KR20230035034A

KR20230035034A - 조명 장치 및 연관된 계측 및 리소그래피 장치

Info

Publication number: KR20230035034A
Application number: KR1020237000388A
Authority: KR
Inventors: 사이몬 레이날드 휘스만; 아르잔 요하네스 안톤 베우크만; 뵈프 아리에 제프리 덴; 세바스티아누스 아드리아누스 굴덴; 니티쉬 쿠마; 진 랸; 질리 저우
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2023-03-10
Also published as: CN115769151A; TWI799901B; US20230229094A1; TW202217463A; WO2022008160A1

Abstract

스펙트럼 성형 조명 빔을 얻기 위해 광대역 조명 빔을 스펙트럼 성형하기 위한 조명 배열체가 개시된다. 조명 배열체는 광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 빔 분산 요소 및 분산된 후의 광대역 조명 빔을 공간적으로 변조하기 위한 공간 광 변조기를 포함한다. 조명 배열체는, 조명 배열체의 입력과 공간 광 변조기 사이에 위치되는, 적어도 하나의 방향으로 상기 광대역 조명 빔을 확장하기 위한 빔 확장 요소; 및 렌즈 어레이로서, 그 각각의 렌즈가 분산된 후의 광대역 조명 빔의 각각의 파장 대역을 공간 광 변조기의 각각의 영역 상으로 지향시키는, 렌즈 어레이 중 적어도 하나를 더 포함한다.

Description

조명 장치 및 연관된 계측 및 리소그래피 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 7월 6일에 출원된 유럽 출원 20184306.7의 우선권을 주장하며, 이는 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용된다.

발명의 분야

본 발명은 예를 들어 리소그래피 기술에 의한 디바이스의 제조에 사용가능한 방법 및 장치와 리소그래피 기술을 사용한 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 더 구체적으로는 계측 센서 및 이러한 계측 센서를 갖는 리소그래피 장치에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판, 일반적으로는 기판의 타겟 부분에 적용하는 기계이다. 예를 들어, 집적 회로(IC)의 제조에 리소그래피 장치가 사용될 수 있다. 그 경우에, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라고도 지칭되는 패터닝 디바이스가 IC의 개별 층 상에 형성할 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 부분(예를 들어, 다이의 일부, 하나의 다이 또는 여러 개의 다이를 포함)에 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 이미징을 통해 기판 상에 제공되는 방사선 민감성 재료(레지스트)의 층 상으로 행해진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 부분의 네트워크를 포함한다. 이러한 타겟 부분은 일반적으로 "필드"라 지칭된다.

복잡한 디바이스의 제조에서, 전형적으로 많은 리소그래피 패터닝 단계가 수행되어, 기판 상의 연속적인 층에 기능적 피처를 형성한다. 따라서 리소그래피 장치 성능의 중요한 측면은 적용되는 패턴을 이전 층에 (동일한 장치 또는 다른 리소그래피 장치에 의해) 놓여 있는 피처와 관련하여 올바르고 정확하게 배치하는 능력이다. 이를 위해, 기판에는 하나 이상의 정렬 마크 세트가 제공된다. 각각의 마크는 위치 센서, 전형적으로는 광학 위치 센서를 사용하여 나중에 위치를 측정할 수 있는 구조이다. 리소그래피 장치는 기판 상의 마크 위치를 정확하게 측정할 수 있는 하나 이상의 정렬 센서를 포함한다. 다양한 유형의 마크 및 다양한 유형의 정렬 센서가 다양한 제조자 및 동일한 제조자의 다양한 제품으로부터 알려져 있다.

기타 용례에서, 계측 센서는 기판 상의 노광 구조체(레지스트 내 및/또는 식각 후)를 측정하는 데 사용된다. 빠르고 비침습적인 형태의 특수 검사 도구는 방사선 빔이 기판의 표면 상의 타겟 상으로 지향되고 산란 또는 반사된 빔의 특성이 측정되는 산란계이다. 공지된 산란계의 예는 US2006033921A1 및 US2010201963A1에 설명된 유형의 각도 분해 산란계를 포함한다. 재구성에 의한 피처 형상의 측정 외에도, 공개된 특허 출원 US2006066855A1에 설명된 바와 같이, 회절 기반 오버레이가 이러한 장치를 사용하여 측정될 수 있다. 회절 차수의 암시야 이미징을 사용하는 회절 기반 오버레이 계측은 더 작은 타겟에 대해 오버레이 측정을 가능하게 한다. 암시야 이미징 계측의 예는 국제 특허 출원 WO 2009/078708 및 WO 2009/106279에서 찾아볼 수 있으며, 이들 문서는 그 전문이 참조로 본 명세서에 원용된다. 이 기술의 추가 개발이 공개된 특허 공개 US20110027704A, US20110043791A, US2011102753A1, US20120044470A, US20120123581A, US20130258310A, US20130271740A 및 WO2013178422A1에 설명되어 있다. 이러한 타겟은 조명 스폿보다 작을 수 있으며 웨이퍼 상의 생성물 구조에 의해 둘러싸일 수 있다. 복합 격자 타겟을 사용하여 하나의 이미지에서 다수의 격자를 측정할 수 있다. 이들 출원 모두의 내용 또한 본 명세서에 참조로 원용된다.

일부 산란계 또는 정렬 센서와 같은 일부 계측 용례에서, 계측 타겟의 결함은 해당 타겟으로부 측정된 값에서 파장/편광 종속 변동을 야기할 수 있다. 그런 이유로, 이러한 변동에 대한 보정 및/또는 완화는 다수의 상이한 파장 및/또는 편광(또는 더 일반적으로, 다수의 상이한 조명 조건)을 사용하여 동일한 측정을 수행함으로써 달성된다. 이러한 계측 용례를 위해 조명의 스펙트럼 성분의 전환 및 선택을 개선하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 제1 양태에서 스펙트럼 성형 조명 빔을 얻기 위해 광대역 조명 빔을 스펙트럼 성형하기 위한 조명 배열체를 제공하며, 조명 배열체는 광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 빔 분산 요소; 분산된 후의 광대역 조명 빔을 공간적으로 변조하기 위한 공간 광 변조기; 및 조명 배열체의 입력과 공간 광 변조기 사이에 위치되는, 적어도 하나의 방향으로 상기 광대역 조명 빔을 확장하기 위한 빔 확장 요소, 및 렌즈 어레이로서, 그 각각의 렌즈가 분산된 후의 광대역 조명 빔의 각각의 파장 대역을 공간 광 변조기의 각각의 영역 상으로 지향시키기 위한 것인, 렌즈 어레이 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 제1 양태의 방법을 수행하도록 동작가능한 계측 디바이스를 포함하는 계측 장치 및 리소그래피 장치가 개시된다.

본 발명의 상기 및 다른 양태는 아래에 기재된 예를 고려함으로써 이해될 것이다.

이제 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 단지 예로서 설명할 것이다.
도 1은 리소그래피 장치를 도시한다.
도 2는 도 1의 장치에서의 측정 및 노광 공정을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 적응가능한 정렬 센서의 개략도이다.
도 4는 (a) 제1 쌍의 조명 개구를 사용하여 타겟을 측정하는 데 사용하기 위한 암시야 산란계의 개략도와, (b) 주어진 조명 방향에 대한 타겟 격자의 회절 스펙트럼의 상세도를 포함한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조명 배열체의 개략도이다.
도 6은 도 5의 조명 배열체의 다수의 채널 변화의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 배열체의 개략도이다.

