KR20230137263A - 회절 기반 오버레이를 위한 헤테로다인 광학 위상 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
다층 샘플의 회절 기반 오버레이(DBO) 계측을 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 일 예에서, 이 방법은 광원 및 광 변조기를 통해 공간적으로 구조화된 광을 생성하는 단계, 공간적으로 구조화된 광을 다층 샘플 상으로 전달하는 단계, 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 회절된 공간적으로 구조화된 광을 검출하는 단계, 및 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 검출되는 회절된 공간적으로 구조화된 광에 기초하여 다층 샘플의 오버레이 오차를 추정하는 단계를 포함한다.
Description
개시된 기술의 실시예들은 일반적으로 회절 기반 오버레이(diffraction based overlay, DFO) 계측을 통해 오버레이 오차들을 측정하기 위한 방법, 기술, 시스템 및 장치에 관한 것이다.
반도체 장치와 같이 다수의 층 구조로 구성된 전자 장치는 다양한 제조 단계를 통해 형성될 수 있다. 반도체 제조 동안 구현되는 다양한 단계 전반에 걸쳐, 계측 프로세스를 사용하여 다층 샘플 처리 구현의 정확성을 보장할 수 있다. 반도체 장치 제조를 특성화하는 데 사용할 수 있는 전형적인 형태의 계측은 광학 계측이며, 그 이유는 특성화 속도 및 최소 침습성 때문이다. 산란 측정법, 회절 측정법, 반사 측정법 구현 및 관련 분석 알고리즘을 포함하는 다수의 광학 계측 기반 기술들이 막 두께, 조성, 오버레이, 피치 및 나노스케일 구조의 기타 파라미터와 같은 임계 치수를 특성화하는 데 일반적으로 사용될 수 있다.
제조 공정 동안, 다층 샘플의 상이한 층들에서 구조체의 상대적인 위치가 오프셋될 수 있다. 이러한 오프셋 오류를 오버레이 오차라고 한다. 오버레이 오차가 너무 크면 다층 샘플의 기능이 손상될 수 있으므로 오버레이 오차를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.
오버레이 오차는 일반적으로 리소그래피 도구에 의해 다층 샘플의 다양한 위치에 형성된 특수 타겟 구조의 측정값들을 기반으로 평가될 수 있다. 타겟 구조는 박스 구조의 박스와 같은, 다양한 형태를 취할 수 있다. 이러한 형태에서는, 다층 샘플의 한 층에 박스가 생성되고 다른 층에 더 작은(또는 더 큰) 두 번째 박스가 생성된다. 국소화된 오버레이 오차는 두 박스의 중심들 간 정렬을 비교하여 측정된다. 이러한 측정은 일반적으로 타겟 구조들이 생성되고 공정 제어 및 성능 검증에 사용되는 웨이퍼의 "스트리트"에서 수행된다. 오버레이 오차는 잘못 정렬된 에칭 단계의 가능성을 줄이기 위해, 레지스트 현상 단계 직후, 포토리소그래피 공정 중에 가장 자주 측정되며; 패터닝된 레지스트 오버레이 오차는 아래에 있는 패터닝된 막 스택에 대해 측정된다. 오버레이 오차가 너무 크면, 레지스트를 제거하고 공정 단계 오버레이 요구 사항을 충족하는 장비를 사용하여 포토리소그래피 공정 단계를 통해 재처리하는 것에 의해서 종종 웨이퍼를 재작업할 수 있다. 경우에 따라, 에칭 후 오버레이 오차도 모니터링하여 통합된 공정을 검증한다.
다층 샘플의 오버레이 오차를 측정하기 위한 몇 가지 예시적인 방법이 있다. 이러한 예에는 이미지 기반 오버레이(image-based overlay, IBO)가 있다. 기존의 IBO 계측은 오버레이 오차를 추정하기 위해 특수 타겟 구조의 이미지 분석을 포함할 수 있다. 일반적으로, 이미지 분석에는 이미지의 특정 타겟 피처들(예를 들면, 라인 세그먼트, 박스 등)의 인식이 포함되며 오버레이 오차는 이러한 피처들의 상대적 위치들을 기반으로 계산된다. 특화된 타겟 구조들은 이미지 처리 알고리즘에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 오버레이 타겟(예를 들어, 박스-인-박스 타겟, 프레임-인-프레임 타겟, AIM(Advanced Imaging Metrology) 타겟)과 관련된 라인 세그먼트는 알고리즘의 세부 사항들에 따르도록 특별히 설계될 수 있다. 이러한 이유로, 기존의 이미지 기반 오버레이 계측 분석 알고리즘은 임의적인 오버레이 타겟 또는 장치 구조에서는 안정적으로 수행되지 않을 수도 있다.
다층 샘플에서 오버레이 오차를 측정하기 위한 또 다른 예시적인 방법은 회절 기반 오버레이(diffraction-based overlay, DBO)이다. IBO 측정과 유사하게, 회절 기반 오버레이(DBO) 측정 및 그 변형은 다층 샘플의 오버레이 오차를 직접 또는 간접적으로 측정할 수 있다. 일반적으로 직접 측정은 보통 0차 및 1차로 제한되는 회절 차수의 위치 또는 강도를 추정하고, 다양한 보정 방식들을 사용하여 상기 측정들의 정확도를 개선한다. 일 예에서, 다층 샘플은 제 1 층에 제 1 주기적 구조를 포함하고, 제 2 층에 제 2 주기적 구조를 포함할 수 있으며, 제 2 주기적 구조는 제 1 주기적 구조의 위에 위치된다. 특정 파장에서 다층 샘플을 조명하고, 서로 중첩된 제 1 및 제 2 구조에 의해 생성된 회절 패턴의 강도를 측정함으로써, 오버레이 오차에 대한 측정값을 얻을 수 있다. 또한 제 1 격자와 제 2 격자 사이의 일정하게 프로그래밍된 오버레이 오프셋이 진정한 오버레이 오차에 대한 다층 필름 스택 광학 특성들의 영향을 줄이기 위한 방법으로 사용될 수도 있다. 다른 DBO 측정 변형들은 모델링 알고리즘을 사용하여 회절된 정보를 분석할 수 있는 사용 가능한 범위를 확장할 수 있으며; 이러한 접근 방식에는 스펙트럼 내용의 분석과 오버레이 오차를 추정하기 위한 이상적인 모델에 대한 피팅이 포함된다.
그러나, 상기한 계측 기술들에는 몇 가지 문제점이 존재한다. 종래의 IBO 계측의 경우, 타겟 구조체로부터 획득한 이미지들을 해석하고, 에지, 라인 세그먼트 등과 같은 구조체의 특징을 피처들을 추론하기 위해 이미지 데이터를 분석하는 알고리즘들을 사용할 수 있다. 이러한 이미지 분석 알고리즘들은 타겟 구조에 특정한 것일 수 있으므로, 방법의 유연성이 감소된다. 또한, 오버레이 오차를 측정하기 위해 분해 가능한 최소 피치 간격을 이용하지 않는 종래의 DBO와 비교하여, IBO 계측은 광학적으로 분해 가능한 특정 최소 피치 간격을 이용할 수 있다.
현재 IBO 및 DBO 접근 방식에서의 오차는, 직접 및 모델링되고 파장(λ) 및 개구수(NA)로 확장되며, 그 결과 계측을 위해 더 높은 NA 또는 더 낮은 λ로 푸시하게 된다. 특히 WD(working distance) 및 DOF(depth of field) 사양을 고려할 때, 명시야(BF) 높은 NA 시스템의 문제점은 매우 많다. 일반 축 BF 장비는 매우 높은 NA(일부는 0.8보다 큼)를 가질 수 있지만, 작은 WD와 극도로 좁은 DOF를 초래하며; 이러한 제약은 궁극적으로 생산 기계의 처리량을 제한한다. 분광 엘립소미터와 유사한 오프-축 BF 시스템은 조명의 유효 NA를 증가시키고 높은 NA 이미징 대물렌즈와 관련된 일부 문제를 완화할 수 있지만; 이 이득은 유효 DOF 및 수신 광학 장치의 스폿 크기에 의해 후속적으로 제한된다. 스폿 크기는 오버레이 측정에서의 중심 변수이며, 그 이유는 이후에 측정의 전체 신호 대 노이즈를 결정하는 타겟 피처의 최소 크기를 스폿 크기가 결정하기 때문이다. 광학 장치를 450nm 미만으로 밀어내면 수차, 흡수 및 기타 원치 않는 시스템 오차가 발생하여 설계 및 부품 비용이 바람직하지 않게 증가하므로, 파장 스케일링은 고유한 문제를 야기한다.
전술한 문제점들을 해결하기 위해, 성능을 향상시키면서 설계 비용을 제어하는 개구수 및 파장 범위를 갖는, 작은 타겟에서 동작할 수 있는 방법이 요구된다. 마찬가지로, 광학 응답 모델링을 제거하면 측정이 더욱 견고해지고 설계가 단순해진다. 본 실시예의 일 예에서는, 구조화 광을 사용하여 샘플 상의 회절 구조들에 의해 직접 변조되는 동안, DOF의 관련 페널티 또는 손실 없이, 시스템의 유효 NA를 증가시킨다. 회절 구조 또는 구조화 광을 조정하면 k-공간에서 정합된 조건들이 달성될 수 있다. 구조화 광의 변조는 후속적으로 회절 차수의 변조를 초래하며, 파장 특정 조명과 조합될 때, 구조화 광에 대한 회절 이미지의 상대적인 변위를 파장의 함수로서 직접 측정하게 된다.
일 예에서, 전술한 문제들은 광 변조기를 통해 광원으로부터 방출된 광을 투사함으로써 광원으로부터 공간적 구조화 광을 생성하는 단계, 광 변조기로부터의 공간적 구조화 광을 다층 주기적 샘플 상으로 투과시키는 단계, 복수의 센서들 중 하나 이상에서 다층 주기적 샘플로부터 회절된 공간적 구조화 광을 검출하는 단계 - 복수의 센서들은 컴퓨팅 시스템에 통신 가능하게 커플링됨 -, 복수의 센서들 중의 하나 이상에서 검출되는 회절된 공간적 구조화 광의 컴퓨팅 시스템에서 수신된 신호에 기초하여 다층 주기적 샘플의 오버레이 오차를 추정하는 단계를 포함하는 방법에 의해 처리될 수 있다. 특히, 본 명세서에서 제공되는 개시 기술은 일반적으로 생성된 구조화 광의 주기성과 다층 샘플의 주기성의 혼합을 활용하여, 기준 신호의 위상 및 강도와 비교될 수 있는 측정 가능한 위상 및 강도 변화들을 유도함으로써, 오버레이 오차의 크기를 결정할 수 있는 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 제공되는 개시 기술은 회절광에 사용되는 검출 및 분석에 따라 다소 적합할 수 있는 여러 변형들을 허용한다. 일부 예들에서, 구조화 광은 고정된 공간 주기, 또는 변화하는 공간 주기 및/또는 진폭을 포함할 수 있으며, 변화하는 공간 주기 및/또는 진폭은 회절 신호에서 나타난다. 또한, 일부 예들에서, 구조화 광은 광의 단일 파장을 포함할 수 있거나, 파장들의 스펙트럼을 포함할 수 있거나, 회절 피크들의 위치에 영향을 미칠 수 있는 파장의 함수로 측정될 수 있다. 또한, 전술한 모든 예들에서, 회절광은 퓨필 평면(pupil plane) 또는 이미지 평면으로부터 얻어질 수 있으며, 추가적으로 퓨필 평면에서의 푸리에 분석을 허용한다. 또 다른 예들에서, 구조화 광은 교차 공간 변형을 포함할 수 있으며, 다시 말해, 한 방향으로 변조된 공간 주기를 갖는 제 1 광 빔 및 제 2 수직 방향으로 변조된 공간 주기를 갖는 제 2 광 빔을 포함할 수 있으며, 이에 의해 오버레이 구조의 벡터 오버레이 변위를 조사할 수 있다.
이러한 방식으로, 구조화 광(예를 들어, 광 변조기로 구조화된 광)을 갖는 DBO 계측을 이용함으로써, 헤테로다인 기술들이 다양한 방식으로 다층 샘플의 오버레이 오차를 측정하는데 사용될 수 있으며, 이에 따라 사용되는 광학 검출 기술에서 더 큰 유연성을 허용한다. DBO 계측에서 구조화 광을 사용하면, 회절 피크의 위치 및 강도를 넘어서는 더 많은 정보를 얻을 수 있으므로, 오버레이 오차 측정에 있어서의 더 큰 감도를 허용할 수 있다. DBO 계측에서 구조화 광을 사용하는 기술적 효과는 주기적 구조의 공간 주기와 구조화 광의 공간 주기의 혼합에 의해 유도되는 위상 및 강도 변화들을 측정할 수 있다는 것이다.
