KR20110079704A - 계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들 - Google Patents

계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들 Download PDF

Info

Publication number
KR20110079704A
KR20110079704A KR1020117009852A KR20117009852A KR20110079704A KR 20110079704 A KR20110079704 A KR 20110079704A KR 1020117009852 A KR1020117009852 A KR 1020117009852A KR 20117009852 A KR20117009852 A KR 20117009852A KR 20110079704 A KR20110079704 A KR 20110079704A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light pulses
light
metrology system
electro
subsystem
Prior art date
Application number
KR1020117009852A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101652133B1 (ko
Inventor
융-호 알렉스 츄앙
블라디미르 레빈스키
수에펭 리우
Original Assignee
케이엘에이-텐코어 코오포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 케이엘에이-텐코어 코오포레이션 filed Critical 케이엘에이-텐코어 코오포레이션
Publication of KR20110079704A publication Critical patent/KR20110079704A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101652133B1 publication Critical patent/KR101652133B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4788—Diffraction
    • G01N2021/479—Speckle

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들이 제공된다.

Description

계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들{ILLUMINATION SUBSYSTEMS OF A METROLOGY SYSTEM, METROLOGY SYSTEMS, AND METHODS FOR ILLUMINATING A SPECIMEN FOR METROLOGY MEASUREMENTS}
본 출원은 본 명세서에 완전히 설명되는 것처럼 참조로 통합되는, 2008년 9월 29일에 출원된 "펄스화 레이저 광원을 위한 반점 감소 방법"이란 명칭의 미국 가 특허출원 No. 61/100,990에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 계측 시스템, 계측 시스템들의 조명 서브시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들에 관한 것이다. 특정 실시예들은 계측 애플리케이션들을 위한 광 펄스들의 가간섭성(coherence; 코히어런스)을 감소시키는 것에 관한 것이다.
이하의 설명 및 예들은 본 섹션에 포함함으로써 종래기술인 것으로 인정되는 것은 아니다.
논리 및 메모리 장치들과 같은 반도체 장치들을 제조하는 것은 전형적으로 상기 반도체 장치들의 다양한 특징들 및 다중 레벨들을 형성하도록 다수의 반도체 제조 프로세스들을 이용하여 반도체 웨이퍼와 같은 표본을 프로세싱하는 것을 포함한다. 계측 프로세스들은 반도체 제조 프로세스 동안 상기 프로세스를 모니터링하고 제어하도록 다양한 단계들에서 사용된다. 계측 프로세스들은 상기 웨이퍼들의 하나 이상의 특성들을 측정하도록 사용된다. 예를 들어, 계측 프로세스들은 상기 프로세스의 성능이 하나 이상의 특성들로부터 결정될 수 있도록 프로세스 동안 상기 웨이퍼상에 형성된 피쳐(feature)들의 치수(예를 들어, 라인 폭, 두께 등)와 같은 웨이퍼의 하나 이상의 특성들을 측정하도록 사용된다. 추가로, 상기 웨이퍼의 하나 이상의 특성들이 수용가능하지 않으면(예를 들어, 상기 특성(들)에 대한 미리 결정된 범위 밖인 경우), 상기 웨이퍼의 하나 이상의 특성들의 측정들은 상기 프로세스에 의해 제조된 추가적인 웨이퍼들이 수용가능한 특성(들)을 갖도록 상기 프로세스의 하나 이상의 파라미터들을 변경하도록 사용될 수 있다.
일반적으로, 특히 측정들이 수행되는 웨이퍼들 상의 지점(site)들의 수가 비교적 많을 때, 계측 프로세스들은 비교적 긴 시간을 필요로 할 수 있다. 계측 프로세스들이 수행될 수 있는 시간을 감소시키는데 있어서 하나의 장애물은 상기 웨이퍼상의 다수 지점들이 측정될 수 있도록 상기 웨이퍼 및/또는 계측 시스템 광학기구들을 이동시키는 것과 관련된 시간을 감소시키는 것이 실질적으로 어렵다는 것이다. 따라서, 광학 프로세스들과 관련된 시간을 감소시키는 일 방법은 상기 계측 프로세스 동안 서로에 대해 상기 웨이퍼 및/또는 계측 시스템 광학기구들을 지속적으로 이동시키는 것과 관련된다. 그러나, 그와 같은 방법은 상기 측정이 수행될 수 있는 시간량을 상당히 감소시킨다. 따라서, 그와 같은 방법은 실질적으로 짧은 시간 주기에서 충분한 광량을 생성할 수 있는 광원을 필요로 한다. 하나의 그와 같은 광원은 펄스화 레이저 광원이다. 그와 같은 광원들은 상기 광이 광의 가간섭성으로 인해 반점 패턴을 가지며, 이는 계측 측정들을 간섭할 수 있다는 단점을 갖는다. 그와 같이, 상기 웨이퍼 및/또는 계측 시스템 광학기구들이 서로에 대해 지속적으로 이동할 때 측정들을 수행하는 계측 시스템에서 그와 같은 광원을 이용하는데 있어서 상당한 장애물은 상기 반점 패턴이 비교적 빨리 억제되어야 하며, 특히 상기 반점 패턴이 기계적 장치들, 시간 평균 절차들 또는 반점 패턴들을 억제하기 위해 현재 사용되는 다른 방법들을 사용하여 억제될 수 있는 시간보다 더 빨리 억제되어야 한다는 것이다.
따라서, 상당히 짧은 시간에 충분히 억제된 반점 패턴을 갖는 적절한 광을 제공할 수 있는 조명 방법들 및/또는 계측 시스템들을 위한 서브시스템들을 개발하는 것이 유용할 것이다.
조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 방법들의 다양한 실시예들의 다음의 설명은 첨부된 청구범위의 대상을 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
일 실시예는 계측 시스템의 조명 서브시스템에 관한 것이다. 상기 조명 서브시스템은 가간섭성 광 펄스들을 생성하도록 구성된 광원을 포함한다. 상기 조명 서브시스템은 또한 상기 가간섭성 광 펄스들의 경로에 위치한 분산 엘리먼트(dispersive element)를 포함한다. 상기 분산 엘리먼트는 광 펄스들에서의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성된다. 상기 조명 서브시스템은 상기 분산 엘리먼트를 탈출하는 광의 펄스들의 경로에 위치한 전자-광학 변조기를 더 포함한다. 상기 전자-광학 변조기는 광 펄스들에서의 광 분배를 시간적으로 변조시킴으로써 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성된다. 상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기로부터의 광 펄스들을 상기 계측 시스템에 위치한 표본으로 지향시키도록 구성된다. 상기 조명 서브시스템은 본 명세서에 설명된 임의의 실시예들에 따라 추가 구성될 수 있다.
다른 실시예는 계측 시스템에 관한 것이다. 상기 계측 시스템은 상술한 바와 같이 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 상기 계측 시스템은 또한 상기 표본으로부터 광을 검출하도록 그리고 상기 검출된 광에 응답하여 출력을 생성하도록 구성된 검출 서브시스템을 포함한다. 추가로, 상기 계측 시스템은 상기 출력을 이용하여 상기 표본의 하나 이상의 특성들을 결정하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 계측 시스템은 본 명세서에 설명된 임의의 실시예들에 따라 추가 구성될 수 있다.
