KR20220124227A - 정렬 마크 감지 장치 - Google Patents

Abstract

다수의 정렬 마크를 감지하는 장치 및 방법이 개시되며, 본 장치 및 방법에서 검출기의 광학 축은 다수의 축으로 분할되며, 이들의 각각은 본질적으로 별개의 정렬 마크를 동시에 검출하여 신호를 생성할 수 있으며, 이 신호는 다중화될 수 있고 또한 단일 검출기 또는 다수의 검출기에 제공될 수 있으며, 따라서 다수의 마크의 보다 신속한 검출을 가능하게 한다.

Description

정렬 마크 감지 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 2월 5일에 출원된 미국 특허 출원 제62/970,481호의 우선권을 주장하며, 이의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 리소그래피 기술을 이용하는 디바이스의 제조에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 반도체 포토리소그래피 공정을 특징화하고 제어하기 위한 기판 상의 정렬 마크의 감지 및 분석에 관한 것이다.

리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 적용을 위하여, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스가 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 부분으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선 감응성 재료 (레지스트) 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝된 인접 타겟 부분들의 네트워크를 포함할 것이다.

공지의 리소그래피 장치는 전체 패턴을 타겟 부분으로 한 번에 노광시킴으로써 각 타겟 부분이 조사되는 소위 스테퍼 및 패턴을 방사선 빔을 통해 주어진 방향 ("스캐닝" 방향)으로 스캐닝하면서 기판을 이 방향에 평행하거나 역평행하게 동시에 스캐닝하는 함으로써 각 타겟 부분이 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 패턴을 기판 상에 임프린팅함으로써 패턴을 패터닝 디바이스로부터 기판으로 전사하는 것이 또한 가능하다.

IC는 층(layer)별로 구성되며 최신 IC는 30개 이상의 층을 가질 수 있다. 제품상 오버레이(On Product Overlay)(OPO)는 이 층들을 서로의 최상부에 정확하게 프린트하기 위한 시스템의 능력의 척도이다. 연속적인 층들 또는 동일 층 상의 다수의 공정은 이전 층에 정확하게 정렬되어야 한다. 그렇지 않으면 구조체들 사이의 전기적 접촉이 불량해질 것이며, 결과적인 디바이스는 사양대로 작동하지 않을 것이다. 양호한 오버레이는 디바이스 수율을 향상시키며 더 작은 제품 패턴이 프린팅되는 것을 가능하게 한다. 패터닝된 기판 내에 또는 기판 상에 형성된 연속적인 층들 사이의 오버레이 오차는 리소그래피 장치의 노광 장치의 다양한 부분에 의해 제어된다.

공정 유도 웨이퍼 오차는 OPO 성능에 심각한 장애물이다. 공정 유도 웨이퍼 오차는 프린트된 패턴의 복잡성뿐만 아니라 프린트된 층의 수의 증가에 기인한다. 이 오차는 웨이퍼마다 그리고 주어진 웨이퍼 내에서 상이한, 상대적으로 높은 공간적 변화이다.

리소그래피 공정을 제어하여 디바이스 피처를 기판 상에 정확하게 배치하기 위하여, 하나 이상의 정렬 마크가 일반적으로, 예를 들어 기판 상에 제공되며, 리소그래피 장치는 하나 이상의 정렬 센서를 포함하고, 마크의 위치는 이 정렬 센서에 의하여 정확하게 측정될 수 있다. 정렬 센서는 사실상 위치 측정 장치일 수 있다. 상이한 유형의 마크들 그리고 상이한 유형의 정렬 센서가 상이한 시기들 및 상이한 제조업체들로부터 알려져 있다. 필드 내의 여러 정렬 마크의 상대 위치의 측정은 공정 유도 웨이퍼 오차를 보정할 수 있다. 필드 내의 정렬 오차 변화는 모델을 피팅하기 위해 사용되어 필드 내의 OPO를 보정할 수 있다.

리소그래피 장치는 리소그래피 장치에 대해 기판을 정렬하기 위해 다수의 정렬 시스템을 사용하는 것으로 알려졌다. 데이터는, 예를 들어 임의 유형의 정렬 센서, 예를 들어 2005년 11월 1일에 발행되고 발명의 명칭이 "Lithographic Apparatus, Device Manufacturing Method, and Device Manufactured Thereby"이며 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된 미국 특허 제6,961,116호에 설명된 바와 같은 SMASH (스마트 정렬 센서 하이브리드) 센서 -이는 단일 검출기 및 4개의 상이한 파장을 갖는 자기 참조 간섭계를 이용하고 소프트웨어에서 정렬 신호를 추출한다- 또는 2001년 10월 2일에 발행되고 발명의 명칭이 "Lithographic Projection Apparatus with an Alignment System for Aligning Substrate on Mask"이며 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된 미국 특허 제6,297,876호에 설명된 바와 같은 ATHENA (Advanced Technology using High order ENhancement of Alignment) -이는 7개의 회절 차수의 각각을 전용 검출기로 지향시킨다-, 또는 이용 가능한 신호(컬러)별로 다수의 편광을 사용하는 ORION 센서로 획득될 수 있다.

특히, 2008년 3월 5일에 허여되고 발명의 명칭이 "Lithographic Apparatus and Device Manufacturing Method"이며 본 명세서에서 그 전체가 원용에 의해 포함되는 유럽 출원 EP1 372 040 A1을 참조한다. EP 1 372 040 A1은 정렬 마커의 2개의 중첩 이미지를 생성하는 자기 참조 간섭계를 사용하는 정렬 시스템을 설명한다. 이 2개의 이미지는 서로에 대해서 180°에 걸쳐 회전된다. EP 1 372 040 A1은 퓨필 평면에서의 이 2개의 이미지의 간섭하는 푸리에 변환들의 세기 변화의 검출을 더 설명한다. 이 세기 변화는 2개의 이미지의 상이한 회절 차수 사이의 위상차에 대응하며, 이 위상차로부터 위치 정보가 유도되고, 이는 정렬 공정을 위하여 요구된다. 또한, 2013년 12월 17일에 발행되고 발명의 명칭이 "Self-Referencing Interferometer, Alignment System, and Lithographic Apparatus"이며 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 미국 특허 제8,610,898호를 참조한다.

SMASH, Athena 및 ORION과 같은 정렬 센서는 현재 정렬 위치를 찾기 위해 스크라이브 레인 마크 형태의 정렬 마크를 측정한다. 웨이퍼 그리드는 이 정렬 위치로부터 결정된다. 정확한 웨이퍼 그리드는 오버레이 오차의 가능성을 감소시킨다. 정렬 마크들의 조밀한 샘플은 필드 내 오차를 줄이는 데 도움이 될 수 있다.

따라서, 예를 들어 필드 내 문제(intra-field issues)를 정렬하는 능력과 같은 더 많은 수의 마크를 측정할 수 있다는 잠재적인 이점이 있다. 그러나 전형적으로 기존 센서는 마크를 하나씩 연속적으로 측정하고 더 많은 쌍을 측정하는 것이 허용할 수 없는 시간 페널티(time penalty)를 발생시키기 때문에 약 40개의 마크 쌍을 측정하는 것으로 제한된다. 스캔 속도를 증가시키는 것은 동적 문제를 야기하기 때문에 스캔 속도를 증가시킴으로써 이 시간 페널티를 경감시키는 기능은 제한적이다.

따라서 스캔 속도를 증가시키지 않고도 더 많은 정렬 마크를 측정할 수 있는 것이 바람직하다.

