JP2020530206A - 分光計量を用いたパターン化膜スタックのバンドギャップ計測 - Google Patents
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Abstract
分光計量システムであり分光計量ツール及びコントローラを有する。コントローラは、２個以上の層を有する多層格子のモデルであり、その多層格子の供試層の幾何を示す幾何パラメタと、その供試層の分散を示す分散パラメタと、を含むモデルを生成する。コントローラは、更に、モデルとなった多層格子に対応し作成された多層格子の分光信号を分光計量ツールから受け取る。コントローラは、更に、そのモデル多層格子の１個又は複数個のパラメタの値を、計測された分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定する。コントローラは、更に、その作成多層格子の供試層のバンドギャップを、その作成された構造の供試層の１個又は複数個のパラメタの、それら決定値に基づき予測する。
Description
本件開示は総じて分光計量に関し、より具体的には、分光計量を用いたパターン化膜スタックのバンドギャップ計測に関する。
（関連出願への相互参照）
本願は、「分光計量を用いたパターン化膜スタックのバンドギャップ計測」(BANDGAP MEASUREMENTS OF PATTERNED FILM STACKS USING SPECTROSCOPIC METROLOGY)と題しＴｉａｎｈａｎ Ｗａｎｇ、Ａａｒｏｎ Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ、Ｄａｗｅｉ Ｈｕ、Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ、Ｍａｎｈ Ｄａｎｇ Ｎｇｕｙｅｎ、Ｓｔｉｌｉａｎ Ｐａｎｄｅｖ、Ｊｏｈｎ Ｌｅｓｏｉｎｅ、Ｑｉａｎｇ Ｚｈａｏ、Ｌｉｅｑｕａｎ Ｌｅｅ、Ｈｏｕｓｓａｍ Ｃｈｏｕａｉｂ、Ｍｉｎｇ Ｄｉ、Ｔｏｒｓｔｅｎ Ｋａａｃｋ、Ａｎｄｒｅｉ Ｓｈｃｈｅｇｒｏｖ及びＺｈｅｎｇｑｕａｎ Ｔａｎを発明者とする２０１７年８月７日付米国仮特許出願第６２／５４２２６０号に基づき米国特許法第１１９条（ｅ）の利益を主張する出願であるので、その全容を参照により本願に繰り入れることにする。
本願は、「分光計量を用いたパターン化膜スタックのバンドギャップ計測」(BANDGAP MEASUREMENTS OF PATTERNED FILM STACKS USING SPECTROSCOPIC METROLOGY)と題しＴｉａｎｈａｎ Ｗａｎｇ、Ａａｒｏｎ Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ、Ｄａｗｅｉ Ｈｕ、Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ、Ｍａｎｈ Ｄａｎｇ Ｎｇｕｙｅｎ、Ｓｔｉｌｉａｎ Ｐａｎｄｅｖ、Ｊｏｈｎ Ｌｅｓｏｉｎｅ、Ｑｉａｎｇ Ｚｈａｏ、Ｌｉｅｑｕａｎ Ｌｅｅ、Ｈｏｕｓｓａｍ Ｃｈｏｕａｉｂ、Ｍｉｎｇ Ｄｉ、Ｔｏｒｓｔｅｎ Ｋａａｃｋ、Ａｎｄｒｅｉ Ｓｈｃｈｅｇｒｏｖ及びＺｈｅｎｇｑｕａｎ Ｔａｎを発明者とする２０１７年８月７日付米国仮特許出願第６２／５４２２６０号に基づき米国特許法第１１９条（ｅ）の利益を主張する出願であるので、その全容を参照により本願に繰り入れることにする。
かつてなく小フットプリントな電子デバイスへの需要が、所望スケールでの製造にとどまらない広範な製造問題を提示している。例えば、電子部品例えばトランジスタの物理的なサイズが縮小するにつれ、その組成膜層の電気特性及び光学特性が物理幾何にますます依存するようになる。とりわけ、薄い絶縁層を介した漏れ電流が、６５ｎｍ未満波長が組み込まれているリソグラフィツールでのデバイス製造に関しては大問題となる。この漏れ電流はデバイス性能に悪影響し、動作温度の上昇並びに電力消費の増大につながりうる。従って、製造中に絶縁層の特性を密に監視及び制御することで、製造されたデバイス（製造デバイス）が設計仕様内で確と動作するようにすることが望ましい。
半導体デバイスに作成された層（作成層）の諸側面を監視するため、計量ターゲットが広く用いられている。計量ターゲットは、通常、デバイスのフィーチャ（外形特徴）と同じ層上に作成された一群のターゲットフィーチャで構成されており、これに限られるものではないが層厚、層の光学特性（例．分散、バンドギャップ等）、限界寸法、サイドウォール角（側壁角）、２個以上の層の相対整列（例．オーバレイ）、ターゲットの焦点位置、リソグラフィ工程における露光量等、１個又は複数個の注目製造パラメタに対し感応的になるよう設計されている。この構成によれば、計量ターゲットの計測によって、作成されたデバイスフィーチャ（作成デバイスフィーチャ）を表す有感データをもたらすことができる。
"Sub-bandgap defect states in polycrystalline hafnium oxide and their suppression by admixture of silicon," N.V. Nguyen et al, APL 87, 192903 (2005)
多くのアプリケーションでは、所望製造パラメタの計測を行えるよう計量ターゲットが設計されるため、計量ターゲットの物理的構成がそれに対応するデバイスフィーチャとは異なるものとなりうる。しかしながら、幾何形状が異なる計量ターゲット及びデバイスフィーチャの計測結果間相関は、物理幾何に対する作成層の電気特性及び光学特性の依存性が増すことで弱まることがある。このことがとりわけ真実たりうるのは、これに限られるものではないが、複数個の薄膜層で形成された周期的フィーチャを有しそれらがかつてない小寸法で以て作成されている多層格子構造であろう。こうしたことから、諸難点例えば上述のそれに対処するシステム及び方法を提供することが望まれている。
本件開示の１個又は複数個の例証的実施形態に従い分光計量システムが開示される。ある例証的実施形態に係るシステムは、２個以上の層を有する多層格子から入射照明に応じ発せられる輻射を示す分光信号をもたらす、分光計量ツールを有する。また、ある例証的実施形態に係るシステムは、その分光計量ツールに可通信結合されたコントローラを有する。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラが、２個以上の層を有する多層格子のモデルであり、多層格子に係る１個又は複数個のパラメタを含むモデルであり、当該１個又は複数個のパラメタが、その多層格子の供試層の幾何を示す幾何パラメタ並びにその供試層の分散を示す１個又は複数個の分散パラメタを含むモデルを、生成する。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラが、モデルとなった多層格子（モデル多層格子）に対応し作成された多層格子（作成多層格子）の分光信号を分光計量ツールから受け取る。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラが、そのモデル多層格子の１個又は複数個のパラメタの値を、計測された分光信号（計測分光信号）に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定する。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラが、作成多層格子の供試層のバンドギャップを、その作成された構造の供試層の１個又は複数個のパラメタの、それら決定値に基づき予測する。
本件開示の１個又は複数個の例証的実施形態に従いバンドギャップ定量方法が開示される。ある例証的実施形態に係る方法では、２個以上の層で形成された多層格子を有する計量ターゲットのモデルであり、その多層格子に係る１個又は複数個のパラメタで以てパラメタ化されたモデルであり、当該１個又は複数個のパラメタが、その多層格子に係る幾何パラメタ並びに当該２個以上の層のうち供試層の分散を示す１個又は複数個の分散パラメタを含むモデルを、生成する。また、ある例証的実施形態に係る方法では、モデル多層格子に対応する作成多層格子の分光信号を計測する。また、ある例証的実施形態に係る方法では、モデル多層格子の１個又は複数個のパラメタの値を、計測分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定する。また、ある例証的実施形態に係る方法では、その計量ターゲットに係る計量指標であり、作成多層格子の供試層のバンドギャップを示すものを、１個又は複数個のパラメタの決定値に基づき計算する。
本件開示の１個又は複数個の例証的実施形態に従い製造システムが開示される。ある例証的実施形態に係るシステムは、２個以上の層を有する多層格子をプロセスレシピに基づき作成する１個又は複数個のプロセスツールを有する。また、ある例証的実施形態に係るシステムは、１個又は複数個のプロセスツールによって作成された多層格子から入射照明に応じ発せられる輻射を示す分光信号をもたらす、分光計量ツールを有する。また、ある例証的実施形態に係るシステムは、分光計量ツール及び１個又は複数個のプロセスツールに可通信結合されたコントローラを有する。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラが、２個以上の層を有する多層格子のモデルであり、多層格子に係る１個又は複数個のパラメタを含むモデルであり、その１個又は複数個のパラメタが、その多層格子の供試層の幾何を示す幾何パラメタ並びにその供試層の分散を示す分散パラメタを含むモデルを、生成する。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラが、モデル多層格子に対応する作成多層格子であり、指定プロセスレシピに基づき１個又は複数個のプロセスツールにより作成されたものの分光信号を、分光計量ツールから受け取る。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラが、モデル多層格子の１個又は複数個のパラメタの値を、計測分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定する。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラが、作成多層格子の供試層のバンドギャップを、その作成された構造の供試層の１個又は複数個のパラメタの、それら決定値に基づき計算する。また、ある例証的実施形態では、そのコントローラが、１個又は複数個の多層格子作成用プロセスツールに係るプロセスレシピを、供試層の予測されたバンドギャップ（予測バンドギャップ）に基づき調整する。
理解し得るように、上掲の概略記述及び後掲の詳細記述は共に専ら例示的且つ説明的なものであり、特許請求の範囲記載の発明を必ずしも限定するものではない。添付図面は本明細書に組み込まれてその一部を構成し、本発明の諸実施形態を描写しており、且つ概略記述と相俟ち本発明の諸原理を説明する役目を有している。
本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）には、以下の添付図面を参照することで、本件開示に備わる数多くの長所をより良好にご理解頂けよう。
以下、添付図面に描かれている被開示主題を詳細に参照する。本件開示では、ある種の実施形態及びその個別的特徴を具体的に図示及び説明している。本願説明の諸実施形態は限定ではなく例証であると把握されるべきである。いわゆる当業者には直ちに察せられる通り、本件開示の神髄及び技術的範囲から離隔することなく、形態及び細部に様々な変形及び修正を施すことができる。
