特許7547625半導体ウェハ計測における測定位置を決定するためのシステムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-30
(45)【発行日】2024-09-09
(54)【発明の名称】半導体ウェハ計測における測定位置を決定するためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20240902BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 J
【請求項の数】
25
(21)【出願番号】P 2023518375
(86)(22)【出願日】2021-02-04
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-19
(86)【国際出願番号】 US2021016494
(87)【国際公開番号】W WO2022071981
(87)【国際公開日】2022-04-07
【審査請求日】2023-11-06
(31)【優先権主張番号】63/086,019
(32)【優先日】2020-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/148,549
(32)【優先日】2021-01-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【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】グラノット アサフ
【審査官】小池 英敏
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－０１９８６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１２３８９４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３０１３８５（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６６
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７
Ｇ０１Ｂ １１／００
Ｇ０２Ｂ ２１／００
Ｇ０１Ｂ ９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
完全にまたは部分的に製造された半導体デバイスウェハ（ＦＰＦＳＤＷ）に関する品質メトリックを生成するための方法であって、参照半導体デバイスウェハ上に形成された少なくとも１つの参照構造上の対応する複数の参照スポット位置（ＲＳＬ）に複数の参照フィールド画像（ＲＦＩ）を相関させるスポットマップを提供するステップと、
前記ＦＰＦＳＤＷ上に形成された少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部の測定値を得ることにより、
前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部の測定視野画像（ＭＦＩ）と、
前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部の瞳画像を生成するステップと、
前記ＭＦＩおよび前記スポットマップを使用して、前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造上の測定スポット位置（ＭＳＬ）を識別するステップと、
前記瞳画像および前記ＭＳＬを使用して、前記ＦＰＦＳＤＷの品質メトリックを生成するステップと、
を備える方法。
【請求項2】
前記品質メトリックは、前記ＦＰＦＳＤＷ上に形成された少なくとも２つの層間の位置ずれの表示を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記スポットマップを提供することは、前記少なくとも１つの参照構造上の複数の位置のそれぞれについて、
第１の放射線源を使用して、前記少なくとも１つの参照構造の第１の測定値からＲＦＩを生成するステップであって、前記ＲＦＩは、前記複数のＲＦＩのうちの１つである、ステップと、
第２の放射線源を用いて、前記少なくとも１つの参照構造の第２の測定値からトレーニングフィールド画像（ＴＦＩ）を生成するステップと、
前記ＴＦＩに基づいて、前記少なくとも１つの参照構造上で、前記複数のＲＳＬのうちの１つである対応するＲＳＩを識別するステップと、
前記対応するＲＳＬを前記ＲＦＩと関連付けることによって前記スポットマップをポピュレートするステップと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記第１の放射線源は、コヒーレントな放射線を提供し、前記第２の放射線源は、インコヒーレントな放射線を提供することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記ＭＦＩを生成することは、専用のターゲット獲得レセプタを使用することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記ＭＦＩを生成することは、瞳レセプタ及び少なくとも１つの瞳画像対視野画像の光学部品を使用することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記ＭＳＬが適切なスポット位置を含まない場合、前記品質メトリックを生成するステップの前に、前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部のさらなる測定を行い、それによって、前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部の追加のＭＦＩと、
前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部の追加の瞳像を生成するステップと、
前記追加のＭＦＩおよび前記スポットマップを使用して、前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造上の追加のＭＳＬを識別するステップと、
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造は、周期軸に沿って周期的である複数の周期構造を含み、前記ＲＳＬ及び前記ＭＳＬのそれぞれは、前記周期軸に平行な方向の距離を示すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項9】
少なくとも１つの半導体デバイスウェハの製造プロセスにおいて前記品質メトリックを使用することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項10】
完全に又は部分的に製造された半導体デバイスウェハ（ＦＰＦＳＤＷ）を測定するように動作する計測ツールと共に使用するためのシステムであって、参照半導体デバイスウェハ上に形成された少なくとも１つの参照構造上の対応する複数の参照スポット位置（ＲＳＬ）に複数の参照フィールド画像（ＲＦＩ）を相関させるスポットマップを生成するスポットマップ生成器と、
複数の測定フィールド画像（ＭＦＩ）の各々を、前記スポットマップを使用して、前記ＦＰＦＳＤＷ上に形成された少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造上の対応する測定スポット位置（ＭＳＬ）と相関させるように動作するフィールド画像－位置マッピングエンジン（ＦＩＬＭＥ）と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項11】
