KR101831568B1

KR101831568B1 - 계측을 위한 광학계 대칭화

Info

Publication number: KR101831568B1
Application number: KR1020177004872A
Authority: KR
Inventors: 암몬 마나쎈; 다니엘 칸델; 모셰 바루크; 조엘 셀리그손; 알렉산더 스비저; 가이 코헨; 에프라임 로템; 오하드 바차르; 다리아 네그리; 노암 사피엔스
Original assignee: 케이엘에이-텐코 코포레이션
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2018-02-22
Also published as: US20120033226A1; KR20140002609A; JP6000247B2; JP2013541694A; TWI484304B; WO2012018674A3; KR20170021925A; WO2012018674A2; TW201229677A; US9164397B2; KR101787157B1

Abstract

본 발명은 조명 광원, 조명 광원으로부터 방출되는 광의 적어도 일부분을 대칭화하도록 구성되어 있는 적어도 하나의 조명 대칭화 모듈(illumination symmetrization module, ISM), ISM에 의해 처리되는 광의 제1 부분을 대상물 경로(object path)를 따라 하나 이상의 시료의 표면으로 그리고 ISM에 의해 처리되는 광의 제2 부분을 기준 경로(reference path)를 따라 지향시키도록 구성되어 있는 제1 빔 분할기(beam splitter), 및 주 광학축(primary optical axis)을 따라 배치된 검출기 - 검출기는 하나 이상의 시료의 표면으로부터 반사되는 광의 일부분을 수집하도록 구성되어 있음 - 를 포함한다.

Description

계측을 위한 광학계 대칭화{OPTICS SYMMETRIZATION FOR METROLOGY}

관련 출원:

미국 특허 상표청 법정외 요건을 위해, 본 출원은 2010년 8월 3일자로 출원된, 발명의 명칭이 "계측을 위한 광학계 대칭화(OPTICS SYMMETRIZATION FOR METROLOGY)"인 미국 가특허 출원 제61/370,347호(발명자: Amnon Manassen, Daniel Kandel, Moshe Baruch, Joel Seligson, Alexander Svizher, Guy Cohen, Efraim Rotem, Ohad Bachar, Daria Negri 및 Noam Sapiens)의 정식(정규) 특허 출원을 구성한다.

본 발명은 일반적으로 광학 계측 시스템에서의 TIS(tool induced shift) 측정에 관한 것이다.

반도체 장치 및 구성요소의 치수가 계속 감소됨에 따라, 주어진 샘플의 단일층 내에서 다양한 층들 또는 특징부들 사이의 증가된 정렬 제어의 필요성이 계속 증가할 것이다. 반도체 가공과 관련하여, 기판 상에 일련의 층 - 층들 중 일부 또는 전부가 다양한 구조물을 포함함 - 을 제조함으로써 반도체-기반 장치가 제조될 수 있다. 단일층 내에서는 물론 다른 층 내의 구조물에 대해서도 이들 구조물의 상대적 위치는 장치의 성능에 중요하다.

반도체 제조 공정 동안 다양한 단계에서 하나 이상의 반도체층 공정을 모니터링 및 제어하기 위해 계측 프로세스가 사용된다. 예를 들어, 계측 프로세스는 공정 단계 동안 웨이퍼 상에 형성된 특징부의 치수(예컨대, 선폭, 두께 등) 등의 웨이퍼의 하나 이상의 특성을 측정하기 위해 사용되고, 여기서 공정 단계의 품질은 하나 이상의 특성을 측정하는 것에 의해 판정될 수 있다. 한가지 이러한 특성은 오버레이 오차(overlay error)를 포함한다.

오버레이 측정은 일반적으로 제1 패턴화된 층이 그 위에 또는 그 아래에 배치된 제2 패턴화된 층에 대해 얼마나 정확하게 정렬되는지 또는 제1 패턴이 동일한 층 상에 배치된 제2 패턴에 대해 얼마나 정확하게 정렬되는지를 규정한다. 오버레이 오차는 통상적으로 가공물(예컨대, 반도체 웨이퍼)의 하나 이상의 층 상에 형성되는 구조물을 갖는 오버레이 타겟(overlay target)에 의해 결정된다. 주어진 반도체 장치의 층들 또는 패턴들이 제대로 형성되지 않는 경우, 하나의 층 또는 패턴 상의 구조물은 다른 층 또는 패턴 상의 구조물에 대해 오프셋되거나 오정렬되는 경향이 있다. 반도체 집적 회로 제조의 상이한 스테이지들에서 사용되는 임의의 패턴들 사이의 오정렬을 '오버레이 오차'라고 한다.

일반적으로, 오버레이 측정 등의 계측 응용은 진보된 리소그라피 공정의 요구사항을 만족시키기 위해 고품질의 광학계를 필요로 한다. 오버레이 계측의 경우에, 구현하는 시스템의 광학 구성요소에서의 광학적 결함(예컨대, 수차)으로 인해 TIS(Tool Induced Shift)가 생길 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 시스템에서의 광학적 결함은 실제 오버레이에 대한 측정된 오버레이의 천이를 야기할 수 있다. 예를 들어, 계측의 경통(optical column)에 존재하는 광학 수차는 TIS를 야기할 수 있다. TIS의 표준의 측정은 제1 위치에서 오버레이를 측정하고 이어서 웨이퍼를 180도 회전시켜 오버레이 측정을 반복하는 것을 포함한다. 그에 따라, TIS는 다음과 같이 정의될 수 있고:

여기서 OVL(0°)는 제1 위치에서 측정된 오버레이를 나타내고, OVL(180°)는 제1 위치에 대해 샘플을 180도 회전시킨 후에 측정된 오버레이이다.

종래에는, TIS의 존재를 없애거나 제한하는 2가지 방식이 있다. 첫째, TIS를 야기하는 광학적 결함을 피하는 데 도움을 주기 위해 구현하는 계측 시스템에서 고가의 고성능 광학 구성요소가 이용될 수 있다. 둘째, 주어진 시스템 내에서 TIS를 측정할 시에, 관찰된 TIS 레벨을 보정하기 위해 주어진 시스템이 교정될 수 있다. 교정 요구사항으로 인해, TIS의 존재는 주어진 반도체 제조 공정의 처리율의 감소를 가져온다. 게다가, TIS를 피하거나 제한하기 위해 고성능 광학 구성요소를 필요로 하는 것은 반도체 가공 및 계측의 비용의 증가를 가져온다. 그에 따라, 보다 효율적인 TIS 측정 프로세스를 제공하는 방법 및/또는 시스템은 물론, 주어진 시스템에서 TIS의 양을 감소시키는 개선된 광학 시스템을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

조명 대칭화(illumination symmetrization)에 적당한 장치가 개시되어 있다. 한 측면에서, 이 장치는 조명 광원(illumination source); 조명 광원으로부터 방출되는 광의 적어도 일부분을 대칭화하도록 구성되어 있는 적어도 하나의 조명 대칭화 모듈(illumination symmetrization module, ISM); ISM에 의해 처리되는 광의 제1 부분을 대상물 경로(object path)를 따라 하나 이상의 시료의 표면으로 그리고 ISM에 의해 처리되는 광의 제2 부분을 기준 경로(reference path)를 따라 지향시키도록 구성되어 있는 제1 빔 분할기(beam splitter); 및 주 광학축(primary optical axis)을 따라 배치된 검출기 - 검출기는 하나 이상의 시료의 표면으로부터 반사되는 광의 일부분을 수집하도록 구성되어 있음 - 를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.

