JP2019507330A - 半導体ウェハ検査及び計量システム及び方法 - Google Patents

Abstract

正規化信号及び合計反射強度に基づきウェハ上の層の値、例えば厚み、表面粗さ、素材濃度及び／又は限界寸法を導出するシステムである。光源がウェハの表面にビームを差し向ける。センサが反射ビームを受け取り少なくとも一対の偏向チャネルを提供する。それら偏向チャネルからの信号をコントローラが受け取り、一対の信号間の差異を正規化することで正規化結果を生成する。そのシステムモデリングで以てその信号を分析することを通じ、ウェハの上記値を導出する。

Description

本件開示はウェハ検査及び計量に関する。

（関連出願への相互参照）
本願は、２０１５年１月１２日付米国仮特許出願第６２／１０２３１２号に基づく優先権を主張するものであり、この参照により当該暫定特許出願の開示内容を本願に繰り入れることにする。

半導体製造業者は、ウェハ１個当たりデバイス個数を多くするためウェハエッジの極力近くにダイを印刷する。しかしながら、ウェハエッジ付近のダイは最低の歩留まりを呈するのが普通である。エッジ歩留まり問題に対処するため、半導体製造業者には、例えばウェハの前部平坦面上に着座させるか、その平坦面を過ぎて傾斜面上に着座させるか等、各膜のエッジが着座する場所を制御することが求められる。半導体製造業者には、各膜の周囲長を、デバイス処理中にそれに前後して堆積される膜のそれにマッチさせることも求められる。

現行の検査及び計量ツールはプロセス制御、例えばエピタキシャルウェハの検査、フォトレジストエッジビード除去（ＥＢＲ）の検査及び計測、或いはウェハエッジにおける膜のｚカット高の検査に用いられている。これら現行の検査及び計量ツールでは信号が検出され、サンプルの位相画像が生成される。しかしながら、ハードウェア構築及び整列手順について言えば、これらの信号に明瞭な物理的意味はない。問題となりうるのは、信号を解釈すること又はサンプルパラメタにそれをリンクさせることで、更なる開発が制約されることである。更に、光学系の集光効率がウェハエッジではウェハ毎に変わりうるので、計量要件の観点からすれば生信号からは一種類の量しか演繹できず、そのためそれら信号から抽出可能な情報の量が制約されている。

米国特許出願公開第２００２／０１０５６４６号 米国特許出願公開第２００８／０１９８３８０号

従って、必要とされているのは新規なウェハ検査及び計量システム及び方法である。

第１実施形態ではシステムが提供される。本システムは、ウェハを保持するよう構成されたステージと、そのステージ上のウェハの表面にビームを差し向けるよう構成された光源と、当該表面にて反射されたビームを受け取り少なくとも２個の偏向チャネルを提供するよう構成されたセンサと、そのセンサと電子通信するコントローラと、を有する。偏向チャネルはそれぞれ信号を供給する。コントローラは、各偏向チャネルから信号を受け取り、一対の信号間の差異を正規化することで正規化結果を生成し、その正規化結果と当該一対の信号の合計強度とに基づきウェハ上の層の値を導出するよう、構成する。当該値は厚み、表面粗さ、素材濃度及び限界寸法のうち一つとする。各偏向チャネルは偏向ビームスプリッタにより生成することができる。センサは偏向感知型検出器とすることができる。

