KR102091987B1 - 웨이퍼 조사 툴들을 위한 다이오드 레이저 기반 광대역 광원들 - Google Patents

웨이퍼 조사 툴들을 위한 다이오드 레이저 기반 광대역 광원들 Download PDF

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Abstract

반도체 디바이스의 조사 및 계측을 수행하기 위한 방법들 및 장치가 개시된다. 장치는 서로 다른 파장 범위들을 가지는 입사 빔을 제공하도록 구성가능한 복수의 레이저 다이오드 어레이들을 포함한다. 장치는 또한 샘플을 향해 입사 빔을 지향하기 위한 광학부, 입사 빔에 응답하여 샘플로부터 발샌하는 출력 빔에 기초하여 출력 신호 또는 이미지를 발생시키기 위한 검출기, 및 검출기를 향해 출력 빔을 지향하기 위한 광학부를 포함한다. 장치는 서로 다른 파장 범위들에서 입사 빔을 제공하기 위해 레이저 다이오드 어레이들을 구성하기 위한, 그리고 결함들을 검출하거나 출력 신호 또는 이미지에 기초하여 샘플의 피처를 특성화하기 위한 제어기를 더 포함한다.

Description

웨이퍼 조사 툴들을 위한 다이오드 레이저 기반 광대역 광원들{DIODE LASER BASED BROAD BAND LIGHT SOURCES FOR WAFER INSPECTION TOOLS}
관련 출원으로의 교차-참조
본 출원은 Anant Chimmalgi 등에 의해 2012년 6월 26일에 출원된 Deep UV-UV-VIS-NIR Diode Laser Based Broad Band Light Sources for Wafer Inspection Tools란 명칭의 미국 가 특허출원번호 제 61/664,493 호의 우선순위를 청구하며, 이 출원은 그 전체가 모든 목적들을 위해 본원에 인용에 의해 포함된다.
본 발명은 일반적으로 웨이퍼 및 레티클 조사(reticle inspection) 및 계측(metrology) 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 그와 같은 조사 및 계측 툴들의 광원들에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 산업은 실리콘과 같은 기판 상에 층으로 이루어지며 패터닝되는 반도체 재료들을 이용하여 집적 회로들을 제조하기 위한 고도로 복잡한 기술들에 관련한다. 집적 회로는 전형적으로 복수의 레티클들로부터 제조된다. 레티클들의 발생 및 그와 같은 레티클들의 후속적인 광학 조사는 반도체들의 생산에서 표준 단계들이 되었다. 초기에, 회로 설계자들은 레티클 생산 시스템, 또는 레티클 기록기(writer)에, 특정의 집적 회로(integrated circuit: IC) 설계를 설명하는 회로 패턴(pattern) 데이터를 제공한다.
대규모의 회로 집적 및 감소하는 반도체 디바이스들의 크기로 인해, 레티클들 및 제조 디바이스들은 점진적으로 결함들에 민감해졌다. 즉, 디바이스에서의 오류들(faults)을 야기하는 결함들은 점진적으로 적어지고 있다. 일반적으로 엔드 유저들(end users) 또는 고객들에 대한 배달 이전에 디바이스에 오류가 없을 것이 요구될 수 있다.
결함들을 검출하거나 반도체 레티클 또는 웨이퍼 상의 구조들을 특성화하기 위해 다양한 조사 및 계측 시스템들이 반도체 산업 내에서 이용된다. 일 타입의 툴은 광학 조사 또는 계측 시스템이다. 광학 조사 및 계측 시스템들에서, 반도체 웨이퍼 또는 레티클을 향해 하나 이상의 입사 빔들이 지향되며 반사 및/또는 산란 빔이 그 후에 검출된다. 그 후에 검출된 전기 신호 또는 이미지를 발생시키기 위해 검출 빔이 이용되며, 그와 같은 신호 또는 이미지는 그 후에 웨이퍼 또는 레티클 상에 결함들이 존재하는지 여부를 결정하기 위해 또는 테스트 중인 샘플 상의 피처들을 특성화하기 위해 분석된다.
다양한 광원 메커니즘들이 광학 조사 및 계측 툴들과 함께 이용될 수 있다. 일 예는 아크 램프 기반 광원이다. 다른 예는 레이저 지탱 플라즈마 광원이다. 아크 램프 및 플라즈마 기반 광원 둘 다는 상당량의 대역을 벗어난(out-of-band) 방사선을 생산하는 경향이 있으며, 이는 파워 변환 효율을 열악하게 한다. 추가로, 이들 광원들은 대역을 벗어난 방사선을 위한 복잡한 열적 열(thermal heat) 관리 메커니즘들을 요구한다. 플라즈마 기반 광원은 또한 파워 광도 확장성(power brightness scalability)에 대한 제한들을 가진다.
광학 조사 및 계측 툴들을 위한 개선된 광원들이 지속적으로 필요하다.
다음에는 본 발명의 특정 실시예들의 기본 이해를 제공하기 위해 본 개시물의 간략화된 요약을 제시한다. 본 요약은 본 개시물의 광범위한 개관이 아니며 본 발명의 키(key)/핵심 엘리먼트들을 식별하거나 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 그 유일한 목적은 이후에 제시되는 더 상세한 설명에 대한 서문으로서 간략화된 형태로 본원에 개시된 일부 개념들을 제시하는 것이다.
일 실시예에서, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치가 개시된다. 장치는 서로 다른 파장 범위들을 갖는 입사 빔을 제공하도록 구성가능한 복수의 레이저 다이오드 어레이들을 포함한다. 장치는 또한 샘플을 향해 입사 빔을 지향하기 위한 광학부(optics), 입사 빔에 응답하여 샘플로부터 발산하는 출력 빔에 기초하여 출력 신호 또는 이미지를 발생시키기 위한 검출기, 및 검출기를 향해 출력 빔을 지향하기 위한 광학부를 포함한다. 장치는 서로 다른 파장 범위들에서 입사 빔을 제공하기 위해 레이저 다이오드 어레이들을 구성하기 위한, 그리고 결함들을 검출하거나 출력 신호 또는 이미지에 기초하여 샘플의 피처(feature)를 특성화하기 위한 제어기를 더 포함한다.
특정 구현에서, 레이저 다이오드 어레이들은 딥 UV(자외선(ultra-violet)) 및 UV 연속파(countiuous wave) 다이오드 레이저들을 포함한다. 일 양상에서, 레이저 다이오드 어레이들은 VIS(가시성(visible)) 및 NIR(근 적외선(near infrared)) 연속파 다이오드 레이저들을 더 포함한다. 또 다른 양상에서, 레이저 다이오드 어레이들은 광대역 범위를 함께 형성하는 서로 다른 파장 범위들을 가지는 입사 빔을 발생시키기 위해 선택적으로 활성화될 수 있는 다이오드 바들의 복수의 2차원(2D) 스택들을 포함한다.
