KR102272894B1 - 측정 방법의 성능을 예측하는 방법 및 장치, 측정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

계측 장치(302)는 EUV 방사선을 생성하기 위한 고 고조파 생성(HHG) 방사선 소스(310)를 포함한다. HHG 소스의 동작은, 애퍼쳐 어레이(424, 702) 및 이미지 센서(426)를 포함하는 파면 센서(420)를 사용하여 모니터링된다. 격자(706)는, 이미지 검출기가 상이한 스펙트럼 성분 및 빔에 걸친 상이한 위치에 대한 고 회절 차수의 포지션 및 세기를 캡쳐하도록, 각각의 애퍼쳐를 통과하는 방사선을 분산시킨다. 이러한 방식으로, 파면 센서는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 다수의 고조파에 대한 파면 틸트를 측정하도록 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 애퍼쳐들은 두 개의 서브세트(A 및 B)로 분할되고, 각각의 서브세트의 격자(706)는 상이한 분산 방향을 가진다. 스펙트럼적으로 분해된 파면 정보(430)는, HGG 소스의 동작을 안정화하거나 및/또는 계측 결과의 정확도를 개선하기 위하여 피드백 제어(432)에서 사용된다.

Description

측정 방법의 성능을 예측하는 방법 및 장치, 측정 방법 및 장치

관련 출원에 대한 상호 참조

본원은 2017 년 5 월 31 일에 출원된 유럽 출원 제 17173786.9 및 2017 년 10 월 3 일에 출원된 유럽 출원 제 17194552.0에 대한 우선권을 주장하는데, 이들 양자 모두는 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기법에 의한 디바이스의 제조에서 사용가능한 검사(예를 들어, 계측) 방법, 및 장치 및 리소그래피 기법을 사용하는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 패턴은 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 이러한 타겟부는 일반적으로 "필드"라고 불린다.

리소그래피 프로세스에서, 생성된 구조체를, 예를 들어 프로세스를 제어하고 검증하기 위해서 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하기 위하여 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경, 및 디바이스에 있는 두 개의 층들의 정렬 정확도인 오버레이를 측정하는 전문 툴과 같이, 이러한 측정을 하기 위한 다양한 툴들이 알려져 있다. 최근, 다양한 형태의 산란계들이 리소그래피 분야에서 사용되도록 개발되어 왔다. 이러한 디바이스들은 방사선 빔을 타겟 위로 지향시키고, 산란 방사선의 하나 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수인 단일 반사각에서의 세기; 반사된 각도의 함수인 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서의 편광 - 을 측정하여 회절 "스펙트럼"을 획득하고, 그로부터 타겟의 관심 특성이 결정될 수 있다.

동시에, 공지된 검사 기법은 가시광선 또는 자외선 파대역에 있는 방사선을 채용한다. 그러면 측정될 수 있는 최소 피쳐가 한정되어, 이러한 기법은 현대 리소그래피 프로세스에서 제작된 최소 피쳐를 더 이상 직접적으로 측정할 수 없게 된다. 더 작은 구조체를 측정하기 위하여, 예를 들어 EUV 리소그래피에서 사용되는 극자외(EUV) 파장에 달하는 단파의 방사선을 사용하는 것이 제안되었다. 이러한 파장은 1 내지 100 nm의 범위, 예를 들어 또는 1-125 nm의 범위일 수 있다. 이러한 파장 범위의 일부 또는 전부는 소프트 x-선(SXR) 파장이라고도 불릴 수 있다. 어떤 저자들은 파장의 더 좁은 범위, 예를 들어 범위 1-10 nm 또는 1-20 nm의 범위를 가리키기 위해서 SXR이라는 용어를 사용할 수 있다. 본 발명을 설명하기 위하여, 이러한 용어 SXR 및 EUV는 어떠한 엄격한 구별도 없이 사용될 것이다. 더 강한 x-선, 예를 들어 0.1-1 nm의 범위를 사용한 계측도 역시 고찰된다. 투과성 및/또는 반사성 산란 모드에서 이러한 파장을 사용하는 투과성 및 반사성 계측 기법은 공개된 특허 출원 US2015331336A1에 개시된다. 투과성 및/또는 반사성 산란 모드에서 이러한 파장을 사용하는 계측 기법 및 장치의 추가적인 예는 공개된 특허 출원 US2016282282A1, US2017045823A1 및 WO2017025392A1에, 그리고 현재의 우선일까지는 공개되지 않은 국제 특허 출원 번호 제 PCT/EP2016/080058(현재 US2017184981A1으로 공개됨)에 개시된다. 이러한 출원들 모두의 내용은 참조되어 본 명세서에 원용된다.

SXR 방사선의 편리한 소스에는 고 고조파 생성(HHG) 소스가 있는데, 여기에서는 레이저로부터의 적외선 펌프 방사선이 가스상 매질과의 상호작용에 의하여 단파 방사선으로 변환된다. HHG 소스는 KMLabs, Boulder Colorado, USA(http://www.kmlabs.com/)에서 입수가능하다. HHG 소스의 다양한 변형예도 리소그래피용 검사 장치에 적용되도록 고려된다. 이러한 변형예 중 일부는, 예를 들어 2016 년 11월 11 일에 출원되고 본 출원의 우선일까지 공개되지 않은 유럽 특허 출원 번호 16198346.5에 개시된다. 다른 변형예는 US 특허 출원 제 15/388,463 호 및 국제 특허 출원 PCT/EP2016/080103에 개시되는데, 이들 모두는 2015 년 12 월 23 일에 출원되고 마찬가지로 본 출원의 우선일까지 공개되지 않은(현재 US2017184511A1으로 공개됨) 15202301.6에 대한 우선권을 주장한다. 2016 년 9 월 14 일에 출원되고 우선일까지 공개되지 않은 유럽 특허 출원 번호 16188816.9는 검사 장치 내의 측정 스폿의 블러링을 최소화하기 위하여 HHG 방사선 소스 내에서 파면을 정정하는 것을 기술한다. 이러한 출원들 모두의 내용은 참조되어 본 명세서에 원용된다.

파면 측정은, 예를 들어 광원을 특정한 스폿 크기 및 형상으로 포커싱하는 능력을 나타내기 위하여 사용될 수 있다. 이것은, 예를 들어 오버레이 계측을 위해서 구속되고 뚜렷한 스폿 내에 높은 SXR 플럭스가 요구되는 경우에 요한 정보이다. 이러한 파라미터가 신속하게 측정될 수 있으면, 이러한 정보는 계측에서 사용되는 SXR 빔의 적응적 제어를 위한, 또는 계측 측정의 결과를 개선하기 위한 피드백 루프에서 사용될 수 있다.

극자외(EUV) 및 소프트 x-선(SXR) 스펙트럼 영역에서의 파면의 측정은, 거의 모든 재료에서 높은 흡수가 일어나고 포커싱 광학기를 제작하기가 어렵기 때문에 힘든 일이다. EUV 파대역에서의 공통적인 접근법은 로컬 위상 그레디언트를 측정하기 위해서, 애퍼쳐의 어레이인 하트만(Hartmann) 센서를 사용하는 것이다. 예들은

등, Opt. Lett. 28, 1534 (2003),

등, Appl. Opt. 54, 4745 (2015), 및 공개된 특허 출원 US2004196450A1 에 개시된다. EUV에서 빈번하게 사용되는 다른 접근법은 위상-천이 포인트 회절 간섭측정이라고 불리는 간섭 측정식 기법이다(Naulleau 등, Appl. Opt. 38, 7252(1999)). 두 개의 최신의 비-표준 기법도 역시 언급된다. 제 1 기법은 슬릿을 스캐닝하여 빔 프로파일에 걸쳐 측정된 단일 슬릿 회절에 기반한다(Frumker 등, Opt. Lett. 34, 3026 (2009)). 제 2 기법은 두 개의 동일한 빔들 사이의 간섭 패턴을 사용하고, 및 측방향 전단 알고리즘에 의해서 파면을 재구성한다(Austin 등, Opt. Lett. 36, 1746 (2011)).

EUV/SXR 계측에 사용될 수 있을 HHG 소스를 고려하면, HHG 소스는 성질상 스펙트럼에 있어서 광대역이고, 비선형 생성 프로세스에 기인한 생성내의 빔 파라미터에서의 변화를 겪게 될 것이다. 고속 스펙트럼 측정이 존재하지만, 고속 2-D 파면 측정은 스펙트럼 분해능이 없이, 즉 소스의 풀 스펙트럼에 걸쳐 통합될 수밖에 없다. 최근에 측정한 결과, 상이한 고조파에 대해서 파면에 큰 변동이 있을 수 있다는 것이 드러났다. 따라서, 통상적인 측정보다 짧은 타임스케일에서 스펙트럼적으로 분해된 2-D 파면을 측정하고, 잠재적으로는 HHG 소스에 피드백을 수행하여 그 특성을 안정화시키려는 소망이 존재한다.

스펙트럼적으로 분해된 파면 측정을 위하여, 최신 기술의 설명에 언급된 기법들 각각은 추가 분광계와 통합되어야 한다. 그러면, 스펙트럼을 기록하기 위하여 EUV 분광계가 카메라의 하나의 공간 차원을 요구하기 때문에, 파면을 한 차원에서만 측정한다는 제약이 생긴다. 그러면, 파면을 스펙트럼 분해능과 2-D로 측정하려면 스캐닝 프로세스가 필요할 것인데, 이것은 느리고 번거로울 것이다.

애퍼쳐 내의 색상 필터를 사용하여, 파면 센서 내에서 스펙트럼 성분을 분해하기 위한 시도가 이루어져 왔다(예를 들어 US2016109290A1 및 RU2036491C1 참조). 불행하게도, 이러한 기법은 센서의 공간 분해능을 컬러의 수에 비례하여 감소시키게 되고, 색상 필터는 EUV/SXR 파장을 위하여 쉽게 이용가능하지 않다.

본 발명은, 예를 들어 HHG 방사선 소스 배열체를 포함하는, 방사선 소스 배열체, 예를 들어 EUV 또는 SXR 방사선 소스 내의 동작 상태의 모니터링 및/또는 제어를 개선하는 것을 목적으로 한다.

다른 양태에서, 본 발명은 2-D 공간 분해능 및 스펙트럼 분해능을 가진 파면 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. 파면 센서는 EUV 및 SXR 파장에서, 또는 임의의 파대역에서 사용되도록 적응될 수 있다.

본 발명은 제 1 양태에서, 방사선 빔을 생성하도록 동작가능한 방사선 소스 배열체로서,

생성된 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 적어도 간헐적으로 측정하기 위한 파면 센서; 및

측정된 파면 틸트에 적어도 부분적으로 기반하여, 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하기 위한 프로세서를 포함하고,

상기 파면 센서에는 상기 어레이 내의 각각의 위치에 분산형 요소가 제공되고,

상기 파면 센서는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 스펙트럼 분해로 파면 틸트를 측정하도록 구성되는, 방사선 소스 배열체를 제공한다.

본 발명은 검사 방사선을 타겟 구조체에 전달하기 위한 조명 시스템 및 상기 타겟 구조체와의 상호작용 후에 상기 검사 방사선을 검출하기 위한 검출 시스템을 포함하는 검사 장치로서,

상기 조명 시스템은 전술된 본 발명의 제 1 양태에 따른 방사선 소스 배열체를 포함하는, 검사 장치를 더 제공한다.

본 발명은 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 모니터링하는 방법으로서,

상기 방사선 소스 배열체에 의해 생성된 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 적어도 간헐적으로 측정하는 단계; 및

측정된 파면 틸트에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하는 단계를 포함하고,

파면 틸트는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 스펙트럼 분해로 측정되는, 동작 상태 모니터링 방법을 더 제공한다.

이러한 방식으로, 스펙트럼 분해능 및 공간 분해능의 조합이 획득될 수 있는데, 이것은 공지된 파면 센서에서는 얻어지지 않는 것이다. 파면 틸트를 스펙트럼 분해능을 가지고 측정하는 것은, 예를 들어 복수 개의 스펙트럼 성분들 각각에 대해 파면 틸트를 측정하는 것을 수반할 수 있다. 일 실시예에서, 동일한 복수 개의 스펙트럼 성분이 어레이 내의 모든 위치에서 측정되어, 완전히 스펙트럼적으로 그리고 공간적으로 분해된 파면 정보를 얻을 수 있을 것이 예상된다. 그러나, 다른 구현형태들도 본 발명의 원리에 기반하여 구상될 수 있다. 본 발명은, 상이한 복수 개의 스펙트럼 성분들에 대한 파면 틸트가 위치들의 어레이 내의 상이한 위치에서 측정되는 구현형태를 배제하지 않는다. 본 발명은, 다른 위치들의 어레이가, 예를 들어 본 발명의 위치들의 어레이와 함께 산재되고, 거기에서 파면 틸트가 임의의 스펙트럼 분해능이 없이 종래의 방법으로 검출되는 구현형태를 배제하지 않는다.

본 발명은, 이러한 방법의 적어도 하나의 동작 파라미터를 하나 이상의 스펙트럼 성분의 파면 틸트에 기반하여 프로세서에 의해 결정되는 동작 상태에 적어도 부분적으로 응답하여 자동적으로 조절하는 것을 더 포함함으로써, 방사선 소스 배열체를 제어하는 방법을 더 제공한다.

본 발명은, 리소그래피 프로세스에 의해 기판 상에 형성된 구조체를 검사하는 방법으로서,

타겟 구조체를, 전술된 본 발명에 따른 방법에 의해 제어되는 고 고조파 생성에 의해 생성된 검사 방사선으로 조명하는 단계; 및

타겟 구조체와의 상호작용 후에 상기 검사 방사선의 일부를 검출하는 단계를 포함하는, 검사 방법을 더 제공한다.

검사 방법은, 상기 검사 방사선의 검출된 부분에 적어도 부분적으로 기반하여 타겟 구조체의 속성을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

검사 방법은, 타겟 구조체의 결정된 속성에 적어도 부분적으로 기반하여 리소그래피 프로세스의 적어도 하나의 성능 파라미터를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 디바이스 제조 방법으로서, 리소그래피 프로세스 단계를 포함하고, 상기 리소그래피 프로세스 단계를 수행하기 이전 또는 이후에, 기판 상의 하나 이상의 타겟 구조체의 속성이 전술된 바와 같은 본 발명에 따른 검사 방법에 의해서 결정되고, 결정된 속성이 상기 기판 및/또는 추가적 기판의 처리를 위하여 상기 리소그래피 프로세스 단계의 파라미터를 조절하도록 사용되는, 디바이스 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 프로세서가 전술된 본 발명에 따른 방사선 소스 배열체의 프로세서 및/또는 제어기를 구현하게 하는 머신 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 더 제공한다. 머신 판독가능 명령은 예를 들어 비-일시적 저장 매질에 제공될 수 있다.

본 발명은 추가적이고 독립적인 양태에서, 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 측정하기 위한 파면 센서로서, 상기 파면 센서에는 상기 어레이 내의 각각의 위치에 분산형 요소가 제공되고, 상기 파면 센서는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 스펙트럼 분해로 파면 틸트를 측정하도록 구성되는, 파면 센서를 제공한다.

이러한 파면 센서는 전술된 바와 가튼 방사선 소스 배열체의 상태를 모니터링하기 위하여 사용될 수 있거나, 임의의 요구되는 목적을 위하여 사용될 수 있다. 파면 센서는 EUV 방사선과 함께 사용되도록, 또는 임의의 다른 파대역에 있는 방사선과 함께 사용되도록 적응될 수 있다.

본 발명의 임의의 양태에서, 위치들의 어레이는 하나 이상의 스페이싱 벡터에 의하여 규정되어, 각각의 분산형 요소의 분산 방향이 상기 스페이싱 벡터 중 임의의 것과 평행하지 않게 할 수 있다. 그러면, 어레이 내의 상이한 위치들로부터의 스펙트럼 성분들 사이의 간섭이 없이 요구되는 공간 분해능이 얻어진다.

위치들의 어레이는 두 개 이상의 서브세트로 분할될 수 있고, 각각의 서브세트의 분산형 요소는 상이한 분산 방향을 가진다. 그러면 공간 분해능이 더 증가될 수 있고, 및/또는 어레이 내의 상이한 위치들의 스펙트럼 성분들을 더 분리할 수 있다.

다른 피쳐 및 장점 및 다양한 실시예의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정 실시예로 한정되지 않는다는 것에 주의한다. 이러한 실시예는 본 명세서에서 예시를 위해 제공될 뿐이다. 본 명세서에 포함된 교시에 기초하는 추가적인 실시예들이 당업자에게 명백해질 것이다.

실시예들은 첨부 도면을 참조하여 오직 예시를 통하여 이제 설명될 것이다:
도 1은 반도체 디바이스를 위한 생산 설비를 구성하는 다른 장치들과 함께 리소그래피 장치를 도시하고, 본 발명의 일 실시예에 따르는 검사 장치를 포함하는 계측 장치를 포함한다;
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 방사선 소스 배열체 및 파면 센서를 포함하는 검사 장치의 제 1 실시예에 있는 컴포넌트들의 배열을 개략적으로 도시한다;
도 3은 예시적인 방사선 소스 배열체 내의 제 1 방사선 및 HHG 매질 사이의 상호작용의 영역을 보여준다;
도 4는 HHG 방사선 소스 배열체에서 발생할 수 있는 동작 상태의 일부 예시적인 편차를 예시한다;
도 5는 스펙트럼 분해능이 없는 공지된 하트만-타입(Hartmann-type) 파면 센서의 동작 원리를 예시한다;
도 6은 스펙트럼 분해능이 없는 공지된 샤크 하트만(Shack Hartmann)-타입 파면 센서의 동작 원리를 예시한다;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변경된 하트만 파면 센서에서 사용하기 위한 분산형 요소를 가지는 애퍼쳐들의 어레이의 현미경사진이다;
도 8은 도 7의 어레이 내의, 분산형 요소가 있는 애퍼쳐의 확대 상세도를 두 서브세트 (a) 및 (b)에 도시한다;
도 9는 도 7 및 도 8에 도시되는 애퍼쳐들의 어레이를 사용하여 변경된 하트만 파면 센서 내에서 캡쳐된 회절 이미지를 보여준다;
도 10은 도 9의 회절 이미지의 일부의 확대 상세도를 도시하며, 어레이 내의 한 위치에서의 복수 개의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트의 연산을 보여준다;
도 11은 도 9에 도시되는 회절 이미지로부터 재구성된 아홉 개의 스펙트럼 성분에 대한 파면을 보여준다;
도 12는 (a) 제로 파면 틸트 시의 단일 파장에 대한 파면 센서의 기하학적 구조, (b) 비-제로 파면 틸트 시의 단일 파장에 대한 파면 센서의 기하학적 구조, 및 (c) 비-제로 파면 틸트 및 센서 내의 컴포넌트들의 오정렬이 있는 경우의 단일 파장에 대한 파면 센서의 기하학적 구조를 예시한다;
도 13은 예시적인 HHG 방사선 소스에 대한 파면 틸트의 측정을 예시한다;
도 14는 연속 스펙트럼을 가진 방사선의 파면을 측정하기 위하여 사용가능한 세 개의 2차원 애퍼쳐 격자((a), (b), (c))를 예시한다;
도 15는 연속 스펙트럼을 가지는 방사선에 대한 파면을 측정하는 원리를 예시한다;
도 16은 도 14 및 도 15의 원리에 기반하여 파면 틸트를 결정하기 위한 예시적인 프로시저를 보여준다;
도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 도 2의 검사 장치 내에서 센서 신호 및 피드백 제어 신호가 흐르는 모습을 개략적으로 도시한다; 그리고
도 18은 도 1의 검사 장치에 의해 이루어진 측정을 사용하는 계측 방법 및/또는 리소그래피 제조 프로세스의 성능을 제어하는 방법을 예시하는 흐름도이다.

