KR20230038703A - 다중 모드 간섭 및 리소그래피 장치에 기초하는 분광 계측 시스템 - Google Patents

다중 모드 간섭 및 리소그래피 장치에 기초하는 분광 계측 시스템 Download PDF

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KR20230038703A
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모하메드 스윌람
저스틴 로이드 크로이저
스티븐 룩스
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에이에스엠엘 홀딩 엔.브이.
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Abstract

계측 시스템은 방사선원, 광학 요소, 제 1 및 제 2 검출기, 다중 모드 도파관을 포함하는 집적 광학 디바이스 및 프로세서를 포함한다. 방사선원은 방사선을 생성한다. 광학 요소는 타깃으로부터의 산란 방사선을 생성하기 위해 타깃을 향해 방사선을 지향시킨다. 제 1 검출기는 산란 방사선의 제 1 부분을 수신하고, 수신된 제 1 부분에 기초하여 제 1 검출 신호를 생성한다. 다중 모드 도파관은 다중 모드 도파관의 모드들을 사용하여 산란 방사선의 제 2 부분을 간섭한다. 제 2 검출기는 간섭받은 제 2 부분을 수신하고, 수신된 간섭받은 제 2 부분에 기초하여 제 2 검출 신호를 생성한다. 프로세서는 제 1 및 제 2 검출 신호를 수신한다. 프로세서는 수신된 제 1 부분, 수신된 간섭받은 제 2 부분 및 다중 모드 도파관의 전파 속성을 분석한다. 프로세서는 분석에 기초하여 타깃의 속성을 결정한다.

Description

다중 모드 간섭 및 리소그래피 장치에 기초하는 분광 계측 시스템
관련 특허 출원 상호 참조
본 출원은 2020년 7월 16일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/052,651호의 우선권을 주장하며, 그것의 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된다.
기술 분야
본 발명은 계측 시스템, 예를 들어, 리소그래피 장치에서 기판상의 피처의 위치를 결정하기 위한 정렬 센서에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판, 일반적으로 기판의 타깃부에 적용하는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 경우에, IC의 개별층에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 대체적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스가 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)상의 타깃부(예컨대, 하나 또는 여러 개의 다이(die)의 일부를 포함함) 위로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 일반적으로 기판상에 제공된 방사선 민감성 재료(레지스트)의 층상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타깃부의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는 한 번에 전체 패턴을 타깃부 상에 노출함으로써 각각의 타깃부가 조사되는, 소위, 스테퍼(stepper), 및 이 스캐닝 방향에 평행하거나 평행하지 않은 타깃부를 동시에 스캐닝하면서 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사 빔을 통해 패턴을 스캐닝함으로써 각각의 타깃부가 조사되는, 소위, 스캐너(scanner)를 포함한다. 패턴을 기판상에 임프린팅(imprinting)함으로써 패턴을 패터닝 디바이스로부터 기판으로 전사하는 것도 가능하다.
리소그래피 작업 동안, 상이한 처리 단계는 기판상에 순차적으로 형성되는 서로 다른 층을 필요로 할 수 있다. 따라서, 그 위에 형성된 이전 패턴들에 대해 높은 정확도로 기판을 위치시키는 것이 필요할 수 있다. 일반적으로, 정렬 마크는 정렬될 기판상에 배치되고 제 2 객체를 참조하여 위치된다. 리소그래피 장치는, 마스크로부터의 정확한 노광을 보장하기 위해, 정렬 마크의 위치를 검출하고 정렬 마크를 사용하여 기판을 정렬하기 위한 정렬 장치를 사용할 수 있다. 서로 다른 두 층에서 정렬 마크들 사이의 오정렬은 오버레이(OV) 오류로 측정된다.
리소그래피 공정을 모니터링하기 위해, 패터닝된 기판의 파라미터가 측정된다. 파라미터는, 예를 들어, 패터닝된 기판 내에 또는 패터닝된 기판상에 형성된 연속적인 층들 사이의 OV 오류 및 현상된 감광성 레지스트의 임계 선폭을 포함할 수 있다. 이 측정은 제품 기판 및/또는 전용 계측 타깃에 대해 수행될 수 있다. 스캐닝 전자 현미경 및 다양한 전문 도구의 사용을 포함하여, 리소그래피 공정에서 형성된 미세 구조체를 측정하기 위한 다양한 기술이 존재한다. 특수 검사 도구의 빠르고 비침습적인 형태는 방사선 빔이 기판 표면의 타깃을 향해 지향되고 산란 또는 반사된 빔의 속성이 측정되는 산란계이다. 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란되기 전과 후의 빔의 속성을 비교함으로써, 기판의 속성이 결정될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 알려진 기판 속성과 연관된 알려진 측정값의 라이브러리에 저장된 데이터와 반사된 빔을 비교함으로써 수행될 수 있다. 분광 산란계는 광대역 방사선 빔이 기판을 향해 지향하게 하고, 특정 좁은 각도 범위로 산란 방사선의 스펙트럼(파장의 함수로서의 강도)을 측정한다. 대조적으로, 각도 분해 산란계는 단색 방사선 빔을 사용하고 산란 방사선의 강도를 각도의 함수로서 측정한다.
이와 같은 광 산란계는 현상된 감광성 레지스트의 임계 치수 또는 패터닝된 기판 내에 또는 그 위에 형성된 두 층 사이의 OV 오류와 같은 파라미터를 측정하는 데 사용될 수 있다. 기판의 속성은 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란되기 전과 후의 조명 빔의 속성을 비교함으로써 결정될 수 있다.
OV 오류의 크기를 최소화하기 위해, 기판상의 피처들의 위치는 높은 정확도로 측정되어야 한다. 이를 위해, 기판상에 다수의 타깃이 인쇄된 후에, 리소그래피 공정 동안 복수의 파장을 이용하여 여러 번 측정된다. 측정된 타깃의 수를 증가시키면, 기판상의 피처들의 위치 인식이 향상된다. 그러나, 대량 제조 속도를 높이기 위해 측정을 신속하게 수행하는 것도 바람직하다. 복수의 파장을 동시에 측정할 수 있는 기존의 계측 솔루션은 크기가 크고 대략 미터 단위의 치수를 갖는 경향이 있다. 대형 계측 시스템은 대량 제조 출력을 증가시키기 위해 리소그래피 디바이스에 의해 사용될 수 있는 풋프린트를 차지한다.
따라서, 기존의 계측 시스템보다 더 작은 풋프린트를 제공하면서 원하는 모든 파장에서 타깃을 측정할 수 있는 높은 스루풋의 계측 시스템을 개발하는 것이 바람직하다.
일부 실시예들에서, 계측 시스템은 방사선원, 광학 요소, 제 1 및 제 2 검출기, 다중 모드 도파관을 포함하는 집적 광학 디바이스 및 프로세서를 포함한다. 방사선원은 방사선을 발생시키도록 구성된다. 광학 요소는 타깃으로부터 산란 방사선을 생성하기 위해 타깃을 향해 방사선을 지향시키도록 구성된다. 제 1 검출기는 산란 방사선의 제 1 부분을 수신하고, 수신된 제 1 부분에 기초하여, 제 1 검출 신호를 생성하도록 구성된다. 다중 모드 도파관은 다중 모드 도파관의 모드들을 사용하여 산란 방사선의 제 2 부분을 간섭하도록 구성된다. 제 2 검출기는 간섭받은 제 2 부분을 수신하고, 수신된 간섭받은 제 2 부분에 기초하여, 제 2 검출 신호를 생성하도록 구성된다. 프로세서는 제 1 및 제 2 검출 신호를 수신하도록 구성된다. 프로세서는 수신된 제 1 부분, 수신된 간섭받은 제 2 부분, 및 다중 모드 도파관의 전파 속성을 분석하도록 추가 구성된다. 프로세서는 이러한 분석에 기초하여 타깃의 속성을 결정하도록 추가로 구성된다.
일부 실시예들에서, 리소그래피 장치는 조명 시스템, 투영 시스템 및 계측 시스템을 포함한다. 계측 시스템은 방사선원, 광학 요소, 제 1 및 제 2 검출기, 다중 모드 도파 디바이스 및 프로세서를 포함한다. 조명 시스템은 패터닝 디바이스의 패턴을 조명하도록 구성된다. 투영 시스템은 기판상에 패턴의 이미지를 투영하도록 구성된다. 방사선원은 방사선을 발생시키도록 구성된다. 광학 요소는 타깃으로부터 산란 방사선을 생성하기 위해 기판상의 타깃을 향해 방사선을 지향시키도록 구성된다. 제 1 검출기는 산란 방사선의 제 1 부분을 수신하고, 수신된 제 1 부분에 기초하여, 제 1 검출 신호를 생성하도록 구성된다. 다중 모드 도파 디바이스는 그 다중 모드 도파 디바이스의 모드들을 사용하여 산란 방사선의 제 2 부분을 간섭하도록 구성된다. 제 2 검출기는 간섭받은 제 2 부분을 수신하고, 수신된 간섭받은 제 2 부분에 기초하여, 제 2 검출 신호를 생성하도록 구성된다. 프로세서는 제 1 및 제 2 검출 신호를 수신하도록 구성된다. 프로세서는 수신된 제 1 부분, 수신된 간섭받은 제 2 부분, 및 다중 모드 도파 디바이스의 전파 속성을 분석하도록 추가로 구성된다. 프로세서는 분석에 기초하여 타깃의 속성을 결정하도록 추가로 구성된다.
일부 실시예들에서, 계측 시스템은 방사선원과 광학 요소와 다중 모드 도파관을 포함하는 집적 광학 디바이스와 검출기 및 프로세서를 포함한다. 방사선원은 방사선을 발생시키도록 구성된다. 광학 요소는 타깃으로부터 산란 방사선을 생성하기 위해 타깃을 향해 방사선을 지향시키도록 구성된다. 다중 모드 도파관은 그 다중 모드 도파관의 모드들을 사용하여 산란 방사선을 간섭하도록 구성된다. 검출기는 간섭받은 산란 방사선을 수신하고, 수신된 간섭받은 산란 방사선에 기초하여, 검출 신호를 생성하도록 구성된다. 프로세서는 검출 신호를 수신하도록 구성된다. 프로세서는 수신된 간섭받은 산란 방사선 및 다중 모드 도파관의 전파 속성에 기초하여 분석을 수행하도록 추가로 구성된다. 프로세서는 이러한 분석에 기초하여 타깃의 속성을 결정하도록 추가로 구성된다.
본 발명의 추가 피처뿐만 아니라, 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명된다. 본 발명은 본 명세서에 기술된 특정 실시예로 한정되지 않는다는 점에 유의한다. 이와 같은 실시예는 단지 예시의 목적으로 본 명세서에 제시된다. 추가 실시예는 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 관련 기술(들)의 당업자에게 명백할 것이다.
본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명을 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고 당업자가 본 명세서에 기술된 실시예를 만들어 사용할 수 있도록 추가로 제공된다.
도 1a는 일부 실시예들에 따른 반사형 리소그래피 장치의 개략도를 도시한다.
도 1b는 일부 실시예들에 따른 투과형 리소그래피 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 반사형 리소그래피 장치의 보다 상세한 개략도를 도시한다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 리소그래피 셀의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예들에 따른 검사 장치들의 개략도를 도시한다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 계측 시스템을 도시한다.
본 발명의 피처는 전체적으로 동일한 참조 부호로 해당 요소를 식별하는 도면과 함께, 이하에 제시된 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 일반적으로 동일 요소, 기능적으로 유사한 요소 및/또는 구조적으로 유사한 요소를 나타낸다. 또한, 일반적으로 참조 부호의 맨 왼쪽 숫자(들)는 참조 부호가 처음 나타나는 도면을 식별한다. 별도의 표시가 없는 한, 본 발명 전반에 걸쳐 제공되는 도면은 축척 도면으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서는 본 발명의 피처들을 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시한다. 개시된 실시예(들)는 예시로서 제공된다. 본 발명의 범주는 개시된 실시예(들)로 한정되는 것은 아니다. 청구된 피처들은 본 명세서에 첨부된 청구항에 의해 정의된다.
