JP7111826B2 - 走査電子ビーム信号の対称性に基づく重複標的構造のオーバーレイ測定 - Google Patents

走査電子ビーム信号の対称性に基づく重複標的構造のオーバーレイ測定 Download PDF

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Description

本開示は、概して、オーバーレイ計測に関し、より詳細には、走査型電子顕微鏡オーバーレイ計測に関する。
半導体製造は、典型的には、１つの構造上に複数の層を製造することを必要とし、当該構造において、複数の層のうちの一部又は全部はパターン付き特徴を含む。オーバーレイ計測は、サンプルの様々な層上の構造の相対位置についての測定であり、当該相対位置は、製造されたデバイスの性能に重大な意味を持ち、典型的には厳しい公差内に制御されなければならない。例えば、オーバーレイ計測は、製造ツールの層毎の整列についての測定のように、異なるサンプル層上の特徴の相対位置を測定してもよい。
オーバーレイ測定は、一般に、デバイス特徴において直接的に実行されるのではなく、むしろ、鋭敏なオーバーレイ測定のために設計された特徴を有する専用のオーバーレイ標的において実行される。オーバーレイ標的の異なる層上の特徴は、一般に、空間的に分離していることにより、重複を解消し、埋込み層上の特徴の測定を容易にする。例えば、１つの層上のオーバーレイ標的要素が、事前に製造された層上のオーバーレイ標的要素の測定に影響を及ぼしてもよい。しかし、空間的に分離した標的要素と関連する空き領域は、マイクロエレクトロニクス製造と両立しなくてもよい。更に、デバイス特徴は、一般に、空間的に分離したオーバーレイ標的要素についてのオーバーレイ測定が測定誤差をもたらしてもよいような積重ね構造を含む。
米国特許出願公開第２００５／００８９７７３号 米国特許出願公開第２０１５／０２８５６２７号 米国特許出願公開第２０１５／０１１５１５４号 米国特許出願公開第２０１５／０２８７５６９号 米国特許第６５４１７７０号
そのため、積重ねオーバーレイ標的要素でのオーバーレイを測定するためのシステム及び方法を提供することが望ましい。
オーバーレイ計測システムが、本開示の１つ又は複数の例示的実施形態に従って開示される。１つの例示的実施形態では、システムは、粒子ビーム計測ツールに通信可能に結合された制御装置を含み、当該粒子ビーム計測ツールにおいて、粒子ビーム計測ツールは、サンプルにおけるオーバーレイ標的にわたって粒子ビームを走査し、当該サンプルにおいて、オーバーレイ標的は、サンプルの第１層上の第１層標的要素と、サンプルの第２層上の第２層標的要素と、を含む。別の例示的実施形態では、粒子ビーム計測ツールは、粒子ビームと第１層標的要素及び第２層標的要素の両方との相互作用と関連する走査信号を捕捉する。別の例示的実施形態では、制御装置は、粒子ビーム計測ツールから走査信号を受け取る。別の例示的実施形態では、制御装置は、１つ又は複数の対称性測定基準に対して、走査信号についての１つ又は複数の対称性測定値を決定する。別の例示的実施形態では、制御装置は、１つ又は複数の対称性測定値に基づいて、第１層と第２層との間のオーバーレイ測定値を生成し、当該オーバーレイ測定値において、走査信号の非対称性が、第１層標的要素に対する第２層標的要素の不整列を示し、そして、オーバーレイ測定値についての値が、１つ又は複数の対称性測定値に基づいている。
オーバーレイ計測方法が、本開示の１つ又は複数の例示的実施形態に従って開示される。１つの例示的実施形態では、方法は、サンプルにおけるオーバーレイ標的にわたって粒子ビームを走査することを含み、当該サンプルにおいて、オーバーレイ標的は、サンプルの第１層上の第１層標的要素及びサンプルの第２層上の第２層標的要素を含む。別の例示的実施形態では、方法は、粒子ビームと第１層標的要素及び第２層標的要素の両方との相互作用と関連する走査信号を捕捉することを含む。別の例示的実施形態では、方法は、１つ又は複数の対称性測定基準に対して、走査信号についての１つ又は複数の対称性測定値を決定することを含む。別の例示的実施形態では、方法は、１つ又は複数の対称性測定値に基づいて、第１層と第２層との間のオーバーレイ測定値を生成することを含み、当該オーバーレイ測定値において、走査信号の非対称性が、第１層標的要素に対する第２層標的要素の不整列を示し、そして、オーバーレイ測定値についての値が、１つ又は複数の対称性測定値に基づいている。別の例示的実施形態では、方法は、オーバーレイ測定値についての値に基づくオーバーレイ補正可能物をリソグラフィシステムに提供することにより、少なくとも１つの後続の露光についての露光条件を修正することを含む。
オーバーレイ計測システムが、本開示の１つ又は複数の例示的実施形態に従って開示される。１つの例示的実施形態では、システムは、サンプルにおけるオーバーレイ標的にわたって粒子ビームを走査する粒子ビーム計測ツールを含み、当該サンプルにおいて、オーバーレイ標的は、サンプルの第１層の第１層標的要素及びサンプルの第２層の第２層標的要素を含む。別の例示的実施形態では、粒子ビーム計測ツールは、粒子ビームと第１層標的要素及び第２層標的要素の両方との相互作用と関連する走査信号を更に捕捉する。別の例示的実施形態では、システムは、粒子ビーム計測ツールに結合された制御装置を含む。別の例示的実施形態では、制御装置は、粒子ビーム計測ツールから走査信号を受け取る。別の例示的実施形態では、制御装置は、１つ又は複数の対称性測定基準に対して、走査信号についての１つ又は複数の対称性測定値を決定する。別の例示的実施形態では、制御装置は、１つ又は複数の対称性測定値に基づいて、第１層と第２層との間のオーバーレイ測定値を生成し、オーバーレイ測定値において、走査信号の非対称性が、第１層標的要素に対する第２層標的要素の不整列を示し、そして、オーバーレイ測定値についての値が、１つ又は複数の対称性測定値に基づいている。
理解すべきは、上記の概要及び下記の詳細な説明の両方は、単に例示的及び説明的にすぎず、必ずしもクレームされるような本発明についての限定ではないことである。添付図面は、本明細書に組み込まれて、その一部分を構成し、そして、本発明の実施形態を示し、概要と共に、発明の原理を説明するのに役立つ。
本開示の多数の利点が、以下の添付図面への参照によって当業者によってよりよく理解されてもよい。
本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、デバイス相関型計測測定に適したオーバーレイ計測システムの概念図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、粒子ベースオーバーレイ計測ツールの概念図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、オーバーレイ計測方法において実行されるステップを示す流れ図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、積重ねオーバーレイ標的特徴を含む２層オーバーレイ計測標的の平面図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、積重ねオーバーレイ標的特徴を含む２層オーバーレイ計測標的の側面図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、入射粒子ビームに応答する、オーバーレイ計測標的からの複数の放出源の側面図を含む。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、系統的に変化する既知の非対称性オフセットを有する校正サンプルの側面図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、図５Ａの校正標的要素と関連する校正走査信号を含む。
参照が、ここで、開示された主題に対して詳細になされることになり、当該開示された主題が添付図面内に示される。本開示は、特定の実施形態及びその具体的特徴に関して具体的に表され、説明されてきた。本明細書に述べられた実施形態は、限定的ではなく、むしろ、例示的であるとみなされる。形式及び詳細における様々な変化及び修正が、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなくなされてもよいことが、当業者に直ちに明らかになるはずである。
本開示の実施形態は、粒子ビーム（例えば、電子ビーム、イオンビーム等）を２つのサンプル層上にある積重ねオーバーレイ標的要素にわたって走査することによってオーバーレイを決定することと、標的要素からの対応する走査信号を捕捉することと、走査信号の対称性に基づいて、オーバーレイ標的要素の相対位置を決定することと、を目的とする。