다른 실시예에서, 제어기는 입사 빔이 서로 다른 파장 범위들로부터 선택되는 특정 파장 범위를 갖게 하기 위해 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이들을 활성화하도록 구성되며 입사 빔이 특정 파장 범위 내에 있지 않은 어떠한 파장들도 포함하지 않게 하기 위해 다른 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이들을 활성화 해제하도록 구성된다. 추가적인 양상에서, 장치는 활성화된 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이들로부터 출력 광을 수신하기 위한 그리고 입사 빔에서의 서로 다른 조명 프로파일들(profiles)을 형성하기 위한 광학부를 쉐이핑(shaping)하는 빔을 포함한다. 다른 양상에서, 장치는 활성화된 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이들로부터 출력 광을 수신하고 결합하기 위한 커플링 광학부들을 포함한다. 일 예시적인 구현에서, 커플링 광학부는 레이저 다이오드 어레이들의 각각의 다이오드들 또는 다이오드 바들의 파워보다 높은 순(net) 파워를 달성하도록 동일한 파장을 갖는 출력 광을 결합하기 위한 공간 커플러(coupler) 또는 편광 커플러(polarization coupler) 및 서로 다른 파장 범위들을 갖는 출력 광을 결합하기 위한 파장 커플러를 포함한다.
특정 실시예에서, 레이저 다이오드 어레이들은 다이오드 바들의 복수의 2차원(2D) 스택들을 포함하며, 여기서 스택들은 서로 다른 파장 범위들을 가진다. 예를 들어, 스택들의 파장 범위들은 약 190 nm 내지 약 1000 nm 사이의 범위를 커버한다. 일 양상에서, 스택들의 파장 범위들은 딥 UV, UV, VIS 및 NIR에서의 파장들을 함께 포함한다. 다른 양상에서, 하나 이상의 스택들의 제 1 세트는 딥 UV 또는 UV 기반 레이저 다이오드들로부터 형성된다; 하나 이상의 스택들의 제 2 세트는 VIS 기반 레이저 다이오드들로부터 형성된다; 그리고 하나 이상의 스택들의 제 3 세트는 딥 NIR 기반 레이저 다이오드들로부터 형성된다. 또 다른 실시예에서, 각 스택은 약 15 내지 80 nm 사이에 있는 파장 범위 폭을 가진다. 각 다이오드 바의 각 레이저 다이오드는 약 1 와트 이상의 파워를 제공할 수 있다. 일 예에서, 각 스택은 약 200 와트 이상의 파워를 제공한다. 다른 구현에서, 각 2D 스택의 다이오드 바들은 그 대응하는 2D 스택에서와 동일한 파장 범위를 가진다.
다른 구현에서, 본 발명은 반도체 조사 툴에서의 광원을 발생시키는 방법과 관련된다. 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이들이 선택되며 이 레이저 다이오드 어레이들은 다른 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이들이 특정 파장 범위를 벗어난 광을 발생시키는 것을 방지하면서 선택된 조사 애플리케이션의 특정 파장 범위에서 광을 발생시키기 위해 활성화된다. 활성화된 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이들로부터의 광은 입사 빔을 형성하기 위해 함께 커플링된다. 입사 빔은 웨이퍼 또는 레티클에 관한 것이며, 선택된 조사 애플리케이션은 입사 빔에 응답하여 웨이퍼 또는 레티클로부터 검출된 광에 기초하여 수행된다. 추가적인 양상에서, 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이들을 선택하고 활성화하기 위한, 광을 커플링하기 위한, 입사 빔을 지향하기 위한, 그리고 선택된 조사 애플리케이션을 수행하기 위한 동작들이 서로 다른 특정 파장 범위들을 가지는 복수의 순차적으로 선택된 조사 애플리케이션들을 위해 반복된다.
본 발명의 상기 및 다른 양상들은 도면들을 참조하여 이하에 더 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성가능한 다이오드 어레이들을 가지는 조명 소스 장치(arrangement)의 도식적 표현이다.
도 2a는 본 발명의 특정 구현에 따른 각각의 방출기 다이오드들로부터 2D 스택을 형성하는 도식적 표현이다.
도 2b는 본 발명의 특정 구현들에 따른 에지-방출(edge-emitting) 레이저 다이오드 바의 사시도이다.
도 2c는 본 발명의 특정 구현에 따른 에지-방출 레이저 다이오드 스택의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성가능한 다이오드 어레이들의 출력들을 커플링하기 위한 공간적 커플링 광학부의 도식적 표현이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성가능한 다이오드 어레이들의 출력들을 커플링하기 위한 편광 커플링 광학부 장치의 도식적 표현이다.
도 3c는 제 1 구현에 따른 구성가능한 다이오드 어레이들의 출력들을 커플링하기 위한 파장 커플링 광학부 장치의 도식적 표현이다.
도 3d는 제 2 구현에 따른 구성가능한 다이오드 어레이들의 출력들을 커플링하기 위한 파장 커플링 광학부 장치의 도식적 표현이다.
도 4는 단일 평탄면(flat facet)을 가지는 광 파이버의 형태의 균질기(homogenizer)를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 발생 및 조사/계측을 위한 절차를 예시하는 흐름도이다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 실시예들에 의한 퓨필 평면(pupil plane)에서 생산될 수 있는 서로 다른 조명 프로파일들을 나타낸다.
도 7은 구성가능한 다이오드 레이저 어레이들을 가지는 조명 소스 모듈의 실시예들이 본 발명의 특정 구현에 따라 집적될 수 있는 조사 시스템의 도식적 표현이다.
다음의 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 특정 상세들이 설명된다. 본 발명은 이들 특정 상세들 중 일부 또는 전부가 없이 실시될 수 있다. 다른 사례들에서, 잘 알려진 컴포넌트 또는 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세하게 설명되지 않았다. 본 발명은 특정 실시예들과 함께 설명될 것인 한편, 본 발명을 그 실시예들로 제한하도록 의도되지 않음이 이해될 것이다.
일반적으로, 광학 조사 툴에서의 이용을 위한 구성가능한 비간섭성 레이저 다이오드 어레이들(예를 들어, 방출기들의 2-D 스택들)이 제공된다. 조명 소스는 특정 조사 애플리케이션에 필요에 따라 특정 파장들의 범위를 커버하도록 구성가능한 레이저 다이오드 어레이들을 포함한다. 예를 들어, 레이저 다이오드 어레이들은 딥-UV(자외선), UV, VIS(가시성) 및 NIR(근-적외선) 범위로부터 선택적으로 획득되는 파장 폭들을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성가능한 다이오드 어레이들을 가지는 조명 소스 장치(101)의 도식적 표현이다. 도시된 바와 같이, 조명 소스 장치(101)는 복수의 조명 소스들(102)을 포함한다. 예시된 구현에서, 각 조명 소스가 간단하게 방출기 다이오드들의 1D 어레이의 형태일 수 있더라도 각 조명 소스(102)는 레이저 방출기 다이오드들의 복수의 구성가능한 2D 스택들(예를 들어, 스택들(1-n))의 형태이다.