本件開示の諸実施形態は、デバイス様計量ターゲットの計量指標を提供することを指向している。デバイス様計量ターゲットの例としては、これに限る必要はないものの、標本の素材層複数個で形成された周期分布フィーチャを有する多層格子があろう。そうした計量ターゲットにより、これに限られるものではないが３Ｄ電界効果トランジスタ（ＦｉｎＦＥＴ）構造、メモリ構造等のトランジスタ構造を物理的に近似すること、ひいては表現・表象することができる。本件開示の付加的諸実施形態は、１個又は複数個の供試層（例．多層格子の絶縁素材層等）の光学バンドギャップに比例する計量指標を提供することを指向している。例えば、絶縁素材のバンドギャップによって、その素材の電気特性を示すことができ、更にはトランジスタ内使用時におけるその絶縁素材の漏れ電流を示すことができる。ひいては、供試層のバンドギャップに比例する計量指標によって、類似製造トランジスタの最終的デバイス性能を示すデータを、提供することができる。幾つかの実施形態によれば、計量ターゲットの供試層を、これに限られるものではないが比較的高い比誘電率を有する絶縁素材（例．「高ｋ」素材）で形成することができ、その素材を、これに限られるものではないが二酸化ハフニウム、珪酸ハフニウム、窒化珪酸ハフニウム、珪酸ジルコニウム等とすることができる。
本件開示を通じ用いられている語「標本」は、総じて、半導体又は非半導体素材で形成された基板であり、１個又は複数個の「層」又は「膜」と、通常は光学計量のため周期的となるよう選定されるパターン化構造と、を有するもののことを指している。半導体又は非半導体素材の例としては、これに限られるものではないが単結晶シリコン、砒化ガリウム及び燐化インジウムがある。その基板上に形成される層としては、これに限られるものではないがレジスト、誘電体、導電体、半導体等があろう。本件技術分野では相異なる多種類の標本層が知られており、本願中の用語たる標本には、基板及びその上に形成される全種類の層を包括する意図がある。更に、本件開示の目的を踏まえれば、標本及びウェハなる語は互換的であると解されるべきである。加えて、本件開示の目的を踏まえれば、デバイス、マスク及びレティクルのパターン化（パターニング）なる語は互換的であると解されるべきである。
本件開示の付加的諸実施形態は、多層格子構造を有する計量ターゲットの幾何特性及び光学特性双方をモデル化することを指向している。多層格子構造のパラメタ化モデルには、少なくとも1個の幾何パラメタ及び少なくとも1個の分散パラメタであり、作成・製造プロセスにおける変動により変動しうるもの、しかも供試層（例．「高ｋ」絶縁層）のバンドギャップに影響しうるものを、含めることができる。こうすることで、そのパラメタ化モデルに、幾何又は光学特性単独の修正を算入することができ、しかも供試構造のバンドギャップに対する物理幾何の寸法依存的影響を算入することができる。
更なる諸実施形態は、その計量ターゲットで表現・表象しようとしているデバイスフィーチャ（例．トランジスタ、メモリ構造等）の幾何パラメタによく似た幾何パラメタ（例．膜厚、フィーチャ高、フィーチャ幅、サイドウォール角等）を有する計量ターゲットを指向している。こうすることで、幾何及び／又は分散パラメタのプロセス誘起性変動を、計量ターゲット及びデバイスフィーチャに対し略同様に影響させることができ、ひいては、その計量ターゲットから抽出されたバンドギャップ比例計量指標により、そのデバイスフィーチャの電気特性及び光学特性についての正確な示数を提供することができる。
本件開示の付加的諸実施形態は、計量ターゲットの分光信号と供試層のバンドギャップとの間の統計的関係を決定することを、指向している。その際、供試層の光学特性と計量ターゲットの幾何との間の複雑な関係を勘案する解析的モデルを、開発する必要はない。そうではなく、分光信号の特定諸側面とモデル内分散パラメタとの間の統計的関係を決定することで、作成された計量構造の供試層のバンドギャップが計測分光信号に基づき予測されるようにすればよい。本願での認識によれば、こうした手法は、供試層のバンドギャップについての高度に正確な予測を、広範な錯綜構造に関し行いるので、解析的モデルが所望外又は取得不能（例．望外に構成が困難、情報処理負担が過重、膜層内欠陥状態が勘案困難等）かもしれないときに、とりわけ有益たりうる。とはいえ、本願での更なる認識によれば、複数個の一体的フィーチャ幾何を有する類のデバイスフィーチャでは、相異なるフィーチャ幾何に対応し複数個のモデル内計量ターゲットが必要になりうるものの、計測されたバンドギャップと期待されるデバイス性能との間に適切な相関をもたらすことができる。
例えば、計量ターゲットの分光信号と、供試層のモデル内分散パラメタの値と、の間の統計的関係を、パラメタ変動型多層格子（例．幾何パラメタ及び分散パラメタが変動するもの）を有する多数のモデル内計量ターゲットの分光信号をシミュレーション（模擬）し、それらモデル内分散パラメタをシミュレーション毎に計算し、そして、その分光計量ツールで以て計測可能な分光信号の特定諸特徴と、供試層のモデル内分散パラメタと、の間の統計的関係を、統計モデルを用い決定することで、決定することができる。
別例によれば、計量ターゲットの分光信号と、供試層のモデル内分散パラメタの値と、の間の統計的関係を、パラメタ変動型多層格子（例．幾何パラメタ及び分散パラメタが変動するもの）を有する多数の計量ターゲットを作成し、作成ターゲット毎にモデル内分散パラメタを計測し、そして、分光計量ツールで以て計測可能な分光信号の特定諸特徴と、供試層のモデル内分散パラメタと、の間の統計的関係を、同様に統計モデルを用い決定することで、決定することができる。
更なる例によれば、計量ターゲットの分光信号と、供試層のモデル内分散パラメタの値と、の間の統計的関係を、供試層の全パラメタ化分散モデル及びその多層格子の幾何を提供し、回帰分析を用い適切なモデルパラメタを決定することで、決定することができる。
本件開示の付加的諸実施形態は、供試層のバンドギャップに比例する計量指標を、統計モデルを用い決定された分散パラメタ値に基づき決定することを、指向している。バンドギャップに関わる分散パラメタ値が統計モデルによってもたらされる場合、バンドギャップ又はそのバンドギャップに比例する指標を、それら分散パラメタ値から抽出しなければならない。幾つかの実施形態では、バンドギャップに比例する計量指標の一つが、吸収エッジ（例．遷移光学吸収）に係る指数変化スペクトル域における分散曲線の積分とされる。この場合、その遷移光学吸収によって、注目電気特性（例．漏れ電流）に影響しえない欠陥に対しロバストなバンドギャップ指標を提供することができる。幾つかの実施形態によれば、アーバックテイルを有する分散曲線を、そのアーバックテイル領域に関し指数形を用い再構築することで、その遷移光学吸収積分の決定を行うことができる。
本件開示の付加的諸実施形態は、分光計量ツールであり、多層格子計量ターゲットの供試層のバンドギャップに比例する計量指標を提供するのに適するものを指向している。分光計量ツールであり、供試層のバンドギャップへの統計的関連付けに適する分光信号を供給するのに適したものには、これに限られるものではないがスペクトロメータ（分光計）、リフレクトメータ（反射計）、エリプソメータ（楕円偏向計）等があろう。従って、分光信号は、これに限られるものではないが、その計量ターゲット上への入射光のスペクトルパワー、偏向及び位相シフトを含むものとなろう。
本件開示の付加的諸実施形態は、製造されるデバイス（製造デバイス）の性能をその計量指標に基づき推定することを、指向している。例えば、バンドギャップに比例する計量指標を利用することで、製造デバイス（例．トランジスタ、メモリデバイス等）に係る漏れ電流を予測することができる。
本件開示の更なる諸実施形態は、デバイスフィーチャ作成に係る１個又は複数個のプロセスツールを、バンドギャップに比例する計量指標に基づき制御することを、指向している。例えば、その計量指標によって、プロセスツール向け制御パラメタたるに相応しい診断情報を提供することができる。この場合、ウェハの１個又は複数個の計量ターゲットについての計量指標の変動を用い、同じウェハ上の後続層の一側面又は複数側面を修正すること（例．その供試層の変動に関し補償すること）や、後続の生産履行での一外観又は複数外観の製造デバイスの堆積を修正することができる。一例としては、その計量指標の変動を用い、１個又は複数個のプロセスツールを制御するのに用いられるプロセスレシピのうち１個又は複数個のパラメタを変化させることができる。
図１Ａは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係る半導体デバイス製造システム１００を描いた概念図である。一実施形態に係るシステム１００は、１個又は複数個のパターン化層（例．計量ターゲットパターン、デバイスフィーチャ等）を標本上に作成するプロセスツール１０２を有している。また、一実施形態に係るシステム１００は計量ツール１０４を有しており、標本上にある１個又は複数個の作成計量ターゲットを特性解明するようそれが構成されている。また、一実施形態に係るシステム１００はコントローラ１０６を有している。また、一実施形態に係るコントローラ１０６は１個又は複数個のプロセッサ１０８を有しており、記憶媒体１１０上に保持されているプログラム命令を実行するようそれが構成されている。この構成では、コントローラ１０６に備わる１個又は複数個のプロセッサ１０８によって、本件開示の随所に記載されている様々な処理ステップを実行することができる。
プロセスツール１０２には、電子デバイスのパターン化層１個又は複数個の製造に適し本件技術分野で既知な、あらゆる種類の製造ツールを含めることができる。標本上にあり標本層に係る印刷フィーチャは、これに限られるものではないが１個又は複数個の素材堆積工程、１個又は複数個のリソグラフィ工程、１個又は複数個のエッチング工程、１個又は複数個のリフトオフ工程等、一群の加法又は減法処理工程を通じ作成することができる。そのため、プロセスツール１０２には、これに限られるものではないが素材堆積システム、リソグラフィシステム、エッチングシステム、リフトオフシステム等を含めることができる。
計量ツール１０４では、半導体製造に関連する様々な種類の計測を行うことができる。例えば、これに限られるものではないが、バンドギャップに比例する計量指標、限界寸法（例．指定高さにおける作成フィーチャの幅）、２個以上の層のオーバレイ、サイドウォール角、膜厚、プロセス関連パラメタ（例．リソグラフィ工程における標本の焦点位置、リソグラフィ工程における露光照明量等）等、１個又は複数個の計量ターゲットについての１個又は複数個の計量指標を、計量ツール１０４によりもたらすことができる。
本願での認識によれば、半導体プロセスツールにより実行される半導体プロセス（例．膜の堆積、リソグラフィ工程、エッチング工程等）は、経時的にドリフトすることがある。ドリフトは、これに限られるものではないがツール摩耗、そのプロセスに係る制御アルゴリズムでのドリフト等を初め、複数個の要因の結果たりうる。更に、ドリフトは標本の特性一通り又は複数通りに影響しうるので、一通り又は複数通りの計量計測（例．バンドギャップに比例する計量指標、限界寸法計測等）が影響を受けることがある。これとの関連で言えば、計量計測によって、製造プロセス内の一工程又は複数工程に係る診断情報を提供することができる。
