KR20230065342A - 간섭측정계 시스템 및 리소그래피 장치 - Google Patents

Abstract

레퍼런스 표면으로 이동하는 제 1 측정 빔을 수광하기 위한 제 1 검출기; 타겟 표면에 의해서 이동되도록 맞춰진 제 2 측정 빔을 수광하기 위한 제 2 검출기; 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 측정 가변 지연 경로 및 지연 길이를 적응시키기 위한 지연 경로 제어기를 포함하는 간섭측정계 시스템. 레퍼런스 코히어런스 배열에서 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스는 제 1 검출기에서 발생하고, 측정 코히어런스 배열에서 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스는 제 2 검출기에서 발생한다. 제어 유닛은 레퍼런스 코히어런스 신호를 제 1 검출기로부터, 그리고 측정 코히어런스 신호를 제 2 검출기로부터 수신하고, 타겟 표면의 영점-위치를 레퍼런스 코히어런스 신호 및 측정 코히어런스 신호에 기반하여, 그리고 레퍼런스 코히어런스 배열 및 측정 코히어런스 배열 및/또는 레퍼런스 코히어런스 배열과 측정 코히어런스 배열 사이의 지연 경로차에 기반하여 결정한다.

Description

간섭측정계 시스템 및 리소그래피 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 10월 12일에 출원되고 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합되는 EP 출원 번호 제 20201359.5의 우선권을 주장한다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 장치에서 사용될 수 있는 위치 측정 시스템, 특히 간섭측정계 시스템의 분야에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판에 적용하도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크)의 패턴("디자인 레이아웃" 또는 "디자인"이라고도 불림)을 기판(예를 들어, 웨이퍼) 위에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층에 투영시킬 수 있다. 검사 장치는, 예를 들어 대상물, 예를 들어 기판에, 예를 들어 웨이퍼에 적용된 패턴을 검사하기 위하여 적합하다.

반도체 제조 프로세스가 계속하여 발전함에 따라, 디바이스 당 트랜지스터와 같은 회로 소자들의 양은 일반적으로 "무어(Moore)의 법칙"이라고 불리는 경향을 따라서 수 십 년에 걸쳐 지속적으로 증가하는 반면에, 기능 소자들의 치수는 계속하여 감소되어 왔다. 무어(Moore)의 법칙이 계속되게 하기 위해서, 반도체 산업은 점점 더 작은 피쳐를 생성할 수 있게 하는 기술을 찾고 있다. 기판에 패턴을 투영하기 위하여, 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이러한 방사선의 파장이 기판 상에 패터닝되는 피쳐의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용되는 통상적인 파장은 365 nm(i-라인), 248 nm, 193 nm 및 13.5 nm이다. 4 nm 내지 20 nm의 범위, 예를 들어 6.7 nm 또는 13.5 nm에 속하는 파장을 가지는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 예를 들어 193 nm의 파장을 가지는 전자기 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 더 작은 피쳐를 기판 위에 형성하기 위해 사용될 수 있다.

리소그래피 프로세스의 다양한 스테이지 도중에, 기판은 기판 지지체 상에 배치될 수 있다. 예를 들어 패턴이 노출되는 동안에 또는 기판의 하나 이상의 특성이 검사를 위해서 측정되는 동안에 기판의 정확한 위치설정을 보장하기 위하여, 기판 지지체의 위치가 결정된다. 예를 들어, 기판 지지체의 위치를 하나 이상의 자유도에서 결정하기 위하여 하나 이상의 간섭계가 사용될 수 있다.

보통, 기판 지지체의 영점-위치는 기판 지지체의 위치가 영점-위치(zero-position)에 상대적으로 결정되도록 결정된다. 발명자들은 공지된 간섭측정계 시스템이 특히 영점-위치를 결정할 때에 여러 단점을 가진다는 것을 발견했다.

본 발명의 목적은 대안적인 간섭측정계 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 영점-위치를 유리하게 결정할 수 있게 하는 간섭측정계 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 타겟 표면의 위치를 결정하기 위한 간섭측정계 시스템을 사용하여 달성되는데, 간섭측정계 시스템은 레퍼런스 빔 경로를 포함하는 제 1 레퍼런스 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 1 레퍼런스 빔을 수광하도록 구성된 제 1 검출기를 포함한다. 제 1 검출기 측정 빔 경로 및 레퍼런스 표면에 의해 결정된 레퍼런스 축 경로를 포함하는 제 1 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 1 측정 빔을 수광하도록 더 구성된다. 간섭측정계 시스템은 상기 레퍼런스 빔 경로를 포함하는 제 2 레퍼런스 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 2 레퍼런스 빔을 수광하도록 구성된 제 2 검출기를 더 포함한다. 제 2 검출기는 상기 측정 빔 경로 및 상기 타겟 표면에 의해 결정된 측정 축 경로를 포함하는 제 2 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 2 측정 빔을 수광하도록 더 구성된다. 간섭측정계 시스템은 상기 레퍼런스 빔 경로의 일부인 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 상기 측정 빔 경로의 일부인 측정 가변 지연 경로를 더 포함한다. 간섭측정계 시스템은 상기 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 상기 측정 가변 지연 경로의 지연 길이를 맞추도록 구성된 지연 경로 제어기를 더 포함한다. 작동 사용 중에, 상기 지연 길이가 레퍼런스 코히어런스 배열에 대응하면, 상기 제 1 레퍼런스 빔 및 상기 제 1 측정 빔의 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스가 상기 제 1 검출기에서 발생하고, 상기 지연 길이가 측정 코히어런스 배열에 대응하면, 상기 제 2 레퍼런스 빔 및 상기 제 2 측정 빔의 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스가 상기 제 2 검출기에서 발생한다. 간섭측정계 시스템은, 상기 제 1 검출기로부터 레퍼런스 코히어런스 신호를, 그리고 상기 제 2 검출기로부터 측정 코히어런스 신호를 수신하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함한다. 제어 유닛은, 상기 타겟 표면의 영점-위치(zero-position)를, 상기 레퍼런스 코히어런스 신호 및 상기 측정 코히어런스 신호에 기반하여, 그리고 상기 레퍼런스 코히어런스 배열 및 상기 측정 코히어런스 배열 및/또는 상기 레퍼런스 코히어런스 배열과 상기 측정 코히어런스 배열 사이의 지연 경로차에 기반하여 결정하도록 더 구성된다.

따라서, 본 발명은, 예를 들어 레퍼런스 표면에 상대적인 타겟 표면의 영점-위치를 결정하도록 바람직하게도 허용하는 간섭측정계 시스템에 관한 것이다. 레퍼런스 표면을 사용함으로써, 발명자들은 예를 들어 장거리(long-range) 측정을 위하여 시간 도메인 광학적 가간섭성 단층촬영(Optical Coherent Tomography) 기법을 적용할 수 있었다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템은 상기 측정 빔 경로의 길이에 상대적인 상기 레퍼런스 빔 경로의 길이를 증가 또는 감소시키기 위한 레퍼런스 빔 경로 지연을 포함한다. 바람직하게는, 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 측정 가변 지연 경로의 지연 길이는 상대적으로 짧은 거리에 걸쳐서 적용가능하도록 제공될 수 있는 반면에, 레퍼런스 표면 및 타겟 표면은 상대적으로 더 멀리 배치될 수 있다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템은 상기 제 1 및 제 2 측정 빔 및 상기 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔 중 적어도 일부를 형성하는 광대역 방사선을 방출하도록 구성된 광대역 광원을 포함한다. 작동 사용 중에, 광대역 방사선 광원에 의해 방출된 광대역 방사선은 상기 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스 및 상기 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스를 유발하도록 맞춰진다. 바람직하게는, 광대역 방사선은 코히어런스의 간단한 검출을 허용한다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템은 상기 제 1 및 제 2 측정 빔 및 상기 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔 중 적어도 일부를 형성하는 협대역 방사선을 방출하도록 구성된 협대역 광원을 포함한다. 실시형태들에서, 상기 지연 경로 제어기는, 작동 사용 중에, 적어도 상기 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스 및 상기 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스가 발생되었을 때까지 상기 지연 길이를 맞추도록 구성되고, 상기 제어 유닛은 상기 타겟 표면의 영점-위치를, 레퍼런스 코히어런스 시간과 측정 코히어런스 시간 사이에 상기 제 1 검출기 및/또는 제 2 검출기 및/또는 제 1 레퍼런스 검출기에 의해 수광된 협대역 방사선에 기반하여 결정하도록 구성된다. 바람직하게는, 협대역 방사선은 공지된 파장에서 안정될 수 있고, 예를 들어 이것이 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스 및 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스 사이의 광로차를 결정하기 위해서 사용될 수 있게 한다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템 상기 간섭측정계 시스템은, 상기 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔 중 일부를 형성하는 협대역 방사선에 상대적으로 천이된 주파수 또는 위상에 있게끔 상기 제 1 및 제 2 측정 빔 중 일부를 형성하는 협대역 방사선을 변조하도록 구성된 협대역 변조기를 포함한다. 바람직하게는, 헤테로다인 검출이 사용될 수 있다.

실시형태들에서, 상기 지연 경로 제어기는 상기 레퍼런스 코히어런스 배열에서 지연 길이를 유지하도록 구성되고, 상기 제어 유닛은 상기 타겟 표면의 영점-위치를, 상기 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스가 검출될 때에 상기 측정 축 경로의 길이가 상기 레퍼런스 축 경로의 길이와 같은 것에 기반하여 결정하도록 구성된다. 바람직하게는, 적어도 레퍼런스 축 경로에 상대적인, 영점-위치에서의 레퍼런스 축 경로의 길이가 알려진다.

실시형태들에서, 상기 협대역 광원은 상기 협대역 방사선을, 상기 레퍼런스 가변 지연 경로의 하류에 있는 상기 레퍼런스 빔 경로에 및/또는 상기 측정 가변 지연 경로의 하류에 있는 상기 측정 빔 경로에 추가하도록 구성된다. 이것은 협대역 방사선의 파워 변동에 관하여 유익할 수 있다.

실시형태들에서, 상기 간섭측정계 시스템은, 상기 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔 중 일부를 형성하는 광대역 방사선에 상대적으로 천이된 주파수 또는 위상에 있게끔 상기 제 1 및 제 2 측정 빔 중 일부를 형성하는 광대역 방사선을 변조하도록 구성된 광대역 변조기를 포함한다. 바람직하게는, 광대역 방사선에 대하여 헤테로다인 검출이 적용될 수 있다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템은 제 1 및/또는 제 2 측정 빔을 수광하도록, 그리고 제 1 및/또는 제 2 레퍼런스 빔을 수광하도록 구성된 제 1 레퍼런스 검출기를 포함한다. 제 1 레퍼런스 검출기는 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 측정 가변 지연 경로의 하류에 배치된다. 바람직하게는, 제 1 레퍼런스 검출기는 예를 들어 협대역 방사선을 수광하도록 및/또는 예를 들어 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 측정 가변 지연 경로 및/또는 레퍼런스 빔 경로 및/또는 측정 빔 경로의 드리프트를 결정하도록 사용될 수 있다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템은 제 1 및/또는 제 2 측정 빔을 수광하도록, 그리고 제 1 및/또는 제 2 레퍼런스 빔을 수광하도록 구성된 제 2 레퍼런스 검출기를 포함한다. 제 2 레퍼런스 검출기는 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 측정 가변 지연 경로의 상류에 배치된다. 제어 유닛은 제 1 레퍼런스 검출기 신호를 제 1 레퍼런스 검출기로부터 수신하도록, 그리고 제 2 레퍼런스 검출기 신호를 제 2 레퍼런스 검출기로부터 수신하도록 구성된다. 제어 유닛은 지연 길이를 제 1 레퍼런스 검출기 신호 및 제 2 레퍼런스 검출기 신호에 기반하여 결정하도록 더 구성된다. 바람직하게는, 지연 길이 및/또는 지연 길이의 드리프트가 결정될 수 있다.