본 발명의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(조명기)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정의 파라미터에 따라 패터닝 디바이스를 정확하게 위치결정하도록 구성되는 제1 포지셔너(PM)에 연결되는 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트 도포 웨이퍼)(W)을 유지하도록 각각 구성되고, 소정의 파라미터에 따라 기판을 정확하게 위치결정하도록 구성되는 제2 포지셔너(PW)에 각각 연결되는 2개의 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 및 WTb); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟 부분(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함) 상으로 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다. 기준 프레임(RF)은 다양한 구성요소를 연결하고, 패터닝 디바이스 및 기판과 그들 상의 피처의 위치를 설정 및 측정하기 위한 기준으로서의 역할을 한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위해 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 기타 유형의 광학 구성요소 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성요소를 포함할 수 있다.

패터닝 디바이스 지지체(MT)는 패터닝 디바이스의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 기타 조건에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기 또는 기타 클램핑 기술을 사용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 예를 들어 기판의 타겟 부분에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 광범위하게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여되는 패턴은, 예를 들어 패턴이 위상 시프트 피처 또는 소위 보조 피처를 포함하는 경우 기판의 타겟 부분에서 원하는 패턴에 정확하게 대응하지 않을 수 있다는 것에 유의해야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여되는 패턴은 집적 회로와 같은 타겟 부분에서 생성되는 디바이스의 특정 기능층에 대응할 것이다.

본 명세서에서 나타내는 바와 같이, 장치는 투과 유형(예를 들어, 투과형 패터닝 디바이스를 사용함)이다. 대안적으로, 장치는 반사 유형(예를 들어, 위에서 언급한 유형의 프로그래밍가능 미러 어레이를 채용하거나 또는 반사 마스크를 채용함)일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예는 마스크, 프로그래밍가능 미러 어레이, 및 프로그래밍가능 LCD 패널을 포함한다. 본 명세서 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 임의의 사용은 더 일반적인 용어인 "패터닝 디바이스"와 동의어로 간주될 수 있다. "패터닝 디바이스"라는 용어는 또한 이러한 프로그래밍가능 패터닝 디바이스를 제어하는 데 사용하기 위한 패턴 정보를 디지털 형식으로 저장하는 디바이스를 지칭하는 것으로 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대해 또는 침액의 사용 또는 진공의 사용 같은 기타 인자에 대해 적절한 바에 따라 굴절, 반사, 반사굴절, 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 광범위하게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 임의의 사용은 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 동의어로 간주될 수 있다.

리소그래피 장치는 또한 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물에 의해 기판의 적어도 일부가 덮일 수 있는 유형일 수 있다. 침액은 리소그래피 장치의 다른 공간, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 투영 시스템의 개구수를 증가시키기 위한 침지 기술이 본 기술분야에 잘 알려져 있다.

동작시, 조명기(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수취한다. 소스 및 리소그래피 장치는 예를 들어 소스가 엑시머 레이저인 경우 별도의 독립체일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 통과한다. 다른 경우에, 예를 들어 소스가 수은 램프일 때 소스는 리소그래피 장치의 일체형 부분일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는, 필요한 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께, 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.

조명기(IL)는, 예를 들어 방사선 빔의 각도 강도 분포를 조정하기 위한 조정기(AD), 적분기(IN) 및 콘덴서(CO)를 포함할 수 있다. 조명기는 방사선 빔을 그 단면에서 원하는 균일성 및 강도 분포를 갖도록 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(MA)에 입사하고 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 횡단한 후, 방사선 빔(B)은 빔을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제2 포지셔너(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WTa 또는 WTb)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟 부분(C)을 위치결정하도록 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 제1 포지셔너(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시적으로 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적인 인출 후에 또는 주사 중에 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 장치(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확하게 위치결정시키는 데 사용될 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. 도시된 바와 같은 기판 정렬 마크는 전용 타겟 부분을 점유하지만, 이들은 타겟 부분 사이의 공간에 위치될 수 있다(이들은 스크라이브 레인 정렬 마크로서 알려져 있음). 유사하게, 하나 초과의 다이가 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 제공되는 상황에서, 마스크 정렬 마크는 다이들 사이에 위치될 수 있다. 작은 정렬 마크가 또한 디바이스 피처 사이에서 다이 내에 포함될 수 있으며, 이 경우 마커는 가능한 한 작고 인접한 피처 이외에 다른 어떠한 이미징 또는 공정 조건도 필요로 하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마커를 검출하는 정렬 시스템은 아래에 자세히 설명되어 있다.

도시된 장치는 다양한 모드에서 사용될 수 있다. 주사 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여되는 패턴이 타겟 부분(C) 상으로 투영되는 동안 동시에 주사된다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의해 결정될 수 있다. 주사 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광에서 타겟 부분의 폭(비주사 방향)을 제한하는 반면, 주사 동작의 길이는 타겟 부분의 높이(주사 방향)를 결정한다. 본 기술분야에 잘 알려진 바와 같이 기타 유형의 리소그래피 장치 및 동작 모드가 가능하다. 예를 들어, 스텝 모드가 알려져 있다. 소위 "마스크리스" 리소그래피에서, 프로그래밍가능 패터닝 디바이스는 패턴을 변경하면서 고정된 상태로 유지되며, 기판 테이블(WT)은 이동 또는 주사된다.

전술된 사용 모드 또는 완전히 다른 사용 모드에 대한 조합 및/또는 변형이 또한 사용될 수 있다.

리소그래피 장치(LA)는 2개의 기판 테이블(WTa, WTb) 및 2개의 스테이션(노광 스테이션(EXP) 및 측정 스테이션(MEA))-이들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있음-갖는 소위 듀얼 스테이지 유형이다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩되고 다양한 준비 단계가 수행될 수 있다. 이는 장치의 처리량을 상당히 증가시킬 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이 윤곽을 맵핑하는 것 및 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마커의 위치를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 위치 센서(IF)가 노광 스테이션뿐만 아니라 측정 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없는 경우, 기준 프레임(RF)에 대해 기판 테이블의 위치가 양 스테이션에서 추적될 수 있게 하기 위해 제2 위치 센서가 제공될 수 있다. 도시된 듀얼 스테이지 배치 대신에 다른 배치가 알려져 있으며 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판 테이블과 측정 테이블이 제공되는 다른 리소그래피 장치가 알려져 있다. 이들은 준비 측정을 수행할 때 함께 도킹된 다음 기판 테이블이 노광되는 동안 도킹해제된다.

도 2는 도 1의 듀얼 스테이지 장치에서 기판(W) 상의 타겟 부분(예를 들어, 다이)을 노광하는 단계를 도시한다. 점선 박스 내의 좌측에는 측정 스테이션(MEA)에서 수행되는 단계가 있고, 우측은 노광 스테이션 EXP에서 수행되는 단계를 도시한다. 때때로, 전술한 바와 같이, 기판 테이블(WTa, WTb) 중 하나는 노광 스테이션에 있고, 다른 하나는 측정 스테이션에 있다. 이 설명을 위해, 기판(W)이 이미 노광 스테이션에 로딩되었다고 가정한다. 단계 200에서, 새로운 기판(W')이 도시되지 않은 기구에 의해 장치에 로딩된다. 이들 2개의 기판은 리소그래피 장치의 처리량을 증가시키기 위해 병렬로 처리된다.