例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）計測ツール（例えば、限界寸法ＳＥＭ（ＣＤ－ＳＥＭ）等）、又は集束イオンビーム（ＦＩＢ）計測ツール等であって、これに限定されない粒子ビーム計測ツールが、オーバーレイ標的の一部分にわたって粒子ビームを走査してもよく、そして、粒子ビームに応答したサンプルからの放出を検出してもよい。放出は、粒子ビームに応答してサンプルから発出する様々なタイプの粒子及び／又は放射を含んでもよく、当該粒子及び／又は放射は、粒子ビームの後方散乱放出、２次放出（例えば、２次電子放出等）、又は電磁放射（例えば、光）等であって、これに限定されない。更に、粒子ビームが、相互作用体積に基づいて、サンプルの複数層上の標的要素と相互作用、したがって、これを特徴付けしてもよく、当該相互作用体積は、粒子ビームのエネルギによって少なくとも部分的に決定される。例えば、低エネルギ粒子ビームが用いられて、表層を特徴付けしてもよく、一方、比較的高い高エネルギ粒子ビームは、サンプル中により深く浸透して、以前に製造された層上の特徴を特徴付けしてもよい。
半導体デバイスは、基板上のパターン材料の複数のプリントされた層として形成されてもよい。それぞれのパターン層は、一連のプロセスステップによって製造されてもよく、当該プロセスステップとしては、１つ又は複数の材料堆積ステップ、１つ又は複数のリソグラフィステップ、又は１つ又は複数のエッチングステップ等が挙げられるが、これに限定されない。更に、それぞれのパターン層が、典型的に、最終デバイスを適切に構成するように、許容範囲内で製造されなければならない。例えば、プリント特性が、うまく特性評価されて制御されなければならず、当該プリント特性としては、位置合せと関連するオーバーレイ、又は層同士の間の要素の相対配置が挙げられるが、これに限定されない。したがって、オーバーレイ標的が、サンプルにわたる複数の場所において、１つ又は複数のパターン層上に製造されることにより、製造プロセスの効率的な特性評価を可能にしてもよい。この点に関して、パターン層上のオーバーレイ標的要素のプリント特徴の偏差が、半導体デバイスの一部分を形成するデバイス特徴を含む、層上の全ての要素のプリント特徴の偏差を表してもよい。しかし、デバイス特徴に対するオーバーレイ標的のサンプルにおけるサイズ、方向、密度及び／又は場所の差が、標的において測定されたオーバーレイとデバイス特徴の実際のオーバーレイとの間の不整合をもたらしてもよい。オーバーレイ標的におけるデバイス関連オーバーレイ測定を保証することが、そのため、オーバーレイ計測における現行の課題である。
本開示の実施形態は、デバイススケール特徴を有する専用のオーバーレイ標的においてオーバーレイを測定することを目的とする。この点に関して、オーバーレイ標的の要素は、対応するデバイス特徴と類似している特徴を有してもよく、当該特徴としては、サイズ、形状、方向又は密度等が挙げられ、これに限定されない。したがって、関心のデバイス構造とオーバーレイ標的とは、実質的に類似した特性を伴ってプリントしてもよく、当該特性が、標的対デバイスの誤差を軽減してもよい。
本開示の追加の実施形態は、関心の層上に基準的に積み重なった又は重複する要素を含むオーバーレイ標的におけるオーバーレイを測定することを目的とする。この点に関して、オーバーレイ標的は、大きい空き領域を解消してもよく、当該空き領域は、半導体設計ルールと両立しないことがある。更に、積重ね標的要素を含むオーバーレイ標的は、平坦視野及び平坦表面が粒子ベース計測ツール内に入ることを容易にして、ビーム配置歪み及び関連する測定誤差を軽減してもよい。
例えば、積重ねオーバーレイ標的のオーバーレイは、関心の層上の標的要素同士の間の相対位置に基づいてもよい。更に、積重ねオーバーレイ標的は、基準オーバーレイ（例えば、サンプル層同士の間に位置ずれが無い）が、関心の層上の標的要素のいずれかの選択された分布に対応するように製造されてもよい。例えば、積重ねオーバーレイ標的は、基準オーバーレイが標的要素の対称性構成に対応するように製造されてもよく、当該標的要素において、表面層上の標的要素が、表面下の層内の標的の直ぐ上方に製造されている（例えば、表面層内の特徴の対称直線は、表面下の層内の特徴の対称直線と整列している）。別の例として、積重ねオーバーレイ標的は、基準オーバーレイが標的要素の非対称性構成に対応するように製造されてもよく、当該標的要素において、表面層上の標的要素が、表面下の層上の標的要素に対して選択された非対称性オフセットを伴って製造されている。
本明細書において理解すべきは、積重ねオーバーレイ標的要素との粒子ビーム相互作用と関連するサンプル放出は、サンプルの複数の層上の標的要素と関連する複数の放出源を含んでもよいことである。例えば、積重ねオーバーレイ標的特徴と相互作用する電子ビームが、複数のサンプル層上の標的要素からの後方散乱放出及び２次放出の両方を同時に誘発することにより、検出された放出の源を識別することが、魅力的であってもよい。本開示の追加の実施形態は、１つ又は複数の積重ねオーバーレイ標的要素にわたる走査信号の対称性に基づいて、オーバーレイを検出することを目的とする。例えば、複数の層にわたって対称的に整列した標的構造の放出信号は、また、対称性であってもよい。逆に言うと、非対称的に整列した標的構造の放出信号は、非対称であってもよい。それで、走査信号の対称性は、下にある特徴の対称性の測定値、したがって、オーバーレイを判定するのに適した標的特徴の相対位置を提供してもよい。
本開示の追加の実施形態は、１つ又は複数の対称性測定基準に基づいて、オーバーレイについての値（例えば、複数の層上のオーバーレイ標的構造同士の間の位置ずれの値）を抽出することを目的としている。例えば、対称性測定基準としては、走査信号内のピークの数、走査信号内のピークの値、オーバーレイ標的構造の中心に対する走査信号のピークの場所、走査信号ピークの分離距離、又は走査信号の積分が挙げられてもよいが、これに限定されない。更なる実施形態は、対称性測定基準をオーバーレイ値に相関させることを目的とする。例えば、校正走査信号が、既知の非対称性オフセットを伴う複数の層上のオーバーレイ標的特徴を有する校正オーバーレイ標的に対して生成されてもよい。校正走査信号及び対応する既知の非対称性オフセットが、次いで用いられて、走査信号の対称性特性とオーバーレイ測定値との間の相関関係を生成することにより、オーバーレイ測定値が、相関関係に基づいて、任意の走査信号から抽出されてもよい。更に、相関関係が、当該技術分野で公知のいずれかの方法を用いて発生させられてもよく、当該方法としては、パターン認識技術、主成分分析、又は機械学習技術等が挙げられ、これに限定されない。
本開示の追加の実施形態は、オーバーレイ測定値に基づいたオーバーレイ補正可能物を生成することを目的とする。オーバーレイ補正可能物は、次いで、フィードバック及び／又はフィードフォワードデータとして製造ツール（例えば、リソグラフィツール）に提供されてもよい。例えば、サンプルにおいて測定された、現在のプロセスステップと関連するオーバーレイ測定値が用いられて、ドリフトを補償し、オーバーレイを、同じ又は後続のロット内の後続のサンプルにおけるプロセスステップに対して選択された公差内に保持してもよい。別の例として、現在のプロセスステップと関連するオーバーレイ測定値が、フィードフォワードされて、後続のプロセスステップを調整することにより、いずれかの測定されたオーバーレイ誤差を補償してもよい。
図１Ａは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、デバイス相関型計測測定に適したオーバーレイ計測システム１００の概念図である。一実施形態では、オーバーレイ計測システム１００は、少なくとも１つのオーバーレイ計測ツール１０２を含み、当該ツールは、積重ねオーバーレイ標的特徴の層内パターン設置距離及び層間オーバーレイ測定値を測定するのに適している。
別の実施形態では、オーバーレイ計測システム１００は、制御装置１０４を含む。別の実施形態では、制御装置１０４は、記憶媒体１０８上に保持されたプログラム命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサ１０６を含む。この点に関して、制御装置１０４の１つ又は複数のプロセッサ１０６は、本開示全体を通して説明される様々なプロセスステップのうちのいずれかを実行してもよい。例えば、制御装置１０４は、オーバーレイ計測ツール１０２からのデータを受け取ってもよく、そして、デバイス相関型オーバーレイデータを更に生成してもよい。別の例として、制御装置１０４は、オーバーレイ計測ツール１０２からのデータに基づいて、デバイス関連オーバーレイ補正可能物を生成してもよい。
