(57)【要約】  ウェハトポロジを、それらの間の近接場相互作用によって、高容量の計測要件に従うようにマッピングするために光マイクロキャビティプローブを利用するシステムおよび方法が提供される。光マイクロキャビティプローブは、基準放射と、マイクロキャビティ内の放射とデバイス特徴および計測対象物特徴のようなウェハ特徴との近接場相互作用との間の干渉信号のシフトによってウェハ上の特徴を検出する。様々な照明および検出構成が、光計測測定を、それらの正確度および感度に関して増強するために使用される迅速で感度の高い信号を提供する。光マイクロキャビティプローブは、ウェハに対して制御された高さおよび位置において走査することができ、デバイス特徴と対象物特徴との間の空間的関係に関する情報を提供することができる。
2019535023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上の特徴を検出するように構成される少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサと、
デバイスの特徴と、重なっている対象物の特徴との間の距離を、前記少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサを前記特徴の間で動かすことによって測定するように構成されるコントローラと
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサは、少なくとも１つのマイクロキャビティを備え、前記少なくとも１つのマイクロキャビティは、前記少なくとも１つのマイクロキャビティを越えて延伸するエバネセント放射を提供し、検出された前記特徴と相互作用するように構成され、前記少なくとも１つのマイクロキャビティは、前記少なくとも１つのマイクロキャビティのエバネセント場と検出された前記特徴との間の相互作用を示す放射を提供するようにさらに構成されるシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つのマイクロキャビティは、１００よりも大きい高い線質係数、及び、前記少なくとも１つのマイクロキャビティ内でのλ３未満の光エネルギーの緊密な閉じ込めをもたらすように構成されるシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つのマイクロキャビティは、マイクロトロイド、マイクロスフェア、マイクロディスク、または１Ｄもしくは２Ｄ（一次元もしくは二次元）フォトニック結晶キャビティとして形成されるシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、
前記コントローラは、前記少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサの水平位置を制御するようにさらに構成されるシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
前記コントローラは、前記少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサの垂直位置を制御するようにさらに構成されるシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、
前記コントローラは、前記少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサを指定の走査高さに維持するようにさらに構成されるシステム。
【請求項８】
請求項６に記載のシステムであって、
前記コントローラに走査高さデータを提供するように構成された少なくとも１つの補助光マイクロキャビティセンサをさらに備えるシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサは、キャビティ共振によってカバーされる範囲内の指定の光学利得を提供するように選択される広帯域蛍光媒体が搭載されるシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサは、透明基板上に取り付けられるシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムであって、
前記透明基板は、光計測測定をマイクロキャビティ測定と見当合わせするための見当合わせマークをさらに備えるシステム。
【請求項１２】
光マイクロキャビティプローブとウェハトポロジとの間の近接場相互作用によって前記ウェハトポロジをマッピングするために、前記光マイクロキャビティプローブを使用することと、
高容量の計測を実施するために前記光マイクロキャビティプローブの照明および前記光マイクロキャビティプローブによる検出を構成することと、
を含む方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記光マイクロキャビティプローブによって検知される線シフトを直接的に検出するために、広帯域照明およびスペクトル感受性の検出を使用することをさらに含む方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、
