KR20210116608A - 검사 장치, 리소그래피 장치, 측정 방법 - Google Patents

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바스 요하너스 페트뤼스 로젯
요하네스 헨드릭 에버하르두스 알데곤다 무이더만
벤자민 쿤네곤다 헨리쿠스 스미츠
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은 대상물을 검사하기 위한 검사 장치를 제공하며, 본 장치는 -대상물의 관심 대상 영역에 걸친 대상물의 제1 매개변수, 및 대상물 상의 복수의 위치에서 대상물의, 제1 매개변수와 상이한 제2 매개변수를 측정하도록 구성된 측정 시스템; 및 제1 매개변수의 측정 동안 측정 시스템에 대해 대상물을 위치시키도록 구성된 스테이지 장치를 포함하며; 여기서 측정 시스템은 제1 매개변수의 측정 동안 복수의 상이한 위치에서 제2 매개변수를 측정하도록 구성되고, 스테이지 장치는 스테이지 장치의 컴플라이언스 특성을 기반으로 측정 시스템에 대해 대상물을 위치시키도록 구성된다.

Description

검사 장치, 리소그래피 장치, 측정 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 2월 26일에 출원된 EP 출원 19159362.3의 우선권을 주장하며, 이의 내용은 본 명세서에서 전체적으로 인용 참조된다.
본 발명은 리소그래피 분야에 관한 것으로서, 특히 리소그래피 장치에 의하여 수행되는 바와 같은 노광 공정의 준비에서의 반도체 기판의 특성을 측정하는 분야에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판 상으로 적용하도록 구성된 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)의 패턴(또한 흔히 "설계 레이아웃" 또는 "설계"로 지칭됨)을 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공된 방사선-감응 물질(레지스트)의 층 상으로 투영할 수 있다.
반도체 제조 공정이 계속 발전함에 따라 회로 소자의 크기는 지속적으로 감소하고 있는 반면에, 일반적으로 "무어의 법칙(Moore's law)"으로 지칭되는 추세에 따라 트랜지스터와 같은, 디바이스 당 기능 요소의 양은 수십 년 동안 끊임없이 증가하고 있다. 무어의 법칙을 따라가기 위해 반도체 산업은 갈수록 더 작은 피처를 생성하는 것을 가능하게 하는 기술을 추구하고 있다. 패턴을 기판 상에 투영하기 위해, 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이 방사선의 파장은 기판 상에 패터닝되는 피처의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용 중인 전형적인 파장은 365㎚(i-라인), 248㎚, 193㎚ 및 13.5㎚이다. 4㎚ 내지 20㎚ 범위 내의, 예를 들어 6.7㎚ 또는 13.5㎚의 파장을 갖는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는 예를 들어, 193㎚의 파장을 갖는 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 더 작은 피처를 기판 상에 형성하기 위해 사용될 수 있다.
전형적으로, 반도체 회로의 제조 공정은 반도체 기판 상으로의 복수의 상이한 층의 정확한 패터닝을 필요로 한다. 반도체 회로의 적절한 작동을 보장하기 위하여, 층들의 시퀀스(sequence)가 적절하게 정렬된다는 점이 요구된다. 이를 달성하기 위해, 기판은 예를 들어 정렬 마커로 지칭되는 복수의 마커를 구비할 수 있다. 이 마크의 위치는 전형적으로 패터닝된 방사선 빔의 투영 이전에 결정되며 패터닝된 방사선 빔을 적절하게 위치시키기 위해 사용된다.
반도체 기판의 정확한 패터닝은 또한 정확한 패터닝을 얻기 위하여, 패터닝된 빔이 투영되는 기판의 표면이 패터닝된 방사선 빔의 초점 평면에 실질적으로 유지된다는 것을 필요로 한다. 이를 달성하기 위하여, 패터닝된 방사선 빔의 투영 전에 기판의 높이 프로파일이 결정될 수 있다. 상기 높이 프로파일은 그 후에 패터닝된 방사선 빔의 투영 동안 기판의 위치를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
보다 작고 더욱 복잡한 반도체 회로에 대한 요구가 계속 증가함에 따라 패터닝될 기판에 관한 정보에 요구도 증가하고 있다. 특히, 패터닝된 방사선 빔의 보다 정확한 투영을 가능하게 하기 위하여, 더 많은 정렬 마크 위치를 결정하기 위한 요구가 증가하고 있다.
또한, 리소그래피 장치의 처리량, 즉 단위 시간당 처리되는 기판의 수를 증가시키려는 요구가 항상 증가하고 있다.
정보에 대한 증가하는 요구로 인하여, 이 정보, 예를 들어 기판의 높이 프로파일 및 복수의 정렬 마크의 위치를 얻기 위해 요구되는 시간은 장치의 처리량이 증가하기보다는 감소할 수 있는 정도로 증가하는 경향이 있다.
본 발명의 목적은 보다 시간 효율적인 방식으로 기판과 같은 대상물의 상태에 대한 필요한 정보를 획득하는 것을 가능하게 하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 대상물을 검사하기 위한 검사 장치가 제공되며, 본 검사 장치는,
- 대상물의 관심 대상 영역에 걸친 대상물의 제1 매개변수, 및
- 대상물 상의 복수의 위치에서 대상물의, 제1 매개변수와 상이한 제2 매개변수를 측정하도록 구성된 측정 시스템; 및
제1 매개변수의 측정 동안 측정 시스템에 대해 대상물을 위치시키도록 구성된 스테이지 장치를 포함하며;
여기서 측정 시스템은 제1 매개변수의 측정 동안 복수의 상이한 위치에서 제2 매개변수를 측정하도록 구성되고,
스테이지 장치는 스테이지 장치의 컴플라이언스 특성을 기반으로 측정 시스템에 대해 대상물을 위치시키도록 구성된다.
본 발명에 따른 검사 장치는 대상물의 제1 매개변수와 제2 매개변수의 조합된 측정 시퀀스를 수행하는 것을 가능하게 하며, 그에 의하여 제1 매개변수의 측정 동안, 대상물을 위치시키는 스테이지 장치의 컴플라이언스 특성을 고려하면서 대상물은 측정 시스템에 대해 위치된다. 컴플라이언스 특성을 고려함으로써, 측정 시퀀스는 더 빠르게 수행될 수 있으며 더욱 정확해질 수 있다.
첨부된 개략적인 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 단지 예로서 설명될 것이며, 도면에서:
도 1은 리소그래피 장치의 개략적인 개요를 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 리소그래피 장치의 일부의 상세도를 도시하고 있다.
도 3은 위치 제어 시스템을 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 검사 장치에 적용될 수 있는 바와 같은 측정 시스템을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 검사 장치를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명에 적용될 수 있는 바와 같은 대상물 테이블의 평면도를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명에 따른 검사 장치에 의해 적용될 수 있는 바와 같은 제어 스킴(control scheme)을 도시하고 있다.
본 문헌에서, 용어 "방사선" 및 "빔"은 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장을 갖는) 자외 방사선 및 EUV(예를 들어, 약 5 내지 100㎚의 범위 내의 파장을 갖는, 극자외 방사선)를 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포함하도록 사용된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"는 기판의 타겟 부분에 생성될 패턴에 대응하는, 입사 방사선 빔에 패터닝된 횡단면을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 포괄적인 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석될 수 있다. 용어 "광 밸브(light valve)"가 또한 본 명세서에서 사용될 수 있다. 전형적인 마스크(투과형 또는 반사형, 바이너리(binary), 위상-시프트, 하이브리드(hybrid) 등) 외에, 이러한 패터닝 디바이스의 다른 예는 프로그램 가능한 미러 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 어레이를 포함한다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(또한 일루미네이터(illuminator)로 지칭됨)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되며 특정 매개변수에 따라서 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 포지셔너(PM)에 연결되어 있는 마스크 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지시키도록 구성되며 특정 매개변수에 따라서 기판 지지체를 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 포지셔너(PW)에 연결되어 있는 기판 지지체(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟 부분(C) 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하고 있다.
작동 시에, 조명 시스템(IL)은 방사선 소스(SO)로부터, 예를 들어 빔 전달 시스템(BD)을 통해 방사선 빔을 받아들인다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고 및/또는 제어하기 위하여, 굴절식, 반사식, 자기, 전자기, 정전기 및/또는 다른 유형의 광학 구성 요소 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다. 일루미네이터(IL)는 방사선 빔(B)이 패터닝 디바이스(MA)의 평면에서 그 횡단면에 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 갖도록 조정하기 위하여 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "투영 시스템"(PS)은 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 및/또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인에 대하여 적합한 것으로서, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 애너모픽(anamorphic), 자기식, 전자기식, 및/또는 정전식 광학 시스템, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서의 용어 "투영 렌즈"의 임의의 사용은 더 일반적인 용어 "투영 시스템"(PS)과 같은 의미인 것으로 간주될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는, 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예를 들어 물로 덮일 수 있는 유형일 수 있으며- 이는 또한 침지 리소그래피로 지칭된다. 침지 기술에 대한 더 많은 정보가 미국특허 제6,952,253호에 제공되며, 이는 본 명세서에서 인용 참조된다.
