KR101821449B1 - 편광 다이버시티 이미징 및 정렬을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

2 개의 수직으로 편광된 초해상도 이미지들을 획득하는 방법이 제공된다. 제 1 회절-제한된 이미지는 수평으로 편광된 광을 사용하여 획득되고; 제 2 회절-제한된 이미지는 수직으로 편광된 광을 사용하여 획득되며; 제 1 및 제 2 이미지들은 양자의 치수들에서 초 회절-제한된 성능을 갖는 왜곡된 이미지를 생산하도록 프로세싱된다. 획득된 이미지를 획득하기 위한 CAD 이미지의 향상된 정렬은 수평으로 그리고 수직으로 편광된 이미지들을 사용하여 실시된다.

Description

편광 다이버시티 이미징 및 정렬을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POLARIZATION DIVERSITY IMAGING AND ALIGNMENT}

관련 출원들

본 출원은 2011년 11월 16일자로 출원된 미국 가출원 제 61/560,750 호에 우선권을 주장하며, 이것의 개시는 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.

본 발명은 IARPA (Intelligence Advanced Research Projects Activity) 에 의해 수여된 계약들 FA8650-11-C7104 및 FA8650-11-C7105 하에서 정부 지원으로 이루어졌다.

1. 분야

본 개시물은 특히 반도체 재료들에서 제작된 구조물들의 식별 및 정렬에 유리한 초해상도 (super-resolution) 광학 현미경에 관한 것이다.

제한된 광학 해상도 및 열악한 CAD 오버레이 정확도는 현재 제작 후 특징, 설계 디버그, 및 고장 분석 뿐만 아니라, 제작을 완료하기 전에 생산 이슈들 (yield issue) 의 모니터링을 제한하고 있다.

반도체 디바이스들의 설계 및 검증 스테이지 동안, 결함들을 초래할 수도 있는 칩 설계의 문제가 되는 영역들 및 다양한 결함들에 대해 테스트를 하는 것이 중요하다. 그러나, 그것들 행하기 위해서 여러 번 광학 시스템들 및/또는 현미경들을 사용하여 디바이스가 프로빙되거나 (probe) 관측된다. 또한, 이미징되고 있는 구조물들을 식별하기 위해서, 이미지는 회로의 CAD 설계에 정렬된다. 통상적으로, 이 스텝은 테스트 중인 IC 의 2 개의 상이한 이미지들의 대응하는 피처들을 정렬시키는 것을 포함한다. 제 1 이미지는 실제 회로의 획득된 이미지일 수 있다. 제 2 이미지는 회로 엘리먼트들의 복잡한 맵을 배치하는 컴퓨터 이용 설계 (computer-aided design; "CAD") 로부터 도출될 수 있다. 일반적으로, CAD 이미지는 IC 의 이상적인 표현이고, 통상적으로 CAD 시스템을 사용하여 생성된다. 이러한 컨디션들 하에서, 실제 IC 의 이미지에서 다양한 피처들을 광학적으로 분해하여 (resolve), 그 피처들이 CAD 이미지에 정렬될 수 있도록 하는 것이 중요하다.

도 1a 및 도 1b 는 IC 들에 대한 종래의 회절 제한 반사 기반 이미징 시스템을 예시한다. 도 1a 에 예시된 예는 컴퓨터 시스템 (100) 을 이용하는데, 이 시스템은 연속파 레이저 원 (예를 들어, 1064nm) 으로서 도시된 바와 같이, 조명 원로부터의 신호들을 제어 및 수신한다. 조명 원 (105) 으로부터의 광은 빔 성형 옵틱스 (110) 및 스캐닝 엘리먼트들, 예를 들어 공초점 레이저 현미경 (laser scanning microscope; LSM) 을 함께 형성하는, Y-갈바노미터 (galvanometer) 제어형 미러 (120) 및 X-갈바노미터 제어형 미러 (125) 를 통과한다. Y-미러 및 X-미러는 콜아웃에서 예시된 바와 같이, 느린 스캔 방향 및 빠른 스캔 방향에서 각각 빔을 스캔한다. 빔은 그 후, 고 개구수 (high numerical aperture) 대물 렌즈 (130) 및 고체 잠입 렌즈 (135) 를 통과하여 표본, 예를 들어 일반적으로 테스트 중인 디바이스 (device under testing; DUT) (140) 로서 지칭된 IC 회로에서의 관심 영역 상에서 스캐닝된다.

도 1b 는 광원 (160) 을 사용하는 다른 예를 예시하는데, 광원은 예를 들어 LED, 초발광 다이오드 (superluminescent diode)(SLED 또는 SLD), 레이저 등일 수도 있다. 광원의 광 빔은 어퍼처 (165) 및 빔 성형 옵틱스 (110) 를 통과한다. 빔 스플리터 (150) 는 대물 렌즈 (130) 및 SIL (135) 을 통해 빔이 DUT (140) 를 향하게 한다. DUT (140) 로부터 반사된 광은 SIL (135) 에 의해 수집되고, 대물 렌즈 (130) 및 빔 스플리터 (150) 를 통과되어, 카메라 (155) 에 수집된다. 카메라의 신호는 컴퓨터 (100) 로 전송된다.

상기 예들은 기판 도핑 및 샘플 준비에 다라, IC 의 실리콘 기판 아래에 10 과 100 마이크론, 그리고 때때로 780 마이크론까지의 사이에 일반적으로 위치된 관심 구조들의 최적화된 네비게이션, 시각적 특징 및 CAD 오버레이를 가능하게 한다. 이들 접근들은 고 레벨의 성능 제어로 동작하지만, 그들이 최근 제작 프로세스 노드들에 의해 대면되는 요구들을 처리할 수 없기 때문에 그들은 궁극적으로 제한된다. 더 구체적으로, 그들은 상기에서 개요로 서술된 직무들을 충족시키기 위해서 정확한 구조적 정의 및 인지 양자를 달성하는데 필요한 광학 해상도가 부족하다. 따라서, 이것은 이들 개발들에 일치시키기 위해 새로운 이미징 시스템을 필요로 한다.

추가의 정보를 위해, 독자에게 다음을 안내한다: S.B. Ippolito, B.B. Goldberg, 및 M.S. Unlu 의, "High spatial resolution subsurface microscopy", Applied Physics Letters 78, 4071-4073 (2001); S.B. Ippolito, B.B. Goldberg, 및 M.S. Unlu 의, "Theoretical analysis of numerical aperture increasing lens microscopy", Journal of Applied Physics 97, 053105 (2005); K.A. Serrels, E. Ramsay, P.A. Dalgarno, B.D. Gerardot, J.A. O'Connor, R.H. Hadfield, R.J. Warburton, 및 D.T. Reid 의, "Solid immersion lens applications for nanophotonic devices", Journal of Nanophotonics 2, 021854 (2008); K.A. Serrels, E. Ramsay, R.J. Warburton, 및 D.T. Reid 의, "Nanoscale optical microscopy in the vectorial focusing regime", Nature Photonics 2, 311-314 (2008); K.A. Serrels, E. Ramsay, D.T. Reid 의, "70 nm resolution in subsurface optical imaging of silicon integrated-circuits using pupil-function engineering", Applied Physics Letters 94, 073113 (2009); D. A. Pucknell 및 K. Eshraghian 의, Basic VLSI Design, 3rd edition, Prentice Hall (1994); 및 미국 특허들 7,659,981; 7,616,312; 6,848,087; 및 6,252,222.

