KR101678362B1 - 계측기를 구비한 프로젝션 시스템 - Google Patents

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제이. 케이시 도나허
크레이그 알. 심슨
로저 맥클리어리
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 기계적으로 디커플링된 계측 플레이트를 구비한 프로젝션 시스템 및 방법은 열적, 기계적 효과로 인한 생성 이미지의 오정렬 및 수차를 특징짓고 보상하는데 사용될 수 있다. 계측 플레이트상의 센서는 생성 이미지로 기판의 노광 중 이미지와 기판에 대한 계측 플레이트의 위치를 측정한다. 센서로부터의 데이터는 정렬 오류 및 수차-유도 오류를 수정 또는 보상하도록 프로젝션 광학계 및/또는 기판을 역학적으로 조절하는데 사용된다. 종래의 시스템 및 방법과 비교했을 때, 본원에 기술한 프로젝션 시스템 및 방법은 더 큰 설계 유연성 및 기계적 안정성과 열적으로 유도된 팽창에 대해 완화된 제약을 제공한다. 게다가, 디커플링된 계측 플레이트는 2개 이상의 대물렌즈를 동시에 그리고 독립적으로 정렬하는데 사용될 수 있다.

Description

계측기를 구비한 프로젝션 시스템{PROJECTION SYSTEM WITH METROLOGY}
본 출원은 2010년 7월 16일에 출원된 미국 출원 제 12/837,950호 및 2010년 7월 16일에 출원된 미국 출원 제 12/837,941호의 연속 출원이다. 상기 출원의 전체 사상은 본원에 참조로 포함된다.
포토리소그래피 시스템에서, 프로젝션 광학계는 포토레지스트로 코팅되는 반도체 웨이퍼 또는 평판 디스플레이 기판과 같은 기판에 레티클과 같은 조사된 피사체(피사체)의 이미지를 형성한다. 기판을 노광하기 위해서 포토레지스트를 조사한 후, 노광된 기판을 에칭하는 것은, 광학 시스템에 의해 결정된 해상도 및 레티클에서 특성부의 크기로 이미지를 모방하는 기판에 패턴이 형성되도록 한다. 현재, 반도체 및 평판 디스플레이 산업에 적용하기 위해 원하는 특성부 크기는 3 미크론 미만이고 계속 줄고 있다.
레티클, 렌즈, 및 기판의 상대 위치 및 애티튜드(attitudes)의 극히 작은 변화도 이미지 품질에 악영향을 미칠 수 있다. 기계적으로 안정적인 시스템에서, 조사원(illumination source)에 의한 렌즈의 가열 및 냉각은 가장 큰 오류의 근원일 수도 있다. 노광 중, 렌즈는 조사원으로부터 광의 일부를 흡수하여서, 렌즈에서 광학 요소의 굴절률 및 형상 둘 다 변화시키고, 이것은 결국 기판의 표면으로부터 이격되게 초점면을 시프팅시킨다. 일부 프로세스에 사용되는 많은 양(doses)에서, 초점면은 단일 노광 중 상당히 시프팅할 수 있어, 포토레지스트에 기록된 이미지를 블러링(blurring)한다.
종래의 시스템은 보다 안정적인 구조, 보다 빈번한 보정, 및 보다 간섭적인 측정을 이용해 초점면 시프트를 보상한다. 예를 들어, 금속 블록은 렌즈 및 렌즈 지지부에서 팽창 또는 수축을 능동적으로 그리고 수동적으로 보상하는데 사용될 수 있다. 블록이 온도를 변경함에 따라, 블록이 입사광을 흡수하거나 능동적으로 가열 또는 냉각되므로, 블록은 렌즈의 동시 팽창 및 수축을 오프셋하도록 팽창 및 수축한다. 열 보상은 또한 보정 데이터로부터 유도된 초점면 시프트의 모델 또는 기판 및 렌즈의 상대 위치의 간섭적인 측정과 사용될 수 있다. 불행히도, 열 보상은 느리고, 간섭적인 측정은 부피가 큰 장비 및 기판 또는 기판 스테이지로 광학 액세스를 요구한다. 게다가, 대기압의 변화와 같은 열 구배 이외의 인자는 필드 곡률과 비점수차(astigmatism)를 바꾸지 않으면서 초점 변화를 유발할 수 있다.
대안적으로, 초점 변화는 초점면 및 기판의 상대 위치를 결정하도록 정렬 마크 또는 기점 마크를 사용해 측정 및 수정(또는 보상)될 수 있다. 전부 본원에 참조로 포함된 Wallace 등의 미국 특허 제 5,991,004 호는 열적 효과로 인해 포토리소그래피 시스템에서 디포커스를 측정하도록 센서 및 격자판을 사용하는 것을 기술한다. Wallace 시스템은 렌즈의 피사체 평면에서 제 1 격자판을 렌즈의 이미지 평면에서 제 2 격자판 상에 이미지화한다. 릴레이 렌즈는 검출기 상에 제 2 격자판을 이미지화하고, 이것은 제 1 및 제 2 격자판의 주기에 의해 결정된 프린지 간격을 갖는 모아레(Moire) 패턴을 기록한다.
Wallace 시스템에서, 이미지 평면에 대해 제 2 격자판의 중심을 중심으로 제 2 격자판을 기울이면 제 2 격자판의 가장자리를 렌즈의 필드 심도 밖으로 이동시킨다. 결과적으로, 렌즈 초점이 이미지 평면에 있다면, 제 2 격자판의 가장자리가 초점에서 벗어나 있으므로 모아레 패턴은 검출기의 중간에서만 나타난다. 초점이 이미지 평면을 향하거나 이격되게 시프트함에 따라, 제 2 격자판이 기울어지는 방식에 따라 모아레 패턴은 좌측 또는 우측으로 시프트한다. 이것은 실시간으로 디포커스를 측정하는 단순한 방식이지만, 필드의 단 하나의 반경에서 이런 식으로 초점 변화를 모니터링하는 것은 비점수차 및 필드 곡률과 같은 고차의 수차(aberrations) 결정을 보장하지 않는다. 게다가, 격자판은 레티클 또는 기판에 있지 않아서, 격자판은 디포커스를 정밀 추적하도록 레티클 및 기판에 정확히 레지스터되어야 한다.
전부 본원에 참조로 포함된 Wegmann 등의 미국 특허 제 7,301,646 호는 비점수차 및 Petzval 면 위치를 측정하도록 주기 구조 및 하부구조의 사용을 포함한다. Wallace 시스템처럼, Wegmann 시스템은 프로젝션 렌즈의 피사체 및 이미지 평면 각각에 격자판을 포함한다. 하지만, Wegmann 시스템에서는, 4 쌍의 격자판이 있고, 각각은 다른 방향(예컨대, x, y, 및 ±45°)으로 배향된다. 특정 쌍의 격자판을 통하여 전달된 파면의 위상을 측정하는 것은, 렌즈에 미치는 열적 효과로 인해 부분적으로 수차에 의해 좌우되는 위상을 가지는 파면을 제공한다.
Wallace와 달리, Wegmann의 격자판은 레티클에 인쇄되고 기판의 평면을 통하여 이미지화된다. 이것은, 인쇄될 생성 패턴 및 기판 중 어느 하나 또는 양자가 광학적 및 기계적 설계와 간섭하기 때문에 설계를 복잡하게 한다. 게다가, 격자판을 이미지화하는데 사용되는 카메라는 측정 사이 및 측정 중에 안정적으로 유지되어야 한다. 카메라가 측정 사이에 드리프트한다면, 그것은 카메라의 오정렬(그리고 피사체 및 이미지 평면의 임의의 오정렬)로 인해 시프트된 이미지를 기록할 것이다.
둘 다 전부 본원에 참조로 포함되고 Simpson 등의 미국 특허 제 6,320,644 호 및 제 6,483,572 호는 카메라 오정렬의 효과를 제거하는 정렬 방법을 기술한다. Simpson의 특허에서, 정렬은 렌즈 시스템을 통하여 레티클 상 또는 안에 끼워진 투사 기점 마크를 포함한다. 레티클 상에서 기점 마크의 이미지는 렌즈 시스템에 결합된 계측 플레이트에 장착된 카메라로 검출된다. 카메라는 기계적으로 렌즈에 결합되기 때문에, 기계적 결합이 안정적이라면, 카메라는 항상 렌즈에 적절히 정렬된다. 결과적으로, 카메라를 레티클에 정렬하는 것은 또한 렌즈를 레티클에 정렬하는 것이다. 하지만, 기점 마크, 카메라, 및/또는 렌즈는, 기판이 레티클에 정렬되도록 기판에 정렬되어야 한다. 게다가, 카메라(및 계측 플레이트)를 렌즈에 고정하는 것은, 렌즈 조립체의 벌크(bulk) 및 질량을 증가시킴으로써 시스템의 유연성을 제한한다.
