KR102488219B1 - 광학 근거리장 계측 - Google Patents

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Abstract

대규모 계측 요건에 따르는 방식으로 그 사이의 근거리장 상호작용에 의해 웨이퍼 토포그래피를 매핑하도록 광학 마이크로캐비티 프로브를 이용하는 시스템 및 방법이 제공된다. 광학 마이크로캐비티 프로브는, 기준 방사선과, 마이크로캐비티 및 웨이퍼 피처, 예컨대 디바이스 피처 및 계측 타겟 피처에서의 방사선의 근거리장 상호작용 사이의 간섭 신호의 시프트에 의해 웨이퍼 상의 피처를 검출한다. 다양한 조명 및 검출 구성은 그의 정확도 및 감도에 관련하여 광학 계측 측정을 강화시키는데 사용되는 빠르고 민감한 신호를 제공한다. 광학 마이크로캐비티 프로브는 웨이퍼에 관련하여 제어된 높이 및 위치에서 스캐닝될 수 있고, 디바이스와 타겟 피처 사이의 공간 관계에 관한 정보를 제공할 수 있다.

Description

광학 근거리장 계측
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은, 2016년 9월 28일 출원된 미국 가특허 출원 번호 제62/400,627호의 이점을 주장하며, 이는 그 전체가 참조에 의해 여기에 포함된다.
기술분야
본 개시는 광학 계측(optical metrology) 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학 계측의 향상을 위해 높은 감도 및 정확도를 갖는 웨이퍼 피처(feature) 스캐닝에 관한 것이다.
광학 계측에서의 정확도 및 감도 요건은 리소그래피 생산 기술의 발전 및 집적 회로(IC; integrated circuit) 디바이스 피처 크기의 감소에 따라 계속 높아지고 있다. 현행 스캐닝 기술은 매우 느리고 매우 비싸며 그리고/또는 광학 계측 시스템에 필요한 웨이퍼 포토그래피(topography) 입력을 제공할 만큼 충분히 정확하지 못하다.
다음은 본 개시의 초기 이해를 제공하는 단순화된 요약이다. 이 요약은 반드시 핵심 요소를 나타낸다거나 본 개시의 범위를 한정하는 것이 아니며, 단지 다음의 설명에 대한 소개로서의 역할을 한다.
본 개시의 하나의 양상은, 웨이퍼 상의 피처를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서(optical microcavity sensor), 및 디바이스의 피처와 오버레이 타겟의 피처 사이의 거리를, 그 사이에 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서를 이동시킴으로써, 측정하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는 시스템을 제공한다.
본 개시의 이의, 추가적인, 그리고/또는 다른 양상 및/또는 이점은 이어지는 다음 상세한 설명에서 서술되며, 가능하면 상세한 설명으로부터 추론 가능하고; 그리고/또는 본 개시의 실시에 의해 학습 가능하다.
본 개시의 실시예의 보다 나은 이해를 위해 그리고 이것이 어떻게 시행될 수 있는지 보여주기 위해, 이제 순전히 예로써 첨부 도면을 참조할 것이며, 유사한 번호는 전반적으로 대응하는 요소 또는 부분을 지정한다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따라 디바이스의 피처 및 계측 타겟(들)의 피처를 포함하는 복수의 층들을 갖는 웨이퍼의 섹션(section)의 하이 레벨 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따라 광학 마이크로캐비티 센서(들)를 사용하여 웨이퍼 피처들의 정확한 상대 위치를 측정하도록 구성된 시스템의 하이 레벨 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 방법을 예시한 하이 레벨 흐름도이다.
다음의 설명에서, 본 개시의 다양한 양상이 기재된다. 설명을 위한 목적으로, 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위하여 특정 구성 및 세부사항이 서술된다. 그러나, 당해 기술분야에서의 숙련자에게 또한, 본 개시가 여기에 제시된 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 또한, 본 개시를 모호하게 하지 않기 위하여, 잘 알려진 특징은 생략되거나 단순화되었을 수 있다. 도면을 구체적으로 참조하여, 도시된 세부사항은 예로써 이루어지고 오로지 본 개시의 예시적인 설명을 위한 목적인 것이며, 본 개시의 원리 및 개념적 양상의 가장 유용하고 쉽게 이해되는 설명일 것으로 보이는 것을 제공하는 근거로 제시된 것임을 강조한다. 이에 관련하여, 본 개시의 기본적인 이해에 필요한 것보다 더 상세하게 본 개시의 구조적 세부사항을 보이려고자 하는 시도는 없으며, 실제로 본 개시의 여러 형태들이 어떻게 구현될 수 있는지 당해 기술분야에서의 숙련자에게 명백하도록 도면과 함께 설명이 취해진다.
본 개시의 적어도 하나의 실시예가 상세하게 설명되기 전에, 본 개시는 그의 응용에 있어서 다음의 설명에 서술되거나 도면에 예시된 컴포넌트들의 구성 및 배열의 세부사항에 한정되지 않는다. 본 개시는 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있는 다른 실시예 뿐만 아니라 개시된 실시예의 조합에도 적용가능하다. 또한, 여기에 채용되는 어구 및 용어는 설명을 위한 목적인 것으로 한정하는 것으로서 간주되어서는 안됨을 이해하여야 할 것이다.
달리 구체적으로 서술되지 않는 한, 다음의 설명으로부터 명백하듯이, 명세서 전반에 걸쳐, “처리하는”, “컴퓨팅하는”, “계산하는”, “결정하는”, “향상시키는” 등과 같은 용어를 이용하는 설명은, 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 컴퓨팅 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내의 물리적, 예컨대 전자적, 양으로서 표현되는 데이터를, 컴퓨팅 시스템의 메모리, 레지스터, 또는 다른 이러한 정보 저장, 전송, 또는 디스플레이 디바이스 내의 물리적 양으로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작 및/또는 변환하는, 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 동작 및/또는 프로세스를 지칭한다.