본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.

도 1은 대량의 리소그래피 제조 프로세스를 구현하는 산업 설비의 일부로서, 리소그래피 장치(LA)를 100에서 도시한다. 제공된 예에서, 제조 프로세스는 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 반도체 제품(집적 회로)을 제조하기 위해 적응된다. 상이한 타입의 기판을 이러한 프로세스를 변형하여 처리함으로써 매우 다양한 제품이 제조될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 반도체 제품의 생산은 오늘날 상업적으로 매우 중요한 일 예로서만 사용된다.

리소그래피 장치(또는 간략히 "리소 툴(100")) 내에는 102에 측정 스테이션(MEA)이 도시되고, 104에 노광 스테이션(EXP)이 도시된다. 제어 유닛(LACU)은 106에 도시된다. 이러한 예에서, 각각의 기판은 패턴이 적용되게 하기 위해 측정 스테이션 및 노광 스테이션에 진입한다. 광학적 리소그래피 장치에서, 조절된 방사선 및 투영 시스템을 사용하여 패터닝 디바이스(MA)로부터 기판 상에 제품 패턴을 전사하기 위해서 예를 들어 투영 시스템이 사용된다. 이것은 패턴의 이미지를 방사선-감응 레지스트 재료의 층에 형성함으로써 이루어진다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"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), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 패터닝(MA) 디바이스는 마스크 또는 레티클일 수 있고, 이것은 패터닝 디바이스에 의해 투과되거나 반사된 방사선 빔에 패턴을 부여한다. 알려진 동작 모드는 스테핑 모드 및 스캐닝 모드를 포함한다. 잘 알려진 바와 같이, 투영 시스템은 기판에 대한 지지 및 위치설정 시스템 및 패터닝 디바이스와 다양한 방식으로 협동하여 원하는 패턴을 기판에 걸친 많은 타겟 부분에 적용시킬 수 있다. 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 고정된 패턴을 가지는 레티클 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 방사선은 심자외선(DUV) 또는 극자외(EUV) 파대역에 있는 전자기 방사선을 포함할 수 있다. 본 발명은 다른 타입의 리소그래피 프로세스, 예를 들어 전자 빔에 의한, 예를 들어 임프린트 리소그래피 및 다이렉트 라이팅(direct writing) 리소그래피에도 역시 적용가능하다.

리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)은 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하여, 장치가 기판(W) 및 레티클(MA)을 수용하고 패터닝 동작을 구현하게 한다. LACU는 장치의 동작과 관련된 원하는 계산을 구현하는 신호 처리와 데이터 처리 능력을 더 포함한다. 실무상, 제어 유닛(LACU)은, 이러한 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트의 실시간 데이터 획득, 처리 및 제어를 각각 처리하는 많은 서브유닛들의 시스템으로서 구현될 것이다.

패턴이 노광 스테이션(EXP)에서 기판에 적용되기 전에, 기판은 측정 스테이션(MEA)에서 처리되어 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있게 한다. 준비 단계는 레벨 센서를 사용하여 기판의 표면 높이를 매핑하는 것과 정렬 센서를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 공칭적으로, 정렬 마크는 규칙적인 그리드 패턴으로 배치된다. 그러나, 마크를 생성할 때 생기는 부정확성과 처리되는 동안 발생하는 기판의 변형 때문에, 마크들은 이상적인 그리드로부터 벗어나게 된다. 결과적으로, 이러한 장치가 제품 피쳐를 매우 높은 정확도로 올바른 위치에 인쇄하려면, 기판의 위치 및 배향을 측정하는 것에 추가하여, 실무상 정렬 센서는 기판 면적에 걸쳐 많은 마크의 위치를 자세하게 측정해야 한다.

이러한 리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블을 가지는 소위 이중 스테이지 타입일 수 있고, 각 테이블에는 제어 유닛(LACU)에 의해 제어되는 위치설정 시스템이 있다. 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션(EXP)에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션(MEA)에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있어서, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 그러므로, 정렬 마크를 측정하는 것은 시간이 많이 걸리는 작업이고, 두 개의 기판 테이블을 제공하면 장치의 쓰루풋이 크게 증가하게 될 수 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다. 리소그래피 장치(LA)가 두 개의 기판 테이블을 가지는 소위 듀얼 스테이지 타입인 경우, 노광 스테이션 및 측정 스테이션은 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 떨어진 위치에 있을 수 있다. 그러나, 이것이 가능한 오직 하나의 구조이고, 측정 스테이션 및 노광 스테이션은 별개일 필요가 없다. 예를 들어, 사전-노광 측정 단계 중에 측정 스테이지가 일시적으로 커플링되는 측정 스테이지가 알려져 있다. 본 발명은 이러한 타입의 시스템으로 한정되지 않는다.

생산 설비 내에서, 장치(100)는, 이러한 장치(100)에 의한 패터닝을 위해서 감광성 레지스트 및 다른 코팅을 기판(W)에 적용시키기 위한 코팅 장치(108)를 역시 포함하는 "리소 셀" 또는 "리소 클러스터"의 일부를 형성한다. 장치(100)의 출력측에는, 노광된 패턴을 물리적 레지스트 패턴으로 현상하기 위해서 베이킹 장치(110) 및 현상 장치(112)가 제공된다. 이러한 장치들 모두 사이에서, 기판 핸들링 시스템은 기판을 지지하고 이들을 장치의 일부에서 다른 부분으로 전달하는 것을 담당한다. 통칭하여 "트랙"이라고도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system; SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다. 감독 제어 시스템(SCS)은 각각의 패터닝된 기판을 생성하기 위해 수행될 단계들의 정의를 상세히 제공하는 레시피 정보(R)를 수신한다.

리소셀 내에서 패턴이 적용되고 현상되면, 패터닝된 기판(120)은 122, 124, 및 126에 예시되는 것과 같은 다른 처리 장치로 전달된다. 통상적인 제조 설비 내에는 다양한 장치에 의해 광범위한 처리 단계들이 구현된다. 예시를 위하여, 이러한 실시예에서 장치(122)는 에칭 스테이션이고, 및 장치(124)는 에칭후 어닐링 단계를 수행한다. 추가적인 물리적 및/또는 화학적 처리 단계들이 다른 장치(126 등)에 적용된다. 재료의 증착, 표면 재료 특성의 변경(산화, 도핑, 이온 이식 등), 화학적-기계적 연마(CMP) 등과 같은 여러 타입의 동작들이 실제 디바이스를 제작하기 위해 요구될 수 있다. 실무상, 장치(126)는 하나 이상의 장치에서 수행되는 일련의 상이한 처리 단계를 나타낸다.

잘 알려진 바와 같이, 반도체 디바이스를 제작하려면, 적합한 재료 및 패턴을 가지는 디바이스 구조체를 기판 위에 층별로 쌓아올리기 위해 이러한 처리들의 반복이 수반된다. 이에 따라, 리소 클러스터에 도달하는 기판(130)은 새롭게 준비된 기판일 수도 있고, 또는 기판은 이러한 클러스터 또는 완전히 다른 장치에서 이전에 처리된 기판일 수도 있다. 이와 유사하게, 요구되는 처리에 따라서, 장치(126)를 떠나는 기판(132)은 동일한 리소 클러스터 내에서의 후속 패터닝 동작을 위해 반환될 수 있거나, 상이한 클러스터 내에서의 패터닝 동작을 위해 보내질 수 있거나, 다이싱 및 패키징을 위해 보내져야 할 마감된 제품일 수도 있다.

제품 구조체의 각각의 층은 상이한 세트의 프로세스 단계를 요구하고, 각각의 층에서 사용되는 장치(126)는 타입이 완전히 다를 수도 있다. 더 나아가, 장치(126)에 의해 적용될 처리 단계들이 공칭적으로 동일한 경우에도, 큰 설비에서는 상이한 기판들에 단계 126을 수행하도록 병렬적으로 동작하는, 동일해 보이는 여러 머신들이 존재할 수도 있다. 이러한 머신들 사이에서 셋-업 또는 고장에 있어서 작은 차이가 발생한다는 것은, 다른 기판들이 다른 방식으로 영향받게 된다는 것을 의미할 수 있다. 심지어, 에칭(장치(122))과 같이 각각의 층에 대해 상대적으로 공통인 단계들도, 공칭적으로 동일하지만 병렬적으로 작동하여 쓰루풋을 최대화하는 여러 에칭 장치들에 의해 구현될 수 있다. 더욱이, 실무적으로는, 다른 층들은 에칭될 재료의 세부사항과 예를 들어 이방성 에칭과 같은 특별한 요구 사항에 따라서 다른 에칭 프로세스, 예를 들어 화학적 에칭, 플라즈마 에칭을 요구한다.

선행 및/또는 후속 프로세스는 전술된 것처럼 다른 리소그래피 장치에서 수행될 수 있고, 심지어 상이한 타입의 리소그래피 장치에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 분해능 및 오버레이와 같은 파라미터가 매우 중요한 일부 층들은 디바이스 제작 프로세스 중에 덜 중요한 다른 층들 보다 더 진보된 리소그래피 툴에서 처리될 수 있다. 그러므로 일부 층들이 침지 타입 리소그래피 툴에서 노광될 수 있는 반면에 다른 층들은 '건식' 툴에서 노광된다. 일부 층들은 DUV 파장에서 동작하는 툴 안에서 노광될 수 있는 반면에, 다른 층들은 EUV 파장 방사선을 사용하여 노광된다.

리소그래피 장치에 의해 노광되는 기판이 정확하고 일정하게 노광되도록 하기 위해서는, 노광된 기판을 검사하여 후속 층들 사이의 오버레이 에러, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 특성을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 리소셀(LC)이 그 안에 위치되는 제조 설비는, 리소셀 내에서 처리된 기판(W)의 일부 또는 전부를 수납하는 계측 시스템(MET)을 더 포함한다. 계측 결과는 감독 제어 시스템(SCS, 138)으로 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일 배치(batch)의 다른 기판이 여전히 노광되기에 충분한 정도로 계측이 곧바로 신속하게 행해질 수 있으면, 후속 기판의 노광에 대한 조정이 이루어질 수 있다. 또한, 이미 노광된 기판들은 스트리핑되고 재작업(rework) 되며 - 수율을 개선하기 위하여 - 또는 폐기되어, 이를 통하여 오류가 있는 것으로 알려진 기판에 다른 처리를 수행하는 것을 회피할 수도 있다. 기판의 일부 타겟부에만 오류가 있는 경우, 양호한 것으로 간주되는 타겟부에만 추가의 노광이 수행될 수 있다.

도 1에는 제조 프로세스의 원하는 스테이지에서 제품의 파라미터를 측정하기 위해 제공되는 계측 장치(140)도 역시 도시된다. 현대의 리소그래피 생산 설비 내에 있는 계측 장치의 공통적인 예는, 예를 들어 각도-분해 산란계 또는 분광식 산란계인데, 이것은 장치(122)에서의 에칭 이전에 120에서 현상된 기판의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다. 계측 장치(140)를 사용하면, 예를 들어 오버레이 또는 임계 치수(CD)와 같은 중요한 성능 파라미터가 현상된 레지스트 내의 규정된 정확도 요구 사항을 만족시키지 않는다는 것이 결정될 수 있다. 에칭 단계 이전에, 현상된 레지스트를 벗겨내고 리소 클러스터를 통해 기판(120)을 재처리할 기회가 있다. 역시 잘 알려진 바와 같이, 장치(140)로부터의 계측 결과(142)는, 시간에 따라 미세하게 조절하는 감독 제어 시스템(SCS) 및/또는 제어 유닛(LACU)(106)에 의해서, 패터닝 동작의 정확한 성능을 유지하여 제품이 사양에 벗어나게 제작되거나 재작업해야 하는 위험을 최소화시키기 위해 사용될 수 있다. 물론, 계측 장치(140) 및/또는 다른 계측 장치(미도시)는 처리된 기판(132, 134), 및 인입하는 기판(130)의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다.

계측 장치(140)는 소망될 경우 하이브리드 계측 시스템을 구현할 수 있다. 현대의 리소그래피 생산 설비 내에 있는 계측 장치의 공통적인 예는, 예를 들어 각도-분해 산란계 또는 분광식 산란계인데, 이것은 장치(122)에서의 에칭 이전에 120에서 현상된 기판의 특성을 측정하기 위해 적용될 수 있다.

리소그래피 제조 기술의 각각의 세대(일반적으로 기술 "노드"라고 불림)는 CD와 같은 성능 파라미터에 대해 더 엄격한 사양을 가진다. 계측할 때의 주된 어려움 중 하나는, 제품 내의 피쳐의 크기가 점점 작아지고, 이러한 더 작은 피쳐 크기가 계측 타겟의 디자인에도 역시 반영되어야 한다는 것이다. 따라서, 계측 장치(140)는 종래의 가시광 또는 UV 파장보다 짧은 파장에서의 방사선으로 동작하도록 설계되는 검사 장치를 포함할 수 있다. 특정한 예로서, 1-10 nm 또는 1-20 nm의 범위에 있는 파장을 가지는 소프트 x-선(SXR) 방사선이 사용될 수 있고, 또는 좀 더 일반적으로는 1-100 nm의 범위에 있는 파장을 가지는 극자외 EUV 방사선이 사용될 수 있다.

실무에서는 모든 목적들에 대해서 단일 검사 장치에 의존하는 것이 아니라, 다양한 검사 장치가 사용될 수 있다. 하이브리드 계측 시스템은 상이한 파장에서 동작하는 산란계, 및 추가 타입의 검사 장치를 포함하여, 주어진 타겟 구조체 상에서 파라미터 또는 관심 파라미터의 더 양호한 전체 측정을 얻기 위해서 여러 타입의 측정이 하이브리드 계측 시스템 내에서 수행될 수 있게 할 수 있다.

하이브리드 계측 시스템 내의 검사 장치 각각은 특정 특성의 방사선에 대한 특정 조명 시스템을 가질 수 있다. 결합될 수 있는 이러한 타입의 장치의 더 상세한 예들이 전술된 계속 중인 국제 특허 출원 번호 제 PCT/EP2016/080058에 주어진다. 본 발명을 설명하기 위하여, 계측 장치(140)가 100 nm보다 짧은 파대역에 있는 소프트 x-선(SXR 또는 EUV) 방사선을 사용하는 검사 장치라는 것이 가정된다. 이러한 SXR 검사 장치는 하이브리드 계측 시스템 내의 검사 장치 중 하나로서 적용될 수 있지만, 소망되는 경우에는 독립적으로 적용될 수도 있다.

도 2는 순전히 예시적으로 그레이징 입사하는 EUV/SXR 방사선을 사용하는 분광식 산란계를 포함하는 검사 장치(302)의 개략적인 물리적 구성을 예시한다. 검사 장치의 다른 형태는 각도-분해된 산란계의 형태로 제공될 수 있는데, 이것은 더 긴 파장에서 동작하는 종래의 산란계와 유사한 수직 또는 근사-수직하는 방사선을 사용한다. 검사 장치(302)는 방사선 소스(310), 조명 시스템(312), 기판 지지대(316), 검출 시스템(318) 계측 처리 유닛(MPU)(320)을 포함한다. 이러한 예에서, 소스(310)는 고 고조파 생성(high harmonic generation; HHG) 기법에 기반한 EUV 또는 소프트 x-선 방사선의 생성기를 포함한다. 이러한 소스는 KMLabs, Boulder Colorado, USA(http://www.kmlabs.com/)에서 입수가능하다. 방사선 소스의 주된 구성 요소는 구동 레이저(330)와 HHG 가스 셀(332)이다. 가스 서플라이(334)는 가스 셀에 적합한 가스를 공급하고, 가스는 가스 셀에서 전기적 소스(336)에 의해 선택적으로 이온화된다. 구동 레이저는 예를 들어, 필요한 경우 수 메가헤르쯔에 달하는 펄스 반복률로, 예를 들어 초당 1 ns(1 나노초) 미만 동안 지속될 수 있는 적외선 방사선의 펄스를 생성하는 광학적 증폭기를 가진 섬유-기초 레이저일 수 있다. 적외선 방사선의 파장은 예를 들어 1 μm(1 마이크론)의 영역에 있을 수 있다. 레이저 펄스는 제 1 방사선 빔(340)으로서 HHG 가스 셀(332)로 전달되는데, 이러한 가스 내에서 방사선의 일부가 제 1 방사선보다 높은 주파수로 변환되어 요구되는 파장(들)의 간섭성 제 2 방사선을 포함하는 빔(342)이 된다.

