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KR101264798B1 - 위치 센서 및 리소그래피 장치 - Google Patents

위치 센서 및 리소그래피 장치 Download PDF

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KR101264798B1
KR101264798B1 KR1020110055736A KR20110055736A KR101264798B1 KR 101264798 B1 KR101264798 B1 KR 101264798B1 KR 1020110055736 A KR1020110055736 A KR 1020110055736A KR 20110055736 A KR20110055736 A KR 20110055736A KR 101264798 B1 KR101264798 B1 KR 101264798B1
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diffraction
diffracted
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target
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루드 안토니우스 카타리나 마리아 비렌스
그루트 안토니우스 프란시스쿠스 요하네스 드
요하네스 페트루스 마르티누스 베르나르두스 베르뮬렌
Original Assignee
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

위치 센서는 타겟의 위치 데이터를 측정하도록 구성된다. 이 위치 센서는, 방사 빔을 조사하도록 구성된 방사 소스와, 방사 빔을 제1 방향으로 회절시켜 적어도 제1 회절 빔으로 하도록 구성된 제1 격자와, 1차 회절 빔의 광학 경로에 배치되며, 제1 격자에서 회절된 1차 회절 빔을 제1 회절 방향에 실질적으로 직각을 이루는 제2 회절 방향으로 회절시키도록 구성된 제2 격자를 포함한다. 제2 격자는 타겟에 연결된다. 제1 검출기는 제1 격자에 의해 회절된 빔의 적어도 일부분을 검출하도록 구성되며, 하나 이상의 제2 검출기는 제1 격자 및 제2 격자에 의해 회절된 빔의 적어도 일부분을 검출하도록 구성된다.

Description

위치 센서 및 리소그래피 장치{POSITION SENSOR AND LITHOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은 위치 센서, 이러한 위치 센서를 포함하는 리소그래피 장치 및 이러한 위치 센서의 사용법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는, 타겟 영역 상에 패턴 전체를 한번에 노광함으로써 각각의 타겟 영역을 조사(照射)하는 소위 스테퍼(stepper), 및 소정의 방향("스캐닝"-방향)의 방사 빔을 통해 패턴을 스캐닝하는 동시에, 이 방향과 평행한 방향(동일 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 스캐닝함으로써 각각의 타겟 영역을 조사하는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피에서의 현재의 추세는 처리량의 증가(즉, 시간 단위당 처리될 웨이퍼의 개수의 증가) 및 패턴의 해상도의 증가, 즉 기판 상에 제공될 패턴의 치수의 감소를 추구하고 있다. 이러한 요구는 예컨대 기판을 지지하는 기판 테이블의 스캐닝 속도의 증가뿐만 아니라 기판 테이블, 패터닝 장치 등의 위치설정의 정확도의 증가와 상통한다. 이러한 속도 증가는 상대적으로 경량의 스테이지(기판 스테이지 또는 마스크 스테이지와 같은)의 사용을 요구할 것이다. 높은 속도 및 그에 대응하는 가속이 주어지면, 이러한 경량의 구조물은 공진을 유발할 수 있다. 즉, 강성의 몸체로서 행동하지 못한다. 이러한 비강성체 동작을 처리할 수 있도록 하기 위해서, 중복 결정의 위치 감지 정보를 획득하여 기판 테이블, 패터닝 장치 지지체 등과 같은 부분의 비강성체 동작을 감지할 수 있도록, 복수의 위치 감지가 제안되어 있다. 공진, 굽어짐, 팽창 등에 대한 것과 같은 비강성체 동작에 대해 획득된 데이터는, 이러한 동작을 보상하거나 및/또는 상쇄하기 위해 액추에이터 제어 시스템에 적용될 수 있다.
컴팩트한 유닛으로 통합될 수 있고 또한 복수의 자유도로 위치 측정치를 제공할 수 있는 위치 센서를 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 실시예에 따라, 타겟의 위치 데이터를 측정하도록 구성된 위치 센서가 제공되며, 이 위치 센서는, 전파 방향을 갖는 방사 빔을 조사하도록 구성된 광학 소스, 여기서 제1 및 제2 회절 방향은 방사 빔의 전파 방향에 대해 직각을 이루는 것으로서 정해지며, 서로에 대해 직각을 이룸; 상기 방사 빔을 회절시켜, 이러한 회절에 의해, 제1 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 제1 회절 빔으로 하도록 구성된 제1 격자; 상기 제1 회절 빔의 광학 경로에 배치되며, 상기 제1 격자에서 회절된 상기 제1 회절 빔을 회절시켜, 적어도, 이러한 회절에 의해, 상기 제1 회절 방향에 직각을 이루는 제2 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 제2 회절 빔으로 하도록 구성되며, 상기 타겟에 연결되는, 제2 격자; 상기 제1 격자에 의해 회절된 상기 제1 회절 빔의 적어도 일부분을 검출하도록 구성된 제1 검출기; 및 상기 제1 격자 및 상기 제2 격자에 의해 회절된 상기 제2 회절 빔의 적어도 일부분을 검출하도록 구성된 제2 검출기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 패터닝 장치로부터의 패턴을 기판 상에 전사하도록 배치되는 리소그래피 장치로서, 스테이지와, 상기 스테이지의 위치를 측정하도록 구성된 본 발명의 특징에 따른 하나 이상의 위치 센서를 포함하는, 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 위치 데이터를 측정하도록 구성된 위치 센서가 제공되며, 이 위치 센서는, 전파 방향을 갖는 방사 빔을 조사하도록 구성된 광학 소스, 여기서 제1 및 제2 회절 방향은 방사 빔의 전파 방향에 대해 직각을 이루는 것으로서 정해지며, 서로에 대해 직각을 이룸; 상기 방사 빔을 제1 방향으로 회절시켜, 적어도, 이러한 회절에 의해, 제1 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 회절 빔으로 하도록 구성된 제1 격자; 상기 회절 빔을 역으로 상기 제1 격자에 반사시켜 상기 제1 격자에 의해 다시 회절되도록 하는 제1 역반사 장치; 및 상기 제1 격자에 의해 회절된 빔의 적어도 일부분을 검출하도록 구성된 하나 이상의 검출기를 포함하며, 상기 제1 역반사 장치는 회절 빔을 반사하여 제1 회절 방향을 따라 본 실질적으로 동일한 위치에서 상기 제1 격자에 다시 입사되도록 구성된다.
