(57)【要約】  オーバーレイ計測システムは、サンプル上のオーバーレイターゲットの第１の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第１の層のパターン配置距離を測定してもよい。システムは、少なくともデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとを含む第２の層を製作した後に、第２の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の第２の層のパターン配置距離をさらに測定してもよい。システムは、第１の層と第２の層の参照フィーチャのパターンの相対位置に基づいて基準オーバーレイをさらに測定してもよい。システムは、第１の層のパターン配置距離と第２の層のパターン配置距離との差で基準オーバーレイを調節することにより、デバイススケールのフィーチャのパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイをさらに判定してもよい。
2021505959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバーレイ計測システムであって、
コントローラを備え、前記コントローラが、１つ以上のプロセッサに、
サンプル上のオーバーレイターゲットの第１の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第１の層のパターン配置距離を測定することと、
少なくとも前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャのパターンとを含む第２の層を製作することに続き、前記第２の層の前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャのパターンとの間の、第２の層のパターン配置距離を測定することと、
前記第１の層および前記第２の層の前記基準フィーチャのパターンの相対位置に基づき基準オーバーレイを測定することと、前記第１の層の前記基準フィーチャのパターンの寸法は、前記第２の層を介して、撮像システムによって解像可能であり、
前記第１の層のパターン配置距離と前記第２の層のパターン配置距離との差で前記基準オーバーレイを調節することによって、前記デバイススケールのフィーチャのパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイを判定することと、
を行わせるプログラム命令を実行するように構成される１つ以上のプロセッサを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記１つ以上のプロセッサが、
前記デバイスに関連するオーバーレイに基づきオーバーレイ修正可能箇所をリソグラフィシステムに提供して、少なくとも１回の後の露光の露光条件を修正するプログラム命令を実行するようにさらに構成される、オーバーレイ計測システム。
【請求項３】
請求項１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記デバイススケールのフィーチャのパターンが、デバイススケールのフィーチャの第１のパターンであり、前記オーバーレイターゲットが、前記第１の層および前記第２の層に製作されたデバイススケールのフィーチャの１つ以上のさらなるパターンを含み、前記１つ以上のプロセッサが、
前記第２の層の製作に先立ち、前記第１の層における、前記デバイスフィーチャの１つ以上のさらなるパターンと前記基準フィーチャのパターンとの間の、１つ以上のさらなる第１の層のパターン配置距離を測定することと、
前記第２の層を製作することに続き、前記第２の層における、前記デバイスフィーチャの１つ以上のさらなるパターンと前記基準フィーチャのパターンとの間の、１つ以上の第２の層のパターン配置距離を測定することと、
前記デバイススケールのフィーチャの１つ以上のさらなるパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイを、前記１つ以上のさらなる第１の層のパターン配置距離とそれぞれの前記１つ以上のさらなる第２の層のパターン配置距離との差で前記基準オーバーレイを調節することによって、判定することと、
を行うプログラム命令を実行するようにさらに構成された、オーバーレイ計測システム。
【請求項４】
請求項３に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記デバイススケールのフィーチャの第１のパターンおよび前記デバイススケールのフィーチャの１つ以上のさらなるセットが、前記オーバーレイターゲット上に間隔を開けて分離される、オーバーレイ計測システム。
【請求項５】
請求項３に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層と前記第２の層の前記デバイスフィーチャのパターンが重なり合う、オーバーレイ計測システム。
【請求項６】
請求項５に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層および前記第２の層の前記基準フィーチャが重なり合う、オーバーレイ計測システム。
【請求項７】
請求項３に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層および前記第２の層の前記デバイスフィーチャのパターンが、前記オーバーレイターゲット上で間隔を開けて分離される、オーバーレイ計測システム。
【請求項８】
請求項７に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層および前記第２の層の前記基準フィーチャが重なり合う、オーバーレイ計測システム。
【請求項９】
請求項１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記基準フィーチャのパターンが、基準フィーチャの第１のパターンであり、前記オーバーレイターゲットが、前記第１の層および前記第２の層に製作された、基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンを含み、
前記１つ以上のプロセッサが、
前記第２の層の製作に先立ち、前記第１の層の前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンとの間の、１つ以上のさらなる第１の層のパターン配置距離を測定することと、
前記第２の層を製作することに続き、１つ以上のさらなる基準オーバーレイを、前記第１の層および前記第２の層の前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンの相対位置に基づき、測定することと、前記第１の層の前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンの寸法が、前記第２の層を介して、前記撮像システムによって解像可能であり、
前記第２の層を製作することに続き、前記第２の層の前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンとの間の、１つ以上の第２の層のパターン配置距離を測定することと、
１つ以上のさらなるデバイスに関連するオーバーレイを、前記１つ以上のさらなる第１の層のパターン配置距離とそれぞれの前記１つ以上のさらなる第２の層のパターン配置距離との差で前記１つ以上のさらなる基準オーバーレイを調節することにより判定することと、
を行うプログラム命令を実行するようにさらに構成される、オーバーレイ計測システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記基準フィーチャの第１のパターンおよび前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるセットが、前記オーバーレイターゲット上で間隔を開けて分離される、オーバーレイ計測システム。
【請求項１１】
請求項１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記基準フィーチャのパターンが、前記第１の層および前記第２の層の走査方向に沿って一定間隔で配置されたフィーチャの２つ以上のセットを含み、前記基準フィーチャのパターンの相対位置に基づき前記基準オーバーレイを測定することが、
前記フィーチャの２つ以上のセットの１つ以上の走査画像を生成することと、
前記１つ以上の走査画像における前記フィーチャの２つ以上のセットに基づき、前記基準オーバーレイを測定することと、を含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層の前記基準フィーチャのパターンの少なくともいくつかのフィーチャが、前記第２の層を介して撮像されるとき、前記撮像システムの解像度より小さいピッチで区分される、オーバーレイ計測システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記１つ以上の走査画像が、異なる撮像角度、異なるビームエネルギー、または異なる波長のうちの少なくとも１つを用いて生成される、１つ以上の走査画像を含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項１４】
請求項１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記撮像システムが、粒子系撮像システムを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記粒子系撮像システムが、電子ビーム撮像システムを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記粒子系撮像システムが、イオンビーム撮像システムを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項１７】
請求項１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記撮像システムが、光学撮像システムを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項１８】
請求項１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記撮像システムが、２つ以上の撮像システムを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項１９】
オーバーレイ計測システムであって、
撮像システムと、
前記撮像システムと通信可能に連結されたコントローラと、を備え、
前記コントローラが、１つ以上のプロセッサに、
第１の層の製作後に、サンプル上のオーバーレイターゲットの第１の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第１の層のパターン配置距離を測定することと、
少なくとも前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャのパターンとを含む第２の層を製作することに続き、前記第２の層の前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャのパターンとの間の、第２の層のパターン配置距離を測定することと、
