KR102514423B1 - 기판 상의 하나 이상의 구조체의 특성을 결정하기 위한 계측 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하기 위한 계측 시스템 및 이와 연관된 방법이 기술된다. 이러한 계측 시스템은 프로세서를 포함하는데, 프로세서는 측정 획득에서 조명 방사선으로 적어도 하나의 구조체를 조명한 결과로서 적어도 하나의 구조체에 의해 반사되거나 산란된 산란 방사선의 검출된 특성으로부터 위상 및 진폭 정보를 컴퓨테이션으로 결정하고 이와 같이 결정된 위상 및 진폭을 이용하여 관심 특성을 결정하도록 구성된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 10월 5월자로 출원된 EP 출원 제17194905.0호, 2017년 11월 2일자로 출원된 EP 출원 제17199764.6호 및 2017년 12월 13일자로 출원된 EP 출원 제17206967.6호에 대해 우선권을 주장하며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 기판 상의 구조체의 특성을 결정하기 위한 계측 시스템 또는 검사 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기판 상의 구조체의 특성을 결정하는 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 원하는 패턴을 적용하도록 구성된 기기이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는, 예를 들어, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)에 있는 패턴(또는 "설계 레이아웃" 또는 "설계"로도 지칭됨)을 기판(예를 들어, 웨이퍼) 상에 제공된 방사선-감응 재료(레지스트)의 층 상에 투영할 수 있다.
기판 상에 패턴을 투영하기 위해 리소그래피 장치는 전자기 방사선을 사용할 수 있다. 이러한 방사선의 파장은 기판 상에 형성될 수 있는 피처의 최소 크기를 결정한다. 현재 사용되는 전형적인 파장은 365nm(i-line), 248nm, 193nm 및 13.5nm 이다. 4-20 nm 범위, 예를 들어 6.7 nm 또는 13.5 nm 범위의 파장을 갖는 극자외(EUV) 방사선을 사용하는 리소그래피 장치는, 예컨대 파장 193 nm의 방사선을 사용하는 리소그래피 장치보다 기판 상에 더 작은 피처를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
리소그래피 장치의 전통적인 분해능 한계보다 작은 치수를 갖는 피처를 처리하기 위해 로우-k1 리소그래피가 사용될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 분해능 식은 CD = k1 × λ/NA로 표현될 수 있으며, 여기서 λ는 채용된 방사선의 파장이고, NA는 리소그래피 장치에서의 투영 광학계의 개구수이고, CD는 "임계 치수"(일반적으로 인쇄되는 최소 피처 크기이지만, 이 경우 1/2 피치)이고, k1은 실험상 분해능 인자이다. 일반적으로, k1이 작을수록, 특별한 전기적 기능 및 성능을 달성하기 위해 회로 설계자가 계획한 형상 및 치수와 유사한 기판 상의 패턴을 재현하는 것이 더 어려워진다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 정교한 미세 조정 단계가 리소그래피 투영 장치 및/또는 설계 레이아웃에 적용될 수 있다. 예를 들어 NA의 최적화, 커스터마이즈 조명 스킴, 위상 시프팅 패터닝 디바이스의 사용, 설계 레이아웃에서의 광학 근접 보정(OPC, 종종 "광학 및 프로세스 보정"이라고도 함)과 같은 설계 레이아웃의 다양한 최적화, 또는 "해상도 향상 기법"(RET)으로 일반적으로 규정되는 기타 다른 방법이 여기에 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다. 대안적으로, 리소그래피 장치의 안정성을 제어하기 위한 엄격한 제어 루프가 낮은 k1에서 패턴의 재현을 개선하기 위해 사용될 수 있다.
리소그래피 프로세스에서는, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 주사 전자 현미경 또는 다양한 형태의 계측 장치, 예컨대 스케터로미터를 포함하여, 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴이 알려져 있다. 이러한 툴을 지칭하는 일반적인 용어는 계측 장치 또는 검사 장치일 수 있다. 특정 실시예에서, 가시광 스펙트럼의 비교적 작은 파장 범위가 기판 상에 제조된 구조체의 검사를 위해 사용되는데, 더 높고 더 낮은 파장으로 이동될 필요가 있으며, 단일한 측정 동안 더 넓은 파장 범위를 사용할 필요가 있다. 특정 실시예에서, 검사 또는 계측 장치의 광학 시스템은 상대적으로 높은 NA를 갖는다. 광학 시스템의 특정 실시예에서, 표유 광 및/또는 고스팅(ghosting)이 문제가 될 수 있다. 특정 실시예에서, 암시야 이미징이 사용되고 어떤 경우에는 기록된 노이즈의 양이 너무 클 수도 있다. 검사 또는 계측 장치에 사용되는 광학 요소의 품질을 개선함으로써 상기 논의된 요구 사항에 대한 해결책을 제공하고/하거나 상기 논의된 문제점에 대한 해결책을 제공하는 것이 가능할 수 있다. 문제는 예를 들어, 넓은 파장 범위에 걸쳐 수차 요구 사항이 매우 엄격해진다는 것이다. 이로 인해 제조할 수 없는 광학 요소를 초래하거나 계측 또는 검사 장치로는 너무 값비싼 광학 요소를 초래할 수도 있다.
본 발명은 위에서 논의된 문제점 또는 한계 중 하나 이상을 해결하는 검사 또는 계측 시스템 또는 장치를 위한 효율적인 솔루션을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 청구범위 및 상세한 설명에 개시되어 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 기판 상의 적어도 하나의 구조체에 관한 관심 특성을 결정하기 위한 계측 시스템이 제공되는데, 이러한 계측 시스템은 프로세서를 포함하며, 프로세서는 측정 획득에서 조명 방사선으로 상기 적어도 하나의 구조체를 조명한 결과로서 상기 적어도 하나의 구조체에 의해 반사되거나 산란된 산란 방사선의 검출된 특성으로부터 위상 및 진폭 정보를 컴퓨테이션으로 결정하고 결정된 위상 및 진폭을 이용하여 관심 특성을 결정하도록 구성된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 기판 상의 적어도 하나의 구조체에 관한 관심 특성을 결정하는 방법이 제공되는데, 이러한 방법은, 측정 획득에서 조명 방사선으로 상기 적어도 하나의 구조체를 조명한 결과로서 상기 적어도 하나의 구조체에 의해 반사되거나 산란된 산란 방사선의 검출된 특성으로부터 위상 및 진폭 정보를 컴퓨테이션으로 결정하는 단계, 및 결정된 위상 및 진폭을 이용하여 관심 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
이제 본 발명의 실시예에 관해, 첨부된 도면을 참조로 하여 단지 예시의 목적으로 설명할 것이다.
도 1은 리소그래피 장치의 개략도이다.
도 2는 리소그래피 셀의 개략도이다.
도 3은 반도체 제조를 최적화하기 위한 세 가지 핵심 기술 간의 협력을 나타내는 홀리스틱 리소그래피의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치를 나타낸다.
도 5는 EUV 방사선을 이용한 계측 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 계측 디바이스를 개략적으로 나타낸다.
도 7은 다중 격자 타겟의 공지된 형태 및 기판 상의 측정 스폿의 개요를 나타낸 것이다.
도 8은 본원에 개시된 것과 같은 계측 방법에 의해 획득된 도 7의 타겟에 대한 이미지를 도시한 것이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 계측 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1은 리소그래피 장치의 개략도이다.
도 2는 리소그래피 셀의 개략도이다.
도 3은 반도체 제조를 최적화하기 위한 세 가지 핵심 기술 간의 협력을 나타내는 홀리스틱 리소그래피의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치를 나타낸다.
도 5는 EUV 방사선을 이용한 계측 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 계측 디바이스를 개략적으로 나타낸다.
도 7은 다중 격자 타겟의 공지된 형태 및 기판 상의 측정 스폿의 개요를 나타낸 것이다.
도 8은 본원에 개시된 것과 같은 계측 방법에 의해 획득된 도 7의 타겟에 대한 이미지를 도시한 것이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 계측 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 개시내용에서, 용어 "방사선" 및 "빔"은 자외선(예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 갖는 방사선) 및 EUV(예를 들어 약 5-100 nm 범위의 파장을 갖는 극 자외선)를 포함하는 모든 타입의 전자기 방사선을 포괄하기 위해 사용된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"는, 기판의 타겟부에 생성될 패턴에 대응하여, 입사 방사선 빔에 패터닝된 단면을 부여하는 데 사용될 수 있는 일반적인 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석될 수 있다. "광 밸브"라는 용어 또한 이와 관련하여 사용될 수 있다. 전통적인 마스크(투과형 또는 반사형, 바이너리, 위상 시프팅, 하이브리드 등) 이외에 다른 패터닝 디바이스의 예는, 프로그래밍 가능한 미러 어레이 및 프로그래밍 가능한 LCD 어레이를 포함한다.
도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 나타낸다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(조명기로도 지칭됨)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치설정하도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결되는 마스크 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(T), 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고 소정 파라미터들에 따라 기판 지지체를 정확히 위치설정하도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결되는 기판 지지체(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함함) 상에 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
동작 시에 조명 시스템(IL)은, 예컨대 빔 전달 시스템(BD)을 통해 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수광한다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형 및/또는 제어하기 위해 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형 및/또는 기타 다른 유형의 광학 컴포넌트 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 패터닝 디바이스(MA)의 평면에서 방사선 빔(B)의 단면에 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "투영 시스템"(PS)이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 적합하고 및/또는 액침액의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한 것으로서, 굴절형, 반사형, 반사굴절형, 애너모픽, 자기형, 전자기형 및/또는 정전형 광학 시스템 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템을 포괄하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"(PS)이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
리소그래피 장치(LA)는 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우도록, 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 기판의 적어도 일부가 덮일 수 있는 유형일 수도 있고, 이는 또한 액침 리소그래피라 불린다. 액침 기술에 대한 추가 정보는 US6952253에 제공되어 있으며, 이는 본 명세서에 원용에 의해 통합된다.
리소그래피 장치(LA)는 또한 2개 이상의 기판 지지체(WT)(또한 "이중 스테이지"라고도 함)를 갖는 유형일 수도 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기기에서는, 기판 지지체(WT)가 병렬적으로 사용될 수 있고, 및/또는 기판(W)의 후속 노광을 준비하는 단계가 기판 지지체(WT) 중 하나에 위치된 기판(W) 상에서 수행되면서, 나머지 기판 지지대(WT) 상의 또 다른 기판(W)은 이러한 다른 기판(W) 상에 패턴을 노광하기 위해 이용될 수 있다.
기판 지지체(WT) 이외에, 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 및/또는 세정 디바이스를 유지하도록 배열된다. 센서는 투영 시스템(PS)의 특성 또는 방사선 빔(B)의 특성을 측정하도록 배열될 수 있다. 측정 스테이지는 다수의 센서를 보유할 수 있다. 세정 디바이스는 리소그래피 장치의 일부, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 일부 또는 액침액을 제공하는 시스템의 일부를 세정하도록 배열될 수 있다. 기판 지지체(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 떨어져 있을 때 측정 스테이지는 투영 시스템(PS) 아래로 이동할 수 있다.
동작 시에, 방사선 빔(B)은 마스크 지지체(MT) 상에 유지되는 패터닝 디바이스, 예컨대 마스크(MA) 상에 입사되고, 패터닝 디바이스(MA) 상에 존재하는 패턴(설계 레이아웃)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 거친 후에, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하게 되며, 투영 시스템(PS)은 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 빔을 포커싱한다. 제2 위치설정기(PW) 및 위치 측정 시스템(IF)의 도움으로, 기판 지지체(WT)는 예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로 내에서 포커싱되고 및 정렬된 위치에 다양한 타겟부(C)를 위치설정하기 위해 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 가능하게는 또 다른 위치 센서(도 1에는 명확히 도시되지는 않음)가 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치설정하기 위해 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 사용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크(P1, P2)는 전용화된 타겟부를 점유하지만, 이들은 타겟부 사이의 공간에 위치할 수도 있다. 기판 정렬 마크(P1, P2)는 이들이 타겟부(C) 사이에 위치될 때 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성할 수 있는데, 이는 때때로 리소 셀 또는 (리소) 클러스터라고도 하며, 종종 기판(W)에 노광 전 및 노광 후 공정을 수행하는 장치를 포함한다. 통상적으로 이들은 레지스트 층을 증착하기 위한 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 냉각 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함하며, 이들은 예를 들어 기판(W)의 온도를 컨디셔닝하기 위한 것이며, 예컨대 레지스트 층에서 용매를 컨디셔닝하기 위한 것이다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판(W)을 픽업하여, 이를 상이한 프로세스 장치 간에 이동시키며, 리소그래피 장치(LA)의 로딩 베이(LB)에 기판(W)을 전달한다. 통칭하여 트랙으로도 지칭되는 리소셀 내의 이들 디바이스는 통상적으로 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어될 수 있는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있게 되며, 감독 제어 시스템은 또한 예컨대 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치를 제어할 수 있다.
리소그래피 장치(LA)에 의해 노광되는 기판(W)이 정확하고 일관되게 노광되도록, 기판을 검사하여 후속하는 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등의 패터닝된 구조체의 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 검사 툴(미도시)이 리소 셀(LC)에 포함될 수 있다. 오차가 검출되는 경우, 특히 동일한 배치(batch) 또는 로트의 다른 기판(W)이 노광되거나 처리되기 전에 검사가 수행된다면, 예를 들어 후속 기판의 노광에 대해 또는 기판(W) 상에서 수행될 다른 처리 단계에 대해 조정이 이루어질 수 있다.
검사 장치(계측 장치라고도 칭할 수도 있음)가 기판(W)의 특성을 결정하는 데 사용되며, 특히 동일한 기판(W)의 상이한 층들과 연관되는 특성이 층마다 어떻게 달라지는지 또는 상이한 기판들(W)의 특성이 어떻게 달라지는지를 결정하는 데 사용된다. 검사 장치는 대안적으로 기판(W) 상의 결함을 식별하도록 구성될 수 있고, 예를 들어 리소 셀(LC)의 일부일 수 있거나, 리소그래피 장치(LA)에 통합될 수 있거나, 심지어 독립형 디바이스일 수도 있다. 검사 장치는 잠상(노광 후 레지스트 층의 이미지) 또는 반잠상 이미지(노광후 베이크 단계(PEB) 이후 레지스트 층의 이미지), 또는 현상된 레지스트 이미지(레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분이 제거됨), 또는 심지어 에칭된 이미지(에칭 등의 패턴 전사 단계 이후)에 대해 특성을 측정할 수 있다.
일반적으로 리소그래피 장치(LA)에서의 패터닝 프로세스는 기판(W) 상의 구조체의 치수설정 및 배치의 높은 정확도를 요하는 처리에 있어서 가장 중요한 단계 중 하나이다. 이러한 높은 정확도를 보장하기 위해 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 3개의 시스템이 소위 "홀리스틱" 제어 환경으로 조합될 수 있다. 이들 시스템 중 하나는 계측 툴(MT)(제2 시스템) 및 컴퓨터 시스템(CL)(제3 시스템)에 (가상으로) 연결된 리소그래피 장치(LA)이다. 이러한 "홀리스틱" 환경의 핵심은 이들 3개의 시스템 사이의 협력을 최적화하여 전체적인 프로세스 윈도우를 향상시키고 리소그래피 장치(LA)에 의해 수행된 패터닝이 프로세스 윈도우 내에 유지되도록 엄격한 제어 루프를 제공하는 것이다. 프로세스 윈도우는 특정 제조 프로세스가 규정된 결과(예를 들어, 기능 반도체 디바이스)를 생성하게 되는 프로세스 파라미터(예를 들어, 선량, 포커스, 오버레이)의 범위를 규정한다 - 일반적으로 이러한 윈도우 내에서 리소그래피 프로세스 또는 패터닝 프로세스의 프로세스 파라미터가 변화하도록 허용된다.
컴퓨터 시스템(CL)은, 어떤 분해능 향상 기법을 사용할지를 예측하고 어느 마스크 레이아웃 및 리소그래피 장치 설정이 패터닝 프로세스의 가장 큰 전체 프로세스 윈도우를 달성하는지를 결정하도록 컴퓨테이션 리소그래피 시뮬레이션 및 계산을 수행하기 위해 패터닝될 설계 레이아웃(의 일부)을 사용할 수 있다(도 3에서 첫 번째 스케일 SC1에 양방향 화살표로 표시됨). 전형적으로, 분해능 향상 기법은 리소그래피 장치(LA)의 패터닝 가능성과 매칭되도록 구성된다. 컴퓨터 시스템(CL)은 또한, 예컨대 최적이 아닌 처리로 인해 결함이 존재할 수 있는지를 예측하기 위해, (예를 들어, 계측 툴(MT)으로부터의 입력을 사용하여) 프로세스 윈도우 내의 어느 곳에서 리소그래피 장치(LA)가 현재 작동하는 중인지를 검출하기 위해 사용될 수도 있다(예를 들어, 도 3에서 두 번째 스케일 SC2에 "0"을 가리키는 화살표로 도시됨).