도 1은 본 발명이 실시될 수 있는 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위치 센서의 개략도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위치 센서의 개략도를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 센서의 개략도를 도시하고 있다.
도 5는 도 4에 따른 위치 센서의 일부분에 대한 상세도를 도시하고 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 센서의 개략도를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 센서의 개략도를 도시하고 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 센서의 개략도를 도시하고 있다.
이하에서는, 단지 예시를 목적으로 하는 본 발명의 실시예를 대응하는 부분에 대응하는 도면 부호가 부여되어 있는 첨부된 개략 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는, 방사 빔(B, 예컨대 UV 방사선 또는 다른 적합한 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL)과, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정의 파라미터에 따라 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 패터닝 장치 지지체 또는 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 본 리소그래피 장치는, 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정의 파라미터에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 본 리소그래피 장치는, 패터닝 장치(MA)에 의해 방사 빔(B)에 부여한 패턴을, 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 또는 다른 형태의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 장치 지지체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 패터닝 장치 지지체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 장치 지지체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 패터닝 장치 지지체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 디바이스도 포함되는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 반전 피처(phase shifting feature) 또는 이른바 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟 영역 내의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 장치는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합하다면, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 "투영 렌즈"라는 용어는 "투영 시스템"이라는 좀더 일반적인 용어의 동의어로 간주할 수 있다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 투과형의 것(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 반사형의 것(예컨대, 전술한 바와 같은 유형의 프로그래머블 미러 어레이를 채용하거나, 또는 반사형 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는, 추가의 테이블 또는 지지체가 병행하여 사용될 수 있거나, 또는 하나 이상의 테이블 또는 지지체 상에서 예비 단계를 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블 또는 지지체를 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
리소그래피 장치는 기판의 적어도 일부분이 투영 시스템의 최종 요소와 기판 사이의 공간을 채우기 위해 물과 같은 비교적 굴절률이 높은 액체에 의해 덮여지는 유형의 것일 수도 있다. 액침액은 또한 예컨대 패터닝 장치(예컨대, 마스크)와 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도를 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "액침"이라는 용어는, 기판과 같은 구조체가 액체에 침수되어야 하는 것을 의미하지 않고, 그 보다는 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사 빔을 수광한다. 예컨대, 방사 소스가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사 소스가 수은 램프인 경우에, 이 방사 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator)(IN) 및 집광기(condenser)(CO)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 방사 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.
방사 빔(B)은 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치(MA)에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 종단한 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)이 방사 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟 영역(C)을 방사 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1에 명시되어 도시되어 있지는 않음)를 이용하여, 예컨대 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적 인출 후에 또는 스캔하는 동안에, 방사 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)의 이동은, 제1 위치 설정기(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 것이다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너에 반대되는 것으로서의), 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)는 숏-스트로크 액추에이터에만 연결될 수도 있고, 그렇지 않으면 고정될 것이다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 패터닝 장치 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용의 타겟 영역에 위치하고 있지만, 이들 마크들은 타겟 영역 사이의 공간 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려져 있다). 마찬가지로, 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 하나 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 장치 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사 빔에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT) "기판 지지체"를 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다. 스텝 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 정지 노광시에 이미징되는 타겟 영역(C)의 크기가 한정된다.
2. 스캔 모드에서는, 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기에 의해, 단일 동적 노광시의 타겟 영역의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의 폭)이 한정되는 한편, 스캐닝 동작의 길이에 의해 타겟 영역의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 패터닝 장치 지지체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"를 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
도 2는 타겟(TA)의 경사(TL)를 감지하도록 배치된 위치 센서의 측면도이다. 위치 센서는 광학 소스 또는 방사 소스, 즉 가시 파장, 적외선 파장, 자외선 파장의 단색 빔(monochromatic beam)과 같은 방사 빔을 전송하는 트랜스미터(TR)를 포함한다. 트랜스미터(TR)는 빔을 이 빔의 방향에 실질적으로 직각으로 위치된 제1 격자(GR1)에 방출한다. 1차(first order) 및 마이너스 1차 회절 빔이 생성된다(0차와 같은 다른 차수도 생성될 수 있지만, 예시되어 있지 않으며, 추후에 설명될 것이다). 1차 및 마이너스 1차 회절 빔은 타겟(TA)의 표면 상에서 반사하고(반사를 통해 및/또는 0차 회절 효과를 통해), 이에 의해 다시 제1 격자(GR1)에 도달하고, 다시 이 격자에 의해 회절된다. 본 실시예에서, 1차 회절은 제1 역반사 장치(RFL1) 상에 입사하고, 동일한 루트를 통해 역으로 제1 검출기(SE1)로 이동하며(도면에 투시도로 보여짐), 이에 의해 다시 제1 격자에 의해 2회 회절된다. 역반사 장치는 코너 큐브(corner cube)에 의해 형성될 수 있으며, 이 코너 큐브는 역반사되는 빔이 y방향(즉, 도면의 평면)으로 병진이동(translate)되도록 할 수 있다. 제1 격자(GR1)가 2차원 격자(예컨대, 크로스 격자) 및 반사 평면인 경우에, 다른 역반사 장치 아키텍쳐가 제공된다. 즉, 제1 격자(GR1)는 빔을 Y-방향으로 편향시켜, 반사 평면 및 제1 격자(GR1)를 다시 만나게 하여 빔을 타겟(TA)쪽으로 휘어지게 할 것이다. 경사 감도가 획득되며, 첫 번째로, 도 2에 도시된 바와 같이, 타겟(TA)의 경사(TL)는 타겟(TA)에 의해 역반사되는 빔을 제1 격자 위에서 이 예에서는 거리 SH 만큼 시프트할 것이다. 이에 의해, 이러한 경사 동안, 제1 격자(GR1)의 주기적인 성질에 의해 제1 검출기(SE1)를 향하여 역으로 수신될 때의 세기의 변경(주기적 변경)이 발생할 것이다. 두 번째로, 역반사 장치를 향한 총 경로 길이는, 타겟이 경사로 인해 위로 이동하는 경로에 대해서는 증가하고, 타겟이 경사로 인해 아래로 이동하는 다른 경로에 대해서는 감소한다. 2개의 경로를 따르는 빔의 조합은 이에 의해 위상차를 발생시켜, 검출기(SE1)에 의해 수신될 때의 진폭의 변경을 초래한다. 제1 역반사 장치(RFL1)가 본 실시예에서는 1차 빔을 반사하도록 구성되므로, 본 실시예에서의 경로 길이 및 격자의 효과는 감도를 증가시키기 위해 서로 합산된다. 경로 길이 및 위상차의 효과의 조합은 위치 검출의 감도를 증가시키도록 한다. 또한, 세기 검출만이 요구될 수도 있으며, 이것은 검출기로서 포토다이오드(즉, 안정하고 편리하면 저비용의 아이템)를 사용할 수 있도록 한다. 진폭의 변경은 위치에 민감한 장치 대신에 검출을 위해 포토다이오드를 이용할 수 있도록 하므로, 무선 감지를 가능하게 한다. 역반사 장치는, 제1 격자에 의한 회절이 회절하는 방향에서 볼 때에, 역반사 장치에 도달하기 전의 빔의 회절과 실질적으로 동일한 위치에서 빔을 제1 격자에 역으로 반사하도록 배치된다. 회절된 빔이 그 방향에서의 성분을 획득하도록 제1 격자에 의한 회절이 회절하는 방향은 제1 회절 방향으로 지칭된다. 트랜스미터에서부터 역반사 장치까지의 빔의 진로 상에서 빔이 겪게 되는 위상 효과 및/또는 경로 길이 효과는 대체적으로 역반사 장치에서부터 검출기까지의 광학 경로에서 다시 발생할 것이며, 이것은 위치 센서의 감도에 긍적적으로 영향을 줄 것이다.
