JP7588231B2 - 複数の測定列を用いた大規模オーバレイ計測サンプリング - Google Patents

複数の測定列を用いた大規模オーバレイ計測サンプリング Download PDF

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Description

本開示は、概して光学計測に関し、より詳細には、ハイスループットサンプリングのための複数の測定列を有する光学計測に関する。
関連出願の参照
本願は、米国仮出願６３／１１６．１６３（２０２０年１１月２０日、ＭＡＳＳＩＶＥ ＯＶＥＲＬＡＹ ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ ＳＡＭＰＬＩＮＧ ＦＯＲ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ ＷＡＦＥＲ ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ ＡＮＤ ＰＡＴＴＥＲＮＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＣＯＮＴＲＯＬ ＢＹ ＭＵＬＴＩ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＬＵＭＮＳ ＡＮＤ ＳＩＧＮＡＬ ＭＵＬＴＩＰＬＥＸＩＮＧ）の利益を米国特許法１１９条（ｅ）の下で請求し、これは全体が参照に組み込まれる。
フィーチャサイズを減少させ、フィーチャ密度を増大させる要求は、正確かつ効率的な計測に対する対応して増大した要求をもたらしている。
計測システムの効率およびスループットを増大させる１つのアプローチは、光学計測ツールおよび光学計測ツールによる測定に適した専用の計測ターゲットを利用することである。例えば、光学計測は、概して、限定ではないが、電子ビーム（ｅビーム）計測システム等の粒子ベースの計測システムよりも比較的高いスループット測定を提供し得るが、精度は、システム内の光の波長によって制限され得る。それにもかかわらず、専用のオーバレイターゲットの使用ならびに試料にわたって分布するより多数の試料のサンプリングは、粒子ベースのシステムを超える総スループットを有する光学技術を用いて充分な精度を提供しえる。
米国特許出願公開第２０１８／０１２２６６８号 米国特許第５４５５６７３号
次世代半導体デバイスは、半導体製造プロセスにおける連続する層の相対的な位置合わせに関連するサブナノメートルのオーバレイ精度要件を必要とするかもしれない。オーバレイ公差が厳しくなるにつれて、必要なレベルの制御を提供するために必要とされるオーバレイターゲットの数は増加し続ける。したがって、正確かつ効率的な計測を提供するためのシステムおよび方法を提供することが望ましい。
マルチカラム計測ツールは、本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って開示される。１つの例示的な実施形態では、ツールは、列方向に沿って分散された２つ以上の測定列を含み、２つ以上の測定列は、複数の計測ターゲットを含む試料上の２つ以上の測定領域を同時にプローブする。別の例示的な実施形態では、２つ以上の測定列のうちの特定の測定列は、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つからの照明を試料に向けるための照明サブシステムと、試料から測定信号を収集し、測定信号を１つ以上の検出器に向けるための集光レンズを含む収集サブシステムとを含む。また、カラム位置決めサブシステムは、測定のために試料平面に平行な横方向平面内で集光レンズの位置を調整する。別の例示的な実施形態では、特定の測定列の測定領域は、集光レンズの視野及び横方向平面における位置決めシステムの範囲によって画定される。別の例示的な実施形態では、ツールは、列方向とは異なる走査経路に沿って試料を走査するための試料位置決めサブシステムを含み、走査経路は、測定のために２つ以上の測定列の測定領域内に複数の計測ターゲットの計測ターゲットを位置決めする。別の例示的な実施形態では、２つ以上の測定列のカラム位置決めサブシステムは、２つ以上の測定列の集光レンズを位置決めして、測定のための集光レンズの視野に走査経路に沿って測定領域内の計測ターゲットを位置合わせする。
マルチカラム計測ツールは、本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って開示される。１つの例示的な実施形態では、ツールは、２次元パターンで分配された２つ以上の測定列を含み、２つ以上の測定列は、複数の計測ターゲットを含む試料上の２つ以上の測定領域を同時にプローブし、２つ以上の測定列の測定領域は、複数の計測ターゲットの少なくともいくつかを含む試料の１つ以上の選択された領域をカバーするように分配される。２つ以上の測定列のうちの特定の測定列は、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つからの照明を試料に向けるための照明サブシステムと、試料から測定信号を収集し、測定信号を１つ以上の検出器に向けるための集光レンズを含む収集サブシステムとを含み得る。また、カラム位置決めサブシステムは、測定のために試料平面に平行な横方向平面内で集光レンズの位置を調整し、特定の測定列の測定領域は、集光レンズの視野及び横方向平面内の位置決めシステムの範囲によって画定される。別の例示的な実施形態では、２つ以上の測定列のカラム位置決めサブシステムは、それぞれの集光レンズの位置を調整して、それぞれの測定領域内の複数の計測ターゲットの計測ターゲットと位置合わせする。
マルチカラム計測方法は、本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って開示される。１つの例示的な実施形態では、方法は、２つ以上の測定列に照明を提供することを含み、２つ以上の測定列は、複数の計測ターゲットを含む試料上の２つ以上の測定領域を同時にプローブする。別の例示的な実施形態では、２つ以上の測定列のうちの特定の測定列は、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つからの照明を試料に向けるための照明サブシステムと、試料から測定信号を収集し、測定信号を１つ以上の検出器に向けるための集光レンズを含む収集サブシステムとを含む。また、カラム位置決めサブシステムは、測定のために試料平面に平行な横方向平面内で集光レンズの位置を調整し、特定の測定列の測定領域は、集光レンズの視野及び横方向平面内の位置決めシステムの範囲によって画定される。別の例示的な実施形態では、方法は、照明光を２つ以上の測定列の測定視野内の計測ターゲットに向けるステップを含む。別の例示的な実施形態では、方法は、２つ以上の測定列によって多重化された測定信号を収集することを含む。別の例示的な実施形態では、方法は、１つ以上の検出器上で多重化された測定信号を検出するステップを含む。別の例示的な実施形態では、方法は、検出された測定信号に基づいて計測ターゲットの計測データを生成することを含む。
マルチカラム計測方法は、本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って開示される。１つの例示的な実施形態では、方法は、マルチカラム計測ツールの１つ以上の較正測定列を使用して、試料上の１つ以上の較正ターゲットの第１の較正測定セットを生成するステップを含む。別の例示的な実施形態では、方法は、マルチカラム計測ツールの１つ以上の試験測定列を使用して、１つ以上の較正ターゲットの第２の較正測定セットを生成するステップを含み、１つ以上の試験測定列は、１つ以上の較正列とは異なる測定精度を提供する。別の例示的な実施形態では、特定の較正測定列または特定の試験測定列は、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つからの照明を試料に向けるための照明サブシステムと、試料から測定信号を収集し、測定信号を１つ以上の検出器に向けるための集光レンズを含む収集サブシステムとを含む。また、カラム位置決めサブシステムは、測定のために試料平面に平行な横方向平面内で集光レンズの位置を調整し、特定の測定列の測定領域は、集光レンズの視野及び横方向平面内の位置決めシステムの範囲によって画定される。別の例示的な実施形態では、方法は、第１および第２の組の較正測定値に基づいて１つ以上の試験測定列を較正するステップを含む。別の例示的な実施形態では、方法は、１つ以上の試験測定列を使用して、１つ以上の較正ターゲットとは異なる１つ以上の試験ターゲットの１つ以上の較正された測定値を生成するステップを含む。
前述の概要および以下の詳細な説明の両方は、例示的および説明的なものにすぎず、特許請求される本発明を必ずしも限定するものではないことを理解されたい。明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、全般的な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。
本開示の多数の利点は、添付の図面を参照することによって当業者によってよりよく理解され得る：
本開示の１つ以上の実施形態による複数の測定列を有するオーバレイ計測ツールを有する光学計測システムの概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、測定列と試料との相対的な位置決めを示す光学計測システムの概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、共通レンズを通して照明および収集を提供する、関連付けられた照明源および検出器を伴う光学測定列を含む、マルチカラムオーバレイ計測ツールの一部分の概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、別個の経路を通して照明および収集を提供する、関連付けられた照明源および検出器を伴う光学測定列を含む、マルチカラムオーバレイ計測ツールの一部分の概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、関連するＥＵＶ照明源および検出器を有するＥＵＶ測定列を含むマルチカラムオーバレイ計測ツールの一部分の概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、関連する粒子照明源および検出器を有するｘ線測定列を含むマルチカラムオーバレイ計測ツールの一部分の概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、関連する粒子照明源および検出器を有する粒子ベースの測定列１０を含むマルチカラムオーバレイ計測ツールの一部分の概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、独立した照明および収集を提供する、試料にわたって分散される一連の測定列の概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、共通の照明源および共通の検出器を共有する試料にわたって分散された一連の測定列の概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による照明マルチプレクサの概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による検出デマルチプレクサの概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、列方向に沿って分散された一連の測定列１０４を含む光学計測システムの概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、計測ターゲットの非線形分布を含む試料上の測定スワスの概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、測定列の２次元分布を含む光学計測システムの概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による光学計測のための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つ以上の実施形態によるマルチカラム計測ツールの自己較正のための方法７００において実行されるステップを示す流れ図である。
ここで、添付の図面に示される開示された主題を詳細に参照する。本開示は、特定の実施形態およびその特定の特徴に関して具体的に示され、説明されてきた。本明細書に記載される実施形態は、限定的ではなく例示的であると解釈される。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における種々の変更および修正が行われ得ることが、当業者に容易に明白となるはずである。
