KR20230014710A - 매립된 계측 타겟을 위한 이미징 시스템 - Google Patents
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Abstract
계측 시스템은 샘플에 매립된 계측 타겟을 이미징하기 위한 이미징 서브시스템을 포함할 수 있으며, 여기서 샘플은 계면에 계측 타겟을 갖는 본딩된 제1 기판 및 제2 기판으로 형성된다. 계측 시스템은 조명 시야 조리개 및 조명 동공을 갖는 조명 서브시스템을 더 포함할 수 있으며, 여기서 조명 시야 조리개는 계측 타겟에 대응하는 측정 평면 상의 시야 조리개 개구의 투영된 크기가 측정 평면에서의 검출기의 시야와 일치하도록 개구를 포함하고, 조명 동공은 조명 소스로부터의 조명이 샘플의 하부 표면에서 반사되어 측정 평면에서의 검출기의 시야를 통해 전파되는 것을 방지하기 위해, 선택된 컷오프 각도보다 큰 각도로 계측 타겟에 경사 조명을 제공하기 위한 중앙 차폐부를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 5월 26일자에 출원된 미국 가출원 제63/029,741호의 이익을 35 U.S.C. § 119(e) 하에서 주장하며, 이 가출원은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 개시는 이미지 기반 계측에 관한 것으로, 특히 샘플에 매립된 이미징 계측 타겟에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 물리적 밀도에 대한 요구가 계속 증가하면서 3차원 설계가 점점 더 복잡해지고 있다. 3차원 설계를 달성하기 위한 한 가지 접근 방식은 2개의 개별 웨이퍼 상에 구조물을 제작하고 계면 근처에서 구조물과 함께 이들을 본딩하는 것이다. 이 기술은 2개의 웨이퍼가 별도로 제작되어 후속 프로세스에서 본딩될 수 있기 때문에 복잡한 구조물의 통합을 용이하게 할 수 있다. 그러나, 2개의 웨이퍼의 상대적인 정렬 또는 오버레이를 측정 및/또는 제어하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따라 계측 시스템이 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 대물렌즈로부터 수집된 광에 기초하여 검출기 상에 샘플에 매립된 계측 타겟을 이미징하기 위한 이미징 서브시스템을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 샘플은 제1 기판 및 계면에서 제1 기판에 본딩된 제2 기판으로 형성되고, 샘플은 계면에 위치된 계측 타겟을 더 포함하고, 계측 타겟은 제1 기판 상의 제1 타겟 구조물 및 제2 기판 상의 제2 타겟 구조물을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 조명 서브시스템을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 조명 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 대물렌즈를 통해 조명 소스로부터의 조명으로 계측 타겟을 조명하기 위한 하나 이상의 조명 광학계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 계측 타겟에 공액인 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개를 포함하고, 여기서 조명 시야 조리개는 시야 조리개 개구를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 타겟에 대응하는 측정 평면 상의 시야 조리개 개구의 투영된 크기가 측정 평면에서의 검출기의 시야와 일치하도록 시야 조리개 개구의 크기 또는 형상 중 적어도 하나가 선택된다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 동공 평면에 위치된 조명 동공을 포함하고, 여기서 조명 동공은 동공 평면의 중심에 중앙 차폐부를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 중앙 차폐부의 크기 또는 형상 중 적어도 하나는 컷오프 각도보다 큰 각도로 계측 타겟에 경사 조명을 제공하도록 선택된다. 다른 예시적인 실시예에서, 컷오프 각도는 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 적어도 하나에서 조명 소스로부터의 조명의 반사가 검출기에 도달하는 것을 방지하기 위해, 측정 평면에서의 검출기의 시야의 크기, 제1 기판의 두께, 또는 제2 기판의 두께 중 적어도 하나에 기초하여 선택된다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 검출기에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 샘플로부터 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따라 계측 시스템이 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 대물렌즈로부터 수집된 광에 기초하여 검출기 상에 샘플에 매립된 계측 타겟을 이미징하기 위한 이미징 서브시스템을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 샘플은 제1 기판 및 계면에서 제1 기판에 본딩된 제2 기판으로 형성되고, 샘플은 계면에 위치된 계측 타겟을 더 포함하고, 계측 타겟은 제1 기판 상의 제1 타겟 구조물 및 제2 기판 상의 제2 타겟 구조물을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 검출기의 측정 평면에 계측 타겟을 배치하기 위한 병진운동 스테이지를 포함하는 샘플 포지셔닝 서브시스템을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 조명 서브시스템을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 조명 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 대물렌즈를 통해 조명 소스로부터의 조명으로 계측 타겟을 조명하기 위한 하나 이상의 조명 광학계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 동공 평면에 위치된 동공 조리개를 포함하고, 여기서 동공 조리개는 동공 평면의 중심에 중앙 차폐부를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 중앙 차폐부의 크기 또는 형상 중 적어도 하나는 컷오프 각도보다 큰 각도로 계측 타겟에 경사 조명을 제공하도록 선택된다. 다른 예시적인 실시예에서, 컷오프 각도는 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 적어도 하나에서 조명 소스로부터의 조명의 반사가 검출기에 도달하는 것을 방지하기 위해, 측정 평면에서의 검출기의 시야의 크기, 제1 기판의 두께, 또는 제2 기판의 두께 중 적어도 하나에 기초하여 선택된다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 검출기에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 샘플로부터 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따라 계측 시스템이 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 대물렌즈로부터 수집된 광에 기초하여 검출기 상에 샘플에 매립된 계측 타겟을 이미징하기 위한 이미징 서브시스템을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 샘플은 제1 기판 및 계면에서 제1 기판에 본딩된 제2 기판으로 형성되고, 샘플은 계면에 위치된 계측 타겟을 더 포함하고, 계측 타겟은 제1 기판 상의 제1 타겟 구조물 및 제2 기판 상의 제2 타겟 구조물을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 검출기의 측정 평면에 계측 타겟을 배치하기 위한 병진운동 스테이지를 포함하는 샘플 포지셔닝 서브시스템을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 조명 서브시스템을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 조명 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 대물렌즈를 통해 조명 소스로부터의 조명으로 계측 타겟을 조명하기 위한 하나 이상의 조명 광학계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 계측 타겟에 공액인 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개를 포함하고, 여기서 조명 시야 조리개는 시야 조리개 개구를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 타겟에 대응하는 측정 평면 상의 시야 조리개 개구의 투영된 크기가 측정 평면에서의 검출기의 시야와 일치하도록 시야 조리개 개구의 크기 또는 형상 중 적어도 하나가 선택된다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 시스템은 검출기에 통신 가능하게 결합된 제어기를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 샘플로부터 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제어기는 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따라 방법이 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 방법은 조명 서브시스템으로 샘플 상의 계측 타겟을 조명하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 샘플은 제1 기판 및 계면에서 제1 기판에 본딩된 제2 기판으로 형성되고, 샘플은 계면에 위치된 계측 타겟을 더 포함하고, 계측 타겟은 제1 기판 상의 제1 타겟 구조물 및 제2 기판 상의 제2 타겟 구조물을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 조명 소스를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 조명 소스로부터의 조명으로 계측 타겟을 조명하기 위한 하나 이상의 조명 광학계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 계측 타겟에 공액인 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개를 포함하고, 여기서 조명 시야 조리개는 시야 조리개 개구를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 계측 타겟에 대응하는 측정 평면 상의 시야 조리개 개구의 투영된 크기가 측정 평면에서의 검출기의 시야와 일치하도록 시야 조리개 개구의 크기 또는 형상 중 적어도 하나가 선택된다. 다른 예시적인 실시예에서, 조명 서브시스템은 동공 평면에 위치된 조명 동공을 포함하고, 여기서 조명 동공은 동공 평면의 중심에 중앙 차폐부를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 중앙 차폐부의 크기 또는 형상 중 적어도 하나는 컷오프 각도보다 큰 각도로 계측 타겟에 경사 조명을 제공하도록 선택된다. 다른 예시적인 실시예에서, 컷오프 각도는 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 적어도 하나에서 조명 소스로부터의 조명의 반사가 검출기에 도달하는 것을 방지하기 위해, 측정 평면에서의 검출기의 시야의 크기, 제1 기판의 두께, 또는 제2 기판의 두께 중 적어도 하나에 기초하여 선택된다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은 이미징 검출기 상에 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 방법은 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성하는 단계를 포함한다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 모두 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 청구된 바와 같이 본 발명을 반드시 제한하는 것은 아님을 이해해야 한다. 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 일반적인 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 개시의 수많은 장점들은 첨부 도면들을 참조함으로써 본 기술 분야의 당업자에 의해 보다 잘 이해될 수 있다:
도 1a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 계측 시스템을 도시하는 개념도이다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 이미지 기반 계측 도구의 개념도이다.
도 1c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, Linnik 간섭계에 기초한 샘플 포지셔닝 서브시스템을 포함하는 계측 도구의 개략도이다.
도 1d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 계측 도구를 통한 경사 조명의 전파를 도시하는 개략적인 광선 다이어그램이다.
도 1e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 샘플에 입사하는 환형 조명의 개략적인 광선 다이어그램이다.
도 1f는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 기준 샘플에 입사하는 환형 조명의 개략적인 광선 다이어그램이다.
도 1g는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.25의 NA 및 160nm의 대역폭(FWHM)을 갖는 전체 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯을 포함한다.
도 1h는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.25의 NA 및 5nm의 대역폭(FWHM)을 갖는 전체 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯을 포함한다.
도 1i는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.85-0.25 범위의 NA를 갖는 환형 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯을 포함한다.
도 1j는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.85-0.65 범위의 NA를 갖는 환형 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯을 포함한다.
도 1k는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 실리콘 기판 사이의 6㎛ 두께의 실리콘 이산화물 층의 상부 및 하부 표면의 검출을 도시하는 시뮬레이션된 플롯이다.
도 1l는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 실리콘 기판 사이의 10㎛ 두께의 실리콘 이산화물 층의 상부 및 하부 표면의 검출을 도시하는 시뮬레이션된 플롯이다.
도 1m은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 낮은 NA 조명을 사용하여 수집된 간섭 신호의 플롯이다.
도 1n은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 중앙 차폐부 없이 높은 NA 조명을 사용하여 수집된 간섭 신호의 플롯이다.
도 1o는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 높은 NA 환형 조명을 사용하여 775㎛ 및 770㎛의 샘플 두께를 통해 캡처된 간섭 신호의 플롯이다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 본딩된 샘플의 2개의 기판 사이의 계면에서 매립된 계측 타겟의 프로파일 도면이다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 매립된 계측 타겟의 측정을 수행하기 위한 원하는 광 구성의 단순화된 도면이다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 매립된 계측 타겟의 이미지 및/또는 계측 측정에 노이즈를 도입할 수 있는 3가지 유형의 스퓨리어스 반사의 단순화된 도면이다.
도 5a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 직사각형 크기의 시야 조리개 개구를 갖는 조명 경로의 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개의 개략도이다.
도 5b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 직사각형 센서를 갖는 검출기의 투영 및 도 5a의 직사각형 시야 조리개 개구의 투영을 도시하는 측정 평면의 개략도이다.
도 5c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 원형 크기의 시야 조리개 개구를 갖는 조명 경로의 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개의 개략도이다.
도 5d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 직사각형 센서를 갖는 검출기의 투영 및 도 5c의 원형 시야 조리개 개구의 투영을 도시하는 측정 평면의 개략도이다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 조명 경로에 위치된 중앙 동공 차폐부를 갖는 조명 동공 조리개의 개략도이다.
도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 매립된 계측 타겟에 대한 계측을 위한 방법에서 수행되는 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 1a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 계측 시스템을 도시하는 개념도이다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 이미지 기반 계측 도구의 개념도이다.
도 1c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, Linnik 간섭계에 기초한 샘플 포지셔닝 서브시스템을 포함하는 계측 도구의 개략도이다.
도 1d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 계측 도구를 통한 경사 조명의 전파를 도시하는 개략적인 광선 다이어그램이다.
도 1e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 샘플에 입사하는 환형 조명의 개략적인 광선 다이어그램이다.
도 1f는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 기준 샘플에 입사하는 환형 조명의 개략적인 광선 다이어그램이다.
도 1g는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.25의 NA 및 160nm의 대역폭(FWHM)을 갖는 전체 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯을 포함한다.
도 1h는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.25의 NA 및 5nm의 대역폭(FWHM)을 갖는 전체 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯을 포함한다.
도 1i는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.85-0.25 범위의 NA를 갖는 환형 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯을 포함한다.
도 1j는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.85-0.65 범위의 NA를 갖는 환형 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯을 포함한다.
도 1k는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 실리콘 기판 사이의 6㎛ 두께의 실리콘 이산화물 층의 상부 및 하부 표면의 검출을 도시하는 시뮬레이션된 플롯이다.
도 1l는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 실리콘 기판 사이의 10㎛ 두께의 실리콘 이산화물 층의 상부 및 하부 표면의 검출을 도시하는 시뮬레이션된 플롯이다.
도 1m은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 낮은 NA 조명을 사용하여 수집된 간섭 신호의 플롯이다.
도 1n은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 중앙 차폐부 없이 높은 NA 조명을 사용하여 수집된 간섭 신호의 플롯이다.
도 1o는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 높은 NA 환형 조명을 사용하여 775㎛ 및 770㎛의 샘플 두께를 통해 캡처된 간섭 신호의 플롯이다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 본딩된 샘플의 2개의 기판 사이의 계면에서 매립된 계측 타겟의 프로파일 도면이다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 매립된 계측 타겟의 측정을 수행하기 위한 원하는 광 구성의 단순화된 도면이다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 매립된 계측 타겟의 이미지 및/또는 계측 측정에 노이즈를 도입할 수 있는 3가지 유형의 스퓨리어스 반사의 단순화된 도면이다.