다음은 실시예의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 하나 이상의 실시예의 단순화된 요약을 제시한다. 이 요약은 모든 고려된 실시예의 광범위한 개요가 아니며, 모든 실시예의 핵심 또는 중요한 요소를 식별하거나 임의의 또는 모든 실시예의 범위를 기술하기 위해 의도된 것은 아니다. 요약의 유일한 목적은 하나 이상의 실시예의 일부 개념을 이후에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서문(preclude)으로서 단순화된 형태로 제시하는 것이다.

실시예의 양태에 따르면, 센서의 광학 축은 센서가 웨이퍼 상의 다수의 위치로부터 동시에 정보를 수집할 수 있도록 분할된다. 센서의 정렬의 축은 이미지의 회전이 중심으로 발생하는 가상 선으로서 개념화될 수 있다. 정렬 센서는 이 축에 대해서 측정한다. 자기 참조 간섭계 형태의 간섭계를 포함하는 SMASH 및 ORION 센서와 같은 시스템에 대하여, 이 축은 정렬 마크에 의해 회절된 광을 집광하기 위해 사용되는 광학 시스템의 대물 렌즈를 통해 자기 참조 간섭계로부터 웨이퍼로 뒤로 투영될 수 있다.

실시예의 양태에 따르면, 간섭계의 축은 예를 들어 빔 스플리터에 의하여 다수의 상이한 축으로 분할된다. 축은, 예를 들어 3개의 축으로 분할될 수 있지만, 이는 단지 예일 뿐이며 축은 많은 수의 축으로 분할될 수 있다. 복수의 축의 각각은 자체의 대물렌즈(objective)를 갖고 있으며, 자체의 별도의 조명을 가질 수 있다. 각각의 정렬 마크로부터의 신호는 공통 검출기에 도달한다. 신호는 웨이퍼 상의 3개의 정렬 마크로부터의 정렬 정보를 분리하기 위해 역다중화된다.

실시예의 한 양태에 따르면, 복수의 정렬 마크를 감지하기 위한 장치가 개시되며, 본 장치는 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 배열된 조명 시스템, 복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하도록 배열된 회절광 집광 광학 시스템, 집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이도록 배열되고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하도록 구성된 간섭계, 및 광학 출력을 수신하도록 배열되고 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다. 조명 시스템은 소스 광 빔을 생성하기 위한 조명 소스, 및 소스 광 빔을 받아들이도록, 소스 광 빔의 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 소스 광 빔의 전향 부분을 복수의 정렬 마크의 각각을 향하여 전향시키도록 배열된 복수의 스플리터를 포함할 수 있다. 조명 시스템은 복수의 정렬 마크의 각각의 축상 조명을 제공하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 배열될 수 있다. 조명 시스템은 복수의 정렬 마크의 각각의 축외 조명을 제공하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 배열될 수 있다. 복수의 정렬 마크는 제1 피치를 갖는 제1 격자를 각각 포함하는 제1 쌍의 정렬 마크 및 제1 피치와 다른 제2 피치를 갖는 제2 격자를 각각 포함하는 제2 쌍의 정렬 마크를 포함할 수 있으며, 이 경우 본 장치는 제2 피치가 제1 피치와 다르다는 것을 기반으로 제1 격자에 의해 회절된 광과 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다. 역다중화기는, 제2 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치에 대해 제1 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치를 시프트 (shifting)시킴으로써, 제1 격자에 의해 회절된 광 및 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성될 수 있다. 제1 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제1 광학 출력은 제1 주파수를 가질 수 있고, 제2 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제2 광학 출력은 제1 주파수와 다른 제2 주파수를 가질 수 있으며, 이 경우 역다중화기는 제1 및 제2 주파수를 기반으로, 제1 격자에 의해 회절된 광과 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성될 수 있다. 본 장치는, 복수의 정렬 마크와 회절광 집광 광학 시스템의 상대 운동을 야기하기 위한 배열체, 및 검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다. 회절광 집광 광학 시스템은 전파 방향에 대하여 각각의 회절광 빔들 간의 측 방향 물리적 분리를 생성하도록 배열된 광학 구성 요소를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 본 장치는 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광의 측 방향 위치를 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다. 조명 시스템은 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔의 각각을 제공하도록 배열된 복수의 조명 소스를 포함할 수 있다. 본 장치는 각각의 복수의 조명 소스가 복수의 정렬 마크의 각각을 조명할 때 시간들 간에 시간적 변위를 야기하도록 배열된 제어 회로, 및 검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다. 복수의 조명 소스의 각각은 서로 다른 각각의 파장을 갖는 복수의 광 빔들의 각각으로 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 조정될 수 있으며, 본 장치는 파장을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다.

실시예의 또 다른 한 양태에 따르면, 정렬 패턴 내의 정렬 마크를 감지하기 위한 장치가 개시되며, 본 장치는 제1 정렬 마크를 조명하기 위한 제1 광 빔, 제2 정렬 마크를 조명하기 위한 제2 광 빔, 및 제3 정렬 마크를 조명하기 위한 제3 광 빔을 제공하도록 배열된 조명 시스템, 제1 정렬 마크, 제2 정렬 마크 및 제3 정렬 마크로부터의 회절광을 집광하도록 배열된 회절광 집광 광학 시스템, 집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이도록 배열되고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하도록 구성된 간섭계, 및 자기 참조 간섭계의 광학 출력을 수신하도록 배열되고 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다. 조명 시스템은 소스 광 빔을 생성하기 위한 조명 소스, 소스 광 빔을 받아들이도록, 소스 광 빔의 제1 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 소스 광 빔의 제1 전향 부분을 제1 정렬 마크를 향하여 전향시키도록 배열된 제1 빔 스플리터, 소스 광 빔을 받아들이도록, 소스 광 빔의 제2 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 소스 광 빔의 제2 전향 부분을 제2 정렬 마크를 향하여 전향시키도록 배열된 제2 빔 스플리터, 및 소스 광 빔을 받아들이도록 그리고 소스 광 빔의 제3 전향 부분을 제3 정렬 마크를 향하여 전향시키도록 배열된 제3 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 조명 시스템은 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각의 축상 조명을 제공하기 위해 제1, 제2 및 제3 광 빔을 제공하도록 배열될 수 있다. 조명 시스템은 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각의 축외 조명을 제공하기 위해 제1, 제2 및 제3 광 빔을 제공하도록 배열될 수 있다. 제1 정렬 마크는 제1 피치를 갖는 제1 격자를 포함할 수 있으며, 제2 정렬 마크는 제1 피치와 다른 제2 피치를 갖는 제2 격자를 포함할 수 있고, 제3 정렬 마크는 제1 피치 및 제2 피치와 다른 제3 피치를 갖는 제3 격자를 포함할 수 있으며, 본 장치는 제1 피치, 제2 피치 및 제3 피치가 서로 다르다는 것을 기반으로, 제1 격자에 의해 회절된 광, 제2 격자에 의해 회절된 광, 및 제3 격자에 의하여 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다. 본 장치는 복수의 제1, 제2 및 제3 정렬 마크와 회절광 집광 광학 시스템의 상대 운동을 야기하기 위한 배열체, 및 검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로 제1, 제2 및 제3 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다. 회절광 집광 광학 시스템은 전파 방향에 대하여 각각의 회절광 빔들 간의 측 방향 물리적 분리를 생성하도록 배열된 광학 구성 요소를 더 포함할 수 있으며, 본 장치는 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광의 측 방향 위치를 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다. 조명 시스템은 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각을 조명하기 위하여 제1, 제2 및 제3 광 빔의 각각을 제공하도록 배열된 제1, 제2 및 제3 조명 소스를 포함할 수 있다. 본 장치는 제1, 제2 및 제3 조명 소스의 각각이 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각을 조명할 때 시간들 간에 시간적 변위를 야기하도록 배열된 제어 회로, 및 검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로, 제1, 제2 및 제3 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다. 제1, 제2 및 제3 조명 소스의 각각은 서로 다른 각각의 파장을 갖는 제1, 제2 및 제3 광 빔들의 각각으로 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 각각의 제1, 제2 및 제3 광 빔을 제공하도록 조정될 수 있으며, 본 장치는 파장을 기반으로, 제1, 제2 및 제3 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함할 수 있다.