조명 소스 장치(101)는 또한 활성 다이오드들에 의해 출력되는 빔들 중 하나 이상의 프로파일을 조작하기 위한 빔 쉐이핑 광학부(104) 및 활성 조명 소스들로부터 함께 출력되는 빔들을 커플링하기 위한 빔 커플링 광학부(105)를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 빔 쉐이핑 광학부(104)는 조명 소스들로부터 출력되는 빔들 중 하나 이상을 직접 수신하고 쉐이핑하도록 조명 소스들 근처에 배치된다. 대안적으로, 빔 커플링 광학부(105)는 커플링된 빔이 빔 쉐이핑 광학부(104)에 의해 수신되기 전에 조명 소스들로부터 출력되는 빔들을 직접 수신하고 커플링하도록 조명 소스들 근처에 배치될 수 있다. 또 다른 대안에서, 빔 쉐이핑 광학부(104) 및/또는 빔 커플링 광학부(105)의 서로 다른 부분들이 활성 다이오드들로부터 출력되는 빔들의 서로 다른 서브세트들로부터 서로 다른 경로들에 배치될 수 있다.
조명 소스 장치(101)는 또한 빔 커플링 광학부(105) 및 빔 쉐이핑 광학부(104)로부터 출력되는 커플링된, 쉐이핑 최종 빔을 수신하기 위한 균질기(106)를 포함할 수 있다. 커플링된 및/또는 쉐이핑된 입사 빔은 균질기(106)의 제 1 엔드(end)(106a)를 통과하며 이하에 더 설명되는 바와 같은 특정 조사 또는 계측 시스템을 위한 입사 광을 제공하기 위해 그와 같은 균질기(106)의 제 2 엔드(106b)를 통해 출력될 수 있다.
예시된 조명 소스 모듈(101)은 쉐이핑 광학부(104), 빔 커플링 광학부(105) 및 균질기(106)를 포함하는 것으로 설명되더라도, 이들 컴포넌트들 중 하나 이상은 광학 조사 또는 계측 툴의 다른 모듈들에 집적될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 조명 소스 모듈(101)은 빔 쉐이핑 광학부(105)의 출력이 광학 툴의 균질기 또는 그와 같은 광학 시스템의 다른 적합한 광학 컴포넌트의 입력 상에 생산되도록 균질기를 포함하지 않을 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 하나 이상의 조명 소스들(102)은 제 1 파이버 엔드(fiber end)(106a) 상에 커플링될 수 있는 하나 이상의 빔들을 출력하기 위해 선택적으로 턴 온될 수 있다. 일부 구성들에서, 하나 이상의 다른 조명 소스(102)는 입사 빔을 생산하기 위해 제 1 파이버 엔드(106a) 상에 커플링되고 및/또는 쉐이핑되는 빔을 출력하는 것이 방지되도록 턴 오프될 수 있다. 각 조명 소스는 동시에, 순차적으로, 또는 임의의 적합한 순서로 활성화될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 특정 구현에 따른 2D 다이오드 스택(206)의 도식적 표현이다. 도시된 바와 같이, 1D 다이오드 바(204)가 각각의 방출기 다이오드들(예를 들어, 202, 202a, 202b)로부터 형성되며 복수의 1D 다이오드 바들(예를 들어, 204a, 204b, 204c 및 204d)은 2D 다이오드 스택(206)을 형성하기 위해 이용된다. 일 예에서, 연속파 방출기들이 2D 다이오드 스택들을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 각 방출기 다이오드는 출력이 웨이퍼 표면을 따라 그리고 다이오드의 갈라진 측면 에지를 벗어나 전파되도록 에지 타입 방출기의 형태일 수 있다.
일반적으로, 다이오드 재료는 다이오드 출력을 위한 서로 다른 파장 범위들을 발생시키도록 변경될 수 있다. 각 2D 스택은 동일한 또는 서로 다른 파장 특성들을 가지는 다이오드 바들로부터 형성될 수 있다. 서로 다른 스택들 및 임의선택적으로 하나 이상의 스택들의 서로 다른 다이오드 바들은 서로 다른 파장 폭들 또는 범위들을 커버할 수 있다. 스택들은 그 후에 선택적으로 다양한 애플리케이션들을 위한 광범위한 파장들을 커버할 수 있다. 예를 들어, 모든 다이오드 스택들이 활성화된 경우에, 이 다이오드 스택들은 약 190 내지 1000 nm 또는 심지어 100 nm만큼 낮은 파장 범위를 갖는 광을 함께 생산할 것이다. 예를 들어, 바들 또는 스택들의 제 1 세트는 서로 다른 DUV-UV 기반 다이오드들로부터 형성될 수 있다; 바들 또는 스택들의 제 2 세트는 서로 다른 VIS 기반 다이오드들로부터 형성될 수 있다; 한편 바들 또는 스택들의 제 3 세트는 서로 다른 NIR 기반 다이오드들로부터 형성될 수 있다.
약 220 nm 내지 약 330 nm의 파장 범위들에서의 딥 UV 및 UV 기반 다이오드들은 일본의 RIKEN 과학 기술원(Advanced Science Institute)과 같은 수많은 회사들 및 기관들(institutes)에 의해 개발되어왔다. RIKEN으로부터의 이들 딥 UV 및 UV 기반 다이오드들은 특정 예시로서, 270nm DUV-LED에 대해 33mW의 최대 출력 파워를 가진다. 260nm보다 더 짧은 파장을 가지는 다이오드들에 대해, 출력 파워들은 247nm 및 237nm DUV-LED들에 대해 각각 15mW 및 5mW이다. 수십 mW의 파워를 갖는 VIS 및 NIR 기반 다이오드들, 바들 및 스택들은 San Jose, CA의 Oclaro로부터 이용가능하다.
도 1에 관한 특정 예에서, 스택 1은 X+5 nm 내지 X+10 nm의 파장 범위를 가지며, 스택 2는 X+15 nm 내지 X+20 nm의 파장 범위를 가진다. X가 190 nm와 동일하며 190 nm 내지 1000 nm 사이 범위의 일부분들이 선택적으로 커버되는 경우에, 나머지 스택들은 각각 스택 n에 대해 최대 X+810 nm의 서로 다른 범위들을 가진다. 이러한 배치의 각 스택은 각각 그 스택에서와 동일한 파장 범위를 가지는 1D 다이오드 바들로부터 형성될 수 있다. 스택의 각각의 바들은 특정 파워 요건을 달성하기 위해 동일한 파장 범위를 가질 수 있다. 그렇지 않으면, 파워 요건들이 단일 바에 의해 충족된다면 스택의 각각의 바들은 서로 다른 파장 폭들을 가질 수 있다. 예를 들어, 스택(206)(도 2)의 제 1 바(204a)는 X+5 nm 내지 X+10 nm의 제 1 폭을 가지며, 스택(206)의 제 2 바(204b)는 X+15 nm 내지 X+20 nm의 파장 범위를 가진다. 스택(206)의 제 3 바(204c)는 X+20 nm 내지 X+25 nm의 제 1 폭을 가지며, 이 스택(206)의 나머지 바들뿐 아니라 다른 스택들은 190 nm 내지 1000 nm의 동일한 예시적 최대 폭이 이용된다면 최대 X+810 nm까지 서로 다른 폭들을 가질 수 있다.
