JP2009532869A - 光計測を用いたウエハ上に形成された損傷構造の測定 - Google Patents

Abstract

光計測を用いた半導体ウエハ上に形成された損傷構造の測定方法であって、当該方法は、損傷周期構造から測定回折信号を得る手順を有する。前記損傷構造の仮想プロファイルが明らかにされる。前記仮想プロファイルは、前記損傷構造の第1材料の非損傷領域に相当する非損傷部分、及び、前記の損傷構造の第1材料の損傷領域に相当する損傷部分を有する。前記非損傷部分及び前記損傷部分に係る特性はそれぞれ異なる。前記仮想プロファイルを用いて、仮説損傷周期構造についてのシミュレーションによる回折信号が計算される。前記測定回折信号は前記シミュレーションによる回折信号と比較される。前記測定回折信号と前記シミュレーションによる回折信号とが一致基準の範囲内で一致する場合、前記損傷周期構造についての損傷の程度が、前記シミュレーションによる回折信号の計算に用いられる前記の仮想プロファイルの損傷部分に基づいて明らかにされる。

Description

本願は概して光計測に関し、より詳細には光計測を用いたウエハ上に形成された損傷構造の測定に関する。

光計測は、入射ビームを構造物へ導光する手順、その構造物へ入射した結果生じる回折ビームを計測する手順、及びその回折ビームを解析して、たとえばその構造物のプロファイルのような様々な特性を決定する手順を有する。半導体の製造においては、光計測は一般的に品質保証に用いられる。たとえば半導体ウエハ上の半導体チップに隣接して周期回折格子を作製した後、光計測システムは、その周期回折格子のプロファイルの決定に用いられる。その周期回折格子のプロファイルを決定することによって、その周期回折格子の作製に用いられる製造プロセスの質、ひいてはその周期回折格子に隣接する半導体チップの評価が可能となる。
国際公開第07/123762号パンフレット 米国特許出願第11/396214号明細書 国際公開第07/123698号パンフレット 米国特許出願第09/727530号明細書 米国特許出願第10/357705号明細書 米国特許第6608690号明細書 米国特許第6839145号明細書 米国特許出願第10/206491号明細書 米国特許第6785638号明細書 米国特許出願第09/907488号明細書 米国特許出願第09/923578号明細書 米国特許出願第10/608300号明細書 米国特許第6947141号明細書 米国特許第6928395号明細書 米国特許出願第09/770997号明細書 米国特許出願第10/428186号明細書 米国特許第6743646号明細書 米国特許出願第09/728146号明細書 米国特許出願第10/682196号明細書 国際公開第07/040816号パンフレット 米国特許出願第10/379984号明細書 米国特許出願第11/060352号明細書 米国特許出願第09/727531号明細書 ストーバー（John C.Stover)、「光散乱」（Optical Scattering）、SPIE光工学出版会（SPIE Optical Enginnering Press）、第2版、1995年 アシュクロフ(N.W.Ashcrof)とマーミン(N.D.Mermin)、「固体物理学」、サンダース大学（Saunders College）、1976年、pp.133.134 グラン(E.B.Grann)とポメット(D.A.Pommet)、米国光学会誌（Journal of Optical Society of America）、第12巻、pp.1077-1086、1995年

従来の光計測は、半導体ウエハ上に形成された構造物の決定論的プロファイルの決定に用いられる。たとえば従来の光計測は、構造物の限界寸法の決定に用いられる。しかし構造物は、たとえば損傷材料のような様々な確率論的影響によって形成される恐れがある。

一の実施例では、光計測を用いた半導体ウエハ上に形成された損傷構造の測定方法であって、当該方法は、損傷周期構造から測定回折信号を得る手順を有する。前記損傷構造の仮想プロファイルが明らかにされる。前記仮想プロファイルは、前記損傷構造の第1材料の非損傷領域に相当する非損傷部分、及び、前記の損傷構造の第1材料の損傷領域に相当する損傷部分を有する。前記非損傷部分及び前記損傷部分に係る特性はそれぞれ異なる。前記仮想プロファイルを用いて、仮説損傷周期構造についてのシミュレーションによる回折信号が計算される。前記測定回折信号は前記シミュレーションによる回折信号と比較される。前記測定回折信号と前記シミュレーションによる回折信号とが一致基準の範囲内で一致する場合、前記損傷周期構造についての損傷の程度が、前記シミュレーションによる回折信号の計算に用いられる前記の仮想プロファイルの損傷部分に基づいて明らかにされる。

ここで典型的実施例について、添付の概略図を参照しながら説明する。図中、対応する参照符号は対応数部品を指し示す。

本願は特許文献1乃至3に関する。

材料の処理方法においては、パターンエッチングは、たとえばフォトレジストのような感光性材料の薄い層をウエハの上側表面へ塗布する工程を有する。塗布後その感光性材料の薄い層は、エッチング中にパターンを下地の薄膜へ転写するマスクを供するためにパターニングされる。その感光性材料のパターニングは概して、たとえばマイクロリソグラフィシステムを用いることによる、感光性材料のレチクル（及び付属の光学系）を介した放射線源による露光を含む。露光後、感光性材料の照射領域（ポジ型のフォトレジストの場合）又は非照射領域（ネガ型のレジストの場合）が、現像溶液を用いることによって除去される。

それに加えて、薄膜中の特徴部位をエッチングする単層及び/又は多層マスクが実装されて良い。ソフトマスク及び/又はハードマスクが用いられても良い。たとえばソフトマスクの上部層を用いて薄膜中の特徴部位がエッチングされるとき、そのソフトマスク中でのマスクパターンは、薄膜について行われる他の工程に先んじて行われる独立したエッチング工程を用いることによって、ハードマスク層へ転写される（ハードマスクに開口部を設ける）。ソフトマスクはたとえば、シリコンプロセスに用いられる複数の材料から選ばれて良い。そのような材料には、小さな特徴部位サイズにも適合するArFレジスト材料又はフォトレジスト材料が含まれるがこれらに限定されるわけではない。ハードマスクはたとえば、シリコンプロセスに用いられる複数の材料から選ばれて良い。そのような材料には、二酸化シリコン(SiO₂)、シリコン窒化物(Si₃N₄)、及び炭素が含まれるがこれらに限定されるわけではない。

図1は、本発明の実施例による処理システムの典型的ブロックダイヤグラムを図示している。図示された実施例では、処理システム100は、処理装置110、該処理装置110と結合する制御装置120、並びに前記処理装置110及び前記制御装置120と結合する製造装置システム(MES)130を有する。処理装置110は、搬送システム150と結合可能な多数の処理モジュール115を有して良い。

それに加えて、集積計測モジュール(IMM)140が前記処理装置110と結合して良い。たとえばIMMは搬送システム150と結合して良い。あるいはその代わりにIMM140は別の方法で前記処理装置110と結合して良い。処理装置110、制御装置120、MES130、及びIMM140のうちの少なくとも1つは、制御用部品、GUI部品、及び/又はデータベース部品（図示されていない）を有して良い。代替実施例では、これらの部品のうちの1つ以上は必要ないものと思われる。

設定及び/又は構成情報の一部は、製造システム130から処理装置110及び/又は制御装置120によって得られて良い。製造レベルの就業規則が制御の階層構造の確立に用いられて良い。就業規則は、通常処理に対してとられる行為及び失敗した状況でとられる行為を特定するのに用いられて良い。たとえば処理装置110及び/若しくは制御装置120は独立して動作しても良いし、又はある程度は製造システム130によって制御されても良い。それに加えて、工場レベルでの就業規則は、いつプロセスを中断及び/又は中止するのか、並びにプロセスを中断及び/又は中止するときにすべきことを判断するのに用いられて良い。それに加えて、工場レベルでの就業規則は、いつプロセスを変更するのか、及びどのようにしてそのプロセスを変更するのかを判断するのに用いられて良い。

就業規則は、制御の方針レベル、制御の計画レベル、又は制御の原型レベルで定義されて良い。就業規則は、特定の状況に遭遇するときにはいつも実行されるように備えられて良い。より低次のレベルだけでなくより高次のレベルで一致する状況に遭遇するときには、より高次のレベルに関連する就業規則が実行されても良い。GUIスクリーンは、就業規則を定義及び維持するのに用いられて良い。使用者は、就業規則の定義及び割り当てを、通常の安全レベルよりも高い安全レベルで行うことができる。就業規則は、データベース内に記憶されて良い。就業規則を定義、割り当て、かつ記憶するのかは、文書及びヘルプスクリーンで供されて良い。

MES130は、処理装置110及び/又は制御装置120に関連するデータベースから報告されるデータを用いることによって、システムプロセッサの一部を監視するように備えられてよい。製造レベルでの就業規則は、どのプロセスが監視され、かつどのデータが用いられるのかを判断するのに用いられて良い。たとえば処理装置110及び/又は制御装置120は独立してデータを収集して良い。あるいはデータ収集プロセスは、ある程度製造システム130によって制御されても良い。それに加えて、工場レベルでの就業規則は、プロセスを中断及び/又は中止するときにすべきことを判断するのに用いられて良い。それに加えて、工場レベルでの就業規則は、いつプロセスを変更するのか、及びどのようにしてそのプロセスを変更、中断及び/又は中止するときに如何にしてデータを管理するのかを判断するのに用いられて良い。

それに加えてMES130は、動作時間の設定情報を処理装置110及び/又は制御装置120へ供して良い。データは、GEM SECSコミュニケーションプロトコルを用いることによって交換されて良い。たとえばAPC設定、標的、制限、規則、及びアルゴリズムが、工場から処理装置110及び/又は制御装置120へ、「APCレシピ」、「APCシステム規則」、「APCレシピパラメータ」としてダウンロードされて良い。測定システムレシピ及び設定は、工場から処理装置110及び/又は制御装置120へ、「IMMレシピ」、「IMMシステム規則」、「プロファイルアプリケーションサーバ(PAS)レシピ」、及び/又は「APCレシピパラメータ」としてダウンロードされて良い。

一般的に規則は、システム及び/又は装置の動作を、処理システム100の動的状態に基づいて変化させることができる。処理装置110及び/又は制御装置120が最初に処理システム100によって設定されているときには、設定及び/又は構成情報の一部は、処理装置110及び/又は制御装置120によって決定されて良い。それに加えて装置レベルの規則は、装置レベルでの制御の階層構造の確立に用いられて良い。たとえば処理装置110及び/又はIMM140は独立して動作しても良い。あるいはIMM140はある程度処理装置110によって制御されても良い。それに加えて、装置レベルでの就業規則は、いつプロセスを中断及び/又は中止するのか、並びにプロセスを中断及び/又は中止するときにすべきことを判断するのに用いられて良い。それに加えて、装置レベルでの就業規則は、いつプロセスを変更するのか、及びどのようにしてそのプロセスを変更、中断及び/又は中止するときに如何にしてデータを管理するのかを判断するのに用いられて良い。

図1には、1つの処理装置110及び1つの制御装置120が図示されている。しかしこのことは本発明にとって必須ではない。半導体処理システムは、各独立したプロセス用装置及びモジュールに加え、その処理装置に関連する任意の数の処理装置を有して良い。

処理装置110及び/又は制御装置120は、任意の数の独立したプロセス用装置及びモジュールに加え、その処理装置に関連する任意の数の処理装置を有する処理装置を設定するのに用いられて良い。とりわけ、処理装置110及び/又は制御装置120は、処理装置、処理サブシステム、処理モジュール、及びセンサが関与するプロセスからのデータを収集、提供、処理、記憶、及び表示して良い。

処理装置110及び/又は制御装置120は多数の用途を有して良い。その多数の用途にはとりわけ、少なくとも1つの装置関連用途、少なくとも1つのモジュール関連用途、少なくとも1つのセンサ関連用途、少なくとも1つのデータベース関連用途、少なくとも1つのGUI関連用途、及び少なくとも1つの構成関連用途が含まれる。

システム100は、東京エレクトロン株式会社(TEL)から販売されている処理装置のインターフェースとなりうるAPCシステムを有して良い。そのようなAPCシステムとはたとえば、Unity（登録商標）装置、Telius（登録商標）装置、及び/又はTrias（登録商標）装置、及びこれらに関連する処理サブシステムや処理モジュールである。それに加えてシステム100は、1つ以上のラン・トゥー・ラン(R2R)制御装置を有して良い。たとえば処理システム100は、東京エレクトロン株式会社から販売されているTELIUS（登録商標）、及びグループベルの制御装置のような1つ以上の制御装置（たとえば東京エレクトロン株式会社から販売されているINGENIO（商標）GL制御装置）、装置レベルの制御装置（つまり東京エレクトロン株式会社から販売されているINGENIO（商標）制御装置）、及び測定解析制御装置（つまりティバーテクノロジー（Timbre Technologies）社、TELから販売されているプロファイラ（商標）アプリケーションサーバ(PAS)）を有して良い。それに加えて、IMM140はティバーテクノロジー社から販売されているiODPシステムであって良い。ティバーテクノロジー社はカリフォルニア州にある会社で、TELの100%子会社である。

あるいはその代わりに制御装置120は他の処理装置及び他の処理モジュールを支持しても良い。

GUI部品（図示されていない）は使いやすいインターフェースを供して良い。その使いやすいインターフェースによって、利用者は、装置の状態及び処理モジュールの状態を監視すること、選ばれたウエハのまとまった生の（形跡となる）パラメータのデータのx-yチャートを生成及び編集すること、装置警報のログを監視すること、データベース又は出力ファイルへデータを書き込む条件を特定するデータ収集計画を設定すること、統計プロセス制御(SPC)のチャート化、モデル化、及びスプレッドシートプログラムへファイルを入力すること、特定のウエハについての処理情報を検討してデータベースに現在記憶されているデータを評価すること、プロセスパラメータのSPCチャートを生成及び編集し、e-mail警報を発生するSPCアラームを設定すること、多変数PCA及び/又はPLSモデルを実行すること、並びに、トラブルシューティングのために診断スクリーンを監視して、TL制御装置120によって問題を報告することが可能になる。当業者にとっては明らかなように、GUI部品はすべての機能に対してインターフェースを供する必要はない。その代わりにGUIは、これらの機能の任意のサブセット又はここに列挙されていない機能のインターフェースを供しても良い。

制御装置120は、1つ以上のデータベースを有することのできるメモリ（図示されていない）を有して良い。装置からのデータはデータベース内のファイルとして記憶されて良い。それに加えてIMデータ及びホスト計測データもデータベース内に記憶されて良い。データ量は、プロセスが行われ、かつ処理装置が動作する周波数だけでなく、設定されるデータ収集計画に依存する。処理装置、処理チャンバ、センサ、及び動作システムから得られるデータはデータベース内に記憶されて良い。

代替実施例では、システム100はクライアントワークステーション（図示されていない）を有して良い。システム100は複数のクライアントワークステーションを支持して良い。クライアントワークステーションによって、利用者は、設定手続を実行すること、装置の状態、制御装置の状態、プロセスの状態、及び工場の状態を監視すること、現在及び過去のデータを監視すること、モデル化及びチャート化の機能を実行すること、並びにデータを制御装置へ入力することが可能となる。たとえば利用者には、システムユニットによって実行される1つ以上のプロセスの制御を可能にする管理者権限が与えられて良い。

処理装置110及び制御装置120は、MES130と結合して良く、かつ失敗の検出及び分類(FDC)を行うシステムの一部であって良い。処理装置110及び/又は制御装置120は製造システムと情報のやり取りをして良い。それに加えてMES130は、処理装置110及び/若しくは制御装置120へコマンドを送り、かつ/又は情報を上書きして良い。たとえばMES130は、各レシピについて可変パラメータを有する、任意の数の処理モジュール、装置、及び測定装置についてのダウンロード可能なレシピによって、処理装置110及び制御装置120をフィードフォワード制御して良い。可変パラメータには、ロットでの調節が可能であることが必要とされる装置レベルシステム内での最終CD標的、限界、オフセット、及び変数が含まれて良い。それに加えて、計測データは、たとえば東京エレクトロン株式会社から販売されているLithius（登録商標）のような製造システム又はリソグラフィ装置から制御装置120へのフィードフォワード制御が行われて良い。

さらにMES130は、たとえばCD SEM情報のような測定データを制御装置120へ供するのに用いられて良い。あるいはその代わりに、CD SEM情報は手動で供されても良い。修正因子はIMとCD SEM測定との間でのオフセットの調節に用いられて良い。測定データ及び/又は履歴データは、ウエハ特定情報、及びデータベースへ適切に挿入するための-たとえば日付のような-タイムスタンプを有して良い。

1つの処理装置110が図1に図示されている。しかしこのことは本発明にとって必須ではない。あるいはその代わりにさらに他の処理装置が用いられても良い。一の実施例では、処理装置110は1つ以上の処理モジュールを有して良い。処理装置110は、エッチングモジュール、堆積モジュール、測定モジュール、研磨モジュール、コーティングモジュール、現像モジュール、及び熱処理モジュールのうちの少なくとも1つを有して良い。

処理装置110は、少なくとも1つの他の処理装置及び/又は制御装置と結合するための接続112を有して良い。たとえば他の処理装置及び/又は制御装置は、この処理の前に実行された処理に関連づけられても良いし、かつ/又は、他の制御装置は、この処理の後に実行される処理に関連づけられても良い。接続112は、情報をフィードフォワード及び/又はフィードバックするのに用いられて良い。たとえばフィードフォワード情報は、入ってくるウエハに関連するデータを有して良い。このデータは、ロットデータ、実行データ、組成データ、及びウエハ履歴データを含んで良い。

IMM140は光デジタルプロファイリング(ODP)システムを有して良い。処理装置110はまた、モジュール関連の測定装置、装置関連の測定装置、及び外部測定装置をも有して良い。たとえばデータは、1つ以上の処理モジュールと結合するセンサ、及び処理装置と結合するセンサから得られて良い。センサは、光放出分光(OES)センサ及び光終点検出センサを有して良い。たとえばこれらのセンサの波長範囲は200nmから900nmの範囲であって良い。それに加えて、データは、たとえば走査電子顕微鏡(SEM)、透過電子顕微鏡(TEM)、及び光デジタルプロファイリング(ODP)装置のような外部装置から得られても良い。

ODP装置はティンバーテクノロジー（Timbre Technologies）社（TEL株式会社）から販売されている。ティンバーテクノロジー社（TEL株式会社）は、半導体素子内の構造を測定する技術を提供している。たとえばODP技術は、限界寸法(CD)の情報、構造プロファイルの情報、又はビアのプロファイルの情報を得るのに用いられて良い。

制御装置120は処理装置110及びMES130と結合する。また前処理データ及び後処理データのような情報は、制御装置120と、処理装置110及びMES130との間でやり取りされて良い。たとえば内部エラーイベントが装置によって発生するとき、制御装置120は、そのイベントについての情報を含むメッセージをMES130へ送って良い。これにより、製造システム及び/又は工場の作業員は、大きな変更が生じた後に、たとえば補正又は予防保守の間に生じる、問題のあるウエハの枚数を最小にするための必要な変更を行うことができる。

図1には1つの制御装置120も図示されているが、このことは本発明の必須要件ではない。あるいはその代わりに追加の制御装置が用いられても良い。たとえば制御装置120は、フィードフォワード(FF)制御装置、プロセスモデル制御装置、フィードバック(FB)制御装置、及びプロセス制御装置（いずれも図1には図示されていない）のうちの少なくとも1つを有して良い。

制御装置120は、少なくとも1つの他の制御装置と結合するための接続122を有して良い。たとえば他の制御装置は、この処理の前に実行された処理に関連づけられても良いし、かつ/又は、他の制御装置は、この処理の後に実行される処理に関連づけられても良い。接続122は、情報をフィードフォワード及び/又はフィードバックするのに用いられて良い。

