JP5980828B2 - 半導体製造プロセスのための方法とシステム - Google Patents

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Description

1.発明の分野
本発明は、一般的に半導体製造プロセスのための方法とシステムに関する。いくつかの実施形態は、試料の少なくとも2つの特性を判別することにより半導体製造プロセスを評価かつ/または制御するための方法およびシステムに関する。

ロジックおよびメモリ・デバイスなどの半導体デバイスの製造には、通常、半導体ウェーハまたはその他の適切な基板の表面に半導体デバイスのさまざまなフィーチャ(形状)および複数のレベルすなわち層を形成するために使用される多数のプロセスが含まれる。例えば、リソグラフィは、通常、半導体ウェーハの表面に配列されたレジストにパターンを転写する作業を伴うプロセスである。半導体製造プロセスの他の例として、化学機械研磨、エッチング、堆積、イオン注入、メッキ、洗浄などがある。半導体デバイスは、代表的な半導体ウェーハまたは基板よりも著しく小さく、半導体ウェーハ上に半導体デバイスの配列を形成することができる。処理が完了した後、半導体ウェーハを個々の半導体デバイスに分離することができる。

しかし、半導体製造プロセスは生産で使用するとりわけ最も精密で複雑なプロセスである。効率よく実行するために、半導体製造プロセスに対する頻繁な監視および慎重な評価が要求される。例えば、半導体製造プロセスでは、さまざまな欠陥(例えば、不均一)が半導体デバイスに入り込むことがある。例えば、欠陥としては、半導体製造プロセスで処理化学薬品および/またはクリーン・ルーム環境内の微粒子によってウェーハに持ち込まれる汚染がある。このような欠陥はプロセスの性能に悪影響を及ぼし、その結果製造プロセスの歩留まり全体が許容可能な水準を下回る可能性がある。したがって、通常は、半導体製造プロセスの広範な監視および評価を実施して、プロセスを設計許容誤差内に確実に収め、プロセスの歩留まり全体を引き上げるようにする。プロセスの広範な監視および評価をプロセス開発および半導体製造プロセスのプロセス管理の両方で実施することが理想的である。

半導体デバイスの形状が縮小し続けているが、製造できる最小形状は、半導体製造プロセスの性能特性によって制限されることが多い。半導体製造プロセスの性能特性として、これらに限定されないが、例えば、分解能、チップ間変動、およびウェーハ間変動がある。例えば、光学的リソグラフィでは、リソグラフィ・プロセスの分解能などの性能特性は、レジスト適用の質、レジスト材料の性能、露光ツールの性能、およびレジストを露光するために使用する光の波長によって制限される。しかし、最小形状を解決できるかどうかは、露光後加熱プロセスの温度および露光プロセスの照射線量などのリソグラフィ・プロセスの他の重要なパラメータにも強く依存する場合がある。したがって、リソグラフィ・プロセスなどの半導体製造プロセスの分解能に重要と思われるプロセスのパラメータを制御することが、半導体デバイスの製造を成功させるうえで次第に重要なものになってきている。

半導体デバイスの寸法が半導体材料およびプロセスの進歩で小さくなるにつれ、顕微鏡的フィーチャを調べ、顕微鏡的欠陥を検出できることもまた、半導体デバイスの製造の成功に欠かせないないようになってきた。顕微鏡的フィーチャおよび欠陥を調べる場合に用いる測定法および/または検査ツールの分解能の上限を引き上げることに関しておびただしい研究が行われてきた。しかし、半導体製造プロセスで製造される試料の測定および/または検査に現在利用できる方法およびシステムの使用にはいくつかの短所がある。例えば、複数のスタンドアロンの測定/検査システムがこのようなプロセスで製造される試料の測定および/または検査に使用される場合がある。本発明で使用しているように、「スタンドアロンの方法/検査システム」は一般に、プロセス・ツールに結合されておらず、他のプロセス・ツールおよび/または方法/検査システムとは無関係に動作するシステムを指す。しかし、複数の測定/検査システムは、測定および/または検査システムのそれぞれには占有面積があるためクリーン・ルーム領域を比較的多く占有することになる。

さらに、複数の測定/検査システムで試料を測定かつ/または検査することに関連するテスト時間およびプロセスが遅延すると、生産の全体的なコストが高くなり、半導体デバイスを製造する生産時間が長くなるであろう。例えば、プロセス・ツールは試料の測定および/または検査を実行している間アイドル状態にあることが多く、プロセスを評価してから試料を追加処理するので生産遅延が長くなる。さらに、追加ウェーハを処理する前に処理の問題を検出できない場合、このときに処理したウェーハは廃棄しなければならないことがあり、生産の全体的コストが高くなる。さらに、複数の測定/検査システムを購入するので、製造原価が高くなる。

さらに他の例では、複数の現在利用可能なシステムを使用したインサイチュー測定および/または検査については、処理中に試料の特性を判別することは不可能でないにしても難しい。例えば、リソグラフィ・プロセスで現在利用可能な複数のシステムで試料を測定かつ/または検査することにより、プロセスの各工程段階の間またはその後に時間の遅れが生じることがある。遅延時間が比較的長い場合、レジストの性能が悪影響を受けることがあり、また半導体デバイスの全体的な歩留まりが低下することがある。したがって、複数の現在利用可能なシステムを使用した測定および/または検査と関連する制限によって、半導体製造プロセスのプロセス強化、制御、および歩留まりも制約を受ける。プロセス強化、制御、および歩留まりは、さらに、多くの現在使用可能な測定/検査システムを使用した測定および/または検査と関連して汚染が生じる可能性によっても制限を受けることがある。さらに、半導体製造プロセスにおいて複数の測定/検査システムを使用することに対して実用上の制限が生じることもある。例としてあげると、複数の現在利用可能なシステムを使用した現場での位置測定および/または検査の場合、プロセス・ツールまたはクラスタ・ツールに複数の測定/検査システムを組み込むことは、ツール内のスペースの関係上困難な場合がある。

一実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成できるシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の限界寸法を含むことができる。第2の特性には、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションを含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の第3および/または第4の特性を判別するように構成することができる。例えば、試料の第3の特性は試料の欠陥の有無を含み、試料の第4の特性は試料の平坦さの測定結果を含むことができる。一実施態様では測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、明視野非結像デバイス、暗視野非結像デバイス、明視野暗視野非結像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよび/またはローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、少なくとも一部は、1つまたは複数の出力信号を処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、ローカル・プロセッサから少なくとも一部は処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部は処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部は処理された1つまたは複数の出力信号から試料の第3の特性および/または第4の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対して半導体製造プロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別する方法に関係する。この方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、エネルギーを試料の表面に向けるステップも含む。この方法はさらに、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の限界寸法を含むことができる。第2の特性には、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションを含めることができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の第3および/または第4の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、試料の第3および第4の特性は試料の欠陥の有無および試料の平坦さの測定結果を含むことができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップも含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部は処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むことができる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料の限界寸法を含むことができる。さらに、第2の特性には、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションを含めることができる。コンピュータにより実施された方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の第3および/または第4の特性を判別するステップを含むことができる。実施例では、試料の第3および第4の特性は試料の欠陥の有無および試料の平坦さの測定結果を含むことができる。

一実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第2の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、ビーム・プロフィル偏光解析器、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、明視野非結像デバイス、暗視野非結像デバイス、明視野暗視野非結像デバイス、二重暗視野デバイス、二重分光光度計、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、少なくとも一部は、1つまたは複数の出力信号を処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部は処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部は処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部は処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別する方法に関係する。この方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、エネルギーを試料の表面に向けるステップも含む。この方法はさらに、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第2の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップも含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むことができる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第2の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第2の特性には、試料の限界寸法を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、明視野非結像デバイス、暗視野非結像デバイス、明視野暗視野非結像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、少なくとも一部は、1つまたは複数の出力信号を処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部は処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別する方法に関係する。この方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップも含む。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第2の特性には、試料の限界寸法を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップも含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むことができる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第2の特性には、試料の限界寸法を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の限界寸法を含むことができる。第2の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、ビーム・プロフィル偏光解析器、二重ビーム分光光度計、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、明視野および/または暗視野非結像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよび/またはローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、少なくとも一部は、1つまたは複数の出力信号を処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、ローカル・プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別する方法に関係する。方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップも含む。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の限界寸法を含むことができる。第2の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップも含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むことができる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料の限界寸法を含むことができる。第2の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の少なくとも3つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の限界寸法を含むことができる。第2の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第3の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、ビーム・プロフィル偏光解析器、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、明視野および/または暗視野非結像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、二重ビーム分光光度計、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよび/またはローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、少なくとも一部は、1つまたは複数の出力信号を処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1、第2、または第3の特性に対して半導体製造プロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも3つの特性を判別する方法に関係する。この方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップも含む。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の限界寸法を含むことができる。第2の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第3の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップを含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むことができる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも3つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料の限界寸法を含むことができる。第2の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第3の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含む。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料上の目立った欠陥の有無を含むことができる。第2の特性は試料上の目立った欠陥の有無を含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、明視野および/または暗視野非結像デバイス、二重暗視野デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサまたはローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、少なくとも一部は、1つまたは複数の出力信号を処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部は処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別する方法に関係する。この方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料上の目立った欠陥の有無を含むことができる。第2の特性は試料上の目立った欠陥の有無であってよい。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップを含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むことができる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料上の目立った欠陥の有無を含むことができる。第2の特性は試料上の目立った欠陥の有無であってよい。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の少なくとも3つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の平坦さ測定結果を含むことができる。第2の特性は試料の欠陥の有無に関する情報を含むことができる。第3の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、ビーム・プロフィル偏光解析器、明視野および/または暗視野撮像デバイス、明視野および/または暗視野非結像デバイス、二重暗視野デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、干渉計、光学プロフィルメータ、二重ビーム分光光度計、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1、第2、または第3の特性に対してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも3つの特性を判別する方法に関係する。この方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップも含むことができる。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の平坦さ測定結果を含むことができる。第2の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第3の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップを含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むことができる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも3つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性、第2の特性、および第3の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料の平坦さ測定結果を含むことができる。第2の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。第3の特性には、試料の薄膜特性を含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含む。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、検出された光から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性に、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションを含めることができる。第2の特性は試料の平坦さ測定結果を含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、分光偏光解析器、ビーム・プロフィル偏光解析器、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、干渉計、光学プロフィルメータ、二重ビーム分光光度計、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別する方法に関係する。方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップも含むことができる。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性に、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションを含めることができる。第2の特性は試料の平坦さ測定結果を含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップも含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むこともできる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性に、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションを含めることができる。第2の特性は試料の平坦さ測定結果を含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料のイオン注入領域の特性を含むことができる。第2の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では測定具は、変調光学反射率計、X線反射率デバイス、渦電流デバイス、写真音響デバイス、分光偏光解析器、分光反射率計、二重ビーム分光光度計、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、偏光解析器、非結像明視野デバイス、非結像暗視野デバイス、非結像明視野暗視野デバイス、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部は処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別する方法に関係する。方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップも含むことができる。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料のイオン注入領域の特性を含むことができる。第2の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップも含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むことができる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用して半導体製造プロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料のイオン注入領域の特性を含むことができる。第2の特性は試料の欠陥の有無を含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具は、検出された光に対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することができる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の粘着特性を含むことができる。第2の特性には、試料の厚さを含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では、測定具は、渦電流デバイス、写真音響デバイス、分光偏光解析器、偏光解析器、X線反射率計、グレージングX線反射率計、X線回折計、またはその組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、少なくとも一部は、1つまたは複数の出力信号を処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、ローカル・プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対して半導体製造プロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別する方法に関係する。方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップも含むことができる。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料の粘着特性を含むことができる。第2の特性には、試料の厚さを含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップを含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部は処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むこともできる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料の粘着特性を含むことができる。第2の特性には、試料の厚さを含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。測定具は、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することができる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセスは、1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様では、第1の特性は試料内の元素の濃度を含むことができる。第2の特性には、試料の厚さを含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では、測定具は、写真音響デバイス、X線反射率計、グレージングX線反射率計、X線回折計、渦電流デバイス、分光偏光解析器、偏光解析器、またはその組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別する方法に関係する。この方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップも含むことができる。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、第1の特性は試料内の元素の濃度を含むことができる。第2の特性には、試料の厚さを含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップを含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むこともできる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別するステップを含むことができる。例えば、第1の特性は試料内の元素の濃度を含むことができる。第2の特性には、試料の厚さを含めることができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、堆積ツールに結合されたシステムに関係する。堆積ツールは、試料の上に材料の層を形成するように構成することができる。材料の層を試料の上に形成するには堆積ツールを使用する。測定具は、この層を形成する前、形成している間、または形成した後、材料の層の特性を判別するように構成することができる。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。測定具は、層を形成する前、形成している間、または形成した後、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、層を形成する前、形成している間、または形成した後、試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することができる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から層の特性を判別するように構成することができる。プロセッサはさらに、堆積ツールに結合することもできる。プロセッサは、堆積ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。さらに、プロセッサは、形成された層の判別された特性に対して堆積ツールに結合された計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

一実施態様では測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。堆積ツールは、半導体基板の上に層を形成するように構成されたツールを備えることができる。堆積ツールは、化学堆積ツール、物理堆積ツール、原子層堆積ツール、および電気メッキ・ツールを備えることができる。

一実施態様では、プロセッサは測定具および/または堆積ツールに結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料上に形成された層の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、堆積ツールに結合することもできる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料上に形成された層の少なくとも判別された特性に対して堆積ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料上に形成された層の特性を評価する方法に関係する。この方法は、堆積ツールを使用して試料上に層を堆積するステップを含むことができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出された光に対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して形成された層の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、形成された層の特性を判別するようにプロセッサを構成することができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップを含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して形成された層の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることもできる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むこともできる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを堆積ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料上に形成された層の少なくとも判別された特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用して堆積ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。堆積ツールのパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、堆積ツールおよび測定具を備えるシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。システムを制御するステップは、測定具、堆積ツール、またはその両方を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。測定具はステージに結合することもできる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して、少なくとも層が形成されるときまたは形成された後の層の特性を判別するステップを含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、ビーム・プロフィル偏光解析器に結合されたエッチング・ツールを備えるシステムに関係する。エッチング・ツールは、化学反応および/またはイオン種が試料に向かうように構成することができる。ビーム・プロフィル偏光解析器は、エッチングの間または後に試料のエッチングされた領域の特性を判別するように構成することができる。ビーム・プロフィル偏光解析器は、試料のエッチング中またはエッチング後に極性が知られている光の入射ビームが試料の表面に向かうように構成された照明システムを備えることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料のエッチング中またはエッチング後に試料から戻る光を表す1つまたは複数の出力信号を発生するように構成することができる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料のエッチングされた領域の特性を判別するように構成することができる。プロセッサはさらに、エッチング・ツールに結合することもできる。プロセッサは、エッチング・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更することができる。さらに、プロセッサは、エッチングされた層の特性に対してエッチング・ツールに結合された計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