다음의 요약은 본 개시물의 일부 양태들 및 피처들의 기본적인 이해를 제공하기 위해 포함된다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개관은 아니며, 보통 그렇게 본 발명의 주요한 또는 중요한 엘리먼트들을 특히 식별하거나 본 발명의 범위를 기술하도록 의도되지 않는다. 그것의 유일한 목적은 이하에 제시되는 상세한 설명에 대한 전제부로서 단순화된 형태로 본 발명의 일부 개념들을 나타내기 위한 것이다.

개시된 양태들에 따르면, 종래의 회절-한계 이미징을 능가하기 위해 포커싱된 조명 (예를 들어, 레이저) 빔의 전계의 벡터 맞춤 (vectorial tailoring) 이 이용된다. 선형 편광이 사용되어 일 배향으로 위치된 물품에서의 엘리먼트들에 정렬된 편광으로 그 물품을 이미징하는 한편, 상보적 편광이 사용되어 상보적 배향에 위치된 물품들과 정렬된 상보적 편광으로 그 물품을 이미징한다. 결과의 이미지들은 컨볼루팅 (convolute) 되어 단일의 향상된 이미지를 생성하고, 도는 별개로 사용될 수도 있다.

각종 개시된 실시형태들은 특히, IC 의 이미징에 관련된다. 이러한 실시형태들은 향상된 컴퓨터 이용 설계 (CAD) 오버레이 및 실리콘 집적 회로 (IC) 들 내의 정렬을 가능하게 한다. IC 의 실제 이미지에 IC 의 CAD 설계의 정렬은 IC 의 디버그 및 테스트 및 네비게이션을 가능하게 한다.

본원에 개시된 실시형태들은, 집적 회로 점검 및 분석을 위해 선형으로 유도된 초해상도 광학적 질의 (interrogation) 및 CAD 정렬을 용이하게 하기 위해서 공초점 반사 또는 InGaAs/MCT 카메라 이미징 어레인지먼트에서 편광-민감성 이미징 및 동공 함수 (pupil-function) 엔지니어링의 해상도-향상 기법들에 따라, 연속파 1064nm 레이저 원을 이용할 수도 있다.

본 발명의 양태들에 따르면, IC 내에서 제작된 구조들을 이미징하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. IC 는 2 개의 편광된 광 빔들로 2 번 이미징되는데, 하나의 빔은 수평으로 편광되고 하나의 빔은 수직으로 편광된다. 이미지들은 그 후, 결합되어 하나의 고 해상도 이미지를 형성한다. 이 이미지들은 순차적으로 또는 동시에 취해질 수도 있다. 광 빔은 레이저, SLED, LED, 등으로부터의 것일 수도 있다. 이미징 센서 (카메라) 는 InGaAs, MCT, CCD, InSb, CMOS GaAs, InP 등일 수도 있다. 환형 어퍼처가 빔의 광학 축에서 사용될 수도 있다.

개시된 실시형태들은 초해상도 이미지를 획득하는 방법을 포함하는데, 이 방법은 수평으로 편광된 광을 사용하여 디바이스의 제 1 회절 한계 이미지를 획득하는 단계; 수직으로 편광된 광을 사용하여 디바이스의 제 2 회절 한계 이미지를 획득하는 단계; 및 제 1 및 제 2 이미지들을 프로세싱하여 양자의 차원들에서 초 회절 한계 성능을 갖는 컨볼루팅된 이미지를 생산한다. 방법은, 수평 또는 수직 중 어느 한 방향에서 우세하게 진행되는 구조들을 식별하기 위해 디바이스 CAD 데이터를 사용하는 단계; 수평 CAD 피처들과 비교하기 위해 수평으로 편광된 광을 사용하여 이미지 "H" 를 취하는 단계; 수직 CAD 피처들과 비교하기 위해 수직으로 편광된 광을 사용하여 이미지 "V" 를 취하는 단계; 및 이미지-투-CAD 오버레이 프로세스의 정확도를 향상시키기 위해 데이터를 최적으로 사용하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 방법은, 결과의 정렬을 최적화하기 위해 편광 기여를 가중시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.

추가의 실시형태들에 따르면, 고 해상도 이미지를 획득하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 2 개의 별개의 초해상도 이미지들을 획득하는 단계로서, 제 1 이미지는 스캔 방향에 평행한 높은 공간 콘텐트를 갖고 제 2 이미지는 제 1 방향에 직교하는 방향에서 높은 공간 콘텐트를 갖는, 상기 초해상도 이미지들을 획득하는 단계; 및 소정의 관심 영역의 초해상도 2 차원 이미지를 생성하도록 제 1 및 제 2 이미지들 데이터를 사후-프로세싱하는 단계를 포함한다. 제 1 및 제 2 이미지들은 연속적으로 획득될 수도 있고, 편광은 후속의 획득들에 대해 90 도 정도 회전될수도 있으나 스캔 방향은 여전히 고정된다. 대안으로, 제 1 및 제 2 이미지들은 동시에 획득될 수도 있다. 방법은 제 1 및 제 2 이미지들로부터의 고 해상도 콘텐트를 하나의 결합된 이미지로 멀티플렉싱하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이 멀티플렉싱은 제 1 및 제 2 이미지들 양자의 고 주파수 컴포넌트들을 추출하고 그들을 단일의 이미지로 결합함으로써 획득될 수도 있다. 제 1 및 제 2 이미지들은, 레이저 빔을 2 개의 별개의 경로들에서 제 1 및 제 2 빔렛 (beamlet) 들로 분할하고; 2 개의 빔렛들의 전계 벡터들을 서로 직교하도록 사전-편광시키고; 동일한 반복 레이트 컨디셔닝을 사용하여 레이저 빔렛들을 변조시키며; 광학 축을 따라 동일 선상에 있는 2 개의 빔렛들을 재-결합하여 동일한 레이트이지만 상이한 시간들에서 빔렛들이 샘플을 스트라이킹하게 함으로써 획득될 수도 있고, 여기서 하나의 편광 상태는 반복-레이트 사이클의 절반 만큼 의도적으로 지연된다. 사전-편광은 각 경로에서 반 파장판을 사용하여 행해질 수도 있다. 프로세싱의 단계는 제 2 이미지의 곡률과 제 1 이미지의 곡률을 합산함으로써 픽셀 단위로 컴퓨팅하는 것을 포함할 수도 있고, 여기서 곡률은 데이터의 별개의 2 차 도함수로서 정의된다. 프로세싱의 단계는 수직 커널 {-1, +2, -1}^T 로 콘볼브된 제 2 이미지에 추가된, 수평 커널 {-1, +2, -1} 로 제 1 이미지를 콘볼브하는 것을 포함할 수도 있고, 여기서, 슈퍼스크립트 T 는 행렬 전치 오퍼레이터를 가리킨다. 제 1 및 제 2 회절 한계 이미지들 중 하나는 수평으로 편광된 이미지를 포함할 수도 있고, 제 1 및 제 2 회절 한계 이미지들 중 하나는 수직으로 편광된 이미지를 포함할 수도 있으며, 방법은, 확산이 수평으로 진행되는 구역들에서 수평으로 평관된 이미지를 더 심하게 가중시키는 단계, 및 확산이 수직으로 진행되는 구역들에서 수직으로 평관된 이미지를 더 심하게 가중시키는 단계를 더 포함할 수도 있다. 디바이스의 선택된 영역을 이미징하기 위해 마스크가 사용될 수도 있다. 이 마스크는 위상 송신 마스크 또는 바이너리 마스크를 포함할 수도 있다.