계측 툴(MT)은 정확한 시뮬레이션 및 예측을 가능하게 하도록 컴퓨터 시스템(CL)에 입력을 제공할 수 있고, 예를 들면 리소그래피 장치(LA)의 교정 상태에 있어서, 가능한 드리프트를 식별하기 위해 리소그래피 장치(LA)에 피드백을 제공할 수 있다(도 3에서 세 번째 스케일 SC3에 다수의 화살표로 도시됨).
리소그래피 프로세스에서는, 예를 들어 프로세스 제어 및 검증을 위해 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 주사 전자 현미경 또는 다양한 형태의 계측 장치, 예컨대 스케터로미터를 포함하여, 이러한 측정을 수행하기 위한 다양한 툴이 알려져 있다. 알려진 스캐터로미터의 예는 종종, 언더필된 타겟(측정 빔이 격자보다 작은 스폿을 생성할 수 있을 정도로 큰 타겟 - 단순한 격자 또는 상이한 층들에서의 중첩되는 격자들의 형태임) 또는 오버필된 타겟(조명 스폿이 타겟을 부분적으로 또는 완전히 포함하게 됨)과 같은 전용화된 계측 타겟의 제공에 의존한다. 또한, 계측 툴, 예를 들어 언더필된 타겟, 예컨대 격자를 조명하는 각도 분해 스캐터로미터의 사용은, 산란 방사선과 타겟 구조체의 수학적 모델과의 상호작용을 시뮬레이션하고 시뮬레이션 결과를 측정 결과와 비교함으로써 격자의 특성이 계산될 수 있는 소위 재구성 방법의 사용을 가능하게 한다. 모델의 파라미터는 시뮬레이션된 상호 작용이 실제 타겟으로부터 관측된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 조정된다.
스캐터로미터는, 이러한 스캐터로미터의 대물계의 동공 평면 또는 동공 평면과 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 일반적으로 동공 기반 측정이라 함) 또는 이미지 평면 또는 이러한 이미지 평면에 공액인 평면에 센서를 구비함으로써(이 경우 측정은 이미지 또는 필드 기반 측정이라 함) 리소그래피 프로세스의 파라미터의 측정을 가능하게 하는 다목적 기구이다. 이러한 스캐터로미터 및 관련 측정 기법은 특허 출원 US20100328655, US2011102753A1, US20120044470A, US2010049470A, US20110249244, US20110026032 또는 EP1,628,164A에 추가로 설명되어 있으며, 이러한 문헌의 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 전술한 스캐터로미터는 연질 x-선 및 가시광선 내지 근적외선 범위의 광을 사용하여 다수의 격자로부터 다수의 타겟을 하나의 이미지로 측정할 수 있다.
스캐터로미터 등의 계측 장치가 도 4에 도시되어 있다. 이는 기판(W) 상에 방사선(5)을 투영하는 광대역(백색광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사 또는 산란 방사선(10)은 정반사된 방사선(10)의 스펙트럼(6)(즉, 파장 λ의 함수로서의 세기 I의 측정)을 측정하는 스캐터로미터 검출기(4)로 전달된다. 이러한 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 구조 또는 프로파일(8)이 처리 유닛(PU)에 의해, 예를 들어 엄격 결합파 분석 및 비선형 회귀에 의해 또는 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의해 재구성될 수 있다. 일반적으로, 이러한 재구성을 위해 구조체의 일반적인 형태가 알려져 있으며, 일부 파라미터는 구조체가 만들어진 프로세스에 대한 지식으로부터 추정되고, 산란계측 데이터로부터 결정되어야 하는 구조체의 몇 가지 파라미터만이 남게 된다. 이러한 스캐터로미터는 수직 입사 스캐터로미터 또는 경사 입사 스캐터로미터로 구성될 수 있다.
EUV 분광 반사측정
도 5는 EUV 계측 방법을 예시하고 도 6은 EUV 계측 장치(300)를 예시한다. 이 장치는 도 1의 제조 시스템에서 처리된 기판(W)의 파라미터를 측정하기 위한 EUV 계측 장치(244)의 예로서 사용될 수 있다. EUV 계측 장치에 의해 사용되는 조명 방사선은 0.1 내지 100 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 1 내지 100 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 1 내지 50 nm의 파장 범위, 또는 선택적으로 10 내지 20 nm의 파장 범위의 방사선을 포함할 수 있다.
도 5에서, 타겟(T)은 구형의 기준 프레임의 원점에 1차원 격자 구조를 포함하는 것으로 개략적으로 표현되어 있다. 축 X, Y 및 Z는 타겟에 대해 상대적으로 규정된다. (물론 원칙적으로 임의의 좌표 시스템이 규정될 수 있으며, 각각의 컴포넌트는 도시된 것에 대해 상대적으로 규정될 수 있는 자신의 국소 기준 프레임을 가질 수 있다.) 타겟 구조체의 주기성 방향(D)은 X 축과 정렬되어 있다. 도면은 실제 사시도는 아니며 개략적인 예시에 불과하다. XY 평면은 타겟 및 기판의 평면이며, 명확히 하기 위해 관찰자를 향해 기울어진 것으로 도시되어 있고 원(302)이 비스듬하게 보이도록 표현되어 있다. Z 방향은 기판에 수직인 방향 N을 규정한다. 도 5에서, 입사 광선 중 하나는 304로 표기되며 그레이징 입사각(α)을 갖는다. 이러한 예에서, 입사 광선(304)(및 방사선 스폿(S)을 형성하는 모든 입사 광선)은 실질적으로 XZ 평면에 평행한 평면, 즉 방향 D 및 N으로 규정되고 원(306)으로 표현되는 평면에 놓인다. 타겟(T)의 주기적 구조체에 의해 산란되지 않은 반사된 광선(308)은 도면에서 타겟의 우측을 향해 상승 각도(α)로 나오게 된다.
분광 반사측정을 수행하기 위해, 광선(308) 및 다른 반사 광선은 다양한 파장의 광선을 포함하는 스펙트럼(310)으로 분해된다. 스펙트럼은 예를 들어 그레이징 입사 회절 격자(312)를 사용하여 생성될 수 있다. 스펙트럼은 스펙트럼 검출기(313)에 의해 검출된다. 이러한 스펙트럼 검출기(313)는 예를 들어 픽셀 어레이를 갖는 CCD 이미지 검출기일 수 있으며, 스펙트럼을 분석을 위해 전기 신호 및 종국적으로 디지털 데이터로 변환하는 데에 사용된다.
스펙트럼(310)에 더하여, 고차(0이 아닌) 회절 차수(352)(예를 들어, 적어도 +1 및 -1 차수, 및 가능하다면 다른 더 높은 차수)가 회절 차수 검출기(350)를 사용하여 검출될 수 있다. 하나의 회절 차수 검출기(350)가 여기에 도시되어 있지만, 둘 이상의 고차 검출기가 사용될 수 있으며; 예를 들어, +1 차수에 대해 제1 고차 검출기, -1 차수에 대해 제2 고차 검출기가 사용될 수 있다. 회절 차수 검출기(350)는 예를 들어 픽셀 어레이를 갖는 CCD 이미지 검출기일 수 있다.
실제 시스템에서는, 방사선의 스펙트럼(304)이 시간 변동에 영향을 받을 수 있고, 이는 분석을 방해할 수 있다. 이들 변동에 대해 검출된 스펙트럼(310) 및/또는 고차 회절 차수(352)를 정규화하기 위해, 기준 스펙트럼이 기준 스펙트럼 검출기(314)에 의해 캡처된다. 기준 스펙트럼을 생성하기 위해, 소스 방사선(316)은 또 다른 회절 격자(318)에 의해 회절된다. 격자(318)의 0차 반사 광선이 입사 광선(304)을 형성하는 반면, 격자(318)의 1차 회절 광선(320)은 기준 스펙트럼 검출기(314)에 의해 검출된 기준 스펙트럼을 형성한다. 기준 스펙트럼을 나타내는 전기 신호 및 데이터가 분석에 사용되도록 획득된다.
입사각(α)의 하나 이상의 값에 대해 획득되는 측정된 스펙트럼(310) 및/또는 고차 회절 차수(352)로부터, 타겟 구조체(T)의 특성에 대한 측정이 아래에 추가로 설명되는 방식으로 계산될 수 있다.
도 6을 참조하면, EUV 계측 장치(300)는 도 5의 방법에 의해 기판(W) 상에 형성된 계측 타겟(T)의 특성을 측정하기 위해 제공된다. 다양한 하드웨어 컴포넌트가 개략적으로 표현되어 있다. 이들 컴포넌트의 실제 구현은, 잘 알려져 있는 설계 원리에 따라 기존 컴포넌트와 특별히 설계된 컴포넌트의 혼합을 통상의 기술자가 적용함으로써 수행될 수 있다. 설명할 다른 컴포넌트에 대하여 원하는 위치 및 배향으로 기판을 유지하기 위한 지지체(상세히 도시되지 않음)가 제공된다. 방사선 소스(330)는 조명 시스템(332)에 방사선을 제공한다. 조명 시스템(332)은 광선(304)으로 표현된 EUV 조명 방사선의 빔을 제공하며, 이는 타겟(T) 상에 포커싱된 조사 스폿을 형성한다. 조명 시스템(332)은 또한 기준 스펙트럼 검출기(314)에 기준 스펙트럼(320)을 제공한다. 편리하게 컴포넌트(312, 313) 등은 스펙트럼 검출 시스템(333)으로서 고려될 수 있다.
이러한 예에서 기판(W)은, 광선(304)의 입사각(α)이 조정될 수 있고/있거나 기판(W)의 x, y, z 위치가 조정될 수 있도록 위치설정 시스템(334)을 갖는 이동가능한 지지체 상에 장착된다. 이러한 예에서, 소스(330) 및 조명 시스템(332)은 정지 상태로 유지되면서, 입사각을 변화시키기 위해 기판(W)을 기울이는 것은 편의상의 문제로 선택되는 것이다. 반사 광선(308)을 포착하기 위해, 검출 시스템(333)은 추가의 이동가능한 지지체(336)를 구비하여, 정지 상태인 조명 시스템에 대해 상대적으로 각도 2α를 통해 또는 기판에 대해 상대적으로 각도 α를 통해 이동하게 된다. 반사측정의 그레이징 입사 체제에서는, 도시된 바와 같이, 기판의 평면을 기준으로 입사각(α)을 규정하는 것이 편리하다. 물론, 이것은 입사 광선(I)의 입사 방향과 기판에 수직인 방향(N) 사이의 각도로서 동일하게 규정될 수 있다.
각각의 타겟(T)을 포커싱된 방사선 스폿(S)이 위치하는 지점으로 가져오기 위해, 도시되지 않은 추가의 액추에이터가 제공된다(다른 방식으로는, 타겟이 위치하는 지점으로 스폿을 가져오기 위해). 실제 응용예에서는, 단일 기판 상에서 측정될 개별 타겟들 또는 타겟 위치들이 연속되어 있을 수 있고, 기판들이 연속되어 있을 수도 있다. 조명 시스템 및 검출기(313, 350)가 정지 상태로 유지되는 동안 기판 및 타겟이 이동되고 재배향되는지, 또는 조명 시스템 및 검출기(313, 350)가 이동되는 동안 기판이 정지 상태로 유지되는지, 또는 상이한 컴포넌트들의 상대적인 운동이 이러한 기술의 조합에 의해 달성되는지는 중요하지 않다. 본 발명은 이러한 모든 변형을 포괄한다.
도 5를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 타겟(T) 및 기판(W)에 의해 반사된 방사선은 스펙트럼 검출기(313)에 충돌하기 전에 다양한 파장의 광선의 스펙트럼(310)으로 분할된다. 스펙트럼 검출기(313) 및/또는 회절 차수 검출기(350)는 예를 들어 위치 감응 EUV 검출기, 전형적으로 검출기 요소의 어레이를 포함한다. 각각의 경우에, 어레이는 선형 어레이일 수 있지만, 실제로는 요소(픽셀)의 2차원 어레이가 제공될 수 있다. 스펙트럼 검출기(313) 및/또는 회절 차수 검출기(350)는 예를 들어 CCD 이미지 센서일 수 있다.
프로세서(340)는 검출기(350, 313 및 314)로부터 신호를 수신한다. 특히, 스펙트럼 검출기(313)로부터의 신호 ST는 타겟 스펙트럼을 나타내는 것이고, 회절 차수 검출기(350)로부터의 신호 SF는 고차 회절 패턴을 나타내는 것이며, 검출기(314)로부터의 신호 SR은 기준 스펙트럼을 나타내는 것이다. 프로세서(340)는 소스 스펙트럼의 변동에 대해 정규화된, 타겟의 반사 스펙트럼을 획득하기 위해 타겟 스펙트럼으로부터 기준 스펙트럼을 감산할 수 있다. 하나 이상의 입사각에 대한 결과적인 반사 스펙트럼은 프로세서에서, 타겟의 특성, 예를 들어 CD 또는 오버레이의 측정을 계산하는 데에 사용된다. 유사하게, 프로세서(340)는 소스 스펙트럼의 변동에 대해 정규화되는 고차 회절 패턴을 획득하기 위해 고차 회절 차수 패턴(스펙트럼)(352)으로부터 기준 스펙트럼을 감산할 수 있다. 이러한 고차 회절 차수 패턴(352)은 타겟의 특성, 예를 들어 오버레이 또는 포커스의 측정을 계산하기 위해 세기 비대칭 측정으로 비교될 수 있다.
실제로, 소스(330)로부터의 방사선은 일련의 짧은 펄스로 제공될 수 있고, 신호 SR 및 ST는 각각의 펄스에 대해 함께 캡처될 수 있다. 이러한 입사각에서 이와 같은 타겟에 대한 전체 반사 스펙트럼으로 집계되기 전에 각각의 개별 펄스에 대한 차이 신호가 계산된다. 이러한 방식으로, 펄스들 사이의 소스 스펙트럼의 불안정성이 보정된다. 펄스 레이트는 초당 수천 또는 심지어 수만(헤르츠)일 수 있다. 하나의 반사 스펙트럼을 측정하기 위해 집계된 펄스의 수는 예를 들어 수십 또는 수백일 수 있다. 펄스가 매우 많더라도 물리적 측정에는 매우 짧은 시간이 소요된다.
이러한 EUV 분광 반사측정법을 반도체 제조의 계측에 적용하면 작은 격자 계측 타겟이 사용될 수 있다. 그레이징 입사각(α)을 다양한 상이한 값으로 설정하면서, 다수의 회절 스펙트럼이 검출기(350, 313 및 314)를 사용하여 캡처된다. 스펙트럼 검출기(313)에 의해 검출된 스펙트럼 및 타겟 구조체의 수학적 모델을 사용하여, CD 및/또는 다른 관심있는 파라미터의 측정에 도달하기 위해 재구성 계산이 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 회절 차수 검출기(350)에 의해 검출된 상보적인 고차 회절 차수들은 타겟 구조체에서 비대칭을 결정하기 위해 비교될 수 있고, 따라서 타겟 특성에 따라 오버레이, 포커스 또는 선량과 같은 하나 이상의 관련된 관심 파라미터를 결정할 수 있다.
스캐터로미터(MT)의 일 실시예에서, 스캐터로미터(MT)는 반사 스펙트럼 및/또는 검출 구성에서 비대칭을 측정함으로써 2개의 오정렬된 격자 또는 주기적 구조체의 오버레이를 측정하도록 적응되며, 비대칭은 오버레이의 정도와 관련된다. 포커스 의존 비대칭으로 형성되는 특별한 타겟 상에서 포커스를 측정하기 위해 유사한 방법이 사용될 수 있다. 오버레이의 경우에, 2개의 (전형적으로 중첩되는) 격자 구조체가 2개의 상이한 층(반드시 연속된 층일 필요는 없음)에 적용될 수 있고, 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 위치에 형성될 수 있다. 스캐터로미터는 예를 들어 공동 특허 출원 EP1,628,164A에 기술된 바와 같은 대칭적인 검출 구성을 가질 수 있고, 따라서 임의의 비대칭이 명확하게 구별될 수 있다. 이는 격자의 오정렬을 측정하는 간단한 방법을 제공하게 된다. 주기적 구조체의 비대칭을 통해 타겟이 측정될 때 주기적 구조체를 함유하는 2개의 층 사이의 오버레이 오차를 측정하기 위한 추가의 예는 PCT 특허 출원 공보 WO 2011/012624 또는 미국 특허 출원 US 20160161863에서 찾을 수 있고, 이러한 문헌은 원용에 의해 전체 내용이 본원에 통합된다.
