KR102323045B1 - 구조체의 속성 결정 방법, 검사 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

Abstract

광학 시스템 및 검출기는 타겟 구조체와의 상호작용에 의해 변경된 방사선의 분포를 캡쳐한다. 관측된 분포는 구조체의 속성(예를 들어 CD 또는 오버레이)을 계산하기 위하여 사용된다. 광학 시스템과 연관된 상태 오차(예를 들어 초점 오차)는 관측들 사이에서 가변이다. 각각의 캡쳐에 특유한 실제 상태 오차가 기록되고, 관측에 특유한 상태 오차에 기인한 관측된 분포의 편차에 대한 정정을 적용하기 위하여 사용된다. 하나의 실제 예에서 정정은 단위 초점 오차에 대해서 이전에 정의된 단위 정정에 기초한다. 이러한 단위 정정은 관측에 특유한 초점 오차에 따라서 선형으로 스케일링될 수 있다.

Description

구조체의 속성 결정 방법, 검사 장치 및 디바이스 제조 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2016 년 9 월 12 일에 출원된 미국 출원 번호 62/393,521 의 우선권을 주장하며, 이것은 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다.

본 발명은 구조체, 특히 미세 구조체의 속성을 결정하는 데에 사용하기 위한 광학적 방법 및 장치에 관한 것이다. 실시예들은, 예를 들어 리소그래피 기법에 의해 디바이스를 제조하는 데에 사용가능한, 예를 들어 검사 장치 및/또는 리소그래피 장치에 적용될 수 있다. 실시예들은, 고체 침지 렌즈(SIL) 또는 마이크로-SIL을 채용하는 검사 장치에 적용될 수 있다.

리소그래피 프로세스는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 것이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)이라고도 불리는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 기판에 걸친 연속적인 타겟 부분에서 패턴을 반복하기 위하여, 스테핑 및/또는 스캐닝 이동이 수반될 수 있다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.

리소그래피 프로세스에서, 생성된 구조체를, 예를 들어 프로세스를 제어하고 검증하기 위해서 자주 측정하는 것이 바람직하다. 임계 치수(CD)를 측정하기 위하여 흔히 사용되는 스캐닝 전자 현미경 및 오버레이(예를 들어, 디바이스 내의 두 층들 사이에 상이한 패터닝 단계에서 형성되는 패턴들 사이의 정렬의 정확도) 및 리소그래피 장치의 디포커스를 측정하는 전문 툴을 포함하는, 이러한 측정을 하기 위한 다양한 툴들이 알려져 있다. 최근, 다양한 형태의 산란계들이 리소그래피 분야에서 사용되도록 개발되어 왔다. 이러한 디바이스들은 방사선 빔을 타겟 위로 지향시키고 산란된 방사선의 하나 이상의 속성 - 예를 들어, 파장의 함수인 단일 반사각에서의 세기; 반사된 각도의 함수인 하나 이상의 파장에서의 세기; 또는 반사된 각도의 함수로서의 편광 -을 측정하여 "스펙트럼" 또는 "퓨필 이미지"를 획득하고, 타겟의 관심 속성은 이러한 스펙트럼으로부터 결정될 수 있다. 관심 속성은 다양한 기법: 예를 들어, 엄밀한 커플링된 파 분석(rigorous coupled wave analysis) 또는 유한 요소 방법(finite element method)과 같은 반복적 접근법에 의한 타겟 구조체의 재구성, 라이브러리 검색, 및 주된 성분 분석에 의하여 결정될 수 있다.

알려진 산란계의 예들은 미국 특허 출원 공개 번호 US 2006-033921 및 US 2010-201963 에 기술되는 타입의 각도-분해 산란계를 포함한다. 이러한 산란계에 의하여 사용되는 타겟은, 예를 들어 40μm X 40μm인 상대적으로 큰 격자들이고, 측정 빔은 격자보다 더 작은 스폿을 생성한다(즉, 격자는 언더필된다). 복원에 의해 피쳐 형상을 측정하는 것과 함께, 미국 특허 출원 공개 번호 US 2006-066855 에 기술된 것처럼, 이러한 장치를 사용하여 회절 기초 오버레이가 측정될 수 있다. 방법 및 산란계는 미국 특허 출원 공개 번호 US 2011-0027704, US 2006-033921 및 US 2010-201963 에도 개시된다. 리소그래피 처리에서의 물리적 치수가 감소됨에 따라, 더 작은 피쳐를 검사할 필요가 있고, 계측 전용인 타겟이 차지하는 공간은 감소시킬 필요가 있다. 이러한 출원들 모두의 내용은 참조되어 본 명세서에 원용된다.

예를 들어 캡쳐될 수 있는 산란각의 범위를 증가시키기 위하여, 고체 침지 렌즈(SIL) 또는 소형 SIL(마이크로-SIL)이 대물 렌즈와 타겟 구조체 사이에 제공될 수 있다. 고체 침지 렌즈(SIL)를 포함하는 각도 분해 산란계의 일 예가 미국 특허 출원 공개 번호 US 2009-316979 에 개시된다. SIL이 타겟과 극단적으로 가까워지면 1 보다 큰 매우 높은 실효 NA가 얻어지는데, 이것은 더 큰 범위의 산란각이 퓨필 이미지 내에 캡쳐될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 SIL을 반도체 계측용 검사 장치에 적용하는 것이 미국 특허 출원 공개 번호 US 2016-061590 에 개시된다.

개구수를 높이는 것을 이용하면, SIL과 기판 사이의 갭이 원하는 값으로 설정되고 최적 값으로 유지될 필요가 있다. 예를 들어, 기판과의 광학적 상호작용의 근거리장에서 SIL을 유지하려면 갭은 수 십 나노미터, 예를 들어 10-100 nm의 범위에 속할 수 있다. SIL 요소를 제어하기 위한 장치가 미국 특허 출원 공개 번호 US 2016-061590 및 2016 년 4 월 19 일에 출원된 PCT 특허 출원 번호 PCT/EP2016/058640 에 기술된다. 모든 언급된 출원과 출원 공개 문헌의 내용은 그 전부가 원용에 의해 본원에 통합된다. SIL을 사용하면 더 작은 조명 스폿이 형성될 수 있고, 결과적으로 더 작은 타겟이 사용되게 할 수도 있다.

광학 시스템에서의 문제점은 일반적으로 광학 시스템이 원하는 대로 동작하게 하기 위해 광학 시스템 내의 상태를 정확하게 제어하는 것에 관한 것이다. 예를 들어, 위치설정 오차 또는, 예를 들어 광학 요소 내에서의 차분 가열 효과가 있으면, 예를 들어 캡쳐된 이미지를 왜곡하는 수차가 생길 수 있다. 예를 들어 산란측정의 경우, 측정된 퓨필 이미지에 왜곡이 있으면, 예를 들어 재구성에 의해 얻어진 측정치에 부정확성 또는 불확정성이 생길 수 있다. 위치설정 오차의 예에는 초점 오차, 및/또는 하나 이상의 컴포넌트의 틸트 오차가 있다. SIL 또는 마이크로-SIL을 포함하는 광학 시스템의 경우, 수차는 SIL을 정확한 높이, 위치 및 틸트로 대물 렌즈가 포커싱되는 위치에 정밀하게 위치설정하는 데에 존재하는 오차 때문에 생길 수 있다. 이러한 위치설정은 측정 전체에 걸쳐 서보 시스템으로 동적 제어될 수 있다. 하지만, 위치설정에는 일반적으로 일부 불완전성이 존재하며, 왜곡은 피할 수 없다. 위치 오차가 측정들 사이에서 그리고 심지어는 측정 중에 동적으로 변하기 때문에, 종래의 교정 기법에 의해서는 정정될 수 없다.

본 발명의 원리는 SIL 또는 마이크로-SIL 요소를 포함하는 광학 시스템에 한정되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 실시예는 검사 장치용 광학 시스템, 및 SIL 또는 마이크로-SIL 요소를 포함하는 광학 시스템에 특히 적용된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예는, 시간이 지남에 따라 변하는 상태 오차가 존재할 때 타겟 구조체의 하나 이상의 속성을 더 높은 정확도로 측정하는 것을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다. 본 명세서에서 설명되는 실시예는, 예를 들어 광학 시스템의 회절-기초 모델을 재계산하는 재계산의 높은 계산 부담이 없이 더 정확한 측정이 가능해지게 하는 것을 목적으로 한다.

일 양태에 따르면, 기판의 성질을 측정하는 방법으로서,

(a) 광학 시스템을 사용하여, 구조체와의 상호작용에 의해 변경된 방사선을 수집하는 단계;

(b) 상기 광학 시스템의 캡쳐 평면에 있는 상기 수집된 방사선의 분포를 관측하는 단계; 및

(c) 단계 (b)에서 관측된 상기 방사선의 분포의 적어도 하나의 관측에 기초하여 상기 구조체의 속성을 계산하는 단계를 포함하고,

상기 광학 시스템과 연관된 상태 오차는 관측들마다 가변적이고, 단계 (c)의 계산하는 단계는 상기 관측에 특유한 상태 오차에 기인한 상기 분포의 편차에 대한 정정을 포함하는, 기판 성질 측정 방법이 제공된다.

상태 오차는, 예를 들어 위치설정 오차(초점 오차를 포함하지만 이들로 한정되는 것은 아님), 또는 열적 상태 오차, 기체 상태 오차 또는 기계적 상태 오차일 수 있다. 이러한 오차의 조합이 실제 시스템에 제공될 수 있고, 병렬적으로 또는 조합되어 정정될 수 있다.

오차의 일부 타입은 예측가능한 방식으로 상태 오차의 크기와 함께 스케일링된다. 이러한 경우에, 일 실시예는 단위 상태 오차에 대응하는 단위 정정을 규정하고, 관측과 연관된 실제 상태 오차에 따라서 단위 정정을 스케일링하는 것을 수반할 수 있다.

일 양태에 따르면, 구조체의 속성을 결정하도록 구성되는 장치로서, 광학 시스템의 캡쳐 평면에서 방사선의 분포의 적어도 하나의 관측에 기초하여 상기 구조체의 속성을 계산하도록 구성되는 프로세서를 포함하고, 상기 광학 시스템은 상기 구조체와의 상호작용에 의해 변경된 방사선을 수집한 것이며, 상기 광학 시스템과 연관된 상태 오차는 관측들마다 가변적이고, 상기 프로세서는 상기 관측에 특유한 상태 오차에 기인한 분포의 편차에 대한 정정을 적용하도록 구성되는, 구조체 속성 결정 장치가 제공된다.

일 양태에 따르면, 기판의 성질을 측정하기 위하여 사용되는 검사 장치로서,

- 구조체와의 상호작용에 의해 변경된 방사선을 수집하기 위한 광학 시스템; 및

- 광학 시스템의 캡쳐 평면에서 수집된 방사선의 분포를 관측하기 위한 이미지 센서 - 상기 관측된 분포는 상기 구조체의 속성을 계산하는 데에 사용되도록 출력됨 -를 포함하고,

상기 광학 시스템과 연관된 상태 오차는 관측들마다 가변적이고, 상기 검사 장치는 관측된 분포의 상태 오차에 기인한 편차에 대한 정정을 계산하는 데에 사용되도록 상기 관측에 특유한 상태 오차에 대한 정보를 출력하도록 구성된다.