本開示の実施形態は、試料にわたって分布するオーバレイターゲットのハイスループットサンプリングを提供するマルチカラムオーバレイ計測に関する。いくつかの実施形態において、オーバレイ計測ツールは複数の測定列を含み、各測定列は、照明源からの照明を試料に向ける照明サブシステムと、試料からの光を測定信号として収集し、測定信号を検出器に向ける収集サブシステムとを含む。加えて、測定列の少なくともいくつかは、任意の方向における測定列の独立した位置決めを提供するために、専用カラム位置決めサブシステム（例えば、１つ以上の変換ステージを用いる）を含んでもよい。その結果、各測定列は、収集サブシステムの測定視野（例えば、収集サブシステムが測定信号を収集することができる試料の空間的広がりに関連する）ならびにカラム位置決めサブシステムの移動範囲の両方に基づく測定領域を有し得る。本明細書では、測定列の少なくともいくつかの独立した位置決めと組み合わされた複数の測定列が、高い総測定スループットで試料全体にわたる計測ターゲットの並列測定のための柔軟なプラットフォームを提供し得ることが企図される。
本明細書において、測定列は概して、オーバレイ測定を提供するのに適した当該技術分野において既知の任意のタイプの照明源を含みうることが想定される。例えば、測定列は、選択されたスペクトルを有する光で試料を照射し、測定のために試料からの反射、回折、および／または散乱光を捕捉するための光学測定列を含み得る。光学測定列は、極端紫外線（ＥＵＶ）、深紫外線（ＤＵＶ）、真空紫外線（ＶＵＶ）、紫外線（ＵＶ）、可視、または赤外線（ＩＲ）波長を含むが、それらに限定されない、照明の任意の選択された波長を利用してもよい。別の例として、測定列は、Ｘ線照明で試料を照明し、測定のために試料から収集されたＸ線測定信号を生成するためのＸ線測定列を含むことができる。別の例として、測定列は、限定はしないが、電子ビーム、イオンビーム、または中性粒子ビームなどの粒子ビームで試料を照射するための粒子ビーム測定列を含むことができる。次いで、粒子ビーム測定列は、後方散乱電子、二次電子、または測定のための試料からのルミネセンス等であるが、それらに限定されない、種々の測定信号を収集してもよい。さらに、マルチカラムオーバレイツールは、任意の選択された照明源を有する測定列の任意の組み合わせを含むことができる。
本開示の目的のために、オーバレイ計測という用語は、試料の共通部分上での２回以上の露光によって形成されるフィーチャの位置ずれ（ミスアライメント）の測定を広く指す。この点に関して、オーバレイ計測は、試料上の２つ以上の層上に形成されたフィーチャのアライメントの測定値、ならびに共通の試料層（例えば、ダブルパターニング、トリプルパターニングなどである）上の連続露光を通して形成されたフィーチャのアライメントの測定値を提供し得る。さらに、オーバレイ測定は、試料上の任意の適切な位置で実行されえる。例えば、オーバレイ計測は、関心のあるデバイスフィーチャを表すオーバレイ計測を提供するよう設計された１以上のオーバレイターゲット上で実行されえる。そのようなオーバレイターゲットは、試料上のダイとともに、スクライブライン内に、または任意の他の適切な位置に配置され得る。別の例として、オーバレイ測定は、デバイスフィーチャ上で直接実行されえる。さらに、オーバレイ測定は、製造プロセスの任意のステップに関連するフィーチャに対して実行されえる。この点に関して、本明細書に開示されるシステムおよび方法は、概して、現像後検査（ＡＤＩ）、エッチング後検査（ＡＥＩ）、またはクリーン後検査（ＡＣＩ）に適用可能であるが、それらに限定されない。本開示の目的のために、オーバレイターゲットという用語は、専用のオーバレイターゲットまたは直接オーバレイ測定に適したデバイスフィーチャを含むがこれらに限定されない、オーバレイ計測ツールの測定列によって特徴付けられる試料の任意の適切な部分を広く記述するために使用される。
測定列内の平行移動ステージが測定列の位置を調整し得る速度は、測定列の質量に少なくとも部分的に基づき得る。質量が大きいほど位置決め速度は遅い。したがって、測定列内に配置される構成要素の数および／または質量を制限することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、測定列の少なくとも１つは、測定列の外部の照明源から照明を受け取る。このように、測定列は、照明源に関連する質量を含む必要はない。同様に、いくつかの実施形態では、測定列の少なくとも１つは、測定信号を測定列の外部の検出器に向ける。しかしながら、本開示は、測定列上に照明源または検出器の任意の組み合わせを有する計測システムに及ぶことを理解されたい。さらに、測定列は、光ファイバまたは自由空間光学を含むが、それらに限定されない、当技術分野で公知の任意の技法を使用して、外部構成要素（例えば、照明源、検出器等である）と連結されてもよい。
本開示のさらなる実施形態は、検出器に向けられた照明源または測定信号からの照明の多重化および／または逆多重化を対象とする。このようにして、測定列は、照明源および／または検出器を共有することができる。
いくつかの実施形態では、照明源からの照明は、複数の経路に沿って分割され、複数の測定列（例えば、測定列のいくつかまたは全て）に向けられる。例えば、様々な測定列を通して試料に向けられる照明は、概して、様々な測定列を通して共通の照明条件を提供するために共通の特性（例えば、偏光、波長、時間的特性、粒子エネルギーなど）を有し得る。別の例として、様々な測定列を通して試料に向けられる照明は、異なる特性を有し得る。この構成では、照明は、照明の１つ以上の特性に基づいて多重化され得る。
いくつかの実施形態では、複数の測定列からの測定信号は、共通の検出器に向けられる。この構成では、様々な測定列から共通検出器に向けられる測定信号は、異なる特性（例えば、偏光、波長、時間的特性など）を有し得る。さらに、様々な測定列からの測定信号は、測定信号の１つ以上の特性に基づいて多重化され得る。次いで、検出器は、測定信号を受信し、各測定列に関連する別個の検出器信号を生成することができる。別の実施形態では、計測システムは、さまざまな測定列から多重化光を受け取り、１つ以上の検出器に導かれる前にそれらを共通の経路に沿って配置する検出デマルチプレクサをさらに含む。
本開示のさらなる実施形態は、試料にわたって分布する多くの計測ターゲットの大規模なサンプリングを容易にするための、独立して位置決め可能な測定列の様々な構成を対象とする。いくつかの実施形態では、複数の測定列は、列方向に沿った線に沿って分散される。
例えば、計測システムは、少なくとも試料の寸法と同じ長さの空間範囲に沿って測定列を含むことができる。このようにして、試料は、列方向に直交し得るが、そうである必要はない走査方向に沿って走査され得る。この構成では、計測ターゲットは、走査方向に沿って線形経路に沿って分散され得、その結果、走査方向に沿って試料を走査することは、計測ターゲットを様々な測定列の測定領域内にもたらし得る。さらに、カラム位置決めサブシステムは、計測ターゲットをプローブするために必要に応じて測定列の位置を調整することができる。
別の例として、計測システムは、試料にわたって２次元パターンで分散された測定列を含むことができる。この点に関して、様々な測定列の測定領域は、試料にわたって２次元で分散されてもよく、カラム位置決めサブシステムは、測定列の各々を位置決めして、その関連する測定領域内の計測ターゲットをプローブしてもよい。
独立して位置決め可能な測定列を含む計測システムは、測定中に試料が動いている走査モード、または測定中に試料が静止している静止モード（例えば、移動および測定またはＭＡＭモード）のいずれかで計測ターゲットをプローブすることができることが本明細書でさらに企図される。
本開示のさらなる実施形態は、異なる照明源を有する測定列を有するマルチカラムオーバレイツールの自己較正を対象とする。異なる照明源を有するオーバレイ計測ツールは、測定精度と測定スループットとの間に異なるトレードオフを有しうる。例えば、粒子ビーム計測システム（例えば、電子ビーム計測システム）は、比較的高い精度を提供し得るが、比較的低いスループットを提供し得るが、光学計測システムは、比較的高いスループットを提供し得るが、比較的低い精度を提供し得る。しかし、本明細書では、マルチカラムオーバレイツールの１つの測定列からの計測データを使用して、別の測定列からの計測データを較正して、両方のタイプの測定列の利点を提供することができることが企図される。第２の計測ツールからのデータを用いて１つの計測ツールをトレーニングすることは、２０１９年１月３日に公開された米国特許出願公開２０１９／０００３９８８に概して記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。本開示の実施形態は、自己較正された測定データを提供するために、異なるタイプの測定列を有する単一のオーバレイツールを使用することを対象とする。そのようなツールは、マルチツールシステムと比較して、迅速な自己較正、低減された複雑性、および低減されたコストから利益を得ることができる。
いくつかの実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツールは、第１のタイプの１つ以上の測定列および第２のタイプの１つ以上の測定列を含み、第１および第２のタイプの測定列は、異なるスループットおよび／または測定精度を有し得る。例えば、第１のタイプの測定列は、第２のタイプの測定列よりも比較的高い精度および比較的低いスループットを有し得る。非限定的な例として、第１のタイプの測定列は、粒子ビーム計測カラムまたはＸ線計測カラムを含み得るが、これらに限定されず、第２のタイプの測定列は、光学計測カラムを含み得るが、これらに限定されない。マルチカラム計測ツールは、次いで、第１および第２のタイプの両方の計測カラムを用いて１つ以上のオーバレイターゲットのオーバレイ計測を生成し、次いで第２のタイプの計測カラムからの計測データを第２のタイプの計測カラムからの計測データで較正しえる。このようにして、第２のタイプの較正された測定列は、比較的高いスループットを維持しながら、向上した精度（例えば、較正されていない構成と比較する）を提供することができる。結果として、マルチカラム計測ツールは、高スループットで正確なオーバレイデータを生成するために、第２のタイプの較正された測定列のみを用いて将来のオーバレイターゲットの測定を提供しえる。
ここで図１Ａ－図７を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、複数の測定列を使用する計測のためのシステムおよび方法が、より詳細に説明される。
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、複数の測定列１０４を有するマルチカラムオーバレイ計測ツール１０２を有するオーバレイ計測システム１００の概念図である。例えば、図１Ａは、Ｎ個の測定列１０４を有するマルチカラムオーバレイ計測ツール１０２を示す。一般的な意味で、オーバレイ計測システム１００は、任意の数の測定列１０４を含み得る。
一実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、１つ以上の測定列１０４を通して試料１０８に向けられる照明１３４を生成する少なくとも１つの照明源１０６と、１つ以上の測定列１０４によって試料１０８からの測定信号（例えば、試料１０８からの光および／または粒子）を取り込む少なくとも１つの検出器１１０とを含む。さらに、任意の特定の測定列１０４は、反射構成（例えば、測定信号は、試料１０８の入射照明１３４と同じ側の反射光、回折光、または散乱光を含む）または透過構成（例えば、測定信号は、試料１０８の入射照明１３４と反対側の透過光、回折光、または散乱光を含む）で構成され得る。
照明源１０６（例えば、オーバレイ計測システム１００内の１つ以上の照明源１０６のうちの１つである）は、オーバレイ測定に適した照明を生成するのに適した任意のタイプの源を含みえる。例えば、照明源１０６は、Ｘ線、ＥＵＶ、ＤＵＶ、ＶＵＶ、ＵＶ、可視、またはＩＲスペクトル範囲を含むが、それらに限定されない、電磁スペクトルの任意の領域内の波長を有する電磁照明１３４を生成するための電磁源を含んでもよい。別の例として、照明源１０６は、限定はしないが、電子ビーム（ｅビーム）、イオンビーム、または中性粒子ビームなどの粒子ベースの照明１３４を生成するための粒子ビーム源を含むことができる。
一実施形態では、照明源１０６はレーザ源である。例えば、照明源１０６は、限定はしないが、１つ以上の狭帯域レーザ源、広帯域レーザ源、スーパーコンティニュームレーザ源、白色光レーザ源などを含むことができる。これに関して、照明源１０６は、高いコヒーレンス（例えば、高い空間コヒーレンスおよび／または時間コヒーレンス）を有する照明を提供することができる。
別の実施形態では、照明源１０６は、限定はしないが、レーザ維持プラズマ（ＬＳＰ）源などのプラズマ源を含む。例えば、照明源１０６は、限定はしないが、ＬＳＰランプ、ＬＳＰバルブ、またはレーザ源によってプラズマ状態に励起されると広帯域照明を放出することができる１つ以上の要素を収容するのに適したＬＳＰチャンバを含むことができる。別の実施形態では、照明源１０６はランプ源を含む。例えば、照明源１０６は、限定はしないが、アークランプ、放電ランプ、無電極ランプなどを含むことができる。これに関して、照明源１０６は、低コヒーレンス（例えば、低い空間コヒーレンスおよび／または時間コヒーレンス）を有する照明を提供することができる。