다른 측면에서, TIS(tool induced shift)를 측정하는 데 적합한 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 조명 광원; 조명 광원으로부터 방출되는 광의 제1 부분을 하나 이상의 시료의 표면 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있는 직접 채널(direct channel); 조명 광원으로부터 방출되는 광의 제2 부분을 하나 이상의 시료의 표면 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있는 회전 채널(rotational channel) - 회전 채널은 광의 제2 부분을 180도 회전시키도록 구성되어 있는 광학 회전 모듈(optical rotation module)을 포함함 -; 회전 채널의 광학 경로(optical pathway)를 선택적으로 차단시키도록 구성되어 있는 제1 셔터; 직접 채널의 광학 경로를 선택적으로 차단시키도록 구성되어 있는 제2 셔터; 및 배치되어 있는 검출기 - 검출기는 하나 이상의 시료의 표면으로부터 반사되는 광의 일부분을 수집하도록 구성되어 있고, 광의 일부분은 직접 채널로부터의 광 또는 회전 채널로부터의 광 중 적어도 하나를 포함함 - 를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.

다른 측면에서, TIS(tool induced shift)를 측정하는 데 적합한 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 조명 광원; 조명 광원으로부터 방출되는 광의 제1 부분을 하나 이상의 시료의 표면 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있는 직접 채널; 조명 광원으로부터 방출되는 광의 제2 부분을 하나 이상의 시료의 표면 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있는 회전 채널 - 회전 채널은 광의 제2 부분을 180도 회전시키도록 구성되어 있는 광학 반사 모듈(optical reflection module)을 포함함 -; 회전 채널의 광학 경로를 선택적으로 차단시키도록 구성되어 있는 제1 셔터; 직접 채널의 광학 경로를 선택적으로 차단시키도록 구성되어 있는 제2 셔터; 및 검출기 - 검출기는 하나 이상의 시료의 표면으로부터 반사되는 광의 일부분을 수집하도록 구성되어 있고, 광의 일부분은 직접 채널로부터의 광 또는 회전 채널로부터의 광 중 적어도 하나를 포함함 - 를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.

이상의 개괄적인 설명 및 이하의 상세한 설명 둘 다가 단지 예시적이고 설명적인 것에 불과하며 청구된 발명을 꼭 한정하는 것은 아니라는 것을 잘 알 것이다. 본 명세서에 포함되어 그의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 나타내고, 개괄적인 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

기술 분야의 당업자가 첨부 도면을 참조하면 본 개시 내용의 다수의 이점을 더 잘 이해할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 조명 대칭화에 적합한 장치의 블록도.
도 1b는 본 발명에 따라 구현하기에 적합한 조명 대칭화 모듈의 유형들의 블록도.
도 2a는 본 발명에 따른 180도 회전 조명 대칭화 모듈의 블록도.
도 2b는 본 발명에 따른 180도 회전 조명 대칭화 모듈의 블록도.
도 3a는 본 발명에 따른 Y-반사(Y-reflection) 조명 대칭화 모듈의 블록도.
도 3b는 본 발명에 따른 Y-반사각 회전(Y-reflection degree rotation) 조명 대칭화 모듈의 블록도.
도 4a는 본 발명에 따른 Y-반사각 회전 조명 대칭화 모듈과 180도 회전 조명 대칭화 모듈의 일련의 조합의 블록도.
도 4b는 본 발명에 따른 Y-반사각 회전 조명 대칭화 모듈과 180도 회전 조명 대칭화 모듈의 일련의 조합의 블록도.
도 5a는 본 발명에 따른 TIS(tool induced shift) 측정에 적합한 장치의 블록도.
도 5b는 본 발명에 따른 TIS(tool induced shift) 측정에 적합한 장치의 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 TIS(tool induced shift) 측정에 적합한 장치의 블록도.
도 7a는 본 발명에 따른 조명 대칭화 모듈과 협력하여 구현되는 TIS(tool induced shift) 측정에 적합한 장치의 블록도.
도 7b는 본 발명에 따른 조명 대칭화 모듈과 협력하여 구현되는 TIS(tool induced shift) 측정에 적합한 장치의 블록도.

이제부터, 첨부 도면에 예시되어 있는, 개시된 발명 요지에 대해 상세히 언급할 것이다.

일반적으로 도 1a 내지 도 4b를 참조하여, 본 발명에 따른 조명 대칭화를 제공하는 데 적합한 시스템(100)이 기술되어 있다. 한 측면에서, 본 발명은 조명 대칭화 모듈을 이용한 조명의 대칭화에 관한 것이다. 계측 시스템에서의 조명의 대칭화는 주어진 시스템(100) 내에서 TIS(tool induced shift)를 없애거나 제한하는 역할을 한다.

본 발명이 현존하는 현미경 검사 시스템을 조정하거나 재구성하는 것으로 이루어져 있을 수 있는 것(그렇지만, 꼭 그럴 필요는 없음)이 본 명세서에서 생각되고 있다. 예를 들어, 본 발명은 KLA-Tencor Archer 100 오버레이 제어 시스템을 조정하는 것으로 이루어져 있을 수 있다. 예를 들어, ISM이 종래의 시스템(예컨대, Archer 100 시스템)에 삽입될 수 있고, 그로써 ISM 및 연관된 조정된 광학계가 조명 광원과 시스템의 기준 경로 및 대상물 경로를 따라 광을 투과시키는 데 사용되는 빔 분할기 사이에 위치된다. 본 발명이 Archer 100 시스템의 조정으로 제한되지 않고 오히려 상기 설명이 단지 예시로서 해석되어야 한다는 것을 잘 알 것이다. 본 발명이 아주 다양한 현미경 검사 및 오버레이 계측 시스템으로 확장될 수 있는 것으로 예상된다.

이제 도 1a를 참조하면, 조명 대칭화에 적합한 시스템(100)은 조명 광원(102), 조명 대칭화 모듈(104), 제1 빔 분할기(108), 및 하나 이상의 시료(114)(예컨대, 웨이퍼 로트의 하나 이상의 웨이퍼)로부터 반사된 광을 수광하도록 구성되어 있는 배치된 검출기(110)를 포함할 수 있다.

본 발명의 한 측면에서, 조명 대칭화 모듈(104)은 조명 광원(102)로부터 방출되는 광을 대칭화하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 조명 광원(102)로부터 방출되는 광이 조명 대칭화 모듈(104)에 의해 처리(즉, 대칭화)되고 시스템(100)의 부가의 광학계 구성요소[예컨대, 대상물 경로(112)의 대물 렌즈, 기준 경로(113)의 기준 거울(reference mirror), 및 검출기(110)] 쪽으로 지향될 수 있도록, 조명 대칭화 모듈(104)이 조명 경로(illumination path)(115)를 따라 배치될 수 있다. 일반적으로, 기술 분야의 당업자라면, 주어진 시료(114)에 입사하는 광의 대칭성을 향상시키기 위해, 조명 대칭화 모듈(104)이 오버레이 계측 시스템 내에 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 조명 광원(102)으로부터 방출되는 광에 대해 수행될 특정의 유형의 대칭화 동작은 주어진 계측 응용(예컨대, 오버레이 계측, 차분 신호 산란 측정 오버레이 계측, 또는 광학 임계 치수 계측)의 특정의 조명 대칭성 요구사항에 의존할 수 있다. 예를 들어, 180° 회전으로 개선된 조명의 대칭성은 광학계 결함에 의해 야기되는 오버레이 계측 측정치에서의 계측 TIS(tool induced shift)를 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다. 다른 경우에, 주어진 축(예컨대, X-축 또는 Y-축)을 중심으로 한 개선된 반사 대칭성은 특정의 차분 신호 산란 측정 오버레이 측정에서 요구되는 원하는 수준의 반사 대칭성을 달성하는 데 도움을 줄 수 있다.

이제 도 1b를 참조하면, 시스템(100)의 조명 대칭화 모듈(104)은 180도 회전 대칭화 모듈(200), Y-반사 대칭화 모듈(300), X-반사 대칭화 모듈(도시 생략), 또는 하나 이상의 개별 조명 대칭화 모듈들의 선형 결합(400)을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 특정의 원하는 조명 대칭화 동작을 달성하는 데 요구되는 조명 대칭화 모듈(104)의 이들 실시예의 특정의 광학적 배열에 대해 본 명세서에서 추가로 더 상세히 논의한다.