리소그래피 장치(LA)는 또한 2개 이상의 기판 지지체(WT)("이중 스테이지"로도 불림)를 갖는 유형일 수도 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계에서, 기판 지지체(WT)들은 동시에 사용될 수 있으며, 및/또는 기판(W)의 후속 노광의 준비 단계가 기판 지지체(WT)들 중 하나에 위치된 기판(W) 상에서 수행될 수 있는 반면에, 다른 기판 지지체(WT) 상의 또 다른 기판(W)은 다른 기판(W) 상에 패턴을 노광시키기 위해 이용되고 있다. 이러한 이중 스테이지 리소그래피 장치는, 예를 들어 본 발명에 따른 검사 장치를 갖출 수 있으며, 이에 의하여 검사 장치의 측정 시스템은 노광 공정의 준비 시 기판 상에서의 측정 공정을 수행하도록 구성되며, 상기 측정 공정은 예를 들어 기판의 높이 프로파일을 결정하는 것 및 기판 상에 존재하는 복수의 마크의 위치를 결정하는 것을 포함한다. 이러한 실시예에서, 본 발명에 따른 검사 장치의 스테이지 장치는 따라서 기판 지지체(WT)로서 구현될 수 있다. 실시예에서, 본 발명에 따른 검사 장치에 적용된 바와 같은 위치 설정 디바이스는, 예를 들어 아래에서 설명된 바와 같이 제2 포지셔너(PW)와 유사한 방식으로 구현될 수 있다. 특히, 적용되는 위치 설정 디바이스는 장-스트로크 모듈 및 단-스트로크 모듈을 포함할 수 있다.
기판 지지체(WT)에 더하여, 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 및/또는 세정 디바이스를 유지하도록 배열되어 있다. 센서는 투영 시스템(PS)의 특성 또는 방사선 빔(B)의 특성을 측정하도록 배열될 수 있다. 측정 스테이지는 다수의 센서를 유지시킬 수 있다. 세정 디바이스는 리소그래피 장치의 일부, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 일부 또는 침지 액체를 제공하는 시스템의 일부를 세정하도록 배열될 수 있다. 기판 지지체(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 떨어져 있을 때 측정 스테이지는 투영 시스템(PS) 아래에서 이동할 수 있다.
작동 시, 방사선 빔(B)은 마스크 지지체(MT) 상에서 유지되는 패터닝 디바이스(MA), 예를 들어 마스크 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA) 상에 존재하는 패턴(설계 레이아웃)에 의해 패터닝된다. 패터닝 디바이스(MA)를 가로지른 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 투영 시스템은 빔을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 집속한다. 제2 포지셔너(PW) 및 위치 측정 시스템(IF)의 도움으로, 기판 지지체(WT)는, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내의 상이한 타겟 부분(C)들을 집속 및 정렬된 위치에 위치시키기 위하여 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 포지셔너(PM) 및 가능하게는 (도 1에는 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서가 사용되어 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시킬 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)와 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2)와 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크(P1, P2)는 전용 타겟 부분을 점유하고 있지만, 이들은 타겟 부분들 사이의 공간에 위치될 수 있다. 기판 정렬 마크(P1, P2)는 이들이 타겟 부분(C)들 사이에 위치될 때 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다.
본 발명을 명확히 하기 위해, 데카르트 좌표계가 사용된다. 데카르트 좌표계는 3개의 축, 즉 x-축, y-축 및 z-축을 갖고 있다. 3개의 축의 각각은 다른 2개의 축과 직교한다. x-축을 중심으로 하는 회전은 Rx-회전으로 지칭된다. y-축을 중심으로 하는 회전은 Ry-회전으로 지칭된다. z-축을 중심으로 하는 회전은 Rz-회전으로 지칭된다. x-축과 y-축은 수평 평면을 규정하는 반면에, z-축은 수직 방향이다. 데카르트 좌표계는 본 발명을 한정하지 않으며 단지 명확함을 위하여 사용된다. 대신에, 원통 좌표계와 같은 또 다른 좌표계가 본 발명을 명확하게 하기 위하여 사용될 수 있다. 데카르트 좌표계의 방향은, 예를 들어 상이할 수 있으며, 따라서 z-축은 수평 평면을 따른 성분을 갖고 있다.
도 2는 도 1의 리소그래피 장치(LA)의 일부의 보다 상세한 도면을 보여주고 있다. 리소그래피 장치(LA)는 베이스 프레임(BF), 균형 질량체(BM), 계측 프레임(MF) 및 진동 절연 시스템(vibration isolation system)(IS)을 구비할 수 있다. 계측 프레임(MF)은 투영 시스템(PS)을 지지하고 있다. 부가적으로, 계측 프레임(MF)은 위치 측정 시스템(PMS)의 일부를 지지할 수 있다. 계측 프레임(MF)은 진동 절연 시스템(IS)을 통해 베이스 프레임(BF)에 의해 지지되어 있다. 진동 절연 시스템(IS)은 진동이 베이스 프레임(BF)으로부터 계측 프레임(MF)으로 전파되는 것을 방지하거나 감소시키도록 배열되어 있다.
제2 포지셔너(PW)는 기판 지지체(WT)와 균형 질량체(BM) 사이에 구동력을 제공함으로써 기판 지지체(WT)를 가속하도록 배열되어 있다. 구동력은 기판 지지체(WT)를 원하는 방향으로 가속시킨다. 운동량 보존으로 인하여, 균형 질량체(BM)에도 동일한 크기로, 그러나 원하는 방향과 반대 방향으로 구동력이 가해진다. 전형적으로, 균형 질량체(BM)의 질량은 제2 포지셔너(PW)의 이동부와 기판 지지체(WT)의 질량보다 상당히 크다.
실시예에서, 제2 포지셔너(PW)는 균형 질량체(BM)에 의해 지지되어 있다. 예를 들어, 제2 포지셔너(PW)는 균형 질량체(BM) 위로 기판 지지체(WT)를 부상시키기 위한 평면 모터를 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서, 제2 포지셔너(PW)는 베이스 프레임(BF)에 의해 지지되어 있다. 예를 들어, 제2 포지셔너(PW)는 선형 모터를 포함하고 있으며, 제2 포지셔너(PW)는 베이스 프레임(BF) 위로 기판 지지체(WT)를 부상시키기 위해 가스 베어링과 같은 베어링을 포함하고 있다.
위치 측정 시스템(PMS)은 기판 지지체(WT)의 위치를 결정하기에 적합한 임의의 유형의 센서를 포함할 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 마스크 지지체(MT)의 위치를 결정하기에 적합한 임의의 유형의 센서를 포함할 수 있다. 센서는 간섭계 또는 인코더와 같은 광학 센서일 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 간섭계와 인코더의 조합된 시스템을 포함할 수 있다. 센서는 자기 센서, 정전 용량형 센서 또는 전자기 유도 센서와 같은 또 다른 유형의 센서일 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 기준, 예를 들어 계측 프레임(MF) 또는 투영 시스템(PS)에 대한 위치를 결정할 수 있다. 위치 측정 시스템(PMS)은 위치를 측정함으로써 또는 속도 또는 가속도와 같은 위치의 시간 도함수를 측정함으로써 기판 테이블(WT) 및/또는 마스크 지지체(MT)의 위치를 결정할 수 있다.
위치 측정 시스템(PMS)은 인코더 시스템을 포함할 수 있다. 인코더 시스템은 예를 들어 2006년 9월 7일에 출원되고 본 명세서에서 인용 참조되는 미국 특허 출원 공개 US2007/0058173A1로부터 공지되어 있다. 인코더 시스템은 인코더 헤드, 격자 및 센서를 포함한다. 인코더 시스템은 일차 방사선 빔 및 이차 방사선 빔을 받아들일 수 있다. 일차 방사선은 물론 이차 방사선 빔은 모두 동일한 방사선 빔, 즉 원래의 방사선 빔에서 발생한다. 일차 방사선 빔과 이차 방사선 빔 중 적어도 하나는 원래의 방사선 빔을 격자로 회절시킴으로써 생성된다. 일차 방사선 빔과 이차 방사선 빔 모두가 원래의 방사선 빔을 격자로 회절시킴으로써 생성되는 경우, 일차 방사선 빔은 이차 방사선 빔과 상이한 회절 차수를 가질 필요가 있다. 상이한 회절 차수는 예를 들어 +1차, -1차, +2차 및 -2차 차수이다. 인코더 시스템은 일차 방사선 빔과 이차 방사선 빔을 조합된 방사선 빔으로 광학적으로 조합한다. 인코더 헤드 내의 센서는 조합된 방사선 빔의 위상 또는 위상차를 결정한다. 센서는 위상 또는 위상차를 기반으로 신호를 생성한다. 신호는 격자에 대한 인코더 헤드의 위치를 나타낸다. 인코더 헤드와 격자 중 하나는 기판 구조체(WT) 상에 배열될 수 있다. 인코더 헤드와 격자 중 다른 하나는 계측 프레임(MF) 또는 베이스 프레임(BF)에 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 인코더 헤드는 계측 프레임(MF) 상에 배열되는 반면, 격자는 기판 지지체(WT)의 최상부 표면 상에 배열된다. 또 다른 예에서, 격자는 기판 지지체(WT)의 최하부 표면 상에 배열되어 있으며 인코더 헤드는 기판 지지체(WT) 아래에 배열되어 있다.
