KR20230054384A - 리소그래피 장치, 계측 시스템, 및 오차 정정을 위한 세기 불균형 측정 - Google Patents

Abstract

계측 시스템은 빔 스플리터 및 제 1 및 제 2 센서를 포함한다. 빔 스플리터는 타겟에 의해 산란된 산란 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할한다. 제 1 센서는 제 1 부분을 수광한다. 제 2 부분이 제 2 부분을 발산시키도록 구성된 제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 전파된 이후에, 제 2 센서는 제 2 부분을 수광한다.

Description

리소그래피 장치, 계측 시스템, 및 오차 정정을 위한 세기 불균형 측정

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 8월 26일에 출원된 미국 가특허출원 번호 제 63/070,553의 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 장치 및 시스템 내에서의 웨이퍼의 정확한 위치설정을 개선하는 계측 시스템에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치가 집적회로의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스테퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사선 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피 동작 중에, 상이한 처리 단계들은 상이한 층들이 기판 상에 순차적으로 형성되도록 요구할 수 있다. 따라서, 기판을 그 위에 형성된 종래의 패턴에 상대적으로 높은 정확도로 위치설정하는 것이 필요할 수 있다. 일반적으로, 정렬 마크가 정렬될 기판 상에 배치되고, 제 2 대상물에 대하여 위치된다. 리소그래피 장치는, 정렬 마크의 위치를 검출하기 위하여, 그리고 정렬 마크를 사용하여 기판을 정렬함으로써 마스크로부터의 정확한 노광을 보장하기 위하여 정렬 장치를 사용할 수 있다. 두 개의 상이한 층에 있는 정렬 마크들 사이의 오정렬이 오버레이 오차로서 측정된다.

리소그래피 공정을 모니터하기 위해서는 패터닝된 기판의 파라미터를 측정한다. 이러한 파라미터에는 예컨대 패터닝된 기판 내에 형성되거나 또는 패터닝된 기판 상에 형성된 연속층 간의 오버레이 오차 및 현상된 감광성 레지스트의 임계 선폭(critical linewidth)이 포함될 수 있다. 이러한 측정은 제품 기판 및/또는 전용의 계측 타겟 상에서 수행될 수 있다. 리소그래피 공정으로 형성된 미세 구조물의 측정을 행하기 위한 다양한 기술이 있으며, 이들 기술에는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope) 및 다양한 특수 기기를 사용하는 것이 포함된다. 신속하고 비침투식 형태의 특수 검사 기기인 산란계(scatterometer)는 방사선의 빔을 기판의 표면 상의 타겟으로 향하게 하여 산란 또는 반사된 빔의 성질을 측정한다. 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란되기 전과 후의 빔의 특성을 비교함으로써, 기판의 특성을 결정할 수 있다. 이것은 예컨대 반사 빔을 공지의 기판 특성과 연계된 공지의 측정치의 라이브러리에 저장된 데이터와 비교함으로써 행해질 수 있다. 분광 산란계(spectroscopic scatterometer)는 광대역 방사선 빔을 기판 상으로 지향시키고 특정한 좁은 각도 범위로 산란된 방사선의 스펙트럼(예컨대, 파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 반대로, 각도 분해 산란계(angularly resolved scatterometer)는 단색성 방사선 빔(monochromatic radiation beam)을 이용하고, 산란된 방사선의 세기를 각도를 함수로 하여 측정한다.

이러한 광학 산란계는, 현상된 감광성 레지스트의 임계 치수 또는 패터닝된 기판 안이나 위에 형성된 두 층들 사이의 오버레이 오차(OV)와 같은 파라미터를 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 기판의 특성은 조명 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란되기 전과 후의 해당 빔의 속성들을 비교함으로써 결정될 수 있다.

OV를 완화시키는 방식으로 패턴 전사를 수신하도록 웨이퍼를 적절하게 정렬시키기 위해서, 정렬 계측 시스템이 리소그래피 툴 내에서 사용될 수 있다. 계측 시스템은 통상적으로 측정될 정렬 마크에 관련된 특정한 가정을 가지고 프로그래밍된다. 예를 들어, 계측 시스템은 정렬 마크의 격자 패턴에 의해서 산란된 회절된 방사선을 기대하도록 프로그램될 수 있다. 그러나, 이상적이지 않은 격자가 이상적인 격자로부터와 다른 방식으로 방사선을 회절시켜서, 계측 시스템으로 하여금 자신의 측정에 오차가 생기게 할 수 있다.

따라서, 리소그래피 장치와 함께 사용되는 계측 툴 내에서 정확도를 개선하고 오차를 줄이는 것이 바람직하다.

일부 실시형태들에서, 계측 시스템은 빔 스플리터 및 제 1 및 제 2 센서를 포함한다. 빔 스플리터는 타겟에 의해 산란된 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하도록 구성된다. 제 1 센서는 제 1 부분을 수광하도록 구성된다. 제 2 센서는, 제 2 부분이 제 2 부분을 발산시키도록 구성된 제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 전파된 이후에 제 2 구성 부분을 수광하도록 구성된다.

일부 실시형태들에서, 리소그래피 장치는 조명 시스템, 투영 시스템, 및 계측 시스템을 포함한다. 계측 시스템은 빔 스플리터 및 제 1 및 제 2 센서를 포함한다. 조명 시스템은 패터닝 디바이스의 패턴을 조명한다. 투영 시스템은 패턴의 이미지를 기판 상에 투영한다. 빔 스플리터는 타겟에 의해 산란된 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하도록 구성된다. 제 1 센서는 제 1 부분을 수광하도록 구성된다. 제 2 센서는, 제 2 부분이 제 2 부분을 발산시키도록 구성된 제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 전파된 이후에 제 2 구성 부분을 수광하도록 구성된다.

일부 실시형태들에서, 본 발명의 방법은 타겟에 의해 산란된 산란 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 제 1 부분을 제 1 센서에서 수광하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법은, 제 2 부분이 제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 전파된 이후에 제 2 부분을 제 2 센서에서 수광하는 단계를 더 포함한다. 이러한 방법은 제 2 부분을 제 1 웨지를 사용하여 발산시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 특징 및 다양한 실시형태의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시형태로 한정되지 않는다는 것에 주의한다. 이러한 실시형태는 본 명세서에서 예시를 위해 제공될 뿐이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하는 추가적인 실시형태들이 당업자에게 명백해질 것이다.

본 명세서에 통합되며 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명을 도시하며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 이론을 설명하고 당업자가 본 명세서에 기술된 실시형태를 생산하고 사용하도록 하는데 더욱 기여한다.
도 1a는 일부 실시형태에 따르는 반사식 리소그래피 장치의 개략도를 도시한다.
도 1b는 일부 실시형태에 따르는 투사식 리소그래피 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 일부 실시형태에 따르는 반사식 리소그래피 장치의 더 상세한 개략도를 도시한다.
도 3은 일부 실시형태에 따르는 리소그래피 셀의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시형태에 따른 검사 장치의 개략도를 도시한다.
도 5는 일부 실시형태에 따르는 계측 시스템 내에서의 퓨필을 도시한다.
도 6은 일부 실시형태에 따라서 퓨필을 분할하기 위한 프리즘 시스템을 도시한다.
도 7은 일부 실시형태에 따라서 퓨필을 분할하기 위한 웨지 시스템을 도시한다.
도 8은 일부 실시형태에 따라서 웨지 시스템 내에서 사용될 수 있는 웨지를 도시한다.
도 9는 일부 실시형태에 따르는 센서를 도시한다.
도 10은 일부 실시형태에 따라서 발산된 퓨필 이미지를 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 일부 실시형태에 따라서 도 9에 도시되는 센서 내에서 사용될 수 있는 검출기 시스템의 일부를 도시한다.
도 12는 일부 실시형태에 따르는 방법을 보여주는 흐름도를 도시한다.
본 발명의 특징들은 도면과 함께 아래에서 진술되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 더욱 명백해질 것인데, 도면에서 유사한 참조 기호는 전체적으로 대응하는 요소들을 식별한다. 도면에서, 유사한 부재 번호는 동일하고 기능적으로 유사하며, 및/또는 구조적으로 유사한 요소를 일반적으로 표시한다. 추가적으로, 레퍼런스 번호의 가장 왼쪽의 숫자(들)는 일반적으로 해당 레퍼런스 번호가 등장하는 도면을 식별한다. 달리 표시되지 않는 한, 본 명세서 전체에서 제공된 도면은 척도에 맞는 도면이라고 해석되어서는 안 된다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 본 발명의 피쳐를 포함하는 하나 이상의 실시형태를 개시한다. 개시된 실시형태(들)는 예들로서 제공된다. 본 발명의 범위는 개시된 실시형태(들)로 한정되지 않는다. 청구된 특징들은 본 명세서에 첨부된 청구의 범위에 의하여 정의된다.

설명된 실시형태(들) 및 명세서에서 "일 실시형태", "실시형태", "예시적인 실시형태" 등에 대한 언급은 기술된 실시형태(들)가 특정 요소, 구조, 또는 특징을 포함할 수 있지만, 각각의 실시형태가 이러한 특정 요소, 구조, 또는 특징을 반드시 포함하지 않을 수도 있음을 뜻한다. 더욱이, 이러한 문구들은 반드시 동일한 실시형태를 지칭하는 것은 아니다. 나아가, 특정 요소, 구조, 또는 특징이 실시형태와 관련하여 기술될 때, 명시적으로 기술되든 아니든, 다른 실시형태와 관련하여 이러한 요소, 구조, 또는 특징을 구현하는 것도 당업자의 지식 범위 내에 속한다고 이해된다.

공간적인 상대적 용어, 예컨대 "밑에(beneath)," "아래(below)," "더 낮은(lower)," "위의(above)" "위(on)," "더 위(upper)" 등은 본 명세서에서 설명의 편의를 위하여 하나의 요소 또는 피쳐의 도면에 도시된 바와 같은 다른 요소(들) 또는 피쳐(들)에 대한 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 공간적인 상대적 용어들이 도면에 도시된 방위에 추가하여 사용 중이거나 동작 중인 디바이스의 다른 방위를 망라하는 것이 의도된다. 이러한 장치는 다르게 배향될 수도 있고(90 도 또는 다른 배향으로 회전됨), 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술자는 그에 따라 유사하게 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용될 때 "약"이라는 용어는 특정한 기술에 기반하여 변동할 수 있는 주어진 양의 값을 나타낸다. 특정 기술에 기반하여, "약"이라는 용어는, 예를 들어 값의 10-30%(예를 들어, 값의 ±10%, ±20%, 또는 ±30%) 내에서 변하는 주어진 양의 값을 나타낼 수 있다.

본 발명의 실시형태들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이것들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 본 발명의 실시형태는 또한 머신-판독가능 매체 상에 저장되는 명령으로서 구현될 수도 있고, 이들은 하나 이상의 프로세서에 의하여 판독되고 실행될 수 있다. 머신-판독가능 매체는 머신(예컨대, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 머신-판독가능 매체는 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기적 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 전기적, 광학적, 음향학적이거나 다른 형태의 전파된 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호, 등), 및 다른 것들을 포함할 수도 있다. 더 나아가, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 및/또는 명령은 본 명세서에서 특정 동작들을 수행하고 있는 것으로 설명될 수 있다. 그러나, 이러한 설명들이 단지 편의를 위한 것이라는 것과 이러한 동작들이 사실상 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령 등을 실행하는 컴퓨팅 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 다른 디바이스로부터 초래된다는 것이 인정되어야 한다.

그러나, 이러한 실시형태를 좀 더 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시형태들이 구현될 수 있는 일 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.

예시적인 리소그래피 시스템

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시형태들이 구현될 수 있는 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100') 각각의 개략도를 도시한다. 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')는: 방사선 빔(B)(예를 들어, 심자외선 또는 극자외 방사선)을 조절하도록 구성되는 조명 시스템(조명기)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크, 레티클, 또는 동적 패터닝 디바이스)(MA)를 지지하도록 구성되고 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 및, 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 구성되고 기판(W)을 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT)을 각각 포함한다. 리소그래피 장치(100, 100')는 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어 하나 이상의 다이를 포함함)로 투영하도록 구성되는 투영 시스템(PS)을 더 포함한다. 리소그래피 장치(100)에서, 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 반사형이다. 리소그래피 장치(100'), 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 투과형이다.

조명 시스템(IL)은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하며, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광 컴포넌트, 예컨대 굴절식, 반사식, 반사굴절식, 자기식, 전자기식, 정전기식 또는 다른 유형의 광 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.

지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를, 레퍼런스 프레임에 대한 패터닝 디바이스(MA)의 배향, 리소그래피 장치(100 및 100') 중 적어도 하나의 디자인, 및 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 홀딩하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 센서를 사용함으로써, 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수 있다.