상기 요약은 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념들의 선택을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된 것임을 이해해야 한다. 이것은 상세한 설명을 따르는 청구범위에 의해 그 범위가 고유하게 정의되는 청구된 주제의 주요 또는 본질적인 특징을 식별하기 위한 것이 아니다. 또한, 청구된 주제는 상기 또는 본 개시의 임의의 부분에서 언급된 임의의 단점을 해결하는 구현으로 제한되지 않는다.
도 1은 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 제 1 예(100)를 도시한 것이다.
도 2는 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 제 2 예(200)를 도시한 것이다.
도 3은 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 예를 도시하는 기능도(300)이다.
도 4는 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 제 3 예(400)를 도시한 것이다.
도 5는 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 제 4 예(500)를 도시한 것이다.
도 6은 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 0차 회절 광의 분석을 통해 회절 기반 오버레이(DFO) 샘플의 오버레이 오차를 이미징하기 위해 구조화 광을 생성하기 위한 제 1 방법(600)의 예를 도시한 것이다.
도 7은 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 0차 회절 광의 시계열 분석을 통해 DFO 샘플의 오버레이 오차를 이미지화하기 위해 구조화 광을 생성하기 위한 제 2 방법(700)의 예를 도시한 것이다.
도 8은 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 기준 신호에 대한 1차 회절 광의 분석을 통해 DFO 샘플의 이미지 오버레이 오차를 위해 구조화 광을 생성하기 위한 제 3 방법(800)의 예를 도시한 것이다.
도 9는 개시된 기술의 특정 구현들에 따라, 구조광의 파장을 변조하고 결과적인 1차 회절 신호를 분석함으로써 DFO 샘플에서 오버레이 오차를 이미지화하기 위해 구조광을 생성하기 위한 제 4 방법(900)의 예를 도시한 것이다.
도 10은 개시된 기술의 특정 구현들에 따라, 퓨필 평면에서 회절광의 분석을 통해 DFO 샘플의 오버레이 오차를 이미징하기 위해 구조화 광을 생성하기 위한 제 5 방법(1000)의 예를 도시한 것이다.
도 11은 개시된 기술의 특정 구현들에 따라, DFO 샘플에서 오버레이 오차를 이미징하기 위해 구조화 광의 2D 교차 패턴을 생성하기 위한 제 5 방법(1000)의 예를 도시한 것이다.
도 2는 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 제 2 예(200)를 도시한 것이다.
도 3은 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 예를 도시하는 기능도(300)이다.
도 4는 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 제 3 예(400)를 도시한 것이다.
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도 6은 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 0차 회절 광의 분석을 통해 회절 기반 오버레이(DFO) 샘플의 오버레이 오차를 이미징하기 위해 구조화 광을 생성하기 위한 제 1 방법(600)의 예를 도시한 것이다.
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도 9는 개시된 기술의 특정 구현들에 따라, 구조광의 파장을 변조하고 결과적인 1차 회절 신호를 분석함으로써 DFO 샘플에서 오버레이 오차를 이미지화하기 위해 구조광을 생성하기 위한 제 4 방법(900)의 예를 도시한 것이다.
도 10은 개시된 기술의 특정 구현들에 따라, 퓨필 평면에서 회절광의 분석을 통해 DFO 샘플의 오버레이 오차를 이미징하기 위해 구조화 광을 생성하기 위한 제 5 방법(1000)의 예를 도시한 것이다.
도 11은 개시된 기술의 특정 구현들에 따라, DFO 샘플에서 오버레이 오차를 이미징하기 위해 구조화 광의 2D 교차 패턴을 생성하기 위한 제 5 방법(1000)의 예를 도시한 것이다.
개시된 기술의 구현들은 일반적으로 다층 샘플의 오버레이 오차를 측정하기 위해 사용되는 방법 및 장치에 관한 것이다. 일반적으로 다양한 산업들은 제품의 품질 관리 및 견실한 제조 관행을 보장하기 위해 오버레이 오차 측정에 의존하고 있으며, 경우에 따라서는, 이러한 측정들이 공정 흐름에 통합되어 예를 들어 사전 조립 또는 통합을 위한 단위 레벨 사양들을 충족하는 것을 보장한다. 일부 예들에서, 이러한 샘플들은 이러한 목적을 위해 이용될 수 있는 규칙적인 패턴을 포함할 수 있다. 이러한 규칙적인 패턴은 DBO(diffraction based overlay) 계측을 허용할 수 있으며, 이에 따라 기판 상의 규칙적인 패턴이 회절 격자로 작용하여, 샘플의 오버레이 오차에 대한 정보를 제공할 수 있는 관찰 가능한 회절 피크를 생성할 수 있다. 도 1은 DBO 계측에 사용하기 위한 구조화 광을 생성할 수 있는, 다층 샘플을 측정하기 위한 제 1 예시적인 측정 시스템을 도시한 것이며; 도 2는 도 1과 유사하지만, 구조화 광에 대해 임의의 각도로 샘플 오프셋을 측정할 수 있는 제 2 예시적인 측정 시스템을 도시한 것이다. 구조화 광을 생성하는 동안, 광 변조기를 통해 구조화 광의 공간 변조를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 도 3은 공간적으로 변조된 구조화 광을 생성하고, 다층 샘플 표면으로부터 출사되는 구조화 광을 측정하기 위한 광 변조기를 포함하는, 측정 시스템의 예시적인 기능도을 도시한 것이다. 도 4는 샘플 포지셔닝 장치를 포함하는 제 3 예시적인 측정 시스템을 도시한 것이다. 도 5는 다른 특징들 중에서, 광 변조기와 샘플의 포지셔닝 장치를 포함하는 제 4 예시적인 측정 시스템을 도시한 것이다. 도 1 내지 5의 시스템들은 구조화 광을 생성한 다음 샘플 표면으로부터 회절 구조화 광을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 도 6은 샘플 표면으로부터 구조화 광의 0차 회절 신호를 생성 및 측정하기 위한 제 1 예시적인 방법을 보여준다. 도 7은 시계열 분석을 통해 샘플 표면으로부터 구조화 광의 0차 회절 신호를 생성 및 측정하기 위한 제 2 예시적인 방법을 도시한 것이다. 도 8은 기준 신호에 대해, 시계열 분석을 통해 샘플 표면으로부터 구조화 광의 1차 회절 신호를 생성 및 측정하기 위한 제 3 예적인 방법을 도시한 것이며, 도 9는 파장의 함수로서 샘플 표면으로부터 구조화 광의 1차 회절 신호를 생성 및 측정하기 위한 방법의 제 4 예시적인 방법을 도시한 것이다. 도 10은 퓨필 평면에서 샘플 표면으로부터 구조화 광(0차 이상일 수 있음)의 회절 신호를 생성 및 측정하기 위한 제 5 예시적인 방법을 도시한 것이다. 도 11은 샘플 표면으로부터 구조화 광(0차 이상일 수 있음)의 회절 신호를 생성 및 측정하기 위한 제 6 예시적인 방법을 도시한 것이며, 구조화 광은 2개의 수직 방향들에서의 공간 변조(본 명세서에서 교차 공간 변동이라고도 함)를 포함한다.
도 1은 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템(100)의 제 1 예를 도시한 것이다. 이 예에서, 시스템(100)은 샘플 영역(110) 상에 투사되는 구조화 광을 생성할 수 있는 광원(120)을 포함한다. 일부 예들에서, 광은 샘플 영역(110) 상에 직접 투사될 수 있다. 다른 예들에서, 샘플 영역(110) 상에 투사되는, 로테이팅(rotating) 구조화 광을 생성하도록 광원(120)을 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 샘플 영역(110) 상에 투사된 구조화 광은, 제 1 센서(160)에 의해 측정될 수 있다. 제 2 센서는 구조화 광의 각도 위치를 측정하는 데 사용될 수 있다. 제 1 센서(160) 및 제 2 센서로부터의 데이터가 수집되어 컴퓨팅 시스템(190)으로 전달될 수 있다. 광원(120)에 의해 생성되는 광이 로테이팅하는 예들에서, 컴퓨팅 시스템(190)은 제 2 센서에 의해 측정된 각도 위치를, 제 1 센서(160)에 의해 획득된 데이터와 동기화하는 능력을 가지게 된다. 컴퓨팅 시스템(190)은 또한 데이터를 저장 및 분석하도록 구성될 수 있다.
도 2는 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템(200)의 제 2 예를 도시한 것이다. 도 1의 시스템(100)과 유사하게, 시스템(200)은 샘플 영역(210), 광원(220), 제 1 센서(260) 및 컴퓨팅 시스템(290)을 포함한다. 그러나, 시스템(200)과 관련하여, 투사되는 구조화 광은 컴퓨팅 시스템(290) 상에 나타나는 후속 데이터 표현과 함께 임의의 각도로 로테이팅되는 것으로 도시되어 있다. 구조화 광이 임의의 불연속적인 각도들로 로테이팅되거나, 또는 연속적으로 로테이팅될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그럼에도 불구하고, 제 1 센서(260) 및 제 2 센서로부터의 데이터는 동기화될 수 있다.
도 3은 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 예를 도시하는 기능도(300)이다. 이 예에는 동기화 모듈과 조명기 모듈이 포함된다.
개시된 기술의 특정 구현들은 일반적으로, 예를 들어 광원으로부터 임의의 핫스팟들 또는 광학적 불균일성을 제거하기 위해 큰, 확산 산란 표면을 포함한다. 이 표면의 크기는 일반적으로 샘플의 크기 및 곡률에 정비례하며, 따라서 모든 각도들의 샘플 표면을, 예를 들어 핫스팟 없이, 동시에 조명할 수 있다. 샘플 및 관찰 센서는 센서가 샘플 표면으로부터 확산 산란되어, 공간적으로 변조된 광을 이미지화할 수 있도록 기하학적으로 구성될 수 있다. 이러한 공간적으로 변조된 광은 위상으로 및 후속적으로 표면 높이로 변환될 수 있다.
공간적으로 변조된 광원이 사용될 수 있으며, 또한 확산 반사 스크린(예를 들면, 평면 또는 곡면)도 사용될 수 있다. 스크린은 오프 축으로 조명될 수 있다. 샘플을 조작하기 위해 샘플이 자동으로 스테이징될 수 있다(예를 들면, 로테이션에 의해). 센서(예를 들면, 영역 스캔 카메라)에는 샘플 물체의 표면을 이미지화하는 광학 장치가 구비될 수 있다. 카메라와 광학 장치는 샘플 표면에서 난반사되는 광을 관찰하는 방식으로 설정될 수 있다. 제 1 샘플 배향에서 데이터가 수집될 수 있고, 샘플이 로테이팅될 수 있으며(예를 들어, 적어도 90도), 데이터가 다시 수집될 수 있다.
도 4는 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 제 3 예(400)를 도시한 것이다. 시스템(400)은 샘플(401)을 포지셔닝하도록 구성된 샘플 포지셔닝 장치(410)를 포함한다. 샘플 포지셔닝 장치(410)는 예를 들어 샘플(401)을 집고, 배치하고, 및/또는 정렬하기 위한 하나 이상의 축을 가진 로봇 또는 다른 자동화 장치일 수 있다. 시스템(400)은 또한 측정 이전 및/또는 측정 동안에 샘플(410)을 포지셔닝하기 위한 하나 이상의 축을 가질 수 있는 스테이징 장치(420)를 포함한다. 시스템(400)은 또한 예를 들어 샘플(401)의 치수, 형상(topography) 및 특성을 측정하기 위한 측정 장치(460)를 포함한다. 시스템(400)은 또한 예를 들어 모션, 측정 및/또는 분석을 동기화하도록 구성될 수 있는 컴퓨팅 시스템(490)을 구비한다.