대규모(high volumne) 계측 요건을 따르는 방식으로 그 사이의 근거리장 상호작용(near-field interaction)에 의해 웨이퍼 토폴로지를 매핑하도록 광학 마이크로캐비티 프로브를 이용하는 시스템 및 방법이 제공된다. 광학 마이크로캐비티 프로브는, 기준 방사선과, 마이크로캐비티 및 웨이퍼 피처, 예컨대 디바이스 피처 및 계측 타겟 피처에서의 방사선의 근거리장 상호작용 사이의 간섭 신호의 시프트에 의해 웨이퍼 상의 피처를 검출한다. 다양한 조명 및 검출 구성은, 그의 정확도 및 감도에 관련하여 광학 계측 측정을 향상시키는데 사용되는 빠르고 민감한 신호를 제공한다. 광학 마이크로캐비티 프로브는 웨이퍼에 관련하여 제어된 높이 및 위치에서 스캐닝될 수 있으며, 디바이스와 타겟 피처 간의 공간 관계에 관한 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따라 디바이스의 피처(65) 및 계측 타겟(들)의 피처(80)를 포함하는 복수의 층들(70)을 갖는 웨이퍼(60)의 섹션(section)의 하이 레벨 개략도이다. 계측 타겟은 일반적으로, 층들(70) 사이의 오버레이와 같은, 계측 파라미터에 관한 광학 해상도의 데이터를 제공하도록 설계된다. 이들 데이터는 광학적으로는 측정될 수 없는, 디바이스 피처(65)에 관한 대응하는 데이터에 대한 프록시로서 사용된다. 피처(65, 80)는 각각 대응하는 IC 디바이스 및 계측 타겟의 임의의 구조 또는 요소를 포함할 수 있다(예컨대, 바, 트렌치, 또는 임의의 다른 구조적 요소). 2개의 쌍촉 화살표는, 디바이스 피처(65) 및 타겟 피처(80)가 웨이퍼(60)의 복수의 층들에서 보인다는 것을 개략적으로 예시한다.
타겟 피처(65)는 통상적으로, 피처(65)의 상대 위치가 최종 제품의 품질과 수율 둘 다에 영향을 미치기 때문에, 반도체 산업에서 집적 회로(IC; Integrated Circuits)의 제조 동안 제어되어야 할 가장 중요한 파라미터 중의 하나일 수 있는 패턴 배치 오류의 문제를 겪는다. 통상의 패터닝 치수는 직접적인 광학 해상도에 대해서는 너무 작으며, 따라서 특별한 “프록시” 타겟이 보통 모든 리소그래피 단계에서 제조되고, (계측 파라미터에 대한 비한정적인 예로서) 이러한 더 큰 “프록시” 타겟들 간의 오버레이가 다양한 광학 기술에 의해 모니터링된다.
그러나, 디바이스 피처(65)와 타겟 피처(80)에 대한 배치 데이터 간의 대응 정확도는 무엇보다도, (i) 계측 타겟(들)의 피처(80)의 위치가 대응하는 디바이스의 피처(65)의 위치를 정확하게 나타내고 따라서 피처(80, 65)의 오배치(misplacement)가 대응한다는 가정; (ii) 디바이스 피처(65)와 타겟 피처(80) 간의 거리(85)(개략적으로 표시됨)가 추가의 오류를 도입하지 않는다는 가정; 및 (iii) 계측 타겟(들)이 나타내는 피처(80)의 생산 정확도에 따라 좌우된다. 이들 가정은 리소그래피의 다운스케일이 10 nm 이하 치수에 도달함에 따라 덜 정확해져 가고 있다. 예를 들어, 오버레이 측정은 오버레이 타겟의 피처(80)와 실제 IC 컴포넌트의 피처(65) 간의 비제로(예컨대, 수 nm) 오프셋을 허용할 수 없을 수 있다. 그 결과, 2개의 상이한 길이 스케일(예컨대, 1-10 nm 대 100-1000 nm)로 설계되는 피처(80, 65)의 배치 오류 간에 정밀 교정(calibration)이 요구된다.
도 2 및 도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따라 광학 마이크로캐비티 센서(들)(110)를 사용하여 웨이퍼 피처들(65, 80)의 정확한 상대 위치를 측정하도록 구성된 시스템(100)의 하이 레벨 개략도이다.
시스템(100)은, 웨이퍼(60) 상의 피처를 검출하도록 구성된, 결합된(copuled) 마이크로캐비티(112)와 파이버(fiber)(114)(예컨대, 마이크로캐비티(112)가 테이퍼드(tapered) 파이버(114)에 결합될 수 있음)를 포함하는 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서(110), 및 디바이스의 피처(65)와 오버레이 타겟의 피처(80) 사이의 거리(85)를, 그 사이의 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서(110)를 이동시킴으로써 측정하도록 구성된 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로캐비티 센서(110)가 웨이퍼(60) 위에서 스캔될 때에(151A), 캐비티 모드(112A)의 소산(evanescent) 부분(112B)은 스캐닝(151A) 동안 피처(65, 80)와 같은 온웨이퍼(on-wafer) 토포그래피와 상호작용하고 상호작용하기를 중지(cease)할 수 있다. 따라서, 캐비티 모드(112A)의 소산 부분은 마이크로캐비티(112)를 넘어 연장할 수 있지만, 마이크로캐비티(112)로부터 마이크로캐비티(112) 밖으로는 전파하지 않으며, 그의 강도는 마이크로캐비티(112)로부터의 거리에 따라 지수적으로(exponentially) 감쇠한다. 이 전자기장은 작은 현존물(extant)을 가질 수 있다(예컨대, 직경이 대략 300 nm인 마이크로캐비티 및 대략 100 nm의 거리 감쇠 길이에 대하여). 그리하여 마이크로캐비티(112)가 웨이퍼 위에서 스캔되는 경우, 토포그래피를 갖는 피처는 강한 소산장(evanescent field) 영역으로 들어갈 것이며 마이크로캐비티(112)로부터 멀어지며 이동하면 이 영역을 빠져나갈 것이다(즉, 상호작용하기를 중지). 마이크로캐비티(112) 및/또는 마이크로캐비티 센서(110)는 그에 의해 마이크로캐비티(112)의 소산장과 검출된 피처 사이의 상호작용을 나타내는 방사선을 제공하도록 구성될 수 있다. 캐비티 모드(112A)는 마이크로캐비티(112) 내 및/또는 부근의 전자기장을 지칭할 수 있다.
