JP2023540684A - 同軸透視検査システム - Google Patents

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Abstract

Figure 2023540684000001
本開示の態様は、画像モジュールと処理回路とを含むことができる、検査システムを提供する。撮像モジュールは、第１の光ビームと第２の光ビームとでウェーハを撮像することができる。第１の光ビームは、第２の光ビームと同軸に位置合わせされ、ウェーハの前側に位置する第１のパターンを撮像して第１の画像を形成することができる。第２の光ビームは、量子トンネリング撮像法又は赤外線透過撮像法により、第１のパターンの下方に位置する第２のパターンを撮像して第２の画像を形成することができる。第２の光ビームは、ウェーハの厚さの少なくとも一部を通過して第２のパターンに到達するのに十分なパワーを有することができる。処理回路は、第１の画像及び第２の画像について画像解析を実行して、第１のパターン及び第２のパターンのオーバーレイ値並びに／又はウェーハの欠陥を算出することができる。

Description

参照による援用
本開示は、２０２０年８月１７日に出願された米国仮特許出願第６３／０６６，７７９号「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｏｖｅｒｌａｙ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、半導体デバイスを製造する方法に関し、具体的にはオーバーレイ誤差に関する。
半導体製造は、複数の様々なステップ及び工程を含む。典型的な製造工程の１つは、フォトリソグラフィ（マイクロリソグラフィとも呼ばれる）として知られている。フォトリソグラフィでは、紫外光又は可視光などの放射線を使用して、半導体デバイス設計において微細パターンを生成する。フォトリソグラフィ、エッチング、膜堆積、表面洗浄、メタライゼーションなどを含む半導体製造技術を用いて、ダイオード、トランジスタ、及び集積回路などの、多様な半導体デバイスを作製することができる。
本開示の態様は検査システムを提供する。例えば、検査システムは、撮像モジュールと処理回路とを含むことができる。撮像モジュールは、第１の光ビームと、第１の光ビームと同時に位置合わせされた第２の光ビームとでウェーハを撮像することができる。第１の光ビームは、ウェーハの前側に位置する第１のパターンを撮像して第１の画像を形成することができる。第２の光ビームは、第１のパターンの下方に位置する第２のパターンを撮像して第２の画像を形成し、ウェーハの厚さの少なくとも一部を通過して第２のパターンに到達するのに十分なパワーを有することができる。処理回路は、第１の画像及び第２の画像について画像解析を実行して、第１のパターン及び第２のパターンのオーバーレイ値の少なくとも１つを算出し、ウェーハの欠陥を検査することができる。一実施形態では、第２のパターンは、放射性物質又は蛍光物質を含むことができる。別の実施形態では、第２のパターンは、点、ライン、角部、箱形、三角形、数字、及びマークのうちの少なくとも１つを含むことができる。
一実施形態では、第２のパターンは、ウェーハの下に位置する基準プレートに組み込むことができる。例えば、基準プレートは、ウェーハの裏側に配置又は接着することができる。別の例として、基準プレートは、リソグラフィスキャナ又はステッパの基準ホルダに組み込むことができる。別の実施形態では、第２のパターンは、ウェーハの表面に投影することができる。
一実施形態では、第２のパターンは、ウェーハの裏側に形成することができ、第２の光ビームは、ウェーハの厚さ全体を通過して第２のパターンに到達するのに十分なパワーを有することができる。別の実施形態では、第２のパターンは、ウェーハに埋め込むことができる。
一実施形態では、第２の波長は、第１の光ビームの第１の波長よりも長い第２の波長を有することができる。１０。例えば、第１の波長は５０～４００ナノメートルとすることができ、第２の波長は１～１０マイクロメートルとすることができる。別の例として、第１の波長は２６６ナノメートルとすることができ、第２の波長は３．６又は３．７マイクロメートルとすることができる。
一実施形態では、検査システムは、第１の光ビームを生成するように構成された紫外（ＵＶ）光源と、第２の光ビームを生成するように構成された赤外（ＩＲ）光源とを更に含むことができる。例えば、第２のパターンは、量子トンネリング撮像法又はＩＲ透過撮像法により撮像することができる。
一実施形態では、第２のパターンは、ウェーハと同軸に位置合わせすることができる。
一実施形態では、処理回路は、第２のパターンに対する第１のパターンの座標位置をオーバーレイ値として特定することにより、画像解析を実行することができる。
理解できるように、所与のウェーハ上で製造が進行するにつれて、作製される所与のデバイスに応じて、多くの異なる材料及び層が存在する可能性がある。したがって、各工程段階における各ウェーハは、異なるプロファイルを有することができる。このことは、ウェーハを通過するのに異なる波長が必要となり得ることを意味する。
当然のことながら、本明細書で説明されるような異なるステップの議論の順序は、明確にするために提示されている。一般に、これらのステップは、任意の好適な順序で実行することができる。加えて、本明細書における様々な特徴、技術、構成などのそれぞれが本開示の様々な箇所で説明されている場合があるが、それらの概念のそれぞれは、互いに独立して又は互いに組み合わせて実行され得ることが意図されている。したがって、本開示は、多くの異なる方法で具現化及び検討することができる。
この概要のセクションは、本開示又は特許請求の範囲に記載される本開示の全ての実施形態及び／又は段階的に新規な態様を明記するものではないことに留意されたい。むしろ、本概要は、様々な実施形態の予備的議論及び従来技術に対する新規性の対応箇所を提示するに過ぎない。本開示及び実施形態の更なる詳細及び／又は可能な観点について、読者は、以下で更に議論されるような本開示の詳細な説明のセクション及び対応する図面を参照されたい。
例として提案する本開示の様々な実施形態について、以下の図を参照しながら詳細に説明する。図では、類似の番号は類似の要素を参照する。
オーバーレイの生産上の問題を示す。 本開示のいくつかの実施形態による、例示的な基準パターンを用いたオーバーレイの軽減を示す。 本開示のいくつかの実施形態による例示的な撮像システムの機能ブロック図である。 図２の例示的な撮像システムにより生成された同軸に位置合わせされた光ビームの一部の拡大図である。 本開示のいくつかの実施形態による図２の例示的な撮像システムの第１の画像取得デバイス及び第２の画像取得デバイスにより撮影されたウェーハの一部の重ね合わせ画像の拡大上面図を示す。 本開示のいくつかの実施形態による、絶対的な独立した基準パターンを用いたオーバーレイ算出のための例示的な画像解析を示す。 本開示のいくつかの実施形態による例示的な撮像方法を示すフローチャートである。 本開示のいくつかの実施形態による例示的な検査システムの機能ブロック図である。