추가적인 실시예는 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 가간섭성 광 펄스들을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 광 펄스들에서의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키는 단계를 포함한다. 추가로, 상기 방법은 광 펄스들의 광 분배를 시간적으로 변조함으로써 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 감소 단계들에 후속하여, 계측 시스템에 위치한 표본에 광 펄스들을 지향시키는 단계를 더 포함한다.
상술한 방법 단계들의 각각은 본 명세서에 설명된 바와 같이 더 수행될 수 있다. 추가로, 상술한 방법은 본 명세서에 설명된 임의의 다른 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)를 포함할 수 있다. 더욱이, 상술한 방법은 본 명세서에 설명된 서브시스템들 및 시스템들 중 임의의 것에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 추가적인 장점들은 다음의 바람직한 실시예들의 상세한 설명의 이점 및 첨부하는 도면들을 참조하여 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 계측 시스템의 조명 서브시스템의 일 실시예의 단면도를 도시하는 개략도이다.
도 2는 비-간섭화(de-coherence; 디-코히어런스) 시간을 감소시킬 수 있는 본 명세서에 설명된 조명 서브시스템의 실시예에 포함된 전자-광학 변조기의 진폭을 어떻게 증가시키는지를 도시하는 플롯들을 포함한다.
도 3-도 8은 계측 시스템의 조명 서브시스템의 다양한 실시예들의 일부분의 단면도를 도시하는 개략도들이다.
도 9는 계측 시스템의 일 실시예의 측면도를 도시하는 개략도이다.
본 발명은 다양한 변형들 및 대안적인 형태들을 수용가능하지만, 그 특정 실시예들은 도면에서 예시의 방식으로 도시되며 본 명세서에 상세하게 설명된다. 도면들은 축척에 맞게 이루어지지 않을 수 있다. 그러나, 이해되는 바와 같이, 상기 도면 및 상세한 설명은 본 발명을 설명된 특정 형태로 제한하려는 것이 아니며, 오히려, 그 의도는 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 수정들, 등가물들 및 변형들을 포괄하는 것이다.
이제 도면들을 참조하면, 주목되는 바와 같이 상기 도면들은 축척에 맞게 도시되지 않는다. 특히, 상기 도면들의 엘리먼트들의 일부 크기는 상기 엘리먼트들의 특성들을 강조하기 위해 크게 과장된다. 또한 주목되는 바와 같이, 상기 도면들은 동일한 축척으로 도시되지 않는다. 유사하게 구성될 수 있는 하나 이상의 도면에 도시된 엘리먼트들은 동일한 참조 부호들을 이용하여 표시되었다.
일반적으로, 본 명세서에 설명된 실시예들은 펄스화 레이저 광원들을 위한 반점 억제 방법들에 관한 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 실시예들은 가간섭성 펄스화 광원(펄스화 레이저)에 의해 생성된 반점 패턴들의 억제를 위한 해결책을 제공한다. 일부 실시예들에서, 상기 표본은 반도체 장치들이 제조될 수 있는 것과 같은 웨이퍼일 수 있다. 추가로, 일부 설명이 본 명세서에서 웨이퍼 또는 웨이퍼들에 관하여 제공되지만, 이해되는 바와 같이 본 명세서에 설명된 실시예들은 계측 측정들을 위해 임의의 다른 표본을 조명하도록 사용될 수 있다.
웨이퍼상의 측정된 지점들의 수를 실질적으로 증가시키는 것에 대한 시장의 요구는 각 지점에서의 측정을 위해 요구된 시간의 상당한 감소를 요구한다. 최근에 사용된 측정 시퀀스들은 한 지점으로부터 다른 지점으로의 네비게이션, 타겟 획득, 포커스 교정 및 출력 획득(예를 들어, 이미지 또는 스케터로메트리(scatterometry) 신호 획득)을 포함한다. 네비게이션 절차는 그 자체로 적어도 2배만큼 네비게이션 시간을 증가시키는 가속 및 감속 위상(phase)들을 포함한다. 기계적 진동들을 위한 엄격한 사양들로 인하여, 이들 가속 및 감속 위상들은 다음 노드 생성들을 위해 요구된 시간으로의 측정 시간 감소를 방해한다.
일 실시예는 계측 시스템의 조명 서브시스템에 관한 것이다. 일 실시예에서, 상기 계측 시스템은 상기 계측 시스템에 의해 수행된 표본의 측정들 동안 상기 표본과 상기 계측 시스템의 검출 서브시스템 사이의 지속적인 상대 운동을 야기하도록 구성된다. 상기 계측 시스템은 본 명세서에 더 설명된 바와 같이 지속적인 상대 운동을 야기하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 다음 노드 생성들을 위해 요구된 측정 시간 감소들을 제공하기 위해, 일 방법은 상기 측정들을 "실시간으로(on the fly)" 수행하는 것이다. 이 개념은 상기 계측 시스템 광학기구(예를 들어, 상기 검출 서브시스템 또는 광학 센서) 및/또는 웨이퍼가 서로에 대해 지속적으로 이동되며 출력 획득(예를 들어, 이미지 획득)은 플래시 광대역 광원 또는 펄스화 레이저와 같은 광원을 이용하여 수행된다.
상기 조명 서브시스템은 가간섭성 광 펄스들을 생성하도록 구성된 광원을 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템은 가간섭성 광 펄스들(일반적으로 단면 차원 X1을 갖는 입사 빔(12)에 의해 도 1에 도시됨)을 생성하도록 구성된 광원(10)을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 광원에 의해 생성된 광 펄스들의 지속시간은 10 나노초 미만이다. 본 명세서에 설명된 실시예들과 회전 확산기(diffuser) 등과 같은 다른 공지된 반점 감소 수단들 사이의 주요 차이점은 상기 실시예들은 비교적 짧은 조명 펄스들(예를 들어, 몇 나노초)을 위해 적용가능하며 대부분 설계된다는 것이다. 특히, 본 명세서에 더 설명되는 바와 같이, 상기 실시예들은 극히 짧은 광 펄스들을 위한 새로운 비-간섭화 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 상기 광원은 레이저 광원이다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 계측 측정들은 플래시 광대역 광원 또는 펄스화 레이저를 이용하여 수행될 수 있다. 그러나, 현재, 펄스화 레이저 광원만이 요구된 광량을 제공할 수 있는데, 그 이유는 광 펄스들의 지속시간이 몇 나노초로 제한되기 때문이다. 특히, 약 1 m/sec의 전형적 네비게이션 속도에 대해, 출력 획득 동안 상기 타겟 또는 측정 지점에 걸친 최대 허용가능 편이는 몇 나노미터들이다. 상기 펄스화 레이저 광원은 임의의 적합한 상업적으로 구입가능한 펄스화 레이저 광원을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 조명 서브시스템은 기계적 장치들을 이용하여 광 펄스들의 가간섭성을 감소하도록 구성되지 않는다. 예를 들어, 가간섭성 광원은 잘-알려진 반점 문제를 생성하며, 본 명세서에 설명된 계측 시스템들의 경우에 그에 대한 해결책은 단지 몇 나노초의 펄스 지속시간으로 인해 복잡해진다. 특히, 상기 펄스 지속시간은 반점 진폭 감소를 위한 회전 확산기 또는 다른 기계적 장치들과 같은 광범위한 방법들의 사용을 금지한다. 또한, 반점 억제를 위한 통상적인 관행은 통합(이미지/신호 획득) 시간 동안 다수의 서로 다른 반점 구성들이 간추려지는 시간 평균 절차를 이용하는 것이다. 상기 반점의 진폭이 구현들의 수의 제곱근으로서 감소하기 때문에, 상기 반점 진폭들을 계측 애플리케이션 신호-대-잡음 비들을 위해 허용가능한 정도로 감소시키기 위해 약 104개의 상이한 반점 구성들이 간추려질 필요가 있다. 따라서, 몇 나노초의 지속시간을 갖는 펄스들을 위해, 기계적 장치들을 이용하여 달성될 수 없는, 1 피코초 미만의 시간 간격이 각 반점의 구현을 위해 요구된다. 따라서, 본 명세서에 설명된 실시예들의 상당한 장점은 4-6 자릿수들만큼 더 작은 시간 스케일 동안 회전 확산기와 대략 동일한 효율성을 갖는 반점 억제 메커니즘을 제공하며, 상기 메커니즘은 계측 애플리케이션들을 위해 펄스화 가간섭성 광원들을 이용할 수 있게 한다. 추가로, 본 명세서에 설명된 실시예들은 "실시간으로" 계측 애플리케이션들에 대한 기존의 펄스화 레이저 광원들을 이용할 수 있게 하기 때문에 상당한 가치를 갖는다.