본 발명의 다른 양상들 및 특징들은 다음의 도면들을 참조하여 이루어지는 상세한 설명으로부터 자명할 것이다. 상세한 설명 및 도면들은 본 발명의 다양한 실시형태들의 다양한 제한 없는 예시들을 제공하며, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의된다는 것이 언급되어야 할 것이다.
본 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 구성하는, 첨부한 도면들은 다양한 실시형태들을 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명 및 예시하도록 기능한다. 도면들은 도식적 방식으로 예시적인 실시형태들의 주요한 특성들을 예시하도록 의도된다. 도면들은 실제 실시형태들의 모든 특성들도 도시된 엘리먼트들의 상대적 치수들도 도시하도록 의도되지 않고, 따라서 일정한 비율로 그려지지 않는다.
도 1a 및 도 1b 는 종래 기술에 따른 이미징 시스템 구성들을 나타낸다.
도 2a 및 도 2b 는 초해상도 카메라 이미징 시스템의 실시형태들이다.
도 3 은 초해상도 공초점 반사 LSM 구성의 일 실시형태를 나타낸다.
도 4 는 PDP 옵틱스를 사용하는 초해상도 공초점 반사 LSM 구성에 대한 대안의 방법의 일 실시형태를 나타낸다.
도 5a 는 PDP 옵틱스의 일 실시형태는 나타내는 한편, 도 5b 는 PDP 옵틱스에 대한 대안으로서 기능할 수 있는 일 실시형태를 나타낸다.
도 6 은 낮은-NA 에서 높은-NA 로 확장된 광선들로서 포커싱된 전계의 횡 및 종 컴포넌트들을 나타낸다.
도 7 은 이웃하는 피처들 간의 구조적 직교성을 나타내는 N-웰 CMOS 인버터의 개략적 레이아웃이다.
도 8a 및 도 8b 는 직각으로 편광된 이미지들을 획득하기 위한 프로세스들의 예들을 나타낸다.
도 9a 내지 도 9e 는 십자선들의 어레이를 이미징하는 예들을 나타낸다.
도 10 은 바이너리 및 위상 시프트 마스크들의 예들을 나타낸다.

본 발명의 실시형태들은 샘플 내의 피처들의 향상된 광학 이미징을 가능하게 한다. 이전의 설명으로부터 명백해지는 바와 같이, 개시된 실시형태들은 서로 직각으로 정렬되는 도로와 가로 (avenue) 들로 인해, 때때로 맨해튼 구조들로서 지칭된 직교 정렬의 피처들을 갖는 샘플들을 이미징하는데 특히 유리하다. 일반적으로, 집적 회로들은 서로 직각으로 정렬되는 피처들을 갖고 제작되고, 따라서 개시된 실시형태들은 특히, IC 들 내에 제작된 피처들의 고해상도 이미징에 유용하다.

다양한 실시형태들에 따르면, 고해상도 이미징을 획득하기 위한 다양한 광학 어레인지먼트 (arrangement) 들 및 시스템 아키텍처들이 개시된다. 부가적으로, 집적 회로의 초해상도 (super-resolved) 2 차원 광학적 및 CAD 정렬 이미지들을 획득하기 위해 동작 절차들 및 방법들이 제공된다. 결합된 초해상도 이미지는 2 개의 별개의 반사 기반 이미지들로부터 높은 공간 콘텐츠들을 하나의 통일된 이미지로 멀티플렉싱함으로써 획득될 수 있는데, 반사 기반 이미지들의 고해상도 벡터들은 서로 직교한다. 이들 프로세스들이 도입되고, 이들 프로세스들로 이용될 수 있는 시스템의 다양한 실시형태가 이하에서 논의된다.

고해상도 이미지들을 획득하기 위한 하나의 실시형태에 따른 광학적 어레인지먼트가 도 2a 에 예시된다. 광원 (260) 은 어퍼처 (265) 및 빔 옵틱스 (210) 를 통과하여 빔 스플리터 (250) 에 의해 DUT (240) 을 향해 지향되는 광의 빔 (beam of light) 을 제공한다. DUT (240) 로부터 반사된 광은 SIL (235) 및 대물렌즈 (230) 에 의해 수집된다. 수집된 반사는 빔 스플리터 (250) 를 통과하고 카메라 (255) 에 의해 감지된다. 카메라의 신호는 컴퓨터 (200) 로 전송된다. 이 실시형태에서, 향상된 해상도에 기여하는 것으로서 2 개의 엘리먼트들에 관심이 있다. 먼저, 캡처된 이미지 및 조명 빔의 편광 방향을 제어하기 위해 대물렌즈 (230) 앞에 선형 폴라라이저 (270) 가 위치된다. 선형 폴라라이저 (270) 의 편광 방향을 제어함으로써, 1 차원, 즉 선형 폴라라이저 (270) 의 방향과 정렬되는 방향에서 초해상도 이미징 성능을 획득할 수 있다. 폴라라이저는 그 후, 직교 방향에서 초해상도의 제 2 이미지를 획득하도록 회전될 수 있다. 두 번째로, 바이너리 진폭 환형 어퍼처 (275) 는 결과의 이미지에 기여하는 것으로부터 임의의 저-NA (low-numerical aperture) 근축 광선 (paraxial ray) 들을 배제하고, 따라서 시스템의 이미징 능력들의 추가의 향상을 가능하게 한다. 콜아웃 (callout) 에 도시된 바와 같이, 환형 어퍼처는 빔의 센터에서 광선들을 차단하고, 이 차단의 양은 센터 차단 마스크의 직경을 확장하거나 감소시킴으로써 선택될 수 있다.

도 2a 의 실시형태에서는, 조명 및 반사광의 경로 상에 선형 폴라라이저가 제공되었다. 그러나, 선형 폴라라이저는 또한, 조명 경로 상에만 제공될 수도 있다. 하나의 이러한 예가 도 2b 에 예시된다. 도 2b 의 실시형태에서, 원 (260), 예를 들어 LED, SLED 또는 레이저로부터의 광 빔은 스위칭 가능한 반파장판 (280) 을 통과한다. 대안으로, 가변 파장판을 사용할 수 있다. 반파장 판 (280) 을 광 빔의 경로 안으로 스위칭함으로써, 이미징될 엘리먼트들과 편광을 정렬시키도록, 그 편광을 90 도 만큼 회전시킬 수 있다. 직교 방향들에서 초해상도를 갖는 2 개의 이미지들이 획득될 수 있다.

도 2a 및 도 2b 의 시스템들을 사용하여 획득된 이미지들은 이미징된 회로를, CAD 데이터베이스 (202) 에 저장되는 CAD 이미지에 정렬시키는 것을 돕는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 향상된 수평 해상도를 갖는 이미지는 동일한 구역의 CAD 이미지에서의 수직 구조들에 정렬될 수 있는 한편, 향상된 수직 해상도를 갖는 이미지는 동일한 구역의 CAD 이미지에서의 수평 구조들에 정렬될 수 있다. 이것은, 마이크로칩의 이미징된 구역에서 향상된 이미지-투-CAD 정렬을 초래한다.