"패터닝 디바이스"(MA)라는 용어는, 기판(W)의 타겟부(C) 내에 패턴을 생성하는 것과 같이, 자신의 단면 내에 패턴을 가지는 방사선 빔(B)을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은 타겟부(C) 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정 기능성 층에 대응하여 집적 회로를 형성할 수 있다.

"검사 장치", "계측 장치" 등의 용어는 본 명세서에서, 예를 들어 구조체의 속성(예를 들어, 오버레이 오차, 임계 치수 파라미터)을 측정하기 위하여 사용되거나 웨이퍼의 정렬을 검사하기 위해서 리소그래피 장치 내에서 사용되는 디바이스 또는 시스템(예를 들어, 정렬 장치)을 가리키도록 사용될 수 있다.

패터닝 디바이스(MA)는 투과식이거나(도 1b의 리소그래피 장치(100')에서와 같음) 또는 반사식일 수 있다(도 1a의 리소그래피 장치(100)에서와 같음). 패터닝 장치(MA)의 예는 레티클, 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 또는 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에 잘 알려져 있으며, 이진, 교번 위상-천이, 또는 감쇄 위상-천이, 및 다양한 하이브리드 마스크 타입과 같은 마스크 타입을 포함한다. 프로그램가능 미러 어레이의 일 예는 소형 미러들의 매트릭스 정렬을 채용하는데, 이들 각각은 인입하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사하기 위하여 개별적으로 틸팅될 수 있다. 틸팅된 미러는 작은 미러들의 매트릭스에 의하여 반사된 방사선 빔 내에 패턴을 부여한다.

"투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 기판(W) 상의 침지액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 진공 환경은 EUV 또는 전자 빔 방사선에 대하여 사용될 수 있는데, 그 이유는 다른 가스들은 너무 많은 방사선 또는 전자를 흡수할 수 있기 때문이다. 그러므로, 진공 벽 또는 저압 펌프의 도움을 받아 진공 환경이 전체 빔 경로로 제공될 수도 있다.

리소그래피 장치(100) 및/또는 리소그래피 장치(100')는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(WT)(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블(MT)을 갖는 유형의 것일 수 있다. 그러한 "다중 스테이지" 기계에서, 부가적인 기판 테이블(WT)은 병렬적으로 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 기판 테이블들(WT)이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 준비 단계들이 하나 이상의 테이블 상에 수행될 수 있다. 일부 상황들에서, 추가적 테이블은 기판 테이블(WT)이 아닐 수도 있다.

리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 침지액은 또한 예컨대 마스크 및 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 도포될 수 있다. 침지 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "침지(immersion)"라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 잠겨야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사선 소스(SO)로부터 수광한다. 예를 들어, 방사선 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 소스(SO) 및 리소그래피 장치(100, 100')는 별도의 물리적 엔티티일 수 있다. 이러한 경우에, 소스(SO)는 리소그래피 장치(100 또는 100')의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔(B)은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로(도 1b 참조), 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이러한 소스(SO)는 리소그래피 장치(100, 100')에 통합된 부품일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다.

조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD)(도 1b 참조)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기(IL)의 퓨필 평면(pupil plane)에서의 세기 분포의 적어도 외측 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 "외측-σ" 및 "내측-σ"라 함)는 조절될 수 있다. 부가적으로, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 컴포넌트들(도 1b 참조)을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 방사선 빔(B)이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기기 분포를 가지도록 조정하기 위하여 사용될 수도 있다.

도 1a를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 의하여 패터닝된다. 리소그래피 장치(100)에서, 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된다. 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA)로부터 반사된 이후에, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 방사선 빔(B)을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WT)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 다른 위치 센서(IF1)가 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)를 방사선 빔(B)에 대한 경로에 대하여 정확하게 위치설정하기 위하여 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 이용하여 정렬될 수 있다.

도 1a를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 투영 시스템은 조명 시스템 퓨필(illumination system pupil; IPU)에 대한 퓨필 공액(PPU)을 가진다. 방사선의 일부는 조명 시스템 퓨필(IPU)에서의 세기 분포로부터 발산하고 마스크 패턴에서의 회절에 의하여 영향받지 않으면서 마스크 패턴을 횡단하여, 조명 시스템 퓨필(IPU)에서의 세기 분포의 이미지를 생성한다.

투영 시스템(PS)은 마스크 패턴(MP)의 이미지를 투영하는데, 이미지는 이러한 세기 분포로부터의 방사선에 의하여 마크 패턴(MP)으로부터 생성된 회절된 빔들에 의하여 기판(W) 상에 코팅된 포토레지스트층 상에 형성된다. 예를 들어, 마스크 패턴(MP)은 라인 및 공간의 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 어레이에서의 방사선의 회절 및 0차 회절과 다른 회절은 라인에 수직인 방향으로의 방향 변경을 가지는 우회된 회절된 빔을 생성한다. 회절되지 않은 빔(즉, 소위 0차 회절된 빔)은 전파 방향에 임의의 변화가 없이 패턴을 트래버스한다. 0차 회절된 빔은 투영 시스템(PS)의 퓨필 공액(PPU)의 업스트림에서, 투영 시스템(PS)의 상부 렌즈 또는 상부 렌즈 그룹을 트래버스하여 퓨필 공액(PPU)에 도달한다. 퓨필 공액(PPU)의 평면 내의 그리고 0차 회절된 빔과 연관된 세기 분포의 부분은 조명 시스템(IL)의 조명 시스템 퓨필(IPU)의 세기 분포의 이미지이다. 애퍼쳐 디바이스(PD)는, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 퓨필 공액(PPU)을 포함하는 평면에 배치되거나 실질적으로 해당 평면에 배치된다.

투영 시스템(PS)은 렌즈 또는 렌즈 그룹(L)을 사용하여, 0차 회절된 빔뿐만 아니라, 1차 또는 1차 이상의 회절된 빔(미도시)을 캡쳐하도록 구성된다. 일부 실시형태들에서, 라인에 수직인 방향으로 연장되는 라인 패턴을 이미징하기 위한 쌍극자 조명이 활용되어 쌍극자 조명의 분해능 향상 효과를 활용할 수 있다. 예를 들어, 1차 회절된 빔은 웨이퍼(W)의 레벨에서 대응하는 0차 회절된 빔과 간섭하여 가능한 가장 높은 분해능 및 프로세스 윈도우에서 라인 패턴(MP)의 이미지를 생성한다(즉, 허용가능한 노광 선량 편차와 조합된 이용가능한 초점심도). 일부 실시형태들에서, 비점수차는 방사선 폴(미도시)을 조명 시스템 퓨필(IPU)의 마주보는 사분체들 내에 제공함으로써 감소될 수 있다. 더 나아가, 일부 실시형태들에서, 비점수차는 마주보는 사분체들 내의 방사선 폴과 연관된 투영 시스템의 퓨필 공액(PPU) 내의 0차 빔을 차단함으로써 감소될 수 있다. 이것은 2009년 3월 31일에 발행된 US 7,511,799, B2에 더 상세히 설명되고, 해당 문헌은 그 전체가 본 명세서에서 원용에 의해 통합된다.

제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WT)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1b에는 미도시)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다.

일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 제 1 위치설정기(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략적 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 미세 위치 설정)을 이용하여 실현될 수도 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT)의 이동은 제 2 위치설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다. 스테퍼의 경우(스캐너에 반대됨), 마스크 테이블(MT)은 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 또는 고정될 수도 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간(스크라이브 레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려짐)에 위치될 수 있다. 마찬가지로, 마스크(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수도 있다.

마스크 테이블(MT) 및 패터닝 디바이스(MA)는 진공 챔버(V) 내에 있을 수 있는데, 여기에서 진공내 로봇(in-vacuum robot; IVR)이 마스크와 같은 패터닝 디바이스를 진공 챔버 안팎으로 이동시키기 위해서 사용될 수 있다. 또는, 마스크 테이블(MT) 및 패터닝 디바이스(MA)가 진공 챔버 밖에 있는 경우, 진공외 로봇이 진공내 로봇(IVR)과 유사한 다양한 수송 동작을 위해 사용될 수 있다. 진공내 및 진공외 로봇 양자 모두는 임의의 페이로드(예를 들어, 마스크)를 전달 스테이션의 고정된 운동 마운트로 부드럽게 전달하기 위해 조정될 필요가 있다.

리소그래피 장치(100 및 100')는 다음 모드들 중 적어도 하나에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)이 본질적으로 정지 상태로 유지되는 동안, 방사선 빔(B)에 부여된 전체 패턴이 한 번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광). 그러면, 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)이 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다.

2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기되어 스캐닝되는 동안, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.

3. 다른 모드에서는, 프로그램가능 패터닝 디바이스를 홀딩하면서 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)은 실질적으로 정지 상태로 유지되고, 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟 영역(C) 상에 투영되는 동안에 이동되거나 스캐닝된다. 펄스형(pulsed) 방사선 소스가 채용될 수 있고, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 요구될 때, 기판 테이블(WT)의 각 이동 이후에 또는 스캔 도중의 연속적인 방사선 펄스들 사이에서 업데이트된다. 동작의 이러한 모드는 프로그램가능한 미러 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크 없는 리소그래피에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

추가적인 실시형태에서, 리소그래피 장치(100)는 극자외(EUV) 소스를 포함하는데, 이것은 EUV 리소그래피를 위한 EUV 방사선의 빔을 생성하도록 구성된다. 일반적으로, EUV 소스는 방사선 시스템 내에 구성되고, 대응하는 조명 시스템은 EUV 소스의 EUV 방사선 빔을 조절하도록 구성된다.

도 2는 소스 콜렉터 장치(SO), 조명 시스템(IL), 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 리소그래피 장치(100)를 좀 더 상세하게 도시한다. 소스 콜렉터 장치(SO)는, 진공 환경이 소스 콜렉터 장치(SO)의 밀폐 구조(220) 내에서 유지될 수 있도록 구성되고 배치된다. EUV 방사선 방출 플라즈마(210)는 방전 생성 플라즈마 소스에 의하여 형성될 수 있다. 매우 고온의 플라즈마(210)가 전자기 스펙트럼의 EUV 범위에서 방사선을 방출하도록 생성되는, 가스 또는 증기, 예를 들어 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기에 의하여 EUV 방사선이 생성될 수 있다. 매우 고온의 플라즈마(210)는, 예를 들어 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 초래하는 전기적 방전에 의하여 생성된다. 예를 들어, Xe, Li, Sn 증기 또는 임의의 다른 적합한 가스 또는 증기의(10) Pa의 분압이 방사선을 효율적으로 생성하기 위하여 필요할 수 있다. 일부 실시형태에서, 여기된 주석(Sn)의 플라즈마가 EUV 방사선을 생성하기 위하여 제공된다.

핫 플라즈마(210)에 의해 방출된 방사선이 소스 챔버(211)로부터 콜렉터 챔버(212) 내로, 소스 챔버(211) 내의 애퍼쳐 내에 또는 뒤에 위치되는 선택적인 가스 베리어 또는 오염물 트랩(230)(일부 경우에는 오염물 베리어 또는 호일 트랩이라고도 불림)을 통해서 전달된다. 오염물 트랩(230)은 채널 구조를 포함할 수 있다. 오염물 트랩(230)은 가스 베리어 또는 가스 베리어 및 채널 구조체의 조합을 더 포함할 수 있다. 본 명세서에 표시되는 오염물 트랩 또는 오염물 베리어(230)는 채널 구조를 적어도 포함한다.

콜렉터 챔버(212)는 소위 그레이징 입사 콜렉터일 수 있는 방사선 콜렉터(CO)를 포함할 수 있다. 방사선 콜렉터(CO)는 업스트림 방사선 콜렉터측(251) 및 다운스트림 방사선 콜렉터측(252)을 가진다. 콜렉터(CO)를 횡단하는 방사선은 격자 스펙트럼 필터(240)에 의하여 반사되어 가상 소스 포인트(IF)에 집광될 수 있다. 가상 소스 포인트(IF)는 일반적으로 중간 초점이라고 지칭되고, 소스 콜렉터 장치는, 중간 초점(IF)이 밀폐 구조(220) 내의 개구(219)에 또는 이에 인접하게 위치되도록 정렬된다. 가상 소스 포인트(IF)는 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다. 격자 스펙트럼 필터(240)는 특히 적외(IR) 방사선을 억제하기 위해서 사용된다.