실시예의 또 다른 양태에 따르면, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법이 개시되며, 본 방법은 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계; 복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하는 단계; 집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하기 위해 간섭계를 사용하는 단계; 및 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 조명 시스템에서 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는 소스 광 빔을 생성하는 것, 및 소스 광 빔을 받아들이도록, 소스 광 빔의 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 소스 광 빔의 전향 부분을 복수의 정렬 마크의 각각을 향하여 전향시키도록 배열된 복수의 스플리터를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 조명 시스템에서 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는 복수의 정렬 마크의 각각의 축상 조명을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 조명 시스템에서 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는 복수의 정렬 마크의 각각의 축외 조명을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 복수의 정렬 마크는 제1 피치를 갖는 제1 격자를 각각 포함하는 제1 쌍의 정렬 마크 및 제1 피치와 다른 제2 피치를 갖는 제2 격자를 각각 포함하는 제2 쌍의 정렬 마크를 포함할 수 있으며, 본 방법은 제2 피치가 제1 피치와 다르다는 것을 기반으로, 제1 격자에 의해 회절된 광과 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 역다중화기는, 제2 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치에 대해 제1 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치를 시프트 (shifting)시킴으로써, 제1 격자에 의해 회절된 광 및 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시킬 수 있다. 제1 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제1 광학 출력은 제1 주파수를 가질 수 있고 제2 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제2 광학 출력은 제1 주파수와 다른 제2 주파수를 가질 수 있으며, 역다중화기는 제1 및 제2 주파수를 기반으로, 제1 격자에 의해 회절된 광과 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시킬 수 있다. 복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하는 단계는 회절광 집광 광학 시스템을 이용하여 수행될 수 있으며, 본 방법은 복수의 정렬 마크와 회절광 집광 광학 시스템의 상대 운동을 야기하는 단계, 및 광학 신호를 기반으로 하는 전기 신호의 집광 타이밍을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하는 것은 전파 방향에 대하여 각각의 회절광 빔들 간의 측 방향 물리적 분리를 생성하는 것을 포함할 수 있으며, 본 방법은 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광의 측 방향 위치를 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 것을 더 포함할 수 있다. 조명 시스템에서 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 것은 복수의 조명 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔의 각각을 제공하도록 배열된 복수의 조명 소스를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는 복수의 조명 소스의 각각이 복수의 정렬 마크의 각각을 조명할 때 시간들 간에 시간적 변위를 야기하는 것을 포함할 수 있으며, 본 방법은 광학 신호의 타이밍을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 것을 더 포함할 수 있다. 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는 서로 다른 각각의 파장을 갖는 복수의 광 빔의 각각으로 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 본 방법은 파장을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 것을 더 포함할 수 있다.

실시예의 또 다른 양태에 따르면, 복수의 정렬 마크를 감지하기 위한 장치가 개시되며, 본 본 장치는 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 배열된 조명 시스템, 복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광으로부터 회절광을 집광하도록 배열된 회절광 집광 광학 시스템, 집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이도록 배열되고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하도록 구성된 단일 간섭계; 및 광학 출력을 수신하도록 배열되고 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다.

실시예의 또 다른 양태에 따르면, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법이 개시되며, 본 방법은 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계, 복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하는 단계, 집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이기 위해 그리고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하기 위해 단일 간섭계를 사용하는 단계, 및 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가 실시예, 특징 및 이점, 그리고 다양한 실시예의 구조 및 작동이 첨부된 도면을 참조하여 아래에 상세히 설명된다.

본 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 제한이 아닌, 예로서 본 발명의 실시예의 방법 및 시스템을 도시하고 있다. 상세한 설명과 함께, 도면은 본 명세서에 제시된 방법 및 시스템의 원리를 설명하고, 관련 기술 분야(들)의 숙련된 자가 이를 만들고 사용하는 것을 가능하게 하는 역할을 더 한다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 명세서에 개시된 실시예의 양태에 따라 사용될 수 있는 것과 같은 포토리소그래피 시스템의 선택된 부분을 도시하고 있다.
도 2는 작동 원리를 설명하기 위한 공지된 정렬 시스템의 선택된 부분을 도시하고 있다.
도 3은 실시예의 양태에 따른, 정렬 마크를 분석하기 위한 시스템을 도시하고 있다.
도 4a는 실시예에 양태에 따라 측정되도록 조정된 정렬 마크를 도시하고 있다.
도 4b는 도 5에서 보여지는 바와 같은 실시예의 양태에 따라 측정되도록 조정된 정렬 마크를 도시하고 있다.
도 5는 실시예의 양태에 따른, 정렬 마크를 분석하기 위한 시스템을 도시하고 있다.
도 6은 실시예의 양태에 따른, 정렬 마크를 분석하기 위한 시스템을 도시하고 있다.
도 7은 실시예의 양태에 따른, 정렬 마크를 분석하기 위한 시스템을 도시하고 있다.
도 8은 실시예의 양태에 따른, 정렬 마크를 분석하기 위한 시스템을 도시하고 있다.
본 발명의 추가 특징과 이점, 및 본 발명의 다양한 실시예의 구조와 작동이 첨부 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다. 본 발명은 본 명세서에서 설명된 특정 실시예에 제한되지 않는다는 점이 주목된다. 이러한 실시예는 예시적인 목적만을 위하여 본 명세서에 제시된다. 부가적인 실시예는 본 명세서에 포함된 교시를 기반으로 관련 기술 분야의 숙련된 자에게 명백할 것이다.

이제 도면을 참조하여 다양한 실시예가 설명되며, 여기서 유사한 참조 번호는 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지칭하기 위해 사용된다. 다음 설명에서, 설명의 목적을 위하여, 하나 이상의 실시예의 완전한 이해를 촉진하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 제시된다. 그러나 일부 또는 모든 경우에 아래에서 설명되는 임의의 실시예는 아래에서 설명되는 특정 설계 세부 사항을 채택하지 않고 실시될 수 있다는 점이 명백할 수 있다. 다른 예에서, 잘 알려진 구조체 및 디바이스는 하나 이상의 실시예의 설명을 용이하게 하기 위하여 블록도 형태로 보여진다. 다음 설명은 실시예의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 하나 이상의 실시예의 단순화된 요약을 제시한다. 이 요약은 모든 고려된 실시예의 광범위한 개요가 아니며, 모든 실시예의 핵심적인 또는 중요한 요소를 식별 또는 임의의 또는 모든 실시예의 범위를 기술하려고 의도된 것은 아니다.

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 판독될 수 있고 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 고체 상태 메모리; 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. 뿐만 아니라, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴(routine) 및 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.