각각의 다이오드들 또는 1D 다이오드 바들은 5-10 nm만큼 낮은 폭의 대역폭 및 약 수십 mW 내지 수백 mW 사이의 파워 범위를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 각 다이오드는 최대 200W까지를 가지는 2D 스택이 각 스택의 바들에 최대 200개의 다이오드들을 배치함으로써 달성될 수 있도록 1W(Watt) 이상의 파워를 제공한다. kW의 파워만을 달성할 수 있는 레이저 지탱 플라즈마 소스들을 위한 대안으로서 명시야(bright field) 툴들을 위해 매우 매력적일 수 있는 하나의 조사 애플리케이션에서의 광대역 고유 레이저 기반 광원을 형성하기 위해 다수의 200W 스택들이 함께 커플링될 수 있다. 그와 같은 방출기들을 2-D 스택들로 집적함으로써 예시로서, 0.24 NA를 가지는 1 mm 직경 전달 파이버(delivery fiber)로 커플링될 수 있는 작은 파장 확산(~ 3nm FWHM)에서 이러한 높은 파워 출력을 얻을 수 있을 것이다.
각 특정 다이오드 바 또는 스택 배치에 관계없이, 각각의 선택가능한 다이오드들의 서브세트(바 또는 스택)는 15-80 nm 파장 폭을 가질 수 있으며, 이 파장 폭은 더 넓은 폭들로 선택적으로 활성화될 수 있으며 결합될 수 있다. 이들 배치들은 조사되는 특정 층 및 결함의 종류에 따라, 특정 파장들이 필요시에 턴 온 또는 오프되게 허용한다. 활성화된 광원들의 레이저 파워는 또한 웨이퍼 타입에 따라 직접 변조될 수 있으며, 이는 조명기의 열적 관리 우려들을 감소시키는 효율적인 광원을 발생시킨다. 즉, 복잡한 열 관리 메커니즘들이 필요하지 않다.
본원에 설명된 1D 또는 2D 다이오드 어레이들은 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 일반적으로, 각 레이저 다이오드는 전류-운반 p-n 또는 p-i-n 반도체 접합부(junction)를 포함하며, 이 접합부에서 광자들(photons)로서 에너지를 발산하기(release) 위해 홀들이 재결합한다. 광자들은 반도체 표면에 수직으로 방출될 수 있거나(표면 방출 다이오드) 갈라진 에지(cleaved edge)로부터 방출될 수 있다(에지-방출 다이오드). 도 2b는 다이오드 바의 갈라진 에지(254)에서 각 다이오드에 대해 광(예를 들어, 256)을 출력하기 위한 복수의 도파관들(예를 들어, 252a 및 252b)을 가지는 레이저 다이오드 바(250)의 사시도이다.
각 스택은 그 후에 도 2c에 도시된 바와 같은 에지 방출기 다이오드들의 1D 어레이들로부터 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 스택(270)은 교대하는 1D 다이오드 바들(예를 들어, 272a 및 272b) 및 열 싱크(heat sink) 층들(예를 들어, 274a 및 274b)로부터 형성될 수 있다. 각 1D 다이오드 바는 도파관들(예를 들어, 276a 및 276b)로부터 광을 에지-방출하도록 구성가능할 수 있다. 특정 예에서, 각 스택은 웨이퍼로부터의 1D 레이저 어레이들을 쪼갬으로써 제조될 수 있다. 각 1D 레이저 어레이는 얇은 열 싱크 층에 부착된다. 1D 어레이 및 열 싱크 층의 세트들은 그 후에 교대하는 어레이 및 열 싱크 층들을 형성하기 위해 함께 부착된다. 각 스택의 폭 및 높이는 조사 시스템의 특정 애퍼추어(aperture), 전달 파이버 폭 및 NA에 기초하여 선택될 수 있다.
활성 1D 또는 2D 다이오드 어레이들 중 2개 이상의 출력은 공간 커플러, 편광 커플러, 파장 커플러 또는 그의 임의의 조합과 같은 임의의 적합한 타입의 커플러에 커플링될 수 있다. 첫 번째 2개의 커플링 타입들은 특정 파장에서 레이저로부터 순 출력을 증가시키기 위해 이용될 수 있는 한편, 파장 커플링 타입은 전달 경로에 동시에 커플링되는 다수의 파장들을 갖는 더 큰 광대역 소스를 달성하기 위해 이용될 수 있다.
도 3a-3c는 2D 다이오드 스택들의 출력을 결합하기 위한 서로 다른 방식들을 예시한다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성가능한 다이오드 어레이들의 출력들을 커플링하기 위한 공간 커플링 광학 장치(300)의 도식적 표현이다. 도시된 바와 같이, 스택1(302a) 및 스택2(302b)의 출력은 둘 다 공간 커플링 광학부(304)에 의해 수신되며, 이 공간 커플링 광학부(304)는 2개의 빔들이 전달 경로의 일부분, 예를 들어 파이버(306) 상에 전달되도록 2개의 빔들을 공간적으로 결합하도록 구성된다. 예를 들어, 공간 커플링 광학부(304)는 스택1(302a)의 출력을 광 파이버(306)의 최상위 절반에 지향하고 스택2(302b)의 출력을 광 파이버(306)의 하위 절반에 지향한다. 파이버는 수신된 광을 함께 믹싱(mixes)한다. 공간 커플링 광학부는 더 큰 광 파이프 또는 파이버에 공급되는 각각의 파이버들의 형태를 취할 수 있다. 큰 파이버는 광을 믹싱한다.
공간 커플링 광학부로부터의 출력이 광 파이버(306)에 의해 직접 수신되는 것으로 도시되더라도, 다른 커플링 광학부가 공간 커플링 광학부(304)와 파이버(306) 사이에 삽입될 수 있다. 추가로, 활성화된 하나 이상의 스택들의 임의의 세트가 전달 경로 상에 공간적으로 커플링될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성가능한 다이오드 어레이들의 출력들을 커플링하기 위한 편광 커플링 광학 장치(350)의 도식적 표현이다. 도시된 바와 같이, S 편광기(356)는 제 1 스택(도시되지 않음)으로부터 출력을 수신하고 S 편광(354a)을 출력하도록 배치된다. 편광 커플러(352)는 그 후에 제 2 스택(도시되지 않음)으로부터 P 편광 출력(354b)을 수신하도록 그리고 S 및 P 편광 출력들을 함께 커플링하도록 배치된다.