計量ツール１０４には、標本上の計量ターゲットに係る計量信号を提供するのに適し本件技術分野で既知な、あらゆる種類の計量システムが含まれうる。一実施形態に係る計量ツール１０４は、一通り又は複数通りの波長における計量ターゲットの光学特性一通り又は複数通り（例．１個又は複数個の分散パラメタ等）を示す分光信号を提供するよう、構成されている。計量ツール１０４の例としては、これに限られるものではないが、スペクトロメータ、一通り又は複数通りの照明角を有する分光エリプソメータ、ミュラー行列要素を計測する分光エリプソメータ（例．回転補償器を用いるもの）、単一波長エリプソメータ、角度分解エリプソメータ（例．ビームプロファイルエリプソメータ）、分光リフレクトメータ、単一波長リフレクトメータ、角度分解リフレクトメータ（例．ビームプロファイルリフレクトメータ）、イメージングシステム、瞳イメージングシステム、スペクトルイメージングシステム、スキャタロメータ（散乱計）等があろう。一実施形態に係る計量ツール１０４は、１個又は複数個の標本画像の生成を踏まえ計量データを計測する画像依拠計量ツールを、有するものである。他の実施形態に係る計量ツール１０４は、標本からの光の散乱（反射、回折、散漫散乱等）を踏まえ計量データを計測するスキャタロメトリ（散乱計測）依拠計量システムを、有するものである。
更に、その計量システムが単一の計量ツールを有していても複数個の計量ツールを有していてもよい。複数個の計量ツールが組み込まれた計量システムが、「ＣＤばらつきの高分解能監視」(High resolution monitoring of CD variations)と題する２０１１年４月２６日付特許文献１、並びに「複数ツール兼構造分析」(Multiple tool and structure analysis)と題する２００９年１月１３日付特許文献２にて概述されているので、参照により両者の全容を本願に繰り入れることにする。主として反射光学系に依拠する集束ビームエリプソメトリ（楕円偏向計測）が、「集束ビーム分光エリプソメトリ方法及びシステム」(Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system)と題する１９９７年３月４日付特許文献３にて概述されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。幾何光学系で定まるサイズを超えた照明スポット拡張を引き起こすという光回折の効果を軽減するアポダイザの使用が、「光学計測その他の用途でのスポットサイズ低減に役立つアポダイジングフィルタシステム」(Apodizing filter system useful for reducing spot size in optical measurements and other applications)と題する１９９９年１月１２日付特許文献４にて概述されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。同時複数入射角照明を伴う高数値開口ツールの使用が、「同時複数入射角計測を伴う限界寸法分析」(Critical dimension analysis with simultaneous multiple angle of incidence measurements)と題する２００２年８月６日付特許文献５により概述されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。
計量ツール１０４により審尋される計量ターゲットは、その厚みをその計量ツール１０４で計測できる複数個の層（例．膜）を、有するものとすることができる。更に、その計量ツール１０４により、これは必須ではないが、多層スタック（例．プレーナ多層スタック、多層格子等）の層１個又は複数個の組成や、標本上又は標本内にある１個又は複数個の欠陥を、計測することができる。計量ツールを用い非周期ターゲットを特性解明することが、「計量及び検査のため有限構造及び有限照明を電磁モデル化する方法」(Method of electromagnetic modeling of finite structures and finite illumination for metrology and inspection)と題する２０１６年３月２２日付特許文献６にて概述されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。
更に、半導体ウェハ上の複数個所にターゲットを所在させることができる。例えば、ターゲットをスクライブライン内（例．ダイ間）に所在させること、及び／又は、ダイそのものの内部に所在させることができる。「複数ツール兼構造分析」(Multiple tool and structure analysis)と題する２００９年１月１３日付特許文献２に記載の如く、同じ又は複数個の計量ツールにより複数個のターゲットを同時に又は順次計測することができるので、参照によりその文献の全容を本願に繰り入れることにする。計量ツールからの計量データを半導体製造プロセスにて利用すること、例えばプロセス（例．リソグラフィ工程、エッチング工程等）に対するフィードフォワード、フィードバック及び／又はフィードサイドウェイ補正に利用することで、不備のないプロセス制御ソリューションを提供することができる。
図１Ｂは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係りリソグラフィツールとして構成されているプロセスツール１０２を描いた概念図である。リソグラフィツールとして構成されたプロセスツール１０２によれば、例えば、トランジスタと、それに対応する計量ターゲット例えば本願既述の如く多層格子を有するそれと、を有するデバイス構造を、作成することができる。一実施形態に係るプロセスツール１０２はリソグラフィ照明源１１２を有しており、１本又は複数本の照明ビーム１１４を生成するようそれが構成されている。当該１本又は複数本の照明ビーム１１４には、これに限られるものではないが紫外（ＵＶ）輻射、可視輻射、赤外（ＩＲ）輻射を初め、一通り又は複数通りの指定波長の光を含めることができる。
リソグラフィ照明源１１２からの照明がどのような空間分布（例．照明パターン）を有していてもよい。リソグラフィ照明源１１２の例としては、これに限られるものではないが単極照明源、双極子照明源、Ｃ−Ｑｕａｄ照明源、Ｑｕａｓａｒ（登録商標）照明源、フリーフォーム照明源等があろう。これとの関連でいえば、リソグラフィ照明源１１２によって、光軸１１６に沿い（即ちそれに対し平行に）伝搬する軸上照明ビーム１１４を生成してもよいし、及び／又は、光軸１１６に対しある角度をなし伝搬する何本かの軸外照明ビーム１１４を生成してもよい。
更に、リソグラフィ照明源１１２による照明ビーム１１４の生成は、本件技術分野で既知ないずれの方法で行ってもよい。例えば、リソグラフィ照明源１１２の照明極からの照明（例．リソグラフィ照明源１１２の照明プロファイルのうち一部分等）を以て照明ビーム１１４を形成してもよい。また例えば、リソグラフィ照明源１１２内に複数個の照明源を設け、それらで照明ビーム１１４を生成してもよい。
また、一実施形態に係るプロセスツール１０２はマスク支持装置１１８を有している。マスク支持装置１１８はパターンマスク１２０を固持するよう構成されている。また、一実施形態に係るプロセスツール１０２は一群の投射光学系１２２を有しており、それらは、１本又は複数本の照明ビーム１１４により照明されたパターンマスク１２０の像を、標本ステージ１２６上に配置された標本１２４上に投射することで、そのパターンマスク１２０の像に対応する印刷パターン要素を生成するよう、構成されている。また、一実施形態に係るマスク支持装置１１８を、パターンマスク１２０を駆動し又は位置決めするよう構成することができる。例えば、本システム１００の投射光学系１２２を基準にして指定された位置まで、マスク支持装置１１８でパターンマスク１２０を駆動することができる。
標本１２４が、パターンマスク１２０の像を受け止めるのに適した感光素材及び／又は素材層を何個有していてもよい。例えば、標本１２４を、レジスト層１２８を有するものとすることができる。この場合、一群の投射光学系１２２によりパターンマスク１２０の像をレジスト層１２８上に投射することで、そのレジスト層１２８を露光させることができ、後続のエッチング工程にて露光素材（例．陽エッチング）又は非露光素材（例．陰エッチング）を除去することで、標本１２４上に印刷フィーチャを設けることができる。更に、パターンマスク１２０は本件技術分野で既知ないずれのイメージング方式でも利用することができる。例えば、パターンマスク１２０を陽マスク（例．明視野マスク）とすることで、パターン要素が印刷パターン要素として陽にイメージングされるようにすることができる。また例えば、パターンマスク１２０を陰マスク（例．暗視野マスク）とすることで、そのパターンマスク１２０のパターン要素で陰の印刷パターン要素（例．ギャップ、スペース等）が形成されるようにすることができる。
コントローラ１０６は、マスク支持装置１１８及び／又は標本ステージ１２６に可通信結合させることができ、ひいてはそれに指令してパターンマスク１２０上のパターン要素を標本１２４（例．その標本上のレジスト層１２８等）に転写させることができる。例えば、その製造プロセスの諸側面を制御するのに用いられる指定パラメタを含むプロセスレシピに基づき、製造工程を実行するよう、プロセスツール１０２を構成することができる。例としてリソグラフィツールを考えると、一例に係るプロセスレシピには、照明ビーム１１４の構成、露光時間、標本１２４の位置等を含めることができる。従って、コントローラ１０６によりそのプロセスレシピのパラメタ１個又は複数個を修正することで、製造プロセスの一側面又は複数側面を指令及び／又は修正することができる。
図１Ｃは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係る計量ツール１０４を描いた概念図である。一実施形態に係る計量ツール１０４は、計量照明ビーム１３２を生成する計量照明源１３０を有している。また、一実施形態に係る計量照明源１３０は、リソグラフィ照明源１１２と同一のものとされている。更なる実施形態に係る計量照明源１３０は、個別の計量照明ビーム１３２を生成するよう構成された別体の照明源である。計量照明ビーム１３２には、これに限られるものではないが紫外（ＵＶ）輻射、可視輻射、赤外（ＩＲ）輻射等を初め、一通り又は複数通りの指定波長の光を含めることができる。
計量照明源１３０の例としては、これに限られるものではないが、１個又は複数個の狭帯域レーザ光源、１個又は複数個の広帯域レーザ光源、１個又は複数個の超連続体（超広帯域）レーザ光源、１個又は複数個の白色光レーザ光源等があろう。この構成の計量照明源１３０によれば、高いコヒーレンス（例．高い空間コヒーレンス及び／又は時間コヒーレンス）を有する計量照明ビーム１３２を提供することができる。他の実施形態に係る計量照明源１３０は、これに限られるものではないがレーザ維持プラズマ（ＬＳＰ）光源等、レーザ駆動光源（ＬＤＬＳ）を有するものである。そうした計量照明源１３０の例としては、これに限られるものではないが、ＬＳＰランプ、ＬＳＰバルブ又はＬＳＰチャンバのように、レーザ光源により励起されてプラズマ状態になり広帯域照明を放射する元素を一種類又は複数種類収容するのに適したものがあろう。もう一つの実施形態に係る計量照明源１３０はランプ光源を有するものである。そうした計量照明源１３０の例としては、これに限られるものではないがアークランプ、放電ランプ、無電極ランプ等があろう。この構成の計量照明源１３０によれば、低いコヒーレンス（例．低い空間コヒーレンス及び／又は時間コヒーレンス）を有する計量照明ビーム１３２を提供することができる。