일 양태에 따르면, 처리 시스템이 본 명세서에서 설명된 바와 같은 방법의 계산 단계를 수행하게 하기 위한 머신-판독가능 명령의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다. 컴퓨터 프로그램 제품은 비-일시적 저장 매체를 포함할 수 있다.

일 양태에 따르면, 리소그래피 프로세스 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공되는데, 상기 리소그래피 프로세스 단계를 수행하기 이전 또는 이후에, 전술된 바와 같은 본 발명의 방법에 의하여 기판 상의 구조체의 측정치가 획득되고, 획득된 측정치는 상기 기판 및/또는 추가 기판의 처리를 위하여 상기 리소그래피 프로세스 단계의 하나 이상의 파라미터를 조절하도록 사용된다.

이러한 양태와 다른 양태는 후술되는 예들을 숙고하면 당업자에게 명백해질 것이다.

실시예들은 첨부 도면을 참조하여 오직 예시를 통하여 이제 설명될 것이다:
도 1 은 리소그래피 장치를 도시한다;
도 2 는 검사 장치가 사용될 수 있는 리소그래피 셀 또는 클러스터를 도시한다;
도 3 은 실시예가 적용될 수 있는 광학 시스템의 일 예로서, 각도-분해 산란측정을 수행하도록 구성되는 검사 장치의 일 예를 도시한다;
도 4 는 실시예가 적용될 수 있는 광학 시스템의 다른 예로서, 각도-분해 산란측정을 수행하도록 구성되는 검사 장치의 일 예를 도시하는데, 광학 시스템은 고체 침지 렌즈(SIL)를 포함한다;
도 5 는 도 5 의 검사 장치에 있는 이미지 센서에 의해 캡쳐되는 퓨필 이미지의 흑백의 예를 도시한다;
도 6 은 위치설정 오차 및 좀 더 일반적으로는 상태 오차의 일 예인, 대물 렌즈와 SIL 사이의 초점 오차 때문에 생기는, 도 5 의 퓨필 이미지에 도입되는 왜곡 맵이다;
도 7 은 퓨필 이미지를 캡쳐하는 데에 있는 하나 이상의 동적 상태 오차를 일 실시예에 따라 정정하면서 구조체의 속성을 측정하는 방법의 흐름도이다; 그리고
도 8 은 도 7 의 방법으로 수행된 측정을 사용하는 계측 방법 및/또는 리소그래피 제조 프로세스의 성능을 제어하는 방법을 예시하는 흐름도이다.

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

도 1 은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 묘사한다. 이러한 장치는 방사선 빔 (B)(예를 들어, UV 방사선 또는 DUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(illuminator)(IL); 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 1 위치설정기(PM)에 연결되는 패터닝 디바이스 지지대 또는 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 각각 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성되는 제 2 위치설정기(PW)에 각각 연결되는 두 개의 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WTa 및 WTb); 및 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔 (B)에 부여된 패턴을 기판 (W)의 타겟부 (C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함) 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절성 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다. 레퍼런스 프레임(RF)은 다양한 컴포넌트들을 연결하고, 패터닝 디바이스와 기판의 위치와 그들의 피쳐들의 위치를 설정하고 측정하기 위한 기준으로서의 역할을 한다.

조명 시스템은 방사선을 지향시키고, 성형(shaping)하고, 또는 제어하기 위한 다양한 유형의 광 컴포넌트, 예컨대 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전기식 또는 다른 유형의 광학 컴포넌트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.

패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 지향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지대는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 패터닝 디바이스 지지대는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 위치에 있다는 것을 보장할 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부 내에 패턴을 생성하는 것과 같이, 자신의 단면 내에 패턴을 가지는 방사선 빔을 부여하기 위하여 사용될 수 있는 임의의 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예컨대 그 패턴이 위상 시프트 피처(phase shifting feature) 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)를 포함하는 경우, 기판의 타겟부에서의 요구된 패턴과 정확히 일치하지 않을 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 타겟부, 예컨대 집적 회로 내에 생성되는 중인 디바이스 내의 특정한 기능성 층에 대응할 것이다.

도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 패터닝 디바이스를 채용함). 또는, 장치는 반사형 타입(예를 들어, 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다. 패터닝 장치의 예는 마스크, 프로그램가능 미러 어레이, 및 프로그램가능(LCD) 패널을 포함한다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 그러므로, "패터닝 디바이스"라는 용어는 이러한 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스에 의하여 구현될 패턴을 규정하는 정보를 디지털 형태로 저장하는 디바이스를 지칭하는 것으로도 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 침지액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어가 임의로 사용되면 더 일반적인 용어인 "투영 시스템"과 같은 의미인 것으로 간주될 수도 있다.

리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 커버될 수 있는 유형일 수 있다. 침지액은 또한 예컨대 마스크 및 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 도포될 수 있다. 침지 기법은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위하여 당업계에 주지된다.

동작 시에, 조명기(IL)는 방사선 빔을 방사선 소스(SO)로부터 수광한다. 예를 들어, 방사선 소스가 엑시머 레이저인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 엔티티일 수 있다. 이러한 경우에, 소스는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않고, 방사선 빔은, 예를 들어 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사선 소스가 수은 램프인 경우에, 이러한 소스는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수 있다. 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요할 경우 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 지칭될 수도 있다.

예를 들어, 조명기(IL)는 방사선 빔의 각 세기 분포(angular intensity distribution)를 조절하기 위한 조절기(AD), 집속기(IN), 및 콘덴서(CO)를 포함할 수도 있다. 조명기는 방사선 빔이 자신의 단면에서 원하는 균일성 및 세기 분포를 가지도록 컨디셔닝하기 위하여 사용될 수 있다.

방사선 빔 (B)은 지지 구조체(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA))를 가로지르면, 방사선 빔 (B)은 기판 (W)의 타겟부 (C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 2-D 인코더 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔 (B)의 경로에 상이한 타겟부들 (C)을 위치설정하기 위하여, 기판 테이블(WTa 또는 WTb)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 다른 위치 센서(도 1 에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔 (B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)를 정확하게 위치설정하기 위하여 사용될 수 있다.

패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA)) 및 기판 (W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 비록 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크들이 전용 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간(이들은 스크라이브 레인(scribe-lane) 정렬 마크로 알려짐)에 위치될 수도 있다. 마찬가지로, 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA)에 두 개 이상의 다이가 제공되는 상황에서는, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수도 있다. 작은 정렬 마크들도 역시 다이에, 그리고 디바이스 피쳐들 사이에 포함될 수 있는데, 이러한 경우 마크는 가능한 한 작고 인접한 피쳐에 비하여 임의의 다른 이미징 또는 프로세스 조건을 요구하지 않는 것이 바람직하다. 정렬 마크를 검출하는 정렬 시스템이 상세히 후술된다.

도시된 장치는 다양한 모드들에서 사용될 수 있다. 스캔 모드에서는, 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)이 동기되어 스캐닝되는 동안, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부 (C) 상에 투영된다(즉, 단일 동적 노광). 패터닝 디바이스 지지대(예를 들어, 마스크 테이블(MT)에 상대적인 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수도 있다. 스캔 모드에서는, 노광 필드의 최대 크기가 단일 동적 노광 시의 타겟부의 폭(스캐닝되지 않는 방향에서의)을 한정하는 한편, 스캐닝 모션의 길이는 타겟부의 높이(스캐닝 방향에서의)를 결정한다. 당업계에 주지되는 다른 타입의 리소그래피 장치 및 동작 모드도 가능하다. 예를 들어, 스텝 모드가 알려진다. 소위 무마스크 리소그래피에서, 프로그래밍가능한 패터닝 디바이스는 정지되게 홀딩되지만 변화하는 패턴을 가지며, 및 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

리소그래피 장치(LA)는 두 개의 기판 테이블(WTa, WTb)과 그들 사이에서 기판 테이블이 교환될 수 있는 두 개의 스테이션 - 노광 스테이션(EXP) 및 측정 스테이션(MEA) - 을 가지는, 소위 듀얼 스테이지 타입이다. 하나의 기판 테이블에 있는 하나의 기판이 노광 스테이션에서 노광되는 동안, 다른 기판은 측정 스테이션에 있는 다른 기판 테이블에 로딩될 수 있고, 다양한 준비 단계들이 수행될 수 있다. 그러면 리소그래피 장치의 쓰루풋이 크게 증가할 수 있다. 준비 단계는 레벨 센서(LS)를 사용하여 기판의 표면 높이 컨투어를 매핑하는 것과 정렬 센서(AS)를 사용하여 기판 상의 정렬 마크의 위치를 측정하는 것을 포함할 수도 있다. 기판 테이블이 측정 스테이션과 노광 스테이션에 있는 동안 기판 테이블의 위치를 위치 센서(IF)가 측정할 수 없다면, 참조 프레임(RF)에 상대적인 이러한 스테이션 양자 모두에서의 기판 테이블의 위치를 측정할 수 있도록 제 2 위치 센서가 제공될 수 있다. 다른 구성이 알려져 있으며, 도시된 듀얼-스테이지 구성 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판 테이블 및 측정 테이블이 제공되는 다른 리소그래피 장치가 알려져 있다. 이것은 예비 측정을 수행할 때에 서로 도킹되고, 기판 테이블이 노광을 겪는 동안에 언도킹된다.

이러한 장치는 설명되는 다양한 액츄에이터 및 센서의 모든 이동 및 측정을 제어하는 리소그래피 장치 제어 유닛(LACU)을 더 포함한다. LACU는 장치의 동작과 관련된 원하는 계산을 구현하는 신호 처리와 데이터 처리 능력을 더 포함한다. 실무상, 제어 유닛(LACU)은, 이러한 장치 내의 서브시스템 또는 컴포넌트의 실시간 데이터 획득, 처리 및 제어를 각각 처리하는 많은 서브유닛들의 시스템으로서 구현될 것이다. 예를 들어, 하나의 처리 서브시스템이 기판 위치설정기(PW)의 서보 제어를 전담할 수 있다. 분리 유닛은 성긴 액츄에이터와 미세 액츄에이터, 또는 상이한 축들을 다룰 수도 있다. 다른 유닛은 위치 센서(IF)의 판독을 전담할 수도 있다. 장치의 전체 제어는 이러한 서브-시스템과 통신하는 중앙 처리 유닛에 의해 제어될 수 있다.

도 2 에 도시된 것처럼, 리소그래피 장치(LA)는 리소셀 또는 클러스터라고도 지칭되는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성하고, 이는 또한 기판 상에서 노광 전 그리고 노광 후 프로세스를 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로, 이러한 장치는 레지스트층을 침착시키기 위한 스핀 코터(spin coater; SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 칠 플레이트(chill plate; CH), 및 베이크 플레이트(bake plate; BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판을 픽업하여, 이들을 상이한 공정 장치 간에 이동시키며, 그 후 리소그래피 장치의 로딩 베이(loading bay; LB)에 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 이들 장치는 감독 제어 시스템(supervisory control system; SCS)에 의해 제어되는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어한다. 그러므로, 처리량 및 처리 효율을 최대화하기 위해 상이한 장치가 작동될 수 있다.

