JP5722719B2 - 高電子エネルギベースのオーバーレイ誤差測定方法及びシステム - Google Patents

Description

オーバーレイ誤差測定
集積回路は、複数の層を含む非常に複合的なデバイスである。各層は、導電材料、絶縁材料を含むことができ、一方、他の層は、半導体材料を含む場合がある。これらの様々な材料は、通常は予想される集積回路の機能に従ってパターンで配置される。パターンはまた、集積回路の製造工程も反映する。

各層は、通常、抵抗物質を基板／層上に堆積させる段階、フォトリソグラフィ工程によって抵抗物質を露光する段階、及び露光された抵抗物質を現像して後にエッチングされる一部の区域を定めるパターンを生成する段階を含む一連の段階によって形成される。

理想的には、各層は、既存の層に完全に整列する。典型的には、層は、整列せず、従って、層の各対の間にミスアラインメント又はオーバーレイ誤差が存在する。

オーバーレイ誤差を観察するための様々な技術が発展し、一部は、光学計器を用い、一部は、走査電子顕微鏡を使用する。全てが引用によって本明細書に組み込まれているＭｉｈ他の米国特許第６，４０７，３９６号明細書、Ｋｙｅの米国特許第６，４８９，０６８号明細書、Ｇｏｕｌｄ他の米国特許第６，４６３，１８４号明細書、Ｍｉｎａｍｉ他の米国特許第６，５８９，３８５号明細書、及びＳｈｕｒ他の米国特許第７，８４２，９３３号明細書は、従来技術のオーバーレイ誤差測定技術に関する良好な指示を提供している。

光学オーバーレイ測定は、光学系のレンズ収差のような様々な誤差を受ける。Ｍｉｈは、一部の場合には、「原子間力顕微鏡」又は「走査電子顕微鏡」測定技術が、光学オーバーレイ測定精度を検証するのに必要な場合があると説明している。

二重パターン形成は、特定のリソグラフィスキャナの通常の限界であるものを超えて、ウェーハ上に生成することができる回路特徴部の密度を高めるように設計されたパターン形成技術の類である。二重パターン形成は、第１の層と第２の層を有する被検物を製造する段階を含むことができる。第２の層は、第１の層の下に埋められる。各層は、互いに非常に近い特徴部（パターン）を有する。これらの特徴部は、二重パターン形成工程中に最終的にエッチングすることができる。

最上位層がエッチングされた後にオーバーレイ誤差を検出するのは非常に高価である可能性があることに注意されたい。

荷電電子ビームと被検物の間の相互作用
電子ビームが被検物に当たると、様々な相互作用過程が発生する。これらの過程の詳細説明は、Ｌ．Ｒｅｉｍｅｒ著「走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）」、第２版、１９９８年に求めることができ、この文献は引用によって本明細書に組み込まれている。

図１は、重要な相互作用過程及び様々な情報容積を示している。情報容積は、相互作用過程が発生して電子の散乱又は反射をもたらす空間であり、この散乱又は反射は、最終的に検出されて情報容積に関する情報が得られる。

２次電子は、それらを検出器の方向に向けるようにそれらの軌道を比較的容易に変更することができるので、検出することが容易である。後方散乱電子の軌道は、比較的直線的であり、かつ静電場によって僅かに影響を受ける。

図２は、複数の検出器を含む第１のタイプの従来技術の複合視野「ＳＥＭ １０」を示している。「ＳＥＭ １０」は、１次電子ビームを発生させるための電子銃（図示せず）、並びに複数の制御及び電圧供給ユニット（図示せず）、対物レンズ１２、レンズ内検出器１４、及び外部検出器１６を含む。更に、システム１０は、偏向コイル及びプロセッサ（図示せず）を含む。そのようなシステムは、Ｗａｎｇｅｒの米国特許第５，６５９，１７２号明細書に説明されている。

システム１０では、１次電子ビームは、対物レンズ１２によって被検ウェーハ２０上に集束されるようにレンズ内検出器１４内の開口１８を通して誘導される。１次電子ビームは、ウェーハ２０と相互作用し、その結果、２次電子、後方散乱電子、オージェ電子、及びＸ線量子のような様々なタイプの電子が反射又は散乱される。２次電子は、容易に収集することができ、殆どのＳＥＭは、これらの２次電子を主に検出する。

システム１０は、放出された２次電子の一部をレンズ内検出器１４及び外部検出器１６によって検出することができる。

対物レンズ１２は、レンズからウェーハに向けて漏出する静電場及び磁場を導入する静電レンズ及び磁気レンズを含む。２次電子の集合は、漏出静電場に高い応答性を有するが、一方、それは、漏出磁場による影響は殆ど受けない。