更に、制御装置１０４は、リソグラフィツール等であって、これに限定されない１つ又は複数の外部製造ツールに通信可能に結合されてもよい。この点に関して、制御装置１０４は、外部製造ツールの入力を制御して、オーバーレイを、選択されたオーバーレイ公差内に維持するのに適した先進のプロセス制御装置（ＡＰＣ）として動作してもよい。
制御装置１０４の１つ又は複数のプロセッサ１０６は、当該技術分野で公知のいずれかの演算処理装置を含んでもよい。この意味で、１つ又は複数のプロセッサ１０６は、アルゴリズム及び／又は命令を実行するように構成されたいずれかのマイクロプロセッサタイプのデバイスを含んでもよい。一実施形態では、１つ又は複数のプロセッサ１０６は、本開示全体を通して説明するような、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、パラレルプロセッサ又はオーバーレイ計測システム１００を動作させるように構成されたプログラムを実行するように構成されたいずれかの別の計算機システム（例えば、ネットワーク計算機）から構成されてもよい。更に認識すべきは、用語「プロセッサ」とは、非一過性記憶媒体１０８からのプログラム命令を実行する１つ又は複数の演算処理装置を有するいずれかのデバイスを包含するように広く規定されてもよいことである。更に、本開示全体を通して説明されるステップは、単一の制御装置１０４、又はその代替として複数の制御装置によって実行されてもよい。その追加として、制御装置１０４は、共通のハウジング内に又は複数のハウジング内部に収容された１つ又は複数の制御装置を含んでもよい。このように、いずれかの制御装置又は制御装置の組合せが、オーバーレイ計測システム１００に一体化されるのに適したモジュールとして別個に実装されてもよい。
記憶媒体１０８は、関連する１又は複数のプロセッサ１０６によって実行可能なプログラム命令を記憶するのに適した当該技術分野で公知のいずれかの記憶媒体を含んでもよい。例えば、記憶媒体１０８は、非一過性記憶媒体を含んでもよい。別の例として、記憶媒体１０８としては、読取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気又は光学メモリデバイス（例えば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブ等が挙げられてもよいが、これに限定されない。更に留意するのは、記憶媒体１０８が、１つ又は複数のプロセッサ１０６と共通の制御装置ハウジング内に収容されてもよいことである。一実施形態では、記憶媒体１０８は、１つ又は複数のプロセッサ１０６及び制御装置１０４の物理的場所に対して遠隔に位置してもよい。例えば、制御装置１０４の１つ又は複数のプロセッサ１０６は、ネットワーク（例えば、インターネット、イントラネット等）を通してアクセス可能な遠隔メモリ（例えば、サーバ）にアクセスしてもよい。そのため、上記の説明は、本発明についての限定としてではなく、単に例示として解釈されなければならない。
別の例として、オーバーレイ計測ツール１０２は、サンプルにわたって集束ビームを走査し、そして、１つ又は複数の測定角で、１つ又は複数の検出器上のサンプルから放射する放射及び／又は粒子を捕捉することにより、画像を作成してもよい。集束ビームは、（例えば、検流計ミラー、圧電ミラー等を用いて）ビーム経路を修正することによって、及び／又は集束ビームの焦点体積を通してサンプルを並進させることによって、サンプルにわたって走査されてもよい。
図１Ｂは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、粒子ベースオーバーレイ計測ツール１０２の概念図である。オーバーレイ計測ツール１０２は、デバイス特徴又はデバイススケール特徴を分解するのに適したいずれかのタイプの計測ツールを含んでもよく、当該計測ツールとしては、電子ビーム計測ツール（例えば、ＳＥＭ、ＣＤ－ＳＥＭ等）、又はイオンビーム計測ツール（例えば、集束イオンビーム（ＦＩＢ）計測ツール）が挙げられるが、これに限定されない。
一実施形態では、オーバーレイ計測ツール１０２は、粒子源１１０（例えば、電子ビーム源、イオンビーム源等）を含むことにより、粒子ビーム１１２（例えば、電子ビーム、粒子ビーム等）を生成する。粒子源１１０は、粒子ビーム１１２を生成するのに適した当該技術分野で公知のいずれかの粒子源を含んでもよい。例えば、粒子源１１０としては、電子銃又はイオン銃が挙げられてもよいが、これに限定されない。別の実施形態では、粒子源１１０は、同調可能エネルギを粒子ビームに提供するように構成されている。例えば、電子源を含む粒子源１１０は、０．１ｋＶから３０ｋＶまでの範囲内の加速電圧を提供してもよいが、これに限定されない。別の例として、イオン源を含む粒子源１１０は、１～５０ｋｅＶの範囲内のエネルギを有するイオンビームを提供してもよいが、提供しなくてもよい。
別の実施形態では、オーバーレイ計測ツール１０２は、１つ又は複数の粒子集束要素１１４を含む。例えば、１つ又は複数の粒子集束要素１１４としては、単一の粒子集束要素、又は複合システムを形成する１つ又は複数の粒子集束要素が挙げられてもよいが、これに限定されない。別の実施形態では、１つ又は複数の粒子集束要素１１４は、粒子ビーム１１２をサンプルステージ１２０に位置するサンプル１１８まで導くように構成された粒子対物レンズ１１６を含む。更に、１つ又は複数の粒子源１１０は、当該技術分野で公知のいずれかのタイプの電子レンズを含んでもよく、当該電子レンズとしては、静電、磁気、単一電位又は二重電位レンズが挙げられるが、これに限定されない。
別の実施形態では、オーバーレイ計測ツール１０２は、１つ又は複数の検出器１２２を含むことにより、サンプル１１８から放射する粒子を撮像するか又は別様に検出する。一実施形態では、検出器１２２は、電子収集器（例えば、第２電子収集器、後方散乱電子検出器等）を含む。別の実施形態では、検出器１２２は、サンプル１１８からの電子及び／又は光子を検出するための光子検出器（例えば、光検出器、Ｘ線検出器、光電子倍増管（ＰＭＴ）検出器に結合されたシンチレーティング要素等）を含む。
別の実施形態では、示さないけれども、オーバーレイ計測ツール１０２は、１つ又は複数の集光レンズを含むことにより、サンプル１１８からの放出を捕捉し、それを１つ又は複数の検出器１２２まで導く。例えば、対物レンズ１１６は、集光レンズとして動作することにより、サンプルからの放出を集光してもよい。更に、１つ又は複数の集光要素（例えば、１つ又は複数の追加のレンズ、ビーム偏向器等）は、放出を１つ又は複数の検出器１２２まで導いてもよい。
理解すべきは、図１Ｂに表すようなオーバーレイ計測ツール１０２の説明、及び上記の関連する説明は、例示目的のためだけに提供され、限定として解釈されるべきではないということである。例えば、オーバーレイ計測ツール１０２は、同時にサンプル１１８を調べるのに適したマルチビーム及び／又はマルチカラムシステムを含んでもよい。更なる実施形態では、オーバーレイ計測ツール１０２は、１つ又は複数の電圧をサンプル１０８の１つ又は複数の場所に適用するように構成された１つ又は複数の構成要素（例えば、１つ又は複数の電極）を含んでもよい。この点に関して、オーバーレイ計測ツール１０２は、電圧コントラスト撮像データを生成してもよい。
ここで理解すべきは、サンプル１１８内での粒子ビーム１１２の浸透深さは、粒子エネルギに依存して、より高エネルギビームが、典型的には、より深くサンプル中に浸透してもよいことである。一実施形態では、オーバーレイ計測ツール１０２は、異なる粒子エネルギを利用して、サンプル１１８中への粒子ビーム１１２の浸透深さに基づいてデバイスの異なる層を調べる。例えば、オーバーレイ計測ツール１０２は、比較的低エネルギ電子ビーム（例えば、約１ｋｅＶ以下）を利用することにより、及び比較的高エネルギビーム（例えば、約１０ｋｅＶ以上）を利用して、以前に製造された層を特性評価してもよい。ここで理解すべきは、粒子エネルギの関数としての浸透深さが、異なる材料に対して変化することにより、特定の層に対する粒子エネルギの選択が、異なる材料について変化してもよいということである。
図２は、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、オーバーレイ計測方法２００において実行されるステップを示す流れ図である。出願人の注記によれば、オーバーレイ計測システム１００に関連して本明細書において上記した実施形態及び可能にする技術は、方法２００に拡張するように解釈されなければならない。しかし、更に留意すべきは、方法２００は、オーバーレイ計測システム１００の構成に限定されないことである。