도 3은 도 2의 실시예에 대한 변형을 투시도로 도시하고 있다. 여기서, 도 2에 도시된 실시예와의 상이점은, 1차 및 마이너스 1차의 2회 회절된 빔 양자가 역반사 장치(이 예에서는 코너 큐브)에 의해 반사되고, 이들의 조합된 기여가 제1 검출기(SE1)에 의해 수신되고 있다는 점이다. 격자의 주기적 특징의 전술한 효과가, 마이너스 1차에서의 감소와 조합된 1차 회절에서의 증가 및 그 반대로서, 여기에서 이용된다. 격자(GR1) 상의 제1 회절의 1차 회절 빔과 마이너스 1차 회절 빔 중의 하나만이 적용될 때, 경로 길이 변동 효과가 상쇄된다.
도 4는 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일한 센서를 도시하고 있지만, 간섭계(interferometer)가 추가되어 있으며, 간섭계의 빔이 트랜스미터로부터의 빔의 1차 회절에서 0차 회절 빔에 의해 형성된다. 경사 비민감도(tilt insensitivity)의 정도를 달성하기 위해(z 방향에서의 측정의 감도를 증가시키면서), 간섭계는 간섭계 빔을 타겟 상으로 2회 반사하도록 배치된다. 도 4에 도시된 구성은 타겟의 수직 위치(즉, Z 방향에서의) 및 타겟(TA)의 경사에 대한 측정을 가능하게 하며, 그에 따라 평면외(out of plane)(즉, 수평의 XY 평면에서 벗어난) 측정을 제공한다. 간섭계의 실시예는 도 5에 보다 상세하게 도시되어 있다. 제1 격자(GR1)로부터의 0차 회절 빔은 지연기(retarder, RET) 및 제1 빔 스플리터(BS1)를 통과한다. 여기서, 빔은, 역반사 장치(IREL)(예컨대, 코너 큐브) 및 쿼터 람다(λ/4) 플레이트(quarter lambda plate)를 통해 간섭계 검출기(ISE)에 지향되는 레퍼런스 빔과, 제2 빔 스플리터(BS2)를 통해 타겟(TA)의 표면으로 이동하여 이 표면에서 반사하는 빔으로 분할된다. 반사된 빔은 제2 빔 스플리터(BS2)에 의해 또 다른 역반사 장치(IRFL)에 지향되며, 이 역반사 장치는 빔을 병진이동된 상태로 역으로 제2 빔 스플리터(BS2)에 반사하여, 이 빔이 제2 빔 스플리터에 의해 반사된 후에 다른 반사에 대하여 병진이동된 상태로 타겟에 의해 다시 반사된다. 빔은 그 후 제2 빔 스플리터(BS2)를 통과하고, 제1 빔 스플리터(BS1)에 의해 검출기(ISE)에 반사된다. 쿼터 람다 및 하프 람다 플레이트는 도시된 바와 같이 제공된다. 타겟(TA)이 격자인 경우, 빔 편광(beam polarization)에 영향을 줄 수도 있고, 이로써 쿼터 람다 플레이트에 의해 달성하고자 하는 효과에 기여하여, 또 다른 셋업을 산출할 것이다.
그 이상의 자유도의 감지를 추가하는 방법을 설명하기 전에, 도 2 및 도 3에 도시된 경사 센서에 대한 일부 다른 실시예를 설명한다. 도 6a는 반사성 타겟 대신에 투과형(부분 투과형) 타겟이 이용되는 센서의 실시예를 도시하고 있다. 트랜스미터(TR)로부터의 빔은 먼저 타겟의 투과성 부분을 통과한다. 그리고나서, 이 빔은 제1 격자(GR1)(이 실시예에서는 반사성이며, 빔과 1차 및 마이너스 1차 회절 빔을 타겟의 투과성 부분을 통과한 후에 반대로 타겟의 투과성 부분에 반사하도록 구성됨) 상에서 반사한다. 1차 및 마이너스 1차 반사 빔은 그 후 역반사 장치(RFL1)에 의해 반사되어, 제1 검출기(SE1)와 유사한 진로로 역으로 이동하며, 이에 의해 격자(GR1)에 의해 다시 회절된다. 타겟(TA)의 투과성 부분의 경사(TL)의 결과, 빔이 격자(GR1)에 입사하는 장소는 타겟(TA) 상의 굴절률 및 입사각의 변경으로 인해 변위되며, 그 결과 1차 및 마이너스 1차 회절 빔의 세기의 변경을 초래하고, 이것이 그 후 검출기(SE1)에 의해 검출된다.