기술된 실시예(들) 및 명세서에서 "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예" 등에 대한 참조는 설명된 실시예(들)가 특정 피처, 구조 또는 특성을 포함할 수 있음을 나타내지만, 모든 실시예가 반드시 특정 피처, 구조 또는 특성을 포함하지는 않을 수 있다. 아울러, 이와 같은 문구들은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 피처, 구조 또는 특성이 실시예와 관련하여 설명될 때, 명시적으로 기술되었는지 여부에 관계없이, 다른 실시예와 관련하여 이와 같은 피처, 구조 또는 특성에 영향을 미치는 것은 당업자의 지식 내에 있는 것으로 이해된다.
"밑", "아래", "더 아래", "바로 위", "위", "더 위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는, 설명의 편의를 위해, 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 요소나 형상과 다른 요소(들)나 형상(들)의 관계를 설명하기 위해 본 명세서에 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향 외에 사용되거나 작동중인 디바이스의 상이한 방향을 포함하도록 의도된다. 장치는 다른 방향(90도나 다른 방향으로 회전)일 수 있고, 본 명세서에 사용된 공간적으로 상대적인 설명자도 이에 따라 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "약"이라는 용어는 특정 기술에 기초하여 달라질 수 있는 주어진 양의 값을 가리킨다. 특정 기술에 기초하여, 용어 "약"은, 예를 들어, 값의 10~30%(예컨대, 값의 ±10%, ±20% 또는 ±30%) 내에서 변경되는 주어진 양의 값을 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한 하나 이상의 프로세서에 의해 판독 및 실행될 수 있는 기계 판독 가능 매체에 저장된 명령어들로 구현될 수 있다. 기계 판독 가능 매체는 기계(예컨대, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계 판독 가능 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(예컨대, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴 및/또는 명령어는 특정 작업을 수행하는 것으로 본 명세서에 설명될 수 있다. 그러나, 이와 같은 상세한 설명은 단지 편의를 위한 것이며, 이와 같은 작업은 실제로 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 컨트롤러 또는 기타 디바이스의 결과라는 점을 이해해야 한다.
그러나, 이와 같은 실시예들을 더 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 바람직하다.
리소그래피 시스템의 예
도 1a 및 도 1b는, 각각, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')의 개략적인 예시를 도시한다. 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')의 각각은 다음의 구성, 즉, 방사선 빔(B)(예컨대, 심자외선(deep ultra violet) 또는 극자외 방사선(extreme ultra violet radiation))을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL); 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크, 레티클 또는 동적 패터닝 디바이스)(MA)를 지지하고, 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치시키도록 구성된 제 1 포지셔너(PM)에 연결되도록 구성된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT); 및 기판(예컨대, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하고, 기판(W)을 정확하게 위치시키도록 구성된 제 2 포지셔너(PW)에 연결되도록 구성된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT)을 포함한다. 리소그래피 장치(100, 100')는 또한 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타깃부(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함함)(C) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(PS)을 구비한다. 리소그래피 장치(100)에서, 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 반사형이다. 리소그래피 장치(100')에서, 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 투과성이다.
조명 시스템(IL)은 굴절, 반사, 반사굴절(catadioptric), 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 유형의 광학 성분, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 성분을 포함하여 방사선 빔(B)을 지향시키거나, 형상화하거나 또는 제어할 수 있다.
지지 구조체(MT)는 기준 프레임에 대한 패터닝 디바이스(MA)의 배향, 리소그래피 장치(100, 100') 중 적어도 하나의 설계, 및 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에 유지되는지 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기 또는 다른 클램핑 기술들을 사용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어, 필요에 따라 고정되거나 이동될 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 센서를 사용함으로써, 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)가, 예를 들어, 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있도록 보장할 수 있다.
"패터닝 디바이스(patterning device)"(MA)라는 용어는, 기판(W)의 타깃부(C)에 패턴을 생성하는 것과 같이, 이것의 단면에 패턴을 가진 방사선 빔(B)을 부여하는 데 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 광범위하게 해석되어야 한다. 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은 집적 회로를 형성하기 위해 타깃부(C)에 생성되는, 디바이스 내의 특정 기능층에 상응할 수 있다.
본 명세서에서, "검사 장치(inspection apparatus)", "계측 장치(metrology apparatus)" 등의 용어는, 예를 들어, 구조체의 속성(예컨대, OV 오류, 임계 치수 파라미터들)을 측정하기 위해 사용되거나, 웨이퍼의 정렬(예컨대, 정렬 장치)을 검사하기 위해 리소그래피 장치에서 사용되는 디바이스 또는 시스템을 지칭하기 위해 사용될 수 있다.
패터닝 디바이스(MA)는 투과형(도 1b의 리소그래피 장치(100')에서와 같음) 또는 반사형(도 1a의 리소그래피 장치(100)에서와 같음)일 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)의 예들에는 레티클, 마스크, 프로그래밍 가능한 미러 어레이 또는 프로그래밍 가능한 LCD 패널이 포함된다. 마스크는 리소그래피에서 공지되어 있으며, 다양한 하이브리드 마스크 유형뿐만 아니라, 바이너리, 교류 위상 시프트 또는 감쇠 위상 시프트와 같은 마스크 유형을 포함한다. 프로그래밍 가능한 미러 어레이의 예는 작은 미러들의 행렬 배열체를 사용하며, 각각의 미러는 입사하는 방사선 빔을 다른 방향으로 반사하도록 개별적으로 틸팅시킬 수 있다. 틸팅된 미러는 작은 미러들의 행렬에 의해 반사되는 방사선 빔(B)에 패턴을 부여한다.
"투영 시스템(projection system)"(PS)이라는 용어는 사용되는 노광 방사선에 대해 또는 기판(W) 상의 침지액의 사용이나 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 적합한 굴절, 반사, 반사 굴절, 자기, 전자기 또는 정전기 광학 시스템 또는 이들의 임의 조합을 포함하는 임의 유형의 투영 시스템을 포함할 수 있다. 다른 가스들이 너무 많은 방사선 또는 전자를 흡수할 수 있기 때문에, EUV 또는 전자빔 방사선에 대해 진공 환경이 사용될 수 있다. 따라서, 진공 벽과 진공 펌프를 사용하여 전체 빔 경로에 진공 환경이 제공될 수 있다.
리소그래피 장치(100) 및/또는 리소그래피 장치(100')는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(WT)(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 유형일 수 있다. 이와 같은 "다중 스테이지" 기계에서, 추가 기판 테이블(WT)은 병렬로 사용될 수 있거나, 하나 이상의 다른 기판 테이블(WT)이 노광을 위해 사용되는 동안, 하나 이상의 테이블 상에서 준비 단계가 수행될 수 있다. 일부 경우에서, 추가 테이블은 기판 테이블(WT)이 아닐 수 있다.
리소그래피 장치는 또한 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해, 기판의 적어도 일부가 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대, 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 침지액은 또한 리소그래피 장치의 다른 공간, 예를 들어, 마스크와 투영 시스템 사이에 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 것으로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지(immersion)"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 속에 잠겨 있어야 한다는 것을 의미하는 것이 아니라, 노광 동안에 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 위치한다는 것을 의미할 뿐이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 조명기(IL)는 방사선원(SO)으로부터 방사선 빔을 수신한다. 방사선원(SO) 및 리소그래피 장치(100, 100')는, 예를 들어, 방사선원(SO)이 엑시머 레이저인 경우, 별개의 물리적 엔티티들일 수 있다. 이와 같은 경우에, 방사선원(SO)은 리소그래피 장치(100 또는 100')의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔(B)은, 예를 들어, 적절한 지향성 미러 및/또는 빔 익스팬더를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)(도 1b)의 도움으로 방사선원(SO)으로부터 조명기(IL)로 통과한다. 다른 경우에, 예를 들어, 방사선원(SO)이 수은 램프인 경우, 방사선원(SO)은 리소그래피 장치(100, 100')의 집적 부분일 수 있다. 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선원(SO) 및 조명기(IL)는, 필요하다면, 방사선 시스템으로 지칭될 수 있다.
조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 강도 분포(angular intensity distribution)를 조정하기 위한 조정기(AD)(도 1b)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 적어도 조명기의 동공면의 강도 분포의 외부 및/또는 내부 반경 범위(일반적으로, "σ-외부" 및 "σ-내부"로 각각 지칭됨)는 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 적분기(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트(도 1b)를 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 그 단면에 원하는 균일성 및 강도 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 조절하는 데 사용될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA)에 입사되고, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 리소그래피 장치(100)에서, 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA)로부터 반사된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타깃부(C) 상으로 방사선 빔(B)을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 포지셔너(PW) 및 위치 센서(IF2)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 (예컨대, 포커싱되고 정렬된 위치에서 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타깃부(C)를 위치시키기 위해) 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 제 1 포지셔너(PM) 및 다른 위치 센서(IF1)는 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크)(MA)를 정확하게 위치시키는 데 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(예컨대, 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(예컨대, 마스크 테이블(MT)) 상에 유지되는 패터닝 디바이스(예컨대, 마스크(MA))에 입사되고, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로지른 방사선 빔(B)은 빔을 기판(W)의 타깃부(C) 상으로 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 투영 시스템은 조명 시스템 동공(IPU)에 대한 동공 공액(pupil conjugate)(PPU)을 갖는다. 방사선의 일부는 조명 시스템 동공(IPU)에서의 강도 분포에서 방출되며 마스크 패턴에서 회절의 영향을 받지 않고 마스크 패턴을 가로지르며 조명 시스템 동공(IPU)에서 강도 분포의 이미지를 생성한다.
투영 시스템(PS)은 마스크 패턴(MP)의 이미지를 투영하는데, 여기서, 이미지는 강도 분포로부터의 방사선에 의해 마크 패턴(MP)으로부터 생성된 회절빔에 의해 기판(W) 상에 코팅된 포토레지스트층 상에 형성된다. 예를 들어, 마스크 패턴(MP)은 라인과 공간의 어레이를 포함할 수 있다. 어레이에서의 방사선의 회절 및 0차 회절과는 다른 회절은 라인에 수직인 방향으로 방향이 변경되는 전환된 회절빔을 생성한다. 회절되지 않은 빔(즉, 소위 0차 회절빔)은 전파 방향을 변경하지 않고 패턴을 가로지른다. 0차 회절빔은 투영 시스템(PS)의 동공 공액(PPU)의 상류에서 투영 시스템(PS)의 상위 렌즈 또는 상위 렌즈 그룹을 가로질러 동공 공액(PPU)에 도달한다. 동공 공액(PPU)의 평면 내 및 0차 회절빔과 연관된 강도 분포의 부분은 조명 시스템(IL)의 조명 시스템 동공(IPU)에서의 강도 분포의 이미지이다. 예를 들어, 개구 디바이스(PD)는 투영 시스템(PS)의 동공 공액(PPU)를 포함하는 (실질적으로) 평면에 배치된다.
투영 시스템(PS)은, 렌즈 또는 렌즈 그룹(L)에 의해, 0차 회절빔뿐만 아니라, 1차 또는 1차 이상의 회절빔(도시하지 않음)을 포착하도록 배열된다. 일부 실시예들에서, 라인에 수직인 방향으로 연장되는 라인 패턴을 이미징하기 위한 다이폴 조명은 다이폴 조명의 해상도 향상 효과를 활용하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 1차 회절빔은 웨이퍼(W)의 레벨에서 대응하는 0차 회절빔과 간섭하여 가장 높은 가능한 해상도 및 처리 윈도우(즉, 허용 가능한 노광 선량 편차와 함께 사용 가능한 초점 심도)에서 라인 패턴(MP)의 이미지를 생성한다. 일부 실시예들에서, 조명 시스템 동공(IPU)의 대향 사분면에 방사극(radiation pole)(도시하지 않음)을 제공함으로써, 난시 수차가 감소될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 대향 사분면의 방사극과 연관된 투영 시스템의 동공 공액(PPU)에서 0차 빔을 차단함으로써, 난시 수차가 감소될 수 있다. 이는 2009년 3월 31일자로 등록된 US 7,511,799 B2에 더 상세하게 설명되어 있으며, 이의 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된다.
