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KR101714563B1 - 광자 소스, 메트롤로지 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

광자 소스, 메트롤로지 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Publication number
KR101714563B1
KR101714563B1 KR1020157000615A KR20157000615A KR101714563B1 KR 101714563 B1 KR101714563 B1 KR 101714563B1 KR 1020157000615 A KR1020157000615 A KR 1020157000615A KR 20157000615 A KR20157000615 A KR 20157000615A KR 101714563 B1 KR101714563 B1 KR 101714563B1
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KR
South Korea
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plasma
radiation
substrate
optical system
drive
Prior art date
Application number
KR1020157000615A
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English (en)
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KR20150028990A (ko
Inventor
헨리쿠스 펠레만스
게르브란트 반 데르 초우브
랄프 스미츠
요한네스 데 비트
파벨 안치페로프
블라디미르 크리브트선
Original Assignee
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. filed Critical 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Publication of KR20150028990A publication Critical patent/KR20150028990A/ko
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Publication of KR101714563B1 publication Critical patent/KR101714563B1/ko

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Abstract

레이저 구동 광 소스는 레이저(52) 및 포커싱 광학기(54)를 포함한다. 이들은 가스(예를 들어, Xe)를 포함한 컨테이너(40) 내의 플라즈마 형성 구역에 포커스되는 방사선 빔을 생성한다. 수집 광학기(44)가 출력 방사선 빔(46)을 형성하기 위해 레이저 방사선에 의해 유지되는 플라즈마(42)에 의해 방출된 광자들을 수집한다. 플라즈마는 세장형(L > d)이고, 수집 광학기는 플라즈마에서 길이 방향으로 나오는 광자들을 수집하도록 구성된다. 플라즈마의 휘도는 플라즈마에서 가로방향으로 나오는 방사선을 수집하는 소스들에 비해 증가된다. 광 소스를 이용한 메트롤로지 장치가 증가된 휘도의 결과로서 더 큰 정확성 및/또는 스루풋을 달성할 수 있다. 배면 반사기들이 제공될 수 있다. 플라즈마를 형성하기 위해, 레이저 방사선 대신에 마이크로파 방사선이 사용될 수 있다.

Description

광자 소스, 메트롤로지 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법{PHOTON SOURCE, METROLOGY APPARATUS, LITHOGRAPHIC SYSTEM AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 출원은 2012년 6월 12일에 출원된 미국 가출원 61/658,654의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 플라즈마 기반 광자 소스(plasma based photon source)들에 관한 것이다. 예를 들어, 이러한 소스들은 예를 들어 리소그래피 기술들에 의한 디바이스들의 제조 시에 이용가능한 메트롤로지 및 방법들, 및 리소그래피 기술들을 이용하여 디바이스들을 제조하는 방법들에 고휘도 조명(high brightness illumination)을 제공하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 광자 소스들은 폭넓은 상황들에서 적용예를 발견할 수 있다. 예시적인 적용예로서, 메트롤로지에서의 광 소스로서 본 발명의 사용을 설명할 것이다. 메트롤로지의 특정 적용 분야로서, 예시를 위해 리소그래피에 의한 디바이스들의 제조 시 메트롤로지를 언급할 것이다. '광' 및 '광 소스'라는 용어들은 발생된 방사선 및 광자 소스 자체를 칭하기 위해 알맞게 사용될 수 있고, 가시 파장들의 방사선으로의 어떠한 제한도 내포하지 않는다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 알려진 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 공정들에서는, 예를 들어 공정 제어 및 검증을 위해, 흔히 생성된 구조체들의 측정을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 측정들을 수행하는 다양한 툴들이 알려져 있으며, 임계 치수(CD)를 측정하는 데 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경 및 오버레이, 즉 디바이스 내의 두 층들의 정렬 정확성을 측정하는 특수 툴들을 포함한다. 최근에는, 리소그래피 분야에서의 사용을 위해 다양한 형태의 스케터로미터(scatterometer)들이 개발되었다. 이 디바이스들은 타겟 상으로 방사선 빔을 지향하고, 산란된 방사선의 1 이상의 특성들을 측정한다. 이 측정된 특성들로부터, 타겟의 관심 특성이 결정될 수 있다.
상업적으로 이용가능한 하나의 메트롤로지 장치에서, 광 소스는 크세논(Xe) 아크-방전 램프이다. 이 램프로부터의 광이 장치 센서의 조명 브랜치를 통해 측정 타겟 상에 이미징되며, 이 마지막 단계는 고-NA 대물렌즈로 구성된다. 측정 스폿은, 예를 들어 25 ㎛의 직경을 가질 수 있다. 방사선의 스펙트럼 분포는 사실상 협대역이거나 광대역일 수 있으며, 파장들은 근적외 대역, 가시 대역, 및/또는 자외 대역일 수 있다. 각각의 측정에 필요한 시간은 실제로 주어진 파장 또는 파동 범위에서의 광 소스의 휘도에 의존한다. 차세대 장치는 증가된 스펙트럼 대역폭 및 더 낮은 투과도(transmittance)를 갖는 센서 디자인을 제공하는 한편, 측정 시간을 동일하거나 더 짧게 유지하도록 요구된다. 이 요건들을 충족하기 위해, 상당한 소스 휘도 개선들이 필요하다.
휘도를 증가시키는 것은 단순히 총 소스 파워(source power)를 증가시킴으로써 달성되지 않는다. 휘도를 증가시키기 위해서는, 더 높은 파워가 동일한 작은 스폿 크기로 전달되어야 한다. 에텐듀(etendue)는 광선들이 광학 시스템 내에서 어떻게 '확산(spread out)'되는지의 척도이다. 광학 시스템들의 근본적인 특성은, '에텐듀'가 시스템을 통해 결코 감소하지 않는다는 것이다. 메트롤로지 장치에서의 광학 시스템의 타겟 측의 광학적 에텐듀는 (작은 스폿 크기로 인해) 매우 작다. 그러므로, 광 소스는 이용가능한 휘도의 실제 증가를 제공하기 위해, 매우 작은 에텐듀에서 그 에너지를 모두 전달하여야 한다.
플라즈마-기반 광자 소스들, 예를 들어 레이저 구동 광 소스들(LDLS)이 더 높은 휘도를 제공한다. 플라즈마는 가스 매질에서 전기 방전을 통한 에너지, 및 레이저 에너지의 적용에 의해 생성된다. 하지만, 플라즈마는 유한한 물리적 범위(finite physical extent)를 가지며, 이 소스들을 이용하여 휘도를 증가시키는 것은 여전히 어려운 문제이다.
본 발명은 대안적인 수단에 의해 고휘도 광자 소스를 제공하는 것을 목표로 한다.
본 발명은, 제 1 실시형태에서 플라즈마-기반 광자 소스 장치를 제공하며, 이는 가스 분위기(gaseous atmosphere)를 포함하는 컨테이너, 방사선 -이후 구동 방사선(driving radiation)이라고 칭함- 을 발생시키고, 구동 방사선을 컨테이너 내의 플라즈마 형성 구역에 포커스되는 적어도 하나의 빔으로 형성하는 구동 시스템, 및 플라즈마 위치에서 방사선 빔에 의해 유지되는 플라즈마에 의해 방출된 광자들을 수집하고, 수집된 광자들을 적어도 하나의 출력 방사선 빔으로 형성하는 수집 광학 시스템(collecting optical system)을 포함한다. 구동 시스템은 길이방향 축선(longitudinal axis)을 가로지르는 적어도 한 방향으로 직경보다 실질적으로 큰 길이방향 축선을 따르는 길이를 갖는 세장형(elongate form)의 플라즈마를 유지하도록 구성되며, 수집 광학 시스템은 길이방향 축선을 따르는 플라즈마의 일 단부로부터 플라즈마에서 출현하는 광자들을 수집하도록 구성된다.