別の実施形態では、照明源１０６は、硬または軟Ｘ線を含むが、それらに限定されない、任意の波長のＸ線照明１３４を生成するためのＸ線源を含む。例えば、照明源１０６は、約３～２０ｋｅＶのエネルギーを有する空間的にコヒーレントな硬Ｘ線ビームを形成するための硬Ｘ線源を含むことができる。例えば、照明１３４は、約５～６ｋｅＶのエネルギーを有するＸ線を含むことができる。別の例として、照明源１０６は、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）Ｘ線源を含むことができる。例えば、照明源１０６は、プラズマを励起するためのレーザビームを生成するように構成されたレーザ源を含むことができる。レーザ放射に応答して、プラズマは空間的にコヒーレントなＸ線ビームを生成することができる。別の例として、照明源１０６は、コンプトンＸ線源を含んでもよいが、これに限定されない。
いくつかの実施形態では、照明源１０６またはマルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、より一般的には、Ｘ線照明１３４のコヒーレンスを改善するように構成された任意の数の調整要素を含むことができる。例えば、測定列１０４は、所望のレベルの空間コヒーレンスを達成するために、プラズマからのＸ線出力を捕捉、再集束、空間フィルタリング、および／または調整するための１つ以上のＸ線光学系を含んでもよいが、それらに限定されない。
別の実施形態では、照明源１０６は粒子源を含む。例えば、照明源１０６は、電子銃またはイオン銃を含んでもよいが、それらに限定されない。別の実施形態では、照明源１０６は、調整可能なエネルギーを有する粒子ビームを提供するように構成される。例えば、電子源を含む照明源１０６は、０．１ｋＶ～３０ｋＶの範囲の加速電圧を提供することができるが、これに限定されない。別の例として、イオン源を含む照明源１０６は、１ｋｅＶ～５０ｋｅＶの範囲のエネルギーを有するイオンビームを提供することができるが、これは必須ではない。
照明源１０６は、１つ以上の照明ビームまたは照明ローブの形態の照明をさらに提供してもよいが、提供する必要はない。この点に関して、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、ダイポール照明、直交照明などを提供することができる。複数の照明ビームは、様々な方法で生成することができる。一実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、照明瞳平面に１つ以上の開口を含み、照明源１０６からの照明を１つ以上の照明ビームに分割する。別の実施形態では、オーバレイ計測システム１００は、１つ以上の照明ビームにおいて照明を直接生成する。例えば、１つ以上の照明源１０６は、１つ以上の照明ビームにおいて照明を直接生成することができる。例えば、１つ以上の照明源１０６は、２つ以上の光ファイバに光を提供してもよく、各光ファイバからの光出力は、照明ビームを提供する。これらの光ファイバは、照明瞳に配置されてもよく、または試料１０８を直接照明するために別個の照明光学系と対にされてもよい。別の例では、照明源１０６は、光源を２つ以上の回折次数に回折することによってマルチローブ照明を生成し、照明の照明ローブは、光源の回折次数のうちの少なくともいくつかから形成される。制御された回折による複数の照明ローブの効率的な生成は、概して、２０２０年４月２３日に公開された米国特許出願公開２０２０／０１２４４０８に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。別の例として、オーバレイ計測システム１００は、照明瞳平面における少なくとも１つの照明ビームの位置を選択的に調整して照明入射角に対する選択的な制御を提供する１つ以上のビームステアリングまたは回折光学系を含みうる。
加えて、試料１０８上の１つ以上の照明ビームを含む照明の空間プロファイルは、任意の選択された空間プロファイルを有するように照明視野絞りによって制御され得る。
マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、オーバレイを示す試料１０８からの測定信号１２２を取り込むのに適した任意の数またはタイプの検出器１１０を含み得る。例えば、検出器１１０は、電磁スペクトル（例えば、光検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、Ｘ線検出器などである）の任意の波長の光を捕捉するのに適した１つ以上のセンサを含むことができる。別の例として、検出器１１０は、試料１０８から粒子（例えば、電子、イオン、中性粒子）を捕捉するのに適した１つ以上の粒子検出器を含むことができる。別の例として、検出器１１０は、試料表面からの粒子及び／又は光子を検出するための光検出器に結合されたシンチレーション素子を含むことができる。
一実施形態では、検出器１１０は、静的試料を特徴付けるのに適している。この点に関して、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、試料１０８が測定中に静的である静的モードで動作することができる。例えば、検出器１１０は、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デバイスなどであるがこれらに限定されない、２Ｄ画像（例えば、視野平面画像、瞳平面画像などである）を生成するのに適した２Ｄ画素アレイを有する撮像検出器を含むことができる。
別の実施形態では、検出器１１０は、移動する試料（例えば、走査試料）を特徴付けるのに適した１つ以上の検出器１１０を含む。これに関して、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２またはその中の任意の測定列１０４は、測定中に試料１０８が測定領域に対して走査される走査モードで動作することができる。例えば、検出器１１０は、選択された画像許容差（例えば、画像のぼけ、コントラスト、シャープネスなど）内で走査中に１つ以上の画像を捕捉するのに充分な捕捉時間および／またはリフレッシュレートを有する２Ｄ画素アレイを含んでもよい。別の例として、検出器１１０は、一度に１ラインの画素の画像を連続的に生成するラインスキャン検出器を含んでもよい。別の例として、検出器１１０は、試料１０８の動きがＴＤＩ検出器内の電荷転送クロック信号に同期されるときに試料１０８の連続画像を生成する時間遅延積分（ＴＤＩ）検出器を含むことができる。
別の実施形態では、測定列１０４（例えば、Ｎ個の測定列１０４のうちの１つ以上）は、測定列１０４の独立した位置決めを提供するためのカラム位置決めサブシステム１１２を含む。カラム位置決めサブシステム１１２は、１つ以上の方向に沿って測定列１０４を独立して位置決めするように構成された１つ以上のアクチュエータを含むことができる。例えば、カラム位置決めサブシステム１１２は、１つ以上の直線並進ステージ、１つ以上の回転並進ステージ、または１つ以上の先端／傾斜アクチュエータを含んでもよいが、それらに限定されない。このようにして、測定列１０４のカラム位置決めサブシステム１１２は、任意の所望の寸法に沿って試料１０８に対して測定列１０４の構成要素を位置決めすることができる。例えば、カラム位置決めサブシステム１１２は、試料１０８上の計測ターゲットとの測定列１０４の位置合わせを容易にすることができる。
別の実施形態において、オーバレイ計測システム１００は、任意の測定列１０４に対して試料１０８を固定および／または位置決めする試料位置決めシステム１１４を含む。試料位置決めサブシステム１１４は、１つ以上の方向に沿って試料１０８を独立して位置決めするように構成された１つ以上のアクチュエータを含むことができる。例えば、試料位置決めシステム１１４は、１つ以上の直線並進ステージ、１つ以上の回転並進ステージ、または１つ以上の先端／傾斜アクチュエータを含んでもよいが、それらに限定されない。このようにして、試料位置決めサブシステム１１４は、測定列１０４に対して任意の選択された配向で試料１０８を位置決めすることができる。
図１Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、測定列１０４および試料１０８の相対的位置決めを示すオーバレイ計測システム１００の概念図である。図１Ｂでは、分かりやすくするために、単一の測定列１０４のみが示されている。オーバレイ計測システム１００は、少なくとも１つの構造支持体１１６（例えば、テーブル、壁、天井等である）上に搭載されるか、またはそうでなければそれを含み、測定列１０４の各々のための試料位置決めシステム１１４およびカラム位置決めサブシステム１１２などであるがこれらに限定されない様々な構成要素を固定しうる。図１Ｂでは、試料位置決めシステム１１４は、試料１０８を側面（ここでは、Ｘ－Ｙ平面）に配向し、測定列１０４は、軸方向（ここでは、Ｚ方向）に沿って試料１０８を照射する。例えば、測定列１０４は、Ｚ軸に沿って伝播する垂直入射光、またはＺ軸に沿った少なくとも１つの方向成分を有する斜め光で試料１０８を照明することができる。別の実施形態では、各測定列１０４は、それ自体が構造支持体１１６に取り付けられるカラム位置決めサブシステム１１２に取り付けられる。別の実施形態では、試料位置決めシステム１１４は、横方向平面（Ｘ－Ｙ平面）に沿った試料１０８の横方向並進、ならびに軸方向（Ｚ方向）に沿った並進を提供する３Ｄ並進ステージを含む。別の実施形態では、試料位置決めシステム１１４は、横方向平面内で試料１０８を回転させるための回転ステージを含む。
本明細書では、本開示の精神および範囲内で、測定列１０４、照明源１０６、および検出器１１０の様々な構成が可能であることが企図される。例えば、照明源１０６および／または検出器１１０は、関連付けられた測定列１０４上またはその外部に位置してもよい。例えば、照明源１０６および／または検出器１１０を関連する測定列１０４の外部に位置付けることは、測定列１０４の質量を低減し得、これは、カラム位置決めサブシステム１１２に対する負荷を低減し得る。結果として、関連する測定列１０４の外部に照明源１０６および／または検出器１１０を設けることは、構成要素が測定列１０４の一部である場合よりも、カラム位置決めサブシステム１１２による測定列１０４のより速いおよび／またはより正確な位置決めを容易にすることができる。
関連する測定列１０４に対する照明源１０６および／または検出器１１０の特定の位置決めにかかわらず、各測定列１０４は、照明源１０６および検出器１１０と結合されるとき、オーバレイを測定するのに適しえる。この点に関して、関連付けられた照明源１０６および検出器１１０を有する各測定列１０４は、オーバレイツールとして動作することができ、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、試料１０８の異なる部分の複数の並列オーバレイ測定に適した複数のオーバレイツールを提供するものとして特徴付けることができる。
マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２またはその中の任意の測定列１０４は、当技術分野で知られている任意のタイプのオーバレイ計測ツールとして動作することができる。例えば、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２またはその中の任意の測定列１０４は、撮像モード、非撮像モードで動作してもよく、または撮像モードと非撮像モードとの間で選択的に切り替えてもよい。光学測定列１０４の場合の例示的な例として、試料１０８に共役な視野平面に配置された検出器１１０は、試料１０８の画像を生成することができる。この画像は、それぞれの照明サブシステム１１８および収集サブシステム１２０の構成に基づく明視野画像、暗視野画像、位相差画像などを含むことができる。別の例として、瞳面に配置された１つ以上の検出器１１０は、試料１０８からの放射の角度分布（例えば、試料１０８による放射の散乱および／または回折に関連する）を特徴付けることができる。このようにして、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２またはその中の任意の計測カラム１０４は、散乱計測（ＳＣＯＬ）オーバレイツールとして動作しえる。さらに、散乱計測オーバレイ計測は、瞳面の画像を生成することにより、または非結像検出器（例えばフォトダイオード）を用いて瞳面の選択された位置で光を捕獲することにより実行されえる。例えば、瞳平面における非結像検出器を用いる散乱計測オーバレイは、概して米国特許出願１７／１４２，７８３（２０２１年１月６日）で記述される。これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２またはその中の任意の測定列１０４は、オーバレイ測定のための測定パラメータを定義する任意の数のレシピに基づいてオーバレイ信号を生成するように構成可能であり得る。例えば、光学測定列１０４のレシピは、照明波長、試料から発する光の検出波長、試料上の照明のスポットサイズまたは形状、入射照明の角度、入射照明の偏光、収集された光の偏光、オーバレイターゲット上の入射照明のビームの位置を含み得るが、これらに限定されない。オーバレイ計測ツールの焦点ボリュームにおけるオーバレイターゲットの位置など。別の例として、粒子ビーム測定列１０４のレシピは、粒子ビームエネルギーまたはビーム走査速度を含み得るが、これらに限定されない。さらに、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２またはその中の任意の測定列１０４は、走査モード、静的モードでオーバレイ測定値を生成するように、または走査モードと静的モードとの間で選択的に切り替えるように構成され得る。