도 7은 오버레이를 측정하는 데 사용될 수 있는 기판(W) 상의 예시적인 계측 타겟(T)을 도시한다. 타겟(T)은, 주로 레지스트에, 하지만 예컨대 에칭 프로세스 이후에도, 리소그래피 프로세스에 의해 형성된 복합 격자 또는 서브타겟(32, 33, 34, 35)의 앙상블을 포함할 수 있다. 오버레이 응용예의 경우, 서브타겟(32, 33, 34, 35)은 웨이퍼 상의 동일한 위치 상에, 서로 상이하지만 반드시 연속되는 층들에 형성되지는 않는, 한 쌍의 유사한 격자들(동일한 피치, CD, SWA 등)일 수 있다. 계측 장치는 오버레이 측정으로 알려진 이들 2개의 중첩 격자들 사이의 오정렬을 측정할 것이다. 일 실시예에서, 타겟(T)은 적절한 스캐터로미터를 사용하는 암시야 측정을 위해 설계될 수 있다. 암시야 타겟은 전형적으로 이용가능한 조명 스폿(31)보다 작게 만들어질 것이다(일반적인 타겟은 5x5 제곱 미크론인 반면, 조명 스폿은 직경이 35 마이크로미터이다). 이와 같이, 동시에 측정될 수 있는 다수의 오버레이 서브타겟(32, 33, 34, 35)을 이용하기에 충분한 공간이 존재할 것이며, 다수의 기능을 측정하게 될 수 있다. 서브타겟(32, 33, 34, 35)은 X 및 Y 방향으로 입사하는 방사선을 회절시키도록, 도시된 바와 같이 그 배향이 다를 수 있다. 도시된 특정 예에서, 서브타겟(32 및 34)은 각각 +d, -d의 바이어스를 갖는 X-방향 서브타겟이고, 서브타겟(33 및 35)은 오프셋 +d 및 -d를 갖는 Y-방향 서브-타겟이다. 대안적으로, 한 방향으로만 측정하기 위해서는 서브타겟의 단지 절반, 즉 해당 방향에 대응하는 서브타겟만 필요로 할 것이다. 4개의 서브타겟이 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는 원하는 정확도를 얻기 위해 더 큰 매트릭스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 9 개의 복합 서브타겟의 3 x 3 어레이는 바이어스 -4d, -3d, -2d, -d, 0, +d, +2d, +3d, +4d를 가질 수 있다. 이들 서브타겟에 대한 별개의 이미지가 검출 시스템에 의해 캡쳐된 이미지에서 식별될 수 있다.
일 실시예에서, 타겟의 비대칭, 따라서 예를 들어 오버레이가 결정될 수 있다. 이것은, 이미지 프로세서 및 제어기를 사용하여 각각의 주기 구조체(32-35)에 대하여 +1 및 -1 차수(또는 이와 다른 상보적인 고차수)에 대해 획득된 세기 값을 비교하여 그 세기의 임의의 차이, 즉 세기 비대칭을 식별함으로써 수행될 수 있다. "차이"라는 용어는 단지 감산만을 의미하는 것은 아니다. 차이는 비율 형태 또는 합계 형태로 계산될 수도 있다. 다수의 주기적 구조체에 대해 측정된 세기 비대칭은, 적용된다면, 타겟(T) 근방에서 리소그래피 프로세스의 하나 이상의 성능 파라미터를 계산하기 위해 해당 주기적 구조체의 오버레이 바이어스에 대한 지식과 함께 사용된다. 관심있는 성능 파라미터는 오버레이이다. 리소그래피 프로세스의 다른 성능 파라미터, 예컨대 포커스 및/또는 선량이 계산될 수 있다. 하나 이상의 성능 파라미터는 리소그래피 프로세스의 개선을 위해 피드백될 수 있고, 예를 들어 스캐터로미터 자체의 측정 및 계산 프로세스를 개선하는 데 사용되고 타겟(T)의 설계 개선하는 데 사용된다.
보다 구체적으로는, 예를 들어 PCT 특허 출원 공보 WO 2011/012624 또는 미국 특허 출원 US 20160161863 에 개시된 방법을 이용하면(원용에 의해 전체적으로 본원에 통합됨), 서브타겟(32 내지 35)을 함유하는 2개의 층 사이의 오버레이는 다음 단계를 포함하는 방법에 의해 측정될 수 있다. 처음 단계에서, 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼는 주기적 구조체(32-35)를 포함하는 타겟을 포함하는 구조체를 생성하기 위해 도 2의 리소그래피 셀을 통해 1 회 이상 처리된다. 다음 단계에서, 주기적 구조체(32 내지 35)로부터의 제1 회절 패턴이 1차 회절 빔 중 하나(예를 들어 -1)를 사용하여 획득된다. 일 실시예에서, 제1 조명 모드가 사용된다. 그 다음에, 예를 들어 조명 모드를 변경하거나 이미징 모드를 변경함으로써, 또는 계측 장치의 관측 시야에서 기판(W)을 180 ° 회전시킴으로써, 나머지 1차 회절 빔(+1)을 이용하여 주기적 구조체로부터 제2 회절 패턴이 획득된다. 결과적으로, +1 회절 방사선이 제2 이미지에서 캡처된다. 일 실시예에서, 조명 모드가 변경되고 제2 조명 모드가 사용된다. 일 실시예에서, TIS(툴 유발 시프트)와 같은 툴 유발 아티팩트는 0 ° 및 180 ° 기판 배향으로 측정을 수행함으로써 제거될 수 있다. 이어서, 제1 및 제2 회절 패턴은, 예를 들어 각각의 서브타겟의 회절 패턴 내에서 세기 레벨의 차이를 계산함으로써 비교된다.
도 8은, (예컨대, 도 6의 장치를 이용하여) 위에서 기술한 방법의 일부로서 도 7의 타겟을 이용하여, 센서 상에 형성되어 센서에 의해 검출될 수 있는 이미지의 예를 도시한다. 어두운 직사각형은, 기판 상의 조명된 스폿(31)이 대응하는 원형 영역(41)으로 이미징되는, 센서 상의 이미지의 필드를 나타낸다. 이러한 도면 내에서, 직사각형 영역(42-45)은 작은 타겟 격자(32 내지 35)의 이미지를 나타낸다. 타겟이 제품 영역에 있는 경우 이러한 이미지 필드의 주변부에 제품 피처가 보일 수도 있다. 이미지 프로세서 및 컨트롤러(PU)는 패턴 인식을 사용해 이들 이미지를 처리하여 격자(32 내지 35)의 별개 이미지(42 내지 45)를 식별한다. 이런 식으로, 이미지는 센서 프레임 내의 특정 위치에 매우 정밀하게 정렬될 필요가 없으며, 이는 전체적으로 측정 장치의 처리량을 크게 개선한다. 일단 격자의 별개 이미지가 식별되면, 이러한 개별 이미지의 세기가, 예를 들어 식별된 영역 내에서 선택된 픽셀 세기 값을 평균화하거나 합산함으로써 측정될 수 있다. 이미지들의 세기 및/또는 다른 특성을 서로 비교할 수 있다. 리소그래피 프로세스의 상이한 파라미터를 측정하기 위해 이러한 결과는 조합될 수 있다. 오버레이 성능은 이러한 파라미터의 중요한 예이다.
이하에서 논의될 본 발명의 실시예는 전술한 계측 또는 검사 장치 중 하나에서 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 기판 상의 적어도 하나의 구조체(예를 들어, 타겟)의 관심 특성을 결정하기 위한 방법 및/또는 계측 또는 검사 장치에 관한 것이다.
본 계측 장치에서는, 공간적으로 인코히어런트 광원이 전형적으로 사용된다. (측정 시간을 줄이기 위해) 광자 플럭스를 증가시키기 위해서는, AOTF(음향-광학 튜닝가능 필터)와 함께 백색광 레이저와 같은 (적어도 부분적으로) 코히어런트 광원을 사용하여 측정 파장 및/또는 대역폭을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 코히어런트 조명 소스는 또한 작은 조명 스폿을 허용할 수 있으며, 이는 또한 (예를 들어, 더 작은 타겟 크기를 지원하거나 타겟에 인접한 구조체의 조명을 방지하기 위해) 유리하다. 또한, 전형적으로, 본 계측 장치에서 지원되는 파장 범위는 대략 400nm 내지 900nm로 제한된다.
일반적으로, 적절한 고품질 세기 이미지의 측정은 광학계가 넓은 파장 λ 범위에 걸쳐 낮은 수차 사양을 가질 것을 요구하므로, 최적의 측정 파장 및/또는 대역폭을 선택할 수 있는 유연성이 있어야 한다. 넓은 파장 범위는 수많은 다양한 재료, 스택 및 응용예를 포괄하는 측정을 가능하게 한다. 동시에, 광학계는 또한 큰 관측 시야 및 인접한 구조체들 사이의 크로스토크를 최소화하기 위해 큰 개구 수 NA(예를 들어, NA> 0.8)를 가져야 한다. 다른 고려 사항으로는, 넓은 동적 범위(낮은 고스팅/반사), 및 0차를 억제하는 암시야 측정 원리와의 호환성 등이 있다.
단일 계측 장치에서 이러한 모든 요구 사항과 바람직한 특징을 구현하는 것은 매우 어렵거나 불가능하며, 그 중 다수는 충분히 낮은 수차 성능을 유지하기 위해 센서 광학계에 경쟁적인 요구 사항을 부과할 것이기 때문이다. 특히, 나머지 요구 사항을 충족시키면서, 조명 방사선의 파장 범위를 현재의 400nm 내지 900nm 보다 훨씬 크게 증가시키는 것은 센서 광학계의 수차 성능을 악화시킬 것이다. 이로 인해 수차가 증가하여 검출기 세기 이미지 품질이 저하될 것이다.
특히, 큰 관측 시야(> 50㎛)와 조합하여 더 큰 파장 범위, 예를 들어 200nm 내지 2000nm를 용이하게 하는 것이 바람직하다. 수차 성능을 유지하면서 이것을 광학적으로 달성하기보다는, 센서 광학계가 더 큰 수차를 갖도록 허용함으로써 이를 달성하는 것이 제안된다. 물론, 단순히 센서 광학계 내에서 더 큰 수차를 허용하면 이러한 광학 수차의 영향을 보상하기 위해 무언가가 수행되지 않는 한 이미지 품질에 수용할 수 없는 영향을 미칠 것이다. 따라서, 센서 광학계 내에서 수차 성능에 대한 완화의 부정적인 영향을 보상하기 위해 컴퓨테이션 이미징 기술을 사용할 것이 제안된다.
이와 같이, 리소그래피 프로세스를 사용하여 형성된 기판 상의 구조체를 측정하기 위해 계측 장치에서 컴퓨테이션 이미징을 사용하는 것이 제안된다.
계측 장치 대신에 계측 시스템이라고 할 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 측정 및 이미지 처리가 동일한 장치에서 실행될 필요는 없다. 별도의 이미지 처리 장치가 계측 장치에 커플링되어 계측 시스템을 형성할 수 있다. 또한 계측 장치 또는 계측 시스템 대신에 검사 장치 또는 검사 시스템이라고 할 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예를 포함하는 검사 장치는 기판의 결함 또는 기판 상의 구조체의 결함을 검출하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판 상의 구조체의 특성은 구조체 내의 결함, 구조체의 특정 부분의 부재, 또는 기판 상의 원치 않는 구조체의 존재에 관한 것일 수 있다.
선택적인 실시예에서, 고스팅, 표유 광 및/또는 반사를 감소시키기 위해, 조명 및 검출 브랜치에 대한 광학계를 분리하는 광학 센서 레이아웃을 포함하는 계측 장치가 또한 제안된다.
보다 구체적으로, 타겟 검출기 세기 이미지(즉, 검출기에서의 전기장의 진폭/세기를 포함하는 조명된 타겟의 이미지)의 직접적인 측정 대신에, (예를 들어, 상대적으로 낮은 품질의) 세기 측정에 기초하여, 전기장 진폭 및 위상의 관점에서 타겟과 조명 방사선의 상호작용을 기술하는 위상 복원(phase retrieval)으로 대체할 것을 제안한다. 이러한 상호작용의 기술은 예를 들어 타겟 바로 위의 평면에서의 전기장 및/또는 자기장의 표현을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 조명된 타겟 전기장 및/또는 자기장 이미지는 타겟과 평행한 평면에서 (예를 들어, 2차원) 표면 상의 무한소 전류 및/또는 자류 쌍극자에 의해 등가인 소스 기술(equivalent source description)로서 모델링된다. 이러한 평면은 타겟 바로 위의 평면, 예를 들어 레일리 기준에 따라 포커스가 맞는 평면일 수 있다. 본 계측 장치는 타겟 바로 위 또는 타겟 내의 평면과 공액인 평면에서 세기 이미지를 검출한다는 점에 유의해야 한다. 그러나 모델 평면의 위치는 중요한 것이 아니다: 일단 한 평면에서의 진폭과 위상이 알려지면, 이들은 임의의 다른 평면(예를 들어, 포커스가 맞거나, 포커스가 맞지 않거나, 또는 심지어 동공 평면)으로 제시간에 순방향 또는 역방향으로 전파될 수 있다. 선택된 평면은, 위상 복원 알고리즘을 따르는 재이미징 단계에서, (예를 들어, 이상적인 센서 광학계, 및/또는 (거의) 무한한 개구수, 및/또는 특정한 (부분적) 코히어런스 및/또는 최적화된 동공 (복소) 전사 마스크/함수를 가정하면) 타겟이 바람직한 상황 하에서 컴퓨테이션으로 재이미징될 수 있도록 (예컨대, 비이상적인, 수차 있는) 광학계 앞에 위치할 수 있다. 대안적으로, 기술(description)은 타겟의 복소 투과 또는 이의 2차원 등가물을 포함할 수 있다.
전형적으로 측정된 타겟은 1의 투자율 및 1이 아닌 유전율을 갖는다. 따라서, 일 실시예에서는, 타겟과 조명의 조합을 표현하기 위해 자류 쌍극자가 아닌 전류 쌍극자만을 사용할 것이 제안된다.
제안된 위상 복원은 추가적인 타겟 정보, 예를 들어 세기/진폭뿐만 아니라 위상 정보 및/또는 확장된 파장 범위를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 제안된 위상 복원은, (예를 들어, 기존의 오버레이 또는 포커스 알고리즘을 사용하여) 예를 들어 오버레이 또는 포커스를 계산하기 위해 사용될 수 있는 더 나은 품질의 타겟 정보를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 더 나은 품질의 타겟 정보는 세기/진폭에만 관련되거나, 세기/진폭 및 위상 모두에 관련될 수 있다. 예를 들어, 이러한 더 나은 품질의 타겟 정보는, 위상 복원 알고리즘에서 센서 광학계에서의 수차를 보정하는 것 및/또는 위상 복원 알고리즘에서 타겟의 사전 지식을 활용하는 것의 결과일 수 있다.
임의의 광학 센서 레이아웃과 조합될 수 있는 (후보) 위상 복원 알고리즘이 설계된 바 있는데, 이는 단지 순방향 광학적 모델의 평가 및 그 파생물의 컴퓨테이션만을 요하기 때문이다. 이러한 위상 복원 알고리즘의 설계에 대한 자세한 내용은 이후에 설명될 것이다.
대안적으로, 또는 사전 지식 접근법과 조합하여, 다이버시티 측정이 이루어질 수 있다. 다이버시티(diversity)를 달성하기 위해, 이미징 시스템은 측정들 사이에서 (약간) 변경될 수도 있다. 다이버시티 측정의 일례는 쓰루-포커스 스테핑(through-focus stepping)인데, 즉 상이한 포커스 위치들에서 측정을 획득하는 것에 의해 이루어진다. 다이버시티를 도입하기 위한 대안적인 방법은 예를 들어, 상이한 조명 파장들 또는 상이한 파장 범위를 사용하거나, 조명을 변조하거나, 측정들 사이에서 타겟 상의 조명의 입사각을 변화시키는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 본 명세서에 기술된 방법, 예를 들어, 보다 구체적으로는 적합한 알고리즘의 실행과 관심 특성의 결정에 의한 위상 복원은 계측 장치의 일부를 형성하는 프로세서 상에서 수행될 수 있다. 이와 같이, 계측 장치의 기존 이미징 검출 광학계는 새로운/다른 검출 광학계, 위상 복원 알고리즘, 및 선택적으로 검출기 세기 및/또는 위상 이미지로의 재구성된 전기장(진폭 및 위상 양자 모두)의 컴퓨테이션 재이미징으로 대체될 수 있다.
도 9는 본 명세서에 개시된 바와 같은 방법을 개념적으로 설명하는 흐름도이다. 도 9는 센서 광학계 및 검출기(910)를 포함하는 계측 장치(900)를 도시한다. 이미 설명한 바와 같이, 센서 광학계는 수차 성능을 희생시켜 증가된 능력(예를 들어, 큰 파장 범위/관측 시야/NA)을 가질 수 있다. 측정 획득 동안, (예를 들어, 타겟의) 이미지(920)가 검출기(910) 상에서 캡처된다. 그러나, 이러한 이미지(920)는 센서 광학계의 수차로 인해 불충분한 품질을 가질 것이다. 위상 복원 알고리즘(930)이 (예를 들어, 타겟 바로 위의) 타겟과 평행한 평면에서 전기장의 진폭 A 과 위상 φ을 결정하는 데 사용된다. 이상적인 센서(예를 들어, 수차 및 코히어런스)의 순방향 모델을 사용하여, 타겟은 검출기(910)의 평면에서 전기장의 (위상 φ 에 더하여) 세기 I 를 획득하기 위해 재이미징(940)된다. 어떠한 타겟 모델도 필요하지 않다. 이어서, 적합한 알고리즘(950)이 종래의 방식으로 관심 특성(960)을 계산하기 위해 사용된다. 예를 들어, 오버레이는 통상적이고 상보적인(양 및 음의) 고차 회절 차수 쌍에서의 세기 비대칭(세기 차이)으로부터 계산될 수 있다.