구동 시스템은, 예를 들어 적외 파장대 또는 가시 파장대에서의 파장들을 갖는 방사선 빔을 발생시키는 적어도 하나의 레이저를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 레이저 구동 광 소스들에 대한 적용에 적절하다. 대안적으로, 구동 시스템은 마이크로파 범위에서의 방사선을 발생시키도록 배치될 수 있다. 어느 한 경우, 구동 시스템은 적절하다면, 예를 들어 적외선 광학기 또는 마이크로파 광학기를 적용하는 구동 광학 시스템으로서 간주될 수 있다.
언급된 바와 같이, 신규한 광학 소스는 예를 들어 리소그래피에서 메트롤로지에 적용될 수 있다. 본 발명은, 또 다른 실시형태에서 기판 상에 리소그래피 공정에 의해 형성된 구조체들의 특성을 측정하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 앞서 설명된 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 광자 소스의 출력 방사선을 이용하여 구조체들을 조명하는 단계; 구조체들에 의해 회절된 방사선을 검출하는 단계; 및 회절된 방사선의 특성들로부터 구조체의 1 이상의 특성들을 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 기판 상의 구조체의 특성을 측정하는 검사 장치를 제공하며, 상기 장치는 그 위에 구조체를 갖는 기판에 대한 지지체; 사전설정된 조명 조건들 하에 구조체를 조명하고, 조명 조건들 하에 컴포넌트 타겟 구조체(component target structure)들에 의해 회절된 방사선의 사전설정된 부분들을 검출하는 광학 시스템; 및 구조체의 특성의 측정을 얻기 위해 검출된 방사선을 특성화(characterize)하는 정보를 처리하도록 배치된 프로세서를 포함한다. 광학 시스템은 앞서 설명된 바와 같은 본 발명에 따른 광자 소스 장치를 포함한다.
또한, 본 발명은 패턴을 조명하도록 배치된 조명 광학 시스템; 기판 상으로 패턴의 이미지를 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템; 및 앞서 설명된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치를 포함한 리소그래피 장치를 포함하는 리소그래피 시스템을 제공한다. 리소그래피 장치는 또 다른 기판들에 패턴을 적용함에 있어서 검사 장치로부터의 측정 결과들을 이용하도록 배치된다.
또한, 본 발명은 리소그래피 공정을 이용하여 일련의 기판들에 디바이스 패턴이 적용되는 디바이스를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 앞서 기재된 방법에 의한 검사 방법을 이용하여 기판들 중 적어도 하나 상의 디바이스 패턴 옆에, 또는 그 일부분으로서 형성된 적어도 하나의 복합(composite) 타겟 구조체를 검사하는 단계, 및 검사 방법의 결과에 따라 이후 기판들에 대한 리소그래피 공정을 제어하는 단계를 포함한다.
첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동뿐만 아니라, 본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들이 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명은 본 명세서에서 설명되는 특정한 실시예들에 제한되지 않는다는 것을 유의한다. 본 명세서에서, 이러한 실시예들은 단지 예시적인 목적으로만 제시된다. 당업자라면, 본 명세서에 포함되는 교수(teaching)에 기초하여 추가적인 실시예들을 명백히 알 것이다.
본 명세서에 통합되며 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명을 예시하며, 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하고 당업자가 본 발명을 수행하고 사용할 수 있게 하는 역할을 한다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 셀 또는 클러스터(cluster)를 도시하는 도면;
도 3은 광자 소스를 통합한 광학 장치 -이 예시에서의 장치는 메트롤로지에서 사용되는 스케터로미터의 형태를 가짐- 의 개략적인 다이어그램;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 도 3의 장치에서 사용되는 신규한 광자 소스의 개략적인 다이어그램;
도 5는 길이방향 및 측방향에서 바라본 경우의 세장형 플라즈마의 상대 휘도에 대한 실험 데이터를 나타내는 그래프;
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 3의 장치에서 사용되는 신규한 광자 소스의 개략적인 다이어그램; 및
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 도 3의 장치에서 사용되는 신규한 광자 소스의 개략적인 도면들이다.
동일한 참조 기호들이 대응하는 요소들을 전부 식별하는 도면들에 관련하여 아래에서 설명되는 상세한 설명으로부터 본 발명의 특징들 및 장점들이 더 분명해질 것이다. 도면들에서 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일하거나 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 처음 나타나는 도면은 대응하는 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)에 의해 나타내어진다.
본 명세서는 본 발명의 특징들을 구체화하는 1 이상의 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시한다. 개시된 실시예(들)에 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.
본 명세서에서, "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예" 등으로 설명된 실시예(들) 및 이러한 언급들은, 설명된 실시예(들)가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 관련하여 설명되는 경우, 다른 실시예들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 초래하는 것은 명확하게 설명되든지 그렇지 않든지 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 여하한의 그 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 기계-판독가능한 매체 상에 저장된 명령어들로서 구현될 수 있으며, 이는 1 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계-판독가능한 매체는 기계[예를 들어, 연산 디바이스(computing device)]에 의해 판독가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하는 여하한의 메카니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스들; 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파 신호(propagated signal)(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴(routine), 및 명령어들은 본 명세서에서 소정 동작을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 하지만, 이러한 설명들은 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 동작은 사실상 연산 디바이스, 프로세서, 제어기, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스로부터 일어난다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시예들을 더 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계들이 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담겨야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다.
패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있음]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다. 또한, 디바이스 피처들 사이에서 다이들 내에 작은 정렬 마커들이 포함될 수도 있으며, 이 경우 마커들은 인접한 피처들과 상이한 여하한의 이미징 또는 공정 조건들을 필요로 하지 않고, 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 정렬 마커들을 검출하는 정렬 시스템은 아래에서 더 설명된다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)의 매 이동 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
리소그래피 장치(LA)는 2 개의 기판 테이블들(WTa 및 WTb), 및 기판 테이블들이 교환될 수 있는 2 개의 스테이션들 - 노광 스테이션 및 측정 스테이션 - 을 갖는 소위 듀얼 스테이지 타입으로 이루어진다. 하나의 기판 테이블 상의 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되고 있는 동안, 또 다른 기판이 측정 스테이션에서 다른 기판 테이블 상으로 로딩(load)되고 다양한 준비작업 단계들이 수행될 수 있다. 준비작업 단계들은 레벨 센서(LS)를 이용하여 기판의 표면 제어를 매핑(map)하는 단계, 및 정렬 센서(AS)를 이용하여 기판 상의 정렬 마커들의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 상기 장치의 스루풋을 상당히 증가시킬 수 있다. 위치 센서(IF)가 노광 스테이션뿐 아니라 측정 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 측정할 수 없는 경우, 두 스테이션들에서 기판 테이블의 위치들이 추적될 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 때때로 리소셀(lithocell) 또는 클러스터라고도 칭하는 리소그래피 셀(LC)의 일부분을 형성하며, 이는 기판 상에 전-노광(pre-exposure) 및 후-노광(post-exposure) 공정들을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로, 이들은 레지스트 층들을 증착시키는 스핀 코터(spin coater: SC), 노광된 레지스트를 현상하는 디벨로퍼(developer: DE), 칠 플레이트(chill plate: CH) 및 베이크 플레이트(bake plate: BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트들(I/O1, I/O2)로부터 기판들을 집어올리고, 상기 기판들을 상이한 공정 장치들 사이에서 이동시킨 후, 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay: LB)로 전달한다. 흔히 집합적으로 트랙이라고도 하는 이러한 디바이스들은, 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어하는 감독 제어 시스템(supervisory control system: SCS)에 의해 자체 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어를 받는다. 따라서, 스루풋과 처리 효율성을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.