상기 가시광 스펙트럼을 위한 1/10(a tenth) 피코초 시간 간격은 몇 나노미터 스펙트럼 폭과 동등하다. 본 명세서에 설명된 실시예들의 주된 사상은 요구된 1/10 피코초 시간 간격들 상에서 변경될 수 있는 광 빔의 상당히 빠른 시간적 변조를 수행하고, 상기 시간 변조를 공간 변조로 변환하기 위해 상기 스펙트럼 범위 유한성을 이용하는 것이다. 분산 엘리먼트 및 전자-광학 변조기의 이용은 반점 감소를 위해 본 명세서에 설명된 새로운 방법들의 핵심 사항이다. 예를 들어, 상기 조명 서브시스템은 상기 가간섭성 광 펄스들의 경로에 위치한 분산 엘리먼트를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 분산 엘리먼트는 상기 가간섭성 광 펄스들의 단면에 각도 θ1에서 배열된 평면(14)에 위치될 수 있다. 도 1에 더 도시된 바와 같이, 상기 광 펄스들은 각도 θ2에서 단면 차원 X1으로 상기 분산 엘리먼트를 탈출한다. 일 실시예에서, 상기 분산 엘리먼트는 프리즘이다. 다른 실시예에서, 상기 분산 엘리먼트는 회절 격자(diffraction grating)이다. 상기 분산 엘리먼트는 상기 광 펄스들의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 광 펄스들의 가간섭성을 감소하도록 구성된다. 특히, 프리즘이나 회절 격자와 같은 분산 엘리먼트는 상기 광 펄스들의 광 분배의 공간 및 시간 특성들 사이의 일부 혼합을 제공한다. 예를 들어, 회절 격자는 공간 및 시간 좌표들상의 광 펄스들의 광 분배의 개별 의존성을 혼합된 공간-시간 좌표들상의 광 분배의 의존성으로 변환한다:
Figure pct00001
상기 분산 엘리먼트는 상기 조명 서브시스템 및 계측 시스템의 광학 특성들에 따라 변동할 수 있는 임의의 적합한 프리즘 또는 회절 격자를 포함할 수 있다.
상기 조명 서브시스템은 상기 분산 엘리먼트를 탈출(exit)한 광 펄스들의 경로에 위치한 전자-광학 변조기를 더 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템은 상기 분산 엘리먼트를 탈출한 광 펄스들의 경로에 위치한 전자-광학 변조기(16)를 포함할 수 있다. 상기 전자-광학 변조기는 상기 광 펄스들의 광 분배를 시간적으로 변조함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성된다. 특히, 상기 전자-광학 변조기는 상기 광 분배의 임의적인 시간 변조를 제공한다. 따라서, 상기 분산 엘리먼트 및 상기 전자-광학 변조기는 상기 광원에 의해 생성된 광 펄스들 상에 결합된 효과를 갖는다. 특히, 상기 분산 엘리먼트와 상기 전자-광학 변조기의 결합은 임의적인 시간 변조를 생성하고 상기 시간 변조를 임의적인 공간 변조로 변환한다.
일 실시예에서, 상기 전자-광학 변조기는 1/10 피코초 시간 간격들로 상기 광 펄스들의 광 분배의 시간 변조를 변경하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 상기 전자-광학 변조기는 각 주기당 약 103개의 비주기성 샘플들을 제공하도록 구성되며 그에 의해 약 10-13 초의 비-간섭화 시간을 제공한다. 예를 들어, 전자-광학 변조기는 다음의 시간 변동 페이저(phasor),
Figure pct00002
을 도입하며, 여기서
Figure pct00003
는 변조 주파수,
Figure pct00004
이며, 여기서 l은 전자-광학 변조기의 두께이고, λ는 파장이며,
Figure pct00005
은 굴절률 변화의 진폭이다.
Figure pct00006
의 주파수를 갖는 상기 전자-광학 변조기는 상기 요구된 1/10 피코초 시간보다 3 자릿수 큰 최소 비-간섭화 시간
Figure pct00007
을 제공한다. 그러나, 비교적 높은 진폭
Figure pct00008
은 각 주기당
Figure pct00009
비주기 샘플들을 제공할 수 있으며, 이러한 방식으로 상기 비-간섭화 시간을 바람직한
Figure pct00010
초까지 감소시킬 수 있다. 비-간섭화 시간을 감소시킬 수 있는 상기 전자-광학 변조기의 진폭을 어떻게 증가시키는지를 도시하는 플롯들의 예들은 도 2에 도시된다.
일부 실시예들에서, 상기 전자-광학 변조기는 진행파 동작 모드에서 동작하도록 구성된다. 예를 들어,
Figure pct00011
길이의 전자-광학 변조기를 이용하는 것은 약 4-6 자릿수만큼 더 작은 시간 스케일 동안 회전 확산기와 대략 동일한 효율성의 반점 억제 메커니즘을 제공한다. 그러나, 상기 전자-광학 변조기 길이는 약 5cm인 경우, 상기 전자-광학 변조기를 통과하는 펄스의 시간(T)은 대략 상기 변조기 발진들의 주기인
Figure pct00012
초이다. 따라서, 상기 전자-광학 변조기의 효과는 다음과 같은 설명될 수 있다:
Figure pct00013
예를 들어,
Figure pct00014
초에 대해, 한 자릿수만큼의 변조기 진폭의 감소가 획득될 수 있다. 상기 문제점을 해결하기 위해, 진행파 동작 모드에서 동작하는 전자-광학 변조기가 제공될 수 있거나 굴절률 가변성의 더 우수한 동적 범위를 갖는 전자-광학 변조기가 사용될 수 있다. 진행파 모드 전자-광학 변조기들은 일반적으로 기술분야에 공지되어 있으므로 본 명세서에서 더 논의되지 않을 것이다. 상기 전자-광학 변조기는 임의의 적합한 상업적으로 구입가능한 전자-광학 변조기를 포함할 수 있으며 본 명세서에서 설명된 전자-광학 변조기, 상기 조명 서브시스템 및 계측 시스템의 특성들에 기초하여 선택될 수 있다.