調節可能な照明を使用し、前記光マイクロキャビティプローブからの信号の波長依存性の強度を検出することをさらに含む方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、
前記光マイクロキャビティプローブの伝送線勾配において狭帯域照明を使用し、高速検出器によって前記光マイクロキャビティプローブの信号強度を検出することをさらに含む方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法であって、
検出を増強するために、前記光マイクロキャビティプローブを蛍光媒体と結合することをさらに含む方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法であって、
前記光マイクロキャビティプローブは、それぞれのファイバに結合されているマイクロキャビティを備え、前記方法は、前記ファイバ内の放射との干渉を提供するために、ウェハ特徴と相互作用するためにそれぞれの前記キャビティを越えて延伸するエバネセント放射を提供するように、前記マイクロキャビティを構成することをさらに含む方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法であって、
前記マイクロキャビティプローブの走査高さを制御することをさらに含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
固定された走査高さにおいて複数のウェハを走査し、前記ウェハの光学的変動及び／又はトポロジ変動を調整することをさらに含む方法。
【請求項２０】
請求項１２に記載の方法であって、
前記ウェハトポロジ内のデバイス構造に対する、重なっている対象物構造の位置を測定することをさらに含む方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記光マイクロキャビティプローブからの信号と、対応する光計測測定とをともに見当合わせすることをさらに含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光計測の分野に関し、より詳細には、光計測を増強するための感度および正確度が高いウェハ特徴走査に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本願は、その全体を本願に引用して援用する、２０１６年９月２８日付で提出された米国仮特許出願第６２／４００，６２７号の利益を主張する。
【０００３】
光計測における正確度および感度要件は、リソグラフィ製造技術の進歩および集積回路（ＩＣ）のデバイス特徴の大きさの縮小によって増大し続けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／００１６９４３号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１３／０３２１８１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現行の走査技術は、光計測システムへの必要なウェハトポロジ入力を提供するには低速に過ぎ、高価に過ぎ、及び／又は、そのために十分なほど正確ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下は、本開示の最初の理解を提供する単純化された概要である。概要は必ずしも、重要な要素を特定するものではなく、本開示の範囲を限定するものでもなく、以下の説明に対する導入としての役割を果たすに過ぎない。
【０００７】
本開示の一態様は、ウェハ上の特徴を検出するように構成されている少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサと、デバイスの特徴と、重なっている対象物の特徴との間の距離を、少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサをその間で動かすことによって測定するように構成されているコントローラとを備えるシステムを提供する。
【０００８】
本開示のこれらの、追加の、及び／又は他の態様及び／又は利点が、以下の詳細な説明に記載されており、詳細な説明から推測することが可能であり、及び／又は、本開示を実践することによって学習可能である。
【０００９】
本開示の実施形態をより良好に理解し、これをどのように実行に移すことができるかを示すために、ここで、純粋に例として、添付の図面を参照する。図面において、同様の参照符号は、全体を通じて対応する要素または区画を指定する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示のいくつかの実施形態による、デバイスの特徴および計測対象物の特徴を含む複数の層を有するウェハの一区画の高レベルの概略図である。