후속하여, 방사선은 조명 시스템(IL)을 가로지르는데, 이것은 패터닝 디바이스(MA)에서 방사선 빔(221)의 원하는 각도 분포와 패터닝 디바이스(MA)에서의 방사선 세기의 원하는 균일성을 제공하도록 정렬되는 다면 필드 미러 디바이스(faceted field mirror device; 222) 및 다면 퓨필 미러 디바이스(224)를 포함할 수도 있다. 지지 구조체(MT)에서의 방사선(221)의 빔의 반사 시에, 패터닝된 빔(226)이 형성되고, 패터닝된 빔(226)은 반사성 소자(228, 229)를 통하여 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 의하여 홀딩되는 기판(W) 상에 투영 시스템(PS)에 의하여 이미징된다.

도시된 것보다 더 많은 요소들이 일반적으로 조명 광학기(IL) 및 투영 시스템(PS) 내에 존재할 수도 있다. 리소그래피 장치의 타입에 따라서 선택적으로 격자 스펙트럼 필터(240)가 존재할 수도 있다. 더욱이, 도 2에 도시된 것보다 더 많은 미러가 존재할 수도 있고, 예를 들어 도 2에 도시되는 투영 시스템(PS) 내에 존재하는 것보다 한 개 내지 여섯 개의 추가적 반사형 요소가 존재할 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 콜렉터 광학기(CO)는 단지 콜렉터(또는 콜렉터 미러)의 일 예로서, 그레이징 입사 반사기(253, 254, 및 255)가 있는 네스팅된 콜렉터로서 도시된다. 그레이징 입사 반사기(253, 254 및 255)는 광축(O)에 축대칭으로 배치되고, 이러한 타입의 콜렉터 광학기(CO)는 바람직하게는 DPP(discharge produced plasma) 소스라고 불리는 방전 생성 플라즈마 소스와 함께 사용된다.

예시적인 리소그래피 셀

도 3은 일부 실시형태에 따르고 가끔 리소셀 또는 클러스터라고도 불리는 리소그래피 셀(300)을 보여준다. 리소그래피 장치(100 또는 100')는 리소그래피 셀(300)의 일부를 형성할 수 있다. 리소그래피 셀(300)은 사전-노광 및 사후-노광 프로세스를 기판에 수행하기 위한 하나 이상의 장치를 더 포함할 수 있다. 통상적으로, 이러한 장치는 레지스트층을 침착시키기 위한 스핀 코터(spin coater; SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 냉각 플레이트(chill plate; CH), 및 베이크 플레이트(bake plate; BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이들을 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 이들을 리소그래피 장치(100 또는 100')의 로딩 베이(loading bay; LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system; SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.

예시적인 검사 장치

리소그래피 프로세스가 디바이스 피쳐를 기판 상에 정확하게 배치하도록 제어하기 위하여, 일반적으로 정렬 마크가 기판 상에 제공되고, 리소그래피 장치는 기판 상의 마크의 위치를 정확하게 측정해야 하는 하나 이상의 정렬 장치 및/또는 시스템을 포함한다. 이러한 정렬 장치는 사실상 위치 측정 장치이다. 상이한 타입의 마크와 상이한 타입의 정렬 장치 및/또는 시스템이 상이한 시기와 상이한 제조사로부터 알려져 있다. 현재의 리소그래피 장치에서 널리 사용되는 시스템의 타입은, 미국 특허 번호 제 6,961,116(den Boef 등)에 기술되는 것과 같은 자기-참조(self-referencing) 간섭측정계에 기초한다. 일반적으로, 마크는 X- 및 Y-위치를 얻기 위해 별개로 측정된다. 그러나, 결합된 X- 및 Y- 측정이 미국 공개 번호 제 2009/195768 A(Bijnen 등)에 기술된 기법을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 개시물들 양자 모두의 전체 내용은 원용에 의하여 본 명세서에 통합된다.

도 4a는 일부 실시형태에 따르는 리소그래피 장치(100 또는 100')의 일부로서 구현될 수 있는 검사 장치(400)의 단면도의 개략도를 도시한다. 일부 실시형태들에서, 검사 장치(400)는 기판(예를 들어, 기판(W))을 패터닝 디바이스(예를 들어, 패터닝 디바이스(MA))에 대해서 정렬하도록 구성될 수 있다. 검사 장치(400)는 기판 상의 정렬 마크의 위치를 검출하고 기판을 정렬 마크의 검출된 위치를 사용하여 패터닝 디바이스 또는 리소그래피 장치(100 또는 100')의 다른 컴포넌트에 대해서 정렬시키도록 더 구성될 수 있다. 기판의 이러한 정렬은 기판 상으로의 하나 이상의 패턴의 정확한 노광을 보장할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 검사 장치(400) may는 조명 시스템(412), 빔 스플리터(414), 간섭측정계(426), 검출기(428), 빔 분석기(430), 및 오버레이 계산 프로세서(432)를 포함할 수 있다. 조명 시스템(412)은 하나 이상의 통과대역을 가지는 전자기 협대역 방사선 빔(413)을 제공하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 하나 이상의 통과대역은 약 500 nm 내지 약 900 nm의 파장의 스펙트럼 내에 있을 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 통과대역은 약 500 nm 내지 약 900 nm의 파장의 스펙트럼 내의 이산 협대역 통과대역일 수 있다. 조명 시스템(412)은 긴 시간 기간에 걸쳐서(예를 들어, 조명 시스템(412)의 수명에 걸쳐서) 실질적으로 일정한 중심 파장(constant center wavelength; CWL) 값을 가지는 하나 이상의 통과대역을 제공하도록 더 구성될 수 있다. 조명 시스템(412)의 이러한 구성은 위에서 논의된 바와 같이, 현재의 정렬 시스템 내에서 실제 CWL 값이 소망되는 CWL 값으로부터 천이되는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다. 그리고, 결과적으로, 상수 CWL 값을 사용하면 현재의 정렬 장치와 비교할 때 정렬 시스템(예를 들어, 검사 장치(400))의 장기 안정성 및 정확도가 개선될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 빔 스플리터(414)는 방사선 빔(413)을 수광하고, 방사선 빔(413)을 적어도 두 개의 방사선 서브-빔으로 분할하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 방사선 빔(413)은 도 4a에 도시된 바와 같이 방사선 서브-빔(415 및 417)으로 분할될 수 있다. 빔 스플리터(414)는 방사선 서브-빔(415)을 스테이지(422) 상에 배치된 기판(420) 상으로 지향시키도록 더 구성될 수 있다. 일 예에서, 스테이지(422)는 방향(424)을 따라서 이동가능하다. 방사선 서브-빔(415)은 기판(420) 상에 위치된 정렬 마크 또는 타겟(418)을 조명하도록 구성될 수 있다. 정렬 마크 또는 타겟(418)은 방사선 감응 필름으로 코팅될 수 있다. 일부 실시형태에서는, 정렬 마크 또는 타겟(418)이 180 도(즉, 180°) 대칭성을 가질 수 있다. 즉, 정렬 마크 또는 타겟(418)이 정렬 마크 또는 타겟(418)의 평면에 수직인 대칭축 중심으로 180° 회전되면, 회전된 정렬 마크 또는 타겟(418)이 회전되지 않은 정렬 마크 또는 타겟(418)과 실질적으로 같을 수 있다. 기판(420) 상의 타겟(418)은, 예를 들어 (a) 솔리드 레지스트 라인으로 형성된 바들을 포함하는 레지스트층 격자, 또는 (b) 제품 층 격자, 또는 (c) 제품 층 격자 상에 오버레이되거나 인터리빙된 레지스트 격자를 포함하는 오버레이 타겟 구조체 내의 합성물 격자 스택일 수 있다. 바들은 이와 달리 기판 내로 에칭될 수도 있다. 이러한 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PL)에서의 색수차(chromatic aberration)에 민감하며, 그리고 조명 대칭성 및 이러한 수차의 존재는 프린트된 격자에서의 변동(variation)에서 명백하게 드러날 것이다. 선폭, 피치, 및 임계 치수의 측정을 위한 디바이스 제조에서 사용되는 하나의인-라인 방법은 "산란측정"이라고 알려져 있는 기밥을 사용한다. 산란측정 방법은 Raymond 등, "Multiparameter Grating Metrology Using Optical Scatterometry", J. Vac. Sci. Tech. B, Vol. 15, no. 2, pp. 361-368 (1997) 및 Niu 등, "Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography", SPIE, Vol. 3677 (1999)에서 설명되고, 이들 양자 모두는 그 전체로서 본 명세서에서 원용에 의해 통합된다. 산란측정에서는, 광이 타겟 내의 주기적 구조체에 의해 반사되고, 주어진 각도에서의 결과적으로 얻어지는 반사 스펙트럼이 검출된다. 반사 스펙트럼을 야기하는 구조체가, 예를 들어 정밀 결합 파 분석(RCWA)을 사용하거나 시뮬레이션에 의해 유도된 패턴의 라이브러리와의 비교에 의해서 복원된다. 이에 따라, 프린트된 격자의 산란 데이터가 격자를 복원하는데 이용된다. 인쇄 단계 및/또는 다른 산란 프로세스의 지식으로부터, 라인 폭 및 형상과 같은 격자의 파라미터가 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 복원 프로세스에 입력될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 빔 스플리터(414)는 일 실시형태에 따라서 회절 방사선 빔(419)을 수광하고, 회절 방사선 빔(419)을 적어도 두 개의 방사선 서브-빔으로 분할하도록 더 구성될 수 있다. 회절 방사선 빔(419)은 도 4a에 도시된 바와 같이 회절 방사선 서브-빔(429 및 439)으로 분할될 수 있다.

빔 스플리터(414)가 방사선 서브-빔(415)을 정렬 마크 또는 타겟(418)을 향해서 지향시키고 회절된 방사선 서브-빔(429)을 간섭측정계(426)를 향해서 지향시키는 것으로 도시되지만, 본 발명은 그렇게 한정되는 것이 아니라는 것에 주의해야 한다. 기판(420) 상의 정렬 마크 또는 타겟(418)을 조명하고 정렬 마크 또는 타겟(418)의 이미지를 검출하는 유사한 결과를 얻기 위해서 다른 광학 구성이 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 간섭측정계(426)는 방사선 서브-빔(417) 및 회절된 방사선 서브-빔(429)을 빔 스플리터(414)를 통해서 수광하도록 구성될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에서, 회절된 방사선 서브-빔(429)은 정렬 마크 또는 타겟(418)으로부터 반사될 수 있는 방사선 서브-빔(415)의 적어도 일부일 수 있다. 이러한 실시형태의 일 예에서, 간섭측정계(426)는 임의의 적절한 세트의 광학-요소, 예를 들어 수광된 회절 방사선 서브-빔(429)에 기반하여 정렬 마크 또는 타겟(418)의 두 개의 이미지를 형성하도록 구성될 수 있는 프리즘들의 조합을 포함한다. 고품질의 이미지가 형성될 필요가 없을 수 있지만 정렬 마크(418)의 피쳐들은 해상되어야 한다는 것이 이해되어야 한다. 간섭측정계(426)는 두 개의 이미지 중 하나를 두 개의 이미지 중 다른 것에 대하여 180° 회전시키고, 회전된 이미지와 회전되지 않은 이미지를 간섭측정식으로 재결합하도록 더 구성될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 검출기(428)는 재결합된 이미지를 간섭측정계 신호(427)를 통해서 수광하고, 검사 장치(400)의 정렬 축(421)이 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭(미도시)의 중심을 통과할 때에 재결합된 이미지의 결과로서 간섭을 검출하도록 구성될 수 있다. 예시적인 일 실시형태에 따르면, 이러한 간섭은 180° 대칭인 정렬 마크 또는 타겟(418), 및 보강적 또는 상쇄적으로 간섭하는 재결합된 이미지에 기인할 수 있다. 검출된 간섭에 기반하여, 검출기(428)는 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭의 중심의 위치를 결정하고, 결과적으로 기판(420)의 위치를 검출하도록 더 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 정렬 축(421)은 기판(420)에 수직이고 이미지 회전 간섭측정계(426)의 중심을 통과하는 광 빔과 정렬될 수 있다. 검출기(428)는 센서 특성을 구현하고 웨이퍼 마크 프로세스 변동과 상호작용함으로써 정렬 마크 또는 타겟(418)의 위치를 추정하도록 더 구성될 수 있다.

추가적인 실시형태에서, 검출기(428)는 다음의 측정 중 하나 이상을 수행함으로써 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭 중심의 위치를 결정한다:

1. 다양한 파장에 대한 위치 변동을 측정하는 것(색들 사이의 위치 천이);

2. 다양한 차수에 대한 위치 변동을 측정하는 것(회절 차수들 사이의 위치 천이); 및

3. 다양한 편광에 대한 위치 변동을 측정하는 것(편광들 사이의 위치 천이).

