KR20230152084A - 단파 적외선 파장을 이용한 광학 계측 - Google Patents
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Abstract
광학 계측 도구는, 단파 적외선(short-wave infrared; SWIR) 스펙트럼 범위내와 SWIR 스펙트럼 범위 외부 둘 다의 파장을 갖는 조명을 생성하는 하나 이상의 조명원, 조명을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치(optics); SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장을 포함하는 제1 파장 범위에 기초하여 샘플을 이미지화하도록 구성된 제1 검출기, SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 포함하는 제2 파장 범위에 기초하여 샘플을 이미지화하도록 구성된 제2 검출기를 포함하는 제2 이미징 채널, 및 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는
제1 검출기로부터 샘플의 제1 이미지를 수신하고, 제2 검출기로부터 샘플의 제2 이미지를 수신하고, 제1 이미지 및 제2 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 광학 계측 측정값을 생성할 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 3월 11일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 63/159,451의 35 U.S.C. §119(e) 하의 이익을 주장하며, 여기에 그 전체 내용이 참조로 여기에 통합된다.
기술분야
본 개시는 일반적으로 광학 계측에 관한 것으로, 특히 단파 적외선(SWIR; short-wave infrared) 파장을 이용한 광학 계측에 관한 것이다.
반도체 프로세스 로드맵은 가시 파장에 대한 투명도는 낮지만 단파 적외선(SWIR) 파장에 대한 투명도는 증가하는 샘플 층을 포함하도록 변화하고 있다. 그 결과, 가시 파장의 광에 기초하는 광학 계측 기술은 더 낮은 신호 강도와 더 높은 노이즈를 생성하여 측정 정확도와 처리량에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 상기 결함을 해결하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따른 광학 계측 도구가 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 도구는 하나 이상의 조명원을 포함하고, 여기서 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 단파 적외선(short-wave infrared; SWIR) 스펙트럼 범위에서 조명을 생성하도록 구성되며, 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 SWIR 스펙트럼 범위 외부에서 조명을 생성하도록 구성된다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 하나 이상의 조명원으로부터의 조명을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치(optics)를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 제1 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 샘플을 이미지화하도록 구성된 제1 검출기를 포함하는 제1 이미징 채널을 포함하고, 여기서 제1 파장 범위는 하나 이상의 조명원으로부터의 SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 제1 파장 범위와는 다른 제2 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 샘플을 이미지화하도록 구성된 제2 검출기를 포함하는 제2 이미징 채널을 포함하고, 여기서 제2 파장 범위는 하나 이상의 조명원으로부터의 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 컨트롤러를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 제1 검출기로부터 샘플의 하나 이상의 제1 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 제2 검출기로부터 샘플의 하나 이상의 제2 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 하나 이상의 제1 이미지 및 하나 이상의 제2 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 광학 계측 측정값을 생성한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따른 광학 계측 도구가 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 도구는 하나 이상의 조명원을 포함하고, 여기서 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 단파 적외선(SWIR) 스펙트럼 범위에서 조명을 생성하도록 구성되며, 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 SWIR 스펙트럼 범위 외부에서 조명을 생성하도록 구성된다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 하나 이상의 조명원으로부터의 조명을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 제1 이미징 채널을 포함하고, 여기서 제1 이미징 채널은 제1 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 샘플을 이미지화하도록 구성된 제1 검출기를 포함하고, 제1 파장 범위는 하나 이상의 조명원으로부터의 SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 이미징 채널은 제1 파장 범위와는 다른 제2 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 샘플을 이미지화하도록 구성된 제2 검출기를 더 포함하고, 여기서 제2 파장 범위는 하나 이상의 조명원으로부터의 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 검출기 및 제2 검출기는 샘플을 이미지화하기 위해 수집 경로에 제1 검출기 또는 제2 검출기를 선택적으로 위치시키는 카메라 교환기에 장착된다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 제1 파장 범위와는 다른 제3 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 샘플을 이미지화하도록 구성된 제3 검출기를 포함하는 제2 이미징 채널을 포함하고, 여기서 제3 파장 범위는 하나 이상의 조명원으로부터의 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 컨트롤러를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 제1 검출기로부터 샘플의 하나 이상의 제1 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 제2 검출기로부터 샘플의 하나 이상의 제2 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 제3 검출기로부터 샘플의 하나 이상의 제3 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 하나 이상의 제1 이미지, 하나 이상의 제2 이미지, 및 하나 이상의 제3 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 광학 계측 측정값을 생성한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따른 광학 계측 도구가 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 도구는 하나 이상의 조명원을 포함하고, 여기서 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 단파 적외선(SWIR) 스펙트럼 범위에서 조명을 생성하도록 구성되며, 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 SWIR 스펙트럼 범위 외부에서 조명을 생성하도록 구성된다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 하나 이상의 조명원으로부터의 조명을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 하나 이상의 조명원에 의해 생성된 SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장 및 하나 이상의 조명원에 의해 생성된 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장에 감응성을 갖는(sensitive) 검출기를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 도구는 컨트롤러를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 하나 이상의 조명원에 의해 생성된 SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장을 갖는 조명에 기초하여 검출기로부터 샘플의 하나 이상의 제1 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 하나 이상의 조명원에 의해 생성된 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 갖는 조명에 기초하여 제2 검출기로부터 샘플의 하나 이상의 제2 이미지를 수신한다. 다른 예시적인 실시예에서, 컨트롤러는 하나 이상의 제1 이미지 및 하나 이상의 제2 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 광학 계측 측정값을 생성한다.
본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 따른 오버레이 계측 타겟이 개시된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 타겟은 샘플의 제1 층의 하나 이상의 제1 층 피쳐를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 타겟은 샘플의 제2 층의 하나 이상의 제2층 피쳐를 포함하고, 여기서 샘플의 제2 층은 샘플의 제1 층의 상부 상에 배치된다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 층 피쳐를 덮는 샘플의 적어도 일부는, 가시 파장을 갖는 적어도 일부 조명을 흡수하고 단파 적외선(SWIR) 파장을 갖는 적어도 일부 조명을 투과시키는 재료로 형성된다. 다른 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 제1 층 피쳐 및 하나 이상의 제2 층 피쳐는, 하나 이상의 제1층 피쳐의 하나 이상의 제1 이미지 및 하나 이상의 제2 층 피쳐의 하나 이상의 제2 이미지에 기초하여 샘플의 제1 층 및 제2 층의 상대적인 정렬의 오버레이 측정을 제공하도록 배열된다. 다른 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 제1 층 이미지는 SWIR 파장을 포함하는 조명 및 적어도 SWIR 파장에 감응성을 갖는 제1 이미징 검출기로 형성된다. 다른 예시적인 실시예에서, 하나 이상의 제2층 이미지는 가시 파장을 포함하는 조명 및 적어도 가시 파장에 감응성을 갖는 제2 이미징 검출기로 형성된다.
앞서의 전반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 둘 다 예시적이고 설명을 위한 것일 뿐이며 반드시 청구된 발명을 한정하는 것은 아님을 이해해야 한다. 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 예시적으로 설명하고 전반적인 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 개시의 많은 이점은 첨부된 도면을 참조하여 당업자에 의해 더 잘 이해될 수 있다:
도 1a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, SWIR 스펙트럼 범위에서 적어도 하나의 파장을 갖는 조명을 이용하는 SWIR 광학 계측 시스템의 개념적 블록도이다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 단일 측정 채널을 포함하는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 1c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 조명 경로와 수집 경로가 별개의 요소(element)를 포함하는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 1d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 측정 채널 중 적어도 하나가 SWIR 검출기를 포함하는, 2개의 측정 채널을 포함하는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 1e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 가시 파장 검출기와 SWIR 검출기 사이를 선택적으로 스위칭하기 위해 하나의 측정 채널에 카메라 교환기를 포함하는, 2개의 측정 채널을 갖는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 1f는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, SWIR 검출기를 포함하는 하나의 측정 채널 및 가시 파장 검출기를 포함하는 2개의 측정 채널을 갖는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 2a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 프로세스 층 및 레지스트 가시 불투명(visibly-opaque) IR-투명(VOIT) 층에 비중첩 타겟 피쳐를 포함하는 SWIR 계측 타겟의 평면도이다.
도 2b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 2a의 SWIR 계측 타겟의 한 셀의 측면도이다.
도 2c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, VOIT 층으로 덮인 2개의 프로세스 층에 비중첩 피쳐를 포함하는 SWIR 계측 타겟의 측면도이다.
도 2d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 프로세스 층 및 레지스트 VOIT 층에 중첩 타겟 피쳐를 포함하는 SWIR 계측 타겟의 평면도이다.
도 2e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 2d의 SWIR 계측 타겟의 측면도이다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 SWIR 오버레이 방법에서 수행되는 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 1a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, SWIR 스펙트럼 범위에서 적어도 하나의 파장을 갖는 조명을 이용하는 SWIR 광학 계측 시스템의 개념적 블록도이다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 단일 측정 채널을 포함하는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 1c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 조명 경로와 수집 경로가 별개의 요소(element)를 포함하는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 1d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 측정 채널 중 적어도 하나가 SWIR 검출기를 포함하는, 2개의 측정 채널을 포함하는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 1e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 가시 파장 검출기와 SWIR 검출기 사이를 선택적으로 스위칭하기 위해 하나의 측정 채널에 카메라 교환기를 포함하는, 2개의 측정 채널을 갖는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 1f는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, SWIR 검출기를 포함하는 하나의 측정 채널 및 가시 파장 검출기를 포함하는 2개의 측정 채널을 갖는 SWIR 광학 계측 도구의 개념도이다.
도 2a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 프로세스 층 및 레지스트 가시 불투명(visibly-opaque) IR-투명(VOIT) 층에 비중첩 타겟 피쳐를 포함하는 SWIR 계측 타겟의 평면도이다.
도 2b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 2a의 SWIR 계측 타겟의 한 셀의 측면도이다.
도 2c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, VOIT 층으로 덮인 2개의 프로세스 층에 비중첩 피쳐를 포함하는 SWIR 계측 타겟의 측면도이다.
도 2d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 프로세스 층 및 레지스트 VOIT 층에 중첩 타겟 피쳐를 포함하는 SWIR 계측 타겟의 평면도이다.
도 2e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 도 2d의 SWIR 계측 타겟의 측면도이다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 SWIR 오버레이 방법에서 수행되는 단계를 나타내는 흐름도이다.
이제, 첨부의 도면에서 예시되는, 개시되는 주제에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이다. 본 개시는 소정의 실시형태 및 소정의 실시형태의 특정한 특징과 관련하여 특별히 도시되고 설명된다. 여기에서 기술되는 실시형태는 제한하기 보다는 예시적인 것으로 간주된다. 본 개시의 취지와 범위로부터 벗어나지 않으면서 형태 및 세부 사항에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수도 있다는 것이 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 쉽게 명백할 것이다.
본 개시의 실시예는 단파 적외선(SWIR; short-wave infrared) 파장을 사용하여 광학 계측을 구현하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. SWIR 스펙트럼 범위는 일반적으로 약 700 나노미터(nm)에서 약 3000nm 범위의 파장을 포함하는 것으로 간주되며, 약 750nm에서 약 900nm 범위의 파장(예를 들어, 실리콘 기반 검출기의 감도의 상한에 가까움) 또는 때로는 최대 1100nm 또는 1400nm가 근적외선(NIR; near infrared)으로 지정된다. 본 개시의 목적에 있어, SWIR 스펙트럼 범위는 약 700나노미터(nm)에서 약 3000nm 범위의 파장을 포함하는 것으로 광범위하게 고려된다. 여기에 개시된 시스템 및 방법은 당업계에 공지된 임의의 광학 계측 기술에 적합할 수 있음이 고려된다. 이러한 방식으로, 여기에 개시된 시스템 및 방법은 SWIR 스펙트럼 범위에서 동작할 수 있도록 자외선(UV) 내지 적외선(IR) 스펙트럼 범위에서 현재 동작하는 기존 광학 계측 기술을 확장할 수 있다.
본 개시의 목적에 있어, 광학 계측이라는 용어는, (예를 들어, 이미지 또는 이산(discrete) 측정의 형태로) 조명에 응답하여 샘플로부터 광을 캡처하고 캡처된 광에 기초하여 샘플의 하나 이상의 측정값을 생성하는, 광을 이용한 샘플의 조명에 기초한 계측을 광범위하게 지칭하는 데 사용된다. 비제한적인 예로서 반도체 디바이스 제조를 고려하면, 광학 계측은 오버레이 계측 또는 광학 임계 치수(OCD; optical critical dimension) 계측을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
광학 계측 측정을 SWIR 파장으로 확장하는 것은 가시 파장에 비해 측정 정확도 및/또는 견고성(robustness)을 향상시킬 수 있다. 오버레이 측정에 기반한 예시적인 예로서, 많은 광학 오버레이 기술은 오버레이 오차(error) 외에도 오버레이 타겟의 다양한 비대칭에 민감(sensitive)하다. 예를 들어, 광학 오버레이 기술은 측벽 각도의 비대칭과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 인쇄된 피쳐(feature) 자체의 기하학적 구조(geometry)의 비대칭에 민감할 수 있다. 결과적으로 이러한 오버레이 기술은 전형적으로, 원하지 않는 피쳐 비대칭을 제한하도록 고도로 제어된 조건 하에서 수행되고/되거나, 알려진 피쳐 비대칭을 기반으로 교정(calibrate)되고/되거나, 오버레이 측정에 대한 오버레이 오차의 영향을 격리하기 위해 서로 다른 조건(예: 서로 다른 조명 조건, 서로 다른 샘플 회전 등) 하의 다수의 측정을 포함해야만 한다. 그러나, 인쇄된 피쳐의 비대칭에 대한 민감도는 일반적으로 더 긴 파장에 대해 감소한다는 것이 여기에서 고려된다. 결과적으로 SWIR 파장을 사용하는 오버레이 측정은 다른 피쳐 비대칭으로부터 오버레이 오차의 영향을 디커플링할 수 있으며 샘플의 오버레이 오차에 더 정확하게 일치하는 측정을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예는 SWIR 파장에 감응성을 갖는(sensitive) 하나 이상의 검출기(예를 들어, SWIR 검출기)로 광학 계측 측정을 수행하는 것에 관한 것이다. 예를 들어, SWIR 검출기는 SWIR 파장에 감응성을 갖는 초점면 어레이(FPA; focal plane array)를 포함할 수 있다. 일부 오버레이 기술이 NIR 스펙트럼 범위로 확장되었음을 여기에서 인식한다. 예를 들어, 근적외선 스펙트럼 범위의 오버레이 계측은 2010년 3월 23일에 특허허여된 미국 특허 7,684,039에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체 내용이 참조로 여기에 통합된다. 그러나 인듐-갈륨-비소(Indium-Gallium-Arsenide; InGaAs) 검출기 또는 수은-카드뮴-텔루라이드(Mercury-Cadmium-Telluride; HgCdTe 또는 MCT) 검출기(이에 한정되지는 않음)와 같은 SWIR 파장에 감응성을 갖는 카메라의 최근의 발전은, 이러한 카메라가 오버레이 계측 시스템에의 통합에 적합해질 수 있게 할 수 있다. 그러한 점에서 다양한 광학 계측 기술이 SWIR 파장을 포함하도록 확장될 수 있다.