본 발명의 실시예는 프로젝션 시스템 및 기판에 대한 이미지의 위치를 추정하기 위한 대응하는 방법을 포함한다. 프로젝션 시스템의 예시는 하나 이상의 피사체의 이미지(들)를 투사하도록 구성된 하나 이상의 대물렌즈를 포함할 수도 있는 프로젝션 광학계를 포함한다. 프로젝션 광학계와 기판 사이에 배치된 계측 플레이트는 기판과 이미지 각각에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하도록 구성된 제 1 및 제 2 센서를 지지하고, 이때 계측 플레이트에 의해 유도되는 위치 오류는 제 1 및 제 2 센서에 의해 모니터링되는 위치 오류보다 작을 수 있다. 함께, 센서 및 계측 플레이트는 이미지를 기판 표면에 위치시켜 일치되게 하는데 사용될 수 있는 시스템 계측 코어를 형성한다. 이미지 평면 위치를 추정하기 위한 예시적 방법 및 장치는 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기, 컴퓨터, 태양 전지, 및 기타 전자 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않는 전자장비에서 사용하기 위한 컴퓨터 칩 및 박막 트랜지스터 디스플레이와 같은 반도체 디바이스를 제작하는데 사용될 수도 있다.
계측 플레이트가 프로젝션 광학계로부터 기계적으로 디커플링되므로(그리고 또한 기판으로부터 기계적으로 디커플링될 수도 있음), 계측 플레이트, 표면 평면, 및 이미지 평면이 서로에 대해 이동할 수 있다. 센서는 프로세서로 이 운동의 표시를 제공하고, 프로세서는 표면 및 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 기초로 표면에 대한 이미지의 위치를 추정한다. 프로세서는, 제 1 및 제 2 센서로부터의 데이터를 기초로, 가로 위치, 회전 위치, 초점, 배율, 비점수차, 애너모피시티(anamorphicity), 수차, 및 왜곡을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 이미지와 연관된 적어도 하나의 파라미터를 추정하도록 더 구성된다.
프로젝션 광학계로부터 계측 플레이트(시스템 계측 코어)를 기계적으로 디커플링하는 것은 단일 기판에 다중 이미지의 동시 형성 및 정확한 코디네이션을 허용한다. 예를 들어, 디커플링된 계측 플레이트는 단일 기판의 표면에 대해 2개 이상의 프로젝션 광학계와 연관된 이미지의 위치를 추정하는데 사용될 수 있다. 게다가, 프로젝션 광학계로부터 계측 플레이트를 기계적으로 디커플링하는 것은 부가적 센서를 위한 공간을 포함한 설계 유연성을 부가하고, 가열 등으로 인한 부품의 팽창/수축의 제약을 완화시킨다.
기본적으로, 디커플링된 계측 플레이트(시스템 계측 코어)는 더 큰 설계 유연성이 시스템에서 모든 중요한 코디네이트 시스템을 위해 매우 안정적이고 강한 기준 베이스를 만들 수 있도록 허용한다. 그것은 카메라/렌즈와 같은 다른 서브시스템 및 구조체에서 안정성 공차를 줄인다. 또한, 적절히 안정적인 계측 플레이트를 만드는데 필요한 질량 및 중량 분포는 카메라 또는 대물렌즈에 장착된다면 좋지 않은 영향을 미칠 수 있지만; 본 발명의 이 실시예에 따른 디커플링된 계측 플레이트는 다른 시스템 부품에 부정적 영향을 주지 않으면서 안정성을 가능하게 한다.
추가 실시예는 기계적으로 디커플링된 계측 플레이트의 존재 여부에 무관하게 사용될 수 있는 이미지의 필드 곡률 추정을 위한 장치 및 대응하는 방법을 포함한다. 하나 이상의 센서는 가능하다면 기판의 노광 중 기판과 연관된 이미지의 구결(sagittal) 및 접선 초점을 검출한다. 센서는 본원에 기술된 바와 같이 디커플링된 계측 플레이트에 배치될 수도 있다. 센서에 결합된 프로세서는 이미지의 필드 곡률을 추정하도록 구결 및 접선 초점에 대한 정보를 이용한다. 프로세서는 필드 곡률의 추정치를 산출 또는 고치기 위해서 노광 전에 획득한 보정 데이터를 또한 이용할 수도 있다. 서보기구는 기판의 상부면을 실제 이미지 면과 연관된 최적합 평면에 일치시킴으로써 추정된 필드 곡률 및 비점수차를 보상한다. 상기와 같이, 필드 곡률을 추정하기 위한 예시적 방법 및 장치는 휴대폰, 개인 휴대 정보 단말기, 컴퓨터, 태양 전지, 및 기타 전자 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않는 전자장비에서 사용하기 위한 컴퓨터 칩 및 박막 트랜지스터 디스플레이와 같은 반도체 디바이스를 제작하는데 사용될 수도 있다.
전술한 내용은 첨부 도면에 도시된 바와 같은 본 발명의 예시적 실시예에 대한 다음의 보다 상세한 설명으로부터 분명해질 것이고 도면에서 유사 도면부호는 다른 도면 전체에 대해 동일한 부품을 말한다. 도면은 반드시 일정한 비례로 나타나지 않고, 대신에 본 발명의 실시예를 설명할 때 강조되기도 한다.
도 1a 및 도 1b 는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 정면도이다.
도 1c 및 도 1d는 도 1a 및 도 1b에 나타낸 프로젝션 시스템을 위한 제어 구성을 도시한 블록도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 이미지의 위치에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하도록 구성된 에어리얼 이미지 센서의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판의 위치에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하도록 구성된 자동 초점 센서의 정면도이다.
도 4는 에어리얼 이미지 면의 형상을 도시한 정면도이다.
도 5는 에어리얼 이미지 센서를 사용해 순수 초점, 비점수차, 및 필드 곡률의 결정 및 수정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 예시적 시스템 계측 코어(SMC), 대물렌즈, 및 기판의 정면도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 대안적인 SMC, 듀얼 대물렌즈, 및 기판의 정면도이다.
도 7b 및 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 대물렌즈를 갖는 SMC의 설치(set up) 및 보정을 도시한 흐름도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따라 SMC 를 프로젝션 광학계에 정렬하는데 사용되는 투사된 레티클 정렬 마크(PRAM) 의 정면도이다.
도 9는 병진운동(translational) 오정렬, 회전 오정렬, 줌 오류, 및 왜곡을 포함한 다른 유형의 오류를 감지하기 위한 PRAM 구성의 평면도를 나타낸다.
본 발명의 예시적 실시예의 설명은 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b 는 레티클(104)에서 생성 패턴(105)으로 반도체 웨이퍼 또는 한 장의 유리와 같은 기판(130)을 패턴화하는데 사용될 수 있는 프로젝션 시스템(100)을 나타낸다. 프로젝션 광학계(120)는 조사원(102)에 의해 조사되는 레티클(104)로부터 이미지(150)로 생성 패턴(105)을 이미지화한다. 조사원(102)을 켜면 기판(130) 상의 포토레지스트(미도시)를 생성 패턴(104)의 이미지에서 조사량으로 노광시킨다. 노광 후, 생성 패턴(105) 은 레티클(104)을 바꾸어 줌으로써 다른 패턴으로 교환될 수도 있고 그리고/또는 기판(130)은 스테이지(132)를 이용해 교체되거나 새로운 위치로 이동될 수도 있다.
이상적으로, 이미지(150)는 기판(130)의 표면 중 하나와 일치한다. 기판(130)은 인듐 주석 산화물(ITO) 및 포토레지스트로 코팅된 한 장의 유리이고, 예를 들어, 이미지는 포토레지스트의 상부면 또는 하부면과 일치할 수도 있다. 대안적으로, 이미지는 실리콘 또는 갈륨 비소 웨이퍼에 증착된 층과 같은 기판(130)상에 코팅된 층 사이의 경계를 규정하는 면에 투사될 수도 있다. 실제는, 이미지(150)가 렌즈 가열, 진동 및 다른 환경적 섭동으로 인해 기판(130)에 대해 드리프트하여, 노광 중 기판(130)으로 패턴화된 이미지의 해상도를 저하시킨다. 가열함으로써 유도되는 것을 포함해 프로젝션 광학계(120)에서 수차는 이미지(150)가 왜곡되거나 형상을 변화시키도록 유발할 수도 있어서, 이미지 품질을 더 저하시킨다.
임의의 오정렬 및 왜곡이 수정 및/또는 보상될 수 있도록 계측 플레이트(162)상의 센서는 이미지(150) 및 기판(130)의 상부면 위치를 검출한다. 에어리얼 이미지 센서(302, AIS)는 계측 플레이트(162)에 대한 이미지(150)의 위치를 검출하고 이미지(150)의 형상을 또한 감지할 수도 있다. 유사하게, 투사된 레티클 정렬 마크(PRAM)센서(204)는 계측 플레이트(162)에 대한 이미지(150)의 가로 위치를 표시하도록 레티클(104)에서 PRAM(202)의 가로 정렬을 측정한다. 계측 플레이트(162)는 기판(130)으로 계측 플레이트(162)의 정렬을 측정하는 2개의 센서를 또한 수용한다: (1) 반사 정렬 시스템(502, RAS) 및 (2) 자동 초점 송신기(402) 및 자동 초점 수신기(404)로 이루어진 자동 초점 시스템.