一の場合では、制御装置120は、ウエハについての入力状態、及びウエハについての所望の状態を表すモデル方程式を知り、かつ、その制御装置120は、そのウエハを入力状態から処理状態へ変化させるために、そのウエハ上で実行可能な一組のレシピを決定する。他の場合では、制御装置120はウエハについての入力状態及び所望の状態を決定し、かつ、その制御装置120は、そのウエハを入力状態から処理状態へ変化させるために、そのウエハ上で実行可能な一組のレシピを決定する。たとえば一組のレシピは、一組の処理モジュールを含む多段階処理を記述して良い。

制御装置120についての1つの時定数は、測定間での時間に基づいて良い。1ロット完了後に測定データが得られるとき、その制御装置の時定数はロット間での時間に基づいて良い。1枚のウエハ完了後に測定データが得られるとき、その制御装置の時定数はウエハ間での時間に基づいて良い。測定データが処理の間にリアルタイムで供されるとき、その制御装置の時定数は、1枚のウエハ内部での処理工程に基づいて良い。ウエハの処理中、又はウエハの処理完了後、又はロットの完了後に測定データが得られるとき、その制御装置120は、処理工程間、ウエハ間、及び/又はロット間での時間に基づく複数の時定数を有して良い。

1つ以上の制御装置120は時間内の如何なる時点で動作しても良い。たとえば第1の制御装置が動作モードである一方で第2の制御装置は監視モードであって良い。それに加えて、他の制御装置はシミュレーションモードであって良い。制御装置は、単一ループ又は複数ループを有して良い。かつそのループは様々な時定数を有して良い。たとえばループは、ウエハのタイミング、ロットのタイミング、バッチのタイミング、チャンバのタイミング、装置のタイミング、及び/又は工場のタイミングに依存して良い。

制御装置120は、入力状態、プロセス特性、及びプロセスモデルに基づく、ウエハの予測された状態を計算して良い。たとえば削除速度モデルは処理時間に従って予測された削除量を計算するのに用いられて良い。あるいはその代わりに、エッチングレートモデルは処理時間に従ってエッチング深さを計算するのに用いられて良く、かつ、堆積レートモデルは処理時間に従って堆積厚さを計算するのに用いられて良い。それに加えてモデルには、SPCチャート、PLSモデル、PCAモデル、FDCモデル、及び多変量解析(MVA)モデルが含まれて良い。

制御装置120は、処理モジュール内でのプロセスパラメータの制限について外部から供されたデータを受け取り、かつ利用して良い。たとえば制御装置のGUI部品は、そのプロセスパラメータの制限を手動入力する手段を供する。それに加えて、製造レベルの制御装置は、各処理モジュールのプロセスパラメータについての制限を供して良い。

制御装置120は、市販されているモデル化ソフトウエアによって生成されるモデルを受け取り、かつ実行して良い。たとえばその制御装置は、外部のアプリケーションによって生成され、かつその制御装置へ送られたモデルを受け取り、かつ実行して良い。

一の実施例では、制御装置120はFDCアプリケーションの実行に用いられて良く、かつ、その制御装置120は、警告/失敗条件に関する情報を送信及び/又は受信して良い。たとえばその制御装置は、製造レベルの制御装置又は装置レベルの制御装置に対してFDC情報を送受信して良い。それに加えてFDC情報は、エラー条件が特定された後に、電子診断ネットワーク、eメール、又はポケットベルを介して送られて良い。代替実施例では、FDCアプリケーションは様々な制御装置上で実行されて良い。

制御装置120は、警告/失敗の性質に依存して、その警告/失敗に応じた様々な対策をとって良い。その警告/失敗に対してとられる対策は、就業規則に基づいて良い。その就業規則は、システムレシピ、プロセスレシピ、モジュールの種類、モジュールを識別する番号、積載ポート番号、カセット番号、ロット番号、制御ジョブID、プロセスジョブID、スロット番号及び/又は計測データの種類によって特定される状況について設定されている。一の実施例では、その制御装置はとられる対策を決定する。あるいはその代わりにその制御装置は、FDCシステムによって特定の対策がとられるように指示されても良い。

制御装置120は、入力及び出力データをアーカイブに保管するデータベースユニットを有して良い。たとえばその制御装置は、とりわけ、検索可能なデータベース内で、受信された入力、送信された出力、及び制御装置によってとられた対策をアーカイブに保管して良い。それに加えて制御装置120は、データのバックアップや修復を行うハードウエハ及び/又はソフトウエアを有して良い。それに加えてその検索可能なデータベースは、たとえばウエハデータ及び/又はプロセスデータのような損傷を評価する情報、設定情報、並びに履歴情報を有して良い。その制御装置は、過去及び現在の損傷を評価する情報及びウエハ情報をバックアップ及び修復するデータベースユニットを用いて良い。

その制御装置120は、ウエブベースのユーザーインターフェースを有して良い。たとえばその制御装置120は、データベース内のデータを閲覧するためのウエブで使用可能なGUIユニットを有して良い。その制御装置は安全管理用のユニットを有して良い。その安全管理用のユニットは、安全管理者によって認められた許可に依存して、複数レベルのアクセスを供することができる。その制御装置120はまた、設定時に供されて初期設定条件にリセットすることのできる一組の初期設定時モデルを有して良い。

その制御装置は、同時に実行され、かつ様々なプロセスレシピと制約からなる組に従う複数のプロセスモデルを管理する能力を有する。その制御装置は3つの異なるモードで動作して良い。その3つの異なるモードとは、シミュレーションモード、試験モード、及び標準モードである。制御装置は、実際のプロセスモードと並行しながらシミュレーションモードで動作して良い。それに加えてFDCアプリケーションはリアルタイムで動作して、かつリアルタイムで損傷を評価する結果を生成して良い。さらにFDCアプリケーションは、シミュレーションモードで動作して良く、かつ予測される損傷の評価結果を生成して良い。

処理システムがホストシステム及び1つ以上の半導体処理システムを有するとき、そのホストシステムは、マスターシステムとして動作して良く、かつその処理操作の主要部分を制御及び/又は監視することができる。そのホストシステムはプロセスシーケンスを生成し、かつそのプロセスシーケンスを処理システムへ送信して良い。一の実施例では、そのプロセスシーケンスは、測定モジュールへのアクセスと処理モジュールへのアクセスのシーケンスを有して良い。プロセスジョブ(PJ)が、各測定モジュールへのアクセス及び各処理モジュールへのアクセスについて生成されて良い。

それに加えて、処理システム制御装置がシミュレーションモードで動作するとき、仮想的測定及び/又は損傷評価がなされて良い。シミュレーションモードが実行された結果は記憶され、損傷評価及び/又は考えられ得る失敗条件を予測するために用いられて良い。

単一の処理装置110も図1に図示されている。しかし処理装置110を1つしか含まないという構成は本発明にとって必須ではない。あるいはその代わりに追加の処理装置が用いられても良い。一の実施例では、処理装置110は、上述の正確な手順を実行する手段を有して良い。あるいはその代わりに処理装置110は、とりわけ、エッチングモジュール、堆積モジュール、研磨モジュール、コーティングモジュール、現像モジュール、アッシングモジュール、酸化モジュール、及び熱処理モジュールのうちの少なくとも1つを有して良い。

図2は、本発明の実施例によるウエハ処理ダイヤグラムの単純化された概略図を図示している。図示された実施例では、入力ユニット201が図示されている。入力ユニット201は多数のウエハを有するFOUPであって良い。ウエハ状態ユニット202が図示されている。ウエハ状態の情報はウエハ処理中に用いられ、かつ測定ユニット218へフィードフォワードされて良い。制御ユニット205が図示されている。制御ユニット205は、リソグラフィ装置210内の2つの処理ユニット212、並びにフィードバックデータ及び/又はフィードフォワードデータの管理に使用可能な別の制御ユニット203と結合する。たとえばリソグラフィユニットは東京エレクトロン株式会社から販売されているLithius System（登録商標）であって良い。処理ユニット212はコーティングユニットであって良い。

スキャナユニット220はリソグラフィユニット210と結合して良い。スキャナユニットは露光ユニット224と結合した2つの位置合わせユニット222を有して良い。

それに加えてリソグラフィユニット210はまた、2つの現像ユニット216と結合可能な2つのベーキングユニット214をも有して良い。リソグラフィシステムが計測ユニット217を含むとき、現像ユニット216は計測モジュール217と結合して良い。計測ユニット217は制御装置240と結合してその制御装置240と情報をやり取りして良い。それに加えて計測ユニット217は制御ユニット203と結合してその制御ユニット203と情報をやり取りして良い。その制御装置は、たとえばデュアルダマシン手順のような1枚以上のウエハ処理手順中に、その計測ユニットからの計測データを用いて良い。図示された実施例では、1枚のウエハが処理中にとることのできる様々な経路を示唆する多数の判断(“OR”)素子が図示されている。あるいはその代わりに制御装置240は、リソグラフィユニット210へデータ241をフィードバックし、スキャナユニット220とデータ243をやり取りし、かつ/又はエッチングシステム250とデータ242をやり取りして良い。

図2では、エッチングシステム250と結合するリソグラフィシステム210が図示されている。エッチングシステム250は第2のウエハ状態ユニット230を有して良い。ウエハ状態の情報の一部は、エッチングシステム250と情報245のやり取りが可能で、かつ/又はリソグラフィシステム210と情報244のやり取りが可能な制御装置260へ供されて良い。このウエハ状態の情報はさらに他の測定データを含んで良い。たとえばウエハ処理中、数枚のウエハは外部計測ユニットへ送られて良い。外部計測ユニットとはたとえば、外部光計測装置、又はCD SEM装置であって良い。

第2のウエハ状態ユニット230はエッチングシステム250と結合して良い。エッチングシステム250は、多数の前処理計測ユニット252、多数のエッチング処理ユニット254、及び多数の後処理計測ユニット256を有して良い。計測ユニット252と256は、制御装置260と結合して制御装置260と情報をやり取りして良い。制御装置260は、1つ以上のデュアルダマシン手順中に計測ユニット252と256からの計測データを使用して良い。図示された実施例では、1枚のウエハが処理中にとることのできる様々な経路を示唆する多数の判断(“OR”)素子が図示されている。あるいはその代わりに、様々な数の計測ユニット及び/又は処理ユニットが用いられて良い。制御装置260は、リソグラフィユニット210へデータ241をフィードフォワードし、スキャナユニット220へデータ243をフィードバックし、かつ/又はエッチングシステム250へデータ242をフィードフォワードして良い。

エッチングシステム250は除去システム270と結合して良い。除去システム270は乾式及び/又は湿式プロセスを有して良い。除去システム270は測定ユニット280と結合して良い。その測定ユニットは、ODPシステム、CD SEMシステム、TEMシステム、及び/又はFIBシステム（いずれも図示されていない）を有して良い。

図には繰り返しユニット290も図示されている。繰り返しユニット290は、多数のウエハが処理を必要とするときに1枚のウエハ処理手順を何度も実行できることを示す。処理システム及び測定システムが図2に図示されているように結合及び制御されるとき、そのウエハの処理時間を最小にすることができ、かつ計測モジュール/プロセスの数を減らすことができる。

処理システム100は、孤立した入れ子構造のダマシン特徴部位を有するウエハの処理に用いられて良い。制御方針はプロセスシーケンスを明らかにするのに用いられて良い。孤立した/入れ子構造の測定シーケンスの間、処理装置は使用される1つのIMレシピを選び、かつ各独立した複数のIMMレシピは孤立した入れ子構造に用いられて良い。各ウエハは各ピッチ及び構造について各別個に測定されて良い。

たとえば、ウエハは集積計測(IM)モジュールへ装填されて良く、IMレシピはIMモジュールへ装填され、かつプロファイラアプリケーションサーバ(PAS)レシピはIM制御装置へ装填されて良い。続いて、ウエハは測定され、かつODPレシピはIM制御装置へ装填されて良い。よってライブラリは測定スペクトルを用いて検索可能であり、かつ1つ以上の孤立構造が識別されて良い。孤立構造の損傷が測定及び/又は検討されるとき、孤立構造についてのIM、PAS、ODP、及び損傷評価レシピが用いられて良い。

従って別なIMレシピが集積計測(IM)モジュールへ装填され、かつ別なPASがIM制御装置へ装填されて良い。ウエハは測定されて良いし、又は過去の測定データが用いられても良い。他のODPレシピがIM制御装置へ装填されても良い。次に、ライブラリは測定スペクトルを用いて検索可能であり、かつ1つ以上の入れ子構造が識別されて良い。入れ子構造の損傷が測定及び/又は検討されるとき、入れ子構造についてのIM、PAS、ODP、及び損傷評価レシピが用いられて良い。ウエハ上での1つ以上の各異なる位置についての測定シーケンスが実行されて良い。ウエハは取り外されて良い。

一の実施例では、特定の製品及び技術向けの孤立した構造/特徴部位に一致する第1ピッチを有する測定用回折格子/構造が供され、かつ、この製品及び技術向けの入れ子構造/特徴部位に一致する第2ピッチを有する別な測定用回折格子/構造が供される。たとえば、孤立構造用に612nm回折格子が用いられて良く、かつ、入れ子構造用に245nm回折格子が用いられて良い。代替実施例では、別の測定用回折格子が供されて良く、かつ、異なるピッチが供されて良い。

当業者にとって明らかであるように、処理システム100の図示された構成要素は、本発明のシステムの典型例を表しているに過ぎない。当業者にとって明らかで、かつ以降の議論から明らかであるように、本発明の構成要素の組合せの順序は重要である。本明細書で論じられていないとはいえ係るバリエーションの各々は本発明の技術的範囲内にあるものと解される。

処理システム100はIMMウエハサンプリングを供して良い。ウエハスロットの選択は（PJカセット）機能を用いることによって決定されて良い。R2R制御設定は、とりわけ、フィードフォワード制御計画変数、フィードバック制御計画変数、計測校正パラメータ、制御限界、及びSEMI標準可変パラメータを有して良い。計測データレポートは、とりわけ、ウエハ、位置、構造及び組成データを有して良い。装置はウエハについての実際の設定を報告して良い。

IMM140は、偏光反射率計、分光エリプソメトリ、反射率計、又は真の装置プロファイル、正確な限界寸法(CD)、及びウエハを構成する複数の層の厚さを測定する他の光学装置を用いて良い。そのプロセスはインラインで実行される。これにより、分析を実行するためにウエハを割る必要がなくなる。ODPは、インラインのプロファイル及びCD測定用である既存の薄膜計測装置と共に用いられて良い。またODPは、リアルタイムでのプロセス監視及び制御を行うTELの処理装置と一体化されて良い。ODPプロファイラは、実際のプロファイル、CD、及び膜厚の結果を供する高精度計測装置として、並びに、インラインのプロセス軌跡又はプロセスの失敗を検出する歩留まり向上装置のいずれにも用いられて良い。

ODP（商標）の解決法は3つの重要な要素を有する。ODP（商標）プロファイラ（商標）ライブラリは、光学スペクトル及びそれに対応する半導体プロファイル、CD、並びに膜厚の用途特定データベースを有する。プロファイラアプリケーションサーバ(PAS)は、光学ハードウエア及びコンピュータネットワークと接続するコンピュータサーバを有する。PASは、データ通信、ODPライブラリ操作、測定プロセス、結果の生成、結果の解析、及び結果の出力を処理する。ODP（商標）プロファイラ（商標）ソフトウエハはPAS上にインストールされたソフトウエアを有する。そのソフトウエアは、測定レシピ、ODP（商標）プロファイラ（商標）ライブラリ、ODP（商標）プロファイラ（商標）データ、ODP（商標）プロファイラ（商標）ライブラリ結果の検索/一致、ODP（商標）プロファイラ（商標）ライブラリ結果の計算/解析、データ通信、並びに様々な計測装置及びコンピュータネットワークに対するPASインターフェースを有する。

典型的な光計測システムは特許文献4に記載されている。

ODP技術は、パターニングされたウエハの特徴部位内のコーティング及び/又は残余物の存在及び/又は厚さの測定に用いられて良い。これらの技術は特許文献5において教示されている。他の材料の測定を網羅するODP技術は特許文献6及び7において教示されている。

計測モデルを生成するODP技術は特許文献8において教示されている。集積計測アプリケーションを網羅するODP技術は特許文献9において教示されている。

たとえば東京エレクトロン株式会社から販売されているINGENIO（商標）システムのような制御システムは、たとえばレシピ管理アプリケーションのような管理アプリケーションを有して良い。たとえばレシピ管理アプリケーションは、INGENIO（商標）システムからのネットワーク環境を介して装置と同期するINGENIO（商標）データベース内に記憶されるレシピの閲覧及び/又は制御に用いられて良い。INGENIO（商標）クライアントは工場から離れた場所に設けられて良く、かつ多数の装置ユニットへ包括的管理機能を供して良い。

レシピはツリー構造で構成されて良い。そのツリー構造は、レシピの組、類、及び対象物として表示可能なレシピを有して良い。レシピは、プロセスレシピデータ、システムレシピデータ、及びIMMレシピデータを有して良い。データは記憶され、かつレシピの組を用いて構成されて良い。処理装置110上に存在するIMMレシピは、ウエハのサンプリング、及びスロットとIMレシピとの間の関係を決定するのに用いられて良い。IMレシピはIMM140上に存在し、Telius（登録商標）IMMレシピ内で選ばれ、パターン認識情報を含み、各ウエハ上での試料に対するチップを特定し、かつどのPASレシピが用いられるべきかを決定するのに用いられて良い。PASレシピは、どのODPライブラリを用いるのかの決定、及び、報告すべき測定量を明らかにするのに用いられて良い。報告すべき測定量とはたとえば、上部CD、底部CD、側壁角(SWA)、層の厚さ、溝の幅、及び適合度(GOF)である。

たとえばINGENIO（商標）システムのような制御システムは、制御方針として動作可能なAPCアプリケーションを有して良い。制御方針はエッチング装置のレシピを含むことのできる制御計画に関連して良い。ウエハレベルでのランタイムでの条件の一致により、ウエハによる独自の設定（スロット、ウエハID、ロットID等）が可能となる。制御方針は1つ以上の制御計画を有して良い。制御されているプロセスモジュール及び/又は測定モジュールは、そのプロセスモジュール及び/又は測定モジュールへのアクセスのために定義された制御計画を少なくとも1つ有する。制御計画は、損傷評価、モデル、制御限界、標的を含み、かつ静的レシピ、数式モデル、及びフィードバック計画を有する。

制御システムでは、フィードフォワード及び/又はフィードバック制御が、制御方針、制御計画及び制御モデルを設定することによって実装されて良い。制御方針は、フィードフォワード及び/又はフィードバック制御が実装される各システムプロセスについて書かれて良い。方針が保護されるとき、その子オブジェクト（計画及びモデル）の全ては編集することができない。システムレシピが実行されるとき、制御方針の範囲内である1つ以上の制御計画が実行されて良い。各制御計画は、フィードフォワード及び/又はフィードバック情報に基づいてレシピの修正に用いられて良い。

制御方針は、処理レシピと処理装置の設定、制御計画の決定、ウエハ損傷の評価、失敗に対応する対策の設定、状況設定、制御型（標準、シミュレーション又は試験）の設定、制御行為（可能/不可能）の設定、及び制御状態（保護/非保護）の設定に用いられて良い。

制御方針は標準型の制御方針とシミュレーション型の制御方針を有して良い。標準型の制御方針は、処理装置110を制御するように備えられて良い。シミュレーション型の制御方針は、（複数の）シミュレーション型の制御計画に関連づけられて良い。選ばれたモデルに基づいて、制御計画はレシピ変数を調節する。レシピ変数は制御装置によって入力されて良いが、制御装置へは送信されない。複数のシミュレーション型の制御方針が同時に実行されても良いが、所与のウエハについて1種類の標準型制御計画だけしか実行されない。