도 3 은 이미징될 영역 위에서 빔이 스캐닝되는 다른 예를 예시한다. 도 3 의 실시형태는 레이저 원 (205) 및 옵틱스 (310) 를 이용하여 레이저 빔을 형성하고, 이 빔은 미러들 (320 및 325) 을 사용하여 스캐닝되고 이로써 레이저 스캐닝 현미경 (LSM) 을 형성한다. 하나의 선형 방향에서 해상도를 증가시키기 위해, 반파장 판 (370) 이 대물렌즈 앞에 위치되어 입사 레이저 빔의 편광 방향을 제어한다. 폴라라이저 (370) 는 직교 편광을 갖는 2 개의 이미지들을 생성하도록 회전될 수 있는데, 하나는 향상된 수평 해상도를 갖고 하나는 향상된 수직 해상도를 갖는다. 도 2a 및 도 2b 의 실시형태들에 대하여 설명된 바와 같이, 향상된 수평 해상도를 갖는 이미지는 동일한 구역의 CAD 이미지에서의 수직 구조들에 정렬될 수 있는 한편, 향상된 수직 해상도를 갖는 이미지는 동일한 구역의 CAD 이미지에서의 수평 구조들에 정렬될 수 있다.

이전의 실시형태들에서와 같이, 환형 어퍼처 (annular aperture; 375) 는 저 NA 근축 광선들이 결과의 이미지를 향해 기여하는 것을 배제하고, 따라서 시스템의 이미징 능력들의 추가의 향상을 가능하게 한다.

전술된 시스템들은 하나의 선형 방향에서 표본을 한 번에 이미징한다. 그러나, 2 개의 직각으로 정렬된 선형 편광들에서 이미지들을 획득하기 위해 다른 어레인지먼트가 고안될 수 있다. 이러한 예가 도 4 에 예시된다. 도 4 의 실시형태에서, 레이저 (405) 로부터의 빔은 PDP 옵틱스 (490) 을 통과하고 LSM (즉, 미러들 (420 및 425)) 에 의해 스캐닝된다. 스캐닝된 빔은 DUT (440) 상에 스캐닝되기 전에 환형 어퍼처 (475) 로 통과된다. PDP 검출 방식은 시스템으로 하여금 수평 및 수직 편광 이미지들을 동시에 캡처하게 한다.

PDP 옵틱스는 다른 것들 중에서, 미국 특허 제 7,733,100 호에 개시되며, 이 특허는 참조로서 본원에 포함된다. 표준 PDP 옵틱스가 도 5a 에 예시되는데, 여기서 파선의 직사각형은 도 4 의 PDP (490) 안에 통합될 엘리먼트들을 포괄한다. 실제로 입사빔 및 반사된 빔은 단일 경로를 따르고 동일한 엘리먼트들을 횡단하지만, 더 좋은 이해를 위해 도 5a 의 예시는 각각 광학 엘리먼트를 두 번 보여주는, 2 개의 광 경로들로 분할된다. 상부 경로는 레이저 원에서 기원하는 입사 빔 경로인 반면에, 하부 경로는 반사된 빔 경로이다. 입사 빔은 예시에서 좌측에서 우측으로 이동한다. 이 빔 경로를 따라, 수직으로 배향된 화살표들은 수직으로 편광된 빔을 나타내는 한편, 도트 (dot) 들은 수평으로 편광된 빔을 나타낸다. 틸팅된 화살표는 수직에서 벗어난 어떤 각도에서 선형으로 편광되는 빔을 나타낸다. 도트와 화살표 간의 공간적 분리는 2 개의 빔들 간의 위상차를 도시한다.

레이저 원으로부터의 빔은 제 1 편광 빔 스플리터 (PBS1) 로 들어가서, 이 빔의 일부분은 광 센서 (502) 를 향해 전향 (deflect) 된다. 이 전향은 5% 정도로 설정될 수도 있다. 센서 (502) 의 출력은 빔의 세기를 모니터링하기 위해 사용되고, PDP 옵틱스의 일부가 아니라 차라리 선택적 세기 모니터이다. 제 1 PBS 큐브 (PBS1) 를 통과하는 빔의 나머지 부분은 제 2 편광 빔 스플리터들 (PBS2) 로 들어가는데, 이 스플리터는 수직으로 배향된 빔만 통과시키도록 배향된다. 빔의 편광 상태는 수직으로 편광된 빔 및 수평으로 편광된 빔의 중첩과 동등한 회전된 편광 빔을 생성하도록 미리결정된 양으로 회전된다. 이 예에서, 빔은 패러데이 회전자 (Faraday rotator; FR) 의 액션에 의해 수직으로부터 45 도 회전되고, 제 3 PBS 큐브 (PBS3) 는 회전된 빔을 송신하도록 배향된다. 결과적으로, 이 스테이지에서, 빔은 수직으로 편광된 빔 및 수평으로 편광된 빔의 중첩과 동등하고, 이 빔들 양자 모두는 진폭 및 위상 면에서 서로 동일하다. 빔의 진폭이 동일하게 설정되지 않는다면, 회전은 상이한 각도이여야 한다. PBS3 와 VR 사이의, 입사 빔 경로에서 점선으로 표시된 콜아웃 원들은 45 도 편광된 빔과 2 개의 같은 위상 (in-phase) 의 동일한 진폭의 빔들 (하나는 수직으로 편광되고 다른 하나는 수평으로 편광됨) 간의 동등성 (equivalence) 을 나타낸다. 이해될 수 있는 바와 같이, 소정 애플리케이션에 있어서 회전은 45 도 외의 것일 수도 있고, 이 경우 동등성은 2 개의 같은 위상 빔들 (하나는 수직으로 편광되고 다른 하나는 수평으로 편광됨) 이지만 상이한 진폭을 갖는 것이다.

2 개의 빔들은 그 후, 가변 리타더 (variable retarder; VR) 로 들어간다. 가변 리타더 (VR) 의 빠른 그리고 느린 축들은 이들 수직 및 수평 편광 방향들을 따라 정렬된다. 따라서, VR 을 통과한 후에, 빔은 작은 양만큼 (명목상으로, π/4) 서로에 대하여 위상-시프트되는 (지연되는), 2 개의 공간적으로 일치하는, 동일한 진폭의, 직각으로 편광된 빔들로 이루어진다. 이것은 예시에서, 수직으로 편광된 빔에 대해 수평으로 편광된 빔의 위상 지연 (retardation) 을 나타내는, 수직 화살표 약간 뒤에 있는 도트에 의해 나타내어진다. 2 개의 빔들은 그 후, 대물렌즈 (OL) 에 의해 DUT 상의 동일한 포인트 위로 포커싱된다. DUT 는, 이들 2 개의 빔들의 편광 방향이 트랜지스터 게이트들의 길이 및 폭 방향들과 정렬되도록 배향된다.