本開示に従って、前回のパターンと位置合わせされる代わりに、特徴パターンが位置合わせされるアライメントマークとして絶対的な独立した基準パターンを使用する、撮像方法が提供される。特徴パターンは、ウェーハの前側に形成することができ、基準パターンは、ウェーハの前側とは独立している。例えば、基準パターンは、ウェーハ内又はウェーハの下に形成することができる。第１の波長の第１の光ビーム（例えば、紫外（ＵＶ）光ビーム）は、ウェーハの第１の側に形成された特徴パターンを撮像するために使用することができ、第２の波長の第２の光ビーム（例えば、赤外（ＩＲ）光ビーム）は、ウェーハ内又はウェーハの下に形成された基準パターンを撮像するために使用することができる。一実施形態では、第２の光ビームは、第１の光ビームと同軸に位置合わせすることができる。基準パターンがウェーハ内又はウェーハの下に形成されるので、第２の光ビームは、基準パターンを撮像するために、ウェーハの厚さの一部又は厚さ全体を「透過」しなければならない。例えば、第２の光ビームは、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて基準パターンの画像を撮影するために、基準パターンがウェーハ内に形成されるかウェーハの下に形成されるかに応じて、ウェーハの厚さの一部又は厚さ全体を通過するのに十分なパワー又は強度を有することができる。したがって、特徴パターンのＵＶ画像と基準パターンのＩＲ画像を同じ光軸で撮像し、互いに重ね合わせることができる。次いで、露光、検査、アライメント又は他の処理のために、画像解析を実行することができる。ＵＶ及びＩＲ画像は同軸で撮像されるが、画像検出器への伝送は、同軸である場合も同軸でない場合もある。例えば、同軸で撮像された画像は、光学的に分離され、以下で議論されるように別個の画像検出器に伝送され得る。
以下の開示は、提示する主題の様々な特徴を実施する多くの実施形態又は例を提示する。本開示を簡略化するために、構成要素及び配置の具体例を以下で説明する。当然のことながら、これらは単なる例に過ぎず、限定することを意図するものではない。例えば、以下に続く説明における第２の特徴の上方又は上での第１の特徴の形成は、第１の特徴と第２の特徴とが直接接触して形成される実施形態を含み得、また、第１の特徴と第２の特徴とが直接接触し得ないように、第１の特徴と第２の特徴との間に追加の特徴が形成され得る実施形態を含み得る。加えて、本開示は、様々な例において参照番号及び／又は文字を繰り返すことがある。この繰り返しは、簡潔さ及び明瞭さを目的としており、それ自体は、議論する様々な実施形態及び／又は構成間の関係について言及するものではない。更に、本明細書では、説明を簡単にするために「上部」、「下部」、「下」、「下方」、「より下」、「上方」、「より上」などの空間的に相対的な用語を使用して、図に示すような１つの要素又は特徴の、別の要素又は特徴に対する関係を説明することがある。空間的に相対的な用語は、図に示されている向きに加えて、使用中又は動作中のデバイスの異なる向きを包含することを意図している。装置は、それ以外の方向に向ける（９０度回転させる又は他の向きにする）ことができ、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子もそれに応じて同様に解釈され得る。
本明細書で説明されるような異なるステップの説明の議論は、明確にするために提示されている。一般に、これらのステップは、任意の適切な順序で実施することができる。加えて、本明細書における様々な特徴、技術、構成などのそれぞれが本開示の様々な箇所で説明されている場合があるが、それらの概念のそれぞれは、互いに独立して又は互いに組み合わせて実行され得ることが意図されている。したがって、本開示は、多くの異なる方法で具現化及び検討することができる。
微細加工は、ウェーハ上に複数の膜及び層を形成して処理することを伴う。これには、数十以上の膜がウェーハ上に積層されることが含まれる可能性がある。様々な膜及び層のためにウェーハに付与されるパターンは、先に形成されたパターンに位置合わせされる必要がある。従来の方法では、このようなアライメントは、ウェーハの一部を用いてアライメントマーク及びスクライブラインを形成することにより実現されていた。しかしながら、本発明者らは、様々な膜堆積、エッチング、及び処理技術により、時としてアライメントマークが覆われ、アライメントマークが完全に除去されることさえあることを認識していた。アライメントマークが時として覆われている又は欠けている状態では、後続のパターンをウェーハに付与する際に誤差が生じる可能性がある。オーバーレイ又はオーバーレイ誤差という用語は、先に配置されたパターンに対する所与のパターンの配置間の差異を指す。アライメントマークが常に破壊される状態では、追加の層でオーバーレイ誤差が累積する可能性があり、これにより、性能の低下及びデバイス障害が生じる可能性がある。
図１Ａは、オーバーレイの生産上の問題を示す。本明細書における各矢印は、先行するパターンの位置に対応する、始点（例えば、１１１Ａ、１１１Ｂ、１２１Ａ、及び１３１Ａ）と、後続のパターンの位置に対応する、終点又は矢尻（例えば、１１１Ａ’、１１１Ｎ’、１２１Ｎ’）とを有する。結果として、各矢印は、後続のパターンが、対応する先行するパターンの上に又は先行するパターンと並べて形成されたときのオーバーレイ値又はオーバーレイ誤差を表す。例えば、工程１１０Ａでは、最初のパターンを配置するときに格子又は基準プレートが存在しない。したがって、第１の矢印の始点１１１Ａは、位置がずれる可能性が高く、すなわち、最初のパターンは、例えばウェーハエッジに対する配置誤差を有する可能性がある。次いで、後続のパターンは、対応する最後のパターンに基づいて整合しようとする。図１Ａに示すように、後続の矢印の始点（例えば、１１１Ｂ）は、対応する最後の又は先行する矢印の矢尻（例えば、１１１Ａ’）と重なる。いくつかの実施形態では、アライメントマークの劣化は、そのような劣化したアライメントマークを用いて配置された後続のパターンのアライメント誤差を生じさせる可能性がある。理論的に完全なシステムでも、ウォークアウトが依然として発生する可能性があることに留意されたい。例えば、システムのパターン配置許容範囲が±４ｎｍであり、各レベルが、前回のレベルを参照する場合。基準レベルを０誤差とみなす。そして、第１の層は＋４ｎｍずれる可能性がある。第１の層に対する第２の層のアライメントは、＋４ｎｍずれる可能性があり、ここで第２の層が基準レベルから＋８ｎｍずれたことを意味する。また、元の状態のアライメントマークが視認可能でも、累積した誤差に加算される可能性がある、ウォークアウト／アライメントずれを誘起し得る、応力を製造中に誘起又は軽減する工程要因も存在する。
