2023-165738 二回折次数撮像を用いるオフ軸照明オーバレイ計測

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023165738

(43)【公開日】2023-11-17

(54)【発明の名称】二回折次数撮像を用いるオフ軸照明オーバレイ計測

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20231110BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20231110BHJP

   G03F 9/00 20060101ALI20231110BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

G01B11/00 G

G03F9/00 H

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023142824

(22)【出願日】2023-09-04

(62)【分割の表示】P 2021508303の分割

【原出願日】2018-12-14

(31)【優先権主張番号】62/723,944

(32)【優先日】2018-08-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】500049141

【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シャリボ ヨニ

(72)【発明者】

【氏名】パスコバー ユリ

(72)【発明者】

【氏名】レビンスキ ウラディミール

(72)【発明者】

【氏名】マナッセン アムノン

(72)【発明者】

【氏名】イーサンバッハ シュロモ

(72)【発明者】

【氏名】ラレド ジラド

(72)【発明者】

【氏名】ヒルデスハイム アリエル

(57)【要約】

【課題】計測の正確性を高め、計測プロセスの単純化を実現でき、且つ計量ターゲット・半導体デバイス間対応度が改善される、計量方法及びツールを提供する。
【解決手段】リトローコンフィギュレーションに従いターゲットを照明することで、－１次回折分及び０次回折分を含む第１計測信号と、＋１次回折分及び０次回折分を含む第２計測信号とを、第１計測信号のうち－１次回折分と第２計測信号のうち＋１次回折分とが照明方向を基準として１８０°回折する態でもたらし、第１計測信号についての第１計測と、第２計測信号についての第２計測とを遂行し、それらを踏まえ計量指標（群）を導出する方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明アーム及び集光アームを有する計量ツールにより計量ターゲットを計測する方法であって、
照明アームにより上記計量ターゲットを照明することで反射０次回折分と－１次及び＋１次回折分とをもたらし、
集光アームにて、反射０次回折分を、－１次回折分と共に捉えられた第１成分と、＋１次回折分と共に捉えられた第２成分とに分割することで、第１計測結果及び第２計測結果をもたらし、
第１及び第２計測結果から少なくとも１個の計量指標を導出する方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、上記計量ターゲットを照明すること及び上記反射０次回析分を分割することを、第１及び第２計測それぞれに関し二通りの計測方向にて同時実行する方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法であって、更に、０次回折分の第１及び第２成分のうち少なくとも一方を減衰させる方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法であって、上記少なくとも１個の計量指標が、上記計量ターゲットのオーバレイであり以下の式

【数1】

で算出されたものを含み、ここでＯＶＬは上記計量ターゲットのオーバレイを表し、Ｐは上記計量ターゲットのピッチを表し、（φ_＋－φ_－）は第２計測信号と第１計測信号との位相差を表し、ｘ_０は上記計量ターゲットの対象中心の位置を表し、δφは上記＋１次回析分と上記－１次回析分との差を表す、方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法であって、更に、層依存テレセントリシティに関し第１及び第２計測結果を校正する方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法であって、更に、第１及び第２計測のテレセントリシティパラメタから焦点情報を導出する方法。

【請求項7】

請求項１に記載の方法であって、更に、非リトローなオフ軸照明を用い焦点感度データを取得し、上記計量ターゲットにおける位置シフトをもとに焦点を計測する方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法であって、少なくとも１個のコンピュータプロセッサにより少なくとも部分的に実行される方法。

【請求項9】

コンピュータ可読プログラムを体現するコンピュータ可読格納媒体を備え、請求項２１の方法を少なくとも部分的に実行するようそのコンピュータ可読プログラムが構成されているコンピュータプログラム製品。

【請求項10】

請求項９に記載のコンピュータプログラム製品を備える計量モジュール。

【請求項11】

計量ターゲットを照明することで反射０次回折分と－１次及び＋１次回折分とをもたらすよう、構成された照明アームと、
反射０次回折分を、－１次回折分と共に捉えられた第１成分と、＋１次回折分と共に捉えられた第２成分とに分割することで、第１計測結果及び第２計測結果をもたらすよう、構成された像スプリッタを備える集光アームと、
第１及び第２計測結果から少なくとも１個の計量指標を導出するよう構成された処理ユニットと、
を備える計量ツール。

【請求項12】

請求項１１に記載の計量ツールであって、照明アーム及び集光アームが、上記計量ターゲットを照明すること及び上記第１計測及び上記第２計測を遂行することを二通りの計測方向にて同時実行するよう構成されている計量ツール。

【請求項13】

請求項１１に記載の計量ツールであって、集光アームが、０次回折分の第１及び第２成分のうち少なくとも一方を減衰させるよう構成された、少なくとも１個の０次回折分減衰器を備える計量ツール。

【請求項14】

請求項１１に記載の計量ツールであって、上記処理ユニットが、更に、層依存テレセントリシティに関し第１及び第２計測結果を校正すること、第１及び第２計測結果のテレセントリシティパラメタから焦点情報を導出すること、及び／又は、非リトローなオフ軸照明を用い焦点感度データを取得し上記計量ターゲットにおける位置シフトをもとに焦点を計測すること、のうち、少なくとも一つを実行するよう構成されている計量ツール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は計量分野に関し、より具体的には、計測正確度を増強する照明及び計測コンフィギュレーションに関する。

