KR20150096760A - 경사면들에서의 스팟 어레이의 발생 - Google Patents

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Abstract

표면에 복수의 스팟들을 발생하기 위해 사용하는 시스템이 제공된다. 스팟들은 비스듬한 조명의 입사면과 정렬될 수 있다. 시스템은 복수의 회절 차수들을 발생함으로써 빔을 복수의 빔들로 분할하도록 구성된 회절 광학 요소를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 상기 표면 상의 복수의 스팟들에 복수의 빔들 중 적어도 일부를 집속하도록 구성된 포커싱 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부는 비스듬한 조명 각으로 상기 표면에 집속될 수 있다. 시스템은 상기 회절 광학 요소의 광축과 관련하여 축외에 배치된 조명원을 또한 포함할 수 있다. 이 시스템을 이용해서 복수의 스팟들이 경사면 상에 발생될 수 있다.

Description

경사면들에서의 스팟 어레이의 발생{GENERATING AN ARRAY OF SPOTS ON INCLINED SURFACES}
본 발명은 일반적으로 웨이퍼 검사 분야에 관한 것으로, 특히 경사면에서 스팟들의 어레이를 발생하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
경사면에서 스팟들의 어레이를 발생하는 현재의 시스템 및 방법은 필요한 성능 레벨을 제공하지 못할 수 있다. 예를 들면, 일부 시스템에서, 스팟 배치는 접선일 수 있고, 이것은 스팟들이 주로 작은 기울기와 함께 나선상 주사 스테이지 이동의 접선 방향으로 정렬된다는 것을 의미한다. 접선 스팟 배치의 단점은 스팟들이 본질적으로 동일하게 이격된 경우에도 피치(인접 스팟들 간의 주사 반경의 차)가 모든 스팟들에 대하여 정확히 동일하지 않을 수 있다는 점이다. 이러한 불균일한 간격은 "피치 오차"라고 부를 수 있다. 피치 오차는 대형 웨이퍼의 가장자리와 같이 큰 반경을 가진 표면의 경우에 최소로 될 수 있지만, 피치 오차는 웨이퍼의 중심 부근에서 증가할 수 있다. 피치 오차는 스팟들이 웨이퍼의 가장자리로부터 웨이퍼의 중심으로 웨이퍼를 주사할 때 변할 수 있고, 이 때문에 피치 오차를 보정하기가 어려울 수 있다. 비록 피치 오차를 보상하는 방법이 존재하기는 하지만, 이 옵션들은 시스템의 감도 또는 스루풋의 일부 손실을 야기할 수 있다.
그러므로, 경사면에서 스팟들의 어레이를 발생하는 개선된 시스템 및 방법의 필요성이 존재한다.
본 발명은 표면에 복수의 스팟들을 발생하기 위해 사용하는 시스템에 관한 것이다. 스팟들은 비스듬한 조명의 입사면과 정렬될 수 있다. 시스템은 또한 회절 광학 요소를 포함할 수 있다. 회절 광학 요소는 복수의 회절 차수들을 발생함으로써 빔을 복수의 빔들로 분할하도록 구성될 수 있다. 시스템은 또한 상기 회절 광학 요소에 인접하게 배치된 포커싱 렌즈를 포함할 수 있다. 포커싱 렌즈는 표면 상의 복수의 스팟들에 복수의 빔들 중 적어도 일부를 집속(focus)하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부는 비스듬한 조명 각으로 표면에 집속될 수 있다. 시스템은 또한 상기 회절 광학 요소에 빔을 제공하도록 구성된 조명원을 포함할 수 있다. 상기 조명원은 상기 회절 광학 요소의 광축과 관련하여 축외(off-axis)에 배치될 수 있다. 상기 회절 광학 요소와 상기 포커싱 렌즈의 조합은 상기 포커싱 렌즈가 표면 상의 복수의 스팟들에 복수의 빔들 중 적어도 일부를 집속하도록 구성되기 때문에, 광축을 따라 복수의 초점을 발생한다. 상기 렌즈 및 상기 회절 광학 요소를 이용해서, 상기 복수의 빔은 상기 표면 상에 비스듬한 조명 각으로 집속될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 시스템은 경사면에 복수의 스팟들을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하는 방법과 관련된다. 이 방법은 회절 광학 요소의 광축과 관련하여 축외 위치에서 상기 회절 광학 요소에 빔을 입력하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 상기 회절 광학 요소를 통하여 상기 빔을 복수의 빔들로 분할하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 이 방법의 추가의 단계는 복수의 스팟들을 생성하도록 표면 상에 복수의 빔들 중 적어도 일부를 집속하는 것이고, 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부는 상기 표면에 비스듬한 조명 각으로 집속된다.