처음에 새로 로딩된 기판(W')을 참조하면, 이것은 장치에서 처음 노광하기 위해 새로운 포토 레지스트와 함께 준비된 이전에 처리되지 않은 기판일 수 있다. 그러나, 일반적으로, 설명된 리소그래피 공정은 일련의 노광 및 처리 단계 중 단지 하나의 단계일 것이며, 따라서 기판(W')은 이 장치 및/또는 다른 리소그래피 장치를 이미 여러 번 통과했으며 후속 공정을 또한 겪어야 할 수 있다. 특히 오버레이 성능을 개선하는 문제에 대해서, 과제는 이미 하나 이상의 패터닝 및 처리 사이클을 거친 기판 상의 올바른 위치에 새로운 패턴이 정확히 적용되도록 보장하는 것이다. 이러한 처리 단계는 만족스러운 오버레이 성능을 달성하기 위해 측정 및 보정되어야 하는 왜곡을 기판에 점진적으로 도입한다.

이전 및/또는 후속 패터닝 단계는 방금 언급한 바와 같이 다른 리소그래피 장치에서 수행될 수 있으며, 심지어 다른 유형의 리소그래피 장치에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 해상도 및 오버레이와 같은 파라미터가 매우 까다로운 디바이스 제조 공정에 있어서의 일부 층은 덜 까다로운 다른 층보다 더 고급의 리소그래피 도구에서 수행될 수 있다. 따라서, 일부 층은 침지형 리소그래피 도구에서 노광될 수 있으며, 다른 층은 '건식' 도구에서 노광된다. 일부 층은 DUV 파장에서 작동하는 도구에서 노광될 수 있으며, 다른 층은 EUV 파장 방사선을 사용하여 노광된다.

202에서, 기판 마크(P1) 등과 이미지 센서(도시되지 않음)를 사용한 정렬 측정은 기판 테이블(WTa/WTb)에 대한 기판의 정렬을 측정하고 기록하는 데 사용된다. 또한, 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판(W')에 걸친 여러 정렬 마크를 측정한다. 이러한 측정은 일 실시예에서 "웨이퍼 그리드"를 확립하는 데 사용되며, 이는 공칭 직사각형 그리드에 대한 임의의 왜곡을 포함하여 기판 전체에 걸친 마크의 분포를 매우 정확하게 매핑한다.

단계 204에서, X-Y 위치에 대한 웨이퍼 높이(Z)의 맵도 레벨 센서(LS)를 사용하여 측정된다. 종래, 높이 맵은 노광되는 패턴의 정확한 포커싱을 달성하기 위해서만 사용된다. 이는 그 외에 다른 용도로도 사용될 수 있다.

기판(W')이 로딩될 때, 수행될 노광, 및 또한 웨이퍼의 특성 및 이전에 만들어진 그리고 그 위에 만들어질 패턴을 규정하는 레시피 데이터(206)가 수신된다. 이러한 레시피 데이터에는 202, 204에서 만들어진 웨이퍼 위치, 웨이퍼 그리드 및 높이 맵의 측정값이 추가되며, 따라서 완전한 레시피 및 측정 데이터 세트(208)가 노광 스테이션(EXP)에 전달될 수 있다. 정렬 데이터의 측정값은 예를 들어 리소그래피 공정의 생성물인 생성물 패턴에 대해 고정된 또는 명목상 고정된 관계로 형성되는 정렬 타겟의 X 및 Y 위치를 포함한다. 노광 직전에 수집된 이러한 정렬 데이터는 정렬 모델을 데이터에 피팅하는 파라미터를 갖는 정렬 모델을 생성하는 데 사용된다. 이러한 파라미터와 정렬 모델은 노광 동작 동안 현재 리소그래피 단계에 적용되는 패턴의 위치를 보정하는 데 사용된다. 사용 중인 모델은 측정된 위치 사이의 위치 편차를 보간한다. 종래의 정렬 모델은 상이한 차원에서 '이상적인' 그리드의 변환, 회전 및 배율조정을 함께 규정하는 4개, 5개 또는 6개의 파라미터를 포함할 수 있다. 더 많은 파라미터를 사용하는 고급 모델이 알려져 있다.

210에서, 웨이퍼(W' 및 W)가 교체되며, 따라서 측정된 기판(W')은 노광 스테이션(EXP)에 진입하는 기판(W)이 된다. 도 1의 예시적인 장치에서, 이러한 교체는 장치 내에서 지지체(WTa 및 WTb)를 교환함으로써 수행되며, 따라서 기판(W, W')은 기판 테이블과 기판 그 자체 사이의 상대적 정렬을 유지하도록 이들 지지체 상에 정확하게 클램핑되고 위치된 상태를 유지한다. 따라서, 일단 테이블이 교체되면, 투영 시스템(PS)과 기판 테이블(WTb)(이전에는 WTa) 사이의 상대 위치를 결정하는 것이 노광 단계의 제어에서 기판(W)(이전에는 W')에 대한 측정 정보(202, 204)를 사용하는 데 필요한 전부이다. 단계 212에서, 레티클 정렬은 마스크 정렬 마크(M1, M2)를 사용하여 수행된다. 단계 214, 216, 218에서, 다수의 패턴의 노광을 완료하기 위해 기판(W)에 걸친 연속적인 타겟 위치에 주사 동작 및 방사선 펄스가 적용된다.

노광 단계의 수행에서 측정 스테이션에서 얻은 정렬 데이터 및 높이 맵을 사용함으로써, 이러한 패턴은 원하는 위치에 대해, 특히 이전에 동일한 기판에 놓인 피처에 대해 정확하게 정렬된다. 이제 W"라고 라벨링된 노광된 기판은 노광된 패턴에 따라 에칭 또는 다른 공정을 진행하기 위해 단계 220에서 장치로부터 언로딩된다.

통상의 기술자는 위의 설명이 실제 제조 상황의 일 예에 포함되는 다수의 매우 상세한 단계의 간략한 개요라는 것을 알 것이다. 예를 들어, 단일 패스(single pass)에서 정렬을 측정하기보다는, 동일하거나 상이한 마크를 사용한 거친 측정과 미세 측정의 개별 단계가 존재하는 경우가 많다. 거친 및/또는 미세 정렬 측정 단계는 높이 측정 전 또는 후에 수행되거나 상호배치될 수 있다.

복잡한 디바이스의 제조에서, 전형적으로 많은 리소그래피 패터닝 단계가 수행되어, 기판 상의 연속적인 층에 기능적 피처를 형성한다. 따라서 리소그래피 장치 성능의 중요한 양태는 (동일한 장치 또는 상이한 리소그래피 장치에 의해) 이전 층에 놓인 피처와 관련하여 적용되는 패턴을 올바르고 정확하게 배치하는 능력이다. 이를 위해, 기판에는 하나 이상의 마크 세트가 제공된다. 각각의 마크는 위치 센서, 전형적으로는 광학 위치 센서를 사용하여 나중에 위치를 측정할 수 있는 구조이다. 위치 센서는 "정렬 센서"로 지칭될 수 있고 마크는 "정렬 마크"로 지칭될 수 있다.