도 3은 도 2의 리소셀과 함께 메트롤로지를 수행하기에 적절한 스케터로미터 형태의 광학 장치의 개략적인 다이어그램이다. 상기 장치는 리소그래피에 의해 형성된 피처들의 임계 치수들의 측정, 층들 간의 오버레이의 측정 등을 위해 사용될 수 있다. 제품 피처 또는 지정된 메트롤로지 타겟이 기판(W) 상에 형성된다. 상기 장치는 독립형 디바이스이거나, 예를 들어 측정 스테이션에서의 리소그래피 장치(LA) 또는 리소그래피 셀(LC)에 통합될 수 있다. 장치 전체에 걸쳐 수 개의 브랜치들을 갖는 광학 축선이 점선(O)으로 나타내어진다. 이 장치에서, 소스(11)에 의해 방출된 광이 렌즈들(12, 14) 및 대물 렌즈(16)를 포함한 광학 시스템에 의하여 빔 스플리터(15)를 통해 기판(W) 상으로 지향된다. 이 렌즈들은 4F 구성의 이중 시퀀스(double sequence)로 배치된다. 상이한 렌즈 구성이 여전히 기판 상에 소스의 이미지를 제공하는 것을 전제로 사용될 수 있으며, 동시에 공간-주파수 필터링을 위해 중간 퓨필-평면의 접근을 허용한다. 그러므로, 방사선이 기판 상에 입사하는 각도 범위는, 본 명세서에서 (켤레) 퓨필 평면이라고 칭하는 기판 평면의 공간 스펙트럼을 나타내는 평면 내의 공간 세기 분포를 정의함으로써 선택될 수 있다. 특히, 대물 렌즈 퓨필 평면의 배면-투영된 이미지(back-projected image)인 평면에서 렌즈들(12 및 14) 사이에 적절한 형태의 어퍼처 플레이트(13)를 삽입함으로써 행해질 수 있다. 예를 들어, 예시된 바와 같이 어퍼처 플레이트(13)는 상이한 형태일 수 있으며, 이 둘은 13N 및 13S로 표시되어 상이한 조명 모드들이 선택되게 한다. 나타낸 예시에서의 조명 시스템은 오프-액시스(off-axis) 조명 모드를 형성한다. 제 1 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13N이 단지 설명을 위해 '북'으로 지정된 방향으로부터 오프-액시스를 제공한다. 제 2 조명 모드에서는, 어퍼처 플레이트 13S가 유사하지만 '남'으로 표시된 반대 방향으로부터의 조명을 제공하는 데 사용된다. 상이한 어퍼처들을 이용함으로써 다른 조명 모드들이 가능하다. 퓨필 평면의 나머지는 바람직하게는 어두운데(dark), 이는 바람직한 조명 모드 외의 여하한의 불필요한 광이 바람직한 측정 신호들과 간섭할 것이기 때문이다.
적어도 기판(W) 상의 타겟에 의해 회절된 0차, 및 -1차와 +1차 중 하나가 대물 렌즈(16)에 의해 수집되고, 빔 스플리터(15)를 통해 다시 지향된다. 제 2 빔 스플리터(17)가 회절된 빔들을 2 개의 측정 브랜치들로 전달한다. 제 1 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(18)이 0차 및 1차 회절 빔들을 이용하여 제 1 센서(19)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼(퓨필 평면 이미지)를 형성한다. 각각의 회절 차수가 센서 상의 상이한 지점을 타격하여, 이미지 처리가 차수들을 비교되고 대조하도록 할 수 있다. 센서(19)에 의해 포착된 퓨필 평면 이미지는 메트롤로지 장치를 포커싱하고, 및/또는 1차 빔의 세기 측정들을 정규화하는 데 사용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 재구성과 같은 많은 측정을 위해 사용될 수 있다.
제 2 측정 브랜치에서는, 광학 시스템(20, 22)이 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 기판(W) 상의 타겟의 이미지를 형성한다. 제 2 측정 브랜치에서, 퓨필-평면에 대해 켤레인 평면에 어퍼처 스톱(aperture stop: 21)이 제공된다. 어퍼처 스톱(21)은, 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1차 또는 +1차 빔으로부터만 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 이에 따라, 센서(23)에 의해 검출된 이미지는 '다크-필드(dark-field)' 이미지라고 칭해진다. 본 명세서에서, '이미지'라는 용어는 넓은 의미로 사용된다는 것을 유의한다. 이러한 것으로서 격자 라인들의 이미지는 -1차 및 +1차 중 하나만 존재하는 경우에 형성되지 않을 것이다.
센서들(19 및 23)에 의해 포착된 이미지들은 이미지 프로세서 및 제어기(PU)로 출력되며, 이들의 기능은 수행되는 측정들의 특정 타입에 의존할 것이다. 상기 장치 및 그 적용예들의 더 상세한 내용은 앞선 도입부에 언급된 선행 특허 출원들에서 찾아볼 수 있다. 본 발명의 기재내용은 알려진 장치에서 사용되는 Xe 아크 램프보다 높은 휘도를 제공하는 광 소스(11)의 구성 및 작동과 관련된다.
스케터로미터들 및 기술들의 예시들은 특허 출원 US 2006/066855 A1, WO 2009/078708, WO 2009/106279, 및 US 2011/0027704 A에서 찾아볼 수 있으며, 이들은 모두 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다. 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 공개된 특허 출원 US 2011/204265 A1은 레이저 구동 광 소스들을 포함하는 플라즈마 기반 광 소스들을 개시하고 있다. 플라즈마는, 방사 영역을 증가시키고 휘도를 증가시키는 세장형을 취할 수 있다고 설명된다. 휘도를 증가시키는 목표와 함께 플라즈마의 길이방향 크기를 감소시키는 조치가 설명된다.
도 4는 레이저-구동 광자 소스 장치의 주요 구성요소들을 개략적으로 나타낸다. 중심 구성요소는 사전설정된 가스 분위기를 포함하는 컨테이너(40), 예를 들어 유리 캡슐(glass capsule)이다. 예를 들어, 적절한 가스는 크세논(Xe), 또는 크세논-아르곤 혼합물일 수 있다. 이 분위기 내에서, 플라즈마(42)가 설명되는 방식으로 발생되며, 플라즈마는 광(더 일반적으로는, 원하는 파장들의 방사선의 광자들)을 방출한다. 수집 광학기(44)가 광 섬유(48)에 커플링되는 방사선 빔(46)을 형성한다. 광 섬유(48)는 요구되는 지점으로 방사선을 전달한다. 광자 소스가 도 3의 장치 내의 소스로서 사용되는 경우, 광 섬유(48)의 끝이 도 3에서 볼 수 있는 소스(11)를 형성한다. 수집 광학기(44)가 본 명세서에서는 단일 렌즈로서 도시되지만, 물론 실제 실시예에서는 더 복잡할 수 있다. 굴절 광학기보다는 반사 광학기가 사용될 수 있다.
이 실시예에서의 플라즈마(42)는, 이 예시에서는 레이저(52)에 의해 발생되는 구동 방사선(50)의 적용에 의해 발생된다. 구동 광학기(54)는 레이저를 수렴 빔(56)으로 포커스하고, 이는 플라즈마(42)가 형성되고 유지되기 원하는 위치에서 빔의 가장 좁은 지점에 도달한다. 레이저(52)는 오늘날 또는 미래에 이용가능한 고출력 레이저의 다수의 상이한 타입들 중 하나일 수 있다. 이는, 예를 들어 Nd:YAG 레이저, CO2 레이저, 다이오드 레이저, 광섬유 레이저일 수 있다. 구동 광학기(54)가 본 명세서에서는 단일 렌즈로서 도시되지만, 물론 실제 실시예에서는 더 복잡할 수 있다. 굴절 광학기보다는 반사 광학기가 사용될 수 있다. 레이저 방사선을 그 프로파일 또는 공간 특성에 있어서 컨디셔닝하기 위해, 또 다른 구성요소들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 빔 익스팬더가 사용될 수 있다.
