KR101331107B1

KR101331107B1 - 스캐터로미터 및 리소그래피 장치

Info

Publication number: KR101331107B1
Application number: KR1020117010271A
Authority: KR
Inventors: 박스미어 요한 반; 아스텐 니콜라스 반; 아놀드 싱케; 마르닉스 타스; 존 팀머만스; 포메렌 플라세 반
Original assignee: 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2013-11-19
Anticipated expiration: 2029-10-12
Also published as: WO2010052098A1; CN102203676A; NL2003623A; KR20110081281A; US20110261339A1; US8994921B2; JP2012508451A; CN102203676B; JP5284481B2

Abstract

기판의 특성을 측정하기 위한 스캐터로미터(scatterometer)는, 제1 방사 빔을 포커싱 수단 상으로 지향시켜 포커스 센서 수단(61)에 의해 검출되도록 하는 수단(65)을 포함하는 포커스 감지 수단을 구비한다. 포커스 컨트롤러(67)는, 제1 방사 빔을 기판 상에 포커스하기 위해 요구되는, 포커싱 수단(15, 69)과 기판(W)의 상대 위치를 나타내는 제어 신호를 제공한다. 액추에이터 수단은 제어 신호에 따라 포커싱 수단의 위치를 조정한다. 조명 수단은 포커싱 수단을 이용하여 제2 방사 빔을 기판 상으로 지향시키며, 측정 검출기(18)가 기판으로부터 반사된 후의 제2 방사 빔을 검출한다. 포커스 오프셋 수단이 제1 방사 빔의 포커싱과 제2 방사 빔의 포커싱 간의 오프셋을 보상하기 위해 포커싱 수단에 의해 발생된 포커스를 조정한다.

Description

스캐터로미터 및 리소그래피 장치{SCATTEROMETER AND LITHOGRAPHIC APPARATUS}

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은 2008년 11월 7일자로 출원된 미국 가특허 출원 61/112,289의 이점을 주장하며, 이 특허 출원은 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있다.

발명의 분야

본 발명은 예컨대 리소그래피 기술에 의하여 디스바이스를 제조하는데 이용할 수 있는 검사 방법 및 리소그래피 기술을 이용한 디바이스 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 스캐터로미터 방법 및 장치에 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, 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함하는) 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 수 있다.

리소그래피 공정을 모니터하기 위해서는, 예컨대 패터닝된 기판 내에 형성되거나 또는 패터닝된 기판 상에 형성된 연속층 간의 오버레이 오차와 같은 패터닝된 기판의 파라미터를 측정하는 것이 필요하다. 리소그래피 공정으로 형성된 미세 구조체의 측정을 행하기 위한 다양한 기술이 존재하며, 이들 기술에는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope) 및 다양한 특수 기기를 사용하는 것을 포함한다. 특수 검사 기기 중의 하나로는 방사 빔이 기판의 표면 상의 타겟으로 향하게 되어 산란 또는 반사된 빔의 특성이 측정되는 스캐터로미터(scatterometer)가 있다. 방사 빔이 기판에 의해 반사되거나 산란되기 전과 후의 방사 빔의 특성을 비교함으로써, 기판의 특성이 결정될 수 있다. 이것은 예컨대 반사 빔을 공지의 기판 특성과 관련된 공지의 측정치의 라이브러리에 저장된 데이터와 비교함으로써 행해질 수 있다. 2개의 주요 유형의 스캐터로미터가 알려져 있다. 분광 스캐터로미터(spectroscopic scatterometer)는 광대역 방사 빔을 기판 상으로 지향시키고 특히 좁은 각도 범위로 산란된 방사선의 스펙트럼(예컨대, 파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 각도 분해 스캐터로미터(angularly resolved scatterometer)는 단색성 방사 빔(monochromatic radiation beam)을 이용하고, 산란된 방사선의 세기를 각도를 함수로 하여 측정한다.

스텍트럼을 측정하기 위해서는, 반사된 방사 빔이 스캐터로미터 검출기 상에 포커스되어야 한다. 스캐터로미터 측정을 위해 사용된 광대역 방사 빔을 최상의 포커스를 달성하기 위해 타겟 위의 대물 렌즈의 최적의 높이를 결정하는데 사용하기가 곤란하기 때문에, 필요한 측정을 수행하기 위해 자기 자신의 협대역 방사 소스를 갖는 특수한 포커스 센서를 이용하는 것이 알려져 있다. 측정된 값은 그 후 타겟을 최적의 포커스로 유지하고 또한 기준치 및 교정치를 위해 이용되는 스캐터로미터에서의 기준점(fiducicial)의 높이를 결정하기 위해 대물 렌즈의 위치를 제어하는데 이용된다. 그러나, 본 발명의 발명자는 이러한 구성에서는 포커스 센서에 의해 측정된 바와 같은 대물 렌즈의 최상의 위치가 스캐터로미터 검출기를 위한 최적의 포커스 위치와 정확하게 부합하지 않을 수도 있다는 문제점이 있다는 것을 인지하였다.