위치 측정 시스템(PMS)은 간섭계 시스템을 포함할 수 있다. 간섭계 시스템은 예를 들어, 1998년 7월 13일에 출원되고 본 명세서에서 인용 참조되는 미국특허 US6,020,964로부터 공지되어 있다. 간섭계 시스템은 빔 스플리터, 미러, 기준 미러 및 센서를 포함할 수 있다. 방사선의 빔은 빔 스플리터에 의해 기준 빔과 측정 빔으로 나누어진다. 측정 빔은 미러로 전파되며 미러에 의해 빔 스플리터로 다시 반사된다. 기준 빔은 기준 미러로 전파되며, 기준 미러에 의해 다시 빔 스플리터로 반사된다. 빔 스플리터에서 측정 빔과 기준 빔은 조합된 방사선 빔으로 조합된다. 조합된 방사선 빔은 센서에 입사된다. 센서는 조합된 방사선 빔의 위상 또는 주파수를 결정한다. 센서는 위상 또는 주파수를 기반으로 신호를 생성한다. 신호는 미러의 변위를 나타낸다. 실시예에서, 미러는 기판 지지체(WT)에 연결되어 있다. 기준 미러는 계측 프레임(MF)에 연결될 수 있다. 실시예에서, 측정 빔과 기준 빔은 빔 스플리터 대신에 부가적인 광학 구성 요소에 의해 조합된 방사선 빔으로 조합된다.
제1 포지셔너(PM)는 장-스트로크 모듈과 단-스트로크 모듈을 포함할 수 있다. 단-스트로크 모듈은 작은 이동 범위에 걸쳐 높은 정확도로 마스크 지지체(MT)를 장-스트로크 모듈에 대해 이동시키도록 배열되어 있다. 장-스트로크 모듈은 넓은 이동 범위에 걸쳐 상대적으로 낮은 정확도로 단-스트로크 모듈을 투영 시스템(PS)에 대해 이동시키도록 배열되어 있다. 장-스트로크 모듈과 단-스트로크 모듈의 조합으로, 제1 포지셔너(PM)는 넓은 이동 범위에 걸쳐 높은 정확도로 마스크 지지체(MT)를 투영 시스템(PS)에 대해 이동시킬 수 있다. 유사하게, 제2 포지셔너(PW)는 장-스트로크 모듈 및 단-스트로크 모듈을 포함할 수 있다. 단-스트로크 모듈은 작은 이동 범위에 걸쳐 높은 정확도로 기판 지지체(WT)를 장-스트로크 행정 모듈에 대해 이동시키도록 배열되어 있다. 장-스트로크 모듈은 넓은 이동 범위에 걸쳐 상대적으로 낮은 정확도로 단-스트로크 모듈을 투영 시스템(PS)에 대해 이동시키도록 배열되어 있다. 장-스트로크 모듈과 단-스트로크 모듈의 조합으로, 제2 포지셔너(PW)는 넓은 이동 범위에 걸쳐 높은 정확도로 기판 지지체(WT)를 투영 시스템(PS)에 대해 이동시킬 수 있다.
제1 포지셔너(PM)와 제2 포지셔너(PW) 각각은 마스크 지지체(MT)와 기판 지지체(WT)를 각각 이동시키기 위한 액추에이터를 구비하고 있다. 액추에이터는 단일 축, 예를 들어 y-축을 따라 구동력을 제공하기 위한 선형 액추에이터일 수 있다. 다중 선형 액추에이터가 적용되어 다중 축을 따라 구동력을 제공할 수 있다. 액추에이터는 다중 축을 따라 구동력을 제공하기 위한 평면 액추에이터일 수 있다. 예를 들어, 평면 액추에이터는 6 자유도로 기판 지지체(WT)를 이동시키도록 배열될 수 있다. 액추에이터는 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자석을 포함하는 전자기 액추에이터일 수 있다. 액추에이터는 적어도 하나의 코일에 전류를 인가함으로써 적어도 하나의 자석에 대해 적어도 하나의 코일을 이동시키도록 배열되어 있다. 액추에이터는 이동 자석형 액추에이터일 수 있으며, 이 액추에이터는 마스크 지지체(MT)와 기판 지지체(WT)에 각각 결합된 적어도 하나의 자석을 갖고 있다. 액추에이터는 마스크 지지체(MT)와 기판 지지체(WT)에 각각 결합된 적어도 하나의 코일을 갖는 이동 코일형 액추에이터일 수 있다. 액추에이터는 보이스-코일(voice-coil) 액추에이터, 릴럭턴스(reluctance) 액추에이터, 로렌츠(Lorentz) 액추에이터 또는 압전(piezo) 액추에이터, 또는 임의의 다른 적절한 액추에이터일 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같은 위치 제어 시스템(PCS)을 포함하고 있다. 위치 제어 시스템(PCS)은 설정 값 생성기(SP), 피드포워드 컨트롤러(FF) 및 피드백 컨트롤러(FB)를 포함하고 있다. 위치 제어 시스템(PCS)은 액추에이터(ACT)에 구동 신호를 제공한다. 액추에이터(ACT)는 제1 포지셔너(PM) 또는 제2 포지셔너(PW)의 액추에이터일 수 있다. 액추에이터(ACT)는 플랜트(P)를 구동하며, 이 플랜트는 기판 지지체(WT) 또는 마스크 지지체(MT)를 포함할 수 있다. 플랜트(P)의 출력은 위치 또는 속도 또는 가속도와 같은 위치량(position quantity)이다. 위치량은 위치 측정 시스템(PMS)으로 측정된다. 위치 측정 시스템(PMS)은 신호를 생성하며, 이 신호는 플랜트(P)의 위치량을 나타내는 위치 신호이다. 설정 값 생성기(SP)는 신호를 생성하며, 이 신호는 플랜트(P)의 원하는 위치량을 나타내는 기준 신호이다. 예를 들어, 기준 신호는 기판 지지체(WT)의 원하는 궤적을 나타낸다. 기준 신호와 위치 신호 간의 차이는 피드백 컨트롤러(FB)에 대한 입력을 형성한다. 이 입력을 기반으로, 피드백 컨트롤러(FB)는 액추에이터(ACT)에 대한 구동 신호의 적어도 일부를 제공한다. 기준 신호는 피드포워드 컨트롤러(FF)에 대한 입력을 형성할 수 있다. 입력을 기반으로, 피드포워드 컨트롤러(FF)는 액추에이터(ACT)를 위한 구동 신호의 적어도 일부를 제공한다. 피드포워드 컨트롤러(FF)는 질량, 강성, 감쇠, 공진 모드 및 고유 주파수와 같은 플랜트(P)의 동적 특성에 대한 정보를 사용할 수 있다.
예를 들어 위에서 설명된 바와 같이 리소그래피 장치에 의하여 수행된 바와 같은 반도체 회로의 제조 공정은 반도체 기판 상으로의 복수의 상이한 층의 정확한 패터닝을 필요로 한다. 생성된 반도체 회로의 적절한 작동을 보장하기 위하여, 층들의 시퀀스가 적절하게 정렬된다는 점 그리고 노광 공정 동안 기판의 표면이 적용된 방사선 빔, 예를 들어 패터닝된 방사선 빔의 초점 평면에 위치된다는 점이 요구된다.
이를 달성하기 위해, 기판은 기판의 높이 맵(height map)이 결정되는 그리고 복수의 마커, 예를 들어 정렬 마커의 위치가 결정되는 측정 시퀀스 또는 공정을 거칠 수 있다.
반도체 디바이스의 더 작은 구조체에 대한 계속 증가하는 요구를 충족시키기 위하여, 노광 공정 전에 이용 가능한 기판 상태에 대한 더 많은 정보를 갖고자 하는 요구 또한 계속 증가하고 있다. 그 결과, 노광 공정 전에 수행되는 측정 시퀀스의 지속 시간은 증가하는 경향이 있다. 이것이 발생하면, 이는 리소그래피 장치의 처리량, 즉 단위 시간당 처리될 수 있는 기판의 수에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 리소그래피 장치의 처리량에 악영향을 미치지 않거나 적어도 공지된 해결책보다 처리량에 더 작은 영향을 미치거나 처리량을 증가시키는 보다 상세한 측정 시퀀스에 대한 증가하는 요구를 충족시키기 위한 해결책을 제공한다.
본 발명에 따르면, 대상물을 검사하기 위한 검사 장치가 제공되며, 본 장치는:
- 대상물의 관심 대상 영역에 걸친 대상물의 제1 매개변수,
- 대상물 상의 복수의 위치에서 대상물의, 제1 매개변수와 상이한 제2 매개변수를 측정하도록 구성된 측정 시스템; 및
제1 매개변수의 측정 동안 측정 시스템에 대해 대상물을 위치시키도록 구성된 스테이지 장치를 포함하며.
여기서 측정 시스템은 제1 매개변수의 측정 동안 복수의 상이한 위치에서 제2 매개변수를 측정하도록 구성되고,
스테이지 장치는 스테이지 장치의 컴플라이언스 특성을 기반으로 측정 시스템에 대해 대상물을 위치시키도록 구성된다.