ある例では、６個の偏向チャネルを提供するようセンサが構成される。同例におけるセンサは、第１ビームスプリッタと、第１ビームスプリッタから光を受け取るよう構成された第２ビームスプリッタと、第１ビームスプリッタから光を受け取るよう構成された第１偏向ビームスプリッタと、第２ビームスプリッタから光を受け取るよう構成された第２偏向ビームスプリッタと、第２ビームスプリッタから光を受け取るよう構成された第３偏向ビームスプリッタと、を有する。第１偏向ビームスプリッタは、６個の偏向チャネルのうち２個を生成するよう構成する。第２偏向ビームスプリッタは、６個の偏向チャネルのうち２個を生成するよう構成する。第３偏向ビームスプリッタは、６個の偏向チャネルのうち２個を生成するよう構成する。第１ビームスプリッタは３０／７０ビームスプリッタとすることができる。第２ビームスプリッタは５０／５０ビームスプリッタとすることができる。入射面に対し第２偏向ビームスプリッタを４５°とし第３偏向ビームスプリッタを０°とすることができる。第１ビームスプリッタ・第１偏向ビームスプリッタ間に１／４波長プレートを配することができる。コントローラを、更に、複数対の信号を正規化することで三通りの正規化結果を生成しそれら三通りの正規化結果に基づき上記値を導出するよう、構成することができる。

コントローラを、式Ｖ＝（Ｐｑ−Ｓｑ）／（Ｐｑ＋Ｓｑ）、但しＰｑ及びＳｑが上記一対の信号、Ｖが正規化結果、Ｓｐ＝Ｐｑ＋Ｓｑが上記合計強度である式を用い、上記一対の信号間の差異を正規化するよう、構成することができる。

センサを、上記表面で反射されたビームからなる４個以下の偏向チャネルを提供するよう、構成することができる。

複数通りの波長にてビームを差し向けるよう光源を構成することができる。光源は、可調レーザ、或いは別々の波長で稼働する複数個のレーザの波長多重とすることができる。

コントローラを、非線形最小二乗最適化アルゴリズムによる上記一対の信号又は正規化結果の当てはめにより上記層の上記値を導出するよう、構成することができる。

第２実施形態では方法が提供される。光源からウェハの表面へとビームを差し向け、当該表面にて反射されたビームをセンサで以て受け取り、少なくとも１個の偏向ビームスプリッタを用いセンサにおけるビームを複数個の偏向チャネルへと分岐させ、各偏向チャネルから信号を生成し、一対の信号間の差異を正規化することで正規化結果を生成し、その正規化結果と当該一対の信号の合計強度とに基づきウェハ上の層の値を導出する、方法である。その値は厚み、表面粗さ、素材濃度及び限界寸法のうち一つとする。

上記正規化においては、式Ｖ＝（Ｐｑ−Ｓｑ）／（Ｐｑ＋Ｓｑ）、但しＰｑ及びＳｑが上記一対の信号、Ｖが正規化結果、Ｓｐ＝Ｐｑ＋Ｓｑが上記合計強度である式を用いることができる。

上記分岐においては、更に、３個の偏向ビームスプリッタを用いビームを６個の偏向チャネルへと分岐させることができる。上記正規化においては、更に、三通りの正規化結果を生成することができる。

本方法は、更に、計測された信号をモデルを用い分析することでウェハ上の層の上記値を導出するものとすることができる。

ビームは複数通りの波長を有するものとすることができる。当該複数通りの波長は、可調レーザによって、或いは別々の波長で稼働する複数個のレーザの波長多重によって生成することができる。

上記導出においては、非線形最小二乗最適化アルゴリズムにより上記一対の信号又は正規化結果を当てはめることができる。

本件開示の性質及び目的についてのより遺漏なき理解のため、後掲の詳細記述と併せ、以下の如き添付図面を参照されたい。

本件開示に係るシステムの実施形態の模式図である。 本件開示に係る図１のセンサの実施形態の模式図である。 図２のセンサを用い信号と厚みとを対照するグラフである。 Ｓｉ_１−ｘＧｅ_ｘエピタキシャル層に関し信号とエピタキシャル層厚とを対照するグラフである。 そのゲルマニウム量が異なるＳｉ_１−ｘＧｅ_ｘエピタキシャル層に関し信号とエピタキシャル層厚とを対照するグラフである。 そのゲルマニウム量が異なるＳｉ_１−ｘＧｅ_ｘエピタキシャル層に関し信号とエピタキシャル層厚とを対照するグラフである。 Ｐｑ及びＳｑに関し信号と厚みとを対照するグラフである。 図７のＰｑ及びＳｑに関し位相と厚みとを対照するグラフである。 図３の６個の信号に係る正規化結果から演繹しうる表面からの計測可能反射を対照するグラフである。