일부 실시예에서, SWIR 카메라는 (예를 들어, UV, 가시, IR, 또는 NIR 스펙트럼 범위에서 동작하는) 기존 시스템에 대한 확장으로 추가된다. 예를 들어 SWIR 카메라를 가진 추가 측정 채널이 기존 시스템에 추가될 수 있다. 다른 예로서, 기존 카메라 및 SWIR 카메라는 카메라 스위처(switcher)(예를 들어, 하나의 카메라를 다른 카메라로 스왑하기에 적합한 디바이스)에 장착될 수 있다. 이러한 방식으로 사용자 또는 자동화 시스템은 기존 카메라와 SWIR 카메라 사이를 선택적으로 스위칭할 수 있다.
일부 실시예에서, SWIR 카메라는 (예를 들어, UV, 가시, 또는 IR 스펙트럼 범위에서 동작하는) 기존 카메라를 대체 및/또는 보완할 수 있다. 예를 들어, 가시 카메라와 SWIR 카메라를 둘 다 포함하는 광학 계측이 하나 또는 두 카메라에 대한 양자 효율이 상대적으로 낮은 스펙트럼 영역에서 향상된 감도를 제공할 수 있다는 것이 여기에서 고려된다. 예를 들어, 실리콘 기반 검출기의 양자 효율은 일반적으로 400nm 보다 높은 가시 파장에 대해 높을 수 있지만 일반적으로 700nm 보다 높은 파장에 대해서는 저하될 수 있다. 대조적으로, InGaAs 검출기와 같은 SWIR 검출기의 양자 효율은 400nm에서 상대적으로 열악할 수 있지만 일반적으로 더 긴 파장에 대해서는 개선될 수 있다. 그러나 InGaAs 검출기의 양자 효율은 700-750 nm 범위의 파장에 대한 실리콘 검출기의 양자 효율과 같거나 초과할 수 있다. 이러한 방식으로 SWIR 검출기는 특정 스펙트럼 영역에서 가시 파장 검출기를 대체 및/또는 보완할 수 있다. 다른 예로서, 단일 SWIR 센서는 SWIR 파장 및 비-SWIR 파장을 포함하는 전체 관심 스펙트럼 범위에 걸쳐 충분한 양자 효율을 가질 수 있다. 예를 들어, SWIR 검출기는, 관심 가시 파장에 감응성을 제공하도록 선택된 InP 두께를 가진 InGaAs 센서(이에 제한되지 않음)와 같은, SWIR-VIS 센서를 포함할 수 있다. SWIR-VIS InGaAs 센서는 일반적으로 Jaydeep K. Dutta, et al., "Analytical model for design-optimization and performance of fabricated broadband (VIS-SWIR) photodetector for image sensor and optical communication applications," Proc. SPIE 10656, Image Sensing Technologies: Materials, Devices, Systems, and Applications V, 106560N(2018년 5월 15일)에 설명되어 있으며, 그 전체 내용이 참조로 여기에 통합된다.
본 개시의 추가 실시예는 적어도 일부 SWIR 파장을 갖는 조명을 이용하는 SWIR 계측 도구에 관한 것이다. 일 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구는, SWIR 조명을 생성하기 위한 적어도 하나의 조명원, 및 InGaAs 검출기 또는 HgCdTe 검출기(이에 제한되지는 않음)와 같은 SWIR 조명에 감응성을 갖는(sensitive) SWIR 검출기를 갖는 적어도 하나의 측정 채널을 포함한다. 예를 들어, SWIR 광학 계측 도구는 적어도 일부 SWIR 파장을 갖는 조명에 기초한 오버레이 측정을 제공하기에 적합한 단일 측정 채널을 포함할 수 있다. 다른 예로서, SWIR 광학 계측 도구는 2개 이상의 측정 채널을 포함할 수 있으며, 여기서 측정 채널 중 적어도 하나는 적어도 일부 SWIR 파장을 갖는 조명에 기초한 오버레이 측정을 제공하는 데 적합하다. 일반적으로 SWIR 계측 도구는 SWIR 스펙트럼 범위뿐만 아니라 비 SWIR 스펙트럼 범위에 감응성을 가질 수 있으며 따라서 SWIR 스펙트럼 범위뿐만 아니라 비 SWIR 스펙트럼 범위에 기초한 측정을 제공할 수 있다. 예를 들어, SWIR 광학 계측 도구는 SWIR 파장에 추가하여 UV, 가시광선, IR 및/또는 NIR 파장에 기초한 측정을 제공할 수 있다.
본 개시의 추가 실시예는 다중 파장(multi-wavelength) 조명 및 수집을 제공하는 SWIR 광학 계측 도구에 관한 것이며, 여기서 다중 파장 조명은 적어도 하나의 SWIR 파장을 포함한다. 고도로 제어된 조건 및 "이상적인" 계측 타겟 하에서 광학 계측 측정은 일반적으로 파장에 독립적(wavelength-independent)일 수 있다는 것이 여기에서 고려된다. 많은 실제 응용에서 광학 계측 측정은 서로 다른 파장을 사용하여 생성될 때 다를 수 있다. 그러나 어떤 경우에는 서로 다른 파장으로 생성된 다수의 광학 계측 측정을 결합하거나 함께 분석하여 단일 파장에서의 단일 측정보다 타겟 또는 측정 조건의 변동(fluctuation)에 대해 더 정확하거나 더 견고할 수 있는 최종 오버레이 측정을 제공할 수 있다.
다중 파장 광학 계측 측정값은 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다양한 기술을 사용하여 생성될 수 있다. 일 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구는 측정 신호의 순차적 캡처를 제공하기 위해 카메라 스위처(예를 들어, 제어 가능한 빔 지향 광학장치(optics), 수집 경로에 상이한 검출기를 선택적으로 배치하기 위한 병진(translation) 스테이지 등)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구는 2개 이상의 측정 채널을 포함하고, 적어도 하나의 측정 채널은 SWIR 검출기를 포함한다. 이 구성으로 SWIR 광학 계측 도구는 각 채널에서 동시에 또는 순차적으로 계측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, SWIR 광학 계측 도구는 서로 다른 스펙트럼 대역의 측정 광을 서로 다른 검출기로 지향시키기 위해 하나 이상의 빔 스플리터(예를 들어, 파장 감응성을 가진(wavelength-sensitive) 빔 스플리터)를 포함할 수 있다. 이는, 샘플이 각 스펙트럼 범위의 광으로 동시에 조명될 때 서로 다른 스펙트럼 범위와 연관된 측정 신호의 동시적 캡처를 그리고 샘플이 각 스펙트럼 범위의 광으로 순차적으로 조명될 때 측정 신호의 순차적 캡처를 가능하게 할 수 있다.
측정 채널 간 다양한 컷오프(cutoff) 파장이 본 개시의 사상 및 범위 내에서 선택될 수 있다는 것이 여기에서 추가로 고려된다. 일부 실시예에서, 컷오프 파장은 SWIR 스펙트럼 범위와 비-SWIR 스펙트럼 범위 사이의 천이(transition)에 기초한다. 예를 들어, 컷오프 파장은 700nm 내지 1100nm 범위일 수 있다. 다른 예로서, 컷오프 파장은 700nm 내지 1400nm 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 컷오프 파장은 가시 파장 검출기의 제한(limit)에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 실리콘 기반 검출기는 일반적으로 대략 900nm 아래의 파장으로 제한될 수 있다. 일 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구는 SWIR 검출기를 포함하는 제1 측정 채널 및 가시 파장 검출기를 포함하는 제2 측정 채널을 포함하고, 여기서 제1 측정 채널과 제2 측정 채널 간 컷오프 파장은 대략 900nm가 되도록 선택된다. 이러한 방식으로, SWIR 검출기를 포함하는 제1 측정 채널은, 제2 측정 채널의 가시 파장 검출기가 액세스할 수 없는 파장에서 계측 데이터를 캡처할 수 있다.
일부 실시예에서, 컷오프 파장은 다양한 채널에서 검출기의 양자 효율에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 여기에서 전술한 바와 같이, InGaAs 검출기의 양자 효율은 700-750 nm 범위의 파장 보다 높은 실리콘 검출기의 양자 효율과 같거나 초과할 수 있다. 일 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구는 SWIR 검출기를 포함하는 제1 측정 채널 및 가시 파장 검출기를 포함하는 제2 측정 채널을 포함하고, 여기서 제1 측정 채널과 제2 측정 채널 간 컷오프 파장은 대략 700nm가 되도록 선택된다. 이러한 방식으로, SWIR 검출기를 포함하는 제1 측정 채널은, 제2 측정 채널의 가시 파장 검출기가 액세스할 수 있지만 SWIR 검출기가 더 높은 양자 효율을 갖는 일부 파장에 대한 계측 데이터를 캡처할 수 있다.
본 개시의 추가 실시예는, 가시 파장에 대해 적어도 부분적으로 불투명(opaque)하지만 SWIR 파장에 대해 적어도 부분적으로 투명한 하나 이상의 층을 포함하는 샘플에 대한 광학 계측 측정에 관한 것이며, 이러한 층은 여기에서 가시-불투명 IR-투명(visibly-opaque IR-transparent) 층 또는 VOIT 층이라고 지칭된다. VOIT 층은 프로세싱 단계 및/또는 디바이스 설계 둘 다에서 점점 보편화되고 있으며, 이는 조명의 가시 파장만을 이용하는 오버레이 측정 기술의 사용에 제약을 가할 수 있음을 고려한다. 예를 들어, VOIT 층은 더 깊은 층 상의 임의의 피쳐와 연관된 광학 신호를 차단하거나 아니면 감소시킬 수 있다. 이미지 기반 기술의 경우, VOIT 층 아래의 샘플 피쳐의 이미지는 열악한 콘트라스트(contrast)를 가질 수 있다. 산란계측(scatterometry) 또는 회절(diffraction) 기반 기술의 경우, VOIT 층 아래의 샘플 피쳐와 연관된 회절 차수는 상대적으로 낮은 강도를 가질 수 있다. 어느 경우든, 그러한 VOIT 층의 사용은 가시광선 파장을 가진 광에 기반한 기술의 신호 대 잡음비를 감소시킬 수 있다.
SWIR 파장 광을 포함하는 광학 계측 측정 기술로 특성화하기에 적합할 수 있는 VOIT 층의 예는, 하드 포토마스크 층, 탄소 층(예를 들어, 탄소 캡 층) 또는 두꺼운 재료 층을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, VOIT 층은, 리소그래피 노광 후 고대비(high-contrast) 에칭에 적합한 특성을 갖지만 가시 파장에 대해 제한된 투명도를 갖는 하드 포토마스크 층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, VOIT 층은, 샘플 상의 임의의 재료의 두꺼운 층을 포함할 수 있으며, 여기서 재료의 두께는 비교적 긴 흡수 경로를 제공하고/하거나 이러한 층 아래에 위치한 피쳐를 민감하게(sensitively) 프로브하는 능력을 제한할 수 있는 수차(aberration)를 도입한다. 또한, VOIT 층은 일반적으로, 투과율이 선택된 SWIR 파장(예를 들어, SWIR 조명원에 의해 생성되고 SWIR 검출기로 검출 가능한 SWIR 파장)에 대해 선택된 공차(tolerance)를 초과하지만 투과율이 선택된 가시 파장(또는 기타 비 SWIR 파장)에 대해 선택된 공차 미만인 임의의 층을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 애플리케이션이, 비-SWIR 파장(예를 들어, 가시, UV, IR, NIR 등)과는 대조적으로 광학 계측을 위해 SWIR 파장의 사용을 필요로 할 수 있는 상이한 공차를 가질 수 있다는 것이 여기에서 고려된다.
SWIR 광으로 VOIT 층을 포함하는 샘플을 특성화하는 것이 이러한 샘플의 비파괴 측정이 가능하게 할 수 있음이 여기에서 인식된다. 예를 들어 가시 광선으로 이러한 샘플을 특성화하는 것은, VOIT 층 아래의 피쳐의 가시 측정을 용이하게 하기 위해 VOIT 층에서 하나 이상의 윈도우를 여는 것을 필요로 할 수 있다. 대조적으로, 여기에 개시된 시스템 및 방법은 VOIT 층 아래 피쳐의 직접적이고 비파괴적인 계측 측정을 용이하게 할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, VOIT 층은 측정에 적합한 패터닝된 피쳐(예를 들어, 오버레이 피쳐, OCD 피쳐 등)를 포함한다.
SWIR 조명을 사용하는 광학 계측 측정은 샘플 상의 임의의 적절한 위치에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 광학 계측 측정은, 디바이스 관련 특징(예: 오버레이, OCD 등)의 직접적인 측정을 제공할 수 있는 디바이스 피쳐에 대해 직접 이루어질 수 있다. 다른 예로서, 광학 계측 측정은, 하나 이상의 셀에 타겟 피쳐를 포함하는 전용 계측 타겟에 대해 수행될 수 있으며, 전용 계측 타겟에 기초한 계측 측정은 샘플 상의 관심 디바이스 피쳐를 나타내도록 설계된다. 이러한 계측 타겟은, 다이 내부 또는 다이 사이의 스크라이브 라인(scribe line) 내를 포함하는 다양한 위치에 배치될 수 있다. 전용 계측 타겟은 일반적으로 다양한 기술을 사용하여 광학 계측 측정을 위해 설계될 수 있으며 광학 기술을 사용하여 분해가능(resolvable)하도록 설계된 디바이스 스케일의 피쳐 또는 더 큰 피쳐를 포함할 수 있다. 따라서 일반적으로 계측 타겟은 임의의 적절한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 전형적인 계측 타겟은 대략 2-40 마이크로미터 범위에 있을 수 있다. 그러나 이는 예시일 뿐이며 제한적이지 않음을 이해해야 한다. 다른 예로서, 광학 계측 측정은 검사(inspection) 측정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가시적으로 불투명한(visibly opaque) 재료(예를 들어, VOIT 층)를 관통(penetrate)할 수 있는 SWIR 조명은, 가시적으로 불투명한 재료 아래의 타겟 또는 디바이스 구조물을 검토 및/또는 검사하는 데 유용할 수 있다.