레이저 방사선은, 예를 들어 700 내지 2000 nm와 같은 적외 파장을 가질 수 있다. 통상적으로, 플라즈마는 적외 대역, 가시 대역 및/또는 자외 대역 내에서 보다 짧은 파장의, 예를 들어 200 nm 이하에 이르는 방사선을 발생시킬 것이다. 이 플라즈마 방사선 중에, 메트롤로지 장치 또는 다른 적용예에서 사용되는 바람직한 파장들이 있다. 필터 구성요소들(58)은, 예를 들어 수집 광학기(44) 및/또는 광 섬유(48)에 들어가는 적외 방사선의 양을 감소시키도록 광학 경로 내에 제공될 수 있다. 이러한 필터들은 컨테이너(40) 내부 및/또는 외부에 배치될 수 있다. 또한, 이들은 컨테이너 벽과, 및/또는 수집 광학기(44)의 다른 구성요소들과 통합될 수도 있다.
레이저 에너지(50)는 매우 좁게 포커스되지만 콜드 스타트(cold start)로부터 플라즈마를 점화하기에 반드시 충분한 것만은 아니며, 플라즈마를 점화하기 위해서 전극들(60 및 62)에 적절한 파워 및 제어 회로(도시되지 않음)가 제공된다. 이 전극들은 종래의 가스 방전 램프에서 사용되는 것들과 유사할 수 있지만, 작동의 시동 단계 동안에만 사용된다.
다이어그램에서, 이 설명을 위해 X, Y 및 Z 축들이 정의된다. Z 축은 광학 축선(O)과 정렬된다. Y 방향은 전극들(60, 62)과 정렬된다. X 축은 전극들을 가로지르며, 다이어그램의 평면에 수직이다. 상기 장치는 그 적용을 위해 편리한 여하한의 방위에서의 이 축들로 구성되거나 장착될 수 있다. Z 방향으로 플라즈마(42)로부터 수집 광학기까지 광학 경로를 가로막는 구성요소는 존재하지 않는다는 것을 유의한다. 또한, 이 예시에서 X 방향으로 광 경로를 가로막는 것은 없다(이 도면에 도시되지 않음).
플라즈마(42), 또는 적어도 원하는 방사선이 취해지는 플라즈마의 구역은 거의 원통 또는 시가(cigar)의 형상을 갖는 세장형이라는 것이 유의될 것이다. 설명을 위해 형상을 원통형이라고 할 것이다. 원통의 길이는 L이고, 그 직경은 d이다. 실제 플라즈마는 이 원통형 구역을 중심으로 하는 세장형의 클라우드(cloud)를 포함할 것이다. 수집 광학기(44)는 그 광학 축선(O)이 이 예시에서는 Z 방향인 플라즈마의 길이 방향과 정렬되도록 배치된다. 따라서, 플라즈마의 영역은 원통의 일 단부의 영역인 πd2/4로 나타난다. L이 실질적으로 d보다 크게 이루어지는 경우, 광자들이 이 작은 영역을 통해 수집 광학기에 들어갈 수 있는 플라즈마의 깊이는 가로 방향(transverse direction)으로 플라즈마를 보는 것에 비해 더 크다. 이는 플라즈마의 주어진 크기 및 세기에 대해, 더 높은 휘도가 그 영역에 걸쳐 관찰되게 한다. 광학 소스(또는 수신기)의 에텐듀는, 광범위하게 말하면 소스(수신기)의 영역 및 그 출구(입구) 각도의 곱(product)이다. 여하한의 이미징 시스템에서와 같이 수집 광학기(44)의 에텐듀는 스폿 크기 배(times) 및 그 개구수의 제곱(NA2)의 곱이다. NA는 이어서 입구 각도(θ)에 의해 결정된다. 방사 플라즈마의 에텐듀는, 일반적으로 수집 광학기(44)의 에텐듀보다 커질 것이다. 수집 광학기(44)는 예시된 바와 같이 원통을 따라 중간에서 가상 소스 지점(64)에 포커스될 수 있다. 실제 예시들에서, 광 방출 플라즈마 구역(42)의 길이(L)는 밀리미터 급, 가령 0.5 내지 5 mm일 수 있다. 직경(d)은 훨씬 더 작을 수 있으며, 가령 0.01 내지 2 mm, 예를 들어 0.1 내지 1 mm의 범위 내에 있다.
실제로, 플라즈마는 원하는 방사선을 매우 적게 흡수하여, 원통의 길이(L)를 따라 어딘가에서 방출된 광자들이 수집 광학기(44)의 입구 원뿔부(entrance cone)에서 광 섬유(48)로 이동할 수 있도록 한다. 그러므로, 가로 방향과 비교하여, 플라즈마는 가로 방향으로 바라본 경우보다 더 밝게 나타난다(단위 입체각당 단위 영역당 광속이 더 큼). 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 US 2011/204265 A1에서 설명되는 알려진 레이저 구동 광 소스들은 가로 방향으로 방출되는 광을 포획하려고 하는 반면, 신규한 광자 소스는 길이 방향으로 방출되는 광을 포획하여, 향상된 휘도 및 더 작은 크기의 플라즈마를 활용한다. 알려진 소스들에서는 플라즈마의 길이(L)를 감소시키도록 설계 조치가 취해져, 더 짧은 길이에서 그 파워를 집중시키는 반면, 신규한 소스에서의 플라즈마 형상에 대한 제약은 비교적 완화된다. 선행 특허 출원에서의 몇몇 예시들에서, 플라즈마는 점화 전극들 사이에서 Y 방향으로 도시된 길이방향으로 연장되는 반면, 신규한 소스에서 정상 작동의 플라즈마는 길이 방향으로의 광선들이 가려지지 않고 수집 광학기(44)에 의해 포획될 수 있도록 배치된다. 이와 유사하게, 선행 특허 출원에서의 다른 예시들에서 플라즈마는 Z 방향으로 도시된 바와 같이 연장되지만, 이는 구동 레이저 광학기에 의해 가려지고, 사용가능한 광은 플라즈마로부터 X 및 Y 방향들로 방출된 후 곡면 거울에 의해 포획된다. 따라서, 선행 특허에서의 예시들은 모두 플라즈마로부터 가로방향으로 방출된 광자들을 포획하는 것에 의존한다.
도 5는 가로방향보다는 길이방향으로 바라본 경우, 파장들의 전체 스펙트럼에 걸친 세장형 플라즈마(42)의 향상된 휘도를 확인하는 실험적 결과들을 나타낸다. 수평축은 자외선인 200 nm부터 근적외선인 850 nm까지 연장되는 파장(λ)을 나타낸다. 수직축은 104 W/㎡/nm/sr 단위인 각 파장에서의 휘도(B)를 나타낸다. 상부 곡선(70)은 길이방향으로 플라즈마를 바라본 경우에 측정된 휘도를 나타내는 한편, 하부 곡선들(72, 74)(이들은 겹쳐서 나타낸 것처럼 매우 가까움)은 가로 방향으로 플라즈마를 바라본 경우에 측정된 휘도를 나타낸다. 전체 스펙트럼에 걸쳐 길이방향 관점이 더 큰 휘도를 나타내는 것이 명백하다. 스펙트럼의 가시 및 자외 부분들에 걸쳐 휘도의 증가는 5 배(factor) 이상이다. 이 실험에서의 플라즈마는 약 0.3 mm의 직경(d) 및 약 1.5 mm의 길이(L)를 가졌다.
또한, 수치 모델링이 길이 방향으로 바라본 휘도가 플라즈마 길이의 함수로서 (가로 방향에 비해) 증가할 것임을 확인한다. 플라즈마가 직경 d = 300 ㎛(0.3 mm)를 갖는 제 1 모델링된 예시에 대해, 또한 50 mrad의 반각(half angle)(θ/2)을 갖는 수집 광학기에 대해, 휘도는 길이(L)의 함수로서 매우 빠르게 증가하여, 약 5 mm 길이에서 10 배에 도달하고 약 15 배의 한계에 도달한다. d = 1 mm 및 θ/2 = 15 mrad인 제 2 모델링된 예시에 대해, 휘도 증가는 더 서서히 상승하여 약 10 mm에서 10 배에 도달한다.
