TWI827164B - 計測裝置及計測方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之實施方式提供一種提昇形成於對象物之圖案之位置偏移量之計算精度的計測裝置及計測方法。  本發明之實施方式之計測裝置對形成於對象物表面之複合圖案中之部分圖案相對於其他圖案之位置偏移量進行計測，且具備：測定部，其對包含第1二維強度分佈及第2二維強度分佈之複數個二維強度分佈進行測定，上述第1二維強度分佈係藉由對複合圖案之被計測區域照射具有第1照明形狀之第1照明光，並經由第1濾光片僅檢測來自被計測區域之0次繞射光而形成，上述第2二維強度分佈係藉由對複合圖案之被計測區域照射具有第2照明形狀之第2照明光，並經由第2濾光片僅檢測來自被計測區域之0次繞射光而形成；記憶部，其保存表示複數個二維強度分佈之複數個測定資料；及運算部，其藉由執行使用複數個測定資料之運算處理，形成複數個二維強度分佈之合成強度分佈，並基於合成強度分佈，計算出部分圖案之位置偏移量。

Description

計測裝置及計測方法
本發明之實施方式係關於一種計測裝置及計測方法。
為了實現記憶體之進一步大容量化，業界開發了一種具有三維構造之記憶體等半導體裝置。
本發明要解決之問題在於提供一種可提昇形成於對象物之圖案之位置偏移量之計算精度的計測裝置及計測方法。
實施方式之計測裝置係對形成於對象物表面之複合圖案中之部分圖案相對於其他圖案之位置偏移量進行計測者，且具備：測定部，其對包含第1二維強度分佈及第2二維強度分佈之複數個二維強度分佈進行測定，上述第1二維強度分佈係藉由對複合圖案之被計測區域照射具有第1照明形狀之第1照明光，並經由第1濾光片僅檢測來自被計測區域之0次繞射光而形成，上述第2二維強度分佈係藉由對複合圖案之被計測區域照射具有第2照明形狀之第2照明光，並經由第2濾光片僅檢測來自被計測區域之0次繞射光而形成；記憶部，其保存表示複數個二維強度分佈之複數個測定資料；及運算部，其藉由執行使用複數個測定資料之運算處理，形成複數個二維強度分佈之合成強度分佈，並基於合成強度分佈，計算出部分圖案之位置偏移量。
以下，參考圖式對實施方式進行說明。圖式中所記載之各構成要素之厚度與平面尺寸之關係、各構成要素之厚度之比率等有時與實物不同。又，於實施方式中，對實質上相同之構成要素標註相同之符號並適當地省略說明。
(第1實施方式) 具有三維構造之記憶體等半導體裝置係藉由對具有複數層之構造體進行加工並形成電路圖案或裝置圖案等圖案而製造。該等圖案例如可使用光微影技術來形成。於前工序中形成底層圖案，於後工序中根據底層圖案之位置形成頂層圖案時，若底層圖案與頂層圖案之對準精度較低，則可能導致所製造之半導體裝置無法正常地動作。因此，已知對所形成之圖案之位置偏移量進行計測並調整圖案之位置。
圖1係用於說明圖案位置偏移量之先前計測方法例之平面模式圖。圖1示出底層圖案之對準標記ML、及頂層圖案之對準標記MU。圖案位置偏移量之先前計測方法例係形成底層圖案之對準標記ML、及頂層圖案之對準標記MU，在形成頂層圖案後，以光學方式計測對準標記ML之中心CL與對準標記MU之中心CU之間之中心距離，藉此能夠計算出圖案位置偏移量。
此種對準標記難以形成於與電路圖案或裝置圖案相同之區域。圖2係表示圖案佈局例之平面模式圖。圖2示出對準標記AM、裝置圖案DP、及劃線圖案SP。如圖2所示，存在以下情況：在對準標記AM形成於與裝置圖案DP不同之其他區域之情形時，如圖2之箭頭所示，對準標記AM之位置偏移方向與裝置圖案DP之位置偏移方向不同。藉此，若使用對準標記AM來計算出裝置圖案DP之位置偏移量，則就會計算出與實際之裝置圖案DP之偏移量不同之值之位置偏移量。因此，要求一種能夠以高計算精度來計測所需圖案之位置偏移量之計測裝置。
其次，對實施方式之計測裝置進行說明。圖3係表示計測裝置100之構成例之概略圖。計測裝置100具有對形成於對象物110之表面之複合圖案中之部分圖案之位置偏移量進行計測之功能。計測裝置100具備：包含測定裝置101之測定部、包含記憶裝置121之記憶部、包含運算裝置103之運算部、包含輸出裝置104之輸出部、及包含控制裝置108之控制部。再者，測定部、記憶部、運算部、輸出部、控制部可設置於一個裝置，亦可設置於不同之複數個裝置而構成為計測系統。
測定裝置101能夠測定藉由向對象物110照射光而產生之繞射光之強度分佈。測定裝置101具有光源111、載置台112、攝像裝置113、及光學系統114。
光源111能夠照射光。光源111例如包含複數個點光源。光源111例如包含氙氣燈等。來自光源111之光例如具有800 nm之波長，但並不限於此，例如亦可根據控制裝置108之控制信號來切換光之波長。
載置台112具有用於載置對象物110之表面。載置台112能夠在X軸方向、Y軸方向、Z軸方向上運轉，藉由在X-Y平面上掃描載置台112，可使對象物110移動而進行測定。
攝像裝置113能夠測定藉由向對象物110照射光而產生之0次繞射光之二維強度分佈。攝像裝置113例如僅接收藉由將照明光照射至複合圖案之被計測區域而產生之繞射光中之0次繞射光，藉此能夠測定二維強度分佈。藉由使用在X-Y平面上配置了複數個之二維檢測器作為攝像裝置113，能夠測定二維強度分佈。二維檢測器例如包含電荷耦合器件(CCD)感測器或CMOS(complementary metal oxide semiconductor，互補金氧半導體)感測器等影像感測器。
光學系統114具有將來自光源111之光引導至對象物110之功能、或將藉由向對象物110照射光而產生之0次繞射光引導至攝像裝置113之功能。圖3所示之光學系統114具有複數個聚光透鏡141、分光鏡142、及物鏡143(對物光學系統)，但光學系統114之構成並不限於圖3中所示之構成。
光學系統114進而具有光學調整器(照明形狀調整機構)144。光學調整器144存在於光源111之光學共軛位置，能夠藉由對由點光源之聚集體所構成之光源111之光源面之點狀光源分佈之形狀及強度分佈進行調整，而調整照射至對象物110之表面之光之角度分佈，從而形成任意形狀之照明光。將更具體之光學系統之構成之一例示於圖4及圖5。從光源111發出之光藉由作為光學系統114之一部分之中繼光學系統進行成像而形成2次光源。於該位置配置光學調整器144。進而經由分光鏡142，利用物鏡143來照明對象物110。將從上述中繼光學系統起至對象物110近前之整個光學系統稱為照明光學系統152。照明光學系統152具有以下功能：藉由從利用光學調整器144所形成之照明形狀內之複數個點狀光源所發出之光，以與該點狀光源之面內位置對應之複數個入射角度來照明對象物110之表面。於對象物110處反射、繞射之光再次經由物鏡143、分光鏡142被引導至攝像光學系統145，被引導至具有檢測面之攝像裝置113。光源111、設置有光學調整器144之2次光源之光源面、物鏡143之光瞳面146、攝像光學系統145之光瞳面147、攝像裝置113之檢測面均為配置於光學共軛位置之光學共軛面。物鏡143具有使複數個繞射光呈點狀地聚焦在光瞳面146之對應之複數個位置之功能，上述複數個繞射光係從由照明光學系統152以複數個入射角度照明之對象物110之表面，以與複數個入射角度分別對應之角度繞射之光。