추가적으로, 계측 타겟은 제조 프로세스의 어느 단계와도 연관된 피쳐를 포함할 수 있다. 예를 들어, 계측 타겟은 리소그래피로 노광되는(lithographically-exposed) 포토레지스트 내의 노광 피쳐(exposure feature)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 노광 피쳐는 둘러싼 재료와 다른 굴절률(index of refraction)을 가진 에어리어(area)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 계측 타겟은, 리소그래피 노광 및 피쳐를 현상하기 위한 하나 이상의 추가 단계(예를 들어, 에칭 단계, 충전 단계, 폴리싱 단계, 또는 세정 단계(이에 한정되지 않음))와 연관된 패터닝된 피쳐를 포함할 수 있다. 계측 타겟은 또한 서로 다른 샘플 층에 서로 다른 유형의 피쳐를 포함할 수 있다. 따라서 임의의 제조 스테이지에서의 임의의 유형의 광학 계측은 본 개시의 사상 및 범위 내에 있으며, 식각 후 검사(AEI; after-etch inspection) 측정, 현상 후 검사(ADI; after-development inspection) 측정, 또는 세척 후 검사(ACI; after-cleaning inspection) 측정을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이러한 방식으로, 여기에 개시된 시스템 및 방법은, 임의의 유형의 디바이스 세그먼트 또는 제조 셋업(예를 들어, 메모리 디바이스 제조(예를 들어, 동적 랜덤-액세스 메모리(DRAM), 2D 또는 3D NAND 메모리, 이머징 메모리 등), 논리 디바이스 제조, 또는 파운드리 시설 (이에 한정되지는 않음))에 대한 임의의 유형의 광학 계측 측정에 적합할 수 있다. 예를 들어, 대량 계측(massive metrology)은 2020년 10월 12일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제17/068,328호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 전체 내용이 참조로 여기에 통합된다. 여기에 개시된 시스템 및 방법은, 미국 특허 출원 제17/068,328호의 계측 기술 중 어느 것에라도 SWIR 파장을 이용하도록 확장될 수 있다는 것이 고려된다. 그러나, 미국 특허 출원 번호 제 17/068,328호에 대한 참조는 단지 예시적인 목적으로 제공되며, 여기에 개시된 시스템 및 방법은, 비 SWIR 파장으로 동작하는 임의의 계측 기술을, 적어도 일부의 SWIR 파장을 포함하도록 확장하기 위해 이용될 수 있음을 이해해야 한다.
샘플의 SWIR 광학 계측 도구 또는 샘플 상의 계측 타겟의 다양한 동작 모드는 본 개시의 사상 및 범위 내에 있다. 예를 들어, 샘플 상의 다양한 층 또는 피쳐의 측정에 기초하여 광학 계측 측정값을 생성하는 데 단일 SWIR 검출기가 사용될 수 있다. 또한, 본 개시 전반에 걸쳐 기술된 바와 같이, SWIR 검출기는, SWIR 검출기가 다수의 조명 파장에서 다양한 측정에 사용될 수 있도록, SWIR 파장뿐만 아니라 비-SWIR 파장에 감응성을 가질 수 있다. 다른 예로서, SWIR 검출기가 하나 이상의 샘플 층 또는 피쳐(예를 들어, VOIT 층 아래의 피쳐)와 연관된 제1 데이터세트를 생성하는 데 사용될 수 있고, 임의의 유형의 추가적인 검출기가 추가 샘플 층 또는 피쳐(예를 들어, VOIT 층 상의 또는 위의 피쳐)와 연관된 제2 데이터세트를 생성하는 데 사용될 수 있다. 이들 2개의 데이터세트는 단일 측정(예를 들어, 오버레이 측정 등)의 기초를 형성하기 위해 스티치(stitch)되거나 그렇지 않으면 결합(combine)될 수 있다. 대안적으로, 두 데이터 세트가 각각 별개 측정의 기초가 될 수 있다. 이러한 방식으로 SWIR 광학 계측도 병렬로 동작하는 두 가지 도구로서 동작할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예는 적어도 일부 SWIR 파장을 이용하는 오버레이 계측에 관한 것이다. 오버레이라는 용어는 여기에서 둘 이상의 리소그래피 노광에 의해 제조되거나 그렇지 않으면 둘 이상의 리소그래피 노광과 연관된 샘플 상의 피쳐의 상대적인 위치를 설명하기 위해 사용되며, 오버레이 오차라는 용어는 공칭 배열로부터 피쳐의 편차를 기술한다. 예를 들어, 오버레이 계측은, 임의의 선택된 파장 또는 파장 범위(예를 들어, 극자외선, 심자외선 등)에서 동작하는 스캐너 또는 스텝퍼(이에 한정되지 않음)와 같은 리소그래피 노광 디바이스의 필드의 상대적인 정렬과 연관될 수 있다.
예를 들어, 다층(multi-layered) 디바이스는 각 층에 대해 서로 다른 리소그래피 노광을 사용하여 다수의 샘플 층 상에 패터닝된 피쳐를 포함할 수 있으며, 여기서 층 간 피쳐 정렬은 전형적으로 결과 디바이스의 적절한 성능을 보장하기 위해 엄격하게 제어되어야 한다. 따라서, 오버레이 측정은 2개 이상의 샘플 층 상의 피쳐의 상대적 위치를 특성화할 수 있다. 다른 예로서, 단일 샘플 층 상에 피쳐를 제조하는데 다수의 리소그래피 단계가 사용될 수 있다. 더블 패터닝 또는 다중 패터닝 기술이라고 흔히 불리는 이러한 기술은 리소그래피 시스템의 분해능 근처에서 고밀도 피쳐의 제조를 용이하게 할 수 있다. 이 맥락에서 오버레이 측정은 이 단일 층 상에서 서로 다른 리소그래피 단계로부터의 피쳐의 상대적 위치를 특성화할 수 있다. 오버레이 계측의 특정 애플리케이션에 관한 본 개시 전체의 예 및 예시는 단지 예시 목적으로 제공되며 본 개시를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
적어도 일부 SWIR 파장을 이용하는 오버레이 계측은 임의의 측정 기술에 적합한 임의의 설계로 오버레이 계측 타겟에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, 오버레이 타겟은 주기적 및/또는 비주기적 피쳐를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 오버레이 계측 타겟은 1차원 측정(예를 들어, 단일 측정 방향을 따른 측정) 또는 2차원 측정(예를 들어, 2개의 측정 방향을 따른 측정)을 제공하도록 배열된 피쳐를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 오버레이 계측 타겟은 BiB(box-in-box) 타겟, BnB(bar next to bar) 타겟, AIM(advanced imaging metrology) 타겟, TAIM(triple AIM) 타겟, 또는 AIM In-die(AIMid) 타겟과 같은(하지만 이에 제한되지 않음), 비 중첩 에어리어(예를 들어, 작업 구역(working zone))에서의 피쳐를 포함한다. 이러한 타겟은 하나 이상의 관심 층에 대한 상이한 리소그래피 노광과 연관된 피쳐가 개별적으로 보일 수 있는 이미징 기반 기술에 적합할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 오버레이 계측 타겟은 중첩 에어리어에서의 피쳐를 포함한다. 예를 들어, 오버레이 계측 타겟은 하나 이상의 샘플 층 상의 중첩 에어리어에서 둘 이상의 리소그래피 노광과 연관된 격자(grating) 또는 다른 주기적인 구조를 포함하는 격자-위-격자(grating-over-grating) 피쳐를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 오버레이 계측 타겟은 모아레() 프린지(fringe)를 생성하도록 설계된 피쳐를 포함하는 강건한 AIM(rAIM; robust AIM) 타겟을 포함할 수 있다. 오버레이 계측 타겟 및 연관 측정 기술은 2011년 2월 1일에 특허허여된 미국 특허 제7,879,627호, 2020년 1월 7일에 특허허여된 미국 특허 제10,527,951호, 2021년 3월 11일에 공개된 미국 특허 공개 제2021/0072650호, 2020년 12월 31일에 공개된 미국 특허 공개 제2020/0409271에 일반적으로 설명되어 있으며, 이들 특허는 모두 그 전체 내용이 참조로 여기에 통합된다.
본 개시의 일부 실시예는 적어도 일부 SWIR 파장을 사용하는 OCD 계측에 관한 것이다. 예를 들어, SWIR 조명을 사용하는 OCD 계측은 VOIT 층에 윈도우를 형성할 필요 없이 VOIT 층 아래 피쳐의 비파괴 측정을 용이하게 할 수 있다. 또한, SWIR 조명을 사용하는 OCD 계측은 명시야(bright-field) 또는 암시야(dark-field) 이미징 계측과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 당업계에 알려진 임의의 기술을 사용하여 구현될 수 있다.
광학 계측이 다양한 방식으로 적어도 일부 SWIR 파장을 사용하여 수행될 수 있다는 것이 여기에서 고려된다. 일 실시예에서, 제1 계측 측정값은 SWIR 스펙트럼 범위의 제1 파장을 사용하여 생성되고 제2 계측 측정값은 SWIR 또는 가시 스펙트럼 범위에 있을 수 있는 추가 파장을 사용하여 생성된다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 계측 측정값에 기초한 최종 계측 측정값이 생성될 수 있다. 다른 실시예에서, 상이한 샘플 층에 대해 상이한 측정 신호를 생성하기 위해 상이한 파장을 사용함으로써 단일 계측 측정값이 생성된다. 층 특유의(layer-specific) 조명 스펙트럼을 사용한 계측은 2019년 10월 15일에 특허 허여된 미국 특허 번호 10,444,161에 일반적으로 설명되어 있으며, 그 전체 내용이 참조로 여기에 통합된다. 여기에 개시된 시스템 및 방법은 적어도 일부 SWIR 파장을 이용하는 층 특유의 계측을 제공할 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 샘플의 제1 층의 제1 측정 신호(예를 들어, 제1 이미지 등)는 SWIR 스펙트럼 범위의 제1 파장을 사용하여 생성될 수 있고 샘플의 제2 층의 제2 측정 신호는 SWIR 또는 가시 스펙트럼 범위에 있을 수 있는 제2 파장을 사용하여 생성될 수 있다.
추가 실시예는, SWIR 파장을 이용한 특성화로부터 이득을 얻을 수 있거나 어떤 경우에는 SWIR 파장을 이용한 특성화를 필요로 할 수 있는 SWIR 계측 타겟에 관한 것이다. 일부 실시예에서, SWIR 계측 타겟은 하나 이상의 VOIT 층을 포함한다. 예를 들어, SWIR 계측 타겟은 하나 이상의 VOIT 층 아래의 하나 이상의 관심 층 상에 위치한 타겟 피쳐를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, SWIR 파장은 하나 이상의 VOIT 층을 관통하여 타겟 피쳐를 특성화하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 관심 층 상의 모든 타겟 피쳐는 적어도 하나의 VOIT 층 아래에 위치한다. 다른 실시예에서, SWIR 계측 타겟은 VOIT 층 아래에 위치한 샘플의 제1 층 상의 하나 이상의 제1 층(first-layer) 피쳐 및 VOIT 층 상에 또는 위에 위치한 하나 이상의 제2 층(second-layer) 피쳐를 포함한다.
SWIR 계측 타겟은 임의의 선택된 오버레이 계측 기술에 적합한 임의의 선택된 레이아웃을 갖는 피쳐를 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 샘플 층은 VOIT 층이다. 오버레이 계측의 맥락의 예시적인 예로서, SWIR 오버레이 계측 타겟은 BiB 타겟, BnB 타겟, AIM 타겟, AIMid 타겟, rAIM 타겟, TAIM 타겟, 또는 격자-위-격자(grating-over-grating) 타겟과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 당업계에 알려진 임의의 오버레이 타겟의 변형(variation)을 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 관심 샘플 층은 VOIT 층 상 또는 아래에 있다.
일 실시예에서, 이미지 기반 오버레이 계측에 적합한 SWIR 오버레이 계측 타겟은 비중첩 에어리어에서의 하나 이상의 샘플 층 상의 피쳐를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 샘플 층 상의 타겟 피쳐는 VOIT 층 아래에 위치한다. 이러한 방식으로 관심 있는 각 층의 타겟 피쳐가 이미지화될 수 있다. 그런 다음 오버레이는 당업계에 알려진 임의의 기술을 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 오버레이는 관심 샘플 층 상의 피쳐의 상대적 위치(예를 들어, 관심 피쳐의 대칭의 중심의 상대적 위치)에 기초하여 결정될 수 있다. 다른 실시예에서, 산란계측 오버레이에 적합한 SWIR 오버레이 타겟은 격자-위-격자 구조를 형성하기 위해 중첩 에어리어에서 하나 이상의 샘플 층 상의 피쳐를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 샘플 층 상의 타겟 피쳐는 VOIT 층 아래에 위치한다. 이러한 방식으로, 오버레이 측정값은, SWIR 오버레이 타겟을 조명하고 격자-위-격자 구조에 의한 조명 빔의 회절, 산란, 및/또는 반사와 연관된 샘플로부터 발산(emanate)되는 광의 각도 분포를 캡처함으로써 생성될 수 있다.
본 개시의 추가 실시예는 적어도 일부 SWIR 파장을 사용하여 SWIR 계측 타겟을 특성화하는 것에 관한 것이다. 예를 들어, SWIR 조명은 VOIT 층 아래의 하나 이상의 샘플 층을 특성화하는 데 사용될 수 있다. 또한, VOIT 층 또는 VOIT 층 위의 임의의 추가 층을 특성화하기 위해 SWIR 또는 가시 조명의 임의의 조합이 사용될 수 있다.
이제 도 1a 내지 도 3을 참조하면, SWIR 파장을 사용하는 광학 계측을 위한 시스템 및 방법이 본 개시 내용의 하나 이상의 실시예에 따라 개시된다.
도 1a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 SWIR 스펙트럼 범위에서 적어도 하나의 파장을 갖는 조명을 이용하는 SWIR 광학 계측 시스템(100)의 개념적 블록도이다.