일반적으로, 본 발명에 적용되는 바와 같은 측정 시스템은 동시에 또는 조합된 측정 시퀀스 동안 다수의 매개변수를 측정하도록 구성될 수 있다. 이렇게 함으로써, 제1 매개변수와 제2 매개변수가 순차적으로 측정되는 측정 시퀀스, 즉 제2 매개변수의 측정 전에 제1 매개변수의 측정이 전체적으로 수행되는 측정 시퀀스와 비교하여, 제1 매개변수와 제2 매개변수의 측정은 더 빠르게 수행될 수 있다. 실시예에서, 제1 매개변수는 예를 들어 대상물의 높이 프로파일을 나타낼 수 있는 반면에, 제2 매개변수는 예를 들어 대상물 상의 복수의 마크의 위치를 나타낼 수 있다. 이러한 실시예에서, 측정 시스템은 따라서 대상물의 높이 프로파일의 측정 동안 대상물 상의 복수의 마크의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 검사 장치(400)의 실시예를 개략적으로 보여주고 있다. 도 4는 대상물(410)을 검사하기 위한 검사 장치(400)를 개략적으로 도시하고 있으며, 검사 장치는 대상물(410)의 상이한 매개변수 또는 특성을 측정하기 위한 측정 시스템(420)을 포함하고 있다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 측정 시스템은 대상물(410)의 제1 매개변수 및 대상물(410)의 제2 매개변수를 측정하도록 구성되어 있으며, 제2 매개변수는 제1 매개변수와 상이하다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 측정 시스템(420)은 제1 매개변수를 측정하기 위해, 제1 측정 빔(420.11)을 대상물(410) 상으로 투영하도록 구성된 방사선 소스(420.1) 및 제1 반사된 측정 빔(420.21)을 받아들이도록 검출기(420.2)를 포함하고 있으며, 제1 반사된 측정 빔은 대상물(410)로부터의 제1 측정 빔(420.11)의 반사에 대응한다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 제1 측정 빔(420.11)은 대상물(410)의 제1 관심 대상 지점(410.1) 상으로 투영된다. 본 발명의 의미 내에서, 관심 대상 지점은 공정이 수행되는 대상물 상의 위치를 나타내며, 예를 들어, 측정 공정 또는 검사 공정 또는 노광 공정은 이러한 위치가 단일 지점일 필요는 없지만 대상물 상의 영역, 예를 들어 측정 빔에 의해 검사되고 있는 또는 방사선 빔에 의해 노광되고 있는 정사각형, 원형 또는 슬릿 형상의 영역일 수 있다는 점을 주목한다. 이와 같이, 보여지는 바와 같은 실시예에서, 방사선 소스(420.1)와 검출기(420.2)는 제1 관심 대상 지점(410.1)에서 제1 매개변수를 측정하도록 구성되어 있다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 측정 시스템(420)은 제2 매개변수를 측정하기 위해, 제2 측정 빔(420.31)을 대상물(100) 상으로 투영하도록 구성된 방사선 소스(420.3) 및 제2 반사된 측정 빔(420.41)을 받아들이도록 구성된 검출기(420.4)를 더 포함하고 있으며, 제2 반사된 측정 빔은 대상물(410)로부터의 제2 측정 빔(420.31)의 반사에 대응한다.
보여지는 바와 같은 실시예에서, 제2 측정 빔(420.31)은 대상물(410)의 제2 관심 대상 지점(410.2) 상으로 투영된다. 대상물(100)을 측정 시스템(420)에 대해 위치시키기 위하여, 대상물은 예를 들어, 검사 장치(400)의 스테이지 장치에 장착될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이하에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 대상물의 이러한 위치 설정은 스테이지 장치의 컴플라이언스(compliance) 특성을 고려할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 측정 시스템이 복수의 관심 대상 지점에서 제1 매개변수를 동시에 측정하도록 구성될 수 있다는 점이 더 지적될 수 있다. 이러한 실시예에서, 방사선 소스(420.1)와 검출기(420.2)는 복수의 제1 측정 빔(420.11)을 복수의 관심 대상 지점 상에 동시에 투영하고 복수의 제1 반사된 측정 빔(420.21)을 받아들이도록 각각 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 복수의 관심 대상 지점은, 예를 들어 어레이, 예를 들어 1차원 어레이 또는 2차원 어레이로 배열될 수 있으며, 따라서 관심 대상 영역에 걸쳐 제1 매개변수의 보다 치밀한(dense) 또는 세부적인 결정을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 검사 장치의 실시예에 적용되는 바와 같은 측정 시스템(400)과 관련하여, 다음 사항이 더 언급될 수 있다. 도 4에서 보여지는 바와 같은 실시예에서, 제1 매개변수 및 제2 매개변수를 측정하기 위해 적용되는 바와 같은 측정 원리는 방사선 소스 및 반사된 방사선 빔을 받아들이도록 구성된 검출기를 이용한다. 다른 측정 원리 또한 적용될 수 있다는 점이 지적될 수 있다. 실시예에서, 측정 시스템(400)에 의하여 결정된 바와 같은 제1 매개변수는 대상물의 높이 또는 높이 프로파일을 포함한다. 높이 프로파일을 측정하기 위해, 정전 용량형 측정, 에어 게이지 측정, 반사 및/또는 굴절 광학 측정 등을 포함하는 다양한 측정 원리가 적용될 수 있다. 실시예에서, 측정 시스템(400)에 의해 결정된 바와 같은 제2 매개변수는 대상물(410) 상에 위치된 하나 이상의 마크의 위치를 포함한다. 마크의 위치를 결정하는 것은, 예를 들어 반사 및/또는 굴절 광학 측정 또는 이미지 기반 측정을 기반으로 설정될 수 있다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 제1 관심 대상 지점은 제2 관심 대상 지점과 상이하다. 실시예에서, 제1 관심 대상 지점은 제2 관심 대상 지점과 실질적으로 일치할 수 있다.
본 발명에 따른 검사 장치(400)는 본 발명에 따른 리소그래피 장치에서 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 리소그래피 장치는 예를 들어, 이중 스테이지 장치일 수 있다. 이러한 장치는 예를 들어, 검사 장치(400)의 측정 시스템(420)의 작동 범위와 리소그래피 장치의 투영 시스템, 예를 들어 위에서 설명된 바와 같은 투영 시스템(PL)의 작동 범위 모두에서 기판을 변위 및 위치시키도록 구성될 수 있는 2개의 스테이지 또는 기판 지지체를 갖출 수 있다. 유리하게는, 측정 시스템(420)은 기판의 높이 프로파일 또는 높이 맵을 제1 매개변수로서 결정하도록 구성될 수 있다. 이러한 높이 맵은 예를 들어 측정 시스템에 대해, 예를 들어 측정 빔(420.11)에 대해 대상물을 변위시킴으로써 획득될 수 있다. 이렇게 함으로써, 측정 빔(420.11)은 기판의 표면을 스캔할 수 있으며 높이 측정 데이터는 상기 스캔 동안 검출기(420.2)에 의해 수집될 수 있다. 실시예에서, 측정 시스템(420)은 기판의 관심 대상 영역에 걸쳐 기판, 일반적으로 대상물의 높이 프로파일 또는 높이 맵을 결정하도록 구성되어 있다. 방사선 빔, 예를 들어 패터닝된 방사선 빔에 노출되는 반도체 기판의 경우, 높이 프로파일 또는 높이 맵이 결정되는 관심 대상 영역은 바람직하게는 방사선 빔에 의해 노광될 타겟 영역을 포함하여야 한다. 일반적으로, 본 발명에 따른 검사 장치는 2개의 매개변수가 양 매개변수의 순차적인 측정 동안보다는 조합된 측정 시퀀스 동안 평가되는 측정 공정 또는 검사 공정을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 측정 공정 또는 검사 공정 또한 기판의 노광 공정과 병행하여 수행될 수 있다는 점이 지적될 수 있다. 특히, 노광 공정 동안 수행되거나 요구되는 측정은 노광되고 있는 기판을 유지시키는 대상물 테이블의 컴플라이언스 특성을 기반으로 보정될 수 있다. 본 발명의 적용의 예로서, 실질적으로 대상물의 전체 표면의 높이 프로파일을 획득하기 위해 실질적으로 대상물의 전체 표면이 스캐닝될 수 있는 측정 공정이 수행될 수 있다. 이러한 실시예에서, 검사 장치(400)의 측정 시스템(420)은 기판 상에 존재하는 복수의 마크 또는 마커의 위치를 제2 매개변수로서 결정하도록 더 구성될 수 있다. 이러한 마커는, 예를 들어 기판 상의 타겟 영역의 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있는 정렬 마커일 수 있다. 상기 위치를 기반으로, 방사선 빔과 타겟 영역의 적절한 정렬이 노광 공정 동안 실현될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 이에 의하여 측정 시스템은 위에서 설명된 바와 같이 복수의 관심 대상 지점에서 제1 매개변수를 동시에 측정하도록 구성되어 있으며, 복수의 관심 대상 지점은 예를 들어 측정 공정 동안 대상물이 스캔되는 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는 어레이(array)로 배열될 수 있다.
언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 검사 장치에서 사용되는 바와 같이 측정 시스템은 대상물의 제1 매개변수를 측정하도록 구성되며 또한 제1 매개변수의 측정 동안 제2 매개변수를 측정하도록 구성되어 있다. 제1 매개변수의 측정 동안 제2 매개변수가 측정되는 이러한 측정 시퀀스는 또한 조합된 측정 또는 조합된 측정 시퀀스로 지칭될 수 있다. 이러한 조합된 측정 또는 조합된 측정 시퀀스를 수행함으로써, 제1 매개변수 및 제2 매개변수에 대한 측정 결과는 제1 매개변수와 제2 매개변수가 순차적으로, 즉 차례로 측정될 때보다 더 빨리 이용 가능하게 될 수 있다.
일반적으로, 제1 매개변수를 측정하기 위해 요구되거나 선호되는 측정 조건은 제2 매개변수를 측정하기 위해 요구되거나 선호되는 측정 조건과 다를 수 있다. 또한, 일반적으로 (제1 또는 제2 매개변수 중 하나의) 측정 기간과 필요한 측정 정확도 사이에 트레이드-오프(trade-off)가 있을 것이다. 일반적으로, 요구되거나 원하는 정확도의 제약 내에서 가능한 한 빨리 수행되도록 측정이 준비될 것이다.
제1 매개변수의 측정 중에 제2 매개변수의 측정이 수행되는 경우 양 매개변수에 대해 필요한 측정 조건을 고려하는 것이 바람직할 수 있다.