特許請求の範囲記載の主題を特定の諸実施形態により記述するけれども、本願中で説明される長所及び特徴全てを提供しない諸実施形態を含め、他の諸実施形態もまた本件開示の技術的範囲内にある。様々な構造的、論理的、処理ステップ的及び電子的変更を、本件開示の技術範囲から離隔せずなすことができる。

本願記載の諸実施形態に係るシステム及び方法によれば、サンプルパラメタの量的監視を行うこと及び改善された検査能力を提供することができる。本システムでは、より信頼できる計測可能量がウェハ上の点毎、波長毎に生成される。これにより、利用可能な用途が増え結果が改善される。検査ツールからのサンプルパラメタの抽出はプロセスパラメタドリフトの検出に当たり助けとなりうるものであり、それにより、半導体製造業者が予防的又は補正動作を採ることが可能となろう。

図１はシステム１００の実施形態の模式図である。光源１０１は、ステージ１０４上のウェハ１０５の表面１０８に向かうビーム１０２を生成する。ビーム１０２は偏向コントローラ及び合焦機構１０３を通過した後、ウェハ１０５の表面１０８へと発せられる。光源１０１はレーザとすればよく、ある実施形態では例えば青色波長半導体レーザとされる。他の実施形態に従い、その波長が異なる複数個の半導体レーザを波長多重技術で以て結合させ、１本のビーム１０２を形成するようにしたものを、光源１０１としてもよい。更に他の実施形態に従い、光源１０１を、特定用途に係るレシピパラメタに基づきその波長が設定された波長可調半導体レーザとしてもよい。出射ビーム１０２は、典型的には、偏向されていて数ｍＷ〜数百ｍＷ域内のパワーを有するものである。光源１０１を温度制御することでその安定性を高めることができる。

ステージ１０４を、ビーム１０２に対しウェハ１０５をスキャン運動させるよう構成してもよい。ステージ１０４によるこのスキャンの例はｘｙ平面内のものである。表面１０８を過ぎりビーム１０２をスキャン運動させるよう光源１０１を構成してもよい。光源１０１によるビーム１０２のスキャンを、ステージ１０４によるスキャンとは別に行ってもよいし連携して行ってもよい。ステージ１０４によりウェハ１０５の静電、機械又は真空クランピングを行ってもよい。

ウェハ１０５の例は半導体ウェハである。その半導体ウェハを１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ又は４５０ｍｍ直径のシリコンウェハとしてもよい。ウェハ１０５を他種ウェハ、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）又は太陽電池製造用のウェハとすることもできる。

ウェハ１０５は層１０９を有している。この層１０９は、例えば、エピタキシャル成長又は堆積された層とすることができる。一例に係る層１０９は、頂部シリコンキャップ層により保護されたＳｉ_１−ｘＧｅ_ｘエピタキシャル層である。層１０９を、Ｓｉ_１−ｘＧｅ_ｘエピタキシャル層以外の種類の層とすることもできる。

ビーム１０２は、偏向コントローラ及び合焦機構１０３を通ってからウェハ１０５の表面１０８にて反射されるよう差し向けるとよい。一例に係る偏向コントローラ及び合焦機構１０３は、入射面から４５°のところにセットされた偏光子である。他実施形態に係る偏向コントローラ及び合焦機構１０３は、１／４波長プレート及びそれに後続する偏光子を有しそれらの光軸が約４５°ずれたものである。偏向コントローラ及び合焦機構１０３が更に合焦光学系を有し、ウェハ１０５上に投射されるビームのスポットサイズがそれにより制御されるようにしてもよい。