前記システムは、前記ＭＳＬと、前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の対応する瞳画像とを使用して、前記ＦＰＦＳＤＷの品質メトリックを生成するように動作することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記品質メトリックは、前記ＦＰＦＳＤＷ上に形成された少なくとも２つの層間の位置ずれの表示を含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造は、周期軸に沿って周期的である複数の周期構造を含み、前記ＭＳＬ及び前記ＭＳＬのそれぞれは、前記周期軸に平行な方向の距離を示すことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項14】
前記複数のＭＦＩの各々は、コヒーレントな放射線源を使用して生成されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項15】
完全または部分的に製造された半導体デバイスウェハ（ＦＰＦＳＤＷ）を測定するためのシステムであって、計測ツールであって、
第１の放射線源と、
第２の放射線源と、を備え、
参照半導体デバイスウェハ上に形成された少なくとも１つの参照構造上の対応する複数の参照スポット位置（ＲＳＬ）に複数の参照フィールド画像（ＲＦＩ）を相関させるスポットマップをポピュレートするように動作するスポットマップ生成器と、
複数の測定フィールド画像（ＭＦＩ）の各々を、前記スポットマップを使用して、前記ＦＰＦＳＤＷ上に形成された少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造上の対応する測定スポット位置（ＭＳＬ）と相関させるように動作するフィールド画像－位置マッピングエンジン（ＦＩＬＭＥ）と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項16】
前記第１の放射線源は、コヒーレントな放射線を提供し、前記第２の放射線源は、インコヒーレントな放射線を提供することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
前記スポットマップ生成器は、前記少なくとも１つの参照構造上の複数の位置のそれぞれについて、
前記第１の放射線源を使用して、前記少なくとも１つの参照構造の第１の測定値からＲＦＩを受信するステップであって、前記ＲＦＩは、前記複数のＲＦＩのうちの１つである、ステップと、
前記第２の放射線源を用いて、前記少なくとも１つの参照構造の第２の測定値からトレーニングフィールド画像（ＴＦＩ）を受信するステップと、
前記ＴＦＩに基づいて、前記複数のＲＳＬのうちの１つである前記少なくとも１つの参照構造上の対応するＲＳＬを識別するステップと、
前記対応するＲＳＬを前記ＲＦＩと関連付けることによって前記スポットマップをポピュレートするステップ、
によって前記スポットマップをポピュレートすることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項18】
前記複数のＭＦＩは、前記第１の放射線源による照明下で取得される前記ＦＰＦＳＤＷのそれぞれの測定によって生成されることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項19】
前記計測ツールは、さらに、瞳画像を捕捉するように動作する第１の放射線レセプタと、
フィールド画像を捕捉するように動作する第２の放射線レセプタと、
を備えることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項20】
前記第２の放射線レセプタは、専用のターゲット獲得レセプタを含むことを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
前記第２の放射線レセプタは、瞳レセプタを含むことを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【請求項22】
前記計測ツールは、さらに、少なくとも１つの瞳画像光学コンポーネントを備えることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項23】
前記システムは、前記ＭＳＬと、前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の対応する瞳画像とを使用して、前記ＦＰＦＳＤＷの品質メトリックを生成するように動作することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項24】
前記品質メトリックは、前記ＦＰＦＳＤＷ上に形成された少なくとも２つの層間の位置ずれの表示を含むことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項25】
前記少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造は、周期軸に沿って周期的である複数の周期構造を含み、前記ＲＳＬ及び前記ＭＳＬの各々は、前記周期軸に平行な方向の距離を示すことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、半導体デバイスの製造における品質メトリックの測定に関する。
【背景技術】
【0002】
関連出願の参照
米国仮特許出願６３／０８６，０１９号（２０２０年９月３０日、ＭＩＣＲＯ－ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＶＩＡ ＳＰＯＴ ＳＨＡＰＥ）が参照され、その開示は参照により本明細書に組み込まれ、その優先権が本明細書で主張される。
米国仮特許出願６３／０８６，０１９号（２０２０年９月３０日、ＭＩＣＲＯ－ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＶＩＡ ＳＰＯＴ ＳＨＡＰＥ）が参照され、その開示は参照により本明細書に組み込まれ、その優先権が本明細書で主張される。
【0003】
半導体デバイスの製造における品質メトリックの測定のための様々な方法およびシステムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３０１３８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、半導体デバイスの製造における品質メトリックの測定のための改善された方法およびシステムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
したがって、本発明の好ましい実施形態によれば、完全にまたは部分的に製造された半導体デバイスウェハ（ＦＰＦＳＤＷ）に関する品質メトリックを生成するための方法が提供され、この方法は、複数の参照フィールド画像（ＲＦＩ）を、参照半導体デバイスウェハ上に形成された少なくとも１つの参照構造上の対応する複数の参照スポット位置（ＲＳＬ）に相関させるスポットマップを提供することを含む。ＦＰＦＳＤＷ上に形成された少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部の測定を行い、それによって、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部の測定視野画像（ＭＦＩ）と、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部の瞳画像とを生成し、測定のために、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造上の測定スポット位置（ＭＳＬ）を特定する。ＭＦＩおよびスポットマップを使用し、瞳画像およびＭＳＬを使用してＦＰＦＳＤＷの品質メトリックを生成する。