또 다른 실시예가 도 6b에 도시되어 있다. 여기서, 다시 타겟(TA)의 또는 타겟(TA)에 연결된 투과성 부분이 적용될 수 있다. 그러나, 도 2 및 도 3의 실시예와 마찬가지로, 제1 격자(GR1)는 트랜스미터(TR) 및 제1 검출기(SE1)측에 위치된다. 트랜스미터로부터의 빔은 제1 격자(GR1)에 의해 회절되며, 1차 및 마이너스 1차 회절 빔이 타겟(TA)의 투과성 부분을 통과하고, 반사 표면(RFS)에서 반사된다. 반사된 빔은 다시 투과성 부분을 통과하고, 다시 제1 격자(GR1)에 의해 회절된다. 도 6b에서, 마이너스 1차 회절 빔은 제1 역반사 장치(RFL1)에 의해 역으로 반사되고, 동일 진로를 통해 역으로 제1 검출기(SE1)로 이동하며, 이에 의해 제1 격자(GR1)에 의해 2회 회절된다. 그러나, 도 2에 대해 제공된 것과 동일한 이유로 마이너스 1차 회절 빔 대신에 1차 회절 빔이 적용될 수도 있다. 타겟(TA)(타겟의 또는 타겟에 연결된 투과성 부분)을 경사지게 할 때에 회절된 빔이 제1 격자(GR1)에 대하여 변위되기 때문에, 경사 감도가 획득되며, 이에 의해 마찬가지로 도 6a에 도시된 바와 같이 입사각 및 굴절률 효과를 포함시킴으로써 해상도가 향상된다. 반사 표면(RFS)은 타겟(TA)의 일부분, 예컨대 상면이 될 수도 있다. RFS를 저면에 위치시킬 때에, 도 2의 구성이 획득되고, 그에 따라 입사각 및 굴절률의 효과를 상쇄한다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 도 3에 예시된 바와 같은 구성은 마찬가지로 여기에서도 적용될 수 있다.
도 6c에는 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 격자(GR1)는 반사성의 것이며, 타겟의 투과성 부분의 표면 상에 제공되어 있다. 타겟의 투과성 부분을 통과하여 이동하는 빔은 제1 격자(GR1)에 의해 회절 및 반사되며, 타겟(TA)의 투과성 부분의 반대 표면에 제공되지만 타겟(TA)의 상대부(counterpart)의 일부로서 제공될 수 있는 보조 격자(GRA)로 이동한다. 여기서, 이 빔은 다시 회절되고, 유사한 경로를 통해 역으로 검출기(SE1)로 이동한다(가능하게는 다시 역반사 장치 및 격자(GRA)를 통하여). 타겟의 경사(TL)의 결과로, 격자(GR1) 상의 빔의 변위가 달성되어, 전술한 것과 유사한 효과를 발생한다.
도 6a 내지 도 6c에 따른 실시예에서, 투과성 부분은 타겟의 일부를 형성할 수도 있고, 이와 달리 타겟에 연결될 수도 있다.
도 6a 내지 도 6c에 도시되고 이들 도면을 참조하여 설명된 실시예는 경사 측정에 Z 위치 측정을 추가하기 위해 도 4 및 도 5를 참조하여 도시되고 설명된 것과 동일하거나 유사한 간섭계 구성과 조합될 수도 있다. 또한, 타겟의 투과성 부분의 굴절률이 예시된 바와 같이 투과성 부분에 의한 굴절을 달성하기 위해 주변의 매질의 굴절률과 상이하다는 것을 이해할 것이다.
도 2, 도 3 및 도 6a 내지 도 6c에 따른 실시예 중의 임의의 실시예에서는, 간섭계를 추가하는 대신, z 방향에서의 병진이동이 수평 방향에서의 격자 상의 빔의 시프트를 초래함에 따라, 이들 도면에 개시된 바와 같은 센서에 의해 z축 위치를 측정할 수도 있다. 전술한 센서를 복수 개 이용하면, z 방향에서의 경사 및 위치는 이들 센서에 의해 제공된 복수의 측정치로부터 분리될 수 있다. 전술한 실시예에서, z 위치는 용량형 센서, 음향 센서(acoustical sensor) 또는 선형 광학 센서와 같은 다른 센서에 의해 측정될 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 6a 내지 도 6c에 도시되어 있고 이들 도면을 참조하여 설명된 예는, 도시된 구성에 직각을 이루는 개시된 구성의 복제(replication)에 의해 X축 뿐만 아니라 Y축에 대한 경사를 측정하기 위해(즉, 리소그래피 용어에서는 "팁" 및 "경사"를 측정하기 위해) 적용될 수도 있다. 여기에서, 트랜스미터로부터의 빔을 x 방향(회절 방향으로서의)뿐만 아니라 y 방향(회절 방향으로서의)을 향하여 회절시키기 위해 2차원의 제1 격자(GR1)가 적용될 수도 있다.
리소그래피 장치에서 도 6a 내지 도 6c의 실시예를 적용하는 예로는, 도 6a에 다른 실시예를 롱 스트로크에 대한 숏 스트로크 위치를 측정하기 위해 적용하고, 이에 의해 타겟이 숏 스트로크에 의해 제공되는 한편, 제1 격자, 검출기 및 역반사 장치가 롱 스트로크에 제공되는 예가 있다. 제1 격자(GR1)는 이에 의해 계측 프레임(MF) 또는 리소그래피 장치의 기준 구조물 상에 제공될 수 있다. 도 6b에 따른 실시예는 롱 스트로크에 대한 숏 스트로크 위치를 측정하도록 제공될 수도 있다(이에 의해 타겟은 숏 스트로크에 의해 제공되는 한편, 제1 격자, 검출기 및 역반사 장치는 롱 스트로크에 제공된다). 반사 표면(RFS)이 이에 의해 계측 프레임(MF) 또는 리소그래피 장치의 다른 기준 구조물, 또는 마찬가지로 숏 스트로크 또는 롱 스트로크 상에 제공될 수 있다. 이러한 응용예에서, 도 6a 및 도 6b에 따른 실시예 양자는 예컨대 계측 프레임 또는 롱 스트로크와 같은 기준 구조물에 관하여 타겟 및 그에 따라 숏 스트로크의 측정을 제공한다. 도 6c에 도시되고 이 도면을 참조하여 설명된 실시예 또한 숏 스트로크 위치를 측정하도록 적용될 수 있지만, 롱 스트로크에 대한 숏 스트로크 위치의 측정의 예를 제공한다. 여기에서, 격자(GR1) 및 투과성 부분이 숏 스트로크 상에 제공되는 한편, 검출기(SE1)가 롱 스트로크 상에 제공된다.