前記第１の層および前記第２の層の前記基準フィーチャのパターンの相対位置に基づき基準オーバーレイを測定することと、前記第１の層の前記基準フィーチャのパターンの寸法は、前記第２の層を介して、前記撮像システムによって解像可能であり、
前記第１の層のパターン配置距離と前記第２の層のパターン配置距離との差で前記基準オーバーレイを調節することによって、前記デバイススケールのフィーチャのパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイを判定することと、
を行わせるプログラム命令を実行するように構成される１つ以上のプロセッサを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記１つ以上のプロセッサが、
前記デバイスに関連するオーバーレイに基づくオーバーレイ修正可能箇所をリソグラフィシステムに提供して、少なくとも１回の後の露光の露光条件を修正するプログラム命令を実行するようにさらに構成される、オーバーレイ計測システム。
【請求項２１】
請求項１９に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記デバイススケールのフィーチャのパターンが、デバイススケールのフィーチャの第１のパターンであり、前記オーバーレイターゲットが、前記第１の層および前記第２の層に製作されたデバイススケールのフィーチャの１つ以上のさらなるパターンを含み、前記１つ以上のプロセッサが、
前記第２の層の製作に先立ち、前記第１の層における、前記デバイスフィーチャの１つ以上のさらなるパターンと前記基準フィーチャのパターンとの間の、１つ以上のさらなる第１の層のパターン配置距離を測定することと、
前記第２の層を製作することに続き、前記第２の層における、前記デバイスフィーチャの１つ以上のさらなるパターンと前記基準フィーチャのパターンとの間の、１つ以上の第２の層のパターン配置距離を測定することと、
前記デバイススケールのフィーチャの１つ以上のさらなるパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイを、前記１つ以上のさらなる第１の層のパターン配置距離とそれぞれの前記１つ以上のさらなる第２の層のパターン配置距離との差で前記基準オーバーレイを調節することによって、判定することと、
を行うプログラム命令を実行するようにさらに構成された、オーバーレイ計測システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記デバイススケールのフィーチャの第１のパターンおよび前記デバイススケールのフィーチャの１つ以上のさらなるセットが、前記オーバーレイターゲット上に間隔を開けて分離される、オーバーレイ計測システム。
【請求項２３】
請求項２１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層と前記第２の層の前記デバイスフィーチャのパターンが重なり合う、オーバーレイ計測システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層および前記第２の層の前記基準フィーチャが重なり合う、オーバーレイ計測システム。
【請求項２５】
請求項２１に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層および前記第２の層の前記デバイスフィーチャのパターンが、前記オーバーレイターゲット上で間隔を開けて分離される、オーバーレイ計測システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層および前記第２の層の前記基準フィーチャが重なり合う、オーバーレイ計測システム。
【請求項２７】
請求項１９に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記基準フィーチャのパターンが、基準フィーチャの第１のパターンであり、前記オーバーレイターゲットが、前記第１の層および前記第２の層に製作された、基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンを含み、
前記１つ以上のプロセッサが、
前記第２の層の製作に先立ち、前記第１の層の前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンとの間の、１つ以上のさらなる第１の層のパターン配置距離を測定することと、
前記第２の層を製作することに続き、１つ以上のさらなる基準オーバーレイを、前記第１の層および前記第２の層の前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンの相対位置に基づき、測定することと、前記第１の層の前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンの寸法が、前記第２の層を介して、前記撮像システムによって解像可能であり、
前記第２の層を製作することに続き、前記第２の層の前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるパターンとの間の、１つ以上の第２の層のパターン配置距離を測定することと、
１つ以上のさらなるデバイスに関連するオーバーレイを、前記１つ以上のさらなる第１の層のパターン配置距離とそれぞれの前記１つ以上のさらなる第２の層のパターン配置距離との差で前記１つ以上のさらなる基準オーバーレイを調節することにより判定することと、
を行うプログラム命令を実行するようにさらに構成される、オーバーレイ計測システム。
【請求項２８】
請求項２７に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記基準フィーチャの第１のパターンおよび前記基準フィーチャの１つ以上のさらなるセットが、前記オーバーレイターゲット上で間隔を開けて分離される、オーバーレイ計測システム。
【請求項２９】
請求項１９に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記基準フィーチャのパターンが、前記第１の層および前記第２の層の走査方向に沿って一定間隔で配置されたフィーチャの２つ以上のセットを含み、前記基準フィーチャのパターンの相対位置に基づき前記基準オーバーレイを測定することが、
前記フィーチャの２つ以上のセットの１つ以上の走査画像を生成することと、
前記１つ以上の走査画像における前記フィーチャの２つ以上のセットに基づき、前記基準オーバーレイを判定することと、を含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記第１の層の前記基準フィーチャのパターンの少なくともいくつかのフィーチャが、前記第２の層を介して撮像されるとき、前記撮像システムの解像度より小さいピッチで区分される、オーバーレイ計測システム。
【請求項３１】
請求項３０に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記１つ以上の走査画像が、異なる撮像角度、異なるビームエネルギー、または異なる波長のうちの少なくとも１つを用いて生成される、１つ以上の走査画像を含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項３２】
請求項１９に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記撮像システムが、粒子系撮像システムを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項３３】
請求項３２に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記粒子系撮像システムが、電子ビーム撮像システムを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項３４】
請求項３２に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記粒子系撮像システムが、イオンビーム撮像システムを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項３５】
請求項１９に記載のオーバーレイ計測システムであって、
前記撮像システムは、光学撮像システムを含む、オーバーレイ計測システム。
【請求項３６】
オーバーレイ計測方法であって、
少なくともデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとを含むサンプル上に、オーバーレイターゲットの第１の層を製作することと、
前記第１の層を製作することに続き、撮像システムを用いて、前記第１の層の前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャのパターンとの間の、第１の層のパターン配置距離を測定することと、
少なくとも前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャのパターンとを含む前記サンプル上に、前記オーバーレイターゲットの第２の層を製作することと、
前記第２の層を製作することに続き、撮像システムを用いて、前記第２の層の前記デバイスフィーチャのパターンと前記基準フィーチャのパターンとの間の、第２の層のパターン配置距離を測定することと、
オーバーレイ計測ツールを用いて、前記第１の層および前記第２の層の前記基準フィーチャのパターンの相対位置に基づいて基準オーバーレイを測定することと、前記第１の層の前記基準フィーチャのパターンの寸法がオーバーレイ計測ツールによって、前記第２の層を介して解像可能であり、
前記デバイススケールのフィーチャのパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイを、前記第１の層のパターン配置距離と前記第２の層のパターン配置距離との差で前記基準オーバーレイを調節することにより、判定することと、
前記デバイスに関連するオーバーレイに基づきオーバーレイ修正可能箇所をリソグラフィシステムに提供して、少なくとも１回の後の露光の露光条件を修正することと、を含む、オーバーレイ計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体的としてオーバーレイ計測に関し、より具体的には、デバイスに関連付けられたオーバーレイの計測のための、オーバーレイ計測ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１２月７日に出願された「SPECIAL TARGET STRUCTURES TO MEASURE DEVICE OVERLAY USING A HIGH RESOLUTION SYSTEM」と題され、Frank Laske、Ulrich Pohlmann、Stefan Eyring、Nadav Gutmanを発明者とする米国仮特許出願第６２／５９５，９８７号の利益を米国特許法第１１９条（ｅ）の下で主張するものであり、その全体を本明細書の一部として援用する。
【０００３】
半導体製作は、通常、いくつかまたはすべての層がパターン化されたフィーチャを含む構造体に、複数の層を製作することを必要とする。オーバーレイ計測は、サンプルの種々の層上の構造体の相対位置を測定することであり、製作されたデバイスの性能にとって重要で、通常、厳格な公差内に制御されなければならない。例えば、オーバーレイ計測は、異なるサンプル層上のフィーチャの相対位置を、製作ツールの層ごとの調整の測定値として測定してもよい。