실시형태들에서, 상기 레퍼런스 빔 경로는, 더 긴 지연된 빔을 유도하도록 구성된 더 긴 지연된 빔 경로, 및 더 짧은 지연된 빔을 유도하도록 구성된 더 짧은 지연된 빔 경로를 포함하고, 상기 더 긴 지연된 빔 경로는 상기 더 짧은 지연된 빔 경로의 길이보다 긴 길이를 가진다. 바람직하게는, 더 긴 지연된 빔 및 더 짧은 지연된 빔을 가짐으로써, 코히어런스가 다수의 위치에서, 예를 들어 레퍼런스 축 레퍼런스 검출기 및/또는 측정 축 레퍼런스 검출기에서 발생하는 것이 보장될 수 있다. 예를 들어, 이것은 간섭측정계 시스템이 측정 축 경로 및 레퍼런스 축 경로의 빔을 제공하기 위한 상이한 섬유를 포함할 때에 유익할 수 있다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템은 하나 이상의 추가적인 검출기를 포함하고, 이들 각각은 상기 레퍼런스 빔 경로를 포함하는 개별적인 추가적 레퍼런스 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 개별적인 추가적 레퍼런스 빔을 수광하도록 구성된다. 개별적인 추가적 검출기는 상기 측정 빔 경로 및 개별적인 추가적 타겟 표면에 의해 결정된 개별적인 추가적 측정 축 경로를 포함하는 개별적인 추가적 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 개별적인 추가적 측정 빔을 수광하도록 더 구성된다. 제어 유닛은 각각의 개별적인 추가적 타겟 표면의 영점-위치를, 레퍼런스 코히어런스 신호 및 개별적인 추가적 측정 코히어런스 신호, 및 레퍼런스 코히어런스 배열 및 개별적인 추가적 측정 코히어런스 배열 및/또는 개별적인 추가적 레퍼런스 코히어런스 배열과 상기 개별적인 추가적 측정 코히어런스 배열 사이의 지연 경로차에 기반하여 결정하도록 구성된다. 바람직하게는, 다수의 타겟 표면의 영점-점이 단일 레퍼런스 표면을 사용하여 결정될 수 있다.

실시형태들에서, 상기 제어 유닛은 시간 도메인 광학적 코히어런스 단층촬영법을 적용함으로써 상기 타겟 표면의 영점-위치를 결정하도록 구성된다. 본 발명은 바람직하게도 시간 도메인 광학적 코히어런스 단층촬영법을 장거리 측정을 위하여 적용시키는 단계를 허용한다.

더 나아가, 본 발명은 스테이지 장치로서, 본 발명에 따라서 타겟 표면의 위치를 결정하기 위한 간섭측정계 시스템, 및 대상물을 홀딩하도록 구성된 대상물 홀더를 포함하고, 상기 대상물 홀더는 타겟 표면을 포함하는, 간섭측정계 시스템에 관한 것이다. 바람직하게는, 간섭측정계 시스템은 대상물 홀더의 영점-위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 타겟 표면의 위치를 본 발명에 따라서 결정하기 위한 간섭측정계 시스템을 포함하는 리소그래피 장치에 관한 것이다. 리소그래피 장치는 패턴을 가지는 패터닝 디바이스를 홀딩하기 위한 마스크 지지체, 및 패턴을 기판을 포함하는 대상물 상에 투영시키기 위한 투영 시스템을 더 포함한다. 리소그래피 장치는 대상물을 홀딩하도록 구성된 대상물 홀더를 더 포함하는데, 대상물 홀더는 타겟 표면을 포함한다. 바람직하게는, 간섭측정계 시스템은 대상물 홀더의 영점-위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 실시형태가 오직 예시를 통하여, 대응하는 참조 심벌들이 대응하는 부분을 표시하는 첨부된 개략도를 참조하여 이제 설명될 것이다. 도면에서:
- 도 1은 리소그래피 장치의 개략적인 개요를 도시한다;
- 도 2는 도 1의 리소그래피 장치의 일부의 상세도를 도시한다;
- 도 3은 위치 제어 시스템을 개략적으로 묘사한다;
- 도 4a는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 간섭측정계 시스템을 개략적으로 도시한다;
- 도 4b는 간섭측정계 시스템의 제어 유닛을 개략적으로 도시한다;
- 도 4c는 제어 유닛에 의해 수신되는 신호를 개략적으로 도시한다;
- 도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 간섭측정계 시스템을 개략적으로 도시한다;
- 도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 간섭측정계 시스템을 개략적으로 도시한다;
- 도 7은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 간섭측정계 시스템을 개략적으로 도시한다;
- 도 8은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 간섭측정계 시스템을 개략적으로.

본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 자외 방사선(예를 들어 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 가지는 방사선) 및 EUV(예를 들어 약 5-100 nm 범위의 파장을 가지는 극자외 방사선)를 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선을 망라하도록 사용된다.

"레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"라는 용어는 본 명세서에서 채용될 때, 인입하는 방사선 빔에 기판의 타겟부 내에 생성될 패턴에 대응하여 패터닝된 단면을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 일반적 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석될 수 있다. "광 밸브(light valve)"라는 용어도 이러한 콘텍스트에서 사용될 수 있다. 전통적인 마스크(투과성 또는 반사형; 이진, 페이즈-시프트, 하이브리드 등) 외에, 다른 이러한 패터닝 디바이스들의 예에는 프로그램가능 미러 어레이 및 프로그램가능 LCD 어레이가 포함된다.

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 묘사한다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조절하도록 구성되는 조명 시스템(조명기(IL)라고도 불림), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 마스크(예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판 지지대를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 연결되는 기판 지지대(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절성 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.

동작 시에, 조명 시스템(IL)은 방사선 빔을 빔 전달 시스템(BD)을 통해 방사선 광원(SO)으로부터 수광한다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하며, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광 컴포넌트, 예컨대 굴절식, 반사, 자기적, 전자기, 정전기 및/또는 다른 유형의 광 컴포넌트, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 조명기(IL)는 방사선 빔(B)이 패터닝 디바이스(MA)의 평면 상에 그 단면에서 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 가지도록 조정하기 위하여 사용될 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템(PS)"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 침지액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 애너모픽(anamorphic), 자기식, 전자기식, 및/또는 정전식 광학 시스템, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 모든 사용은 더 일반적인 용어인 "투영 시스템(PS)"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 있다.

리소그래피 장치(LA)는, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있으며 이것은 침지 리소그래피라고도 불린다. 침지 기법에 대한 더 많은 정보가 본 명세서에서 원용에 의해 통합되는 US6952253에 제공된다.

리소그래피 장치(LA)는 두 개 이상의 기판 지지대(WT)를 가지는 타입일 수도 있다("듀얼 스테이지"라고도 불림). 이러한 "다중 스테이지" 머신에서, 기판 지지대(WT)는 병렬적으로 사용될 수 있고, 및/또는 기판(W)의 후속 노광을 준비하는 단계들이 기판 지지대(WT) 중 하나 상에 위치될 수 있는 반면에, 다른 기판 지지대(WT) 상의 다른 기판(W)은 다른 기판(W) 상에 패턴을 노광시키기 위해서 사용되고 있다.

기판 지지대(WT)에 추가하여, 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 및/또는 세정 디바이스를 홀딩하도록 구성된다. 센서는 투영 시스템(PS)의 속성 또는 방사선 빔(B)의 속성을 측정하도록 구성될 수 있다. 측정 스테이지는 다수의 센서를 홀딩할 수 있다. 세정 디바이스는 리소그래피 장치의 부분, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 부분 또는 침지액을 제공하는 시스템의 부분을 세정하도록 구성될 수 있다. 측정 스테이지는, 기판 지지대(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 멀어질 때 투영 시스템(PS) 아래에서 이동할 수 있다.

동작 시에, 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스, 예를 들어 지지 구조체(MT) 상에 홀딩되는 마스크(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스(MA) 상에 있는 패턴(디자인 레이아웃)에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 측정 시스템(IF)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 있는 상이한 타겟부들(C)을 포커싱되고 정렬된 위치에 위치설정하기 위하여, 기판 지지대(WT)가 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 가능하게는 다른 위치 센서(도 1에는 명확하게 묘사되지 않음)가, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(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 마크들(P1, P2)이 전용 타겟부들 점유하지만, 이들은 타겟부들 사이의 공간에 위치될 수도 있다. 기판 정렬 마크(P1, P2)는 타겟부들(C) 사이에 위치되면 스크라이브 레인 정렬 마크라고 알려져 있다.

본 발명을 명확하게 하기 위하여, 직교 좌표계가 사용된다. 직교 좌표계는 세 축, 즉, x-축, y-축 및 z-축을 가진다. 세 축 각각은 다른 두 개의 축들에 직교한다. x-축 중심의 회전은 Rx-회전이라고 불린다. y-축 중심의 회전은 Ry-회전이라고 불린다. z-축 중심의 회전은 Rz-회전이라고 불린다. x-축 및 y-축은 수평면을 규정하는 반면에 z-축은 수직 방향이다. 직교 좌표계는 본 발명을 한정하는 것이 아니고 오직 명확화를 위해서만 사용된다. 그 대신에, 다른 좌표계, 예컨대 원통형 좌표계가 본 발명을 명확하게 하기 위해서 사용될 수도 있다. 직교 좌표계의 배향은 상이할 수 있고, 예를 들어 z-축이 수평면과 나란한 성분을 가질 수 있다.

도 2는 도 1의 리소그래피 장치(LA)의 일부의 상세도를 도시한다. 리소그래피 장치(LA)에는 베이스 프레임(BF), 평형 질체(balance mass; BM), 계측 프레임(MF) 및 진동 격리 시스템(IS)이 제공될 수 있다. 계측 프레임(MF)은 투영 시스템(PS)을 지지한다. 추가적으로, 계측 프레임(MF)은 위치 측정 시스템(PMS)의 일부를 지지할 수 있다. 계측 프레임(MF)은진동 격리 시스템(IS)을 통하여 베이스 프레임(BF)에 의해 지지된다. 진동 격리 시스템(IS)은 베이스 프레임(BF)으로부터 계측 프레임(MF)으로 전파하는 진동을 방지하거나 감소시키도록 배치된다.

제 2 위치설정기(PW)는 기판 지지체(WT) 및 평형 질체(BM) 사이에 구동력을 제공함으로써 기판 지지체(WT)를 가속하도록 배치된다. 구동력은 기판 지지체(WT)를 소망되는 방향으로 가속한다. 운동량이 보존되기 때문에, 구동력은 동등한 크기이지만 소망되는 방향에 반대되는 방향에서 평형 질체(BM)에도 적용된다. 통상적으로, 평형 질체(BM)의 질량은 제 2 위치설정기(PW) 및 기판 지지체(WT)의 이동부의 질량보다 실질적으로 더 크다.

일 실시형태에서, 제 2 위치설정기(PW)는 평형 질체(BM)에 의해 지지된다. 예를 들어, 제 2 위치설정기(PW)는 기판 지지체(WT)를 평형 질체(BM) 위로 부양시키기 위한 평면형 모터를 포함한다. 다른 실시형태에서, 제 2 위치설정기(PW)는 베이스 프레임(BF)에 의하여 지지된다. 예를 들어, 제 2 위치설정기(PW)는 선형 모터를 포함하고, 제 2 위치설정기(PW)는 기판 지지체(WT)를 베이스 프레임(BF) 위로 부양시키기 위한, 가스 베어링과 같은 베어링을 포함한다.

위치 측정 시스템(PMS)은 기판 지지체(WT)의 위치를 결정하기에 적합한 임의의 타입의 센서를 포함할 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 마스크 지지체(MT)의 위치를 결정하기에 적합한 임의의 타입의 센서를 포함할 수 있다. 센서는 간섭측정계 또는 인코더와 같은 광 센서일 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 간섭측정계 및 인코더의 결합형 시스템을 포함할 수 있다. 센서는 다른 타입의 센서, 예컨대 자기 센서, 용량성 센서 또는 유도성 센서일 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 레퍼런스, 예를 들어 계측 프레임(MF) 또는 투영 시스템(PS)에 상대적인 위치를 결정할 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 위치를 측정함으로써 또는 위치의 시간 도함수, 예컨대 속도 또는 가속도를 측정함으로써 기판 테이블(WT) 및/또는 마스크 지지체(MT)의 위치를 결정할 수 있다.

위치 측정 시스템(PMS)은 인코더 시스템을 포함할 수 있다. 인코더 시스템은 예를 들어, 2006 년 9 월 7 일에 출원되고 본 명세서에서 원용에 의해 통합되는 미국 특허 출원 US 2007/0058173A1로부터 공지되어 있다. 인코더 시스템은 인코더 헤드, 격자 및 센서를 포함한다. 인코더 시스템은 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔을 수광할 수 있다. 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔 양자 모두는 동일한 방사선 빔, 즉, 원본 방사선 빔으로부터 유래된다. 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔 중 적어도 하나는 원본 방사선 빔을 격자로 회절시킴으로써 생성된다. 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔 양자 모두가 원본 방사선 빔을 격자로 회절시킴으로써 생성되면, 일차 방사선 빔은 이차 방사선 빔과 다른 회절 차수를 가질 필요가 있다. 상이한 회절 차수는, 예를 들어 +1차, -1차, +2차 및 -2차이다. 인코더 시스템은 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔을 광학적으로 결합하여 결합된 방사선 빔을 만든다. 인코더 헤드 내의 센서는 결합된 방사선 빔의 위상 또는 위상차를 결정한다. 센서는 위상 또는 위상차에 기반하여 신호를 생성한다. 이러한 신호는 격자에 상대적인 인코더 헤드의 위치를 나타낸다. 인코더 헤드 및 격자 중 하나는 기판 구조체(WT) 상에 배치될 수 있다. 인코더 헤드 및 격자 중 나머지 하나는 계측 프레임(MF) 또는 베이스 프레임(BF) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 인코더 헤드가 계측 프레임(MF) 상에 배치되는 반면에 격자는 기판 지지체(WT)의 상단면에 배치된다. 다른 예에서는, 격자가 기판 지지체(WT)의 하단면에 배치되고, 인코더 헤드는 기판 지지체(WT) 아래에 배치된다.