위상 복원 알고리즘은 다음 3 가지 광학 센서/검출기 레이아웃 중 하나와 조합될 수 있다.
● 검출기가 이미지 평면(필드 평면이라고도 함) 내에/가까이에 있는 타겟의 측정.
○ 이는 대물 렌즈의 사용을 요구할 가능성이 높은데, 그것이 없다면(즉, 자유 공간 전파를 이용) 검출기는 타겟에 비실제적으로 가까이 위치해야 할 것이기 때문이다(예컨대, 타겟-검출기 거리는 큰 관측 시야에 대해 100μm보다 작음).
● 검출기가 퓨필 평면(푸리에 평면이라고도 함) 내에/가까이에 위치하는 타겟의 측정. 이것은 두 가지 방식으로 구현될 수 있다.
○ 타겟과 검출기 사이에서 렌즈를 사용하여 검출 광학계로 작용하게 한다.
○ 타겟과 검출기 사이에 자유 공간 전파를 사용하여(즉, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 예컨대 무렌즈 구성에서) 검출기는 원시야에/가까이에 위치된다.
● 검출기가 이미지 평면과 동공 평면 사이에 위치하는 타겟의 측정.
각각 상이한 평면에 위치하는 다수의 검출기를 이용하여, 둘 이상의 이러한 레이아웃의 임의의 조합이 가능하도록, 검출기는 이러한 위치 중 둘 이상의 위치에 배치될 수도 있다.
알 수 있는 바와 같이, 이미지 평면 또는 동공 평면에 검출기를 위치시키게 되면, 본원에 기술된 바와 같은 위상 복원 접근법을 이용할 때, 높은 개구수의 경우 측정된 타겟 사분면 세기에 대해 상응하는 광자 샷 노이즈 성능을 얻게 될 것이다.
이미지 평면 및/또는 동공 평면 내에/가까이에 및/또는 이미지 평면과 동공 평면 사이에 검출기(들)를 위치시키는 이점은, 동일한 타겟에 대해 보다 많은 정보를 획득하기 위해 다중 타겟 디포커스(즉, 다중 포커스 설정)가 사용될 수 있다는 것이다. 이것은 (원칙적으로) 검출기가 원시야에/가까이에 위치할 때는 (즉, 타겟과 검출기 사이에 자유 공간 전파만 이용되는 경우) 불가능하다.
다양한 포커스 설정(쓰루-포커스 측정)으로 다이버시티 측정을 획득하기 위해서는, 샘플(타겟)과 센서 사이의 거리가 이미지 캡처들 사이에 변화될 수 있음이 명백하다. 이것은 샘플을 변위시켜 달성할 수 있다. 그러나, 이러한 접근법은 샘플 평면에서 완전한 전기장을 복원하기 위해 광이 전체 광학 시스템을 통해 디지털 방식으로 전파되기 때문에 큰 컴퓨테이션 부하를 초래한다. 컴퓨테이션 부하를 줄이기 위해 샘플 대신 센서를 변위시키는 것도 가능하다. 이러한 방식으로, 검출기 평면에서 필드를 복원하기 위해서는, 측정 평면들 사이의 자유 공간 전파만이 필요하다. 이러한 위상 복원은 예를 들어 반복적인 프레넬 전파 기반 알고리즘에 의해 또는 TIE(transport of intensity equations)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 검출기 평면 필드는 이제, 대상물 평면에서 광 필드를 복원하기 위해 셋업을 통해 한 번만 디지털 방식으로 전파될 필요가 있다.
그러나 타겟의 변위에 비해 센서의 요구되는 변위가 훨씬 더 길다. 이것은 광학 시스템의 배율의 제곱에 비례한다. 이는 명백한 속도 제한을 제기한다: 센서는 긴 거리에 걸쳐 병진이동해야 한다. 이를 해결하기 위해, 샘플 또는 센서의 기계적 변위없이 쓰루-포커스 측정을 할 수 있는 추가적인 쓰루-포커스 측정 셋업이 제안된다. 이러한 셋업에서, 이미징 시스템의 포커스 거리는 전기적인 수단에 의해 튜닝된다. 이러한 방식으로, 최종 광학 요소와 이미지 평면 사이의 거리가 고정된다. 가능한 구현은 전기적 튜닝가능한 렌즈(ETL)를 이용하는 것인데, 이는 이미징 시스템의 낮은 NA 측에 위치한다. 이러한 ETL은 신속한 쓰루-포커스 측정을 가능하게 하는 신속한 튜닝 응답을 가진다. ETL은 시중에서 입수할 수 있으며, 신속한 튜닝 이외에도 높은 투과 대역과 낮은 왜곡 및 저렴한 비용을 가진다.
무렌즈 예의 경우, 동공 평면 내에/가까이에 검출기를 위치시키는 이점은, 타겟과 검출기 사이의 거리가 충분히 큰 경우(예를 들어, ≥ 50mm) 검출 광학계의 수차가 무시될 수 있거나, 또는 이러한 거리가 더 작은 경우(예를 들어, < 50mm) 수차는 매우 잘 알려져 있으므로 교정할 필요가 없다는 것이다.
검출 광학계 수차 교정은 예를 들어, 다수의 상이한 회전 각도(Rz) 및/또는 위치 시프트(x 및 y 방향)에 대해 동일한 타겟을 측정하는 것에 기초할 수 있다. 조명 스폿 진폭, 위상 및/또는 코히어런스 분포(예를 들어, 조명 스펙클)를 교정/특성화하기 위해 유사한 접근법이 또한 사용될 수 있다.
타겟은 (예를 들어, 공간적 인코히어런트 소스로부터의) 공간적 인코히어런트 조명 방사선을 사용하거나, (예를 들어, 공간적 코히어런트 소스로부터의) 공간적 코히어런트 조명 방사선을 사용하거나, 또는 (예를 들어, 공간적으로 부분적 코히어런트 소스로부터의) 공간적으로 부분적 코히어런트 조명 방사선을 사용하여 조명될 수 있다. 부분적 코히어런트 조명 방사선을 사용하는 후자의 경우, 검출기가 이미지 평면 내에/가까이에 있으면, 그 영향은 코히어런트 시스템의 합(Sum of Coherent Systems) 접근법에 의해 모델링될 수 있다. 검출기가 동공 평면 내에/가까이에 위치한다면, Schell의 정리는 코히어런트 시스템의 합 접근법보다 컴퓨테이션이 덜 요구되는 대안적인 모델링 접근법을 제공할 수 있다.
전형적으로 파장 대 타겟 피치의 비율을 최대화하는 것이 바람직하다(이후 λ/p 비율로 지칭됨). 그러나, 광학계의 개구수(NA)가 증가함에 따라, 그에 대응하여 1차 회절 차수보다 높은 차수를 캡처할 가능성이 높아진다(예를 들어, 2차 회절 차수). 현재의 산란계측 시스템에서, 이것은 일반적으로 캡처된 이미지를 열화시킬 것이다. 본원에서 기술되는 제안된 방법은 컴퓨테이션 기법을 사용하여 2차 회절의 영향을 제거하기 위한 추가적인 가능성을 제공한다.
2차 회절의 영향을 최소화하기 위한 첫 번째 제안은, 예를 들어 서로 인접한 다수의 낮은-NA 렌즈 및 검출기 쌍들을 사용하여, 동일한 검출기에 의해 어떠한 2개의 회절 차수도 캡처되지 않도록 하는 것을 포함한다. 이는, 이러한 시스템을 위해 제안된 광학계가 비교적 단순하기 때문에(예를 들어, 검출 광학계가 타겟과 검출기 사이에 하나의 이중 비구면 렌즈를 포함함), 본원에 기술된 바와 같은 컴퓨테이션 이미징 시스템을 통해 실질적으로 구현될 수 있다.
2차 회절의 영향을 최소화하기 위한 추가적인 제안은 본원에 기술된 바와 같이 위상 복원 알고리즘을 이용하는 것을 포함한다. 기술된 방식으로 타겟의 단지 하나의 진폭 및 위상 이미지만을 복원하는 대신, 타겟의 다수의 이미지, 즉 회절 차수당 하나의 이미지를 동시에 복원하는 것이 제안된다. 보다 구체적으로는, 센서로 전파될 수 있는 회절 차수당 하나의 진폭 및 위상 이미지를 동시에 복원하는 것이 제안된다. 이러한 접근법은 스칼라의 경우 뿐만 아니라 완전한 벡터의 경우에 적용가능하다.
이하 더 자세히 설명하는 바와 같이 ("예시적인 위상 복원 알고리즘" 섹션 참조), 총 변동 영감 정규화(즉, 사전 지식)가 다수의 조명 파장 및/또는 조명 편광에 대응하는 진폭 및 위상 이미지에 적용될 수 있다. 이러한 정규화는 또한 센서로 전파되는 다수의 회절 차수에 기인한 진폭 및 위상 이미지들에 적용될 수 있다고 제안된다. 회절 차수당 하나의 위상 및 진폭 이미지를 전파시키는 것은, 샘플에 의해 방사된 전자기 광 필드를 획득하는 것과 타겟의 기하학적 파라미터화에 상응하는 것이며, 따라서 필드는 이후(예를 들어) 푸리에 분해 또는 광학적 전파 자체에 의해 회절 차수들로 분할된다는 점에 주목해야 한다.
전자기 광 필드(세기 및 위상)은 홀로그래픽 셋업을 사용하여 획득될 수도 있음을 이해할 것이다.
홀로그래픽으로 측정하든 컴퓨테이션 위상 복원을 사용하든, 타겟은 임의적인(예를 들어, 선택된/최적화된) 동공 필터링/마스킹을 도입하기 위해 컴퓨테이션으로 재이미징될 수 있다. 이러한 방식으로, (복원된) 타겟으로부터 유래하는 회절 차수 정보의 선택된/최적화된 조합을 포함하는 타겟의 (컴퓨테이션으로) 재이미징된 감지된 이미지를 복원하는 것이 가능하다.
이것을 더 확장시키면, 위상 복원 알고리즘을 사용하여 0차 및 더 높은 회절 차수에 관한 정보를 획득할 수 있다. 이는, a) 더 높은 분해능 이미지에서 시작해 적절한 푸리에 변환(푸리에 분해)을 수행하여 더 높은 분해능 이미지 상에서 필터링함으로써, 또는 b) 각각의 관련 회절 차수에 대해 별개의 이미지에서 시작해 기술된 바와 같은 위상 복원 알고리즘에 대해 추가적인 정규화 및/또는 제약(예를 들어, 서로 상이한 회절 차수에서의 이미지 유사성)을 적용함으로써 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 본 명세서에 기술된 임의의 방법은 상이한 조건들 하에서, 예를 들어, 다양한 검출 광학계들, 개구 마스크 조건들 및/또는 조명 조건들에 대해 타겟 전기장(예컨대, 복소 타겟 이미지를 포함하여 타겟 레벨에서의 전기장 및/또는 자기장)을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것을 포함할 수 있다. 이는, 복소 타겟 이미지가 예를 들어 컴퓨테이션 위상 복원을 이용하여 측정되든지 또는 홀로그래피를 이용하여 직접 측정되는지에 무관하게 적용된다.
컴퓨테이션으로 최적화된 조명 조건은 예를 들어 완전한 인코히어런트 조명을 이용해 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것을 포함할 수 있다. 이로 인해 일반적으로, 적은 링잉 아티팩트를 갖는 더 평활한 이미지가 생성된다. 이는 검출기 세기 이미지에 존재하는 링잉 효과를 감소시키는 데 유리할 수 있는 코히어런스 필터링의 한 형태로 간주될 수 있으며, 그렇지 않으면 이러한 효과는 측정된 평균 세기에 영향을 미칠 수 있다.
이러한 컴퓨테이션 재이미징 기법은 또한 아포디제이션을 디지털 방식으로 적용하는 데 사용될 수 있다. 현재 아포디제이션은, 이미징 시스템의 (복소) 포인트 확산 함수를 엔지니어링함으로써 측정되는 구조들 사이의 크로스토크를 줄이기 위해 이미징 시스템의 동공 평면 내에서 (또는 가까이에서) 물리적 아포다이저(apodizer)에 의해 적용될 수 있다. 이러한 물리적 아포다이저는 광을 폐기하고 빔 경로에서 추가적인 반사와 손실을 초래한다. 디지털 아포디제이션 알고리즘은 또한 아포디제이션의 동적 튜닝을 가능하게 하여 특정 타겟/웨이퍼/디바이스 구조체 조합을 위해 조정될 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 조명 조건의 디지털 전파 및/또는 튜닝은 다음의 최적화를 포함할 수 있다 :
● (디지털) 조명 코히어런스; 타겟 레벨에서의 전기장은 완전한 공간적 코히어런스를 갖거나, 부분적으로 공간적 코히어런스를 갖거나, 또는 공간적 인코히어런트라고 가정한다. 이는 예를 들어, 재이미징 모델에 조명기를 도입함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 타겟의 공간적 코히어런스를 직접 변경하는 것이 가능하다(예를 들어, 특정 거리를 넘어선 타겟 내의 포인트들은 서로 인코히어런트하다고 가정함). 이는 타겟 레벨에서의 필드가 컴퓨테이션으로 복원되기에 가능하고, 따라서 그러한 의미에서는 타겟을 복원할 때 모델에 명시적인 조명기가 필요하지 않게 된다.
● (디지털) 조명 마스킹; 즉, 타겟 조명의 일부 영역을 차단;
● (디지털) 조명 스펙트럼 형상;
● (디지털) 조명 편광; 이는 적어도 2개의 상이한 조명 편광에 대해 별개의 측정이 수행될 것을 요하거나, 또는 대안적으로 조명 및 타겟의 매우 양호한 모델이 존재할 것을 요한다.
● 완전한 벡터 구현의 경우(전기장의 편광 성분에 접근가능한 경우) 상술한 크로스토크 영향을 억제하기 위한 (디지털) 광학계에서의 (디지털) 편광기;
● (이미 설명한 바와 같이) 회절 차수의 조합을 선택/최적화; 예를 들어, (복원된) 타겟으로부터 유래하는 회절 차수 정보의 선택된/최적화된 조합을 포함하는 타겟의 유도된(재이미징된) 감지된 이미지를 복원하도록 동공 필터링/마스킹을 최적화함으로써;
● 타겟으로부터 센서까지의 광학 경로에서 하나 이상의 조건을 최적화하거나 변경. 본질적으로, 이미징 시스템에서 물리적으로 변화될 수 있는 임의의 것은 그 디지털 모델에서 디지털 방식으로 변화될 수 있으며; 이는 예를 들어: 검출 광학계의 광학적 세부 사항을 변화시키는 것, 예컨대 검출 광학계의 NA를 변화시키는 것, 임의의 다른 렌즈/광학 컴포넌트를 변화시키는 것(예를 들어, 포커스 거리를 변화시키는 것 및/또는 수차를 도입/변경/제거하는 것), 검출 브랜치에 필터를 (디지털 방식으로) 도입하는 것을 포함할 수 있다.
● 다양한 포커스 설정을 선택/최적화하는 것, 예를 들어 실제 측정에 해당하는 포커스와는 상이한 포커스 값으로 재이미징함. (예컨대, 단일 포커스 설정으로 획득된) 이미지 내에서 서로 상이한 층들 상에 포커싱하도록 재이미징.
다수의 이미지를 평균화하는 것 또한 가능하다(즉, 전술한 바와 같이 재이미징에 의해 컴퓨팅된 다수의 이미지를 평균화). 이 섹션의 나머지 부분에서는, 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지는 간결성을 위해 "재이미지"로 기술된다. 이러한 평균화는, (예컨대, 포커스 깊이에 비해) 오버레이 타겟의 상부와 하부 격자 사이의 거리가 클 수 있는, 예를 들어 두꺼운 스택을 측정할 때 유용할 수 있다. 그러한 경우 두 격자(상부 및 하부 격자)의 엣지 중 적어도 하나의 엣지는 항상 흐릿하다(blurry). 이로 인해 프로세스 변동이 오버레이 성능에 영향을 미치게 된다. 이를 해결하기 위해, 예를 들어, 상부 격자에 최상의 포커스가 맞는 재이미지와 하부 격자에 최상의 포커스가 맞는 또 다른 재이미지를 컴퓨팅하는 것이 제안된다. 그 다음에 이러한 두 재이미지는 평균화될 수 있고, 평균화된 재이미지로부터 오버레이가 추론될 수 있는데(예컨대, 비대칭 세기를 이용함), 이렇게 평균화된 이미지는 프로세스 견고성(robust)이 더 클 수 있기 때문이다.