ここで図１Ｃ～１Ｇを参照して、オーバレイ計測システム１００全体にわたるコンポーネントの分配が、本開示の１つ以上の実施形態に従ってより詳細に説明される。特に、図１Ｃ及び図１Ｄは光学測定列１０４の態様を示し、図１ＥはＥＵＶ測定列１０４の態様を示し、図１ＦはＸ線測定列１０４の態様を示し、図１Ｇは粒子ビーム測定列１０４の態様を示す。
一実施形態では、測定列１０４（例えば、Ｎ個の測定列１０４のうちの１つ以上）は、照明源１０６からの照明を試料１０８（例えば、試料１０８上の計測ターゲット）に向けるように構成された照明サブシステム１１８と、試料１０８（例えば、光、粒子などである）から測定信号１２２を収集し、測定信号１２２を検出器１１０に向ける収集サブシステム１２０とを含む。図１Ｃおよび図１Ｄは、照明サブシステム１１８および収集サブシステム１２０の様々な構成の非限定的な例を示す。本明細書では、試料１０８中の様々な測定列１０４は、同じまたは異なる構成を有し得ることが企図される。
図１Ｃ～図１Ｇに示すように、照明サブシステム１１８は、照明１３４を修正および／または調整するとともに、照明１３４を試料１０８に向けるのに適した１つ以上の構成要素を含むことができる。一実施形態では、照明サブシステム１１８は、１つ以上の照明経路集束要素１２４（例えば、照明１３４をコリメートするため、瞳面および／または視野面を中継するためなどである）を含む。別の実施形態では、照明サブシステム１１８は、照明１３４を成形または別様に制御する、１つ以上の照明経路制御要素１２６を含む。例えば、照明経路制御要素１２６は、１つ以上の視野絞り、１つ以上の瞳絞り、１つ以上の偏光子、１つ以上のフィルタ、１つ以上のビームスプリッタ、１つ以上の拡散器、１つ以上のホモジナイザ、１つ以上のアポダイザ、１つ以上のビーム整形器、または１つ以上のミラー（例えば、静的ミラー、平行移動可能ミラー、走査ミラーなどである）を含んでもよいが、それらに限定されない。
同様に、収集サブシステム１２０は、試料１０８からの測定信号１２２を修正および／または調整するのに適した１つ以上の要素を含むことができる。一実施形態では、収集サブシステム１２０は、１つ以上の収集経路集束要素１２８（例えば、測定信号１２２をコリメートするため、瞳面および／または視野面を中継するためなどである）を含む。別の実施形態では、収集サブシステム１２０は、測定信号１２２を成形または別様に制御する、１つ以上の収集経路制御要素１３０を含む。例えば、収集経路制御要素１３０は、１つ以上の視野絞り、１つ以上の瞳絞り、１つ以上の偏光子、１つ以上のフィルタ、１つ以上のビームスプリッタ、１つ以上の拡散器、１つ以上のホモジナイザ、１つ以上のアポダイザ、１つ以上のビーム整形器、または１つ以上のミラー（例えば、静的ミラー、平行移動可能ミラー、走査ミラーなどである）を含んでもよいが、それらに限定されない。
図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、共通レンズを通して照明および収集を提供する、関連付けられた照明源１０６および検出器１１０を伴う光学測定列１０４を含む、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２の一部分の概念図である。追加の測定列１０４ならびに関連する照明源１０６および／または検出器１１０は、明確にするために図示されていない。一実施形態では、測定列１０４は、照明源１０６からの照明１３４を試料１０８に同時に方向付け、検出器１１０による検出のために試料１０８から測定信号１２２を収集するための集光レンズ１３２（例えば、対物レンズ）を含む。これに関して、測定列１０４は、試料１０８のスルーザレンズ（ＴＴＬ）照明を提供することができる。
図１Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、別個の経路を通して照明および収集を提供する、関連付けられた照明源１０６および検出器１１０を伴う光学測定列１０４を含む、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２の一部分の概念図である。図１Ｃと同様に、追加の測定列１０４ならびに関連する照明源１０６および／または検出器１１０は、明確にするために図示されていない。一実施形態では、測定列１０４は、照明サブシステム１１８および収集サブシステム１２０のための別個の構成要素および／または光路を含む。これに関して、測定列１０４は、試料１０８のレンズ外（ＯＴＬ）照明を提供することができる。例えば、図１Ｄに示すように、測定列１０４は、試料１０８に垂直に配向された光軸（例えば、図１Ｃに示すように）を有する集光レンズ１３２を有する集光サブシステム１２０を含むことができる。そして、２つの別個の照明経路集束要素１２４を有する照明サブシステム１１８は、照明源１０６からの照明１３４を、集光レンズ１３２の開口数（ＮＡ）の外側の斜めの角度で試料１０８に向けて方向付けるように構成されている。しかしながら、図１Ｄは、斜めの照明および垂直の収集を示しているが、測定列１０４は、任意の所望の角度で照明および収集を提供し得ることを理解されたい。
図１Ｅは、本開示の１つ以上の実施形態による、関連するＥＵＶ照明源１０６および検出器１１０を有するＥＵＶ測定列１０４を含むマルチカラムオーバレイ計測ツール１０２の一部分の概念図である。ＥＵＶ測定列１０４は、多くの材料におけるＥＵＶ光の高い吸収に起因して、可視又はＩＲ波長に適した光学システムとは異なる構成要素又はレイアウトを必要とし得ることが本明細書において認識される。
一実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、ＥＵＶ照明１３４をコリメートまたは集束するのに適したＥＵＶ照明経路集束要素１２４と、試料１０８からのＥＵＶ測定信号１２２を収集、コリメート、および／または集束するのに適した収集経路集束要素１２８（例えば、投影光学系）とを含む。さらに、収集経路集束要素１２８は、ＥＵＶ測定信号１２２を１つ以上の検出器１１０に向けることができる。照明経路集束要素１２４および／または収集経路集束要素１２８は、照明源１０６からの光の波長とともに使用するのに好適な任意の種類の集束要素を含んでもよい。例えば、照明経路集束要素１２４および／または集光経路集束要素１２８は、ミラーまたは他の反射面（例えば、球面鏡、放物面鏡、楕円鏡などである）を含んでもよいが、それらに限定されない。このようにして、吸収損失を軽減するか、または他の方法で制御することができる。さらに、照明経路集束要素１２４は、任意の好適な入射角で動作してもよい。例えば、視射角ミラーは効率的な反射を提供し得る。
図１Ｆは、本開示の１つ以上の実施形態による、関連する粒子照明源１０６および検出器１１０を有するＸ線測定列１０４を含むマルチカラムオーバレイ計測ツール１０２の一部分の概念図である。Ｘ線源を使用する計測は、２０１９年１月３日に公開された米国特許９，８４６，１３２（２０１７年１２月１９日）、米国特許１０，７７５，３２３（２０２０年９月１５日）、及び米国特許出願公開２０１９／０００３９８８に概して記載されており、そのすべてが、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。例えば、図１Ｆは、透過型Ｘ線測定列１０４を示す。
一実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、Ｘ線照明１３４をコリメートまたは集束するのに適したＸ線照明経路集束要素１２４と、Ｘ線コリメートミラーなどであるがこれに限定されない、試料１０８からのＸ線測定信号１２２を収集、コリメート、および／または集束するのに適した収集経路集束要素１２８とを含む。例えば、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、Ｘ線コリメートミラー、斜入射楕円面ミラーなどの鏡面Ｘ線光学系、中空キャピラリＸ線導波路などのポリキャピラリ光学系、多層光学系、またはシステム、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができるが、これらに限定されない。別の実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、Ｘ線モノクロメータ（例えば、Ｌｏｘｌｅｙ－Ｔａｎｎｅｒ－Ｂｏｗｅｎモノクロメータなどの結晶モノクロメータなどである）Ｘ線アパーチャ、Ｘ線ビームストップ、またはゾーンプレートなどの回折光学系などであるがこれらに限定されないＸ線照明経路制御要素１２６を含む。
図１Ｇは、本開示の１つ以上の実施形態による、関連する粒子照明源１０６および検出器１１０を有する粒子ベースの測定列１０４を含むマルチカラムオーバレイ計測ツール１０２の一部分の概念図である。
一実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、１つ以上の粒子集束要素を含む。例えば、図１Ｇは、照明経路集束要素１２４、収集経路集束要素１２８、または同等物を図示する。例えば、１つ以上の粒子集束要素は、単一の粒子集束要素または複合システムを形成する１つ以上の粒子集束要素を含んでもよいが、それらに限定されない。別の実施形態では、１つ以上の粒子集束要素は、粒子照明１３４を試料１０８に向けるように構成された集光レンズ１３２を含む。さらに、１つ以上の粒子集束要素は、静電、磁気、単電位、または複電位レンズを含むが、それらに限定されない、当技術分野で公知の任意の種類の電子レンズを含んでもよい。図１Ｃに描写されるような電圧コントラスト撮像検査システムの説明および上記の関連説明は、単に例示目的で提供され、限定として解釈されるべきではないことに留意されたい。例えば、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、試料１０８上で検査データを生成するのに適した当技術分野で知られている任意の励起源を含むことができる。別の実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、２つ以上の粒子ビームを生成するための２つ以上の粒子ビーム源（例えば、電子ビーム源またはイオンビーム源）を含む。さらなる実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、試料１０８の１つ以上の位置に１つ以上の電圧を印加するように構成された１つ以上の構成要素（例えば、１つ以上の電極）を含む。この点に関して、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、電圧コントラスト撮像データを生成することができる。
別の実施形態では、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２は、試料１０８から発する粒子を画像化するかまたは別様に検出するための１つ以上の粒子検出器１１０を含む。一実施形態では、検出器１１０は電子コレクタ（例えば、二次電子コレクタ、後方散乱電子検出器などである）を含む。別の実施態様においては、検出器１１０が、試料表面からの電子及び／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、光電子増倍管（ＰＭＴ）検出器に結合されたシンチレータ素子などである）を含む。
加えて、本明細書では、試料１０８を照明することおよび／または試料から測定信号１２２を収集することに関連する構成要素は、測定列１０４のいずれかの中に、測定列１０４のいずれかの外部で分散されてもよく、または測定列１０４のいずれかの間で共有されてもよいことが企図される。例えば、図１Ｃは、照明源１０６および検出器１１０が測定列１０４の外部に位置する構成を示す。照明源１０６が測定列１０４の外部に位置する構成では、オーバレイ計測システム１００は、照明源１０６と測定列１０４との間に経路を提供する照明接続経路１３６を含み得る。同様に、検出器１１０が測定列１０４の外部に位置する構成では、オーバレイ計測システム１００は、測定列１０４と検出器１１０との間に経路を提供する検出接続経路１３８を含んでもよい。照明接続経路１３６および／または検出接続経路１３８は、照明１３４および／または測定信号１２２のための経路を提供するための好適な構成要素の任意の組み合わせを含んでもよい。例として、光学照明１３４の場合、照明接続経路１３６および／または検出接続経路１３８は、１つ以上の光ファイバを含むことができる。別の例として、照明接続経路１３６および／または検出接続経路１３８は、１つ以上の自由空間構成要素を含むことができる。例えば、照明接続経路１３６および／または検出接続経路１３８は、測定コラム１０４が動いているときに安定した経路を提供するために、１つ以上の傾斜可能な送信器自由空間構成要素および１つ以上の傾斜可能な受信器自由空間構成要素を含むことができる。