따라서, 이러한 문제점이 경감되거나 해소되는 스캐터로미터를 이용한 검사 방법을 제공하는 것이 요망된다.

본 발명의 제1 특징에 따라, 기판의 특성을 측정하도록 구성된 스캐터로미터(scatterometer)가 제공되며, 상기 스캐터로미터는,

포커싱 수단;

포커스 센서;

조정 과정 동안 방사 빔을 포커스하기 위해 요구되는, 상기 포커싱 수단과 상기 기판의 상대 위치를, 액추에이터 수단이 조정하도록 작용하는 제어 신호를 제공하기 위해, 상기 포커스 센서에 응답하는 포커스 컨트롤러; 및

상기 조정 과정 동안의 상기 스캐터로미터의 포커싱과 상기 스캐터로미터의 사용 동안의 상기 스캐터로미터의 포커싱 간의 차이를 보상하기 위해 상기 포커싱 수단에 의해 발생된 포커스에 대한 오프셋을 제공하도록 구성된 포커스 오프셋 수단

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 특징에 따라, 스캐터로미터를 이용하여 기판의 특성을 측정하는 스캐터로메트리 방법(scatterometry method)이 제공되며, 상기 스캐터로메트리 방법은,

조정 과정을 포함하며, 상기 조정 과정은,

방사 빔을 포커스하기 위해 요구되는, 포커싱 수단과 기판의 상대 위치를 결정하는 단계;

상기 포커싱 수단과 상기 기판의 상기 상대 위치를 나타내는 제어 신호를 제공하는 단계; 및

포커싱을 야기하기 위해 상기 제어 신호에 따라 상기 포커싱 수단과 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 단계;

및

상기 조정 과정 동안의 상기 스캐터로미터의 포커싱과 상기 스캐터로미터의 사용 동안의 상기 스캐터로미터의 포커싱 간의 차이를 보상하기 위해 상기 포커싱 수단에 의해 발생된 포커스에 대한 오프셋을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 특징에 따라, 디바이스 제조 방법이 제공되며, 상기 디바이스 제조 방법은,

리소그래피 장치를 이용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계; 및

상기 리소그래피 장치에 의해 프린트된 패턴의 파라미터에 관련된 값을 결정하기 위해 스캐터로미터를 이용하는 단계

를 포함하며,

상기 스캐터로미터를 이용하는 단계는 조정 과정을 포함하며, 상기 조정 과정은,

및

도 1은 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 리소그래픽 셀(lithographic cell) 또는 클러스터를 도시하고 있다.
도 3은 제1 스캐터로미터를 도시하고 있다.
도 4는 제2 스캐터로미터를 도시하고 있다.
도 5는 센서 스테이지 및 웨이퍼 테이블의 세부구성을 보여주는 제3 스캐터로미터를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명에 따른 스캐터로미터의 제1 실시예에 사용되는 도 5에 도시된 스캐터로미터에 통합되는 개략적인 광학적 배열을 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 5 및 도 6의 스캐터로미터의 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 5 및 도 6의 스캐터로미터의 동작을 보여주는 흐름도이다.

이하에서는, 단지 예시를 목적으로 하는 본 발명의 실시예를 대응하는 부분에 대응하는 도면 부호가 부여되어 있는 첨부된 개략 도면을 참조하여 설명할 것이다.

도 1은 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는,

- 방사 빔(B)(예컨대, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL);

- 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 특정 파라미터에 따라 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT);

- 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 특정 파라미터에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT); 및

- 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, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PL)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형, 또는 다른 형태의 광학 요소들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.

지지 구조체는 패터닝 장치를 지지, 즉 패터닝 장치의 무게를 지탱한다. 지지 구조체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에서 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 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 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한, 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 예컨대 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기기에서는, 추가의 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.

리소그래피 장치는 기판의 적어도 일부가 예컨대 물과 같은 비교적 굴절률이 높은 액체로 덮여지도록 하여 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우도록 하는 타입의 것일 수도 있다. 액침액은 예컨대 마스크와 투영 시스템 사이와 같이 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구도를 증가시키기 위해 본 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "액침"이라는 표현은 기판과 같은 구조체가 액체 내에 침수되는 것을 의미하는 것이 아니라, 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 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스(SO)와 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스(SO)는 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)에 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이 방사 소스(SO)는 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, 조명 시스템의 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(IN)(integrator) 및 집광기(CO)(condenser)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 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치(MA)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 종단한 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PL)을 통과하고, 투영 시스템(PL)은 방사 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 포커스한다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 2-D 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 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 일반적으로, 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)의 이동은 제2 위치 설정기(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수 있다. 스테퍼의 경우(스캐너와 반대되는 것으로서의), 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. 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, 마스크(MA) 상에 하나 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사 빔(B)에 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)을 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, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PL)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 영역(C)의 높이(스캐닝 방향에서의 높이)가 결정된다.