빔들이 DUT 에 의해 반사된 후에 (도 5a, 하부 경로), 2 개의 선형으로 편광된 빔들은 그 경로를 VR 로 되돌린다 (retrace). VR 을 통과하는 것은 2 개의 리턴된 레퍼런스 빔과 프로빙 (probing) 빔 간의 추가의 위상-시프트를 도입한다 (이제 명목상으로 π/2 만큼 위상-시프트됨). PBS3 에서, 각각의 빔의 일부분은 반사되고, 포토센서 (504) 로 전송되며, 다른 부분은 송신된다. 반사된 부분들은 반사된-A 신호를 생성하는데, 이 신호는 포토센서 (504) 에 의해 수집되고, 그 출력은 수신기 일렉트로닉스들에 의해 수집되어 분석된다. 송신된 부분들은 패러데이 회전자 (FR) 및 빔 스플리터 (PBS2) 의 액션을 통해 빔 경로 밖으로 전향되어 반사된-B 신호를 생성하는데, 이 신호는 제 2 포토센서 (506) 에 의해 검출된다. 본 실시형태를 사용하여, 반사된-A 신호는 일 방향으로 배향된 엘리먼트들을 갖는 CAD 설계의 구역에 이미지를 정렬시키는데 사용될 수 있는 한편, 반사된-B 신호는 제 1 구역에서 엘리먼트들의 방향에 직교하는 방향으로 배향된 엘리먼트들을 갖는 CAD 설계의 구역에 이미지를 정렬시키는데 사용될 수 있다.

다른 설계들이 사용되어 PDP 옵틱스의 사용 없이, 2 개의 직각으로 편광된 이미지들을 획득할 수 있다. 일 예가 도 5b 에 예시되는데, 여기서 도 4 의 PDP 옵틱스 (490) 는 도 5b 의 파선 직사각형 (492) 에 의해 인클로징된 선택적 폴라라이저로 대체된다. 레이저 빔은 직사각형 (492) 의 좌측으로부터 선택적 폴라라이저로 들어가고, 디플렉터 (572) 에 의해 상부 광 경로 또는 하부 광 경로를 향해 교대로 전향된다. 디플렉터 (572) 는 작동된 미러, 회전 미러, AOD (acoustic-optical deflector) 등일 수도 있다. 디플렉터는 빔을 소정 주파수에서 각각의 경로로 교대로 전향시켜, 임의의 소정 기간에 빔이 상부 경로나 하부 경로를 횡단하도록 작동될 수도 있다. 예를 들어, 펄스된 레이저를 사용하는 경우, 디플렉터는 각 펄스 또는 펄스들의 그룹 마다 교대로 전향시키도록 작동될 수도 있다.

상부 경로에서, 빔은 수평 폴라라이저 (570H) 를 통과하는 한편, 하부 경로에서 빔은 수직 폴라라이저 (570V) 를 횡단한다. 빔은 그 후, 디플렉터 (574) 에 의해 전향되어, 빔이 상부 또는 하부 광 경로를 횡단했는지 여부에 관계없이 스캐너 (예를 들어, LSM 미러들 (420 및 425)) 를 향해 동일한 광 경로 상에서 계속된다. 결과적으로, 각각의 후속 주기에서 스캐너에 도달하는 빔은 수평으로 또는 수직으로 교대로 편광된다. 예를 들어, 펄스된 레이저가 사용되는 경우, 각각의 펄스 또는 펄스들의 각 그룹은 수평으로 또는 직각으로 교대로 편광된다. 디플렉터 (572) 의 주기, 스캐너의 빠른 스캐닝 방향의 속도, 및 샘플링 주파수를 적절히 맞춤으로써, 관심 영역의 2 개의 수직으로 편광된 이미지들을 획득할 수 있다.

이론에 구속되지 않고, 해상도 향상을 위해 개시된 실시형태들의 동작이 이제 도 6 을 참조하여 설명될 것이다. 고-NA 컨디션들 하에서, 초점면 세기 분포의 공간적 지오메트리는 더 이상 원형으로 대칭적이지 않고, 차라리 타원형 트렌드를 따르는데, 여기서 타원율 (ellipticity) 의 레벨은 NA 가 또한 증가함에 따라 증가한다. 이 설명은 편광 상태가 아닌, 초점면에서의 조명 스폿의 공간적 에너지-밀도 분포를 가리킨다. 이것은 광학적 초점면 (a) 에서 전계 벡터들을 고려하여 설명될 수 있다. 초점면 전계 분포는 2 개의 컴포넌트들: 가로 방향/반경 방향 (b) 및 세로 방향/축방향 (c) 필드를 포함한다. 이들 컴포넌트들은 이미징 시스템의 포커싱 특징을 주의깊게 고려하여 제어 (즉, 향상 또는 억제) 될 수 있다. 본질적으로, 저-NA 컨디션들 (4) 하에서 초점면에서의 세로방향 컴포넌트는 가로방향 컴포넌트에 대해 비교될 때 무시된다; 반면에, 세로방향 컴포넌트는 NA 가 증가됨에 따라 더 우세해진다. 이 세로방향 우세는 광선들이 고-NA 렌즈 (2) 를 통과할 때 광선들의 벤딩을 통해 이해될 수 있다. 렌즈를 포커싱하기 직전에, 평면파를 거치는 전체 광선 번들은 순전히 횡단 컴포넌트들로 이루어진다; 그러나, 이 파장이 렌즈에 의해 영향을 받는 경우 광학 축 (1) 을 따른 근축 컴포넌트들은 여전히 동요하지 않는 한편, 비-근축 광선들 (3) 은 광학 축을 향해 굴절된다. 이 굴절 (포커싱) 은 렌즈의 에지에 접근하여 평면파를 더 큰 각도로 왜곡할 때 더 강해진다. 결과로써, 이 변형된 파두 (wavefront) 에 의해 표현된 필드는 이제, 가로 방향 및 세로 방향 컴포넌트들 양자 모두로 분해되고, 여기서 세로 방향 필드 컴포넌트의 규모는 증가된 굴절로 증가된다. 따라서, 레이저 스캔 방향 및 파장판들에 의해 편광 방향을 제어함으로써, 표본에서의 소정의 관심 구역을 레이저가 인터로게이트 (interrogate) 할 때 일 차원에서 초해상도 이미징 성능을 획득할 수 있다. 또한, 초점 스폿 분포의 타원율이 증가될 수도 있을 뿐만 아니라, 이미징 대물렌즈 앞에 위치된 환형 바이너리 진폭 필터의 구현을 통해 초점 스폿 영역이 감소된다. 환형 어퍼처는 임의의 저-NA 근축 광선이 결과의 이미지를 향해 기여하는 것을 배제/차단할 것이고, 따라서 시스템의 이미징 능력들의 추가의 향상을 가능하게 한다.

마이크로칩 예로 다시 돌아가, 도 7 은 실례를 나타내며, 여기서 디바이스 상의 확산 구역들 (2, 3) 은 종종 위에 놓인 폴리실리콘 게이트들 (1) 의 긴 방향에 수직한 그 긴 치수로 뻗어있다는 것이 이미 알려져 있다. 결과로써, 수평 CAD 피처들에 수평으로 편광된 광을 사용하여 형성된 이미지를 정렬시키고, 수직 CAD 피처들에 수직으로 편광된 광을 사용하여 형성된 이미지를 별개로 정렬시키는 것은 현재의 실행과 같이 단지 원형으로 편광된 광을 사용하여 달성될 수 있는 것보다 더 정확한 이미지-투-CAD 정렬을 함께 생산한다.

