시예에 따른 검사 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 20은 일부 실시예에 따른 검사 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 21은 일부 실시예에 따른 검사 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 22는 일부 실시예에 따른 조명 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 23은 일부 실시예에 따른, 검사 시스템의 조명 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 24는 일부 실시예에 따른, 검사 시스템의 조명 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
도 25는 일부 실시예에 따른, 검사 시스템의 위상 어레이 시스템의 개략도를 보여주고 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 도면과 함께 취해질 아래에서 제시되는 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이며, 도면에서 동일한 참조 부호들은 도면 전반에 걸쳐 대응하는 요소를 식별한다. 도면에서, 유사한 참조 번호는 전반적으로 동일하고, 기능적으로 유사하며, 및/또는 구조적으로 유사한 요소를 나타낸다. 부가적으로, 전반적으로 참조 번호의 가장 좌측의 숫자(들)는 참조 번호가 처음 나타나는 도면을 식별한다. 달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 전체에 걸쳐 제공된 도면은 축척대로 그려진 도면(to-scale drawings)으로서 해석되어서는 안된다.
본 명세서는 본 발명의 특징을 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시한다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)에 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의해 규정된다.
설명된 실시예(들) 그리고 "일 실시예", "실시예", "예시적인 실시예", 등에 대한 본 명세서에서의 언급은 설명된 실시예(들)가 특정 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하지 않을 수 있다는 점을 나타낸다. 더욱이, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성이 실시예와 관련하여 설명될 때, 명확하게 설명되었는지의 여부에 관계없이 다른 실시예와 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 가져온다는 것이 본 기술 분야의 숙련된 자의 지식 내에 있다는 점이 이해된다.
"아래에(beneath)", "밑에(below)", "하부(lower)", "위에(above)", "상에(on)", "상부(upper)" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용되어 도면에 도시된 바와 같은 또 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징의 관계를 설명할 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용 또는 작동 중인 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다. 본 장치는 달리 (90도 회전된 또는 다른 배향에서) 배향될 수 있으며, 그에 따라서 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 설명어(descriptor)는 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "약"은 본 특정 기술을 기반으로 달라질 수 있는 주어진 양의 값을 나타낸다. 특정 기술을 기반으로, 용어 "약"은, 예를 들어 값의 10 내지 30% (예를 들어, 값의 ±10%, ±20% 또는 ±30%) 내에서 달라지는 주어진 양의 값을 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 기계-판독 가능한 매체에 저장된 명령어로서 구현될 수 있으며, 이 매체는 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계-판독 가능한 매체는 기계 (예를 들어, 연산 디바이스(computing device))에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독 가능한 매체는 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(propagated signal) (예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴(routine), 및/또는 명령어는 특정 동작을 수행하는 것으로서 본 명세서에서 설명될 수 있다. 그러나 이러한 설명은 단지 편의를 위한 것이라는 점 그리고 이러한 작동은 사실은 연산 디바이스, 프로세서, 컨트롤러, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스에 기인한다는 점이 인식되어야 한다.
그러나 이러한 실시예를 더 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
예시적인 리소그래피 시스템
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 리소그래피 장치(100)와 리소그래피 장치(100')의 개략적인 도면을 각각 보여주고 있다. 리소그래피 장치(100)와 리소그래피 장치(100') 각각은 방사선 빔(B) (예를 들어, 심자외 또는 극자외 방사선)을 조정하도록 구성된 조명 시스템 (일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크, 레티클, 또는 동적 패터닝 디바이스)(MA)를 지지하도록 구성되며, 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 포지셔너(PM)에 연결되어 있는 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 및 기판 (예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지시키도록 구성되며, 기판(W)을 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 포지셔너(PW)에 연결되어 있는 기판 테이블 (예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT)을 포함하고 있다. 리소그래피 장치(100 및 100')는 또한 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟 부분(C) 상으로 투영시키도록 구성된 투영 시스템(PS)을 갖고 있다. 리소그래피 장치(100)에서, 패터닝 디바이스(MA)와 투영 시스템(PS)은 반사형이다. 리소그래피 장치(100')에서, 패터닝 디바이스(MA)와 투영 시스템(PS)은 투과형이다.
조명 시스템(IL)은 방사선 빔(B)을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric,), 자기형, 전자기형, 정전형, 또는 다른 유형의 광학 구성 요소 또는 이들의 임의의 조합 등과 같은 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 기준 프레임에 대한 패터닝 디바이스(MA)의 배향, 리소그래피 장치(100 및 100') 중 적어도 하나의 설계, 및 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지시킨다. 지지 구조체(MT)는 기계식, 진공식, 정전식 또는 다른 클램핑 기술을 이용하여 패터닝 디바이스(MA)를 유지시킬 수 있다. 지지 구조체(MT)는 프레임 또는 테이블일 수 있으며, 이는 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 또는 이동 가능할 수 있다. 센서를 이용함으로써, 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 패터닝 디바이스(MA)가 원하는 위치에 있는 것을 보장할 수 있다.
용어 "패터닝 디바이스"(MA)는 기판(W)의 타겟 부분(C)에 패턴을 생성하기 위해 방사선 빔(B)의 횡단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은 집적 회로를 형성하기 위해 타겟 부분(C)에 생성되고 있는 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 수 있다.
용어 "검사 장치", "측정 장치" 등은, 예를 들어 구조체의 특성 (예를 들어, 오버레이 오차, 임계 치수 매개변수)을 측정하기 위해 사용되는 또는 웨이퍼의 정렬을 검사하기 위해 리소그래피 장치 (예를 들어, 정렬 장치)에서 사용되는 디바이스 또는 시스템을 지칭하기 위하여 본 명세서에서 사용될 수 있다.
패터닝 디바이스(MA)는 (도 1b의 리소그래피 장치(100')에서와 같이) 투과형 또는 (도 1a의 리소그래피 장치(100)에서와 같이) 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)의 예는 레티클, 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이(programmable mirror arrays) 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있으며, 바이너리, 교번 위상 시프트 또는 감쇠 위상 시프트와 같은 마스크 유형은 물론 다양한 하이브리드 마스크 유형을 포함한다. 프로그램 가능한 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열체를 이용하며, 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향들로 반사시키기 위하여 소형 미러들의 각각은 개별적으로 경사질 수 있다. 경사진 미러는 소형 미러의 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔(B)에 패턴을 부여한다.
용어 "투영 시스템"(PS)은 사용되고 있는 노광 방사선, 또는 기판(W) 상에서의 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인에 적절한 것으로서 굴절형, 반사형, 반사 굴절형, 자기형, 전자기형 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형의 투영 시스템을 포함할 수 있다. 다른 가스가 너무 많은 방사선 또는 전자를 흡수할 수 있기 때문에, 진공 환경이 EUV 또는 전자 빔 방사선에 대해 사용될 수 있다. 따라서 진공 벽 및 진공 펌프의 도움으로 진공 환경이 전체 빔 경로에 제공될 수 있다.
리소그래피 장치(100) 및/또는 리소그래피 장치(100')는 2개 (듀얼 스테이지) 또는 그 이상의 기판 테이블(WT) (및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)를 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계에서, 부가적인 기판 테이블(WT)들이 동시에 사용될 수 있거나, 하나 이상의 테이블에서 준비 단계가 수행될 수 있는 반면에 하나 이상의 다른 기판 테이블(WT)은 노광을 위해 사용되고 있다. 일부 상황에서, 부가적인 테이블은 기판 테이블(WT)이 아닐 수 있다.
리소그래피 장치는 또한 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물에 의해 덮일 수 있는 유형일 수 있다. 침지 액체는 또한 리소그래피 장치 내의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위하여 본 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "침지"는 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨야만 한다는 것을 의미하는 것이 아니라, 액체가 노광 동안 투영 시스템과 기판 사이에 위치된다는 것을 의미할 뿐이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 받아들인다. 예를 들어, 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 소스(SO)와 리소그래피 장치(100, 100')는 별개의 물리적 개체일 수 있다. 이러한 경우에, 소스(SO)는 리소그래피 장치(100 또는 100')의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔(B)은, 예를 들어 적절한 지향 미러 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 (도 1b의) 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 나아간다. 다른 경우에, 예를 들어 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 소스(SO)는 리소그래피 장치(100, 100')의 필수적인 부분일 수 있다. 소스(SO)와 일루미네이터(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하기 위한 (도 1b의) 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 방사상 범위 (일반적으로 "σ-외측" 및 "σ-내측"으로 각각 지칭됨)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(CO)와 같은 (도 1b내의) 다양한 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 일루미네이터(IL)는 방사선 빔이 그 횡단면에서 원하는 균일성과 세기 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 조정하는데 사용될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에서 유지되는 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)에 입사되고, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 리소그래피 장치(100)에서, 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)에서 반사된다. 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)에서 반사된 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 투영 시스템은 방사선 빔(B)을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 집속한다. 제2 포지셔너(PW)와 위치 센서(IF2) (예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, (예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟 부분(C)들을 위치시키기 위하여) 기판 테이블(WT)은 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 제1 포지셔너(PM)와 또 다른 위치 센서(IF1)가 사용되어 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 정확하게 위치시킬 수 있다. 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 상에서 유지되는 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크(MA))에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로지른 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 투영 시스템은 빔을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 집속한다. 투영 시스템은 조명 시스템 퓨필(IPU)에 대한 퓨필 공액(pupil conjugate)(PPU)을 갖고 있다. 방사선의 부분들은 조명 시스템 퓨필(IPU)에서의 세기 분포에서 나오며, 마스크 패턴에서의 회절에 영향을 받지 않고 마스크 패턴을 가로지르고, 그리고 조명 시스템 퓨필(IPU)에서의 세기 분포의 이미지를 생성한다
투영 시스템(PS)은 마스크 패턴(MP)의 이미지(MP')를 기판(W) 상에 코팅된 포토레지스트 층 상으로 투영하며, 여기서 이미지(MP')는 세기 분포로부터의 방사선에 의하여 마스크 패턴(MP)으로부터 생성된 회절 빔에 의하여 형성된다. 예를 들어, 마스크 패턴(MP)은 라인과 공간의 어레이를 포함할 수 있다. 어레이에서의 그리고 0차 회절과 상이한 방사선의 회절은 라인에 직교하는 방향으로의 방향의 변경과 함께, 전환된 회절 빔을 생성한다. 회절되지 않은 빔 (즉, 소위 0차 회절 빔)은 전파 방향으로의 임의의 변화없이 패턴을 가로지른다. 0차 회절 빔은 투영 시스템(PS)의 퓨필 공액(pupil conjugate)(PPU)의 상류에서 투영 시스템(PS)의 상부 렌즈 또는 상부 렌즈 그룹을 가로질러 퓨필 공액(PPU)에 도달한다. 퓨필 공액(PPU)의 평면에서의 그리고 0차 회절 빔과 연관된 세기 분포의 일부분은 조명 시스템(IL)의 조명 시스템 퓨필(IPU)에서의 세기 분포의 이미지이다. 개구 디바이스(PD)는, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 퓨필 공액(PPU)을 포함하는 평면에 또는 실질적으로 평면에 배치된다.
투영 시스템(PS)은 렌즈 또는 렌즈 그룹(L)에 의하여 0차 회절 빔뿐만 아니라 1차 또는 1차 및 그보다 더 높은 차수 회절 빔(보이지 않음)을 캡처하도록 배열되어 있다. 일부 실시예에서, 라인에 수직인 방향으로 연장되는 라인 패턴을 이미징하기 위한 쌍극자 조명이 사용되어 쌍극자 조명의 분해능 향상 효과를 이용할 수 있다. 예를 들어, 1차 회절 빔은 웨이퍼(W)의 레벨에서 대응하는 0차 회절 빔을 간섭하여 가장 높은 가능한 분해능 및 공정 윈도우에서 라인 패턴(MP)의 이미지(MP)를 생성한다 (즉, 허용 가능한 노광 선량 편차와 조합한 사용 가능한 초점 심도). 일부 실시예에서, 비점 수차(astigmatism aberration)는 조명 시스템 퓨필(IPU)의 대향 사분면들에 방사선 극(pole)들 (보이지 않음)을 제공함으로써 감소될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 비점 수차는 대향 사분면들 내의 방사선 극들과 연관된 투영 시스템의 퓨필 공액(PPU)에서 0차 빔을 차단함으로써 감소될 수 있다. 이는 2009년 3월 31일에 발행된 미국특허 제7,511,799B2호에 상세하게 더 상세하게 설명되어 있으며, 이 특허는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다.
제2 포지셔너(PW) 및 위치 센서(IF) (예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, (예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟 부분(C)들을 위치시키기 위하여) 기판 테이블(WT)은 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1 포지셔너(PM) 및 또 다른 위치 센서 (도 1b에서는 보이지 않음)는 (예를 들어, 마스크 라이브러리로부터의 기계적 검색(retrieval) 후 또는 스캐닝 중에) 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확하게 위치시키기 위해 사용될 수 있다.
일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-스트로크 모듈 (개략적인 위치 설정) 및 단-스트로크 모듈 (미세한 위치 설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이 모듈들은 제1 포지셔너(PM)의 일부를 형성한다. 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-스트로크 모듈 및 단-스트로크 모듈을 사용하여 실현될 수 있으며, 이 모듈들은 제2 포지셔너(PW)의 일부를 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-스트로크 액추에이터에만 연결될 수 있거나, 또는 고정될 수 있다. 마스크(MA)와 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2)와 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. (도시된 바와 같이) 기판 정렬 마크들은 전용 타겟 부분을 점유하고 있지만, 이들은 (스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있는) 타겟 부분들 사이의 공간 내에 위치될 수 있다. 유사하게, 하나보다 많은 다이가 마스크(MA) 상에 제공되는 상황에서, 마스크 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다.
마스크 테이블(MT)과 패터닝 디바이스(MA)는 진공 챔버(V) 내에 있을 수 있으며, 여기서 진공 내 로봇(in-vacuum robot)(IVR)은 마스크와 같은 패터닝 디바이스를 진공 챔버 내로 그리고 밖으로 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 마스크 테이블(MT)과 패터닝 디바이스(MA)가 진공 챔버의 외부에 있을 때, 진공 내 로봇(IVR)과 유사하게, 진공 외 로봇(out-of-vacuum robot)이 다양한 운송 작동을 위하여 사용될 수 있다. 진공 내 로봇과 진공 외 로봇 모두는 이송 스테이션의 고정식 운동학적 마운트(kinematic mount)로의 임의의 페이로드(payload) (예를 들어, 마스크)의 원활한 이송을 위하여 교정될 필요가 있다.
리소그래피 장치(100 및 100')는 다음 모드들 중 적어도 하나의 모드에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 실질적으로 정지 상태로 유지되면서, 방사선 빔(B)에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟 부분(C) 상으로 투영된다 (즉, 단일 정적 노광). 기판 테이블(WT)은 그후 X 및/또는 Y 방향으로 시프트되며 따라서 상이한 타겟 부분(C)이 노광될 수 있다.
2. 스캔 모드에서, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟 부분(C) 상으로 투영되는 동안 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT)와 기판 테이블(WT)은 동시에 스캐닝된다 (즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대/축소율 및 이미지 반전 특성에 의해 결정될 수 있다.
3. 또 다른 모드에서, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 유지시키는 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 실질적으로 정지 상태로 유지되며, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟 부분(C) 상으로 투영되는 동안에 기판 테이블(WT)은 이동되거나 스캐닝된다. 펄스형 방사선 소스(SO)가 채택될 수 있으며, 프로그램 가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 각 이동 후 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스들 사이에서 필요에 따라 업데이트될 수 있다. 이 작동 모드는, 프로그램 가능한 미러 어레이와 같은 프로그램 가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크리스(maskless) 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다
설명된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형 또는 완전히 상이한 사용 모드가 또한 사용될 수 있다.
추가 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 극자외(EUV) 소스를 포함하며, 이 극자외 소스는 EUV 리소그래피를 위한 EUV 방사선의 빔을 생성하도록 구성되어 있다. 일반적으로, EUV 소스는 방사선 시스템 내에 구성되며, 대응하는 조명 시스템은 EUV 소스의 EUV 방사선 빔을 조정하도록 구성된다.
도 2는 소스 컬렉터 장치(SO), 조명 시스템(IL), 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 리소그래피 장치(100)를 보다 상세히 보여주고 있다. 진공 환경이 소스 컬렉터 장치(SO)의 외함 구조체(220) 내에서 유지될 수 있도록 소스 컬렉터 장치(SO)가 구성되고 배열되어 있다. EUV 방사선 방출 플라즈마(210)는 방전 생성 플라즈마 소스에 의해 형성될 수 있다. EUV 방사선은 가스 또는 증기, 예를 들어 초고온의 플라즈마(210)가 생성되어 전자기 스펙트럼의 EUV 범위 내의 방사선을 방출하는 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기에 의해 생성될 수 있다. 초고온 플라즈마(210)는, 예를 들어 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 유발하는 전기 방전에 의해 생성된다. 방사선의 효율적인 생성을 위하여 Xe, Li, Sn 증기 또는 임의의 다른 적절한 가스 또는 증기의, 예를 들어 10㎩의 부분 압력이 요구될 수 있다. 일부 실시예에서, 여기된 주석(Sn)의 플라즈마가 제공되어 EUV 방사선을 생성한다.
고온의 플라즈마(210)에 의하여 방출된 방사선은 선택적 가스 배리어 또는 오염물 트랩(230) (일부 경우에 또한 오염물 배리어 또는 포일 트랩(foil trap)으로 지칭됨)을 통하여 소스 챔버(211)에서 컬렉터 챔버(212) 내로 나아가며, 가스 배리어 또는 오염물 트랩은 소스 챔버(211)의 개구 내에 또는 그 뒤에 위치되어 있다. 오염물 트랩(230)은 채널 구조체를 포함할 수 있다. 오염물 트랩(230)은 또한 가스 배리어(barrier), 또는 가스 배리어와 채널 구조체의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 추가로 나타나 있는 오염물 트랩 또는 오염물 배리어(230)는 적어도 채널 구조체를 포함하고 있다.
컬렉터 챔버(212)는 방사선 컬렉터(CO)를 포함할 수 있으며, 이 방사선 컬렉터는 소위 그레이징(grazing) 입사 컬렉터일 수 있다. 방사선 컬렉터(CO)는 상류 방사선 컬렉터 측(251)과 하류 방사선 컬렉터 측(252)을 갖고 있다. 컬렉터(CO)를 가로지르는 방사선은 격자 스펙트럼 필터(240)에서 반사되어 가상 소스 포인트(IF)에 집속될 수 있다. 가상 소스 포인트(IF)는 보통 중간 초점으로서 지칭되며, 소스 컬렉터 장치는 중간 포인트(IF)가 외함 구조체(220)의 개구(219)에 또는 그 근처에 위치되도록 배열되어 있다. 가상 소스 포인트(IF)는 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다. 격자 스펙트럼 필터(240)는 특히 적외(IR) 방사선을 억제하기 위해 사용된다.
그 후에, 방사선은 조명 시스템(IL)을 가로지르며, 이 조명 시스템은 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 세기의 원하는 균일성뿐만 아니라 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선의 빔(221)의 원하는 각도 분포를 제공하도록 배열된 패싯 필드 미러 디바이스(222)와 패싯 퓨필 미러 디바이스(224)를 포함할 수 있다. 지지 구조체(MT)에 의해 유지되는 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선의 빔(221)의 반사시, 패터닝된 빔(226)이 형성되며 패터닝된 빔(226)은 투영 시스템(PS)에 의하여 반사 요소(228, 230)를 통하여, 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 의해 유지되는 기판(W) 상으로 이미지화된다.
보여지는 것보다 더 많은 요소가 전반적으로 조명 광학계 유닛(IL) 및 투영 시스템(PS)에 존재할 수 있다. 격자 스펙트럼 필터(240)는 리소그래피 장치의 유형에 따라 선택적으로 존재할 수 있다. 또한, 도 2에서 보여지는 것보다 더 많은 미러가 존재할 수 있으며, 예를 들어 도 2에서 보여지는 것보다 투영 시스템(PS)에는 1개 내지 6개의 부가적인 반사 요소가 존재될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 컬렉터 광학계(CO)는 단지 컬렉터 (또는 컬렉터 미러)의 예로서, 그레이징 입사 리플렉터(253, 254 및 255)를 갖는 네스티드(nested) 컬렉터로 도시되어 있다. 그레이징 입사 리플렉터(253, 254, 255)들은 광학 축(O)을 중심으로 축 대칭적으로 배치되어 있으며, 이 유형의 컬렉터 광학계(CO)는 바람직하게는 흔히 DPP 소스로 불리는 방전 생성 플라즈마 소스와 조합하여 사용된다.