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

계측 시스템(MET) 내에서, 기판의 특성, 및 구체적으로 상이한 기판의 특성 또는 동일 기판의 상이한 층의 특성이 층에 따라 어떻게 변화하는지를 결정하기 위해 검사 장치가 사용된다. 검사 장치는 리소그래피 장치(LA) 또는 리소셀(LC)에 통합될 수도 있고, 또는 독립형 장치일 수도 있다. 가장 신속한 측정을 할 수 있기 위해서는, 검사 장치가 노광 직후에 노광된 레지스트 층에서 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 그러나, 레지스트 내의 잠상(latent image)이 매우 낮은 콘트라스트를 가지며 - 이 경우 방사선에 노광된 레지스트의 부분과 방사선에 노광되지 않은 부분 간에 단지 매우 작은 굴절률차가 있음 - 모든 검사 장치가 잠상의 유용한 측정을 행하기에 충분한 감도를 갖는 것은 아니다. 따라서, 통상적으로 노광된 기판에 대해 수행되는 첫 번째 단계이고, 레지스트의 노광된 부분과 노광되지 않은 부분 간의 콘트라스트를 증가시키는 단계인, 노광 후 베이크 단계(post-exposure bake step, PEB) 후에 측정이 이루어질 수 있다. 이 스테이지에서, 레지스트 내의 이미지는 반잠상(semi-latent)으로 지칭될 수 있다. 또한, 에칭과 같은 패턴 전사 단계 후에, 현상된 레지스트 이미지의 측정을 행하는 것도 가능하며, 그 시점에서 레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분 중의 하나가 제거된다. 후자의 가능성은 오류가 있는 기판의 재작업에 대한 가능성은 제한하지만, 여전히 유용한 정보를 제공할 수 있다.

검사 장치의 예

도 3 은 분광식 산란계 대신에 또는 분광식 산란계에 추가하여 사용될 수 있는 각도-분해 산란계의 기본적인 요소를 도시한다. 이러한 타입의 검사 장치에서, 방사선 소스(11)에 의해 방출된 방사선은 조명 시스템(12)에 의해 컨디셔닝된다. 예를 들어, 조명 시스템(12)은 시준 렌즈 시스템(12a), 컬러 필터(12b), 편광자(12c) 및 애퍼쳐 디바이스(13)를 포함할 수 있다. 컨디셔닝된 방사선은 조명 경로(IP)를 따라가는데, 여기에서 부분 반사면(15)에 의해 반사되고 현미경 대물 렌즈(16)를 통해 기판 (W) 상의 스폿 (S) 상에 포커싱된다. 계측 타겟 (T)은 기판 (W) 상에 형성될 수 있다. 렌즈(16)는 높은 개구수(NA), 바람직하게는 적어도 0.9 및 더 바람직하게는 적어도 0.95 의 개구수를 가진다. 원할 경우 1 이 넘는 개구수를 얻기 위해서 침지 유체가 사용될 수 있다. NA는 마이크로-SIL 또는 그와 같은 것을 포함하는 고체 침지 렌즈(SIL) 기법에 의해서 더 증가될 수 있다.

리소그래피 장치(LA)에서와 같이, 하나 이상의 기판 테이블이 측정 동작 중에 기판 (W)을 홀딩하기 위해 제공될 수 있다. 기판 테이블은 형태상 도 1 의 기판 테이블(WTa, WTb)과 유사하거나 동일할 수 있다. (검사 장치가 리소그래피 장치와 통합되는 일 예에서, 이들은 동일한 기판 테이블일 수도 있다.) 개략적 위치설정기 및 정밀 위치설정기는 측정 광학 시스템에 대해 기판을 정확하게 위치설정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 관심 타겟의 위치를 얻고 이것을 대물 렌즈(16) 아래의 위치로 데려가기 위해서, 다양한 센서 및 액츄에이터가 제공된다. 통상적으로, 기판 (W) 전체의 상이한 위치에서 타겟에 많은 측정이 이루어질 것이다. 기판 지지체는 X 및 Y 방향으로 이동되어 상이한 타겟들을 얻을 수 있고, Z 방향으로 이동되어 타게 상에 광학 시스템의 원하는 포커싱을 얻을 수 있다. 실제로는 광학 시스템이 실질적으로 정지된 상태를 유지하고 기판만이 이동하더라도, 대물 렌즈와 광학 시스템이 기판 상의 상이한 위치로 이동되는 것처럼 동작을 이해하고 설명하는 것이 편리하다. 기판 및 광학 시스템의 상대적인 위치가 정확하다면, 이론 상 이들 중 하나 또는 양자 모두가 실세계에서 이동하고 있는지 여부를 중요하지 않다.

방사선의 일부는 부분 반사면(15)을 통해 투과되고, 레퍼런스 경로(RP)를 따라 레퍼런스 미러(14)로 간다.

임의의 계측 타겟 (T)에 의해 회절된 방사선을 포함하는, 기판에 의해 반사된 방사선은 렌즈(16)에 의해 수집되고, 부분 반사면(15)을 통과해서 검출기(19)로 가는 수집 경로(CP)를 따라 간다. 검출기는 렌즈(16)의 퓨필 평면 (P)에 위치될 수 있는데, 이것은 개념적으로 렌즈(16)의 후초점 길이(F)에 있다. 실무에서, 후초점 길이는 단지 수 밀리미터에 불과할 수 있고, 퓨필 평면 자체는 렌즈 조립체 내의 접근가능하지 않은 위치에 있을 수 있으며, 그 대신에 보조 광학기(미도시)를 통해 소위 공액 퓨필 평면(P')에 위치된 검출기 상으로 재결상될 수 있다. 이러한 예시는 순전히 원리를 보여주기 위한 것이고, 전체 광학 시스템을 보여주는 것이 아니다. 퓨필 평면 (P)은 후초점면이라고도 불릴 수 있다. 기판 타겟 (T)의 2차원 각도 산란 스펙트럼 또는 회절 스펙트럼이 측정될 수 있도록 검출기는 2차원 검출기일 수 있다. 퓨필 평면 또는 공액 퓨필 평면에서, 방사선의 반경 방향 위치는 포커싱된 스폿(S)의 평면에서의 방사선의 입사/출사각을 규정하고, 광축(O) 주위의 각 위치가 방사선의 아지무스 각도를 규정한다. 검출기(19)는 예를 들어 CCD 또는 CMOS 센서의 어레이일 수도 있으며, 예컨대 프레임당 40 ms의 노출 시간(integration time)을 사용할 수도 있다.

검출기(19)를 형성하는 이미지 센서의 평면은 광학 시스템의 캡쳐 평면 이라고 간주될 수 있다. 이러한 예에서는 이러한 캡쳐 평면이 광학 시스템의 후-초점면에 배치되지만, 캡쳐 평면은 이론상 임의의 평면일 수 있다.

레퍼런스 경로(RP)에 있는 방사선은 동일한 검출기(19)의 상이한 부분 상에 투영되거나 또는 이와 달리 상이한 검출기(도시하지 않음) 상으로 투영된다. 레퍼런스 빔은 흔히 예를 들어 입사 방사선의 세기를 측정하기 위해 사용되어, 산란 스펙트럼에서 측정되는 세기 값들이 정규화되게 된다.

장치로 다시 돌아가면, 조명 시스템(12)의 다양한 컴포넌트들은 동일한 장치 내에서 상이한 계측 '레시피'를 구현하도록 조절가능할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터는 405 - 790 nm 또는 그보다 낮은, 예컨대 200 - 300 nm와 같은 범위의 상이한 관심 파장을 선택하기 위해 간섭 필터들의 세트에 의해 구현될 수 있다. 간섭 필터는 상이한 필터의 세트를 포함하기보다는 튜닝가능할 수도 있다. 간섭 필터 대신 격자(grating)가 이용될 수 있다. 편광자(12c)는 방사선 스폿 (S) 내에 상이한 편광 상태를 구현하기 위해서 회전되거나 교환가능할 수 있다. 애퍼쳐 디바이스(13)는 상이한 조명 프로파일을 구현하도록 조절될 수 있다. 애퍼쳐 디바이스(13)는 대물 렌즈(16)의 퓨필 평면 (P) 및 검출기(19)의 평면과 공액인 평면(P") 내에 위치된다. 이러한 방식으로, 애퍼쳐 디바이스에 의해 규정되는 조명 프로파일이 기판에 입사하는 방사의 각도 분포를 규정하고, 방사선은 애퍼쳐 디바이스(13) 상의 상이한 위치를 통과한다.

검출기(19)는 단일 파장(또는 좁은 파장 범위)에서의 산란된 방사선의 세기를 측정할 수도 있고, 여러 파장에서의 세기를 별도로 측정할 수도 있으며, 또는 일정 파장 범위에 걸쳐 통합된 세기를 측정할 수도 있다. 또한, 검출기는 횡자기 편광된(transverse magnetic-polarized) 방사선 및 횡전기 편광된(transverse electric-polarized) 방사선의 세기, 및/또는 횡자기 편광 t방사선과 횡전기 편광 방사선 간의 위상차를 별도로 측정할 수도 있다.

계측 타겟 (T)이 기판 (W) 상에 제공되는 경우, 타겟은 1-D 격자일 수도 있으며, 이 1-D 격자는 현상 후에 바(bar)가 고상의 레지스트 라인(solid resist line)으로 형성되도록 프린트된다. 타겟은 2-D 격자일 수도 있으며, 이 2-D 격자는 현상 후에 바(bar)가 고상 레지스트 필러(solid resist pillar) 또는 레지스트 내의 비아(via)로 형성되도록 프린트된다. 바, 필러 또는 비아는 이와 달리 기판 내로 에칭될 수도 있다. 이러한 패턴은 리소그래피 투영 장치, 특히 투영 시스템(PS)에 있는 광학 효과에 민감하다. 예를 들어, 조명 대칭성 및 수차의 존재는 프린트된 격자에서의 변동(variation)에서 명백하게 드러날 것이다. 이에 따라, 프린트된 격자의 산란 데이터가 격자를 복원하는데 이용된다. 인쇄 단계 및/또는 다른 산란 프로세스의 지식으로부터, 라인 폭 및 라인 형상과 같은 1-D 격자의 파라미터 또는 필러 또는 비아의 폭, 길이 또는 형상과 같은 2-D 격자의 파라미터가 처리 유닛(PU)에 의해 수행되는 복원 프로세스에 입력될 수 있다. 본 명세서에 개시된 기법은 격자 구조체를 검사하는 것에 한정되지 않고, 블랭크 기판 또는 평평한 층만을 가지는 기판을 포함하는 임의의 타겟 구조체가 "타겟 구조체"라는 용어에 포함한다.

재구성에 의해 하나 이상의 파라미터를 측정하는 것에 추가하여, 각도 분해 산란측정이 제품 및/또는 레지스트 패턴 내의 피쳐의 비대칭을 측정하는 데에 유용하다. 비대칭 측정의 특정 응용예는 오버레이의 측정을 위한 것인데, 이러한 경우 타겟은 서로 중첩된 주기적 피쳐들의 하나의 세트를 포함한다. 도 3 의 기구를 사용하는 비대칭 측정의 개념은, 예를 들어 위에 인용된 US 2006-066855 에 기술된다. 간단히 말하면, 타겟의 회절 스펙트럼 내의 회절 차수의 위치가 타겟의 주기성에 의해서만 결정되는 반면에, 회절 스펙트럼 내의 세기 레벨의 비대칭은 타겟을 이루는 개개의 피쳐들에 있는 비대칭을 표시한다. 검출기(19)가 이미지 센서일 수 있는 도 3 의 기구에서, 회절 차수에 있는 이러한 비대칭은 검출기(19)에 의해 기록된 퓨필 이미지 내의 비대칭으로서 직접적으로 나타난다. 이러한 비대칭은 유닛(PU) 내에 있는 디지털 이미지 처리에 의해 측정되고, 오버레이의 공지된 값에 대하여 교정될 수 있다.