제 2 방사선은 다수의 파장을 보유할 수 있다. 방사선이 단색이라면, 측정 계산(예를 들어, 재구성)이 단순화될 수 있지만, 여러 파장을 가진 방사선을 생성하는 것은 HHG를 사용하는 것이 더 용이하다. 가스 셀(332) 내의 가스의 부피는 HHG 공간을 규정하지만 이러한 공간은 완전히 밀폐될 필요는 없고, 가스 흐름이 정적 부피 대신에 사용될 수 있다. 가스는, 예를 들어 네온(Ne) 또는 아르곤(Ar)과 같은 비활성 가스일 수 있다. N₂, O₂, He, Ar, Kr, Xe 가스도 모두 독자적으로 또는 혼합되어 고려될 수 있다. 이것은 설계 선택의 문제이고, 동일한 장치 내의 선택가능한 옵션일 수도 있다. 상이한 파장은 상이한 재료의 구조체를 이미징할 때에, 예를 들어 상이한 레벨의 콘트라스트를 제공할 것이다. 예를 들어 금속 구조체 또는 실리콘 구조체를 검사하기 위해서, (탄소계) 레지스트의 피쳐를 이미징하거나, 또는 이러한 상이한 재료의 오염을 검출하기 위해서 사용되는 것에 맞게 상이한 파장이 선택될 수 있다. 하나 이상의 필터링 디바이스(344)가 제공될 수도 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al)의 박막과 같은 필터는 기본 IR 방사선이 검사 장치 내로 더 들어가는 것을 막는 역할을 할 수 있다. 가스 셀 내에 생성된 것들 중에서 하나 이상의 특정한 고조파 파장을 선택하기 위해 격자(미도시)가 제공될 수 있다. SXR 방사선이 공기 중에서 진행할 때는 흡수된다는 것에 유념하면, 빔 경로의 일부 또는 전부는 진공 환경 내에 보유될 수 있다. 방사선 소스(310) 및 조명 광학기(312)의 다양한 컴포넌트들은 동일한 장치 내에서 상이한 계측 '레시피'를 구현하도록 조절가능할 수 있다. 예를 들어, 상이한 파장 및/또는 편광이 선택가능해질 수 있다.

검사 대상인 구조체의 재료에 따라서 상이한 파장이 하위 층으로의 관통의 요구되는 레벨을 제공할 수 있다. 최소 디바이스 피쳐 중에서 최소 디바이스 피쳐 및 결함을 결정하기 위해서는 짧은 파장이 선호될 수 있다. 예를 들어 1-20 nm 또는 1-10 nm의 범위 내의 하나 이상의 파장이 선택될 수 있다. 5 nm보다 짧은 파장은 반도체 제조 시에 통상적으로 관심 대상인 재료에서 반사할 때 매우 낮은 임계 각도라는 문제를 겪게 된다. 그러므로 5 nm보다 큰 파장을 선택하면 더 높은 입사각에서 더 강한 신호가 생길 것이다. 반면에, 검사 태스크가 어떤 재료의 존재를 검출하기 위한 것이라면, 예를 들어 오염을 검출하기 위한 것이라면, 50 nm까지의 파장이 유용하게 사용될 수 있다.

방사선 소스(310)로부터 나온 필터링된 빔(342)은 검사 챔버(350)에 진입하고, 거기에서 관심 대상 구조체를 포함하는 기판(W)이 검사되기 위해서 기판 지지대(316)에 의해 홀딩된다. 관심 대상 구조체는 T로 명명된다. 검사 챔버(350) 내의 기압은 진공 펌프(352)에 의해 진공으로 유지됨으로써, EUV 방사선이 주변을 통해 부적절하게 감쇠되지 않고 전달될 수 있게 한다. 조명 시스템(312)은 방사선을 포커싱된 빔(356)으로 포커싱하는 기능을 가지고 있으며, 예를 들어 전술된 국제 출원 번호 PCT/EP2016/080058에 설명된 바와 같이 2차원적으로 만곡된 미러, 또는 일련의 일차원적으로 만곡된 미러를 포함할 수 있다. 포커싱은 관심 대상 구조체 상에 투영될 때 직경이 10 μm 미만인 원형 또는 타원형 스폿(S)을 얻도록 수행된다. 기판 지지대(316)는 예를 들어, 기판(W)의 임의의 부분을 원하는 방향에서 빔의 초점으로 이동시킬 수 있는 X-Y 병진 스테이지 및 회전 스테이지를 포함한다. 따라서, 방사선 스폿(S)이 관심 대상 구조체 상에 형성된다.

반사된 방사선(360)은 검출기(318)에 의해 캡쳐되고, 타겟 구조체(T)의 속성을 계산하는 데에 사용하기 위하여 스펙트럼이 프로세서(320)에 제공된다. 따라서, 조명 시스템(312) 및 검출 시스템(318)이 검사 장치를 형성한다. 이러한 검사 장치는 US2016282282A1에 설명된 종류의 SXR 분광식 반사측정기(reflectometer)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 차원에서의 기판은 틸팅될 수도 있다.

스폿(S)을 요구되는 제품 구조체와 정렬하고 포커싱하는 것을 돕기 위해서, 검사 장치(302)는 계측 프로세서(320)의 제어 하에 보조 방사선을 사용하는 보조 광학기를 더 제공할 수 있다. 계측 프로세서(320)는 병진 스테이지 및 회전 스테이지를 작동시키는 위치 제어기(372)와도 통신할 수 있다. 계측 프로세서(320)는 기판의 위치 및 배향에 대한 고도로 정확한 피드백을 센서를 통해 수신한다. 센서(374)는 예를 들어 피코미터의 영역에서 정확도를 제공할 수 있는 간섭측정계를 포함할 수 있다. 검사 장치(302)의 동작 중에, 검출 시스템(318)에 의해 캡쳐된 스펙트럼 데이터(382)가 계측 처리 유닛(320)에 전달된다.

언급된 바와 같이, 검사 장치의 다른 형태는, 예를 들어 비대칭의 회절-기초 측정을 수행하기 위하여, 정상 입사 또는 근사-정상 입사에서 SXR 방사선을 사용한다. 검사 장치의 양자 모두의 타입이 하이브리드 계측 시스템에 제공될 수 있다. 측정될 성능 파라미터에는 오버레이(OVL), 임계 치수(CD), 간섭성 회절 이미징(CDI) 및 분해능상(at-resolution) 오버레이(ARO) 계측이 있을 수 있다. SXR 방사선은, 예를 들어 5-30 nm의 범위에 있는 방사선을 사용하여 100 nm보다 작은 파장을 가질 수 있다. 방사선은 특성 상 협대역 또는 광대역일 수 있다.

오늘날의 생산 설비에서 사용되는 광학 산란계와 유사하게, 계측 장치(302)는 리소 셀 내에서 처리되는 레지스트 재료 내의 구조체를 측정하고("현상후 검사(After Develop Inspection; ADI")라고 알려져 있음) 및/또는 구조체가 더 견고한 재료 내에 형성된 이후에 구조체를 측정하기 위해("에칭후 검사(After Etch Inspection; AEI")라고 알려져 있음) 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판은 전사 장치(112), 에칭 장치(122), 어닐링 장치(124) 및/또는 다른 장치(126)에 의해 처리된 이후에 계측 장치(302)를 사용하여 검사될 수 있다.

도 3은 고 고조파 생성(HHG) 소스의 동작 원리를 보여준다. 이러한 소스에서, 고-파워 펨토초 펄스형 IR 레이저(구동 레이저(330))가 제 1 방사선 빔(340)을 생성한다. 도 3에서 실선으로 개략적으로 표시된 바와 같이, 빔(340)은 HHG 생성 공간 내의 포인트(402)에 포커싱된다. 노즐(404)은, 제 1 방사선과 상호작용할 Ne, Ar 또는 다른 원자를 보유한 가스(406)의 제트류를 방출한다. 초점 포지션 주위에, 제 1 방사선에 의해 야기된 크고 발진하는 전기장이 가스 원자로부터 전자를 변위시킨다. 재결합 시에, 고에너지(energetic) 광자가 펌프 방사선과 동기되지만 더 높은 고조파 에너지를 가지고 생성된다. 그러면 제 2 방사선의 빔(342)(점선)이 생긴다. 관심 대상인 SXR/EUV 광자가 임의의 매질 내에 매우 짧은 침투 깊이를 가지기 때문에, 가스 제트류는 저압으로 일정하게 펌핑되는 진공 챔버 내에 위치된다. 다른 타입 의HHG 방사선 소스 배열체에서는, 가스가 펌프 방사선과 함께 기다란 광 가이드 내에 구속된다. 동작 원리는 어느 경우에서나 동일하다.

대량 제조 설비 내에 HHG 방사선 소스에 기반한 검사 장치를 적용하려면, 현존하는 소스들의 수동 셋-업 프로시저 및 짧은 실행 시간에 의해 제공되는 것을 뛰어 넘는 HHG 방사선 소스 배열체의 제어 및 안정성의 정도가 요구된다. 가스 제트류에 대한 펌프 방사선 초점의 포지션, 형상 및 크기 및 가스 제트류 자체의 기하학적 형상, 유량, 압력 및 안정성과 같은 특성이 소망되는 방사선의 고 파워의 안정한 출력을 생성하기 위한 중요한 파라미터라는 것이 기대될 수 있다.

도 4는 HHG 방사선 소스 배열체의 동작을 열화시킬 수 있는 동작 상태에서의 어느 정도의 편차를 개략적으로 예시한다. 도 4에서, (a) 펌프 방사선은 가스 제트류로부터 변위된 포인트(402')에 포커싱되어, 가스 제트류 내의 전기장의 최대 진폭이 손실되게 하고, 결과적으로 HHG 프로세스의 고장/열화가 생기게 한다. (b)에서, 펌프 방사선은 완벽하지 않게 포커싱되어, 역시 전기장의 최대 진폭이 손실되게 한다. (c)에서, 펌프 방사선은 가스 제트류 내이지만 설계된 위치(402)로부터 변위된 포인트(402")에 포커싱된다. 가스 제트류의 형태는 이러한 포인트에서 달라져서, HHG 프로세스가 고장/열화되게 할 수 있고, 및/또는 제 2 방사선(342)이 조명 시스템(312)에 상대적으로 부정확하게 위치되게 할 수 있다. (d)에서, 펌프 방사선은 요구되는 위치에 포커싱되지만, 예를 들어 압력이 잘못되거나 노즐이 마모되어 가스 제트류의 상태가 열화되어, 역시 HHG 프로세스가 고장/열화되게 한다. 이러한 네 가지 예들은 발생할 수 있다는 편차들 중 일부일 뿐이다. 현재, 전술된 대부분의 파라미터는 생성된 EUV 광의 (파장 의존적) 세기를 평가하면서 수동으로 조절된다.

본 발명은, EUV 출력을 안정화 및 최적화하기 위한 자동 피드백 루프를 가지고 산업적으로 적용가능성이 더 높은 소스 배열체를 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다. HHG 프로세스로부터의 이온에 노출되는 광학 컴포넌트의 마모를 포함하는, 노즐 마모 이외의 마모 상태도 역시 생길 수 있다. 진공 내라면, 이러한 컴포넌트는 진공 시스템 입구 윈도우, 및 펌프 방사선 포커싱 광학기를 포함할 수 있다. "마모" 상태라고 간주될 수 있는 다른 상태에는 가스 조성 및 가스 순도의 변동이 있다. 시간이 지남에 따라서 변하는 가스의 제어된 혼합물이 사용될 수 있고, 또는, 예를 들어 가스가 경제적 이유로 재활용된다면 불순물이 누적될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명은, 복수 개의 스펙트럼 성분에 대한 방사선 빔(356)의 파면을 감지함으로써, HHG 방사선 소스 배열체 및 조명 시스템의 동작 상태를 모니터링하기 위한 하나 이상의 센서를 제공하는 것을 제안한다. 다양한 구현형태가 설명될 것인데, 이들 각각은 오직 예를 들기 위한 것이다. 도시된 예에서, 파면 센서(420)는 포커싱된 빔(356)의 적어도 부분(356')을 빔 다이버터(422)를 통해 수광한다. 다시 말해서, 이러한 예에서 파면 센서는 제 2 방사선(342)의 일부를 조명 시스템(312) 내의 마지막 포커싱 요소의 다운스트림인 포인트에서 수광한다. 이러한 방식으로, 파면 센서는 HHG 생성 공간 내의 동작 상태에 대한 정보를 획득하기 위하여 사용될 수 있지만, 조명 시스템(312)의 속성도 고려한다. 다른 실시예들에서, 파면 센서는 방사선(342)을 포커싱 요소의 업스트림으로부터 수광할 수 있고, 또는 포커싱 요소가 없을 수도 있다.

빔 다이버터(422)는 빔(356)의 일부를 센서에 우회시키지만, 빔의 주된 부분은 계속하여 타겟(T) 상에 스폿(S)을 형성한다. 이러한 방식으로, 파면 센서는 타겟의 측정과 동시에 연속적으로 동작할 수 있다. 다른 실시예들에서, 빔 다이버터(422)는, 파면 센서가 타겟의 측정들 사이에서만 동작하고, 타겟의 측정이 최소의 손실과 제 2 방사선(342)의 교란을 가지고 수행되도록 빔(356)의 경로에 간헐적으로 배치된 가동 요소일 수 있다. 제 2 방사선(342)이 SXR 또는 EUV 파대역에 파장을 가지는 예에서, 투과성 광학 요소를 제공하는 것은 어렵다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 빔 스플리터는 매우 얇은 다중층 디바이스, 또는 매우 얇은 금속 필름으로서 구현될 수 있다. 가동 요소의 예에서, 다중층 반사기, 또는 심지어 금속면이 구상될 수 있다.

파면 센서(420)는, 방사선 빔(356')의 경로에 배열된 일부 형태의 애퍼쳐 어레이(424), 및 애퍼쳐 어레이에 의해 생성된 2차원 스폿 패턴을 캡쳐하기 위한 이미지 센서(426)를 포함한다. 파면 프로세서(428)는 이미지 센서(426)로부터 스폿 패턴을 나타내는 이미지 신호(아날로그 또는 디지털 데이터)를 수신하고, 스폿 패턴의 정보로부터 파면 정보(WF)를 유도한다. 방사선 소스 배열체 및 조명 시스템의 동작 상태를 나타내는 하나 이상의 신호(430)(아날로그 또는 디지털 데이터)가 생성될 수 있다.

후술되는 바와 같이, 본 명세서에 개시된 변경된 파면 센서를 사용하면, 파면 정보(WF)는 스펙트럼적으로 그리고 공간적으로 모두 분해된다. 파면 정보는, 방사선 소스 배열체(310)의 동작을 제어하기 위한 자동 피드백 제어 루프를 구현하기 위해서 제어기(432)에 의해 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 나타내는 신호는 진단 목적을 위해서, 예를 들어 마모 상태의 고장 상태를 검출하고, 긴급하게 동작을 중지시키거나, 유지보수 동작을 스케줄링하기 위하여 모니터링될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 파면 정보는 관심 파라미터의 더 정확한 측정치를 생성하기 위해서, 스펙트럼 데이터(382)의 처리에 영향을 주도록 계측 프로세서(320) 내에서 사용될 수 있다. 동작 상태에 대한 추가 정보를 제공하기 위해서, 다른 타입의 센서가 추가적으로 사용될 수 있다.

방사선 소스(310)에서 제어될 수 있는 동작 파라미터의 예들은 상세히 후술될 것이다. 일 예로서, 도 2는 HHG 셀(332)의 업스트림인 제 1 방사선(340)의 경로 내에 있는, 파면 정정을 위한 보상 광학 디바이스(440)를 도시한다. 2016 년 9 월 14 일 출원되고 우선일까지 공개되지 않은 유럽 특허 출원 번호 16188816.9는 검사 장치 내의 조명 시스템(312) 광학 요소(들)의 "기울기 오차"를 정정하고, 따라서 측정 스폿의 블러링을 최소화하기 위한, 파면의 정정을 기술한다. 이러한 유럽 특허 출원은, 이러한 기울기 오차의 정정에 대한 교정이 일회성 교정인 실시예를 기술한다: 보상 광학 디바이스가 한 번 구성되면, 추가 조절이 필요하지 않을 것이 기대된다. 이러한 실시형태에서, 교정 단계는 구성하는 동안 한 번만 수행될 수 있다. 다른 실시예들에서, 교정 단계는 주기적으로 반복될 필요가 있을 수 있다. 파면의 실시간 폐루프 제어를 허용하기 위하여, 보상 광학 디바이스(440)는 프로그래밍가능한 공간 광 변조기(SLM)일 수 있다. 말할 필요도 없이, 빔 전달 시스템의 실제 구현형태는, 단순화된 도면에서 제안된 것과 같은 단일 렌즈가 아니라 여러 광학 요소를 포함할 수 있다. 이러한 도면은 오직 쉬게 예를 들기 위해서 투과성 SLM 디바이스를 제안한다는 것에 주의한다. 레이저 빔 내의 파워 때문에, 실용적 구현형태는 반사성 타입 SLM(예를 들어 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 어레이)를 사용할 수 있다.

파면 센서 배경 기술

도 5는 종래의 하트만 타입 파면 센서(스펙트럼 분해능이 없음)의 동작 원리를 보여준다. 애퍼쳐 어레이(502) 및 이미지 센서(504), 예를 들어 CCD 또는 CMOS 이미지 센서는 방사선 빔의 경로에 위치된다. 애퍼쳐 어레이(502)는, 예를 들어 차원 X 및 Y에 의해 규정되는 평면 내의 정규 어레이 내에 자리잡은 애퍼쳐(506)를 가진 금속판을 포함한다. 공칭적으로 Z 방향으로 파면 센서에 접근하는 방사선은 애퍼쳐 어레이를 통과하고, 따라서 역시 X-Y 평면에서 배향된 이미지 센서(504) 상에 스폿(508)의 어레이를 형성한다. 완벽하게 동위상이고 Z 축과 완벽하게 정렬된 평행 광선만을 포함하도록 방사선 빔이 이상적인 평평한 파면을 가졌다면, 각각의 스폿은 대응하는 애퍼쳐(506) 뒤에 정확하게 형성될 것이다. 하지만, 실제 빔은, 도면에 예시된 볼록 파면(510)과 같은 일부 형태의 틸트 및/또는 곡률을 가질 것이다. 그러한 경우에, 파면은 애퍼쳐 어레이 내의 각각의 위치에 특정 방식으로 틸팅되고, 대응하는 스폿(508)이 해당 틸트에 의존하는 위치 편차를 가지고 이미지 센서(504)에 형성될 것이다. 슬롯의 절대적인 "제로 편차" 포지션이 알려지지 않은 경우에도, 상대적인 위치 편차가 관측되고 측정될 수 있다.

이미지 센서(504)의 확대된 부분이 도시된 504a에 도시되는데, 이것은 하나의 스폿(508)(빈 원) 및 또한 동일한 스폿에 대한 레퍼런스 포지션(508r)(채워진 원)을 보여준다. 이미지 센서(504)는, 애퍼쳐 어레이의 각각의 애퍼쳐(506)에 대하여, 레퍼런스 포지션(508r)으로부터의 실제 스폿(508)의 편차(512)가 두 차원에서 검출되고 정량화될 수 있도록 충분한 공간 분해능(충분한 픽셀 밀도)을 가지는 광검출기 요소(픽셀)의 어레이를 포함한다. 파면 프로세서(520)는 이미지 센서(504)로부터 이미지 데이터를 수신하고 파면 정보(522)를 출력한다. 파면 프로세서(520)는 통상적으로 적합한 프로그래밍가능한 프로세서를 프로그래밍함으로써 구현될 것이고, 예를 들어 여러 스테이지에서 동작할 수 있다. 제 1 처리 스테이지(524)는 이미지 센서(504)로부터의 이미지를 분석하여 스폿(508)의 위치를 검출한다. 제 2 스테이지(526)는 스폿(508)의 위치를 그들의 레퍼런스 포지션(508r)과 비교하여 애퍼쳐 어레이 내의 각각의 위치에서의 파면(510)에 대한 로컬 틸트를 결정한다. 제 3 스테이지(528)는 로컬 틸트들의 어레이를 통합하고 보간하여 전체 파면의 모델을 획득한다. 이러한 파면 모델은 파면 정보의 일 예로서 출력될 수 있다. 이것은 로컬 틸트 벡터의 어레이로서, 및/또는, 예를 들어 제르니케 또는 다른 다항식 표현식을 사용함으로써 파라미터화된 모델로서 표현될 수 있다.