본 발명의 한 측면에서, 시료(114)가 시료 스테이지(specimen stage)(118) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 시료 스테이지(118)는 통신 연결된 컴퓨터 시스템(도시 생략)을 통해 제어가능한 병진이동가능 스테이지(translatable stage)(예컨대, X-Y 병진이동가능 스테이지) 및/또는 회전가능 스테이지(rotatable stage)(예컨대, 쎄타 회전가능 스테이지)를 포함할 수 있다. 시료(114)가 시스템(100)의 주 광학축(107)에 실질적으로 수직으로 있도록 시료(114) 및 시료 스테이지(118)가 배열될 수 있다.

시스템(100)의 조명 광원(102)은 기술 분야에 공지된 임의의 조명 광원을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 조명 광원(102)은 광대역 광원(예컨대, 백색 광원)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 광원(102)은 할로겐 광원(halogen light source, HLS)을 포함할 수 있지만, 그것으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 할로겐 광원은 텅스텐 기반 할로겐 램프를 포함할 수 있지만, 그것으로 제한되지 않는다. 다른 예에서, 조명 광원(102)은 제논 아크 램프를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 조명 광원(102)은 협대역 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 광원(102)은 레이저 광원을 포함할 수 있지만, 그것으로 제한되지 않는다.

본 발명의 다른 측면에서, 시스템(100)의 제1 빔 분할기(108)는 조명 광원(102)으로부터 방출되는 광 빔을, ISM(104)을 통과한 후에, 2개의 경로 - 대상물 경로(112) 및 기준 경로(113) - 로 분할할 수 있다. 이와 관련하여, 시스템(100)의 대상물 경로(112) 및 기준 경로(113)는 2빔 간섭 광학 시스템의 일부분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 분할기(108)는 조명 경로(115)로부터의 광 빔의 제1 부분을 대상물 경로(112)를 따라 지향시킬 수 있는 반면, 조명 경로(115)로부터의 광 빔의 제2 부분을 기준 경로(113)를 따라 투과시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 제1 빔 분할기(108)는 조명 광원(102)으로부터 방출되는 광의 일부분을, 조명 대칭화 모듈(104)를 통과한 후에, 시료 스테이지(118) 상에 배치되어 있는 시료(114)의 표면 쪽으로 [예컨대, 대상물 경로(112)를 통해] 지향시킬 수 있다. 게다가, 제1 빔 분할기(108)는 조명 광원(102)로부터 방출되는 광의 제2 부분을 기준 경로(113)의 구성요소 쪽으로 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 빔 분할기(108)는 조명 경로(115)로부터의 광의 일부분을 기준 경로(113)를 따라 기준 거울(도시 생략) 쪽으로 투과시킬 수 있다. 기술 분야의 당업자라면 공지된 임의의 빔 분할기가 본 발명의 제1 빔 분할기(108)로서 구현하는 데 적합하다는 것을 잘 알 것이다.

기준 경로(113)가 기준 거울, 기준 대물 렌즈, 및 기준 경로(113)를 선택적으로 차단시키도록 구성되어 있는 셔터(이들로 제한되지 않음)를 포함할 수 있다는 것이 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다. 일반적으로, 2빔 간섭 광학 시스템은 Linnik 간섭계로서 구성되어 있을 수 있다. Linnik 간섭 측정에 대해서는 일반적으로 미국 특허 제4,818,110호(1989년 4월 4일자로 특허됨) 및 미국 특허 제6,172,349호(2001년 1월 9일자로 특허됨) - 참조 문헌으로서 본 명세서에 포함됨 - 에 기술되어 있다.

다른 실시예에서, 시스템(100)은 주 대물 렌즈(main objective lens)(109)를 포함할 수 있다. 주 대물 렌즈(109)는 광을 대상물 경로(112)를 따라 시료 스테이지(118) 상에 배치되어 있는 시료(114)의 표면 쪽으로 지향시키는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 빔 분할기(108)는 조명 광원(102)으로부터 방출되는 광 빔(115)의 일부분을, ISM(106)을 통과한 후에, 대상물 경로(112)를 따라 지향시킬 수 있다. 제1 빔 분할기(108)에 의한 분할 프로세스 후에, 주 대물 렌즈(109)는 주 광학축(107)과 동일 선상에 있는 대상물 경로(112)로부터의 광을 시료(114)의 표면 상으로 집속시킬 수 있다. 일반적으로, 기술 분야에 공지된 임의의 대물 렌즈가 본 발명의 주 대물 렌즈(109)로서 구현하는 데 적합할 수 있다.

게다가, 시료(114)의 표면 상에 충돌하는 광의 일부분이 시료(114)에 의해 반사되어, 주 광학축(107)을 따라 대물 렌즈(109) 및 빔 분할기(108)를 거쳐 검출기(110) 쪽으로 지향될 수 있다. 또한, 중간 렌즈, 부가의 빔 분할기(예컨대, 광의 일부분을 집속 시스템으로 분할하도록 구성되어 있는 빔 분할기), 및 결상 렌즈 등의 중간 광학계 장치가 대물 렌즈(109)와 검출기(110)의 영상면(imaging plane) 사이에 위치될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

본 발명의 다른 측면에서, 시스템(100)의 검출기(110)는 시스템(100)의 주 광학축(107)을 따라 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 시료(114)의 표면으로부터 영상 데이터를 수집하기 위해 카메라(110)가 배열될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 시료(114)의 표면으로부터 반사한 후에, 광은 주 광학축(107)을 따라 주 대물 렌즈(109) 및 제1 빔 분할기(108)를 거쳐 검출기(110)의 영상면(image plane) 쪽으로 진행할 수 있다. 기술 분야에 공지된 임의의 검출기가 본 발명에서의 구현에 적합하다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 검출기(110)는 CCD(charge coupled device, 전하 결합 소자) 기반 카메라 시스템을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 검출기(110)는 TDI(time delay integration, 시간 지연 적분)-CCD 기반 카메라 시스템을 포함할 수 있다. 추가의 측면에서, 검출기(110)는 컴퓨터 시스템(도시 생략)과 통신 연결되어 있을 수 있다. 이와 관련하여, 디지털화된 영상 데이터가 유선 신호(예컨대, 구리선, 광섬유 케이블 등) 또는 무선 신호(예컨대, 무선 RF 신호) 등의 신호를 통해 검출기(110)로부터 컴퓨터 시스템으로 전송될 수 있다.

이상의 설명이 검출기(110)를 시스템(100)의 주 광학축(107)을 따라 위치되어 있는 것으로 기술하고 있지만, 이 특성이 요구사항으로서 해석되어서는 안된다. 검출기(110)가 시스템(100)의 부가의 광학축을 따라 존재할 수 있는 것이 본 명세서에서 생각되고 있다. 예를 들어, 일반적으로, 시료(114)의 표면으로부터 반사된 광의 일부분을 방향 전환시켜 대상물 경로(112)를 따라 부가의 광학축 상으로 진행하게 하는 데 하나 이상의 부가의 빔 분할기가 이용될 수 있다. 부가의 광학축을 따라 진행하는 광이 카메라(110)의 영상면에 충돌하도록 카메라(110)가 배열될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 조명 광원(102)으로부터 방출되는 광에 대해 180° 회전 대칭화 동작을 수행하는 데 적합한 조명 대칭화 모듈(200)의 실시예를 나타낸 것이다. 도 2a 및 도 2b에 예시되어 있는 180° 회전 대칭화 모듈(200)은 처리된 광의 대칭성을 180° 회전으로 향상시키는 역할을 할 수 있다. 환언하면, 180° 회전 대칭화 모듈(200)은 조명 광원(102)으로부터 방출되는 광을 향상된 180° 회전 대칭 특성을 가지는 조명으로 변환하는 역할을 할 수 있다.