於對象物110之圖案面側，分別如圖所示，點光源與光軸之偏移量相當於向對象物110之照明角度。即，如圖4所示，於點光源與光軸之偏移量較小之情形時，向對象物110之照明角度較小。又，如圖5所示，於點光源與光軸之偏移量較大之情形時，向對象物110之照明角度變大。即，照明形狀相當於向對象物110之照明角度分佈。並且，根據照明角度唯一地確定0次繞射光(即鏡面反射光)之角度。於物鏡143之光瞳面146配置著NA(numerical aperture，數值孔徑)調整器151，從而0次繞射光之最大角度受到限制。即，以比由NA調整器限制之角度更大之角度繞射之光被遮蔽，從而無法進一步前進。進而，0次繞射光之角度在攝像裝置113之檢測面被轉換成點圖像之軸偏移量。因此，於上述檢測面，以二維強度分佈之形式一次獲取以與照明形狀對應之角度分佈一次照明對象物110而產生之0次繞射光。實際上，於從光源111至分光鏡142之光路中，例如配置從點狀光源起經由照明光學系統152至對象物110之表面為止之任意位置處所配置之偏光元件148，於從對象物110之表面至攝像裝置113之光路中，例如配置從對象物110之表面起經由物鏡143、分光鏡132至攝像裝置113為止之任意位置處所配置之測光件149，並使彼此相對地錯開偏光面而使測定感度變得良好。通常而言，多數情況下將偏光元件148配置成偏光面沿著相當於與圖案之主方向(於本實施方式中為下述配線LI或狹縫SHE之長度方向)平行或垂直之方向，並相對於此垂直地配置測光件149，但並不限於此。
記憶裝置121能夠保存由測定裝置101測定之表示繞射光之二維強度分佈之資料(測定資料)。記憶裝置121還能夠保存：用於藉由測定裝置101來執行測定動作之測定程式、用於藉由運算裝置103來執行運算處理之運算程式、用於藉由控制裝置108來控制測定裝置101、記憶裝置121、及運算裝置103之各動作之控制程式。記憶裝置121例如包含硬碟驅動器、固態硬碟等。記憶裝置121可設置於測定裝置101內。
記憶裝置121可保存表示測定裝置101之測定條件之資料(測定條件資料)。測定條件資料由控制裝置108讀出。測定條件資料包含表示光之光點形狀、光之波長、及像素濾光片之資訊。記憶裝置121保存不同之複數個測定條件資料，並適當地讀出該等測定條件資料，藉此能夠於複數個計測條件下進行計測。
像素濾光片、例如具有僅將0次繞射光引導至攝像裝置113之功能之像素濾光片，其並不限於利用軟體進行之處理，亦可為物理性遮光體。包含物理性遮光體之濾光片150例如設置於載置台112與攝像裝置113之間。更具體而言，物理性遮光體較佳為設置於物鏡143之光瞳面146之共軛位置。即，可設置於攝像光學系統145之光瞳面147或攝像裝置113之檢測面附近。於圖4及圖5中，例示了將濾光片150設置於攝像裝置113之檢測面附近之情況。
運算裝置103能夠使用複數個測定資料進行運算處理，基於運算處理之結果來計算出部分圖案之位置偏移量。運算裝置103例如包含個人電腦等電腦。運算裝置103可設置於測定裝置101內。
運算裝置103可具有像素合成機構，該像素合成機構藉由運算處理來合成複數個二維強度分佈，形成二維強度分佈(合成強度分佈)。再者，於記憶裝置121包含表示像素濾光片之資訊之情形時，亦可具有從記憶裝置121中讀出包含像素濾光片之測定條件資料，執行濾光處理而提取像素資料之機構(像素提取機構)。
輸出裝置104能夠將表示基於運算處理之結果所計算出之部分圖案之位置偏移量之資料輸出至外部。輸出裝置104例如包含讀入檔案保存程式並在中央運算處理裝置(CPU)中進行處理之電腦等。輸出裝置104可設置於測定裝置101內。
控制裝置108控制測定裝置101、記憶裝置121、及運算裝置103之各動作。控制裝置108例如包含個人電腦等電腦。控制裝置108可設置於測定裝置101內。
圖6係用於對控制裝置108下之控制對象之示例、及所控制之物理參數之示例進行說明之圖。於控制裝置108控制光源111之情形時，控制裝置108可具有光波長控制機構，該光波長控制機構用於控制光源111而控制來自光源111之光之波長。於控制裝置108控制光學調整器144之情形時，控制裝置108可控制光學調整器144來調整由點光源之聚集體所構成之光源111之σ值、照明形狀、由光學調整器144所形成之照明形狀內之複數個發光點之強度分佈。控制裝置108亦可控制NA調整器151來調整物鏡143之數值孔徑NA。控制裝置108亦可分別調整偏光元件148、測光件149之偏光面之角度。光波長控制機構及照明形狀控制機構分別可設置成與控制裝置108分開。
於計測裝置100具有包含物理性遮光體之像素濾光片之情形時，控制裝置108可具有濾光片形狀控制機構，該濾光片形狀控制機構根據測定條件資料控制遮光體來調整濾光片形狀。於計測裝置100不具有包含物理性遮光體之像素濾光片之情形時，控制裝置108亦可根據測定條件資料(照明形狀)控制攝像裝置113，限制信號讀出區域。
其次，說明對象物110之示例。對象物110例如包含在製造半導體記憶裝置之過程中所形成之構造體。
首先，說明半導體記憶裝置之示例。圖7係表示半導體記憶裝置之整體構成之方塊圖。半導體記憶裝置1例如由記憶體控制器進行控制。半導體記憶裝置1包含：記憶單元陣列10、指令暫存器11、位址暫存器12、定序器13、驅動器模組14、列解碼器模組15、及感測放大器模組16。
記憶單元陣列10包含複數個塊BLK0～BLK(L－1)(L為2以上之整數)。塊BLK係非易失地記憶資料之複數個記憶單元電晶體(以下，有時記載為「記憶單元」)之集合體，例如用作資料之抹除單元。於記憶單元陣列10中設置有複數個位元線及複數個字元線。各記憶單元電晶體例如與1根位元線及1根字元線建立關聯。關於記憶單元陣列10之詳細構成，將於下文敍述。
指令暫存器11能夠保存半導體記憶裝置1從記憶體控制器接收之指令CMD。指令CMD例如包含使定序器13執行讀出動作、寫入動作、及抹除動作等之命令。位址暫存器12能夠保存半導體記憶裝置1從記憶體控制器接收之位址資訊ADD。位址資訊ADD例如包含塊位址BA、頁位址PA、及行位址CA。例如塊位址BA、頁位址PA、及行位址CA分別用於選擇塊BLK、字元線、及位元線。
定序器13控制半導體記憶裝置1之整體之動作。例如定序器13基於指令暫存器11中所保存之指令CMD來控制驅動器模組14、列解碼器模組15、及感測放大器模組16等，執行讀出動作、寫入動作、及抹除動作等。
驅動器模組14生成讀出動作、寫入動作、及抹除動作等中所使用之電壓。然後，驅動器模組14例如對與基於位址暫存器12中所保存之頁位址PA所選擇之字元線對應之信號線施加所生成之電壓。
列解碼器模組15基於位址暫存器12中所保存之塊位址BA，選擇對應之記憶單元陣列10內之1個塊BLK。然後，列解碼器模組15例如將對與所選擇之字元線對應之信號線施加之電壓傳送至所選擇之塊BLK內之所選擇之字元線。
感測放大器模組16在寫入動作中，根據從記憶體控制器接收之寫入資料DAT，對各位元線施加所需之電壓。又，感測放大器模組16在讀出動作中，基於位元線之電壓或流經位元線之電流來判定記憶單元中所記憶之資料，讀出判定結果並作為資料DAT傳送至記憶體控制器中。