리소그래피 장치는 기판 상에 제공된 정렬 마크의 위치를 정확하게 측정할 수 있는 하나 이상(예를 들어, 복수)의 정렬 센서를 포함할 수 있다. 정렬(또는 위치) 센서는 회절 및 간섭과 같은 광학 현상을 사용하여 기판에 형성된 정렬 마크로부터 위치 정보를 얻을 수 있다. 현재 리소그래피 장치에 사용되는 정렬 센서의 예는 US6961116에 설명된 자기 참조 간섭계에 기초한다. 예를 들어 US2015261097A1에 개시된 바와 같이 위치 센서의 다양한 개선 및 변형이 개발되었다. 이러한 공보 모두의 내용은 본원에 참조로 포함된다.

마크 또는 정렬 마크는 기판 상에 제공되거나 또는 기판에 (직접) 형성되는 층 상에 또는 층 내에 형성되는 일련의 바아(bar)를 포함할 수 있다. 바아는 마크가 잘 알려진 공간 주기(피치)를 갖는 회절 격자로서 간주될 수 있도록 규칙적으로 이격되고 격자선으로서 작용할 수 있다. 이러한 격자선의 배향에 따라, X축 또는 Y축(X축에 실질적으로 수직으로 배향됨)을 따라 위치를 측정할 수 있게 하도록 마크를 설계할 수 있다. X축과 Y축 양자 모두에 대해 +45도 및/또는 -45도로 배치되는 바아를 포함하는 마크는 참조로 원용되는 US2009/195768A에 설명된 바와 같은 기술을 사용하여 조합된 X 및 Y 측정을 허용한다.

정렬 센서는 방사선 스폿으로 각각의 마크를 광학적으로 주사하여 사인파와 같은 주기적으로 변하는 신호를 얻는다. 정렬 센서에 대한 마크의 위치, 따라서 기판의 위치를 결정하기 위해서 이 신호의 위상이 분석되며, 정렬 센서는 다시 리소그래피 장치의 기준 프레임에 대해 고정된다. 상이한 (거칠고 미세한) 마크 치수와 관련되는 이른바 거친 및 미세한 마크가 제공될 수 있으며, 따라서 정렬 센서는 주기적 신호의 상이한 사이클 사이뿐만 아니라 사이클 내의 정확한 위치(위상)도 구별할 수 있다. 상이한 피치의 마크가 또한 이 목적을 위해 사용될 수 있다.

마크의 위치를 측정하는 것은 또한 예를 들어 웨이퍼 그리드 형태의 마크가 제공되는 기판의 변형에 대한 정보를 제공할 수 있다. 기판의 변형은, 예를 들어, 기판이 방사선에 노광될 때 기판 테이블에 대한 기판의 정전기적 클램핑 및/또는 기판의 가열에 의해 발생할 수 있다.

도 3은 알려진 정렬 센서(AS)의 실시예의 개략적인 블록도이다. 방사선 소스(RSO)는 조명 스폿(SP)으로서 기판(W) 상에 위치된 마크(AM)와 같은 마크 상으로 광학계를 방향전환함으로써 방향전환되는 하나 이상의 파장의 방사선 빔(RB)을 제공한다. 이 예에서, 방향전환 광학계는 스폿 미러(SM)와 대물 렌즈(OL)를 포함한다. 마크(AM)를 조명하는 조명 스폿(SP)은 마크 자체의 폭보다 직경이 약간 작을 수 있다.

마크(AM)에 의해 회절된 방사선은 정보 전달 빔(IB)으로 시준된다(이 예에서는 대물 렌즈(OL)를 통해). "회절"이라는 용어는 마크로부터의 0차 회절(반사라고도 지칭될 수 있음)을 포함하도록 의도된다. 예를 들어 위에서 언급된 US6961116에 개시된 유형의 자기 참조 간섭계(SRI)는 빔(IB)을 그 자신과 간섭시키며, 그 후 빔은 광검출기(PD)에 의해 수취된다. 방사선 소스(RSO)에 의해 하나 초과의 파장이 생성되는 경우 개별 빔을 제공하기 위해 추가 광학계(도시되지 않음)가 포함될 수 있다. 광검출기는 단일 요소일 수 있거나 또는 광검출기는 원하는 경우 다수의 픽셀을 포함할 수 있다. 광검출기는 센서 어레이를 포함할 수 있다.

이 예에서는 스폿 미러(SM)를 포함하는 방향전환 광학계는 또한 마크로부터 반사된 0차 방사선을 차단하는 역할을 할 수 있으므로, 정보 전달 빔(IB)은 마크(AM)로부터의 고차 회절 방사선만을 포함한다(이는 측정에 필수적이지는 않지만, 신호 대 노이즈 비를 개선한다).

강도 신호(SI)는 처리 유닛(PU)에 공급된다. 블록(SRI)에서의 광학 처리와 유닛(PU)에서의 계산 처리의 조합에 의해, 기준 프레임에 대한 기판의 X 및 Y 위치에 대한 값이 출력된다.

도시된 유형의 단일 측정은 마크의 하나의 피치에 대응하는 특정 범위 내에서 마크의 위치만 고정한다. 사인파의 어느 주기가 마킹된 위치를 포함하는 것인지를 식별하기 위해 이것과 함께 거친 측정 기술이 사용된다. 마크를 구성하는 재료와 마크가 위 및/또는 아래에 제공되는 재료에 관계없이 마크의 증가된 정확도 및/또는 강건한 검출을 위해 상이한 파장에서 더 거친 및/또는 더 미세한 레벨의 동일한 공정이 반복된다. 이러한 다수의 파장 측정을 수행하고 처리하는 데 있어서의 개선이 아래에 설명되어 있다.