본 발명은 또한 웨이퍼의 표면에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 회절 광학 요소를 포함한다. 회절 광학 요소는 복수의 회절 차수들을 발생함으로써 빔을 복수의 빔들로 분할하도록 구성될 수 있다. 시스템은 또한 상기 회절 광학 요소에 인접하게 배치된 포커싱 렌즈를 포함한다. 포커싱 렌즈는 표면 상의 복수의 스팟들에 복수의 빔들 중 적어도 일부를 집속하도록 구성될 수 있다. 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부는 비스듬한 조명 각으로 표면에 집속될 수 있다. 시스템은 또한 상기 회절 광학 요소에 빔을 제공하도록 구성된 조명원을 포함한다. 상기 조명원은 상기 회절 광학 요소의 광축과 관련하여 축외에 배치될 수 있다. 상기 시스템을 이용해서, 상기 복수의 스팟들은 나선 주사 스테이지의 선형 스테이지 모션 방향일 수 있는 방사상 방향으로 웨이퍼에 배치된다. 또한, 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부의 빔의 입사면은 상기 방사상 방향에 평행하다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 단순히 예시한 것이고 본 발명을 반드시 제한하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 이 명세서에 통합되어 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 주제를 예시한다. 여기에서의 설명과 도면은 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위해 소용된다.
본 발명의 많은 장점들은 첨부 도면을 참조함으로써 이 기술에 숙련된 사람에게 더 잘 이해될 수 있다.
도 1a는 표면에서 복수의 스팟들을 발생하는 시스템의 개략도이다.
도 1b는 표면에서 복수의 스팟들을 발생하는 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템을 이용한, 표면에서의 스팟 배치의 예를 보인 도이다.
도 3은 표면에서 복수의 스팟들을 발생하는 시스템의 일 실시형태의 스팟 배치 및 스테이지 모션 방향을 보인 도이다.
도 4는 표면에서 복수의 스팟들을 발생하는 시스템의 일 실시형태의 비스듬한 조명 각 및 스팟 배치를 보인 도이다.
도 5는 표면에서 복수의 스팟들을 발생하는 시스템의 예시적인 시스템 구성을 보인 도이다.
도 6은 반사 요소 및 굴절 요소를 포함한, 복수의 스팟들을 발생하는 시스템의 예시적인 시스템 구성을 보인 도이다.
도 7은 표면에서 복수의 스팟들을 발생하는 시스템을 검사 시스템으로 구현하는 방법의 예를 보인 도이다.
도 8은 표면에서 복수의 스팟들을 발생하는 방법의 흐름도이다.
표면에서 스팟들의 어레이를 발생하는 기존 방법들은 먼저 회절 광학 요소(diffractive optical element, DOE)를 이용하여 레이저 빔을 복수의 빔들로 분할하고 그 다음에 렌즈를 이용하여 상기 빔을 스팟 어레이에 집속하는 것을 포함한다. DOE는 1차원 격자를 포함하고, 격자 외형은 빔 균일성 및 회절 효율을 위해 최적화될 수 있다.
스폿 어레이의 초점 면은 웨이퍼 표면에 대하여 비스듬한 입사각(예를 들면, 70도)으로 되는 광축에 수직할 수 있다. 비스듬한 조명을 이용할 경우, 모든 스팟이 웨이퍼 표면에서 초점이 맞추어지게 하기 위해, 1차원 스팟 어레이의 선이 웨이퍼 표면에 평행할 수 있다. 그 결과, 이용 가능한 어레이 배치 구성이 제한될 수 있다. 유사하게, 어레이 배치는 각 스팟이 다른 트랙을 주사하도록 스팟들 간에 방사상 방향으로 오프셋될 것을 또한 요구할 수 있다. 어레이 배치는 또한 스핀들 속도의 한도 내에서 스루풋을 최대화하기 위해 스팟 어레이의 각 스팟이 방사상 방향으로 길게 연장될 것을 요구할 수 있다.
스폿들을 방사상 방향으로 오프셋시키고 스팟들을 방사상 방향으로 길게 연장하기 위해, 입사면을 방사상 방향과 관련하여 오프셋 각도로 기울일 수 있다. 입사면을 방사상 방향에 평행하게 유지하면서 스팟 어레이를 발생함으로써 상기 기울기를 제거할 수 있지만, 이 기술은 몇 가지 단점을 가질 수 있다.
비스듬한 조명을 이용할 경우 초점 오프셋을 보상하기 위해 비구면 및 기울기 또는 탈중심화 광학 요소를 이용할 수 있다. 그러나, 이것은 소범위 및 비교적 큰 스팟 사이즈의 경우에만 효과가 있다.