更に、製造工程のステップＳ１２０において、アライメントマークが破壊され得、基準マークなしに配置が再び行われる。アライメントマークの劣化により、その後の処理でのアライメント誤差の累積が生じる可能性がある。始点１１１Ａと同様に、新たな矢印の始点１２１Ａは、位置がずれる可能性が高い。図１Ａの例では、始点１２１Ａは、矢尻１１１Ｎ’から外れている。ステップＳ１３０でアライメントマークが再び破壊されるまで、対応する最後のパターンに基づいて後続のパターンを位置合わせすることにより、処理が進む。同様に、配置が基準マークなしに行われ、始点１３１Ａが矢尻１２１Ｎ’から外れる。図１Ａで分かるように、層が増加すると、オーバーレイ誤差が累積して、製造歩留まりの低下、デバイス障害などにつながる可能性がある。工程１１０Ａは非限定的な例であることに留意されたい。他の工程（例えば、１１０Ｂ及び１１０Ｃ）は、異なるオーバーレイ値（異なる矢印）及び／又は異なるステップを有し得る。
図１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、例示的な基準パターンを用いたオーバーレイの軽減を示す。本明細書における技術では、ウェーハ１９０の前側（又は加工側）１９１に配置される全てのパターン（例えば、始点１４１Ａを有するパターン）は、同じ基準パターン１０２に基づく。一実施形態では、基準パターン１０２は、ウェーハ１９０の前側１９１の下方に位置することができる。例えば、基準パターン１０２は、ウェーハ１９０の裏側１９２に形成するか、又はウェーハ１９０に組み込むことができる。別の例として、基準パターン１０２は、基準プレート（図１Ｂには図示せず）に組み込むことができ、基準プレートは、ウェーハ１９０の下に位置決めするか、ウェーハ１９０の裏側１９２に配置若しくは接着するか、又はウェーハ１９０を保持するために使用されるフォトリソグラフィスキャナ若しくはステッパの基板ホルダ（図１Ｂには図示せず）に組み込むことができる。換言すれば、基準パターン１０２は、パターンを形成するためにウェーハ１９０の前側１９１で実行される、エッチング、堆積、化学機械研磨などの、リソグラフィ工程の影響を受けない。したがって、基準パターン１０２は、ウェーハ１９０の前側１９１とは独立しており、ウェーハ１９０のリソグラフィ処理中も元の状態のままである。よって、基準パターン１０２は、絶対的なものというよりも、ウェーハ１９０の前側１９１に形成された任意のパターンとは独立したものとして使用し、みなすことができ、ウェーハ１９０上で実行される様々な堆積及びエッチングステップにより変更されることはない。一実施形態では、基準パターン１０２は、新たなパターンを配置するときにウェーハ１９０と比較することができる。このことは、最初のパターンの場合、パターンを基準パターン１０２に適合させることができることを意味する。このことは、後続のパターンの場合、１つ又は複数のパターンを依然として基準パターン１０２と比較して、同じアライメントに戻るようにオーバーレイ補正を算出できることを意味する。
例えば、工程１４０では、基準パターン１０２は、ウェーハ１９０の前側１９１の最初のパターンを位置合わせするために使用することができる。一実施形態では、基準パターン１０２は、基準パターン１０２をウェーハ１９０に埋め込むこと又はウェーハ１９０の裏側１９２に固定された基準パターン１０２を設けることなどにより、ウェーハ表面に対して固定された位置に設けることができる。結果として、第１の矢印の始点１４１Ａは、基準パターン１０２に位置合わせされ、その位置は、基準ライン１５０として示されている。後続のパターンも、固定された絶対的な独立した基準パターン１０２を用いて位置合わせされる。新たなフォトレジスト層が、後続のパターンごとに形成され得るが、基準パターン１０２が存在するので、アライメントマークがウェーハ１９０上に形成され及び／又はウェーハ１９０上で破壊される必要はない。結果として、矢印は、基準ライン１５０を中心とし、後続のパターンが基準パターン１０２に位置合わせされることを意味する。アライメントは、例えば、パターン画像のマスクを移動させること又はウェーハ１９０をマスクに対して移動させることにより行われ得る。したがって、オーバーレイ誤差は、ますます多くの層が形成されるにつれて累積する可能性が低くなる。
図２は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な撮像システム２００の機能ブロック図である。例えば、例示的な撮像システム２００は、リソグラフィシステムのスキャナ又はステッパにおいて実現することができる。別の例として、例示的な撮像システム２００は、レジストコーティングツール、例えば、Ｔｏｋｙｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｔｄ．により製造されたＣＬＥＡＮ ＴＲＡＣＫ（商標）ＡＣＴ（商標）１２において実現することができ、レジストコーティングツールは、予備ソフトベーク用オーブンユニット、エッジビード除去モジュール、及び洗浄システムなどの、複数のマスク特有のモジュールを含む。例示的な撮像システム２００は、異なる波長の２つの光ビームを同軸に位置合わせし、同軸に位置合わせされた２つの光ビームを、基板（例えば、ウェーハ）の前側に位置する第１のパターンと、第１のパターンの下方に位置する第２のパターンにそれぞれ集束させて、第１のパターン及び第２のパターンの画像を撮影することができる。例えば、例示的な撮像システム２００は、第１の光源２１０と、第２の光源２２０と、アライメントモジュール２３０と、同軸モジュール２４０と、第１の画像取得デバイス２５０と、第２の画像取得デバイス２６０とを含むことができる。第１の画像取得デバイス２５０及び第２の画像取得デバイス２６０を、撮像モジュールと総称することができる。
一実施形態では、第１の光源２１０は、第１の波長の第１の入射光ビームを生成するように構成することができる。例えば、第１の光源２１０は、５０～４００ナノメートル、例えば２６６ナノメートルの第１の入射光ビーム（図２にＵＶ入射として示す）を生成するＵＶ光源とすることができる。別の例として、第１の光源２１０は、表面撮像用の励起ナノ秒レーザなどの、Ｏｐｔｏｗａｖｅｓ（Ｏｐｔｏｗａｒｅｓ Ｉｎｃ．，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡ）の固体レーザとすることができる。
一実施形態では、第２の光源２２０は、第２の波長の第２の入射光ビームを生成するように構成することができる。本開示のいくつかの態様によれば、絶対的な独立した基準パターンが、ウェーハの前側に形成されるパターンの下方に位置し、第２の入射光ビームが、基準パターンを撮像するために使用されるときに、第２の入射光ビームは、ウェーハ２９０などの、ウェーハの厚さの少なくとも一部又は更には厚さ全体を透過しなければならない。