상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기로부터의 광 펄스들을 상기 계측 시스템에 위치한 표본에 지향시키도록 구성된다. 예를 들어, 상기 조명 서브시스템은 본 명세서에 더 설명된 바와 같은 표본에 광 펄스들을(일반적으로 광 빔(18)으로 도 1에 도시됨) 지향시키도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기를 탈출한 광 펄스들의 경로에 위치한 추가적인 분산 엘리먼트를 포함한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템은 전자-광학 변조기(16)를 탈출하는 광 펄스들의 경로의 평면(20)에 위치한 추가적인 분산 엘리먼트를 포함할 수 있다. 추가적인 분산 엘리먼트는 상기 광 펄스들의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성된다. 이러한 방식으로, 전자-광학 변조기에 의한 광의 임의적인 시간 변조는 상기 제 1 분산 엘리먼트와 유사한 분산 엘리먼트를 이용하여 역방향 광 빔 변환을 수행함으로써 임의적인 공간 변조로 변환될 수 있다. 그와 같이, 도 3은 공간 광 분배 변조기를 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 2개 분산 엘리먼트들이 위치되는 평면들은 거리 L만큼 떨어져 배치될 수 있다. 추가로, 상기 광 펄스들은(송출 빔(22)으로 도 3에 일반적으로 도시됨) 광 펄스들의 단면과 평면(20) 사이의 각도 θ2'로, 단면 차원 X2'로 상기 추가적인 분산 엘리먼트를 탈출할 수 있다. 그러나, 도 3에 도시된 각도들(상기 분산 엘리먼트들을 진입하고 빠져나오는 광 펄스들의 단면들 및 상기 분산 엘리먼트들이 위치되는 평면들 사이의)은 제한적이지 않다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각도들(상기 분산 엘리먼트들을 진입하고 탈출하는 광 펄스들의 단면들 및 상기 분산 엘리먼트들이 위치되는 평면들 사이의)은 도 3에 도시된 것과 다를 수 있으며 상기 분산 엘리먼트들의 특성들에 따라(예를 들어, 상기 격자들에 의한 회절들) 변동할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 조명 서브시스템들의 일부분들은 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다. 추가적인 분산 엘리먼트는 다른 분산 엘리먼트에 관하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 조명 서브시스템은 상기 추가적인 분산 엘리먼트로부터 상기 표본으로 광 펄스들을 지향시키도록 구성된다. 이러한 방식으로, 상기 조명 서브시스템은 상기 광 펄스들을 상기 전자-광학 변조기로부터 상기 표본으로 지향시키도록 효율적으로 구성된다. 상기 조명 서브시스템은 본 명세서에 더 설명된 바와 같은 방식으로 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 분산 엘리먼트를 탈출하는 광 펄스들의 파면(24)은 전자-광학 변조기(16)의 평면에 관하여 일 각도로 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 광 펄스들의 원래 파면의 서로 다른 부분들은 광 펄스들이 상기 전자-광학 변조기를 통해 전파함에 따라 서로 다른 위상들로 변조된다. 상기 전자-광학 변조기가 상기 분산 엘리먼트(예를 들어, 제 1 격자) 직후에 위치되는 경우, 상기 출력파는 다음과 같다:
Figure pct00015
제 2 분산 엘리먼트(예를 들어, 제 2 격자) 후에, 상기 출력파는 다음과 같이 된다:
Figure pct00016
이러한 방식으로, 상기 추가적인 분산 엘리먼트(예를 들어, 제 2 격자)는 상기 시간 변조를 상기 공간 변조로 변환한다. 도 5에 도시된 조명 서브시스템의 일부분은 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기와 상기 추가적인 분산 엘리먼트 사이에 위치한 굴절 광학기구를 포함한다. 예를 들어, 공간 변조의 효과를 강화하기 위해, 상기 광학 경로의 길이는 상기 전자-광학 변조기와 상기 추가적인 분산 엘리먼트(예를 들어, 제 2 격자) 사이에 위치한 추가적인 광학기구들을 이용하여 증가될 수 있다. 그와 같은 일 예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기와 상기 추가적인 분산 엘리먼트 사이에 위치한 굴절 광학기구(26)를 포함할 수 있다. 굴절 광학기구(26)는 상기 (효율적인) 굴절 길이 L의 변조 및 빔 크기의 제어를 가능하게 하는 임의의 적합한 렌즈 시스템을 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 상기 조명 서브시스템의 일부분은 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다.
상기 전자-광학 변조기를 더 효율적으로 이용하기 위해, 반사 엘리먼트가 상기 공간 광 분배 변조 서브시스템의 끝부분에 위치될 수 있다. 예를 들어, 추가적인 실시예에서, 상기 조명 서브시스템은 상기 추가적인 분산 엘리먼트를 탈출하는 광 펄스들의 경로에 위치한 반사 엘리먼트를 포함한다. 상기 반사 엘리먼트는 상기 추가적인 분산 엘리먼트를 탈출하는 광 펄스들을 상기 추가적인 분산 엘리먼트, 상기 전자-광학 변조기 및 상기 분산 엘리먼트를 통해 역으로 지향시키도록 구성된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템은 평면(20)에 위치한 추가적인 분산 엘리먼트를 탈출하는 광 펄스들(광 빔(22)으로 일반적으로 도시됨)의 경로에 위치한 반사 엘리먼트(28)를 포함할 수 있다. 반사 엘리먼트(28)는 상기 추가적인 분산 엘리먼트를 탈출하는 상기 펄스들을(광 빔(22)으로 일반적으로 도시됨) 상기 추가적인 분산 엘리먼트, 전자-광학 변조기(16) 및 평면(14)에 위치한 분산 엘리먼트를 통해 역으로 지향시키도록 구성된다. 도 7에 더 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템이 굴절 광학기구(26)를 포함하는 경우, 상기 반사 엘리먼트에 의해 반사된 광 펄스들은 또한 상기 굴절 광학기구들을 다시 역으로 통과할 수 있다. 상기 반사 엘리먼트는 거울과 같은 임의의 적합한 반사 엘리먼트를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 전자-광학 변조기에 의해 수행된 광 분배의 임의적인 시간 변조는 광 펄스들이 역방향을 따라 그들의 경로를 거슬러 동일한 분산 엘리먼트들을 통과하도록 상기 광 펄스들의 방향을 역전시킴으로써 임의적인 공간 변조로 변환될 수 있다. 그와 같이, 상기 조명 서브시스템은 전자-광학 변조기를 이용하여 변조를 2번 수행할 수 있다(먼저 상기 광 펄스들의 입사 빔 상에서 그리고 상기 광 펄스들의 반사 빔 상에서).