3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 마스크 테이블(MT)을 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT)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 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소셀(lithocell) 또는 클러스터(cluster)로도 지칭되는 리소그래픽 셀(LC)의 일부를 형성하며, 리소셀은 또한 기판에 대해 전노광 공정(pre-exposure process) 및 후노광 공정(post-exposure process)을 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이러한 장치는 레지스트층을 침적하는 스핀 코터(spin coater)(SC), 노광된 레지스트를 현상하는 현상기(DE), 칠 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, 그 후 리소그래피 장치의 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.

리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해, 후속 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하기 위해 노광된 기판을 검사하는 것이 바람직할 수 있다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분하게 검사가 곧바로 신속하게 행해질 수 있으면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판이 예컨대 수율을 향상시키기 위해 벗겨지거나 재작업될 수 있으며, 아니면 폐기함으로써 오류가 있는 것으로 알려진 기판에 대한 노광을 수행하는 것을 방지한다. 기판의 일부 타겟 영역만이 오류가 있는 경우, 양호한 상태의 타겟 영역에만 추가의 노광이 수행될 수 있다.

기판의 특성, 구체적으로 상이한 기판의 특성 또는 동일 기판의 상이한 층의 특성이 층에 따라 어떻게 변화하는지를 결정하기 위해 검사 장치가 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수도 있고, 또는 독립형 장치일 수도 있다. 가장 신속한 측정을 가능하게 하기 위해, 검사 장치는 노광 직후에 노광된 레지스트층에서의 특성을 측정한다. 그러나, 레지스트 내의 잠상(latent image)은 매우 낮은 컨트래스트를 가지며, 이로써 방사선에 노광된 레지스트의 부분과 방사선에 노광되지 않은 부분 간의 굴절률 차이가 매우 작게 되며, 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행하기에 충분한 감도를 갖지는 않는다. 따라서, 통상적으로 노광된 기판에 대해 수행되는 첫 번째 단계이고, 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트래스트를 증가시키는 단계인, 후노광 베이크 단계(post-exposure bake step, PEB) 후에 측정이 이루어질 수 있다. 이 스테이지에서, 레지스트 내의 이미지는 반잠상(semi-latent)으로 지칭될 수 있다. 또한, 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중의 하나를 제거한 지점에서, 또는 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에, 현상된 레지스트 이미지의 측정을 행하는 것도 가능하다. 후자의 가능성은 오류가 있는 기판의 재작업에 대한 가능성을 제한하지만, 유용한 정보를 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 스캐터로미터를 도시한다. 스캐터로미터는 방사선을 기판(W) 상에 투영하는 광대역(백색광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사된 방사선은 분광계 검출기(spectrometer detector)(4)에 통과되며, 분광계 검출기(4)는 정반사 방사선의 스펙트럼(10)(파장을 함수로 하는 세기)을 측정한다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼에 의해 생성되는 프로파일 또는 구조가 RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 및 비선형 회귀(non-linear regression)에 의해 또는 도 3의 하단에 도시된 바와 같이 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의해 처리 유닛(PU)에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 재구성을 위해, 일반적인 형태의 구조가 알려져 있으며, 일부 파라미터는 이 구조를 구성하는 공정에 대한 정보로부터 가정되어, 이 구조의 소수의 파라미터만이 스캐터로메트리 데이터로부터 결정되게 된다. 이러한 스캐터로미터는 수직 입사 스캐터로미터 또는 경사 입사 스캐터로미터로서 구성될 수 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 또 다른 스캐터로미터가 도 4에 도시되어 있다. 이 장치에서, 방사 소스(2)에 의해 방출된 방사선은 렌즈 시스템(12)을 이용하여 간섭 필터(13) 및 편광기(polarizer)(17)를 통해 포커스되고, 부분 반사 표면(16)에 의해 반사되고, 예컨대 바람직하게는 적어도 약 0.9, 더욱 바람직하게는 적어도 약 0.95의 높은 개구도(NA)를 갖는 마이크로스코프 대물 렌즈(15)를 통해 기판(W) 상에 포커스된다. 액침 스캐터로미터는 1이 넘는 개구도를 갖는 렌즈를 포함하는 경우도 있다. 반사된 방사선은 그 후 부분 반사 표면(16)에서 검출기(18)로 투과되어 산란 스펙트럼(scatter spectrum)이 검출된다. 검출기는 렌즈 시스템(15)의 초점 거리에 있는 배면 투영 퓨필 평면(back-projected pupil plane)(11)에 위치될 수 있지만, 퓨필 평면은 보조 광학장치(도시하지 않음)를 이용하여 검출기 상에 재이미징(re-image)될 수 있다. 퓨필 평면은, 방사선의 방사상 위치(radial position)가 입사각을 정의하고, 각도 위치가 방사선의 방위각을 정의하는 평면이다. 검출기는 2차원 검출기이어서, 기판 타겟(30)의 2차원 각도 산란 스펙트럼이 측정될 수 있다. 검출기(18)는 예컨대 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수 있으며, 예컨대 프레임당 40 ms의 노출 시간(integration time)을 이용할 수 있다.