위치 측정 시스템(PMS)은 간섭측정계 시스템을 포함할 수 있다. 간섭측정계 시스템은, 예를 들어 1998 년 7 월 13 일에 출원되고, 본 명세서에서 원용에 의해 통합되는 미국 특허 US 6,020,964로부터 공지되어 있다. 간섭측정계 시스템은 빔 스플리터, 미러, 레퍼런스 미러 및 센서를 포함할 수 있다. 방사선의 빔이 빔 스플리터에 의하여 레퍼런스 빔 및 측정 빔으로 분할된다. 측정 빔은 미러로 전파되고 미러에 의해서 빔 스플리터로 되반사된다. 레퍼런스 빔은 퍼런스 미러로 전파되고 레퍼런스 미러에 의하여 빔 스플리터로 되반사된다. 빔 스플리터에서, 측정 빔 및 레퍼런스 빔이 결합되어 결합된 방사선 빔이 된다. 결합된 방사선 빔이 센서 상에 입사한다. 센서는 결합된 방사선 빔의 위상 또는 주파수를 결정한다. 센서는 위상 또는 주파수에 기반하여 신호를 생성한다. 신호는 미러의 변위를 나타낸다. 일 실시형태에서, 미러는 기판 지지체(WT)에 연결된다. 레퍼런스 미러는 계측 프레임(MF)에 연결될 수 있다. 일 실시형태에서, 측정 빔 및 레퍼런스 빔은 빔 스플리터 대신에 추가적 광학 컴포넌트에 의해서 결합된 방사선 빔으로 결합된다.

제 1 위치설정기(PM)는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 포함할 수 있다. 숏-스트로크 모듈은 높은 정확도로 작은 이동 범위에 걸쳐서 롱-스트로크 모듈에 상대적으로 마스크 지지체(MT)를 이동시키도록 배치된다. 롱-스트로크 모듈은 낮은 정확도로 큰 이동 범위에 걸쳐서 투영 시스템(PS)에 상대적으로 숏-스트로크 모듈을 이동시키도록 배치된다. 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 조합하면, 제 1 위치설정기(PM)는 높은 정확도로 큰 이동 범위에 걸쳐서 마스크 지지체(MT)를 투영 시스템(PS)에 상대적으로 이동시킬 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 위치설정기(PW)는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 포함할 수 있다. 숏-스트로크 모듈은 높은 정확도로 작은 이동 범위에 걸쳐서 롱-스트로크 모듈에 상대적으로 마스크 지지체(WT)를 이동시키도록 배치된다. 롱-스트로크 모듈은 낮은 정확도로 큰 이동 범위에 걸쳐서 투영 시스템(PS)에 상대적으로 숏-스트로크 모듈을 이동시키도록 배치된다. 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 조합하면, 제 2 위치설정기(PW)는 높은 정확도로 큰 이동 범위에 걸쳐서 기판 지지체(WT)를 투영 시스템(PS)에 상대적으로 이동시킬 수 있다.

제 1 위치설정기(PM) 및 제 2 위치설정기(PW) 각각에는 마스크 지지체(MT) 및 기판 지지체(WT)를 개별적으로 이동시키기 위한 액츄에이터가 제공된다. 액츄에이터는 단일 축, 예를 들어 y-축을 따라서 구동력을 제공하기 위한 선형 액츄에이터일 수 있다. 다수의 축들에 따라서 구동력을 제공하기 위해서 다수의 선형 액츄에이터가 적용될 수 있다. 액츄에이터는 다수의 축을 따라서 구동력을 제공하기 위한 평면형 액츄에이터일 수 있다. 예를 들어, 평면형 액츄에이터는 기판 지지체(WT)를 6 자유도에서 이동시키도록 배치될 수 있다. 액츄에이터는 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자석을 포함하는 전자기 액츄에이터일 수 있다. 액츄에이터는 적어도 하나의 코일에 전류를 인가함으로써 적어도 하나의 코일을 적어도 하나의 자석에 상대적으로 이동시키도록 배치된다. 액츄에이터는 이동-자석 타입 액츄에이터일 수 있는데, 이것은 기판 지지체(WT) 및 마스크 지지체(MT)에 각각 커플링된 적어도 하나의 자석을 가진다. 액츄에이터는 이동-코일 타입 액츄에이터일 수 있는데 이것은 기판 지지체(WT) 및 마스크 지지체(MT)에 각각 커플링된 적어도 하나의 코일을 가진다. 액츄에이터는 보이스-코일 액츄에이터, 릴럭턴스 액츄에이터, 로렌츠-액츄에이터 또는 피에조-액츄에이터, 또는 임의의 다른 적절한 액츄에이터일 수 있다.

리소그래피 장치(LA)는 도 3에 개략적으로 도시되는 위치 제어 시스템(PCS)을 포함한다. 위치 제어 시스템(PCS)은 세트포인트 생성기(SP), 피드포워드 제어기(FF) 및 피드백 제어기(FB)를 포함한다. 위치 제어 시스템(PCS)은 구동 신호를 액츄에이터(ACT)로 제공한다. 액츄에이터(ACT)는 제 1 위치설정기(PM) 또는 제 2 위치설정기(PW)의 액츄에이터일 수 있다. 액츄에이터(ACT)는 기판 지지체(WT) 또는 마스크 지지체(MT)를 포함할 수 있는 플랜트(P)를 구동한다. 플랜트(P)의 출력은 위치 또는 속도 또는 가속도와 같은 위치량이다. 위치량은 위치 측정 시스템(PMS)으로 측정된다. 위치 측정 시스템(PMS)은 플랜트(P)의 위치량을 나타내는 위치 신호인 신호를 생성한다. 세트포인트 생성기(SP)는 플랜트(P)의 소망되는 위치량을 나타내는 레퍼런스 신호인 신호를 생성한다. 예를 들어, 레퍼런스 신호는 기판 지지체(WT)의 소망되는 궤적을 나타낸다. 레퍼런스 신호 및 위치 신호 사이의 차이가 피드백 제어기(FB)에 대한 입력을 형성한다. 이러한 입력에 기반하여, 피드백 제어기(FB)는 액츄에이터(ACT)를 위한 구동 신호의 적어도 일부를 제공한다. 레퍼런스 신호는 피드포워드 제어기(FF)를 위한 입력을 형성할 수 있다. 이러한 입력에 기반하여, 피드포워드 제어기(FF)는 액츄에이터(ACT)를 위한 구동 신호의 적어도 일부를 제공한다. 피드포워드(FF)는 플랜트(P)의 동적 특성, 예컨대 질량, 스티프니스, 공진 모드 및 고유주파수에 대한 정보를 이용할 수 있다.

토포그래피 측정 시스템, 레벨 센서 또는 높이 센서, 및 리소그래피 장치 내에 통합될 수 있는 부품이 기판(또는 웨이퍼)의 상단면의 토포그래피를 측정하도록 배치된다. 높이 맵이라고도 불리는 기판의 토포그래피의 맵이 기판의 높이를 기판 상의 위치의 함수로서 표시하는 이러한 측정치들로부터 생성될 수 있다. 후속하여, 이러한 높이 맵은 패터닝 디바이스의 공간상을 기판 상의 적합하게 포커싱된 위치에 제공하기 위해서, 기판 상에 패턴을 전사하는 동안에 기판의 위치를 정정하기 위해서 사용될 수 있다. 이러한 콘텍스트에서 "높이(height)"가 광범위하게는 기판까지의 평면으로부터 나오는 차원(Z-축이라고도 불림)을 가리킨다는 것이 이해될 것이다. 통상적으로 레벨 또는 높이 센서는 고정된 위치(예를 들어, 자기 자신의 광학 시스템에 상대적임)에서 측정을 수행하고, 기판 및 레벨 또는 높이 센서의 광학 시스템 사이의 상대 이동은 기판에 걸친 위치에서의 높이 측정치를 초래한다.

전술된 바와 같이, 기판 테이블(WT)의 위치를 결정하기 위한 위치 측정 시스템(PMS)은 간섭측정계 시스템을 포함할 수 있고, 이것은 예를 들어 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 따른 것일 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 타겟 표면(171)의 위치를 결정하기 위한 간섭측정계 시스템(100)에 관련된, 본 발명의 제 1 실시형태를 개략적으로 예시한다. 간섭측정계 시스템(100)은 레퍼런스 빔 경로(120)를 포함하는 제 1 레퍼런스 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 1 레퍼런스 빔(124)을 수광하도록 구성된 제 1 검출기(163)를 포함한다. 제 1 검출기(163)는 측정 빔 경로(130) 및 레퍼런스 표면(161)에 의해 결정된 레퍼런스 축 경로(135, 136)를 포함하는 제 1 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 1 측정 빔(134)을 수광하도록 더 구성된다. 레퍼런스 빔 경로(120) 및 측정 빔 경로(130)는 빔 스플리터(141) 및 광 결합기(144) 사이에서 연장된다. 간섭측정계 시스템(100)은 레퍼런스 빔 경로(120)를 포함하는 제 2 레퍼런스 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 2 레퍼런스 빔(127)을 수광하도록 구성된 제 2 검출기(173)를 더 포함한다. 제 2 검출기(173)는 측정 빔 경로(130)및 타겟 표면(171)에 의해 결정된 측정 축 경로(138, 139)를 포함하는 제 2 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 2 측정 빔(137)을 수광하도록 더 구성된다. 간섭측정계 시스템(100)은 레퍼런스 빔 경로(120)의 일부인 레퍼런스 가변 지연 경로(190) 및/또는 측정 빔 경로(130)의 일부인 측정 가변 지연 경로(142)를 더 포함한다. 레퍼런스 빔 경로(120) 및 측정 빔 경로(130)는 광 결합기(144)를 향한 빔 전달을 나타낸다. 간섭측정계 시스템(100)은 레퍼런스 가변 지연 경로(190) 및/또는 측정 가변 지연 경로(142)의 지연 길이를 맞추도록 구성된 지연 경로 제어기(195)를 더 포함한다. 작동 사용 중에, 지연 길이가 레퍼런스 코히어런스 배열(192)에 대응하면 제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 1 측정 빔(134)의 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(181)는 제 1 검출기(163)에서 발생한다. 지연 길이가 측정 코히어런스 배열(193)에 대응하면, 제 2 레퍼런스 빔(127) 및 제 2 측정 빔(137)의 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(182)는 제 2 검출기(173)에서 발생한다. 간섭측정계 시스템(100)은 제어 유닛(201)을 더 포함하는데, 이것은 명확화를 위하여 도 4b에만 도시된다. 제어 유닛(201)은 레퍼런스 코히어런스 신호(163a)를 제 1 검출기(163)로부터, 그리고 측정 코히어런스 신호(173a)를 제 2 검출기(173)로부터 수신하도록 구성된다. 제어 유닛(201)은, 타겟 표면(171)의 영점-위치(zero-position)를, 레퍼런스 코히어런스 신호(163a) 및 측정 코히어런스 신호(173a)에 기반하여, 그리고 레퍼런스 코히어런스 배열(192) 및 측정 코히어런스 배열(193) 및/또는 레퍼런스 코히어런스 배열(192)과 측정 코히어런스 배열(193) 사이의 지연 경로차(123)에 기반하여 결정하도록 더 구성된다.

따라서, 본 발명은 적어도 제 1 검출기(163) 및 제 2 검출기(173)를 포함하는 간섭측정계 시스템(100)을 제공하는데, 이들은 작동 사용 중에 측정 빔(134, 137) 및 레퍼런스 빔(124, 127)을 각각 수광한다. 제 1 측정 빔(134) 및 제 2 측정 빔(137) 양자 모두는, 선택적으로는 단일 측정 빔으로서 측정 빔 경로(130)를 통해 이동한다. 도시된 예에서, 간섭측정계 시스템(100)은 상기 단일 측정 빔을 제 1 측정 빔(134) 및 제 2 측정 빔(137)으로 분할하기 위한 빔 스플리터(145)를 포함한다. 선택적으로, 제 2 측정 빔(137)은 미러(146)에 의하여 지향된다.

