KR20180005697A - 작은 조명 스팟 사이즈를 갖는 광학 계측 - Google Patents

작은 조명 스팟 사이즈를 갖는 광학 계측 Download PDF

Info

Publication number
KR20180005697A
KR20180005697A KR1020177035639A KR20177035639A KR20180005697A KR 20180005697 A KR20180005697 A KR 20180005697A KR 1020177035639 A KR1020177035639 A KR 1020177035639A KR 20177035639 A KR20177035639 A KR 20177035639A KR 20180005697 A KR20180005697 A KR 20180005697A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
illumination
profile
light
phase
measurement
Prior art date
Application number
KR1020177035639A
Other languages
English (en)
Inventor
노암 사피엔스
케빈 에이. 피터린츠
알렉산더 뷔트너
커스틴 퍼러커
안드레이 브이. 시췌그로브
Original Assignee
케이엘에이-텐코 코포레이션
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-텐코 코포레이션 filed Critical 케이엘에이-텐코 코포레이션
Publication of KR20180005697A publication Critical patent/KR20180005697A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • 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
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70625—Dimensions, e.g. line width, critical dimension [CD], profile, sidewall angle or edge roughness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
    • 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
    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties
    • G01N21/211—Ellipsometry
    • G01N2021/213—Spectrometric ellipsometry
    • 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
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

측정 타겟으로 투사되는 조명 스팟 사이즈 및 측정 타겟을 둘러싸는 영역으로의 관련 스필오버를 감소시키기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 하나의 양태에서, 공간 광 변조기(SLM)는 조명 광원과 측정 샘플 사이의 조명 경로 내에 위치된다. SLM은, 파면 오차를 감소시키기 위해, 조명 광의 경로에 걸쳐 진폭, 위상 또는 둘 모두를 변조하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, SLM의 소망하는 상태는 계측 시스템의 광학적 경로에서 수행되는 파면 측정에 기초한다. 또 다른 양태에서, 측정 샘플의 비스듬한 조명을 활용하는 계측 시스템에서 디포커싱 효과를 극복하기 위해, 조명 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 기울어진 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐가 활용된다. 몇몇 실시예에서, 조명 애퍼쳐, 대물렌즈 및 시료는 샤임플러그 조건을 충족하도록 정렬된다.