また、一実施形態に係る計量照明源１３０は、これに限られるものではないが、ＵＶスペクトル域に属するバンドギャップを有する「高ｋ」絶縁層、ＩＲスペクトル域に属するバンドギャップを有するメモリ構造の諸層等、多層格子構造の供試層の期待バンドギャップを内包する波長群を含む照明を提供するよう、構成されている。例えば、計量照明源１３０を、これは必須ではないがＬＤＬＳを有するものとし、それにより約１２０ｎｍ〜３μｍ間スペクトル域に属する波長を提供することができる。別例によれば、計量照明源１３０によって、絶縁層のバンドギャップを決定するのに適した約１５０ｎｍ超の波長を提供することができる。更なる例によれば、計量照明源１３０によって、メモリ構造の諸層のバンドギャップを決定するのに適した約７００ｎｍ超の波長を提供することができる。
また、一実施形態に係る計量照明源１３０は可調な計量照明ビーム１３２を提供している。例えば、計量照明源１３０を、可調照明源（例．１個又は複数個の可調レーザ等）を有するものとすればよい。また例えば、計量照明源１３０を、可調フィルタに結合された広帯域照明源を有するものとしてもよい。
計量照明源１３０は、更に、どのような時間プロファイルを有する計量照明ビーム１３２を提供するものでもよい。例えば、計量照明ビーム１３２が連続的時間プロファイル、変調時間プロファイル、パルス状時間プロファイル等を有していてもよい。
また、一実施形態に係る計量照明源１３０は、照明路１３４を介し標本１２４へと計量照明ビーム１３２を差し向けており、その標本に発する輻射が集光路１３６を介し集められている。照明路１３４には、計量照明ビーム１３２を修正及び／又は調光するのに適した１個又は複数個のビーム調光部材１３８を組み込むことができる。例えば、当該１個又は複数個のビーム調光部材１３８に、これに限られるものではないが、１個又は複数個のポラライザ（偏光子）、１個又は複数個のフィルタ、１個又は複数個のビームスプリッタ、１個又は複数個のディフューザ（散光器）、１個又は複数個のホモジナイザ、１個又は複数個のアポダイザ、或いは１個又は複数個のビーム整形器、或いは１個又は複数個のレンズを含めることができる。
また、一実施形態に係る照明路１３４では、第１集束素子１４０を利用することで、計量照明ビーム１３２を標本１２４上に集束させることができる。また、一実施形態に係る集光路１３６には、標本１２４からの輻射を集める第２集束素子１４２を組み込むことができる。
また、一実施形態に係る計量ツール１０４は検出器１４４を有しており、標本１２４に発する輻射を集光路１３６経由で捉えるようそれが構成されている。例えば、検出器１４４によって、標本１２４からの（例．鏡面反射、拡散反射等を通じた）反射又は散乱による輻射を、受光することができる。また例えば、検出器１４４によって、標本１２４により生成された輻射（例．計量照明ビーム１３２の吸収に係るルミネッセンス等）を受光することができる。また例えば、検出器１４４によって、標本１２４からの一通り又は複数通りの各次回折輻射（例．０次回折、±１次回折、±２次回折等）を受光することができる。
検出器１４４には、標本１２４から受光した照明を計測するのに適し本件技術分野で既知な、あらゆる種類の光学検出器を含めることができる。検出器１４４の例としては、これに限られるものではないがＣＣＤ型検出器、ＣＭＯＳ型検出器、ＴＤＩ型検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等があろう。実施形態によっては、検出器１４４に、標本１２４に発する輻射の波長を識別するのに適した、分光検出器が組み込まれることがある。
集光路１３６には、更に、第２集束素子１４２によって集められた照明を差し向け及び／又は修正する集光ビーム調光素子１４６であり、これに限られるものではないが１個又は複数個のレンズ、１個又は複数個のフィルタ、１個又は複数個のポラライザ、或いは１枚又は複数枚の位相板を初めとするものを、何個でも組み込むことができる。これとの関連でいえば、計量ツール１０４は、これに限られるものではないが、一通り又は複数通りの照明角を有する分光エリプソメータ、ミュラー行列要素を計測する分光エリプソメータ（例．回転補償器を用いるもの）、単一波長エリプソメータ、角度分解エリプソメータ（例．ビームプロファイルエリプソメータ）、分光リフレクトメータ、単一波長リフレクトメータ、角度分解リフレクトメータ（例．ビームプロファイルリフレクトメータ）、イメージングシステム、瞳イメージングシステム、スペクトルイメージングシステム、或いはスキャタロメータを初め、どのような種類の計量ツールとしても構成することができる。
更に、本願にて注記した通り、図１Ｃに描いた計量ツール１０４では、標本１２４の複数角照明を行うこと、及び／又は、（例．１個又は複数個の付加的検出器１４４に結合された）複数個の計量照明源１３０を設けることができる。その関連でいえば、図１Ｄに描いた計量ツール１０４により複数の計量計測を実行することができる。実施形態によっては、標本１２４周りで枢動する可回動アーム（図示せず）に１個又は複数個の光学部材を実装することができ、ひいては標本１２４上における計量照明ビーム１３２の入射角をその可回動アームのポジションにより制御することができる。実施形態によっては、計量ツール１０４に（例．１個又は複数個のビームスプリッタにより生成される複数本のビーム路に関連付けて）複数個の検出器１４４を組み込むことで、その計量ツール１０４により複数の計量計測を行うこと（例．複数個の計量ツールを実現すること）ができる。
図１Ｄは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り単体の照明兼集光光学素子付で構成されている計量ツール１０４を描いた概念図である。一実施形態に係る計量ツール１０４はビームスプリッタ１４８を有しており、その向きが、対物レンズ１５０によって計量照明ビーム１３２を標本１２４に差し向けるのと同時にその標本１２４に発する輻射を集めうるよう設定されている。この場合、計量ツール１０４をエピ照明モードにて構成することができる。
また、一実施形態に係る計量ツール１０４は、図示しないが、標本１２４を取り巻く雰囲気の組成及び／又は圧力を調整・安定化するのに適したチャンバを有している。例えば、計量ツール１０４に１個又は複数個のガスタンク、１個又は複数個のバルブ（弁）、１本又は複数本のホース、１個又は複数個のポンプ、１個又は複数個の圧力レギュレータ等を組み込み、標本１２４を取り巻く雰囲気の組成及び／又は圧力を制御することができる。また、一実施形態に係る計量ツール１０４は、不活性ガスが、或いは計量照明源１３０により提供される諸波長に対し実質的に透明なガスが、標本１２４を取り巻く雰囲気として提供されるように構成されている。例えば、「高ｋ」絶縁層の期待バンドギャップを包含する照明を提供するよう計量照明源１３０が構成されている場合、これに限られるものではないがアルゴン、窒素等、対応する諸波長に対し透明なガスを提供するよう計量ツール１０４を構成するとよい。ある例によれば、（例．ＬＤＬＳ照明源等の出射スペクトルに対応する）１２０ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲内で透明となるよう、標本を取り巻く雰囲気が構成される。別例によれば、１２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内で透明となるよう、標本を取り巻く雰囲気が構成される。別例によれば、１５０ｎｍ〜１９３ｎｍの範囲内で透明となるよう、標本を取り巻く雰囲気が構成される。
また、一実施形態に係る計量ツール１０４はシステム１００のコントローラ１０６に可通信結合されている。この場合、これに限られるものではないが計量データ（例．分光信号、ターゲットの像、瞳像等）や計量指標（例．多層格子のバンドギャップに比例する計量指標、限界寸法、オーバレイ精度、ツール誘起性シフト、感度、回折効率、スルーフォーカス勾配、サイドウォール角等）を初めとするデータを受け取るよう、コントローラ１０６を構成することができる。
図２は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係る計量ターゲットバンドギャップ判別方法２００にて実行される諸ステップを描いたフロー図である。出願人の注記によれば、システム１００の文脈にて本願既述の諸実施形態及び実現テクノロジは、方法２００に敷衍されるものと解されるべきである。とはいえ、更なる注記によれば、本方法２００はシステム１００のアーキテクチャに限定されないものである。
本方法２００の各ステップは本願詳述の如く実行することができる。それらステップを１個又は複数個のコントローラ（例．コントローラ１０６等）で実行することができ、そのコントローラは本願記載の諸実施形態のうちいずれによっても構成することができる。加えて、上述の方法は、本願記載の諸システム実施形態のうちいずれによっても実行することができる。本方法２００に１個又は複数個の付加的ステップを組み込むこともでき、またそれはコントローラによって或いは本願記載の諸システム実施形態のいずれでも実行することができる。
本願での認識によれば、これに限られるものではないがトランジスタ、メモリ構造等の電気デバイスにて利用される注目層（例．供試層）の光学バンドギャップにより、製造完了デバイスのデバイス性能を示すことができる。例えば絶縁層のバンドギャップは、そのトランジスタ内の絶縁層を経る漏れ電流に反比例することとなりうる。更に、電子デバイス例えばトランジスタやメモリ構造には、通常、所望機能を提供するため複数個の素材層を組み込むことができる。従って、多層スタック内絶縁層のバンドギャップか、そのバンドギャップに比例する計量指標を製造プロセス中に監視し、非侵襲的且つ非破壊的な診断とすることが望ましかろう。
本願での更なる認識によれば、電子デバイスの諸層の電気及び／又は光学特性には寸法依存的物理効果が現れうるので、類似した幾何を有する計量ターゲットを診断試験向けに設けることが望ましかろう。
一実施形態に係る方法２００は、２個以上の層で形成された多層格子を有する計量ターゲットのパラメタ化モデル、但しその多層格子に係る幾何パラメタ並びに当該２個以上の層のうち供試層の分散を示す分散パラメタで以てパラメタ化されたモデルを、生成するステップ２０２を有している。従って、ステップ２０２のモデルには、その計量ターゲットの物理特性及び光学特性についての表現が含まれている。その際、その多層格子を「デバイス様」計量ターゲットとすることができ、ひいては、その多層格子のモデル内幾何パラメタ及び分散パラメタを対応するデバイスフィーチャの幾何パラメタ及び分散パラメタに関連付けることができる。更に、少なくとも1個の幾何パラメタ及び少なくとも1個の分散パラメタでのパラメタ化で以て、製造プロセスの（例．プロセスツール１０２等の）の変動に応じた、その多層格子のうち少なくとも一層の幾何及び／又は分散特性の変動に対し、備えることができる。更に、幾何パラメタ及び分散パラメタ双方の包含により、寸法依存的物理効果の存在下での分散パラメタ決定が可能となる。