一実施態様ではシステムは、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、明視野および/または暗視野撮像デバイス、明視野および/または暗視野非結像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、システムは単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサはビーム・プロフィル偏光解析器および/またはエッチング・ツールに結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料上のエッチングされた領域の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、エッチング・ツールに結合することもできる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料のエッチングされた領域の少なくとも判別された特性に対してエッチング・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、ビーム・プロフィル偏光解析器で試料のエッチングされた領域を評価する方法に関係する。この方法は、エッチング・ツールを使用して試料上の層をエッチングするステップを含むことができる。ビーム・プロフィル偏光解析器は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、照明システムを使用して光を試料の表面に向けるステップも含むことができる。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の表面から伝搬される光を検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出された光に対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して試料のエッチングされた領域の特性を判別するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するステップを含むことができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップを含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料のエッチングされた領域の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサをビーム・プロフィル偏光解析器に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むこともできる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータをエッチング・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は試料上に形成された層の少なくとも判別された特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してエッチング・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。エッチング・ツールのパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、エッチング・ツールおよびビーム・プロフィル偏光解析器を備えるシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。システムを制御するステップは、ビーム・プロフィル偏光解析器、エッチング・ツール、またはその両方を制御するステップを含むことができる。さらに、ビーム・プロフィル偏光解析器は、照明システムと検出システムを備えることができる。ビーム・プロフィル偏光解析器は、ステージに結合することもできる。ビーム・プロフィル偏光解析器を制御するステップは、照明システムを制御して光を試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、ビーム・プロフィル偏光解析器を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面からの光を検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出された光に対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して、エッチング中、領域のエッチング後、またはその両方で、試料のエッチングされた領域の少なくとも1つの特性を判別するステップを含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、測定具に結合されたイオン注入器を備えるシステムに関係する。測定具は、少なくとも試料のイオン注入領域の特性判別するように構成することができる。測定具は、この試料のイオン注入中または注入後、試料のイオン注入領域の特性を判別するように構成することができる。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含むことができる。測定具は、イオン注入中またはイオン注入後、2筋またはそれ以上の光線を定期的に試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。一実施態様では、測定具は、イオン注入中、入射光線を試料に向けることにより試料のある領域を定期的に励起することができる。さらに、測定具は、サンプル光線を試料の励起された表面に向けることができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の励起された領域から反射されたサンプル・ビームの強度を測定するように構成することができる。測定具はさらに、測定された強度に対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。

このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号からイオン注入領域の特性を判別するように構成することができる。プロセッサはさらに、イオン注入器に結合することもできる。プロセッサは、イオン注入器に結合された1つまたは複数の計測器に結合されたパラメータを変更するように構成することができる。さらに、プロセッサは、イオン注入領域の判別された特性に対してイオン注入器に結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

一実施態様では、測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、明視野および/または暗視野撮像デバイス、明視野および/または暗視野非結像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、変調光学反射率計、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具および/またはイオン注入器に結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料のイオン注入領域の特性を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、イオン注入器に結合することもできる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料のイオン注入領域の少なくとも判別された特性に対してイオン注入器に結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料のイオン注入領域を評価する方法に関係する。この方法は、イオン注入器を使用して試料の領域にイオンを注入するステップを含むことができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。さらに、この方法は、イオン注入中またはイオン注入後、入射光線を試料のある領域に向けることにより試料のその領域を定期的に励起するステップを含むことができる。サンプル・ビームはさらに、試料の励起された領域に向けることもできる。この方法はさらに、検出システムを使用して試料の励起された領域から伝搬する光の強度を測定するステップも含むことができる。この方法はさらに、測定された強度に対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理してイオン注入された領域の特性を判別するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するステップを含むことができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップを含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理してイオン注入領域の特性を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むことができる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータをイオン注入器に結合することができる。このようにして、この方法は、試料のイオン注入領域の少なくとも判別された特性に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してイオン注入器に結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。イオン注入器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、イオン注入器および測定具を備えるシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。システムを制御するステップは、測定具、イオン注入器、またはその両方を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御して光を試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面からの光を検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出された光に対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して少なくとも試料のイオン注入領域の特性を判別するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するステップを含むことができる。

一実施態様は、測定具に結合されたプロセス・チャンバを備えるシステムに関係する。プロセス・チャンバは、試料の上に半導体デバイスの一部を製造するように構成することができる。測定具は、試料の上の欠陥の有無を判別するように構成することができる。測定具は、試料上に半導体デバイスの一部を製造する前、製造している間、または製造した後、試料の欠陥の有無を判別するように構成することができる。一実施態様では、測定具は微小欠陥を検出するように構成できる。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含む。ステージは、回転するように構成することができる。

測定具は、製造前、製造中、または製造した後、エネルギーを試料の表面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。さらに、測定具は、ステージが静止している間またはステージが回転している間に試料の表面にエネルギーを向けるように構成することができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面から伝搬されるエネルギーを検出するように構成することができる。検出システムは、製造前、または製造中、または製造後にエネルギーを検出することができる。検出システムはさらに、ステージが静止または回転している間にエネルギーを検出するように構成することができる。測定具はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することもできる。

このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の表面上の欠陥の有無を判別するように構成することができる。プロセッサはさらに、プロセス・チャンバに結合することもできる。プロセッサは、プロセス・チャンバに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを制御することができる。さらに、プロセッサは、試料の表面上の微小欠陥の検出に対してプロセス・チャンバに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

一実施態様では、測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、明視野および/または暗視野撮像デバイス、明視野および/または暗視野非結像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えることもできる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具および/またはプロセス・チャンバに結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、ローカル・プロセッサから少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の欠陥の有無を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、プロセス・チャンバに結合することもできる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の欠陥の有無が判別されたことに対応してプロセス・チャンバに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、プロセス・ツールおよび測定具を備えるシステムを使用して試料の表面上の欠陥の有無を評価する方法に関係する。この方法を使用して、試料の上の微小欠陥の有無を検出することができる。この方法は、プロセス・ツールを使用して試料の上に半導体デバイスの一部を製造するステップを含むことができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることもできる。さらに、この方法は、エネルギーを試料の表面に向けるステップも含む。この方法はさらに、検出システムを使用し、試料から伝搬するエネルギーを検出するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーへの応答として1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して、試料の上の欠陥の有無を判別するステップを含むことができる。測定具は、処理前、または処理中、または処理後に欠陥の有無を判別するように構成することができる。試料はさらに、ステージ上に配置することもできる。この方法は、ステージが静止している間またはステージが回転している間に試料の上の欠陥の有無を判別するステップを含むことができる。

さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するステップを含むことができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップも含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の欠陥の有無を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部は処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むこともできる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータをプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は、1つまたは複数の出力信号に対してリモート・コントローラ・コンピュータを使用しプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。プロセス・ツールのパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、プロセス・ツールおよび測定具を備えるシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。システムを制御するステップは、測定具、プロセス・ツール、またはその両方を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。測定具はステージに結合することができる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むこともできる。コンピュータによって実装される方法はさらに、処理前、処理中、または処理後、1つまたは複数の出力信号を処理して、試料の欠陥の有無を判別するステップを含むことができる。さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。

一実施態様は、試料の複数の表面の上の欠陥の有無を判別するように構成できるシステムに関係する。このシステムは、その試料を支持するように構成されたステージを含む。このシステムはさらに、そのステージに結合された測定具を備えることもできる。ステージは、移動するように構成することができる。測定具は、エネルギーを試料の表面と裏面に向けるように構成された照明システムを備えることができる。照明システムは、ステージが静止している間または移動している間に使用することができる。測定具は、さらに、照明システムに結合された検出システムを備えることもできる。検出システムは、試料の表面と裏面から複数の経路に沿って伝搬するエネルギーを検出するように構成することができる。このシステムはさらに、測定具に結合されたプロセッサを備えることもできる。測定具はさらに、検出された光に対して1つまたは複数の出力信号を生成するように構成することができる。プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の表面および裏面の欠陥の有無を判別するように構成することができる。

さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。一実施態様では、測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、偏光解析器、分光偏光解析器、明視野および/または暗視野撮像デバイス、明視野および/または暗視野非結像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えることもできる。このようにして、測定具は単一の測定具としてまたは複数の測定具として機能するように構成することができる。複数の測定具をシステムの単一の測定具に組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素とすることもできる。

一実施態様では、プロセッサは測定具に結合されたローカル・プロセッサおよびローカル・プロセッサに結合されたリモート・コントローラ・コンピュータを備えることができる。ローカル・プロセッサは、1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するように構成することができる。リモート・コントローラ・コンピュータは、プロセッサから少なくとも一部処理された1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の表面および裏面の欠陥の有無を判別するように構成することができる。さらに、リモート・コントローラ・コンピュータは、少なくとも一部が処理された1つまたは複数の出力信号から試料の追加特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、リモート・コントローラ・コンピュータはさらに、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用して試料の少なくとも判別された第1または第2の特性に対してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するように構成することができる。

他の実施態様は、試料の複数の表面の上の欠陥を判別する方法に関係する。この方法は、ステージに試料を配置するステップを含むことができる。ステージを測定具に結合することができる。測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。さらに、この方法は、照明システムを使用してエネルギーを試料の表面および裏面に向けるステップを含むことができる。この方法はさらに、検出システムを使用して、試料の表面と裏面から複数の経路に沿って伝搬するエネルギーを検出するステップを含むこともできる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むことができる。さらに、この方法は、1つまたは複数の出力信号を処理して、試料の表面と裏面の欠陥の有無を判別するステップを含むことができる。

さらに、プロセッサは、1つまたは複数の出力信号から試料の他の特性を判別するように構成することができる。他の実施態様では、半導体デバイスをこの方法で製造することができる。例えば、この方法は、半導体基板などの試料の上に半導体デバイスの一部を形成するステップを含むことができる。

一実施態様では、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の複数の表面の欠陥の有無を判別するステップに、ローカル・プロセッサを使用して1つまたは複数の出力信号を少なくとも一部処理するステップを含めることができる。ローカル・プロセッサを測定具に結合することができる。1つまたは複数の出力信号を処理するステップがさらに、ローカル・プロセッサからの一部処理された1つまたは複数の出力信号をリモート・コントローラ・コンピュータに送信するステップを含むこともできる。さらに、1つまたは複数の出力信号を処理するステップは、リモート・コントローラ・コンピュータを使用して一部処理された1つまたは複数の出力信号をさらに処理するステップを含むことができる。他の実施態様では、リモート・コントローラ・コンピュータを半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合することができる。このようにして、この方法は、試料の複数の表面の欠陥の有無を判別した結果に対応してリモート・コントローラ・コンピュータを使用してプロセス・ツールに結合された1つまたは複数の計測器のパラメータを変更するステップを含むことができる。計測器のパラメータを変更するステップは、インサイチュー制御手法、フィードバック制御手法、および/またはフィードフォワード制御手法を使用するステップを含むことができる。

他の実施態様は、試料の複数の表面の欠陥を判別するように構成されたシステムを制御するコンピュータ実装方法に関係する。このシステムは測定具を備えることができる。このようにして、システムを制御するステップは、測定具を制御するステップを含むことができる。さらに、測定具は、照明システムと検出システムを備えることができる。測定具はステージに結合することもできる。測定具を制御するステップは、照明システムを制御してエネルギーを試料の表面に向けるステップを含むことができる。さらに、測定具を制御するステップは、検出システムを制御して試料の表面から伝搬するエネルギーを検出するステップを含むことができる。ステージは、移動するように構成することができる。この方法はさらに、分析中に試料が移動するようにしてステージを制御するステップも含むことができる。この方法はさらに、検出されたエネルギーに対して1つまたは複数の出力信号を生成するステップを含むことができる。コンピュータ実装方法は、さらに、1つまたは複数の出力信号を処理して試料の複数の表面の欠陥の有無を判別するステップを含むことができる。

一実施態様では、半導体デバイスの生産時に本明細書で説明しているようなシステムのいずれかを使用することができる。半導体デバイスを形成するには、1つまたは複数の半導体処理ステップを使用する。それぞれの処理ステップにおいて、試料に変更が加えられる場合がある。処理ステップの後、半導体デバイスの一部を試料の上に形成することができる。処理ステップの実行前、実行中、または実行後に、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムの一ステージ上に試料を配置することができる。システムは、上記の実施態様のいずれかにより構成することができる。

第1および第2の特性が判別された後、それらの特性を使用して、半導体デバイスを形成するそれ以降の処理ステップを決定することができる。例えば、このシステムを使用して、半導体プロセスが適切に実行されているかどうかを評価することができる。半導体プロセスが適切に実行されていない場合、システムから得られたデータを使用して、試料をさらに処理するかどうかを決定することができる。他の実施態様では、試料が正しく処理されていないことが検出された場合、その試料を半導体プロセスから取り除く必要があることがあることを示すことができる。上述のような複数の分析システムを使用して、半導体デバイスの処理効率を高めることができる。そのためテストに要する時間を短縮できる。さらに、複数のテストを使用することにより、適切に処理されたことが明らかな試料のみを次の処理ステップに進めるようにできる。このようにして、半導体デバイスの歩留まりを高めることができる。

本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照することで明白になるであろう。

本発明はさまざまな修正を加えることができ、また他の態様も可能であるが、特定の実施態様を図面の例を用いて示しており、これらについて以下で詳述する。ただし、図面および詳細な説明は本発明を開示されている特定の態様に制限する意図はなく、むしろその反対に、付属の請求項によって定義されているように、発明は本発明の精神と範囲にあるすべての修正、等価物、および代替え物を対象とすることは理解されるであろう。

試料の表面に複数のダイスおよび複数の欠陥がある試料の一実施形態の概略上面図である。 使用中に回転移動させるように構成されているステージと使用中に直線移動させるように構成されている測定具の一実施形態の概略上面図である。 使用中に回転移動させるように構成されているステージと静止している測定具の一実施形態の概略上面図である。 1つの照明システムと1つの検出システムを備えるシステムの一実施形態の概略側面図である。 複数の照明システムと1つの検出システムを備えるシステムの一実施形態の概略側面図である。 複数の照明システムと複数の検出システムを備えるシステムの一実施形態の概略側面図である。 1つの照明システムと複数の検出システムを備えるシステムの一実施形態の概略側面図である。 1つの照明システムと複数の検出システムを備えるシステムの一実施形態の概略側面図である。 試料の一実施形態の概略側面図である。 複数の測定具を備えるシステムの一実施形態の概略上面図である。 試料の限界寸法を判別するように構成されたシステムの一実施形態の概略側面図である。 試料の限界寸法を判別するように構成された測定具の一実施形態の概略側面図である。 試料の限界寸法を判別するように構成された測定具の一部の一実施形態の概略側面図である。 試料の複数の面の複数の特性を判別するように構成されたシステムの一実施形態の概略側面図である。 半導体製造プロセス・ツールに結合されたシステムの一実施形態の概略上面図である。 半導体製造プロセス・ツールに結合するように構成されたシステムの一実施形態の透視図である。 半導体製造プロセス・ツールに結合されたシステムの一実施形態の透視図である。 測定チャンバ内に配置されたシステムの一実施形態の概略側面図である。 半導体製造プロセス・ツールのプロセス・チャンバに側面に沿って近くなるように配置された測定チャンバの一実施形態の概略側面図である。 半導体製造プロセス・ツールのプロセス・チャンバに結合されたシステムの一実施形態の概略側面図である。 試料の少なくとも2つの特性を判別する方法の一実施形態を説明する流れ図である。 試料の表面から帰ってくる検出された光を処理する方法の一実施形態を説明する流れ図である。 資料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステムを制御する方法の一実施形態を説明する流れ図である。 化学機械研磨ツールに結合されたシステムの一実施形態の概略側面図である。 化学堆積ツールに結合されたシステムの一実施形態の概略側面図である。 エッチング・ツールに結合されたシステムの一実施形態の概略側面図である。 イオン注入器に結合されたシステムの一実施形態の概略側面図である。 試料の表面上の微小欠陥の特性を判別するように構成されたシステムの一実施形態の概略側面図である。 試料の複数の表面の欠陥の特性を判別するように構成されたシステムの一実施形態の概略側面図である。