제1 매개변수가 기판, 일반적으로 대상물의 높이 맵 또는 높이 프로파일에 대응하는 경우, 대상물(400)을 일정한 속력 또는 속도로 측정 시스템(420)에 대해 변위시켜 그에 의하여 대상물의 관심 대상 영역을 측정 빔으로 스캐닝하는 것이 유리할 수 있다. 대상물 또는 대상물의 관심 대상 영역을 전체적으로 스캔하기 위하여, 이러한 스캔이 여러 번 필요할 수 있다. 높이 맵의 측정 기간을 가능한 한 짧게 유지하기 위해, 대상물이 스캔되는 일정한 속도는 가능한 한 높게 선택되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서, 이에 의해 측정 시스템이 위에서 설명된 바와 같이 복수의 관심 대상 지점에서 제1 매개변수를 동시에 측정하도록 구성되어 있으며, 복수의 관심 대상 지점은, 측정 공정 동안 대상물이 스캔되는 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는 어레이로 배열될 수 있다.
제2 매개변수가 기판 상의 복수의 마크의 위치에 대응하는 경우, 높이 맵(height map)이 결정되는 속도와 비교하여 비교적 낮은 속도가 요구될 수 있다. 이러한 낮은 속도는, 예를 들어 마크의 위치가 결정될 수 있는 요구되는 정확도를 획득하기 위해 요구될 수 있다.
제1 매개변수와 제2 매개변수의 조합된 측정 동안 상이한 측정 조건 또는 요구 사항을 수용하기 위하여, 측정 매개변수 또는 조건은 조합된 측정 시퀀스 동안 달라져야 할 수 있다. 특히, 제1 매개변수가 기판의 높이 맵 또는 높이 프로파일에 대응하고 제2 매개변수가 기판 상의 복수의 마크의 위치에 대응하는 경우, 조합된 측정 시퀀스 동안 측정 시스템(420)에 대한 대상물의 변위, 특히 속도를 제어하는 것이 요구될 수 있거나 바람직할 수 있다. 이러한 실시예에서, 예를 들어 마크를 포함하지 않는 하나 이상의 관심 대상 지점이 측정될 때 비교적 빠른 속력으로 대상물을 스캔하고 위치가 결정될 마크를 포함하는 관심 대상 지점을 측정할 때 비교적 낮은 속력으로 대상물을 스캔하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 위치 의존 속도를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 검사 장치는 측정 시스템에 대해 대상물을 변위, 이동 또는 위치시키기 위한 스테이지 또는 스테이지 장치를 더 포함할 수 있다. 측정 시스템에 대한 대상물의 위치 또는 속도는 그 후 스테이지 장치 또는 검사 장치의 적절한 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다. 이러한 스테이지 또는 스테이지 장치는, 예를 들어 측정 시퀀스 동안 대상물을 유지하기 위한 지지체 또는 대상물 테이블을 포함할 수 있다. 이러한 지지체 또는 대상물 테이블은 위에서 설명된 바와 같은 지지체(MT 또는 WT)와 유사할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예가 도 5를 참고하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
제1 매개변수와 제2 매개변수의 조합된 측정 동안 위치 종속 속도의 적용에 관하여, 대상물을 유지시키는 대상물 테이블이 전형적으로 조합된 측정 시퀀스 동안에 따라야 하는 궤적 중에 가속 및 감속될 것이라는 점이 지적될 수 있다. 측정 시퀀스 동안 이러한 가속 또는 감속의 적용은 그러나 제1 매개변수 또는 제2 매개변수의 측정 정확도에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것이 본 발명자에 의해 관찰되었다. 위에서 설명한 조합된 측정 시퀀스와 같은 측정 시퀀스 동안 대상물 테이블이 가속 또는 감속되는 경우 대상물 테이블에 가해지는 가속 또는 감속력으로 인하여 대상물 테이블이 변형될 수 있다는 것이 관찰되었다. 이 변형으로 인하여, 관심 대상 지점의 위치 정보가 부정확할 수 있어 덜 정확한 측정 결과를 초래한다.
본 발명의 의미 내에서, 대상물 테이블과 같은 구조체의 변형은, 예를 들어 그에 가해지는 힘으로 인해 컴플라이언스(compliance)로 지칭될 수 있다. 구조체의 컴플라이언스는 또한 구조체의 기계적 강성의 역(inverse)으로 고려될 수 있다. 이는, 예를 들어 대상물에 가해진 N의 힘으로 인한 구조체의 ㎚의 변형을 나타내는 ㎚/N으로 표현될 수 있다. 유사한 방식으로, 구조체는 토크 또는 토크들의 적용으로 인해 변형되는 것으로 간주할 수 있다. 이러한 경우, 유사한 컴플라이언스 준수 고려 사항이 적용된다. 토크 적용으로 인한 컴플라이언스 또는 변형은 예를 들어 ㎚/Nm으로 표현된다. 변형은 구조체의 기준 지점, 예를 들어 구조체의 무게 중심(CoG)에 대해 또는 구조체 상의 고려되는 지점, 예를 들어 관심 대상 지점의 강체 위치에 대해 고려될 수 있다는 점이 주목될 수 있다. 이러한 경우, 변형 또는 컴플라이언스는 또한 구조체 상의 고려되는 지점의 CoG 또는 강체 위치에 대한 대상물의 특정 지점 또는 위치의 변위를 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 대상물을 유지시키는 지지체 또는 대상물 테이블의 컴플라이언스는 따라서 제1 매개변수의 측정 동안 제2 매개변수가 측정되는 조합된 측정 시퀀스와 같은 측정 시퀀스 동안 고려된다. 이러한 실시예에서, 검사 장치는 측정 시스템에 대해 대상물을 변위시키기 위한 스테이지 장치를 더 포함할 수 있으며, 이에 의하여 스테이지 장치는 스테이지의, 예를 들어 스테이지의 대상물 테이블의 컴플라이언스를 고려하는 컨트롤러 또는 제어 유닛에 의해 제어된다. 이러한 실시예가 도 5에서 개략적으로 보여지고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 검사 장치의 추가 실시예를 개략적으로 보여주고 있다. 검사 장치(500)는 대상물(510), 예를 들어 반도체 기판 또는 웨이퍼의 제1 매개변수 및 제2 매개변수를 측정하도록 구성된 측정 시스템(520)을 포함하고 있다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 측정 시스템(520)은 대상물(510)의 제1 매개변수 및 대상물의 제2 매개변수를 측정하도록 구성될 수 있다. 제1 매개변수의 측정은, 예를 들어 제1 측정 빔(520.1)을 대상물(510) 상으로, 특히 대상물(510) 상의 관심 대상 지점(PoI)으로 투영함으로써 그리고 관심 대상 지점(PoI)에서 반사된 측정 빔(520.2)을 받아들임으로써 실현될 수 있다. 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로, 측정 시스템(520)은 복수의 관심 대상 지점에서 제1 매개변수를 동시에 측정하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 측정 시스템(520)은 복수의 제1 측정 빔(520.1)을 복수의 관심 대상 지점 상으로 동시에 각각 투영하도록 그리고 복수의 관심 대상 지점에서 반사된 복수의 반사된 측정 빔(520.2)을 받아들이도록 각각 구성된 방사선 소스 그리고 검출기를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 예를 들어 복수의 관심 대상 지점은, 예를 들어 1차원 어레이 또는 2차원 어레이로 배열될 수 있으며, 따라서 관심 대상 영역에 걸쳐 제1 매개변수의 보다 치밀한 또는 상세한 결정을 가능하게 한다. 제2 매개변수의 측정은, 예를 들어 대상물(510)의, 특히 대상물(510) 상의 관심 대상 지점(PoI)의 이미지를 캡처함으로써 실현될 수 있다. 이미지의 캡처는 화살표 520.3으로 개략적으로 도시되어 있다. 위에서 언급된 바와 같이 제1 매개변수가 측정되는 관심 대상 지점은 제2 매개변수가 측정되는 관심 대상 지점과 다를 수 있다는 점을 주목한다. 본 발명의 실시예에서, 제1 매개변수의 관심 대상 지점은 제2 매개변수의 관심 대상 지점과 실질적으로 일치한다.
검사 장치는 측정 시스템(520)에 대해 대상물(510)을 변위시키도록 구성된 스테이지 장치(530)를 더 포함하고 있다. 이렇게 하기 위하여, 스테이지 장치(530)는 대상물(510)을 지지하도록 구성된 대상물 테이블 또는 지지체(532)를 포함하고 있다. 스테이지 장치(530)는 대상물 테이블 또는 지지체(532)를 위치시키기 위한 위치 설정 디바이스(534)를 더 포함하고 있다. 이러한 위치 설정 디바이스(534)는, 예를 들어 위에서 설명된 바와 같은 제2 포지셔너(PW)와 유사한 방식으로 구현될 수 있다. 이러한 위치 설정 디바이스(534)는, 예를 들어 장-스트로크 모듈과 단-스트로크 모듈을 포함할 수 있다. 단-스트로크 모듈은 작은 이동 범위에 걸쳐 높은 정확도로, 대상물(510)을 유지시키는 대상물 테이블(532)을 장-스트로크 모듈에 대해 이동시키도록 배열되어 있다. 단-스트로크 모듈이 도 5에서 보여지지 않는다는 점이 주목된다. 장-스트로크 모듈은 넓은 이동 범위에 걸쳐 비교적 낮은 정확도로 단-스트로크 모듈을 대상물 테이블(532)과 함께 측정 시스템(520)에 대해 이동시키도록 배열되어 있다. 도 5에서, 참조 번호 534.1 및 534.2는, 예를 들어 장-스트로크 모듈의 협력 부재를 나타낼 수 있다. 참조 번호 534.1은, 예를 들어 비교적 큰 거리에 걸쳐 대상물 테이블(532)을 변위시키기 위하여 코일 어레이(534.2)와 협력하도록 구성된 자석 또는 자석 어레이를 나타낼 수 있다. 보여진 바와 같은 실시예에서, 코일 어레이(534.2), 예를 들어, 1차원 또는 2차원 어레이는 베이스 프레임 또는 균형 질량체(560)에 장착되어 있다. 대안적으로, 참조 번호 534.2는, 예를 들어 자석 또는 자석 어레이를 나타낼 수 있는 반면, 참조 번호 534.1은 예를 들어 자석 어레이(534.2)와 협력하는 코일 어레이를 나타낼 수 있다. 후자의 배열체는 예를 들어 이동 코일 배열체로 지칭될 수 있는 반면에, 전자의 배열체는 이동 자석 배열체로 지칭될 수 있다. 장-스트로크 모듈과 단-스트로크 모듈의 조합으로, 위치 설정 디바이스(534)는 넓은 이동 범위에 걸쳐 높은 정확도로 대상물 테이블(532)을 측정 시스템(520)에 대해 이동시킬 수 있다.