【0007】
本発明の好ましい実施形態によれば、品質メトリックは、ＦＰＦＳＤＷ上に形成された少なくとも２つの層間の位置ずれの表示を含む。
【0008】
好ましくは、スポットマップを提供するステップは、少なくとも１つの参照構造上の複数の位置の各々について、第１の放射線源を用いて少なくとも１つの参照構造の第１の測定値からＲＦＩを生成するステップを含み、ＲＦＩは複数のＲＦＩのうちの１つである。第２の放射線源を使用して、少なくとも１つの参照構造の第２の測定値からトレーニングフィールド画像（ＴＦＩ）を生成し、ＴＦＩに基づいて、少なくとも１つの参照構造上の対応するＲＳＬを識別し、対応するＲＳＬは複数のＲＳＬのうちの１つであり、対応するＲＳＬをＲＦＩに関連付けることによってスポットマップをポピュレートする。
【0009】
本発明の好ましい実施形態によれば、第１の放射線源は、概してコヒーレントな放射線を提供し、第２の放射線源は、概してインコヒーレントな放射線を提供する。
【0010】
好ましくは、ＭＦＩを生成することは、専用のターゲット獲得レセプタを使用することを含む。
【0011】
本発明の好ましい実施形態では、ＭＦＩを生成するステップは、瞳レセプタおよび少なくとも１つの瞳画像対視野像光学構成要素を使用するステップを含む。
【0012】
好ましくは、ＭＳＬが適切なスポット位置を含まない場合、本方法はまた、品質メトリックを生成するステップの前に、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部分の追加の測定を行い、それによって、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部分の追加のＭＦＩおよび少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造の少なくとも一部分の追加の瞳画像を生成するステップを含む。そして、追加の測定のために、追加のＭＦＩおよびスポットマップを使用して、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造上の追加のＭＳＬを識別する。本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造は、周期軸に沿って周期的である複数の周期構造を含み、ＲＳＬおよびＭＳＬの各々は、周期軸に概ね平行な方向の距離を示す。
【0013】
本発明の好ましい実施形態によれば、本方法はまた、少なくとも１つの半導体デバイスウェハの製造プロセスにおいて品質メトリックを使用することを含む。
【0014】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、完全にまたは部分的に製造された半導体デバイスウェハ（ＦＰＦＳＤＷ）を測定するように動作する計測ツールとともに使用するためのシステムも提供される。システムは、複数の参照フィールド画像（ＲＦＩ）を、参照半導体デバイスウェハ上に形成された少なくとも１つの参照構造上の対応する複数の参照スポット位置（ＲＳＬ）に相関させるスポットマップを生成するように動作可能なスポットマップ生成器と、スポットマップを使用して、複数の測定フィールド画像（ＭＦＩ）の各々を、ＦＰＦＳＤＷ上に形成された少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造上の対応する測定スポット位置（ＭＳＬ）に相関させるように動作可能なフィールド画像－位置マッピングエンジン（ＦＩＬＭＥ）とを含む。
【0015】
本発明の好ましい実施形態では、複数のＭＦＩの各々は、概してコヒーレントな放射線源を使用して生成される。
【0016】
本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、完全にまたは部分的に製造された半導体デバイスウェハ（ＦＰＦＳＤＷ）を測定するためのシステムであって、第１の放射線源および第２の放射線源を含む計測ツールを含むシステムがさらに提供される。参照半導体デバイスウェハ上に形成された少なくとも１つの参照構造上の対応する複数の参照スポット位置（ＲＳＬ）に複数の参照フィールド画像（ＲＦＩ）を相関させるスポットマップをポピュレートするように動作するスポットマップ生成器と、スポットマップを使用して、複数の測定フィールド画像（ＭＦＩ）の各々を、ＦＰＦＳＤＷ上に形成される少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造上の対応する測定スポット位置（ＭＳＬ）と相関させるように動作するフィールド画像－位置マッピングエンジン（Ｆ１ＬＭＥ）を含む。
【0017】
好ましくは、計測ツールは、瞳画像を捕捉する第１の放射線レセプタと、視野像を捕捉する第２の放射線レセプタとをさらに含む。
【0018】
本発明の好ましい実施形態によれば、第２の放射線レセプタは、専用のターゲット獲得レセプタを含む。
【0019】
あるいは、本発明の好ましい実施形態によれば、第２の放射線レセプタは、瞳レセプタを含む。好ましくは、計測ツールは、少なくとも１つの瞳画像－視野像光学コンポーネントをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【0020】
本発明は、図面と併せて以下の詳細な説明からより完全に理解され理解されるであろう。
【図1A】計測ツールを含む計測システムの第１の実施形態の概略図である。
【図1B】計測ツールと共に使用するための計測システムの第２の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図１Ａ～図６を参照して以下で説明するシステムおよび方法は、好ましくは、半導体デバイスを測定し、半導体デバイスの異なる層間の位置ずれの指標などのその品質メトリックを生成するために使用され、半導体デバイスの製造プロセスの一部であることが理解されよう。図１Ａ～図６を参照して以下で説明するシステムおよび方法によって生成される品質メトリックは、好ましくは、半導体デバイスの製造中にリソグラフィなどの製造プロセスを調整して、製造されている半導体デバイスを改善し、たとえば半導体デバイスの様々な層間の位置ずれを改善するために使用される。
【0022】
その上に形成される半導体デバイスの種々の層の空間的位置合わせを含む、半導体デバイスウェハ上に形成される構造の所望の特性を維持するために、半導体デバイスウェハ上に形成される構造の位置ずれおよび形状または寸法等の品質測定参照（基準）は、典型的には、半導体デバイスの製造プロセスを通して複数回測定される。典型的には、半導体デバイスウェハの測定値から生成されるデータは、スポット位置を含む。スポット位置は、計測測定において使用される入射放射のビームが衝突する位置であり、スポット位置は、典型的には、測定される半導体ウェハ上に形成された構造または構造のセットに対する位置である。
【0023】
計測（メトロロジ）測定の品質および有用性を改善するために、３０ｎｍ超、より好ましくは２０ｎｍ超、さらにより好ましくは１５ｎｍ超、最も好ましくは１０ｎｍ超の精度でスポット位置を提供することが好ましい。本発明は、３０ｎｍ超、より好ましくは２０ｎｍ超、さらにより好ましくは１５ｎｍ超、最も好ましくは１０ｎｍ超の精度を有するスポット位置を提供しようとするものである。
【0024】