그와 같은 실시예에서, 상기 조명 서브시스템은 상기 광 펄스들을 상기 분산 엘리먼트로부터 상기 표본으로 지향시키도록 구성된다. 이러한 방식으로, 상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기로부터 상기 표본으로 상기 광 펄스들을 지향시키도록 효율적으로 구성된다. 상기 조명 서브시스템은 본 명세서에 더 설명된 바와 같이 상기 광 펄스들을 상기 분산 엘리먼트로부터 표본으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 도 7에 도시된 조명 서브시스템의 일부분은 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 광원에 의해 생성된 광 펄스들은 서로 다른 파장들을 갖는 광을 포함한다. 예를 들어, 상기 광원은 2개 이상의 파장들(예를 들어, λ1, λ2 등)을 갖는 광 펄스들을 생성하도록 구성된 다중-파장 펄스화 레이저 광원을 포함할 수 있다. 그와 같은 일 실시예에서, 상기 조명 서브시스템은 상기 조명 서브시스템을 통해 서로 다른 광학 경로들을 따라 서로 다른 파장들을 갖는 광을 지향시키도록 구성된다. 예를 들어, 상기 조명 서브시스템은 도 7에 도시된 대역폭 효과를 갖도록 구성될 수 있다. 특히, 서로 다른 파장들은 서로 다른 광학 경로들을 통해 진행할 수 있다. 도 7에 도시된 예에서, 제 1 파장(예를 들어, λ1)을 갖는 광 펄스들은 광 빔들(22 및 18)에 의해 일반적으로 도시된 광학 경로를 거슬러서 진행할 수 있다. 반대로, 제 2의 다른 파장(예를 들어, λ2)을 갖는 광 펄스들은 일반적으로 광 빔들(30 및 32)로 도시된 광학 경로를 거슬러서 진행할 수 있다. 그와 같은 구성에서, 서로 다른 파장들에 대한 상기 광학 경로 길이들은 서로 다를 것이다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 광학 경로 길이는 파장(λ2 )을 갖는 광 펄스들에 대해 더 길 수 있다. 그와 같이, 반사 엘리먼트(28)에 의한 반사 후에, 서로 다른 파장들을 갖는 광 펄스들은 시간 변조를 가능하게 하도록 시간적으로 분리될 수 있다.
상기 조명 서브시스템의 광학기구를 통해 거슬러서 광 펄스들을 반사하는 개념은 상기 조명 서브시스템이 하나 또는 2개의 분산 엘리먼트들을 포함하는지 여부에 관계없이 이용될 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기를 탈출하는 광 펄스들의 경로에 위치한 반사 엘리먼트를 포함한다. 그와 같은 일 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템은 전자-광학 변조기(16)를 탈출하는 광 펄스들(광 빔(18)으로 도 8에 일반적으로 도시됨)의 경로에 위치한 반사 엘리먼트(34)를 포함할 수 있다. 상기 반사 엘리먼트는 상기 전자-광학 변조기 및 상기 분산 엘리먼트를 통해 역으로 상기 전자-광학 변조기를 탈출하는 광 펄스들을 지향시키도록 구성된다. 예를 들어, 반사 엘리먼트(34)는 상기 전자-광학 변조기 및 평면(14)에 위치한 분산 엘리먼트를 통해 역으로 전자-광학 변조기(16)를 탈출하는 광 펄스들을 지향시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 전자-광학 변조기에 의해 수행된 광 분배의 임의적인 시간 변조는 광 펄스들이 역방향을 따라 그들의 경로를 거슬러 동일한 분산 엘리먼트들을 통과하도록 상기 광 펄스들의 방향을 역전시킴으로써 임의적인 공간 변조로 변환될 수 있다. 반사 엘리먼트(34)는 거울과 같은 임의의 적합한 반사 엘리먼트를 포함할 수 있다.
그와 같은 실시예에서, 상기 조명 서브시스템은 상기 분산 엘리먼트로부터 상기 표본으로 광 펄스들을 지향시키도록 구성된다. 이러한 방식으로, 상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기로부터 상기 표본으로 상기 광 펄스들을 지향시키도록 효율적으로 구성된다. 상기 조명 서브시스템은 본 명세서에 더 설명된 바와 같이 상기 분산 엘리먼트로부터 상기 표본으로 광 펄스들을 지향시키도록 구성될 수 있다. 도 8에 도시된 상기 조명 서브시스템의 일부분은 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다.
상술한 조명 서브시스템의 실시예들의 각각은 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다. 추가로, 상술한 조명 서브시스템의 실시예들의 각각은 본 명세서에 설명된 임의의 계측 시스템에 포함될 수 있다. 더욱이, 상술한 조명 서브시스템의 실시예들의 각각은 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 것을 수행하도록 이용될 수 있다.
다른 실시예는 계측 시스템에 관한 것이다. 도 9는 그와 같은 계측 시스템의 일 예를 도시한다. 상기 계측 시스템은 조명 서브시스템을 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템은 가간섭성 광 펄스들(도 9에서 일반적으로 광 빔(12)으로 도시됨)을 생성하도록 구성된 광원(10)을 포함한다. 상기 광원은 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다. 상기 조명 서브시스템은 또한 상기 가간섭성 광 펄스들의 경로에 위치한 분산 엘리먼트를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 분산 엘리먼트는 상기 가간섭성 광 펄스들의 경로의 평면(14)에 위치될 수 있다. 상기 분산 엘리먼트는 광 펄스들의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성된다. 상기 분산 엘리먼트는 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다. 도 9에 더 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템은 상기 분산 엘리먼트를 탈출하는 광 펄스들의 경로에 위치한 전자-광학 변조기(16)를 포함한다. 상기 전자-광학 변조기는 상기 광 펄스들의 광 분배를 시간적으로 변조함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성된다. 상기 전자-광학 변조기는 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다.
상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기로부터 상기 계측 시스템에 위치한 표본(36)에 상기 광 펄스들을 지향시키도록 구성된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 조명 서브시스템의 엘리먼트들은 상기 전자-광학 변조기를 탈출하는 광 펄스들이 임의의 추가적인 광학 엘리먼트들을 통과하지 않고서 비스듬한 입사각도로 상기 표본에 지향되도록 배열될 수 있다. 그러나, 상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기를 탈출하는 광을 비스듬한 입사각도로 상기 표본에 지향시키도록 구성되는 하나 이상의 추가적인 굴절 및/또는 반사 광학 엘리먼트들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 추가적인 굴절 및/또는 반사 광학 엘리먼트들은 예를 들어, 포커싱 렌즈들, 평면 거울들 등을 포함할 수 있다. 추가로, 상기 조명 서브시스템은 임의의 적합한 비스듬한 입사각도 또는 수직인 입사각도로 상기 전자-광학 변조기를 탈출하는 광을 상기 표본에 지향시키도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 계측 시스템은 상기 광이 서로 다른 입사각도들에서 상기 전자-광학 변조기로부터 상기 표본에 지향될 수 있도록 상기 조명 서브시스템의 하나 이상의 파라미터들(예를 들어, 상기 조명 서브시스템의 하나 이상의 엘리먼트들의 위치와 같은)을 변경하도록 구성되는 제어 서브시스템(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
상기 계측 시스템은 또한 상기 표본으로부터 광을 검출하고 상기 검출된 광에 응답하여 출력을 생성하도록 구성된 검출 서브시스템을 포함한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 검출 서브시스템은 검출기(38)를 포함할 수 있다. 상기 검출기는 이미징 검출기 또는 비-이미징 검출기와 같은 임의의 적합한 검출기를 포함할 수 있다. 추가로, 상기 검출 서브시스템은 임의의 추가적인 광학 엘리먼트들을 포함할 수 있다(도시되지 않음, 예를 들어, 상기 표본으로부터 상기 광을 수집하고, 상기 표본으로부터 수집된 광을 상기 검출기로 포커싱하거나, 상기 검출기로 지향될 수 있도록 상기 표본으로부터의 상기 광의 경로를 변경하도록 구성된 하나 이상의 광학 엘리먼트들). 상기 검출 서브시스템은 상기 계측 시스템에 의해 수행되는 상기 표본의 측정들에 따라 변동할 수 있는, 상기 표본으로부터 임의의 적합한 각도로 전파하는 광을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 검출 서브시스템에 포함된 상기 검출기 및 임의의 추가적인 광학 엘리먼트들은 상기 표본으로부터 반사되고, 산란되거나 또는 회절된 광을 검출하도록 구성될 수 있다. 상기 계측 시스템에 의해 수행되는 표본의 측정들은 스캐터로메트리 측정들, 엘립소메트리(ellipsometry) 측정들 및 반사측정법(reflectometry) 측정들과 같은 임의의 적합한 측정들을 포함할 수 있다.