したがって、図１Ｃ～１Ｇは、単に例示目的で提供され、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。むしろ、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２のさまざまな構成要素は、１つ以上の測定列１０４内に、任意の測定列１０４の外部で、または任意の測定列１０４の間で共有されて分配され得る。さらに、任意の照明源１０６に関連付けられた測定列１０４は、要素の任意の好適なレイアウトを有し得る。例えば、任意の照明源１０６に関連付けられた測定列１０４は、反射モードまたは透過モードで構成され得る。別の例として、任意の照明源１０６に関連付けられた測定列１０４は、図１Ｃ～１Ｇに示されているか否かにかかわらず、好適な照明経路集束要素１２４、照明経路制御要素１２６、収集経路集束要素１２８、または収集経路制御要素１３０の組み合わせを有し得る。
別の実施形態では、図１Ｃ～１Ｇには示されていないが、測定列１０４、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２全体、またはその任意の部分が、チャンバ内に封入され得る。このようにして、チャンバ内の雰囲気および／または圧力を制御することができる。例えば、オーバレイ計測システム１００は、チャンバ内に所望の強度の真空を生成する真空ポンプを含み得る。別の例として、オーバレイ計測システム１００は、選択された圧力で選択されたガス組成物でチャンバを充填するガスフローシステムを含み得る。
いくつかの実施形態では、測定列１０４の収集サブシステム１２０は、試料１０８内の異なる深さで計測データを生成するように構成され得る。例えば、図１Ｃ～図１Ｇに示す構成では、試料１０８の表面に対する集光レンズ１３２の測定面（例えば、像面）の位置は、多数の方法で調整することができる。一例では、試料１０８は、試料位置決めシステム１１４によって軸方向（Ｚ方向）に沿って平行移動させることができる。別の実施形態では、測定列１０４は、カラム位置決めサブシステム１１２によって軸方向（Ｚ方向）に沿って調整されてもよい。別の例では、収集経路集束要素１２８のうちの１つ以上は、測定平面を修正するように調整されてもよい。
さらに、複数の測定平面における測定は、順次または同時に提供され得る。例えば、連続測定は、試料１０８または測定列１０４（またはその一部）を順次移動させて連続測定を提供することによって提供され得る。別の例として、同時測定は、複数の検出器１１０と、検出器１１０の各々に対して異なる測定平面を生成するように構成された関連する収集経路集束要素１２８とを用いて提供され得る。
ここで図２Ａ～図３Ｂを参照すると、本開示の１つ以上の実施形態に従って、照明および収集の様々な実装形態がより詳細に説明される。
一実施形態では、測定列１０４の少なくとも１つは、専用照明源１０６および／または検出器１１０を含む。そのような構成は、測定列１０４の独立した制御および部品使用を容易にすることができる。さらに、照明および／または収集に関連するパラメータ（例えば、検出器１１０に向けられた照明１３４および／または測定信号１２２の波長、偏光、スペクトル、照明１３４の時間的特性、検出器の積分時間など）は、他の測定列１０４に影響を与えることなく、測定列１０４に対して独立して制御することができる。図２Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、独立した照明および収集を提供する、試料１０８にわたって分散される一連の測定列１０４の概念図である。図２Ａでは、各測定列１０４は、別個の照明源１０６から照明１３４を受け取り、試料１０８からの測定信号１２２を別個の検出器１１０に向ける。
別の実施形態では、２つ以上の測定列１０４は、共通の照明源１０６から照明を受け取る。この構成は、照明源１０６が複数の測定列１０４を駆動するのに充分な出力を提供する場合に、システムの複雑さおよび／またはコストを減少させることができる。さらに、以下でより詳細に論じるように、共通の照明源１０６からの照明は、異なる測定列１０４が区別可能なパラメータを有する照明を受け取るように多重化されてもよいが、多重化される必要はない。
同様に、測定列１０４は、専用または共有の検出器１１０を使用することができる。一実施形態では、各検出器１１０は、別個の測定列１０４から測定信号１２２を受信する。別の実施形態では、共通検出器１１０は、２つ以上の測定列１０４から測定信号１２２を受信する。図２Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、共通の照明源１０６および共通の検出器１１０を共有する試料１０８にわたって分散された一連の測定列１０４の概念図である。
本明細書では、複数の測定列１０４からの測定信号１２２の検出は、限定はしないが、波長、偏光、または時間特性（例えば、測定列１０４からの測定信号１２２間の相対的な時間遅延）など、測定信号１２２の１つ以上の区別可能な光学特性に基づいて、測定信号１２２の多重化／逆多重化を必要とし得ることが企図される。したがって、様々な測定列１０４からの測定信号１２２は、検出器１１０によって区別可能であり得、検出器１１０は、測定列１０４の各々に関連する別個の検出信号を生成し得る。一実施形態において、オーバレイ計測システム１００は、異なる測定列１０４から検出器１１０の異なる部分に測定信号１２２を導く１つ以上のコンポーネントを含む。例えば、様々な測定列１０４からの測定信号１２２は、別個の経路に沿って検出器１１０の異なる部分に向けられ得る。別の例として、測定信号１２２が波長に基づいて多重化される場合、検出器１１０は、検出器１１０上の異なる測定列１０４から測定信号１２２を物理的に分離するための回折要素（例えば、プリズム、回折格子等である）を含み得る。別の実施形態では、測定信号１２２が時間特性（例えば、遅延線等に基づく）に基づいて多重化される場合、様々な測定列１０４からの測定信号１２２は、検出器１１０の共通部分に向けられ、時間に基づいて区別され得る。
一実施形態では、多重化測定信号１２２の生成は、少なくとも部分的に、種々の測定列１０４に提供される照明を多重化することによって実装される。このようにして、様々な測定列１０４からの測定信号１２２を同様の方法で多重化することができる。さらに、種々の測定列１０４に提供される照明は、複数の技法を使用して多重化されてもよい。例えば、測定列１０４が専用照明源１０６を有する構成では、この専用照明源１０６は、他の測定列１０４とは異なる照明パラメータを提供するように構成することができる。別の例として、測定列１０４の照明サブシステム１１８（例えば、照明経路制御要素１２６、照明経路集束要素１２４など）の構成要素は、他の測定列１０４とは異なる選択された照明パラメータを提供するように構成され得る。
別の例として、２つ以上の測定列１０４が共通の照明源１０６から照明を受け取る構成では、オーバレイ計測システム１００は、異なる照明パラメータを様々な測定列１０４に向けられた照明に導入するための照明マルチプレクサ１４０を含むことができる。図３Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による照明マルチプレクサ１４０の概念図である。一実施形態では、照明マルチプレクサ１４０は、照明源１０６からの照明１３４を選択された数の経路３０４に分割するための１つ以上のビームスプリッタ３０２を含み、経路３０４のそれぞれからの光は、異なる測定列１０４（例えば、照明接続経路１３６に沿っている）に指向される。さらに、照明マルチプレクサ１４０は、様々な測定列１０４に向けられた照明１３４を区別するために、経路３０４のいずれかに照明経路制御要素１２６および／または照明経路集束要素１２４を含むことができる。照明経路制御要素１２６および／または照明経路集束要素１２４は、測定列１０４の照明サブシステム１１８に関して説明されるものと実質的に同じであってもよく、フィルタ、絞り、偏光子、時間遅延線等を含んでもよいが、それらに限定されない。この点に関して、照明多重化は、測定列１０４の外部で、測定列１０４内で、または２つの任意の組み合わせを通して生じ得る。
別の実施形態では、多重化測定信号１２２の生成は、少なくとも部分的に、１つ以上の測定列１０４からの測定信号１２２を直接多重化することによって実施される。例えば、測定列１０４の収集サブシステム１２０は、他の測定列１０４からの測定信号１２２に対して、その測定列１０４からの測定信号１２２を区別することができる。測定信号１２２の多重化は、偏波または時間特性に基づく多重化に特に適しているが、これに限定されない。
図３Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による検出デマルチプレクサ１４２の概念図である。一実施形態では、検出デマルチプレクサ１４２は、複数の経路３０８（例えば、複数の検出接続経路１３８から）から検出器１１０に向けられた共通経路３１０に測定信号１２２を収集するための１つ以上のビームコンバイナ３０６を含む。このようにして、検出器１１０は、様々な経路３０８から測定信号１２２を受信することができる。さらに、検出デマルチプレクサ１４２は、測定列１０４の各々からの測定信号１２２が検出器１１０によって区別可能であることをもたらすために、経路３０８のいずれかに沿って収集経路制御要素１３０および／または収集経路集束要素１２８を含むことができる。
しかし、図３Ａおよび図３Ｂの図は、関連する説明とともに、単に例示を目的として提供されており、限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。例えば、図３Ａおよび図３Ｂは、照明経路集束要素１２４および集光経路集束要素１２８を、光波長に使用される透過レンズとして示す。しかしながら、図３Ａ及び図３Ｂに示す概念は、Ｘ線測定列１０４、ＥＵＶ測定列１０４、又は粒子ビーム測定列１０４を含むがこれらに限定されない任意のタイプ又は組み合わせの測定列１０４に適用可能であることを理解されたい。したがって、照明マルチプレクサ１４０および／または検出デマルチプレクサ１４２は、対象の照明１３４および測定信号１２２に基づく任意の適切な構成要素を含み得る。
ここで図４Ａ～図４Ｂを参照すると、オーバレイ計測システム１００における測定列１０４の様々な物理的構成が、本開示の１つ以上の実施形態に従ってより詳細に説明される。本明細書では、複数の測定列１０４は、試料１０８に対して様々なパターンで分散され得ることが企図される。さらに、測定列１０４の異なる分布パターンは、走査モード測定、静的モード測定、または２つの間の選択的切り替えに好適であり得る。
一実施形態では、２つ以上の測定列１０４がカラム方向に沿って分布している。例えば、２つ以上の測定列１０４は、列方向に沿って直線的に、または列方向に沿って少なくとも１つの方向成分を有する湾曲した経路に沿って分布してもよい。
図４Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、列方向に沿って分散された一連の測定列１０４を含むオーバレイ計測システム１００の概念図である。図４（Ａ）において、列方向はＹ方向に対応する。
図４Ａに示す分布では、測定列１０４の各々は、関連する収集サブシステム１２０の視野（例えば、収集サブシステム１２０内の集光レンズ１３２の視野である）および関連する列位置決めサブシステム１１２の可動域（例えば、図４Ａに示される横方向Ｘ－Ｙ平面における）によって定義される測定領域４０２を有し得る。例えば、各測定列１０４の測定領域４０２は、典型的には円形である収集サブシステム１２０（図示せず）の視野の半径、ならびにＸおよびＹ方向に沿ったカラム位置決めサブシステム１１２の移動範囲によって画定されるサイズを有し得る、図４Ａの円として図示される。しかしながら、測定領域４０２は、概して、任意のサイズまたは形状を有し得る。
測定列１０４は、カラム位置決めサブシステム１１２を使用して収集サブシステム１２０の視野を計測ターゲットに位置合わせすることによって、その測定領域内の計測ターゲットに対して測定を実行することができる。さらに、図４Ａに示すような列方向に沿った測定列１０４の分布を含むオーバレイ計測システム１００は、列方向とは異なる１つ以上の走査経路に沿って試料１０８を走査して、測定列１０４の測定領域４０２を通して試料１０８上の様々な計測ターゲットを移動させることによって、試料１０８にわたって分布する複数の計測ターゲットを測定することができる。例えば、走査経路は、Ｘ方向に沿った走査を含み得るが、これに限定されない。
さらに、試料１０８が走査経路に沿ってオーバレイ計測システム１００を通過する際に様々な測定列１０４の測定領域４０２内にもたらされる試料１０８上の領域を含む一連の測定スワス４０４が定義されてもよい。例えば、図４Ａは、Ｘ方向に沿った試料１０８の走査に関連するＸ方向に沿った一連の平行な測定スワス４０４を示す。