【背景技術】

【0002】

（関連出願への相互参照）
本願では、２０１８年８月２８日付米国暫定特許出願第６２７２３９４４号の利益を主張するので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。

【0003】

光学的オーバレイ（重ね合わせ量）計測は、通常は二種類のうち一つ、即ち撮像かスキャタロメトリ（散乱法）かに分類される。撮像依拠オーバレイ計測（ＩＢＯ）では、ターゲットに備わるパターン群を２個の別々な層内に横並び印刷し、それらの横方向シフトを像面内でその光学システムを基準として計測する。スキャタロメトリ即ち回折依拠オーバレイ計測（ＤＢＯ）では、相異なる層に属するパターンを重ね合わせ印刷し、その積層体に発する諸次回折分の振幅からオーバレイを取得する。この計測の詳細原理は本書面の範囲から外れている。

【0004】

撮像テクノロジは、明視野撮像及び暗視野撮像という二通りの主要構成へと更にカテゴリ分けすることができる。明視野撮像では、そのシステムの数値開口内に収まる諸次回折分全てで像が形成されるのに対し、暗視野撮像では０次分が遮蔽される。後者は、通常、秀逸な画像コントラスト／精度を狙い用いられる。従前の労作で指し示されるところによれば、参照によりその全容が本願に繰り入れられる特許文献１等により教示されている次数選択により、計測正確性を改善することができる。例えば、参照によりその全容が本願に繰り入れられる特許文献２等により教示されているように、０次及び±１次のみを選択することが、最良コントラスト焦点における正確性の改善につながる。参照によりその全容が本願に繰り入れられる特許文献２等により教示されているように、０次の振幅及び位相の制御を通じ、この構成における正確性及びコントラストの更なる改善も実現できる。従来技術によれば、±１次のみを選択することで、信号振幅を代償にして最良な結果を達成することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第ＷＯ２００７１４３０５６号パンフレット

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１７０１４６９１５号明細書

【特許文献3】米国特許第７５２８９５３号明細書

【特許文献4】米国特許第８４５６６４１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、計測の正確性を高め、計測プロセスの単純化及び計量ターゲット・半導体デバイス間対応度の改善を可能にする、計量方法及びツールを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下の簡略な概要では本発明の原初的理解を図っている。本概要は、本発明の根幹要素を必ずしも特定せず技術的範囲も限定しないが、以下の記述への序章としては役立つものである。

【0008】

本発明の一態様により提供される方法は、照明アーム及び集光アームを有する計量ツールにより計量ターゲットを計測する方法であって、リトローコンフィギュレーションに従い照明アームによりターゲットを照明することで、－１次回折分及び０次回折分を含む第１計測信号と、＋１次回折分及び０次回折分を含む第２計測信号とを、第１計測信号のうち－１次回折分と第２計測信号のうち＋１次回折分とが照明方向を基準として１８０°回折した態でもたらし、第１計測信号についての第１計測と第２計測信号についての第２計測とを集光アームにより遂行し、第１及び第２計測を踏まえ少なくとも１個の計量指標を導出する方法である。

【0009】

本発明の一態様により提供される方法は、照明アーム及び集光アームを有する計量ツールにより計量ターゲットを計測する方法であって、照明アームによりターゲットを照明することで反射０次回折分と－１次及び＋１次回折分とをもたらし、集光アームにて、その反射０次回折分を、－１次回折分と共に捉えられた第１成分と、＋１次回折分と共に捉えられた第２成分とに分割することで、対応する第１及び第２計測結果をもたらし、第１及び第２計測結果から少なくとも１個の計量指標を導出する方法である。

【0010】

本発明のこれらの、付加的な及び／又はその他の諸態様及び／又は長所については、後続する詳細記述中で説明され、恐らくはその詳細記述から推量可能であり、及び／又は、本発明の実施により学習可能である。

【0011】

本発明の諸実施形態についてより良好な理解を図りそれをどう実施すればよいかを示すため、以下、全体を通じ対応諸要素又は諸部分に同様の符号が付されている添付図面を、純粋に例示手段として、参照することにする。

【0012】

添付図面は以下の通りである。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の幾つかの実施形態に係る計量ツール及びターゲット計測方法を描出する上位模式ブロック図である。

【図2】本発明の幾つかの実施形態に係り可変照明を用い実現・実施される計量ツール及び計測の上位模式図である。

【図3-1】本発明の幾つかの実施形態に係り適合光学系不使用で実現・実施される計量ツール及び計測の上位模式図である。

【図3-2】本発明の幾つかの実施形態に係り適合光学系不使用で実現・実施される計量ツール及び計測の上位模式図である。

【図4】本発明の幾つかの実施形態に係り像分割コンフィギュレーションに従い実現・実施される計量ツール及び計測の上位模式図である。

【図5-1】本発明の幾つかの実施形態に係る方法を描出する上位フローチャートである。

【図5-2】本発明の幾つかの実施形態に係る方法を描出する上位フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下の記述では本発明の様々な態様が述べられている。説明目的にて具体的な構成及び細部を説明し本発明の一貫理解を図っている。とはいえ、本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）にはやはり明らかな通り、本発明は本願提示の具体的細部抜きで実施することもできる。更に、周知特徴を省略又は単純化しているところがあるのは、本発明を曖昧化させないためである。図面への具体的参照との関連で強調されるのは、図示事項が例示であり専ら本発明についての例証的議論を目的としていること、並びにそれらの提示理由が本発明の諸原理及び概念的諸側面についての最有用且つ理解容易な記述と思しきものの提供であることである。その際、本発明の基礎的理解に必要な以上に詳細に本発明の構造的細部を示す試みはせず、本明細書を図面と併用することで、本発明の幾つかの形態をどのように実施すればよいかをいわゆる当業者向けに明らかにしている。