추가로, 상기 계측 시스템은 상기 출력을 이용하여 상기 표본의 하나 이상의 특성들을 결정하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 계측 시스템은 프로세서(40)를 포함한다. 상기 프로세서는 임의의 적합한 방식으로 상기 출력을 이용하여 상기 표본의 하나 이상의 특성들을 결정하도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서에 의해 결정되는 표본의 하나 이상의 특성들은 상기 표본 및 상기 계측 시스템에 의해 수행된 측정들에 따라 변동할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서에 의해 결정되는 상기 표본의 하나 이상의 특성들은 박막 두께, 상기 표본 상에 형성된 패턴화 구조의 차원, 상기 표본 상에 형성된 막의 거칠기, 상기 표본 상에 형성된 패턴화 구조의 거칠기 및 오버레이(overlay)(또는 상기 표본의 다른 층 상에 형성된 패턴화 구조들의 위치에 관한 상기 표본의 하나의 층상에 형성된 패턴화 구조들의 위치)를 포함할 수 있다.
프로세서(40)는 임의의 적합한 컴퓨터 시스템에 포함될 수 있다. 상기 컴퓨터 시스템은 휴대용 컴퓨터 시스템, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서 또는 기술분야에 공지된 임의의 다른 장치를 포함하는 다양한 형태들을 취할 수 있다. 일반적으로, 상기 용어 "컴퓨터 시스템"은 메모리 매체로부터의 명령들을 실행하는 하나 이상의 프로세서들을 갖는 임의의 장치를 망라하도록 광범위하게 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계측 시스템은 상기 계측 시스템에 의해 수행된 표본의 측정들 동안 상기 표본과 상기 검출 서브시스템 사이의 지속적인 상대적 운동을 야기하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 상기 계측 시스템은 상기 표본의 "실시간" 측정들을 수행하도록 구성될 수 있으며, 상기 계측 시스템의 검출 서브시스템(및 가능하게는 상기 조명 서브시스템)에 관한 상기 표본의 위치는 측정들 동안 고정되지 않는다. 예를 들어, 상기 계측 시스템은 상기 표본이 상기 계측 시스템에 있는 동안 위치되는 스테이지(42)를 포함할 수 있다. 상기 스테이지는 기술분야에 공지된 임의의 적합한 기계적 및/또는 로봇 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 계측 시스템은 상기 측정들이 상기 표본 상에 수행되는 동안 상기 조명 및 검출 서브시스템들에 관하여 지속적으로 경로(예를 들어, 서펜타인(serpentine) 경로)를 따라 상기 표본을 이동시키도록 구성되는 제어 서브시스템(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 그와 같은 구성에서, 상기 조명 및 검출 서브시스템들은 고정 상태로 있는 반면 상기 표본은 이동된다. 유사한 방식으로, 상기 계측 서브시스템은 상기 표본의 위치가 변경되지 않는 동안 지속적으로 어떤 방식으로 상기 조명 서브시스템 및/또는 검출 서브시스템을 이동시키도록 구성되는 제어 서브시스템(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 다른 구성에서, 상기 표본 및 조명 및/또는 검출 서브시스템들의 광학기구들 둘 다는 상기 측정들이 상기 표본 상에 수행되는 동안 상기 조명 서브시스템 및/또는 검출 서브시스템의 광학기구에 관하여 상기 표본의 위치를 지속적으로 변경하도록 동시에 이동될 수 있다. 본 명세서에 설명된 계측 시스템들에서의 조명 및 검출 서브시스템들 및/또는 표본을 이동시키기 위해 적합한 많은 다른 제어 서브시스템들은 기술분야에 공지되어 있으므로 더 이상 설명되지 않을 것이다.
상기 계측 시스템은 본 명세서에 설명된 실시예들 중 임의의 것에 따라 추가 구성될 수 있다. 추가로, 상기 계측 시스템은 본 명세서에 설명된 방법 실시예들 중 임의의 것을 수행하도록 이용될 수 있다.
추가적인 실시예는 계측 측정들을 위해 표본을 조명하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 가간섭성 광 펄스들을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 가간섭성 광 펄스들을 생성하는 단계는 본 명세서에 설명된 광원들 중 임의의 것을 이용하여 수행될 수 있다. 가간섭성 광 펄스들은 본 명세서에 설명된 광 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 광 펄스들의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키는 단계를 포함한다. 상기 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키는 단계는 본 명세서에 더 설명된 바와 같이 수행될 수 있다(예를 들어, 본 명세서에 설명된 분산 엘리먼트를 이용함). 추가로, 상기 방법은 상기 광 펄스들의 광 분배를 시간적으로 변조함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키는 단계를 포함한다. 상기 광 펄스들의 광 분배를 시간적으로 변조함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키는 단계는 본 명세서에 더 설명된 바와 같이 수행될 수 있다(예를 들어, 본 명세서에 설명된 전자-광학 변조기를 이용함). 일 실시예에서, 상기 감소 단계들은 기계적 장치들을 이용하지 않고서 수행된다. 상기 방법은 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다(예를 들어, 추가적인 분산 엘리먼트 및/또는 본 명세서에 설명된 반사 엘리먼트를 이용함). 상기 방법은 상기 감소 단계들에 후속하여, 계측 시스템에 위치한 표본에 광 펄스들을 지향시키는 단계를 더 포함한다. 상기 광 펄스들을 상기 표본에 지향시키는 단계는 본 명세서에 더 설명된 바와 같이 수행될 수 있다. 상기 계측 시스템은 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가 구성될 수 있다.