고체 침지 렌즈(SIL)가 있는 검사 장치

도 4 는 더 큰 각도 범위의 방사선이 수집될 수 있는, 도 3 의 산란계의 변경된 버전을 도시한다. 컴포넌트들은 도 3 의 산란계와 동일하게 명명된다. SIL 및 간섭성 방사선을 포함하는 장치를 사용하여 검사를 하는 장점은, 예를 앞서 언급된 미국 특허 출원 공개 번호 US 2009-316979 및 US 2016-061590 에 설명된다. 일부 실시예들에서, SIL을 사용하면 조명의 더 작은 스폿(S')이 더 작은 격자 타겟(T')에 적용될 수 있게 된다.

도 4 의 장치를 도 3 의 장치와 비교하면, 첫 번째 차이점은 타겟(T')에 가깝게 추가 광학 요소(60)가 제공된다는 것이다. 도시된 예에 있는 이러한 추가 광학 요소는, 수 밀리미터 정도, 예를 들어 1 mm 내지 5 mm의 범위, 예를 들어 약 2 mm의 단면 너비(예를 들어, 직경)를 가지는 소형 고체 침지 렌즈(SIL)이다. 일 예에서, 이것은 그 표면에 수직 입사 하는 방사선 광선을 수광하는, 굴절률 n인 유리와 같은 재료의 반구를 포함한다. 마이크로스코피(microscopy) 및 포토리소그래피에서의 분해능을 증가시키기 위해 렌즈를 액체 내에 침지시키는 것이 사용되어 왔다. 고체 침지 렌즈는 현미경 검사 및 리소그래피에서 액침이 없이 유사한 이득을 얻는 한 방식으로서 제안되어 왔다. 광학 시스템에 의해 수집될 수 있는 산란 각도의 범위가 반구형 SIL을 사용하면 인자 n에 의해 증가된다. "초반구형(superhemispherical)" SIL을 사용하면, 각도 범위의 증가는 n² 만큼 높아질 수 있다. 계측 타겟(계측 타겟으로서 실제 디바이스 구조체를 포함함)으로서 사용되는 격자 구조체의 피치를 감소시킴으로써, 이러한 증가된 NA가 활용될 수 있다. 증가된 NA는 주어진 피치 및 파장에 대해서 캡쳐된 회절 스펙트럼의 부분을 증가시키기 위해서 사용될 수 있다. 그러나, NA가 실제로 시스템의 성능을 이러한 방식으로 증가시키도록 보장하려면, 반구의 하단은 타겟(T')과 접촉하거나, 파장의 절반 이하로 이것에 극히 가깝게 위치되어야 한다. 그러면 그 실용적 응용예가 제한된다.

그 단면 폭(예를 들어, 직경)이 몇 배 더 작은, 예를 들어 직경이 약 2 밀리미터 대신에 약 2 마이크론인 소위 마이크로-SIL 렌즈도 사용될 수 있다. 도 5 의 장치의 SIL(60)이 마이크로-SIL인 예에서, 이것은 10 μm 미만, 잠재적으로는 5 μm 미만의 단면 폭(예를 들어, 직경)을 가질 수 있다.

소형 SIL(60) 또는 마이크로-SIL 렌즈가 사용되면, 이것은 가동 지지대에 부착되어 정렬과 샘플까지의 근접도를 제어하는 것이 더 큰 단면폭(예를 들어, 직경)을 가지는 렌즈의 경우에서보다 훨씬 쉬워지게 할 수 있다. 도 5 의 SIL(60)은 암(64) 및 액츄에이터(66)를 통해서, 대물렌즈(16)를 지지하는 프레임(62)에 탑재된다. 액츄에이터(66)는 동작 시에, 예를 들어 압전식이거나 음성-코일 작동식일 수 있다. 이것은 타겟에 대해서 대물렌즈를 전체적으로 위치설정하는 액츄에이터와 조합하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 전술된 개략적 위치설정기 및 정밀 위치설정기와 관련하여, 액츄에이터(66) 및 암(64)은 초정밀 포지셔너라고 간주될 수 있다. 당업자는 이러한 상이한 위치설정기들의 서보 제어 루프가 본 명세서에서 설명될 필요가 없는 방식으로 서로 통합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 컴포넌트(62, 64 및 66)는 기판 테이블 및 위치설정기(전술되지만 미도시)와 함께, SIL 및 타겟 (T)을 서로 가까이 위치설정하기 위한 지지 장치를 형성한다.

이론 상, SIL(60)은 프레임(62)에 견고하게 탑재될 수 있고, 및/또는 더 큰 단면폭(예를 들어, 직경)을 가질 수 있다. 마운트와 액츄에이터가 분리되면 SIL 위치가 더 쉽게 제어될 수 있다. 이러한 구성에 의해 이동되어야 하는 질량(mass)이 더 적어질 수 있고, 대물 렌즈-SIL 거리와 SIL-타겟 거리를 별도로 제어할 수 있게 된다. 또한, SIL과 타겟 구조체 사이의 팁/틸트 각도도 제어될 수 있는데, 이것은 대물 렌즈 스테이지에는 제공되지 않을 수도 있다.

본 명세서에서 예시되는 탑재 암(64) 및 액츄에이터(66)의 형태는 순전히 개략적이다. 탑재 암과 액츄에이터(66)의 실제 구현형태는 앞서 언급된 PCT 특허 출원 번호 PCT/EP2016/058640 에 기술된다.

SIL(60)을 포함시키면 훨씬 더 작은 스폿(S')으로의 포커싱이 가능해진다. 전술된 바와 같이, SIL은 타겟으로부터 근-거리장 방사선을 캡쳐함으로써 작동하고, 이러한 목적을 위해서 타겟 구조체로부터 방사선의 하나의 파장(λ)보다 훨씬 더 가깝게, 일반적으로 하프 파장보다 더 가깝게, 예를 들어 약 λ/20 에 위치된다. 거리가 가까워질수록, 근-거리장 신호가 기구에 더 강하게 커플링될 것이다. 그러므로 SIL(60)과 타겟(T') 사이의 가스 갭은 100 nm보다 작아서, 예를 들어 10 nm 내지 50 nm 사이일 수 있다. 산란계의 NA가 효과적으로 증가되기 때문에, 타겟 격자의 피치도, 산란된 방사선의 원하는 부분을 여전히 캡쳐하면서 제품 치수에 더 가깝게 감소될 수 있다. 또는, 피치는 산란 스펙트럼의 더 큰 부분을 캡쳐하는 동안 유지될 수 있다. 회절-기초 계측의 경우, 캡쳐된 부분은 0차 산란 스펙트럼에 추가하여 더 높은 차수의 회절 신호를 포함할 수 있다.

마이크로-SIL이 사용되는 예에서, 종래에는 산란계에서 사용된 타입의 비간섭성(incoherent) 방사선은 마이크로-SIL만큼 작은 마이크론-크기의 스폿에는 포커싱될 수 없다. 따라서, 이러한 실시예에서 방사선 소스(11)는 레이저와 같은 간섭성 소스일 수 있다. 레이저 소스는 광섬유를 통해 조명 시스템(12)에 커플링될 수 있다. 기판 상의 스폿 크기에 대한 제한은 포커싱 렌즈 시스템의 개구수 및 레이저 파장에 의해 설정된다. 미국 특허 출원 공개 번호 US 2016-061590 에서 언급된 바와 같이, 레이저 방사선 소스가 있는 기구가 상이한 타입의 산란측정, 예를 들어 간섭성 푸리에 산란측정(CFS)을 수행하기 위하여 사용될 수 있다.

상태 오차 및 왜곡

전술된 바와 같이, 산란측정 시에, 대물 렌즈(16)를 사용하면, 격자 또는 다른 타겟 구조체는 큰 각도 분포(NA)로 조명되고, 격자로부터 되산란된 방사선이 동일한 대물 렌즈에 의해 재수집된다. 이러한 산란된 방사선은 대물 렌즈의 후-초점면에 각도 분해된 방사선 분포를 형성하고, 이것이 검출기(19) 상에 이미징된다. 고체 침지 렌즈(SIL)(60)를 사용할 경우, 추가 (반구형) 렌즈 요소가 도 4 에서와 같이 대물 렌즈(16) 아래에 배치된다. 이러한 렌즈의 하단면(SIL 팁)은 타겟으로부터 매우 작은 거리(예를 들어 약 20 나노미터의 기체 갭)에 유지된다. 앞서 설명된 것과 같이, 타겟 및 SIL 팁으로부터 반사된 방사선은 대물 렌즈의 후-초점면에서 퓨필 이미지를 형성하는데, 이것이 검출기(19)에 의해서 디지털적으로 캡쳐된다. 이러한 방법의 장점은, SIL의 높은 굴절률 때문에 검출될 수 있는 각도 공간이 증가된다는 것이다. 후-초점면은 이러한 예에서 광학 시스템의 캡쳐 평면을 위에서 언급된 바와 같이 형성한다.

도 5 는 "퓨필 이미지"로서 디지털적으로 캡쳐된, 이러한 방사선 분포의 일 예를 개략적으로 제공한다. 타겟의 임계 치수(높이, 폭, 계층 두께 등)는 계산에 의해서 이러한 이미지 및 구조체 및 광학 시스템의 어떤 알려진 파라미터로부터 얻어진다. 예를 들어 CD 재구성 방법에서, 검출된 방사선 분포(퓨필)와 타겟 격자의 파라미터화된 모델에 대한 계산된 방사선 분포 사이의 차이는 최소화되고(CD 재구성), 모델의 유동 파라미터는 임계 치수이다. 퓨필 이미지의 X-Y 평면에서의 픽셀 위치는 타겟 구조체에 의해 산란되는 상이한 각도의 광선에 대응한다. 방사선의 대역의 형상 및 세기 및 퓨필 이미지에 있는 음영이 산란된 방사선의 각도 분포에 대응하고, 따라서 구조체에 대한 정보를 보유한다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 대물 렌즈 앞에 SIL 또는 마이크로-SIL 요소를 가지는 광학 시스템에만 적용되는 것이 아니고, 본 발명은 특히 SIL 요소가 있는 광학 시스템의 사용 중 발생되는 특정한 문제점들을 해결하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명은 타겟 구조체를 측정하는 중에 광학 시스템의 상태에 있는 오차로부터 생길 수 있는 문제점에 관한 것이다. 어떠한 광학 시스템도 완벽한 이미징을 할 수는 없고, 완벽한 이미징으로부터의 편차는 수차라고 불린다. 다양한 소스로부터의 상태 오차는 추가 수차가 생기게 할 수 있다. 이러한 수차들이 일정하다면, 이들은 모델링 및/또는 측정될 수 있다. 이들은 잠재적으로 교정에 의해 정정되어 측정치로부터 그들의 효과를 제거할 수 있다. 그러나, 측정들 사이에서 및 심지어 측정들 내에서도 동적으로 달라지는 다양한 상이한 상태 오차가 생길 수 있다. 이러한 가변 상태 오차의 일부 예는 열에 기인한 렌즈의 왜곡, 및/또는 대물 렌즈 및/또는 SIL을 Z(초점) 방향 또는 X-Y 방향 또는 틸트 각도에서 위치설정하는 서보 오차이다. 초점 오차는 특정한 예로서 설명될 것이지만, 본 발명은 그러한 특정한 오차에 한정되지 않는다.