일 실시예에서, SWIR 광학 계측 시스템(100)은 샘플(106) 상의 SWIR 계측 타겟(104)의 광학 계측 측정을 제공하기 위한 SWIR 광학 계측 도구(102)를 포함한다. SWIR 광학 계측 도구(102)는, SWIR 스펙트럼 범위의 조명(110)을 생성하기 위한 적어도 하나의 조명원(illumination source; 108), 및 조명원(108)에 의해 제공되는 SWIR 조명(110)에 감응성을 갖는(sensitive) 검출기(114)를 포함하는 적어도 하나의 측정 채널(112)을 포함한다. 또한, SWIR 광학 계측 도구(102)는, 가시 스펙트럼 범위의 조명(110)을 생성하기 위한 적어도 하나의 조명원(108), 및 가시 조명(110)에 감응성을 갖는 검출기(114)를 포함하는 적어도 하나의 측정 채널(112)을 포함할 수 있으나 반드시 포함하도록 요구되는 것은 아니다. 이러한 방식으로, SWIR 광학 계측 도구(102)는 다중 채널(multi-channel) 광학 계측 도구일 수 있다. 예를 들어, 그림. 도 1a는 N개의 측정 채널(112-1 내지 112-N)을 갖는 SWIR 광학 계측 도구(102)를 도시한다. 다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 시스템(100)은 샘플(106)을 고정하기에 적합하고 또한 SWIR 광학 계측 도구(102)에 대해 샘플(106)을 위치시키도록 구성되는 병진 스테이지(116)를 포함한다.
SWIR 광학 계측 도구(102)는 적어도 SWIR 스펙트럼 범위에서 조명(110)을 생성하기에 적합한 당업계에 알려진 임의의 조명원(108)을 포함할 수 있다. 또한, 가시 파장이 생성되는 구성(configuration)에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 모든 관심 파장을 생성하기 위한 단일 조명원(108) 또는 다수의 스펙트럼 대역에서 조명(110)을 생성하기 위한 다수의 조명원(108)을 포함할 수 있다. 또한, 임의의 스펙트럼 대역의 조명(110)은 임의의 선택된 대역폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 조명원(108)은 협대역 조명(110) 또는 광대역 조명(110)을 생성할 수 있다. SWIR 광학 계측 도구(102)는 또한 하나 이상의 조명원(108) 중 임의의 것으로부터 조명(110)의 스펙트럼 특성을 더 맞춤화(tailor)하기 위한 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다.
조명원(108)은 임의의 정도의 공간적 및/또는 시간적 코히어런스(coherence)를 갖는 조명(110)을 생성할 수 있다. 또한, 낮은 코히어런스가 필요한 경우(예를 들어, 스펙클(speckle)이 바람직하지 않은 이미징 응용(application)), 조명원(108)이 낮은 코히어런스(low-coherence) 조명(110)을 직접 생성할 수 있거나, SWIR 광학 계측 시스템(100)이 더 높은(high-coherence) 코히어런스 조명(110)을 생성하고, 코히어런스를 감소시키기 위한 하나 이상의 요소(예를 들어, 스펙클 감소기(speckle-reducer))를 포함할 수 있다.
조명원(108)은 또한, 임의의 선택된 시간적 특성을 갖는 광을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 조명원(108)은 연속파(continuous-wave) 조명(110)을 제공하기 위해 하나 이상의 연속파원을 포함한다. 다른 실시예에서, 조명원(108)은 펄스형(pulsed) 또는 달리 변조된 조명(110)을 제공하기 위해 하나 이상의 펄스형 소스를 포함한다. 예를 들어, 조명원(108)은 하나 이상의 모드 잠금(mode-locked) 레이저, 하나 이상의 Q 스위치(Q-switched) 레이저 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 조명원(108)은 레이저 소스를 포함한다. 예를 들어, 조명원(108)은 하나 이상의 협대역 레이저 소스, 광대역 레이저 소스, 초연속(supercontinuum) 레이저 소스, 백색광 레이저 소스 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 조명원(108)은 LSP(laser-sustained plasma) 소스를 포함한다. 예를 들어, 조명원(108)은 LSP 램프, LSP 전구, 또는 레이저 소스에 의해 플라즈마 상태로 여기될 때 광대역 조명을 방출할 수 있는 하나 이상의 요소를 포함하기에 적합한 LSP 챔버를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 실시예에서, 조명원(108)은 램프 소스를 포함한다. 예를 들어, 조명원(108)은 아크 램프, 방전 램프, 무전극 램프 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 조명원(108)은 발광 다이오드(LED)를 포함한다.
조명원(108)은 자유 공간(free-space) 기술 및/또는 광섬유를 사용하여 조명(110)(예를 들어, SWIR 파장, 가시 파장, 또는 이들의 조합을 갖는 조명(110))을 제공할 수 있다. 또한, SWIR 광학 계측 도구(102)는 제한된 각도 범위를 갖는 하나 이상의 조명 빔 또는 조명 로브(lobe)의 형태로 조명(110)을 생성할 수 있으며, 이는 이산(discrete) 회절 차수가 캡처되고 분석되어 광학 계측 측정값을 생성하는 산란계측 또는 회절 기반 광학 계측 기술에 적합할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 조명원(108)으로부터의 조명을 별개의 조명 빔으로 나누기 위해 조명 동공 평면(illumination pupil plane)에 하나 이상의 개구(aperture) 및/또는 편광 제어 요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 2개 이상의 광섬유에 광을 제공함으로써 다중 빔 조명(110)을 생성하며, 여기서 광섬유의 조명(110)은 별개의 조명 빔으로서 샘플(106)에 개별적으로 지향될 수 있다. 다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 조명원(108)으로부터의 조명(110)을 2개 이상의 회절 차수로 회절시킴으로써 다중 로브(multi-lobe) 조명(110)을 생성하며, 여기서 회절 차수는 별개의 조명 빔으로서 샘플(106)로 개별적으로 지향될 수 있다. 제어된 회절을 통한 다중 조명 로브의 효율적인 생성은 2020년 4월 23일에 공개된 미국 특허 공개 번호 US2020/0124408에 일반적으로 설명되어 있으며, 이는 그 전체 내용이 참조로 여기에 통합된다.
SWIR 광학 계측 도구(102)는 임의의 개수의 검출기(114)를 더 포함할 수 있으며, 검출기(114) 중 적어도 하나는 적어도 일부 SWIR 파장에 감응성을 갖는(sensitive) SWIR 검출기이다. 일 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 InGaAs 검출기를 포함한다. 다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 HgCdTe 검출기를 포함한다. 다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는, 실리콘 검출기, 블랙 실리콘 검출기, GaAs 검출기, 또는 양자점 센서를 포함하지만 이에 제한되지 않는, 가시광선 파장에 감응성을 갖는 하나 이상의 검출기를 포함한다.
SWIR 광학 계측 도구(102)의 측정 채널(112)은 샘플(106)로부터 광을 캡처하기에 적합한 임의의 수, 유형, 또는 배열의 검출기(114)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 측정 채널(112)은 정적(static) 샘플을 특성화하는데 적합한 하나 이상의 검출기(114)를 포함한다. 이와 관련하여, 측정 채널(112)은 샘플(106)이 측정 동안 정적인 정적 모드에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 검출기(114)는 CCD(charge-coupled device) 또는 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 디바이스와 같은(그러나 이에 제한되지는 않음) 2차원 픽셀 어레이(예를 들어, FPA(focal plane array))를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 측정 채널(112)은 움직이는 샘플(예를 들어, 병진 스테이지(translation stage; 116)에 의해 스캔되는 샘플)을 특성화하기에 적합한 하나 이상의 검출기(114)를 포함한다. 이와 관련하여, 측정 채널(112)은 측정 동안 샘플(106)이 측정 필드에 대해 스캔되는 스캐닝 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 검출기(114)는 선택된 이미지 공차(예를 들어, 이미지 블러, 콘트라스트, 선명도(sharpness) 등) 내에서 스캔 동안 하나 이상의 이미지를 캡처하기에 충분한 캡처 시간 및/또는 리프레쉬률(refresh rate)을 갖는 2D 픽셀 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 검출기(114)는 한 번에 하나의 픽셀 라인 이미지를 연속적으로 생성하는 라인 스캔(line-scan) 검출기를 포함할 수 있다. 다른 예로, 검출기(114)는 TDI(time-delay integration) 검출기를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 픽셀 어레이(예를 들어, 1D 또는 2D 픽셀 어레이)를 갖는 검출기(114)는 픽셀의 다양한 서브세트가 상이한 측정을 위해 사용되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 검출기(114)의 픽셀의 상이한 서브세트는, 편광 또는 파장과 같은(그러나 이에 한정되지 않음) 상이한 조명 및/또는 수집 조건과 연관된 측정값을 제공할 수 있다. 또한, 픽셀의 서브세트에 의해 제공되는 상이한 측정은 공통 측정 채널(112) 또는 상이한 측정 채널(112)과 연관될 수 있다.
측정 채널(112)은 광학 계측 측정값을 생성하기에 적합한 샘플(106)로부터의 광을 캡처하기에 적합한 임의의 원하는 위치에 하나 이상의 검출기(114)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 측정 채널(112)은 필드 평면(예를 들어, 샘플(106)에 켤레(conjugate)인 평면)에서 검출기(114)를 포함하여 샘플(106) 상의 타겟 피쳐의 이미지를 생성한다. 다른 실시예에서, 측정 채널(112)은, 선택된 각도에서 샘플(106)로부터 발산되는 광 또는 샘플(106)로부터의 광의 각도 분포를 캡처하기 위해 동공 평면(예를 들어, 회절 평면)에서 검출기(114)를 포함한다. 예를 들어, 샘플(106)(예를 들어, 샘플(106) 상의 SWIR 계측 타겟(104) 타겟)로부터의 조명(110)의 회절과 연관된 회절 차수는 동공 평면에서 이미지화되거나 아니면 관찰될 수 있다. 일반적으로, 검출기(114)는 샘플(106)로부터 반사(또는 투과), 산란, 또는 회절된 광의 임의의 조합을 캡처할 수 있다.
일반적으로, 측정 채널(112)은 임의의 유형의 광 계측 측정을 제공하도록 구성된 컴포넌트(component)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 다중 채널 SWIR 광학 계측 도구(102) 내의 다양한 측정 채널(112)은 동일하거나 상이한 유형의 측정을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, SWIR 광학 계측 도구(102)는 하나 이상의 파장(예를 들어, SWIR 파장, 가시 파장 등)에서 명시야 이미지를 생성하기 위한 하나 이상의 측정 채널(112) 및 하나 이상의 파장의 암시야 이미지를 생성하기 위한 하나 이상의 측정 채널(112)을 포함할 수 있다. 다른 예로서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 샘플(106)의 하나 이상의 필드 평면(field-plane) 이미지를 생성하기 위한 하나 이상의 측정 채널(112) 및 샘플(106)의 하나 이상의 동공 평면(pupil-plane) 이미지를 생성하기 위한 하나 이상의 측정 채널(112)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, SWIR 광학 계측 도구(102)는 임의의 조합의 광학 계측 측정을 수행할 수 있고/있거나 적어도 하나의 측정 채널(112)이 SWIR 스펙트럼 범위의 광을 이용하는 당업계에 알려진 임의의 광학 계측 측정 기술에 기초하여 광학 계측 데이터를 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 시스템(100)은 컨트롤러(118)를 포함한다. 컨트롤러(118)는 메모리 매체(122) 또는 메모리 상에 유지되는 프로그램 명령을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서(120)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 컨트롤러(118)의 하나 이상의 프로세서(120)는 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 다양한 프로세스 단계 중 어떤 것도 실행할 수 있다. 또한, 컨트롤러(118)는 SWIR 광학 계측 도구(102) 또는 그 안의 임의의 컴포넌트에 통신 가능하게 커플링(couple)될 수 있다.
컨트롤러(118)의 하나 이상의 프로세서(120)는 당업계에 알려진 임의의 프로세서 또는 프로세싱 요소를 포함할 수 있다. 본 개시의 목적을 위해, 용어 "프로세서" 또는 "프로세싱 요소"는 하나 이상의 프로세싱 또는 논리 요소(예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서 디바이스, 하나 이상의 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC) 디바이스, 하나 이상의 FPGA(field programmable gate array), 또는 하나 이상의 DSP(digital signal processor))를 갖는 임의의 디바이스를 포함하도록 광범위하게 정의될 수 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서(120)는 알고리즘 및/또는 명령어(예를 들어, 메모리에 저장된 프로그램 명령어)를 실행하도록 구성된 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(120)는 데스크탑 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 네트워크(networked) 컴퓨터, 또는 본 개시 전체에 걸쳐 기술 바와 같이, SWIR 광학 계측 시스템(100)과 함께 동작하거나 동작하도록 구성된 프로그램을 실행하도록 구성된 임의의 다른 컴퓨터 시스템으로 구현될 수 있다.
또한, SWIR 광학 계측 시스템(100)의 상이한 서브시스템은 본 개시에서 설명된 단계 중 적어도 일부를 수행하기에 적합한 프로세서 또는 로직 요소를 포함할 수 있다. 따라서, 위의 설명은 본 개시의 실시예에 대한 제한으로 해석되어서는 안 되며, 단지 예시로서 해석되어야 한다. 또한, 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 단계는 단일 컨트롤러(118) 또는 대안적으로 다수의 컨트롤러에 의해 수행될 수 있다. 추가로, 컨트롤러(118)는 공통 하우징 또는 다수의 하우징 내에 하우징된 하나 이상의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 임의의 컨트롤러 또는 컨트롤러의 임의의 조합은 SWIR 광학 계측 시스템(100)에 통합하기에 적합한 모듈로서 개별적으로 패키징될 수 있다.
메모리 매체(122)는 연관된 하나 이상의 프로세서(132)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령을 저장하기에 적합한 당업계에 알려진 임의의 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 매체(122)는 비일시적(non-transitory) 메모리 매체를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 메모리 매체(122)는 ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예를 들어, 디스크), 자기 테이프, 솔리드 스테이트 드라이브 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 메모리 매체(122)는 하나 이상의 프로세서(120)와 함께 공통 컨트롤러 하우징에 하우징될 수 있다는 것이 추가로 주목된다. 일 실시예에서, 메모리 매체(122)는 하나 이상의 프로세서(120) 및 컨트롤러(118)의 물리적 위치에 대해 원격으로 위치할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(118)의 하나 이상의 프로세서(120)는 네트워크(예를 들어, 인터넷, 인트라넷 등)를 통해 액세스 가능한 원격 메모리(예를 들어, 서버)에 액세스할 수 있다.
이제 도 2a 내지 도 2e를 참조하면, SWIR 광학 계측 시스템(100)으로 특성화하기에 적합한 SWIR 타겟(104)이 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다.
본 명세서에서 이전에 설명된 바와 같이, SWIR 계측 타겟(104)은 전용 계측 타겟으로 형성될 수 있거나, 직접 광학 계측 측정에 적합한 방식으로 배열된 디바이스 피쳐를 포함하는 샘플(106)의 부분에 대응할 수 있다. SWIR 계측 타겟(104)이 전용 계측 타겟인 구성에서, SWIR 계측 타겟(104)은 계측 측정에 적합한 임의의 크기, 분포, 밀도, 또는 배향을 갖는 타겟 피쳐를 포함할 수 있다. 예를 들어, SWIR 계측 타겟(104)은 계측 측정에 적합한 디바이스형(device-like) 또는 디바이스 스케일의(device-scale) 피쳐를 포함할 수 있다.