이제 도 2a를 참조하면, 180° 조명 대칭화 모듈(200)의 실시예가 예시되어 있다. 본 발명의 180° 조명 대칭화 모듈(200)은 제1 빔 분할기(202), 제1 거울(204), 일대일 영상 모듈(one-to-one imaging module)(206), 제2 거울(208) 및 제2 빔 분할기(210)에 의해 형성되는 경로에 의해 정의되는 회전 채널(203), 및 제1 빔 분할기(202) 및 제2 빔 분할기(210)에 의해 형성되는 경로에 의해 정의되는 직접 채널(205)을 포함할 수 있다.

한 측면에서, 제1 빔 분할기(202)는 조명 경로(115)로부터의[즉, 조명 광원(201)으로부터 방출되는] 광의 제1 부분을 180° ISM의 회전 경로(203)를 따라 제1 거울(204) 쪽으로 방향 전환시키도록 배열되어 있다. 제1 빔 분할기(202)는 또한 광의 제2 부분을, 시스템(100)의 조명 경로(115)와 실질적으로 동일 선상에 있는 직접 경로(205)를 따라 제2 빔 분할기(210) 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있다. 게다가, 제1 거울(204)은 제1 빔 분할기(202)로부터 나오는 광의 일부분을 일대일 영상 모듈(206)을 통해 제2 거울(208) 쪽으로 지향시키도록 배열되어 있다. 일대일 영상 모듈(206)은 영상을 초기 영상에 대해 180° 회전시키면서 그와 동시에 영상의 확대를 피하도록 구성되어 있다. 일대일 영상 모듈(206)은 임의의 일련의 광학계 장치를 포함할 수 있고, 기술 분야에 공지된 광학계 장치의 배열 및/또는 간격이 일대일 영상(one-to-one imaging)으로 180° 회전을 달성하는 데 적합하다.

게다가, 제2 거울(208)은 일대일 회전 모듈(206)을 통해 투과된 광을 제2 빔 분할기(210) 쪽으로 지향시키도록 배열되어 있다. 180° 회전 ISM(200)의 제2 빔 분할기(210)는 이어서 직접 경로(205)로부터의 광과 회전 경로(203)로부터의 광을 결합시킨다.

기술 분야의 당업자라면 직접 경로(205)로부터의 광이 비회전된 조명으로 이루어져 있는 반면, 회전 채널(203)로부터의 광이 180° 회전된 조명으로 이루어져 있다는 것을 잘 알 것이다. 또한, 직접 채널(205)의 비회전된 광과 회전 채널(203)의 180° 회전된 광을 결합함으로써, 제2 빔 분할기(210)를 빠져나가는[시스템(100)의 제1 빔 분할기(108) 쪽으로 투과되는] 광이 180° 회전 ISM(200)의 제1 빔 분할기(202)에 입력되는 조명과 비교하여 개선된 회전 대칭성을 가질 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 일반적으로, 출원인은 앞서 기술한 180° 회전 ISM(200)의 거울 및 빔 분할기 등의 광학 요소가 기술 분야에 공지된 임의의 적당한 광학 요소를 포함할 수 있다는 것을 잘 알고 있다.

이제 도 2b를 참조하면, 180° 회전 ISM(200)의 대안의 실시예가 예시되어 있다. 도 2b의 180° ISM(200)은 제1 빔 분할기(212), 일대일 영상 모듈(214), 제2 거울(218) 및 제2 빔 분할기(220)에 의해 형성되는 경로에 의해 정의되는 회전 채널(213), 및 제1 빔 분할기(216), 제1 거울(216) 및 제2 빔 분할기(220)에 의해 정의되는 직접 채널(215)을 포함할 수 있다.

도 2a에 도시된 180° 회전 ISM(200)과 유사한 방식으로, 도 2b의 ISM(200)도 역시 제2 빔 분할기(220)를 이용하여 직접 채널(215)의 비회전된 광과 회전 채널(213)의 180° 회전된 조명을 결합시키는 역할을 하며, 그 결과 180° 회전 ISM(200)의 제1 빔 분할기(212)에 입력되는 조명과 비교하여 회전 대칭성이 향상된다. 또한, 도 2b에 예시된 대안의 설계가 회전 채널(213) 및 직접 채널(215)의 광학 경로 길이를 용이하게 같게 해줄 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

이제 도 3a를 참조하면, 시스템(100)의 Y-반사 모듈(300)의 일 실시예가 예시되어 있다. Y-반사 모듈(300)은 제1 빔 분할기(302), 제1 거울(304), 한 쌍의 반전 거울(inverting mirror)(306, 307) 및 제2 빔 분할기(310)에 의해 형성되는 경로에 의해 정의되는 반사 채널(303), 및 제1 빔 분할기(302) 및 제2 빔 분할기(308)에 의해 형성되는 경로에 의해 정의되는 직접 채널(305)을 포함할 수 있다.

한 측면에서, 제1 빔 분할기(302)는 조명 경로(115)로부터의 광의 제1 부분을 Y-반사 ISM(300)의 반사 채널(303)을 따라 제1 거울(304) 쪽으로 방향 전환시키도록 배열되어 있다. 제1 빔 분할기(302)는 또한 광의 제2 부분을, 시스템(100)의 조명 경로(115)와 실질적으로 동일 선상에 있는 직접 채널(305)을 따라 제2 빔 분할기(308) 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있다. 게다가, 제1 거울(304)은 제1 빔 분할기(302)로부터 나오는 광의 일부분을 한 쌍의 반전 거울(306, 307) 쪽으로 지향시키도록 배열되어 있다. 한 쌍의 반전 거울(306, 307)은 초기 영상에 대해 Y-축을 중심으로 영상을 반전시키고 반전 거울(307)의 표면으로부터 반사하는 광을 제2 빔 분할기(308) 쪽으로 지향시키도록 구성되어 있다. 한 쌍의 반전 거울(306, 307)은 임의의 일련의 광학계 장치를 포함할 수 있고, 이 광학계 장치의 배열 및/또는 간격이 영상면의 Y-축을 중심으로 한 영상 반사에 적합하다.

기술 분야의 당업자라면 직접 경로(305)로부터의 광이 비반전된 조명으로 이루어져 있는 반면, 반사 채널(303)로부터 나오는 광이 Y-축을 중심으로 반사된 조명으로 이루어져 있다는 것을 잘 알 것이다. 또한, 제2 빔 분할기(308)를 이용하여 직접 채널(305)의 비반전된 광과 반사 채널(303)의 반전된 광을 결합할 시에, 제2 빔 분할기(308)를 빠져나가는[시스템(100)의 빔 분할기(108) 쪽으로 투과되는] 광이 Y-반사 ISM(300)의 제1 빔 분할기(302)에 입력되는 조명과 비교하여 Y-축을 중심으로 한 개선된 반사 대칭성을 가질 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 일반적으로, 출원인은 앞서 기술한 Y-반사 ISM(300)의 거울 및 빔 분할기 등의 광학 요소가 기술 분야에 공지된 임의의 적당한 광학 요소를 포함할 수 있다는 것에 주목하고 있다.

이제 도 3b를 참조하면, Y-반사 ISM(300)의 대안의 실시예가 예시되어 있다. 도 3b의 Y-반사 모듈(300)은 제1 빔 분할기(310), 한 쌍의 반전 거울(312, 314) 및 제2 빔 분할기(318)에 의해 형성되는 경로에 의해 정의되는 반사 채널(313), 및 제1 빔 분할기(310), 제1 거울(316) 및 제2 빔 분할기(318)에 의해 형성되는 경로에 의해 정의되는 직접 채널(315)을 포함할 수 있다.