一実施形態では、方法２００は、サンプルにおけるオーバーレイ標的にわたって粒子ビームを走査するステップ２０２を含み、当該サンプルにおいて、オーバーレイ標的は、サンプルの第１層上の第１層標的要素と、第１層に続いて製造されたサンプルの第２層上の第２層標的要素と、を含む。
図３Ａ及び３Ｂは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、積重ねオーバーレイ標的特徴を有するオーバーレイ標的を示す。具体的には、図３Ａは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、積重ねオーバーレイ標的特徴を含む２層オーバーレイ計測標的３０２の平面図である。更に、図３Ｂは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、積重ねオーバーレイ標的特徴を含む２層オーバーレイ計測標的３０２の側面図である。一実施形態では、オーバーレイ計測標的３０２は、サンプル１１８の第１層３０６上に第１層標的要素３０４を含み、サンプル１１８の第２層３１０上に第２層標的要素３０８を更に含む。例えば、第２層３１０は、第１層３０６に続いて製造されてもよく、そして、現在の製造層を表してもよい。１つ又は複数の追加の層が、後続の製造ステップにおいて、第２層標的要素３０８上に製造されることがあってもよい。
オーバーレイ標的の所定の層上の標的要素が、サンプルの２つ以上の層同士の間のオーバーレイを測定するのに適したいずれかのサイズ、形状、方向又は分布を有してもよい。例えば、図３Ａ及び３Ｂに示すように、第１層標的要素３０４は、第１層ピッチ３１２で周期的に分散されてもよく、第２層標的要素３０８は、第２層ピッチ３１４で分散されてもよい。更に、第１層標的要素３０４は、第１層要素幅３１６を有してもよく、一方、第２層標的要素３０８は、第２層要素幅３１８を有してもよい。それに加えて、異なる層上の標的特徴の周期及び／又は幅は、同じであってもよく、又は異なってもよい。例えば、図３Ａ及び３Ｂに示すように、第２層ピッチ３１４は、長さが第１層ピッチ３１２の３倍である。それに加えて、第２層要素幅３１８は、長さが第１層要素幅３１６の３倍超であることにより、それぞれの第２層標的要素３０８は、３つの第１層標的要素３０４に重複する。
一実施形態では、オーバーレイ標的の１つ又は複数の層上の標的特徴は、対応する層上のデバイス特徴を表すサイズ、形状、方向又は分布を有してもよい。この点に関して、オーバーレイ標的特徴は、対応するデバイス特徴と実質的に同じ特性（例えば、パターン設置誤差、側壁角、限界寸法等）を伴って製造されることにより、オーバーレイ標的上で測定されるオーバーレイは、サンプル上の対応するデバイス特徴のオーバーレイを正確に表してもよい。例えば、標的特徴ピッチ（例えば、第１層ピッチ３１２、第２層ピッチ３１４等）及び／又は標的特徴幅（例えば、第１層要素幅３１６、第２層要素幅３１８等）は、デバイス特徴を表してもよい。ここで認識されるべきは、サンプルの所定の層上のデバイス特徴は、変化したサイズ、形状、方向又は分布を有してもよいことである。したがって、デバイススケールオーバーレイ標的要素が、関心のデバイス特徴の少なくとも一部を表す寸法を有してもよい。
所定の層上の標的要素は、サンプルの２つ以上の層同士の間のオーバーレイを決定するのに適したいずれかの構成に積み重ねられてもよい。一実施形態では、隣接するサンプル層上の少なくともいくつかの標的要素は、基準的対称性の構成に製造される。この点に関して、サンプル層同士の間のオーバーレイは、（例えば、非対称性製造による）対称性の破壊に基づいて識別されてもよい。
例えば、図３Ｂの側面図に示すように、第２層標的要素３０８ａは、対称性構成で第１層標的要素３０４ａ上方に（及び、第１層標的要素３０４ａ～ｃのグループ上方に対称的に）直接製造されてもよく、当該第１層標的要素は、第１層３０６と第２層３１０との間の位置ずれが無いことに関連する基準オーバーレイを表してもよいが、表さなくてもよい。したがって、第１層３０６と第２層３１０との間の標的特徴の分離方向（例えば、図３Ａ及び３ＢにおけるＸ方向）に沿った位置ずれは、第１層標的要素３０４に対する第２層標的要素３０８の対称性の破壊として現れてもよい。更に、第１層標的要素３０４に対する第２層標的要素３０８の対称性の破壊は、対称性構成に対する第２層標的要素３０８同士の間の位置ずれの値を示す非対称性オフセットによって特性評価されてもよい。
しかし、理解すべきは、関連する説明とともに、図３Ａ及び３Ｂに示すオーバーレイ計測標的３０２は、例示目的のためだけに提供され、そして、限定として解釈されてはならないことである。例えば、オーバーレイ標的は、オーバーレイ測定のための関心の隣接する層上に標的要素が積み重ねられているような、１つ又は複数の層内に単一の標的要素を有してもよい。別の例として、第２層要素幅３１８が、第１層要素幅３１６よりも小さいことにより、第１層標的要素３０４の一部分が、平面図から視認できてもよい。別の例として、第２層ピッチ３１４が、第１層ピッチ３１２と等しいか、又はそれより小さくてもよい。別の例として、所定の層上のオーバーレイ標的特徴が、対称性が関心の層同士の間で保たれている限り、可変のサイズ、形状、方向及び／又は分布を有してもよい。
ステップ２０２は、オーバーレイ標的（例えば、オーバーレイ計測標的３０２）にわたって任意のタイプの粒子ビームを走査することを含んでもよい。例えば、粒子ビームは、粒子ベースオーバーレイ計測ツール１０２を用いて生成されてもよいが、生成されなくてもよい。したがって、粒子ビーム（例えば、粒子ビーム１１２等）としては、電子ビーム、イオンビーム（例えば、陽子ビーム等）、又は中性粒子のビームが挙げられるが、これに限定されない。
更に、ステップ２０２が、オーバーレイ標的の１つ又は複数の標的要素にわたって粒子ビームを走査することにより、粒子ビームは、複数の関心の層上の標的要素と相互作用してもよい。本明細書で上記したように、粒子ビーム（例えば、粒子ビーム１１２等）の相互作用体積及び／又は相互作用深さは、ビームエネルギに伴って増加する粒子ビームの浸透深さと共に、少なくともビームエネルギの機能であってもよい。
例えば、図３Ａ及び３Ｂを再び参照すると、ステップ２０２は、十分なビームエネルギを有する粒子ビームを少なくとも第２層標的特徴３０４ａにわたって走査することにより、第１層標的要素３０４ａ～ｃと相互作用することを含んでもよい。
別の実施形態では、方法２００は、粒子ビームと第１層標的要素及び第２層標的要素の両方との相互作用と関連する走査信号を捕捉するステップ２０４を含む。例えば、ステップ２０４は、ステップ２０２において走査された粒子ビームに応答してサンプルから検出された放出と関連する走査信号を捕捉することを含んでもよい。更に、走査信号は、粒子ビームによってサンプルを走査することに応答して生成された複数タイプの放出に基づいて生成されてもよく、当該粒子ビームとしては、粒子ビームの後方散乱放出（ＢＳＥ）若しくは粒子の２次電子放出（ＳＥ）及び／又は電磁波放射（例えば、光）等が挙げられ、これに限定されない。
図４は、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、入射粒子ビーム１１２に応答したオーバーレイ計測標的３０２からの複数の放出源の側面図を含む。側面図４０２は、サンプル内での粒子ビーム１１２の反射と関連する（例えば、粒子ビーム１１２の弾性散乱と関連する）後方散乱されたいくつかのあり得る放出源を示し、側面図４０４は、サンプル１１８内での粒子ビーム１１２の吸収によって誘発された２次放出のいくつかのあり得る源を示す。
一実施形態では、粒子ビーム１１２は、（例えば、走査型電子顕微鏡計測システムによって生成された）電子ビームを含む。粒子ビーム１１２との相互作用は、次いで、サンプルから多数の放出信号を生成してもよい。例えば、粒子ビーム１１２は、第２層３１０を通過した後に、第２層標的要素３０８ａとの相互作用に基づいて第２層ＢＳＥ４０６を、及び／又は第１層標的要素３０４ａとの相互作用に基づいて第１層ＢＳＥ４０８を生成してもよい。別の例として、粒子ビーム１１２は、複数源からの２次電子（ＳＥ）の生成を誘発してもよい。例えば、粒子ビーム１１２は、第２層標的要素３０８ａから第２層ＳＥ４１０を生成してもよい。別の例では、粒子ビーム１１２は、第２層３１０を通過した後に、第１層標的要素３０４ａから第１層ＳＥ４１２を生成してもよい。別の例では、図４に示すように、追加の第２層ＳＥ４１４は、第１層３０６内で生成された第１層ＢＳＥ４０８の一部分を吸収する際に第２層３１０内で生成され、そして表面に向かって後方伝播してもよい。
