JPWO2021242654A5

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Publication number: JPWO2021242654A5
Application number: JP2022572678A
Authority: JP
Publication date: 2024-04-03

Claims

計量システムであって、
対物レンズから集光された光をもとに、標本内に埋め込まれている計量ターゲットを検出器上に結像させるよう構成されている撮像サブシステムであり、前記標本が、第１基板とその第１基板に対しある界面にて接合された第２基板とで形成されていて、前記標本が更に前記計量ターゲットを有しその計量ターゲットが前記界面に所在しており、前記計量ターゲットが、前記第１基板上にある第１ターゲット構造と前記第２基板上にある第２ターゲット構造とを有するものである撮像サブシステムと、
照明サブシステムであり、
照明源、
前記対物レンズを介し前記照明源からもたらされる照明で以て前記計量ターゲットを照明するよう構成されている１個又は複数個の照明光学系、
前記計量ターゲットに対し共役な視野面に所在する照明視野絞りであり、視野絞りアパーチャを有する照明視野絞りであり、前記計量ターゲットに対応する計測面上での前記視野絞りアパーチャの投射サイズがその計測面における前記検出器の視野と整合するよう前記視野絞りアパーチャのサイズ及び形状のうち少なくとも一方が選定されている照明視野絞り、並びに
瞳面に所在する照明瞳であり、前記瞳面の中央に中央掩蔽器がある照明瞳であり、前記中央掩蔽器のサイズ及び形状のうち少なくとも一方が、遮断角より大きな角度で以て前記計量ターゲットの斜め照明が行われるよう選定されていて、前記遮断角が、前記標本の上面及び下面のうち少なくとも一方における前記照明源からの前記照明の反射が前記検出器に到達することを妨げるべく、前記計測面における前記検出器の前記視野のサイズ、前記第１基板の厚み並びに前記第２基板の厚みのうち少なくとも一つに基づき選定されている照明瞳、
を備える照明サブシステムと、
前記検出器に可通信結合されたコントローラであり、プログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、それらプログラム命令に従い、その１個又は複数個のプロセッサが、
前記標本から前記計量ターゲットの画像を１枚又は複数枚受け取り、且つ
前記１枚又は複数枚の画像に基づき前記標本の計量計測結果を１個又は複数個生成する、
コントローラと、
を備える計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、更に、
前記コントローラに可通信結合された並進ステージを有する標本位置決めサブシステムを備え、プログラム命令を実行するよう構成された前記１個又は複数個のプロセッサが更に、それらプログラム命令に従い、
前記標本位置決めサブシステムから標本位置決めデータを受け取り、且つ
１個又は複数個の制御信号を通じ前記並進ステージに指令して、前記計量ターゲットの前記１枚又は複数枚の画像を受け取るのに先立ち前記計測面に対しその計量ターゲットを整列させる、
計量システム。
請求項２に記載の計量システムであって、前記標本位置決めサブシステムが更に、
干渉計及び視差位置決めサブシステムのうち少なくとも一方を備える計量システム。
請求項２に記載の計量システムであって、前記標本位置決めサブシステムが更に、
前記照明源からの標本位置決め照明を計測アームと参照アームとに分かつよう構成されているビームスプリッタであり、前記計測アームが前記対物レンズを有していてその対物レンズが前記標本位置決め照明を前記標本に差し向けるよう構成されており、前記参照アームが参照対物レンズを有していてその参照対物レンズが前記標本位置決め照明を参照標本に差し向けるよう構成されているビームスプリッタと、
前記計測アームにおける前記参照アームからの光との光干渉に係る光を、前記ビームスプリッタから受光するよう構成されているフォトダイオードであり、前記標本位置決めデータを生成するフォトダイオードと、
を備える計量システム。