도 3a에 도시된 Y-반사 ISM(300)과 유사한 방식으로, 도 3b의 ISM(300)도 역시 제2 빔 분할기(318)를 이용하여 직접 채널(315)의 비반전된 광과 반사 채널(313)의 Y-반전된 조명을 결합시키는 역할을 하며, 그 결과 Y-반사 ISM(300)의 제1 빔 분할기(310)에 입력되는 조명과 비교하여 Y-축을 중심으로 한 반사 대칭성이 향상된다. 또한, 도 3b에 예시된 대안의 설계가 반사 채널(313) 및 직접 채널(315)의 광학 경로 길이를 용이하게 같게 해줄 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b에 예시된 ISM 모듈(200, 300)의 설계로 인해, 시스템(100)의 조명의 대략 50%가 시스템으로부터 빠져나가 시스템(100)의 공통 빔 분할기(108)에 도달하지 못한다는 것을 잘 알 것이다. ISM(200 또는 300)의 제2 빔 분할기(예컨대, 210, 220, 308, 318)가 플립인 거울(flip-in mirror)(도시 생략)로 대체되는 경우 이러한 조명의 손실이 실질적으로 회피될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 이러한 방식으로, 변환 채널[예컨대, 180° 회전 채널(203, 215) 또는 반사 채널(303, 313)] 및 직접 채널(예컨대, 205, 215, 305, 315)의 조명이 순차적으로 측정될 수 있고, 각각의 측정으로부터 수집된 영상이 서로 가산되어, 실질적으로 개선된 대칭화 특성[예컨대, 180° 회전 대칭성, Y-반사 대칭성, 또는 X-반사 대칭성(도시 생략)]을 가지는 합성 영상을 형성할 수 있다. 출원인은 기술 분야에 공지된 임의의 플립인 거울 시스템이 본 발명에서의 구현에 적합하다는 것에 주목하고 있다.

다른 대안으로서, 앞서 기술한 광의 손실이 또한 주어진 ISM(예컨대, 200 또는 300)의 제1 빔 분할기(예컨대, 202, 212, 302, 310) 및 제2 빔 분할기(예컨대, 210, 220, 308, 318)을 2개의 동기화된 쵸퍼(chopper)로 대체함으로써 회피될 수 있다. 이러한 방식으로, 동기화된 쵸퍼는 시간의 50% 동안 각각의 채널로부터의 광을 통과시키는 역할을 한다. 예를 들어, 주어진 시간 1에서, 광이 제1 쵸퍼를 통해 투과되는 반면, 제2 쵸퍼에서 차단된다. 이어서, 시간 2에서, 광이 제1 쵸퍼에서 차단되고 제2 쵸퍼에 의해 투과된다. 그러면, 시스템(100)의 결합된 빔 분할기(108) 쪽으로 통과된 얻어진 파형은 변환 채널[예컨대, 180° 회전 채널(203, 215) 또는 반사 채널(303, 313)] 및 직접 채널(예컨대, 205, 215, 305, 315)로부터의 조명의 교호 펄스(alternating pulse)로 이루어져 있을 것이다. 출원인은 기술 분야에 공지된 임의의 쵸퍼 시스템이 본 발명에서의 구현에 적합하다는 것에 주목하고 있다.

도 4a 및 도 4b는 선형 결합된 조명 대칭화 모듈의 실시예를 나타낸 것이다. 주어진 영상에서의 대칭성의 수준을 향상시키기 위해 또는 2개 이상의 대칭화 프로세스가 요구될 때 ISM의 선형 결합이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, Y-반사 ISM(예컨대, 404a 또는 419a)은 180° 회전 ISM(예컨대, 404b 또는 419b)와 직렬로 [빔 분할기(410)를 통해] 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 조명 광원(102)으로부터 방출되는 광은 먼저 Y-반사 ISM(404a)을 통해 Y-반사 대칭화 프로세스를 거칠 수 있다. Y-반사 ISM(404a)을 빠져나갈 시에, 광은 공통 빔 분할기(410)로부터 투과되어 180° 회전 ISM(404b)에 들어갈 수 있다. 180° 회전 ISM(404b)으로부터 나오는 광이 개선된 180° 회전 및 Y-반사 대칭성을 가질 것임을 잘 알 것이다.

게다가, 동일한 ISM들이 직렬로 결합될 수 있는 것(도시 생략)도 생각되고 있다. 예를 들어, 제1 180° 회전 ISM이 공통 빔 분할기를 이용하여 제2 180° 회전 ISM과 직렬로 광학적으로 결합될 수 있다. 또한, 임의의 수 및 유형의 ISM이 직렬로 결합될 수 있는 것도 예상된다. 출원인은 동일한 직렬 결합된 ISM의 이용이, 구현되는 ISM의 수 및 유형에 따라, 대칭화의 수준을 최대 100배 향상시킬 수 있다는 것에 주목하고 있다.

조명 대칭성을 더욱 향상시키기 위해 2개 이상의 동일한 유형의 모듈이 결합될 수 있는 것도 생각되고 있다. 출원인은 동일한 대칭화 유형의 2개의 직렬 결합된 ISM을 이용하여 조명 대칭성의 100배 증가가 달성될 수 있는 것에 주목하고 있다.

주목할 점은, 도 2a 내지 도 4b에서의 다양한 ISM에 대한 이상의 설명이 일련의 제한을 나타내는 것이 아니라 오히려 본질상 예시적인 것으로 해석되어야 한다는 것이다. 각종의 부가적인 조명 모듈이 구성될 수 있다는 것이 본 명세서에서 생각되고 있으며, 여기서 조명 대칭화 모듈 구성요소의 구체적인 선택은 주어진 응용에 요구되는 구체적인 대칭성 유형에 의존할 수 있다.

일반적으로 도 5a 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 TIS(tool induced shift) 측정에 적합한 시스템(500, 501, 600, 700)이 기술되어 있다. 한 측면에서, 본 발명은 개선된 TIS(tool induced shift) 측정 속도를 제공하는 시스템에 관한 것이다. 보다 빠른 TIS 측정의 이용은 TIS 교정에 요구되는 전체 시간을 감소시킬 수 있어, 주어진 반도체 가공 단계의 처리율을 증가시킨다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 TIS(tool induced shift) 측정에 적합한 시스템(500, 501)의 실시예를 나타낸 것이다.

이제 도 5a를 참조하면, 일 실시예에서, 시스템(500)은 조명 광원(102), 검출기(110), 회전 채널(506), 직접 채널(507), 제1 셔터(504) 및 제2 셔터(505)(이들로 제한되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 도 1a와 관련하여 앞서 제공된 조명 광원(102) 및 검출기(110)에 대한 설명이 본 개시 내용의 나머지 전체에 걸쳐 적용되는 것으로 해석되어야만 한다는 것을 잘 알 것이다.

한 측면에서, 시스템(500)의 직접 채널(507)은 제1 빔 분할기(502) 및 제2 빔 분할기(508)에 의해 정의되는 경로에 의해 형성된다. 조명 광원(102)으로부터 방출되는 조명이 회전 채널(506) 또는 직접 채널(507)을 거쳐 제1 빔 분할기(502)와 제2 빔 분할기(508)를 통과할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

일 실시예에서, 제1 빔 분할기(502)는 조명 경로(115)로부터의 광의 제1 부분을 직접 채널(507)을 거쳐 제2 빔 분할기(508) 쪽으로 지향시키도록 배열되어 있다. 주목할 점은, 본 실시예에서, 직접 채널(507)이 시스템(500)의 대상물 경로(112)[및 주 광학축(107)]와 실질적으로 동일 선상에 정렬되어 있다는 것이다. 제1 빔 분할기(502)는 또한 조명 광원(102)으로부터의 광의 제2 부분을 회전 모듈을 통해 그리고 회전 채널(506)을 거쳐 광학 복귀 모듈(511) 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있다. 회전 채널(506)의 복귀 모듈(511)에 충돌할 시에, 회전 채널(506)을 따라 진행하는 광은 제2 빔 분할기(508) 쪽으로 반사될 수 있다.