Description

작은 조명 스팟 사이즈를 갖는 광학 계측
설명되는 실시예는 계측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 더 작은 측정 박스 사이즈를 갖는 향상된 측정 해상도를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
논리 및 메모리 디바이스와 같은 반도체 디바이스는 시료(specimen)에 대해 적용되는 일련의 프로세싱 단계에 의해 통상적으로 제조된다. 반도체 디바이스의 다양한 피쳐(feature) 및 다수의 구조적 레벨(structural level)은 이들 프로세싱 단계에 의해 형성된다. 예를 들면, 다른 것들 중에서도 리소그래피는 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 생성하는 것을 수반하는 하나의 반도체 제조 프로세스이다. 반도체 제조 프로세스의 추가 예는, 화학적 기계적 연마, 에칭, 퇴적(deposition), 및 이온 주입을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 다수의 반도체 디바이스는 단일의 반도체 웨이퍼 상에서 제조되고, 그 후 개개의 반도체 디바이스로 분리될 수도 있다.
상기에서 설명되는 바와 같이, 리소그래피 프로세스는 웨이퍼의 표면 위에 중첩되는 레지스트 재료의 부분을 선택적으로 제거하고, 그에 의해 레지스트가 상부에 형성되는 시료의 기저의(underlying) 영역을, 에칭, 재료 퇴적, 주입, 및 등등과 같은 선택적 프로세싱을 위해 노출시키도록 수행된다. 따라서, 많은 경우에, 리소그래피 프로세스의 성능은 시료 상에 형성되는 구조체의 특성(예를 들면, 치수)을 주로 결정한다. 결과적으로, 리소그래피의 추세는 지금까지 보다 더 작은 치수를 갖는 패턴을 형성할 수 있는 시스템 및 컴포넌트(예를 들면, 레지스트 재료)를 설계하는 것이다.
웨이퍼 상에서 결함을 검출하여 더 높은 수율을 촉진하기 위해, 반도체 제조 프로세스 동안의 다양한 단계에서, 광학 계측에 기초한 검사 프로세스가 사용된다. 광학 계측 기술은 샘플 파괴의 위험 없이 높은 스루풋에 대한 잠재성을 제공한다. 디바이스 기하학적 형상을 특성 묘사하기 위한 산란측정법(scatterometry) 구현 및 관련 분석 알고리즘을 포함하는 다수의 광학 계측 기반의 기술이 설명되어 있다. 그러나, 작은 측정 박스 사이즈를 유지하는 것은 도전 과제로 남아 있다. 작은 측정 박스 사이즈는, 계측 타겟에 대해 이용 가능한 영역이 최소인 반도체 인라인 제품 계측(semiconductor inline product metrology)에서 특히 중요하다. 측정 박스 사이즈는, 측정 결과가 안정적이며 광학 계측에서 (예를 들면, 광학 회절 날개(optical diffraction wing)로 인한) 에지 효과에 영향을 받지 않는 시료 상의 최소 면적을 가리킨다. 그러므로, 측정 박스 사이즈가 작을수록, 계측 타겟에 대해 필요한 면적은 더 작아진다. 계측 타겟에 할당되는 웨이퍼 공간이 (종종, 스크라이브 라인 이내로 또는 심지어 다이 이내로) 제한되는 반도체 산업에서, 소망하는 박스 사이즈 사양(specification)은, 종종, 30㎛×30㎛, 10㎛×10㎛ 또는 그 보다 더 작은 사이즈와 같이 매우 까다로울 수 있다.
작은 조명 스팟 사이즈를 달성하기 위해서는, 회절, 수차, 이미지 품질, 및 다른 제한적인 효과가 제어되어야만 한다. 하나의 예에서, 반사성 광학장치 엘립소미터(reflective optics ellipsometer)는 굴절 엘리먼트의 사용과 일반적으로 관련되는 색수차를 감소시키는 것에 의해 계측 타겟 상의 더 작은 스팟 사이즈를 허용한다. 이러한 시스템은, KLA-Tencor Corporation에게 1997년 3월 4일자로 발행된 발명의 명칭이 "Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system"인 미국 특허 제5,608,526호에서 설명되는데, 이 특허의 내용은 참조에 의해 마치 본원에서 완전히 개시되는 것처럼 통합된다. 다른 예에서, 아포다이징(apodizing) 엘리먼트를 활용하는 계측 툴은 KLA-Tencor Corporation에게 1999년 1월 12일자로 발행된 발명의 명칭이 "Apodizing filter system useful for reducing spot size in optical measurements and other applications"인 미국 특허 제5,859,424호에서 설명되는데, 이 특허의 내용은 참조에 의해 마치 본원에서 완전히 개시되는 것처럼 통합된다. 아포다이저(apodizer)는 샘플 상의 조명 스팟에서 회절 꼬리(diffraction tail)를 줄이기 위해 부드럽게 변화하는 공간 필터를 제공한다.
일반적으로, 작은 측정 스팟 사이즈를 달성하기 위해, 다중 입사각 및 몇몇 파장 대역을 갖는 계측 시스템을 구성하는 것이 종종 바람직하다. 예를 들면, 다중 입사각을 갖는 계측 시스템은, KLA-Tencor Corporation에게 2002년 8월 6일자로 발행된 발명의 명칭이 "Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements"인 미국 특허 제6,429,943호에서 설명되는데, 이 특허의 내용은 참조에 의해 마치 본원에서 완전히 개시되는 것처럼 통합된다. 다른 예에서, 몇몇 파장 대역을 갖는 계측 시스템은, KLA-Tencor Corporation에게 2006년 6월 13일자로 발행된 발명의 명칭이 "Measurement system with separate optimized beam paths"인 미국 특허 제7,061,614호에서 설명되는데, 이 특허의 내용은 참조에 의해 마치 본원에서 완전히 개시되는 것처럼 통합된다. 그러나, 몇몇 예에서, 예를 들면, 비스듬한 근접 브루스터(near-Brewster) 입사각(angles of incidence; AOI)에서 측정을 수행하는 것이 바람직한 조성 측정에서, 기하학적 스케일링 효과는 대형 AOI에서 측정 박스 사이즈의 바람직하지 않은 확대를 초래한다.
측정 박스 사이즈의 사이즈를 줄이기 위해, 측정 타겟을 둘러싸는 영역으로부터 발생하며 검출기에 도달하는 신호 정보의 양이 최소화되어야만 한다. 소망하지 않는 신호 오염을 최소화하기 위해서는, 조명 광은 측정 타겟 영역 외부에서 최소의 스필오버(spillover)를 가지고 측정 타겟 상으로 투사되어야만 한다.
과거에, 조명 스팟 사이즈는, 시스템 NA를 증가시키고 조명 애퍼쳐(illumination aperture)(예를 들면, 편광기 슬릿)의 사이즈를 감소시키는 것에 의해, 감소되었다. 비록 NA를 증가시키는 것이 회절 유도 스필오버를 해결하지만, NA를 증가시키는 것은, 수차를 증가시키고, 비용을 증가시키고, 광학 정렬 어려움을 발생시키고, 광학 시스템의 전송 효율을 감소시킨다. 비록 조명 애퍼쳐의 사이즈를 감소시키는 것이 스팟 이미지의 기하학적 특성을 해결하지만, 조명 애퍼쳐의 사이즈에서의 감소는, 가간섭성 효과(coherence effect)를 증가시키고, 광 스루풋을 감소시키고, 광학 시스템 공차(tolerance)의 협소화(tightening)를 요구한다.
측정 박스 사이즈를 제어하도록 설계되는 현존하는 접근법에도 불구하고, 전체 측정 범위에 걸쳐 작은 측정 박스 사이즈 사양을 달성하는 것은 매우 어렵다. 이것은, 입사 빔이 더 넓은 영역을 커버하는 비스듬한 큰 입사각(AOI)과 회절 효과가 중요한 제한을 도입하는 더 긴 파장 둘 모두에서 특히 그러하다.
리소그래피 및 검사 시스템이 더 높은 해상도로 강요됨에 따라, 측정 박스 사이즈는 디바이스 수율을 유지함에 있어서 제한 요인이 된다. 따라서, 다양한 계측 기술과 관련되는 작은 측정 박스 사이즈를 달성하기 위한 향상된 방법 및 시스템이 소망된다.
측정 타겟 상으로 투사되는 조명 스팟 사이즈 및 측정 타겟을 둘러싸는 영역 상으로의 관련된 스필오버를 감소시키기 위한 방법 및 시스템이 본원에서 설명된다.
하나의 양태에서, 공간 광 변조기(spatial light modulator; SLM)는 조명 광원과 측정 샘플 사이의 조명 경로 내에 위치된다. 몇몇 실시예에서, SLM은 측정 시스템의 광학적 동공 평면(optical pupil plane) 내에 위치된다. SLM은, 파면 오차(wavefront error)를 감소시키기 위해 그리고 빔의 진폭 및 위상 분포를 성형하기(shape) 위해, 조명 광의 경로에 걸쳐, 진폭, 위상 분포, 또는 둘 다를 변조하도록 구성된다. 추가 양태에서, 공간 광 변조기는 조명 빔에 걸쳐 위상 분포의 프로그래밍 가능한 구성을 가능하게 한다. 이것은 수차를 보정하거나 또는 오염 신호를 제거하기 위해 활용될 수도 있다. 비제한적인 예로서, 투과형 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD) 디바이스, 반사형 실리콘 액정(liquid crystal on silicon; LCOS) 디바이스, 픽셀화된 미러 디바이스(pixelated mirror device), 및 연속하는 표면을 갖는 변형 가능한 미러 디바이스 중 임의의 것은 계측 시스템의 조명 경로에서 SLM으로서 활용될 수도 있다.
추가 양태에서, 컴퓨팅 시스템은 시뮬레이션에 기초하여, 소망하는 진폭 보정, 위상 분포 보정, 또는 둘 다를 구현하기 위한 SLM의 소망하는 상태를 결정한다.
다른 추가 양태에서, 컴퓨팅 시스템은, 계측 시스템의 광학적 경로(optical path)에서의 파면 측정에 기초하여, 소망하는 진폭 보정, 위상 분포 보정, 또는 둘 다를 구현하기 위한 SLM의 소망하는 상태를 결정한다.
몇몇 실시예에서, 파면 센서는, 소망하는 파면이 알려진 광학적 경로를 따른 포지션(position)에 위치된다, 즉, 측정된 파면은 측정된 값의 지정된(specified) 범위 내에 있어야 한다. 이들 실시예에서, 컴퓨팅 시스템은 파면 센서에 의해 제공되는 파면 측정치를 소망하는 파면과 비교하여 SLM의 소망하는 상태를 결정한다. 이 피드백 제어 접근법에 기초하여, 파면 측정 위치 이전의 광학적 경로에서 유도되는 파면 오차가 보정된다.
가능한 한 시료에 가깝게 파면 센서를 위치시키는 것은, 조명 광학장치(illumination optics)에 의해 직접적으로 유도되는 측정된 파면 오차의 보정을 허용한다. 그러나, 파면 센서가 조명 경로에 위치되는 경우, 시료 자체 및 수집 광학장치에 의해 유도되는 파면 오차는 파면 측정에서 보이지 않는다.
다른 추가 양태에서, 파면 센서는 수집 경로에 위치되거나, 또는 측정 검출기 자체가 SLM의 소망하는 상태를 결정하는 측정 피드백을 제공하는 데 사용된다. 예를 들면, 계측 시스템의 측정 검출기는 웨이퍼 상의 스팟 사이즈 품질을 직접 측정하는 데 활용될 수도 있다. 이들 실시예에서, 정의된 계측 타겟(예를 들어, 어떤 그리드에 의해서도 둘러싸이지 않는 10×10㎛ 그리드 영역)이 측정되고, 검출기에 의해 생성되는 스펙트럼 데이터가 컴퓨팅 시스템에 의해 평가되고 소망하는 스펙트럼 응답과 비교된다. 컴퓨팅 시스템(130)은 측정된 스펙트럼 데이터와 소망하는 스펙트럼 데이터 사이의 차이를 감소시키기 위해 SLM의 상태에 대한 보정을 결정한다. 다른 예에서, 파면 센서는 수집 경로의 임의의 곳에 배치될 수 있다. 파면 측정은, 본원의 상기에서 설명되는 바와 같이, 정의된 계측 타겟을 사용하여 수행된다. SLM의 상태에 대한 보정은, 파면 측정의 지점에서의 소망하는 파면과 측정된 파면 사이의 차이에 기초하여 결정된다. 이 방식에서, SLM의 상태는 특정의 소망하는 파면을 달성하도록 조정된다.
다른 추가의 양태에서, SLM의 소망하는 상태는 측정 및 시뮬레이션 데이터 둘 다에 기초하여 결정된다. 예를 들면, 보정이 소망되는 광학 시스템의 일부분 앞의 광학적 경로에 파면 센서가 위치되면, 소망하는 위치에서의 파면은, 측정된 파면 데이터와 시뮬레이션 데이터의 조합에 기초하여 추정된다. SLM의 상태에 대한 보정은, 소망하는 위치에서의 추정된 파면과 그 위치에서의 소망하는 파면에 기초하여 결정된다.
몇몇 실시예에서, SLM의 상태의 측정 및 보정은, 측정된 파면이 공지된 소망하는 파면과 매치할 때까지 반복적으로 수행된다. 몇몇 실시예에서, 소망하는 파면은 일군의(fleet) 계측 시스템 사이의 파면과 매칭되도록 선택된다.
몇몇 실시예에서, 파면 센서는, 정상적인 시스템 동작의 일부로서 파면 센서가 파면 측정 데이터를 제공하는 광학적 경로를 따르는 포지션에 위치된다. 몇몇 다른 실시예에서, 파면 센서는, 주기적인 유지 보수 동작의 일부로서 파면 센서가 파면 측정 데이터를 제공하는 포지션에 위치된다.
다른 양태에서, 계측 시스템은, 측정 샘플의 비스듬한 조명을 활용하는 계측 시스템에서 발생하는 디포커싱 효과를 극복하기 위해, 조명 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 기울어진 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 조명 애퍼쳐는, 조명 애퍼쳐의 이미지 평면, 대물렌즈의 주 평면(principal plane), 및 피측정 시료(specimen under measurement)의 표면 평면이 공통 라인을 따라 교차하도록, 배향된다. 이 구성은 샤임플러그(Scheimpflug) 조건을 충족시키며 이 조건 하에서 조명 애퍼쳐는 블러(blur) 없이 시료의 표면 상으로 이미지화된다.
일반적으로, 다양한 계측 시스템 아키텍쳐는, 조명 경로에 위치되는 공간 광 변조기, 조명 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐, 또는 이들 양자의 조합에 의해 가능하게 되는 감소된 측정 박스 사이즈로부터 이점을 얻는다.
앞서 언급한 것은 개요이며, 따라서, 필요에 의해, 세부 사항의 단순화, 일반화, 및 생략을 포함하며; 결과적으로, 개요는 단지 예시적인 것이며 어떠한 방식으로든 제한하지는 않는다는 것을 기술 분야의 숙련된 자는 인식할 것이다. 본원에 설명되는 디바이스 및/또는 프로세스의 다른 양태, 독창적인 피쳐, 및 이점은, 본원에서 기재되는 비제한적인 상세한 설명에서 명확해질 것이다.
도 1은 반복된 디바이스 구조를 갖는 계측 타겟의 반사계 측정 결과(reflectometer measurement result)를 예시하는 플롯(10)이다.
도 2는 조명 스팟의 예시적인 강도 분포의 플롯(20)을 예시한다.
도 3은 타겟(33)과 상호 작용하는 입사 빔(31)을 예시하는 도면이다.
도 4는 작은 측정 박스 사이즈 내의 시료의 특성을 측정하기 위한 계측 툴(100)을 예시한다.
도 5는 하나의 실시예에서의 변형 가능한 미러를 포함하는 조명 광학 서브시스템의 일부분 및 조명 소스(121)를 묘사한다.
도 6은 다른 실시예에서의 변형 가능한 미러를 포함하는 조명 광학 서브시스템의 일부분 및 조명 소스(121)를 묘사한다.
도 7은 SLM(150) 이후의, 그러나 시료(101) 이전의 조명 광학적 경로 내에 위치되는 파면 센서(160A)를 포함하는 조명 광학 서브시스템의 일부분을 묘사한다.
도 8은, SLM(150) 이후의 주기적인 유지 보수 위치에 위치되는 파면 센서(160B)를 포함하는 조명 광학 서브시스템의 일부분을 묘사한다.
도 9는 다른 실시예에서의 작은 측정 박스 사이즈 내의 시료의 특성을 측정하기 위한 계측 툴(200)을 예시한다.
도 10은 조명 빔의 광축에 수직으로 배향되는 조명 슬릿(181)으로 진입하는 조명 광의 양(an amount of illumination light)(192)을 묘사한다.
도 11은, 조명 빔의 광축에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐에 진입하는 조명 광의 양(192)을 묘사한다.
도 12는, 시스템 대물렌즈에 진입하는 조명 광의 빔의 광축에 수직으로 배향되는 직사각형 조명 슬릿의 중심 및 네 모서리에서의 필드 포인트(field point)의 투사의 측정 시뮬레이션 결과를 묘사한다.
도 13은, 시스템 대물렌즈에 진입하는 조명 광의 빔의 광축에 대해 조명 슬릿이 비스듬한 각도로 배향된다는 점을 제외하면, 도 12를 참조하여 설명되는 것과 동일한 계측 시스템의 측정 시뮬레이션 결과를 묘사한다.
도 14는, 100㎛×28㎛의 직사각형 치수를 가지며 조명 광의 빔의 주 광선(chief ray; 183)에 수직으로 배향되는 조명 애퍼쳐(182)를 묘사한다.
도 15는, 65도의 조명 입사각의 경우에 조명 애퍼쳐의 중심 및 네 모서리에서의 도 14에서 묘사되는 조명 애퍼쳐(182)의 필드 포인트의 투사를 묘사하는 측정 시뮬레이션 결과를 묘사한다.
도 16은, 조명 광의 빔의 주 광선(184)에 대해 2도로 배향되고 100㎛×841㎛의 직사각형 치수를 갖는 조명 애퍼쳐(185)를 묘사한다.
도 17은, 65도의 조명 입사각의 경우에 직사각형 편광기 슬릿의 중심 및 네 모서리에서의 도 16에서 묘사되는 조명 애퍼쳐(185)의 필드 포인트의 투사를 묘사하는 측정 시뮬레이션 결과를 묘사한다.
도 18은 입사하는 광(incoming light)의 빔에 수직으로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐(186)를 묘사한다.
도 19는 입사하는 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐(187)를 묘사한다.
도 20은, 입사하는 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐로 조합하여 나타나는, 거리 D만큼 분리되는 두 개의 애퍼쳐(188A, 188B)를 포함하는 적층된 조명 애퍼쳐를 묘사한다.
도 21은, 입사하는 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐로 조합하여 나타나는, 거리 D만큼 분리되는 두 개의 애퍼쳐(188A, 188B)를 포함하는 적층된 조명 애퍼쳐를 묘사한다.
도 22는, 420 마이크로미터만큼 각각 분리되는 세 개의 적층된 애퍼쳐(251A-C)를 갖는 적층된 조명 애퍼쳐를 묘사한다.
도 23은, 65도의 조명 AOI의 경우에 시료 상으로의 조명 애퍼쳐의 기하학적 투사의 중심 및 네 모서리에서의 도 22에서 묘사되는 적층된 애퍼쳐(251A-C)로부터 형성되는 조명 애퍼쳐의 필드 포인트의 투사를 묘사한다.
도 24a 및 도 24b는 두 개의 블록으로 제조되는 두꺼운 조명 슬릿을 묘사한다.
도 25a 내지 도 25d는, 두꺼운 조명 슬릿의 상이한 단면(270-273)을 각각 묘사한다.
도 26은 측정 박스 사이즈를 감소시키기 위해 계측 시스템의 조명 광을 변조하는 방법(300)을 예시하는 플로우차트이다.
도 27은 하나의 예에서의 변형 가능한 미러의 사용으로 인한 조명 스팟 사이즈에서의 측정된 감소를 예시하는 플롯(310)을 예시한다.
도 28은 다른 예에서의 변형 가능한 미러의 사용으로 인한 조명 스팟 사이즈에서의 측정된 감소를 예시하는 플롯(320)을 예시한다.
도 29는 하나의 예에서의 기울어진 조명 애퍼쳐의 사용으로 인한 조명 스팟 사이즈에서의 측정된 감소를 예시하는 플롯(330)을 예시한다.
도 30은 다른 예에서의 기울어진 조명 애퍼쳐의 사용으로 인한 조명 스팟 사이즈에서의 측정된 감소를 예시하는 플롯(340)을 예시한다.
도 31은, 조명 경로 내에 위치되는 공간 광 변조기(405) 및 조명 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐(406)를 포함하는 예시적인 계측 시스템(400)을 묘사한다.
이제, 배경 기술의 예 및 본 발명의 몇몇 실시예를 상세히 참조할 것인데, 본 발명의 실시예의 예는 첨부의 도면에서 예시된다.