제 1 측정 빔(134)은, 예를 들어 제 1 빔 유도 모듈(165)에 의해서 유도되어 레퍼런스 축(160)을 따라 이동한다. 제 1 측정 빔(134)은 레퍼런스 축 경로(135, 136)의 제 1 레퍼런스 축 경로 부분(135)을 따라서 레퍼런스 표면(161)을 향해서 이동한다. 레퍼런스 표면(161)은, 예를 들어 반사면을 포함할 수 있다. 그러면, 제 1 측정 빔(134)은 레퍼런스 축 경로(135, 136)의 제 2 레퍼런스 축 경로 부분(136)을 따라서 되반사된다. 제 1 측정 빔(134)은 이제 제 1 빔 유도 모듈(165)에 의해서 제 1 검출기(163)를 향해 지향된다.

제 2 측정 빔(137)은, 예를 들어 제 2 빔 유도 모듈(175)에 의해 유도되어 측정 축(170)을 따라 이동한다. 제 2 측정 빔(137)은 측정 축 경로(138, 139)의 제 1 측정 축 경로 부분(138)을 따라서 타겟 표면(171)을 향해서 이동한다. 타겟 표면(171)은, 예를 들어 반사면을 포함할 수 있다. 그러면, 제 2 측정 빔(137)은 측정 축 경로(138, 139)의 제 2 측정 축 경로 부분(139)을 따라서 되반사된다. 제 2 측정 빔(137)은 이제 제 2 빔 유도 모듈(175)에 의해서 제 2 검출기(173)를 향해 지향된다.

제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 2 레퍼런스 빔(127) 양자 모두는, 선택적으로는 단일 레퍼런스 빔으로서 레퍼런스 빔 경로(120)를 통해 이동한다. 도시된 예에서, 간섭측정계 시스템(100)은 상기 단일 레퍼런스 빔을 제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 2 레퍼런스 빔(127)으로 분할하기 위한 빔 스플리터(145)를 포함한다. 예를 들어, 제 1 레퍼런스 빔(124)은 제 1 빔 유도 모듈(165)에 의하여 제 1 레퍼런스 미러(164)를 향해 유도되고, 이것은 제 1 레퍼런스 빔(124)을 제 1 검출기(163)를 향해 반사한다. 예를 들어, 제 2 레퍼런스 빔(127)은 제 2 빔 유도 모듈(175)에 의하여 제 2 레퍼런스 미러(174)를 향해 유도되고, 이것은 제 2 레퍼런스 빔(127)을 제 2 검출기(173)를 향해 반사한다.

레퍼런스 표면(161)은 빔 유도 모듈(165)의 광학적 레퍼런스 평면으로부터 레퍼런스 표면 거리(178)에 배치되는데, 여기에서 광학적 레퍼런스 평면은 측정 빔(134) 및 레퍼런스 빔(124)이 동일한 광학적 경로길이를 가지는 평면이다. 타겟 표면(171)은 제 2 검출기(173)로부터 레퍼런스 표면 거리(178)로부터 타겟 표면차(target surface difference)(179) 만큼 상이한 타겟 표면 거리(178, 179)에 배치된다.

제 1 검출기(163)에서의 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(181)는, 예를 들어 제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 1 측정 빔(134)이 제 1 검출기(163)에 도달할 때 동일한 거리를 이동했을 경우에 발생할 수 있다. 즉, 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(181)가 발생할 경우, 제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 1 측정 빔(134)이 이동한 광로의 길이는 동일할 수 있다. 이와 유사하게, 제 2 검출기(173)에서의 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(182)는, 예를 들어 제 2 레퍼런스 빔(127) 및 제 2 측정 빔(137)이 제 2 검출기(173)에 도달할 때 동일한 거리를 이동했을 경우에 발생할 수 있다. 제 1 측정 빔 경로가 레퍼런스 축 경로(135, 136)를 포함하고 제 2 측정 빔 경로가 측정 축 경로(138, 139)를 포함하기 때문에, 레퍼런스 빔 경로(120)는 예를 들어 측정 빔 경로(130)보다 긴 길이를 가지도록 적응될 수 있다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(100)은 레퍼런스 빔 경로(120)의 일부인 레퍼런스 가변 지연 경로(190)를 포함한다. 제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 2 레퍼런스 빔(127)은 레퍼런스 가변 지연 경로(190)를 통해서 이동하지만, 제 1 측정 빔(134) 및 제 2 측정 빔(137)은 그렇지 않다. 레퍼런스 가변 지연 경로(190)의 지연 길이는 지연 경로 제어기(195)에 의해서 제어될 수 있는데, 이것은 예를 들어 가동 반사 요소(191)의 위치를 제어할 수 있다. 레퍼런스 가변 지연 경로(190)는, 예를 들어 적절한 광학 지연 라인(optical delay lline)일 수 있다. 또한, 레퍼런스 가변 지연 경로가 지연 길이를 변경하도록 신장될 수 있는 신장성 섬유를 포함하는 것도 가능하다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(100)은 측정 빔 경로(142)의 일부인 측정 가변 지연 경로(142)를 포함한다. 측정 가변 지연 경로(142)는 레퍼런스 가변 지연 경로(190)와 유사한 방식으로 구현될 수 있다. 도시된 실시형태에서는 지연 경로 제어기(195)가 레퍼런스 가변 지연 경로(190) 및 측정 가변 지연 경로(142) 양자 모두를 제어하지만, 별개의 지연 경로 제어기를 제공하는 것도 가능하다. 실시형태들에서, 측정 가변 지연 경로(142) 및 레퍼런스 가변 지연 경로(190) 양자 모두는 서로 반대 방향으로 신장되도록 맞춰진 신장성 섬유로서 구현될 수 있다.

측정 가변 지연 경로(142) 및 레퍼런스 가변 지연 경로(190)는 측정 빔 경로(130) 및 레퍼런스 빔 경로(120)의 길이를 각각 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 이와 같이, 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(181)는 레퍼런스 가변 지연 경로(190)의 지연 길이 및 측정 가변 지연 경로(142)의 지연 길이가 레퍼런스 코히어런스 배열과 대응할 경우에 생성될 수 있다. 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(182)는 레퍼런스 가변 지연 경로(190)의 지연 길이 및 측정 가변 지연 경로(142)의 지연 길이가 측정 코히어런스 배열과 대응할 경우에 생성될 수 있다. 실무에서는, 측정 가변 지연 경로(142) 및 레퍼런스 가변 지연 경로(190) 중 오직 하나만을 제공하는 것이 가능하다는 것이 이해될 것이다.

도 4a는 레퍼런스 가변 지연 경로(190)의 가동 반사 요소(191)를 두 가지 구성에서 개략적으로 예시하는데, 제 1 구성은 지연 길이가 레퍼런스 코히어런스 배열(192)에 대응하는 경우이고, 제 2 구성은 지연 길이가 측정 코히어런스 배열(193)에 대응하는 경우이다. 이러한 예에서, 측정 가변 지연 경로(143)의 가동 반사 요소(143)는 동일한 위치에 유지된다. 이와 같이, 레퍼런스 코히어런스 배열(192) 및 측정 코히어런스 배열(193) 사이의 지연 경로차(123)가 타겟 표면차(179)에 대응한다.

도 4c는 무엇보다도 레퍼런스 코히어런스 신호(163a) 및 측정 코히어런스 신호(173a)가 예를 들어 제어 유닛(201)에 의해 수신될 수 있을 때를 예시한다. 레퍼런스 코히어런스 신호(163a) 내에서는 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(181)를 볼 수 있고, 측정 코히어런스 신호(173a) 내에서는 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(182)를 볼 수 있다. 제어 유닛(201)은, 레퍼런스 코히어런스 신호(163a)로부터 레퍼런스 가변 지연 경로(190) 및 측정 가변 지연 경로(142)의 지연 길이가 언제 레퍼런스 코히어런스 배열(192)에 대응하는지, 그리고 측정 코히어런스 신호(173a)로부터 지연 길이가 언제 측정 코히어런스 배열(193)에 대응하는지를 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 내용에 기반하여, 타겟 표면(171)의 영점-위치가, 예를 들어 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(182)가 발생된 타겟 표면(171)의 위치로서 결정될 수 있다. 영점-위치를 결정한 이후에, 간섭측정계 시스템(100)은 더 나아가, 상기 영점-위치에 상대적인 타겟 표면(171)의 위치를 결정하기 위해서 사용될 수 있다.

예를 들어, 도시된 실시형태에서는 타겟 표면차(179)가 지연 경로차(123)에 대응한다. 따라서, 제로-위치가 레퍼런스 표면(161)에 상대적으로 결정될 수 있다. 타겟 표면(161)이 고정되고 알려진 절대 위치에 있을 수 있어서, 이를 통하여 타겟 표면(171)의 영점-위치를 절대 위치로서 결정하게 하는 것이 가능하다. 또한, 레퍼런스 표면(161)이 고정된 위치에 있지는 않지만, 레퍼런스 표면(161)에 상대적인 타겟 표면(171)의 영점-위치를 결정하기에는 충분한 것도 가능하다.

당업자는 일부 실시형태들에서 레퍼런스 가변 지연 경로(190) 및/또는 측정 가변 지연 경로(142)가 있는 적용된 기법이 시간 도메인 광학적 가간섭성 단층촬영(time domain Optical Coherent Tomography; OCT) 기법과 닮아 있다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 공지된 시간 도메인 OCT 기법은 근거리 측정을 위해서만 적합한데, 그 이유는 가변 지연 경로의 거리가 측정 축 경로의 길이에 대응해야 하기 때문이다. 레퍼런스 축 경로(160)를 제공하고 레퍼런스 표면(161)에 상대적인 영점-위치를 결정함으로써, 발명자들은 간섭측정계 시스템(100)을 장거리 측정을 위해서 사용할 수 있었다. 예를 들어, 실무에서는 레퍼런스 축 경로(135, 136) 및/또는 측정 축 경로(138, 139)가 약 일 미터의 크기, 예를 들어 0.5-1.5m의 길이를 가질 수 있다. 종래의 OCT 기법은 최대 수 백 mm의 측정을 위해서만 사용된다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(100)은 측정 빔 경로(130)의 길이에 상대적인 상기 레퍼런스 빔 경로(120)의 길이를 증가시키기 위한 레퍼런스 빔 경로 지연(121)을 포함한다. 대안적으로, 레퍼런스 빔 경로 지연(121)은 측정 빔 경로(130)의 길이에 상대적인 레퍼런스 빔 경로(120)의 길이를 감소시키기 위해서 사용될 수 있다. 레퍼런스 빔 경로 지연(121)은, 예를 들어 제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 2 레퍼런스 빔(127)이 통과해서 이동하는 섬유의 고정된 길이일 수 있다. 레퍼런스 빔 경로 지연(121)의 길이는, 예를 들어 레퍼런스 표면 거리(178)의 두 배와 같은 자릿수이거나 이것에 대략적으로 대응할 수 있다. 레퍼런스 빔 경로 지연(121)은, 레퍼런스 축 경로(135, 136) 및 측정 축 경로(138, 139)가 상대적으로 긴 경우에도 상대적으로 짧은 거리를 가지는 레퍼런스 가변 지연 경로(190) 및/또는 측정 가변 지연 경로(142)가 제공될 수 있게 함으로써, 이를 통하여 간섭측정계 시스템(100)을 장거리 측정을 위해서 사용할 수 있게 한다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(100)은 제 1 측정 빔(134) 및 제 2 측정 빔(137) 및 제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 2 레퍼런스 빔(127) 중 적어도 일부를 형성하는 광대역 방사선(112)을 방출하도록 구성된 광대역 광원(102)을 포함한다. 예를 들어, 작동 사용 중에, 광대역 방사선 광원(102)에 의해 방출된 광대역 방사선(112)은 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(181) 및 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(182)를 유발하도록 맞춰진다. 제어 유닛(201)은, 코히어런스 펄스를 검출하기 위하여 제 1 검출기(163) 및 제 2 검출기(173)로부터의 원시 간섭 데이터를 변위 신호로 변환하기 위한 신호 처리 유닛일 수 있다. 선택적으로, 제어 유닛(201)은 타겟 표면(171)이 영점-위치에 있게 되는 측정 코히어런스 시간(213)을 광대역 방사선(112)에 기반하여, 예를 들어 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(182)의 발생에 기반하여 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 광대역 광원(102)은 하나 이상의 발광 다이오드(LED), 예를 들어 고휘도 발광 다이오드(Superluminescent Light Emitting Diode; sLED), 예를 들어 20-50 nm의 대역폭을 가지는 파장 범위 내에서 방사선을 방출하는 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방사선을 서로 다른 파장에서 방출하는 두 개의 sLED가 결합될 수 있다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(100)은 제 1 측정 빔(134) 및 제 2 측정 빔(137) 및 제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 2 레퍼런스 빔(127) 중 적어도 일부를 형성하는 협대역 방사선(111)을 방출하도록 구성된 협대역 광원(102)을 포함한다. 협대역 광원(102)은, 예를 들어 633 nm 또는 1550 nm에서 방사선을 방출하도록 구성된, 예를 들어 레이저 소스를 포함할 수 있다.