또한, 표면에서 스팟 어레이를 발생하는 기존 시스템은 종종 "접선 스팟"(tangential spot)이라고 부르는 배열을 수반할 수 있다. 접선 스팟 어레이에 있어서, 1D 어레이는 작은 기울기를 가진 나선 주사의 접선 방향과 주로 정렬될 수 있다. 접선 스팟의 단점은 비록 스팟들이 동일하게 이격된 경우에도 피치(즉, 인접 스팟들 간의 주사 반경의 차)가 모든 스팟들에 대하여 정확히 동일하지 않을 수 있다는 점이다. 스팟들 간의 이러한 피치 차는 "피치 오차"라고 부를 수 있다. 피치 오차는 예를 들면 300mm 웨이퍼의 가장자리에서와 같이 큰 반경의 경우에 최소로 될 수 있지만, 상기 피치 오차는 웨이퍼의 중심으로 갈수록 증가할 수 있다. 비록 상기 피치 오차를 어느 정도 보상할 수는 있지만, 기존의 방법들은 약간의 감도 또는 스루풋의 손실을 야기할 수 있다.
일부 경우에, 스팟 어레이는 방사상 방향으로 정렬되고, 이와 동시에 스팟 연장도 또한 방사상 방향을 따라 이루어져야 한다. 이 구성은 조명 광학기기가 스팟 어레이를 경사진 표면에서 발생할 수 있을 것을 요구하고, 몇 가지 난제를 제시한다.
그러므로, 큰 필드(field)에서 다수의 스팟을 작은 스팟 사이즈로 비스듬한 조명 각도에서 발생할 수 있는 방사상 스팟 어레이를 발생하기 위한 효과적인 해법이 필요하다. 유사하게, 그러한 시스템이 큰 레이저 파장 대역폭과 호환되게 할 필요가 있다.
이제, 첨부 도면에 도시된 본 발명의 주제에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명은 도 1a에 도시된 바와 같은 시스템(100)과 관련이 있다. 시스템(100)은 표면에서 복수의 스팟들을 발생하기 위해 사용할 수 있다. 시스템(100)은 회절 광학 요소(102)와 조명원(103)을 포함할 수 있다. 조명원(103)은 일부 실시형태에서 복수의 조명원을 포함할 수 있다. 조명원(103)은 회절 광학 요소(102)의 축(104)과 관련하여 축외 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 회절 광학 요소(102)는 상기 조명원(103)에 의해 제공된 빔(110)을 복수의 빔(112)으로 분할하기 위해 복수의 회절 차수들을 발생하도록 구성될 수 있다.
도 1a에 도시된 시스템(100)의 회절 광학 요소(102)는 도 1a에 도시된 바와 같이 동심원(118)의 격자 홈을 가진 회절 광학 요소를 포함할 수 있다. 동심원(118)은 회절된 빔이 양의 회절 차수의 경우에 광축(104)에 수렴하게 할 수 있다. 유사하게, 동심원(118)은 회절된 빔이 의의 회절 차수의 경우에 광축(104)으로부터 발산하게 할 수 있다. 격자 홈(118)의 홈 피치는 각각의 회절 빔(112)이 광축(104)에서 실제 초점(음의 차수인 경우) 또는 가상 초점(양의 차수인 경우)을 갖고, 상이한 회절 차수의 초점이 광축(104)의 상이한 위치에 있도록 회절 광학 요소(102)의 반경의 함수로서 구성될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 0차의 회절 차수는 만일 입력 빔(110)이 시준된 빔이면 시준 빔을 유지할 수 있다. n차 회절 차수가 광축(104)의 소정 위치에 집속되게 하기 위해, 회절 광학 요소(102)의 반경(r)의 함수로서의 격자 피치(p)는 하기의 격자 회절 방정식을 따른다.
Figure pct00001
여기에서, λ는 광의 파장이고, n은 회절 차수이며, θn은 반경(r)에서 회절 광학 요소(102)에 존재하는 광선과 광축(104) 간의 각도이고, fn은 n차 회절 차수의 초점 길이이다.
수학식 1에 따라서, 격자 홈(118)의 격자 피치는 상이한 반경에서 회절 광학 요소(102)를 통과한 실질적으로 모든 광선이 바람직한 초점을 달성하기 위해 광축(104) 상의 동일한(실제 또는 가상) 지점에서 만나도록 특정 회절 차수(n)에 대하여 회절 광학 요소(102)의 반경의 함수로서 구성될 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 반경(r)의 함수로서의 격자 피치(p)가 회절 차수(n)에 따라 변하기 때문에, 바람직한 또는 완전한 초점을 동시에 달성하기 위해 모든 회절 차수에 대하여 반경(r)의 함수로서 격자 피치(p)를 구성하는 것은 어려울 수 있다. 그 결과, 다른 회절 차수들이 회절 광학 요소의 일치하지 않은 격자 피치의 수차(aberration)에 기인하여 불완전하게 집속하는 동안 0차 회절 차수 외에 하나의 회절 차수만이 완전하게 집속되게 할 수 있다.