도 2, 도 3 및 도 6a 내지 도 6c에 도시되고 이들 도면을 참조하여 설명한 유사 실시예들은 예컨대 롱 스트로크에 대한 숏 스트로크 계측, 계측 프레임(또는 다른 기준 구조물)에 대한 숏 스트로크 계측, 및/또는 계측 프레임(또는 다른 기준 구조물)에 대한 롱 스트로크 계측에 적용될 수도 있다. 이들 구성에서, 다양한 계측 구성요소(예컨대, TR, SE1, GR1, TA)가 상이한 구조물에 위치될 수도 있다. 계측 프레임에 대한 숏 스트로크 계측에 대한 일례로서, 트랜스미터(TR) 및 검출기(SE1)는 발란스 매스(balance mass) 상에 위치되고, 빔 조정 광학 장치 및 역반사 장치(RFL1)는 롱 스트로크 상에 위치되고, 격자(GR1)는 숏 스트로크 상에 위치되고, 반사 표면(RFS)은 계측 프레임 상에 위치된다.
이하에서는 도 7을 참조하여 6 자유도 센서의 예를 설명한다. 도 7은 위치 센서의 실시예의 평면도이다. 트랜스미터(TR), 제1 검출기(SE1), 및 제1 역반사 장치(RFL1)는 도 2에 예시되고 이 도면을 참조하여 설명된 것과 대응할 수 있다. 제1 격자(GR1) 상의 회절은 1차 및 마이너스 1차 회절을 포함하는 제1 회절 빔을 제공하여, x 방향에서의 방향성 성분을 획득한다. 추가로, 도 2 및 그에 대한 설명에서 반사성의 것으로서 언급된 타겟은, 제2(이 예에서는 반사성) 격자(GR2)가 제공된다. 각각의 제2 격자(GR2)에 의한 0차 회절은 도 2에 도시되고 이 도면을 참조하여 설명된 바와 같은 경로를 따르며, 검출기(SE1)에 도달하여 예컨대 경사 또는 z 위치와 같은 평면외(즉, xy 평면에서 벗어난) 위치 감지를 제공한다. 제2 역반사 장치(RFL2)가 제공되어, 제1 격자(GR1)(경사 계측을 위해 도 2에 도시된 것과 같은)를 통해 제2 격자(GR2)로부터의 1차 및 마이너스 1차 회절(또한 제2 회절 빔으로서도 지칭됨)을 반사하도록 구성된다. 이들 회절은 회절에 의해 y 방향에서의 방향성 성분을 획득한다. 제1 격자(GR1)와의 두 번째 만남에서 비롯되는 y 방향에서의 제1 회절 차수 중의 하나가 역반사 장치에 의해 반사된다. 두 번째 만남의 위치에서의 제1 격자(GR1)의 격자 구조는 ry 대 y 계측의 관점에서 서로에 대해 직각을 이룬다. 이를 위해, 2개의 직각을 이루는 격자가 크로스 격자(즉, 2차원 격자)와 마찬가지로 적용될 수 있다. 역반사 장치(RFL2)는, 빔을 3번째로 제1 격자(GR1)에 리턴하고 역으로 제2 격자에 보내어 다시 제2 격자에 의해 회절되도록 하기 전에, 인입하는 빔과 리턴하는 빔을 분리하기 위해 x 방향으로의(즉, 측정 방향에 직각으로의) 시프트가 이루어지게 한다. 회절된 빔은 각각 제2 검출기(SE2)에 의해 검출된다. Y 방향에서의 타겟의 변위는 격자(GR2)를 Y 방향으로 변위하도록 할 것이며, 이것은 제2 격자에서의 1차 및 마이너스 1차 회절에 대해 영향을 줄 것이며, 이것은 그에 따라 제2 검출기(SE2)에 의해 주기적 신호(주기성이 제2 격자(GR2)의 패턴의 주기성에 의해 결정됨)로서 검출된다. Y 방향에서의 위치의 측정을 위해, 단지 하나의 제2 검출기 및 하나의 제2 격자로 충분할 것이라는 점을 이해할 것이다. 그러나, 도시된 바와 같은 실시예에서, 도면의 평면에서의, 즉 z축에 대한, 타겟의 회전은 2개의 제2 검출기(SE2)에 의한 측정치 간의 차이로부터 구해질 수도 있다.
도 7에 따른 실시예에서, 제1 격자는 2차원 격자(예컨대, 크로스 격자)를 포함할 수 있다. 이에 의해, 제1 격자에서의 회절은 x 방향으로 연장하는 빔을 제공할뿐만 아니라 y 방향으로 연장하는 빔을 제공한다. 제1 역반사 장치(RFL1), 제1 검출기(SE1), 제2 격자(GR2), 및 90도 회전된 상태로(x-y 평면에서 및 트랜스미터(TR)에 대해) 적용되는 제2 역반사 장치(RFL2)의 복제는, 추가의 제1 역반사 장치(RFL1), 추가의 제1 검출기(SE1), 추가의 제2 격자(GR2), 및 추가의 제2 역반사 장치(RFL2)를 제공하며, 이들은 rx의 측정(추가의 제1 검출기(SE1)에 의한), 추가의 검출기(SE2)에 의한 x 및 rz의 측정을 제공할 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 간섭계를 추가하거나 또는 z에서의 병진이동이 제1 격자(GR1) 상의 빔의 수평 시프트를 초래하는 다른 회절 기반 광학 장치를 추가하는 것은, 6 자유도의 위치 측정을 하용한다. 제2 격자(GR2)에 2차원 격자를 적용하는 것은 주기적 구조 이용 가능성의 관점에서 x-방향 및 y-방향에서의 무한한(이론적으로) 측정 범위를 가능하게 한다. 리소그래피 장치에의 적용으로 돌아가면, 이와 같이 획득된 센서 중의 하나가 리소그래피 장치의 스테이지와 같은 이동 가능한 부분의 위치를 측정하기 위해 제공될 수 있다. 소형화할 수 있고 또한 부품 개수를 적게 할 수 있는 가능성(그에 따라 비용을 낮게 할 수 있는 가능성) 때문에, 이들 센서를 스테이지의 여러 부분에 복수 개 제공하여, 스테이지의 휘어짐(flexing), 공진 및 다른 비강성체 동작에 대한 정보를 획득할 수 있다.