플라즈마 소스에 의해 방출된 방사선의 세기 프로파일은 수집 광학기(44)의 관측 시야에 걸쳐 완벽히 균일하지 않을 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 플라즈마 치수들에 대한 제약들은 앞서 설명된 바와 같이 완화되지만, 여전히 수집 광학기(44)의 입구 NA는 방사선으로 상당히 균일하게 채워져야 한다. 플라즈마의 종횡비(L/d)가 클수록, 에텐듀가 더 작을 것이고, 이때 방사선은 균일하게 분포된다. 예를 들어, 광자 소스 장치가 도 3의 장치에서 어퍼처(13)에 걸쳐 균질한 광 필드를 전달하는 데 사용되는 경우, 광을 더 균질하게 만드는 광의 혼합이 요구될 수 있다. 충분한 혼합이 광 섬유(48) 내에서 자연히 발생할 수 있으며, 또는 추가 조치가 취해질 수 있다. 또한, 컨테이너(40)의 벽들의 광학 특성들은 플라즈마(42)로부터 수집 광학기(44)까지 나오는 광선속 또는 구동 레이저 빔의 품질을 저하시키지 않도록 중요한 위치들에서 충분히 우수하여야 한다. 컨테이너 벽의 광학 특성들은 물론 수집 광학기(44) 및 포커싱 광학기(54)를 설계하고 설치함에 있어서 고려되어야 한다. 수집 광학기(44) 및 포커싱 광학기(54)의 기능 요소들이 원하는 경우 컨테이너(40) 내부에 배치될 수 있으며, 및/또는 컨테이너의 벽과 통합될 수 있다.
도 6 및 도 7은 방금 설명된 원리들에 기초한 또 다른 실시예들을 예시한다. 동일한 참조 부호들은 동일한 기능들을 갖는 구성요소들에 대해 도 4에서와 같이 사용된다. 광 섬유(48)는 단순히 공간을 만들기 위해 도 6 및 도 7에서 생략된다. 도 4의 예시에 대해 설명된 특성들 및 선택사항들은, 달리 언급되지 않는 한 도 6 및 도 7의 예시에 동등하게 적용된다.
도 6에서, 구성은 역 길이방향으로 방출되는 광선(82)들을 다시 플라즈마로 반사시키도록 배면-반사기(back-reflector: 80)가 제공된다는 것 외에는 도 4의 구성과 매우 유사하다. 반사기(80)는, 예를 들어 포커스 지점(64)에 중심을 둔 반경(r)의 곡률을 갖는 구면(spherical)일 수 있다. 또한, 역 길이방향은 입사하는 레이저 빔(50)의 방향이므로, 반사기(80)가 레이저 빔을 허용하는 적절한 크기의 어퍼처를 갖도록 형성된다. 반사기(80)는 컨테이너(40) 내부 또는 외부에 제공될 수 있으며, 컨테이너(40)의 벽 자체에 형성될 수 있다. 추가 반사기들이 제공되어, 가로방향으로 방출된 광자들을 포획하고 이들을 플라즈마로 되돌릴 수 있다. 이 예시들은 도 7의 예시에서 설명될 것이다. 이 측면 반사기(side reflector)들에 의해 반사된 광자들은 설명된 바와 같이 작은 에텐듀를 갖는 수집 광학기에 들어가지 않을 것이다. 하지만, 이들은 플라즈마를 유지하기 위해 레이저 에너지(50)를 도울 수 있으며, 이들은 플라즈마 및 이에 따른 방출된 방사선의 균질성을 개선할 수 있다. 앞선 내용과 같이, 필터(58) 또는 동등한 구성요소들이 제공되어, 방출되는 방사선 빔(46)의 스펙트럼 특성들을 조정(tailor)할 수 있다. 특히, 수집 광학기(44)에 들어가는 레이저로부터의 방사선(50), 예를 들어 적외 방사선을 감소시키거나 제거하기 위해 필터(58)가 제공될 수 있다.
도 7은 또 다른 변형 실시예들의 2 개의 도면들을 나타낸다. 플라즈마(42) 및 수집 광학기(44)의 형태 및 방위는 앞선 예시들과 동일하며, 배면-반사기(80)가 다시 제공된다. 하지만, 이 예시에서는 플라즈마를 구동하는 레이저 방사선(50)이 세장형 플라즈마에 대해 가로방향으로, 예를 들어 X 방향으로 전달된다. 가로방향으로 방출되는 광자들(86)을 포획하고 이들을 플라즈마로 되돌리기 위해, 추가적인 '측면' 반사기(84)가 제공될 수 있다. 맞은편 측면 반사기(88)가 제공될 수 있으며, 이는 빔(90)으로 포커싱 광학기(54)에 의해 전달되는 레이저 방사선을 허용하는 어퍼처(89)를 갖는다. 이 측면 반사기들에 의해 반사된 광자들은 설명된 바와 같이 작은 에텐듀를 갖는 수집 광학기에 들어가지 않을 것이다. 하지만, 이들은 플라즈마를 유지하기 위해 레이저 에너지(50)를 도울 수 있으며, 이들은 플라즈마 및 이에 따른 방출된 방사선의 균질성을 개선할 수 있다. 반사기들(84 및 88)은 에너지의 일부 재분포(redistribution)(혼합)가 길이방향으로 요구되는지의 여부에 따라 구면, 원통형, 또는 둘의 복합체(compound)일 수 있다. 레이저 방사선의 출구를 허용하기 위해, 반사기 84에 반사기 88의 어퍼처와 유사한 어퍼처가 제공될 수 있다. 측면 반사기들은 원하는 경우 전극 위치들에 가까이 위치될 수 있다. 앞선 내용과 같이, 반사기들은 (예시된 바와 같이) 컨테이너(40)의 내부 또는 그 외부에 있을 수 있다. 이들은 컨테이너 벽과 통합될 수 있다.
길이 방향과 정렬된 세장형 빔으로 포커스되는 대신에, 이 예시에서의 레이저 방사선(50)은 라인(line)-형 포커스를 갖는 빔(90)으로 펼쳐지고(spread) 포커스되어, 원하는 플라즈마(42)의 치수들에 매칭한다. 이를 위해, 포커싱 광학기(54)는 예시된 바와 같이 주로 원통형 렌즈를 포함하여, Z 방향을 따라 관찰되는 도 7(b)에 나타낸 바와 같은 수렴 빔(90)을 형성한다. 빔 익스팬더(92)가 레이저(52)와 광학기(54) 사이에 제공되어, 원하는 폭으로 빔을 펼칠 수 있다. 도 7(a)에 나타낸 바와 같이 Y 방향으로 보면, 빔(90)이 나타낸 바와 같이 수렴적일 수 있다. 대안적으로, 빔(90)은 Y 방향으로 볼 때는 발산적이고, Z 방향으로 볼 때는 수렴적일 수 있다. 플라즈마(42)의 라인을 따라 원하는 포커싱을 생성하기 위해, 다수 레이저 빔들 및 렌즈들이 배치될 수 있다. 구동 방사선은 원하는 경우, 도 4 내지 도 6 및 도 7의 특징들을 함께 조합하여 가로방향 및 길이방향으로 전달될 수 있다.