請求項４に記載の計量システムであって、前記標本位置決め照明が前記照明源からの前記照明を含んでいる計量システム。
請求項４に記載の計量システムであって、前記標本位置決め照明が付加的照明源からの前記照明を含んでいる計量システム。
請求項４に記載の計量システムであって、前記標本位置決めデータが、前記並進ステージにより前記対物レンズの光軸に沿い前記標本が並進される際に生じた干渉信号を含んでいる計量システム。
請求項７に記載の計量システムであって、前記計量ターゲットの所在個所を、前記干渉信号のピークの位置に基づき判別可能な計量システム。
請求項４に記載の計量システムであって、前記参照標本が１枚又は複数枚の参照基板で形成されたものである計量システム。
請求項９に記載の計量システムであって、前記参照標本が更に、
背面と２枚の参照基板間の界面とのうち少なくとも一方の上に、反射層を備えるものである計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、前記１個又は複数個の計量計測結果のうち少なくとも１個が、
前記第１基板・前記第２基板間のオーバレイ計測結果を含んでいる計量システム。
請求項１１に記載の計量システムであって、前記計量ターゲットが、ＡＩＭターゲット、ｒＡＩＭターゲット、ＡＩＭｉｄターゲット、及びＢｉＢターゲットの少なくとも１つを備える、計量システム。
請求項１２に記載の計量システムであって、前記照明源からの前記照明は、１個又は複数個の赤外スペクトル域内波長を含む照明を含む、計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、前記遮断角が更に、前記標本の外面からの反射が前記検出器に到達することを妨げるべく選定されている計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、前記視野絞りアパーチャが半径ｒ_ｆの円状であり、前記照明瞳の前記中央掩蔽器が、前記照明源からの照明を阻止するようサイズ設定されていてその数値開口がｎ・ｓｉｎ（ａｔａｎ（ｒ_ｆ／Ｗ））・（１－ｋ）より小さいものであり、但しｎが前記第１基板の屈折率、ｒ_ｆが前記計測面上における前記視野絞りアパーチャの前記投射サイズ、ｋが公差因数である計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、前記計量ターゲットに対応する前記計測面上での前記視野絞りアパーチャの前記投射サイズをその計測面における前記検出器の前記視野と整合させることで、前記照明源からの照明の反射が前記標本の前記上面で反射されること並びに前記検出器により捕捉されることを妨げる計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、前記計量ターゲットに対応する前記計測面上での前記視野絞りアパーチャの前記投射サイズをその計測面における前記検出器の前記視野と整合させることで、前記照明源からの照明の反射が前記標本の前記下面で反射されること並びに前記計測面における前記検出器の前記視野内を通り伝搬することを妨げる計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、前記検出器が、既知アスペクト比を呈する長方形のセンサを有していて、その既知アスペクト比を呈する長方形状となるよう前記視野絞りアパーチャの前記形状が選定されている計量システム。
請求項１８に記載の計量システムであって、前記視野絞りアパーチャの第１方向沿いサイズｄ_Ｘ，ｆがｄ_Ｘ，ｆ＝ａ・（Ｍａｇ_ｉｌｌ／Ｍａｇ_ｃｏｌｌ）・ｌ_ｐ（１＋ｋ_ｆ）となるよう選定されており、但しａが前記検出器内にありサイズｌ_ｐを有する正方形画素の前記第１方向沿い個数、Ｍａｇ_ｉｌｌが前記照明サブシステムの倍率、Ｍａｇ_ｃｏｌｌが集光サブシステムの倍率、ｋ_ｆが公差因数であり、前記視野絞りアパーチャの第２方向沿いサイズｄ_Ｙ，ｆがｄ_Ｙ，ｆ＝ｂ・（Ｍａｇ_ｉｌｌ／Ｍａｇ_ｃｏｌｌ）・ｌ_ｐ（１＋ｋ_ｆ）となるよう選定されており、但しｂが前記検出器内にありサイズｌ_ｐを有する正方形画素の前記第２方向沿い個数である計量システム。