마이크로캐비티(112)는 원하는 동작을 제공하도록 파이버(114)가 마이크로캐비티(112)에 충분히 가까이 위치되도록 파이버(114)와 결합될 수 있다. 결합은 고굴절률의 2 영역(예컨대, 파이버(114) 및 마이크로캐비티(112)) 사이에 전자기장의 터널링에 의해 일어날 수 있다.
예에서, 마이크로캐비티(112)는 대략 10μm×500nm의 총 현존물을 갖는다. 필드(상호작용 영역)는 대략 330 nm의 거리 및 각각 대략 280 nm의 직경을 갖는 일련의 스폿들이다. 다른 치수도 가능하다. 이 예에서, 마이크로캐비티(112)는 실리콘으로 이루어지며 파장은 1550 nm이다. 광이 마이크로캐비티(112) 안팍으로 결합될 수 있다.
컨트롤러(150)는 또한, 오버레이 타겟과, 특정 층에서의 피처(80) 및 동일 층에 제조된 IC 컴포넌트의 피처(65) 또는 부분 사이의 상대 위치의 정확한 측정을 제공하도록 그리고 가능하다면 연속 웨이퍼 층에 대한 거리 교정을 제공하도록 또는 보정을 제공하고 광학 오버레이 측정의 정확도를 향상시키도록, 웨이퍼(60) 상의 층별로 거리 측정을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 계측 타겟(들)의 피처(80)의 생산 정확도에 관한 교정 데이터를 제공하도록 구성될 수 있으며, 이는 그 다음 계측 측정 정확도를 증가시키기 위해 오버레이 알고리즘에 사용될 수 있다.
광학 마이크로캐비티는 마이크로캐비티의 마이크로미터 또는 심지어 나노미터 치수로 인해 매우 좁은 투과(반사) 라인을 갖는 광학 공진기이다(그래프(105)에서의 예 참조). 품질 계수(quality factor)
Figure 112019043269143-pct00001
라 불리는, 투과(반사) 대역폭
Figure 112019043269143-pct00002
에 대한 광학 주파수
Figure 112019043269143-pct00003
의 비는, 웨이퍼 표면의 급속 스캐닝을 가능하게 하는
Figure 112019043269143-pct00004
의 값에 도달할 수 있다. 예를 들어,
Figure 112019043269143-pct00005
의 광학 주파수를 사용하면,
Figure 112019043269143-pct00006
(105B)의 투과 대역폭에 대응하는
Figure 112019043269143-pct00007
를 제공한다.
식 1을 사용하여 마이크로캐비티(112)의 공진 라인(resonance line)의 시프트가 계산될 수 있으며,
Figure 112019043269143-pct00008
(105A)는 각각 피처(65 또는 80)와 같은 타겟 컴포넌트 또는 IC와의 캐비티(112)의 상호작용으로 인한 공진 주파수의 시프트를 나타내고;
Figure 112019043269143-pct00009
는 비섭동(unperturbed) 캐비티(112)의 공진 주파수를 나타내고;
Figure 112019043269143-pct00010
는 캐비티 모드(112)의 전기장을 나타내고;
Figure 112019043269143-pct00011
및
Figure 112019043269143-pct00012
는 전기 유전율 및 타겟 컴포넌트(65, 80) 또는 IC와 주변 매체의 전기 유전율 간의 변화 차이를 각각 나타내고;
Figure 112019043269143-pct00013
는 상호작용 볼륨을 나타내며
Figure 112019043269143-pct00014
는 전체 공간을 나타낸다.
Figure 112019043269143-pct00015
식 1
주파수 시프트의 검출능력을 평가하기 위하여, 식 2에 표현된 바와 같이, 투과 대역폭과 비교될 수 있다(상기 Q의 정의 참조).
Figure 112019043269143-pct00016
식 2
예를 들어, 시뮬레이션에서,
Figure 112019043269143-pct00017
의 감도는 측방향 스캔의 nm당 약 10%이었고(그래프 105에서의 예시 참조), 시뮬레이트된 온웨이퍼 토포그래피에 대한 마이크로캐비티(112)의 가장 가까운 수직 거리는 100 nm이었으며, 적당한 비한정적인 측정 조건에서 개시된 시스템(100)의 높은 감도를 나타낸다.
도 2 및 도 3에 개략적으로 예시된 바와 같이, 광학 마이크로캐비티 센서(110)는 스캐닝 프로브 현미경에 사용될 수 있다. 웨이퍼(60) 상의 피처(65 및/또는 80)와의 캐비티 모드(숫자 112A로 개략적으로 표시됨)의 소산 부분(숫자 112B로 개략적으로 표시됨)의 근거리장 상호작용은, 그래프(105)에 개략적으로 도시된 바와 같이, 마이크로캐비티(112)에서의 방사선(112A, B)과, 결합된 파이버(114)에서의 방사선(114A) 사이의 간섭 파장을 변경하도록(105A) 광학 마이크로캐비티 센서(110)의 마이크로캐비티(112)에서의 공진 주파수에 영향을 미친다. 컨트롤러(150)는, 예컨대 위치 제어 모듈(151)을 통하여, 웨이퍼(60)에 걸쳐 현재 층에서의 토포그래피의 매핑을 제공하도록, 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서(110)의 수평 위치(화살표(151A)로 개략적으로 나타냄)를 제어하도록 구성될 수 있다.