실시형태들에서, 지연 경로 제어기(195)는 작동 사용 중에, 적어도 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(192) 및 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(193)가 발생될 때까지 지연 길이를 맞추도록 구성된다. 제어 유닛(201)은 타겟 표면(171)의 영점-위치를, 레퍼런스 코히어런스 시간(212) 및 측정 코히어런스 시간(213) 사이에 제 1 검출기(163) 및/또는 제 2 검출기(173) 및/또는 제 1 레퍼런스 검출기(151)에 의하여 수신된 협대역 방사선에 기반하여 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 도 4a에서 알 수 있는 바와 같이, 도시된 실시형태에서 간섭측정계 시스템(100)은 빔 스플리터(145)의 상류에 있고 제 1 측정 빔(134) 및 제 2 측정 빔(137) 및 제 1 레퍼런스 빔(124) 및 제 2 레퍼런스 빔(127)을 수광하도록 구성된 제 1 레퍼런스 검출기(151)를 포함한다. 도 4b는 제어 유닛(201)이 제 1 레퍼런스 검출기 신호(151a)를 제 1 레퍼런스 검출기(151)로부터 수신하도록 구성된다는 것을 보여주고, 제 1 레퍼런스 검출기 신호(151a)는 도 4c에 도시된다. 제어 유닛(201)은, 예를 들어 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(181)를 레퍼런스 코히어런스 시간(212)에, 그리고 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(182)를 차분 기간(211)만큼 늦는 측정 코히어런스 시간(213)에 검출할 수 있다. 제 1 레퍼런스 검출기(151)의 위치에서는, 광대역 방사선의 코히어런스가 존재하지 않는다. 그러므로, 제 1 레퍼런스 검출기 신호(151a)는 협대역 방사선의 펄스를 보여주는데, 이것은 공지된 파장에서 안정하다. 레퍼런스 코히어런스 시간(212) 및 측정 코히어런스 시간(213) 사이에 검출된 펄스들의 개수에 기반하여, 차분 기간(211), 및 따라서 타겟 표면(171)의 영점-위치가 정확하게 결정될 수 있다.

예를 들어, 레퍼런스 표면(161) 및 타겟 표면(171)이, 예를 들어 서로에 대해서 절대적이거나 상대적으로 정지되어 있으면, 상기 펄스들의 개수는 레퍼런스 표면(161)에 상대적인 영점-위치의 거리에 비례한다. 그러나, 레퍼런스 표면(161) 및/또는 타겟 표면(171)이 움직이고 있으면, 레퍼런스 코히어런스 시간(212) 및 측정 코히어런스 시간(213) 사이에서의 그들의 각각의 이동이 고려되어야 한다는 것이 이해될 것이다.

더 나아가, 본 발명은 바람직하게도 영점-위치를 소망되는 바에 따라서 설정하도록 허용한다. 예를 들어, 지연 경로 제어기(195)는 측정 코히어런스 배열(193)을 소망되는 영점-위치에 기반하여 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 지연 경로 제어기(195)는 소망되는 영점-위치를 수신하기 위한 입력 단자를 포함할 수 있다. 타겟 표면(171)의 영점-위치를 소망되는 바에 따라서 설정함으로써, 영점-위치는 타겟 표면(171)이 이미 위치하거나 다른 이유 때문에 장래에 위치할 위치에 대응하도록 선택될 수 있다. 따라서, 오직 영점-위치를 설정하기 위해서 타겟 표면(171)을 특정 위치로 이동시킬 필요가 없다. 그러면 요구된 시간이 절감될 수 있고, 따라서, 예를 들어 리소그래피 프로세스에서의 쓰루풋이 개선될 수 있다.

도 4b는 제어 유닛(201)이 지연 경로 신호(195a)를 수신 및/또는 전송하기 위하여 지연 경로 제어기(195)에 연결되도록 선택적으로 구성된다는 것을 더 보여준다. 예를 들어, 지연 경로 신호(105a)는 레퍼런스 가변 지연 경로(190) 및/또는 측정 가변 지연 경로(142)의 지연 길이에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛(201)이, 예를 들어 소망되는 영점-위치를 포함하면서 지연 길이를 제어하기 위한 명령을 지연 경로 제어기(195)오 전송하도록 구성되는 것도 가능하다. 실시형태들에서, 지연 경로 제어기(195)는 제어 유닛(201) 내에 통합될 수 있다.

또한, 도 4b는 제어 유닛(201)이 지연 경로 신호(195a)를 통신 단자(195.1)와 수신/전송하기 위한 통신 단자(201.1); 제 1 레퍼런스 검출기 신호(151a)를 출력 단자(151.1)로부터 수신하기 위한 입력 단자(201.2); 레퍼런스 코히어런스 신호(163a)를 출력 단자(163.1)로부터 수신하기 위한 입력 단자(201.3); 및 측정 코히어런스 신호(173a)를 출력 단자(173.1)로부터 수신하기 위한 입력 단자(201.4)를 포함한다는 것을 보여준다. 지연 경로 제어기(195)는 제어 신호(195b)를 레퍼런스 가변 지연 경로(190)의 입력 단자(190.1)로 전송하기 위한 출력 단자(195.2), 및/또는 제어 신호(195c)를 측정 가변 지연 경로(142)의 입력 단자(142.1)로 전송하기 위한 출력 단자(195.3)를 포함할 수 있다.

도시된 예에서는, 광대역 방사선 광원(102)에 의해 방출된 광대역 방사선(112) 및 협대역 방사선 광원(101)에 의해 방출된 협대역 방사선(111)이 결합된 방사선(113)으로 결합된다. 간섭측정계 시스템(100)은 결합된 방사선(113)을 제 1 측정 빔(134) 및/또는 제 2 측정 빔(137) 및 제 1 레퍼런스 빔(124) 및/또는 제 2 레퍼런스 빔(127)으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터(141)를 포함한다. 간섭측정계 시스템(100)은 제 1 측정 빔(134) 및 제 1 레퍼런스 빔(124)을 단일 가간섭성 신호로 결합하기 위한, 그리고 제 2 측정 빔(137) 및 제 2 레퍼런스 빔(127)을 결합하기 위한 광 결합기(144)를 더 포함한다.

당업자는 비록 도 4a 내지 도 4c에서 예시된 실시형태에서는 호모다인 검출(homodyne detection)이 적용되지만, 본 발명이 이것으로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따르는 간섭측정계 시스템(300)을 도시한다. 이러한 실시형태에서 간섭측정계 시스템(300)은 제 1 레퍼런스 빔(324) 및 제 1 측정 빔(334)을 수광하도록 구성된 제 1 검출기(363), 및 제 2 레퍼런스 빔(327) 및 제 2 측정 빔(337)을 수광하도록 구성된 제 2 검출기(373)를 더 포함한다. 제 1 측정 빔(334)은, 예를 들어 제 1 빔 유도 모듈에 의해서 유도되어 레퍼런스 축(360)을 따라서 이동한다. 제 2 측정 빔(337)은, 예를 들어 제 2 빔 유도 모듈에 의해 유도되어 측정 축(370)을 따라 이동한다. 간섭측정계 시스템(300)은 레퍼런스 가변 지연 경로(390)를 더 포함하는데, 이것은 레퍼런스 빔 경로(320)의 일부이다. 도 5에는 도시되지 않지만, 간섭측정계 시스템(300)이 지연 경로 제어기 및 타겟 표면(371)의 영점-위치를 결정하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다는 것이 이해될 것이다. 제로-위치는, 레퍼런스 코히어런스 신호 및 측정 코히어런스 신호에 기반하여, 그리고 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(381)를 초래하는 레퍼런스 코히어런스 배열(392) 및 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(382)를 초래하는 측정 코히어런스 배열(393) 및/또는 지연 경로차에 기반하여 결정된다. 도시된 예에서, 간섭측정계 시스템(300)은 선택적인 레퍼런스 빔 경로 지연(321)을 더 포함한다. 간섭측정계 시스템(300)은 이러한 예에서는 측정 가변 지연 경로를 포함하지 않지만, 다른 실시형태들에서는 포함할 수도 있다.

도 5는, 실시형태들에서, 제 1 레퍼런스 빔(324) 및 제 2 레퍼런스 빔(334)의 일부를 형성하는 협대역 방사선(313)에 상대적으로 천이된 주파수 또는 위상에 있게끔 제 1 측정 빔(334) 및 제 2 측정 빔(337)의 일부를 형성하는 협대역 방사선(314)을 변조하도록 구성되는 협대역 변조기(303, 304)를 간섭측정계 시스템(300)이 포함한다는 것을 보여준다. 측정 빔 및 레퍼런스 빔 사이의 주파수 천이 및 레퍼런스 빔이 헤테로다인 위상 검출을 허용한다. 측정 빔 및 레퍼런스 빔 사이의 위상 천이를 특정 변조 주파수로 변조하는 것은 위상 복조도 역시 허용할 것이다. 다수의 소스들이 혼합되는 경우, 각각의 소스는 고유한 변조 주파수를 요구한다. 도시된 예에서, 간섭측정계 시스템(300)은 제 1 레퍼런스 빔(324) 및 제 2 레퍼런스 빔(327)의 일부를 형성하는 협대역 방사선(313)을 변조하기 위한 제 1 협대역 변조기(303), 및 제 1 측정 빔(334) 및 제 2 측정 빔(337)의 일부를 형성하는 협대역 방사선(314)을 변조하기 위한 제 2 협대역 변조기(304)를 포함한다. 협대역 방사선(313, 314)을 변조함으로써, 제어 유닛은 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(381) 및 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(382)를 결정하기 위하여 헤테로다인 검출을 적용할 수 있다. 이것은 여러 장점, 예컨대 코히어런스의 더 견실한 검출 광대역 및 협대역 방사선 사이의 더 양호한 분리를 가질 수 있다. 또한, 이것은 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스 및 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스의 검출 포인트 근처에서의 신호 크로스토크를 감소시킬 수 있다. 더욱이, 헤테로다인 검출을 사용하면 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스 또는 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스의 코히어런스 펄스의 위상 및 진폭이 코히어런스 펄스의 형상을 직접적으로 검출하는 대신에 천이된 주파수 또는 위상의 위상 및 진폭을 분석함으로써 검출될 수 있다. 코히어런스 펄스의 광역 중심을 결정하기 위하여 최대 진폭 검출이 사용될 수 있고, 위상 측정은 중심을 찾는 정확도를 정제하기 위해서 사용될 수 있으며, 일정한 광학적 거리를 유지할 때의 위상 잠금(phase locking)을 위하여 더 단순화된 신호를 형성할 수 있다. 제 1 협대역 변조기(303) 및/또는 제 2 협대역 변조기(304)는, 예를 들어 제만-분할 레이저(Zeeman-split laser) 및/또는 주파수 천이기를 포함할 수 있다.

실시형태들에서, 지연 경로 제어기는 레퍼런스 코히어런스 배열(392)에서의 지연 길이를 유지하도록 구성된다. 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(382)가 검출되면, 제어 유닛은 타겟 표면(371)의 영점-위치를 레퍼런스 축 경로(335, 336)의 길이와 같은 측정 축 경로(338, 339)의 길이에 기반하여 결정하도록 구성된다. 이러한 실시형태에서, 지연 길이는 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(381)가 검출된 이후에 실질적으로 일정하게 유지된다. 예를 들어, 간섭측정계 시스템(300)은 레퍼런스 가변 지연 경로(390)의 가동 반사면(391)을 잠금하기 위한 잠금부(lock)를 포함할 수 있다. 따라서, 위상 및/또는 진폭 잠금이 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(381)에 적용된다. 타겟 표면(371)은 이제 이동될 수 있다. 예를 들어, 도 5는 타겟 표면(371)이, 예를 들어 그 위에 리소그래피 프로세스, 계측 프로세스, 또는 검사 프로세스에 노출되도록 맞춰진 기판이 배치될 수 있는 기판 지지체(377)의 일부일 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 프로세스에서, 기판 지지체(377)는, 예를 들어 기판 지지체(377)를 프로세스의 시작 시에 시작 위치에 배치하기 위해서, 프로세스의 일부로서 이동될 수 있다. 상기 이동 도중에, 타겟 표면(371)은 측정 축 경로(338, 339)의 길이가 레퍼런스 축 경로(335, 336)의 길이와 같아지는 위치를 지나갈 것이다. 해당 시점에, 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(382)가 제 2 검출기(373)에서 발생할 것이다. 따라서, 측정 코히어런스 배열(393)은 레퍼런스 코히어런스 배열(392)과 같아진다. 타겟 표면(371)의 영점-위치는 결정된, 예를 들어 레퍼런스 표면(361)에 상대적으로 결정될 수 있다.