일 실시예에서, 시스템(500)의 회전 모듈은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 일대일 180° 회전 모듈(210)(이것으로 제한되지 않음)을 포함할 수 있다. 일대일 영상 모듈(210)은 영상을 초기 영상에 대해 180° 회전시키면서 그와 동시에 영상의 확대를 피하도록 구성되어 있을 수 있다. 일대일 영상 모듈(210)은 임의의 일련의 광학계 장치를 포함할 수 있고, 기술 분야에 공지된 광학계 장치의 배열 및/또는 간격이 일대일 영상으로 180° 회전을 달성하는 데 적합하다. 일대일 180° 회전 모듈(210)을 통과한 후에, 회전 채널(506)에서의 광은, 회전 채널(506)의 상부 부분으로부터의 광을 회전 채널(506)의 하부 부분을 거쳐 제2 빔 분할기(508) 쪽으로 방향 전환시키는 역할을 하는 광학 복귀 모듈(511)의 일련의 복귀 광학계를 통해 진행할 수 있다.

일 실시예에서, 광학 복귀 모듈(511)의 복귀 광학계는 제1 거울(510) 및 제2 거울(512)(이들로 제한되지 않음)을 포함할 수 있다. 제1 거울(510)은 일대일 180° 회전 모듈(210)을 통해 투과되는 광을 제2 거울(512) 쪽으로 반사시키도록 구성되어 있을 수 있다. 제2 거울(512)은 제1 거울(510)로부터 수광된 광을 제2 빔 분할기(508) 쪽으로 반사시키도록 배열되어 있을 수 있다. 추가의 실시예에서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 광학계 복귀 모듈(511)의 제1 거울(510) 및 제2 거울(512)은 실질적으로 평면인 거울로 이루어져 있을 수 있다.

다른 측면에서, 제1 셔터(504)는 회전 채널(506)의 광학 경로를 선택적으로 차단하도록 구성되어 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템(500)은 조명 광원(102)으로부터의 광을 회전 채널(506)을 통해 투과되지 못하도록 선택적으로 차단하는 역할을 할 수 있다. 동일한 방식으로, 제2 셔터(505)는 직접 채널(507)의 광학 경로를 선택적으로 차단하도록 구성되어 있을 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템(500)은 조명 광원(102)으로부터의 광을 직접 채널(507)을 통해 투과되지 못하도록 선택적으로 차단하는 역할을 할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 셔터(504) 및 제2 셔터(505)가 10 ms 이내에 열리고 닫힐 수 있는 셔텨를 포함할 수 있다는 것이 본 명세서에서 생각되고 있다. 또한, 본 명세서에서 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 셔터 시스템이 본 발명의 제1 셔터(504) 및/또는 제2 셔터(505)로서 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

본 발명은 한 측면에서, 제1 빔 분할기(502)과 제2 빔 분할기(508) 사이에서 이용되는 광학 경로가 제1 셔터(504) 및 제2 셔터(505)의 결합 제어를 통해 선택될 수 있다. 제1 구성에서, 셔터(505)가 열려 있고(즉, 직접 채널이 열려 있음) 셔터(504)가 닫혀 있을 때(즉, 회전 채널이 차단되어 있음), 시스템(500)은 표준의 영상 현미경(imaging microscope)으로서 동작한다. 이러한 방식으로, 조명 경로(115)로부터의 광은 직접 채널(507)을 따라 제1 빔 분할기(502)를 거쳐 시료(114)의 표면 쪽으로 방향 전환된다. 제1 빔 분할기(502)를 빠져나갈 때, 조명 광원(102)으로부터의 광은 이어서 직접 채널(507)과 동일 선상에 있는 대상물 경로(112)를 따라 제2 빔 분할기(508) 및 주 대물 렌즈(109)를 통해 시료(114)의 표면 쪽으로 투과된다. 이어서, 충돌하는 광은 시료(114)의 표면으로부터 반사되고, 검출기(110)의 영상면 쪽으로 지향된다.

제2 구성에서, 셔터(505)가 닫혀 있고[즉, 직접 채널(507)이 차단되어 있음] 셔터(504)가 열려 있을 때[즉, 회전 채널(506)이 열여 있음], 시스템(500)은 조명 동공(illumination pupil) 및 웨이퍼의 영상 둘 다를 180° 회전시키는 영상 현미경으로서 동작한다. 이러한 방식으로, 조명 광원(102)으로부터의 광은 회전 채널(506)을 통해 제2 빔 분할기(508)로 진행할 수 있다. 제2 빔 분할기(508)는 이어서 회전 채널(506)의 출력으로부터의 광을 대물 렌즈(109)를 거쳐 시료(114)의 표면 쪽으로 지향시킬 수 있다. 시료(114)의 표면에 충돌할 때, 회전 변환된 광은 이어서 검출기(110)의 영상면 쪽으로 반사될 수 있다. 또한, 중간 렌즈 및 결상 렌즈(이들로 제한되지 않음) 등의 기술 분야에 흔히 알려져 있는 다양한 부가의 광학 요소가 시스템(500) 내에 존재할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

제3 구성에서, 셔터(505) 및 셔터(504) 둘 다가 열려 있을 수 있고, 그로써 조명 경로(115)로부터의 광이 회전 채널(506) 및 직접 채널(507) 둘 다를 따라 투과될 수 있다. 이 구성은 2빔 간섭 기반 집속 프로세스가 수행될 수 있게 해주는데, 그 이유는 기준 경로(113)로부터의 광이 대상물 경로(112)로부터의 광과 간섭하여, 집속 시스템(도시 생략)의 영상면에 간섭 무늬(interference fringe)를 생성할 수 있기 때문이다. 2빔 간섭 자동 초점 시스템의 상세에 대해서는 미국 특허 제4,818,110호(1989년 4월 4일자로 특허됨) 및 미국 특허 제6,172,349호(2001년 1월 9일자로 특허됨) - 참조 문헌으로서 본 명세서에 포함됨 - 에 기술되어 있다.

이상에서 기술한 시스템(500)은 고속 TSI 측정을 수행하는 데 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템(500)은 2번의 순차적인 측정을 수행할 수 있다. 제1 측정은 직접 채널(507)을 사용하여 수행될 수 있는 반면, 제2 측정은 회전 채널(506)을 통해 수행될 수 있다. 먼저, 시스템(500)은 조명 광원(102) 및 제1 빔 분할기(502)와 검출기(110) 사이에 배치된 임의의 광학 요소의 TIS에 대한 기여분을 측정하여, 사용자가 잔류 TIS를 보정함으로써 TIS 측정을 교정할 수 있게 해준다. 출원인은 시스템(500)이 대물 렌즈(109)로 인한 TSI 기여분 또는 회전 채널의 광학 요소의 수차 효과로부터의 TSI 기여분을 측정하지 않는다는 것에 주목하고 있다. 그 결과, 이 고속 TSI 측정 시스템은 대물 렌즈(109) 및 회전 채널(506)의 광학 요소가 고품질일 때 아주 유리하다.

시스템(500)은 0° 및 180°에서 오버레이를 순차적으로 측정함으로써 TIS를 측정할 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 직접 채널(507)로부터의 광을 이용하여 0°에서의 오버레이[즉, 수학식 1의 OVL(0)]를 측정하고 이어서 회전 채널(506)로부터의 조명을 이용하여 180° 회전에서의 오버레이[즉, 수학식 1의 OVL(180)]를 측정할 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 측정된 TIS는 이상에서 제공된 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있다.

그렇지만, 시료(114)에 가장 가까운 대물 렌즈의 일부가 짧은 시간 내에 광학 경로에 빠르게 들어왔다 나갈 수 있고 영상을 180도 회전시키는 역할을 할 수 있는 모듈을 포함하고 있는 경우, 대물 렌즈(109)의 일부의 TSI 기여분이 측정될 수 있는 것이 추가로 생각되고 있다. 이러한 방식으로, 대물 렌즈의 수정된 부분이 회전 채널(506)을 따라 위치되어 있는 회전 모듈(210)을 대체하는 역할을 한다. 회전 모듈을 사용한 및 회전 모듈을 사용하지 않은 2번의 순차적인 측정을 사용하여 TIS 측정이 수행된다. 이러한 광학 설계는 대물 렌즈에 대한 광학 요구사항을 완화시킬 것이고, 대물 렌즈의 회전 모듈에 대해서만 강화된 광학 요구사항을 남겨둘 것이다.