이러한 평균화의 추가적인 일반화는 웨이퍼 정렬에 전형적으로 사용되는 광학 색상 가중치(OCW)와 유사한 기법을 적용하는 것을 포함할 수 있다(OCW는 예를 들어, 원용에 의해 본원에 통합되는 Menchtchikov 등의 "Reduction in overlay error from mark asymmetry using simulation, ORION, and alignment models" Proceedings of the SPIE, Volume 10587, id. 105870C 10 pp.(2018)에 기술되어 있음). 이러한 제안에서는, 2개 이상의 재이미지가 가중화를 사용하여 컴퓨팅되고 조합된다. 가중화는 가중치의 합이 1이 되도록 구성되지만, 개별적인 가중치는 음수일 수도 있다. 따라서, 재이미지는 각각의 재이미지에 할당되는 가중치에 따라 합산되어 (가중치의 합은 1이 됨) 단일한 가중된 재이미지를 획득하게 된다. 이를 통해 가중치의 트레이닝이 가능해져, 측정이 프로세스 변동에 덜 민감해진다.
가중/평균화는 다음의 관점에서 수행될 수 있다.
● 포커스(위의 예에 따라).
● 파장.
● 편광.
● 공간적 코히어런스.
● 동공 아포디제이션/마스킹.
● 타겟의 회절 차수.
다수의 오버레이 추정치(즉, 각각의 개별적인 재이미지에 대해 하나의 오버레이 추정치)를 가중화하는 것(웨이퍼 정렬을 위해 OCW에서 행해지는 것과 가장 유사함)에 비하여 세기 재이미지를 가중화하는 것의 장점은, 평균화된 재이미지 내에서 유리한 특징을 시각적으로 검사/최적화할 수 있다는 점이다. 이것은 어떠한 (외부의) 절대적인 오버레이 기준도 트레이닝에 이용되지 않을 것이기 때문에 장점이 있다. 유리한 특징의 예는 관심있는 오버레이 타겟 영역 내에서의 최소 세기 리플일 수 있다.
예시적인 위상 복원 알고리즘
손실 함수
일 실시예에서, 위상 복원 알고리즘을 유도/설계하기 위한 시작점을 형성하는 손실 함수에 사전 (타겟) 지식을 포함시키는 것이 제안된다. 이러한 실시예에서, 사전 지식은 특정한 관찰에 기초할 수 있다; 예를 들어 타겟의 다수의 이미지 중 각각의 이미지 사이에는 많은 규칙성이 있다. 다수의 이미지는 단일 측정(예를 들어, 둘 이상의 조명 조건을 사용하는 측정, 예를 들어, 다중 파장 측정) 또는 이미 설명한 다이버시티 측정(다양한 포커스 레벨 등)에서 획득될 수 있다. 이와 관련하여, 상이한 조명 조건 하에서 측정하는 것은 조명 방사선의 파장 및/또는 편광 및/또는 시간적 및/또는 공간적 코히어런스 중 하나 이상이 측정들 사이에 변화되는 조명 방사선을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 조명 조건/포커스 설정에 관계없이, 각각의 이미지는 평탄한 구조를 포함하며, 본질적으로 도 8의 형태를 가지는 것으로 관측할 수 있다(도 7의 형태의 타겟을 가정함). 이와 같이, 각각의 이미지는 관심있는 각각의 영역(예를 들어, 4개의 직사각형 또는 정사각형 형상의 ROI - 보다 큰 정사각형 또는 직사각형 형상의 타겟 영역의 1/4 각각에 하나씩)에 대해 동일하거나 매우 유사한 위치 및 형상을 갖는 것으로 관찰될 수 있고, 여기서 각각의 관심 영역은 비교적 평탄한 세기 프로파일을 갖는 비교적 높은 세기의 영역을 포함한다. 일 실시예에서, 이미지들 간의 이러한 유사성은, 총 변동(total variation) 또는 벡터 총 변동 정규화의 일반화(즉, 타겟 이미지의 기울기에 L1의 불이익(penalty)을 부과함)에 의해 이용될 것이 제안된다. 이러한 벡터 일반화의 이점은 서로 다른 조명 조건들 사이에 커플링을 도입한다는 것이다(이러한 커플링은 이하에서 파장 커플링이라 하지만, 보다 일반적으로 다른 조명 조건들의 변동에 대응하는 측정들의 커플링에 적용가능함). 이러한 파장 커플링은 분산 모델(파장을 통한 굴절률 n 및/또는 흡광 계수 k의 관계를 기술하기 때문에 n & k 모델이라고도 함)의 도입으로 인한 커플링과 유사할 수 있지만, 예를 들어 타겟의 기하학적 파라미터화 또는 층 복합 유전율 정보, 층 두께가 특정될 필요가 없다.
위상 복원에는 다이버시티, 사전 타겟 지식 또는 양자 모두가 사용될 수 있다는 점이 명백할 것이다. 다이버시티가 충분하면, 수렴을 보장하기 위해 사전 타겟 지식을 기초로 제약 및/또는 정규화를 부과할 필요가 없을 것이다. 마찬가지로, 사전 타겟 지식을 사용하여 위상 복원 알고리즘을 제약 및/또는 정규화함으로써, 다이버시티(예를 들어, 다양한 레벨의 디포커스에서의 측정)이 필요하지 않을 것이다. 다이버시티를 사용하면서 동시에 사전 타겟 지식 제약 및/또는 정규화를 부과함으로써 더 큰 정확도 또는 더 나은 수렴 보장이 이루어질 수 있다.
(예를 들어, 제약, 정규화 또는 하이브리드 정규화 및 제약으로서) 사전 지식의 사용으로부터 생기는 파장 커플링 또한, 이미지 스펙클과 같은 코히어런트 이미징 아티팩트를 억제하는 데 사용될 수 있다. 통상적인 이미징 시스템에서 스펙클을 억제하는 잘 알려진 방법은 대역폭을 늘리는 것이다. 다중 파장/조명 조건에 대해 동시에 위상 재구성을 수행하는 것이 본 명세서에서 제안된다. 결과적인 파장 커플링은 일종의 평균화(제안된 사전 지식 정규화가 행하는 것)를 도입한다. 이것은 대역폭을 증가시킴으로써 통상적인 이미징 시스템에서 스펙클 감소와 동등한 컴퓨테이션을 유발한다.
다수의 파장/조명 조건에 대해 위상 재구성을 수행하면 또한, 특히 공간적 코히어런트 광의 제안된 사용으로부터 유발될 수 있는 코히어런트 이미징 아티팩트의 식별 및 제거가 가능하다. 이러한 코히어런트 이미징 아티팩트는 링잉 아티팩트 및 스펙클과 같은 이웃하는 타겟들 사이의 상호작용을 포함할 수 있다(스펙클은 본 개시내용의 목적을 위해 코히어런트 이미징 아티팩트로 분류되고 있음; 이는 예컨대 표면 거칠기로 인한 경로 길이 변동에서 비롯되는 것이지만, 관련된 효과임). 광학계 유발 링잉 아티팩트는, 이미지에서 이러한 링잉 아티팩트와 유사해지게 되는 실제 처리 영향과 구별되어야 한다. 광학계 유발 링잉 아티팩트는 파장을 통해 강한 변동을 보이지만, 실제 처리 영향은 그렇지 않음을 관측할 수 있다. 이와 같이, 강한 파장 의존성이 이미지 복구 알고리즘에서 사용되어, 실제 처리 영향을 억제하지 않고도 광학계 유발 링잉 아티팩트 및 스펙클의 영향을 상당부분 제거할 수 있는데, 실제 처리 영향으로 인한 링잉 유사 영향은 파장 독립적인 공간 주파수를 가지기 때문이다. 이를 달성하는 한 가지 방법은 총 변동 또는 벡터 총 변동 정규화의 제안된 벡터 일반화를 이용하는 것에 의한다. 예를 들어 감도, 스택 감도, 프로세스 견고성 및 격자 불균형과 같은 KPI 범위를 최적화하는 것에 기초하여, 레시피 생성 셋업에서 파장을 선택할 수 있다.
위상 복원에는 본질적으로 가장 높은 레벨에서 두 가지 가능한 알고리즘 접근법이 있다. 이러한 접근법 중 첫 번째는 "타당성 문제" 또는 볼록 및/또는 비-볼록 세트 상으로의 투영 접근법(예컨대, Gerchberg-Saxton 알고리즘)이며, 두 번째는 최적화 문제 접근법이다. 제안된 순방향 광학적 모델(이하 참조)에는 폐쇄형 역 연산자(inverse operator)가 없으므로, 비선형 순방향 광학적 모델의 기울기가 역방향 맵핑을 구현하는 데에 사용된다. 이러한 경사 기반 최소화 방법은 예를 들어 경사 하강법, 뉴턴법, 가우스-뉴턴법 또는 준-뉴턴법을 포함할 수 있다. 따라서, 최적화 접근법이 보다 적절하며, 타당성 또는 투영 기반 접근법은 역방향 맵핑을 구현하기 위해 비선형 순방향 광학적 모델의 기울기를 이용할 때 궁극적으로 최적화 문제에 이를 것이기 때문이다. 또한, 제안된 위상 복원 알고리즘에서 다수의 검출기 세기 측정이 이용될 것임을 이해해야 한다.
위상 복원 손실 함수는 데이터 충실도 항 및 사전 정보 항(즉, 정규화 항)을 갖도록 제안된다. 선택적으로, 사전 정보는 손실 함수의 위상 복원 최소화에 하나 이상의 제약을 적용하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 충실도 항은 모델링된 세기와 측정된 세기 사이의 차이의 최소 제곱 합(즉, L2 노름(norm))을 포함한다. 측정된 세기의 노이즈는 가우시안 분포에 가깝게 될 것이고 최소 제곱 최소화는 최소 변동 비편향 추정자(unbiased estimator)를 초래할 것이므로, L2 노름이 제안된다. 또한, 최소 제곱 최소화는 장래에, 결과적인 뉴턴 방정식의 가우스-뉴턴 근사를 이용할 가능성을 유발할 수 있다(위상 복원 손실 함수에서 정규화 항의 특성에 따라 다름).
위상 복원 손실 함수의 사전 정보 항(즉, 정규화 항)에 대해서는 L1 노름, 보다 구체적으로는 총 변동 노름을 이용할 것이 제안된다. 총 변동 노름은 (미지의) 타겟(위상 및 진폭)을 나타내는 레벨 세트의 윤곽 길이와 관련이 있다. 미지의 타겟은 3개의 별개의 편광 방향으로 구성되고, 그 측정은 또한 둘 이상의 조명 조건과 관련될 수 있기 때문에, 일 실시예에서, 총 변동 노름의 벡터 확장이 이용될 것이다. 본 명세서에서 기술되는 특정한 경우에, 미지의 타겟은 복소 함수(즉, 세기뿐만 아니라 진폭 및 위상 앙자 모두)이며, 이는 벡터 총 변동 노름의 추가적인 확장이 적합할 수도 있음을 의미한다. 제안된 추가적인 확장은 야코비안 행렬의 지배적인 특이값이 실수 벡터 필드에 대한 기울기 크기와 같다는 사실에 기초할 수 있다. 총 변동 노름의 이러한 벡터 확장을 이용하면, 조명 조건들 사이의 결과적인 타겟 진폭 및 위상의 정렬(registration) 오차(즉, 오버레이)에 또한 불이익이 부과(penalized)될 것이라는 추가적인 이점이 있을 것이다. 위상 복원 손실 함수의 사전 정보 항은 국소 타겟 레벨(즉, 이웃 픽셀)에 작용할 것이며, 이는 알고리즘 병렬화 관점에서 유리하다는 점에 주목해야 한다.
일 실시예에서, 위상 복원 손실 함수 L 은 다음과 같은 형식을 취할 수 있다.
특정 실시예에서, 충실도 항 
은 다음의 형태를 취할 수 있다:
특정 실시예에서 사전 정보 항 또는 정규화 항은 다음과 같은 형태를 취할 수 있다:
여기서,
W 는 측정된 파장의 총 수를 나타내고;
S(w) 는 파장 식별자 
에 대한 검출기 세기 샘플 위치의 총 수를 나타내며;
U 는 정규화 타겟 쌍극자 전류 샘플 위치의 총 수를 나타내고;
μ 는 정규화 승수를 나타내며, 그 값(≥0)은 적절한 정규화 레벨에 기초하여 선택되고;
상기 식 (7)은 벡터 총 변동 노름의 일 실시예만을 제공한다는 점에 유의해야 한다. 또 다른 실시예는 핵 노름, 즉 
을 포함할 수 있다. 일반적으로 대괄호 내에 있는 행렬의 특이값 및/또는 고유값의 임의의 적절한 스칼라 함수가 사용될 수 있다.
실수 야코비안 행렬의 가장 지배적인 특이값(즉, 실수 행렬인 경우 
)은 음이 아닌 기울기 크기와 같다는 점에 또한 유의해야 한다. 또한, 프로세서 상의 위상 복원 알고리즘의 구현에 있어서, 타겟은 주기적이고 이산적인 것으로 가정될 수 있으며, 따라서 순방향 광학적 모델의 수치 평가에서 푸리에 변환을 컴퓨팅하기 위해 고속 푸리에 변환(FFT)을 사용할 수 있게 되고, 식 (7) 중 도함수 
및 
를 컴퓨팅하기 위해 순환 차분 행렬 
을 사용할 수 있게 된다.
식 (4), (5), (6) 및 (7)은 이제 아래의 식 (11), (12) 및 (13)에 의해 기술된 바와 같이 그들의 주기적이고 이산적인 형태로 다시 규정될 것이다. 이들은 보다 효율적으로 풀이될 수 있는 보다 실용적인 형태이고, 따라서 일 실시예에 따라 본 명세서에서 사용되도록 제안된 형태이다:
여기서,
U 는 x 방향으로 정규화 타겟 쌍극자 전류 카테시안(Cartesian) 샘플 위치의 총 수를 나타내고;
V 는 y 방향으로 정규화 타겟 쌍극자 전류 카테시안 샘플 위치의 총 수를 나타내고;
예시적인 최적화 알고리즘
식 (1)에 의해 기술된 위상 복원 손실 함수는 L1 정규화 항으로 인해 연속적인 도함수가 없는 볼록 함수이다. 이에 대한 간단한 예는 다음 식으로 제공된다: 
. 따라서, 식 (10)을 구현하기 위해 경사 기반 최적화 알고리즘을 이용하는 것이 유리하지 않다. 대신 본 섹션에서 설명하는 것처럼 근사 기반 최적화 알고리즘을 사용하여 식 (10)을 구현할 것을 제안한다.
사용될 수 있는 최적화 알고리즘은 순방향-역방향 기반 프라이멀-듀얼(primal-dual) 알고리즘이다. 순방향-역방향이라는 용어는, 손실 함수 L 을 연속적인 1차 도함수를 가지는 제1 부분(예컨대, 데이터 충실도 항 F D )과 불연속적인 1차 도함수를 가지는 제2 부분(예컨대, 사전 정보 항 G T )으로 분할하는 것에 적용된다. 사전 정보 항 G T 의 기울기가 존재하지 않는 경우, 기울기는 그 근위(proximal) 연산자로 대체되어, 데이터 충실도 항 F D 의 기울기를 이용하는 순방향 스텝과 사전 정보 항 G T 의 근위 연산자를 이용하는 역방향 스텝으로 이끈다. "프라이멀-듀얼"이라는 용어는 프라이멀 및 듀얼 최적화 문제가 동시에 풀이된다는 점을 나타내며, G T 의 근위 연산자가 그 듀얼 형태로 컴퓨팅하기에 더 용이하기 때문에 유리하다.
손실 함수 L 를 최소화하여 식 (10)을 풀이하기 위한 알고리즘의 예를 이제 제시할 것이다. 이러한 알고리즘은 손실 함수 L(식 (1))와 직접 인터페이스하는 표기법을 사용하여 의사 코드로 작성된다:
여기서,
이러한 특정한 순방향-역방향 기반 프라이멀-듀얼 알고리즘의 장점은 더 간단한 근위 연산자 
의 컴퓨테이션이 필요하다는 것이며, 즉 
과의 좌변 곱셈은 최적화 알고리즘에 의해 다루어지며 그 근위 연산자 자체의 컴퓨테이션에서는 고려할 필요가 없다. 또 다른 장점은 행렬 
의 역 또는 분해를 컴퓨팅할 필요가 없다는 점이다.
다음과 같음을 알 수 있다:
여기서, 
는 행렬 핵 노름 단위 구체(unit ball)를 나타낸다.