例えば、第２の入射光ビームは、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて基準パターンの画像を撮影するために、ウェーハ２９０の厚さ全体（例えば、７５０マイクロメートル）を通過するのに十分なパワー又は強度を有する。別の例として、第２の光源２２０は、１～１０マイクロメートル、例えば３．６又は３．７マイクロメートルの第２の入射光ビーム（図２にＩＲ入射として示す）を生成するＩＲ光源とすることができる。一実施形態では、第２の光源２２０は、Ｐｒａｎａｌｙｔｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）から入手できる、ＩＲ波長可変量子カスケードレーザとすることができる。エバネッセント波理論によれば、２つの異なる媒体（例えば、ウェーハ２９０と、同軸モジュール２４０が位置する液浸リソグラフィにおける空気又は液体との）間の表面（例えば、図３に示すように、ウェーハ２９０の前側３９１）に衝突した光ビームは、表面に直交して光ビームの強度が指数関数的に減衰する。強度が１／ｅ（約３７％）まで低下する侵入深度は、中でもとりわけ、光ビームの波長に依存する。典型的な侵入深度は、表面に対する光ビームの入射角に応じて、光ビームの波長の数分の１、例えば波長の１／５とすることができる。第２の入射光ビームＩＲ入射の第２の波長は、第１の入射光ビームＵＶ入射の第１の波長よりもはるかに長いので、パワーが十分に制御された、第２の入射光ビームＩＲ入射は、ウェーハ２９０の厚さ全体を通過することができる。
一実施形態では、第１の（ＵＶ）光源２１０と第２の（ＩＲ）光源２２０との相対位置は、定期的に較正することができ、赤色と青色の較正の相対位置とも称される。例えば、第１の光源２１０と第２の光源２２０との相対位置を、数ディケードであり、したがって非常に許容度の大きい、センサのダイナミックレンジ内に維持することができる。しかしながら、正規化は、必要に応じて撮像される既知の相対透過率のステージアーティファクトを用いて行うことができる。例えば、相対強度の正規化を容易に行うことができるように、１日１回。相対位置又はＴＩＳツールによるずれの較正は、計測ステーションに共通している。相対位置は、測定が行われるときに格子プレートに対してリアルタイムで再調整される。したがって、例示的な撮像システム２００は常に、リアルタイムの絶対基準を有することができる。デジタル画像取得及び回帰を使用することができる。
一実施形態では、アライメントモジュール２３０は、第２の入射光ビームＩＲ入射を第１の入射光ビームＵＶ入射と同軸に位置合わせするように構成することができる。例えば、アライメントモジュール２３０は、第１の入射光ビームＵＶ入射を２つの部分に分割する第１の光ビームスプリッタを含むことができ、２つの部分の一方は透過させることができ、２つの部分の他方は反射させることができる。一実施形態では、第１の光ビームスプリッタは、プリズムとすることができる。別の実施形態では、第１の光ビームスプリッタは、アルミニウムなどの金属の部分的に透明な薄膜で一側面が被覆された、ガラス又はプラスチック板などの、透明プレートとすることができ、第１の入射光ビームＵＶ入射の一部が透過され、他の部分が反射されることを可能にする。例示的な撮像システム２００において、第１の光源２１０及び第１の光ビームスプリッタは、第１の入射光ビームＵＶ入射が第１の光ビームスプリッタに４５度の角度で入射するように配置することができる。
例えば、アライメントモジュール２３０は、第２の入射光ビームＩＲ入射を２つの部分に分割する第２の光ビームスプリッタを更に含むことができ、２つの部分の一方は反射させることができ、２つの部分の他方は透過させることができる。例えば、第２の光ビームスプリッタは、プリズムとすることができる。別の例として、第２の光ビームスプリッタは、アルミニウムの薄膜で一側面が被覆されたガラス又はプラスチック板とすることができ、第２の入射光ビームＩＲ入射の一部が反射され、他の部分が透過されることを可能にする。例示的な撮像システム２００において、第２の光源２２０及び第２の光ビームスプリッタは、第２の入射光ビームＩＲ入射が第２の光ビームスプリッタに４５度の角度で入射するように配置することができる。
例えば、アライメントモジュール２３０は、異なる波長の光ビームを反射又は透過させることを可能にする第３のビームスプリッタを更に含むことができる。例えば、第３のビームスプリッタは、第１の光ビームスプリッタから透過された第１の波長の第１の入射光ビームＵＶ入射が反射されることと、第２の光ビームスプリッタから透過された第２の波長の第２の入射光ビームＩＲ入射が透過されることとを可能にする二色性物質で一側面が被覆された透明プレートとすることができる。一実施形態では、第３のビームスプリッタは、透過された第２の入射光ビームＩＲ入射が、反射された第１の入射光ビームＵＶ入射と同軸に位置合わせされ、透過された第２の入射光ビームＩＲ入射と、反射された第１の入射光ビームＵＶ入射が、同じ光路に沿ってウェーハ２９０に向かうことができるように設計及び配置される。
一実施形態では、同軸モジュール２４０は、第３のビームスプリッタから反射された第１の入射光ビームＵＶ入射を、ウェーハ２９０の前側３９１に位置する第１のパターン３０１（図３に示す）に集束させ、第３のビームスプリッタから透過された第２の入射光ビームＩＲ入射を、第１のパターン３０１の下方に位置する第２のパターン３０２（又は基準パターン）に集束させるように構成することができる。例えば、同軸モジュール２４０は、第１のパターン３０１及び第２のパターン３０２の配置（すなわち、焦点深度（ＤＯＦ））の許容範囲を調整するように設計及び構成することができる。例えば、レベルセンサは、第１のパターン３０１の上部を追跡し、第１のパターン３０１の高さをウェーハ２９０の高さで減算し、同軸に位置合わせされた第１の入射光ビームＵＶ入射及び第２の入射光ビームＩＲ入射のＤＯＦを同時に自動調整するために使用することができる。深紫外（ＤＵＶ）光では、フォトレジストの損傷は無視できる。本明細書における２５０マイクロメートルの視野（ＦＯＶ）は、４Ｋ解像度の場合、画素あたり約６０ナノメートルに相当する。この視野は、０．１ナノメートルの位置合わせ誤差測定の分解能には十分である。十分なパワー又は強度の光源を有することで、金属層のシャドーイングを抑制することができる。図３は、ウェーハ２９０に形成された物理的なパターンの撮像を示しているが、パターンの画像の形成（すなわち、活性化光への露光前）は、例えば、ウェーハのフォトレジストを活性化させない波長を有する光により実現され得る。
一実施形態では、同軸モジュール２４０は、２～１２個の個別の光学素子、例えば６個の光学素子を含むことができる。光学素子のそれぞれは、サファイア、ＡｌＮ、ＭｇＦ、ＣａＦ、ＢａＦ、ＬｉＦ、Ｇｅ、Ｓｉなどを含むことができる。
第１の入射光ビームＵＶ入射は、第１のパターン３０１で反射され、第１の反射光ビームＵＶ反射を形成することができる。第１の反射光ビームＵＶ反射は、第３のビームスプリッタと第１の光ビームスプリッタとで順次に反射させ、第１の画像取得デバイス２５０により撮影することができ、第１の画像取得デバイス２５０は、第１のパターン３０１の対応する第１の画像を形成することができる。例えば、第１の画像取得デバイス２５０は、ＤａｔａＲａｙ社のカメラとすることができる。第２の入射光ビームＩＲ入射は、第２のパターン３０２で反射され、第２の反射光ビームＩＲ反射を形成することができる。第２の反射光ビームＩＲ反射は、第３のビームスプリッタと第２の光ビームスプリッタとを順次に透過させ、第２の画像取得デバイス２６０により撮影することができ、第２の画像取得デバイス２６０は、第２のパターン３０２の対応する第２の画像を形成することができる。例えば、第２の画像取得デバイス２６０は、高速で高解像度の中波長ＩＲ（ＭＷＩＲ）カメラ、例えば、ＦＬＩＲ Ｘ８５００ ＭＷＩＲとすることができる。一実施形態では、第１の画像及び第２の画像について画像解析を実行して、オーバーレイ値を算出し、第１のパターン３０１の配置を決定することができる。例えば、画像解析は、第１のパターン３０１の第１の画像と第２のパターン３０２の第２の画像とを互いに重ね合わせ、第２のパターン３０２に対する第１のパターン３０１の座標位置を特定することにより、実現することができる。いくつかの実施形態では、画像解析は、第１のパターン３０１の配置をリアルタイムで調整できるように、リアルタイムで実行することができる。