도 3c는 제 1 구현에 따라 구성가능한 다이오드 어레이들의 출력들을 커플링하기 위한 파장 커플링 광학 장치(370)의 도식적 표현이다. 본 실시예들에서, 파장 커플링 광학부는 각각 제 1 파장을 전송하고 제 2 파장을 반사하는 2색성 미러들(mirrors)로부터 형성된다. 예시된 바와 같이, 제 1 파장_1을 가지는 (제 1 다이오드 어레이로부터의) 출력(374a)은 미러(372a)에 의해 전송되는 한편, 제 2 파장_2를 갖는 (제 2 어레이로부터의) 출력(374b)은 미러(372a)에 의해 반사된다. 따라서, 파장_1 및 파장_2를 가지는 2개의 출력들은 미러(372a)에 의해 결합된다. 제 2 미러(372b)는 그 후에 결합된 빔들을 수신하고 전송하도록 그리고 3개의 파장들_1~3을 가지는 3개의 출력들(374a~c)이 함께 결합되도록 제 3 파장_3을 가지는 (제 3 다이오드 어레이로부터의) 제 3 출력(374c)을 반사하도록 배치된다. 서로 다른 다이오드 어레이들로부터의 임의의 수의 파장 출력들을 결합하기 위해 임의의 수의 미러들이 연속적으로 배치될 수 있다. 미러들은 수신 다이오드 바 또는 스택 출력들의 대응하는 파장 범위들을 전송하고 반사하도록 구성된다.
도 3d는 제 2 구현에 따른 구성가능한 다이오드 어레이들의 출력들을 커플링하기 위한 파장 커플링 광학 장치(390)의 도식적 표현이다. 본 실시예에서, 회절 격자 커플러(394)는 서로 다른 각도들에서 공간 커플러(396)를 통해 스택1(302a) 및 스택2(302b)로부터 출력을 수신하며 수신 광을 하나의 빔으로 결합하며, 이 빔은 전달 경로, 예를 들어 파이버(306) 상에 수신된다. 각 다이오드 어레이에 대한 미세립(finer grained) 파장 폭들이 회절 커플러들로 달성될 수 있다.
특정 실시예들에서, 커플링 출력은 다음의 컴포넌트들 중 하나 이상의 형태를 취하는 균질기에 의해 수신될 수 있다: 하나 이상의 면 에지들(faceted edges)을 가지는 광 파이버, 광 파이프들과 함께 또는 광 파이프들 없이 결합되는 마이크로-렌즈 또는 마이크로-프리즘 어레이들. 도 4는 단일 평탄면(402)을 가지는 광 파이버 형태의 균질기(400)를 예시한다. 대안적으로, 광 파이버는 다면의 에지들을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 발생 및 조사(또는 계측)를 위한 절차(500)를 예시하는 흐름도이다. 초기에, 제 1 조사 애플리케이션은 동작(502)에서 서로 다른 파장 범위 사양들을 가지는 복수의 서로 다른 조사 애플리케이션들로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 딥 UV 조사가 선택될 수 있다. 방출기 다이오드들 중 하나 이상의 스택들(또는 바들)은 그 후에 동작(504)에서 특정 파장 범위밖의 광을 발생시키지 않고서 선택된 조사의 특정 파장 범위에서 광을 발생시키도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 딥 UV를 방출하도록 구성되는 스택들(또는 바들)만이 활성화되는 한편, VIS 또는 NIR 파장 범위들을 가지는 다른 스택들은 피해지거나 턴 오프된다.
활성 스택들(또는 바들)에 의해 출력되는 광은 그 후에 동작(506)에서 커스톰(custom) 조명 프로파일들을 발생시키도록 쉐이핑될 수 있다. 본 커스토마이제이션(customization)은 임의선택적이다. 도 6a 내지 6c는 본 발명의 광원 실시예들을 이용하여 광학 툴의 퓨필 평면에서 생산될 수 있는 서로 다른 조명 프로파일들을 나타낸다. 퓨필 평면에서의 입사 빔 단면은 어두운 섹션들로 나타난다. 물론, 다른 타입들의 조명들 프로파일들이 본 발명으로 발생될 수 있다.
도 6a는 빔에 대한 환형 조명 프로파일을 갖는 퓨필 평면(600)을 도시한다. 즉, 입사 빔의 환형 부분(602)만이 퓨필(600)에서 발생되는 한편, 입사 빔의 일부분들(604 및 606)은 발생하지 않는다. 도 6b는 입사 빔을 위한 사극자(quadrapole) 조명 프로파일을 가지는 퓨필 평면(650)을 예시한다. 즉, 입사 빔의 사극자 부분들(652a 내지 652d)만이 퓨필(650)에 발생되는 한편, 입사 빔의 일부분(654)은 발생되지 않는다. 도 6c는 입사 빔을 위한 2극 조명 프로파일을 가지는 퓨필 평면(660)을 예시한다. 즉, 입사 빔의 2극 부분들(662a 및 662b)만이 퓨필(650)에 발생되는 한편, 입사 빔의 일부분(664)은 발생되지 않는다.
추가로, 서로 다른 파장 폭 스택들(또는 바들)로부터의 출력은 서로 다른 입사각들을 발생시키도록 퓨필 영역의 서로 다른 부분들에 지향될 수 있다. 예를 들어, 도 6b의 사극자 부분들 또는 도 6c의 2극자 부분들의 각각은 서로 다른 파장 범위를 가지는 스택(또는 바) 출력 빔을 수신하도록 배치될 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 활성 스택들(또는 바들)에 의해 출력되며 가능하게는 쉐이핑되는 광은 그 후에 동작(508)에서 함께 커플링될 수 있다. 예를 들어, 공간, 편광 및/또는 파장 커플러가 2개 이상의 스택들(또는 바들)에 의한 광 출력의 경로에 배치된다. 이 커플링은 또한 특정 조명 프로파일들의 서로 다른 부분들로 지향되는 서로 다른 스택(또는 바) 출력들을 달성하도록 임의의 쉐이핑 광학부와 함께 작동하도록 배치될 수 있다.
커플링 광은 그 후에 동작(510)에서, 커플링 광을 균질화하는 파이버를 통해 임의선택적으로 지향될 수 있다. 커플링된(그리고 가능하게는 균질화된) 광은 그 후에 최종 입사 빔의 형태에서의 테스트 하의 샘플로 지향될 수 있으며 현재 선택된 조사 애플리케이션은 동작(512)에서 최종 입사 빔에 기초하여 수행된다. 예를 들어, 입사 광에 응답하여 샘플로부터 발산하는 광이 검출되며 이 광은 반도체 웨이퍼 또는 레티클과 같은 샘플의 특성들을 결정하기 위해 분석된다.