さらに制御方針は操作可能な他のフィールドを有して良い。たとえば、（複数の）ロットIDフィールドはロット識別子の入力/編集に用いられて良く、かつ、（複数の）CJIDフィールドは制御ジョブ識別子の入力/編集に用いられて良い。（複数の）PJIDフィールドはプロセスジョブ識別子の入力/編集に用いられて良い。（複数の）カセットIDフィールドはカセット識別子の入力/編集に用いられて良い。（複数の）キャリアIDフィールドはキャリア識別子の入力/編集に用いられて良い。（複数の）スロットフィールドはスロット番号の入力/編集に用いられて良い。（複数の）ウエハ型フィールドはウエハ型の入力/編集に用いられて良い。切断されたウエハIDフィールドは切断されたウエハの識別子の入力/編集に用いられて良い。ウエハIDフィールドはウエハの識別子の入力/編集に用いられて良い。開始時間以前であれば、フィールドは開始時間の入力/編集に用いられて良い。それに加えて、開始時間以降であれば、フィールドは終了時間の入力/編集に用いられて良い。

制御計画はモジュールの範囲内である複数の工程を網羅して良く、かつ工場によって制御されて良い。各プロセス及び/又は測定モジュールについてパラメータ範囲が定義されて良く、かつ、各制御パラメータについて可変パラメータの“限界範囲”が供される。

制御システムは、収集されたデータの解析、及びエラー条件の設定に用いることのできるAPCアプリケーションを有して良い。条件が一致するときに解析アプリケーションが実行されて良い。解析アプリケーションの実行中、1つ以上の解析計画が実行されて良い。たとえば、一変量SPCモデル/計画が実行され、かつSPC警告の引き金となって良い。PCA及び/又はPLSモデル/計画が実行され、かつSPC警告の引き金となって良い。多変量SPCモデル/計画が実行され、かつSPC警告の引き金となって良い。他のファイル出力計画が実行され、かつソフトウエア警告の引き金となって良い。

データの失敗、実行に係る問題、又は制御に係る問題が起こるとき、計画はエラーを生成して良い。エラーが発生するとき、その計画は警告メッセージを発生し、親方針の状態は失敗状態へ変更され、その計画の状態は失敗状態へ変更され、かつ、1つ以上のメッセージが警告ログとFDCシステムへ送信されて良い。一の場合では、悪質な状態で入ってくるウエハが検出されるとき、制御計画は、この悪質な状態で入ってくるウエハを、失敗した状態で入ってくるウエハとして検出及び/又は認識することができる。それに加えてフィードバック計画が可能となるとき、そのフィードバック計画は、他の計画によって欠陥を有するもの及び/又は失敗と認識されたウエハを飛ばして良い。データ収集計画は、このウエハの全測定位置でのデータを拒否して良いし、又はデータを拒否して良い。その理由は、損傷評価手順が許容可能な損傷限界を満たせなくなるからである。

一の実施例では、フィードバック計画は方針又は他の計画を中止することが出来ず、かつ、損傷評価手順も方針又は他の計画を中止することが出来ない。成功している計画、方針、及び/又は損傷評価手順は如何なるエラー/警告メッセージも発生させない。

処理システム100はエラー/警告/失敗条件を管理するアプリケーションを有するFDCシステムを有して良い。エラー、警告、及び/又は失敗状態が検出されるとき、FDCシステム内のFDCアプリケーションは、1つ以上の処理モジュール及び/又は装置へメッセージを送信して良い。たとえば損傷評価限界に到達したとき、又は損傷評価限界を超えたとき、現在のプロセスを中止又は中断するメッセージが送信されて良い。一の場合では、装置の中止/中断は、保守カウンタの値を変化させることによって実行されて良い。

方針及び/又は計画のエラーに対する事前に特定された失敗対策はデータベース内に記憶されて良く、かつエラーが発生するときにそのデータベースから取得されて良い。失敗対策は、このウエハ及びモジュールに対する通常処理の使用、このウエハ及びモジュールに対する空プロセスレシピの使用、そのプロセスモジュールを中断して介入を待つこと、並びに装置全体を中断して介入を待つこと、を含んで良い。たとえば、R2Rの失敗が生じた標的であるプロセスモジュールへ、エラーを有するウエハが到達するときにのみ、処理装置は動作を起こして良く、かつ、その処理装置は、他のモジュール内での他のロット、レシピ、又はウエハの処理を継続することができる。空レシピは制御レシピであって良い。その制御レシピは処理装置及び/又は処理チャンバによって用いられる。それによってウエハは、処理されることなく処理チャンバを通過するか、かつ/又は処理されることなくその処理チャンバに残ることができる。たとえば処理装置が中断しているとき、又はウエハが処理を必要としないときに、空レシピは用いられて良い。

FDCシステムは、失敗を検出し、装置の性能を予測し、予防的保守スケジュールを予測し、保守による不稼働時間を減少させ、かつ処理装置内での消耗部品の寿命を延ばすことができる。FDCシステムは、装置及び他のセンサからデータを収集し、集められたパラメータを計算し、MVAを実行し、かつその結果を、SPCを用いた通常動作と比較する。たとえばSPCユニットは、一連のウエスタンエレクトリック（Western Electric）のランルールの評価を実行し、かつランルールが違反している場合にはSPC警告を発生する。

APCシステム及びFDCシステムの動作は、顧客によって設定されて良く、かつ処理されるウエハの状態に基づいて良い。状態に関する情報は、レシピ、ロット、スロット、制御ジョブ、及びプロセスジョブを含む。APCシステム及びFDCシステムのユーザーインターフェースはウエブでの動作が可能で、かつほぼリアルタイムでの装置状態とリアルタイムでの警告状態の表示を供する。

制御装置120は、各異なる処理段階において、方程式に基づく手法、定式化に基づく手法、及び表に基づく手法を用いて良い。制御装置120がこれらの手法を用いるとき、フィードフォワード及び/又はフィードバック制御変数が設定可能である。

制御装置120は、複数の変化型の中でもとりわけ、単一入力単一出力(SISO)装置として、単一入力多出力(SIMO)装置として、及び/又は多入力多出力(MIMO)装置として動作して良い。それに加えて、入出力は、1つの制御装置内部で、及び/又は1つ以上の制御装置120間に存在して良い。複数のモジュールを有する複数プロセスの場合では、損傷評価情報は、一の制御装置から他の制御装置へフィードフォワード又はフィードバックされて良い。

処理装置及び/又は処理モジュールがデータベースへデータを送信するとき、このデータは制御装置120によってアクセスされて良い。たとえばこのデータは、装置追跡データ、保守データ、及び終点検出(EPD)データを有して良い。装置関連データは、損傷評価手順及び/又は処理手順の生成及び/又は更新に用いられて良い。更新された情報は、処理中に又はウエハ処理の完了後に記憶されて良い。

制御装置120は、処理モジュール内での処理パラメータの限界について外部から与えられたデータを受信及び/又は利用して良い。たとえば制御装置GUI構成要素は、処理パラメータ限界の手動入力を供する。それに加えて、工場レベルの制御装置は、各処理モジュールの処理パラメータの限界を与えて良い。

制御装置120は、市販のモデル化ソフトウエアによって生成されたモデルを受信及び/又は実行して良い。たとえば制御装置120は、外部アプリケーションによって生成されて制御装置120へ送信されたモデル（PLA、PCA等）を、受信及び実行して良い。

損傷評価手順及び/又は損傷評価モデルの更新は、試験用ウエハを実行し、プロセス設定を変更してその結果を観察することによって実行されて良い。よって損傷評価手順及び/又は損傷評価モデルが更新される。たとえば更新は、試験用ウエハの前後の特性を測定することによって、N処理時間毎に行われる。長期にわたって設定を変更することによって様々な動作領域をチェックすることにより、長期にわたって完全な動作空間を有効にし、又は様々なレシピ設定によって複数の監視用ウエハを一度で実行することが可能となる。更新手順は、装置又は工場における制御装置120内で行われて良い。それにより工場の制御は、試験用ウエハ及びモデルの更新を行うことが可能となる。

制御装置120は、次のウエハのために更新されたレシピ及び/又は更新された損傷評価手順を計算して良い。一の場合では、制御装置120は、フィードフォワード情報、モデル化情報、及びフィードバック情報を用いて、現在のウエハの実行前、次のウエハの実行前、又は次のロットの実行前に現在のレシピを変更するか否かを決定して良い。

計測データ源が処理結果のデータを供するのに用いられているとき、その処理中の正しい地点でIMM140へウエハを送る送りシーケンスが特定されて良い。たとえばウエハは、処理モジュール115の入力前、及び/又は処理モジュール115内でウエハが処理された後、IMM140へ送られて良い。それに加えて、一組の所定の測定を行い、かつ所定の組の出力データを供するIMレシピが特定されて良い。たとえばそのデータは、制御装置120によって平均化及び使用される前に、フィルタリングされて良い。

制御装置120は、ランダムノイズを除去するために計測データをフィルタリングする1枚以上のフィルタ（図示していない）を有して良い。ノイズフィルタは、ランダムノイズの除去及び制御ループの安定化のために用いられて良い。たとえば指数加重移動平均(EWMA)又はカルマン(Kalman)フィルタが用いられて良い。それに加えて、異常値フィルタが、静的には有効でなくウエハ測定の平均計算において考慮されてはならない異常値の除去に用いられて良い。さらに制御は、測定解析計算及び/又は損傷評価手順からの警告に基づいて、位置をフィルタリングする能力を有して良い。たとえば測定位置は計測システムからの警告に基づいてフィルタリングされて良く、かつ、このフィルタリングは、位置の測定計算がエラーを有するとき、又はある位置がライブラリ空間外部にあるとき、又はある位置がライブラリ空間の端部に存在するときに、行われて良い。

制御装置120はフィードバックデータを受信及び利用して良い。たとえば制御装置120は、すでに処理されたウエハについての損傷評価情報を受信し、このデータに基づいてプロセスモデルを修正して良い。

制御装置120は、複数の装置の中でも、とりわけ工場レベルの制御装置、R2R制御装置、及び/又は装置レベルの制御装置に対してエラー条件の通知を送受信して良い。それに加えて通知は、エラー状態の特定後に、電子診断ネットワーク、e-mail又はポケットベルを介して送信されて良い。

制御装置120は、シミュレーションモードで、損傷評価手順及び/又はモデルを、計算及び/又は実行して良い。たとえば制御装置120は、実際の処理モードと並行してシミュレーションモードで動作して良い。この場合では、シミュレーションされた動作は履歴データベース内に記憶されて良い。そして中間動作はとられない。

制御装置120は、入ってくる材料の状況に基づいて損傷評価手順及び/又はモデルを選択して良い。たとえば制御装置120は、入ってくる材料の状態及びプロセスレシピに基づいて損傷評価手順及び/又はモデルを選択して良い。その制御装置は、システム100が有効なR2R設定を計算できることを確認する手段を有して良い。

制御装置120の入力は、複数の変数の中でもとりわけ、フィードフォワード/フィードバックループの時定数、累積をリセットするイベント、IMM工程、及びODPオフセットを有して良い。ウエハ状態は、たとえば処理中のウエハからの情報（位置、ウエハ、ロット、バッチ状態）、プロファイル、及び物理的又は電気的に測定される特性を有して良い。モジュールの物理状態は、ウエハの処理に用いられる現在すなわち最後に知られたモジュール及び構成要素の記録状態-RF時間、ウエハ枚数、消費可能な状態-を有して良い。プロセス状態は、追跡データ及び集められた統計を含む、処理環境のセンサから得られた、現在すなわち最後に知られた測定状態を有して良い。制御装置パラメータは、レシピ/最終設定地点の最終設定、並びに、ウエハ状態、モジュールの物理状態、及び処理状態を生成した処理標的を有して良い。

制御装置120は、たとえばIngenio（登録商標）ソフトウエアのようなR2R動作するソフトウエアをサポートする少なくとも1つのコンピュータ及びソフトウエアを有して良い。一の場合では、動作ソフトウエアは、設定手段、データ管理手段、GUI手段、失敗管理手段、及びトラブルシューティング手段のうちの少なくとも1つを有する。それに加えて設定GUIスクリーンは、コンピュータと処理ユニットとの間のインターフェースを構成するように備え、かつ処理ユニット（つまり装置、モジュール、センサ等）の装置の種類を決定するのに用いられて良い。データ管理GUIスクリーンは、収集されるデータの量及び型の決定、並びにその収集されたデータをどのようにしてどこに記憶するのかの決定に用いられて良い。さらに失敗管理GUIスクリーンは、失敗状況について使用者に知らせるのに用いられて良い。

一般にフィードフォワード制御は、ウエハ上で測定される前処理データがモジュール内に到着する前に、その前処理データを用いることによって、処理モジュール及び/又は測定モジュールレシピの更新を含んで良い。一の場合では、計測データ及びプロセス標的データは制御装置120によって受信される。これらの値は比較されて良い。その結果は所望のプロセス結果である（たとえば所望の削除量）。よってこの所望のプロセス結果が、モデルを選択し、かつ適切なプロセスレシピパラメータを計算する制御装置へ送信されて良い。この新しいレシピは処理モジュールへ送信される。ウエハはその新しいレシピを用いて処理（削除）される。

システム100では、制御方針、制御計画、及び制御モデルを設定することによって、制御装置120内にフィードフォワード制御が実装されて良い。制御方針は、フィードフォワード制御が実装された各システムレシピに対して書かれて良い。このシステムレシピが処理装置110内で実行されるとき、制御方針の範囲内である制御計画が実行されて良い。各制御計画は、フィードフォワード情報に基づいたレシピの修正に用いられて良い。

制御計画は入力データ源を有して良い。様々な数の入力データ源が用いられて良い。各入力データ源は各異なる符号値を有して良い。たとえば、一のデータ源はODP装置で、かつ、ODP装置はたとえばTelius（登録商標）のような処理装置の一部であって良い。それに加えて、他のデータ源はSEMであって良く、かつ、パラメータ/値はたとえばCD-SEMデータのような実際に測定されたデータであって良い。

これらのデータ源からの入力を用いることによって、使用者は標的計算用の計算を特定して良い。よってこの計算結果は、どの制御モデルが実行されるのかを選ぶのに用いられる。システムは公称レシピ（装置上に存在するままのレシピ）で開始される。続いて各実行された制御計画からの更新が加えられる。一旦すべての制御計画が（一致する制御方針の範囲内で）実行されると、最終レシピがその装置へ送信される。

制御装置120は、適切なプロセスモデル、プロセスモデル制約、プロセス標的、及びプロセスパラメータ制約に従ってレシピパラメータを生成するレシピパラメータソルバーとして動作して良い。制御装置120は、同時に実行されて一組のプロセスレシピ制約に服する複数のプロセスモデルを管理する能力を有する。制御の失敗が生じる場合、制御装置120は、装置プロセスレシピ（公称レシピ）を用い、空レシピを用い、又は（装置パラメータ設定に従って）ラン・トゥー・ラン制御を中止するように備えられて良い。装置110を中断するため、制御装置120は、処理モジュールの中断、又はシステム100全体の中断を行うように備えられて良い。

図3は、本発明の実施例による光計測システムの典型図を示している。図示された実施例では、たとえば回折格子及び/又はパターニングされたアレイのような周期構造を検査して測定されたスペクトルデータを得るように備えることのできる光計測システム300が表されている。たとえば、ゼロ次の交差偏光測定データが得られて良く、かつ、ウエハ測定データはそのゼロ次の交差偏光測定データに基づいて得られて良い。

素子の特徴部位及び/又は構造は、ウエハ上に形成される周期測定構造を用いることによって得られて良い。たとえば、素子/回路の特徴部位及び/又は構造は、本明細書で記載されているように1つ以上の製造プロセスを経て形成されるので、周期測定構造の特徴部位もまたウエハ上に形成される。

それに加えて、1つ以上の周期測定構造は、ウエハ上の試験領域内である素子/回路近傍又はその内部に形成されて良い。たとえば周期測定構造はウエハ上に形成される素子/回路に隣接して形成されて良い。あるいはその代わりに周期測定構造は、素子/回路の動作と干渉しない当該素子/回路の領域内、又はウエハ上の切断線に沿って形成されて良い。よって周期測定構造について得られる光学測定は、周期測定構造に隣接する素子/回路が仕様に従って作製されているか否かを判断するのに用いられて良い。

それに加えて、光計測システム300は、たとえばiODPシステムのような計測システム310を有して良い。計測システム310は、リアルタイム構成要素312及びオフライン構成要素314を有して良い。リアルタイム構成要素312はODP回帰分析手法を用いたパターン解析の実行に用いられて良い。オフライン構成要素314はiODPライブラリ330の生成に用いられて良い。たとえば回帰分析による最適化手順は、構造及び/又は特徴部位に関連づけることの出来る一組の生成されたパラメータ値を得るための一組の測定によって実行されて良い。それに加えて計測システム310は、IMM(ODP)の結果を他のシステム構成要素へ送信するインターフェースユニット340、1つ以上のGUIスクリーンへIMM(ODP)の結果を表示する表示ユニット342、及び、IMM(ODP)の結果を記憶する記憶ユニット344を有して良い。

光計測装置の例には、分光エリプソメータ、分光リフレクトメータ、可変角、単一波長リフレクトメータ及びエリプソメータ、並びに偏光リフレクトメータ及びエリプソメータが含まれる。光計測システム300がエリプソメータを有するとき、回折信号の振幅比Ψと位相Δが受信及び検出されて良い。光計測システム300がリフレクトメータを有するとき、回折信号の相対強度が受信及び検出されて良い。それに加えて光計測システム300が偏光リフレクトメータを有するとき、回折信号の位相情報が受信及び検出されて良い。

光計測システム300は測定回折信号を受信してその測定回折信号を解析して良い。周期測定構造は、たとえばライブラリベースのプロセス、回帰分析ベースのプロセス等の様々な線形又は非線形のプロファイル抽出手法を用いて決定されて良い。ライブラリベースのプロセスについてのより詳細な記載は特許文献10を参照のこと。回帰分析ベースのプロセスについてのより詳細な記載は特許文献11を参照のこと。機械学習システムについてのより詳細な記載は特許文献12を参照のこと。

それに加えて光学測定システム及び手法は、特許文献7、13、及び14に教示されている。

続けて図3を参照すると、光計測システム300は、損傷した測定用構造及び/又は未損傷の測定用構造の検査及び解析に用いられて良い。たとえば光計測システム300は、ウエハ上に形成された、たとえば周期回折格子及び/又はアレイのような測定用構造のプロファイルの決定に用いられて良い。測定用構造は試験領域内に形成されて良い。試験領域内とはたとえば、ウエハ上に形成される素子の隣である。あるいはその代わりに測定用構造は、素子/回路の動作と干渉しない当該素子/回路の領域内、又はウエハ上の切断線に沿って形成されて良い。

計測システム310は、1つ以上の放射線源（図示されていない）及び1つ以上の放射線検出器（図示されていない）を有して良い。たとえば、損傷した測定用構造及び/又は未損傷の測定用構造は入射ビームによって照射されて良く、かつ、1本以上の回折ビームが受光されて測定回折信号（測定スペクトルデータ）に変換されて良い。

計測システム310は、測定回折信号を解析し、かつライブラリをベースとした手法又は回帰分析をベースとした手法を用いて、損傷した測定用構造及び/又は未損傷の測定用構造のプロファイルを決定して良い。それに加えて他の線形又は非線形のプロファイル抽出法も考えられる。

実施例によっては、ライブラリをベースとした手法は、損傷した測定用構造及び/又は未損傷の測定用構造のプロファイルの決定に用いられて良い。ライブラリをベースとした手法では、測定回折信号はシミュレーションによる回折信号のライブラリと比較されて良い。ライブラリ内のシミュレーションによる回折信号は、損傷した測定用構造及び/又は未損傷の測定用構造の仮想プロファイルと関連づけられて良い。測定回折信号とライブラリ内のシミュレーションによる回折信号の1つとが一致する場合、又は測定回折信号とライブラリ内のシミュレーションによる回折信号の1つとの差異が所定のすなわち一致基準の範囲内である場合、その一致するシミュレーションによる回折信号に関連づけられた仮想プロファイルは、その損傷した測定用構造又は未損傷の測定用構造の実際のプロファイルを表すものと推定される。よってその一致するシミュレーションによる回折信号及び/又は仮想プロファイルは、その構造が仕様に従って作製されたか否かを判断するのに利用されて良い。それに加えて、よってその一致するシミュレーションによる回折信号及び/又は仮想プロファイルは、その構造が処理中に損傷したか否かを判断するのに利用されて良い。