一実施形態では、アライメントモジュール２３０は、第１のレンズセットと、第２のレンズセットとを更に含むことができる。例えば、第１のレンズセットは、第１の光源２１０により生成された第１の入射光ビームＵＶ入射をコリメートして、コリメートされた第１の入射光ビームＵＶ入射を第１の光ビームスプリッタに導く反射及び／又は屈折光学系を含むことができる。別の例として、第２のレンズセットもまた、第２の光源２２０により生成された第２の入射光ビームＩＲ入射をコリメートして、コリメートされた第２の入射光ビームＩＲ入射を第２の光ビームスプリッタに導く反射及び／又は屈折光学系を含むことができる。
一実施形態では、例示的な撮像システム２００は、第３のレンズセット２７０と、第４のレンズセット２８０とを更に含むことができる。例えば、第３のレンズセット２７０は、第１の反射光ビームＵＶ反射を第１の画像取得デバイス２５０に集束させる反射及び／又は屈折光学系を含むことができる。別の例として、第４のレンズセット２８０もまた、第２の反射光ビームＩＲ反射を第２の画像取得デバイス２６０に集束させる反射及び／又は屈折光学系を含むことができる。
一実施形態では、例示的な撮像システム２００は、回折された光ビームを同軸モジュール２４０の外側で捕捉して、回折された光ビームを第１の画像取得デバイス２５０と第２の画像取得デバイス２６０とに導くことができる、光学系を更に含むことができる。
図３に示す例示的な実施形態では、第１のパターン３０１は、ウェーハ２９０の前側３９１に位置するフォトマスク（図示せず）に含めることができる。一実施形態では、フォトマスクは、接触印刷システムにおいてウェーハ２９０に直接接触して配置することができる。別の実施形態では、フォトマスクは、近接印刷システム又は投影印刷システムにおいてウェーハ２９０から離して配置することができる。
図３に示す例示的な実施形態では、第２のパターン３０２は、ウェーハ２９０の裏側３９２に位置し、第２の入射光ビームＩＲ入射は、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて第２のパターン３０２の第２の画像を撮影するために、ウェーハ２９０の厚さ全体を通過するのに十分なパワーを有する。一実施形態では、第２のパターン３０２は、基準プレート３１０上に形成することができる。例えば、基準プレート３１０は、ほぼ完全に位置合わせされた、２０マイクロメートル×２０マイクロメートルの正方形を有する格子プレートとすることができ、第２のパターン３０２は、正方形のうちの少なくとも１つの角点とすることができる。別の例として、基準プレート３１０は、点、ライン、角部、箱形、数字、マーク、又はアライメントの目的に適した他の任意のパターンのうちの少なくとも１つを含むことができ、第２のパターン３０２は、これらのうちの１つとすることができる。一実施形態では、基準プレート３１０をウェーハ２９０の裏側３９２に接着することができる。したがって、基準プレート３１０及びウェーハ２９０は、１つのモジュールとして機能することができる。別の実施形態では、基準プレート３１０は、フォトリソグラフィスキャナ又はステッパの基板ホルダ３２０に組み込むことができる。所与のウェーハが毎回、前回の配置と比較して異なる位置又は向きで基板ホルダ３２０上に配置され得るが、このことは問題ではない。所与の新たなパターンが配置又は露光されるために、基準プレート３１０、例えば格子プレートを用いてウェーハを撮像することができる。次いで、基準プレート３１０は、２つ以上の点に対するベクトルを特定するための相対基準点を提供することができ、これらの相対基準点から、ベクトル解析を使用して、次の露光でのオーバーレイ補正調整を算出することができる。例えば、ウェーハ２９０が、まだパターンを有しない場合に、基準プレート３１０の上に配置されるときに、ウェーハ２９０は、基準プレート３１０に粗く事前に位置合わせされる。別の例として、ウェーハ２９０が、既存のパターンを既に有する場合に、基準プレート３１０上に配置されたときに、既存のパターンと基準プレート３１０とを同軸に位置合わせすることができる。従来のリソグラフィ工程では、ウェーハ裏側の傷、裏側の埃、及び／又は熱に起因する基板の歪みにより生じる測定誤差は、オーバーレイに影響を及ぼし得るが、従来のオーバーレイシステムでは、これらの問題に気が付かないことがよくある。本明細書における技術には、これらの問題を克服するための独立した基準プレート及び高空間分解能が含まれる。
一実施形態では、第２のパターン３０２は、ウェーハ２９０の裏側３９２に形成することができ、第２の入射光ビームＩＲ入射はまた、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて第２のパターン３０２の第２の画像を撮影するために、ウェーハ２９０の厚さ全体を通過するのに十分なパワーを有する。他の技術は、放射性物質又は蛍光物質などを用いて第２のパターン３０２（例えば、格子ライン）をウェーハ２９０に埋め込むことを含むことができる。
一実施形態では、第２のパターン３０２は、ウェーハ２９０の前側２９１に形成することができ、次いで、シリコン及び／又は酸化シリコンの層が第２のパターン３０２の上に堆積される。例えば、シリコン及び／又は酸化シリコンの層は、第２のパターン３０２がウェーハ２９０に効果的に「埋め込まれ」、パターンをシリコン及び／又は酸化シリコンの層上に形成できるように、１～５マイクロメートルの厚さを有することができる。したがって、第２の入射光ビームＩＲ入射は、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて第２のパターン３０２の第２の画像を撮影するために、シリコン及び／又は酸化シリコンの層を通過するのに十分なパワーを有しなければならない。別の例として、第２のパターン３０２は、ウェーハ２９０の裏側２９２に形成されるシリコン又は酸化シリコンなどの、保護層よりも先にウェーハ２９０の裏側２９２に形成することができる。結果として、第２のパターン３０２をウェーハ２９０に埋め込むこともできる。したがって、第２の入射光ビームＩＲ入射は、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて第２のパターン３０２の第２の画像を撮影するために、ウェーハ２９０の厚さ全体を通過するのに十分なパワーを有しなければならない。