일 실시형태에 따르면, 2 개의 별개의 초해상도 이미지들이 획득되는 방법이 개시되고, 여기서 하나는 스캔 방향에 평행한 높은 공간적 콘텐트를 갖고 다른 하나는 제 1 이미지에 직교하는 방향에서 높은 공간적 콘텐트를 갖는다. 2 개의 이미지들을 획득하기 위해, 2 개의 이미지들 간의 편광은 후속의 획득들에 대해 90 도 회전되지만 스캔 방향은 고정되어 있다. 획득된 데이터의 사후-프로세싱을 통해, 소정의 관심 영역의 초해상도 2 차원 이미지가 획득될 수 있다. 이것은, 이미지 프로세싱을 통해 양자의 이미지들로부터의 초해상도 콘텐트를 하나의 결합된 이미지로 멀티플렉싱하는 것을 수반한다. 이 멀티플렉싱된 이미지는 양자의 이미지들 중 고 주파수 컴포넌트들을 추출하고 그들을 단일 이미지로 결합함으로써 획득된다. 이미지들에서의 초해상도 컴포넌트들은 높은 공간 주파수들을 갖는 반면에, 넌 (non) 초해상도의 컴포넌트들은 그렇지 않다.

이러한 프로세스의 일 예가 도 8a 에 예시된다. 단계 800 에서, 폴라라이저가 정렬된다. 폴라라이저는 조명 빔의 스캐닝 방향과, 예를 들어 스캐닝 방향과 평행하게 정렬된다. 스캐닝 및 편광 방향은 또한, 이미징된 표본 내의 선형 방향 엘리먼트들의 방향과 정렬된다. 표면이 마이크로칩이면, 스캐닝 및 편광 방향은 디바이스들, 예를 들어 마이크로칩 내의 트랜지스터들의 방향과 정렬된다. 예를 들어, 폴라라이저는, 선형 편광이 디바이스들, 예를 들어 이미징될 영역 내의 확산 구역들 또는 게이트들의 길이 방향에 그리고 스캔 방향에 평행하도록 정렬된다. 스캔 방향에 의해, 도 1a 의 콜아웃에 예시된 바와 같이 정렬이 조명 빔의 빠른 스캔 방향인 것이 더 좋다는 것이 주목된다.

단계 805 에서, 빔은 관심 영역 위에서 스캐닝되고 이미지가 획득된다. 결과의 이미지는 편광 방향에서 향상된 해상도를 그리고 편광 방향에 수직한 방향에서 저하된 해상도를 갖는다. 빔이 대물렌즈의 센터를 통과하는 것을 억제하지만, 빔이 대물렌즈의 차단된 센터 주위의 영역을 통과하는 것을 허용하도록, 빔의 센터를 차단하는 환형 어퍼처를 사용함으로써 추가적인 향상이 획득될 수 있다. 이 이미지는 스캔 방향과 정렬된 길이를 갖는 CAD 이미지에서의 엘리먼트들과 획득된 이미지를 정렬시키기 위해 사용될 수 있다.

단계 810 에서, 결과의 편광이 이전의 편광에 직교하도록 폴라라이저는 90 도 회전된다. 스캐닝 방향은 제 1 이미지에서와 같이 유지되고, 관심 영역은 단계 815 에서 다시 스캐닝되어 제 2 이미지를 획득한다. 결과의 제 2 이미지는 제 1 이미지의 향상된 해상도에 직교하는 방향에서 향상된 해상도를 갖는다. 이 이미지는 획득된 이미지를, 스캐닝 방향에 수직하게 정렬된 길이를 갖는 CAD 이미지에서의 엘리먼트들과 정렬시키도록 사용될 수 있다. 단계 820 에서, 결과의 이미지가 2 개의 직각 방향들에서 향상된 해상도를 갖도록 2 개의 이미지들이 결합된다.

다른 실시형태에 따르면, 직각으로 정렬된 편광 상태 이미지들 양자는 이미지 형성 시간을 최소화하기 위해 실시간으로 동시에 획득된다. 일 실시형태에 따르면, 조명 빔은 2 개의 별개의 경로로 분할되고, 그 후 그 전계 벡터들이 서로 상호적으로 직교하도록 (각각의 경로에서 적절하게 배향된 반파장 판들을 사용하여) 사전-편광된다. 그 후, 동일한 레이트이지만 상이한 시간들 (또는 상이한 위상) 에서 레이저 빔들이 샘플을 스트라이킹하기 위해서, 반복-레이트 사이클의 절반 만큼 하나의 편광 상태가 의도적으로 지연되는 광학 축을 따라 레이저 빔들을 동일 선상으로 재결합하기 전에 동일한 반복 레이트 컨디셔닝을 사용하여 레이저 빔들을 변조하는 것이 가능하다. 예를 들어, 레이저의 다른 펄스 또는 펄스들의 그룹 마다 수평 또는 수직 편광이 교대로 있을 수 있다. 그 후, 샘플이 스캐닝될 때 실시간으로 하이브리드 초해상도 이미지를 생성하고/하거나 이미지들의 2 개의 세트들을 별개로 수집 및 컴파일링하기 위한 획득 소프트웨어를 구성할 수 있다.

2 개의 직교 방향들에서 향상되는 이미지를 획득하기 위한 프로세스의 일 예가 도 8b 에 예시된다. 이 예에서, 단계 800 에서 레이저 빔은 소정 주파수에서 변조되어 레이저 펄스들의 트레인을 생성한다. 그 후, 단계 805 에서, 빔은 2 개의 빔들로 분할된다, 예를 들어 펄스들은 2 개의 별개의 광 경로들로 분리된다. 단계 810 에서, 각각의 빔은, 2 개의 빔들이 직교 방향들에서 선형으로 편광되도록 하나의 선형 방향에서 편광된다. 단계 815 에서, 빔들은 동일한 광 경로를 횡단하도록 결합되고, 단계 820 에서 관심 영역은 동일한 광 경로를 횡단하는 양자의 빔들로 스캐닝된다. 즉, 관심 영역은 레이저 펄스들의 트레인으로 스캐닝되는데, 여기서 각각의 연속적인 펄스 또는 펄스들의 그룹은 그것을 진행시키는 것에 대해 직교 편광이다. 반사된 광이 수집되어 2 개의 직교 방향들에서 증가된 해상도를 갖는 이미지를 생성한다. 해상도를 더욱 향상시키기 위해, 결합된 빔들은 환형 어퍼처를 통과하여, 양자의 빔들의 중심부가 대물렌즈를 통과하지 않는다.

다른 실시형태에 따르면, 상세한 그리고 향상된 CAD 정렬이 가능해진다. 이는 향상된 정확도로, 일 차원 또는 2 차원으로 특정 피처들을 정렬시키는 것을 수반할 수도 있다 - 교대로, 오버샘플링이 사용될 수 있다. 관측 하에 있는 광학 피처들과 전계가 정렬하는 광은, 광의 전계가 관측 하에 있는 피처들에 수직하게 편광되는 경우보다 높은 콘트라스트 이미지를 생산한다. 개시된 실시형태들로, 최적 편광의 광이 사용되어 칩의 특정 피처들을 검사할 수 있고, 이는 향상된 이미지 해상도 및/또는 CAD 정렬을 초래할 수도 있다.

다양한 개시된 실시형태의 이점들이 이제, 도 9a 내지 도 9e 를 참조하여 예시될 것이다. 도 9a 에 도시된 바와 같은, 십자선 (crossed wire) 들의 어레이를 이미징한 예를 고려한다. 다음은 십자선들의 시뮬레이팅된 이미지들이다. 기준선 예로써, 도 9a 는 원형으로 편광된 조명원을 사용하는 것으로부터 수직으로 예상되는 것 만큼 많이 수평으로 동일한 해상도를 갖는 이미징을 나타낸다. 랜덤한 노이즈 원이 이 이미지 (뿐만 아니라 다음의 모든 이미지) 에 추가되어 이미징 일렉트로닉스들에 통상적인 노이즈를 반영한다. 수평 및 수직 라인들 양자 모두의 해상도는 유사하게 나타난다는 것이 주목된다.