具体的には、本発明では、視野画像内の１つ以上の特徴の位置は、計測ツールによって測定されている少なくとも１つの参照構造上のスポット位置に相関付けられる。本発明の好ましい実施形態では、計測（メトロロジ）ツールは、半導体ウェハ上に形成された構造を測定するために、レーザ光などの概してコヒーレントな入射放射の単一ビームを概して提供することが好ましい。好ましくは、計測ツールは、一般にコヒーレントな入射放射線の単一ビームから視野画像と瞳画像の両方を生成する。当技術分野で知られているように、複数の測定を行うことは、典型的には、製造スループットに影響を及ぼす時間のかかるプロセスであり、所与の時間内に製造され得る半導体デバイスの数を低減する。したがって、入射放射の概して単一のビームから視野画像と瞳画像の両方を生成することは、特に製造スループットに対する計測測定の影響を最小限に抑える方法として有利である。さらに、一般に単一の入射放射線ビームから視野画像と瞳画像の両方を生成することによって、本発明は、瞳画像を生成するために使用されるスポット位置の非常に正確な値を提供する。
【0025】
好ましくは、視野画像はスポット位置を生成するために使用され、瞳画像は品質メトリックを生成するために使用される。本発明の好ましい実施形態では、測定から生成される品質メトリックは、測定によって測定される半導体デバイスウェハの面積に固有であり、スポット位置は、測定によって測定される半導体デバイスウェハの面積を示すので、スポット位置は品質メトリックの生成にも使用される。
【0026】
ここで、計測ツール１２０を含む計測システム１００の第１の実施形態の簡略化された概略図である図１Ａ、計測ツール１２０と共に使用するための計測システム１１０の第２の実施形態の簡略化された概略図である図１Ｂ、及び図２Ａ及び図２Ｂを参照する。それぞれの第１および第２の使用事例における計測ツール１２０の一部の簡略化された概略図である図３Ａ～図３Ｃは、計測ツール１２０によって生成される参照構造および対応する視野画像のセット上のそれぞれの第１、第２および第３のスポット位置の簡略化された図であり、図４Ａ～図４Ｃは、計測ツール１２０によって生成された測定構造および対応する視野画像のセット上のそれぞれの第１、第２および第３のスポット位置の簡略化された図である。
【0027】
理解を容易にするために、図１Ａ～４Ｃは縮尺通りに描かれていないことが理解される。図１Ａおよび図１Ｂに示される実施形態は、システム１００が図１Ａに示される実施形態において計測ツール１２０を含む点で異なるが、図１Ｂに示される実施形態において、システム１１０は、計測ツール１２０から分離され、それと通信することがさらに理解される。加えて、計測ツール１２０によって生成される視野画像は、典型的には、グレーレベル強度画像として具現化されるが、図３Ａ－４Ｃに示される視野画像は、線図によって表される。
【0028】
計測（メトロロジ）ツール１２０は、任意の適切な計測ツールとすることができ、最も好ましくは、レーザによって出力される光などの概してコヒーレントな放射を使用して測定出力信号を生成する計測ツールとすることができる。計測ツール１２０としての使用に適した典型的な計測ツールは、Ａｌｌ．ＴＭ１００またはＳｐｅｃｔｒａＳｈａｐｅＴＭ１１ｋであり、これらは両方とも、Ｍｉｌｐｉｔａｓ，米国ジョージア州のＫＬＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている。
【0029】
計測ツール１２０は、好ましくは、半導体デバイスウェハ（ＳＤＷ）１２２上に形成された少なくとも２つの層間の位置ずれ、またはＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも１つの構造の形状もしくは寸法のうちの少なくとも１つなど、ＳＤＷ１２２の品質メトリックを測定するように動作可能である。ＳＤＷ１２２は、好ましくは、参照半導体デバイスウェハ（ＲＳＤＷ）または完全もしくは部分的に製造された半導体デバイスウェハ（ＦＰＦＳＤＷ）として具現化されることが理解される。
【0030】
さらに、本発明の一実施形態では、ＲＳＤＷおよびＦＰＦＳＤＷのそれぞれは、単一のバッチまたは設計のウェハの一部であり、それらのすべては、同じ製造ステップを受け、単一のバッチまたは設計のウェハ内のすべての他のＳＤＷ１２２上の対応する半導体デバイスと同一であることが意図される半導体デバイスを含むことが理解される。
【0031】
本発明の別の実施形態では、ＲＳＤＷおよびＦＰＦＳＤＷの各々は、単一のバッチまたは設計のウェハの一部であるが、単一のバッチまたは設計のウェハにおける少なくとも１つのＳＤＷ１２２、最も典型的にはＲＳＤＷは、典型的には実験の設計（ＤＯＥ）ウェハとして、単一のバッチまたは設計のウェハにおける他のＳＤＷ１２２とは意図的に異なって製作される。これは、ウェハの単一のバッチまたは設計において他のＳＤＷ１２２から意図的に変化するパラメータを使用して製作される。
【0032】
特に図２Ａおよび２Ｂのそれぞれの拡大円Ａに見られるように、計測ツール１２０は、好ましくは、１つ以上のＳＤＷ１２２上の複数の測定部位１２６を測定する。測定部位１２６は、任意の適切な形状および寸法を有し得ることが理解される。同様に、ＳＤＷ１２２は、その上に任意の適切な分布を有する任意の適切な数の測定サイト１２６を有し得る。本発明の一実施形態では、測定部位１２６の少なくともいくつかは、互いに同一またはほぼ同一であることが意図される。本発明の別の実施形態では、測定部位１２６の少なくともいくつかは、互いに意図的に異なる。
【0033】
計測ツール１２０によって行われる各メトロロジ測定は、好ましくは、特定の測定部位１２６を測定し、それによって測定部位１２６に関するメトロロジ測定データを生成し、計測ツール１２０によって生成された位置ずれ測定データを分析し、それによって測定部位１２６の少なくとも１つの品質メトリックを生成することを含むことが理解される。本発明の好ましい実施形態では、品質メトリックは、ＦＰＦＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも２つの層間の位置ずれの指標であり、特に、その間の位置ずれが測定部位１２６で測定された層の位置ずれ値である。本発明のさらなる好ましい実施形態では、品質メトリックは、測定部位１２６内に形成された１つまたは複数の構造の寸法または形状のうちの少なくとも１つを示す。
【0034】
特に図１Ａおよび１Ｂに見られるように、システム１００およびシステム１１０の各々は、好ましくは、スポットマップを生成するように動作可能なスポットマップ生成器（ＳＭＧ）１３０を含み、スポットマップは、複数の参照視野画像（ＲＦＩ）１３２を、ＲＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも１つの参照構造１３６上の対応する複数の参照スポット位置（ＲＳＬ）１３４に相関させる。各測定部位１２６は、任意の数、形状、サイズおよび配置の参照構造１３６を含み得ることが理解される。
］ 特に図２Ａに見られるように、計測ツール１２０は、好ましくは、第１の放射線源１４２によって提供される入射放射１４０を使用してＲＳＤＷ１２２を測定し、それによってＲＦＩ１３２を生成する。本発明の好ましい実施形態では、第１の放射線源は、レーザ光などの概してコヒーレントな入射放射１４０を提供する。入射放射１４０は、好ましくはＲＳＤＷ１２２に入射し、ＲＳＤＷ１２２によっても反射されることが理解される。ＲＳＤＷ１２２によって反射された後、入射放射１４０は、本明細書では反射放射１４４と呼ばれる。
］ 特に図２Ａに見られるように、計測ツール１２０は、好ましくは、第１の放射線源１４２によって提供される入射放射１４０を使用してＲＳＤＷ１２２を測定し、それによってＲＦＩ１３２を生成する。本発明の好ましい実施形態では、第１の放射線源は、レーザ光などの概してコヒーレントな入射放射１４０を提供する。入射放射１４０は、好ましくはＲＳＤＷ１２２に入射し、ＲＳＤＷ１２２によっても反射されることが理解される。ＲＳＤＷ１２２によって反射された後、入射放射１４０は、本明細書では反射放射１４４と呼ばれる。