【０００４】
すべてのデバイスフィーチャの配置が直接的なオーバーレイ測定に適するわけではない。さらに、オーバーレイ測定は、デバイスフィーチャの性能に損傷を与える、または、影響を与えるおそれがある。したがって、オーバーレイ測定は、一般に、デバイスフィーチャに対して直接行うのではなく、高感度のオーバーレイ測定のために設計されたフィーチャを有する専用のオーバーレイターゲットに対して行われる。しかしながら、デバイスフィーチャに対するオーバーレイターゲットのサンプル上のサイズ、方向、密度、および／または位置における差によって、ターゲットにおいて測定されたオーバーレイとデバイスフィーチャの実際のオーバーレイとの間にずれが生じてもよい。例えば、オーバーレイターゲットの異なる層のフィーチャが、通常、間隔を開けて分離され、重なり合いを避け、埋め込まれた層のフィーチャの測定を容易にしてもよい。しかしながら、空間を開けて分離されたフィーチャと関連付けられた空き領域は、超小型電子技術における製作と両立しない場合がある。さらに、デバイスフィーチャは、通常、積層された構造体を含んでいるため、間隔を開けて分離されたフィーチャのオーバーレイ測定において測定誤差が生じることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００６８５１５号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００２１４６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、オーバーレイターゲットの、デバイスに関連するオーバーレイの測定を確実にすることがオーバーレイ計測において問題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つ以上の例示的な本開示の実施形態によるオーバーレイ計測システムが開示される。１つの例示的な実施形態において、システムが、サンプルのオーバーレイターゲットの第１の層上の、デバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第１の層のパターンの配置距離を測定するコントローラを含む。別の例示的な実施形態において、コントローラは、少なくともデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンを含む第２の層を製作することに続き、第２の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第２の層のパターン配置距離を測定する。別の例示的な実施形態において、コントローラは、第１の層および第２の層の基準フィーチャのパターンの相対位置に基づく基準オーバーレイを測定し、第１の層の基準フィーチャのパターンの寸法が、第２の層を介して、撮像システムによって解像可能である。別の例示的な実施形態において、コントローラは、第１の層のパターン配置距離と第２の層のパターン配置距離との差で基準オーバーレイを調節することにより、デバイススケールのフィーチャのパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイを判定する。
【０００８】
１つ以上の例示的な本開示の実施形態によるオーバーレイ計測システムが開示される。１つの例示的な実施形態において、システムが、撮像システムを含む。別の例示的な実施形態において、システムが、撮像システムに連絡可能に連結されたコントローラを含む。別の例示的な実施形態において、コントローラは、第１の層を製作後、サンプルのオーバーレイターゲットの第１の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第１の層パターン配置距離を測定する。別の例示的な実施形態において、コントローラは、少なくともデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンを含む第２の層を製作することに続き、第２の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第２の層のパターン配置距離を測定する。別の例示的な実施形態において、コントローラは、第１の層および第２の層の基準フィーチャのパターンの相対位置に基づいて基準オーバーレイを測定し、第１の層の基準フィーチャのパターンの寸法が、第２の層を介して、撮像システムによって解像可能である。別の例示的な実施形態において、コントローラは、第１の層のパターン配置距離と第２の層のパターン配置距離との差で基準オーバーレイを調節することにより、デバイススケールのフィーチャのパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイを判定する。
【０００９】
１つ以上の例示的な本開示の実施形態によるオーバーレイ計測方法が開示される。１つの例示的な実施形態において、方法は、少なくともデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとを含むサンプル上にオーバーレイターゲットの第１の層を製作することを含む。別の例示的な実施形態において、方法は、第１の層を製作することに続き、撮像システムを用いて、第１の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第１の層のパターン配置距離を測定することとを含む。別の例示的な実施形態において、方法は、少なくともデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとを含むサンプルにオーバーレイターゲットの第２の層を製作することを含む。別の例示的な実施形態において、方法は、第２の層を製作することに続き、撮像システムを用いて、第２の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第２の層のパターン配置距離を測定することを含む。別の例示的な実施形態において、方法は、オーバーレイ計測ツールを用いて、第１の層および第２の層の基準フィーチャのパターンの相対位置に基づいて基準オーバーレイを測定することを含み、第１の層の基準フィーチャのパターンの寸法がオーバーレイ計測ツールによって、第２の層を介して解像可能である。別の例示的な実施形態において、方法は、第１の層のパターン配置距離と第２の層のパターン配置距離との差で基準オーバーレイを調節することにより、デバイススケールのフィーチャのパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイを判定することを含む。別の例示的な実施形態において、方法は、デバイスに関連するオーバーレイに基づきオーバーレイ修正可能箇所をリソグラフィシステム提供して、少なくとも１回の後の露光の露光条件を修正することを含む。
【００１０】
上記の一般的な記載および以下の詳細な説明はともに、単に例示的なものであり、請求項に記載の発明を必ずしも制限するものではないことを理解されたい。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を成し、本発明の実施形態を示すとともに、一般的な説明とともに本発明の原理を説明するために提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
当業者が添付の図面を参照することによって、本開示の多くの利点がより詳しく理解されるであろう。
【図１Ａ】１つ以上の本開示の実施形態による、デバイスに関連付けられた計測測定に適したオーバーレイ計測システムの概念図である。
【図１Ｂ】１つ以上の本開示の実施形態による、粒子系オーバーレイ計測ツールの概念図である。
【図１Ｃ】１つ以上の本開示の実施形態による、光学オーバーレイ計測ツールの概念図である。
【図２Ａ】１つ以上の本開示の実施形態による、デバイスに関連付けられたオーバーレイターゲットの上面図を含む。
【図２Ｂ】１つ以上の本開示の実施形態による、デバイスに関連付けられたオーバーレイターゲットの側面図を含む。
【図２Ｃ】１つ以上の本開示の実施形態による、走査測定に適したオーバーレイターゲットの、一定間隔で配置された基準フィーチャの上面図である。
【図３】１つ以上の本開示の実施形態による、複合的にデバイスに関連付けられたオーバーレイターゲットの概念図である。
【図４】１つ以上の本開示の実施形態による、デバイスに関連付けられたオーバーレイを測定する方法において行われるステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、添付の図面に示す、開示される発明の主題が詳細に参照される。本開示は、特定の実施形態および具体的な特徴に関して、詳細に示され、記載される。本明細書に記載される実施形態は、限定的なものではなく、例示的なものとされる。当業者にとって、種々の変更および修正を、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および細部に行ってもよいことは明白である。
【００１３】
本開示の実施形態は、層内および層間の測定値の組み合わせに基づき、積層されたデバイススケールのフィーチャを有するオーバーレイターゲットを用いて、デバイスに関連付けられたオーバーレイを測定するためのシステムおよび方法に関する。例えば、オーバーレイターゲットは、複数層の上に積層されたデバイススケールのフィーチャを含み、デバイスに関連するオーバーレイの測定は、デバイススケールのフィーチャの相対位置に基づいてもよい。しかしながら、積層されたデバイススケールのフィーチャの相対位置を直接測定することは、非現実的であり、望ましくない。
【００１４】
ここで、半導体装置は、基材上のパターン化された材料の複数の印刷層として形成されてもよいことが理解される。各印刷層は、一連の工程ステップを通じて製作されてもよく、一連の工程ステップには、１つ以上の材料蒸着ステップ、１つ以上のリソグラフィステップ、または１つ以上のエッチングステップなどが含まれるが、これらに限定されない。さらに、各印刷層は、特定の公差内に製作され、完成されたデバイスを適切に構成しなくてはならない。例えば、限定されないが、各層における線幅、側壁角度、印刷要素の相対配置などの印刷特性は、十分に特徴付けられ、制御されなくてはならない。したがって、計測ターゲットは、製作プロセスの効率的な特徴化を可能にするように１つ以上の印刷層に製作されてもよい。この点について、印刷層の計測ターゲットの印刷特徴の偏差は、半導体装置の一部を形成するデバイスフィーチャを含む、層に印刷されたすべての要素の印刷特徴の偏差を表してもよい。
【００１５】