請求項１９に記載の計量システムであって、ｋ_ｆが０～０．０５の範囲内にある計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、前記検出器が、既知アスペクト比を呈する長方形のセンサを有していて、円状となるよう前記視野絞りアパーチャの前記形状が選定されており、前記計測面上における前記視野絞りアパーチャの前記投射サイズがその計測面における前記検出器の前記視野内に包摂されている計量システム。
請求項２１に記載の計量システムであって、前記検出器のサイズがサイズｌ_ｐの正方形画素（ｎ×ｍ）個のサイズであり、前記視野絞りアパーチャの半径がｒ＝（ｎ^２＋ｍ^２）^１／２・（Ｍａｇ_ｉｌｌ／Ｍａｇ_ｃｏｌｌ）・（ｌ_ｐ／２）・（１＋ｋ）であり、但しＭａｇ_ｉｌｌが前記照明サブシステムの倍率、Ｍａｇ_ｃｏｌｌが集光サブシステムの倍率、ｋが公差因数である計量システム。
請求項２２に記載の計量システムであって、ｋ_ｆが０～０．３の範囲内にある計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも一方が、７７５μｍ、７５０μｍ、６００μｍ、３００μｍ及び１００μｍのうち少なくとも一通りの厚みを有するものである計量システム。
請求項１に記載の計量システムであって、前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも一方が、
半導体ウェハを備えるものである計量システム。
計量システムであって、
対物レンズから集光された光をもとに、標本内に埋め込まれている計量ターゲットを検出器上に結像させるよう構成されている撮像サブシステムであり、前記標本が、第１基板とその第１基板に対しある界面にて接合された第２基板とで形成されていて、前記標本が更に前記計量ターゲットを有しその計量ターゲットが前記界面に所在しており、前記計量ターゲットが、前記第１基板上にある第１ターゲット構造と前記第２基板上にある第２ターゲット構造とを有するものである撮像サブシステムと、
前記検出器の計測面にて前記計量ターゲットを位置決めする並進ステージを有する標本位置決めサブシステムと、
照明サブシステムであり、
照明源、
前記対物レンズを介し前記照明源からもたらされる照明で以て前記計量ターゲットを照明するよう構成されている１個又は複数個の照明光学系、並びに
瞳面に所在する瞳絞りであり、前記瞳面の中央に中央掩蔽器がある瞳絞りであり、前記中央掩蔽器のサイズ及び形状のうち少なくとも一方が、遮断角より大きな角度で以て前記計量ターゲットの斜め照明が行われるよう選定されていて、前記遮断角が、前記標本の上面及び下面のうち少なくとも一方における前記照明源からの前記照明の反射が前記検出器に到達することを妨げるべく、前記計測面における前記検出器の視野のサイズ、前記第１基板の厚み並びに前記第２基板の厚みのうち少なくとも一つに基づき選定されている瞳絞り、
を備える照明サブシステムと、
前記検出器に可通信結合されたコントローラであり、プログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、それらプログラム命令に従い、その１個又は複数個のプロセッサが、
前記標本から前記計量ターゲットの画像を１枚又は複数枚受け取り、且つ
前記１枚又は複数枚の画像に基づき前記標本の計量計測結果を１個又は複数個生成する、
コントローラと、
を備える計量システム。
請求項２６に記載の計量システムであって、前記標本位置決めサブシステムが更に、
前記照明源からの標本位置決め照明を計測アームと参照アームとに分かつよう構成されているビームスプリッタであり、前記計測アームが前記対物レンズを有していてその対物レンズが前記標本位置決め照明を前記標本に差し向けるよう構成されており、前記参照アームが参照対物レンズを有していてその参照対物レンズが前記標本位置決め照明を参照標本に差し向けるよう構成されているビームスプリッタと、
前記計測アームにおける前記参照アームからの光との光干渉に係る光を、前記ビームスプリッタから受光するよう構成されているフォトダイオードであり、標本位置決めデータを生成するフォトダイオードと、
を備える計量システム。
請求項２７に記載の計量システムであって、前記標本位置決め照明が前記照明源からの前記照明を含んでいる計量システム。