도 5a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 직사각형 크기의 시야 조리개 개구를 갖는 조명 경로의 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개의 개략도이다.
도 5b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 직사각형 센서를 갖는 검출기의 투영 및 도 5a의 직사각형 시야 조리개 개구의 투영을 도시하는 측정 평면의 개략도이다.
도 5c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 원형 크기의 시야 조리개 개구를 갖는 조명 경로의 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개의 개략도이다.
도 5d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 직사각형 센서를 갖는 검출기의 투영 및 도 5c의 원형 시야 조리개 개구의 투영을 도시하는 측정 평면의 개략도이다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 조명 경로에 위치된 중앙 동공 차폐부를 갖는 조명 동공 조리개의 개략도이다.
도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 매립된 계측 타겟에 대한 계측을 위한 방법에서 수행되는 단계를 도시하는 흐름도이다.
이제 첨부 도면들에 도시되는 개시된 주제를 상세히 참조할 것이다. 본 개시는 특정 실시예들 및 이의 특정 특징과 관련하여 특별히 도시되고 설명되었다. 본 명세서에 제시된 실시예들은 제한적이기보다는 예시적인 것으로 간주된다. 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부 사항에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
본 개시의 실시예는 샘플 내에 매립된 계측 타겟에 기초한 계측에 관한 것이다. 예를 들어, 본딩된 샘플은 2개의 기판(예를 들어, 웨이퍼)을 포함할 수 있고, 적어도 하나는 하나 이상의 층 상에 패턴화된 피처를 가지며, 여기서 기판의 패턴화된 부분은 본딩되어 통합된 샘플을 형성한다. 이 구성에서, 패턴화된 피처는 계면에 근접하고 샘플 내에 매립될 수 있다. 이 제조 기술은 복잡한 3차원 메모리 구조물의 제조에 적합할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
일반적으로 계측 타겟으로부터 반사된 광을 캡처함으로써 계측을 수행하는 것이 바람직하고 다른 소스로부터의 광이 측정에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 노이즈를 도입할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 계측 시스템은 일반적으로 계측 타겟 피처의 시야 평면 이미지 또는 타겟으로부터의 광의 각도 분포의 동공 평면 이미지를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 생성할 수 있다. 임의의 이러한 이미지의 이미지 품질(예를 들어, 이미지 콘트라스트, 신호 대 잡음비(SNR) 등)은 스퓨리어스 반사에 의해 부정적인 영향을 받을 수 있다.
매립된 계측 타겟에 기초한 계측은 몇 가지 문제를 제시할 수 있다는 것이 본 명세서에서 추가로 고려된다. 예를 들어, 광은 일반적으로 측정을 위해 샘플의 적어도 일부를 통과해야 한다. 따라서, 샘플에 의한 광의 흡수는 사용 가능한 파장을 제한할 수 있으며 수집된 광의 세기를 더욱 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 매립된 계측 타겟 자체 이외의 다양한 표면으로부터의 조명 광의 반사가 계측 측정을 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 본딩된 샘플의 2개의 기판 사이의 계면에 위치한 계측 타겟의 측정은 본딩된 샘플의 상부 표면으로부터의 반사, 계측 타겟 외부의 계면 부분으로부터의 반사, 또는 본딩된 샘플의 하부 표면으로부터의 반사와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 스퓨리어스 반사에 의해 부정적인 영향을 받을 수 있다.
본 개시의 실시예는 관심 있는 매립된 계측 타겟 이외의 표면으로부터 반사된 광의 수집을 제한하도록 설계된 맞춤형 조명을 사용하여 매립된 계측 타겟에 대해 계측을 수행하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이와 관련하여, 매립된 계측 타겟의 측정 품질은 샘플의 특정 기하학적 구조와 연관된 스퓨리어스 반사의 캡처를 제한함으로써 (예를 들어, 기존 조명 기술에 비해) 향상될 수 있다. 예를 들어, 매립된 계측 타겟의 조명의 공간 및 각도 프로파일은 스퓨리어스 반사의 캡처를 제한하도록 조정될 수 있으며, 따라서 이미지가 전체는 아니지만 주로 관심 계측 타겟에 의해 반사된 광에 의해 생성되도록 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 계측 도구는 맞춤형 조명을 사용하여 매립된 계측 타겟을 조명하기 위한 조명 서브시스템, 및 계측 타겟의 평면(예를 들어, 이미징 평면)에서 검출기의 시야가 공지되도록 공지된 센서 크기 및 공지된 배율을 갖는 이미징 검출기를 포함하는 수집 서브시스템을 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 조명 서브시스템은 조명된 광의 공간적 범위를 계측 타겟의 평면(예를 들어, 측정 평면)에서 검출기 시야의 크기 및/또는 형상으로 제한하도록 배열된 개구를 갖는 시야 조리개를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 계측 타겟의 평면 이외의 샘플 깊이(예를 들어, 샘플의 상부 표면 및 하부 표면, 샘플의 중간 층 등)로부터의 반사가 완화될 수 있다.
매립된 계측 타겟에 수직 입사 또는 거의 수직 입사로 입사하는 광은 검출기 시야를 통해 전파되고, 샘플의 하부 표면에서 반사되고, 검출기 시야를 통해 다시 전파되며, 수집 서브시스템에 의해 수집될 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 또한, 이 광은 검출기 시야와 일치하도록 크기가 조정된 조명 시야 조리개에 의해 영향을 받지 않는다. 일부 실시예에서, 조명 서브시스템은 이러한 거의 수직 광을 차단하도록 크기가 조정된 중앙 차폐부를 갖는 구경 조리개를 포함한다. 예를 들어, 조명 구경 조리개의 중앙 차폐부의 크기 및 형상은 매립된 계측 타겟 아래의 샘플 두께와 조명 시야 조리개(존재하는 경우) 또는 검출기에 의해 정의된 시야의 크기 및 형상 모두에 기초할 수 있다. 조명 구경 조리개는 일반적으로 조명 소스에 의해 제공되는 광의 양을 감소시킬 수 있기 때문에, 이러한 공지된 파라미터에 기초하여 동공 차폐부의 크기 및 형상을 조정하면 측정에 사용되는 광 세기를 감소시키는 부정적인 영향을 제한하면서 조명 프로파일을 정밀하게 조정하여 스퓨리어스 반사를 완화할 수 있다.
계측 시스템 내에서 매립된 계측 타겟의 정렬(또는 오정렬)이 매립된 계측 타겟의 이미지의 품질 및 임의의 연관된 계측 측정의 감도 또는 정확도에 영향을 미칠 수 있다는 것이 본 명세서에서 추가로 고려된다. 추가적으로, 계측 시스템 내에서 매립된 계측 타겟의 정렬(또는 오정렬)은 스퓨리어스 반사를 완화하는 데 있어 조명 시야 조리개 또는 구경 조리개의 효율성에 영향을 미칠 수 있다. 본 개시의 추가적인 실시예는 계측 시스템 내에서 매립된 계측 타겟을 정렬(예를 들어, 매립된 계측 타겟에 초점을 맞춤)하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 당업계에 공지된 임의의 유형의 계측 도구에 적용될 수 있다는 것이 본 명세서에서 추가로 고려된다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 매립된 계측 타겟의 하나 이상의 시야 평면 이미지가 생성되는 이미지 기반 계측 도구에 적용될 수 있다. 다른 예로서, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 하나 이상의 동공 평면 이미지가 생성되는 산란계측 계측 도구에 적용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 당업계에 공지된 임의의 유형의 계측 측정에 추가로 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 구성 기판의 상대적 정렬(또는 오정렬)을 측정하기 위해 본딩된 샘플의 오버레이 계측에 적합할 수 있다. 이 예에서, 본딩된 샘플의 2개의 기판의 상대적 정렬(또는 오정렬)과 연관된 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 계측 타겟이 2개의 본딩된 기판 사이의 계면에 형성될 수 있으며, 여기서 오버레이 계측 타겟은 2개의 기판 각각의 하나 이상의 층 상의 구조물을 포함한다. 따라서, 오버레이 타겟의 측정은 상부 기판을 통해 조명을 투과시키고 오버레이 계측 타겟으로부터 반사되어 상부 기판을 통해 다시 전파되는 광을 수집하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 추가 샘플 층에 의해 부분적으로 또는 완전히 덮인 샘플의 하나 이상의 층에 위치한 프로세스 감지 계측 타겟에 기초한 프로세스 관련 계측을 제공할 수 있다. 이러한 프로세스 관련 계측 타겟은 리소그래피 노광 중 광의 세기 및/또는 선량, 프로세스 단계 중 샘플의 초점 위치 등과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 제조 단계와 관련된 하나 이상의 파라미터에 민감한 피처를 가질 수 있다.
조명 시야 조리개 및/또는 조명 동공 조리개의 사용을 통해 맞춤형 조명을 제공하는 것은 샘플로부터 광의 수집을 제한하지 않으면서 스퓨리어스 반사의 완화를 가능하게 할 수 있다는 것이 본 명세서에서 추가로 고려된다. 이와 관련하여, 계측 도구는 당업계에 공지된 임의의 유형의 이미징 기술을 활용할 수 있다. 예를 들어, 주기적인 구조물을 갖는 계측 타겟에 기초한 다양한 계측 기술이 계측 타겟으로부터의 광의 선택된 회절 차수에만 기초하여 계측 데이터를 생성하도록 설계될 수 있다는 것이 본 명세서에서 인식된다. 따라서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 맞춤형 조명의 사용은 임의의 그러한 기술에 적합할 수 있다.
본 개시 전체에 걸쳐 사용되는 바와 같이, "샘플" 또는 "기판"이라는 용어는 일반적으로 반도체 또는 비반도체 물질로 형성된 기판(예를 들어, 웨이퍼 등)을 지칭한다. 예를 들어, 반도체 또는 비반도체 물질은 단결정 실리콘, 갈륨 비소, 및 인듐 인화물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 샘플은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 층은 레지스트(포토레지스트를 포함함), 유전체 물질, 전도성 물질, 및 반전도성 물질을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다수의 상이한 유형의 이러한 층이 당업계에 공지되어 있으며, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 샘플이라는 용어는 모든 유형의 이러한 층이 형성될 수 있는 샘플을 포함하도록 의도된다. 샘플 상에 형성된 하나 이상의 층은 패턴화되거나 패터화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 샘플은 복수의 다이를 포함할 수 있으며, 각각은 반복 가능한 패턴화된 피처를 갖는다. 이러한 물질 층의 형성 및 처리는 궁극적으로 완성된 디바이스를 초래할 수 있다. 다수의 상이한 유형의 디바이스가 샘플 상에 형성될 수 있으며, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 샘플이라는 용어는 당업계에 공지된 임의의 유형의 디바이스가 제조되는 샘플을 포함하도록 의도된다. 또한, 본 개시의 목적을 위해, 샘플 및 웨이퍼라는 용어는 상호 교환 가능한 것으로 해석되어야 한다.
이제 도 1a 내지 도 7을 참조하면, 매립된 계측 타겟을 이미징하기 위한 시스템 및 방법이 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다.
도 1a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 계측 시스템(100)을 도시하는 개념도이다. 일 실시예에서, 시스템(100)은 샘플(106) 내의 적어도 하나의 매립된 계측 타겟(104)의 적어도 하나의 이미지를 생성하도록 구성된 계측 도구(102)를 포함한다. 예를 들어, 계측 도구(102)는 매립된 계측 타겟(104)의 하나 이상의 시야 평면 이미지 및/또는 매립된 계측 타겟(104)의 하나 이상의 동공 평면 이미지를 생성할 수 있다.
샘플(106)은 매립된 계측 타겟(104)을 갖는 당업계에 공지된 임의의 유형의 샘플을 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플(106)은 계면에서 함께 본딩된 2개의 기판으로 형성된 본딩된 샘플을 포함할 수 있으며, 여기서 매립된 계측 타겟(104)은 계면에 또는 그 근처에 위치된다. 또한, 기판은 반도체, 금속, 폴리머, 유리, 또는 결정질 물질을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 물질 또는 물질 조합으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 기판 중 적어도 하나는 웨이퍼(예를 들어, 반도체 웨이퍼)를 포함한다. 예를 들어, 샘플(106)은 계면에서 본딩된 2개의 웨이퍼를 갖는 본딩된 웨이퍼 샘플로서 형성될 수 있다.
계측 도구(102)는 임의의 평면 또는 평면 조합에서 샘플(106) 상의 하나 이상의 매립된 계측 타겟(104)의 하나 이상의 이미지를 생성하고 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플(106)과 연관된 하나 이상의 관심 파라미터를 측정하기에 적합한 당업계에 공지된 임의의 유형의 계측 도구를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템(100)은 계측 도구(102)에 통신 가능하게 결합된 제어기(108)를 포함한다. 다른 실시예에서, 제어기(108)는 메모리 디바이스(112) 또는 메모리에 유지되는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서(110)를 포함한다. 제어기(108)의 하나 이상의 프로세서(110)는 당업계에 공지된 임의의 처리 요소를 포함할 수 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서(110)는 알고리즘 및/또는 명령어를 실행하도록 구성된 임의의 마이크로프로세서 유형 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 메모리 디바이스(112)는 연관된 하나 이상의 프로세서(110)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어를 저장하기에 적합한 당업계에 공지된 임의의 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 디바이스(112)는 비일시적 메모리 매체를 포함할 수 있다. 추가적인 예로서, 메모리 디바이스(112)는 읽기 전용 메모리(read-only memory; ROM), 랜덤 액세스 메모리(random-access memory; RAM), 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예를 들어, 디스크), 자기 테이프, 솔리드 스테이트 드라이브 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 메모리 디바이스(112)는 하나 이상의 프로세서(110)와 함께 공통 제어기 하우징에 수용될 수 있음을 또한 유념한다.