粒子ビーム１１２に応答して生成された放出が、関心の放出を捕捉するのに適した任意の数の検出器によって、ステップ２０２において捕捉されてもよい。例えば、放出は、オーバーレイ計測システム１００の少なくとも１つの検出器１２２によって捕捉されてもよい。更に、検出器１２２のうちのいずれかは、走査中にサンプルにわたる粒子ビーム１１２の位置の関数として捕捉される信号の強度と関連する走査信号を生成してもよい。
別の実施形態では、方法２００は、１つ又は複数の対称性測定基準に対して、走査信号についての１つ又は複数の対称性測定値を決定するステップ２０６を含む。別の実施形態では、方法２００は、１つ又は複数の対称性測定値に基づいて、第１層と第２層との間のオーバーレイ測定値を生成するステップ２０８を含み、走査信号の非対称性が、第１層標的要素に対する第２層標的要素の不整列を示し、オーバーレイ測定の値が、１つ又は複数の対称性測定値に基づいている。走査信号についての１つ又は複数の対称性測定値を決定するステップ２０６及び／又はステップ２０８は、オーバーレイ計測システム１００の制御装置１０４を用いて実行されてもよいけれども、実行されなくてもよい。例えば、制御装置１０４は、検出器１２２に通信可能に結合されて走査信号を受け取ってもよく、そして、走査信号を更に分析して走査信号の対称性を分析してもよく、更に、対称性測定値に基づいてオーバーレイ測定を生成してもよい。
本明細書で認識されるのは、検出器（例えば、検出器１２２）は、サンプルからの複数の放出源（例えば、第１層ＢＳＥ４０８、第２層ＢＳＥ４０６、第１層ＳＥ４１２、第２層ＳＥ４１０、及び／又は追加の第２層ＳＥ４１４のいずれかの組合せ）を同時に捕捉してもよいということである。しかし、放出源の任意の組合せを含む走査信号の対称性又は非対称性が、粒子ビームによって走査されたサンプル特徴の根底にある対称性又は非対称性を反映してもよいことがあり得る。従って、ステップ２０６は、任意の数の対称性測定基準に対して対称性測定値を決定することによって、走査信号を特性評価してもよい。更に、ステップ２０８は、対称性測定値に基づいて、オーバーレイ測定値を決定してもよい。
例えば、非ゼロのオーバーレイの存在（例えば、サンプル層の位置ずれ）は、基準対称性測定値からの、走査信号の対称性測定値の偏差に基づいて識別されてもよい。例えば、非ゼロのオーバーレイは、オーバーレイ標的要素の対称性構成、又は選択された非対称性オフセットと関連する選択された非対称性構成に対応してもよい。更に、サンプル層同士の間の位置ずれの強度及び／又は方向を含むオーバーレイ測定値が、１つ又は複数の対称性測定基準に対する走査信号の分析に基づいて生成されてもよい。
一実施形態では、オーバーレイ測定値は、既知の非対称性オフセット（例えば、対称性構成からの関心のサンプル層上の標的特徴の既知の偏差）と対応する走査信号との間にマッピングを提供する校正データセットに対して生成されてもよい。例えば、１つ又は複数の校正サンプルが、関心のサンプル層同士の間で系統的に変化する非対称性オフセットを伴って配列された、測定されるべきオーバーレイ標的に対応する積重ねオーバーレイ標的要素（例えば、オーバーレイ計測標的３０２等）を伴って製造されてもよい。更に、それぞれの既知の非対称性オフセットと関連する校正走査信号が、オーバーレイ計測ツール（例えば、オーバーレイ計測ツール１０２）によって生成されてもよい。校正走査信号と関連する対称性測定値が、このように分析されて、対称性測定値と既知の非対称性オフセットとの間のマッピングを生成してもよい。したがって、校正データセットが用いられて、いずれかの関心のサンプルにおいて測定された走査信号を非対称性オフセットにマッピングしてもよい。
非対称性オフセットは、次いで、オーバーレイ値に相関させられてもよい。例えば、対応する標的特徴の非対称性オフセットの偏差に対する走査信号の感度は、異なるオフセットについて変化してもよい。したがって、オーバーレイ標的は、関心のサンプル層上の標的特徴同士の間のいずれかの選択された非対称性オフセットを伴って製造されることにより、所望の感度を提供してもよい。
図５Ａは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、系統的に変化する既知の非対称性オフセットを有する校正サンプル５０２の側面図である。一実施形態では、校正サンプル５０２は、校正サンプル５０２の第１層５０６上に第１層校正標的要素５０４を含み、そして、校正サンプル５０２の第２層５１０上に第２層校正標的要素５０８を更に含む。更に、校正標的要素（例えば、第１層校正標的要素５０４、第２層校正標的要素５０８等）は、関心の対応するオーバーレイ標的上のオーバーレイ標的要素（例えば、オーバーレイ計測標的３０２等）と実質的に同じサイズ、形状及び方向を有してもよい。この点に関して、校正オーバーレイ標的要素は、対応するオーバーレイ標的と実質的に同じ特性（例えば、パターン設置誤差、限界寸法、側壁角等）を伴って製造されてもよい。
校正標的要素は、系統的に変化する既知の非対称性オフセット（例えば、第１層５０６上の標的要素に対する対称性構成からの第２層５１０の標的要素の場所についての偏差）を伴って製造されてもよい。例えば、図５Ａに示すように、第２層校正標的要素５０８ａは、ゼロの非対称性オフセット５１２を伴って、対応する第１層校正標的要素５０４ａ上方に対称的に製造されてもよく、第２層校正標的要素５０８ｂ、ｃは、等しく反対の非対称性オフセット５１２ｂ、ｃ（例えば、非対称性）を伴って、対応する第１層校正標的要素５０４ｂ、ｃ上方に対称的に製造されてもよく、第２層校正標的要素５０８ｄ、ｅは、等しく反対の非対称性オフセット５１２ｄ、ｅ等を伴って、対応する第１層校正標的要素５０４ｄ、ｅ上方に対称的に製造されてもよい。
図５Ｂは、本開示の１つ又は複数の実施形態に従う、図５Ａの校正標的要素と関連する校正走査信号５１４を含む。例えば、校正走査信号５１４ａは、第１校正標的要素５０４ａ及び第２校正標的要素５０８ａに対応してもよく、校正走査信号５１４ｂは、第１校正標的要素５０４ｂ及び第２校正標的要素５０８ｂに対応してもよく、校正走査信号５１４ｃは、第１校正標的要素５０４ｃ及び第２校正標的要素５０８ｃに対応してもよく、校正走査信号５１４ｄは、第１校正標的要素５０４ｄ及び第２校正標的要素５０８ｄに対応してもよく、そして、校正走査信号５１４ｅは、第１校正標的要素５０４ｅ及び第２校正標的要素５０８ｅに対応してもよい。
本明細書に上記されたように、校正走査信号５１４の対称性は、対応する校正標的要素の製造対称性、従って、第１層５０６に対する第２層５１０上の校正標的要素同士の間の非対称性オフセット（例えば、位置ずれ）を示してもよい。例えば、校正走査信号５１４ａは、対称性分布を有し、校正走査信号５１４ｂ、ｃは、第１非対称分布についての等しく反対の事例を有し、そして、校正走査信号５１４ｄ、ｅは、第２非対称信号についての等しく反対の事例を有する。
更に、図５Ａに示すように、校正走査信号５１４は、系統的に変化する分布を示してもよく、当該分布は、第１層５０６に対する第２層５１０上の校正標的要素の系統的に変化する非対称性オフセットに対応する。例えば、校正走査信号５１４ｂ～ｅは、校正走査信号５１４ａからの系統的偏差を示してもよく、当該系統的偏差は、等しく反対の方向のゼロでない非対称性オフセットが校正走査信号５１４の対応する偏差になっている概念的表現５１６によって概念的に示されてもよい。したがって、校正走査信号５１４は、対称性測定基準に対して特性評価されることにより、対称性測定基準と非対称性オフセット（例えば、対称性からの偏差）との間のマッピングを提供してもよい。
更に、理解すべきは、図５Ａの校正走査信号５１４の概念的表現５１６が、校正走査信号５１４の特性値ではなく、むしろ、校正走査信号５１４の系統的偏差を概念的に示すことが目的とされていることである。例えば、図５Ａの校正走査信号５１４の概念的表現５１６は、１つ又は複数の対称性測定基準に対する校正走査信号５１４の１つ又は複数の対称性測定値の系統的変動を反映してもよいけれども、反映しなくてもよい。
オーバーレイ標的の走査信号及び／又は校正サンプル５０２は、当該技術分野で公知の任意のタイプの対称性測定基準の任意の組合せに対して評価されてもよい。この点に関して、走査信号と非対称性オフセットとの間のマッピングが、走査信号の実際の分布ではなく、むしろ、走査信号の対称性測定値に基づいてもよい。
一実施形態では、走査測定基準は、走査信号内のピークの数を含む。例えば、対称校正走査信号５１４ａは、単一のピークを含み、一方、非対称性校正走査信号５１４ｂ～ｅは、複数の（例えば、２つの）ピークを含む。