기타 정규화 옵션
위에서 설명한 알고리즘과 비용 함수는 사전 타겟 지식을 위상 복원 문제에 통합하기 위해 특정한 정규화(즉, 사전 정보 항 
)를 사용한다. 그러나 이것은 정규화의 일례일 뿐이며 사전 (타겟) 지식을 활용할 수 있는 다른 방법을 사용할 수 있다. 이러한 많은 방법들에 관해 이제 설명할 것이다. 전술한 정규화에 대한 대안으로서 또는 이러한 정규화를 보충하기 위한 하나 이상의 추가 제약으로서, 이들 종래 형태의 정규화 및/또는 "모델 차수 감소"의 방법 중 임의의 방법이 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 상이한 구조체(상이한 스택 및/또는 타겟 특성)를 측정하기 위해 그리고 상이한 응용예에서 상이한 정규화 방법 및 이들의 조합이 더 우수할 수 있다.
첫 번째 가능한 옵션은 "최소 기술 길이(minimum description length)"(예컨대, Kolmogorov 복잡도) 기반 정규화를 사용하는 것이다. 예시적인 실시예로서, Liv-Zempel 및/또는 런-길이(run-length)와 같은 압축 방식에 의해 타겟 전기장 이미지를 압축하고, 결과적인 압축된 비트 스트림의 길이를 메트릭으로 사용할 수 있다. 이러한 압축 방식은 타겟 구조체가 단순한 반복적인 구조체라는 지식을 이용할 수 있으며, 따라서 정규화는 예를 들어 Kolmogorov 복잡도가 높은 솔루션에 대해 바이어스를 부과할 수 있다.
다소 유사한 방식으로, 행렬/텐서 순위 기반 정규화 또한 사용될 수 있고, 또는 행렬 핵 노름과 같은 행렬/텐서 순위의 근사(즉, 행렬 또는 텐서의 특이값의 합)가 사용될 수도 있다. 이러한 행렬 순위 또는 핵 노름 정규화는 예를 들어 솔루션에 대해 낮은 순위 제약을 부과할 수 있다. 다시 말하지만 이것은 복잡한 타겟 구조체를 암시하는 솔루션에 대해 바이어스될 것이다.
다른 옵션으로는, 타겟의 측정 및/또는 시뮬레이션 데이터가 사전에 (즉, 실제 측정을 수행하기 전에) 이용가능한 경우, 이러한 데이터는 (예를 들어) 검색 라이브러리를 생성하거나 더 낮은 차원의 부분공간으로의 투영을 생성 및 이용하기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 검색 라이브러리는 잠재적 솔루션을 타겟의 라이브러리 이미지의 선형 조합인 솔루션으로만 제한함으로써 자유도를 줄이기 위해 사용될 수 있다.
또 다른 옵션으로서, 초분광(hyperspectral) 조명 방사선이 사용되는 경우(예를 들어, 100 개 이상의 상이한 조명 파장 및 편광 조합으로 측정할 때), 총 자유도를 감소시키기 위해 포괄(generic) 분산 모델이 사용될 수 있다. 포괄 분산 모델을 결정하는 것은 각각의 파장 및 편광 조합으로부터의 측정 데이터를 사용하여 각각의 타겟에 대하여 파장/편광(또는 재료 내에서의 전파 방향)에 대한 굴절률(또는 유사한 파라미터)의 변화를 모델링하는 것을 포함할 수 있다. 그 다음에 이러한 모델은 투과 함수로서의 타겟의 모델을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 종래의 정규화 함수는 이러한 분산 모델의 입력 계수에 대해 작용할 것이다. 복원된 위상 및 진폭이 파장/편광에 의존하기 때문에, 모델은 관심있는 파장 및 편광 조합에 대한 이미지를 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 전기 유전율 함수 
은 다음과 같은 형식을 취할 수 있다.
예시적인 광학적 순방향 모델
식 (1)의 데이터 충실도 항 F D 에서 모델링된 세기를 계산하는 데에 사용되는 광학적 순방향 모델은 벡터 순방향 모델의 형태를 취할 수 있다. 코히어런트 벡터 순방향 모델의 예에 관해 이제 설명할 것이다. 다른 적합한 모델 또한 사용될 수 있으며, 모델은 예를 들어 부분적으로 공간적 코히어런트 또는 공간적 인코히어런트 조명 방사선을 적절히 다룰 수 있도록 수정될 수 있다. 이하의 설명에서, 아래 첨자 D, P 및 T는 각각 검출기, 동공 및 타겟의 좌표계를 지칭한다. 이러한 기하구조에서 (구경 조리개를 통해) 타겟과 검출기 사이에 있는 모든 렌즈는 원시야 자유 공간 전파로 대체되었다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 일 실시예에서, 모델은 산란 방사선의 모델링된 특성을 획득하기 위해 산란 방사선에 대한 하나 이상의 광학 요소(예를 들어, 대물 렌즈)의 영향을 추가로 모델링할 수 있다.
벡터 순방향 모델은, 입사동에서의 전기장이 국소적으로 평면파이므로 그 접선방향 전기장 E 성분 
및 
은 0이 아니고 수직방향 전기장 성분 
이 0이라는 관측으로부터 시작할 수 있다. 출사동에서의 전기장이 입사동에서의 전기장과 동일하므로, 이러한 특성은 또한 출사동에서의 전기장에도 적용된다.
카테시안 편광 좌표계에서 출사동으로부터 검출기로의 전기장의 전파를 컴퓨팅하는 것이 편리하며, 그러한 경우 개별적인 편광 성분의 방향은 검출기에서의 공간적 위치에 의존하지 않기 때문이다.
여기서,
완전한 코히어런트의 경우에 대한 검출기 세기 
는 다음과 같이 계산할 수 있다.
참조부호 
은 전치 연산자와 복소 공액 연산자의 조합을 나타낸다.
입사동에서의 전기장 
을 컴퓨팅하기 위해 조명과 타겟의 조합/적산(product)은 
와 동일한 전류 분포를 갖는 무한소 전류 쌍극자의 무한히 조밀한 배열로 모델링된다. 따라서, 타겟으로부터 입사동으로의 회절을 기술하는 푸리에 변환 관계는 다음과 같은 형태를 취할 수 있다:
위의 식을 결합하면:
추가적으로 파면 수차(투과 및/또는 위상) 또한 이러한 식에 포함될 수 있다는 점에 주목해야 한다. 이들이 병렬로 적용되고 예를 들어 수직의(senkrecht) 편광 좌표 시스템이 사용되는 경우, 수차 행렬 함수는 행렬들 
사이에 위치될 수 있다. 위에서 가정한 것과 대조적으로, 수차 함수는 일반적으로 동공 좌표 
및 
과 공간 좌표 
및 
모두의 4 차원 함수라는 점에 주목해야 한다.
행렬 
는 유니터리 행렬이고, 이산 푸리에 변환 행렬 또한 유니터리 행렬이며, 이러한 두 개의 유니터리 행렬은 교환가능(commute)하다. 따라서 식 (29)에서, 행렬과의 곱셈은 위치상 역 이산 푸리에 변환 연산으로 교환(swap)될 수 있다. 또한, 검출기 세기를 수치적으로 컴퓨팅하는 것이 목적이라면(식 (26) 참조), 행렬과의 곱셉은 또한 생략될 수 있는데, 검출기 세기는 구형(spherical) 편광 좌표계를 사용하여 컴퓨팅될 수 있기 때문이다.
요약
상기 내용에서는, 타겟 상에서의 리소그래피 계측 응용예(예를 들어, 오버레이, 포커스, 선량 등의 관심 파라미터의 특성 또는 임계 치수, 측벽 각도, 엣지 배치 오차 또는 국소 임계 치수 균일도 등의 하나 이상의 기하학적 파라미터 값을 측정)에서 컴퓨테이션 이미징(예를 들어, 위상 복원)을 사용하는 것을 제안한 바 있다. 오버레이는 상이한 층들에서의 구조체들의 오정렬의 척도 및/또는 층내 오버레이, 즉 단일 층에서의 구조체들의 오정렬의 척도(예컨대, 이중 패터닝 프로세스의 경우)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 광학계 사양(예컨대, 수차 성능)의 완화를 가능하게 하기 위해 위상 복원에 사전 (타겟) 지식을 사용하는 것이 제안된다. 최근의 위상 복원 응용예에서는, (예를 들어, 생물학적 응용예에서) 측정 중인 대상에 대한 지식이 (사전에) 거의 존재하지 않기 때문에, 위상 복원 알고리즘에서 어떠한 사전 (타겟) 지식도 이용될 수 없다(또는 단지 제한적인 사전 지식만 이용됨). 또한, 대부분의 알려진 위상 복원 응용예에서는 명시야 측정이 일반적으로 사용되므로, 이러한 기술을 암시야 조명으로 확장하는 것은 알려져 있지 않다. 하나 이상의 복소 필드(즉, 세기 데이터 대신 진폭 및 위상 데이터)에 벡터 총 변동 기반 정규화 함수를 적용하는 것은 현재 알려져 있지 않은데, 이러한 함수는 이제까지 실수 필드(예컨대, 세기 이미지)에만 적용된 것으로 여겨졌기 때문이다. 하나 이상의 복소 필드는 조명 파장 및 편광 조합마다 각각의 전류 쌍극자 성분/배향(즉, x, y 또는 z)에 대한 복소 필드를 포함할 수 있다.
제안된 방법의 장점은 다음을 포함한다:
● 파장 커플링, 즉 상이한 조명 조건들 하에서 타겟의 대응하는 측정들의 커플링이 제공된다. 이러한 파장 커플링은 μDBO(마이크로-회절 기반 오버레이) 응용예에서 분산 모델(n & k 모델이라고도 함)을 도입할 필요없이, 하나의 동일한 타겟의 다중파장(또는 다중-조명 조건) 측정을 활용(즉, 파장을 커플링)할 수 있게 한다. 이러한 분산 모델은 파장을 통한 굴절률 n 및/또는 흡광 계수 k의 관계를 기술한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 분산 모델은 선택적으로 자유도를 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
● 파장 커플링은 평균화를 도입함으로써 이미지 스펙클 또는 링잉 아티팩트와 같은 코히어런트 이미징 아티팩트를 억제하는 데 사용될 수 있다.
● 위에서 구체적으로 개시된 위상 복원 알고리즘은, 많은 다른 공지된 위상 복원 알고리즘과 달리, (여기서는 더 이상 논의되지 않은 특정한 적합 조건 하에서) 수렴이 보장된다.
● 위의 개시내용에서 타겟 전기장이 검출기 세기 이미지를 대체한다는 사실은 추가적인 이점을 허용한다. 이는, 타겟 전기장이 예를 들어 컴퓨테이션 위상 복원을 이용하여 측정되든지 또는 홀로그래피를 이용하여 직접 측정되는지에 무관하게 적용된다. 이러한 추가적인 장점은 다음을 포함한다:
- 타겟을 측정한 후에 타겟의 디지털 재포커싱이 가능하다.
- 타겟 전기장은 전술한 방법을 이용하여 상이한 조건들 하에서 컴퓨테이션으로 재이미징될 수 있다; 상이한 조건들은 특히: 상이한 검출 광학계, 개구 마스크 조건 및/또는 조명 조건을 포함한다.
- 예를 들어 얇은 레지스트 타겟의 경우, 결과적인 위상은 결과적인 진폭/세기보다 더 나은 오버레이 정보 소스를 제공할 수 있다.
● 현재, 상이한 파장, 대역폭, 조명 코히어런스 상태 및/또는 상이한 조명 편광 상태 및/또는 검출기 분석기 편광 상태에 대해 검출기 세기 이미지를 획득하는 것이 가능하다. 또한 이제 다음과 같은 추가 변형을 도입하여 하나의 개별 타겟으로부터 더 많은/다른 정보를 측정할 수 있게 된다.
- 타겟의 디포커스(검출기가 동공 평면에 위치할 때에는 가능하지 않음).
- 조명 스폿의 수차 및/또는 스펙클 및/또는 공간적 코히어런스 및/또는 시간적 코히어런스 섭동.
- 검출 광학계의 수차 섭동.
● 전형적인 계측 디바이스 센서에서는, 상당한 양의 센서 광학계가 필요/사용된다. 전기장 및/또는 자기장의 컴퓨테이션 전파는, 양자 모두를 측정할 필요없이 동공 이미지와 필드 이미지 모두의 컴퓨테이션 생성을 허용한다. 이는 센서 광학계의 감축을 허용하게 되고, 따라서 체적 및 비용을 감소시키고 및/또는 다수의 센서를 병렬로 제공할 수 있어, 측정 시간을 추가로 줄이고 및/또는 기판의 샘플링 밀도를 늘릴 수 있다.
● 전술한 특정 위상 복원 알고리즘은 예를 들어 그래픽 처리 유닛(GPU) 상에서 효율적으로 구현되기에 적합하다. 방정식의 어떠한 선형계도 풀 필요가 없다. 손실 함수의 사전 지식 부분에 대한 평가는 픽셀 단위로 수행될 수 있어서, 손실 함수의 해당 부분에 대해 난처한 병렬 문제(parallel problem)를 야기한다. 손실 함수의 데이터 충실도 부분의 경우, 컴퓨테이션의 양은 고속 푸리에 변환(FFT)을 컴퓨팅함으로써 결정될 것이다. 또한 위상 복원 알고리즘의 메모리 풋프린트가 크지 않다.
다른 실시예는 다음의 조항으로 제공된다:
i. 기판 상의 하나 이상의 구조체의 관심 특성을 결정하기 위한 계측 장치로서,
- 하나 이상의 구조체에 의해 반사되거나 산란되는 전자기 방사선의 특성을 검출하기 위한 센서, 및
- 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는:
- 전자기 방사선의 검출된 특성을 수신하고,
- 기판 상의 하나 이상의 구조체 근방에서 전기장의 위상 및 진폭을 결정하며,
- 결정된 전기장의 위상 및 진폭을 사용하여 특성을 결정하도록 구성되는, 계측 장치.
ii. 제i조항에 있어서, 프로세서는 위상 및 진폭을 결정하기 위해 예를 들어 Gerchberg-Saxton 알고리즘과 같은 타당성 문제 접근법을 사용하는 계측 시스템.
iii. 제i조항에 있어서, 프로세서는,
a) 전자기 방사선의 검출된 특성, 하나 이상의 구조체와의 방사선의 상호작용의 모델, 및 센서가 전자기 방사선의 특성을 검출한 순간에 하나 이상의 구조체 상에 충돌하는 방사선에 대한 지식에 기초하여 최적화 문제를 규정하고,
b) 최적화 문제에 대한 솔루션을 찾음으로써 위상 및 진폭을 결정하도록 구성되는, 게측 시스템.
iv. 제iii조항에 있어서, 프로세서는 위상 및 진폭을 결정하기 위해 기판 상의 하나 이상의 구조체에 대한 지식을 사용하도록 추가로 구성되는 계측 시스템.
v. 제iii조항 또는 제iv조항에 있어서, 최적화 문제에 하나 이상의 구조체에 대한 지식을 도입하기 위해 정규화가 사용되는 계측 시스템.
vi. 제v조항에 있어서, 프로세서는 손실 함수의 경사 기반 최소화를 포함하는 최적화 문제를 규정하도록 구성되는 계측 시스템.
vii. 제vi조항에 있어서, 상기 프로세서는 데이터 충실도 함수 및 사전 지식 정규화 함수의 합을 포함하는 손실 함수를 규정하도록 구성되는, 계측 시스템.
viii. 제iii조항 내지 제vii조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는 최적화 문제의 규정과 최적화 문제에 대한 최적값을 찾는 것에 복소수를 이용하도록 구성되는, 계측 시스템.
ix. 제i조항 내지 제viii조항 중 어느 한 조항에 있어서, 센서는 광학 시스템의 동공 평면, 광학 시스템의 동공 평면과 공액인 평면 및 광학 시스템의 이미지 평면 중 하나에 또는 그 근처에 배열되는 계측 시스템.
x. 제i조항 내지 제ix조항 중 어느 한 조항에 있어서, 센서는 기판 상의 하나 이상의 구조체의 원시야에 또는 그 근처에 배열되고, 계측 시스템은 기판 상의 하나 이상의 구조체로부터 센서를 향해 전파되는 방사선에 대해 자유 공간 전파를 제공하도록 구성되는 계측 시스템.
xi. 제i조항 내지 제x조항 중 어느 한 조항에 있어서, 기판 상의 하나 이상의 구조체를 조명하기 위한 조명 시스템을 포함하되, 조명 시스템은 방사선 소스를 포함하고, 방사선 소스는 공간적 코히어런트 광원, 공간적 인코히어런트 광원, 공간적으로 부분적 인코히어런트 광원 중 하나인, 계측 시스템.
xii. 제i조항 내지 제xi조항 중 어느 한 조항에 있어서, 기판 상의 하나 이상의 구조체의 특성은:
- 하나 이상의 구조체의 상이한 층들에서 구조체들의 오버레이 값,
- 하나 이상의 구조체 중 2d 또는 3d 구조체의 하나 이상의 기하학적 파라미터 값, 예를 들어, 하나 이상의 구조체의 임계 치수, 하나 이상의 구조체의 측벽 각도, 하나 이상의 구조체의 엣지 배치 오차, 또는 하나 이상의 구조체의 국소 임계 치수 균일도 값,
- 기판 상의 하나 이상의 구조체를 제조한 장치의 동작 파라미터, 예를 들어, 하나 이상의 구조체를 제조한 리소그래피 장치의 포커스에 관한 포커스 값, 또는 하나 이상의 구조체를 제조한 리소그래피 장치에 의해 사용되는 선량에 관한 선량 값 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 시스템.
xiii. 기판 상의 하나 이상의 구조체의 관심 특성을 결정하는 방법으로서,
- 하나 이상의 구조체에 의해 반사되거나 산란되는 전자기 방사선의 특성을 검출하는 단계,
- 기판 상의 하나 이상의 구조체 근방에서 전기장의 위상 및 진폭을 결정하는 단계, 및
- 결정된 전기장의 위상 및 진폭을 사용하여 특성을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
추가의 실시예는 다음의 번호가 매겨진 조항으로 제공된다:
1. 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하기 위한 계측 시스템으로서,
- 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는:
산란 방사선의 검출된 특성으로부터 위상 및 진폭 정보를 컴퓨테이션으로 결정하도록 구성되는, 계측 시스템.