ここで、オーバーレイを測定するために、種々のオーバーレイ計測ツールを使用してもよいことが理解される。例えば、光学計測ツール（例えば、照明および／または検出のための電磁放射線を用いた光による計測ツール）は、限定されないが、画像の複数層の空間的に分離されたフィーチャの相対位置を判定する、複数層のパターン配置誤差（ＰＰＥ）を直接測定する、または、複数層の回折格子から散乱および／または回折される光に基づきオーバーレイを判定するスキャトロメトリなどの多くの技術を用いて、高処理能力のオーバーレイ測定を提供してもよい。本開示の目的のために、「光学計測ツール」「光学計測技術」などの用語は、限定されないが、Ｘ線波長、極端紫外線（ＥＵＶ）波長、真空紫外線（ＶＵＶ）波長、深紫外線（ＤＵＶ）波長、紫外線（ＵＶ）波長、可視波長、または赤外線（ＩＲ）波長などあらゆる波長の電磁放射線を用いた計測ツールおよび計測技術を示す。しかしながら、光学計測ツールの解像限界では、通常、デバイススケールのフィーチャより大きいフィーチャのサイズを必要とし、照明源の波長に応じて、対象のデバイスフィーチャの光学計測測定と実際のオーバーレイとの間の系統誤差が導入されてもよい。別の例として、限定されないが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）計測ツール（例えば、測長ＳＥＭ（ＣＤ−ＳＥＭ）など）、または集束イオンビーム（ＦＩＢ）計測ツールなどの粒子系計測ツールが、デバイススケールのフィーチャを解像してもよい。さらに、粒子ビーム計測ツールは、粒子の侵入深さに基づき、複数のサンプル層のフィーチャを同時に測定する限られた能力を有してもよい。例えば、低エネルギーの粒子ビームを使用して、上層（例えば、電流層）を特徴付けてもよい一方、比較的高エネルギーの粒子ビームは、サンプルにより深く侵入して以前に製作された層の上にフィーチャを特徴付けてもよい。しかしながら、多くの粒子系計測ツールは、光学計測ツールよりも比較的低い処理量を有してもよく、測定中に１つ以上の層に損傷を引き起こす可能性がある。オーバーレイ測定のためのシステムおよび方法は、全体として、２０１２年１２月１１日に発行された米国特許第８，３３０，２８１号明細書の“OVERLAY MARKS, METHODS OF OVERLAY MARK DESIGN AND METHODS OF OVERLAY MEASUREMENTS”、２０１６年１０月２５日に発行された米国特許第９，４７６，６９８号明細書の“Periodic patterns and technique to control misalignment between two layers”、２００９年６月２日に発行された米国特許第７，５４１，２０１号明細書“Apparatus and methods for determining overlay of structures having rotational or mirror symmetry”、２００４年９月２日に公開された、米国特許出願公開第２０１４／０１６９８６１号明細書 “APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING OVERLAY ERRORS USING SCATTEROMETRY”、２０１３年２月７日に公開された米国特許出願公開第２０１３／００３５８８８号明細書“Method and system for providing a quality metric for improved process control”、２０１５年１２月１５日に発行された米国特許第９，２１４，３１７号明細書“SYSTEM AND METHOD OF SEM OVERLAY METROLOGY”、および２０１６年６月２７日に提出された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０３９５３１号“APPARATUS AND METHOD FOR THE MEASUREMENT OF PATTERN PLACEMENT AND SIZE OF PATTERN AND COMPUTER PROGRAM THEREFOR”に���載され、これらはすべて本明細書の一部として援用する。
【００１６】
本開示の実施形態は、デバイススケールのフィーチャの層内測定値と基準フィーチャの層間オーバーレイ測定値と連結された基準フィーチャとを用いて、デバイスに関連付けられたオーバーレイを測定するためのシステムおよび方法に関する。したがって、オーバーレイターゲットの層は、層内測定のために適したデバイススケールのフィーチャと、層内および層間の両方の測定に適した基準フィーチャとを含んでもよい。さらに、本開示の実施形態は、任意の数のサンプル層（例えば、２つ以上のサンプル層）のオーバーレイを測定するために適したオーバーレイターゲットに関する。
【００１７】
よって、デバイスに関連付けられたオーバーレイは、（ＯＶＬｄｅｖｉｃｅ）は、必須ではないものの、以下：
OVLdevice=OVLref+PPE    （１）
として表されてもよく、ここで、ＯＶＬｒｅｆは、基準フィーチャの層間オーバーレイ測定であり、ＰＰＥは、対象の各層においてデバイススケールのフィーチャと基準フィーチャとを分離する層内パターン配置距離同士の差に関連付けられたパターン配置誤差（ＰＰＥ）である。例えば、第１の層および第２の層との間の、デバイスに関連付けられたオーバーレイ測定は、第１の層の製作後、第１の層上の選択されたデバイススケールのフィーチャと選択された基準フィーチャとの間の距離Ｄ１の測定、第２の層の製作後、第２の層上の選択されたデバイススケールのフィーチャと選択された基準フィーチャとの間の距離Ｄ２の測定、および第１の層と第２の層上の基準フィーチャのターゲットを通過するオーバーレイ測定ＯＶＬｒｅｆに基づいて判定されてもよい。したがって、デバイスに関連するオーバーレイは、以下：
OVLdevice=OVLref+PPE=OVLref+(D2-D1)      （２）
として表されてもよい。
【００１８】
基準フィーチャは、どのような寸法を有してもよく、限定されないが、光学オーバーレイ測定、粒子系オーバーレイ測定、またはＰＰＥ測定などの技術分野において公知である任意の種類のオーバーレイ測定のために設計されてもよい。この点について、基準フィーチャは、デバイススケールのフィーチャとは異なる寸法を有して、層間オーバーレイ測定を容易にしてもよい。例えば、光学測定のために適した基準フィーチャは、選択された光学計測ツールの光学解像度よりも大きくなるように選択された寸法を有してもよい。
【００１９】
別の例として、粒子系測定に適した基準フィーチャは、各層において選択された粒子系計測ツールの解像度よりも大きくなるように選択された寸法を有してもよい。ここで、表面レベルのフィーチャに対する粒子系計測システムの解像度は、限定されないが、材料内の粒子散乱などの、粒子サンプルの相互作用により、表面下の層に配置される表面下のフィーチャに対する解像度よりも高くてもよいことが理解される。したがって、粒子系計測システムは、表面層のデバイススケールのフィーチャを正確に解像してもよいが、表面下層のデバイススケールのフィーチャを正確に解像しない場合もあり（例えば、選択された公差内で）、具体的には、表面下のフィーチャが表面レベルのフィーチャより下に積層される場合である。この点について、任意の層の基準フィーチャの寸法は、特定された公差内で計測システムによって解像可能に選択されてもよい。
【００２０】
パターン配置誤差（ＰＰＥ）は、複数の要素によって影響を受けてもよい。例えば、本明細書で上述したように、リソグラフィツールの照射野内のフィーチャの配置は、フィーチャのサイズ、形状、密度、および／または向きによって影響されてもよい。したがって、所定の層の基準フィーチャとデバイススケールのフィーチャとの差は、結果としてパターン配置誤差になることがある。別の例として、イントラフィールド製作誤差が、限定されないが、リソグラフィツールの熱により引き起こされるレンズの収差または乱れなどの、露光ステップ中のリソグラフィツールの収差によって引き起こされる可能性がある。
【００２１】
上記の式（２）は、２つのサンプル層の間のオーバーレイを表し、関連する記載は、例示のためのみに提供され、限定的なものとして解釈されるべきでないことが理解される。上述したとおり、デバイスに関連付けられたオーバーレイが、任意の数のサンプル層に生成されてもよい。例えば、（１）および／または（２）の式のデバイスに関連付けられたオーバーレイは、複数層のオーバーレイターゲットの任意の２つの層の間のオーバーレイを表してもよい。この点について、複数層のデバイスに関連付けられたオーバーレイ測定を提供するために、基準フィーチャのターゲットを通過するオーバーレイ測定（ＯＶＬｒｅｆ）およびＰＰＥ測定は、任意の数のサンプル層に対して生成されてもよい。
【００２２】
さらなる本開示の実施形態は、デバイススケールのフィーチャおよび１つ以上の共通の基準フィーチャの複数のパターンを有する計測ターゲットに関する。この点について、共通の基準オーバーレイ測定（ＯＶＬｒｅｆ）を使用して、デバイススケールのフィーチャの複数のパターンのそれぞれに対してデバイスに関連するオーバーレイを判定してもよく、それにより、高処理能力のオーバーレイ測定を容易にしてもよい。
【００２３】
さらなる本開示の実施形態は、基準フィーチャの繰り返しのセットを含むオーバーレイターゲットに関する。例えば、オーバーレイターゲットは、複数層に位置する一定間隔で配置される基準フィーチャを含んでもよい。この点について、基準オーバーレイ（ＯＶＬｒｅｆ）は、繰り返しフィーチャの複数の測定値に基づき判定されてもよい。さらに、繰り返しフィーチャにより、オーバーレイターゲット上の領域ごとに付与されるエネルギーが減少しやすくなり、したがって、オーバーレイ測定の間に起こり得る損傷を少なくしてもよい。
【００２４】
さらなる本開示の実施形態は、デバイスに関連するオーバーレイの測定値に基づき、デバイスに関連するオーバーレイの修正可能箇所を生成することに関する。そして、オーバーレイの修正可能箇所は、フィードバックデータおよび／またはフィードフォワードデータとして、製作ツール（例えば、リソグラフィツール）に提供される。例えば、サンプルで測定された現在の工程ステップに関連付けられたオーバーレイ測定を使用して、ドリフトを補償し、同一のまたはその後のロットにおける次のサンプルの工程ステップに対して、選択された公差内にオーバーレイを維持してもよい。別の例として、現在のプロセスステップと関連付けられたオーバーレイ測定は、フィードフォワードされて、その後の工程ステップを調節して、測定されたオーバーレイ誤差を補償してもよい。
【００２５】
図１Ａは、１つ以上の本開示の実施形態による、デバイスに関連付けられた計測測定に適したオーバーレイ計測システム１００の概念図である。一実施形態において、オーバーレイ計測システム１００は、積層されたオーバーレイターゲットフィーチャの層内パターン配置距離に加えて層間オーバーレイの測定値を測定するのに適した少なくとも１つのオーバーレイ計測ツール１０２を含む。
【００２６】
別の実施形態において、オーバーレイ計測システム１００は、コントローラ１０４を含む。別の実施形態において、コントローラ１０４は、メモリ媒体１０８に保持されたプログラム指示を実行するように構成された１つ以上のプロセッサ１０６を含む。この点について、コントローラ１０４の１つ以上のプロセッサ１０６は、本開示全体に記載されるさまざまなプロセスステップのいずれかを実行してもよい。例えば、コントローラ１０４は、オーバーレイ計測ツール１０２からのデータを受信してもよく、デバイスに関連付けられたオーバーレイのデータをさらに生成してもよい。別の例として、コントローラ１０４は、オーバーレイ計測ツール１０２からのデータに基づき、デバイスに関連するオーバーレイ修正可能箇所を生成してもよい。
【００２７】
さらに、コントローラ１０４は、限定されないが、リソグラフィツールなどの１つ以上の外部製作ツールに連絡可能に連結されてもよい。この点について、コントローラ１０４は、外部製作ツールの入力を制御するために適した最適プロセス制御（ＡＰＣ）として動作して、選択されたオーバーレイ公差内にオーバーレイを維持してもよい。
【００２８】