도 5는 개시된 기술의 특정 구현들에 따른 측정 시스템의 제 4 예(500)를 도시한 것이다. 시스템은 샘플 포지셔닝 장치(510), 적어도 하나의 광원(520), 파장 선택 장치(530), 광 변조기(535), 제 1 렌즈 요소(540), 제 1 센서(560), 제 2 렌즈 요소(565), 제 2 센서(570), 제 3 렌즈 요소(575) 및 컴퓨팅 시스템(590)을 포함한다. 시스템은 또한 투사된 광을 수용하도록 구성되는 투사 표면(550)을 포함한다. 샘플 포지셔닝 장치(510)는 일반적으로 샘플(501)을 포지셔닝하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 광원(520)은 파장 선택 장치(530)를 통과하고, 광 변조기(535)를 통과하도록 광을 조사함으로써, 구조화 광을 제 1 렌즈 요소(540)를 통해 샘플(501) 상에 투사하도록 구성된다. 광원(520)은 예를 들어 구조화 광을 생성 및 로테이팅시킬 수 있는 프로젝션 광학 장치를 구비할 수 있다. 특정 실시예들에서, 광원(520)은 발광 다이오드(LED), 레이저, 플라즈마 소스 및 필라멘트 소스를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
특정 실시예들에서, 시스템은 임의의 널(null) 상태들을 제거하도록 구성된 광원(520)을 포함하는 다수의 광원을 구비한다. 이러한 다중 광원은 동적 범위를 확장하거나, 위상 오차를 제거하거나, 감도를 향상시키기 위해 서로 다른 폭, 공간 주파수 및 입사각으로 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 하나 이상의 특정 파장이 격자, 액정, 음향 광학 투과 필터 또는 조정 가능 레이저 소스와 같은 파장 선택 장치(530)를 사용하여 선택될 수 있다.
일부 실시예들에서, 광 변조기(535)는 광원(520)에 의해 샘플(501) 상에 조사되는 구조화 광에 의해 패턴이 생성되게 하도록 구성된 인코더를 포함한다. 샘플(501)의 표면은 광택이 있을 수 있으며, 예를 들어 샘플(501)은 유리로 만들어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 2 렌즈 요소(565)는 제 1 센서(560)에서 수신되기 전에, 샘플(501)의 표면으로부터 왜곡, 반사 및/또는 회절된 광을 분해하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 제 3 렌즈 요소(575)는 제 2 센서(570)에서 수신되기 전에, 샘플(501)의 표면으로부터 왜곡, 반사 및/또는 회절된 광을 분해하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 광 센서 장치는 적어도 제 1 센서(560) 및 제 2 센서(570)를 포함하며, 제 2 렌즈 요소(565) 및 제 3 렌즈 요소(575) 각각을 통해 투과된 광을 수신한 후에 샘플(501)의 이미지를 캡처하도록 구성된다. 광 센서 장치는 CMOS 센서, 광검출기, PMT(photomultiplier tube) 및 CCD(charge coupled device)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 둘 이상의 센서 어레이를 포함할 수 있다. 샘플(501)의 표면은 구조화 광을 왜곡, 반사 또는 회절시키는 역할을 할 수 있으며, 제 1 센서(560) 및 제 2 센서(570) 각각은 예를 들어 이러한 왜곡, 반사 또는 회절된 광을 판독할 수 있다. 특히, 제 1 센서(560)는 0차 회절 신호인 샘플(501)로부터의 회절 광을 검출하도록 구성될 수 있고, 제 2 센서(570)는 1차 회절 신호인 샘플로부터의 회절 광을 검출하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 측정 시스템은 샘플(501)과 제 1 렌즈 요소(540) 사이에 배치된 빔 스플리터(미도시)를 더 포함할 수 있고, 이에 따라 광 변조기(535)에서 생성된 구조화 광이 렌즈 요소를 통과할 수 있으며, 이러한 빔 스플리터를 통해, 빔 스플리터를 투과하여 샘플에 도달하는 광의 제 1 부분, 및 빔 스플리터에서 반사되는 제 2 부분이, 기준 표면(미도시)에서 반사되고, 제 4 렌즈 요소(미도시)를 투과하고 나서, 제 3 센서(미도시)에서 감지된다. 일 예에서, 기준 표면은 평면 거울일 수 있고, 평면 거울의 표면은 미리 보정된 평탄도 레벨 내에 있다. 일 예에서, 50/50 빔 스플리터가 투과 및 반사 광 출력의 균형을 맞추기 위해 선택될 수 있으며; 그러나 다른 빔 분할 비율들이 측정 중인 샘플(501)을 고려하여 선택될 수도 있다. 일부 예들에서, 제 2 센서는 CMOS 센서, 광검출기, PMT(photomultiplier tube) 및 CCD(charge coupled device) 중 하나일 수 있다.
컴퓨팅 시스템(590)은 임의의 다른 연관된 센서들(예를 들면, 제 3 센서)에 추가하여, 적어도 하나의 광원(520), 제 1 센서(560) 및/또는 제 2 센서(570)를 조정함으로써 시스템을 위상 고정하도록 구성되는 동기화 모듈을 포함한다. 다른 예들에서, 컴퓨팅 시스템(590)은 다른 연관된 센서들에 추가하여, 적어도 하나의 광원(520), 제 1 센서(560) 및/또는 제 2 센서(570)의 고정 증폭(lock-in amplification)을 사용할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(590)은 투사 표면(550) 및 샘플(501)로부터 수신된 것에 기초하여 오버레이 값을 계산하도록 구성되는 분석 모듈을 더 포함한다.
특정 실시예들에서, 제 1 센서(560)는 예를 들어 테이블을 통해 샘플 포지셔닝 장치(510)와 커플링될 수 있다. 대안적인 구현들에서, 제 1 센서(560)는 샘플 포지셔닝 장치(510)로부터 물리적으로 분리될 수 있다.
유사하게, 특정 실시예들에서, 제 2 센서(570)는 또한 예를 들어 테이블을 통해 샘플 포지셔닝 장치(510)와 커플링될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제 2 센서(570)는 제 1 센서(560)와 협력하여 조정될 수 있거나, 제 1 센서와 독립적으로 조정될 수 있다. 대안적인 구현들에서, 제 1 센서(560)는 샘플 포지셔닝 장치(510)로부터 물리적으로 분리될 수 있다.
도 6은 주기적 구조일 수 있는, 다층 샘플(예를 들면, 도 5의 샘플(501))의 오버레이 오차를 측정하기 위해, 도 5의 광학 측정 시스템과 같은 광학 측정 시스템으로부터 구조화된 회절 광을 생성 및 측정하기 위한 제 1 방법(600)을 도시한 것이다. 방법(600)이 도 5에 대하여 본 명세서에서 설명된 시스템을 참조하여 기술될 것이지만, 본 개시의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다른 시스템들에도 유사한 방법이 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 방법(600)이 수행될 수 있으며 비일시적 메모리의 컴퓨팅 시스템(590)에 저장될 수 있다. 방법(600)을 수행하기 위한 명령어들은 도 5를 참조하여 전술한 센서와 같은, 광학 시스템의 센서들로부터 수신되는 신호들과 함께 컴퓨팅 시스템(590)에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 아래에 설명된 방법들에 따라, 광학 시스템의 동작을 조정하기 위해 광학 시스템의 액추에이터들을 사용할 수 있다.
610에서, 방법(600)은 광 변조기(예를 들면, 도 5의 광 변조기(535))를 통해 구조화 광을 생성하는 단계를 포함한다. 먼저 광원(예를 들면, 도 5의 광원(520))으로부터 광 변조기로 광이 방출되며, 그 후에 이 광은 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 1 렌즈 요소(540))를 통과하게 된다. 광 변조기는 광원에서 방출되는 광에 고정된 공간 주기(또는 주파수)를 부여할 수 있다. 일 예에서, 다층 샘플의 하나 이상의 층 구조의 주기성과 같은 다층 샘플의 알려진 또는 예상되는 특성들에 기초하여 주파수가 선택될 수 있다.
620에서, 방법(600)은 광 변조기를 통해 구조화 광의 공간 주기를 변조하는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 공간 주기는 제 1의, 더 낮은 공간 주기와, 제 2의, 더 높은 공간 주기 사이의 공간 주기를 주기적으로 조정하는 것을 통해 조정될 수 있다. 다른 예들에서, 공간 주기는 구조화 광의 진폭을 더 낮은 제 1 진폭과 더 높은 제 2 진폭 사이에서 주기적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 또 다른 예들에서, 구조화 광의 공간 주기는 구조화 광의 공간 주기를 직접 조정하고 구조화 광의 진폭을 특정 조합들로 조정함으로써 변조될 수 있다.
630에서, 방법(600)은 다층 샘플 상에 구조화 광을 투사하는 단계를 포함한다. 광은 광원으로부터 광 변조기를 통해 그리고 렌즈 요소를 통해 투사되어 다층 샘플에 충돌할 수 있다. 일 예에서, 샘플 상으로의 광 투사 및 후속적인 센서(예를 들면 도 5의 제 1 센서(560))에서의 수집은 명시야 조명 설정으로 구성될 수 있다.
640에서, 방법(600)은 센서(예를 들면, 도 5의 제 1 센서(560))에서 0차 회절 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 광은 샘플에서 왜곡, 반사 및/또는 회절되어, 다른 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 2 렌즈 요소(565))를 통과하여, 센서에 수신될 수 있다. 특히, 다층 샘플에 충돌하는 광은 다층 샘플의 하나 이상의 주기적 구조에 의해 회절될 수 있으며, 센서는 이 회절된 구조화 광을 검출하도록 포지셔닝될 수 있다. 구조화 광의 전기장은 다층 샘플의 유전율의 주기적 공간 변동에 의해 변조되어, 회절된 구조화 광에 위상 변화를 부여할 수 있으며, 이 위상 변화는 다층 샘플의 유전율의 주기성에 의존한다. 예를 들어, 제 1 주기적 층, 및 제 1 주기적 층과 동일한 주기성의 제 2 주기적 층를 포함하지만, 제 1 주기적 층에서 일정한 양(즉, 오버레이 오차 포함)만큼 오프셋된 층 구조의 샘플의 경우, 회절된 구조화 광은 오버레이 오차에 비례하는 위상 변화를 얻게 된다. 회절된 구조화 광의 위상을, 기준(예를 들어, 다층 샘플에 의해 회절되기 전의 구조화 광의 위상)과 비교함으로써, 오버레이 오차를 얻을 수 있다. 일부 예들에서, 구조화 광의 주기성은 오버레이 변위를 회귀시키기 위해 620에 설명된 바와 같이 조정될 수 있다.
650에서, 방법(600)은 오버레이 오차를 획득하기 위해 구조화 광의 공간 주기의 함수로서 0차 회절 신호를 분석하는 단계를 포함한다. 650 이후에, 방법(600)이 종료될 수 있다. 640에 기술된 바와 같이, 회절된 구조화 광은 오버레이 오차에 비례하는 위상 편이를 포함할 수 있으며, 이것은 회절된 광의 위상을, 기준인 위상과 비교함으로써 검출될 수 있다. 회절 광과 기준 광의 비교는 컴퓨팅 시스템을 통해 가능할 수 있다. 구조화 광의 공간 주기가 진폭 변조, 주파수 변조 또는 둘 다인 예들에서, 결과적인 위상 편이는 구조화 광의 진폭 변조 및/또는 주파수 변조의 함수로서 측정될 수 있다.
도 7은 도 5의 광학 측정 시스템과 같은 광학 측정 시스템으로부터 구조화된 회절 광을 생성 및 측정하기 위한 제 2 방법(700)을 도시한 것이다. 방법(700)이 도 5에 대하여 본 명세서에서 설명된 시스템을 참조하여 기술될 것이지만, 본 개시의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다른 시스템들에도 유사한 방법이 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 방법(700)이 수행될 수 있으며 비일시적 메모리의 컴퓨팅 시스템(590)에 저장될 수 있다. 방법(700)을 수행하기 위한 명령어들은 도 5를 참조하여 전술한 센서와 같은, 광학 시스템의 센서들로부터 수신되는 신호들과 함께 컴퓨팅 시스템(590)에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 아래에 설명된 방법들에 따라, 광학 시스템의 동작을 조정하기 위해 광학 시스템의 액추에이터들을 사용할 수 있다.
710에서, 방법(700)은 광 변조기(예를 들면, 도 5의 광 변조기(535))를 통해 구조화 광을 생성하는 단계를 포함한다. 먼저 광원(예를 들면, 도 5의 광원(520))으로부터 광 변조기로 광이 방출되며, 그 후에 이 광은 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 1 렌즈 요소(540))를 통과하게 된다. 광 변조기는 광원에서 방출되는 광에 고정된 공간 주기(또는 주파수)를 부여할 수 있다. 일 예에서, 다층 샘플의 하나 이상의 층 구조의 주기성과 같은 다층 샘플의 알려진 또는 예상되는 특성들에 기초하여 주파수가 선택될 수 있다.
720에서, 방법(700)은 광 변조기를 통해 구조화 광의 공간 주기를 변조하는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 공간 주기는 제 1의, 더 낮은 공간 주기와, 제 2의, 더 높은 공간 주기 사이의 공간 주기를 연속적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 다른 예들에서, 공간 주기는 구조화 광의 진폭을 더 낮은 제 1 진폭과 더 높은 제 2 진폭 사이에서 연속적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 또 다른 예들에서, 구조화 광의 공간 주기는 구조화 광의 공간 주기를 직접 조정하고 구조화 광의 진폭을 특정 조합들로 조정함으로써 변조될 수 있다.