半導體記憶裝置1與記憶體控制器之間之通信例如支持NAND介面。例如於半導體記憶裝置1與記憶體控制器之間之通信中，使用指令鎖存賦能信號CLE、位址鎖存賦能信號ALE、寫入賦能信號WEn、讀出賦能信號REn、待命/忙碌信號RBn、及輸入輸出信號I/O。
指令鎖存賦能信號CLE係表示半導體記憶裝置1所接收之輸入輸出信號I/O為指令CMD之信號。位址鎖存賦能信號ALE係表示半導體記憶裝置1所接收之信號I/O為位址資訊ADD之信號。寫入賦能信號WEn係用於對來自輸入輸出信號I/O之資料輸入進行控制之信號。讀出賦能信號REn係用於對來自輸入輸出信號I/O之資料輸出進行控制之信號。
待命/忙碌信號RBn係對記憶體控制器通知半導體記憶裝置1係處於接收來自記憶體控制器之命令之待命狀態還是處於不接受命令之忙碌狀態之信號。
輸入輸出信號I/O例如為8位元寬度之信號，可包含指令CMD、位址資訊ADD、資料DAT等。
以上所說明之半導體記憶裝置1及記憶體控制器可藉由其等之組合來構成1個半導體記憶裝置。作為此種半導體記憶裝置，例如可例舉SD卡之類之記憶卡、或SSD(Solid State Drive，固態硬碟)等。
其次，使用圖8對記憶單元陣列10之電路構成進行說明。圖8之示例示出了塊BLK0，但其他塊BLK之電路構成亦同樣如此。如圖8所示，塊BLK0例如包含4個串單元SU0～SU3。各串單元SU包含複數個NAND串NS。
複數個NAND串NS分別與位元線BL0～BL(N－1)(N為2以上之整數)建立關聯。各NAND串NS例如包含記憶單元電晶體MC0～MC7、以及選擇電晶體ST1及ST2。
記憶單元電晶體MC包含控制閘極及電荷儲存層，能夠非易失地保存資料。以下，於不限定記憶單元電晶體MC0～MC7中之任一者之情形時，記載為記憶單元電晶體MC。再者，記憶單元電晶體MC可為在電荷儲存層中使用絕緣膜之MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor，金屬氧化物氮化物氧化物半導體)型，亦可為在電荷儲存層中使用導電層之FG(Floating Gate，浮閘)型。以下，實施方式中以MONOS型為例進行說明。
選擇電晶體ST1用於選擇各種動作時之串單元SU。於各NAND串NS中，選擇電晶體ST1之汲極連接於已建立關聯之位元線BL。選擇電晶體ST1之源極連接於串聯連接之記憶單元電晶體MC0～MC7之一端。串聯連接之記憶單元電晶體MC0～MC7之另一端連接於選擇電晶體ST2之汲極。
於同一塊BLK中，選擇電晶體ST2之源極共通連接於源極線SL。串單元SU0～SU3內之選擇電晶體ST1之閘極分別共通連接於選擇閘極線SGD0～SGD3。記憶單元電晶體MC0～MC7之控制閘極分別共通連接於字元線WL0～WL7。選擇電晶體ST2之閘極共通連接於選擇閘極線SGS。
以上所說明之記憶單元陣列10之電路構成中，被分配了相同行位址CA之複數個NAND串NS在複數個塊BLK間共通連接於相同之位元線BL。源極線SL在複數個塊BLK間被共通連接。
再者，半導體裝置所具備之記憶單元陣列10之電路構成並不限於以上所說明之構成。例如各NAND串NS所包含之記憶單元電晶體MC、以及選擇電晶體ST1及ST2之個數可分別設計為任意個數。各塊BLK所包含之串單元SU之個數可設計為任意個數。
其次，使用圖9對半導體記憶裝置之剖面構成進行說明。圖9係用於對半導體記憶裝置之構造例進行說明之圖，示出了由與半導體基板200之表面(上表面)大致平行之X軸、與X軸大致垂直之Y軸、與X軸及Y軸大致垂直之Z軸所表示之Y-Z剖面。
如圖9所示，於半導體基板200上形成絕緣層203。絕緣層203例如係使用氧化矽而形成。於絕緣層203上設置有記憶單元陣列10。於記憶單元陣列10之下方形成周邊電路。再者，圖9中，於包含記憶單元陣列10之記憶單元區域之下方具有包含周邊電路之電路區域，但並不限於此，亦可將電路區域設置為與記憶單元區域並列設置。
首先，對記憶單元陣列10之構成進行說明。於絕緣層203上設置作為源極線SL發揮功能之導電層220。例如，導電層220形成為沿著與半導體基板200之表面(上表面)大致平行之X-Y平面擴展之板狀。導電層220係使用導電材料而形成，導電材料例如包含金屬材料或半導體材料等。
於導電層220上，將複數個導電層221與複數個絕緣層222分別交替地積層。於絕緣層222中例如使用SiO。複數個導電層221例如從下往上依序作為選擇閘極線SGS、字元線WL0～WL7、及選擇閘極線SGD發揮功能。例如導電層221形成為沿X軸方向延伸之板狀。導電層221係使用導電材料而形成，導電材料例如包含金屬材料。
設置有沿Z軸方向貫通(通過)複數個導電層221且底面到達導電層220之複數個記憶體柱MP。記憶體柱MP沿Z軸方向延伸。1個記憶體柱MP與1個NAND串NS對應。記憶體柱MP包含塊絕緣膜231、電荷儲存層232、隧道絕緣膜233、半導體層234、芯絕緣體235、及上覆層236。
更具體而言，以貫通複數個導電層221且底面到達導電層220之方式形成與記憶體柱MP對應之孔。於孔之側面依序積層有塊絕緣膜231、電荷儲存層232、及隧道絕緣膜233。然後，以側面與隧道絕緣膜233相接且底面與導電層220相接之方式形成有半導體層234。半導體層234係供形成記憶單元電晶體MC以及選擇電晶體ST1及ST2之通道之區域。因此，半導體層234作為將選擇電晶體ST2、記憶單元電晶體MC0～MC7、及選擇電晶體ST1之電流路徑加以連接之信號線發揮功能。於半導體層234內設置有芯絕緣體235。然後，於半導體層234及芯絕緣體235上形成有側面與隧道絕緣膜233相接之上覆層236。
於塊絕緣膜231、隧道絕緣膜233、及芯絕緣體235中，例如使用SiO。於電荷儲存層232中，例如使用氮化矽(SiN)。於半導體層234及上覆層236中，例如使用多晶矽。
將記憶體柱MP、與分別作為字元線WL0～WL7發揮功能之複數個導電層221加以組合，而作為記憶單元電晶體MC0～MC7發揮功能。同樣地，將記憶體柱MP、與分別作為選擇閘極線SGD及選擇閘極線SGS發揮功能之複數個導電層221加以組合，而作為選擇電晶體ST1及選擇電晶體ST2發揮功能。
於上覆層236上形成接觸插塞CP。於接觸插塞CP上形成作為位元線BL發揮功能之導電層(未圖示)。接觸插塞CP係使用導電材料而形成，導電材料例如包含金屬材料等。
再者，於圖9之示例中，記憶體柱MP沿Y軸方向配置，但記憶體柱MP可任意地配置。
絕緣層251設置於導電層221與絕緣層222之積層體之上方。絕緣層251例如包含使用原矽酸四乙酯(TEOS)所形成之氧化矽。
導電層253具有作為分離體之功能，該分離體針對包含複數個NAND串NS之群組每組，將字元線WL0～WL7、選擇閘極線SGD、選擇閘極線SGS加以電性分離。亦將上述群組稱為耙指(finger)。進而，導電層253具有作為連接於源極線SL之配線(亦稱為局域互連配線)LI之功能。導電層253沿Z軸方向貫通複數個導電層221且到達導電層220。導電層253具有設置於導電層220上之導電層253a、及設置於導電層253a上之導電層253b。導電層253a例如係使用多晶矽等半導體材料而形成。導電層253b例如係使用鎢等金屬材料而形成。
絕緣層254設置於導電層253與複數個導電層221各者之間。絕緣層254例如係使用氧化矽等絕緣材料而形成。