함께, 계측 플레이트(162), AIS(302), PRAM 센서(204), 자동 초점 송신기(402), 자동 초점 수신기(404), RAS(502), 및 간섭계(136)는 프로젝션 광학계(120)에 자유롭게 부유하는 시스템 계측 코어(160)를 형성한다. 도 1a 및 도 1b 에 나타난 것처럼, 시스템 계측 코어(160) 및 계측 플레이트(162)는 또한 기판 스테이지(132)로부터 기계적으로 디커플링될 수도 있다. 도 1b 에 나타난 것처럼, 시스템 계측 코어(160)는 그래나이트 브릿지(142, granite 브릿지)로부터 매달려 있고, 차례로 그래나이트 브릿지는 스테이지(132)를 또한 지지하는 그래나이트 베이스(140)에 의해 지지된다. 비록 그래나이트 브릿지(142)는 칼럼 스테이지(124) 및 만곡부(126)를 통하여 프로젝션 광학계(120)에 또한 결합될지라도, 프로젝션 광학계(120) 및 시스템 계측 코어(160, 계측 플레이트(162))는 기계적으로 결합되지 않는다. 그 대신에, 만곡부(126)는 프로젝션 광학계(120)가 칼럼 스테이지(124)를 사용해 프로젝션 시스템(100)에서 다른 요소에 대해 움직일 수 있도록 허용한다.
도 1c 및 도 1d는 시스템 계측 코어(160)에서 센서(이하 설명됨)에 의해 획득된 데이터를 사용해 레티클(104), 프로젝션 광학계(120), 및 기판(130)의 상대 위치를 조절하기 위한 다른 배열을 도시한다. 각 배열에서, 이하 더 상세히 설명되는 것처럼, 센서는 에어리얼 이미지(152)에 대한 그리고 기판(130)에 대한 계측 플레이트(162)의 위치를 측정한다. 시스템 계측 코어(160)에서 센서는 획득된 데이터를 프로세서(180)로 전달하는데, 프로세서는 기판(130)에 대한 에어리얼 이미지(152)의 위치를 추정하기 위해서 데이터를 사용한다.
도 1c에 나타난 것처럼, 프로세서(180)는 시스템 계측 코어(160)에서 센서로부터 데이터를 기초로 레티클 스테이지(106), 조절가능한 광학계(123), 및/또는 칼럼 Z 스테이지(124)를 작동함으로써 프로젝션 광학계(대물렌즈, 120)를 조절할 수 있는 카메라 제어기(186)를 포함한다. PRAM 센서(204), 간섭계(136), 및 RAS(502)와 같은 일부 센서는 회전 오류, 병진운동 오류, 및 다양한 형태의 이미지 왜곡을 포함한 위치 오류를 결정하는데 주로 사용된다. AIS 302와 같은 다른 센서는 이하 설명되는 것처럼 애티튜드 오류, 심도 오정렬(디포커스) 및 비점수차와 필드 곡률을 포함한 고차 수차의 표시를 검출한다.
시스템 계측 코어(160)에서 임의의 또는 모든 센서에 결합될 수도 있는 프로세서(180)는 오정렬(위치 오류) 및 수차 양자로 인한 오류를 수정하는 정렬 조건을 결정하도록 수집된 데이터를 사용한다. 센서에 의해 획득된 위치 데이터를 사용하는 것 이외에, 프로세서(180)는 에어리얼 이미지(152)와 기판 표면(130)을 가장 잘 정렬하는 방법을 결정하기 위해서 작업 명세서(184)를 사용할 수도 있다. 최적의 정렬 조건을 결정한 후, 카메라 제어기(186)는 레티클 스테이지(106)를 사용해 프로젝션 광학계(120)에 대해 레티클(104, 도 1a 및 도 1b)의 가로 위치, 회전, 높이, 티핑(tip), 및/또는 틸팅(tilt)를 조절할 수도 있다. 카메라 제어기(186)는 칼럼 Z 스테이지(124)를 사용해 기판(130)에 대한 프로젝션 광학계(120)의 높이를 또한 조절할 수도 있다. 카메라 제어기(186)는, 조절가능한 광학계(123)를 작동함으로써, 예컨대 렌즈 요소(122, 도 1a)를 빔 경로에서 전후로 이동시킴으로써, 웨지를 빔 경로 내부 또는 외부로 이동시킴으로써, 그리고/또는 광학 요소를 빔 경로에 대해 회전, 티핑 또는 틸팅시킴으로써 수차를 또한 보상할 수 있다.
도 1d에 도시된 배열에서, 프로세서(180)는 스테이지(132)로 기판(130)을 움직이는데 사용될 수 있는 기판 스테이지 제어기(182)를 또한 포함한다. 기판 스테이지 제어기(182)는 기판(130)의 최적의 위치를 결정하도록 작업 명세서(184)를 가지고 RAS(502) 및 간섭계(136)로부터의 데이터를 합성한다. 다음에, 기판 스테이지 제어기(182)는, 스테이지(132)가 적절히 기판(130)을 병진운동, 회전, 티핑, 및/또는 틸팅시키는 스테이지(132)에 전기 신호를 전송한다.
대안적인 기계적으로 디커플링된 계측 플레이트는 광학 트레인에서 다른 곳에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 계측 플레이트는 레티클과 프로젝션 광학계 사이에 위치결정될 수 있고 프로젝션 광학계의 이미지측에서 이미지, 기판, 기판 스테이지, 또는 다른 표면으로부터 투사된 빔의 반사를 검출하는 하나 이상의 센서에 결합될 수 있다. 계측 플레이트는 예컨대 프로젝션 광학계의 광학 축선에 대해 계측 플레이트(또는 계측 플레이트상의 반사면)를 틸팅시키고 반사된 빔의 경로에서 이미지에 기판을 배치함으로써 프로젝션 광학계로부터 투사된 빔을 기판상에 반사시키도록 또한 구성될 수도 있다.
시스템 계측 코어 구성 및 작동
예시의 시스템 계측 코어(SMCs)는 많은 센서의 정밀 코디네이트 시스템을 단일 기준 프레임으로 결합한다. 비록 SMC가 프로젝션 광학계 및 기판에 대해 드리프트 또는 부유할 수도 있지만, 다양한 코디네이트 시스템에서 각각의 센서가 다른 센서 및 코디네이트 시스템과 알려진 관계를 유지하는 것이 중요하다. 이 요건을 충족하도록, 시스템 계측 코어에서 센서는 단단(stiff)하고 열적으로 안정적인 구조체에 장착 또는 매설되어야 한다. 이러한 구조체는 인바(Invar), 코닝(Corning) 초저팽창(ULE) 유리, Zerodur, 또는 충분히 낮은 열팽창 계수(CTE)를 가지는 그 밖의 다른 재료로 만들어질 수 있다.
일 예시적 실시예는 낮은 CTE를 가지는 재료로 만들어진 계측 플레이트를 지지하기 위해서 그래나이트 브릿지에 장착된 강성 강 구조체를 사용한다. 계측 플레이트는 SMC를 과구속하지 않으면서 제자리에 매달도록 강 구조체에 운동학적으로 장착된다. 예시적 계측 프레임은 이미지 필드를 둘러싸는 초저팽창 프레임에 매설된 6개의 PRAM 센서 및 3개의 AIS 센서를 유지한다. 자동 초점 센서, 간섭계, 및 정렬 시스템은 또한 계측 프레임에 장착된다.
PRAM, AIS, 및 AF 센서는 대물렌즈(프로젝션 광학계)와 기판 사이의 영역에서 샘플링한다. 센서는 대물렌즈 필드로 연장되지만, 생성 패턴을 인쇄하는데 사용되는 필드 부분 바깥쪽에 있다. 각각의 센서는 프로젝션 광학계와 기판 스테이지 사이의 간극 내에 끼워지기에 충분히 콤팩트하다. 대안적으로, 안정적인 광학 릴레이 조립체는 계측 플레이트 상의 다른 곳에 장착된 더 큰 센서로 빔을 향하게 하는데 사용될 수도 있다.
레이저 간섭계는 또한 저-CTE 계측 프레임에 장착된다(레이저 헤드를 통하여 다른 구조체에 장착될 수도 있음). 레이저 빔을 반사하는 스테이지 상의 거울이 스테이지의 전 범위를 통하여 클리어 트래블(clear travel)을 가지도록 계측 플레이트 부분은 프로젝션 스테이지의 가장자리로 연장될 수도 있다. 이용할 수 있는 재료의 크기와 같은 실제적 고려 때문에, 계측 플레이트의 연장된 부분은 중앙 계측 플레이트에 기계적으로 결합된 저-CTE 재료로 된 분리편일 수도 있다. 대안적으로, 거울이 시스템 계측 코어에 부착된 상태로, 간섭계는 브릿지 또는 베이스에 장착될 수도 있다. 간섭계의 기준 빔이 SMC 거울로 향할 수도 있거나, 부가적 간섭계 축선이 이용될 수도 있다.