別の実施形態では、走査測定基準は、走査信号の範囲内にピークの場所を含む。例えば、走査信号の範囲内のピークの場所は、非対称性オフセットの値に基づいて変化してもよい。一例において、図５Ｂに示すように、対称性校正走査信号５１４ａは、関連する対称的に積み重ねられたオーバーレイ標的要素の中心（例えば、０の位置）にあるピークを有してもよく、一方、非対称性校正走査信号５１４ｂ～ｅ内の１つ又は複数のピークは、０の位置から外れてもよい。
別の実施形態では、走査測定基準が、走査信号の範囲内にピークの分離を含む。例えば、走査信号の範囲内でのピークの分離は、非対称性オフセットの値に基づいて変化してもよい。一例において、図５Ｂに示すように、対称性校正走査信号５１４ａは、単一のピークを有してもよく、一方、校正走査信号５１４ｂ、ｃは、第１ピーク分離５１８を有するピークを含んでもよく、そして、校正走査信号５１４ｄ、ｅは、第２ピーク分離５２０を有するピークを含んでもよい。
別の実施形態では、走査測定基準は、走査信号の範囲内にピークの値を含む。例えば、走査信号の範囲内のピークの値は、非対称性オフセットの値に基づいて変化してもよい。一例では、図５Ｂに示すように、対称性校正走査信号５１４ａは、第１ピーク値を有する単一のピークを有してもよく、一方、校正走査信号５１４ｂ、ｃは、第１ピーク値５２２を有するピークを含んでもよく、そして、校正走査信号５１４ｄ、ｅは、第２ピーク値５２４及び第３ピーク値５２６を有するピークを含んでもよい。
別の実施形態では、走査測定基準は、走査信号の積分を含む。例えば、走査信号の積分は、非対称性オフセットの値に基づいて変化してもよい。
対称性測定基準に基づく対称性測定値と対応する非対称性オフセットとの間のマッピングは、当該技術分野において公知のいずれかの技術を用いて達成されてもよい。例えば、走査信号は、データフィッティング及び最適化技術を用いて分析されてもよく、当該技術としては、ライブラリ、高速次数低減モデル、回帰、データ変換分析（例えば、フーリエ又はウェーブレット変換、カルマンフィルタ等）、次元縮退アルゴリズム（例えば、主成分分析（ＰＣＡ）、独立成分分析（ＩＣＡ）、局所線形埋め込み（ＬＬＥ）等）、又はデータのスパース表現が挙げられるが、これに限定されない。
別の実施形態では、走査信号と非対称性オフセットとの間のマッピングは、機械学習アルゴリズムをトレーニングすることによって生成されてもよく、当該機械学習アルゴリズムとしては、ニューラルネットワーク又はサポートベクターマシン（ＳＶＭ）アルゴリズム等が挙げられるが、これに限定されない。例えば、対応する非対称性オフセット、及び校正走査信号（例えば、校正走査信号５１４）又は１つ又は複数の対称性測定基準に基づく校正信号の対称性測定値のいずれかの組合せは、トレーニング信号として機械学習アルゴリズムに提供されてもよい。この点に関して、機械学習アルゴリズムは、非対称性オフセットと関連する校正走査信号との間の相関関係及び／又は校正走査信号の対称性測定値を決定してもよい。一旦機械学習アルゴリズムがトレーニングされてしまうと、機械学習アルゴリズムは、ステップ２０２において生成された走査信号及びトレーニング段階中に生成されたマッピングに基づいて測定されているサンプル１１８についての非対称性オフセットを決定してもよい。
別の実施形態では、ステップ２０８は、サンプル層上のオーバーレイ標的特徴同士の間の非対称性オフセットに基づいて、関心のサンプル層についてのオーバーレイ測定値を生成することを含む。本明細書において上記したように、オーバーレイ標的は、オーバーレイ標的要素のいずれかの選択された非対称性オフセットを伴って製造されてもよい。したがって、ステップ２０８は、選択された値によって非対称性オフセットを調整して、オーバーレイ測定値を生成することを含んでもよい。
別の実施形態では、方法２００は、デバイス関連オーバーレイに基づいたオーバーレイ補正可能物をリソグラフィシステムに提供して、少なくとも１つの後続の露光についての露光条件を修正するというステップ２１０を含む。
例えば、ステップ２１０は、製造ツールについての制御パラメータ（又は、制御パラメータに対する補正）を生成することを含んでもよく、当該製造ツールとしては、デバイス関連オーバーレイに基づくリソグラフィツール等が挙げられるが、これに限定されない。制御パラメータは、制御システムによって生成されてもよく、当該制御システムとしては、オーバーレイ計測システム１００の制御装置１０４等が挙げられるが、これに限定されない。オーバーレイ補正可能物は、フィードバック及び／又はフィードフォワード制御ループの部分として提供されてもよい。一実施形態では、サンプルにおいて測定された現在のプロセスステップに関連するデバイス関連オーバーレイ測定値が用いられて、１つ又は複数の製造プロセスのドリフトを補償し、したがって、同じ又は異なるロット内の後続のサンプルでの複数の露光にわたって、選択された公差内にオーバーレイを維持してもよい。別の実施形態では、現在のプロセスステップに関連するデバイス関連オーバーレイ測定値がフィードフォワードされて、後続のプロセスステップを調整することにより、いずれかの測定されたオーバーレイ誤差を補償してもよい。例えば、後続の層上のパターンの露光は、後続の層の測定されたオーバーレイに整合するように調整されてもよい。
オーバーレイ測定のためのシステム及び方法が、２０１２年１２月１１日に発行された、「ＯＶＥＲＬＡＹ ＭＡＲＫＳ，ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＯＶＥＲＬＡＹ ＭＡＲＫ ＤＥＳＩＧＮ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＯＶＥＲＬＡＹ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」という名称の米国特許第８，３３０，２８１号、２０１６年１０月２５日に発行された、「ＰＥＲＩＯＤＩＣ ＰＡＴＴＥＲＮＳ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＴＯ ＣＯＮＴＲＯＬ ＭＩＳＡＬＩＧＮＭＥＮＴ ＢＥＴＷＥＥＮ ＴＷＯ ＬＡＹＥＲＳ」という名称の米国特許第９，４７６，６９８号、２００９年６月２日に発行された、「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＤＥＴＥＲＭＩＮＩＮＧ ＯＶＥＲＬＡＹ ＯＦ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＨＡＶＩＮＧ ＲＯＴＡＴＩＯＮＡＬ ＯＲ ＭＩＲＲＯＲ ＳＹＭＭＥＴＲＹ」という名称の米国特許第７，５４１，２０１号、２００７年７月１０日に発行された、「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＯＶＥＲＬＡＹ ＥＲＲＯＲＳ ＵＳＩＮＧ ＳＣＡＴＴＥＲＯＭＥＴＲＹ」という名称の米国特許第７，２４２，４７７号、２０１３年２月７日に公開された、「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ Ａ ＱＵＡＬＩＴＹ ＭＥＴＲＩＣ ＦＯＲ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＰＲＯＣＥＳＳ ＣＯＮＴＲＯＬ」という名称の米国特許出願公開第２０１３／００３５８８８号、及び２０１５年１２月１５日に発行された、「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＳＥＭ ＯＶＥＲＬＡＹ ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ」という名称の米国特許第９，２１４，３１７号に概して記載されており、これらの全ては参照によって全体として本明細書に組み込まれる。
本明細書で説明した主題は、時には、別の構成要素の内部に具備された、又はそれらに接続された異なる構成要素を示す。理解すべきは、かかる表された構成が単に例示的であること、そして、実際に、同じ機能を達成する多くの別の構成が実施されてもよいことである。概念上の意味では、同じ機能を達成するための構成要素のいずれかの配列が、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。それゆえに、特定の機能を達成するために本明細書において組み合わされたいずれかの２つの構成要素は、所望の機能が構成又は中間構成要素に関わらず達成されるように、互いに「関連している」と考えられてもよい。同様に、そのように関連付けられたいずれかの２つの構成要素は、また、所望の機能を達成するように互いに「接続されている」又は「結合されている」と考えられてもよく、そして、そのように関連付けられることができるいずれかの２つの構成要素は、また、所望の機能を達成するように互いに「接続可能である」と考えられてもよい。接続可能であることの特定の例としては、物理的に相互作用可能、及び／又は物理的に相互作用する構成要素、及び／又は無線で相互作用可能、及び／又は無線で相互作用する構成要素、及び／又は論理的に相互作用可能、及び／又は論理的に相互作用する構成要素が挙げられるが、これに限定されない。