예를 들어, 이러한 데이터는 임의의 타입의 정렬 센서, 예를 들어 하나의 검출기 및 네 개의 상이한 파장을 가지는 자기-참조 간섭측정계를 채용하고 정렬 신호를 소프트웨어에서 추출하는, 미국 특허 번호 제 6,961,116에 기술된 바와 같은 SMASH(SMart Alignment Sensor Hybrid) 센서, 또는 일곱 개의 회절 차수 각각을 전용 검출기를 향해서 지향시키는, 미국 특허 번호 제 6,297,876에 기술된 바와 같은 Athena(Advanced Technology using High order ENhancement of Alignment)를 사용하여 획득될 수 있고, 이러한 문서 양자 모두는 그 전체로서 본 명세서에서 원용에 의해 통합된다.

일부 실시형태들에서, 빔 분석기(430)는 회절된 방사선 서브-빔(439)을 수광하고 광학 상태를 결정하도록 구성될 수 있다. 광학 상태는 빔 파장, 편광, 또는 빔 프로파일의 척도일 수 있다. 빔 분석기(430)는 스테이지(422)의 위치를 결정하고 스테이지(422)의 위치를 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭 중심의 위치와 상관시키도록 더 구성될 수 있다. 이와 같이, 정렬 마크 또는 타겟(418)의 위치 및, 결과적으로 기판(420)의 위치가 스테이지(422)에 대해서 정확하게 알려질 수 있다. 또는, 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭 중심이 검사 장치(400) 또는 임의의 다른 레퍼런스 요소에 대해서 알려질 수 있게끔, 빔 분석기(430)는 검사 장치(400) 또는 임의의 다른 레퍼런스 요소의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 빔 분석기(430)는 일부 형태의 파장-대역 선택도를 가지는 포인트 또는 이미징 편광계일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 빔 분석기(430)는 검사 장치(400) 내에 직접 통합되거나, 다른 실시형태에 따라서 편광 보존 단일 모드, 멀티모드, 또는 이미징의 여러 타입의 섬유 광학기를 통해서 연결될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 빔 분석기(430)는 기판(420) 상의 두 개의 패턴 사이의 오버레이 데이터를 결정하도록 더 구성될 수 있다. 이러한 패턴 중 하나는 레퍼런스 층 상의 레퍼런스 패턴일 수 있다. 다른 패턴은 노광된 층 상의 노광된 패턴일 수 있다. 레퍼런스 층은 기판(420) 상에 이미 존재하는 에칭된 층일 수 있다. 레퍼런스 층은 리소그래피 장치(100 및/또는 100')에 의하여 기판 상에 노광된 레퍼런스 패턴에 의해서 생성될 수 있다. 노광된 층은 레퍼런스 층에 인접하게 노광된 레지스트 층일 수 있다. 노광된 층은 리소그래피 장치(100 또는 100')에 의해서 기판(420) 상에 노광된 노광 패턴에 의해서 생성될 수 있다. 기판(420) 상의 노광된 패턴은 스테이지(422)에 의한 기판(420)의 이동에 대응할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 측정된 오버레이 데이터는 레퍼런스 패턴 및 노광 패턴 사이의 오프셋을 더 표시할 수 있다. 교정 이후에 노광된 층 및 레퍼런스 층 사이의 오프셋이 최소화될 수 있도록, 측정된 오버레이 데이터는 리소그래피 장치(100 또는 100')에 의해서 노광되는 노광 패턴을 교정하기 위한 교정 데이터로서 사용될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 빔 분석기(430)는 기판(420)의 제품 스택 프로파일의 모델을 결정하도록 더 구성될 수 있고, 타겟(418)의 오버레이, 임계 치수, 및 초점을 단일 측정에서 측정하도록 구성될 수 있다. 제품 스택 프로파일은 정렬 마크, 타겟(418), 또는 기판(420)과 같은 적층된 제품에 대한 정보를 포함하고, 조명 변동의 함수인 마크 프로세스 변동-유발형 광학 서명 계측을 포함한다. 제품 스택 프로파일은 제품 격자 프로파일, 마크 스택 프로파일, 및 마크 비대칭 정보를 더 포함할 수 있다. 빔 분석기(430)의 일 예는 미국 특허 번호 제 8,706,442에 기술된 바와 같은, ASML, Veldhoven, Netherlands에 의해 제조된 Yieldstar^TM인데, 이러한 문서는 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다. 빔 분석기(430)는 해당 층 내의 노광된 패턴의 특정한 속성에 관련된 정보를 처리하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 빔 분석기(430)는 해당 층 내의 표시된 이미지의 오버레이 파라미터(기판 상의 이전의 층에 대한 해당 층의 위치설정 정확도 또는 기판 상의 마크에 대한 제 1 층의 위치설정 정확도의 표시), 초점 파라미터, 및/또는 임계 치수 파라미터(예를 들어, 선폭 및 그 변동)를 처리할 수 있다. 다른 파라미터는 노광된 패턴의 표시된 이미지의 품질에 관련된 이미지 파라미터이다.

일부 실시형태들에서, 검출기(미도시)의 어레이가 빔 분석기(430)에 연결될 수 있고, 및 후술되는 바와 같이 정확한 스택 프로파일 검출이 이루어질 가능성이 생기게 한다. 예를 들어, 검출기(428)는 검출기들의 어레이일 수 있다. 검출기 어레이에 대해서, 여러 옵션들이 가능하다: 멀티모드 섬유의 번들, 채널마다의 이산 핀 검출기, 또는 CCD 또는 CMOS (선형) 어레이. 멀티모드 섬유의 번들을 사용하면 임의의 소산 요소가 안정성의 이유 때문에 멀리 위치될 수 있다. 이산 PIN 검출기는 큰 동적 범위를 제공하지만 별개의 사전-앰프를 각각 필요로 한다. 그러므로, 요소들의 개수가 제한된다. CCD 선형 어레이는 고속으로 판독될 수 있고, 위상-스테핑 검출이 사용될 경우에는 특히 관심을 받는 많은 요소를 제공한다.

일부 실시형태들에서, 도 4b에 도시된 바와 같이 제 2 빔 분석기(430)는 회절된 방사선 서브-빔(429)을 수광하고 광학 상태를 결정하도록 구성될 수 있다. 광학 상태는 빔 파장, 편광, 또는 빔 프로파일의 척도일 수 있다. 제 2 빔 분석기(430')는 빔 분석기(430)와 같을 수 있다. 또는, 제 2 빔 분석기(430')는 적어도 빔 분석기(430)의 모든 기능, 예컨대 스테이지(422)의 위치를 결정하는 것 및 스테이지(422)의 위치를 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭 중심의 위치와 상관시키는 것을 수행하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 정렬 마크 또는 타겟(418)의 위치 및, 결과적으로 기판(420)의 위치가 스테이지(422)에 대해서 정확하게 알려질 수 있다. 정렬 마크 또는 타겟(418)의 대칭 중심이 검사 장치(400) 또는 임의의 다른 레퍼런스 요소에 대해서 알려질 수 있게끔, 제 2 빔 분석기(430)는 검사 장치(400) 또는 임의의 다른 레퍼런스 요소의 위치를 결정하도록 더 구성될 수 있다. 제 2 빔 분석기(430')는 두 개의 패턴 사이의 오버레이 데이터 및 기판(420)의 제품 스택 프로파일의 모델을 결정하도록 더 구성될 수 있다. 제 2 빔 분석기(430')는 타겟(418)의 오버레이, 임계 치수, 및 초점을 단일 측정에서 측정하도록 더 구성될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 제 2 빔 분석기(430)는 검사 장치(400) 내에 직접 통합될 수 있고, 또는 다른 실시형태에 따라서 편광 보존 단일 모드, 멀티모드, 또는 이미징의 여러 타입의 섬유 광학기를 통해서 연결될 수 있다. 또는, 제 2 빔 분석기(430') 및 빔 분석기(430)는 결합되어 양자 모두의 회절된 방사선 서브-빔(429 및 439)을 수광하고 광학 상태를 결정하도록 구성된 단일 분석기(미도시)를 형성할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 프로세서(432)는 검출기(428) 및 빔 분석기(430)로부터 정보를 수신한다. 예를 들어, 프로세서(432)는 오버레이 계산 프로세서일 수 있다. 이러한 정보는 빔 분석기(430)에 의해 구성된 제품 스택 프로파일의 모델을 포함할 수 있다. 또는, 프로세서(432)는 제품 마크 프로파일의 모델을 제품 마크에 대한 수신된 정보를 사용하여 구성할 수 있다. 어느 경우에서나, 프로세서(432)는 적층된 제품의 모델 및 오버레이 마크 프로파일을 제품 마크 프로파일의 모델을 사용하거나 포함하여 구성한다. 그러면, 스택 모델은 오버레이 오프셋을 결정하고 오버레이 오프셋 측정에 대한 스펙트럼 효과를 최소화하기 위해서 사용된다. 프로세서(432) 검출기(428) 및 빔 분석기(430)로부터 수신되고 조명 빔의 광학 상태, 정렬 신호, 연관된 위치 추정, 및 퓨필, 이미지, 및 추가적인 평면 내의 광학 상태를 비한정적으로 포함하는 정보에 기반하여 기본적인 정정 알고리즘을 생성할 수 있다. 퓨필 평면은, 방사선의 방사 위치(radial position)가 입사각을 정하고, 각도 위치가 방사선의 방위각을 정하는 평면이다. 프로세서(432)는 기본적인 정정 알고리즘을 사용하여 웨이퍼 마크 및/또는 정렬 마크(418)에 대하여 검사 장치(400)를 특성화할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 프로세서(432)는 각각의 마크에 대한 센서 추정치에 관한 인쇄된 패턴 위치 오프셋 오차를 검출기(428) 및 빔 분석기(430)로부터 수신된 정보에 기반하여 결정하도록 더 구성될 수 있다. 이러한 정보는 제품 스택 프로파일, 오버레이의 측정치, 임계 치수, 및 기판(420) 상의 각각의 정렬 마크 또는 타겟(418)의 초점을 포함하지만 이들로 한정되지 않는다. 프로세서(432)는 마크들을 유사한 상수 오프셋 오차의 세트로 그룹화하는 클러스터링 알고리즘을 활용하고, 정렬 오차 오프셋 정정 테이블을 이러한 정보에 기반하여 생성할 수 있다. 클러스터링 알고리즘은 오버레이 측정치, 위치 추정치, 및 오프셋 오차들의 각각의 세트와 연관된 추가적인 광학 스택 프로세스 정보에 기반할 수 있다. 오버레이는 여러 상이한 마크, 예를 들어 프로그래밍된 오버레이 오프셋 주위에서 양의 바이어스 및 음의 바이어스를 가지는 오버레이 타겟에 대해서 계산된다. 최소 오버레이를 측정하는 타겟이 레퍼런스로서 취해진다(이것이 최선의 정확도로 측정되기 때문임). 측정된 이러한 작은 오버레이, 및 그 대응하는 타겟의 공지된 프로그래밍된 오버레이로부터, 오버레이 오차가 추론될 수 있다. 표 1은 이것이 어떻게 수행될 수 있는지를 예시한다. 이러한 예에서의 측정된 최소 오버레이는 -1 nm이다. 그러나, 이것은 -30 nm의 프로그래밍된 오버레이를 가지는 타겟과 관련된다. 결과적으로, 프로세스는 29 nm의 오버레이 오차를 도입했어야 한다.

표 1
프로그래밍된 오버레이	-70	-50	-30	-10	10	30	50
측정된 오버레이	-38	-19	-1	21	43	66	90
측정된 오버레이와 프로그래밍된 오버레이 사이의 차이	32	31	29	31	33	36	40
오버레이 오차	3	2	-	2	4	7	11

최소 값은 레퍼런스 포인트가 되도록 취해질 수 있고, 이것에 상대적으로, 오프셋이 측정된 오버레이 및 프로그래밍된 오버레이에 기인하여 기대된 오버레이 사이에서 계산될 수 있다. 이러한 오프셋은 유사한 오프셋을 가지는 각각의 마크 또는 마크들의 세트에 대한 오버레이 오차를 결정한다. 그러므로, 표 1의 예에서, 측정된 최소 오버레이는 타겟 위치에서 -1 nm이고 프로그래밍된 오버레이는 30 nm이다. 다른 타겟에서의 기대된 오버레이 및 측정된 오버레이 사이의 차이가 이러한 레퍼런스와 비교된다. 표 1과 같은 표는 상이한 조명 설정 하의 마크 및 타겟(418)으로부터도 획득될 수 있고, 최소 오버레이 오차 및 그 대응하는 교정 인자를 초래하는 조명 설정이 결정되고 선택될 수 있다. 이것에 후속하여, 프로세서(432)는 마크들을 유사한 오버레이 오차의 세트로 그루핑할 수 있다. 마크들을 그루핑하기 위한 기준들은 상이한 프로세스 제어, 예를 들어 상이한 프로세스에 대한 상이한 오차 공차에 기반하여 조절될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 프로세서(432)는 그룹의 모든 부재 또는 대부분의 부재가 유사한 오프셋 오차를 가진다고 확정하고, 클러스터링 알고리즘으로부터의 개별적인 오프셋 정정을 자신의 추가적인 광학 스택 계측에 기반하여 각각의 마크에 적용할 수 있다. 프로세서(432)는 각각의 마크에 대한 정정을 결정하고, 예를 들어 정정을 검사 장치(400)로 공급함으로써 오버레이에 있는 오차를 정정하기 위해서, 이러한 정정을 리소그래피 장치(100 또는 100')로 공급할 수 있다.