SWIR 계측 타겟(104)의 임의의 층 상의 타겟 피쳐는 또한 임의의 제조 또는 프로세싱 스테이지와 연관될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 층 상의 타겟 피쳐는, 리소그래피 노광, 및 에칭 또는 세정과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 하나 이상의 추가 프로세싱 단계와 관련된 패턴화된 요소일 수 있다. 이러한 방식으로, 패터닝된 피쳐는 선택된 재료(예를 들어, 프로세스 층)의 3차원 패터닝된 구조물에 대응할 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 층 상의 타겟 피쳐는 추가 프로세싱 단계 이전에 리소그래피 노광에 의해 유도(induce)된 레지스트 층의 패턴과 연관된 노광 피쳐일 수 있다. 이러한 방식으로, 노광 피쳐는 리소그래피 노광에 의해 유도된 레지스트 층의 상이한 광학적 및/또는 화학적 특성의 패턴과 연관될 수 있다. 따라서, 일반적으로 SWIR 계측 타겟(104)은 ADI(after development inspection), AEI(after-etch inspection), 또는 ACI(after-cleaning inspection)와 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 임의의 제조 스테이지에서의 광학 계측에 적합할 수 있다.
일 실시예에서, SWIR 계측 타겟(104)은 적어도 하나의 VOIT 층(202) 및 VOIT 층(202) 위 또는 아래의 하나 이상의 층 상의 하나 이상의 타겟 피쳐를 포함한다. VOIT 층(202)은 가시 파장에 대해 제한된 투명도를 가지고 SWIR 파장에 대해 적절한 투명도를 가지는 임의의 층을 포함한다. 재료는 일반적으로 복잡한 흡수 및 투과 스펙트럼을 가질 수 있고 불투명 영역과 투과 영역 사이의 천이가 다양한 급격한 정도(sharpness)를 가질 수 있다는 것이 여기에서 인식된다. 따라서, 본 개시의 맥락에서, VOIT 층(202)은 선택된 가시 파장 공차 미만인 선택된 가시 파장에서의 투과율 및 선택된 SWIR 파장 공차 초과인 선택된 SWIR 파장에서의 투과율을 갖는다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 가시 파장 공차 및/또는 SWIR 파장 공차는 특정 관심 파장에서의 조명원(108)의 스펙트럼 강도, 특정 관심 파장에서의 이용 가능한 검출기의 양자 효율, 주어진 애플리케이션에 대한 신호 대 잡음 문턱값, 또는 주어진 애플리케이션에 대한 측정 감도 목표와 같은(그러나 이에 제한되지는 않음) 요인에 기초하여 선택될 수 있다. SWIR 계측 타겟(104) 타겟이 제1 층(예를 들어, 프로세스 층)에 하나 이상의 패터닝된 피쳐 및 공정 층 위에 위치한 레지스트 층에 하나 이상의 노광 피쳐를 포함하는 에칭 후 검사(after-etch inspection)의 경우의 예시로서, 매우 선택적인 에칭 특성을 제공하지만 전형적인 광학 검사 시스템과 연관된 가시 파장에 대해 투명도가 제한되거나 전혀 없는 하드 포토마스크를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 이 하드 포토마스크는, 특히 전형적인 광학 검사 시스템과 연관된 가시광선에 대한 투과율이 광학 계측 측정의 감도 또는 정확도를 저하시킬 정도로 충분히 낮을 때, VOIT 층(202)으로서 특징지어질 수 있다.
일반적으로, 여기에 개시된 시스템 및 방법은, 어떤 설계의 계측 타겟이라도, 오버레이 계측 타겟 또는 OCD 계측 타겟과 같은(그러나 이에 제한되지 않음) 적어도 하나의 VOIT 층(202)을 포함하도록 확장시키는 데 사용될 수 있다. 또한, 도 2a 내지 2e는 2개의 관심 샘플 층의 오버레이를 특성화하기에 적합한 2층(two-layer) SWIR 타겟(104)을 도시하지만, SWIR 계측 타겟(104)은 임의의 수의 샘플 층 상에 타겟 피쳐를 가질 수 있고 따라서 임의의 수의 관심 층의 오버레이를 특성화하는 데 적합할 수 있음을 이해해야 한다.
도 2a는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 프로세스 층 및 레지스트 VOIT 층(202)에 비중첩 타겟 피쳐를 포함하는 SWIR 계측 타겟(104)의 평면도이다. 도 2b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 도 2a의 SWIR 계측 타겟(104)의 하나의 셀(204)의 측면도이다. 이러한 타겟은 오버레이 계측에 적합할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
일 실시예에서, SWIR 계측 타겟(104)은, 샘플(106)의 제1 층(208) 상의 제1 노광 피쳐(206), 및 가시 파장에 적어도 부분적으로 불투명한 레지스트 층으로서 형성된 샘플(106)의 제2 층(212) 상의 제2 노광 피쳐(210)를 포함한다. 이러한 방식으로, 제2 층(212)은 VOIT 층(202)에 대응한다. 도 2a 및 도 2b는 제1 층(208) 및 제2 층(212)이 퇴적(deposit)된 기판(214)을 추가로 도시한다. 또한, 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)는 이들이 개별적으로 특성화(예를 들어, 이미지화)될 수 있도록 중첩되지 않을 수 있다. 따라서 이러한 구조는 이미지 기반 오버레이 기술에 적합할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 제2-노광 피쳐(210)와 연관되지 않은 레지스트 VOIT 층(202)의 부분은, 그것이 제1 노광 피쳐(206)를 가릴 것이기 때문에, 도 2a의 평면도에서 생략되어 있다는 점에 유의한다.
그러나, 제2 층(212)이 VOIT 층(202)이기 때문에, 제1 노광 피쳐(206)는 VOIT 층(202)을 통해 보이지 않거나 적어도 제한된 가시성을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 가시 파장에만 기초한 오버레이 계측은 실행 불가능(infeasible)할 수 있거나 특정 애플리케이션에 요구되는 문턱값보다 낮은 감도를 제공할 수 있다. 그러나, 제1 노광 피쳐(206)는 최소 또는 적어도 수용가능한 손실로 VOIT 층(202)을 통해 전파하는 SWIR 파장을 갖는 조명(110)으로 쉽게 특성화될 수 있다. 또한, 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 제2 층(212)은 가시 파장 또는 SWIR 파장을 포함하는 임의의 선택된 파장으로 특성화될수 있다.
제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)는 오버레이 측정에 적합한 임의의 크기, 분포, 밀도 또는 배향을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이. 제1 노광 피쳐(206) 및/또는 제2 노광 피쳐(210)는 선택된 방향(예를 들어, 측정 방향)을 따라 주기적으로 분포될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 노광 피쳐(206) 및/또는 제2 노광 피쳐(210)는 오버레이 측정이 선택된 회절 차수에 기초할 수 있도록 이산(discrete) 회절 차수를 생성할 수 있다. 또한, 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)는 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)로부터의 회절 차수가 수집 동공에 함께 위치되도록(collocate) 공통 주기를 가질 수 있지만 반드시 가질 필요는 없다. 비록 도시되지는 않았지만, 제1 노광 피쳐(206) 또는 제2 노광 피쳐(210) 중 임의의 것은 또한 (예를 들어, 서브 파장 어시스트 피쳐(SWAF; sub-wavelength assist features)로) 더 세분화(segment)될 수 있다.
또한, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, SWIR 계측 타겟(104)은 다수의 셀(204)을 포함할 수 있으며, 여기서 상이한 셀(204)은 상이한 방향을 따른 측정을 용이하게 하기 위해 상이한 방향을 따라 배향된 피쳐를 포함한다. 여기에서 다양한 셀(204)의 타겟 피쳐(예를 들어, 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210))의 분포가 샘플(106)의 2개 이상의 층과 연관된 오버레이 오차를 결정하는 데 사용되는 오버레이 알고리즘에 따라 달라질 수 있다는 것이 고려된다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 SWIR 계측 타겟(104)은 AIM(advanced imaging overlay) 오버레이 타겟의 변형(variation)에 해당하며, 여기서 샘플의 각 층 상의 특정 측정 방향과 연관된 타겟 피쳐는 회전 대칭 셀 패턴(예: 약 90° 회전 대칭, 180° 회전, 또는 선택한 각도에 대한 회전)으로 위치한다. 그러나 AIM 오버레이 타겟의 사용은 예시 목적으로만 제공되며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 됨을 이해해야 한다. 오히려, 하나 이상의 샘플 층 상에 임의의 레이아웃의 피쳐를 갖는 SWIR 계측 타겟(104)은 본 개시의 사상 및 범위 내에 있다.
도 2c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 VOIT 층(202)으로 덮인(covered) 2개의 프로세스 층에 비중첩 피쳐를 포함하는 SWIR 계측 타겟(104)의 측면도이다. 도 2c의 SWIR 계측 타겟(104)은, 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)가 각각 프로세스 층에서 완전히 제조된(fully-fabricated) 패터닝된 요소로 형성된다는 점을 제외하고는, 도 2a 및 도 2b의 SWIR 계측 타겟(104)과 유사할 수 있다. 또한, 제1 층(208) 및 제2 층(212) 둘 다 VOIT 층(202)(예를 들어, 캡 층)으로 덮인다. 따라서, 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210) 둘 다 최소 또는 적어도 허용 가능한 손실로 VOIT 층(202)을 통해 전파하는 SWIR 파장을 갖는 조명(110)에 의해 특성화될 수 있다.
도 2d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 프로세스 층 및 레지스트 VOIT 층(202)에 중첩 타겟 피쳐를 포함하는 SWIR 계측 타겟(104)의 평면도이다. 도 2e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 도 2d의 SWIR 계측 타겟(104)의 측면도이다.
도 2d 및 도 2e에 도시된 바와 같이. 일 실시예에서 SWIR 계측 타겟(104)은 제1 층(208) 상의 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 층(212) 상의 제2 노광 피쳐(210)를 포함하고, 여기서 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)는 격자-위-격자(grating-over-grating) 구조를 형성하기 위해 샘플(106)의 중첩 영역에 제조된다. 또한, 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)는 오프셋 거리(216)로 오프셋될 수 있으며, 이는 의도된 오프셋, 오버레이 오차, 또는 이들의 조합과 연관될 수 있다. 추가로, 비록 도시되지는 않았지만, 중첩 타겟 피쳐를 갖는 SWIR 계측 타겟(104)은 다수의 셀(204)을 가질 수 있으며, 여기서 상이한 셀(204)은 민감한 계측을 용이하게 하기 위해 상이한 주기성 방향(예를 들어, 상이한 방향을 따라 오버레이를 측정하기 위해) 및/또는 상이한 의도된 오프셋 거리(216)를 갖는 피쳐를 포함한다.
다른 실시예에서, 도 2e에 도시된 바와 같이, SWIR 계측 타겟(104)은 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)를 덮는 VOIT 층(202)을 포함한다. 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)의 도시를 용이하게 하기 위해 명확성을 위해 도 2d에서 VOIT 층(202)가 생략되었음을 참고한다. 이러한 방식으로, 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)는 VOIT 층(202)을 통해 보이지 않을 수 있거나 적어도 VOIT 층(202)을 통해 제한된 가시성을 가질 수 있어, 가시 파장에만 기초한 오버레이 계측이 실행 불가능할 수 있거나 특정 애플리케이션에 필요한 문턱값보다 낮은 감도를 제공할 수 있도록 한다. 그러나, 제1 노광 피쳐(206) 및 제2 노광 피쳐(210)는 최소 또는 적어도 허용 가능한 손실로 VOIT 층(202)을 통해 전파하는 SWIR 파장을 갖는 조명(110)으로 용이하게 특성화될 수 있다.
그러나, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 SWIR 타겟(104)은 예시 목적으로만 제공되며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도 2a 내지 도 2e의 SWIR 타겟(104)은 2개의 샘플 층 상의 리소그래피 노광 간의 오버레이 오차를 특성화하기에 적합한 2층(two-layer) 타겟을 예시하지만, SWIR 계측 타겟(104)은 중첩 또는 비-중첩 구성에서 하나 이상의 샘플 층 상의 임의의 수의 리소그래피 노광 간의 오버레이 오차를 특성화하는 데 적합할 수 있다.
또한, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 오버레이 계측에 적합한 SWIR 타겟(104)의 예시 또한 예시 목적으로만 제공되며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, SWIR 계측 타겟(104)의 층 중 임의의 층에 존재하는 피쳐에 대해 OCD 계측이 수행될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 전용 OCD 계측을 위한 SWIR 계측 타겟(104)은 VOIT 층(202) 아래의 하나 이상의 샘플 층 상에 피쳐를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전용 OCD 계측을 위한 SWIR 계측 타겟(104)은 도 2e에 도시된 SWIR 계측 타겟(104)(또는 그 일부)과 유사하지만 VOIT 층(202) 아래의 단일 층에만 피쳐를 포함할 수 있다.
이제 도 1b 내지 도 1f을 참조하면, SWIR 광학 계측 도구(102)의 다양한 양태 및 구성이 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다. SWIR 광학 계측 도구(102)는, SWIR 광학 계측 도구(102)에 의해 제공되는 조명(110)의 파장에 적합한 치수를 갖는 임의의 SWIR 계측 타겟(104)을 사용하여 광학 계측 측정값을 생성하는 데 적합할 수 있다. 예를 들어, SWIR 광학 계측 도구(102)는, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 것과 같은(하지만 이에 제한되지 않음) VOIT 층(202)을 갖는 SWIR 타겟(104)에 기초하여 광학 계측 측정값을 생성할 수 있다. 다른 예로서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 VOIT 층(202) 없이 SWIR 타겟(104)에 기초하여 광학 계측 측정값을 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는, 가시 파장에 감응성을 갖는 검출기를 사용하는 단일 또는 다중 채널 광학 계측 도구에 대한 업그레이드로서 제공될 수 있다. 예를 들어, SWIR 광학 계측 도구(102)는, SWIR 조명(110)을 제공하기에 적합한 조명원(108)을 추가하고(또는 기존 광대역 조명원(108)에 의해 제공되는 SWIR 조명(110)을 이용하고) 하나 이상의 측정 채널(112)의 하나 이상의 가시 파장 검출기(114)를 SWIR 검출기(114)로 스위칭함으로써 제공될 수 있다. 또한, SWIR 조명(110) 및/또는 연관된 수집광(collected light; 132)의 경로 내에서 SWIR 광학 계측 도구(102) 전체의 다양한 추가 컴포넌트가 SWIR 파장과 호환되도록 스위칭, 교체 또는 업그레이드될 수 있다. 예를 들어, 가시 파장 검출기(114)를 포함하는 2채널 광 계측 도구는, 가시 파장 검출기(114) 중 하나 또는 둘 모두를 SWIR 검출기(114)로 전환 또는 교체함으로써 SWIR 광학 계측 도구(102)로 업그레이드될 수 있다. 예를 들어, 가시 파장 검출기(114)를 포함하는 2채널 광학 계측 도구는, SWIR 검출기(114)가 있는 추가 측정 채널(112)을 추가함으로써 SWIR 광학 계측 도구(102)로 업그레이드될 수 있다. 그러나 위의 예는 설명의 목적으로만 제공되며, 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, SWIR 광학 계측 도구(102)는 적어도 하나의 SWIR 검출기(114)를 갖는 임의의 수의 채널을 포함할 수 있다. 또한, SWIR 광학 계측 도구(102)는 가시 파장 광학 계측 도구의 업그레이드된 버전일 필요는 없다.