예시적인 리소그래피 셀
도 3은 일부 실시예에 따른, 때로는 리소셀 또는 클러스터로도 지칭되는 리소그래피 셀(300)을 보여주고 있다. 리소그래피 장치(100 또는 100')는 리소그래피 셀(300)의 일부를 형성할 수 있다. 리소그래피 셀(300)은 또한 기판 상에 노광 전 및 노광 후 공정을 수행하기 위한 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다. 일반적으로, 이들은 레지스트 층을 증착하기 위한 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 냉각 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함하고 있다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)은 기판을 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 픽업하고 이들을 상이한 공정 장치들 사이에서 이동시키며, 그 후 이들을 리소그래피 장치(100 또는 100')의 로딩 베이(LB)로 전달한다. 흔히 통칭적으로 트랙으로도 지칭되는 이 디바이스들은 감독 제어 시스템(supervisory control system)(SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있으며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 따라서, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치들이 작동될 수 있다.
예시적인 검사 장치
디바이스 피처를 기판 상에 정확하게 배치하도록 리소그래피 공정을 제어하기 위하여, 정렬 마크는 일반적으로 기판 상에 제공되며, 리소그래피 장치는 기판 상의 마크 위치가 정확하게 측정될 수 있는 하나 이상의 정렬 장치 및/또는 시스템을 포함한다. 이 정렬 장치는 효과적인 위치 측정 장치이다. 상이한 유형의 마크 및 상이한 유형의 정렬 장치 및/또는 시스템이 상이한 시대 및 상이한 제조사로부터 공지되어 있다. 현재의 리소그래피 장치에서 널리 사용되는 시스템 유형은 미국 특허 제6,961,116호(den Boef 등)에 설명된 바와 같은 자기 참조 간섭계를 기반으로 한다. 일반적으로 마크들은 X- 및 Y- 위치를 얻기 위해 별도로 측정된다. 그러나 조합된 X-및 Y-측정은 미국 공개 제2009/195768A (Bijnen 등)에 설명된 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 이 양 발명의 전체 내용은 원용에 의해 본 명세서 내에 포함된다.
도 4a는 일부 실시예에 따른 검사 장치(400)의 횡단면도의 개략도를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 검사 장치(400)는 리소그래피 장치(100 또는 100')의 일부로서 구현될 수 있다. 검사 장치(400)는 패터닝 디바이스 (예를 들어, 패터닝 디바이스 MA)에 대해 기판 (예를 들어, 기판 W)을 정렬하도록 구성될 수 있다. 검사 장치(400)는 기판 상의 정렬 마크의 위치를 검출하도록 그리고 정렬 마크의 검출된 위치를 이용하여 리소그래피 장치(100 또는 100')의 패터닝 디바이스 또는 다른 구성 요소에 대해 기판을 정렬하도록 추가로 구성될 수 있다. 기판의 이러한 정렬은 기판 상의 하나 이상의 패턴의 정확한 노광을 보장할 수 있다.
일부 실시예에서, 검사 장치(400)는 조명 시스템(412), 빔 스플리터(414), 간섭계(426), 검출기(428), 빔 분석기(430), 및 오버레이 계산 프로세서(432)를 포함할 수 있다. 조명 시스템(412)은 하나 이상의 통과 대역을 갖는 전자기 협대역 방사선 빔(413)을 제공하도록 구성될 수 있다. 예에서, 하나 이상의 통과 대역은 약 500㎚ 내지 약 900㎚의 파장의 스펙트럼 내에 있을 수 있다. 또 다른 예에서, 하나 이상의 통과 대역은 약 500㎚ 내지 약 900㎚의 파장의 스펙트럼 내의 이산 협통과대역(discrete narrow passband)일 수 있다. 조명 시스템(412)은 장기간에 걸쳐 (예를 들어, 조명 시스템(412)의 수명에 걸쳐) 실질적으로 일정한 중심 파장(CWL) 값을 갖는 하나 이상의 통과 대역을 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 조명 시스템(412)의 이러한 구성은 현재 정렬 시스템에서, 위에서 논의된 바와 같이, 원하는 CWL 값으로부터 실제 CWL 값의 시프트를 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 그리고 결과적으로, 일정한 CWL 값의 사용은 현재의 정렬 장치와 비교하여 정렬 시스템 (예를 들어, 검사 장치(400))의 장기적인 안정성 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 스플리터(414)는 방사선 빔(413)을 받아들이고 방사선 빔(413)을 적어도 2개의 방사선 서브-빔으로 분할하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4a에서 보여지는 바와 같이, 방사선 빔(413)은 방사선 서브-빔(415 및 417)으로 분할될 수 있다. 빔 스플리터(414)는 방사선 서브-빔(415)을 스테이지(422) 상에 배치된 기판(420) 상으로 향하도록 추가로 구성될 수 있다. 일 예에서, 스테이지(422)는 방향 424를 따라 이동 가능하다. 방사선 서브-빔(415)은 기판(420) 상에 위치된 정렬 마크 또는 타겟(418)을 조명하도록 구성될 수 있다. 정렬 마크 또는 타겟(418)은 방사선 감응성 필름으로 코팅될 수 있다. 일부 실시예에서, 정렬 마크 또는 타겟(418)은 180도 (즉, 180°) 대칭을 가질 수 있다. 즉, 정렬 마크 또는 타겟(418)이 정렬 마크 또는 타겟(418)의 평면에 수직인 대칭 축을 중심으로 180° 회전될 때, 회전된 정렬 마크 또는 타겟(418)은 회전되지 않은 정렬 마크 또는 타겟(418)과 실질적으로 동일할 수 있다. 기판(420) 상의 타겟(418)은 (a) 고형 레지스트 라인으로 형성된 바(bar)들을 포함하는 레지스트 층 격자, 또는 (b) 제품 층 격자, 또는 (c) 제품 층 격자 상에 덮여있거나 인터리브된(interleaved) 레지스트 격자를 포함하는 오버레이 타겟 구조체 내의 복합 격자 스택일 수 있다. 바는 대안적으로 기판 내로 에칭될 수 있다. 이 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PL)의 색수차에 민감하며, 조명 대칭 및 이러한 수차의 존재 자체는 프린트된 격자의 변화로 나타날 것이다. 라인 폭, 피치 및 임계 치수의 측정을 위해 디바이스 제조에 사용되는 하나의 인-라인(in-line) 방법은 "스캐터로메트리(scatterometry)"로 알려진 기술을 이용한다. 스캐터로메트리의 방법은 Raymond 등의 "Multiparameter Grating Metrology Using Optical Scatterometry", J. Vac. Sci. Tech. B, Vol. 15, no. 2, pp. 361-368 (1997) 및 Niu 등의 "Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography", SPIE, Vol. 3677 (1999)에 설명되어 있으며, 이들 모두는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다. 스캐터로메트리에서, 광은 타겟의 주기적인 구조체에 의해 반사되며, 주어진 각도에서의 결과적인 반사 스펙트럼은 검출된다. 예를 들어 엄밀한 결합파 분석(Rigorous Coupled-Wave Analysis)(RCWA)을 이용하여 또는 시뮬레이션에서 파생된 패턴의 라이브러리와의 비교에 의하여 반사 스펙트럼을 발생시키는 구조체가 재구성된다. 따라서 프린트된 격자의 스캐터로메트리는 격자를 재구성하기 위해 사용된다. 선 폭 및 형상과 같은 격자의 매개변수는 프린트 단계 및/또는 기타 스캐터로메트리 공정의 정보(knowledge)로부터, 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 스플리터(414)는 실시예에 따라 회절 방사선 빔(419)을 받아들이고 회절 방사선 빔(419)을 적어도 2개의 방사선 서브-빔으로 분할하도록 추가로 구성될 수 있다. 회절 방사선 빔(419)은 도 4a에서 보여지는 바와 같이 회절 방사선 서브-빔(429 및 439)들로 분할될 수 있다.
빔 스플리터(414)가 방사선 서브-빔(415)을 정렬 마크 또는 타겟(418)을 향하여 지향시키고 회절 방사선 서브-빔(429)을 간섭계(426)를 향하여 지향시키는 것으로 보여지고 있지만, 본 발명은 이렇게 제한적이지 않다는 점이 주목되어야 한다. 기판(420) 상의 정렬 마크 또는 타겟(418)을 조명하고 정렬 마크 또는 타겟(418)의 이미지를 검출하는 유사한 결과를 얻기 위해 다른 광학 배열체가 사용될 수 있다는 점이 관련 기술 분야의 숙련된 자에게 명백할 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 간섭계(426)는 빔 스플리터(414)를 통해 방사선 서브-빔(417) 및 회절 방사선 서브-빔(429)을 받아들이도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 회절 방사선 서브-빔(429)은 정렬 마크 또는 타겟(418)에서 반사될 수 있는 방사선 서브-빔(415)의 적어도 일부분일 수 있다. 이 실시예의 예에서, 간섭계(426)는 임의의 적절한 광학 요소 세트, 예를 들어 받아들여진 회절 방사선 서브-빔(429)을 기반으로 정렬 마크 또는 타겟(418)의 2개의 이미지를 형성하도록 구성될 수 있는 프리즘들의 조합을 포함한다. 양호한 품질의 이미지가 형성될 필요는 없다는 점 그러나 정렬 마크(418)의 피처는 분해되어야 한다는 점이 인식되어야 한다. 간섭계(426)는 2개의 이미지 중 하나를 2개의 이미지 중 다른 하나에 대해 180° 회전시키도록 그리고 회전된 이미지와 회전되지 않은 이미지를 간섭적으로(interferometrically) 재결합하도록 추가로 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 검출기(428)는 재조합된 이미지를 간섭계 신호(427)를 통해 수신하도록 그리고 검사 장치(400)의 정렬 축(421)이 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭의 중심 (보이지 않음)을 통과할 때 재조합된 이미지의 결과로서 간섭을 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 간섭은 예시적인 실시예에 따라 정렬 마크 또는 타겟(418)이 180° 대칭이고 재결합된 이미지가 구조적으로 또는 상쇄적으로(destructively) 간섭하기 때문일 수 있다. 검출된 간섭을 기반으로, 검출기(428)는 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭의 중심의 위치를 결정하도록 그리고 결과적으로 기판(420)의 위치를 검출하도록 추가로 구성될 수 있다. 예에 따르면, 정렬 축(421)은 기판(420)에 수직이고 이미지 회전 간섭계(426)의 중심을 통과하는 광학 빔과 정렬될 수 있다. 검출기(428)는 센서 특성을 구현함으로써 그리고 웨이퍼 마크 공정 변동과 상호작용시킴으로써 정렬 마크 또는 타겟(418)의 위치를 추정하도록 추가로 구성될 수 있다.
추가 실시예에서, 검출기(428)는 다음 측정들 중 하나 이상을 수행함으로써 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭 중심의 위치를 결정한다:
1. 다양한 파장에 대한 위치 변화 측정 (색상들 간의 위치 시프트);
2. 다양한 차수에 대한 위치 변화 측정 (회절 차수들 간의 위치 시프트); 및
3. 다양한 편향에 대한 위치 변화 측정 (편향들 간의 위치 시프트).
이 데이터는 예를 들어 임의의 유형의 정렬 센서, 예를 들어 단일 검출기 및 4개의 다른 파장을 갖는 자기-참조 간섭계를 사용하고 소프트웨어에서 정렬 신호를 추출하는, 미국 특허 제6,961,116호에 설명된 바와 같은, SMASH(Smart Alignment Sensor Hybrid) 센서, 또는 7개의 회절 차수의 각각을 전용 검출기로 보내는, 미국 특허 제6,297,876호에 설명된 바와 같은, Athena (Advanced Technology using High order ENhancement of Alignment)로 획득될 수 있으며, 이들 모두는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다.
일부 실시예에서, 빔 분석기(430)는 회절 방사선 서브-빔(439)의 광학 상태를 수신하고 결정하도록 구성될 수 있다. 광학 상태는 빔 파장, 편광 또는 빔 프로파일의 척도일 수 있다. 빔 분석기(430)는 스테이지(422)의 위치를 결정하고 스테이지(422)의 위치를 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭의 중심의 위치와 상관시키도록 추가로 구성될 수 있다. 이와 같이, 정렬 마크 또는 타겟(418)의 위치 그리고 결과적으로 기판(420)의 위치는 스테이지(422)를 참고로 하여 정확하게 알려질 수 있다. 대안적으로, 빔 분석기(430)는 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭의 중심이 검사 장치(400) 또는 임의의 다른 기준 요소를 참고로 하여 알려질 수 있도록 검사 장치(400) 또는 임의의 다른 기준 요소의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 빔 분석기(430)는 소정 형태의 파장 대역 선택도(selectivity)를 갖는 포인트 또는 이미징 편광계일 수 있다. 일부 실시예에서, 빔 분석기(430)는 검사 장치(400)에 직접 통합될 수 있거나, 다른 실시예에 따라 여러 유형의 광섬유 (편광 보존 단일 모드, 다중 모드, 또는 이미징)를 통해 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 분석기(430)는 기판(420) 상의 2개의 패턴 사이의 오버레이 데이터를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 이 패턴들 중 하나는 기준 층의 기준 패턴일 수 있다. 다른 패턴은 노광 층 상의 노광 패턴일 수 있다. 기준 층은 기판(420) 상에 이미 존재하는 에칭된 층일 수 있다. 기준 층은 리소그래피 장치(100 및/또는 100')에 의해 기판 상에서 노광된 기준 패턴에 의해 생성될 수 있다. 노광 층은 기준 층에 인접한, 노광된 레지스트 층일 수 있다. 노광된 층은 리소그래피 장치(100 또는 100')에 의해 기판(420) 상에서 노광된 노광 패턴에 의해 생성될 수 있다. 기판(420) 상의 노광된 패턴은 스테이지(422)에 의한 기판(420)의 이동에 대응할 수 있다. 일부 실시예에서, 측정된 오버레이 데이터는 또한 기준 패턴과 노광 패턴 사이의 오프셋을 나타낼 수 있다. 측정된 오버레이 데이터는 교정 데이터로서 사용되어 리소그래피 장치(100 또는 100')에 의해 노광된 노광 패턴을 교정할 수 있으며, 따라서 교정 후에 노광된 층과 기준 층 사이의 오프셋이 최소화될 수 있다.
일부 실시예에서, 빔 분석기(430)는 기판(420)의 제품 스택 프로파일의 모델을 결정하도록 추가로 구성될 수 있으며 또한 단일 측정에서 타겟(418)의 오버레이, 임계 치수 및 초점을 측정하도록 구성될 수 있다. 제품 스택 프로파일은 정렬 마크, 타겟(418) 또는 기판(420)과 같은 스택형 제품에 관한 정보를 포함하고 있으며, 또한 조명 변화의 함수인 마크 공정 변화 유도 광학적 시그니처(signature) 계측을 포함할 수 있다. 제품 스택 프로파일은 또한 제품 격자 프로파일, 마크 스택 프로파일 및 마크 비대칭 정보를 포함할 수 있다. 빔 분석기(430)의 예는 미국 특허 제8,706,442호에서 설명된 바와 같이, 네덜란드 펠트호번의 ASML에 의해 제조된 YieldstarTM으로 알려진 계측 장치에서 찾을 수 있으며, 이 특허는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다. 빔 분석기(430)는 그 층 내의 노광된 패턴의 특정 속성과 관련된 정보를 처리하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 빔 분석기(430)는 오버레이 매개변수 (기판 상의 이전 층에 대한 층의 위치 설정 정확도 또는 기판 상의 마크 각각에 대한 제1 층의 위치 설정 정확도의 표시), 초점 매개변수, 및/또는 층 내의 도시된 이미지의 임계 치수 매개변수 (예를 들어, 선 폭 및 그의 변형)를 처리할 수 있다. 다른 매개변수는 노광된 패턴의 도시된 이미지의 품질과 관련된 이미지 매개변수이다.
일부 실시예에서, 검출기의 어레이 (도시되지 않음)는 빔 분석기(430)에 연결될 수 있으며, 아래에서 논의되는 바와 같이 정확한 스택 프로파일 검출의 가능성을 허용한다. 예를 들어, 검출기(428)는 검출기들의 어레이일 수 있다. 검출기 어레이에 대하여, 다수의 옵션; 다중 모드 섬유의 번들, 채널당 이산 핀 검출기, 또는 CCD 또는 CMOS (선형) 어레이가 가능하다. 다중 모드 섬유의 번들의 사용은 안정성 이유를 위하여 임의의 소산 요소(dissipating elements)가 원격으로 위치되는 것을 가능하게 한다. 이산 PIN 검출기들은 넓은 동적 범위를 제공하지만 각각은 별도의 전치 증폭기(pre-amp)를 필요로 한다. 따라서 요소의 수는 제한된다. CCD 선형 어레이는 고속으로 판독될 수 있는 많은 요소를 제공하며 또한 특히 위상-스테핑(phase- stepping) 검출이 사용된다면 관심의 대상이다.
일부 실시예에서, 제2 빔 분석기(430')는 도 4b에서 보여지는 바와 같이, 회절 방사선 서브-빔(429)의 광학 상태를 수신하고 결정하도록 구성될 수 있다. 광학 상태는 빔 파장, 편광 또는 빔 프로파일의 척도일 수 있다. 제2 빔 분석기(430')는 빔 분석기(430)와 동일할 수 있다. 대안적으로, 제2 빔 분석기(430')는 스테이지(422)의 위치를 결정하는 것 그리고 스테이지(422)의 위치를 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭의 중심의 위치와 상관시키는 것과 같은, 빔 분석기(430)의 적어도 모든 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 정렬 마크 또는 타겟(418)의 위치, 그리고 결과적으로 기판(420)의 위치는 스테이지(422)를 참고로 하여 정확하게 알려질 수 있다. 제2 빔 분석기(430')는 또한 검사 장치(400) 또는 임의의 다른 기준 요소의 위치를 결정하도록 구성될 수 있으며, 따라서 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭의 중심은 검사 장치(400) 또는 임의의 다른 기준 요소를 참고로 하여 알려질 수 있다. 제2 빔 분석기(430')는 2개의 패턴 사이의 오버레이 데이터 및 기판(420)의 제품 스택 프로파일의 모델을 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 제2 빔 분석기(430')는 또한 단일 측정에서 타겟(418)의 오버레이, 임계 치수, 및 초점을 측정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 빔 분석기(430')는 검사 장치(400)에 직접 통합될 수 있거나, 다른 실시예에 따라 여러 유형; 섬유 편광 보존 단일 모드, 다중 모드 또는 이미징의 광섬유를 통해 연결될 수 있다. 대안적으로, 제2 빔 분석기(430')와 빔 분석기(430)는 결합되어 양 회절 방사선 서브-빔(429 및 439)의 광학 상태를 수신 및 결정하도록 구성된 단일 분석기 (보여지지 않음)를 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(432)는 검출기(428) 및 빔 분석기(430)로부터 정보를 수신한다. 예를 들어, 프로세서(432)는 오버레이 계산 프로세서일 수 있다. 정보는 빔 분석기(430)에 의하여 구성된 제품 스택 프로파일의 모델을 포함할 수 있다. 대안적으로, 프로세서(432)는 제품 마크에 관한 수신된 정보를 사용하여 제품 마크 프로파일의 모델을 구성할 수 있다. 어떠한 경우에도, 프로세서(432)는 스택형 제품의 모델을 구성하며 제품 마크 프로파일의 모델을 사용 또는 포함하는 오버레이 마크 프로파일을 구성한다. 그후 스택 모델이 사용되어 오버레이 오프셋을 결정하며, 또한 오버레이 오프셋 측정에 대한 스펙트럼 영향을 최소화한다. 프로세서(432)는 검출기(428) 및 빔 분석기(430)로부터 수신된 정보를 기반으로 기본 보정 알고리즘을 생성할 수 있으며, 여기서 정보는 조명 빔의 광학 상태, 정렬 신호, 연관된 위치 추정, 및 퓨필, 이미지 그리고 부가적인 평면의 광학 상태를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 퓨필 평면은 방사선의 반경 방향 위치가 입사각을 규정하고 각도 위치가 방사선의 방위각을 규정하는 평면이다. 프로세서(432)는 웨이퍼 마크 및/또는 정렬 마크(418)를 참고로 하여 검사 장치(400)를 특징짓기 위하여 기본 보정 알고리즘을 이용할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(432)는 검출기(428) 및 빔 분석기(430)로부터 수신된 정보를 기반으로 각 마크에 대한 센서 추정에 대한 프린트된 패턴 위치 오프셋 오차를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 정보는 제품 스택 프로파일, 오버레이의 측정, 임계 치수 및 기판(420) 상의 각 정렬 마크 또는 타겟(418)의 초점을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 프로세서(432)는 클러스터링 알고리즘(clustering algorithm)을 이용하여 마크들을 유사한 일정한 오프셋 오차 세트들로 그룹화할 수 있으며 정보를 기반으로 정렬 오차 오프셋 보정 테이블을 생성할 수 있다. 클러스터링 알고리즘은 오버레이 측정, 위치 추정 및 오프셋 오차의 각 세트와 연관된 부가적인 광학 스택 공정 정보를 기반으로 할 수 있다. 오버레이는 다수의 상이한 마크, 예를 들어 프로그래밍된 오버레이 오프셋 주위에 양 및 음의 바이어스를 갖는 오버레이 타겟들에 대해 계산된다. (최고의 정확도로 측정됨에 따라) 가장 작은 오버레이를 측정하는 타겟이 기준으로 여겨진다. 이 측정된 작은 오버레이 및 그의 대응하는 타겟의 공지된 프로그래밍된 오버레이로부터, 오버레이 오차가 추론될 수 있다. 표 1은 이것이 어떻게 수행될 수 있는지를 보여주고 있다. 보여지는 예에서 가장 작은 측정된 오버레이는 -1㎚이다. 그러나 이는 -30㎚의 프로그래밍된 오버레이를 갖는 타겟과 관련된다. 결과적으로, 공정은 29㎚의 오버레이 오차를 도입해야 한다.