コントローラ１０４の１つ以上のプロセッサ１０６は、公知の処理要素を含んでもよい。この意味では、１つ以上のプロセッサ１０６は、アルゴリズムおよび／または指示を実行するために構成される任意のマイクロプロセッサ型装置を含んでもよい。一実施形態において、本開示全体に記載されるように、１つ以上のプロセッサ１０６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、またはオーバーレイ計測システム１００を動作させるように構成されたプログラムを実施するように構成された他のコンピュータシステム（例えば、ネットワークに接続されたコンピュータ）から構成されてもよい。「プロセッサ」という用語は、非一時的記憶媒体１０８からのプログラム指示を実行する１つ以上の処理要素を有する任意の装置を包含するように幅広く定義されてもよいことがさらに理解される。さらに、本開示を通じて記載されるステップは、単一のコントローラ１０４、または、代替的に、複数のコントローラによって実行されてもよい。さらに、コントローラ１０４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る、１つ以上のコントローラを含んでもよい。このように、コントローラまたはコントローラの組み合わせは、オーバーレイ計測システム１００内に組み込まれるのに適した１つのモジュールとして別々にまとめられてもよい。
【００２９】
メモリ媒体１０８は、関連付けられた１つ以上のプロセッサ１０６によって実行可能なプログラム指示を記憶するのに適した公知の記憶媒体を含んでもよい。例えば、メモリ媒体１０８は、非一時的なメモリ媒体を含んでもよい。別の例として、メモリ媒体１０８は、限定されるものではないが、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気または光学記憶装置（例えば、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んでもよい。メモリ媒体１０８は、１つ以上のプロセッサ１０６を有する共通のコントローラハウジングに収容されてもよいことがさらに留意される。一実施形態において、メモリ媒体１０８は、１つ以上のプロセッサ１０６およびコントローラ１０４の物理的位置に対して離れて配置されてもよい。例えば、コントローラ１０４の１つ以上のプロセッサ１０６は、ネットワーク（例えば、インターネット、イントラネットなど）を通じ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。したがって、上の記載は、本発明に対する限定としてではなく、単に例示として解釈されるべきである。
【００３０】
オーバーレイ計測ツール１０２は、層内パターン配置距離および／または層間オーバーレイ測定を特徴づけるために適した公知の任意の種類の計測ツールを含んでもよい。例えば、オーバーレイ計測ツール１０２は、サンプルを照射ビームで照射してもよく、さらに照射ビームに応じてサンプルから発せられる放射をさらに収集してもよい。照射ビームは、限定されるものではないが、光ビーム（例えば、光子）、電子ビーム、またはイオンビームなどのサンプルを調べるのに適した照射ビームの種類を含んでもよい。さらに、サンプルから発せられる放射は、光子、電子、イオン、中性粒子などを含んでもよい。したがって、オーバーレイ計測ツール１０２は、光学計測ツール、Ｅビーム計測ツール、イオンビーム計測ツールなどを含んでもよい。
【００３１】
オーバーレイ計測ツール１０２は、さらに撮像モードまたは非撮像モードのいずれかで動作してもよい。例えば、撮像モードで動作するオーバーレイ計測ツール１０２は、システムの解像度よりも大きいサンプルの一部を照射し、検出器でサンプルの照射された部分の１つ以上の画像を撮像してもよい。撮像した画像は、限定されないが、明視野像、暗視野像、位相差画像などの公知の種類の画像であってよい。さらに、撮像された画像は、一緒につなぎ合わせて（例えば、コントローラ１０４などによって）、サンプルの複合画像を形成してもよい。別の例として、オーバーレイ計測ツール１０２は、複数の検出器を同時にまたは順に用いてサンプルの複数の画像を生成してもよい。例えば、オーバーレイ計測ツール１０２は、異なる視点からサンプルの画像を形成してもよい。別の例として、オーバーレイ計測ツール１０２は、異なるビームエネルギー（例えば、粒子ビームエネルギー、光強度、波長など）を用いてサンプルの画像を生成してよい。別の例として、オーバーレイ計測ツール１０２は、サンプル全体に集束ビームを走査して、サンプルから発せられる放射および／または粒子を１つ以上の検出器で１つ以上の測定角度で撮像して、画像を生成してもよい。集束ビームは、ビーム経路を修正することによって、および／または、サンプルを集束ビームの焦点ボリューム（focal volume）を通ってサンプルを平行移動させることによって、サンプル全体にスキャンしてもよい。例えば、粒子ビームは、制御された電磁場（例えば、１つ以上のビーム偏向器などを用いて生成される）を用いて走査されてもよい。別の例として、光線は、走査ミラー（例えば、ガルバノミラー、圧電ミラーなど）を用いて走査されてもよい。
【００３２】
図１Ｂおよび図１Ｃを参照して、オーバーレイ計測ツール１０２のさまざまな実施形態が記載される。例えば、オーバーレイ計測ツール１０２は、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａおよび／または光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂを含んでもよいが、これらに限定されない。
【００３３】
図１Ｂは、１つ以上の本開示の実施形態による、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａの概念図である。粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａは、限定されないが、電子ビーム計測ツール（例えば、ＳＥＭ、ＣＤ−ＳＥＭなど）、またはイオンビーム計測ツール（例えば、集束イオンビーム（ＦＩＢ）計測ツールなど）などのデバイスフィーチャまたはデバイススケールのフィーチャを解像するのに適した任意の種類の計測ツールを含んでもよい。
【００３４】
一実施形態において、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａは、粒子ビーム１１２（例えば、電子ビーム、粒子ビームなど）を生成するための粒子源１１０（例えば、電子ビーム源、イオンビーム源など）を含む。粒子源１１０は、粒子ビーム１１２を生成するのに適した公知の任意の粒子源を含んでもよい。例えば、粒子源１１０は、限定されないが、電子銃またはイオン銃を含んでもよい。別の実施形態において、粒子源１１０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、電子源を含む粒子源１１０は、限定されないが、０．１ｋＶから３０ｋＶの範囲の加速電圧を提供してもよい。別の実施例として、イオン源を含む粒子源１１０は、限定されないが、１から５０ｋｅＶの範囲のエネルギーを有するイオンビームを提供してもよい。
【００３５】
別の実施形態において、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａは、１つ以上の粒子集束要素１１４を含む。例えば、１つ以上の粒子集束要素１１４は、限定されないが、複合システムを形成する単一の粒子集束要素または１つ以上の粒子集束要素を含んでもよい。別の実施形態において、１つ以上の粒子集束要素１１４は、粒子ビーム１１２を、サンプルステージ１２０に配置されたサンプル１１８へ方向づけるように構成された粒子対物レンズ１１６を含む。さらに、１つ以上の粒子源１１０は、限定されないが、静電レンズ、磁気レンズ、ユニポテンシャルレンズまたはダブルポテンシャルレンズを含む、公知の任意の種類の電子レンズを含んでもよい。
【００３６】
別の実施形態において、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａは、サンプル１１８から発せられる粒子を撮像、または、検出するための少なくとも１つの粒子検出器１２２を含む。一実施形態において、粒子検出器１２２は、電子コレクタ（例えば、二次的電子コレクタ、後方散乱電子検出器など）を含む。別の実施形態において、粒子検出器１２２は、サンプルの表面から電子および／または光子を検出するための光子検出器（例えば、光子検出器、Ｘ線検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）検出器に連結されたシンチレーション要素など）を含む。
【００３７】
図１Ｂとして描かれる粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａおよびそれに関連する上記の記載が例示のみを目的として提供され、限定として解釈されるべきではないことが理解される。例えば、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａは、サンプル１１８を同時に調べるのに適したマルチビームおよび／またはマルチカラムのシステムを含んでもよい。さらなる実施形態において、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａは、１つ以上の電圧を、サンプル１１８の１つ以上の位置に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）を含んでもよい。この点について、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａは、電位コントラスト画像データを生成してもよい。
【００３８】
サンプル１１８における粒子ビーム１１２の侵入深さは、粒子エネルギーによって決定されてもよく、通常、より高いエネルギーのビームがより深くサンプルに侵入することがここで理解される。一実施形態において、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａは、異なる粒子エネルギーを利用して、サンプル１１８への粒子ビーム１１２の侵入深さに基づいてデバイスの異なる層を調べる。例えば、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａは、比較的低エネルギーの電子ビーム（例えば、約１ｋｅＶ以下）を利用してもよく、また、より高いエネルギーのビーム（例えば、約１０ｋｅＶ以上）を利用して、以前に製作された層を特徴づけてもよい。粒子エネルギーの機能としての侵入深さは、異なる材料ごとに変更されてもよく、特定の層に対する粒子エネルギーの選択は、異なる材料ごとに変更されてもよいことがここで理解される。
【００３９】
図１Ｃは、１つ以上の本開示の実施形態による、光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂの概念図である。光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂは、サンプルの２つ以上の層に関連付けられたオーバーレイのデータを生成するのに適した公知の任意の種類の光学オーバーレイ計測ツールを含んでよい。
【００４０】
一実施形態において、光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂは、光学照明ビーム１２６を生成する光学照明源１２４を含む。光学照明ビーム１２６は、限定されないが、紫外（ＵＶ）光、可視光、または赤外（ＩＲ）光を含む光の１つ以上の選択された波長を含んでもよい。
【００４１】