제 2 포지셔너(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 (예컨대, 방사선 빔(B)의 경로에 서로 다른 타깃부(C)를 위치시키기 위해) 정확하게 이동될 수 있다. 유사하게, 제 1 포지셔너(PM) 및 다른 위치 센서(도 1b에 도시되지 않음)는 (예컨대, 마스크 라이브러리로부터의 기계적 검색 후나 스캐닝 동안에) 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확하게 위치시키기 위해 사용될 수 있다.
일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 제 1 포지셔너(PM)의 일부를 형성하는 롱 스트로크 모듈(대략 포지셔닝) 및 쇼트 스트로크 모듈(미세 포지셔닝)의 도움으로 실현될 수 있다. 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 제 2 포지셔너(PW)의 일부를 형성하는 롱 스트로크 모듈 및 쇼트 스트로크 모듈을 사용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대로), 마스크 테이블 MT는 쇼트 스트로크 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA)와 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2)와 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 기판 정렬 마크(예시된 바와 같음)가 전용 타깃부를 차지하지만, 타깃부 사이의 공간에 위치될 수 있다(스크라이브 레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)로 알려짐). 유사하게, 2개 이상의 다이가 마스크(MA)에 제공되는 상황에서, 마스크 정렬 마크는 다이 사이에 위치될 수 있다.
마스크 테이블(MT) 및 패터닝 디바이스(MA)는 진공 챔버(V)에 있을 수 있으며, 여기서, 진공 내 로봇(IVR)은 마스크와 같은 패터닝 디바이스를 진공 챔버 안팎으로 이동시키는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 마스크 테이블(MT) 및 패터닝 디바이스(MA)가 진공 챔버 외부에 있는 경우, 진공 외 로봇은 진공 내 로봇(IVR)과 마찬가지로 다양한 운송 작업에 사용될 수 있다. 임의의 페이로드(예컨대, 마스크)를 이송 스테이션의 고정된 기구학적 마운트로 원활하게 전송하기 위해 진공 내 및 진공 외 로봇 모두를 보정해야 한다.
리소그래피 장치(100, 100')는 다음과 같은 모드 중 적어도 하나의 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 고정된 상태로 유지되는 반면, 방사선 빔(B)에 부여된 전체 패턴은 한 번에 타깃부(C) 상으로 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그런 다음, 기판 테이블(WT)은 다른 타깃부(C)가 노출될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다.
2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 동시에 스캐닝되는 반면, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은 타깃부(C) 상으로 투영된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 (축소)배율 및 이미지 반전 특성에 의해 결정될 수 있다.
3. 다른 모드에서, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)는 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스를 유지하면서 실질적으로 정지 상태로 유지되고, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타깃부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동 또는 스캐닝된다. 펄스화된 방사선원(SO)이 사용될 수 있고, 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후나 스캐닝 동안의 연속적인 방사선 펄스 사이에서 필요에 따라 업데이팅된다. 이러한 작동 모드는 프로그래밍 가능한 미러 어레이와 같은 프로그래밍 가능한 패터닝 디바이스를 활용하는 마스크리스 리소그래피(maskless lithography)에 쉽게 적용될 수 있다.
기술된 사용 모드 또는 완전히 다른 사용 모드에 대한 조합 및/또는 변형이 또한 사용될 수 있다.
추가 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 극자외선(EUV: extreme ultraviolet) 리소그래피를 위한 EUV 방사선 빔을 생성하도록 구성된 EUV 소스를 포함한다. 일반적으로, EUV 소스는 방사선 시스템 내에 구성되고, 해당 조명 시스템은 EUV 소스의 EUV 방사선 빔을 조정하도록 구성된다.
도 2는 소스 콜렉터 장치(SO), 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 리소그래피 장치(100)를 보다 상세하게 도시한다. 소스 콜렉터 장치(SO)는 진공 환경이 소스 콜렉터 장치(SO)의 밀폐 구조체(220) 내에 유지될 수 있도록 구성 및 배열된다. EUV 방사선 방출 플라즈마(210)는 방전 생성 플라즈마 소스에 의해 형성될 수 있다. EUV 방사선은 전자기 스펙트럼의 EUV 범위에서 방사선을 방출하도록 초고온 플라즈마(210)가 생성되는 가스 또는 증기, 예를 들어, Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기에 의해 생산될 수 있다. 초고온 플라즈마(210)는, 예를 들어, 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 유발하는 전기 방전에 의해 생성된다. 예를 들어, 10 Pa의 Xe, Li, Sn 증기 또는 임의의 다른 적합한 가스 또는 증기의 분압은 방사선의 효율적인 생성을 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, EUV 방사선을 생산하기 위해 여기된 주석(Sn)의 플라즈마가 제공된다.
고온 플라즈마(210)에 의해 방출된 방사선은 소스 챔버(211)로부터 선택적인 가스 배리어 또는 오염물 트랩(230)(일부 경우에는, 오염물 배리어 또는 호일 트랩이라고도 지칭됨)을 통해 콜렉터 챔버(212)로 전달되며, 이는 소스 챔버(211)의 개구부의 내부나 뒤에 위치된다. 오염물 트랩(230)은 채널 구조체를 포함할 수 있다. 오염물 트랩(230)은 또한 가스 배리어 또는 가스 배리어와 채널 구조체의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에 추가로 표시된 오염물 트랩 또는 오염물 배리어(230)는 적어도 채널 구조체를 포함한다.
콜렉터 챔버(212)는 소위 그레이징 입사 콜렉터(grazing incidence collector)일 수 있는 방사선 콜렉터(CO)를 포함할 수 있다. 방사선 콜렉터(CO)는 업스트림 방사선 콜렉터 측면(251) 및 다운스트림 방사선 콜렉터 측면(252)을 갖는다. 콜렉터(CO)를 가로지르는 방사선은 격자 스펙트럼 필터(240)에서 반사되어 가상 소스 지점(IF)에 포커싱될 수 있다. 가상 소스 지점(IF)은 일반적으로 중간 초점(intermediate focus)으로 지칭되며, 소스 콜렉터 장치는 중간 초점(IF)이 밀폐 구조체(220) 내의 개구부(219)에 또는 그 근처에 위치하도록 배열된다. 가상 소스 지점(IF)은 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다. 격자 스펙트럼 필터(240)는, 특히, 적외(IR) 방사선을 억제하기 위해 사용된다.
계속해서, 방사선은 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 강도의 원하는 균일성뿐만 아니라, 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 빔(221)의 원하는 각도 분포를 제공하도록 배열된 패싯형 필드 미러 디바이스(faceted field mirror device)(222) 및 패싯형 동공 미러 디바이스(224)를 포함할 수 있는 조명 시스템(IL)을 가로지른다. 지지 구조체(MT)에 의해 유지된 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선 빔(221)이 반사되면, 패터닝된 빔(226)이 형성되고, 패터닝된 빔(226)은 투영 시스템(PS)에 의해 반사 요소(228, 229)를 통해 웨이퍼 스테이지나 기판 테이블(WT)에 의해 유지된 기판(W) 상에 이미징된다.
일반적으로 조명 광학 유닛(IL) 및 투영 시스템(PS)에는 도시된 것보다 더 많은 요소가 존재할 수 있다. 격자 스펙트럼 필터(240)는 리소그래피 장치의 유형에 따라 선택적으로 존재할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 것보다 더 많은 미러들이 존재할 수 있으며, 예를 들어, 도 2에 도시된 것보다 투영 시스템(PS)에 1 내지 6개의 추가적인 반사 요소가 존재할 수 있다.
콜렉터 옵틱(CO)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 콜렉터(또는 콜렉터 미러)의 예로서 그레이징 입사 반사기들(grazing incidence reflectors)(253, 254, 255)을 갖는 중첩된 콜렉터(nested collector)로서 도시된다. 그레이징 입사 반사기들(253, 254, 255)은 광축(O)을 중심으로 축 대칭으로 배치되고, 이러한 유형의 콜렉터 옵틱(CO)은 종종 DPP 소스라고 불리는 방전 생성 플라즈마 소스와 함께 사용되는 것이 바람직하다.
예시적인 리소그래피 셀
도 3은, 일부 실시예들에 따라, 때때로 리소셀 또는 클러스터라고도 지칭되는 리소그래피 셀(300)을 도시한다. 리소그래피 장치(100 또는 100')는 리소그래피 셀(300)의 일부를 형성할 수 있다. 리소그래피 셀(300)은 또한 기판상에 노광 전 및 노광 후 공정을 수행하기 위한 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다. 통상적으로 이들은 레지스트층을 증착하기 위한 스핀 코터(SC), 노출된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(developer)(DE), 칠 플레이트(chill plate)(CH) 및 베이크 플레이트(bake plate)(BK)를 포함한다. 기판 핸들러(substrate handler) 또는 로봇(RO)은 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 픽업하고, 이들을 상이한 공정 장치 사이에서 이동시키고, 리소그래피 장치(100 또는 100')의 로딩 베이(loading bay)(LB)로 이들을 전달한다. 종종 집합적으로 트랙이라고도 지칭되는 이들 디바이스는, 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어하에 있으며, 이는 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해, 리소그래피 장치도 제어하는 감시 제어 시스템(SCS: supervisory control system)에 의해 자체 제어된다. 따라서, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해, 서로 다른 장치들이 작동될 수 있다.
예시적인 계측 시스템
디바이스 피처를 기판상에 정확하게 배치하도록 리소그래피 공정을 제어하기 위해, 정렬 마크는 일반적으로 기판상에 제공되며, 리소그래피 장치는 기판상의 마크 위치가 정확하게 측정되어야 하는 하나 이상의 정렬 장치 및/또는 시스템을 포함한다. 이들 정렬 장치는 실질적으로 위치 측정 장치이다. 상이한 유형의 마크 및 상이한 유형의 정렬 장치 및/또는 시스템은 상이한 시기 및 상이한 제조자로부터 공지된다. 현재의 리소그래피 장치에서 널리 사용되는 시스템의 유형은, 미국 특허 제6,961,116호(den Boef 등)에 기재된 바와 같이, 자기 참조 간섭계(self-referencing interferometer)에 기초한다. 일반적으로 마크는 X 및 Y 위치를 얻기 위해 개별적으로 측정된다. 그러나, 조합된 X 및 Y 측정값은 미국 특허 공개 제 2009/195768 A호(Bijnen 등)에 기술된 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 이들 발명 모두의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.
도 4a는, 일부 실시예들에 따라, 리소그래피 장치(100 또는 100')의 일부로 구현될 수 있는 계측 시스템(400)의 단면의 개략도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 계측 시스템(400)은 패터닝 디바이스(예컨대, 패터닝 디바이스(MA))에 대해 기판(예컨대, 기판(W))을 정렬하도록 구성될 수 있다. 계측 시스템(400)은 기판상의 정렬 마크의 위치를 검출하고, 검출된 정렬 마크의 위치를 사용하여 패터닝 디바이스 또는 리소그래피 장치(100 또는 100')의 다른 컴포넌트들에 대해 기판을 정렬하도록 추가 구성될 수 있다. 기판의 이와 같은 정렬은 기판상의 하나 이상의 패턴의 정확한 노광을 보장할 수 있다.