本開示及びその付随する利点のうちの多くが、上記の記載によって理解されることになると考えられ、様々な変化が、開示された主題から逸脱することがないか、又はそれの具体的な利点のうちの全てを犠牲にすることなく、構成要素の形式、構成及び配列においてなされてもよいことが明らかになるであろう。記載した形式が、単に説明的なものであり、かかる変化を包含する及び含むことが以下のクレームの意図である。更に、本発明が添付クレームによって規定されることが理解されるべきである。

Claims (33)

  1. オーバーレイ計測システムであって、
    粒子ビーム計測ツールに通信可能に結合された制御装置を備え、前記制御装置は、プログラム命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサを含み、前記プログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、
    前記粒子ビーム計測ツールから走査信号を受け取るステップであって、前記粒子ビーム計測ツールは、サンプルにおけるオーバーレイ標的にわたって粒子ビームを走査するように構成され、前記オーバーレイ標的は、前記サンプルの第１層上の第１層標的要素及び前記第１層に続いて製造された前記サンプルの第２層上の第２層標的要素を含み、前記粒子ビーム計測ツールは、前記粒子ビームと前記第１層標的要素及び前記第２層標的要素の両方との相互作用と関連する走査信号を捕捉するように更に構成されている、ステップと、
    １つ又は複数の対称性測定基準に対して、前記走査信号についての１つ又は複数の対称性測定値を決定するステップと、
    前記１つ又は複数の対称性測定値に基づいて、前記第１層と前記第２層との間のオーバーレイ測定値を生成するステップであって、前記走査信号の非対称性が、前記第１層標的要素に対する前記第２層標的要素の不整列を示し、前記オーバーレイ測定値についての値が、前記１つ又は複数の対称性測定値に基づいている、ステップと、
    １つ又は複数の、系統的に変化する既知の非対称性オフセットを有する校正サンプルにおける前記第１層標的要素及び前記第２層標的要素の１つ又は複数の既知のオーバーレイ構成に基づいて、前記粒子ビーム計測ツールによって生成された１つ又は複数の校正走査信号を含む校正データセットを受け取るステップと、
    前記１つ又は複数の対称性測定基準に基づいて、前記１つ又は複数の校正走査信号についての１つ又は複数の校正対称性測定値を決定するステップであって、前記オーバーレイ測定値を生成するステップが、
    前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップを含む、ステップと、を実行させるように構成されている、オーバーレイ計測システム。
  2. 前記１つ又は複数のプロセッサは、プログラム命令を実行するように更に構成され、前記プログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、前記オーバーレイ測定値についての前記値に基づいたオーバーレイ補正可能物をリソグラフィシステムに提供して少なくとも１つの後続の露光についての露光条件を修正させる、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  3. 前記走査信号は、後方散乱させられた粒子ビーム信号又は２次放出信号のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  4. 前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップは、
    パターン比較技術を用いる、前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップを含む、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  5. 前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップは、
    機械学習技術を用いる、前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップを含む、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  6. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号内にいくつかのピークを含む、
    請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  7. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号のピークの場所を含む、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  8. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号の中心位置に対する前記走査信号のピークの場所を含む、請求項７に記載のオーバーレイ計測システム。
  9. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号の２つ以上のピークの間の分離距離を含む、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  10. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号の積分を含む、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  11. 前記粒子ビームのエネルギが、前記第１層標的要素の深さに整合する、サンプル内での相互作用深さを提供するように選択される、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  12. 前記第１層標的要素は、１組の第１層標的要素のうちの１つであり、前記第２層標的要素は、１組の第２層標的要素のうちの１つであり、前記制御装置によって受け取られた前記走査信号は、前記１組の第１層標的要素及び前記１組の第２層標的要素と関連する前記制御装置によって受け取られた１組の走査信号のうちの１つであり、前記１つ又は複数のプロセッサは、プログラム命令を実行するように更に構成され、前記プログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、
    前記１つ又は複数の対称性測定基準に対して、前記１組の走査信号についての１組の対称性測定値を決定するステップと、
    前記１組の対称性測定値に基づいて、前記第１層と前記第２層との間のオーバーレイ測定値を生成するステップと、
    を行なわせる、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  13. 前記１組の第１層標的要素は、第１ピッチで分散され、前記１組の第２層標的要素は、第２ピッチで分散される、請求項１に記載のオーバーレイ計測システム。
  14. 前記第１ピッチは、前記第２ピッチに等しい、請求項１３に記載のオーバーレイ計測システム。
  15. 前記第１ピッチと前記第２ピッチとは、異なる、請求項１３に記載のオーバーレイ計測システム。
  16. オーバーレイ計測システムであって、
    サンプルにおけるオーバーレイ標的にわたって粒子ビームを走査するように構成された粒子ビーム計測ツールであって、前記オーバーレイ標的は、前記サンプルの第１層上に第１層標的要素、及び前記第１層に続いて製造された前記サンプルの第２層上に第２層標的要素を含み、前記粒子ビーム計測ツールは、前記粒子ビームと前記第１層標的要素及び前記第２層標的要素の両方との相互作用と関連する走査信号を捕捉するように更に構成されている、粒子ビーム計測ツールと、