【0035】
本発明の一実施形態では、複数のＲＦＩ１３２は、典型的には、ＳＤＷ１２２のフィールド画像を収集するように調整される、専用ターゲット獲得（ＴＡ）レセプタ１４６によって収集される反射放射１４４によって生成される。本発明の代替実施形態では、複数のＲＦＩ１３２は、Ｓ瞳レセプタ１４８によって収集された反射放射１４４によって生成される。本発明のさらに別の代替実施形態では、複数のＲＦＩ１３２は、Ｐ瞳レセプタ１５０によって収集された反射放射１４４によって生成される。
【0036】
計測ツール１２０の典型的な使用事例では、Ｓ瞳レセプタ１４８およびＰ瞳レセプタ１５０は、ＳＤＷ１２２の視野画像ではなく瞳画像を収集することが理解される。Ｓ瞳レセプタ１４８またはＰ瞳レセプタ１５０が反射放射１４４を収集してＲＦＩ１３２を生成するために使用される上述の実施形態では、計測ツール１２０は、好ましくは、レンズなどの少なくとも１つの瞳画像対視野画像（ＰＩＦＩ）光学構成要素１５２または１５４をそれぞれ含む。反射放射１４４が、それぞれＳ瞳レセプタ１４８またはＰ瞳レセプタ１５０によって収集される前に、ＰＩＦＩ光学構成要素１５２または１５４を通過するように配置される。
【0037】
好ましくは、ＰＩＦＩ光学構成要素１５２は、２つの動作配向、すなわち、係合動作配向および非係合動作配向を有し、したがって、Ｓ瞳レセプタ１４８は、それぞれ、放射線を収集し、視野画像または瞳画像を生成する。同様に、ＰＩＦＩ光学構成要素１５４は、好ましくは、２つの動作配向、すなわち、係合動作配向および非係合動作配向を有し、したがって、Ｐ瞳レセプタ１５０は、それぞれ、放射線を収集し、視野画像または瞳画像を生成する。
【0038】
本発明の好ましい実施形態では、計測ツール１２０は、追加の光学構成要素１５６をさらに含み、その少なくともいくつかは、入射放射１４０および反射放射１４４を所望に応じて方向付けるように動作可能である。
【0039】
上述のように、特に図３Ａ～図４Ｃに見られるように、概してコヒーレントな入射放射１４０は、本明細書ではＲＳＬ１３４などのスポット位置と呼ばれる測定部位１２６の特定の領域に入射する。当然のことながら、入射放射１４０が当たる特定の領域は、参照構造１３６に対して任意の適切な形状及びサイズを有し得る。
【0040】
図３Ａ～図３Ｃにさらに見られるように、ＲＦＩ１３２は、好ましくは、少なくとも１つの特徴１５８を含む。ＲＦＩ１３２内の少なくとも１つの特徴１５８の位置は、少なくとも１つの参照構造１３６上のＲＳＬ１３４の関数としてシフトすることが理解される。
【0041】
例として、図３Ａに示すＲＳＬ１３４は、参照構造１３６の概して左側の領域に位置するＲＳＬ１６２として具現化され、対応するＲＦＩ１６４は、位置１６８における特性特徴１６６及び位置１７４における特性特徴１７２などの特性特徴１５８を含む。図３Ａに見られるように、そこに示される例では、位置１６８は、４０ピクセルよりもわずかに小さい垂直軸に沿った値を有する。同様に、位置１７４は、２０ピクセルよりもわずかに大きい水平軸に沿った値を有する。
【0042】
対照的に、図３Ｂに示される例では、ＲＳＬ１３４は、参照構造１３６の概して右向きの領域に位置するＲＳＬ１８２として具現化され、対応するＲＦＩ１８４は、位置１８８における特性特徴１８６及び位置１９４における特性特徴１９２などの特性特徴１５８を含む。図３Ｂに見られるように、そこに示される例では、位置１８８は、４０ピクセルよりもわずかに大きい垂直軸に沿った値を有する。同様に、位置１９４は、水平軸に沿って２０ピクセルよりわずかに小さい値を有する。
【0043】
位置１６８及び１８８は異なるが、特徴１６６及び特徴１８６は同じ特徴として認識可能であることが理解される。同様に、位置１７４及び１９４は異なるが、特徴１７２及び特徴１９４は同じ特徴であると認識可能である。
【0044】
図３Ｃに示される例では、ＲＳＬ１３４は、参照構造１３６の略中央領域に位置するＲＳＬ２１２として具現化され、図３Ａに示されるＲＦＩ１６４と略同一の対応するＲＦＩ２１４は、位置２１８における特性特徴２１６及び位置２２４における特性特徴２２２などの特性特徴１５８を含む。ＲＳＬ１６２および２１２は異なるが、それぞれの特徴１６８および２１８の位置１６６および２１６は、それぞれの特徴１７２および２２２の位置１７４および２２４と同様に、概して同一であることに留意されたい。
【0045】
図３Ａ～図３Ｃに示す実施形態では、参照構造１３６は、周期性の軸２３０に沿って周期的である複数の周期構造を含むことが理解される。図３ＡのＲＳＬ１６２および図３ＣのＲＳＬ２１２は、参照構造１３６上の異なる位置を有するが、ＲＳＬ１６２およびＲＳＬ２１２はそれぞれ、参照構造１３６の周期性の同じ点に現れることがさらに理解される。ＲＳＬ１６２とＲＳＬ２１２との間のこの周期的な共通性は、ＲＦＩ１６４とＲＦＩ２１４との間の強い類似性をもたらす。
【0046】
同様に、本発明のスポットマップは、周期軸２３０に概ね平行な軸に沿って単一の位置を有し、周期軸２３０に概ね垂直な軸に沿って異なる位置を有する複数のＲＳＬ１３４をグループ化することが好ましい。したがって、周期軸２３０に概ね垂直な軸に沿った位置のみが異なるが、周期軸２３０に概ね平行な軸に沿った位置を共有する複数のＲＳＬ１３４は全て、そのようなＲＳＬ１３４のセット内の各ＲＳＬ１３４が参照構造１３６の縁部まで又はそれを超えて延在しない場合、ＳＭＧ１３０によって単一のスポット位置にマッピングされる。
【0047】
ＲＦＩ１３２に加えて、各ＲＳＬ１３４について、トレーニングフィールド画像（ＴＦＩ）（図示せず）が生成される。典型的には、ＲＦＩ１３２は、第１の解像度または複数の解像度によって特徴付けられ、ＴＦＩは、第２の解像度または複数の解像度によって特徴付けられ、第２の解像度または複数の解像度は、第１の解像度または複数の解像度よりも良好な品質である。
【0048】
好ましくは、ＴＦＩは、計測ツール１２０およびＳＤＷ１２２がＲＦＩ１３２の生成と同じ相対位置にある間に、計測ツール１２０によって生成される。最も好ましくは、各ＲＳＬ１３４について、ＲＦＩ１３２およびＴＦＩは連続的に生成される。本発明の特定の特徴は、ＲＦＩ１３２は、好ましくは、第１の放射線源１４２からの入射放射１４０を用いて取得された測定値から生成され、ＴＦＩは、好ましくは、第２の放射線源２４２を用いて取得された測定値から生成されることである。好ましくは、第２の放射線源２４２は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光等の概してインコヒーレントな入射放射２４６を提供する。入射放射２４６は、好ましくはＲＳＤＷ１２２に入射し、ＲＳＤＷ１２２によっても反射されることが理解される。ＲＳＤＷ１２２によって反射された後、入射放射２４６は、本明細書では反射放射２４８と呼ばれる。
【0049】
特に図２Ｂに見られるように、本発明の一実施形態では、ＴＦＩは、専用ターゲット獲得レセプタ１４６によって収集された反射放射２４８によって生成される。本発明の代替実施形態では、ＴＦＩは、Ｓ瞳レセプタ１４８によって収集された反射放射２４８によって生成される。本発明のさらに別の代替実施形態では、ＴＦＩは、Ｐ瞳レセプタ１５０によって収集された反射放射２４８によって生成される。
【0050】