ライブラリ330に記憶される一組の仮想プロファイルは、一組のパラメータを用いて1つの仮想プロファイルを特徴付け、続いてその一組のパラメータを変化させて様々な形状及び寸法の仮想プロファイルを生成することによって生成されて良い。一組のパラメータを用いてプロファイルを特徴付ける方法はパラメータ化と呼ぶことが出来る。

実施例によっては、測定データは、光計測によって得られて良く、かつ偏光データを有して良い。その偏光データはp偏光データに変換されて良く、かつ、そのp偏光データは一部の損傷評価手順において用いられて良い。たとえばp偏光符号は、損傷の具体的な型及びその損傷の程度を特定するのに用いられて良い。

図4Aは本発明の実施例による典型的プロファイルを図示している。図4Aに図示された実施例では、典型的な周期構造400が図示されている。その周期構造400は、特徴部位の典型的仮想プロファイル410を有する。図示された仮想プロファイル410は、多数の特徴を与えるパラメータを有する。そのようなパラメータとはたとえば、高さ420、底部幅422、上部幅424、及び側壁角度426である。たとえば仮想プロファイルの幅は限界寸法(CD)と呼ぶことが可能で、かつ、上部及び/又は底部CDは仮想プロファイルを表すのに用いられて良い。

仮想プロファイル410は未損傷部分412、第1損傷部分414、及び第2損傷部分416を有して良い。その3つの部分は自身に関連する各異なる特性を有して良い。あるいはその代わりに、第1損傷部分414及び第2損傷部分416は不均一及び/又は不連続な形状を有して良い。たとえば、未損傷部分412はlow-k及び/又は超low-k材料であって良く、第1損傷部分414及び/又は第2損傷部分416は損傷したlow-k及び/又は超low-k材料であって良く、かつ、上記3つの部分の誘電特性はそれぞれ異なっていると考えられる。それに加えて、第1損傷部分414及び第2損傷部分416は、損傷表面、損傷端部、及び/若しくは損傷角部を溝並びに/又はビア内に有して良い。あるいはその代わりに仮想プロファイルの追加の形状及び特徴部位、並びに損傷部分は、様々な形状及び/又は様々な数のパラメータを用いることによって特徴付けられて良い。それに加えて損傷部分の形状は図示された形状と異なっても良い。

周期構造400はまた上に追加の層454を有する基板450をも有する。基板450は、たとえばシリコン、ゲルマニウム、又はこれらの混合物、誘電体層、及び/又は金属層のような材料を有する半導体層を含んで良い。追加の層454は停止層材料を有して良い。あるいはその代わりにその追加の層は複数の層を有して良いし、又はその追加の層は必要というわけでもない。それに加えてその追加の層は損傷部分（図示されていない）を有しても良い。

ライブラリ330（図3）に記憶された一組の仮想プロファイルは、その仮想プロファイルを特徴付けるパラメータを変化させることによって生成されて良い。たとえば図4Aを参照すると、周期構造に関連するパラメータを変化させることによって、様々な形状及び大きさの仮想プロファイルが生成されて良い。これらのパラメータのうちの1つ以上が一度に変化しても良いことに留意して欲しい。

図4Bは、本発明による回折格子の数学的解析を可能にするために図4Aの周期構造の仮想プロファイルを複数の拡張層へ分割する典型例を図示している。図4Bに図示された座標系411では、周期方向がx座標、横方向がz方向で、かつy方向は、x方向とz方向に直交して、かつ紙面に垂直な方向へ実質的に無限に延在する。

周期構造400は上に追加の層が形成された基板450を有する。たとえば溝及び/又はビアのような特徴部位430は、基板450上の誘電体層415内で、周期的及び/又は非周期的にエッチングされて良い。あるいはその代わりに特徴部位430は、基板450上の追加の層454内でエッチングされて良い。損傷誘電部分414が図示され、かつ特徴部位430への上部、底部、及び/又は側壁損傷を表すことができる。未損傷誘電部分412は損傷誘電部分414に隣接して描かれている。従って半導体素子は、周期方向の線に沿って存在する3種類の材料を有して良い。それは、周辺気体、損傷誘電体、及び未損傷誘電体である。

図4Bは、本発明による典型的な損傷周期構造400の大きさの数学的表現（つまりプロファイル変数又はパラメータを用いて定義される仮想プロファイル）に係る変数を表している。図4Bの典型的仮想プロファイルは1層あたりにつき1種類以上の材料を有する。層425.0では、1種類の材料のみが図示されていて、その材料は周辺材料である。層425.1では、2種類の材料が図示されていて、その2種類の材料には損傷材料と周辺材料が含まれて良い。層425.2から425.5では、3種類の材料が図示されていて、その3種類の材料には、周辺気体材料、損傷材料、及び未損傷材料が含まれる。層425.6では、1種類の材料が図示されていて、その材料は停止層材料であって良い。層425.7では、1種類の材料が図示されていて、その材料は基板材料であって良い。425.1に図示されている未損傷材料は損傷材料であって良い。それに加えて、損傷が一面内で均一に生じていない場合、様々な数の種類の材料が1層中に存在して良い。損傷誘電体部分は、離散化に先立ち、追加の材料の差異とみなされてよい。それに加えて、周辺スラブ(a)は離散化されたプロファイルの追加の材料の差異とみなされてよい。あるいはその代わりに、他の形状及び/又は損傷部分が解析されるときには他の手法が用いられて良い。

再度図3を参照すると、ライブラリ330内に記憶された仮想プロファイルとシミュレーションによる回折信号との組の中の、仮想プロファイルと対応するシミュレーションによる回折信号の数は、パラメータの組が変化する範囲及びパラメータの組が変化する増分に対して部分的に依存する。一の典型的実施例では、ライブラリ330内に記憶される仮想プロファイルとシミュレーションによる回折信号は、実際の構造からの測定回折信号を得る前に生成される。よってライブラリ330の生成に用いられる範囲及び増分（つまり範囲及び分解能）は、構造の製造プロセスとの相性及び損傷が生じていると考えられそうな範囲に基づいて選ばれて良い。ライブラリ330の範囲及び/又は分解能はまた経験的手法に基づいて選ばれても良い。経験的手法とはたとえば、AFM、X-SEM、CD-SEM等を用いた測定である。ライブラリに基づいた手法についてのより詳細な記載については、特許文献10を参照のこと。

実施例によっては、損傷及び/又は未損傷の測定用構造のプロファイルの決定に回帰分析に基づいた手法が用いられて良い。回帰分析に基づいた手法では、測定回折信号はシミュレーションによる回折信号（つまり試行回折信号）と比較される。シミュレーションによる回折信号は、仮想プロファイル用の一組のパラメータ（つまり試行パラメータ）を用いた比較に先立って生成される。測定回折信号とシミュレーションによる回折信号とが一致しない場合、又は測定回折信号とシミュレーションによる回折信号の1つとの差異が所定すなわち一致基準の範囲内ではない場合、別な仮想プロファイル用の別な一組のパラメータを用いて別なシミュレーションによる回折信号が生成され、続いて測定回折信号と新たに生成されたシミュレーションによる回折信号とが比較される。測定回折信号とシミュレーションによる回折信号とが一致する場合、又は測定回折信号とシミュレーションによる回折信号の1つとの差異が所定すなわち一致基準の範囲内である場合、その一致するシミュレーションによる回折信号に係る仮想プロファイルは、損傷又は未損傷の測定用構造の実際のプロファイルを表すものと推定される。よってその一致するシミュレーションによる回折信号及び/又は仮想プロファイルは、その構造が仕様通りに作製されているか否かの判断に利用されて良い。それに加えて、その一致するシミュレーションによる回折信号及び/又は仮想プロファイルは、その構造が処理中に損傷したか否かを判断するのに利用されて良い。

よって再度図3を参照すると、一の典型的実施例では、計測システム310は仮想プロファイル用のシミュレーションによる回折信号を生成し、測定回折信号とそのシミュレーションによる回折信号とを比較して良い。それに加えて、シミュレーションによる回折信号は、最適化アルゴリズムを用いて生成されて良い。最適化アルゴリズムとはたとえば、シミュレーティッドアニーリングを含む大域最適化手法、及び最急降下アルゴリズムを含む局所最適化手法である。

一の典型的実施例では、シミュレーションによる回折信号及び仮想プロファイルはライブラリ330（つまりダイナミックライブラリ）内に記憶されて良い。従ってライブラリ330内に記憶されたシミュレーションによる回折信号と仮想プロファイルは、測定回折信号を一致させる際に用いられて良い。

回帰分析に基づく手法についてのより詳細な記載については、特許文献11を参照のこと。

本明細書で述べたように、測定回折信号との比較が可能なシミュレーションによる回折信号が生成される。一の典型的実施例では、シミュレーションによる回折信号は、マクスウエル方程式を用い、かつ厳密結合波解析(RCWA)のような数値解析手法を用いてマクスウエル方程式を解くことによって生成されて良い。しかしRCWAの変化型を含む様々な数値解析手法が用いられて良いことに留意して欲しい。RCWAのより詳細な記載については、特許文献15を参照のこと。

本明細書で述べたように、半導体ウエハ上に形成された損傷及び/又は未損傷の構造のプロファイルを決定するのに光計測が用いられて良い。より詳細には、その構造の様々な決定論的特徴（たとえば高さ、幅、限界寸法、線幅等）が、光計測を用いることによって決定されて良い。よって光計測を用いて得られるその構造のプロファイルは、その構造の決定論的プロファイルである。しかしその構造は、様々な確率論的効果によって作製されていると考えられる。確率論的効果とはたとえば、損傷表面、損傷端部、及び/又は損傷角部等である。

様々な典型的実施例では、より正確な構造の全体プロファイルの決定、及び構造中の誘電材料への損傷の評価のため、これらの確率論的効果のうちの1つ以上は光計測を用いて測定されて良い。表面損傷、端部損傷、及び/又は角部損傷の語は、単なる線ではない損傷構造の特徴を指し示している。一例では、誘電体層への損傷を評価するとき、たとえば溝、ビア、及び/又は穴のような多次元構造に対する測定可能な損傷が、端部損傷及び/又は角部損傷として、記述され、測定され、かつモデル化されて良い。別な例では、誘電体層への損傷を評価するとき、たとえば溝、ビア、及び/又は穴のような多次元構造に対する測定可能な損傷が、表面損傷として、記述され、測定され、かつモデル化されて良く、かつ、損傷表面は、上部、底部、及び側壁表面を有して良い。よって以降の記載では、角部損傷、端部損傷、及び表面損傷の語は広義に用いられても良い。

Low-k損傷はイオン照射によるものであると考えられる。照射量が最大の表面が最も損傷する。イオン照射は直接曝露又は関節（後方散乱）曝露によるものであると考えられる。さらなる損傷が副生成物プロセスによって生じる恐れがある。

図5A及び5Bは、本発明の典型的実施例による他のデュアルダマシン構造を図示している。ビア部分510及び溝部分520を有するデュアルダマシン構造500が図示されている。図5A及び5Bに図示されているように、デュアルダマシン構造500は、未損傷材料540ではなく損傷材料を表す1つ以上の領域（512、514、522、及び524）を有して良い。それに加えて、デュアルダマシン構造500の形状は、半導体ウエハ上に形成される複数の種類の構造物を有して良い。複数の種類の構造物とはたとえば、周期回折格子、線、ビア、穴、多層構造等である。さらにその未損傷材料は、TEOS、OSG、及びコーラルのうちの1種類以上を含んで良い。

デュアルダマシン構造500はまた、シリコン、歪みシリコン、ゲルマニウム、又はこれらの混合物、誘電体層、及び/又は金属層のような材料を有する半導体層を含んで良い。あるいはその代わりに追加の層が基板上に与えられても良い。

ライブラリ330（図3）に記憶される一組の仮想プロファイルは、1つの仮想プロファイルを特徴付ける一組のパラメータを変化させることによって生成されて良い。たとえば図5A、5Bを参照すると、周期構造に関連するパラメータを変化させることによって、未損傷領域、損傷領域、及び様々な形状と大きさを有する仮想プロファイルが生成されて良い。これらのパラメータのうちの1つ以上は同時に変化して良いことに留意して欲しい。

図5Bは、本発明による回折格子の数学的解析を可能にするために図5Aの周期構造の仮想プロファイルを複数の拡張層へ分割する典型例を図示している。図5Bに図示された座標系511では、周期方向がx座標、横方向がz方向で、かつy方向は、x方向とz方向に直交して、かつ紙面に垂直な方向へ実質的に無限に延在する。

デュアルダマシン構造500は、内部に1層以上の層（図示されていない）が形成される基板505を有する。たとえば溝520及び/又はビア510のような特徴部位は、基板550上で、周期的及び/又は非周期的にエッチングされて良い。あるいはその代わりに溝520及び/又はビア510は、基板505上の1層以上の追加層（図示されていない）内でエッチングされて良い。周辺気体スラブは”a”で示される。損傷誘電体部分は”b”で表され、かつ、溝520及び/又はビア510に対する表面、端部、及び/又は角部損傷を表して良い。未損傷誘電体部分は”c”で示される。損傷誘電体部分”b”は三角形で示されているが、他の大きさや形状が用いられても良い。たとえば三角形は不均一な損傷を示すのに用いられて良く、かつ、他の形状を用いて他の種類の損傷が表されても良い。図示されているように周期構造は、周期構造の線に沿って存在する様々な数の種類の材料を有して良い。たとえばその材料は周辺気体、損傷誘電体、及び未損傷誘電体を有して良い。あるいはその代わりに、フォトレジスト材料、ARC材料、BARC材料、TERA材料、及び/又は停止層材料が含まれて良い。

様々な実施例では、周期構造は様々な形状を有する1つ以上の損傷領域を有して良く、かつ、本発明に係る方法はそれに従って調節されて良い。プロセスは、溝及び/又はビアへの損傷を生じさせる恐れがある。方法は、様々な損傷のシナリオをモデル化及び/又は解析するように修正されて良い。それに加えて、図5A及び5Bに図示された1つ以上の領域内に損傷誘電体を有する周期構造用にライブラリ及び回帰分析手法が設定されて良い。

図5Bは、本発明による典型的な損傷周期構造500の大きさの数学的表現（つまりプロファイル変数又はパラメータを用いて定義される仮想プロファイル）に係る変数を表している。図5Bの典型的仮想プロファイルは1層あたりにつき1種類以上の材料を有する。層525.0では、1種類の材料のみが図示されていて、その材料は周辺材料である。層525.1、525.4、525.5、及び525.8では、3種類の材料が図示されていて、その3種類の材料には、周辺気体材料、損傷誘電体材料、及び未損傷誘電体材料が含まれる。層525.2、525.3、525.6、及び525.7では、2種類の材料が図示されていて、その2種類の材料には、周辺気体材料、及び未損傷材料が含まれる。層525.9では、1種類の材料が図示されていて、その材料は基板材料であって良い。あるいはその代わりに、様々な数の層が用いられて良く、かつ/又は様々な数の種類の材料が他の損傷評価シナリオに存在して良い。

実施例によっては、さらに他の材料手法が、1つ以上の損傷領域を有する周期構造の測定、解析、及び/又はモデル化に用いられて良い。損傷誘電体部分は、離散化に先立ち、追加の材料の差異とみなされてよい。それに加えて、周辺スラブ(a)は離散化されたプロファイルの追加の材料の差異とみなされてよい。

実施例によっては、図5A及び5Bに図示されているように端部の損傷及び/又は角部の損傷は、2乗平均値(rms)値を用いて測定されて良い。rms値は、平均の層の厚さ周辺での（端部及び/又は角部での）損傷の厚さのゆらぎを表す。構造500が有する1つ以上の損傷領域（512、514、522、及び524）は、1以上のランダム空間限界寸法(CD)バリエーションを用いた光計測によってモデル化されて良い。

図5A及び5Bを参照すると、不均一な媒質の光学特性は、複素誘電関数及び複素透磁率によって表されて良い。複素誘電関数と複素透磁率は位置の関数である。不均一媒質の測定に用いられる電磁放射線（つまり入射ビーム）の波長が損傷領域内での粒径よりもはるかに大きい場合（たとえば空間周期の1.3倍よりも長い波長を有する法線入射の場合）、不均一媒質の古典理論により、材料は、実効複素関数と実効透磁率を有する均一媒質として取り扱われて良い。これらの量は、構成要素の体積やサイズだけでなく、構成要素の特性にも依存する。一般的な場合では、上記の結果としての実効的な材料は異方性を有する。つまり実効屈折率はテンソルである。

1つ以上の損傷領域を有する構造についてのシミュレーションによる回折信号が、図4A、4B、5A、及び5Bに図示された典型的構造を用いた光計測について生成されて良い。たとえば典型的構造は1つ以上の未損傷領域と1つ以上の損傷領域を有して良い。典型的構造についてのシミュレーションによる回折信号を生成する際、未損傷領域について用いられる屈折率は、層（たとえば誘電体）中の材料の屈折率と同一であると推定されて良い。損傷領域について用いられる屈折率は実効屈折率であると推定されて良い。実効屈折率とは損傷領域を形成する2種類の材料（たとえば誘電体と空気）の平均であって良い。

一の典型的実施例では、重み付けされた平均が用いられて良い。たとえば方位角がゼロの場合を仮定すると、TE及びTM偏光の実効屈折率は次式を用いて導くことが出来る。

ω₁及びω₂は体積パーセントに相当する重み付け因子である。たとえば、損傷領域の体積が2%の第1材料（たとえば空気）と98%の第2材料（たとえば誘電体）を含む場合、ω₁は0.02で、かつω₂は0.98である。よって実効屈折率は、光計測に用いられるシミュレーションによる回折信号の生成に用いられて良い。

それに加えて図4B及び5Bを参照すると、代表的な構造400及び500の仮想プロファイルは複数の実効媒質層（つまり層t₁からt_n）に分割されて良い。図4B及び5Bに図示されているように、各実効媒質層は未損傷領域及び損傷領域を有して良い。また図4B及び5Bに図示されているように、複数の実効媒質層の厚さは変化して良い。それに加えて、上述したω₁とω₂の値に相当する未損傷領域と損傷領域との比は変化して良い。よって実効屈折率は、光計測に用いられるシミュレーションによる回折信号を生成するのに用いられて良い。

より詳細には、ライブラリに基づく光計測では、構造物500（図5）についての様々な損傷の程度を表す一組の回折プロファイルと対応するシミュレーションによる回折信号が生成されて良い。よって損傷の指標（たとえばrms損傷）は、仮想プロファイルと対応するシミュレーションによる回折信号のライブラリを生成する際の仮想プロファイルを特徴付けるパラメータの1つとして用いられて良い。よって実際の構造の損傷の程度は、その実際の構造の測定回折信号を得て、その測定回折信号と、一致するシミュレーションによる回折信号とそれに対応する仮想プロファイルを決定するためのシミュレーションによる回折信号のライブラリとを比較することによって計測されて良い。よって構造物についての損傷の計測は、一致するシミュレーションによる回折信号に対応する仮想プロファイルの外側の層に基づいて決定されて良い。

回帰分析に基づいた光計測では、実際の構造にある程度の損傷があると仮定して、シミュレーションによる回折信号が生成されて良い。そのシミュレーションによる回折信号は、その実際の構造の測定回折信号と比較されて良い。シミュレーションによる回折信号が測定回折信号と一致する場合、実際の構造は、シミュレーションによる回折信号を生成する際に仮定された程度の損傷を有すると仮定されて良い。シミュレーションによる回折信号が測定回折信号と一致しない場合、別な仮想プロファイル用の別な一組のパラメータを用いて別なシミュレーションによる回折信号が生成されて良い。