위치 설정 디바이스는 대상물 테이블(532) 상의 다양한 위치에서 힘들을 가하도록 구성될 수 있다. 상기 힘들의 조합은 대상물 테이블의 무게 중심(enter of gravity)(CoG)에 작용하는 결과적인 힘(resulting force)(F)과 결과적인 토크(T)의 조합으로 표현되거나 제시될 수 있다.
보여지는 바와 같은 실시예에서, 스테이지 장치(530)는 기준 프레임(550)에 대하여 대상물 테이블(532)의 위치를 측정하도록 구성된 스테이지 위치 측정 시스템(540)을 더 포함하고 있다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 스테이지 위치 측정 시스템(540)은 대상물 테이블(532)에 장착되고 또한 기준 프레임(550)에 장착된 하나 이상의 센서 타겟(540.2)과 협력하도록 구성된 복수의 센서(540.1)를 포함하고 있다. 실시예에서, 스테이지 위치 측정 시스템(540)은 인코더 기반 측정 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 하나 이상의 센서 타겟(540.2)은 1차원 또는 2차원 격자를 포함할 수 있으며, 센서(540.1)는 하나 이상의 자유도(DOF)에서 기준 프레임에 대해 대상물 테이블(532)의 위치를 결정하기 위하여 상기 격자와 협력하도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 스테이지 위치 측정 시스템(540)은 6 자유도(6 DOF) 또는 그 이상의 자유도에서 대상물 테이블(532)의 위치 또는 변형을 결정하도록 구성될 수 있다. 보여지는 바와 같은 실시예에서 측정 시스템(520)이 또한 기준 프레임(550)에 장착된다는 점이 주목된다. 이와 같이, 스테이지 위치 측정 시스템(540)은 또한 측정 시스템(520)에 대한 대상물 테이블(532)의 위치를 측정하는 것으로 간주될 수 있다. 본 발명에 따르면, 대상물 테이블(532)의 위치가 결정되는 대상물 테이블(532) 상의 위치 또는 위치들이 제어 지점(point of control)(또는 지점들)(PoC)으로 지칭된다. 도 5에서 보여지는 바와 같은 실시예에서, 제어 지점(PoC)은 따라서 스테이지 위치 측정 시스템(540)의 센서(540.1)의 위치에 대응할 것이다. 일반적으로, 지칭되는 제어 지점은 대상물 테이블(532) 상의 어느 곳일 수 있다. 실시예에서, 센서(540.1)에 의해 측정된 바와 같은 위치는 변환 매트릭스를 사용하여, 제어하고자 하는 대상물 상의 위치로 변환될 수 있다. 이 위치는, 예를 들어 측정을 수행하기 위하여 대상물 테이블(532)이 위치되어야 하는 의도된 지점일 수 있다.
검사 장치(500)는 위치 설정 디바이스를 제어하도록 구성된 제어 유닛(570)을 더 포함하고 있으며, 그에 의하여 측정 시스템에 대한 대상물(510)의 위치를 제어한다. 제어 유닛(570)은, 예를 들어 마이크로컨트롤러, FPGA, 컴퓨터 등으로 구현될 수 있다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 제어 유닛(570)은 위치 설정 디바이스(530)의 위치를 제어하기 위해 제어 유닛에 의해 사용될 수 있는 하나 이상의 입력 신호(572)를 수신하도록 구성된 입력 터미널(570.1)을 포함하고 있다. 제어 유닛(570)은, 예를 들어 위치 설정 디바이스를 제어하기 위하여 하나 이상의 제어 신호(574)를 제공하도록 구성된 출력 터미널(570.2)을 더 포함하고 있다. 실시예에서, 제어 유닛(570)은, 예를 들어 입력 단자(570.1)에서 다음의 입력 신호(572)를 수신할 수 있다:
- 대상물 테이블(532)이 뒤따를 위치 설정 지점 또는 궤적을 나타내는 제1 입력 신호.
- 대상물 테이블(532)의 측정된 위치를 나타내는 제2 입력 신호, 예를 들어, 스테이지 위치 측정 시스템(540), 특히 스테이지 위치 측정 시스템(540)의 센서(540.1)로부터 획득된 측정 신호.
상기 입력 신호(572)를 기반으로, 위치 설정 지점 또는 궤적에 따라 대상물 테이블(532)을 변위시키기 위하여, 제어 유닛(570)은 예를 들어 위치 설정 디바이스(534)에 의해 생성된 바와 같은 힘 또는 힘들을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 대상물 테이블에 장착된 대상물의 위치를 제어하는 제어 유닛에 의해 적용되는 바와 같은 전형적인 제어 루프는, 예를 들어 대상물 테이블의 측정된 위치와 설정 지점 간의 차이를 기반으로 제어 신호가 생성되는 피드백 루프, 및 위치 설정 지점 또는 궤적, 특히 위치 설정 지점 또는 궤적을 얻기 위해 요구되는 필요한 가속/감속을 기반으로 제어 신호가 생성되는 피드포워드 루프를 포함할 수 있다.
당업자에 의해 이해될 바와 같이, 이러한 전형적인 제어 루프는 스테이지 위치 측정 시스템(540)의 신호 또는 신호들이 관심 대상 지점(PoI)의 위치, 즉 제1 및 제2 매개변수가 측정되는 대상물 상의 지점 또는 위치를 정확하게 측정하기 위해 사용될 수 있다는 가정에 의존한다. 이는 대상물 테이블(532)이 강체로서 작용 또는 거동한다는 점을 가정한다. 다르게 표현하면, 강체 거동의 경우, 스테이지 위치 측정 시스템의 측정 신호를 기반으로 관심 대상 지점의 위치, 즉 검사/측정/노광되고 있는 대상물(510) 상의 위치는 정확하게 결정될 수 있으며, 측정된 매개변수, 예를 들어 제1 및 제2 매개변수는 대상물의 정확한 위치에 기인할 수 있다. 그러나 측정 공정 동안 대상물 테이블(532)이 변형되는 경우, 센서의 위치(PoC)와 관심 대상 지점(PoI) 사이의 위치 관계는 변형되지 않은 상황과 비교하여 상이할 것이다. 결과적으로, 제1 및 제2 매개변수의 측정 결과는 더 이상 대상물 상의 정확한 위치에 기인하지 않을 것이다. 예로써, 대상물의 높이 맵 또는 프로파일은 측정된 높이를 대상물 상의 정확한 위치에 더 이상 연관시키지 않을 것이다.
이 효과를 완화시키거나 경감하기 위하여, 실시예에서, 본 발명은 장치의 위치 설정 디바이스를 제어하기 위한 제어 유닛을 갖는 검사 장치를 제공하며, 이에 의하여 제어 유닛은 대상물을 유지시키는 대상물 테이블의 컴플라이언스를 기반으로 위치 설정 디바이스를 제어하도록 구성되어 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 구조체 또는 대상물 테이블의 컴플라이언스는 구조체 상에서의 힘 또는 힘과 토크의 적용으로 인한 구조체의 변형을 나타낸다.
구조체에 특정 힘이 가해질 때, 구조체의 변형 또는 컴플라이언스는, 예를 들어 ㎚/N으로 표현될 수 있으며 또한 전반적으로 구조체 상의 2개의 지점 사이의 변형을 ㎚로 나타내고 있다. 컴플라이언스는 구조체의 기계적 강성의 역(inverse)으로 간주될 수 있다. 구조체의 컴플라이언스는, 예를 들어 구조체의 유한 요소 모델에서 파생될 수 있다. 따라서, 유한 요소 모델링 또는 유사한 기술에 의하여 대상물 테이블과 같은 구조체의 컴플라이언스는 결정되거나 근사될 수 있다. 기판과 같은 대상물이 대상물 테이블에 클램핑되는 경우, 예를 들어 대상물이 대상물 테이블과 함께 변형된다는 점이 가정될 수 있다. 따라서 그러한 경우에, 대상물 테이블로의 가해진 힘 또는 힘들의 함수로서 대상물 테이블의 대상물(510) 상의 관심 대상 지점의 컴플라이언스를 결정할 수 있다. 마찬가지로, 대상물 테이블에 대한 적용된 힘 또는 힘들의 함수로서 대상물 테이블의 제어 지점의 컴플라이언스를 또한 결정할 수 있다. 대상물 테이블의 컴플라이언스는 또한 기준 지점, 예를 들어 힘이 가해지는 대상물 테이블 상의 위치, 또는 대상물 테이블의 무게 중심 또는 고려되는 지점의 강체 위치에 대한, 대상물 테이블 상의 지점, 예를 들어 관심 대상 지점 또는 제어 지점의 변형 또는 변위로 표현될 수 있다. 전반적으로 대상물 테이블 또는 일반적으로 구조체의 컴플라이언스는 또한 힘이 가해지는 위치 및 방향에 좌우될 것이라는 점이 또한 언급될 수 있다. 그 밖에, 컴플라이언스는 일반적으로 또한 관심 대상 지점의 위치에 좌우될 것이다. 이와 관련하여 관심 대상 지점, 즉 측정이 실제로 수행되는 대상물의 위치는 측정 시퀀스 동안 변위될 것이라는 점이 유의될 수 있다. 따라서 관심 대상 지점과 힘이 가해지는 위치 간의 거리 또한 변경될 것이며, 이의 결과로서 컴플라이언스 또한 변경될 것이다. 이는, 예를 들어 도 6에 도시되어 있다.