특정한 측정 애플리케이션에서 시료에 제공되는 조명을 조정하기 위한 방법 및 시스템이 본원에서 설명된다. 조명은, 측정 타겟 상으로 투사되는 조명 스팟 사이즈 및 측정 타겟을 둘러싸는 영역 상으로의 스필오버를 감소시키도록 조정될 수도 있다. 다른 예에서, 조명은 광학 설계 및 정렬 프로시져를 단순화하도록 조정될 수도 있다. 여전히 다른 예에서, 조명은 툴 대 툴 변동을 보상하도록 조정될 수도 있다. 몇몇 예에서, 작은 조명 스팟 사이즈는, 측정 박스의 사이즈를 확장시키지 않으면서, 넓은 범위의 파장 및 입사각의 사용을 가능하게 할 수도 있다. 더 작은 측정 박스는 많은 애플리케이션에서 더 작은 계측 타겟 사이즈를 가능하게 하고, 따라서 귀중한 웨이퍼 면적을 보존한다. 몇몇 예에서, 더 작은 계측 타겟은, 스크라이브 라인 내에, 디바이스 영역 내에, 다이 내에, 또는 디바이스 자체 상에 위치될 수도 있다.
예로서, 도 1은 계측 툴에 대한 측정 박스 사이즈 사양을 특성 묘사하는 하나의 방식을 예시한다. 도 1은 공지의 50 마이크로미터 × 50 마이크로미터의 패턴화된 영역을 갖는 반복된 디바이스 구조체를 갖는 계측 타겟의 반사계 측정 결과를 예시하는 플롯(10)이다. 조명 스팟 사이즈는 타겟에 걸쳐 스캔되었다. 제공되는 예에서, 타겟을 특성 묘사하는 임계 치수(critical dimension; CD)는, 측정된 분광 반사계 신호에 가장 잘 맞는 타겟 파라미터 세트를 식별하는 것에 의해 측정되었다. CD 변동은 이 테스트 타겟 내에서 규정된 범위 내에 머무를 것으로 예상된다. 그러므로, 측정 결과가 이 범위를 벗어나 움직일 때, 타겟 영역의 에지와의 조명 빔의 바람직하지 않은 상호 작용이 발생하는 것으로 추정된다. 예시된 예에서, 측정은 대략 38 마이크로미터의 선형 스캔에 걸쳐 안정적이다. 따라서, 스캔 방향(예를 들면, x 방향)을 따른 반사계에 의한 타겟의 측정과 관련되는 측정 박스 사이즈는, 12 마이크로미터(즉, 50 마이크로미터의 x 방향에서의 타겟 길이와 38 마이크로미터의 신뢰성 있게 측정된 x 방향을 따른 타겟 길이의 부분 사이의 차이)이다. 다시 말하면, 스캔 방향을 따라 12 마이크로미터보다 작은 패턴화된 영역을 갖는 계측 타겟의 측정은, 타겟 영역의 에지와의 조명 빔의 상호 작용으로 인해 유용한 결과를 산출하지 않을 것이다. 그러므로, 이 예에서의 최소 측정 박스 사이즈는 x 방향으로 12 마이크로미터이다. 직교 방향(예를 들면, y 방향)을 따른 측정 박스 사이즈는 상이할 수도 있고 조명 빔 특성 및 타겟 특성 둘 다에 의존할 수 있다는 것을 유의한다. 반사계의 사용은, 다른 측정 기기(예를 들면, 엘립소미터, 산란계(scatterometer), 등등)도 또한 고려될 수도 있기 때문에, 비제한적인 예로서 제공된다는 것을 유의한다. 또한, 임계 치수 측정에 기초하여 타겟의 측정에 대한 타겟 에지의 영향의 특성 묘사는 비제한적인 예로서 제공된다. 다른 메트릭(metric)(예를 들면, 피쳐 높이, 측벽 각도, 막 두께, 굴절률, 조성, 오버레이, 피치워크(pitchwalk), 적합도,
Figure pct00001
, 등등)도 또한 고려될 수도 있다.
조명 스팟 사이즈(즉, 샘플에 입사하는 조명 광의 스팟 사이즈)는 통상적으로 기하학적 이미지 품질, 회절 효과, 및 수차의 조합에 의해 결정된다. 하나의 예에서, 기하학적 스케일링 효과는 측정 박스 사이즈에 영향을 미친다. 비스듬한 입사각(AOI)은, 타원편광 해석법(ellipsometry)과 같은 측정 기술에 대해 바람직하지만, 조명 스팟 사이즈의 확대에 기여한다. 조명 스팟 사이즈는 1/cos(AOI)에 비례하는데, 여기서 AOI는 측정 중인 표면에 수직인 축으로부터 측정된다. 그러므로, AOI가 증가함에 따라, 검사 중인 표면 상으로의 조명 빔의 투사는 증가한다. 예를 들면, 수직 입사(AOI = 0도)에서 20㎛의 기하학적 스팟 사이즈를 생성하는 조명 빔은, 45 도의 AOI에서 대략 28 마이크로미터의 기하학적 스팟 사이즈를, 그리고 70도의 AOI에서 대략 58 마이크로미터의 기하학적 스팟 사이즈를 생성할 것이다. 그러므로, 더 작은 유효 조명 사이즈로 집속될 수 있는 더욱 짧은 파장의 조명 광은, 더욱 긴 파장의 조명 광이 없을 수도 있는 더 큰 AOI에서 작은 측정 박스 사이즈 사양을 여전히 충족할 수도 있다.
다른 예에서, 회절 효과는 측정 박스 사이즈에 영향을 미친다. 작은 스팟 상으로 광의 빔을 집속시키려고 시도할 때, 회절 꼬리에 의해 중앙의 밝은 스팟이 수반된다는 것이 알려져 있다. 도 2는, 샘플의 입사 영역에 걸친 조명 스팟의 예시적인 강도 분포의 플롯(20)을 예시한다. 도 2에 예시되는 바와 같이, 강도는 중앙의 조명 스팟에서 피크를 이루지만, 그러나 빔의 중심으로부터 멀어짐에 따라 제로로 점점 가늘어지기 보다는, 회절 효과로 인해 중심으로부터 멀어짐에 따라 강도가 물결 모양이 되고, 따라서 유효 스팟 사이즈를 증가시킨다. 유효 스팟 사이즈는, 회절에 의해 제한되기 때문에, 조명 광의 파장에 따라 조절된다. 따라서, 더욱 짧은 파장의 조명 광은 더욱 작은 유효 스팟 사이즈로 집속될 수 있다.
여전히 다른 예에서, 광학 수차는 측정 박스 사이즈에 영향을 미친다. 몇몇 광학 수차 효과의 영향도 또한 조명 파장에 의존한다. 그러므로, 조명 광의 파장의 특정한 서브세트의 선택은, 측정 박스 사이즈에 대한 광학 수차의 효과를 완화시키는 데 사용될 수 있다. 게다가, 광학 수차는 광학 설계의 세부 사항에 의해 또한 정의된다. 따라서, 광학 수차의 영향을 감소시키기 위한 조명 광의 파장의 특정한 서브세트의 선택도 또한 특정한 광학 설계에 의존한다.
또 다른 예에서, 조명 광과 타겟 구조체 자체 사이의 상호 작용은 유효 측정 박스 사이즈에 영향을 미친다. 유효 측정 박스 사이즈에 대한 종종 간과되는 제한은, 샘플과의 입사 광선의 상호 작용에 기인한다. 예를 들면, 도 3에서 예시되는 바와 같이, 입사 빔(31)은 타겟(33)(예를 들면, CD 계측에서 일반적으로 사용되는 격자 타겟)과 상호 작용한다. 상호 작용은, 도파관 모드, 표면 플라즈몬 폴라리톤(surface plasmon polaritons)과 같은 구조체의 고유 모드(eigenmode)를 자극할 수 있거나, 또는 조명 스팟 사이즈를 넘어서 유효 상호 작용 영역을 확장시키는 다른 타입의 공진 또는 비공진 상호 작용을 초래할 수 있다. 도 3에서 개략적으로 예시된 바와 같이, 이것은 계측 툴의 수집면이 조명된 스팟 사이즈보다 더 큰 영역으로부터 유래하는 출사 빔(outgoing beam; 32)을 검출하는 것으로 귀결될 것이다. 이것은, 샘플과의 상호 작용 효과가 무시될 때(즉, 완벽하게 반사하는 미러 면이 가정될 때)의 이상적인 경우와 비교하여 계측 박스 사이즈를 증가시킨다.
도 4는 작은 측정 박스 사이즈 내의 시료의 특성을 측정하기 위한 계측 툴(100)의 실시예를 예시한다. 하나의 양태에서, 기하학적 효과, 광 회절 효과, 수차 효과, 및 조명 광과 타겟 사이의 상호 작용 중 임의의 것에 의해 야기되는 한계는, 조명 광원과 측정 샘플 사이의 조명 경로 내에 공간 광 변조기(SLM)를 포함하는 것에 의해 극복된다. SLM은, 파면 오차를 감소시키기 위해, 조명 광의 경로에 걸쳐 진폭, 위상 분포, 또는 둘 모두를 변조하도록 구성된다. 보정되지 않으면, 이들 파면 오차가 검출기에서 나타날 것이다. 파면 보정을 통해, 파면 오차가 보정되지 않은 채로 남아 있으면 가능할 것보다 더 작은 측정 박스 사이즈가 달성된다.
도 4에서 묘사되는 바와 같이, 계측 시스템(100)은 시료 위치 결정 시스템(125) 상에 배치되는 시료(101)의 측정 박스 영역(102)에 걸쳐 광학적 산란측정법 측정을 수행하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 측정 박스 사이즈는 임의의 방향으로 30 마이크로미터 이하이다. 몇몇 실시예에서, 측정 박스 사이즈는 임의의 방향으로 10 마이크로미터 이하이다.
일반적으로, 도 4에서 묘사되는 바와 같이, 계측 툴(100)은, 광학 조명 소스(121) 및 광학 조명 소스(121)로부터의 입사 광학 조명 빔(127)을 성형하여 시료(101)의 측정 박스 영역(102)으로 지향시키도록 구성되는 조명 광학 서브시스템(122)을 포함한다. 비제한적인 예로서, 광학 조명 소스(121)는, 하나 이상의 아크 램프, 레이저, 발광 다이오드, 레이저 구동 플라즈마 소스, 및 레이저 구동 슈퍼컨티늄 소스(laser driven supercontinuum source), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일반적으로, 임의의 적합한 광학 조명 소스 또는 소스의 조합이 고려될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 광학 조명 소스(121)는 100 나노미터와 2500 나노미터 사이의 파장 성분을 갖는 조명 광을 생성하도록 구성된다.
조명 광학 서브시스템(122)은, 입사 광학 조명 빔(127)을 시료(101)의 측정 박스 영역(102)에 시준하도록 또는 집속시키도록 구성된다. 몇몇 예에서, 조명 광학장치(122)는 입사 광학 조명 빔(127)을 단색화하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 조명 광학장치(122)는, 하나 이상의 광학 미러, 포커싱 또는 디포커싱(defocusing) 광학장치(반사형 또는 굴절형), 편광기 및 파장판을 포함하는 광학 편광 컴포넌트, 광학 애퍼쳐, 광학 모노크로메이터(optical monochromator), 및 광학 빔 스톱, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
수집 광학장치(129)는, 시료(101)로부터 산란, 반사, 회절 또는 굴절되는 수집된 광의 양(128)을 수집하고, 수집된 광(128)을 검출기(123)로 지향시킨다. 검출기(123)는 입사 조명 광에 대한 시료의 응답을 나타내는 출력 신호(124)를 생성한다. 몇몇 실시예에서, 산란된 광학 방사선(scattered optical radiation; 128)은 광학 검출기(optical detector; 123)에 의해 검출되는 반면, 시료 위치 결정 시스템(125)은 각도 분해 산란된 광학 방사선을 생성하도록 시료(101)를 위치 결정하고 지향시킨다. 광학 검출기(123)는 하나 이상의 광자 에너지를 분해할 수 있고, 시료의 특성을 나타내는 각각의 광 에너지 성분에 대한 신호를 생성한다. 몇몇 실시예에서, 광학 검출기(123)는, CCD 어레이, 포토다이오드 어레이, CMOS 검출기 또는 광전증배관(photomultiplier tube) 중 임의의 것이다. 몇몇 실시예에서, 광학 검출기(123)는 분광계(spectrometer)이며, 측정 데이터(124)는, 광학 분광계에 의해 구현되는 하나 이상의 샘플링 프로세스에 기초한 시료의 측정된 스펙트럼 응답의 표시를 포함한다.
계측 툴(100)은 또한, 광학 검출기(123)에 의해 생성되는 신호(124)를 획득하도록 그리고 획득된 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 시료의 특성을 결정하도록 활용되는 컴퓨팅 시스템(130)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(130)은, 실시간 임계 치수 기입(Real Time Critical Dimensioning; RTCD)을 활용하여 실시간으로 모델 파라미터에 액세스하도록 구성되거나, 또는 그것은 시료(101)와 관련되는 적어도 하나의 시료 파라미터 값의 값을 결정하기 위해 사전 계산된 모델의 라이브러리에 액세스할 수도 있다. 일반적으로, CD 엔진의 몇몇 형태는, 시료의 할당된 CD 파라미터와 측정된 시료와 관련되는 CD 파라미터 사이의 차이를 평가하기 위해 사용될 수도 있다. 시료 파라미터 값을 계산하기 위한 예시적인 방법 및 시스템은, KLA-Tencor Corp.에게 2010년 11월 2일자로 발행된 미국 특허 제7,826,071호에서 설명되는데, 이 특허의 전체 내용은 참조에 의해 본원에 통합된다. 일반적으로, CD뿐만 아니라 박막, 오버레이, 피치워크, 초점/선양(dose), 및 조성 측정과 관련되는 측정 모델이 컴퓨팅 시스템(130)에 의해 적용되어, 비제한적인 예로서, 시료 파라미터 값을 분석할 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(130)은, 물리적 기반의 기준 모델, 예를 들면, 신호 응답 모델 기반의 측정 또는 오버레이 측정을 참조하지 않고, 시료의 특성을 결정하도록 구성된다.
도 4에서 예시되는 바와 같이, 계측 툴(100)은 조명 빔(127) 하에서 시료(101)를 이동시키도록 구성되는 시료 위치 결정 시스템(125)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(130)은, 시료(101)의 소망하는 포지션을 나타내는 시료 위치 결정 시스템(125)의 모션 제어기(114)로 커맨드 신호를 전달한다. 응답에서, 모션 제어기(125)는, 시료(101)의 소망하는 위치 결정을 달성하기 위해, 시료 위치 결정 시스템(125)의 다양한 액추에이터로의 커맨드 신호를 생성한다.
도 4에서 묘사되는 실시예에서, 시료 위치 결정 시스템(125)은, 웨이퍼 척(108), 모션 제어기(114), 회전 스테이지(110) 및 직동 스테이지(translation stage; 112), 및 z 스테이지(도시되지 않음)를 포함한다. 회전 스테이지(110) 및 직동 스테이지(112)는, 좌표 시스템(146)에 의해 묘사되는 x-y 평면 내의 이차원에서 시료(101)를 직동시키도록 구성된다. z 스테이지는 좌표 시스템(146)에 의해 묘사되는 z 방향에서 시료(101)를 직동시키도록 구성된다. 시료(101)는 웨이퍼 척(108) 상에 지지된다. 몇몇 실시예에서, 시료(101)는 자신의 기하학적 중심을 회전 스테이지(110)의 회전의 축에 대략적으로 정렬시켜 위치된다. 이 방식에서, 회전 스테이지(110)는, 허용 가능한 공차 내에서, 지정된 각속도로 자신의 기하학적 중심을 기준으로 시료(101)를 회전시킨다. 또한, 직동 스테이지(112)는 지정된 속도인 VT에서 회전 스테이지(110)의 회전의 축에 대략 수직인 방향에서 시료(101)를 직동시킨다. 모션 제어기(114)는, 시스템(100) 내에서 시료(101)의 소망하는 스캐닝 동작을 달성하기 위해, 회전 스테이지(110)에 의한 시료(101)의 회전 및 직동 스테이지(112)에 의한 시료(101)의 직동을 조정한다.
하나의 양태에서, 조명 광학 서브시스템(122)은 조명 광원과 측정 샘플 사이의 조명 경로 내에 SLM(150)을 포함한다. SLM(150)은 조명 광의 경로에 걸쳐, 진폭, 위상 또는 둘 모두를 변조하여 파면 오차(예를 들면, 수차)를 감소시키도록 구성된다.
추가 양태에서, 공간 광 변조기는 조명 빔에 걸쳐 위상 분포의 프로그래밍 가능한 구성을 가능하게 한다. 이것은 수차를 보정하거나 또는 오염 신호를 제거하기 위해 활용될 수도 있다. 몇몇 예에서, 소망하는 위상 특성은 특정한 계측 타겟에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다. 이 방식에서, 계측 시스템에 의해 제공되는 조명은 특정 타겟에 대해 구체적으로 튜닝된다. 이 튜닝은 측정 동안, 측정 레시피 설정의 일부로서, 또는 계측 툴의 주기적 유지 보수의 일부로서, 수행될 수 있다.
조명 광의 위상에 영향을 주기 위해, 다수의 상이한 타입의 SLM이 계측 시스템(100)에 의해 활용될 수도 있다. 비제한적인 예로서, 투과형 액정 디스플레이(LCD) 디바이스, 반사형 실리콘 액정(LCOS) 디바이스, 픽셀화된 미러 디바이스, 및 연속하는 표면을 갖는 변형 가능한 미러 디바이스 중 임의의 것이, 계측 시스템(100)의 조명 경로에서 SLM으로서 활용될 수도 있다. 일반적으로, 계측 시스템(100)의 조명 광의 위상을 공간적으로 제어하는 데 적합한 임의의 디바이스가 고려될 수도 있다.
바람직한 실시예에서, SLM(150)은 작동된 연속하는 반사 표면을 기반으로 하는 변형 가능한 미러(deformable mirror; DM) 디바이스이다. 연속하는 미러 표면은 100 % 또는 100 %에 가까운 충전율(fill factor)을 가지며, 따라서 픽셀화된(즉, 분할된) 미러 디바이스와 비교하여 광 손실이 제한된다. 연속하는 반사 표면의 일부의 변형은, 조명 빔의 일부에 걸쳐 광로차(optical path difference; OPD)를 도입한다. 색지움 설계(achromatic design)의 경우, OPD는 모든 파장에 대해 동일한 파면 왜곡을 도입한다. 이것은 단일 형상의 DM을 가지고 광범위한 파장의 사용을 가능하게 한다. 작동된 연속하는 표면은, 프로그래밍된 형상이 평활하다는 것, 및 연속하는 반사성 멤브레인 표면에 의해 제공되는 액추에이터 사이의 내재하는 보간으로 인해 최소 수의 액추에이터로 복잡한 형상이 달성될 수도 있다는 것을 보장한다. 픽셀화된 표면과 비교하여, 작동된 연속하는 반사성 표면에 걸친 공간 분해능은 액추에이터의 수에 제한되지 않는다. 또한, 분할된 미러 표면의 각각의 미러 픽셀의 에지에서와 같이 유도되는 기생 회절(parasitic diffraction)은 없다. 하나의 비제한적인 실시예에서, 적절한 연속하는 DM 디바이스는, 미국 매사츄세츠 캠브리지(Cambridge)의 Boston Micromachines Corporation에 의해 제조된다. 이러한 연속하는 DM 디바이스는, 높은 레벨의 수차의 신속한 보정을 가능하게 하는 넓은 범위의 변형(예를 들면, 1.5㎛ 내지 5.5㎛ 이상의 스트로크)과 함께 빠른 응답 속도(예를 들면, 수 kHz 이상)를 갖는다.
본원의 상기에서 설명되는 바와 같이, 변형 가능한 미러와 같은 SLM은, 조명 소스(121)로부터 시료(101)까지의 조명 경로 내의 임의의 곳에 위치될 수도 있다. DM의 형상 및 총 필요한 스트로크는 선택된 위치에 의해 결정된다. 수차 보정의 경우, DM의 바람직한 위치는 광학 시스템의 동공 평면에 공액인 평면 내에 있다. 이 방식에서, 입사 빔의 각도 분포는 최소일 것으로 예상되고, 수차만이 해결될 필요가 있다. 동공 평면 공액 위치 또는 그 부근에 배치되는 DM은, 필드 종속적인 수차를 보정하지 못한다. 그러나, 증가하는 중심 필드 수차를 대가로, 필드의 에지에서 수차를 보정하는 것이 가능하다. 이것은, 유효 중심 필드 스팟의 사이즈를 증가시키면서, 유효 스팟의 유효 에지의 사이즈를 감소시킬 것이다. 일반적으로, 최고 레벨의 수차는 필드의 에지에 위치된다. 따라서, 전체적으로, DM은 필드의 에지에서 수차를 보정하는 것에 의해 조명 스팟의 조명 강도 분포의 '꼬리(tail)'을 감소시키는 데 효과적이다.
동공 평면 없이 또는 쉽게 액세스할 수 없는 동공 평면을 갖도록 설계되는 시스템에서, 빔 발산이 최소인 조명 경로를 따라 DM을 위치시키는 것이 바람직하다.
도 5는, 하나의 실시예에서의 조명 소스(121) 및 DM을 포함하는 조명 광학 서브시스템의 일부분을 묘사한다. 묘사된 실시예에서, DM(150A)은 조명 광학 서브시스템의 편광기 슬릿(156) 앞의 조명 경로 내에 위치된다. 조명 소스(121)는 미러(151)로 지향되는 조명 광의 발산 빔을 생성한다. 미러(151)로부터 반사된 이후, 조명 광의 빔은 대략적으로 시준되고 DM(150A)을 향해 지향된다. DM(150A)의 표면으로부터의 반사시, 조명 광의 빔은 DM(150A)의 표면의 형상에 의해 진폭, 위상, 또는 진폭 및 위상 모두에서 필드에 걸쳐 변조된다. 조명 광의 변조된 빔은, 필터(152)를 통과하고, 편광기(155)(예를 들면, 로숀(Rochon) 프리즘)를 통과하기 전에 미러(153), 그 다음 미러(154)로부터 반사하고, 마지막으로 편광기 슬릿(156)을 통과한다.