상술한 방법의 실시예들의 각각은 본 명세서에 설명된 임의의 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)를 포함할 수 있다. 추가로, 상술한 방법의 실시예들의 각각은 본 명세서에 설명된 임의의 조명 서브시스템 및 계측 시스템 실시예들에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 다양한 양상들의 추가적인 수정들 및 대안적인 실시예들은 본 설명의 관점에서 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위해 표본을 조명하기 위한 방법들이 제공된다. 따라서, 본 설명은 예시적인 것으로만 해석되어야 하며 본 발명을 실행하는 일반적인 방식을 당업자에게 교시하기 위한 것이다. 이해되는 바와 같이 본 명세서에 도시되고 설명된 본 발명의 형태들은 현재 바람직한 실시예들로서 행해진 것이다. 엘리먼트들 및 재료들은 본 명세서에 도시되고 설명된 것으로 대체될 수 있으며, 부분들 및 프로세스들은 서로 바뀔 수 있으며, 본 발명의 어떤 특징들은 독립적으로 이용될 수 있으며, 이 모두는 본 발명의 상기 설명의 이익을 취한 후에 당업자에게 명백하게 될 것이다. 이하의 청구범위에 설명된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고서 본 명세서에 설명된 엘리먼트들에 변경들이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 계측 시스템의 조명 서브시스템으로서,
    가간섭성(coherent) 광 펄스들을 생성하도록 구성된 광원;
    상기 가간섭성 광 펄스들의 경로에 위치한 분산 엘리먼트 ― 상기 분산 엘리먼트는 상기 광 펄스들의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성됨 ―; 및
    상기 분산 엘리먼트를 탈출하는 상기 광 펄스들의 경로에 위치한 전자-광학 변조기 ― 상기 전자-광학 변조기는 상기 광 펄스들에서의 광 분배를 시간적으로 변조함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성되며, 상기 조명 서브시스템은 상기 광 펄스들을 상기 전자-광학 변조기로부터 상기 계측 시스템에 위치한 표본으로 지향시키도록 구성됨 ―
    를 포함하는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원에 의해 생성된 상기 광 펄스들의 지속시간은 10 나노초 미만인,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 광원인,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산 엘리먼트는 프리즘인,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산 엘리먼트는 회절 격자(diffraction grating)인,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기를 탈출한 상기 광 펄스들의 경로에 위치한 추가적인 분산 엘리먼트를 더 포함하며, 상기 추가적인 분산 엘리먼트는 상기 광 펄스들의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성되는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 상기 광 펄스들을 상기 추가적인 분산 엘리먼트로부터 상기 표본으로 지향시키도록 추가 구성되는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자-광학 변조기와 상기 추가적인 분산 엘리먼트 사이에 위치한 굴절 광학기구를 더 포함하는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 상기 추가적인 분산 엘리먼트를 탈출한 상기 광 펄스들의 경로에 위치한 반사 엘리먼트를 더 포함하며, 상기 반사 엘리먼트는 상기 추가적인 분산 엘리먼트를 탈출한 상기 광 펄스들을 상기 추가적인 분산 엘리먼트, 상기 전자-광학 변조기 및 상기 분산 엘리먼트를 통해 역으로 지향시키도록 구성되며, 상기 조명 서브시스템은 상기 광 펄스들을 상기 분산 엘리먼트로부터 상기 표본으로 지향시키도록 추가 구성되는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 상기 전자-광학 변조기를 탈출한 상기 광 펄스들의 경로에 위치한 반사 엘리먼트를 더 포함하며, 상기 반사 엘리먼트는 상기 전자-광학 변조기를 탈출한 상기 광 펄스들을 상기 전자-광학 변조기 및 상기 분산 엘리먼트를 통해 역으로 지향시키도록 구성되며, 상기 조명 서브시스템은 상기 광 펄스들을 상기 분산 엘리먼트로부터 상기 표본으로 지향시키도록 추가 구성되는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자-광학 변조기는 1/10 피코초 시간 간격들로 상기 광 펄스들의 광 분배의 시간 변조를 변경하도록 추가 구성되는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자-광학 변조기는 각 주기당 약 103개의 비주기적 샘플들을 제공하고 그에 의해 약 10-13 초의 비-간섭화(de-coherence) 시간을 제공하도록 추가 구성되는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자-광학 변조기는 진행파 동작 모드에서 동작하도록 추가 구성되는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원에 의해 생성된 상기 광 펄스들은 서로 다른 파장들을 갖는 광을 포함하며, 상기 조명 서브시스템은 상기 조명 서브시스템을 통해 서로 다른 광학 경로들을 따라 상기 서로 다른 파장들을 갖는 광을 지향시키도록 추가 구성되는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 기계적 장치들을 이용하여 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성되지 않는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 시스템은 상기 계측 시스템에 의해 수행된 상기 표본의 측정들 동안 상기 표본과 상기 계측 시스템의 검출 서브시스템 사이의 지속적인 상대적 운동을 야기하도록 구성되는,
    계측 시스템의 조명 서브시스템.
  17. 계측 시스템으로서,
    상기 계측 시스템은 조명 서브시스템을 포함하고, 상기 조명 서브시스템은,
    가간섭성 광 펄스들을 생성하도록 구성된 광원;
    상기 가간섭성 광 펄스들의 경로에 위치한 분산 엘리먼트 ― 상기 분산 엘리먼트는 상기 광 펄스들의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성됨 ― ; 및
    상기 분산 엘리먼트를 탈출한 상기 광 펄스들의 경로에 위치한 전자-광학 변조기 ― 상기 전자-광학 변조기는 상기 광 펄스들의 광 분배를 시간적으로 변조함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키도록 구성되며, 상기 조명 서브시스템은 상기 광 펄스들을 상기 전자-광학 변조기로부터 상기 계측 시스템에 위치한 표본으로 지향시키도록 구성됨 ―
    를 포함하며;
    상기 계측 시스템은,
    상기 표본으로부터 광을 검출하고 상기 검출된 광에 응답하여 출력을 생성하도록 구성된 검출 서브시스템; 및
    상기 출력을 이용하여 상기 표본의 하나 이상의 특성들을 결정하도록 구성된 프로세서
    를 포함하는,
    계측 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 계측 시스템은 상기 계측 시스템에 의해 수행된 상기 표본의 측정들 동안 상기 표본과 상기 검출 서브시스템 사이의 지속적인 상대적 운동을 야기하도록 추가 구성되는,
    계측 시스템.
  19. 계측 측정들을 위하여 표본을 조명하기 위한 방법으로서,
    가간섭성 광 펄스들을 생성하는 단계;
    상기 광 펄스들의 광 분배의 공간 및 시간 특성들을 혼합함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키는 단계;
    상기 광 펄스들의 광 분배를 시간적으로 변조함으로써 상기 광 펄스들의 가간섭성을 감소시키는 단계; 및
    상기 감소 단계들에 후속하여, 계측 시스템에 위치한 상기 표본에 상기 광 펄스들을 지향시키는 단계
    를 포함하는,
    계측 측정들을 위하여 표본을 조명하기 위한 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 감소 단계들은 기계적 장치들을 이용하지 않고서 수행되는,
    계측 측정들을 위하여 표본을 조명하기 위한 방법.