도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치는 방사선 빔(B) (예를 들어, UV 방사선 또는 다른 적절한 방사선)을 조정하도록 구성된 조명 시스템 (일루미네이터(illuminator)(IL), 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되며 특정 매개변수에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 포지셔너(PM)에 연결되어 있는 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판 (예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지시키도록 구성되며 특정 매개변수에 따라서 기판을 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 포지셔너(PW)에 연결되어 있는 기판 테이블 (예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟 부분(C) 상으로 투영시키도록 구성된 투영 시스템 (예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PL)을 포함하고 있다.

조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고 및/또는 제어하기 위하여, 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형 및/또는 다른 유형의 광학 구성 요소 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다.

지지 구조체는 패터닝 디바이스의 중량을 지지, 즉 견딘다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되고 있는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지시킨다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지시키기 위해 기계적, 진공, 정전, 또는 다른 클램핑 기술을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동 가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있는 것을 보장할 수 있다. 본 명세서 내에서의 용어 "레티클" 또는 "마스크"의 임의의 사용은 더욱 일반적인 용어 "패터닝 디바이스"와 동의어로 간주될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "패터닝 디바이스"는 기판의 타겟 부분에 패턴을 생성하기 위해 방사선 빔의 횡단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 예를 들어 패턴이 위상-시프팅 피처 또는 소위 어시스트 피처를 포함한다면 방사선 빔에 부여된 패턴은 기판의 타겟 부분에서의 원하는 패턴과 정확하게 대응하지 않을 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같은, 타겟 부분에 생성되고 있는 디바이스 내의 특정 기능 층에 대응할 것이다.

패터닝 디바이스는 투과식 또는 반사식일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그램 가능한 미러 어레이, 및 프로그램 가능한 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교차 위상 시프트형 또는 감쇠 위상 시프트형과 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 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.

본 명세서 내에서 사용된 용어 "투영 시스템"은 사용되고 있는 노광 방사선에, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인에 적합한 것으로서 굴절식, 반사식, 반사 굴절식, 전자기식 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서 내에서의 용어 "투영 렌즈"의 임의의 사용은 보다 일반적인 용어 "투영 시스템"과 동의어로 간주될 수 있다.

여기에 도시된 바와 같이, 본 장치는 (예를 들어, 투과식 마스크를 이용하는) 투과형이다. 대안적으로, 본 장치는 (예를 들어, 프로그램 가능한 미러 어레이를 사용하는 또는 반사식 마스크를 사용하는) 반사형일 수 있다.

리소그래피 장치는 2개 (이중 스테이지) 이상의 기판 테이블 (및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계에서, 추가 테이블들이 동시에 사용될 수 있거나 하나 이상의 다른 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 준비 단계가 하나 이상의 테이블에서 수행될 수 있다.

리소그래피 장치는 또한 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예를 들어 물로 덮일 수 있는 유형일 수 있다. 침지 액체는 또한 리소그래피 장치의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위한 본 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "침지"는 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨야 한다는 것을 의미하지 않으며, 오히려 노광 동안 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 위치한다는 것을 의미할 뿐이다.

도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 받아들인다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스와 리소그래피 장치는 별개의 개체들일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어, 적절한 지향 미러 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 나아간다. 다른 경우에, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 통합된 부분일 수 있다. 소스(SO)와 일루미네이터(IL)는 필요하다면 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.

일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하기 위한 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내에서 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 속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성 요소를 포함할 수 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 횡단면에 원하는 균일성과 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조정하기 위해 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 지지 구조체 (예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 상에서 유지되는 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로지른 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PL)을 통과하며, 투영 시스템은 빔을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 집속한다. 제2 포지셔너(PW) 및 위치 센서(IF) (예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2-D 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) 및 (도 1에서는 명확하게 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서가 사용되어, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 인출 후 또는 스캔 중에 마스크(MA)를 방사선 빔(B)의 경로에 대해 정확하게 위치시킬 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 제1 포지셔너(PM)의 일부를 형성하는 장-스트로크 모듈 (개략적인 위치 설정) 및 단-스트로크 모듈 (세밀한 위치 설정)의 도움으로 실현될 수 있다. 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 제2 포지셔너(PW)의 일부를 형성하는 장-스트로크 모듈 및 단-스트로크 모듈을 사용하여 실현될 수 있다. (스캐너와 대조적으로) 스테퍼의 경우 마스크 테이블(MT)은 단-스트로크 액추에이터에만 연결될 수 있거나 고정될 수 있다. 마스크(MA)와 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들은 전용 타겟 부분을 차지하지만, 이들은 타겟 부분들 사이의 공간에 위치될 수 있다 (이들은 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다). 유사하게, 하나보다 많은 다이가 마스크(MA) 상에 제공되는 상황에서, 마스크 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 웨이퍼는 또한, 예를 들어 웨이퍼 제조의 단계로서 사용되는 화학적 기계적 평탄화(CMP) 공정의 변화에 민감한 마크와 같은 부가적인 마크를 포함할 수 있다.

기판(W) 상의 타겟(P1 및/또는 P2)은, 예를 들어 (a) 현상 이후에 바(bar)들이 고형 레지스트 라인으로 형성되도록 프린트되는 레지스트 층 격자, 또는 (b) 제품 층 격자, 또는 (c) 제품 층 격자 상에 오버레이되거나 인터리브된(interleaved) 레지스트 격자를 포함하는 오버레이 타겟 구조체 내의 합성물 격자 스택일 수 있다. 바는 대안적으로 기판 내로 에칭될 수도 있다.

도 2는 공지된 정렬 시스템(10)의 개략적인 개요를 보여주고 있다. 광 소스(11)는 방사선을 양 및 음의 회절 차수(+n 및 -n)로 반사시키는 기판 (예를 들어, 웨이퍼) 상의 정렬 마커(WM)를 조명하는 공간적 간섭성 방사선 빔을 방출한다. 이 회절 차수는 대물 렌즈(12)에 의해 시준되며 자기 참조 간섭계(self-referencing interferometer)(SRI)(13)에 들어간다. 자기 참조 간섭계는 180°의 상대적인 회전을 갖고, 중첩되며, 따라서 간섭하도록 이루어질 수 있는, 입력의 2개의 이미지를 출력한다. 퓨필 평면(14)에서, 분리된 상이한 회절 차수들을 갖는 이 이미지들의 중첩 푸리에 변환(Fourier transforms)은 보여질 수 있으며 또한 간섭하도록 이루어질 수 있다. 퓨필 평면의 검출기(15)는 간섭된 회절 차수를 검출하여 위치 정보를 제공한다. 이 위치 정보를 기반으로, 기판은 리소그래피 장치에 대해 정확하게 정렬될 수 있다. 도 2의 우측 부분은 퓨필 평면(14)에서의 2개의 중첩 이미지의 형성을 보여주고 있다; 하나의 이미지에 대해 +n' 및 -n'은 입력 회절 차수 +n 및 -n에 대하여 +90°만큼 회전되며; 다른 이미지에 대해 +n" 및 -n"은 입력 회절 차수 +n 및 -n에 대하여 -90°만큼 회전된다. 동공 평면에서, 각각 (+n' 및 -n") 및 (+n" 및 -n')의 차수는 간섭한다.