漏出静電場は、低いエネルギの２次電子及び非常に低いエネルギの２次電子をカラム内に引きつける。非常に低いエネルギの２次電子の有意な部分は、レンズ内検出器１４の開口を通して誘導され、かつ検出されない。低いエネルギの２次電子は、レンズ内検出器１４の方向に誘導される。高いエネルギの２次電子は、これらの初期軌道が検出器の１つの方向に向いている場合は検出される。

有効な欠陥精査ツールは、全てのタイプの欠陥を捕捉するために両方のタイプの検出器を必要とする。通常、レンズ内検出器１４は、異なる材料の間のコントラストを判断するのに使用され、かつ電圧コントラストモード並びにＨＡＲモードにおいても有用である。ＨＡＲモードは、「高アスペクト比」によって特徴付けられる空洞（言い換えれば、幅狭で深い空洞）を検査するのに使用される。ＨＡＲモード中に、空洞を取り囲む区域は、通常は帯電され、それによって空洞の低い部分からの電子が検出器に達することが可能になる。レンズ内検出器１４は、パターンエッジにも非常に高い感度を有する。外部検出器１６は、ウェーハのトポグラフィに対して遙かに高い感度を有する。外部検出器はまた、ウェーハ帯電の影響を受けにくく、これは、高度に抵抗性の層を画像化する際に重要である。

Ｓｕｚｕｋｉ他の別の米国特許第６，５５５，８１９号明細書（引用によって本明細書に組み込まれている）は、磁場が、放出２次電子の軌道に大きな影響を与える磁気漏出タイプの対物レンズを有する多検出器ＳＥＭを説明している。このＳＥＭは、傾斜画像を提供することができず、かつ高アスペクト比の孔からの画像を提供するには効率的ではないなどの様々な欠点を有する。Ｓｕｚｕｋｉは、１次電子ビームが通過する開口を含み、従って、反射された電子がこの開口を通過して未検出のままに留まることができる反射器を有する。

米国特許第６，４０７，３９６号明細書 米国特許第６，４８９，０６８号明細書 米国特許第６，４６３，１８４号明細書 米国特許第６，５８９，３８５号明細書 米国特許第７，８４２，９３３号明細書 米国特許第５，６５９，１７２号明細書 米国特許第６，５５５，８１９号明細書 米国特許出願出願番号第１０／１４６，２１８号明細書 米国特許出願出願番号第１０／４２３，２８９号明細書

Ｌ．Ｒｅｉｍｅｒ著「走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）」、第２版、１９９８年

オーバーレイ測定を容易にする有効なシステム及び方法を提供する必要性が存在する。

本発明の実施形態により、オーバーレイを評価する方法を提供することができる。本方法は、被検物の第１の層の第１の区域を表す第１区域の情報を取得するか又は受け取る段階であって、被検物が、第１の層の下に埋め込まれて第２の区域を含む第２の層を更に含む段階と、第１の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導する段階と、第２の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導する段階と、第１及び第２の区域のうちの少なくとも一方から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させる段階と、検出信号と第１区域の情報とに基づいて、第１区域の少なくとも１つの特徴部と第２区域の少なくとも１つの特徴部の間の少なくとも１つの空間関係を判断する段階とを含むことができる。

本方法は、第２の区域と実質的に相互作用することなく第１の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導することにより、第１区域の情報を取得する段階と、第１の区域から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させる段階とを含むことができる。

本方法は、被検物から散乱された後方散乱電子を無視しながら、第１の区域から散乱又は反射された２次電子に応答して検出信号を発生させる段階を含むことができる。

本発明の実施形態により、オーバーレイを評価する方法を提供することができ、本方法は、被検物の第１の層の第１の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導する段階であって、被検物が、第１の層の下に埋め込まれて第２の区域を含むことができる第２の層を更に含むことができる段階と、第２の区域と相互作用するように１次電子ビームの高入射エネルギ電子を誘導する段階と、第１及び第２の区域のうちの少なくとも一方から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させる段階と、検出信号に基づいて、第１区域の少なくとも１つの特徴部と第２区域の少なくとも１つの特徴部の間の少なくとも１つの空間関係を判断する段階であって、第１の区域の特徴部と第２の層の最近接特徴部の間の予測距離が、第１の区域の隣接特徴部の間のピッチよりも小さい段階とを含むことができる。

本方法は、第１の区域から散乱又は反射された２次電子に応答して第１の区域の検出信号を発生させる段階と、第２の区域から散乱又は反射された後方散乱電子に応答して第２の区域の検出信号を発生させる段階とを含むことができる。

本方法は、散乱光光学系ベースのオーバーレイ測定値を受け取る段階と、検出信号と散乱光ベースのオーバーレイ測定値とに基づいてオーバーレイを評価する段階とを含むことができる。