【図２】本開示のいくつかの実施形態による、光マイクロキャビティセンサを使用してウェハ特徴の正確な相対位置を測定するように構成されているシステムの高レベルの概略図である。
【図３】本開示のいくつかの実施形態による、光マイクロキャビティセンサを使用してウェハ特徴の正確な相対位置を測定するように構成されているシステムの高レベルの概略図である。
【図４】本開示のいくつかの実施形態による方法の高レベルのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明において、本開示の様々な態様を記載する。説明を目的として、本開示の完全な理解を提供するために、具体的な構成および詳細が記載されている。しかしながら、本開示は、本明細書において提示されている具体的な詳細なしに実践することができることも、当業者には明らかであろう。さらに、本開示を曖昧にしないために、周知の特徴は省略または簡略化されている場合がある。図面を具体的に参照することによって、図示されている事項は一例であり、本開示を実例によって論じることを目的としているに過ぎず、最も有用であり、本開示の原理および概念的な態様の容易に理解される説明であると考えられるものを提供するという動機において提示されていることが強調される。これに関連して、本開示の基本的な理解に必要である分を超えて詳細に本開示の構造的詳細を示すことは試みられず、図面とともに取り上げられる説明は、本開示のいくつかの形態を実際にどのように具現化することができるかを、当業者に明らかにする。
【００１２】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明はその応用形態において、以下の説明に記載されており、または、図面に示されている構成要素の構造および構成の詳細には限定されないことを理解されたい。本開示は、様々な方法で実践または実行することができる他の実施形態、および、開示されている実施形態の組み合わせに適用可能である。また、本明細書において利用されている表現および専門用語は説明を目的とするものであり、限定として考えられるべきではないことを理解されたい。
【００１３】
特に別途記載しない限り、以下の説明から諒解されるように、本明細書全体を通じて、「処理」、「計算」、「算出」、「決定」または「増強」などのような用語を利用した説明は、コンピューティングシステムのレジスタ、および／またはメモリ内の電子量などの物理量として表されるデータを操作および／または変換して、同様に、コンピュータシステムのメモリ、レジスタ、または、他のそのような情報記憶、送信または表示デバイス内の物理量として表される他のデータに変換するコンピュータもしくはコンピューティングシステム、または同様の電子コンピューティングデバイスの動作およびプロセスを指すことが諒解される。
【００１４】
ウェハトポロジを、それらの間の近接場相互作用によって、高容量の計測要件に従うようにマッピングするために光マイクロキャビティプローブを利用するシステムおよび方法が提供される。光マイクロキャビティプローブは、基準放射と、マイクロキャビティ内の放射とデバイス特徴および計測対象物特徴のようなウェハ特徴との近接場相互作用との間の干渉信号のシフトによってウェハ上の特徴を検出する。様々な照明および検出構成が、光計測測定を、それらの正確度および感度に関して増強するために使用される迅速で感度の高い信号を提供する。光マイクロキャビティプローブは、ウェハに対して制御された高さおよび位置において走査することができ、デバイス特徴と対象物特徴との間の空間的関係に関する情報を提供することができる。
【００１５】
図１は、本開示のいくつかの実施形態による、デバイスの特徴６５および計測対象物の特徴８０を含む複数の層７０を有するウェハ６０の一区画の高レベルの概略図である。計測対象物は、概して、層７０の間の重なりのような計測パラメータに関する光学分解能においてデータを提供するように設計されている。これらのデータは、光学的に測定することができない、デバイス特徴６５に関する対応するデータの代用として使用される。特徴６５、８０は、それぞれ、対応するＩＣデバイスおよび計測対象物の任意の構造または要素（例えば、帯、溝、または任意の他の構造要素）を含むことができる。２つの双頭矢印は、デバイス特徴６５および対象物特徴８０がウェハ６０の複数の層に見られることを概略的に示す。
【００１６】
対象物特徴６５の相対位置は、最終製品の品質と生産量の両方に影響を及ぼすため、対象物特徴６５は一般的に、半導体産業における集積回路（ＩＣ）の作製中に制御されるべき最も重大なパラメータの１つであり得るパターンは位置誤差が問題になる。一般的なパターニング寸法は、直接的な光学的分解にとっては小さすぎ、したがって、特別な「代用（ｐｒｏｘｙ）」対象物が、すべてのリソグラフィ段階において一般に作製され、これらのより大きい「代用」対象物の間の（非限定的な例として、計測パラメータの）重なりが、様々な光学技術によって監視される。
【００１７】