センサ１０６は、ウェハ１０５の表面１０８にて反射されたビーム１０２を受け取り、少なくとも一対の偏向チャネルを提供する。各対の偏向チャネルは、それぞれ、その対の偏向状態対を受け取る２個のフォトダイオード（ＰＤ）型検出器を有している。各対のＰＤ型検出器は、直交する二通りの偏向状態に対応する２個の強度信号を提供する。一例に係るセンサ１０６は偏向感知型検出器である。センサ１０６は２個、４個、６個又はより多数の偏向チャネルを有するものとすればよく、これは一対、二対、三対又はより多数対の偏向検出器により形成することができる。センサ１０６は、表面１０８に発する光を平行光化する合焦機構を、有するものとすることができる。その合焦機構によって、センサ１０６の偏向制御正確性と集光効率とを向上させることができる。

センサ１０６はコントローラ１０７と電子通信する。コントローラ１０７は、プロセッサと、そのプロセッサと電子通信する電子格納デバイスと、同プロセッサと電子通信する通信ポートとを、有するものとすることができる。プロセッサはセンサからの信号を例えば電子接続を介し受け取ることができる。一例に係るコントローラ１０７は、信号を偏向チャネル毎に受け取るよう構成されたものである。コントローラ１０７は、その上で、一対の信号間の差異を正規化することで正規化結果を生成する。その正規化結果に基づき、コントローラ１０７はウェハ１０５上の層、例えば層１０９の値を導出する。その値の例としては、厚み、表面粗さ、素材濃度（例．Ｓｉ_１−ｘＧｅ_ｘ層のＧｅ比率ｘ）及び／又は限界寸法がある。

図１中の描写では偏向コントローラ及び合焦機構１０３が４５°姿勢であるが、偏光子方向をマッチさせるため、ひいてはシステム性能を最適化し又は表面１０８へと発せられるビーム１０２の合計強度を制御するため、偏向方向及び偏光子姿勢を回動させてもよい。偏向コントローラ及び合焦機構１０３における偏光子の姿勢を４５°より大きく又は小さい角度にすることで、反射ｓ偏向状態・ｐ偏向状態間の干渉信号を強めることができる。但し、等方面１０８に係る干渉がなくなるので、通常は、偏向方向及び偏光子姿勢を入射面に対し０°や９０°にセットしないようにする。一例に係る偏向コントローラ及び合焦機構１０３は、１／４波長プレート及びそれに後続する偏光子を有するものである。その波長プレート及び偏光子の光軸を４５°にセットすることで、円偏向光を形成し表面１０８に向かわせることができる。１／４波長プレートは、偏向コントローラ及び合焦機構１０３に付すことが必須なものではなく設けられない例もある。

図２はセンサ１０６の実施形態であり６個の偏向チャネルを有するものの模式図である。センサ１０６は、第１ビームスプリッタ２００と、その第１ビームスプリッタ２００から光を受け取るよう構成された第２ビームスプリッタ２０１とを有している。第１偏向ビームスプリッタ２０３は、第１ビームスプリッタ２００から光を受け取り６個の偏向チャネルのうち２個（Ｄ１，Ｄ２）を生成するよう、構成されている。第２偏向ビームスプリッタ２０４は、第２ビームスプリッタ２０１から光を受け取り６個の偏向チャネルのうち２個（Ｄ３，Ｄ４）を生成するよう、構成されている。第３偏向ビームスプリッタ２０５は、第２ビームスプリッタ２０１から光を受け取り６個の偏向チャネルのうち２個（Ｄ５，Ｄ６）を生成するよう、構成されている。図２では６個の偏向チャネルを有するものとしてセンサ１０６が描かれているが、センサ１０６に他個数の偏向チャネルを持たせることも可能である。

図２中の偏向チャネル３個からなる各対では、それらビームスプリッタ及び偏向ビームスプリッタの構成故に、相異なる一種類又は複数種類の光学特性を計測することができる。即ち、各対の偏向チャネルにユニークな特性を持たせることができる。ある例では、第１ビームスプリッタ２００が３０／７０ビームスプリッタ、第２ビームスプリッタ２０１が５０／５０ビームスプリッタとされ、入射面に対し第２偏向ビームスプリッタ２０４が４５°、第３偏向ビームスプリッタ２０５が０°にそれぞれセットされる。センサ１０６は、第１ビームスプリッタ２００・第１偏向ビームスプリッタ２０３間に１／４波長プレート２０６を有している。１／４波長プレート２０６及び第１偏向ビームスプリッタ２０３の光軸は約４５°相違させればよい。