실시형태들에서, 협대역 광원(301)은 협대역 방사선(313, 314)을, 레퍼런스 가변 지연 경로(390)의 하류에 있는 레퍼런스 빔 경로(320)에 및/또는 측정 가변 지연 경로(존재할 경우)의 하류에 있는 측정 빔 경로(330)에 추가하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 협대역 방사선(313, 314)은 레퍼런스 가변 지연 경로(390)를 통해서 이동하지 않는데, 이것은 협대역 방사선(313, 314)의 파워 손실을 줄이기 위해서 유익할 수 있다. 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(381) 및 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(382)는 광대역 방사선에 의하여 결정된다. 제 1 검출기(363) 및 제 2 검출기(373)에 도달할 때에, 제 1 레퍼런스 빔(324) 및 제 2 레퍼런스 빔(327)의 협대역 방사선(313)은 제 1 측정 빔(334) 및 제 2 측정 빔(337) 각각의 협대역 방사선(314)과 동일한 거리를 이동했어야 할 필요가 없다. 이러한 실시형태에서는, 지연 경로(390)의 잠재적인 드리프트가 제 1 레퍼런스 빔(324) 및/또는 제 2 레퍼런스 빔(327)에 의해서 이동된 거리에 영향을 주는 것을 피하기 위해서, 지연 경로(390)가 레퍼런스 코히어런스 배열(392)에 머무르도록 제어하는 것이 특히 유익할 수 있다. 다르게 말하면, 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(381)로의 위상 및/또는 진폭 잠금이 레퍼런스 코히어런스 배열과 측정 코히어런스 배열 사이의 일정한 지연 경로차를 유지하기 위해서 사용된다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(300)은 광대역 방사선 광원(302)으로부터 오고 제 1 측정 빔(334) 및 제 2 측정 빔(337)의 일부를 형성하는 광대역 방사선(316)을 제 1 레퍼런스 빔(324) 및 제 2 레퍼런스 빔(327)의 일부를 형성하는 광대역 방사선(315)에 상대적으로 천이된 주파수 또는 위상에 있도록 변조하게끔 구성된 광대역 변조기(305)를 포함한다. 이러한 실시형태에서는, 광대역 방사선(315, 316)에 대한 헤테로다인 검출이 역시 제공된다. 이것은 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스 및 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스의 검출을 단순화할 수 있다. 광대역 변조기(305) 및 협대역 변조기(303, 304) 양자 모두가 제공되는 실시형태들에서는, 각각의 방사선이 쉽게 검출되게 하기 위하여 주파수 차분이 다른 것이 요구될 수 있다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(300)은 제 1 측정 빔(334) 및/또는 제 2 측정 빔(337)을 수광하도록, 그리고 제 1 레퍼런스 빔(324) 및/또는 제 2 레퍼런스 빔(327)을 수광하도록 구성된 제 1 레퍼런스 검출기(351)를 포함한다. 제 1 레퍼런스 검출기(351)는, 존재할 경우 레퍼런스 가변 지연 경로(390) 및/또는 측정 가변 지연 경로의 하류에 배치된다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 따르는 간섭측정계 시스템(400)을 도시한다. 이러한 실시형태에서 간섭측정계 시스템(400)은, 제 1 레퍼런스 빔(424) 및 제 1 측정 빔(434)을 수광하도록 구성된 제 1 검출기(463), 및 제 2 레퍼런스 빔(427) 및 제 2 측정 빔(437)을 수광하도록 구성된 제 2 검출기(473)를 더 포함한다. 간섭측정계 시스템(400)은 레퍼런스 가변 지연 경로(490)를 더 포함하는데, 이것은 레퍼런스 빔 경로(420)의 일부이다. 제 1 측정 빔(434)은, 예를 들어 제 1 빔 유도 모듈에 의해서 유도되어 레퍼런스 축(460)을 따라서 이동한다. 제 2 측정 빔(437)은, 예를 들어 제 2 빔 유도 모듈에 의해 유도되어 측정 축(470)을 따라 이동한다. 레퍼런스 가변 지연 경로(490)의 지연 길이는 지연 경로 제어기(미도시)에 의해 제어될 수 있는데, 이것은 예를 들어 가동 반사 요소(491)의 위치를 제어할 수 있다. 레퍼런스 빔 경로(420) 및 측정 빔 경로(430)는 광 결합기(443)를 향한 빔 전달을 나타낸다. 도 6에는 도시되지 않지만, 간섭측정계 시스템(400)이 지연 경로 제어기 및 타겟 표면(471)의 영점-위치를 결정하도록 구성된 제어 유닛을 포함한다는 것이 이해될 것이다. 제로-위치는, 레퍼런스 코히어런스 신호 및 측정 코히어런스 신호에 기반하여, 그리고 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(481)를 초래하는 레퍼런스 코히어런스 배열(492) 및 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(482)를 초래하는 측정 코히어런스 배열(493) 및/또는 지연 경로차(423)에 기반하여 결정된다. 도시된 예에서, 간섭측정계 시스템(400)은 선택적인 레퍼런스 빔 경로 지연(421)을 더 포함한다. 간섭측정계 시스템(400)은 이러한 예에서는 측정 가변 지연 경로를 포함하지 않지만, 다른 실시형태들에서는 포함할 수도 있다.

도 6의 간섭측정계 시스템(400)은 광대역 방사선 광원(402)으로부터의 광대역 방사선(416)을 변조하도록 구성된 광대역 변조기(405), 및, 제 1 협대역 변조기(403) 및 제 2 협대역 변조기(404)를 더 포함한다. 도 5에 도시되는 실시형태와 달리, 도 6의 협대역 방사선(413)은, 존재할 경우 레퍼런스 가변 지연 경로(490) 및/또는 측정 가변 지연 경로의 상류에서 제 1 레퍼런스 빔(424) 및 제 2 레퍼런스 빔(427)에 추가된다. 도시된 예에서, 간섭측정계 시스템(400)은 협대역 방사선(413) 및 광대역 방사선(415)을 제 1 레퍼런스 빔(424) 및 제 2 레퍼런스 빔(427)으로 결합하기 위한 제 1 빔 결합기(442)를 포함한다. 간섭측정계 시스템(400)은 협대역 방사선(414) 및 광대역 방사선(414)을 제 1 측정 빔(434) 및 제 2 측정 빔(437)으로 결합하기 위한 제 2 빔 결합기(441)를 더 포함한다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(400)은 제 1 측정 빔(434) 및/또는 제 2 측정 빔(437)을 수광하도록, 그리고 제 1 레퍼런스 빔(424) 및/또는 제 2 레퍼런스 빔(427)을 수광하도록 구성된 제 1 레퍼런스 검출기(451)를 포함한다. 제 1 레퍼런스 검출기(451)는, 존재할 경우 레퍼런스 가변 지연 경로(490) 및/또는 측정 가변 지연 경로의 하류에 배치된다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(400)은 제 1 측정 빔(434) 및/또는 제 2 측정 빔(437)을 수광하도록, 그리고 제 1 레퍼런스 빔(424) 및/또는 제 2 레퍼런스 빔(427)을 수광하도록 구성된 제 2 레퍼런스 검출기(452)를 포함한다. 제 2 레퍼런스 검출기(452)는, 존재할 경우 레퍼런스 가변 지연 경로(490) 및/또는 측정 가변 지연 경로의 상류에 배치된다. 제어 유닛은 제 1 레퍼런스 검출기 신호를 제 1 레퍼런스 검출기(451)로부터 수신하도록, 그리고 제 2 레퍼런스 검출기 신호를 제 2 레퍼런스 검출기(452)로부터 수신하도록 구성된다. 제어 유닛은 지연 길이를 제 1 레퍼런스 검출기 신호 및 제 2 레퍼런스 검출기 신호에 기반하여 결정하도록 더 구성된다. 예를 들어, 제 1 레퍼런스 검출기(451)에서 검출된 협대역 방사선 검출된 및 제 2 레퍼런스 검출기(452)에서 검출된 협대역 방사선 사이의 위상차는 레퍼런스 가변 지연 경로(490)에서의 변화에 대한 척도일 수 있다. 이러한 실시형태는, 예를 들어 타겟 표면(471)의 영점-위치를 변경하기 위하여 사용될 수 있고, 여기에서 제어 유닛은 지연 길이를 새로운 영점-위치에서의 제 1 레퍼런스 검출기 신호 및 제 2 레퍼런스 검출기 신호에 기반하여 결정한다.

도 7은 본 발명의 제 4 실시형태에 따르는 간섭측정계 시스템(500)을 도시한다. 간섭측정계 시스템(500)은 레퍼런스 빔 경로(520)의 일부인 레퍼런스 가변 지연 경로(590)를 포함한다. 간섭측정계 시스템(500)은 이러한 예에서는 측정 가변 지연 경로를 포함하지 않지만, 다른 실시형태들에서는 포함할 수도 있다. 제 1 측정 빔(534)은 측정 빔 경로(530)를 통하여 그리고 레퍼런스 표면(561)으로, 그리고 되돌아오도록 이동한다. 레퍼런스 가변 지연 경로(590)가 레퍼런스 코히어런스 배열인 경우, 제 1 측정 빔(534) 및 제 1 레퍼런스 빔(524)의 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(581)가 제 1 검출기(563)에서 발생한다. 제 2 측정 빔(537)은 측정 빔 경로(530)를 통하여 그리고 스테이지 장치와 같은 가동 대상물(577)의 일부인 타겟 표면(571)으로, 그리고 되돌아오도록 이동한다. 레퍼런스 가변 지연 경로(590)가 측정 코히어런스 배열인 경우, 제 2 측정 빔(537) 및 제 2 레퍼런스 빔(527)의 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(582)가 제 2 검출기(573)에서 발생한다. 이러한 예에서 간섭측정계 시스템(500)은 광대역 방사선 광원(502) 및 협대역 방사선 광원(501), 및 제 1 협대역 변조기(503), 제 2 협대역 변조기(504), 및 광대역 변조기(505)를 포함한다. 광대역 변조기(505)는 제 1 레퍼런스 빔(524) 및 제 2 레퍼런스 빔(527)의 일부를 형성하는 광대역 방사선(515)에 상대적으로 천이된 주파수 또는 위상에 있게끔 제 1 측정 빔(534) 및 제 2 측정 빔(537)의 일부를 형성하는 광대역 방사선(516)을 변조하도록 구성된다. 도 7에는 도시되지 않지만, 간섭측정계 시스템(500)이 지연 경로 제어기를 포함한다는 것이 이해될 것이다. 간섭측정계 시스템(500)은 타겟 표면(571)의 영점-위치를 결정하도록 구성된 제어 유닛(601)을 포함한다. 제로-위치는 레퍼런스 코히어런스 신호 및 측정 코히어런스 신호에 기반하여, 그리고 기반하여 레퍼런스 코히어런스 배열(592) 및 측정 코히어런스 배열(593) 및/또는 지연 경로차(523)에 기반하여 결정된다.

실시형태들에서, 레퍼런스 빔 경로(520)는 더 긴 지연된 빔(520.1)을 유도하도록 구성된 더 긴 지연된 빔 경로(521.1), 및 더 짧은 지연된 빔(520.2)을 유도하도록 구성된 더 짧은 지연된 빔 경로(521.2)를 포함한다. 더 긴 지연된 빔 경로(521.1)는 더 짧은 지연된 빔 경로(521.2)의 길이보다 긴 길이를 가진다. 도시된 예에서, 레퍼런스 빔 경로(520)는 제 1 레퍼런스 빔(524) 및/또는 제 2 레퍼런스 빔(527)을 더 긴 지연된 빔(520.1) 및 더 짧은 지연된 빔(520.2)으로 분할하도록 구성된다. 간섭측정계 시스템(500)은 더 긴 지연된 빔 경로(521.1) 및 더 짧은 지연된 빔 경로(521.2)의 하류에 배치된 레퍼런스 빔 결합기(545)를 더 포함한다. 레퍼런스 빔 결합기(545)는 더 긴 지연된 빔(520.1) 및 더 짧은 지연된 빔(520.2)을 결합하도록 구성된다. 따라서, 이러한 예에서, 더 긴 지연된 빔(520.1) 및 더 짧은 지연된 빔(520.2)은 결합되어 동시에 이동한다. 다른 예들에서, 간섭측정계 시스템(500)은, 예를 들어 스위치박스를 사용하여 더 긴 지연된 빔(520.1) 및 더 짧은 지연된 빔(520.2) 사이에서 스위칭하도록 구성될 수 있다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(500)은 제 1 레퍼런스 빔(524)에 대한 제 1 레퍼런스 빔 섬유(524.1), 제 1 측정 빔(534)에 대한 제 1 측정 빔 섬유(534.1), 제 2 레퍼런스 빔(527)에 대한 제 2 레퍼런스 빔 섬유(527.1), 및 제 2 측정 빔(537)에 대한 제 2 빔 섬유(537.1)를 포함한다. 따라서, 각각의 빔에 대해 별개의 섬유가 제공된다. 따라서, 레퍼런스 빔 전달 빔 경로 및 측정 빔 전달 빔 경로 사이에 상이한 광학적 경로길이차(pathlength difference)가 존재하는 상황이 존재한다. 레퍼런스 축 레퍼런스 검출기(554) 및 측정 축 레퍼런스 검출기(555)를 사용하면 가변 지연 라인 변화의 측정치가 섬유 길이 불일치 차분을 나타내게 된다.