이와 관련하여, 제어기(108)의 하나 이상의 프로세서(110)는 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 다양한 프로세스 단계 중 임의의 단계를 실행할 수 있다. 예를 들어, 제어기(108)의 하나 이상의 프로세서(110)는 매립된 계측 타겟(104)의 하나 이상의 이미지(예를 들어, 하나 이상의 시야 평면 이미지 또는 동공 평면 이미지)를 검출기로부터 수신하고 검출기로부터의 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플(106)에 대한 하나 이상의 계측 측정을 생성할 수 있다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 이미지 기반 계측 도구(102)의 개념도이다.
일 실시예에서, 계측 도구(102)는 조명(116)을 생성하도록 구성된 조명 소스(114)를 포함한다. 다른 실시예에서, 시스템(100)은 조명(116)을 샘플(106)로 지향시키기 위한 하나 이상의 구성 요소를 포함하는 조명 경로(118)(예를 들어, 조명 서브시스템)를 포함한다.
다른 실시예에서, 계측 도구(102)는 본 명세서에서 샘플 광(122)으로 지칭되는, 샘플로부터의 광을 수집하기 위한 하나 이상의 구성 요소를 포함하는 수집 경로(120)(예를 들어, 이미징 서브시스템)를 포함한다. 샘플 광(122)은 광 또는 입자를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 샘플(106)로부터 방출되는 임의의 유형의 방사선을 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플 광(122)은 샘플(106)에 의해 반사 및/또는 산란된 조명(116)의 부분을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 샘플 광(122)은 샘플(106)에 의한 조명(116)의 흡수에 의해 유도된 발광을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 샘플 광(122)은 조명(116)에 응답하여 후방 산란 전자 또는 2차 전자와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 샘플(106)로부터의 입자를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 계측 도구(102)는 수집 경로(120)로부터 샘플 광(122)의 적어도 일부를 캡처하도록 구성된 적어도 하나의 검출기(124)를 포함한다.
조명 소스(114)는 당업계에 공지된 임의의 유형의 광원을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 조명 소스(114)는 하나 이상의 레이저 소스와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 간섭성 소스를 포함한다. 이와 관련하여, 조명 소스(114)는 높은 간섭성(예를 들어, 높은 공간적 간섭성 및/또는 시간적 간섭성)을 갖는 조명(116)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 조명 소스(114)는 하나 이상의 초연속체 레이저 또는 백색광 레이저와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 광대역 레이저를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 조명 소스(114)는 하나 이상의 협대역 레이저를 포함할 수 있다. 추가 예로서, 조명 소스(114)는 조정 가능한 스펙트럼 강도를 갖는 조명(116)을 제공하기 위해 하나 이상의 조정 가능한 레이저를 포함할 수 있다. 또한, 간섭성 조명 소스(114)는 임의의 유형의 기술 또는 제품 설계에 기초할 수 있다. 예를 들어, 조명 소스(114)는 하나 이상의 파이버 레이저, 하나 이상의 다이오드 레이저, 또는 하나 이상의 가스 레이저의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서, 조명 소스(114)는 낮은 또는 부분 간섭성(예를 들어, 공간적 및/또는 시간적 간섭성)을 갖는 조명(116)을 제공하기 위해 하나 이상의 낮은 간섭성 소스를 포함한다. 예를 들어, 조명 소스(114)는 하나 이상의 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 또는 초발광 LED를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 조명 소스(114)는 레이저 소스에 의해 플라즈마 상태로 여기될 때 광대역 조명을 방출할 수 있는 하나 이상의 요소를 포함하기에 적합한 LSP 램프, LSP 전구, 또는 LSP 챔버와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 레이저 지속 플라즈마(laser-sustained plasma; LSP) 소스를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 조명 소스(114)는 아크 램프, 방전 램프, 무전극 램프 등과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 램프 소스를 포함할 수 있다.
또한, 조명 소스(114)는 광원의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 조명 소스(114)는 광대역 조명을 제공하기 위한 하나 이상의 초연속체 레이저 소스, 및 하나 이상의 초연속체 레이저 소스의 스펙트럼에서 갭을 보충하기 위한 하나 이상의 부분 간섭성 고휘도 LED를 포함한다.
조명 소스(114)는 임의의 선택된 파장 또는 파장 범위(예를 들어, 스펙트럼)를 갖는 조명(116)을 제공할 수 있다. 조명(116)의 스펙트럼은 샘플(106)의 적어도 일부를 투과하여 최소 또는 적어도 수용 가능한 흡수로 매립된 계측 타겟(104)에 도달하도록 선택될 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 2개의 본딩된 반도체 기판으로 형성된 샘플(106)의 경우, 조명(116)의 스펙트럼은 적외선 스펙트럼 범위의 파장을 포함하도록 선택될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 조명(116)이 샘플(106)의 조성에 기초하여 임의의 선택된 스펙트럼을 가질 수 있도록 광범위한 샘플에 광범위하게 적용될 수 있음을 이해해야 한다.
조명 소스(114)는 임의의 선택된 시간적 특성을 갖는 광을 추가로 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 조명 소스(114)는 연속파 조명(116)을 제공하기 위해 하나 이상의 연속파 소스를 포함한다. 다른 실시예에서, 조명 소스(114)는 펄싱된 또는 변조된 조명(116)을 제공하기 위해 하나 이상의 펄스 소스를 포함한다. 예를 들어, 조명 소스(114)는 하나 이상의 모드 고정 레이저, 하나 이상의 Q-스위치 레이저 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 조명 경로(118)는 조명 소스(114)로부터 샘플(106)로 조명(116)을 지향시키기 위한 하나 이상의 조명 렌즈(126)를 포함한다. 추가적으로, 조명 렌즈(126)는 하나 이상의 시야 평면 또는 동공 평면을 조명 경로(118) 내의 위치로 중계하도록 배열될 수 있다. 조명 경로(118)는 조명(116)을 수정 및/또는 컨디셔닝하기에 적합한 하나 이상의 조명 컨디셔닝 구성 요소(128)를 더 포함할 수 있다. 조명 컨디셔닝 구성 요소(128)는 조명 경로(118)의 시야 평면 및/또는 동공 평면에 위치할 수 있지만 필수는 아니다. 예를 들어, 하나 이상의 조명 컨디셔닝 구성 요소(128)는 조명 구경 조리개, 조명 시야 조리개, 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 보상기, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터, 하나 이상의 확산기, 하나 이상의 균질화기, 하나 이상의 아포다이저, 하나 이상의 빔 쉐이퍼, 하나 이상의 거울, 또는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 수집 경로(120)는 샘플(106)로부터 검출기(124)로 샘플 광(122)을 지향시키기 위한 하나 이상의 수집 렌즈(130)를 포함한다. 다른 실시예에서, 수집 경로(120)는 샘플 광(122)을 수정 및/또는 컨디셔닝하기에 적합한 하나 이상의 수집 컨디셔닝 구성 요소(132)를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 수집 컨디셔닝 구성 요소(132)는 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터, 하나 이상의 확산기, 하나 이상의 아포다이저, 또는 하나 이상의 빔 쉐이퍼를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 계측 도구(102)는 조명(116)을 샘플(106)로 지향시키고/지향시키거나 샘플(106)로부터 샘플 광(122)을 캡처하기 위한 측정 대물렌즈(134)를 포함한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 계측 도구(102)는 측정 대물렌즈(134)가 동시에 조명(116)을 샘플(106)로 지향시키고 샘플(106)로부터 샘플 광(122)을 캡처할 수 있도록 조명 경로(118) 및 수집 경로(120) 모두에 공통인 빔 스플리터(136)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 도시되지는 않았지만, 조명 경로(118) 및 수집 경로(120)는 조명(116)을 샘플(106)로 지향시키고 샘플 광(122)을 수집하기 위한 별도의 렌즈를 각각 포함할 수 있다.
검출기(124)는 샘플(106)로부터 수신된 샘플 광(122)을 캡처하기에 적합한 당업계에 공지된 임의의 광학 검출기를 포함할 수 있다. 또한, 검출기(124)는 정지하거나 움직이는 샘플(106)의 이미지를 캡처하기에 적합할 수 있다. 예를 들어, 검출기(124)는 포토다이오드 어레이(photodiode array; PDA), 전하 결합 소자(charge coupled device; CCD), 상보성 금속 산화물 반도체(complementary metal-oxide semiconductor; CMOS) 디바이스, 시간 지연 통합(time-delay integration; TDI) 검출기, 라인 스캔 검출기, 광전자 증배관(photomultiplier tube; PMT), 애벌런치 포토다이오드(avalanche photodiode; APD) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 검출기(124)는 샘플(106)로부터 방출되고 분산 요소를 사용하여 센서 상으로 분산되는 방사선의 파장을 식별하기에 적합한 분광 검출기를 포함할 수 있다.
또한, 시스템(100)은 다중 검출기(124)(예를 들어, 시스템(100)에 의한 다중 계측 측정(예를 들어, 다중 계측 도구)을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 빔 스플리터에 의해 생성된 다중 빔 경로와 연관됨)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 검출기(124)는 샘플(106)로부터 방출되는 방사선의 파장을 식별하기에 적합한 분광 검출기를 포함할 수 있다.
검출기(124)는 또한 시스템(100)의 임의의 이미징 평면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 검출기(124)는 샘플(106)의 이미지를 생성하기 위해 샘플(106)에 공액인 평면에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 검출기(124)는 동공 이미지를 생성하기 위해 동공 평면(또는 그의 공액)에 위치할 수 있다.
다른 실시예에서, 계측 도구(102)는 수집 경로(120)를 통해 샘플(106)로부터 방출되는 광(예를 들어, 샘플 광(122))을 캡처하도록 구성된 검출기(124)를 포함한다. 예를 들어, 검출기(124)는 샘플(106)로부터 (예를 들어, 정반사, 확산 반사 등을 통해) 반사되거나 산란된 방사선을 수신할 수 있다. 다른 예로서, 검출기(124)는 샘플(106)에 의해 생성된 방사선(예를 들어, 조명(116)의 흡수와 관련된 발광 등)을 수신할 수 있다. 다른 예로서, 검출기(124)는 샘플(106)로부터 하나 이상의 회절된 차수의 방사선(예를 들어, 0차 회절, ±1차 회절, ±2차 회절 등)을 수신할 수 있다.
스펙트럼 데이터의 수집을 포함하는 측정 기술(예를 들어, 분광 반사 측정, 분광 타원 측정 등)의 경우, 관심 스펙트럼 범위에 걸쳐 연속 스펙트럼 데이터를 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 계측 도구(102)는 스펙트럼 측정을 캡처하기 위해 오버레이 타겟으로부터의 광을 하나 이상의 검출기(124) 상으로 공간적으로 분산시키기 위한 분산 요소(예를 들어, 프리즘, 격자 등)를 포함할 수 있다. 그러나, 특정 검출기(124)의 감도는 파장의 함수로서 변할 수 있다는 것이 본 명세서에서 인식된다. 따라서, 검출기(124)는 파장의 함수로서 감도의 변화를 설명하기 위해 교정을 요구할 수 있다.
다른 실시예에서, 계측 도구(102)는 계측 도구(102)에 의한 다중 계측 측정을 용이하게 하기 위해 다중 검출기(124)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 도 1b에 도시된 계측 도구(102)는 다중 동시 계측 측정을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 계측 도구(102)는 측정 전, 측정 중 및/또는 측정 후에 샘플(106) 및/또는 조명(116)을 조정하도록 구성된 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)을 포함한다. 예를 들어, 도 1b는 X-Y 평면 내의 측방향 위치, Z축(예를 들어, 측정 대물렌즈(134)의 광축)을 따른 축방향, 팁, 틸트 등과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 임의의 차원을 따라 샘플(106)의 위치를 조정하기 위해 병진운동 스테이지(140)를 포함하는 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)을 도시한다. 다른 예로서, 도시되지는 않았지만, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 샘플(106) 또는 그 일부에 걸쳐 조명(116)을 스캐닝하기에 적합한 하나 이상의 스캐닝 광학 요소(예를 들어, 검류계, 회전 가능한 거울 등)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 측정 대물렌즈(134)의 광축을 따라 샘플(106), 매립된 계측 타겟(104), 또는 샘플(106) 내의 임의의 선택된 층의 위치를 검출 및/또는 모니터링하기 위한 하나 이상의 구성 요소를 포함한다. 이와 관련하여, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 계측 도구(102) 내에 매립된 계측 타겟(104)을 정확하게 정렬할 수 있다. 시스템(100) 내에서 매립된 계측 타겟(104)의 정확한 정렬이 수많은 이점을 제공할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 매립된 계측 타겟(104)의 정확한 정렬은 본 개시 전체에 걸쳐 논의된 바와 같이 맞춤형 조명 시야 조리개 및/또는 동공 조리개의 사용을 통해 매립된 계측 타겟(104)에 대한 조명 소스(114)로부터의 조명(116)의 공간 및 각도 프로파일의 정확한 제어를 용이하게 할 수 있다. 다른 예로서, 매립된 계측 타겟(104)의 정확한 정렬은 선택된 평면(예를 들어, 시야 평면 또는 동공 평면)의 품질 이미지를 제공하기 위해 검출기(124)와 매립된 계측 타겟(104)의 정확한 정렬을 용이하게 할 수 있다.
샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 다양한 기술을 사용하여 샘플(106) 또는 샘플의 임의의 부분의 축방향 위치를 검출 및/또는 모니터링할 수 있다.
일 실시예에서, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 측정 대물렌즈(134)의 광축을 따라 매립된 계측 타겟(104)의 위치를 결정 및/또는 모니터링하기 위한 Linnik 간섭계를 포함한다. 예를 들어, Linnik 간섭계는 조명 소스(114)로부터의 조명(116)의 스펙트럼으로 동작하도록 구성될 수 있으며, 이는 협대역(예를 들어, 약 5nm 이하의 대역폭을 가짐)일 수 있지만 필수는 아니다.
도 1c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, Linnik 간섭계에 기초한 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)을 포함하는 계측 도구(102)의 개략도이다.
일 실시예에서, 계측 도구(102)는 빔 스플리터(136)를 통해 조명(116)의 일부를 수신하고, 이러한 조명(116)의 일부를 기준 샘플(144)로 지향시키며, 이러한 기준 샘플(144)로부터 반사된 광을 수집하도록 구성된 기준 대물렌즈(142)를 포함한다. 이와 관련하여, 측정 대물렌즈(134)와 샘플(106)은 Linnik 간섭계의 측정 암(146)을 형성하고, 기준 대물렌즈(142)와 기준 샘플(144)은 Linnik 간섭계의 기준 암(148)을 형성할 수 있다.
기준 샘플(144)은 Linnik 간섭계에서 기준 광을 제공하기에 적합한 임의의 샘플을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기준 샘플(144)은 샘플(106)을 적어도 부분적으로 복제하도록 설계될 수 있다. 이와 관련하여, Linnik 간섭계는 균형을 이룰 수 있고, 기준 샘플(144)을 통해 전파되는 광의 광학 특성은 샘플(106)을 통해 전파되는 광의 광학 특성과 동일하거나 실질적으로 유사할 수 있다.
일 실시예에서, 기준 샘플(144)은 샘플(106)과 동일하거나 유사한 굴절률을 갖는 2개의 본딩된 기판으로 형성될 수 있다. 또한, 기준 샘플(144)은 계면의 반사율을 증가시키기 위해 2개의 본딩된 기판의 계면에 반사 층 또는 코팅(예를 들어, 금속 코팅 등)을 포함할 수 있지만 필수는 아니다. 다른 실시예에서, 샘플(106)이 매립된 계측 타겟(104)에 근접하거나 이를 형성하는 하나 이상의 중간 층을 포함하는 경우, 기준 샘플(144)은 동일하거나 유사한 층을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 기준 샘플(144)은 하부 표면이 기준 표면을 형성하는 단일 기판으로서 형성된다. 또한, 이 기준 표면은 기준 표면의 반사율을 증가시키기 위해 반사 층 또는 코팅(예를 들어, 금속 코팅 등)을 포함할 수 있지만 필수는 아니다. 추가적으로, 기준 샘플(144) 또는 이의 임의의 부분은 샘플(106)의 적용 및 특성에 기초하여 임의의 선택된 두께를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 하나 이상의 본딩된 반도체 웨이퍼로 형성된 샘플(106)의 경우, 기준 샘플(144)은 샘플(106)의 상부 웨이퍼의 두께(예를 들어, 775㎛, 750㎛, 600㎛, 300㎛, 100㎛ 등)를 갖는 하나 이상의 반도체 웨이퍼(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)로 형성될 수 있다.
다른 실시예에서, 기준 샘플(144)은 기준 샘플(144)의 정렬을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 위치(예를 들어, 단일 기준 기판의 후면 또는 본딩된 기판 사이의 계면)에 패턴화된 피처를 포함한다.
일 실시예에서, 계측 도구(102)는 Linnik 간섭계의 측정 암(146)과 기준 암(148)의 광 사이의 간섭과 연관된 간섭 패턴의 이미지를 생성하기 위한 포토다이오드(150)를 포함한다. 일 실시예에서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 계측 도구(102)는 연속적인 간섭 이미지를 제공하기 위해 추가 빔 스플리터(152)를 포함한다. 다른 실시예에서, 계측 도구(102)는 간섭 이미지의 생성을 위해 광을 포토다이오드(150)에 선택적으로 지향시키는 병진 거울(예를 들어, 플립 거울, 병진운동 스테이지 상의 거울 등)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 계측 도구(102)는 초점 검출에 사용 가능한 신호를 최대화하기 위해 측정 전에 샘플(106)의 위치를 조정할 때 빔 스플리터(136)로부터의 모든 광을 포토다이오드(150)로 지향시킬 수 있고, 그런 다음 측정 동안에 계측 측정(예를 들어, 하나 이상의 샘플 이미지를 캡처)에 사용되는 빔 스플리터(136)로부터의 모든 광을 검출기(124)로 지향시킬 수 있다. 추가적으로, 계측 도구(102)는 계측 측정 동안 기준 암(148)의 광을 선택적으로 차단하기 위해 셔터 또는 다른 빔 편향기를 포함할 수 있다.
계측 및 샘플 포지셔닝을 위한 조명 요구 사항이 상이할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 따라서, 계측 도구(102)는 계측 및 샘플 포지셔닝 측정 모두에 대해 선택된 특성을 갖는 광을 제공하기 위해 조명 소스 및 광학 요소의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 계측 도구(102)는 빔 확산기 또는 측정 동안 스펙클을 완화하기 위해 샘플 포지셔닝에 사용되는 광의 공간적 간섭성을 감소시키기에 적합한 다른 구성 요소를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 계측 도구(102)는 계측 측정 및 샘플 포지셔닝을 위한 공통 조명 소스(114)를 포함한다. 이 구성에서, 계측 도구(102)는 샘플 포지셔닝 측정을 위해 공통 조명 소스(114)로부터의 조명(116)의 특성을 수정하기 위해 스펙트럼 필터, 공간 필터, 스펙클 감소기(예를 들어, 확산기 등), 시야 조리개, 동공 조리개, 또는 편광기와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 광학 요소를 포함할 수 있다. 이러한 광학 요소는 샘플(106)에 입사하는 광을 수정하기 위한 조명 경로(118) 및/또는 샘플(106)로부터 수집된 광을 수정하기 위한 수집 경로(120)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 1c는 샘플 포지셔닝 측정 동안 포토다이오드(150)에 입사하는 조명(116)의 스펙트럼을 수정하기 위한 스펙트럼 필터(154)를 도시한다. 예를 들어, 스펙트럼 필터(154)는 샘플 포지셔닝 측정에 사용되는 조명(116)의 대역폭을 10nm, 5nm, 2nm, 1nm, 또는 임의의 선택된 대역폭과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 선택된 대역폭으로 좁힐 수 있다. 이와 관련하여, 샘플 포지셔닝 측정 동안 사용하는 조명(116)은 단색 또는 준 단색일 수 있다. 도 1c는 포토다이오드(150) 바로 이전에 스펙트럼 필터(154)의 배치를 도시하지만, 스펙트럼 필터(154)는 조명 경로(118)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있음을 이해해야 한다.
다른 실시예에서, 도시되지는 않았지만, 계측 도구(102)는 샘플 포지셔닝 및 계측을 위한 별도의 조명 소스(114')를 포함한다. 예를 들어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 샘플 포지셔닝을 위한 별도의 조명 소스(114')는 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)에 통합될 수 있다. 예를 들어, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 도 1c에 도시된 추가 빔 스플리터(152)를 사용하여 별도의 조명 소스(114')로부터의 광을 샘플(106)로 지향시킬 수 있다. 다른 예로서, 도시되지는 않았지만, 조명 경로(118)는 빔 스플리터 또는 다른 빔 선택기를 포함하여 2개 이상의 조명 소스 중 임의의 것으로부터 선택적 조명을 샘플(106)에 제공할 수 있다.
샘플(106) 내의 매립된 계측 타겟(104)의 기하학적 구조가 Linnik 간섭계를 포함하지만 이에 제한되지 않는 기존 간섭계 샘플 포지셔닝 기술에 대한 문제를 제공할 수 있다는 것이 본 명세서에서 추가로 고려된다. 예를 들어, 샘플(106)(및 기준 샘플(144))을 통한 광의 전파는 샘플 포지셔닝 측정에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 색 분산 또는 구면 수차를 도입할 수 있다.
계측 도구(102)는 샘플 포지셔닝 측정에서 광의 임의의 공간적 또는 각도 프로파일을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 계측 도구(102)는 샘플 포지셔닝 측정을 위해 경사 조명(예를 들어, 환형 조명, 쌍극자 조명, 사중극자 조명 등)을 제공한다. 예를 들어, 계측 도구(102)는 샘플(106) 및 기준 샘플(144) 상의 선택된 각도 범위(예를 들어, 개구수)를 갖는 환형 조명을 생성하기 위해 조명 경로(118)의 조명 동공에 중앙 차폐부를 포함할 수 있지만 필수는 아니다.
도 1d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 계측 도구(102)를 통한 경사 조명의 전파를 도시하는 개략적인 광선 다이어그램이다. 예를 들어, 도 1d는 환형 프로파일을 따라 단일 지점으로부터 조명(116)의 전파를 도시할 수 있다. 또한, 도 1d는 엄격한 광선 다이어그램을 의도한 것이 아니며, 동공 평면(156)으로부터의 3개의 광선의 예시는 공간 시야에 걸쳐 샘플(106) 및 기준 샘플(144)의 조명을 나타내기 위한 예시 목적으로만 제공됨을 이해해야 한다.
경사 조명, 특히 높은 각도 또는 높은 NA 조명이 Linnik 간섭계를 사용하여 민감하고 정확한 샘플 포지셔닝 측정을 용이하게 할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 샘플(106)의 상부 표면(및 기준 샘플(144)의 상부 표면)으로부터의 반사는 샘플(106) 내의 관심 깊이에 있는 매립된 계측 타겟(104)으로부터의 반사와 연관된 신호에 영향을 미칠 수 있다. 이것을 완화하기 위해, 조명(116)은 샘플(106) 및 기준 샘플(144)의 상부 표면으로부터의 정반사의 수집을 피하기 위해 샘플 포지셔닝 측정 동안 환형 또는 다른 높은 NA 프로파일을 갖도록 설계될 수 있다. 이제 도 1e 및 도 1f를 참조하면, 샘플(106) 및 기준 샘플(144)의 상부 표면으로부터의 반사를 억제하기 위한 환형 조명의 사용이 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 도시된다. 도 1e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 샘플(106)에 입사하는 환형 조명(116)의 개략적인 광선 다이어그램이다. 도 1f는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 기준 샘플(144)에 입사하는 환형 조명(116)의 개략적인 광선 다이어그램이다.
도 1e에 도시된 바와 같이, 조명(116)이 샘플(106) 내의 계면(158)에(예를 들어, 상부 기판(162)의 하부 표면(160)에) 집속될 때, 계면(158)으로부터 반사된 광은 측정 대물렌즈(134)에 의해 수집될 수 있다. 그러나, 샘플(106)에 대한 측정 대물렌즈(134)의 근접성 및/또는 조명(116)의 입사각의 선택으로 인해, 환형 조명(116)과 연관된 입사 경사 광선(166)으로부터의 정반사(164)가 (예를 들어, 구경 조리개(168)에 의해) 차단되거나 다른 식으로 수집되지 않을 수 있다. 도 1f는 기준 대물렌즈(142) 및 기준 샘플(144)의 유사한 효과를 도시하며, 기준 샘플은 단일 기판으로서 본 명세서에 도시되지만 이에 제한되지 않는다. 따라서, 환형 조명(116)과 연관된 입사각 범위(또는 NA 범위)는 매립된 계측 타겟(104)의 깊이 및/또는 대물렌즈(예를 들어, 측정 대물렌즈(134) 및 기준 대물렌즈(142))의 작동 거리에 기초하여 선택되어 샘플 위치 측정 동안 샘플(106) 및 기준 샘플(144)의 상부 표면으로부터의 정반사를 적어도 부분적으로 억제할 수 있다.
또한, 제한된 각도 대역폭을 갖는 경사 조명은 대물렌즈(예를 들어, 측정 대물렌즈(134) 또는 기준 대물렌즈(142)) 상의 칼라 보정 링으로 완전히 보상되지 않을 수 있는 구면 수차를 완화할 수 있다. 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)이 간섭계 측정으로 구성된 경우, 좁은 각도 대역폭은 높은 반복성과 정확도로 샘플 포지셔닝 측정을 용이하게 하기 위해 높은 콘트라스트 및 비교적 좁은 간섭 신호 포락선을 제공할 수 있다.
일반적으로 도 1g 내지 도 1l을 참조하면, 샘플(106)에 대한 샘플 포지셔닝을 위한 Linnik 간섭계의 사용이 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다. 도 1g 내지 도 1l에서, 조명(116)의 중심 파장은 1.3㎛로 선택되었고 샘플은 775㎛의 두께를 갖는 2개의 실리콘 웨이퍼 기판을 포함한다.