도 6은 다른 실시예에서의 조명 소스(121) 및 DM을 포함하는 조명 광학 서브시스템의 일부분을 묘사한다. 묘사된 실시예에서, DM(150B)은 조명 광학 서브시스템의 편광기 슬릿(156) 뒤의 조명 경로 내에 위치된다. 조명 광의 빔은 편광기 슬릿(156)을 통과하여 DM(150B)을 향해 지향된다. DM(150B)의 표면으로부터의 반사시, 조명 광의 빔은 DM(150B)의 표면의 형상에 의해 진폭, 위상 또는 진폭 및 위상 모두에서 필드에 걸쳐 변조된다. 조명 광의 변조된 빔은, 아포다이저(157)를 통과하고, 시료(101)의 표면 상에 입사하기 전에 미러(158), 그 다음 미러(159)로부터 반사한다. 몇몇 실시예에서, DM의 표면은, 반사율이 DM의 표면에 걸친 위치의 함수로서 변화하도록 처리된다. 이들 실시예에서, 조명 광의 빔의 진폭은 DM의 공간적으로 변하는 반사율에 기초하여 필드에 걸쳐 변조된다. 몇몇 예에서, 미러 코팅은 DM의 표면에 걸쳐 소망하는 반사율 프로파일을 달성하기 위해, 기하학적 형상, 조성, 또는 둘 다에서 공간적으로 변한다.
도 26은 계측 시스템(예를 들면, 도 4에서 예시되는 계측 시스템(100))에 의한 구현에 적합한 방법(300)을 예시한다. 하나의 양태에서, 방법(300)의 데이터 프로세싱 블록은 컴퓨팅 시스템(130)의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 사전 프로그래밍된 알고리즘을 통해 수행될 수도 있다는 것이 인식된다. 방법(300)의 다음의 설명은 계측 시스템(100)의 맥락에서 제시되지만, 계측 시스템(100)의 특정한 구조적 양태는 제한을 나타내지 않으며, 단지 예시적인 것으로 해석되어야 한다는 것이 본원에서 인식된다.
블록 301에서, 계측 시스템의 조명 경로 내에 위치되는 SLM은 조명 소스로부터 조명 광의 양을 수용한다.
블록 302에서, SLM은 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 진폭 프로파일 및 위상 프로파일 둘 모두를 조명 소스로부터 피측정 시료의 표면까지의 조명 광의 경로에 걸쳐 변조한다.
블록 303에서, 시료의 표면으로부터의 수집된 광의 양은, 예를 들면, 수집 광학장치에 의해 검출기로 지향된다.
블록 304에서, 복수의 출력 신호가, 검출기에 의해, 수집된 광으로부터 생성된다. 출력 신호는 변조된 조명 광의 양에 대한 시료의 응답을 나타낸다.
추가 양태에서, 컴퓨팅 시스템(예를 들면, 컴퓨팅 시스템(130))은, 시뮬레이션에 기초하여 소망하는 진폭 보정, 위상 분포 보정, 또는 둘 다를 구현하기 위해, SLM의 소망하는 상태(예를 들면, DM의 형상)를 결정한다. 예를 들면, DM(150A 및 150B)과 같은 변형 가능한 미러의 표면의 형상은 프로그래밍 가능하며, 소망하는 형상은 시스템의 시뮬레이션(즉, 시스템의 모델에 기초한 시뮬레이션 및 계산)에 기초하여 결정된다. 예를 들면, DM을 제자리에 갖는 전반적인 시스템 성능을 시뮬레이팅하기 위해, 변형 가능한 미러의 위치에서 위상 마스크가 시뮬레이팅된다. DM의 형상은 소망하는 결과(예를 들면, 감소된 스팟 사이즈)를 달성하도록 계산된다. 시스템 모델은 모든 시스템 설계 메트릭(예를 들면, 코팅, 제조 오차, 등등)을 포함한다. 예를 들면, 일반적으로, 비스듬한 입사각, 회절, 수차, 및 조명 광과 타겟 사이의 상호 작용의 영향은, 적절한 전자기 시뮬레이션 엔진을 사용하여 엄격하게 계산될 수 있다. 비제한적인 예로서, 이러한 계산은, 유한 요소법(finite-element method), RCWA, 유한 차분 시간 도메인 분석(finite difference time domain analysis; FDTD), 빔 전파 방법(beam propagation method; BPM) 및 기하학적 및 물리적 광학 시뮬레이션을 사용하여 수행될 수 있다. 대안적으로, 다른 접근법이 또한 고려될 수도 있다. 이 방식에서, 작은 측정 박스 사이즈를 달성하기 위한 SLM의 소망하는 상태의 결정은, 유한 스팟 조명, 광학 소자를 통한 광의 전파, 등등의 효과의 모델에 기초하여 달성된다.
다른 추가 양태에서, 컴퓨팅 시스템(예를 들면, 컴퓨팅 시스템(130))은 프로그래밍 가능한 SLM(150)으로 하여금 소망하는 상태를 구현하게 하는 제어 신호(예를 들면, 도 4에서 묘사되는 신호(137))를 전달한다. 예를 들면, 제어 신호(137)는 DM으로 하여금 컴퓨팅 시스템(130)에 의해 결정되는 소망하는 표면 형상을 구현하게 한다. 몇몇 실시예에서, DM의 표면 형상은 미러에 걸쳐 소망하는 위상 분포를 달성하도록 조심스럽게 캘리브레이션된다(calibrated). 또한, DM은 광학 시스템 내에서 포지션과 배향 둘 모두에서 정확하게 위치된다. 몇몇 예에서, 컴퓨팅 시스템은, 프로그래밍 가능한 SLM(150)으로 하여금 광학 시스템의 레지스트레이션(registration) 및 정렬에 유용한 특수 형상을 취하게 하는 제어 신호를 전달한다. 하나의 예에서, SLM(150)은 특정한 방향(예를 들면, x 방향)에서 정렬을 용이하게 하기 위해 V 자 형상을 취할 수도 있다. 이들 특수 형상은 측정 동작 동안 SLM(150)에 의해 구현되는 형상과는 상이하다.
다른 추가 양태에서, 컴퓨팅 시스템(예를 들면, 컴퓨팅 시스템(130))은, 계측 시스템의 광학적 경로에서의 파면 측정에 기초하여, 소망하는 진폭 보정, 위상 분포 보정, 또는 둘 다를 구현하기 위해, SLM의 소망하는 상태(예를 들면, DM의 형상)를 결정한다. 예를 들면, DM(150A 및 150B)과 같은 변형 가능한 미러의 표면의 소망하는 형상은, 조명 소스와 측정 시스템 검출기 사이의 광학적 경로 내에 위치되는 파면 센서에 의한 조명 광의 측정에 기초하여 결정된다. 도 4에서 묘사되는 실시예에서, 파면 센서(160)는 SLM(150)과 시료(101) 사이의 조명 경로 내에 배치된다. 그러나, 일반적으로, 파면 센서(160)는, 조명 소스(121)와 검출기(123) 사이의 광학적 경로 내의 임의의 곳에 배치될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 파면 센서는, 소망하는 파면이 알려져 있는 광학적 경로를 따른 포지션에 위치된다. 이들 실시예에서, 컴퓨팅 시스템은 파면 센서에 의해 제공되는 파면 측정치를 소망하는 파면과 비교하여 SLM의 소망하는 상태를 결정한다. 이 피드백 제어 접근법에 기초하여, 파면 측정 위치 이전의 광학적 경로에서 유도되는 파면 오차가 보정된다. 이 방식에서, 파면 측정의 지점 앞에서 광학 시스템에 의해 유도되는 오차는 파면 측정에서 관찰 가능하다. 오차는, 측정된 파면과 소망하는 파면 사이의 차이에 기초하여 식별될 수 있고 폐쇄 루프 또는 반폐쇄 루프 방식으로 보정될 수 있다.
도 4에서 묘사되는 바와 같이, 파면은 파면 센서(160)(예를 들면, 간섭계, 하트만-샤크 센서(Hartmann-Shack sensor), 등등)에 의해 측정된다. 측정된 파면의 표시(120)는 컴퓨팅 시스템(130)으로 전달된다. 컴퓨팅 시스템(130)은 DM의 소망하는 형상을 결정한다. 소망하는 형상을 실현하도록 변형 가능한 미러의 형상을 조정하기 위해, 커맨드 신호(137)가 컴퓨팅 시스템(130)으로부터 DM(150)으로 전달된다. 몇몇 실시예에서, 미러 형상의 측정 및 보정은, 측정된 파면이 공지된 소망하는 파면과 매치할 때까지 반복적으로 수행된다.
몇몇 실시예에서, 소망하는 파면은, 하나 이상의 계측 시스템에 걸쳐 파면을 매치시키도록 선택된다. 시간에 걸친 그리고 상이한 측정 애플리케이션에 걸친 툴 대 툴 매칭 및 측정 일관성은, 하나 이상의 계측 시스템에 걸쳐 파면을 매치시키는 것에 향상된다. 보다 상세하게는, 변형 가능한 미러의 형상은, 기준 시스템과 목표 시스템에 의해 생성되는 측정된 파면 사이의 차이가 동일한 계측 타겟의 측정에 대해 최소화되도록, 최적화된다. 업데이트된 미러 형상은, 타겟 계측 시스템에 의해 수행되는 후속하는 측정 분석(예를 들면, CD 측정, 형상 측정, 박막 측정, CD 매칭 애플리케이션, 피치워크 측정, 오버레이 측정, 조성 측정, 초점/선양 측정, 등등)에서 활용된다.
용어 기준 계측 시스템 및 타겟 계측 시스템은 일반적으로, 다른 계측 시스템 상태(즉, 기준)와의 측정 일관성을 획득하기 위해 SLM의 적응을 필요로 하는 계측 시스템 상태(즉, 타겟)를 가리킨다. 이 방식에서, 타겟은 기준과 관련하여 캘리브레이션되고 있다.
몇몇 예에서, 타겟 계측 시스템 및 기준 계측 시스템은 상이한 툴이다. 예를 들면, 제조 상황에서, 단일의 기준 계측 시스템으로 각각 캘리브레이션되는 일군의 계측 시스템을 갖는 것이 유리할 수도 있다. 이 방식에서, 일군의 계측 시스템의 각각은, 단일의 기준 툴과 일치한다. 다른 예에서, 많은 계측 시스템의 일군의 평균으로 각각 캘리브레이션되는 하나 이상의 계측 시스템을 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 이 방식에서, 계측 시스템의 각각은, 전체 일군의 계측 툴과 일치한다. 다른 예에서, 기준 및 타겟 시스템은 상이한 시간에(예를 들면, 하드웨어 유지 보수 작업 전후에) 측정되는 동일한 시스템이다.
몇몇 실시예에서, 파면 센서는, 정상적인 온라인 시스템 동작의 일부로서 파면 센서가 파면 측정 데이터를 제공하는 광학적 경로를 따르는 포지션에 위치된다. 도 7은, SLM(150) 뒤에서 그러나 시료(101) 앞에서 조명 광학 경로 내에 위치되는 파면 센서(160A)를 포함하는 조명 광학 서브시스템의 일부를 묘사한다. 도 7은 도 6을 참조하여 설명되는 것과 유사한 번호가 매겨진 엘리먼트를 포함한다. 조명 광의 빔은 편광기 슬릿(156)을 통과하여 DM(150B)을 향해 지향된다. DM(150B)의 표면으로부터의 반사시, 조명 광의 빔은 DM(150B)의 표면의 형상에 의해 진폭, 위상 또는 진폭 및 위상 모두에서 필드에 걸쳐 변조된다. 조명 광의 변조된 빔은 아포다이저(157)를 통과하고, 빔 스플리터(161)에 도달하기 전에 미러(158), 그 다음 미러(159)로부터 반사한다. 조명 광의 변조된 빔의 일부는 빔 스플리터를 통과하고 시료(101)의 표면에 입사한다. 조명 광의 변조된 빔의 다른 부분은 빔 스플리터(161)에 의해 파면 센서(160A)를 향해 지향된다. 파면 센서(160A)는 측정된 위치에서의 조명 광의 파면을 나타내는 출력 신호(120A)를 생성한다.
몇몇 다른 실시예에서, 파면 센서는 주기적인 유지 보수 동작의 일부로서 파면 센서가 파면 측정 데이터를 제공하는 포지션에 위치된다. 도 8은, SLM(150) 뒤의 주기적인 유지 보수 위치에 위치되는 파면 센서(160B)를 포함하는 조명 광학 서브시스템의 일부분을 묘사한다. 도 8은 도 6을 참조하여 설명한 것과 유사한 번호가 매겨진 엘리먼트를 포함한다. 조명 광의 빔은 편광기 슬릿(156)을 통과하여 DM(150B)을 향해 지향된다. DM(150B)의 표면으로부터의 반사시, 조명 광의 빔은 DM(150B)의 표면의 형상에 의해 진폭, 위상 또는 진폭 및 위상 모두에서 필드에 걸쳐 변조된다. 조명 광의 변조된 빔은 아포다이저(157)를 통과하고, 미러(158), 그 다음 미러(159)로부터 반사하고, 파면 센서(160B)에 도달하기 전에 필터(162)를 통과한다. 파면 센서(160B)는 측정된 위치에서의 조명 광의 파면을 나타내는 출력 신호(120B)를 생성한다. 도 8에서 묘사되는 바와 같이, 주기적인 유지 보수 동작 동안, 시료(101)는 조명 광의 광학적 경로로부터 벗어나고, 파면 센서(160B)는 조명 광의 광학적 경로 안으로 이동된다.
도 7 및 도 8에서 묘사되는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 시료의 측정이 일어나는 위치에 근접하게 파면 센서(160)를 위치시키는 것이 바람직하다. 이 방식에서, 조명 광학장치에 의해 유도되는 파면 오차는, 가능한 한 측정 위치 근처에서 측정 및 보정될 수 있다. 몇몇 예에서, 시료 측정 위치 이전의 파면 오차는, 일군의 툴에 걸친 조명 파형이 시료의 측정의 지점에서 거의 동일하도록 보정된다. 몇몇 예에서, 일군의 툴에 걸친 0.01 나노미터 미만의 위상 오차가 획득된다.
가능한 한 시료에 가깝게 파면 센서를 위치시키는 것은, 조명 광학장치에 의해 직접적으로 유도되는 측정된 파면 오차의 보정을 허용한다. 그러나, 파면 센서가 조명 경로에 위치되는 경우, 시료 자체 및 수집 광학장치에 의해 유도되는 파면 오차는 파면 측정에서 보이지 않는다. 다른 추가의 양태에서, 파면 센서는 수집 경로에 위치되거나, 또는 측정 검출기 자체가 SLM의 소망하는 상태(예를 들면, DM의 형상)를 결정하기 위한 측정 피드백을 제공하는 데 사용된다. 예를 들면, 검출기(123)는 웨이퍼 상의 스팟 사이즈 품질을 직접적으로 측정하도록 활용될 수도 있다. 이들 실시예에서, 정의된 계측 타겟(예를 들어, 어떤 그리드에 의해서도 둘러싸이지 않는 10×10㎛ 그리드 영역)이 측정되고, 검출기(123)에 의해 생성되는 스펙트럼 데이터가 컴퓨팅 시스템(130)에 의해 평가되고 소망하는 스펙트럼 응답과 비교된다. 컴퓨팅 시스템(130)은 측정된 스펙트럼 데이터와 소망하는 스펙트럼 데이터 사이의 차이를 줄이기 위한 SLM(150)의 상태에 대한 보정을 결정한다. 몇몇 실시예에서, 소망하는 스펙트럼 응답은, 그리드 영역 외부에 '꼬리'를 초래하지 않는 더 큰 타겟(예를 들면, 어떤 그리드에 의해서도 둘러싸이지 않는 20×20㎛ 그리드 영역)을 측정하는 것에 의해 획득되는 스펙트럼 응답일 수 있을 것이다. 이 방식에서, 작은 측정 박스 사이즈를 초래하는 SLM(150)의 소망하는 상태에 반복적으로 도달하기 위해, 감소하는 사이즈의 계측 타겟 세트가 사용될 수 있을 것이다.
일반적으로, 파면 센서는 수집 경로의 임의의 곳에 위치될 수 있다. 파면 측정은, 본원의 상기에서 설명되는 바와 같이, 정의된 계측 타겟을 사용하여 수행된다. SLM(150)의 상태에 대한 보정은, 파면 측정 지점에서의 소망하는 파면과 측정된 파면과 사이의 차이에 기초하여 결정된다. 이 방식에서, SLM(150)의 상태는 특정의 소망하는 파면을 달성하도록 조정된다.
본원의 상기에서 설명되는 바와 같이, 가능한 한 시료에 가깝게 파면 센서를 위치시키는 것은, 조명 광학장치에 의해 직접적으로 유도되는 측정된 파면 오차의 보정을 허용한다. 그러나, 파면 센서가 조명 경로에 위치되는 경우, 시료 자체 및 수집 광학장치에 의해 유도되는 파면 오차는 파면 측정에서 보이지 않는다. 추가 양태에서, SLM의 소망하는 상태는 측정 및 시뮬레이션 데이터 둘 모두에 기초하여 결정된다.
보정이 소망되는 광학 시스템의 일부분 앞의 광학적 경로에 파면 센서가 위치되면, 소망하는 위치에서의 파면은, 측정된 파면 데이터와 시뮬레이션 데이터의 조합에 기초하여 추정된다. SLM의 상태에 대한 보정은, 소망하는 위치에서의 추정된 파면과 그 위치에서의 소망하는 파면에 기초하여 결정된다.
비록 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명되는 실시예가 변형 가능한 미러를 구체적으로 언급하지만, 일반적으로, 본원에서 설명되는 방법에 따라 소망하는 파면을 달성하기 위해, 임의의 프로그래밍 가능한 공간 광 변조기가 활용될 수도 있다.
도 27은 본원에서 설명되는 바와 같은 변형 가능한 미러의 사용으로 인한 조명 스팟 사이즈에서의 측정된 감소를 예시하는 플롯(310)을 예시한다. 플롯(310)은 조명 광학장치에 의한 피측정 시료 상으로의 레이저 기반 광원으로부터의 조명 광의 투사를 묘사한다. 플롯라인(311)은, 조명 광학장치가 조명 광학 빔 경로에서 평면의 미러 표면을 포함할 때, 피측정 시료에 대한 입사 지점에서의 조명 빔에 걸친 강도 분포를 묘사한다. 플롯라인(312)은, 조명 광학장치가 조명 광학 빔 경로에 변형된 미러 표면을 포함할 때, 피측정 시료에 대한 입사 지점에서의 조명 빔에 걸친 강도 분포를 묘사한다. 이 예에서, 조명 스팟 사이즈에서 13% 감소가 달성된다.
도 28은 본원에서 설명되는 바와 같은 변형 가능한 미러의 사용으로 인한 조명 스팟 사이즈에서의 측정된 감소를 예시하는 플롯(320)을 예시한다. 플롯(320)은, 조명 광학장치에 의한 피측정 시료 상으로의 레이저 구동 광원(laser driven light source; LDLS)으로부터의 조명 광의 투사를 묘사한다. 플롯라인(321)은, 조명 광학장치가 조명 광학 빔 경로에서 평면의 미러 표면을 포함할 때, 피측정 시료에 대한 입사 지점에서의 조명 빔에 걸친 강도 분포를 묘사한다. 플롯라인(322)은, 조명 광학장치가 조명 광학 빔 경로에 변형된 미러 표면을 포함할 때, 피측정 시료에 대한 입사 지점에서의 조명 빔에 걸친 강도 분포를 묘사한다. 이 예에서, 조명 스팟 사이즈에서 15% 감소가 달성된다.
SLM은, 시스템 수차를 보정하는 것에 의해 더 높은 레벨의 광학 품질을 달성하기 위해 구면 광학 소자(spherical optical element)로 구성되는 시스템과 같은 간단한 광학 시스템에서 사용될 수도 있다. 그러나, 일반적으로, SLM은, 복잡하고 값비싼 비구면 광학 소자를 사용하지 않고도 비구면 광학 시스템을 구현하기 위해 사용될 수도 있다. 자유 형식의 비구면 표면은 종종 제조가 어렵고 정밀한 정렬을 필요로 한다. SLM을 현장에서(in situ) 튜닝하는 것에 의해 정확한 정렬없이 비구면 광학 소자의 광학 응답을 모방하기 위해, 프로그래밍 가능한 SLM이 활용될 수도 있다. 따라서, 계측 툴에서의 SLM의 사용은, 시스템의 스팟 사이즈를 감소시키는 것으로 제한되지는 않는다. SLM은 또한, 수차를 감소시키고 다양한 계측 툴, 예를 들면, 분광 엘립소미터 또는 반사계 시스템, 빔 프로파일 반사계/각도 분해 산란계 시스템, 분광 산란계 시스템, 단일 파장 엘립소미터 시스템, 및 다른 시스템에서 비구면 소자를 대체하는 것에 의해, 시스템의 전체적인 광학 품질을 향상시키기 위해 활용될 수도 있다.
본 개시의 전체에 걸쳐 설명되는 다양한 단계는, 단일의 컴퓨터 시스템(130), 또는, 대안적으로, 다수의 컴퓨터 시스템(130)에 의해 수행될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 시료 위치 결정 시스템(125)과 같은 시스템(100)의 상이한 서브시스템은, 본원에서 설명되는 단계의 적어도 일부를 수행하기에 적합한 컴퓨터 시스템을 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 언급된 설명은 본 발명에 대한 제한으로서 해석되어선 안되며 단지 예시로서 해석되어야 한다. 또한, 하나 이상의 컴퓨팅 시스템(130)은 본원에서 설명되는 방법 실시예 중 임의의 실시예의 임의의 다른 단계(들)를 수행하도록 구성될 수도 있다.
또한, 컴퓨터 시스템(130)은 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 방식으로 광학 검출기(123) 및 SLM(150)에 통신 가능하게 커플링될 수도 있다. 예를 들면, 하나 이상의 컴퓨팅 시스템(130)은 광학 검출기(123) 및 조명 광학 서브시스템(122)과 관련되는 컴퓨팅 시스템에 커플링될 수도 있다. 다른 예에서, 광학 검출기(123) 및 조명 광학 서브시스템(122) 중 임의의 것은, 컴퓨터 시스템(130)에 커플링되는 단일 컴퓨터 시스템에 의해 직접적으로 제어될 수도 있다.
컴퓨터 시스템(130)은, 유선부 및/또는 유선부를 포함할 수도 있는 송신 매체에 의해 시스템의 서브시스템(예를 들면, 광학 검출기(123), 파면 센서(160), 및 등등)으로부터 데이터 또는 정보를 수신 및/또는 획득하도록 구성될 수도 있다. 이 방식에서, 송신 매체는 시스템(100)의 다른 서브시스템과 컴퓨터 시스템(130) 사이의 데이터 링크로서 기능할 수도 있다.