【0015】

本発明の少なくとも１個の実施形態を詳説するのに先立ち、本発明の用途が、後掲の記述中で説明され又は図面中に描出されている諸部材の詳細構成及び配置により限定されない。本発明は、様々なやり方で実施又は実行されるであろう他の諸実施形態にも、開示されている諸実施形態の組合せにも適用することができる。本願にて採用されている表現法及び用語法は記述目的のものであり、限定として解されるべきではない。

【0016】

別様な具体的宣明がない限り、後掲の議論から明察される通り、明細書中、「処理」、「計算」、「算出」、「判別」、「拡張」、「導出」等の語を利用した具体的議論は皆、コンピュータ若しくは情報処理システム又はそれに類する電子情報処理装置の動作及び／又はプロセスであり、その情報処理システムのレジスタ及び／又はメモリ内で物理量例えば電子量として表現されているデータを操作し、及び／又は、その情報処理システムのメモリ、レジスタその他の情報格納、伝送又は表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと変換するもののことを、指すものと認められる。ある種の実施形態によれば、照明テクノロジを、可視域内電磁輻射、紫外線或いは更に短波長の輻射例えばＸ線で構成することができ、恐らくは粒子ビームでさえ構成することができる。

【0017】

計測の正確性を高め、計測プロセスの単純化及び計量ターゲット・半導体デバイス間対応度の改善を可能にする、計量方法及びツールを提供する。リトローコンフィギュレーションに従いターゲットを照明することで、－１次回折分及び０次回折分を含む第１計測信号と、＋１次回折分及び０次回折分を含む第２計測信号とを、第１計測信号のうち－１次回折分と第２計測信号のうち＋１次回折分とが照明方向を基準として１８０°回折した態でもたらし、第１計測信号についての第１計測と第２計測信号についての第２計測とを遂行し、それらを踏まえ計量指標（群）を導出する方法である。これに代え又は補足として、反射０次回折分を分割することで、－１次及び＋１次回折分と相互作用する成分をもたらしてもよい。

【0018】

光学オーバレイツールは、光波長における可計測性に鑑み且つリソグラフィ及びプロセス工程との両立性に鑑み最適化されたデザインを有する代表ターゲット上で、オーバレイを計測する。デバイスピッチがスケールダウンするにつれ、これら相反する二条件がもとで、最適化ターゲットとデバイスとの両立性が低下し（これは往々にしてオーバレイバイアスにつながる）、或いはその回折効率の低下により計測がより困難になる。有益なことに、開示諸実施形態にて提供されるやり方で、計測正確性を損ねることなく、計測装置の感度を高めること及び低回折効率ターゲットの計測を容易化することができる。

【0019】

注記されることに、開示されている諸原理、ツール１００及び方法２００は現行の計量プラットフォーム及び／又は開発中の計量プラットフォームにて実現・実施することができ、それにより計量計測（例．オーバレイ計測）の正確性を改善すること及び実デバイスとの関連性が強い計量計測結果を提供することができる。

【0020】

開示諸実施形態では明視野撮像の短所、例えば各対の次数分がオーバレイに対し相異なる誤差を及ぼすため合計誤差を制御しにくくなる恐れが克服される。開示されている次数選択は等式１で以て非限定的要領にて描出されている通り誤差低減上有益である；この等式は最も低い三通りの回折次数（０次及び±１次）のみを含む式であり、Ｐは周期ターゲットのピッチ、ａ_ｎはｎ次回折振幅、Ψは０次・±１次回折間平均位相差、δφ，δａ_１は順に＋１次・－１次間位相差，振幅差を表している。I_ＢＦは明視野撮像への等式１の適用可能性を表しており、項（ａｔａｎ（δａ_１ｔａｎΨ））は明視野撮像におけるターゲット非対称性誤差の増幅を表している。ｘ_０はターゲットの対称中心の位置を表している。

【数1】

【0021】

発明者が注目しているのは、ターゲット非対称性による幾何曖昧性に繰り入れられうるオーバレイ誤差がδφにより引き起こされる一方、一次高調波内第２位相項（ａｔａｎ（δａ_１ｔａｎΨ））が任意値のΨに関し値域［－π／２，＋π／２］内であらゆる値を採りうるので、オーバレイ誤差がＰ／４のオーダとなりうることである。自明な理由によって、ｔａｎΨはしばしば不正確性倍率と呼ばれる。

【0022】

図１は、本発明の幾つかの実施形態に係る計量ツール１００及びターゲット計測方法２００（図５も参照されたい）を描出する上位模式ブロック図である。計量ツール１００は、少なくとも１個の処理ユニット９９（例．計量モジュール内のそれ）と連携する照明アーム１０１及び集光アーム１０５を有しており、それらは、例えば方法２００に従いウェハ上の計量ターゲット６０の計量計測を遂行するよう構成されている。