一実施形態に係る多層格子はフィン格子を有するものである。ひいては、その多層格子を、これに限られるものではないがＦｉｎＦＥＴトランジスタ、メモリ構造等を表現したものとすることができる。図３Ａは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り多層格子配列での使用に適する多層素材スタック３０２の外観図３００である。一実施形態に係る多層スタック３０２は、これに限られるものではないがシリコン等による基板層３０４を有している（Ｓｉ）。また、一実施形態に係る多層スタック３０２は、これに限られるものではないが「高ｋ」素材層（例．二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、珪酸ハフニウム（ＨｆＳｉＯ４）、窒化珪酸ハフニウム（ＨｆＳｉＯＮ）、珪酸ジルコニウム（ＺｒＳｉＯ４）等）等による絶縁層３０６を有している（ＨＫ）。また、一実施形態に係る多層スタック３０２は、絶縁層３０６に接着性をもたらす界面層３０８を有している（ＩＬ）。例えば、界面層３０８を、これは必須ではないが付加的絶縁素材例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）とすることができる。幾つかの実施形態では多層スタック３０２に１個又は複数個の付加的膜層が組み込まれる。例えば、１個又は複数個のパターン化フィーチャをうずめる充填層３１０を、多層スタック３０２に組み込むことができる。充填層３１０を設ける場合は、界面層３０８と同一又は類似素材で形成すればよい（例．二酸化シリコン等で形成）。こうして、充填層３１０及び界面層３０８を共通構造にすることで、それら対応符号指示層間に物理的差異が存しないようにすることができる。また、一実施形態に係る多層スタック３０２は、１個又は複数個の金属ゲート層３１２（例．金属ゲート層３１２ａ〜３１２ｎ）を有している（ＭＧ）。例えば、絶縁層３０６の頂部上に何個でも金属ゲート層３１２を堆積させることができる。更に、金属ゲート層３１２は、これに限られるものではないが窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等、どのような金属又は複合素材でも形成することができる。
多層スタック３０２は、その多層スタック３０２の表面に沿い一方向又は複数方向に並ぶフィーチャ群（例．周期的又は非周期的フィーチャ群）を有する２Ｄ又は３Ｄ構造へと、パターン化することができる。図３Ｂは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、２Ｄフィン配列をなすようパターン化された多層スタック３０２で形成されている多層格子３１６の外観図３１４である。一実施形態に係る多層格子３１６は、Ｘ方向に沿い第１周期３２０で以て分散配置されたパターン化フィーチャ３１８を有している。更に、それらパターン化フィーチャ３１８の特徴を、Ｚ方向に沿った高さ３２２と、指定高さにて定義される一通り又は複数通りの限界寸法（例．パターン化フィーチャ３１８の頂部における幅として定義された頂部限界寸法３２４、パターン化フィーチャ３１８の中庸高さにおける幅として定義された中部限界寸法３２６、並びに多層格子３１６の表面におけるパターン化フィーチャ３１８の幅として定義された底部限界寸法３２８）とにより、記述することができる。図３Ｃは、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り、３Ｄフィン配列をなすようパターン化された多層スタック３０２で形成されている多層格子３１６の外観図３３０である。一実施形態に係るパターン化フィーチャ３１８は、Ｙ方向に沿い第２周期３３２で以て分散配置することができ、更にそれらの特徴をＹ方向沿い限界寸法（例．横方向限界寸法３３４）により記述することができる。図３Ｂ及び図３Ｃに概述されている通り、これに限られるものではないがパターン化フィーチャ３１８のサイズ（例．高さ３２２、中部限界寸法３２６、頂部限界寸法３２４、横方向限界寸法３３４等）、パターン化フィーチャ３１８の形状（例．頂部限界寸法３２４・底部限界寸法３２８間の差異等）等、多層格子３１６の幾何特性によって、これに限られるものではないが絶縁層３０６（例．そのバンドギャップがデバイス性能に比例しうる供試層）を初め、いずれかの層の光学特性（例．分散特性）に影響を及ぼすことができる。
理解し得るように、図３Ａ〜図３Ｄ及びそれに関連する上掲の記述にて述べた計量ターゲットの具体的諸実施形態は、専ら例証目的で提示されており、限定として解されるべきではない。計量ターゲットは、作成デバイスフィーチャを表現するのに適していて、その計量ターゲットの計測で対応するデバイスフィーチャを表現できるのなら、どのような幾何でもよい。更に、計量ターゲットは、どういった種類のデバイスフィーチャ又は電子部品を表現するものでもよく、図示例を通じ本願にて記述されているＦｉｎＦＥＴトランジスタに限定されるものではない。更に、計量ターゲットに、何個の素材層をどのような構成で組み込んでもよい。
ステップ２０２のモデルを構成する１個又は複数個の幾何パラメタには、これに限られるものではないが第１周期３２０、第２周期３３２、高さ３２２、頂部限界寸法３２４、中部限界寸法３２６、底部限界寸法３２８、サイドウォール角、或いは組成層（例．絶縁層３０６、界面層３０８、基板層３０４又は充填層３１０）の厚み等、多層格子の幾何に係るあらゆるパラメタを含めることができる。加えて、幾何エンジンの使用によるモデル化の処理を、これに限られるものではないが、ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲにより提供されるＡＣＵＳＨＡＰＥ（登録商標）ソフトウェア製品にて実施することができる。
ステップ２０２のモデルを構成する１個又は複数個の分散パラメタには、その多層格子の層の光学特性に係るあらゆるパラメタを含めることができる。更に、その１個又は複数個の分散パラメタに、その多層格子の少なくとも一層（例．供試層）のバンドギャップ（Ｅｇ）に関連する、少なくとも１個のパラメタを含めることができる。例えば、それら分散パラメタに、これに限られるものではないが、波長依存値たる屈折率の実部（ｎ）、屈折率の虚部（ｋ）、誘電率の実部（ε１）、誘電率の虚部（ε２）、或いはバンドギャップ（Ｅｇ）の指標を、含めることができる。
一実施形態に係り、ステップ２０２のモデルを構成する１個又は複数個の分散パラメタには、分光計量ツール１０４からの分光信号をその多層格子の一層又は複数層の分散に関連付けるのに適した分散モデルに係る、１個又は複数個のパラメタが含まれている。そうしたパラメタは、これは必須ではないが、物理パラメタ（例．ｎ、ｋ、Ｅｇ等）に直接関連付けることができる。更に、そうしたパラメタによって、これは必須ではないが、クラマース・クローニッヒ調和誘電関数の表現を提供することができる。分光計量技術を用い一層又は複数層の分散パラメタを決定する分散モデルが、「バンドギャップ追跡用分散モデル」(Dispersion model for band gap tracking)と題する２０１７年３月１４日付特許文献７、「欠陥を含む高ｋ誘電体の光学分散モデル」(Model for optical dispersion of high-k dielectrics including defects)と題する２０１６年８月２日付特許文献８、「光学分散の複数振動子連続コーディ・ローレンツモデル」(Multi-oscillator, continuous Cody-Lorentz model of optical dispersion)と題する２０１７年５月３０日付特許文献９にて概述されているので、参照によりそれら全ての全容を本願に繰り入れることにする。本願での認識によれば、これは必須ではないが、膜層内欠陥状態のうち、それら膜層の光学特性及び／又は電気特性に影響しうるもの、ひいては製造デバイスの性能に影響しうるものを、分散モデルにより勘案することができる。
例えば、一層又は複数層の波長依存性分散を経験的定数で以て表現するコーシーモデル又はセルマイヤモデルを、分散モデルに組み込むことができる。
別例によれば、その層の組成物のクラマース・クローニッヒ調和誘電関数の有効合成関数として層の誘電関数を表現しうるブラッグマン有効モデル近似（ＢＥＭＡ）を、分散モデルに組み込むことができる。このモデルを用いると、その層のバンドギャップを計算された分散曲線から間接的に導出することができ、且つ基準が必要になることがある。
別例によれば、クラマース・クローニッヒ調和を用い誘電関数の実部及び虚部をパラメタ化しうるタウク・ローレンツ（ＴＬ）モデルを、分散モデルに組み込むことができる。ＴＬモデルは、誘電関数の導関数を制約しないので、潜在的欠陥を含む諸層に適していることがある。このモデルを用いると、分散パラメタを計量ツールからの分光信号を当て嵌めることで見出すことができ、且つその層のバンドギャップがそれら当て嵌め分散パラメタの関数となる。
別例によれば、ＴＬモデルと類似しているが、分散関数の導関数の連続性についての付加的な制約があるコーディ・ローレンツ連続（ＣＬＣ）モデルを、分散モデルに組み込むことができる。
別例によれば、層の誘電関数が振動子の総和となるようクラマース・クローニッヒ調和高調波振動子として諸吸収域を表現しうる高調波振動子（ＨＯ）モデルを、分散モデルに組み込むことができる。ＴＬモデルと同様、ＨＯモデルでも、作成層内欠陥状態を勘案することができる。
別例によれば、入射スペクトルの各波長をガウス又はローレンツ関数に当て嵌めてサブバンド構造を記述することで、ポイント・トゥ・ポイント（Ｐ２Ｐ）モデルを分散モデルに組み込むことができる。Ｐ２Ｐモデルにより、欠陥状態を含む膜の正確なモデル化を行うことができる。例えば、Ｐ２Ｐモデルにより、欠陥に係る分散曲線に沿い小ピークの正確なモデル化を行うことができる。更に、実際のところ、Ｐ２Ｐモデルにより、他の諸モデルでは直に勘案されない様々な欠陥状態を勘案することができる。
理解し得るように、ステップ２０２のモデル内で全ての潜在的特性がオープンパラメタとして定義される必要はない。例えば、高度に制御された幾何パラメタ又は分散パラメタを、予知可能な製造プロセス変動を踏まえ、指定公差内の変化にさらされない固定値として、そのモデル内に提供することができる。
また、一実施形態に係る方法２００は、モデル内多層格子に対応する計量ターゲットの分光信号を計測するステップ２０４を有している。このとき、多層格子を有する計量ターゲットは特性解明されず、その幾何パラメタ、分散パラメタ及び／又は多層格子の供試層のバンドギャップの値は未知である。
分光信号は、ステップ２０２のモデルの幾何パラメタ及び分散パラメタに関連するデータを提供するのに適した分光計量ツールにより提供される、いずれの計量信号でもよい。分光信号の例としては、これに限られるものではないが、その計量ターゲット上に入射する光のスペクトルパワー、偏向及び位相シフトであり、波長の関数たるものがあろう。概して、分光信号には、スペクトロメータ、一通り又は複数通りの照明角を有する分光エリプソメータ、ミュラー行列要素を計測する分光エリプソメータ（例．回転補償器を用いるもの）、単一波長エリプソメータ、角度分解エリプソメータ（例．ビームプロファイルエリプソメータ）、分光リフレクトメータ、単一波長リフレクトメータ、角度分解リフレクトメータ（例．ビームプロファイルリフレクトメータ）、イメージングシステム、瞳イメージングシステム、スペクトルイメージングシステム、或いはスキャタロメータ等、分光計量ツールにより提供される信号のあらゆる組合せが含まれうる。
また、一実施形態に係る方法２００は、モデル内多層格子のパラメタ１個又は複数個の値を、計測分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定するステップ２０６を有している。ステップ２０６では、ステップ２０４にて生成された特性未解明計量ターゲットに係る分光信号が分析され、それによりステップ２０２のモデルに係る幾何パラメタ及び分散パラメタの値が決定される。