도 6은 대상물(610), 예를 들어, 반도체 기판을 유지시키도록 구성된 대상물 테이블(632)의 평면도를 개략적으로 보여주고 있다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 대상물 테이블은 화살표로 표시된 바와 같은 방향을 따라 대상물 테이블(632)에 힘을 가하도록 구성된 4개의 액추에이터(680)를 구비하고 있다. 대상물 테이블(632)은 대상물(610)의 관심 대상 지점(PoI)으로 또한 지칭되는 위치(610.1)에서 대상물(610)의 매개변수 또는 특성을 측정하도록 구성된 측정 시스템(미도시)에 대한 대상물 테이블(632)의 위치를 측정하도록 구성된 4개의 위치 센서(640.1)를 더 포함하고 있다. 대상물 테이블(632)에 힘이 가해질 때, 대상물 테이블의 컴플라이언스로 인하여 대상물 테이블은 변형되어 센서(640.1)의 공칭 또는 변형되지 않은 위치에 대한 변위를 초래할 것이다. 유사한 방식으로 관심 대상 지점 위치(610.1)는 변형으로 인하여 변경될 것이다. 일반적으로, 특정 위치, 예를 들어 센서의 위치 또는 관심 대상 지점의 위치의 변형 또는 변위는 그 위치와 힘이 가해지는 위치 사이의 거리에 좌우될 것이다. 힘 인가 위치와 센서 또는 관심 대상 지점의 위치 사이의 거리가 작으면, 변위 또한 작을 것이다. 도시된 바와 같은 실시예에서, 센서(640.1)와 힘 적용 위치 간의 거리, 즉 액추에이터(680)의 위치는 실질적으로 고정되어 있다. 도시된 바와 같은 실시예에서, 4개의 액추에이터에 의해 가해지는 힘의 특정 센서의 변위에 대한 영향은 따라서 대상물 테이블(632)의 위치와 무관하게 고려될 수 있다. 그러나 관심 대상 지점(610.1)에 대해, 힘의 영향은 대상물 테이블(632)의 위치에 좌우될 것이며, 이는 이 위치가 관심 대상 지점이 상이한 힘 적용 위치에 얼마나 가깝거나 먼지를 결정하기 때문이다. 이와 관련하여, 측정 시스템이 복수의 관심 대상 지점에서 동시에 측정을 수행하도록 구성된 경우 힘 또는 토크의 영향은 관심 대상 지점에 따라서 상이할 것이라는 점이 지적될 수 있다.
실시예에서, 본 발명에 따른 검사 장치는 측정 시스템에 대해 대상물을 변위시키기 위한 스테이지 장치를 포함하고 있으며, 스테이지 장치는 스테이지 장치의 컴플라이언스를 고려하는 제어 스킴(control scheme)을 적용하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고 있다. 도 7은 본 발명에 따른 검사 장치의 스테이지 장치를 제어하기 위한 이러한 제어 스킴을 개략적으로 보여주고 있다. 제어 스킴은 본 발명에 적용될 수 있는 바와 같은 제어 유닛(CU)을 개략적으로 보여주고 있다. 보여지는 바와 같은 배열체에서, 제어 유닛(CU)은 피드포워드 컨트롤러(FFC) 및 피드백 컨트롤러(FBC)를 포함하고 있다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 제어 유닛(CU)은 입력으로서 설정 지점 신호(SPS)를 수신하도록 구성되며, 설정 지점 신호(SPS)는 대상물 상의 관심 대상 지점이 뒤따를 궤적을 나타낸다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 피드포워드 컨트롤러(FFC)는 설정 지점 신호(SPS)를 기반으로, 스테이지 장치의 위치 설정 디바이스에 의해 생성될 피드포워드 힘을 결정하도록 구성되어 있다. 본 발명의 실시예에서, 피드포워드 컨트롤러는 스테이지 장치의 컴플라이언스, 예를 들어 관심 대상 지점의 궤적을 따라야 하는 대상물을 유지시키는 대상물 테이블의 컴플라이언스를 고려하는 피드포워드 힘을 생성하도록 구성되어 있다. 이러한 피드포워드 컨트롤러의 예로서, 스냅 피드포워드 컨트롤러가 언급될 수 있다. 이러한 컨트롤러는, 예를 들어 명세서에서 인용 참조되는 WO2015/18530로부터 공지되어 있다. 설정 지점 신호를 기반으로, 피드포워드 컨트롤러는 다음과 같은 요구되는 피드포워드 힘(FFF)을 생성하도록 구성될 수 있다:
Figure pct00001
여기서, m=구동될 질량;
S=라플라스 변환의 복소 인수(complex argument);
s^2*SPS는 따라서 설정 지점 신호에서 파생된 요구되는 가속을 나타냄
s^4*SPS는 따라서 설정 지점 신호로부터 파생된 요구되는 스냅 값(snap value)을 나타냄
cpoi=관심 대상 지점의 컴플라이언스.
수학식 1은 FFF가 요구되는 피드포워드 힘을 나타내는 피드포워드 벡터를 나타내고 SPS가 설정 지점 벡터를 나타내는 행렬 방정식으로 일반화될 수 있다. 이러한 경우에 FFF는 하기와 같이 결정될 수 있다.
Figure pct00002
여기서, M=구동될 질량 매트릭스;
S=라플라스 변환의 복소 인수(complex argument);
s^2*SPS는 따라서 설정 지점 신호에서 파생된 요구되는 가속을 나타냄
s^4*SPS는 따라서 설정 지점 신호로부터 파생된 요구되는 스냅 값을 나타냄
Cpoi=관심 대상 지점의 컴플라이언스 매트릭스.
컴플라이언스를 고려함으로써, 관심 대상 지점의 보다 정확한 위치 설정이 발생할 것으로 예상되며, 즉 관심 대상 지점의 실제 위치는 SPS에 의해 설명되는 원하는 궤적을 더 잘 따를 것으로 예상된다. 도 7에서 보여지는 제어 스킴에서, 블록 P는 본 발명에 따른 검사 장치의 물리적 스테이지 장치를 나타내고 있다. 따라서 블록 P는 스테이지 장치에 대한 가해진 힘, 즉 스테이지 장치의 대상물 테이블에 가해진 힘을, 예를 들어 스테이지 장치의 스테이지 위치 측정 시스템에 의하여 측정된 바와 같은 스테이지 장치의 위치로 변환시키는 것으로 간주될 수 있다. 따라서 블록 P의 출력 신호(SP)는 스테이지 위치 측정 시스템에 의해 생성된 바와 같은 출력 신호, 예를 들어 대상물 테이블에 장착된 하나 이상의 센서의 출력 신호를 나타낼 수 있다.
일반적으로, 스테이지 위치 측정 시스템의 출력 신호는 검사 장치의 스테이지 장치의 제어 시스템 또는 제어 유닛에 대한 피드백으로 사용된다. 스테이지 장치, 특히 대상물 테이블이 강체로 거동하는 것으로 간주될 수 있는 경우, 스테이지 위치 측정 시스템의 센서 신호(SP)는 관심 대상 지점의 위치를 도출하기 위해 쉽게 적용될 수 있다. 도 7에서 보여지는 제어 스킴에서, 블록 MS는 관심 대상 지점의 위치로의 스테이지 위치 측정 시스템의 센서 신호(SP)의 변환을 나타낸다.
스테이지 장치의 대상물 테이블의 컴플라이언스로 인하여, 센서 신호 또는 신호들(SP)은 관심 대상 지점의 위치로 쉽게 변환될 수 없다. 본 발명의 실시예에서, 관심 대상 지점의 위치, 즉 본 발명에 따른 검사 장치의 측정 시스템이 검사되는 대상물의 매개변수를 측정하는 위치를 결정하는데 있어 대상물 테이블의 컴플라이언스가 추가로 고려된다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 스테이지 위치 측정 시스템으로부터 획득된 바와 같은 센서 신호(SP)는 블록 MS에 의하여 관심 대상 지점의 위치(SC)로 변환된다. 그러나 관심 대상 지점과 제어의 지점 모두의 컴플라이언스로 인하여 위치(SC)는 관심 대상 지점의 실제 위치를 정확하게 표현하지 않는다. 보여지는 바와 같은 실시예에서, 관심 대상 지점과 제어 지점의 컴플라이언스 모두의 효과는 결정된 피드포워드 힘(FFF)을 기반으로 컴플라이언스 보정(CC)으로서 결정된다. 그렇게 함으로써, 더 정확한, 즉 관심 대상 지점과 제어 지점의 컴플라이언스 모두에 대해 보정된 관심 대상 지점 위치가 얻어지며 피드백 컨트롤러(FBC)에 피드백으로서 적용된다. 보다 구체적으로, 보여지는 바와 같은 실시예에서, 피드백 컨트롤러(FBC)는 관심 대상 지점의 원하는 위치와 관심 대상 지점의 측정된 또는 결정된 위치 간의 차이를 나타내는 오차 신호(ES)를 수신한다.