図３は、図２のセンサ１０６を用い信号と厚みとを対照するグラフである。各偏向チャネルからの６個の信号Ｄ１〜Ｄ６がプロットされている。一対の偏向チャネルからの信号、例えばＤ１及びＤ２を用いウェハの値を導出することができる。それら２個の信号のことをＰｑ及びＳｑと呼ぶことができる。Ｐｑ及びＳｑを更に分析することで、ウェハエッジの位相画像を提供することができる。一対の偏向チャネルに由来する正規化結果によって、ウェハに係る値例えば厚みを導出する際の正確性又は精度を向上させることができる。

ある例では、一対の偏向チャネルからの信号が等式１を用い正規化される。
Ｖ＝（Ｐｑ−Ｓｑ）／（Ｐｑ＋Ｓｑ） （等式１）

Ｐｑ−ＳｑのことをＰｈ、Ｐｑ＋ＳｑのことをＳｐと呼ぶことができる。Ｐｑ及びＳｑが上記一対の信号、Ｖが正規化結果、Ｓｐがその対の合計強度である。Ｖのことをビジビリティ（視程）と呼ぶこともできる。一例に係るＰｑ及びＳｑは実数たる光子信号である。

図４〜図６は、そのゲルマニウム量（ｘ）が異なるＳｉ_１−ｘＧｅ_ｘエピタキシャル層に関し信号とエピタキシャル層厚とを対照するグラフである。各図４〜図６には、Ｐｑ、Ｓｑ、並びに等式１を用いた算出結果Ｖがプロットされている。Ｖはエピタキシャル層厚及びゲルマニウム濃度に応答する。図５及び図６から読み取れるように、ゲルマニウム濃度が高いとＶはエピタキシャル層厚に対し高い感度を呈する。更に、ゲルマニウム濃度が低いサンプル例えば図４中のそれでは、エピタキシャル層厚が薄いところでＶの符号が反転する。

ゲルマニウム濃度は、その光学特性故に、潜在的にＶに影響する。ゲルマニウム及びシリコンは異なる屈折率及び光吸収特性を有している。そのため、Ｓｉ_１−ｘＧｅ_ｘエピタキシャル層におけるゲルマニウムの濃度が変化すると、ウェハの表面から反射されてくる光が変化する。Ｖに対するゲルマニウム濃度の影響に関し他の仕組みもありうる。ゲルマニウムの濃度による信号変動があるので、Ｓｉ_１−ｘＧｅ_ｘエピタキシャル層の厚みを導出できるだけでなく、計測された信号Ｖ及びＳｐの分析を通じＧｅ濃度を計測することが可能になる。

更なる適切な数値を点毎に装置から得て用いることで、ウェハ上の層の値の導出正確性を向上させることができる。これには波長をより多くすること、例えば複数個のレーザを用いることやウェハに向かうビーム入射路を波長多重技術を用い事前に結合させることが含まれうる。これは、検出器内個別波長でもよいし、レーザを変調し各レーザからの信号の検出を同期することが可能な時間多重でもよいし、或いは図１に示すセンサ１０６複数組のうち１個に各波長を送る波長多重分離技術の使用でもよい。点毎、位置毎により多くの計測可能信号を用いることで、ウェハ上の層の値の導出精度を向上させることができる。

図７はＰｑ及びＳｑに関し信号と厚みとを対照するグラフである。図８は図７のＰｑ及びＳｑに関し位相と厚みとを対照するグラフである。Ｐｑ及びＳｑは例えばＤ１及びＤ２、Ｄ３及びＤ４、或いはＤ５及びＤ６に対応しうるものであるが、図７及び図８にはＤ１及びＤ２のみが描かれている。センサ１０６からの６個の信号は図３に示したものであり、またそれは図７中のそれと同じウェハに係るものである。