이 제 2 예시에서, 포커싱 광학기는 더 복잡할 수 있지만, 도 4 및 도 6의 예시들과 비교하여 몇몇 장점들이 존재한다. 원칙에 따라, 사용가능한 방사선에 대해 출구 방향인 플라즈마의 길이 방향은 점화 전극들의 축선에 직교이며, 이어서 구동 레이저 빔의 진입 축선에 직교이다. 그러므로, 이 구성은 이 서브-시스템들 사이의 기계적 및 광학적 간섭의 제약들로부터 더 자유롭다. 한가지 장점은, 예를 들어 배면-반사기(80)가 제공되는 경우 어퍼처를 필요로 하지 않는다는 것이다. 대안적으로, 제 2 수집 광학기 및 제 2 출력부가 플라즈마의 '배면' 단부로부터 취해질 수 있다. 또한, 레이저 방사선이 수집 광학기(44)에 들어가는 것을 방지하는 필터링에 대한 요건이 제거되거나 감소된다. 앞선 예시들의 맥락에서 서술된 다른 변형예들 및 수정예들이 도 7의 예시에서 적용될 수도 있다.
또한, 휘도를 증가시키기 위해 세장형 플라즈마의 길이 방향으로 방출되는 방사선을 이용하는 원리는 앞선 레이저-구동 광 소스 예시들에 제한되지 않는다는 것을 유의한다. 세장형 플라즈마는 다른 타입의 방사선, 특히 마이크로파 방사선을 포커스함으로써 발생될 수 있다. 레이저(50)를 적절한 마이크로파 소스 또는 소스들로 대체하여, 및 포커싱 광학기(54)를 적절한 마이크로파 포커싱 광학기로 대체하여, 세장형 플라즈마(42)를 형성하고 길이방향 방출을 이용하는 것의 장점들이 적용될 수 있다. 또한, 길이방향 방출을 이용하는 원리는 전기장에 의한 바와 같이 다른 수단에 의해 형성되는 플라즈마를 이용하여 적용될 수 있다.
하기의 번호가 매겨진 항목들에서 본 발명에 따른 추가 실시예들이 제공된다:
1. 플라즈마-기반 광자 소스 장치로, 이는:
(a) 가스 분위기를 포함하는 컨테이너,
(b) 방사선 -이후 구동 방사선이라고 칭함- 을 발생시키고, 구동 방사선을 컨테이너 내의 플라즈마 형성 구역에 포커스되는 적어도 하나의 빔으로 형성하는 구동 시스템, 및
(c) 플라즈마 위치에서 방사선 빔에 의해 유지되는 플라즈마에 의해 방출된 광자들을 수집하고, 수집된 광자들을 적어도 하나의 출력 방사선 빔으로 형성하는 수집 광학 시스템을 포함하고,
구동 광학 시스템은 길이방향 축선을 가로지르는 적어도 한 방향으로 직경보다 실질적으로 큰 길이방향 축선을 따르는 길이를 갖는 세장형의 플라즈마를 유지하도록 구성되며, 수집 광학 시스템은 길이방향 축선을 따르는 플라즈마의 일 단부로부터 플라즈마에서 출현하는 광자들을 수집하도록 구성된다.
2. 1 항에 따른 장치에서, 구동 시스템은 방사선 빔을 발생시키는 적어도 하나의 레이저를 포함한다.
3. 1 항 또는 2 항에 따른 장치에서, 구동 방사선은 대부분 제 1 범위 내의 파장들, 예를 들어 적외 파장들을 갖고, 출력 방사선은 대부분 제 1 범위와 상이한 제 2 범위 내의 파장들, 예를 들어 가시 및/또는 자외 방사선을 갖는다.
4. 1 항, 2 항 또는 3 항에 따른 장치에서, 구동 시스템은 수집된 광자들이 출현하는 단부의 맞은편인 플라즈마의 단부에 길이방향 축선을 따라 구동 방사선을 전달하도록 배치된다.
5. 1 항, 2 항, 3 항 또는 4 항에 따른 장치에서, 구동 시스템은 길이 방향에 대해 가로지르는 방향으로 플라즈마 형성 위치로 구동 방사선을 전달하도록 배치된다.
6. 5 항에 따른 장치에서, 구동 시스템은 플라즈마의 세장형에 대응하여 실질적으로 라인 포커스로 구동 방사선을 포커스하도록 배치된다.
7. 앞선 항들 중 어느 한 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 작동에 앞서 플라즈마를 점화하는 데 사용하기 위한 플라즈마 형성 위치의 양측에 위치되는 2 이상의 전극들을 더 포함하며, 전극들은 길이방향 축선으로부터 이격되어(away off) 배치된다.
8. 7 항에 따른 장치에서, 전극들은 길이방향 축선에 직교인 축선 상에 위치된다.
9. 8 항에 따른 장치에서, 전극들, 구동 시스템 및 수집 광학 시스템은 서로 직교인 3 개의 축선들 상에 배치된다.
10. 앞선 항들 중 어느 한 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 플라즈마의 맞은편 단부로부터 길이 방향으로 출현하는 광자들을 다시 플라즈마로 반사시키도록 위치되고 형상화된 반사기를 더 포함한다.
11. 앞선 항들 중 어느 한 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 플라즈마의 길이 방향에 대해 가로지르는 1 이상의 방향들로 출현하는 광자들을 다시 플라즈마로 반사시키도록 위치되고 형상화된 1 이상의 반사기를 더 포함한다.
12. 기판 상에 리소그래피 공정에 의해 형성된 구조체들의 특성을 측정하는 방법으로, 상기 방법은:
(a) 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 따른 광자 소스의 출력 방사선을 이용하여 구조체들을 조명하는 단계;
(b) 구조체들에 의해 회절된 방사선을 검출하는 단계; 및
(c) 회절된 방사선의 특성들로부터 구조체의 1 이상의 특성들을 결정하는 단계를 포함한다.
13. 기판 상의 구조체의 특성을 측정하는 검사 장치로, 상기 장치는:
(a) 그 위에 구조체를 갖는 기판에 대한 지지체;
(b) 사전설정된 조명 조건들 하에 구조체를 조명하고, 조명 조건들 하에 컴포넌트 타겟 구조체들에 의해 회절된 방사선의 사전설정된 부분들을 검출하는 광학 시스템; 및
(c) 구조체의 특성의 측정을 얻기 위해 검출된 방사선을 특성화하는 정보를 처리하도록 배치된 프로세서를 포함하고,
(d) 광학 시스템은 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 따른 광자 소스 장치를 포함한다.
14. 리소그래피 시스템으로, 이는:
(a) 리소그래피 장치를 포함하고, 이는:
(b) 패턴을 조명하도록 배치된 조명 광학 시스템;
(c) 기판 상으로 패턴의 이미지를 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템; 및
(d) 13 항에 따른 검사 장치를 포함하며,
리소그래피 장치는 또 다른 기판들에 패턴을 적용함에 있어서 검사 장치로부터의 측정 결과들을 이용하도록 배치된다.
15. 리소그래피 공정을 이용하여 일련의 기판들에 디바이스 패턴이 적용되는 디바이스를 제조하는 방법으로, 상기 방법은 12 항에 따른 방법에 의한 검사 방법을 이용하여 기판들 중 적어도 하나 상의 디바이스 패턴 옆에, 또는 그 일부분으로서 형성된 적어도 하나의 복합 타겟 구조체를 검사하는 단계, 및 검사 방법의 결과에 따라 이후 기판들에 대한 리소그래피 공정을 제어하는 단계를 포함한다.
16. 플라즈마-기반 광자 소스 장치로, 이는:
가스 분위기를 포함하는 컨테이너,
구동 방사선을 발생시키고, 구동 방사선을 컨테이너 내의 플라즈마 형성 구역에 포커스되는 적어도 하나의 빔으로 형성하도록 구성된 구동 시스템, 및
플라즈마 위치에서 방사선 빔에 의해 유지되는 플라즈마에 의해 방출된 광자들을 수집하고, 수집된 광자들을 적어도 하나의 출력 방사선 빔으로 형성하도록 구성된 수집 광학 시스템을 포함하고,
구동 광학 시스템은 길이방향 축선을 가로지르는 적어도 한 방향으로 직경보다 실질적으로 큰 길이방향 축선을 따르는 길이를 갖는 세장형의 플라즈마를 유지하도록 구성되며,
수집 광학 시스템은 길이방향 축선을 따르는 플라즈마의 일 단부로부터 플라즈마에서 출현하는 광자들을 수집하도록 구성된다.