そこで図1の図面を参照すると、試料10の表面の実施形態の概略上面図が示されている。試料10は、単結晶シリコン基板、シリコン・ゲルマニウム基板、またはガリウム・ヒ素基板などの基板を含む。さらに、試料10は、半導体デバイスの製造に適していればいずれの基板でもよい。また、試料10は、繰り返し可能なパターン・フィーチャを備える複数のダイス12を備えることができる。それとは別に、試料10は、未使用の半導体のウェーハまたは未処理のウェーハなどパターンが作られていないものでもよい。さらに、試料10は、レチクルの製造に適していると思われる、ガラス基板または実質的に透明な材料から形成された基板を使用することもできる。さらに、試料10は、従来のどのような試料をも含むことができる。

さらに、試料10は、基板上に形成した1つまたは複数の層を含んでいてもよい。例えば、基板の上に形成できる層としてこれらに限定はされないが、レジスト、誘電体、および/または導体などがある。レジストは光学的リソグラフィ手法でパターン化されたフォトレジスト材料を含む。ただし、レジストには、電子線レジストやX線レジストなどのレジストがあり、これらは、電子線またはX線リソグラフィ手法でそれぞれパターン化される。適切な誘電体の例としては、二酸化珪素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、および窒化チタンなどがある。さらに、適切な導体の例としては、これらに限定はされないがアルミニウム、多結晶シリコン、および銅がある。さらに、試料には、ウェーハなどの基板上に形成されたトランジスタなどの半導体デバイスを含めることもできる。

図2aおよび2bは、試料を支持するように構成されているステージ24の一実施形態の概略上面図を示している。ステージは、真空チャックまたは静電チャックであってよい。この方法で、試料をステージ上の適切な位置にしっかり保持することができる。さらに、ステージは、モーター駆動平行移動ステージ、ロボット・ウェーハ・ハンドラ、または当業界で知られているその他の適切な機械式デバイスとすることができる。一実施形態では、システムはステージに結合された測定具26を備えることができる。したがって、ステージは、測定具に対して試料に相対的な運動を伝えるように構成することができる。一例としては、試料の測定具に対する相対運動を直線方向になるようにステージを構成することができる。ステージの相対運動により、測定具のエネルギー源からの入射エネルギー・ビームは試料の表面を横切るが、その際に、光が試料の表面に当たる入射角度に実質的な変化は生じない。ここで使用しているように「測定具」という用語は、広く測定器具、検査器具、または測定および検査の組み合わせ器具を指す。

図2aおよび2bに示されているように、ステージ24は、試料が測定具26に対して複数の方向に向けられるようにベクトル28による指示に従って時計回りおよび反時計回りに回転できるように構成することができる。このようなステージを使用すると、測定または検査中に測定具に対して試料を揃えるように試料の向きを修正することもできる。さらに、ステージ24は、回転と直線移動を同時にできるように構成することもできる。試料を測定具に揃える方法の例が、Eylonによる米国特許出願第5682242号、Eylonによる米国特許出願第5867590号、およびFinarovによる米国特許出願第6038029号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

一実施形態では、ステージ24はさらに、z軸に沿って移動し試料と測定具26の間の距離を変えるように構成することもできる。例えば、試料と測定具との間の距離を変更することで、測定具のエネルギー源からのエネルギー・ビームの焦点が試料の表面に確実に結ばれるようにできる。システムの焦点を定める例が、Finarovによる米国特許出願第5604344号、およびFeldmanらによる米国特許出願第6124924号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。荷電粒子ビームを試料に集束させる例は、Pearlらによる欧州特許出願番号EP1081741A2に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

図2aに示されているように、ステージ24を、測定具26に対して移動するように構成することができ、測定具を、そのステージに対して移動するように構成することもできる。例えば、測定具26をベクトル29によって示されている方向に沿って直線移動するように構成し、ステージ24を回転移動するように構成することができる。そのようにして、ステージが回転しているときに測定具のエネルギー源からの入射エネルギー・ビームをステージの半径方向に横切らせることができる。

図2bに示されているように、測定具30を、ステージ24に対してある位置に相対的に静止するように構成することができる。測定具30内の音響光学偏向器(「AOD」)などの偏向器(ただしこれだけには限られない)を含む器具(図に示されていない)を、ステージに対して入射ビームの位置を直線的に変えるように構成することができる。AODの例は、AllenらによるPCT出願番号WO01/14925A1に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。このようにして、入射ビームをステージが回転しているときにステージの半径方向へ横切らせることができる。さらに、このような器具を使用してステージに対する入射ビームの位置を変更することにより、試料の表面に形成されたパターンとともに測定具のレジストリを維持できる。測定具のエネルギー源からの入射エネルギー・ビームを試料の表面を横切らせ、その際に、エネルギーのビームが試料の表面に当たる入射角度に実質的な変化が生じないように器具を構成することができる。

他の実施形態では、測定具30は照明システムなどの複数のエネルギー源と複数の検出システムを備えることができる。複数の照明システムと複数の検出システムを2つの直線的アレイに配列することができる。照明システムと検出システムは、各照明システムが検出システムの1つに結合されるようにすることができる。したがって、測定具30は、直線的撮像デバイスとして構成できる。このようにして、測定具を、試料の表面の位置を実質的に同時にまたは順次測定または検査するように構成することができる。さらに、測定具を、ステージが回転している間に実質的に同時に試料上の複数の位置で測定するように構成することができる。さらに、ステージと測定具を、実質的に連続的または間欠的に移動するように構成できる。例えば、システムを移動−取得−測定システムとして構成するようにステージと測定具を間欠的に移動させることもできる。

試料の測定または検査位置を制御し、変更するために上記のように構成された測定具とステージは、現在使用されているシステムと比較していくつかの利点がある。例えば、試料上の複数の位置を検査するように構成されている現在使用されているシステムは、静止測定具と2つの別々の方向に横へ移動するように構成されたステージを含む。それとは別に、現在使用されているシステムは、第1の方向の2つの鏡の位置および第2の方向の2つの鏡の位置を変更することにより、静止ステージおよび試料に入射したエネルギー・ビームの位置を変更するように構成された測定具を含む。このようなシステムの例は、Finarovによる米国特許出願第5517312号、およびFinarovによる米国特許出願第5764365号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。他のシステムは、回転するように構成されたステージと放射状に移動するように構成されたレーザー光源を備えることができる。このようなシステムは、パターン化された試料を測定または検査するのには適していないと思われる。現在使用されているシステムの他の例は、Holmesによる米国特許出願第5943122号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

ウェーハなどの試料の横方向寸法が300mmになると、検査または測定時に試料を直線的に移動させることは、標準的な半導体製造設備に必要なスペースの関係上、実用的でないと思われる。さらに、このように試料を移動させることは、このようなツールに対するスペースを比較的大きく確保するコストが高くつくため、かなり費用がかかる可能性がある。したがって、上の実施形態で説明されているように構成されているシステムは、試料を直線移動することなく試料の表面全体を検査または測定するように構成するとよい。

図3は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステム32の一実施形態の概略側面図を示している。システム32は、照明システム36および検出システム38を備える測定具34を備えることができる。照明システム36は、ステージ42の上に配置されている試料40の表面に光が当たるように構成されている。ステージ42は、上の実施形態で説明されているように構成されている。検出システム38は、照明システム36に結合でき、また試料の表面からの光を検出するように構成することができる。例えば、検出システム38、照明システム36、および追加の光学系コンポーネントを、試料40の表面から送られてくるスペクトル反射光または散乱光を検出システムにより検出できるように配列することができる。

照明システム36はエネルギー源44を備えることができる。エネルギー源44は、単色光を放射するように構成されている。例えば、適切な単色光源をガスレーザーまたは固体レーザー・ダイオードとすることができる。それとは別に、エネルギー源を、紫外線、可視光、赤外線、X線、ガンマ線、マイクロ波、または無線周波を含む複数の波長の電磁放射を放射するように構成することもできる。さらに、エネルギー源を、電子、陽子、中性子、イオン、または分子のビームなど他のエネルギー源を放射するように構成することもできる。例えば、熱電界放射源は通常、電子源として使用される。

検出システム38は検出器46を備えることができる。検出器46は、光検出器、複数セル光検出器、干渉計、リニア・センサ・アレイなどのフォトダイオード・アレイ、従来の分光光度計、位置検知検出器、光電子増倍管、アバランシェ・フォトダイオード、電荷結合素子(「CCD」)カメラ、時間遅延積分(「TDI」)カメラ、ビデオ・カメラ、パターン認識デバイス、および撮像システムなどの光感知デバイスを備えることができる。さらに、検出器は、ショットキー固体障壁検出器などの固体検出器であってもよい。

さらに、測定具34は光学系コンポーネントをいくつでも追加することができる(図に示されていない)。適切な光学系コンポーネントとしては、これらに限定されないが、ビーム・スプリッタまたはダイクロイック・ミラー、4分の1波長板、直線偏光器および円偏光器などの偏光器、回転偏光器、回転検光子、コリメータ、集光レンズ、追加レンズ、折り畳み式鏡、部分的透過型ミラー、スペクトルまたは偏光フィルタ、空間フィルタ、リフレクト、デフレクタ、およびモジュレータのフィルタなどがある。追加光学系コンポーネントはそれぞれ、照明システムまたは検出システム内に結合または配置することができる。さらに、測定具は、磁気集光レンズ、磁気対物レンズ、静電偏向システム、ビーム開口絞り、およびウィーン・フィルタを含む電磁デバイス(図に示されていない)を多数追加することができる。

照明システム、検出システム、および追加光学および電磁コンポーネントの配置は、例えば、試料の少なくとも2つの特性を判別するために使用する手法により異なることがある。照明システム、検出システム、および追加光学系および電磁コンポーネントの配置もまた、判別される資料の特性により異なる。例えば、図3に示されているように、測定具34は照明システム36内に配置または結合されている光学系コンポーネント48を備えることができる。光学系コンポーネント48には、これらに限定されないが偏光器、スペクトルまたは偏光フィルタ、および4分の1波長板などがある。さらに、測定具34はビーム・スプリッタ50および光学系コンポーネント52を備えることができる。光学系コンポーネント52は、検出システム38内に配置または結合することができる。光学系コンポーネント52には、これらに限定されないが、4分の1波長板、コリメータ、集光レンズなどがある。

図4〜7には、システム32の測定具34の他の実施形態が示されている。後述のように、図3〜7に示されている実施形態のそれぞれにおいて同様に構成することができるシステム32の要素は、同じ参照文字で示されている。例えば、エネルギー源44は、図3〜7に示されているそれぞれの実施形態において同じように構成できる。図4に示されているように、測定具34は複数のエネルギー源44を備えることができる。それぞれのエネルギー源は、実質的に似た種類のエネルギーまたは異なる種類のエネルギーを放射するように構成することができる。例えば、複数のエネルギー源44は本明細書で説明しているいずれかの光源を備えることができる。光源を、広帯域光を放射するように構成することができる。それとは別に、光源を2つ用意し異なる種類の光を放射させるようにすることができる。例えば、一方の光源を、単一波長の光を放射するように構成し、他方の光源を、広帯域光を放射するように構成することができる。さらに、図4に示されているように、エネルギー源は試料40の表面の実質的に同じ位置にエネルギー・ビームを向けるように構成することができる。それとは別に、図5に示されているように、複数のエネルギー源44を、試料40の表面の実質的に異なる位置にエネルギーを向けるように構成することができる。例えば、図5に示されているように、複数のエネルギー源を、試料40の表面の横方向に間隔をあけて並ぶ位置にエネルギー・ビームを向けるように構成することができる。また図5に示されている複数のエネルギー源を、上述のように構成することもできる。

図4に示されているように、測定具は複数のエネルギー源44に結合された検出器46を備えることができる。このようにして、鏡面反射光および散乱光などの試料40の表面から来る異なる種類のエネルギーを検出する検出器を構成できるように検出器46を複数のエネルギー源に対して配置することができる。検出器はさらに、実質的に同時に、試料の表面から来る異なる種類のエネルギーを検出するように構成することもできる。例えば、検出器は、フォトダイオードのアレイを備えることができる。フォトダイオードのアレイの第1の部分を、試料の表面から来る複数の光源の1つから入射する光のみを検出するように構成し、フォトダイオードのアレイの第2の部分を、試料の表面から来る複数の光源のうちの別の光源から入射する光のみを検出するように構成することができる。実質的に同時に試料の表面から来る複数の光源のそれぞれから入射する光を検出するように検出器を構成することができる。それとは別に、複数のエネルギー源は、エネルギーが試料の表面に間欠的に向けられるように構成することができる。試料の表面から来る複数のエネルギー源のそれぞれから入射するエネルギーを間欠的に検出するように検出器を構成することもできる。

図5に示されているように、測定具34は複数の検出器46を備えることができる。複数の検出器のそれぞれを、複数のエネルギー源44の1つに結合することができる。このようにして、検出器が試料40の表面から来るエネルギー源の1つから入射するエネルギーを検出するように、エネルギー源の1つに対してそれぞれの検出器46を配置することができる。例えば、試料の表面から散乱された光を検出するように第1の光源に対して検出器の1つを配置することができる。一例としては、散乱光は、暗視野経路に沿って来る暗視野光を含む。明視野経路に沿って来る明視野光などの試料の表面から鏡面反射された光を検出するように複数の検出器のうちの第2の検出器を第2の光源に対して配置することができる。上の実施形態で説明されているように複数の検出器を構成することができる。例えば、複数の検出器は2つの異なる検出器または2つの同じ種類の検出器を含むことができる。例えば、第1の検出器は、従来の分光光度計として構成し、第2の検出器は、クォッド・セル(四分割セル)検出器として構成することができる。それとは別に、両方の検出器をフォトダイオードのアレイとして構成することもできる。

図4に示されているように、測定具34はさらに複数の光学系コンポーネント48を備えることもできる。例えば、光学系コンポーネント48を複数のエネルギー源44のそれぞれに結合することができる。一例としては、光学系コンポーネントの第1のものを偏光器として構成し、光学系コンポーネントの第2のものを集光レンズとして構成することができる。それとは別に、図5に示されているように、測定具34は複数のエネルギー源44のそれぞれに結合された1つの光学系コンポーネント48を備えることができる。光学系コンポーネント48のそれぞれは、本明細書で説明しているように構成することができる。さらに、図5に示されているように、測定具34は複数のエネルギー源の1つに結合されたビーム・スプリッタ50などの光学系コンポーネントを備えることもできる。例えば、ビーム・スプリッタ50は光源から発せられる光の経路に沿って配置される。ビーム・スプリッタ50は光源から光を試料の表面へ送り、試料の表面からの光を反射するように構成させることができる。ビーム・スプリッタは、試料の表面からの光を反射させ、その反射された光が検出器46に向かうように構成させることができる。さらに、ビーム・スプリッタを、複数の光源のそれぞれから発せられる光の経路に沿って配置することができる。図4に示されているように、光学系コンポーネント52は、検出器46に結合することができ、このコンポーネントを例えば、4分の1波長板、コリメータ、および集光レンズとして構成することができる。光学系コンポーネント52をさらに、本明細書で説明しているように構成することができる。複数の光学系コンポーネント52はさらに、検出器のそれぞれに結合される。しかし、光学系コンポーネントのそれぞれの位置および構成は、以下で詳述するようなシステムによって決定される試料の特性によって異なる。