계측 장치는 도 4의 (a)에 도시된다. 타겟(T) 및 타겟을 조명하는 데 사용되는 측정 방사선의 회절 광선이 도 4의 (b)에 더 상세히 도시된다. 도시된 계측 장치는 암시야 계측 장치로 알려진 유형이다. 여기에 도시된 계측 장치는 암시야 계측의 설명을 제공하기 위한 순전히 예시적인 것이다. 계측 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치 전체에 걸쳐 여러 개의 브랜치(branch)를 갖는 광학축이 점선(O)으로 표시된다. 이 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 크세논 램프)에 의해 방출된 광은 렌즈(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의해 빔스플리터(15)를 통해 기판(W)으로 지향된다. 이들 렌즈는 4F 배열의 이중 시퀀스로 배열된다. 여전히 기판 이미지를 검출기에 제공하고 동시에 공간 주파수 필터링을 위한 중간 퓨필 평면의 액세스를 허용한다면 상이한 렌즈 배열이 사용될 수 있다. 따라서, 방사선이 기판에 입사하는 각도 범위는 여기에서는 (공액) 퓨필 평면으로서 지칭되는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면에서의 공간 강도 분포를 규정함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는 대물 렌즈 퓨필 평면의 역투영 이미지인 평면에서 렌즈(12, 14) 사이에 적절한 형태의 개구판(13)을 삽입함으로써 행해질 수 있다. 도시된 예에서, 개구판(13)은 13N 및 13S로 라벨링된 상이한 형태를 가지며, 상이한 조명 모드가 선택될 수 있게 한다. 본 예의 조명 시스템은 축외(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 개구판(13N)은 단지 설명을 위해 '북쪽'으로 지정된 방향으로부터 축외를 제공한다. 제2 조명 모드에서, 개구판(13S)은 유사한 조명을 제공하기 위해 사용되지만, '남쪽'이라고 라벨링된 반대 방향으로부터 제공한다. 상이한 개구를 사용하여 다른 조명 모드가 가능하다. 원하는 조명 모드 외측의 불필요한 광은 원하는 측정 신호를 방해하므로 퓨필 평면의 나머지 부분은 암부인 것이 바람직하다.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 타겟(T)은 기판(W)이 대물 렌즈(16)의 광학축(O)에 수직인 상태로 배치된다. 기판(W)은 지지체(도시되지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 축(O)을 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 충돌하는 측정 방사선(I)의 광선은 0차 광선(실선(0))과 2개의 1차 광선(쇄선(+1) 및 이점 쇄선(-1))을 생성한다. 과도하게 채워진 작은 타겟의 경우 이러한 광선은 계측 타겟 T 및 기타 피처를 포함하는 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선 중 하나일 뿐이라는 점을 기억해야 한다. 판(13)의 개구는 유한한 폭(유용한 양의 광을 허용하는 데 필요함)을 갖기 때문에, 입사 광선(I)은 실제로 일정 범위의 각도를 차지할 것이며, 회절된 광선(0 및 +1/-1)은 어느 정도 확산될 것이다. 작은 타겟의 포인트 확산 기능에 따라, 각각의 차수 +1 및 -1은 도시된 바와 같이 단일의 이상적인 광선이 아닌 소정 범위의 각도에 걸쳐 더 확산될 것이다. 타겟의 격자 피치와 조명 각도는 대물 렌즈에 입사하는 1차 광선이 중심 광축과 밀접하게 정렬되도록 설계 또는 조정될 수 있다는 것에 유의한다. 도 4의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 광선은 순전히 이들이 도면에서 더 쉽게 구별될 수 있게 하기 위해 다소 축에서 벗어나서 도시되어 있다.

기판(W) 상의 타겟(T)에 의해 회절된 적어도 0차 및 +1차는 대물 렌즈(16)에 의해 수집되고 빔스플리터(15)를 통해 다시 지향된다. 도 4의 (a)로 돌아가면, 북(N) 및 남(S)으로서 라벨링된 직경방향으로 대향하는 개구를 지정함으로써, 제1 및 제2 조명 모두 양자 모두가 도시된다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광학축의 북쪽으로부터 오는 경우, 즉 개구판(13N)을 사용하여 제1 조명 모드가 적용되는 경우, +1(N)으로 라벨링되는 +1 회절 광선이 대물 렌즈(16)에 입사한다. 대조적으로, 개구판(13S)을 사용하여 제2 조명 모드가 적용되는 경우, -1 회절 광선(1(S)로 라벨링됨)이 렌즈(16)에 입사하는 것이다.

제2 빔스플리터(17)는 회절 빔을 2개의 측정 브랜치로 분할한다. 제1 측정 브랜치에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔을 사용해서 제1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)를 형성한다. 각각의 회절 차수는 센서의 다른 지점에 도달하므로, 이미지 처리가 차수를 비교하고 대조할 수 있다. 센서(19)에 의해 캡처된 퓨필 평면 이미지는 계측 장치를 포커싱하는 데 및/또는 1차 빔의 강도 측정을 정규화하는 데 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한 재구성과 같은 많은 측정 목적에도 사용될 수 있다.

제2 측정 브랜치에서, 광학 시스템(20, 22)은 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서)에 타겟(T)의 이미지를 형성한다. 제2 측정 브랜치에서, 퓨필 평면에 공액인 평면에 개구 조리개(21)가 제공된다. 개구 조리개(21)는 센서(23)에 형성된 타겟의 이미지가 -1 또는 +1 1차 빔으로부터만 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서(19 및 23)에 의해 캡처된 이미지는 이미지를 처리하는 프로세서(PU)에 출력되며, 그 기능은 수행되는 측정의 특정 유형에 의존한다. 여기서 '이미지'라는 용어는 넓은 의미로 사용된다는 것에 유의한다. -1 및 +1차 중 하나만 존재하는 경우 격자선의 이미지는 그 자체로 형성되지 않는다.

도 4에 도시된 개구판(13) 및 시야 조리개(21)의 특정 형태는 순전히 예이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 타겟의 축상(on-axis) 조명이 사용되고, 축외 개구를 갖는 개구 조리개가 실질적으로 회절광의 하나의 1차만을 센서로 통과시키기 위해 사용된다. 다른 예에서, 2사분면 개구가 사용될 수 있다. 이는 위에서 언급한 US2010201963A1에 설명된 바와 같이 플러스 및 마이너스 차수의 동시 검출을 가능하게 할 수 있다. 위에서 언급한 US2011102753A1에 설명된 바와 같이, 검출 브랜치에 광학 쐐기(분할된 프리즘 또는 다른 적절한 요소)가 있는 실시예는 단일 이미지에서 공간적으로 이미지화하기 위한 차수를 분리하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 2차, 3차 및 더 높은 차수 빔(도 4에 도시되지 않음)이 1차 빔 대신에 또는 이에 추가하여 측정에 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 개구 조리개(21) 대신에 분할 프리즘이 사용될 수 있어 이미지 센서(23) 상의 공간적으로 분리된 위치에서 +1 및 -1차 양자 모두를 동시에 캡처할 수 있다.

측정 방사선이 이러한 상이한 유형의 측정에 적합하도록 하기 위해, 개구판(13)은 디스크 주위에 형성된 다수의 개구 패턴을 포함할 수 있으며, 이는 원하는 패턴을 적소에 가져오도록 회전한다. 개구판(13N 또는 13S)은 하나의 방향(설정에 따라 X 또는 Y)으로 배향되는 격자를 측정하는 데만 사용될 수 있다는 것에 유의한다. 직교 격자의 측정을 위해, 90° 및 270°를 통한 타겟의 회전이 구현될 수 있다.

계측 센서는 도 3에 도시된 정렬 센서와 같이 노광 전 계측 또는 정렬을 위해 주로 설계된 센서와 도 4에 도시된 계측 장치 같은 노광 후 계측(예를 들어, 오버레이, CD 및/또는 초점 모니터링)을 위해 주로 설계된 센서를 포함한다. 어느 경우든, 예를 들어 상이한 파장(컬러) 및/또는 파면 프로파일 사이에서 조명을 전환하기 위해 조명 스펙트럼을 제어하는 것이 종종 바람직하다. 더 구체적으로는, 조명 스펙트럼의 제어는 조명 스펙트럼의 다음 양태 중 하나 이상의 제어를 포함할 수 있다:

● 컬러 밴드의 조율가능한 중심 주파수;

● 컬러 밴드의 조율가능한 투과;

● 컬러 밴드의 조율가능한 대역폭;

● 여러 컬러 밴드를 동시에 온/오프 전환함.

조명 스펙트럼을 제어하기 위해 현재 다수의 방법이 사용된다. 이러한 하나의 방법은 AOTF(음향-광학 조율가능 필터)를 사용하는 것을 포함한다. 그러나, AOTF를 사용하는 것은 다음을 포함하는 다수의 단점을 갖는다:

● 대역 외 억제는 일부 애플리케이션에 대해 불충분하다:

● 대역폭 제어의 제한된 유연성;

● 컬러 밴드가 서로 가까이 이격되어 있는 경우 컬러 밴드 사이에 혼선이 있다.