本方法は、少なくとも１つの空間関係に関するオーバーラップ情報を散乱測定ベースのオーバーレイ装置に送る段階を含むことができる。

本方法は、少なくとも１つの空間関係に関するオーバーラップ情報を回折ベースのオーバーレイ装置に送る段階を含むことができる。

本発明の実施形態により、システムを提供することができ、システムは、被検物の第１の層の第１の区域を表す第１区域の情報を取得するか又は受け取るように配置されたプロセッサであって、被検物が、第１の層の下に埋め込まれて第２の区域を含むことができる第２の層を更に含むことができるプロセッサと、第１の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導し、かつ第２の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導するように配置された電子光学系と、第１及び第２の区域のうちの少なくとも一方から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させるように配置された少なくとも１つの検出器とを含むことができ、プロセッサは、更に、検出信号と第１区域の情報に基づいて、第１区域の少なくとも１つの特徴部と第２区域の少なくとも１つの特徴部の間の少なくとも１つの空間関係を判断するように配置される。

電子光学系は、第２の区域と実質的に相互作用することなく第１の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導するように配置することができ、少なくとも１つの検出器は、第１の区域から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させるように配置することができ、プロセッサは、検出信号を処理することによって第１区域の情報を取得するように配置することができる。

少なくとも１つの検出器は、被検物から散乱された後方散乱電子を無視しながら、第１の区域から散乱又は反射された２次電子に応答して検出信号を発生させるように配置することができる。

本発明の実施形態により、システムを提供し、それは、被検物の第１の層の第１の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導し、かつ第２の区域と相互作用するように１次電子ビームの高入射エネルギ電子を誘導するように配置された電子光学系であって、被検物が、第１の層の下に埋め込まれて第２の区域を含むことができる第２の層を更に含むことができる電子光学系と、第１及び第２の区域のうちの少なくとも一方から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させるように配置された少なくとも１つの検出器と、検出信号に基づいて、第１区域の少なくとも１つの特徴部と第２区域の少なくとも１つの特徴部の間の少なくとも１つの空間関係を判断するように配置することができるプロセッサであって、第１の区域の特徴部と第２の層の最近接特徴部の間の予測距離が、第１の区域の隣接特徴部の間のピッチよりも小さいプロセッサとを含むことができる。

少なくとも１つの検出器は、２次電子検出器と後方散乱電子検出器を含むことができ、２次電子検出器は、第１の区域から散乱又は反射された２次電子に応答して第１の区域の検出信号を発生させるように配置することができ、後方散乱電子検出器は、第２の区域から散乱又は反射された後方散乱電子に応答して第２の区域の検出信号を発生させるように配置することができる。

プロセッサは、散乱光光学系ベースのオーバーレイ測定値を受け取り、かつ検出信号と散乱光ベースのオーバーレイ測定値とに基づいてオーバーレイを評価するように配置することができる。

プロセッサは、少なくとも１つの空間関係に関するオーバーラップ情報を散乱測定ベースのオーバーレイ装置に送るように配置することができる。

プロセッサは、少なくとも１つの空間関係に関するオーバーラップ情報を回折ベースのオーバーレイ装置に送るように配置することができる。

上述の方法又はシステムのいずれにおいても、１次電子ビームは、少なくとも２０００電子ボルト、２０００と５０００ボルトの間、又は更には５０００電子ボルトを超える入射エネルギを有することができる。

本発明の実施形態により、コンピュータプログラム製品を提供し、コンピュータプログラム製品は、第１の層の下に埋め込まれて第２の区域を含む第２の層を更に含む被検物の第１の層の第１の区域を表す第１区域の情報を受け取り、第１の層の下に埋め込まれた第２の層の第１及び第２の区域から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を受け取り、かつ検出信号と第１区域の情報とに基づいて第１区域の少なくとも１つの特徴部と第２区域の少なくとも１つの特徴部の間の少なくとも１つの空間関係を判断するための命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。非一時的コンピュータ可読媒体は、本明細書に説明するあらゆる方法を実行するための命令を記憶することができる。

本発明を理解し、実際にそれを実施することができる方法を把握するために、ここで、単に非限定的な例として、添付図面を参照して好ましい実施形態を以下に説明する。

例示の簡略化及び明瞭化のために、図に示す要素は、必ずしも正確な縮尺で示したものではないことを認めるであろう。例えば、明瞭化のために、要素のうちの一部の寸法を他の要素に対して誇張している場合がある。更に、適切と考えられる場合には、図の間で対応又は類似する要素を表すために参照番号を繰り返す場合がある。