계측 시스템에서의 세기 불균형의 예시적인 특성화

계측 시스템(예를 들어, 검사 장치(400))은 통상적으로 측정하고자 하는 타겟과 관련된 특정한 가정을 가지고 프로그래밍된다. 예를 들어, 계측 시스템은 정렬 마크로서 사용되는 격자에 의해서 산란된 회절된 방사선을 기대하도록 프로그램될 수 있다. 이상적인 격자는 회절 차수들을 예측가능한 방식으로 생성할 수 있다. 예를 들어, 격자의 정렬 위치를 생성하기 위하여, 회절된 방사선의 특성(예를 들어, 각각의 회절 차수 내의 세기)이 계측 시스템에 의해서 분석될 수 있다. 그러나, 웨이퍼 상의 실제 격자는 이상적인 것과 다를 수 있다. 예를 들어, 하나의 웨이퍼는 리소그래피에 의해서 제작된 디바이스의 상이한 층을 형성하기 위한 복수 개의 리소그래피 프로세스를 거칠 때에 그 위에 제작된 하나 이상의 격자를 가질 수 있다. 이러한 프로세스는 종래의 리소그래피 프로세스로부터 웨이퍼 상에 이미 존재하는 격자를 변형시키거나, 얼룩이 생기게 하거나, 그렇지 않으면 손상시키는 연마 및/또는 에칭을 수반할 수 있다. 그러면, 손상된 격자는 계측 방사선을 이상적인 격자로부터와 다른 방식으로 회절시켜서, 계측 시스템으로 하여금 자신의 측정에 오차가 생기게 할 수 있다. 예를 들어, 손상된 격자는 상이한 회절 차수들 사이에 세기 불균형을 초래할 수 있는 반면에, 계측 시스템은 이상적이거나 거의 완벽한 격자가 측정되었을 것이라는 가정에 기반하여 완벽하게 균형을 이룬 세기를 기대하고 있을 수 있다.

본 발명은 손상된 타겟 상에서 수행되는 계측과 연관된 오차를 감소 또는 제거하기 위한, 계측 시스템(들)의 구조체 및 기능을 제공한다. 그러나, 이러한 실시형태를 좀 더 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시형태들이 의존할 수 있는 계측 시스템 내의 광학기에 대해서 우선 논의하는 것이 유익하다.

도 4a를 간략하게 다시 참조하면, 계측 시스템(400)은 빔 스플리터(434) 및 센서(436)를 포함할 수 있다. 센서(436)는 제 2 센서라고 불릴 수 있고, 검출기(428)는 제 1 센서이다. 빔 스플리터(434)는 회절 방사선(419)을 수광할 수 있다. 타겟(418)은 반사, 굴절, 회절, 산란, 또는 기타 등등을 통하여 입사 방사선과 상호작용하여 산란 방사선(예를 들어, 회절 방사선(419))을 생성할 수 있다. 쉽게 설명하기 위하여, 그리고 비한정적으로, 이러한 방사선은 명세서 전체에서 산란 방사선이라고 명명될 수 있다. 빔 스플리터(434)는 타겟(418)에 의해 산란된 방사선을 방사선의 제 1 부분(441) 및 방사선의 제 2 부분(443)으로 분할할 수 있다. 방사선의 제 1 부분(441)은 후속하는 수신 검출기(428)에 대해서 계속될 수 있다(예를 들어, 서브-빔(429)으로서 그리고 그 후엔 간섭측정계 신호로서). 타겟(418)의 속성(예를 들어, 정렬 위치)의 후속하는 결정이 전술된 바와 같이 수행될 수 있다. 센서(436)는 검출기(428)를 통해서 결정된 속성에 대한 정정을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 센서(436)는 정정을 결정하기 위해서 프로세서(432)와 공동으로 동작할 수 있다. 도 4b에는 도시되지 않지만, 빔 스플리터(434) 및 센서(436)의 구조체 및 기능이 도 4b를 참조하는 실시형태들에서 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 5는 일부 실시형태에 따르는 계측 시스템(미도시) 내에서의 퓨필(550)을 도시한다. 일부 실시형태들에서, 계측 시스템은, 예를 들어 검사 장치(400)(도 4a 및 도 4b)일 수 있다. 퓨필(550)은 타겟으로부터의 회절된 방사선이, 예를 들어 타겟(418)으로부터의 회절 방사선(419)의 경로에서 통과하는 평면에 있을 수 있다(도 4a 및 도 4b). 타겟은 퓨필(550) 내의 방사선의 복수 개의 빔을 생성할 수 있는 수직 및 수평 격자의 조합을 가질 수 있다. 빔들은 상이한 회절 차수를 가질 수 있다. 예를 들어, 퓨필(550) 내에서 수평 방향을 따라서 배치된 회절 차수(552)(예를 들어, -n,…,-2, -1, 0, +1, +2,…, +n차)가 존재할 수 있다("X"로 라벨링됨). 이와 유사하게, 퓨필(550) 내에서 수직 방향을 따라서 배치된 회절 차수(554)가 존재할 수 있다("Y"로 라벨링됨). 계측 시스템은 암시야 계측 시스템일 수 있고, 이러한 경우에는 0차 차수가 차단 요소, 애퍼쳐 스톱, 또는 기타 등등을 사용하여 차단될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 계측 시스템 내의 추가적인 광학기(미도시)는 퓨필(550) 내의 회절 차수의 공간적 분포가 변하게(예를 들어, 회전됨) 할 수 있다. 예를 들어, 회절 차수는 쇄선으로 표시된 회전된 축들 X' 및 Y'에 정렬될 수 있다. X, Y, X', 및 Y' 라벨은 상대적인 방향성의 일 예로서 제공되고, 한정되지 않는다.

일부 실시형태들에서, 회절 차수(들)(552 및/또는 554)은 검사 장치(400)의 공간적 제약에 기인하여 서로 가까이 배치될 수 있다(도 4a 및 도 4b). 예를 들어, 광학 컴포넌트, 예컨대 대물렌즈가 퓨필 직경을 20 mm 미만으로 한정할 수 있다. 이러한 제약은 각각의 회절 차수에 대한 이산 검출기를 사용할 때에(예를 들어, 포토다이오드를 사용할 때에) 개별 회절 차수를 특성화하는 것을 어렵게 할 수 있다. 임의의 개수 또는 타입의 검출기가 사용될 수 있지만(예를 들어, 카메라, 2D 어레이 센서), 단일-셀 포토다이오드가 더 비용 효율적이고 그 전자 회로에서 감소된 복잡성을 가질 수 있다. 그러나, 각각의 회절 차수에 대해서 개체 포토다이오드를 사용하는 것이 어렵게 하기 위해서(예를 들어, 포토다이오드가 너무 클 수 있음), 회절 차수(552 및/또는 554)는 서로 너무 가까울 수 있다. 단일-셀 검출기를 효과적으로 사용하기 위하여, 회절 차수들을 공간적으로 분리하는 것이 바람직할 수 있다(예를 들어, 퓨필을 분할함). 그러나, 회절 차수를 공간적으로 분리하는 것이 임의의 타입의 검출기(들)를 사용하여 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 6은 일부 실시형태에 따라서 퓨필을 분할하기 위한 광학 시스템(656), 예를 들어 프리즘 시스템을 도시한다. 일부 실시형태들에서, 프리즘 시스템(656)은 대각면(diagonal surface)(658 및 660)을 포함한다. 대각면은 회절 차수(652 및 654)의 속성에 민감한 코팅을 포함한다. 예를 들어, 대각면(658) 상의 코팅은 그들의 각각의 편광에 기반하여 회절 차수 중 하나(652)를 반사할 수 있는 반면에 다른 회절 차수(654)는 통과하게 한다.

일부 실시형태들에서, 프리즘 시스템(656)을 사용할 때에 계측에 있어서의 일부 바람직하지 않은 오차가 생길 수 있다. 예를 들어, 회절 차수(652)는 대각면(658) 상에 제공된 코팅만을 만날 수 있는 반면에, 회절 차수(654)는 양자 모두의 대각면(658 및 660) 상의 코팅과 상호작용할 수 있다. 상호작용에 있어서의 이러한 차이가 회절 차수(652 및 654)의 세기 측정치에 바람직하지 않은 오차를 추가시킬 수 있다. 또한, 회절 차수(652 및 654)가 작은 피치(예를 들어, 1.6-2.1 μm)를 가지는 타겟 격자에 의해서 생성된다면, 프리즘 시스템(656)은 구현하기 어려울 수 있다. 일부 양태들에서, 피치 크기가 작아질수록, 회절 차수(652 및 654)의 분리는 증가한다. 광학적인 구조의 이유 때문에, 일부 양태들에서 회절 차수(652 및 654)의 방사선 빔은 처음에는 서로 가깝게 유지되고, 그 후에는 광학 시스템, 예컨대 프리즘 시스템(656)이 회절 차수(652 및 654)를 다운스트림에서 더 분리할 수 있다.

일 예에서, 회절 차수(652 및 652)가 작은 피치를 가지는 타겟 격자에 기인하여 과다하게 분리되면, 프리즘 시스템(656)은 양자 모두의 회절 차수(652 및 654)의 경로 내에 존재할만큼 충분히 크지 않을 수 있다(예를 들어, 계측 시스템의 부피 제약에 기인함). 더욱이, 일부 실시형태들에서, 프리즘 시스템(656)의 제조 프로세스는 추가적인 오차를 도입할 수 있는 복잡도를 가질 수 있다. 예를 들어, 대각면(658 및 660)의 코팅 프로세스가 복잡할 수 있고, 프리즘 시스템(656)의 어셈블리가 엄격한 공차를 요구할 수 있다.

도 7은 일부 실시형태에 따라서 퓨필을 분할하기 위한 광학 시스템(762), 예를 들어 웨지 시스템을 도시한다. 도 7을 참조하는 설명은 도 8 및 도 9를 참조하는 실시형태들이 의존하는 광학 현상들의 기본적인 개관을 제공하려는 것이다. 프리즘 시스템(656)과 관련된 전술된 이슈를 극복하기 위해서 웨지 시스템(762)이 어떻게 사용될 수 있는지의 일부 양태는 도 8 및 도 9를 참조하여 더 자세하게 논의될 것이다.

일부 실시형태들에서, 웨지 시스템(762)은 광학 요소(764), 예를 들어 웨지, 및 광학 요소(766), 예를 들어 웨지를 포함한다(또한 "제 1 웨지" 및 "제 2 웨지"라고 불림). 웨지 시스템(762)은 방사선의 빔(768)의 경로와 교차하도록 배치될 수 있다. 웨지(764)는 표면(770) 및 표면(770)에 대해서 각도를 가지는 표면(772)(또한 "패싯")을 포함할 수 있다. 표면(770)은 방사선의 빔(768)(예를 들어, 수직 입사로 수광됨)을 수광하기 위한 웨지 시스템(762)의 입사면일 수 있다. 웨지(764)는 방사선의 빔(768)을 광축(774)으로부터 벗어나게 발산시킬 수 있다.

일부 실시형태들에서, 웨지(766)는 표면(776) 및 표면(776)에 대해서 각도를 가지는 표면(778)(또한 "패싯")을 포함할 수 있다. 웨지(766)는 방사선의 빔(768)을 웨지(764)에 의해 생성된 발산의 반대 방향으로 발산시킬 수 있다. 즉, 웨지(764)에 의해 생성되는 발산이 완화되거나 반전되도록 웨지(766)는 방사선의 빔(768)을 굴절시킬 수 있다. 표면(776)은 방사선의 빔(768)(예를 들어, 빔은 표면(776)에 수직으로 출사됨)을 투과시키기 위한 웨지 시스템(762)의 출사면일 수 있다. 따라서, 방사선의 빔(768)은 광축(774)과 평행한 방향을 따라서 웨지 시스템(762)을 빠져나갈 수 있다. 결과적으로, 웨지 시스템(762)은 방사선의 빔(768)의 출사 경로를 방사선의 빔(768)의 초기 경로(예를 들어, 입사 경로)로부터 분리 거리(780)만큼 분리하거나 천이시킬 수 있다.

