JP2024510372A - 短波赤外線波長を使用する光学計量 - Google Patents

短波赤外線波長を使用する光学計量 Download PDF

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Abstract

本発明による光学計量ツールは、短波赤外線スペクトル帯域（ＳＷＩＲ）内およびＳＷＩＲスペクトル帯域外の両方に波長を有する照明を生成するための１つ以上の照明源と、照明をサンプルに向けるように設計された照明光学系とを備えることができる。ＳＷＩＲスペクトル帯域内の少なくともいくつかの波長を含む第１の波長範囲に基づいてサンプルを撮像するように設計された第１の検出器と、－ＳＷＩＲスペクトル帯域外の少なくともいくつかの波長を含む第２の波長範囲に基づいてサンプルを撮像するように設計された第２の検出器を含む第２の撮像チャネルと、－制御装置とを備える第１の撮像チャネル。制御装置は、第１の検出器からサンプルの第１の画像を受信し、第２の検出器からサンプルの第２の画像を受信し、第１および第２の画像に基づいてサンプルの光学計量測定値を生成することができる。

Description

「関連出願の参照」
本出願は、米国仮出願６３／１５９，４５１（２０２１年３月１１日）の米国特許法１１９条（ｅ）の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
「技術分野」
本開示は、概して、光学計量（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）に関し、より詳細には、短波赤外線（ＳＷＩＲ）波長を利用する光学計量に関する。
半導体プロセスロードマップは、可視波長に対してはより低い透過性を示すが、短波赤外線（ＳＷＩＲ）波長に対しては増加する透過性を示すサンプル層を含むように変化している。結果として、光の可視波長に基づく光学計量技術は、より低い信号強度およびより高いノイズを生成し得、これは、測定精度およびスループットに悪影響を与え得る。
米国特許７，６８４，０３９号公報 米国特許７，８７９，６２７号公報 米国特許１０，５２７，９５１号公報 米国特許出願公開２０２１／００７２６５０号公報 米国特許出願公開２０２０／０４０９２７１号公報 米国特許１０，４４４，１６１号公報 米国特許出願公開ＵＳ２０２０／０１２４４０８号公報
したがって、上記の欠点を解決するためのシステムおよび方法を提供することが望ましい。
光学計量ツールは、本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って開示される。１つの例示的な実施形態では、ツールは、１つ以上の照明源を含み、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、短波赤外（ＳＷＩＲ）スペクトル範囲内の照明を生成し、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、ＳＷＩＲスペクトル範囲外の照明を生成する。別の例示的な実施形態では、ツールは、１つ以上の照明源からの照明をサンプルに向けるための１つ以上の照明光学系を含む。別の例示的な実施形態では、ツールは、第１の波長範囲を有する照明に基づいてサンプルを撮像するための第１の検出器を含む第１の撮像チャネルを含み、第１の波長範囲は、１つ以上の照明源からのＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長を含む。別の例示的な実施形態では、ツールは、第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲を有する照明に基づいてサンプルを撮像するための第２の検出器を含む第２の撮像チャネルを含み、第２の波長範囲は、１つ以上の照明源からのＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長を含む。別の例示的な実施形態では、ツールはコントローラを含む。別の例示的な実施形態では、コントローラは、第１の検出器からサンプルの１つ以上の第１の画像を受信する。別の例示的な実施形態では、コントローラは、第２の検出器からサンプルの１つ以上の第２の画像を受信する。別の例示的な実施形態では、コントローラは、１つ以上の第１の画像および１つ以上の第２の画像に基づいて、サンプルの１つ以上の光学計量測定値を生成する。
光学計量ツールは、本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って開示される。１つの例示的な実施形態では、ツールは、１つ以上の照明源を含み、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、短波赤外（ＳＷＩＲ）スペクトル範囲内の照明を生成し、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、ＳＷＩＲスペクトル範囲外の照明を生成する。別の例示的な実施形態では、ツールは、１つ以上の照明源からの照明をサンプルに向けるための１つ以上の照明光学系を含む。別の例示的実施形態では、ツールは、第１の撮像チャネルを含み、第１の撮像チャネルは、第１の波長範囲を伴う照明に基づいてサンプルを撮像するための第１の検出器を含み、第１の波長範囲は、１つ以上の照明源からのＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長を含む。別の例示的な実施形態では、第１の撮像チャネルは、第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲を有する照明に基づいてサンプルを撮像するように構成された第２の検出器をさらに含み、第２の波長範囲は、１つ以上の照明源からのＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長を含む。別の例示的な実施形態では、第１の検出器および第２の検出器は、サンプルを撮像するための収集経路（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｐａｔｈｗａｙ：集光経路）内に第１の検出器または第２の検出器を選択的に位置付けるために、カメラチェンジャに取り付けられる。別の例示的な実施形態では、ツールは、第１の波長範囲とは異なる第３の波長範囲を有する照明に基づいてサンプルを撮像するように構成された第３の検出器を含む第２の撮像チャネルを含み、第３の波長範囲は、１つ以上の照明源からのＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長を含む。別の例示的な実施形態では、ツールはコントローラを含む。別の例示的な実施形態では、コントローラは、第１の検出器からサンプルの１つ以上の第１の画像を受信する。別の例示的な実施形態では、コントローラは、第２の検出器からサンプルの１つ以上の第２の画像を受信する。別の例示的な実施形態では、コントローラは、第３の検出器からサンプルの１つ以上の第３の画像を受信する。別の例示的な実施形態では、コントローラは、１つ以上の第１の画像、１つ以上の第２の画像、および１つ以上の第３の画像に基づいて、サンプルの１つ以上の光学計量測定値を生成する。
光学計量ツールは、本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って開示される。１つの例示的な実施形態では、ツールは、１つ以上の照明源を含み、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、短波赤外（ＳＷＩＲ）スペクトル範囲内の照明を生成し、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、ＳＷＩＲスペクトル範囲外の照明を生成する。別の例示的な実施形態では、ツールは、１つ以上の照明源からの照明をサンプルに向けるための１つ以上の照明光学系を含む。別の例示的な実施形態では、ツールは、１つ以上の照明源によって生成されるＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長と、１つ以上の照明源によって生成されるＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長とに感度がある検出器を含む。別の例示的な実施形態では、ツールはコントローラを含む。別の例示的な実施形態では、コントローラは、１つ以上の照明源によって生成されたＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長での照明に基づいて、検出器からサンプルの１つ以上の第１の画像を受信する。別の例示的実施形態では、コントローラは、１つ以上の照明源によって生成されるＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長を伴う照明に基づいて、第２の検出器からサンプルの１つ以上の第２の画像を受信する。別の例示的な実施形態では、コントローラは、１つ以上の第１の画像および１つ以上の第２の画像に基づいて、サンプルの１つ以上の光学計量測定値を生成する。
オーバーレイ計量ターゲットは、本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って開示される。１つの例示的な実施形態では、ターゲットは、サンプルの第１の層内に１つ以上の第１の層特徴を含む。別の例示的な実施形態では、ターゲットは、サンプルの第２の層に１つ以上の第２の層特徴を含み、サンプルの第２の層は、サンプルの第１の層の上部に配置される。別の例示的な実施形態では、第１の層特徴を覆うサンプルの少なくとも一部は、可視波長を有する少なくともいくつかの照明を吸収し、短波長赤外線（ＳＷＩＲ）波長を有する少なくともいくつかの照明を透過する材料から形成される。別の例示的な実施形態では、１つ以上の第１の層特徴および１つ以上の第２の層特徴は、１つ以上の第１の層特徴の１つ以上の第１の画像および１つ以上の第２の層特徴の１つ以上の第２の画像に基づいて、サンプルの第１の層および第２の層の相対的な位置合わせのオーバーレイ測定値を提供するように配置される。別の例示的な実施形態では、１つ以上の第１の層画像は、ＳＷＩＲ波長および少なくともＳＷＩＲ波長に敏感な第１の撮像検出器を含む照明を用いて形成される。別の例示的実施形態では、１つ以上の第２の層画像は、可視波長および少なくとも可視波長に感受性である第２の撮像検出器を含む、照明を用いて形成される。
前述の概要および以下の詳細な説明の両方は、例示的および説明的なものにすぎず、特許請求される本発明を必ずしも限定するものではないことを理解されたい。明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、全般的な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
本開示の多数の利点は、添付の図面を参照することによって当業者によってよりよく理解され得る。
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくとも１つの波長を有する照明を利用するＳＷＩＲ光計量システムの概念ブロック図である。 図１Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、単一の測定チャネルを含むＳＷＩＲ光計量ツールの概念図である。 図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、照明経路および収集経路が別個の要素を含むＳＷＩＲ光計量ツールの概念図である。 図１Ｄは、２つの測定チャネルを含むＳＷＩＲ光計量ツールの概念図であり、測定チャネルのうちの少なくとも１つは、本開示の１つ以上の実施形態によるＳＷＩＲ検出器を含む。 図１Ｅは、本開示の１つ以上の実施形態による、可視波長検出器とＳＷＩＲ検出器との間で選択的に切り替えるために１つの測定チャネル内にカメラチェンジャを含む２つの測定チャネルを有するＳＷＩＲ光計量ツールの概念図である。 図１Ｆは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＳＷＩＲ検出器を含む１つの測定チャネルと、可視波長検出器を含む２つの測定チャネルとを有するＳＷＩＲ光計量ツールの概念図である。 図２Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、プロセス層およびレジスト可視不透明ＩＲ透過（ＶＯＩＴ）層内に非重複ターゲット特徴を含むＳＷＩＲ計量ターゲットの上面図である。 図２Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、図２ＡのＳＷＩＲ計量ターゲットの１つのセルの側面図である。 図２Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＶＯＩＴ層によって覆われた２つのプロセス層内に非重複フィーチャを含むＳＷＩＲ計量ターゲットの側面図である。 図２Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、プロセス層およびレジストＶＯＩＴ層内に重複ターゲット特徴を含むＳＷＩＲ計量ターゲットの上面図である。 図２Ｅは、本開示の１つ以上の実施形態による図２ＤのＳＷＩＲ計量ターゲットの側面図である。 図３は、本開示の１つ以上の実施形態によるＳＷＩＲオーバーレイ方法において実行されるステップを示す流れ図である。
ここで、添付の図面に示される開示された主題を詳細に参照する。本開示は、特定の実施形態およびその特定の特徴に関して具体的に示され、説明されてきた。本明細書に記載される実施形態は、限定的ではなく例示的であると解釈される。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における種々の変更および修正が行われ得ることが、当業者に容易に明白となるはずである。
本開示の実施形態は、短波赤外線（ＳＷＩＲ）波長を使用して光学計量を実施するためのシステムおよび方法を対象とする。ＳＷＩＲスペクトル範囲は、概して、約７００ナノメートル（ｎｍ）～約３０００ｎｍの範囲の波長を含むと考えられ、約７５０ｎｍ～約９００ｎｍ（例えば、シリコン系検出器の感度の上限に近い）の範囲の波長、または時には１１００ｎｍまたは１４００ｎｍまでの範囲の波長が、時には近赤外（ＮＩＲ）光と呼ばれることに留意されたい。本開示の目的のために、ＳＷＩＲスペクトル範囲は、約７００ナノメートル（ｎｍ）～約３０００ｎｍの範囲の波長を含むと広く考慮される。本明細書に開示されるシステムおよび方法は、当技術分野で公知の任意の光学計量技法に好適であり得ることが想定される。このようにして、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＳＷＩＲスペクトル範囲で動作することができるように、紫外（ＵＶ）スペクトル範囲で現在動作している既存の光計量技術を赤外（ＩＲ）スペクトル範囲に拡張することができる。
本開示の目的のために、光学計量という用語は、光によるサンプルの照明、照明に応答してサンプルから光を取り込むこと（例えば、画像または離散測定の形態である）、および取り込まれた光に基づいてサンプルの１つ以上の測定値を生成することに基づく計量を広く指すために使用される。半導体デバイス製造を非限定的な例として考えると、光学計量は、オーバーレイ計量または光学クリティカルディメンション（ＯＣＤ）計量を含み得るが、これらに限定されない。
ＳＷＩＲ波長への光学計量測定の拡張は、可視波長に対する測定精度および／またはロバスト性を改善し得る。オーバーレイ測定に基づく例示的な例として、多くの光学オーバーレイ技術は、オーバーレイ誤差に加えてオーバーレイターゲットのさまざまな非対称性に敏感である。例えば、光学オーバーレイ技法は、側壁角度の非対称性等であるが、それらに限定されない、印刷された特徴自体の幾何学形状の非対称性に敏感であり得る。結果として、そのようなオーバーレイ技術は典型的には、オーバーレイ測定のためのオーバーレイ誤差の影響を隔離するために、望ましくないフィーチャ非対称性を制限し、既知のフィーチャ非対称性に基づいて較正され、および／または異なる条件（例えば、異なる照明条件、異なるサンプル回転など）の下で複数の測定を含み得るように高度に制御された条件の下で実行されなければならない。しかしながら、印刷された特徴の非対称性に対する感度は、概して、より長い波長に対して減少することが本明細書で考慮される。結果として、ＳＷＩＲ波長を使用するオーバーレイ測定は、オーバーレイ誤差の影響を他のフィーチャ非対称性から切り離し得、サンプル上のオーバーレイ誤差により正確に対応する測定を提供し得る。