일부 실시예들에서, 계측 시스템(400)은 조명 시스템(412), 빔 스플리터(414), 간섭계(426), 검출기(428), 빔 분석기(430) 및 OV 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. 일 예에서, 하나 이상의 통과 대역은 약 500nm 내지 약 900nm의 파장 스펙트럼 이내일 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 통과 대역은 약 500nm 내지 약 900nm의 파장 스펙트럼 내의 좁은 불연속 통과 대역일 수 있다. 조명 시스템(412)은 장기간(예컨대, 조명 시스템(412)의 수명)에 걸쳐 실질적으로 일정한 중심 파장(CWL) 값들을 갖는 하나 이상의 통과 대역을 제공하도록 추가로 구성될 수 있다. 조명 시스템(412)의 이와 같은 구성은, 전술한 바와 같이, 현재 정렬 시스템에서, 원하는 CWL 값으로부터 실제 CWL 값의 시프트를 방지하는 데 도움이 될 수 있다. 그리고, 결과적으로, 일정한 CWL 값의 사용은 현재 정렬 장치들에 비해 정렬 시스템(예컨대, 계측 시스템(400))의 장기 안정성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 빔 스플리터(414)는 방사선 빔(413)을 수신하고 방사선 빔(413)을 적어도 2개의 서브 방사선 빔으로 분할하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔(413)은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 서브 방사선 빔(415, 417)으로 분할될 수 있다. 빔 스플리터(414)는 서브 방사선 빔(415)을 스테이지(422) 상에 배치된 기판(420) 상으로 지향시키도록 추가 구성될 수 있다. 일 예에서, 스테이지(422)는 방향(424)을 따라 이동할 수 있다. 서브 방사선 빔(415)은 기판(420) 상에 배치된 정렬 마크 또는 타깃(418)을 조명하도록 구성될 수 있다. 정렬 마크 또는 타깃(418)은 방사선 감지 필름으로 코팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 정렬 마크 또는 타깃(418)은 180도(즉, 180°) 대칭성을 가질 수 있다. 즉, 정렬 마크 또는 타깃(418)이 정렬 마크 또는 타깃(418)의 평면에 수직인 대칭축을 중심으로 180° 회전될 때, 이 회전된 정렬 마크 또는 타깃(418)은 회전되지 않은 정렬 마크 또는 타깃(418)과 실질적으로 동일할 수 있다. 기판(420) 상의 타깃(418)은 (a) 솔리드 레지스트 라인으로 형성된 바(bar)를 포함하는 레지스트층 격자, 또는 (b) 제품 층 격자, 또는 (c) 제품 층 격자 상에 중첩되거나 삽입된 레지스트 격자를 포함하는 OV 타깃 구조체의 복합 격자 스택일 수 있다. 바는 대안적으로 기판에 에칭될 수 있다. 이 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히, 투영 시스템(PL)의 색수차에 민감하며, 조명 대칭 및 이와 같은 수차의 존재는 인쇄된 격자의 변형으로 나타날 것이다. 선폭, 피치 및 임계 치수의 측정을 위해 디바이스 제조에 사용되는 하나의 인라인 방법(in-line method)은 "스캐터로메트리(scatterometry)"로 알려진 기술을 사용한다. 스캐터로메트리 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 기술되어 있고, 이들의 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된다. 스캐터로메트리에서, 광은 타깃의 주기적인 구조에 의해 반사되고, 주어진 각도에서 최종 반사 스펙트럼이 검출된다. 반사 스펙트럼을 발생시키는 구조는 RCWA(Rigorous Coupled-Wave Analysis)를 사용하거나 시뮬레이션에 의해 파생된 패턴의 라이브러리와 비교하여 재구성된다. 따라서, 인쇄된 격자의 스캐터로메트리 데이터는 격자를 재구성하는 데 사용된다. 선폭 및 형상과 같은 격자의 파라미터는 인쇄 단계 및/또는 다른 스캐터로메트리 공정의 지식으로부터 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.
일부 실시예들에서, 빔 스플리터(414)는 회절 방사선 빔(419)을 수신하고, 일 실시예에 따라, 회절 방사선 빔(419)을 적어도 2개의 서브 방사선 빔으로 분할하도록 추가 구성될 수 있다. 회절 방사선 빔(419)은, 도 4a에 도시된 바와 같이, 회절 서브 방사선 빔(429, 439)으로 분할될 수 있다.
빔 스플리터(414)가 서브 방사선 빔(415)을 정렬 마크 또는 타깃(418) 쪽으로 향하게 하고 회절된 서브 방사선 빔(429)을 간섭계(426) 쪽으로 향하게 하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 기판(420) 상의 정렬 마크 또는 타깃(418)을 조명하고 정렬 마크 또는 타깃(418)의 이미지를 검출하는 유사한 결과를 얻기 위해 다른 광학 배열체가 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 간섭계(426)는 빔 스플리터(414)를 통해 서브 방사선 빔(417) 및 회절된 서브 방사선 빔(429)을 수신하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 회절된 서브 방사선 빔(429)은 정렬 마크 또는 타깃(418)으로부터 반사될 수 있는 서브 방사선 빔(415)의 적어도 일부일 수 있다. 본 실시예의 일 예에서, 간섭계(426)는 임의의 적절한 광학 요소 세트, 예를 들어, 수신된 회절된 서브 방사선 빔(429)에 기초하여, 정렬 마크 또는 타깃(418)의 2개의 이미지를 형성하도록 구성될 수 있는 프리즘의 조합을 포함한다. 고품질의 이미지가 형성될 필요는 없지만, 정렬 마크(418)의 피처들이 해결되어야 한다는 것을 이해해야 한다. 간섭계(426)는 2개의 이미지 중 하나를 2개의 이미지 중 다른 하나에 대해 180° 회전시키고, 회전된 이미지와 회전되지 않은 이미지를 간섭 측정으로 재결합하도록 추가 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 검출기(428)는 간섭계 신호(427)를 통해 재조합된 이미지를 수신하고, 계측 시스템(400)의 정렬 축(421)이 정렬 마크 또는 타깃(418)의 대칭 중심(도시하지 않음)을 통과할 때, 재조합된 이미지의 결과로서 간섭을 검출하도록 구성될 수 있다. 이와 같은 간섭은, 예시적인 실시예에 따라, 정렬 마크 또는 타깃(418)이 180° 대칭이고, 재조합된 이미지가 건설적으로 또는 파괴적으로 간섭하기 때문일 수 있다. 검출된 간섭에 기초하여, 검출기(428)는 정렬 마크 또는 타깃(418)의 대칭 중심의 위치를 결정하고, 결과적으로 기판(420)의 위치를 검출하도록 추가 구성될 수 있다. 일 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 구현하고 웨이퍼 마크 공정 변동과 상호 작용함으로써, 정렬 마크 또는 타깃(418)의 위치를 추정하도록 추가 구성될 수 있다.
추가 실시예에서, 검출기(428)는 다음 측정 중 하나 이상을 수행함으로써, 정렬 마크 또는 타깃(418)의 대칭 중심 위치를 결정한다.
1. 다양한 파장에 대한 위치 변동 측정(색상 간 위치 시프트)
2. 다양한 차수에 대한 위치 변동 측정(회절 차수 사이의 위치 시프트), 및
3. 다양한 편파에 대한 위치 변동 측정(편파 사이의 위치 시프트).
이러한 데이터는, 예를 들어, 단일 검출기 및 4개의 서로 다른 파장을 갖는 자기 참조 간섭계를 사용하고, 소프트웨어에서 정렬 신호를 추출하는 미국 특허 제6,961,116호에 기술된 바와 같은 SMASH(SMart Alignment Sensor Hybrid), 또는 7개의 회절 차수 각각을 전용 검출기로 향하게 하는 미국 특허 제6,297,876호에 기술된 바와 같은 Athena(정렬의 고차 강화를 사용하는 고급 기술)와 같은 임의 유형의 정렬 센서로 얻어질 수 있고, 이들 둘의 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된다.
일부 실시예들에서, 빔 분석기(430)는 회절된 서브 방사선 빔(439)의 광학 상태를 수신 및 결정하도록 구성될 수 있다. 광학 상태는 빔 파장, 편광 또는 빔 프로파일의 측정값일 수 있다. 빔 분석기(430)는 스테이지(422)의 위치를 결정하고, 스테이지(422)의 위치를 정렬 마크 또는 타깃(418)의 대칭 중심의 위치와 상관시키도록 추가 구성될 수 있다. 이와 같이, 정렬 마크 또는 타깃(418)의 위치 및, 결과적으로, 기판(420)의 위치는 스테이지(422)를 참조하여 정확하게 알 수 있다. 대안적으로, 빔 분석기(430)는 정렬 마크 또는 타깃(418)의 대칭 중심이 계측 시스템(400) 또는 임의의 다른 기준 요소를 참조하여 알려질 수 있도록 계측 시스템(400) 또는 임의의 다른 기준 요소의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 빔 분석기(430)는 일부 형태의 파장 대역 선택성을 갖는 포인트 또는 이미징 편광계일 수 있다. 일부 실시예들에서, 빔 분석기(430)는 계측 시스템(400)에 직접 집적되거나, 또는 다른 실시예들에 따라 편광 보존 단일 모드, 다중 모드 또는 이미징과 같은 여러 유형들의 광 섬유를 통해 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 빔 분석기(430)는 기판(420) 상의 2개의 패턴 사이의 OV 데이터를 결정하도록 추가 구성될 수 있다. 이들 패턴 중 하나는 기준층 상의 기준 패턴일 수 있다. 다른 패턴은 노출층 상의 노출 패턴일 수 있다. 기준층은 기판(420) 상에 이미 존재하는 에칭된 층일 수 있다. 기준층은 리소그래피 장치(100 및/또는 100')에 의해 기판상에 노출된 기준 패턴에 의해 생성될 수 있다. 노출층은 기준층에 인접하게 노출된 레지스트층일 수 있다. 노출층은 리소그래피 장치(100 또는 100')에 의해 기판(420) 상에 노출된 노광 패턴에 의해 생성될 수 있다. 기판(420) 상의 노출 패턴은 스테이지(422)에 의한 기판(420)의 이동에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 측정된 OV 데이터는 또한 기준 패턴과 노광 패턴 사이의 오프셋을 나타낼 수 있다. 측정된 OV 데이터는 리소그래피 장치(100 또는 100')에 의해 노출된 노광 패턴을 교정하기 위한 교정 데이터로서 사용될 수 있으므로, 교정 후에 노출층과 기준층 사이의 오프셋을 최소화할 수 있다.
일부 실시예들에서, 빔 분석기(430)는 기판(420)의 제품 스택 프로파일의 모델을 결정하도록 추가 구성될 수 있으며, 단일 측정값에서 타깃(418)의 OV, 임계 치수 및 초점을 측정하도록 구성될 수 있다. 제품 스택 프로파일은 정렬 마크, 타깃(418) 또는 기판(420)과 같은 적층된 제품에 대한 정보를 포함하고, 조명 변동의 함수인 마크 처리 변동 유도형 광학 시그니처 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 예로는, 미국 특허 제8,706,442호에 기술된 바와 같이, 네덜란드 벨트호벤 소재의 ASML에 의해 제조된 YieldstarTM이 있고, 이의 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된다. 빔 분석기(430)는 그 층에서 노출 패턴의 특정 속성에 관련된 정보를 처리하도록 추가 구성될 수 있다. 예를 들어, 빔 분석기(430)는 OV 파라미터(기판상의 이전 층에 대한 층의 위치 결정 정확도 또는 기판상의 마크 각각에 대한 제 1 층의 위치 결정 정확도의 표시), 초점 파라미터, 및/또는 층 내에 묘사된 이미지의 임계 치수 파라미터(예컨대, 선폭 및 그 변형)를 처리할 수 있다. 다른 파라미터는 노출 패턴의 묘사된 이미지의 품질에 관한 이미지 파라미터이다.