예를 들어 도 4의 장치에 적용되는 다른 방법은 필요에 따라 상이한 컬러 필터를 빔 경로로 회전시키는 컬러 휠을 사용하는 것을 포함한다. 그러나, 이러한 컬러 휠의 전환 속도는 원하는 것보다 느리고 이들은 위에 나열된 조명 스펙트럼의 제어의 측면 중 임의의 것에서 유연성을 거의 또는 전혀 제공하지 않는다.

스펙트럼 성형을 위한 하나의 알려진 방법은 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)와 같은 공간 광 변조 디바이스를 사용하는 것을 포함한다. 조율가능한 중심 주파수 및 컬러 대역의 대역폭과 다수의 대역의 동시 전환을 제공하는 이러한 디바이스를 사용하는 배열이 알려져 있다. 그러나, 이러한 디바이스 중 어느 것도 이 모든 것을 수행할 수는 없으며 또한 컬러 대역마다 조율가능한 투과를 제공한다.

이런 이유로, 제1 실시예는 조율가능한 중심 주파수 및 컬러 대역의 대역폭, 다수의 대역의 동시 전환 및 컬러 대역마다 조율가능한 투과를 제공할 수 있는 조명 배열체를 설명한다.

조명 배열체는 (제1) 1D 빔 확장기, (제1) 빔 분산 요소(예를 들어, 격자의 프리즘) 및 DMD와 같은 빔 확장(또는 스미어링(smearing)) 광학 요소를 포함할 수 있다. 빔 확장 광학 요소는 DMD가 컬러를 변조하고 분산 조명 방사선의 투과율(컬러마다)을 변조할 수 있게 하도록 동작가능하다. 변조된 빔은 예를 들어 제2 빔 확장 광학 요소 및 제2 분산 요소를 반대 구성으로 사용하여 후속적으로 조합된다. 단일 모드 공간 필터가 단일 모드 출력 및 전체 투과 제어(예를 들어, 0 내지 100%)를 유지하면서 컬러마다 투과의 파면 성형을 용이하게 하기 위해 출력부에 제공될 수 있다.

실시예에서, 1D 빔 확장기는 빔을 제1 방향으로 확장하고 분산 요소는 확장된 빔을 제2 방향으로 분산시킨다. 제1 방향은 제2 방향에 실질적으로 수직일 수 있다. 이러한 방식으로, DMD(마이크로미러 또는 픽셀의 2D 어레이 포함)는 2D 어레이의 하나의 축에서 컬러를 선택하고 2D 어레이의 다른 축에서 컬러마다 투과를 선택할 수 있다. 이러한 배열은 제어 측면에서 실용적이지만, 이 실시예의 범위 내에서 더 복잡한 확장 및 분산 요소 배열(분산 요소에 대해 수직으로 배향되는 1D 빔 확장기 제외)이 가능하다. 이러한 배열은 각각의 DMD 픽셀/마이크로미러에 의해 제어되는 파장을 알고 있는 경우에 가능하다.

도 5는 이러한 실시예에 따른 조명 배열체를 도시한다. 다수의 파장(예를 들어, 백색광 또는 광대역) 입력 빔(B_in)이 확장된 빔(B_ex)을 얻기 위해 빔 확장 요소(BE)(예를 들어, 1D 빔 확장)에 의해 제1 방향으로 확장되거나 공간적으로 스미어링된다. 1D 빔 확장기는 예를 들어 2개의 원통형 렌즈/미러를 포함할 수 있다. 확장된 빔(B_ex)은 빔 분산 요소(DE)(예를 들어, 프리즘 또는 격자)에 의해 분산되어 분산된(및 확장된) 빔(B_dis)을 얻는다. 이 실시예에서 분산 요소(DE)에 의한 분산 방향은 (예를 들어, 1D) 빔 확장 요소(BE)의 확장 방향에 수직이라는 것에 유의한다. 이는 배열의 각각의 스테이지에서 점선으로 조명 빔(B_in, B_ex 및 B_dis)의 단면을 보여주는 도면에 의해 가장 잘 이해된다. 분산 빔(B_dis)의 단면의 상이한 영역의 상이한 음영은 강도가 아니라 상이한 컬러/파장을 나타낸다는 것에 유의한다.

렌즈 시스템(L1, L2)의 퓨필 평면에 있는 DMD는 컬러를 선택하고 분산 빔(B_dis)의 투과를 제어하는 데 사용된다. 이 예에서, 제1 축(λ)은 컬러(예를 들어, 대역 및/또는 대역폭)를 선택하며, 제2 축(T)은 동일한 스펙트럼을 확인하지만, 이 축에서 픽셀을 전환하는 것은 투과(예를 들어, 컬러 또는 컬러 밴드마다)를 제어한다. DMD의 단면은 순전히 예시적인 투과 패턴으로 도면에 도시되며, 음영 처리된 픽셀은 "오프 픽셀"(즉, 빔 덤프(BD)에 조명을 반사하도록 배향됨)을 나타내고 음영 처리되지 않은 픽셀은 "온 픽셀"(즉, 조명을 출력에 반사하도록 배향됨)을 나타낸다. 생성된 성형 빔(B_shp)은 제2 빔 확장 요소(BE) 및 제2 분산 요소(DE)를 통해 재조합된다. 여기에서 DMD의 패턴은 2개의 중심 파장 대역(분산 빔(B_dis)의 6개 대역 중)을 완전히 차단(스위치 오프)하였고, 가장 왼쪽의 2개의 파장 대역의 투과를 상이한 정도로 감쇠시키며 가장 오른쪽의 2개의 파장 대역은 감쇠되지 않는 것을 알 수 있다.

조합된 빔은 그 후 완전히 제어된 스펙트럼을 갖는 출력 빔(B_out)을 제공하기 위해 단일 모드 공간 필터(SF)(예를 들어, 핀홀 또는 단일 모드 섬유 등)에 투영될 수 있다. 다중모드 입력/출력 광이 사용되는 경우, 출력에서의 공간 필터(SF)는 다중모드 필터(예를 들어, 홍채 또는 다중모드 섬유)를 포함할 수 있다.

DMD 상의 투과 축(T)은 컬러마다 핀홀을 통한 투과를 최적화하기 위해 컬러마다 파면 성형에 사용될 수 있다. 0에서 100%까지의 전체 동적 범위 제어가 가능할 수 있다.

제시된 구성은 투과 구성이다. 물론, 광학 요소에 의한 흡수를 최소화하기 위해 반사 구성도 가능하다.

실시예에서, 분산, 확장 및 재조합을 위해 동일한 분산 요소 및 빔 확장기를 사용하는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 이것은 바람직하지 않은 스펙트럼 성분 사이의 더 많은 혼선을 유발할 수 있다.

광학 요소(즉, 빔 확장기 및 분산 요소)의 순서는 광학 설계에 따라 순서가 바뀔 수 있다.

본 명세서에 개시된 모든 실시예에서, DMD는 다른 SLM 장치로 대체될 수 있지만; DMD의 빠른 전환은 이러한 디바이스가 선호되게 할 수 있다.