도 8은 일부 실시형태에 따르는 광학 시스템, 예를 들어 웨지 시스템에서 사용될 수 있는 제 1 및 제 2 광학 요소(864 및 866), 예를 들어 제 1 및 제 2 웨지를 도시한다. 명확화를 위하여, 도 8의 예시는 광학 셋업으로 배치될 두 개의 독립적 웨지(864 및 866)의 예시인 반면에, 도 9는 웨지(864 및 866)를 포함할 수 있는 배치구성의 실시형태(들)를 예시할 것이다.

일부 실시형태들에서, 웨지(864)는 세그먼트화되거나 멀티-패싯형 웨지일 수 있다. 웨지(864)는 디스크의 사분체 내에 배치된 패싯(806)을 가지는 디스크 또는 실린더일 수 있다. 도 8 이 웨지(864)를 네 개의 패싯(872)을 가지는 것으로 예시하지만, 더 적거나 많은 패싯이 채용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 웨지(864)는 디스크의 원형 영역에 걸쳐 있는 평평한 하단면(870)(시점 때문에 도면으로부터 차단됨)을 더 가질 수 있다. 웨지(864) 상의 패싯(872)은 웨지(864)가 오목한 기하학적 구조 - 즉, 인세트되거나 함몰된 구조를 가지도록 설계될 수 있다. 결과적으로, 패싯(872)은 평평한 하단면(870)에 대해서 소정의 각도를 가질 수 있다. 평평한 하단면(870)은 방사선의 복수 개의 빔, 예를 들어 회절 차수(552 및 554)의 빔을 수광할 수 있다(도 5). 각각의 패싯은 각각의 사분체에서 수광되는 방사선의 빔을 발산시키도록 배치된다.

일부 실시형태들에서, 웨지(866)는 웨지(864)와 유사한 세그멘트화되거나 멀티-패싯형 웨지일 수 있지만, 웨지(866)가 오목한 기하학적 구조를 가질 수 있다는 점에서 다르다. 웨지(866)의 패싯의 개수가 웨지(864)의 패싯의 개수와 매칭되는 것이 바람직하다. 웨지(866)는 평평한 상단면(876) 및 패싯(878)을 가질 수 있다. 패싯(878)은평평한 상단면(876)에 대해서 각도를 가질 수 있다(예를 들어, 패싯(872) 및 평평한 하단면(870) 사이의 상대적인 각도에 매칭됨). 임의의 두 개의 대응하는 패싯이 도 7에 도시된 바와 같이 표면(770 및 778)과 유사한 단면 구성을 가지도록, 패싯들(878) 각각은 패싯(872) 중 대응하는 것들과 매칭될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 패싯(878은 웨지(864)에 의해서 발산된 바 있는 방사선의 빔을 수광할 수 있다. 웨지(866)는 방사선의 수신된 빔들을 평행하게 만들 수 있다. 다르게 말하면, 웨지(866) 방사선의 수신된 빔을 시준할 수 있다.

도 9는 일부 실시형태에 따르는 배열체(980)를 도시한다. 일부 실시형태들에서, 배열체(980)는 계측 시스템의 일부, 예를 들어 검사 장치(400)의 센서(436)(도 4a)를 포함하는 구조를 나타낸다. 일부 실시형태들에서, 배열체(980)는 광학 시스템(962) 및 검출 시스템(982)을 포함한다. 일부 양태들에서, 광학 시스템(962)은 퓨필(950) 및 검출 시스템(982) 사이에 배치된다. 일부 실시형태들에서, 대상물(예를 들어, 타겟(418)(도 4a 및 도 4b))을 벗어나는 방사선은, 예를 들어 빔(968-1 내지 968-n)을 형성하는데, 여기에서 n은 4이다. 빔(968)은 거의 분리되지 않고 퓨필(950)을 통과한다. 이러한 예에서, 광학 시스템(962)은 빔(968)이 검출 시스템(982)에서 수광되기 이전에 이들 사이의 간극을 확장시킬 수 있다. 빔(968)이 빔 스플리터(434)(도 4a)를 통하여 생성되었던 방사선의 제 2 부분(443)에 대응할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시형태들에서, 광학 시스템(962), 예를 들어 웨지 시스템은 제 1 및 제 2 광학 요소(964 및 966), 예를 들어 제 1 및 제 2 웨지를 포함한다. 일부 양태들에서, 웨지(964 및 966) 각각은, 예를 들어 네 개의 섹터(예를 들어, 도 8에 도시되는 패싯)를 포함한다. 일부 양태들에서, 각각의 빔(968-1 내지 968-4)은 웨지(964) 상의 대응하는 패싯(972-1 내지 972-n)을 통하여, 그 뒤에 웨지(966) 상의 대응하는 패싯(시점에 기인하여 도면으로부터 차단됨)을 통하여 투과된다.

일부 실시형태들에서, 웨지(964)는 빔(968)을 확장 또는 발산시켜서 빔들 사이에 더 많은 공간을 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 웨지(964)는 빔(968)을 중앙 축(974)에 대하여 약 0.5 도보다 큰 각도로 발산시킬 수 있는 오목 출사면을 가질 수 있다. 중앙 축(974)은 빔(968)의 광축이라고도 불릴 수 있다. 일부 실시형태들에서, 웨지(964)에 의해 제공된 각도 발산은 약 1 도보다 클 수 있다. 일부 실시형태들에서, 웨지(964)에 의해 제공된 각도 발산은 약 2 도보다 클 수 있다. 일부 실시형태들에서, 웨지(964)에 의해 제공된 각도 발산은 약 5 도보다 클 수 있다. 일부 실시형태들에서, 웨지(964)에 의해 제공된 각도 발산은 약 10 도보다 클 수 있다. 일부 실시형태들에서, 웨지(964)에 의해 제공된 각도 발산은 약 20 도보다 클 수 있다. 일부 실시형태들에서, 웨지(964)에 의해 제공된 각도 발산은 약 30 도보다 클 수 있다. 일부 실시형태들에서, 웨지(964)에 의해 제공된 각도 발산은 약 0.5 도 내지 45 도일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 웨지(964)에 의해 제공된 각도 발산은 약 2 도 내지 30 도일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 웨지(964)에 의해 제공된 각도 발산은 약 5 도 내지 20 도일 수 있다.

일부 양태들에서, 현재 분리된 빔을 검출 시스템(982)의 대응하는 부분 상으로 지향시키기 위해서, 광학 요소(966)는 빔(968)을 시준 또는 굴절시키도록 구성된다. 일부 양태들에서, 검출 시스템(982)은 하나 이상의 검출부(982-1 내지 982-n)를 포함하는데, 여기에서 n은 4이다(또한 "제 1 검출기", "제 2 검출기" 등으로 불림). 이전의 논의로부터 후속하여, 각각의 빔(968-1 내지 968-n)은 대응하는 검출부(982-1 내지 982-n)에 의해서 수광된다.

일부 실시형태들에서, 검출부(982-1 내지 982-n)는 단일-셀 포토다이오드를 각각 포함할 수 있다. 그러나, 일부 양태들에서는 빔(968-1 내지 968-n)을 원격 위치(예를 들어, 배열체(980)로부터 멀리 있음)에서 수광하는 것이 바람직할 수 있다. 그러므로, 검출부(982-1 내지 982-n)는 수신된 빔(968-1 내지 968-n)을 원격 위치에 배치된 각각의 포토다이오드로 유도하는 대응하는 광섬유(984-1 내지 984-n)에 연결된 광학 커플러를 각각 포함할 수 있다.

웨지(964 및 966)는 웨지(864 및 866)(도 8)에 대하여 설명된 바와 같은 구조체 및 기능을 가질 수 있다. 배열체(980)는 타겟에 의해 산란된 바 있는 산란 방사선으로부터 분할된 바 있는 빔(968)(또한 "방사선의 제 2 부분 ", 예를 들어 방사선의 제 2 부분(443)(도 4a))을 수광할 수 있다. 특히, 배열체(980)는 빔(968)이 웨지(964 및 966)를 포함하는 웨지 시스템(962)을 포함하는 경로를 따라서 전파된 이후에 빔(968)을 수광할 수 있다. 웨지 시스템(962)에 도달하기 이전에, 빔(968)은 퓨필(950)을 통과해서 이동할 수 있다. 퓨필(950)에서의 이미지의 일 예는 퓨필(550)(도 5) 내에 표시된 이미지일 수 있다. 도 9가 네 개의 빔(968-1 내지 968-4)(예를 들어, +1X, -1X, +1Y, 및 -1Y 차 회절 차수)을 예시할 수 있는 반면에, 더 많거나 적은 회절 차수가 배열체(980)에 의해 수광될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 배열체(980)는 빔(968)을 발산시켜서 발산된 퓨필 이미지를 생성할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 빔(968-1), 예를 들어 제 1 빔은 1차 회절 차수를 포함할 수 있다. 빔(968-2), 예를 들어 제 2 빔은 1차 회절 차수와 다른 회절 차수를 포함할 수 있다. 웨지(964)는 빔(968)을 중앙 축(974)에 대해서 발산시킬 수 있다. 중앙 축(974)은 빔(968)의 전파의 일반 방향에 평행하게 배향될 수 있다. 제 1 센서가 방사선의 수광된 제 1 부분에 기반하여 타겟의 속성을 결정하기 위해서 사용될 수 있는 반면에(예를 들어, 방사선의 제 1 부분(441)을 수광하는 검출기(428)(도 4a)), 제 2 센서(예를 들어, 배열체(980)를 사용하는 센서(436)(도 4a))는 검출 시스템(982)에서 수광된 빔(968)에 기반하여 타겟의 속성에 대한 정정 값을 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 결정된 정정 값은 발산된 빔(968-1 내지 968-n)(예를 들어, 발산된 회절 차수) 사이의 세기의 비교(예를 들어, 세기 불균형)에 기반할 수 있다. 그러면, 계측 시스템은 결정된 속성의 값을 정정 값을 사용하여 조절할 수 있다. 예를 들어, 타겟의 측정된 속성이 정렬 위치라면, 계측 시스템은 정렬 위치를 정정 값을 사용하여 조절할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 빔(968)이 웨지 시스템(962)을 트래버스한 이후에 빔들이 평행하게 되도록, 웨지(966) 웨지(964)에 의해 생성된 발산에 반대인 발산을 적용할 수 있다. 다르게 말하면, 웨지(966)는 빔(968)을 시준할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 검출부(982-1 내지 982-n)는 빔(968-1 내지 968-n)이 웨지 시스템(962)에 의해서 분리되거나 확산된 이후에 빔(968-1 내지 968-n)을 각각 수광할 수 있다. 검출 시스템(982)이 평면(986)에 배치될 수 있다. 평면(986)에서의 방사선 세기의 공간적 분포는 발산된 퓨필 이미지(또는 분리되거나 분할된 퓨필 이미지)라고 기술될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 웨지(966)는 선택적이다. 예를 들어, 빔(968-1 내지 968-n)이 각도를 가지는 경우에도 빔들 사이의 분리 거리가 너무 커지기 이전에 검출부(982-1 내지 982-n) 상에 입사할 수 있도록, 웨지(966)가 생략된다면 검출부(982-1 내지 982-n)는 더 업스트림에 배치될 수 있다.

도 10은 일부 실시형태에 따라서 발산된 퓨필 이미지(1088)를 도시한다. 일부 실시형태들에서, 발산된 퓨필 이미지(1088)는 섹션(1088-1 내지 1088-n)을 포함한다. 여기에서, 일 예로서 n은 4이다. 섹션(1088-1)은 제 1 섹션일 수 있고, 섹션(1088-2)은 제 2 섹션일 수 있는 등이다. 발산된 퓨필 이미지(1088)의 섹션의 개수는 초기 퓨필 이미지를 발산시키기 위해서 사용되었던 웨지 상의 패싯의 개수에 기반할 수 있다. 초기의 미발산 퓨필 이미지의 일 예가 퓨필(500)(도 5) 내에 예시된다. 발산된 퓨필 이미지는 평면(986)(도 9)에서 형성될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 섹션(1088-1 내지 1088-n) 내에 상이한 회절 차수들이 존재할 수 있다. 회절 차수는 원래 초기 퓨필 이미지 내에서 더 가까웠을 수 있다. 도 10은 도 8 및 도 9에 도시되는 웨지 시스템을 사용한 결과로서, 회절 차수들이 분리되는 것뿐만 아니라, 초기 퓨필 이미지의 전체 섹션(예를 들어, 사분체)이 서로에 대해서 분리될 수 있다는 것을 예시하기 위한 것이다. 예를 들어, 전체 초기 퓨필이 방사선으로 채워지는 시나리오에서는, 섹션(1088-1 내지 1088-n)의 음영처리된 사분 원이 방사선으로 각각 채워질 수 있는 반면에 사분 원 외부의 영역에는 방사선이 거의 존재하지 않거나 전혀 존재하지 않을 수 있다.