絕緣層255沿Z軸方向貫通複數個導電層221中選擇閘極線SGD之導電層221，並且不沿Z軸方向貫通選擇閘極線SGS之導電層221。絕緣層255具有作為分離體之功能，該分離體針對包含複數個NAND串NS之群組每組，將選擇閘極線SGD加以電性分離。絕緣層255例如係使用氧化矽等絕緣材料而形成。
電路區域具有場效電晶體TR N、及場效電晶體TR P。場效電晶體TR N及場效電晶體TR P例如能夠用於指令暫存器11、位址暫存器12、定序器13、驅動器模組14、列解碼器模組15、及感測放大器模組16等周邊電路。場效電晶體TR N及場效電晶體TR P之通道長度方向例如為Y軸方向，通道寬度方向例如為X軸方向。
場效電晶體TR N及場效電晶體TR P設置於記憶單元陣列10之下方。場效電晶體TR N為N通道型電晶體。場效電晶體TR P為P通道型電晶體。
複數個導電層201分別構成接觸插塞。複數個導電層202構成1個配線層，各導電層202構成上述配線層之各配線。各導電層202例如經由導電層201而連接於場效電晶體TR N或場效電晶體TR P之閘極、源極、汲極中之任一者。導電層201及導電層202包含金屬材料。
絕緣層203使場效電晶體TR N與場效電晶體TR P之間、複數個導電層201之間、或複數個導電層202之間等絕緣。絕緣層203例如包含氧化矽。再者，場效電晶體TR N及場效電晶體TR P不僅經由導電層201及導電層202還經由其他配線層或接觸插塞而連接於記憶單元陣列10，但本實施方式為了方便而省略其等之圖示。
其次，對絕緣層255之形成例進行說明，以此作為半導體記憶裝置之製造方法例。圖10及圖11係表示形成絕緣層255之前之構造體之狀態之模式圖。圖10為X-Y平面模式圖。圖11為Y-Z剖面模式圖。如圖10及圖11所示，於形成絕緣層255之前，以貫通複數個導電層221之方式分別形成記憶體柱MP及導電層253。形成絕緣層255之前之記憶體柱MP及導電層253形成第1複合圖案。第1複合圖案包含複數種重複圖案。
圖12及圖13係用於說明絕緣層255之形成例之模式圖。圖12為X-Y平面模式圖。圖13為Y-Z剖面模式圖。圖12及圖13中所示之部位係與圖10及圖11中所示之部位相同之部位。如圖12及圖13所示，於形成絕緣層255之前，以貫通複數個導電層221中選擇閘極線SGD之導電層221且不到達選擇閘極線SGS之導電層221之方式形成沿Z軸方向延伸之狹縫SHE。狹縫SHE例如可藉由使用蝕刻對導電層221及絕緣層222進行加工來形成。形成絕緣層255之前之記憶體柱MP、導電層253、及狹縫SHE形成第2複合圖案。記憶體柱MP、導電層253、及狹縫SHE分別包含重複圖案。然後，以填埋狹縫SHE之方式形成絕緣層255。絕緣層255例如可使用CVD等來形成。
若狹縫SHE之位置偏移量較大，在俯視下狹縫SHE與記憶體柱MP重疊，則可能引起半導體記憶裝置之動作不良。因此，較佳為以第1複合圖案中所含之記憶體柱MP之圖案之位置作為基準，計測狹縫SHE之圖案之位置與設計位置偏離多少，即計測位置偏移量。藉此，可於半導體記憶裝置之製造工序中應用狹縫SHE之圖案之位置之反饋修正。
其次，對使用計測裝置100來計測狹縫SHE之圖案(部分圖案)之位置偏移量之方法之示例進行說明。圖14係用於說明計測方法例之流程圖。圖15係用於說明計測方法例之模式圖，示出了將使用3個測定條件資料所測得之二維強度分佈加以合成，使用合成強度分佈來計測部分圖案之位置偏移量之示例。計測方法並不限於使用圖15所說明之示例。
如圖14所示，計測方法例包括測定步驟S1-1、運算步驟S1-2、及資料處理步驟S1-3。上述計測方法例能夠藉由以下方式來進行：控制裝置108讀出記憶裝置121等記憶部中所保存之控制程式，使測定裝置101、記憶裝置121、及運算裝置103執行包含各步驟之計測程式。
圖16係用於說明測定步驟S1-1之流程圖。首先，藉由步驟S2-1來決定計測對象圖案，並且決定計測對象圖案之間距P1、P2。計測對象圖案例如包含狹縫SHE及記憶體柱MP。間距P1例如像圖21所示，相當於記憶體柱MP之中心距離。間距P2例如像圖21所示，相當於在Y軸方向上相鄰之狹縫SHE彼此之圖案間距(狹縫SHE之下部圖案邊緣彼此之間隔)。測定裝置101控制載置台112調整對象物110之位置，以便對所決定之計測對象圖案照射光。
藉由步驟S2-2來決定對象物110之層構造。藉由對象物110之表面附近之材質、膜厚等光學特性來決定其反射率、以及測定感度之波長依賴性。基於此種觀點，藉由步驟S2-3來決定來自光源111之光之波長λ。波長λ例如可藉由以下方式來決定：藉由光波長控制機構來控制光源111，控制來自光源111之光之波長。如圖15所示，波長λ例如為800 nm，但並不限於此。
藉由步驟S2-4來決定繞射光所產生之非計測對象圖案而非計測對象圖案，並且決定非計測對象圖案之間距Pn。非計測對象圖案例如包含配線LI。間距Pn例如如圖21所示，相當於在Y軸方向上反覆配置之配線LI之圖案間距(配線LI上部圖案邊緣彼此之間隔)。再者，在Y軸方向上相鄰之配線LI之間亦可具有複數個狹縫SHE。
藉由步驟S2-5來決定σ值及數值孔徑NA。σ值係照明光學系統152之數值孔徑NA相對於物鏡143之數值孔徑NA之比率。物鏡143之數值孔徑NA被定義為從對象物110入射至物鏡143之光之最大角度。該角度係指來自對象物110之表面之相對於法線之角度。圖15之測定條件A、B、C中之作為照明形狀之外形並以虛線表示之圓形之半徑相當於σNA。
步驟S2-6中，於能夠滿足式1：1/Pmax＞(1＋σ)NA/λ(式中，Pmax為複數種重複圖案之間距之最大值，NA為物鏡143之數值孔徑，σ為照明光學系統152之數值孔徑相對於物鏡143之數值孔徑之比，λ為從複數個點狀光源所發出之光之波長)之情形時(是)，1次繞射光不進入物鏡143，故而1次繞射光不成為雜訊。因此，進行下述第1動作：藉由步驟S2-7將NA、σ、λ設定為單一之計測條件，測定0次繞射光之二維強度分佈。
步驟S2-6中，於不滿足式1：1/Pmax＞(1＋σ)NA/λ之情形時(否)，1次繞射光會部分地進入物鏡143，故而1次繞射光成為雜訊。因此，進行下述第2動作：設定複數個計測條件，測定二維強度分佈。第2動作包括以下步驟：利用控制裝置108來設定遮蔽下述高次繞射光之濾光片，上述高次繞射光由具有滿足式2：1/P＜(1＋σ)NA/λ(式中，P為複數種重複圖案之一個重複圖案之間距，NA為物鏡143之數值孔徑，σ為照明光學系統152之數值孔徑NA相對於物鏡143之數值孔徑NA之比，λ為從複數個點狀光源所發出之光之波長)之間距P之重複圖案所發出且通過了物鏡143；利用攝像裝置113僅檢測0次繞射光而獲得二維強度分佈；及利用光學調整器144改變照明形狀而反覆進行複數次設定濾光片之步驟、及獲取二維強度分佈之步驟，利用運算裝置103，形成所獲得之複數個二維強度分佈之合成強度分佈，並基於合成強度分佈，計算出部分圖案之位置偏移量。以下，對第2動作之一例進行說明。
藉由步驟S2-8來決定照射至對象物110之表面之光之照明形狀SA。照明形狀SA例如較佳為來自非計測對象圖案之+1次繞射光及-1次繞射光儘量不進入物鏡143，而主要是0次繞射光進入物鏡143之形狀。