しかしながら、デバイス特徴６５の配置データと対象物特徴８０の配置データとの間の対応の正確度は、とりわけ、（ｉ）計測対象物の特徴８０の位置が、対応するデバイスの特徴６５の位置を正確に表し、それゆえ、特徴８０、６５の誤配置が対応するという仮定、（ｉｉ）デバイス特徴６５と対象物特徴８０との間の距離８５（概略的に示される）がさらなる誤差をもたらさないという仮定、および（ｉｉｉ）計測対象物が表す特徴８０の製造正確度に依存する。これらの仮定は、リソグラフィの縮小が１０ｎｍを下回る寸法に達するにつれて、正確でなくなっていく。例えば、重なりの測定は、重なっている対象物の特徴８０と実際のＩＣ構成要素の特徴６５との間の非ゼロ（例えば、数ｎｍ）のオフセットを許容することが可能でない場合がある。結果として、２つの異なる長さの尺度（例えば、１〜１０ｎｍ対１００〜１０００ｎｍ）において設計される特徴８０、６５の配置誤差の間で精密な較正が必要とされる。
【００１８】
図２および図３は、本開示のいくつかの実施形態による、光マイクロキャビティセンサ１１０を使用してウェハ特徴６５、８０の正確な相対位置を測定するように構成されているシステム１００の高レベルの概略図である。
【００１９】
システム１００は、ウェハ６０上の特徴を検出するように構成されている、結合されたマイクロキャビティ１１２およびファイバ１１４（例えば、マイクロキャビティ１１２は、テーパファイバ１１４に結合されてもよい）を備える少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサ１１０と、デバイスの特徴６５と重なっている対象物の特徴８０との間の距離８５を、少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサ１１０をそれらの間で動かすことによって測定するように構成されているコントローラ１５０とを備えることができる。例えば、マイクロキャビティセンサ１１０がウェハ６０の上方で走査されるとき（１５１Ａ）、キャビティモード１１２Ａのエバネセント部分１１２Ｂが、走査１５１Ａの間に特徴６５、８０のようなウェハ上トポロジと相互作用し得、また相互作用するような大きさにされ得る。したがって、キャビティモード１１２Ａのエバネセント部分は、マイクロキャビティ１１２を越えて延伸し得るが、マイクロキャビティ１１２からマイクロキャビティ１１２の外側へと伝播せず、その強度は、マイクロキャビティ１１２からの距離とともに指数関数的に減衰する。この電磁場は、小さい範囲を有し得る（例えば、直径および距離が約３００ｎｍのマイクロキャビティについて、減衰の長さは約１００ｎｍ）。そのため、マイクロキャビティ１１２がウェハの上方で走査される場合、トポグラフィを有する特徴は、強いエバネセント場の領域に入ることになり、マイクロキャビティ１１２から外方に移動してこの領域を出ることになる（すなわち、相互作用するように留まる）。マイクロキャビティ１１２および／またはマイクロキャビティセンサ１１０は、それによって、マイクロキャビティ１１２のエバネセント場と検出される特徴との間の相互作用を示す放射を提供するように構成することができる。キャビティモード１１２Ａは、マイクロキャビティ１１２の中および／または周りの電磁場を指し得る。
【００２０】
マイクロキャビティ１１２は、ファイバ１１４が所望の動作を提供するのにマイクロキャビティ１１２の十分近くに配置されるように、ファイバ１１４と結合することができる。結合は、屈折率の高い２つの領域（例えば、ファイバ１１４およびマイクロキャビティ１１２）の間の電磁場のトンネリングによって行うことができる。
【００２１】
ある場合において、マイクロキャビティ１１２は、約１０μｍ×５００ｎｍの合計範囲を有する。場（相互作用領域）は、各々約３３０ｎｍの距離および約２８０ｎｍの直径を有する一連のスポットである。他の寸法が可能である。この場合において、マイクロキャビティ１１２は、シリコンから作製され、波長は１５５０ｎｍであった。光は、マイクロキャビティ１１２を出入りして結合することができる。
【００２２】
コントローラ１５０は、特定の層内の重なっている対象物および特徴８０と、同じ層内に作製されているＩＣ構成要素の特徴６５または部分との間の相対位置の正確な測定を可能にするために、ウェハ６０上で層毎に距離測定を実行し、場合によって、連続するウェハ層の距離較正を可能にするか、または、補正を可能にして光学的な重なりの測定の正確度を増強するようにさらに構成することができる。例えば、システム１００は、計測対象物の特徴８０の製造の正確度に関する較正データを提供するように構成することができ、このデータはその後、計測測定の精度を増大させるために重ね合わせアルゴリズムにおいて使用することができる。
【００２３】
光マイクロキャビティは、マイクロキャビティの寸法がマイクロメートルまたはさらにはナノメートル単位であることに起因して非常に狭い伝送（反射）線を有する光共振器である（グラフ１０５内の例を参照されたい）。線質係数と称される、光周波数νと送信（反射）帯域幅δとの比
【数１】
2019535023.tif 000003
は、Ｑ≒１０５〜１０６の値に達し得、これは、ウェハ表面の迅速な走査を可能にする。例えば、
【数２】
2019535023.tif 000004