도 5에 도시되고 이 도면을 참조하여 설명된 바와 같은 간섭계의 감도는 빔을 타겟 상으로 복수 회 반사함으로써 향상될 수 있다. 게다가, 빔을 타겟 상에 각각 반복 반사하는 반복 구조물을 제공하는 복수의 빔 스플리터 및 미러가 제공될 수도 있다. 도 8a에 도시된 실시예에서, 도 5에 따른 구조와 유사한 빔 스플리터 및 역반사 장치에 추가하여, 제2 빔 스플리터(BS2)에 인접한 역반사 장치는 빔을 타겟 상에 2회 반사하도록 구성된 2개의 빔 스플리터 및 2개의 미러의 반복에 의해 대체된다. 하나, 2개 또는 그 이상의 반복의 이러한 체인의 끝에, 반사 장치가 제공되어, 각각의 구조를 통해 빔을 역으로 이동하게 함으로써 다시 타겟 상으로 복수 회 반사되게 하도록 배치된다. 도 8b에서, 별도의 빔 스플리터 및 별도의 미러 대신에, 제2 빔 스플리터(BS2)는 제2 및 제3 빔 스플리터(BS2, BS3)의 어셈블리에 의해 대체되며, 제2 및 제3 빔 스플리터(BS2, BS3)의 분할 표면이 서로에 대하여 실질적으로 90도의 각도로 V자 형상 구조로 배치되고, 또한 타겟으로부터 제2 빔 스플리터 상으로 반사된 빔이 제3 빔 스플리터에 반사되고 그곳으로부터 다시 타겟으로 반사될 수 있도록 구성된다. 마찬가지로, 서로에 대해 실질적으로 90도로 배치된 미러를 포함하는 V자 형상 미러 구성이 제공되어, 제2 빔 스플리터를 통과한 빔을 제3 빔 스플리터에 반사하고 또한 그 반대로 반사한다. V자 형상 미러 구성의 중심축은 V자 형상 빔 스플리터 구성의 중심축에 대해 오프셋되며, 이로써 타겟 상으로의 빔의 연속적인 반사가 오프셋된다. 도 8c에는 또 다른 구성이 도시되어 있다. 도 8c에 도시된 실시예에서, 도 5에 따른 구성과 유사한 빔 스플리터 및 역반사 장치에 추가하여, 제2 빔 스플리터(BS2)에 인접한 역반사 장치가 빔 스플리터 및 수평 미러의 반복에 의해 대체되며, 이러한 반복 구성은 빔을 타겟 상에 1회 반사하도록 구성된다. 1, 2 또는 그 이상의 반복의 이러한 체인의 끝에는, 반사 장치가 제공되어, 빔을 각각의 구조를 통해 역으로 이동시키도록 배치됨으로써 타겟 상으로 복수 회 반사되도록 배치된다. 수평 미러는 컴팩트하고 안정한 셋업을 허용하기 위해 하나의 미러로 조합될 수도 있다. 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같은 구성은 예컨대 더욱 컴팩트한 솔루션을 획득하거나 또는 향상된 팁/경사 비민감도(insensitivity)를 제공하기 위해 z-축 주위의(계측의 축 주위의) "빔 스플리터 배열"마다에 대해 별도로 회전될 수 있다.
본 명세서에서, 위치라는 표현은 어떠한 하나의 자유도, 즉 x, y, z, rx, rz, 또는 이들의 2개 이상의 조합의 자유도로 위치를 포함하는 것으로 이해된다. 빔이라는 표현은 가시 방사선, 적외 방사선, 자외 방사선을 포함한 어떠한 종류의 방사 빔도 포함하는 것으로 이해되며, 이러한 방사선으로 한정되지 않는다. 도 2 내지 도 8에 도시된 실시예에서, x 방향은 전반적으로 제1 회절 방향의 예로서 이해될 수 있는 한편, y 방향은 제2 회절 방향의 예로서 이해될 수 있다. 소스로부터의 방사선 빔의 전파 방향은 이들 실시예에서는 z 방향을 따른다. 실시예에서 나타낸 바와 같이, 제1 및/또는 제2 격자는 실질적으로 xy 평면, 그에 따라 제1 및 제2 회절 방향의 평면으로 연장한다. 어떠한 다른 배치도 적용될 수 있다. "회절 방향으로의 회절" 또는 "회절 방향을 향한 회절"이라는 표현은, 회절 방향에서의 방향성 성분을 획득하기 위해 회절에 의해 빔의 방향이 변경되는 회절로서 이해될 것이다. 그러므로, 도 2, 도 3 및 도 6a 내지 도 6c에 도시된 예에서, 격자에 입사하는 트랜스미터로부터의 수직 빔이 수평(좌측에서 우측 또는 그 반대) 방향 성분을 갖는 방향을 획득한 1차(및/또는 마이너스 1차) 회절 빔을 제공하므로, 회절 방향은 도면의 평면에서 좌측으로부터 우측으로(또는 그 반대로)의 방향으로 이해될 것이다.
도 2 내지 도 7 전반에서, 1차 회절은 전반적으로 +1로 나타내어져 있고, 마이너스 1차 회절은 전반적으로 -1로 나타내어져 있다.
전반적으로, 제1 회절 빔 및 제2 회절 빔은 1차(및/또는 마이너스 1차) 회절 빔으로서 이해될 것이지만, 2차 또는 그보다 높은 차수의 회절 또한 제공될 수 있다.