도 6은 공지된 샤크-하트만 파면 센서의 일부를 도시한다. 이것은 도 5에 도시되는 하트만 센서와 정확하게 동일한 원리로 동작하고, 유사한 부재들은 유사한 레퍼런스 번호를 가지는데, 접두부 '6'이 접두부 '5' 대신에 사용될 뿐이다. 샤크-하트만 센서에서의 주된 차이점은, 소형 렌즈(606)(렌즐릿 또는 마이크로렌즈)와 같은 포커싱 요소의 어레이(602)가 간단한 애퍼쳐(606)의 어레이 대신에 제공된다는 것이다. 주된 이점은 캡쳐된 광량이고, 따라서 이미지 센서(604) 상의 스폿(608)의 세기가 향상된다는 것이다. 스폿 포지션에 의해 검출된 로컬 파면 틸트는 하나의 작은 애퍼쳐에서가 아니라 포커싱 요소의 면적에 걸친 틸트의 평균이 된다. 파면이 어레이의 스케일에서는 상대적으로 부드럽다는 것이 가정된다.

도 5에 도시되는 애퍼쳐 어레이(502)가 도시된 바와 같이 방사선을 투과시키는 실제 애퍼쳐들의 어레이에 의해 구현되지만, 동일한 기능이 방사선을 국지적으로 반사시키는 반사성 스폿에 의해서도 구현될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 각각이 스스로의 실용적 이점 및 구현 상의 애로점을 가질 것이지만, 양자 모두의 구현형태가 본 발명에 대해 유용하다. 이와 유사하게, 종래에는 포커싱 요소(606)의 어레이(602)가 투과성 렌즐릿으로 구성될 수 있지만, 하나 이상의 성형된 반사면에 의해서도 구현될 수 있다. 회절(반사성 또는 투과성인 프레넬 영역 플레이트를 사용함)에 의한 포커싱도 이론상 또 다른 옵션이다. 이러한 파면 센서가, 굴절성 요소가 쉽게 이용가능하지 않은 EUV/SXR 파장에 대해서 설계되어야 한다면, 반사성 옵션이 더 실용적일 수 있다.

종래의 파면 센서에 대해서 다른 주의점은, 이들이 흑백 이미지 센서(504, 604)를 사용한다는 것이다. 그러므로, 상이한 파면 형상을 가질 수 있는 상이한 스펙트럼 성분의 분해가 없다. 스펙트럼 분해능을 추가하려는 종래의 시도는, 공간 분해능을 감소시키면서 이것을 수행하지만, 모든 파장, 예컨대 EUV 및 SXR 파장과 호환되는 것은 아니다.

스펙트럼 분해능이 있는 파면 센서

위에서 언급된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스펙트럼적으로 분해된 파면 정보를 획득하기 위하여 사용될 수 있는 변경된 파면 센서가 제공된다. 변경된 파면 센서는 예를 들어 방사선 소스 장치를 제어하기 위한 파면 센서(420)로서 사용될 수 있고, 및/또는, 예를 들어 SXR 파장을 사용한 계측을 위하여 검사 장치 내의 파면을 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 변경된 파면 센서의 원리는 그러한 애플리케이션들에만, 또는 그러한 파장에만 한정되지 않고, 다른 애플리케이션 및 파대역에도 적용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 변경된 파면 센서는 그러한 애플리케이션에서 특정한 장점을 발휘하고, 변경된 파면 센서의 일 예가 그러한 콘텍스트에서 설명될 것이다.

본 발명의 원리에 따르면, 변경된 파면 센서(420)는 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 적어도 간헐적으로 측정하기 위해서 적응된다. 변경된 파면 센서에는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 분산형 요소가 제공되고, 파면 센서는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 복수 개의 스펙트럼 성분 각각에 대한 파면 틸트를 측정하도록 구현된다. 이를 위하여, 이제 예시되고 설명되는 바와 같이, 애퍼쳐 어레이(502/602)가 변경되고, 파면 프로세서(520)에 의한 처리가 변경된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변경된 하트만 파면 센서에서 사용하기 위한 분산형 요소를 가지는 애퍼쳐들의 어레이의 현미경사진이다. 애퍼쳐 어레이(702)는 애퍼쳐(706)가 있는 마스크에 의해 규정되는데, 각각의 애퍼쳐(706)는 투과 격자 구조체를 포함한다. 이러한 예에서, 구조체는 금속-코팅된 멤브레인(EUV에 대해 불투명함) 내에 밀링된 20 μm 직경 애퍼쳐의 세트로 이루어진다. 애퍼쳐의 크기는 디자인 선택의 문제이다.

이러한 예에서 애퍼쳐 어레이는 A 및 B로 명명된 애퍼쳐 위치의 두 개의 인터리빙된 서브세트에 의해 규정된다. 위치들의 어레이를 위치의 서브세트로 분할하는 이유는 후술될 것이다. 서브세트의 개수는 한 개, 두 개, 또는 소망되는 경우에는 세 개 이상일 수 있다. 애퍼쳐의 각각의 서브세트는 2차원 스페이싱 벡터(a1, a2 및 b1, b2)에 의해 각각 규정되는 2차원 그리드 상에 배열된다. 인터리빙 스페이싱 벡터 ab는 두 개의 그리드 사이의 오프셋을 규정한다. 각각의 그리드에 대한 스페이싱 벡터는 평행하지도 직교하지도 않는다는 것에 주의한다. 본 발명의 원리에서 벗어나지 않는 다른 구성도 허용가능하다.

도 8의 (a)는 어레이 위치의 서브세트 A에 속하는 애퍼쳐(706)(A) 내의 격자 구조체를 더 상세하게 보여주는 반면에, 도 8의 (b)는 서브세트 B 내의 애퍼쳐(706(B))를 보여준다. 알 수 있는 바와 같이, 각각의 격자 구조체는 자신의 애퍼쳐를 (투과하는) 라인 및 (불투명한) 공간으로 채운다. 각각의 격자 구조체는 주기성의 방향을 가지고, 서브세트 A 및 B 사이의 차이는, 격자 벡터 Pa에 의해 표시되는 서브세트 A에 대한 주기성의 방향이 격자 벡터 Pb에 의해 표시된 서브세트 B에 대한 주기성의 방향과 다르다는 것이다. 격자 구조체의 피치는, 타당한 개수의 격자 라인이 애퍼쳐(706)의 크기 내에 속하게 한다. 도면에 도시된 예에서, 격자 구조체의 피치는 0.5 μm이다. 이러한 피치는 양자 모두의 서브세트에 대하여 동일하지만, 이론상 서로 다를 수도 있다.

격자 벡터 Pa 및 Pb도 역시 도 7에 도시된다. 각각의 격자 벡터는 애퍼쳐 어레이(702) 내의 위치의 대응하는 서브세트의 스페이싱 벡터에 대하여 비스듬한 각도라는 것을 알게 될 것이다. 당업자들은, 격자 구조체가 상이한 파장의 방사선(상이한 스펙트럼 성분)을 상이한 방향으로 분산시키는 역할을 한다는 것을 알게 될 것이다. 상이한 스펙트럼 성분의 방향은 분산 방향을 따라 이격되어 있다. 격자 벡터는 분산 방향도 규정한다. 도 7에는 스페이싱(Sa 및 Sb)도 표시되어 있다. 이것들은, 해당 서브세트 내의 격자 벡터에 의해 규정된 분산 방향에 대해 가로지르는 방향으로 측정된, 위치들의 어레이의 해당 서브세트 내의 위치들의 분리 거리를 보여준다.

격자 구조체는 분산형 요소의 일 예이다. 이론상, 프리즘과 같은 굴절성 분산형 요소도 구상될 수 있다. 도시된 투과성 요소 대신에, 애퍼쳐 어레이 및 분산형 요소가 반사형 요소로서 제공될 수 있다. 샤크-하트만 센서에 기반한 일 실시예에서, 분산형 요소는 포커싱 요소의 면적을 커버할만큼 충분히 클 것이다. 이들은, 소망되는 경우에 포커싱 요소의 일부로서 형성되거나 별개의 컴포넌트로서 적용될 수 있다. 이들은 소망되는 경우에 상이한 서브세트에 배치될 수 있다. 본 발명은 위치들의 다른 서브세트가 분산형 요소가 없이 제공되는 가능성, 또는 분산형 요소가 다른 목적을 위해 제공되는 것을 배제하지 않는다. 개요와 청구항의 용어는 분산형 요소가 없는, 또는 상이한 목적을 위한 분산형 요소를 가지는 다른 애퍼쳐 위치를 제공하는 것을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. 더욱이, 개요와 청구항의 용어는 복수 개의 동일한 스펙트럼 성분들이 위치의 각각의 서브세트 내에서 측정되어야 한다고 요구하지 않는다. 요컨대, 개요와 청구항의 용어는, 복수 개의 상이한 스펙트럼 성분들에 대한 파면 틸트가 위치들의 어레이 내의 상이한 위치에서 측정되는 구현형태를 배제하지 않는다. 개요와 청구항의 용어는, 파면 틸트가 스펙트럼 분해능이 없이 종래의 방법으로 검출되는 다른 위치들의 어레이가 제공되는 구현형태를 배제하지 않는다.

도 9는 도 2에 도시되는 방사선 소스(310)와 같은 HHG 소스로부터의 방사선 빔에서, 애퍼쳐 어레이(702)를 사용하여 변경된 파면 센서 내의 이미지 센서에 의해 캡쳐된 스폿 이미지를 도시한다. 도 10은 이러한 이미지의 확대된 일부를 도시한다. 도 9 및 도 10의 이미지는, 단일(1 개) 제 2 노광으로부터 얻어지는데, 800 nm 파장 레이저 방사선을 사용하여 아르곤 가스에서 생성된 HHG 방사선 빔의 300 개의 펄스를 망라한다. 결과적으로 얻어지는 EUV 스펙트럼은 주로 25 내지 45 nm의 범위를 가지는 스펙트럼 성분을 보유한다. 일부 개선이 되면 단일-펄스 검출도 실현가능하고, 밀리초 획득 시간 내에 풀 2-D 파면 및 포지션-분해된 스펙트럼들을 제공한다. 이러한 고속 측정은 계측 측정에 있어서의 HHG 초점 스폿 파라미터를 안정화시키기 위해서 피드백 스킴에서 활용될 수 있다. 대안적으로, 이러한 파라미터들의 병렬적 측정이 후-처리를 통한 웨이퍼 계측 측정을 개선시키기 위하여 사용될 수 있다.

HHG 소스는 여러 스펙트럼 성분을 가지는 방사선, 주로 펌프 방사선(340)의 고 고조파를 생성한다. 캡쳐된 이미지는 0으로 명명된 중심 영역 내에 종래의 하트만 마스크 스폿 패턴을 보여주지만, 추가적으로 각각의 애퍼쳐에 대한 +1차 및 -1차 회절 차수 각각에 대한 스폿 패턴을 보여준다. 애퍼쳐의 서브세트 A로부터, 회절 차수들이 (A, -1) 및 (A, +1)로 명명된 영역에서 발견된다. 이러한 스폿 패턴은, 격자 벡터 Pa에 의해 규정된 분산 방향에서 확산된, 방사선 내의 하나의 고조파 파장(스펙트럼 성분)에 각각 대응하는 스폿들의 어레이로 이루어진다. 이와 유사하게, 애퍼쳐의 서브세트 B로부터, 회절 차수들이 (B, -1) 및 (B, +1)로 명명된 영역에서 발견된다. 상이한 스펙트럼 성분에 대응하는 스폿들은 격자 벡터 Pb에 의해 규정되는 분산 방향으로 확산된다.

서브세트 A 내의 상이한 애퍼쳐들이 충돌하지 않고 이미지 내에서 공간적으로 분리되도록 스페이싱(Sa)이 어떻게 보장하는지를 알 수 있게 될 것이다. 이와 유사하게, 스페이싱(Sb)은 서브세트 B 내의 상이한 애퍼쳐들의 스펙트럼 성분이 충돌하지 않도록 보장한다. 애퍼쳐를 상이한 분산 방향을 가진 서브세트로 분할하면, 단일 분산 방향으로 가능할 더 큰 공간적 분리가 제공되고, 이를 통하여 애퍼쳐 어레이 전체로서 더 큰 공간 분해능이 가능해진다. 이러한 원리를 확장하기 위해서 추가 서브세트들이 추가될 수 있다. 예를 들어, 제 3 서브세트는 도 9에서 (C, -1) 및 (C,+1)로 명명된 영역 내의 "빈" 공간을 사용하도록 쉽게 추가될 수 있다.

격자 구조체의 피치는, 통상적으로 특정 HHG 방사선 소스 배열체 내에 생성되는 고 고조파의 서브세트에 대하여, 제 1 차수 회절만이 이미지 센서 상에서 캡쳐되도록 선택되었다는 것에 주의한다. 소망되는 경우에, 추가적으로 더 높은 차수들이 적합한 디자인에 의해서 캡쳐될 수 있다. 방사선의 스펙트럼 콘텐츠에 따라서, 제 1 및 제 2 차수 스폿들의 분포는 중첩할 수 있다. 이러한 예에서 이미지 센서는 단지 애퍼쳐 어레이의 후방 수 밀리미터에 있어서, 파면 센서의 매우 콤팩트한 디자인이 얻어지게 할 수 있다. 애퍼쳐 내의 격자 구조체는, 예를 들어 에지 근처의 비주기 격자 또는 애퍼쳐 바로 바깥의 추가적 구조체를 사용하여 애퍼쳐들로부터의 회절을 억제하도록 설계될 수 있다.

이제, 중앙 스폿 패턴 (A+B, 0)이 각각의 스폿 내에서, 애퍼쳐 어레이 내의 대응하는 위치에서의 방사선의 모든 스펙트럼 성분으로 결합한다. 스펙트럼 성분별 파면 틸트는 여기에서 얻어질 수 없다. 그러나, 고 회절 차수가 개별 스폿으로 분산되는 외부 영역에서는, 이러한 별개의 스폿이 발견될 수 없고 그들의 위치는 개별적으로 측정될 수 없다. 도 5에 전술된 파면 센서의 처리 스테이지(524)에 간단한 적응이 적용될 수 있다. 사실 상, 이러한 적응을 구현하기 위한 다양한 방법들이 고려될 수 있고, 다른 방법들을 제외하지 않고 하나의 예가 설명될 것이다.

도 10은 도 9의 회절 이미지의 일부의 확대 상세도를 도시하며, 어레이 내의 한 위치에서의 복수 개의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트의 연산을 보여준다. 캡쳐된 회절 이미지 내의 일련의 스폿은 일련의 기대된 파장 λ1, λ2, 등에 대응한다. 예를 들어, 파장 λ5 및 λ6가 도 10에서 하나의 애퍼쳐에 대해 강조된다. 회절은 파장 λ5에 대한 +1 차 스폿이 해당 파장에 대한 제로 차수 포지션에 상대적으로 양 q5+만큼 변위되는 반면에, 파장 λ5에 대한 -1 차 스폿이 제로 차수 포지션에 상대적으로 양 q5-만큼 변위되게 한다. 제로 차수 스폿들 모두가 오버레이되고 흑백 캡쳐 이미지에서는 구별할 수 없기 때문에, 그들의 포지션들은 직접적으로 측정될 수 없지만, 그들의 위치는 더 높은(예를 들어 제 1) 차수의 스폿들의 포지션으로부터 추론될 수 있다. 이것이 변경된 스텝 처리 스테이지(324)의 기능이다.

예에서, 파장 λ5에 대한 두 개의 +1차 및 -1차 스폿이 식별되고, 예를 들어 2-D 가우시안 프로파일을 각각의 스폿의 기대된 근방에 있는 이미지에 근사화함으로써 그들의 포지션이 측정된다. 그러면 이러한 두 개의 포지션의 무게 중심이 계산되고 파장 λ5에 대한 전체 포지션으로서 사용된다. 레퍼런스 포지션 으로부터의 이러한 전체 포지션의 편차는 이러한 애퍼쳐 위치에서의 파장 λ5에 대한 파면 틸트를 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 상이한 파장인 λ1 내지 λ5, λ6 등에 대한 스폿들의 포지션을 인식하고 측정함으로써, 파면 틸트의 별개의 측정이 각각의 스펙트럼 성분(파장)에 대하여, 그리고 애퍼쳐 어레이 내의 각각의 위치에 대하여 획득될 수 있다. 일 구현형태에서, 각각의 더 높은 차수 스폿에 대한 레퍼런스 포지션은 계산되고 관측된 포지션과 비교되어, 각각의 차수에 대한 편차를 얻는다. 그러면, + 및 - 차수에 대한 편차들이 결합되어(예를 들어 평균화됨) 해당스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트를 나타내는 편차를 얻는다. 대안적으로, 위에서 언급된 바와 같이, 무게 중심(평균) 포지션이 계산된 후 해당 무게 중심에 대한 레퍼런스 포지션과 비교될 수 있다.

회절 각도 및 이미지 센서 상의 포지션 사이의 관계는 대칭적일 필요가 없다. 기하학적 구조가 알려져 있다면, 회절 차수의 기대 위치 및 편차를 계산하기 위하여 적합한 변환이 적용될 수 있다. 도 12 및 도 13을 참조하여 상세히 후술되는 바와 같이, 스펙트럼 성분별로 파면 틸트를 계산하는 것은 간단한 무게 중심 계산일 필요는 없다. 틸트 각도가 증가함에 따른 회절 패턴의 왜곡, 및/또는 파면 센서 내의 컴포넌트들의 오정렬에 의해 초래된 왜곡을 고려하는 향상된 계산이 사용될 수 있다. 또한, 위의 방법이 알려진 스펙트럼 성분(예컨대 고조파)이 있는 불연속적 스펙트럼들에 대해서 잘 동작하지만, 연속 또는 준-연속 스펙트럼들에 걸친 파면 틸트를 측정하기 위하여 추가적인 개선이 적용될 수 있다. 이러한 개선은 도 14 및 도 15를 참조하여 후술될 것이다.