一実施形態では、第２のパターン３０２は、キャリアウェーハの前側がターゲットウェーハの裏側（例えば、ウェーハ２９０の裏側３９２）に貼り合わされる前に、キャリアウェーハの前側に形成することができる。結果として、第２のパターン３０２は、１つのウェーハとして一緒になって機能する、キャリアウェーハとターゲットウェーハとの間に挟むことができる。したがって、第２の入射光ビームＩＲ入射は、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて第２のパターン３０２の第２の画像を撮影するために、ターゲットウェーハの厚さ全体を通過するのに十分なパワーを有しなければならない。いくつかの実施形態では、光投影も使用することができる。例えば、第２のパターン３０２は、基板ホルダ上の、又は基板ホルダの下の格子プレートとしての、ウェーハ２９０に物理的に存在しない投影された格子とすることができる。いくつかの実施形態では、第２のパターン３０２は、物理的マークと光投影との組み合わせであり得る。例えば、基板ホルダ上に配置されたウェーハにより覆われない基板ホルダの周縁領域に物理的な基準マークを設けてもよく、光投影により、ウェーハの領域における基準パターンを完成させることができ、トンネリングは必要ない場合がある。
図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、第１の画像取得デバイス２５０及び第２の画像取得デバイス２６０により撮影されたウェーハ２９０の一部の重ね合わせ画像の拡大上面図を示し、ウェーハ２９０の一部は、第１のパターン３０１と第２のパターン３０２とを含む。図４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、アライメント工程において基準パターンとしての役割を果たす、第１のパターン３０１を用いたオーバーレイ算出のための例示的な画像解析を示す。図４Ａ及び図４Ｂは、２つのパターンのオーバーレイ値を算出するために絶対的な独立した第１のパターン３０１をどのように使用できるかを示す。オーバーレイ値の算出は、座標系に対する共通の各基準パターンを知り、その基準パターンを用いて、各パターンがその座標系の「どこ」にあるかを知ることにより行うことができる。例えば各層間の距離が分かると、単純なベクトル代数を用いて、オーバーレイ値を抽出するのに必要なベクトル計算が行われる。その点から、これは基本的な座標幾何学である。これをゴールデンツールが自力で常にステージの下に存在するミックスマッチオーバーレイ（ＭＭＯ）と考えることができる。
一実施形態では、第１のパターン３０１（点Ｍで示す）、例えば、２０マイクロメートル×２０マイクロメートルの正方形を有する格子プレートの正方形のうちの１つの角部は、絶対的なもの又はウェーハに依存しないものとみなすことができ、第２のパターン３０２（点Ｎで示す）と、第２のパターン３０２の形成に続いて形成される第３のパターン４０１（点Ｐで示す）との間のオーバーレイ値を算出するために使用することができる。第２のパターン３０２を第１のパターン３０１に重ね合わせることにより、第１のパターン３０１の点Ｍから第２のパターン３０２の点Ｎまでの座標差又はベクトル
Figure 2023540684000002
 を求めることができる。同様に、第３のパターン４０１を第１のパターン３０１に重ね合わせることにより、第１のパターン３０１の点Ｍから第３のパターン４０１の点Ｐまでの別の座標差又はベクトル
Figure 2023540684000003
 を求めることもできる。次いで、点Ｎと点Ｐとの間のオーバーレイ値
Figure 2023540684000004
 を算出することができる。すなわち、
Figure 2023540684000005
 である。
更に、第２のパターン３０２の点の座標位置（例えば、Ｎ（Ｗｘ，Ｗｙ））及び第３のパターン４０１の点の座標位置（例えば、Ｐ（Ｂｘ，Ｂｙ））を用いて、第２のパターン３０２から第３のパターン４０１までのオーバーレイ値又はオーバーレイのずれを求めることができる。次いで、このオーバーレイ値は、第３又は後続のパターンを配置して、独立した基準パターン、例えば第１のパターン３０１に対するオーバーレイを補正するために使用することができる。いくつかの実施形態では、全ての画像比較に対して均一な基準画像を有することにより、隣接するパターンを補正することと、最初のライン又は絶対基準に基づいてオーバーレイ補正を維持することが可能となる。レジスト層に対する限界寸法（ＣＤ）変動の影響についての懸念に関して、本明細書における技術により、レジスト層とその下層（例えば、金属レジストパターンはビアパターンの大部分を覆う）に対するパターンＣＤ変動の影響なしに座標を抽出することができる。レジスト層に対するＣＤ変動の影響は、アライメントで問題になり得るが、オーバーレイ測定チームは、無視できるものとして無視することができる。基準パターン自体は、パターン配置のはるかに優れた指標であるので、ＣＤの非点収差とＺｅｒｎｉｋｅ誘導オフセットとから悪影響を受けるアライメントマークに比べて、本明細書における技術が大幅に改善される。いくつかの実施形態では、画像を重ね合わせる必要がないことに留意されたい。基準プレートとウェーハの加工面とから座標位置データを収集することができ、次いで、全体のオフセット又はオーバーレイ値を求めるためにベクトル解析を使用することができる。
図５は、本開示のいくつかの実施形態による、ウェーハ（例えば、ウェーハ２９０）を処理する例示的な撮像方法５００を示すフローチャートである。例示的な撮像方法５００は、例示的な撮像システム２００に適用することができる。様々な実施形態において、図示の例示的な撮像方法５００のステップのいくつかは、同時に若しくは図示の順序と異なる順序で実行することができ、他の方法ステップに置き換えることができ、又は省略することができる。所望により、追加の方法ステップを実行することもできる。
ステップＳ５１０において、第１の光ビーム（例えば、第１の入射光ビームＵＶ入射）と、第１の光ビームと同軸に位置合わせされた第２の光ビーム（例えば、第２の入射光ビームＩＲ入射）とでウェーハを撮像することができる。一実施形態では、第１の光ビームは、ウェーハの前側に位置する第１のパターンを撮像して第１の画像を形成する（例えば、第１の反射光ビームＵＶ反射を捕捉することにより）ことができ、第２の光ビームは、第１のパターンの下方に位置する第２のパターンを撮像して第２の画像を形成する（例えば、第２の反射光ビームＩＲ反射を捕捉することにより）ことができる。例えば、第２の光ビームは、ウェーハの厚さの少なくとも一部を通過して第２のパターンに到達するのに十分なパワーを有することができる。一実施形態では、第２の光ビームは、第１の光ビームの第１の波長よりも長い第２の波長を有することができる。例えば、第１の光ビームは、ＵＶ光源などの第１の光源２１０により生成することができ、第２の光ビームは、ＩＲ光源などの第２の光源２２０により生成することができる。一実施形態では、第１の波長は、５０～４００ナノメートル、例えば２６６ナノメートルであり、第２の波長は、１～１０マイクロメートル、例えば３．６又は３．７マイクロメートルである。一実施形態では、第２のパターンは、量子トンネリング撮像法又はＩＲ透過撮像法により撮像することができる。