図6および7は、システム32の他の実施形態の概略側面図を示す。これらの図に示されているように、測定具34は単一のエネルギー源44を備えている。さらに、測定具34は複数の検出器46を備えている。これらの検出器は、本明細書で説明しているようなデバイスであればどれでもよい。複数の検出器46のそれぞれを、エネルギー源44に関して異なる角度で配置することができる。例えば、図6に示されているように、暗視野経路に沿って来る暗視野光を検出するように検出器の1つを構成することができる。明視野経路に沿って来る明視野光を検出するように第2の検出器を構成することができる。それとは別に、図7に示されているように、複数の検出器のそれぞれを鏡面反射光を検出するように構成することができる。複数の検出器を似たような形で、例えばフォトダイオード・アレイとして構成することができる。それとは別に、複数の検出器を従来の分光光度計およびクォッド・セル検出器などの異なる検出器として構成することができる。

さらに、照明システムを、異なる種類のエネルギーが試料の表面に変化するインターバルで向けられるように構成することができる。例えば、エネルギー源は、1種類の光を放射する構成である。図7に示されているように、光学系コンポーネント48をエネルギー源44に結合することができる。光学系コンポーネント48は、さらに、エネルギー源44によって放射される光を変化するインターバルで変えるように構成することもできる。例えば、光学系コンポーネント48は、エネルギー源44によって変化するインターバルで放射される光の経路内で回転される複数のスペクトルおよび/または偏光フィルタとして、またはフィルタに結合されたコントローラによって制御される液晶ディスプレイ(「LCD」)・フィルタとして構成することができる。コントローラは、LCDフィルタの透過、反射、および/または偏光特性を変化するインターバルで変えるように構成することができる。LCDフィルタの特性を変化させることにより、エネルギー源から放射された光のスペクトル特性または偏光状態を変えることができる。さらに、複数の検出器はそれぞれ、試料の表面から来る異なる種類の光を検出するのに適したものでよい。したがって、測定具は、試料の実質的に異なる光学的特性を変化するインターバルで測定するように構成することができる。このようにして、試料の表面に向かうエネルギーと試料の表面から戻るエネルギーが、例えば、システムを使用して測定する試料の特性に応じて変化するように測定具34を構成することができる。

一実施形態では、図3〜7に示されているように、システム32は測定具34に結合されたプロセッサ54を備えることができる。このプロセッサは、測定具検出器で発生する1つまたは複数の出力信号を受信するように構成することができる。1つまたは複数の出力信号は、試料から戻り検出されたエネルギーを表すことができる。この1つまたは複数の出力信号はアナログ信号でもデジタル信号でもよい。プロセッサは、検出器で発生した1つまたは複数の出力信号から試料の少なくとも第1の特性と第2の特性を判別することができる。第1の特性は、試料40の限界寸法を含み、第2の特性は、試料40のオーバーレイ・ミスレジストレーションを含むことができる。例えば、測定具は、これらに限定されないが、スキャタロメータ、非結像スキャタロメータ、分光スキャタロメータ、反射率計、分光反射率計、楕円偏光計、分光楕円偏光計、ビーム・プロフィル楕円偏光計、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、明視野暗視野撮像デバイス、明視野非結像デバイス、暗視野非結像デバイス、明視野暗視野非結像デバイス、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、光学プロフィルメータ、またはそれらの任意の組み合わせを備えることができる。このようにして、システムは単一の測定具または複数の測定具として構成することができる。

複数の測定具を単一のシステムに組み込むことができるため、例えば、第1の測定具の光学要素はさらに第2の測定具の光学要素として使用することもできる。さらに、複数の測定具を共通ステージ、共通ハンドラ、および共通プロセッサに結合することができる。本明細書で説明しているハンドラは、試料を共通ステージに配置し、共通ステージまたは他のハンドラから試料を取り除くように構成された機械デバイスを備えることができる。さらに、このシステムは、連続してあるいはほぼ同時に、試料の限界寸法およびオーバーレイ・ミスレジストレーションを判別できるように構成されている。この方法では、このようなシステムは半導体業界で現在使用しているシステムに比べて、コスト、時間、およびスペースの面で効率が優れていると思われる。

図8は、試料の一実施形態の概略側面図を示している。図8に示されているように、複数のフィーチャ56を試料60の上面58に形成する。例えば、試料の上面に形成されたフィーチャは、局所的相互接続部、ゲート電極と誘電体側壁スペーサからなるゲート構造、コンタクト・ホール、ビアなどである。しかし、これら複数のフィーチャは、試料内に形成することもできる。例えば、試料内に形成されたフィーチャは、半導体基板およびトレンチ内のフィールド酸化膜領域などの分離構造である。限界寸法には、試料60上のフィーチャ56の幅62などの試料の上面に実質的に平行な方向で定義されている機能の横方向寸法を含めることができる。したがって、限界寸法は、一般的に、ゲートまたは相互接続部の幅または穴もしくはビアの直径など断面で見たときのフィーチャの横方向寸法として定義することができる。フィーチャの限界寸法には、さらに、試料60上のフィーチャ56の高さ64などの試料の上面に実質的に垂直な方向で定義されているフィーチャの横方向寸法も含めることができる。

さらに、限界寸法は、フィーチャの側壁角度も含むことができる。「側壁角度」は、一般的に、試料の上面に関するフィーチャの側面(または横)の角度として定義することができる。このようにして、フィーチャの高さに対して幅が実質的に一様なフィーチャはその側壁角度66が約90度となる。フィーチャの高さに対して幅が実質的に一様な半導体デバイスなどの試料のフィーチャを比較的近い位置にまとめて形成し、半導体デバイスのデバイス密度を高めることができる。さらに、このようなデバイスの電気的特性は比較的予測可能であり、また実質的に一様であると思われる。フィーチャの高さに対して傾斜したプロフィルを持つかまたは幅が実質的に一様でないフィーチャはその側壁角度68が約90度未満となる。傾斜したプロフィルは、フィーチャの上に層を形成する場合に望ましい。例えば、傾斜したプロフィルでは、フィーチャの上に形成された層内の空隙の発生を低減することができる。

オーバーレイ・ミスレジストレーションは、一般に、試料の第2のレベルのフィーチャの横の位置に関する試料の第1のレベルのフィーチャの横の位置のずれの尺度として定義することができる。第1のレベルは、第2のレベルの上に形成することができる。例えば、オーバーレイ・ミスレジストレーションは、半導体デバイスの複数のレベルのフィーチャのアラインメントを表している。理想的には、オーバーレイ・ミスレジストレーションは、試料の第1のレベル上のフィーチャを試料の第2のレベル上のフィーチャに完全に揃えられるようにほぼ0であるのが好ましい。例えば、オーバーレイ・ミスレジストレーションが大きいと、試料の第1および第2のレベル上に電気的フィーチャの接触が生じることがあり望ましくない。この方法では、このようなミスアラインメントの大きな試料上に形成された半導体デバイスに多数の開回路または短絡回路が生じ、デバイスの不具合の基になる。

試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションの程度は、例えば、リソグラフィ・プロセスの性能特性によって異なる。リソグラフィ・プロセスの実行中、レチクルつまりマスクは試料の第1のレベルに配置されているレジストの上に配置される。レチクルは、レジストに転写できる、パターンが構成された実質的に透明な領域と実質的に不透明な領域を持つ。レチクルは、試料上のアラインメントマークの位置を検出するように構成された露光ツールにより試料の上に配置することができる。この場合、オーバーレイ・ミスレジストレーションは、アラインメントマークを検出し、試料に対してレチクルの位置を変える露光ツールの性能上の制限によって生じることがある。

図9は、複数の測定具を備えるシステム70の一実施形態の概略上面図を示している。測定具のそれぞれは、本明細書で説明しているように構成される。例えば、各測定具を試料の少なくとも1つの特性を判別するように構成する。さらに、各測定具を試料の異なる特性を判別するように構成することもできる。そこで、システム70を、試料の少なくとも4つの特性を判別するように構成する。例えば、測定具72を、試料の限界寸法を判別するように構成する。さらに、第1の横方向で試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションを判別するように測定具74を構成する。測定具76については、第2の横方向で試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションを判別するように構成する。第1の横方向は、第2の横方向に実質的に直交する方向である。さらに、測定具78をパターン認識デバイスとして構成することができる。したがって、システム70を、試料の少なくとも4つの特性を同時にまたは順次判別するように構成することができる。さらに、本明細書で説明している測定具をそれぞれ、試料の任意の特性を判別するように構成することができる。

図10は、試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステム80の一実施形態の概略側面図を示している。例えば、システム80は、試料の少なくとも限界寸法を判別するように構成されている。したがって、システム80を上の実施形態で説明されているようにシステム70に含めることができる。システム80は広帯域光源82を備えている。「広帯域光」という用語は、一般的に、2つまたはそれ以上の異なる周波数成分を含む周波数振幅スペクトルを持つ放射光を指すのに用いられる。広帯域周波数振幅スペクトルには、190nm程度から1700nm程度までのさまざまな波長範囲が含まれる。しかし、波長の範囲は、たとえば光源能力、照射対象のサンプル、および判別される特性により広い場合も狭い場合もある。例えば、可視光線と紫外線を含む光線を放射するように構成されたキセノンアーク・ランプを広帯域光源として使用することができる。

システム80は、光源82から放射された光を試料85の表面に当てるように構成されたビーム・スプリッタ84を備えることもできる。ビーム・スプリッタは、連続広帯域スペクトルの光を出力するように構成できるビーム・スプリッタ鏡として構成されている。システム80は、ビーム・スプリッタ84から来る光の焦点を試料85の表面に定めるように構成されたレンズ86を備える。試料85の表面から戻る光は、ビーム・スプリッタ84を通り、回折格子88に届く。回折格子は、試料の表面から戻された光を分散するように構成されている。分散された光は、検出器アレイ90などの分光計に向けることができる。この検出器アレイは、リニア・フォトダイオード・アレイを含むことができる。光は分光計に入ると回折格子により分散させられ、その結果得られるサンプル・ビームの一次回折回折光線がリニア・フォトダイオード・アレイに集まる。分光反射率計の例が、Goldらによる米国特許出願第4999014号、およびNortonらによる米国特許出願第5747813号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

したがって、フォトダイオード・アレイで、試料の表面から戻る光の反射スペクトル92を測定することができる。相対的反射スペクトルを求めるには、各波長の反射スペクトルの戻された光の強度を各波長の相対的基準強度で割ればよい。相対的反射スペクトルを使用して、ウェーハ上のさまざまな膜の厚さを測定することができる。さらに、単一波長の反射率および膜の屈折率も、相対的反射スペクトルから求めることができる。さらに、モード展開(「MMME」)モデル94によるモデル手法を使用して、さまざまな反射スペクトルのライブラリ96を生成することができる。MMMEモデルは、パラメータ空間内の各格子から理論的回折光の「指紋」を計算するために使用できる厳密な回折モデルである。しかし、他のモデルも、厳密カップリング導波管分析(rigorous coupling waveguide analysis:「RCWA」)モデルなど(これに限定されない)の理論的回折光を計算するのに使用することもできる。測定された反射スペクトル92をライブラリ96内のさまざまな反射スペクトルに当てはめることができる。本明細書で説明しているように、当てはめたデータ97を使用して、試料の表面上のフィーチャの横方向寸法、高さ、および側壁角度などの限界寸法95を求めることができる。モデル作成手法の例は、XuらによるPCT出願番号WO99/45340に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

図11aおよび11bは、試料の限界寸法などの特性を判別するように構成された測定具98の一実施形態の他の概略側面図である。測定具を上述のシステム80に結合することができる。測定具98は光ファイバ光源100を備えている。光ファイバ光源は、光を放射し、コリメート鏡102に向けるように構成されている。コリメート鏡102は、光ファイバ光源によって放射された光の経路を変えて、経路106に沿って実質的に一方向に試料104の表面に向かって行くように構成されている。光ファイバ光原100から放射された光はさらに、反射鏡108にも向けられる。反射鏡108は、光ファイバ光源によって放射された光を基準分光計110に向けるように構成されている。基準分光計110は、光ファイバ光源によって放射された光の強度を測定するように構成されている。さらに、基準分光計110は、測定された光の強度に対して1つまたは複数の出力信号を発生するように構成することもできる。そこで、基準分光計110によって生成される信号を使用して、光ファイバ光源によって放射された光の強度の変動を監視することができる。

測定具98はさらに、偏光器112を備えることもできる。偏光器112は、光の経路106に対して45度の角度に向けることができる。偏光器112は、光の偏光状態を変化させ試料の表面に向かって行く光を直線偏光または回転偏光させるように構成されている。測定具98はさらに、光の経路106に沿って配置された光ピストン114を備えることもできる。この光ピストンは、試料の表面に向かって行く光の経路の方向を変える。例えば、測定具の光ピストンは試料の複数の位置を測定するために測定具の一部115が試料に対して移動するように構成されている。このようにして、試料の表面に光が当たる入射角度が実質的に変わらないようにしながら、経路106に沿って来る光を試料の表面を横断させるようにすることできる。

測定具はさらに、アポダイザ116を備えることもできる。アポダイザ116は、比較的透過度の高い領域と実質的に不透明な領域が交互に並ぶ二次元パターンを持つ。この交互パターンは、アポダイズ関数などのような局所的平均透過率関数を持つ。したがって、アポダイザは、測定具の集光分解能を高めるために試料の光の当たる領域の横の部分を減らすように構成されている。また、測定具は、経路106に沿って来る光が試料の表面に当たるように構成された複数の鏡118を備えている。さらに、測定具は、光が試料の表面に向かうように構成された反射対物レンズ120を備えている。例えば、適切な反射対物レンズの開口数(「NA」)を約0.1とし、光を高い入射角度で試料の表面に向けることができる。

試料の表面から戻ってきた光は、対物レンズ120と鏡の1つにより検光子122へと反射される。検光子122は、試料の表面から戻った光を光の偏光状態に基づき2つの反射光に分割するように構成されている。例えば、検光子112は、偏光状態が実質的に異なる2つの別々の光線を発生するように構成されている。図11bに示されているように、測定具はオートフォーカス・センサ124を備えている。オートフォーカス・センサ124は、試料に入射したスポットの焦点が合っている像を受け取るように構成された分割フォトダイオード検出器を備えている。焦点が合っているスポットの像は、検光子122と鏡118の間の光経路に沿って配置されたビーム・スプリッタ125から得られる。例えば、試料104から戻った光の一部をオートフォーカス・センサに向けるようにビーム・スプリッタを構成している。オートフォーカス・センサ124は、像の強度を測定し、測定された強度を表す信号をプロセッサに送信するように構成された2つのフォトダイオードを備えている。オートフォーカス・センサの出力を焦点信号と呼ぶことができる。焦点信号はサンプル位置の関数である。プロセッサは、焦点信号の最大値の位置を使用して、測定具に対する試料の焦点位置を判別するように構成されている。

また、測定具は試料の表面から戻ってきた光が分光計128に導くように構成された鏡126を備えている。分光計128は、ある波長帯域にわたる反射率のs成分とp成分の強さを測定するように構成されている。「s成分」という用語は、一般に、電界が反射されたビームの入射平面に実質的に垂直になっている偏光の成分を説明するために使用される。「p成分」という用語は、一般に、電界が反射されたビームの入射平面内にある偏光の成分を説明するために使用される。本明細書で説明しているように、測定した反射スペクトルを使用して、試料の表面上のフィーチャの限界寸法、高さ、および側壁角度を求めることができる。例えば、相対的反射スペクトルを求めるには、分光計128で測定した各波長の戻ってきた光の強度を測定具基準分光計110により測定した各波長の相対的基準強度で割る。この相対反射スペクトルをデータの論理モデルに当てはめて、限界寸法、高さ、および側壁角度を求めることができる。