모든 회절 차수에 대하여 동시에 완전하게 집속되게 하는 조건은 하기의 수학식 2와 같이 되도록 회절 광학 요소의 반경보다 초점 길이(fn)가 훨씬 더 큰 경우에 충족될 수 있다.
Figure pct00002
반경(r)의 함수로서의 격자 피치(p)는 회절 차수(n)에 대하여 독립적이고, n차 회절 차수의 초점 길이는 하기 수학식 3으로 주어진다.
Figure pct00003
회절 광학 요소만을 사용하는 경우에는 복수의 조명 스팟을 발생하는 데 있어서 몇 가지 문제점을 가질 수 있다. 첫째로, 음의 차수만이 실제 초점을 갖고 다른 회절 차수들은 가상 초점을 가질 수 있다. 둘째로, 상이한 회절 차수들의 초점 길이는 동일하게 이격되지 않고 초점들 간의 간격은 초점 길이와 무관하게 구성될 수 없다. 셋째로, 회절 차수들의 조명 각이 동일하지 않을 수 있다. 마지막으로, 매우 긴 초점 길이의 구속은 작은 스팟을 발생하는 것을 어렵게 할 수 있다.
이전 단락에서 설명한 복수의 조명 스팟을 발생하는 것과 관련된 이슈들은 초점 길이가 f인 포커싱 렌즈(114)를 시스템(100)에 포함시킴으로써 다루어질 수 있다. 포커싱 렌즈(114)를 포함한 시스템(100)의 실시형태는 도 1b에 도시되어 있다. 회절 광학 요소(102)와 렌즈(114)는 광축(104)에서 일치하도록 정렬될 수 있다. 회절 광학 요소(102)는 렌즈(114)로부터 렌즈(114)의 초점 길이(f)의 거리에 위치될 수 있고, 그래서 입사각(렌즈(114)를 빠져나가는 회절 차수의 주광선/광빔과 광축(104) 간의 각도)은 모든 회절 차수들 간에 실질적으로 동일하다. 이러한 조정은 수직입사(telecentric) 조건이라고 알려져 있고, 이것은 다중 스팟 웨이퍼 검사 시스템의 상이한 스팟들 간에 균일한 감도를 개선한다. 렌즈(114)에 의해 집속된 회절 차수의 초점들 간의 간격(d)은 하기의 근축 렌즈(paraxial lens) 방정식으로부터 도출될 수 있다.
Figure pct00004
만일 스팟들 간의 간격이
Figure pct00005
인 초점 길이(f)보다 훨씬 더 작으면, 상기 수학식 4는 하기의 수학식 5와 같이 더 단순화될 수 있다.
Figure pct00006
수학식 4에서의 차수(n)는 수학식 5에서 상쇄되었고, 따라서 스팟들 간의 간격은 일정하다. 스팟들 간의 간격은 수학식 2를 통해 격자 피치를 결정하는 f-1의 적당한 값을 선택함으로써 렌즈(114)의 초점 길이(f)와 무관하게 구성될 수 있다.
도 1b에 도시된 조명 각(α)은 회절 광학 요소(102)의 광축(104)과 조명원(103)에 의해 제공된 입력 빔(110) 중심의 오프셋(ΔZ) 및 렌즈(114)의 초점 길이(f)에 의해 결정된다.
Figure pct00007
수학식 6은 시스템(100)의 다른 실시형태에서는 다르게 될 수 있다. 예를 들면, 수학식 6은 렌즈(114)의 설계에 따라서 변할 수 있다.
렌즈(114)와 회절 광학 요소(102)를 이용해서, 복수의 빔(112)은 비스듬한 조명 각으로 표면(106)에 집속될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 시스템(100)은 경사면에 복수의 스팟들을 제공하도록 사용될 수 있다.
도 1a-1b에 도시된 시스템(100)은 또한 조명원(103)을 포함한다. 조명원(103)은 회절 광학 요소(102)에 빔(110)을 제공하도록 구성된다. 조명원(103)은 회절 광학 요소(102)의 광축(104)에 대하여 축외에 배치될 수 있다. 빔(110)은 레이저 빔 또는 다른 빔 유형을 포함할 수 있다. 조명원(103)은 일 실시형태에서 펄스형 레이저일 수 있다. 일 예에 있어서, 펄스형 레이저는 35pm 내지 100pm의 스펙트럼 대역폭을 가질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 조명원(103)은 연속 파 레이저일 수 있다. 빔을 제공하기 위해 사용하는 레이저의 유형은 시스템(100) 설계에 의존할 수 있다. 예를 들면, 일부 시스템(100) 설계에서는 펄스형 레이저를 가진 시스템(100)을 사용하기 위해 색수차를 보정할 필요가 있을 수 있다. 이 보정은 연속 파 레이저를 사용하는 시스템(100)의 구현시에는 필요하지 않을 수 있다.