分光信号は、これに限られるものではないがライブラリ、高速次数低減モデル、回帰、機械学習アルゴリズム例えばニューラルネットワーク又はサポートベクタマシン（ＳＶＭ）、次元縮退アルゴリズム（例．主成分分析（ＰＣＡ）、独立成分分析（ＩＣＡ）、局所線形埋め込み（ＬＬＥ）等）、データのスパース表現（例．フーリエ又はウェーブレット変換、カルマンフィルタ等）、或いは同じ又は異なるツール種別からのマッチングを促進するアルゴリズムを初め、データ当て嵌め及び最適化技術により分析することができる。データ分析は、これに限られるものではないが、ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲにより提供される信号応答計量（ＳＲＭ）ソフトウェア製品により、実行することができる。計量信号からのモデル内フィーチャパラメタの決定が、「マルチモデル計量」(Multi-model metrology)と題する２０１６年８月９日付特許文献１０、「統計モデル依拠計量」(Statistical model-based metrology)と題する２０１４年１０月２日付特許文献１１、「半導体ターゲット計量用微分方法及び装置」(Differential methods and apparatus for metrology of semiconductor targets)と題する２０１５年２月１２日付特許文献１２、「小箱サイズターゲットの計測」(Measurement of Small Box Size Targets)と題する２０１６年４月２１日付特許文献１３、「モデル依拠単一パラメタ計測」(Model-Based Single Parameter Measurement)と題する２０１６年９月２９日付特許文献１４、並びに「オンデバイス計量」(On-device metrology)と題する２０１４年１０月２３日付特許文献１５にて概述されているので、参照によりそれら全ての全容を本願に繰り入れることにする。プロセスモデル化の使用が、「モデル依拠計量の統合使用及びプロセスモデル」(Integrated use of model-based metrology and a process model)と題する２０１４年６月１９日付特許文献１６にて概述されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。計量ツール複数個からの計量データの使用が、「複数個の計量ツールからの生データを結合するシステム、方法及びコンピュータプログラム製品」(System, method and computer program product for combining raw data from multiple metrology tools)と題する２０１６年５月１９日付特許文献１７にて概述されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。
実施形態によっては、計量ツール（例．計量ツール１０４）により生成された生データが、モデル化、最適化及び／又は当て嵌めを含まないアルゴリズム（例．位相解明等）によって分析される。本願にて注記されることに、これは必須ではないが、並列化、分散情報処理、負荷バランシング、マルチサービスサポート、情報処理ハードウェアの設計及び実現、或いは動的負荷最適化（例．コントローラ１０６によるそれ）の使用を通じ、計量アプリケーション向けに情報処理アルゴリズムを適合させることができる。更に、様々な実現形態のアルゴリズムを、これは必須ではないが、（例．ファームウェア、ソフトウェア又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等を介し）コントローラ１０６によって、或いはそのシステム１００に係る１個又は複数個のプログラマブル光学素子によって、実行することができる。
一実施形態に係るステップ２０６では、１個又は複数個のパラメタ（例．幾何パラメタ及び分散パラメタ）の特定値と、モデル内多層格子の分光信号の特定諸側面と、の間の関係を決定するための統計モデルが訓練される。例えば、統計モデルには、計測された分光信号の諸側面と幾何パラメタ及び分散パラメタの特定値との間の統計的関係を生成するのに適するあらゆるモデルを組み込むことができ、それにより、特性未解明な計量ターゲットの幾何パラメタ及び分散パラメタの値を、その統計的関係を用い予測することが可能となる。統計モデルの例としては、これに限られるものではないが線形モデル、非線形モデル、ＳＶＭ、ニューラルネットワーク等があろう。更に、その入力データは、ＰＣＡ、カーネルＰＣＡ、ＩＣＡ、オートエンコーダ、信号選択等を用い前処理すること及び減らすことができる。
本願での認識によれば、分光計量ツール（例．計量ツール１０４）からの計測分光信号とモデル内幾何パラメタ及び分散パラメタとの間の正確な関係を、これに限られるものではないが、その物理特性及び光学特性が寸法依存的物理効果でリンクされるターゲット、並びに諸作成層内欠陥状態が対応する光学特性又は電気特性に影響しうるターゲットを初め、ほぼ全種類の計量ターゲットについて、統計モデルにより提供することができる。更に、計測分光信号の諸側面と、物理的に意味のある分散パラメタ（例．ｎ、ｋ、Ｅｇ等）又は抽象分散パラメタであり分散モデル（例．ＢＥＭＡ、ＴＬ、ＣＬＣ、ＨＯ等）に係るものと、の間の関係を、統計モデルにより提供することができる。
ステップ２０６の統計モデルは、その幾何パラメタ及び分散パラメタの値が（例．予期プロセス変動に係る）所定範囲内で変動する多数の計量ターゲットに関し分光信号が生成される実験計画（ＤＯＥ）を生成することで、訓練することができる。更に、生成された分光信号でありそのＤＯＥ内の各計量ターゲットに係るものを分析することで、分光信号の諸側面と、幾何パラメタ及び分散パラメタの特定値と、の間の関係を決定することができる。その際に、幾何パラメタ及び分散パラメタの変動が、個別的にまた協働して、もたらされる分光信号であり計量ツール（例．計量ツール１０４）により計測可能なものに及ぼす影響を、決定することができる。
例えば、ステップ２０２の計量ターゲットモデルに係る幾何パラメタ及び分散パラメタの変動値で以て、多層格子を有する計量ターゲットに係る分光信号を模擬することで、そのＤＯＥを少なくとも部分的に生成することができる。照明ビーム（例．計量ツール１０４の計量照明ビーム１３２）の光学的相互作用を、これに限られるものではないが、電磁（ＥＭ）ソルバを用いモデル化することができる。更に、そのＥＭソルバでは、これに限られるものではないが、厳密結合波解析（ＲＣＷＡ）、有限要素法分析、モーメント解析法、表面積分技術、体積積分技術、或いは有限差分時間領域分析を初め、本件技術分野で既知なあらゆる方法を利用することができる。
別例によれば、そのプロセスパラメタを変動させつつ多層格子を有する計量ターゲットを作成することで、ステップ２０２の計量ターゲットモデルに係る幾何パラメタ及び分散パラメタの変動値を生成することにより、そのＤＯＥを少なくとも部分的に生成することができる。その上で参照計量ツールを用いることで、幾何パラメタ及び分散パラメタの諸特定値を、そのＤＯＥの計量ターゲット毎に決定することができる。更に、分光計量ツール（例．計量ツール１０４）によって、ＤＯＥの計量ターゲット毎に、関連する分光信号を生成することができる。本願での認識によれば、作成された構造を用いＤＯＥを生成することで、分散パラメタ（例．絶縁層３０６のバンドギャップを含み又はそれに比例する分散パラメタ）の決定を行うことができる。
実施形態によっては、ステップ２０６にて、幾何パラメタ及び分散パラメタの値を決定するための回帰分析が、ステップ２０４にてもたらされた計測分光信号に基づき行われる。例えば、ステップ２０６にて、回帰中に幾何パラメタ及び分散パラメタが浮動する態で、（例．本願既述の如くＥＭソルバ等を用い）分光信号を模擬することができる。この場合、計測スペクトル・模擬スペクトル間スペクトル差を指定回帰公差内で最小化させることで、幾何パラメタ及び分散パラメタの値を決定することができる。
また、一実施形態に係る方法２００は、その計量ターゲットに係る計量指標であり、作成多層格子の供試層（例．絶縁層３０６）のバンドギャップを示すものを、１個又は複数個のパラメタの決定値に基づき計算するステップ２０８を有している。本願既述の通り、絶縁層のバンドギャップを示す計量指標によって、関連デバイスフィーチャの期待性能に係る診断情報を提供することができる。幾つかの実施形態では、ステップ２０６にて、計測可能な分光信号の諸側面と、絶縁層のバンドギャップと、の間の直接的な統計的関係がもたらされる。そうした場合、ステップ２０８の計量指標に、そのバンドギャップの決定値を含めることができる。幾つかの実施形態では、ステップ２０６にて、計測可能な分光信号の諸側面と、そのバンドギャップに関連する他の分散パラメタと、の間の統計的関係がもたらされる（例．分散曲線等）。従って、ステップ２０８にて、供試層のバンドギャップを、ステップ２０６にて生成された分散パラメタの値に基づき計算することができる。
本願での認識によれば、多くの誘電体薄膜の分散関数にて、吸収ピーク付近にテイル領域が現れうるし、またそれがバンドギャップの決定に大きく影響しうる。例えば、薄膜内サブバンドギャップ欠陥状態が非特許文献１にて概述されているので、参照によりその全容を本願に繰り入れることにする。
一実施形態に係る計量指標は供試層のバンドギャップに比例するものであり、指定遷移公差内で分散が指数的に変動する吸収エッジ付近の周囲遷移エネルギ域に亘って、その供試層の分散曲線の積分を評価することで、決定することができる。例えば、その分散曲線を、これに限られるものではないが、ステップ２０６にて決定された分散パラメタ値に基づき決定することができる。更に、その指定遷移公差により一通り又は複数通りの当て嵌めパラメタ公差を定義することができ、ひいては、遷移エネルギ域内での分散をその指定遷移公差で以て指数関数により近似することができる。
遷移エネルギ域に亘る分散曲線の積分を評価することで、バンドギャップを示す計量指標であり、（例．層欠陥等に係る）遷移エネルギ域外非ゼロ分散値に対し不感で且つノイズ存在時にはロバストなものを、提供することができる。
図４は、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係り多層格子内のある層のバンドギャップ付近における比誘電率の虚部（ε２）の分散曲線のプロット図４０２である。一実施形態に係る遷移エネルギ域は、その遷移エネルギ域内でε２が指数的に変動するよう、光子エネルギの境界Ｅｓ及びＥｅ（或いはそれに等価な波長）を定めることで定義されている。
それら遷移エネルギ域境界（例．図４のＥｓ及びＥｅ）は、本件技術分野で既知ないずれの方法を用い決定してもよい。例えば、吸収エッジ付近の分散関数に指定遷移公差内で指数関数を当て嵌めうる境界光子エネルギを識別することで、その遷移エネルギ域の境界を決定することができる。また例えば、吸収エッジ付近の分散関数の対数値を計算し、指定遷移公差内で線形当て嵌めを行える境界光子エネルギを識別することで、その遷移エネルギ域の境界を決定することができる。
実施形態によっては、これに限られるものではないが直線、多項式、区分多項式、指数関数等、一通り又は複数通りの関数形態で以てその分散曲線（例．ステップ２０６にて生成されたもの）を再構築することで、供試層のバンドギャップに比例する計量指標を少なくとも部分的に決定することができる。例えば、一般形のアーバックテイルを伴う分散曲線を、その遷移エネルギ域における光子エネルギの指数関数として再構築することで、供試層のバンドギャップに比例する計量指標を少なくとも部分的に決定することができる。従って、その再構築分散曲線からバンドギャップを抽出することができ、これに限られるものではないが、その遷移エネルギ域に亘る供試層の分散曲線の積分を評価する方法等をそれに用いることができる。
実施形態によっては、供試層のバンドギャップに比例する計量指標を、深層学習モデル（例．本願既述の統計モデル）を通じ少なくとも部分的に決定することができる。