様々な相互作用過程及びそれらのそれぞれの情報容積の図である。 多検出器「走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）」の一部分を説明する図である。 別の多検出器ＳＥＭの一部分を示す図である。 本発明の実施形態による別の多検出器ＳＥＭの一部分を示す図である。 オーバーレイ誤差の例を示す図である。 本発明の実施形態により被検物の２つの異なる部分及び異なる部分を表すエッジ画像を示す図である。 本発明の実施形態による第１の区域の画像を示す図である。 本発明の実施形態により第１の区域及び第１の区域の下に埋め込まれた第２の区域の画像を示す図である。 本発明の実施形態によるオーバーレイ誤差を測定する方法を示す流れ図である。 本発明の実施形態によるオーバーレイ誤差を測定する方法を示す流れ図である。 本発明の実施形態によるオーバーレイ誤差を測定する方法を示す流れ図である。

以下の詳細説明では、本発明の完全な理解をもたらすために数々の特定の詳細を示している。しかし、当業者は、これらの特定の詳細なしに本発明を実施することができることを理解するであろう。他の場合には、本発明を不明瞭にしないように、公知の方法、手順、構成要素を詳細には説明していない。

全ての図において、同じ参照番号は同じ要素を表す。

本発明の様々な実施形態により、オーバーレイ誤差を評価する方法及びシステムを提供し、これらは、１つ又はそれよりも多くの埋め込み層と相互作用するのに十分なエネルギを有する電子を有する１次電子ビームで被検物を照明する段階を含む。２次電子及び追加的又は代替的に後方散乱電子は、レンズ内検出器及び内部レンズ検出器によって検出され、検出信号が得られる。検出信号は処理されて、被検物の最上位層（第１の層）及び埋め込み層（第２の層）の特徴部の形状及び位置に関する指示を与える。第１及び第２という用語は、単に１つの要素を別のものと区別するために用いているに過ぎないことに注意されたい。

超肉薄二重パターン形成製造物体を含むがこれに限定されない様々な被検物上に様々な方法を適用することができる。リソグラフィ用途では、一般的に最上位層はフォトレジストで作られ、一般的に埋め込み層は、エッチング材料、通常はＢＡＲＣ内に浸漬された硬質マスクに使用される窒化物で作られることに注意されたい。誘導自己アセンブリでは、最上位層及び埋め込み層は、自己アセンブリ工程中に互いの上に置かれる親水性及び疎水性のブロックコポリマーで作られる。本明細書に説明する方法及びシステムは、そのような層又は他の層に適用することができる。

より深い（より幅広の）層（又は透明性が低い）の画像化は、より低い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の画像をもたらす可能性がある。この場合、これらの低いＳＮＲ画像を復元するためには、更に別の処理を必要とする可能性がある。そのような画像に対しては、いずれか公知の画像清浄化、エッジ検出、又は他の低ＳＮＲ画像処理法を適用することができる。

図３は、別の複数検出器ＳＥＭの一部分１０’の図である。そのようなシステムの例は、引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第７，８４２，９３３号明細書に示されている。

図３は、１次電子ビームの例示的経路、並びにウェーハ又はレチクル等であるがこれらに限定されない被検物から散乱又は反射された電子の経路も例示している。

１次電子ビームは光軸に沿って伝播し、その後に（ｉ）第１の方向に傾斜され、（ｉｉ）光軸と平行であるが光軸から離間された２次光軸に沿って伝播するように反対方向に傾斜され、（ｉｉｉ）光軸に向けて第２の方向に傾斜され、その後に（ｉｖ）光軸に沿って伝播するように第２の方向と反対の方向に傾斜される。上述の傾斜作動は、磁気偏向コイル３２〜３６によって発生させることができる。二重傾斜のためのシステム及び方法は、２００２年５月１３日出願の米国特許出願出願番号第１０／１４６，２１８号明細書に説明されており、引用によって本明細書に組み込まれている。電子ビームは、様々な形状及び配列の複数の電極によって導入することができる静電場に露出される。実施形態のうちの一部は、引用によって本明細書に組み込まれている「荷電粒子カラムに使用するための対物レンズ配列（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｓ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ａ ｃｈａｒｇｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｂｅａｍ ｃｏｌｕｍｎ）」という名称の米国特許出願出願番号第１０／４２３，２８９号明細書に例示されている。

１次電子ビームが２次軸に沿って伝播する間に被検物と相互作用するように、最初の２回の傾斜のみを実施するような他の傾斜方式を実施することができることに注意されたい。

システム１０’では、１次電子ビームは、レンズ内検出器１４内の開口１８を通して誘導され、対物レンズ１２によって被検ウェーハ２０上に集束される。レンズ内検出器１４の開口を通じて伝播する２次電子は、最終的に内部レンズ検出器４０に向かう第２の方向に傾斜される。