회절 광학 요소(102)는 표면(106)과 일치하도록 정렬되는 축상 회절 광학 요소를 포함할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 회절 광학 요소는 복수의 회절 차수들을 발생할 수 있는 회절 렌즈일 수 있다. 유사하게, 시스템(100)의 회절 광학 요소(102)는 단일 회절 광학 요소(102) 또는 복수의 회절 광학 요소를 포함할 수 있다.
회절 광학 요소(102)의 격자 외형은 회절 차수(112)들이 실질적으로 동일한 강도를 갖도록 설계될 수 있다. 격자 외형은 또한 회절 차수(112)의 개선된 회절 효율을 제공하도록 설계될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 회절 광학 요소(102)의 격자 피치는 200㎛ 내지 800㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 일 예에 있어서, 회절 광학 요소(102)는 -5 내지 +5 범위의 11개의 회절 차수를 제공한다.
시스템(100)의 포커싱 렌즈(114)는 단일 포커싱 렌즈(114) 또는 복수의 포커싱 렌즈를 포함할 수 있다. 일 예에 있어서, 시스템(100)은 하나의 회절 광학 요소와 2개의 포커싱 렌즈(114)를 포함할 수 있다. 일 예에 있어서, 포커싱 렌즈(114)는 용융 실리카의 UV 글래스로 구성된 굴절 렌즈이다.
도 1a-1b에 도시된 시스템(100)을 이용한 표면(106) 상의 스팟(116) 배치의 일 예가 도 2에서 제공된다. 복수의 빔/회절 차수(112)는 복수의 스팟들(116)에서 표면(106)에 포커싱 렌즈(114)에 의해 집속되었다. 도 2에 도시된 실시형태에 있어서, 시스템(100)은 표면(106)상에 11개의 스팟(116)을 제공하였다. 스팟(116)들은 이 실시형태에 있어서 표면(106)을 따라 단일 선에서 1차원 어레이로 균일하게 이격되어 있다. 모든 스팟들의 입사각은 도 2에 회절 빔(112)의 평행 광선으로 도시된 것처럼 동일할 수 있다.
나선 주사 스테이지와 함께 구현되는 시스템(100)의 실시형태는 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 복수의 스팟들(116)은 시스템(100)의 선형 스테이지 모션 방향에 평행한 방사상 방향으로 배치될 수 있다. 스팟(116) 배치 및 스테이지 모션 방향의 일 예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3의 선형 스테이지 모션 방향은 X축의 방향에 있다. 스팟(116)은 스테이지 모션 방향과 일치하는 방사상 방향으로 정렬된다. 또한, 스팟(116)들은 일 실시형태에 있어서 방사상 방향을 따라 길게 연장될 수 있다. 이것은 복수의 빔(112)의 비스듬한 입사각에 기인한다. 일 실시형태에 있어서, 스팟 형상의 긴 치수가 x축 방향으로 정렬되는 연장된 스팟 형상을 갖는 것이 더 빠른 검사 속도를 제공하기 때문에 유리하다. 유사하게, 복수의 빔(112)의 입사면도 또한 방사상 방향에 평행할 수 있다. 다시 말해서, 입사 빔(112)의 주광선은 x축과 z축의 평면에 평행하고, 여기에서 z축은 상기 표면(106)에 수직하다.
시스템(100)을 이용해서, 복수의 빔(112)이 표면(106)에 비스듬한 조명 각으로 집속될 수 있다. 표면(106)에 대한 비스듬한 조명 각의 예가 도 4에서 제공된다. 복수의 빔(112) 중 적어도 일부는 표면(106)에서 복수의 스팟들(116)에 집속된다. 복수의 빔(112) 중 적어도 일부와 상기 표면(106) 간의 각도는 비스듬한 조명 각(α)이다. 상기 비스듬한 조명 각은 45도 내지 85도의 범위일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 상기 비스듬한 조명 각은 약 70도일 수 있다.
시스템(70)은 비교적 큰 필드에서 비교적 작은 스팟을 가진 복수의 스팟들을 발생하기에 적합할 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 도시된 시스템(100)의 실시형태에 있어서, 시스템(100)은 각각의 사이즈가 0.8㎛인 9개의 스팟(116)을 발생하도록 사용될 수 있다. 각 스팟(116)은 100㎛ 만큼 분리되고, 따라서 총 필드 사이즈는 이 예에서 800㎛일 수 있다. 스팟 사이즈는 파장에 좌우되며, 파장은 이 예에서 266nm이다. 파장 범위는 100nm 내지 1500nm일 수 있다. 스팟 사이즈 및 스팟 갭을 구성하는 방법에 관한 추가적인 세부는 미국 특허 제8,194,301호에서 찾아볼 수 있고, 상기 미국 특허는 여기에서의 인용에 의해 그 전체 내용이 본원에 통합된다.