계측 시스템(100)의 컴퓨터 시스템(130)은, 유선부 및/또는 무선무를 포함할 수도 있는 송신 매체에 의해 다른 시스템으로부터 데이터 또는 정보(예를 들면, 측정 결과, 모델링 입력, 모델링 결과, 등등)를 수신 및/또는 획득하도록 구성될 수도 있다. 이 방식에서, 송신 매체는 컴퓨터 시스템(130)과 다른 시스템(예를 들면, 메모리 온보드 계측 시스템(100), 외부 메모리(180), 또는 다른 외부 시스템) 사이의 데이터 링크로서 기능할 수도 있다. 예를 들면, 컴퓨팅 시스템(130)은 데이터 링크를 통해 저장 매체(즉, 메모리(132) 또는 외부 메모리)로부터 측정 데이터(예를 들면, 신호(124))를 수신하도록 구성될 수도 있다. 하나의 예에서, 광학 검출기(123)의 분광계를 사용하여 획득되는 스펙트럼 결과는 영구적인 또는 반영구적인 메모리 디바이스(예를 들면, 메모리(132) 또는 외부 메모리)에 저장될 수도 있다. 다른 예에서, 컴퓨터 시스템(130) 또는 다른 컴퓨팅 시스템에 의해 결정되는 SLM(150)의 소망하는 상태는 영구적인 또는 반영구적인 메모리 디바이스(예를 들면, 메모리(132) 또는 외부 메모리)에 저장될 수도 있다. 이와 관련하여, 소망하는 상태는 온보드 메모리로부터 또는 외부 메모리 시스템으로부터 임포트될 수도 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(130)은 송신 매체를 통해 데이터를 다른 시스템으로 전송할 수도 있다. 예를 들면, 컴퓨터 시스템(130) 또는 다른 컴퓨팅 시스템에 의해 결정되는 SLM(150)의 소망하는 상태는 영구적인 또는 반영구적인 메모리 디바이스(예를 들면, 메모리(132) 또는 외부 메모리)에 저장될 수도 있다. 이와 관련하여, 측정 결과는 다른 시스템으로 엑스포트될 수도 있다.
컴퓨팅 시스템(130)은, 퍼스널 컴퓨터 시스템, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 다른 디바이스를 포함할 수도 있지만, 그러나 이들로 한정되지는 않는다. 일반적으로, 용어 "컴퓨팅 시스템"은, 메모리 매체로부터의 명령어를 실행하는 하나 이상의 프로세서를 구비하는 임의의 디바이스를 망라하도록 광의적으로 정의될 수도 있다.
본원에서 설명되는 것과 같은 방법을 구현하는 프로그램 명령어(134)는, 와이어, 케이블, 또는 무선 송신 링크와 같은 송신 매체를 통해 송신될 수도 있다. 예를 들면, 도 4에서 예시되는 바와 같이, 메모리(132)에 저장되는 프로그램 명령어는 버스(133)를 통해 프로세서(131)로 송신된다. 프로그램 명령어(134)는 컴퓨터 판독 가능 매체(예를 들면, 메모리(132))에 저장된다. 예시적인 컴퓨터 판독 가능 매체는 리드 온리 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 디스크, 또는 자기 테이프를 포함한다.
비록 SLM(150)의 소망하는 상태를 결정하는 것이 컴퓨터 시스템(130)에 의해 실현될 수도 있지만, 소망하는 상태는 다른 컴퓨터 시스템(예를 들면, 계측 툴(100) 외부의 컴퓨터 시스템)에 의해 결정될 수도 있다는 것이 고려된다. 예를 들면, SLM의 소망하는 상태는 생산 환경에서 사용되기 전에 결정되는 것이 고려된다. 이들 예에서, SLM의 소망하는 형상의 결정은 하나 이상의 외부 컴퓨터 시스템에 의해 실현되는 것이 고려된다.
다른 양태에서, 계측 시스템은, 측정 샘플의 비스듬한 조명을 활용하는 계측 시스템에서 발생하는 디포커싱 효과를 극복하기 위해, 조명 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 기울어진 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐를 포함한다.
도 9는 다른 실시예에서의 작은 측정 박스 사이즈 내의 시료의 특성을 측정하기 위한 계측 툴(200)을 예시한다. 도 9에서 예시되는 바와 같이, 계측 시스템(200)은 도 4를 참조하여 설명되는 유사한 같은 번호가 매겨진 엘리먼트를 포함한다. 하나의 양태에서, 조명 광학 서브시스템(122)은 조명 광의 빔(127)에 대해 비스듬한 각도로 기울어진 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐(180)를 포함한다. 조명 애퍼쳐(180)는 조명 소스(121)와 조명 광학 서브시스템(190)의 일부(예를 들면, 대물렌즈) 둘 다의 중간 이미지 평면에 위치된다.
도 10은, 조명 대물렌즈(190)에 진입하기 전에 조명 빔의 광축에 수직으로 배향되는 조명 슬릿(181)에 진입하는 조명 광의 양(192)을 묘사한다. 조명 광의 광축은 시료(101)의 표면에 대해 비스듬한 각도로 배향된다. 몇몇 예에서, 조명 광의 광축은 시료(101)의 표면에 수직인 축에 대해 대략 65 도의 각도로 배향된다. 도 10에서 묘사되는 조명 시스템은 시료(101)의 표면과 정렬되지 않는 초점 평면(191)을 초래한다. 이것은, 시료(101)의 표면 상에서의 조명 슬릿(181)의 이미지의 블러로 이어지며, 이 블러는 조명 스팟 사이즈에서의 유효한 증가를 초래한다.
도 11은, 대물렌즈(190)에 진입하는 조명 광의 빔의 광축에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 조명 슬릿(181)에 진입하는 조명 광(192)의 양만큼 배향되는 조명 애퍼쳐(예를 들면, 조명 슬릿(180A))를 갖는 조명 시스템을 묘사한다. 몇몇 실시예에서, 조명 애퍼쳐(180)는, 조명 애퍼쳐(180A)의 이미지 평면(193), 대물렌즈(190)의 주 평면(194), 및 시료(101)의 표면 평면(195)이 공통 라인(196)을 따라 교차하도록, 배향된다. 이 구성은 샤임플러그 조건을 충족한다. 샤임플러그 조건은, 오브젝트 평면(예를 들면, 시료(101)의 표면) 또는 이미지 평면(예를 들면, 조명 애퍼쳐(180)의 이미지 평면) 중 어느 하나가 서로에 대해 기울어지면, 모든 필드 높이에 대한 기하학적 이미지 조건을 충족하기 위해, 이미징 시스템(예를 들면, 대물렌즈(190))의 주 평면까지의 오브젝트 및 이미지 둘 다의 거리는 오브젝트 높이에 따라 변할 필요가 있다는 것을 식별한다. 도 11에서 묘사되는 바와 같이, 샤임플러그 조건을 충족하는 조명 애퍼쳐(180A)의 이미지 평면의 배향에서, 조명 애퍼쳐는 블러없이 시료(101)의 표면 상으로 이미지화된다(즉, 전체 필드에 걸쳐 초점이 맞다). 이것은 조명 스팟 사이즈에서의 유효한 감소를 초래한다.
도 12는, 시스템 대물렌즈에 진입하는 조명 광의 빔의 광축에 수직으로 배향되는 직사각형 조명 슬릿의 중심 및 네 모서리에서의 필드의 투사를 묘사하는 계측 시스템(미국 캘리포니아, 밀피타스의 KLA-Tencor Corp.에 의해 제조되는 SpectraShape 10000)의 측정 시뮬레이션 결과를 묘사한다. 특히 블러가 가장 잘 보이는 모서리에서 광의 상대적으로 큰 공간적 분포의 존재를 유의한다.
도 13은, 샤임플러그 조건에 따라 시스템 대물렌즈에 진입하는 조명 광의 빔의 광축에 대해 조명 슬릿이 비스듬한 각도로 배향된다는 점을 제외하면, 도 12를 참조하여 설명되는 것과 동일한 계측 시스템의 측정 시뮬레이션 결과를 묘사한다. 필드에 걸친 광의 상대적으로 균일한 공간적 분포, 및 도 12와 비교한 분포의 상대적으로 작은 사이즈에 유의한다.
광학 시스템의 이미지 품질은, 회절, 수차 및 오브젝트로부터 이미지까지의 전기장에 대한 기하학적 경계의 고려를 포함한다. 본원에서 논의되는 계측 시스템의 경우, 광학 이미지 품질은 투사된 기하학적 경계에 대한 최소 유효 조명 스팟 사이즈와 상관된다. 이상적인 시스템은, 투사된 기하학적 경계를 넘어 전기장이 없는 조명 애퍼쳐의 이미지를 생성할 것이다. 유효한 조명 스팟 사이즈를 최소화하기 위해, 조명 애퍼쳐는, 최적의 이미지 품질을 초래하는 따라서 투사된 기하학적 경계 외부의 에너지의 분율(fraction)을 최소화하는(즉, 투사된 기하학적 이미지에 대한 실제 이미지의 사이즈를 최소화하는) 조명 광의 빔의 경로 내에 위치되어야 한다.
일반적으로, 오브젝트로부터 이미지로의 전기장 전달은, 오브젝트 포인트의 위치 (x, y, z), 이미지 포인트의 위치 (x', y', z') 및 오브젝트에 대한 관련된 파동 벡터 성분 (kx, ky, kz) 및 이미지에 대한 관련된 파동 벡터 성분 (k'x, k'y, k'z)의 항으로 표현될 수 있다. 입사 동공측(entrance pupil side) 상의 초점 평면은 z = 0에서 정의되고, 사출 동공측(exit pupil side) 상의 초점 평면은 z'= 0에서 정의된다. 주 광선은 (x, y, z)=(0, 0, 0)에서 입구 초점 평면과 교차하고 (x', y', z')=(0, 0, 0)에서 출사 동공 평면과 교차한다. 이들 정의를 사용하고 오브젝트와 대응하는 이미지 둘 다가 오브젝트 평면 및 대응하는 이미지 평면의 초점 근처에 있다는 것을 유의하면, 오브젝트로부터 입사 동공 구체(entrance pupil sphere)로 전파하는 위상은 식 (1)에 의해 표현되는데,
Figure pct00002
여기서,
Figure pct00003
이다.
0.50 이하의 NA의 경우, 식 (2)는 다음과 같이 근사될 수 있고
Figure pct00004
식 (1)은 식 (4)에 의해 근사될 수 있다.
Figure pct00005
사출 동공으로부터 이미지로의 전파를 위한 위상은 식 (5)에 의해 표현된다.
Figure pct00006
여기서,
Figure pct00007
이다.
0.50 이하의 NA'의 경우 식 (6)은 다음과 같이 근사될 수 있고
Figure pct00008
식 (5)는 식 (8)에 의해 근사될 수 있다.
Figure pct00009
수차는 이미지 단계 표현에서
Figure pct00010
로서 포함된다. 이미지로부터 오브젝트까지의 배율 m'은, 오브젝트로부터 이미지까지의 배율 m에 관계 m'=1/m에 의해 관련된다. 배율이 등방성이면,
Figure pct00011
이다.
오브젝트 포인트 (x, y, z)로부터 이미지 포인트 (x', y', z')까지, 이미지 품질은, 상이한 광학적 경로 사이의 위상차, 또는 등가적으로 상이한 파장 벡터에만 의존할 것이다. 오브젝트 위상 변화(Object Phase Change; OPC)는 식 9에 의해 표현되고, 이미지 위상 변화(Image Phase Change; IPC)는 식 10에 의해 표현된다.
Figure pct00012
이미지의 타겟 포지션이 사출 동공 초점 평면이고 수차 함수 W가 제로와 동일한 경우,
Figure pct00013
인데, 여기서, X=m'x', Y=m'y', 그리고 Z=0이다.
예상되는 바와 같이, 사출 초점 평면에서의 이미지에 대한 최적의 오브젝트 포지션은 입사 초점 평면에 있다.
출사 동공 초점 평면에 있지 않은 이미지 포인트 및 제로와 동일한 수차 함수 W에 대해, 대응하는 오브젝트의 최적의 포지션은,
Figure pct00014
인데, 여기서 X=m'x', Y=m'y', 그리고 Z=z'm'2이다.
이미지 평면(예를 들면, 피측정 시료의 표면)이 출사 초점 평면에 대해 기울어지면, 이미지 평면은 x', y' 및 z'의 함수로서 표현될 수 있다. 예를 들면, 시료가 x' 방향에서 입사각(AOI)으로 기울어지면, 이미지 평면 좌표는 z'=x'tan(AOI)이다. 수차 함수 W가 제로와 동일하면, 대응하는 오브젝트의 최적의 포지션은 식 (14) 내지 식 (16)으로부터 다음으로서 추정될 수 있는데
Figure pct00015
여기서,
Figure pct00016
이고, 슬릿 치수는
Figure pct00017
이다.
도 14는 100㎛×28㎛의 직사각형 치수를 갖는 조명 애퍼쳐(182)(예를 들어, 편광기 슬릿)를 묘사한다. 도 14에서 묘사되는 바와 같이, 조명 애퍼쳐(182)는 조명 광의 빔의 주 광선(183)에 수직으로 배향된다.
도 15는, 65도의 조명 AOI 및 m'=14의 경우에 직사각형 조명 슬릿의 중심 및 네 모서리에서의 도 14에서 묘사되는 조명 애퍼쳐(182)의 필드 포인트의 투사를 묘사하는 계측 시스템(미국 캘리포니아, 밀피타스의 KLA-Tencor Corp.에 의해 제조되는 SpectraShape 10000)의 측정 시뮬레이션 결과의 플롯(230)을 묘사한다. 도 15에서 묘사되는 직사각형(231)은 시료의 표면 상으로의 조명 애퍼쳐(182)의 기하학적(즉, 이상적인) 투사를 예시한다. 특히 블러가 가장 잘 보이는 모서리에서 광의 상대적으로 큰 공간적 분포의 존재를 유의한다.
도 16은 100㎛×841㎛의 직사각형 치수를 갖는 조명 애퍼쳐(185)(예를 들면, 편광기 슬릿)를 묘사한다. 도 16에서 묘사되는 바와 같이, 조명 애퍼쳐(185)는 조명 광의 빔의 주 광선(184)에 대해 2도(즉, 주 광선(184)에 수직한 방향으로부터 88도)로 배향된다.
도 17은, 65도의 조명 AOI 및 m'=14의 경우에 직사각형 편광기 슬릿의 중심 및 네 모서리에서의 도 16에서 묘사되는 조명 애퍼쳐(185)의 필드 포인트의 투사를 묘사하는 계측 시스템(미국 캘리포니아, 밀피타스의 KLA-Tencor Corp.에 의해 제조되는 SpectraShape 10000)의 측정 시뮬레이션 결과의 플롯(240)을 묘사한다. 도 17에서 묘사되는 직사각형(232)은 시료의 표면 상으로의 조명 애퍼쳐(185)의 기하학적(즉, 이상적인) 투사를 예시한다. 조명 빔에 수직으로 배향되는 편광기 슬릿에 대한 도 15에서 묘사되는 결과와 비교하여, 필드에 걸친 광의 공간적 분포의 균일성, 및 광의 상대적으로 작은 공간적 분포를 유의한다.
도 18은 입사하는 광의 빔에 수직으로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐(186)를 묘사한다. 도 19는 입사하는 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐(187)를 묘사한다. 도 20은, 입사하는 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐로 조합하여 나타나는, 거리 D만큼 분리되는 두 개의 애퍼쳐(188A, 188B)를 포함하는 적층된 조명 애퍼쳐를 묘사한다. 마찬가지로, 도 21은, 입사하는 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐로 조합하여 나타나는, 거리 D만큼 분리되는 두 개의 애퍼쳐(188A, 188B)를 포함하는 적층된 조명 애퍼쳐를 묘사한다. 일반적으로, 조명 애퍼쳐는 임의의 수의 상이한 적층된 애퍼쳐를 포함할 수 있거나 또는 연속체 애퍼쳐 엘리먼트로서 구성될 수도 있다.
적층된 조명 애퍼쳐에 대해, 식 (17)이 적용된다. 도 22는, 420 마이크로미터만큼 각각 분리되는 세 개의 적층된 애퍼쳐(251A-C)를 갖는 적층된 조명 애퍼쳐(예를 들면, 편광기 슬릿)를 묘사한다. 도 22에서 묘사되는 바와 같이, 적층된 애퍼쳐(251A-C)의 각각은, 조명 광의 빔의 주 광선(252)에 수직으로 배향된다. 그러나, 조합하여, 적층된 애퍼쳐(251A-C)에 의해 형성되는 조명 애퍼쳐의 이미지 평면은 주 광선(252)에 대해 2도(즉, 주 광선(252)에 수직한 방향으로부터 88도)로 배향된다.
도 23은, 65도의 조명 AOI 및 m'=14의 경우에 시료 상으로의 조명 애퍼쳐의 기하학적 투사의 중심 및 네 모서리에서의 도 22에서 묘사되는 적층된 애퍼쳐(251A-C)로부터 형성되는 조명 애퍼쳐의 필드 포인트의 투사를 묘사하는 계측 시스템(미국 캘리포니아, 밀피타스의 KLA-Tencor Corp.에 의해 제조되는 SpectraShape 10000)의 측정 시뮬레이션 결과의 플롯(250)을 묘사한다. 도 23에서 묘사되는 직사각형(253)은, 시료의 표면 상으로의 적층된 애퍼쳐(251A-C)로부터 형성되는 조명 애퍼쳐의 기하학적(즉, 이상적인) 투사를 예시한다. 조명 빔에 수직으로 배향되는 편광기 슬릿에 대한 도 15에서 묘사되는 결과와 비교하여, 필드에 걸친 광의 공간적 분포의 균일성, 및 광의 상대적으로 작은 공간적 분포를 유의한다.
사출 동공 초점 평면에 없는 이미지 포인트 및 넌제로(non-zero) 수차 함수에 대해, 대응하는 오브젝트의 최적의 포지션은 식 (18)에 의해 주어지는 위상차를 최소화하는 것에 의해 계산된다.
Figure pct00018
파라미터의 임의의 주어진 세트 {Z', X, Y, NAx 및 NAy}에 대해, 위상차를 최소화하는 Z의 값은 수치적으로, 또는 몇몇 함수의 경우, 분석적으로 결정될 수 있다. Z의 값이 NAx 및 NAy에 의존하기 때문에, 모든 NAx 및 NAy에 대한 이미지에 대한 Z의 최적의 값은, 광학 시스템의 완전한 모델에서 모든 표면 및 수차를 포함하는 현대의 광선 추적 광학 소프트웨어를 사용하여 결정될 수 있다. 몇몇 예에서, 최적화 프로세스는 최적화의 시작점으로서 최적의 수차가 없는 오브젝트 포지션을 사용하고, 애퍼쳐 또는 슬릿의 포지션을 최적화하여 이미지 경계 밖으로 투사된 에너지를 최소화한다.
도 29는 본원에서 설명되는 바와 같이 기울어진 조명 애퍼쳐의 사용으로 인한 조명 스팟 사이즈에서의 측정된 감소를 예시하는 플롯(330)을 예시한다. 플롯(330)은 조명 광학장치에 의한 피측정 시료 상으로의 레이저 기반 광원으로부터의 조명 광의 투사를 묘사한다. 플롯라인(331)은, 조명 광학장치가 도 10, 도 12, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명되는 바와 같이 입사하는 광의 빔에 수직으로 배향되는 이미지 평면을 갖는 편광기 슬릿을 포함할 때 피측정 시료에 대한 입사 지점에서의 조명 빔에 걸친 강도 분포를 묘사한다. 플롯라인(332)은, 조명 광학장치가 도 11, 도 13, 도 16, 도 17, 도 24a 및 도 24b를 참조하여 설명되는 바와 같이 입사하는 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 편광기 슬릿을 포함할 때 피측정 시료에 대한 입사 지점에서의 조명 빔에 걸친 강도 분포를 묘사한다.
도 30은 본원에서 설명되는 바와 같이 기울어진 조명 애퍼쳐의 사용으로 인한 조명 스팟 사이즈에서의 측정된 감소를 예시하는 플롯(340)을 예시한다. 플롯(340)은 조명 광학장치에 의한 피측정 시료 상으로의 LDLS로부터의 조명 광의 투사를 묘사한다. 플롯라인(341)은, 조명 광학장치가 도 10, 도 12, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명되는 바와 같이 입사하는 광의 빔에 수직으로 배향되는 이미지 평면을 갖는 편광기 슬릿을 포함할 때 피측정 시료에 대한 입사 지점에서의 조명 빔에 걸친 강도 분포를 묘사한다. 플롯라인(342)은, 조명 광학장치가 도 11, 도 13, 도 16, 도 17, 도 24a 및 도 24b를 참조하여 설명되는 바와 같이 입사하는 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 편광기 슬릿을 포함할 때 피측정 시료에 대한 입사 지점에서의 조명 빔에 걸친 강도 분포를 묘사한다. 도 29 및 도 30을 참조하여 설명되는 실험에서, 대략 35%의 조명 스팟 사이즈의 감소가 달성된다.
조명 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 기울어진 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐는 다수의 상이한 방식으로 구현될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 단일의 얇은 조명 슬릿(예를 들면, 편광기 슬릿)은, 도 16, 도 17 및 도 19를 참조하여 설명되는 바와 같이, 조명 빔에 대해 비스듬한 각도로 기울어진다. 몇몇 실시예에서, 슬릿은, 기계가공(machining), 삼차원 인쇄, 등등에 의해 제조되는 홀더에 의해 적절한 각도로 지지될 수도 있다.
몇몇 다른 실시예에서, 두꺼운 조명 슬릿이 활용될 수도 있다. 도 24b는, 도 24a에서 묘사되는 두 개의 블록으로부터 제조되는 두꺼운 조명 슬릿(260)의 특정한 예를 묘사한다. 도 24a에서 묘사되는 바와 같이, 폭이 100 마이크로미터이고, 두께가 28 마이크로미터이고, 및 길이가 841 마이크로미터인 트렌치 피쳐(263)가 블록(261)으로부터 기계가공된다. 블록(262)은, 노출된 트렌치 피쳐(263)를 덮도록 그리고 도 24b에서 묘사되는 두꺼운 조명 슬릿(260)을 형성하도록 블록(261)의 면에 고정된다. 몇몇 실시예에서, 두꺼운 슬릿 피쳐는, 희생 재료(예를 들면, 알루미늄)를 갖는 두꺼운 슬릿 피쳐를 모델링하고, 희생 재료 주위에 또 다른 재료를 성장시키고, 그 다음 희생 재료를 에칭하여 소망하는 두꺼운 슬릿 피쳐를 구현하는 것에 의해 제조될 수 있을 것이다. 일반적으로, 두꺼운 슬릿 피쳐는, 샌드위칭, 접착, 전기 방전 기계가공, 레이저 기계가공, 레이저 드릴링, 및 레이저 용접, 등등과 같은 제조 기술 중 임의의 하나 또는 조합에 의해 제조될 수 있다.