도 1g 내지 도 1l에 의해 도시된 바와 같이, 간섭 신호는 샘플(106) 내의 2개의 표면 사이의 계면 위치(매립된 계측 타겟(104)의 위치 또는 샘플(106) 내의 임의의 물질 층과 연관된 계면에 대응할 수 있음)에서 피크를 나타낸다(여기서는 0㎛에서 스케일링됨). 이와 관련하여, 계면 위치(예를 들어, 매립된 계측 타겟(104)의 위치)는 간섭 신호의 포락선의 중심 위치를 찾는 것에 의해 결정될 수 있다. 또한, 포락선 폭은 기술의 공간 해상도와 관련될 수 있다. 이 폭은 일반적으로 조명(116)의 간섭성 길이, 조명(116)의 대역폭, 또는 조명(116)의 입사각을 포함하지만 이에 제한되지 않는 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 낮은 시간적 간섭성을 갖는 조명을 사용하거나 높은 NA 조명과 결합된 높은 시간적 간섭성을 사용하여 좁은 포락선 폭을 얻을 수 있다.
도 1g 및 도 1h는 조명(116)의 스펙트럼 대역폭의 영향을 도시한다. 도 1g는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.25의 NA 및 160nm의 대역폭(FWHM)을 갖는 전체 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호(예를 들어, 포토다이오드(150)에 의해 측정됨)의 시뮬레이션된 플롯(170)을 포함한다. 도 1h는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.25의 NA 및 5nm의 대역폭(FWHM)을 갖는 전체 조명을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯(172)을 포함한다. 도 1g 및 도 1h에 도시된 바와 같이, 조명(116)의 스펙트럼 대역폭을 감소시키는 것은 일반적으로 조명(116)의 간섭성 길이를 증가시킬 수 있고 따라서 더 큰 포락선을 제공할 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같이, 샘플(106)의 일부를 통한 조명(116)의 전파에 의해 야기되는 색수차를 완화하기 위해 (예를 들어, 스펙트럼 필터(154)를 사용하여) 조명(116)의 스펙트럼 대역폭을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 조명(116)의 대역폭은 무엇보다도 색수차 및 간섭성 효과의 균형을 이루도록 선택될 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다.
이제 도 1i 및 도 1j를 참조하면, 환형 빔에 대한 시뮬레이션된 간섭 신호가 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 도시된다. 도 1i는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.85-0.25 범위의 NA를 갖는 환형 조명(116)을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯(174)을 포함한다. 도 1j는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 0.85-0.65 범위의 NA를 갖는 환형 조명(116)을 사용하여 스캐닝 범위의 함수로서 예상 간섭 신호의 시뮬레이션된 플롯(176)을 포함한다. 도 1i 및 도 1j에서, 조명(116)은 1.3㎛의 중심 파장 및 5nm의 반치폭(FWHM)을 가졌다. 도 1i 및 도 1j에 도시된 바와 같이, 표면 반사가 도 1e 및 도 1f에 도시된 바와 같이 여전히 차단된다면, 더 넓은 각도 범위를 갖는 환형 조명(116)을 제공함으로써 간섭 신호의 포락선 폭이 감소될 수 있다(예를 들어, 스캐닝 방향을 따라 더 양호한 공간 해상도를 제공함).
이제 도 1k 및 도 1l을 참조하면, 다수의 계면 사이를 구별하기 위한 Linnik 간섭계의 사용이 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다. 도 1k는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 실리콘 기판 사이의 6㎛ 두께의 실리콘 이산화물 층의 상부 및 하부 표면의 검출을 도시하는 시뮬레이션된 플롯(178)이다. 도 1l는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 실리콘 기판 사이의 10㎛ 두께의 실리콘 이산화물 층의 상부 및 하부 표면의 검출을 도시하는 시뮬레이션된 플롯(180)이다. 도 1k 및 도 1l에 의해 도시된 바와 같이, 이 기술은 매립된 계측 타겟(104)의 위치와 연관된 계면을 포함하는 다수의 계면을 식별하는 데 적합하다.
이제 도 1m 내지 도 1o를 참조하면, 샘플 포지셔닝 측정을 위한 Linnik 간섭계의 실험 결과가 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 도시된다. 특히, 도 1m 내지 도 1o는 민감한 샘플 포지셔닝을 위해 제한된 각도 대역폭을 갖는 높은 NA 환형 조명과 결합된 좁은 스펙트럼 대역폭을 갖는 조명의 사용을 도시한다. 도 1m 내지 도 1o에서, 테스트 중인 샘플(106)은 베어 실리콘 웨이퍼이다. 또한, 조명(116)은 1.5㎛의 중심 파장 및 12nm의 대역폭을 가졌다.
도 1m은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 낮은 NA 조명을 사용하여 수집된 간섭 신호의 플롯(182)이다. 특히, 플롯(182)은 0.2의 NA에 관한 것이다. 도 1m에서, 간섭 신호의 포락선은 비교적 크다. 도 1n은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 중앙 차폐부 없이 높은 NA 조명을 사용하여 수집된 간섭 신호의 플롯(184)이다. 특히, 플롯(182)은 0.85의 NA에 관한 것이다. 예를 들어, 도 1n에 사용된 조명은 0(수직 입사)에서부터 높은 NA까지 범위의 입사각에서의 조명을 포함할 수 있다. 도 1n에 도시된 바와 같이, 조명의 NA를 증가시키면 포락선 폭이 감소할 수 있다. 도 1o는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 높은 NA 환형 조명을 사용하여 775㎛ 및 770㎛의 샘플 두께를 통해 캡처된 간섭 신호의 플롯(186)이다. 특히, 샘플(106)은 2개의 간섭 신호를 제공하기 위해 후면에 5㎛ 에칭된 정지부를 포함하였다. 도 1o에 도시된 바와 같이, 제한된 각도 대역폭을 갖는 높은 NA 조명의 사용(예를 들어, 여기에서는 조명 동공에서 중앙 차폐부의 사용을 통해 형성된 환형 조명)은 비교적 좁은 포락선 폭을 갖는 잘 정의된 간섭 피크를 제공할 수 있다. 도 1o는 상이한 깊이에서 간섭 신호의 콘트라스트의 변화를 추가로 도시한다. 조명(116)의 스펙트럼 대역폭을 더 감소시키는 것(예를 들어, 도 1c에 도시된 스펙트럼 필터(154)를 사용하여)이 이러한 콘트라스트 변화를 완화할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 예를 들어, 스펙트럼 대역폭을 약 2-5nm 범위로 제한하면 일부 반도체 적용에 존재할 수 있는 20㎛ 두께 변화에 대해 적절한 콘트라스트를 제공할 수 있다.
그러나, 연관된 설명과 함께 도 1c 내지 도 1o에서 Linnik 간섭계로서의 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)의 설명은 단지 예시 목적으로 제공되었으며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 계측 도구(102)는 매립된 계측 타겟(104)의 위치를 결정 및/또는 모니터링하기 위해 시차의 원리를 사용하는 기술을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 기술을 사용할 수 있다. 예에는 경사 조명으로 샘플 상에 생성된 스폿 이미지의 횡방향 모션 모니터링 또는 경사 조명될 때 오버레이 타겟 이미지의 횡방향 모션 모니터링이 포함되지만 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 제어기(108)에 통신 가능하게 결합된다. 이와 관련하여, 제어기(108)는 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)의 하나 이상의 구성 요소를 조정하고/조정하거나 매립된 계측 타겟(104)의 위치를 결정 및/또는 모니터링하기 위해 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)으로부터 데이터를 수신할 수 있다.
이제 일반적으로 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)의 임의의 구성을 참조하면, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 매립된 계측 타겟(104)의 위치를 직접적으로 또는 간접적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 샘플(106) 내의 매립된 계측 타겟(104)의 위치를 직접 찾고 식별하며 그에 따라 병진운동 스테이지(140)를 조정하여 계측 도구(102)의 측정 평면에 매립된 계측 타겟(104)을 배치할 수 있다. 다른 예로서, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 도 1e 및 도 1f에 도시된 바와 같은 상부 기판(162)의 하부 표면(160)과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 샘플(106) 내의 하나 이상의 대안적인 계면의 위치를 찾고 식별할 수 있다. 그런 다음, 샘플 포지셔닝 서브시스템(138)은 검출된 계면과 매립된 계측 타겟(104) 사이의 공지된 오프셋에 기초하여 계측 도구(102)의 측정 평면에 매립된 계측 타겟(104)을 배치할 수 있다.
또한, 시스템(100)은 단일 계측 도구(102) 또는 다중 계측 도구(102)를 포함할 수 있다. 다중 계측 도구(102)를 포함하는 계측 시스템(100)은 일반적으로 2011년 4월 26일자에 허여된 발명의 명칭이 "CD 변형의 고해상도 모니터링(High resolution monitoring of CD variations)"인 미국 특허 제7,933,026호 및 2009년 1월 13일자에 허여된 발명의 명칭이 "다중 도구 및 구조 분석(Multiple tool and structure analysis)"인 미국 특허 제7,478,019호에 설명되어 있으며, 둘 다 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 주로 반사 광학에 기반한 집속 빔 타원 측정법은 일반적으로 1997년 3월 4일자에 허여된 발명의 명칭이 "집속 빔 분광 타원 측정법 및 시스템(Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system)"인 미국 특허 제5,608,526호에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 기하학적 광학에 의해 정의된 크기를 넘어 조명 스폿의 확산을 야기하는 광학 회절의 효과를 완화하기 위한 아포다이저의 사용은 일반적으로 1999년 1월 12일자에 허여된 발명의 명칭이 "광학 측정 및 기타 응용에서 스폿 크기를 줄이는 데 유용한 아포다이징 필터 시스템(Apodizing filter system useful for reducing spot size in optical measurements and other applications)"인 미국 특허 제5,859,424호에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다. 동시 다중 입사각 조명과 함께 높은 개구수 도구의 사용은 일반적으로 2002년 8월 6일자에 허여된 발명의 명칭이 "동시 다중 입사각 측정을 통한 임계 치수 분석(Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements)"인 미국 특허 제6,429,943호에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
이제 도 2를 참조하면, 본딩된 샘플(106)의 2개의 기판 사이의 계면(202)에서 매립된 계측 타겟(104)의 프로파일 도면이 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 도시된다. 일 실시예에서, 샘플(106)은 제1 기판(204a)(예를 들어, 상부 기판) 및 제2 기판(204b)(예를 들어, 하부 기판)을 포함하고, 여기서 매립된 계측 타겟(104)은 두 기판 상에 위치된 타겟 피처를 포함한다. 예를 들어, 샘플(106)은 제1 기판(204a) 및 제2 기판(204b)이 반도체 웨이퍼인 본딩된 웨이퍼 샘플을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 매립된 계측 타겟(104)은 오버레이 계측 타겟으로서 설계된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 매립된 계측 타겟(104)은 제1 기판(204a) 상의 제1 기판 타겟 요소(206) 세트 및 제2 기판(204b) 상의 제2 기판 타겟 요소(208) 세트를 포함한다. 이와 관련하여, 제2 기판 타겟 요소(208)에 대한 제1 기판 타겟 요소(206)의 정렬은 제2 기판(204b)에 대한 제1 기판(204a)의 정렬 및 이에 따른 샘플(106)의 오버레이를 나타낸다.
제1 기판 타겟 요소(206) 및 제2 기판 타겟 요소(208)는 제1 기판(204a) 및 제2 기판(204b)의 임의의 층 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(204a) 및/또는 제2 기판(204b)은 일정하거나 다양한 두께의 기판 상에 증착된 하나 이상의 물질 층을 포함할 수 있고, 그로부터 타겟 요소가 형성될 수 있다. 또한, 제1 기판 타겟 요소(206) 및 제2 기판 타겟 요소(208)는 금속을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 유형의 물질로 형성될 수 있다.
그러나, 본딩된 샘플(106)과 연관된 매립된 계측 타겟(104)의 오버레이 계측 타겟으로서의 도 2에서의 묘사는 단지 예시 목적으로 제공되고 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 매립된 계측 타겟(104)은 샘플(106) 내에 매립된 당업계에 공지된 임의의 유형의 계측 타겟을 포함할 수 있다.
이제 도 3 및 도 4를 참조하면, 매립된 계측 타겟(104)에 기초한 측정에 노이즈를 도입할 수 있는 다양한 스퓨리어스 반사가 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 매립된 계측 타겟(104)의 측정을 수행하기 위한 원하는 광 구성의 단순화된 도면이다. 신호 경로(302)에서, 조명 소스(114)로부터의 조명(116)은 샘플(106)의 상부 표면(304)으로 지향되고, 제1 기판(204a)을 통해 전파되며, 검출기 시야(306)(예를 들어, 매립된 계측 타겟(104)의 적어도 일부를 포함하는 측정 평면(308)에서 수집 경로(120)를 통한 검출기(124)의 시야) 내의 매립된 계측 타겟(104)의 일부와 상호 작용한다. 이어서, 매립된 계측 타겟(104)(또는 임의의 피처)으로부터의 반사와 연관된 샘플 광(122)은 제1 기판(204a)을 통해 다시 전파되어 상부 표면(304)을 빠져나간다. 그런 다음, 상부 표면(304)을 빠져나가는 샘플 광(122)은 수집 경로(120)에 의해 수집되어 검출기(124)로 지향될 수 있다.
도 4는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 매립된 계측 타겟(104)의 이미지 및/또는 계측 측정에 노이즈를 도입할 수 있는 3가지 유형의 스퓨리어스 반사의 단순화된 도면이다.
제1 노이즈 경로(402)에서, 조명 소스(114)로부터의 조명(116)은 제1 기판(204a)의 상부 표면(304)으로부터 반사된다. 그런 다음, 이 반사는 샘플 광(122)의 일부일 수 있고, 수집 경로(120)에 의해 수집될 수 있으며, 검출기(124)로 지향될 수 있다. 그러나, 상부 표면(304)으로부터의 이러한 반사는 측정 평면(308)에서 검출기 시야(306) 내의 매립된 계측 타겟(104)의 부분으로부터의 어떠한 광도 포함하지 않으며 따라서 매립된 계측 타겟(104)과 연관된 계측 측정 또는 이미지에 노이즈를 도입할 수 있다. 특히, 상부 표면(304)으로부터의 이러한 반사는 그러한 이미지 또는 측정의 콘트라스트 또는 감도를 감소시킬 수 있다.