【0023】

計量ツール１００は、リトローコンフィギュレーションに従い照明アーム１０１により計量ターゲット６０を照明する（段階２１０，図５参照）ことで、第１入射照明１１０からは－１次回折分１１５Ｂ及び０次回折分１１５Ａを含む第１計測信号（１００Ａ参照）を、また第２入射照明１２０からは＋１次回折分１２５Ｂ及び０次回折分１２５Ａを含む第２計測信号（１００Ｂ参照）をもたらすよう、またその第１計測信号のうち－１次回折分１１５Ｂと第２計測信号のうち＋１次回折分１２５Ｂとがそれぞれ入射照明１１０及び１２０の方向を基準として１８０°回折するよう、構成されている。

【0024】

計量ツール１００は、更に、集光アーム１０５により、（－１次回折分１１５Ｂ及び０次回折分１１５Ａを含む）第１計測信号についての第１計測と、（＋１次回折分１２５Ｂ及び０次回折分１２５Ａを含む）第２計測信号についての第２計測とを、例えば１個又は複数個のカメラ及び／又はセンサを用い遂行する（段階２３０）よう、且つそれら第１及び第２計測を踏まえ少なくとも１個の計量指標を導出する（段階２４０，図５中の更なる方法段階を参照）よう、構成されている。

【0025】

ある種の実施形態では、各照明コンディションにてその像（順に第１，第２計測信号）が０次及び＋１次，０次及び－１次なる二通りの次数分のみで組成される態で、オーバレイが相異なる二通りの照明コンディション１００Ａ，１００Ｂにて計測される。ｓｉｎθ_ｉ＝±λ／（２Ｐ）を満足するよう照明角を設定すること（リトローコンフィギュレーション）で、標準的格子等式に従い、ｎ次回折分の角度を、ｓｉｎθ_ｎ＝－ｓｉｎθ_ｉ＋ｎλ／Ｐ＝λ／Ｐ（－（±１）／２＋ｎ）を満足するものにすることができる。非限定的な諸実施形態によれば、λ≒Ｐなる仮定の許では二通りの次数分のみが数値開口内に収まるので、負角度照明に係る回折分の角度がｓｉｎθ_－１＝－λ／（２Ｐ），ｓｉｎθ_０＝＋λ／（２Ｐ）を満足し（照明及び計測コンディション１００Ａ）、正角度照明に係るそれらがｓｉｎθ_１＝λ／（２Ｐ），ｓｉｎθ_０＝－λ／（２Ｐ）を満足することとなる（照明及び計測コンディション１００Ｂ）。注記されることに、図１には一次元セッティングを描いたが、同じ諸原理を二次元セッティングに適用することができる（例えば図２～図４参照）。

【0026】

等式群２は、順にコンディション１００Ａ，１００Ｂに係る信号強度Ｉ_＋（ｘ），Ｉ_－（ｘ）を表している。

【数2】

【0027】

等式３は、等式群２により表される信号群から導出可能な計量指標の非限定的な例たるオーバレイを表しており、これは等式群２を用い信号計測結果から導出可能なδφに相当する信号間位相差（φ_＋－φ_－）から得ることができる。

【数3】

【0028】

有益なことに、開示されている計量ツール１００及び方法２００には以下の有益な特性がある（その何れも本発明を限定するものではない）。（ｉ）その振幅非対称性が不正確性に影響を及ぼさない。（ｉｉ）平均トポグラフィック位相が打ち消されるので、幾何曖昧性－Ｐ／（２π）・δφ以外に付加的な不正確性源が存在しない。（ｉｉｉ）両次数分が同じ光路を辿るため対称収差が相殺される。結果として、焦点深度は集光開口ではなく照明数値開口に依存する。（ｉｖ）直交照明コンディションでのそれに比べそれら次数分が少なくとも２倍隔たっているため、瞳面でのより高次な回折分による汚染が無視しうるほどしかない。そして、（ｖ）正確性目的で集光瞳に遮蔽素子を設ける必要がない。実施形態によってはここで列記した諸特性のうち１個又は複数個が欠けること、恐らくは具体的な構成及び現実的なトレードオフ問題が原因でそうなることがあろう。

【0029】

何れの開示実施形態でも、シングルグラブオプション及びそれに対応する照明コンディション（例．図２等に記載の左／上又は右／下照明極のうち一つだけ）を以て、相異なる二通りの照明コンディション１００Ａ，１００Ｂを置き換え、０°及び１８０°なるウェハ方位にて２回の計測が実行されるようにすることができる。例えば、ウェハ運動に係る照明コンディション修正と引き換えにはなるが、０°及び１８０°なるウェハ方位双方にてある単一の照明コンディション下で全セルを計測することができる。有益なことに、実施形態によっては、相異なる照明コンディション１００Ａ，１００Ｂにて左極及び右極の位置／サイズ間の一貫校正を実行する必要がなくなり、それでいてゼロＴＩＳ（ツール誘起性シフト）計測を焦点再現限界まで実施することができ、またＤＯＦ（視野深度）が大きいためその焦点再現限界が顕著でないことから、所要ＭＡＭ（移動・捕捉・計測）時間の付加分が補償されることとなる。