일반적으로, 두꺼운 조명 슬릿의 내벽으로부터의 내부 반사를 감소시키는 것이 유리하다. 따라서, 두꺼운 슬릿의 내벽의 표면을 흑색화하거나(blacken), 아노다이징하거나, 곡선화하거나, 재성형하거나, 거칠게하거나, 또는 다르게는 변형하는 것이 유용할 수도 있다.
일반적으로, 길이 차원(즉, 조명 광의 빔과 정렬되는 방향)을 따른 두꺼운 슬릿의 단면의 형상은 직사각형을 가질 필요는 없다. 도 25a 내지 도 25d는 두꺼운 조명 슬릿의 상이한 단면(270 내지 273)을 각각 묘사한다. 도 25a 내지 도 25d에 묘사되는 단면은, 비제한적인 예로서 제공된다. 예를 들면, 도 25c에 묘사되는 바와 같이, 타원형 슬릿의 사용은, 직사각형의 코너로부터 발생하는 바람직하지 않은 에지 효과를 감소 시키는 데 유익할 수도 있을 것이다. 일반적으로, 임의의 다른 형상이 고려될 수도 있다.
몇몇 다른 실시예에서, 두 개 이상의 슬릿의 스택이 도 21 내지 도 23을 참조하여 설명되는 바와 같이 활용될 수도 있다. 조명 슬릿 스택의 정렬은 계측 시스템 자체 상에 스택을 정렬하여 광 스루풋을 최대화하는 것에 의해 달성될 수도 있다. 레지스트레이션 피쳐가 조명 슬릿 주위의 재료 상에 도입될 수도 있고, 인접한 조명 슬릿 사이의 분리를 제어하기 위해 쐐기(shim) 또는 다른 기계적 피쳐가 활용될 수도 있다. 조명 슬릿은, 인쇄, 퇴적 또는 다른 형태의 정밀 제조에 의해 유리 기판의 대향면 상에 제조될 수도 있다.
일반적으로, 조명 슬릿 또는 슬릿의 조합은, 레이저 절단, 에칭 리소그래피, 방전 가공(electro-discharge machining; EDM), 밀링, 드릴링, 삼차원 인쇄, 또는 다른 인쇄법에 의해 형성될 수도 있다.
추가 양태에서, 조명 애퍼쳐는 조정가능하고 프로그래밍 가능하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 터릿 어셈블리(turret assembly)는, 빔의 경로에 위치될 때 조명 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 각각 갖는 다수의 상이한 조명 애퍼쳐를 포함한다. 시스템 요건에 따라, 터릿은, 조명 빔의 경로 안으로 적절한 조명 애퍼쳐를 위치시키도록, 컴퓨팅 시스템(예를 들면, 컴퓨팅 시스템(130))에 의해 제어될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 조명 애퍼쳐는, 애퍼쳐의 사이즈, 배향 각도, 다수의 애퍼쳐 엘리먼트의 분리, 애퍼쳐 엘리먼트의 정렬, 등등을 변경하도록 유연하게 배치될 수 있는 조정가능한 기계적 피쳐를 포함할 수도 있다. 이들 실시예에서, 조명 애퍼쳐는, 소망되는 사이즈, 형상, 위치, 배향, 정렬, 등등을 달성하기 위한 조정가능한 조명 애퍼쳐를 구성하기 위해, 컴퓨팅 시스템(예를 들면, 컴퓨팅 시스템(130))에 의해 제어될 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 조명 슬릿은 프로그래밍 가능한 재료(예를 들면, 나노 재료, 자가 조립 재료, 등등)로 제조될 수도 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 조명 애퍼쳐는 공간 광 변조 디바이스(예를 들면, 마이크로 전자 기계 디바이스, 액정 디바이스, 프로그래밍 가능한 반사 미러 디바이스, 등등)에 기초할 수도 있다.
일반적으로, 다양한 계측 시스템 아키텍쳐는, 조명 경로에 위치되는 공간 광 변조기, 조명 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐, 또는 둘 다의 조합에 의해 가능하게 되는 감소된 측정 박스 사이즈로부터 이익을 얻는다. 하나의 예에서, 반사 광학장치를 활용하는 구면 광학장치 기반의 산란계 시스템(spherical-optics based scatterometer system)은, 본원에서 설명되는 바와 같은 향상된 조명 기술로부터 이익을 얻는다. 엘립소미터 구성 및 반사계 구성 둘 모두는, 조명 경로에 위치되는 공간 광 변조기, 조명 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐, 또는 이들 둘 다의 조합으로부터 이익을 얻을 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 계측 시스템은 본원에서 설명되는 바와 같은 엘립소미터 모듈을, 수직 입사 반사계와 함께 포함하는데, 이 경우 반사계는 조명 경로 내에 공간 광 변조기(예를 들면, 변형 가능한 미러)를 또한 포함한다. 몇몇 예에서, 반사계는 비구면 광학장치 설계에 기초한다. 몇몇 다른 예에서, 반사계는 구면 광학장치 설계에 기초한다. 몇몇 실시예에서, 조명 소스는, 조합된 계측 시스템의 반사계와 엘립소미터 사이에서 공유된다. 몇몇 실시예에서, 넓은 스펙트럼 범위를 달성하기 위해 다수의 조명 소스가 활용된다(예를 들면, 더 짧은 파장에 대해서는 레이저 구동 플라즈마 소스, 더 긴 파장에 대해서는 슈퍼컨티늄 레이저 소스). 몇몇 실시예에서, 계측 시스템은 각각 상이한 방위각에서 동시 측정을 수행하도록 각각 구성되는 다수의 엘립소미터를 포함한다.
도 31은, 본원에서 설명되는 바와 같이 조명 경로 내에 위치되는 공간 광 변조기를 갖는 조명기(402) 및 조명 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐(404)를 포함하는 예시적인 계측 시스템(400)을 묘사한다. 계측 시스템(400)은 광범위한 파장에 걸쳐 분광 엘립소미터에 조명 광을 제공하도록 구성되는 레이저 구동 광원(LDLS) 및 수은 크세논 램프 둘 다를 포함하는 조명 소스(401)를 갖는 광대역 분광 엘립소미터(broadband spectroscopic ellipsometer; BBSE)이다. 하나의 양태에서, BBSE(400)는 조명 대물렌즈 또는 수집 대물렌즈 중 어느 하나에 투과 광학 소자를 포함하지 않는다. 반사형 광학 소자만을 활용하는 것은, 조명 효율성을 향상시키고 특히 더 짧은 파장에서 측정 감도를 증가시킨다. LDLS(401) 및 수은 크세논 램프로부터 방출되는 광은, 변형 가능한 미러(DM)을 포함하는 조명기(402)로 지향된다. DM은, 본원에서 설명되는 바와 같이 파면 오차를 감소시키기 위해, 조명 광의 경로에 걸쳐 진폭 및 위상 분포를 변조하도록 구성된다. 파면 보정을 통해, 파면 오차가 보정되지 않은 채로 남아 있으면 가능할 것보다 더 작은 측정 박스 사이즈가 달성된다. 변조된 조명 광은 로숀 편광기(403) 및 편광기 슬릿(404)을 통과한다. 편광기 슬릿(404)은, 측정 샘플의 비스듬한 조명으로부터 발생하는 디포커싱 효과를 극복하기 위해, 조명 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 기울어진 이미지 평면을 갖는다. 묘사된 실시예에서, 조명 애퍼쳐는, 조명 애퍼쳐의 이미지 평면, 대물렌즈의 주 평면, 및 피측정 시료의 표면 평면이 공통 라인을 따라 교차하도록, 배향된다. 이 구성은 샤임플러그 조건을 충족하며, 이 조건 하에서 조명 애퍼쳐는 시료(407)의 표면 상으로 블러 없이 이미지화된다. 편광기 슬릿(404)을 통과 한 후, 조명 광(405)의 편광된 빔은 조명 대물렌즈(406)에 의해 시료(407) 상으로 집속된다. 시료(407)의 표면으로부터 반사, 굴절, 회절 및 산란되는 광의 일부는, 수집 대물렌즈(408)에 의해 수집된다. 수집된 광의 빔(409)은 로숀 분석기(410)를 통과하여 분광계(411)의 하나 이상의 검출기에 입사한다.
추가 실시예에서, BBSE(400)는 조명 경로 및 수집 경로 중 하나 또는 둘 다에 위치되는 회전 보상기 엘리먼트를 또한 포함한다. 이것은, BBSE(400)로 하여금 시료(407)의 뮬러(Mueller) 매트릭스 측정을 수행하게 한다.
많은 예에서, 주된 초점은, 본원에서 설명되는 방법 및 장치를 사용하여 다중 입사각을 갖는 계측 아키텍쳐에 대한 작은 계측 박스 사이즈를 달성하는 것이다. 이들은, 표준 구현의 다중 AOI 분광 타원편광 해석법(spectroscopic ellipsometry; SE) 또는 뮬러 매트릭스 구현의 다중 AOI 분광 타원편광 해석법(MMSE), 다중 AOI 분광 반사측정법, 빔 프로파일 반사측정법(beam profile reflectometry; BPR), 단일 파장 타원편광 해석법, 빔 프로파일 타원편광 해석법(beam profile ellipsometry; BPE), BPR 또는 BPE 기술이 일차원 또는 이차원 각도 분해 구현에서 사용되는 것, 각도 분해 산란측정법, 및 분광 산란측정법을 포함하지만 그러나 이들로 제한되지는 않는다.
그러나, 일반적으로, 본원에서 설명되는 방법 및 장치는, 조합된 측정 분석의 일부로서, 모든 공지된 광학 계측 툴과 개별적으로 또는 조합에서 호환된다. 이러한 광학 계측 기술은, 비제한적인 예로서, 분광 타원편광 해석법, 분광 반사측정법, 각도 분해 반사측정법 및 타원편광 해석법, 분광 산란측정법, 산란측정법 오버레이, 빔 프로파일 반사측정법, (각도 및 편광 분해), 빔 프로파일 타원편광 해석법, 단일의 또는 다수의 이산 파장 타원편광 해석법, 다중 입사각 타원편광 해석법, 및 분광 편광측정법, 등등을 포함한다. 일반적으로, 이미지 기반의 계측 기술을 비롯한, 반도체 구조체의 특성 묘사에 적용가능한 임의의 계측 기술이 고려될 수도 있다.
몇몇 예에서, 작은 사이즈의 측정 박스를 달성하기 위한 본원에서 설명되는 장치 및 방법은, 예컨대 1) 1997년 3월 4일자로 KLA-Tencor Corporation에게 발행된 발명의 명칭이 "Focused beam spectroscopic ellipsometry method"인 미국 특허 제5,608,526호 - 이 특허의 내용은 참조에 의해 마치 본원에서 완전히 개시되는 것처럼 통합됨 - , 및 2) 1999년 1월 12일자로 KLA-Tencor Corporation에게 발행된 발명의 명칭이 "Apodizing filter system useful for reducing spot size in optical measurements and other applications"인 미국 특허 제5,859,424호 - 이 특허의 내용은 참조에 의해 마치 본원에서 완전히 개시되는 것처럼 통합됨 - 에서 설명되는 현존하는 집속 빔 엘립소미터 시스템과 연계하여 사용될 수도 있다.
작은 계측 박스 사이즈를 달성하기 위한 본원에서 설명되는 방법 및 장치는, CD 계측, 박막 계측, 형상 계측, 및 조성 계측에 대해 유용하다. 그러나, 이들 애플리케이션은 제한적이지 않으며, 본원에서 설명되는 방법은, 오버레이 계측 애플리케이션, 피치워크 측정 애플리케이션, 초점 및 조사양(dosage) 모니터링 애플리케이션, 에칭 모니터링 애플리케이션, 리소그래피 애플리케이션, 등등에 대해서도 또한 유용하다.
앞서 논의된 바와 같이, 조명 경로 내의 SLM, 조명 광에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 조명 애퍼쳐, 또는 둘 모두가, 계측 툴(예를 들면, 계측 툴(100))의 일부로서 작은 계측 박스 사이즈를 달성하기 위해 활용된다. 그러나, 작은 계측 박스 사이즈 측정 성능을 달성하기 위한 이들 방법 및 장치는 또한, 제조 프로세스, 및/또는 제조 프로세스 툴의 일부로서 구현될 수도 있다. 제조 프로세스 툴의 예는, 리소그래피 노광 툴, 막 퇴적 툴, 임플란트 툴, 및 에칭 툴을 포함하지만 그러나 이들로 한정되는 것은 아니다. 이 방식에서, 측정 결과는 제조 프로세스를 제어하기 위해 사용된다. 하나의 예에서, 본원에서 설명되는 방법 및 장치에 따라 하나 이상의 타겟으로부터 수집되는 측정 데이터는, 초점 및 조사양을 제어하기 위해 리소그래피 툴에 의해 사용된다. 다른 예에서, 본원에서 설명되는 방법 및 장치에 따라 하나 이상의 타겟으로부터 수집되는 측정 데이터는, 에칭 시간과 같은 에칭 프로세스 파라미터를 제어하기 위해 에칭 툴에 의해 사용된다.
본원에서 설명되는 바와 같이, 용어 "임계 치수"는, 구조체의 임의의 임계 치수(예를 들면, 하부 임계 치수, 중간 임계 치수, 상부 임계 치수, 측벽 각도, 격자 높이 등등), 임의의 둘 이상의 구조체 사이의 임계 치수(예를 들면, 두 구조체 사이의 거리), 및 둘 이상의 구조체 사이의 변위(예를 들면, 중첩하는 격자 구조체 사이의 오버레이 변위, 등등)를 포함한다. 구조체는 삼차원 구조체, 패턴화된 구조체, 오버레이 구조체, 등등을 포함할 수도 있다.
본원에서 설명되는 바와 같이, 용어 "임계 치수 애플리케이션" 또는 "임계 치수 측정 애플리케이션"은 임의의 임계 치수 측정을 포함한다.
본원에서 설명되는 바와 같이, 용어 "계측 시스템"은, 임계 치수 애플리케이션 및 오버레이 계측 애플리케이션을 비롯한, 임의의 양태에서 시료를 특성 묘사하기 위해 적어도 부분적으로 활용되는 임의의 시스템을 포함한다. 그러나, 기술 분야의 이러한 용어는 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "계측 시스템"의 범위를 제한하지 않는다. 또한, 계측 시스템(100)은 패턴화된 웨이퍼 및/또는 패턴화되지 않은 웨이퍼의 측정을 위해 구성될 수도 있다. 계측 시스템은, LED 검사 툴, 쏠라 검사 툴(solar inspection tool), 에지 검사 툴, 이면 검사 툴, 매크로 검사 툴, 또는 멀티 모드 검사 툴(하나 이상의 플랫폼으로부터의 데이터를 동시적으로 수반함), 및 임계 치수 데이터에 기초한 시스템 파라미터의 캘리브레이션으로부터 이익을 얻는 임의의 다른 계측 또는 검사 툴로서 구성될 수도 있다.
시료를 프로세싱하기 위해 사용될 수도 있는 반도체 프로세싱 시스템(예를 들면, 검사 시스템 또는 리소그래피 시스템)에 대한 다양한 실시예가 본원에서 설명된다. 용어 "시료"는, 본원에서, 웨이퍼, 레티클, 또는 기술 분야에서 공지되어 있는 수단에 의해 프로세싱될 수도 있는(예를 들면, 결함에 대해 검사 또는 인쇄될 수도 있는) 임의의 다른 샘플을 가리키기 위해 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "웨이퍼"는 반도체 또는 비반도체 재료로 형성되는 기판을 일반적으로 지칭한다. 예는, 단결정 실리콘, 비화 갈륨, 및 인화 인듐을 포함하지만, 그러나 이들로 한정되는 것은 아니다. 이러한 기판은 반도체 제조 설비에서 공통적으로 발견될 수도 있고 및/또는 프로세싱될 수도 있다. 몇몇 경우에서, 웨이퍼는 기판(즉, 베어 웨이퍼(bare wafer))만을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 웨이퍼는 기판 상에 형성되는 상이한 재료의 하나 이상의 층을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 상에 형성되는 하나 이상의 층은 "패턴화될" 수도 있거나 또는 "패턴화되지 않을" 수도 있다. 예를 들면, 웨이퍼는 반복 가능한 패턴 피쳐를 갖는 복수의 다이를 포함할 수도 있다.
"레티클"은 레티클 제조 프로세스의 임의의 스테이지에서의 레티클일 수도 있거나, 또는 반도체 제조 설비에서의 사용을 위해 방출되거나(released) 또는 방출되지 않을 수도 있는 완성된 레티클일 수도 있다. 레티클, 또는 "마스크"는, 실질적으로 불투명한 영역이 상부에 형성되며 어떤 패턴으로 구성되는 실질적으로 투명한 기판으로서 일반적으로 정의된다. 기판은, 예를 들면, 비정질의 SiO2와 같은 유리 재료를 포함할 수도 있다. 레티클은, 레티클 상의 패턴이 레지스트로 전사될 수도 있도록, 리소그래피 프로세스의 노광 단계 동안 레지스트로 피복된 웨이퍼 위에 배치될 수도 있다.
웨이퍼 상에 형성되는 하나 이상의 층은 패턴화될 수도 있거나 또는 패턴화되지 않을 수도 있다. 예를 들면, 웨이퍼는, 반복 가능한 패턴 피쳐를 각각 구비하는 복수의 다이를 포함할 수도 있다. 재료의 이러한 층의 형성 및 프로세싱은 궁극적으로는 완성된 디바이스로 귀결될 수도 있다. 많은 상이한 타입의 디바이스가 웨이퍼 상에 형성될 수도 있고, 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 웨이퍼는, 기술 분야에서 공지되어 있는 임의의 타입의 디바이스가 상부에서 제조되고 있는 웨이퍼를 망라하도록 의도된다.
하나 이상의 예시적인 실시예에서, 설명되는 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되면, 기능은 하나 이상의 명령어 또는 코드로서 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장되거나 또는 컴퓨터 판독 가능 매체를 통해 전송될 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는, 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체 둘 다를 포함한다. 저장 매체는 범용 컴퓨터 또는 특수 목적용 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수도 있다. 비제한적인 예로서, 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는, RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 디바이스, 또는 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 소망하는 프로그램 코드 수단을 반송(carry) 또는 저장하기 위해 이용될 수 있으며 범용 컴퓨터나 특수 목적용 컴퓨터, 또는 범용 프로세서나 특수 목적용 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독 가능 매체로 적절히 칭해진다. 예를 들면, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선(twisted pair), 디지털 가입자 회선(digital subscriber line; DSL), 또는 적외선, 무선, 및 마이크로파와 같은 무선 기술을 사용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 전송되면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL, 또는 적외선, 무선, 및 마이크로파와 같은 무선 기술은 매체의 정의에 포함된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 디스크(disk) 및 디스크(disc)는, 컴팩트 디스크(compact disc; CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크(digital versatile disc; DVD), 플로피 디스크 및 블루레이 디스크를 포함하는데, 여기서 디스크(disk)는 통상 자기적으로 데이터를 재생하고, 디스크(disc)는 레이저를 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기의 조합도 컴퓨터 판독 가능 매체의 범위 내에 또한 포함되어야 한다.
소정의 특정 실시예가 교수적인 목적을 위해 상기에서 설명되었지만, 본 특허 문헌의 교시는 일반적인 적용가능성을 가지며 상기에서 설명되는 특정 실시예로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 설명된 특정 실시예의 다양한 피쳐의 다양한 수정예, 적응예, 및 조합예는, 특허청구범위에서 개시되는 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 실시될 수 있다.