本方法２００にて、更に、作成デバイスフィーチャの性能を、ステップ２０８にて決定された計量指標に基づき予測してもよい。例えば、トランジスタの「高ｋ」絶縁層を経る漏れ電流を、多層格子を有する計量ターゲットの供試層のバンドギャップに比例する計量指標に基づき、予測することができる。更に、本方法２００にて、作成デバイスフィーチャの性能を、ステップ２０６にて決定された１個又は複数個の決定済パラメタ（例．幾何及び／又は分散パラメタ）のうちいずれに基づき予測してもよい。例えば、これに限られるものではないが限界寸法、サイドウォール角、横及び水平方向寸法等の幾何パラメタを、ステップ２０８にて決定された計量指標と併用することで、作成デバイスフィーチャの最終性能をも予測することができる。
本方法２００にて、更に、作成デバイスフィーチャに係る１個又は複数個のプロセスツール（例．１個又は複数個の堆積ツール、１個又は複数個のリソグラフィツール、１個又は複数個のエッチングツール等）を、ステップ２０８にて決定された計量指標に基づき制御してもよい。例えば、本方法２００にて、少なくとも１個のプロセスツール（例．プロセスツール１０２）に係るプロセスレシピを、その計量指標に応じ調整してもよい。従って、ウェハに備わる１個又は複数個の計量ターゲット上での計量指標（ひいては供試層のバンドギャップ）の変動を用い、同じウェハ上にある後続層の１個又は複数個の外観を修正すること（例．ひいてはその供試層の変動に関し補償すること）や、後続生産履行の途上で製造デバイスの一側面又は複数側面の堆積を修正することができる。
更に、本方法２００にて、少なくとも１個のプロセスツール（例．プロセスツール１０２）に係るプロセスレシピを、ステップ２０６にて決定された１個又は複数個の決定済パラメタ（例．幾何及び／又は分散パラメタ）のうちいずれかに応じ、調整してもよい。例えば、これに限られるものではないが限界寸法、サイドウォール角、横及び水平方向寸法等の幾何パラメタ、並びにステップ２０８にて決定された計量指標に基づき、プロセスレシピを調整することで、指定製造公差及び性能公差をも達成することができる。
本願記載の主題は、ときとして、他部材内に収容され又はそれと結合している幾つかの部材により描出されている。ご理解頂けるように、そうした図示構成は単なる例示であり、実のところは、他の多くの構成を実施して同じ機能を果たすことができる。概念的には、どのような部材配列であれ、同じ機能を果たすものはその所望機能が果たされるよう実質的に「連携」しているのである。即ち、本願中のいずれの二部材であれ、特定の機能を果たすよう組み合わされているものは、その所望機能を果たすべく互いに「連携」しているとみることができ、その構成及び介在部材の如何は問われない。同様に、いずれの二部材であれそのように連携しているものは、その所望機能を果たすべく互いに「連結・接続」又は「結合」されているとも見ることができ、またいずれの二部材であれそのように連携させうるものは、その所望機能を果たすべく互いに「結合可能」であるとも見ることができる。結合可能、の具体例としては、これに限られるものではないが、物理的に相互作用可能な及び／又は物理的に相互作用する部材、及び／又は無線的に相互作用可能な及び／又は無線的に相互作用する部材、及び／又は論理的に相互作用可能な及び／又は論理的に相互作用する部材がある。
本件開示及びそれに付随する多くの長所については、上掲の記述で理解されるであろうし、開示されている主題から離隔することなく又はその主要な長所全てを犠牲にすることなく諸部材の形態、構成及び配列に様々な改変を施せることも察せられるであろう。本願記載の形態は単なる説明用のものであり、後掲の特許請求の範囲の意図はそうした改変を包括及び包含することにある。更に、理解し得るように、本発明は別項の特許請求の範囲により定義される。
Claims (53)
- ２個以上の層を有する多層格子から入射照明に応じ発せられる輻射を示す、分光信号をもたらすように構成された分光計量ツールと、
前記分光計量ツールに可通信結合されたコントローラであり、プログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有するコントローラと、
を備える分光計量システムであって、それらプログラム命令が、前記１個又は複数個のプロセッサに、
２個以上の層を有する多層格子のモデルであり、多層格子に係る１個又は複数個のパラメタを含み、当該１個又は複数個のパラメタがその多層格子の供試層の幾何を示す幾何パラメタを含み、当該１個又は複数個のパラメタがその供試層の分散を示す分散パラメタを含むモデルを、生成する動作と、
モデルとなった多層格子に対応し作成された多層格子の分光信号を前記分光計量ツールから受け取る動作と、
前記モデル多層格子の前記１個又は複数個のパラメタの値を、計測された分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定する動作と、
前記作成多層格子の供試層のバンドギャップを、その作成された構造の供試層の前記１個又は複数個のパラメタの決定値に基づき計算する動作と、
を行わせるよう、構成されている分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、計量指標が、
ある遷移スペクトル域に亘る前記供試層の分散曲線の積分を含み、その積分がその供試層のバンドギャップに比例しており、その分散曲線が前記１個又は複数個の分散パラメタの前記決定値により定義されており、その遷移スペクトル域が、
指定遷移公差内で前記分散曲線が指数的に変化する範囲を含む分光計量システム。 - 請求項２に記載の分光計量システムであって、前記１個又は複数個の分散パラメタの前記決定値により定義される、前記供試層の分散曲線が、前記遷移スペクトル域内で指数的に変化するアーバックテイルを有するものとなるよう再構築される分光計量システム。
- 請求項１に記載の分光計量システムであって、前記分散パラメタが、
前記供試層の消衰係数、その供試層の誘電関数の虚部、並びにその供試層のバンドギャップのうち、少なくとも一つを含む分光計量システム。 - 請求項４に記載の分光計量システムであって、前記分散パラメタが分散モデルのモデル内パラメタに相当する分光計量システム。
- 請求項５に記載の分光計量システムであって、前記分散モデルが、
ブラッグマン有効モデル近似モデル、コーディ・ローレンツ連続モデル、タウク・ローレンツモデル、高調波振動子モデル、並びにポイント・トゥ・ポイントモデルのうち、少なくとも一つを含む分光計量システム。 - 請求項５に記載の分光計量システムであって、前記分散モデルの前記１個又は複数個の分散パラメタのうち少なくとも１個が、前記供試層における欠陥状態に対し感応的な分光計量システム。
- 請求項１に記載の分光計量システムであって、前記幾何パラメタが、
前記多層格子の層のうち少なくとも１個の厚みを含む分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、前記多層格子が、
前記２個以上の層で形成された周期分布要素を有する格子構造を備える分光計量システム。 - 請求項９に記載の分光計量システムであって、前記幾何パラメタが、
前記周期分布要素の高さ、指定高さにおけるそれら周期分布要素の幅、並びにそれら周期分布要素のサイドウォール角のうち、少なくとも一つを含む分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、前記周期分布要素が、前記多層格子の表面に沿い一方向又は複数方向に分布する分光計量システム。
- 請求項１１に記載の分光計量システムであって、前記多層格子が、
フィン格子を有する分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、計量指標が、ある共通の製造プロセスで以て製造されたトランジスタデバイスの漏れ電流を示すものである分光計量システム。
- 請求項１３に記載の分光計量システムであって、更に、
前記計量指標に基づき前記トランジスタデバイスの性能を予測する動作を有する分光計量システム。 - 請求項１４に記載の分光計量システムであって、更に、
前記計量指標に基づき、且つ決定された１個又は複数個のパラメタのうち少なくとも１個にも基づき、前記トランジスタデバイスの性能を予測する動作を有する分光計量システム。 - 請求項１５に記載の分光計量システムであって、前記決定された１個又は複数個のパラメタのうち前記少なくとも１個が、
周期分布要素の高さ、指定高さにおけるそれら周期分布要素の幅、並びにそれら周期分布要素のサイドウォール角のうち、少なくとも一つを含む分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、更に、
１個又は複数個のトランジスタデバイス製造用プロセスツールを計量指標に基づき制御する動作を有する分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、前記供試層が、
二酸化ハフニウム、珪酸ハフニウム、窒化珪酸ハフニウム及び珪酸ジルコニウムのうち、少なくとも一つを含む分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、前記分光計量ツールが、
照明源と、
２個以上の層を有する多層格子へと前記照明源からの照明ビームを差し向けるよう構成された１個又は複数個の照明素子と、
前記照明ビームに応じ前記多層格子から発せられる輻射を集めるよう構成された１個又は複数個の集光素子と、
集まった輻射を受け取り当該集まった輻射を示す分光信号をもたらすよう構成された検出器と、
を備える分光計量システム。 - 請求項１９に記載の分光計量システムであって、更に、
前記分光計量ツールが内包される雰囲気レギュレーションチャンバを備え、そのチャンバにより、その分光計量ツールの構成諸部材を取り巻く雰囲気が指定ガスで以て安定化される分光計量システム。 - 請求項２０に記載の分光計量システムであって、前記指定ガスが、
１２０ｎｍ〜２５００ｎｍ域内波長に対し透明なガスを含む分光計量システム。 - 請求項２０に記載の分光計量システムであって、前記指定ガスが、
１２０ｎｍ〜３００ｎｍ域内波長に対し透明なガスを含む分光計量システム。 - 請求項２０に記載の分光計量システムであって、前記指定ガスが、
１５０ｎｍ〜１９３ｎｍ域内波長に対し透明なガスを含む分光計量システム。 - 請求項２０に記載の分光計量システムであって、前記指定ガスが、
不活性ガスを含む分光計量システム。 - 請求項２０に記載の分光計量システムであって、前記指定ガスが、
窒素及びアルゴンのうち少なくとも一方を含む分光計量システム。 - 請求項１９に記載の分光計量システムであって、前記照明源が、
レーザ光源及びレーザ駆動光源のうち少なくとも一方を有する分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、前記分光計量ツールが、
エリプソメータ、リフレクトメータ、イメージングシステム及びラマンスペクトロメータのうち、少なくとも一つを有する分光計量システム。 - 請求項１９に記載の分光計量システムであって、前記分光計量ツールが、
分光エリプソメータ、分光リフレクトメータ、単一波長エリプソメータ、単一波長リフレクトメータ、角度分解エリプソメータ及び角度分解リフレクトメータのうち、少なくとも一つを有する分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、前記多層格子のモデルを生成する動作が、
前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を決定する動作を含み、そのモデル多層格子の前記１個又は複数個のパラメタの値を前記計測分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定する動作が、