현미경 대물 렌즈는 통상적으로 이미징 수차에 대해서 정정되지만 반드시 퓨필 수차에 대해서 정정되는 것은 아니다. 퓨필 수차는 타겟 구조체의 초점이 맞지 않으면 왜곡된 산란측정 퓨필이 나타나게 한다. 디포커스 및/또는 퓨필 수차가 커질수록, 왜곡이 커진다. 이러한 이유로, 각도 분해된 산란측정을 위해 맞춤 제작된 대물렌즈는 가능한 낮은 퓨필 수차를 가지도록 규정되고, 계측 툴은 초점을 매우 엄격하게 제어하도록 규정된다. 맞춤 제작된 광학기는 고가이다. 엄격한 초점 제어는 특히, 타겟 구조체 위에 나노미터 단위로 동적으로 떠 있는 SIL이 수반되는 경우의 요건이다. 수차의 효과가 캡쳐된 퓨필 이미지를 처리할 때에 감소될 수 있으면, 측정 정확도가 증가할 것이다. 반대로, 수차의 효과가 처리에 의해서 정정될 수 있으면, 측정 정확도가 규정되면 광학 시스템 컴포넌트의 품질 및 비용이 줄어들 수 있다. 맞춤 제작 광학기가 필요 없을 수 있다.

디포커스에 대한 하나의 기여자는 다양한 지지대("스테이지") 및 위치설정 서브-시스템(대물 렌즈 스테이지, SIL 스테이지, 센서 스테이지, 기판 스테이지)의 고속 운동 및 지면 진동 및 냉각 팬 진동/음파와 같은 외부 교란 소스에 의해 여기되는 진동에 기인한 대물 렌즈(16)와 SIL(60) 사이의 상대적인 기계적 진동이다. 다른 기여자는 여러 가지 중에서, 제한된 교정 정확도 및 기체 갭(SIL과 웨이퍼 사이)에 대한 감도 때문에 광학적 초점 센서 신호가 완벽하지 않다는 점이다.

결과적으로, 디포커스는 측정들마다 달라지고, 심지어 하나의 측정 중에도 달라진다. 따라서 왜곡에 기인한 CD 변동은 계측 툴의 측정 재현성에 영향을 준다. 기계적 진동은 이론상 대물렌즈 스테이지의 고대역폭 피드백 제어 및 낮게 전파되는 시스템 역학구조를 통해 감소될 수 있다. 그러나, 그러면 설계에 큰 노력이 수반될 수 있고 및 부피가 커지거나 제작비가 상승할 수 있다.

추가적인 문제로서, 피쳐 크기(격자 피치)가 감소되면, 퓨필 수차에 기인한 왜곡에 대한 감도가 증가하는 것이 발견되었다. 그러므로, 왜곡 효과는 디바이스 크기 노드가 추가될수록 더 중요해질 것이다.

대물렌즈 아래에 SIL을 도입하면 기성품 대물 렌즈 또는 다른 광학기에 대해서는 이론상 정정되지 않는 큰 양의 추가 퓨필 수차가 생기게 된다. 이러한 추가 수차는 퓨필의 왜곡이 커지게 하고, 그러면 그로부터 CD 재구성 또는 다른 계산 방법을 이용하여 결정되는 하나 이상의 파라미터의 정밀도가 낮아지게 된다. 비록 맞춤 제작된 대물 렌즈가 SIL에 의해 도입되는 퓨필 수차를 (부분적으로) 보상하도록 설계될 수 있지만, 이것 역시 설계의 어려움과 비용 문제를 발생시킨다. 또한 이러한 맞춤화된 대물렌즈-SIL 조합은 렌즈-SIL 디포커스와 같은 하나 이상의 상태 오차에 더 민감해질 수도 있다.

상태 오차가 있을 경우의 퓨필 왜곡의 정정 - 도입부

본 발명에 따르면, 산란측정 퓨필의 왜곡을 정정하기 위한 방법을 구성하는 것이 가능하다. 다음이 발견되었다:

1. 디포커스의 양은 퓨필 이미지 획득 중에 초점 제어 시스템에 존재하는 초점 오차 신호를 사용하여 측정될 수 있다. 다른 위치설정 오차 또는 상태 오차에 대해서와 유사하게, 서보 오차 신호가 이용가능할 수 있고, 또는 상태 오차가 직접적으로 측정될 수 있다.

2. 하나 이상의 상태 오차가 없는 광학 시스템의 경우, 퓨필 수차는 광학 설계 프로그램을 사용하여 특정 디포커스에 대해서 결정될 수 있다. 이것은 시간이 많이 걸리는 계산일 수 있다. 디포커스(상태 오차)가 알려지면 퓨필 왜곡이 이러한 퓨필 수차로부터 계산될 수 있다.

3. 왜곡의 양은 타당한 변동 범위 내에서 디포커스의 양에 선형으로 비례한다. 다른 상태 오차가 충분한 정확도로 선형으로 비례하지 않는 것이 밝혀지는 경우에도, 다른 상태 오차들에 대해서 뚜렷한 관련성이 존재할 것으로 기대된다.

4. 퓨필 이미지 센서(19)에 있는 왜곡된 퓨필은 이상적인(undistorted) 퓨필이 왜곡을 나타내는 벡터 필드로 승산된 것이다. 도 6 은 후술되는 바와 같은 이러한 벡터 필드의 일 예를 나타낸다.

5. 측정되는 퓨필은 획득 시간 동안에 CCD 상의 방사선의 적분이다. 이러한 획득 시간 동안에 디포커스가 변하기 때문에, 이러한 퓨필은 따라서 상이한 양으로 왜곡되는 퓨필들의 평균이다.

이러한 관측 내용으로부터, 디포커스 또는 다른 왜곡을 정정하기 위한 기법이 고안될 수 있다. 그 원리를 우선 설명한 후에 구현 예를 설명할 것이다.

데이터 획득(퓨필 이미지 캡쳐)에(예를 들어) 2 또는 10 또는 50 ms가 걸린다고 가정한다. 디포커스 ΔZ_i = ΔZ(t_i)는 시점 t_i에서 적절한 서보 오차 신호를 사용하여 측정되고, 시간 간격 t_i+1 - t_i = 10μs이다. 서보 오차 신호가 잡음을 가지고 있기 때문에, 측정된 디포커스 ΔZ_i와 실제 디포커스 d_i = d(t_i) 사이의 차이와 같은 오차 e_i = e(t_i)에 대한 허용 범위가 존재한다. 그러므로 ΔZ_i = d_i + e_i이다.

디포커스의 작은 양, 예를 들어 1 nm에 대한 퓨필 수차는 광학 설계 프로그램이 있으면 계산될 수 있다. 이것은 단위 초점 오차에 의해 야기된 단위 왜곡이라고 여겨질 수 있다. 이것은 도 6 에서 도시되는 바와 같은 단위 왜곡 벡터 필드에서 표현될 수 있다. 이러한 벡터도는 방사선이 수차가 없이 도달해야 했던 포인트와 단위 상태 오차에 의해 야기된 수차 때문에 퓨필 이미지 센서(19) 상에 실제 도달한 포인트 사이에 화살표를 표시한다. 화살표의 길이는 물론 벡터도에서 과장되어 표시되고, 실제 크기가 아니다. 그러나, 방사선의 분포에 큰 구배가 존재하는 경우, 필드의 작은 왜곡도 계산된 속성에는 큰 영향을 줄 수 있다. 단위 왜곡 벡터 필드의 그러한 퓨필 수차로부터, 실제 퓨필이 초점 오차의 임의의 값에 대해서 얼마나 왜곡되는지가 계산될 수 있다.

실제 광학 시스템이 광학 설계 프로그램에서 구성되는 공칭 시스템과는 다소 다를 수 있기 때문에, 이러한 벡터 필드 V₀는 실제 왜곡 벡터 필드 D₀와 필드 E₀만큼 다르고, 따라서 V₀ = D₀ + E₀이 된다. 본 명세서의 문맥에서 E₀는 모델 오차라고 불린다.

왜곡 V(ΔZ_i)은 임의의 주어진 측정된 디포커스 ΔZ_i로부터 계산될 수 있는데, 그 이유는 이것이 단위(예를 들어, 1nm) 디포커스에서 왜곡 D₀에 선형으로 비례하기 때문이고, 따라서 V(ΔZ_i) = Δz_i * V0(ΔZ_i는 nm 단위)이다. 위에서 도입된 정의를 사용하면, 다음이 된다: V(ΔZ_i) =(d_i + e_i) *(D₀+ E₀) 또는 V(ΔZ_i) = d_iD₀ + d_iE₀ + e_iD₀ + e_iE₀. 이러한 기여도 중에서, 실제 왜곡은 d_iD₀이고, 다른 항들은 측정 및 시뮬레이션 불완전성의 결과인 오차이다. 이러한 수학식에서 대문자 심볼은 벡터 필드이고 소문자 심볼은 스칼라이며, 승산 *는 벡터 필드 내의 모든 벡터가 자신의 길이를 스칼라 인자만큼 변경하도록 요소마다의 스칼라 곱으로서 규정된다.

P가 맥스웰 솔버에 의해 계산되는 전체 획득 시간에 걸친 이상적인(무왜곡) 퓨필의 방사선의 분포를 나타낸다면, 어떤 시간 간격에서의 왜곡된 방사선 분포 I_i는 I_i = V(ΔZ_i) × P / N으로 주어지고, N은 시간 샘플의 개수이다. 여기에서 승산 ×는 스칼라 필드에 대한 벡터 필드의 동작이라고 이해되어야 한다(스칼라 필드의 기초를 바꾸지 않음).

총 획득 시간 동안 N 개의 시간 간격 t_i+1 - t_i가 존재한다면, 집적된(왜곡된) 퓨필 I_dist는 모든 N 개의 간격의 I_i의 합산으로 표현될 수 있다:

V(ΔZ_i)의 정의를 사용하면, 이것은 다음과 같이 쓰여질 수 있다:

여기에서 윗줄(overbar)은 시간-평균이 취해진다는 것을 표시한다.

그러므로, 산란측정에 의한 측정을 하려면, 계산된 세기 P가 아니라 왜곡 정정된 세기 I_dist가 측정된 세기 I_meas와 비교될 수 있다. 그렇게 함으로써, 엄밀히 말하면, 마지막 세 개의 항들이 측정 및 시뮬레이션 불완전성 때문에 가산되었기 때문에 과다정정(overcorrection)이 이루어진다. 그러나, 수 밀리초의 상대적으로 짧은 측정 시간 동안에,

(e-바)는 실제로는

(d-바)보다 훨씬 작을 수 있다. 예를 들어, 서보 오차의 신호 대 잡음 비는 약 수 백 개일 수 있다. 또한, e-바는 측정 시간 중에 평균하여 0이 되는 상대적으로 높은 주파수의 전기 및 광자 잡음(예를 들어 1-100 kHz의 범위)에 의해 지배되는 반면, d-바는 측정 시간 중에 평균하여 0이 되기에는 너무 느린 상대적으로 낮은 주파수의 움직임(예를 들어 20-200 Hz의 범위)에 의해 지배된다. 그러므로 수학식 1 의 마지막 두 항은 무시될 수 있다.