Claims (30)

  1. 계측 시스템에 있어서,
    조명 광의 양(an amount of illumination light)을 생성하도록 구성되는 조명 소스;
    상기 조명 소스로부터의 상기 조명 광의 양을 피측정 시료(specimen under measurement)로 지향시키도록 구성되는 조명 광학 서브시스템(illumination optics subsystem) ― 상기 조명 광학 서브시스템은, 상기 조명 소스로부터 상기 피측정 시료로의 상기 조명 광의 경로에 배치되는 공간 광 변조기를 포함하고, 상기 공간 광 변조기는 상기 조명 광의 경로에 걸친 진폭, 위상, 또는 진폭과 위상의 조합을 변조하도록 구성됨 ― ;
    상기 조명 광의 양에 대한 상기 시료의 응답을 나타내는 복수의 출력 신호를 생성하도록 구성되는 검출기; 및
    상기 시료의 표면으로부터 수집된 광의 양을 수집하도록 그리고 상기 수집된 광의 양을 상기 검출기로 지향시키도록 구성되는 수집 광학 서브시스템
    을 포함하는, 계측 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 변형 가능한 미러 디바이스, 픽셀화된 미러 디바이스, 투과형 액정 디스플레이 디바이스, 및 반사형 실리콘 액정 디바이스(reflective liquid crystal on silicon device) 중 임의의 것인, 계측 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 조명 광의 상기 경로에 걸쳐 소망하는 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 상기 진폭 프로파일과 상기 위상 프로파일의 조합을 달성하도록 상기 공간 광 변조기의 상태를 변경하기 위해 커맨드 신호를 상기 공간 광 변조기로 송신하도록 구성되는 것인, 계측 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 조명 광에 걸쳐 또는 상기 수집된 광에 걸쳐 진폭, 위상, 또는 진폭과 위상 둘 모두를 측정하도록 구성되는 파면 센서(wavefront sensor)를 더 포함하는, 계측 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 파면 센서는 상기 수집 경로 내에 배치되는 것인, 계측 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 파면 센서는 상기 조명 경로 내에 배치되는 것인, 계측 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는 또한:
    상기 파면 센서에 의한 상기 조명 광에 걸친 진폭, 위상, 또는 진폭과 위상 둘 모두의 측정의 표시를 수신하도록; 그리고
    상기 파면 센서에 의한 상기 조명 광에 걸친 진폭, 위상, 또는 진폭과 위상 둘 모두의 상기 측정에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 조명 광의 경로에 걸친 상기 소망하는 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 상기 소망하는 진폭 프로파일과 상기 소망하는 위상 프로파일 둘 모두를 결정하도록
    구성되는 것인, 계측 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 계측 시스템의 상기 조명 광의 경로에 걸친 상기 소망하는 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 상기 소망하는 진폭 프로파일과 상기 소망하는 위상 프로파일 둘 모두는, 다른 계측 시스템 또는 계측 시스템의 그룹의 상기 조명 광의 경로에 걸친 소망하는 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 상기 소망하는 진폭 프로파일과 상기 소망하는 위상 프로파일 둘 모두와 매칭되는 것인, 계측 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 계측 시스템의 측정 박스 사이즈는 임의의 방향으로 30 마이크로미터 미만인 것인, 계측 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 계측 시스템의 측정 박스 사이즈는 임의의 방향으로 10 마이크로미터 미만인 것인, 계측 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 계측 시스템은 엘립소미터(ellipsometer)이고, 상기 조명 광의 양은 하나 이상의 입사각으로 상기 피측정 시료로 지향되는 것인, 계측 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 엘립소미터는 뮬러 매트릭스 측정(Mueller Matrix measurement)을 수행하도록 구성되는 것인, 계측 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 계측 시스템은, 필름 계측, 조성 계측, 임계 치수 계측, 형상 계측, 및 오버레이 계측 중 임의의 것을 수행하도록 구성되는 것인, 계측 시스템.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 조명 광의 경로에 걸친 상기 소망하는 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 상기 진폭 프로파일과 상기 위상 프로파일의 조합은, 기준 계측 시스템의 상기 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 상기 진폭 프로파일과 위상 프로파일의 조합과 매칭되도록 선택되는 것인, 계측 시스템.
  15. 방법에 있어서,
    조명 소스로부터 조명 광의 양을 수신하는 단계;
    상기 조명 소스로부터 피측정 시료의 표면까지의 상기 조명 광의 경로에 걸쳐 위상 프로파일, 진폭 프로파일, 또는 상기 진폭 프로파일 및 상기 위상 프로파일 둘 모두를 변조하는 단계;
    상기 시료의 표면으로부터의 수집된 광의 양을 검출기로 지향시키는 단계; 및
    상기 수집된 광으로부터 복수의 출력 신호 ― 상기 출력 신호는 상기 변조된 조명 광의 양에 대한 상기 시료의 응답을 나타냄 ― 를 생성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 출력 신호에 적어도 부분적으로 기초하여, 구조 파라미터의 추정치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 변조된 조명 광의 소망하는 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 상기 소망하는 진폭 프로파일과 상기 소망하는 위상 프로파일 둘 모두를 결정하는 단계; 및
    상기 소망하는 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 상기 진폭 프로파일과 상기 위상 프로파일의 조합을 달성하도록 공간 광 변조기의 상태를 변경하기 위해, 커맨드 신호를 상기 공간 광 변조기로 송신하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 변조된 조명 광에 걸쳐 또는 상기 수집된 광에 걸쳐 상기 진폭, 위상, 또는 상기 진폭과 상기 위상 둘 모두를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 소망하는 진폭 프로파일, 위상 프로파일, 또는 상기 소망하는 진폭 프로파일과 상기 소망하는 위상 프로파일 둘 모두를 결정하는 단계는, 측정된 진폭, 위상, 또는 진폭과 위상 둘 모두에 적어도 부분적으로 기초하는 것인, 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 조명 광의 경로에 걸쳐 상기 위상 프로파일을 변조하는 단계는, 프로그래밍 가능한 표면 프로파일을 갖는 변형 가능한 미러로부터 상기 조명 광을 반사시키는 단계를 수반하는 것인, 방법.
  20. 계측 시스템에 있어서,
    조명 광의 양을 생성하도록 구성되는 조명 소스;
    상기 조명 소스로부터의 상기 조명 광의 양을 피측정 시료로 지향시키도록 구성되는 조명 광학 서브시스템 ― 상기 조명 광학 서브시스템은, 조명 애퍼쳐(aperture)를 통과하는 상기 조명 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 이미지 평면을 갖는 상기 조명 애퍼쳐를 포함함 ― ;
    상기 조명 광의 양에 대한 상기 시료의 응답을 나타내는 복수의 출력 신호를 생성하도록 구성되는 검출기; 및
    상기 시료의 표면으로부터 수집된 광의 양을 수집하도록, 그리고 상기 수집된 광의 양을 상기 검출기로 지향시키도록 구성되는 수집 광학 서브시스템
    을 포함하는, 계측 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    조명 광의 상기 빔은, 상기 피측정 시료에 대한 상기 조명 광의 빔의 입사 지점에서 상기 피측정 시료의 상기 표면에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 것인, 계측 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 조명 애퍼쳐는, 조명 슬릿을 통과하는 상기 조명 광의 빔에 대해 비스듬한 각도로 배향되는 상기 조명 슬릿인 것인, 계측 시스템.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 조명 애퍼쳐는 복수의 적층된 조명 슬릿을 포함하는 것인, 계측 시스템.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 조명 애퍼쳐의 단면은 직사각형 형상 및 타원 형상 중 임의의 것인, 계측 시스템.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 조명 애퍼쳐의 초점 평면, 상기 조명 광학 서브시스템의 대물렌즈의 초점 평면, 및 상기 피측정 시료의 표면으로부터 연장하는 평면은 단일의 라인을 따라 교차하는 것인, 계측 시스템.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 조명 애퍼쳐는, 상기 조명 애퍼쳐의 상기 이미지 평면이 상기 조명 애퍼쳐를 통과하는 상기 조명 광의 빔에 대해 재배향될 수 있도록 조정가능한 것인, 계측 시스템.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 조명 애퍼쳐는, 선택된 조명 애퍼쳐를 상기 계측 시스템의 광학적 경로 안으로 선택가능하게(selectably) 삽입하는 기계적 어셈블리에 장착된 복수의 조명 애퍼쳐로부터 선택가능한 것인, 계측 시스템.
  28. 제20항에 있어서,
    상기 계측 시스템은 엘립소미터이고, 상기 조명 광의 양은 하나 이상의 입사각으로 상기 피측정 시료로 지향되는 것인, 계측 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 엘립소미터는 뮬러 매트릭스 측정을 수행하도록 구성되는 것인, 계측 시스템.
  30. 제20항에 있어서,
    상기 계측 시스템은, 필름 계측, 조성 계측, 임계 치수 계측, 형상 계측, 및 오버레이 계측 중 임의의 것을 수행하도록 구성되는 것인, 계측 시스템.
KR1020177035639A 2015-05-11 2016-05-09 작은 조명 스팟 사이즈를 갖는 광학 계측 KR20180005697A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/708,454 2015-05-11
US14/708,454 US9915524B2 (en) 2015-05-11 2015-05-11 Optical metrology with small illumination spot size
PCT/US2016/031526 WO2016183031A1 (en) 2015-05-11 2016-05-09 Optical metrology with small illumination spot size