請求項２７に記載の計量システムであって、前記標本位置決め照明が付加的照明源からの前記照明を含んでいる計量システム。
請求項２７に記載の計量システムであって、前記参照標本が１枚又は複数枚の参照基板で形成されたものである計量システム。
請求項３０に記載の計量システムであって、前記参照標本が更に、
背面と２枚の参照基板間の界面とのうち少なくとも一方の上に、反射層を備えるものである計量システム。
請求項２６に記載の計量システムであって、前記遮断角が更に、前記標本の外面からの反射が前記検出器に到達することを妨げるべく選定されている計量システム。
請求項２６に記載の計量システムであって、前記１個又は複数個の計量計測結果のうち少なくとも１個が、
前記第１基板・前記第２基板間のオーバレイ計測結果を含んでいる計量システム。
請求項３３に記載の計量システムであって、前記計量ターゲットが、ＡＩＭターゲット、ｒＡＩＭターゲット、ＡＩＭｉｄターゲット、及びＢｉＢターゲットの少なくとも１つを備える、計量システム。
請求項３４に記載の計量システムであって、前記照明源からの前記照明は、１個又は複数個の赤外スペクトル域内波長を含む照明を含む、計量システム。
請求項２６に記載の計量システムであって、前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも一方が、７７５μｍ、７５０μｍ、６００μｍ、３００μｍ及び１００μｍのうち少なくとも一通りの厚みを有するものである計量システム。
請求項２６に記載の計量システムであって、前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも一方が、
半導体ウェハを備えるものである計量システム。
計量システムであって、
対物レンズから集光された光をもとに、標本内に埋め込まれている計量ターゲットを検出器上に結像させるよう構成されている撮像サブシステムであり、前記標本が、第１基板とその第１基板に対しある界面にて接合された第２基板とで形成されていて、前記標本が更に前記計量ターゲットを有しその計量ターゲットが前記界面に所在しており、前記計量ターゲットが、前記第１基板上にある第１ターゲット構造と前記第２基板上にある第２ターゲット構造とを有するものである撮像サブシステムと、
前記検出器の計測面にて前記計量ターゲットを位置決めする並進ステージを有する標本位置決めサブシステムと、
照明サブシステムであり、
照明源、
前記対物レンズを介し前記照明源からもたらされる照明で以て前記計量ターゲットを照明するよう構成されている１個又は複数個の照明光学系、並びに
前記計量ターゲットに対し共役な視野面に所在する照明視野絞りであり、視野絞りアパーチャを有する照明視野絞りであり、前記計量ターゲットに対応する前記計測面上での前記視野絞りアパーチャの投射サイズがその計測面における前記検出器の視野と整合するよう前記視野絞りアパーチャのサイズ及び形状のうち少なくとも一方が選定されている照明視野絞り、
を備える照明サブシステムと、
前記検出器に可通信結合されたコントローラであり、プログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサを有し、それらプログラム命令に従い、その１個又は複数個のプロセッサが、
前記標本から前記計量ターゲットの画像を１枚又は複数枚受け取り、且つ
前記１枚又は複数枚の画像に基づき前記標本の計量計測結果を１個又は複数個生成する、
コントローラと、
を備える計量システム。
請求項３８に記載の計量システムであって、前記標本位置決めサブシステムが更に、
前記照明源からの標本位置決め照明を計測アームと参照アームとに分かつよう構成されているビームスプリッタであり、前記計測アームが前記対物レンズを有していてその対物レンズが前記標本位置決め照明を前記標本に差し向けるよう構成されており、前記参照アームが参照対物レンズを有していてその参照対物レンズが前記標本位置決め照明を参照標本に差し向けるよう構成されているビームスプリッタと、
前記計測アームにおける前記参照アームからの光との光干渉に係る光を、前記ビームスプリッタから受光するよう構成されているフォトダイオードであり、標本位置決めデータを生成するフォトダイオードと、