【0030】

ある種の実施形態では、更に、所与計量ターゲットデザインに対する（同じターゲットデザインの）ターゲットのサイズ低減、例えば２の倍数による低減であり周期的構造のピッチを半減させることによるそれが、開示されている計量ツール１００及び方法２００、即ち瞳内開口によるサイドローブクリッピングのリスクが低いそれを用いることで、同様に実現される。実施形態によっては、同じ波長のままターゲットピッチを２の倍数で以て低減させることで、ターゲット６０とデバイスとの両立性を高めることができる。

【0031】

ある種の実施形態に係る計量ツール１００及び方法２００によれば、更に、集光瞳にて０次分を減衰させることで、信号振幅に対する影響を中庸又は些少に留めつつコントラストを高めることができる。

【0032】

有益なことに、これは従来技術例えば特許文献３とは対照的である；同文献では、正反対のリトロー角でのターゲットの同時照明と、２個の干渉項０，＋１又は０，－１の総和で組成される１枚の画像からのオーバレイの取得とが教示されており、そのために、トポグラフィック位相に結び付いた回折次数間振幅差が現れること、またそれが不正確性拡大につながることがままある。これに対し、ある種の実施形態に係る開示計量ツール１００及び方法２００では、等式群２及び３記載の如くターゲットの連発的照明、分離及び振幅差除去が用いられる。

【0033】

図２は、本発明の幾つかの実施形態に係り可変照明を用い実現・実施される計量ツール１００及び計測１００Ａ，１００Ｂの上位模式図である。図２で提示しているのはダブルグラブリトロー照明２ビーム撮像計測についての非限定的実現形態例である。ある種の実施形態によれば、照明アーム１０１に光源７０と適合的光学素子（群）例えばディジタル光プロセッサ（ＤＬＰ）７５とを設け、集光アーム１０５に感知素子例えばカメラ（群）９０及び／又は対応するセンサ群と適合的光学素子（群）例えば空間光変調器（ＳＬＭ）９５とを設け、波長変動下でフレキシブルリトロー角照明及び集光を実施・実現するようそれを構成すること、例えばＸ方向及びＹ方向に関し二通りのリトローコンフィギュレーション間で切り替えることができる（瞳面照明図７７参照，全黒丸は瞳面内照明スポットを表している）。照明，集光アーム１０１，１０５は何れもビームスプリッタ８５と連携しており対物系８０内を通っている。照明１１０，１２０（別称グラブ）は順に計測１００Ａ，１００Ｂでのものであり（図中の各照明ビーム１１０，１２０は方向Ｘ及びＹに対応し２本のビームで構成されており）、－１次回折分（ａ_－１ｅｘｐ（ｉφ_－１））１１５Ｂと０次回折分（Ｔ・ａ_０ｅｘｐ（ｉφ_０））１１５Ａ，＋１次回折分（ａ_１ｅｘｐ（ｉφ_１））１２５Ｂと０次回折分（Ｔ・ａ_０ｅｘｐ（ｉφ_０））１２５Ａは順に各計測方向Ｘ，Ｙでのものであり、Ｔは付随的な減衰因子である。注記されることに、諸実施形態の適合的光学素子（群）例えばＤＬＰ、ＳＬＭその他を様々な実施形態にて互換利用することができる。可変照明及び／又は集光を適宜構成することでコントラスト改善を果たすことができる。ターゲット６０が低回折効率なものである場合、計測が透過により実行されるのかそれとも反射により実行されるのかにもよるが、同様のＳＬＭ及び／又はＤＬＰ素子（群）で以て（照明角毎に）０次分を減衰させることができる。

【0034】

図３は、本発明の幾つかの実施形態に係り適合光学系不使用で実現・実施される計量ツール１００及び計測１００Ａ，１００Ｂの上位模式図である。照明アーム１０１は照明７１を供給可能で固定マスク７８を備えており、例えばそのマスクに備わる４個の極（白丸により模式的に示されているそれ）により（例．ターゲット６０の対応するＸ，Ｙ周期構造を）正反対のリトロー角にて同時照明するものと、することができる。シャッタアセンブリ１３０は、例えば高速モータ上に実装された一対のナイフエッジシャッタを備えており、計測コンディション１００Ａ，１００Ｂの態で描かれている通り、正／負照明角に係る極を交互に遮蔽するよう構成することができる（図中の各照明ビーム１１０，１２０は方向Ｘ及びＹに対応し２本のビームで構成されている）。集光アーム１０５は、２本のサブアームとして非限定的要領にて模式的に描かれている通り相応な集光素子群を備えており、そのサブアームそれぞれに備わるカメラ９０Ａ，９０Ｂ及び０次減衰器１４０Ａ，１４０Ｂにより、対応する計測結果１００Ａ，１００Ｂ（別称グラブ）を処理ユニット９９に供給しうるものと、することができる。固定素子群を用いた０次減衰は、集光された諸次回折分を二分割すること、並びに集光瞳に２個の半不透明マスク１４０Ａ，１４０Ｂを配置し各々相異なる対の次数分を減衰させることで、達成することができる。実施形態によっては、可変光学素子群例えばＤＬＰやＳＬＭを０次減衰に用いることで、集光アーム１０５の分割を省くことができる。付加的なビームスプリッタ８５Ａを用いることで、集光された輻射を、集光アーム１０５の２本のサブアームへと分割することができる。実施形態によっては、集光アームにおける光学的操作により、用いるカメラ９０及び／又は０次減衰器１４０を単一化することができる（描出せず）。