DMD는 기타 SLM 디바이스로 대체될 수 있지만, DMD의 빠른 전환은 이러한 디바이스가 선호되게 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 다른 이러한 SLM 디바이스는 픽셀당 위상을 제어하는 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 SLM은 회절된 파면을 재성형하기 위해 공간적 코히런트 조명(spatially coherent illumination)에 사용될 수 있으며, 이는 (예를 들어) 공간 필터에서 프로그래밍가능한 스폿 크기를 용이하게 할 수 있다. 프로그래밍가능한 스폿 크기와 필터의 조합이 투과를 결정한다. 이것은 모든 컬러에 대해 수행될 수 있다. 사용될 수 있는 다른 유형의 SLM은 픽셀당 흡수를 제어하는 것이다. 동작 원리는 본질적으로 DMD를 사용하여 설명된 구성과 동일하다. 또한, 공간 변조를 수행하기 위해 변형가능 미러가 사용될 수 있으므로, 본 개시내용의 맥락에서 SLM이라는 용어는 변형가능 미러도 포함한다.

도 6은 빔을 다수의 채널로 분할하는 제1 라우터(Rt)(도면은 4개의 채널을 나타내지만 이는 순전히 예이다) 및 채널을 재조합하는 제2 라우터(Rt)를 포함하는 예시적인 배열을 도시한다. 각각의 채널(2개의 빔 확장 요소(BE), 2개의 분산 요소(DE) 및 DMD를 포함하는 것으로 단순화된 형태로 도시됨)은 도 5에 도시된 배열을 포함할 수 있다. 이러한 배열은 스펙트럼의 특정 부분의 더 양호한 제어 및/또는 편광 또는 기타 조명 파라미터의 제어를 제공할 수 있다. 예를 들어, 광학 설계에 따라 복굴절 효과 등을 처리하기 위해 직교 편광에 대해 개별 채널을 구현하는 것이 바람직할 수 있다. 이런 이유로, 상이한 채널 중 적어도 일부는 편광 특정 채널을 포함할 수 있다. 라우터(Rt)는 정적 요소, 예를 들어 빔스플리터, 편광 빔스플리터, 다이크로익 미러를 포함할 수 있다. 대안적으로, 라우터(Rt)는 동적 요소, 예를 들어 DMD, 음향-광학 스위치 등을 포함할 수 있다.

이 제1 주요 실시예는 고정식 센서(도 4에 예시된 것과 같은 것)보다는 도 3에 예시된 유형의 정렬 센서와 같은 비고정식 센서에 더 적합할 수 있으며, 여기서 선량은 픽셀의 동적 제어에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 이 실시예는 동적 코히런스 스크램블러(dynamic coherence scrambler)와 같은 비고정식 요소와 조합되는 경우 고정식 센서에 더 적합할 수 있다. 또한, DMD가 온 상태와 오프 상태 사이를 빠르게 전환하기 위해 사용될 수 있다는 사실은, 이것이 카메라에 의해 관찰되는 컬러의 투과를 제어하기 위해 고정식 센서와 함께 투과를 제어하는 데 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 이런 이유로, 이 실시예는 임의의 적합한 비고정식 또는 고정식 센서 또는 계측 장치와 함께 사용될 수 있다.

조명 배열체에 대한 제2 주요 실시예가 이제 설명될 것이다. 이러한 실시예는 도 4에 도시된 바와 같은 계측 장치에서 빠른 컬러 전환을 위해 제안된다. 특히, 실시예는 이러한 계측 장치에서 빠른 컬러 전환 및 동시 퓨필 전환을 제공하는 반면, 현재 이는 전형적으로 컬러의 전환이 1차 회절 차수가 적절히 캡처되는 것을 보장하기 위해 개구 스위치(예를 들어, 반대 방향에서의 동시 조명을 위해 4등분 개구판일 수도 있는 개구(13))를 필요로 하는 경우이다. 4등분 개구판 또는 도 4에 도시된 개구판(13N, 13S)이 사용되는지 여부에 관계없이, 개구의 크기 및 형상은 전형적으로 파장이 변화됨에 따라 변화될 필요가 있으며, 이는 전형적으로 물리적인 개구판 교체를 필요로 한다.

조명 배열체는 공간적 인코히런트 방사선을 제공하기 위해 최적화될 수 있고, 그 자체로 스펙트럼 분해 방식으로 DMD와 같은 SLM에 조명을 지향시키는 다수의 특정 파장 또는 파장 대역 각각에 대한 각각의 렌즈를 갖는 렌즈 어레이를 포함할 수 있다.

도 7은 이러한 실시예의 개략도이다. 입력 빔(B_in)은 편광자(POL)에 의해 편광된 후 편광 빔스플리터(PBS)를 통해 투과된다. 1/4 파장판(QWP)은 빔에 원형 또는 타원형 편광을 부여한다. 분산 요소(DE)는 파장에 따라 빔을 분산시키고 렌즈 어레이(LA)(또는 마이크로 렌즈 어레이)는 분산된 방사선을 계측 장치의 대물 렌즈의 (공액) 퓨필 평면에 위치되는 DMD로 지향시킨다. 렌즈 어레이의 각각의 렌즈는 분산된 방사선의 각각의 스펙트럼 부분을 스펙트럼 분해된 공액 퓨필 평면에 퓨필 이미지를 형성하도록 지향시킨다. 렌즈 어레이(LA)는 공간적 인코히런트 방사선이 본 실시예의 장치에 의해 전환 및 성형될 수 있게 한다.

DMD는 빔 파면과 스펙트럼 특성을 성형한다. 또한, 원편광의 좌우성(handedness)은 분산 요소(DE) 및 DMD와의 상호 작용으로 인해 원래 상태(예를 들어, 좌원편광)에 대해 직교(예를 들어, 우원편광)하게 되었다. 이 때문에, 복귀 패스 상의 스펙트럼 성형 빔은 편광자(POL)에 의해 부여된 것(즉, 초기 패스에 대해 직교)에 대해 직교하는 편광 상태로 1/4 파장판(QWP)에 의해 선형화된 편광을 갖는다. 이런 이유로, (선택적) 1/4 파장판(QWP) 및 기타 편광자 요소의 효과는 빔스플리터(PBS)에 의해 출력 빔(B_out)으로 반사되는 (DMD로부터의) 조명의 양을 최대화하는 것이다. 1/4 파장판(QWP)은 바람직하게는 무색성이다. 반파장판(HWP)은 출력 빔(B_out) 경로에 제공될 수도 있다.

분산 요소(DE)는 1차 회절 차수에 포함된 조명을 최대화하기 위한 블레이즈 격자(blazed grating)일 수 있다. 대안적으로, 다른 유형의 격자 또는 프리즘을 사용할 수 있다.