제2 노이즈 경로(404)에서, 조명 소스(114)로부터의 조명(116)은 제1 기판(204a) 및 제2 기판(204b)을 통해 전파되지만, 검출기 시야(306) 내의 매립된 계측 타겟(104)의 부분과 상호 작용하지 않는다. 예를 들어, 제2 노이즈 경로(404)를 따른 조명(116)은 검출기 시야(306)로부터 측방향으로 변위될 수 있다. 또한, 제2 노이즈 경로(404)를 따른 조명은 샘플(106)의 하부 표면(406)에서 반사되고, 검출기 시야(306)를 통과하며, 상부 표면(304)을 빠져나갈 수 있다. 따라서, 이러한 광은 또한 샘플 광(122)으로 간주될 수 있고 수집 경로(120)에 의해 수집되어 검출기(124)로 지향될 수 있다.
제2 노이즈 경로(404)를 따른 샘플 광(122)은 또한 수집 경로(120)에 의해 수집되고 검출기(124)로 지향되는 경우 노이즈를 구성할 수 있다. 예를 들어, 하부 표면(406)에서 반사된 후 검출기 시야(306) 내의 매립된 계측 타겟(104)을 통해 전파되는 제2 노이즈 경로(404)를 따른 샘플 광(122)의 부분은 도 3의 신호 경로(302)를 따른 광과 실질적으로 상이한 신호를 제공할 것이다. 예를 들어, 신호 경로(302)를 따른 광은 매립된 계측 타겟(104)의 타겟 요소(예를 들어, 제1 기판 타겟 요소(206) 및/또는 제2 기판 타겟 요소(208))에서 반사되는 광을 포함하는 반면, 제2 노이즈 경로(404)를 따른 광은 하부 표면(406)에서 반사되기 전에 검출기 시야(306) 외부의 매립된 계측 타겟(104)의 타겟 요소 사이의 갭을 통해 투과하는 광, 및 하부 표면(406)에서 반사된 후 검출기 시야(306) 내의 매립된 계측 타겟(104)의 타겟 요소 사이의 갭을 통해 투과하는 광을 포함할 것이다. 또한, 경로 간의 차이는 간섭성 조명(116)을 사용한 측정에 영향을 미칠 수 있는 위상 차이를 도입할 수 있다.
제3 노이즈 경로(408)에서, 조명 소스(114)로부터의 조명(116)은 제1 기판(204a)을 통해 전파되고, 검출기 시야(306) 내의 매립된 계측 타겟(104)을 통과하고, 하부 표면(406)에서 반사되고, 검출기 시야(306)를 통해 다시 전파되며, 상부 표면(304)을 빠져나가 수집 경로(120)에 의해 수집된다.
이 경우, 제3 노이즈 경로(408)를 따른 광은 매립된 계측 타겟(104)의 요소 사이의 갭을 통과하는 광 및/또는 매립된 계측 타겟(104)의 요소에 의해 완전히 흡수되지 않은 광을 포함할 수 있고, 제1 노이즈 경로(402) 또는 제2 노이즈 경로(404)를 따른 광과 유사한 이유로 매립된 계측 타겟(104)의 이미지 또는 연관된 계측 측정에서 노이즈에 기여할 수 있다.
이제 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 조명 시야 조리개(502)를 사용한 스퓨리어스 반사의 완화가 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다.
제1 노이즈 경로(402) 및 제2 노이즈 경로(404)를 따른 광은 조명 경로(118)에서 적절한 크기 및 형상의 시야 조리개 개구(504)를 갖는 조명 시야 조리개(502)에 의해 완화될 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다.
일 실시예에서, 측정 평면(308)(예를 들어, 매립된 계측 타겟(104)에 대응하는 평면)에서의 조명 시야의 크기 및/또는 형상은 측정 평면(308)에서의 검출기 시야(306)의 크기 및/또는 형상과 일치하도록 설계된다.
일 실시예에서, 조명 시야 조리개(502)는 조명 경로(118)를 통한 측정 평면(308)으로의 시야 조리개 개구(504)의 투영이 검출기 시야(306)와 일치하도록 크기가 조정된 시야 조리개 개구(504)를 포함하며, 여기서 검출기 시야(306)는 수집 경로(120)를 통한 측정 평면(308)으로의 검출기(124) 내의 센서의 투영에 대응한다.
검출기(124) 상의 센서는 일반적으로 직사각형 또는 정사각형이며 검출기 시야(306)는 이에 대응하여 직사각형 또는 정사각형일 수 있다는 것이 본 명세서에서 인식된다. 따라서, 조명 시야 조리개(502)는 센서와 동일한 종횡비로 형성된 시야 조리개 개구(504)를 가질 수 있지만 필수는 아니다.
도 5a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 직사각형 크기의 시야 조리개 개구(504)를 갖는 조명 경로(118)의 시야 평면(506)에 위치된 조명 시야 조리개(502)의 개략도이다. 도 5b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 직사각형 센서를 갖는 검출기(124)의 투영(508)(예를 들어, 검출기 시야(306)) 및 도 5a의 직사각형 시야 조리개 개구(504)의 투영(510)을 도시하는 측정 평면(308)의 개략도이다. 일 실시예에서, 시야 조리개 개구(504)는 검출기(124)의 센서와 동일한 종횡비를 갖는 직사각형 또는 정사각형 형상을 갖도록 설계된다. 이와 관련하여, 측정 평면에서 검출기(124)의 센서 및 시야 조리개 개구(504)의 투영의 형상은 일치할 수 있다. 또한, 시야 조리개 개구(504)의 투영(510)의 크기는 검출기(124)의 투영(508)과 완전히 또는 선택된 공차 내에서 일치하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 도 5b는 시야 조리개 개구(504)의 투영(510)이 검출기(124)의 투영(508)을 약간 오버필하는 경우를 도시하고, 이는 예시 목적으로만 제공된다.
측정 평면(308)에서 검출기(124) 내의 센서의 투영(508)(예를 들어, 검출기 시야(306))의 크기는 센서의 종횡비 및 수집 경로(120)의 배율(Magcoll)에 의해 결정될 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 유사하게, 측정 평면(308)에서 시야 조리개 개구(504)의 투영(510)의 크기는 시야 조리개 개구(504)의 종횡비 및 조명 경로(118)의 배율(Magill)에 의해 결정될 수 있다.
따라서, 시야 조리개 개구(504)의 크기는 센서의 종횡비, 수집 경로(120)의 배율(Magcoll), 및 조명 경로(118)의 배율(Magill)의 공지된 값에 기초하여 시야 조리개 개구(504)의 투영이 검출기 시야(306)와 일치하도록 조정될 수 있다.
예를 들어, X 및 Y 차원을 따라 각각 픽셀 피치(예를 들어, 픽셀 크기) lp를 갖는 정사각형 픽셀의 a×b 크기를 갖는 센서의 경우, 조명 시야 조리개(502)에서 직사각형 시야 조리개 개구(504)의 크기는 다음과 같이 결정될 수 있다:
여기서 dX,f는 X 차원을 따른 시야 조리개 개구(504)의 크기이고, dY,f는 Y 차원을 따른 시야 조리개 개구(504)의 크기이며, k는 공차 계수이다. 예를 들어, k=0.05의 값은 시야 조리개 개구(504)의 크기에서 5% 공차를 허용할 수 있다.
시야 조리개 개구(504)의 투영(510)을 검출기(124)의 투영(508)(예를 들어, 검출기 시야(306))에 완벽하게 일치시키는 것이 도 4에 도시된 제1 노이즈 경로(402) 및 제2 노이즈 경로(404)와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 스퓨리어스 반사를 차단하는 데 가장 효과적일 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 그러나, 완벽한 일치로부터의 약간의 편차(예를 들어, k의 0이 아닌 값과 관련됨)는 여전히 많은 스퓨리어스 반사의 효과적인 차단을 제공할 수 있고 일반적으로 매립된 계측 타겟(104)의 이미지 또는 연관된 계측 측정에서 노이즈를 감소시키는 데 효과적일 수 있다. 따라서, 본 개시는 k의 특정 값 또는 값의 범위에 의해 제한되지 않음을 이해해야 한다. 비제한적인 예에서, k의 값은 0 내지 0.05의 범위에 있을 수 있다. 다른 비제한적인 예에서, k의 값은 0 내지 0.1의 범위에 있을 수 있다.
렌즈 및 개구를 포함하지만 이에 제한되지 않는 광학 시스템의 많은 광학 요소가 원형이라는 것이 본 명세서에서 추가로 고려된다. 따라서, 조명 시야 조리개(502)에서 원형 시야 조리개 개구(504)를 사용하는 것이 실용적인 목적을 위해 바람직할 수 있다.
도 5c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 원형 크기의 시야 조리개 개구(504)를 갖는 조명 경로(118)의 시야 평면(506)에 위치된 조명 시야 조리개(502)의 개략도이다. 도 5d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 직사각형 센서를 갖는 검출기(124)의 투영(508) 및 도 5c의 원형 시야 조리개 개구(504)의 투영(510)을 도시하는 측정 평면(308)의 개략도이다. 일 실시예에서, 시야 조리개 개구(504)는 직사각형 검출기(124)의 최대 코너 반경에 대응하는 반경 
를 갖는 원형으로 설계된다. 이와 관련하여, 조명 시야 조리개(502)는 기존 원형 시야 조리개 개구(504)를 포함할 수 있다.
픽셀 피치 lp를 갖는 정사각형 픽셀의 a×b 크기를 갖는 센서를 사용하는 위의 예를 계속하면, 원형 시야 조리개 개구(504)의 반경 rf는 다음과 같이 결정될 수 있다:
이제 도 6을 참조하면, 조명 경로(118)의 조명 동공 평면(606)에 위치된 중앙 동공 차폐부(604)를 갖는 조명 동공 조리개(602)를 사용한 스퓨리어스 반사의 완화가 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다.
검출기 시야(306) 내의 매립된 계측 타겟(104)을 통과하고, 샘플(106)의 하부 표면(406)에서 반사되며, 검출기 시야(306)를 통해 다시 전파되는 도 4에 도시된 제3 노이즈 경로(408)를 따른 광이 조명 경로(118)에 위치된 적절한 크기 및 형상의 중앙 동공 차폐부(604)를 갖는 조명 동공 조리개(602)에 의해 완화될 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 중앙 동공 차폐부(604)는 제3 노이즈 경로(408)와 연관된 조명 소스(114)로부터의 수직 및 거의 수직 조명(116)이 샘플(106)에 도달하는 것을 차단할 수 있다. 중앙 동공 차폐부(604)는 제1 노이즈 경로(402)를 따른 광 또는 샘플(106)의 외부 표면으로부터의 스퓨리어스 반사가 검출기에 도달하는 것을 추가로 차단할 수 있다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 조명 경로(118)에 위치된 중앙 동공 차폐부(604)를 갖는 조명 동공 조리개(602)의 개략도이다.
일 실시예에서, 조명 경로(118)는 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같은 조명 시야 조리개(502), 및 중앙 동공 차폐부(604)를 갖는 조명 동공 조리개(602) 모두를 포함한다. 이 구성에서, 중앙 동공 차폐부(604)는 시야 조리개 개구(504)(예를 들어, 검출기 시야(306)에 대응함)의 크기 및 형상, 제2 기판(204b)의 두께(또는 보다 일반적으로 매립된 계측 타겟(104)과 하부 표면(406) 사이의 샘플(106)의 두께), 조명 소스(114)로부터의 조명(116)의 파장(들)에 대응하는 제2 기판(204b)의 굴절률 n, 또는 제1 기판(204a)의 두께의 공지된 값에 기초하여 크기가 조정될 수 있다. 예를 들어, 개구수(NA)의 관점에서 중앙 동공 차폐부(604)의 크기는 다음과 같이 결정될 수 있다:
여기서 n은 제1 기판(204a)의 굴절률이고, rf는 측정 평면(308)에 투영된 시야 조리개 개구(504)의 반경이고, W는 제2 기판(204b)의 두께이며, k는 공차 계수이다. 예를 들어, k=0이고 차폐부의 NA가 계산된 값보다 클 때 외부 표면의 모든 반사가 차단될 수 있다. 그러나, k=0.3의 값은 시야 조리개 개구(504)의 크기에서 30% 공차를 허용할 수 있다.
위의 수학식 (1)-(3)과 관련하여 설명된 바와 같이, 낮은 각도의 광이 측정 평면(308)에서 검출기 시야(306)를 통과하고, 샘플(106)의 하부 표면(406)에서 반사되고, 검출기 시야(306)를 다시 통과하는 것을 차단하기 위해 중앙 동공 차폐부(604)의 크기를 완벽하게 정의하는 것은 도 4에 도시된 제3 노이즈 경로(408)와 같은 그러나 이에 제한되지 않는 스퓨리어스 반사를 차단하는 데 가장 효과적일 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다. 그러나, 완벽한 일치로부터의 약간의 편차(예를 들어, k의 0이 아닌 값과 관련됨)는 여전히 많은 스퓨리어스 반사의 효과적인 차단을 제공할 수 있고 일반적으로 매립된 계측 타겟(104)의 이미지 또는 연관된 계측 측정에서 노이즈를 감소시키는 데 효과적일 수 있다. 따라서, 본 개시는 k의 특정 값 또는 값의 범위에 의해 제한되지 않음을 이해해야 한다. 비제한적인 예에서, k의 값은 0 내지 0.3의 범위에 있을 수 있다. 다른 비제한적인 예에서, k의 값은 0 내지 0.4의 범위에 있을 수 있다.