또한 본 명세서에서 회전 채널(506)의 광학 요소가 180도 회전 이외의 변환을 수행하는 광학 요소로 대체될 수 있는 것이 생각되고 있다. 예를 들어, 조명에 대해 x-y 반전을 수행하는 데 적합한 광학 요소가 도 5a의 회전 채널(506)에 나타낸 광학계를 대체하는 데 사용될 수 있다. TIS의 측정이 대칭 동작에 관련되어 있을 때, 조명 광원(102)으로부터의 광에 대한 상이한 유형의 변환 동작을 적용할 수 있는 것이 유리하다.

이제 도 5b를 참조하면, TIS(tool induced shift) 측정 시스템의 대안의 실시예가 예시되어 있다. 도 5a에서와 같이, 도 5b의 시스템(501)은 조명 광원(102), 검출기(110), 회전 채널(506), 직접 채널(507), 제1 셔터(517) 및 제2 셔터(518)(이들로 제한되지 않음)를 포함할 수 있다.

한 측면에서, 시스템(501)의 직접 채널(507)은 제1 빔 분할기(513), 제1 거울(514) 및 제2 빔 분할기(517)에 의해 정의되는 경로에 의해 형성된다. 다른 측면에서, 시스템(501)의 회전 채널(506)은 제1 빔 분할기(513), 회전 모듈(210), 제2 거울(516) 및 제2 빔 분할기(517)에 의해 정의되는 경로에 의해 형성된다. 앞서 기술한 시스템(500)에서와 같이, 조명 광원(102)으로부터 방출되는 조명이 회전 채널(506) 또는 직접 채널(507)을 거쳐 제1 빔 분할기(513)와 제2 빔 분할기(517)를 통과할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 광이 직접 채널(507) 및/또는 회전 채널을 따라 지나가는 방식은 셔터(517, 518)을 제어하는 것에 의해 각각 제어될 수 있다. TIS 측정 시스템(500)의 동작에 관련되어 있는 이상의 설명이 시스템(501)에 적용되는 것으로 해석되어야 한다.

이제 도 6을 참조하면, TIS(tool induced shift) 측정 시스템의 대안의 실시예가 예시되어 있다. 시스템(600)은 조명 광원(102), 검출기(110), 회전 채널(606), 직접 채널(607), 제1 셔터(604) 및 제2 셔터(605)(이들로 제한되지 않음)를 포함할 수 있다. 본 발명의 시스템(500)과 달리, 시스템(600)의 회전 채널(606)은 회전 모듈(506)을 가지고 있지 않다. 오히려, 시스템(600)은 입사 영상의 180° 회전을 수행하도록 구성되어 있는 반사 모듈(603)을 포함하고 있다. 일 실시예에서, 반사 모듈(603)은 한 쌍의 오목 거울 - 거울(602) 및 거울(604) - 을 포함할 수 있다. 거울(602)에 입사하는 조명이 거울(604)로부터 나올 때에 영상의 X-축 및 Y-축 둘 다에 대해 반사되도록 오목 거울(602, 604)이 배열될 수 있고, 그 결과 180° 회전된 특성을 가지는 영상이 얻어진다. 시스템(500)과 관련하여 앞서 기술한 바와 같이, 이 180° 회전된 조명은 이어서 고속 TIS 측정에서 이용될 수 있다. 따라서, TIS 측정 시스템(500)의 동작에 관련되어 있는 이상의 설명이 시스템(600)에 적용되는 것으로 해석되어야 한다.

이제 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 앞서 기술한 바와 같은 조명 대칭화 모듈(104)이 TIS 측정 시스템(500, 501 또는 600)과 관련하여 구현될 수 있는 것이 추가로 생각되고 있다.

본 명세서에 기술된 모든 시스템 및 방법이 방법 실시예의 하나 이상의 단계의 결과를 저장 매체에 저장하는 것을 포함할 수 있다. 결과는 본 명세서에 기술된 임의의 결과를 포함할 수 있고, 기술 분야에 공지된 임의의 방식으로 저장될 수 있다. 저장 매체는 본 명세서에 기술된 임의의 저장 매체 또는 기술 분야에 공지된 임의의 다른 적당한 저장 매체를 포함할 수 있다. 결과가 저장된 후에, 결과가 저장 매체에서 액세스되어 본 명세서에 기술된 임의의 방법 또는 시스템 실시예에 의해 사용되며, 사용자에게 디스플레이하기 위해 형식 설정되고, 다른 소프트웨어 모듈, 방법 또는 시스템 등에 의해 사용될 수 있다. 게다가, 결과가 "영구적으로", "반영구적으로", 일시적으로 또는 어떤 기간 동안 저장될 수 있다. 예를 들어, 저장 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM)일 수 있고, 결과가 저장 매체에 무기한으로 유지될 필요는 없다.

당업자라면 본 명세서에 기술된 공정 및/또는 시스템 및/또는 기타 기술이 실시될 수 있는 다양한 수단(예컨대, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어)이 있고, 공정 및/또는 시스템 및/또는 기타 기술이 실시되는 상황에 따라 바람직한 수단이 변한다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 구현자가 속도 및 정확도가 우수하다고 판정하는 경우, 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 수단을 선택할 수 있거나; 다른 대안으로서, 유연성이 우수한 경우, 구현자는 주로 소프트웨어 구현을 선택할 수 있거나; 또 다시 다른 대안으로서, 구현자는 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 어떤 조합을 선택할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 기술된 공정 및/또는 디바이스 및/또는 기타 기술이 실시될 수 있는 몇가지 가능한 수단이 있고, 이용될 임의의 수단이 수단이 실시될 상황 및 구현자의 특성의 관심사(이들 중 어느 것이라도 변할 수 있음)에 의존적인 선택 항목이라는 점에서 그 중 어느 것도 다른 것보다 본질적으로 우수하지 않다. 당업자라면 구현의 광학적 측면이 통상적으로 광학-지향 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 이용한다는 것을 잘 알 것이다.

당업자라면 디바이스 및/또는 공정을 본 명세서에 기재된 방식으로 기술하고 그 후에 이러한 기재된 디바이스 및/또는 공정을 가공 시스템에 통합시키기 위해 엔지니어링 실무를 사용하는 것이 기술 분야에서 흔하다는 것을 잘 알 것이다. 즉, 본 명세서에 기술된 디바이스 및/또는 공정의 적어도 일부분이 타당한 양의 실험을 통해 데이터 처리 시스템에 통합될 수 있다. 당업자라면 통상적인 데이터 처리 시스템이 일반적으로 시스템 유닛 하우징, 비디오 디스플레이 장치, 메모리(휘발성 및 비휘발성 메모리 등), 프로세서(마이크로프로세서 및 디지털 신호 처리기 등), 계산 엔터티(운영 체제, 드라이버, 그래픽 사용자 인터페이스 및 응용 프로그램 등), 하나 이상의 상호작용 디바이스(터치 패드 또는 스크린 등), 및/또는 피드백 루프 및 제어 모터(예컨대, 위치 및/또는 속력을 감지하는 피드백; 구성요소 및/또는 양을 이동 및/또는 조정하는 제어 모터 등)를 포함하는 제어 시스템 중 하나 이상을 포함한다는 것을 잘 알 것이다. 통상적인 데이터 처리 시스템은 데이터 컴퓨팅/통신 및/또는 네트워크 컴퓨팅/통신 시스템에서 통상적으로 발견되는 것 등의 임의의 적당한 구매가능한 구성요소를 이용하여 구현될 수 있다.