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180005697A true KR20180005697A (ko) 2018-01-16

Family

ID=57248172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177035639A KR20180005697A (ko) 2015-05-11 2016-05-09 작은 조명 스팟 사이즈를 갖는 광학 계측

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9915524B2 (ko)
KR (1) KR20180005697A (ko)
TW (1) TWI715575B (ko)
WO (1) WO2016183031A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220135896A (ko) * 2021-03-31 2022-10-07 최형근 캡슐 상품 자동 판매기

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3358413A1 (en) * 2017-02-02 2018-08-08 ASML Netherlands B.V. Metrology method, apparatus and computer program
US10168273B1 (en) * 2017-07-01 2019-01-01 Kla-Tencor Corporation Methods and apparatus for polarizing reticle inspection
US11333621B2 (en) * 2017-07-11 2022-05-17 Kla-Tencor Corporation Methods and systems for semiconductor metrology based on polychromatic soft X-Ray diffraction
KR102580389B1 (ko) * 2018-02-13 2023-09-19 코닝 인코포레이티드 유리 시트 검사 장치 및 방법
CN108519335A (zh) * 2018-04-10 2018-09-11 中北大学 一种基于弹光调制的光谱椭偏测量装置及方法
CN108761486B (zh) * 2018-05-16 2021-02-19 泛测（北京）环境科技有限公司 基于Scheimpflug原理的激光雷达系统
US11791189B2 (en) * 2018-10-05 2023-10-17 Lam Research Corporation Reflectometer to monitor substrate movement
US10989591B2 (en) * 2019-02-08 2021-04-27 University Of Maryland, College Park Methods and arrangements to enhance optical signals within aberrated or scattering samples
EP3942597A4 (en) * 2019-03-19 2022-12-21 Momentum Optics THERMALLY GUIDED CHEMICAL ETCHING OF A SUBSTRATE AND REAL-TIME MONITORING OF IT
US11698326B2 (en) * 2019-08-16 2023-07-11 Corning Incorporated Nondestructive imaging and surface quality inspection of structured plates
US20230035404A1 (en) * 2019-12-26 2023-02-02 Nova Ltd. Combined ocd and photoreflectance method and system
US11233963B2 (en) * 2019-12-27 2022-01-25 Omnivision Technologies, Inc. Devices and methods for obtaining three-dimensional shape information using polarization and phase detection photodiodes
WO2021168611A1 (en) 2020-02-24 2021-09-02 Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. Systems and methods for semiconductor chip surface topography metrology
WO2021168613A1 (en) 2020-02-24 2021-09-02 Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. Systems and methods for semiconductor chip surface topography metrology
WO2021168612A1 (en) * 2020-02-24 2021-09-02 Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. Systems and methods for semiconductor chip surface topography metrology
WO2021168610A1 (en) * 2020-02-24 2021-09-02 Yangtze Memory Technologies Co., Ltd. Systems having light source with extended spectrum for semiconductor chip surface topography metrology
US11512948B2 (en) * 2020-05-26 2022-11-29 Kla Corporation Imaging system for buried metrology targets
US11079220B1 (en) * 2020-09-11 2021-08-03 Onto Innovation Inc. Calibration of azimuth angle for optical metrology stage using grating-coupled surface plasmon resonance
KR20230079145A (ko) * 2020-10-15 2023-06-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 광학 디바이스들을 위한 시스루 계측 시스템들, 장치, 및 방법들
US20230236113A1 (en) * 2022-01-25 2023-07-27 Kla Corporation Annular apodizer for small target overlay measurement
US20230341337A1 (en) * 2022-04-20 2023-10-26 Kla Corporation Measurement of thick films and high aspect ratio structures
US20240027186A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 Onto Innovation Inc. Apparatus to characterize substrates and films

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0119356A1 (en) 1982-12-24 1984-09-26 Plessey Overseas Limited Apparatus for measuring parameters of optical fibres
US5608526A (en) 1995-01-19 1997-03-04 Tencor Instruments Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system
US5859424A (en) 1997-04-08 1999-01-12 Kla-Tencor Corporation Apodizing filter system useful for reducing spot size in optical measurements and other applications
US6278519B1 (en) * 1998-01-29 2001-08-21 Therma-Wave, Inc. Apparatus for analyzing multi-layer thin film stacks on semiconductors
US6707020B1 (en) * 1999-12-28 2004-03-16 Mza Associates Corporation Adaptive dynamic range wavefront sensor
US6429943B1 (en) 2000-03-29 2002-08-06 Therma-Wave, Inc. Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements
US6982791B2 (en) * 2001-12-19 2006-01-03 Therma-Wave, Inc. Scatterometry to simultaneously measure critical dimensions and film properties
US6924893B2 (en) * 2002-05-13 2005-08-02 Marine Biological Laboratory Enhancing polarized light microscopy
AU2003245458A1 (en) * 2002-06-12 2003-12-31 Advanced Research And Technology Institute, Inc. Method and apparatus for improving both lateral and axial resolution in ophthalmoscopy
US20040218172A1 (en) * 2003-01-24 2004-11-04 Deverse Richard A. Application of spatial light modulators for new modalities in spectrometry and imaging
GB0314444D0 (en) * 2003-06-20 2003-07-23 Univ Heriot Watt Novel wavefront sensor
US7478019B2 (en) 2005-01-26 2009-01-13 Kla-Tencor Corporation Multiple tool and structure analysis
US7567351B2 (en) 2006-02-02 2009-07-28 Kla-Tencor Corporation High resolution monitoring of CD variations
US8908175B1 (en) 2006-03-31 2014-12-09 Kla-Tencor Corporation Flexible scatterometry metrology system and method
WO2009130603A2 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Micronic Laser Systems Ab Spatial light modulator with structured mirror surfaces
JP2009300348A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Opcell Co Ltd レーザ走査装置
US8125641B2 (en) * 2009-03-27 2012-02-28 N&K Technology, Inc. Method and apparatus for phase-compensated sensitivity-enhanced spectroscopy (PCSES)
US8253940B1 (en) * 2009-08-24 2012-08-28 J. A. Woollam Co., Inc. UV-IR range variable angle spectroscopic ellipsometer
US8441639B2 (en) 2009-09-03 2013-05-14 Kla-Tencor Corp. Metrology systems and methods
US9400246B2 (en) * 2011-10-11 2016-07-26 Kla-Tencor Corporation Optical metrology tool equipped with modulated illumination sources
US9228943B2 (en) * 2011-10-27 2016-01-05 Kla-Tencor Corporation Dynamically adjustable semiconductor metrology system
US9347891B2 (en) * 2012-03-07 2016-05-24 Kla-Tencor Corporation Wafer and reticle inspection systems and methods for selecting illumination pupil configurations
JP5865738B2 (ja) * 2012-03-13 2016-02-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査方法及びその装置
US20130245985A1 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Kla-Tencor Corporation Calibration Of An Optical Metrology System For Critical Dimension Application Matching
WO2013181156A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Kla-Tencor Corporation Small spot size spectroscopic ellipsometer
US9581430B2 (en) 2012-10-19 2017-02-28 Kla-Tencor Corporation Phase characterization of targets
US9879977B2 (en) 2012-11-09 2018-01-30 Kla-Tencor Corporation Apparatus and method for optical metrology with optimized system parameters
US10769320B2 (en) 2012-12-18 2020-09-08 Kla-Tencor Corporation Integrated use of model-based metrology and a process model
US9116103B2 (en) 2013-01-14 2015-08-25 Kla-Tencor Corporation Multiple angles of incidence semiconductor metrology systems and methods
US9291554B2 (en) 2013-02-05 2016-03-22 Kla-Tencor Corporation Method of electromagnetic modeling of finite structures and finite illumination for metrology and inspection
US9412673B2 (en) 2013-08-23 2016-08-09 Kla-Tencor Corporation Multi-model metrology
US9518916B1 (en) * 2013-10-18 2016-12-13 Kla-Tencor Corporation Compressive sensing for metrology

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220135896A (ko) * 2021-03-31 2022-10-07 최형근 캡슐 상품 자동 판매기

Also Published As

Publication number Publication date
US10648796B2 (en) 2020-05-12
US9915524B2 (en) 2018-03-13
TWI715575B (zh) 2021-01-11
US20180180406A1 (en) 2018-06-28
WO2016183031A1 (en) 2016-11-17
US20160334326A1 (en) 2016-11-17
TW201643414A (zh) 2016-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10648796B2 (en) Optical metrology with small illumination spot size
EP3033764B1 (en) Methods and apparatus for determining focus
TWI453546B (zh) 檢查方法和裝置，微影裝置，微影製程單元及器件製造方法
US9879977B2 (en) Apparatus and method for optical metrology with optimized system parameters
KR101930836B1 (ko) 검사 장치, 리소그래피 장치, 및 디바이스 제조 방법
TWI461857B (zh) 用於角度解析分光鏡微影特性描述之方法及裝置
JP2019529953A (ja) 検査装置の照明源、検査装置および検査方法
CN113348361B (zh) 用于共址计量的方法及系统
US20160139032A1 (en) Inspection system and method using an off-axis unobscured objective lens
JP6738415B2 (ja) 検査及びメトロロジのための方法及び装置
KR20160042442A (ko) 반도체 타겟의 계측을 위한 차동 방법 및 장치
US11043239B2 (en) Magneto-optic Kerr effect metrology systems
JP2018531422A6 (ja) 検査及びメトロロジのための方法及び装置
US11428925B2 (en) Position metrology apparatus and associated optical elements
JP2016523387A (ja) 検査装置及び方法、リソグラフィ装置、リソグラフィ処理セル並びにデバイス製造方法
US20200278295A1 (en) Beam Pointing Monitor and Compensation Systems
TW201809632A (zh) 波前之可變校正器
TWI794950B (zh) 波前度量衡感測器及其光罩、用於最佳化光罩之方法及相關裝置
US10976249B1 (en) Reflective pupil relay system
US20220137380A1 (en) Reflective compact lens for magneto-optic kerr effect metrology system
EP4279993A1 (en) Source selection module and associated metrology apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right