일부 실시예들에서, 검출기의 어레이(도시하지 않음)는 빔 분석기(430)에 연결될 수 있고, 이하에 설명되는 바와 같이, 정확한 스택 프로파일을 검출할 수 있게 한다. 예를 들어, 검출기(428)는 검출기의 어레이일 수 있다. 검출기 어레이의 경우, 다중 모드 섬유 번들, 채널당 개별 핀 검출기, 또는 CCD나 CMOS(선형) 어레이와 같은 다양한 옵션이 가능하다. 다중 모드 섬유 번들을 사용하면, 안정성을 이유로 임의의 소산 요소(dissipating element)를 원격으로 배치할 수 있다. 개별 PIN 검출기는 넓은 동적 범위를 제공하지만, 각각은 별도의 프리앰프가 필요하다. 따라서, 요소의 수는 한정된다. CCD 선형 어레이는 고속으로 판독할 수 있는 많은 요소를 제공하며, 위상 스테핑 검출이 사용되는 경우, 특히 중요하다.
일부 실시예들에서, 제 2 빔 분석기(430)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 회절된 서브 방사선 빔(429)의 광학 상태를 수신 및 결정하도록 구성될 수 있다. 광학 상태는 빔 파장, 편광 또는 빔 프로파일의 측정값일 수 있다. 제 2 빔 분석기(430')는 빔 분석기(430)와 동일할 수 있다. 대안적으로, 제 2 빔 분석기(430')는 스테이지(422)의 위치를 결정하고 스테이지(422)의 위치를 정렬 마크 또는 타깃(418)의 대칭 중심의 위치와 상관시키는 것과 같이, 빔 분석기(430)의 적어도 모든 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 정렬 마크 또는 타깃(418)의 위치 및, 결과적으로, 기판(420)의 위치는 스테이지(422)를 참조하여 정확하게 알 수 있다. 또한, 제 2 빔 분석기(430')는, 정렬 마크 또는 타깃(418)의 대칭 중심이 계측 시스템(400) 또는 임의의 다른 기준 요소를 참조하여 알려질 수 있도록, 계측 시스템(400) 또는 임의의 다른 기준 요소의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 제 2 빔 분석기(430')는 2개의 패턴과 기판(420)의 제품 스택 프로파일의 모델 사이의 OV 데이터를 결정하도록 추가 구성될 수 있다. 제 2 빔 분석기(430')는 또한 단일 측정에서 OV, 임계 치수 및 타깃(418)의 초점을 측정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 2 빔 분석기(430')는 계측 시스템(400)에 직접 집적될 수 있거나, 다른 실시예들에 따라, 편광 보존 단일 모드, 다중 모드 또는 이미징과 같은 여러 유형의 광 섬유를 통해 연결될 수 있다. 대안적으로, 제 2 빔 분석기(430') 및 빔 분석기(430)는 회절 서브 방사선 빔(429, 439) 모두의 광학 상태를 수신 및 결정하도록 구성된 단일 분석기(도시하지 않음)를 형성하도록 조합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서(432)는 검출기(428) 및 빔 분석기(430)로부터 정보를 수신한다. 예를 들어, 프로세서(432)는 OV 계산 프로세서일 수 있다. 정보는 빔 분석기(430)에 의해 구성된 제품 스택 프로파일의 모델을 포함할 수 있다. 대안적으로, 프로세서(432)는 제품 마크에 대한 수신 정보를 사용하여 제품 마크 프로파일의 모델을 구성할 수 있다. 어느 경우든, 프로세서(432)는 제품 마크 프로파일의 모델을 사용하거나 통합하여 적층된 제품 및 OV 마크 프로파일의 모델을 구성한다. 그런 다음, 스택 모델을 사용하여, OV 오프셋을 결정하고 OV 오프셋 측정에 대한 스펙트럼 효과를 최소화한다. 프로세서(432)는, 검출기(428) 및 빔 분석기(430)로부터 수신된 정보에 기초하여, 기본 보정 알고리즘을 생성할 수 있으며, 여기에는 조명 빔의 광학 상태, 정렬 신호, 연관된 위치 추정값 및 동공, 이미지 및 추가 평면의 광학 상태가 포함되지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 동공 평면은 방사선의 방사상 위치가 입사각을 정의하고, 각도 위치가 방사선의 방위각을 정의하는 평면이다. 프로세서(432)는 웨이퍼 마크 및/또는 정렬 마크(418)를 참조하여, 계측 시스템(400)을 특성화하기 위해 기본 보정 알고리즘을 활용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서(432)는, 검출기(428) 및 빔 분석기(430)로부터 수신된 정보에 기초하여, 각각의 마크에 대한 센서 추정값에 대한 인쇄 패턴 위치 오프셋 오류를 결정하도록 추가 구성될 수 있다. 정보는 제품 스택 프로파일, OV의 측정값, 임계 치수, 및 기판(420)상의 각각의 정렬 마크 또는 타깃(418)의 초점을 포함하지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다. 프로세서(432)는 클러스터링 알고리즘을 활용하여, 마크를 유사한 상수 오프셋 오류의 세트로 그룹화하고, 정보에 기초하여 정렬 오류 오프셋 보정 테이블을 생성할 수 있다. 클러스터링 알고리즘은 OV 측정값, 위치 추정값, 각각의 오프셋 오류 세트와 연관된 추가 광학 스택 공정 정보를 기초로 할 수 있다. OV는 프로그래밍된 OV 오프셋 주위에 양의 바이어스와 음의 바이어스를 갖는 OV 타깃과 같이 많은 다른 마크에 대해 계산된다. 가장 작은 OV를 측정하는 타깃은 참조로 간주된다(최상의 정확도로 측정됨). 이 측정된 작은 OV와 해당 타깃의 알려진 프로그래밍된 OV로부터 OV 오류를 추론할 수 있다. 표 1은 이를 수행하는 방법을 예시한다. 도시된 예에서 최소로 측정된 OV는 -1nm이다. 그러나, 이것은 -30nm의 프로그래밍된 OV를 가진 타깃과 관련되어 있다. 따라서, 공정이 29nm의 OV 오류가 도입되었을 수 있다고 추론될 수 있다.
표 1
프로그래밍된 OV -70 -50 -30 -10 10 30 50
측정된 OV -38 -19 -1 21 43 66 90
측정된 OV와 프로그래밍된 OV의 차이 32 31 29 31 33 36 40
OV 오류 3 2 - 2 4 7 11
최소값은 기준점으로 취해질 수 있고, 이에 따라, 오프셋은 측정된 OV와 프로그래밍된 OV로 인해 예상되는 OV 사이에서 계산될 수 있다. 이 오프셋은 각 마크 또는 유사한 오프셋을 가진 마크의 세트들에 대한 OV 오류를 결정한다. 따라서, 표 1의 예에서, 측정된 최소 OV는 30nm의 프로그래밍된 OV를 가진 타깃 위치에서 -1nm였다. 다른 타깃에서 예상된 OV와 측정된 OV의 차이는 이 기준과 비교된다. 표 1과 같은 표는 또한 상이한 조명 설정 하에 마크 및 타깃(418)으로부터 획득될 수 있으며, 최소 OV 오류를 초래하는 조명 설정 및 이의 대응하는 교정 인자가 결정 및 선택될 수 있다. 이에 따라, 프로세서(432)는 마크를 유사한 OV 오류의 세트로 그룹화할 수 있다. 마크를 그룹화하는 기준은 서로 다른 공정 제어, 예를 들어, 서로 다른 공정에 대한 서로 다른 허용 오차를 기준으로 하여 조정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서(432)는 그룹의 모든 또는 대부분의 구성원이 유사한 오프셋 오류를 갖는다는 것을 확인할 수 있고, 이의 추가 광학 스택 계측에 기초하여, 클러스터링 알고리즘으로부터의 개별 오프셋 보정을 각각의 마크에 적용할 수 있다. 프로세서(432)는 각각의 마크에 대한 보정값을 결정하고, 예를 들어, 보정값을 계측 시스템(400)에 공급함으로써, OV의 오류를 보정하기 위해 리소그래피 장치(100 또는 100')로 그 보정값을 피드백시킬 수 있다.
예시적인 통합 분광계
IC의 리소그래피 생산은 나노미터 또는 서브나노미터 정밀도뿐만 아니라, 제조 속도와 처리량을 계속 증가시킬 필요가 있다. 결과적으로, IC 산업은 리소그래피 공정을 모니터링하기 위한 보다 빠르고 정확한 계측 도구를 필요로 한다. 측정 속도를 높이면 정밀도가 감소되고 그 반대의 경우도 종종 발생한다. 예를 들어, 다중 파장을 사용하여 측정 시에 수집된 정보(정밀도 향상)를 증가시킬 수 있다. 빛-물질 상호 작용(예컨대, 반도체 구조체 상의 조명)은 조명의 파장/주파수에 따라 달라질 수 있다. 서로 다른 파장 응답은 측정된 구조체에 대한 추가 정보를 나타내어, 측정 정확도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 다중 파장을 사용하면, 특히, 파장을 순차적으로 사용하는 계측 시스템의 경우, 계측 시스템이 더 느리게 작동될 수 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 파장의 동시 사용은, 예컨대, 파장 멀티플렉싱 또는 분광계를 사용하는 계측 시스템용으로 설계될 수 있다. 그러나, 다중 파장 광학 하드웨어는 크기와 복잡성으로 인해 바람직하지 않을 수 있다. 다중 파장 시스템은 필요한 광학 하드웨어(예컨대, 빔 스플리터, 광 섬유, 초점 렌즈, 격자 등)를 모두 수용하기 위해 큰 풋프린트와 부피를 필요로 할 수 있다. 대형 풋프린트 계측 시스템은 팹 시설의 귀중한 공간을 불리하게 차지하여, 생산 비용을 증가시키고 제조 스루풋을 감소시킬 수 있다. 계측 전용 풋프린트가 많을수록 제조 전용으로 사용할 수 있는 풋프린트가 감소된다. 따라서, 빠르고 정확하며 컴팩트한 계측 도구를 제공하는 것이 바람직하다. 콤팩트하고 빠르며 정밀한 계측 시스템을 위한 구조체와 기능이 본 명세서의 실시예에 기술되어 있다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 계측 시스템(500)을 도시한다. 명확하게 하기 위해, 계측 시스템(500)의 검출측 설정만이 도시되는 반면, 조명원 및 연관된 광학 하드웨어는 생략되어 있다. 일부 실시예들에서, 계측 시스템(500)은, 계측 시스템(400)(예컨대, 도 4a 및 도 4b의 조명 시스템(412))에 대해 기술된 바와 같이, 조명 소스(들) 및 연관된 광학 하드웨어를 사용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 계측 시스템(500)은 다중 모드 도파관(502), 검출기(504, 506)(또한 "제 1 및 제 2 검출기") 및 빔 분할 요소(508)를 포함한다. 다중 모드 도파관(502), 검출기(504, 506) 및/또는 빔 분할 요소(508)는 기판(예컨대, 집적 광학 디바이스, 광자 집적 회로) 상에 구현될 수 있다. 다중 모드 도파관(502)은 반도체 및/또는 유전체 재료(예컨대, Si 기반, Ga 기반, Li 기반 등 중 임의의 것)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유전체 재료는 SiN 및/또는 SiO2를 포함할 수 있다. 빔 분할 요소(508)는 미러(예컨대, 다이크로익 미러) 및/또는 프리즘(들)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "도파관(waveguid)"이라는 용어는 방사선을 안내하는 매체를 의미할 수 있다. "섬유(fiber)", "광 섬유(optical fiber)" 등의 용어는 도파관으로 작용하는 섬유 가닥을 의미할 수 있으며, 섬유는 코어 및 선택적으로 코어를 둘러싸는 클래딩을 구비한다. 섬유는 구조적으로 재배열될 수 있다. 예를 들어, 코일에 감겨진 섬유는 더 먼 거리를 커버하기 위해 풀릴 수 있다. 그러나, 도파관이 "집적(integrated)", "집적 광학(integrated optics)", "광자 회로(photonic circuit)" 등과 같은 용어로 추가 수정될 때, 도파관은 호스트 구조체에 부착된 것으로 간주된다. 섬유 가닥과 달리, 집적 광학 디바이스 상의 도파관은 집적 광학 디바이스에 견고하게 부착된다. 집적 광학 디바이스의 도파관은 조정할 수 없는 영구적인 구조 배열체를 갖는다.