藉由步驟S2-9來決定像素濾光片FA。像素濾光片FA較佳為具有以下功能：當將具有照明形狀SA之光照射至對象物110之表面時，來自非計測對象圖案之+1次繞射光及-1次繞射光被遮蔽或被無感度化。
藉由步驟S2-10來測定二維強度分佈EDA。二維強度分佈EDA係藉由以下方式形成：將具有照明形狀SA(圖15之照明形狀SA之灰色部分發光)之照明光照射至複合圖案之被計測區域而產生繞射光分佈，對於該繞射光分佈，經由像素濾光片FA僅檢測上述部分中之0次繞射光。圖15之像素濾光片FA表示僅灰色部分使光通過，或者具有感度。二維強度分佈EDA例如係藉由以下方式所產生之提取強度分佈：藉由由攝像裝置113進行拍攝而測定濾光前之二維強度分佈(測定強度分佈)MDA，經由像素濾光片FA對該二維強度分佈(測定強度分佈)MDA進行處理。再者，於σ＝1之情形、即照明光學系統之NA與物鏡之NA相同之情形時，可不進行步驟S2-9及S2-10。又，於本實施方式中，關於照明形狀SA，雖然記載了圖15之灰色部分發光之情況，但並不限於此。例如即便照明形狀SA為圓形形狀(包含圖15之灰色部分之以點線進行記載之圓形)或包含上下任一白色區域之形狀，亦可藉由像素濾光片FA最終獲得與圖15相同之二維強度分佈EDA。如此，最終所需之提取強度分佈取決於照明形狀與濾光片形狀之組合，因此可根據需要來決定照明形狀及濾光片形狀各自之形狀。
藉由步驟S2-11來決定照射至對象物110之表面之光之照明形狀SB。照明形狀SB例如較佳為來自非計測對象圖案之+1次繞射光不進入物鏡143，而是0次繞射光及-1次繞射光進入物鏡143之形狀。
藉由步驟S2-12來決定像素濾光片FB。像素濾光片FB較佳為具有以下功能：將具有照明形狀SB之光照射至對象物110之表面時，來自非計測對象圖案之-1次繞射光被遮蔽或被無感度化。
藉由步驟S2-13來測定二維強度分佈EDB。二維強度分佈EDB係藉由以下方式形成：將具有照明形狀SB(圖15之照明形狀SB之灰色部分發光)之照明光照射至複合圖案之被計測區域而產生繞射光分佈，對於該繞射光分佈，經由像素濾光片FB僅檢測上述部分中之0次繞射光。圖15之像素濾光片FB表示與0次繞射光對應之灰色部分使光通過、或者具有感度。二維強度分佈EDB例如為藉由以下方式所產生之提取強度分佈：藉由由攝像裝置113進行拍攝而測定濾光前之二維強度分佈(測定強度分佈)MDB，經由像素濾光片FB對該二維強度分佈(測定強度分佈)MDB進行處理。
藉由步驟S2-14來決定照射至對象物110之表面之光之照明形狀SC。照明形狀SC例如較佳為來自非計測對象圖案之-1次繞射光不進入物鏡143，而0次繞射光及+1次繞射光進入物鏡143之形狀。
藉由步驟S2-15來決定像素濾光片FC。像素濾光片FC較佳為具有以下功能：當將具有照明形狀SC之光照射至對象物110之表面時，來自非計測對象圖案之+1次繞射光被遮蔽或被無感度化。
藉由步驟S2-16來測定二維強度分佈EDC。二維強度分佈EDC藉由以下方式形成：將具有照明形狀SC(圖15之照明形狀SC之灰色部分發光)之照明光照射至複合圖案之被計測區域而產生繞射光分佈，對於該繞射光分佈，經由像素濾光片FC僅檢測上述部分中之0次繞射光。圖15之像素濾光片FC表示與0次繞射光對應之灰色部分使光通過、或者具有感度。二維強度分佈EDC例如為藉由以下方式所產生之提取強度分佈：藉由由攝像裝置113進行拍攝而測定濾光前之二維強度分佈(測定強度分佈)MDC，經由像素濾光片FC對該二維強度分佈(測定強度分佈)MDC進行處理。
提取強度分佈之各位置之值由測定強度分佈之各位置之值與對應於各位置之像素濾光片之值之積所定義。像素濾光片中，將檢測位置之值設為「1」，將不檢測位置之值設為「0」時，不檢測位置之測定強度分佈值與所對應之像素濾光片之值之積為「0」，因此能夠形成僅有檢測位置之提取強度分佈。藉由進一步對像素濾光片之檢測位置之值進行調變，能夠獲得適當之二維強度分佈EDA、EDB、EDC、以及合成強度分佈CD。即，於使用合成強度分佈CD來最終求出圖案之位置偏移量之階段中，能夠使合成強度分佈CD之像素位置中對於針對最終之圖案位置偏移量測定之感度、SN比(signal to noise ratio，信號雜訊比)有較大幫助之位置之值增強，或者與此相反地使對於上述感度、SN比幾乎無幫助之位置之值衰減。
光源111、載置台112、攝像裝置113之各動作由控制裝置108進行控制。表示二維強度分佈EDA、EDB、EDC之各測定資料保存於記憶裝置121中。本實施方式中，示出按照二維強度分佈EDA、EDB、EDC之順序獲得測定資料之示例，但並不限於此，獲得資料之順序可為任意順序。
圖17及圖18係表示藉由以下方式所產生之繞射光之第1二維強度分佈之示例之圖：在形成包含記憶體柱MP及導電層253之第1複合圖案後，將來自光源111之光，不利用光學調整器144調整照明形狀而以外形尺寸為σNA之圓形形狀之照明，經由光學系統114照射至對象物110。二維強度分佈根據由二維狀地具有複數個像素之攝像裝置113所檢測出之每個像素之強度分佈而獲得，表示向攝像裝置113二維地入射之0次繞射光在各XY平面座標上之強度。二維強度分佈圖之橫軸表示0次繞射光之X軸方向之位置。二維強度分佈圖之縱軸表示0次繞射光之Y軸方向之位置。圖示之圓形之半徑相當於σNA。如上所述，上述0次繞射光相對於光軸之X、Y軸方向之位置即與光軸之偏移量與向對象物110之照明角度對應。即，該二維強度分佈示出了向對象物110之每一個照明角度之反射光(0次繞射光)強度。二維強度分佈圖之顏色之濃淡表示強度之高低。圖示數值示出了相對於顏色之強度值之示例。各數值未必限定於圖中所示之數值。圖17中所示之強度分佈之上下之強度值0.4之區域分別為來自導電層253之圖案之0次繞射光與-1次繞射光、+1次繞射光重疊之區域。在俯視下，相對於記憶體柱MP之位置而言，導電層253之位置與設計一致之情形時，第1二維強度分佈如圖17所示上下對稱。然而，於導電層253之位置因形成導電層253時所使用之光微影技術或乾式蝕刻等處理所引起之製造誤差而偏離設計位置之情形時，第1二維強度分佈如圖18所示上下非對稱。二維強度分佈之上下非對稱性越大，則表示導電層253之位置偏移量越大。
圖19及圖20係表示藉由以下方式所產生0次繞射光之第2二維強度分佈之示例之圖：對形成包含記憶體柱MP及導電層253以及狹縫SHE之第2複合圖案後之對象物110照射上述光，藉此產生上述0次繞射光。圖19及圖20之橫軸表示0次繞射光之X軸方向之位置。圖19及圖20之縱軸表示0次繞射光之Y軸方向之位置。該等二維強度分佈之解釋依據圖17、圖18中所示之二維強度分佈之解釋。圖示圓形之半徑相當於σNA。圖19中所示之強度分佈之上下處之強度值0.4之區域分別為來自導電層253之圖案之0次繞射光與-1次繞射光、+1次繞射光重疊之區域。又，強度值0.5之區域為來自SHE之0次繞射光中繞射強度值尤其較高之區域。在俯視下，當相對於記憶體柱MP之位置而言，導電層253之位置及狹縫SHE之位置與設計一致之情形時，第2二維強度分佈如圖19所示上下對稱。但是，於導電層253之位置、狹縫SHE之位置因形成導電層253、狹縫SHE時所使用之光微影技術或乾式蝕刻等處理所引起之製造誤差而偏離設計位置之情形時，第2二維強度分佈如圖20所示上下非對稱。二維強度分佈之上下非對稱性越大，則表示相對於記憶體柱MP之位置而言，導電層253、狹縫SHE之位置偏移量越大。第2二維強度分佈之上下對稱性因導電層253之位置偏移量及狹縫SHE之位置偏移量兩者而發生變化。光之照射區域大於記憶體柱MP、狹縫SHE、導電層253之所有裝置圖案區域，因此第2二維強度分佈之上下對稱性受導電層253之位置偏移及狹縫SHE之位置偏移兩者影響。
