(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ターゲットにおけるオーバーレイ誤差を判定するための方法であって、
複数のその大きさが互いに異なる入射角（ＡＯＩ）を有する照明Ｘ線に対して、ターゲットのオーバーレイ誤差を、前記照明Ｘ線に応答して前記ターゲットから散乱されたＸ線の各ＡＯＩについての強度回折パターンと相関させる、相関モデルを取得することと、
複数のその大きさが互いに異なるＡＯＩを有する照明Ｘ線を用いて第１のターゲットを照明し、前記照明Ｘ線に応答して前記第１のターゲットから散乱されたＸ線の各ＡＯＩについての強度回折パターンを収集することと、
前記第１のターゲットから収集された前記Ｘ線の複数の強度回折パターン、及び前記相関モデルに基づいて、前記第１のターゲットのオーバーレイ誤差を判定することと、を含み、
前記オーバーレイ誤差は、前記オーバーレイ誤差を、前記第１のターゲットから収集された強度回折パターンの複数の回折次数のＱｚ軸に沿った強度最小値の相対的位置と相関させることで決定され、前記Ｑｚ軸は、基準ＡＯＩについて収集された強度回折パターンに対応するＱｘ軸に垂直であり、前記Ｑｚ軸は前記Ｑｘ軸とともにＱｚ−Ｑｘ空間を形成し、前記空間内で複数の強度回折パターンが各ＡＯＩに基づいて扇状に展開する、方法。
【請求項２】
前記相関モデルが、神経回路網または主成分分析によって判定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のターゲットが、非周期的である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記オーバーレイが、第１の方向について判定され、前記方法が、照明することと、前記第１の方向とは異なる第２の方向における第２のオーバーレイ誤差を判定することと、のための動作を繰り返すことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のその大きさが互いに異なるＡＯＩで照明することが、同時に達成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のその大きさが互いに異なるＡＯＩで照明することが、順次に達成される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のターゲットが、２つ以上の垂直に積層された格子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のターゲットが、デバイス設計規則仕様を満たすピッチ及び臨界寸法値を有するように設計される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のターゲットが、能動デバイス及びダイ内領域に位置する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
照明すること及び収集することが、透過小角Ｘ線散乱（Ｔ−ＳＡＸＳ）システム、斜入射小角Ｘ線散乱（ＧＩ−ＳＡＸＳ）システム、広角Ｘ線散乱（ＷＡＸＳ）システム、Ｘ線回折（ＸＲＤ）システム、斜入射Ｘ線回折（ＧＩＸＲＤ）システム、または高分解能Ｘ線回折（ＨＲＸＲＤ）システムによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
半導体計測システムであって、
Ｘ線を発生するためのＸ線源と、
前記発生されたＸ線の一部分を収集し、それを複数のその大きさが互いに異なる入射角（ＡＯＩ）での複数の入射ビームの形態で半導体試料上の特定の焦点の方へ反射または屈折させるための照明光学素子と、
前記複数のその大きさが互いに異なるＡＯＩでの前記試料上への前記入射ビームに応答して前記試料から散乱される出力Ｘ線ビームを収集するためのセンサと、
複数のその大きさが互いに異なるＡＯＩを有する照明Ｘ線に対して、ターゲットのオーバーレイ誤差を、前記照明Ｘ線に応答して前記ターゲットから散乱されたＸ線の各ＡＯＩについての強度回折パターンと相関させる、相関モデルを取得することと、
照明光学素子に、前記照明Ｘ線に応答して前記第１のターゲットから散乱されるＸ線を収集する前記複数のその大きさが互いに異なるＡＯＩを有する照明Ｘ線を用いて第１のターゲットを照明させることと、
前記第１のターゲットから収集された前記Ｘ線の複数の強度回折パターン、及び前記相関モデルに基づいて、前記第１のターゲットのオーバーレイ誤差を判定することと、を実行するために構成されたコントローラと、