の光周波数を使用することによって、δ≒２００ＭＨｚがもたらされ、これは、δλ≒１．５５ｐｍの送信帯域幅（１０５Ｂ）に対応する。
【００２４】
マイクロキャビティ１１２の共振線のシフトは、式１を使用して計算することができ、δλｒ（１０５Ａ）は、それぞれ特徴６５または８０のようなＩＣまたは対象構成要素とのキャビティ１１２の相互作用に起因する共振周波数のシフトを示し、λｒは、摂動を受けないキャビティ１１２の共振周波数を示し、
【数３】
2019535023.tif 000005
は、キャビティモード１１２の電場を示し、εおよびδεは、それぞれ誘電率、および、ＩＣまたは対象構成要素６５、８０と周囲の媒体との誘電率の変化差分を示し、Ｖｐは相互作用体積を示し、Ｖは全空間を示す。
【数４】
2019535023.tif 000006
【００２５】
周波数シフトの検出可能性を評価するために、これは、式２に表現されているように、送信帯域幅と比較することができる（上記Ｑの定義を参照されたい）。
【数５】
2019535023.tif 000007
【００２６】
例えば、シミュレーションにおいて、（δλｒ）／δλの感度は側方走査のｎｍあたり約１０％であり（グラフ１０５の図解を参照されたい）、一方で、シミュレートされたウェハ上トポロジまでのマイクロキャビティ１１２の最も近い垂直方向距離は１００ｎｍであった。これは、開示されているシステム１００の感度が、妥当な非限定的測定条件において高いことを示している。
【００２７】
図２に概略的に示すように、光マイクロキャビティセンサ１１０は、走査プローブ顕微鏡法に使用することができる。ウェハ６０上の特徴６５および／または８０との、キャビティモード（参照符号１１２Ａによって概略的に示す）のエバネセント部分（参照符号１１２Ｂによって概略的に示す）の近接場相互作用は、光マイクロキャビティセンサ１１０のマイクロキャビティ１１２内の共振周波数に影響を及ぼして、グラフ１０５に概略的に示すように、マイクロキャビティ１１２内の放射１１２Ａ、Ｂと、結合されているファイバ１１４内の放射１１４Ａとの間の干渉波長を変化させる（１０５Ａ）。コントローラ１５０は、例えば、位置制御モジュール１５１を介して、ウェハ６０にわたる現在の層におけるトポロジのマッピングを提供するように、少なくとも１つの光マイクロキャビティセンサ１１０の水平位置（矢印１５１Ａによって概略的に示す）を制御するように構成することができる。
【００２８】
有利には、マイクロキャビティセンサ１１０は、小さいモード体積を構成することによって、閉じ込められた強度分布を有するように設計することができ、増強された感度を提供するために、センサ１１０の物理的範囲（マイクロキャビティ１１２に関して図２に概略的に示す）を越えて延伸することができる、エバネセント波の光エネルギーの相当部分を貯蔵するようにさらに設計することができる。これらの構成は、マイクロキャビティ１１２の、その周囲との効率的な相互作用をもたらし、高い測定分解能をもたらすために調整することができる。
【００２９】
特定の実施形態において、センサ１１０の光マイクロキャビティ１１２は、非限定的な例として、マイクロトロイド、マイクロスフェア、マイクロディスク、１Ｄまたは２Ｄ（一次元または二次元）フォトニック結晶キャビティ、ナノビームキャビティ、または、高い線質係数および光エネルギーの緊密な閉じ込めをもたらす任意の他の構成であってもよい。例えば、線質係数は、マイクロキャビティ１１２を測定するために使用される。ある場合において、高い線質係数とはＱ＞１００であり、緊密な閉じ込めとは、λ３未満を意味する。
【００３０】
マイクロキャビティ１１２がファイバ１１４に結合する仕組みは、例えば、外部レーザ場へのキャビティモード１１２Ａの直接（格子）結合、テーパファイバ１１４への結合、および／または、導波路もしくはプリズムへのエバネセント結合を含んでもよい。
【００３１】
図３は、本開示のいくつかの実施形態によるシステム１００の構成を概略的に示す。図示されている要素は、単一で利用されてもよく、または、他の要素との様々な組み合わせにおいて利用されてもよい。
【００３２】
共振シフト検出（δλｒ１０５Ａの検出）１３０を、以下の非限定的な例のうちのいずれかにおいて実行することができる。（ｉ）線シフトを直ちに検出することを可能にし得るが、読み出し速度に関しては限定的であり得る、スペクトル感受性の検出１３０を用いる（例えば、高分解能分光計を使用する）広帯域照明源１２０。（ｉｉ）光検出器を有する調節可能光源照明１２０を使用することによって、すべての走査点において照明波長の関数として伝送強度の検出１３０を可能にすることができる。（ｉｉｉ）すべての走査点において強度検出を可能にするための、伝送線勾配（図２の１０５Ｃ）および高速光検出器による検出１３０に対して調節可能な固定狭線幅を有する照明１２０。照明源１２０はいずれも、いくつかの実施形態において、それによってもたらされる照明を調節するなどのために、コントローラ１５０によって制御することもできる。
【００３３】