반대 차수들의 평균 또는 무게 중심을 측정하는 것은 필수적인 것은 아니다. 다른 구현형태들에서, 각각의 스펙트럼 성분에 대해 오직 하나의 더 높은 차수 스폿, 예를 들어 +1차 스폿 또는 -1차 스폿만이 측정된다. 해당 스폿에 대한 레퍼런스 포지션은 계산 및/또는 종래의 교정에 의해서 규정된다. 이러한 하나의 스폿의 편차는 파면 틸트를 결정하기 위하여 직접적으로 사용된다. 스폿들의 포지션들은 스폿의 포지션일 수 있다. 두 개의 측정치를 통계적으로 평균화하여 반대 차수를 사용하고 무게 중심을 계산하는 것이 측정에 노이즈가 미치는 영향을 줄일 수 있지만, 오직 하나의 차수만을 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, "블레이즈드(blazed)" 격자는 하나의 회절 차수를 억제하고 회절된 방사선을 다른 차수, 예컨대 + 또는 -로만 집중시키는, 주지의 다양한 회절 격자이다. 하나의 회절 차수가 억제되도록 블레이즈드 격자를 사용함으로써, 애퍼쳐 어레이 내에 애퍼쳐들이 더 조밀하게 밀집되도록 배열하여, 공간 분해능을 증가시킬 수 있다. 이러한 디자인 선택은 본 발명의 원리에 포함된다. 예를 들어, 블레이즈드 격자를 사용하여 회절 스펙트럼이 단면으로 이루어지면, 도 9에서 "A,+1" 및 "A,-1"이라고 명명된 영역들이 실제로 애퍼쳐들의 상이한 서브세트에 대응하게 되도록, 애퍼쳐들의 상이한 서브세트에는 서로 다른 분산 방향이 제공될 수 있다.

당업자들은 어떤 구현형태가 그들의 특정 상황에 적합한지 결정할 수 있다. 계측 툴 및 소프트웨어는, 특정 구현형태가 계측 레시피의 일부로서 측정 시에 선택될 수 있게 한다. 원시 회절 이미지가 저장되면, 상이한 구현형태들이 동일한 데이터에 실행될 수 있다.

도 11은, 도 7 및 도 8의 애퍼쳐 어레이를 사용하고, 도 9 및 도 10에 도시되는 것과 같은 캡쳐된 회절 이미지를 처리하는 실제 실험에서 얻어진 결과를 보여준다. 도 11에서 각각의 파면 이미지 (a) 내지 (i)는 하나의 스펙트럼 성분의 파면 틸트로부터 재구성된 파면을 나타낸다. 파장은 도면 알파벳 위에 표시되고, 최장 파장인 49.2 nm의 스펙트럼 성분 (a)와 최단 파장인 25.4 nm의 스펙트럼 성분 (i)의 범위를 가진다. 부드러운 파면 모델이 각각의 애퍼쳐 포지션에 대해 측정된 개별 틸트에 근사화된다. 결과는, 순전히 시각화를 돕기 위해서 무늬 패턴으로 예시된다. 명에서 암 그리고 다시 명으로의 각각의 천이는 다시 말하건대 파면에서의 2π의 위상 천이를 나타내고, 이것은 한 파장과 같은 파면의 앞섬 또는 뒤처짐을 나타낸다. 기대되는 바와 같이, 무늬들은 파장이 짧아질수록 많아진다.

흑백 무늬 패턴은 파면이 볼록 또는 오목인지를 나타내지 않지만, 무늬 패턴 뒤의 데이터가 각각의 스펙트럼 성분에서 이것이 볼록하다는 것을 나타낸다. 예비 분석을 하면, 파면 곡률에 파장-의존적 변동이 존재한다는 것을 역시 나타내는데, 이것이 초점 스폿의 형상 및 크기에 대해 중요한 암시를 가질 것이다. 그러므로, 실시간 빔 분석은 소프트-x-선 웨이퍼 계측을 위한 중요한 양태인 것으로 보인다. 애퍼쳐 및 격자 피치의 공간 치수는, 측정이 주어진 스펙트럼 및 중심 파장에 대해서 최적화되는 방식으로 선택될 수 있고, 앞선 예는 이러한 방법을 예시하는 것일 뿐이다. 유용한 디자인 개념은, 격자 회절은 원거리장 상태에 있는 반면에, 애퍼쳐로부터의 회절 제한된 상태로 남게 하는 것이다. 언급된 바와 같이, 간단한 애퍼쳐는 소망되는 경우에 포커싱 요소로 대체될 수 있다.

도 11의 (j)는 도 7의 애퍼쳐 어레이가 어떻게 도 11의 (a) 내지 (i)의 재구성 파면 이미지의 윤곽으로 매핑되는지를 보여준다. 줄무늬 구역의 각각의 꼭지점은 애퍼쳐 위치 중 하나를 나타낸다. 애퍼쳐 어레이는 뒤집히고 도 7의 현미경사진에 상대적으로 약간 회전된다. 상단 좌측(도 7 내지 도 9에서는 하단 우측)에 있는 외진 위치는 파면의 계산에서 생략되는데, 그 이유는 적당한 회절 차수가 도 9의 회절 이미지에서 캡쳐되지 않기 때문이다.

따라서, 각각의 고조파 파장에 대하여, 두 개의 회절 차수의 질량 중심 또는 다른 방법을 사용하여, 두 차원에서 로컬 파면 틸트의 측정치를 어떻게 얻을 수 있는지를 알 수 있다. 이러한 데이터는 각각의 고조파에 대한 2-D 파면을 추출하기에 충분하고, 이것으로부터 초점 크기 및 형상 및 빔 포인팅 정보가 취출될 수 있다. 각각의 스펙트럼 성분 내의 파면 정보로부터 정량화될 수 있는 빔의 다른 속성은 공간적 코히어런스인데, 이것은 빔 프로파일에 관련된다. 단일 횡모드(traverse mode)를 보유한 빔은 통상적으로 "공간적으로 완전 간섭형(fully spatially coherent)" 또는 "회절-제한형(diffraction-limited")이라고 불리는 반면에, 다수의 공간 모드를 보유한 빔은 빔 프로파일의 모든 부분이 중첩될 때 보강 간섭하지는 않기 때문에 "부분 간섭형(partially coherent)"이라고 불리는 경향이 있다.

위의 원리에 기반한 변경된 파면 센서는 스펙트럼 성분의 다른 파라미터를 측정하기 위해서도 사용될 수 있다. 분산 특성(격자 피치) 및 애퍼쳐 어레이로부터 이미지 센서까지의 지식이 있으면, 각각의 격자는 투과 격자 분광계로서의 역할도 수행하여, 방사선 빔에 걸쳐서 포지션-의존적 스펙트럼들을 제공한다.

또한, 2-D 가우시안 필터를 캡쳐된 회절 이미지 내의 한 스폿에 근사화하면, 해당 스폿이 원형이 아니고, 분산 방향으로 타원으로 확산된다는 것이 드러날 수 있다. 이러한 확산은 해당 특정 스펙트럼 성분의 대역폭의 표시, 및 방사선 소스 배열체에서 작동할 수 있는 스펙트럼 광폭화 현상들을 제공할 수 있다.

이와 유사하게, 두 개의 반대 회절 차수의 무게 중심의 천이가 파면 틸트를 나타내는 반면에, 이들 사이의 간격의 증가 또는 감소(예를 들어 도 10의 거리 q5- 및 q5+의 연장 또는 신축)는 스펙트럼 성분의 주파수 천이의 척도로서 사용될 수 있다. 단면 측정만이 이루어진다면, 파면 틸트 또는 스펙트럼 천이 중 어느 것이 스폿의 위치 편차의 원인인지가 모호해질 수 있다. 특정 구현형태의 설계자는 이러한 모호성이 의도된 애플리케이션에 대해서 중요한지 여부를 결정할 수 있다.

파면 센서(420)는 상이한 스펙트럼 성분의 방사선 내의 편광의 척도를 계산하도록 역시 구현될 수 있다. 방사선 빔에 걸친 다수의 위치에서 여러 스펙트럼 성분에 대해서 이루어지는 이러한 상이한 측정들 모두는, 종래의 센서와 비교할 때 진단 및 제어 가능성을 증가시킨다.

도 12a는 제로 파면 틸트를 가지는 단일 파장에 대한 파면 센서의 기하학적 구조를 예시한다. 도 12b는 비-제로 파면 틸트가 존재할 때에 단일 파장에 대한 파면 센서의 기하학적 구조를 예시한다. 도 12c는 센서 내의 컴포넌트들의 파면 틸트 및 오정렬 양자 모두가 존재하는 경우의 단일 파장에 대한 파면 센서의 기하학적 구조를 예시하는데, 이것은 실제로 생길 수 있는 일이다. 위에서 언급된 바와 같이, 상이한 스펙트럼 성분 및 위치에 대한 파면 틸트의 계산의 정확도는, 센서 내의 컴포넌트의 파면 틸트 및 오정렬을 고려하는 개선된 계산을 사용함으로써 개선될 수 있다.

도 12a에서, 단면으로 표시된 애퍼쳐 어레이(424)의 하나의 애퍼쳐는 이미지 센서(426)로부터 거리 z만큼 이격된다. 간결성을 위하여, 도시된 단면은 X 축을 따라 바라본 것이고, 이러한 특정 애퍼쳐에 대한 분산 방향은 Y 축에 평행하다. 관심 방사선의 스펙트럼 성분의 인입하는 방사선(1202)은 애퍼쳐 내의 격자를 만나고 제로 차수 빔(1204) 및 제 1 차수 빔(1206+ 및 1206-)으로 분할된다. 회절된 광선은 애퍼쳐 어레이 및 이미지 센서 사이의 갭을 횡단하고, 이미지 센서에 충돌하여 도 9 및 도 10에 도시되는 타입의 패턴을 형성하는 방사선의 스폿으로서 검출된다. 방사선의 스폿은 도시된 바와 같이 이미지 센서 상의 포지션 h_-1, h₀ 및 h₊₁에서 검출된다.

도 12a에서 애퍼쳐 어레이(424) 및 이미지 센서(426)는 서로 완벽하게 평행하고, 인입하는 방사선(1202)은 Z 축과 완벽하게 정렬되어, 입사각 θ_i = 0, 즉 제로 틸트에 대응한다. 측정된 포지션 h_-1, h₀ 및 h₊₁은 포지션 y_-1, y₀ 및 y₊₁에 각각 대응한다. 제로 차수 빔의 포지션 y_0은 제 1 차수 스폿의 무게 중심으로부터 전술된 바와 같이, 즉 y₀ =(y₊₁ + y_-1)/2로 계산될 수 있다. (전술된 바와 같이, 단일 스펙트럼 성분에 대한 제로 차수 빔의 포지션 h₀ 또는 y₀는 직접적으로 측정될 수 없는데, 그 이유는 모든 스펙트럼 성분에 대한 제로 차수 빔과 중첩하기 때문이다.)

이제, 도 12b에 도시된 바와 같이, 비-제로 입사각 θ_i를 가지는 비-제로 틸트가 존재하면 회절 패턴이 이미지 센서의 평면에 도달할 때 비대칭적으로 왜곡되게 된다. 수학적으로 말하면, 입사 빔 및 파면 센서 사이에 비제로 각도가 존재하면, 회절 차수의 회절 각도는 격자 방정식에 따라 변한다:

여기에서 m은 회절 차수이고 d는 애퍼쳐 내의 격자의 피치이다. 그러면, 이미지 센서 상의 회절 스폿의 포지션은

로 주어진다. 비제로 틸트

에 대하여, 결과적으로 회절 차수의 질량 중심(

는 제로 차수 포지션

으로부터 이격된다. 다르게 말하면, 수학식 (y₊₁ + y₁)/2로 주어지는 스폿의 무게 중심은 제로 차수 스폿의 포지션 y₀를 더 이상 정확하게 나타내지 않는다. 스폿들의 무게 중심을 파면 틸트의 척도로서 사용하면, 점선(1202' 및 1204')로 표현되고 부정확한 입사각

가 있는 부정확한 척도가 제공된다. 작은 각도의 경우, 부정확도는 작을 것이고, 적어도 틸트의 일반적 방향 및 틸트의 상대적인 크기는 여전히 정확하게 표현될 것이다. 그러므로, 간단한 무게 중심 계산은 모니터링 및 제어 목적을 위해서는 충분할 수 있다. 그러나, 더 높은 정확도를 위해서는, 회절 패턴의 왜곡을 정정하여, 각각의 스펙트럼 성분에 대한 정확한 포지션 y₀ 및/또는 틸트 각도

를 계산하기 위해서 계산이 수행될 수 있다.

파면 틸트의 정확한 계산을 위하여, 다른 인자들을 고려할 필요가 있을 수 있다. 도 12c는 예를 들어, 이미지 센서(426)가 애퍼쳐 어레이(424)에 평행한 방향과 완벽하게 정렬되지 않은 상황을 예시한다. 이러한 오정렬은 다이어그램에서 X 축 중심의 회전각 β로 표현된다. 이러한 각도 β는 매우 작을 수 있지만, 장치에서 측정되는 파면 틸트도 역시 매우 작을 수 있어서, 예를 들어 수 십 또는 수 백 마이크로라디안일 수 있다. 도 12b에 도시된 바와 같은 이러한 오정렬의 영향은, 이미지 센서 상에서 측정된 포지션 h_-1, h₀ 및 h₊₁이 X-Y 평면에 있는 포지션 y_-1, y₀ 및 y₊₁에 더 이상 선형으로 대응하지 않는다는 것이다. 다르게 말하면, 비-제로 각도

는 파면 틸트

를 측정된 이미지로부터 직접적으로 추출하는 것을 더 복잡하게 한다. 점선(1202" 및 1204"), 및 부정확한 입사각

로 표시된 바와 같이, 이러한 경우에 (h₊₁ + h_-1)/2로부터 계산될 무게 중심 포지션은 심지어 실제 제로 차수 포지션 y₀ 및 실제 틸트 각도

의 정확도가 떨어지는 표현이 된다.

수학적으로 말하면, 측정된 스폿 포지션

은 관계식을 통해 '참' 위치

에 관련된다:

그러면 입사각에 대한 표현식이 얻어진다:

이러한 식은, 측정으로부터 절대 틸트 각도

를

의 정밀한 교정이 없이 결정하는 것이 직접적으로 가능하지 않다는 것을 보여준다. 실무상, 이러한 교정은 공지된 레퍼런스 빔을 사용한 측정을 수행함으로써 가능할 수 있다. 그러나, 교정하지 않으면, 각각의 위치에서의 파장들 사이의 상대적인 틸트에 추가하여, 시간이 지남에 따라 변하는 틸트가 여전히 검출될 수 있다.

이러한 효과는 분산 방향의 평면에 있는 틸트에 대해서만 관측된다는 것에 주의한다. 따라서, 애퍼쳐 어레이(424)가 적어도 두 개의 별개의 방향으로 배향된 격자를 보유한다면(도 7 내지 도 11의 예의 경우에서와 같이), 파면 틸트는 상이한 격자 배향에 대한 +/- 제 1 회절 차수들의 질량 중심 포지션들 사이의 변위를 측정함으로써 검출될 수 있다. 센서 정렬 효과(각도 β)는 틸트 방향과 정렬된 분산 방향을 가지는 애퍼쳐의 서브세트에만 영향을 미치는 반면에, 상이한 위치 및 파장에서의 파면들 사이의 상대적인 틸트는 양자 모두의 서브세트에서 나타날 것이다. 모든 파장에 대해서 이러한 서브세트들 사이의 질량 중심 변위를 비교함으로써, 따라서 오정렬의 영향이 파면 틸트 θ_i로부터 분리될 수 있다. 상이한 서브세트의 격자는 x 및 y 방향 양자 모두로 독립적으로 틸트를 측정하기 위해서 직교식으로 배향될 필요가 없다. Y 축과 정렬되는 오정렬을 설명하는 것은 간단히 예를 들기 위한 것일 뿐이다. 임의의 방향으로의 오정렬이 임의의 격자 방향과 정렬된 성분들로 분해된 후, (소망되는 경우에는) 임의의 축들의 시스템으로 변환될 수 있도록, 분석은 일반적으로 이루어질 수 있다. 아래 예시되고 전술된 바와 같이, 상이한 분산 방향의 개수는 두 개로 한정되지 않고, 실무에서는 애퍼쳐들의 세 개 이상의 상이하게-배향된 서브세트로부터의 측정들이 결합될 수 있다.

가 일부 다른 소스로부터, 예를 들어 정렬의 직접적 측정에 의해서 알려진다면, 측정된 질량 중심 변위 대 파장을 취하고 이들을 수학식 2로 근사화하면 절대 틸트 각도

가 역시 산출된다.

도 13은 실제 HHG 빔에 대한 틸트 분석의 일 예를 보여준다. 파면 틸트 θ_i는 성분 θ_x 및 θ_y(예를 들어, 각각 "틸트" 및 "팁"이라고 불릴 수 있음)에 의해서 두 차원에서 표현된다. 측정은 도 7의 애퍼쳐 어레이로 이루어진 후, 분산 방향(Pa 및 Pb)으로부터 적절한 x 및 y 좌표로 변환되었다. 샘플(1302/1304) 등은, 30 및 60 nm 사이의 파장의 범위인 일곱 개의 상이한 스펙트럼 성분(고조파)에 대한 틸트/팁의 측정치를 나타낸다. 이러한 성분은 방금 설명된 기법으로 측정되어, 애퍼쳐의 두 개의 서브세트로부터의 신호를 결합함으로써 오정렬 각도(β_x, β_y)의 영향을 제거한다. 곡선(1306)이 틸트 측정(1302)에 근사화되고, 곡선(1308)이 팁 측정(1304)에 근사화된다. 이러한 결과는, 파장-의존적 파면 틸트가 사실상 HHG 빔에 존재할 수 있고, HHG 빔에 걸쳐 다수의 위치에서 두 차원으로 측정될 수 있다는 것을 보여준다. 도 13에서 수직 스케일은 임의의 원점을 가진다는 것이 이해되어야 한다: 이러한 예에서 측정치는 스펙트럼 성분들 사이의 상대적인 틸트를 나타내지만, 절대 틸트를 나타내는 것이 아니다. 가장 긴 파장 샘플(최저 고조파)은 곡선으로 잘 근사화되지 않는다는 것을 알 수 있다. HHG 프로세스에서의 최저 고조파가 고 고조파와 비교할 때 추가적인 영향에 노출되는 일은 흔히 일어난다. 이것이 표시된 분포를 설명할 수 있다. 소망되는 경우에는 추가적인 조사가 이루어질 수 있다.