圖21係表示光之照射區域之平面模式圖，示出記憶體柱MP、導電層253、狹縫SHE、及光照射區域BA。圖21中所示之光照射區域BA與導電層253及狹縫SHE兩者重疊。若導電層253相對於MP之位置偏移量變大，則導電層253與記憶體柱MP之間隔D1(導電層253相對於記憶體柱MP在Y軸方向上之位置偏移量)發生變化。若狹縫SHE相對於MP之位置偏移量變大，則狹縫SHE與記憶體柱MP之間隔D2(狹縫SHE相對於記憶體柱MP在Y軸方向上之位置偏移量)發生變化。綜上所述，難以僅憑第2二維強度分佈來區分導電層253之位置偏移量、與狹縫SHE之位置偏移量，例如難以僅計算出狹縫SHE之位置偏移量。
因此，本實施方式中，利用光學調整器144來分割照明形狀，以時間序列方式獲取二維強度分佈，於運算步驟S1-2中，運算裝置103讀出記憶裝置121中所保存之複數個測定資料，執行使用複數個測定資料之運算處理，藉此獲得將二維強度分佈EDA、EDB、EDC加以合成所形成之表示合成強度分佈CD之資料。圖22係表示合成強度分佈CD之示例之二維強度分佈圖。合成強度分佈CD係排除掉雜訊影響後之二維強度分佈，該雜訊因來自非測定對象圖案即導電層253(LI)之-1次繞射光及+1次繞射光發生重疊並被檢測出而產生。再者，未必需要獲取二維強度分佈EDA，例如亦可不進行二維強度分佈EDA之獲取動作，而將二維強度分佈EDB及二維強度分佈EDC加以合成而形成表示合成強度分佈CD之資料。
於資料處理步驟S1-3中，運算裝置103基於表示合成強度分佈CD之資料，計算出狹縫SHE之位置偏移量。以下，對狹縫SHE之位置偏移量之計算方法例進行說明。
首先，準備狹縫SHE與設計位置之偏移量已預先判明之構造體之比較樣品。構造體具有與對象物110相同形狀之圖案。圖23至圖25係表示比較樣品之圖案例之平面模式圖。圖23示出狹縫SHE之形成位置相對於設計位置(點線部)在Y軸方向上之位置偏移量為+10 nm之圖案PTa1。圖24示出上述位置偏移量為±0 nm之圖案PTa2。圖25示出上述位置偏移量為-10 nm之圖案PTa3。比較樣品例如在1個半導體基板之上方具有圖案PTa1、圖案PTa2及圖案PTa3。
對於該等圖案PTa1、PTa2、PTa3，與對象物110同樣地，預先測定二維強度分佈，藉由運算處理來獲取表示合成強度分佈CD之資料。圖26係表示基於表示圖案PTa1之合成強度分佈CD之資料所獲得之強度分佈之示例之二維強度分佈圖。圖27係表示基於表示圖案PTa2之合成強度分佈CD之資料所獲得之強度分佈之示例之二維強度分佈圖。圖28係表示基於表示圖案PTa3之合成強度分佈CD之資料所獲得之強度分佈之示例之二維強度分佈圖。圖26至圖28之橫軸表示0次繞射光之X軸方向之位置。圖26至圖28之縱軸表示0次繞射光之Y軸方向之位置。該等二維強度分佈之解釋依據圖17、圖18中所示之二維強度分佈之解釋。
繼而，於各合成強度分佈CD中，獲取上側之強度分佈與下側之強度分佈之差分資料，計算出非對稱分量。圖29係用於對非對稱分量之計算方法進行說明之二維強度分佈之模式圖。非對稱分量例如為下述值：將二維強度分佈分割為第一象限、第二象限、第三象限、第四象限，從第一象限及第二象限之強度平均值(以上側之點線範圍表示之強度分佈)中減去第三象限及第四象限之強度平均值(以下側之點線範圍表示之強度分佈)而獲得上述值。非對稱分量之計算方法並不限於上述方法，只要為將第一象限與第二象限中所含之資料視為群組1，將第三象限與第四象限中所含之資料視為群組2時，表示群組1與群組2之差分及比率之運算處理便可。
繼而，將Y軸方向之位置偏移量作為目標變數，將非對稱分量作為解釋變數，進行線性回歸，藉此製作位置偏移量之模型公式M：Y＝F(X)。圖30係表示模型公式M之示例之模式圖。例如在圖案PTa1中之非對稱分量為-0.8，圖案PTa2中之非對稱分量為0.0，圖案PTa3中之非對稱分量為+0.8之情形時，模型公式M由Y＝12.5X表示。再者，模型公式M並不限於線性回歸模型，亦可使用偏最小平方(PLS)模型、或神經網路等複雜模型。
然後，對於表示對象物110之合成強度分佈CD之資料，亦藉由相同之方法來獲取非對稱分量。繼而，將所獲取之非對稱分量之值代入至模型公式M：Y＝12.5X之Y中，藉此能夠計算出Y軸方向之位置偏移量。例如於非對稱分量為-0.6之情形時，可知Y軸方向之位置偏移量為-7.5 nm。所計算出之位置偏移量之資料可在此之後輸出至計測裝置100之外部。本實施方式中，由於處於導電層253之位置偏移影響較小之狀況下，故而如圖23、圖24、圖25中所示之示例所示，比較樣品之圖案中導電層253之設計位置仍處於原本位置。於想進一步形成高精度之比較圖案時，亦可除了準備狹縫SHE與設計位置之偏移量已預先判明之圖23、圖24、圖25中所示之圖案以外，還準備導電層253與設計位置之偏移量已預先判明之構造體之比較樣品。圖31至圖36係表示對圖23、圖24、圖25追加準備之比較樣品之圖案例之平面模式圖。例如亦可準備與下述情況之組合圖案：如圖31至圖33之圖案PTb1至PTb3、及圖34至圖36之圖案PTc1至PTc3所示，不僅使SHE圖案相對於設計位置錯開+10 nm、±0 nm、-10 nm，而且導電層253之形成位置相對於與設計位置之偏移設計位置(點線部)在Y軸方向上之位置偏移量為+10 nm、-10 nm。
如上所述，使用本實施方式之計測裝置來計測部分圖案相對於其他圖案之相對位置偏移量之方法係設定照明形狀及像素濾光片來測定與形成於對象物之複合圖案對應之0次繞射光之二維強度分佈，使用該等測定資料來執行運算處理而獲取表示合成強度分佈之資料，藉此能夠提取單0次繞射光之二維強度分佈，因此上述方法能夠提高所需圖案之位置偏移量之計算精度。
(第2實施方式) 第1實施方式中，對使用3個測定條件來形成合成強度分佈之示例進行了說明，但並不限於此。圖37、圖38、圖39係用於對第2實施方式之計測方法之示例進行說明之圖。圖37示出了圖3、圖4、圖5中所示之光學調整器144中所規定之面，SD係使來自光源111之光透過之區域(照明形狀)。圖示之箭頭示出了SD進行移動之路徑，可反覆進行改變SD之位置而將光照射至對象物110並檢測0次繞射光之動作。並且，SD之位置可在可照明區域33之範圍內移動到任意位置。圖38係形成於對象物110之表面之半導體圖案，測定區域30係藉由上述光學系統進行照明之測定區域。圖39示出了圖3、圖4、圖5中所示之攝像裝置113之受光面，像素32表示具有感度之像素之集合體。像素32以外之像素無感度。像素32相當於透過SD之光在對象物表面進行反射而使0次繞射光到達攝像裝置之位置。又，圖示之箭頭示出了以與SD之位置呼應、連動之形式使像素32之位置進行移動之路徑。不論像素32之位置如何，像素32以外之區域均無感度。即，於SD為任意位置並照射光時，僅攝像裝置113之對應像素具有感度。像素區域31係與可照明區域33對應之攝像裝置之像素區域。第2實施方式中，對與第1實施方式不同之部分進行說明，關於其他部分，可適當地引用第1實施方式之說明。