一実施形態では、図9に示されているように、システム70の測定具74および測定具76は、コヒーレンス・プローブ顕微鏡、干渉顕微鏡、または光学プロフィルメータとして構成されている。例えば、コヒーレンス・プローブ顕微鏡は、特別に改造されたLinnik顕微鏡とビデオ・カメラ、試料搬送ステージ、およびデータ処理電子回路を組み合わせて構成されている。それとは別に、Fringes of Equal Chromatic Order (“FECO”)、Nomarski偏光干渉計、差動干渉コントラスト(「DIC」)、Tolansky繰返し反射干渉法、およびMichelson、Fizeau、およびMirauに基づく2ビーム・ベースの干渉法などの他の干渉光プロファイリング顕微鏡および手法をシステムに合わせて改造することができる。この測定具では、広帯域または比較的狭い帯域のいずれかの光を使用して、試料の表面に対して異なる軸位置(迎角)で撮像した複数の干渉像を発生させることができる。干渉像は、一連の像平面を構成する。これらの平面内のデータは、ビデオ信号強度に対する加法的変換により変換することができる。変換された像データを使用することで、変換された平面内のピクセルごとに物体波と参照波との間の絶対相互可干渉性を測定することができる。光経路長を変えたときに輝度が絶対相互可干渉に比例する合成像を形成することができる。

一実施形態では、干渉顕微鏡として構成された測定具は、入射光線を放射するように構成されたキセノン・ランプなどのエネルギー源を備えている。適切なエネルギー源はさらに、レーザーによって出力される光などのコヒーレント光を放射するように構成された光源を備えている。測定具は、さらに、入射光線を試料の表面に向けるように構成された追加光学コンポーネントを備えている。適切な追加光学コンポーネントは、集光レンズ、フィルタ、ディフューザ、開口絞り、および視野絞りを備えている。追加光学コンポーネントはさらに、ビーム・スプリッタ、顕微鏡対物レンズ、部分的透過鏡を備えている。

入射光線の第1の部分を試料の表面に向けることができるように測定具内に光学コンポーネントを配置することができる。さらに、入射光線の第2の部分を基準鏡に向けることができるように測定具内に光学コンポーネントを配置することができる。例えば、試料の表面にサンプル光線を向ける前に入射光線を部分的透過鏡に通すことにより入射光線の第2の部分を発生させることができる。試料の表面から反射された光を基準鏡から反射された光と組み合わせることができる。一実施形態では、検出システムは従来の干渉計を備えている。反射された入射光線は基準光線と組み合わさって、干渉計に入射させられる。試料の表面から反射された光入射光線と基準鏡から反射された基準光線は位相が一致していないので、この組み合わせた光線内に干渉パターンが発生する。組み合わせたビームの干渉パターンの強度変化は、干渉計で検出できる。

干渉計は、組み合わせたビームの干渉パターンの検出された強度変化に対応する信号を発生するように構成されている。発生した信号を測定面に関する表面情報が得られるように処理することができる。測定具はさらに、光入射光線の制御を補助するスポッター顕微鏡を備えている。スポッター顕微鏡を電子回路を介して測定具に結合し、入射光線を一部制御するようにできる。使用する干渉顕微鏡および方法の例は、Davidsonらによる米国特許出願第5112129号、Mazorらによる第5438313号、Ausschnittらによる第5712707号、Ausschnittらによる第5757507号、Ausschnittらによる第5805290号、Ausschnittらによる第5914784号、Bareketによる第6023338号で説明されており、すべて、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

他の実施形態では、光学プロフィルメータとして構成されている測定具を使用して試料の表面の高さを測定することができる。本明細書で説明している光学プロフィルメータは、光散乱法、光切断法、およびさまざまな干渉光プロファイリング手法を使用するようになっている。光学プロフィルメータは、2筋のビーム経路の光の干渉を測定するようになっている。試料の表面の高さが変化すると、光線経路長の1つが変化し、それにより干渉パターンが変化する。そこで、測定された干渉パターンを使用して、試料の表面の高さを判別することができる。Nomarski偏光干渉計は、光学プロフィルメータとして使用するのに適している。

一実施形態では、光学プロフィルメータは、入射光線を放射するように構成されたタングステン・ハロゲン白熱灯などの光源を備えている。この光源は、赤外線、紫外線、および/または可視光線などさまざまな波長の光を放射するようになっている。この光源を、さらに、レーザーから出力される光などのコヒーレント光を放射するように構成することもできる。光学プロフィルメータはさらに、光を試料の表面に向けるように構成された光学コンポーネントを備えている。このような光学コンポーネントは、本明細書で説明しているような光学コンポーネントのいずれかを備えている。光学プロフィルメータはさらに、電磁放射光を位相シフトするように構成された回転検光子、電荷結合素子(「CCD」)カメラ、フレーム取込み器、および電子処理回路を備えている。フレーム取込み器は、CCDカメラなどの検出器から信号を受信し、その信号を変換する(つまり、像をデジタル化する)ようになっているデバイスである。4分の1波長板およびスペクトル・フィルタも、光学プロフィルメータに含めることができる。偏光器やNomarskiプリズムは、対物レンズの分解能限界よりも小さい距離だけ試料の表面上の横方向にオフセットしている実質的に直角に偏光している2つのビームで試料が照らされるように構成されている。試料から戻ってきた後の光線は、Nomarskiプリズムで再結合させることができる。

一実施形態では、光学プロフィルメータは従来の干渉計を備えている。再結合された光線の干渉パターンは干渉計で検出できる。検出された干渉パターンを使用して、試料の表面プロフィルを判別することができる。光学プロフィルメータの例は、Samsavarらによる米国特許出願第5955661号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。オーバーレイ・ミスレジストレーションを判別するように構成された測定具の例は、Nikoonahadらによる「Metrology System Using Optical Phase」という表題の2000年8月14日に出願された米国特許出願第09/639495号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

一実施形態では、測定具78は、パターン認識デバイスとして構成できる。測定具78は、可視光線および紫外線などの広帯域の光を放射するように構成されたランプなどの光源を備えている。この測定具はさらに、光源によって放射された光の一部を対物レンズに向けサンプル光線を形成するように形成されたビーム分割鏡を備えている。対物レンズとしては、複数の倍率を持つ反射対物レンズがある。例えば、この対物レンズとしては、15倍率Schwartzchild設計全反射対物レンズ、4倍率Nikon CFN Plan Apochromat、1倍率UV透過対物レンズがある。これら3つの対物レンズは、3つの対物レンズのうちの1つがサンプル光線の経路内に入るように回転するタレットに取り付けることができる。対物レンズは、サンプル光線が試料の表面に向かうように構成されている。

試料の表面から戻ってくる光は対物レンズとビーム分割鏡を通り、測定具のサンプル板に入る。サンプル板は、開口が板を通して形成されている反射石英ガラス板でよい。試料の表面から戻ってくる光は、一部、サンプル板から比較的短い焦点距離アクロマートを通って反射される。戻ってくる光は、折り畳み式の鏡からビーム・スプリッタ・キューブへ反射される。ビーム・スプリッタ・キューブは、戻ってきた光の一部がペンタプリズムに向かうように構成されている。ペンタプリズムは、戻ってくる光の一部を反射するようになっている。戻ってきた光の反射された部分も、比較的焦点距離の長いアクロマートおよびフィルタなどの測定具78の追加光学コンポーネントを通ることができる。戻ってきた光の反射された部分は、戻ってきた光がビデオ・カメラを向くように構成された折り畳み式鏡に当たる。さらに、ビデオ・カメラは、試料の表面の非反転像を発生するように構成されている。パターン認識デバイスの例は、Piwonka−Corleらによる米国特許出願第5910842号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

他の実施形態では、測定具は、非結像スキャタロメータ、スキャタロメータ、または分光スキャタロメータを採用することができる。スキャタロメトリは、構造体から散乱された光の角度分解測定および特性を必要とする手法である。例えば、反復パターン・フィーチャなど周期的パターンで試料上に配置されている構造だと、入射光は異なる順序に散乱または回折される。構造から回折された光パターンを「指紋」または「シグネチャ」として使用し、反復可能パターン・フィーチャの特性を識別することができる。例えば、回折光パターンを分析し、周期、幅、ステップ高さ、側壁角度、基礎層の厚さ、および試料上のフィーチャのプロフィルなどの試料の表面上の反復可能パターン・フィーチャの特性を判別することができる。

スキャタロメータは、単一波長の光が試料の表面に向かうように構成された光源を備えている。例えば、この光源は、ガスレーザーまたは固体レーザー・ダイオードを備えている。それとは別に、光源は、複数の波長の光が試料の表面に向かうように構成されている。したがって、スキャタロメータは、分光スキャタロメータとして構成できる。一例としては、光源は広帯域放射光を放射するように構成されている。適切な広帯域光源は、放射された光の偏光状態をランダム化するように構成された光ファイバ・ケーブルに結合された白色光源を備え、実質的に一様な入射光線を発生することができる。光ファイバ・ケーブルから放射された光は、測定具内に配置された複数の光コンポーネントを通過する。例えば、光ファイバ・ケーブルから放射された光は入射光線のスポット・サイズを制限するように構成されたスリット開口を通過できる。スポット・サイズは、一般に、入射光線によって照らされる試料の表面面積として定義することができる。光ファイバ・ケーブルから放射された光は、集光レンズを通過することができる。さらに、光ファイバ・ケーブルから放射された光は、偏光状態が知られている入射光線を生成するように構成された偏光器を通過することができる。偏光状態が知られている入射光線は試料の表面に向かうことができる。

スキャタロメータは、さらに、分光計を含む検出システムを備えている。分光計は、試料の表面から散乱されたさまざまな波長の光の強度を測定するように構成されている。一実施形態では、0次回折強度を測定することができる。ただしいくつかの反復可能パターン・フィーチャについては、高次の回折強度の測定も可能である。分光計によって生じた異なる波長における0次および/またはそれ以上の次数の回折強度に対応する信号を分光計に結合されているプロセッサに送ることができる。プロセッサは、試料の表面の構造のシグネチャを判別するように構成されている。さらに、プロセッサは、試料の表面上の反復可能パターン・フィーチャの特性を判別するように構成されている。例えば、判別されたシグネチャとデータベースに記録されているシグネチャとを比較するようにプロセッサを構成することもできる。データベースのシグネチャは、モデル作成により特性および/またはシグネチャが判別されて知られている試料で実験的に決定されたシグネチャを含むことができる。反復可能パターン・フィーチャの特性には、基礎層の周期幅、ステップ高さ、側壁角度、厚さ、および試料上のフィーチャのプロフィルがある。

上述のように、スキャタロメータは照明システムに結合されたに偏光器を備えている。偏光器は、さらに、第1の偏光状態の照明システムの光源により放射された光を透過し、第2の偏光状態の光源により放射された光を反射するように構成されている。さらに、スキャタロメータは、検出システムに結合された検光子を備えている。この検光子は、実質的に偏光器と同じ偏光状態の光を透過するようになっている。例えば、検光子は、第1の偏光状態の試料の表面から散乱された光を透過するように構成されている。他の実施形態では、スキャタロメータは照明システムと検出システムに結合されたステージを備えている。ステージは、本明細書で説明したように構成されている。このようにして、実質的に異なる特性が試料の表面上に形成される反復可能パターン・フィーチャの特性を順次または同時に判別することができる。測定具の例は、XuらによるPCT出願番号WO99/45340に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。試料から散乱された光を測定するように構成された測定具の他の例が、Leslieらによる米国特許出願第6081325号、Vaez−Iravaniらによる米国特許出願第6201601号、およびNikoonahadらによる米国特許出願第6215551号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

スキャタロメータなどの測定具は、撮像デバイスまたは非結像デバイスのいずれかであってよい。撮像デバイスでは、試料の表面から散乱された光をレンズにより捕捉することができる。このレンズではさらに、反射光でエンコードされている空間情報を保存することができる(例えば、光強度の空間分布)。さらに、スキャタロメータは電荷結合素子(「CCD」)カメラ、CMOSフォトダイオード、またはフォトゲート・カメラなどの光検出デバイスのアレイとして構成されている検出器を備えている。それとは別に、非結像デバイスでは、光源から出た光は、試料の表面上の比較的小さな領域に向けられる。光電子増倍管、フォトダイオード、またはアバランシェ・フォトダイオードなどの検出器で、散乱または回折された光を検出し、検出された光の積分した光強度に比例する信号を発生する。

他の実施形態では、測定具は、明視野撮像デバイス、暗視野撮像デバイス、または明視野暗視野撮像デバイスとして構成されている。「明視野」とは一般に、試料からの鏡面反射光を集めるように構成された集束幾何学的構造を指す。明視野集束幾何学的構造は、任意の入射角度を持つことができるが、通常は、試料平面に対し法線となる入射の角度を持つ。明視野撮像デバイスは、光を試料の表面に向けるように構成された光源を備えている。光源はさらに、試料の表面の実質的に連続する照明を実現するように構成されてもよい。例えば、光源は蛍光灯であってよい。連続照明もまた、光拡散要素に結合された1列に並んだ点光源により実現できる。このような光源は、本明細書で説明しているような光源であればどのようなものをも含む。

明視野撮像デバイスはさらに、試料の表面から明視野経路に沿って来る明視野光を集めるように構成された明視野撮像システムを備えている。明視野光は、試料の表面から鏡面反射された光を含む。明視野撮像システムは、スリット鏡および結像レンズなどの光学コンポーネントを備えている。スリット鏡は、試料の表面から明視野経路に沿って来る明視野光が結像レンズに向けるように構成されている。結像レンズは、スリット鏡から反射された明視野光を受け取るように構成されている。例えば、結像レンズは、明視野光の光学収差を減らし、結像視野の縁の強度減少の効果を低減するように構成された固定レンズでよい。結像レンズを、レンズを通過する光が結像レンズの後ろに配置されている光検出デバイスに集束するように構成することもできる。光検出デバイスとしては、これらに限定しないが、8000PNダイオード要素ライン・スキャン・センサ、CCDカメラ、TDIカメラ、またはその他の適切な種類のデバイスを使用できる。

光検出デバイスの1つまたは複数の出力信号をイメージ・コンピュータに送信して処理することができる。イメージ・コンピュータは、一般的にマシン・ビジョン業界で使用している並列処理システムとすることができる。イメージ・コンピュータはさらに、明視野撮像デバイスを制御し、データ処理機能を実行するように構成されたホスト・コンピュータに結合することもできる。例えば、データ処理機能としては、試料上の複数の位置に光を向けることにより発生する光検出デバイスの複数の出力信号を比較することで試料の表面上の欠陥の有無を判別する機能がある。試料上の複数の位置としては、例えば、図1に示されているような試料の2つのダイスがを含めることができる。

「暗視野」とは一般に、試料からの散乱光のみを集めるように構成された集束幾何学的構造を指す。「二重暗視野」とは一般に、急角度の斜行照明を使用する検査幾何学的構造および入射平面を外れている集光角度を指す。このような配置には、すれすれの照明角度および表面散乱を抑制するすれすれの集光角度が含むことができる。このような抑制は、入射波と反射波が干渉することで表面近くの暗フリンジ(Weinerフリンジとも呼ばれる)が生じるため発生する。暗視野撮像デバイスは、本明細書で説明しているような光源であればどのようなものをも含むことができる。二重暗視野デバイスは、撮像デバイスまたは非結像デバイスのいずれかである。