계측 시스템(400)의 요소(도 4a 및 도 4b)에 대한 위치 콘텍스트를 제공하기 위해, 일부 실시예들에서, 다중 모드 도파관(502), 검출기(504, 506) 및/또는 빔 분할 요소(508)는 검출기(428)(도 4a 및 도 4b)를 대체할 수 있다. 광학 시스템(510)은 조명을 계측 시스템의 다른 부분으로 지향시키기 위한 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 빔 스플리터(414) 및/또는 간섭계(426)(도 4a 및 도 4b)는 광학 시스템(510)에 포함될 수 있다. 광학 시스템(510)은 광 섬유(들), 도파관(들), 미러(들) 등 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 계측 시스템(500)은 이전에 언급된 SMASH 정렬 센서(미국 특허 제6,961,116호)에 대해 기술된 바와 같이 광학 측정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 계측 시스템(500)은 자기 참조 간섭 측정 기술(self-referencing interferometry technique)을 사용할 수 있다. 추가적으로, 계측 시스템(500)은 광학 측정을 향상시키기 위해 분광 기술을 사용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 계측 시스템(500)에 사용되는 방사선원은 방사선을 생성할 수 있다. 계측 시스템(500)에 사용되는 광학 요소는, 타깃(512)으로부터 산란 방사선(514)을 생성하기 위해, 타깃(512)을 향해 방사선을 지향시킬 수 있다(도 4a 및 도 4b 및 관련 텍스트 참조). 광학 시스템(510)은 산란 방사선(514)을 계측 시스템(500)의 요소들, 예를 들어, 빔 분할 요소(508)를 향하게 할 수 있다. 빔 분할 요소(508)는 산란 방사선(514)의 제 1 및 제 2 부분(516, 518)을 생성하기 위해 산란 방사선을 분할할 수 있다. 검출기(506)는 산란 방사선(514)의 제 1 부분(516)을 수신할 수 있다. 검출기(506)는, 산란 방사선(514)의 수신된 제 1 부분(516)에 기초하여, 제 1 검출 신호(520)를 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 다중 모드 도파관(502)은 다중 모드 도파관의 복수의 모드를 사용하여 산란 방사선(514)의 제 2 부분(518)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 산란 방사선(514)의 제 2 부분(518)은 다중 모드 도파관(502)의 입력 표면(524) 상에 확산될 수 있다. 입력 표면(524)은 다중 모드 도파관(502)의 서로 다른 전파 모드들에 대응하는 복수의 영역을 가질 수 있다. 다중 모드 도파관(502)은 다중 모드 도파관(502)의 모드들을 사용하여 전파하는 산란 방사선(514)의 제 2 부분(518)을 간섭할 수 있다. 검출기(506)는 다중 모드 도파관(502)을 통해 전송된 후(즉, 모드들이 간섭됨), 산란 방사선(514)의 제 2 부분(518)을 수신할 수 있다. 검출기(506)는, 수신된 간섭 모드에 기초하여, 제 2 검출 신호(522)를 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서(526)는 타깃의 속성을 결정하기 위해 제 1 및 제 2 검출 신호를 수신할 수 있다. 타깃의 속성은 타깃(512)의 정렬 위치일 수 있다. 일부 실시예들에서, 타깃의 속성은 OV 오류 및/또는 타깃(512)의 임계 치수일 수 있다. 프로세서(526)는 제 1 및 제 2 검출 신호의 분석을 수행할 수 있다. 분석은 검출기(504)에서 수신된 산란 방사선(514)의 제 1 부분(516)과 검출기(506)에서 수신된 산란 방사선(514)의 제 2 부분(518)에 대응하는 간섭 모드의 비교를 포함할 수 있다. 프로세서(526)는 계측 시스템(500)의 일부이거나 계측 시스템(500)과 통신하는 다른 장치의 일부일 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서(526)는 검출기(506)에서 수신된 조명의 공간 강도 분포를 파장의 함수로 결정할 수 있다. 검출기(504, 506)는 검출기 요소들(예컨대, 픽셀들)의 2차원 어레이를 갖는 이미지 캡처 디바이스(예컨대, 카메라)일 수 있다. 각각의 검출기 요소는 픽셀 정보(예컨대, 검출된 에너지 강도)를 대응하는 검출 신호에 추가할 수 있다. 임의의 개별 검출기 요소는 파장을 구별할 수 없고, 검출기 요소에 입사하는 모든 파장의 총 강도만을 전달할 수 있다는 점을 이해해야 한다(즉, 검출기(504, 506)는 색에 민감하지 않음). 그러나, 이하에 더 기술되는 실시예들은 검출기(504, 506)로부터의 '단색' 검출 신호를 사용하는 파장 분해 기술(wavelength deconstruction technique)을 논의한다. 산란 방사선(514)의 제 2 부분(518)은 다중 모드 도파관(502) 내의 상이한 모드들이 상호 작용함에 따라 자체 간섭될 수 있다. 다중 모드 도파관(502)으로부터 출력된 공간 강도 분포는 간섭의 결과로 스펙클 패턴을 가질 수 있다. 다중 파장을 갖는 다중 모드 도파관(502)으로부터의 스페클링된 출력은 검출기(506)의 면상에 이미지로서 입사된다. 검출기(506)로부터의 제 2 검출 신호에 의해 운반되는 정보는 스펙클 패턴을 갖는 이미지를 나타낼 수 있다.
일부 실시예들에서, 다중 모드 도파관(502) 내의 모드들의 간섭은 매우 반복 가능한 공정이다. 따라서, 프로세서(526)는 다중 모드 도파관(502)의 스펙클링된 출력을 그것의 파장 성분으로 분해하도록 구성될 수 있다. 즉, 검출기(506)에서 검출된 다중 파장 이미지는 복수의 단일 파장 이미지로 분해될 수 있다. 이미지들은 계측 시스템(500)의 사용자에게 화면상에 표시될 수 있다. 파장 분해를 허용하는 현상은 다중 모드 도파관(502)의 내부에 있다. 다중 모드 도파관(502)에서, 모드들의 간섭은 파장에 대한 감도이다. 파장 분해에 대한 일부 상세는, Redding, Brandon 등에 의한 "High-resolution and broadband all-fiber spectrometers" Optica 1.3 (2014): 175-180 (여기서는 "Redding") 및 Liew, Seng Fatt 등에 의한 "Broadband multimode fiber spectrometer" Optics Letters 41.9 (2016): 2029-2032(여기서는 "Liew")의 비특허 문헌에서 찾을 수 있고, 이들 모두는 그들의 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된다.
일부 실시예들에서, 파장에 대한 감도는 다중 모드 도파관 내부의 빛의 전파가 빛의 파장에 따라 서로 다른 위상 지연을 겪는다는 사실, 즉, 굴절률이 파장에 대해 가변적이라는 사실에서 발생한다. 일부 재료는 특정 파장 범위에서 상대적으로 일정한 굴절률을 보이는 반면, 굴절률의 최소 변동조차도 다중 모드 도파관(502)에서 빛이 이동하는 시간을 연장함으로써(예컨대, 다중 모드 도파관(502)의 길이를 증가시킴으로써) 이용될 수 있고, 따라서 파장 사이의 위상 지연 차이를 악화시킨다. 다중 모드 도파관(502)의 전기장은 식 1로 표현된다.
Figure pct00001
여기서, 인덱스 m은 뚜렷한 모드와 파장을 나타낸다(단순화를 위해, 파장 의존성은 명시적으로 변수로서 도시되는 대신 인덱스에 흡수됨). 예를 들어, m = 1은 모드 TE00에서 이동하는 파장 λ1을 나타낼 수 있고, m = 2는 모드 TE00에서 이동하는 파장 λ2를 나타낼 수 있으며, m = 3은 모드 TE01에서 이동하는 파장 λ1을 나타내는 등을 할 수 있다. A m 및 φ m 은, 각각, m번째 모드 파장의 진폭과 초기 위상이다. Φ m (x,y) 및 β m 은, 각각, m번째 모드 파장의 공간 프로파일 및 전파 상수를 나타낸다. z 좌표는 다중 모드 도파관(502)의 입력에서 0으로 간주되고 출력에서 L로 간주될 수 있는 광 전파 방향을 나타낸다. x,y 좌표는 z 방향에 수직인 평면상의 위치를 나타낸다. 다중 모드 도파관(502)의 길이 L을 증가시키면, 다중 모드 도파관(502)의 출력에서 위상 지연 β m L이 증가한다는 것을 알 수 있다. 공간 프로파일 Φ m (x,y)는 또한 스펙클 패턴(즉, 중첩된 전기장에 의해 생성된 간섭 패턴)이 위치 x,y뿐만 아니라, 편광에도 민감하다는 것을 의미한다. 즉, 빛은 입력 표면(524)의 입사 위치에 따라 다중 모드 도파관(502)의 특정 모드에 커플링되는 것이 바람직할 수 있다.
일부 실시예들에서, 검출기(506)에서 검출된 스펙클 패턴은 파장이 변경됨에 따라 달라질 수 있다. 이는 위상 지연 β m L이 파장의 함수이기 때문이다(파장 의존성은 인덱스 m 내에 있음). 파장의 작은 차이는 스펙클 패턴에 대한 식별 가능한 변화를 생성하지 않을 수 있다. 따라서, 관심 있는 양은 초기 스펙클 패턴을 상관되지 않은 스펙클 패턴으로 변경하는 최소 파장 변화이다. 스펙트럼 상관 함수는, 식 2와 같이, 스펙클 패턴이 파장에 관하여 얼마나 빠르게 변하는지를 나타내는데 사용될 수 있다.
Figure pct00002
여기서, I(x,y,λ)는 위치 x,y 및 입력 파장 λ에서의 강도이다. 쉐브론 괄호 <>는 λ에 대한 평균을 나타낸다. 1,500nm 근처의 파장과 100m의 다중 모드 섬유에 대해, 상관 함수의 HWHM(half-width-at-half-maximum)은 δλ = 0.03 nm인 것이 Liew에 도시되었다. 0.03nm만 다른 파장으로 변경하면, 스펙클 패턴 상관관계가 50% 감소된다.