2. 제1조항에 있어서, 상기 산란 방사선은 측정 획득에서 조명 방사선으로 상기 적어도 하나의 구조체를 조명한 결과로서 상기 적어도 하나의 구조체에 의해 반사되거나 산란된 것인, 계측 시스템.
3. 제1조항 또는 제2조항에 있어서, 프로세서는 추가로
결정된 위상과 진폭을 이용하여 관심 특성을 결정하도록 구성되는, 계측 시스템.
4. 제1조항 내지 제3조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 위상 및 진폭 정보를 컴퓨테이션으로 결정하는 것이 상기 적어도 하나의 구조체를 나타내는 전기장 및/또는 자기장 및/또는 소스의 위상 및 진폭을 컴퓨테이션으로 결정하는 것을 포함하도록 구성되는, 계측 시스템.
5. 제4조항에 있어서, 프로세서는 추가로:
상기 산란 방사선의 모델링된 특성을 획득하기 위해, 상기 산란 방사선에 대한 상기 조명 방사선과 상기 적어도 하나의 구조체 사이의 상호작용의 영향을 모델링하고;
상기 산란 방사선의 모델링된 특성과 상기 산란 방사선의 검출된 특성 사이의 차이를 최소화하기 위해 전기장의 위상 및 진폭을 최적화하도록 더 구성되는, 계측 시스템.
6. 제5조항에 있어서, 상기 모델은 조명 방사선과 적어도 하나의 구조체 사이의 상호작용의 영향을 작은 전류 및/또는 자류 쌍극자의 조밀한 어레이로서 모델링하도록 동작가능하고, 선택적으로, 조밀한 어레이는 무한히 조밀한 어레이이고, 선택적으로 작은 전류 및/또는 자류 쌍극자는 무한소인, 계측 시스템.
7. 제6조항에 있어서, 작은 전류 쌍극자의 조밀한 배열이 2차원 평면 상에서 모델링되는, 계측 시스템.
8. 제5조항, 제6조항, 또는 제7조항에 있어서, 상기 계측 시스템은 상기 적어도 하나의 구조체와 상기 산란 방사선이 검출되는 검출 평면 사이에 하나 이상의 광학 요소를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 산란 방사선의 모델링된 특성을 획득하기 위해 상기 산란 방사선에 대한 상기 하나 이상의 광학 요소의 영향을 추가로 모델링하도록 구성되는, 계측 시스템.
9. 제5조항 내지 제8조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 사전 지식을 이용하여 상기 전기장의 위상 및 진폭을 최적화하도록 구성되는, 계측 시스템.
10. 제9조항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 상기 사전 지식 중 적어도 일부를, 상기 전기장의 위상 및 진폭의 최적화에 대한 정규화 및/또는 제약으로서 이용하도록 구성되는, 계측 시스템.
11. 제10조항에 있어서, 상기 정규화 및/또는 제약은 총 변동 기반 정규화 및/또는 제약을 포함하는 계측 시스템.
12. 제10조항에 있어서, 상기 정규화 및/또는 제약은 벡터 총 변동 기반 정규화 및/또는 제약을 포함하는, 계측 시스템.
13. 제10조항 내지 제12조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 정규화 및/또는 제약은 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 위상 및 진폭 정보의 상이한 값 세트들 사이에 커플링을 부과하고, 각각의 값 세트는 상이한 조명 조건에 관한 것인, 계측 시스템.
14. 제13조항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 위상 및 진폭 정보의 상기 상이한 값 세트들을 컴퓨테이션으로 결정함으로써 이미지 스펙클 및/또는 링잉 아티팩트(ringing artifact)과 같은 코히어런트 이미징 아티팩트를 억제하도록 동작가능한, 계측 시스템.
15. 제10조항 내지 제14조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는:
상기 산란 방사선의 모델링된 특성과 상기 산란 방사선의 검출된 특성 사이의 차이를 기술하는 손실 함수를 규정하고;
상기 최소화에 대한 정규화 및/또는 제약으로서 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 사전 지식 중 적어도 일부를 사용하여 상기 손실 함수를 최소화하도록 구성되는, 계측 시스템.
16. 제10조항 내지 제15조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는 데이터 충실도 함수 및 사전 지식 정규화 함수의 합을 포함하는 손실 함수를 규정하도록 구성되고, 상기 데이터 충실도 함수는, 최소화될, 상기 산란 방사선의 모델링된 특성과 상기 산란 방사선의 검출된 특성 사이의 차이를 기술하는 것이며, 상기 사전 지식 정규화 함수는 상기 정규화를 수행하고 및/또는 상기 최소화를 제약하도록 동작가능한, 계측 시스템.
17. 제16조항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 최소화를 상기 손실 함수의 경사법(gradient method) 기반 최소화 또는 상기 손실 함수의 뉴턴법 기반 최소화로서 규정하도록 구성되는, 계측 시스템.
18. 제17조항에 있어서, 상기 프로세서는 손실 함수의 경사법 기반 최소화에 있어서 기울기 크기 또는 그 근사치로서 사전 지식 정규화 함수와 관련된 야코비안 행렬의 지배적인 특이값을 사용하도록 구성되는 계측 시스템.
19. 제17조항에 있어서, 프로세서는 손실 함수의 경사법 기반 최소화에 있어서, 사전 지식 정규화 함수와 관련된 야코비안 행렬의 특이값 및/또는 고유값의 적절한 함수를 사용하도록 구성되는 계측 시스템.
20. 제16조항 내지 제19조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는:
구조체의 분산 모델을 결정하기 위해 파장 및/또는 편광 및/또는 전파 방향에 대한 상기 적어도 하나의 구조체의 굴절률의 변동을 모델링하고,
상기 분산 모델의 입력 계수에 대해 상기 사전 지식 정규화 함수를 이용하도록 더 구성되는, 계측 시스템.
21. 제10조항 내지 제20조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 정규화 및/또는 제약은 최적화에 대한 복잡한 솔루션에 대해 바이어스를 부과하는 최소 기술 길이(description length) 기반 정규화 또는 제약을 포함하는 계측 시스템.
22. 제21조항에 있어서, 상기 최소 기술 길이 기반 정규화 또는 제약은 콜모고로프(Kolmogorov) 복잡도 기반 정규화 및/또는 제약을 포함하는, 계측 시스템.
23. 제10조항 내지 제22조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 정규화 또는 제약은 최적화에 대한 솔루션에 대해 낮은 순위 제약 또는 그 근사치를 부과하는 행렬 순위 또는 핵 노름(nuclear norm) 기반의 정규화 및/또는 제약을 포함하는 계측 시스템.
24. 제10조항 내지 제23조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는 검색 라이브러리를 사용하여, 최적화에 대한 솔루션을, 상기 검색 라이브러리 내에 포함된 적어도 하나의 구조체의 라이브러리 이미지의 선형 조합인 것으로만 제약하도록 구성되는, 계측 시스템.
25. 제10조항 내지 제25조항 중 어느 한 조항에 있어서, 프로세서는, 상기 정규화가 적어도 하나의 구조체에 대한 위상 및 진폭 정보의 상이한 값 세트들에 더 기초하도록 구성되고, 각각의 값 세트는 상이한 포커스 설정과 관련되며, 상기 계측 시스템은 구조체와 센서 사이의 상대적 변위를 변화시키지 않고 포커스 설정을 변화시키기 위한 전기적 조정가능 렌즈를 포함하는, 계측 시스템.
26. 제5조항 내지 제25조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 전기장의 위상 및 진폭의 최적화를 규정하고 수행하는 데에 복소수를 이용하도록 구성되는, 계측 시스템.
27. 제1조항 내지 제26조항 중 어느 한 조항에 있어서, 프로세서는 또한 타겟의 다수의 이미지에 대한 위상 및 진폭 정보를 동시에 컴퓨테이션으로 결정하도록 구성되며, 각각의 이미지는 상이한 회절 차수에 대응하는 것인 계측 시스템.
28. 제1조항 내지 제27조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는 적어도 하나의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하기 위해 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하도록 추가로 구성되는, 계측 시스템.
29. 제28조항에 있어서, 상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것은:
하나 이상의 조명 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것 - 이는 조명 코히어런스 또는 타겟 레벨에서의 코히어런스, 조명 프로파일, 조명 스펙트럼 형상, 조명 편광, 및/또는 디지털 방식으로 부과되는 편광 및/또는 아포디제이션을 포함할 수 있음 -;
검출 광학계의 하나 이상의 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것 - 이는 검출 광학계의 개구수의 변경, 검출 광학계의 광학적 컴포넌트의 임의의 다른 특성의 변경, 검출 광학계의 광학적 컴포넌트의 수차 특성의 변경, 검출 광학계에서의 필터링을 포함할 수 있음 -;
이미지의 포커스 설정을 디지털 방식으로 변경하는 것 중 하나 이상을 포함하는, 계측 시스템.
30. 제28조항 또는 제29조항에 있어서, 상기 프로세서는:
복수의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하기 위해 파라미터의 복수의 상이한 가상 설정에 대해 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하고,
복수의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 평균화하여 평균화된 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하도록 더 구성되는, 계측 시스템.
31. 제30조항에 있어서, 상기 프로세서는 또한 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지의 각각에 양의, 0의 또는 음의 가중치를 적용하여 가중된 평균화된 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하도록 더 구성되고, 모든 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지에 대한 가중치는 합하여 1이 되는, 계측 시스템.
32. 제1조항 내지 제31조항 중 어느 한 조항에 있어서, 프로세서는 위상 및 진폭을 결정하기 위해 예를 들어 Gerchberg-Saxton 알고리즘과 같은 타당성 문제 접근법을 사용하는 계측 시스템.
33. 제1조항 내지 제32조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 계측 시스템은, 상기 적어도 하나의 구조체에 의해 반사되거나 산란된 후에 상기 산란 방사선의 특성을 검출하기 위한 하나 이상의 센서를 더 포함하는, 계측 시스템.
34. 제33조항에 있어서, 계측 장치는 상기 하나 이상의 센서를 향하여 상기 산란 방사선의 0차 회절 차수가 투과되는 것을 방지하도록 구성되는, 계측 시스템.
35. 제33조항 또는 제34조항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서 중 적어도 하나는 광학 시스템의 동공 평면 또는 광학 시스템의 동공 평면과 공액인 평면 중 하나의 평면 내에 또는 가까이에 배열되는 계측 시스템.
36. 제33조항 또는 제35조항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서 중 적어도 하나는 광학 시스템의 이미지 평면 또는 이미지 평면과 공액인 평면에 배열되는 계측 시스템.
37. 제33, 34, 35 또는 36조항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 구조체의 원시야에 또는 가까이에 배열되고, 계측 시스템은 상기 적어도 하나의 구조체로부터 센서를 향해 전파되는 산란 방사선에 대해 자유 공간 전파를 제공하도록 구성되는 계측 시스템.
38. 제1조항 내지 제35조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 계측 시스템은 복수의 상이한 포커스 레벨로 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 측정 획득을 수행하고,
각각의 이러한 측정 획득의 결과를 이용하여 관심 특성을 결정하도록 동작가능한 계측 시스템.
39. 제1조항 내지 제38조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 프로세서는 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재포커싱하도록 추가로 구성되는, 계측 시스템.
40. 제1조항 내지 제39조항 중 어느 한 조항에 있어서, 기판 상의 적어도 하나의 구조체를 조명하기 위한 조명 시스템을 포함하되, 조명 시스템은 방사선 소스를 포함하고, 방사선 소스는 공간적 코히어런트 광원, 공간적 인코히어런트 광원, 공간적으로 부분적 코히어런트 광원 중 하나인, 계측 시스템.
41. 제1조항 내지 제40조항 중 어느 한 조항에 있어서, 적어도 하나의 구조체 상에서의 조명 방사선의 조명 프로파일에 있어서 수차 및/또는 스펙클 섭동을 결정하도록 구성되고,
프로세서는 관심 특성을 결정하는 데에 결정된 수차 및/또는 스펙클 섭동을 이용하도록 구성되는, 계측 시스템.
42. 제1조항 내지 제41조항 중 어느 한 조항에 있어서, 검출 광학계에서의 수차 섭동을 결정하도록 구성되고,
프로세서는 관심 특성을 결정하는 데에 결정된 수차 섭동을 이용하도록 구성되는, 계측 시스템.
43. 제1조항 내지 제42조항 중 어느 한 조항에 있어서, 프로세서는 또한 측정 획득을 수행하는 데에 실제 이용되는 것과는 상이한 조명 조건에 대하여 위상 및 진폭을 컴퓨테이션으로 결정하도록 구성되는, 계측 시스템.
44. 제1조항 내지 제43조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 관심 특성은:
적어도 하나의 구조체의 상이한 층들에서 서브-구조체들의 오정렬에 관한 오버레이 값,
적어도 하나의 구조체를 제조한 리소그래피 장치의 포커스에 관한 포커스 값, 및
적어도 하나의 구조체를 제조한 리소그래피 장치에 의해 사용되는 선량에 관한 선량 값 중 하나 이상을 포함하는, 계측 시스템.
45. 제1조항 내지 제43조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 관심 특성은 상기 적어도 하나의 구조체의 하나 이상의 기하학적 파라미터 값을 포함하고, 상기 하나 이상의 기하학적 파라미터 값은: 적어도 하나의 구조체에 관한 임계 치수, 적어도 하나의 구조체에 관한 측벽 각도, 적어도 하나의 구조체에 관한 엣지 배치 오차, 또는 적어도 하나의 구조체에 관한 국소 임계 치수 균일도 값 중 하나 이상을 포함하는, 계측 시스템.
46. 제1조항 내지 제45조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 계측 시스템은 산란 방사선 중 0차가 완전히 또는 부분적으로 차단되도록 암시야 측정을 수행하도록 동작가능하고, 위상 정보 및 관심 특성은 산란 방사선의 보다 높은 양의 회절 차수와 음의 회절 차수의 적어도 하나의 쌍으로부터 결정되는, 계측 시스템.
47. 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하는 방법으로서:
산란 방사선의 검출된 특성으로부터 위상 및 진폭 정보를 컴퓨테이션으로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
48. 제47조항에 있어서, 상기 산란 방사선은 측정 획득에서 조명 방사선으로 상기 적어도 하나의 구조체를 조명한 결과로서 상기 적어도 하나의 구조체에 의해 반사되거나 산란된 것인, 방법.
49. 제47조항 또는 제48조항에 있어서, 관심 특성을 결정하기 위해 결정된 위상 및 진폭을 이용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
50. 제47, 48 또는 49조항에 있어서, 상기 위상 및 진폭 정보를 컴퓨테이션으로 결정하는 것은 상기 적어도 하나의 구조체를 나타내는 전기장 및/또는 자기장의 위상 및 진폭을 컴퓨테이션으로 결정하는 것을 포함하는, 방법.
51. 제50조항에 있어서,
상기 산란 방사선의 모델링된 특성을 획득하기 위해, 상기 산란 방사선에 대한 상기 조명 방사선과 상기 적어도 하나의 구조체 사이의 상호작용의 영향을 모델링하는 단계; 및
상기 산란 방사선의 모델링된 특성과 상기 산란 방사선의 검출된 특성 사이의 차이를 최소화하기 위해 전기장의 위상 및 진폭을 최적화하는 단계를 포함하는, 방법.
52. 제51조항에 있어서, 적어도 하나의 구조체를 2차원 평면 상에서 작은 전류 및/또는 자류 쌍극자의 조밀한 어레이로서 모델링하는 단계를 포함하고, 선택적으로, 조밀한 어레이는 무한히 조밀한 어레이이고, 선택적으로 작은 전류 및/또는 자류 쌍극자는 무한소인, 계측 시스템.
53. 제51조항 또는 제52조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구조체와 상기 산란 방사선이 검출되는 검출 평면 사이에 하나 이상의 광학 요소가 제공되고, 상기 방법은 상기 산란 방사선의 모델링된 특성을 획득하기 위해 상기 산란 방사선에 대한 상기 하나 이상의 광학 요소의 영향을 추가로 모델링하는 단계를 포함하는, 방법.