본 명세서에 기술된 발명 요지는 때때로 상이한 다른 구성요소 내에 포함되어 있거나 그와 연결되어 있는 상이한 구성요소를 예시하고 있다. 이러한 설명된 아키텍처가 단지 예시적인 것이고, 실제로 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 개념적 의미에서, 동일한 기능을 달성하는 구성요소의 임의의 배열이, 원하는 기능이 달성되도록, 사실상 "연관"되어 있다. 따라서, 본 명세서에서 특정의 기능을 달성하기 위해 결합되는 임의의 2개의 구성요소는, 아키텍처 또는 중간 구성요소에 상관없이 원하는 기능이 달성되도록, 서로 "연관"되어 있는 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 그와 같이 연관된 임의의 2개의 구성요소는 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "연결" 또는 "결합"되는 것으로 볼 수 있고, 그와 같이 연관될 수 있는 임의의 2개의 구성요소가 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "결합가능한" 것으로 볼 수 있다. 결합가능한의 구체적인 일례는 물리적으로 짝을 이룰 수 있는 및/또는 물리적으로 상호작용하는 구성요소 및/또는 무선으로 상호작용가능한 및/또는 무선으로 상호작용하는 구성요소 및/또는 논리적으로 상호작용하는 및/또는 논리적으로 상호작용가능한 구성요소를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

본 명세서에 기술된 본 발명 요지의 특정의 측면이 도시되고 기술되어 있지만, 본 명세서에서의 개시 내용에 기초하여, 본 명세서에 기술된 발명 요지 및 그의 광의의 측면을 벗어나지 않고 변경 및 수정이 행해질 수 있고, 따라서 첨부된 특허청구범위가 그의 범위 내에 모든 이러한 변경 및 수정을 본 명세서에 기술된 발명 요지의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 것처럼 포함하기 위한 것임이 당업자에게는 명백할 것이다.

본 발명의 특정의 실시예가 예시되어 있지만, 상기 개시 내용의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 다양한 수정 및 실시가 당업자에 의해 행해질 수 있다는 것이 명백하다. 그에 따라, 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.

본 개시 내용 및 그의 부수적인 이점 중 다수가 이상의 설명에 의해 이해될 것으로 생각되며, 개시된 발명 대상을 벗어나지 않거나 그의 중요한 이점들 모두를 희생시키지 않고, 구성요소의 형태, 구성 및 배열에서 다양한 변경이 행해질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 기술된 형태가 단지 설명을 하기 위한 것이며, 하기의 특허청구범위가 이러한 변경을 포괄하고 포함하는 것으로 보아야 한다.

게다가, 본 발명이 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된다는 것을 잘 알 것이다.

Claims

TIS(tool induced shift)를 측정하는 장치로서 오버레이 계측 툴을 포함하고, 상기 오버레이 계측 툴은,
조명 광원;
상기 조명 광원으로부터 방출되는 광의 제1 부분을 하나 이상의 시료의 표면 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있는 직접 채널(direct channel);
상기 조명 광원으로부터 방출되는 광의 제2 부분을 상기 하나 이상의 시료의 표면 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있는 회전 채널(rotational channel) - 상기 회전 채널은 상기 광의 제2 부분을 180도 회전시키도록 구성되어 있는 광학 회전 모듈(optical rotation module)을 포함함 -;
상기 회전 채널의 광학 경로(optical pathway)를 선택적으로 차단시키도록 구성되어 있는 제1 셔터;
상기 직접 채널의 광학 경로를 선택적으로 차단시키도록 구성되어 있는 제2 셔터;
상기 제1 셔터와 제2 셔터의 선택적 제어에 기초하여, 상기 하나 이상의 시료의 표면으로부터 반사된 직접 채널로부터의 광과, 상기 하나 이상의 시료의 표면으로부터 반사된 회전 채널로부터의 광을 선택적으로 수집하도록 구성된 검출기; 및
상기 직접 채널로부터 수집된 광과 상기 회전 채널로부터 수집된 광을 비교하여, 상기 오버레이 계측 툴 내의 TIS(tool induced shift)를 결정하도록 구성된 컴퓨팅 시스템
을 포함하는 것인, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전 채널의 상기 광학 회전 모듈은 일대일 회전 영상 모듈(one-to-one rotational imaging module)을 포함하는 것인, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전 채널은 광학계 복귀 모듈(optics return module)을 포함하는 것인, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제3항에 있어서, 상기 광학계 복귀 모듈은 상기 회전 채널의 광을 대물 렌즈 쪽으로 지향시키도록 구성되어 있는 일련의 평면 거울을 포함하는 것인, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 조명 광원으로부터 방출되는 광을 상기 직접 채널을 따라 지향시키는 것 또는 상기 조명 광원으로부터 방출되는 광을 상기 시료의 표면 쪽으로 투과시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있는 제1 빔 분할기를 추가로 포함하는, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전 채널로부터 방출되는 광을 상기 시료의 표면 쪽으로 지향시키는 것 또는 광을 기준 경로를 따라 투과시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있는 제2 빔 분할기를 추가로 포함하는, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 조명 대칭화 모듈을 추가로 포함하는, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조명 대칭화 모듈은,
상기 조명 광원으로부터 방출되는 광을 상기 회전 채널에 들어가기 전에 처리하도록 구성되어 있는 적어도 하나의 조명 대칭화 모듈을 포함하는 것인, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
TIS(tool induced shift)를 측정하는 장치로서 오버레이 계측 툴을 포함하고, 상기 오버레이 계측 툴은,
조명 광원;
상기 조명 광원으로부터 방출되는 광의 제1 부분을 하나 이상의 시료의 표면 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있는 직접 채널;
상기 조명 광원으로부터 방출되는 광의 제2 부분을 상기 하나 이상의 시료의 표면 쪽으로 투과시키도록 구성되어 있는 회전 채널 - 상기 회전 채널은 상기 광의 제2 부분을 180도 회전시키도록 구성되어 있는 광학 반사 모듈(optical reflection module)을 포함함 -;
상기 회전 채널의 광학 경로를 선택적으로 차단시키도록 구성되어 있는 제1 셔터;
상기 직접 채널의 광학 경로를 선택적으로 차단시키도록 구성되어 있는 제2 셔터;
상기 제1 셔터와 제2 셔터의 선택적 제어에 기초하여, 상기 하나 이상의 시료의 표면으로부터 반사된 직접 채널로부터의 광과, 상기 하나 이상의 시료의 표면으로부터 반사된 회전 채널로부터의 광을 선택적으로 수집하도록 구성된 검출기; 및
상기 직접 채널로부터 수집된 광과 상기 회전 채널로부터 수집된 광을 비교하여, 상기 오버레이 계측 툴 내의 TIS(tool induced shift)를 결정하도록 구성된 컴퓨팅 시스템
을 포함하는 것인, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제9항에 있어서, 상기 회전 채널의 상기 광학 반사 모듈은 입사 조명에 대해 180° 회전 대칭화 동작을 수행하도록 구성되어 있는 일련의 오목 거울을 포함하는 것인, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제9항에 있어서, 상기 조명 광원으로부터 방출되는 광을 상기 직접 채널을 따라 지향시키는 것 또는 상기 조명 광원으로부터 방출되는 광을 상기 시료의 표면 쪽으로 투과시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있는 제1 빔 분할기를 추가로 포함하는, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제9항에 있어서, 상기 회전 채널로부터 방출되는 광을 상기 시료의 표면 쪽으로 지향시키는 것 또는 광을 기준 경로를 따라 투과시키는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되어 있는 제2 빔 분할기를 추가로 포함하는, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제9항에 있어서, 적어도 하나의 조명 대칭화 모듈을 추가로 포함하는, TIS(tool induced shift) 측정 장치.
제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조명 대칭화 모듈은,
상기 조명 광원으로부터 방출되는 광을 상기 회전 채널에 들어가기 전에 처리하도록 구성되어 있는 적어도 하나의 조명 대칭화 모듈을 포함하는 것인, TIS(tool induced shift) 측정 장치.