간섭측정계 시스템(500)은 제 1 측정 빔(534) 및 제 1 레퍼런스 빔(524)을 수광하도록 구성되고, 제 1 측정 빔 섬유(534.1) 및 제 1 레퍼런스 빔 섬유(524.1)의 하류에 있는 레퍼런스 축 레퍼런스 검출기(554)를 더 포함한다. 선택적으로, 간섭측정계 시스템(500)은 제 2 측정 빔(537) 및 제 2 레퍼런스 빔(527)을 수광하도록 구성되고, 제 2 측정 빔 섬유(537.1) 및 제 2 레퍼런스 빔 섬유(527.1)의 하류에 있는 측정 축 레퍼런스 검출기(555)를 더 포함한다. 간섭측정계 시스템(500)은 제 1 측정 빔(527) 및 제 2 측정 빔(537) 및 제 1 레퍼런스 빔(524) 및 제 2 레퍼런스 빔(527)을 수광하도록 구성되고, 제 1 측정 빔 섬유(534.1), 제 1 레퍼런스 빔 섬유(524.1), 제 2 측정 빔 섬유(537.1) 및 제 2 레퍼런스 빔 섬유(527.1)의 상류에 있는 공통 레퍼런스 검출기(552)를 더 포함한다. 이러한 예에서, 공통 레퍼런스 검출기(552)도 레퍼런스 가변 지연 경로(590)의 상류에 배치된다. 헤테로다인 간섭측정계의 경우에, 공통 레퍼런스 검출기(552)는, 소스로부터 검출기까지의 광학적 경로길이가 동일하도록 더 짧은 지연된 빔 경로(521.2)이 광대역 방사선(516)과 정확하게 매칭된다면, 가변 지연 라인의 광학적 경로길이차 변화를 결정하기 위한 레퍼런스 신호로서의 역할을 수행한다. 이것은 달성하기가 어려울 수 있고, 따라서 광대역 소스에 대한 위상을 측정하려고 시도할 때에 레퍼런스 신호로서 광대역의 제어 신호가 대신 사용될 수 있다.

또한 도 7은, 실시형태들에서, 제어 유닛(601)이: 제 1 검출기(563)로부터의 레퍼런스 코히어런스 신호(563a); 제 2 검출기(573)로부터의 측정 코히어런스 신호(573a); 레퍼런스 축 레퍼런스 검출기(554)로부터의 레퍼런스 축 레퍼런스 검출기 신호(554a); 측정 축 레퍼런스 검출기(555)로부터의 측정 축 레퍼런스 검출기 신호(555a); 및 공통 레퍼런스 검출기(552)로부터의 공통 레퍼런스 검출기 신호(552a) 중 하나 이상을 수신하도록 구성된다는 것을 보여준다. 실무에서는 상기 컴포넌트들이 상기 신호를 수신 및 송신하기 위한 입력 단자 및 출력 단자를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

실무에서는, 도 7의 예에 도시된 바와 같이 각각의 빔 섬유(524, 527, 534, 537)에 대하여 별개의 섬유(524.1, 527.1, 534.1, 537.1)가 제공될 경우, 각각의 섬유(524.1, 527.1, 534.1, 537.1)는 드리프트를 초래할 수 있다. 더 짧은 지연된 빔 경로(521.1)를 제공함으로써, 더 짧은 지연된 빔(520.2)는 레퍼런스 축 레퍼런스 검출기(554) 및/또는 측정 축 레퍼런스 검출기(555) 내에 코히어런스를 초래한다. 제어 유닛(601)은, 예를 들어 제 2 레퍼런스 빔 섬유(527.1) 및 제 2 빔 섬유(537.1)에 상대적인 제 1 레퍼런스 빔 섬유(524) 및 제 1 측정 빔 섬유(534.1)의 길이에서의 차분을, 레퍼런스 축 레퍼런스 검출기(554) 및 측정 축 레퍼런스 검출기(555)에서 코히어런스가 발생하는 지연 길이에 기반하여 결정하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(601)은 타겟 표면(571)의 영점-위치를 결정할 때에 상기 길이의 차분을 고려하도록 더 구성될 수 있다.

비록 단일 타겟 표면에 대하여 전술되었지만, 본 발명에 따른 간섭측정계 시스템이 복수 개의 타겟 표면의 위치를 결정하기 위해서 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 8은 이러한 간섭측정계 시스템(800)의 일 예를 도시한다. 간섭측정계 시스템(800)은 레퍼런스 가변 지연 경로(890) 및 선택적인 레퍼런스 경로 지연(821)을 포함하는데, 이들은 레퍼런스 빔 경로(820)의 일부이다. 이러한 예에서는 간섭측정계 시스템(800)이 측정 가변 지연 경로를 포함하지 않지만, 다른 실시형태들에서는 포함할 수도 있다. 제 1 측정 빔(904)은 측정 빔 경로(830)를 통하여 그리고 레퍼런스 표면(861)으로, 그리고 되돌아오도록 이동한다. 레퍼런스 가변 지연 경로(890)가 레퍼런스 코히어런스 배열인 경우, 제 1 측정 빔(904) 및 제 1 레퍼런스 빔(903)의 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스(905)가 제 1 검출기(906)에서 발생한다. 제 2 측정 빔(914)은 측정 빔 경로(830) 및 타겟 표면(911)에 의하여 결정된 측정 축 경로(910)를 포함하는 각각의 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진다. 레퍼런스 가변 지연 경로(890)가 측정 코히어런스 배열인 경우, 제 2 측정 빔(914) 및 제 2 레퍼런스 빔(913)의 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스(915)가 제 2 검출기(916)에서 발생한다. 이러한 예에서 간섭측정계 시스템(800)은 광대역 방사선 광원(802) 및 협대역 방사선 광원(801)을 포함하고, 다른 실시형태들에서는 하나 이상의 협대역 변조기 또는 광대역 변조기가 제공될 수 있다. 이러한 예에서는 절대적 거리 측정이 간섭측정계의 광학적 레퍼런스 평면에 대한 것이 아니라, 레퍼런스 표면(861)까지의 레퍼런스 간섭측정계의 광학적 경로길이 차분에 대한 것이다. 비록 이러한 예에서는 사용되지 않지만, 적어도 협대역 소스가 헤테로다인 간섭측정계 시스템으로서 사용되는 경우는 간섭측정계 시스템(800)이 선택적인 제 1 레퍼런스 검출기(851)를 더 포함할 수 있다. 비록 도시되지 않지만, 간섭측정계 시스템(800)은 제어 유닛 및 지연 경로 제어기를 더 포함한다.

실시형태들에서, 간섭측정계 시스템(800)은 하나 이상의 추가적인 검출기(926, 936)를 포함하고, 이들 각각은 레퍼런스 빔 경로(820)를 포함하는 개별적인 추가적 레퍼런스 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 개별적인 추가적 레퍼런스 빔(923, 933)을 수광하도록 구성된다. 개별적인 추가적 검출기(926, 936)는 측정 빔 경로(830) 및 개별적인 추가적 타겟 표면(921, 932)에 의해 결정된 개별적인 추가적 측정 축 경로(920, 930)를 포함하는 개별적인 추가적 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 개별적인 추가적 측정 빔(924, 934)을 수광하도록 더 구성된다. 제어 유닛은 개별적인 추가적 검출기(926, 936)로부터 추가적인 측정 코히어런스 신호를 수신하도록 구성된다. 제어 유닛은 각각의 개별적인 추가적 타겟 표면(921, 931)의 영점-위치를, 레퍼런스 코히어런스 신호 및 개별적인 추가적 측정 코히어런스 신호, 및 레퍼런스 코히어런스 배열 및 개별적인 추가적 측정 코히어런스 배열 및/또는 개별적인 추가적 레퍼런스 코히어런스 배열과 상기 개별적인 추가적 측정 코히어런스 배열 사이의 지연 경로차에 기반하여 결정하도록 구성된다.

도시된 예에서, 추가적인 검출기(926, 936)는 제 1 추가적인 검출기(926) 및 제 2 추가적인 검출기(936)를 포함한다. 추가적인 측정 빔(924, 934)은 제 1 추가적인 측정 빔(924) 및 제 2 추가적인 측정 빔(934)을 포함한다. 추가적인 레퍼런스 빔(923, 933)은 제 1 추가적인 레퍼런스 빔(923) 및 제 2 추가적인 레퍼런스 빔(933)을 포함한다. 추가적인 측정 축 경로(920, 930)는 제 1 추가적인 측정 축 경로(920) 및 제 2 추가적인 측정 축 경로(930)를 포함한다. 추가적인 타겟 표면(921, 932)은 제 1 추가적인 타겟 표면(921) 및 제 2 추가적인 타겟 표면(932)을 포함한다. 비록 이러한 예에서는 두 개의 추가적인 검출기(926, 936) 및 대응하는 피쳐들이 도시되지만, 실무에서는 임의의 개수, 예를 들어 한 개, 두 개, 세 개, 네 개, 다섯 개, 열 개, 또는 20 개가 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

이러한 실시형태에서, 간섭측정계 시스템(800)은 여러 타겟 표면(911, 921, 931)의 영점-위치를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 도시된 예에서, 타겟 표면(911)은 가동 대상물(912)의 일부이고, 제 1 추가적인 타겟 표면(921)은 제 1 추가적인 가동 대상물(922)의 일부이며, 제 2 추가적인 타겟 표면(931)은 제 3 가동 대상물(932)의 일부이다. 예를 들어, 가동 대상물(912, 922, 932)은 리소그래피 장치의 상이한 컴포넌트일 수 있다. 또한, 타겟 표면(911, 921, 931)이 단일 가동 대상물, 예를 들어 스테이지 장치의 일부인 것, 그리고 예를 들어 각각의 타겟 표면(911, 921, 931)이 가동 대상물의 위치를 다른 자유도에서, 예를 들어 다른 축을 따라서 결정하기 위하여 사용되는 것도 역시 가능하다.

실시형태들에서, 상기 제어 유닛은 시간 도메인 광학적 코히어런스 단층촬영법을 적용함으로써 상기 타겟 표면의 영점-위치를 결정하도록 구성된다. 본 발명에 따른 간섭측정계 시스템은 시간 도메인 광학적 코히어런스 단층촬영법을 장거리 측정을 위해서 사용할 수 있게 한다.

더 나아가, 본 발명은 스테이지 장치로서, 본 발명에 따라서 타겟 표면의 위치를 결정하기 위한 간섭측정계 시스템, 및 대상물을 홀딩하도록 구성된 대상물 홀더를 포함하고, 상기 대상물 홀더는 타겟 표면을 포함하는, 간섭측정계 시스템에 관한 것이다. 예를 들어, 스테이지 장치는 리소그래피 장치, 예를 들어 도 1 내지 도 2에 도시되는 리소그래피 장치(LA), 계측 장치, 또는 검사 장치의 일부일 수 있다. 대상물 홀더는 예를 들어 기판 지지체(WT)일 수 있다. 대상물은 예를 들어 기판(W)이거나 이를 포함할 수 있고, 예를 들어 리소그래피 프로세스, 계측 프로세스, 또는 검사 프로세스에 노출되도록 적응될 수 있다. 타겟 표면은 예를 들어 대상물 홀더의 측면 표면에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명은 타겟 표면의 위치를 본 발명에 따라서 결정하기 위한 간섭측정계 시스템을 포함하는, 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 리소그래피 장치(LA)에 관한 것이다. 리소그래피 장치(LA)는 패턴을 가지는 패터닝 디바이스(MA)를 홀딩하기 위한 마스크 지지체(MT), 및 패턴을 기판을 포함하는 대상물(W) 상에 투영시키기 위한 투영 시스템(PS)을 더 포함한다. 리소그래피 장치(LA)는 대상물(W)을 홀딩하도록 구성된 대상물 홀더, 예를 들어 기판 지지체(WT)를 더 포함하는데, 대상물 홀더는 타겟 표면을 포함한다.