Ｓ瞳レセプタ１４８またはＰ瞳レセプタ１５０がＴＦＩを生成するために反射放射２４８を収集するために使用される実施形態では、計測ツール１２０は、好ましくは、反射放射２４８がそれぞれＳ瞳レセプタ１４８またはＰ瞳レセプタ１５０によって収集される前にＰＩＦ１光学構成要素１５２または１５４を通過するように配置された、レンズなどの少なくとも１つのＰＩＦ１光学構成要素１５２または１５４をそれぞれ含む。さらに、光学コンポーネント１５６の少なくともいくつかは、望み通りに入射放射２４６および反射放射２４８を方向付けることが好ましいことが理解される。
【0051】
好ましくは、ＳＭＧ１３０は、少なくとも１つの参照構造１３６上の複数のＲＳＬ１３４の各々について、第１の放射線源１４２を使用して少なくとも１つの参照構造１３６の第１の測定値からＲＦＩ１３２を受信し、第２の放射線源２４２を使用して少なくとも１つの参照構造１３６の第２の測定値からＴＦＩを受信することによって、スポットマップをポピュレートする。ＳＭＧ１３０は、好ましくは、ＴＦＩに少なくとも部分的に基づいて、対応するＲＳＩを識別する。少なくとも１つの参照構造１３６上の１３４は、次いで、対応するＲＳＬ１３４をＲＦＩ１３２に関連付けることによってスポットマップをポピュレートする。
【0052】
スポットマップは、とりわけ、画像処理および教師ありまたは教師なし機械学習を含む、任意の好適な方法を使用して投入されてもよい。そのような好適な方法の例としては、ブロブ（ｂｌｏｂ）検出、パターン認識、及び非線形画像登録が挙げられるが、これらに限定されない。
【0053】
本発明の好ましい実施形態では、計測ツール１２０は、専用トレーニング手順中にＲＳＤＷ１２２を測定し、その間に、対応するＲＦＩ１３２およびＴＦ１が、参照構造１３６上の複数のＲＳＬ１３４に対して生成される。次いで、ＲＳＬ１３４の比較的高い精度の値がＴＦ１の各々について生成され、ＲＳＬ１３４のその値が、対応するＲＦＩ１３２の対応するＲＳＬ１３４であるとみなされ、スポットマップがそれによってポピュレートされる。
【0054】
好ましくは、スポットマップは、測定部位１２６における参照構造１３６のための全ての好適なＲＳＬ１３４を含む。所与の範囲内の任意の組のＲＳＬ１３４について、所与の範囲は、好ましくは３０ｎｍ未満、より好ましくは２０ｎｍ未満、さらにより好ましくは１５ｎｍ未満、最も好ましくは１０ｎｍ未満であるが、対応する組のＲＦＩ１３２のＲＦＩ１３２は、概して互いに区別できないことが理解される。したがって、スポットマップに全ての適切なＲＳＬ１３４を含めるために、参照構造１３６の全長は、好ましくは所与の範囲によって分割され、多数の結果として生じる領域を生成し、計測ツール１２０は、好ましくは、結果として生じる領域の各々において少なくとも１つのＲＳＬ１３４を測定する。したがって、計測ツール１２０は、ＳＭＧ１３０が参照構造１３６のためのあらゆる可能な適切なＲＦＩ１３２を含むスポットマップを生成するために、有限数の測定を行うことが理解される。
【0055】
システム１００およびシステム１１０の各々は、好ましくは、ＳＭＧ１３０によって生成されたスポットマップを使用して、複数の測定フィールド画像（ＭＦＩ）４３２の各々を、ＦＰＦＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造４３６上の対応する測定スポット位置（ＭＳＬ）４３４と相関させるように動作可能なフィールド画像－位置マッピングエンジン（ＦＩＬＭＥ）２４０をさらに含む。好ましくは、ＦＩＬＭＥ２４０は、各ＭＦＩ４３２をＳＭＧ２３０によって生成されたスポットマップからの対応するＲＦＩ１３２と照合することによって、ＭＦＩ４３２をＭＳＬ４３４と相関させる。その上で、ＦＩＬＭＥ２４０は、好ましくは、そのＲＦＩ１３２に対する対応するＲＳＬ１３４の値をスポットマップから検索し、ＲＳＬ１３４の値を、そのＭＦＩ４３２に対応するＭＳＬ４３４に対する適切な値として識別する。
【0056】
ＦＩＬＭＥ２４０またはＳＭＧ１３０などのシステム１００またはシステム１１０の構成要素は、プロセッサを使用して動作することができる。プロセッサは、任意の適切な方法でシステム１００、システム１１０、又は計測ツール１２０の構成要素に結合されて、出力を受信することができる。プロセッサは、出力を使用していくつかの機能を実行するように構成され得る。プロセッサは、本明細書に記載の実施形態のいずれかに従って構成することができる。プロセッサは、実際には、ハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアの任意の組合せによって実装され得る。また、本明細書で説明されるようなその機能は、１つのユニットによって実行されてもよく、または異なる構成要素の間で分割されてもよく、その各々は、ハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアの任意の組み合わせによって順に実装されてもよい。プロセッサが様々な方法および機能を実装するためのプログラムコードまたは命令は、可読記憶媒体に記憶され得る。
【0057】
ＦＩＬＭＥ２４０、ＳＭＧ１３０、他のシステム、または本明細書に説明される他のサブシステムは、パーソナルコンピュータシステム、画像コンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、ネットワークアプライアンス、インターネットアプライアンス、または他のデバイスを含む、種々のシステムの一部であってもよい。サブシステムまたはシステムは、並列プロセッサなど、当技術分野で知られている任意の適切なプロセッサも含み得る。加えて、サブシステムまたはシステムは、スタンドアロンツールまたはネットワークツールのいずれかとして、高速処理およびソフトウェアを有するプラットフォームを含んでもよい。
【0058】
例えば、図４Ａに示されるＭＦＩ４３２は、好ましくは、ＳＭＧ１３０によって生成されるスポットマップから、ＦＩＬＭＥ２４０によって、図３Ｂに示される対応するＲＦＩ１８４と整合される、ＭＦＩ４６２として具現化される。その後、ＦＩＬＭＥ２４０は、好ましくは、スポットマップからＲＦＩ１８４の対応するＲＳＬ１８２をさらに検索し、ＲＳＬ１８２の値をＭＦＩ４６２に対応するＭＳＬ４６４の適切な値として識別する。
【0059】
好ましくは、ＦＩＬＭＥ２４０がＭＦＩ１３２のうちの１つをスポットマップ内のＲＦＩ１３２にマッチングできない場合、ＭＦＩ１３２は、不適切なＭＳＬ４３４に関連付けられると決定され、その測定の結果にフラグが立てられる。その後、ユーザは、フラグが立てられた結果を無視または重み付けすべきかどうか、および不適切なＭＳＬ４３４の測定を反復すべきかどうかを決定することが好ましい。
【0060】
例えば、図４Ｂに示されるＭＦＩ４３２は、好ましくは、ＦＩＬＭＥ２４０によって、ＳＭＧ１３０によって生成されるスポットマップ内の対応するＲＦＩ１３２と整合されない、ＭＦＩ４７２として具現化される。したがって、ＭＦＩ４７２は、好ましくは、ＭＳＬ４７４などの不適切なＭＳＬ４３４に関連付けられると決定され、ＭＦＩ４７２を生成した測定結果は、ユーザフォローアップのためにフラグが立てられる。
【0061】
同様に、図４Ｃに示されるＭＦＩ４３２は、好ましくは、ＦＩＬＭＥ２４０によって、ＳＭＧ１３０によって生成されるスポットマップ内の対応するＲＦＩ１３２と整合されない、ＭＦＩ４８２として具現化される。したがって、ＭＦＩ４８２は、好ましくは、ＭＳＬ４８４などの不適切なＭＳＬ４３４に関連付けられると決定され、ＭＦＩ４８２を生成した測定結果は、ユーザフォローアップのためにフラグが立てられる。
【0062】
ＦＰＦＳＤＷ構造４３６は、図３Ａ～図３Ｃの周期軸２３０に対応する周期軸４９０に沿って周期的である複数の周期構造を含むことが理解される。本発明の好ましい実施形態では、ＲＳＬ１３４及びＭＳＬ４３４の各々は、周期軸２３０又は４９０に概ね平行な方向の距離を示すことが理解される。
【0063】