수학식 1 의 두 번째 항과 관련하여, SIL 기초 산란측정의 콘텍스트에서 시뮬레이션이 수행된 바가 있다. 광학 설계 프로그램의 도움을 받아 퓨필 수차가 계산되었고, 그로부터 공칭 시스템에 대한 디포커스에 기인될 수 있는 CD 측정 변동이 결정되었으며 변경된 광학 파라미터(렌즈의 배치 등)와 조합된 디포커스에 기인한 CD 변동과 비교되었다. 디자인 허용범위 내에서의 변위에 대해서, 왜곡에 기인한 CD 변동은 디포커스 자체에 의해서 지배되고 모델 오차에 의해 크게 지배되지 않는다는 것이 발견되었다.

위의 예에서 계산된 퓨필 P는 왜곡된다는 것에 주의한다. 측정된 퓨필 이미지(세기 분포 I_meas)를 대신 정정하는 것이 더 편리할 수 있다(본 명세서의 잔여 부분에서 가정되는 바와 같음). 이것을 정정하려면, 벡터 필드가 반전될 수 있다(모든 벡터의 머리를 꼬리로 뒤집음). 이러한 반전된 벡터 필드가 측정된 퓨필과 × 승산되면, 측정된 퓨필의 왜곡이 모델에 따라 해제(undone)/정정된다.

구현 예

도 7 은 정정된 퓨필 이미지를 얻기 위해서 전술된 원리를 적용하는 방법의 흐름도이다. 이러한 방법은 실시간 측정 이전에 전-처리로서 수행되는 단계 S10a 및 각각의 측정에 대해서 수행되는 단계 S10b를 포함한다. 이러한 방법은 예를 들어 도 3 또는 도 4 의 산란계의 프로세서(PU)에 의해 수행되고, 위치 제어기(704)(도 3) 또는 위치 제어기(706)(도 4)로부터 얻어진 초점 오차 신호(702)를 사용한다. 이러한 방법의 단계들이 아래에 나열된다:

S11. (전-처리) 퓨필 수차가 고정된 디포커스(또는 다른 단위 상태 오차)에 대한 공칭 광학 설계로부터 계산된다.

S12. (전-처리) 단위 왜곡 맵(단위 왜곡 벡터 필드)이 퓨필 수차로부터 계산된다. 이것은 단위 상태 오차에 기인할 수 있는 수차의 효과를 정정하기 위해서 적용될 수 있는 단위 정정에 대응한다.

S13. (측정마다) 산란측정 퓨필 이미지가 획득된다.

S14. (측정마다) 단계 S13 과 동시에, 시간-분해된 초점 오차 신호(또는 다른 상태 오차 신호)가 적절한 서보 제어기로부터의 제어 신호를 사용하여, 또는 직접적인 측정에 의해 기록된다.

S15. (측정마다) 초점 오차 신호의 시간-평균이 취해진다.

S16. (측정마다) 평균화 초점 오차(단계 S11 에서 사용된 디포커스의 단위로 표현됨)를 단계 S12 로부터의 단위 왜곡 맵으로 승산함으로써 측정-특유 왜곡 맵이 구성된다.

S17. (측정마다) 측정된 산란측정 퓨필(S13)이 단계 S16 에서 얻은 측정-특유 왜곡 맵에 의해 왜곡에 대해 정정된다.

S18. 정정된 퓨필이 재구성, 또는 타겟 구조체의 CD 또는 다른 관심 속성을 결정하기 위한 다른 계산에서 사용된다.

단계 S13 및 S14 는 다른 구현형태에서 결합될 수 있다는 것에 주의하는데, 그런 경우 예를 들어 초점 오차 신호는 캡쳐하는 동안에 캡쳐되고 집적될 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 단계 S18 이 캡쳐된 퓨필 이미지를 계산된 퓨필 이미지와 비교하는 것을 수반한다면, 캡쳐된 이미지에 적용되는 대신에, 단계 S17 에서의 정정이 변경되고 그 대신에 계산된 이미지에 적용될 수 있다. 이와 유사하게, 측정-특유 정정은, 단위 왜곡 맵의 스케일링 및 측정-특유 정정으로의 후속 변환에 의해서, 또는 단위 정정으로 변환하고 측정-특유 정정으로 스케일링함으로써 얻어질 수 있다. 초점 오차의 관련된 범위 안에서, 간단한 선형 스케일링이 설명된 예에서 유효하지만, 본 발명은 물론 특정한 수차 및 요구되는 정정 성능의 특정한 정도에 적합한 모든 비선형 스케일링 거동을 망라한다. 이러한 것들과 다른 대안들이 본 발명의 원리, 또는 청구항들의 범위에서 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.

위의 예들은 초점 오차 신호에 기초한다. 이것은 SIL-기초 시스템에서는 SIL에 대한 대물 렌즈의 포커싱(Z-위치)일 수 있다. 전술된 바와 같이, 광학 시스템의 상태의 다른 파라미터가 왜곡에 영향을 줄 수 있고, 측정들 사이에서 가변적이다. 예를 들어, SIL의 X-Y 위치(중앙 벗어남(decenter)) 및/또는 광축에 대한 SIL의 팁/틸트(Rx/Ry 회전)가 광학 시스템의 성능에 영향을 주는 다른 타입의 위치설정 오차이다. 수차를 도입하는 다른 타입의 상태 오차에는 하나 이상의 광학 컴포넌트 또는 그들의 마운트에서의 열적 변동(열적 상태 오차), 광학 시스템 내 또는 주위에서의 기체 상태에서의 오차(예를 들어 압력, 습도, 오염)(기체 상태 오차), 및/또는 압박(strain)(열적 스트레스 또는 다른 효과에 의해 야기됨)과 같은 기계적 상태 오차가 있다. 이러한 열적 및/또는 기체 상태에 대한 서보형 제어기가 있을 수 있는데, 이것은 상태 오차를 측정하기 위하여 사용될 수 있는 오차 신호를 더 포함한다. 또는, 온도 센서, 압박 게이지 또는 다른 센서가, 특히 본 발명의 정정 방법을 위한 상태 오차 신호를 얻기 위한, 광학 시스템의 하나 이상의 요소와 함께 제공될 수 있다.

타겟으로부터의 방사선의 반사의 심도(위상-심도)는 방사선의 모든 인입하는 각도에 대해서 균일하지 않다. 그러면 타겟-타입마다 변하지만 동일한 타입의 상이한 타겟에 대해서는 (거의) 일정한 퓨필-위치에 의존적인 초점 오프셋이 생긴다. 이러한 시간에 대해 일정하고 각도에 의존적인 오프셋은 별개의 단계를 요구하지 않고 단계 S12 에서 왜곡 맵을 계산하는 데에 고려될 수 있다.

개시된 기법은 SIL-기초 계측, 또는 위치설정 오차에 한정되지 않는다. 개시된 기법은 퓨필 이미지에서의 위치의 왜곡을 정정하는 것에 한정되지 않는다. 퓨필 이미지 센서(19)를 포함하는 광학 시스템이 위상-감응성을 가진다면, 단계 S16 에서 계산된 퓨필 수차가 위상 랜드스케이프(landscape)를 정정하기 위해 사용될 수 있다. 오직 한 예로서, 위상 정보는 소위 "무렌즈 이미징" 시스템에서 캡쳐되고 사용될 수 있다. 개시된 기법은 퓨필 이미지를 정정하는 것에 한정되지 않는다. 캡쳐 평면은 광학 시스템의 임의의 평면일 수 있다.

재구성된 평균화 실수 왜곡

(d-바)는 고장 검출을 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 재구성 파라미터 d-바에 있는 느린 드리프트는 기계장치 및/또는 센서 광학기의 마모의 표시자로서 취급될 수 있다. 이러한 방법은 다소 변경된 방식으로 초점 오차 신호(및/또는 임의의 다른 상태 오차 신호)의 드리프트를 후술되는 바와 같이 모리터링하기 위해서 사용될 수 있다.

전술된 상이한 정정들 중 임의의 것 또는 전부는 실제 구현형태에서 결합될 수 있다. 예를 들어, 차원 Z, X, Y, Rx, Ry 및/또는 Rz 중 임의의 것 또는 전부에 있는 위치설정 오차가 단계 S14 에서 측정될 수 있고, 이들 각각은 캡쳐된 퓨필 이미지(또는 계산된 퓨필 이미지)에 적용되기 위한 왜곡 맵 또는 다른 정정 맵을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 정정은 퓨필 이미지에 걸친 맵으로서 명백하게 형성될 필요가 없다. 예를 들어, 일부 파라미터가 퓨필 이미지로부터 유도되고 계산된 파라미터와 비교되는 경우, 정정은 원래의 퓨필 이미지에서가 아니라 유도된 파라미터에서 규정되고 수행될 수 있다. 정정은 픽셀 어레이의 형태로서 규정될 필요가 없고, 적절하다면 파라미터화될 수 있다.

적용예

도 8 은 조명 시스템이 본 명세서에 개시된 빔 균질화기를 포함하는 계측 장치가 도 1 및 도 2 에 예시된 타입의 리소그래피 제조 시스템을 제어하는 데에 적용되는 것을 예시한다. 단계들이 우선 나열되고, 상세히 설명될 것이다:

S21: 기판을 처리하여 기판 상에 구조체를 생성함

S22: 기판에 걸쳐 CD 및/또는 다른 파라미터를 측정함

S23: 계측 레시피를 업데이트함

S24: 리소그래피 및/또는 프로세스 레시피를 업데이트함

앞서서, 단위 상태 오차에 적합한 단위 왜곡 맵 또는 단위 정정을 계산하기 위해서 도 7 의 정정 방법의 단계 S10a가 수행될 수 있다. (또는, 단위 왜곡 맵 또는 단위 정정은, 측정치를 오프라인으로 처리할 때에 추후 계산될 수 있다.) 본 명세서에서 설명되지 않는 그 외의 교정 단계들도 역시 광학 시스템에서 수행될 수 있다.

단계 S21 에서, 리소그래피 제조 시스템을 사용하여 기판에 걸쳐서 구조체가 생성된다. S22에서, 기판에 걸쳐 구조체의 특성을 측정하기 위하여 계측 장치(240) 및 선택적으로 다른 계측 장치 및 정보 소스가 사용된다. 속성의 이러한 측정은 산란계를 통해 획득된 퓨필 이미지로부터 계산된다. 관심 속성은, 예를 들어 CD(임계 치수), OVL(오버레이) 및/또는 EPE(에지 배치 오차)일 수 있다. 도 7 의 방법에 의해 얻어진 정정이 단계 S22 에서의 측정의 계산에 사용된다. 단계 S23 에서, 선택적으로, 하나 이상의 계측 레시피 및/또는 계측 장치의 교정이 얻어진 측정 결과에 비추어 갱신된다.