| 표 1 | |||||||
| 프로그램된 오버레이 | -70 | -50 | -30 | -10 | 10 | 30 | 50 |
| 측정된 오버레이 | -38 | -19 | -1 | 21 | 43 | 66 | 90 |
| 측정된 오버레이와 프로그램된 오버레이 간의 차이 | 32 | 31 | 29 | 31 | 33 | 36 | 40 |
| 오버레이 오차 | 3 | 2 | - | 2 | 4 | 7 | 11 |
오버레이와 프로그래밍된 오버레이로 인해 예상되는 것 사이에서 계산될 수 있다. 이 오프셋은 각 마크 또는 유사한 오프셋을 가진 마크의 세트에 대한 오버레이 오차를 결정한다. 따라서 표 1 예에서, 가장 작은 측정된 오버레이는 30㎚의 프로그래밍된 오버레이를 갖는 타겟 위치에서 -1㎚이었다. 다른 타겟에서의 예상 오버레이와 측정 오버레이 간의 차이가 이 기준과 비교된다. 표 1과 같은 표는 또한 상이한 조명 설정 하에서 마크 및 타겟(418)으로부터 획득될 수 있으며, 가장 작은 오버레이 오차를 초래하는 조명 설정 및 그의 대응하는 교정 계수는 결정되고 선택될 수 있다. 이에 뒤이어, 프로세서(432)는 마크들을 유사한 오버레이 오차의 세트로 그룹화할 수 있다. 마크들을 그룹화하기 위한 기준은 상이한 공정 제어들, 예를 들어 상이한 공정들에 대한 상이한 허용 오차를 기반으로 조정될 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(432)는 그룹의 모든 또는 대부분의 구성 요소(members)가 유사한 오프셋 오차를 갖고 있다는 것을 확인할 수 있으며, 각 마크의 부가적인 광학 스택 계측을 기반으로, 클러스터링 알고리즘으로부터의 개별 오프셋 보정을 각 마크에 적용할 수 있다. 프로세서(432)는 각 마크에 대한 보정을 결정할 수 있으며, 또한 예를 들어 보정을 검사 장치(400)에 공급함으로써 오버레이의 오차를 보정하기 위하여 보정을 리소그래피 장치(100 또는 100')에 피드백할 수 있다.
위상 어레이를 이용한 예시적인 검사 장치
지금까지, 논의는 광학 하드웨어 (예를 들어, 빔 스플리터(414), 간섭계(426))를 사용하여 타겟 구조체에 의하여 산란된 광을 수집하고 검출기로 향하게 하는 검사 장치에 초점을 맞추었다. 광학 하드웨어는 또한 수차를 보정하기 위해 또는 그렇지 않으면 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 조정하기 위해 종종 필요하다. 일부 예에서, 광 지향 광학 하드웨어의 크기 요건은, 예를 들어 대략 20㎜×20㎜ 또는 그 이상의 정도의 큰 센서 풋프린트를 의미할 수 있다. 이 예에서, 큰 센서 풋프린트로 인하여, 검사 장치는 웨이퍼를 검사하기 위한 단지 하나 또는 소수의 감지 구성 요소를 포함할 수 있으며, 이는 주어진 시간 프레임에서 많은 수의 웨이퍼를 검사하는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 웨이퍼 검사의 속도는, 예를 들어 측정당 시간을 줄임으로써 (예를 들어, 더 많은 광자를 수집함으로써) 및/또는 독립적인 감지 구성 요소의 수를 늘림으로써 (예를 들어, 풋프린트를 줄임으로써)을 증가될 수 있다. 본 발명의 실시예는 기판 상의 구조체의 검사를 보다 빠르고 효율적으로 수행하기 위한 구조체 및 기능을 제공한다.
도 5는 일부 실시예에 따른 검사 장치(550)의 개략도를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 검사 장치(550)는 조명 시스템(500) 및 검출기(546)를 포함하고 있다. 검사 장치(550)는 광학 요소(544), 및 조명 시스템(500)의 더 많은 반복체(iterations)를 포함할 수 있다. 광학 요소(544)는 렌즈 또는 렌즈 요소의 시스템을 포함할 수 있다. 검사 장치(550)는 조명 시스템(500)이 배치되는 광자 집적 회로(PIC)를 포함할 수 있다. 광학 요소(544) 및/또는 검출기(546) 또한 PIC 상에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(500)은 방사선의 빔(516)을 생성하도록 구성되어 있다. 조명 시스템(500)은 방사선의 빔(516)의 방향 빔을 조정할 수 있다. 도 5에 도시된 방사선의 빔(516)의 방향이 제한적이지 않다는 점이 인식되어야 한다. 예를 들어, 방사선의 빔(516)의 방향은 도면 내로 또는 밖으로 조정될 수 있다. 조명 시스템(500)은 하나 이상의 위상 어레이를 포함할 수 있다. 위상 어레이는 방사선의 빔(516)의 방향을 조정하는 것을 허용한다.
일부 실시예에서, 측정은 타겟 구조체(536)를 향하여 방사선의 빔(516)을 지향시키는 것을 포함한다. 타겟 구조체(536)는 기판(538) 상에 배치되어 있다. 타겟 구조체(536)는 방사선을 산란 (예를 들어, 회절)시켜 산란 방사선(542)을 생성한다. 측정은 검출기(546)에서 산란 방사선(542)을 받아들이는 것을 더 포함한다. 광학 요소(544)는 산란 방사선(542)을 검출기(546) 상에 집속시키기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 검사 장치(550)는 리소그래피 장치(100 또는 100') (도 1a 및 1b)의 일부로서 구현될 수 있다. 검사 장치(550)는 레티클에 대해 기판을 정렬하기 위한 정렬 장치로 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 검사 장치(550)는 기판 상에서 수행된 리소그래피 공정이 결과 (예를 들어, 오버레이 에러)를 측정하도록 구성되어 있다. 리소그래피 공정의 결과를 측정하는 것은 리소그래피 장치 외부에서 (예를 들어, 분리된 계측 장치 또는 전용 오버레이 검사 툴에서) 수행될 수 있다.
도 6은 일부 실시예에 따른 조명 시스템(600)의 개략도를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(600)은 검사 장치의 일부로서, 예를 들어 검사 장치(550) 내의 조명 시스템(500)(도 5)으로서 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(600)은 위상 변조기(602), 도파관(604), 및 광학 요소(606)를 포함하고 있다. 조명 시스템(600)은 방사선 소스(608) 및/또는 컨트롤러(610)를 더 포함하고 있다. 위상 변조기(602)는 전기 광학 변조기, 열 광학 변조기 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 변조기(602)는 도파관(604)을 따라 (예를 들어, 도파관을 교차하거나, 이에 인접하게) 배치되어 있다. 일부 실시예에서, 광학 요소(606)는 도파관(604)을 따라 위상 변조기(602)의 하류(downstream)에 배치되어 있다. 일부 실시예에서, 위상 변조기(602), 도파관(604), 및 광학 요소(606)의 수는 동일하다 (예를 들어, 위상 변조기, 도파관 및 광학 요소의 세트에서 일 대 일 대 일 대응이 존재한다). 일부 실시예에서, 위상 변조기(602), 도파관(604), 및 광학 요소(606)는 소위 위상 어레이 (예를 들어, 주어진 위상을 갖는 방사선을 생성하기 위한 방사선 요소의 어레이)로서 배열되어 있다.
일부 실시예에서, 도파관(604)은 방사선을 안내하도록 구성되어 있다. 방사선은 방사선 소스(608)에 의해 공급되며 위상 어레이의 입력부에서 받아들여질 수 있다. 단지 예로서, 라인 612는 입력부를 나타낸다. 도파관(604)은 방사선을 (예를 들어, 방사선 소스(608)로부터) 광학 요소(606)로 안내하도록 구성될 수 있다. 광학 요소(606)는 (예를 들어, 도파관(604)으로부터의 방사선을 분리(outcoupling)함으로써) 방사선 파(614)를 방사하도록 구성될 수 있다. 광학 요소(606)는 방사선을 방출하는 그의 기능을 참고로 하여 본 명세서에서 "방출기", "방출 요소" 등으로 지칭될 수 있다. 위상 변조기(602)는 방사선 파(614)의 위상을 조정하도록 구성되어 있다.
일부 실시예에서, 방사선 파(614)의 위상은 방사선 파(614)가 축적되어 방사선의 빔(616)을 형성하도록 조정된다. 빔(616)의 방향은 방사선 파(614)의 위상을 기반으로 한다. 조명 시스템(600)의 위상 어레이는 방사선의 빔(616)을 생성할 수 있으며 방사선의 빔(616)을 (예를 들어, 타겟 구조체를 향하여) 지향시킬 수 있다. 위상 변조는 방사선 파(614)의 위상 지연을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 위상 변조는 방사선 파(614)의 위상 지연을 스태거링(staggering)하는 것을 포함할 수 있다. 도 6에서, 방사선의 빔(616)의 방향각(θ)이 예로서 제공되며, 이는 제한적이지 않다. 조명 시스템(600)은 2-차원 위상 어레이를 포함할 수 있다는 점 또한 인식되어야 한다. 2-차원 배열체는 방사선의 빔(616)의 방향을 2차원으로 조정하는 것을 허용한다 (예를 들어, 도면 밖으로; 도 6은 단순화를 위하여 1차원 어레이를 보여주고 있다).
일부 실시예에서, 조명 시스템(600)은 PIC를 포함한다. 다시 말해서, 조명 시스템(600) 및 그 안의 구성 요소(예를 들어, 방사선 소스, 위상 변조기 등)는 PIC의 일부일 수 있다. PIC는 조명 시스템(600)이 극도로 작게 (예를 들어, 서브-밀리미터) 구축되는 것을 허용한다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(600)은 계측 툴 내의 광학 구성 요소의 수를 줄일 수 있다. 예를 들어, 광을 지향시키기 위해 전형적으로 사용되는 광학 하드웨어 (예를 들어, 렌즈, 미러, 빔 스플리터, 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 등)의 필요성을 줄이거나 제거하는 것이 가능하다. 조명 시스템(600)은 광학 하드웨어를 이용하지 않고 또는 요소 (예를 들어, 기계적 요소)를 이동시키지 않고 방사선의 빔(616)의 방향을 조정할 수 있다. 결과적으로, 계측 시스템 (예를 들어, 정렬 센서)은 부피가 큰 광학 하드웨어에 의존하는 전형적인 계측 시스템과 비교하여 실질적으로 소형화될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(610)는 방사선의 빔(616)의 방향을 제어하기 위해 위상 변조기(602)를 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(610)는 조명 시스템(600)의 외부에 있을 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 방사선 소스(608)는 광대역 파장 또는 둘 이상의 협대역 파장을 생성하도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서, 방사선 소스(608)는 2개 이상의 소스 요소(618)를 포함하고 있다. 소스 요소(618)들의 각 소스 요소는 광대역 파장 및/또는 둘 이상의 협대역 파장의 서브세트를 생성하도록 구성되어 있다. 방사선 소스(608)에 의해 생성된 방사선은 간섭성 방사선일 수 있다. 단일 소스 요소로 다수의 파장을 생성할 때 각 파장 성분은 간섭성일 수 있다. 다수의 파장 간섭성 방사선 소스들이 상업적으로 이용 가능하다. 소스 요소(618)는, 예를 들어 레이저 다이오드일 수 있다.
논의의 편의를 위해, 제1 위상 어레이(622)는 점선 윤곽으로 지정되어 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(600)은 제2 위상 어레이(624)를 포함하고 있다. 단순화를 위해, 위상 어레이는 소스 방사선 소스(608) 및 컨트롤러(610)로부터의 단순화된 입력으로 그려졌다. 그러나 제2 위상 어레이(624) 내의 요소 및 배열체는 제1 위상 어레이(622)와 실질적으로 유사하다 (예를 들어, 대칭적이다)라는 점이 인식되어야 한다. 일부 실시예에서, 조명 시스템은 더 많은 위상 어레이를 포함하고 있다.
일부 실시예에서, 하나 이상의 스펙트럼 필터(620)는 제1 및 제2 위상 어레이(622 및 624)에 들어가도록 방사선 소스(608)로부터 하나 이상의 파장을 선택하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 스펙트럼 필터는 방사선 소스(608)로부터 각각의 제1 및 제2 파장을 선택하기 위해 사용될 수 있다. 제1 파장은 제1 위상 어레이(622)에 들어갈 수 있으며 제2 파장은 제2 위상 어레이(624)에 들어갈 수 있다. 제1 위상 어레이(624)는 제1 파장을 갖는 방사선의 빔(616)을 생성할 수 있으며, 위상 어레이(622)는 제2 파장을 갖는 다른 방사선의 빔을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 제1 및 제2 파장은 실질적으로 상이하거나 유사할 수 있다. 622에서의 위상 어레이로부터의 빔의 방향은 방사선의 빔(616)과는 독립적으로 (예를 들어, 타겟 구조체를 향하여) 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 위상 어레이(622)와 제2 위상 어레이(624)로부터의 빔들은 실질적으로 유사한 파장을 갖고 있다.
도 7은 일부 실시예에 따른 조명 시스템(700)의 개략도를 보여주고 있다. 특히, 도 7은 위상 어레이의 배열체의 비제한적인 예를 보여주고 있다 (예를 들어, 도 6의 조명 시스템(600)은 이렇게 변경될 수 있다). 따라서, 도 7의 요소는 도 6 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 갖는 것으로 여겨질 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(700)은 위상 어레이(722a, 722b, 724a 및 724b)를 포함하고 있다. 조명 시스템(700)은 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(726)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(722a)는 (도 6의 위상 변조기(602), 도파관(604) 및 광학 요소(606)와 실질적으로 유사한) 위상 변조기(702), 도파관(704), 및 광학 요소(706)를 포함하고 있다. 일부 실시예에서, 위상 어레이(722b, 724a, 724b), 및 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(726)는 위상 어레이(722a)의 구조 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함한다. 조명 시스템(700)은 광학 필터(720), 주 도파관(728), 도파관(730), 방사선 소스(708), 컨트롤러(710), 및/또는 멀티플렉서(732)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(700)은 PIC를 포함하고 있다. 더욱이, 예를 들어 위상 어레이 핀 대신에 단일 위상 어레이(들)를 가짐으로써 PIC 설계를 간략하게 하기 위하여 임의의 위상 어레이는 생략될 수 있다.
일부 실시예에서, 방사선 소스(708)는 방사선을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선 소스(708)에 의해 생성된 방사선은 하나의 파장, 다중 파장, 또는 파장의 연속체를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 방사선 소스(708)는 2개 이상의 소스 요소(718)를 포함하고 있다. 각 소스 요소(718)는 광대역 파장 및/또는 둘 이상의 협대역 파장의 서브세트를 생성하도록 구성되어 있다. 주 도파관(728)은 다중 파장을 허용하기 위한 다중 모드 도파관일 수 있다. 2개 이상의 파장이 별개의 소스 요소에 의해 생성되는 실시예에서, 멀티플렉서(732)는 상이한 파장들의 방사선을 단일 채널 (예를 들어, 주 도파관(728))로 결합하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 방사선 소스(708)에 의해 생성된 방사선은 위상 어레이(722a, 722b, 724a, 724b) 및/또는 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(726)의 입력부에서 받아들여질 수 있다. 주 도파관(728)과 도파관(730)은 방사선을 방사선 소스(708)로부터 위상 어레이(722a, 722b, 724a, 724b), 및/또는 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(726)로 안내하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 주 도파관(728)은 방사선을 방사선 소스(708)로부터 광학 필터(720)의 제1 광학 필터로 안내한다. 일부 실시예에서, 광학 필터(720)의 제1 광학 필터는 제1 파장을 선택하여 도파관(730)들 중 대응하는 도파관을 통해 위상 어레이(722a, 722b)로 보낸다. 따라서 광학 필터(720)는 역다중화를 수행할 수 있다. 다른 역다중화 해결책이 구상될 수 있다는 점이 인식되어야 한다. 예를 들어, 광학 필터(720)는 주어진 파장을 선택하고 도파관(730)과 위상 어레이로 보내기 위하여 단일 디멀티플렉서(demultiplexer)로 대체될 수 있다.
단일의 주 도파관(728)의 도시는 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다 (현재의 도시는 단지 도면의 단순화를 위한 것이다). 주 도파관(728), 방사선 소스(708), 및/또는 도파관(730)에 대하여 대안적인 배열체가 구상될 수 있다는 점이 인식되어야 한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 조명 시스템(700)은 한 쌍의 위상 어레이마다 하나의 주 도파관을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(700)은 주 도파관(728)을 생략하고 도파관(730)을 대응하는 소스 요소(718)에 직접 연결할 수 있다 (대응은 각 위상 어레이에 대한 원하는 파장을 기반으로 할 수 있다). 이 시나리오에서, 도파관(730)이 대응하는 소스 요소(718)로부터 단일 협대역 파장을 직접 받아들이도록 구성될 것이기 때문에 광학 필터(720)는 생략될 수 있다.
일부 실시예에서 조명 시스템(600)(도 6)이 방사선의 빔들을 생성하기 위해 사용될 수 있으며 각 빔이 별개의 파장을 갖는다는 점이 언급되었다. 유사하게, 일부 실시예에서, 위상 어레이(722a 및/또는 722b)는 제1 파장을 갖는 방사선의 빔을 생성하도록 구성되어 있다. 그리고 위상 어레이(724a 및/또는 724b)는 제2 파장을 갖는 또 다른 방사선의 빔을 생성하도록 구성되어 있다. 광학 필터(720)의 대응하는 광학 필터는 제1 및 제2 파장을 선택하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(726)는 다른 파장을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(700)은 위상 어레이들 (예를 들어, λ1, λ2 … λN)로부터 다수의 파장(λ)의 빔을 생성할 수 있다.
따라서, 일부 실시예에서, 조명 시스템(700)은 하나 이상의 방사선의 빔을 생성할 수 있고, 일부 빔은 별개의 파장을 가지며 및/또는 일부는 실질적으로 유사한 파장을 갖는다. 도 6을 참조한 논의와 유사하게, 조명 시스템(700)의 위상 어레이는 빔의 방향을 조정하는 것을 허용한다. 예를 들어, 컨트롤러(710)는 위상 변조기 (예를 들어, 위상 변조기(702))를 제어하도록 구성되어 각 위상 어레이에 의해 생성된 빔의 방향을 제어한다. 컨트롤러(710)는 조명 시스템(700)의 외부에 있을 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
위상 어레이에 의하여 생성된 빔의 편광 상태는 위상 어레이의 배향에 의해 결정될 수 있다. 따라서 90도 회전된 일련의 위상 어레이들을 도입하는 것이 유리할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(700)은 위상 어레이(722a, 722b, 724a, 724b)와 실질적으로 유사한 위상 어레이(734)의 세트, 및 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(726)를 포함할 수 있다. 위상 어레이(734)들의 라인은 (위상 어레이(734)의 점선 윤곽선에 의하여 보여지는) 위상 어레이(722a, 722b, 724a, 724b) 및 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(726)에 대해 90도 회전될 수 있다. 간략함을 위하여, 위상 어레이(734)들의 절반만이 보여지며, 다른 절반은 광학 필터(720)의 위치에 대략적으로 배치될 것이다. 조명 시스템(700)의 모든 위상 어레이는 단일 PIC 기판 (예를 들어, 다중 층 및/또는 라우팅 도파관)에 배치될 수 있거나 조명 시스템(700)의 모든 위상 어레이의 수용을 허용하기 위해 2개 이상의 PIC에 분포될 수 있다는 점이 인식되어야 한다..