일부 실시형태들에서, 적어도 웨지(964)를 사용함으로써, 섹션(1088-1 및 1088-2) 사이에 분리 거리(1080)가 형성될 수 있다. 분리 거리(1080)가 섹션(1088-1 및 1088-2)만으로 한정되지 않고, 유사한 분리 거리가 섹션(1088-1 내지 1088-n) 중 임의의 것들 사이에서 규정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 분리 거리(1080)는, 예를 들어 약 1 mm일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 분리 거리(1080)는 약 2 mm일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 분리 거리(1080)는 약 5 mm일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 분리 거리(1080)는 약 10 mm일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 분리 거리(1080)는 약 1 mm 내지 1 m일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 분리 거리(1080)는 약 1 mm보다 클 수 있다. 일부 실시형태들에서, 분리 거리(1080)는 약 1 m보다 클 수 있다. 광학적 제약 및/또는 부피 제약이 검출기가 계측 시스템의 상이한 단부에 배치되게 한다면, 분리 거리가 클 수록 바람직할 수 있다.

도 11a는, 예를 들어 일부 실시형태에 따르는 배열체(980)에서 사용될 수 있는 검출 시스템(1182)의 일부를 도시한다. 도 11a를 참조하는 실시형태의 설명은 도 9 및 도 10을 참조하여 전술된 구조체 및 기능을 역시 참조할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 검출 시스템(1182)은 광학 커플러(1182-1 내지 1182-n)를 포함하는데, 여기에서 n은 4이다(n은 4와 다를 수도 있음). 광학 커플러(1182-1 내지 1182-n)는 렌즈(예를 들어, 커플러마다 하나 이상의 렌즈)를 포함할 수 있다. 광학 커플러(1182-1 내지 1182-n)는 수신된 빔(968-1 내지 968-n)을 각각의 광섬유(984-1 내지 984-n)에 커플링할 수 있다. 광섬유(984-1 내지 984-n)는 수광된 방사선을 각각의 포토다이오드로 유도할 수 있다. 포토다이오드는 측정 신호를 생성할 수 있다. 프로세서는 측정 신호를 수신 및 분석하여 측정된 타겟의 속성에 대한 정정 값을 결정할 수 있다. 섬유가 사용되지 않는 실시형태들에서는, 광학 커플러(1182-1 내지 1182-n)가 수광된 빔(968-1 내지 968-n)을 각각의 검출기(제 1 포토다이오드, 제 2 포토다이오드 등) 상에 포커싱하기 위한 렌즈를 포함할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 광학 커플러(1182-1 내지 1182-n) 다운스트림에 또는 평면(986)에 가깝게 배치될 수 있다. 발산된 퓨필 이미지(1088)는 평면(986)에서 형성될 수 있다. 발산된 퓨필 이미지(1088)는 섹션(1088-1 내지 1088-n)을 포함할 수 있다. 광학 커플러(1182-1 내지 1182-n)는 발산된 퓨필 이미지의 섹션(1088-1 내지 1088-n)으로부터 방사선을 각각 수광할 수 있다.

일부 실시형태들에서, 광학 커플러(1182-1)는 섹션(1088-1)보다 작은 광학 단면을 가질 수 있다. 이것은, 다수의 회절 차수가 섹션(1088-1) 내에 존재하지만, 하나의 회절 차수만이 그 외의 것들의 배제구역(exclusion)에서 검출되는 경우에 바람직할 수 있다. 섹션(1088-1) 내에서 하나의 회절 차수로부터 다음 차수로 이동하기 위하여, 광학 커플러(1182-1)가 작동될 수 있다. 광학 커플러(1182-2 내지 1182-n)도 광학 커플러(1182-1)에 대해서 설명된 것과 같은 특징을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시형태들에서, 광학 커플러(1182-1)는 섹션(1088-1)보다 큰 광학 단면을 가질 수 있다. 이것은 검출기 셋업 및 광학 정렬을 단순화하기 위해서 바람직할 수 있다(예를 들어, 액츄에이터 및 복잡한 기계류가 존재하지 않음).

도 11b는 일부 실시형태에 따르는, 추가적인 광학 구조체가 있는 검출 시스템(1182)을 도시한다. 도 11b를 참조하는 실시형태의 설명은 도 9, 도 10 및 도 11a를 참조하여 전술된 구조체 및 기능을 역시 참조할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 방사선 컨디셔닝 구조체가 검출 시스템(1182)의 입력단에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 11b는 슬릿 구조체(1190)가 광학 커플러(1082-1 내지 1082-n) 중 하나의 입력단에 배치될 수 있다는 것을 보여준다. 다른 예에서, 애퍼쳐(1192)는 광학 커플러(1082-1 내지 1082-n) 중 다른 것의 입력단에 배치될 수 있다. 방사선 컨디셔닝 구조체가 슬릿 및 애퍼쳐만으로 한정되지 않으며, 다른 방사선 컨디셔닝 구조체가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 11b가 상이한 입력단에 배치된 상이한 방사선 컨디셔닝 구조체를 예시하지만, 방사선 컨디셔닝 구조체의 임의의 조합(예를 들어, 모두 동일함 조합, 각각의 타입 중 하나인 조합, 각각의 타입들의 쌍인 조합 등임)이 입력 검출 시스템(1182)에 배치될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 방사선 컨디셔닝 구조체는, 예를 들어 회절 차수의 상세한 구조를 측정하도록 허용한다.

일부 실시형태들에서, 배열체(980)는 강성 어셈블리일 수 있다. 즉, 웨지(964 및 966), 검출 시스템(982)은 상대적인 위치가 일정하게 유지되도록 조립되고 부착될 수 있다. 회절 차수가 퓨필의 평면에서 회전될 수 있다는 것이 도 5를 참조하여 언급되었다. 그러므로, 강성 어셈블리인 배열체(980)는 배열체(980)를 퓨필 내의 방사선의 변위에 정렬시키도록 작동될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 배치구성물(980)는 검출기(428)(도 4a 및 도 4b)와 다를 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 검출기(428)를 참조하여 개시된 기능은 타겟의 속성(예를 들어, 정렬 위치)을 결정하는 것을 기술하는 반면에, 배열체(980)는 검출기(428)에 의해 결정된 속성에 대한 정정 값을 찾기 위한 별개의 측정에도 적용가능할 수 있다. 검출기(428)는, 시간에 따라서 변하는 세기 신호(예를 들어, 세기는 시간에 따라서 정현파로 변함)를 획득하기 위해서 타겟을 스캐닝하는 것을 수반할 수 있는 간섭측정을 참조하여 설명되었다. 배열체(980)는 간섭측정식으로 한정되지 않고, 정정 값의 결정을 순시 측정치에 기반하여 수행할 수도 있다.

도 12는 일부 실시형태에 따르는, 도 1 내지 도 10, 도 11a, 및 도 11b를 참조하여 설명된 것과 같은 기능을 수행하기 위한 방법 단계를 보여준다. 단계 1202에서, 타겟에 의해 산란된 산란 방사선이 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할될 수 있다. 단계 1204에서, 방사선의 제 1 부분이 제 1 센서에서 수광될 수 있다. 단계 1206에서, 방사선의 제 2 부분이 제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 전파된 이후에 방사선의 제 2 부분이 제 2 센서에서 수광될 수 있다. 단계 1208에서, 방사선의 제 2 부분은 제 1 웨지를 사용하여 발산될 수 있다.

도 12의 방법 단계는 착상가능한 임의의 순서로 수행될 수 있고, 모든 단계들이 수행될 것이 요구되는 것은 아니다. 더욱이, 전술된 도 12의 방법 단계는 단계들의 예를 단지 반영할 뿐이고, 한정되지 않는다. 즉, 추가적인 방법 단계 및 기능이 도 1 내지 도 10, 도 11a, 및 도 11b를 참조하여 설명된 실시형태에 기반하여 구상될 수 있다.

이러한 실시형태들은 다음 절들을 사용하여 더 기술될 수 있다.

1. 계측 시스템으로서,

타겟에 의해 산란된 산란 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터;

상기 제 1 부분을 수광하도록 구성된 제 1 센서; 및

상기 제 2 부분을 발산시키도록 구성된 제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 상기 제 2 부분이 전파된 이후에, 상기 제 2 부분을 수광하도록 구성된 제 2 센서를 포함하는, 계측 시스템.

2. 제 1 절에 있어서,

상기 제 2 부분은 방사선의 제 1 빔 및 제 2 빔을 포함하고,

상기 제 1 웨지는 상기 제 2 부분의 광축에 대하여 0.5 도보다 큰 각도로 상기 제 1 빔 및 제 2 빔을 발산시키도록 더 구성된, 계측 시스템.

3. 제 1 절에 있어서,

상기 제 2 부분은 방사선의 제 1 빔 및 제 2 빔을 포함하고,

상기 제 1 웨지는, 상기 제 1 빔과 상기 제 2 빔 사이의 측방향 거리가 약 1 mm 이상 만큼 증가하도록, 상기 제 1 빔 및 제 2 빔을 발산시키도록 더 구성된, 계측 시스템.

4. 제 1 절에 있어서,

상기 웨지 시스템은 상기 제 2 부분을 시준하도록 구성된 제 2 웨지를 포함하는, 계측 시스템.

5. 제 1 절에 있어서,

상기 웨지 시스템은, 발산된 제 2 부분을 상기 제 1 웨지로부터 수광하고, 상기 제 2 부분이 상기 제 2 센서로 투과되기 이전에 상기 제 2 부분을 시준하도록 구성된 제 2 웨지를 포함하는, 계측 시스템.

6. 제 1 절에 있어서,

상기 제 1 센서는 수광된 제 1 부분에 기반하여 상기 타겟의 속성을 결정하도록 구성된, 계측 시스템.

7. 제 6 절에 있어서,

상기 제 2 센서는 수광된 제 2 부분에 기반하여 상기 속성에 대한 정정 값을 결정하도록 더 구성된, 계측 시스템.

8. 제 7 절에 있어서,

상기 정정 값을 결정하는 것은, 상기 제 2 부분의 발산된 방사선 사이의 세기 불균형의 비교에 더 기반하는, 계측 시스템.

9. 제 7 절에 있어서,

상기 속성은 상기 타겟의 정렬 위치이고,

상기 계측 시스템은 상기 정정 값을 사용하여 정렬 위치를 조절하도록 더 구성된, 계측 시스템.

10. 제 1 절에 있어서,

상기 제 2 부분은 상기 웨지 시스템 이전에 퓨필 이미지를 형성하는, 계측 시스템.

11. 제 10 절에 있어서,

상기 제 1 웨지는, 상기 퓨필 이미지를 적어도 제 1 섹션 및 제 2 섹션으로 분할하고, 적어도 상기 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 발산시키도록 더 구성된, 계측 시스템.

12. 제 11 절에 있어서,

상기 타겟은 격자 구조체를 포함하고,

상기 제 1 섹션은 상기 타겟으로부터의 제 1 회절 차수를 포함하며,

상기 제 2 섹션은 상기 제 1 회절 차수와 다른, 상기 타겟으로부터의 제 2 회절 차수를 포함하는, 계측 시스템.

13. 제 11 절에 있어서,

상기 제 2 센서는,

상기 제 1 섹션을 수광하도록 구성된 제 1 검출기; 및

상기 제 2 섹션을 수광하도록 구성된 제 2 검출 시스템을 포함하는, 계측 시스템.

14. 제 13 절에 있어서,

상기 제 2 센서는, 상기 제 1 검출기 및 제 2 검출기가 상기 제 1 웨지 시스템에 의해 분할된 퓨필 이미지의 제 1 섹션, 제 2 섹션, 및 그 외의 섹션 중 임의의 두 개의 섹션과 정렬되게끔, 상기 제 2 센서의 위치를 조절하도록 구성된 액츄에이터를 포함하는, 계측 시스템.

15. 제 13 절에 있어서,

상기 제 2 센서는,

상기 제 1 섹션 내의 방사선을 상기 제 1 검출기에서 수광되기 이전에 컨디셔닝하도록 구성된 제 1 애퍼쳐 구조체; 및

상기 제 2 섹션 내의 방사선을 상기 제 2 검출기에서 수광되기 이전에 컨디셔닝하도록 구성된 제 2 애퍼쳐 구조체를 더 포함하는, 계측 시스템.