本開示の実施形態は、ＳＷＩＲ波長に敏感な１つ以上の検出器（例えば、ＳＷＩＲ検出器）を用いて光学計量測定を実行することを対象とする。例えば、ＳＷＩＲ検出器は、ＳＷＩＲ波長に敏感な焦点面アレイ（ＦＰＡ）を含み得る。いくつかのオーバーレイ技術がＮＩＲスペクトル範囲に拡張されていることが本明細書において認識されている。例えば、近赤外線スペクトル範囲におけるオーバーレイ計量は、概して米国特許７，６８４，０３９（２０１０年３月２３日）で記載され、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。しかしながら、限定されないがインジウム－ガリウム－砒素（ＩｎＧａＡｓ）検出器または水銀－カドミウム－テルル（ＨｇＣｄＴｅまたはＭＣＴ）検出器のようなＳＷＩＲ波長に敏感なカメラにおける最近の進歩は、そのようなカメラをオーバーレイ計量システムへの統合のために実現可能にし得る。この点に関して、ＳＷＩＲ波長を含むように様々な光学計量技術を拡張することができる。
いくつかの実施形態では、ＳＷＩＲカメラは、既存のシステム（例えば、ＵＶ、可視、ＩＲ、またはＮＩＲスペクトル範囲で動作する）への拡張として追加される。例えば、ＳＷＩＲカメラを有する追加の測定チャネルを既存のシステムに追加することができる。別の例として、既存のカメラおよびＳＷＩＲカメラは、カメラスイッチャ（例えば、一方のカメラを他方のカメラと交換するのに適したデバイス）上に搭載され得る。このようにして、ユーザまたは自動システムは、既存のカメラとＳＷＩＲカメラとの間で選択的に切り替えることができる。
いくつかの実施形態では、ＳＷＩＲカメラは、既存のカメラ（例えば、ＵＶ、可視、またはＩＲスペクトル範囲で動作する）を置換および／または補完してもよい。例えば、可視カメラおよびＳＷＩＲカメラの両方を含む光学計量は、一方または両方のカメラの量子効率が比較的低いスペクトル領域において感度の向上を提供し得ることが本明細書で企図される。例えば、シリコンベースの検出器の量子効率は、概して、４００ｎｍを上回る可視波長に対して高くなり得るが、概して、７００ｎｍを上回る波長に対して劣化し得る。対照的に、ＩｎＧａＡｓ検出器などのＳＷＩＲ検出器の量子効率は、４００ｎｍでは比較的悪いことがあるが、概して、より長い波長に対して改善し得る。しかしながら、ＩｎＧａＡｓ検出器の量子効率は、７００～７５０ｎｍの範囲の波長に対するシリコン検出器の量子効率と等しいか、またはそれを超えることがある。このようにして、ＳＷＩＲ検出器は、特定のスペクトル領域における可視波長検出器を置換および／または補完することができる。別の例として、単一のＳＷＩＲセンサは、ＳＷＩＲ波長および非ＳＷＩＲ波長を含む対象の全スペクトル範囲にわたって充分な量子効率を有し得る。例えば、ＳＷＩＲ検出器は、関心のある可視波長に対して感度を提供するように選択されたＩｎＰ厚さを有するＩｎＧａＡｓセンサなどのＳＷＩＲ－ＶＩＳセンサを含むことができるが、これに限定されない。ＳＷＩＲ－ＶＩＳ ＩｎＧａＡｓセンサは、概して、Ｊａｙｄｅｅｐ Ｋ．Ｄｕｔｔａら、「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ－ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｒｏａｄｂａｎｄ（ＶＩＳ－ＳＷＩＲ） ｐｈｏｔｏ ｒｅｄ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ １０６５６、Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓに記載される：Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖ， １０６５６０Ｎ（１５ Ｍａｙ ２０１８）。これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の追加の実施形態は、少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長を有する照明を利用するＳＷＩＲ計量ツールを対象とする。一実施形態では、ＳＷＩＲ光学計量ツールは、ＳＷＩＲ照明を生成するための少なくとも１つの照明源と、限定されないが、ＩｎＧａＡｓ検出器またはＨｇＣｄＴｅ検出器等のＳＷＩＲ照明に敏感なＳＷＩＲ検出器を有する少なくとも１つの測定チャネルとを含む。例えば、ＳＷＩＲ光計量ツールは、少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長での照明に基づいてオーバーレイ測定を提供するのに適した単一の測定チャネルを含みえる。別の例として、ＳＷＩＲ光学計量ツールは、２つ以上の測定チャネルを含んでもよく、測定チャネルの少なくとも１つは、少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長を有する照明に基づいてオーバーレイ測定を提供するのに適している。一般的な意味では、ＳＷＩＲ計量ツールは、非ＳＷＩＲスペクトル範囲ならびにＳＷＩＲスペクトル範囲に敏感であり得、したがって、それに基づいて測定値を提供し得る。例えば、ＳＷＩＲ光計量ツールは、ＳＷＩＲ波長に加えてＵＶ、可視、ＩＲ、および／またはＮＩＲ波長に基づく測定値を提供することができる。
本開示のさらなる実施形態は、多波長照明および集光を提供するＳＷＩＲ光学計量ツールを対象とし、多波長照明は、少なくとも１つのＳＷＩＲ波長を含む。本明細書では、高度に制御された条件および「理想的な」計量ターゲットの下で、光学計量測定は、概して、波長独立であり得ることが企図される。多くの実用的な用途では、光学計量測定は、異なる波長を使用して生成されるときに異なり得る。しかしながら、いくつかの場合において、異なる波長で生成された複数の光学計量測定は、単一の波長での単一の測定よりもターゲットまたは測定条件の変動に対してより正確またはよりロバストでありえる最終的なオーバーレイ測定を提供するために、組み合わせられるかまたは他の仕方で一緒に分析されえる。
多波長光学計量測定は、本開示の精神および範囲内の種々の技法を使用して生成されてもよい。一実施形態では、ＳＷＩＲ光学計量ツールは、測定信号の逐次捕捉を提供するためのカメラスイッチャ（例えば、制御可能なビーム方向付け光学系、収集経路に異なる検出器を選択的に配置するための並進ステージなどである）を含んでもよい。別の実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツールは、２つ以上の測定チャネルを含み、少なくとも１つの測定チャネルは、ＳＷＩＲ検出器を含む。この構成では、ＳＷＩＲ光計量ツールは、各チャネルにおいて計量信号を同時にまたは連続的に生成することができる。例えば、ＳＷＩＲ光計量ツールは、異なるスペクトル帯域の測定光を異なる検出器に向けるための１つ以上のビームスプリッタ（例えば、波長感応ビームスプリッタ）を含むことができる。これは、サンプルが各スペクトル範囲の光で同時に照明されるときに異なるスペクトル範囲に関連する測定信号の同時捕捉を可能にし、サンプルが各スペクトル範囲の光で順次照明されるときに測定信号の逐次捕捉を可能にし得る。
測定チャネル間の種々のカットオフ波長が、本開示の精神および範囲内で選択され得ることが、本明細書でさらに企図される。いくつかの実施形態では、カットオフ波長は、ＳＷＩＲスペクトル範囲と非ＳＷＩＲスペクトル範囲との間の遷移に基づく。例えば、カットオフ波長は７００ｎｍ～１１００ｎｍの範囲であり得る。別の例として、カットオフ波長は７００ｎｍ～１４００ｎｍの範囲であり得る。いくつかの実施形態では、カットオフ波長は、可視波長検出器の限界に基づいて選択される。例えば、シリコンベースの検出器は、概して、約９００ｎｍ未満の波長に制限され得る。一実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツールは、ＳＷＩＲ検出器を含む第１の測定チャネルと、可視波長検出器を含む第２の測定チャネルとを含み、第１の測定チャネルと第２の測定チャネルとの間のカットオフ波長は、約９００ｎｍであるように選択される。このようにして、ＳＷＩＲ検出器を含む第１の測定チャネルは、第２の測定チャネル内の可視波長検出器にアクセスできない波長の計量データを捕捉することができる。
いくつかの実施形態では、カットオフ波長は、種々のチャネル内の検出器の量子効率に基づいて選択される。例えば、本明細書で前述したように、ＩｎＧａＡｓ検出器の量子効率は、７００～７５０ｎｍの範囲の波長を上回るシリコン検出器の量子効率と等しいか、またはそれを超えてもよい。一実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツールは、ＳＷＩＲ検出器を含む第１の測定チャネルと、可視波長検出器を含む第２の測定チャネルとを含み、第１の測定チャネルと第２の測定チャネルとの間のカットオフ波長は、約７００ｎｍであるように選択される。このようにして、ＳＷＩＲ検出器を含む第１の測定チャネルは、第２の測定チャネル内の可視波長検出器にアクセス可能ないくつかの波長の計量データを捕捉することができるが、ＳＷＩＲ検出器はより高い量子効率を有する。
本開示のさらなる実施形態は、可視波長に対して少なくとも部分的に不透明であるが、ＳＷＩＲ波長に対して少なくとも部分的に透明である１つ以上の層を含む、サンプル上の光学計量測定を対象とし、本明細書では、可視不透明ＩＲ透過性層またはＶＯＩＴ層と称される。本明細書では、ＶＯＩＴ層は、処理ステップおよび／またはデバイス設計の両方においてますます普及しており、これは、照明の可視波長のみを利用するオーバーレイ測定技法の使用に制約を課し得ることが企図される。例えば、ＶＯＩＴ層は、より深い層上の任意の特徴と関連付けられる光信号を遮断または遮断でなければ低減し得る。画像ベースの技法の場合、ＶＯＩＴ層の下のサンプル特徴の画像は、貧弱なコントラストを有し得る。散乱計測または回折に基づく技術の場合、ＶＯＩＴ層の下のサンプルフィーチャに関連する回折次数は、比較的低い強度を有し得る。いずれの場合も、そのようなＶＯＩＴ層の使用は、可視波長を有する光に基づく技法の信号対雑音比を減少させ得る。
ＳＷＩＲ波長光を含む光学計量測定技術による特性評価に適し得るＶＯＩＴ層の例としては、ハードフォトマスク層、カーボン層（例えば、カーボンキャップ層）、又は厚い材料層が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、ＶＯＩＴ層は、リソグラフィ露光後の高コントラストエッチングに適した特性を有するが、可視波長に対する透過性が限定されたハードフォトマスク層を含み得る。別の例として、ＶＯＩＴ層は、サンプル上の任意の材料の厚い層を含んでもよく、材料の厚さは、比較的長い吸収経路を提供し、および／またはそのような層の下に位置する特徴を高感度にプローブする能力を制限し得る収差を導入する。さらに、ＶＯＩＴ層は、概して、透過率が選択されたＳＷＩＲ波長（例えば、ＳＷＩＲ照明源によって生成され、ＳＷＩＲ検出器で検出可能なＳＷＩＲ波長）に対する選択された許容範囲を上回るが、透過率が選択された可視波長（または他の非ＳＷＩＲ波長）に対する選択された許容範囲を下回る任意の層を含み得る。このように、本明細書では、異なる用途は、非ＳＷＩＲ波長（例えば、可視、ＵＶ、ＩＲ、ＮＩＲなど）とは対照的に、光学計量のためのＳＷＩＲ波長の使用を必要とし得る異なる許容差を有し得ることが企図される。
ＳＷＩＲ光でＶＯＩＴ層を含むサンプルを特徴付けることは、そのようなサンプルの非破壊測定を可能にし得ることが本明細書で認識される。例えば、可視光によるそのようなサンプルの特性評価は、ＶＯＩＴ層の下の特徴の可視測定を容易にするために、ＶＯＩＴ層に１つ以上の窓を開けることを必要とし得る。対照的に、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＶＯＩＴ層の下の特徴の直接的および非破壊的計量測定を促進し得る。さらに、いくつかの実施形態では、ＶＯＩＴ層は、測定に適したパターン化フィーチャ（例えば、オーバーレイフィーチャ、ＯＣＤフィーチャ等である）を含む。
ＳＷＩＲ照明を使用する光学計量測定は、サンプル上の任意の適切な位置で実施することができる。例えば、光学計量測定は、デバイス特徴に対して直接行われてもよく、これは、デバイス関連特性（例えば、オーバーレイ、ＯＣＤなど）の直接測定を提供してもよい。別の例として、光学計量測定は、１つ以上のセル内のターゲット特徴を含む専用の計量ターゲット上で実行することができ、専用の計量ターゲットに基づく計量測定は、サンプル上の対象のデバイス特徴を表すように設計される。これらの計量ターゲットは、ダイ内又はダイ間のスクライブライン内を含む様々な位置に配置することができる。専用の計量ターゲットは、概して、様々な技術を用いた光学計量測定のために設計されてもよく、光学技術を用いて分解可能であるように設計されたデバイススケール特徴又はより大きな特徴を含んでもよい。したがって、一般的な意味で、計量ターゲットは、任意の適切なサイズを有し得る。例えば、典型的な計量ターゲットは、約２～４０マイクロメートルの範囲であり得る。しかしながら、これは単なる例示であり、限定ではないことを理解されたい。別の例として、光学計量測定は、検査測定を含み得る。例えば、可視的に不透明な材料（例えば、ＶＯＩＴ層）を貫通し得るＳＷＩＲ照明は、可視的に不透明な材料の下のターゲットまたはデバイス構造を精査および／または検査するために有用であり得る。
加えて、計量ターゲットは、製造プロセスにおける任意のステップに関連する特徴を含み得る。例えば、計量ターゲットは、リソグラフィで露光されたフォトレジストに露光フィーチャを含むことができる。例えば、露光フィーチャは、周囲の材料とは異なる屈折率を有する領域を含むことができる。別の例として、計量ターゲットは、リソグラフィ露光に関連するパターン化されたフィーチャ（特徴）と、限定はしないが、エッチングステップ、充填ステップ、研磨ステップ、または洗浄ステップなどのフィーチャを現像するための１つ以上の追加のステップとを含み得る。計量ターゲットはまた、異なるサンプル層に異なるタイプの特徴を含んでもよい。したがって、製造の任意の段階における任意の種類の光学計量は、本開示の精神および範囲内であり、エッチング後検査（ＡＥＩ）測定、開発後検査（ＡＤＩ）測定、または洗浄後検査（ＡＣＩ）測定を含み得るが、それらに限定されない。
このようにして、本明細書で開示されるシステムおよび方法は、限定はしないが、メモリデバイス製作（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、２Ｄまたは３Ｄ ＮＡＮＤメモリ、次世代メモリ（ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｍｅｍｏｒｙ）など）、論理デバイス製作、または鋳造施設（ｆｏｕｎｄｒｙ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ：半導体製造工場および半導体の受託製造に特化した専門企業）など、任意のタイプのデバイスセグメントまたは製作セットアップ上での任意のタイプの光学計量測定に好適であり得ることが本明細書で企図される。例えば、大規模な計量は概して米国特許出願１７／０６８，３２８（２０２０年１０月１２日）に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に開示されるシステムおよび方法は、ＳＷＩＲ波長を利用するために、米国特許出願１７／０６８，３２８における計量技法のうちのいずれかを拡張し得ることが検討される。しかしながら、米国特許出願１７／０６８，３２８への参照は、単に例示目的で提供され、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長を含むように、非ＳＷＩＲ波長で動作する任意の計量技法を拡張するために利用され得ることを理解されたい。