회절이라는 용어는 반사성 회절 및/또는 투과성 회절을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
상이한 여러 도면의 부분이 조합되어, 신규의 주문형 측정 셋업을 발생할 수도 있다. 이에 의해 구성당 1 내지 최대 6의 자유도를 측정하는 계측 구성을 얻을 수 있다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 다른 응용예와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"과 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(전형적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장비, 및/또는 검사 장치에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 상기한 기판 처리 장치와 여타 기판 처리 장치에 본 명세서의 개시 내용이 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 수도 있다.
이상에서 광학 리소그래피의 관점에서 본 발명의 실시예의 이용에 대하여 구체적인 참조가 이루어졌지만, 본 발명은 다른 응용예, 예컨대 임프린트 리소그래피에서도 이용될 수 있으며, 문맥이 허용하는 곳에서는 광학 리소그래피로 제한되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성되는 패턴을 형성한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트층에 프레싱될 수 있으며, 그 후 이 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트로부터 이동되어 패턴을 잔류시킨다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5∼20 nm 범위의 파장을 가짐)뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
문맥이 허용하는 곳에서의 "렌즈"라는 용어는 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 하기 청구항들의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (28)

  1. 삭제
  2. 타겟의 위치 데이터를 측정하도록 구성된 위치 센서에 있어서,
    전파 방향을 갖는 방사 빔을 제공하도록 구성된 방사 소스;
    상기 방사 빔을 회절시켜 상기 전파 방향에 직각을 이루는 제1 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 제1 회절 빔으로 하도록 구성된 제1 격자;
    상기 제1 회절 빔의 광학 경로에 배치되며, 상기 제1 격자에서 회절된 상기 제1 회절 빔을 회절시켜 상기 제1 회절 방향 및 상기 전파 방향에 직각을 이루는 제2 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 제2 회절 빔으로 하도록 구성되며, 상기 타겟에 연결되는, 제2 격자;
    상기 제1 격자에 의해 회절된 상기 제1 회절 빔을 검출하도록 구성된 제1 검출기;
    상기 제1 격자 및 상기 제2 격자에 의해 회절된 상기 제2 회절 빔을 검출하도록 구성된 제2 검출기;
    제1 역반사 장치(retroreflector);
    상기 방사 소스에서부터, 상기 제1 격자에 의한 하나 이상의 1차 회절 및 상기 제2 격자에 의한 0차 회절을 경유하여, 상기 제1 역반사 장치까지에 제공된 순방향 광학 경로; 및
    상기 제1 역반사 장치에서부터, 상기 제2 격자에 의한 0차 회절 및 상기 제1 격자에 의한 하나 이상의 1차 회절을 경유하여, 상기 제1 검출기까지에 제공된 역방향 광학 경로
    를 포함하는 위치 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 역반사 장치는, 입사하는 1차 회절 빔을 반사하여, 상기 제1 회절 방향을 따라 본 동일한 위치에서 상기 제1 격자 상에 다시 입사되도록 구성되는, 위치 센서.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    제2 역반사 장치;
    상기 방사 소스에서부터, 상기 제1 격자에 의한 하나 이상의 1차 회절 및 상기 제2 격자에 의한 1차 회절을 경유하여, 상기 제2 역반사 장치까지에 제공된 제2의 순방향 광학 경로; 및
    상기 제2 역반사 장치에서부터, 상기 제2 격자에 의한 1차 회절 및 상기 제1 격자에 의한 하나 이상의 1차 회절을 경유하여, 상기 제2 검출기까지에 제공된 제2의 역방향 광학 경로
    를 더 포함하는, 위치 센서.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제2항 또는 제3항에 있어서,
    2개의 제2 격자 및 2개의 제2 검출기를 포함하는, 위치 센서.
  6. 타겟의 위치 데이터를 측정하도록 구성된 위치 센서에 있어서,
    전파 방향을 갖는 방사 빔을 제공하도록 구성된 방사 소스;
    상기 방사 빔을 회절시켜 상기 전파 방향에 직각을 이루는 제1 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 제1 회절 빔으로 하도록 구성된 제1 격자;
    상기 제1 회절 빔의 광학 경로에 배치되며, 상기 제1 격자에서 회절된 상기 제1 회절 빔을 회절시켜 상기 제1 회절 방향 및 상기 전파 방향에 직각을 이루는 제2 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 제2 회절 빔으로 하도록 구성되며, 상기 타겟에 연결되는, 제2 격자;
    상기 제1 격자에 의해 회절된 상기 제1 회절 빔을 검출하도록 구성된 제1 검출기; 및
    상기 제1 격자 및 상기 제2 격자에 의해 회절된 상기 제2 회절 빔을 검출하도록 구성된 제2 검출기
    를 포함하되,
    상기 제1 격자는, 빔을 제1 회절 방향 및 제2 회절 방향 각각에서 전파 방향 성분을 갖는 각각의 제1 회절 빔으로 회절시키도록 구성된 2차원 그리드(two dimensional grid)를 포함하며,
    상기 위치 센서는,
    상기 제2 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 획득하기 위해 상기 제1 격자에서 회절된 1차 회절 빔의 광학 경로에 배치되며, 상기 제1 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 획득하기 위해 상기 제1 격자에서 회절된 1차 회절 빔을 회절시키도록 구성되며, 상기 타겟에 연결되는, 추가의 제2 격자와,
    상기 제1 격자 및 상기 추가의 제2 격자에 의해 회절된 빔을 검출하도록 구성된 추가의 제2 검출기
    를 더 포함하는, 위치 센서.