복수의 스팟들(116)을 발생하기 위한 시스템(100)은 2개 이상의 포커싱 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 5는 도 4에 도시된 복수의 스팟들(116)을 발생하는 예시적인 시스템 구성을 보인 것이다. 도 5에 도시된 시스템(100)은 회절 광학 요소(102), 제1 포커싱 렌즈(114) 및 제2 포커싱 렌즈(115)를 포함한다. 회절 광학 요소(102)는 하나의 빔 또는 수 개의 빔을 복수의 빔(112)으로 분할할 수 있고, 상기 복수의 빔(112)은 그 다음에 도 4에 도시된 복수의 스팟들(116)에 상기 제1 포커싱 렌즈(114) 및 제2 포커싱 렌즈(115)에 의해 집속된다.
시스템(100)은 미러 등의 추가의 요소를 또한 포함할 수 있다. 유사하게, 일 실시형태에서 색수차의 보정을 돕기 위해 굴절 요소와 회절 요소를 결합할 수 있다. 예를 들면, 도 6은 빔(112)을 반사하기 위한 복수의 미러를 포함한 시스템(100)의 일 실시형태를 보인 것이다. 도 6에 도시된 시스템(100)은 회절 광학 요소(102), 제1 미러(120), 제2 미러(122), 제3 미러(124) 및 제4 미러(126)를 포함한다. 시스템(100)은 또한 제1 포커싱 렌즈(114)와 제2 포커싱 렌즈(115)를 포함한다. 빔(112)은 회절 광학 요소(102)를 통과하고, 여기에서 상기 빔은 복수의 빔(112)으로 분할된다. 분할된 빔 중의 하나만을 도 6에 도시하였지만, 모든 빔(112)들이 유사한 경로를 통과할 수 있다. 그 다음에, 상기 복수의 빔(112)은 폴딩 미러(120)에 의해 집속 미러(122)에 반사될 수 있다. 집속 미러(122)는 반사면과 굴절면을 둘 다 가진 반사굴절(catadioptric) 요소일 수 있다. 그 다음에, 빔(112)은 다른 폴딩 미러(124)에 의해 다른 집속 미러(126)에 반사될 수 있다. 집속 미러(126)는 반사면과 굴절면을 둘 다 가진 반사굴절 요소일 수 있다. 제4 미러(126)는 복수의 빔(112) 중 적어도 일부를 제1 포커싱 렌즈(114)와 제2 포커싱 렌즈(115)에 반사할 수 있다. 상기 복수의 빔(112) 중 적어도 일부는 그 다음에 상기 제1 포커싱 렌즈(114)와 제2 포커싱 렌즈(115)에 의해 복수의 스팟들에 집속된다. 도 6에 도시된 예시적인 시스템(100)은 11개의 스팟(116)을 포함한 도 2에 도시된 바와 같은 스팟 구성을 제공할 수 있다. 도 2 및 도 6에 도시된 예에서, 스팟(116)의 직경은 1.5㎛일 수 있다.
본 발명의 시스템(100)이 검사 시스템(700)에 통합되는 법에 대한 일 예가 도 7에서 제공된다. 도 7에 도시된 검사 시스템(700)은 웨이퍼 검사 시스템일 수 있다. 본 발명의 시스템(100)은 검사 시스템(700)과 함께 사용하여 표면(106)에 다중 스팟 조명을 제공할 수 있다. 예를 들면, 조명원(103)은 시스템(100) 및 웨이퍼(106)에 비스듬한 조명을 제공하도록 배치된다. 조명원(103)은 시스템(100)에 빔(110)을 제공한다. 회절 광학 요소(도 7에서는 도시 생략됨) 및 렌즈(도 7에서는 도시 생략됨)를 포함한 시스템(100)은 빔을 분할하고 웨이퍼(106)의 표면 상에 복수의 스팟들(116)을 발생하도록 상기 빔을 집속한다. 검사 시스템(700)은 추가의 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 검사 시스템(700)은 제1 검출기 어레이(128), 편광자(130) 및 제2 검출기 어레이(132)를 다른 요소들에 추가하여 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 도 8에 도시된 바와 같이 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하는 방법과 관련된다. 이 방법(800)은 회절 광학 요소의 광축과 관련하여 축외 위치에서 상기 회절 광학 요소에 빔을 입력하는 단계(802)를 포함한다. 이 방법(800)은 상기 회절 광학 요소를 통하여 상기 빔을 복수의 빔들로 분할하는 단계(804)를 또한 포함한다. 이 방법(800)의 추가의 단계는 복수의 스팟들을 생성하도록 표면 상에 복수의 빔들 중 적어도 일부를 집속하는 단계이고, 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부는 상기 표면에 비스듬한 조명 각으로 집속된다(806). 이 방법(800)은 비스듬한 조명 각을 이용하는 시스템에서 유용할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 이 방법(800)은 경사면에 복수의 스팟들을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 8에 도시된 방법(800)에서, 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부는 상기 표면에 비스듬한 조명 각으로 집속될 것이다. 이 방법(800)의 상기 비스듬한 조명 각은 45도 내지 85도의 범위일 수 있다.