図９は表面１０８からの反射のうち計測可能なものを対照するグラフであり、図中のＮ、Ｓ及びＣは図３の６個の信号（Ｄ１〜Ｄ６）に係る正規化結果から演繹することができる。Ｎ、Ｓ及びＣは表面１０８の偏向特性から定義され、システムがある特定の形態で構成されている場合は各対をなす別々の信号に比例するものであり、また線形結合させうるものである。一例に係るＮ、Ｓ及びＣは、それぞれ、三対の正規化差異信号のうち一つ（例．Ｄ５及びＤ６、Ｄ１及びＤ２、Ｄ３及びＤ４）に比例する。このことは、Ｓが図８に描いた結果Ｖと同じ形状を有する点に注目することで確認される。Ｎ、Ｓ及びＣの組合せにより提供される情報は、例えばＳ単独の場合よりも多い。Ｎ、Ｓ及びＣの使用は系統的誤差、例えばウェハエッジの不規則性に対しては、より信頼性がおけることである。例えば、表面１０８の複素反射率がｓ及びｐ偏向光についてＲｓ及びＲｐである場合、Ｎ＝｜Ｒｐ｜−｜Ｒｓ｜、Ｓ＝２Ｉｍ（Ｒｐ＊ｃｏｎｊ（Ｒｓ））及びＣ＝２Ｒｅ（Ｒｐ＊ｃｏｎｊ（Ｒｓ））となる。

二通り以上の正規化結果を用いることで、本システムにより、ウェハ上にあり０ｎｍ〜５ｎｍ域の厚みを有する層の厚みを計測することが可能となる。Ｓ単独では、一通りの信号レベルが二通りの相異なる厚みに対応するという曖昧性故、０ｎｍ〜５ｎｍ域の層厚を特定することができない。例えばＳ及びＮ、Ｓ及びＣ、或いはＳ、Ｎ及びＣなら、ウェハ上にあり０ｎｍ〜５ｎｍ域の厚みを有する層の厚みを特定できるかもしれない。Ｎ、Ｓ及びＣは厚みによって変化するのである。厚みを導出するには、計測された諸量（Ｎ、Ｓ及びＣの組合せ）が所望厚み域内で数学的に導出される。例えば、量Ｓ単独の値は図９中の０〜３ｎｍ域内にある二通りの厚みで同じになり、Ｎ単独の値は厚み６ｎｍと厚み１８ｎｍとで同じになる。従って、厚みは一量のみで以て導出することができない。

ウェハ上の層の値は、正規化結果と上記一対の信号の合計強度（例．Ｓｐ）とに基づき導出することもできる。

Ｓ、Ｎ及びＣにより提供される余剰情報により更なるパラメタを導出することができる。例えば、Ｓ、Ｎ及びＣの組合せを用い、その層厚に加えウェハ上の層のＧｅ濃度を導出することができる。Ｓ、Ｎ及びＣにより提供される余剰情報によりシステム正確性及び精度を向上させることができる。例えば、Ｓ、Ｎ及びＣの使用によりウェハ上の層の厚みが優れて導出される。例えば非線形最小二乗最適化アルゴリズムを用い、本システムのモデルに被計測信号（Ｄ１〜Ｄ６又はそれらから演繹された量Ｎ、Ｓ、Ｃ）を当てはめることで、例えば表面、厚み、濃度及び／又は粗さの値が導出される。

正規化結果Ｓ、Ｎ及びＣが開示されているが、これより多数又は少数の正規化結果を用いウェハ上の層の値を導出してもよい。例えば、層の構造が単純な場合や監視すべき厚み域が狭い場合は、Ｓのみを用いるのでもＳ及びＮを用いるのでもよい。層の構造がより複雑な場合に、Ｓ、Ｎ、Ｃ及び更なる正規化結果（Ｓｐ）を用いてもよい。