レンズ内検出器は、１次電子ビームが光軸に沿って伝播する伝播経路の最終部に位置する。レンズ内検出器は、光軸を取り囲むように位置決めされた開口を有する。

１次ビームと被検物の間の相互作用結果として電子が放出／散乱された状態で、これらの電子は、強い電磁場に起因してレンズ内検出器に向けて、その検出器の開口に引きつけられる。静電場の強度は、どの２次電子がレンズ内検出器に引きつけられ、どれがレンズ内検出器の開口に引きつけられるかを決める。

レンズ内検出器１４の開口を通じて伝播する２次電子は、最終的に内部レンズ検出器４０に向かう第２の方向に傾斜される。

比較的強い静電場を印加することにより、内部レンズ検出器は、以前は検出されなかったか（開口を通じて通過した）、又はレンズ内検出器によって検出されたかのいずれかであった電子を検出し、一方、レンズ内検出器は、以前は外部検出器によって検出された電子を検出する。

図４は、本発明の実施形態による複数検出器ＳＥＭの一部分１０”の図である。図４は、１次電子ビームの例示的経路、並びにウェーハ又はレチクル等であるがこれらに限定されない被検物から散乱又は反射された電子の経路も例示している。

１次電子ビームは光軸に沿って伝播し、その後に（ｉ）第１の方向に傾斜され、（ｉｉ）光軸と平行であるが光軸から離間された２次光軸に沿って伝播するように反対方向に傾斜され、（ｉｉｉ）光軸に向けて第２の方向に傾斜され、その後に（ｉｖ）光軸に沿って伝播するように第２の方向と反対の方向に傾斜される。

散乱電子は、レンズ内検出器１４によって検出することができ、又はレンズ内検出器１４の開口１８を通過し、光軸に関連して配向することができる方向に内部レンズ検出器に向けて偏向される。付加的な偏向要素９６が偏向器３５の一部分の近くに位置決めされ、この要素は、システムが、開口１８を通過した散乱電子の更に別の偏向を実施するのを阻止する。偏向要素９６が不在であると、更に別の偏向が発生し、電子は、光軸と平行であるがそこから離間された経路で内部レンズ検出器４０に向けて伝播する可能性がある（図３に例示しているように）。

図４は、光軸に関連して配向された内部レンズ検出器４０も示している。内部レンズ検出器４０は、内部レンズ検出器４０に向けて伝播する電子の軌道に対してほぼ垂直とすることができる。内部レンズ検出器４０の前にはフィルタ９４を置くことができ、このフィルタ９４は、ある一定の電子の入射エネルギとフィルタ９４に印加される電位とに基づいて、これらの電子が内部レンズ検出器４０に到達するのを阻止することができる。異なる電位は、異なる入射エネルギを有する電子を消勢する。フィルタは、例えば、後方散乱電子を許容するが、２次電子を阻止するために使用することができる。

内部レンズ検出器４０及びレンズ内検出器４０は、プロセッサ９０に供給される検出信号を発生させる。これらの検出信号は、走査区域の単一の表現（例えば、単一の画像）を供給するか又は個別の表現を供給するように処理することができ、各検出器の検出信号は独立して処理される。

コントローラ９２は、検出器１４及び４０によって検出される電子を制御するように、格子９４の電位及び追加的又は代替的に対物レンズの電位を制御することができる。

被検物の第１の層のみを画像化する場合には、両方の検出器（１４及び４０）を同じタイプの電子を検出するように設定することができ、それに対して両方の層を画像化する際には、各検出器を異なるタイプの電子を検出するために使用することができることに注意されたい。

図５は、二重パターン形成工程によって製造された被検物の一部分のオーバーレイ誤差６９を示している。これらのオーバーレイ誤差６９を望ましい特徴部からの実際の特徴部の偏差として例示している。

図５の上側の部分は、（ｉ）第１の層６０の望ましい特徴部６１の位置及び形状、及び（ｉｉ）第１の層６０の下に埋め込まれた第２の層６２の望ましい特徴部６３の位置及び形状を示している。

図５の下側の部分は、（ｉ）第１の層６８の実際の特徴部６５の位置及び形状、及び（ｉｉ）第１の層６０の下に埋め込まれた第２の層６７の実際の特徴部６６の位置及び形状を示している。オーバーレイ誤差６９は、第２の層６７の実際の特徴部６６が、それらの望ましい位置に対して右にシフトしていることを示している。

図５は、オーバーレイ誤差の一例を示しているに過ぎない。例えば、同じ層が有する異なる特徴部は、それらのオーバーレイ誤差によって互いから異なる可能性があり、追加的又は代替的に、オーバーレイ誤差は回転を含む可能性がある。