유리하게, 마이크로캐비티 센서(110)는 스몰 모드 볼륨(small mode volume)을 구성함으로써 구속된 강도 분포를 갖도록 설계될 수 있으며, 또한 향상된 감도를 제공하도록 센서(110)의 물리적 범위(마이크로캐비티(112)에 관련하여 도 2에 개략적으로 예시됨)를 넘어 연장할 수 있는 소산 파(112B)에서의 광학 에너지의 상당 부분을 저장하도록 설계될 수 있다. 이 구성은 그 주변과의 마이크로캐비티(112)의 효율적인 상호작용을 제공하도록 그리고 높은 측정 해상도를 제공하도록 조정될 수 있다.
특정 실시예에서, 센서(110)의 광학 마이크로캐비티(112)는, 비한정적인 예로서, 마이크로 토로이드(micro-toroids), 마이크로 스피어(micro sphere), 마이크로 디스크, 1D 또는 2D(일차원 또는 이차원) 광 결정 캐비티, 나노빔 캐비티, 또는 높은 품질 계수 및 광학 에너지의 엄격한 구속(tight confinement)을 산출하는 임의의 다른 구성일 수 있다. 예를 들어, 품질 계수는 마이크로캐비티(112)를 측정하는데 사용된다. 예에서, 높은 품질 계수는 Q>100이고, 엄격한 구속은 λ3 미만을 의미한다.
파이버(114)에의 마이크로캐비티(112)의 결합 메커니즘은, 예를 들어 외부 레이저 필드에의 캐비티 모드(112A)의 직접(그레이팅) 결합; 테이퍼드 파이버(114)에의 결합; 및/또는 도파관 또는 프리즘에의 소산 결합을 포함할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예에 따른 시스템(100)의 구성을 개략적으로 예시한다. 예시된 요소들은 단일로 또는 다른 요소와 함께 다양한 조합으로 채용될 수 있다.
공진 시프트 검출(
Figure 112019043269143-pct00018
의 검출(105A))(130)은 임의의 다음 비한정적인 예로 수행될 수 있다. (i) 즉각적인 라인 시프트 검출을 제공할 수 있지만 판독 속도에 대하여 한정적일 수 있는, 스펙트럼 감지 검출(130)과 함께 광대역 조명원(120)(예컨대, 고해상도 분광계를 사용하여). (ii) 광검출기를 갖는 튜닝가능한(tunable) 광원 조명(120)을 사용하여, 모든 스캔 포인트에서 조명 파장의 함수로서 투과 강도의 검출(130)을 제공할 수 있다. (iii) 모든 스캔 포인트에서 강도 검출을 제공하도록, 투과 라인 슬로프(도 2의 105C)로 튜닝된 고정된 좁은 선폭을 갖는 조명(120) 및 고속 광검출기를 이용한 검출(130). 임의의 조명원(120)은, 일부 실시예에서, 또한 컨트롤러(150)에 의해, 예컨대 그에 의해 제공된 조명을 튜닝하도록 제어될 수 있다.
특정 실시예에서, 센서(110) 및/또는 마이크로캐비티(112)는, 센서(1120)의 감도를 향상시키고, 캐비티 공진에 의해 커버되는 범위에서 지정된 광학 이득을 제공하고, 그리고/또는 캐비티(112)와 피처(65, 80) 사이의 상호작용의 검출능력을 향상시키도록 구성될 수 있는 광대역폭 형광 매체(140)로써 로딩될 수 있다. 특정 실시예에서, 마이크로캐비티(112)는 형광 매체(140)로 로딩된 높은 Q의 캐비티로서 구성될 수 있고, 협대역 방출 스펙트럼을 가질 수 있다(대응하는 광학 이득을 갖는 레이저와 유사함). 온웨이퍼 피처(65, 80)와의 개시된 마이크로캐비티(112)의 상호작용은, 캐비티(112)의 공진 조건의 효과적인 수정을 통해 방출 스펙트럼을 변경할 수 있다.
예를 들어, 레이저는 마이크로캐비티(112) 내에서 인듐 인화물과 같은 형광 매체(140)의 포함에 의해 기능할 수 있다. 형광 매체(140)는 외부 에너지 공급원(예컨대, 전기 전류)에 의해 여기되고 광을 방출한다. 일반적으로, 형광 매체(140)는 넓은 스펙트럼을 방출할 수 있지만, 이러한 방출이 마이크로캐비티(112)에서 일어나면, 방출은 캐비티 모드 내에서 일어날 것이고 파장은 마이크로캐비티(112) 기하학 및 특성에 의해 정의될 것이다(예컨대, Purcell 효과로 인해). 온웨이퍼 피처와의 상호작용에 의한 마이크로캐비티(112)의 섭동(Perturbation)은 마이크로캐비티(112)의 공진을 변경할 것이고, 따라서 방출 파장을 변경할 것이다.
특정 실시예에서, 컨트롤러(150)는, 마이크로캐비티(들)(112)의 수직 위치를 제어하도록 더 구성될 수 있고 그리고/또는 구성된 높이 모듈(152)을 포함할 수 있다. 컨트롤러(150 및/또는 152)는 또한, 지정된 스캐닝 높이에 마이크로캐비티(들)(112)를 유지하도록 구성될 수 있다. 복수의 웨이퍼(60)가 시스템(100)에 의해, 가능하면 웨이퍼(60) 위의 고정된 높이에서, 예컨대 센서(들)(110) 및/또는 센서(들)(155)에 의해 검출된 위치 특유의 광 신호를 비교함으로써, 광학 및/또는 토포그래피 특성의 웨이퍼-대-웨이퍼 변동을 검출 및 조정하는 컨트롤러(150)를 이용해, 스캐닝될 수 있다. 예를 들어, 수직 위치는 웨이퍼(60)의 표면으로부터 대략 100 nm 이하일 수 있지만, 다른 치수도 가능하다.
특정 실시예에서, 시스템(100)은 컨트롤러(150 및/또는 152)에 스캐닝 높이 데이터를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 보조 광학 마이크로캐비티 센서(155)를 포함할 수 있다. 이러한 구성은 상이한 웨이퍼들의 광학 응답 간의 상대 비교를 제공하면서 보조 광학 마이크로캐비티 센서(들)(155) 또는 다른 근접도 센서로부터의 피드백으로 스캔 높이를 일정하게 유지하도록 센서(110)의 응용을 확장할 수 있다.