종방향 정렬 및 수차 보상
도 2a 내지 도 4는, 자동 초점 센서(402, 404)와 에어리얼 이미지 센서(AIS, 302)가 기판(130)의 높이 및 생성 패턴(105)의 이미지(150)를 찾는데 어떻게 사용되는지 도시한다. 도 2a는 피사체 격자판 패턴(312) 및 생성 패턴(105) 양자로 임프린팅된 레티클(104)의 정면도를 나타낸다. 도 2a에 나타낸 실시예에서, 피사체 격자판 패턴(312)은 디포커스, 비점수차, 및 필드 곡률을 모니터링하는데 사용되는 2개의 직교 배향된 서브-격자판을 포함하고; 다른 패턴들이 또한 적합할 수도 있다. 광원(310)은 격자판(312)에 조사하고, 프로젝션 광학계(120)는 조사된 격자판(312)의 이미지를 이미지(150)로 투사한다. 프로젝션 광학계(120)는 또한 생성 패턴(105)의 에어리얼 이미지(152)를 이미지(150)의 평면으로 투사한다.
AIS(302)에서 거울(314)은 격자판(312)의 투사된 이미지를 이미지(150)의 평면으로부터 이미지 격자판 패턴(316)으로 다시 향하게 하는데, 이미지 격자판 패턴은 제 1 격자판(312)과 유사하고 등가의 평면(317) 내에서 축선을 중심으로 틸팅된다. (예를 들어, 격자판(312, 316)은 동일할 수도 있고 또는 그것은 배율을 고려하여 크기가 조정될 수도 있다). 중첩된 격자판 패턴(312, 316)은 카메라(322)에 의해 감지된 모아레 패턴(330)을 형성한다. 전술한 Wallace 시스템에서처럼, 모아레 패턴(330)의 피크 변조 위치는 에어리얼 이미지 초점으로부터 제 2 격자판(316)의 거리에 따른다. 유사하게, 깊이 변조된 프린지(332)의 가로 위치(및 감소된 변조 영역(334))는 샘플링 격자판 패턴(330)에 대한 초점면의 위치를 표시한다. 릴레이 광학계(318)와 제 2 거울(320)은 등가의 평면(317)을 카메라(322)에 이미지화하고 그것의 검출기 어레이는 모아레 패턴(330)의 이미지 평면이다.
도 2b는, 제 2 격자판(316) 대신에 픽셀 단위로 된 검출기 어레이(344)에 광을 향하게 하는 거울(346), 릴레이 광학계(318), 및 거울(320)을 사용하는 대안적인 AIS(342)를 나타낸다. 검출기 어레이는 2 차원에서 주기적이므로, 그것의 주기(즉, 픽셀 피치)가 이미지 격자판(312)의 피치에 비해 작다면, 그것은 샘플링 격자판으로서 사용될 수 있다. 도 2a에 나타낸 샘플링 격자판(316)처럼, 검출기 어레이(344)는 계측 플레이트(162)에 매달려 있고 이미지(150)의 평면과 등가인 평면(317) 내에서 축선을 중심으로 틸팅된다. (대안적으로, 거울(346)은 어레이(344)와 함께 또는 그 대신에 틸팅될 수 있다.) 검출기 어레이(344)는 픽셀 피치와 같은 공간 주파수에서 샘플링된 피사체 격자판(312)에 대응하는 이미지(348), 즉 계측 플레이트(162)에 대한 이미지(150)의 위치에 따른 프린지 변조를 가지는 모아레 패턴을 감지한다.
도 2c 및 도 2d는 생성 패턴(105)의 평면에 실질적으로 등가인 평면에 위치한 분리된 피사체 격자판(363, 372)을 각각 사용하는 대안적인 AIS 시스템을 나타낸다. 분리된 피사체 격자판(363, 372) 은 조사되고, 투과된 빔은 각각 거울(364, 374)에 의하여 프로젝션 광학계를 통하여 반사된다. 피사체 격자판(363, 372) 및 생성 패턴(105)은 실질적으로 등가의 평면에 위치하므로, 프로젝션 광학계(120)는 프로젝션 광학계(120)의 이미지 평면으로 피사체 격자판(363, 372)을 이미지화한다. 피사체 격자판(372)은 생성 패턴의 평면과 공칭상 등가인 평면(373)에 대해 틸팅되어서, 그것은 거울(384)에 의하여 틸팅된 이미지 평면(377)으로 투사된다. 릴레이 광학계(378)는 틸팅된 피사체 격자판(372)의 이미지를 틸팅되지 않은 격자판(376)을 통하여 카메라(322)상에서 볼 때 나타나는 모아레 패턴을 이미지화한다.
도 3은 계측 플레이트(162)와 기판(130) 사이의 거리를 추정하는데 자동 초점 송신기(402)와 자동 초점 수신기(404)가 어떻게 사용되는지 도시한다. 자동 초점 송신기(402)는 여입사각으로 기판의 표면을 향해 전파되는 자동 초점 빔(403)을 발산한다. 빔(403)은 자동 초점 수신기(404)에 의해 검출되는 반사 빔(407)을 형성하도록 기판(130)의 공칭 반사점(405)에서 반사된다. 자동 초점 송신기(402)와 기판(130)이 서로를 향해 또는 이격되게 움직인다면, 반사점(405)은 좌우로 시프트하여서, 반사 빔(410)이 자동 초점 검출기(404)의 상하로 움직이도록 한다. 예를 들어, 기판(130)이 새로운 위치(420)로 아래로 시프트한다면, 빔(403)은 수신기(404)에 닿지 않는 반사 빔(427)을 형성하도록 점(425)에서 반사된다.
각도상 정렬 변화는 또한 반사 빔(403)을 수신기(404)에 대해 시프트시켜서, 기판(130)이 계측 플레이트(162)에 대해 시프트되었는지 틸팅되었는지 구별하기 어렵도록 한다. 수신기(404) 상에 공칭 반사점(405)을 이미지화하는 렌즈(406)를 사용하는 것은, 공칭 반사점(405)을 중심으로 한 틸팅 때문에 측정 모호성을 제거한다. 기판(130)이 새로운 위치(410)로 공칭 반사점(405)을 중심으로 틸팅하면, 그것은 수신기(404)까지의 공칭 경로를 벗어난 이탈 빔(417)을 반사한다. 이탈 빔(417)이 렌즈(406)의 개구수 내에 있는 한, 렌즈(406)는 비이탈빔과 실질적으로 동일한 위치에서 수신기(404)상에 이탈 빔(417)을 이미지화한다. 다중 자동 초점 센서 또는 기판 틸팅 센서와 결합된 자동 초점 센서는 복합 동작(예컨대, 공칭 반사점 이외의 점을 중심으로 틸팅으로 또한 설명될 수 있는 공칭 반사(405)에 대한 시프트 및 틸팅)을 해결하는데 사용될 수 있다.
도 4는 수차, 특히 렌즈 가열, 드리프트, 및 다른 섭동에 의해 유도되는 수차로 인해 이미지(150)의 실제 형상이 평면으로부터 어떻게 벗어날 수 있는지 도시한다. 전술한 대로, AIS(미도시)는 계측 플레이트(162)에 대한 이미지(150)의 높이를 모니터링한다. 일부 경우에, 비점수차는 구결 및 접선 광선이 다른 평면에 초점이 모이도록 할 수도 있고; 대부분의 포지티브 렌즈에서, 접선 초점은 구결 초점 앞쪽에 있다. 보통, 비점 포지티브 렌즈는 라인 이미지 사이의 심도에서 원형 블러링, "최소 착란원" 을 가지고 다른 심도에서 2개의 수직 "라인" 이미지를 생성한다. 비점수차는 고해상도를 최소 착란원의 직경으로 제한할 수도 있다.
비점수차는 보통 Petzval 필드 곡률, 실제 이미지 면이 공칭 이미지(150)의 면으로부터 이격되어 만곡되는 조건과 관련된다. 도 4에서, 다른 곡률 반경을 가지는 2개의 이미지 면(155, 159)이 있는데, 각각은 구결 광선 및 접선 광선을 위한 것이다. 곡률 반경의 차이는 인-포커스 면(155, 159) 사이의 분리가 반경에 따라 증가되도록 하는데, 이것은, 이미지 내의 다른 서브필드가, 다른 "최적합 평면", 즉 서브필드를 가로질러 집합적 초점 오류가 최소인 이미지와 평행한 평면을 가지도록 한다. 예를 들어, 서브필드(154, 156)는 이미지(150)의 중심으로부터 다른 거리에 위치해 있으므로 다른 최적합 평면을 가진다. 구결 및 접선 초점 위치의 측정은 전체 필드에 대해 내측(medial) 초점면(158)과 최적합 평면(153) 양자를 추정하는데 사용될 수도 있다. 다행히도, 필드 곡률 및 비점수차는 이하 설명되는 것처럼 보정되고 노광 전에 추정될 수도 있고, 또 다른 때에는 노광 중 추정될 수도 있다. 비점수차, 필드 곡률, 및 다른 수차에 대한 더 많은 정보를 위해, 예컨대, 본원에 참조로 전부 포함된 Wiley-Interscience(뉴욕, 1985년)의 D.C. O'Shea의 "Elements of Modern Optical Design"가 참고될 수 있다.