일부 실시예들에서, 다중 모드 도파관의 입력/출력 거동은 행렬 방정식 O = T·I(또한, "전달 함수")에 의해 특징지어질 수 있으며, 여기서, T는 전송 행렬이고, I는 입력 스펙트럼을 설명하는 벡터이고, O는 출력 스펙클 패턴을 설명하는 벡터이다. 즉, 입력 I는 전송 행렬 T에 의해 작동되어 출력 O를 생성한다. 전송 행렬 T는 다중 모드 도파관(502)의 재료 및 구조의 함수이고, 다중 모드 도파관(502)의 제조에서의 불확실성에 기초하여 변할 수 있다. 다중 모드 도파관(502)의 임의의 주어진 구성에 대해, 전송 행렬 T는 교정 측정을 통해 확인될 수 있다. 예를 들어, 잘 정의된 파장과 모달 분포를 입력으로 사용할 수 있다. 1차 근사에서, 타깃(512)의 산란 속성은 (예컨대, 교정 격자 타깃을 사용하여) 고도의 정확도로 알려질 수 있다. 산란 방사선(514)은 일련의 파장을 사용하여 생성될 수 있다. 다중 모드 도파관(502)에 입력되는 전계는 검출기(504)에서 산란 방사선(514)의 제 1 부분(516)을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다. 다중 모드 도파관(502)으로부터 출력되는 전계는 검출기(506)에서 산란 방사선(514)의 제 2 부분(518)을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다. 프로세서(526)는 제 1 및 제 2 검출 신호(520, 522)를 분석하고, 그 분석에 기초하여, 다중 모드 도파관(502)과 연관된 전송 행렬 T의 요소를 결정할 수 있다. 프로세서(526)는 또한 캘리브레이션 격자 타깃의 알려진 산란 속성(예컨대, 상이한 파장이 테스트됨에 따라 회절 각도가 예측 가능하게 변화함)에 기초하여 분석할 수 있다. 전송 행렬 T의 모든 요소가 결정되면, 계측 시스템(500)은 교정된 것으로 간주될 수 있고, 제품 웨이퍼 상의 실제 타깃(들)(512)을 측정하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 타깃(512)의 실제 측정은 원하는 모든 파장을 동시에 사용하여 타깃(512)을 조명함으로써 수행된다. 수백 개의 정렬 마크와 그들을 측정하기 위한 유한한 시간(예컨대, 5초)을 갖는 웨이퍼 제품에서, 빠른 특성화를 허용하고 계측 시스템(500)이 유한한 시간 창에서 측정할 수 있는 타깃의 수를 최대화하기 위해 모든 파장을 사용하는 것이 바람직하다. 반대로, 순차 파장 특성화는 훨씬 느리고 측정될 수 있는 타깃의 수가 감소되어 정확도가 감소된다. 타깃(512)의 측정은 모든 원하는 파장을 동시에 갖는 검출기(504)에서 산란 방사선(514)의 제 1 부분(516)을 수신하는 것을 포함한다. 측정은 모든 원하는 파장을 동시에 갖는 검출기(506)에서 산란 방사선(514)의 제 2 부분(518)을 수신하는 것을 더 포함한다. 프로세서(526)는, 제 1 검출 신호(520)와 제 2 검출 신호(522)의 비교 및 다중 모드 도파관(502)의 결정된 전파 특성(즉, 전송 행렬 T)에 기초하여, 산란 방사선(514)의 제 2 부분(518)에서 파장 성분을 분해할 수 있다. 프로세서(526)는, 제 1 및 제 2 검출 신호(520, 522)의 분석에 기초하여, 타깃(512)의 하나 이상의 속성(예컨대, 정렬 위치)을 결정할 수 있다. 파장 분해에 기초하여, 프로세서(526)는 복수의 이미지를 생성할 수 있으며, 각각의 이미지는 타깃(512)을 조명하는 데 사용된 각각의 파장과, 각각, 연관되어 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 부분(516)은, 예를 들어, 산란 방사선(514)의 총 에너지의 10%, 즉, 10/90 분할일 수 있다. 예를 들어, 10/90 내지 50/50까지 분할 배급의 범위가 예상된다. 검출기(504)가 의미 있는 검출을 위해 산란 방사선(514)으로부터의 광자의 10% 이상을 필요로 하는 경우, 빔 분할 비율은 예를 들어, 20/80, 25/75, 30/70 또는 40/60과 같이, 제 1 부분(516)을 위해 증가될 수 있다. 검출기(506)는, 산란 방사선(514)의 수신된 제 1 부분(516)에 기초하여, 제 1 검출 신호(520)를 생성할 수 있다. 검출기(506)는, 파장 분해되고 있는 다중 모드 도파관(502)으로부터의 출력이기 때문에, 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해 가능한 한 많은 광자를 수신하는 것이 바람직하다. 검출기(504)는 다중 모드 도파관(502)으로의 입력의 대략적인 특성을 확인하는 역할을 하므로, 산란 방사선(514)으로부터 큰 비율의 분할을 필요로 하지 않을 수 있다.
일부 실시예들에서, 검출기(504)는, 예를 들어, 타깃(512)의 제조가 재현성이 높은 경우(예컨대, 높은 정확도로 재현될 수 있는 설계)에 생략될 수 있다. 이 시나리오에서, 타깃(512)으로부터 회절된 방사선은 매우 예측 가능하다. 따라서, 검출기(504)를 사용하여 직접 그것을 측정하기보다는 다중 모드 도파관(502)으로의 입력을 추론하는 것이 가능하다.
본 발명에서는, 집적된 다중 모드 도파관 실시예(예컨대, 다중 모드 도파관(502))들이 일반적으로 계측 시스템에서 구현될 수 있을 것으로 예상된다. 집적 다중 모드 도파관 실시예들은 계측 시스템의 비용 및 크기를 (예컨대, 미터에서 센티미터로) 상당히 감소시킬 수 있다. 집적 다중 모드 도파관은 다중 모드 섬유 도파관에 비해 온도 및 충격 불안정성에 대한 견고성 면에서도 바람직하다. 그러나, 임의의 다중 모드 도파관 디바이스(예컨대, 다중 모드 섬유 또는 섬유(들)가 부착된 집적 다중 모드 도파관)를 사용하는 실시예들은 특정 계측 애플리케이션, 예를 들어, 리소그래피 장치에서 기판을 정렬하기 위한 계측 시스템에 대해서도 구상된다. 섬유(들)는, 예를 들어, 리소그래피 장치의 공간적 제약 근처를 설계할 때, 더 먼 위치로 빛을 라우팅하는 데 사용될 수 있다. 다중 모드 섬유에 의해 수행되는 기능들은 본 명세서에 기술된 다중 모드 도파관(502)과 실질적으로 유사할 수 있다.
실시예는 다음 항목을 사용하여 추가로 설명될 수 있다.
1. 계측 시스템으로서,
방사선을 생성하도록 구성된 방사선원과,
타깃으로부터 산란 방사선을 생성하기 위해 타깃을 향해 방사선을 지향시키도록 구성된 광학 요소와,
산란 방사선의 제 1 부분을 수신하고, 수신된 제 1 부분에 기초하여, 제 1 검출 신호를 생성하도록 구성된 제 1 검출기와,
다중 모드 도파관의 모드를 사용하여 산란 방사선의 제 2 부분을 간섭하도록 구성된 다중 모드 도파관을 포함하는 집적 광학 디바이스와,
간섭받은 제 2 부분을 수신하고, 수신된 간섭받은 제 2 부분에 기초하여, 제 2 검출 신호를 생성하도록 구성된 제 2 검출기, 및
프로세서를 포함하되, 해당 프로세서는,
제 1 및 제 2 검출 신호를 수신하고,
수신된 제 1 부분, 수신된 간섭받은 제 2 부분, 및 다중 모드 도파관의 전파 속성을 분석하며, 또한
그 분석에 기초하여, 타깃의 속성을 결정하도록 구성된다.
2. 항목 1의 계측 시스템에서, 프로세서는 수신된 간섭받은 제 2 부분의 파장 성분을 결정하도록 추가 구성된다.
3. 항목 2의 계측 시스템에서, 타깃의 속성을 결정하는 것은 그 결정된 파장 성분에 추가로 기초한다.
4. 항목 2의 계측 시스템에서,
프로세서는 이미지를 생성하도록 구성되고, 또한
이미지의 각각은 파장 성분의 각각에, 각각, 대응한다.
5. 항목 1의 계측 시스템에서, 다중 모드 도파관은 반도체 및/또는 유전체 재료를 포함한다.
6. 항목 5의 계측 시스템에서, 반도체 및/또는 유전체 재료는 Si 기반, Ga 기반 또는 Li 기반이다.
7. 항목 5의 계측 시스템에서, 유전체 재료는 SiN 및/또는 SiO2를 포함한다.
8. 항목 1의 계측 시스템에서, 제 1 및 제 2 부분을 생성하기 위해 산란 방사선을 수신하고 분할하도록 구성된 빔 분할 요소를 더 포함한다.
9. 리소그래피 장치로서,
패터닝 디바이스의 패턴을 조명하도록 구성된 조명 시스템과,
패턴의 이미지를 기판상에 투영하도록 구성된 투영 시스템, 및
계측 시스템을 포함하되, 이 계측 시스템은,
방사선을 생성하도록 구성된 방사선원과,
타깃으로부터 산란 방사선을 생성하기 위해, 기판상의 타깃을 향해 방사선을 지향시키도록 구성된 광학 요소와,
산란된 방사선의 제 1 부분을 수신하고, 수신된 제 1 부분에 기초하여, 제 1 검출 신호를 생성하도록 구성된 제 1 검출기와,
다중 모드 도파 디바이스의 모드들을 사용하여, 산란 방사선의 제 2 부분을 간섭하도록 구성된 다중 모드 도파 디바이스와,
간섭받은 제 2 부분을 수신하고, 수신된 간섭받은 제 2 부분에 기초하여, 제 2 검출 신호를 생성하도록 구성된 제 2 검출기, 및
프로세서를 포함하되, 해당 프로세서는,
제 1 및 제 2 검출 신호를 수신하고,
수신된 제 1 부분, 수신된 간섭받은 제 2 부분, 및 다중 모드 도파 디바이스의 전파 속성의 분석을 수행하며, 또한
그 분석에 기초하여 타깃의 속성을 결정하도록 구성된다.
10. 항목 9의 리소그래피 장치에서, 프로세서는 수신된 간섭받은 제 2 부분의 파장 성분을 결정하도록 추가 구성된다.
11. 항목 10의 리소그래피 장치에서, 타깃의 속성을 결정하는 것은 그 결정된 파장 성분에 추가로 기초한다.
12. 항목 10의 리소그래피 장치에서,
프로세서는 이미지를 생성하도록 구성되고, 또한
이미지의 각각은 파장 성분의 각각에, 각각, 대응한다.
13. 항목 9의 리소그래피 장치에서, 다중 모드 도파 디바이스는 반도체 및/또는 유전체 재료를 포함한다.
14. 항목 13의 리소그래피 장치에서, 반도체 및/또는 유전체 재료는 Si 기반, Ga 기반 또는 Li 기반이다.
15. 항목 13의 리소그래피 장치에서, 유전체 재료는 SiN 및/또는 SiO2를 포함한다.
16. 항목 9의 리소그래피 장치에서, 제 1 및 제 2 부분을 생성하기 위해 산란 방사선을 수신하고 분할하도록 구성된 빔 분할 요소를 더 포함한다.
17. 항목 9의 리소그래피 장치에서, 다중 모드 도파 디바이스는 기판상에 집적된 다중 모드 도파관을 포함한다.
18. 항목 9의 리소그래피 장치에서, 다중 모드 도파 디바이스는 다중 모드 섬유를 포함한다.
19. 계측 시스템으로서,
방사선을 생성하도록 구성된 방사선원과,
타깃으로부터 산란 방사선을 생성하기 위해, 타깃을 향해 방사선을 지향시키도록 구성된 광학 요소와,
다중 모드 도파관의 모드를 사용하여, 산란 방사선을 간섭하도록 구성된 다중 모드 도파관을 포함하는 집적 광학 디바이스와,
간섭받은 산란 방사선을 수신하고, 수신된 간섭받은 산란 방사선에 기초하여, 검출 신호를 생성하도록 구성된 검출기, 및
프로세서를 포함하되, 해당 프로세서는,
검출 신호를 수신하고,
수신된 간섭받은 산란 방사선 및 다중 모드 도파관의 전파 속성에 기초하여 분석을 수행하고, 또한
그 분석에 기초하여 타깃의 속성을 결정하도록 구성된다.
20. 항목 19의 계측 시스템에 있어서, 프로세서는 수신된 간섭받은 산란 방사선의 파장 성분을 결정하도록 추가 구성된다.