を備え、
前記オーバーレイ誤差は、前記オーバーレイ誤差を、前記第１のターゲットから収集された強度回折パターンの複数の回折次数のＱｚ軸に沿った強度最小値の相対的位置と相関させることで決定され、前記Ｑｚ軸は、基準ＡＯＩについて収集された強度回折パターンに対応するＱｘ軸に垂直であり、前記Ｑｚ軸は前記Ｑｘ軸とともにＱｚ−Ｑｘ空間を形成し、前記空間内で複数の強度回折パターンが各ＡＯＩに基づいて扇状に展開する、
半導体計測システム。
【請求項１２】
前記照明光学素子及びセンサが、透過小角Ｘ線散乱（Ｔ−ＳＡＸＳ）システムを形成するように配置される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記照明光学素子及びセンサが、斜入射小角Ｘ線散乱（ＧＩ−ＳＡＸＳ）システムを形成するように配置される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数のその大きさが互いに異なるＡＯＩを達成するために前記照明光学素子に対して位置付け可能なステージを更に備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記相関モデルが、神経回路網または主成分分析によって判定される、請求項１１に記載のシステム。  
【請求項１６】
前記複数のその大きさが互いに異なるＡＯＩで照明することが、同時に達成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記複数のその大きさが互いに異なるＡＯＩで照明することが、順次に達成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１のターゲットが、２つ以上の垂直に積層された格子を含む、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、Ａｎｄｒｅｉ  Ｖｅｌｄｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．によって２０１３年１０月２８日に出願された、先行出願の米国仮出願第６１／８９６，２３０号の利益を主張し、その仮出願は、あらゆる目的のためにその全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、半導体計測のための方法及びシステム、より具体的には、オーバーレイ計測に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
集積回路の製造に使用されるフォトリソグラフィーまたは光リソグラフィーシステムは、かねてより存在している。このようなシステムは、製品中の非常に小さな細部の正確な製造及び形成において極めて効果的であることが証明されている。ほとんどのフォトリソグラフィーシステムでは、光または放射線ビーム（例えば、ＵＶすなわち紫外線光）を介してパターンを写すことによって、基盤上に回路画像が描かれる。例えば、リソグラフィーシステムは、レクチルを通して照射に感受性のある材料（例えばフォトレジスト）でコーティングされたシリコンウェハ上に回路画像を投影する光源または放射線源を含み得る。露出したフォトレジストは典型的に、現像後、後の加工ステップ、例えば堆積及び／または腐食などの間にウェハの層を覆うパターンを形成する。
【０００４】
大規模な回路の集積化及び半導体デバイスのサイズ減少に起因して、レチクル及び製造されるデバイスは、ますます、オーバーレイ誤差、ならびに他の臨界パラメータ変動、例えば、臨界寸法変動等に敏感になってきた。これらの変動は、修正されない場合、電気的なタイミング誤差に起因して、最終デバイスに、所望性能を満たさなくさせ得る。更に悪いことには、これらの誤差は、最終デバイスに、誤動作を引き起こし得、歩留まりに悪影響を及ぼし得る。
【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２００７／０２２４５１８号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１３／０１５５４０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体ターゲット上のオーバーレイ誤差及び同様のものを判定するための改良された装置及び技法が所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下の内容は、本発明のある特定の実施形態の基本的理解を提供するために簡略化した本開示の概要を提示するものである。この概要は、本開示の詳細な概説ではなく、本発明の重要な／決定的な要素を特定するものでも、本発明の範囲を詳述するものでもない。その唯一の目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、本明細書に開示されるいくつかの概念を簡略化した形態で提示することである。