도 9b 는 개시된 실시형태들을 사용하여 가능한 과장 (exaggeration) 을 도시하는데, 여기서 도 9a 에 도시된 원형으로 편광된 광의 경우에 비해 수직 해상도가 40% 향상되는 한편, 수평 해상도가 40% 악화된다는 가정 하에, 수평으로 편광된 광을 이용하여 동일한 구조가 이미징된다. 도 9b 의 수평 피처들은 수직 피처들보다 더욱 강하게 분해된다 (resolve) 는 것이 주목된다.

도 9c 는 예를 들어, 90 도 만큼 전술된 바와 같이 광원의 편광을 회전시킴으로써 획득되는 바와 같은, 수직으로 편광된 광원을 사용하여 이미징된 동일한 구역의 시뮬레이션을 도시한다. 이제, 이미지에서의 수직 구조들이 어떻게 수평 피처들보다 더 강하게 분해되는지에 주목한다.

본 실시형태의 일 양태는 2 개의 이미지들 - 하나는 수평으로 편광된 광원 (예를 들어, 도 9b) 을 사용하여 취해지고, 다른 하나는 수직으로 편광된 광원 (예를 들어, 도 9c) 을 사용함 - 을 사용하여, 동일한 구역의 CAD 이미지의 수직 구조들과 정렬시키기 위해 향상된 수평 해상도를 갖는 이미지를 사용하고, 동일한 구역의 CAD 이미지의 수평 구조들과 정렬시키기 위해 향상된 수직 해상도를 갖는 이미지를 사용하고, 그렇게 함으로써 동일한 구역의 단일의 CAD 이미지에 원형으로 편광된 광으로 취해진 이미지만을 정렬시킴으로써 가능한 것보다 향상된 이미지-투-CAD 정렬을 획득하는 것이다.

다른 양태는 교차된 광학 편광들에서 취해진 이미지들의 최선의 특성들을 결합하도록 일부 다양한 이미지 프로세싱을 사용하는 것이다. 이것이 수행될 수 있는 방법의 일 예로써, 도 9b 및 도 9c 에 도시된 이미지들을 입력으로서 사용하여 새로운 이미지가 형성될 수 있다. 도 9d 는 수평 방향에서 취해진 도 9c 로부터의 이미지의 곡률과, 수직 방향에서 취해진 도 9b 의 이미지의 곡률을 합산함으로써, 픽셀 단위로 컴퓨팅되고, 여기서 곡률 (curvature) 은 데이터의 별개의 2 차 도함수로서 정의된다. 더 정확히 말해, 도 9d 에 도시된 이미지는 수직 커널 {-1, +2, -1}^T (슈퍼스크립트 T 는 행렬 전치 오퍼레이터를 가리킴) 로 콘볼브된 도 9c 에 도시된 이미지에 추가된, 수평 커널 {-1, +2, -1} 로 콘볼브된 도 9b 에 도시된 이미지와 동일하다. 이 특정 형태가 어떻게 이미지 프로세싱을 하는지에 주목하는데, 여기서 도 9c 의 향상된 수평 해상도는 도 9b 의 향상된 수직 해상도와 결합되어 도 9a 에 도시된 바와 같이 원형으로 편광된 광을 사용하여 획득되는 더 높은 광학 해상도를 갖는, 초해상도 이미지를 생성한다.

이 특정 예는, 하나의 향상된 이미지를 획득하기 위해서 2 개의 이러한 이미지들을 프로세싱하는 단지 하나의 가능한 방법이라는 것을 인지해야 한다; 이미지 프로세싱의 당업자는 이 목적을 달성하는 유사한 루틴들을 개발할 수 있을 것이다.

마지막으로, 도 9e 는 도 9b 로부터 수평 해상도 및 도 9c 로부터 수직 해상도를 사용하여 이미지를 형성하고자 하도록, 이미지 프로세싱 알고리즘을 실수로 반전시키는 경우 일어나는 것을 도시한다. 이 경우에서 수평 구조 또는 수직 구조 어느 것도 잘 분해되지 않는 것이 주목된다.

제 2 예에서, 칩 설계자의 재량으로, 이미징되는 일부 디바이스들이 확산 구역이 일 방향에서 우세하게 진행되는 구역들, 및 확산 구역이 다른 방향에서 우세하게 진행되는 다른 (가능하게는 산재된) 구역들을 포함하는 것이 가능하다. 확산이 수평으로 진행되는 구역들에 수평으로 편광된 이미지를 더 많이 가중시키고, 확산이 수직으로 진행되는 구역들에 수직으로 편광된 이미지를 더 많이 가중시킴으로써, 더 좋은 이미지-투-CAD 정렬이 달성될 수 있다.

추가의 실시형태에 따르면, 바이너리 및/또는 페이즈 송신 마스크는 물체 상의 알려진 패턴들을 이미징하도록 최적화 또는 맞춰질 수 있다. 특히, 편광 효과들에 따른 동공 평면 (pupil-plane) 엔지니어링은 렌즈의 목표면에서 결과의 광학 스폿 사이즈 및 형상을 변화시킬 수 있고, 알려진 디바이스 지오메트리에 스폿 사이즈를 맞추는 것은 향상된 이미지 해상도를 초래할 수 있다. 일 예로써, 메모리 디바이스들은 동일한 구조들의 큰 어레이들로 이루어지고, 여기서 각각의 구조는 메모리 디바이스에서의 한 비트의 정보를 보유한다. 도 10 은 반복된 구조들 (11) 의 어레이를 갖는 마이크로칩의 영역의 카툰을 나타낸다. 바이너리 진폭 또는 위상 송신 마스크를, 샘플링하기에 최적으로 맞춤으로써, 그러한 메모리 비트들은 본 기술의 현재 상태와 비교하여 향상된 이미지를 초래할 것이고, 이는 관측되고 있는 언더라잉 구조에 독립적인 원형으로 대칭의 스폿 사이즈를 사용한다. 예를 들어, 도 10 은 반복된 구조들 (11) 에 대응하는 광 빔을 제공하기 위해 배열된 복수의 어퍼처들 (13) 을 갖는 마스크 (12) 를 나타낸다. 다른 한편으로는, 마스크 (14)(단면으로 도시됨) 는 빔의 일부분에서의 위상 시프트로 하여금 반복된 구조들 (11) 에 대응하는 광 빔을 제공하게 하도록 설계된 위상-시프트 마스크이다. 마스크 (15) 는 반복된 구조들 (11) 에 대응하는 광 빔을 제공하도록 배열된 어퍼처들을 갖고, 빔의 일부분들에서의 위상 시프트로 하여금 반복된 구조들 (11) 에 대응하는 광 빔을 제공하게 하도록 설계된 결합식 바이너리 및 위상-시프트 마스크이다.

명료성을 보장하기 위해, 본원에 사용된 약어들은 다음과 같다. CAD: computer aided design; InGaAs: Indium gallium arsenide; MCT: HgCdTe or mercury cadmium telluride; CCD: charge-coupled device; InSb: Indium antimonide; CMOS: Complementary metal-oxide-semiconductor; GaAs: gallium arsenide; InP: Indium phosphide; PDP: polarization differential probing.