サンプルのＳＷＩＲ光学計量ツール又はサンプル上の計量ターゲットの様々な動作モードは、本開示の精神及び範囲内である。例えば、単一のＳＷＩＲ検出器を利用して、サンプル上の様々な層または特徴の測定に基づいて光学計量測定値を生成することができる。さらに、本開示全体にわたって説明されるように、ＳＷＩＲ検出器は、ＳＷＩＲ検出器が複数の照明波長での様々な測定に使用され得るように、ＳＷＩＲ波長だけでなく非ＳＷＩＲ波長にも敏感であり得る。別の例として、ＳＷＩＲ検出器を使用して、１つ以上のサンプル層または特徴（たとえば、ＶＯＩＴ層の下方の特徴）に関連する第１のデータセットを生成することができ、任意のタイプの追加の検出器を使用して、追加のサンプル層または特徴（例えば、ＶＯＩＴ層の上又は上方のフィーチャ）に関連する第２のデータセットを生成することができる。これらの２つのデータセットは、単一の測定値（例えば、オーバーレイ測定などである）の基礎を形成するようにスティッチングされるかまたは他の方法で組み合わされ得る。あるいは、２つのデータセットはそれぞれ、別々の測定の基礎であってもよい。このようにして、ＳＷＩＲ光学計量も、並列に動作する２つのツールとして動作することができる。
本開示のいくつかの実施形態は、少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長を利用するオーバーレイ計量を対象とする。オーバーレイという用語は、本明細書では、２つ以上のリソグラフィ露光によって製作されるか、そうでなければそれに関連するサンプル上のフィーチャの相対位置を記述するために使用され、オーバーレイ誤差という用語は、公称配置からのフィーチャの偏差を記述する。例えば、オーバーレイ計量は、限定されないが、任意の選択された波長または波長範囲（例えば、極紫外線、深紫外線などである）で動作するスキャナまたはステッパ等のリソグラフィ露光デバイス内のフィールドの相対的整合と関連付けられ得る。
例として、多層デバイスは、各層に対して異なるリソグラフィ露光を使用して複数のサンプル層上にパターン化されたフィーチャを含むことができ、層間のフィーチャのアライメントは、典型的には、得られるデバイスの適切な性能を確実にするために厳密に制御されなければならない。したがって、オーバーレイ測定は、２つ以上のサンプル層上のフィーチャの相対位置を特徴付けることができる。別の例として、複数のリソグラフィステップを使用して、単一のサンプル層上にフィーチャを製造することができる。ダブルパターニング技術またはマルチパターニング技術と一般に呼ばれるそのような技術は、リソグラフィシステムの解像度に近い高密度フィーチャの製造を容易にすることができる。この文脈におけるオーバーレイ測定は、この単一層上の異なるリソグラフィステップからのフィーチャの相対位置を特徴付けることができる。オーバーレイ計量の特定の用途に関する本開示全体にわたる例および例示は、例示目的のみのために提供され、本開示を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。
少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長を利用するオーバーレイ計量は、任意の測定技術に適した任意の設計でオーバーレイ計量ターゲット上で実行され得る。例えば、オーバーレイターゲットは、周期的および／または非周期的フィーチャを含み得る。別の例として、オーバーレイ計量ターゲットは、１次元測定値（例えば、単一の測定方向に沿った測定である）または２次元測定値（例えば、２つの測定方向に沿った測定値）を提供するように配置されたフィーチャを含みうる。いくつかの実施形態では、オーバーレイ計量ターゲットは、限定はしないが、ボックスインボックス（ＢｉＢ）ターゲット、バーネクストネクストバー（ＢｎＢ）ターゲット、アドバンストイメージング計量（ＡＩＭ）ターゲット、トリプルＡＩＭ（ＴＡＩＭ）ターゲットなどの非オーバーラップエリア（例えば、作業（ワーキング）ゾーン）内のフィーチャを含む。またはＡＩＭインダイ（ｉｎ－ｄｉｅ）（ＡＩＭｉｄ）ターゲット。そのようなターゲットは、限定はしないが、１つ以上の関心層上の異なるリソグラフィ露光に関連するフィーチャを別々に見ることができる撮像ベースの技法に適していることがある。いくつかの実施形態では、オーバーレイ計量ターゲットは、重なり合うエリア内にフィーチャを含む。例えば、オーバーレイ計量ターゲットは、１つ以上のサンプル層上の重複領域における２つ以上のリソグラフィ露光に関連する格子又は他の周期的構造を含む格子上格子フィーチャを含み得る。別の例として、オーバーレイ計量ターゲットは、モアレ縞を生成するよう設計されたフィーチャを含むロバストＡＩＭ（ｒＡＩＭ）ターゲットを含みうる。オーバーレイ計量ターゲットおよび関連する測定技術は、概して、２０２０年２月３１日に公開された２０１１年３月１１日に公開された米国特許７，８７９，６２７（２０１１年２月１日）、米国特許１０，５２７，９５１（２０２０年１月７日）、米国特許出願公開２０２１／００７２６５０、米国特許出願公開２０２０／０４０９２７１に記載されており、これらの全ては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示のいくつかの実施形態は、少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長を使用するＯＣＤ計量を対象とする。例えば、ＳＷＩＲ照明を使用するＯＣＤ計量は、ＶＯＩＴ層における窓の形成を必要とすることなく、ＶＯＩＴ層の下の特徴の非破壊測定を容易にすることができる。さらに、ＳＷＩＲ照明を使用するＯＣＤ計量は、明視野または暗視野撮像計量などであるがこれらに限定されない、当技術分野で知られている任意の技法を使用して実装され得る。
本明細書では、光学計量は、様々な方法で少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長を使用して実行され得ることが企図される。一実施形態では、第１の計量測定値は、ＳＷＩＲスペクトル範囲内の第１の波長を使用して生成され、第２の計量測定値は、ＳＷＩＲまたは可視スペクトル範囲内であり得る追加の波長を使用して生成される。このようにして、第１および第２の計量測定値に基づく最終計量測定値を生成することができる。別の実施形態では、異なる波長を使用して異なるサンプル層に対して異なる測定信号を生成することによって、単一の計量測定値が生成される。層特異的照明スペクトルを用いた計量は、概して、米国特許１０，４４４，１６１（２０１９年１０月１５日）に記載されており、その全体が参照により組み込まれる。本明細書に開示されるシステムおよび方法は、少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長を利用する層特有の計量を提供し得ることが企図される。例えば、サンプルの第１の層の第１の測定信号（例えば、第１の画像等である）は、ＳＷＩＲスペクトル範囲内の第１の波長を使用して生成され得、サンプルの第２の層の第２の測定信号は、ＳＷＩＲまたは可視スペクトル範囲内であり得る第２の波長を使用して生成され得る。
さらなる実施形態は、ＳＷＩＲ波長による特徴付けから利益を得るか、または場合によってはそれを必要とし得るＳＷＩＲ計量ターゲットを対象とする。いくつかの実施形態では、ＳＷＩＲ計量ターゲットは、１つ以上のＶＯＩＴ層を含む。例えば、ＳＷＩＲ計量ターゲットは、１つ以上のＶＯＩＴ層の下の１つ以上の関心層上に位置するターゲットフィーチャを含むことができる。このようにして、ＳＷＩＲ波長を使用して、１つ以上のＶＯＩＴ層を貫通し、ターゲット特徴を特徴付けることができる。一実施形態では、関心のある層上のすべてのターゲットフィーチャは、少なくとも１つのＶＯＩＴ層の下に位置する。別の実施形態では、ＳＷＩＲ計量ターゲットは、ＶＯＩＴ層の下に位置するサンプルの第１の層上の１つ以上の第１の層特徴と、ＶＯＩＴ層の上または上に位置する１つ以上の第２の層特徴とを含む。
ＳＷＩＲ計量ターゲットは、任意の選択されたオーバーレイ計量技術に適した任意の選択されたレイアウトを有するフィーチャを含むことができ、少なくとも１つのサンプル層はＶＯＩＴ層である。オーバーレイ計量の文脈における例示的な例として、ＳＷＩＲオーバーレイ計量ターゲットは、ＢｉＢターゲット、ＢｎＢターゲット、ＡＩＭターゲット、ＡＩＭｉｄターゲット、ｒＡＩＭターゲット、ＴＡＩＭターゲット、またはグレーティングオーバーグレーティングターゲットなどであるがこれらに限定されない当技術分野で知られている任意のオーバーレイターゲットの変形を含み得る。ここで、少なくとも１つの対象のサンプル層は、ＶＯＩＴ層の上または下にある。
一実施形態では、画像ベースのオーバーレイ計量に適したＳＷＩＲオーバーレイ計量ターゲットは、非重複領域内の１つ以上のサンプル層上のフィーチャを含み、少なくとも１つのサンプル層上のターゲットフィーチャはＶＯＩＴ層の下に位置する。このようにして、各関心層上のターゲット特徴を撮像することができる。次いで、オーバーレイは、当技術分野で公知の任意の技術を用いて決定され得る。例えば、オーバーレイは、関心のあるサンプル層上のフィーチャの相対位置（例えば、対象の特徴の対称中心の相対位置）に基づいて決定され得る。別の実施形態において、散乱計量オーバーレイに適するＳＷＩＲオーバーレイターゲットは、格子オーバー格子構造を形成するためにオーバーラップするエリアにおいて１または複数のサンプル層上のフィーチャを含み、ここで少なくとも１つのサンプル層上のターゲットフィーチャはＶＯＩＴ層の下に配置される。このようにして、オーバーレイ測定は、ＳＷＩＲオーバーレイターゲットを照明し、グレーティングオーバーグレーティング構造による照明ビームの回折、散乱、および／または反射に関連するサンプルから発せられる光の角度分布を捕捉することによって生成され得る。
本開示の追加の実施形態は、少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長を使用してＳＷＩＲ計量ターゲットを特徴付けることに関する。例えば、ＳＷＩＲ照明は、ＶＯＩＴ層の下の１つ以上のサンプル層を特徴付けるために使用され得る。さらに、ＳＷＩＲまたは可視照明の任意の組み合わせを使用して、ＶＯＩＴ層またはＶＯＩＴ層の上の任意の追加の層を特徴付けることができる。
ここで図１Ａ－３を参照すると、ＳＷＩＲ波長を使用する光学計量のためのシステムおよび方法が、本開示の１つ以上の実施形態に従って開示される。
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくとも１つの波長を有する照明を利用するＳＷＩＲ光計量システム１００の概念ブロック図を示す。
一実施形態では、ＳＷＩＲ光学計量システム１００は、サンプル１０６上のＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の光学計量測定を提供するためのＳＷＩＲ光学計量ツール１０２を含む。ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、ＳＷＩＲスペクトル範囲内の照明１１０を生成する少なくとも１つの照明源１０８と、照明源１０８によって提供されるＳＷＩＲ照明１１０に敏感な検出器１１４を含む少なくとも１つの測定チャネル１１２とを含むことができる。さらに、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、可視スペクトル範囲内の照明１１０を生成するための少なくとも１つの照明源１０８と、可視照明１１０に敏感な検出器１１４を含む少なくとも１つの測定チャネル１１２とを含み得るが、これを含む必要はない。このようにして、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、マルチチャネル光計量ツールとすることができる。例えば、図１Ａは、Ｎ個の測定チャネル１１２－１～１１２－Ｎを有するＳＷＩＲ光計量ツール１０２を示す。別の実施形態では、ＳＷＩＲ光計量システム１００は、サンプル１０６を固定するのに適した並進ステージ１１６を含み、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２に対してサンプル１０６を位置決めするようにさらに構成される。
ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、少なくともＳＷＩＲスペクトル範囲内の照明１１０を生成するのに適した、当技術分野で知られている任意の照明源１０８を含むことができる。さらに、可視波長が生成される構成では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、関心のあるすべての波長を生成する単一の照明源１０８、または複数のスペクトル帯域の照明１１０を生成する複数の照明源１０８を含むことができる。さらに、任意のスペクトル帯域における照明１１０は、任意の選択された帯域幅を有し得る。例えば、照明源１０８は、狭帯域照明１１０または広帯域照明１１０を生成することができる。ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２はまた、１つ以上の照明源１０８のいずれかからの照明１１０のスペクトル特性をさらに調整するためのスペクトルフィルタを含んでもよい。
照明源１０８は、任意の程度の空間的および／または時間的コヒーレンスを有する照明１１０を生成し得る。さらに、低コヒーレンスが要求される場合（例えば、スペックル（ｓｐｅｃｋｌｅ：斑点）が望ましくないイメージング用途）、照明源１０８は、低コヒーレンス照明１１０を直接生成してもよく、またはＳＷＩＲ光計量システム１００は、より高いコヒーレンス照明１１０を生成し、コヒーレンスを低減するための１つ以上の要素（例えば、スペックル低減器）を含んでもよい。
照明源１０８はさらに、任意の選択された時間特性を有する光を提供してもよい。一実施形態では、照明源１０８は、連続波照明１１０を提供するための１つ以上の連続波源を含む。別の実施形態では、照明源１０８は、パルス状または別様に変調された照明１１０を提供するように、１つ以上のパルス状源を含む。例えば、照明源１０８は、１つ以上のモードロックレーザ、１つ以上のＱスイッチレーザ、または同等物を含んでもよい。
一実施形態では、照明源１０８はレーザ源を含む。例えば、照明源１０８は、１つ以上の狭帯域レーザ源、広帯域レーザ源、スーパーコンティニューム（ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）レーザ源、白色光レーザ源、または同等物を含んでもよいが、それらに限定されない。別の実施形態では、照明源１０８は、レーザ維持プラズマ（ＬＳＰ）源を含む。例えば、照明源１０８は、限定はしないが、ＬＳＰランプ、ＬＳＰバルブ、またはレーザ源によってプラズマ状態に励起されると広帯域照明を放出することができる１つ以上の要素を収容するのに適したＬＳＰチャンバを含むことができる。別の実施形態では、照明源１０８はランプ源を含む。例えば、照明源１０８は、アークランプ、放電ランプ、無電極ランプなどを含み得るが、これらに限定されない。別の実施形態では、照明源１０８は発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。