특정 실시예에서, 마이크로캐비티 신호(111)(숫자 111로 개략적으로 예시 및 표시됨, 예컨대 그래프(105)의 분석 결과에 대응함)는 광학 계측 신호와 교차 등록될(cross-registered) 수 있다. 예를 들어, 1-20μm의 대표 크기를 갖는 광학 마이크로캐비티(112) 및/또는 광학 마이크로캐비티 센서(110)가 투명 기판(115) 상에 장착되고 광학 대물렌즈(90)와 웨이퍼(60) 사이의 작업 거리 안으로 도입된다(예컨대, 전체 스캐닝 헤드로서). 특정 실시예에서, 투명 기판(115)은, 계측 측정 정확도를 더 향상시키기 위하여, 마이크로캐비티 센서(들)(100)에 광학 계측 측정을 등록하고 동시에 마이크로캐비티 센서(들)(100)로부터 신호(들)(111)를 수집하기 위해 인쇄된 등록 마크(115A)(개략적으로 도시됨)을 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예에 따른 방법(200)을 예시한 하이 레벨 흐름도이다. 방법 단계들은, 방법(200)을 구현하도록 선택적으로 구성될 수 있는, 상기 기재된 시스템(100)에 관련하여 수행될 수 있다. 방법(200)은 적어도 하나의 컴퓨터 프로세서에 의해, 예컨대 계측 모듈에서 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 특정 실시예는, 컴퓨터 판독가능한 프로그램이 구현되어 있으며 방법(200)의 관련 단계를 수행하도록 구성된 컴퓨터 판독가능한 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 방법 단계들은, 상기에 기재된 시스템(100)과 관련하여 보다 상세하게 기재되며 선택적으로 방법(200)을 구현하도록 구성된다.
방법(200)은, 마이크로캐비티(112) 및/또는 마이크로캐비티 센서(110)와 같은 광학 마이크로캐비티 프로브를 사용하여, 공진 주파수에 영향을 미치는 근거리장 상호작용에 의해 웨이퍼 토폴로지를 매핑하고(단계 205), 가능하면 대규모 계측 요건에 따르도록 조명 및 검출을 구성하는 것(단계 210)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 마이크로캐비티 프로브는, 각자의 파이버에 결합된 마이크로캐비티를 포함하고, 방법(200)은 파이버에서의 방사선과의 간섭을 제공하기 위해 웨이퍼 피처와 상호작용하도록 각자의 캐비티를 넘어 연장하는 소산 방사선을 제공하도록 마이크로캐비티를 구성하는 것을 더 포함할 수 있다.
방법(200)은, 광대역 조명 및 스펙트럼 감지 검출을 사용하여 직접 라인 시프트를 검출하는 것(단계 212), 튜닝가능한 조명을 사용하고 파장 의존 강도를 검출하는 것(단계 214), 및/또는 투과 라인 슬로프에서의 협대역 조명을 사용하고 고속 검출기에 의해 강도를 검출하는 것(단계 216) 중의 임의의 것을 포함할 수 있다.
방법(200)은 검출을 향상시키도록 마이크로캐비티를 형광 매체와 결합하는 것을 포함할 수 있다(단계 220).
방법(200)은, 웨이퍼 구조로부터의 마이크로캐비티 프로브의 거리와 같은, 마이크로캐비티 프로브의 스캐닝 높이를 모니터링 및/또는 제어하는 것을 포함할 수 있다(단계 230). 일부 실시예에서, 방법(200)은 스캐닝 높이를 모니터링하도록 추가의 광학 마이크로캐비티 프로브를 사용하는 것을 포함할 수 있다(단계 235). 방법(200)은, 고정된 높이에서 복수의 웨이퍼를 스캐닝하고, 광학 및/또는 토포그래피 변동에 대하여 조정하는 것을 더 포함할 수 있다(단계 237).
방법(200)은, 디바이스 구조에 관련하여 오버레이 타겟 구조의 위치를 측정하고(단계 240), 가능하면 마이크로캐비티 신호 및 광학 계측 측정을 공동 등록(co-registering)하는 것(단계 250)을 포함할 수 있다.
유리하게, 개시된 시스템(100) 및 방법(200)은 측정 속도와 정확도를 조합하며, 이는 e-빔 이미징, 전자 현미경 또는 스캐닝 프로브 방법(원자력 현미경, AFM)과 같은 이전의 방법보다 우수하다. 또한, 개시된 시스템(100) 및 방법(200)은, 전자를 감쇠시키고 전자 기반의 이전의 이미징 시스템의 이미지를 왜곡하며 결과적으로 상당한 포지셔닝 오류를 나타낼 수 있는, 국부 전하로 인한 오류가 생길 경향이 더 적다. 마지막으로, 개시된 시스템(100) 및 방법(200)은 AFM 기반의 방법보다 더 적은 3D 포지셔닝 정확도를 요구하며, 대량 양산(HVM; high volume manufacturing)에는 받아들일 수 없는 긴 측정 기간을 초래하는 AFM의 캔틸레버 발진 주파수에 의해 한정되지 않는다(예컨대, 10-100kHz 사이의 캔틸레버 발진 주파수에 대하여,
Figure 112019043269143-pct00019
의 해상도로
Figure 112019043269143-pct00020
영역을 스캔하는 것이 대략 100 sec임).
유리하게, IC 회로에 대한 스캐닝 헤드로서 광학 마이크로캐비티(들)를 사용하는 것은, 빠른 비접촉 스캐닝을 가능하게 하며(예컨대, 100 nm 크기 정도의 거리 또는 높이에서), 공진기의 빠른 응답을 이용하여 이전 기술에 관련하여 스캔 시간을 최대 8자릿수 크기만큼 감소시킨다. 또한, 시스템(100) 및 방법(200)은 발진기 주파수에 의해서보다는 검출기 속도에 의해서만 제한될 수 있다. 초기 시뮬레이션에서는, 개시된 시스템(100) 및 방법(200)은 오버레이 측정의 정확도를 개선할 수 있고 프로세스 변동에 관련하여 보다 견고한 오버레이 측정을 제공할 수 있다고 제안한다. 또한, 개시된 시스템(100) 및 방법(200)은 오버레이 타겟에 대한 IC 컴포넌트의 교차 등록 및 오버레이 계측을 위한 스캐닝 헤드에서의 광학 마이크로캐비티 감지의 통합을 위해 그리고 가능하면 또한 스캐닝 높이에 대한 피드백을 위한 근접도 감지를 위해 스캐닝 프로브 현미경의 이용을 가능하게 한다.