도 1b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 단일 측정 채널(112)을 포함하는 SWIR 광학 계측 도구(102)의 개념도이다.
일 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 SWIR 스펙트럼 범위에서 하나 이상의 파장을 갖는 조명(110)을 생성하기 위한 조명원(108)을 포함한다. 또한, SWIR 광학 계측 도구(102)는 조명 경로(124)를 통해 조명원(108)으로부터 샘플(106)로 조명(110)을 지향시킬 수 있다. 조명 경로(124)는 조명(110)을 샘플(106)로 지향시키는 것뿐 아니라 조명(110)을 수정(modifying) 및/또는 컨디셔닝(conditioning)하는데 적합한 하나 이상의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 경로(124)는 (예를 들어, 조명(110)을 시준하기 위해, 동공 및/또는 필드 평면을 릴레이하기 위해 등) 하나 이상의 조명 경로 렌즈(126)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 조명 경로(124)는 조명(110)을 셰이핑(shape)하거나 제어(control)하기 위한 하나 이상의 조명 경로 광학장치(optics; 128)를 포함한다. 예를 들어, 조명 경로 광학장치(128)는 하나 이상의 필드 스톱(filed stop), 하나 이상의 동공 스톱(pupil stop), 하나 이상의 편광기(polarizer), 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터, 하나 이상의 디퓨저, 하나 이상의 균질화기(homogenizer), 하나 이상의 아포다이저(apodizer), 하나 이상의 빔 셰이퍼(beam shaper) 또는 하나 이상의 미러(예를 들어, 정적 미러(static mirror), 병진 미러(translatable mirror), 스캐닝 미러(scanning mirror) 등)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 샘플(106)로부터의 광(예를 들어, 수집광(collected light; 132))을 수집하기 위한 대물 렌즈(130)를 포함한다. 다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 수집광(132)을 하나 이상의 측정 채널(112) 내의 하나 이상의 검출기(114)로 지향시키는 수집 경로(134)를 포함한다. 여기에서 이전에 설명된 바와 같이, 측정 채널(112)은 하나 이상의 검출기(114)를 어느 위치에서나 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정 채널(112)은 SWIR 계측 타겟(104)의 피쳐를 이미지화하거나 아니면 특성화하기 위해 필드 평면에 검출기(114)를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 측정 채널(112)은 동공 평면에 검출기(114)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 검출기(114)는 수집광(132)의 각도 분포와 연관된 동공 이미지를 생성할 수 있으며, 이는 산란계측 또는 회절 기반 기술에 유용할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
수집 경로(134)는 샘플(106)로부터의 수집광(132)을 수정 및/또는 컨디셔닝하기에 적합한 하나 이상의 광학 요소를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 수집 경로(134)는 (예를 들어, 조명(110)을 시준하기 위해, 동공 및/또는 필드 평면을 릴레이하기 위해 등) 하나 이상의 수집 경로 렌즈(136)를 포함하며, 이는 대물 렌즈(130)를 포함할 수 있지만 반드시 포함하도록 요구되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 수집 경로(134)는 수집광(132)을 셰이핑하거나 아니면 제어하기 위해 하나 이상의 수집 경로 광학장치(138)를 포함한다. 예를 들어, 수집 경로 광학장치(138)는 하나 이상의 필드 스톱, 하나 이상의 동공 스톱, 하나 이상의 편광기, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 빔 스플리터, 하나 이상의 디퓨저, 하나 이상의 균질화기, 하나 이상의 아포다이저, 하나 이상의 빔 셰이퍼, 또는 하나 이상의 미러(예를 들어, 정적 미러, 병진 미러, 스캐닝 미러 등)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 수집 경로(134) 및/또는 검출기(114)의 다양한 컴포넌트는 측정에 사용하기 위해 샘플(106)의 원하는 관심 영역을 선택하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 에지 효과 등을 완화하기 위해 하나 이상의 셀(204) 내의 관심 영역을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 추가로, 관심 영역의 선택 및/또는 관심 영역 내의 피쳐의 특성은 또한 검출기(114)의 프레임 레이트를 제어하거나 아니면 결정하는 데 사용될 수 있다.
SWIR 광학 계측 도구(102)의 조명 경로(124) 및 수집 경로(134)는 샘플(106)을 조명하고 입사 조명(110)에 응답하여 샘플(106)로부터 발산(emanate)되는 광을 수집하기에 적합한 광범위한 구성(configuration)으로 배향될 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이. SWIR 광학 계측 도구(102)는, 공통 대물 렌즈(130)가 조명(110)을 샘플(106)로 지향시키고 동시에 샘플(106)로부터 광을 수집할 수 있도록 배향된 빔 스플리터(140)를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 조명 경로(124)와 수집 경로(134)는 비중첩하는 광 경로를 포함할 수 있다. 도 1c는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 조명 경로(124)와 수집 경로(134)가 별개의 요소를 포함하는 SWIR 광학 계측 도구(102)의 개념도이다. 예를 들어, 조명 경로(124)는 조명(110)을 샘플(106)로 지향시키기 위해 제1 포커싱 요소(142)를 이용할 수 있고, 수집 경로(134)는 샘플(106)로부터의 광을 수집하기 위해 제2 포커싱 요소(144)를 이용할 수 있다(예를 들어, 수집광(132)). 이와 관련하여, 제1 포커싱 요소(142)와 제2 포커싱 요소(144)의 개구수(numerical apertures)는 상이할 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 광학 컴포넌트는, 회전 가능한 암(arm)의 위치에 의해 샘플(106)에 대한 조명(110)의 입사각 및/또는 수집 각도가 제어될 수 있도록 샘플(106) 주위를 선회(pivot)하는 하나 이상의 회전 가능한 암(미도시)에 장착될 수 있다.
이제 도 1d 내지 도 1f를 참조하면, 다중 채널 구성의 SWIR 광학 계측 도구(102)가 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다. 비록 도 1d 내지 1f에 제공된 일부 예가 가시 파장 검출기(114)를 포함하나, 이는 비제한적인 예시로서만 제공되는 것이며 이러한 검출기(114)는 일반적으로 가시 또는 UV 스펙트럼 범위를 포함하는(하지만 이에 제한되지는 않음) 임의의 비 SWIR 스펙트럼 범위에서의 측정에 적합한 임의의 검출기(114)를 포함할 수 있다.
도 1d는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른, 측정 채널(112) 중 적어도 하나는 SWIR 검출기(114)를 포함하는, 2개의 측정 채널(112)을 포함하는 SWIR 광학 계측 도구(102)의 개념도이다.
일 실시예에서, 수집 경로(134)는, 수집광(132)을, 2개 이상의 측정 채널(112)(예를 들어, 측정 채널(112-1 및 112-2))로 이어지는 2개 이상의 경로로 분할(split)하기 위한 하나 이상의 채널 빔 스플리터(146)를 포함한다. 채널 빔 스플리터(146)는 당업계에 알려진 임의의 빔 분할(beamsplitting) 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 채널 빔 스플리터(146)는 편광 비감응성의(polarization-insensitive) 빔 스플리터를 포함한다. 이러한 방식으로, 다양한 측정 채널(112)은 임의의 편광을 갖는 수집광(132)을 수신할 수 있다. 다른 실시예에서, 채널 빔 스플리터(146)는 편광 감응성의(polarization-sensitive) 빔 스플리터를 포함한다. 이러한 방식으로, 특정 측정 채널(112)은 선택된 편광을 갖는 선형 편광(linearly-polarized) 광을 수신할 수 있다. 다른 실시예에서, 채널 빔 스플리터(146)는 다이크로익 미러(dichroic mirror)와 같은(이에 제한되지는 않음) 스펙트럼 선택성의(spectrally-selective) 빔 스플리터를 포함한다. 예를 들어, 스펙트럼 선택성 빔 스플리터는 하나의 경로를 따라(예를 들어, 하나의 측정 채널(112)로) 컷오프 파장 위의 광을 지향시키고 또 다른 경로를 따라(예를 들어, 또 다른 측정 채널(112)로) 컷오프 파장 아래의 광을 지향시킬 수 있다. 또한, 수집광(132)의 임의의 선택된 파장 범위를 임의의 선택된 측정 채널(112)에 제공하기 위해 다수의 스펙트럼 선택성 채널 빔 스플리터(146) 또는 다른 스펙트럼 필터가 결합될 수 있다.
일 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 SWIR 검출기(114)를 포함하는 2개 이상의 측정 채널(112)을 포함한다. 예를 들어, 채널 빔 스플리터(146)는 SWIR 파장으로 동시 또는 순차적 측정을 제공하기 위해 스펙트럼 비감응성(spectrally-insensitive)일 수 있다. 예를 들어, 하나의 측정 채널(112)은 샘플(106)의 필드 평면 이미지를 제공할 수 있고 하나의 측정 채널(112)은 샘플(106)의 동공 평면 이미지를 제공할 수 있다. 다른 예에서, 상이한 측정 채널(112)은 상이한 샘플 층의 정초점(in-focus) 이미지를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 계측 측정은 다수의 정초점 층에 기초할 수 있다. 다른 예에서, 채널 빔 스플리터(146)는 각각의 SWIR 검출기(114)가 상이한 범위의 SWIR 파장에 대한 광학 계측 데이터를 제공할 수 있도록 SWIR 스펙트럼 범위 내의 컷오프 파장에 기초하여 광을 분할할 수 있다.
또한, SWIR 검출기(114)를 포함하는 측정 채널(112)은 적어도 하나의 SWIR 파장을 포함하는 임의의 스펙트럼 범위에 기초하여 광학 계측 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 (예를 들어 SWIR 파장만을 포함하는 조명(110)을 통해, 스펙트럼 감응성의 채널 빔 스플리터(146)를 통해, 또는 스펙트럼 필터를 통해 등) SWIR 파장(예를 들어, 대략 900 nm 보다 큰 파장)만을 SWIR 검출기(114)로 지향시킨다. 다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 SWIR 파장 및 적어도 일부 가시 파장을 SWIR 검출기(114)로 지향시킨다. 이러한 방식으로, SWIR 검출기(114)는 하이브리드 검출기로서 동작할 수 있다. 예를 들어, InGaAs 검출기(114)는 대략 700 nm 보다 높은 파장에서 가시 파장 검출기(예를 들어, 실리콘 기반 검출기)와 비슷하거나 더 나은 양자 효율을 가질 수 있다. 따라서, SWIR 검출기(114)는 일부 가시 파장 범위에서 사용하기에 적합할 수 있다.
다른 실시예에서, SWIR 광학 계측 도구(102)는 SWIR 검출기(114)를 갖는 적어도 하나의 측정 채널(112) 및 가시 파장 검출기(114)를 갖는 적어도 하나의 측정 채널(112)을 포함한다. 예를 들어, 2채널 셋업에서, 선택된 컷오프 파장보다 위의 수집광(132)은 (예를 들어 SWIR 파장만을 포함하는 조명(110)을 통해, 스펙트럼 감응성의 채널 빔 스플리터(146)를 통해, 또는 스펙트럼 필터를 통해 등) SWIR 검출기(114)를 갖는 측정 채널(112)로 지향될 수 있고, 선택된 컷오프 파장보다 아래의 수집광(132)은 가시 파장 검출기(114)를 갖는 측정 채널(112)로 지향될 수 있다. 여기에서 전술한 바와 같이, 컷오프 파장은 임의의 적합한 파장이 되도록 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 컷오프 파장은 SWIR 광학 계측 도구(102) 내의 검출기(114)의 검출 한계에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 컷오프 파장은 가시 파장 검출기(114)의 검출 상한(upper detection limit)에 대응하도록 대략 900 nm이 되도록 선택될 수 있다. 다른 실시예에서, 컷오프 파장은 SWIR 광학 계측 도구(102)의 검출기(114)의 양자 효율에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 컷오프 파장은 가시파장 검출기(114)와 SWIR 검출기(114)의 양자 효율이 동일(equal)한 파장이 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 가시 파장 검출기의 양자 효율은 일반적으로 상한 파장 한계에 접근하는 장파장(longer-wavelength)에서 저하될 수 있는 반면, SWIR 검출기(114)의 양자 효율은 일반적으로 가시 파장 범위에서의 낮은 값에서 SWIR 파장 범위에서의 상대적으로 높은 값으로 증가할 수 있다. 그 결과, 일반적으로 특정 가시 파장 검출기(114)와 특정 SWIR 검출기(114)가 동일하거나 유사한 양자 효율을 가질 수 있는 파장 또는 파장 범위가 있을 수 있다. 따라서 컷오프 파장은 이 범위에서 선택될 수 있다. 여기에서 SWIR 광학 계측 도구(102)의 검출기(114)의 양자 효율에 기초하여 컷오프 파장을 선택하는 것이 검출 한계에 기초한 선택보다 증가된 측정 감도 및/또는 정확도를 제공할 수 있다는 것이 고려된다.
SWIR 검출기를 갖는 적어도 하나의 측정 채널(112) 및 가시 파장 검출기(114)를 갖는 적어도 하나의 측정 채널(112)을 포함하는 SWIR 광학 계측 도구(102)는, 맞춤화된(tailored) 파장을 이용한 샘플(106)의 상이한 층의 특성화에 기초한 광학 계측 측정에 적합할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 여기에서 전술한 바와 같이, 층별(layer-specific) 조명 스펙트럼을 이용한 계측은 2019년 10월 15일에 특허허여된 미국 특허 번호 제10,444,161호에 일반적으로 설명되어 있으며, 이 특허는 그 전체 내용이 참조로 통합된다. 일반적으로 서로 다른 샘플 층에 대한 맞춤화된 조명 또는 수집 조건을 기초로 하는 계측은 매우 감도 높은(highly-sensitive) 측정을 제공할 수 있다. 여기에 개시된 시스템 및 방법은 향상된 감도를 제공하기 위해 미국 특허 제10,444,161호에 설명된 기술을 SWIR 파장으로 확장할 수 있다는 것이 여기에서 추가로 고려된다.