光学照明源１２４は、光学照明ビーム１２６を生成するのに適した公知の任意の種類の照明源であってよい。
【００４２】
光学照明源１２４は、光学照明ビーム１２６を提供するのに適した、任意の種類の照明源を含んでもよい。一実施形態において、光学照明源１２４は、レーザー源であってもよい。例えば、光学照明源１２４は、限定されないが、１つ以上の狭帯域レーザー源、広帯域レーザー源、スーパーコンティニュームレーザー源、白色光レーザー源などを含んでもよい。この点について、光学照明源１２４は、高コヒーレンス（例えば、高い空間的コヒーレンスおよび／または時間的コヒーレンス）を有する光学照明ビーム１２６を提供してもよい。別の実施形態において、光学照明源１２４は、レーザー維持プラズマ（ＬＳＰ）源を含む。例えば、光学照明源１２４は、レーザー源によりプラズマ状態に励起されるとき、広帯域照明を発してもよい１つ以上の要素を収容するのに適したＬＳＰランプ、ＬＳＰ電球、またはＬＳＰチャンバを含んでもよいが、これらに限定されない。別の実施形態において、光学照明源１２４は、ランプ源を含んでもよい。例えば、光学照明源１２４は、限定されないが、アークランプ、放電ランプ、無電極ランプなどを含んでもよい。この点について、光学照明源１２４は、低コヒーレンスを有する光学照明ビーム１２６を提供してもよい（例えば、低い空間的コヒーレンスおよび／または時間的コヒーレンス）。
【００４３】
別の実施形態において、光学照明源１２４は、光学照明ビーム１２６をサンプル１１８へ照明経路１２８を介して方向付けてもよい。照明経路１２８は、光学照明ビーム１２６を修正および／または調整するのに適した１つ以上の照明経路レンズ１３０またはさらなる光学構成要素１３２を含んでもよい。例えば、１つ以上の光学構成要素１３２は、限定されないが、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つ以上のディフューザ、１つ以上のホモジナイザ、１つ以上のアポダイザ、または１つ以上のビームシェイパーを含んでもよい。照明経路１２８は、光学照明ビーム１２６をサンプル１１８へ方向づけるように構成された対物レンズ１３４をさらに含んでもよい。
【００４４】
別の実施形態において、サンプル１１８は、サンプルステージ１２０に配置される。サンプルステージ１２０は、光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂ内でサンプル１１８を位置づけるおよび／または走査するのに適した、任意のデバイスを含んでもよい。例えば、サンプルステージ１２０は、直線移動ステージ、回転ステージ、チップ／チルトステージなどの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００４５】
別の実施形態において、光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂは、サンプル１１８から集光経路１３８を通って発せられる光を撮像するように構成された検出器１３６を含む。集光経路１３８は、限定されないが、サンプル１１８から光を集光するための１つ以上の集光経路レンズ１４０を含んでもよい。例えば、検出器１３６は、サンプル１１８から１つ以上の集光経路レンズ１４０を介して反射または散乱された光（例えば、鏡面反射、拡散反射など）を受け取ってもよい。別の例として、検出器１３６は、サンプル１１８によって生成された光を受け取ってもよい（例えば、光学照射ビーム１２６の吸収に関連付けられたルミネセンスなど）。別の例として、検出器１３６は、サンプル１１８からの１つ以上の回折次数の光（例えば、０次回折、±１次回折、±２次回折など）を受け取ってもよい。
【００４６】
検出器１３６は、サンプル１１８から受け取った照明を測定するのに適した公知の任意の種類の検出器を含んでもよい。例えば、検出器１３６は、限定されないが、ＣＣＤ検出器、ＴＤＩ検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などを含んでもよい。別の実施形態において、検出器１３６は、サンプル１１８から発せられる光の波長を特定するのに適した分光検出器を含んでもよい。
【００４７】
集光経路１３８は、さらに、サンプル１１８から集光された照明を方向づけるおよび／または修正するための任意の数の光学要素を含んでもよく、１つ以上の集光経路レンズ１４０、１つ以上のフィルタ、１つ以上の偏光子、または１つ以上のビームブロックを含むが、これらに限定されない。
【００４８】
一実施形態において、検出器１３６は、サンプル１１８の表面にほぼ垂直に配置される。別の実施形態において、光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂは、対物レンズ１３４が同時に光学照明ビーム１２６をサンプル１１８に方向づけ、サンプル１１８から発せられる光を集光するように配置されるビームスプリッタ１４２を含む。さらに、照明経路１２８および集光経路１３８は、１つ以上のさらなる要素（例えば、対物レンズ１３４、絞り、フィルタなど）を共有してもよい。
【００４９】
光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂは、限定されないが、画像に基づく技術またはスキャトロメトリ技術などの任意の公知の技術に基づきオーバーレイを測定してもよい。さらに、光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂは、光学照明ビーム１２６が表面層を通り、先に製作された１つ以上の層のフィーチャと相互作用するように伝えられることによって、サンプル１１８の任意の層のフィーチャに基づきオーバーレイを測定してもよい。
【００５０】
別の実施形態において、オーバーレイ計測ツール１０２は、サンプル層上のさまざまなフィーチャのパターン配置距離（またはパターン配置誤差）の測定に適したエッジ配置計測ツールを含む。例えば、サンプルステージ１２０の位置は、広い視野に対して、正確な配置結果を提供するために確実に監視されてもよい。さらに、サンプルステージ１２０自体の制御のみに基づく位置決め精度とは異なり、サンプルステージ１２０の実際の位置の監視に基づく位置決め精度は、監視精度によってのみ制限されてもよいことが理解される。一例として、図示されないものの、１つ以上の方向に沿ったサンプルステージ１２０の位置は、必須ではないが、ナノメートルまたはナノメートル以下の精度を提供し得る干渉計を用いて監視される。さらに、エッジ配置計測ツールを含むオーバーレイ計測ツール１０２は、限定されないが、光学または粒子ビーム撮像などの任意の種類の撮像技術に基づいてもよい。エッジ配置計測を用いた構造物の位置および寸法の測定は、一般に、“APPARATUS AND METHOD FOR THE MEASUREMENT OF PATTERN PLACEMENT AND SIZE OF PATTERN AND COMPUTER PROGRAM THEREFOR”と題され、２０１８年１月４日に公開された国際公開公報ＷＯ２０１８／００４５１１号および“METHOD FOR CORRECTING POSITION MEASUREMENTS FOR OPTICAL ERRORS AND METHOD FOR DETERMINING MASK WRITER ERRORS”と題され、２０１７年７月１１日に発行された米国特許第９，７０４，２３８号に記載され、その両方は、全体を本明細書の一部として援用する
【００５１】
別の実施形態において、オーバーレイ計測システム１００は、複数のオーバーレイ計測ツール１０２を含む。例えば、オーバーレイ計測システム１００は、デバイススケールのフィーチャの層内パターン配置距離を測定するのに適した第１のオーバーレイ計測ツール１０２および層間オーバーレイの測定に適した第２のオーバーレイ計測システム１００を含んでもよい。さらに、複数のオーバーレイ計測ツール１０２は、異なる動作原理を有してもよい。例えば、デバイススケールのフィーチャの層内パターン配置距離を測定するのに適したオーバーレイ計測ツール１０２は、デバイススケールのフィーチャを解像するのに十分な解像度を有する粒子系計測ツールを含んでもよい。別の例として、層間オーバーレイを測定するのに適したオーバーレイ計測ツール１０２は、粒子系計測ツールまた光学計測ツールのいずれかを含んでもよい。
【００５２】
図２Ａは、１つ以上の本開示の実施形態による、デバイス関連オーバーレイターゲット２００の上面図２０２を含む。図２Ｂは、１つ以上の本開示の実施形態による、デバイス関連オーバーレイターゲット２００の側面図２０４を含む。一実施形態において、デバイス関連オーバーレイターゲット２００は、サンプル１１８の複数の層にフィーチャを含む。例えば、側面図２０４に示すように、デバイス関連オーバーレイターゲット２００は、第１の層２０６および第１の層２０６に上に引き続き製作された第２の層２０８のフィーチャを含んでもよい。
【００５３】
別の実施形態において、デバイス関連オーバーレイターゲット２００は、対象の各層にデバイススケールのフィーチャおよび基準フィーチャの両方を含んでもよい。例えば、デバイス関連オーバーレイターゲット２００は、デバイススケールのフィーチャ２１０ａの第１層パターンとデバイススケールのフィーチャ２１０ｂの第２層パターンとを含んでもよい。同様に、デバイス関連オーバーレイターゲット２００は、基準フィーチャ２１２ａの第１層パターンと基準フィーチャ２１２ｂの第２層パターンとを含んでもよい。
【００５４】
別の実施形態において、デバイス関連オーバーレイターゲット２００は、積層された（例えば、重なり合った）パターンを含む。例えば、側面図２０４に示すように、デバイススケールのフィーチャ２１０ｂの第２の層のパターンは、デバイススケールのフィーチャ２１０ａの第１の層のパターンに積層されて、その結果、デバイス関連オーバーレイ２１４が、デバイススケールのフィーチャ２１０ａの第１の層パターンを基準として、デバイススケールのフィーチャ２１０ｂの第２の層のパターンの相対的ずれに対応してもよい。別の例として、基準フィーチャ２１２ｂの第２の層のパターンは、基準フィーチャ２１２ａの第１の層のパターンに積層され、基準オーバーレイ２１６は、基準フィーチャ２１２ａの第１の層のパターンを基準として、基準フィーチャ２１２ｂの第２の層パターンの相対的ずれに対応してもよい。
【００５５】
一実施形態において、第１の層２０６および第２の層２０８は、同じのフィーチャのパターンを含む。例えば、デバイススケールのフィーチャ２１０ａの第１の層のパターンは、デバイス関連オーバーレイターゲット２００全体で、デバイススケールのフィーチャ２１０ｂの第２の層のパターンと実質的に同一であってよい。同様に、基準フィーチャ２１２ａの第１の層のパターンは、デバイス関連オーバーレイターゲット２００全体で、基準フィーチャ２１２ｂの第２の層のパターンと実質的に同一であってよい。別の実施形態において、第１の層２０６および第２の層２０８は、異なるフィーチャのパターンを含む。例えば、第２の層２０８の特徴は、第１の層２０６のフィーチャとは異なる間隔で製作されてもよい。一例として、上面図２０２によって示されるように、第２の層２０８のフィーチャ（例えば、デバイススケールのフィーチャ２１０ｂの第２の層のパターンおよび基準フィーチャ２１２ｂの第２の層のパターン）は、第１の層２０６のフィーチャの間隔の２倍で製作されてもよい（例えば、デバイススケールのフィーチャ２１０ａの第１の層のパターンおよび基準フィーチャ２１２ａの第１の層のパターン）。この点について、第１の層のフィーチャは、上面図２０２において認識可能あるいは覆われてもよい。別の例として、デバイススケールのフィーチャ２１０ａの第１の層のパターンおよびデバイススケールのフィーチャ２１０ｂの第２の層のパターンは、限定されないが、フィーチャの寸法（例えば、限界寸法、長さ、幅、および／または高さ）、側壁角度、または向きなどの異なった特性で製作されてもよい。