KR1020117009852A 2008-09-29 2009-09-29 계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들 KR101652133B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10099008P 2008-09-29 2008-09-29
US61/100,990 2008-09-29

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167011697A Division KR101661090B1 (ko) 2008-09-29 2009-09-29 계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110079704A true KR20110079704A (ko) 2011-07-07
KR101652133B1 KR101652133B1 (ko) 2016-08-29

Family

ID=42060440

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167011697A KR101661090B1 (ko) 2008-09-29 2009-09-29 계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들
KR1020117009852A KR101652133B1 (ko) 2008-09-29 2009-09-29 계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167011697A KR101661090B1 (ko) 2008-09-29 2009-09-29 계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9080990B2 (ko)
JP (2) JP5905257B2 (ko)
KR (2) KR101661090B1 (ko)
WO (1) WO2010037106A2 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5905257B2 (ja) 2008-09-29 2016-04-20 ケーエルエー−テンカー・コーポレーションＫｌａ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 計測システムの照明サブシステム、計測システム、および計測測定のために試験片を照明するための方法
US9080991B2 (en) * 2008-09-29 2015-07-14 Kla-Tencor Corp. Illuminating a specimen for metrology or inspection
US9793673B2 (en) 2011-06-13 2017-10-17 Kla-Tencor Corporation Semiconductor inspection and metrology system using laser pulse multiplier
US8873596B2 (en) 2011-07-22 2014-10-28 Kla-Tencor Corporation Laser with high quality, stable output beam, and long life high conversion efficiency non-linear crystal
US9250178B2 (en) 2011-10-07 2016-02-02 Kla-Tencor Corporation Passivation of nonlinear optical crystals
US9042006B2 (en) 2012-09-11 2015-05-26 Kla-Tencor Corporation Solid state illumination source and inspection system
US9151940B2 (en) * 2012-12-05 2015-10-06 Kla-Tencor Corporation Semiconductor inspection and metrology system using laser pulse multiplier
US8929406B2 (en) 2013-01-24 2015-01-06 Kla-Tencor Corporation 193NM laser and inspection system
US9529182B2 (en) 2013-02-13 2016-12-27 KLA—Tencor Corporation 193nm laser and inspection system
US9608399B2 (en) 2013-03-18 2017-03-28 Kla-Tencor Corporation 193 nm laser and an inspection system using a 193 nm laser
US9509112B2 (en) 2013-06-11 2016-11-29 Kla-Tencor Corporation CW DUV laser with improved stability
US9293882B2 (en) 2013-09-10 2016-03-22 Kla-Tencor Corporation Low noise, high stability, deep ultra-violet, continuous wave laser
US9804101B2 (en) 2014-03-20 2017-10-31 Kla-Tencor Corporation System and method for reducing the bandwidth of a laser and an inspection system and method using a laser
US9525265B2 (en) 2014-06-20 2016-12-20 Kla-Tencor Corporation Laser repetition rate multiplier and flat-top beam profile generators using mirrors and/or prisms
US9419407B2 (en) 2014-09-25 2016-08-16 Kla-Tencor Corporation Laser assembly and inspection system using monolithic bandwidth narrowing apparatus
US9748729B2 (en) 2014-10-03 2017-08-29 Kla-Tencor Corporation 183NM laser and inspection system
US10754260B2 (en) 2015-06-18 2020-08-25 Kla-Tencor Corporation Method and system for process control with flexible sampling
US10175555B2 (en) 2017-01-03 2019-01-08 KLA—Tencor Corporation 183 nm CW laser and inspection system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5453871A (en) * 1989-06-14 1995-09-26 Hewlett-Packard Company Temporal imaging with a time lens
JP2001274081A (ja) * 1999-11-17 2001-10-05 Applied Materials Inc スペックルを減少する物体検査用の装置及び方法
JP2002168770A (ja) * 2000-11-29 2002-06-14 Olympus Optical Co Ltd 光路長可変光学系及びそれを用いた装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4999014A (en) 1989-05-04 1991-03-12 Therma-Wave, Inc. Method and apparatus for measuring thickness of thin films
US5042951A (en) 1989-09-19 1991-08-27 Therma-Wave, Inc. High resolution ellipsometric apparatus
US5159412A (en) 1991-03-15 1992-10-27 Therma-Wave, Inc. Optical measurement device with enhanced sensitivity
US5181080A (en) 1991-12-23 1993-01-19 Therma-Wave, Inc. Method and apparatus for evaluating the thickness of thin films
JP4309752B2 (ja) 1997-06-27 2009-08-05 株式会社東芝 フォトマスク検査方法、フォトマスク検査装置及びフォトマスク製造方法
JP2000121836A (ja) * 1998-10-09 2000-04-28 Sony Corp 光源装置、照明方法及びその装置、並びに、光学装置
US6429943B1 (en) 2000-03-29 2002-08-06 Therma-Wave, Inc. Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements
US6678046B2 (en) 2001-08-28 2004-01-13 Therma-Wave, Inc. Detector configurations for optical metrology
US7068363B2 (en) * 2003-06-06 2006-06-27 Kla-Tencor Technologies Corp. Systems for inspection of patterned or unpatterned wafers and other specimen
US7349079B2 (en) 2004-05-14 2008-03-25 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods for measurement or analysis of a nitrogen concentration of a specimen
US7436503B1 (en) 2004-08-03 2008-10-14 Kla-Tencor Technologies Corp. Dark field inspection apparatus and methods
US7379652B2 (en) * 2005-01-14 2008-05-27 Montana State University Method and apparatus for detecting optical spectral properties using optical probe beams with multiple sidebands
US7423818B2 (en) 2005-07-15 2008-09-09 Electro Scientific Industries, Inc. Method of suppressing distortion of a working laser beam of a laser link processing system
US8184298B2 (en) 2008-05-21 2012-05-22 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Spatial light interference microscopy and fourier transform light scattering for cell and tissue characterization
JP5905257B2 (ja) 2008-09-29 2016-04-20 ケーエルエー−テンカー・コーポレーションＫｌａ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 計測システムの照明サブシステム、計測システム、および計測測定のために試験片を照明するための方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5453871A (en) * 1989-06-14 1995-09-26 Hewlett-Packard Company Temporal imaging with a time lens
JP2001274081A (ja) * 1999-11-17 2001-10-05 Applied Materials Inc スペックルを減少する物体検査用の装置及び方法
JP2002168770A (ja) * 2000-11-29 2002-06-14 Olympus Optical Co Ltd 光路長可変光学系及びそれを用いた装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015043099A (ja) 2015-03-05
WO2010037106A2 (en) 2010-04-01
KR20160055967A (ko) 2016-05-18
KR101661090B1 (ko) 2016-09-28
WO2010037106A3 (en) 2010-06-10
JP5905257B2 (ja) 2016-04-20
JP2012504246A (ja) 2012-02-16
KR101652133B1 (ko) 2016-08-29
US9080990B2 (en) 2015-07-14
US20110279819A1 (en) 2011-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101661090B1 (ko) 계측 시스템의 조명 서브시스템들, 계측 시스템들 및 계측 측정들을 위한 표본을 조명하기 위한 방법들
US9080991B2 (en) Illuminating a specimen for metrology or inspection
EP1102058B1 (en) Method and apparatus for inspecting articles
JP2019504325A (ja) ハイパースペクトルイメージング計量システム及び方法
TWI413805B (zh) 平面內光學度量衡
JP2021518565A (ja) 瞬時的エリプソメータ又は光波散乱計及び関連する測定方法
KR20130112053A (ko) 검사 장치
KR19990076349A (ko) 반사형 홀로그래픽 광학 소자 특성 측정 시스템
US20050122529A1 (en) Measurement system of three-dimensional shape of transparent thin film using acousto-optic tunable filter
JP2015010899A (ja) 波長選択フィルタ、前記波長選択フィルタを用いた波長可変光源、前記波長可変光源を用いた光干渉断層計、および前記波長選択フィルタを用いた光検出器
US6943898B2 (en) Apparatus and method for dual spot inspection of repetitive patterns
EP2535679A1 (en) Improvements in or relating to interferometry
US20120099090A1 (en) System and methods related to generating electromegnetic radiation interference patterns
JP2009222665A (ja) 距離測定装置および距離測定方法
RU165622U1 (ru) Устройство тестирования голографических светочувствительных материалов
KR102116618B1 (ko) 광학 시편 표면 검사 장치 및 그 제어 방법
JPH0317507A (ja) ３次元形状測定装置
Wang Integrated Grating Couplers On-a-Chip: Characterizations and Applications
RU2189017C1 (ru) Способ спектрометрии и интерферометр для его осуществления
JPWO2021069921A5 (ko)
JP2004309201A (ja) 光干渉計
JPH0695044B2 (ja) 光波面を観測する装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190808

Year of fee payment: 4