도 8은 일부 실시예에 따른 조명 시스템(800)의 사시도를 보여주고 있다. 도 8의 요소는 도 6 및 도 7 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체 (예를 들어 도 7의 방사선 소스(708)와 유사한 것)는 도 8에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 8을 참조하는 실시예는 또한 도 6 및 도 7에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(800)은 위상 어레이(822a, 822b, 824a 및 824b)를 포함하고 있다. 조명 시스템(800)은 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(826)를 더 포함할 수 있다. 위상 어레이(822a, 822b, 824a 및 824b) 및 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(826)는, 예를 들어 위상 어레이(622)(도 6)의 구성 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(822a 및 822b)는 방사선의 빔(816)을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선의 빔(816)은 제1 파장을 가질 수 있다. 방사선의 빔(816)은 타겟 구조체(836)를 향할 수 있다. 타겟 구조체(836)는 기판(838) 상에 배치되어 있다. 위상 어레이(824a 및 824b)는 방사선의 빔(840)을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선의 빔(840)은 타겟 구조체(836)를 향할 수 있다. 방사선의 빔(840)은 제2 파장을 가질 수 있다. 제1 및 제2 파장은 도 7과 관련하여 설명된 바와 같이 생성된다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(800)은 위상 어레이들(예를 들어, λ1, λ2 ...λN)로부터 다수의 파장(λ)의 빔을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(822a, 822b, 824a, 822b), 및 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(826)는 그들이 생성하는 빔을 지향시키고 조종하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 방사선의 빔(816)은 조정되어 타겟 구조체(836) 상의 위치를 조명할 수 있다 (예를 들어, 빔 스폿 중첩). 일부 실시예에서, 타겟 구조체(836)는 방사선의 빔(816 및 840)을 산란 (예를 들어, 회절)시키며, 이는 산란 방사선(842)으로 보여진다. 방사선의 빔(840)은 또한 방사선의 빔(816)에 의해 조명되는 것과 동일한, 또는 실질적으로 유사한 위치를 조명하도록 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 빔을 조종하는 것은 타겟 구조체(836) 상의 빔의 입사각이 조정되는 것을 허용한다. 입사각을 변경하기 위하여, 기판(838)은 (조명 시스템(800)을 향하여 또는 이로부터 떨어져) Z-방향으로 이동될 수 있으며 방사선의 빔(816 및/또는 840)은 조종되어 상이한 입사각으로 타겟 구조체(836)를 조명한다. 따라서, 축외(off-axis) 각도의 연속체(continuum)를 통해 입사각을 조정 (예를 들어, 0과 다른 입사각들)하는 것이 가능하다. 이점은 산란 방사선(842)의 방향이 조정될 수 있다는 것이다.
도 9는 일부 실시예에 따른 계측 시스템(950)의 개략도를 보여주고 있다. 도 9의 요소는 도 5 내지 도 8 내의 유사하게 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체는 도 9에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 9를 참조하는 실시예는 또한, 예를 들어 도 6 내지 도 8에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 계측 시스템(950)은 조명 시스템(900), 광학 요소(944), 및 검출기(946)를 포함하고 있다. 조명 시스템(900)은 위상 어레이(924a, 924b), 및 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(926)를 포함하고 있다. 위상 어레이(924a, 924b) 및/또는 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(926)는 예를 들어 위상 어레이(622)(도 6)의 구조 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함하고 있다. 광학 요소(944)는 렌즈 또는 렌즈 요소의 시스템을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(924a 및 924b)는 방사선의 빔(940)을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선의 빔(940)은 타겟 구조체(936)를 향할 수 있다. 타겟 구조체(836)는 기판(938) 상에 배치되어 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(900)은, 예를 들어 도 6, 도 7 및 도 8과 관련하여 설명된 바와 같은 위상 어레이들(예를 들어, λ1, λ2 ...λN)로부터 다수의 파장(λ)의 빔을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(924a, 924b), 및 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(926)는 그들이 생성하는 빔을 지향하고 조종하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 방사선의 빔(940)은 타겟 구조체(936) 상의 위치를 조명하도록 조정될 수 있다. 타겟 구조체(936)는 방사선의 빔(940)을 산란시키며, 이는 산란 방사선(942)으로 보여진다. 산란 방사선(942)은 검출기(946)에 입사될 수 있다. 즉, 검출기(946)는 산란 방사선(942)을 받아들일 수 있다. 검출기(946)는 산란 방사선(942)의 받아들임을 기반으로 측정 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 광학 신호 또는 이미지를 향상시키기 위해, 광학 요소(944)는 산란 방사선(942)을 검출기(946) 상으로 집속할 수 있다.
도 10은 일부 실시예에 따른 계측 시스템(1050)의 개략도를 보여주고 있다. 앞서, 타겟에 의해 산란된 방사선의 방향이 조정될 수 있다는 점이 언급되었다. 산란 방사선의 방향을 제어하는 것이 도 10의 예에 의하여 보여지고 있다. 도 10의 요소는 도 5 내지 도 9 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체는 도 10에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 10을 참조하는 실시예는 또한, 예를 들어 도 6 내지 도 9에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 계측 시스템(1050)은 조명 시스템(1000), 광학 요소(1044), 및 검출기(1046)를 포함하고 있다. 조명 시스템(1000)은 위상 어레이(1024a, 1024b), 및 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(1026)를 포함하고 있다. 위상 어레이(1024a, 1024b), 및/또는 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(1026)는 예를 들어 위상 어레이(622)(도 6)의 구조 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함하고 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(1024a 및 1024b)는 방사선의 빔(1040)을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선의 빔(1040)은 타겟 구조체(1036)를 향할 수 있다. 타겟 구조체(1036)는 기판(1038) 상에 배치될 수 있다. 기판(1038)은 기판 테이블(1048) 상에 배치될 수 있다. 기판 테이블(1048)은 축(X, Y 및 Z)들 중 임의의 축으로 이동하도록 구성될 수 있으며, 여기서 Z-축은 도 1에서 기판(1038)의 표면에 수직인 것으로 규정되어 있다. 좌표축은 설명의 명확성을 위해 제공되며 또한 제한적이지 않다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(1000)은, 예를 들어 도 6, 도 7 및 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이 위상 어레이 (예를 들어, λ1, λ2 … λN)들로부터 다수의 파장(λ)의 빔을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(1024a, 1024b), 및 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(1026)는 그들이 생성하는 빔을 지향시키고 조종하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 방사선의 빔(1040)은 조정되어 타겟 구조체(1036) 상의 위치를 조명할 수 있다. 타겟 구조체(1036)는 방사선의 빔(1040)을 산란시키며, 이는 산란 방사선(1042)으로 보여진다.
일부 실시예에서, 광학 요소(1044), 검출기(1046) 및 산란 방사선(1042)의 구조, 기능 및 상호작용은 도 9의 광학 요소(944), 검출기(946) 및 산란 방사선(942)에 대해 이전에 설명된 것일 수 있다.
앞서, 실시예는 무엇보다도 타겟에 입사하는 방사선과 타겟에 의해 산란된 방사선 모두의 방향을 조정하는 것을 수행한다는 점이 언급되었다. 도 10은 그것이 어떻게 달성될 수 있는지를 도시하고 있다. (동일하거나 동일하지 않을 수 있는 각각의 각도(θa 및 θb)를 통하여 보여지는) 방사선의 빔(1040)들의 방향들은 위상 어레이(1024a 및 1024b)에 의해 조정될 수 있다. 매개변수 (예를 들어, Z 거리, 타겟의 기하학적 구조)에 따라, 산란 방사선(1042)은 검출기(1046)를 향할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다 (도 9의 산란 방사선(942) 참조). 이는 (회절 차수인) 산란 방사선(1042)이 기판(1038)의 표면에 실질적으로 수직으로 지향되도록 기판 테이블(1048)을 (예를 들어, Z 방향으로) 이동시킴으로써 개선될 수 있다. 결과적으로, 광학 요소(1044)의 비구면 요건은 완화될 수 있으며 (예를 들어, 낮은 개구수(NA)를 갖는 렌즈를 사용할 수 있으며) 렌즈/검출기 스택의 전체 X-Y 풋프린트가 감소될 수 있다. 대조적으로, 전형적인 광학 측정은 넓은 산란 각도 범위에 걸쳐 방사선을 수집하며, 흔히 높은 NA를 갖는 수집 광학계를 필요로 한다.
광학 하드웨어를 사용하는 계측 시스템은 넓은 X-Y 풋프린트(footprint)를 갖는 경향이 있다. 예를 들어, 400㎟ (예를 들어, 20㎜×20㎜) 미만의 풋프린트에 맞도록 모든 광학 하드웨어와 함께 계측 시스템(400)을 설계 제작(engineer)하는 것이 어려울 수 있다. 위상 어레이를 갖는 조명 시스템이 또한 PIC를 통해 소형화될 수 있기 때문에 이의 풋프린트를 줄이는 것이 가능하다. 용어 "풋프린트"는 타겟으로부터 받아들여지는 산란 방사선에 실질적으로 수직인 계측 시스템의 횡단면을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 10 내의 Z-축은 계측 시스템(1050)의 풋프린트에 수직이다.
일부 실시예에서, (예를 들어, 적어도 광원 및 검출기를 갖는) PIC-기반 계측 시스템은 대략 100㎟, 50㎟, 25㎟, 또는 16㎟ 미만의 면적을 갖는 풋프린트를 포함할 수 있다. PIC-기반 계측 시스템은 약 10㎜, 7㎜, 5㎜ 또는 4㎜ 미만의 폭을 갖는 풋프린트를 포함할 수 있다. 전이 특성(transitive property)에 의하여, 이 치수는 PIC-기반 계측 시스템 내의 개별 요소의 풋프린트에도 적용된다.
도 11은 일부 실시예에 따른 계측 시스템(1150)의 개략도를 보여주고 있다. 도 11을 참조한 실시예는, 예를 들어 계측 시스템의 풋프린트를 추가로 감소시키기 위해 얼마나 더 적은 위상 어레이가 사용될 수 있는지를 보여주고 있다. 도 11의 요소는 도 5 내지 도 10 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체는 도 10에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 11을 참조하는 실시예는 또한, 예를 들어 도 6 내지 도 10에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 계측 시스템(1150)은 조명 시스템(1100), 광학 요소(1144), 및 검출기(1146)를 포함하고 있다. 계측 시스템(1150)은 시간 멀티플렉서(1152) 및 위상 시프터(1154)를 더 포함하고 있다. 조명 시스템(1100)은 위상 어레이(1122a 및 1122b)를 포함하고 있다. 시간 멀티플렉서(1152)와 위상 시프트(1154)는 빔 생성과 관련된 구성 요소이기 때문에 조명 시스템(1100) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 시간 멀티플렉서(1152)와 위상 시프터(1154)는 계측 시스템(1150)의 PIC 기판 상에 배치될 수 있다. 위상 어레이(1122a 및 1122b)는, 예를 들어 위상 어레이(622)(도 6)의 구조 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함하고 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(1122a 및 1122b)는 방사선의 빔(1116)을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선의 빔(1116)은 타겟 구조체(1136)를 향할 수 있다. 타겟 구조체(1136)는 기판(1138) 상에 배치되어 있다. 기판(1138)은 기판 테이블(1148) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 위상 어레이(1122a 및 1122b)는 그들이 생성하는 빔을 지향시키고 조종하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 방사선의 빔(1116)은 타겟 구조체(1136) 상의 위치를 조명하도록 조정될 수 있다. 타겟 구조체(1136)는 방사선의 빔(1116)의 빔을 산란시키며, 이는 산란 방사선(1142)으로 보여진다.
일부 실시예에서, 광학 요소(1144), 검출기(1146) 및 산란 방사선(1142)의 구조, 기능 및 상호작용은 도 9의 광학 요소(944), 검출기(946) 및 산란 방사선(942)에 대해 이전에 설명된 것일 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(1100)은 예를 들어, 도 6, 도 7 및 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이 위상 어레이 (예를 들어, λl, λ2...λN)로부터 다수의 파장(λ)의 빔을 생성할 수 있다. 그러나 일부 실시예에서, 시간 멀티플렉서(1152) 및 위상 시프터(1154)는, 예를 들어, 위상 어레이(1122a 및 1122b)가 복수의 파장으로부터 선택 가능한 파장을 갖는 방사선을 출력하는 것을 허용함으로써 도 6, 도 7 및 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이 파장 생성을 수정하는데 사용될 수 있다. 즉, 위상 어레이는 특정 파장에 전용이 아니다. 그에 반하여, 도 7은 광학 필터(720)의 사용을 보여주고 있으며, 이는 광학 필터가 조정 가능하지 않은 경우 위상 어레이를 특정 파장에 잠재적으로 투입(commit)할 것이다.
일부 실시예에서, 다중 파장 방사선은 시간 멀티플렉서(1152)를 통과할 수 있다. 시간 멀티플렉서(1152)는 임의의 주어진 시간에 하나의 파장이 통과하는 것을 허용하도록 구성되어 있다. 다중 파장 방사선은 도 6과 관련하여 설명된 바와 같은 방사선 소스 (예를 들어, 방사선 소스(608))에 의해 생성될 수 있다. 방사선 소스는 조명 시스템(1100) 내에 배치될 수 있다. 시간 멀티플렉서(1152)를 통과한 방사선은 그 후 위상 시프터(1154)를 통과할 수 있다. 위상 시프터(1154)의 기능은 위상의 파장을 변경함으로써 발생하는 방사선의 빔(1116)의 특정 변화를 설명하도록 위상을 조정하는 것이다. 일 예에서, 방사선의 빔(1116)의 방향(θa 및 θb)은 방사선의 파장에 민감하다. 파장을 전환시키는 것 (예를 들어, 멀티플렉서를 사용하는 것)은 빔 생성의 다른 매개변수가 동일하게 유지되는 경우에도 빔 방향을 상당히 시프트시킬 수 있다. 따라서, 방사선의 빔(1116)의 지향성 응답을 보존하기 위하여, (위상 변조기에 더하여) 위상 시프터(1154)는 조명 시스템(1100)의 방사선의 위상을 추가로 조정하여 한 파장에서 또 다른 파장으로 이동함으로써 도입되는 변화를 설명할 수 있다. 위상 시프터(1154)는 검출기(1146)와 통신 상태에 있을 수 있다. 위상 시프터(1154)에 의해 이루어진 위상 조정은 검출기(1146)에 의해 생성된 측정 신호를 기반으로 할 수 있다.
시간 멀티플렉서(1152) 및/또는 위상 시프터(1154)를 사용하는 것의 이점은 이들이 통합 광학계를 통해 구현될 수 있어 계측 시스템(1150)의 크기 감소를 허용하고 더 적은 수의 이동 부품에 의존하거나 가동 부품에 의존하지 않는다는 것이다.
위상 어레이들과 관련하여, 그들은 또한 단순한 빔 방향 이상의 조작을 허용하기 때문에 유리하다. 예를 들어, 빔 스폿의 세기 분포는 조정될 수 있으며, 이는 계측 시스템에 대해 유리하다. 예를 들어, 빔 스폿이 의도된 타겟만을 채우고 타겟 외부의 구조체를 조명하는 것을 피하면 광학 측정이 보다 정확하게 이루어질 수 있다. 도 12 내지 도 15는 빔 스폿 제어의 예를 더 도시할 것이다.
도 12는 일부 실시예에 따른, 방사선의 빔의 "탑-해트(top-hat)" 세기 프로파일(1256) (또는 탑-해트 프로파일 또는 빔 횡단면)의 그래프(1255)를 보여주고 있다. 탑-해트 세기 프로파일(1256)은 전형적인 간섭성 빔 (예를 들어, 레이저)의 전형적인 가우시안 세기 분포에서 벗어난다. 그래프(1255)의 수직축은 임의의 단위(a. u.)로 주어진, 방사선의 빔의 상대 세기를 나타내고 있다. 그래프(1255)의 수평축은 Y=0에 대응하는 슬라이스(slice)에서의 빔의 중심으로부터의, X-축을 따른 거리 또는 변위를 나타내고 있다 (빔 중심은 (X, Y) = (0, 0)에 위치된다). ㎜의 단위는 단지 예로서 수평축에 제공되며 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 탑-해트 세기 프로파일(1256)은 수치 시뮬레이션에 의해 생성되었으며, 도 13을 참조하여 더 명확해진다. 삽도(inset)(1257)는 그래프(1255)에서의 데이터의 2차원 세기 맵 표현이다.
일부 실시예에서, 탑-해트 세기 프로파일(1256)은 일정한 세기 영역(1258) 및 외부 영역(1260)을 포함하고 있다. 일정한 세기 영역(1258)은, 예를 들어 방사선의 빔의 대부분의 횡단면에 걸쳐 실질적으로 일정한 또는 편평한 조명 세기를 갖고 있다. 외부 영역(1260)은 세기의 작은 크레스트(crest)를 보여주고 있으며, 이는 수치 시뮬레이션으로부터의 잔차(residual)이다. 일부 실시예에서, 외부 영역(1260)의 크레스트는 시뮬레이션에서든 실제 빔 생성에서든 일정한 세기 영역(1258)과 동일한 크기로 감소될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 외부 영역(1260)은 없을 수 있으며 세기는 일정한 세기 영역(1258)의 에지에서 즉시 줄어든다.
탑-해트 세기 프로파일(1256)은 타겟 구조체의 더 균일한 조명을 허용하면서 타겟 구조체 외부의 피처의 조명을 방지하거나 감소시킬 수 있는 빔 스폿의 특성이다. 타겟 구조체 외부의 피처를 조명하는 것은 원하지 않는 산란 방사선이 검출되는 것으로 이어질 수 있다 (크로스-토크(cross-talk)).
도 13은 일부 실시예에 따른 방사선의 빔(1316)의 예시적인 파면을 보여주고 있다. 도 13은 수치 시뮬레이션이 톱-해트 세기 프로파일(1256)(도 12)에 도달하기 위해 어떻게 설정될 수 있는지를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 방사선의 빔(1316)의 파면은 방사선 파(1314)들의 중첩을 통해 모델링될 수 있다. 방사선 파(1314)들은 빔렛(beamlet)들 (예를 들어, 가우시안 빔렛들)일 수 있다. 각 방사선 파(1314)는 빔렛의 전파 방향을 나타내는 파면 표면 법선(1362)을 가질 수 있다. 방사선 파(1314)의 매개변수 (예를 들어, 위상, 진폭, 위치 등)는 탑-해트 세기 프로파일(1256)(도 6)과 실질적으로 유사한 파면 세기 분포에 도달하도록 조정될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 실시예는 탑-해트 세기 프로파일을 갖는 방사선의 빔을 생성하기 위한 구조 및 기능을 제공한다.
도 14는 일부 실시예에 따른 계측 시스템(1450)의 조명 분기부를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 계측 시스템(1450)은 조명 시스템(1400) 및 광학 요소(1462)를 포함하고 있다. 광학 요소(1462)는 렌즈 요소(1462a), 개구(1462b) 및/또는 렌즈 요소(1462c)를 포함할 수 있다. 렌즈 요소(1462a)는 빔 성형기 (예를 들어, 이중 비구면 렌즈)일 수 있다. 렌즈 요소(1462c)는 재결상(re-image) 렌즈 또는 무채색 미러일 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(1400)은 방사선의 빔(1416)을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선의 빔(1416)은 방사선의 빔렛(1414)을 포함할 수 있다. 광학 요소(1462)의 상류에서, 방사선의 빔(1416)은 실질적으로 편평하지 않은 (예를 들어, 가우시안) 세기 프로파일(1464)을 가질 수 있다. 조명 시스템(1400)은 탑-해트 세기 프로파일을 생성하는 데 어려움을 갖는 유형일 수 있다 (예를 들어, 전형적인 레이저). 따라서, 광학 요소(1462)는 탑-해트 세기 프로파일(1456)을 생성하기 위하여 방사선의 빔(1416)의 세기 분포를 성형하도록 구성될 수 있다 (도 12의 탑-해트 세기 프로파일(1256) 참조). 탑-해트 세기 프로파일(1456)을 갖는 방사선의 빔(1416)은 그후 기판(1438)을 향할 수 있다.
도 15는 일부 실시예에 따른 계측 시스템(1550)의 조명 분기부를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 계측 시스템(1550)은 조명 시스템(1500) 및 광학 요소(1562)를 포함하고 있다. 그러나 도 14와 달리, 광학 요소(1562)는 자유로운 형태의 반사형 빔 성형기를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(1500)은 방사선의 빔(1516)을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선의 빔(1516)은 방사선의 빔렛(1514)을 포함할 수 있다. 광학 요소(1562)의 상류에서, 방사선의 빔(1516)은 실질적으로 편평하지 않은 (예를 들어, 가우시안) 세기 프로파일(1564)을 가질 수 있다. 조명 시스템(1500)은 탑-해트 세기 프로파일을 생성하는 데 어려움을 갖는 유형일 수 있다 (예를 들어, 전형적인 레이저). 따라서, 광학 요소(1562)는 탑-해트 세기 프로파일(1556)을 생성하기 위하여 방사선의 빔(1516)의 세기 분포를 성형하도록 구성될 수 있다 (도 12의 탑-해트 세기 프로파일(1256) 참조). 탑-해트 세기 프로파일(1556)을 갖는 방사선의 빔(1516)은 그후 기판(1538)을 향할 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하는 실시예는 계측 시스템의 체적 요구 사항을 증가시킬 수 있는 광학 하드웨어 (예를 들어, 광학 요소(1462 및 1562))를 사용한다. 그러나 위상 어레이를 포함하는 실시예에서, 조명 소스는 부가적인 광학 하드웨어를 사용하지 않고 빔 성형을 허용할 수 있다.