本システム１００は動作前に校正した方がよい。信号（例．Ｄ１〜Ｄ６）とサンプルの光学特性（例．Ｎ、Ｓ、Ｃ又はＳｐ）との間の関係は本システム１００の構成に依存しうる。例えば偏向ビームスプリッタの角度が変化するにつれ、Ｄ１〜Ｄ６とＮ、Ｓ及びＣとの間の関係も変化する。そのため、本システム１００を動作前に校正した方がよい。ある例によれば、校正ウェハ上の一組のテスト構造か一組のテストウェハでありその特性が判明しているものを計測することで、Ｄ１〜Ｄ６とＮ、Ｓ及びＣとの間の関係を求めることができる。この校正プロセス後に、計測で得られた正規化結果（Ｄ１〜Ｄ６）からサンプルの光学特性（Ｎ、Ｓ及びＣ）を算出することで、Ｄ１〜Ｄ６とＮ、Ｓ及びＣとの間の関係を導出することができる。

光源と検出器の波長プレートとを整列させる手順を、本システム１００の動作に先立ち実行することができる。これにより、光軸の角度を設計値にセットし、本システムを調和状態に保つことができる。

Ｓｉ_１−ｘＧｅ_ｘエピタキシャル層が開示されているが、本システムを他層や他種ウェハで以て用いることもできる。例えば、窒化物層、シリコンオン絶縁体（ＳＯＩ）ウェハ、ウェハ上の損傷層（例．注入層）、或いは他種堆積を用い形成された他の薄膜について、厚み、限界寸法及び／又はその他の値を本システムにより導出することができる。別の例によれば、ＳＯＩウェハにおけるシリコン層の厚みを導出することができる。更に別の例によれば、ウェハ分割（スプリッティング）及び割断（クリービング）プロセスにて用いられるウェハ内シリコン層又は注入領域（例．水素注入領域）の厚みを導出することができる。更に別の例によれば、ウェハ上に成長した酸化物層の厚みを導出することができる。更に別の例によれば、Ｓｉのエピタキシャル層の表面粗さ又は結晶スリップラインを導出することができる。更に別の例によれば、フォトレジスト厚をＥＢＲプロセス前後に導出することができる。

本件開示について１個又は複数個の具体的実施形態との関連で記述したが、ご理解頂けるように、本件開示の他の諸実施形態を、本件開示の技術的範囲から離隔することなくなしうる。従って、本件開示は、添付する特許請求の範囲及びその合理的な解釈によってのみ限定されるものと認められる。

Claims (20)