を備える計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記標本位置決め照明が前記照明源からの前記照明を含んでいる計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記標本位置決め照明が付加的照明源からの前記照明を含んでいる計量システム。
請求項３９に記載の計量システムであって、前記参照標本が１枚又は複数枚の参照基板で形成されたものである計量システム。
請求項４２に記載の計量システムであって、前記参照標本が更に、
背面と２枚の参照基板間の界面とのうち少なくとも一方の上に、反射層を備えるものである計量システム。
請求項３８に記載の計量システムであって、前記１個又は複数個の計量計測結果のうち少なくとも１個が、
前記第１基板・前記第２基板間のオーバレイ計測結果を含んでいる計量システム。
請求項４４に記載の計量方法であって、前記計量ターゲットが、ＡＩＭターゲット、ｒＡＩＭターゲット、ＡＩＭｉｄターゲット、及びＢｉＢターゲットの少なくとも１つを備える、計量方法。
請求項４５に記載の計量システムであって、前記照明源からの前記照明は、１個又は複数個の赤外スペクトル域内波長を含む照明を含む、計量システム。
請求項３８に記載の計量システムであって、前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも一方が、７７５μｍ、７５０μｍ、６００μｍ、３００μｍ及び１００μｍのうち少なくとも一通りの厚みを有するものである計量システム。
請求項３８に記載の計量システムであって、前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも一方が、
半導体ウェハを備えるものである計量システム。
計量方法であって、
照明サブシステムで以て標本上の計量ターゲットを照明し、但し前記標本が、第１基板とその第１基板に対しある界面にて接合された第２基板とで形成されていて、前記標本が更に、前記界面に所在する計量ターゲットを有しており、前記計量ターゲットが、前記第１基板上にある第１ターゲット構造と前記第２基板上にある第２ターゲット構造とを有しており、前記照明サブシステムが、
照明源と、
前記照明源からの照明で以て前記計量ターゲットを照明するよう構成されている１個又は複数個の照明光学系と、
前記計量ターゲットに対し共役な視野面に所在する照明視野絞りであり、視野絞りアパーチャを有する照明視野絞りであり、前記計量ターゲットに対応する計測面上での前記視野絞りアパーチャの投射サイズがその計測面における撮像型検出器の視野と整合するよう前記視野絞りアパーチャのサイズ及び形状のうち少なくとも一方が選定されている照明視野絞りと、
瞳面に所在する照明瞳であり、前記瞳面の中央に中央掩蔽器がある照明瞳であり、前記中央掩蔽器のサイズ及び形状のうち少なくとも一方が、遮断角より大きな角度で以て前記計量ターゲットの斜め照明が行われるよう選定されていて、前記遮断角が、前記標本の上面及び下面のうち少なくとも一方における前記照明源からの前記照明の反射が前記検出器に到達することを妨げるべく、前記計測面における前記検出器の視野のサイズ、前記第１基板の厚み並びに前記第２基板の厚みのうち少なくとも一つに基づき選定されている照明瞳と、
を備える計量方法であり、
前記撮像型検出器上で前記計量ターゲットの画像を１枚又は複数枚生成し、
前記１枚又は複数枚の画像に基づき前記標本の計量計測結果を１個又は複数個生成する、
計量方法。
請求項４９に記載の計量方法であって、前記１枚又は複数枚の画像に基づき前記標本の計量計測結果を１個又は複数個生成する際に、
前記１枚又は複数枚の画像に基づき前記第１基板・前記第２基板間のオーバレイ計測結果を生成する計量方法。
請求項５０に記載の計量システムであって、前記計量ターゲットが、
ＡＩＭターゲット、ｒＡＩＭターゲット、ＡＩＭｉｄターゲット及びＢｉＢターゲットのうち少なくとも一つを備えるものである計量システム。
請求項５１に記載の計量方法であって、前記照明サブシステムで以て前記標本上の前記計量ターゲットを照明する際に、
前記照明サブシステムからの照明であり１個又は複数個の赤外スペクトル域内波長を含む照明で以て、前記標本上の前記計量ターゲットを照明する計量方法。