본원에 설명된 프로세스들 및 기법들은 본질적으로 임의의 특정 장치와 관련되지 않고 임의의 적합한 컴포넌트들의 결합으로 구현될 수도 있음이 이해되어야 한다. 또한, 본원에 설명된 사상들에 따라 다양한 유형의 범용 디바이스들이 사용될 수도 있다. 또한, 본원에 설명된 방법 단계들을 수행하기 위해 특수화된 장치를 구성하는 것이 유리한 것으로 드러날 수도 있다.

본 발명은 제한하기보다는 모든 면에 있어서 예시적이고자 하는 특정 예들과 관련하여 설명되었다. 당업자들은 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어의 많은 상이한 결합들이 본 발명을 실시하는데 적합할 것임을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 다른 실시형태들은 본원에 개시된 본 발명의 명세서 및 실시에 대한 고찰로부터 당업자에게 자명할 것이다. 본 발명의 실제 범위 및 사상은 다음의 청구항들에 의해 나타내어지며, 명세서 및 예시들은 단지 예로서 의도된다.

Claims (20)

1. 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법으로서,
   상기 CAD 이미지는 수평으로 정렬된 엘리먼트들 및 수직으로 정렬된 엘리먼트들을 갖고,
   상기 방법은,
   제 1 방향에서 선형으로 편광되는 광 빔으로 상기 마이크로칩에서의 관심 영역을 조명하는 단계;
   반사된 광을 수집하여 상기 마이크로칩의 제 1 획득된 이미지를 생성하는 단계;
   상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에서 선형으로 편광되는 광 빔으로 상기 마이크로칩에서의 상기 관심 영역을 조명하는 단계;
   반사된 광을 수집하여 상기 마이크로칩의 제 2 획득된 이미지를 생성하는 단계;
   상기 제 1 획득된 이미지를 상기 CAD 이미지에서의 상기 수평으로 정렬된 엘리먼트들에 정렬시키는 단계; 및
   상기 제 2 획득된 이미지를 상기 CAD 이미지에서의 상기 수직으로 정렬된 엘리먼트들에 정렬시키는 단계를 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 획득된 이미지 및 상기 제 2 획득된 이미지는 연속적으로 생성되는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 획득된 이미지 및 상기 제 2 획득된 이미지는 동시에 생성되는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 광 빔은 레이저 광 빔을 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 관심 영역을 조명하는 단계는 상기 레이저 광 빔을 스캐닝하는 단계를 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 방향에서 선형으로 편광되는 광 빔으로 상기 마이크로칩에서의 관심 영역을 조명하는 단계, 및 상기 제 2 방향에서 선형으로 편광되는 광 빔으로 상기 마이크로칩에서의 상기 관심 영역을 조명하는 단계는, 광 빔을 선형으로 편광시키고 그 후 선형으로 편광된 상기 광 빔을 45 도 만큼 회전시킴으로써 수행되는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 방향에서 선형으로 편광되는 광 빔으로 상기 마이크로칩에서의 관심 영역을 조명하는 단계, 및 상기 제 2 방향에서 선형으로 편광되는 광 빔으로 상기 마이크로칩에서의 상기 관심 영역을 조명하는 단계는, 2 개의 교번하는 광 경로들 위에 광 빔을 교대로 지향시킴으로써 수행되고,
   상기 광 경로들 각각은 다른 경로에서의 선형 폴라라이저 (polarizer) 에 직각으로 배향되는 상기 선형 폴라라이저를 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 방향에서 선형으로 편광되는 광 빔으로 상기 마이크로칩에서의 관심 영역을 조명하는 단계, 및 상기 제 2 방향에서 선형으로 편광되는 광 빔으로 상기 마이크로칩에서의 상기 관심 영역을 조명하는 단계는, 2 개의 광 경로들 위로 광빔을 분할함으로써 수행되고,
   상기 광 경로들 각각은 다른 경로에서의 선형 폴라라이저에 직각으로 배향되는 상기 선형 폴라라이저를 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   저 개구수 (low numerical aperture) 근축 광선들이 상기 제 1 및 제 2 획득된 이미지들을 향해 기여하는 것을 배제하는 단계를 더 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 빔의 광 경로에 마스크를 배치하는 단계를 더 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 마스크는 바이너리 마스크 또는 위상-시프트 마스크를 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 획득된 이미지에서의 고 주파수 컴포넌트들 및 상기 제 2 획득된 이미지에서의 고 주파수 컴포넌트들을 결합함으로써 결합된 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 획득된 이미지의 곡률 및 상기 제 2 획득된 이미지의 곡률을 합산함으로써 결합된 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 곡률은 상기 제 1 획득된 이미지 및 상기 제 2 획득된 이미지에서 데이터의 별개의 2 차 도함수로서 정의되는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키는 방법.
14. 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키기 위한 시스템으로서,
    상기 CAD 이미지는 수평으로 정렬된 엘리먼트들 및 수직으로 정렬된 엘리먼트들을 갖고,
    상기 시스템은,
    상기 마이크로칩으로 이어지는 광 경로를 횡단하는 광 빔을 제공하는 조명 원;
    상기 광 경로에서의, 수평으로 편광된 빔 또는 수직으로 편광된 빔을 생성하도록 동작 가능한 선형 편광 어레인지먼트 (arrangement);
    상기 광 경로에서의 고 개구수 렌즈 어레인지먼트;
    상기 수평으로 편광된 빔으로 조명되는 경우 상기 마이크로칩으로부터 반사된 광으로부터 제 1 이미지를 생성하고, 상기 수직으로 편광된 빔으로 조명되는 경우 상기 마이크로칩으로부터 반사된 광으로부터 제 2 이미지를 생성하도록 동작 가능한 이미저 (imager); 및
    상기 CAD 이미지를 페치하고 상기 제 1 이미지 및 상기 CAD 이미지를 오버레이하고 상기 제 2 이미지 및 상기 CAD 이미지를 오버레이하여, 상기 제 1 이미지를 상기 CAD 이미지에서 상기 수평으로 정렬된 엘리먼트들에 정렬시키고 상기 제 2 이미지를 상기 CAD 이미지에서 상기 수직으로 정렬된 엘리먼트들에 정렬시키도록 동작 가능한 컴퓨터를 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키기 위한 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,
    광원은 레이저, LED, 및 초 발광 다이오드로부터 선택되는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키기 위한 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 이미저는 InGaAs, MCT, CCD, InSb, CMOS, GaAs, InP 유형들의 적외선 센서들로부터 선택되는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키기 위한 시스템.
17. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 경로에서 레이저 스캐닝 마이크로스코프를 더 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키기 위한 시스템.
18. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 경로에서 환형 (annular) 바이너리 어퍼처를 더 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키기 위한 시스템.
19. 제 14 항에 있어서,
    상기 고 개구수 렌즈 어레인지먼트는 대물렌즈 및 고체 잠입 렌즈를 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키기 위한 시스템.
20. 제 14 항에 있어서,
    상기 선형 편광 어레인지먼트는 편광 차동 프로빙 (polarization differential probing) 을 포함하는, 마이크로칩의 획득된 이미지 및 CAD 이미지를 정렬시키기 위한 시스템.

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