도 6을 참조하면, 일부 실시예에서, 방사선의 빔(616)의 파면은 방사선 파(614)들을 중첩시킴으로써 대략적으로 모델링될 수 있다. 하나의 예시적인 근사는, 예를 들어 방사선 파(614)를 (예를 들어, 구면파 대신에) 가우시안 빔렛으로서 근사화하는 것일 수 있다. 수치 시뮬레이션을 기반으로, 방사선의 빔(616)이 탑-해트 세기 프로파일(1256)(도 12)과 실질적으로 유사한 세기 프로파일을 달성하는 것을 허용하는 빔 생성의 매개변수 (예를 들어, 방사선 파(614)의 위상 및 진폭)가 결정될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 위상 어레이에 의해 생성된 빔은 조정된 위상 및 진폭을 기반으로 조정 가능한 빔 프로파일을 포함한다.
일부 실시예에서, 위상 어레이는 약 2미크론 미만의 반치전폭(full-width at half-maximum)을 갖는 탑-해트 세기 프로파일을 갖는 빔을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 탑-해트 세기 프로파일은 대략 500㎚ 미만의 반치전폭을 갖는다.
리소그래피 공정의 결과를 검사하는 예시적인 방법.
일부 실시예에서, 기판 상에서 수행되는 광학 측정은 기판 상의 타겟 구조체의 고화질 이미지를 (예를 들어, 카메라 검출기를 사용하여) 캡처하는 것을 포함할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 예는 앞서 언급한 ASML의 YieldstarTM이다. 본 발명의 실시예 (예를 들어, 도 5, 도 9, 도 10 및 도 11)는 또한 이미지 캡처 측정을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
(예를 들어, 도 10을 사용하는) 일부 실시예에서, 검출기(1046)는 이미지 캡처 디바이스 (예를 들어, 카메라)를 포함한다. 검출기(1046)는 받아들여진 방사선 또는 검출된 이미지 (예를 들어, 타겟 구조체(1036)로부터의 산란 방사선(1042))를 기반으로 측정 신호를 생성할 수 있다. 측정 신호는 받아들여진 방사선의 정보, 예를 들어 세기, 위상 등을 포함할 수 있다.
계측 시스템(1050)은 검출된 이미지를 서브 영역들(subreions)(예를 들어, 이미지 픽셀들)로 분할할 수 있다. 서브 영역은 카메라의 개별 검출기 요소 (하드웨어 기반)로부터 직접 생길 수 있거나, 프로세서 또는 컨트롤러 (소프트웨어 기반, 예를 들어, 보간)에 의해 결정될 수 있다. 또한, 검출된 이미지의 이미지 선명도/초점을 향상시키기 위하여 및/또는 계측 시스템(1050)의 광학계로부터 발생하는 수차를 감소시키기 위하여 공지된 연산 향상 기술이 이용될 수 있다. 측정 신호로부터, 기판(1038)의 리소그래피 특성 (예를 들어, 오버레이 오차, 임계 치수 매개변수 등)이 결정될 수 있다
위상 정보는 가간섭성 방사선으로 타겟을 조명하는 이미징 기술과 다르다.
예를 들어, 위상 어레이 기반 계측 시스템을 사용하여, 상이한 Z-위치에서 측정된 타겟은 상이한 위상을 갖는 검출된 이미지의 결과를 얻을 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 광학 측정은 타겟 구조체(1036)의 제1 Z-위치(Z1)에서 (예를 들어, 방사선의 빔(1040)을 이용하여) 타겟 구조체(1036)를 조명하는 것 및 산란 방사선(1042)을 검출하는 것을 포함한다. 제2 광학 측정은 타겟 구조체(1036)의 Z-위치(Z2)에서 수행되는 제1 광학 측정의 단계를 포함한다. Z-위치들의 차이는 산란 방사선(1042)의 대략 0 내지 1개의 파장 사이일 수 있다. 프로세서 또는 컨트롤러를 사용하는 계측 시스템(1050)은 그후 제1 및 제2 광학 측정으로부터의 측정 신호들, 예를 들어 위상 차이를 비교할 수 있다. (예를 들어, 광학 요소(1044)로부터의) 계측 시스템(1050)의 수차는 위상 차이를 기반으로 결정될 수 있다. 수차는 그후 부가적인 광학 하드웨어(예를 들어, 더 많은 렌즈)를 사용하지 않고 연산적으로 보상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예의 계측 시스템은 부가적인 광학 하드웨어에 의해 지시되는 것보다 훨씬 작은 풋프린트 동안 정확한 광학 측정을 수행할 수 있다.
일부 실시예에서, 타겟 구조체(1036)의 이미지를 검출하는 것은 X-Y 평면에서 기판(1038)을 이동시키는 것 (예를 들어, 기판 테이블(1048)을 이동시킴으로써 타겟 구조체(1036)를 가로질러 방사선의 빔(1040)의 빔을 스캐닝하는 것)을 포함한다. 그러나 스캐닝은 방사선의 빔(1040)이 타겟 구조체(1036) 외부의 구조체에 떨어지게 할 수 있으며 또한 타겟 구조체(1036)의 검출된 이미지에 바람직하지 않은 간섭을 야기할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 타겟 구조체(1036)의 이미지를 검출하는 것은 타겟 구조체(1036)가 검출기(1046)에 대해 움직이지 않는 동안 (즉, 기판(1038)과 기판 테이블(1048)이 움직이지 않는다) 측정을 수행하는 것을 포함한다. 이 시나리오에서, 방사선의 빔(1040)에 의해 생성되는 조명 스폿은 조명 스폿의 스폿 크기가 타겟 구조체(1036)를 둘러싸는 구조체의 조명을 최소화하면서 단지 타겟 구조체(1036)를 채우도록 조정된다. 조명 스폿은 탑-해트 세기 프로파일(1256)(도 12)과 실질적으로 유사한 세기 프로파일을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 용어 크로스-토크는 타겟의 외부의 조명 구조체로 인한 간섭 현상 (예를 들어, 검출기에 도달하는 바람직한 산란 방사선과 바람직하지 않은 산란 방사선 사이의 크로스-토크)을 설명하기 위해 사용된다. 본 발명의 구조 및 기능은 크로스-토크를 줄이기 위하여 사용될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 일부 실시예에 따른 계측 시스템에서의 크로스-토크의 영향을 보상하기 위한 예시적인 조명 기술을 도시하고 있다. 특히, 도 16a는 고정 빔 스폿 측정에 관한 것인 반면에, 도 16b는 환형 경로에서 빔 스폿을 이동시키기 위한 스캐닝 측정에 관한 것이다.
도 16을 참조하면, 일부 실시예에서, 타겟 구조체(1636)는 방사선의 빔(1616)에 의해 조명된다. 방사선의 빔(1616)은 본 발명의 계측 및 조명 시스템의 실시예를 이용하여 생성될 수 있다. 방사선의 빔(1616)은 타겟 구조체(1636)의 전체를 거의 둘러싸는 (예를 들어, 거의 오버필된) 빔 스폿을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 방사선의 빔(1616)은 탑-해트 세기 프로파일(1256)(도 12)과 실질적으로 유사한 세기 프로파일을 갖고 있다. 탑-해트 세기 프로파일(1256)은 일정한 세기 영역(1258)(도 12)의 에지 근처에서 조명 세기의 급격한 강하를 제공한다. 따라서, 타겟 구조체(1636) 외부의 구조체의 조명이 감소되거나 회피될 수 있다. 가우시안 같은 세기 프로파일을 갖는 빔 스폿은 급속하게 강하하지 않는 세기를 가질 것이며, 따라서 타겟 구조체(1636) 외부의 구조체의 증가된 조명을 야기할 것이고, 이는 결과적으로 크로스-토크를 증가시킨다.
예를 들어, 기판 표면적의 효율적인 사용을 위해 구조체가 타겟 구조체(1636)에 매우 가깝게 프린트되는 경우가 있을 수 있다. 따라서 타겟 구조체(1636)에 가깝게 프린트된 조명 구조체를 피하기 어려울 수 있다. 도 16b는 타겟 구조체(1636) 근처의 구조체가 어떻게 측정을 간섭할 수 있는지에 대한 정보를 수집하기 위한 예시적인 측정 기술을 도시하고 있다. 일부 실시예에서, 방사선의 빔(1616)의 빔 스폿은 감소되어 타겟 구조체(1636)를 언더필(underfill)한다. 위상 어레이의 빔 조작 능력을 사용하여 빔 스폿의 감소된 크기를 이룰 수 있다. 위상 어레이의 빔 조종 능력을 사용하여, 방사선의 빔(1616)은 타겟 구조체(1636) 외부의 구조체 (특히 관심 대상 구조체는 도 16a에 도시된 빔 스폿에 의해 조명될 타겟 구조체(1636)의 외부의 구조체이다)를 조명하기 위하여, 타겟 구조체(1636) 주위에서 (예를 들어, 원형, 링 경로로) 스캐닝될 수 있다. 타겟 구조체(1636) 외부의 구조체에 의해 산란된 방사선이 검출되며 측정 신호가 생성된다
일부 실시예에서, 도 16b과 관련하여 수집된 측정 정보 (예를 들어, 배경 측정)는 도 16a와 관련하여 측정 (예를 들어, 관심 대상 신호)의 명확성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 크로스-토크의 영향은 관심 대상 신호에서 타겟 구조체(1636) 외부의 구조체의 영향을 제거함으로써 보상되거나 감소될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 명세서에서 설명된 위상 어레이를 사용하는 것은 선택 가능한 파장을 허용한다. 상이한 파장들은 상이한 크로스-토크 기여도를 가질 수 있다. 도 16을 참조하는 실시예는 상이한 크로스-토크 기여도를 처리하기 위하여 상이한 파장 선택에서 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 리소그래피 공정의 결과를 검사하기 위하여 본 명세서에서 설명된 구조 및 기능은 다른 검사 기술, 예를 들어 미국 특허 제8,339,595호에서 설명된 바와 같은 회절 기반 오버레이와 조합될 수 있으며, 이 특허는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다.
기판의 정렬을 검사하는 예시적인 방법
기판 상에서 리소그래피 공정을 수행할 때, 새로 적용된 층이 정확한 위치 설정(오버레이)으로 기판 상의 기존 층의 최상부에 놓이도록 기판이 리소그래피 장치 내에서 정밀한 정렬 상태에 있는 것이 중요하다. 따라서, 리소그래피 장치는 새로운 층의 투영된 조명 패턴의 위치에 대한 기판의 위치를 측정하기 위해 계측 시스템에 의존한다 (예를 들어, 정렬 센서, 도 1a의 위치 센서 (IF1 및 IF2)). 정렬 센서의 상업적으로 이용 가능한 예는 앞서 언급한 네덜란드의 ASML의 SMASH 및 ATHENA 센서이다. 정렬 센서의 구조 및 기능이 도 4와 관련하여 그리고 미국 특허 제6,961,116호 및 미국 특허 공개 제2009/195768에서 논의되었으며, 이 특허들 모두는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서 내에 포함된다.
그러나 정렬 계측 시스템의 실시예를 더 자세히 설명하기 전에 정렬 및 위치 감지 기술에 사용되는 광학 현상 중 일부를 설명하는 것이 유익하다.
일부 실시예에서, 정렬 마크는 주기적 구조체, 예를 들어 격자를 포함하고 있다. 정렬 마크는 정렬 계측 시스템에 의해 스캐닝될 타겟 구조체일 수 있다. 정렬 마크는 전체 구조체의 주어진 피치, 선 폭 및 전체 폭을 포함할 수 있다. 정렬 마크의 피치는 특히 위치 설정 정확도와 관련이 있다. 일부 실시예에서, 구조화된 조명이 정렬 마크에 입사될 수 있다. 구조화된 조명은 정렬 마크 (예를 들어, 피치)와 실질적으로 유사한 매개변수를 갖는 프린지 패턴(fringe pattern) 또는 주기적 구조체를 포함할 수 있다. 구조화된 조명은 조명의 경로에 적절한 기준 플레이트 (예를 들어, 격자)를 배치함으로써 달성할 수 있다. 정렬 마크가 구조화된 조명으로 스캔될 때, 모아레 효과가 생성될 수 있으며 정렬 마크에 의해 반사된 방사선은 스캔 중에 주기적인 세기 변화를 겪을 수 있다. 정렬 마크에 의해 반사된 방사선은 검출기를 향한다. 검출기는 검출된 방사선의 특성 (예를 들어, 세기, 파워 등)을 기반으로 하는 신호를 출력할 수 있다. 기준 플레이트는 정렬 마크의 하류에, 즉 계측 시스템의 검출 분기부에 배치될 수 있다는 점이 인식되어야 한다. 이 시나리오에서, 정렬 마크는 (예를 들어, 반사에 의하여) 구조화된 조명을 생성할 수 있으며, 이 조명은 그후 기준 플레이트를 통과하며, 그후 검출기로 나아간다. 검출된 세기는 스캔 동안에 유사한 주기적인 변화를 가질 수 있다. 이전에 언급된 아테나(Athena) 센서는 기준 플레이트 기술을 사용한다.
일부 실시예에서, 모아레 효과(Moire effect)는 기준 플레이트를 사용하지 않고 달성될 수 있다. 예를 들어, 정렬 마크는 표준 스폿(비구조화)을 갖는 빔으로 조명된다. 주기적인 구조체를 갖는 정렬 마크는 상이한 회절 차수 방향들(예를 들어, -1 및 +1)을 따라 방사선을 산란시킬 수 있다. 회절 방사선은 정렬 마크의 주기적 구조체를 포함할 수 있다. 적절한 라우팅 광학계(routing optics)를 사용하여, 분리된 회절 차수들이 합쳐져 모아레 효과를 얻을 수 있다. 정렬 마크는 타겟과 기준 모두의 역할을 하기 때문에 이 기술은 흔히 자기-참조(self-referencing)로 지칭된다. 앞서 언급된 SMASH 센서는 자기-참조 정렬 기술을 사용한다.
도 17은 일부 실시예에 따른, 정렬 마크 (예를 들어, 스캐닝 측정) 상의 빔 위치의 함수로서의 통합 방사 조도의 그래프(1700)를 보여주고 있다. 수직축은 임의의 단위(a.u.)로 주어진, 계측 시스템의 검출기에서의 정규화된 방사선의 세기를 나타낼 수 있다. 검출된 방사선은 위에서 논의된 바와 같은 모아레 패턴을 포함할 수 있다. 수평축은, 예로써 그리고 제한적인 아닌 미크론으로 주어진, 정렬 마크를 조명하는 빔의 상대 위치를 나타낼 수 있다. 빔이 정렬 마크를 가로질러 이동함에 따라, 검출기에 입사하는 방사선은 일련의 피크(peak)(1702)와 밸리(valley)(1704)을 겪을 수 있다. 삽도 1706은 피크(1702)에서의 검출기 상의 세기 분포를 나타낼 수 있으며, 여기서 어두운 부분은 낮은 세기이고, 밝은 부분은 높은 세기이다. 삽도 1708은 밸리(1704)에서의 세기 분포를 나타낼 수 있다. 기준 플레이트가 사용되는 실시예에서, 구조화된 조명과 참조 플레이트의 피치가 실질적으로 일치하는 한, 피크와 밸리가 사용되어, 예를 들어 공지된 피치, 검출된 방사선의 피크와 밸리의 수, 및 정렬 마크의 전체 폭을 고려함으로써 정렬 마크의 위치를 정확하게 결정할 수 있다. 반대로, 기준 플레이트와 정렬 마크 사이에 피치 불일치가 있는 실시예에서는 위치 결정의 정확도가 감소될 수 있다. 일부 실시예에서, 기준 및 타겟이 동일한 정렬 마크를 기반으로 하기 때문에 자기-참조 기술은 피치가 일치되는 것을 허용한다.
일부 실시예에서, 디바이스 피처는 디바이스 피처를 줄이고 웨이퍼 표면적의 효율적인 사용을 달성하는 IC 기술 공간의 경향을 따른다. 일부 실시예에서, 피치 옵션의 연속적인 범위를 갖는 더 작은 정렬 마크가 기준 구조체에 대해 선택될 수 있다. 기준 플레이트 기술은 이러한 시장 추세를 따르는 데 어려움이 있을 수 있다. 예를 들어, 정렬 마크가 생산 성능에 부정적인 영향을 미치더라도, 기준 플레이트 기술은 사용자가 그의 웨이퍼 제품에, 기준 플레이트들 중 하나와 일치하는 정렬 마크를 강제로 포함하게 한다. 기준 플레이트들은 쉽게 교체 가능할 수 없다. 교체 가능한 참조 플레이트를 사용되더라도, 이용 가능한 기준 플레이트 옵션을 기반으로 정렬 마크가 제한될 수 있다.
일부 실시예에서, 기준 플레이트와 자기-참조 기술 모두는 계측 시스템의 풋프린트(footprint)를 증가시키는 광학 하드웨어에 의존한다. (예를 들어, 검사 처리량을 증가시키고 생산 시간을 줄이기 위해) 다수의 계측 시스템이 함께 밀접하게 패킹되어(packed) 기판 상의 더 많은 타겟을 동시에 또는 거의 동시에 검사할 수 있다는 점이 구상될 수 있다. 그러나 큰 풋프린트를 갖는 계측 시스템은 밀접하게 패킹될 수 있는 계측 시스템들의 수를 제한한다. 본 발명의 실시예는 계측 시스템의 위에서 언급된 문제를 극복하기 위한 구조 및 기능을 제공한다.
도 18은 일부 실시예에 따른 조명 시스템(1800)을 보여주고 있다. 도 18의 요소는 도 5 내지 도 11 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체는 도 11에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 18을 참조하는 실시예는 또한, 예를 들어 도 6 내지 도 11에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(1800)은 위상 어레이(1822a 및 1822b)를 포함하고 있다. 일부 실시예에서, 위상 어레이(1822a 및 1822b)는 방사선의 빔(1816)을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선의 빔(1816)은 타겟 구조체(1836)를 향할 수 있다. 타겟 구조체(1836)는 기판(1838) 상에 배치될 수 있다. 기판(1838)은 기판 테이블(1848) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 위상 어레이(1822a 및 1822b)는 그들이 생성하는 빔을 지향시키고 조종하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 방사선의 빔(1816)은 타겟 구조체(1836) 상의 위치를 조명하도록 조정될 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(1800)은, 예를 들어 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명된 바와 같이 위상 어레이 (예를 들어, λ1, λ2 … λN)들로부터 다수의 파장(λ)의 빔을 생성할 수 있다. 위상 어레이(1822a 및 1822b)는 복수의 파장으로부터 선택 가능한 파장을 갖는 방사선을 출력할 수 있다 (예를 들어, 도 11의 시간 멀티플렉서(1152) 참조).
간섭성 광원이 간섭되어 구조화된 조명(예를 들어, 프린지 패턴)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프린지 패턴은 레이저 소스 간섭계에서 생성된다. 유사하게, 일부 실시예에서, 방사선의 빔(1816)들은 타겟 구조체(1836) 상의 위치에서 중첩되도록 지향될 수 있다. 빔의 간섭성 특성을 이용함으로써, 빔이 그 위치에서 간섭을 받을 수 있다. 결과적으로, 빔 스폿은 프린지 세기 프로파일(1866)을 포함할 수 있다. (기판(1838)에 대한) 빔 스폿의 위치는 조정될 수 있다. 빔 스폿의 위치를 조정하는 것은 방사선의 빔(1816)의 방향을 제어함으로써 및/또는 기판 테이블(1848)을 사용하여 기판(1838)을 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 빔 스폿의 조정 기능은 예를 들어 측정 중에 타겟 구조체(1836)를 가로질러 스캐닝하기 위하여 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 프린지 세기 프로파일의 피치는 사용된 방사선의 파장 및 방사선의 빔(1816)의 입사각에 좌우될 수 있다. 프린지 세기 프로파일(1866)의 공간 분포는 다음 방정식으로 근사화될 수 있다:
수학식 1에서, I1 및 I2는 각각의 위상 어레이로부터의 (예를 들어, 위상 어레이(1822a 및 1822b)로부터의)의 빔의 세기를 나타낸다. 코사인 항은 프린지 세기 프로파일(1866)의 주기적인 특성을 결정한다. 프린지 세기 프로파일(1866)의 피치는 다음 방정식에 의해 주어진 변조 주기(Λ)에 의해 결정된다:
수학식 2에서, θ은 방사선의 빔(1816)의 파장을 나타낸다. 일부 실시예에서, θ1은 위상 어레이(1822a)로부터 오는 방사선의 빔(1816)의 (기판(1838)의 표면에 대한) 입사각인 반면, θ2는 위상 어레이(1822b)에 관한 것이다. 따라서, 위상 어레이(1822a 및 1822b)는 연속적인 범위에서 프린지-구조화된 조명의 피치를 제어하는 것을 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(1800)을 사용하는 계측 시스템의 사용자는 변조 주기(Λ)에 의해 제공되는 범위 내에서 임의의 피치로 정렬 마크를 설계할 자유가 있다. 또한, 정렬 마크의 전체 크기는 현재 사용 가능한 계측 시스템에 의하여 허용하는 것보다 훨씬 작게 이루어질 수 있다. 도 10을 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 기판 테이블(1048)의 Z 거리는 입사각(θ1 및 θ2)에 대한 값의 범위를 수용하도록 조정될 수 있다.