【0035】

図４は、本発明の幾つかの実施形態に係り像分割コンフィギュレーションに従い実現・実施される計量ツール１００及び計測１００Ａ，１００Ｂの上位模式図である。ある種の実施形態では、計量ツール１００に備わる照明アーム１０１が、照明１２２（照明１１０＋照明１２０に相当）によりターゲット６０を照明するよう、ひいては反射０次回折分１１２（０次回折分１１５Ａ＋０次回折分１２５Ａに相当）と－１次，＋１次回折分１１５Ｂ，１２５Ｂそれぞれとをもたらすよう、構成される。開示されている計量ツール１００は更に集光アーム１０５を備えており、それに像スプリッタ１５０（例．プリズム例えばプリズムミラーであり潜在的には光学素子（群）８６例えば鏡を介するそれ）が備わっており、その像スプリッタが、－１次回折分１１５Ｂと共に捉えられた第１成分１１５Ａと、＋１次回折分１２５Ｂと共に捉えられた第２成分１２５Ａとに、反射０次回折分１２２を分割することで、対応する第１，第２計測結果１００Ａ，１００Ｂをそれぞれもたらすよう、構成されている。計量ツール１００は更に処理ユニット９９（例．計量モジュールと連携するそれ）を備えており、第１，第２計測結果１００Ａ，１００Ｂそれぞれから少なくとも１個の計量指標を導出するようその処理ユニットが構成されている。諸実施形態によれば、照明アーム１０１及び集光アーム１０５を、照明及び計測の遂行を二通りの計測方向（例．Ｘ及びＹ）にて同時実行するよう構成することができる。幾つかの実施形態によれば、集光アーム１０５に少なくとも１個の０次回折分減衰器（図示せず，減衰器１４０Ａ，１４０Ｂ参照）を設け、０次回折分１２２の第１，第２成分１１５Ａ，１２５Ａのうち少なくとも一方を減衰させるようそれを構成することができる。

【0036】

ある種の実施形態に係る計量ツール１００では、図４に模式的に描かれている像分割コンフィギュレーションを用いることで、信号レベルを劣化させずに、曖昧性以外の不正確性が排除される。ある種の実施形態によれば、集光瞳をその中庸（又は所与比率、潜在的には照明波長に関連するそれ）にて２個の半部（二通りの計測方向例えばＸ及びＹに沿い周期構造を計測する際には４個の象限）へと分割することができ、それには例えばプリズムミラー１５０その他、参照によりその全容が本願に繰り入れられるところの特許文献４にて開示されている諸実施形態を用いることができる。＋１次分（１２５Ｂ）を０次分１２２の正半部（第１成分１２５Ａたるそれ）と干渉させることで１枚の画像１００Ａを構築することができ、－１次分（１１５Ｂ）を０次分１２２の負部分（第２成分１１５Ａたるそれ）と干渉させることで２枚目の画像１００Ｂを構築することができる。実施形態によっては、これら二画像（１００Ａ，１００Ｂ）間のオーバレイ差が平均トポグラフィック位相Ψ（等式１参照）に依存せず、先に開示したリトロー法及びリトローコンフィギュレーションと同様、信号の振幅が回折効率に対し専ら直線的に減衰することとなる。

【0037】

ある種の実施形態では、更に、層依存テレセントリシティに関し第１，第２計測１００Ａ，１００Ｂそれぞれ（例．対応する像）が校正される。ある種の実施形態では、更に、第１，第２計測１００Ａ，１００Ｂ（例．対応する像）のテレセントリシティパラメタ群からの焦点情報の導出、例えば１個（又は複数個）のグラブ例えば１００Ａ及び／又は１００Ｂからの各層焦点位置の取得が行われる。ある種の実施形態では、非リトローなオフ軸照明を用い、格子及び／又はセル位置のシフトをもとに焦点を計測することで、対称収差に対する感度の増大を代償にして、集光路にて瞳を分割することなく焦点感度を入手する。

【0038】

ある種の実施形態では、更に、０次分１１５Ａ，１２５Ａのうち１個又は複数個を減衰させることで、低回折効率ターゲットのコントラストを向上させる。これに代え又は補足として、０次分１２２を（計測方向毎に二部分、例えば二通りの計測方向を用いる場合は四部分へと）分割することで生じるコントラスト損失を様々な手法により補償すること、例えば二通りの計測方向に関し原信号１２２を４個のそっくりなコピーへと分割した上で各組合せ（０次，＋１次_Ｘ）、（０次，－１次_Ｘ）、（０次，＋１次_Ｙ）及び（０次，－１次_Ｙ）についての次数選択により各コピーから相異なる像（描出せず）を得ることができる。有益なことに、信号を分割してその０次分のうち一部分のみを用い一次信号（又はその構成部分）を伴う個別信号を生成することにより、全照明ポイントを１次分（例．信号丸ごと）と干渉させ続けながら０次信号の振幅を小さくすることができる。