照明源１０８は、自由空間技法および／または光ファイバを使用して、照明１１０（例えば、ＳＷＩＲ波長、可視波長、またはそれらの組み合わせを伴う照明１１０）を提供してもよい。さらに、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、限定された角度範囲を有する１つ以上の照明ビームまたは照明ローブの形態の照明１１０を生成することができ、これは、光学計量測定を生成するために離散回折次数が捕捉および分析されるスキャトロメトリ（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）または回折ベースの光学計量技法に好適であり得るが、それらに限定されない。一実施形態では、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、照明源１０８からの照明を別々の照明ビームに分割するために、照明瞳平面に１つ以上の開口および／または偏光制御要素を含むことができる。別の実施形態では、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、２つ以上の光ファイバ内に光を提供することによって、マルチビーム照明１１０を生成し、光ファイバ内の照明１１０は、別個の照明ビームとしてサンプル１０６に別個に指向されてもよい。別の実施形態では、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、照明源１０８からの照明１１０を２つ以上の回折次数に回折することによってマルチローブ（ｍｕｌｔｉ－ｌｏｂｅ）照明１１０を生成し、回折次数は、別個の照明ビームとしてサンプル１０６に別個に向けられ得る。制御された回折による複数の照明ローブの効率的な生成は、概して、２０２０年４月２３日に公開された米国特許出願公開ＵＳ２０２０／０１２４４０８に記載されている。これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、任意の数の検出器１１４をさらに含むことができ、検出器１１４のうちの少なくとも１つは、少なくともいくつかのＳＷＩＲ波長に敏感なＳＷＩＲ検出器である。一実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、ＩｎＧａＡｓ検出器を含む。別の実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、ＨｇＣｄＴｅ検出器を含む。別の実施形態では、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、シリコン検出器、黒色シリコン検出器、ＧａＡｓ検出器、または量子ドットセンサを含むが、それらに限定されない、光の可視波長に敏感な１つ以上の検出器を含む。
ＳＷＩＲ光計量ツール１０２の測定チャネル１１２は、サンプル１０６からの光を捕捉するのに適した任意の数、種類、または配置の検出器１１４を含むことができる。一実施形態では、測定チャネル１１２は、静的サンプルを特徴付けるのに適した１つ以上の検出器１１４を含む。この点に関して、測定チャネル１１２は、サンプル１０６が測定中に静的である静的モードで動作することができる。例えば、検出器１１４は、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイスなどの２次元画素アレイ（例えば、焦点面アレイ（ＦＰＡ））を含み得るが、これらに限定されない。別の実施形態では、測定チャネル１１２は、移動するサンプル（例えば、平行移動ステージ１１６によって走査されたサンプルである）を特徴付けるのに適した１つ以上の検出器１１４を含む。この点に関して、測定チャネル１１２は、測定中にサンプル１０６が測定フィールドに対して走査される走査モードで動作することができる。例えば、検出器１１４は、選択された画像許容差（例えば、画像のぼけ、コントラスト、シャープネスなど）内で走査中に１つ以上の画像を捕捉するのに充分な捕捉時間および／またはリフレッシュレートを有する２Ｄピクセルアレイを含んでもよい。別の例として、検出器１１４は、一度に１ラインの画素の画像を連続的に生成するライン走査検出器を含んでもよい。別の例として、検出器１１４は、時間遅延積分（ＴＤＩ）検出器を含み得る。
別の実施形態では、ピクセルアレイ（例えば、１Ｄまたは２Ｄピクセルアレイ）を有する検出器１１４は、ピクセルの様々なサブセットが異なる測定に使用されるように構成され得る。例えば、検出器１１４のピクセルの異なるサブセットは、偏光または波長等であるが、それらに限定されない、異なる照明および／または収集条件（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ：集光条件）と関連付けられる測定値を提供してもよい。さらに、ピクセルのサブセットによって提供される異なる測定値は、共通の測定チャネル１１２または異なる測定チャネル１１２に関連付けられ得る。
測定チャネル１１２は、光学計量測定を生成するのに適したサンプル１０６からの光を捕捉するのに適した任意の所望の位置に１つ以上の検出器１１４をさらに含むことができる。一実施形態では、測定チャネル１１２は、サンプル１０６上のターゲット特徴の画像を生成するために、視野平面（ｆｉｅｌｄ ｐｌａｎｅ：例えば、サンプル１０６と共役な平面である）に検出器１１４を含む。別の実施形態では、測定チャネル１１２は、瞳面（例えば、回折面（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｐｌａｎｅ））に検出器１１４を含み、サンプル１０６からの光または選択された角度でサンプル１０６から発する光の角度分布を捕捉する。例えば、サンプル１０６からの照明１１０の回折に関連付けられた回折次数（例えば、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、サンプル１０６上のターゲットである）は、瞳平面内で撮像されるか、または別様に観察されてもよい。一般的な意味で、検出器１１４は、サンプル１０６からの反射（または透過）、散乱、または回折光の任意の組み合わせを捕捉することができる。
一般的な意味で、測定チャネル１１２は、任意のタイプの光学計量測定を提供するように構成された構成要素を含むことができる。さらに、マルチチャネルＳＷＩＲ光計量ツール１０２内の様々な測定チャネル１１２は、同じまたは異なるタイプの測定値を提供するように構成することができる。例えば、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、１つ以上の波長（例えば、ＳＷＩＲ波長、可視波長など）で明視野画像を生成するための１つ以上の測定チャネル１１２と、暗視野画像および１つ以上の波長を生成するための１つ以上の測定チャネル１１２とを含んでもよい。別の例として、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、サンプル１０６の１つ以上の視野平面画像を生成するための１つ以上の測定チャネル１１２と、サンプル１０６の１つ以上の瞳平面画像を生成するための１つ以上の測定チャネル１１２とを含み得る。このようにして、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、光学計量測定の任意の組み合わせを実行することができ、および／または少なくとも１つの測定チャネル１１２がＳＷＩＲスペクトル範囲の光を利用する、当技術分野で知られている任意の光学計量測定技術に基づいて光学計量データを提供することができる。
別の実施形態では、ＳＷＩＲ光計量システム１００は、コントローラ１１８を含む。コントローラ１１８は、メモリ媒体１２２またはメモリ上に維持されるプログラム命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサ１２０を含み得る。この点に関して、コントローラ１１８の１つ以上のプロセッサ１２０は、本開示全体にわたって説明する様々なプロセスステップのいずれかを実行することができる。さらに、コントローラ１１８は、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２またはその中の任意の構成要素に通信可能に結合され得る。
コントローラ１１８の１つ以上のプロセッサ１２０は、当技術分野で知られている任意のプロセッサまたは処理要素を含むことができる。本開示の目的のために、「プロセッサ」または「処理要素」という用語は、１つ以上の処理または論理要素（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサデバイス、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）デバイス、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ））を有する任意のデバイスを包含するように広く定義され得る。この意味で、１つ以上のプロセッサ１２０は、アルゴリズムおよび／または命令（たとえば、メモリに記憶されたプログラム命令）を実行するように構成された任意のデバイスを含み得る。一実施形態では、１つ以上のプロセッサ１２０は、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、並列プロセッサ、ネットワーク接続されたコンピュータ、または本開示全体にわたって説明されるように、ＳＷＩＲ光計量システム１００とともに動作または動作するように構成されたプログラムを実行するように構成された任意の他のコンピュータシステムとして具現化され得る。
さらに、ＳＷＩＲ光計量システム１００の異なるサブシステムは、本開示で説明するステップの少なくとも一部を実行するのに適したプロセッサまたは論理要素を含むことができる。したがって、上記の説明は、本開示の実施形態に対する限定として解釈されるべきではなく、単なる例示として解釈されるべきである。さらに、本開示全体にわたって説明されるステップは、単一のコントローラ１１８によって、または代替として複数のコントローラによって実行され得る。さらに、コントローラ１１８は、共通のハウジングまたは複数のハウジング内に収容された１つ以上のコントローラを含むことができる。このようにして、任意のコントローラまたはコントローラの組合せを、ＳＷＩＲ光計量システム１００への統合に適したモジュールとして別々にパッケージ化することができる。
メモリ媒体１２２は、関連する１つ以上のプロセッサ１２０によって実行可能なプログラム命令を記憶するのに適した、当技術分野で知られている任意の記憶媒体を含み得る。例えば、記憶媒体１２２は、非一時的な記憶媒体を含んでもよい。別の例として、記憶媒体１２２は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気または光メモリデバイス（たとえば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得るが、それらに限定されない。さらに、メモリ媒体１２２は、１つ以上のプロセッサ１２０とともに共通のコントローラハウジング内に収容され得ることに留意されたい。一実施形態では、メモリ媒体１２２は、１つ以上のプロセッサ１２０およびコントローラ１１８の物理的位置に対して遠隔に配置され得る。たとえば、コントローラ１１８の１つ以上のプロセッサ１２０は、ネットワーク（例えば、インターネット、イントラネットなど）を介してアクセス可能なリモートメモリ（たとえば、サーバ）にアクセスすることができる。
ここで図２Ａ～図２Ｅを参照すると、ＳＷＩＲ光学計量システム１００による特性評価に適したＳＷＩＲターゲット１０４が、本開示の１つ以上の実施形態に従ってより詳細に説明されている。
本明細書で前述したように、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、専用の計量ターゲットとして形成されてもよく、又は直接的な光学計量測定に適した方法で配置されたデバイスフィーチャを含むサンプル１０６の一部分に対応してもよい。ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４が専用の計量ターゲットである構成では、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、計量測定に適した任意のサイズ、分布、密度、または配向を有するターゲット特徴を含み得る。例えば、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、計量測定に適したデバイス様又はデバイススケールの特徴を含むことができる。
ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の任意の層上のターゲットフィーチャは、任意の製造または処理段階にさらに関連付けられ得る。例えば、１つ又は複数の層上のターゲットフィーチャは、リソグラフィ露光及び１つ又は複数の追加の処理ステップ、例えば、限定されないが、エッチング又はクリーニングに関連するパターン化要素とすることができる。このようにして、パターン化フィーチャは、選択された材料（例えば、プロセス層）の３次元パターン化構造に対応し得る。別の例として、１つ以上の層上のターゲットフィーチャは、追加の処理ステップの前にリソグラフィ露光によって誘発されたレジスト層内のパターンに関連する露光フィーチャとすることができる。このようにして、露光フィーチャは、リソグラフィ露光によって誘発されるレジスト層中の異なる光学的および／または化学的特性のパターンに関連付けられ得る。したがって、一般的な意味で、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、限定はしないが、現像後検査（ＡＤＩ）、エッチング後検査（ＡＥＩ）、または洗浄後検査（ＡＣＩ）などの任意の製造段階における光学計量に好適であり得る。
一実施形態では、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、少なくとも１つのＶＯＩＴ層２０２と、ＶＯＩＴ層２０２の上または下の１つ以上の層上の１つ以上のターゲットフィーチャとを含む。ＶＯＩＴ層２０２は、可視波長に対して限定された透過性を有し、ＳＷＩＲ波長に対して好適な透過性を有する任意の層を含んでもよい。本明細書では、材料は、概して、複雑な吸収および透過スペクトルを有し得、不透明領域と透過領域との間の遷移は、様々な鮮明度を有し得ることが認識される。したがって、本開示の文脈において、ＶＯＩＴ層２０２は、選択された可視波長耐性（ｖｉｓｉｂｌｅ－ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を下回る選択された可視波長における透過率と、選択されたＳＷＩＲ波長耐性を上回る選択されたＳＷＩＲ波長における透過率とを有することを理解されたい。例えば、可視波長耐性および／またはＳＷＩＲ波長耐性は、限定されないが、ある着目波長における照明源１０８のスペクトル強度、ある着目波長における利用可能な検出器１１４の量子効率、所与の用途のための信号対雑音閾値、または所与の用途のための測定感度ターゲット等の要因に基づいて選択されてもよい。例示として、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４が、第１の層（例えば、プロセス層）内の１つ以上のパターン形成フィーチャと、プロセス層の上方に位置するレジスト層内の１つ以上の露光フィーチャとを含む、エッチング後検査の場合である。高度に選択的なエッチング特性をもたらすが、典型的な光学検査システムに関連する可視波長に対する透過性が限られているか、または全くない硬質フォトマスクを利用することが望ましい場合がある。次いで、このハードフォトマスクは、特に、典型的な光学検査システムに関連する可視に対する透過率が、光学計量測定の感度または精度を低下させるほど充分に低い場合に、ＶＯＩＴ層２０２として特徴付けられ得る。
一般的な意味で、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、オーバーレイ計量ターゲットまたはＯＣＤ計量ターゲットなどであるがこれらに限定されない少なくとも１つのＶＯＩＴ層２０２を含むように計量ターゲットの任意の設計を拡張するために使用され得る。さらに、図２Ａ～図２Ｅは、関心のある２つのサンプル層のオーバーレイを特徴付けるのに適した２層ＳＷＩＲターゲット１０４を示しているが、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、任意の数のサンプル層上にターゲットフィーチャを有することができ、したがって、任意の数の関心のある層のオーバーレイを特徴付けるのに適したものとすることができることを理解されたい。