도 5는 AIS가 어떻게 필드 곡률 센서로서 사용될 수 있는지 도시한 흐름도이다. 먼저, 기판 스테이지(602) 상의 계측 센서 패키지에 대한 계측 플레이트의 위치를 결정하도록 AF 센서를 사용함으로써 자동 초점(AF) 센서가 보정(600)된다. 다음에, 계측 센서 패키지의 부분인 축상 변조 전달 함수(MTF) 센서는 에어리얼 이미지 초점(604)의 위치를 결정한다. 필드 전체에 걸쳐 MTF 센서를 이동시키는 것은 필드 중심 초점(606)에 대한 초점면 형상(베이스라인 필드 곡률)을 매핑(map)하고, AIS를 판독하는 것은 AIS 필드 위치(608)에서 구결 및 접선(S & T) 초점의 베이스라인 위치를 산출한다.
일단 자동 초점 센서와 AIS가 보정되면, 그것은 포토리소그래피 시스템의 작동(610) 중 사용될 수 있다. 작동시, 기판 스테이지(612)에서 계측 센서 패키지의 보정된 위치와 비교해 자동 초점 센서 아래에 무엇이 있던지 자동 초점 센서는 (계측 플레이트에 대한) 높이 차이를 감지하는데 사용된다. 공칭상, 시스템은 차이를 다시 영(zero)이 되도록 하기 위해서 프로젝션 광학계의 높이를 서보한다(614). 실제로, 프로젝션 광학계는 다른 센서로부터의 입력을 기초로 수정된 위치로 구동될 수도 있다.
AIS의 출력은 보정된 위치에 대한 구결 및 접선 초점에서 검출되는 변화를 감지하도록 실시간으로 또는 알맞은 시간 간격으로 반복적으로 판독된다(616). 계측 플레이트에 대한 이미지의 순수 초점 변화(즉, 필드 전체에 걸쳐 초점 변화)는 동일한 방향으로 동일한 양만큼 구결 및 접선 초점이 이동하도록 한다. 일단 AIS가 순수 초점 변화를 감지했는지 여부를 결정하면(618), AIS에 의해 개더링된 정보는 프로젝션 광학계에 대한 기판 또는 그 반대의 높이를 추정하고(622) 조절하는데(624) 사용될 수 있다.
비점수차의 변화는 알려진 방식으로 필드 곡률에 관련되고, 이것은 부호, 매그니튜드, 또는 양자가 상이한 양만큼 구결 및 접선 초점이 이동하도록 한다. 구결 및 접선 초점의 이동 차이는 비점수차의 척도이므로 그리고 비점수차는 필드 곡률에 관련되므로, 구결 및 접선 초점의 이동에 관한 정보는 이미지의 형상을 추정(620)하는데 사용될 수 있다. (하나의 AIS 센서를 가지고, 회전 대칭이 가정된다.) 이미지 형상에 대한 지식과 노광에 어떤 필드 영역이 사용되는지에 대한 시스템 지식을 결합하면 최적합 평면을 결정할 수 있도록 한다(620). 기판 형상이 (예컨대, 매핑 센서 또는 적합한 토포그래피 측정을 통하여) 알려져 있다면, 기판 형상에 대한 정보는 최적합 평면 결정에 포함될 수 있다(620). 최적합 평면은, 자동 초점이 프로젝션 광학계를 서보하는 새로운 타겟을 설정하기 위해서 시스템에 의해 이용될 수 있다(624).
가로 정렬 및 다중 프로젝션 광학계를 구비한 시스템
도 6 은 이미지(150)를 기판(130)에 정렬하는데 기계적으로 디커플링된 계측 플레이트(262)가 어떻게 사용되는지 더 상세히 보여주는 개략도이다. 계측 플레이트(262)에서 RAS(502)는 기판(130)에 기점 마크를 이미지화함으로써 기판(130)의 표면에 대한 계측 플레이트(262)의 가로 위치를 측정한다. RAS(502) 또는 제어기(180)에 의해 실행된 정렬 절차는 RAS의 코디네이트 시스템에서 이미지 위치를 결정하는데, 이것은 보통 노광 전 시스템 계측 코어의 나머지에 대해 보정된다. 계측 플레이트(262)가 정확하게 정렬된다면, RAS(502)에서 검출기 어레이(미도시)는 초점이 맞게 정확하게 정렬된 기점 마크의 이미지를 검출한다. 정확한 정렬로부터 편차는 기점 마크의 이미지가 정렬 특성에 따라 시프트, 회전, 및/또는 블러링하도록 한다.
비록 RAS(502)가 가로 정렬을 위해 주로 사용될지라도, 높이 오류는 기점 마크의 이미지가 초점이 맞지 않게 보이도록 하고, 절대 높이 오류에 비례한 양만큼 이미지를 블러링한다. 높이 오류의 모호성은, 블러링이 증가하는지 감소하는지 알기 위해서 기점 마크에 대해 RAS(502)를 상하 이동시킴으로써 해결될 수 있다. 그것은 또한 자동 초점 센서(402, 404; 도 1a) 또는 RAS(502)의 초점 유지 전용의 등가의 센서를 포함한 다른 센서에 의해 수집된 데이터로 해결될 수 있다.
투사된 이미지 정렬 센서(204)로도 불리는 PRAM 센서(204)는 레티클(104, 도 1a) 상에서 PRAM(202, 도 1a)의 이미지를 감지한다. PRAM(202) 과 생성 패턴(105, 도 1a) 양자는 레티클(104) 상에 있으므로, 프로젝션 광학계(120)는 이미지(150)와 동일한 평면에 PRAM(202) 및 생성 패턴(105, 도 1a)을 이미지화한다. 결과적으로, PRAM(202)의 이미지를 검출하는 것은 이하 더 자세히 설명되는 것처럼 계측 플레이트(262)에 대한 이미지(150)의 가로 변위 및 회전 정렬에 대한 정보를 제공한다.
도 6 은 또한 그래나이트 베이스(140)에 대해 각각 계측 플레이트(262)와 스테이지(132)의 가로 위치를 측정하는데 사용되는 간섭계(232, 236)를 보여준다. (도 1a 및 도 1b에 나타낸 간섭계(136)는 동일한 측정을 행하는데 사용될 수 있다.) 베이스(140)로부터 돌출한 간섭계 스택(144)에 장착된 간섭계(232, 236)는 계측 플레이트(262) 및 스테이지(132)에 각각 장착된 거울(230, 234)을 각각 향하여 레이저 빔을 발산한다. 거울(230, 234)은 빔을 반사하고, 간섭계(232, 236)는 반사 빔을 검출하여, 거울(230, 234)과 간섭계 스택(144) 사이의 거리를 표시하는 간섭 신호를 발생시킨다. 이 거리의 변화는 기판 스테이지(132)에 대한 계측 플레이트(262)의 가로 위치를 설정하는데 사용될 수 있는 간섭 신호의 대응하는 변화를 유발한다.
도 7a는 단일 기판(130) 상에 2개의 패턴을 이미지화하고 그리고/또는 한번에 2개의 기판상에 패턴을 이미지화하도록 좌우 대물렌즈(128a, 128b)와 사용될 수 있는 대안적인 디커플링된 계측 플레이트(362)를 나타낸다. 계측 플레이트(362)는 대물렌즈(128a 또는 128b) 어느 것에도 결합되지 않기 때문에, 대물렌즈(128a, 128b)는 독립적으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 그것은 각각 다른 오류 및 드리프트율을 보상하기 위해서 또는 다른 생성 이미지와 설정을 수용하기 위해서 위치, 애티튜드, 및 배율이 조절될 수 있다. 도 6에서처럼, RAS(502)는 기판(130)에 대한 계측 플레이트(362)의 정렬을 추정하고, 간섭계(232, 236)는 계측 플레이트(362)와 기판(130) 사이의 가로 거리를 모니터링한다. 게다가, 각각의 대물렌즈(128a, 128b)는 자체 PRAM 센서(304a, 304b) 세트를 가지고, 각각은 계측 플레이트(362)에 대한 각각의 이미지 평면(150a, 150b)의 위치를 측정한다.
본 기술분야의 당업자들이 이해할 수 있는 것처럼, 대안적인 디커플링된 계측 플레이트는 2개 초과의 대물렌즈를 수용할 수도 있다. 대안적으로, 계측 플레이트는 다중 계측 서브플레이트로 진입할 수 있고, 각 서브플레이트는 특정 대물렌즈 또는 대물렌즈 세트와 연관된다. 계측 서브플레이트가 대물렌즈로부터 디커플링되거나 서로 디커플링되거나 양자이고 서브플레이트의 위치가 이미지(들)과 기판(들)에 대해 설정될 수 있다면, 계측 서브플레이트는 또한 대물렌즈의 독립 조절을 허용한다.