    前記粒子ビーム計測ツールに通信可能に結合された制御装置であって、前記制御装置は、プログラム命令を実行するように構成された１つ又は複数のプロセッサを含み、前記プログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、
    前記粒子ビーム計測ツールから前記走査信号を受け取るステップと、
    １つ又は複数の対称性測定基準に対して、前記走査信号についての１つ又は複数の対称性測定値を決定するステップと、
    前記１つ又は複数の対称性測定値に基づいて、前記第１層と前記第２層との間のオーバーレイ測定値を生成するステップであって、前記走査信号の非対称性は、前記第１層標的要素に対する前記第２層標的要素の不整列を示し、前記オーバーレイ測定値についての値が、前記１つ又は複数の対称性測定値に基づいている、ステップと、
    １つ又は複数の、系統的に変化する既知の非対称性オフセットを有する校正サンプルにおける前記第１層標的要素及び前記第２層標的要素の１つ又は複数の既知のオーバーレイ構成に基づいて、前記粒子ビーム計測ツールによって生成された１つ又は複数の校正走査信号を含む校正データセットを受け取るステップと、
    前記１つ又は複数の対称性測定基準に基づいて、前記１つ又は複数の校正走査信号についての１つ又は複数の校正対称性測定値を決定するステップであって、前記オーバーレイ測定値を生成するステップが、
    前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップを含む、ステップと、を行なわせるように構成されている、制御装置と、を備える、オーバーレイ計測システム。
  17. 前記１つ又は複数のプロセッサは、プログラム命令を実行するように更に構成され、前記プログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、前記オーバーレイ測定値についての前記値に基づくオーバーレイ補正可能物をリソグラフィシステムに提供して少なくとも１つの後続の露光についての露光条件を修正させる、請求項１７に記載のオーバーレイ計測システム。
  18. 前記粒子ビーム計測ツールは、電子ビーム計測ツールを備える、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  19. 前記粒子ビーム計測ツールは、集束イオンビーム計測ツールを備える、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  20. 前記走査信号は、後方散乱させられた粒子ビーム信号又は２次放出信号のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  21. 前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップは、
    パターン比較技術を用いる、前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップを含む、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  22. 前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップは、
    機械学習技術を用いる、前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップを含む、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  23. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号内のピークの数を含む、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  24. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号のピークの場所を含む、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  25. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号の中心位置に対する前記走査信号のピークの場所を含む、請求項２４に記載のオーバーレイ計測システム。
  26. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号の２つ以上のピークの間の分離距離を含む、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  27. 前記１つ又は複数の対称性測定基準は、前記走査信号の積分を含む、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  28. 前記粒子ビームのエネルギが、前記第１層標的要素の深さに整合する、サンプル内での相互作用深さを提供するように選択される、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  29. 前記第１層標的要素は、１組の第１層標的要素のうちの１つであり、前記第２層標的要素は、１組の第２層標的要素のうちの１つであり、前記制御装置によって受け取られた前記走査信号は、前記１組の第１層標的要素及び前記１組の第２層標的要素と関連する、前記制御装置によって受け取られた１組の走査信号のうちの１つであり、前記１つ又は複数のプロセッサは、プログラム命令を実行するように更に構成され、前記プログラム命令は、前記１つ又は複数のプロセッサに、
    前記１つ又は複数の対称性測定基準に対して、前記１組の走査信号についての１組の対称性測定値を決定するステップと、
    前記１組の対称性測定値に基づいて、前記第１層と前記第２層との間のオーバーレイ測定値を生成するステップと、
    を行わせる、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  30. 前記１組の第１層標的要素は、第１ピッチで分散され、前記１組の第２層標的要素は、第２ピッチで分散される、請求項１６に記載のオーバーレイ計測システム。
  31. 前記第１ピッチは、前記第２ピッチに等しい、請求項３０に記載のオーバーレイ計測システム。
  32. 前記第１ピッチと前記第２ピッチとは、異なる、請求項３０に記載のオーバーレイ計測システム。
  33. オーバーレイ計測方法は、
    サンプルにおけるオーバーレイ標的にわたって粒子ビームを走査するステップであって、前記オーバーレイ標的は、前記サンプルの第１層上の第１層標的要素、及び前記第１層に続いて製造された前記サンプルの第２層上の第２層標的要素を含む、ステップと、
    前記粒子ビームと前記第１層標的要素及び前記第２層標的要素の両方との相関作用と関連する走査信号を捕捉するステップと、
    １つ又は複数の対称性測定基準に対して、前記走査信号についての１つ又は複数の対称性測定値を決定するステップと、
    前記１つ又は複数の対称性測定値に基づいて、前記第１層と前記第２層との間のオーバーレイ測定値を生成するステップであって、前記走査信号の非対称性が、前記第１層標的要素に対する前記第２層標的要素の不整列を示し、前記オーバーレイ測定値についての値が、前記１つ又は複数の対称性測定値に基づいている、ステップと、
    １つ又は複数の、系統的に変化する既知の非対称性オフセットを有する校正サンプルにおける前記第１層標的要素及び前記第２層標的要素の１つ又は複数の既知のオーバーレイ構成に基づいて、前記粒子ビーム計測ツールによって生成された１つ又は複数の校正走査信号を含む校正データセットを受け取るステップと、
    前記１つ又は複数の対称性測定基準に基づいて、前記１つ又は複数の校正走査信号についての１つ又は複数の校正対称性測定値を決定するステップであって、前記オーバーレイ測定値を生成するステップが、
    前記１つ又は複数の対称性測定値と前記校正対称性測定値との比較に基づいて、前記オーバーレイ測定値についての前記値を決定するステップを含む、ステップと、
    少なくとも１つの後続の露光についての露光条件を修正するために、前記オーバーレイ測定値についての前記値に基づくオーバーレイ補正可能物をリソグラフィシステムに提供するステップと、
    を含む、オーバーレイ計測方法。
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