さらに他の典型的実施例では、構造物の損傷測定は、全散乱/全積分散乱(TS/TIS)及び角度分解散乱(ARS)を用いることによって得られて良い。

図6は、本発明の実施例による測定用構造の断面を単純化した概略図を表している。図示された実施例では、損傷領域640A及び640Bを有する周期構造/回折格子600の断面が図示されている。たとえば図6を参照すると、その構造物は、半導体ウエハ上に形成された規則的なライン/スペースパターンを有する周期回折格子/構造であると推定される。上述したように、その構造物は、たとえば線、ビア、穴等の様々な種類の構造であって良いことに留意して欲しい。

本例では図6に図示されているように、周期回折格子/構造の規則的なライン/スペースパターンは損傷端部640A及び/又は損傷角部640Bを有し、かつ、これらの表面のうちの1つ以上は、端部粗さパラメータ及び/又は表面粗さパラメータを用いることによって特徴付けられて良い。損傷表面を測定するため、規則的なライン/スペースパターンは、一の横方向(x)での周期構造、並びに第1直交方向(y)及び/又は第2直交方向(z)の確率論的構造と見なされて良い。よって図6に図示されているように、白色又は単色光によって照射されるとき、入射方位角φに依存して、端部及び/又は角部損傷（640A及び640B）は、さらなる光応答パターンを生じさせることができる。そのさらなる光応答パターンは、最も一般的な場合（φ≠0）には多次元である。

たとえばARSを用いて損傷構造を測定するとき、光計測システム300（図3）は、検出器のアレイ、及び反射光を検出器のアレイへ導光するレンズ系を有して良い。光計測システム300は、散乱光の角度分布を記録して良い。

たとえば損傷構造が、検知波長の1/4未満のrms表面損傷を有する場合（レイリー基準）、測定された角度分解強度分布-双方向反射率分布関数(BRDF)とも呼ばれる-は直接的に損傷表面のパワースペクトル密度(PSD)へ変換する。PSDは、様々な空間周波数が損傷表面及び/又は層の全体の粗さに対してどの程度寄与しているのかを表すのに用いられて良い。それに加えてPSDのフーリエ変換は表面の自動相関関数(ACF)である。非特許文献1を参照のこと。

その構造物の損傷部分の測定に加えて、計測システム310内の1つ以上の検出器からの1以上の信号は、その構造物の未損傷部分の決定論的プロファイルの抽出に用いられて良い。たとえば正反射方向での検出器に相当する検出器は、上述したライブラリに基づく手法及び/又は回帰分析に基づく手法に用いられるシミュレーションによる回折信号を生成して、その構造物の未損傷部分の決定論的プロファイルを決定するのに用いられて良い。

一の実施例では、TS/TISを用いて損傷を測定するとき、たとえばコブレンツ(Coblentz)球のような反射球は散乱光を集め、かつその散乱光を検出器へ導光して良い。よってこの検出器からの信号は損傷部分の決定に用いられて良い。上述のように、rms表面粗さが検知波長の1/4未満（レイリー基準）である損傷表面及び/又は損傷層については、測定された散乱光は、損傷表面及び/又は損傷層のrms粗さに直接比例する。

それに加えてTS/TISを用いて損傷を測定するとき、検出された信号は、その構造物の未損傷部分の決定論的プロファイルを決定するのに用いられて良い。より詳細には、その検出信号は、上述したライブラリに基づく手法及び/又は回帰分析に基づく手法に用いられるシミュレーションによる回折信号を生成して、その構造物の未損傷部分の決定論的プロファイルを決定するのに用いられて良い。

さらにTS/TIS法は多次元構造の測定に用いられて良い。回折と散乱が多次元で生じるため、その結果生成された多次元構造からの回折/散乱パターンはより複雑になる。たとえば回折ピークは1次元以上ではわかりにくくなる恐れがある。

代替実施例では、多次元構造の損傷部分及び/又は未損傷部分を測定するため、検出器は2次元以上に配置されて良い。

パターニングされたウエハの特徴部位上又はその部位内部での端部粗さの割合を測定するのに様々な手法が用いられて良い。これらの手法は端部及び/又は角部の損傷の測定に用いられても良い。これらの手法は特許文献6において教示されている。複数の層の測定を網羅するODP法は特許文献7において教示されている。

図6に戻ると、図示された実施例では、3つの隆起部621を含む周期構造/回折格子600の断面が図示されている。3つの隆起部621は三角形の断面を有するものとして図示されている。実施例によっては、本発明に係る方法は、隆起部が相当複雑な形状を有している場合、及び「隆起部」と「溝」の分類が不明瞭になる恐れがある場合にも適用されて良い。本明細書の用例によると、「隆起部」という語は、基板上での周期構造の一周期に用いられる。図6の各隆起部621は+y及び-y方向に無限に延在していると見なされる。無限かつ規則的な間隔で設けた一連の隆起部621は+x及び-x方向に延在していると見なされる。隆起部621は堆積された膜610の上に存在する。その膜610は+z方向に半無限に延在しているとみなされる基板605の上に存在する。周期構造に対する法線ベクトルnがz方向を向く。

それに加えて、図6は本発明の実施例による回折格子の数学的解析に係る変数を表している。具体的には以下の通りである。

θは入射電磁放射線631のポインティングベクトルと周期回折格子/構造600の法線ベクトルnのなす角である。ポインティングベクトルと法線ベクトルnは入射面640を画定する。

φは入射電磁放射線631の方位角である。つまり回折格子の周期方向-図6ではx軸に沿っている-と入射面640とのなす角である（わかりやすくするため、本明細書の数学的解析では、方位角φは0に設定されている）。

Ψは入射電磁放射線631の電場ベクトルEと入射面640とのなす角である。つまり電場ベクトルEと、入射面640上でのベクトルEの射影とのなす角である。φ=0で、かつΨ=π/2となるように入射電磁放射線が偏光するとき、電場ベクトルEは入射面640に垂直で、磁場ベクトルHは入射面640内に存在する。このような状態はTE偏光と呼ばれる。φ=0で、かつΨ=0となるように入射電磁放射線が偏光するとき、磁場ベクトルHは入射面640に垂直で、電場ベクトルEは入射面640内に存在する。このような状態はTM偏光と呼ばれる。任意の平面偏光は面内TE偏光とTM偏光の組合せである。後述する本発明に係る方法は、TE成分の回折とTM成分の回折を別個に計算して、それらを一つにすることによって、TE偏光とTM偏光の重ね合わせである任意の偏光に適用可能である。さらにたとえ「軸から外れた」φ=0の場合が、TE成分とTM成分とを分離できないために複雑となっても、本発明の実施例は、軸から外れた入射放射線にも同様に適用可能である。

λは入射電磁放射線631の波長である。

図7は、本発明の実施例による光計測システムの動作方法を示している。図7は損傷した周期構造の回折光の反射率を決定する別法のフローチャートを表している。図示された実施例では、周期構造は、さらに別な材料差分法を用い、かつ仮想層データを用いることによって検討される。この方法を用いた結果、周期構造/回折格子には、周期方向に沿って1種類以上の材料が存在する。図7は、周期方向に沿って1種類以上の材料が存在する損傷周期構造の1種類以上の誘電関数を決定する方法を図示している。誘電関数は、測定され、解析され、及び/又は仮想層データを用いることによってモデル化されて良い。たとえば仮想層データは、損傷材料及び/又は未損傷材料を有する損傷周期構造を回折する光の反射率の理論値又はシミュレーションによる値を生成するのに用いられて良い。

図7はTE偏光の厳密結合波解析の処理の流れを示している。あるいはその代わりにTM偏光の厳密結合波解析が用いられても良い。

図8は本発明の実施例による光計測システムを動作させる別法を示している。工程810では、損傷周期構造（つまり図6に図示された標的である周期回折格子600）は、仮想調和展開層に分割されて良い。再度図4B及び5Bを参照すると、L+1は、系が分割される調和展開層の層数を表すのに用いられて良い。調和展開層”0”及びLは半無限層と見なされて良い。調和展開層”0”は「周辺」層であって良い。周辺層とはたとえば、プロセスガス、真空、又は空気であって、屈折率n₀はほぼ1であって良い。調和展開層Lは半導体に用いられる「基板」層であって良く、典型的にはたとえば、シリコン、ゲルマニウム、又はこれらの混合物のような半導体である。一般的すなわち包括的には、調和展開層には参照番号が割り当てられている。状況によっては、調和展開層は様々な材料を有すると見なして良い。図4B及び5Bに図示されているように、調和展開層は周期構造の周期方向と平行に形成される。あるいはその代わりに、測定用構造（回折格子）の周期方向に対してある角度をなす層が測定されても良い。

再度図8を参照すると、上述したように周期構造を複数の仮想調和展開層に分割した後、工程812では、仮想調和展開層は、損傷周期構造を形成する材料と調和展開層との共通部分で定義されるスラブにさらに分割される。図4B及び5Bに図示されているように、各中間調和展開層内部の各材料の断面は、長方形の断面”a”、”b”及び”c”の1つ以上の面スラブを用いて近似されて良い。各スラブの上部面及び底部面は、調和展開層間の境界に位置する。各スラブの側面は垂直で、かつ境界が垂直である場合には材料間の境界に、又はその境界が垂直でない場合には材料間の境界に交差して設けられる。明らかに垂直及び水平の境界以外からも構成される断面を有する典型的周期構造の形状は、より多くの調和展開層の層数を用いることで良好に近似されうる。

図4-6に図示される他のパラメータは以下の通りである。

Dは周期長すなわちピッチ、つまり隣接する隆起部の対での均等な点間の長さである。

x^(I) _kはI番目の層内におけるk番目の材料の最初の境界に係るx座標で、かつx^(I) _k-1はI番目の層内におけるk番目の材料の最後の境界に係るx座標である。そのため、x^(I) _k- x^(I) _k-1はI番目の層内におけるk番目のスラブの幅である。たとえば図4Bに図示されているように、x^(I) ₂- x^(I) ₁は損傷誘電体スラブ”b”の幅である。

t_Iは、1<I<(L-1)の場合でのI番目の層の厚さである。一の典型的実施例では、層の厚さt_Iは、（プロファイルの離散化後には）各層内部のどの垂直線セグメントも一種類の材料しか通過しないように選ばれて良い。しかし非線形の損傷が離散化前に生じるとき、スラブ”b”の領域内での垂直線は、周辺材料と損傷誘電材料との間の境界を通過して良い。よって小さな離散化処理が、非線形のセグメントについてステップ状の近似を用いることによって実行されても良い。それにより、垂直線が周辺材料と損傷誘電材料を通過する領域の数及びサイズが減少する。

n_kは周期構造内でのk番目の材料の屈折率である。

本明細書で論じてきたように、周期構造によって生じる回折を決定する際には、マクスウエルの方程式をフーリエ空間で表したものが用いられて良い。再度図8を参照すると、これらの方程式を生成するため、工程814では、仮想層データが、損傷周期構造内での材料の誘電関数の調和級数展開を完了させることによって生成される。

図8の工程814aでは（TE偏光については図7の工程710）、各層Iの誘電率ε_I(x)は、たとえば特許文献18で開示されているような当業者に知られている方法によって決定又は取得される。図8の工程814b（図7の工程712及び図8の工程812）において、各層Iの誘電率ε_I(x)又は逆誘電率π_I(x)=1/ε_I(x)の1次元フーリエ変換が、周期構造の周期方向xに沿って実行されることで、誘電率の調和成分ε_I,i又は逆誘電率の調和成分π_I,iが与えられる。ここでiは調和成分の次数である。

特にI番目の層の実空間の誘電率ε_I(x)は、次式によってI番目の層の誘電率の調和成分と関連づけられる。

従って逆変換を介することで、次式が得られる。

iが0でない場合については、次式が成立する。

総和は境界の数rにわたってとられる。n_kはk番目と(k-1)番目の境界の間の材料の屈折率で、jは-1の平方根で定義された虚数である。同様に、I番目の層の逆誘電率π_I(x)は、次式によってI番目の層の逆誘電率の調和成分と関連づけられる。

従って逆変換を介することで、次式が得られる。

iが0でない場合については、次式が成立する。

総和は境界の数rにわたってとられる。n_kはk番目と(k-1)番目の境界の間の材料の屈折率で、jは-1の平方根で定義された虚数である。これまでに与えられてきた誘電率ε又は逆誘電率πの調和成分の方程式は、材料にわたっての総和として定式化され、かつ各調和展開層が1又は2種類の材料しか有していない場合にのみ導出されることに留意することが重要である。対照的に、式(1.1.2)と(1.1.3)、及び式(1.1.5)と(1.1.6)は、周期方向に存在する様々な材料間の境界にわたる総和として定式化され、かつ調和展開層内において任意の数の種類の材料を有する構造を取り扱うこともできる。

再度図8を参照すると、工程816では、上述したように生成される仮想層データの組が処理されて、回折光の反射率が生成される。この工程は3つの汎用性のある副工程を有する。第1に副工程816aでは、誘電関数の調和展開を用いることによって、各仮想層においてフーリエ空間の電磁場方程式が求められる。第2に副工程816bでは、これらのフーリエ空間の方程式は、調和展開層間での境界条件を用いることによって結合される。最後に副工程816cでは、結合したフーリエ空間の方程式が解かれることで回折光の反射率が与えられる。これらの副工程について、図7のフローチャート内での対応する工程を参照しながら説明する。

フーリエ空間の電磁場方程式を求めるため、図8の工程814cにおいて、(2o+1)×(2o+1)のテプリッツ形式の誘電率の調和行列E_Iを定義するのが便利である。この誘電率調和行列は、誘電率ε_I(x)のフーリエ級数展開の調和成分を有し、かつ次式のように定義される。

同様の誘電率調和行列は、逆誘電率π_I(x)のフーリエ級数展開の調和成分を含むように定義されて良い。

解を求める過程においては、出射波の波数ベクトルの成分は、周期的な隆起部を含む各層でフロケ条件（ブロッホの定理とも呼ばれる。非特許文献2を参照のこと）を満たすものと推定されて良い。従って境界条件のため、周辺層及び基板層でも同様に、フロケ条件が満たすものと推定されて良い。

周辺層内での電場について解く場合、たとえその電場が平面波展開できるとしても、その電場は実空間の式のフーリエ変換では決定されない。むしろ定式化は、フロケ条件、及び入射放射線と出射放射線の両方の波数ベクトルがn₀k₀の大きさを有するという要件に基づいて先験的に生成される。同様に、基板層内での電場の平面波展開も先験的に得られて良い。基板層内では、電場Eは平面波の総和である透過波として定式化される。ここで波数ベクトル(k_xi,k_0,zi)のx成分k_xiはフロケ条件を満たす。

中間層（図4Bの425.1〜425.(L-1)及び図5Bの525.1〜525.(L-1)）内での電磁場の平面波展開もまた、再度図7を参照すれば分かるように、フロケ条件に基づいて先験的に得られる（工程734）。I番目の層内での電場E_1,yは周期方向に沿った平面波展開として定式化される（工程734）。

同様にI番目の層内での磁場H_1,yは周期方向に沿った平面波展開として定式化される（工程734）。マクスウエル方程式は、層内部での電場と磁場とを関連づけに用いられて良い。

図8（副工程816b）に図示されているように、フーリエ空間の方程式は、調和展開層間での境界条件を用いて結合されて良い。マクスウエル方程式を適用する（工程741及び742）ことで、I番目の層内での電場の調和振幅と磁場の調和振幅との関係を得ることが出来る。

マクスウエル方程式から得られた結果を組合せ、かつ調和振幅”S”内において次数”o”で計算を打ち切ることで、波動方程式の形式を有する2次の行列微分方程式が与えられる（工程745）。

工程747では、固有方程式を解くことができる。つまり固有ベクトル及び固有値の計算が可能である。工程748では、対角の固有値行列を生成することが出来る、750では、波動方程式が解かれ、かつ指数関数の総和を用いることによって一様な解を得ることが出来る。

工程755では、一様解の定数は、接線方向での電場及び磁場は隣接する層からなる対の間で連続でなければならないという要件を適用することによって決定することができる。周辺層と第1層との間の境界では、電場E_yと磁場H_xは連続でなければならない。それに加えて隣接する中間層の間の境界でも、電場E_yと磁場H_xは連続でなければならない。さらに(L-1)番目の層と基板層との間の境界でも、電場E_yと磁場H_xは連続でなければならない。

工程760では、行列方程式は組み合わせられることにより、境界で一致する系の行列方程式を与えることが出来る。当業者にとって知られているように、この境界で一致する系の行列方程式は解かれる（工程765）（図8のフローチャート内の副工程816c）ことで、各調和次数iについて反射率R_iが得られる。（あるいはその代わりに非特許文献3に記載された部分解法アプローチを適用して、回折光の反射率R又は回折光の透過率Tのいずれかが計算されても良い）。

本明細書で図示されているように、面偏光は面内TE偏光とTM偏光との組合せであって良い。本発明に係る方法は、TE成分の回折とTM成分の回折を別個に計算して、それらを一つにすることによって、TE偏光とTM偏光の重ね合わせである任意の偏光に適用可能である。

代替実施例では、TM偏光した入射電磁放射線が回折したときの反射率は、TE偏光した入射電磁放射線が回折したときの反射率についての上述した手順を並行して行う方法（図示されていない）を用いて計算することができる。TM偏光した入射放射線631については、電場ベクトルEは入射面640内に存在し、磁場ベクトルHは入射面640に垂直である。（TE及びTM偏光RCWAの計算と本発明の適用は似ているので、本明細書においては、「電磁場」という語を用いて、電磁放射線の電場及び/又は磁場を総称的に指し示すことにする。）
図9A-9Gは本発明の実施例によるデュアルダマシン手順の単純化された流れ図を表している。典型的なデュアルハードマスク手順が図9Aに図示されている。典型的なメタルハードマスク手順が図9Bに図示されている。典型的なBARC充填手順が図9Cに図示されている。典型的なレジストの充填及びエッチング手順が図9Dに図示されている。典型的な多層レジスト手順が図9Eに図示されている。典型的な2層レジスト手順が図9Fに図示されている。典型的な無機BARC(DUO/SLAM)手順が図9Gに図示されている。

代替実施例では、調節可能なエッチング耐性ARC(TERA)材料が、BARC材料、及び/又はARC材料、及び/又はハードマスク材料として用いられて良い。ゲート材料は、GaAs、SiGe、及び歪みシリコンを有して良い。Low-k誘電体は、非有機材料、有機材料、これらの混合物を有して良い。例としては、HOSP（商標）、ナノガラス（NANOGLASS）（登録商標）、オルガノシリケートガラス(OSG)、及びブラックダイアモンドが含まれて良い。

デュアルダマシン手順中、データ収集(DC)計画及び制御方針に関する損傷評価手順が実行されて良い。データ収集(DC)計画及び損傷評価手順は、制御計画の実行前、実行中、及び/又は実行後に動作して良い。データ収集計画は、処理ユニット及び測定ユニットからデータを取得して良い。処理ユニットとはたとえば、装置、モジュール、チャンバ、及びセンサである。測定ユニットとはたとえば、OESシステム、SEMシステム、TEMシステム、及びMESシステムである。

それに加えて、データ収集計画の選択及び初期化もまた、状況に基づくものであって良い。DC計画は、制御方針に関する損傷評価手順へデータを供するのに用いられて良い。DC計画は、どのデータが収集されるのか、どのようにしてデータが収集されるのか、及びどこにデータが記憶されるのかを決定する。制御装置は、物理モジュール用のデータ収集計画及び/又は損傷評価手順を自動生成して良い。特定モジュールについての1つ以上のデータ収集計画は、ある時間で起動状態になって良い。制御装置は、ウエハの状態に適合する（複数の）データ収集計画を選択及び使用して良い。データは、追跡データ、処理履歴情報、レシピデータ、保守カウンタデータ、ODPデータ、OESデータ、VIPデータ、若しくはアナログデータ、又はこれら2つ以上の組合せを含んで良い。測定装置及び/又はセンサはDC計画によって開始及び中止されて良い。DC計画はまた、データの修正、データの切り取り、並びに急上昇するデータ及び異常値の処理についての情報をも供して良い。