다중 프로젝션 광학계를 구비한 시스템의 설치 및 보정
도 7b 및 도 7c는 2 세트의 프로젝션 광학계(카메라 또는 대물렌즈로도 불림)를 구비한 시스템을 위한 설치 및 보정 각각을 도시한 흐름도이다. 도 7b에 나타낸 설치(700)는 시스템 브릿지 아래의 공칭 위치에 시스템 계측 코어(SMC)를 장착함으로써 시작된다. 이것은 모든 센서 범위가 적어도 예상 작동 범위만큼 중첩되도록 SMC 센서가 미리 SMC에 장착되어 정렬되는 것을 전제로 한다. 이 상태는 설계 또는 고정장치(fixturing)의 사용에 의해 설정된다. 다음에, 스테이지 및 프로젝션 광학계 높이는 렌즈 제조업자에 의해 제공된 복합(conjugate) 위치 정보를 사용해 SMC에 대해 설정된다(704).
일단 상대 높이가 설정되면, PRAM 또는 다른 기점 마크를 갖는 레티클은 레티클 척에 장착되고(706), 레티클 척은 렌즈 제조업자에 의해 제공된 값을 기초로 모두 6개의 축선(x, y, z, θ, 팁, 및 틸트)에서 그것의 공칭 위치에 배치된다. 프로젝션 광학계와 레티클 스테이지는 그 후 투사된 이미지를 PRAM 센서의 중간 캡쳐 범위로 가져가기 위해서 x, y, z 및 θ 로 이동된다(708). 다음에, 센서의 작동 범위는 적합한 작동을 보장하도록 검증되고(710); 필요하다면(712), 센서 및/또는 센서 위치는 센서 범위의 적합한 중첩을 보장하도록 조절된다(714).
도 7c는 레티클 스테이지, 프로젝션 광학계, 및 SMC가 그것의 공칭 위치에 장착되자마자(752), 시작할 수 있는 반복 보정 프로세스(750)를 도시한다. 반복 보정(750)이 시작되기 전, 계측 센서 패키지(MSP)는 기판 스테이지에 장착되고 임의의 필드 위치를 샘플링하기 위해서 기판 스테이지의 간섭계 제어를 이용해 위치결정될 수 있다. MSP는 여러 개의 특수 센서를 사용하는데, 이 중 2개는 이 보정에 사용되고: 투과 정렬 센서(TAS)는 투사된 기점 마크의 횡방향 이미지 위치 오류를 측정하고; 변조 전달 함수(MTF) 센서는 카메라 Z 위치에 따라 투사된 격자판의 변조를 매핑하는데 사용된다. 변조 대 카메라 Z 정보는 샘플링된 필드 위치에서 "최적의 초점"을 결정하는데 사용된다. MSP 센서는 실질적으로 동일 평면상에 있고 MSP의 운동에 의해 규정된 평면에서 보정이 수행된다.
TAS는 PRAM이 행하는 것과 같은 횡방향 이미지 변위를 측정하지만, SMC의 부분 대신에 기판 스테이지상의 MSP에 있다.
유사하게, AIS 및 MTF 센서는 비록 다른 측정 기술을 사용할지라도 광학 축선(즉, z)을 따른 변위를 측정하고, 하지만 AIS는 SMC 상의 공간에 고정되고, 반면에 MTF는 기판 스테이지 상의 MSP에 있다. TAS 및 MTF 센서는 기판 스테이지를 이동시킴으로써 이미지 평면의 다양한 지점으로 또한 구동될 수 있다. TAS 및 MTF 센서는 전형적으로 간헐(보정) 측정에 사용되고, 반면에 SMC 센서(즉, AIS 및 PRAM 센서)는 필드 주연을 연속적으로 모니터링하는데 사용된다. TAS의 보다 세부항목은 본원에 전부 참조로 포함된 Resor 등의 미국 특허 제 4,769,680 호에서 찾아볼 수 있다.
알맞은 TAS 기점 마크 및 MTF 격자판을 포함한 보정 레티클은 프로젝션 렌즈의 공칭 피사체 평면에 배치된다(설치 중 설정된다). 이 레티클은 또한 이미지 영역에서 PRAM 및 AIS 센서에 대응하도록 알맞게 위치한 PRAM 및 AIS 특성부를 포함한다.
처음에, 투사된 기점 이미지가 MSP 센서의 측정 범위 내에 있도록 TAS 측정은 MSP 센서를 x, y, 및 θ로 위치시키기에 충분히 정밀하게 투사된 보정 기점 이미지를 찾는데 사용된다(754). 수집된 TAS 측정은 센서 및 스테이지 위치가 조절되어야 하는지 여부를 결정하는데(756) 사용되고; 필요하다면, 설치(700, 도 7b)는 센서 및 스테이지가 정확하게 정렬될 때까지 필요한 대로 반복될 수 있다. 일단 투사된 기점 이미지가 MSP 센서의 측정 범위 내에 있는 것으로 검증되면, 후속 TAS 측정이 초점을 맞추면서 수집되도록 이미지 평면은 초점이 맞추어지고 레벨링된다(758).
이미지 평면 위치는 여러 필드 위치에서 "최적의 초점"을 찾음으로써 결정된다(758). 최적의 초점은 여러 카메라 Z(초점) 위치에서 투사된 격자판을 가로질러 MTF 센서 슬릿을 스캐닝함으로써 결정된다. Z 위치 범위는 에어리얼 초점 위치에 걸쳐 있다. 최대 변조에 대응하는 카메라 Z 위치(예로, Z 액추에이터에서 위치 센서에 의해 측정)는 필드 위치에 대해 "최적의 초점" 위치로서 간주된다. 평면은 데이터에 맞고 에어리얼 이미지의 측정된 Z, 팁, 및 틸트를 나타낸다. 레티클은 이미지를 레벨링하기 위해서 티핑되고 틸팅된다. 카메라는 Z로 조절된다. 투사된 이미지가 MSP 감지 평면에 대해 레벨링되고 초점이 맞추어졌음을 측정으로 확인할 때까지 측정 및 조절은 필요한 대로 반복된다. MSP가 AF 감지 위치에 위치한 상태에서, AF 신호와 AIS 신호가 기록된다. 이 신호 값은 추후 이미지 초점 및 레벨링 변화(명령되거나 시스템 드리프트에 기인함)를 모니터링했을 때 기준값으로 사용된다.
AF 및 AIS 센서가 위에서 결정된 공칭값이 아닌 상태에서 정밀하게 작동하도록, 센서 응답은 예상 작동 범위 전체에 걸쳐 보정되어야 한다. 카메라 Z 운동과 AIS 센서 응답은 정밀 변위 센서(760, 예컨대, 선형 가변 미분 변환기(LVDT), 캡 센서, 등)로 카메라 Z 운동을 측정하고 각각의 Z 위치에 대해 대응하는 AF 및 AIS 센서 신호를 기록함으로써 보정될 수 있다(762). 각각의 센서는 자체적 고유의 보정 관계를 가질 수도 있다. 카메라 Z와 팁 및 틸트를 측정하는 3개의 LVDT는, 카메라 Z 운동이 과다한 팁/틸트 오류를 보인다면 필요할 수도 있다. 부가적인 미보정 프로젝션 광학계가 존재한다면(764), 각 세트의 프로젝션 광학계와 그것의 연관된 SMC 센서에 대해 설치 및 보정을 위한 프로세스가 반복된다.
평면내 보정을 진행하기 전, 모든 카메라 제어 자유도의 교차 결합 및 감도가 설정된다(766). 이것은 레티클 척과 카메라 Z에서 6 자유도를 포함하고, 조절가능한 광학 요소에서 3 자유도를 포함한다. 이것은 그것의 작동 범위에 걸쳐 여러 위치로 각각의 운동 축선을 이동시키고 TAS 센서를 사용해 이미지 맵에서 결과를 기록함으로써 행해진다. 모든 운동에 대한 감도 및 교차 결합 계수는 전체 결과적 데이터 세트를 분석함으로써 결정될 수 있다. 이 결과, 위에서 열거된 모든 자유도가 고려된다면 10 x 10 수정 계수 행렬을 가져온다. 각 PRAM 센서로부터 연관된 응답은 이 보정에서 각 단계에 걸쳐 또한 기록되고 그것의 감도는 유사하게 설정된다.
PRAM 센서의 개수 및 위치는 모니터링되는 오류의 개수 및 형태에 적절해야 한다. 예로, 모든 PRAM 센서가 동일한 필드 반경에 위치한다면, 배율 변화를 왜곡 변화와 구별하는 것이 가능하지 않을 수도 있다. 상이한 필드 반경이 모호성 없이 이 경우를 만족시키도록 샘플링되어야 한다.
일단 위의 보정이 수행되었다면, 단일-축선 운동이 명령될 수 있고 다른 축선(공칭상 이동되도록 요구되지 않음)으로 표시된 작은 수정이 적용된다. 그 결과 실질적으로 더욱 정확한, "더욱 순수한" 운동이 발생한다.