図７は、本発明の実施形態による第１の層の第１の区域の画像１１０の例であり、図８は、本発明の実施形態による第２の層の第１の区域及び第２の区域の画像の例である。

図７は、第１の区域の画像１１０を示しており、第１の層の特徴部の位置を表すエッジ１１１を含む。図８は、第１の区域及び第２の区域の画像であり、第１の区域の特徴部のエッジ１１１及び第２の区域の特徴部のエッジ１２１が示されている。これらの第１及び第２の区域の特徴部は摂動である可能性があり、これらの上側部分１１２（第１の区域の摂動における）及び１２２（第２の区域の摂動における）をこれらの周辺よりも明るく例示している。

図８は、仮想Ｙ軸に沿った検出信号の強度を示す強度信号１２４も例示している（特徴部はＸ軸に対して実質的に平行である）。この強度信号１２４は、第１及び第２の層が有する異なる特徴部の高さに関する指示を与える。

図９は、本発明の実施形態による方法３００を示している。

方法３００は、段階３０２及び３０４のうちのいずれか一方によって開始することができる。方法３００は、両方の段階３０２及び３０４を含むか、又はこれらの段階の一方のみを含むことができることに注意されたい。

段階３０２は、被検物の第１の層の第１の区域を表す第１区域の情報を取得する段階を含む。被検物は、第１の層の下に埋め込まれて第２の区域を含む第２の層を更に含む。

段階３０２は、以下のうちの少なくとも一方を含むことができる。
ａ．第２の区域と実質的に相互作用することなく第１の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導することによって第１区域の情報を取得する段階、及び第１の区域から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させる段階。
ｂ．被検物から散乱された後方散乱電子を無視しながら、第１の区域から散乱又は反射された２次電子に応答して検出信号を発生させる段階。

段階３０４は、被検物の第１の層の第１の区域を表す第１区域の情報を受け取る段階を含む。

段階３０２及び３０４には、第１の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導する段階３０６、及び第２の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導する段階３０８が続く。

段階３０８は、１次電子ビームの電子が、少なくとも２０００電子ボルト又は少なくとも５０００電子ボルトの入射エネルギを有するように、１次電子ビームを被検物の方向に誘導する段階を含むことができる。

段階３０６及び３０８には、第１及び第２の区域のうちの少なくとも一方から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させる段階３１０が続く。

段階３１０には、検出信号と第１区域の情報とに基づいて、第１区域の少なくとも１つの特徴部と第２区域の少なくとも１つの特徴部の間の少なくとも１つの空間関係を判断する段階３１２が続く。

段階３１２は、第１区域の少なくとも１つの特徴部のエッジ及び第２区域の少なくとも１つの特徴部のエッジのエッジ検出を含むことができる。

追加的又は代替的に、段階３１２は、エッジ検出と第１区域の情報とに基づく空間関係の判断を含むことができる。例えば、１対の第１の区域の特徴部と第２の区域の特徴部は、部分的に重なるか、又は重なるエッジを有する可能性がある。両方の場合に、画像は実質的に同じものである場合がある。第１区域の情報は、これらの２つのシナリオの間で区別を行うのに役立てることができる。

これを図６に例示しており、異なる物体（又は異なる区域）を画像化していながらも同じエッジ９１〜９４を有する同じエッジ画像９０を取得する可能性がある。図６の上側部分は、異なる層（７０及び７２）の重複特徴部（７１及び７３）を示しているのに対して、図６の中央部分は、重複しないより幅狭の特徴部（８１及び８３）を示している。第１及び／又は第２の層の特徴部の幅のような第１区域の情報は、これらのシナリオの間で区別を行うのに役立てることができる。

図１０は、本発明の実施形態による方法４００を示している。

方法４００は、被検物の第１の層の第１の区域と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導する段階４０２で開始することができる。被検物は、第１の層の下に埋め込まれて第２の区域を含む第２の層を更に含む。

段階４０２には、第２の区域と相互作用するように１次電子ビームの高入射エネルギ電子を誘導する段階４０４が続く。

段階４０４には、第１及び第２の区域のうちの少なくとも一方から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させる段階４０６が続く。

段階４０６には、（少なくとも）検出信号に基づいて、第１区域の少なくとも１つの特徴部と第２区域の少なくとも１つの特徴部の間の少なくとも１つの空間関係を判断する段階４０８が続き、第１の区域の特徴部と第２の層の最近接特徴部の間の予測距離は、第１の区域の隣接特徴部の間のピッチよりも小さい。この場合、第１及び第２の層は、二重パターン形成工程又はあらゆる他の多重パターン形成工程によって製造することができる。