図４Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、計測ターゲット（またはそのセル）の非線形分布を含む試料１０８上の測定スワス４０４の概念図である。例えば、図４Ｂは、走査方向４１０に垂直な列方向４０８に沿って測定スワス４０４内でほぼ中心に置かれた収集サブシステム１２０の視野４０６の開始位置を示す。図４Ｂは、列方向４０８に沿った第１の位置にある第１の計測ターゲット４１２と、列方向４０８に沿った第２の位置にある第２の計測ターゲット４１４とをさらに示す。一実施形態では、カラム位置決めサブシステム１１２（図示せず）は、収集サブシステム１２０の視野４０６を連続的に調整して第１の計測ターゲット４１２と位置合わせして第１の計測ターゲット４１２の測定を提供し、次いで収集サブシステム１２０の視野４０６を調整して第２の計測ターゲット４１４と位置合わせして試料１０８としての第２の計測ターゲット４１４の測定を提供することができる走査方向４１０に沿って走査される。さらに、第１の計測ターゲット４１２および第２の計測ターゲット４１４の測定は、試料１０８が走査方向４１０に沿って動いているときに（たとえば、走査モードで）、または試料１０８が静止しているときに（たとえば、静的モードで）実行され得る。これに関して、試料１０８の走査の説明は、走査モード測定に限定されず、より一般的には、試料１０８を移動させて、選択された計測ターゲットを測定列１０４の測定領域内に位置決めすることを指すことを理解されたい。
再び図４Ａを参照すると、本明細書では、測定列１０４は、列方向に沿った任意の長さまたは空間範囲に沿って、任意の密度で分布され得ることが企図される。この点に関して、図４Ａの図は、単に例示を目的として提供されており、限定として解釈されるべきではない。例えば、図４Ａは、試料１０８のサイズ（例えば、測定される試料１０８の予想サイズ）に及ぶ測定列１０４の分布を示し、試料１０８全体にわたる計測ターゲットが、試料１０８が走査されるときに特徴付けられ得るようになっている。しかしながら、いくつかの実施形態では、測定列１０４は、試料１０８よりも大きいか、または試料１０８よりも小さい列方向に沿った長さ（ここで、試料１０８全体を測定するために複数のスキャンが必要であり得る）に及んでもよい。
別の例として、図４Ａは、測定領域４０２が列方向に沿って試料１０８の完全なカバーを提供するように配置された測定列１０４の分布を示す。この点に関して、試料１０８全体を単一の走査で測定することができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、測定列１０４は、列方向に沿って測定領域４０２間に間隙が存在するように、列方向に沿って広げられてもよい。この点に関して、試料１０８全体を測定するために複数の走査が必要とされ得る。一実施形態では、測定列１０４は、計測ターゲットを含み得る試料１０８上のスクライブラインに対応するように配置される。この場合、走査方向に沿ったスクライブライン内の計測ターゲットは、列方向に沿った測定領域４０２間にギャップが存在しても、単一の走査で測定することができる。
別の実施形態では、複数の測定列１０４は、２次元パターンで分散される。これに関して、測定列１０４に関連付けられた測定領域４０２は、試料１０８にわたって分散され得る。さらに、各測定列１０４のカラム位置決めサブシステム１１２は、測定列１０４の位置を調整して、収集サブシステム１２０の視野（例えば、収集サブシステム１２０内の集光レンズ１３２）を、測定のための関連する測定領域４０２内の任意の計測ターゲットに位置合わせすることができる。
図５は、本開示の１つ以上の実施形態による、測定列１０４の２次元分布を含むオーバレイ計測システム１００の概念図である。例えば、図５は、４つの測定列１０４を有するオーバレイ計測システム１００の構成を示し、各測定列１０４は、試料１０８の四分の一にわたる測定領域４０２を有する。例えば、３００ｍｍの直径（例えば、半導体ウェハの１つの標準サイズに対応する）を有する試料１０８の場合、各測定列１０４のためのカラム位置決めサブシステム１１２は、Ｘ方向およびＹ方向の両方において約１５０ｍｍの移動を提供することができる。さらに、図５は、各測定列１０４に関連するカラム位置決めサブシステム１１２を示す。
本明細書では、測定列１０４は、測定領域４０２の任意の選択された分布または密度を提供するように分布され得ることが企図される。一実施形態では、測定列１０４の測定領域４０２は、試料１０８の角度区分（例えば、中心点に関して、）に対応し得る。別の実施形態では、測定列１０４の測定領域４０２は、２次元アレイまたは格子パターンに分散されてもよい。
さらに、図５は、試料１０８の平行移動を必要とせずに試料１０８全体を測定することができるように、測定領域４０２が試料１０８全体をカバーする構成を示す。いくつかの実施形態において、オーバレイ計測システム１００は、試料１０８を平行移動させることによって試料１０８の完全な測定が提供され得るように、測定領域４０２のうちの少なくともいくつかの間にギャップを提供するように構成される。これに関して、各カラム位置決めサブシステム１１２の必要とされる範囲は、関連する測定領域４０２内の計測ターゲットのより速い及び／又はより正確な測定を容易にするために低減され得る。
再び図１Ａを参照すると、一実施形態では、オーバレイ計測システム１００は、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２および／またはその中の任意の構成要素に通信可能に結合されたコントローラ１４４を含む。別の実施形態では、コントローラ１４４は、１つ以上のプロセッサ１４６を含む。たとえば、１つ以上のプロセッサ１４６は、メモリデバイス１４８またはメモリ内に維持されるプログラム命令のセットを実行するように構成され得る。コントローラ１４４の１つ以上のプロセッサ１４６は、当技術分野で知られている任意の処理要素を含むことができる。この意味で、１つ以上のプロセッサ１４６は、アルゴリズムおよび／または命令を実行するように構成された任意のマイクロプロセッサタイプのデバイスを含み得る。
コントローラ１４４の１つ以上のプロセッサ１４６は、当技術分野で知られている任意のプロセッサまたは処理要素を含むことができる。本開示の目的のために、「プロセッサ」または「処理要素」という用語は、１つ以上の処理または論理要素（例えば、１つ以上のマイクロプロセッサデバイス、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）デバイス、１つ以上の領域プログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または１つ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ））を有する任意のデバイスを包含するように広く定義され得る。この意味で、１つ以上のプロセッサ１４６は、アルゴリズムおよび／または命令（たとえば、メモリに記憶されたプログラム命令）を実行するように構成された任意のデバイスを含み得る。一実施形態において、１つ以上のプロセッサ１４６は、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、並列プロセッサ、ネットワーク接続されたコンピュータ、または本開示全体にわたって記載されるようにオーバレイ計測システム１００と共に動作または動作するよう構成されたプログラムを実行するよう構成された任意の他のコンピュータシステムとして具現化されえる。さらに、オーバレイ計測システム１００の異なるサブシステムは、本開示に記載されたステップの少なくとも一部を実行するのに適したプロセッサまたは論理要素を含みうる。したがって、上記の説明は、本開示の実施形態に対する限定として解釈されるべきではなく、単なる例示として解釈されるべきである。さらに、本開示全体にわたって説明されるステップは、単一のコントローラによって、または代替として、複数のコントローラによって実行され得る。さらに、コントローラ１４４は、共通のハウジングまたは複数のハウジング内に収容された１つ以上のコントローラを含むことができる。このようにして、任意のコントローラまたはコントローラの組み合わせが、オーバレイ計測システム１００への統合に適したモジュールとして別個にパッケージ化され得る。
メモリデバイス１４８は、関連する１つ以上のプロセッサ１４６によって実行可能なプログラム命令を記憶するのに適した、当技術分野で知られている任意の記憶媒体を含み得る。例えば、メモリデバイス１４８は、非一時的なメモリ媒体を含み得る。別の例として、メモリデバイス１４８は、限定はしないが、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気または光メモリデバイス（たとえば、ディスク）、磁気テープ、ソリッドステートドライブなどを含み得る。メモリデバイス１４８は、１つ以上のプロセッサ１４６とともに共通のコントローラハウジング内に収容され得ることにさらに留意されたい。一実施形態では、メモリデバイス１４８は、１つ以上のプロセッサ１４６およびコントローラ１４４の物理的位置に対して遠隔に位置し得る。例えば、コントローラ１４４の１つ以上のプロセッサ１４６は、ネットワーク（例えば、インターネット、イントラネットなど）を介してアクセス可能な遠隔メモリ（例えば、サーバ）にアクセスしてもよい。
このようにして、コントローラ１４４は、マルチカラムオーバレイ計測ツール１０２またはその中の任意の構成要素からデータを（例えば、制御信号を通して）指示または受信することができる。コントローラ１４４はさらに、本開示を通して説明される種々のプロセスステップのうちのいずれか、例えば、限定されないが、カラム位置決めサブシステム１１２に、測定列１０４の位置を調整するように指示すること、試料位置決めシステム１１４に、試料１０８の位置を調整するように指示すること、または計測測定と関連付けられる１つ以上の検出器１１０から検出信号を受信すること、検出器１１０からの検出信号に基づいてオーバレイ測定値を生成すること、オーバレイ測定値に基づいて１つ以上の追加ツールに対する補正可能値を生成すること、または少なくとも１つの追加測定列１０４からのオーバレイ測定値を用いて少なくとも１つの測定列１０４を較正する、ように構成されてもよい。
別の実施形態では、オーバレイ計測システム１００は、コントローラ１４４に通信可能に結合されたユーザインターフェース１５０を含む。一実施形態では、ユーザインターフェース１５０は、限定はしないが、１つ以上のデスクトップ、ラップトップ、タブレットなどを含むことができる。別の実施形態では、ユーザインターフェース１５０は、オーバレイ計測システム１００のデータをユーザに表示するために使用されるディスプレイを含む。ユーザインターフェース１５０のディスプレイは、当技術分野で知られている任意のディスプレイを含み得る。例えば、ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ベースのディスプレイ、またはＣＲＴディスプレイを含んでもよいが、それらに限定されない。当業者は、ユーザインターフェース１５０と統合可能な任意のディスプレイデバイスが、本開示における実装に好適であることを認識するはずである。別の実施形態では、ユーザは、ユーザインターフェース１５０のユーザ入力デバイスを介してユーザに表示されるデータに応答して、選択および／または命令を入力してもよい。
図６は、本開示の１つ以上の実施形態によるマルチカラム計測のための方法６００において実行されるステップを示す流れ図である。オーバレイ計測システム１００の文脈において本明細書で前に説明された実施形態および有効化技術は、方法６００に拡張されると解釈されるべきであることに留意すべきである。しかしながら、方法６００は、オーバレイ計測システム１００のアーキテクチャに限定されないことにさらに留意されたい。
一実施形態では、方法６００は、複数の計測ターゲットを含む試料上の２つ以上の測定領域を同時にプローブするように構成された２つ以上の測定列に多重化照明を提供するステップ６０２を含む。例えば、特定の測定列は、１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つからの照明を試料に向ける照明サブシステムと、試料から測定信号を収集し、測定信号を１つ以上の検出器に向けるように構成された集光レンズを含む収集サブシステムとを含むことができる。また、カラム位置決めサブシステムは、測定のために試料平面に平行な横方向平面内で集光レンズの位置を調整するように構成され、特定の測定列の測定領域は、集光レンズの視野および横方向平面内の位置決めシステムの範囲によって画定される。
別の実施形態では、方法６００は、照明光を２つ以上の測定列の測定視野内の計測ターゲットに向けるステップ６０４を含む。別の実施形態では、方法６００は、２つ以上の測定列によって多重化された測定信号を収集するステップ６０６を含む。例えば、測定信号は、限定はしないが、波長、偏光、または時間特性を含む１つ以上のパラメータのいずれかに基づいて多重化され得る。さらに、測定信号は、様々な方法で多重化され得る。一例では、測定信号は、測定（例えば、１つ以上の偏光子、１つ以上の遅延線等を介して）の後に多重化され得る。別の例では、２つ以上の測定列に向けられた照明光は、測定信号が同様に多重化されるように多重化される。別の実施形態では、方法６００は、１つ以上の検出器上で多重化された測定信号を検出するステップ６０８を含む。別の実施形態では、方法６００は、検出された測定信号に基づいて計測ターゲットの計測データを生成するステップ６１０を含む。例えば、計測データは、オーバレイ計測データを含んでもよいが、これに限定されない。