730에서, 방법(700)은 다층 샘플 상에 구조화 광을 투사하는 단계를 포함한다. 광은 광원으로부터 광 변조기를 통해 그리고 렌즈 요소를 통해 투사되어 다층 샘플에 충돌할 수 있다. 일 예에서, 샘플 상으로의 광 투사 및 센서(예를 들면, 도 5의 제 1 센서(560))에서의 수집은 명시야 조명 설정으로 구성될 수 있다.
740에서, 방법(700)은 센서에서 0차 회절 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 광은 샘플에서 왜곡, 반사 및/또는 회절되어, 다른 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 2 렌즈 요소(565))를 통과하여, 센서에 수신될 수 있다. 특히, 다층 샘플에 충돌하는 광은 다층 샘플의 하나 이상의 주기적 구조에 의해 회절될 수 있으며, 센서는 이 회절된 구조화 광을 검출하도록 포지셔닝될 수 있다. 구조화 광의 전기장은 다층 샘플의 유전율의 주기적 공간 변동에 의해 변조되어, 회절된 구조화 광에 위상 변화를 부여할 수 있으며, 이 위상 변화는 다층 샘플의 유전율의 주기성에 의존한다. 예를 들어, 제 1 주기적 층, 및 제 1 주기적 층과 동일한 주기성의 제 2 주기적 층를 포함하지만, 제 1 주기적 층에서 일정한 양(즉, 오버레이 오차 포함)만큼 오프셋된 층 구조의 샘플의 경우, 회절된 구조화 광은 오버레이 오차에 비례하는 위상 변화를 얻게 된다. 회절 구조화 광의 위상을, 기준(예를 들어, 다층 샘플에 의해 회절되기 전의 구조화 광의 위상)과 비교함으로써, 오버레이 오차를 얻을 수 있다. 일부 예들에서, 구조화 광의 주기성은 오버레이 변위를 회귀시키기 위해 720에 설명된 바와 같이 조정될 수 있다.
750에서, 방법(700)은 오버레이 오차를 획득하기 위해 시간의 함수로서 센서에서 검출된 0차 회절 신호의 비대칭성을 분석하는 단계를 포함한다. 구조화 광의 공간 주파수들과 다층 구조의 비대칭성의 혼합은 회절된 광 신호에서 비대칭 주기적 신호를 생성하게 되며, 이 신호는 예를 들어 센서에서 검출된 광 신호의 픽셀 추적을 통해 분석될 수 있다. 회절된 광의 시계열 신호의 비대칭성을 측정함으로써, 다층 구조에서 하나 이상의 층들 사이의 오프셋 타입 외에도, 오버레이 오차의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 주기적 층, 및 제 1 주기적 층과 동일한 주기성의 제 2 주기적 층를 포함하지만, 제 1 방향에서 오버레이 오차만큼 제 1 주기적 층으로부터 오프셋된 층 구조의 샘플의 경우, 센서에서 검출된 신호의 픽셀 트레이스를 분석하는 것에 의해, 오버레이 오차의 크기 및 제 1 방향이 추론될 수 있다.
도 8은 도 5의 광학 측정 시스템과 같은 광학 측정 시스템으로부터 구조화된 회절 광을 생성 및 측정하기 위한 제 3 방법(800)을 도시한 것이다. 방법(700)이 도 5에 대하여 본 명세서에서 설명된 시스템을 참조하여 기술될 것이지만, 본 개시의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다른 시스템들에도 유사한 방법이 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 방법(800)이 수행될 수 있으며 비일시적 메모리의 컴퓨팅 시스템(590)에 저장될 수 있다. 방법(800)을 수행하기 위한 명령어들은 도 5를 참조하여 전술한 센서와 같은, 광학 시스템의 센서들로부터 수신되는 신호들과 함께 컴퓨팅 시스템(590)에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 아래에 설명된 방법들에 따라, 광학 시스템의 동작을 조정하기 위해 광학 시스템의 액추에이터들을 사용할 수 있다.
810에서, 방법(800)은 광 변조기(예를 들면, 도 5의 광 변조기(535))를 통해 구조화 광을 생성하는 단계를 포함한다. 먼저 광원(예를 들면, 도 5의 광원(520))으로부터 광 변조기로 광이 방출되며, 그 후에 이 광은 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 1 렌즈 요소(540))를 통과하게 된다. 광 변조기는 광원에서 방출되는 광에 고정된 공간 주기(또는 주파수)를 부여할 수 있다. 일 예에서, 다층 샘플의 하나 이상의 층 구조의 주기성과 같은 다층 샘플의 알려진 또는 예상되는 특성들에 기초하여 주파수가 선택될 수 있다.
820에서, 방법(800)은 광 변조기를 통해 구조화 광의 공간 주기를 변조하는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 공간 주기는 제 1의, 더 낮은 공간 주기와, 제 2의, 더 높은 공간 주기 사이의 공간 주기를 시스템적으로 및 연속적으로 조정하는 것을 통해 조정될 수 있다. 다른 예들에서, 공간 주기는 구조화 광의 진폭을 더 낮은 제 1 진폭과 더 높은 제 2 진폭 사이에서 주기적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 또 다른 예들에서, 구조화 광의 공간 주기는 구조화 광의 공간 주기를 직접 조정하고 구조화 광의 진폭을 특정 조합들로 조정함으로써 변조될 수 있다.
830에서, 방법(800)은 다층 샘플 상에 구조화 광을 투사하는 단계를 포함한다. 광은 광원으로부터 광 변조기를 통해 그리고 렌즈 요소를 통해 투사되어 다층 샘플에 충돌할 수 있다. 일 예에서, 샘플 상으로의 광 투사 및 후속적인 센서(예를 들면 도 5의 제 2 센서(570))에서의 수집은 명시야 조명 설정으로 구성될 수 있다.
840에서, 방법(800)은 구조화 광의 기준 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기준 신호는 컴퓨팅 시스템을 통해 수치적으로 생성될 수 있으며, 센서에서 검출된 회절 광은 컴퓨팅 시스템을 통해 수치적으로 생성된 기준 신호에 대해 분석될 수 있다. 다른 실시예들에서, 구조화 광의 기준 신호는 기준 표면(예를 들면, 도 5의 특정 실시예들과 관련하여 설명된 기준 표면)에 충돌할 수 있다. 기준 표면에서 반사된 광과 다층 샘플에서 회절된 광은 명확한 위상 관계를 가질 수 있으며, 이 위상 관계는 다층 샘플에 의한 구조화 광의 회절에 의해 도출된 상대적인 위상 변이를 측정하기 위해 고정 증폭(lock-in amplification)에 사용될 수 있다.
850에서, 방법(800)은 센서(도 5의 제 2 센서(570)와 같은)에서 구조화 광의 1차 회절 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 오버레이 타겟은 1차 회절 텀들이 상당한 양의 전력을 전달하고 샘플에 투사된 광에 대해 특정 각도로 향하도록 설계될 수 있다. 도 5의 시스템은 1차 텀들을 이미지화하도록 최적화될 수 있다. 광은 샘플에서 왜곡, 반사 및/또는 회절되어, 다른 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 3 렌즈 요소(575))를 통과하여, 센서에 수신될 수 있다. 특히, 다층 샘플에 충돌하는 광은 다층 샘플의 하나 이상의 주기적 구조에 의해 회절될 수 있고, 센서는 1차 회절 구조화 광을 검출하도록 포지셔닝될 수 있다. 구조화 광의 전기장은 다층 샘플의 유전율의 주기적 공간 변동에 의해 변조되어, 회절된 구조화 광에 위상 변화를 부여할 수 있으며, 이 위상 변화는 다층 샘플의 유전율의 주기성에 의존한다. 예를 들어, 제 1 주기적 층, 및 제 1 주기적 층과 동일한 주기성의 제 2 주기적 층를 포함하지만, 제 1 주기적 층에서 일정한 양(즉, 오버레이 오차 포함)만큼 오프셋된 층 구조의 샘플의 경우, 회절된 구조화 광은 오버레이 오차에 비례하는 위상 변화를 얻게 된다. 회절된 구조화 광의 위상을 기준 신호와 비교함으로써 오버레이 오차를 얻을 수 있다. 일부 예들에서, 구조화 광의 주기성은 오버레이 변위를 회귀시키기 위해 820에 설명된 바와 같이 조정될 수 있다.
860에서, 방법(800)은 오버레이 오차를 획득하기 위해 기준 신호에 대해 1차 회절 신호의 고정 기술을 적용하는 단계를 포함한다. 기준 표면에서 반사되는 구조화 광으로부터 기준 신호가 감지되고 다른 센서(예를 들어, 도 5와 관련하여 설명된 제 3 센서)에서 감지되는 실시예에서, 기준 신호는 시계열 데이터로서 획득될 수 있고, 예를 들어 픽셀 단위로 얻을 수 있다. 구조화 광의 기준 신호는 센서에서 획득한 회절된 구조화 광과 명확한 위상 관계를 가질 수 있으며, 이에 따라 고정 증폭을 통해(예를 들어, 도 5의 컴퓨팅 시스템(590)을 통해) 기준 신호와 동일한 공간 주기 및 명확한 위상 관계를 갖는 신호를 얻을 수 있다. 특히, 기준 신호에 대해 센서에서 획득된 회절 광의 결과적인 위상 편이는 오버레이 오차에 비례할 수 있다. 공간 주기가 변조되는 예들에서, 결과적인 위상 편이는 공간 주기의 함수로서 위상 지도를 얻기 위해, 공간 주기의 함수로서 분석될 수 있다(예를 들어, 위상 편이는 원거리 필드의 공간 주기 영역에서 분석될 수 있음).
도 9는 도 5의 광학 측정 시스템과 같은 광학 측정 시스템으로부터 구조화된 회절 광을 생성 및 측정하기 위한 제 4 방법(900)을 도시한 것이다. 방법(900)이 도 5에 대하여 본 명세서에서 설명된 시스템을 참조하여 기술될 것이지만, 본 개시의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다른 시스템들에도 유사한 방법이 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 방법(900)이 수행될 수 있으며 비일시적 메모리의 컴퓨팅 시스템(590)에 저장될 수 있다. 방법(900)을 수행하기 위한 명령어들은 도 5를 참조하여 전술한 센서와 같은, 광학 시스템의 센서들로부터 수신되는 신호들과 함께 컴퓨팅 시스템(590)에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 아래에 설명된 방법들에 따라, 광학 시스템의 동작을 조정하기 위해 광학 시스템의 액추에이터들을 사용할 수 있다.
910에서, 방법(900)은 광 변조기(예를 들면, 도 5의 광 변조기(535))를 통해 구조화 광을 생성하는 단계를 포함한다. 광은 먼저 광원(예를 들면, 도 5의 광원(520))을 통해 방출될 수 있으며, 그 다음 파장 선택 장치(예를 들면, 도 5의 파장 선택 장치(530)), 광 변조기, 및 그 다음 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 1 렌즈 요소(540))를 통과할 수 있다. 광 변조기는 광원에서 방출되는 광에 고정된 공간 주기(또는 주파수)를 부여할 수 있다. 일 예에서, 다층 샘플의 하나 이상의 층 구조의 주기성과 같은 다층 샘플의 알려진 또는 예상되는 특성들에 기초하여 주파수가 선택될 수 있다.
920에서, 방법(900)은 광 변조기를 통해 구조화 광의 공간 주기를 변조하는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 공간 주기는 제 1의, 더 낮은 공간 주기와 제 2의, 더 높은 공간 주기 사이의 공간 주기를 연속적이고 체계적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 다른 예들에서, 공간 주기는 구조화 광의 진폭을 더 낮은 제 1 진폭과 더 높은 제 2 진폭 사이에서 조정함으로써 조정될 수 있다. 또 다른 예들에서, 구조화 광의 공간 주기는 구조화 광의 공간 주기를 직접 조정하고 구조화 광의 진폭을 특정 조합들로 조정함으로써 변조될 수 있다.