【００５６】
別の実施形態において、デバイススケールのフィーチャは、基準フィーチャからの公称選択距離（例えば、パターン配置距離）で製作されてもよい。しかしながら、上記に記載されるように、層内の誤差は、デバイススケールのフィーチャと基準フィーチャとの相対的配置の差異につながりうる。例えば、側面図２０４に示されるように、デバイススケールのフィーチャ２１０ａの第１の層のパターンの選択された部分と基準フィーチャ２１２ａの第１の層のパターンの選択された部分との間の離隔距離と関連付けられた第１の層のパターン配置距離２１８は、デバイススケールのフィーチャ２１０ｂの第２の層のパターンの選択された部分と基準フィーチャ２１２ｂの第２の層のパターンの選択された部分との間の離隔距離に関連付けられた第２の層のパターン配置距離２２０とは異なってもよい。
【００５７】
したがって、式１に記載されるように、第１の層のパターンの配置距離２１８および第２の層パターンの配置距離２２０との差に関連付けられた基準オーバーレイ２１６（ＯＶＬｒｅｆ）およびＰＰＥの点から、デバイス関連オーバーレイ２１４（ＯＶＬｄｅｖｉｃｅ）は、特徴づけられてもよい。
【００５８】
パターン配置距離（例えば、第１の層のパターンの配置距離２１８および第２の層パターンの配置距離２２０）は、公知の技術を用いて測定されてもよい。例えば、パターンの配置距離は、デバイススケールのフィーチャを解像するために十分な解像度を有する粒子系計測ツール（例えば、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａ）を用いて生成されたデバイス関連オーバーレイターゲット２００の少なくとも一部の画像を（例えば、コントローラ１０４を用いて）分析することによって判定されてもよい。
【００５９】
さらに、基準オーバーレイ２１６（ＯＶＬｒｅｆ）は、公知の技術を用いて判定されてもよい。例えば、基準オーバーレイ２１６は、基準フィーチャを解像するために十分な解像度を有する粒子系計測ツール（例えば、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａ）を用いて生成された、デバイス関連オーバーレイターゲット２００の少なくとも一部の画像を（例えば、コントローラ１０４を用いて）分析することによって判定されてもよい。別の例として、基準オーバーレイ２１６は、光学計測ツール（例えば、光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂ）を用いて判定されてもよい。例えば、コントローラ１０４は、対象の複数の層の基準フィーチャの光学画像を分析してもよい。別の例として、コントローラ１０４は、基準フィーチャ２１２ａの第１の層のパターンおよび基準フィーチャ２１２ｂの第２の層のパターンの両方を用いて、光学照明ビーム１２６の相互作用と関連付けられた回折パターンのモデルに基づいた分析を用いて、基準オーバーレイ２１６を判定してもよい。
【００６０】
別の実施形態において、基準フィーチャのパターン（例えば、基準フィーチャ２１２ａの第１の層のパターンおよび基準フィーチャ２１２ｂの第２の層のパターン）は、走査方向に沿って、一定間隔で配置されてもよい。繰り返される基準フィーチャは、走査方向に沿って、基準オーバーレイ２１６の複数の測定箇所を提供してもよく、単一の測定に比べると確率論的測定ノイズを減少させ、それによって、測定精度を高める。逆に、繰り返される基準フィーチャは、選択された精度のオーバーレイ測定を生成するために必要とされる（例えば、粒子ビーム１１２、光学照明ビーム１２６などに関連付けられた）、オーバーレイ測定の間のサンプルに対する照射を減少させてもよい。さらに、オーバーレイ測定に要する照射が減少すると、帯電効果とレジスト収縮効果が軽減され、測定の精度がさらに高められることがある。
【００６１】
図２Ｃは、１つ以上の本開示の実施形態による、走査測定に適したオーバーレイターゲット（例えば、デバイス関連オーバーレイターゲット２００など）の、一定間隔で配置された基準フィーチャの上面図２２２である。一実施形態において、一定間隔で配置された第１の層のフィーチャ２２４は、走査方向２２６に沿ってサンプル（例えば、サンプル１１８）の第１の層に配置される。別の実施形態において、一定間隔で配置された第２の層のフィーチャ２２８は、走査方向２２６に沿ってサンプルの第２の層に配置される。さらに、図２Ｃに示されるように、第２の層のフィーチャ２２８が第１の層のフィーチャ２２４に積層され、結果として、撮像ビーム（例えば、粒子ビーム１１２、光学照明ビーム１２６など）の帯２３０が同時に第１の層のフィーチャ２２４および第２の層のフィーチャ２２８の両方を撮像してもよい。
【００６２】
基準フィーチャは、フィーチャがオーバーレイ計測ツールによって解像されるように、選択されたオーバーレイ計測ツール（例えば、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａ、光学オーバーレイ計測ツール１０２ｂなど）の解像度よりも大きくなるように選択された寸法を有してもよい。例えば、第１の層のフィーチャ２２４および第２の層のフィーチャ２２８が選択されたオーバーレイ計測ツールで解像可能であるように、走査方向２２６に沿った第１の層のフィーチャ２２４の長さ２３２、走査方向２２６に沿った第２の層のフィーチャ２２８の長さ２３４、および／または走査方向２２６に沿ったピッチ２３６が選択されてもよい。
【００６３】
任意の層上の基準フィーチャは、さらに区分されてもよい。例えば、オーバーレイターゲットのすべての層の基準フィーチャは、解像可能なピッチ２３６で一定間隔に配置されてもよく、ターゲットの任意の層の基準フィーチャは、デバイススケールのピッチ２３８でさらに区分され、層の設計ルールを有するプロセス互換性を提供し、層の基準フィーチャとデバイスフィーチャとの間の系統配置誤差を最小化してもよい。上述したように、表面下のフィーチャ（例えば、第１の層のフィーチャ２２４）に対する粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａの解像度は、表面レベルのフィーチャ（例えば、第２の層のフィーチャ２２８）に対して、低くてもよく、デバイススケールのピッチ２３８で分離された区分がオーバーレイ計測ツールで解像不可能であってもよい。しかしながら、ピッチ２３６、第１の層のフィーチャ２２４の長さ２３２、第２の層のフィーチャ２２８の長さ２３４が解像可能である限り、基準オーバーレイ２１６は測定することができる。
【００６４】
デバイス関連オーバーレイターゲット２００は、複数の方向へのオーバーレイ測定を容易にするようにさらに構成されてもよい。例えば、側面図２０４は、Ｘ方向に沿ったオーバーレイの判定を示す。一実施形態において、上面図２０２によって示されるように、デバイス関連オーバーレイターゲット２００は、Ｘ方向に沿ったオーバーレイ測定に適しＸ方向に沿って配置されたフィーチャ２４０の第１のセットと、Ｙ方向に沿ったオーバーレイ測定に適しＹ方向に沿って配置されたフィーチャ２４２の第２のセットとを含む。
【００６５】
デバイス関連オーバーレイターゲットは、異なるデバイススケールのフィーチャパターンの複数のセットおよび／または異なる基準フィーチャのパターンの複数のセットをさらに含んでもよい。本開示の目的のために、このようなオーバーレイターゲットは、複合オーバーレイターゲットと呼ばれる。製作された層は、異なる寸法、密度、および／または配置を有するデバイスフィーチャ（例えば、半導体装置の一部を形成する）を含んでもよいことが理解される。したがって、デバイスフィーチャの異なる寸法、密度、および／または向きは、異なるパターン配置誤差、つまり、異なるデバイス上のオーバーレイにつながってもよい。一実施形態において、複合デバイス関連オーバーレイターゲットは、異なるデバイススケールのフィーチャのパターンを含んで、所定の層の異なるデバイス構造に対応してもよい。この点について、デバイス関連オーバーレイは、デバイススケールのフィーチャのパターンのそれぞれのタイプに対して測定され、複数のデバイス構造に対して堅牢で正確なオーバーレイ測定を容易にしてもよい。
【００６６】
同様に、複合デバイス関連オーバーレイターゲットは、基準フィーチャのパターンの複数のセットを含んでもよい。この点について、オーバーレイは、デバイススケールのフィーチャのパターンおよび基準フィーチャのパターンの任意の選択された組み合わせに基づいて測定されてもよい。
【００６７】
図３は、本開示の１つ以上の本開示の実施形態による、複合デバイス関連オーバーレイターゲット３００の概念図である。一実施形態において、複合デバイス関連オーバーレイターゲット３００は、複数のデバイススケールのパターン３０２ａ〜ｇを含む。別の実施形態において、複合デバイス関連オーバーレイターゲット３００は、複数の基準パターン３０４ａ、ｂを含む。複数のデバイススケールのパターン３０２ａ〜ｇおよび複数の基準パターン３０４ａ、３０４ｂは、空間的に分離された向きで配置されてもよい。例えば、図３に示すように、複合デバイス関連オーバーレイターゲット３００は、格子の各セグメントがデバイススケールのパターンおよび／または基準パターンを含むように格子に分割されてもよい。
【００６８】
一実施形態において、デバイスに関連付けられたオーバーレイ測定は、任意のデバイススケールのパターン３０２ａ〜３０２ｇと任意の基準パターン３０４ａ、３０４ｂとの間に生成されてもよい。この点について、１つの選択されたデバイススケールのパターン３０２ａ〜３０２ｇと１つの選択された基準パターン３０４ａ、３０４ｂは、デバイスに関連付けられたオーバーレイターゲット（例えば、図３に示すデバイス関連オーバーレイターゲット２００と同様、しかし、図３に示す特定の設計に限定されない）として組み合わせて考慮されてもよい。したがって、デバイスに関連付けられたオーバーレイの測定は、式１および図３のデバイス関連オーバーレイターゲット２００の例示的な記載に基づいて生成されてもよい。
【００６９】
さらに、デバイススケールのパターン３０２ａ〜３０２ｇおよび基準パターン３０４ａ、ｂは、任意の方向に沿って配置されたフィーチャを含んでもよい。例えば、デバイススケールのパターン３０２ａ〜３０２ｇまたは基準パターン３０４ａ、ｂのそれぞれは、複数の方向に沿ったオーバーレイの判定に適した複数の方向に沿って配置されたフィーチャを含んでもよい。別の例として、デバイススケールのパターン３０２ａ〜３０２ｇまたは基準パターン３０４ａ、ｂは、単一の方向に沿って配置されたフィーチャを含んでもよい。
【００７０】
ここで、複合デバイス関連オーバーレイターゲット（例えば、複合デバイス関連オーバーレイターゲット３００）は、複数のデバイススケールのパターンに対する、デバイスに関連付けられたオーバーレイの値の効率的な測定を容易にしてもよいことが理解される。例えば、基準パターン３０４ａ、３０４ｂのいずれかと関連付けられた単一の基準オーバーレイ測定（例えば、ＯＶＬｒｅｆ）が、複数のデバイスパターンの複数のデバイスに関連するオーバーレイの判定に適用されてもよい。
【００７１】
さらに、デバイススケールのパターンおよび基準パターンの異なる組み合わせで測定された、デバイスに関連付けられたオーバーレイは、限定されないが、リソグラフィシステムの収差などのシステム的な系統製作誤差の判定を容易にしてもよい。