  7. 타겟의 위치 데이터를 측정하도록 구성된 위치 센서에 있어서,
    전파 방향을 갖는 방사 빔을 제공하도록 구성된 방사 소스;
    상기 방사 빔을 회절시켜 상기 전파 방향에 직각을 이루는 제1 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 제1 회절 빔으로 하도록 구성된 제1 격자;
    상기 제1 회절 빔의 광학 경로에 배치되며, 상기 제1 격자에서 회절된 상기 제1 회절 빔을 회절시켜 상기 제1 회절 방향 및 상기 전파 방향에 직각을 이루는 제2 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 제2 회절 빔으로 하도록 구성되며, 상기 타겟에 연결되는, 제2 격자;
    상기 제1 격자에 의해 회절된 상기 제1 회절 빔을 검출하도록 구성된 제1 검출기;
    상기 제1 격자 및 상기 제2 격자에 의해 회절된 상기 제2 회절 빔을 검출하도록 구성된 제2 검출기; 및
    간섭계(interferometer)
    를 포함하며, 상기 간섭계의 출력 빔은 상기 제1 격자의 0차 회절 빔에 의해 제공되는, 위치 센서.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 간섭계는 듀얼 빔 스플리터 및 듀얼 간섭계 역반사 장치를 포함하며, 간섭계 빔을 상기 타겟 상에 2회 반사하도록 구성되는, 위치 센서.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 간섭계는 빔을 3회 이상 상기 타겟 상으로 반사하기 위해 복수의 빔 스플리터를 포함하는, 위치 센서.
  10. 제2항, 제3항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 격자는 상기 제1 격자로부터의 상기 제1 격자에서 회절된 제1 회절 빔을 역으로 상기 제1 격자에 반사하기 위한 반사성의 것이며, 상기 제1 역반사 장치는 상기 제2 격자에 의해 반사된 상기 제1 격자에서 회절된 1차 회절 빔으로부터 회절되는 회절 빔을 반사하도록 위치되는, 위치 센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 역반사 장치는 1차 회절 빔 및 마이너스 1차 회절 빔을 반사하도록 구성되는, 위치 센서.
  12. 제10항에 있어서,
    추가의 제1 역반사 장치를 더 포함하며,
    상기 제2 격자는 상기 제1 격자로부터의 1차 회절 빔 및 마이너스 1차 회절 빔을 역으로 상기 제1 격자에 반사하기 위한 반사성의 것이며, 상기 제1 역반사 장치는 상기 제2 격자에 의해 역으로 상기 제1 격자에 반사되는 상기 제1 격자로부터의 1차 회절 빔으로부터 회절되는 1차 회절 빔을 반사하도록 위치되며, 상기 추가의 제1 역반사 장치는 상기 제2 격자에 의해 역으로 상기 제1 격자에 반사되는 상기 제1 격자로부터의 마이너스 1차 회절 빔으로부터 회절되는 1차 회절 빔을 반사하도록 위치되는, 위치 센서.
  13. 제2항, 제3항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 격자에 의해 회절된 바와 같은 1차 회절 빔을 상기 타겟의 투과성 부분을 통하여 투과시키도록 배치된, 위치 센서.
  14. 패터닝 장치로부터의 패턴을 기판 상에 전사하도록 배치되는 리소그래피 장치로서,
    스테이지와,
    상기 스테이지의 위치를 측정하도록 구성된 제2항, 제3항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 위치 센서
    를 포함하는, 리소그래피 장치.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제14항에 있어서,
    상기 위치 센서를 2개 이상 포함하며, 각각의 상기 위치 센서는 상기 스테이지의 위치를 측정하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제15항에 있어서,
    상기 위치 센서를 4개 이상 포함하는, 리소그래피 장치.
  17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제15항에 있어서,
    상기 위치 센서를 6개 이상 포함하는, 리소그래피 장치.
  18. 위치 데이터를 측정하도록 구성된 위치 센서에 있어서,
    전파 방향을 갖는 방사 빔을 제공하도록 구성된 방사 소스;
    상기 방사 빔을 제1 방향으로 회절시켜 상기 전파 방향에 직각을 이루는 제1 회절 방향에서의 전파 방향 성분을 갖는 회절 빔으로 하도록 구성된 제1 격자;
    상기 회절 빔을 역으로 상기 제1 격자에 반사시켜 상기 제1 격자에 의해 다시 회절되도록 하는 제1 역반사 장치; 및
    상기 제1 격자에 의해 회절된 빔을 검출하도록 구성된 검출기
    를 포함하며,
    상기 제1 역반사 장치는 회절 빔을 반사하여 제1 회절 방향을 따라 본 동일한 위치에서 상기 제1 격자에 다시 입사되도록 구성되는,
    위치 센서.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 방사 소스, 상기 검출기 및 상기 제1 역반사 장치가 기준 구조물에 연결되는, 위치 센서.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제19항에 있어서,
    타겟의 위치 데이터를 측정하도록 구성되며,
    상기 위치 센서는, 상기 타겟의 표면에 제공되어 회절 빔을 상기 제1 격자에 반사하도록 구성된 반사 표면을 포함하며,
    상기 제1 격자는 상기 기준 구조물에 연결되는,
    위치 센서.
  21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제18항에 있어서,
    상기 제1 역반사 장치는 상기 제1 격자에 의해 회절된 바와 같은 반사된 회절 빔의 추가의 회절의 1차 회절 빔 및 마이너스 1차 회절 빔을 반사하도록 구성되는, 위치 센서.
  22. 청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제20항에 있어서,
    2개의 제1 역반사 장치를 포함하며, 상기 역반사 장치 중의 하나는 상기 제1 격자에서 회절된 바와 같은 반사된 회절 빔의 추가의 회절의 1차 회절 빔을 반사하도록 구성되며, 상기 역반사 장치 중의 나머지 하나는 상기 제1 격자에서 회절된 바와 같은 반사된 마이너스 1차 회절 빔의 추가의 회절의 1차 회절 빔을 반사하도록 구성되는, 위치 센서.
  23. 제19항에 있어서,
    타겟의 위치 데이터를 측정하도록 구성되며,
    상기 타겟에 연결되고, 주변 매질의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 투과성 부분을 포함하며, 상기 투과성 부분이 1차 회절 빔의 광학 경로에 위치되는,
    위치 센서.
  24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제23항에 있어서,
    상기 제1 격자는 기준 구조물에 제공되는, 위치 센서.
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제23항에 있어서,
    상기 제1 격자는 상기 투과성 부분에 제공되는, 위치 센서.
  26. 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 검출기는 포토다이오드를 포함하며, 검출된 빔의 세기를 나타내는 출력 신호를 제공하도록 구성되는, 위치 센서.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    회절된 빔의 위상차 또는 광학 경로 길이 변경을 검출하도록 구성된, 위치 센서.
  28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 위치 센서를 경사 센서로서 사용하는, 위치 센서의 사용방법.
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