前記モデル多層格子の当該１個又は複数個のパラメタの値を、前記計測分光信号に対応する模擬分光信号がもたらされるよう、前記決定された統計的関係に基づき決定する動作を含む分光計量システム。 - 請求項２９に記載の分光計量システムであって、前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を決定する動作が、
前記１個又は複数個のパラメタの値複数個で以て前記モデル多層格子の分光信号を模擬する動作と、
前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を前記模擬分光信号に基づき決定する動作と、
が含まれる分光計量システム。 - 請求項２９に記載の分光計量システムであって、前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を決定する動作が、
前記１個又は複数個のパラメタの値複数個で以て作成された多層格子を複数例有する参照標本を生成する動作と、
前記参照標本上にある前記複数例の多層格子の分光信号を計測する動作と、
前記参照標本上にある前記複数例の多層格子に関し計量ツールで以て前記１個又は複数個のパラメタの値を計測する動作と、
前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を前記計測分光信号に基づき決定する動作と、
が含まれる分光計量システム。 - 請求項２９に記載の分光計量システムであって、前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を、
線形モデル、ニューラルネットワーク、深層学習モデル並びにサポートベクタマシンプロセスのうち、少なくとも一つによって決定する分光計量システム。 - 請求項１に記載の分光計量システムであって、前記モデル多層格子の前記１個又は複数個のパラメタの値を前記計測分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定する動作が、
前記モデル多層格子の模擬分光信号と前記作成多層格子の前記計測分光信号との間の差異が前記指定公差内で最小化されるよう、前記１個又は複数個のパラメタたる回帰パラメタの値を計算する動作を含む分光計量システム。 - 計量ターゲットのモデルであって、その計量ターゲットが２個以上の層で形成された多層格子を有し、その多層格子に係る１個又は複数個のパラメタで以てパラメタ化されたモデルであり、当該１個又は複数個のパラメタがその多層格子に係る幾何パラメタを含み、当該１個又は複数個のパラメタが当該２個以上の層のうち供試層の分散を示す分散パラメタをも含むモデルを、生成するステップと、
モデルとなった多層格子に対応し作成された多層格子の分光信号を計測するステップと、
前記モデル多層格子の前記１個又は複数個のパラメタの値を、計測された分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定するステップと、
前記計量ターゲットに係る計量指標であり、前記作成多層格子の供試層のバンドギャップを示すものを、前記１個又は複数個のパラメタの決定値に基づき計算するステップと、
を有するバンドギャップ定量方法。 - 請求項３４に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記計量指標が、
ある遷移スペクトル域に亘る前記供試層の分散曲線の積分を含み、その積分がその供試層のバンドギャップに比例しており、その分散曲線が前記１個又は複数個の分散パラメタの前記決定値により定義されており、その遷移スペクトル域が、
指定遷移公差内で前記分散曲線が指数的に変化する範囲を含むバンドギャップ定量方法。 - 請求項３５に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記１個又は複数個の分散パラメタの前記決定値により定義される、前記供試層の分散曲線が、前記遷移スペクトル域内で指数的に変化するアーバックテイルを有するものとなるよう再構築されるバンドギャップ定量方法。
- 請求項３４に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記分散パラメタが、
前記供試層の消衰係数、誘電関数の虚部、並びにバンドギャップのうち、少なくとも一つを含むバンドギャップ定量方法。 - 請求項３４に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記幾何パラメタが、
前記多層格子の層のうち少なくとも１個の厚みを含むバンドギャップ定量方法。 - 請求項３４に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記多層格子が、
前記２個以上の層で形成された周期分布要素を有する格子構造を備えるバンドギャップ定量方法。 - 請求項３９に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記幾何パラメタが、
前記周期分布要素の高さ、並びに指定高さにおけるそれら周期分布要素の幅のうち、少なくとも一方を含むバンドギャップ定量方法。 - 請求項３４に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記計量指標が、ある共通の製造プロセスで以て製造されたトランジスタデバイスの漏れ電流を示すものであるバンドギャップ定量方法。
- 請求項４１に記載のバンドギャップ定量方法であって、更に、
前記計量指標に基づき前記トランジスタデバイスの性能を予測するステップを有するバンドギャップ定量方法。 - 請求項３４に記載のバンドギャップ定量方法であって、更に、
前記トランジスタデバイスを製造するためのプロセスツールを前記計量指標に基づき制御するステップを有するバンドギャップ定量方法。 - 請求項３４に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記モデル多層格子の前記１個又は複数個のパラメタの値を前記計測分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定するステップが、
前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を決定するステップと、
前記モデル多層格子の前記１個又は複数個のパラメタの値を、前記計測分光信号に対応する模擬分光信号がもたらされるよう、前記決定された統計的関係に基づき決定するステップと、
を含むバンドギャップ定量方法。 - 請求項４４に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を決定するステップが、
前記１個又は複数個のパラメタの値複数個で以て前記モデル多層格子の分光信号を模擬するステップと、
前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を前記模擬分光信号に基づき決定するステップと、
を含むバンドギャップ定量方法。 - 請求項４４に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を決定するステップが、
前記１個又は複数個のパラメタの複数個の値で以て作成された複数例の多層格子を有する参照標本を生成するステップと、
前記参照標本上にある前記複数例の多層格子の分光信号を計測するステップと、
前記参照標本上にある前記複数例の多層格子に関し計量ツールで以て前記１個又は複数個のパラメタの値を計測するステップと、
前記１個又は複数個のパラメタの特定値と前記モデル多層格子の分光信号の特定諸側面との間の統計的関係を前記計測分光信号に基づき決定するステップと、
を含むバンドギャップ定量方法。 - 請求項３４に記載のバンドギャップ定量方法であって、前記モデル多層格子の前記１個又は複数個のパラメタの値を前記計測分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定するステップが、
前記モデル多層格子の模擬分光信号と前記作成多層格子の前記計測分光信号との間の差異が前記指定公差内で最小化されるよう、前記１個又は複数個のパラメタたる回帰パラメタの値を計算するステップを含むバンドギャップ定量方法。 - ２個以上の層を有する多層格子をプロセスレシピに基づき作成する１個又は複数個のプロセスツールと、
多層格子であり前記１個又は複数個のプロセスツールによって作成されたものから入射照明に応じ発せられる輻射を示す分光信号をもたらすよう、構成された分光計量ツールと、
前記分光計量ツール及び前記１個又は複数個のプロセスツールに可通信結合されたコントローラであり、プログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有するコントローラと、
を備える製造システムであって、それらプログラム命令が、前記１個又は複数個のプロセッサに、
２個以上の層を有する多層格子のモデルであり、多層格子に係る１個又は複数個のパラメタを含み、当該１個又は複数個のパラメタがその多層格子の供試層の幾何を示す幾何パラメタを含み、当該１個又は複数個のパラメタがその供試層の分散を示す分散パラメタを含むモデルを、生成する動作と、
モデルとなった多層格子に対応し作成された多層格子であり、指定プロセスレシピに基づき前記１個又は複数個のプロセスツールにより作成された多層格子の分光信号を、前記分光計量ツールから受け取る動作と、
前記モデル多層格子の前記１個又は複数個のパラメタの値を、計測された分光信号に対応する模擬分光信号が指定公差内でもたらされるよう決定する動作と、
前記作成多層格子の供試層のバンドギャップを、その作成された格子の供試層の前記１個又は複数個のパラメタの決定値に基づき計算する動作と、
前記供試層の計算されたバンドギャップに基づき前記１個又は複数個の多層格子作成用プロセスツールに係るプロセスレシピを調整する動作と、
を行わせるよう構成されている製造システム。 - 請求項４８に記載の製造システムであって、前記１個又は複数個のプロセッサにより実行されるプログラム命令が、更に、
前記１個又は複数個の多層格子作成用プロセスツールに係るプロセスレシピを、前記１個又は複数個のパラメタの前記決定値のうち少なくとも一つに基づき調整する動作を、前記１個又は複数個のプロセッサに実行させるよう構成されている製造システム。 - 請求項４９に記載の製造システムであって、前記１個又は複数個のパラメタの前記決定値のうち前記少なくとも一つが、
限界寸法、サイドウォール角及び膜厚のうち少なくとも一つを含む製造システム。 - 請求項４８に記載の製造システムであって、前記１個又は複数個のプロセスツールが、
素材堆積ツール、リソグラフィツール及びエッチングツールのうち少なくとも一つを有する製造システム。 - 請求項４８に記載の製造システムであって、前記供試層の予測バンドギャップに基づき前記１個又は複数個の多層格子作成用プロセスツールに係るレシピを調整する動作が、
前記１個又は複数個のプロセスツールの現在生産履行にて前記プロセスレシピを調整することで前記供試層のバンドギャップの偏差を補償する動作を含む製造システム。 - 請求項４８に記載の製造システムであって、前記供試層の予測バンドギャップに基づき前記１個又は複数個の多層格子作成用プロセスツールに係るレシピを調整する動作が、
前記１個又は複数個のプロセスツールの後続生産履行にて前記プロセスレシピを調整することで前記供試層のバンドギャップの偏差を補償する動作を含む製造システム。
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