여기에 개시된 실시예는, 그의 정확도 및 감도에 관련하여 광학 계측 측정을 향상시키는데 사용되는 빠르고 민감한 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 스캔 시간은, 측정이 포인트별로 수행될 수 있기 때문에, 매 포인트를 측정하는데 걸리는 시간에 측정할 포인트의 수를 곱한 것에 의해 정의될 수 있다. 포인트를 측정할 시간은 캐비티 응답 시간으로서 추정될 수 있으며, 이는 대략적으로 광학 발진 시간에 광자가 캐비티를 떠나는데 걸리는 평균 발진 수를 곱한 것으로서 평가된다. 이 수는 Q-계수라 불리며,
Figure 112019043269143-pct00021
만큼 높을 수 있다. 발진 시간은,
Figure 112019043269143-pct00022
이다.
Figure 112019043269143-pct00023
이다.
Figure 112019043269143-pct00024
의 해상도로
Figure 112019043269143-pct00025
의 치수를 갖는 타겟을 측정하기 위해, 이는 수백만의 포인트로 만들 수 있으며, 그리하여 총 공칭 측정 시간은 대략 5 밀리초가 될 것이다. 이러한 추정은 어떠한 기계적 오버헤드도 고려하지 않는다.
본 개시의 양상은 본 개시의 실시예에 따른 방법, 장치(시스템), 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 및/또는 부분도를 참조하여 상기에 기재되어 있다. 흐름도 및/또는 부분도의 각각의 부분, 및 흐름도 및/또는 부분도에서의 부분들의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이 컴퓨터 프로그램 명령어는 범용 컴퓨터, 특수 용도 컴퓨터, 또는 기계를 생성하기 위한 기타 프로그램가능 데이터 프로세싱 장치의 프로세서에 제공될 수 있으며, 그리하여 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 데이터 프로세싱 장치의 프로세스를 통해 실행되는 명령어는 흐름도 및/또는 부분도 또는 그의 부분에서 지정된 기능/동작을 구현하기 위한 수단을 생성한다.
이 컴퓨터 프로그램 명령어는 또한, 특정 방식으로 기능하도록 컴퓨터, 기타 프로그램가능 데이터 프로세싱 장치, 또는 기타 디바이스에 지시할 수 있는 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장될 수 있으며, 그리하여 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장된 명령어는 흐름도 및/또는 부분도 또는 이의 부분에 지정된 기능/동작을 구현하는 명령어를 포함한 제조 물품을 생성한다.
컴퓨터 프로그램 명령어는 또한 컴퓨터, 기타 프로그램가능 데이터 프로세싱 장치, 또는 기타 디바이스로 로딩되어, 일련의 동작 단계들이 컴퓨터, 기타 프로그램가능 장치 또는 기타 디바이스 상에서 수행되게 함으로써, 컴퓨터 또는 기타 프로그램가능 장치 상에서 실행되는 명령어가 흐름도 및/또는 부분도 또는 이들의 부분에 지정된 기능/동작을 구현하기 위한 프로세스를 제공하도록 컴퓨터 구현 프로세스를 생성할 수 있다.
전술한 흐름도 및 도면은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현의 아키텍처, 기능 및 동작을 예시한다. 이에 관련하여, 흐름도 또는 부분도에서의 각각의 부분은, 지정된 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트, 또는 코드 부분을 나타낼 수 있다. 또한 일부 대안의 구현에서, 부분에 언급된 기능이 도면에 언급된 순서를 벗어나 일어날 수 있다는 것도 유의하여야 한다. 예를 들어, 순차적으로 도시된 2개의 부분이, 수반되는 기능에 따라, 사실상, 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 부분은 종종 반대 순서로 실행될 수 있다. 부분도 및/또는 흐름도의 각각의 부분, 그리고 부분도 및/또는 흐름도에서의 부분들의 조합은, 지정된 기능 또는 동작, 또는 특수 용도 하드웨어 및 컴퓨터 명령어의 조합을 수행하는 특수 용도 하드웨어 기반의 시스템에 의해 구현될 수 있다는 것을 또한 유의해야 할 것이다.