図２Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、プロセス層およびレジストＶＯＩＴ層２０２内に非オーバーラップターゲットフィーチャを含むＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の上面図である。いくつかの実施形態において、図２ＡはＸ－Ｙ平面上のＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の上面図である。図２Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、図２ＡのＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の１つのセル２０４の側面図である。いくつかの実施形態において、図２ＢはＹ－Ｚ平面上のＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の１つのセルの側面図である。このようなターゲットは、オーバーレイ計量に適しているが、これに限定されない。
一実施形態では、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、サンプル１０６の第１の層２０８上の第１の露光フィーチャ２０６と、可視波長に対して少なくとも部分的に不透明であるレジスト層として形成されたサンプル１０６の第２の層２１２上の第２の露光フィーチャ２１０とを含む。このように、第２層２１２は、ＶＯＩＴ層２０２に相当する。図２Ａおよび図２Ｂは、第１の層２０８および第２の層２１２が堆積される基板２１４をさらに示す。さらに、第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０は、それらを別々に特徴付ける（例えば、撮像する）ことができるように重複しなくてもよい。したがって、そのような構造は、限定ではないが、画像ベースのオーバーレイ技法に好適であり得る。第２の露光フィーチャ２１０に関連付けられていないレジストＶＯＩＴ層２０２の部分は、第１の露光フィーチャ２０６を不明瞭にするため、図２Ａの上面図から省略されていることに留意されたい。
しかし、第２の層２１２はＶＯＩＴ層２０２であるので、第１の露光フィーチャ２０６は、ＶＯＩＴ層２０２を通して見えないか、または少なくとも限られた可視性を有することがある。このように、可視波長のみに基づくオーバーレイ計量は、実行不可能であり得るか、または特定の用途に必要とされる閾値よりも低い感度を提供し得る。しかしながら、第１の露光フィーチャ２０６は、最小限または少なくとも許容可能な損失でＶＯＩＴ層２０２を通って伝搬するＳＷＩＲ波長を有する照明１１０によって容易に特徴付けることができる。さらに、以下でより詳細に説明するように、第２の層２１２は、可視波長またはＳＷＩＲ波長を含む任意の選択された波長で特徴付けることができる。
第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０は、オーバーレイ測定に適した任意のサイズ、分布、密度、または配向を有し得る。たとえば、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１の露光フィーチャ２０６および／または第２の露光フィーチャ２１０は、選択された方向（たとえば、測定方向）に沿って周期的に分布され得る。このようにして、第１の露光フィーチャ２０６および／または第２の露光フィーチャ２１０は、オーバーレイ測定が選択された回折次数に基づき得るように、離散的な回折次数を生成し得る。さらに、第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０は、第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０からの回折次数が集光瞳内で並置されるように、共通の周期を有することができるが、その必要はない。図示されていないが、第１の露光フィーチャ２０６または第２の露光フィーチャ２１０のいずれも、さらにセグメント化されてもよい（例えば、サブ波長アシストフィーチャ（ＳＷＡＦ）を有する）。
加えて、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、複数のセル２０４を含むことができ、異なるセル２０４は、異なる方向に沿った測定を容易にするために異なる方向に沿って配向された特徴を含む。様々なセル２０４におけるターゲットフィーチャの分布（例えば、第１の露光フィーチャ２０６及び第２の露光フィーチャ２１０）は、サンプル１０６の２つ以上の層に関連するオーバーレイ誤差を決定するために使用されるオーバーレイアルゴリズムに基づいて変化し得ることが本明細書で企図される。例えば、図２Ａに示すＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、サンプルの各層上の特定の測定方向に関連付けられたターゲットフィーチャがセルの回転対称パターン（例えば、９０°回転、１８０°回転、または任意の選択された角度を中心とする回転に関して対称である）内に配置される、高度撮像計量（ＡＩＭ）オーバーレイターゲットの変形例に対応する。しかしながら、ＡＩＭオーバーレイターゲットの使用は、単に例示を目的として提供され、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。むしろ、１つ以上のサンプル層上に特徴の任意のレイアウトを有するＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、本開示の精神および範囲内である。
図２Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＶＯＩＴ層２０２によって覆われた２つのプロセス層内に非重複フィーチャを含むＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の側面図である。図２ＣのＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０がそれぞれ、プロセス層において完全に製造されたパターン化要素として形成されることを除いて、図２Ａおよび図２ＢのＳＷＩＲ計量ターゲット１０４と同様であり得る。いくつかの実施形態において、図２ＣはＹ－Ｚ平面上のＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の側面である。さらに、第１の層２０８および第２の層２１２の両方は、ＶＯＩＴ層２０２（たとえば、キャップ層）によって覆われる。したがって、第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０の両方は、最小限または少なくとも許容可能な損失でＶＯＩＴ層２０２を通って伝搬するＳＷＩＲ波長を有する照明１１０によって特徴付けられ得る。
図２Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、プロセス層およびレジストＶＯＩＴ層２０２内の重複ターゲットフィーチャを含むＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の上面図である。いくつかの実施形態において、図２ＤはＸ－Ｙ平面上のＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の上面図である。いくつかの実施形態において、図２ＥはＹ－Ｚ平面上のＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の側面図である。図２Ｅは、本開示の１つ以上の実施形態による、図２ＤのＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の側面図である。
図２Ｄ及び図２Ｅに示すように、一実施形態では、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、第１の層２０８上の第１の露光フィーチャ２０６と、第２の層２１２上の第２の露光フィーチャ２１０とを含み、第１の露光フィーチャ２０６及び第２の露光フィーチャ２１０は、サンプル１０６の重なり合う領域内に製作されて格子オーバー格子構造を形成する。さらに、第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０は、意図されたオフセット、オーバーレイ誤差、またはそれらの組合せに関連付けられ得るオフセット距離２１６でオフセットされ得る。さらに、図示されていないが、重複するターゲット特徴を有するＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、複数のセル２０４を有することができ、異なるセル２０４は、感度の高い計量を容易にするために、異なる周期性方向（例えば、異なる方向に沿ってオーバーレイを測定するためのものである）および／または異なる意図されたオフセット距離２１６を有する特徴を含む。
別の実施形態では、図２Ｅに示すように、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、第１の露光フィーチャ２０６及び第２の露光フィーチャ２１０を覆うＶＯＩＴ層２０２を含む。第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０の図示を容易にするために、明確にするために、ＶＯＩＴ層２０２は図２Ｄから省略されていることに留意されたい。このようにして、第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０は、可視波長のみに基づくオーバーレイ計量が実現不可能であり得るか、または特定の用途に必要とされる閾値よりも低い感度を提供し得るように、ＶＯＩＴ層２０２を通して可視ではないか、または少なくとも限定された可視性を有し得る。しかしながら、第１の露光フィーチャ２０６および第２の露光フィーチャ２１０は、最小限または少なくとも許容可能な損失でＶＯＩＴ層２０２を通って伝搬するＳＷＩＲ波長を有する照明１１０を用いて容易に特徴付けることができる。
しかしながら、図２Ａ～図２Ｅに示すＳＷＩＲターゲット１０４は、単に例示を目的として提供されており、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。例えば、図２Ａ～図２ＥのＳＷＩＲターゲット１０４は、２つのサンプル層上のリソグラフィ露光間のオーバーレイ誤差を特徴付けるのに適した２層ターゲットを示しているが、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、オーバーラップまたは非オーバーラップ構成における１つ以上のサンプル層上の任意の数のリソグラフィ露光間のオーバーレイ誤差を特徴付けるのに適したものとすることができる。
さらに、オーバーレイ計量に適した図２Ａ～２Ｅに示されるＳＷＩＲターゲット１０４の図はまた、単に例示目的で提供され、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。例えば、ＯＣＤ計量は、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の層のいずれかに存在するフィーチャに対して実行され得る。さらに、図示されていないが、専用ＯＣＤ計量のためのＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、ＶＯＩＴ層２０２の下の１つ以上のサンプル層上にフィーチャを含むことができる。例えば、専用ＯＣＤ計量のためのＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、図２Ｅに示すＳＷＩＲ計量ターゲット１０４（またはその一部）と同様であり得るが、ＶＯＩＴ層２０２の下の単一の層のみに特徴を含む。
ここで図１Ｂ－１Ｆを参照すると、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２の様々な態様および構成が、本開示の１つ以上の実施形態に従ってより詳細に説明される。ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２によって提供される照明１１０の波長に適した寸法を有する任意のＳＷＩＲ計量ターゲット１０４を使用して光学計量測定値を生成するのに適し得る。例えば、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、図２Ａ～図２Ｅに示すものなどであるがこれに限定されないＶＯＩＴ層２０２を有するＳＷＩＲターゲット１０４に基づいて光計量測定値を生成することができる。別の例として、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、ＶＯＩＴ層２０２なしでＳＷＩＲターゲット１０４に基づいて光計量測定値を生成することができる。
いくつかの実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、可視波長に敏感な検出器を使用するシングルまたはマルチチャネル光計量ツールへのアップグレードとして提供することができる。例えば、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、ＳＷＩＲ照明１１０（または、既存の広帯域照明源１０８によって提供されるＳＷＩＲ照明１１０を利用する）を提供するのに適した照明源１０８を追加し、１つ以上の測定チャネル１１２内の１つ以上の可視波長検出器１１４をＳＷＩＲ検出器１１４に切り替えることによって提供され得る。さらに、ＳＷＩＲ照明１１０および／または関連する収集光（ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｌｉｇｈｔ：集光された光）１３２の経路内のＳＷＩＲ光計量ツール１０２全体にわたる様々な追加の構成要素もまた、ＳＷＩＲ波長と互換性があるように切り替えられ、交換され、またはアップグレードされ得る。例えば、可視波長検出器１１４を含む２チャネル光計量ツールは、可視波長検出器１１４の一方又は両方をＳＷＩＲ検出器１１４に切り替える又は置き換えることによってＳＷＩＲ光計量ツール１０２にアップグレードすることができる。別の例として、可視波長検出器１１４を含む２チャネル光計量ツールは、ＳＷＩＲ検出器１１４を有する追加の測定チャネル１１２を追加することによって、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２にアップグレードすることができる。しかしながら、上記の実施例は、単に例示目的で提供され、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。むしろ、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、少なくとも１つのＳＷＩＲ検出器１１４を有する任意の数のチャネルを含むことができる。さらに、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、可視波長光計量ツールのアップグレードバージョンである必要はない。
図１Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、単一の測定チャネル１１２を含むＳＷＩＲ光計量ツール１０２の概念図である。
一実施形態では、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、ＳＷＩＲスペクトル範囲内の１つ以上の波長を有する照明１１０を生成するための照明源１０８を含む。さらに、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、照明１１０を照明源１０８から照明経路１２４を介してサンプル１０６に向けることができる。照明経路１２４は、照明１１０を修正および／または調整するのに、ならびに照明１１０をサンプル１０６に向けるのに適した１つ以上の光学構成要素を含むことができる。例えば、照明経路１２４は、１つ以上の照明経路レンズ１２６（例えば、照明１１０をコリメートするため、瞳面および／または視野面を中継するためなどである）を含むことができる。別の例として、照明経路１２４は、照明１１０を成形するかまたは他の方法で制御するための１つ以上の照明経路光学系１２８を含む。例えば、照明経路光学系１２８は、１つ以上の視野絞り、１つ以上の瞳絞り、１つ以上の偏光子、１つ以上のフィルタ、１つ以上のビームスプリッタ、１つ以上の拡散器、１つ以上のホモジナイザ、１つ以上のアポダイザ、１つ以上のビーム整形器、または１つ以上のミラー（例えば、静的ミラー、平行移動可能ミラー、走査ミラーなどである）を含んでもよいが、それらに限定されない。