暗視野撮像デバイスはさらに、試料の表面から暗視野経路に沿って来る暗視野光を集めるように構成された暗視野撮像システムを備えている。本明細書で説明している暗視野撮像システムは、光学コンポーネント、イメージ・コンピュータ、およびホスト・コンピュータを含む。本明細書で説明している方法で、試料の表面の欠陥の有無を試料の暗視野像から判別することができる。暗視野撮像用に構成された検査システムの例は、AlmogyによるPCT出願番号WO99/31490に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

さらに、測定具は、1つまたは複数の光源を含む、明視野光源および暗視野光源を備えている。光源はそれぞれ、試料の表面に関して異なる入射角度で配置することができる。それとは別に、各光源を試料の表面に対して同じ入射角度で配置することもできる。測定具はさらに、上で説明したように、明視野および暗視野撮像システムを備えている。例えば、測定具は1つまたは複数の撮像システムを備えている。撮像システムはそれぞれ、試料の表面に対して異なる入射角度で配置することができる。それとは別に、各撮像システムを試料の表面に対して同じ入射角度で配置することもできる。したがって、測定具は、明視野および暗視野撮像デバイスとして動作するように構成されている。各撮像システムは、上で説明したように構成されている同じイメージ・コンピュータに結合させることができる。さらに、イメージ・コンピュータはホスト・コンピュータに結合させることができ、これも上で説明したように構成されている。ホスト・コンピュータも、測定具の明視野コンポーネントおよび暗視野コンポーネントの両方を制御するように構成することもできる。

しかし、明視野、暗視野、および明視野暗視野デバイスは、非結像デバイスとして構成することもできる。例えば、上で説明した検出器は、光電子増倍管、フォトダイオード、またはアバランシェ・フォトダイオードで置き換えることができる。このような検出器は、明視野光および/または暗視野光の積算光強度に比例する信号を出力するようになっている。

図12は、使用中試料の少なくとも2つの特性を判別するように構成されたシステム32の他の実施形態の概略側面図を示している。後述のように、図3〜7および12に示されている実施形態のそれぞれにおいて同様に構成できるシステム32の要素は、同じ参照文字で示されている。例えば、ステージ42は図3〜7および12に示されている実施形態のそれぞれにおいて同様に構成されている。

ここで使用しているように、用語「表面」および「裏面」は一般的に、試料の両側を指す。例えば、ウェーハなど試料の「表面」または「上面」という用語を使用して、半導体デバイスが形成されるウェーハ面を指すことができる。同様に、ウェーハなど試料の「裏面」または「下面」という用語を使用して、実質的に半導体デバイスがないウェーハ面を指すことができる。

システム32は、試料40を支えるように構成されたステージ42を備えている。図12に示されているように、ステージ42は試料を支持するために試料の外側横縁に近い試料の裏面に接触する。例えば、このステージは、試料を支持するように構成されたロボット・ウェーハ・ハンドラを備えている。他の実施形態では、ステージの上面は、試料の裏面の表面積よりも小さい表面積を持つように構成されている。このようにして、ステージ42は試料の中心つまり内側表面領域に近い試料の裏面と接触し試料を支える。一例としては、ステージは、真空チャックまたは静電チャックを備えている。このようなステージは、半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールのプロセス・チャンバ内に配置し、半導体製造工程段階などの工程段階で試料を支えるように構成されている。このようなステージはさらに、本明細書で説明しているように他の測定具に取り入れることもできる。

システム32は、ステージに結合された測定具を備えている。この測定具は複数のエネルギー源44を備えている。複数のエネルギー源44の第1のものは、エネルギーが試料40の表面40aに向けられるように構成されている。図12に示されているように、2つの検出器46aおよび46bを複数のエネルギー源の第1のものに結合できる。これら2つの検出器は、第1のエネルギー源に関して異なる角度に配置することができる。このようにして、検出器はそれぞれ、試料40の表面40aから来る異なる種類のエネルギーを検出するように構成されている。例えば、検出器46bは、試料40の表面から来る暗視野光を検出するように構成されている。さらに、検出器46aは、試料40の表面から来る明視野光を検出するように構成されている。しかし、他の実施形態では、単一の検出器、つまり検出器46aまたは検出器46bのいずれかを測定具に装備し、第1のエネルギー源に結合することができる。コンポーネント48などの追加コンポーネントも第1のエネルギー源に結合できる。例えば、コンポーネント48は、本明細書で説明しているような光コンポーネントであればどのようなものでもよい。

測定具はさらに、コンポーネント50を備えている。例えば、コンポーネント50は、光源から光を試料40に向けて送り、試料40から来る光を検出器46aに向けて反射するように構成されたビーム・スプリッタを備えている。測定具は、さらに、検出器46aに結合された追加コンポーネント52を備えている。コンポーネント52は、上の実施形態で説明したように構成される。さらに、このようなコンポーネントは検出器46bに結合することもできる。しかし、コンポーネントのそれぞれの位置および構成は、例えば、システムによって測定される試料の特性によって異なってよい。

一実施形態では、複数のエネルギー源44の第2のものは、エネルギーが試料40の裏面40bに向けられるように構成されている。測定具は、さらに、第2のエネルギー源に結合された検出器46cを備えている。さらに、複数の検出器を第2のエネルギー源に結合することもできる。検出器46cを第2のエネルギー源に関して、試料40の裏面40bから来る特定の種類のエネルギーを検出できるように配置することができる。例えば、検出器46cを第2のエネルギー源に関して、試料40の裏面40bから暗視野経路に沿って来る暗視野光を検出できるように配置することができる。追加コンポーネント48を第2のエネルギー源に結合することもできる。コンポーネント48は、本明細書で説明しているような光コンポーネントであればどのようなものでもよい。さらに、システム32はプロセッサ54を備えている。プロセッサ54は、図12に示されているように、検出器46a、46b、および46cのそれぞれに結合することができる。このプロセッサは、本明細書で説明したように構成されている。

したがって、上の実施形態によれば、システム32は、試料の少なくとも2つの表面上の少なくとも2つの特性を判別するように構成されている。例えば、システム32は、試料の表面の欠陥の有無を判別するように構成されている。さらに、システム32は、試料の裏面の欠陥の有無を判別するように構成されている。さらに、このシステムは、試料の追加表面の欠陥の有無を判別するように構成されている。例えば、このシステムは、試料の表面、裏面、および縁の欠陥の有無を判別するように構成されている。ここで使用しているように、試料の「縁」という用語は一般的に、試料の表面および裏面の実質的に法線方向となる試料の外側の横の表面を指す。さらに、このシステムは、試料の複数の表面の欠陥の有無を同時に判別するように構成されている。

他の実施形態では、さらに、試料の1つまたは複数の表面の欠陥の個数、試料の1つまたは複数の表面の欠陥の位置、および/または試料の1つまたは複数の表面の欠陥の種類を、順次または実質的に同時に判別するようにシステムを構成することもできる。例えば、プロセッサは、測定具によって検出されたエネルギーから、試料の1つまたは複数の表面上の欠陥の個数、位置、および/または種類を判別するように構成されている。試料の表面に存在する欠陥の種類を判別する方法の例は、Berezinらによる米国特許出願第5831865号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。試料の表面に存在する欠陥の種類を判別する方法の他の例は、RavidらによるWO99/67626、Ben PorathらによるWO00/03234号、およびHansenによるWO00/26646号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

さらに、プロセッサ54は、試料の少なくとも3つの特性を判別するように構成されている。これら3つの特性には、試料の限界寸法、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーション、および試料の1つまたは複数の表面上の欠陥の有無、個数、位置、および/または種類が含まれる。このようにして、このシステムは、試料の限界寸法、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーション、および試料の1つまたは複数の表面上の欠陥の有無、個数、位置、および/または種類を順次または実質的に同時に判別するように構成されている。

このシステムは、試料の1つまたは複数の表面上の微小な欠陥および/または目立つ欠陥を順次にまたは実質的に同時に判別するように構成されている。目立つ欠陥および微小な欠陥を判別するように構成されたシステムの例は、Sandlandらによる米国特許出願第4644172号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。Sandlandによって説明されているようなマクロ−ミクロ光学系を、本明細書で説明しているように、測定具に組み込み、これを1ステージに結合することができる。ステージは、本明細書で説明したように構成されている。このようにして、Sandlandのマクロ−ミクロ光学系は、試料の1つまたは複数の表面上の微小な欠陥および/または目立つ欠陥を実質的に同時に判別するように構成されている。さらに、Sandlandのマクロ−ミクロ光学系は、試料が単一ステージに配置されている間に試料の1つまたは複数の表面上の微小な欠陥および/または目立つ欠陥を順次判別するように構成されている。それとは別に、測定具は、Addiegoによる、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる米国特許出願第5917588号に説明されているような光学コンポーネントを備えることができる。例えば、本明細書で説明しているように、測定具は、Addiegoによって説明されているような開発後検査(「ADI」)マクロ検査システムのマクロ光学系に結合されたSandlandによって説明されているようなミクロ光学系を備えている。

微小な欠陥は、通常、横方向の寸法が約25μm未満である。目立つ欠陥は、横方向の寸法が約25μmを超えるような歩留まりを制限する大規模な欠陥を含む。このような大規模な欠陥には、レジストの浮き上がり、薄いレジスト、フォトレジストの余分な被覆、不完全または欠損のあるレジストなどのレジストや現像装置の問題があり、原因は、滴下ノズルの詰まりや、不正な工程順序、現像装置または水のスポットである。目立つ欠陥の例として他に、ピンぼけ(「ホット・スポット」)の領域、傾斜したレチクルや間違って選択されたレチクルなどのレチクルの誤り、ひっかき傷、レジストの現像過剰または不足などのパターン完全性の問題、粒子や繊維などの汚染、不均一または完全なエッジ・ビード除去(「EBR」)などがある。「ホット・スポット」という用語は、例えば、露光ツールの焦点深度の制限、露光ツールの不具合、露光時に試料の平面になっていない表面、試料の裏面または支持デバイスの表面の異物、または設計上の制約によって生じるフォトレジスト露光欠陥を指す。例えば、試料の裏面または支持デバイスの表面に異物がついていると試料が変形してしまう可能性がある。試料がこのように変形すると、露光プロセス実行中に焦面が不均一になるおそれがある。さらに、このような不均一な焦面は試料上に望ましくないまたは欠損パターン・フィーチャ変化として現れてよい。

上述の欠陥はそれぞれ、暗視野または明視野照明のいずれかのもとでフィーチャ的なシグネチャを持つことがある。例えば、ひっかき傷は暗視野照明のもとでは暗色背景に明るい線として現れる。しかし、フォトレジストが余分であったりフォトレジストの被覆が不完全だと、明視野照明の下で薄膜干渉効果が発生する。さらに、大きなピンボケ欠陥は暗視野照明の下で横方向に近いダイスによって生じるパターンと比較してぼんやりとしたまたは明るいパターンとして現れる。レジストの過剰露光または不足露光によって生じる欠陥、線幅の大きな変動、大きな粒子、コメット、縞、欠損フォトレジスト、現像不足または現像過剰レジスト、および、現像装置スポットなどの他の欠陥は明視野暗視野照明の下でフィーチャ的なシグネチャを持つ。

図1に示されているように、試料10の表面には複数の欠陥がありえる。試料10の表面にある欠陥14はレジスト被覆が不完全であるというものである。例えば、不完全なレジスト被覆は、コーティング・ツールの故障やレジスト滴下システムの故障によって生じることがある。試料10の表面にある欠陥16は表面のひっかき傷であろう。試料10の表面にある欠陥18はレジストの層の不均一な領域である。例えば、レジストのこのような不均一な領域は、コーティング・ツールの故障や塗布後焼き付けツールの故障によって生じることがある。試料10の表面にある欠陥20はホット・スポットである。さらに、試料10の表面にある欠陥22は不均一なエッジ・ビード除去(「EBR」)であろう。上述の欠陥はそれぞれ、試料10の表面のどのような場所にも存在することができる。さらに、各欠陥もまたいくつでも、試料の表面に存在する可能性がある。

試料の表面の欠陥の有無を判別する方法とシステムの他の例は、Levyらによる米国特許第4247203号、Levyらによる米国特許第4347001号、Galbraithによる米国特許第4378159号、Josephらによる米国特許第4448532号、Wihlらによる米国特許第4532650号、Broadbent,Jr.et al.による米国特許第4555798号、Sandlandらによる米国特許第4556317号、Levyらによる米国特許第4579455号、Galbraithによる米国特許第4601576号、Sandlandらによる米国特許第4618938号、Wihlによる米国特許第4633504号、Pecenによる米国特許第4641967号、Sandlandらによる米国特許第4644172号、Saadatらによる米国特許第4766324号、Spechtらによる米国特許第4805123号、Davidsonによる米国特許第4818110号、Tsaiらによる米国特許第4845558号、Chadwickらによる米国特許第4877326号、Vaughtらによる米国特許第4898471号、Danielsonらによる米国特許第4926489号、Neukermansらによる米国特許第5076692号、Jannらによる米国特許第5189481号、Vaughtらによる米国特許第5264912号、Wellsらによる米国特許第5355212号、Evansらによる米国特許第5537669号、Emeryらによる米国特許第5563702号、Grossによる米国特許第5565979号、Wihlらによる米国特許第5572598号、Johnsonらによる米国特許第5604585号、Emeryらによる米国特許第5737072号、Vaez−Iravaniによる米国特許第5798829号、Nikoonahadによる米国特許第5633747号、Tsaiらによる米国特許第5822055号、Nikoonahadらによる米国特許第5825482号、Jordan,IIIらによる米国特許第5864394号、Nikoonahadらによる米国特許第5883710号、Addiegoによる米国特許第5917588号、Rosengausらによる米国特許第6020214号、Wihlらによる米国特許第6052478号、Chuangらによる米国特許第6064517号、Tsaiらによる米国特許第6078386号、Leslieらによる米国特許第6081325号、Elyasafらによる米国特許第6175645号、Alumotらによる米国特許第6178257号、Almogyによる米国特許第6122046号、およびNikoonahadらによる米国特許第6215551号に示されており、すべて参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。欠陥検査方法および装置の他の例は、ElyasafらによるPCT出願WO99/38002号、ReinhronらによるWO00/68673号、LehanによるWO00/70332号、FeuerbaumらによるWO01/03145号、およびAlmogyらによるWO01/13098号に示されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。欠陥検査方法および装置の他の例は、Dotanによる欧州特許出願EP0993019A2号、DotanによるEP1061358A2号、Ben−PorathによるEP1061571A2号、HarveyらによるEP1069609A2号、KarpolらによるEP1081489A2号、PearlらによるEP1081742A2号、およびKenanらによるEP1093017A2号に示されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。したがって、上述の実施形態はさらに、本明細書で参照により取り込まれる特許のすべてにおいて説明されているシステムおよび方法のフィーチャを含むことができる。

他の実施形態では、本明細書で説明しているようなシステムを、試料の平坦性を測定するように構成することもできる。「平坦性」とは、一般に、試料の表面積に対する試料の上面の領域形状特性の平均として定義することができる。例えば、領域形状特性として、これらに限定されないが、試料の上面の粗さおよび試料上に配置された層の上面の平面一様性などがある。層の上面の粗さおよび平面一様性は、例えば、測定前に試料に対し実行するプロセスによって異なり、半導体製造の例では、エッチング、堆積、メッキ、化学機械研磨、またはコーティングを含むことができる。