방금 설명한 것과 같은 센서의 출력은 전형적으로 센서 출력의 세기의 패턴을 검출하는 검출기로 전달된다. 정렬 센서에서, 출력 센서 (단일 픽셀 검출기)는 + 차수와 -차수 사이의 간섭으로 인해 발생하는 세기 변화를 검출한다. 이 간섭은 2개의 채널, 전기장이 추가되는 SUM 채널 및 전기장이 감산되는 DIFF 채널을 생성한다. 이 2개의 채널은 서로 180도 위상이 다르다. 마크의 정렬 위치는 DIFF 또는 SUM 또는 2개의 채널의 조합에서 신호의 위상을 측정함으로써 계산된다. 이러한 시스템에서, 모든 광은 검출기로 향한다.

위에서 주목된 바와 같이, 실시예의 양태에 따르면, 다수의 마크를 실질적으로 동시에 측정하기 위하여, 센서의 광학 축은 센서가 웨이퍼 상의 다수의 위치로부터 동시에 정보를 수집할 수 있도록 분할된다. 센서의 정렬의 축은 이미지의 회전이 중심으로 발생하는 가상 선으로서 개념화될 수 있다. 정렬 센서는 이 축에 대해서 측정한다. 자기 참조 간섭계 형태의 간섭계를 포함하는 시스템에 대하여, 이 축은 정렬 마크에 의해 회절된 광을 집광하기 위해 사용되는 광학 시스템의 대물 렌즈를 통해 자기 참조 간섭계로부터 웨이퍼로 뒤로 투영될 수 있다.

아래에서 설명된 바와 같이, 간섭계의 축은 예를 들어 빔 스플리터에 의하여 다수의 상이한 축으로 분할될 수 있다. 축은, 예를 들어 3개의 축으로 분할될 수 있다. 구체적인 예의 목적을 위하여 3개의 축이 아래에서 설명될 것이지만, 축이 더 많은 수의 축으로 분할될 수 있다는 점이 명백할 것이다. 다수의 축의 각각은 자체의 대물렌즈(objective)를 갖고 있으며, 자체의 별도의 조명을 가질 수 있다. 각각의 정렬 마크로부터의 신호는 공통 검출기 또는 별도의 검출기에 도달할 수 있다. 신호들은 웨이퍼의 3개의 정렬 마크로부터 정렬 정보를 분리하기 위해 역다중화된다.

아래에서 더 충분히 설명되는 바와 같이, 신호의 역다중화는 다수의 방법 중 임의의 하나를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 주어진 피치를 갖는 격자를 갖는, 웨이퍼 상의 3개의 상이한 마크의 각각은 상이한 피치를 가질 수 있다. 이 경우, 신호는 예를 들어 푸리에 분해(Fourier decomposition)를 사용하여 공간적으로 또는 주파수에 의해 분리될 수 있다. 신호를 역다중화시키는 것은 또한 각 채널로부터의 신호를 지향시킬 수 있고 신호를 공간적으로 분리할 수 있는 검출기에서의 퓨필 평면 내의 광학 미러 및 프리즘과 같은 광학계를 사용함으로써 달성될 수 있다. 여기서, 신호는 측 방향적으로, 즉 광의 전파 방향에 대해 측 방향으로 분리된다. 이 구성에서는 별도의 검출기가 사용될 수 있다. 대안적으로, 마크의 조명은 시간적으로 다중화될 수 있으며, 신호는 검출기의 시간 간격을 게이팅(gating)함으로써 분리될 수 있다. 대안적으로, 정렬 마크는 상이한 파장들을 갖는 광으로 조명될 수 있으며 정렬 마크로부터의 신호는 주파수에 의해 분리될 수 있다.

이러한 배열체에서, 단일 자기 참조 간섭계를 사용하여 다수의 정렬 마크를 측정하는 것이 가능하다.

실시예의 양태에 따른 시스템의 한 예가 도 3에서 보여지고 있다. 도 3에서 보여지는 바와 같이, 정렬 마크(302, 304 및 306)로 구성된 정렬 패턴(300)이 기판(310) 상에 제공된다. 광 소스(320)는 광 빔(330)을 생성한다. 제1 빔 스플리터(340)는 빔(330)을 정렬 패턴(300) 내의 정렬 마크(302)로 향하는 제1 성분과 앞으로 전파되는 제2 부분으로 분할한다. 본 명세서에서 설명된 이 빔 스플리터 및 다른 빔 스플리터는 유리하게는 대물렌즈(objective)를 포함할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 제2 부분은, 빔의 일부를 정렬 마크(304)로 향하게 하고 다른 부분을 제3 빔 스플리터(360)로 향하게 하는 제2 빔 스플리터(350)에 도달한다. 제3 빔 스플리터(360)는 받아들이는 빔의 일부분을 제3 정렬 마크(306)로 향하게 한다.

각 경우에, 정렬 마크에 도달하는 빔의 부분은 정렬 마크에 의해 회절된다. 회절광은 빔 스플리터를 통해 뒤로 전파된다. 정렬 마크(302)에 의해 회절된 광(370)은 폴딩 미러(folding mirror)(380)에 닿으며 축 스플리터(390)로 향한다. 유사하게, 제2 정렬 마크(304)에 의해 회절된 광(400)은 축 스플리터(390)로 전달되며 광(410)은 폴딩 미러(420)에 의해 축 스플리터(390)로 전달된다. 축 스플리터(390)의 출력은 자기 참조 간섭계(430)에 도달한다. 자기 참조 간섭계(430)의 광학 출력은 검출기(440)에 공급된다. 이 실시예에서의 광(370, 400 및 410)은 한 쌍의 빔이며, 즉 이 참조 번호는 단일 빔이 아니라 한 쌍의 회절 차수의 경로를 지정한다.

다양한 정렬 마크로부터 신호를 분리하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 정렬 마크(302, 304 및 306)는 상이한 피치들을 갖는 격자들일 수 있다. 도 4a는 도 3의 390 이후의 퓨필에서의 회절 차수를 보여주고 있다. 302, 304 및 306의 피치가 다르기 때문에, 상이한 차수 쌍, 즉 쌍 302a 및 302b, 쌍 304a 및 304b 및 쌍 306a 및 306b를 나타내기 위해 이들은 회절된다. 이러한 방식으로 이 정렬 마크의 쌍으로부터의 신호는 구별할 수 있다. 신호는 또한, 예를 들어 푸리에 분해에 의해 스펙트럼적으로 분리될 수도 있다.

신호들은 시간적으로 분리될 수도 있다. 이를 달성하기 위한 배열체가 도 4b 및 도 5에서 보여지고 있다. 도 4b에서, 정렬 마크(302a 및 302b)를 지지하는 기판(310)과 회절광을 집광하고 도 5에서 보여지는 같은 빔 스플리터를 포함하는 광학 시스템 사이에 화살표 A로 표시된 방향으로의 상대 운동이 있다. 도 5의 배열체는 부가적으로 광 게이트(light gate)(450)를 포함하고 있으며, 이 광 게이트는 정렬 마크(302a, 302b)가 소스(3200)로부터의 광을 회절시키는 영역에 있는 것으로 알려진 때에만 자기 참조 간섭계(430)의 광학 출력의 검출기(440)로의 통과를 허용한다. 이 움직임을 동기화함으로써, 검출기(440)에 도달하는 광학 신호를 발생시키는 정렬 마크가 식별될 수 있다.

대안적으로, 도 6에서 보여지는 바와 같이, 신호를 역다중화시키는 것은 또한 각 채널로부터의 신호를 지향시킬 수 있고 신호를 공간적으로 분리할 수 있는 퓨필 평면 내의 광학 미러 및 프리즘과 같은 광학계(460)를 사용함으로써 달성될 수 있다. 여기서, 신호는 측 방향적으로, 즉 광의 전파 방향에 대해 측 방향으로 분리된다. 별도의 검출기(442, 446 및 448)가 보여지는 바와 같이 이 구성에서 사용될 수 있거나 다수의 검출기를 갖는 단일 카메라가 사용될 수 있다.