本発明の実施形態により、段階４０８には、少なくとも１つの空間関係に関するオーバーラップ情報を散乱測定ベースのオーバーレイ装置に送る段階４０９を続けることができる。この装置は、第１の層のトポグラフィを判断するのにこの情報を使用することができる。

段階４０６は、第１の区域から散乱又は反射された２次電子に応答して第１の区域の検出信号を発生させる段階と、第２の区域から散乱又は反射された後方散乱電子に応答して第２の区域の検出信号を発生させる段階とを含むことができる。

図１１は、本発明の実施形態による方法４１０を示している。

図１１の方法４１０は、以下の点で図１０の方法４００とは異なる。
ａ．散乱光光学系ベースのオーバーレイ測定値を受け取る段階４１２を含むこと。
ｂ．段階４０８の代わりに段階４１４を有すること。
ｃ．段階４０９を含まないこと。
段階４１４には、段階４０６及び４１２が先行する。

段階４１４は、検出信号と散乱光光学系ベースのオーバーレイ測定値とに基づいて、第１区域の少なくとも１つの特徴部と第２区域の少なくとも１つの特徴部の間の少なくとも１つの空間関係を判断する段階を含む。散乱光光学系ベースのオーバーレイ測定値を第１の層の情報と呼ぶことができる。散乱光光学系ベースのオーバーレイ測定値は、第１の層が製造される前に第１の層の上に得られた場合は、第２の区域を表すことができることに注意されたい。

本発明の実施形態により、オーバーレイ誤差は、第１の特徴部と第２の特徴部との間で必要とされる空間関係からの偏差として測定される。

上述の方法のうちのいずれのいずれの段階のいずれの組合せも提供することができる。いずれの方法も、上述のシステムのうちのいずれかによって実施することができる。

第１及び第２の区域は、あらゆる望ましい形状、サイズ、又は位置を有することができる。これらのパラメータ（形状、サイズ、位置）は、ユーザが判断することができ、以前の検査又は測定の試行に応じて設定することができ、走査パターンを設定することによって定めることができ、更に類似の手法で判断することができる。本方法及びシステムは、機械的なかつ追加的又は代替的に電気的な走査及び偏向工程を使用することによって区域を順次走査することができる。

上述の方法、又は上述の方法の少なくともコンピュータによって実施される段階は、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたコードを実行するコンピュータによって実施することができる。例えば、非一時的コンピュータ可読媒体は、被検物の第１の層の第１の区域を表す第１区域の情報を受け取る段階であって、被検物が、第１の層の下に埋め込まれて第２の区域を含む第２の層を更に含む段階、第１の層の下に埋め込まれた第２の層の第１及び第２の区域から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を受け取る段階、及び検出信号と第１区域の情報とに基づいて、第１区域の少なくとも１つの特徴部と第２区域の少なくとも１つの特徴部の間の少なくとも１つの空間関係を判断する段階のための命令を記憶することができる。

本発明は、従来のツール、方法、及び構成要素を使用することによって実施することができる。従って、本明細書には、そのようなツール、構成要素、及び方法の詳細を詳細に示していない。以上の説明では、本発明の完全な理解をもたらすために、典型的な線の断面の形状、偏向ユニットの数量などのような数々の具体的な詳細を示している。しかし、本発明は、具体的に示す詳細を拠り所とすることなく実施することができることを認識すべきである。

本発明の開示では、本発明の単に例示的な実施形態、及びその多様性の僅かな例を示して説明した。本発明は、本明細書に指定する本発明の概念の範囲で様々な他の組合せ及び環境に対して使用することができ、変更又は修正を行うことができることは理解されるものとする。

例えば、上述の記載内容は、オーバーレイ誤差の測定に言及したが、上述の方法及びシステムは、必要な変更を加えて、他の測定及び埋め込み欠陥の欠陥検出に適用することができる。

本明細書では本発明のある一定の特徴を示して説明したが、この時点で、当業者には、多くの修正、代替、変形、及び均等物を起案されるであろう。従って、特許請求の範囲は、全てのそのような修正及び変形が本発明の真の精神に収まるように意図したものであることは理解されるものとする。

１０” 複数検出器ＳＥＭの一部分
１４ レンズ内検出器
１８ レンズ内検出器の開口
９６ 偏向要素

Claims (14)