일부 실시예에서, 교정 구조체(1868) (예를 들어, 기준 플레이트)는 기판 테이블(1848) 상에 또는 기판 테이블(1848)이 속할 수 있는 장치 (예를 들어, 리소그래피 장치)의 일부 다른 기점(fiducial) 상에 제공될 수 있다. 교정 구조체(1868)는 복수의 피치 설정을 위한 복수의 기준 구조체를 포함할 수 있다. 교정 구조체(1868)의 기준 구조체는 프린지 세기 프로파일(1866)로 조명될 수 있다. 교정 구조체(1868)에 의해 산란된 방사선의 검출은 위상 어레이(1822a 및 1822b)의 선택된 매개변수를 기반으로 프린지 세기 프로파일(1866)이 선택된 피치를 진정으로 갖고 있는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 계측 시스템의 임의의 검출기가 교정 구조체(1868) (예를 들어, 도 10의 검출기(1046) 또는 전용 교정 검출기(보이지 않음))에 의해 산란된 방사선을 받아들이기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러 (예를 들어, 도 7의 710)는 사용자로부터의 입력으로서 피치 및/또는 파장 선택을 받아들일 수 있다. 컨트롤러는 그 후 위상 어레이 매개변수 (예를 들어, 입사각을 조정하기 위한 위상 지연)를 결정하여 선택된 파장을 기반으로 선택된 피치 매개변수를 달성할 수 있다.
일부 실시예에서, 1822a 및 1822b와 같은 위상 어레이는 계측 시스템이 자기-참조 기술에 사용되는 기준 플레이트 또는 광학 하드웨어의 필요성을 피하는 것을 허용한다. 함께 밀접하게 패킹된 컴팩트한 계측 시스템들을 사용하는 것은 기판에 분포된 정렬 마크들이 계측 시스템에 더 근접한 것을 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 정렬 마크가 가장 가까운 계측 시스템과 완벽하게 평행하지 않을지라도, 짧은 이동만이 정렬 마크가 측정 위치로 이동되는 것을 허용할 것이다. 일부 실시예에서, 계측 시스템이 더 조밀하게 패킹될 수록 정렬 마크의 이동이 더 짧아지고 더 적어질 수 있으며, 이는 주어진 시간에 더 많은 정렬 마크가 검사되는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 400㎟에서 16㎟로의 계측 시스템의 크기 감소는 동일한 양의 면적에 대해 25배 더 많은 계측 시스템이 장착되는 것을 허용한다. 따라서 동시 또는 거의 동시 검사의 수가 크게 향상될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명의 계측 시스템, 위상 어레이, 및 연관된 광학 요소는 UV, 가시광선 및 IR에 걸친 파장 범위 (예를 들어, 약 400 내지 2,000㎚)에서 작동하도록 구성되어 있다.
일부 실시예에서, 수신 시스템 및 조명 시스템은 단일 PIC에 포함될 수 있다. 수신기 시스템은 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이고 산란 방사선을 검출기로 전향시킨다. 수신기 시스템은 별도의 PIC에서 구현될 수도 있다.
도 19는 일부 실시예에 따른 검사 시스템(1950)의 사시도를 보여주고 있다. 도 19의 요소는 도 6 및 도 7 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체 (예를 들어, 도 7의 방사선 소스(708)와 유사한 것)는 도 19에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 19를 참조하는 실시예는 또한 도 6 및 도 7에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 검사 시스템(1950)은 조명 시스템(1900), 수신기 시스템(1970), 및 검출기(보이지 않음)를 포함하고 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(1900)은 위상 어레이(1922a 및 1922b)를 포함하고 있다. 위상 어레이(1922a 및 1922b)는, 예를 들어 위상 어레이(622)(도 6)의 구조 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(1922a 및 1922b)는 방사선의 빔(1916)을 생성하도록 구성된다. 방사선의 빔(1916)은 제1 파장을 가질 수 있다. 방사선의 빔(1916)은 타겟 구조체(1936)를 향할 수 있다. 타겟 구조체(1936)는 기판(1938) 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(1900)은 위상 어레이 (예를 들어, λ1, λ2 … λN)들로부터 다수의 파장(λ)의 빔을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(1922a 및 1922b)는 그들이 생성하는 빔을 지향시키고 조종하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 방사선의 빔(1916)은 타겟 구조체(1936) 상의 위치를 조명하도록 조정될 수 있다 (예를 들어, 빔 스폿 중첩). 일부 실시예에서, 타겟 구조체(1936)는 방사선의 빔(1916)을 산란 (예를 들어, 회절)시키며, 이는 산란 방사선(1942)으로 보여진다. 일부 실시예에서, 빔을 조종하는 것은 타겟 구조체(1936) 상의 빔의 입사각이 조정되는 것을 허용한다. 입사각을 변경하기 위하여, 기판(1938)은 (조명 시스템(1900)을 향하여 또는 이로부터 떨어져) Z-방향으로 이동될 수 있으며 방사선의 빔(1916)은 조종되어 상이한 입사각으로 타겟 구조체(1936)를 조명한다. 따라서, 축외 각도의 연속체를 통해 입사각을 조정 (예를 들어, 0과 다른 입사각들)하는 것이 가능하다. 이점은 산란 방사선(1942)의 방향이 조정될 수 있다는 것이다.
수신기 시스템(1970)은 산란 방사선(1942)을 검출한다. 일 실시예에서, 산란 방사선(1942)은 수신기 시스템(1970)에 수직으로 입사할 수 있다 (즉, 수직 입사). 검출 시스템(1970)은 산란 방사선을 검출기로 전향시킬 수 있으며 및/또는 받아들여진 방사선 또는 검출된 이미지 (예를 들어, 타겟 구조체(1936)로부터의 산란 방사선(1942))를 기반으로 측정 신호를 생성할 수 있다. 측정 신호는 받아들여진 방사선의 정보, 예를 들어 세기, 위상 등을 포함할 수 있다.
수신기 시스템(1970)은 하나 이상의 위상 어레이(1972)를 포함하는 수신기 어레이를 포함하고 있다. 위상 어레이(1972)는 광학 요소 및 도파관을 포함하고 있다. 위상 어레이(1972)는 위상 어레이(1922a 및 1922b)와 실질적으로 유사하지만 수신 모드에서 작동하고 있다. 예를 들어, 위상 어레이(1972)의 광학 요소 (예를 들어, 도 6의 광학 요소(606))는 방사선(1942)을 받아들이도록 구성된다. 광학 요소는 받아들여진 방사선을 위상 어레이의 도파관 (예를 들어, 도 6의 도파관(604))에 연결할 수 있다.
도 20은 일부 실시예에 따른 검사 시스템(2050)을 보여주고 있다. 도 20의 요소는 도 6 및 도 7 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체 (예를 들어, 도 7의 방사선 소스(708)와 유사한 것)은 도 20에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 20을 참조하는 실시예는 또한 도 6 및 도 7에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
검사 시스템(2050)은 조명 시스템(2000) 및 수신 시스템(2070)을 포함하고 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(2000)은 위상 어레이(2022a, 2022b)를 포함하고 있다. 조명 시스템(2000)은 하나 이상의 부가적인 위상 어레이(보이지 않음)를 더 포함할 수 있다. 위상 어레이(2022a, 2022b)는, 예를 들어 위상 어레이(622)(도 6)의 구조 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 어레이(2022a 및 2022b)는 방사선의 빔(2016a, 2016b)을 생성하도록 구성되어 있다. 방사선의 빔(2016a, 2016b)은 제1 파장을 가질 수 있다. 방사선의 빔(2016a, 2016b)은 타겟 구조체(2036)로 향할 수 있다. 타겟 구조체(2036)는 기판(2038) 상에 배치되어 있다. 일부 실시예에서, 위상 어레이(2022a, 2022b)는 그들이 생성하는 빔을 지향시키고 조종하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 방사선의 빔(2016a, 2016b)은 타겟 구조체(2036) 상의 위치를 조명하도록 조정될 수 있다 (예를 들어, 빔 스폿 중첩). 일부 실시예에서, 타겟 구조체(2036)는 방사선의 빔(2016)을 산란 (예를 들어, 회절)시키며, 이는 산란 방사선(2042)으로 보여진다. 일부 실시예에서, 빔을 조종하는 것은 타겟 구조체(2036) 상의 빔의 입사각이 조정되는 것을 허용한다. 입사각을 변경하기 위하여, 기판(2038)은 (조명 시스템(2000)을 향하여 또는 이로부터 떨어져) Z-방향으로 이동될 수 있으며 방사선의 빔(2016a, 2016b)은 조종되어 상이한 입사각으로 타겟 구조체(2036)를 조명한다. 따라서, 축외 각도의 연속체를 통해 입사각을 조정 (예를 들어, 0과 다른 입사각들)하는 것이 가능하다. 이점은 산란 방사선(2042)의 방향이 조정될 수 있다는 것이다.
일부 실시예에서, 수신기 시스템(2070)은 또한 위상 어레이(2048a, 2048b), 반사 요소(2052), 및 하나 이상의 검출기를 포함하고 있다. 반사 요소(2052)는 타겟 구조체(2036)로부터 산란 방사선을 받아들이도록 구성될 수 있다. 반사 요소(2052)는 반사 재료에 의해 형성된 미러일 수 있다. 예를 들어, 반사 요소(2052)는 은층, 금층, 구리층, 알루미늄층 등을 사용하여 형성될 수 있으며, 이는 본 기술 분야의 숙련된 자에 의하여 이해될 것이다. 반사 요소(2052), 조명 시스템(2044), 및 위상 어레이(2048a, 2048b)는 단일 PIC 상에 형성될 수 있다.
위상 어레이(2048a, 2048b)는 타겟 구조체(2036)에 의하여 산란 방사선을 받아들이도록 구성될 수 있다. 위상 어레이(2048a, 2048b)는 위상 어레이(2022a 및 2022b)와 실질적으로 유사할 수 있지만 수신 모드에서 작동하고 있다. 예를 들어, 위상 어레이(2048a, 2048b)의 광학 요소는 산란 방사선을 받아들이고 산란 방사선을 위상 어레이의 도파관에 연결하도록 구성되어 있다..
일부 실시예에서, 방사선의 빔(2016a, 2016b)은 산란 방사선(2042a, 2042b)을 형성하는 타겟 구조체(2036)에 의해 산란된다. 반사 요소(2050)는 산란 방사선(2042a, 2042b)을 받아들이며 산란 방사선(2042a, 2042b)을 반사 방사선(2054a, 2054b)을 형성하는 타겟 구조체(2036)를 향하여 다시 반사시킨다. 타겟 구조체(2036)에 입사하는 반사 방사선(2054a, 2054b)은 위상 어레이(2048a, 2048b)들의 각각을 향하여 산란된다. 예를 들어, 방사선(2054a)은 2개의 산란 방사선(2056a, 2056b)을 형성하는 위상 어레이(2048a)와 위상 어레이(2048b)를 향해 산란된다. 유사하게, 방사선(2052b)은 산란 방사선(2058a, 2058b)을 형성하는 위상 어레이(2048a)와 위상 어레이(2048b)를 향하여 산란된다. 즉, 위상 어레이(2048a, 2048b)들의 각각에 의해 2개의 복제 방사선이 받아들여진다. 위상 어레이(2048a, 2048b)는 하나 이상의 검출기에 연결될 수 있다. 2개의 위상 어레이(2048a, 2048b)로부터의 측정 신호는 교정을 위하여 (즉, 기준 신호를 사용함으로써) 사용되어 측정의 신뢰성을 확인할 수 있다. 예를 들어, 2개의 측정 신호 간의 차이가 이용되어 비대칭, 불균형 및 위상 어레이 각도 불일치를 모니터링할 수 있다.
도 21은 일부 실시예에 따른 검사 시스템(2150)을 보여주고 있다. 도 21의 요소는 도 6 및 도 7 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체 (예를 들어, 도 7의 방사선 소스(708)와 유사한 것)는 도 21에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 21을 참조하는 실시예는 또한 도 6 및 도 7에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 검사 시스템(2150)은 조명 시스템(2100) 및 수신기 시스템(2170)을 포함하고 있다. 조명 시스템(2100)과 수신기 시스템(2170)은 별개의 광자 집적 회로 상에 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(2100)은 방사선의 빔(2116)을 생성하도록 구성되어 있다. 조명 시스템(2100)은 방사선의 빔(2116)의 방향을 조정할 수 있다. 도 21에 도시된 방사선의 빔(2116)의 방향이 제한적이지 않다는 점이 인식되어야 한다. 방사선의 빔(2116)은 타겟 구조체(2036)로 향할 수 있다. 조명 시스템(2100)은 타겟 구조체(2036)의 법선에 대해 기울어져 있다. 다시 말해서, 검출 시스템(2128)의 평면과 조명 시스템(2100)의 평면 사이에 작은 각도(α)가 존재한다. 따라서, 방사선의 빔(2116)은 타겟 구조체(2136) 상에 각도를 이루고 입사된다 (즉, 경사 입사). 타겟 구조체(2136)는 산란 방사선(2142)을 생성하기 위해 방사선을 산란 (예를 들어, 회절)시킨다. 산란 방사선(2142)은 타겟 구조체(2136)에 대한 법선에 대해 각도를 이루고 있으며 수신기 시스템(2170)을 향해 산란된다.
조명 시스템(2100)은 하나 이상의 위상 어레이를 포함할 수 있다. 위상 어레이는 방사선의 빔(2116)의 방향을 조정하는 것을 허용한다.
수신기 시스템(2170)은 광 커플러(2160)와 같은 하나 이상의 수신 요소를 포함할 수 있다. 광 커플러(2160)는 산란 방사선(2142)을 수신기 시스템(2170)의 검출기에 연결시키도록 구성되어 있다. 광 커플러(2160)는 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 이해될 바와 같이 위상 어레이, 격자 등일 수 있다.
일 실시예에서, 수신기 시스템(2170)은 방사선을 수집하고 방사선을 검출기로 집속시키도록 구성된 섬유를 포함한다.
일 실시예에서, 검출기는 검출기들의 어레이일 수 있다. 검출기 어레이의 경우, 다수의 옵션; 다중 모드 섬유의 번들, 채널당 이산 핀 검출기, 또는 CCD 또는 CMOS(선형) 어레이가 가능하다. 다중 모드 섬유의 번들의 사용은 안정성 이유를 위하여 임의의 소산 요소(dissipating elements)가 원격으로 위치되는 것을 가능하게 한다. 이산 PIN 검출기들은 넓은 동적 범위를 제공하지만 각각은 별도의 전치 증폭기(pre-amp)를 필요로 한다. 따라서 요소의 수는 제한된다. CCD 선형 어레이는 고속으로 판독될 수 있는 많은 요소를 제공하며 또한 특히 위상-스테핑(phase- stepping) 검출이 사용된다면 관심의 대상이다.
일부 실시예에서, 검사 장치(2150)는 리소그래피 장치(100 또는 100')(도 1a 및 도 1b)의 일부로서 구현될 수 있다. 검사 장치(2150)는 레티클에 대해 기판을 정렬하기 위하여 정렬 장치로 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 검사 장치(2150)는 기판 상에서 수행되는 리소그래피 공정의 결과 (예를 들어, 오버레이 오차)를 측정하도록 구성된다. 리소그래피 공정의 결과를 측정하는 것은 리소그래피 장치 외부에서 (예를 들어, 분리된 계측 장치 또는 전용 오버레이 검사 툴에서) 수행될 수 있다.
도 22는 일부 실시예에 따른 조명 시스템(2200)의 개략도를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(2200)은 검사 장치의 일부로서, 예를 들어 검사 장치(550) 내의 조명 시스템(500)(도 5)으로서 구현될 수 있다. 도 22의 요소는 도 6 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확성을 높이기 위하여 특정 구조체는 도 22에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 22를 참조하는 실시예는 또한, 예를 들어 도 6에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(2200)은 위상 변조기(2202), 도파관(2204), 및 광학 요소(2206)를 포함하고 있다. 조명 시스템(2200)은 방사선 소스(2208) 및/또는 컨트롤러(2210)를 더 포함하고 있다. 위상 변조기(2202)는 전기 광학 변조기, 열 광학 변조기 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 변조기(2202)는 도파관(2204)을 따라 (예를 들어, 도파관을 교차하거나, 이에 인접하게) 배치되어 있다. 일부 실시예에서, 광학 요소(2206)는 도파관(2204)을 따라 위상 변조기(2202)의 하류에 배치되어 있다. 일부 실시예에서, 위상 변조기(2202), 도파관(2204), 및 광학 요소(2206)의 수는 동일하다 (예를 들어, 위상 변조기, 도파관 및 광학 요소의 세트에서 일 대 일 대 일 대응이 존재한다). 일부 실시예에서, 위상 변조기(2202), 도파관(2204), 및 광학 요소(2206)는 소위 위상 어레이 (예를 들어, 주어진 위상을 갖는 방사선을 생성하기 위한 방사선 요소의 어레이)로서 배열되어 있다.
논의의 편의를 위하여, 제1 위상 어레이(2222a)는 점선 윤곽으로 지정되어 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(2200)은 (또한 점선 윤곽으로 표시되어 있는) 제2 위상 어레이(2222b)를 포함하고 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템은 더 많은 위상 어레이를 포함하고 있다.
일부 실시예에서, 광은 2개 이상의 입력 포트(2272)를 이용하여 위상 어레이(2222a 및 2222b)에 연결된다. 예를 들어, 광은 제1 포트(2272a), 제2 포트(2272b), 및 제3 포트(2272c)를 이용하여 위상 어레이(2222a 및 2222b)에 연결될 수 있다.
일부 양태에서, 조명 시스템(2200)은 제1 커플러(2274a) 및 제2 커플러(2272b)를 더 포함하고 있다. 제1 커플러(2274a)는 제1 입력 포트(2272a) 및 제2 입력 포트(2272b)로부터의 광을 연결할 수 있다. 제2 커플러(2274b)는 제2 입력 포트(2272b) 및 제3 입력 포트(2272c)로부터의 광을 연결할 수 있다. 일부 양태에서, 제1 커플러(2274a)와 제2 커플러(2274b)는 2×2 커플러를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(2200)은 제1 스플리터 트리(splitter tree)(2276a) 및 제2 스플리터 트리(2276b)를 포함하고 있다. 일부 양태에서, 제1 스플리터 트리(2276a)는 제1 커플러(2274a)로부터 제1 위상 어레이(2222a)의 광학 요소(2206)까지 연장될 수 있다. 그리고 예를 들어, 제2 스플리터 트리(2276b)는 제2 커플러(2274b)로부터 제2 위상 어레이(2222b)의 광학 요소(2206)까지 연장될 수 있다. 일부 양태에서, 제1 스플리터 트리(2276a)와 제2 스플리터 트리(2276b)는 복수의 스플리터(2280)를 포함할 수 있다. 복수의 스플리터(2280)는 1개 내지 2개의 스플리터를 포함하고 있다. 일부 양상들에서, 위상 어레이(2222a 및 2222b)들의 각 광학 요소(2206)는 각각의 제1 스플리터 트리(2276a)와 제2 스플리터 트리(2276b)의 리프(leaf)에 위치될 수 있다.