상기의 기재에서, 실시예는 본 개시의 예 또는 구현이다. “하나의 실시예”, “실시예”, “특정 실시예”, 또는 “일부 실시예”의 다양한 출현이, 반드시 모두가 동일 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 본 개시의 다양한 특징들이 단일 실시예에 관련하여 기재되었을 수 있지만, 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 적합한 조합으로 제공될 수 있다. 반대로, 명확하게 하기 위해 본 개시가 개별 실시예들에 관련하여 여기에서 기재되었을 수 있지만, 본 개시는 또한 단일 실시예로 구현될 수도 있다. 본 개시의 특정 실시예는, 상기에 개시된 상이한 실시예들로부터의 특징을 포함할 수 있고, 특정 실시예는 상기에 개시된 상이한 실시예들로부터의 요소를 통합할 수 있다. 특정 실시예에 관련한 본 개시의 요소의 개시는 그 특정 실시예 단독으로 그의 사용을 한정하는 것으로서 취해져서는 안 될 것이다. 또한, 본 개시는 다양한 방식으로 수행되거나 실시될 수 있고 본 개시는 상기의 설명에서 서술된 것과 다른 특정 실시예에서 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
본 개시는 이의 도면에 또는 대응하는 설명에 한정되지 않는다. 예를 들어, 흐름이 각각의 예시된 박스 또는 상태를 통해 또는 예시 및 기재된 바와 정확하게 동일한 순서로 가야 하는 것은 아니다. 여기에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어의 의미는, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해할 것이다. 본 개시는 한정된 수의 실시예에 관련하여 기재되었지만, 이들은 본 개시의 범위에 대한 한정으로서 해석되어서는 안 되고, 오히려 바람직한 실시예의 일부의 예시로 해석되어야 한다. 다른 가능한 변형, 수정, 및 응용도 또한 본 개시의 범위 내에 속한다. 따라서, 본 개시의 범위는 지금까지 기재된 것에 의해 한정되어서는 안 되며, 첨부된 청구항 및 그의 법적 등가물에 의해 한정되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 웨이퍼 상의 디바이스의 피처(feature)를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서(optical microcavity sensor); 및
    상기 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서가 상기 웨이퍼 상의 디바이스의 피처와 오버레이 타겟의 피처 사이에 이동함에 따른 기준 방사선과 근거리장 상호작용 간의 간섭 신호의 시프트에 기초하여, 상기 근거리장 상호작용에 기초하여 상기 디바이스의 피처와 상기 오버레이 타겟의 피처 사이의 거리를 측정하도록 구성된 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 간섭 신호의 시프트는 상기 광학 마이크로캐비티 센서에서 마이크로캐비티의 상호 작용으로 인한 공진 주파수의 시프트와 상기 마이크로캐비티의 비섭동(unperturbed)시의 공진 주파수를 이용하여 결정되는 것인, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서는, 적어도 하나의 마이크로캐비티를 넘어 연장하는 소산 방사선(evanescent radiation)을 제공하고 적어도 상기 웨이퍼 상의 디바이스의 피처와 상호작용하도록 구성된 적어도 하나의 마이크로캐비티를 포함하고, 상기 적어도 하나의 마이크로캐비티는 또한, 상기 적어도 하나의 마이크로캐비티의 소산장(evanescent field)과 상기 검출된 피처 사이의 상호작용을 나타내는 방사선을 제공하도록 구성되는 것인, 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 적어도 하나의 마이크로캐비티는, 100보다 더 큰 높은 품질 계수(quality factor) 및 상기 적어도 하나의 마이크로캐비티에서 상기 마이크로캐비티에 의해 방출된 파장의 세제곱보다 더 작은 광학 에너지의 엄격한 구속(tight confinement)을 산출하도록 구성되는 것인, 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 적어도 하나의 마이크로캐비티는 마이크로 토로이드(micro-toroid), 마이크로 스피어(micro sphere), 마이크로 디스크, 또는 1D 또는 2D(일차원 또는 이차원) 광결정 캐비티로서 형성되는 것인, 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 또한, 상기 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서의 수평 위치를 제어하도록 구성되는 것인, 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 또한, 상기 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서의 수직 위치를 제어하도록 구성되는 것인, 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 컨트롤러는 또한, 지정된 스캐닝 높이에 상기 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서를 유지하도록 구성되는 것인, 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 컨트롤러에 스캐닝 높이 데이터를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 보조 광학 마이크로캐비티 센서를 더 포함하는, 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서는, 마이크로캐비티 공진에 의해 커버되는 범위에서 지정된 광학 이득을 제공하도록 선택된 광대역폭 형광 매체로 로딩되는 것인, 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 마이크로캐비티 센서는 투명 기판 상에 장착되는 것인, 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 투명 기판은, 마이크로캐비티 측정에 광학 계측 측정을 등록하는 것으로부터의 등록 마크를 더 포함하는 것인, 시스템.
  12. 웨이퍼에 걸쳐 광학 마이크로캐비티 프로브를 스캐닝하고, 상기 광학 마이크로캐비티 프로브와 상기 웨이퍼 사이의 근거리장 상호작용을 이용하여 상기 웨이퍼에 걸쳐 웨이퍼 토포그래피(wafer topography)를 매핑하는 단계;
    상기 마이크로캐비티 프로브를 조명하는 단계; 및
    상기 마이크로캐비티 프로브를 사용하여 기준 방사선과 상기 근거리장 상호작용 간의 간섭 신호의 시프트를 검출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광학 마이크로캐비티 프로브 중의 적어도 하나가 디바이스 구조와 오버레이 타겟 구조 사이에서 이동함에 따른 상기 기준 방사선과 상기 근거리장 상호작용 간의 간섭 신호의 시프트에 기초하여, 상기 웨이퍼 토포그래피에서 디바이스 구조에 관련하여 상기 오버레이 타겟 구조의 위치를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 간섭 신호의 시프트는 광학 마이크로캐비티 센서에서 마이크로캐비티의 상호 작용으로 인한 공진 주파수의 시프트와 상기 마이크로캐비티의 비섭동(unperturbed)시의 공진 주파수를 이용하여 결정되는 것인, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 광대역 조명 및 스펙트럼 감지 검출을 사용하여 상기 광학 마이크로캐비티 프로브에 의해 감지된 라인 시프트(line shift)를 직접 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 튜닝가능한(tunable) 광원을 사용하여 상기 광학 마이크로캐비티 프로브로부터 신호의 파장 의존 강도를 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 조명하는 단계는 협대역 조명하는 단계이며, 광학 마이크로캐비티 프로브의 투과 라인 슬로프의 상기 협대역 조명을 사용하여 고속 검출기에 의해 광학 마이크로캐비티 프로브로부터의 신호 강도를 검출하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  16. 청구항 12에 있어서, 검출을 강화하도록 상기 광학 마이크로캐비티 프로브를 형광 매체와 결합(coupling)하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 청구항 12에 있어서, 상기 광학 마이크로캐비티 프로브는 각자의 파이버에 결합된 마이크로캐비티를 포함하고, 상기 파이버에서의 방사선과의 간섭을 제공하기 위해 웨이퍼 피처와 상호작용하도록 각자의 캐비티를 넘어 연장하는 소산 방사선을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 청구항 12에 있어서, 상기 마이크로캐비티 프로브의 스캐닝 높이를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 고정된 스캐닝 높이에서 복수의 웨이퍼를 스캐닝하고, 상기 웨이퍼의 광학 변동 및 토포그래피 변동 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법
  20. 삭제
  21. 청구항 12에 있어서, 상기 웨이퍼 토포그래피의 광학 계측 측정을 실행하고, 상기 광학 마이크로캐비티 프로브로부터의 신호 및 상기 광학 계측 측정을 공동 등록(co-registering)하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018026373A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Kla-Tencor Corporation Method and computer program product for controlling the positioning of patterns on a substrate in a manufacturing process