도 8에 도시된 방법(800)에 의해 발생된 복수의 스팟들은 1차원 스팟 어레이를 포함할 수 있다. 상기 복수의 스팟들은 시스템의 선형 스테이지 모션 방향에 평행한 방사상 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법은 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위해 사용될 수 있다. 상기 표면은 일 실시형태에서 웨이퍼의 표면을 포함할 수 있다. 웨이퍼는 패턴화 웨이퍼 또는 비 패턴화 웨이퍼를 포함할 수 있다. 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼일 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법은 경사면 조명을 요구하는 고정 다중 스팟 조명을 구비한 시스템을 포함한 나선 주사 구조에서 유용할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법은 많은 장점을 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 축외 구성은 비교적 단순한 설계에 의해 다수의 스팟에 대한 큰 필드 사이즈의 제공을 촉진할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 시스템 및 방법은 일 예에 있어서 1mm까지(또는 더 큰 것)의 대형 필드 사이즈뿐만 아니라 일례로서 1㎛ 미만의 소형 스팟 사이즈에 대하여 유용할 수 있다.
또한, 접선 방향 대신에 방사상 방향으로의 스팟 어레이의 정렬은 주사 피치 오차를 최소화하는데 도움이 되고, 다른 조명 방법을 이용하는 시스템에 대하여 유리할 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법은 큰 레이저 대역폭을 요구하는 시스템에 대하여 또한 유용할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법은 기존 검사 시스템에 또한 통합될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 시스템 및 방법은 개선된 감도 및 스루풋을 가진 다중 스팟 조명을 제공하기 위해 기존 검사 시스템에서 사용될 수 있다. 시스템 및 방법은 또한 기존 시스템의 피치 오차를 최소화하기 위해 기존 검사 시스템에 통합될 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다중 스팟 조명은 단일 스팟 조명 시스템에서의 웨이퍼 손상을 피하기 위해 제한된 레이저 파워를 사용해야 하는 필요조건과 관련된 문제들을 또한 극복할 수 있다. 유사하게, 다중 스팟 조명은 복수의 트랙을 동시에 주사함으로써, 개선된 감도를 위해 더 작은 스팟 사이즈를 필요로 하기 때문에 최대 스핀들 회전 속도에 의해 제한되는 검사 스루풋과 관련된 문제점을 극븍하는데 도움이 될 수 있다.
본 명세서 전반에 걸쳐 설명한 각종 단계들은 단일 컴퓨팅 시스템에 의해, 또는 대안적으로 복수의 컴퓨팅 시스템에 의해 실행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 더욱이, 시스템의 다른 서브시스템이 위에서 설명한 단계들의 적어도 일부를 실행하기에 적합한 컴퓨팅 시스템을 포함할 수 있다. 그러므로, 전술한 설명은 본 발명을 제한하는 것으로 해석하여서는 안되고 단지 설명하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 하나 이상의 컴퓨팅 시스템이 여기에서 설명하는 임의의 방법 실시형태의 임의의 다른 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.
여기에서 설명한 모든 방법들은 방법 실시형태의 하나 이상 단계들의 결과를 기억 매체에 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 기억 매체는 여기에서 설명하는 임의의 기억 매체 또는 업계에 공지된 임의의 다른 적당한 기억 매체를 포함할 수 있다. 결과들이 저장된 후에, 그 결과들은 상기 기억 매체에서 액세스될 수 있고, 여기에서 설명한 임의의 방법 및 시스템 실시형태에 의해 사용될 수 있으며, 사용자에게 디스플레이하도록 포맷화되고, 다른 소프트웨어 모듈, 방법 또는 시스템 등에 의해 사용될 수 있다.
전술한 방법의 각 실시형태는 여기에서 설명한 임의의 다른 방법의 임의의 다른 단계(들)을 포함할 수 있는 것으로 또한 예상된다. 또한, 전술한 방법의 각 실시형태는 여기에서 설명한 임의의 시스템에 의해 수행될 수 있다.