일부 실시예에서, 도파관(2204)은 방사선을 안내하도록 구성되어 있다. 방사선은 방사선 소스(2208)에 의해 공급될 수 있으며 위상 어레이의 하나 이상의 포트에서 받아들여질 수 있다. 도파관(2204)은 방사선을 (예를 들어, 입력 포트(2272a, 2272b, 또는 2227c)로부터) 광학 요소(2206)로 안내하도록 구성될 수 있다. 광학 요소(2206)는 방사선을 방사하도록 구성될 수 있다. 광학 요소(2206)는 방사선을 방출하는 그의 기능을 나타내는 "방출기", "방출 요소" 등으로 본 명세서에서 지칭될 수 있다. 광학 요소(2206)는 도파관 격자 또는 안테나(antenna) 방출기를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 변조기(2202)는 방사선 파(radiation wave)의 위상을 조정하도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서, 방사선 파(2214)의 위상은 방사선 파(2214)가 축적되어 방사선의 빔(2216)을 형성하도록 조정된다. 예를 들어, 방사선 파(2214)는 방사선의 제1 빔(2216a) 및 방사선의 제2 빔(2216b)을 형성할 수 있다. 빔(2216a 및 2216b)의 방향은 방사선 파(2214)의 위상을 기반으로 한다. 조명 시스템(2200)의 위상 어레이는 방사선의 제1 및 제2 빔(2216a 및 2216b)을 생성할 수 있으며 또한 방사선의 제1 및 제2 빔(2216a 및 2216b)을 (예를 들어, 타겟 구조체를 향하여) 지향시킬 수 있다. 위상 변조는 방사선 파(2214)의 위상 지연을 조정하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 광은 입력 포트를 선택함으로써 위상 어레이(2222a) 및/또는 위상 어레이(2222b)로부터 방출될 수 있다. 예를 들어, 제2 입력 포트(2272b)가 사용될 때 위상 어레이(2222a) 및 위상 어레이(2222b)로부터 광이 방출될 수 있다. 제1 입력 포트(2272a)가 사용될 때 위상 어레이(2222a)로부터 광이 방출될 수 있다. 제3 입력 포트(2272c)가 사용될 때 위상 어레이(2222b)로부터 광이 방출될 수 있다. 다시 말해서, 방사선 소스(2208)가 제1 입력 포트(2272a)에 연결될 때 방사선의 제1 빔(2216a)이 형성될 수 있다. 방사선 소스(2208)가 제3 입력 포트(2272c)에 연결될 때 방사선의 제2 빔(2216b)이 형성될 수 있다. 일부 양태에서, 방사선 소스(2208)가 제2 입력 포트(2272b)에 연결될 때 방사선의 제1 빔(2216a)과 방사선의 제2 빔(2216b)은 동시에 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 입력 포트(2272a)와 제3 입력 포트(2272c)는 스폿 크기 특성화 동안 사용될 수 있다. 일부 양태에서, 제2 입력 포트(2272b)는 정렬 측정 동안 사용될 수 있다. 따라서, 정렬 마크(보이지 않으나, 도 4a의 예시적인 정렬 마크(418))는 정렬 측정을 수행하는 동안 양 광학 위상 어레이(2222a 및 2222b)에 의해 동시에 조명된다. 예를 들어, 정렬 측정은 기판 상에서 수행된 리소그래피 공정의 결과 (예를 들어, 오버레이 오차)를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 스폿 크기 특성화 동안, 제1 입력 포트(2272a) 또는 제3 입력 포트(2272c)는 도 16a 및 도 16b에 설명된 바와 같이 타겟 구조체의 외부의 구조체를 조명하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(2210)는 사용자로부터 측정 모드 (즉, 정렬 측정, 스폿 크기 특성화)의 선택을 수신하도록 구성되어 있다. 일부 양태에서, 컨트롤러(2210)는 선택을 기반으로 포트를 식별할 수 있다. 또한, 컨트롤러(2210)는 방사선 소스(2208)와 식별된 포트 간의 연결을 제어할 수 있다. 예를 들어, 정렬 측정 모드가 사용자에 의해 입력될 때 컨트롤러(2210)는 방사선 소스(2208)를 제2 입력 포트(2272b)에 연결시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 방사선 소스(2208)는 다수의 방사선 소스를 포함할 수 있다. 각 입력 포트 (예를 들어, 제1 입력 포트(2272a), 제2 입력 포트(2272b), 제3 입력 포트(2272c))는 상이한 방사선 소스에 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(2200)은 광자 집적 회로(photonic integrated circuit)(PIC)를 포함한다. 다시 말해서, 조명 시스템(2200) 및 그 내부의 구성 요소(예를 들어, 방사선 소스, 위상 변조기 등)는 PIC의 일부일 수 있다. PIC는 조명 시스템(2200)이 극도로 작게 (예를 들어, 서브-밀리미터(sub-millimeter)) 구축되는 것을 허용한다.
도 23은 일부 실시예에 따른 조명 시스템(2300)의 개략도를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(2300)은 검사 장치의 일부로서, 예를 들어 검사 장치(550) 내의 조명 시스템(500)(도 5)으로서 구현될 수 있다. 도 23의 요소는 도 22 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체는 도 23에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 23을 참조하는 실시예는 또한, 예를 들어 도 22에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다. 예를 들어, 조명 시스템(2300)은 방사선 소스 및 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(2300)은 위상 변조기(2302), 도파관(2304), 및 광학 요소(2306)를 포함하고 있다. 위상 변조기(2302)는 전기-광학 변조기, 열-광학 변조기 등을 포함할 수 있다. 방사선 소스 (보이지 않음)로부터의 방사선은 입력 포트(2372)를 통해 위상 어레이(2322a, 2322b)에 연결될 수 있다. 위상 어레이(2322a 및 2322b)는, 예를 들어 위상 어레이(622)(도 6)의 구조 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 변조기(2302)는 도파관(2304)을 따라 (예를 들어, 도파관을 교차하거나, 이에 인접하게) 배치되어 있다. 일부 실시예에서, 광학 요소(2306)는 도파관(2304)을 따라 위상 변조기(2302)의 하류에 배치되어 있다.
일부 실시예에서, 방사선 파(보이지 않음)의 위상은 방사선 파가 축적되어 방사선의 빔(2316)을 형성하도록 조정된다. 예를 들어, 방사선 파는 방사선의 제1 빔(2316a) 및 방사선의 제2 빔(2316b)을 형성할 수 있다. 빔(2316a 및 2316b)의 방향은 방사선 파의 위상을 기반으로 한다.
일부 실시예에서, 위상 변조는 방사선 파의 위상 지연을 스태거링(staggering)하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 위상 오프셋이 각 방출기 (즉, 광학 요소(2306))에 적용되어 방출된 빔을 조종할 수 있다. 일부 양태에서, 방사선의 빔(2316a, 2316b)은 2개의 방향(θ 및 φ)으로 조종될 수 있다. 일부 실시예에서, 컨트롤러(도 23에 보이지 않으며, 예를 들어 도 6의 컨트롤러(610))는 방사선의 빔(2316)의 방향을 제어하기 위해 위상 변조기(2302)를 제어하도록 구성된다. 일부 양태에서, 위상 변조기(2302)는 다수의 통과 위상 시프터를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러는 방사선의 빔(2316)의 방향을 제어하여 기판 (예를 들어, 도 5의 기판(538))을 스캔할 수 있다. 따라서, 일부 양태에서, 기판은 검사 장치에 대해 고정될 수 있다. 방출된 빔을 수평 또는 수직 방향으로 조종함으로써 타겟 구조체는 스캔될 수 있다.
도 24는 일부 실시예에 따른 조명 시스템(2400)의 개략도를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(2400)은 검사 장치의 일부로서, 예를 들어 검사 장치(550) 내의 조명 시스템(500)(도 5)으로서 구현될 수 있다. 도 24의 요소는 도 22 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체는 도 24에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 24를 참조하는 실시예는 또한, 예를 들어 도 22에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
조명 시스템(2400)은 제1 위상 어레이(2422a) 및 제2 위상 어레이(2422b)를 포함할 수 있다. 위상 어레이(2422a 및 2422b)는, 예를 들어 위상 어레이(622)(도 6)의 구조 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(2400)은 제1 입력 포트(2472a), 제2 입력 포트(2472b), 및 제3 입력 포트(2472c)를 포함할 수 있다. 제1 입력 포트(2472a)는 방사선 소스 (예를 들어, 도 6의 방사선 소스(608))로부터의 방사선을 제1 위상 어레이(2422a)에 연결할 수 있다. 제2 입력 포트(2472b)는 광을 제1 위상 어레이(2422a)와 제2 위상 어레이(2422b)에 동시에 연결할 수 있다. 제3 입력 포트(2472c)는 광을 제2 위상 어레이(2422b)에 연결할 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(2400)은 컨트롤러 (예를 들어, 도 22의 2210)를 더 포함하고 있다. 컨트롤러는 광학 요소들의 각각에 진폭 가중을 적용하도록 구성될 수 있다. 따라서 컨트롤러는 각 요소의 진폭 가중치를 변화시킬 수 있다. 컨트롤러는 광학 요소에 연결된 감쇠기(2482)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 감쇠기(2482)는 위상 변조기(2402)에 연결 (즉, 위상 변조기(2402)로부터 하류에 위치)될 수 있다. (감쇠기(2482)를 통한) 진폭 가중은 방사선의 빔을 수정하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 진폭 가중은 송신 및/또는 수신기 모드에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 감쇠기(2482)는 도 21의 수신기 시스템(2170)에 포함될 수 있다. 따라서 진폭 가중은 수신기 어레이에 적용될 수 있다. 일부 양태에서, 수신기 어레이는 위상 어레이, 예를 들어 제1 위상 어레이(2422a)와 실질적으로 유사할 수 있지만, 수신기 모드에서 작동한다.
도 25는 일부 실시예에 따른 조명 시스템(2500)의 개략도를 보여주고 있다. 일부 실시예에서, 조명 시스템(2500)은 검사 장치의 일부로서, 예를 들어 검사 장치(550) 내의 조명 시스템(500)(도 5)으로서 구현될 수 있다. 도 25의 요소는 도 22 내의 유사하게 도면 번호가 부여된 요소 (예를 들어, 2개의 가장 우측의 숫자를 공유하는 요소)와 유사한 구조 및 기능을 가질 수 있다. 명확함을 높이기 위하여 특정 구조체는 도 25에서 생략되었다는 점이 인식되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 도 25를 참조하는 실시예는 또한, 예를 들어 도 22에서 보여지는 요소와 유사한 요소를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.
조명 시스템(2500)은 제1 위상 어레이(2522a) 및 제2 위상 어레이(2522b)를 포함할 수 있다. 위상 어레이(2522a 및 2522b)는, 예를 들어 위상 어레이(622)(도 6)의 구조 및 기능과 실질적으로 유사할 수 있는 구조 및 기능을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 조명 시스템(2500)은 제1 입력 포트(2572a), 제2 입력 포트(2572b), 제3 입력 포트(2572c), 도파관(2504), 및 광학 요소(2506)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 금속 요소(2578) (즉, 전도성 요소)는 광학 요소(2506)들 사이에 위치되어 인접한 광학 요소(2506)들 간의 커플링(예를 들어, 상호 커플링)을 감소시킬 수 있다. 일부 양태에서, 본 명세서에서 설명된 접근 방식은 조명 시스템(2500)의 성능을 개선할 수 있다. 일부 양태에서, 금속 요소(2578)는 도파관(2504)들 사이에 개재될 수 있다. 일부 양태에서, 금속 요소(2578)는 구리 또는 다른 전도성 재료로 형성될 수 있다. 일부 양태에서, 금속 요소(2578)는 광학 요소(2506)와 대략 동일 평면에 있다. 일부 실시예에서, 금속 요소(2578)는 광학 요소(2506)와 대응 인접 광학 요소(2506) 사이의 거리를 양분할 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 요소(2578)는 도파관(2504)에 평행할 수 있으며 도파관(2504)과 동일 평면에 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 금속 요소(2578)는 광자 집적 회로(PIC) 상에 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 금속 요소(2578)는 수신기 시스템, 예를 들어 도 21의 수신기 시스템(2170)에 삽입될 수 있다. 일부 양태에서, 금속 요소들은 광학 요소와 수신기 어레이의 도파관 사이에 개재될 수 있다. 일부 양상들에서, 수신기 어레이는 위상 어레이, 예를 들어 위상 어레이(2522a)와 실질적으로 유사하지만 수신 모드에서 작동하고 있다.
실시예는 다음의 조항을 이용하여 더 설명될 것이다:
1. 시스템은,
방사선 소스;
방사선의 빔을 생성하도록 그리고 빔을 기판 상의 타겟 구조체를 향하여 지향시키도록 구성된 위상 어레이 -위상 어레이는;
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소,
방사선 소스로부터의 방사선을 광학 요소로 안내하도록 구성된 도파
관, 및
방사선 파가 축적되어 빔을 형성하도록 방사선 파의 위상을 조정하도
록 구성된 위상 변조기를 포함함-; 및
타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이도록 그리고 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다..
2. 조항 1의 시스템에서, 빔의 방향은 위상을 기반으로 한다.
3. 조항 2의 시스템은 빔의 방향을 제어하기 위해 위상 변조기를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함한다.
4. 조항 1의 시스템에서, 위상 어레이는 요소를 이동시키지 않고 빔의 방향을 조정하도록 구성된다.
5. 조항 1의 시스템에서, 위상 어레이는 광자 집적 회로를 더 포함한다.
6. 조항 1의 시스템에서, 위상 변조기의 각각은 전기 광학 변조기를 포함한다.
7. 조항 1의 시스템은 타겟 구조체에 의하여 산란된 방사선을 검출기 상으로 집속시키도록 구성된 렌즈를 더 포함한다.
8. 조항 1의 시스템에서, 방사선 소스는 광대역 파장 또는 2개 이상의 협대역 파장을 생성하도록 구성된다.
9. 조항 8의 시스템에서,
방사선 소스는 소스 요소들을 포함하며; 그리고
소스 요소들의 각각은 광대역 파장 또는 2개 이상의 협대역 파장의 서브세트를 생성하도록 구성된다.
10. 조항 1의 시스템은 위상 어레이에 들어가도록 방사선 소스로부터 하나 이상의 파장을 선택하도록 구성된 스펙트럼 필터를 더 포함하며, 빔은 파장은 갖는다.
11. 조항 1의 시스템은 위상 어레이에 들어가기 위해 방사선 소스로부터 파장의 시퀀스를 선택하도록 구성된 타임 멀티플렉서를 더 포함하며, 빔은 한 번에 한 파장씩 파장의 시퀀스를 갖는다..
12. 조항 1의 시스템은 위상 어레이에 들어가기 위해 방사선 소스로부터의 파장의 선택으로 인한 빔의 방향적 시프트를 보상하도록 구성된 위상 시프터를 더 포함한다.
13. 조항 1의 시스템에서, 위상 어레이는 방사선 파의 진폭을 조정하도록 추가로 구성되며; 빔은 진폭 및 위상을 기반으로 하는 빔 프로파일을 포함한다.
14. 조항 13의 시스템에서, 빔 프로파일은 실질적으로 편평한 세기 분포를 포함한다.
15. 조항 13의 시스템에서, 편평한 세기 분포의 반치전폭은 약 2미크론 미만이다.
16. 조항 12의 시스템에서, 빔 프로파일의 반치전폭은 약 500㎚ 미만이다.
17. 조항 1의 시스템에서, 시스템은 대략 100㎟, 50㎟, 25㎟, 또는 16㎟ 미만의 풋프린트 면적을 갖는다.
18. 조항 1의 시스템에서, 검출기는 이미지 캡처 디바이스를 포함한다.
19. 조항 1의 시스템에서, 시스템은 타겟 구조체 근처의 구조체를 선택적으로 조명하도록 그리고 조명으로 인해 검출기에 의해 검출된 방사선을 이용하여 받아들여진 방사선의 간섭을 감소시키도록 구성된다.
20. 조항 1의 시스템에서, 시스템은 측정 신호를 기반으로 타겟 구조체의 오버레이 오차와 임계 치수 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된다.
21. 조항 1의 시스템은 방사선의 또 다른 빔을 생성하도록 그리고 빔을 타겟 구조체를 향하여 지향시키도록 구성된 또 다른 위상 어레이를 더 포함한다.
22. 조항 21의 시스템은,
위상 어레이에 들어가기 위해 방사선 소스로부터 제1 파장을 선택하도록 구성된 제1 스펙트럼 필터 -빔은 제1 파장을 가짐-; 및
다른 위상 어레이에 들어가기 위해 방사선 소스로부터 제2 파장을 선택하도록 구성된 제2 스펙트럼 필터 -또 다른 빔은 제2 파장을 가짐-을 더 포함한다.
23. 조항 21의 시스템에서, 빔과 또 다른 빔은 실질적으로 유사한 파장을 갖는다.
24. 조항 21의 시스템에서, 빔과 또 다른 빔은 타겟 구조체에서 중첩되도록 그리고 프린지 패턴을 갖는 빔 프로파일을 형성하도록 지향된다.
25. 조항 24의 시스템에서, 프린지 패턴의 피치는 위상 어레이와 또 다른 위상 어레이에 의해 방사되는 방사선 파의 위상의 선택 및 빔과 또 다른 빔의 파장의 선택을 기반으로 조정 가능하다.
26 조항 24의 시스템은, 선택에 따라 프린지 패턴의 피치를 설정하기 위하여, 사용자로부터 프린지 패턴의 피치와 파장 중 적어도 하나의 선택을 포함하는 입력을 받아들이도록, 그리고 입력을 기반으로 제1 및 제2 위상 어레이의 위상에 대한 조정을 결정하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함한다.
27. 조항 24의 시스템에서, 측정 신호는 또한 프린지 패턴으로 인한 산란 방사선을 기반으로 하며, 시스템은 타겟 구조체를 가로질러 프린지 패턴을 스캔하도록 그리고 측정 신호를 기반으로 타겟 구조체의 위치를 결정하도록 구성된다.
28. 리소그래피 장치는,
패터닝 디바이스의 패턴을 조명하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 지지하도록 구성된 기판 테이블;
패턴의 이미지를 기판 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
계측 시스템을 포함하며,
계측 시스템은,
방사선 소스;
방사선의 빔을 생성하도록 그리고 빔을 기판 상의 타겟 구조체를 향하
여 지향시키도록 구성된 위상 어레이;
- 위상 어레이는;
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소,
방사선 소스로부터의 방사선을 광학 요소로 안내하도록 구성된
도파관, 및
방사선 파가 축적되어 빔을 형성하도록 방사선 파의 위상을 조
정하도록 구성된 위상 변조기를 포함함-; 및
타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이도록 그리고 받아들여진
방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다.
29. 조명 시스템은;
방사선의 제1 및 제2 빔을 각각 생성하도록 구성된 제1 및 제2 위상 어레이를 포함하며, 제1 및 제2 위상 어레이의 각각은:
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소;
소스 방사선을 광학 요소로 안내하도록 구성된 도파관; 및
방사선 파의 위상을 조정하도록 구성된 위상 변조기를 포함하고,
여기서 제1 및 제2 위상 어레이로부터의 방사선 파의 위상은 제1 및 제2 위상 어레이로부터의 방사선 파들이 각각 축적되어 제1 및 제2 빔을 형성하도록 조정되며, 그리고,
제1 및 제2 빔은 중첩 및 간섭하도록 지향되어 프린지 패턴을 갖는 빔 프로파일을 형성한다.
30. 조항 29의 조명 시스템에서, 제1 및 제2 빔의 방향들은 각각 제1 및 제2 위상 어레이의 위상을 기반으로 한다.
31. 조항 29의 조명 시스템에서, 조명 시스템은 프린지 패턴의 특성을 조정하기 위해 제1 및 제2 빔 중 적어도 하나의 특성을 조정하도록 구성된다.
32. 조항 31의 조명 시스템에서, 프린지 패턴은 특성은 피치이다.
33. 조항 31의 조명 시스템에서, 제1 및 제2 빔 중 적어도 하나의 특성은 각각 제1 및 제2 위상 어레이로부터의 방사선 파들의 위상 지연을 포함한다.
34. 조항 31의 조명 시스템에서, 제1 및 제2 빔 중 적어도 하나의 특성은 파장이다.
35. 조항 29의 조명 시스템에서, 프린지 패턴의 피치는 위상 어레이와 또 다른 위상 어레이에 의해 방사되는 방사선 파의 위상의 선택 및 빔과 또 다른 빔의 파장의 선택을 기반으로 조정 가능하다.
36. 조항 29의 조명 시스템은, 선택에 따라 프린지 패턴의 피치를 설정하기 위하여, 사용자로부터 프린지 패턴의 피치와 파장 중 적어도 하나의 선택을 포함하는 입력을 받아들이도록, 그리고 입력을 기반으로 제1 및 제2 위상 어레이의 위상에 대한 조정을 결정하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함한다.
37. 조항 29의 조명 시스템은 제1 및 제2 위상 어레이에서 받아들여진 소스 방사선을 생성하도록 구성된 방사선 소스를 더 포함한다.
38. 조항 37의 조명 시스템에서, 방사선 소스는 광대역 파장 또는 2개 이상의 협대역 파장을 생성하도록 추가로 구성된다.