本明細書で説明しているプロセッサは、検出されたエネルギーから、試料の少なくとも3つの特性を判別するように構成されている。これら3つの特性は、試料の限界寸法、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーション、および試料の平坦さなどである。さらに、プロセスは、検出されたエネルギーから試料の4つの特性を判別するように構成されている。これら4つの特性には、試料の限界寸法、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーション、および試料の平坦さ、試料の欠陥の有無、個数、位置、および/または種類を含めることができる。したがって、このシステムは、試料の限界寸法、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーション、平坦性測定、および/または試料の表面上の欠陥の有無、個数、位置、および/または種類を順次または実質的に同時に判別するようになっている。

図13は、半導体製造プロセス・ツールに結合されたシステム32の一実施形態の概略上面図を示している。例えば、このシステムをリソグラフィ・ツール130に結合することができる。リソグラフィ・ツールは一般にリソグラフィ・トラックまたはクラスタ・ツールと呼ばれ、複数のプロセス・チャンバ132、144、146、148、150、154、および156を含むことができる。プロセス・チャンバの個数と構成は、例えば、リソグラフィ・ツールで処理されるウェーハの種類によって異なることができる。リソグラフィ・ツールおよびプロセスの例は、Ushijimaによる米国特許第5393624号、Shiraishiらによる米国特許出願第5401316号、Hobbsらによる米国特許第5516608号、Yoshiokaらによる米国特許第5968691号、およびPhanらによる米国特許第5985497号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。リソグラフィ・ツール130は、露光チャンバ134を備えている露光ツールに結合することができる。プロセス・チャンバの第1の部分は、レジストの露光の前にリソグラフィ・プロセスの1ステップを実行するようになっている。プロセス・チャンバの第2の部分は、レジストの露光の後にリソグラフィ・プロセスの1ステップを実行するように構成されている。

一実施形態では、リソグラフィ・ツール130は少なくとも1つのロボット・ウェーハ・ハンドラ136を備えている。ロボット・ウェーハ・ハンドラ136は、第1のプロセス・チャンバから第2のプロセス・チャンバへ試料を移動させるように構成されている。例えば、ロボット・ウェーハ・ハンドラはベクトル138によって一般的に示される方向に沿って移動するように構成されている。さらに、ロボット・ウェーハ・ハンドラは、ベクトル140によって示される方向に回転することで試料を、リソグラフィ・ツールの第1の側に配置されている第1のプロセス・チャンバからリソグラフィ・ツールの第2の側に配置されている第2のプロセス・チャンバに移動させるように構成することもできる。第1の側および第2の側は、リソグラフィ・ツールの実質的な両側に配置することができる。ロボット・ウェーハ・ハンドラをさらに、リソグラフィ・ツール130から露光ツールの露光チャンバ134に試料を移動させるように構成することもできる。このようにして、ロボット・ウェーハ・ハンドラは、試料を一連のプロセス・チャンバに順次通して、試料に対してリソグラフィ・プロセスを実行することができる。

ロボット・ウェーハ・ハンドラをさらに、リソグラフィ・ツールのロード・チャンバ142内に配置されているカセット141からリソグラフィ・ツールのプロセス・チャンバに試料139を移動させるように構成することもできる。このカセットは、リソグラフィ・プロセスの実行中に処理することができる試料を多数保持するように構成されている。例えば、カセットは正面開放統一ポッド(「FOUP」)でよい。ロボット・ウェーハ・ハンドラは、表面処理チャンバ144などのプロセス・チャンバ内に試料を配置するようになっている。表面処理チャンバは、試料の表面上でヘキサメチルジシラザン(「HMDS」)などの粘着促進剤を形成するように構成されている。HMDSは、約80℃から約180℃の温度で堆積する。表面処理プロセスの後、ロボット・ウェーハ・ハンドラは、表面処理チャンバ144から試料を取り出し、その試料を冷却チャンバ146に入れるように構成されている。そこで、試料の温度は後の処理に適した温度に下げる(例えば、20℃から25℃程度)ように冷却チャンバ146を構成している。

他の実施形態では、反射防止膜を試料の表面に形成することができる。反射防止膜を試料に形成するには、スピン・コーティングの後に塗布後焼き付けプロセスを実行する。反射防止膜の塗布後焼き付けプロセスでは一般に、コーティングされた試料を170℃から230℃程度で加熱する必要があるため、この塗布後焼き付けプロセスの後に冷却プロセスも実行することができる。

レジストをさらに、試料上に形成することもできる。ロボット・ウェーハ・ハンドラは、レジスト塗布プロセス・チャンバ148内に試料を配置するようになっている。レジストは、試料の上面に自動的に滴下される。レジストを試料上に分配する際に、試料を高速回転させる。この回転プロセスでレジストを乾燥させ、コーティングされたレジストに悪影響を及ぼすことなくレジスト塗布プロセス・チャンバから試料を取り出すことができる。ロボット・ウェーハ・ハンドラは、レジスト塗布プロセス・チャンバ148から塗布後焼き付けプロセス・チャンバ150に試料を移動させるようになっている。塗布後焼き付けプロセス・チャンバは、レジストを塗布した試料を90℃から140℃程度の温度で加熱するようになっている。塗布後焼き付けプロセスを使用して、レジストから溶剤を追い出し、表面張力などのレジストの特性を変える。塗布後焼き付けプロセスの後、ロボット・ウェーハ・ハンドラは、塗布後焼き付けプロセス・チャンバ150から試料を取り出し、その試料を冷却チャンバ146に移動させるようになっている。この方法では、試料の温度を20℃から25℃程度に下げることができる。

ロボット・ウェーハ・ハンドラをさらに、冷却プロセス・チャンバ146から露光チャンバ134に試料を移動させるように構成することもできる。露光チャンバは、リソグラフィ・ツール130に結合されたインターフェイス・システム152を備えている。インターフェイス・システム152は、リソグラフィ・ツールと露光チャンバとの間で試料を移動させるように構成された機械デバイス153を備えている。露光ツールは、露光チャンバ内の試料の位置を揃え、深紫外線などのエネルギーをレジストに照射するようになっている。さらに、露光ツールは、特定の強度のエネルギー、つまり線量をレジストに照射し、特定の焦点のあった状態にする。試料間、例えば、ダイス毎に線量および焦点の状態を変えるようにさまざまな露光ツールを構成している。露光システムを、さらに、試料の外側の横方向のエッジを露光するように構成することもできる。このようにして、試料の外側の横方向のエッジ近くに配置されているレジストを除去することができる。試料の外側の横方向のエッジにあるレジストを除去すると、後続のプロセスでの汚染を低減することができる。

ロボット・ウェーハ・ハンドラをさらに、露光チャンバ134から露光後焼き付けプロセス・チャンバ154に試料を移動させるように構成することもできる。次に、試料に露光後焼き付けプロセス・ステップを実行することができる。例えば、露光後焼き付けプロセス・チャンバは、試料を90℃から150℃程度の温度に加熱するように構成されている。露光後焼き付けプロセスは、レジスト内の化学反応を促進し、後の処理でレジストの一部を除去できるようにすることができる。したがって、露光後プロセスのパフォーマンスがリソグラフィ・プロセスの全体的なパフォーマンスにとって重要である。

露光後プロセスの後、ロボット・ウェーハ・ハンドラは、露光後焼き付けプロセス・チャンバ154から試料を取り出し、その試料を冷却チャンバ146に移動させるようになっている。試料を冷却した後、試料を現像プロセス・チャンバ156に移動するようにロボット・ウェーハ・ハンドラを構成している。現像プロセス・チャンバは、現像液と水を試料の上に順次滴下し、レジストの一部を除去するように構成されている。したがって、試料に残っているレジストをパターン化できる。現像プロセス・ステップの後、ロボット・ウェーハ・ハンドラは、現像プロセス・チャンバから試料を取り出し、その試料を硬焼き付けプロセス・チャンバまたは現像後焼き付けプロセス・チャンバに移動させるようになっている。硬焼き付けプロセスは、90℃〜130℃程度の温度に試料を加熱するようになっている。硬焼き付けプロセスでは、レジストおよび試料から汚染物質と余分な水を追い出すことができる。試料の温度は、ここに説明されているように冷却プロセスによって下げられる。

一実施形態では、システム32を、リソグラフィ・ツール130または他の半導体製造プロセス・ツールに近い横の位置に配置することができる。図13に示されているように、システム32は、リソグラフィ・ツール130のカセット端160またはリソグラフィ・ツール130の露光ツール端162の近くに配置されることができる。さらに、リソグラフィ・ツール130に対するシステム32の位置は、例えば、リソグラフィ・ツール130内のプロセス・チャンバの構成およびリソグラフィ・ツール130を囲む領域のクリーン・ルームの制約によって異なることがある。他の実施形態では、システム32はリソグラフィ・ツール130内に配置することができる。リソグラフィ・ツール130内のシステム32の位置は、リソグラフィ・ツール130内のプロセス・チャンバの構成によって異なることがある。さらに、複数のシステム32を、横方向の近い位置に配置および/またはリソグラフィ・ツール130内に配置することができる。各システムは、試料の少なくとも2つの異なる特性を測定するようになっている。それとは別に、各システムは似た形で構成されている。

これらの実施形態のいずれでも、ロボット・ウェーハ・ハンドラ136は、リソグラフィ・ツール130から試料をシステム32内のステージに移動させるようになっている。例えば、リソグラフィ・プロセスの前後またはリソグラフィ・プロセスの各工程の間に試料をシステム32内のステージに移動させるようにロボット・ウェーハ・ハンドラ136を構成している。それとは別に、システム32から試料をリソグラフィ・ツール130に移動させるようにシステム32内のステージを構成している。一例としては、このステージは、システム32から試料をリソグラフィ・ツール130のプロセス・チャンバに移動させるように構成されたウェーハ・ハンドラを備えている。さらに、システム32のステージは、第1のプロセス・チャンバからリソグラフィ・ツール130内の第2のプロセス・チャンバに試料を移動させるように構成されている。システム32をさらに、システム32がそのステージとともにリソグラフィ・ツール130内の第1のプロセス・チャンバから第2のプロセス・チャンバに移動させるようにそのステージに結合させることができる。このようにして、システムは、リソグラフィ・ツール130の第1のプロセス・チャンバから第2のプロセス・チャンバに試料が移動するときに試料の少なくとも2つの特性を判別するようになっている。処理システム内の基板をスキャンする装置と方法の例は、Hunterらによる欧州特許出願番号EP1083424A2に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

一実施形態では、システム32は、統合ステーション・プラットフォーム(「ISP」)システムとして構成されている。システムは、スタンドアロンのクラスタ・ツールとして構成できる。それとは別に、ISPシステムは、プロセス・ツールに結合できる。図14は、リソグラフィ・ツール130などの半導体製造プロセス・ツールの近くに横方向に配置され、そのツールに結合できるISPシステム158の一実施形態の透視図である。このようにして、ISPシステム158は、リソグラフィ・ツール130に結合されたクラスタ・ツールとして構成されている。例えば、図13に破線で示されているように、ISPシステム158はリソグラフィ・ツール130のカセット端160に結合することができる。図15は、さらに、リソグラフィ・ツール130のカセット端160に結合されているISPシステム158の一実施形態の透視図である。さらに図13に破線で示されているように、リソグラフィ・ツール130の露光ツール端162のところでISPシステム158をインターフェイス・システム152に結合することもできる。ISPシステム158は、Almogyによる米国特許出願第6208751号に説明されているように構成することができ、これは参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

ISPシステム158をさらに、複数のプロセス・ツールに結合することもできる。例えば、リソグラフィ・ツールとエッチング・ツールの間にウェーハ・バッファ・ステーションとしてISPシステムを構成している。この方法では、ISPシステムは、リソグラフィ・プロセスの後にリソグラフィ・ツールから試料を受け取り、エッチング・プロセスのため試料をエッチング・ツールに送るように構成されている。さらに、ISPシステムは、リソグラフィ・プロセスとエッチング・プロセスとの間で試料の1つまたは複数の特性を判別するように構成されている。ウェーハ・バッファ・ステーションの例は、LapidotによるPCT出願番号WO99/60614に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。ISPシステム158はさらに、Lapidotが説明しているように構成されている。

ISPシステム158は、1つまたは複数の測定チャンバを備えている。例えば、ISPシステムを3つの測定チャンバ172、174、176に結合することができる。測定具を、各測定チャンバ内に配置することができる。各測定具のそれぞれは、本明細書で説明しているように構成されている。測定チャンバはユニット160内に配置することができる。ユニット160内の環境条件は、ISPシステム158を囲む空間の環境条件とは実質的に無関係に制御することができる。例えば、相対湿度、粒子数、および温度などのユニット160内の環境条件を、ISPシステムに結合されたコントローラ・コンピュータ162によって制御することができる。このようなユニットは、一般に、「ミニ環境」と呼ばれる。

さらに、第1の測定チャンバ172が第2の測定チャンバ174の下に配置され、第2の測定チャンバ174が第3の測定チャンバ176の下に配置されるように1つまたは複数の測定チャンバを配置することができる。このようにして、ISPシステムの横方向領域すなわち「専有面積」を減らすことができる。さらに、ISPシステム158は半導体製造プロセス・ツールに結合することができるため、1つの正面インターフェイス機械標準(「FIMS」front interface mechanical standard)ドロップ(drop)を半導体製造プロセス・ツールとISPシステムの両方に結合させることもできる。したがって、製造施設(「fab」)、特に300mmのウェーハ製造ではFIMSドロップが少ないことが要求される。FIMSドロップは、FOUPを頭上輸送システムから半導体製造プロセス・ツールまたはスタンドアロン検査または測定ツールに下げるように構成された機械デバイスであってよい。試料輸送システムの例は、Aronsteinらによる米国特許出願第3946484号に説明されており、参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

一実施形態では、ISPシステム158はさらに、ウェーハ・ハンドラ164、受け入れステーション166、送り出しステーション168、およびバッファ・カセット・ステーション170を備えている。受け入れステーション166および送り出しステーション168は、半導体製造プロセス・ツールのウェーハ・ハンドラが試料を受け入れステーションに移動し、試料を送り出しステーションから移動させるように構成されている。バッファ・カセット・ステーション170は、例えば、半導体製造プロセス・ツールおよびISPシステム158の相対的入出力速度に応じて多数の試料を保持するようになっている。受け入れステーション166をさらに、試料の位置を変えて試料を測定チャンバの1つに結合された測定具に実質的に揃うように構成することもできる。例えば、受け入れステーションは、試料上のノッチや平坦部などの位置決めマークを検出し、試料を直線的におよび/または回転させて動かすようになっている。バッファ・カセット・ステーション170は、Dvirによる米国特許出願第6212691号に説明されているようにバッファ・ステーションとして構成でき、これは参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

ISPウェーハ・ハンドラは、受け入れステーションから試料を取り出すようになっている。さらに、ISPウェーハ・ハンドラは、試料を測定チャンバの1つに移動させるように構成されている。さらに、ISPウェーハ・ハンドラは、試料を順番に各測定チャンバに移動させるように構成されている。このようにして、ISPシステムは、並列パイプライン方式で複数の測定チャンバのそれぞれにおいて試料の少なくとも1つの特性を判別するようになっている。