추가적으로, 중앙 동공 차폐부(604)의 형상은 시야 조리개 개구(504)의 형상과 일치될 수 있지만 필수는 아니다. 예를 들어, 중앙 동공 차폐부(604)는 원형 시야 조리개 개구(504)와 일치하도록 원형 형상을 가질 수 있다(예를 들어, 위의 수학식 4에 대해 설명된 바와 같음). 다른 예로서, 중앙 동공 차폐부(604)는 직사각형 시야 조리개 개구(504)와 일치하도록 직사각형 형상을 가질 수 있다. 다른 예로서, 중앙 동공 차폐부(604)는 직사각형 형상을 가질 수 있고 시야 조리개 개구(504)는 원형 형상을 가질 수 있다. 다른 예로서, 중앙 동공 차폐부(604)는 원형 형상을 가질 수 있고 시야 조리개 개구(504)는 직사각형 형상을 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 조명 경로(118)는 중앙 동공 차폐부(604)를 갖는 조명 동공 조리개(602)를 포함하지만, 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같은 조명 시야 조리개(502)는 포함하지 않는다. 이 구성에서, 중앙 동공 차폐부(604)는 측정 평면(308)에서 검출기 시야(306)의 크기 및 형상의 공지된 값에 기초하여 크기가 조정될 수 있다. 이 구성은 매립된 계측 타겟(104) 이외의 표면으로부터의 적어도 일부 스퓨리어스 반사를 차단할 수 있지만, 조명 시야 조리개(502)가 없는 조명 동공 조리개(602)의 효율성은 측정 평면(308)에서 조명(116)의 시야의 크기에 의존할 수 있다는 것이 본 명세서에서 고려된다.
이제 도 7을 참조하면, 도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 매립된 계측 타겟에 대한 계측을 위한 방법(700)에서 수행되는 단계를 도시하는 흐름도이다. 본 출원은 시스템(100)의 맥락에서 본 명세서에서 이전에 설명된 실시예 및 인에이블링 기술이 방법(700)으로 확장되도록 해석되어야 한다는 점을 유념한다. 그러나, 방법(700)은 시스템(100)의 아키텍처로 제한되지 않는다는 점을 또한 유념한다.
일 실시예에서, 방법(700)은 매립된 계측 타겟을 조명하는 단계(702)를 포함하고, 타겟 상의 조명은 계측 타겟에 대응하는 측정 평면 상의 시야 조리개 개구의 투영된 크기가 측정 평면에서의 이미징 검출기의 시야와 일치하도록 시야 조리개 개구를 사용하여 조정되고, 조명은 컷오프 각도 아래의 조명을 차단하기 위해 중앙 차폐부를 갖는 조명 동공을 사용하여 추가로 조정되며, 컷오프 각도는 조명이 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 적어도 하나에서 반사되어 검출기에 도달하는 것을 방지하도록 선택된다. 예를 들어, 조명은 매립된 계측 타겟(104)에 대응하는 측정 평면(308) 상의 시야 조리개 개구(504)의 투영된 크기가 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같이 검출기 시야(306)와 일치하도록 조명 경로(118)에 위치된 시야 조리개 개구(504)를 갖는 조명 시야 조리개(502)를 사용하여 조정될 수 있다. 이와 관련하여, 단계(702)는 도 4와 관련하여 설명된 바와 같은 제1 노이즈 경로(402) 및 제2 노이즈 경로(404)에서의 스퓨리어스 반사를 포함하지만 이에 제한되지 않는 스퓨리어스 반사의 완화를 포함할 수 있다. 또한, 조명은 본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같이 선택된 컷오프 각도 아래의 조명을 차단하기 위해 조명 경로(118)에 위치된 중앙 동공 차폐부(604)를 갖는 조명 동공 조리개(602)를 사용하여 조정될 수 있다. 이와 관련하여, 단계(702)는 도 4와 관련하여 설명된 바와 같은 제3 노이즈 경로(408) 또는 제1 노이즈 경로(402)에서의 스퓨리어스 반사를 포함하지만 이에 제한되지 않는 스퓨리어스 반사의 완화를 포함할 수 있다. 맞춤형 조명의 결과로서, 결과적으로 수집된 광(예를 들어, 샘플 광(122))은 신호 경로(302)로 한정될 수 있다.
다른 실시예에서, 방법(700)은 이미징 검출기 상에 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 생성하는 단계(704)를 포함한다. 예를 들어, 단계(704)는 시야 평면 이미지(예를 들어, 매립된 계측 타겟(104)에 공액인 시야 평면에 위치한 검출기(124)를 사용함) 또는 동공 평면 이미지(예를 들어, 매립된 계측 타겟(104)으로부터 광의 각도 분포를 캡처하기 위해 동공 평면에 위치한 검출기(124)를 사용함)의 임의의 조합을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 이미지는 명시야 이미징을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 유형의 이미징 기술을 사용하여 생성될 수 있다.
다른 실시예에서, 방법(700)은 하나 이상의 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성하는 단계(706)를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 계측 측정은 하나 이상의 오버레이 측정을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 특히, 샘플은 계면에서 함께 본딩된 2개의 기판으로 형성된 본딩된 샘플을 포함할 수 있으며, 여기서 매립된 계측 타겟은 2개의 기판으로부터의 피처를 포함한다. 따라서, 하나 이상의 이미지에 기초한 계측 측정은 2개의 기판의 상대적인 정렬 또는 오정렬의 표시를 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 7에 도시되지 않았지만, 방법(700)은 단계(704)에서 하나 이상의 이미지를 생성하기 전에 측정 평면에 계측 타겟을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법은 매립된 계측 타겟(104)의 위치를 검출 및/또는 모니터링하는 단계, 및 측정 도구 내에서 매립된 계측 타겟(104)의 위치를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 방법(700)은 도 1c 내지 도 1l에 도시된 Linnik 간섭계 기술을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 임의의 기술을 사용하여 매립된 계측 타겟(104)의 위치를 검출 및/또는 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 주제는 때때로 다른 구성 요소 내에 포함되거나 다른 구성 요소와 연결된 상이한 구성 요소를 나타낸다. 이와 같이 도시된 아키텍처는 단지 예시일 뿐이며 실제로 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 개념적 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 구성 요소의 임의의 배열은 원하는 기능이 달성되도록 효과적으로 "연관"된다. 따라서, 특정 기능을 달성하기 위해 본 명세서에서 결합된 임의의 2개의 구성 요소는 아키텍처 또는 중간 구성 요소에 관계없이 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관"된 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 이와 같이 연관된 임의의 2개의 구성 요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "연결" 또는 "결합"된 것으로 볼 수도 있으며, 이와 같이 연관될 수 있는 임의의 2개의 구성 요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "결합 가능"한 것으로 볼 수도 있다. 결합 가능의 구체적인 예는 물리적으로 상호 작용할 수 있는 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 구성 요소 및/또는 무선으로 상호 작용할 수 있는 및/또는 무선으로 상호 작용하는 구성 요소 및/또는 논리적으로 상호 작용할 수 있는 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 구성 요소를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 개시 및 본 개시의 많은 부수적인 장점들이 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지며, 개시된 주제를 벗어나지 않거나 본 개시의 모든 물질적 장점들을 희생시키지 않는 다양한 변경들이 구성 요소의 형태, 구성, 및 배열에 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 설명적인 것이며, 이러한 변경을 아우르고 포함하는 것은 다음의 청구범위의 의도이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (52)
- 계측 시스템에 있어서,
대물렌즈로부터 수집된 광에 기초하여 검출기 상에 샘플에 매립된 계측 타겟을 이미징하도록 구성된 이미징 서브시스템으로서, 상기 샘플은 제1 기판 및 계면에서 상기 제1 기판에 본딩된 제2 기판으로 형성되고, 상기 샘플은 상기 계면에 위치된 상기 계측 타겟을 더 포함하고, 상기 계측 타겟은 상기 제1 기판 상의 제1 타겟 구조물 및 상기 제2 기판 상의 제2 타겟 구조물을 포함하는 것인, 상기 이미징 서브시스템;
조명 서브시스템으로서,
조명 소스;
상기 대물렌즈를 통해 상기 조명 소스로부터의 조명으로 상기 계측 타겟을 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 광학계;
상기 계측 타겟에 공액인 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개 ― 상기 조명 시야 조리개는 시야 조리개 개구를 포함하고, 상기 계측 타겟에 대응하는 측정 평면 상의 상기 시야 조리개 개구의 투영된 크기가 상기 측정 평면에서의 상기 검출기의 시야와 일치하도록 상기 시야 조리개 개구의 크기 또는 형상 중 적어도 하나가 선택됨 ― ; 및
동공 평면에 위치된 조명 동공 ― 상기 조명 동공은 상기 동공 평면의 중심에 중앙 차폐부를 포함하고, 상기 중앙 차폐부의 크기 또는 형상 중 적어도 하나는 컷오프 각도보다 큰 각도로 상기 계측 타겟에 경사 조명을 제공하도록 선택되며, 상기 컷오프 각도는 상기 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 적어도 하나에서 상기 조명 소스로부터의 상기 조명의 반사가 상기 검출기에 도달하는 것을 방지하기 위해 상기 측정 평면에서의 상기 검출기의 시야의 크기, 상기 제1 기판의 두께, 또는 상기 제2 기판의 두께 중 적어도 하나에 기초하여 선택됨 ― 을 포함하는 것인, 상기 조명 서브시스템; 및
상기 검출기에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는 하나 이상의 프로세서가:
상기 샘플로부터 상기 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 수신하고;
상기 하나 이상의 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성하게 하는
프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하는 것인, 상기 제어기
를 포함하는 계측 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어기에 통신 가능하게 결합된 병진운동 스테이지를 포함하는 샘플 포지셔닝 서브시스템으로서, 상기 하나 이상의 프로세서는 또한 상기 하나 이상의 프로세서가:
상기 샘플 포지셔닝 서브시스템으로부터 샘플 포지셔닝 데이터를 수신하고;
상기 계측 타겟의 상기 하나 이상의 이미지를 수신하기 전에, 상기 계측 타겟을 상기 측정 평면에 정렬하도록 하나 이상의 제어 신호를 통해 상기 병진운동 스테이지를 지시하게 하는
프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 것인, 상기 샘플 포지셔닝 서브시스템
을 더 포함하는 계측 시스템. - 제2항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 서브시스템은:
간섭계 또는 시차 포지셔닝 서브시스템 중 적어도 하나
를 더 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제2항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 서브시스템은:
상기 조명 소스로부터의 샘플 포지셔닝 조명을 측정 암 및 기준 암으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터 ― 상기 측정 암은 상기 샘플 포지셔닝 조명을 상기 샘플로 지향시키도록 구성된 상기 대물렌즈를 포함하고, 상기 기준 암은 상기 샘플 포지셔닝 조명을 기준 샘플로 지향시키도록 구성된 기준 대물렌즈를 포함함 ― ; 및
상기 측정 암의 광과 상기 기준 암의 광의 간섭과 연관된 광을 상기 빔 스플리터로부터 수신하도록 구성된 포토다이오드 ― 상기 포토다이오드는 상기 샘플 포지셔닝 데이터를 생성함 ―
를 더 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제4항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 조명은 상기 조명 소스로부터의 상기 조명을 포함하는 것인, 계측 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 조명은 추가 조명 소스로부터의 상기 조명을 포함하는 것인, 계측 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 데이터는 상기 병진운동 스테이지가 상기 대물렌즈의 광축을 따라 상기 샘플을 병진운동시킬 때 생성된 간섭 신호를 포함하는 것인, 계측 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 계측 타겟의 위치는 상기 간섭 신호의 피크의 위치에 기초하여 결정 가능한 것인, 계측 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 기준 샘플은 하나 이상의 기준 기판으로 형성되는 것인, 계측 시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 기준 샘플은:
후면 또는 2개의 기준 기판 사이의 계면 중 적어도 하나 상의 반사 층
을 더 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 계측 측정 중 적어도 하나는:
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 오버레이 측정
을 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 컷오프 각도는 또한 상기 샘플의 외부 표면으로부터의 반사가 상기 검출기에 도달하는 것을 방지하도록 선택되는 것인, 계측 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 시야 조리개 개구는 rf의 반경을 갖는 원형이고, 상기 조명 동공의 상기 중앙 차폐부는보다 작은 개구수를 갖는 상기 조명 소스로부터의 조명을 차단하도록 크기가 조정되고, 여기서 n은 제1 기판의 굴절률이고, rf는 상기 측정 평면 상의 상기 시야 조리개 개구의 상기 투영된 크기이며, k는 공차 계수인 것인, 계측 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 계측 타겟에 대응하는 상기 측정 평면 상의 상기 시야 조리개 개구의 상기 투영된 크기가 상기 측정 평면에서의 상기 검출기의 시야와 일치하도록 제공하는 것은 상기 조명 소스로부터의 조명이 상기 샘플의 상부 표면에서 반사되어 상기 검출기에 의해 캡처되는 것을 방지하는 것인, 계측 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 계측 타겟에 대응하는 상기 측정 평면 상의 상기 시야 조리개 개구의 상기 투영된 크기가 상기 측정 평면에서의 상기 검출기의 시야와 일치하도록 제공하는 것은 상기 조명 소스로부터의 조명이 상기 샘플의 하부 표면에서 반사되어 상기 측정 평면에서의 상기 검출기의 시야를 통해 전파되는 것을 방지하는 것인, 계측 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 검출기는 공지된 종횡비를 갖는 직사각형 센서를 갖고, 상기 시야 조리개 개구의 형상은 상기 공지된 종횡비를 갖는 직사각형이도록 선택되는 것인, 계측 시스템.