또한, 여기에 개시된 시스템 및 방법은 가시 파장만을 사용하는 광학 계측 시스템에 적합하지 않은 SWIR 타겟(104)에 대한 측정을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 도 2a 내지 도 2e의 SWIR 타겟(104)에 관해 설명된 바와 같이. (예를 들어, 도 1d에 도시된 바와 같은) SWIR 검출기(114)를 포함하는 제1 측정 채널(112) 및 가시 파장 검출기(114)를 포함하는 제2 측정 채널(112)을 갖는 SWIR 광학 계측 도구(102)는, VOIT 층(202)을 가진 SWIR 타겟(104)을 특성화하는 데 적합할 수 있다. 예를 들어, 제1 측정 채널(112)은 VOIT 층(202) 아래의 제1 층(208)과 연관된 데이터를 생성할 수 있고, 제2 측정 채널(112)은 VOIT 층(202)을 포함하거나 그 위에 있는 제2 층(212)과 관련된 데이터를 생성할 수 있다.
이제 도 1e 및 도 1f을 참조하면, 가시 파장 검출기(114)를 갖는 2개의 측정 채널(112) 및 SWIR 검출기(114)를 갖는 적어도 하나의 측정 채널(112)을 갖는 SWIR 광학 계측 도구(102)의 구성이 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 더 상세히 설명된다.
도 1e는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라, 가시 파장 검출기(114) 또는 다른 비-SWIR 검출기(예를 들어, 검출기(114b))와 SWIR 검출기(114)(예를 들어, 검출기(114c)) 사이를 선택적으로 스위칭하기 위해 하나의 측정 채널(112)에 카메라 교환기(camera changer; 148)를 포함하는 2개의 측정 채널(112)(예를 들어, 측정 채널(112-1 및 112-2))을 갖는 SWIR 광학 계측 도구(102)의 개념도이다. 예를 들어, 제1 측정 채널(112)(예를 들어, 측정 채널(112-1))은 제1 가시 파장 검출기(114a)를 포함할 수 있고, 제2 측정 채널(112)(예를 들어, 측정 채널(112-2))은 제2 가시 파장 검출기(114b)와 SWIR 검출기(114c) 사이를 선택적으로 스위칭하기 위한 카메라 교환기(148)를 포함할 수 있다.
카메라 교환기(148)는 상이한 검출기(114) 사이를 스위칭하기에 적합한 당업계에 알려진 임의의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 카메라 교환기(148)는 수집광(132)을 수신하기 위해 광학 경로에 선택된 검출기(114)를 선택적으로 위치시키기 위한 병진 스테이지를 포함한다. 다른 실시예에서, 카메라 교환기(148)는, 수집광(132)의 경로를 선택적으로 조정하기 위해, 편광 빔 스플리터와 커플링된 편광 회전기, 회전(rotatable) 미러, 또는 병진(translatable) 미러(그러나 이에 제한되지는 않음)와 같은 하나 이상의 조정 가능한 빔 제어 광학장치를 포함한다.
도 1f는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라, SWIR 검출기(114)를 포함하는 하나의 측정 채널(112) 및 가시 파장 검출기(114)(또는 보다 일반적으로는 비-SWIR 검출기(114))를 포함하는 2개의 측정 채널(112)을 갖는 SWIR 광학 계측 도구(102)의 개념도이다. 예를 들어, 제1 측정 채널(112-1)은 제1 가시파장 검출기(114a)를 포함할 수 있고, 제2 측정 채널(112-2)은 제2 가시 파장 검출기(114b)를 포함할 수 있으며, 제3 측정 채널(112-3)은 SWIR 검출기(114c)를 포함할 수 있다.
여기에서 도 1e 및 도 1f에 예시된 구성은 가시 파장에 기초한 기존의 다중 채널 광학 계측 시스템에 대한 편리하고 비용 효율적인 업그레이드 경로를 제공할 수 있음이 고려된다. 또한, 그러한 구성은 민감하고 정확한 계측을 제공하기 위해 가시 및 SWIR 파장에 걸쳐 다양한 측정 구성(예를 들어, 계측 레시피)을 용이하게 할 수 있다. 추가적으로, 도시되지는 않았지만, SWIR 광학 계측 도구(102)는 SWIR 조명(110)을 제공하는 적어도 하나의 조명원(108)을 포함해야(또는 포함하도록 업그레이드되어야) 한다는 것을 이해해야 한다.
이제 일반적으로 1a 내지 2e를 참조하면, SWIR 광학 계측 시스템(100)이 본 개시의 사상 및 범위 내에서 다양한 동작 흐름을 이용할 수 있다는 것이 여기에서 고려된다. (예를 들어, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 바와 같이) VOIT 층(202)을 갖는 SWIR 계측 타겟(104)을 이용하는, 오버레이 계측과 같은(그러나 이에 제한되지 않음), 광학 계측의 맥락에서의 예시적인 예로서, SWIR 광학 계측 시스템(100)은, 디폴트로 또는 사용자나 자동화 시스템의 선택에 기초하여, 다수의 모드 중 임의의 모드에서 작동될 수 있다. 하나의 모드에서, 단일 SWIR 검출기(114)는 VOIT 층(202) 아래의 하나 이상의 층(또는 그 위의 피쳐)뿐만 아니라 VOIT 층(202) 상 또는 위에 있는 하나 이상의 층(또는 그 위의 피쳐)의 측정을 제공하는 데 사용된다. 이러한 방식으로, 계측 측정에 적합한 단일 이미지가 단일 검출기(114)를 사용하여 생성될 수 있다. 제2 모드에서, 적어도 하나의 SWIR 검출기(114)를 포함하는 2개의 검출기(114)가 다양한 층(또는 그 위의 피쳐)을 이미지화하기 위해 병렬로 동작된다. 예를 들어, 2개의 검출기(114)는 동시에 트리거될 수 있고 2개의 검출기(114)에 의해 생성된 이미지는 단일 합성 이미지 또는 파일로 함께 스티칭될 수 있으나 반드시 그러도록 요구되는 것은 아니다. 또한, 2개의 이미지 또는 2개의 이미지의 스티칭된 합성물에 기초하여 단일 합성 계측 측정값이 생성될 수 있다. 제3 모드에서, 적어도 하나의 SWIR 검출기(114)를 포함하는 2개의 검출기(114)는 병렬로(예를 들어, 제2 모드와 유사하게) 동작되지만, 각각의 이미지가 계측 측정의 소스로서 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, SWIR 광학 계측 시스템(100)은 병렬로 동작하는 두 개의 별개의 도구로 동작할 수 있다. 또한 어떤 모드에서도, 주어진 이미지의 특정 관심 영역만 측정의 소스로서 격리될 수 있다. 그러나, 이들 3가지 예시적인 모드의 설명은 단지 예시적인 목적으로 제공되며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 여기에 개시된 바와 같은 SWIR 광학 계측 시스템(100)의 다양한 구성에 기초하여 매우 다양한 동작 모드가 달성될 수 있다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 SWIR 광학 계측 방법(300)에서 수행되는 단계를 도시하는 흐름도이다. 출원인은 SWIR 광학 계측 시스템(100) 및/또는 SWIR 계측 타겟(104)의 맥락에서 여기에서 이전에 설명된 실시예 및 구현 기술이 방법(300)으로 확장되는 것으로 해석되어야 한다는 점에 유의한다. 그러나 방법(300)은 SWIR 광학 계측 시스템(100) 또는 SWIR 계측 타겟(104)의 아키텍처에 제한되지 않음에 유의한다.
일 실시예에서, 방법(300)은 하나 이상의 제1 이미지를 생성하기 위해 제1 파장 범위의 조명에 기초하여 샘플을 이미지화하는 단계(302)를 포함하고, 여기서 제1 파장 범위는 SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장을 포함한다. 다른 실시예에서, 방법(300)은 하나 이상의 제2 이미지를 생성하기 위해 하나 이상의 조명원으로부터의 제2 파장 범위의 조명에 기초하여 샘플을 이미지화하는 단계(304)를 포함하고, 여기서 제2 파장 범위는 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 포함한다(예를 들어, 가시 파장 또는 UV 파장 등). 다른 실시예에서, 방법(300)은 하나 이상의 제1 이미지 및 하나 이상의 제2 이미지에 기초하여 샘플의 하나 이상의 광학 계측 측정값을 생성하는 단계(306)를 포함한다. 이러한 점에서, 방법(300)은 광학 계측 기술을 SWIR 파장으로 확장할 수 있다.
예를 들어, 방법(300)은 VOIT 층 상의 또는 아래의 하나 이상의 샘플 층 상의 피쳐를 포함하는 오버레이 타겟 상의 오버레이를 측정하는 데 적합할 수 있다. 예를 들어, 단계(302)는 VOIT 층 아래에 하나 이상의 피쳐의 이미지 또는 다른 오버레이 데이터를 제공할 수 있고, 단계(304)는 VOIT 층 상의 또는 위의 하나 이상의 피쳐의 이미지 또는 다른 오버레이 데이터를 제공할 수 있다. 그 다음, 단계(306)는 이미지 또는 다른 오버레이 데이터를 결합하여 하나 이상의 광학 계측 측정을 제공할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 제1 이미지는 하나 이상의 제1 광학 계측 측정값을 생성하는 데 사용될 수 있고, 하나 이상의 제2 이미지는 하나 이상의 제2 광학 계측 측정값을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이 경우 상이한 파장 범위를 기초로 하는 별개의 측정을 사용하여 최종 측정값을 생성할 수 있다. 다른 예에서, 제1 이미지와 제2 이미지는 결합되거나 스티치되어, 결합되거나 스티칭된 이미지에 기초하여 단일 광학 계측 측정값이 생성될 수 있도록 할 수 있다.
방법(300)은 예시적인 목적으로만 제공되며, 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 방법(300)은 특정한 비제한적인 경우의 이미지 기반 광학 계측을 도시한다. 비이미징 광학 계측 기술과 연관된 추가 방법도 또한 본 개시의 사상 및 범위 내에 있음이 여기에서 고려된다. 일 실시예에서, 광학 계측 측정은, SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장을 갖는 조명에 기초하는 하나 이상의 제1 광학 계측 측정과 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 갖는 조명에 기초하는 하나 이상의 제2 광학 계측 측정의 조합에 기초한다. 예를 들어, 하나 이상의 제1 광학 계측 측정 및/또는 하나 이상의 제2 광학 계측 측정은 산란계측 기반 광학 계측 측정일 수 있으나 반드시 그렇도록 요구되는 것은 아니다.
또한, SWIR 광학 계측 시스템(100), SWIR 계측 타겟(104), 또는 방법(300)과 연관된 예 중 다수가 SWIR 스펙트럼 범위 내의 파장을 포함하는 조명 및 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 파장을 포함하는 조명에 기반하지만, 이러한 예는 설명의 목적으로만 제공된다. 예를 들어, SWIR 광학 계측 시스템은 SWIR 파장만을 사용하여 하나 이상의 측정값을 생성할 수 있고, SWIR 계측 타겟(104)은 SWIR 파장만으로 특성화 될 수 있다.
여기에서 설명되는 주제(subject matter)는, 때때로, 다른 컴포넌트 내에 포함되는, 또는 다른 컴포넌트와 연결되는 상이한 컴포넌트를 예시한다. 그렇게 묘사된 아키텍쳐는 단순히 예시적인 것이다는 것, 및, 사실은, 동일한 기능성(functionality)을 달성하는 많은 다른 아키텍쳐가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 의미에서, 동일한 기능성을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배열은, 원하는 기능성이 달성되도록, 유효하게 "연관"된다. 그러므로, 특정한 기능성을 달성하기 위해 본원에서 결합되는 임의의 두 컴포넌트는, 아키텍쳐 또는 중간 컴포넌트에 관계없이, 원하는 기능성이 달성되도록, 서로 "연관되는" 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 연관되는 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한, 원하는 기능성을 달성하도록 서로 "연결되는" 또는 "커플링되는" 것으로도 보일 수 있으며, 그렇게 연관될 수 있는 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한, 원하는 기능성을 달성하도록 서로 "커플링 가능한" 것으로 보일 수 있다. 커플링 가능한 특정 예는, 물리적으로 상호 작용 가능한 및/또는 물리적으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 무선으로 상호 작용 가능한 및/또는 무선으로 상호 작용하는 컴포넌트 및/또는 논리적으로 상호 작용 가능한 및/또는 논리적으로 상호 작용하는 컴포넌트를 포함하지만 그러나 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 개시 및 그 수반하는 이점 중 다수는 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지며, 개시된 주제로부터 벗어나지 않으면서 또는 개시된 주제의 중요한 이점의 전체를 희생하지 않으면서, 컴포넌트의 형태, 구성, 및 배열에서 다양한 변경이 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 설명되는 형태는 단지 설명하는 것이며, 그러한 변경을 포괄하고 포함하는 것이 하기의 청구범위의 의도이다. 더구나, 첨부된 청구범위에 의해 본 발명이 정의된다는 것이 이해되어야 한다.