それに加えて、データ収集前、収集中、及び/又は収集後、データは解析され、かつ/又は警告/失敗条件が特定されて良い。解析方針に関する解析計画もまた実行されて良い。それに加えて判断計画及び/又は介入計画が実行されて良い。たとえばデータ収集後、そのデータは、実行規則を評価する判断計画及び/又は介入計画へ送信されて良い。失敗の限界は、履歴データに基づいて自動的に計算されて良いし、使用者の経験若しくはプロセスの知識に基づいて手動で入力されても良いし、又はホストコンピュータから得られても良い。そのデータは警告及び制御限界と比較されて良い。実行規則に違反しているとき、プロセスが統計的限界を超えていることを示唆する警告を発生させることができる。

さらに、解析方針が実行されるとき、ウエハデータ、プロセスデータ、モジュールデータ、及び/又は損傷評価データが解析されて良く、かつ警告/失敗条件が特定されて良い。それに加えて、判断計画及び/又は介入計画が損傷評価手順に関連づけられるとき、これらの計画は実行されて良い。たとえば損傷評価データが生成された後、そのデータは実行規則評価手法を用いて解析されて良い。失敗の限界は、履歴データに基づいて自動的に計算されて良いし、使用者の経験若しくはプロセスの知識に基づいて手動で入力されても良いし、又はホストコンピュータから得られても良い。そのデータは警告及び制御限界と比較されて良い。実行規則に違反しているとき、プロセスが統計的限界を超えていることを示唆する警告を発生させることができる。

警告が発生するとき、制御装置は、通知又は介入のいずれかを実行して良い。通知はe-mail又はe-mailで起動するポケットベルを介して良い。それに加えて、制御装置は、現在のロットが終了する時点で処理を中断する介入か、又は現在のウエハが終了する時点で処理を中断する介入かのいずれかを行って良い。制御装置は、警告を発生させる処理モジュールを特定して良い。

図10は、本発明による処理システムの動作方法の典型的フローダイヤグラムを表している。手順1000は処理1005で開始される。一の実施例では、ホストシステムはレシピ及び/又は可変パラメータを、たとえば処理装置110（図1）のような処理装置へダウンロードして良い。それに加えて、ホストシステムはウエハの順序を決定して良い。ダウンロードされたデータは、システムのレシピ、プロセスのレシピ、計測のレシピ、及びウエハ順序計画を有して良い。たとえば一致する制御方針内での制御計画によって参照される全てのレシピが確認されたとき、制御装置120は、システムレシピの確認が成功したことを示唆するメッセージを処理装置110へ送信する。システムレシピが確認される場合、ロットはR2R制御によって開始されて良い。システムレシピが確認されなかった場合、ロットはR2R制御によって開始できない。

処理1010では、ウエハが処理システム100（図1）によって受け取られるとき、ウエハ及び/又はロットに関連する前処理データが受け取られて良い。前処理データには、入ってくるウエハ及び/又はロットについての、ウエハ関連のマップ、（複数の）参照マップ、（複数の）測定マップ、（複数の）予想マップ、及び/又は（複数の）信頼性マップが含まれて良い。前処理データは、処理システム、ホストシステム、及び/又は処理システムに関連する測定モジュールからのデータを有して良い。

処理1015では、いつ前処理の測定及び/又は損傷評価処理を実行するのかを決定するためのクエリーが実行されて良い。処理手順が成熟したものであるときには、ウエハの損傷は起こらず、かつ、全ウエハについて前処理測定及び/又は損傷評価処理を行う必要がなくなる。しかしウエハの中には、処理の確認及び/又は損傷を評価するためのウエハとして特定されて良いものがある。そして前処理測定及び/又は損傷評価処理がこれらのウエハ上で実行されても良い。処理が進展中及び/又は確認中であるとき、その処理の結果は変化する恐れがあるので、前処理測定及び/又は損傷評価処理が、より多数のウエハ上で実行されて良い。前処理プロセスが必要なとき、手順1000は処理1020へ分岐して良い。前処理プロセスが必要ないときには、手順1000は処理1030へ分岐して良い。

処理1020では、前処理測定及び/又は損傷評価処理が実行されて良い。一の実施例では、測定及び/又は損傷評価処理計画/レシピを設定するため、制御方針が実行及び使用されて良い。ウエハが計測装置内に設けられるとき、その測定はリアルタイムで行われて良い。ウエハが現時点において計測装置内に設けられていないときには、そのウエハは計測モジュール内に搬送され、その後リアルタイム測定されて良い。たとえばそのウエハは、たとえばIMM140（図1）のような計測装置内に設けられるか、又はその計測装置へ送られて良い。

デュアルダマシン手順中、第1ダマシン処理に続いて第2ダマシン処理が行われて良い。実施例によっては、ビア・ファースト・トレンチ・ラスト(VFTL)手順が行われて良い。実施例によっては、トレンチ・ファースト・ビア・ラスト(TFVL)手順が行われて良い。前処理測定及び/又は損傷評価処理は、第1ダマシン処理及び/又は第2ダマシン処理の前に実行されて良い。あるいはその代わりに、前処理測定及び/又は損傷評価処理は必要というわけではない。

実施例によっては、第1のパターニングされたダマシン層上のエッチングされた特徴部位が、“ビア・ファースト”又は“トレンチ・ファースト”エッチング手順の実行後に測定されて良い。1つ以上のデータ収集(DC)計画及び/又はマッピングアプリケーションが用いられて良い。あるいはその代わりに、異なる計測システムが用いられても良い。

測定及び/又は損傷評価計画に用いられる測定位置の数は、製造者が、その処理によって高品質の素子が製造され続けているという確信を強く持つにつれて、減少する。あるいはその代わりに、他の前処理測定計画及び/又は他の測定位置が用いられても良い。

前処理測定及び/又は損傷評価計画は、履歴データベースに記憶されたデータに基づき、半導体製造者によって具体化されて良い。たとえば半導体製造者は、SEM測定を行うときにウエハ上の位置の数を履歴に基づいて選んで良く、かつ一体化された計測装置からの測定データをSEM装置によって測定されたデータに関連づける。TEM及び/又はFIBデータを用いる製造者が用いられても良い。

新たな及び/又は追加の、計測データ及び/又は損傷評価データが必要とされるとき、ウエハ上の1つ以上の位置での光計測が行われて良い。たとえば前処理された基板上の特徴部位-周期回折格子、周期アレイ、及び/又は他の周期構造-は、1箇所以上の測定及び/又は損傷評価位置で測定されて良い。たとえばウエハ上の特徴部位とは、図10A-10Gに図示されているようなデュアルダマシン処理用の層中に存在して良い。

前処理測定及び/又は損傷評価処理は、時間を要し、かつ処理システムの処理能力に影響を及ぼしうる。処理の実行中、製造者はウエハの測定に用いられる総時間を最小にしようとする。前処理測定及び/又は損傷評価計画は状況によって行われて良い。様々な方針及び/又は計画がウエハの状態に基づいて選ばれて良い。たとえば、1枚以上のウエハは測定されなくて良く、かつ/又は前処理測定処理は、その前処理測定計画に含まれる測定位置の部分集合を用いて実行されて良い。

一の実施例では、半導体処理の現像段階中、以降での使用のため、1枚以上の参照用ウエハマップが生成及び/又は記憶されて良い。参照マップは、測定マップ、損傷評価マップ、予測マップ、及び/又は信頼性マップを有して良い。

前処理中、1つ以上の予測マップが生成及び/又は修正されて良く、かつ、その予測マップは、予測測定データ、予測損傷評価データ、及び/又は予測処理データを有して良い。たとえば予測損傷評価データは損傷評価モデルを用いることによって得られて良い。さらに信頼性マップは、測定データの信頼値、損傷評価データの信頼値、及び/又は処理データの信頼値を有して良い。

処理1030では、ウエハは処理されて良い。たとえば少なくとも１つのウエハマップ又はウエハマップのうちの少なくとも1つの領域が、要求された限界範囲内であるとき、ウエハは処理されて良い。デュアルダマシン処理中では、第1ダマシン処理に続いて第2ダマシン処理が行われて良い。実施例によっては、VFTL手順が行われて良い。実施例によっては、TFVL手順が行われて良い。前処理測定及び/又は損傷評価処理は、第1ダマシン処理及び/又は第2ダマシン処理の前に実行されて良い。あるいはその代わりに、前処理測定及び/又は損傷評価処理は必要というわけではない。

図11Aは、本発明の実施例によるVFTL処理の単純化した概略図を表している。場合によっては、VFTL手順は全体的ビア処理を有し、かつ停止層を必要としない。あるいはその代わりに、部分的ビア処理が実行され、かつ1層以上の停止層が用いられても良い。

図11Aに図示されているように、VFTL手順1100は、第1組のリソグラフィ工程1102を有して良い。第1組のリソグラフィ工程1102とはたとえば、堆積、露光、現像、オーバーレイ、及び測定工程である。たとえばリソグラフィシステムが一体化した計測モジュールを有するとき、測定はIMMによって実行されて良く、かつ任意で他の測定装置を用いた測定が行われて良い。

リソグラフィ工程1102中に現像及び/又は取得された情報は、エッチング工程1104へフィードフォワード1103をして良い。

VFTL手順1100はまた、全体的又は部分的なビアのエッチングが可能なエッチング工程1104をも有して良い。次にたとえばアッシング及び/又は除去工程のような除去工程1108が実行されることで、ウエハから残余物が除去されて良い。除去工程中及び/又は該工程後、測定工程1110が必要に応じて用いられて良い。

それに加えてVFTL手順1100は、第2組のリソグラフィ工程1112を有して良い。第2組のリソグラフィ工程1102とはたとえば、堆積、露光、現像、オーバーレイ、及び測定工程である。たとえばリソグラフィシステムが一体化した計測モジュールを有するとき、測定はIMMによって実行されて良く、かつ任意で他の測定装置を用いた測定が行われて良い。

リソグラフィ工程1102中に現像及び/又は取得された情報は、エッチング工程1104へフィードフォワード1103をして良い。

VFTL手順1100はまた、全体的又は部分的なビアのエッチングが可能な第2組のエッチング工程1114をも有して良い。溝のエッチング工程中及び/又は該工程後、測定及び/又は損傷評価工程（図示されていない）が必要に応じて用いられて良い。次にたとえばアッシング及び/又は除去工程のような除去工程1116が実行されることで、ウエハから残余物が除去されて良い。除去工程中及び/又は該工程後、測定工程（図示されていない）が必要に応じて用いられて良い。

さらにVFTL手順1100は、たとえばバリアエッチング工程のような追加のエッチング工程1118を有して良い。その追加のエッチング工程が実行された後にIM測定1120が行われて良い。

IM測定1120中に現像及び/又は取得された情報は、後退方向である1115に進んで溝のエッチング工程1114へ供給され、かつ追加のエッチング工程1118へフィードバック1119をして良い。

測定データは、VFTL手順1100内の1つ以上の工程の間に生成及び/又は修正されて良い。測定マップ、損傷評価マップ、予測マップ、参照マップ、プロセスマップ、信頼性マップ、及び/又は他のマップが、VFTL手順1100内の1つ以上の工程の間に生成及び/又は修正されて良い。たとえばデータ及び/又はマップは、損傷評価のために、生成及び/又は修正され、かつ用いられて良い。

図11Bは、本発明の実施例によるVFTL処理の単純化した概略図を表している。場合によっては、VFTL手順1150は全体的ビア処理を有し、かつ停止層を必要としない。あるいはその代わりに、部分的ビア処理が実行され、かつ1層以上の停止層が用いられても良い。

VFTL手順1150は、第1組のリソグラフィ工程1152を有して良い。第1組のリソグラフィ工程1152とはたとえば、堆積、露光、現像、オーバーレイ、及び測定工程である。たとえばリソグラフィシステムが一体化した計測モジュールを有するとき、測定はIMMによって実行されて良く、かつ任意で他の測定装置を用いた測定が行われて良い。

リソグラフィ工程1152中に現像及び/又は取得された情報は、エッチング工程1154へフィードフォワード1153がされて良い。

VFTL手順1150はまた、全体的又は部分的なビアのエッチングが可能なエッチング工程1154をも有して良い。溝のエッチング工程中及び/又は該工程後、測定及び/又は損傷評価工程が必要に応じて用いられて良い。エッチング工程1154中に現像及び/又は取得された情報は、エッチング工程1154へフィードバック1157がされて良い。次にたとえばアッシング及び/又は除去工程のような除去工程（図示されていない）が実行されることで、ウエハから残余物が除去されて良い。除去工程中及び/又は該工程後、測定工程及び/又は損傷評価工程（図示されていない）が必要に応じて用いられて良い。

それに加えてVFTL手順1150は、第2組のリソグラフィ工程1158を有して良い。第2組のリソグラフィ工程1102とはたとえば、堆積、露光、現像、オーバーレイ、及び測定工程である。たとえばリソグラフィシステムが一体化した計測モジュールを有するとき、測定はIMMによって実行されて良く、かつ任意で他の測定装置を用いた測定が行われて良い。

第2組のリソグラフィ工程1158中に現像及び/又は取得された情報は、ビアのエッチング工程1160へフィードフォワード1159がされて良い。

VFTL手順1150はまた、全体的又は部分的なビアのエッチングが可能な第2組のエッチング工程1160をも有して良い。ビアのエッチング工程中及び/又は該工程後、測定及び/又は損傷評価工程（図示されていない）が必要に応じて用いられて良い。次にたとえばアッシング及び/又は除去工程のような除去工程1162が実行されることで、ウエハから残余物が除去されて良い。除去工程中及び/又は該工程後、測定工程及び/又は損傷評価工程（図示されていない）が必要に応じて用いられて良い。

さらにVFTL手順1150は、たとえばバリアエッチング工程のような追加のエッチング工程1164を有して良い。その追加のエッチング工程が実行された後にIM測定1166が行われて良い。

IM測定1166中に現像及び/又は取得された情報は、ビアのエッチング工程1160へフィードバック1165がされ、かつ後退方向1165に進んで追加のエッチング工程1164へフィードバック1165がされて良い。

TFVL手順1150での1つ以上の工程中、新たな測定位置が生成及び/又は使用されて良い。TFVL手順1150での1つ以上の工程中、測定マップ、信頼性マップ、及び/又は他のマップが生成及び/又は使用されて良い。たとえばマップは新たな測定位置の生成に用いられて良い。その新たな測定位置は1つ以上のマップの生成及び/又は更新に用いられて良い。

デュアルダマシン手順でのある処理が実行される前、その処理が実行される間、及び/又はその処理が実行される後、1つ以上の処理結果及び/又は損傷評価マップが生成及び/又は修正されて良い。たとえば、プロセス結果マップ及び/又は損傷評価マップは測定マップ及び/又はプロセスマップを用いて決定されて良い、あるいはプロセス結果マップ及び/又は損傷評価マップは、測定値、予測値、及び/又はシミュレーション値を表しても良い。

ビアエッチングプロセスのプロセス結果マップは、ビア開口部についてのXとY次元、そのビア開口部の下に設けられた1層以上の層の情報、その1層以上の層についての側壁角度、ビア位置合わせデータについての深さ情報、孤立した/入れ子構造のデータ、及びビアの形状を特徴付けるのに用いられるモデル形状の数を含んで良い。

溝エッチングプロセスのプロセス結果マップは、溝幅についてのCDデータ、溝深さについてのCDデータ、その溝開口部の上及び/又は下に設けられた1層以上の層の情報、その1層以上の層についての側壁角度、位置合わせデータ、孤立した/入れ子構造のデータ、並びに溝の形状を特徴付けるのに用いられるモデル形状の数を含んで良い。

許容値及び/又は限界はプロセス結果に関連づけられて良い。かつ/あるいは損傷評価マップは、1つ以上のプロセスにおける許容されたばらつきの特定に用いられても良い。それに加えてプロセス結果及び/又は損傷評価マップは、あるプロセス手順における1つ以上のプロセスについてのリスク因子の決定に用いられて良い。たとえばプロセス結果及び/又は損傷評価マップは時間と共に変化して良く、かつチャンバ洗浄手順に応じて変化して良い。

ウエハが処理システム100によって受け取られるとき、その処理システムは、いつ損傷評価処理が必要なのかを判断するのに用いられて良い。たとえばウエハ状態のデータが用いられて良い。その処理が成熟したものであるときには、その処理結果は一定であるはずであり、かつどのウエハにも損傷評価処理が必要というわけではないはずである。しかしウエハの中には、処理の確認及び/又は損傷を評価するためのウエハとして特定されて良いものがある。そして損傷評価処理がこれらのウエハ上で実行されても良い。その処理が未成熟であり、かつその処理結果が変化するときには、損傷評価処理が実行されて良い。

様々な実施例では、制御方針が、1つ以上の計測装置について損傷評価測定レシピを設定するのに実行及び使用されて良い。デュアルダマシン手順の実行後、ウエハは、溝部分内に存在するビア部分、孤立した及び/又は入れ子構造のビア部分、並びに孤立した及び/又は入れ子構造の溝部分を有して良い。たとえば、ウエハはIMM140（図1）へ送られて良い。IMM140では、ウエハ上でデュアルダマシン手順の実行後にODP手法を用いた損傷評価手順が実行されて良い。あるいはその代わりに異なる計測システムが用いられても良い。たとえばFIB、TEM、及び/又はSEM測定が行われても良い。それに加えて損傷評価手順は、孤立及び入れ子構造の特徴部位について様々な損傷評価処理を有して良い。

ウエハが測定されるとき、損傷評価計画が、測定位置の数と場所を特定するのに用いられて良い。それに加えて1つ以上のデータ収集計画が実行されて良く、1つ以上のマッピングアプリケーションが用いられて良く、かつ1つ以上の測定マップが生成されて良い。それに加えて記憶された測定マップが用いられて良い。

処理1035では、いつ後処理測定及び/又は損傷評価処理を実行するのかを判断するためのクエリーが実行されて良い。処理シーケンスが成熟したものであるときには、ウエハの損傷は生じず、かつどのウエハにも損傷評価処理が必要というわけではないはずである。しかしウエハの中には、処理の確認及び/又は損傷を評価するためのウエハとして特定されて良いものがある。そして損傷評価処理がこれらのウエハ上で実行されても良い。その処理が未成熟であり、かつその処理結果が変化するときには、損傷評価処理が実行されて良い。処理が進行中及び/又は確認中であるときには、その処理結果は変化する恐れがあるので、後処理測定及び/又は損傷評価処理がより多数のウエハ上で実行されて良い。前処理プロセスが必要なとき、手順1000は処理1040へ分岐して良い。前処理プロセスが必要ないときには、手順1000は処理1050へ分岐して良い。

処理1040では、後処理測定及び/又は損傷評価処理が実行されて良い。一の実施例では、測定及び/又は損傷評価処理計画/レシピを設定するため、制御方針が実行及び使用されて良い。ウエハが計測装置内に設けられるとき、その測定はリアルタイムで行われて良い。ウエハが現時点において計測装置内に設けられていないときには、そのウエハは計測モジュール内に搬送され、その後リアルタイム測定されて良い。たとえばそのウエハは、たとえばIMM140（図1）のような計測装置内に設けられるか、又はその計測装置へ送られて良い。

デュアルダマシン手順中、第1ダマシン処理に続いて第2ダマシン処理が行われて良い。実施例によっては、ビア・ファースト・トレンチ・ラスト(VFTL)手順が行われて良い。実施例によっては、トレンチ・ファースト・ビア・ラスト(TFVL)手順が行われて良い。後処理測定及び/又は損傷評価処理は、第1ダマシン処理及び/又は第2ダマシン処理の前に実行されて良い。あるいはその代わりに、後処理測定及び/又は損傷評価処理は必要というわけではない。