第2實施方式之計測方法例中，於圖14所示之測定步驟S1-1中，對包含測定對象圖案之測定區域30進行照明時，如圖37所示，以由一個單位區域規定之照明形狀SD將其位置定為1個並進行照射之照明形狀SD非常小，因此向對象物110之測定區域30(被計測區域)進行照明之照明角度寬被限定得非常小。
來自被如此照明之對象物110之測定區域30之0次繞射光如圖39所示，於攝像裝置113之像素區域31中被入射至對應之像素32中，藉此被檢測。此時，藉由將像素32以外之像素例如預先設定為無感度，能夠不檢測由非計測對象圖案產生並入射至物鏡143中之±1次繞射光。藉此，能夠僅檢測來自測定區域30之0次繞射光。繼而，如圖37所示，改變具有照明形狀SD之照明光之位置進行照射。根據位置之變化，僅預先使與其對應之位置之像素32成為可檢測狀態，並預先將除此以外之像素設定為無感度。藉此，不論具有照明形狀SD之照明光處於何位置，均能夠不檢測由非計測對象圖案產生並入射至物鏡143中之±1次繞射光。依序反覆進行此種操作，能夠獲得與SD之複數個位置對應之0次繞射光。能夠測定由如此以時間序列方式獲取之0次繞射光強度所形成之複數個二維強度分佈。表示複數個二維強度分佈之複數個測定資料被保存在記憶裝置121中。再者，亦可於光學系統114之光瞳面之共軛位置進行檢測位置之變更。
於圖14所示之運算步驟S1-2中，運算裝置103讀出記憶裝置121中所保存之複數個測定資料，執行使用複數個測定資料之運算處理，藉此獲取將複數個二維強度分佈加以合成所形成之表示合成強度分佈CD之資料。
於圖14所示之資料處理步驟S1-3中，運算裝置103基於表示合成強度分佈CD之資料，計算出狹縫SHE之位置偏移量。關於狹縫SHE之位置偏移量之計算方法例，與第1實施方式相同。
如上所述，使用本實施方式之計測裝置來計測部分圖案相對於其他圖案之相對位置偏移量之方法係將照明形狀分為複數個單位區域，對每個單位區域以時間序列方式進行照明，測定0次繞射光之二維強度分佈，使用該等測定資料來執行運算處理而獲取表示合成強度分佈之資料，藉此能夠提取單0次繞射光之二維強度分佈，因此上述方法能夠提高所需圖案之位置偏移量之計算精度。
已對本發明之若干實施方式進行說明，但該等實施方式係作為示例而提出，並未意圖限定發明之範圍。該等新的實施方式能夠以其他各種方式實施，可在不脫離發明之主旨之範圍內進行各種省略、更換、變更。該等實施方式或其變化包含在發明之範圍或主旨內，並且包含在發明申請專利範圍中所記載之發明及其同等範圍內。
[相關申請案之參考] 本申請案享有以日本專利申請案2022-018591號(申請日：2022年2月9日)作為基礎申請案之優先權。本申請案藉由參考該基礎申請案而包含基礎申請之所有內容。
1:半導體記憶裝置 10:記憶單元陣列  11:指令暫存器  12:位址暫存器  13:定序器  14:驅動器模組  15:列解碼器模組  16:感測放大器模組  30:測定區域  31:像素區域  32:像素  33:照明區域  100:計測裝置  101:測定裝置  103:運算裝置  104:輸出裝置  108:控制裝置  110:對象物  111:光源  112:載置台  113:攝像裝置  114:光學系統  121:記憶裝置  141:聚光透鏡  142:分光鏡  143:物鏡  144:光學調整器  145:攝像光學系統  146:物鏡143之光瞳面  147:攝像光學系統之光瞳面  148:偏光元件  149:測光件  150:濾光片  151:NA調整器  152:照明光學系統  200:半導體基板  201:導電層  202:導電層  203:絕緣層  220:導電層  221:導電層  222:絕緣層  231:塊絕緣膜  232:電荷儲存層  233:隧道絕緣膜  234:半導體層  235:芯絕緣體  236:上覆層  251:絕緣層  253:導電層  253a:導電層  253b:導電層  254:絕緣層  255:絕緣層 AM:對準標記 BA:光照射區域 CL:對準標記ML之中心 CU:對準標記MU之中心 CP:接觸插塞 DP:裝置圖案 ML:對準標記 MP:記憶體柱 MU:對準標記 SD:照明形狀 SHE:狹縫 SP:劃線圖案
圖1係用於對圖案位置偏移量之先前之計測方法例進行說明之平面模式圖。  圖2係表示圖案佈局例之平面模式圖。示出了對準標記AM之位置偏移方向與裝置圖案DP之位置偏移方向不同之情況。  圖3表示計測裝置100之構成例之概略圖。  圖4係用於說明光學系統114之具體例之圖。示出了點光源位置接近光軸時之光路。  圖5係用於說明光學系統114之具體例之圖。示出了點光源位置遠離光軸時之光路。  圖6係用於對控制裝置108下之控制對象之示例、及所控制之物理參數之示例進行說明之圖。  圖7係表示半導體記憶裝置之整體構成之方塊圖。  圖8係表示記憶單元陣列10之電路構成例之圖。  圖9係表示半導體記憶裝置之剖面構成例之圖。  圖10係表示形成狹縫SHE、絕緣層255之前之構造體之狀態的X-Y平面模式圖。  圖11係表示形成狹縫SHE、絕緣層255之前之構造體之狀態的Y-Z剖面模式圖。  圖12係表示形成狹縫SHE後且形成絕緣層255之前之構造體之狀態的X-Y平面模式圖。  圖13係表示形成狹縫SHE後且形成絕緣層255之前之構造體之狀態的Y-Z剖面模式圖。  圖14係用於說明第1實施方式之計測方法例之流程圖。  圖15係用於說明第1實施方式之計測方法例之模式圖。  圖16係用於說明測定步驟S1-1之流程圖。  圖17係表示第1二維強度分佈之示例之圖，且示出了相對於MP而言導電層253與設計一致之情況。  圖18係表示第1二維強度分佈之示例之圖，且示出了相對於MP而言導電層253偏離設計位置之情況。  圖19係表示第2二維強度分佈之示例之圖，且示出了相對於MP而言導電層253、狹縫SHE之位置與設計一致之情況。  圖20係表示第2二維強度分佈之示例之圖，且示出了相對於MP而言導電層253、狹縫SHE之位置偏離設計位置之情況。  圖21係表示光之照射區域之平面模式圖。  圖22係表示合成強度分佈CD之示例之圖。  圖23係表示比較樣品之圖案PTa1之示例之平面模式圖。  圖24係表示比較樣品之圖案PTa2之示例之平面模式圖。  圖25係表示比較樣品之圖案PTa3之示例之平面模式圖。  圖26係表示基於表示圖案PTa1之合成強度分佈CD之資料所獲得之強度分佈之示例的二維強度分佈圖。  圖27係表示基於表示圖案PTa2之合成強度分佈CD之資料所獲得之強度分佈之示例的二維強度分佈圖。  圖28係表示基於表示圖案PTa3之合成強度分佈CD之資料所獲得之強度分佈之示例的二維強度分佈圖。  圖29係用於對非對稱分量之計算方法進行說明之二維強度分佈之模式圖。  圖30係表示模型公式M之示例之模式圖。  圖31係表示比較樣品之圖案PTb1之示例之平面模式圖。  圖32係表示比較樣品之圖案PTb2之示例之平面模式圖。  圖33係表示比較樣品之圖案PTb3之示例之平面模式圖。  圖34係表示比較樣品之圖案PTc1之示例之平面模式圖。  圖35係表示比較樣品之圖案PTc2之示例之平面模式圖。  圖36係表示比較樣品之圖案PTc3之示例之平面模式圖。  圖37係用於說明第2實施方式之計測方法例之圖。  圖38係用於說明第2實施方式之計測方法例之圖。  圖39係用於說明第2實施方式之計測方法例之圖。