図４Ｂに示される例のような本発明の追加の実施形態では、ＭＳＬ４３４は、周期性の軸４９０に概ね垂直な方向の距離を示す。より具体的には、ＭＳＬ４３４は、入射放射１４０が衝突する特定の領域がＦＰＦＳＤＷ構造４３６内に完全には含まれていないことを示す。
【0064】
本発明の好ましい実施形態では、複数のＭＦＩ４３２は、第１の放射線源１４２による照明下で取得されるＦＰＦＳＤＷ１２２のそれぞれの測定によって生成される。より具体的には、ＭＦＩ４３２は、好ましくは、ＲＦＩ１３２が生成されるのと同じ条件下で生成される。
【0065】
したがって、ＲＦＩ１３２が専用ターゲット獲得（ＴＡ）レセプタ１４６によって収集された反射放射１４４によって生成される場合、ＭＦＩ４３２も専用ＴＡレセプタ１４６によって収集された反射放射１４４によって生成される。同様に、ＲＦＩ１３２が、Ｓ瞳レセプタ１４８によって収集された反射放射１４４によって生成される場合、ＭＦＩ４３２もまた、専用Ｓ瞳レセプタ１４８によって収集された反射放射１４４によって生成される。加えて、ＲＦＩ１３２が、Ｐ瞳レセプタ１５０によって収集された反射放射１４４によって生成される場合、ＭＦＩ４３２もまた、専用Ｓ瞳レセプタ１４８によって収集された反射放射１４４によって生成される。同様に、ＰＩＦ１光学構成要素１５２または１５４がＲＦＩ１３２の生成中に係合動作配向にある場合、そのＰＩＦ１光学構成要素１５２または１５４は、ＭＦＩ４３２の生成中に係合動作配向にある。
【0066】
好ましくは、ＭＦＩ４３２の生成のための反射放射１４４の収集と同時に、計測ツール１２０は、Ｓ瞳レセプタ１４８またはＰ瞳レセプタ１５０のいずれかを用いて反射放射１４４をさらに収集し、それによって、ＦＰＦＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも１つの構造の瞳画像４３６を生成する。好ましくは、少なくとも１つの構造４３６は、少なくとも１つの構造１３６と同一またはほぼ同一である。Ｓ瞳レセプタ１４８による瞳画像の生成中、ＰＩＦＩ光学系１５２は、非係合動作配向にあることが理解される。同様に、Ｐ瞳レセプタ１５０による瞳画像の生成中、ＰＩＦＩ光学系１５４は、非係合動作配向にある。
【0067】
Ｓ瞳レセプタ１４８がＭＦＩ４３２を生成するために使用される実施形態では、Ｐ瞳レセプタ１５０が瞳画像を生成するために使用されることが理解される。逆に、Ｐ瞳レセプタ１５０がＭＦＩ４３２を生成するために使用される実施形態では、Ｓ瞳レセプタ１４８が瞳画像を生成するために使用される。
【0068】
好ましくは、システム１００およびシステム１１０の各々は、ＭＳＬ４３４およびＦＰＦＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも１つの構造の対応する瞳画像を使用して、ＦＰＦＳＤＷ１２２の品質メトリックを生成するように動作する。「ＦＰＦＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも１つの構造」は、本明細書では「少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造」および「測定構造」とも称されることが理解される
【0069】
ここで図５を参照すると、これは、システム１００およびシステム１１０のそれぞれとともに使用するための、ＦＰＦＳＤＷ１２２を測定するための方法５００を示す簡略化されたフローチャートである。上述したように、方法５００は、半導体デバイスの製造プロセスの一部であることが好ましい。方法５００の図示された部分は、典型的には、ＳＤＷ１２２上の少なくとも１つの層の形成後、より典型的には、少なくとも２つの層の形成後に始まることが理解される。
【0070】
好ましくは、方法５００の開始前に、図１Ａ～図３Ｃを参照して上述したように、スポットマップがＳＭＧ１３０によって生成され、それによって、ＲＦＩ１３２を、ＲＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも１つの参照構造１３６上の対応する複数のＲＳＬ１３４に相関させ、スポットマップが第１のステップ５０２で提供される。
【0071】
次のステップ５０４において、図１Ａ～図４Ｃを参照して上述したように、計測ツール１２０は、好ましくは、ＦＰＦＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造４３６の少なくとも一部を測定し、それによって、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造４３６の少なくとも一部のＭＦＩ４３２と、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造４３６の少なくとも一部の瞳画像との両方を生成する。上記により詳細に説明されるように、本発明の一実施形態では、ＭＦＩ４３２は、専用ＴＡレセプタ１４６を使用して生成される。本発明の別の実施形態では、ＭＦＩ４３２は、瞳レセプタ、好ましくは、上記でより詳細に説明されるように、Ｓ瞳レセプタ１４８およびＰ瞳レセプタ１５０のうちの１つを使用して生成される。
【0072】
図４Ａ～図４Ｃを特に参照して上述したように、次のステップ５０６において、ＦＩＬＭＥ２４０は、好ましくは、ステップ５０４で生成されたＭＦＩ４３２およびステップ５０２で提供されたスポットマップを使用して、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造４３６上のＭＳＬ４３４を識別する。本発明の一実施形態では、上記でより詳細に説明したように、少なくとも１つのＦＰＦＳＤＷ構造１３６は、周期軸４９０に沿って周期的である複数の周期構造を含み、ステップ５０６で識別されるＭＳＬ４３４は、周期軸４９０に概ね平行な方向の距離を示す。同様に、そのような実施形態では、ＲＳＬ１３２はそれぞれ、周期軸２３０に対して概ね平行な方向の距離を示す。
【0073】
次のステップ５０８において、ＭＳＬ４３４が品質メトリックの生成における使用に適しているか否かを確認するための判定が行われる。典型的には、適切なＭＳＬ４３４は、ステップ５０２で提供されるスポットマップ内のＲＦＩ１３２に適切にマッチングされ得る対応するＭＦＩ４３２を有するＭＳＬ４３４である。逆に、不適切ＭＳＬ４３４または不適切ＭＳＬ４３４は、典型的には、ステップ５０２で提供されるスポットマップ内のＲＦＩ１３２に適切に整合することができない、対応するＭＦＩ４３２を有するＭＳＬ４３４である。
【0074】
本発明の一実施形態では、ＭＳＬ４３４が適切でない場合、例えば、ＭＳＬ４３４が図４Ｂおよび図４ＣのＭＳＬ４７４または４８４としてそれぞれ具現化される場合、方法５００は、ステップ５０４に戻り、少なくとも１つの追加のＭＳＬ４３４についてステップ５０４および５０６を繰り返す。代替として、上記でより詳細に説明されるように、ＭＳＬ４３４が適切でない場合、次いで、ステップ５０４で取得された測定の結果は、ユーザが検討するためにフラグが立てられ、方法５００は、次のステップ５１０に進む。
【0075】
ＭＳＬ４３４が適切である場合、例えば、ＭＳＬ４３４が図４ＡのＭＳＩ４６４として具現化される場合、次のステップ５１０において、ＭＳＬ４３４においてステップ５０４において生成された瞳画像を使用して計算される品質メトリックが、ステップ５０６において識別されたＭＳＬ４３４に基づく調整を必要とするかどうかの決定が行われる。調整が必要とされない場合、次のステップ５１２で、ステップ５０４で生成された瞳画像およびステップ５０６で識別されたＭＳＬ４３４を使用して、ＦＰＦＳＤＷ１２２の品質メトリックが生成される。ステップ５１０において、調整が必要とされることが確認された場合、次のステップ５１４において、ステップ５０４において生成された瞳画像、ステップ５０６において識別されたＭＳＬ４３４、および適切な調整を使用して、ＦＰＦＳＤＷ１２２の調整された品質メトリックが生成される。