단계 S24 에서, CD 또는 다른 관심 파라미터의 측정은 원하는 값과 비교되고, 리소그래피 제조 시스템 내의 리소그래피 장치 및/또는 다른 장치의 하나 이상의 세팅을 업데이트하기 위하여 사용된다. 계측 장치에 동적 상태 오차에 대한 정정 기능을 제공함으로써, 더 정확한 측정이 얻어질 수 있다. 그러면, 측정 결과가 추가 측정 및 리소그래피 장치의 추가 제어에 적용될 경우 더 양호한 성능이 얻어질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 동일한 정확도로 측정을 수행하기 위해서 더 저렴한 광학 시스템이 사용될 수 있다.

초점 오차 신호 모니터링

앞선 설명은, 측정된 초점 오차(또는 다른 상태 오차)와 실제 디포커스 사이에 불일치가 없도록 완벽하게 교정된 초점 오차 신호를 가정한다. 이러한 교정은 증명된 기법을 사용하여 이루어질 수 있지만, 상대적으로 시간이 많이 걸리는 정렬 프로시저를 수반한다. 계측 툴을 작동시키는 동안, 드리프트는 비-제로 불일치가 생기게 할 수 있는4데, 이것은 툴이 적절하게 기능하게 하기 위해서는 바람직하지 않다. 이러한 불일치 때문에 앞의 수학식의 e-바에 절대로 0으로 평균화되지 않을 수 있는 정적 기여분이 생길 것이다(무한 획득 시간 동안에도).

적어도 십분의 수 초의 상대적으로 긴 측정 시간 동안에, d-바는 20-200 Hz의 통상적인 모션 주파수 및 메카트로닉스의 통상적으로 선형인 역학 때문에 세트포인트 값으로 평균화되지만(평균 제어 오차가 0이 됨), e-바는 측정된 초점 오차와 실제 디포커스 사이의 불일치 값으로 평균화된다. 이러한 경우에, 수학식 1 의 첫 번째 두 항은 무시될 수 있다. 이를 활용하면, e-바는 (공지된) 기준 타겟 구조체 상에서 측정함으로써 추정될 수 있다. 다양한 기준 타겟이 산란계와 같은 검사 장치 내에 제공될 수 있다. 이것은 기판이 로드되고 언로드되는 동안에 측정될 수 있어서, 모든 기판에 대해서 어느 정도의 교정이 가능해진다. 현존하는 타겟 중 하나가 적합하지 않은 곳에는 초점 교정 및/또는 다른 교정을 지원하도록 설계되는 격자 타겟이 기준 세트에 추가될 수 있다.

초점 오차 신호(FES) 곡선이 초점 오차 신호를 디포커스의 함수로서 규정한다고 가정한다. 아이디어는 뚜렷한 기준 상에서 실제 FES를 측정하고 이것을 기대된 FES(계산된/교정된 FES)와 비교하는 것이다. 디포커스에 대한 다수의 세트포인트 값을 사용함으로써, 하나의 동작 포인트(디포커스 값)에서가 아니라 넓은 범위에 걸쳐서 곡선에 있는 불일치를 식별하는 것이 가능하다. 따라서, 교정 방법은 다음 단계에서 설명되는 것처럼 구현될 수 있다:

S31. 후보 초점 오차들의 세트에 기초하여 왜곡 맵을 계산하고 각각의 후보 초점 오차에 대한 정정된 퓨필 이미지를 계산한다.

S32. 상이한 초점 오차에 대해 측정된 퓨필을 기준의 공지된 광학적 속성에 대해 계산된 퓨필과 비교하고, 차이를 최소화하는 후보 초점 오차를 찾는다.

S33. 찾아진 초점 오차 신호(제로 디포커스에서는 9이어야 함)가 미리 설정된 임계를 초과하는 경우, 시간이 많이 걸리는 증명된 기법을 사용하여 초점을 재정렬하기 위한 신호가 주어질 수 있다. 또는, 재정렬은 편리한 장래의 시간까지 연기될 수 있는 반면에, 초점 오차 신호는 측정된 불일치에 대해서 정정되는데, 이것은 온라인 교정이라고 간주될 수 있다. 그러면 정정된 초점 오차가 도 7 의 단계 S14-S16 에서 사용되는 것이 된다.

모니터링 원리가 초점 오차에 대해서 설명되었지만, 임의의 상태 오차 신호가 자신의 공칭 응답 곡선에서 벗어날 수 있다는 것, 그리고 전술된 기법이 해당 신호의 정확도를 모니터링하고 적절한 시간에 교정을 트리거링하기 위하여 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

결론

본 명세서에서 개시된 정정 및 교정 방법은 속성의 측정이, 산란계와 같은 검사 장치의 광학 시스템에 수차를 도입할 수 있는 동적으로 변동하는 상태 오차에 덜 민감한 산란측정에 의해 이루어질 수 있게 한다. 부수적인 효과로서, 상태 설정의 변화에 대한 진단 정보가 얻어질 수 있다. 이것은 산란측정 퓨필 이미지의 정정에서 사용되는 상태 오차 신호를 교정하고 정정하기 위하여 사용될 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 원리에서 벗어나지 않고서 많은 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예는 임의의 특정 타입의 검사 장치, 또는 심지어 일반적인 검사 장치에 적용되도록 한정되지 않는다.

다른 실시예들은 아래의 번호가 매겨진 절들의 목록에서 개시된다:

1. 구조체의 속성을 결정하는 방법으로서,

광학 시스템이 상기 구조체와의 상호작용에 의하여 변경된 방사선을 수집하게 하는 단계;

상기 광학 시스템의 캡쳐 평면에서 수집된 방사선의 분포를 관측하게 하는 단계 - 상기 광학 시스템과 연관된 상태 오차는 관측들마다 가변적임 -; 및

방사선의 적어도 하나의 관측된 분포에 기초하여 상기 구조체의 속성을 계산하는 단계를 포함하고,

상기 계산하는 것은, 상기 관측에 특유한 상태 오차에 기인한 상기 분포의 편차에 대한 정정을 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.

2. 제 1 절에 있어서,

상기 정정은 상기 관측에 특유한 상태 오차에 따라 스케일링된 단위 상태 오차에 대해 규정된 단위 정정에 기초하는, 구조체 속성 결정 방법.

3. 제 2 절에 있어서,

상기 단위 정정은 상기 광학 시스템의 시뮬레이션에 기초한 계산으로부터 유도되는, 구조체 속성 결정 방법.

4. 제 2 절 또는 제 3 절에 있어서,

상기 정정은 상기 상태 오차에 비례하여 선형으로 스케일링되는, 구조체 속성 결정 방법.

5. 제 1 절 내지 제 4 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 광학 시스템의 상태 오차는 상기 관측의 기간 내에서 변하고,

다수의 서브-기간에 기록된 다수의 상태 오차 값이 상기 계산에 사용되는, 구조체 속성 결정 방법.

6. 제 5 절에 있어서,

다수의 상태 오차 값이 결합되어 정정을 규정하기 위한 하나의 상태 오차를 형성하는, 구조체 속성 결정 방법.

7. 제 1 절 내지 제 6 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 편차는 상기 광학 시스템의 캡쳐 평면에서의 상기 방사선의 분포의 면내 왜곡을 포함하고,

상기 정정은 상기 면내 왜곡에 대한 정정을 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.

8. 제 7 절에 있어서,

면내 왜곡에 대한 정정은 상기 광학 시스템의 캡쳐 평면에 걸쳐 연장되는 벡터 필드로서 표현되는, 구조체 속성 결정 방법.

9. 제 1 절 내지 제 8 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 편차는 상기 캡쳐 평면에 걸친 위상의 편차를 포함하고,

상기 정정은 상기 위상의 편차의 정정을 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.

10. 제 1 절 내지 제 9 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 캡쳐 평면은 상기 광학 시스템의 후초점면이고, 상기 방사선의 분포는 산란 스펙트럼을 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.

11. 제 1 절 내지 제 10 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 속성의 계산은 관측된 분포와 시뮬레이션된 분포 사이의 비교에 기초하는, 구조체 속성 결정 방법.

12. 제 11 절에 있어서,

상기 정정은 관측된 분포와 비교되기 전에 시뮬레이션된 분포에 적용되는, 구조체 속성 결정 방법.

13. 제 1 절 내지 제 11 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 정정은 관측된 분포에 계산의 예비 단계로서 적용되는, 구조체 속성 결정 방법.

14. 제 1 절 내지 제 13 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 광학 시스템은 광학 요소를 상기 타겟 구조체로부터 상기 방사선의 파장보다 짧은 거리 내에 홀딩하도록 동작가능한 마운트를 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.

15. 제 14 절에 있어서,

상기 광학 요소는, 상기 광학 시스템의 실효 개구수 NA를 1 보다 커지게 증가시키도록, 대물 렌즈의 초점에서 동작가능한 고체 침지 렌즈인, 구조체 속성 결정 방법.

16. 제 15 절에 있어서,

상기 상태 오차는 상기 대물 렌즈의 초점에 상대적으로 상기 광학 요소를 위치설정 하는 데에 있어서의 오차에 관련되는, 구조체 속성 결정 방법.

17. 제 1 절 내지 제 16 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 초점 오차인, 구조체 속성 결정 방법.

18. 제 1 절 내지 제 17 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 면내 위치설정 오차를 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.

19. 제 1 절 내지 제 18 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 틸트 오차를 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.

20. 제 1 절 내지 제 19 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 상기 광학 시스템의 부분의 열적 상태, 또는 기체 상태, 또는 기계적 상태의 오차인, 구조체 속성 결정 방법.

21. 제 1 절 내지 제 20 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 광학 시스템의 상태는 서보 제어에 의해 제어되고, 상기 상태 오차는 상기 서보 제어의 부산물인, 구조체 속성 결정 방법.

22. 제 1 절 내지 제 21 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 구조체는 반도체 기판 상에 형성되는 현미경 구조체인(microscopic structure), 구조체 속성 결정 방법.

23. 구조체의 속성을 결정하도록 구성되는 장치로서,

광학 시스템의 캡쳐 평면에서 방사선의 분포의 적어도 하나의 관측에 기초하여 상기 구조체의 속성을 계산하도록 구성되는 프로세서를 포함하고,

상기 광학 시스템은 상기 구조체와의 상호작용에 의해 변경된 방사선을 수집한 것이며,

상기 광학 시스템과 연관된 상태 오차는 관측들마다 가변적이고,

상기 프로세서는 상기 관측에 특유한 상태 오차에 기인한 분포의 편차에 대한 정정을 적용하도록 구성되는, 구조체 속성 결정 장치.

24. 제 23 절에 있어서,

상기 정정은 상기 관측에 특유한 상태 오차에 따라 스케일링된 단위 상태 오차에 대해 규정된 단위 정정에 기초하는, 구조체 속성 결정 장치.

25. 제 24 절에 있어서,

상기 단위 정정은 상기 광학 시스템의 시뮬레이션에 기초한 계산으로부터 유도되는, 구조체 속성 결정 장치.

26. 제 24 절 또는 제 25 절에 있어서,

상기 정정은 상기 상태 오차에 비례하여 선형으로 스케일링되는, 구조체 속성 결정 장치.