파면 틸트 및 정렬의 전술된 측정은 단일 애퍼쳐 또는 애퍼쳐들로, 및/또는 애퍼쳐 어레이에 걸쳐 공간적으로 분리된 여러 위치에서 수행될 수 있다. 모든 실시예에서 절대 틸트가 측정될 수 있는 것은 아니지만, 상이한 파장들 사이 그리고 위치들 사이의 상대 틸트를 측정할 수 있는 능력은 소중한 진단 툴을 제공한다. 센서-카메라 거리

의 타당한 추정 이외에 외부 교정이 요구되지 않는다는 것에 주의한다. 스펙트럼에 대한 일부 지식이 이용가능하다면(즉 적어도 두 개의 파장을 알거나, 고조파들이 주파수에 있어서 동일하게 이격된다는 사실을 안다면),

는 측정 자체로부터도 결정될 수 있다.

도 14 내지 도 16은 전술된 기법이 어떻게 스펙트럼 성분으로서 일련의 이산 고조파를 보유한 스펙트럼들만이 아니라 연속 또는 준-연속 스펙트럼들로 확장될 수 있는지를 보여준다. 이해될 수 있는 것처럼, 방사선이 더 연속적인 스펙트럼을 가진다면 도 9의 스폿 패턴은 일련의 "얼룩(smear)" 또는 "줄무늬"가 될 것이다. 회절 스폿의 인식에 기반한 기법은 작동되지 않을 것이다. 그러나, 상이한 분산 방향을 가지는 분산형 요소의 존재를 활용하면, 파장-의존적 파면 틸트가 여러 위치에서, 심지어 이러한 연속 스펙트럼들에 대해서 측정될 수 있다.

도 14는 두 개 이상의 분산 방향을 가지는 다양한 타입의 격자를 예시한다. 예 (a)는 두 개의 1차원의 격자인, X 축과 정렬된 분산 방향을 가지는 제 1 격자(1402) 및 Y 축과 정렬된 분산 방향을 가지는 제 2 격자(1404)의 클러스터를 도시한다. 분산 방향은 점 화살표로 표시된다. 예 (b)는 X 및 Y 축들 양자 모두와 정렬된 분산 방향을 가지는 단일 2차원 격자(1408)의 일부를 도시한다. 예 (c)는 세 개의 분산 방향을 가지는 단일 2차원 격자(1410)의 일부를 도시한다.

도 14의 (a), (b) 또는 (c)에 도시되는 타입의 격자는 일반적으로 전술된 타입의 파면 센서(420) 내의 애퍼쳐 어레이(424)에 걸친 위치들에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 두 개 이상의 1차원 격자의 클러스터는 애퍼쳐 어레이 내의 각각의 위치에 위치될 수 있다. 이것은 도 7의 애퍼쳐 어레이(702)에 기반하여, 서브세트 B의 애퍼쳐를 서브세트 A의 애퍼쳐에 더 가까워질 때까지 이동함으로써 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 후술되는 바와 같이, 서브세트 A 및 B는 도 7에 도시된 바와 같이, 공간 분해능을 희생하면서 이격된 상태로 남겨질 수 있다. 다른 실시예들에서, 단일 2차원 격자(예를 들어, 1408 또는 1410)는 각각의 위치에 배치될 수 있다. 이론상, 분산 방향을 더욱 다양하게 하기 위하여 2차원 격자의 클러스터가 각각의 위치에 제공될 수 있다.

도 15는 연속 스펙트럼의 방사선에 대한 2차원 파면 틸트를 측정하는 원리를 예시한다. 1502에서 인세트(inset)는 방사선에 대한 공칭 스펙트럼이다. 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이 한 쌍의 1차원 격자(1402 및 1404)가 제공되었다고 가정한다. 그러면, 실질적으로 애퍼쳐 어레이(424) 내에서 근접하게 이격된 두 개의 애퍼쳐가 형성된다. 이러한 두 개의 애퍼쳐 및 모든 파에 대한 제로 차수 스폿들이 포지션(1504)에서 이미지 센서 상에 중첩될 것이다. X-배향된 격자(1402)로부터, 제 1 차 회절 방사선은 도시된 바와 같이 도면의 좌측 및 우측에 줄무늬(1506- 및 1506+)를 넓게 형성할 것이다. Y-배향된 격자(1404)로부터, 제 1 차 회절 방사선은 도시된 바와 같이 도면의 좌측 및 우측에 줄무늬(1508- 및 1508+)를 넓게 형성할 것이다.

회절 패턴 내의 각각의 줄무늬는, 스펙트럼의 각각의 부분 내의 파면의 팁 및 틸트 각도에 의존하는 고유한 세기 분포, 및 고유한 횡방향 편차를 가진다. 예시된 예에서, 임의의 파장에 대하여 파면이 X 방향으로 큰 파면 의존적 틸트, 및 Y 방향으로 상대적으로 작은 틸트(팁)를 가진다고 가정된다. 이러한 상황 때문에, 관측된 회절 패턴에 후술되는 영향이 생긴다. 첫째로, 줄무늬(1506- 및 1506+) 상에 예시된 바와 같이, 이들은 적은 횡방향 편차 dy를 가지고 상대적으로 직선을 따라 간다. 반면에, 상이한 파장에서의 상이한 틸트 때문에, 방사선의 공칭 스펙트럼(1502)에 상대적인 세기 프로파일(1516- 및 1516+)의 왜곡이 생긴다. 스펙트럼에 있는 마루와 골은 좌측 또는 우측으로 이동하여, 스펙트럼의 일부를 공칭 스펙트럼에 상대적으로 압축시키거나 확장시킬 수 있다. 이러한 왜곡은, 스펙트럼이 줄무늬(1506-/1506+)의 상이한 부분의 세기로부터 측정되는 경우 인식될 수 있다. 이러한 왜곡은 +1차와 -1차 회절 차수에 대해서 반대인데, 그 이유는 파면 틸트 때문에 양자 모두의 스폿이 동일한 방향으로(따라서 하나의 차수에 대해서는 피상적으로 낮고 다른 차수에 대해서는 높은 파장으로) 이동되기 때문이다.

둘째로, 줄무늬(1508- 및 1508+) 상에 도시된 바와 같이, X 방향으로의 틸트는 큰 횡방향 편차 dx를 초래하는데, 이것은 + 및 - 줄무늬 양자 모두에서 측정될 수 있다. 세기 프로파일(1518- 및 1518+)은, Y 틸트가 부족하고 따라서 그러므로 방사선의 스펙트럼에 상대적인 세기 프로파일이 없기 때문에, 공칭 스펙트럼(1502)에 매우 가깝게 대응한다.

다르게 말하면, 로컬 파면 틸트에 수직인 방향으로, 라인의 일부의 변위(횡방향 편차)가 생긴다. 틸트에 대해 평행인 방향으로, 일부 스펙트럼 성분의 변위는 스펙트럼의 피상 왜곡을 초래할 것이다. 실제 파면-정정 스펙트럼들이 양자 모두의 회절 차수에 대해서 동일해야 하기 때문에, 이러한 효과에 의해서 스펙트럼 파면 틸트에 의해 초래된 왜곡도 검출되게 된다. 왜곡이 +1차와 -1차 회절 차수에 대해서 반대일 것이어서, 이것이 방사선 자체의 스펙트럼 내의 임의의 변화로부터 구별될 수 있다.

결론적으로, 하나의 격자 방향에 대한 회절 방향 및 다른 방향에 대한 스펙트럼 왜곡으로부터 횡방향 변위의 조합을 검출함으로써, 로컬 파면 틸트가 식별될 수 있다. 물론, 일반적으로, 2차원 파면 틸트는 주어진 격자의 분산 방향에 평행한 성분 및 분산 방향에 수직인 성분을 가질 수 있다. 일반적으로, 분산 방향은 X 및 Y 축들과 다르게 선택될 수 있고, 서로 수직일 필요가 없다.

연속 스펙트럼들(줄무늬)의 경우에 파면 틸트를 계산하는 것은 몇 개의 고립된 고조파(스폿)만을 포함하는 스펙트럼들의 경우보다 복잡하다는 것이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 수치 프로시저에 의해서 각각의 애퍼쳐에 대한 스펙트럼적으로 분해된 파면 틸트를 재구성하는 것이 제안 된다.

도 16은 예 프로시저를 예시하고, 다음과 같이 단계 S11 내지 S15를 포함한다:

S11: 조명의 근사 스펙트럼이 상이한 파장, 세기 및 파면 틸트를 가진 많은 수의 단색 프로브 빔들에 의해서 근사화된다. 이러한 프로브의 개수는 근사 공칭 스펙트럼에 기반하며, 조사 대상인 광에 맞게 조절될 수 있다.

S12: 각각의 프로브에 대하여, 기대된 스폿 패턴이 마스크의 회절로부터 계산된다. 그러면 이미지 센서의 좌표에 대응하는 프로브 빔의 시그너쳐가 생긴다.

S13: 모든 프로브 빔들에 대한 기대된 스폿 패턴을 함께 고려하면서, 이미지 센서에 의하여 실제로 측정된 줄무늬 패턴과의 비교가 이루어질 수 있다. 기대된 스폿 패턴 및 관측된 패턴 사이의 상관 관계에 의해, 측정된 데이터와 매칭하는 프로브 빔을 강화시키고 매칭하지 않는 것은 무시하는 픽셀단위 승산기가 생긴다.

S14: 개별 프로브를 그들의 승산기와 승산한 후에, 프로브 빔의 업데이트된 세트가 해당 애퍼쳐에서의 파면 및 세기를 업데이트하기 위하여 사용된다.

S15: 프로브 빔의 업데이트된 세트를 변경된 세기 및 파면과 함께 사용하면서, 흐름은 단계 S13으로 복귀하여 이미지 센서의 필드 내의 새로운 기대된 스폿 패턴을 계산한다.

S16: 충분히 반복한 후에, 업데이트된 프로브 빔의 파라미터가 파면 틸트의 측정치로서 보고된다.

단계 S11에서 시작한 후 단계 S12 내지 S15를 여러 번 반복하면, 측정된 빔 내의 모든 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트들의 신뢰가능 추정치로 수렴될 것이다. 이러한 프로시저는 광범위한 센서의 기하학적 구조 및 조명과 함께 동작할 수 있다. 알고리즘의 수렴은 여러 속성, 예컨대 직교 회절 방향의 존재, 조명의 지식 및 고차 회절의 존재에 따라 달라질 것이다. 계산은, 예를 들어 이웃하는 애퍼쳐들 사이에 및/또는 시간 상 연속적인 샘플들 사이에서 얻은 내용을 공유함으로써 더 견실하고 효율적으로 이루어질 수 있다. 물론, 이것은 파면이 빔에 걸쳐서, 및/또는 시간 샘플링 간격에 걸쳐서 느리게 변한다는 가정에 기반한다.

언급된 바와 같이, 도 7에 제공된 것과 유사한 다방향성 격자 또는 격자 클러스터가 레이아웃 내에 존재할 수 있다. 그러나, 회절 패턴들이 중첩할 위험성이 증가함으로써, 연속 또는 준-연속 스펙트럼을 가지는 방사선으로부터 정보를 얻기 위해서는 전체 스펙트럼 분해능 및 공간 분해능이 감소될 필요가 있을 수 있다. 다향성 격자 또는 격자 클러스터는 모든 위치에 제공될 필요는 없다. 세 개 이상의 회절 방향에서 배향된 격자, 예컨대 도 14의 (c)의 삼각 격자는 정확한 파면의 재구성을 개선할 것이다. 격자 클러스터의 경우, 상이한 배향을 가진 격자들이 도 15에 도시된 바와 같이 다소 상이한 위치에서 파장을 샘플링한다. 파면이 큰 근거리 변동을 가지지 않는다면 이것은 수용가능하다. 파면이 긴 거리에 걸쳐서만 변하는 경우, 상이한 배향들의 클러스터링이 불필요할 수 있고, 도 7에서와 같이 완전히 분산된 격자들의 서브세트가 사용될 수 있다.

이러한 방법은 애퍼쳐 어레이 및 이미지 센서 사이의 거리 z를 교정하는 것을 포함할 수 있지만, 이것은 알려진 파장으로 센서를 조명함으로써 가능해진다.

고 회절 차수(+/-2차 이상)도 역시 검출될 수 있고, 이들은 재구성을 돕는 추가적 정보를 제공할 수 있는데, 그 이유는 로컬 파면 틸트에 의해 초래된 피상 스펙트럼 왜곡이 각각의 차수에 대해서 다르기 때문이다.

소스 스펙트럼에 대한 종래의 지식을 가지고 있으면, 측정된 스펙트럼들과 이러한 레퍼런스의 각각의 애퍼쳐에서 비교될 수 있기 때문에 파면 재구성이 수월해진다. 하지만 이러한 종래의 지식이 파면 측정을 위해서 필수적인 것은 아닌데, 그 이유는 +/- 1 차에 대한 동일한 스펙트럼들 및 다른 격자 방향으로의 횡방향 변위를 조합하면 고유한 솔루션을 얻기 위해 충분하기 때문이다.

요약하자면, 도 14 및 도 15의 예로 예시된 기법은, 연속, 반-연속 또는 일반적으로 복잡한 스펙트럼들에서도 단일 카메라 노광으로부터 스펙트럼적으로-분해된 2차원 파면 측정을 제공할 수 있다. 도 7 내지 도 11의 예와 유사하게, 이러한 방법에는 스캐닝 또는 필터의 교환이 필요 없고, 또한 단일 펄스 측정이 가능하다. 이러한 방법은 또한 스펙트럼 필터의 교정과 독립적이고, 이것이 다른 분광식 방법에 있는 시스템적 오차의 소스가 생길 가능성을 없앤다.

적용예

앞선 예들 중 임의의 것에서, 변경된 파면 센서(420)로부터의 스펙트럼적으로 분해되고 공간적으로 분해된 정보는, 동작하는 방사선 소스 배열체의 다수의 파라미터를 모니터링 및/또는 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 실시간으로 모니터링될 수 있는(및 자동 또는 수동으로 조절될 수 있는) 파라미터 및 상태의 예에는 다음이 있다:

1) 펌프 방사선의 방향

2) 펌프 방사선 포커스의 위치설정

3) 펌프 방사선의 파면(예를 들어, 공간 광 변조기(440)를 변경 또는 재프로그램함으로써)

4) 가스 흐름 설정, 노즐 형상 및 다른 가스 제트류 파라미터

5) 가스 제트류 노즐 열화

6) 가스 조성 및 순도

이러한 예에서 파면 센서가 조명 시스템(312) 내의 포커싱 배치구성물의 다운스트림에 위치되기 때문에, 조명 시스템 내의 파라미터 및 상태는 별개로서, 또는 방사선 소스 및 조명 시스템 조합의 파라미터로서 모니터링될 수 있다.

도 17은 도 2의 방사선 소스 배열체 및 검사 장치의 제어 시스템의 예시적인 블록도이다. 도 2의 하드웨어 도면에서 식별될 수 있는 컴포넌트는 쇄선으로 표시되고 동일한 레퍼런스 부호로 명명된다. 예를 들어, 구동 레이저(330), 파면 보상 디바이스(SLM)(440) 및 가스(406)가 표현되고, 펌프 방사선(제 1 방사선)(430) 및 출력 EUV 방사선(제 2 방사선)(432)이 표현된다. 레이저 빔 전달 시스템(902)이 도시된다. 파면 센서(420)는 타겟(T)에 동시에 또는 간헐적으로 지향되는 EUV 방사선(356)의 적어도 일부(356')를 수광한다. 파면 센서(420)로부터의 파면 정보(430)는 피드백 제어기(432)에 의해 처리된다. 904, 906, 908 및 910으로 개략적으로 표현되는 바와 같이, 하드웨어 요소의 동작 파라미터는 피드백 제어를 구현하고 방사선 소스 배열체 및/또는 조명 시스템의 동작을 오랜 기간 동안 안정화시키기 위해서 피드백 프로세서(432)(또는 별개의 피드백 프로세서)에 의해 조절된다.

거동 및 관측 결과의 분석 및/또는 경험적 관찰에 기반하여, 광범위한 메커니즘이 피드백 제어기 내에 구현될 수 있다. 피드백 동작의 예들에는 다음이 포함할 수 있다:

구동 레이저 축에 따른 구동 레이저 포커싱 렌즈 및/또는 가스 제트류 포지션의 움직임은 고조파의 발산, 공간적 코히어런스 속성 및/또는 스펙트럼 폭의 변화에 응답하여 제어될 수 있다.

구동 레이저 포커싱 렌즈의 횡방향 이동 또는 입사 구동 레이저 빔 방향의 각도는, 파면 틸트에 의해 표시되는 HHG 빔의 방향에서의 변화에 응답하여 제어될 수 있다.

HHG 상호작용 영역 내의 가스 압력은, HHG 빔의 관측된 세기 및 스펙트럼 콘텐츠로부터 유도된 위상 매칭 속성에서의 변화에 응답하여 제어될 수 있다.

구동 레이저 세기, 예를 들어 피크 세기는 HHG 방사선 세기 및, 선택적으로 스펙트럼 콘텐츠의 변화에 응답하여 제어될 수 있다.

구동 레이저 빔의 공간적 형상은 HHG 방사선 빔의 발산 및 공간적 속성 및, 선택적으로 세기의 변화에 응답하여 변경될 수 있다(조절가능한 애퍼쳐 또는 공간 광 변조기(440) 중 하나를 통하여).

레이저 펄스 형상 및 지속기간은, 빔에 분산을 추가함으로써, 또는 공간 광 변조기(440)와 같은 펄스 성형(shaping) 디바이스에 의하여, 모두 HHG 방사선 세기 및 스펙트럼 콘텐츠의 변화에 응답하여 레이저 증폭기 시스템 내의 펄스 압축기를 변경함으로써 변경될 수 있다.

하드웨어 제어의 기능은 파면 센서 신호로부터 동작 상태를 유도하는 것과 같은 처리 하드웨어에서 구현될 수 있다. 또한, 이것은 파면 프로세서 자체 및/또는 계측 프로세서(320)와도 통합될 수 있다. 다른 구현형태들에서, 모니터링 신호 및 제어 기능을 처리하는 것은 개별 처리 하드웨어에서 구현될 수 있다. 캡쳐된 회절 이미지 신호가 디지털화되면, 동작 상태를 유도하거나 및/또는 적절한 피드백 제어 동작을 결정하기 위해서 이들을 분석하는 것은, 고정된 응답 및/또는 적응적 및 머신 러닝 응답을 가지고 적절하게 프로그래밍함으로써 구현될 수 있다.