別の実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、サンプル１０６からの光（例えば、収集された光１３２）を収集するための対物レンズ１３０を含む。別の実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、収集された光１３２を１つ以上の測定チャネル１１２内の１つ以上の検出器１１４に向けるための収集経路１３４を含む。本明細書で前述したように、測定チャネル１１２は、任意の位置に１つ以上の検出器１１４を含むことができる。例えば、測定チャネル１１２は、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の特徴を画像化するか、または他の何らかの形で特徴付けるために、フィールド平面に検出器１１４を含むことができる。別の例として、測定チャネル１１２は、瞳平面に検出器１１４を含むことができる。このようにして、検出器１１４は、集光された光１３２の角度分布に関連する瞳孔画像を生成することができ、これは、散乱計量又は回折ベースの技術に有用であり得るが、これらに限定されない。
収集経路１３４は、サンプル１０６からの収集光１３２を修正および／または調整するのに適した１つ以上の光学素子を含むことができる。一実施形態では、収集経路１３４は、１つ以上の収集経路（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｐａｔｈｗａｙ：集光経路）レンズ１３６（例えば、照明１１０をコリメートするため、瞳面および／または視野面を中継するためなどである）を含み、これは、対物レンズ１３０を含み得るが、これを含む必要はない。別の実施形態では、収集経路１３４は、収集された光１３２を成形または別様に制御する、１つ以上の収集経路光学部１３８を含む。例えば、集光経路光学系１３８は、１つ以上の視野絞り、１つ以上の瞳絞り、１つ以上の偏光子、１つ以上のフィルタ、１つ以上のビームスプリッタ、１つ以上の拡散器、１つ以上のホモジナイザ、１つ以上のアポダイザ、１つ以上のビーム整形器、または１つ以上のミラー（例えば、静的ミラー、平行移動可能ミラー、走査ミラーなどである）を含んでもよいが、それらに限定されない。さらに、収集経路１３４および／または検出器１１４の様々な構成要素は、測定に使用するためのサンプル１０６の所望の関心領域を選択するように構成され得る。例えば、エッジ効果等を軽減するために、１つ以上のセル２０４内の関心領域を選択することが望ましい場合がある。さらに、関心領域の選択および／または関心領域内の特徴の特性を使用して、検出器１１４のフレームレートを制御または別様に決定することもできる。
ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２の照明経路１２４および収集経路１３４は、サンプル１０６を照明し、入射照明１１０に応答してサンプル１０６から発する光を収集するのに適した広範囲の構成に向けることができる。例えば、図１Ｂに示すように、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、共通の対物レンズ１３０が同時に照明１１０をサンプル１０６に向け、サンプル１０６から光を収集することができるように配向されたビームスプリッタ１４０を含むことができる。
別の例として、照明経路１２４および収集経路１３４は、重複しない光路を含み得る。図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、照明経路１２４および収集経路１３４が別個の要素を含む、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２の概念図である。例えば、照明経路１２４は、第１の集束要素１４２を利用して照明１１０をサンプル１０６に向けることができ、収集経路１３４は、第２の集束要素（ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）１４４を利用してサンプル１０６からの光（例えば、収集された光１３２）を収集することができる。これに関して、第１の集束要素１４２及び第２の集束要素１４４の開口数は異なっていてもよい。別の実施形態では、１つ以上の光学構成要素は、サンプル１０６上の照明１１０の入射角および／または収集角が、回転可能なアームの位置によって制御され得るように、サンプル１０６の周囲で枢動する１つ以上の回転可能なアーム（図示せず）に搭載されてもよい。
ここで図１Ｄ～１Ｆを参照すると、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２のマルチチャネル構成が、本開示の１つ以上の実施形態に従って、より詳細に説明される。図１Ｄ－１Ｆに提供されるいくつかの実施例は、可視波長検出器１１４を含むが、これは、非限定的例証としてのみ提供され、そのような検出器１１４は、概して、限定ではないが、可視またはＵＶスペクトル範囲を含む、任意の非ＳＷＩＲスペクトル範囲内の測定に好適な任意の検出器１１４を含んでもよいことに留意されたい。
図１Ｄは、２つの測定チャネル１１２を含むＳＷＩＲ光計量ツール１０２の概念図であり、測定チャネル１１２のうちの少なくとも１つは、本開示の１つ以上の実施形態によるＳＷＩＲ検出器１１４を含む。
一実施形態では、収集経路１３４は、収集された光１３２を２つ以上の測定チャネル１１２（例えば、測定チャネル１１２－１および１１２－２）につながる２つ以上の経路に分割するための１つ以上のチャネルビームスプリッタ１４６を含む。チャネルビームスプリッタ１４６は、当技術分野で公知の任意のビームスプリッタ構成要素を含んでもよい。一実施形態では、チャネルビームスプリッタ１４６は、偏光非感受性ビームスプリッタを含む。このようにして、様々な測定チャネル１１２は、任意の偏光を有する収集された光１３２を受け取ることができる。別の実施形態では、チャネルビームスプリッタ１４６は、偏光感知ビームスプリッタを含む。このようにして、特定の測定チャネル１１２は、選択された偏光を有する直線偏光を受光することができる。別の実施形態では、チャネルビームスプリッタ１４６は、限定ではないが、ダイクロイックミラー等のスペクトル選択的ビームスプリッタを含む。例えば、スペクトル選択ビームスプリッタは、カットオフ波長を上回る光をある経路に沿って（例えば、ある測定チャネル１１２に）指向させ、カットオフ波長を下回る光を別の経路に沿って（例えば、別の測定チャネル１１２に）指向させてもよい。さらに、複数のスペクトル選択チャネルビームスプリッタ１４６または他のスペクトルフィルタを組み合わせて、収集された光１３２の任意の選択された波長範囲を任意の選択された測定チャネル１１２に提供することができる。
一実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、ＳＷＩＲ検出器１１４を含む２つ以上の測定チャネル１１２を含む。例えば、チャネルビームスプリッタ１４６は、ＳＷＩＲ波長を用いて同時または逐次測定を提供するように、スペクトル非感受性であってもよい。例えば、１つの測定チャネル１１２は、サンプル１０６の視野平面画像を提供してもよく、１つの測定チャネル１１２は、サンプル１０６の瞳平面画像を提供してもよい。別の例では、異なる測定チャネル１１２は、異なるサンプル層の合焦画像を提供するように構成され得る。このようにして、光学計量測定は、複数の合焦層に基づき得る。別の例では、チャネルビームスプリッタ１４６は、各ＳＷＩＲ検出器１１４が異なる範囲のＳＷＩＲ波長に関する光学計量データを提供し得るように、ＳＷＩＲスペクトル範囲のカットオフ波長に基づいて光を分割し得る。
さらに、ＳＷＩＲ検出器１１４を含む測定チャネル１１２は、少なくとも１つのＳＷＩＲ波長を含む任意のスペクトル範囲に基づいて光学計量データを提供するように構成され得る。一実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、ＳＷＩＲ波長（例えば、約９００ｎｍを超える波長）のみをＳＷＩＲ検出器１１４（例えば、ＳＷＩＲ波長のみを含む照明１１０を介して、スペクトル感受性チャネルビームスプリッタ１４６を介して、スペクトルフィルタを介して、または同等物を介する）に向ける。別の実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、ＳＷＩＲ波長および少なくともいくつかの可視波長をＳＷＩＲ検出器１１４に向ける。このようにして、ＳＷＩＲ検出器１１４は、ハイブリッド検出器として動作することができる。例えば、ＩｎＧａＡｓ検出器１１４は、約７００ｎｍを上回る波長において、可視波長検出器（例えば、シリコンベースの検出器）に匹敵するか、またはそれより良好な量子効率を有し得る。したがって、ＳＷＩＲ検出器１１４は、いくつかの可視波長範囲における使用に好適であり得る。
別の実施形態では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、ＳＷＩＲ検出器１１４を有する少なくとも１つの測定チャネル１１２と、可視波長検出器１１４を有する少なくとも１つの測定チャネル１１２とを含む。例えば、２チャネル構成では、選択されたカットオフ波長を上回る収集された光１３２は、ＳＷＩＲ検出器１１４を用いて測定チャネル１１２に指向されてもよく（例えば、ＳＷＩＲ波長のみを含む照明１１０を介して、スペクトル感受性チャネルビームスプリッタ１４６を介して、スペクトルフィルタを介して、または同等物を介する）、選択されたカットオフ波長を下回る収集された光１３２は、可視波長検出器１１４を用いて測定チャネル１１２に指向されてもよい。本明細書で前述したように、カットオフ波長は、任意の適切な波長となるように選択することができる。一実施形態では、カットオフ波長は、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２内の検出器１１４の検出限界に基づいて選択される。例えば、カットオフ波長は、可視波長検出器１１４の検出上限に対応するように約９００ｎｍとなるように選択することができる。別の実施形態では、カットオフ波長は、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２内の検出器１１４の量子効率に基づいて選択される。例えば、カットオフ波長は、可視波長検出器１１４及びＳＷＩＲ検出器１１４の量子効率が等しい波長となるように選択することができる。例えば、可視波長検出器の量子効率は、概して、波長上限に近いより長い波長で劣化し得るが、ＳＷＩＲ検出器１１４の量子効率は、概して、可視波長範囲内の低い値からＳＷＩＲ波長範囲内の比較的高い値まで増加し得る。その結果、一般に、特定の可視波長検出器１１４および特定のＳＷＩＲ検出器１１４が等しいまたは同様の量子効率を有し得る波長または波長範囲が存在し得る。したがって、カットオフ波長は、この範囲内にあるように選択することができる。本明細書では、ＳＷＩＲ光計量ツール１０２内の検出器１１４の量子効率に基づいてカットオフ波長を選択することにより、検出限界に基づく選択よりも測定感度及び／又は精度を高めることができると考えられる。
ＳＷＩＲ検出器を有する少なくとも１つの測定チャネル１１２と、可視波長検出器１１４を有する少なくとも１つの測定チャネル１１２とを含むＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、調整された波長を有するサンプル１０６の異なる層の特徴付けに基づく光学計量測定に適し得るが、これに限定されない。本明細書で前述したように、層特有の照明スペクトルを有する計量は、概して米国特許１０，４４４，１６１（２０１９年１０月１５日）で説明され、その全体が参照により組み込まれる。一般的な意味において、異なるサンプル層に対する調整された照明または収集条件に基づく計量は、高感度の測定を提供し得る。本明細書で開示されるシステムおよび方法は、米国特許１０，４４４，１６１（ＳＷＩＲ）波長で説明される技法を拡張し、増強された感度を提供し得ることが、本明細書でさらに企図される。
加えて、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、可視波長のみを使用する光学計量システムに適さないＳＷＩＲターゲット１０４上の測定を可能にし得る。例えば、図２Ａ～図２ＥのＳＷＩＲターゲット１０４に関して説明したように、ＳＷＩＲ検出器１１４を含む第１の測定チャネル１１２と、可視波長検出器１１４（例えば、図１Ｄに示すように）を含む第２の測定チャネル１１２とを有するＳＷＩＲ光計量ツール１０２は、ＶＯＩＴ層２０２を有するＳＷＩＲターゲット１０４を特徴付けるのに適している。たとえば、第１の測定チャネル１１２は、ＶＯＩＴ層２０２の下の第１の層２０８に関連するデータを生成することができ、第２の測定チャネル１１２は、ＶＯＩＴ層２０２を含むかまたはその上にある第２の層２１２に関連するデータを生成することができる。
ここで図１Ｅおよび図１Ｆを参照すると、可視波長検出器１１４を有する２つの測定チャネル１１２と、ＳＷＩＲ検出器１１４を有する少なくとも１つの測定チャネル１１２とを有するＳＷＩＲ光計量ツール１０２の構成が、本開示の１つ以上の実施形態に従ってより詳細に説明される。
図１Ｅは、可視波長検出器１１４または他の非ＳＷＩＲ検出器（例えば、検出器１１４ｂ）とＳＷＩＲ検出器１１４（例えば、検出器１１４ｃ）との間で選択的に切り替えるために、１つの測定チャネル１１２（例えば、測定チャネル１１２－１および１１２－２）内にカメラチェンジャ１４８を含む２つの測定チャネル１１２を有するＳＷＩＲ光計量ツール１０２の概念図である。本開示の１つ以上の実施形態によれば、例えば、第１の測定チャネル１１２（例えば、測定チャネル１１２－１）は、第１の可視波長検出器１１４ａを含んでもよく、第２の測定チャネル１１２（例えば、測定チャネル１１２－２）は、第２の可視波長検出器１１４ｂとＳＷＩＲ検出器１１４ｃとの間で選択的に切り替えるためのカメラチェンジャ１４８を含んでもよい。
カメラチェンジャ１４８は、異なる検出器１１４の間で切り替えるのに適した当技術分野で知られている任意の構成要素を含むことができる。一実施形態では、カメラチェンジャ１４８は、収集された光１３２を受光するために光路内に選択された検出器１１４を選択的に位置決めするための並進ステージを含む。別の実施形態では、カメラチェンジャ１４８は、集光された光１３２の経路を選択的に調整するための１つ以上の調整可能なビーム制御光学系、例えば、限定されないが、偏光ビームスプリッタと結合された偏光回転子、回転可能なミラー、または平行移動可能なミラーを含む。
図１Ｆは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＳＷＩＲ検出器１１４を含む１つの測定チャネル１１２と、可視波長検出器１１４（またはより一般的には非ＳＷＩＲ検出器１１４）を含む２つの測定チャネル１１２とを有するＳＷＩＲ光計量ツール１０２の概念図である。例えば、第１の測定チャネル１１２－１は第１の可視波長検出器１１４ａを含むことができ、第２の測定チャネル１１２－２は第２の可視波長検出器１１４ｂを含むことができ、第３の測定チャネル１１２－３はＳＷＩＲ検出器１１４ｃを含むことができる。
本明細書では、図１Ｅおよび１Ｆに図示される構成は、可視波長に基づく既存のマルチチャネル光学計量システムのための便利かつ費用効果的なアップグレード経路を提供し得ることが検討される。さらに、そのような構成は、可視およびＳＷＩＲ波長にわたる多種多様の測定構成（例えば、計量レシピ）を促進し、高感度かつ正確な計量を提供してもよい。さらに、図示されていないが、ＳＷＩＲ光学計量ツール１０２は、ＳＷＩＲ照明１１０を提供する少なくとも１つの照明源１０８を含む（または含むようにアップグレードされる）べきであることを理解されたい。