【００７２】
図３に示される複合デバイス関連オーバーレイターゲット３００は、例示的な目的のためだけに提供され、限定的なものとして解釈されるべきではないことが理解される。例えば、複合デバイス関連オーバーレイターゲット３００は、限定されないが、矩形または円形などの、複数のデバイススケールのフィーチャのパターンおよび／または基準のフィーチャのパターンを含むのに適した任意の形を有してもよい。
【００７３】
図４は、１つ以上の本開示の実施形態による、デバイスに関連付けられたオーバーレイを測定するための方法４００において行われるステップを示すフローチャートである。出願人は、オーバーレイ計測システム１００の文脈で上述した実施形態および可能な技術は、方法４００にまで広げて解釈されるべきとしている。しかしながら、方法４００は、オーバーレイ計測システム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。
【００７４】
一実施形態において、方法４００は、少なくともデバイススケールのフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとを含むサンプル上にオーバーレイターゲットの第１の層を製作するステップ４０２を含む。例えば、オーバーレイターゲットは、第１の層に半導体装置の一部を形成するデバイスフィーチャと同様の、１つ以上の特徴部（例えば、サイズ、形状、密度、向きなど）を有するデバイススケールのフィーチャを含んでもよい。この点について、デバイススケールのフィーチャは、デバイスフィーチャと同様の特徴部を印刷してもよい。オーバーレイターゲットは、次の層で対応するフィーチャを用いて層間オーバーレイ測定を提供するのに適した、選択されたフィーチャ（例えば、サイズ、形状、密度、向きなど）を有する基準フィーチャをさらに含んでもよい。さらに、基準フィーチャの特徴は、デバイススケールのフィーチャの特徴とは異なってもよいが、必ずしも異なっていなくてもよい。
【００７５】
別の実施形態において、方法４００は、第１の層を製作することに続き、撮像システムを用いて、第１の層のデバイススケールのフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第１の層のパターン配置距離を測定するステップ４０４を含む。第１の層のパターン配置距離は、技術分野において公知の技術を用いて測定してもよい。例えば、ステップ４０４は、第１の層にデバイススケールのフィーチャと基準フィーチャのうち１つ以上の画像を生成し、１つ以上の画像に基づき、第１の層のパターン配置距離を判定することを含んでもよい。
【００７６】
一実施形態において、ステップ４０４で用いられる撮像システムは、デバイススケールのフィーチャを解像するのに適した粒子系撮像システム（例えば、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａなど）である。
【００７７】
別の実施形態において、方法４００は、少なくともデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとを含むサンプル上にオーバーレイターゲットの第２の層を製作するステップ４０６を含む。例えば、デバイススケールのフィーチャのパターンおよび基準フィーチャのパターンは、第２の層に複製してもよい。一実施形態において、第１の層および第２層にデバイススケールのフィーチャが積層される（例えば、重なり合う）。この点について、デバイスに関連付けられたオーバーレイは、第１の層を基準とする、第２の層のデバイススケールのフィーチャの相対的ずれに関連付けられてもよい。同様に、第１の層および第２の層の基準フィーチャのパターンは、基準オーバーレイが第１の層を基準とする第２の層の基準フィーチャの相対的ずれと関連付けられて、積層されてもよい。
【００７８】
別の実施形態において、方法４００は、第２の層を製作することに続き、撮像システムを用いて、第２の層のデバイスフィーチャのパターンと基準フィーチャのパターンとの間の、第２の層のパターン配置距離を測定するステップ４０８を含む。例えば、ステップ４０８は、第２の層で繰り返されるステップ４０４と実質的に同じでもよい。一実施形態において、第１の層のパターン配置距離および第２の層のパターン配置距離は、同一の撮像システムを用いて測定し、一貫性のある測定を提供してもよい。
【００７９】
別の実施形態において、方法４００は、オーバーレイ計測システムを用いて、第１の層の基準フィーチャのパターンと第２の層の基準フィーチャのパターンの相対位置に基づく基準オーバーレイを測定するステップ４１０を含む。
【００８０】
基準オーバーレイは、公知のオーバーレイ技術を用いて測定されてもよい。例えば、基準オーバーレイは、粒子系オーバーレイツール（例えば、粒子系オーバーレイ計測ツール１０２ａなど）を用いて測定されてもよい。この点について、粒子系オーバーレイ計測ツールは、異なる粒子エネルギーを使用して、サンプル内の粒子ビームの侵入深さに基づき、デバイスの別の層を調べてもよい。例えば、粒子系オーバーレイ計測ツールは、比較的低エネルギーの電子ビーム（例えば、およそ１ｋｅＶ以下）を使用して、および、より高エネルギービーム（例えば、およそ１０ｋｅＶ以上）を使用して、以前に製作された層を特徴づけてもよい。さらに、粒子エネルギーの機能としての侵入深さは、異なる材料ごとに変化してもよく、特定の層に対する粒子エネルギーの選択は、異なる材料ごとに変化してもよい。
【００８１】
別の例として、基準オーバーレイは、限定されないが、光学撮像計測またはスキャトロメトリオーバーレイ計測などの光学計測技術を用いて測定されてもよい。この点について、第１の層および第２の層の基準フィーチャは、選択された光学オーバーレイ計測ツールの光学解像度より大きい寸法で、製作されてもよい。ここで上述したとおり、光学計測技術は、限定されないが、Ｘ線波長、極端紫外線（ＥＵＶ）波長、真空紫外線（ＶＵＶ）波長、深紫外（ＤＵＶ）波長、紫外（ＵＶ）波長、可視波長、または赤外線（ＩＲ）波長などの電磁放射線といったあらゆる波長を利用してもよい。
【００８２】
別の実施形態において、第１の層および第２の層の基準フィーチャは、走査方向に沿って、一定間隔で配置されてもよい。この点について、基準オーバーレイは、走査方向に沿って測定されてもよく、基準オーバーレイの複数の測定箇所を提供して、確率論的測定ノイズを減少させてもよい。したがって、基準オーバーレイ測定を生成するのに必要とされる照射は、非繰り返し構造に対して減少させてもよく、それにより限定されないが、帯電効果およびレジスト層の収縮などの測定自体と関連付けられた誤差を軽減させてもよい。
【００８３】
別の実施形態において、方法４００は、第１の層のパターン配置距離と第２の層のパターン配置距離との差で基準オーバーレイを調節することにより、デバイススケールのフィーチャのパターンに対する、デバイスに関連するオーバーレイを判定するステップ４１２を含む。例えば、式１に関して上述されるように、デバイスに関連するオーバーレイ（ＯＶＬｄｅｖｉｃｅ）は、ステップ４１０に関連付けられた基準オーバーレイ（ＯＶＬｒｅｆ）と、ステップ４０４の第１の層のパターン配置距離とステップ４０８の第２の層のパターン配置距離との差と関連付けられたΔＰＰＥの点から特徴付けられてもよい。
【００８４】
別の実施形態において、方法４００は、デバイスに関連するオーバーレイに基づきオーバーレイ修正可能箇所をリソグラフィシステム提供して、少なくとも１回の後の露光の露光条件を修正するステップ４１４を含む。
【００８５】
例えば、ステップ４１４は、デバイスに関連するオーバーレイに基づき、限定されないが、リソグラフィツールなどの製作ツールのための制御パラメータ（または、制御パラメータに対する修正）を生成することを含んでもよい。制御パラメータは、限定されないが、オーバーレイ計測システム１００のコントローラ１０４などの制御システムにより生成されてもよい。オーバーレイ修正可能箇所が、フィードバックおよび／またはフィードフォワード制御ループの一部として提供されてもよい。一実施形態において、サンプルで測定された現在のプロセスステップと関連付けられた、デバイスに関連するオーバーレイの測定は、１つ以上の製作プロセスのドリフトを保障するために用いられ、よって、同一のまたは異なるロットにおけるその後のサンプルに対する複数回の露光にわたり、選択された公差内にオーバーレイを維持してもよい。別の実施形態において、現在のプロセスステップと関連付けられたデバイスに関連するオーバーレイの測定は、フィードフォワードされて、その後のプロセスステップを調節して、測定されたオーバーレイ誤差を補償してもよい。例えば、次の層のパターンの露光は、測定された次の層のオーバーレイと一致するように調節されてもよい。
【００８６】
上述した発明の主題は、他の構成要素に含まれる、または、接続される異なった構成要素を示すことがある。このように描かれたアーキテクチャは、単に例示であり、実際には、同一の機能性を達成する多くの他のアーキテクチャが実施される可能性があることが理解される。概念的な意味において、同一の機能性を実現するための構成要素の配置は、所望の機能性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、特定の機能性を実現するためにここで組み合わされる任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間的構成要素であるかに関わらず、所望の機能性が達成されるように互いに「関連付けられるもの」として理解される。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、所望の機能を達成するために互いに「接続された」または「連結された」とみなすことができ、そのように関連付けることができる任意の２つの構成要素は、所望の機能性を達成するために互いに「連結可能」であるとみなすことができる。連結可能な具体例としては、限定されないが、物理的な相互可能な、および／または物理的に相互作用する構成要素、および／または無線で相互作用可能な、および／または無線で相互作用する構成要素、および／または論理的に相互作用可能な、および／または論理的に相互作用する構成要素を含む。
【００８７】
上記の説明によって本開示およびその付随する利点の多くが理解されるものと思料し、開示した主題から逸脱することなく、または、その実体的な利点のすべてを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構成および配列に様々な変更を加えることができることが明らかになるであろう。記載した形態は例示的なものにすぎず、添付の特許請求の範囲は、そのような変更を包含し含むことを意図する。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が理解される。
【図１Ａ】
2021505959.tif 000003
【図１Ｂ】
2021505959.tif 000004
【図１Ｃ】
2021505959.tif 000005
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
2021505959.tif 000009
【図４】
2021505959.tif 000010
【国際調査報告】
2021505959.tif 000011
2021505959.tif 000012
2021505959.tif 000013
2021505959.tif 000014