또한 최적의 척 위치(BCP)로 알려진 최적의 위치 결정(770)으로 보정이 지속된다. 먼저, 충분히 상세한 이미지 맵은 TAS 센서를 사용해 만들어진다(772). "충분한" 으로 간주되는 것은 이미지에 존재하는 것으로 예상되는 오류에 따른다. 샘플점의 개수 및 위치는 이런 예상되는 오류 성분을 충분히 감지하여 구별하도록 선택된다. 카메라 조절(774) 및 확인 측정(775)은 평면내 위치 오류가 충분히 최소화될 때까지 반복된다. 이 최적화된 상태의 시스템으로, PRAM 센서 신호가 기록된다(780). 이 값은 후속 시스템 작동 중 이미지 위치(및 배율과 왜곡)에 대한 제어 루프에서 사용된다.
이미지 위치를 측정하고 조절하는 프로세스는, 프로젝션 광학계 중심선이 기판 스테이지 코디네이트 시스템에서 어디에 위치하는지 또한 결정한다. 이것이 시스템에서 모든 프로젝션 광학계에 대해 수행된 후, MSP는 RAS 유닛(또는 유닛들)의 공칭 위치로 이동한다. RAS 유닛은 MSP에 정확하게 위치한 RAS 정렬 마크의 위치를 측정한다. 이런 식으로 각각의 투사된 생성 이미지의 중심선으로부터 각각의 RAS 유닛 중심선까지 거리가 설정된다(782).
매일의 작동 중 이 보정 테스트의 서브세트만 필요할 수도 있다. 전형적으로, 투사된 이미지는 여러 X, Y 위치에 대해 MSP로 점검되고, 최적 초점의 신속 점검이 축상에서 행해진다. 그 후, 이 관계를 조정하도록 카메라에서 작은 조절이 행해진 후, SMC 센서 기준값이 재설정된다. 투사된 이미지의 광학 중심선과 RAS 유닛 사이의 관계가 측정되고 보정 데이터 베이스가 업데이트된다.
투사된 레티클 정렬 마크( PRAMs )
도 8a는 레티클(104)과 계측 플레이트(162)를 정렬하는데 사용될 수 있는 PRAM(202) 및 PRAM 센서(204)의 정면도이다. 빔은 전형적으로 레티클(104)의 가장자리에 또는 가장자리 가까이에 있는 PRAM(202)을 조사한다. PRAM(202)이 레티클(104)에서 생성 패턴(105)과 동일 평면에 있으므로, 프로젝션 광학계(120)는 PRAM(202)과 생성 패턴(105)을 이미지(150)의 평면에 이미지화한다. 전형적으로 프로젝션 광학계(120) 시계(field of view)의 가장자리 가까이의 거울(206)은 전달된 PRAM 빔을 기판(130) 표면에 실질적으로 등가인 평면내에 있는 위치 센서(204)로 향하게 한다. 즉, 센서(204) 및 기판 표면은 프로젝션 광학계(120)의 바닥으로부터 유사한 광학 거리에 있다.
프로젝션 광학계(120)가 예컨대 가열 또는 냉각됨에 따라, 이미지(150)는 이동하여 왜곡되어서, 위치 센서(204)에 의해 검출되는 변화를 발생시키는데, 위치 센서는 4분면 검출기, 허브-스포크 검출기, 위치 감지 검출기, 또는 그 밖의 다른 적합한 검출기일 수 있다. 센서(204)에 작동가능하게 결합된 프로세서(180, 도 1b 내지 도 1d)는 센서(204)로부터의 신호에 응답하여 척과 다른 요소들을 작동시킨다. 예를 들어, 센서(204)가 병진운동 변화를 표시하는 신호를 검출하고, 제어기는 오류 정도를 결정하고 기판(130)에 대한 이미지(150)의 위치를 조절하도록 레티클 척(106) 또는 기판 스테이지(132)를 작동한다. 프로세서(180)는 레티클(104), 프로젝션 광학계(120), 및 기판(130)의 상대 운동을 일으킴으로써 세타(theta) 오류와 배율, 왜곡 및 트레퍼조이드(trapezoid)와 같은 다른 잠재적 고차 오류를 또한 보상한다.
도 8b는 레티클(104) 자체에서보다는 생성 패턴(105)의 평면과 실질적으로 등가인 평면에 위치한 별도의 레티클에 있는 대안적인 PRAM(212)을 나타낸다. 빔은 대안적인 PRAM(212)에 조사되고, 거울(216)은 투과된 빔을 프로젝션 광학계(120)를 통하여 향하게 한다. 대안적인 PRAM(212)과 생성 패턴(105)은 프로젝션 광학계(120)로부터 유사한 광학 거리에 있으므로, 프로젝션 광학계(120)는 대안적인 PRAM(212)과 생성 패턴(105)을 이미지(150)와 대략 동일한 평면에 이미지화한다. 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하고 있는 것처럼, 거울은 투과된 PRAM 빔을 위치 센서(204)로 향하게 한다.
도 9는 대물렌즈의 시계에서 다른 배열(802, 804, 806)의 PRAM 이미지 위치(801)의 평면도를 나타낸다. 제 1 배열(802)은 시계의 주연에 가까운 원의 정반대측에 2개의 PRAM 이미지(801)를 포함한다. 2개의 PRAM 이미지는 필드 균일성 오류: 가로 변위(x, y), 가로 회전(θz), 및 배율(M)을 검출하는데 사용될 수 있다. 제 2 배열(804)은 시계의 주연에서 직사각형의 모서리에 분포된 4개의 PRAM 이미지(801)를 포함한다. 제 2 배열은, 가로 변위(x, y), 가로 회전(θz), 가로 배율(Mx, My), 트레퍼조이드 왜곡(Tx, Ty), 및 직교성 오류, 즉 X 축선이 Y 축선과 정확하게 직각을 이루지 않음을 검출하는데 사용될 수 있다. 제 3 배열(806)은 PRAM 피드백 시스템을 더 높은 차수로 연장하고: 4개의 PRAM 이미지(801)는 시계의 주연에서 직사각형의 모서리에 분포되고, 다른 쌍의 PRAM 이미지(801)는 상이한 필드 반경의 중간 위치에 있다. 제 3 배열(806)은 가로 변위(x, y), 가로 회전(θz), 가로 배율(Mx, My), 트레퍼조이드 왜곡(Tx, Ty), 직교성, 반경방향 왜곡, 및 접선방향 왜곡(x에서)을 검출하는데 사용될 수 있다.
일반적으로, PRAM 이미지(801)는, 그것의 위치가 알려져 있고 그것이 생성 패턴(105)의 프로젝션과 간섭하지 않는다면, 거의 모든 방식으로 분포될 수도 있다. 마찬가지로, PRAM 이미지(801)의 개수는 원하는 정밀도와 유형의 오류 검출에 의해 좌우되고, 오류 성분의 수는 최대 PRAM 이미지(801)의 수와 이미지(801)당 검출도수의 곱과 같다. 예를 들어, 각각의 PRAM 센서(204)가 x와 y에서 오류를 감지할 수 있고, 6개의 PRAM 이미지(801)가 있다면, PRAM 센서(204)는 필드에서 배열에 따라 최대 12가지 다른 유형의 오류를 검출하는데 사용될 수 있다.
대안적인 피사체 형성 기술
스캐닝 광학 시스템과 공간 광 변조기는 본원에 기술한 프로젝션 시스템에 의해 이미지화된 피사체를 형성하는데 레티클 대신에 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미지를 형성하도록 이미지 평면을 가로질러 스캐닝하는 이미징 빔을 생성하기 위해서 디지털 거울 디바이스, galvo-스캐닝 거울, 음향-광학 디바이스로 피사체 평면을 가로질러 레이저 빔이 스캐닝될 수 있다. 대안적으로, 레티클은 조사 빔의 진폭 및/또는 위상을 변조하는 공간 광 변조기(SLM)로 대체될 수 있다. 발광 다이오드(LED) 어레이 및 수직 공진 표면 방출 레이저(VCSEL) 어레이와 같은 임의의 광원이 피사체 평면에서 공간 가변 빔을 형성하도록 직접 변조될 수 있다. SLM, LED 어레이, 및 VCSEL 어레이로부터 변조된 빔은 기판에 이미지화하기에 적합한 프로젝션 광학계의 피사체 평면에 패턴을 형성하도록 또한 확대될 수도 있다. 이 스캐닝 빔 및 변조된 광원은 전술한 디커플링된 PRAM 및 기점 마크로 프로젝션 광학계 및/또는 기판에 정렬될 수 있다.
이미지 프로젝션을 위한 하드웨어 및 소프트웨어
본 발명은 전부 하드웨어 실시예, 전부 소프트웨어 실시예 또는 하드웨어 및 소프트웨어 요소 양자를 포함한 실시예의 형태를 취할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 소프트웨어로 구현되는데, 이것은 펌웨어, 레지던트 소프트웨어, 마이크로코드등을 포함하지만 이것에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 컴퓨터 또는 임의의 명령 실행 시스템에 의해 또는 연결되어 사용하기 위한 프로그램 코드를 제공하는 컴퓨터 사용가능한 또는 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 이 설명을 위해, 컴퓨터 사용가능한 또는 컴퓨터 판독가능한 매체는 명령 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 또는 연결되어 사용하기 위한 프로그램을 포함하고, 저장하고, 통신하고, 전파하거나 이동시킬 수 있는 임의의 장치일 수 있다.