特定の実施形態において、センサ１１０および／またはマイクロキャビティ１１２は、センサ１１０の感度を増強し、キャビティ共振によってカバーされる範囲内の指定の光学利得を提供し、および／または、キャビティ１１２と特徴６５、８０との間の相互作用の検出可能性を増強するように構成することができる広帯域蛍光媒体１４０を搭載することができる。特定の実施形態において、マイクロキャビティ１１２は、蛍光媒体１４０を搭載した高Ｑキャビティとして構成することができ、狭帯域放出スペクトル（対応する光学利得で、レーザと同様）を有することができる。開示されているマイクロキャビティ１１２の、ウェハ上特徴６５、８０との相互作用は、キャビティ１１２の共振条件の有効な修正を介して、放出スペクトルを変化させることができる。
【００３４】
例えば、レーザは、リン化インジウムのような蛍光媒体１４０を、マイクロキャビティ１１２内に含めることによって機能することができる。蛍光媒体１４０は、外部エネルギー供給源（例えば、電流）を用いることによって励起され、光を放出する。一般に、蛍光媒体１４０は広いスペクトルを放出することができるが、そのような放出がマイクロキャビティ１１２内で起きると、放出は、キャビティモード内で行われることになり、波長は、マイクロキャビティ１１２の幾何学的形状および特性（例えば、パーセル効果に起因する）によって規定される。ウェハ上特徴との相互作用によるマイクロキャビティ１１２の摂動は、マイクロキャビティ１１２の共振を変化させ、したがって、放出される波長を変化させる。
【００３５】
特定の実施形態において、コントローラ１５０は、マイクロキャビティ１１２の垂直位置を制御するようにさらに構成することができ、かつ／または、そのように構成されている高さモジュール１５２を備えることができる。コントローラ１５０および／または１５２は、指定の走査高さにマイクロキャビティ１１２を維持するようにさらに構成することができる。センサ１１０および／またはセンサ１５５によって検出される位置特有の光信号を比較することなどによって、光学特性および／またはトポロジ特性のウェハ間の変動を検出および調整するコントローラ１５０によって、場合によってはウェハ６０の上方で固定された高さにおいて、複数のウェハ６０をシステム１００によって走査することができる。例えば、垂直位置は、ウェハ６０の表面から約１００ｎｍ以下であってもよいが、他の寸法も可能である。
【００３６】
特定の実施形態において、システム１００は、コントローラ１５０および／または１５２に走査高さデータを提供するように構成されている少なくとも１つの補助光マイクロキャビティセンサ１５５を備えることができる。そのような構成は、補助光マイクロキャビティセンサ１５５または他の近接センサからのフィードバックを用いて走査高さを一定のままにしながら、異なるウェハの光応答間の相対比較を可能にするように、センサ１１０の用途を拡張することができる。
【００３７】
特定の実施形態において、マイクロキャビティ信号１１１（例えば、グラフ１０５の分析結果に対応する参照符号１１１によって概略的に例示され、指示される）は、光計測信号と相互に見当合わせされ得る。例えば、１〜２０μｍの一般的なサイズを有する光マイクロキャビティ１１２および／または光マイクロキャビティセンサ１１０は、透明基板１１５上に取り付けることができ、対物光学素子９０とウェハ６０との間の作動距離に（例えば、走査ヘッド全体として）導入することができる。特定の実施形態において、透明基板１１５は、計測測定の正確度をさらに増強するために、光計測測定をマイクロキャビティセンサ１００と見当合わせし、同時に、マイクロキャビティセンサ１００から信号１１１を収集するために、印刷された見当合わせマーク１１５Ａ（概略的に示す）をさらに備えることができる。
【００３８】
図４は、本開示のいくつかの実施形態による方法２００の高レベルのフローチャートである。方法段階は、方法２００を実施するように任意選択的に構成されてもよい、上述したシステム１００に関して実行され得る。方法２００は、少なくとも部分的に、例えば、計測モジュール内の少なくとも１つのコンピュータプロセッサによって実施することができる。特定の実施形態は、それとともに具現化され、方法２００の関連する段階を実行するように構成されているコンピュータ可読プログラムを有するコンピュータ可読記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品を含む。これらの方法段階は、上述した、方法２００を実施するように任意選択的に構成されているシステム１００に関してより詳細に説明される。
【００３９】
方法２００は、共振周波数に影響を及ぼす近接場相互作用によってウェハトポロジをマッピングするために、マイクロキャビティ１１２および／またはマイクロキャビティセンサ１１０のような光マイクロキャビティプローブを使用すること（段階２０５）と、場合によって、高容量の計測要件に従うように照明および検出を構成すること（段階２１０）とを含むことができる。例えば、光マイクロキャビティプローブは、それぞれのファイバに結合されているマイクロキャビティを備え、方法２００は、ファイバ内の放射との干渉を提供するために、ウェハ特徴と相互作用するためにそれぞれのキャビティを越えて延伸するエバネセント放射を提供するように、マイクロキャビティを構成することをさらに含むことができる。