【0039】

開示されている何れの実施形態でも、計量指標（群）例えばオーバレイを、個々の０次及び±１次分間の干渉で得られる信号の位相から、個別に導出することができる。

【0040】

有益なことに、開示されているツール１００及び方法２００を適宜構成することで、低回折効率コンディションでのＩＢＯの正確性及び精度を、位相制御無しで秀逸化することができる。例えば、特許文献２等にて教示されている位相及び振幅制御手法との関連では、開示されている諸実施形態はより単純に実施すること、より容易に実現すること、並びにより単純な充足所要システム要件を提供することができる。また例えば、開示されているツール１００及び方法２００を適宜構成することで、一次項ａ_０（等式１参照）の最小化又は解消を追求する諸手法、例えば特許文献１により教示されており信号振幅がａ_１ ^２に関連付けられたままとなるそれよりも、大きな信号振幅を提供することが可能となる。開示されているツール１００及び方法２００により達成される信号振幅は高めであり、達成される信号対雑音比はそれによっても改善される。

【0041】

注記されることに、図１～図４中の諸要素はあらゆる可作動組合せで組み合わせうるのであり、ある種の要素がある種の図面に描かれているのに別の図面に描かれてなくても、それは単に説明目的で働き限定とはならない。

【0042】

図５は本発明の幾つかの実施形態に係る方法２００を描出する上位フローチャートである。本方法の諸段階は上述の計量ツール１００との関連で実行することができ、付随的には方法２００を実施しうるようその計量ツールを構成することができる。方法２００は少なくとも１個のコンピュータプロセッサ、例えば計量モジュール内のそれにより少なくとも部分的に実施されうる。ある種の実施形態では、方法２００の関連諸段階を実行するようコンピュータ可読プログラムが構成され、そのコンピュータ可読プログラムを体現するコンピュータ可読格納媒体によりコンピュータプログラム製品が構成される。ある種の実施形態では、諸実施形態の方法２００により設計された個別ターゲットにつきターゲットデザインファイルが構成される。方法２００は、その順序を問わず以下の諸段階で構成されうる。

【0043】

方法２００では、照明アーム及び捕捉アームを有する計量ツールにより計量ターゲットを計測する（段階２０５）に当たり、リトローコンフィギュレーションに従いそのターゲットを照明し（段階２１０）、－１次及び０次回折分を含む第１計測信号と＋１次及び０次回折分を含む第２計測信号とを導出し（段階２２０）、その手段として第１及び第２計測信号につき第１及び第２計測を遂行し（段階２３０）、そしてそれら第１及び第２計測を踏まえ計量指標（群）例えばオーバレイを導出する（段階２４０）。開示されている何れの実施形態でも、第１及び第２計測は同じ照明コンディション下で０°及び１８０°なるウェハ方位にて実行する（段階２３１）ことができ、その際にはＭＡＭ時間に係る照明コンディションの修正が代償となる。

【0044】

方法２００では、更に、各計測信号の－１次及び＋１次回折分を照明方向を基準として１８０°回折させるよう照明アームを構成する（段階２１２）ことができる。実施形態によっては、方法２００にて、空間光変調及び／又はディジタル光処理によりその照明を実行する（段階２１４）こと、及び／又は、一対のシャッタを用いそれらを四極照明源に交互適用する態、即ち二通りの計測方向にて同時照明する態にて、その照明を実行する（段階２１６）ことができる。実施形態によっては０次回折分のうち少なくとも一方を減衰させる（段階２１７）。実施形態によっては、複数波長にてその照明を実行し、フレキシブルリトローコンフィギュレーションを実現する（段階２１８）。

【0045】

ある種の実施形態によれば、それら計測の遂行を、空間光変調及び／又はディジタル光処理により実行する（段階２３２）ことができる。実施形態によっては、照明及び計測の遂行を二通りの計測方向にて同時実行する（段階２３４）。

【0046】

ある種の実施形態に係る方法２００によれば、更に、周期構造のピッチを例えば２の倍数で以て低減することでターゲットサイズを例えば半減させる（段階２５０）ことや、開示されているリトローコンフィギュレーションを利用しそれを行うことができる。ある種の実施形態に係る方法２００によれば、照明アームによりそのターゲットを照明して反射０次回折分と－１次及び＋１次回折分とをもたらす（段階２２２）こと、－１次回折分と共に捉えられた第１成分と＋１次回折分と共に捉えられた第２成分とに集光アームにてその反射０次回折分を分割して対応する第１及び第２計測結果をもたらすこと（段階２２４）、並びにそれら第１及び第２計測結果から少なくとも１個の計量指標を導出する（段階２４０）ことができる。諸実施形態によれば、照明２２２及び分割２２４を、第１及び第２計測のそれぞれに関し二通りの計測方向にて同時実行することができる。ある種の実施形態に係る方法２００によれば、更に、０次回折分の第１成分及び第２成分のうち少なくとも一方を減衰させる（段階２２７）ことができる。その計量指標（群）には、ターゲットのオーバレイであり等式３で算出されたものを、含めることができる。