930에서, 방법(900)은 광의 파장을 변화시키는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 하나 이상의 특정 파장은 격자, 액정, 음향 광학 투과 필터 또는 조정 가능한 레이저 소스와 같은 파장 선택 장치를 사용하여 선택될 수 있다. 또한, 광원의 파장을 변경하면 회절 광의 다양한 차수의 각도 위치가 편이하게 된다. 파장을 더 낮은 파장에서 더 긴 파장으로 변조하면 층상 격자의 회절 차수를 변조할 수 있다. 파장을 변화시킴으로써 0차 텀에 전달되는 전력량의 변화를 측정할 수 있다. 유사하게, 파장의 함수로서 1차 회절 텀들을 측정 및/또는 영상화함으로써, 오버레이 구조의 겉보기 위치는 파장의 함수로서 시스템적으로 편이하는 것처럼 보일 것이다. 파장에 따른 상대적 편이는 오버레이 타겟의 피치를 정확하게 결정하기 위한 자체 참조 방법(self-referencing method)을 제공하며; 구조화 광과 결합될 경우, 측면 변위를 정확하게 측정할 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 0차 회절 모드와 1차 회절 모드 모두 동일한 시야 내에서 캡처될 수 있다. 이 두 모드의 중첩은 가변 파장과 구조화 광 변조의 함수로서 측정될 수 있다; 구조화 광이 이미지에 존재하는 공간 주파수들에 대한 정보를 제공하며, 가변 파장이 공간 주파수들의 위치를 변경함.
940에서, 방법(900)은 다층 샘플 상에 구조화 광을 투사하는 단계를 포함한다. 광은 광원으로부터, 파장 선택 장치를 통해, 광 변조기를 통해, 및 렌즈 요소를 통해 투사되어 다층 샘플에 충돌할 수 있다. 일 예에서, 샘플 상으로의 광 투사 및 후속적인 센서(예를 들면 도 5의 제 2 센서(570))에서의 수집은 명시야 조명 설정으로 구성될 수 있다.
950에서, 방법(900)은 구조화 광의 기준 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기준 신호는 컴퓨팅 시스템을 통해 수치적으로 생성될 수 있으며, 센서에서 검출된 회절 광은 컴퓨팅 시스템을 통해 수치적으로 생성된 기준 신호에 대해 분석될 수 있다. 다른 실시예들에서, 구조화 광의 기준 신호는 기준 표면(예를 들면, 도 5의 특정 실시예들과 관련하여 설명된 기준 표면)에 충돌할 수 있다. 기준 표면에서 반사된 광과 다층 샘플에서 회절된 광은 명확한 위상 관계를 가질 수 있으며, 이 위상 관계는 다층 샘플에 의한 구조화 광의 회절에 의해 도출된 상대적인 위상 변이를 측정하기 위해 고정 증폭에 사용될 수 있다.
960에서, 방법(900)은 센서(예를 들면, 도 5의 제 2 센서(570))에서 구조화 광의 1차 회절 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 오버레이 타겟은 1차 회절 텀들이 상당한 양의 전력을 전달하고 샘플에 투사된 광에 대해 특정 각도로 향하도록 설계될 수 있다. 도 5의 시스템은 1차 텀들을 이미지화하도록 최적화될 수 있다. 광은 샘플에서 왜곡, 반사 및/또는 회절되어, 다른 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 3 렌즈 요소(575))를 통과하여, 센서에 수신될 수 있다. 특히, 다층 샘플에 충돌하는 광은 다층 샘플의 하나 이상의 주기적 구조에 의해 회절될 수 있고, 센서는 1차 회절 구조화 광을 검출하도록 포지셔닝될 수 있다. 구조화 광의 전기장은 다층 샘플의 유전율의 주기적 공간 변동에 의해 변조되어, 회절된 구조화 광에 위상 변화를 부여할 수 있으며, 이 위상 변화는 다층 샘플의 유전율의 주기성에 의존한다. 예를 들어, 제 1 주기적 층, 및 제 1 주기적 층과 동일한 주기성의 제 2 주기적 층를 포함하지만, 제 1 주기적 층에서 일정한 양(즉, 오버레이 오차 포함)만큼 오프셋된 층 구조의 샘플의 경우, 회절된 구조화 광은 오버레이 오차에 비례하는 위상 변화를 얻게 된다. 회절된 구조화 광의 위상을 기준 신호와 비교함으로써 오버레이 오차를 얻을 수 있다. 일부 예들에서, 구조화 광의 주기성은 오버레이 변위를 회귀시키기 위해 920에 설명된 바와 같이 조정될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 오버레이 변위에 대한 회귀를 위한 추가 파라미터를 제공하기 위해, 930에 설명된 바와 같이, 파장 선택 장치를 통해 광의 파장이 조정될 수 있다.
970에서, 방법(900)은 오버레이 오차를 획득하기 위해 기준 신호에 대해 1차 회절 신호의 고정 기술을 적용하는 단계를 포함한다. 기준 표면에서 반사되는 구조화 광으로부터 기준 신호가 감지되고 다른 센서(예를 들어, 도 5와 관련하여 설명된 제 3 센서)에서 감지되는 실시예에서, 기준 신호는 시계열 데이터로서 획득될 수 있고, 예를 들어 픽셀 단위로 얻을 수 있다. 구조화 광의 기준 신호는 센서에서 획득한 회절된 구조화 광과 명확한 위상 관계를 가질 수 있으며, 이에 따라 고정 증폭을 통해(예를 들어, 도 5의 컴퓨팅 시스템(590)을 통해) 기준 신호와 동일한 공간 주기 및 명확한 위상 관계를 갖는 신호를 얻을 수 있다. 특히, 기준 신호에 대해 센서에서 획득된 회절 광의 결과적인 위상 편이는 오버레이 오차에 비례할 수 있다. 공간 주기가 변조되는 예들에서, 결과적인 위상 편이는 공간 주기의 함수로서 위상 지도를 얻기 위해, 공간 주기의 함수로서 분석될 수 있다(예를 들어, 위상 편이는 원거리 필드의 공간 주기 영역에서 분석될 수 있음). 구조화 광의 파장이 구조화 광의 공간 주기의 변조에 추가적으로 또는 대안적으로 변조되는 또 다른 예들에서, 결과적인 위상 편이는 파장 및/또는 공간 주기의 함수로서 위상 지도를 얻기 위해, 파장의 함수로서 추가로 분석될 수 있다.
도 10은 도 5의 광학 측정 시스템과 같은 광학 측정 시스템으로부터 구조화된 회절 광을 생성 및 측정하기 위한 제 5 방법(1000)을 도시한 것이다. 방법(1000)이 도 5에 대하여 본 명세서에서 설명된 시스템을 참조하여 기술될 것이지만, 본 개시의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다른 시스템들에도 유사한 방법이 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 방법(1000)이 수행될 수 있으며 비일시적 메모리의 컴퓨팅 시스템(590)에 저장될 수 있다. 방법(700)을 수행하기 위한 명령어들은 도 5를 참조하여 전술한 센서와 같은, 광학 시스템의 센서들로부터 수신되는 신호들과 함께 컴퓨팅 시스템(590)에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 아래에 설명된 방법들에 따라, 광학 시스템의 동작을 조정하기 위해 광학 시스템의 액추에이터들을 사용할 수 있다.
1010에서, 방법(1000)은 광 변조기(예를 들면, 도 5의 광 변조기(535))를 통해 구조화 광을 생성하는 단계를 포함한다. 광은 먼저 광원(예를 들면, 도 5의 광원(520))을 통해 방출될 수 있으며, 그 다음 파장 선택 장치(예를 들면, 도 5의 파장 선택 장치(530)), 광 변조기, 및 그 다음 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 1 렌즈 요소(540))를 통과할 수 있다. 광 변조기는 광원에서 방출되는 광에 고정된 공간 주기(또는 주파수)를 부여할 수 있다. 일 예에서, 다층 샘플의 하나 이상의 층 구조의 주기성과 같은 다층 샘플의 알려진 또는 예상되는 특성들에 기초하여 주파수가 선택될 수 있다.
1020에서, 방법(1000)은 광 변조기를 통해 구조화 광의 공간 주기를 변조하는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 공간 주기는 제 1의, 더 낮은 공간 주기와 제 2의, 더 높은 공간 주기 사이의 공간 주기를 연속적으로 및 시스템적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 다른 예들에서, 공간 주기는 구조화 광의 진폭을 더 낮은 제 1 진폭과 더 높은 제 2 진폭 사이에서 조정함으로써 조정될 수 있다. 또 다른 예들에서, 구조화 광의 공간 주기는 구조화 광의 공간 주기를 직접 조정하고 구조화 광의 진폭을 특정 조합들로 조정함으로써 변조될 수 있다.
1030에서, 방법(1000)은 광의 파장을 변화시키는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 하나 이상의 특정 파장은 격자, 액정, 음향 광학 투과 필터 또는 조정 가능한 레이저 소스와 같은 파장 선택 장치를 사용하여 선택될 수 있다. 또한, 광원의 파장을 변경하면 회절 광의 다양한 차수의 각도 위치가 편이하게 된다. 파장을 더 낮은 파장에서 더 긴 파장으로 변조하면 층상 격자의 회절 차수를 변조할 수 있다. 파장을 변화시킴으로써 0차 텀에 전달되는 전력량의 변화를 측정할 수 있다. 유사하게, 파장의 함수로서 1차 회절 텀들을 측정 및/또는 이미지화함으로써, 오버레이 구조의 겉보기 위치는 파장의 함수로서 시스템적으로 편이하는 것처럼 보이게 된다. 파장에 따른 상대적 편이는 오버레이 타겟의 피치를 정확하게 결정하기 위한 자체 참조 방법을 제공하며; 구조화 광과 결합될 경우, 측면 변위를 정확하게 측정할 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 0차 회절 모드와 1차 회절 모드 모두 동일한 시야 내에서 캡처될 수 있다. 이 두 모드의 중첩은 가변 파장과 구조화 광 변조의 함수로서 측정될 수 있다; 구조화 광이 이미지에 존재하는 공간 주파수들에 대한 정보를 제공하며, 가변 파장이 공간 주파수들의 위치를 변경함.
1040에서, 방법(1000)은 다층 샘플 상에 구조화 광을 투사하는 단계를 포함한다. 광은 광원으로부터, 파장 선택 장치를 통해, 광 변조기를 통해, 및 렌즈 요소를 통해 투사되어 다층 샘플에 충돌할 수 있다. 일 예에서, 샘플 상으로의 광 투사 및 후속적인 센서(예를 들면 도 5의 제 2 센서(570))에서의 수집은 명시야 조명 설정으로 구성될 수 있다.
1050에서, 방법(1000)은 선택적으로 구조화 광의 기준 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기준 신호는 컴퓨팅 시스템을 통해 수치적으로 생성될 수 있으며, 센서에서 검출된 회절 광은 컴퓨팅 시스템을 통해 수치적으로 생성된 기준 신호에 대해 분석될 수 있다. 다른 실시예들에서, 구조화 광의 기준 신호는 기준 표면(예를 들면, 도 5의 특정 실시예들과 관련하여 설명된 기준 표면)에 충돌할 수 있다. 기준 표면에서 반사된 광과 다층 샘플에서 회절된 광은 명확한 위상 관계를 가질 수 있으며, 이 위상 관계는 다층 샘플에 의한 구조화 광의 회절에 의해 도출된 상대적인 위상 변이를 측정하기 위해 고정 증폭에 사용될 수 있다.
1060에서, 방법(1000)은 센서(예를 들면, 도 5의 제 2 센서(570))에서 구조화 광의 1차 회절 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 오버레이 타겟은 1차 회절 텀들이 상당한 양의 전력을 전달하고 샘플에 투사된 광에 대해 특정 각도로 향하도록 설계될 수 있다. 도 5의 시스템은 1차 텀들을 이미지화하도록 최적화될 수 있다. 광은 샘플에서 왜곡, 반사 및/또는 회절되어, 다른 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 3 렌즈 요소(575))를 통과하여, 센서에 수신될 수 있다. 특히, 다층 샘플에 충돌하는 광은 다층 샘플의 하나 이상의 주기적 구조에 의해 회절될 수 있고, 센서는 1차 회절 구조화 광을 검출하도록 포지셔닝될 수 있다. 구조화 광의 전기장은 다층 샘플의 유전율의 주기적 공간 변동에 의해 변조되어, 회절된 구조화 광에 위상 변화를 부여할 수 있으며, 이 위상 변화는 다층 샘플의 유전율의 주기성에 의존한다. 예를 들어, 제 1 주기적 층, 및 제 1 주기적 층과 동일한 주기성의 제 2 주기적 층를 포함하지만, 제 1 주기적 층에서 일정한 양(즉, 오버레이 오차 포함)만큼 오프셋된 층 구조의 샘플의 경우, 회절된 구조화 광은 오버레이 오차에 비례하는 위상 변화를 얻게 된다. 회절된 구조화 광의 위상을 기준 신호와 비교함으로써 오버레이 오차를 얻을 수 있다. 일부 예들에서, 구조화 광의 주기성은 오버레이 변위를 회귀시키기 위해 1020에 설명된 바와 같이 조정될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 오버레이 변위에 대한 회귀를 위한 추가 파라미터를 제공하기 위해 1030에 설명된 바와 같이 파장 선택 장치를 통해 광의 파장이 조정될 수 있다.