16. 제 13 절에 있어서,

상기 제 2 센서는,

상기 제 1 섹션을 상기 제 1 검출기 상에 포커싱하도록 구성된 제 1 렌즈; 및

상기 제 2 섹션을 상기 제 2 검출기 상에 포커싱하도록 구성된 제 2 렌즈를 포함하는, 계측 시스템.

17. 제 13 절에 있어서,

상기 검출기 시스템은,

상기 제 1 검출기 상에 포커싱할 회절 차수를 상기 제 1 섹션 내의 회절 차수 중에서 선택하도록 구성된 제 1 렌즈; 및

상기 제 2 검출기 상에 포커싱할 회절 차수를 상기 제 2 섹션 내의 회절 차수 중에서 선택하도록 구성된 제 2 렌즈

를 포함하는, 계측 시스템.

18. 리소그래피 장치로서,

패터닝 디바이스의 패턴을 조명하도록 구성된 조명 시스템;

상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및

계측 시스템을 포함하고,

상기 계측 시스템은,

타겟에 의해 산란된 산란 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터;

상기 제 1 부분을 수광하도록 구성된 제 1 센서; 및

상기 제 2 부분을 발산시키도록 구성된 제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 상기 제 2 부분이 전파된 이후에, 상기 제 2 부분을 수광하도록 구성된 제 2 센서를 포함하는, 리소그래피 장치.

19. 제 18 절에 있어서,

상기 제 2 부분은 상기 웨지 시스템 이전에 퓨필 이미지를 형성하고,

상기 제 1 웨지는 상기 퓨필 이미지를 적어도 제 1 섹션 및 제 2 섹션으로 분할하고, 적어도 상기 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 발산시키도록 더 구성된, 리소그래피 장치.

20. 타겟에 의해 산란된 산란 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계;

상기 제 1 부분을 제 1 센서에서 수광하는 단계; 및

제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 상기 제 2 부분이 전파된 이후에, 상기 제 2 부분을 제 2 센서에서 수광하는 단계;

상기 제 2 부분을 상기 제 1 웨지를 사용하여 발산시키는 단계를 포함하는, 방법.

비록 본문에서(IC)의 제조에서 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해서 특별히 언급하였지만, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 장치는 다른 응용 분야, 예컨대 집적 광 시스템의 제조, 자기장 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, LCD, 박막 자기 헤드, 등을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는, 이러한 다른 응용예의 문맥에서, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 기판은, 예를 들어 트랙 유닛(통상적으로 레지스트 층을 기판에 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 유닛 및/또는 검사 유닛에서, 노광 전 또는 노광 후에 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 본 명세서에서의 개시물은 이러한 기판 처리 툴 및 다른 기판 처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수 있다.

비록 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서 본 발명의 실시형태를 사용하는 것에 대해 특정하여 언급하였지만, 본 발명이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 인정될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.

본 명세서에서 구문 또는 어휘는 설명의 목적을 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 용어 또는 구문은 본 명세서에서의 교시 내용을 고려하여 당업자(들)에 의하여 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.

본원에서 사용된 "방사선", "빔", "광", "조명" 등이라는 용어는, 예를 들어, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 λ를 가짐) 및 극자외(EUV 또는 소프트 X-레이) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위, 예를 들어 13.5 nm와 같은 파장을 가짐), 또는 5 nm 미만에서 동작하는 하드 X-레이, 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라할 수 있다. 일반적으로, 약 400 내지 약 700 nm의 파장을 가지는 방사선은 가시 방사선이라고 여겨진다; 약 780-3000 nm(또는 그 이상)의 파장을 가지는 방사선은 IR 방사선이라고 여겨진다. UV란 약 100-400 nm의 파장을 가지는 방사선을 가리킨다. 리소그래피에서, "UV"라는 용어는 수은 방전 램프: G-선 436 nm; H-선 405 nm; 및/또는, I-선 365 nm에 의해 생성될 수 있는 파장에도 역시 적용된다. 진공 UV, 또는 VUV(즉, 가스에 의해 흡수된 UV)는 약 100-200 nm의 파장을 가지는 방사선을 가리킨다. 심 UV(DUV)는 일반적으로 126 nm 내지 428 nm의 범위인 파장을 가지는 방사선에 대응하고, 일부 실시형태에서는, 엑시머 레이저가 리소그래피 장치 내에서 사용되는 DUV 방사선을 생성할 수 있다. 예를 들어 5 - 20 nm의 범위 내의 파장을 가지는 방사선이, 적어도 일부가 5-20 nm의 범위에 속하는 특정 파장 대역의 방사선에 관련된다는 것이 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용될 때 "기판"이라는 용어는 재료 층이 그 위에 추가되는 재료를 기술한다. 일부 실시형태들에서, 기판 자체는 패터닝될 수 있고, 그 위에 추가된 재료도 역시 패터닝될 수 있거나, 패터닝이 없이 남겨질 수 있다.

비록 본 명세서에서는 본 발명에 따른 장치 및/또는 시스템을 IC를 제조하는 분야에 사용하는 것을 특별하게 참조할 수 있지만, 이러한 장치 및/또는 시스템은 그 외의 가능한 많은 애플리케이션들을 가진다는 것이 명확하게 이해돼야 한다. 예를 들어, 본 발명은 집적된 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, LCD 패널, 박막 자기 헤드 등의 제조에 채용될 수 있다. 당업자는, 이러한 다른 응용예의 문맥에서, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "마스크", "기판" 및 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되는 것으로 이해할 것이다.

비록 본 발명의 특정한 실시형태가 위에서 설명되었지만, 본 발명의 실시형태들이 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 의도로 제공된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 기술된 바와 같은 본 발명이 변경될 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

발명의 내용 및 요약서 섹션이 아니라 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션이 청구항을 해석하기 위하여 사용되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 발명의 내용 및 요약서는 발명자(들)에 의하여 고찰되는 바와 같은 본 발명의 하나 이상의 그러나 전부가 아닌 예시적인 실시형태들을 진술할 수도 있으며, 따라서 어떠한 경우에도 본 발명 및 첨부된 청구항을 한정하는 것으로 의도되지 않는다.

본 발명은 특정 기능부 및 이들의 관계에 대한 구현을 예시하는 기능적 구성 블록들을 이용하여 위에서 설명되었다. 이들 기능적 구성 블록들의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서 내에서 임의적으로 정해진 것이다. 특정된 기능 및 이들의 관련성이 적절하게 수행되는 한 대안적 경계들이 정의될 수 있다.

특정 실시형태에 대한 전술한 설명은 본 발명의 전반적인 특성을 완전하게 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시형태에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 수정 및 적응은 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하는 개시 실시형태의 등가물의 범위 내에 있도록 의도된다.

보호되는 청구 요지의 적용 범위 및 범위는 전술한 예시 실시형태의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (20)

1. 계측 시스템으로서,
   타겟에 의해 산란된 산란 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터;
   상기 제 1 부분을 수광하도록 구성된 제 1 센서; 및
   상기 제 2 부분을 발산시키도록 구성된 제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 상기 제 2 부분이 전파된 이후에, 상기 제 2 부분을 수광하도록 구성된 제 2 센서를 포함하는, 계측 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 부분은 방사선의 제 1 빔 및 제 2 빔을 포함하고,
   상기 제 1 웨지는 상기 제 2 부분의 광축에 대하여 0.5 도보다 큰 각도로 상기 제 1 빔 및 제 2 빔을 발산시키도록 더 구성된, 계측 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 부분은 방사선의 제 1 빔 및 제 2 빔을 포함하고,
   상기 제 1 웨지는, 상기 제 1 빔과 상기 제 2 빔 사이의 측방향 거리가 약 1 mm 이상 만큼 증가하도록, 상기 제 1 빔 및 제 2 빔을 발산시키도록 더 구성된, 계측 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 웨지 시스템은 상기 제 2 부분을 시준하도록 구성된 제 2 웨지를 포함하는, 계측 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 웨지 시스템은, 발산된 제 2 부분을 상기 제 1 웨지로부터 수광하고, 상기 제 2 부분이 상기 제 2 센서로 투과되기 이전에 상기 제 2 부분을 시준하도록 구성된 제 2 웨지를 포함하는, 계측 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 센서는 수광된 제 1 부분에 기반하여 상기 타겟의 속성을 결정하도록 구성된, 계측 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 센서는 수광된 제 2 부분에 기반하여 상기 속성에 대한 정정 값을 결정하도록 더 구성된, 계측 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 정정 값을 결정하는 것은, 상기 제 2 부분의 발산된 방사선 사이의 세기 불균형의 비교에 더 기반하는, 계측 시스템.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 속성은 상기 타겟의 정렬 위치이고,
   상기 계측 시스템은 상기 정정 값을 사용하여 정렬 위치를 조절하도록 더 구성된, 계측 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부분은 상기 웨지 시스템 이전에 퓨필 이미지를 형성하는, 계측 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 웨지는, 상기 퓨필 이미지를 적어도 제 1 섹션 및 제 2 섹션으로 분할하고, 적어도 상기 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 발산시키도록 더 구성된, 계측 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 타겟은 격자 구조체를 포함하고,
    상기 제 1 섹션은 상기 타겟으로부터의 제 1 회절 차수를 포함하며,
    상기 제 2 섹션은 상기 제 1 회절 차수와 다른, 상기 타겟으로부터의 제 2 회절 차수를 포함하는, 계측 시스템.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 센서는,
    상기 제 1 섹션을 수광하도록 구성된 제 1 검출기; 및
    상기 제 2 섹션을 수광하도록 구성된 제 2 검출 시스템을 포함하는, 계측 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 센서는, 상기 제 1 검출기 및 제 2 검출기가 상기 제 1 웨지 시스템에 의해 분할된 퓨필 이미지의 제 1 섹션, 제 2 섹션, 및 그 외의 섹션 중 임의의 두 개의 섹션과 정렬되게끔, 상기 제 2 센서의 위치를 조절하도록 구성된 액츄에이터를 포함하는, 계측 시스템.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 센서는,
    상기 제 1 섹션 내의 방사선을 상기 제 1 검출기에서 수광되기 이전에 컨디셔닝하도록 구성된 제 1 애퍼쳐 구조체; 및
    상기 제 2 섹션 내의 방사선을 상기 제 2 검출기에서 수광되기 이전에 컨디셔닝하도록 구성된 제 2 애퍼쳐 구조체를 더 포함하는, 계측 시스템.
16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 센서는,
    상기 제 1 섹션을 상기 제 1 검출기 상에 포커싱하도록 구성된 제 1 렌즈; 및
    상기 제 2 섹션을 상기 제 2 검출기 상에 포커싱하도록 구성된 제 2 렌즈를 포함하는, 계측 시스템.
17. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출기 시스템은,
    상기 제 1 검출기 상에 포커싱할 회절 차수를 상기 제 1 섹션 내의 회절 차수 중에서 선택하도록 구성된 제 1 렌즈; 및
    상기 제 2 검출기 상에 포커싱할 회절 차수를 상기 제 2 섹션 내의 회절 차수 중에서 선택하도록 구성된 제 2 렌즈
    를 포함하는, 계측 시스템.
18. 리소그래피 장치로서,
    패터닝 디바이스의 패턴을 조명하도록 구성된 조명 시스템;
    상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    계측 시스템을 포함하고,
    상기 계측 시스템은,
    타겟에 의해 산란된 산란 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터;
    상기 제 1 부분을 수광하도록 구성된 제 1 센서; 및
    상기 제 2 부분을 발산시키도록 구성된 제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 상기 제 2 부분이 전파된 이후에, 상기 제 2 부분을 수광하도록 구성된 제 2 센서를 포함하는, 리소그래피 장치.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 부분은 상기 웨지 시스템 이전에 퓨필 이미지를 형성하고,
    상기 제 1 웨지는 상기 퓨필 이미지를 적어도 제 1 섹션 및 제 2 섹션으로 분할하고, 적어도 상기 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 발산시키도록 더 구성된, 리소그래피 장치.
20. 타겟에 의해 산란된 산란 방사선을 방사선의 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할하는 단계;
    상기 제 1 부분을 제 1 센서에서 수광하는 단계; 및
    제 1 웨지를 포함하는 웨지 시스템을 포함하는 경로를 따라서 상기 제 2 부분이 전파된 이후에, 상기 제 2 부분을 제 2 센서에서 수광하는 단계;
    상기 제 2 부분을 상기 제 1 웨지를 사용하여 발산시키는 단계를 포함하는, 방법.

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