【００４０】
方法２００は、線シフトを直接的に検出するために広帯域照明およびスペクトル感受性の検出を使用すること（段階２１２）、調節可能な照明を使用し、波長依存性の強度を検出すること（段階２１４）、および／または、伝送線勾配において狭帯域照明を使用し、高速検出器によって強度を検出すること（段階２１６）のうちのいずれかを含むことができる。
【００４１】
方法２００は、検出を増強するために、マイクロキャビティを蛍光媒体と結合すること（段階２２０）を含むことができる。
【００４２】
方法２００は、ウェハ構造からのマイクロキャビティプローブの距離のような、マイクロキャビティプローブの走査高さを監視および／または制御すること（段階２３０）を含むことができる。いくつかの実施形態において、方法２００は、走査高さを監視するために追加の光マイクロキャビティプローブを使用すること（段階２３５）を含んでもよい。方法２００は、固定された高さにおいて複数のウェハを走査し、光学的変動および／またはトポロジ変動を調整すること（段階２３７）をさらに含むことができる。
【００４３】
方法２００は、デバイス構造に対する、重なっている対象物構造の位置を測定すること（段階２４０）と、場合によっては、マイクロキャビティ信号と光計測測定とをともに見当合わせすること（段階２５０）とを含むことができる。
【００４４】
有利には、開示されているシステム１００および方法２００は、電子ビームイメージング、電子顕微鏡法または走査プローブ方法（原子間力顕微鏡法、ＡＦＭ）のような、以前の方法よりも優れている、測定測度と正確度とを組み合わせる。その上、開示されているシステム１００および方法２００は、電子を減衰させ、電子ベースの以前のイメージングシステムの画像を歪め、結果として相当の位置決め誤差を呈する可能性のある局在荷電から生じる誤差を起こしにくい。最後に、開示されているシステム１００および方法２００は、ＡＦＭベースの方法よりも必要とする３Ｄ位置決め正確度が低く、大量生産（ＨＶＭ）によって許容不可能な長い測定継続時間（例えば、１０〜１００ｋＨｚの間のカンチレバー振動周波数について、１ｎｍ２の分解能で１μｍ２の面積を走査するには約１００秒かかる）を引き起こす、ＡＦＭのカンチレバー振動周波数によって制限されない。
【００４５】
有利には、光マイクロキャビティをＩＣ回路の走査ヘッドとして使用することによって、共振器の高速の応答を利用して従来技術と比較して最大８桁だけ走査時間を低減する、高速の非接触走査（例えば、１００ｎｍ程度の距離または高さにおける）が可能になる。その上、システム１００および方法２００は、振動器周波数ではなく、検出器層度のみによって制限され得る。初期シミュレーションは、開示されているシステム１００および方法２００が、重なり測定の精度を改善し、処理変動に対してよりロバストな重なり測定を可能にすることができることを示唆する。その上、開示されているシステム１００および方法２００は、ＩＣ構成要素を、重なっている対象物に対して相互に見当合わせし、重なり計測のために走査ヘッドにおける光マイクロキャビティ検知を積分し、場合によってはまた、走査高さに関するフィードバックのために近接性を検知するために、走査プローブ顕微鏡法を利用することを可能にする。
【００４６】
本明細書において開示されている実施形態は、光計測測定を、それらの正確度および感度に関して増強するために使用される迅速で感度の高い信号を提供することができる。例えば、測定は点毎に実施され得るため、走査時間は、すべての点を測定するのにかかる時間に、測定する点の数を乗算することによって規定することができる。点を測定するのにかかる時間は、概ね、光学振動時間に、光子がキャビティを出るのにかかる平均振動数を乗算した値として評価される、キャビティ応答時間として推定することができる。この数はＱ係数と呼ばれ、Ｑ≒１０６程度の高さであり得る。振動時間は、
【数６】
2019535023.tif 000008
である。１ｎｍ×１ｎｍの分解能で１μｍ×１μｍの寸法を有する対象物を測定するためには、点は１００万個になり得、そのため、合計の公称測定時間は約５ミリ秒になる。そのような推定は、機械的オーバヘッドを一切考慮に入れていない。
【００４７】
本開示の態様は、本開示の実施形態による、方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品のフローチャートの図および／または部分図を参照して上述されている。フローチャートの図および／または部分図の各部分、ならびに、フローチャートの図および／または部分図内の部分の組み合わせは、コンピュータプログラム製品によって実装され得ることは理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを生成することができ、それによって、コンピュータまたは他のプラグラマム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令は、フローチャートおよび／または部分図またはそれらの部分において指定される機能／動作を実施するための手段を作り出す。