1070에서, 방법(1000)은 오버레이 오차를 획득하기 위해 기준 신호에 대해 1차 회절 신호의 고정 기술을 적용하는 단계를 선택적으로 포함한다. 기준 표면에서 반사되는 구조화 광으로부터 기준 신호가 감지되고 다른 센서(예를 들어, 도 5와 관련하여 설명된 제 3 센서)에서 감지되는 실시예에서, 기준 신호는 시계열 데이터로서 획득될 수 있고, 예를 들어 픽셀 단위로 얻을 수 있다. 구조화 광의 기준 신호는 센서에서 획득한 회절된 구조화 광과 명확한 위상 관계를 가질 수 있으며, 이에 따라 고정 증폭을 통해(예를 들어, 도 5의 컴퓨팅 시스템(590)을 통해) 기준 신호와 동일한 공간 주기 및 명확한 위상 관계를 갖는 신호를 얻을 수 있다. 특히, 기준 신호에 대해 센서에서 획득된 회절 광의 결과적인 위상 편이는 오버레이 오차에 비례할 수 있다. 공간 주기가 변조되는 예들에서, 결과적인 위상 편이는 공간 주기의 함수로서 위상 지도를 얻기 위해, 공간 주기의 함수로서 분석될 수 있다(예를 들어, 위상 편이는 원거리 필드의 공간 주기 영역에서 분석될 수 있음). 구조화 광의 파장이 구조화 광의 공간 주기의 변조에 추가적으로 또는 대안적으로 변조되는 또 다른 예들에서, 결과적인 위상 편이는 파장 및/또는 공간 주기의 함수로서 위상 지도를 얻기 위해, 파장의 함수로서 추가로 분석될 수 있다.
1080에서, 방법(1000)은 퓨필 평면에서 회절 광을 분석하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 대물 렌즈가 퓨필 평면의 광을 이미지화하기 위해 다층 샘플과 센서 사이에 배치될 수 있다. 공간적 및 시간적 변조는 이미지 평면에서 신호의 푸리에 변환으로서 퓨필 평면에서 반영될 수 있다. 변조된 신호로부터 상대 오버레이 오차/변위를 추출하기 위해, 회절 구조화 광의 공간 주기의 함수로서 유도된 위상 이동을 분석하기 위해 역 푸리에 분석이 사용될 수 있다.
도 11은 도 5의 광학 측정 시스템과 같은 광학 측정 시스템으로부터 구조화된 회절 광을 생성 및 측정하기 위한 제 6 방법(1100)을 도시한 것이다. 방법(1100)이 도 5에 대하여 본 명세서에서 설명된 시스템을 참조하여 기술될 것이지만, 본 개시의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 다른 시스템들에도 유사한 방법이 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 방법(1100)은 수행될 수 있고 비일시적 메모리의 컴퓨팅 시스템(590)에 저장될 수 있다. 방법(1100)을 수행하기 위한 명령어들은 도 5를 참조하여 전술한 센서와 같은, 광학 시스템의 센서들로부터 수신되는 신호들과 함께 컴퓨팅 시스템(590)에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 아래에 설명된 방법들에 따라, 광학 시스템의 동작을 조정하기 위해 광학 시스템의 액추에이터들을 사용할 수 있다.
1105에서, 방법(1100)은 광 변조기(예를 들면, 도 5의 광 변조기(535))를 통해 제 1 구조화 광 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 광은 먼저 광원(예를 들면, 도 5의 광원(520))을 통해 방출될 수 있으며, 그 다음 파장 선택 장치(예를 들면, 도 5의 파장 선택 장치(530)), 광 변조기, 및 그 다음 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 1 렌즈 요소(540))를 통과할 수 있다. 광 변조기는 광원에서 방출되는 광에 고정된 공간 주기(또는 주파수)를 부여할 수 있다. 일 예에서, 다층 샘플의 하나 이상의 층 구조의 주기성과 같은 다층 샘플의 알려진 또는 예상되는 특성들에 기초하여 주파수가 선택될 수 있다.
1110에서, 방법(1100)은 광 변조기를 통해 제 1 구조화 광 신호의 공간 주기를 변조하는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 공간 주기는 제 1의, 더 낮은 공간 주기와 제 2의, 더 높은 공간 주기 사이의 공간 주기를 연속적으로 및 시스템적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 다른 예들에서, 공간 주기는 구조화 광의 진폭을 더 낮은 제 1 진폭과 더 높은 제 2 진폭 사이에서 조정함으로써 조정될 수 있다. 또 다른 예들에서, 제 1 구조화 광 신호의 공간 주기는 제 1 구조화 광 신호의 공간 주기를 직접 조정하고 제 1 구조화 광 신호의 진폭을 특정 조합들로 조정함으로써 변조될 수 있다.
1115에서, 방법(1100)은 광의 파장을 변화시키는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 하나 이상의 특정 파장은 격자, 액정, 음향 광학 투과 필터 또는 조정 가능한 레이저 소스와 같은 파장 선택 장치를 사용하여 선택될 수 있다. 또한, 광원의 파장을 변경하면 회절 광의 다양한 차수의 각도 위치가 편이하게 된다. 파장을 더 낮은 파장에서 더 긴 파장으로 변조하면 층상 격자의 회절 차수를 변조할 수 있다. 파장을 변화시킴으로써 0차 텀에 전달되는 전력량의 변화를 측정할 수 있다. 유사하게, 파장의 함수로서 1차 회절 텀들을 측정 및/또는 이미지화함으로써, 오버레이 구조의 겉보기 위치는 파장의 함수로서 시스템적으로 편이하는 것처럼 보이게 된다. 파장에 따른 상대적 편이는 오버레이 타겟의 피치를 정확하게 결정하기 위한 자체 참조 방법을 제공하며; 제 1 구조화 광 신호와 결합될 경우, 측면 변위를 정밀하게 측정할 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 0차 회절 모드와 1차 회절 모드 모두 동일한 시야 내에서 캡처될 수 있다. 이 두 모드의 중첩은 가변 파장과 구조화 광 변조의 함수로서 측정될 수 있다; 구조화 광이 이미지에 존재하는 공간 주파수들에 대한 정보를 제공하며, 가변 파장이 공간 주파수들의 위치를 변경함.
1120에서, 방법(1100)은 광 변조기를 통해 제 2 구조화 광 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 결합된 제 1 구조화 광 신호 및 제 2 구조화 광 신호는 2D 구조화 광 신호로 지칭될 수 있다. 제 2 구조화 광 신호는 제 1 구조화 광 신호와 동시에 생성될 수도 있고, 제 1 구조화 광 신호에 대해 고정된 위상 오프셋으로 생성될 수도 있다. 광은 먼저 광원을 통해 방출될 수 있으며, 그 다음 파장 선택 장치, 광 변조기를 통과한 다음 렌즈 요소를 통과할 수 있다. 광 변조기는 광원에서 방출되는 광에 고정된 공간 주기(또는 주파수)를 부여할 수 있다. 일 예에서, 다층 샘플의 하나 이상의 층 구조의 주기성과 같은 다층 샘플의 알려진 또는 예상되는 특성들에 기초하여 주파수가 선택될 수 있다. 제 2 구조화 광 신호의 공간 구조는 제 1 구조화 광 신호의 공간 변조에 수직일 수 있다. 즉, 샘플의 평면 내에서 제 1 구조화 광 신호의 공간 구조에 대응하는 k-벡터의 성분은 샘플의 평면 내에서 제 2 구조화 광 신호의 공간 구조에 대응하는 k-벡터의 성분과 수직일 수 있다. 이것이 실제로 작동하도록 하기 위해, 제 2 구조화 광원의 주기성은, 푸리에 변환된 피크들의 진폭이 샘플링 체계의 유효 대역폭 이상으로 분리되도록 조정될 수 있다. 오버레이 타겟은 오버레이 오차에 대한 벡터 정보를 제공하도록 설계될 수 있다. 일 예에서, 오버레이 타겟은 2개의 직교 파동 벡터로 표현될 수 있는 서로 수직으로 배향된 어레이를 포함할 수 있다. 제 1 구조화 광 신호의 공간 구조를 다층 샘플의 하나의 파동 벡터에 평행하게 배치하고, 제 2 구조화 광 신호의 공간 구조를 제 2 파동 벡터에 평행하게 배치함으로써 오버레이 오차의 벡터 맵을 얻을 수 있다.
1125에서, 방법(1100)은 광 변조기를 통해 제 2 구조화 광 신호의 공간 주기를 변조하는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 공간 주기는 제 1의, 더 낮은 공간 주기와 제 2의, 더 높은 공간 주기 사이의 공간 주기를 연속적으로 및 시스템적으로 조정함으로써 조정될 수 있다. 다른 예들에서, 공간 주기는 구조화 광의 진폭을 더 낮은 제 1 진폭과 더 높은 제 2 진폭 사이에서 조정함으로써 조정될 수 있다. 또 다른 예들에서, 제 2 구조화 광 신호의 공간 주기는 제 2 구조화 광 신호의 공간 주기를 직접 조정하고 제 2 구조화 광 신호의 진폭을 특정 조합들로 조정함으로써 변조될 수 있다.
1130에서, 방법(1100)은 광의 파장을 변화시키는 단계를 선택적으로 포함한다. 일부 예들에서, 하나 이상의 특정 파장은 격자, 액정, 음향 광학 투과 필터 또는 조정 가능한 레이저 소스와 같은 파장 선택 장치를 사용하여 선택될 수 있다. 또한, 광원의 파장을 변경하면 회절 광의 다양한 차수의 각도 위치가 편이하게 된다. 파장을 더 낮은 파장에서 더 긴 파장으로 변조하면 층상 격자의 회절 차수를 변조할 수 있다. 파장을 변화시킴으로써 0차 텀에 전달되는 전력량의 변화를 측정할 수 있다. 유사하게, 파장의 함수로서 1차 회절 텀들을 측정 및/또는 이미지화함으로써, 오버레이 구조의 겉보기 위치는 파장의 함수로서 시스템적으로 편이하는 것처럼 보이게 된다. 파장에 따른 상대적 편이는 오버레이 타겟의 피치를 정확하게 결정하기 위한 자체 참조 방법을 제공하며; 2차 구조화 광 신호와 결합될 경우, 측면 변위를 정밀하게 측정할 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 0차 회절 모드와 1차 회절 모드 모두 동일한 시야 내에서 캡처될 수 있다. 이 두 모드의 중첩은 가변 파장과 구조화 광 변조의 함수로서 측정될 수 있다; 구조화 광이 이미지에 존재하는 공간 주파수들에 대한 정보를 제공하며, 가변 파장이 공간 주파수들의 위치를 변경함.
1135에서, 방법(1100)은 다층 샘플 상에 구조화 광을 투사하는 단계를 포함한다. 광은 광원으로부터, 파장 선택 장치를 통해, 광 변조기를 통해, 및 렌즈 요소를 통해 투사되어 다층 샘플에 충돌할 수 있다. 일 예에서, 샘플에 대한 광 투사 및 하나 이상의 센서(예를 들면, 도 5의 제 1 센서(560) 및 제 2 센서(570))에서의 후속 수집은 명시야 조명 설정으로 구성될 수 있다.
1140에서, 방법(1100)은 선택적으로 구조화 광의 기준 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기준 신호는 컴퓨팅 시스템을 통해 수치적으로 생성될 수 있으며, 하나 이상의 센서에서 검출된 회절 광은 컴퓨팅 시스템을 통해 수치적으로 생성된 기준 신호에 대해 분석될 수 있다. 다른 실시예들에서, 구조화 광의 기준 신호는 기준 표면(예를 들면, 도 5의 특정 실시예들과 관련하여 설명된 기준 표면)에 충돌할 수 있다. 기준 표면에서 반사된 광과 다층 샘플에서 회절된 광은 명확한 위상 관계를 가질 수 있으며, 이 위상 관계는 다층 샘플에 의한 구조화 광의 회절에 의해 도출된 상대적인 위상 변이를 측정하기 위해 고정 증폭에 사용될 수 있다.