개별 정렬 마크들의 각각은 도 7에서 보여지는 바와 같은 별도의 일루미네이터를 구비할 수 있다. 도 7에서, 일루미네이터(322)는 정렬 마크(302)를 조명한다. 유사하게, 일루미네이터(324)는 정렬 마크(304)를 조명하며, 일루미네이터(326)는 정렬 마크(306)를 조명한다. 이는 검출기(440)에 도달하는 신호의 시간적 분리를 허용한다. 즉, 일루미네이터들 중 하나만이 정렬 마크를 조명하고 있다면, 그때에 검출기(440)에 도달하는 광학 신호는 정렬 마크의 조명으로부터 발생하는 신호이다. 또한, 일루미네이터들은 상이한 파장들을 갖는 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 다른 파장의 이 조명은 스펙트럼 필터를 사용하여 검출기에서 구별될 수 있다. 대안적으로, 다수의 검출기가 각 파장에 대하여 하나씩 사용될 수 있다.

위에서 설명된 예에서, 축상 조명이 사용되어 정렬 마크를 조명한다. 도 8은 축외 조명이 사용되는 배열체를 보여주고 있다. 다시 말해서, 조명은 정렬 마크에 대해 그리고 검출기의 광학 축에 대해 어떤 각도를 이루고 들어온다. 들어오는 광은 포토마스크에 그에 대해 수직보다는 경사 각도로 닿으며, 즉 입사 광은 광학 시스템의 축과 평행하지 않다. 이는 더 작은 피치를 갖는 마크의 측정을 가능하게 한다. 축외 조명은 위에서 설명한 배열체들 중 임의의 것과 사용될 수 있다. 보여지는 바와 같이, 축외 조명은 일루미네이터(322, 323)가 정렬 마크(302)를 조명하도록 좌-우 대칭이다. 유사하게, 일루미네이터(324 및 325)는 정렬 마크(304)를 조명하며 일루미네이터(326 및 327)는 정렬 마크(306)를 조명한다.

본 발명의 다른 양태가 다음의 번호가 부여된 조항에 제시된다.

1. 복수의 정렬 마크를 감지하기 위한 장치로서, 본 장치는:

복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 배열된 조명 시스템;

복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하도록 배열된 회절광 집광 광학 시스템;

집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이도록 배열되고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하도록 구성된 간섭계; 및

광학 출력을 수신하도록 배열되고 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다.

2. 조항 1의 장치에서, 조명 시스템은:

소스 광 빔을 생성하기 위한 조명 소스; 및

소스 광 빔을 받아들이도록, 소스 광 빔의 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 소스 광 빔의 전향 부분을 복수의 정렬 마크의 각각을 향하여 전향시키도록 배열된 복수의 스플리터를 포함한다.

3. 조항 1의 장치에서, 조명 시스템은 복수의 정렬 마크의 각각의 축상 조명을 제공하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 배열된다.

4. 조항 1의 장치에서, 조명 시스템은 복수의 정렬 마크의 각각의 축외 조명을 제공하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 배열된다.

5. 조항 1의 장치에서, 복수의 정렬 마크는 제1 피치를 갖는 제1 격자를 각각 포함하는 제1 쌍의 정렬 마크 및 제1 피치와 다른 제2 피치를 갖는 제2 격자를 각각 포함하는 제2 쌍의 정렬 마크를 포함하며, 본 장치는 제2 피치가 제1 피치와 다르다는 것을 기반으로, 제1 격자에 의해 회절된 광과 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

6. 조항 5의 장치에서, 역다중화기는, 제2 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치에 대해 제1 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치를 시프트(shifting)시킴으로써, 제1 격자에 의해 회절된 광 및 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된다.

7. 조항 5의 장치에서, 제1 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제1 광학 출력은 제1 주파수를 갖고 제2 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제2 광학 출력은 제1 주파수와 다른 제2 주파수를 가지며, 역다중화기는 제1 및 제2 주파수를 기반으로, 제1 격자에 의해 회절된 광과 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된다.

8. 조항 1의 장치는,

복수의 정렬 마크와 회절광 집광 광학 시스템의 상대 운동을 야기하기 위한 배열체, 및

검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

9. 조항 1의 장치에서, 회절광 집광 광학 시스템은 전파 방향에 대하여 각각의 회절광 빔들 간의 측 방향 물리적 분리를 생성하도록 배열된 광학 구성 요소를 더 포함하며,

본 장치는 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광의 측 방향 위치를 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

10. 조항 1의 장치에서, 조명 시스템은 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔의 각각을 제공하도록 배열된 복수의 조명 소스를 포함한다.

11. 조항 10의 장치는 각각의 복수의 조명 소스가 복수의 정렬 마크의 각각을 조명할 때 시간들 간에 시간적 변위를 야기하도록 배열된 제어 회로, 및

검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

12. 조항 10의 장치에서, 복수의 조명 소스의 각각은 서로 다른 각각의 파장을 갖는 복수의 광 빔들의 각각으로 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 조정되며, 본 장치는 파장을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

13. 정렬 패턴 내의 정렬 마크를 감지하기 위한 장치로서, 본 장치는;

제1 정렬 마크를 조명하기 위한 제1 광 빔, 제2 정렬 마크를 조명하기 위한 제2 광 빔, 및 제3 정렬 마크를 조명하기 위한 제3 광 빔을 제공하도록 배열된 조명 시스템;

제1 정렬 마크, 제2 정렬 마크 및 제3 정렬 마크로부터의 회절광을 집광하도록 배열된 회절광 집광 광학 시스템;

집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이도록 배열되고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하도록 구성된 간섭계; 및

자기 참조 간섭계의 광학 출력을 수신하도록 배열되고 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다.

14. 조항 13의 장치에서, 조명 시스템은:

소스 광 빔을 생성하기 위한 조명 소스;

소스 광 빔을 받아들이도록, 소스 광 빔의 제1 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 소스 광 빔의 제1 전향 부분을 제1 정렬 마크를 향하여 전향시키도록 배열된 제1 빔 스플리터;

소스 광 빔을 받아들이도록, 소스 광 빔의 제2 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 소스 광 빔의 제2 전향 부분을 제2 정렬 마크를 향하여 전향시키도록 배열된 제2 빔 스플리터; 및

소스 광 빔을 받아들이도록 그리고 소스 광 빔의 제3 전향 부분을 제3 정렬 마크를 향하여 전향시키도록 배열된 제3 빔 스플리터를 포함한다.

15. 조항 13의 장치에서, 조명 시스템은 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각의 축상 조명을 제공하기 위해 제1, 제2 및 제3 광 빔을 제공하도록 배열되어 있다.

16. 조항 13의 장치에서, 조명 시스템은 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각의 축외 조명을 제공하기 위해 제1, 제2 및 제3 광 빔을 제공하도록 배열되어 있다.