100:計測裝置  101:測定裝置  103:運算裝置  104:輸出裝置  108:控制裝置  110:對象物  111:光源  112:載置台  113:攝像裝置  114:光學系統  121:記憶裝置  141:聚光透鏡  142:分光鏡  143:物鏡  144:光學調整器

Claims (9)

  1. 一種計測裝置，其對形成於對象物表面之複合圖案中之部分圖案相對於其他圖案之相對位置偏移量進行計測，且具備：測定部，其對包含第1二維強度分佈及第2二維強度分佈之複數個二維強度分佈進行測定，上述第1二維強度分佈係藉由對上述複合圖案之被計測區域照射具有第1照明形狀之第1照明光，並經由第1濾光片僅檢測來自上述被計測區域之0次繞射光而形成，上述第2二維強度分佈係藉由對上述複合圖案之上述被計測區域照射具有第2照明形狀之第2照明光，並經由第2濾光片僅檢測來自上述被計測區域之0次繞射光而形成；記憶部，其保存表示上述複數個二維強度分佈之複數個測定資料；及運算部，其藉由執行使用上述複數個測定資料之運算處理，形成上述複數個二維強度分佈之合成強度分佈，並基於上述合成強度分佈，計算出上述部分圖案之位置偏移量。
  2. 如請求項1之計測裝置，其中上述測定部具有：光源，其發出光；光學調整器，其控制上述光之照明形狀，形成包含上述第1照明光或上述第2照明光之複數個任意形狀之照明光；及 攝像裝置，其對於藉由對上述複合圖案之上述被計測區域照射包含上述第1照明光或上述第2照明光之複數個任意形狀之照明光而產生之繞射光，僅檢測其中之0次繞射光，藉此測定二維強度分佈。
  3. 如請求項1之計測裝置，其中上述測定部具有：光源面，其包含複數個點狀光源；上述光源面之光學共軛面；光學調整器，其對上述光源面及上述光學共軛面內之點狀光源分佈之形狀及強度分佈進行調整；照明光學系統，其具有以下功能，即，藉由從利用上述光學調整器所形成之照明形狀內之複數個點狀光源所發出之光，以與上述點狀光源之面內位置對應之複數個入射角度來照明上述對象物之表面；對物光學系統，其具有使複數個繞射光呈點狀地聚焦在光瞳面上之對應之複數個位置之功能，上述複數個繞射光係從由上述照明光學系統以上述複數個入射角度照明之上述對象物之表面，以與上述複數個入射角度分別對應之角度繞射之光；攝像裝置，其配置於相對於上述光瞳面光學共軛之位置，且測定二維強度分佈；偏光元件，其配置於從上述點狀光源起經由上述照明光學系統至上述對象物之表面為止之任意位置；測光件，其配置於從上述對象物之表面起經由上述對物光學系統至上述攝像裝置為止之任意位置； 濾光片，其配置於上述光瞳面之光學共軛位置，且對到達上述攝像裝置之0次繞射光之區域以外之區域進行遮蔽或使其無感度化；及控制裝置，其控制從上述點狀光源所發出之光之波長λ、上述對物光學系統之數值孔徑NA、上述照明光學系統之數值孔徑NA相對於上述對物光學系統之數值孔徑NA之比率即σ值、利用上述光學調整器所形成之照明形狀內之發光點分佈、及上述濾光片各自之設定值。
  4. 如請求項1至3中任一項之計測裝置，其中上述複數個二維強度分佈進而包含第3二維強度分佈，上述第3二維強度分佈係藉由對上述複合圖案之上述被計測區域照射具有第3照明形狀之第3照明光，並經由第3濾光片僅檢測來自上述被計測區域之0次繞射光而形成。
  5. 如請求項2或3之計測裝置，其中上述第1濾光片及上述第2濾光片分別具有僅將上述0次繞射光引導至上述攝像裝置之功能。
  6. 一種計測裝置，其對形成於對象物表面之複合圖案中之部分圖案相對於其他圖案之相對位置偏移量進行計測，且具備：測定部，其測定複數個第4二維強度分佈，上述複數個第4二維強度分佈係藉由對上述複合圖案之被計測區域依序照射具有第4照明形狀之第4照明光，並僅檢測上述被計測區域之0次繞射光而形成；記憶部，其保存表示上述複數個第4二維強度分佈之複數個測定資料；及運算部，其藉由執行使用上述複數個測定資料之運算處理，形成上 述複數個第4二維強度分佈之合成強度分佈，並基於上述合成強度分佈，計算出上述部分圖案之位置偏移量。
  7. 如請求項6之計測裝置，其中上述測定部具有：發出上述第4照明光之光源；及攝像裝置，其藉由接收來自上述被計測區域之上述0次繞射光來測定上述複數個第4二維強度分佈。
  8. 如請求項1、2、3、6或7之計測裝置，其中上述複合圖案包含複數種重複圖案。
  9. 一種計測方法，其使用對形成於對象物表面且包含複數種重複圖案之複合圖案中之部分圖案相對於其他圖案之相對位置偏移量進行計測之計測裝置，且上述計測裝置具有測定部、及運算部，上述測定部具有：光源面，其包含複數個點狀光源；上述光源面之光學共軛面；光學調整器，其對上述光源面及上述光學共軛面內之點狀光源分佈之形狀及強度分佈進行調整；照明光學系統，其具有以下功能，即，藉由從利用上述光學調整器所形成之照明形狀內之複數個點狀光源所發出之光，以與上述點狀光源之 面內位置對應之複數個入射角度來照明上述對象物之表面；對物光學系統，其具有使複數個繞射光呈點狀地聚焦在光瞳面上之對應之複數個位置之功能，上述複數個繞射光係從由上述照明光學系統以上述複數個入射角度照明之上述對象物之表面，以與上述複數個入射角度分別對應之角度繞射之光；攝像裝置，其配置於相對於上述光瞳面光學共軛之位置，且測定二維強度分佈；及控制裝置，其控制從上述點狀光源所發出之光之波長λ、上述對物光學系統之數值孔徑NA、上述照明光學系統之數值孔徑NA相對於上述對物光學系統之數值孔徑NA之比率即σ值、利用上述光學調整器所形成之照明形狀內之發光點分佈、及上述濾光片各自之設定值；上述計測方法包括：第1動作，其在能夠滿足式1：1/Pmax>(1+σ)NA/λ(式中，Pmax為上述複數種重複圖案之間距之最大值，NA為上述對物光學系統之數值孔徑，σ為上述照明光學系統之數值孔徑相對於上述對物光學系統之數值孔徑之比，λ為從上述複數個點狀光源所發出之光之波長)之情形時，以滿足上述式1之方式設定NA、σ、λ；及第2動作，其在無法滿足上述式1之情形時進行；上述第2動作包括以下步驟：利用上述控制裝置來設定遮蔽下述高次繞射光之濾光片，上述高次繞射光由具有滿足式2：1/P<(1+σ)NA/λ (式中，P為上述複數種重複圖案之一個重複圖案之間距，NA為對物光學系統之數值孔徑，σ為照明光學系統之數值孔徑NA相對於對物光學系統之數值孔徑NA之比，λ為從上述複數個點狀光源所發出之光之波長)之間距P之重複圖案所發出且通過了上述對物光學系統；利用上述攝像裝置僅檢測0次繞射光而獲取二維強度分佈；及利用上述光學調整器改變照明形狀而反覆進行複數次上述設定濾光片之步驟、及上述獲取二維強度分佈之步驟，利用上述運算部，形成所獲得之複數個二維強度分佈之合成強度分佈，並基於上述合成強度分佈，計算出上述部分圖案之位置偏移量。
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