ここで全体的に図１Ａ～２Ｅを参照すると、ＳＷＩＲ光学計量システム１００は、本開示の精神および範囲内で様々な動作フローを利用し得ることが本明細書で企図される。ＶＯＩＴ層２０２（例えば、図２Ａ～２Ｅに示すように）を有するＳＷＩＲ計量ターゲット１０４を利用する、オーバーレイ計量などであるがこれに限定されない光学計量の文脈における例示的な例として、ＳＷＩＲ光学計量システム１００は、デフォルトで、またはユーザもしくは自動システムの選択に基づいて、複数のモードのいずれかで動作することができる。一モードでは、単一のＳＷＩＲ検出器１１４を利用して、ＶＯＩＴ層２０２の下の１つ以上の層（またはその上の特徴）ならびにＶＯＩＴ層２０２の上または上の１つ以上の層（またはその上の特徴）の測定値を提供する。このようにして、計量測定に適した単一の画像を、単一の検出器１１４を使用して生成することができる。第２のモードでは、少なくとも１つのＳＷＩＲ検出器１１４を含む２つの検出器１１４を並列に動作させて、様々な層（またはその上の特徴）を撮像する。例えば、２つの検出器１１４は、同時にトリガされてもよく、２つの検出器１１４によって生成される画像は、単一の複合画像またはファイルに共にステッチ（ｓｔｉｔｃｈｅｄ：縫い付け、紐づけ）されてもよいが、その必要はない。さらに、２つの画像または２つの画像のステッチされた合成に基づいて、単一の合成計量測定値を生成することができる。第３のモードでは、少なくとも１つのＳＷＩＲ検出器１１４を含む２つの検出器１１４が並列に動作される（例えば、第２のモードと同様に）が、各画像は、計量測定のソースとして使用されてもよい。このようにして、ＳＷＩＲ光計量システム１００は、並列に動作する２つの別個のツールとして動作することができる。加えて、任意のモードでは、任意の所与の画像内の特定の関心領域のみが、測定のソースとして分離され得る。しかしながら、これらの３つの例示的なモードの説明は、単に例示を目的として提供され、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。むしろ、本明細書に開示されるＳＷＩＲ光計量システム１００の様々な構成に基づいて、多種多様な動作モードが達成可能である。
図３は、本開示の１つ以上の実施形態によるＳＷＩＲ光計量方法３００において実行されるステップを示す流れ図である。出願人は、ＳＷＩＲ光計量システム１００および／またはＳＷＩＲ計量ターゲット１０４の文脈において本明細書で前述された実施形態および有効化技術は、方法３００に拡張されると解釈されるべきであることに留意する。しかしながら、方法３００は、ＳＷＩＲ光計量システム１００またはＳＷＩＲ計量ターゲット１０４のアーキテクチャに限定されないことにさらに留意されたい。
一実施形態では、方法３００は、照明の第１の波長範囲に基づいてサンプルを撮像して１つ以上の第１の画像を生成するステップ３０２を含み、第１の波長範囲は、ＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長を含む。別の実施形態では、方法３００は、１つ以上の照明源からの照明の第２の波長範囲に基づいてサンプルを撮像して、１つ以上の第２の画像を生成するステップ３０４を含み、第２の波長範囲は、ＳＷＩＲスペクトル範囲（例えば、可視波長、ＵＶ波長など）外の少なくともいくつかの波長を含む。別の実施形態では、方法３００は、１つ以上の第１の画像および１つ以上の第２の画像に基づいてサンプルの１つ以上の光学計量測定値を生成するステップ３０６を含む。これに関して、方法３００は、光学計量技術をＳＷＩＲ波長に拡張することができる。
例えば、方法３００は、ＶＯＩＴ層の上または下の１つ以上のサンプル層上のフィーチャを含むオーバーレイターゲット上のオーバーレイを測定するのに適しうる。例えば、ステップ３０２は、ＶＯＩＴ層の下の１つ以上の特徴の画像または他のオーバーレイデータを提供してもよく、ステップ３０４は、ＶＯＩＴ層の上または上の１つ以上の特徴の画像または他のオーバーレイデータを提供してもよい。ステップ３０６は、次いで、画像または他のオーバーレイデータを組み合わせて、１つ以上の光学計量測定値を提供することができる。例えば、１つ以上の第１の画像は、１つ以上の第１の光学計量測定値を生成するために使用されてもよく、１つ以上の第２の画像は、１つ以上の第２の光学計量測定値を生成するために使用されてもよい。この場合、異なる波長範囲に基づく別個の測定値を使用して最終測定値を生成することができる。別の例では、第１および第２の画像は、単一の光学計量測定が、結合またはステッチされた画像に基づいて生成され得るように、結合またはステッチされ得る。
方法３００は、単に例示目的で提供され、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。例えば、方法３００は、画像ベースの光学計量の特定の非限定的なケースを示す。本明細書では、非撮像光学計量技術に関連する追加の方法も本開示の精神および範囲内であることが企図される。一実施形態では、光学計量測定は、ＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長での照明に基づく１つ以上の第１の光学計量測定と、ＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長での照明に基づく１つ以上の第２の光学計量測定との組み合わせに基づく。例えば、１つ以上の第１の光学計量測定および／または１つ以上の第２の光学計量測定は、スキャトロメトリベースの光学計量測定であってもよいが、そうである必要はない。
加えて、ＳＷＩＲ光学計量システム１００、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４、または方法３００に関連する例の多くは、ＳＷＩＲスペクトル範囲内の波長を含む照明およびＳＷＩＲスペクトル範囲外の波長を含む照明に基づくが、これらの例は、単に例示目的で提供される。例えば、ＳＷＩＲ光計量システムは、ＳＷＩＲ波長のみを使用して１つ以上の測定値を生成することができ、ＳＷＩＲ計量ターゲット１０４は、ＳＷＩＲ波長のみで特徴付けることができる。
本明細書で説明される主題は、場合によっては、他の構成要素内に含まれる、または他の構成要素と接続される、異なる構成要素を図示する。そのような描写されたアーキテクチャは、単なる例示であり、実際には、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチャが実装され得ることを理解されたい。概念的な意味では、同じ機能を達成するための構成要素の任意の配置は、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。したがって、特定の機能を達成するために組み合わされた本明細書の任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間構成要素にかかわらず、所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられる」と見なすことができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「接続」または「結合」されていると見なされることができ、そのように関連付けられることが可能な任意の２つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「結合可能」であると見なされることができる。結合可能な特定の例は、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コンポーネント及び／又は無線で相互作用可能な及び／又は無線で相互作用するコンポーネント及び／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コンポーネントを含むが、これらに限定されない。
本開示およびその付随する利点の多くは、前述の説明によって理解されるであろうと考えられ、開示される主題から逸脱することなく、またはその物質的利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構造、および配置において種々の変更が行われ得ることが明白となるであろう。説明される形態は単なる説明であり、そのような変更を包含し、含むことが以下の特許請求の範囲の意図である。さらに、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。

Claims (54)

  1. 光学計量ツールであって、
    １つ以上の照明源であって、前記１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、短波赤外（ＳＷＩＲ）スペクトル範囲内の照明を生成するように構成され、前記１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、ＳＷＩＲスペクトル範囲外の照明を生成するように構成される、照明源と、
    前記１つ以上の照明源からの照明をサンプルに向けるように構成された１つ以上の照明光学系と、
    第１の波長範囲を有する照明に基づいて前記サンプルを撮像するように構成され、第１の検出器を含む第１の撮像チャネルであって、前記第１の波長範囲は、前記１つ以上の照明源からの前記ＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長を含む、第１の撮像チャネルと、
    前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲を有する照明に基づいて前記サンプルを撮像するように構成され、第２の検出器を含み、前記第２の波長範囲は、前記１つ以上の照明源からの前記ＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長を含む、第２の撮像チャネルと、
    前記第１の検出器および前記第２の検出器に通信可能に結合されたコントローラであって、１つ以上のプロセッサにプログラム命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含むコントローラと、
    を含み、
    前記コントローラは、前記プログラム命令を実行することで、
    前記第１の検出器からサンプルの１つ以上の第１の画像を受け取り、
    前記第２の検出器からサンプルの１つ以上の第２の画像を受け取り、
    前記１つ以上の第１の画像および前記１つ以上の第２の画像に基づいて、サンプルの１つ以上の光学計量測定値を生成する、
    光学計量ツール。
  2. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    第２の波長範囲は、可視波長または紫外波長のうちの少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  3. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記光学計量測定は、オーバーレイ計量測定または光学限界寸法計量測定のうちの少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  4. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記１つ以上の光学計量測定のうちの少なくとも１つは、前記１つ以上の第１の画像のうちの少なくとも１つと、前記１つ以上の第２の画像のうちの少なくとも１つとに基づく複合光学計量測定を含む、
    光学計量ツール。
  5. 請求項４に記載の光学計量ツールであって、
    前記１つ以上の第１の画像のうちの少なくとも１つ、および前記１つ以上の第２の画像のうちの少なくとも１つは、合成光学計量測定値を生成する前に合成画像に合成される、
    光学計量ツール。
  6. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記１つ以上の光学計量測定は、前記１つ以上の第１の画像に基づく１つ以上の第１の光学計量測定と、前記１つ以上の第２の画像に基づく１つ以上の第２の光学計量測定と、
    を含む、
    光学計量ツール。
  7. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記第１の検出器からの１つ以上の第１の画像は、サンプルの第１の層上の特徴の視野平面画像を含み、第２の検出器からの１つ以上の第２の画像は、サンプルの第２の層上の特徴の視野平面の画像を含む、
    光学計量ツール。
  8. 請求項７に記載の光学計量ツールであって、
    前記１つ以上の第１の画像または前記１つ以上の第２の画像のうちの少なくとも１つは、計量ターゲットの画像を含む、
    光学計量ツール。
  9. 請求項８に記載の光学計量ツールであって、
    前記計量ターゲットは、撮像光学ターゲットを含む、
    光学計量ツール。
  10. 請求項９に記載の光学計量ツールであって、
    前記撮像光学ターゲットは、先進撮像計量（ａｄｖａｎｃｅｄ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ（ＡＩＭ））ターゲットである、
    光学計量ツール。
  11. 請求項７に記載の光学計量ツールであって、
    前記サンプルの第１の層は、前記サンプルの第２の層の下にある、
    光学計量ツール。
  12. 請求項１１に記載の光学計量ツールであって、
    前記第２の層は、第２の波長範囲の少なくともいくつかの波長を吸収し、第１の波長範囲の少なくともいくつかの波長を透過する、
    光学計量ツール。
  13. 請求項１１に記載の光学計量ツールであって、
    前記サンプルの第１の層は、前記第１の層上のデバイス特徴と共通する１つ以上の材料から形成されるプロセス層を含む、
    光学計量ツール。
  14. 請求項１３に記載の光学計量ツールであって、
    前記サンプルの第２の層はレジスト層を含む、
    光学計量ツール。
  15. 請求項１３に記載の光学計量ツールであって、
    前記サンプルの第２の層は、前記第２の層上のデバイス特徴と共通する１つ以上の材料から形成される追加のプロセス層を含む、
    光学計量ツール。
  16. 請求項７に記載の光学計量ツールであって、
    前記サンプルの第１の層は、前記サンプルの第２の層と同じである、
    光学計量ツール。
  17. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記第１の検出器からの１つ以上の第１の画像は、前記サンプルの第１の層からの光の角度分布の瞳面画像を含み、前記第２の検出器からの１つ以上の第２の画像は、前記サンプルの第２の層からの光の角度分布の瞳面画像を含む、
    光学計量ツール。
  18. 請求項１７に記載の光学計量ツールであって、
    前記１つ以上の第１の画像または前記１つ以上の第２の画像のうちの少なくとも１つは、前記計量ターゲットの画像を含み、前記計量ターゲットは、散乱計量ターゲットを含む、
    光学計量ツール。
  19. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記第１の検出器はインジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器または水銀カドミウムテルル化物（ＨｇＣｄＴｅ）検出器のうちの少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  20. 請求項１９に記載の光学計量ツールであって、
    前記第２の検出器は、シリコン検出器またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）検出器の少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  21. 請求項１９に記載の光学計量ツールであって、