【0076】
例えば、参照構造１３６の測定値は、１ｎｍ／１μｍの位置ベースのノイズを含む位置ずれ値を生成することが知られており、１μｍは、参照点からのスポット位置のシフトを表す。そのような場合、ステップ５０４で生成された瞳画像に基づく計算が、典型的には、１ｎｍの位置ずれ値を生成し、ステップ５０６で識別されたＭＳＬ４３４が、参照点から０．１μｍのシフトを示す場合、ステップ５１４において、（０．１μｍ）＊（１ｎｍ／１μｍ）の調整が、１ｎｍの位置ずれ値に適用される。そして、方法５００は、１ｎｍの位置ずれを生成するステップ５０４で生成された瞳孔画像と、０であるステップ５０６で特定されたＭＳＬ４３４の適切な調整とに基づいて、１．１ｎｍの調整された位置ずれ値を提供し、これは０．１ｎｍである。
【0077】
上述したように、本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１つの品質メトリックは、ＦＰＦＳＤＷ１２２上に形成された少なくとも２つの層間の位置ずれの指標であり、特に、測定部位１２６において位置ずれが測定された異なる層についての位置ずれ値である。本発明のさらなる好ましい実施形態では、品質メトリックは、測定部位１２６内に形成された１つまたは複数の構造の寸法または形状のうちの少なくとも１つを示す。
【0078】
上述したように、本発明の好ましい実施形態では、ステップ５１２または５１４で生成された品質メトリックは、半導体デバイスウェハの製造プロセスで使用される。本発明の一実施形態では、ステップ５１２または５１４で生成された品質メトリックは、製造パラメータの調整されたセットを生成するために使用され、製造パラメータの調整されたセットは、半導体デバイスウェハの少なくとも１つの層を製造し、それによって少なくとも１つの特性を改善するために使用される。そのようなものは、その層間の位置ずれ、または測定部位１２６内に形成された１つ以上の構造の寸法もしくは形状の少なくとも１つである。本発明の別の実施形態では、ステップ５１２または５１４で生成された品質メトリックは、ＳＤＷ１２２の層間の位置ずれ、または測定部位１２６内に形成された１つ以上の構造の寸法もしくは形状のうちの少なくとも１つなどのＳＤＷ１２２の少なくとも１つの特性が所定の許容範囲内にあることを決定するために使用され、その製作は、方法５００による調整なしで継続する。
【0079】
ここで、方法５００のステップ５０２で提供されるスポットマップの生成の好ましい実施形態を示す簡略化されたフローチャートである図６を参照する。好ましくは、図６に示すステップは、少なくとも１つの参照構造１３６上の複数の位置、好ましくはＲＳＬ１３２の各々に対して実行される。
【0080】
第１のステップ６０２において、計測ツール１２０は、好ましくは、第１の放射線源１４２を使用して、少なくとも１つの参照構造１３６の第１の測定値からＲＦＩ１３２を生成する。ステップ６０２で生成されるＲＦＩ１３２は、複数のＲＦＩ１３２のうちの１つであることが理解される。上記により詳細に説明したように、本発明の好ましい実施形態では、第１の放射線源１４２は、好ましくは、概してコヒーレントな放射１４０を提供する。
【0081】
次のステップ６０４において、計測ツール１２０は、好ましくは、第２の放射線源２４２を使用して、少なくとも１つの参照構造１３６の第２の測定値からＴＦＩを生成する。上記でより詳細に説明したように、第２の放射線源２４２は、好ましくは、概してインコヒーレントな光を提供する。加えて、上記でより詳細に説明されるように、ＴＦＩは、ステップ６０２において、計測ツール１２０およびＳＤＷ１２２がＲＦＩ１３２の生成と同じ相対位置にある間に、計測ツール１２０によって生成される。最も好ましくは、各ＲＳＩ１３４についてである。ステップ６０２および６０４は連続して実行される。しかしながら、本発明の別の好ましい実施形態では、ステップ６０４は、ＲＳＬ１３４のいくつか又は全てについてステップ６０２に先行する。
【0082】
次のステップ６０６において、ＳＭＧ１３０は、好ましくは、ステップ６０４で生成されたＴＦＩに少なくとも部分的に基づいて、少なくとも１つの参照構造１３６上の対応するＲＳＬ１３４を識別する。ステップ６０６で識別される対応するＲＳＬ１３４は、複数のＲＳＬ１３４のうちの１つであることが理解される。
【0083】
次のステップ６０８において、ＳＭＧ１３０は、好ましくは、ステップ６０６で識別された対応するＲＳＬ１３４をステップ６０２で生成されたＲＦＩ１３２に関連付けることによってスポットマップをポピュレートする。スポットマップは、とりわけ、画像処理および教師ありまたは教師なし機械学習を含む、任意の好適な方法を使用して投入され得ることを理解されたい。そのような好適な方法の例としては、ブロブ（ｂｌｏｂ）検出、パターン認識、及び非線形画像登録が挙げられるが、これらに限定されない。
【0084】
好ましくは、ステップ６０２，６０４，６０６及び６０８は、測定部位１２６における参照構造１３６のための全ての適切なＲＳＬ１３４を含む複数のＲＳＬ１３４に対して繰り返される。
【0085】
所与の範囲内の任意の組のＲＳＬ１３４について、所与の範囲は、好ましくは３０ｎｍ未満、より好ましくは２０ｎｍ未満、さらにより好ましくは１５ｎｍ未満、最も好ましくは１０ｎｍ未満であるが、対応する組のＲＦＩ１３２のＲＦＩ１３２は、概して互いに区別できないことが理解される。したがって、全ての適切なＲＳＬ１３４をスポットマップに含めるために、参照構造１３６の全長は、好ましくは所与の範囲によって分割され、多数の結果として生じる領域を生成し、計測ツール１２０は、好ましくは、結果として生じる領域の各々において少なくとも１つのＲＳＬ１３４を測定する。したがって、計測ツール１２０は、ＳＭＧ１３０が参照構造１３６のためのあらゆる可能な適切なＲＦＩ１３２を含むスポットマップを生成するために、有限数の測定を行うことが理解される。
【0086】
本明細書で開示されるシステムおよび方法の様々なステップ、機能、および／または動作は、以下のうちの１つまたは複数によって実行され得る：電子回路、論理ゲート、マルチプレクサ、プログラマブル論理デバイス、ＡＳＩＣ、アナログもしくはデジタル制御／スイッチ、マイクロコントローラ、またはコンピューティングシステム。本明細書で説明されるもの等の方法を実装するプログラム命令は、キャリア媒体を介して伝送されるか、またはキャリア媒体上に記憶されてもよい。キャリア媒体は、読取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気または光ディスク、不揮発性メモリ、ソリッドステートメモリ、磁気テープなどの記憶媒体を含み得る。キャリア媒体は、ワイヤ、ケーブル、またはワイヤレス伝送リンクなどの伝送媒体を含み得る。たとえば、本開示全体にわたって説明される様々なステップは、単一のプロセッサによって、または代替的に複数のプロセッサによって実行され得る。さらに、システムの異なるサブシステムは、１つ以上のコンピューティングまたは論理システムを含んでもよい。したがって、上記の説明は、本開示に対する限定として解釈されるべきではなく、単なる例示として解釈されるべきである。
【0087】
当業者は、本発明が、上記に具体的に示され記載されたものに限定されないことを理解するであろう。本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせおよび部分的組み合わせの両方、ならびにそれらの修正を含み、それらのすべては先行技術にはない。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】