본 명세서에서 IC를 제조하는 분야에 리소그래피 장치를 이용하는 것에 대해 특히 언급될 수 있지만, 본원에서 기술된 리소그래피 장치는 다른 응용예를 가질 수 있음이 이해돼야 한다. 가능한 다른 적용예는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory) 용 가이드 및 검출 패턴(guidance and detection pattern), 평판 디스플레이, LCD(Liquid Crystal Display), 박막 자기 헤드 등의 제조를 포함한다.

비록 본 명세서에서 리소그래피 장치의 맥락에서 본 발명의 실시형태가 특정하게 참조되었지만, 본 발명의 실시형태는 다른 장치에서도 사용될 수 있다. 본 발명의 실시형태는 마스크 검사 장치, 계측 장치, 또는 웨이퍼(또는 다른 기판) 또는 마스크(또는 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정하거나 처리하는 임의의 장치의 일부가 될 수 있다. 이러한 장치는 일반적으로 리소그래피 툴이라고 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 주변(비-진공) 조건을 사용할 수 있다.

비록 특정한 참조가 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서의 본 발명의 실시형태의 사용에 대하여 이루어졌지만, 콘텍스트가 허용하는 경우 본 발명은 광학 리소그래피로 한정되지 않고, 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있다는 것이 인정될 것이다.

콘텍스트가 허용하는 경우, 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 수도 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 미디어; 광학적 스토리지 미디어; 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, 명령은 본 명세서에서 특정 동작들을 수행하고 있는 것으로 설명될 수도 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 것과, 그 중에서 액츄에이터 또는 다른 디바이스가 물리적 세계와 상호작용하게 될 수 있다는 것이 인정되어야 한다.

비록 본 발명의 특정한 실시형태가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 의도로 제공된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (17)

1. 타겟 표면의 위치를 결정하기 위한 간섭측정계 시스템으로서,
   - 레퍼런스 빔 경로를 포함하는 제 1 레퍼런스 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 1 레퍼런스 빔, 및 측정 빔 경로 및 레퍼런스 표면에 의해 결정된 레퍼런스 축 경로(reference axis path)를 포함하는 제 1 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 1 측정 빔을 수광하도록 구성된 제 1 검출기;
   - 상기 레퍼런스 빔 경로를 포함하는 제 2 레퍼런스 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 2 레퍼런스 빔, 및 상기 측정 빔 경로 및 상기 타겟 표면에 의해 결정된 측정 축 경로(measurement axis path)를 포함하는 제 2 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 제 2 측정 빔을 수광하도록 구성된 제 2 검출기;
   - 상기 레퍼런스 빔 경로의 일부인 레퍼런스 가변 지연 경로(reference variable delay path) 및/또는 상기 측정 빔 경로의 일부인 측정 가변 지연 경로(measurement variable delay path), 및 상기 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 상기 측정 가변 지연 경로의 지연 길이를 맞추도록 구성된 지연 경로 제어기 - 작동 사용 중에:
   - 상기 지연 길이가 레퍼런스 코히어런스 배열(reference coherence arrangement)에 대응하면, 상기 제 1 레퍼런스 빔 및 상기 제 1 측정 빔의 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스가 상기 제 1 검출기에서 발생하고,
   - 상기 지연 길이가 측정 코히어런스 배열(measurement coherence arrangement)에 대응하면, 상기 제 2 레퍼런스 빔 및 상기 제 2 측정 빔의 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스가 상기 제 2 검출기에서 발생함 -; 및
   - 제어 유닛을 포함하되, 상기 제어 유닛은,
   - 상기 제 1 검출기로부터 레퍼런스 코히어런스 신호를, 그리고 상기 제 2 검출기로부터 측정 코히어런스 신호를 수신하고,
   - 상기 타겟 표면의 영점-위치(zero-position)를,
   - 상기 레퍼런스 코히어런스 신호 및 상기 측정 코히어런스 신호, 및
   - 상기 레퍼런스 코히어런스 배열 및 상기 측정 코히어런스 배열 및/또는 상기 레퍼런스 코히어런스 배열과 상기 측정 코히어런스 배열 사이의 지연 경로차
   에 기반하여 결정하도록
   구성된, 간섭측정계 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 간섭측정계 시스템은,
   상기 측정 빔 경로의 길이에 상대적인 상기 레퍼런스 빔 경로의 길이를 증가 또는 감소시키기 위한 레퍼런스 빔 경로 지연을 더 포함하는, 간섭측정계 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 간섭측정계 시스템은,
   상기 제 1 및 제 2 측정 빔 및 상기 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔 중 적어도 일부를 형성하는 광대역 방사선을 방출하도록 구성된 광대역 광원을 포함하고,
   작동 사용 중에, 광대역 방사선 광원에 의해 방출된 광대역 방사선은 상기 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스 및 상기 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스를 유발하도록 맞춰진, 간섭측정계 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 간섭측정계 시스템은,
   상기 제 1 및 제 2 측정 빔 및 상기 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔 중 적어도 일부를 형성하는 협대역 방사선을 방출하도록 구성된 협대역 광원을 더 포함하는, 간섭측정계 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 지연 경로 제어기는, 작동 사용 중에, 적어도 상기 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스 및 상기 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스가 발생되었을 때까지 상기 지연 길이를 맞추도록 구성되고,
   상기 제어 유닛은 상기 타겟 표면의 영점-위치를, 레퍼런스 코히어런스 시간과 측정 코히어런스 시간 사이에 상기 제 1 검출기 및/또는 제 2 검출기 및/또는 제 1 레퍼런스 검출기에 의해 수광된 협대역 방사선에 기반하여 결정하도록 구성된, 간섭측정계 시스템.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 간섭측정계 시스템은,
   상기 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔 중 일부를 형성하는 협대역 방사선에 상대적으로 천이된 주파수 또는 위상에 있게끔 상기 제 1 및 제 2 측정 빔 중 일부를 형성하는 협대역 방사선을 변조하도록 구성된 협대역 변조기를 더 포함하는, 간섭측정계 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 지연 경로 제어기는 상기 레퍼런스 코히어런스 배열에서 지연 길이를 유지하도록 구성되고,
   상기 제어 유닛은 상기 타겟 표면의 영점-위치를, 상기 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스가 검출될 때에 상기 측정 축 경로의 길이가 상기 레퍼런스 축 경로의 길이와 같은 것에 기반하여 결정하도록 구성된, 간섭측정계 시스템.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 협대역 광원은 상기 협대역 방사선을, 상기 레퍼런스 가변 지연 경로의 하류에 있는 상기 레퍼런스 빔 경로에 및/또는 상기 측정 가변 지연 경로의 하류에 있는 상기 측정 빔 경로에 추가하도록 구성된, 간섭측정계 시스템.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 간섭측정계 시스템은,
   상기 제 1 및 제 2 레퍼런스 빔 중 일부를 형성하는 광대역 방사선에 상대적으로 천이된 주파수 또는 위상에 있게끔 상기 제 1 및 제 2 측정 빔 중 일부를 형성하는 광대역 방사선을 변조하도록 구성된 광대역 변조기를 더 포함하는, 간섭측정계 시스템.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간섭측정계 시스템은,
    상기 제 1 및/또는 제 2 측정 빔을 수광하고 상기 제 1 및/또는 제 2 레퍼런스 빔을 수광하도록 구성된 제 1 레퍼런스 검출기를 더 포함하고,
    상기 제 1 레퍼런스 검출기는 상기 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 상기 측정 가변 지연 경로의 하류에 배치된, 간섭측정계 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 간섭측정계 시스템은,
    상기 제 1 및/또는 제 2 측정 빔을 수광하고 상기 제 1 및/또는 제 2 레퍼런스 빔을 수광하도록 구성된 제 2 레퍼런스 검출기를 더 포함하고,
    상기 제 2 레퍼런스 검출기는 상기 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 상기 측정 가변 지연 경로의 상류에 배치되며,
    상기 제어 유닛은,
    - 상기 제 1 레퍼런스 검출기로부터 제 1 레퍼런스 검출기 신호를 수신하도록,
    - 상기 제 2 레퍼런스 검출기로부터 제 2 레퍼런스 검출기 신호를 수신하도록,
    - 상기 제 1 레퍼런스 검출기 신호 및 상기 제 2 레퍼런스 검출기 신호에 기반하여 상기 지연 길이를 결정하도록
    구성된, 간섭측정계 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 레퍼런스 빔 경로는, 더 긴 지연된 빔을 유도하도록 구성된 더 긴 지연된 빔 경로, 및 더 짧은 지연된 빔을 유도하도록 구성된 더 짧은 지연된 빔 경로를 포함하고,
    상기 더 긴 지연된 빔 경로는 상기 더 짧은 지연된 빔 경로의 길이보다 긴 길이를 가지는, 간섭측정계 시스템.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간섭측정계 시스템은,
    상기 레퍼런스 빔 경로를 포함하는 개별적인 추가적 레퍼런스 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 개별적인 추가적 레퍼런스 빔, 및 상기 측정 빔 경로 및 개별적인 추가적 타겟 표면에 의해 결정된 개별적인 추가적 측정 축 경로를 포함하는 개별적인 추가적 측정 빔 경로를 이동하도록 맞춰진 개별적인 추가적 측정 빔을 수광하도록 각각 구성된 하나 이상의 추가적인 검출기를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 각각의 개별적인 추가적 타겟 표면의 영점-위치를, 레퍼런스 코히어런스 신호 및 개별적인 추가적 측정 코히어런스 신호, 및 상기 레퍼런스 코히어런스 배열 및 개별적인 추가적 측정 코히어런스 배열 및/또는 상기 레퍼런스 코히어런스 배열과 개별적인 추가적 측정 코히어런스 배열 사이의 개별적인 추가적 지연 경로차에 기반하여 결정하도록 구성된, 간섭측정계 시스템.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 시간 도메인 광학적 코히어런스 단층촬영법을 적용함으로써 상기 타겟 표면의 영점-위치를 결정하도록 구성된, 간섭측정계 시스템.
15. 스테이지 장치로서,
    - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따르는, 타겟 표면의 위치를 결정하기 위한 간섭측정계 시스템; 및
    - 대상물을 홀딩하도록 구성된 대상물 홀더를 포함하고,
    상기 대상물 홀더는 타겟 표면을 포함하는, 간섭측정계 시스템.
16. 리소그래피 장치로서,
    - 제 1 항 내지 제 14 항 중 하나 이상에 따르는, 타겟 표면의 위치를 결정하기 위한 간섭측정계 시스템;
    - 패턴을 가지는 패터닝 디바이스를 홀딩하기 위한 마스크 지지체;
    - 상기 패턴을 기판을 포함하는 대상물 상에 투영하기 위한 투영 시스템; 및
    - 상기 대상물을 홀딩하도록 구성된 대상물 홀더를 포함하고,
    상기 대상물 홀더는 타겟 표면을 포함하는, 리소그래피 장치.
17. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 간섭측정계 시스템을 사용하여 타겟 표면의 위치를 결정하는 방법으로서,
    - 제 1 검출기에서 제 1 레퍼런스 빔 및 제 1 측정 빔을 수광하는 단계;
    - 제 2 검출기에서 제 2 레퍼런스 빔 및 제 2 측정 빔을 수광하는 단계;
    - 레퍼런스 가변 지연 경로 및/또는 측정 가변 지연 경로의 지연 길이를, 상기 제 1 레퍼런스 빔 및 상기 제 1 측정 빔의 레퍼런스 스펙트럼 코히어런스 펄스가 상기 제 1 검출기에서 발생할 경우에는 레퍼런스 코히어런스 배열에 및/또는 상기 제 2 레퍼런스 빔 및 상기 제 2 측정 빔의 측정 스펙트럼 코히어런스 펄스가 상기 제 2 검출기에서 발생할 경우에는 측정 코히어런스 배열에 대응하도록 맞추는 단계;
    - 제어 유닛에서, 레퍼런스 코히어런스 신호를 상기 제 1 검출기로부터 그리고 측정 코히어런스 신호를 상기 제 2 검출기로부터 수신하는 단계; 및
    - 상기 제어 유닛에서, 상기 타겟 표면의 영점-위치를, 상기 레퍼런스 코히어런스 신호, 상기 측정 코히어런스 신호 및 상기 레퍼런스 코히어런스 배열 및 상기 측정 코히어런스 배열 및/또는 상기 레퍼런스 코히어런스 배열과 상기 측정 코히어런스 배열 사이의 지연 경로차에 기반하여 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

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