역시 언급된 바와 같이, 방사선 소스 배열체(310) 및/또는 조명 시스템(312)을 제어하는 것 대신에 또는 추가적으로, 스펙트럼적으로 분해되고 공간적으로 분해된 파면 정보는 912에서 계측 프로세서(320)에 공급될 수 있다. 여기에서, 이것은 타겟(T)의 속성 및/또는 리소그래피 프로세스의 성능 파라미터의 계산을 변경하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 검출기(318)로부터의 신호를 처리하는 것은, 방사선 빔(356)의 스펙트럼 속성 및/또는 파면 형상의 특정한 가정에 기반할 수 있다. 예를 들어, 빔이 스펙트럼 성분과 각각의 파면 형상 및 세기의 특정한 혼합(mix)을 포함한다고 가정될 수 있다. 빔에 걸친 상이한 위치에서 서로 상이한 스펙트럼 성분들에 대한 실제 파면 형상 및 세기를 보여주는 파면 정보가 얻어지면, 관심 속성을 계산하는 것은 조절될 수 있고 더 정확해질 수 있다. 그러므로, 파면 센서는 방사선 소스 배열체의 안정성을 개선하거나 계측 장치에 의해 이루어지는 측정의 견실성을 개선하거나, 또는 양자 모두를 위해서 사용될 수 있다.

검사 장치의 하드웨어 컴포넌트와 관련해서는, 따라서 일 실시예는 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하고, 및/또는 결정된 상태에 기반하여 방사선 소스 배열체를 제어하기 위한 방법을 기술하는 머신-판독가능 명령 및/또는 기능성 데이터의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어 도 2 내지 도 16의 장치에 있는 계측 처리 유닛(MPU) 및/또는 도 1의 감독 제어 시스템(SCS) 내에서 실행될 수도 있다. 그 안에 저장된 이러한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 비-일시적 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기적 또는 광학적 디스크)가 역시 제공될 수 있다. 현존하는 방사선 소스 배열체가 이미 생산되고 및/또는 사용되고 있는 경우, 변경된 실시예는 프로세서가 본 명세서에서 기술된 하나 이상의 방법을 수행하게 하는 업데이트된 컴퓨터 프로그램 제품을 제공함으로써 구현될 수 있다.

본 명세서에서는 구체적으로 설명되지 않은, 레이저 방사선 전달 시스템 및 HHG 방사선 소스의 다른 컴포넌트의 추가적인 변형예들이 포함될 수 있다. 이러한 변형예 중 일부는, 예를 들어, 전술된(본 출원의 우선일까지 공개되지 않음) US2017184511A1에서 개시된다. 다른 변형예는 US 특허 출원 제 15/388,463 호 및 국제 특허 출원 PCT/EP2016/080103에 개시되는데, 이들 모두는 2015 년 12 월 23 일에 출원되고 마찬가지로 본 출원의 우선일까지 공개되지 않은 15202301.6에 대한 우선권을 주장한다. 유럽 특허 출원 번호 16188816.9는 이미 언급된 바 있다. 이러한 출원 모두의 내용은 본 명세서에서 원용에 의해 통합되고, 이들 출원에서 설명된 기법들은 본 발명의 기법과 조합하여 사용될 수 있다.

본 발명이 현재 기술 발전을 위해 특히 관심 대상인 예로서 1-100 nm 사이의 EUV 및 SXR 방사선을 제공하지만, 예를 들어 1 nm 미만이고 잠재적으로는 0.1 nm 미만인 파장을 가지는 "더 강한(harder)" x-선 범위에 있는 더 짧은 파장이 사용될 수도 있다. 방사선의 반사에 의한 검사가 일 예로서는 설명되지만, 본 발명의 원리는 특히 더 짧은 x-선 방사선이 전체 기판을 통해 관통할 수 있는 투과성 구성에서도 역시 적용될 수 있다.

도 18 검사 장치(302)와 같은 검사 장치가 도 1에 예시된 타입의 리소그래피 제조 시스템을 제어하는 데에 적용되는 것을 예시한다. 단계들이 우선 나열되고, 상세히 설명될 것이다:

S21: 웨이퍼를 처리하여 기판 상에 구조체를 생성함

S22: 기판에 걸쳐 CD 및/또는 다른 파라미터를 측정함

S23: 계측 레시피를 업데이트함

S24: 리소그래피 및/또는 프로세스 레시피를 업데이트함

단계 S21에서, 리소그래피 제조 시스템을 사용하여 기판에 걸쳐서 구조체가 생성된다. S22에서, 기판에 걸쳐 구조체의 특성을 측정하기 위하여 계측 장치(140) 및 선택적으로 다른 계측 장치 및 정보 소스가 사용된다. 전술된 본 발명의 원리에 따르면, 하나 이상의 타겟의 속성은, 전술된 바와 같이 모니터링되고 제어되는 방사선 소스 배열체에 의해 생성되는 EUV 또는 SXR 방사선을 사용하여 측정된다. 방사선 소스의 제어를 개선하기 위하여 공간적 분해능과 스펙트럼 분해능을 가지는 파면 센서가 사용될 수 있다. 측정 중에 존재하는 파면 틸트 및/또는 스펙트럼 조성에 대한 정보가 계측 결과의 처리를 정제하기 위하여 사용될 수 있다.

단계 S23에서, 선택적으로, 계측 레시피 및 계측 장치의 교정이 얻어진 측정 결과에 비추어 갱신된다. 계측 레시피는 가장 신뢰가능한 비대칭 측정을 위해서 회절 스펙트럼들의 어느 부분을 비교할지를 특정할 수 있다. 레시피는, 예를 들어 SXR 방사선의 스펙트럼 및/또는 편광을 제어하기 위하여, 레이저 방사선 전달 시스템의 설정도 특정할 수 있다. 레시피는 스펙트럼적으로 분해된 파면 정보가 계측 장치의 정확도를 개선하기 위하여 어떻게 사용될지도 역시 나타낼 수 있다.

단계 S24에서, 오버레이 또는 다른 성능 파라미터의 측정은 원하는 값과 비교되고, 리소그래피 제조 시스템 내의 리소그래피 장치 및/또는 다른 장치의 세팅을 업데이트하기 위하여 사용된다.

결론

지금까지, 두 차원에서의 공간 분해능 및 방사선 빔에 걸친 각각의 위치에서의 스펙트럼 분해능 양자 모두를 단일 캡쳐된 이미지에서 제공하는 파면 센서의 변경된 형태가 개시되었다.

파면 센서는 방사선 소스 배열체의 개선된 모니터링 및 제어를 지원할 수 있다. 파면 센서는, 계측 장치가 배열체에 의해 생성된 방사선 빔의 품질에 의존하는 경우, 측정의 더 정확한 계산을 지원할 수 있다. 측정은 충분히 고속이어서, 예를 들어 대량 제조 시에 오버레이 측정의 타임스케일에 대한 완전한 EUV 빔 정보를 제공한다.

격자들이 하트만 마스크로 통합되기 때문에, 스펙트럼 선택도를 얻기 위해서 추가적인 EUV 분광계가 필요 없다. EUV에서의 편광-감응 파면 측정이 가능해진다.

본 발명이, 소스 안정성이 발전되어야 하고, 및 간섭측정과 같은 광학적 파면 감지 방법이 적용되기 곤란한 EUV/소프트-x-선 영역에 특히 적용가능하지만, 본 발명의 원리는 임의의 파장 범위에 적용될 수 있다.

애퍼쳐 어레이 및 분산형 요소는 이러한 원리로부터 벗어나지 않고서 투과성 또는 반사성일 수 있다. 반사식으로 동작하는 개조물은, 예를 들어 그레이징 입사 원추형 회절 구성을 포함할 수 있다. 이것은 제작가능성 및 견실성의 측면에서 유리하고, 회절 기하학적 구조 및 콘트라스트에 대해서 완전히 상이한 파라미터 공간을 제공한다. 그레이징 입사의 경우의 EUV 방사선의 원추형 회절의 분석은 논문 C. Braig, L. Fritzsch,

, E.-B. Kley, C. Laubis, Y. Liu, F. Scholze, 및

, "An EUV beamsplitter based on conical grazing incidence diffraction", Opt. Express 20, 1825-1838 (2012)에 제공된다.

파면 처리를 구현하는 것은 간단할 수 있다. 단일 파장에 대응하는 회절 스폿은 선택된 수치 방법에 의해서 국부화되고 그 이후에 각각의 스펙트럼 성분에 대한 파면 재구성이 하트만/샤크-하트만 파면 센서에 대한 구축된 종래의 재구성 루틴을 통해서 진행할 수 있다.

주어진 마스크(애퍼쳐 어레이)로 특징지어질 수 있는 파장 범위, 스펙트럼 분해능 및 파면 곡률은, 기하학적 파라미터(홀 크기 및 위치, 격자 피치, 카메라까지의 거리, 센서 픽셀 크기, 등)에 따라 달라진다. 포커싱 요소는 애퍼쳐들의 어레이로 대체되거나, 애퍼쳐들의 어레이에 추가될 수 있다. 이러한 포커싱 요소는, 반사성 또는 투과성 형태(파장을 허용함)의 초점 요소로 제작될 수 있고, 동일한 내용이 분산형 요소에도 적용된다. 스펙트럼 분해능은 파장 스펙트럼을 두 개 정도로 적은 수, 또는 수 백 개의 스펙트럼 성분으로 분할함으로써 얻어질 수 있다. 각각의 스펙트럼 성분은, 실용성에 따라, 그리고 주어진 목적을 위하여 요구되는 것에 따라, 매우 넓은 대역의 파장에 의하여 또는 매우 좁은 대역에 의하여 규정될 수 있다.

또는, 예를 들어 요구되는 스펙트럼 범위 및 스펙트럼 분해능이 개별적인 홀/격자들 사이에 간격이 클 것을 요구한다면, 센서는 빔에 상대적으로 스캐닝되어 파면의 공간 분해능을 증가시킬 수 있다. 다른 스캐닝 구성과 비교할 때, 파면 센서의 내재적 공간 분해능은 요구된 스캐닝 범위가 작다(대략 애퍼쳐들 사이의 거리임)는 것을 의미한다.

애퍼쳐 어레이에 의해서 기대된 회절을 모델링하면, 복잡한 파면 및 복잡한 스펙트럼들을 특징결정하는 능력을 확장시킬 것이다. 예를 들어, 모든 스폿의 형상(애퍼쳐의 형상에 관련됨)을 이해하면, 중심 위치를 더 정밀하게 결정할 수 있다.

본 발명의 원리는 고-고조파 생성 소스와 같은 EUV 소스에 적용될 수 있지만, (공간적으로 필터링된) 플라즈마 방전과 같은 더 적은 간섭성 소스에도 적용될 수 있다.

편광 감도도 이러한 접근법에 포함될 수 있다. 격자 회절 효율이 편광-의존적이라면, 격자의 서브세트를 직교 방향으로 배향시키면 파면의 로컬 편광 상태를 샘플링할 수 있게 된다. 대안적으로, 애퍼쳐 어레이를 규정하는 마스크 또는 다른 컴포넌트는 제 2 측정을 위하여 90 도 만큼 회전될 수 있다. 유사한 효과를 얻기 위하여 더 복잡한 형상 및 배향을 가지는 격자가 고려될 수 있다. 다르게 말하면, 이러한 상이한 서브세트/배향과 연관된 스폿들의 상대 세기를 측정하면, 빔에 걸쳐 어느 정도의 공간 분해능을 가지고 방사선 빔의 편광 상태에 대한 어느 정도의 정보가 제공될 것이다. 격자 피치, 마스크 두께를 조절하고 및 마스크용 재료를 선택함으로써, 격자의 편광 감도도 역시 도입될 수 있다.

블레이즈드 격자를 사용하여, 하나의 회절 차수가 억제될 수 있고, 그러면 센서 내의 홀/격자의 더 조밀한 패킹(그러므로, 증가된 분해능)이 가능해진다.

계측에 적용할 때, 위에서 설명된 타겟 구조체가 측정의 목적을 위하여 특정하게 설계되고 형성된 계측 타겟들일 수 있는 반면에, 다른 실시예들에서, 기판에 형성된 디바이스의 기능성 부분인 타겟들의 속성이 측정될 수도 있다. 많은 디바이스는 격자와 유사한 정규의 주기적 구조체를 가진다. 본 명세서에서 사용될 때 "타겟", 타겟의 "격자" 또는 "주기적 구조체"라는 용어는 적용가능한 구조체가 수행되는 중인 측정에 대하여 특정하게 제공되었을 것을 요구하지 않는다. 더 나아가, 계측 타겟의 피치 P는 측정 툴의 광학계의 해상도 한계에 가깝지만, 타겟부(C) 내에서 패터닝 프로세스에 의해 제조되는 통상적 제품 피쳐의 치수보다는 훨씬 클 수 있다. 실무상, 격자의 피쳐 및/또는 공간은 제품 피쳐와 유사한 치수인 더 작은 구조체를 포함하도록 제조될 수 있다.

추가적인 실시예들이 다음 번호를 가진 절들에 개시된다:

1. 방사선 빔을 생성하도록 동작가능한 방사선 소스 배열체로서,

생성된 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 적어도 간헐적으로 측정하기 위한 파면 센서; 및

측정된 파면 틸트에 적어도 부분적으로 기반하여, 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하기 위한 프로세서를 포함하고,

상기 파면 센서에는 상기 어레이 내의 각각의 위치에 분산형 요소가 제공되고,

상기 파면 센서는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 스펙트럼 분해로 파면 틸트를 측정하도록 구성되는, 방사선 소스 배열체.

2. 제 1 절에 있어서,

상기 위치들의 어레이는 하나 이상의 스페이싱 벡터에 의하여 규정되고,

각각의 분산형 요소의 분산 방향은 스페이싱 벡터 중 임의의 것과 평행하지 않은, 방사선 소스 배열체.

3. 제 2 절에 있어서,

상기 위치들의 어레이는 두 개 이상의 서브세트로 분할되고,

각각의 서브세트의 분산형 요소는 상이한 분산 방향을 가지는, 방사선 소스 배열체.

4. 제 1 절 내지 제 3 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 분산형 요소는 회절 격자를 포함하고,

상기 방사선은 상기 어레이 내의 각각의 위치에서, 복수 개의 스펙트럼 성분에 대해 양의 회절 차수와 음의 회절 차수를 포함하는 스펙트럼으로 확산되는, 방사선 소스 배열체.

5. 제 4 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 각각의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트를, 해당 스펙트럼 성분의 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 검출에 기반하여 계산하도록 동작가능한, 방사선 소스 배열체.

6. 제 5 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 단일 이미지 내의 서로 상이한 위치들 및 서로 상이한 상이한 스펙트럼 성분들에 대하여, 상기 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 포지션 및 세기를 캡쳐하기 위한 이미지 검출기를 포함하고,

서로 상이한 스펙트럼 성분들 및 서로 상이한 위치들은, 생성된 방사선의 고조파 구조에 대한 정보 및 각각의 분산형 요소의 분산 속성에 대한 정보에 기반하여, 캡쳐된 이미지 내의 그들의 포지션에 의해서 식별되는, 방사선 소스 배열체.

7. 제 6 절에 있어서,

상기 파면 틸트는, 연산 및/또는 교정에 의하여 결정되는 레퍼런스 포지션에 상대적인, 상기 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 검출된 포지션에 기반하여 계산되는, 방사선 소스 배열체.

8. 제 4 절에 있어서,

상기 분산형 요소는 복수 개의 상이한 분산 방향을 제공하고,

상기 어레이 내의 위치에서의 복수 개의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트는, 적어도 두 개의 분산 방향을 가지는 회절 스펙트럼들로부터의 양의 차수와 음의 차수를 조합함으로써 결정되는, 방사선 소스 배열체.

9. 제 8 절에 있어서,

파면 틸트는 캡쳐된 회절 스펙트럼의 상기 분산 방향을 가로지르는 방향으로의 편차로부터 적어도 부분적으로 결정되는, 방사선 소스 배열체.

10. 제 8 절 또는 제 9 절에 있어서,

파면 틸트는 캡쳐된 회절 스펙트럼의 상기 분산 방향에 평행한 방향으로의 왜곡으로부터 적어도 부분적으로 결정되는, 방사선 소스 배열체.

11. 제 8 절 내지 제 10 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 틸트는, 예상 회절 패턴을 캡쳐된 회절 패턴과 비교하는 반복 프로세스에 의해 결정되는, 방사선 소스 배열체.

12. 제 1 절 내지 제 11 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 프로세서는, 서로 상이한 스펙트럼 성분들에 대한 측정된 파면 틸트를 사용하여 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하도록 구성되는, 방사선 소스 배열체.

13. 제 1 절 내지 제 12 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분의 상대 세기를 측정하도록 더 동작가능하고,

상기 상대 세기의 정보는 상기 프로세서 내에서 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하기 위하여 사용되는, 방사선 소스 배열체.

14. 제 1 절 내지 제 13 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 스펙트럼 성분의 스펙트럼 폭을 측정하도록 더 동작가능하고,

상기 스펙트럼 폭의 정보는 상기 프로세서 내에서 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하기 위하여 사용되는, 방사선 소스 배열체.

15. 제 1 절 내지 제 14 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 편광 속성을 측정하도록 더 동작가능하고,

측정된 편광 속성은 상기 프로세서 내에서 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하기 위하여 사용되는, 방사선 소스 배열체.

16. 제 1 절 내지 제 15 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 공간적 코히어런스 속성을 측정하도록 더 동작가능하고,

측정된 공간적 코히어런스 속성은 상기 프로세서 내에서 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하기 위하여 사용되는, 방사선 소스 배열체.

17. 제 1 절 내지 제 16 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 위치들의 어레이는 애퍼쳐들의 어레이에 의하여 규정되고,

상기 어레이 내의 각각의 애퍼쳐에는 상기 스펙트럼 성분을 상이한 방향으로 지향시키기 위한 분산형 요소가 제공되는, 방사선 소스 배열체.

18. 제 1 절 내지 제 17 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 위치들의 어레이는 포커싱 요소들의 어레이에 의하여 규정되고,

상기 어레이 내의 각각의 포커싱 요소에는 상기 스펙트럼 성분을 상이한 방향으로 지향시키기 위한 분산형 요소가 제공되는, 방사선 소스 배열체.

19. 제 17 절 또는 제 18 절에 있어서,

상기 분산형 요소는 회절 격자인, 방사선 소스 배열체.

20. 제 1 절 내지 제 19 절 중 어느 한 절에 있어서,

생성된 방사선 빔은 100 nm보다 짧은 파장을 포함하는, 방사선 소스 배열체.