一実施形態では、第２のパターンは、ウェーハの下に位置する、２０マイクロメートル×２０マイクロメートルの正方形を有する基準プレート、例えば、格子プレートにサブナノメートルの位置精度で組み込むことができる。例えば、基準プレートは、ウェーハの裏側に配置又は接着することができる。したがって、第２の光ビームは、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて第２のパターンの第２の画像を撮影するために、ウェーハの厚さ全体を通過するのに十分なパワーを有することができる。別の実施形態では、基準プレートは、フォトリソグラフィスキャナ又はステッパの基板ホルダ又はチックに組み込むことができ、例示的な撮像方法５００は、第１の光ビーム及び第２の光ビームでウェーハを撮像するのに先立って、基準プレートをウェーハと位置合わせするステップを更に含むことができる。更に別の実施形態では、第２のパターンは、ウェーハの裏側に形成することができる。したがって、第２の光ビームは、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて第２のパターン３０２の第２の画像を撮影するために、ウェーハの厚さ全体を通過するのに十分なパワーを有することができる。更に別の実施形態では、第２のパターンは、ウェーハに埋め込むことができ、１つ又は複数の層を通してアクセス可能とすることができる。したがって、第２の光ビームは、量子トンネリング撮像法、ＩＲ透過撮像法などを用いて第２のパターン３０２の第２の画像を撮影するために、ウェーハの厚さの一部を通過するのに十分なパワーを有することができる。例えば、第２のパターンは、放射性物質又は蛍光物質を含むことができる。別の例として、第２のパターンは、点、ライン、角部、箱形、三角形、数字、及びマークのうちの少なくとも１つを含むことができる。
ステップ５２０において、第１の画像及び第２の画像について画像解析を実行して、第１のパターン及び第２のパターンのオーバーレイ値を算出することができる。例えば、画像解析は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第２のパターンに対する第１のパターンの座標位置をオーバーレイ値として特定することにより実行することができる。
次に、ステップＳ５３０において、オーバーレイ値に基づいて第１のパターンをウェーハの前側に形成することができる。例えば、第１のパターンのフォトマスクは、第１のパターンが第２のパターンと位置合わせされるように、オーバーレイ値に基づいてウェーハに対して移動させることができ、ウェーハの前側に形成されたレジスト層を露光して、第１のパターンがレジスト層に形成されることを可能にすることができる。
一実施形態では、「ステップ・アンド・リピート」又は「ステップ・アンド・スキャン」システムにおいて、第１の光ビーム及び第２の光ビーム並びにフォトマスクをウェーハの別の領域に移動させることができ、ステップＳ５１０～Ｓ５３０を繰り返して、１つ又は複数のパターンをウェーハの前側のレジスト層に形成することができる。
本明細書においてパターニングに使用される基準パターンは、ある意味では絶対的なもの、別の意味では相対的なものとみなすことができる。例えば、基準パターンは、固定された格子ライン（又は点、角部、箱形、若しくは他の任意の好適な形状）を保持又は維持し得、ウェーハに対する様々な堆積及びエッチングステップにより変更されない。一実施形態では、これは、ステージ又は基板ホルダと一体化された格子プレートとすることができる。このように、格子プレートは、ウェーハ処理の全体を通して同じ物理的な格子プレートが使用されるので絶対的なものであるが、物理的な格子プレートがウェーハ自体に固定されず、ウェーハ処理全体を通して格子プレートをウェーハに対して移動させることができるので相対的なものである。所与のウェーハが毎回ステージ上に配置されるが、ウェーハは、前回の配置と比較して異なる位置又は向きに位置する可能性がある。このことは問題ではない。所与の新たなパターンが配置又は露光されるために、基準格子を用いてウェーハが撮像される。次いで、基準格子は、２つ以上の点に対するベクトルを特定するための相対基準点を提供することができ、これらの相対基準点から、ベクトル解析を使用して、次の露光でのオーバーレイ補正調整を算出することができる。
例示的な撮像システム２００及び例示的な撮像方法５００は、リソグラフィツールとの組み合わせで動作することができる独立型同軸計測システム及び方法、リンクされたリソグラフィセルに対するフィードフォワード制御を伴う一体型トラック同軸計測システム及び方法、又はリアルタイム補正のためにリソグラフィツールに組み込むことができる能動型同軸計測システム及び方法として実現することができる。
図６は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な検査システム６００の機能ブロック図である。例示的な検査システム６００は、ウェーハに関連する第１のパターン及び第２のパターンのオーバーレイ値を算出し、ウェーハの欠陥を検査することができる。例えば、例示的な検査システム６００は、撮像モジュール６１０、例えば撮像システム２００と、処理回路６２０とを含むことができる。一実施形態では、撮像モジュール６１０は、第１の光ビームと、第１の光ビームと同軸に位置合わせされた第２の光ビームとでウェーハを撮像することができ、第１の光ビームは、ウェーハの前側に位置する第１のパターンを撮像して第１の画像を形成し、第２の光ビームは、第１のパターンの下方に位置する第２のパターンを撮像して第２の画像を形成し、第２の光ビームは、ウェーハの厚さの少なくとも一部を通過して第２のパターンに到達するのに十分なパワーを有する。例えば、撮像モジュール６１０は、第１の光源２１０、例えばＵＶ光源により生成された第１の光ビームと、第２の光源２２０、例えばＩＲ波長可変量子カスケードレーザなどのＩＲ光源により生成された第２の光ビームとでウェーハ２９０を撮像することができ、第１の光ビームは、ウェーハ２９０の前側３９１に位置する第１のパターン３０１を撮像することができ、第２の光ビームは、第１のパターン３０１の下方に位置する第２のパターン３０２を撮像し、ウェーハ２９０の厚さの少なくとも一部を通過して第２のパターン３０２に到達するのに十分なパワーを有することができる。処理回路６２０は、第１のパターン３０１の第１の画像及び第２のパターン３０２の第２の画像について画像解析を実行して、第１のパターン３０１及び第２のパターン３０２のオーバーレイ値を算出することができる。
各ウェーハには、傷の影響、熱の影響及びチャッキングの問題などがあり、これらの問題は、オーバーレイに影響を及ぼすのに十分に深刻である。ウェーハは、ラインが設計通りに接続されていない場合、限界寸法が小さ過ぎる／大き過ぎる場合、又は短絡の原因となるギャップがある場合に存在し得るパターニング欠陥を更に有し得る。第２の光ビームはウェーハ２９０を通過できるので、第２の光ビームは欠陥を確認することもでき、撮影された第２の画像は、欠陥の情報を更に含むことができる。一実施形態では、処理回路６２０は、第１のパターン３０１の第１の画像及び第２のパターン３０２の第２の画像について画像解析を実行することにより、ウェーハ２９０の何らかの欠陥を更に検査することができる。