    前記第２の検出器はインジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器または水銀カドミウムテルル化物（ＨｇＣｄＴｅ）検出器のうちの少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  22. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記第１の波長範囲および前記第２の波長範囲は重複せず、カットオフ波長によって分離され、前記第１の波長範囲は前記カットオフ波長を上回る波長を含み、前記第２の波長範囲は前記カットオフ波長未満の波長を含む、
    光学計量ツール。
  23. 請求項２２に記載の光学計量ツールであって、
    前記カットオフ波長は７００ｎｍ～１１００ｎｍの範囲である、
    光学計量ツール。
  24. 請求項２２に記載の光学計量ツールであって、
    前記カットオフ波長は、前記第１検出器の量子効率と前期第２検出器の量子効率とが等しい波長に相当する、
    光学計量ツール。
  25. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記１つ以上の照明源は、前記第１の波長範囲の照明を生成するように構成された第１の照明源と、第２の波長範囲の照明を生成するように構成される第２の照明源とを含む、
    光学計量ツール。
  26. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記１つ以上の照明源は、前記第１および第２の波長範囲の照明を生成するように構成された単一の照明源を含む、
    光学計量ツール。
  27. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記１つ以上の照明源は、プラズマ源、狭帯域レーザ源、またはスーパーコンティニュームレーザ源のうちの少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  28. 請求項１に記載の光学計量ツールであって、
    前記サンプルからの前記第１の波長範囲の光を前記第１の撮像チャネルに向け、前記サンプルからの前記第２の波長範囲の光を第２の撮像チャネルに向ける、１つ以上のビームスプリッタを含む、
    光学計量ツール。
  29. 光学計量ツールであって、
    １つ以上の照明源であって、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、短波赤外（ＳＷＩＲ）スペクトル範囲内の照明を生成するように構成され、前記１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、前記ＳＷＩＲスペクトル範囲外の照明を生成するように構成される、照明源と、
    前記１つ以上の照明源からの照明をサンプルに向けるように構成された１つ以上の照明光学系と、
    第１の撮像チャネルであって、第１の波長範囲を有する照明に基づいて前記サンプルを撮像するように構成された第１の検出器を含み、前記第１の波長範囲は、前記１つ以上の照明源からの前記ＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長を含み、前記第１の波長範囲とは異なる第２の波長範囲を有する照明に基づいて前記サンプルを撮像するように構成された第２の検出器をさらに含み、前記第２の波長範囲は、前記１つ以上の照明源からの前記ＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長を含み、前記第１の検出器および前記第２の検出器は、前記サンプルを撮像するための収集経路内に前記第１の検出器または前記第２の検出器を選択的に位置付けるように、カメラチェンジャ上に搭載される第１の撮像チャネルと、
    前記第１の波長範囲とは異なる第３の波長範囲を有する照明に基づいて前記サンプルを撮像するように構成された第３の検出器を含む第２の撮像チャネルであって、前記第３の波長範囲は、前記１つ以上の照明源からの前記ＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長を含む、第２の撮像チャネルと、
    前記第１および第２の検出器に通信可能に結合されたコントローラであって、１つ以上のプロセッサにプログラム命令を実行するように構成された前記１つ以上のプロセッサを含むコントローラと、
    を含み、
    前記１つ以上のプロセッサが前記プログラム命令を実行することで、
    第１の検出器からサンプルの１つ以上の第１の画像を受け取り、
    第２の検出器からサンプルの１つ以上の第２の画像を受け取る；第３の検出器からサンプルの１つ以上の第３の画像を受け取り、
    １つ以上の第１の画像、１つ以上の第２の画像、および１つ以上の第３の画像に基づいて、サンプルの１つ以上の光学計量測定値を生成する、
    光学計量ツール。
  30. 請求項２９に記載の光学計量ツールであって、
    前記第２の波長範囲または前記第３の波長範囲の少なくとも１つは、可視波長または紫外線波長の少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  31. 請求項２９に記載の光学計量ツールであって、
    前記１つ以上の光学計量測定は、オーバーレイ計量測定または光学限界寸法計量測定のうちの少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  32. 請求項２９に記載の光学計量ツールであって、
    前記第１の検出器からの１つ以上の第１の画像は、前記サンプルの第１の層上の特徴の画像を含み、前記第二検出器からの一つ以上の第二画像又は前期第三検出器からの一つ以上の第三画像の少なくとも一方は、前記サンプルの第二層上の特徴の画像を含む、
    光学計量ツール。
  33. 請求項２９に記載の光学計量ツールであって、
    前記第１の検出器はインジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器または水銀カドミウムテルル化物（ＨｇＣｄＴｅ）検出器のうちの少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  34. 請求項３３に記載の光学計量ツールであって、
    前記第２の検出器は以下を含むことを特徴とする。シリコン検出器またはＧａＡｓ検出器の少なくとも１つを含む、
    光学計量ツール。
  35. 請求項２９に記載の光学計量ツールであって、
    前記第１波長範囲および前記第２の波長範囲は、重複せず、カットオフ波長によって分離され、前記第１の波長範囲は、カットオフ波長を上回る波長を含み、前記第２の波長範囲は、カットオフ波長未満の波長を含む、
    ことを特徴とする。
    光学計量ツール。
  36. 請求項３５に記載の光学計量ツールであって、
    前記カットオフ波長は７００ｎｍ～１１００ｎｍの範囲である、
    光学計量ツール。
  37. 光学計量ツールであって、
    １つ以上の照明源であって、前記１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、短波赤外（ＳＷＩＲ）スペクトル範囲内の照明を生成するように構成され、前記１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、前記ＳＷＩＲスペクトル範囲外の照明を生成するように構成される、１つ以上の照明源と、
    前記１つ以上の照明源からの照明をサンプルに向けるように構成された１つ以上の照明光学系と、
    １つ以上の照明源によって生成されるＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長と、１つ以上の照明源によって生成されるＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長とに敏感である検出器と、
    前記検出器に通信可能に結合されたコントローラであって、前記コントローラは、プログラム命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサを含む、コントローラと、
    を含み、
    前記１つ以上のプロセッサが前記プログラムを実行することで、
    前記１つ以上の照明源によって生成された前記ＳＷＩＲスペクトル範囲内の少なくともいくつかの波長での照明に基づいて、前記検出器から前記サンプルの１つ以上の第１の画像を受信するステップと、
    前記１つ以上の照明源によって生成される前記ＳＷＩＲスペクトル範囲外の少なくともいくつかの波長での照明に基づいて、前記検出器からサンプルの１つ以上の第２の画像を受信するステップと、
    前記１つ以上の第１の画像および前記１つ以上の第２の画像に基づいて、サンプルの１つ以上の光学計量測定値を生成する、
    光学計量ツール。
  38. 請求項３７に記載の光学計量ツールであって、
    前記検出器は７００ｎｍを超える波長に敏感である、
    光学計量ツール。
  39. 請求項３７に記載の光学計量ツールであって、
    前記検出器からの１つ以上の第１の画像は、前記サンプルの第１の層上の特徴の視野平面画像を含み、前記検出器からの１つ以上の第２の画像は、前記サンプルの第２の層上の特徴の視野平面画像を含み、前記サンプルの第１の層は、前記サンプルの第２の層の下にあり、前記第２の層は、前記ＳＷＩＲスペクトル範囲外の波長の少なくともいくつかを吸収する、
    光学計量ツール。
  40. 請求項３９に記載の光学計量ツールであって、
    前記サンプルの第１の層は、前記第１の層上のデバイス特徴と共通する１つ以上の材料から形成されるプロセス層を含み、前記サンプルの前記第２の層は、レジスト層を含む、
    光学計量ツール。
  41. オーバーレイ計量ターゲットであって、
    サンプルの第１の層における１つ以上の第１の層特徴と
    前記サンプルの第２の層における１つ以上の第２の層特徴と、
    を含み、
    前記サンプルの第２の層は、前記サンプルの第１の層の上部に配置され、前記第１の層特徴を覆う前記サンプルの少なくとも一部は、可視波長を有する少なくともいくつかの照明を吸収し、短波赤外線（ＳＷＩＲ）波長を有する少なくともいくつかの照明を透過する材料から形成され、
    前記１つ以上の第１の層特徴および１つ以上の第２の層特徴は、前記１つ以上の第１の層特徴の１つ以上の第１の画像および前記１つ以上の第２層特徴の１つ以上の第２の画像に基づいて、前記サンプルの前記第１および第２の層の相対的整合のオーバーレイ測定を提供するように配列され、
    前記１つ以上の第１の層画像は、前記ＳＷＩＲ波長を含む照明と、少なくとも前記ＳＷＩＲ波長に敏感な第１の撮像検出器とを用いて形成され、前記１つ以上の第２の層画像は、可視波長を含む照明と、少なくとも可視波長に敏感な第２の撮像検出器とを用いて形成される、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  42. 請求項４１に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記サンプル上の第３の層が、第２の層の上に配置され、
    前記第３の層は、可視波長を有する少なくともいくつかの照明を吸収し、前記ＳＷＩＲ波長を有する少なくともいくつかの照明を透過する、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  43. 請求項４２に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記第３の層は、炭素を含む、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  44. 請求項４１に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    第１の撮像検出器からの１つ以上の第１の画像は、前記サンプルの第１の層上の第１の層特徴の視野平面画像を含み、第２の検出器からの１つ以上の第２の画像は、前記サンプルの第２の層上の第２の層特徴の視野平面画像を含むことを特徴とする
    オーバーレイ計量ターゲット。
  45. 請求項４４に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記１つ以上の第１の層特徴および前期１つ以上の第２の層特徴は、前記サンプルの非重複領域に配置される、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  46. 請求項４５に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記１つ以上の第１の層特徴は、１つ以上の第１層作業ゾーン内に配置され、前記１つ以上の第２の層特徴は、１つ以上の第２層作業ゾーン内に配置される、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  47. 請求項４６に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記１つ以上の第１層作業ゾーンは、回転対称であり、前記１つ以上の第２層作業ゾーンは、９０度または１８０度回転対称の少なくとも１つである、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  48. 請求項４６に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記１つ以上の第１層作業ゾーンは鏡面対称であり、前記１つ以上の第２層作業ゾーンは鏡面対称である、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  49. 請求項４１に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記１つ以上の第１の層特徴および前記１つ以上の第２の層特徴は、先進撮像計量（ａｄｖａｎｃｅｄ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ（ＡＩＭ））ターゲットを形成するように配置される、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  50. 請求項４１に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記検出器からの１つ以上の第１の画像は、前記サンプルの第１の層からの光の角度分布の瞳面画像を含み、前記検出器からの１つ以上の第２の画像は、前記サンプルの第２の層からの光の角度分布の瞳面画像を含む、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  51. 請求項５０に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記１つ以上の第１の層特徴および前記１つ以上の第２の層特徴は、格子オーバー格子オーバーレイターゲットを形成するように配置される、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  52. 請求項４１に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記サンプルの第１の層は、前記第１の層上のデバイス特徴に共通する１つ以上の材料から形成されるプロセス層を含む、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  53. 請求項５２に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記サンプルの第２の層はレジスト層を含む、
    オーバーレイ計量ターゲット。
  54. 請求項５２に記載のオーバーレイ計量ターゲットであって、
    前記サンプルの第２の層は第２の層上のデバイス特徴に共通する１つ以上の材料から形成される追加のプロセス層を含む、
    オーバーレイ計量ターゲット。
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