예컨대 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 기준 빔이 이용되는 경우가 있다. 이를 위해, 방사 빔이 빔 스플리터(16)에 입사될 때, 방사 빔의 일부가 빔 스플리터를 투과하여 기준 빔으로서 기준 미러(14)를 향하게 된다. 기준 빔은 그 후 동일한 검출기(18)의 상이한 부분 상에 투영된다.

일례를 들면 405∼790 nm 또는 이보다 훨씬 더 낮은 범위, 예컨대 200∼300 nm의 대상 파장을 선택하기 위해 간섭 필터(13)의 세트가 이용될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터의 세트를 포함하기보다는 조정될 수 있는 것이 좋다. 간섭 필터 대신 격자(grating)가 이용될 수 있다.

검출기(18)는 단일 파장 또는 좁은 파장 범위에서의 산란 광의 세기를 측정할 수도 있고, 여러 파장에서 별도로 세기를 측정할 수도 있으며, 또는 일정 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수도 있다. 또한, 검출기는 횡자기 편광 광(transverse magnetic-polarized light) 및 횡전기 편광 광(transverse electric-polarized light)의 세기, 및/또는 횡자기 편광 광과 횡전기 편광 광 간의 위상차를 별도로 측정할 수 있다.

광대역 광원(즉, 넓은 범위의 광 주파수 또는 파장을 갖고 또한 그에 따라 넓은 범위의 컬러를 갖는 광원)을 이용하는 것이 가능하여, 커다란 에텐듀(large etendue)를 제공함으로써 복수의 파장들의 믹싱을 가능하게 한다. 광대역에서의 복수의 파장은 각각 ＊8의 대역폭 및 적어도 2＊8(즉, 대역폭의 2배)의 간격을 갖는다. 방사선의 여러 "소스"는 섬유 다발을 이용하여 분할된 연장된 방사선 소스의 상이한 부분들일 수도 있다. 이로써, 각도 분해 산란 스펙트럼이 복수의 파장에서 병렬로 측정될 수 있다. 3-D 스펙트럼(파장 및 2개의 상이한 각도)이 측정될 수 있으며, 이 3-D 스펙트럼은 2-D 스펙트럼보다 더 많은 정보를 담고 있다. 이것은 더 많은 정보가 측정될 수 있도록 하여, 계측 공정 견고성(metrology process robustness)을 증가시킨다. 이것은 유럽 특허 번호 EP 1,628,164A에 더욱 상세하게 설명되어 있다.

기판(W) 상의 타겟(30)은 현상 후에 바(bar)가 실선의 레지스트 라인으로 형성되도록 프린트되는 격자이어도 된다. 이와 달리, 바가 기판 내로 에칭될 수도 있다. 이 패턴은 리소그래피 투영 장치, 구체적으로 투영 시스템(PL), 및 조명 시스템에서의 색수차(chromatic aberration)에 민감하며, 이러한 수차의 존재 및 조명 대칭성은 그 자체가 프린트된 격자에서의 불균일을 나타낼 것이다. 이에 따라, 프린트된 격자의 스캐터로메트리 데이터는 격자를 재구성하는데 이용된다. 인쇄 단계 및/또는 다른 스캐터로메트리 공정에 대한 정보로부터, 라인 폭 및 라인 형상과 같은 격자의 파라미터가 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 재구성 공정에 입력될 수 있다.

도 5를 참조하면, 도 5는 도 4에 예시된 스캐터로미터의 구조를 도시하고 있다. 스캐터로미터는 화살표로 나타낸 방향으로의 이동을 위해 지지되는 선형 Y 스테이지(53) 및 도면의 평면으로의 이동을 위해 지지되는 선형 X 스테이지(55)를 지지하는 베이스 프레임(51)에 의해 지지된다. 선형 Y 스테이지(53)는 회전 스테이지(57)를 운반하고, 이 회전 스테이지는 리소그래피 장치의 사용 시에 웨이퍼(W)를 운반할 웨이퍼 테이블(59)을 운반한다. X 방향을 따라 이동 가능하게 되도록 선형 X 스테이지(55)에 의해 지지되는 도 4에 예시된 스캐터로미터 센서(18)가 제공되어 있다.

대물 렌즈 시스템(15)에 의한 기판 상에의 방사 빔의 온라인 포커싱을 제공하기 위해, 스캐터로미터는 포커스 감지 수단을 포함한다. 구체적으로, 스캐터로미터 센서(8)에 의해 운반되고 스캐터로미터 센서와 함께 이동 가능한 포커스 센서(61)가 제공되며, 이 포커스 센서는 도 4에 예시한 대물 렌즈 시스템(15)의 위치를 제어하는 대물 스테이지(63)를 운반한다. 포커스 조명 시스템(65)은 도면에 화살표로 나타낸 방사 빔을 포커스 센서(61) 상으로 지향시키도록 배열된다. 이 빔은 대물 렌즈 시스템(15)을 통과하여 웨이퍼(W) 상으로 향할 것이다. 포커스 컨트롤러(67)는, 처리 유닛(PU)의 제어 하에서, 포커스 조명 시스템에 의해 제공된 방사선을 웨이퍼 상으로 포커스하고 또한 웨이퍼 테이블(59) 상의 웨이퍼(W)에 의해 반사된 방사선을 다시 포커스 센서(61) 상으로 포커스하도록, 도면에 화살표로 나타낸 바와 같이 Z 방향으로의 대물 렌즈 구성의 이동을 제어하기 위해 대물 스테이지(63)의 액추에이터(도시하지 않음)에 제어 신호를 제공하도록 작용한다.