17. 16 항에 따른 장치에서, 구동 시스템은 방사선 빔을 발생시키는 적어도 하나의 레이저를 포함한다.
18. 16 항에 따른 장치에서, 구동 방사선은 대부분 적외 파장들인 제 1 범위 내의 파장들을 갖고, 출력 방사선은 대부분 가시 및/또는 자외 방사선인 제 1 범위와 상이한 제 2 범위 내의 파장들을 갖는다.
19. 16 항에 따른 장치에서, 구동 시스템은 수집된 광자들이 출현하는 단부의 맞은편인 플라즈마의 단부에 길이방향 축선을 따라 구동 방사선을 전달하도록 배치된다.
20. 16 항에 따른 장치에서, 구동 시스템은 길이 방향을 가로지르는 방향으로 플라즈마 형성 위치로 구동 방사선을 전달하도록 배치된다.
21. 20 항에 따른 장치에서, 구동 시스템은 플라즈마의 세장형에 대응하여 실질적으로 라인 포커스로 구동 방사선을 포커스하도록 배치된다.
22. 16 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 작동에 앞서 플라즈마를 점화하는 데 사용하기 위한 플라즈마 형성 위치의 양측에 위치되는 2 이상의 전극들을 더 포함하며, 전극들은 길이방향 축선으로부터 이격되어 배치된다.
23. 22 항에 따른 장치에서, 전극들은 길이방향 축선에 직교인 축선 상에 위치된다.
24. 23 항에 따른 장치에서, 전극들, 구동 시스템 및 수집 광학 시스템은 서로 직교인 3 개의 축선들 상에 배치된다.
25. 16 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 플라즈마의 맞은편 단부에서 길이 방향으로 출현하는 광자들을 다시 플라즈마로 반사시키도록 위치되고 형상화된 반사기를 더 포함한다.
26. 16 항에 따른 장치에서, 상기 장치는 플라즈마의 길이 방향을 가로지르는 1 이상의 방향들로 출현하는 광자들을 다시 플라즈마로 반사시키도록 위치되고 형상화된 1 이상의 반사기를 더 포함한다.
27. 방법으로, 이는:
광자 소스 장치의 출력 방사선을 이용하여 구조체들을 조명하는 단계 -상기 장치는:
가스 분위기를 포함하는 컨테이너,
구동 방사선을 발생시키고, 구동 방사선을 컨테이너 내의 플라즈마 형성 구역에 포커스되는 적어도 하나의 빔으로 형성하도록 구성된 구동 시스템, 및
플라즈마 위치에서 방사선 빔에 의해 유지되는 플라즈마에 의해 방출된 광자들을 수집하고, 수집된 광자들을 적어도 하나의 출력 방사선 빔으로 형성하도록 구성된 수집 광학 시스템을 포함하고,
구동 광학 시스템은 길이방향 축선을 가로지르는 적어도 한 방향으로 직경보다 실질적으로 큰 길이방향 축선을 따르는 길이를 갖는 세장형의 플라즈마를 유지하도록 구성되며,
수집 광학 시스템은 길이방향 축선을 따르는 플라즈마의 일 단부로부터 플라즈마에서 출현하는 광자들을 수집하도록 구성됨- ;
구조체들에 의해 회절된 방사선을 검출하는 단계; 및
회절된 방사선의 특성들로부터 구조체의 1 이상의 특성들을 결정하는 단계를 포함한다.
28. 검사 장치로, 이는:
그 위에 구조체를 갖는 기판에 대한 지지체;
사전설정된 조명 조건들 하에 구조체를 조명하고, 조명 조건들 하에 컴포넌트 타겟 구조체들에 의해 회절된 방사선의 사전설정된 부분들을 검출하는 광학 시스템; 및
구조체의 특성의 측정을 얻기 위해 검출된 방사선을 특성화하는 정보를 처리하도록 배치된 프로세서를 포함하고,
광학 시스템은 광자 소스 장치를 포함하며, 상기 장치는:
가스 분위기를 포함하도록 구성된 컨테이너,
구동 방사선을 발생시키고, 구동 방사선을 컨테이너 내의 플라즈마 형성 구역에 포커스되는 적어도 하나의 빔으로 형성하도록 구성된 구동 시스템, 및
플라즈마 위치에서 방사선 빔에 의해 유지되는 플라즈마에 의해 방출된 광자들을 수집하고, 수집된 광자들을 적어도 하나의 출력 방사선 빔으로 형성하도록 구성된 수집 광학 시스템을 포함하고,
구동 광학 시스템은 길이방향 축선을 가로지르는 적어도 한 방향으로 직경보다 실질적으로 큰 길이방향 축선을 따르는 길이를 갖는 세장형의 플라즈마를 유지하도록 구성되며,
수집 광학 시스템은 길이방향 축선을 따르는 플라즈마의 일 단부로부터 플라즈마에서 출현하는 광자들을 수집하도록 구성된다.
29. 리소그래피 시스템으로, 이는:
리소그래피 장치를 포함하고, 이는:
패턴을 조명하도록 배치된 조명 광학 시스템;
기판 상으로 패턴의 이미지를 투영하도록 배치된 투영 광학 시스템; 및
검사 장치를 포함하며, 이는:
그 위에 구조체를 갖는 기판에 대한 지지체;
사전설정된 조명 조건들 하에 구조체를 조명하고, 조명 조건들 하에 컴포넌트 타겟 구조체들에 의해 회절된 방사선의 사전설정된 부분들을 검출하는 광학 시스템; 및
구조체의 특성의 측정을 얻기 위해 검출된 방사선을 특성화하는 정보를 처리하도록 배치된 프로세서를 포함하고,
광학 시스템은 광자 소스 장치를 포함하며, 이는:
가스 분위기를 포함하도록 구성된 컨테이너,
구동 방사선을 발생시키고, 구동 방사선을 컨테이너 내의 플라즈마 형성 구역에 포커스되는 적어도 하나의 빔으로 형성하도록 구성된 구동 시스템, 및
플라즈마 위치에서 방사선 빔에 의해 유지되는 플라즈마에 의해 방출된 광자들을 수집하고, 수집된 광자들을 적어도 하나의 출력 방사선 빔으로 형성하도록 구성된 수집 광학 시스템을 포함하고,
구동 광학 시스템은 길이방향 축선을 가로지르는 적어도 한 방향으로 직경보다 실질적으로 큰 길이방향 축선을 따르는 길이를 갖는 세장형의 플라즈마를 유지하도록 구성되며,
수집 광학 시스템은 길이방향 축선을 따르는 플라즈마의 일 단부로부터 플라즈마에서 출현하는 광자들을 수집하도록 구성되고,
리소그래피 장치는 또 다른 기판들에 패턴을 적용함에 있어서 검사 장치로부터의 측정 결과들을 이용하도록 배치된다.