Claims (54)
- 광학 계측 도구에 있어서,
하나 이상의 조명원 - 상기 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 단파 적외선(short-wave infrared; SWIR) 스펙트럼 범위에서 조명을 생성하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 상기 SWIR 스펙트럼 범위 외부에서 조명을 생성하도록 구성됨 - ;
상기 하나 이상의 조명원으로부터의 조명을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치(optics);
제1 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 상기 샘플을 이미지화하도록 구성된 제1 검출기를 포함하는 제1 이미징 채널 - 상기 제1 파장 범위는 상기 하나 이상의 조명원으로부터의 상기 SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장을 포함함 - ;
상기 제1 파장 범위와는 다른 제2 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 상기 샘플을 이미지화하도록 구성된 제2 검출기를 포함하는 제2 이미징 채널 - 상기 제2 파장 범위는 상기 하나 이상의 조명원으로부터의 상기 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 포함함 - ; 및
제1 검출기 및 제2 검출기에 통신가능하게 커플링된 컨트롤러 - 상기 컨트롤러는, 하나 이상의 프로세서로 하여금,
상기 제1 검출기로부터 상기 샘플의 하나 이상의 제1 이미지를 수신하고;
상기 제2 검출기로부터 상기 샘플의 하나 이상의 제2 이미지를 수신하고;
상기 하나 이상의 제1 이미지 및 상기 하나 이상의 제2 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 광학 계측 측정값을 생성하게
하는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 상기 하나 이상의 프로세서를 포함함 -
를 포함하는 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 제2 파장 범위는 가시 파장 또는 자외선 파장 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 광학 계측 측정값은 오버레이 계측 측정값 또는 광학 임계 치수 계측 측정값 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 계측 측정값 중 적어도 하나는, 상기 하나 이상의 제1 이미지 중 적어도 하나 및 상기 하나 이상의 제2 이미지 중 적어도 하나에 기초한 합성(composite) 광학 계측 측정값을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제4항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 이미지 중 상기 적어도 하나와 상기 하나 이상의 제2 이미지 중 상기 적어도 하나는 상기 합성 광학 계측 측정값을 생성하기 전에 합성 이미지로 결합되는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 계측 측정값은,
상기 하나 이상의 제1 이미지에 기초한 하나 이상의 제1 광학 계측 측정값; 및
상기 하나 이상의 제2 이미지에 기초한 하나 이상의 제2 광학 계측 측정값
을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 제1 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제1 이미지는 상기 샘플의 제1 층 상의 피쳐의 필드 평면(field-plane) 이미지를 포함하고, 상기 제2 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제2 이미지는 상기 샘플의 제2 층 상의 피쳐의 필드 평면 이미지를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제7항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 이미지 또는 상기 하나 이상의 제2 이미지 중 적어도 하나는 계측 타겟의 이미지를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제8항에 있어서,
상기 계측 타겟은 이미징 광학 타겟을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제9항에 있어서,
상기 이미징 광학 타겟은 AIM(advanced imaging metrology) 오버레이 타겟을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제7항에 있어서,
상기 샘플의 제1 층은 상기 샘플의 제2층 아래에 있는 것인, 광학 계측 도구. - 제11항에 있어서,
상기 제2 층은 상기 제2 파장 범위 내의 적어도 일부 파장을 흡수하고 상기 제1 파장 범위 내의 적어도 일부 파장을 투과시키는 것인, 광학 계측 도구. - 제11항에 있어서,
상기 샘플의 제1 층은, 상기 제1 층 상의 디바이스 피쳐에 공통인 하나 이상의 재료로 형성된 프로세스 층을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제13항에 있어서,
상기 샘플의 제2층은 레지스트 층을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제13항에 있어서,
상기 샘플의 제2 층은, 상기 제2 층 상의 디바이스 피쳐에 공통인 하나 이상의 재료로 형성된 추가적인 프로세스 층을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제7항에 있어서,
상기 샘플의 제1 층은 상기 샘플의 제2 층과 동일한 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 제1 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제1 이미지는 상기 샘플의 제1 층으로부터의 광의 각도 분포의 동공 평면(pupil-plane) 이미지를 포함하고, 상기 제2 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제2 이미지는 상기 샘플의 제2 층으로부터의 광의 각도 분포의 동공 평면 이미지를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제17항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 이미지 또는 상기 하나 이상의 제2 이미지 중 적어도 하나는 계측 타겟의 이미지를 포함하고, 상기 계측 타겟은 산란계측(scatterometry) 타겟을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 제1 검출기는 인듐-갈륨-비소(InGaAs) 검출기 또는 수은-카드뮴-텔루라이드(HgCdTe) 검출기 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제19항에 있어서,
상기 제2 검출기는 실리콘 또는 갈륨비소(GaAs) 검출기 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제19항에 있어서,
상기 제2 검출기는 InGaAs 검출기 또는 HgCdTe 검출기 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 제1 파장 범위와 상기 제2 파장 범위는 비중첩(non-overlapping)하고 컷오프 파장에 의해 분리되며, 상기 제1 파장 범위는 상기 컷오프 파장 위의 파장을 포함하고, 상기 제2 파장 범위는 상기 컷오프 파장 아래의 파장을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제22항에 있어서,
상기 컷오프 파장은 700 nm 내지 1100 nm의 범위 내에 있는 것인, 광학 계측 도구. - 제22항에 있어서,
상기 컷오프 파장은, 상기 제1 검출기의 양자 효율과 상기 제2 검출기의 양자 효율이 동일한 파장에 대응하는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 조명원은,
상기 제1 파장 범위에서 조명을 생성하도록 구성된 제1 조명원; 및
상기 제2 파장 범위에서 조명을 생성하도록 구성된 제2 조명원
을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 조명원은, 상기 제1 파장 범위 및 상기 제2 파장 범위에서 조명을 생성하도록 구성된 단일 조명원을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 조명원은, 플라즈마 소스, 협대역 레이저 소스, 또는 초연속(supercontinuum) 레이저 소스 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제1항에 있어서,
상기 제1 파장 범위의 상기 샘플로부터의 광을 상기 제1 이미징 채널로 지향시키고 상기 제2 파장 범위의 상기 샘플로부터의 광을 상기 제2 이미징 채널로 지향시키는 하나 이상의 빔 스플리터를 더 포함하는, 광학 계측 도구. - 광학 계측 도구에 있어서,
하나 이상의 조명원 - 상기 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 단파 적외선(SWIR) 스펙트럼 범위에서 조명을 생성하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 상기 SWIR 스펙트럼 범위 외부에서 조명을 생성하도록 구성됨 - ;
상기 하나 이상의 조명원으로부터의 조명을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치;
제1 이미징 채널 - 상기 제1 이미징 채널은 제1 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 상기 샘플을 이미지화하도록 구성된 제1 검출기를 포함하고, 상기 제1 파장 범위는 상기 하나 이상의 조명원으로부터의 상기 SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장을 포함하며, 상기 제1 이미징 채널은 상기 제1 파장 범위와는 다른 제2 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 상기 샘플을 이미지화하도록 구성된 제2 검출기를 더 포함하고, 상기 제2 파장 범위는 상기 하나 이상의 조명원으로부터의 상기 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 포함하고, 상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기는 상기 샘플을 이미지화하기 위해 수집 경로에 상기 제1 검출기 또는 상기 제2 검출기를 선택적으로 위치시키는 카메라 교환기에 장착됨 - ;
상기 제1 파장 범위와는 다른 제3 파장 범위를 갖는 조명에 기초하여 상기 샘플을 이미지화하도록 구성된 제3 검출기를 포함하는 제2 이미징 채널 - 상기 제3 파장 범위는 상기 하나 이상의 조명원으로부터의 상기 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 포함함 - ; 및
상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기에 통신가능하게 커플링된 컨트롤러 - 상기 컨트롤러는 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
상기 제1 검출기로부터 상기 샘플의 하나 이상의 제1 이미지를 수신하고;
상기 제2 검출기로부터 상기 샘플의 하나 이상의 제2 이미지를 수신하고;
상기 제3 검출기로부터 상기 샘플의 하나 이상의 제3 이미지를 수신하고;
상기 하나 이상의 제1 이미지, 상기 하나 이상의 제2 이미지, 및 상기 하나 이상의 제3 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 광학 계측 측정값을 생성하게
하는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 상기 하나 이상의 프로세서를 포함함 -
를 포함하는, 광학 계측 도구. - 제29항에 있어서,
상기 제2 파장 범위 또는 상기 제3 파장 범위 중 적어도 하나는 가시 파장 또는 자외선 파장 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제29항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 계측 측정값은 오버레이 계측 측정값 또는 광학 임계 치수 계측 측정값 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제29항에 있어서,
상기 제1 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제1 이미지는 상기 샘플의 제1 층 상의 피쳐의 이미지를 포함하고, 상기 제2 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제2 이미지 또는 상기 제3 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제3 이미지 중 적어도 하나는 상기 샘플의 제2 층 상의 피쳐의 이미지를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제29항에 있어서,
상기 제1 검출기는 InGaAs 검출기 또는 수은-카드뮴-텔루라이드 검출기 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제33항에 있어서,
상기 제2 검출기는 실리콘 또는 GaAs 검출기 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제29항에 있어서,
상기 제1 파장 범위와 상기 제2 파장 범위는 비중첩하고 컷오프 파장에 의해 분리되며, 상기 제1 파장 범위는 상기 컷오프 파장 위의 파장을 포함하고, 상기 제2 파장 범위는 상기 컷오프 파장 아래의 파장을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 제35항에 있어서,
상기 컷오프 파장은 700 nm 내지 1100 nm의 범위 내에 있는 것인, 광학 계측 도구. - 광학 계측 도구에 있어서,
하나 이상의 조명원 - 상기 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 단파 적외선(SWIR) 스펙트럼 범위에서 조명을 생성하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 조명원 중 적어도 하나는 상기 SWIR 스펙트럼 범위 외부에서 조명을 생성하도록 구성됨 - ;
상기 하나 이상의 조명원으로부터의 조명을 샘플로 지향시키도록 구성된 하나 이상의 조명 광학장치;
상기 하나 이상의 조명원에 의해 생성된 상기 SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장 및 상기 하나 이상의 조명원에 의해 생성된 상기 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장에 감응성을 갖는(sensitive) 검출기;
제1 검출기 및 제2 검출기에 통신가능하게 커플링된 컨트롤러 - 상기 컨트롤러는 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
상기 하나 이상의 조명원에 의해 생성된 상기 SWIR 스펙트럼 범위 내의 적어도 일부 파장을 갖는 조명에 기초하여 상기 검출기로부터 상기 샘플의 하나 이상의 제1 이미지를 수신하고;
상기 하나 이상의 조명원에 의해 생성된 상기 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 적어도 일부 파장을 갖는 조명에 기초하여 상기 제2 검출기로부터 상기 샘플의 하나 이상의 제2 이미지를 수신하고;
상기 하나 이상의 제1 이미지 및 상기 하나 이상의 제2 이미지에 기초하여 상기 샘플의 하나 이상의 광학 계측 측정값을 생성하게
하는 프로그램 명령어를 실행하도록 구성되는 상기 하나 이상의 프로세서를 포함함 -
를 포함하는, 광학 계측 도구. - 제37항에 있어서,
상기 검출기는 700 nm 보다 큰 파장에 감응성을 갖는 것인, 광학 계측 도구. - 제37항에 있어서,
상기 제1 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제1 이미지는 상기 샘플의 제1 층 상의 피쳐의 필드 평면 이미지를 포함하고, 상기 제2 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제2 이미지는 상기 샘플의 제2 층 상의 피쳐의 필드 평면 이미지를 포함하며. 상기 샘플의 제1 층은 상기 샘플의 제2 층 아래에 있고, 상기 제2 층은 상기 SWIR 스펙트럼 범위 외부의 파장 중 적어도 일부를 흡수하는 것인, 광학 계측 도구. - 제39항에 있어서,
상기 샘플의 제1 층은, 상기 제1 층 상의 디바이스 피쳐에 공통인 하나 이상의 재료로 형성된 프로세스 층을 포함하고,
상기 샘플의 제2 층은 레지스트 층을 포함하는 것인, 광학 계측 도구. - 오버레이 계측 타겟에 있어서,
샘플의 제1 층의 하나 이상의 제1 층 피쳐;
상기 샘플의 제2 층의 하나 이상의 제2 층 피쳐
를 포함하고,
상기 샘플의 제2 층은 상기 샘플의 제1 층의 상부 상에 배치되고,
제1 층 피쳐를 덮는 상기 샘플의 적어도 일부는, 가시 파장을 갖는 적어도 일부 조명을 흡수하고 단파 적외선(SWIR) 파장을 갖는 적어도 일부 조명을 투과시키는 재료로 형성되고,
상기 하나 이상의 제1 층 피쳐 및 상기 하나 이상의 제2 층 피쳐는, 상기 하나 이상의 제1 층 피쳐의 하나 이상의 제1 이미지 및 상기 하나 이상의 제2 층 피쳐의 하나 이상의 제2 이미지에 기초하여 상기 샘플의 제1 층 및 제2 층의 상대적인 정렬의 오버레이 측정을 제공하도록 배열되고,
상기 하나 이상의 제1 층 이미지는 상기 SWIR 파장을 포함하는 조명 및 적어도 상기 SWIR 파장에 감응성을 갖는 제1 이미징 검출기로 형성되며, 상기 하나 이상의 제2 층 이미지는 상기 가시 파장을 포함하는 조명 및 적어도 상기 가시 파장에 감응성을 갖는 제2 이미징 검출기로 형성되는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제41항에 있어서,
상기 제2 층의 상부 상에 배치된, 상기 샘플 상의 제3 층을 더 포함하고,
상기 제3 층은 가시 파장을 갖는 적어도 일부 조명을 흡수하고 SWIR 파장을 갖는 적어도 일부 조명을 투과시키는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제42항에 있어서,
상기 제3 층은 탄소를 포함하는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제41항에 있어서,
상기 제1 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제1 이미지는 상기 샘플의 제1 층 상의 피쳐의 필드 평면 이미지를 포함하고, 상기 제2 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제2 이미지는 상기 샘플의 제2 층 상의 피쳐의 필드 평면 이미지를 포함하는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제44항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 층 피쳐와 상기 하나 이상의 제2 층 피쳐는 상기 샘플의 비중첩하는 영역에 배치되는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제45항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 층 피쳐는 하나 이상의 제1 층 작업 구역에 배치되고, 상기 하나 이상의 제2층 피쳐는 하나 이상의 제2층 작업 구역에 배치되는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제46항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 층 작업 구역은 회전 대칭(rotationally symmetric)이고, 상기 하나 이상의 제2층 작업 구역은 90도 또는 180도 회전 대칭 중 적어도 하나인 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제46항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 층 작업 구역은 미러 대칭(mirror symmetric)이고, 상기 하나 이상의 제2층 작업 구역은 미러 대칭인 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제41항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 층 피쳐 및 상기 하나 이상의 제2 층 피쳐는 AIM(advanced imaging metrology) 오버레이 타겟을 형성하도록 배열되는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제41항에 있어서,
상기 제1 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제1 이미지는 상기 샘플의 제1 층으로부터의 광의 각도 분포의 동공 평면 이미지를 포함하고, 상기 제2 검출기로부터의 상기 하나 이상의 제2 이미지는 상기 샘플의 제2 층으로부터의 광의 각도 분포의 동공 평면 이미지를 포함하는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제50항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 층 피쳐 및 상기 하나 이상의 제2 층 피쳐는 격자-위-격자(grating-over-grating) 오버레이 타겟을 형성하도록 배열되는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제41항에 있어서,
상기 샘플의 제1 층은, 상기 제1 층 상의 디바이스 피쳐에 공통인 하나 이상의 재료로 형성된 프로세스 층을 포함하는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제52항에 있어서,
상기 샘플의 제2층은 레지스트 층을 포함하는 것인, 오버레이 계측 타겟. - 제52항에 있어서,
상기 샘플의 제2 층은, 상기 제2 층 상의 디바이스 피쳐에 공통인 하나 이상의 재료로 형성된 추가적인 프로세스 층을 포함하는 것인, 오버레이 계측 타겟.
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