그러나, 본 발명의 발명자에 의해 이해되는 바와 같이, 전술한 구성은 포커스 센서(61)에 의해 측정된 최상의 포커스 측정치가 예컨대 임계 치수(CD) 또는 오버레이(OV)를 모니터하기 위해 웨이퍼로부터 반사된 방사선의 스펙트럼을 측정할 때에 스캐터로미터 센서(18)에 의해 이루어진 측정치를 위해 요구되는 최상의 포커스와 반드시 부합하지는 않는다는 문제점이 있다. 이것은, 방사선의 상이한 파장으로 인하여 스캐터로미터 센서(18)와 포커스 센서(61)에 의해 이용되는 측정 기술이 상이하기 때문이거나, 또는 용량성 대 광학 컨트래스트(capacitive versus optical contrast)와 같은 상이한 원리, 웨이퍼 테이블(59) 상의 웨이퍼들의 상이한 웨이퍼 상호작용, 또는 에컨대 CD와 OV 측정치 간의 상이한 적용을 위한 최상의 포커스의 상이한 정의로 인하여 광학적 설계가 상이하기 때문일 것이다. 시간 제약으로 인하여 리소그래피 장치에 의한 스캐터로미터 측정 동안 포커스 센서(61)에 의해 추가의 측정을 행하는 것이 가능하지 않다. 특히, 포커스 제어 시스템에 의해 사용된 샘플링은 통상적으로 스캐터로미트리 측정을 위해 사용되는 방사선의 대역폭보다 훨씬 작은 2 ㎑의 대역폭을 가질 것이다.

본 발명의 실시예에 따라, Z 방향에서의 포커스 센서의 위치는 포커스 센서를 선형화할 필요 없이 포커스 센서와 스캐터로메트리 센서(18)의 포커스 간의 오프셋을 보상하기 위해 스캐터로미터 측정 동안 조정된다.

도 6을 참조하면, 이 도면은 본 발명의 실시예에 따른 스캐터로미터에 사용될 수 있는 전반적으로 전술되어 있는 포커스 감지 수단을 위한 광학 구성에서의 광학 부품의 일부의 위치를 예시하고 있다. 도 6에서는, 웨이퍼(W)가 도 5에 예시된 스캐터로미터에 도시된 웨이퍼(W)인 한편, 렌즈(69)는 도 5에 예시된 대물 렌즈 수단(15)을 구성하고, 렌즈(71)는 포커스 감지 수단을 위한 포커싱 렌즈라는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 일부의 광학 부품, 구체적으로 포커스 조명 시스템(65)으로부터의 방사선만이 포커싱 렌즈(71)를 통과하도록 웨이퍼에 의해 반사된 방사선을 분할하기 위한 빔 분할 구성이 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

웨이퍼(W)로부터 반사되어 렌즈(69, 71)를 통과하는 방사선은 미러(73)에 의해 분할되어 2개의 빔, 즉 빔 1 및 빔 2을 생성한다. 각각의 검출기(75, 77)는 빔 1 및 빔 2를 검출하도록 제공된다. 빔 1은 애퍼처(79)를 통과하여 검출기(75)로 향하는 한편, 빔 2는 미러(83)에서 반사된 후에 애퍼처(81)를 통과하여 검출기(77)로 향하며, 검출기(75, 77), 애퍼처(79, 81), 및 미러(73, 83) 모두가 도 5의 포커스 센서(61)의 일부를 형성한다. 도 6은 또한 각각의 빔, 즉 빔 1 및 빔 2를 위한 각각의 초점면(focal plane)(85, 87)의 위치를 예시하고 있다. 웨이퍼(W)와 빔 1에 대한 초점면(85) 간의 광학 경로 길이는 웨이퍼(W)와 빔 2에 대한 초점면(87) 간의 광학 경로 길이와 동일하게 될 것이다. 애퍼처(79, 81)와 각각의 초점면(85, 87) 간의 간격은 빔 1 및 빔 2에 대해 동일하게 될 것이다.