지금까지 본 발명의 주제의 특정 양태들을 도시하고 설명하였지만, 이 기술에 숙련된 사람이라면, 여기에서의 교시에 기초하여, 여기에서 설명한 주제 및 그 넓은 양태로부터 벗어나지 않고 각종 변경 및 수정이 이루어질 수 있고, 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 여기에서 설명한 주제의 진정한 정신 및 범위 내에 있는 그러한 모든 변경 및 수정을 그 범위 내에 포함해야 한다는 것을 인식할 것이다. 본 발명 및 그 많은 부수적인 장점들은 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지고, 각종의 변경이 여기에서 설명한 주제로부터 벗어나지 않고 또는 그 모든 실질적 장점을 희생시키지 않고 각 컴포넌트의 형태, 구성 및 배열에 있어서 이루어질 수 있다는 것은 명백하다. 여기에서 설명한 형태는 단순히 설명을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위는 이러한 변경들을 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명은 첨부된 특허 청구범위에 의해서 규정된다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (19)

  1. 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템에 있어서,
    조명 빔을 발생하도록 구성된 조명원;
    복수의 회절 차수(diffraction order)들을 발생하도록 구성되고, 또한 상기 빔을 복수의 빔들로 분할하도록 구성된 회절 광학 요소(diffraction optical element) ― 상기 조명원은 상기 회절 광학 요소의 광축에 대하여 축외로(off-axis) 배치되는 것임 ― ;
    상기 회절 광학 요소에 인접하게 배치되고, 상기 복수의 스팟들에서 상기 표면 상에 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부를 집속하도록 구성된 포커싱 렌즈 ― 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부는 비스듬한 조명 각(oblique illumination angle)으로 상기 표면에 집속됨 ―
    를 포함하는, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비스듬한 조명 각은 45도 내지 85도의 범위인 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광축을 따르는 상기 복수의 스팟들은 1차원 스팟 어레이를 포함하는 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스팟들은 방사상 방향으로 배치되고, 상기 방사상 방향은 상기 시스템의 스테이지 모션 방향(stage motion direction)에 평행한 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 빔들 중 적어도 일부의 빔의 입사면은 상기 방사상 방향에 평행한 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회절 광학 요소는 동심원의 격자 홈(grating groove)들을 가진 회절 광학 요소를 포함하고, 상기 회절 광학 요소의 반경의 함수로서의 상기 격자 홈들의 격자 피치는 상기 광축의 상이한 위치들에 집속되는 상기 회절 차수들에 대하여 약한 집속력을 갖도록 구성된 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표면은 실리콘 웨이퍼의 표면을 포함하는 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  8. 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하는 방법에 있어서,
    회절 광학 요소의 광축과 관련하여 축외 위치에서 상기 회절 광학 요소에 빔을 입력하는 단계;
    상기 회절 광학 요소를 통하여 상기 빔을 복수의 빔들로 분할하는 단계;
    복수의 스팟들을 생성하도록 상기 표면 상에 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부를 집속하는 단계 ― 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부는 비스듬한 조명 각으로 상기 표면에 집속됨 ―
    를 포함하는, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비스듬한 조명 각은 45도 내지 85도의 범위인 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 광축을 따르는 상기 복수의 스팟들은 1차원 스팟 어레이를 포함하는 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 스팟들은 방사상 방향으로 배치되고, 상기 방사상 방향은 상기 시스템의 스테이지 모션 방향에 평행한 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 빔들 중 적어도 일부의 빔의 입사면은 상기 방사상 방향에 평행한 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 회절 광학 요소는 동심원의 격자 홈들을 가진 회절 광학 요소를 포함하고, 상기 회절 광학 요소의 반경의 함수로서의 상기 격자 홈들의 격자 피치는 상기 광축의 상이한 위치들에 집속되는 회절 차수들에 대하여 약한 집속력을 갖도록 구성된 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 표면은 실리콘 웨이퍼의 표면을 포함하는 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 방법.
  15. 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템에 있어서,
    조명 빔을 발생하도록 구성된 조명원;
    복수의 회절 차수들을 발생하도록 구성되고, 또한 상기 빔을 복수의 빔들로 분할하도록 구성된 회절 광학 요소 ― 상기 조명원은 상기 회절 광학 요소의 광축에 대하여 축외로 배치되는 것임 ― ;
    상기 회절 광학 요소에 인접하게 배치되고, 상기 복수의 스팟들에서 상기 표면 상에 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부를 집속하도록 구성된 포커싱 렌즈 ― 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부는 비스듬한 조명 각으로 상기 표면에 집속됨 ―
    를 포함하고,
    상기 복수의 스팟들은 방사상 방향으로 배치되고, 상기 방사상 방향은 시스템의 스테이지 모션 방향에 평행하며, 상기 복수의 빔들 중 적어도 일부의 빔의 입사면은 상기 방사상 방향에 평행한 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 비스듬한 조명 각은 45도 내지 85도의 범위인 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 광축을 따르는 상기 복수의 스팟들은 1차원 스팟 어레이를 포함하는 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 회절 광학 요소는 동심원의 격자 홈을 가진 회절 광학 요소를 포함하고, 상기 회절 광학 요소의 반경의 함수로서의 상기 격자 홈들의 격자 피치는 상기 광축의 상이한 위치들에 집속되는 회절 차수들에 대하여 약한 집속력을 갖도록 구성된 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 표면은 실리콘 웨이퍼의 표면을 포함하는 것인, 웨이퍼의 표면 상에 복수의 스팟들을 발생하기 위한 시스템.
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