US10444161B2 (en) * 2017-04-05 2019-10-15 Kla-Tencor Corporation Systems and methods for metrology with layer-specific illumination spectra
EP3444676A1 (en) * 2017-08-15 2019-02-20 ASML Netherlands B.V. Metrology method, apparatus and computer program
US10677588B2 (en) * 2018-04-09 2020-06-09 Kla-Tencor Corporation Localized telecentricity and focus optimization for overlay metrology
JP2020173207A (ja) * 2019-04-12 2020-10-22 株式会社ミツトヨ 形状測定機

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140338074A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-13 National Institute Of Standards And Technology Microscope probe and method for use of same
JP2014228323A (ja) * 2013-05-20 2014-12-08 ウシオ電機株式会社 検査方法、センサ

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3071858D1 (en) 1980-07-31 1987-01-22 Ibm Method and device for optical distance measurement
JP2988788B2 (ja) 1992-09-18 1999-12-13 科学技術振興事業団 走査型近接場光学顕微鏡
US5387972A (en) 1993-03-15 1995-02-07 National Research Council Of Canada Coherent phase and frequency detection using sum-frequency mixing in non-linear waveguides
JP3535356B2 (ja) 1997-09-18 2004-06-07 片岡 俊彦 光共振器を利用した走査型近接場光学顕微鏡
AT410845B (de) 2000-06-09 2003-08-25 Kranz Christine Dr Vorrichtung für die gleichzeitige durchführung einer elektrochemischen und einer topographischen nahfeld-mikroskopie
AU2001281192A1 (en) * 2000-08-08 2002-02-18 California Institute Of Technology Optical sensing based on whispering-gallery-mode microcavity
WO2002044672A2 (en) 2000-11-28 2002-06-06 Rosemount Inc. Arrangement for measuring physical parameters with an optical sensor
US7498564B2 (en) * 2001-02-06 2009-03-03 University Of Bristol Of Senate House Resonant scanning near-field optical microscope
WO2005019798A2 (en) 2003-08-13 2005-03-03 The Regents Of The University Of Michigan Biochemical sensors with micro-resonators
US7218803B1 (en) * 2006-03-24 2007-05-15 Fitel Usa Corp. Microsphere probe for optical surface microscopy and method of using the same
US9041938B2 (en) 2006-05-02 2015-05-26 California Institute Of Technology Surface wave assisted structures and systems
US8116624B1 (en) * 2007-01-29 2012-02-14 Cirrex Systems Llc Method and system for evaluating an optical device
JP5406729B2 (ja) 2007-02-05 2014-02-05 ブラウン ユニバーシティ 改良型高解像度超音波顕微鏡
US7639351B2 (en) 2007-03-20 2009-12-29 Tokyo Electron Limited Automated process control using optical metrology with a photonic nanojet
WO2008141301A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-20 Veeco Instruments Inc. Non-destructive wafer-scale sub-surface ultrasonic microscopy employing near field afm detection
US8402819B2 (en) 2007-05-15 2013-03-26 Anasys Instruments, Inc. High frequency deflection measurement of IR absorption
DE202007010784U1 (de) * 2007-08-03 2007-10-04 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Kontaktloses Messsystem
US20090281452A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-12 Marcus Pfister System and method for a medical procedure using computed tomography
US8593638B2 (en) 2008-10-02 2013-11-26 California Institute Of Technology Split frequency sensing methods and systems
SG163442A1 (en) 2009-01-13 2010-08-30 Semiconductor Technologies & Instruments System and method for inspecting a wafer
US8619260B2 (en) 2009-11-02 2013-12-31 Corning Incorporated Multi-grating biosensor for label-independent optical readers
WO2012144903A2 (en) 2011-04-22 2012-10-26 Mapper Lithography Ip B.V. Lithography system for processing a target, such as a wafer, a method for operating a lithography system for processing a target, such as a wafer and a substrate for use in such a lithography system
US20140110606A1 (en) * 2011-05-27 2014-04-24 Hitachi, Ltd. Near-field optical defect inspection apparatus
US9400246B2 (en) 2011-10-11 2016-07-26 Kla-Tencor Corporation Optical metrology tool equipped with modulated illumination sources
DE102012201393A1 (de) 2012-02-01 2013-08-01 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung und Anordnung mit mehreren Positionsmesseinrichtungen
JP5743958B2 (ja) * 2012-05-30 2015-07-01 キヤノン株式会社 計測方法、露光方法および装置
FR2994734B1 (fr) 2012-08-21 2017-08-25 Fogale Nanotech Dispositif et procede pour faire des mesures dimensionnelles sur des objets multi-couches tels que des wafers.
TWI688760B (zh) 2013-03-11 2020-03-21 美商克萊譚克公司 使用表面增強電場之缺陷偵測
US9442391B2 (en) 2013-03-12 2016-09-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Overlay sampling methodology
CN103226296B (zh) 2013-04-27 2015-04-15 清华大学 一种带激光干涉仪测量的粗精动叠层工作台
US9646896B2 (en) * 2013-07-12 2017-05-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Lithographic overlay sampling
CN104390596B (zh) 2014-11-12 2017-01-25 广东工业大学 一种便携式光栅尺主尺刻画器及其刻画方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014228323A (ja) * 2013-05-20 2014-12-08 ウシオ電機株式会社 検査方法、センサ
US20140338074A1 (en) * 2013-05-23 2014-11-13 National Institute Of Standards And Technology Microscope probe and method for use of same

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