2개의 빔, 즉 빔 1 및 빔 2의 사용은 웨이퍼(W) 상의 초점 위치로부터의 빔의 이탈뿐만 아니라 검출된 어떠한 미스포커스의 실상에 대한 감지를 가능하게 한다. 구체적으로, 최상의 포커스에서, 애퍼처(79, 81)를 통과한 광의 양은 동일하여, 검출기(75, 77)의 출력(S1, S2) 또한 동일하게 된다. 즉, S1=S2이고, S1-S2=0이다. 웨이퍼(W)가 최적의 포커스가 아니면, S1 및 S2는 상이하게 되고, 이것이 검출될 수 있다. 대물 렌즈 수단(15)에서의 대물 렌즈(69)의 위치는, 그 후, S1과 S2가 다시 동일하게 될 때까지 도 5에 도시된 대물 스테이지(63)를 이용하여 이동되어, 웨이퍼(W)가 최상의 포커스에 있게 되고, 대물 렌즈(69)가 스캐터로메트리 및 얼라인먼트 측정 양자를 위해 웨이퍼(W) 위에 최상의 높이로 있게 된다. 전술한 바와 같이, 종래 기술과 관련하여, 기기, 제품 및/또는 공정에 기인할 수도 있는 스캐터로메트리 센서의 포커스와 포커스 센서 간에 차이가 존재할 수도 있다는 종래 기술 구성의 문제점이 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 포커스 감지 수단에 의해 결정된 바와 같은 포커스와 특별한 스캐터로메트리 동작에 사용되는 특정의 방사 빔에 대해 요구되는 포커스 간의 오프셋을 결정하기 위해 오프라인에서 기준 측정이 수행된다. 이것은 도 7에 단계 S71로 나타내어져 있다. 포커스 센서(61) 및 스캐터로미터 센서(18)에 의해 측정된 바와 같은 웨이퍼(W) 상에 입사하는 빔에 대한 포커스 측정 간의 오프셋은, 시스템을 재조정할 필요없이, 스캐터로미터의 온라인 작동 동안 지속적으로 단계 S72에서 교정될 수 있다.

오프셋에 대한 교정은 포커스 감지 수단 또는 스캐터로미터 센서(18) 중의 하나에서 이루어질 수 있다. 이 특정 실시예에서는, 도 6에 예시된 광학 구성에서, 포커싱 렌즈(71)(종래 기술의 구성에서는 일반적으로 정지 상태로 유지되는)의 위치가 각각의 애퍼처(79, 81)에 대한 초점면(85, 87)의 위치를 변경하기 위해 조정될 수 있다. 이러한 위치 조정은 대물 렌즈(69)의 위치를 조정하는 동일한 액추에이터에 의해 수행되거나 또는 별도의 액추에이터에 의해 수행될 수 있다. 초점면(85)이 빔 1의 핀홀(79)에 더욱 근접하게 이동하도록 되는 경우, 검출기 "77"에 비하여 더 큰 신호가 검출기 "75"에 의해 생성될 것이다. 그러므로, S1은 S2보다 커지게 될 것이다. 대물 렌즈(69)의 위치를 조정하여 초점면(85)의 위치에 영향을 주기 위해 포커스 제어 루프의 컨트롤러(67)에 의해 이들 신호의 차이, 즉 S1-S2가 이용될 수 있다. 제어 루프는, S1과 S2가 동일하게 되고 또한 초점면(85)이 원래 위치로 돌아갈 때까지 대물 렌즈(69)를 다시 이동시킬 것이다. 이 과정에 의해, 대물 렌즈(69)는 오프셋이 적용되지 않는 경우에 비하여 웨이퍼(W)에 대하여 상이하게 위치된다는 것을 알 수 있을 것이다. 이것은 스캐터로미터 센서(18) 양자의 포커스 및 포커스 센서(61)에 의해 이루어진 측정에 의해 가능하게 되는 정렬 기능에 영향을 줄 것이다.

이와 달리, 애퍼처(79, 81)의 위치가 조정될 수도 있다. 오프셋이 교정된 후, 포커스 컨트롤러(67)는 대물 스테이지(63)의 이동에 의해, 스캐터로미터 센서 시스템(18)에서의 검출기(75, 77)에 의해 이루어진 측정이 교정된 포커스 위치로 취해지도록 한다. 포커싱 시스템이 최상의 포커스의 위치, 즉 S1=S2인 곳을 결정하는 동안, 오프셋이 포커스 센서 외측의 측정 시스템을 위해 제공된다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 다른 실시예에서, 제1 실시예에서와 같이 광학 부품을 조정하는 대신, 포커스 컨트롤러(67)에 의해 대물 스테이지(63)의 액추에이터에 가해지는 신호에 대해 소프트웨어 교정이 이루어질 수 있다. 제1 실시예에서와 같이, 단계 S81에서는, 포커스 감지 수단에 의해 결정된 바와 같은 포커스와 특별한 스캐터로메트리 작동에 사용되는 특정의 방사 빔에 대해 요구되는 포커스 간의 오프셋을 결정하기 위해 오프라인의 기준 측정이 수행된다. 후속하는 온라인 스캐터로메트리 작동에서, 단계 S82에서 나타낸 바와 같이, 포커스 컨트롤러(67)는, 처리기(PU)의 제어 하에서, S1과 S2를 동일하게 하는 대신에, 교정 신호가 오프셋값과 동일한 차이를 갖도록 하는 수정된 제어 신호를 제공하도록 배치된다. 이것은 대물 렌즈 시스템의 위치를 오프셋을 고려하여 포커스 컨트롤러에 의해 결정된 바와 같은 최상의 포커스 위치로 조정하도록 대물 스테이지(63)의 액추에이터를 제어하기 위해 이용된다. 그러나, 이 실시예의 구현은 포커스 센서(61)의 출력과 대물 렌즈 시스템의 실제의 선형 변위 간의 공지의 관계로, 이상적으로는 선형으로, 될 필요가 있다는 것을 이해할 것이다. 이것은 측정되는 웨이퍼(W)의 구조를 포함한 다수의 요인에 좌우될 것이다.