27. 제 23 절 내지 제 26 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 광학 시스템의 상태 오차는 상기 관측의 기간 내에서 변하고,

다수의 서브-기간에 기록된 다수의 상태 오차 값이 상기 계산에 사용되는, 구조체 속성 결정 장치.

28. 제 27 절에 있어서,

다수의 상태 오차 값이 결합되어 정정을 규정하기 위한 하나의 상태 오차를 형성하는, 구조체 속성 결정 장치.

29. 제 23 절 내지 제 28 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 편차는 상기 광학 시스템의 캡쳐 평면에서의 상기 방사선의 분포의 면내 왜곡을 포함하고,

상기 정정은 상기 면내 왜곡에 대한 정정을 포함하는, 구조체 속성 결정 장치.

30. 제 29 절에 있어서,

면내 왜곡에 대한 정정은 상기 광학 시스템의 캡쳐 평면에 걸쳐 연장되는 벡터 필드로서 표현되는, 구조체 속성 결정 장치.

31. 제 23 절 내지 제 30 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 편차는 상기 캡쳐 평면에 걸친 위상의 편차를 포함하고,

상기 정정은 상기 위상의 편차의 정정을 포함하는, 구조체 속성 결정 장치.

32. 제 23 절 내지 제 31 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 캡쳐 평면은 상기 광학 시스템의 후초점면이고, 상기 방사선의 분포는 산란 스펙트럼을 포함하는, 구조체 속성 결정 장치.

33. 제 23 절 내지 제 32 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 속성의 계산은 관측된 분포와 시뮬레이션된 분포 사이의 비교에 기초하는, 구조체 속성 결정 장치.

34. 제 33 절에 있어서,

상기 프로세서는 상기 정정을 관측된 분포와 비교되기 전에 시뮬레이션된 분포에 적용하도록 구성되는, 구조체 속성 결정 장치.

35. 제 23 절 내지 제 33 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 프로세서는, 상기 정정을 관측된 분포에 계산의 예비 단계로서 적용하도록 구성되는, 구조체 속성 결정 장치.

36. 제 23 절 내지 제 35 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 상기 광학 시스템의 대물 렌즈의 초점에 상대적으로 상기 광학 요소를 위치설정 하는 데에 있어서의 오차에 관련되는, 구조체 속성 결정 장치.

37. 제 23 절 내지 제 36 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 초점 오차인, 구조체 속성 결정 장치.

38. 제 23 절 내지 제 37 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 면내 위치설정 오차를 포함하는, 구조체 속성 결정 장치.

39. 제 23 절 내지 제 38 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 틸트 오차를 포함하는, 구조체 속성 결정 장치.

40. 제 23 절 내지 제 39 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 상기 광학 시스템의 부분의 열적 상태, 또는 기체 상태, 또는 기계적 상태의 오차인, 구조체 속성 결정 장치.

41. 제 23 절 내지 제 40 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 광학 시스템의 상태는 서보 제어에 의해 제어되고, 상기 상태 오차는 상기 서보 제어의 부산물인, 구조체 속성 결정 장치.

42. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,

프로그램가능 프로세서가 제 23 절 내지 제 41 절 중 어느 한 절의 장치 내의 프로세서를 구현하게 하기 위한 머신-판독가능 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.

43. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,

처리 시스템이 제 1 절 내지 제 22 절 중 어느 한 절의 방법을 수행하게 하기 위한 머신-판독가능 명령을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.

44. 구조체의 속성을 결정하는 데에 사용하기 위한 검사 장치로서,

상기 구조체와의 상호작용에 의하여 변경된 방사선을 수집하도록 구성되는 광학 시스템 - 상기 광학 시스템과 연관된 상태 오차는 관측들마다 가변적임 -; 및

상기 광학 시스템의 캡쳐 평면에서 수집된 방사선의 분포를 관측하도록 구성되는 이미지 센서 - 상기 관측된 분포는 상기 구조체의 속성을 계산하는 데에 사용되도록 출력됨 -를 포함하고,

상기 검사 장치는 상기 관측에 특유한 상태 오차에 대한 정보를 상기 상태 오차에 기인한 상기 관측된 분포의 편차에 대한 정정을 계산하는 데에 사용하기 위해서 출력하도록 구성되는, 검사 장치.

45. 제 44 절에 있어서,

상기 광학 시스템의 상태 오차는 상기 관측의 기간 내에서 변하고,

다수의 서브-기간에 기록된 다수의 상태 오차 값이 계산에 사용되기 위해서 출력되는, 검사 장치.

46. 제 44 절 또는 제 45 절에 있어서,

상기 캡쳐 평면은 상기 광학 시스템의 후초점면이고, 상기 방사선의 분포는 산란 스펙트럼을 포함하는, 검사 장치.

47. 제 44 절 내지 제 46 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 광학 시스템은 광학 요소를 상기 타겟 구조체로부터 상기 방사선의 파장보다 짧은 거리 내에 홀딩하도록 동작가능한 마운트를 포함하는, 검사 장치.

48. 제 47 절에 있어서,

상기 광학 요소는, 상기 광학 시스템의 실효 개구수 NA를 1 보다 커지게 증가시키도록, 대물 렌즈의 초점에서 동작가능한 고체 침지 렌즈인, 검사 장치.

49. 제 48 절에 있어서,

상기 상태 오차는 상기 대물 렌즈의 초점에 상대적으로 상기 광학 요소를 위치설정 하는 데에 있어서의 오차에 관련되는, 검사 장치.

50. 제 44 절 내지 제 49 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 초점 오차인, 검사 장치.

51. 제 44 절 내지 제 50 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 면내 위치설정 오차를 포함하는, 검사 장치.

52. 제 44 절 내지 제 51 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 틸트 오차를 포함하는, 검사 장치.

53. 제 44 절 내지 제 52 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 상태 오차는 상기 광학 시스템의 부분의 열적 상태, 또는 기체 상태, 또는 기계적 상태의 오차인, 검사 장치.

54. 제 44 절 내지 제 53 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 광학 시스템의 상태는 서보 제어에 의해 제어되고, 상기 상태 오차는 상기 서보 제어의 부산물인, 검사 장치.

55. 제 44 절 내지 제 54 절 중 어느 한 절에 있어서,

상기 검사 장치는 반도체 기판 상에 형성된 미세 구조체의 검사를 위해 적응되는, 검사 장치.

56. 디바이스 제조 방법으로서,

리소그래피 프로세스 단계를 포함하고,

상기 리소그래피 프로세스 단계를 수행하기 이전 또는 이후에, 제 1 절 내지 제 22 절 중 어느 한 절의 방법에 의하여 기판 상의 구조체의 측정치가 획득되고, 획득된 측정치는 상기 기판 및/또는 추가적 기판의 처리를 위하여 상기 리소그래피 프로세스 단계의 파라미터를 조절하도록 사용되는, 디바이스 제조 방법.

비록 본문에서 IC의 제조에서 검사 장치를 사용하는 것에 대해서 특별히 언급하였지만, 본 명세서에서 설명되는 검사 장치는 다른 응용 분야, 예컨대 집적 광 시스템의 제조, 자기장 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판-패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드, 등을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는, 이러한 다른 응용예의 문맥에서, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다.

본원에서 사용된 "광," "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 1-100 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다. 이러한 방사선은 패턴을 기판에 적용하여 타겟 구조체를 규정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 상이한 방사선은 산란계 또는 다른 검사 장치에서 조명으로서 사용될 수도 있다.

본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는, 문맥이 허용한다면, 굴절, 회절, 반사, 자기, 전자자기, 및 정전기 광 컴포넌트를 포함하는 다양한 타입의 광 컴포넌트 중 임의의 것 또는 조합을 가리킬 수 있다.

비록 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 장치의 부분들은 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광디스크)의 형태로 구현될 수 있다.

위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 의도로 제공된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (15)

1. 구조체의 속성을 결정하는 방법으로서,
   광학 시스템이 상기 구조체와의 상호작용에 의하여 변경된 방사선을 수집하게 하는 단계;
   상기 광학 시스템의 캡쳐 평면에서 수집된 방사선의 분포를 관측하게 하는 단계 - 상기 광학 시스템 및 관측 자체와 연관된 상태 오차는 관측들마다 가변적이고, 관측마다 상태 오차 값들의 시간-평균이 취해짐 -; 및
   방사선의 적어도 하나의 관측된 분포에 기초하여 상기 구조체의 속성을 계산하는 단계를 포함하고,
   상기 계산하는 것은, 상기 관측에 특유한 상태 오차에 기인한 상기 분포의 편차에 대한 정정을 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 정정은 상기 관측에 특유한 상태 오차에 따라 스케일링된 단위 상태 오차에 대해 규정된 단위 정정에 기초하는, 구조체 속성 결정 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 단위 정정은 상기 광학 시스템의 시뮬레이션에 기초한 계산으로부터 유도되는, 구조체 속성 결정 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 정정은 상기 상태 오차에 비례하여 선형으로 스케일링되는, 구조체 속성 결정 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 광학 시스템의 상태 오차는 상기 관측의 기간 내에서 변하고,
   다수의 서브-기간에 기록된 다수의 상태 오차 값이 상기 계산에 사용되는, 구조체 속성 결정 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 편차는 상기 광학 시스템의 캡쳐 평면에서의 상기 방사선의 분포의 면내 왜곡을 포함하고,
   상기 정정은 상기 면내 왜곡에 대한 정정을 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 편차는 상기 캡쳐 평면에 걸친 위상의 편차를 포함하고,
   상기 정정은 상기 위상의 편차의 정정을 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 캡쳐 평면은 상기 광학 시스템의 후초점면이고, 상기 방사선의 분포는 산란 스펙트럼을 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 속성의 계산은 관측된 분포와 시뮬레이션된 분포 사이의 비교에 기초하는, 구조체 속성 결정 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 시스템은 광학 요소를 타겟 구조체로부터 상기 방사선의 파장보다 짧은 거리 내에 홀딩하도록 동작가능한 마운트를 포함하는, 구조체 속성 결정 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광학 요소는, 상기 광학 시스템의 실효 개구수 NA를 1 보다 커지게 증가시키도록, 대물 렌즈의 초점에서 동작가능한 고체 침지 렌즈인, 구조체 속성 결정 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 상태 오차는 상기 대물 렌즈의 초점에 상대적으로 상기 광학 요소를 위치설정 하는 데에 있어서의 오차에 관련되는, 구조체 속성 결정 방법.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 오차는 초점 오차인, 구조체 속성 결정 방법.
14. 구조체의 속성을 결정하도록 구성되는 장치로서,
    광학 시스템의 캡쳐 평면에서 방사선의 분포의 적어도 하나의 관측에 기초하여 상기 구조체의 속성을 계산하도록 구성되는 프로세서를 포함하고,
    상기 광학 시스템은 상기 구조체와의 상호작용에 의해 변경된 방사선을 수집한 것이며,
    상기 광학 시스템 및 관측 자체와 연관된 상태 오차는 관측들마다 가변적이고, 관측마다 상태 오차 값들의 시간-평균이 취해지며,
    상기 프로세서는 상기 관측에 특유한 상태 오차에 기인한 분포의 편차에 대한 정정을 적용하도록 구성되는, 구조체 속성 결정 장치.
15. 처리 시스템이 제 1 항의 방법을 수행하게 하기 위한 머신-판독가능 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터-판독가능한 기록 매체.

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