- 제16항에 있어서, 상기 시야 조리개 개구의 제1 방향을 따른 크기 dX,f는가 되도록 선택되고, 여기서 a는 상기 검출기에서 크기 lp의 정사각형 픽셀의 상기 제1 방향을 따른 수이고, Magill은 상기 조명 서브시스템의 배율이고, Magcoll은 수집 서브시스템의 배율이며, k는 공차 계수이고,
상기 시야 조리개 개구의 제2 방향을 따른 크기 dY,f는가 되도록 선택되고, 여기서 b는 상기 검출기에서 크기 lp의 정사각형 픽셀의 상기 제2 방향을 따른 수인 것인, 계측 시스템.
- 제17항에 있어서, kf는 0 내지 0.05의 범위에 있는 것인, 계측 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 검출기는 공지된 종횡비를 갖는 직사각형 센서를 갖고, 상기 시야 조리개 개구의 형상은 원형이 되도록 선택되고, 상기 측정 평면 상의 상기 시야 조리개 개구의 상기 투영된 크기는 상기 측정 평면에서의 상기 검출기의 시야를 캡슐화하는 것인, 계측 시스템.
- 제19항에 있어서, 상기 검출기는 크기 lp의 정사각형 픽셀의 (n×m) 크기를 갖고, 여기서 상기 시야 조리개 개구는의 반경을 갖고, Magill은 상기 조명 서브시스템의 배율이고, Magcoll은 상기 수집 서브시스템의 배율이며, k는 공차 계수인 것인, 계측 시스템.
- 제20항에 있어서, kf는 0 내지 0.3의 범위에 있는 것인, 계측 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 하나는 775㎛, 750㎛, 600㎛, 300㎛, 또는 100㎛ 중 적어도 하나의 두께를 갖는 것인, 계측 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 하나는:
반도체 웨이퍼
를 포함하는 것인, 계측 시스템. - 계측 시스템에 있어서,
대물렌즈로부터 수집된 광에 기초하여 검출기 상에 샘플에 매립된 계측 타겟을 이미징하도록 구성된 이미징 서브시스템으로서, 상기 샘플은 제1 기판 및 계면에서 상기 제1 기판에 본딩된 제2 기판으로 형성되고, 상기 샘플은 상기 계면에 위치된 상기 계측 타겟을 더 포함하고, 상기 계측 타겟은 상기 제1 기판 상의 제1 타겟 구조물 및 상기 제2 기판 상의 제2 타겟 구조물을 포함하는 것인, 상기 이미징 서브시스템;
상기 검출기의 측정 평면에 상기 계측 타겟을 배치하기 위한 병진운동 스테이지를 포함하는 샘플 포지셔닝 서브시스템;
조명 서브시스템으로서,
조명 소스;
상기 대물렌즈를 통해 상기 조명 소스로부터의 조명으로 상기 계측 타겟을 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 광학계; 및
동공 평면에 위치된 동공 조리개 ― 상기 동공 조리개는 상기 동공 평면의 중심에 중앙 차폐부를 포함하고, 상기 중앙 차폐부의 크기 또는 형상 중 적어도 하나는 컷오프 각도보다 큰 각도로 상기 계측 타겟에 경사 조명을 제공하도록 선택되며, 상기 컷오프 각도는 상기 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 적어도 하나에서 상기 조명 소스로부터의 상기 조명의 반사가 상기 검출기에 도달하는 것을 방지하기 위해 상기 측정 평면에서의 상기 검출기의 시야의 크기, 상기 제1 기판의 두께, 또는 상기 제2 기판의 두께 중 적어도 하나에 기초하여 선택됨 ― 를 포함하는 것인, 상기 조명 서브시스템; 및
상기 검출기에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는 하나 이상의 프로세서가:
상기 샘플로부터 상기 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 수신하고;
상기 하나 이상의 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성하게 하는
프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하는 것인, 상기 제어기
를 포함하는 계측 시스템. - 제24항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 서브시스템은:
상기 조명 소스로부터의 샘플 포지셔닝 조명을 측정 암 및 기준 암으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터 ― 상기 측정 암은 상기 샘플 포지셔닝 조명을 상기 샘플로 지향시키도록 구성된 상기 대물렌즈를 포함하고, 상기 기준 암은 상기 샘플 포지셔닝 조명을 기준 샘플로 지향시키도록 구성된 기준 대물렌즈를 포함함 ― ; 및
상기 측정 암의 광과 상기 기준 암의 광의 간섭과 연관된 광을 상기 빔 스플리터로부터 수신하도록 구성된 포토다이오드 ― 상기 포토다이오드는 샘플 포지셔닝 데이터를 생성함 ―
를 더 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제25항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 조명은 상기 조명 소스로부터의 상기 조명을 포함하는 것인, 계측 시스템.
- 제25항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 조명은 추가 조명 소스로부터의 상기 조명을 포함하는 것인, 계측 시스템.
- 제25항에 있어서, 상기 기준 샘플은 하나 이상의 기준 기판으로 형성되는 것인, 계측 시스템.
- 제28항에 있어서, 상기 기준 샘플은:
후면 또는 2개의 기준 기판 사이의 계면 중 적어도 하나 상의 반사 층
을 더 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제24항에 있어서, 상기 컷오프 각도는 또한 상기 샘플의 외부 표면으로부터의 반사가 상기 검출기에 도달하는 것을 방지하도록 선택되는 것인, 계측 시스템.
- 제24항에 있어서, 상기 하나 이상의 계측 측정 중 적어도 하나는:
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 오버레이 측정
을 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제24항에 있어서, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 하나는 775㎛, 750㎛, 600㎛, 300㎛, 또는 100㎛ 중 적어도 하나의 두께를 갖는 것인, 계측 시스템.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 하나는:
반도체 웨이퍼
를 포함하는 것인, 계측 시스템. - 계측 시스템에 있어서,
대물렌즈로부터 수집된 광에 기초하여 검출기 상에 샘플에 매립된 계측 타겟을 이미징하도록 구성된 이미징 서브시스템으로서, 상기 샘플은 제1 기판 및 계면에서 상기 제1 기판에 본딩된 제2 기판으로 형성되고, 상기 샘플은 상기 계면에 위치된 상기 계측 타겟을 더 포함하고, 상기 계측 타겟은 상기 제1 기판 상의 제1 타겟 구조물 및 상기 제2 기판 상의 제2 타겟 구조물을 포함하는 것인, 상기 이미징 서브시스템;
상기 검출기의 측정 평면에 상기 계측 타겟을 배치하기 위한 병진운동 스테이지를 포함하는 샘플 포지셔닝 서브시스템;
조명 서브시스템으로서,
조명 소스;
상기 대물렌즈를 통해 상기 조명 소스로부터의 조명으로 상기 계측 타겟을 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 광학계; 및
상기 계측 타겟에 공액인 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개 ― 상기 조명 시야 조리개는 시야 조리개 개구를 포함하고, 상기 계측 타겟에 대응하는 측정 평면 상의 상기 시야 조리개 개구의 투영된 크기가 상기 측정 평면에서의 상기 검출기의 시야와 일치하도록 상기 시야 조리개 개구의 크기 또는 형상 중 적어도 하나가 선택됨 ― 를 포함하는 것인, 상기 조명 서브시스템; 및
상기 검출기에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는 하나 이상의 프로세서가:
상기 샘플로부터 상기 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 수신하고;
상기 하나 이상의 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성하게 하는
프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하는 것인, 상기 제어기
를 포함하는 계측 시스템. - 제34항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 서브시스템은:
상기 조명 소스로부터의 샘플 포지셔닝 조명을 측정 암 및 기준 암으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터 ― 상기 측정 암은 상기 샘플 포지셔닝 조명을 상기 샘플로 지향시키도록 구성된 상기 대물렌즈를 포함하고, 상기 기준 암은 상기 샘플 포지셔닝 조명을 기준 샘플로 지향시키도록 구성된 기준 대물렌즈를 포함함 ― ; 및
상기 측정 암의 광과 상기 기준 암의 광의 간섭과 연관된 광을 상기 빔 스플리터로부터 수신하도록 구성된 포토다이오드 ― 상기 포토다이오드는 샘플 포지셔닝 데이터를 생성함 ―
를 더 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제35항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 조명은 상기 조명 소스로부터의 상기 조명을 포함하는 것인, 계측 시스템.
- 제35항에 있어서, 상기 샘플 포지셔닝 조명은 추가 조명 소스로부터의 상기 조명을 포함하는 것인, 계측 시스템.
- 제35항에 있어서, 상기 기준 샘플은 하나 이상의 기준 기판으로 형성되는 것인, 계측 시스템.
- 제38항에 있어서, 상기 기준 샘플은:
후면 또는 2개의 기준 기판 사이의 계면 중 적어도 하나 상의 반사 층
을 더 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제34항에 있어서, 상기 하나 이상의 계측 측정 중 적어도 하나는:
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 오버레이 측정
을 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제34항에 있어서, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 하나는 775㎛, 750㎛, 600㎛, 300㎛, 또는 100㎛ 중 적어도 하나의 두께를 갖는 것인, 계측 시스템.
- 제34항에 있어서, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 하나는:
반도체 웨이퍼
를 포함하는 것인, 계측 시스템. - 계측 방법에 있어서,
조명 서브시스템으로 샘플 상의 계측 타겟을 조명하는 단계로서, 상기 샘플은 제1 기판 및 계면에서 상기 제1 기판에 본딩된 제2 기판으로 형성되고, 상기 샘플은 상기 계면에 위치된 상기 계측 타겟을 더 포함하고, 상기 계측 타겟은 상기 제1 기판 상의 제1 타겟 구조물 및 상기 제2 기판 상의 제2 타겟 구조물을 포함하고, 상기 조명 서브시스템은:
조명 소스;
상기 조명 소스로부터의 조명으로 상기 계측 타겟을 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 광학계;
상기 계측 타겟에 공액인 시야 평면에 위치된 조명 시야 조리개 ― 상기 조명 시야 조리개는 시야 조리개 개구를 포함하고, 상기 계측 타겟에 대응하는 측정 평면 상의 상기 시야 조리개 개구의 투영된 크기가 상기 측정 평면에서의 이미징 검출기의 시야와 일치하도록 상기 시야 조리개 개구의 크기 또는 형상 중 적어도 하나가 선택됨 ― ; 및
동공 평면에 위치된 조명 동공 ― 상기 조명 동공은 상기 동공 평면의 중심에 중앙 차폐부를 포함하고, 상기 중앙 차폐부의 크기 또는 형상 중 적어도 하나는 컷오프 각도보다 큰 각도로 상기 계측 타겟에 경사 조명을 제공하도록 선택되며, 상기 컷오프 각도는 상기 샘플의 상부 표면 또는 하부 표면 중 적어도 하나에서 상기 조명 소스로부터의 상기 조명의 반사가 상기 검출기에 도달하는 것을 방지하기 위해 상기 측정 평면에서의 상기 검출기의 시야의 크기, 상기 제1 기판의 두께, 또는 상기 제2 기판의 두께 중 적어도 하나에 기초하여 선택됨 ― 을 포함하는 것인, 상기 조명 서브시스템으로 상기 샘플 상의 상기 계측 타겟을 조명하는 단계;
상기 이미징 검출기 상에 상기 계측 타겟의 하나 이상의 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 하나 이상의 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성하는 단계
를 포함하는 계측 방법. - 제43항에 있어서, 상기 하나 이상의 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 계측 측정을 생성하는 단계는:
상기 하나 이상의 이미지에 기초하여 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 오버레이 측정을 생성하는 단계
를 포함하는 것인, 계측 방법. - 제44항에 있어서, 상기 계측 타겟은:
AIM 타겟, rAIM 타겟, AIMid 타겟, 또는 BiB 타겟 중 적어도 하나
를 포함하는 것인, 계측 방법. - 제45항에 있어서, 상기 조명 서브시스템으로 상기 샘플 상의 상기 계측 타겟을 조명하는 단계는:
적외선 스펙트럼 범위의 하나 이상의 파장을 포함하는 상기 조명 서브시스템으로부터의 조명으로 상기 샘플 상의 상기 계측 타겟을 조명하는 단계
를 포함하는 것인, 계측 방법. - 제11항에 있어서, 상기 계측 타겟은:
AIM 타겟, rAIM 타겟, AIMid 타겟, 또는 BiB 타겟 중 적어도 하나
를 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제47항에 있어서, 상기 조명 소스로부터의 상기 조명은:
적외선 스펙트럼 범위의 하나 이상의 파장을 포함하는 조명
을 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제31항에 있어서, 상기 계측 타겟은:
AIM 타겟, rAIM 타겟, AIMid 타겟, 또는 BiB 타겟 중 적어도 하나
를 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제49항에 있어서, 상기 조명 소스로부터의 상기 조명은:
적외선 스펙트럼 범위의 하나 이상의 파장을 포함하는 조명
을 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제40항에 있어서, 상기 계측 타겟은:
AIM 타겟, rAIM 타겟, AIMid 타겟, 또는 BiB 타겟 중 적어도 하나
를 포함하는 것인, 계측 시스템. - 제51항에 있어서, 상기 조명 소스로부터의 상기 조명은:
적외선 스펙트럼 범위의 하나 이상의 파장을 포함하는 조명
을 포함하는 것인, 계측 시스템.
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