1145에서, 방법(1100)은 2D 구조화 광의 회절 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 오버레이 타겟은 1차 회절 텀들이 상당한 양의 전력을 전달하고 샘플에 투사된 광에 대해 특정 각도로 향하도록 설계될 수 있다. 도 5의 시스템은 1차 텀들을 이미지화하도록 최적화될 수 있다. 광은 샘플에서 왜곡, 반사 및/또는 회절될 수 있고, 하나 이상의 다른 렌즈 요소(예를 들면, 도 5의 제 2 렌즈 요소(565) 및 제 3 렌즈 요소(575))를 통과하여 하나 이상의 센서에서 각각 수신될 수 있다. 특히, 다층 샘플에 충돌하는 광은 다층 샘플의 하나 이상의 주기적 구조에 의해 회절될 수 있고, 하나 이상의 센서가 1차 회절 구조화 광을 검출하도록 배치될 수 있다. 구조화 광의 전기장은 다층 샘플의 유전율의 주기적 공간 변동에 의해 변조되어, 회절된 구조화 광에 위상 변화를 부여할 수 있으며, 이 위상 변화는 다층 샘플의 유전율의 주기성에 의존한다. 예를 들어, 제 1 주기적 층, 및 제 1 주기적 층과 동일한 주기성의 제 2 주기적 층를 포함하지만, 제 1 주기적 층에서 일정한 양(즉, 오버레이 오차 포함)만큼 오프셋된 층 구조의 샘플의 경우, 회절된 구조화 광은 오버레이 오차에 비례하는 위상 변화를 얻게 된다. 회절된 구조화 광의 위상을 기준 신호와 비교함으로써 오버레이 오차를 얻을 수 있다. 일부 예들에서, 구조화 광의 주기성은 오버레이 변위를 회귀시키기 위해 1110 및 1125에 설명된 바와 같이 조정될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 오버레이 변위에 대한 회귀를 위한 추가 파라미터를 제공하기 위해 1115 및 1130에 설명된 바와 같이 파장 선택 장치를 통하는 등에 의해 광의 파장이 조정될 수 있다. 일 예에서, 회절된 2D 구조화 광은 제 1 센서(예를 들면, 도 5의 제 1 센서(560)) 및 제 2 센서(예를 들면, 도 5의 제 2 센서(570))에서 검출될 수 있으며, 제 1 구조화 광 신호에 대응하는 회절된 광은 제 1 센서에서 검출되고, 제 2 구조화 광 신호에 대응하는 회절 광은 제 3 센서에서 검출된다.
1150에서, 방법(1100)은 오버레이 오차를 획득하기 위해 기준 신호에 대해 1차 회절 신호의 고정 기술을 적용하는 단계를 선택적으로 포함한다. 기준 표면에서 반사되는 구조화 광으로부터 기준 신호가 감지되고 다른 센서(가령, 도 5와 관련하여 설명된 제 3 센서)에서 감지되는 실시예에서, 기준 신호는 시계열 데이터로서 획득될 수 있고, 예를 들어 픽셀 단위로 얻을 수 있다. 구조화 광의 기준 신호는 하나 이상의 센서에서 획득한 회절 구조화 광과 명확한 위상 관계를 가질 수 있으므로, 동일한 공간 주기를 가지며 기준 신호와 명확한 위상 관계를 갖는 신호가 고정 진폭을 통해(예를 들어, 도 5의 컴퓨팅 시스템(590)을 통해) 획득될 수 있다. 특히, 기준 신호에 대해 하나 이상의 센서에서 획득된 회절 광의 결과적인 위상 편이는 오버레이 오차에 비례할 수 있다. 공간 주기가 변조되는 예들에서, 결과적인 위상 편이는 공간 주기의 함수로서 위상 지도를 얻기 위해, 공간 주기의 함수로서 분석될 수 있다(예를 들어, 위상 편이는 원거리 필드의 공간 주기 영역에서 분석될 수 있음). 구조화 광의 파장이 구조화 광의 공간 주기의 변조에 추가적으로 또는 대안적으로 변조되는 또 다른 예들에서, 결과적인 위상 편이는 파장 및/또는 공간 주기의 함수로서 위상 지도를 얻기 위해, 파장의 함수로서 추가로 분석될 수 있다.
1155에서, 방법(1100)은 오버레이 신호의 벡터 변위를 얻기 위해 구조화 광의 2D 회절 신호를 분석하는 단계를 포함한다. 2D 회절 신호를 구성하는 회절된 제 1 구조화 광 신호 및 회절된 제 2 구조화 광 신호 각각은 (예를 들어, 1150의 고정 증폭을 통해 측정될 수 있는) 기준 신호에 대해 위상 편이를 가질 수 있고, 각각의 위상 편이는 각각의 공간 주파수 및 파장의 함수이다. 공간 주기 및 파장의 함수로서 기준 신호에 대한 회절된 제 1 구조화 광 신호의 위상 편이 및 공간 주기 및 파장의 함수로서 기준 신호에 대한 회절된 제 2 구조화 광 신호의 위상 편이가 1150에 설명된 바와 같이 위상 맵을 정의한다. 기준 신호에 대한 회절된 제 1 구조화 광 신호의 위상 편이 및 기준 신호에 대한 회절된 제 2 구조화 광 신호의 위상 편이에 대한 정보를 포함하는 위상 맵을 공간 주기 및 파장의 함수로 분석함으로써, 오버레이 오차의 벡터 변위(즉, 두 수직 방향의 오프셋 오차를 포함하는 오버레이 오차)를 구할 수 있다.
이러한 방식으로, 회절 기반 오버레이(DBO) 계측을 위해 공간적으로 구조화된 광을 사용함으로써, 다양한 측정 설정에 대해 다층 샘플의 오버레이 오차를 얻는 것이 가능할 수 있다. DBO 계측에서 구조화 광을 사용하는 기술적 효과는 다층 샘플의 주기적 구조의 공간 주기와 구조화 광의 공간 주기의 헤테로다인이 발생하여, 샘플에서 회절된 광이, 오버레이 오차에 정비례하는 위상 변이를 포함한다는 것이다. 구조화 광의 위상 변이를 공간 주기 및/또는 파장의 함수로 측정함으로써, 보정된 오버레이 오차를 얻을 수 있다. 특히, 회절된 광의 오버레이 오차 시그니처는, 0차 또는 1차 회절 피크들 중 어느 하나에서 구조화 광의 파장 및/또는 공간 주기의 함수로서 위상 편이를 통한 것을 포함하는 여러 상이한 기술을 사용하여 측정될 수 있으며, 이것은 특히, 구조화 광의 시계열 신호의 비대칭성을 통해, 그리고 2D 구조화 광에 대한 위상 편이의 벡터 변위를 통해 퓨필 평면 또는 이미지 평면 중 하나에서 측정될 수 있다. 또한, 회절 광의 위상 변이를 측정하기 위해 샘플의 공간 주기와 함께 공간적으로 구조화된 광의 헤테로다인을 채택함으로써, 회절 피크의 위치와 강도를 넘어서는 더 많은 정보를 얻을 수 있으며, 이에 따라 기존 DBO 계측과 비교하여 오버레이 오차 측정에 있어서의 더 높은 감도가 가능하게 된다.
본 개시는 광 변조기를 통해 광원으로부터 방출된 광을 투사함으로써 광원으로부터 공간적 구조화 광을 생성하는 단계, 광 변조기로부터의 공간적 구조화 광을 다층 주기적 샘플 상으로 투과시키는 단계, 복수의 센서들 중 하나 이상에서 다층 주기적 샘플로부터 회절된 공간적 구조화 광을 검출하는 단계 - 복수의 센서들은 컴퓨팅 시스템에 통신 가능하게 커플링됨 -, 복수의 센서들 중의 하나 이상에서 검출되는 회절된 공간적 구조화 광의 컴퓨팅 시스템에서 수신된 신호에 기초하여 다층 주기적 샘플의 오버레이 오차를 추정하는 단계를 포함하는 방법에 대한 지원을 제공한다. 방법의 제 1 예에서, 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들은 CMOS 센서, 광검출기, 광전자 증배관(PMT) 및 전하 결합 소자(CCD)를 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 제 1 예를 선택적으로 포함하는, 방법의 제 2 예에서, 광원은 발광 다이오드(LED), 레이저, 플라즈마 소스 및 필라멘트 소스를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 제 1 및 제 2 예 중 하나 또는 모두를 선택적으로 포함하는, 방법의 제 3 예에서, 광 변조기는 주어진 공간 주기를 갖는 공간적으로 구조화된 광을 생성한다. 제 1 내지 제 3 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 방법의 제 4 예에서, 공간적으로 구조화된 광의 공간 주기는 진폭 변조, 주파수 변조 또는 이들의 조합을 통해 변조될 수 있다. 제 1 내지 제 4 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 방법의 제 5 예에서, 오버레이 오차를 추정하는 것은 공간적으로 구조화된 광의 공간 주기 또는 광원의 파장 중 적어도 하나에 걸쳐 회귀하는 것을 포함한다. 제 1 내지 제 5 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 방법의 제 6 예에서, 방법은 복수의 렌즈 요소를 더 포함하며, 복수의 렌즈 요소들 중 제 1 렌즈 요소는 광 변조기와 다층 주기적 샘플 사이에 배치되고, 복수의 렌즈 요소들 중 나머지 렌즈 요소들 각각은 다층 주기적 샘플과 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들 사이에 배치되며, 여기서 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 검출되는 회절된 공간적으로 구조화된 광이 기준 신호와 비교된다. 제 1 내지 제 6 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 방법의 제 7 예에서, 오버레이 오차를 추정하는 것은 시간의 함수로서 회절된 공간적으로 구조화된 광의 전기장에서 비대칭성을 추정하는 것에 기초한다. 제 1 내지 제 7 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 방법의 제 8 예에서, 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들 각각은 CCD이고, 회절된 공간적으로 구조화된 광과 기준 신호 사이의 위상차는 회절된 공간적으로 구조화된 광과 기준 신호를 시간의 함수 및 각 CCD의 픽셀 위치의 함수로 비교하여 추정된다. 제 1 내지 제 8 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 방법의 제 9 예에서, 오버레이 오차를 추정하는 것은, 기준 신호에 대한 회절 공간적으로 구조화된 광의 고정 증폭을 통해 회절된 공간적으로 구조화된 광과 기준 신호 사이의 위상차를 추정하는 것을 포함한다. 제 1 내지 제 9 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 방법의 제 10 예에서, 방법은 다층 주기적 샘플과 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들 사이에 배치된 대물 렌즈를 더 포함하고, 이 대물 렌즈는 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 검출되는 대물 렌즈의 퓨필 평면으로 회절된 공간적으로 구조화된 광의 공간 푸리에 변환을 투사하고, 여기서 오버레이 오차를 추정하는 것은 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 검출되는 회절된 공간적으로 구조화된 광의 공간 푸리에 변환에 역 푸리에 변환을 적용하는 것을 포함한다. 제 1 내지 제 10 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 방법의 제 11 예에서, 광 변조기로부터 전달되는 공간적으로 구조화된 광은 다층 주기적 샘플의 평면 상에 투사되는 2차원(2D) 공간 변동을 포함하며, 여기서 오버레이 오차를 추정하는 것은 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 검출되는 회절된 공간적으로 구조화된 광의 2D 공간 변동에 기초하여 오버레이 오차의 벡터 변위를 추정하는 것을 포함한다. 제 1 내지 제 11 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는 방법의 제 12 예에서, 오버레이 오차를 추정하는 것은 기준 신호에 대한 회절된 공간적으로 구조화된 광의 위상차를 추정하는 것을 포함하며, 이 기준 신호는 컴퓨팅 시스템에 의해 생성된다.
본 개시는 또한 다층 주기적 샘플에서 오버레이 오차를 추정하기 위한 시스템에 대한 지원을 제공하며, 이 시스템은 축, 축과 결합된 광 변조기, 렌즈 요소, 축을 따라 공간적으로 구조화된 광을 렌즈 요소를 통해 다층 주기적 샘플에 투사하기 위해 광 변조기를 통해 광을 조사하도록 구성되는 광원, 다층 주기적 샘플로부터 회절된 공간적으로 구조화된 광을 검출하도록 구성되는 복수의 센서들, 및 컴퓨팅 시스템을 포함하며, 이 컴퓨팅 시스템은, 기준 신호에 대해 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 검출되는 광의 고정 증폭을 적용하도록 구성되는 동기화 모듈, 및 기준 신호와 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 검출되는 회절된 공간적으로 구조화된 광 사이의 위상차를 계산하도록 구성되는 분석 모듈을 포함하며, 이 위상차는 광원의 파장 및 공간적으로 구조화된 광의 공간 주기 중 하나 이상의 함수이다. 시스템의 제 1 예에서, 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들은 CMOS 센서, 광검출기, 광전자 증배관(PMT) 및 전하 결합 소자(CCD)를 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 제 1 예를 선택적으로 포함하는, 시스템의 제 2 예에서, 광원은 발광 다이오드(LED), 레이저, 플라즈마 소스 및 필라멘트 소스를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 제 1 및 제 2 예 중 하나 또는 모두를 선택적으로 포함하는, 시스템의 제 3 예에서, 복수의 센서들은 다층 주기적 샘플로부터 회절된 공간적으로 구조화된 광을 검출하도록 구성되는 제 1 센서 및 광 변조기로부터 공간적으로 구조화된 광의 기준 신호를 검출하도록 구성되는 제 2 센서를 포함한다. 제 1 내지 제 3 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 시스템의 제 4 예에서, 기준 신호는 컴퓨팅 시스템에 의해 생성된다. 제 1 내지 제 4 예 중 하나 이상 또는 각각을 선택적으로 포함하는, 시스템의 제 5 예에서, 제 1 센서에서 검출되는 회절된 공간적으로 구조화된 광은 1차 회절 신호이다.