IC의 제조에서 리소그래피 장치의 사용에 대해 본 명세서에서 구체적으로 언급할 수 있지만, 여기에 기술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템의 제조, 자기 도메인 메모리에 대한 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, LCD, 박막 자기 헤드 등과 같은 다른 애플리케이션을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 이와 같은 대안적인 애플리케이션의 맥락에서, 당업자는 본 명세서에서 "웨이퍼(wafer)" 또는 "다이(die)"라는 용어의 임의의 사용이, 각각, 더욱 일반적인 용어인 "기판(substrate)" 또는 "타깃부(target portion)"와 동의어로 간주될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급된 기판은, 예를 들어, 트랙 유닛(일반적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노출된 레지스트를 현상하는 도구), 계측 유닛 및/또는 검사 유닛에서, 노광 전 또는 노광 후에 처리될 수 있다. 적용 가능한 경우, 본 명세서의 발명은 이러한 및 다른 기판 처리 도구에 적용될 수 있다. 또한, 기판은, 예를 들어, 다층 IC를 생성하기 위해, 두 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에서 사용되는 기판이라는 용어는 이미 다수의 처리된 층을 포함하는 기판을 지칭할 수도 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예들의 사용에 대하여 위에서 특정 참조가 이루어졌을 수 있지만, 본 발명이 다른 애플리케이션들, 예를 들어, 임프린트 리소그래피에서 사용될 수 있고, 맥락이 허용하는 경우, 광학 리소그래피에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피는 기판상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급되는 레지스트층에 가압될 수 있으며, 이때 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용하여 경화된다. 패터닝 디바이스는, 레지스트가 경화된 후에, 그 안에 패턴을 남기면서 레지스트 밖으로 이동된다.
본 명세서의 어구 또는 용어는 제한을 하려는 것이 아니라 설명을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 용어 또는 어구가 본 명세서의 교시에 비추어 당업자(들)에 의해 해석되어야 한다는 것을 이해해야 한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "방사선(radiation)", "빔(beam)", "광(light)", "조명(illumination)" 등의 용어는 모든 유형의 전자기 방사선, 예를 들어, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장
Figure pct00003
를 가짐), 극자외(EUV 또는 소프트 X선) 방사선(예컨대, 13.5 nm와 같은 5~20 nm 범위의 파장을 가짐) 또는 5 nm 미만에서 작동하는 하드 X선을 포함할 수 있다. 일반적으로, 약 400 내지 약 700nm 사이의 파장을 갖는 방사선은 가시광선으로 간주되며; 약 780~3,000 nm(또는 그 이상) 사이의 파장을 갖는 방사선은 IR 방사선으로 간주된다. UV는 대략 100~400 nm의 파장을 갖는 방사선을 의미한다. 리소그래피 내에서 "UV"라는 용어는 수은 방전 램프에 의해 생성될 수 있는 파장, 즉, G-라인 436nm, H-라인 405nm 및/또는 I-라인 365nm에도 적용된다. 진공 UV 또는 VUV(즉, 기체에 의해 흡수된 UV)는 대략 100~200nm의 파장을 갖는 방사선을 의미한다. 심자외선(DUV)은 일반적으로 126nm 내지 428nm 범위의 파장을 갖는 방사선을 의미하며, 일부 실시예들에서, 엑시머 레이저는 리소그래피 장치 내에서 사용되는 DUV 방사선을 생성할 수 있다. 예를 들어, 5~20 nm 범위의 파장을 갖는 방사선은 특정 파장 대역을 갖는 방사선에 관한 것이며, 그 중 적어도 일부는 5~20 nm 범위에 있음을 이해해야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "기판(substrate)"이라는 용어는 재료층이 추가되는 재료를 설명한다. 일부 실시예들에서, 기판 자체는 패터닝될 수 있고, 그 위에 추가되는 재료도 패터닝될 수 있거나 패터닝 없이 잔류할 수 있다.
IC의 제조에 있어서, 본 발명에 따른 장치 및/또는 시스템의 사용에 대한 구체적인 언급이 본 명세서에서 이루어질 수 있지만, 이와 같은 장치 및/또는 시스템은 많은 다른 가능한 애플리케이션을 갖는다는 것을 명시적으로 이해해야 한다. 예를 들어, 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, LCD 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조에 사용될 수 있다. 당업자는, 이와 같은 대안적인 애플리케이션의 맥락에서, 본 명세서에서 "레티클(reticle)", "웨이퍼(wafer)" 또는 "다이(die)"라는 용어의 임의 용도가 각각 "마스크(mask)", "기판(substrate)" 및 "타깃부(target portion)"라는 보다 일반적인 용어로 대체되는 것으로 간주되어야 한다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 특정 실시예들이 위에서 설명되었지만, 본 발명의 실시예들은 기술된 것과는 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이상의 설명들은 한정하는 것이 아니라 예시를 위한 것이다. 따라서, 이하에 기술된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 기술된 대로 본 발명에 수정이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.
개요 및 요약 섹션이 아니라, 상세한 설명 섹션이 청구항들을 해석하는 데 사용되도록 의도되었다는 것을 이해해야 한다. 발명의 내용 및 요약 항목은 본 발명자(들)가 고려한 본 발명의 모든 예시적인 실시예가 아닌 하나 이상을 기술할 수 있으므로 본 발명과 첨부된 청구범위를 어떤 식으로든 제한하려는 것은 아니다.
본 발명은 특정 기능들과 이들의 관계의 구현을 설명하는 기능적 구성 요소의 도움을 받아 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 요소의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서에 임의로 정의되었다. 대체 경계는 특정 기능과 그 관계가 적절하게 수행되는 한 정의될 수 있다.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 일반적인 특성을 완전히 드러낼 것이며, 따라서 다른 사람들이 본 발명의 기술 범위 내에서 지식을 적용함으로써, 과도한 실험 없이, 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고, 이러한 특정 실시예와 같은 다양한 응용 분야에 대해 용이하게 수정 및/또는 적응할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 적응 및 수정은, 본 명세서에 제시된 교시 및 지침에 기초하여, 개시된 실시예의 등가물의 의미와 범위 내에 있도록 의도된다.
보호된 주제의 범위 및 범주는 전술한 예시적인 실시예 중 어느 것에 의해 제한되어서는 안 되며, 이하의 청구범위 및 그들의 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (20)

  1. 계측 시스템으로서,
    방사선을 생성하도록 구성된 방사선원과,
    타깃으로부터 산란 방사선을 생성하기 위해, 타깃을 향해 방사선을 지향시키도록 구성된 광학 요소와,
    상기 산란 방사선의 제 1 부분을 수신하고, 상기 수신된 제 1 부분에 기초하여, 제 1 검출 신호를 생성하도록 구성된 제 1 검출기와,
    다중 모드 도파관의 모드들을 사용하여, 상기 산란 방사선의 제 2 부분을 간섭하도록 구성된 상기 다중 모드 도파관을 포함하는 집적 광학 디바이스와,
    상기 간섭받은 제 2 부분을 수신하고, 상기 수신된 간섭받은 제 2 부분에 기초하여, 제 2 검출 신호를 생성하도록 구성된 제 2 검출기, 및
    프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 및 제 2 검출 신호를 수신하고,
    상기 수신된 제 1 부분, 상기 수신된 간섭받은 제 2 부분, 및 상기 다중 모드 도파관의 전파 속성을 분석하며, 또한
    상기 분석에 기초하여, 상기 타깃의 속성을 결정하도록 구성되는,
    계측 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 수신된 간섭받은 제 2 부분의 파장 성분을 결정하도록 추가 구성되는 것인, 계측 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 타깃의 속성을 결정하는 것은, 상기 결정된 파장 성분에 추가로 기초하는 것인, 계측 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 이미지를 생성하도록 구성되고, 또한
    상기 이미지의 각각은, 상기 파장 성분의 각각에, 각각, 대응하는 것인,
    계측 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 모드 도파관은, 반도체 및/또는 유전체 재료를 포함하는 것인, 계측 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반도체 및/또는 유전체 재료는, Si 기반, Ga 기반 또는 Li 기반인 것인, 계측 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 유전체 재료는, SiN 및/또는 SiO2를 포함하는 것인, 계측 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 부분을 생성하기 위해, 상기 산란 방사선을 수신 및 분할하도록 구성된 빔 분할 요소를 더 포함하는, 계측 시스템.
  9. 리소그래피 장치로서,
    패터닝 디바이스의 패턴을 조명하도록 구성된 조명 시스템과,
    상기 패턴의 이미지를 기판상에 투영하도록 구성된 투영 시스템, 및
    계측 시스템을 포함하고, 상기 계측 시스템은,
    방사선을 생성하도록 구성된 방사선원과,
    타깃으로부터 산란 방사선을 생성하기 위해, 기판상의 상기 타깃을 향해 상기 방사선을 지향시키도록 구성된 광학 요소와,
    상기 산란 방사선의 제 1 부분을 수신하고, 상기 수신된 제 1 부분에 기초하여, 제 1 검출 신호를 생성하도록 구성된 제 1 검출기와,
    다중 모드 도파 디바이스의 모드들을 사용하여, 상기 산란 방사선의 제 2 부분을 간섭하도록 구성된 상기 다중 모드 도파 디바이스와,
    상기 간섭받은 제 2 부분을 수신하고, 상기 수신된 간섭받은 제 2 부분에 기초하여, 제 2 검출 신호를 생성하도록 구성된 제 2 검출기, 및
    프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 및 제 2 검출 신호를 수신하고,
    상기 수신된 제 1 부분, 상기 수신된 간섭받은 제 2 부분, 및 상기 다중 모드 도파 디바이스의 전파 속성의 분석을 수행하며, 또한
    상기 분석에 기초하여, 상기 타깃의 속성을 결정하도록 구성되는,
    리소그래피 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 수신된 간섭받은 제 2 부분의 파장 성분을 결정하도록 추가 구성되는 것인, 리소그래피 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 타깃의 속성을 결정하는 것은, 상기 결정된 파장 성분에 추가로 기초하는 것인, 리소그래피 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 이미지를 생성하도록 구성되고, 또한
    상기 이미지의 각각은, 상기 파장 성분의 각각에, 각각, 대응하는 것인,
    리소그래피 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 다중 모드 도파 디바이스는, 반도체 및/또는 유전체 재료를 포함하는 것인, 리소그래피 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 반도체 및/또는 유전체 재료는, Si 기반, Ga 기반 또는 Li 기반인 것인, 리소그래피 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 유전체 재료는, SiN 및/또는 SiO2를 포함하는 것인, 리소그래피 장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 부분을 생성하기 위해, 상기 산란 방사선을 수신 및 분할하도록 구성된 빔 분할 요소를 더 포함하는, 리소그래피 장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 다중 모드 도파 디바이스는, 기판상에 집적된 다중 모드 도파관을 포함하는 것인, 리소그래피 장치.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 다중 모드 도파 디바이스는, 다중 모드 섬유를 포함하는 것인, 리소그래피 장치.
  19. 계측 시스템으로서,
    방사선을 생성하도록 구성된 방사선원과,
    타깃으로부터 산란 방사선을 생성하기 위해, 상기 타깃을 향해 방사선을 지향시키도록 구성된 광학 요소와,
    다중 모드 도파관의 모드를 사용하여, 상기 산란 방사선을 간섭하도록 구성된 상기 다중 모드 도파관을 포함하는 집적 광학 디바이스와,
    상기 간섭받은 산란 방사선을 수신하고, 상기 수신된 간섭받은 산란 방사선에 기초하여, 검출 신호를 생성하도록 구성된 검출기, 및
    프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    상기 검출 신호를 수신하고,
    상기 수신된 간섭받은 산란 방사선 및 상기 다중 모드 도파관의 전파 속성에 기초하여, 분석을 수행하고, 또한
    상기 분석에 기초하여, 상기 타깃의 속성을 결정하도록 구성되는,
    계측 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 수신된 간섭받은 산란 방사선의 파장 성분을 결정하도록 추가로 구성되는 것인, 계측 시스템.
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