그 후에 동작(514)에서 더 많은 조사 애플리케이션들이 존재하는지 여부가 결정될 수 있다. 더 이상 수행될 조사들이 존재하지 않는다면, 예를 들어, 서로 다른 파장 범위들을 이용하여, 절차(500)가 종료할 수 있다. 그렇지 않으면, 다음의 조사 애플리케이션이 그 후에 선택될 수 있으며 절차(500)가 반복한다. 예를 들어, VIS 기반 조사 애플리케이션이 선택되며, VIS 파장들을 방출하는 다이오드 어레이들이 활성화되는 한편, 비 VIS 파장들을 방출하는 다른 다이오드 어레이들이 활성화 해제되거나 중단된다.
본 발명의 특정 실시예들은 충분히 넓은 또는 "적절한(just right)" 파장 범위를 가지는 단일 빔을 출력하는 빔 커플러에 커스토마이징가능한 광원 활성 및 발생을 제공한다. 이러한 커스토마이징가능한 광원은 비교적 높은 파워 레벨들에서 서로 다른 조사 또는 계측 애플리케이션을 위한 다양한 수의 광원 요구들을 충족시킬 수 있다. 다수의 조명 다이오드 어레이 소스들의 이용은 높은 광도 조명의 샘플로의 효율적인 전달을 허용한다. 서로 다른 파장들을 가지는 레이저들은 효율적으로 결합될 수 있다. 이 배치는 특히 암시야 조사를 위해 적합하며, 여기서 점진적으로 더 작은 표면 변칙들을 검출하기 위해 광 효율성의 증가가 크게 바람직하다. 추가로, (명시야 및 암시야 조사 모드들과 같은) 서로 다른 이미징 및 조사 모드들은 간단하게 서로 다른 파이버들을 선택적으로 비춤으로써 용이하게 제공될 수 있다.
본 발명의 조명 소스 실시예들은 임의의 적합한 조사 또는 계측 툴로 구현될 수 있으며 다양한 수 및 타입의 조사 또는 계측 애플리케이션들을 위해 선택된 파장 범위들을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 7은 조사 또는 계측 시스템(100)의 도식적 표현이며, 여기서 구성가능한 다이오드 레이저 어레이들을 가지는 조명 소스 모듈(101)의 실시예들은 본 발명의 특정 구현에 따라 집적될 수 있다. 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 각각 턴 온(활성) 또는 오프(비활성)되도록 구성가능한 2D 다이오드 어레이 스택들(102)을 포함하는 도 1의 조명 소스 장치(101)를 포함한다. 시스템(100)은 또한 조명 소스들(102) 중 선택된 것들이 턴 온 또는 오프되게 하기 위한 제어기(110)를 포함한다.
입사 빔은 샘플(116)을 향해 빔(들)을 릴레이(relay)하도록 기능하는 다수의 렌즈들(108)을 통해 균질기(106)로부터 통과할 수 있다. 이들 렌즈들(108)은 콜리메이팅(collimating), 집광(converging), 확장, 감소 등과 같은 입사 빔에 관한 임의의 적합한 빔 조작 기능을 제공할 수 있다. 입사 빔은 그 후에 하나 이상의 입사 각도들에서 샘플(116) 상에 입사 빔을 포커싱하는(focusing) 대물 렌즈(114)를 통해 입사 빔을 반사하는 빔 스플리터(splitter)(112)에 의해 수신될 수 있다. 예를 들어, 제 2 균질기 엔드(106b)는 대물 렌즈(114)의 후초점(back focal) 평면(118) 상에 이미징된다.
균질기(106)는 파이버(106)의 형태를 취할 수 있으며 입사 빔에 존재할 수 있는 스페클(speckle) 잡음을 실질적으로 제거함으로써 더 균일한, 비간섭성 조명을 생산하기 위해 동작하는 파이버 변조기(도시되지 않음)와 커플링될 수 있다. 예를 들어, 파이버 변조기는 파이버 내부의 모드들 사이의 위상 차이를 변경함으로써 공간 간섭성을 감소시켜 스페클 없는 조명을 생산하도록 균질기 파이버를 늘어나게 하기 위해 동작하는 압전 변조기(piezoelectric modulator)일 수 있다. 시스템은 스페클을 감소시키기 위해 회전 확산기(rotating diffuser)를 대안적으로 또는 추가로 포함할 수 있다. 그러나, 회전 확산기는 또한 낮은 광 효율성을 가지며 명시야 조사와 같은 높은 광 효율성을 요구하지 않는 애플리케이션들을 위해서만 이용될 수 있다.
입사 빔이 샘플을 침해한 후에, 광이 그 후에 샘플(116)로부터 반사될 수 있으며(및/또는 전송될 수 있으며) 산란될 수 있는데, 이는 본원에서 임의의 수의 광선들(rays) 또는 빔릿들(beamlets)을 포함할 수 있는 "출력 빔" 또는 "출력 광"으로 지칭된다. 조사 시스템은 또한 출력 광을 검출기를 향해 지향하기 위한 임의의 적합한 렌즈 장치들을 포함한다. 예시된 실시예에서, 출력 광은 빔 스플리터(112), 퓨리에(Fourier) 평면 릴레이 렌즈(120), 이미징 애퍼추어(122) 및 줌 렌즈(124)를 통과한다. 퓨리에 평면 릴레이 렌즈는 일반적으로 샘플의 퓨리에 평면을 이미징 애퍼추어(122)에 릴레이한다. 이미징 애퍼추어(122)는 출력 빔의 일부분들을 차단하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 애퍼추어(122)는 명시야 조사 모드에서의 물체의 개구수(numerical aperure) 내의 출력 광의 전부를 통과시키도록 구성될 수 있으며, 그리고 암시야 조사 모드 동안 샘플로부터 산란 광만을 통과시키도록 구성될 수 있다. 필터는 또한 검출 신호로부터 주기적 구조들을 필터링하도록 출력 빔의 상위 차수들(higher orders)을 차단하기 위해 이미징 애퍼추어(122)에 배치될 수 있다.
이미징 애퍼추어(122)를 거친 후에, 출력 빔은 그 후에 샘플(116)의 이미지를 확대하기 위해 기능하는 줌 렌즈(124)를 통과할 수 있다. 출력 빔은 그 후에 검출기(126)를 침범한다. 적합한 센서들은 충전 커플링 디바이스들(charged coupled devices: CCD), CCD 어레이들, 시간 지연 집적(time delay integration: TDI) 센서들, TDI 센서 어레이들, 광전자 증배관(photomultiplier tubes: PMT) 및 다른 센서들을 포함한다. 반사 시스템에서, 광학 엘리먼트들은 샘플을 조명하며 반사된 이미지를 캡처할 것이다.