17. 조항 13의 장치에서, 제1 정렬 마크는 제1 피치를 갖는 제1 격자를 포함하며, 제2 정렬 마크는 제1 피치와 다른 제2 피치를 갖는 제2 격자를 포함하고, 제3 정렬 마크는 제1 피치 및 제2 피치와 다른 제3 피치를 갖는 제3 격자를 포함하며,

본 장치는 제1 피치, 제2 피치 및 제3 피치가 서로 다르다는 것을 기반으로, 제1 격자에 의해 회절된 광, 제2 격자에 의해 회절된 광, 및 제3 격자에 의하여 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

18. 조항 13의 장치는,

복수의 제1, 제2 및 제3 정렬 마크와 회절광 집광 광학 시스템의 상대 운동을 야기하기 위한 배열체, 및

검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로 제1, 제2 및 제3 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

19. 조항 13의 장치에서, 회절광 집광 광학 시스템은 전파 방향에 대하여 각각의 회절광 빔들 간의 측 방향 물리적 분리를 생성하도록 배열된 광학 구성 요소를 더 포함하며,

본 장치는 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광의 측 방향 위치를 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

20. 조항 13의 장치에서, 조명 시스템은 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각을 조명하기 위하여 제1, 제2 및 제3 광 빔의 각각을 제공하도록 배열된 제1, 제2 및 제3 조명 소스를 포함한다.

21. 조항 20의 장치는 제1, 제2 및 제3 조명 소스의 각각이 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각을 조명할 때 시간들 간에 시간적 변위를 야기하도록 배열된 제어 회로, 및

검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로, 제1, 제2 및 제3 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

22. 조항 20의 장치에서, 제1, 제2 및 제3 조명 소스의 각각은 서로 다른 각각의 파장을 갖는 제1, 제2 및 제3 광 빔들의 각각으로 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 각각의 제1, 제2 및 제3 광 빔을 제공하도록 조정되며, 본 장치는 파장을 기반으로, 제1, 제2 및 제3 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함한다.

23. 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법으로서, 본 방법은:

복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계;

복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하는 단계;

집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하기 위해 간섭계를 사용하는 단계; 및

광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

24. 조항 23의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 조명 시스템에서 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는;

소스 광 빔을 생성하는 것, 및

소스 광 빔을 받아들이도록, 소스 광 빔의 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 소스 광 빔의 전향 부분을 복수의 정렬 마크의 각각을 향하여 전향시키도록 배열된 복수의 스플리터를 제공하는 것을 포함한다.

25. 조항 23의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 조명 시스템에서 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는 복수의 정렬 마크의 각각의 축상 조명을 제공하는 것을 포함한다.

26. 조항 23의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 조명 시스템에서 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는 복수의 정렬 마크의 각각의 축외 조명을 제공하는 것을 포함한다.

27. 조항 23의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 복수의 정렬 마크는 제1 피치를 갖는 제1 격자를 각각 포함하는 제1 쌍의 정렬 마크 및 제1 피치와 다른 제2 피치를 갖는 제2 격자를 각각 포함하는 제2 쌍의 정렬 마크를 포함하며, 본 방법은 제2 피치가 제1 피치와 다르다는 것을 기반으로, 제1 격자에 의해 회절된 광과 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 단계를 더 포함한다.

28. 조항 27의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 역다중화기는, 제2 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치에 대해 제1 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치를 시프트 (shifting)시킴으로써, 제1 격자에 의해 회절된 광 및 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시킨다.

29. 조항 27의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 제1 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제1 광학 출력은 제1 주파수를 갖고 제2 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제2 광학 출력은 제1 주파수와 다른 제2 주파수를 가지며, 역다중화기는 제1 및 제2 주파수를 기반으로, 제1 격자에 의해 회절된 광과 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시킨다.

30. 조항 23의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하는 단계는 회절광 집광 광학 시스템을 이용하여 수행되며, 본 방법은 복수의 정렬 마크와 회절광 집광 광학 시스템의 상대 운동을 야기하는 단계, 및

광학 신호를 기반으로 하는 전기 신호의 집광 타이밍을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 단계를 더 포함한다.

31. 조항 23의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하는 것은 전파 방향에 대하여 각각의 회절광 빔들 간의 측 방향 물리적 분리를 생성하는 것을 포함하며,

본 방법은 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광의 측 방향 위치를 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 것을 더 포함한다.

32. 조항 23의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 조명 시스템에서 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 것은 복수의 조명 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔의 각각을 제공하도록 배열된 복수의 조명 소스를 이용하는 것을 포함한다.

33. 조항 23의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는 복수의 조명 소스의 각각이 복수의 정렬 마크의 각각을 조명할 때 시간들 간에 시간적 변위를 야기하는 것을 포함하며,

본 방법은 광학 신호의 타이밍을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 것을 더 포함한다.

34. 조항 23의, 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법에서, 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계는 서로 다른 각각의 파장을 갖는 복수의 광 빔의 각각으로 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 것을 포함하며, 본 방법은 파장을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키는 것을 더 포함한다.

35. 복수의 정렬 마크를 감지하기 위한 장치로서, 본 장치는:

복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 배열된 조명 시스템;

복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광으로부터 회절광을 집광하도록 배열된 회절광 집광 광학 시스템;

집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이도록 배열되고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하도록 구성된 단일 간섭계; 및

광학 출력을 수신하도록 배열되고 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다.

36. 복수의 정렬 마크를 감지하는 방법으로서, 본 방법은:

복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하는 단계;

복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하는 단계;

집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이기 위해 그리고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하기 위해 단일 간섭계를 사용하는 단계; 및

광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

본 명세서에서는 IC의 제조에서의 리소그래피 장치의 사용에 대하여 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 플랫 패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 다른 적용을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 숙련된 자는 이러한 대안적 적용의 맥락에서 본 명세서 내의 용어 "웨이퍼" 또는 "다이"의 임의의 사용은 보다 일반적인 용어 "기판" 또는 "타겟 부분"의 동의어로 각각 간주될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 본 명세서에서 언급된 기판은, 예를 들어 트랙 (전형적으로 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 툴 및/또는 검사 툴에서 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 "기판"은 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 발명이 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 생성된 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 레지스트에서 이동된다.

본 명세서에서 사용된 용어 "방사선" 및 "빔"은 (예를 들어, 약 365, 355, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장을 갖는) 자외 (UV) 방사선 및 (예를 들어, 약 5 내지 20㎚ 범위 내의 파장을 갖는) 극자외 (EUV) 방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 유형의 전자기 방사선을 포함하고 있다.

이 명세서에서 IC의 제조에서의 본 발명에 다른 장치의 사용에 대해 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 이러한 장치는 많은 다른 가능한 적용을 갖고 있다는 점이 명백하게 이해되어야 한다. 예를 들어, 이는 통합 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 액정 디스플레이 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조에 사용될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련된 자는 이러한 대안적 적용의 맥락에서 이 명세서 내의 용어 "레티클", "웨이퍼" 및 "다이"의 임의의 사용은 보다 일반적인 용어 "마스크", "기판" 및 "타겟 부분"으로 각각 대체되는 것으로 간주되어야 한다는 점을 인식할 것이다.

본 발명이 특정 기능 및 관계의 구현 형태를 예시하는 기능적인 구성 요소들의 도움으로 위에서 설명되었다. 이 기능적 구성 요소들의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 임의로 규정되었다. 특정 기능들 및 그의 관계가 적절하게 수행되는 한 대체 경계가 규정될 수 있다.

특정 실시예의 전술한 설명은, 본 분야의 기술 내에서 지식을 적용함으로써 과도한 실험없이 본 발명의 전반적인 개념을 벗어남이 없이 다른 사람이 특정 실시예의 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 명세서 내의 어구 또는 전문 용어는 설명의 목적을 위한 것이지 제한의 목적이 아니라는 점이 이해되어야 하며, 따라서 본 명세서의 전문 용어 또는 어구는 교시 및 지침을 고려하여 숙련된 자에 의하여 해석되어야 한다.