21. 제 1 절 내지 제 20 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방사선 소스 배열체는,

상기 프로세서에 의하여 결정되는 동작 상태에 적어도 부분적으로 응답하여 상기 방사선 소스 배열체의 적어도 하나의 동작 파라미터를 자동적으로 조절하기 위한 제어기를 더 포함하는, 방사선 소스 배열체.

22. 제 21 절에 있어서,

상기 방사선 소스 배열체는, 제 1 방사선과 매질에 상호작용을 초래하여, 고 고조파 생성에 의하여 상기 방사선 빔을 생성하도록 구성되는, 방사선 소스 배열체.

23. 제 22 절에 있어서,

상기 매질은 가스상 매질인, 방사선 소스 배열체.

24. 제 22 절 또는 제 23 절에 있어서,

조절된 동작 파라미터는, 펄스 세기 또는 지속 빔 폭, 축상 초점 포지션, 횡방향 초점 포지션 또는 파면과 같은, 상기 제 1 방사선의 소스 및/또는 빔 전달 시스템의 동작 파라미터인, 방사선 소스 배열체.

25. 제 23 절 또는 제 24 절에 있어서,

조절된 동작 파라미터는 상기 매질의 파라미터인, 방사선 소스 배열체.

26. 제 25 절에 있어서,

상기 매질은 가스 제트류이고, 조절된 동작 파라미터는 가스 전달 시스템의 동작 파라미터인, 방사선 소스 배열체.

27. 제 1 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 프로세서는 결정된 동작 상태에 적어도 부분적으로 기반하여 진단 정보를 출력하도록 동작가능한, 방사선 소스 배열체.

28. 제 27 절에 있어서,

상기 매질은 가스 제트류이고, 상기 진단 정보는 상기 방사선 소스 배열체의 부품의 마모 상태에 관련되는, 방사선 소스 배열체.

29. 검사 방사선을 타겟 구조체에 전달하기 위한 조명 시스템 및 상기 타겟 구조체와의 상호작용 후에 상기 검사 방사선을 검출하기 위한 검출 시스템을 포함하는 검사 장치로서,

상기 조명 시스템은 제 1 절 내지 제 28 절 중 어느 한 절에 따른 방사선 소스 배열체를 포함하고,

생성된 방사선 빔은 상기 검사 방사선으로서 사용되는, 검사 장치.

30. 제 29 절에 있어서,

상기 검사 방사선은 100 nm보다 짧은 파장을 포함하는, 검사 장치.

31. 제 30 절에 있어서,

상기 검사 장치는,

검출된 검사 방사선에 기반하여 상기 타겟 구조체의 속성을 결정하기 위한 처리 장치를 더 포함하는, 검사 장치.

32. 제 31 절에 있어서,

상기 처리 장치는, 상기 타겟 구조체의 결정된 속성에 적어도 부분적으로 기반하여 리소그래피 프로세스의 제 1 성능 파라미터를 계산하도록 더욱 구성되는, 검사 장치.

33. 제 31 절 또는 제 32 절에 있어서,

상기 처리 장치는, 상기 타겟 구조체의 상기 속성 및/또는 상기 제 1 성능 파라미터를 상기 파면 센서의 출력에 더욱 기반하여 결정하도록 구성되는, 검사 장치.

34. 제 29 절 내지 제 33 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 검사 방사선의 다른 부분이 상기 타겟 구조체와 상호작용하는 동안 상기 검사 방사선의 일부를 수광하도록 구성되는, 검사 장치.

35. 제 29 절 내지 제 33 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 검사 방사선이 상기 타겟 구조체와 상호작용하는 동안이 아닌 시간에 간헐적으로 상기 검사 방사선의 적어도 일부를 수광하도록 구성되는, 검사 장치.

36. 제 29 절 내지 제 35 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는 상기 조명 시스템의 포커싱 요소의 다운스트림에서 상기 검사 방사선의 적어도 일부를 수광하도록 구성되는, 검사 장치.

37. 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 측정하기 위한 파면 센서로서,

상기 파면 센서에는 상기 어레이 내의 각각의 위치에 분산형 요소가 제공되고,

상기 파면 센서는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 스펙트럼 분해로 파면 틸트를 측정하도록 구성되는, 파면 센서.

38. 제 37 절에 있어서,

상기 위치들의 어레이는 하나 이상의 스페이싱 벡터에 의하여 규정되고,

각각의 분산형 요소의 분산 방향은 스페이싱 벡터 중 임의의 것과 평행하지 않은, 파면 센서.

39. 제 38 절에 있어서,

상기 위치들의 어레이는 두 개 이상의 서브세트로 분할되고,

각각의 서브세트의 분산형 요소는 상이한 분산 방향을 가지는, 파면 센서.

40. 제 37 절 내지 제 39 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 분산형 요소는 회절 격자를 포함하고,

상기 방사선은 상기 어레이 내의 각각의 위치에서, 복수 개의 스펙트럼 성분에 대해 양의 회절 차수와 음의 회절 차수를 포함하는 스펙트럼으로 확산되는, 파면 센서.

41. 제 40 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 각각의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트를, 해당 스펙트럼 성분의 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 검출에 기반하여 계산하도록 동작가능한, 파면 센서.

42. 제 41 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 단일 이미지 내의 서로 상이한 위치들 및 서로 상이한 상이한 스펙트럼 성분들에 대하여, 상기 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 포지션 및 세기를 캡쳐하기 위한 이미지 검출기를 포함하고,

서로 상이한 스펙트럼 성분들 및 서로 상이한 위치들은, 상기 방사선 빔의 고조파 구조에 대한 정보 및 각각의 분산형 요소의 분산 속성에 대한 정보에 기반하여, 캡쳐된 이미지 내의 그들의 포지션에 의해서 식별되는, 파면 센서.

43. 제 42 절에 있어서,

상기 파면 틸트는, 연산 및/또는 교정에 의하여 결정되는 레퍼런스 포지션에 상대적인, 상기 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 검출된 포지션에 기반하여 계산되는, 파면 센서.

44. 제 40 절에 있어서,

상기 분산형 요소는 복수 개의 상이한 분산 방향을 제공하고,

상기 어레이 내의 위치에서의 복수 개의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트는, 적어도 두 개의 분산 방향을 가지는 회절 스펙트럼들로부터의 양의 차수와 음의 차수를 조합함으로써 결정되는, 파면 센서.

45. 제 44 절에 있어서,

파면 틸트는 캡쳐된 회절 스펙트럼의 상기 분산 방향을 가로지르는 방향으로의 편차로부터 적어도 부분적으로 결정되는, 파면 센서.

46. 제 44 절 또는 제 45 절에 있어서,

파면 틸트는 캡쳐된 회절 스펙트럼의 상기 분산 방향에 평행한 방향으로의 왜곡으로부터 적어도 부분적으로 결정되는, 파면 센서.

47. 제 44 절 내지 제 46 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 틸트는, 예상 회절 패턴을 캡쳐된 회절 패턴과 비교하는 반복 프로세스에 의해 결정되는, 파면 센서.

48. 제 37 절 내지 제 47 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분의 상대 세기를 측정하도록 더 동작가능한, 파면 센서.

49. 제 37 절 내지 제 48 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 스펙트럼 성분의 스펙트럼 폭을 측정하도록 더 동작가능한, 파면 센서.

50. 제 37 절 내지 제 49 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 편광 속성을 측정하도록 더 동작가능한, 파면 센서.

51. 제 37 절 내지 제 50 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 공간적 코히어런스를 측정하도록 더 동작가능한, 파면 센서.

52. 제 37 절 내지 제 51 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 위치들의 어레이는 애퍼쳐들의 어레이에 의하여 규정되고,

상기 어레이 내의 각각의 애퍼쳐에는 상기 스펙트럼 성분을 상이한 방향으로 지향시키기 위한 분산형 요소가 제공되는, 파면 센서.

53. 제 37 절 내지 제 51 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 위치들의 어레이는 포커싱 요소들의 어레이에 의하여 규정되고,

상기 어레이 내의 각각의 포커싱 요소에는 상기 스펙트럼 성분을 상이한 방향으로 지향시키기 위한 분산형 요소가 제공되는, 파면 센서.

54. 제 52 절 또는 제 53 절에 있어서,

상기 분산형 요소는 회절 격자인, 파면 센서.

55. 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 모니터링하는 방법으로서,

상기 방사선 소스 배열체에 의해 생성된 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 적어도 간헐적으로 측정하는 단계; 및

측정된 파면 틸트에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하는 단계를 포함하고,

파면 틸트는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 스펙트럼 분해로 측정되는, 동작 상태 모니터링 방법.

56. 제 55 절에 있어서,

복수 개의 스펙트럼 성분에 대한 상기 파면 틸트는 상기 어레이 내의 분산형 요소를 제공함으로써 각각의 위치에서 측정되는, 동작 상태 모니터링 방법.

57. 제 56 절에 있어서,

각각의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트는, 연산 및/또는 교정에 의하여 결정되는 레퍼런스 포지션에 상대적인, 상기 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 검출된 포지션에 기반하여 계산되는, 동작 상태 모니터링 방법.

58. 제 55 절 내지 제 57 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

상기 프로세서에 의하여 결정되는 동작 상태에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 방법의 적어도 하나의 동작 파라미터를 자동적으로 조절하는 단계를 더 포함하는, 동작 상태 모니터링 방법.

59. 제 58 절에 있어서,

상기 방법은,

제 1 방사선과 매질 사이의 상호작용을 초래하여, 고 고조파 생성에 의하여 상기 방사선 빔을 생성하도록 구성되고,

조절된 동작 파라미터는 상기 제 1 방사선의 빔 전달 시스템의 동작 파라미터인, 동작 상태 모니터링 방법.

60. 제 55 실시예 내지 제 59 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,

조절된 동작 파라미터는 상기 매질의 파라미터인, 동작 상태 모니터링 방법.

61. 제 60 절에 있어서,

상기 매질은 가스 제트류이고, 조절된 동작 파라미터는 가스 전달 시스템의 동작 파라미터인, 동작 상태 모니터링 방법.

62. 제 55 절 내지 제 61 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 방법은,

결정된 동작 상태에 적어도 부분적으로 기반하여 진단 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는, 동작 상태 모니터링 방법.

63. 리소그래피 프로세스에 의하여 기판 상에 형성된 구조체를 검사하는 방법으로서,

제 58 절 내지 제 62 절 중 어느 한 절의 방법에 의해 제어되는 방사선 소스 배열체에 의해 생성된 검사 방사선으로 타겟 구조체를 조명하는 단계; 및

상기 타겟 구조체와의 상호작용 후에 상기 검사 방사선의 일부를 검출하는 단계를 포함하는, 검사 방법.

64. 제 63 절에 있어서,

상기 방법은,

상기 검사 방사선의 검출된 부분에 적어도 부분적으로 기반하여, 타겟 구조체의 속성을 결정하는 단계를 더 포함하는, 검사 방법.

65. 제 63 절 또는 제 64 절에 있어서,

상기 방법은,

상기 리소그래피 프로세스의 적어도 하나의 성능 파라미터를 상기 타겟 구조체의 결정된 속성에 적어도 부분적으로 기반하여 결정하는 단계를 더 포함하는, 검사 방법.

66. 디바이스 제조 방법으로서,

리소그래피 프로세스 단계를 포함하고,

상기 리소그래피 프로세스 단계를 수행하기 이전 또는 이후에, 기판 상의 하나 이상의 타겟 구조체의 속성이 제 63 절 내지 제 65 절 중 어느 한 절에 따른 방법에 의해서 결정되고,

결정된 속성이 상기 기판 및/또는 추가적 기판의 처리를 위하여 상기 리소그래피 프로세스 단계의 파라미터를 조절하도록 사용되는, 디바이스 제조 방법.

67. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,

프로세서가 제 1 절 내지 제 28 절 중 어느 한 절에 따른 방사선 소스 배열체의 프로세서를 구현하게 하기 위한 머신-판독가능 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.

68. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,

프로세서가, 제 1 절 내지 제 28 절 중 어느 한 절에 따른 방사선 소스 배열체의 파면 센서 또는 제 37 절 제 54 절 중 어느 한 절의 파면 센서 내의 복수 개의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트를 계산하게 하기 위한 머신 판독가능 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품,

69. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,

프로세서가 제 21 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절에 따른 방사선 소스 배열체의 제어기를 구현하게 하기 위한 머신-판독가능 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.

비록 광 리소그래피의 콘텍스트에서의 실시예의 사용에 대해 특히 언급해 왔지만, 본 발명이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 적용함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.

특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명 실시예들의 전반적인 특성을 보여주어, 당해 기술 분야에 익숙한 사람이 갖고 있는 지식을 적용함으로써 본 발명의 전반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서도 불필요한 실험 없이 이러한 구체적인 실시예에 대한 다양한 응용을 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있게 한다. 따라서, 이러한 수정 및 적응은 본 명세서에 제공된 교시 및 지침을 기반으로 하는 개시 실시예의 등가물의 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서 구문 또는 어휘는 예에 의한 설명의 목적을 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아니며, 따라서 본 명세서의 용어 또는 구문은 교시 및 지도를 고려하여 당업자에 의하여 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명의 적용 범위 및 범위는 전술한 예시 실시예의 어떠한 것에 의해서도 한정되어서는 안 되며, 후속하는 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (15)

1. 방사선 빔을 생성하도록 동작가능한 방사선 소스 배열체로서,
   생성된 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 적어도 간헐적으로 측정하기 위한 파면 센서; 및
   측정된 파면 틸트에 적어도 부분적으로 기반하여, 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하기 위한 프로세서를 포함하고,
   상기 파면 센서에는 상기 어레이 내의 각각의 위치에 분산형 요소가 제공되고,
   상기 파면 센서는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 스펙트럼 분해로 파면 틸트를 측정하도록 구성되는, 방사선 소스 배열체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 위치들의 어레이는 하나 이상의 스페이싱 벡터에 의해 규정되고,
   각각의 분산형 요소의 분산 방향은 상기 스페이싱 벡터 중 어느 것과도 평행하지 않으며,
   선택적으로, 상기 위치들의 어레이는 두 개 이상의 서브세트로 분할되고,
   각각의 서브세트의 분산형 요소들은 상이한 분산 방향을 가지는, 방사선 소스 배열체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 분산형 요소는 회절 격자를 포함하고,
   상기 방사선은 상기 어레이 내의 각각의 위치에서, 복수 개의 스펙트럼 성분에 대해 양의 회절 차수와 음의 회절 차수를 포함하는 스펙트럼으로 확산되는, 방사선 소스 배열체.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 각각의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트를, 해당 스펙트럼 성분의 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 검출에 기반하여 계산하도록 동작가능한, 방사선 소스 배열체.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 파면 센서는, 단일 이미지 내의 서로 상이한 위치들 및 서로 상이한 상이한 스펙트럼 성분들에 대하여, 상기 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 포지션 및 세기를 캡쳐하기 위한 이미지 검출기를 포함하고,
   서로 상이한 스펙트럼 성분들 및 서로 상이한 위치들은, 생성된 방사선의 고조파 구조에 대한 정보 및 각각의 분산형 요소의 분산 속성에 대한 정보에 기반하여, 캡쳐된 이미지 내의 그들의 포지션에 의해서 식별되며,
   선택적으로, 상기 파면 틸트는, 연산 및/또는 교정에 의하여 결정되는 레퍼런스 포지션에 상대적인, 상기 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 검출된 포지션에 기반하여 계산되는, 방사선 소스 배열체.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 분산형 요소는 복수 개의 상이한 분산 방향을 제공하고,
   상기 어레이 내의 위치에서의 복수 개의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트는, 적어도 두 개의 분산 방향을 가지는 회절 스펙트럼들로부터의 양의 차수와 음의 차수를 조합함으로써 결정되며,
   선택적으로, 파면 틸트는 캡쳐된 회절 스펙트럼의 상기 분산 방향을 가로지르는 방향으로의 편차로부터 적어도 부분적으로 결정되는, 방사선 소스 배열체.
7. 제 6 항에 있어서,
   파면 틸트는 캡쳐된 회절 스펙트럼의 상기 분산 방향에 평행한 방향으로의 왜곡으로부터 적어도 부분적으로 결정되는, 방사선 소스 배열체.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 파면 틸트는, 예상 회절 패턴을 캡쳐된 회절 패턴과 비교하는 반복 프로세스에 의해 결정되는, 방사선 소스 배열체.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프로세서는, 서로 상이한 스펙트럼 성분들에 대한 측정된 파면 틸트를 사용하여 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하도록 구성되는, 방사선 소스 배열체.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분의 상대 세기를 측정하도록 더 동작가능하고,
    상기 상대 세기의 정보는 상기 프로세서 내에서 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하기 위하여 사용되는, 방사선 소스 배열체.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 파면 센서는, 상기 어레이 내의 각각의 위치에서의 상기 스펙트럼 성분 중 하나 이상의 스펙트럼 성분의 스펙트럼 폭을 측정하도록 더 동작가능하고,
    상기 스펙트럼 폭의 정보는 상기 프로세서 내에서 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하기 위하여 사용되는, 방사선 소스 배열체.
12. 검사 방사선을 타겟 구조체에 전달하기 위한 조명 시스템 및 상기 타겟 구조체와의 상호작용 후에 상기 검사 방사선을 검출하기 위한 검출 시스템을 포함하는 검사 장치로서,
    상기 조명 시스템은 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방사선 소스 배열체를 포함하고,
    생성된 방사선 빔은 상기 검사 방사선으로서 사용되는, 검사 장치.
13. 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 측정하기 위한 파면 센서로서,
    상기 파면 센서에는 상기 어레이 내의 각각의 위치에 분산형 요소가 제공되고,
    상기 파면 센서는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 스펙트럼 분해로 파면 틸트를 측정하도록 구성되는, 파면 센서.
14. 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 모니터링하는 방법으로서,
    상기 방사선 소스 배열체에 의해 생성된 방사선 빔에 걸친 위치들의 어레이에서의 파면의 틸트를 적어도 간헐적으로 측정하는 단계; 및
    측정된 파면 틸트에 적어도 부분적으로 기반하여 상기 방사선 소스 배열체의 동작 상태를 결정하는 단계를 포함하고,
    파면 틸트는 상기 어레이 내의 각각의 위치에서 스펙트럼 분해로 측정되는, 동작 상태 모니터링 방법.
15. 컴퓨터 판독가능 기록 매체로서,
    프로세서가, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방사선 소스 배열체의 파면 센서 내의 복수 개의 스펙트럼 성분에 대한 파면 틸트를 계산하게 하기 위한 머신 판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장된, 컴퓨터 판독가능 기록 매체.

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