実施例によっては、パターニングされたダマシン層上のエッチングされた特徴部位が、“ビア・ファースト”又は“トレンチ・ファースト”エッチング手順の実行後に測定されて良い。1つ以上のデータ収集(DC)計画及び/又はマッピングアプリケーションが用いられて良い。あるいはその代わりに、異なる計測システムが用いられても良い。

図12A-12Cは、本発明の実施例によるウエハマップの単純化された図を表している。図示された実施例では、125個のチップ/ダイを有する後処理ウエハマップが図示されている。しかしこれは本発明にとって必須ではない。あるいはその代わりに異なる個数のチップ/ダイが図示されてもよい。それに加えて図示された円形状は例示目的であり、本発明にとって必須ではない。たとえば円形のウエハは非円形のウエハに置き換えられて良い。チップ/ダイは非円形状を有して良い。

図12Aは、複数のチップ/ダイ1210Aを有するウエハ1200A上の第1後処理ウエハマップ1220Aの単純化された図を表している。例として0から12までの番号が付された行及び列が図示されている。それに加えて、12個のチップ/ダイ1230Aにはラベル(1A-12A)が付され、これらのチップ/ダイは、図示された後処理測定及び/又は損傷評価計画1220A用の測定位置の場所を定義するのに用いられて良い。それに加えて、2つの円形をなす線(1201A,1202A)が表されている。これらの線はウエハ1200A上の3つの領域(1205A,1206A,1207A)を設定するのに用いられて良い。あるいはその代わりに異なる形状を有した異なる数の領域がウエハマップ1220A上に設定されても良い。そのウエハ上の異なる場所で異なる数の測定及び/又は損傷評価位置が設定されても良い。あるウエハについて測定及び/又は損傷評価計画が生成されるとき、1つ以上のウエハ領域内には1つ以上の測定及び/又は損傷評価位置が設定されて良い。たとえば計画が生成されるとき、測定及び/又は損傷評価は、図12Aに図示された測定位置1230Aのすべてで行われなくても良い。

図12Bは、複数のチップ/ダイ1210Bを有するウエハ1200B上の第2後処理ウエハマップ1220Bの単純化された図を表している。例として0から12までの番号が付された行及び列が図示されている。それに加えて、12個のチップ/ダイ1230Bにはラベル(1B-12B)が付され、これらのチップ/ダイは、図示された後処理測定及び/又は損傷評価計画1220B用の測定位置の場所を定義するのに用いられて良い。それに加えて、2つの円形をなす線(1201B,1202B)が表されている。これらの線はウエハ1200B上の3つの領域(1205B,1206B,1207B)を設定するのに用いられて良い。あるいはその代わりに異なる形状を有した異なる数の領域がウエハマップ1220B上に設定されても良い。そのウエハ上の異なる場所で異なる数の測定及び/又は損傷評価位置が設定されても良い。あるウエハについて測定及び/又は損傷評価計画が生成されるとき、1つ以上のウエハ領域内には1つ以上の測定及び/又は損傷評価位置が設定されて良い。たとえば計画が生成されるとき、測定及び/又は損傷評価は、図12Bに図示された測定位置1230Bのすべてで行われなくても良い。

図12Cは、複数のチップ/ダイ1210Cを有するウエハ1200C上の第3後処理ウエハマップ1220Cの単純化された図を表している。例として0から12までの番号が付された行及び列が図示されている。それに加えて、12個のチップ/ダイ1230Cにはラベル(1C-12C)が付され、これらのチップ/ダイは、図示された後処理測定及び/又は損傷評価計画1220C用の測定位置の場所を定義するのに用いられて良い。それに加えて、2つの円形をなす線(1201C,1202C)が表されている。これらの線はウエハ1200C上の3つの領域(1205C,1206C,1207C)を設定するのに用いられて良い。あるいはその代わりに異なる形状を有した異なる数の領域がウエハマップ1220C上に設定されても良い。そのウエハ上の異なる場所で異なる数の測定及び/又は損傷評価位置が設定されても良い。あるウエハについて測定及び/又は損傷評価計画が生成されるとき、1つ以上のウエハ領域内には1つ以上の測定及び/又は損傷評価位置が設定されて良い。たとえば計画が生成されるとき、測定及び/又は損傷評価は、図12Cに図示された測定位置1230Cのすべてで行われなくても良い。

測定及び/又は損傷評価計画に用いられる測定位置の数は、製造者が、その処理によって高品質の素子が製造され続けているという確信を強く持つにつれて、減少する。あるいはその代わりに、他の後処理測定計画及び/又は他の測定位置が用いられても良い。

処理測定及び/又は損傷評価計画は、履歴データベースに記憶されたデータに基づき、半導体製造者によって具体化されて良い。たとえば半導体製造者は、SEM測定を行うときにウエハ上の位置の数を履歴に基づいて選んで良く、かつ一体化された計測装置からの測定データをSEM装置によって測定されたデータに関連づける。TEM及び/又はFIBデータを用いる製造者がいても良い。

新たな及び/又は追加の、計測データ及び/又は損傷評価データが必要とされるとき、ウエハ上の1つ以上の位置での光計測が行われて良い。たとえば前処理された基板上の特徴部位-周期回折格子、周期アレイ、及び/又は他の周期構造-は、図12A-12Cに図示された1箇所以上の測定及び/又は損傷評価位置で測定されて良い。たとえばウエハ上の特徴部位とは、図12A-12Bに図示されているようなデュアルダマシン処理用の層中に存在して良い。

後処理測定及び/又は損傷評価処理は、時間を要し、かつ処理システムの処理能力に影響を及ぼしうる。処理の実行中、製造者はウエハの測定に用いられる総時間を最小にしようとする。前処理測定及び/又は損傷評価計画は状況によって行われて良い。様々な方針及び/又は計画がウエハの状態に基づいて選ばれて良い。たとえば、1枚以上のウエハは測定されなくて良く、かつ/又は前処理測定処理は、その前処理測定計画に含まれる測定位置の部分集合を用いて実行されて良い。

半導体処理の現像段階中、以降での使用のため、1枚以上の参照用ウエハマップが生成及び/又は記憶されて良い。参照測定マップは、図12A-12Cに図示されたものとは異なる測定位置での測定データを有して良い。参照損傷評価マップは、図12A-12Cに図示されたものとは異なる測定位置での損傷評価データを有して良い。あるいはその代わりに参照マップは、同一組の測定位置を有しても良いし、又は参照用測定マップは必要されなくても良い。

処理前、処理中、及び/又は処理後、1つ以上の予測マップが生成及び/又は修正されて良く、かつ、その予測マップは、予測測定データ、予測損傷評価データ、及び/又は予測処理データを有して良い。たとえば予測損傷評価データは損傷評価モデルを用いることによって得られて良い。さらに信頼性マップは、測定データの信頼値、損傷評価データの信頼値、及び/又は処理データの信頼値を有して良い。

それに加えて処理前、処理中、及び/又は処理後、1つ以上の信頼性マップが生成及び/又は修正されて良く、かつ、その信頼性マップは、測定データの信頼値、損傷評価データ信頼値、及び/又は処理データの信頼値を有して良い。たとえば予測損傷評価データは損傷評価モデルを用いることによって得られて良い。

ウエハマップは、1つ以上の適合度(GOF)マップ、1つ以上の回折格子厚さのマップ、1つ以上のビア関連マップ、1つ以上の限界寸法(CD)マップ、1つ以上のCDプロファイルマップ、1つ以上の材料関連マップ、1つ以上の溝関連マップ、1つ以上の側壁角マップ、1つ以上の差分幅マップ、又はこれらの組合せを有して良い。後処理データはまたとりわけ、位置での結果を示すデータ、位置の番号を示すデータ、CD測定フラグデータ、測定位置データの数、X座標データ、及びY座標データをも有して良い。

実施例によっては、ウエハ上の測定されていない位置のデータを計算するのに曲線フィッティング手順が実行されて良い。あるいはその代わりにウエハマップは、表面推定手法、表面フィッティング手法、又は他の数学的手法を用いて決定されて良い。あるウエハについてマップが生成されるとき、1つ以上のウエハ領域内に1つ以上の測定位置が設定され、かつこれらの測定位置は、データがより正確となりうる領域を供するのに用いられて良い。たとえばマップが生成されるとき、全ての測定位置で測定が行われなくても良い。

マッピングアプリケーションによって生成されるエラーの中にはFDCシステムへ送信されて良いものがある。FDCシステムはどのようにして処理システムがエラーに応答すべきかを決定して良い。他のエラーはマッピングアプリケーションによって解決されて良い。

ウエハマップが生成及び/又は修正されるとき、ウエハ全体についての値は計算されなくて良く、かつ/又はその値が必要ともされず、かつウエハマップは、1つ以上のチップ/ダイ、1つ以上の異なる領域、及び/又は1つ以上の異なる形状の領域についてのデータを有して良い。たとえば処理チャンバは、ウエハのある領域の損傷レベルに影響を及ぼしうる固有の特性を有して良い。それに加えて製造者は、ウエハの1つ以上の領域内のチップ/ダイについての限界を広くして歩留まりを最大にすることができる。マッピングアプリケーション及び/又はFDCシステムは、均一性及び/又は損傷評価限界を決定するのに就業規則を用いて良い。

たとえば損傷評価マップのようなマップ内でのある値が限界に近いときには、信頼値は、マップ内での値が限界に近くないときよりも低くなって良い。それに加えて、損傷評価値は、各異なるチップ/ダイ及び/又はウエハの各異なる領域について重みづけされて良い。たとえばより高い信頼値が、これまでに論じてきた1つ以上の測定位置に関する計算及び/又はデータへ割り当てられて良い。

それに加えて、1つ以上の処理に関連する処理結果、測定、損傷評価、及び/又は予測マップは、あるウエハの信頼性マップの計算に用いられて良い。たとえば他のマップからの値が重み付け因子として用いられても良い。

損傷評価手順からのデータは、測定及び/又は損傷評価計画の変更、並びに、新たな測定及び/又は損傷評価位置の設定をいつ行うのかの決定に用いられて良い。それに加えて、ウエハの1つ以上の領域内での信頼値が小さいとき、又はエラーが生じたときには、1つ以上の新たな測定位置が設定されて良い。さらに特定の処理についての信頼性マップの値が一貫して高いとき、かつ/又は特定の処理についての損傷評価値が許容限界範囲内であるときには、より少ない測定位置数を用い、かつ各ウエハの処理時間を減少させる新たな測定計画が設定されて良い。

処理シーケンスが進展及び/又は修正されているとき、ウエハ全体について、又は特定の領域-たとえば四分円(Q1,Q2,Q3,Q4)-について、又は特定の方向-たとえば半径方向-について新たな測定位置が設定されて良い。たとえば一部の処理チャンバ中では、処理結果が、半径方向において、より容易に測定、モデル化、及び/又は修正可能である。

損傷評価計画は、履歴データベース内に記憶されたデータに基づいて、半導体製造者によって特定されて良い。たとえば半導体製造者は、CDSEM測定を行うときにウエハ上の位置の数を履歴に基づいて選んで良く、かつ一体化された計測装置からの測定データをCDSEM装置によって測定されたデータに関連づける。TEM及び/又はFIBデータを用いる製造者がいても良い。

新たな及び/又は追加の、計測データ及び/又は損傷評価データが必要とされるとき、ウエハ上の1つ以上の位置での光計測が行われて良い。たとえばウエハ上の測定用特徴部位は、損傷評価手順中、1箇所以上の測定位置で測定されて良い。損傷評価処理は、時間を要し、かつ処理システムの処理能力に影響を及ぼしうる。処理の実行中、製造者はウエハの測定に用いられる総時間を最小にしようとする。損傷評価計画は状況によって行われて良い。様々な方針及び/又は計画がウエハの状態に基づいて選ばれて良い。たとえば、1枚以上のウエハは測定されなくて良く、かつ/又は損傷評価処理は、その損傷評価計画に含まれる測定位置の部分集合を用いて実行されて良い。

場合によっては、ウエハ全体のデータは損傷評価手順中に計算されて良い。あるいはその代わりに、ウエハのある部分についてのデータが計算及び/又は予測されても良い。たとえば一部分には、1つ以上の半径領域及び/又は四分円が含まれて良い。損傷評価データが決定できない場合、エラー状態であることが宣言されて良い。それに加えて、1つ以上の測定値及び/又は計算/予測値が、ウエハについて設定された損傷限界を超えているときにもエラー状態であることが宣言されて良い。損傷評価手順中に発生するエラーの一部はFDCシステムへ送信されて良い。そのFDCシステムはどのようにして処理システムがエラーに応答すべきかを決定して良い。他の測定及び/又は処理装置によって解決されて良い。

損傷評価手順中、1つ以上の後処理測定、予測、及び/又は信頼性マップが計算及び/又は修正されて良い。マップはウエハの1つ以上の領域を含んで良い。それに加えて製造者は、ウエハの1つ以上の領域内のチップ/ダイについての限界を広くして歩留まりを最大にすることができる。マッピングアプリケーション及び/又はFDCシステムは、均一性及び/又は損傷評価限界を決定するのに就業規則を用いて良い。

処理前、処理中、及び/又は処理後、様々な種類の信頼性マップが生成及び/又は修正されて良い。第1種の信頼性マップは測定データにおける信頼性の推定を与えることが可能である。ウエハ全体の測定には時間がかかり過ぎるので、用いられる測定位置の数を少なくし、かつ信頼性因子は、ウエハ内のより多くの測定位置、又はウエハのより大きな部分が測定に用いられる場合には、予測される測定データが正確にデータを表すことを保証するように設定されなければならない。

第2種の信頼性マップは、デュアルダマシン手順中に実行される1つ以上の処理における信頼性の推定を与えることが可能である。ウエハ全体の測定には時間がかかり過ぎる上、半導体製造者は、そのデュアルダマシン手順中に実行される1つ以上の処理が正確に実行されたことを確認しようとするので、実際の測定データ及び/又は予測された測定データは期待値と比較されて良く、かつこれらの数が特定の限界の範囲内であるときには、半導体製造者は、たとえウエハ全体が測定されていなくてもデュアルダマシン手順が正確に実行されたことを推定できる。

第3種の信頼性マップは、デュアルダマシン手順中に実行される1つ以上の処理がウエハを損傷していないという信頼の推定を与えることが可能である。ウエハ全体の測定には時間がかかり過ぎる上、半導体製造者は、そのデュアルダマシン手順中に実行される1つ以上の処理がウエハを損傷していないことを確認しようとするので、実際の測定データ及び/又は予測された測定データは期待値と比較されて良く、かつこれらの数が特定の限界の範囲内であるときには、半導体製造者は、たとえウエハ全体が測定されていなくてもデュアルダマシン手順の実行中にはウエハは損傷していないことを推定できる。

処理1045では、どの時点でウエハが1つ以上の損傷領域を有するのかを決定するためのクエリーが実行されて良い。1つ以上の損傷領域が存在するときには、手順1000は処理1070へ分岐して良い。1つ以上の損傷領域が存在しないときには、手順1000は処理1080へ分岐して良い。

処理1050では、損傷したウエハが処理されて良い。たとえば損傷したウエハが通常処理中に特定されるときには、そのウエハは第1の場所へ搬送されて良い。その第1の場所とは保持場所であって良い。損傷評価手順が損傷したウエハを特定しないときには、ウエハの処理が続けられる。

損傷したウエハが特定されるとき、1枚以上のウエハマップが検討されて良い。損傷したウエハは、ウエハ上に存在する損傷量を決定するために検討されて良い。

一の実施例では、一の評価位置で損傷評価が行われるときには、その位置でのデータはそのウエハが損傷したことを示唆する。よって損傷評価処理は、さらに他の評価位置で繰り返されて良い。1つ以上のさらに他の評価位置での損傷評価データが損傷したウエハを示唆しているとき、そのウエハは処理シーケンスからは除去されて良く、かつ追加測定が行われて良い。

1つ以上のさらに他の評価位置での損傷評価データが損傷していないウエハを示唆しているときには、そのウエハは、第1測定位置を用いることによって再測定されて良い。再測定された評価データが再びウエハの損傷を示唆するときには、そのウエハは処理シーケンスから除去されて良く、かつ追加の測定及び/又は解析が実行されて良い。それに加えて、エラー状態が設定されて良く、かつ装置及び/又は処理に関与する人が、損傷したウエハが検出されたときに通知を受けることが可能となる。

実施例によっては、損傷したウエハは、治癒し、傷を塞ぎ、かつ/又はきれいにするように処理されて良い。損傷したウエハの処理方法は特許文献19に教示されている。損傷したウエハを処理するバッチ手法は特許文献20に教示されている。

実施例によっては、損傷したウエハは超臨界処理を用いることによって処理されても良い。超臨界処理を用いたウエハの処理手法は特許文献21に教示されている。損傷したウエハを処理する他の方法は特許文献22に教示されている。

一部のウエハの損傷領域が適切に処理されたことを確認するように、その一部のウエハが処理された後、そのウエハ上では追加の損傷評価手順が実行されて良い。

実施例によっては、ウエハは、損傷評価手順による処理を受ける前に上述の手法を用いて処理されて良い。

ライブラリは、「修復された」測定用構造物のプロファイル及びシミュレーションによる結果を示唆するように拡張されて良い。ライブラリが生成されるとき、1つ以上のライブラリ生成基準が、そのライブラリのサイズ及び/又は構造を決定するのに用いられて良い。たとえばライブラリ生成基準は、サイズデータ、解像度データ、処理データ、製造データ、及び/又は構造データを有して良い。

ライブラリの進展プロセス中では、1枚以上のウエハが、図4A及び5Aに図示されたような1つ以上の損傷領域を生成するように設計された処理状況に服して良く、かつ損傷評価手順は、損傷構造の測定及び予想される光学応答の評価を行うために実行されて良い。続いて追加の測定が他の測定装置を用いて行われ、損傷評価手順中に得られた結果が確認されて良い。さらに、以降では処理シーケンス中に電気試験が行われて良く、このデータは、未損傷構造及び/又は損傷構造の誘電特性の確認に用いられて良い。

それに加えて損傷領域を有するウエハは、損傷領域が除去されるようにきれいにされて良い。続いて損傷材料が除去されたときに複雑ではない回折信号を得ることが可能なので、ある構造物の未損傷部分のより正確な測定が可能となる。

損傷評価ライブラリが生成されているとき、その損傷評価位置は、一組のこれまでに定義された位置から選ばれて良い。たとえば、計測装置の設置中では、40箇所よりも多くの位置での測定が行われて良く、かつこれらの位置のうちの1つ以上が用いられて良い。あるいはその代わりに損傷評価測定位置は、一組のこれまでに定義された位置から選ばれなくても良い。

新たな損傷評価測定位置が必要な場合、新たな損傷評価用のレシピを含む新たな制御方針が生成され、かつその新たなレシピは、その計測装置を操作することで、1つ以上の新たな位置での追加の損傷評価測定を行って良い。

処理1080では、どの時点でウエハが追加の処理を必要とするのかを決定するためのクエリーが実行されて良い。処理が実行されるとき、多数のウエハはロット又はバッチで処理されて良い。追加のウエハ処理が必要ないときには、手順1000は処理1060へ分岐して良い。追加のウエハ処理が必要なときには、手順1000は処理1010へ分岐して良い。

手順1000は1060で終了して良い。

戻って図1を参照すると、制御装置120は、入ってくる材料についての測定マップ（入力状態）と処理結果のマップ（所望の状態）との差異を利用して、入力状態から所望の状態へウエハの状態を変化させる所望の結果を実現するための一組のプロセスパラメータを予測、選択、又は計算して良い。たとえばこの予測された一組のプロセスパラメータは、ウエハの誘電材料を損傷しない均一な処理を供するために用いられるレシピの第1推定であって良い。それに加えて、損傷評価データ、測定マップ、及び/又は処理結果マップは、MES130から得られて良く、かつ第1推定を更新するのに用いられて良い。