39. 조항 38의 조명 시스템에서,
방사선 소스는 소스 요소들을 포함하며; 그리고
소스 요소들의 각각은 광대역 파장 또는 2개 이상의 협대역 파장의 서브세트를 생성하도록 구성된다.
40. 조항 37의 조명 시스템은,
제1 위상 어레이에 들어가기 위해 방사선 소스로부터 제1 파장을 선택하도록 구성된 제1 스펙트럼 필터 -제1 빔은 제1 파장을 가짐-; 및
제2 위상 어레이에 들어가기 위해 방사선 소스로부터 제2 파장을 선택하도록 구성된 제2 스펙트럼 필터 -제2 빔은 제2 파장을 가짐-을 더 포함한다.
41. 리소그래피 장치는,
패터닝 디바이스의 패턴을 조명하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 지지하도록 구성된 기판 테이블;
패턴의 이미지를 기판 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
계측 시스템을 포함하며,
계측 시스템은,
방사선의 제1 및 제2 빔을 각각 생성하도록 그리고 제1 및 제2 빔을
각각 기판 상의 타겟 구조체를 향하여 지향시키도록 구성된 제1 및 제2 위상
어레이 - 제1 및 제2 위상 어레이의 각각은:
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소;
소스 방사선을 광학 요소로 안내하도록 구성된 도파관; 및
방사선 파의 위상을 조정하도록 구성된 위상 변조기를 포함하고,
여기서 제1 및 제2 위상 어레이로부터의 방사선 파의 위상은 제
1 및 제2 위상 어레이로부터의 방사선 파들이 각각 축적되어 제1 및
제2 빔을 형성하도록 조정되며, 그리고,
제1 및 제2 빔은 타겟 구조체에서 중첩되도록 지향되어 프린지
패턴을 갖는 빔 프로파일을 형성함-; 및
타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이도록 그리고 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다.
42. 본 방법은,
위상 어레이를 이용하여 방사선의 빔을 생성하는 것;
- 방사선의 빔을 생성하는 것은,
소스 방사선을 생성하는 것;
도파관을 이용하여 소스 방사선을 광학 요소로 안내하는 것;
광학 요소를 이용하여 방사선 파를 방사하는 것; 및
방사선 파가 축적되어 빔을 형성하도록 위상 변조기를 이용하여 방사
선 파의 위상을 설정하는 것을 포함함-;
빔을 기판 상의 타겟 구조체를 향하여 지향시키는 것 - 빔의 방향은 위상을 기반으로 함-;
검출기에서, 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이는 것; 및
받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하는 것을 포함한다.
43. 본 시스템은,
방사선 소스;
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소, 방사선을 방사선 소스로부터 광학 요소로 안내하도록 구성된 도파관, 및 방사선 파의 위상을 조정하도록 구성된 위상 변조기를 포함하는 제1 및 제2 위상 어레이 -제1 및 제2 위상 어레이는 조정하는 것을 기반으로 프린지 패턴을 갖는 조명 프로파일을 형성하기 위해 타겟 구조체를 향하여 지향되는 방사선의 제1 빔 및/또는 제2 빔을 각각 형성하도록 구성됨-; 및
타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이도록 구성된 수신기; 및
받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다.
44. 조항 43의 시스템에서, 수신기 어레이는:
받아들여진 방사선을 검출기로 안내하도록 구성된 도파관; 및
받아들여진 방사선을 도파관에 연결하도록 구성된 광학 요소를 포함한다.
45. 조항 43의 시스템에서, 수신기 어레이는 제1 위상 어레이와 제2 위상 어레이 사이에 배치된다.
46. 조항 43의 시스템은 제2 수신기 어레이를 더 포함한다.
47. 조항 46의 시스템에서, 수신기 어레이는 제1 위상 어레이에 인접하게 배치되며 제2 수신기 어레이는 제2 위상 어레이에 인접하게 배치된다.
48. 조항 46의 시스템에서, 수신기 어레이는 반사 요소를 통해 산란 방사선을 받아들인다.
49. 조항 48의 시스템에서, 반사 요소는 은, 금, 알루미늄 또는 구리로 만든 미러이다.
50. 조항 49의 시스템에서, 반사 요소는 산란 방사선을 타겟 구조로 다시 반사시킨다.
51. 조항 50의 시스템에서, 수신기 어레이와 제2 수신기 어레이 모두는 산란 방사선을 받아들인다.
52. 조항 43의 시스템에서, 제1 및 제2 위상 어레이는 광자 집적 회로의 일부이며, 수신기 어레이는 집적 회로의 일부 또는 별개의 광자 집적 회로이다.
53. 조항 52의 시스템에서, 광자 집적 회로 그리고 별개의 광자 집적 회로는 타겟 구조체의 수직에 대해 기울어져 있다.
54. 리소그래피 장치는,
패터닝 디바이스의 패턴을 조명하도록 구성된 조명 시스템;
패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
기판을 지지하도록 구성된 기판 테이블;
패턴의 이미지를 기판 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
계측 시스템을 포함하며,
계측 시스템은:
방사선의 제1 및 제2 빔을 각각 생성하도록 그리고 제1 빔과 제2 빔을
기판 상의 타겟 구조체를 향하여 각각 지향시키도록 구성된 제1 및 제2 위상
어레이 -제1 및 제2 위상 어레이의 각각은:
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소;
소스 방사선을 광학 요소로 안내하도록 구성된 도파관, 및
방사선 파의 위상을 조정하도록 구성된 위상 변조기를 포함하
며;
여기서 제1 및 제2 위상 어레이로부터의 방사선 파의 위상은 제
1 및 제2 위상 어레이로부터의 방사선 파들이 각각 축적되어 제1 및
제2 빔을 형성하도록 조정되며, 그리고,
제1 및 제2 빔은 타겟 구조체에서 중첩하도록 지향되어 프린지
패턴을 갖는 빔 프로파일을 형성함;-
타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이도록 구성된 수신기; 및
받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다.
55. 본 방법은,
위상 어레이를 이용하여 방사선의 빔을 생성하는 것;
-
방사선의 빔을 생성하는 것은,
소스 방사선을 생성하는 것;
도파관을 이용하여 소스 방사선을 광학 요소로 안내하는 것;
광학 요소를 이용하여 방사선 파를 방사하는 것; 및
방사선 파가 축적되어 빔을 형성하도록 위상 변조기를 이용하여 방사
선 파의 위상을 설정하는 것을 포함함-;
빔을 기판 상의 타겟 구조체를 향하여 지향시키는 것 - 빔의 방향은 위상을 기반으로 함-;
수신기 어레이에서, 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이는 것; 및
검출기에서, 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하는 것을 포함한다.
56. 조항 55의 방법은
타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 제2 수신기 어레이에서 받아들이는 것;
제2 수신기 어레이에서의 받아들여진 방사선을 기반으로 제2 측정 신호를 생성하는 것; 및
측정 신호 및 제2 측정 신호를 분석하여 신뢰도 측정을 수행하는 것을 더 포함한다.
57. 본 시스템은,
방사선 소스;
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소, 복수의 포트, 방사선을 복수의 포트 중 한 포트로부터 광학 요소로 안내하도록 구성된 도파관, 및 방사선 파의 위상을 조정하도록 구성된 위상 변조기를 포함하는 제1 및 제2 위상 어레이 -제1 및 제2 위상 어레이 중 하나 또는 모두는 방사선 소스에 연결된 포트를 기반으로 타겟 구조체를 향하여 지향되는 방사선의 제1 빔 및/또는 제2 빔을 각각 형성하도록 구성됨-; 및
타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이도록 그리고 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다.
58. 조항 57의 시스템에서, 복수의 포트는:
제1 위상 어레이에 연결된 제1 입력 포트;
제1 및 제2 위상 어레이에 연결된 제2 입력 포트; 및
제2 위상 어레이에 연결된 제3 입력 포트를 포함한다.
59. 조항 58의 시스템에서, 제1 빔은 방사선 소스가 제1 입력 포트에 연결될 때 형성되고, 제2 빔은 방사선 소스가 제3 입력 포트에 연결될 때 형성되며, 그리고 제1 빔과 제2 빔은 방사선 소스가 제2 입력 포트에 연결될 때 동시에 형성된다.
60. 조항 58의 시스템에서, 방사선 소스는 정렬 측정 동안 제2 입력 포트에 연결된다.
61. 조항 58의 시스템에서, 방사선 소스는 각각의 제1 또는 제2 빔의 스폿 크기 특성화 동안 제1 입력 포트 또는 제3 입력 포트에 연결된다.
62. 조항 57의 시스템은,
제1 커플러로부터 제1 위상 어레이의 광학 요소로 연장되는 제1 트리; 및
제2 커플러로부터 제2 위상 어레이의 광학 요소로 연장되는 제2 트리를 더 포함하며, ,
광학 요소들의 각 광학 요소는 제1 트리 또는 제2 트리의 리프(leaf)에 위치된다.
63. 조항 62의 시스템에서,
제1 커플러는 제1 입력 포트와 제2 입력 포트를 제1 트리에 연결하는 2×2 커플러를 포함하며; 그리고
제2 커플러는 제2 입력 포트와 제3 입력 포트를 제2 트리에 연결하는 2×2 커플러를 포함한다.
64. 조항 62의 시스템에서, 제1 및 제2 트리는 복수의 스플리터를 포함한다.
65. 조항 57의 시스템에서, 제1 빔과 제2 빔은 동일한 방향을 갖는다.
66. 조항 57의 시스템은 파장들 사이에 개재된 하나 이상의 금속 요소를 더 포함한다.
67. 조항 57의 시스템은 사용자로부터 측정 모드의 선택의 입력을 수신하도록, 선택에 따라 복수의 포트에서 포트를 식별하도록, 그리고 방사선 소스와 식별된 포트 간의 연결을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함한다.
68. 본 시스템은,
방사선 소스;
방사선의 빔을 생성하도록 그리고 빔을 기판 상의 타겟 구조체를 향하여 지향시키도록 구성된 위상 어레이,
- 위상 어레이는,
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소,
방사선을 방사선 소스로부터 광학 요소로 안내하도록 구성된 도파관, 및
방사선 파가 축적되어 빔을 형성하도록 방사선 파의 위상을 조정하도록 구성된 위상 변조기를 포함함-; 및
타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이도록 그리고 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기; 및
빔의 방향을 제어하기 위해 각각의 광학 요소의 위상 오프셋을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다.
69. 조항 68의 시스템에서, 컨트롤러는 기판을 스캔하기 위해 빔의 방향을 제어하도록 추가로 구성된다.
70. 조항 69의 시스템에서, 빔은 요소를 이동시키지 않고 기판을 스캔하도록 구성된다..
71. 조항 68의 시스템에서, 위상 어레이는 방사선 소스에서 광학 요소까지의 스플리터 트리를 포함한다.
72. 조항 68의 시스템은 도파관들 사이에 개재된 하나 이상의 금속 요소를 더 포함한다.
73. 조항 68의 시스템에서, 컨트롤러는 광학 요소들의 각 광학 요소에 진폭 가중을 적용하도록 추가로 구성된다.
74. 시스템은 위상 어레이를 포함하며,
위상 어레이는;
방사선 파를 방사 또는 검출하도록 구성된 광학 요소;
방사선을 방사선 소스로부터 광학 요소로 또는 광학 요소로부터 검출기로 안내하도록 구성된 도파관;
방사선 파의 위상을 조절하도록 구성된 위상 변조기; 및
도파관들 사이에 개재되며 광학 요소들 간의 커플링을 감소시키도록 구성된 하나 이상의 금속 요소를 포함한다.
75. 조항 74의 시스템에서, 위상 어레이는 광자 집적 회로를 더 포함한다.
76. 조항 75의 시스템에서, 하나 이상의 금속 요소는 광자 집적 회로에 형성된다.
본 명세서에서는IC의 제조에서 리소그래피 장치의 사용에 대해 구체적인 참조가 이루어질 수 있지만, 본 명세서 내에 설명된 리소그래피 장치는, 통합 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 플랫-패널 디스플레이, LCD, 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 다른 적용을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 숙련된 자는 이러한 대안적 적용의 맥락에서 이 명세서 내의 용어 "웨이퍼" 또는 "다이"의 임의의 사용은 보다 일반적인 용어 "기판" 또는 "타겟 부분"과 각각 동의어로서 간주될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 본 명세서에 언급된 기판은, 예를 들어 트랙 유닛 (전형적으로 기판에 레지스트의 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 유닛 및/또는 검사 유닛에서 노광 전 또는 노광 후에 처리될 수 있다. 적용 가능한 경우, 본 명세서 내의 본 발명은 이러한 그리고 다른 기판 처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으며, 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어 기판은 또한 이미 다수의 처리된 층을 포함하는 기판을 지칭할 수 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예의 사용에 대해 위에서 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 발명은 다른 적용, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며 또한 문맥이 허용하는 경우에 광학 리소그래피에 제한되지 않는다는 점이 인식될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피는 기판 상에 생성되는 패턴을 규정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급되는 레지스트의 층으로 가압될 수 있으며, 그 때문에 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용함으로써 레지스트는 경화된다. 레지스트가 경화된 후 패터닝 디바이스는 레지스트에 패턴을 남기고 레지스트 밖으로 이동된다.
본 명세서 내의 어구 또는 전문 용어는 설명의 목적을 위한 것이지 제한의 목적이 아니라는 점이 이해되어야 하며, 따라서 본 명세서 내의 전문 용어 또는 어구는 본 명세서 내의 교시를 고려하여 관련 기술(들)의 숙련된 자에 의하여 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "기판"은 재료 층이 추가되는 재료를 설명한다. 일부 실시예에서, 기판 자체가 패터닝될 수 있으며, 그의 최상부에 추가된 재료 또한 패터닝될 수 있거나 패터닝되지 않고 남아있을 수 있다.
이 명세서에서 IC의 제조에서 본 발명에 따른 장치 및/또는 시스템의 사용에 대해 구체적인 참조가 이루어질 수 있지만, 이러한 장치 및/또는 시스템은 많은 다른 가능한 적용을 갖고 있다는 점이 명백히 이해되어야 한다. 예를 들어, 이는 통합 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, LCD 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조에 사용될 수 있다. 숙련된 기술자는 이러한 대안적 적용의 맥락에서 이 명세서 내의 용어 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"의 임의의 사용은 보다 일반적인 용어 "마스크", "기판" 및 "타겟 부분"으로 각각 대체되는 것으로 간주되어야 한다는 점을 인식할 것이다.
본 발명의 특정 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 점이 인식될 것이다. 본 설명은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다
요약 및 초록 부분이 아닌, 상세한 설명 부분은 청구범위를 해석하기 위한 것이라는 점이 인식되어야 한다. 요약 및 초록 부분은 발명자(들)에 의해 고려된 바와 같이 본 발명의 모든 예시적인 실시예가 아닌 하나 이상을 제시할 수 있으며, 따라서 본 발명 및 첨부된 청구 범위를 어떤 식으로든 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명이 특정 기능들 및 그들의 관계의 구현을 예시하는 기능적인 구성 요소의 도움으로 위에서 설명되었다. 이 기능적 구성 요소들의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 임의로 규정되었다. 지정된 기능들 및 그들의 관계가 적절하게 수행되는 한 대체 경계가 규정될 수 있다.
특정 실시예의 전술한 설명은 다른 사람이 본 분야의 기술 내에서 지식을 적용함으로써 과도한 실험없이 본 발명의 전반적인 개념을 벗어남이 없이 특정 실시예와 같은 다양한 적용에 대해 쉽게 수정 및/또는 조정할 수 있도록 본 발명의 전반적인 특성을 완전히 드러낼 것이다. 따라서, 이러한 조정 및 수정은 본 명세서에 제시된 교시 및 지침을 기반으로, 개시된 실시예의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다.
본 발명의 폭 및 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예 중 임의의 것에 의하여 제한되어서는 안되며, 다음의 청구범위 그리고 그의 균등물에 따라서만 규정되어야 한다.
Claims (20)
- 시스템에 있어서,
방사선 소스;
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소, 복수의 포트, 방사선을 복수의 포트 중 한 포트로부터 상기 광학 요소로 안내하도록 구성된 도파관, 및 방사선 파의 위상을 조정하도록 구성된 위상 변조기를 포함하는 제1 및 제2 위상 어레이 -상기 제1 및 제2 위상 어레이 중 하나 또는 모두는 상기 방사선 소스에 연결된 상기 포트를 기반으로 타겟 구조체를 향하여 지향되는 방사선의 제1 빔 및/또는 제2 빔을 각각 형성하도록 구성됨-; 및
상기 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이도록 그리고 상기 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기를 포함하는 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 포트는:
상기 제1 위상 어레이에 연결된 제1 입력 포트;
상기 제1 및 제2 위상 어레이에 연결된 제2 입력 포트; 및
상기 제2 위상 어레이에 연결된 제3 입력 포트를 포함하는 시스템. - 제2항에 있어서, 상기 방사선 소스가 상기 제1 입력 포트에 연결될 때 상기 제1 빔이 형성되고, 상기 방사선 소스가 상기 제3 입력 포트에 연결될 때 상기 제2 빔이 형성되며, 그리고 상기 방사선 소스가 상기 제2 입력 포트에 연결될 때 상기 제1 빔과 상기 제2 빔이 동시에 형성되는 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 방사선 소스는 정렬 측정 동안에 상기 제2 입력 포트에 연결된 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 각각의 제1 또는 제2 빔의 스폿 크기 특성화 동안에 상기 방사선 소스는 상기 제1 입력 포트 또는 상기 제3 입력 포트에 연결되는 시스템.
- 제1항에 있어서,
제1 커플러로부터 상기 제1 위상 어레이의 상기 광학 요소로 연장되는 제1 트리; 및
제2 커플러로부터 상기 제2 위상 어레이의 상기 광학 요소로 연장되는 제2 트리를 더 포함하며,
상기 광학 요소들의 각 광학 요소는 상기 제1 트리 또는 상기 제2 트리의 리프(leaf)에 위치된 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 제1 커플러는 제1 입력 포트와 제2 입력 포트를 상기 제1 트리에 연결하는 2×2 커플러를 포함하며; 그리고
상기 제2 커플러는 제2 입력 포트와 제3 입력 포트를 상기 제2 트리에 연결하는 2×2 커플러를 포함하는 시스템. - 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 트리는 복수의 스플리터를 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 빔과 상기 제2 빔은 동일한 방향을 갖는 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 도파관들 사이에 개재된 하나 이상의 금속 요소를 더 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 사용자로부터 측정 모드의 선택의 입력을 수신하도록, 선택에 따라 상기 복수의 포트에서 포트를 식별하도록, 그리고 상기 방사선 소스와 상기 식별된 포트 간의 연결을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 시스템.
- 시스템에 있어서,
방사선 소스;
방사선의 빔을 생성하도록 그리고 상기 빔을 기판 상의 타겟 구조체를 향하여 지향시키도록 구성된 위상 어레이,
- 상기 위상 어레이는,
방사선 파를 방사하도록 구성된 광학 요소,
방사선을 상기 방사선 소스로부터 상기 광학 요소로 안내하도록 구성 된 도파관, 및
방사선 파가 축적되어 빔을 형성하도록 방사선 파의 위상을 조정하도 록 구성된 위상 변조기를 포함함-; 및
상기 타겟 구조체에 의해 산란된 방사선을 받아들이도록 그리고 받아들여진 방사선을 기반으로 측정 신호를 생성하도록 구성된 검출기; 및
빔의 방향을 제어하기 위해 각각의 광학 요소의 위상 오프셋을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는 시스템. - 제12항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 기판을 스캔하기 위해 빔의 방향을 제어하도록 추가로 구성된 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 빔은 요소를 이동시키지 않고 상기 기판을 스캔하도록 구성된 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 위상 어레이는 상기 방사선 소스에서 상기 광학 요소까지의 스플리터 트리를 포함하는 시스템.
- 제12항에 있어서, 도파관들 사이에 개재된 하나 이상의 금속 요소를 더 포함하는 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 광학 요소들의 각 광학 요소에 진폭 가중을 적용하도록 추가로 구성된 시스템.
- 위상 어레이를 포함하는 시스템으로서,
상기 위상 어레이는;
방사선 파를 방사 또는 검출하도록 구성된 광학 요소;
방사선을 방사선 소스로부터 상기 광학 요소로 또는 상기 광학 요소로부터 검출기로 안내하도록 구성된 도파관;
방사선 파의 위상을 조절하도록 구성된 위상 변조기; 및
도파관들 사이에 개재되며 광학 요소들 간의 커플링을 감소시키도록 구성된 하나 이상의 금속 요소를 포함하는 시스템. - 제18항에 있어서, 상기 위상 어레이는 광자 집적 회로를 더 포함하는 시스템.
- 제19항에 있어서, 상기 하나 이상의 금속 요소는 상기 광자 집적 회로에 형성된 시스템.
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