피드백 컨트롤러(FBC)에 의하여 적용된 바와 같은 오차 신호(ES)는 따라서 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00003
수학식 3에서,
Figure pct00004
는 따라서 제어 지점과 관심 대상 지점의 컴플라이언스 모두에 대해 보정된, 관심 대상 지점의 위치로 간주될 수 있다. 따라서 관심 대상 지점의 컴플라이언스 보정된 위치는 검사 장치의 측정 시스템이 제1 매개변수 및/또는 제2 매개변수를 실제로 측정하고 있는 실제 위치로서 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 측정 시스템이 복수의 관심 대상 지점에서 측정들을 동시에 수행하도록 구성된 경우에 측정되는 복수의 관심 대상 지점의 각각에 대해 컴플라이언트 보정된 위치가 결정될 필요가 있다는 점이 지적될 수 있다.
따라서, 예를 들어 도 7에서 보여지는 바와 같은 제안된 제어 스킴은 측정 시퀀스 동안에 대상물이 가속 또는 감속을 받는 경우에도 검사 장치가 관심 대상 영역에 걸쳐 대상물의 매개변수 또는 특성을 정확하게 측정하는 것을 가능하게 한다. 이는 본 발명자에 의한 시뮬레이션에 의하여 입증되었다. 특히, 반도체 기판의 측정 시퀀스가 시뮬레이션되었으며, 그에 의하여 기판의 높이 맵과 기판 상의 복수 마크의 위치가 결정되었다. 시뮬레이션에서, 높이 맵의 측정은 비교적 고속으로 수행된 반면, 마크의 위치 측정은 저속으로 수행되었다. 따라서, 마크의 위치 측정이 수행되었을 때, 기판을 유지시키는 대상물 테이블은 감속력과 가속력을 교대로 받았다. 시뮬레이션 결과의 처리, 특히 위에서 설명된 바와 같이 컴플라이언스를 고려한 관심 대상 지점의 처리는 대상물 테이블이 가속 또는 감속력을 받지 않을 때 생성된 바와 같은 높이 맵에 실질적으로 대응하는 높이 맵을 야기하였다.
따라서, 본 발명은 결합된 조합된 시퀀스 동안 대상물의 2개의 매개변수를 결정하는 빠르고 신뢰할 수 있는 방식을 가능하게 한다.
유리하게는, 매개변수는 예를 들어 제1 매개변수로서 반도체 기판의 높이 맵, 그리고 제2 매개변수로서 기판 상의 복수의 마크의 위치일 수 있다. 그러나 다른 매개변수 조합 또한 고려될 수 있다는 점이 지적될 수 있다.
본 명세서에서는 IC의 제조에서의 리소그래피 장치의 사용에 대하여 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치는 다른 적용을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 가능한 다른 적용은 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 플랫 패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조를 포함한다.
본 명세서에서는 리소그래피 장치와 관련하여 본 발명의 실시예에 대한 특정 참조가 이루어질 수 있지만, 본 발명의 실시예는 다른 장치에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 마스크 검사 장치, 계측 장치, 또는 웨이퍼(또는 기타 기판) 또는 마스크(또는 기타 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정 또는 처리하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이 장치들은 일반적으로 리소그래피 툴로 지칭될 수 있다. 이러한 리소그래피 툴은 진공 조건 또는 대기 (비진공) 조건을 사용할 수 있다.
광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예의 사용에 대해 특정 참조가 이루어졌지만, 문맥이 허용하는 경우, 본 발명은 광학 리소그래피에 한정되지 않으며, 다른 적용, 예를 들어 임프린트 리소그래피에서 사용될 수 있다는 점이 인식될 것이다.
문맥이 허용하는 경우, 본 발명의 실시예는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 기계-판독 가능한 매체 상에 저장된 명령어로서 구현될 수 있으며, 이는 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 기계-판독 가능한 매체는 기계(예를 들어, 연산 디바이스)에 의한 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독 가능한 매체는 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 자기 저장 매체; 광학 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스; 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 명령어가 소정 동작을 수행하는 것으로서 본 명세서에서 설명될 수 있다. 그러나 이러한 설명은 단지 편의를 위한 것이라는 점 및 이러한 동작은 사실상 연산 디바이스, 프로세서, 컨트롤러, 또는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령어 등을 실행하는 다른 디바이스로부터 일어나며 그렇게 하는 것은 액추에이터 또는 다른 디바이스를 물질계(physical world)와 상호 작용할 수 있게 한다는 점이 인식되어야 한다.
본 발명의 특정 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과는 달리 실시될 수 있다는 점이 인식될 것이다. 위의 설명은 제한이 아닌, 설명을 위한 것이다. 따라서, 아래에 제시된 청구범위의 범위를 벗어남이 없이 설명된 바와 같이 본 발명에 대하여 수정이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 대상물을 검사하기 위한 검사 장치에 있어서,
    - 상기 대상물의 관심 대상 영역에 걸친 상기 대상물의 제1 매개변수, 및
    - 상기 대상물 상의 복수의 위치에서 상기 대상물의, 상기 제1 매개변수와 상이한 제2 매개변수를 측정하도록 구성된 측정 시스템; 및
    상기 제1 매개변수의 측정 동안 상기 측정 시스템에 대해 상기 대상물을 위치시키도록 구성된 스테이지 장치를 포함하며;
    상기 측정 시스템은 상기 제1 매개변수의 측정 동안 복수의 상이한 위치에서 상기 제2 매개변수를 측정하도록 구성되고,
    상기 스테이지 장치는 상기 스테이지 장치의 컴플라이언스 특성을 기반으로 상기 측정 시스템에 대해 상기 대상물을 위치시키도록 구성된 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스테이지 장치는:
    상기 대상물을 유지하도록 구성된 대상물 테이블;
    상기 대상물 테이블의 위치를 나타내는 스테이지 위치 신호를 생성하도록 구성된 스테이지 위치 측정 시스템;
    상기 측정 시스템에 대해 상기 대상물 테이블을 변위시키기 위해 상기 대상물 테이블에 힘을 가하도록 구성된 위치 설정 디바이스, 및
    상기 스테이지 위치 신호를 기반으로 상기 위치 설정 디바이스를 제어하도록 구성되며, 상기 대상물 테이블의 컴플라이언스 특성을 기반으로 상기 위치 설정 디바이스를 제어하도록 더 구성된 제어 시스템을 포함하는 검사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대상물은 기판을 포함하는 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 관심 대상 영역은 노광 공정 동안 방사선 빔에 의하여 노광될 복수의 타겟 영역을 포함하는 검사 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 기판은 상기 복수의 위치에 각각 배치된 복수의 마크를 포함하는 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 대상물의 상기 제1 매개변수는 상기 관심 대상 영역의 높이 프로파일을 포함하며, 상기 제2 매개변수는 복수의 마크의 위치를 포함하는 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 시스템은 상기 측정 시스템에 대한 상기 대상물의 궤적을 나타내는 설정 지점 신호를 수신하도록 구성된 검사 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 궤적은 상기 측정 시스템의 측정 위치에 대한 상기 대상물의 원하는 위치를 나타내는 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 시스템은 상기 위치 설정 디바이스에 대한 필요한 힘을 나타내는 힘 신호를 생성하도록 구성되며, 상기 힘 신호는 상기 설정 지점 신호와 상기 대상물 테이블의 컴플라이언스 특성을 기반으로 하는 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스테이지 위치 측정 시스템은 상기 스테이지 위치 신호를 생성하기 위해 하나 이상의 센서 타겟과 협력하도록 구성된 하나 이상의 센서를 포함하는 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 측정 시스템은 상기 대상물의 제1 관심 대상 지점에서 상기 제1 매개변수를 측정하도록 구성되며 상기 대상물의 제2 관심 대상 지점에서 상기 제2 매개변수를 측정하도록 구성된 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 관심 대상 지점과 상기 제2 관심 대상 지점은 실질적으로 일치하는 검사 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 측정 시스템은 상기 대상물의 복수의 관심 대상 지점에서 상기 제1 매개변수를 동시에 측정하도록 구성되며 상기 대상물의 제2 관심 대상 지점에서 상기 제2 매개변수를 측정하도록 구성된 검사 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 관심 대상 지점과 상기 복수의 관심 대상 지점 중 하나는 실질적으로 일치하는 검사 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 복수의 관심 대상 지점은 제1 방향으로 연장되는 어레이로 배열되며, 상기 측정 시스템은 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향으로 상기 관심 대상 영역을 스캐닝함으로써 상기 대상물의 상기 제1 매개변수를 측정하도록 구성된 검사 장치.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 상기 스테이지에 장착되며, 상기 컴플라이언스 특성은 기준에 대한 상기 하나 이상의 센서의 변형 및/또는 변위를 나타내는 검사 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 컴플라이언스 특성은 기준에 대한 관심 대상 지점의 변형 및/또는 변위를 더 나타내는 검사 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 컴플라이언스 특성은 상기 대상물 테이블에 가해지는 힘으로 인한 변형을 나타내는 검사 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 검사 장치를 포함하는 리소그래피 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 대상물의 상기 제1 매개변수는 상기 관심 대상 영역의 높이 프로파일을 포함하며, 상기 제2 매개변수는 복수의 마크의 위치를 포함하는 리소그래피 장치.
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