【0047】

ある種の実施形態では、更に、第１及び第２計測（例．対応する像）を層依存テレセントリシティに関し校正する（段階２４２）。実施形態によっては、更に、第１及び第２計測（例．対応する像）のテレセントリシティパラメタ群からの焦点情報の導出（段階２４４）、例えば１回（又は複数回）のグラブからの各層焦点位置の取得を行う。実施形態によっては、集光路にて瞳を分割することなく焦点感度を取得し（段階２４７）、またそれを、非リトローなオフ軸照明を用いること並びに格子及び／又はセル位置のシフトをもとに焦点を計測することで、対称収差に対する感度の上昇を代償にして行う。

【0048】

以上、本発明の諸実施形態に係る方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート描写及び／又は部分図を参照して本発明の諸態様を述べてきた。理解し得るように、それらフローチャート描写及び／又は部分図の各部分、並びにそれらフローチャート描写及び／又は部分図の諸部分の組合せを、コンピュータプログラム命令群により実施・実現することができる。それらコンピュータプログラム命令を汎用コンピュータ、専用コンピュータその他、プログラマブルデータ処理装置のプロセッサに供給してマシンを構築すること、ひいてはコンピュータその他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサによりそれらの命令を実行することで、そのフローチャート及び／又は部分図若しくはその諸部分にて特定されている諸機能／諸動作を実施・実現する手段を、生み出すことができる。

【0049】

それらコンピュータプログラム命令は、また、そこからコンピュータその他のプログラマブルデータ処理装置或いはその他の装置に指令して特定要領で機能させることができるコンピュータ可読媒体内に格納できるので、それら命令群をコンピュータ可読媒体内に格納することで、フローチャート及び／又は部分図若しくはその諸部分にて特定されている機能／動作を実施・実現する命令群が組み込まれた製品を、生産することができる。

【0050】

それらコンピュータプログラム命令を、コンピュータその他のプログラマブルデータ処理装置或いはその他の装置上にロードし、そのコンピュータその他のプログラマブルデータ処理装置或いはその他の装置上で一連の動作ステップを実行させることでコンピュータ実施プロセスをもたらすこと、ひいてはそのコンピュータその他のプログラマブル装置上で実行される命令群により、そのフローチャート及び／又は部分図若しくはその諸部分にて特定される諸機能／諸動作を実現するためのプロセスを提供することもできる。

【0051】

上掲のフローチャート及び図面には、本発明の様々な実施形態に係るシステム、方法及びコンピュータプログラム製品の潜在的諸実現形態のアーキテクチャ、機能及び動作が描かれている。その関係で、そのフローチャート又は部分図の各部分にて、特定されている論理機能（群）を実現するための可実行命令１個又は複数個で構成されたコードのモジュール、セグメント又は部分が表されていることがある。これも注記すべきことに、幾つかの代替的実現形態によれば、その部分に記されている諸機能を、図中に記されている順序とは異なる順序で生起させることができる。例えば、相連続する態で示されている二部分が、実際にはほぼ同時に実行されることも、それらの部分がときとして逆の順序で実行されることもあり、これは関わる機能により左右される。やはり注記されることに、それら部分図及び／又はフローチャート描写の各部分、並びにそれら部分図及び／又はフローチャート描写中の諸部分の組合せは、指定されている諸機能又は諸動作を実行する専用ハードウェアベースのシステムでも、専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せでも、実施・実現することができる。

【0052】

上掲の記述における実施形態は本発明の一例又は実現形態である。「ある実施形態」、「一実施形態」、「ある種の実施形態」又は「幾つかの実施形態」なる様々な表現が、必ずしも全て同じ実施形態を指すわけではない。本発明の様々な特徴がある単一の実施形態の文脈に沿い述べられもしているが、それらの特徴が個別に提供されることも何らかの好適な組合せで提供されることもありうる。逆に、本願では本発明が明瞭化のため個々別々の実施形態の文脈に沿い述べられもしているが、その発明が単一実施形態の態で実施されることもありうる。先に開示した色々な実施形態から本発明のある種の実施形態へと諸特徴を取り入れてもよいし、先に開示されている他の諸実施形態からある種の実施形態へと諸要素を取り入れてもよい。本発明の構成要素がある特定の実施形態の文脈に沿い開示されていることを以て、それらの用途が当該特定の実施形態のみに限定されるものと解すべきではない。更に、本発明は様々なやり方で実行又は実施することができ、また本発明は上掲の記述にて概括されたものとは異なる何らかの実施形態にて実現することもできる。

【0053】

本発明はそれらの図面や対応する記述により限定されない。例えば、図示されているボックス又は状態それぞれをフローが通り抜ける必要はないし、図示及び記述されているそれと厳密に同じ順序で通り抜ける必要もない。本願にて用いられている技術用語及び科学用語の意味は、別様に定義されているのでない限り、本発明が属する分野でいわゆる当業者が理解する通り通例に従い理解されるべきである。ある有限個数の実施形態を基準にして本発明を述べてきたが、それらを本発明の技術的範囲に対する限定事項として解すべきではなく、寧ろ好適な諸実施形態のうち幾つかの例として解すべきである。他の潜在的変形、修正及び応用もまた本発明の技術的範囲内とする。従って、本発明の技術的範囲は、これまでに述べられたものではなく、別項の特許請求の範囲及びその法的等価物により限定されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3-1】

【図3-2】

【図4】

【図5-1】

【図5-2】