본 발명의 폭 및 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의하여 제한되어서는 안되며, 다음의 청구범위 및 그의 균등물에 따라서만 규정되어야 한다.

Claims (20)

1. 복수의 정렬 마크를 감지하기 위한 장치에 있어서,
   상기 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 복수의 광 빔을 제공하도록 배열된 조명 시스템;
   상기 복수의 정렬 마크의 각각으로부터 회절된 복수의 회절광 빔으로부터 회절광을 집광하도록 배열된 회절광 집광 광학 시스템;
   집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이도록 배열되고 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하도록 구성된 간섭계; 및
   상기 광학 출력을 수신하도록 배열되고 상기 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하도록 구성된 검출 시스템을 포함하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 조명 시스템은:
   소스 광 빔을 생성하기 위한 조명 소스; 및
   상기 소스 광 빔을 받아들이도록, 상기 소스 광 빔의 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 상기 소스 광 빔의 전향 부분을 상기 복수의 정렬 마크의 각각을 향하여 전향시키도록 배열된 복수의 스플리터를 포함하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 복수의 정렬 마크의 각각의 축상 조명을 제공하기 위해 상기 복수의 광 빔을 제공하도록 배열된 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 복수의 정렬 마크의 각각의 축외 조명을 제공하기 위해 상기 복수의 광 빔을 제공하도록 배열된 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 정렬 마크는 제1 피치를 갖는 제1 격자를 각각 포함하는 제1 쌍의 정렬 마크 및 제1 피치와 다른 제2 피치를 갖는 제2 격자를 각각 포함하는 제2 쌍의 정렬 마크를 포함하며, 상기 장치는 상기 제2 피치가 상기 제1 피치와 다르다는 것을 기반으로 상기 제1 격자에 의해 회절된 광과 상기 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함하는 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 역다중화기는, 상기 제2 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치에 대해 상기 제1 격자에 의해 회절된 광의 퓨필 위치를 시프트(shifting)시킴으로써, 상기 제1 격자에 의해 회절된 광 및 상기 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 제1 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제1 광학 출력은 제1 주파수를 갖고 상기 제2 격자 역다중화기에 의해 회절된 광의 제2 광학 출력은 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수를 가지며, 상기 역다중화기는 상기 제1 및 제2 주파수를 기반으로, 상기 제1 격자에 의해 회절된 광과 상기 제2 격자에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 정렬 마크와 상기 회절광 집광 광학 시스템의 상대 운동을 야기하기 위한 배열체, 및
   상기 검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로, 상기 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 회절광 집광 광학 시스템은 전파 방향에 대하여 각각의 회절광 빔들 간의 측 방향 물리적 분리를 생성하도록 배열된 광학 구성 요소를 더 포함하며,
   상기 장치는 상기 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광의 측 방향 위치를 기반으로, 상기 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함하는 장치
10. 제1항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 상기 복수의 광 빔의 각각을 제공하도록 배열된 복수의 조명 소스를 포함하는 장치.
11. 제10항에 있어서,
    각각의 복수의 조명 소스가 상기 복수의 정렬 마크의 각각을 조명할 때 시간들 간에 시간적 변위를 야기하도록 배열된 제어 회로, 및
    상기 검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로, 상기 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함하는 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 복수의 조명 소스의 각각은 서로 다른 각각의 파장을 갖는 복수의 광 빔들의 각각으로 상기 복수의 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 상기 복수의 광 빔을 제공하도록 조정되며, 상기 장치는 파장을 기반으로, 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함하는 장치.
13. 정렬 패턴 내의 정렬 마크를 감지하기 위한 장치에 있어서,
    제1 정렬 마크를 조명하기 위한 제1 광 빔, 제2 정렬 마크를 조명하기 위한 제2 광 빔, 및 제3 정렬 마크를 조명하기 위한 제3 광 빔을 제공하도록 배열된 조명 시스템;
    상기 제1 정렬 마크, 상기 제2 정렬 마크 및 상기 제3 정렬 마크로부터의 회절광을 집광하도록 배열된 회절광 집광 광학 시스템;
    상기 집광 시스템에 의해 집광된 회절광을 받아들이도록 배열되고 상기 회절광을 기반으로 광학 출력을 생성하도록 구성된 간섭계; 및
    자기 참조 간섭계의 광학 출력을 수신하도록 배열되고 상기 광학 출력을 기반으로 전기 신호를 생성하도록 구성된 검출 시스템을 포함하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 조명 시스템은:
    소스 광 빔을 생성하기 위한 조명 소스;
    상기 소스 광 빔을 받아들이도록, 상기 소스 광 빔의 제1 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 상기 소스 광 빔의 제1 전향 부분을 상기 제1 정렬 마크를 향하여 전향시키도록 배열된 제1 빔 스플리터;
    상기 소스 광 빔을 받아들이도록, 상기 소스 광 빔의 제2 투과된 부분을 전송하도록, 그리고 상기 소스 광 빔의 제2 전향 부분을 상기 제2 정렬 마크를 향하여 전향시키도록 배열된 제2 빔 스플리터; 및
    상기 소스 광 빔을 받아들이도록 그리고 상기 소스 광 빔의 제3 전향 부분을 상기 제3 정렬 마크를 향하여 전향시키도록 배열된 제3 빔 스플리터를 포함하는 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 제1, 제2 및 제3 광 빔을 제공하도록 배열되어 상기 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각의 축상 조명을 제공하는 장치.
16. 제13항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 제1, 제2 및 제3 광 빔을 제공하도록 배열되어 상기 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각의 축외 조명을 제공하는 장치.
17. 제13항에 있어서, 상기 제1 정렬 마크는 제1 피치를 갖는 제1 격자를 포함하며, 상기 제2 정렬 마크는 상기 제1 피치와 다른 제2 피치를 갖는 제2 격자를 포함하고, 제3 정렬 마크는 상기 제1 피치 및 상기 제2 피치와 다른 제3 피치를 갖는 제3 격자를 포함하며,
    상기 장치는 상기 제1 피치, 상기 제2 피치 및 상기 제3 피치가 서로 다르다는 것을 기반으로, 상기 제1 격자에 의해 회절된 광, 상기 제2 격자에 의해 회절된 광, 및 상기 제3 격자에 의하여 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함하는 장치.
18. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 제1, 제2 및 제3 정렬 마크와 상기 회절광 집광 광학 시스템의 상대 운동을 야기하기 위한 배열체, 및
    상기 검출 시스템에 의한 광학 신호의 수신 타이밍을 기반으로 상기 제1, 제2 및 제3 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함하는 장치.
19. 제13항에 있어서, 상기 회절광 집광 광학 시스템은 전파 방향에 대하여 각각의 회절광 빔들 간의 측 방향 물리적 분리를 생성하도록 배열된 광학 구성 요소를 더 포함하며,
    상기 장치는 상기 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광의 측 방향 위치를 기반으로, 상기 복수의 정렬 마크에 의해 회절된 광을 역다중화시키도록 구성된 역다중화기를 더 포함하는 장치.
20. 제13항에 있어서, 상기 조명 시스템은 상기 제1, 제2 및 제3 정렬 마크의 각각을 조명하기 위해 상기 제1, 제2 및 제3 광 빔의 각각을 제공하도록 배열된 제1, 제2 및 제3 조명 소스를 포함하는 장치.
    

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