포커스 센서와 스캐터로메트리 센서의 포커스 간의 오프셋에 대한 교정은, 특정 응용예 또는 포커싱 시스템에 상관없이, 스캐터로미터 센서(18) 또는 포커스 센서(61) 중의 하나에 대한 최적 포커스에 대하여 더 작은 포커스 오차가 획득되도록 할 것이다. 이것은 전술한 웨이퍼 위치설정 시스템에 의해 스캐터로미터의 부품의 더 우수한 정렬을 초래하여, 더욱 정확한 CD 및/또는 OV 측정치를 야기할 것이다. 또한, 산란된 방사선을 측정하기 위한 더 우수한 포커스는 또한 CD 및/또는 OV 측정치를 더욱 정확하게 할 것이다. 더 우수한 포커스는 전술한 웨이퍼 위치설정 시스템에 의한 웨이퍼의 정렬을 위해 사용되는 이미지를 더 날카롭게 하여, 정렬 오차가 더 작게 할 것이다. OV 측정의 경우, 최상의 포커스가 웨이퍼에 좌우되지 않을 것이기 때문에 웨이퍼 위에서 측정을 행할 지점을 선택할 수 있을 것이다.

오프셋에 대한 조정 가능성은 포커스 센서의 설계에 더 많은 유연성을 허용한다는 것을 이해할 것이다. 센서는 추후에 교정될 수 있기 때문에 최상의 가능한 포커스를 제공하도록 요구되지 않는다. 또한, 스캐터로메트리 센서의 동적 범위가 향상될 수 있어서, 예컨대 입사 방사선의 세기를 변화시킬 수 있도록 함으로써 반사성이 좋지 않은 표면으로부터 생성된 스펙트럼을 측정할 수 있게 된다. 오프셋 교정은 또한 상이한 제어 시스템을 제공할 필요가 있기는 하지만 예컨대 용량형 센서와 같은 전술한 광학 센서에 대한 대안이 되는 포커스 센서를 구현하는 것을 더욱 용이하게 할 것이다. 이러한 용량형 센서의 사용 시에, 용량형 센서가 웨이퍼(W)와 대물 렌즈(69)의 상대 위치를 결정하기 위해 사용되어, 대물 렌즈의 최적의 포커스 위치가 조정 과정에서 결정된다. 조정 과정과 스캐터로미터의 작동 간의 측정 특성의 변화를 보상하기 위해 용량형 센서에 의해 생성된 신호에 오프셋이 가해질 것이다.

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 곳에서, 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.

본 발명의 실시예를 광학 리소그래피의 관점에서 사용하는 것에 대해 구체적으로 언급하였지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용에도 이용될 수 있음을 이해할 것이며, 문맥이 허용하는 한 본 발명은 광학 리소그래피로 제한되지 않는다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 형성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피가 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스된 후에, 이 레지스트를 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 경화시킨다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트로부터 이동되어 기판에 패턴을 잔류시킨다.

본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 EUV 방사선(예컨대, 5 nm와 20 nm 사이의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 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 발명은 전술한 바와 같은 방법을 기술하는 컴퓨터 판독 가능한 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램을 그 안에 저장하고 있는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크, 또는 광디스크)의 형태를 취할 수 있다.

전술한 내용은 예시를 위한 것으로, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 첨부된 청구범위의 범위를 벗어나지 않고서도 전술한 본 발명에 대한 변형예가 이루어질 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