1. ウェハを保持するよう構成されたステージと、
   そのステージ上のウェハの表面にビームを差し向けるよう構成された光源と、
   上記表面にて反射されたビームを受け取り少なくとも２個の偏向チャネルを提供するよう構成されており、各偏向チャネルが信号を発するセンサと、
   そのセンサと電子通信するコントローラと、
   を備え、上記コントローラが、
   各偏向チャネルから信号を受け取るよう、
   一対の信号間の差異を正規化することで正規化結果を生成するよう、且つ
   その正規化結果と上記一対の信号の合計強度とに基づきウェハ上の層の値、但し厚み、表面粗さ、素材濃度及び限界寸法のうち一つである値を導出するよう、
   構成されているシステム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、上記センサが偏向感知型検出器であるシステム。
3. 請求項１に記載のシステムであって、６個の偏向チャネルを提供するよう上記センサが構成されており、そのセンサが、
   第１ビームスプリッタと、
   第１ビームスプリッタから光を受け取るよう構成された第２ビームスプリッタと、
   第１ビームスプリッタから光を受け取るよう構成された第１偏向ビームスプリッタであり、上記６個の偏向チャネルのうち２個を生成するよう構成された第１偏向ビームスプリッタと、
   第２ビームスプリッタから光を受け取るよう構成された第２偏向ビームスプリッタであり、上記６個の偏向チャネルのうち２個を生成するよう構成された第２偏向ビームスプリッタと、
   第２ビームスプリッタから光を受け取るよう構成された第３偏向ビームスプリッタであり、上記６個の偏向チャネルのうち２個を生成するよう構成された第３偏向ビームスプリッタと、
   を有するシステム。
4. 請求項３に記載のシステムであって、第１ビームスプリッタが３０／７０ビームスプリッタであるシステム。
5. 請求項３に記載のシステムであって、第２ビームスプリッタが５０／５０ビームスプリッタであるシステム。
6. 請求項３に記載のシステムであって、入射面に対し第２偏向ビームスプリッタが４５°をなし第３偏向ビームスプリッタが０°をなすシステム。
7. 請求項３に記載のシステムであって、更に、第１ビームスプリッタ・第１偏向ビームスプリッタ間に配された１／４波長プレートを備えるシステム。
8. 請求項３に記載のシステムであって、上記コントローラが、更に、複数対の信号を正規化することで三通りの正規化結果を生成しそれら三通りの正規化結果に基づき上記値を導出するよう構成されているシステム。
9. 請求項１に記載のシステムであって、上記コントローラが、式Ｖ＝（Ｐｑ−Ｓｑ）／（Ｐｑ＋Ｓｑ）、但しＰｑ及びＳｑが上記一対の信号、Ｖが正規化結果、Ｓｐ＝Ｐｑ＋Ｓｑが上記合計強度である式を用い、上記一対の信号間の差異を正規化するよう構成されているシステム。
10. 請求項１に記載のシステムであって、各偏向チャネルが偏向ビームスプリッタにより生成されるシステム。
11. 請求項１に記載のシステムであって、上記表面で反射されたビームからなる４個以下の偏向チャネルを提供するよう上記センサが構成されているシステム。
12. 請求項１に記載のシステムであって、複数通りの波長にてビームを差し向けるよう上記光源が構成されており、その光源が、可調レーザか、或いは別々の波長で稼働する複数個のレーザの波長多重であるシステム。
13. 請求項１に記載のシステムであって、上記コントローラが、非線形最小二乗最適化アルゴリズムにより上記一対の信号又は正規化結果を当てはめることで上記層の上記値を導出するよう構成されているシステム。
14. 光源からウェハの表面へとビームを差し向けるステップと、
    上記表面にて反射されたビームをセンサで以て受け取るステップと、
    少なくとも１個の偏向ビームスプリッタを用い上記センサにおけるビームを複数個の偏向チャネルへと分岐させるステップと、
    各偏向チャネルから信号を生成するステップと、
    一対の上記信号間の差異を正規化することで正規化結果を生成するステップと、
    正規化結果と上記一対の信号の合計強度とに基づきウェハ上の層の値、但し厚み、表面粗さ、素材濃度及び限界寸法のうち一つである値を導出するステップと、
    を有する方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、上記正規化にて式Ｖ＝（Ｐｑ−Ｓｑ）／（Ｐｑ＋Ｓｑ）、但しＰｑ及びＳｑが上記一対の信号、Ｖが正規化結果、Ｓｐ＝Ｐｑ＋Ｓｑが上記合計強度である式を用いる方法。
16. 請求項１４に記載の方法であって、上記分岐が、更に、３個の偏向ビームスプリッタを用いビームを６個の偏向チャネルへと分岐させるステップを含む方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、上記正規化が、更に、三通りの正規化結果を生成するステップを含む方法。
18. 請求項１４に記載の方法であって、更に、計測された信号をモデルを用い分析することでウェハ上の層の上記値を導出するステップを有する方法。
19. 請求項１４に記載の方法であって、上記ビームが複数通りの波長を有し、当該複数通りの波長が、可調レーザによって、或いは別々の波長で稼働する複数個のレーザの波長多重によって生成される方法。
20. 請求項１４に記載の方法であって、上記導出が、非線形最小二乗最適化アルゴリズムにより上記一対の信号又は正規化結果を当てはめるステップを含む方法。