本開示の態様は、ウェーハの前面に形成される従来のアライメントマークに依存しない、正確且つ精密なアライメント機構を提供できる、撮像方法を提供する。代わりに、ウェーハ内／下のパターン又は格子を基準にして、後続のパターンの精密且つ正確な位置合わせ及びアライメントについて、信頼性の高い基準パターンを繰り返し評価することができる。本明細書における技術は、従来型のオーバーレイマークの必要性をなくす。オーバーレイのこれらの新たなパラダイムは、クリアアウト、占有面積の損失、複雑なスクライブライン設計を不要にし、シリコン面積の利用を改善し、アライメントマークの複雑な統合を行うことができる。本明細書に開示される例示的な基準パターンは、これまでの多くの場合のように、アライメントマークの代わりにデバイスを作製する好ましくない工程により影響され、消し去られることはない。ここで、オーバーレイ配置精度は、基準パターンが毎回ほぼ完全であるだけでなく、ステージの真下に常に隠されているので、第２のパターンが位置する正に第１の層から測定することもできる。
前述の説明では、処理システムの特定の形状並びにそこで使用される様々な構成要素及び工程の説明などの、具体的な詳細を明らかにしてきた。しかしながら、本明細書における技術が、これらの具体的な詳細から逸脱する他の実施形態で実施され得ることと、そのような詳細が、説明のためのものであり、限定のためのものではないことを理解すべきである。本明細書に開示される実施形態について、添付図面を参照して説明してきた。同様に、説明の目的で、完全な理解をもたらすために特定の数、材料、及び構成を明らかにしてきた。しかしながら、実施形態は、そのような具体的な詳細なしに実施され得る。実質的に同じ機能的構成を有する構成要素は、類似の参照符号で示され、したがっていかなる冗長な説明も省略されている場合がある。
様々な実施形態の理解を助けるために、様々な技術を複数の個別の動作として説明してきた。説明の順序は、これらの動作が必然的に順序依存であることを示唆するものと解釈されるべきではない。実際、これらの動作は提示した順序で実行される必要はない。記載の動作は、記載の実施形態とは異なる順序で実行され得る。様々な追加の動作が実行される場合があり、且つ／又は説明した動作が追加の実施形態では省略される場合がある。
本明細書で使用される「基板」又は「ターゲット基板」とは、本開示に従って処理される対象を総称して指す。基板は、デバイス（特に半導体デバイス若しくは他の電子デバイス）の任意の材料部分又は構造を含み得、例えば、ベース基板構造（半導体ウェーハなど）、レチクル、又はベース基板構造上の若しくはベース基板構造を覆う層（薄膜など）であり得る。したがって、基板は、パターニングされているか否かに依らず、いかなる特定のベース構造、下地層又は被覆層にも限定されず、むしろ、任意のそのような層又はベース構造、並びに層及び／又はベース構造の任意の組み合わせを含むことが考慮されている。説明では特定の種類の基板に言及する場合があるが、これは単に例示を目的としたものに過ぎない。
当業者にはまた、上記で説明した技術の動作に対して多くの変更がなされても依然として本開示の同じ目的を達成できることが理解されよう。このような変更は本開示の範囲に包含されることが意図される。したがって、本開示の実施形態の前述の説明は限定することを意図するものではない。むしろ、本開示の実施形態に対する全ての限定は以下の特許請求の範囲に提示されている。

Claims (16)

  1. 検査システムであって、
    第１の光ビームおよび該第１の光ビームと同軸に位置合わせされた第２の光ビームを用いてウェーハを撮像するように構成された撮像モジュールであって、
    前記第１の光ビームは、ウェーハの前側に配置された第１のパターンを撮像して第１の画像を形成し、
    前記第２の光ビームは、前記第１のパターンの下方に配置された第２のパターンを撮像して第２の画像を形成し、
    前記第２の光ビームは、前記ウェーハの厚さの少なくとも一部を通過して、前記第２のパターンに到達するための十分なパワーを有する、撮像モジュールと、
    前記第１の画像及び前記第２の画像に対して画像解析を実施し、前記第１のパターン及び前記第２のパターンのオーバーレイ値の少なくとも１つを計算し、前記ウェーハの欠陥を検査するように構成された処理回路と、
    を有する、検査システム。
  2. 前記第２のパターンは、前記ウェーハの下側に配置された参照プレートに組み込まれる、請求項１に記載の検査システム。
  3. 前記参照プレートは、前記ウェーハの裏側に配置され、又は接着される、請求項２に記載の検査システム。
  4. 前記参照プレートは、フォトリソグラフィスキャナ又はステッパの基板ホルダに組み込まれる、請求項２に記載の検査システム。
  5. 前記第２のパターンは、前記ウェーハの裏側に形成され、
    前記第２の光ビームは、前記ウェーハの厚さ全体を通過して前記第２のパターンに到達するための十分なパワーを有する、請求項１に記載の検査システム。
  6. 前記第２のパターンは、前記ウェーハに埋設される、請求項１に記載の検査システム。
  7. 前記第２のパターンは、放射性物質又は蛍光材料を含む、請求項１に記載の検査システム。
  8. 前記第２のパターンは、点、ライン、角部、箱形、三角形、数字、及びマークの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の検査システム。
  9. 前記第２の波長は、前記第１の光ビームの第１の波長よりも長い第２の波長を有する、請求項１に記載の検査システム。
  10. 前記第１の波長は、５０～４００ナノメートルであり、前記第２の波長は、１～１０マイクロメートルである、請求項９に記載の検査システム。
  11. 前記第１の波長は、２６６ナノメートルであり、前記第２の波長は、３．６又は３．７マイクロメートルである、請求項１０に記載の検査システム。
  12. さらに、前記第１の光ビームを生成するように構成された紫外（ＵＶ）光源と、前記第２の光ビームを生成するように構成された赤外（ＩＲ）光源とを有する、請求項９に記載の検査システム。
  13. 前記第２のパターンは、量子トンネル撮像法又はＩＲ透過撮像法により撮像される、請求項１２に記載の検査システム。
  14. 前記第２のパターンは、前記ウェーハと同軸に位置合わせされる、請求項１に記載の検査システム。
  15. 前記処理回路は、前記第２のパターンに対する前記第１のパターンの座標位置を前記オーバーレイ値として特定することにより、前記画像解析を実施する、請求項１に記載の検査システム。
  16. 前記第２のパターンは、前記ウェーハの表面に投射される、請求項１に記載の検査システム。
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