1. 被検物の第１の層に形成される第１の特徴部と、前記第１の層の下に埋め込まれた前記被検物の第２の層に形成される第２の特徴部との間のオーバーレイを評価する方法であって、
   前記第１の層に形成される前記第１の特徴部の特性を表す第１区域の情報を取得する段階と、
   前記第１及び第２の特徴部の少なくとも一部のイメージを生成するために複数のステップのイメージングシーケンスを実行する段階であって、前記複数ステップイメージングシーケンスは、
   （ｉ）第１のイメージングステップ中に、前記第１の特徴部と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導する段階と、
   （ｉｉ）第２のイメージングステップ中に、前記第２の特徴部と相互作用するように前記１次電子ビームの電子を誘導する段階とを含み、前記第１のイメージングステップは、前記第１の層において１次電子ビームをフォーカスする前記１次電子ビームに対して入射エネルギを選択することによって前記第１の特徴部と相互作用するように前記１次電子ビームの電子を誘導する段階を含み、前記方法は、更に、
   該第１の特徴部から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させることを含む前記第１及び第２の区域のうちの少なくとも一方から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させる段階と、
   前記検出信号と前記第１の層において形成された前記第１の特徴部の前記特性を表す前記第１区域の情報とに基づいて、該第１の特徴部の少なくとも１つのエッジと前記第２の特徴部の少なくとも１つのエッジの間の少なくとも１つの空間関係を判断する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記被検物から散乱された後方散乱電子を無視しながら、前記第１の特徴部から散乱又は反射された２次電子に応答する検出信号を発生させる段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のイメージングステップは、前記１次電子ビームを該１次電子ビームの電子が少なくとも２０００電子ボルトの入射エネルギを有するように前記被検物の方向に誘導する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第２のイメージングステップは、前記１次電子ビームを該１次電子ビームの電子が少なくとも５０００電子ボルトの入射エネルギを有するように前記被検物の方向に誘導する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第１のイメージングステップから前記第２のイメージングステップに続くことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記第１及び第２の特徴部は、通常のリソグラフィ限界を超えて前記被検物に生成され得る回路特徴部の深さを増大させるために二重パターンプロセスの一部であり、前記第１の層において形成される前記第１の特徴部のエッジと前記第２の層において形成される前記第２の特徴部の最近接エッジの間の予測距離が該第１の層の隣接特徴部の間のピッチよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記第１の特徴部から散乱又は反射された２次電子に応答して第１区域の検出信号を発生させる段階と、前記第２の特徴部から散乱又は反射された後方散乱電子に応答して第２区域の検出信号を発生させる段階とを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 散乱光光学系ベースのオーバーレイ測定値を受け取る段階と、前記検出信号と該散乱光ベースのオーバーレイ測定値とに基づいて前記オーバーレイを評価する段階とを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの空間関係に関するオーバーラップ情報を散乱測定ベースのオーバーレイ装置に送る段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの空間関係に関するオーバーラップ情報を回折ベースのオーバーレイ装置に送る段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
11. 前記１次電子ビームを該１次電子ビームの電子が少なくとも２０００電子ボルトの入射エネルギを有するように前記被検物の方向に誘導する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
12. 前記１次電子ビームを該１次電子ビームの電子が少なくとも５０００電子ボルトの入射エネルギを有するように前記被検物の方向に誘導する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
13. 前記１次電子ビームを該１次電子ビームの電子が２０００と５０００電子ボルトの間の範囲の入射エネルギを有するように前記被検物の方向に誘導する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
14. 第１の層の下に埋め込まれた第２の層に形成される第２の特徴を更に含む被検物の第１の層に形成された第１の特徴部の特性を表す第１区域の情報を取得するか又は受け取るように配置されたプロセッサと、
    前記被検物と相互作用するように１次電子ビームの電子を誘導するように配置された電子光学系と、を含み、
    前記プロセッサは、前記第１及び第２の特徴部の少なくとも一部の画像を生成するために複数のステップイメージングシーケンスを実行するように構成されており、前記複数のステップイメージングシーケンスは、（ｉ）第１のイメージングステップ中に前記第１の特徴部と相互作用するように前記１次電子ビームの電子を誘導すること、及び、（ｉｉ）第２のイメージングステップ中に前記第２の特徴部と相互作用するように前記１次電子ビームの電子を誘導することを含んでおり、前記第１のイメージングステップは、前記第１の層において１次電子ビームをフォーカスする前記１次電子ビームに対して入射エネルギを選択することによって前記第１の特徴部と相互作用するように前記１次電子ビームの電子を誘導することを含んでおり、更に、
    該第１の特徴部から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させることを含む前記第１及び第２の区域のうちの少なくとも一方から散乱又は反射された電子に応答して検出信号を発生させるように配置された少なくとも１つの検出器を含み、
    前記プロセッサは、前記検出信号と前記第１の層の前記第１の区域の特性を表す第１区域情報とに基づいて、前記第１の特徴部の少なくとも１つのエッジと前記第２の特徴部の少なくとも１つのエッジの間の少なくとも１つの空間関係を判断するように更に配置される、
    ことを特徴とするシステム。