제어기(110)는 소프트웨어 및 하드웨어의 임의의 적합한 조합일 수 있으며 일반적으로 조사 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 제어기는 조명 소스들(102)의 선택적 활성화, 파이버 변조기 설정들, 이미징 애퍼추어(122) 설정들 등을 제어할 수 있다. 제어기(110)는 또한 검출기(126)에 의해 발생되는 이미지 또는 신호를 수신할 수 있으며 결함들이 존재하는지 여부를 결정하기 위해 최종 이미지 또는 신호를 분석하도록, 샘플 상에 존재하는 결함들을 특성화하도록, 또는 그렇지 않으면 샘플 파라미터들을 결정함으로써 샘플을 특성화하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 검출 신호들 또는 이미지들에 기초하여 결정될 수 있는 예시적인 샘플 파라미터들은 임계 치수(critical dimension: CD), 막 두께, 금속 게이트 리세스(recess), 하이 k 리세스, 측벽 각도, 계단 높이, 피치 워킹(pitch walking), 트렌치 및 접촉 프로파일(trench and contact profile), 오버레이(overlay), 재료 속성들(예를 들어, 재료 조성, 굴절률, 초박형(ultra-thin) 확산 층들, 초박형 게이트 산화물들, 진보 포토레지스트들(advanced photoresists), 193nm ARC 층들, 초박형 다층(multi-layer) 스택들, CVD 층들 및 진보 하이-k 금속 게이트(high-k metal gate: HKMG), 초박형 디커플링 플라즈마 질화(decoupled plasma nitridation: DPN) 프로세스 층들을 포함하는, 임계 막들 상의 응력, 층간-유전체들(inter-dielectrics), 포토레지스트들, 바닥 반사방지(anti-reflective) 코팅들, 두꺼운 산화물들 및 질화물들, 및 라인 층들의 백엔드(back end)를 포함하는 비임계 막들 상의 응력), 반도체 제조 프로세스 파라미터들(예를 들어, 스캐너들을 위한 포커스 및 도즈(focus and dose), 에칭 툴들(etching tools)을 위한 에칭 레이트(etch rate)) 등을 포함한다.
다시 도 7을 참조하면, 균질기(106)의 제 2 엔드(106b)는 바람직하게는 대물 렌즈의 퓨필 평면이 제 2 엔드(106b)에서 이미징되도록 포지셔닝될(positioned) 수 있다. 즉, 제 2 균질기 엔드들(106b)은 대물 후초점 평면(118)의 컨쥬게이트 평면(conjugate plane)인 조명 퓨필 내에 포지셔닝된다. 제 2 균질기 엔드(106b)는 하나 이상의 입사각들에서 샘플(116)의 특정 1- 또는 2-차원 영역을 조명하도록 (예를 들어, 빔 쉐이퍼(shaper) 광학부(105)에 의해 생산되는) 임의의 특정 형상을 전송하도록 배치될 수 있다.
제어기(110)는 결과적인 테스트 이미지들 및 다른 조사 특성들을 디스플레이하기 위해 (예를 들어, 컴퓨터 스크린 상에) 사용자 인터페이스를 제공하도록 (예를 들어, 프로그래밍 명령들로) 구성될 수 있다. 제어기(110)는 또한 입사광의 파장 범위들을 선택하는 것과 같은, 사용자 입력을 제공하기 위한 하나 이상의 입력 디바이스들(예를 들어, 키보드, 마우스, 조이스틱)을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 제어기(110)는 광원 활성화 및 조사 기술들을 실행하도록 구성된다. 제어기(110)는 전형적으로 입력/출력 포트들에 커플링되는 하나 이상의 프로세서들, 및 적절한 버스들 또는 다른 통신 메커니즘들을 통한 하나 이상의 메모리들을 가진다.
그와 같은 정보 및 프로그램 명령들은 특별하게 구성된 컴퓨터 시스템 상에 구현될 수 있기 때문에, 그와 같은 시스템은 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장될 수 있는 본원에 설명된 다양한 동작들을 수행하기 위한 프로그램 명령들/컴퓨터 코드를 포함한다. 기계-판독가능한 매체들의 예들은 하드 디스크들(hard disks), 플로피 디스크들(floppy disks) 및 자기 테이프와 같은 자기 매체들; CD-ROM 디스크들과 같은 광학 매체들; 광학 디스크들과 같은 자기-광학 매체들; 및 판독-전용 메모리 디바이스들(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 프로그램 명령들을 저장하고 수행하도록 특히 구성되는 하드웨어 디바이스들을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 프로그램 명령들의 예들은 컴파일러(compiler)에 의해 생산되는 바와 같은 머신 코드(machine code) 및 번역기를 이용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 상위 레벨 코드를 포함하는 파일들 둘 다를 포함한다.
상기 도면들 및 설명은 시스템의 특정 컴포넌트들 상의 제한으로서 해석되어서는 안 되며 시스템은 많은 다른 형태들로 구체화될 수 있음이 주목되어야 한다. 예를 들어, 조사 또는 측정 툴은 레티클 또는 웨이퍼의 피처들의 핵심 양상들을 해결하기 위해 배치되는 다수의 적합한 그리고 알려진 이미징 또는 계측 툴들 중 임의의 것일 수 있음이 고려된다. 예시로서, 조사 또는 측정 툴은 명시야 이미징 현미경법, 암시야 이미징 현미경법, 풀 스카이(full sky) 이미징 현미경법, 위상 콘트라스트 현미경법, 편광 콘트라스트 현미경법 및 간섭성 프로브(probe) 현미경법을 위해 적응될 수 있다. 단일 및 다수의 이미지 방법들이 타겟의 이미지들을 캡처하기 위해 이용될 수 있음이 고려된다. 이들 방법들은 예를 들어, 단일 그랩(grab), 더블 그랩, 단일 그랩 간섭성 프로브 현미경법(coherence probe microscopy: CPM) 및 더블 그랩 CPM 방법들을 포함한다. 스케터로미터법(scatterometry)과 같은 비-이미징 광학 방법들이 고려될 수 있다.
전술한 발명은 이해의 명확성의 목적들을 위해 일부 상세하게 설명되었더라도, 특정 변경들 및 수정들이 첨부되는 청구범위의 범위 내에서 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 본 발명의 프로세스들, 시스템들 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식들이 존재함이 주목되어야 한다. 따라서, 본 실시예들은 예시적이며 제한적이지 않은 것으로 고려될 것이며 본 발명은 본원에 제시된 상세들로 제한되지 않는 것이다.