매체는 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템(또는 장치 또는 디바이스) 또는 전파 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체의 예시는 반도체 또는 고체 상태 메모리, 자기 테이프, 제거할 수 있는 컴퓨터 디스켓, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 강성 자기 디스크 및 광학 디스크를 포함한다. 현재 광학 디스크의 예시는 콤팩트 디스크 -읽기 전용 메모리(CD-ROM), 콤팩트 디스크- 읽기/쓰기(CD-R/W) 및 DVD를 포함한다.
프로그램 코드를 저장 및/또는 실행하기에 적합한 데이터 처리 시스템은 시스템 버스를 통하여 메모리 요소에 직간접적으로 결합된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 것이다. 메모리 요소는 프로그램 코드의 실제 실행 중 이용되는 로컬 메모리, 대용량 기억장치, 및 실행 중 대용량 기억장치로부터 검색되어야 하는 타임 코드의 수를 감소시키기 위해서 적어도 일부 프로그램 코드를 임시 저장하는 캐시 메모리를 포함할 수 있다.
입출력, 즉 I/O 디바이스(키보드, 디스플레이, 포인팅 디바이스 등을 포함하지만 제한되지 않음)는 직접적으로 또는 개재된 I/O 제어기를 통하여 시스템에 결합될 수 있다.
또한, 네트워크 어댑터는 개재된 개인용 또는 공중 네트워크를 통하여 데이터 처리 시스템이 다른 데이터 처리 시스템 또는 원격 프린터 또는 기억 디바이스에 결합될 수 있도록 시스템에 결합될 수도 있다. 모뎀, 케이블 모뎀 및 이더넷 카드는 현재 이용할 수 있는 유형의 네트워크 어댑터 중 단지 몇 가지이다.
본 발명은 특히 그것의 예시적 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 본 기술분야의 당업자는 첨부된 청구항에 포함된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 형태 및 세부를 다양하게 변경할 수도 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 전술한 계측 플레이트, 필드 곡률 측정, 및 센서는 광원, 자외선 공급원, X선 공급원, 심지어 전자빔 공급원, 및 이온 빔 공급원과 사용될 수도 있다.

Claims (53)

  1. 기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템으로서,
    상기 시스템은,
    이미지를 투사하도록 구성된 프로젝션 광학계;
    상기 프로젝션 광학계로부터 기계적으로 디커플링된 계측 플레이트;
    상기 계측 플레이트에 결합되고, 기판 및 이미지에 대해 각각 계측 플레이트의 위치를 감지하도록 구성된 제 1 및 제 2 센서; 및
    상기 제 1 및 제 2 센서에 작동가능하게 결합되고, 기판 및 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 기초로 기판에 대한 이미지의 위치를 추정하도록 구성된 프로세서를 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수 세트의 프로젝션 광학계를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 세트의 프로젝션 광학계는 복수의 이미지를 투사하도록 구성되는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 플레이트는 프로젝션 광학계와 기판 사이의 광로에 배치되는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지는 레티클에 배치된 생성 패턴의 이미지인, 기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지는 스캐닝 빔 또는 변조된 광원을 사용해 발생되는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 지지하고 계측 플레이트로부터 기계적으로 디커플링되도록 구성된 스테이지를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이지에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하도록 구성된 제 3 센서를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 플레이트에 의해 유도되는 위치 오류는 제 1 및 제 2 센서에 의해 모니터링되는 위치 오류보다 작은,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 플레이트는 시스템의 브릿지, 시스템의 베이스, 또는 시스템 외부의 구조체에 결합되는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 기판으로부터 반사를 검출함으로써 기판에 대한 계측 플레이트의 위치를 결정하도록 구성된,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 센서는 프로젝션 광학계를 통하여 투과된 광을 검출함으로써 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 결정하도록 구성된,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이미지와 연관된 피사체 평면에서 기준 마크를 더 포함하고, 상기 제 2 센서는 상기 기준 마크의 이미지를 검출하도록 구성되고, 상기 기준 마크의 검출된 이미지는 상기 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 표시하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 이미지의 평면과 등가인 평면에 기준 마크를 더 포함하고, 상기 제 2 센서는 부가적 기준 마크 상에 피사체 평면 내 기준 마크의 프로젝션에 의해 생성된 프린지 패턴을 검출하도록 구성되고, 상기 프린지 패턴은 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 표시하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준 마크 및 상기 피사체가 레티클에 배치되는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 제 1 및 제 2 센서로부터의 데이터를 기초로, 가로 위치, 회전 위치, 초점, 배율, 비점수차, 애너모피시티(anamorphicity), 수차, 및 왜곡을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 이미지와 연관된 적어도 하나의 파라미터를 추정하도록 더 구성되는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 이미지의 비점수차 측정을 기초로 이미지의 필드 곡률을 추정하도록 더 구성되는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서에 작동가능하게 결합되고 프로세서로부터의 입력을 기초로 보상 요소로 이미지와 기판 중 적어도 하나의 위치를 조절하도록 구성된 제어기를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어기는 프로세서로부터의 입력을 기초로 이미지와 연관된 적어도 하나의 파라미터를 조절하도록 구성되고, 상기 파라미터는 가로 위치, 회전 위치, 초점, 배율, 비점수차, 애너모피시티, 수차, 왜곡, 및 필드 곡률을 포함하지만 이에 제한되지 않는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  20. 기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    프로젝션 광학계를 통하여 이미지를 투사하는 단계;
    프로젝션 광학계로부터 기계적으로 디커플링된 계측 플레이트의 위치를 이미지에 대해 감지하는 단계;
    기판에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하는 단계; 및
    기판과 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 기초로 기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 단계를 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    복수 세트의 프로젝션 광학계로 복수의 이미지를 투사하는 단계를 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 계측 플레이트는 이미지와 기판 사이의 광로에 배치되는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 이미지는 레티클에 배치된 생성 패턴의 이미지인,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    스캐닝 빔 또는 변조 광원으로 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 계측 플레이트로부터 기계적으로 디커플링된 스테이지로 기판을 지지하는 단계를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 스테이지에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하는 단계를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 계측 플레이트에 의해 유도된 위치 오류는 제 1 및 제 2 센서에 의해 모니터링된 위치 오류보다 작은,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 계측 플레이트는 브릿지, 베이스, 또는 외부 구조체에 결합되는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 기판에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하는 단계는 기판으로부터 반사를 검출하는 단계를 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  30. 제 20 항에 있어서,
    상기 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하는 단계는 프로젝션 광학계를 통하여 투과되는 광을 검출하는 단계를 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하는 단계는 상기 이미지와 연관된 피사체 평면에서 기준 마크의 이미지를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 기준 마크의 검출된 이미지는 상기 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 표시하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하는 단계는 추가 기준 마크상으로 피사체 평면의 기준 마크를 투사함으로써 생성되는 프린지 패턴을 검출하는 단계를 포함하고, 상기 프린지 패턴은 상기 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 표시하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  33. 제 20 항에 있어서,
    상기 이미지와 기판에 대한 계측 플레이트의 위치를 기초로, 가로 위치, 회전 위치, 초점, 배율, 비점수차, 애너모피시티, 수차, 및 왜곡을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 이미지와 연관된 적어도 하나의 파라미터를 추정하는 단계를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  34. 제 20 항에 있어서,
    상기 이미지의 비점수차 측정을 기초로 이미지의 필드 곡률을 추정하는 단계를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  35. 제 20 항에 있어서,
    상기 기판에 대한 이미지의 추정된 위치를 기초로 보상 요소로 이미지와 기판 중 적어도 하나의 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 이미지와 기판 중 적어도 하나의 위치를 조절하는 단계는 가로 위치, 회전 위치, 초점, 배율, 비점수차, 애너모피시티, 수차, 왜곡, 및 필드 곡률를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 이미지와 연관된 적어도 하나의 파라미터를 변경하는 단계를 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 방법.
  37. 반도체 디바이스 제조 방법으로서,
    상기 방법은,
    프로젝션 광학계를 통하여 반도체 디바이스와 연관된 이미지를 투사하는 단계;
    이미지에 대한, 프로젝션 광학계로부터 기계적으로 디커플링된 계측 플레이트의 위치를 감지하는 단계;
    기판에 대한 계측 플레이트의 위치를 감지하는 단계;
    이미지와 기판에 대한 계측 플레이트의 위치를 기초로 기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 단계; 및
    반도체 디바이스와 연관된 이미지를 갖는 기판을 조사하는 단계를 포함하는,
    반도체 디바이스 제조 방법.
  38. 기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템으로서,
    상기 시스템은,
    이미지를 투사하는 수단;
    프로젝션 광학계로부터 기계적으로 디커플링된 계측 플레이트;
    기판 및 이미지 각각에 대해 계측 플레이트의 위치를 감지하는 수단; 및
    기판 및 이미지에 대한 계측 플레이트의 위치를 기초로 기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 수단을 포함하는,
    기판에 대한 이미지의 위치를 추정하는 시스템.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에 대한 상기 이미지의 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는,
    반도체 디바이스 제조 방법.
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