図７は、本開示の１つ以上の実施形態によるマルチカラム計測ツールの自己較正のための方法７００において実行されるステップを示す流れ図である。オーバレイ計測システム１００の文脈において本明細書で前に説明された実施形態および有効化技術は、方法７００に拡張されると解釈されるべきである。しかしながら、方法７００は、オーバレイ計測システム１００のアーキテクチャに限定されないことにさらに留意されたい。
異なる測定精度（または他の特性）を有する少なくとも２つの測定列１０４を含むマルチカラムオーバレイ計測ツール１０２などであるがこれに限定されないマルチカラム計測ツールが、自己較正された計測データを提供し得ることが本明細書で企図される。特に、ある測定列１０４からの計測データは、別の測定列１０４を較正および／または訓練するために使用され得る。例えば、異なるタイプの照明源１０６を利用する測定列１０４が、精度またはスループットなどの異なる測定特性を自然に示し得る場合があり得る。例えば、Ｘ線、ＥＵＶ、または粒子ビーム照明１３４に基づく測定列１０４は、しばしば（必ずしも常にではないが）、可視またはＩＲ照明１３４に基づく測定列１０４よりも高い測定精度を提供するが、スループットは低い。しかしながら、より高いスループットの測定列１０４は、より高い精度の測定列１０４からの計測データを使用して改善された精度を提供するように較正され得る。
一実施形態では、方法７００は、マルチカラム計測ツールの１つ以上の較正測定列を使用して、試料上の１つ以上の較正ターゲットの第１の較正測定セットを生成するステップ７０２を含む。別の実施形態では、方法７００は、マルチカラム計測ツールの１つ以上の試験測定列を使用して、１つ以上の較正ターゲットの第２の較正測定セットを生成するステップ７０４を含む。例えば、１つ以上の試験測定列は、１つ以上の較正カラムとは異なる測定精度を提供し得、異なる測定精度は、異なる照明源１０６の使用の結果であり得るが、そうである必要はない。
しかし、「試験測定列」および「較正測定列」という用語は、本明細書では例示目的で使用され、限定するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。むしろ、任意のまたは全ての測定列１０４は、ランタイム測定、他の測定列１０４の較正、またはそれらの組み合わせを含む、任意の所望の目的のために利用されてもよい。このように、「試験測定列」および「較正測定列」という用語は、本明細書では明確にするために使用され、自己較正に使用されるときの測定列１０４の異なるサブセットを指す。
別の実施形態では、方法７００は、較正測定の第１および第２のセットに基づいて、１つ以上の試験測定列を較正するステップ７０６を含む。別の実施形態では、方法７００は、１つ以上の試験測定列を使用して、１つ以上の較正ターゲットとは異なる１つ以上の試験ターゲットの１つ以上の較正された測定値を生成するステップ７０８を含む。
１つ以上の試験測定列を較正するステップ７０６は、種々の技法を使用して実装されてもよい。一実施形態では、ステップ７０６は、試験測定列と較正測定列の両方によって生成された計測測定値の間の相関またはパターンを識別することと、次いで、相関に基づいて計測データを生成するように試験測定列（または、測定列のいずれかに接続されたコントローラ１４４）をトレーニングすることとを含む。このようにして、試験測定列（または、試験測定列のいずれかに接続されたコントローラ）は、試験測定列によって取得された測定信号とステップ７０６で識別された相関との組み合わせを使用して、新しい試験計測ターゲットのための較正された計測データを生成することができる。さらに、この較正された計測は、試験測定列からの較正されていない計測データよりも高い精度を有し得、さらに、試験測定列のスループットで生成され得る。
ステップ７０６は、いくつかのアルゴリズムを含むことができる。例えば、計測ターゲットは、限定はしないが、幾何学的エンジン、プロセスモデリングエンジン、またはそれらの組合せを含む、当技術分野で知られている任意の技法を使用してモデリング（パラメータ化）され得る。プロセスモデリングの使用は、概して、米国特許１０／７６９，３２０（２０２０年９月８日）に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。幾何学的エンジンは、ＫＬＡ Ｃｏｒｐ．によって提供される製品であるＡｃｕＳｈａｐｅソフトウェアによって実装され得るが、実装される必要はない。さらに、ＥＭソルバは、厳密結合波分析（ＲＣＷＡ）、有限要素法分析、モーメント分析の方法、表面積分技法、体積積分技法、または有限差分時間領域分析を含むが、それらに限定されない、当技術分野で公知の任意の方法を利用してもよい。
ステップ７０６はさらに、ライブラリ、高速次数低減モデル、回帰、ニューラルネットワークなどの機械学習アルゴリズム、サポートベクターマシン（ＳＶＭ）、次元低減アルゴリズム（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）など）を含むが、これらに限定されない、収集されたデータをモデルに適用するための当技術分野で公知の任意のデータフィッティングおよび最適化技法を使用して、試験または較正測定列から収集された計測データの分析を含んでもよい。データのスパース表現（例えば、フーリエ変換またはウェーブレット変換、カルマンフィルタ、同じまたは異なるツールタイプからのマッチングを促進するアルゴリズムなどである）。例えば、データ収集および／またはフィッティングは、ＫＬＡ Ｃｏｒｐ．によって提供される製品であるＳｉｇｎａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ（ＳＲＭ）によって行われてもよいが、そうである必要はない。
さらに、アルゴリズムの種々の実装は、ファームウェア、ソフトウェア、または領域プログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、あるいは１つ以上の他のプログラマブル光学要素を通して、コントローラ（例えば、コントローラ１４４）によって行われてもよいが、その必要はない。
ステップ７０６においてモデルがトレーニングされると、ステップ７０８は、試験測定列を有する新しい計測ターゲットの新しい計測測定に基づいて較正された計測データを提供するようにモデルを実装することを含み得る。ステップ７０８は、新しい計測ターゲットから収集された計測データをモデルに適用するために、当技術分野で知られている任意のデータフィッティングまたは最適化技法を組み込むことができる。ステップ７０６について提供された例を続けると、これは、ライブラリ検索、回帰分析、機械学習アルゴリズムの実装、サポートベクターマシン（ＳＶＭ）、次元削減アルゴリズムなどを含み得るが、これらに限定されない。例えば、データ収集および／またはフィッティングは、ＫＬＡ Ｃｏｒｐ．による信号応答計測（ＳＲＭ）によって行われ得るが、そうである必要はない。
本明細書で説明される主題は、場合によっては、他の構成要素内に含まれる、または他の構成要素と接続される、異なる構成要素を図示する。そのような描写されたアーキテクチャは、単なる例示であり、実際には、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチャが実装され得ることを理解されたい。概念的な意味では、同じ機能を達成するための構成要素の任意の配置は、所望の機能が達成されるように効果的に「関連付けられる」。したがって、特定の機能を達成するために組み合わされた本明細書の任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間構成要素にかかわらず、所望の機能が達成されるように互いに「関連付けられる」と見なすことができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「接続」または「結合」されていると見なされることができ、そのように関連付けられることが可能な任意の２つの構成要素はまた、所望の機能性を達成するために、相互に「結合可能」であると見なされることができる。結合可能な特定の例は、物理的に相互作用可能な及び／又は物理的に相互作用するコンポーネント及び／又は無線で相互作用可能な及び／又は無線で相互作用するコンポーネント及び／又は論理的に相互作用可能な及び／又は論理的に相互作用するコンポーネントを含むが、これらに限定されない。
本開示およびその付随する利点の多くは、前述の説明によって理解されるであろうと考えられ、開示される主題から逸脱することなく、またはその物質的利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構造、および配置において種々の変更が行われ得ることが明白となるであろう。説明される形態は単なる説明であり、そのような変更を包含し、含むことが以下の特許請求の範囲の意図である。さらに、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。

Claims (55)

  1. マルチカラム計測ツールであって、
    列方向に沿って分布する２つ以上の測定列であって、前記２つ以上の測定列は、複数の計測ターゲットを含む試料上の２つ以上の測定領域を同時にプローブするように構成され、前記２つ以上の測定列のうちの特定の測定列は、
    １つ以上の照明源のうちの少なくとも１つからの照明を前記試料に向けるように構成される照明サブシステムと、
    前記試料から測定信号を収集し、前記測定信号を１つ以上の検出器に向けるように構成された集光レンズを含む収集サブシステムと、
    測定のために試料平面に平行な横方向平面内で前記集光レンズの位置を調整するように構成されたカラム位置決めサブシステムであって、特定の測定列の測定領域は、前記集光レンズの視野および前記横方向平面内の位置決めシステムの範囲によって画定される、カラム位置決めサブシステムと、
    列方向とは異なる走査経路に沿って前記試料を走査するように構成され、前記走査経路は、測定のために前記複数の計測ターゲットのうちの計測ターゲットを２つ以上の測定列の測定領域内に位置決めする、試料位置決めサブシステムと、
    を備え、
    前記２つ以上の測定列の前記カラム位置決めサブシステムは、前記２つ以上の測定列の前記集光レンズを位置決めして、測定のための前記集光レンズの視野に前記走査経路に沿って測定領域内の前記計測ターゲットを位置合わせし、
    前記２つ以上の測定列の少なくとも１つの前記カラム位置決めサブシステムはさらに、側面に垂直な軸方向に沿って関連する前記集光レンズの位置を調整するように構成される
    マルチカラム計測ツール。
  2. 前記カラム位置決めサブシステムはさらに、軸方向に沿った関連する前記集光レンズの位置を、測定のための前記計測ターゲットの所望の測定平面に調整することを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  3. 前記２つ以上の測定列の少なくとも１つは、２つ以上の測定平面から前記測定信号を収集し、前記２つ以上の測定平面から前記１つ以上の検出器の少なくとも１つに前記測定信号を方向付けることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  4. 前記試料位置決めサブシステムはさらに、側面に垂直な軸方向に沿って前記試料の位置を調整するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  5. 前記試料位置決めサブシステムは、前記試料を回転させる回転ステージを含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  6. 前記１つ以上の検出器のうちの少なくとも１つは、前記２つ以上の測定列の外部に位置する検出器を備えることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  7. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つによって提供される前記測定信号は、１つ以上のパラメータによって多重化されることを特徴とする請求項６に記載のマルチカラム計測ツール。
  8. 前記１つ以上のパラメータは、偏光、波長、または時間の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７に記載のマルチカラム計測ツール。
  9. 前記検出器は、前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つからの多重化された測定信号に関連する別個の検出器データを提供することを特徴とする請求項７に記載のマルチカラム計測ツール。
  10. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つから多重化された測定信号を受信し、２つ以上の逆多重化された測定信号を生成するように構成された検出デマルチプレクサであって、前記２つ以上の逆多重化された測定信号を前記検出器にさらに分配する、検出デマルチプレクサをさらに含む請求項７に記載のマルチカラム計測ツール。
  11. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つによって受け取られる照明は、１つ以上のパラメータによって多重化されることを特徴とする請求項７に記載のマルチカラム計測ツール。