さらに、各測定チャンバに結合された測定具はそれぞれ、試料の異なる特性を判別するように構成されている。例えば、第1の測定チャンバ172に結合された測定具は、試料のオーバーレイ・ミスレジストレーションを判別するように構成されている。第2の測定チャンバ174に結合された測定具は、試料の限界寸法を判別するように構成されている。第3の測定チャンバ176に結合された測定具は、試料の表面上の目立つ欠陥の有無を判別するように構成されている。他の実施形態では、測定具は、試料の表面上の微小欠陥の有無または試料の薄膜特性を判別するように測定チャンバの1つに結合されたている。本明細書で説明しているように、薄膜特性には厚さ、屈折率、または減衰係数が含まれる。さらに、ウェーハ・ハンドラ164は、各測定チャンバから送り出しステーション168に試料を移動させるように構成されている。

ISPシステム158はリソグラフィ・ツール130などの半導体製造プロセス・ツールに結合できるため、試料の特性を判別する速度はスタンドアロンの測定および検査ツールに比べて高速化できる。したがって、本明細書で説明しているように、システムにより試料の特性を判別するターンアラウンド時間を短縮できる。ターンアラウンド時間の短縮はプロセス制御に大きなメリットをもたらすことがある。例えば、ターンアラウンド時間が短縮されると、スタンドアロンの測定および検査ツールに比べて半導体製造プロセスのプロセス制御をより厳格に行うことができる。例えば、プロセス制御を厳密に行うと、試料上のフィーチャの限界寸法分布の変動を低減できる。

さらに、本明細書で説明しているようなシステムは、ドリフト・プロセス平均を目標値に合わせて調整し、限界寸法データの自己相関をとり試料上のフィーチャの限界寸法分布の分散を低減するようになっている。例えば、現像工程段階の後の試料上のフィーチャの限界寸法分布は、露光ツールまたは現像プロセス・チャンバに結合された計測器のパラメータを変更することにより低減できる。このような変更されるパラメータとして、これらに限定されないが、露光プロセスの照射線量または現像プロセスの現像時間などがある。さらに、制御の線形モデルを使用し、オフセット項のみを更新または適応させることができる。制御の線形モデルには、Aおよびcを実験的にまたは理論的に決定された制御パラメータ、xを試料の限界寸法または試料の他のそのように求められた特性、yを半導体製造プロセス・ツールに結合された計測器のパラメータとするy=Ax+cなどの制御関数を含めることができる。それとは別に、オフセット項の指数重み付き移動平均を使用して、露光ツールなどの半導体製造ツールに結合された計測器のパラメータを変更することができる。比例および積分制御モデルは、□を実験的にまたは理論的に求めた制御パラメータ、Et-delを試料の判断された特性、ctを半導体製造プロセス・ツールに結合された計測器のパラメータとするct=□Et-del+(1−□)ct-1などの制御関数を含むことができる。

本明細書で説明しているようなシステムにより現像後の限界寸法分布の分散が劇的に低減され得る。例えば、ロット間フィードバック制御を使用してウェーハのロット(つまり、25)の目標値に限界寸法平均を調整すると、限界寸法分散は約65%低減される。さらに、ロット間フィードバック制御は、ロット限界寸法範囲内の限界寸法に相関関係がある場合に効果的である。例えば、自己相関係数が小さいと、ロット間フィードバック制御を使用しても限界寸法分散は低減しない。しかし自己相関係数が高いと、ロット間フィードバック制御を使用すると限界寸法分散は15%低減され得る。しかし、ウェーハ間フィードバック制御を使用して限界寸法分散を制御する方法は、ロット限界寸法に相関関係がない場合であっても効果的である。例えば、自己相関係数が小さいと、ウェーハ間フィードバック制御を使用すると限界寸法分散は25%低減することができる。フィードバック制御が成功するかどうかは、実証済みのAPCフレームワーク、堅牢なプロセス・モデリング、高効率測定、測定遅延を短縮する効率の良い生産方法、およびプロセス・ツール・ウェーハ・ベースの制御が使用可能であることなどによって決めることができる。さらに、生産ウェーハの制御に対するターンアラウンド時間の影響も、複数ロット平均制御機能を使用して平均限界寸法のドリフトを調整することにより調べることができる。目標限界寸法は、限界寸法データの平均にほぼ等しい値に設定することができる。そこで、ロット間制御により、限界寸法分散を8%向上させることができる。さらに、ウェーハ間制御により、限界寸法分散を18%向上させることができる。

図16は、測定チャンバ178内に配置されているシステム32の実施形態の概略側面図である。例えば、システム32は、測定チャンバ178内に配置されたステージ42を備えている。さらに、システム32は、測定チャンバ178内に配置された測定具34を備えている。測定チャンバ178はさらに、開口部179および開口部179に結合される機械デバイス(図には示されていない)も備えている。さらに、測定チャンバ178は、そのような複数の開口部と、それらの開口部のそれぞれに結合された機械デバイスを備えている。機械デバイスは、薄い金属板などの物体を開口部179の前に置き、その開口部から物体を取り除くようになっている。このようにして、機械デバイスは、例えば、試料40が開口部179を通してステージ42上に配置されているときに測定チャンバに近づけるように構成されている。試料40は、本明細書で説明しているような方法またはデバイスによりステージ42上に配置することができる。試料40をステージ42上に配置した後、機械デバイスにより対象を開口部179の前に置くことで、測定チャンバ内の相対湿度、温度、および粒子数などの環境条件を維持かつ/または制御することができる。このようにして、システム32は、維持かつ/または制御された環境条件の下で試料40の特性を判別するように構成することができ、これによりシステムの信頼性を高めることができる。さらに、測定具34など(ただし限定されない)のシステム32のコンポーネントを測定チャンバの外部の環境条件に晒す機会を減らすことができる。したがって、システム32のコンポーネントの汚染および/または劣化が低減され、これにより、システム障害の発生、関連する保守および修理コストを低減し、システムの寿命を延ばすことができる。

このシステムはさらに、測定チャンバ178の外部に配置されたプロセッサ54を備えている。この方法では、プロセッサは、コントローラ・コンピュータとして構成することができ、例えば、オペレータが測定チャンバの外部でアクセスすることができる。さらに、測定チャンバ178の外部にあるプロセッサ54を配置することで、測定チャンバ178の寸法を縮小することができる。測定チャンバ178の寸法を縮小することにより、システム32は、従来の測定および/または検査システムよりも多くのプロセス・ツールに結合したり、またはその中に配置することができる。例えば、測定チャンバ178は、半導体製造プロセス・ツールのプロセス・チャンバとほぼ同じ寸法となるように構成されている。この方法では、図13に示されているように、システム32を既存の半導体製造プロセス・ツール内に配置することができ、しかも、半導体製造プロセス・ツールのプロセス・チャンバの配置を変更する必要がない。例えば、測定チャンバ178は、プロセス・チャンバの1つを測定チャンバ178で置き換えることにより、ツール内に配置することができる。システム32は、本明細書で説明しているように構成されている。

図17は、半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールに結合された測定チャンバ178の一実施形態の概略側面図を示している。図17に示されているように、測定チャンバ178は、プロセス・ツールのプロセス・チャンバ180の近くに横方向に配置することができる。それとは別に、測定チャンバをプロセス・チャンバ180の近くに垂直に配置することができる。例えば、測定チャンバをプロセス・チャンバ180の上または下に配置することができる。図17に示されているように、プロセス・チャンバ180は、本明細書で説明されているようなレジスト塗布チャンバとすることができる。例えば、試料182をステージ184上に配置することができる。ステージ184は、電動式回転チャックまたは当業で知られているその他のデバイスとして構成されている。レジストを、滴下システム186から試料182に滴下させることができる。滴下システム186を、レジスト供給部に結合することができ、多数のパイプおよび/またはホースおよび弁などの制御機器を備えることができ、レジストをレジスト供給部から試料182に転送することができる。滴下システムはさらに、滴下システムを制御するように構成されることができるコントローラ・コンピュータに結合することもできる。例えば、コントローラ・コンピュータは本明細書で説明しているようなプロセッサ54を備えている。ステージ184は、回転により滴下されたレジストが試料182の上に広がり溶剤が滴下されたレジストから蒸発するようになっている。しかし、プロセス・チャンバ180は、本明細書で説明しているようなプロセス・チャンバのいずれでもよい。さらに、測定チャンバ178、プロセス・チャンバ180、プロセッサ54は、MooringらによるPCT出願番号WO99/03133に説明されているようなモジュール形式のアーキテクチャとして配置することができ、これは参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

したがって、一実施形態では、プロセス・ツールのロボット・ウェーハ・ハンドラ、ISPシステムのウェーハ・ハンドラ、または本明細書で説明しているようなステージ42によりプロセス・チャンバ180から測定チャンバ178(または測定チャンバ178からプロセス・チャンバ180)へ簡単にかつ素早く試料182を移動させることができる。この方法により、システム32は、プロセスの各工程段階の間の前に試料の少なくとも第1の特性および第2の特性を判別するように構成されている。例えば、リソグラフィ・プロセスでは、試料の第1の特性および第2の特性をレジストを塗布してから露光する前まで判別することができる。他の例では、試料の第1の特性および第2の特性を、露光してから露光後焼き付け前まで判別することができる。さらに他の例では、試料の第1の特性および第2の特性を、露光後焼き付けしてから現像前まで判別することができる。試料の第1の特性および第2の特性を現像後に判別することもできる。さらに、このようなシステムは、実質的にプロセス全体の前、または実質的にプロセス全体の後に、少なくとも試料の第1の特性および第2の特性を判別するようになっている。上述のように構成されたシステムはさらに、ターンアラウンド時間が比較的短くなる。したがって、上述のように、このようなシステムには、現在使用されている測定および検査システムに勝るいくつかの利点がある。

半導体製造プロセス・ツールなどのプロセス・ツールは、図17に示されているように、ステージ184などの多数の支持デバイスを備え、工程段階で試料を支持するようになっている。例えば、支持デバイスをプロセス・ツールに結合された各プロセス・チャンバ内に配置することができる。適切な支持デバイスとしては、これらに限定されないが、スピン・コーター、焼き付け板、冷却板、露光ステージ、およびエッチングまたは堆積チャンバ内の静電チャックなどがある。それぞれの支持デバイスでは、試料がその上面に配置される。各支持デバイスの上面は、プロセス・ツール内に配置された他の支持デバイスの上面と実質的に平行であってよい、つまり、各プロセス・チャンバ内の各支持デバイスの向きはそれぞれ、実質的に平行であってよいということである。一実施形態では、システムのステージは、本明細書で説明されているように、上面が図17に示されているように、プロセス・ツールの支持デバイスの上面に実質的に平行であってよい、つまり測定チャンバ178などの測定チャンバ内のステージの向きは、それぞれ、各プロセス・チャンバ内の各支持デバイスの向きに実質的に平行であってよい。

他の実施形態では、システムのステージは、本明細書で説明されているように、上面が支持デバイスの上面に対してある角度で配置される、つまり測定チャンバ内のステージの向きは、それぞれ、各プロセス・チャンバ内の各支持デバイスの向きに対しある角度をなすことができる。例えば、ステージの上面をプロセス・ツールの支持デバイスの上面に対して90度の角度で配置することができる。それとは別に、ステージの上面を支持デバイスの上面に関して90度未満の角度で配置することもできる。このような角度により、試料の表面を真空状態にし、ステージ上の試料の位置を維持する。

このようなステージとともに測定チャンバ内に配置された測定具の向きを変更することもできる。例えば、測定具を、測定具とステージとの間の空間関係(つまり、図3〜7、11a〜12、および16〜17に示されている空間配置のいずれか)が維持される角度で配置することができる。このようなステージは、測定具の照明システムと検出システムに関してある角度で配置することもできる。このようにして、本明細書で説明しているようなシステムにより実行できる検査または測定プロセスで測定具に関して試料を傾斜させることができる。

上で説明したように測定チャンバ内のステージの角度付きの向きにより、測定チャンバの横方向の寸法を縮小することができる。例えば、照明システム、検出システム、およびステージを、従来の検査および測定システムに比べてよりコンパクトな幾何学的構造に配置することができる。特に、測定チャンバの横方向の寸法については、200mmウェーハおよび300mmのウェーハなどの比較的口径の大きな試料に対して大幅に縮小できる。したがって、半導体製造プロセス・ツール内にこのような測定具を配置する場合も、半導体製造プロセス・ツールの改造はあまり必要でなくなる。したがって、半導体製造プロセス・ツールの既存の構成では、半導体製造プロセス・ツール内にシステムを配置することができなくなる可能性はあまりない。

図18は、プロセス・チャンバ188に結合されているシステム32の一実施形態の概略側面図を示している。プロセス・チャンバは、半導体製造プロセス・ツールに結合されたプロセス・チャンバでよい。ステージ190は、プロセス・チャンバ188内に配置することができる。ステージ190は、例えば、半導体製造工程段階で試料192を支持するようになっている。システム32は、測定具34がプロセス・チャンバ188の外部にある形になるようにプロセス・チャンバ188に結合されるが、プロセス・チャンバ内に配置されたページ190に結合されてもよい。例えば、プロセス・チャンバ188はプロセス・チャンバの1つまたは複数の壁内に配置された実質的に透明な材料からなる1つまたは複数の比較的小さなセクション194を含む。セクション194は、プロセス・チャンバの外部にある測定具のエネルギー源からエネルギー・ビームをプロセス・チャンバ内の試料の表面に送るようになっている。セクション194は、試料の表面から戻ってきたエネルギー・ビームをプロセス・チャンバ188の外部にある測定具34の検出器に送るように構成することもできる。実質的に透明な材料は、エネルギー源から届くエネルギー・ビームおよび戻ってくるエネルギー・ビームがプロセス・チャンバのセクション194を通り、しかも指向性の戻ってくるエネルギー・ビームの特性を変える望ましくない作用がない光学または材料特性を持つことができる。例えば、エネルギー・ビームの特性を変える望ましくない作用としては、これらに限定されないが、エネルギー・ビームの偏光または波長を変えたり、エネルギー・ビームの色収差を高くすることなどがある。さらに、GrimbergenらによるPCT出願第99/65056号に説明されているように、試料の処理中に使用している化学薬品からプロセス残滓が堆積されるのを低減するようなセクション194を構成でき、これは参照により本明細書に完全に規定されているかのように取り込まれる。

しかし、プロセス・チャンバおよびプロセス・チャンバ内に配置されているステージの外部にある測定具を結合する適切なシステムおよび方法は、例えば、プロセス・チャンバの構成および/または測定具の構成によって異なってよい。例えば、プロセス・チャンバ188の壁の中に配置されている比較的小さなセクション194の配置および寸法は、プロセス・チャンバ内のコンポーネントの構成によって異なることができる。したがって、プロセス・チャンバ188内で測定具34は化学薬品および環境条件に晒される機会が低減され、さらには実質的に排除されさえする。さらに、測定具34は、プロセス・チャンバ188に外部で結合され、測定具はプロセス・チャンバ188内で実行される工程段階の動作、性能、または制御を変えることはない。

図18に示されているように、測定具は、上述のリソグラフィ・プロセスの例での塗布後焼き付けプロセスの後の冷却プロセス、露光後焼き付けプロセス、現像プロセス、または本明細書で説明しているような工程段階などの工程段階で、試料の表面に向けてエネルギーを放射するように構成されている。さらに、測定具は、工程段階で試料の表面から戻ってきたエネルギーを検出するようになっている。測定具は、工程段階で実質的に連続してまたはさまざまな時間間隔により試料から戻ってきたエネルギーを検出するようになっている。

システムは、工程段階で試料の少なくとも第1の特性および第2の特性を判別するように構成されたプロセ