본 개시는 또한 다층 주기적 샘플의 회절 기반 오버레이(DBO) 계측을 위한 광학 시스템에 대한 지원을 제공하며, 이 광학 시스템은 축, 축에 결합된 광 변조기, 렌즈 요소, 축을 따라 공간적으로 구조화된 광을 투사하기 위해 광 변조기를 통해 광을 조사하도록 구성되는 광원, 광 변조기와 다층 주기적 샘플 사이에 포지셔닝되는 빔 스플리터 - 이 빔 스플리터는 공간적으로 구조화된 광의 제 1 부분을 축에 수직인 방향으로 반사시키고, 축을 따라 공간적으로 구조화된 광의 제 2 부분을 다층 주기적 샘플 상으로 투과시키도록 구성됨 -, 광의 제 1 부분을 수신하고, 광의 제 1 부분을 제 1 센서에서 검출될 기준 신호로서 반사하도록 구성되는 기준 표면, 다층 주기적 샘플로부터 회절된 공간적으로 구조화된 광을 검출하도록 구성되는 제 2 센서, 및 컴퓨팅 시스템을 포함하며, 이 컴퓨팅 시스템은, 제 1 센서에서 검출되는 기준 신호에 대해 제 2 센서에서 검출된 회절된 공간적으로 구조화된 광의 고정 증폭을 적용하도록 구성되는 동기화 모듈, 및 제 1 센서에서 검출되는 기준 신호에 대해 제 2 센서에서 검출된 회절된 공간적으로 구조화된 광 사이의의 위상차를 계산하도록 구성되는 분석 모듈을 포함하며, 이 위상차는 광원의 파장 및 공간적으로 구조화된 광의 공간 주기 중 하나 이상의 함수이다.
개시된 양태는 일부 경우에 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 개시된 양태는 또한 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 의해 수행되거나 저장되는 명령어로서 구현될 수 있다. 이러한 명령어는 컴퓨터 프로그램 제품으로 지칭될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨팅 장치에 의해 액세스될 수 있는 임의의 매체를 의미한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 포함할 수 있다.
또한, 본 출원은 특정한 특징들을 참조한다. 본 명세서의 개시 내용은 이들 특정 특징의 모든 가능한 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정한 특징들이 특정 양태의 맥락에서 개시되는 경우, 그 특징은 가능한 한 다른 양태의 맥락에서 사용될 수 있다.
또한, 본 출원에서 2개 이상의 정의된 단계 또는 동작을 갖는 방법에 대한 참조가 이루어질 때, 정의된 단계 또는 동작은 문맥이 그러한 가능성을 배제하지 않는 한 임의의 순서로 또는 동시에 수행될 수 있다.
또한, 용어 "포함하다" 및 그 문법적 등가물은 본 명세서에서 다른 구성 요소, 특징, 단계, 프로세스, 동작 등을 의미하는 데 사용된다. 예를 들어, 성분 A, B 및 C를 "포함하는" 물품은 성분 A, B 및 C만을 함유할 수 있거나 성분 A, B 및 C를 하나 이상의 다른 성분과 함께 함유할 수 있다.
또한, "오른쪽" 및 "왼쪽"과 같은 방향은 편의상 그리고 도면에 제공된 다이어그램을 참조하여 사용된다. 그러나 개시된 주제는 실제 사용 또는 다른 구현에서 많은 방향을 가질 수 있다. 따라서 그림에서 수직, 수평, 오른쪽 또는 왼쪽인 기능은 모든 구현에서 동일한 방향 또는 방향을 갖지 않을 수 있다.
예시된 실시예를 참조하여 본 발명의 원리를 설명하고 예시하였지만, 예시된 실시예는 이러한 원리를 벗어나지 않고 배열 및 세부 사항에서 수정될 수 있고 임의의 원하는 방식으로 조합될 수 있음을 인식할 것이다. 전술한 논의는 특정 실시예에 초점을 맞추었지만, 다른 구성이 고려된다.
특히, "본 발명의 일 실시예에 따른" 등과 같은 표현이 본 명세서에서 사용되더라도, 이러한 문구는 일반적으로 실시예 가능성을 언급하는 것을 의미하며 본 발명을 특정 실시예 구성으로 제한하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 이들 용어는 다른 실시예로 결합 가능한 동일하거나 상이한 실시예를 지칭할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 설명의 목적으로 예시 및 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위를 제외하고는 제한되어서는 안 된다.
Claims (20)
- 방법으로서,
광원으로부터 방출된 광을 광 변조기를 통해 투사하여 상기 광원으로부터 공간적으로 구조화된 광을 생성하는 단계;
상기 광 변조기로부터의 상기 공간적으로 구조화된 광을 다층 주기적 샘플(multilayered periodic sample) 상으로 전달하는 단계;
복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 상기 다층 주기적 샘플로부터 회절된 공간적으로 구조화된 광을 검출하는 단계 - 상기 복수의 센서들은 컴퓨팅 시스템에 통신 가능하게 결합됨 -; 및
상기 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 검출되는 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광의 상기 컴퓨팅 시스템에서 수신된 신호에 기초하여, 상기 다층 주기적 샘플의 오버레이 오차(overlay error)를 추정하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 센서들 중 상기 하나 이상의 센서들은 CMOS 센서, 광검출기, PMT(photomultiplier tube) 및 CCD(charge coupled device)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 광원은 LED(Light Emitting Diode), 레이저, 플라즈마 소스 및 필라멘트 소스를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 광 변조기는 주어진 공간 주기로 공간적으로 구조화된 광을 생성하는, 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 공간적으로 구조화된 광의 상기 공간 주기는 진폭 변조, 주파수 변조 또는 이들의 조합을 통해 변조될 수 있는, 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 오버레이 오차를 추정하는 단계는 상기 공간적으로 구조화된 광의 상기 공간 주기 또는 상기 광원의 파장 중 적어도 하나에 걸쳐 회귀하는(regressing) 단계를 포함하는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
복수의 렌즈 요소들을 더 포함하며, 상기 복수의 렌즈 요소들 중 제 1 렌즈 요소는 상기 광 변조기와 상기 다층 주기적 샘플 사이에 배치되고, 상기 복수의 렌즈 요소들 중 나머지 렌즈 요소들 각각은 상기 다층 주기적 샘플과 상기 복수의 센서들 중 상기 하나 이상의 센서들 사이에 배치되며, 상기 복수의 센서들 중 상기 하나 이상의 센서들에서 검출되는 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광이 기준 신호와 비교되는, 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 오버레이 오차를 추정하는 단계는 시간의 함수로서 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광의 전기장에서의 비대칭성을 추정하는 것에 기초하는, 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들 각각은 CCD이고, 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광과 상기 기준 신호 사이의 위상차는, 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광과 상기 기준 신호를 시간의 함수 및 각각의 상기 CCD들의 픽셀 위치들의 함수로 비교하여 추정되는, 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 오버레이 오차를 추정하는 단계는 상기 기준 신호에 대한 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광의 고정 증폭(lock-in amplification)을 통해 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광과 상기 기준 신호 사이의 위상차를 추정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 다층 주기적 샘플과 상기 복수의 센서들 중 상기 하나 이상의 센서들 사이에 배치된 대물 렌즈를 더 포함하고, 상기 대물 렌즈는 상기 복수의 센서들 중 상기 하나 이상의 센서들에서 검출되는 상기 대물 렌즈의 퓨필 평면으로 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광의 공간 푸리에 변환을 투사하며, 상기 오버레이 오차를 추정하는 단계는 상기 복수의 센서들 중 상기 하나 이상의 센서들에서 검출되는 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광의 공간 푸리에 변환에 역 푸리에 변환을 적용하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 광 변조기로부터 전달되는 상기 공간적으로 구조화된 광은 상기 다층 주기적 샘플의 평면 상에 투사되는 2차원(2D) 공간 변동을 포함하며, 상기 오버레이 오차를 추정하는 단계는 상기 복수의 센서들 중 상기 하나 이상의 센서들에서 검출되는 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광의 상기 2D 공간 변동에 기초하여 상기 오버레이 오차의 벡터 변위를 추정하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 오버레이 오차를 추정하는 단계는 상기 컴퓨팅 시스템에 의해 생성된 상기 기준 신호에 대한, 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광의 위상차를 추정하는 단계를 포함하는, 방법. - 다층 주기적 샘플에서 오버레이 오차를 추정하기 위한 시스템으로서,
축;
상기 축과 결합되는 광 변조기;
렌즈 요소;
상기 축을 따라 공간적으로 구조화된 광을 상기 렌즈 요소를 통해 상기 다층 주기적 샘플에 투사하기 위해 상기 광 변조기를 통해 광을 조사하도록 구성되는 광원;
상기 다층 주기적 샘플로부터 회절된 공간적으로 구조화된 광을 검출하도록 구성되는 복수의 센서들; 및
컴퓨팅 시스템을 포함하며,
상기 컴퓨팅 시스템은,
기준 신호에 대해 상기 복수의 센서들 중 하나 이상의 센서들에서 검출되는 광의 고정 증폭을 적용하도록 구성되는 동기화 모듈; 및
상기 기준 신호와 상기 복수의 센서들 중 상기 하나 이상의 센서들에서 검출되는 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광 사이의 위상차를 계산하도록 구성되는 분석 모듈을 포함하며, 상기 위상차는 상기 광원의 파장 및 상기 공간적으로 구조화된 광의 공간 주기 중 하나 이상의 함수인, 시스템. - 제 14 항에 있어서,
상기 복수의 센서들 중 상기 하나 이상의 센서들은 CMOS 센서, 광검출기, 광전자 증배관(PMT) 및 전하 결합 소자(CCD)를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 광원은 발광 다이오드(LED), 레이저, 플라즈마 소스 및 필라멘트 소스를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 복수의 센서들은 상기 다층 주기적 샘플로부터 회절된 공간적으로 구조화된 광을 검출하도록 구성되는 제 1 센서 및 상기 광 변조기로부터 상기 공간적으로 구조화된 광의 기준 신호를 검출하도록 구성되는 제 2 센서를 포함하는, 시스템. - 제 16 항에 있어서,
상기 기준 신호는 상기 컴퓨팅 시스템에 의해 생성되는, 시스템. - 제 17 항에 있어서,
상기 제 1 센서에서 검출되는 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광은 1차 회절 신호인, 시스템. - 다층 주기적 샘플의 회절 기반 오버레이(DBO) 계측을 위한 광학 시스템으로서,
축;
상기 축에 결합되는 광 변조기;
렌즈 요소;
상기 축을 따라 공간적으로 구조화된 광을 투사하기 위해 상기 광 변조기를 통해 광을 조사하도록 구성되는 광원,
상기 광 변조기와 상기 다층 주기적 샘플 사이에 포지셔닝되는 빔 스플리터 - 상기 빔 스플리터는 상기 공간적으로 구조화된 광의 제 1 부분을 상기 축에 수직인 방향으로 반사시키고, 상기 축을 따라 상기 공간적으로 구조화된 광의 제 2 부분을 상기 다층 주기적 샘플 상으로 투과시키도록 구성됨 -;
상기 광의 제 1 부분을 수신하고, 상기 광의 제 1 부분을 제 1 센서에서 검출될 기준 신호로서 반사하도록 구성되는 기준 표면;
상기 다층 주기적 샘플로부터 회절된 공간적으로 구조화된 광을 검출하도록 구성되는 제 2 센서, 및
컴퓨팅 시스템을 포함하며,
상기 컴퓨팅 시스템은,
상기 제 1 센서에서 검출되는 상기 기준 신호에 대해 상기 제 2 센서에서 검출되는 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광의 고정 증폭을 적용하도록 구성되는 동기화 모듈; 및
상기 제 1 센서에서 검출되는 상기 기준 신호에 대해 상기 제 2 센서에서 검출되는 상기 회절된 공간적으로 구조화된 광 사이의의 위상차를 계산하도록 구성되는 분석 모듈을 포함하며, 상기 위상차는 상기 광원의 파장 및 상기 공간적으로 구조화된 광의 공간 주기 중 하나 이상의 함수인, 광학 시스템.
Applications Claiming Priority (2)
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