마이크로 렌즈 어레이 및 분산 요소의 효과는 DMD에 개별 퓨필 이미지를 제공하는 것이며, 각각의 이미지는 각각의 상이한 컬러 또는 컬러 밴드로부터 형성된다. 또한, DMD는 공액 퓨필 평면에 있기 때문에, 도 4의 개구를 대신한다. 이런 이유로, 빔의 스펙트럼을 성형하는 동시에, 조명의 공간 형상 또한 원하는 프로파일로 조정될 수 있다. 예를 들어, 원하는 프로파일은 원하는 차수(예를 들어, 1차 회절 차수)가 적절하게 캡처되고 및/또는 추가의 더 높은 차수가 캡처되지 않도록 보장하는 것일 수 있다. 따라서, 조명 개구 프로파일은 DMD를 통해 직접 구성될 수 있으며 각각의 파장 대역(즉, 각각의 퓨필 이미지)에 대해 개별적으로 구성될 수 있다. DMD는 형상 및 강도를 수정하고 다양한 컬러에 대응하는 각각의 퓨필 이미지를 온/오프 전환할 수 있다. 이 배열은 컬러 멀티플렉싱(color multiplexing)에도 사용될 수 있다.

도 4와 관련하여, 이러한 조명 배열체는 장치의 조명 브랜치에서 개구(13)를 대체할 수 있다.

컬러라는 용어는 본 명세서 전반에 걸쳐 파장과 동의어로 사용되며 컬러는 가시 대역 외부의 것(예를 들어, 적외선 또는 자외선 파장)을 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

본 발명의 특정 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해할 것이다.

광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예의 사용에 대해 위에서 특정 참조가 이루어졌을 수 있지만, 본 발명은 예를 들어 임프린트 리소그래피와 같은 다른 용례에서 사용될 수 있으며, 문맥이 허용하는 경우에는 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 생성되는 패턴을 규정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급되는 레지스트 층으로 가압될 수 있으며, 기판 위의 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후 레지스트에 패턴을 남기고 레지스트 밖으로 이동한다.

본 명세서에서 사용되는 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 자외선(UV) 방사선(예를 들어, 약 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외선 방사선(EUV)(예를 들어, 1 내지 100 nm 범위의 파장을 가짐), 및 또한 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포함한다.

문맥이 허용하는 경우 "렌즈"라는 용어는 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소를 포함하는 다양한 유형의 광학 구성요소 중 임의의 하나 또는 그 조합을 지칭할 수 있다. 반사 구성요소는 UV 및/또는 EUV 범위에서 동작하는 장치에 사용될 가능성이 높다.

본 발명의 폭과 범위는 전술한 예시적인 실시예 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안 되며, 다음의 청구항 및 그 등가물에 따라서만 규정되어야 한다.

Claims

스펙트럼 성형 조명 빔을 얻기 위해 광대역 조명 빔을 스펙트럼 성형하기 위한 조명 배열체이며,
광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 빔 분산 요소;
분산된 후의 광대역 조명 빔을 공간적으로 변조하기 위한 공간 광 변조기; 및
조명 배열체의 입력과 공간 광 변조기 사이에 위치되는, 적어도 하나의 방향으로 상기 광대역 조명 빔을 확장하기 위한 빔 확장 요소, 및
렌즈 어레이로서, 그 각각의 렌즈는 분산된 후의 광대역 조명 빔의 각각의 파장 대역을 공간 광 변조기의 각각의 영역 상으로 지향시키기 위한 것인, 렌즈 어레이
중 적어도 하나를 포함하는 조명 배열체.
제1항에 있어서, 공간 광 변조기는 디지털 마이크로미러 디바이스를 포함하는 조명 배열체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 조명 배열체는 상기 빔 확장 요소의 상기 적어도 하나를 포함하는 조명 배열체.
제3항에 있어서, 공간 광 변조기의 제어는 스펙트럼 성형 조명 빔 내에 어떤 파장이 포함되는지 및 스펙트럼 성형 조명 빔의 파장 또는 파장 대역마다의 투과율을 제어하는 조명 배열체.
제3항 또는 제4항에 있어서, 빔 확장 요소는 실질적으로 제1 방향으로 빔을 확장하기 위한 1차원 빔 확장 요소를 포함하는 조명 배열체.
제5항에 있어서, 빔 분산 요소의 분산 방향은 상기 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향이고, 따라서 공간 광 변조기의 제1 축이 스펙트럼 성형 조명 빔 내에 포함된 스펙트럼 성분을 제어하고 공간 광 변조기의 제2 축이 스펙트럼 성형 조명 빔의 파장 또는 파장 대역마다의 투과율을 제어하는 조명 배열체.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 공간 광 변조기 전에 빔을 확장 및 분산시키기 위한 제1 빔 확장 요소 및 제1 빔 분산 요소와 공간 광 변조기 후에 빔을 재조합하기 위한 제2 빔 확장 요소 및 제2 빔 분산 요소를 포함하는 조명 배열체.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 개별 채널 및 조명의 조명 파라미터에 따라 채널 사이에서 조명을 분배하기 위한 라우터를 포함하고, 각각의 채널은 적어도 하나의 빔 확장 요소, 적어도 하나의 빔 분산 요소 및 공간 광 변조기를 포함하는 조명 배열체.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 스펙트럼 성형 조명 빔을 필터링하기 위한 공간 필터를 포함하는 조명 배열체.
제2항에 있어서, 상기 렌즈 어레이는 공간 광 변조 상에 복수의 개별 퓨필 이미지를 제공하도록 동작가능하고, 각각의 퓨필 이미지는 상이한 파장 대역을 포함하는 조명 배열체.
제10항에 있어서, 공간 광 변조기의 제어는 스펙트럼 성형 조명 빔 내에 포함되는 스펙트럼 성분 및 조명 개구 프로파일의 구성을 동시에 제어하는 조명 배열체.
제11항에 있어서, 조명 개구 프로파일의 구성의 제어는 선택된 하나 이상의 스펙트럼 성분에 대한 조명 개구의 최적화를 가능하게 하는 조명 배열체.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스펙트럼 성형 조명 빔은 인코히런트 조명을 포함하는 조명 배열체.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 공간 광 변조기로의 및 공간 광 변조기로부터의 빔 경로는 공유되며, 입력 빔 및 상기 스펙트럼 성형 조명 빔을 분리하기 위한 빔스플리터를 포함하는 조명 배열체.
제14항에 있어서, 빔스플리터는 편광 빔스플리터이며, 조명 배열체는,
입력 빔을 선형적으로 편광하기 위한 편광자; 및
상기 편광 빔스플리터와 공간 광 변조기 사이의 1/4 파장판을 더 포함하는 조명 배열체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 분산 요소는 격자, 블레이즈 격자 또는 프리즘을 포함하는 조명 배열체.
측정 조명을 제공하기 위해 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 조명 배열체를 포함하는 계측 디바이스.
제17항에 있어서, 계측 디바이스는 산란계를 포함하는 계측 디바이스.
제18항에 있어서,
기판을 위한 지지체;
상기 측정 조명을 상기 기판 상의 구조체로 지향시켜 조명하기 위한 광학 시스템; 및
기판 상의 구조체에 의해 산란된 측정 방사선을 검출하기 위한 검출기를 포함하는 계측 디바이스.
제19항에 있어서, 조명 배열체는 광학 시스템의 공액 퓨필 평면에 위치되는 계측 디바이스.
제17항에 있어서, 계측 디바이스는 위치 센서를 포함하는 계측 디바이스.
리소그래피 장치이며,
패터닝 디바이스를 지지하기 위한 패터닝 디바이스 지지체;
기판을 지지하기 위한 기판 지지체; 및
상기 패터닝 디바이스 및/또는 상기 기판 지지체의 정렬을 수행하도록 동작가능한 제21항의 계측 디바이스를 포함하는 리소그래피 장치.