損傷評価手順はフィードバックデータを用いることによって更新されて良い。フィードバックデータは、観察用、試験用、及び/又は製造用ウエハを処理し、その処理設定を変化させ、かつその結果を観察することによって生成されて良い。よって1つ以上の異なるアプリケーションが更新される。たとえば損傷評価の更新は、観察用ウエハの前後の特性を測定することによって、N処理時間毎に行われて良い。長期にわたって設定を変更することによって様々な動作領域をチェックすることにより、長期にわたって完全な動作空間を有効にし、又は様々なレシピ設定によって複数の監視用ウエハを一度で実行することが可能となる。更新手順は、装置又は工場における制御装置120内で行われて良い。それにより工場は、観察用ウエハ及び損傷評価の更新の制御及び管理を行うことが可能となる。

制御装置120は、処理シーケンスでの1つ以上の点での損傷評価手順を更新して良い。一の場合では、制御装置120は、フィードフォワード情報、モデル化情報、及びフィードバック情報を用いて、現在のウエハを処理する前、次のウエハを処理する前、又は次のロットを処理する前に現在用いられている損傷評価手順を変更するか否かを決定して良い。

本発明の別な態様では、1つ以上の制御装置が回帰分析による最適化手順の実行に用いられて良い。たとえば制御装置は、一組の測定結果を受信して良く、かつパラメータの値、パラメータの範囲、及びパラメータの分解能を選ぶ。それに加えて、その結果は、損傷周期構造のライブラリの生成、及び損傷周期構造の特定に用いられて良い。

損傷評価手順が実行されているとき、データ源及び/又はライブラリは重要となり、かつ事前に特定されて良い。たとえば損傷評価手順は外部で生成されても良いし、又は内部で生成されても良い。外部で生成された損傷評価手順及び/又はライブラリはMES130によって供されて良い。内部で生成された損傷評価手順は、データベースから得られ、かつ/又はGUIからの入力を用いて生成されて良い。それに加えて、外部生成又は内部生成による手順及び/又はライブラリをいつ用いるのかを決定するのに用いることが可能な就業規則が供されて良い。損傷評価手順及び/又はライブラリは、使用可能となる前に、評価され、かつ事前に適したものにされなければならない。たとえばデータベース及びライブラリは、コンピュータによる読み取りが可能な媒体又はコンピュータに付随するメモリ内に記憶されて良い。さらに制御装置はまた、任意でライブラリをまとめても良い。これについては特許文献23に記載されている。

たとえ本発明の特定の実施例のみが詳細に説明されたとしても、当業者は、本発明の新規な教示及び利点からほとんど逸脱することなく、多くの修正型が可能であることをすぐに理解する。従って多くの係る修正型は、本発明の技術的範囲内に含まれるものと解される。

よって本記載は本発明を限定するものではない。本発明の設定、動作、及び挙動は、本明細書に存在するレベルの詳細が与えられれば、実施例の修正型及び変化型が可能であるという理解を前提として記載されている。従って前述の詳細な説明は如何なる意味においても本発明を限定するものではない。本発明の技術的範囲は、この詳細な説明によってではなく「特許請求の範囲」の請求項によって定義される。

本発明の実施例による処理システムの典型的ブロック図を示している。 本発明の実施例によるウエハ処理ダイヤグラムを単純化した概略図を示している。 本発明の実施例による光計測システムの典型図を示している。 A及びBは、本発明の実施例による典型的構造物及び仮想プロファイルを図示している。 A及びBは、本発明の実施例による他の典型的構造物及び仮想プロファイルを図示している。 本発明の実施例による測定用構造物の断面の単純化した概略図を示している。 本発明の実施例による光計測システムの動作方法を示している。 本発明の実施例による光計測システムの他の動作方法を示している。 A-Gは、本発明の実施例によるデュアルダマシン法の単純化したフローダイヤグラムを図示している。 本発明の実施例による処理システムの動作方法の典型的フローダイヤグラムを示している。 本発明の実施例によるビアファースト・トレンチラスト(VFTL)プロセスの単純化した概略図を示している。 本発明の実施例によるトレンチファースト・ビアラスト(TFVL)プロセスの単純化した概略図を示している。 A-Cは、本発明の実施例によるウエハマップの単純化した図を示している。

Claims (28)

1. 光学測定を用いることによって半導体ウエハ上に形成された損傷構造を測定する方法であって：
   損傷周期構造から測定回折信号を得る手順；
   前記損傷周期構造の仮想プロファイルを定義する手順であって、
   前記仮想プロファイルは、前記損傷周期構造内の第1材料の未損傷部分に相当する未損傷部分、及び前記損傷周期構造内の第1材料の損傷部分に相当する損傷部分を有し、
   前記未損傷部分及び前記損傷部分は、該未損傷部分及び損傷部分に関連した各異なる特性を有する、手順；
   前記仮想プロファイルを用いることによって仮説損傷周期構造のシミュレーションによる回折信号を計算する手順；
   前記測定回折信号を前記仮説損傷周期構造のシミュレーションによる回折信号と比較する手順；並びに、
   前記測定回折信号と前記シミュレーションによる回折信号が一致基準の範囲内で一致する場合に、前記シミュレーションによる回折信号の計算に用いられる前記仮想プロファイルの前記損傷部分に基づいて前記損傷周期構造の損傷量を明らかにする手順；
   を有する方法。
2. 前記仮想プロファイルが、周期方向x、該周期方向xに対して直交する基本的に無限に延びる方向y、及び前記周期方向xと前記の延びる方向に直交する法線方向zを有し、
   シミュレーションによる回折信号を計算する手順が：
   xy平面に平行な前記仮想プロファイルの複数の層を定義する手順であって、少なくとも3種類の材料が前記仮想プロファイル内の前記複数の層のうちの少なくとも1層の内部に存在する、手順；
   前記仮想プロファイルのxz平面での断面が複数の積層された長方形の断面に離散化する手順；
   前記少なくとも3種類の材料を有する前記の仮想プロファイル内の複数の層のうちの少なくとも1層の各々について前記周期方向xに沿って誘電率εの調和関数展開を実行する手順；
   前記複数の層の各々についての前記誘電率εの調和関数展開及び電場と磁場のフーリエ成分を用いることによって、前記複数の層の各々でのフーリエ空間の電磁方程式を求める手順；
   前記層間での境界条件に基づいて前記フーリエ空間の電磁方程式を結合する手順；並びに
   前記フーリエ空間の電磁方程式を結合したものを解くことによって前記シミュレーションによる回折信号を計算する手順；
   を有する、
   請求項1に記載の方法。
3. 前記の少なくとも3種類の材料を有する前記の仮想プロファイル内の複数の層のうちの少なくとも1層についての前記周期方向xに沿った誘電率εの調和関数展開は、
   Dが前記損傷周期構造のピッチで、
   n_kがx_kとx_k-1との間の材料境界での材料の屈折率で、
   jが-1の平方根で定義される虚数で、かつ
   前記損傷周期構造の各周期内に前記材料境界がr個存在する、
   とすると、
   0次成分については、
   

   

   で与えられ、
   i次の調和成分については、
   

   

   で与えられる、
   請求項2に記載の方法。
4. 前記複数の層のうちの少なくとも1層内には2種類の材料しか存在せず、かつ
   前記2種類の材料は固体と非固体である、
   請求項2に記載の方法。
5. 前記損傷周期構造は、前記周期方向xに相当する方向に沿って限界寸法を有する半導体測定用周期構造で、かつ
   前記の仮想プロファイルの損傷部分は、前記法線方向zに沿った差分、若しくはy軸に沿った差分、若しくは前記周期方向xに沿った差分、又は前記差分の2つ以上の組合せを含む、
   請求項1に記載の方法。
6. 前記損傷周期構造は、処理エラーによって生じる損傷を有する半導体測定用周期構造である、請求項1に記載の方法。
7. 前記複数の層のうち最初の層は周辺領域を有し、かつ
   前記複数の層のうち最後の層は基板を有する、
   請求項2に記載の方法。
8. 前記シミュレーションによる回折信号を計算する手順が厳密結合波手法を有する、請求項1に記載の方法。
9. 前記損傷部分が、側壁に損傷を有する溝、上端に損傷を有する溝、底部角に損傷を有する溝、底面に損傷を有する溝、側壁角度の損傷を有する溝、側壁に損傷を有するビア、上端に損傷を有するビア、底部角に損傷を有するビア、底面に損傷を有するビア、側壁角度の損傷を有するビア、若しくは上面に損傷を有するビア、又は前記2つ以上の結合を有する、請求項1に記載の方法。
10. 前記損傷部分が、損傷したlow-k誘電材料、損傷した超low-k誘電材料、若しくは損傷した基板材料、又はこれらの混合材料を有する、請求項9に記載の方法。
11. 前記シミュレーションによる回折信号が、シミュレーションによる回折信号のライブラリから得られる、請求項1に記載の方法。
12. 前記測定回折信号と前記シミュレーションによる回折信号が一致基準の範囲内で一致する場合に、1つ以上の異なる特性を有する新たな損傷部分を有する新たな仮想プロファイルに相当する新たなシミュレーションによる回折信号を取得して、該新たなシミュレーションによる回折信号を前記測定回折信号と比較する手順をさらに有する、請求項1に記載の方法。
13. 前記新たなシミュレーションによる回折信号が、シミュレーションによる回折信号のライブラリから得られる、請求項12に記載の方法。
14. 前記新たなシミュレーションによる回折信号が、高さ、幅、厚さ、深さ、体積、面積、誘電特性、プロセスレシピパラメータ、プロセス時間、限界寸法、間隔、周期、位置、若しくは線幅、又は前記2つ以上の組合せを変化させることによって前記新たな仮想プロファイルを用いて計算される、請求項12に記載の方法。
15. 前記測定回折信号と前記新たなシミュレーションによる回折信号とを比較する手順；
    前記測定回折信号と前記新たなシミュレーションによる回折信号が一致基準の範囲内で一致する場合に、前記新たな仮想プロファイルの前記新たな損傷部分に相当する前記損傷周期構造の損傷量を明らかにする手順；及び
    前記測定回折信号と前記新たなシミュレーションによる回折信号が一致基準の範囲内で一致しない場合に、前記測定回折信号と前記新たなシミュレーションによる回折信号が一致基準の範囲内で一致するまで、又は前記測定回折信号と前記新たなシミュレーションによる回折信号との差異が限界値よりも大きくなるまで、新たなシミュレーションによる回折信号の決定を続ける手順；
    をさらに有する、請求項12に記載の方法。
16. 前記測定回折信号と前記新たなシミュレーションによる回折信号が一致基準の範囲内で一致する場合に、前記新たなシミュレーションによる回折信号、前記新たな仮想プロファイル、及び前記損傷部分を記憶する手順をさらに有する、請求項15に記載の方法。
17. 損傷周期構造で回折される電磁放射線の反射率を生成する方法であって：
    前記損傷周期構造の仮想プロファイルを定義する手順であって、
    前記仮想プロファイルは、前記損傷周期構造内の第1材料の未損傷部分に相当する未損傷部分、及び前記損傷周期構造内の第1材料の損傷部分に相当する損傷部分を有し、
    前記未損傷部分及び前記損傷部分は、該未損傷部分及び損傷部分に関連した各異なる特性を有する、手順；
    前記損傷周期構造の仮想プロファイルを複数の仮想層に分割する手順であって、
    各仮想層は、第1材料、第2材料、損傷誘電材料、若しくは未損傷誘電材料、又は前記2つ以上の材料の混合物を有し、
    前記仮想層のうちの少なくとも1層は、第1材料、損傷誘電材料、又は未損傷誘電材料を有する、手順；
    仮想層のデータの組を生成する手順であって、仮想層データの各組は前記複数の仮想層の独立した1層に相当する、手順；及び、
    前記の生成された仮想層のデータの組を処理して、前記損傷周期構造で電磁放射線が反射することによって得られる回折反射率を生成する手順；
    を有する方法。
18. 前記仮想層を複数のスラブにさらに分割する手順であって、各スラブは、前記第1材料、前記第2材料、前記損傷誘電材料、又は前記未損傷誘電材料のうちの少なくとも1つと、前記複数の層のうちの少なくとも1層との交差に相当する、手順をさらに有する、請求項17に記載の方法。
19. 前記仮想プロファイルが、前記損傷周期構造の周期方向に相当する方向で、前記複数の仮想プロファイルに分割される、請求項17に記載の方法。
20. 前記仮想層のデータの組を生成する手順が、前記損傷周期構造の周期方向に沿った1次元フーリエ変換で、前記仮想層の実空間誘電関数及び実空間逆誘電関数のうちの少なくとも1つを展開して、前記仮想層の実空間誘電関数及び実空間逆誘電関数のうちの少なくとも1つの調和成分を供する手順を有する、請求項17に記載の方法。
21. 前記仮想層のデータの組を生成する手順が、
    前記仮想層の各々の誘電関数ε_l(x)、該誘電関数ε_l(x)の調和成分ε_l,i、及び誘電調和行列[E_l]を含む誘電特性；並びに
    前記仮想層の各々の逆誘電関数Π_l(x)、該逆誘電関数Π_l(x)の調和成分Π_l,i、及び逆誘電調和行列[P_l]を含む逆誘電特性；
    のうちの少なくとも1つを計算する手順を有する、
    請求項17に記載の方法。
22. 前記の生成された仮想層のデータの組を処理する手順が：
    前記仮想層の各々の電場の級数展開を、前記誘電調和行列[E_l]及び前記逆誘電調和行列[P_l]のうちの少なくとも1つと結びつけることによって波数ベクトル行列[A_l]を計算する手順；並びに
    前記波数ベクトル行列[A_l]のm番目の固有ベクトルのi番目の項w_l,i,m及びm番目の固有値τl,mを計算して、固有ベクトル行列[W_l]及び根となる固有値行列[Q_l]を生成する手順；
    を有する、
    請求項21に記載の方法。
23. 前記仮想層データの組を生成する手順が、第1材料、第2材料、損傷誘電材料、若しくは未損傷誘電材料、又は前記2つ以上の材料の混合物を有する前記仮想層のうちの少なくとも1層の誘電関数ε_l(x)及び逆誘電関数Π_l(x)=1/ε_l(x)を、1次元フーリエ変換で展開する手順を有し、
    Dが前記損傷周期構造のピッチで、
    n_kがx_kとx_k-1との間の材料境界での材料の屈折率で、
    jが-1の平方根で定義される虚数で、かつ
    前記損傷周期構造の各周期内に前記材料境界がr個存在する、
    とすると、
    前記変換は前記損傷周期構造の周期方向に沿って、
    

    

    に従って実行され、
    ただし、
    

    

    

    

    である、
    請求項17に記載の方法。
24. 前記の生成された仮想層のデータの組を処理する手順が：
    前記仮想層に相当する中間データから行列方程式を構築する手順；及び
    前記の構築された行列方程式を解いて、各調和次数iについて前記回折反射率R_iを決定する手順；
    を有する、
    請求項17に記載の方法。
25. 光学測定を用いることによって半導体ウエハ上に形成された損傷構造を測定するシステムであって、
    当該システムは：
    損傷周期構造から測定回折信号を得るように備えられた集積計測モジュール；
    該集積計測モジュールと結合した制御装置；
    を有し、
    前記制御装置は、前記測定回折信号をシミュレーションによる回折信号と比較し、かつ前記損傷周期構造の損傷量を明らかにするように備えられ、
    前記測定回折信号と前記シミュレーションによる回折信号が一致基準の範囲内で一致する場合に、前記シミュレーションによる回折信号は、前記損傷周期構造の仮想プロファイルに基づいて計算され、
    前記仮想プロファイルは、前記損傷周期構造内の第1材料の未損傷部分に相当する未損傷部分、及び前記損傷周期構造内の第1材料の損傷部分に相当する損傷部分を有し、
    前記未損傷部分及び前記損傷部分は、該未損傷部分及び損傷部分に関連した各異なる特性を有し、かつ
    前記損傷量は、前記シミュレーションによる回折信号の計算に用いられる前記仮想プロファイルの前記損傷部分に基づいて明らかにされる、
    システム。
26. 前記仮想プロファイルが、周期方向x、該周期方向xに対して直交する基本的に無限に延びる方向y、及び前記周期方向xと前記の延びる方向に直交する法線方向zを有し、
    シミュレーションによる回折信号を計算する手順が：
    前記仮想プロファイルの複数の層はxy平面に平行に定義され、
    少なくとも3種類の材料が前記仮想プロファイル内の前記複数の層のうちの少なくとも1層の内部に存在し、
    前記仮想プロファイルのxz平面での断面が複数の積層された長方形の断面に離散化され、
    前記少なくとも3種類の材料を有する前記の仮想プロファイル内の複数の層のうちの少なくとも1層の各々について前記周期方向xに沿って誘電率εの調和関数展開が実行され、
    前記複数の層の各々についての前記誘電率εの調和関数展開及び電場と磁場のフーリエ成分を用いることによって、前記複数の層の各々でのフーリエ空間の電磁方程式が求められ、
    前記層間での境界条件に基づいて前記フーリエ空間の電磁方程式が結合され、
    前記フーリエ空間の電磁方程式を結合したものを解くことによって前記シミュレーションによる回折信号が計算される、
    請求項25に記載のシステム。
27. 光学測定を用いた半導体ウエハ上に形成された損傷構造の測定を行うコンピュータでの実行が可能なコンピュータによる読み取りが可能な媒体であって、前記測定を行うため、処理システム内の1つ以上のコンピュータに：
    損傷周期構造から測定回折信号を得る動作；
    前記損傷周期構造の仮想プロファイルを定義する動作であって、
    前記仮想プロファイルは、前記損傷周期構造内の第1材料の未損傷部分に相当する未損傷部分、及び前記損傷周期構造内の第1材料の損傷部分に相当する損傷部分を有し、
    前記未損傷部分及び前記損傷部分は、該未損傷部分及び損傷部分に関連した各異なる特性を有する、動作；
    前記仮想プロファイルを用いることによって仮説損傷周期構造のシミュレーションによる回折信号を計算する動作；
    前記測定回折信号を前記仮説損傷周期構造のシミュレーションによる回折信号と比較する動作；並びに、
    前記測定回折信号と前記シミュレーションによる回折信号が一致基準の範囲内で一致する場合に、前記シミュレーションによる回折信号の計算に用いられる前記仮想プロファイルの前記損傷部分に基づいて前記損傷周期構造の損傷量を明らかにする動作；
    を行うように命令する、コンピュータによる読み取りが可能な媒体。
28. 前記仮想プロファイルが、周期方向x、該周期方向xに対して直交する基本的に無限に延びる方向y、及び前記周期方向xと前記の延びる方向に直交する法線方向zを有し、
    シミュレーションによる回折信号を計算する動作が：
    xy平面に平行な前記仮想プロファイルの複数の層を定義する手順であって、少なくとも3種類の材料が前記仮想プロファイル内の前記複数の層のうちの少なくとも1層の内部に存在する、動作；
    前記仮想プロファイルのxz平面での断面が複数の積層された長方形の断面に離散化する動作；
    前記少なくとも3種類の材料を有する前記の仮想プロファイル内の複数の層のうちの少なくとも1層の各々について前記周期方向xに沿って誘電率εの調和関数展開を実行する動作；
    前記複数の層の各々についての前記誘電率εの調和関数展開及び電場と磁場のフーリエ成分を用いることによって、前記複数の層の各々でのフーリエ空間の電磁方程式を求める動作；
    前記層間での境界条件に基づいて前記フーリエ空間の電磁方程式を結合する動作；並びに
    前記フーリエ空間の電磁方程式を結合したものを解くことによって前記シミュレーションによる回折信号を計算する動作；
    を行うように命令する、
    請求項27に記載のコンピュータによる読み取りが可能な媒体。

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