【００４８】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、または他のデバイスに特定の様式で機能するように指示することができるコンピュータ可読媒体内に記憶することもでき、それによって、コンピュータ可読媒体内に記憶される命令が、フローチャートもしくは部分図またはそれらの部分において指定される機能／動作を実施する命令を含む製造品を作り出す。
【００４９】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、または他のデバイス上にロードされて、一連の動作ステップが、コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で実行されるようにして、コンピュータで実施されるプロセスを生成することができ、それによって、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行する命令が、フローチャートおよび／または部分図またはそれらの部分において指定される機能／動作を実施するためのプロセスを提供する。
【００５０】
前述のフローチャートおよび図は本開示の様々な実施形態によるシステム、方法およびコンピュータプログラム製品の可能な実施態様のアーキテクチャ、機能、および動作を例示する。これに関連して、フローチャートまたは部分図内の各部分は、指定の論理機能（複数可）を実施するための１つ以上の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、またはコードの一部分を表すことができる。また、いくつかの代替的な実施態様において、部分に記載されている機能は、図面に記載されている順序と一致せずに行われてもよいことが留意されるべきである。例えば、連続して示されている２つの部分は実際には、関与する機能に応じて、実質的に同時に実行されてもよく、または、これらの部分は、時として逆順に実行されてもよい。また、部分図および／またはフローチャートの図解の各部分、ならびに部分図および／またはフローチャートの図解の部分の組み合わせは、指定の機能もしくは動作を実行する専用ハードウェアベースのシステム、または専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって実施することができることも留意されよう。
【００５１】
上記の説明において、一実施形態は、本開示の例または実施態様である。「１つの実施形態」、「一実施形態」、「特定の実施形態」または「いくつかの実施形態」が様々に見られるが、これらは必ずしもすべてが同じ実施形態を参照しているとは限らない。本開示の様々な特徴は、単一の実施形態の文脈において記載されている場合があるが、特徴は、別個にまたは任意の適切な組み合わせにおいて提供することもできる。逆に、本開示は、本明細書において、明瞭にするために別個の実施形態の文脈において記載されている場合があるが、本開示は、単一の実施形態において実施することもできる。本開示の特定の実施形態は、上記で開示されている多様な実施形態からの特徴を含むことができ、特定の実施形態は、上記で開示されている他の実施形態からの要素を組み込むことができる。特定の実施形態の文脈における本開示の要素の開示は、それらの使用をその特定の実施形態のみに限定するものとして解釈されるべきではない。さらに、本開示は、様々な方法で実行または実践することができ、本開示は、上記の説明においてまとめられているもの以外の特定の実施形態において実施することができることは理解されたい。
【００５２】
本開示は、それらの図または対応する記載には限定されない。例えば、フローは図解されている各ボックスまたは状態を通じて、または、図解および記載されているものと正確に同じ順序において進む必要はない。別途規定されない限り、本明細書において使用される技術用語および科学用語の意味は、本開示が属する当分野の当業者によって共通に理解されるべきである。本開示は限定された数の実施形態に関して説明されているが、これらは、本開示の範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろ、好ましい実施形態のいくつかの例示として解釈されるべきである。他の可能な変更、変形、および応用も、本開示の範囲内にある。したがって、本開示の範囲は、これまで説明してきたものによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的な均等物によって限定されるべきである。
【図１】
2019535023.tif 000009
【図２】
2019535023.tif 000010
【図３】
2019535023.tif 000011
【図４】
2019535023.tif 000012
【国際調査報告】
2019535023.tif 000013
2019535023.tif 000014
2019535023.tif 000015