Claims (19)

  1. 반도체 디바이스의 조사(inspection) 또는 계측(metrology)을 수행하기 위한 광학 장치에 있어서,
    서로 다른 파장의 범위들을 가지는 입사 빔을 제공하도록 구성가능한 복수의 레이저 다이오드 어레이들;
    샘플을 향해 상기 입사 빔을 지향시키기 위한 광학부;
    상기 입사 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 발산되는 출력 빔에 기초하여 출력 신호 또는 이미지를 발생시키기 위한 검출기;
    상기 검출기를 향해 상기 출력 빔을 지향시키기 위한 광학부; 및
    상기 서로 다른 파장 범위들에서 상기 입사 빔을 제공하기 위해 상기 레이저 다이오드 어레이들을 구성하고, 결함들을 검출하거나, 상기 출력 신호 또는 이미지에 기초하여 상기 샘플의 피처(feature)를 특성화하기 위한 제어기
    를 포함하고,
    상기 레이저 다이오드 어레이들 중 적어도 일부는 서로 다른 파장 범위들을 가지는 2D(2차원(two dimensional)) 스택들을 형성하고, 상기 2D 스택들 중 하나 이상의 2D 스택의 제1 세트는 딥(deep) UV(자외선(ultra-violet)) 또는 UV 기반 레이저 다이오드들로 형성되고, 상기 2D 스택들 중 하나 이상의 2D 스택의 제2 세트는 VIS(가시성(visible)) 기반 레이저 다이오드들로 형성되고, 상기 2D 스택들 중 하나 이상의 2D 스택의 제3 세트는 딥 NIR(근 적외선(near infrared)) 기반 레이저 다이오드들로 형성되는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2D 스택들은, 광대역 범위를 함께 형성하는 서로 다른 파장 범위들을 가지는 입사 빔을 발생시키도록 선택적으로 활성화될 수 있는 다이오드 바들(bars)로 형성되는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 입사 빔이 상기 서로 다른 파장 범위들로부터 선택되는 특정 파장 범위를 갖도록 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이를 활성화하도록 구성되며, 상기 입사 빔이 상기 특정 파장 범위 내에 있지 않은 어떠한 파장들도 포함하지 않도록 상기 레이저 다이오드 어레이들 중 다른 하나 이상의 어레이를 활성화 해제하도록 구성되는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 활성화된 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이로부터 출력 광을 수신하고, 상기 입사 빔 내에 서로 다른 조명 프로파일들(illumination profiles)을 형성하기 위한 빔 쉐이핑 광학부(beam shaping optics)를 더 포함하는, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 활성화된 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이로부터의 출력 광을 수신하고 결합하기 위한 커플링 광학부(coupling optics)를 더 포함하는, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커플링 광학부는, 상기 레이저 다이오드 어레이들의 각각의 다이오드들 또는 다이오드 바들의 파워보다 더 높은 순(net) 파워를 달성하도록 동일한 파장을 가지는 출력 광을 결합하기 위한 공간 커플러(coupler) 또는 편광 커플러, 및 서로 다른 파장 범위들을 가지는 출력 광을 결합하기 위한 파장 커플러를 포함하는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  7. 반도체 디바이스의 조사(inspection) 또는 계측(metrology)을 수행하기 위한 광학 장치에 있어서,
    서로 다른 파장의 범위들을 가지는 입사 빔을 제공하도록 구성가능한 복수의 레이저 다이오드 어레이들;
    샘플을 향해 상기 입사 빔을 지향시키기 위한 광학부;
    상기 입사 빔에 응답하여 상기 샘플로부터 발산되는 출력 빔에 기초하여 출력 신호 또는 이미지를 발생시키기 위한 검출기;
    상기 검출기를 향해 상기 출력 빔을 지향시키기 위한 광학부; 및
    상기 서로 다른 파장 범위들에서 상기 입사 빔을 제공하기 위해 상기 레이저 다이오드 어레이들을 구성하고, 결함들을 검출하거나, 상기 출력 신호 또는 이미지에 기초하여 상기 샘플의 피처(feature)를 특성화하기 위한 제어기
    를 포함하고,
    상기 레이저 다이오드 어레이들 중 적어도 일부는 서로 다른 파장 범위들을 가지는 2D 스택들을 형성하고, 상기 2D 스택들은 다이오드 바들로 형성되는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 2D 스택들의 상기 파장 범위들은 190 nm 내지 1000 nm 사이의 범위를 함께 커버(cover)하는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 2D 스택들의 상기 파장 범위들은 상기 딥 UV, UV, VIS 및 NIR에서의 파장들을 함께 포함하는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    각 2D 스택은 15 nm 내지 80 nm 사이에 있는 파장 범위 폭을 가지는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    각 다이오드 바의 각 레이저 다이오드는 1 와트 이상의 파워를 제공하는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    각 2D 스택은 200 와트 이상의 파워를 제공하는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    각 2D 스택의 다이오드 바들은 대응하는 2D 스택에서와 동일한 파장 범위를 가지는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 어레이들은 딥 UV(ultra-violet) 및 UV 연속파(continuous wave) 다이오드 레이저들을 포함하는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 어레이들은 VIS(visible) 및 NIR(near infrared) 연속파 다이오드 레이저들을 포함하는 것인, 반도체 디바이스의 조사 또는 계측을 수행하기 위한 광학 장치.
  16. 반도체 조사 툴(inspection tool)에서 광원을 발생시키는 방법에 있어서,
    선택된 조사 애플리케이션의 특정 파장 범위에서 광을 발생시키기 위해 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이를 선택하고 활성화하되 다른 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이가 상기 특정 파장 범위를 벗어난 광을 발생시키는 것을 방지하는 것인, 상기 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이를 선택 및 활성화하는 단계;
    입사 빔을 형성하기 위해 상기 활성화된 하나 이상의 레이저 다이오드 어레이로부터의 광을 함께 커플링(coupling)하는 단계;
    상기 입사 빔을 웨이퍼 또는 레티클(reticle)에 지향시키는 단계;
    상기 입사 빔에 응답하여 상기 웨이퍼 또는 레티클로부터 검출된 광에 기초하여 상기 선택된 조사 애플리케이션을 수행하는 단계; 및
    하나 이상의 레이저 다이오드 어레이를 선택하고 활성화하고, 광을 커플링하고, 상기 입사 빔을 지향시키며, 상기 선택된 조사 애플리케이션을 수행하기 위한 동작들을, 서로 다른 특정 파장 범위들을 갖는 복수의 순차적으로 선택된 조사 애플리케이션들에 대해 반복하는 단계
    를 포함하고,
    상기 레이저 다이오드 어레이들 중 적어도 일부는 서로 다른 파장 범위들을 가지는 2D 스택들을 형성하고, 상기 2D 스택들 중 하나 이상의 2D 스택의 제1 세트는 딥 UV 또는 UV 기반 레이저 다이오드들로 형성되고, 상기 2D 스택들 중 하나 이상의 2D 스택의 제2 세트는 VIS 기반 레이저 다이오드들로 형성되고, 상기 2D 스택들 중 하나 이상의 2D 스택의 제3 세트는 딥 NIR 기반 레이저 다이오드들로 형성되는 것인, 반도체 조사 툴에서 광원을 발생시키는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 2D 스택들은, 광대역 범위를 함께 형성하는 서로 다른 파장 범위들을 가지는 입사 빔을 발생시키도록 선택적으로 활성화될 수 있는 다이오드 바들(bars)로 형성되는 것인, 반도체 조사 툴에서 광원을 발생시키는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 2D 스택들은 다이오드 바들로 형성되는 것인, 반도체 조사 툴에서 광원을 발생시키는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 다이오드 바들은, 광대역 범위를 함께 형성하는 서로 다른 파장 범위들을 가지는 입사 빔을 발생시키도록 선택적으로 활성화될 수 있는 것인, 반도체 조사 툴에서 광원을 발생시키는 방법.
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