  12. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも１つは、１つ以上の光ファイバを通して前記測定信号を方向付けることを特徴とする請求項６に記載のマルチカラム計測ツール。
  13. 前記１つ以上の検出器のうちの少なくとも１つは、前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも１つに配置された検出器を備えることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  14. 前記１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、２つ以上の測定列の外部に位置する照明源を備えることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  15. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つは、前記照明源から照明を受け取ることを特徴とする請求項１４に記載のマルチカラム計測ツール。
  16. 前記２つ以上の測定列の少なくとも１つは、１つ以上の光ファイバを通して前記照明源から照明を受け取ることを特徴とする請求項１４に記載のマルチカラム計測ツール。
  17. 前記１つ以上の照明源の少なくとも１つは、前記２つ以上の測定列の少なくとも１つに配置された照明源を含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  18. 前記１つ以上の照明源の少なくとも１つは電磁照明源を含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  19. 前記１つ以上の照明源の少なくとも１つは、粒子ビーム照明源を含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  20. 前記２つ以上の測定列の少なくとも１つは、前記試料が走査方向に沿って移動しているときに前記複数の計測ターゲットの少なくとも１つに対して測定を実行するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  21. 前記２つ以上の測定列の少なくとも１つは、前記試料が静止しているときに測定を実行するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  22. 前記走査経路は線形であり、前記複数の計測ターゲットのうちの少なくともいくつかは、前記試料が前記走査経路に沿って走査されるときに前記２つ以上の測定列のうちの少なくともいくつかによって測定されるように直線的に配列されることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  23. 列方向に沿った前記２つ以上の測定列の空間的広がりは、前記試料上の所望の測定領域のサイズに対応することを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  24. 列方向に沿った前記１つ以上の検出器の測定領域のサイズは、列方向に沿った前記試料のサイズの少なくとも１０％に合計されることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  25. 前記集光レンズは、対物レンズであることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  26. 前記計測ターゲットは、専用計測ターゲットを含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  27. 前記計測ターゲットは、前記試料上のデバイスフィーチャを含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  28. 前記計測ターゲットは、現像後フィーチャ、エッチング後フィーチャ、または洗浄後フィーチャのうちの少なくとも１つから形成されることを特徴とする請求項１に記載のマルチカラム計測ツール。
  29. マルチカラム計測ツールであって、
    ２次元パターンで分布する２つ以上の測定列であって、前記２つ以上の測定列は、複数の計測ターゲットを含む試料上の２つ以上の測定領域を同時にプローブするように構成され、前記２つ以上の測定列の測定領域は、前記複数の計測ターゲットの少なくともいくつかを含む前記試料の１つ以上の選択された領域をカバーするように分布され、前記２つ以上の測定列のうちの特定の測定列は、
    １つ以上の照明源のうちの少なくとも１つからの照明を前記試料に向けるように構成される照明サブシステムと、
    前記試料から測定信号を収集し、測定信号を１つ以上の検出器に向けるように構成された集光レンズを含む収集サブシステムと、
    測定のために試料平面に平行な横方向平面内で前記集光レンズの位置を調整するように構成されたカラム位置決めサブシステムであって、前記特定の測定列の測定領域は、前記集光レンズの視野および横方向平面内の位置決めシステムの範囲によって画定される、カラム位置決めサブシステムと、
    を備え、
    前記２つ以上の測定列の前記カラム位置決めサブシステムは、それぞれの前記集光レンズの位置を調整して、それぞれの測定領域内の前記複数の計測ターゲットのうちの計測ターゲットと位置合わせし、
    前記２つ以上の測定列の少なくとも１つの前記カラム位置決めサブシステムはさらに、側面に垂直な軸方向に沿って関連する前記集光レンズの位置を調整するように構成される
    マルチカラム計測ツール。
  30. 前記２つ以上の測定列の測定領域の各々は、円形の前記試料の中心点に関する角度区分に対応するように配置されることを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  31. 前記２つ以上の測定列の測定領域は、前記試料の測定可能領域全体をカバーすることを特徴とする請求項３０に記載のマルチカラム計測ツール。
  32. 前記２つ以上の測定列の測定領域は、前記試料の測定可能領域の一部をカバーすることを特徴とする請求項３０に記載のマルチカラム計測ツール。
  33. 試料位置決めサブシステムは、前記試料を回転させるようにさらに構成され、前記試料の測定可能領域全体のサンプリングを提供する請求項３２に記載のマルチカラム計測ツール。
  34. 前記２次元パターンは、２次元アレイを含むことを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  35. 前記１つ以上の検出器のうちの少なくとも１つは、前記２つ以上の測定列の外部に位置する検出器を備えることを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  36. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つによって提供される前記測定信号は、１つ以上のパラメータによって多重化されることを特徴とする請求項３５に記載のマルチカラム計測ツール。
  37. 前記１つ以上のパラメータは、偏光、波長、または時間の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３６に記載のマルチカラム計測ツール。
  38. 前記検出器は、前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つからの多重化された測定信号に関連する別個の検出器データを提供することを特徴とする請求項３６に記載のマルチカラム計測ツール。
  39. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つから多重化された測定信号を受信し、２つ以上の逆多重化された測定信号を生成するように構成された検出デマルチプレクサであって、前記２つ以上の逆多重化された測定信号を前記検出器にさらに分配する、検出デマルチプレクサをさらに含む請求項３６に記載のマルチカラム計測ツール。
  40. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つによって受け取られる前記照明は、１つ以上のパラメータによって多重化されることを特徴とする請求項３６に記載のマルチカラム計測ツール。
  41. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも１つは、１つ以上の光ファイバを通して測定信号を方向付けることを特徴とする請求項３５に記載のマルチカラム計測ツール。
  42. 前記１つ以上の検出器のうちの少なくとも１つは、前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも１つに配置された検出器を備えることを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  43. 前記１つ以上の照明源のうちの少なくとも１つは、前記２つ以上の測定列の外部に位置する照明源を備えることを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  44. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つは、前記照明源から照明を受け取ることを特徴とする請求項４３に記載のマルチカラム計測ツール。
  45. 前記２つ以上の測定列の少なくとも１つは、１つ以上の光ファイバを通して前記照明源から照明を受け取ることを特徴とする請求項４３に記載のマルチカラム計測ツール。
  46. 前記１つ以上の照明源の少なくとも１つは、前記２つ以上の測定列の少なくとも１つに配置された照明源を含むことを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  47. 前記１つ以上の照明源の少なくとも１つは電磁照明源を含むことを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  48. 前記１つ以上の照明源の少なくとも１つは、粒子ビーム照明源を含むことを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  49. 前記集光レンズは、対物レンズであることを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  50. 前記計測ターゲットは、専用計測ターゲットを含むことを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  51. 前記計測ターゲットは、試料上のデバイスフィーチャを含むことを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  52. 前記計測ターゲットは、現像後フィーチャ、エッチング後フィーチャ、または洗浄後フィーチャのうちの少なくとも１つから形成されることを特徴とする請求項２９に記載のマルチカラム計測ツール。
  53. マルチカラム計測方法であって、
    照明を２つ以上の測定列に提供するステップであり、前記２つ以上の測定列は、複数の計測ターゲットを含む試料上の２つ以上の測定領域を同時にプローブするように構成され、２つ以上の測定列のうちの特定の測定列は、
    １つ以上の照明源のうちの少なくとも１つからの照明を試料に向けるように構成される照明サブシステムと、
    前記試料から測定信号を収集し、前記測定信号を１つ以上の検出器に向けるように構成された集光レンズを含む収集サブシステムと、
    測定のために試料平面に平行な横方向平面内で前記集光レンズの位置を調整するように構成されたカラム位置決めサブシステムであって、前記特定の測定列の測定領域は、前記集光レンズの視野および横方向平面内の位置決めシステムの範囲によって画定される、カラム位置決めサブシステムと、
    を備え、
    照明光を前記２つ以上の測定列の測定視野内の計測ターゲットに向けるステップと、
    多重化された測定信号を前記２つ以上の測定列によって収集するステップと、
    前記多重化された測定信号を１つ以上の検出器で検出するステップと、
    検出された測定信号に基づいて、前記計測ターゲットのための測定データを生成するステップと、
    を含むマルチカラム計測方法。
  54. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つによって提供される前記多重化された測定信号は、１つ以上のパラメータによって多重化されることを特徴とする請求項５３に記載のマルチカラム計測方法。
  55. 前記２つ以上の測定列のうちの少なくとも２つによって提供される前記多重化された測定信号は、偏光、波長、または時間のうちの少なくとも１つによって多重化されることを特徴とする請求項５４に記載のマルチカラム計測方法。
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