54. 제51조항 내지 제53조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 사전 지식을 이용하여 상기 전기장의 위상 및 진폭을 최적화하는 단계를 포함하는 방법.
55. 제54조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 상기 사전 지식을, 상기 전기장의 위상 및 진폭의 최적화에 대한 정규화 및/또는 제약으로서 이용하는 단계를 포함하되,
상기 산란 방사선의 모델링된 특성과 상기 산란 방사선의 검출된 특성 사이의 차이를 기술하는 손실 함수를 규정하는 단계와,
상기 최소화에 대한 정규화 및/또는 제약으로서 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 사전 지식을 사용하여 상기 손실 함수를 최소화하는 단계에 의해 이루어지는, 방법.
56. 제54조항 또는 제55조항에 있어서, 상기 정규화 및/또는 제약은 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 위상 및 진폭 정보의 상이한 값 세트들 사이에 커플링을 부과하고, 각각의 값 세트는 상이한 조명 조건에 관한 것인, 방법.
57. 제54조항 내지 제56조항 중 어느 한 조항에 있어서, 데이터 충실도 함수 및 사전 지식 정규화 함수의 합을 포함하는 손실 함수를 규정하는 단계를 포함하고, 상기 데이터 충실도 함수는, 최소화될, 상기 산란 방사선의 모델링된 특성과 상기 산란 방사선의 검출된 특성 사이의 차이를 기술하는 것이며, 상기 사전 지식 정규화 함수는 상기 정규화를 수행하고 및/또는 상기 최소화를 제약하도록 동작가능한, 방법.
58. 제54조항 내지 제57조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 정규화 및/또는 제약은:
최적화에 대한 복잡한 솔루션에 대해 바이어스를 부과하는 최소 기술 길이 기반 정규화 및/또는 제약; 또는
최적화에 대한 솔루션에 대해 낮은 순위 제약을 부과하는 행렬 순위 또는 핵 노름 기반의 정규화 및/또는 제약 중 하나 이상을 포함하는 방법.
59. 제51조항 내지 제58조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 전기장의 위상 및 진폭의 최적화를 규정하고 수행하는 데에 복소수를 이용하는 단계를 포함하는 방법.
60. 제47조항 내지 제59조항 중 어느 한 조항에 있어서, 산란 방사선을 감지하는 단계를 포함하되 이러한 감지는:
광학 시스템의 동공 평면 또는 광학 시스템의 동공 평면과 공액인 평면;
광학 시스템의 이미지 평면에서 또는 그 가까이에서; 및/또는
적어도 하나의 구조체로부터 센서를 향해 전파되는 산란 방사선에 대해 자유 공간 전파를 제공하도록 적어도 하나의 구조체의 원시야에서 또는 그 가까이에서 수행되는 방법.
61. 제47조항 내지 제60조항 중 어느 한 조항에 있어서,
복수의 상이한 레벨의 포커스로 상기 적어도 하나의 구조체에 대해 측정 획득을 수행하는 단계; 및
각각의 이러한 측정 획득의 결과를 이용하여 관심 특성을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
62. 제47조항 내지 제61조항 중 어느 한 조항에 있어서, 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재포커싱하는 단계를 포함하는 방법.
63. 제47조항 내지 제62조항 중 어느 한 조항에 있어서, 타겟의 다수의 이미지에 대한 위상 및 진폭 정보를 동시에 컴퓨테이션으로 결정하는 단계를 포함하며, 각각의 이미지는 상이한 회절 차수에 대응하는 것인 방법.
64. 제47조항 내지 제63조항 중 어느 한 조항에 있어서, 측정 획득을 수행하는 데에 실제 이용되는 것과는 상이한 조명 조건에 대하여 위상 및 진폭을 컴퓨테이션으로 결정하는 단계를 포함하는 방법.
65. 제47조항 내지 제64조항 중 어느 한 조항에 있어서, 적어도 하나의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하기 위해 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 단계를 포함하는 방법.
66. 제65조항에 있어서, 상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것은:
하나 이상의 조명 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것 - 이는 조명 코히어런스 또는 타겟 코히어런스, 조명 프로파일, 조명 스펙트럼 형상, 조명 편광, 및/또는 디지털 방식으로 부과되는 편광 및/또는 아포디제이션을 포함할 수 있음 -;
검출 광학계의 하나 이상의 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것 - 이는 검출 광학계의 개구수의 변경, 검출 광학계의 광학적 컴포넌트의 임의의 다른 특성의 변경, 검출 광학계의 광학적 컴포넌트의 수차 특성의 변경, 검출 광학계에서의 필터링을 포함할 수 있음 -;
이미지의 포커스 설정을 디지털 방식으로 변경하는 것 중 하나 이상을 포함하는, 계측 시스템.
67. 제64조항 또는 제65조항에 있어서,
복수의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하기 위해 파라미터의 복수의 상이한 가상 설정에 대해 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 단계; 및
복수의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 평균화하여 평균화된 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 방법.
68. 제67조항에 있어서, 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지의 각각에 양의, 0의 또는 음의 가중치를 적용하여 가중된 평균화된 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하는 단계를 포함하고, 모든 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지에 대한 가중치는 합하여 1이 되는, 방법.
69. 제47조항 내지 제68조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 관심 특성은:
적어도 하나의 구조체의 상이한 층들에서 서브-구조체들의 오정렬에 관한 오버레이 값;
다중 패터닝 프로세스에 있어서 적어도 하나의 구조체의 동일한 층에서 서브-구조체들의 오정렬에 관한 오버레이 값;
적어도 하나의 구조체를 제조한 리소그래피 장치의 포커스에 관한 포커스 값;
적어도 하나의 구조체를 제조한 리소그래피 장치에 의해 사용되는 선량에 관한 선량 값; 및/또는
상기 적어도 하나의 구조체의 하나 이상의 기하학적 파라미터 값 중 하나 이상을 포함하고, 상기 하나 이상의 기하학적 파라미터 값은: 적어도 하나의 구조체에 관한 임계 치수, 적어도 하나의 구조체에 관한 측벽 각도, 적어도 하나의 구조체에 관한 엣지 배치 오차, 또는 적어도 하나의 구조체에 관한 국소 임계 치수 균일도 값 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
70. 프로세서로 하여금 제47조항 내지 제69조항 중 어느 한 조항의 방법을 수행하도록 하기 위한 기계 판독가능 명령을 포함하는 비-일시적 컴퓨터 프로그램 제품.
71. 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하기 위한 계측 장치로서,
- 200 nm 내지 2000 nm의 파장 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 방출 파장 범위, 또는 선택적으로, 적어도 200 nm 내지 2000 nm의 파장 범위의 1/2과 적어도 부분적으로 중첩되는 방출 파장 범위에서 방사선을 발생시키도록 동작가능한 하나 이상의 방사선 소스,
- 200 nm 내지 2000 nm의 파장 범위에서 방사선을 투과 또는 반사시키도록 동작가능한 광학 시스템, 또는 선택적으로 200 nm 내지 2000 nm의 파장 범위의 적어도 1/2에서 방사선을 투과 또는 반사시키도록 동작가능한 광학 시스템, 또는 선택적으로 200 nm 내지 2000 nm의 파장 범위의 적어도 3/4에서 방사선을 투과 또는 반사시키도록 동작가능한 광학 시스템,
- 0.4보다 크거나, 0.6보다 크거나, 0.7보다 크거나, 또는 선택적으로 0.8보다 큰 개구수(NA)로 구조체를 조명하도록 동작가능한 광학 시스템,
- 검출 광학 서브 시스템으로 반사 및/또는 산란 방사선을 포착하도록 동작가능한 광학 시스템 - 검출 광학 서브 시스템은 0.4보다 크거나, 0.6보다 크거나, 0.7보다 큰 개구수(NA)를 갖거나, 또는 선택적으로 0.8보다 큰 개구수를 가짐 -,
- 사용된 조명 파장(λ)을 20으로 나눈 것보다 큰 수차를 가지는 광학 시스템,
- 40 X 40 마이크로미터보다 크거나, 선택적으로 50 X 50 마이크로미터보다 크거나, 또는 선택적으로 75 X 75 마이크로미터보다 큰 관측 시야(FoV)로 구조체를 조명하도록 동작가능한 광학 시스템,
- 하나 이상의 방사선 소스로부터 구조체를 향하여 적어도 25 %, 또는 선택적으로 적어도 75 %의 투과율 또는 반사율을 갖는 광학 시스템,
- 반사 및/또는 산란 방사선의 특성을 기록하기 위해 구조체로부터 하나 이상의 센서를 향하여 반사 및/또는 산란 방사선에 대해 적어도 70 %, 또는 선택적으로 적어도 75 %의 투과율 또는 반사율을 갖는 광학 시스템 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 장치.
72. 제71조항에 있어서, 센서를 향해 하나 이상의 고차 회절 차수만을 투과시키도록 구성된 광학 시스템을 더 포함하는 계측 장치.
73. 제72조항에 있어서, 광학 시스템은 구조체가 방사선으로 조명될 때 기판 상의 구조체에 의해 반사되는 0차 회절 차수를 차단하도록 동작가능한 차단 수단을 더 포함하는, 계측 장치.
74. 제71조항 내지 제73조항 중 어느 한 조항에 있어서, 제47조항 내지 제69조항 중 어느 한 조항의 방법을 실행하도록 구성되는 프로세서를 더 포함하는 계측 장치.
75. 제71조항 내지 제74조항 중 어느 한 조항에 따른 계측 장치를 포함하는 제1조항 내지 제46조항 중 어느 한 조항에 따른 계측 시스템.
본 명세서에서는 IC의 제조에 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해 특별히 언급할 수 있지만, 여기에 설명된 리소그래피 장치는 다른 응용예를 가질 수 있음을 이해해야 할 것이다. 가능한 다른 응용 분야로는, 통합된 광학 시스템, 자기 도메인 메모리를 위한 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD) 및 박막 자기 헤드 등의 제조가 있다.
본 명세서에서는 검사 또는 계측 장치와 관련하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 언급할 수 있지만, 본 발명의 실시예는 다른 장치에서도 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 마스크 검사 장치, 리소그래피 장치, 또는 웨이퍼(또는 기타 다른 기판) 또는 마스크(또는 기타 다른 패터닝 디바이스)와 같은 대상물을 측정 또는 처리하는 임의의 장치의 일부를 형성할 수 있다.
광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 발명은 문맥이 허용하는 한 광학 리소그래피로 제한되지 않으며 예를 들어 임프린트 리소그래피 등의 다른 응용예에서도 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
앞서 기술한 타겟 또는 타겟 구조체(보다 일반적으로는 기판 상의 구조체)는 측정의 목적을 위해 특별히 설계되고 형성된 계측 타겟 구조체이지만, 이와 다른 실시예에서는 기판 상에 형성된 디바이스의 기능적 부분에 해당하는 하나 이상의 구조체 상에서 관심 특성이 측정될 수 있다. 많은 디바이스가 규칙적이고 격자 모양인 구조를 가지고 있다. 본 명세서에서 사용되는 구조체, 타겟 격자, 타겟 구조체라는 용어는 수행되는 측정을 위해 특별히 구조체가 제공될 것을 요하지 않는다. 또한, 계측 타겟의 피치(P)는 스캐터로미터의 광학 시스템의 분해능 한계에 가깝지만, 타겟부(C)에서 리소그래피 프로세스에 의해 만들어진 전형적인 제품 피처의 치수보다 훨씬 클 수 있다. 실제로, 타겟 구조체 내의 오버레이 격자의 라인 및/또는 공간은, 제품 피처와 치수가 유사한 더 작은 구조체를 포함하도록 만들어질 수 있다.
이상에서 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 앞선 설명은 예시적인 것으로 의도되며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 이하 제시되는 청구 범위로부터 벗어남이 없이, 기술된 본 발명에 대해 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
Claims (15)
- 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하기 위한 계측 장치로서,
기판에 조명 방사선을 지향시키도록 구성된 조명 브랜치;
상기 기판 상의 적어도 하나의 구조체로부터 산란 방사선을 검출하도록 구성된 검출 브랜치; 및
프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는:
측정 획득에서 상기 산란 방사선의 전기장으로부터 위상 및 진폭 정보를 컴퓨테이션으로 결정하고;
적어도 하나의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하기 위해, 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하도록 구성되고,
상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것은, 상기 측정 획득에 대한 조명 방사선의 아포디제이션을 디지털 방식으로 변경하는 것을 포함하되, 상기 아포디제이션을 디지털 방식으로 변경하는 것은 상기 적어도 하나의 구조체에 기초하는 것인, 계측 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 사전 지식을 이용하여 상기 전기장의 위상 및 진폭을 최적화하도록 더 구성되는, 계측 장치. - 제2항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 적어도 하나의 구조체에 대한 상기 사전 지식 중 적어도 일부를, 상기 전기장의 위상 및 진폭의 최적화에 대한 정규화 또는 제약으로서 이용하도록 더 구성되는, 계측 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는 결정된 위상 및 진폭을 사용하여 관심 특성을 결정하도록 더 구성되는, 계측 장치. - 제1항에 있어서,
상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것은, 하나 이상의 조명 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것 또는 상기 검출 브랜치의 검출 광학계의 하나 이상의 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것을 포함하는, 계측 장치. - 제5항에 있어서,
상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것이 상기 하나 이상의 조명 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것을 포함할 때, 상기 하나 이상의 조명 특성은, 조명 코히어런스, 타겟 레벨 조명 코히어런스, 조명 프로파일, 조명 스펙트럼 형상, 조명 편광, 및/또는 디지털 방식으로 부과되는 조명 편광을 포함하거나, 또는
상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것이 상기 검출 광학계의 하나 이상의 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것을 포함할 때, 상기 검출 광학계의 하나 이상의 특성은, 검출 광학계의 개구수, 검출 광학계의 광학적 컴포넌트, 검출 광학계의 수차, 검출 광학계의 필터, 및/또는 검출 광학계의 포커스 설정을 포함하는, 계측 장치. - 제1항에 있어서, 상기 프로세서는:
복수의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하기 위해 파라미터의 복수의 상이한 가상 설정에 대해 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하고,
복수의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 평균화하여 평균화된 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하도록 더 구성되는, 계측 장치. - 제7항에 있어서,
상기 프로세서는, 각각의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지에 양의, 0의 또는 음의 가중치를 적용하여 가중된 평균화된 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하도록 더 구성되고, 모든 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지의 가중치는 합하여 1이 되는, 계측 장치. - 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하는 방법으로서,
측정 획득에서 산란 방사선의 전기장으로부터 위상 및 진폭 정보를 컴퓨테이션으로 결정하는 단계; 및
적어도 하나의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하기 위해, 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 단계를 포함하고,
상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것은, 상기 측정 획득에 대한 조명 방사선의 아포디제이션을 디지털 방식으로 변경하는 것을 포함하되, 상기 아포디제이션을 디지털 방식으로 변경하는 것은 상기 적어도 하나의 구조체에 기초하는 것인, 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하는 방법. - 제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 구조체에 대한 사전 지식을 이용하여 상기 전기장의 위상 및 진폭을 최적화하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 구조체에 대한 상기 사전 지식 중 적어도 일부를, 상기 전기장의 위상 및 진폭의 최적화에 대한 정규화 또는 제약으로서 이용하는 단계를 더 포함하는, 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하는 방법. - 제9항에 있어서,
결정된 위상 및 진폭을 사용하여 관심 특성을 결정하는 단계를 더 포함하는, 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하는 방법. - 제9항에 있어서,
상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것은, 하나 이상의 조명 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것 또는 검출 광학계의 하나 이상의 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것을 포함하는, 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하는 방법. - 제12항에 있어서,
상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것이 상기 하나 이상의 조명 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것을 포함할 때, 상기 하나 이상의 조명 특성은, 조명 코히어런스, 타겟 레벨 조명 코히어런스, 조명 프로파일, 조명 스펙트럼 형상, 조명 편광, 및/또는 디지털 방식으로 부과되는 조명 편광을 포함하거나, 또는
상기 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 것이 상기 검출 광학계의 하나 이상의 특성을 디지털 방식으로 변경하는 것을 포함할 때, 상기 검출 광학계의 하나 이상의 특성은, 검출 광학계의 개구수, 검출 광학계의 광학적 컴포넌트, 검출 광학계의 수차, 검출 광학계의 필터, 및/또는 검출 광학계의 포커스 설정을 포함하는, 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하는 방법. - 제9항에 있어서,
복수의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하기 위해 파라미터의 복수의 상이한 가상 설정에 대해 측정에 후속하여 상기 적어도 하나의 구조체의 측정 획득을 컴퓨테이션으로 재이미징하는 단계; 및
복수의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 평균화하여 평균화된 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는, 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하는 방법. - 제14항에 있어서,
각각의 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지에 양의, 0의 또는 음의 가중치를 적용하여 가중된 평균화된 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하되, 모든 컴퓨테이션으로 재이미징된 이미지의 가중치는 합하여 1이 되는, 기판 상의 적어도 하나의 구조체와 관련된 관심 특성을 결정하는 방법.
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