30. 디바이스를 제조하는 방법으로, 이는:
검사 방법을 이용하여 복수의 기판들 중 적어도 하나의 기판 상의 디바이스 패턴 옆에, 또는 그 일부분으로서 형성된 적어도 하나의 복합 타겟 구조체를 검사하는 단계 -검사 방법은:
광자 소스 장치의 출력 방사선을 이용하여 구조체들을 조명하는 단계 --광학 소스 장치는:
가스 분위기를 포함하도록 구성된 컨테이너,
구동 방사선을 발생시키고, 구동 방사선을 컨테이너 내의 플라즈마 형성 구역에 포커스되는 적어도 하나의 빔으로 형성하도록 구성된 구동 시스템, 및
플라즈마 위치에서 방사선 빔에 의해 유지되는 플라즈마에 의해 방출된 광자들을 수집하고, 수집된 광자들을 적어도 하나의 출력 방사선 빔으로 형성하도록 구성된 수집 광학 시스템을 포함하고,
구동 광학 시스템은 길이방향 축선을 가로지르는 적어도 한 방향으로 직경보다 실질적으로 큰 길이방향 축선을 따르는 길이를 갖는 세장형의 플라즈마를 유지하도록 구성되며,
수집 광학 시스템은 길이방향 축선을 따르는 플라즈마의 일 단부로부터 플라즈마에서 출현하는 광자들을 수집하도록 구성됨-- ;
구조체들에 의해 회절된 방사선을 검출하는 단계; 및
회절된 방사선의 특성들로부터 구조체의 1 이상의 특성들을 결정하는 단계를 포함함- ; 및
검사 방법의 결과에 따라 이후 기판들에 대한 리소그래피 공정을 제어하는 단계를 포함한다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다. 앞서 언급된 바와 같이, 구동 시스템과 관련하여 방사선이라는 용어는 마이크로파 방사선을 포괄할 수도 있다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들에 대해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 적합하게 할 수 있도록 본 발명의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 그러므로, 이러한 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 교수 및 안내에 기초하여, 기재된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 예시에 의한 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 교수 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.
본 명세서의 요약 및 초록 부분(Summary and Abstract sectons)이 아닌, 발명의 상세한 설명 부분(Detailed Description section)이 청구항을 해석하는 데 사용되도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분은 1 이상을 설명할 수 있지만, 발명자(들)에 의해 의도(contemplate)된 본 발명의 모든 예시적인 실시예를 설명하지는 않으므로, 어떠한 방식으로도 본 발명 및 첨부된 청구항을 제한하지는 않는다.
이상, 본 발명은 명시된 기능들 및 그 관계들의 구현을 예시하는 기능 구성 블록(functional building block)들의 도움으로 설명되었다. 본 명세서에서, 이 기능 구성 블록들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 명시된 기능들 및 그 관계들이 적절히 수행되는 한, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.
특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들에 대해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 적합하게 할 수 있도록 본 발명의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 그러므로, 이러한 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 교수 및 안내에 기초하여, 기재된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 교수 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (16)

  1. 플라즈마-기반 광자 소스 장치(plasma-based photon source apparatus)에 있어서:
    (a) 가스 분위기(gaseous atmosphere)를 포함하는 컨테이너,
    (b) 방사선 -이후 구동 방사선(driving radiation)이라고 칭함- 을 발생시키고, 상기 구동 방사선을 상기 컨테이너 내의 플라즈마 형성 구역에 포커스되는 적어도 하나의 빔으로 형성하는 구동 시스템, 및
    (c) 플라즈마 위치에서 상기 방사선 빔에 의해 유지되는 플라즈마에 의해 방출된 광자들을 수집하고, 수집된 광자들을 적어도 하나의 출력 방사선 빔으로 형성하는 수집 광학 시스템(collecting optical system)
    을 포함하고,
    상기 구동 시스템은 길이방향 축선(longitudinal axis)을 가로지르는 적어도 한 방향으로의 직경보다 실질적으로 큰 길이방향 축선을 따르는 길이를 갖는 세장형(elongate form)의 플라즈마를 유지하도록 구성되며, 상기 수집 광학 시스템은 상기 길이방향 축선을 따르는 플라즈마의 일 단부로부터 상기 플라즈마에서 출현하는 광자들을 수집하도록 구성되고, 상기 일 단부는 상기 플라즈마의 길이방향 단부로서 상기 적어도 하나의 출력 방사선 빔을 향한 단부이고,
    상기 길이방향 축선은 상기 수집 광학 시스템의 광축과 정렬되는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 시스템은 상기 방사선 빔을 발생시키는 적어도 하나의 레이저를 포함하는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 방사선은 제 1 범위 내의 파장들을 갖고, 상기 출력 방사선은 상기 제 1 범위와 상이한 제 2 범위 내의 파장들을 갖는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 시스템은 상기 수집된 광자들이 출현하는 단부의 맞은편인 상기 플라즈마의 단부에 상기 길이방향 축선을 따라 상기 구동 방사선을 전달하도록 배치되는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 시스템은 상기 길이 방향을 가로지르는 방향으로 플라즈마 형성 위치로 상기 구동 방사선을 전달하도록 배치되는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구동 시스템은 상기 플라즈마의 세장된 형태에 대응하여 실질적으로 라인 포커스(line focus)로 상기 구동 방사선을 포커스하도록 배치되는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    작동에 앞서 상기 플라즈마를 점화하는 데 사용하기 위한, 플라즈마 형성 위치의 양측에 위치되는 2 이상의 전극들을 더 포함하고, 상기 전극들은 상기 길이방향 축선으로부터 이격되어(away off) 배치되는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극들은 상기 길이방향 축선에 직교인 축선 상에 위치되는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전극들, 상기 구동 시스템 및 상기 수집 광학 시스템은 서로 직교인 3 개의 축선들 상에 배치되는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마의 맞은편 단부로부터 길이 방향으로 출현하는 광자들을 다시 상기 플라즈마로 반사시키도록 위치되고 형상화된 반사기를 더 포함하는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마의 길이 방향을 가로지르는 1 이상의 방향들로 출현하는 광자들을 다시 상기 플라즈마로 반사시키도록 위치되고 형상화된 1 이상의 반사기를 더 포함하는 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
  12. 기판 상에 리소그래피 공정에 의해 형성된 구조체들의 특성을 측정하는 방법에 있어서:
    (a) 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 광자 소스의 출력 방사선을 이용하여 상기 구조체들을 조명하는 단계;
    (b) 상기 구조체들에 의해 회절된 방사선을 검출하는 단계; 및
    (c) 상기 회절된 방사선의 특성들로부터 상기 구조체의 1 이상의 특성들을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 기판 상의 구조체의 특성을 측정하는 검사 장치에 있어서:
    (a) 상기 기판에 대한 지지체 -상기 기판 위에 상기 구조체를 가짐- ;
    (b) 사전설정된 조명 조건들 하에 상기 구조체를 조명하고, 상기 조명 조건들 하에 컴포넌트 타겟 구조체(component target structure)들에 의해 회절된 방사선의 사전설정된 부분들을 검출하는 광학 시스템; 및
    (c) 상기 구조체의 특성의 측정을 얻기 위해 검출된 방사선을 특성화(characterize)하는 정보를 처리하도록 배치되는 프로세서
    를 포함하고,
    (d) 상기 광학 시스템은 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 광자 소스 장치를 포함하는 검사 장치.
  14. 리소그래피 시스템에 있어서:
    (a) 리소그래피 장치
    를 포함하고, 상기 리소그래피 장치는:
    (b) 패턴을 조명하도록 배치되는 조명 광학 시스템;
    (c) 기판 상으로 상기 패턴의 이미지를 투영하도록 배치되는 투영 광학 시스템; 및
    (d) 제 13 항에 따른 검사 장치
    를 포함하며,
    상기 리소그래피 장치는 또 다른 기판들에 상기 패턴을 적용함에 있어서 상기 검사 장치로부터의 측정 결과들을 이용하도록 배치되는 리소그래피 시스템.
  15. 리소그래피 공정을 이용하여 일련의 기판들에 디바이스 패턴이 적용되는 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    제 12 항에 따른 측정하는 방법을 이용하여 상기 기판들 중 적어도 하나 상의 상기 디바이스 패턴 옆에, 또는 패턴의 일부분으로서 형성된 적어도 하나의 복합 타겟 구조체(composite target structure)를 검사하는 단계, 및
    상기 검사하는 단계의 결과에 따라 이후 기판들에 대한 상기 리소그래피 공정을 제어하는 단계
    를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  16. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 범위 내의 파장들은 적외 파장들이고, 상기 제 2 범위 내의 파장들은 가시 및 자외 방사선 중 적어도 하나인 플라즈마-기반 광자 소스 장치.
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