기판의 특성을 측정하도록 구성된 스캐터로미터(scatterometer)에 있어서,
포커싱 수단;
방사 빔을 상기 포커싱 수단을 통해 상기 기판 상으로 지향하도록 작용하는 수단;
상기 기판으로부터 반사된 후의 상기 방사 빔을 검출하도록 구성된 포커스 센서;
조정 과정 동안 방사 빔을 포커스하기 위해 요구되는, 상기 포커싱 수단과 상기 기판의 상대 위치를, 액추에이터 수단이 조정하도록 작용하는 제어 신호를 제공하기 위해, 상기 포커스 센서에 응답하는 포커스 컨트롤러; 및
상기 방사 빔의 포커싱과 상기 스캐터로미터의 사용 동안의 상기 스캐터로미터의 포커싱 간의 차이를 보상하기 위해 상기 포커싱 수단에 의해 발생된 포커스에 대한 오프셋을 제공하도록 구성된 포커스 오프셋 수단
을 포함하는 스캐터로미터.
삭제
제1항에 있어서,
상기 포커스 오프셋 수단은, 상기 포커스 감지 수단과 상기 측정 검출기 수단 중의 하나 이상의 것 내에서의 광학 경로 길이를 변경하도록 작용하는 수단을 포함하는, 스캐터로미터.
제3항에 있어서,
상기 광학 경로 길이를 변경하도록 작용하는 수단은,
상기 포커싱 수단과 상기 기판 사이에 개재된 렌즈 수단; 및
상기 방사 빔이 상기 기판에서의 반사 후에 포커스되는 위치를 변화시키기 위해 상기 렌즈 수단을 이동시키도록 작용하는 액추에이터 수단
을 포함하는, 스캐터로미터.
제4항에 있어서,
상기 렌즈 수단 및 상기 포커싱 수단을 이동시키기 위해 동일한 액추에이터 수단이 배치되는, 스캐터로미터.
제4항에 있어서,
상기 렌즈 수단 및 상기 포커싱 수단을 이동시키기 위해 상이한 각각의 액추에이터가 제공되는, 스캐터로미터.
제1항에 있어서,
상기 포커스 오프셋 수단은, 상기 오프셋에 따라 상기 제어 신호를 변경하도록 작용하는 수단을 포함하는, 스캐터로미터.
제1항에 있어서,
상기 포커스 센서는 용량형 센서(capacitive sensor)인, 스캐터로미터.
스캐터로미터를 이용하여 기판의 특성을 측정하는 스캐터로메트리 방법(scatterometry method)에 있어서,
방사 빔을 포커싱 수단을 통해 상기 기판 상으로 지향시키는 단계;
상기 기판으로부터 반사된 후의 상기 방사 빔을 검출하는 단계;
상기 방사 빔을 포커스하기 위해 요구되는, 포커싱 수단과 기판의 상대 위치를 결정하는 단계;
상기 포커싱 수단과 상기 기판의 상기 상대 위치를 나타내는 제어 신호를 제공하는 단계; 및
포커싱을 야기하기 위해 상기 제어 신호에 따라 상기 포커싱 수단과 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 단계;
및
상기 방사 빔의 포커싱과 상기 스캐터로미터의 사용 동안의 상기 스캐터로미터의 포커싱 간의 차이를 보상하기 위해 상기 포커싱 수단에 의해 발생된 포커스에 대한 오프셋을 제공하는 단계
를 포함하는 스캐터로메트리 방법.
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제9항에 있어서,
상기 포커스에 대한 오프셋을 제공하는 단계는, 포커스 감지를 수행하기 위한 수단과 측정 검출을 수행하기 위한 수단 중의 하나 이상의 것 내의 광학 경로 길이를 변경하는 단계를 포함하는, 스캐터로메트리 방법.
제9항에 있어서,
상기 포커스에 대한 오프셋을 제공하는 단계는, 상기 오프셋에 따라 상기 제어 신호를 변경하는 단계를 포함하는, 스캐터로메트리 방법.
삭제
리소그래피 장치에 있어서,
패턴을 조명하도록 배치된 조명 광학 시스템;
패턴의 이미지를 기판에 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템; 및
청구항 1에 따른 스캐터로미터
를 포함하는 리소그래피 장치.
리소그래픽 셀에 있어서,
기판을 방사선 감응성 층 상으로 코팅하도록 배치된 코터(coater);
상기 코터에 의해 코팅된 기판의 방사선 감응성 층 상에 이미지를 노광하도록 배치된 리소그래피 장치;
상기 리소그래피 장치에 의해 노광된 이미지를 현상하도록 배치된 현상기(developer); 및
청구항 1에 따른 스캐터로미터
를 포함하는 리소그래픽 셀.
디바이스 제조 방법에 있어서,
리소그래피 장치를 이용하여 기판 상에 패턴을 형성하고, 상기 리소그래피 장치에 의해 프린트된 패턴의 파라미터에 관련된 값을 결정하기 위해 스캐터로미터를 이용하되,
상기 제조 방법은,
방사 빔을 포커싱 수단을 통해 상기 기판 상으로 지향시키는 단계;
상기 기판으로부터 반사된 후의 상기 방사 빔을 검출하는 단계;
상기 방사 빔을 포커스하기 위해 요구되는, 포커싱 수단과 기판의 상대 위치를 결정하는 단계;
상기 포커싱 수단과 상기 기판의 상기 상대 위치를 나타내는 제어 신호를 제공하는 단계;
포커싱을 야기하기 위해 상기 제어 신호에 따라 상기 포커싱 수단과 상기 기판의 상대 위치를 조정하는 단계; 및
상기 방사 빔의 포커싱과 상기 스캐터로미터의 사용 동안의 상기 스캐터로미터의 포커싱 간의 차이를 보상하기 위해 상기 포커싱 수단에 의해 발생된 포커스에 대한 오프셋을 제공하는 단계
를 포함하는, 디바이스 제조 방법.