【０００８】
一実施形態において、半導体ターゲットにおけるオーバーレイ誤差を判定するための方法が開示される。少なくとも１つの入射角（ＡＯＩ）を有する照明Ｘ線について、相関モデルが取得され、その相関モデルは、ターゲットのオーバーレイ誤差を、照明Ｘ線に応答してターゲットから散乱されたＸ線の１つ以上の回折次数のそれぞれまたは連続回折強度分布についての変調強度パラメータと相関させる。第１のターゲットが、少なくとも１つのＡＯＩを有する照明Ｘ線を用いて照明され、照明Ｘ線に応答して第１のターゲットから散乱されたＸ線が収集される。第１のターゲットのオーバーレイ誤差が、１つ以上の回折次数のそれぞれまたは連続回折強度分布についての第１のターゲットから収集されたＸ線の変調強度パラメータ、及び相関モデルに基づいて、判定される。
【０００９】
具体的な実装形態では、変調強度パラメータは、Ｑｚ単位での、１つ以上の回折次数のそれぞれについての強度最小値であり、ここで、Ｑｚは、少なくとも１つのＡＯＩの関数としての収集されたＸ線の強度測定値である。別の態様では、相関モデルは、神経回路網または主成分分析によって判定される。別の実施例では、第１のターゲットは、非周期的である。
【００１０】
特定の実施形態では、オーバーレイは、第１の方向について判定され、本方法は、照明するための動作と、第１の方向とは異なる第２の方向における第２のオーバーレイ誤差を判定するための動作と、を繰り返すことを更に含む。一態様では、第１のターゲットは、複数の異なるＡＯＩで照明Ｘ線を用いて照明される。更なる態様では、異なるＡＯＩで照明することが、同時に達成される。別の態様では、異なるＡＯＩで照明することが、順次に達成される。
【００１１】
具体的な実施例では、第１のターゲットは、２つ以上の垂直に積み重ねられた格子を含む。別の実施例では、第１のターゲットは、デバイス設計規則仕様を満たすピッチ及び臨界寸法値を有するように設計される。更なる態様では、第１のターゲットは、能動デバイス及びダイ内領域に位置する。具体的な実装形態では、照明及び収集は、透過小角Ｘ線散乱（Ｔ−ＳＡＸＳ）システム、斜入射小角Ｘ線散乱（ＧＩ−ＳＡＸＳ）システム、広角Ｘ線散乱（ＷＡＸＳ）システム、Ｘ線回折（ＸＲＤ）システム、斜入射Ｘ線回折（ＧＩＸＲＤ）システム、または高分解能Ｘ線回折（ＨＲＸＲＤ）システムによって実行される。
【００１２】
代替の実施形態では、本発明は、半導体計測システムに関する。本システムは、Ｘ線を発生するためのＸ線源と、発生されたＸ線の一部分を収集し、それを複数の異なる入射角（ＡＯＩ）での複数の入射ビームの形態で半導体試料上の特定の焦点の方へ反射または屈折させるための照明光学素子と、を含む。システムは、異なるＡＯＩでの試料上への入射ビームに応答して試料から散乱される出力Ｘ線ビームを収集するためのセンサと、上述の方法の実施形態のうちの１つ以上を実行するために構成されたコントローラと、を更に含む。例えば、コントローラは、（ｉ）少なくとも１つの入射角（ＡＯＩ）を有する照明Ｘ線に対して、ターゲットのオーバーレイ誤差を、照明Ｘ線に応答してターゲットから散乱されたＸ線の１つ以上の回折次数のそれぞれ（または連続回折強度分布）についての変調強度パラメータと相関させる、相関モデルを取得するために、（ｉｉ）照明光学素子に、少なくとも１つのＡＯＩを有する照明Ｘ線を用いて第１のターゲットを照明させ、かつ照明Ｘ線に応答して第１のターゲットから散乱されたＸ線を収集するために、ならびに（ｉｉｉ）１つ以上の回折次数のそれぞれ（または連続回折強度分布）について第１のターゲットから収集されたＸ線の変調強度パラメータ、及び相関モデルに基づいて、第１のターゲットのオーバーレイ誤差を判定するために、構成される。
【００１３】
本発明のこれら及び他の態様は、図を参照して以下に更に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の技法が本発明の一実施形態に従って実装され得る、透過小角Ｘ線散乱（Ｔ−ＳＡＸＳ）照明システムの概略側面図である。
【図２Ａ】直角ＡＯＩの場合の散乱ベクトルＱｘまたは出力回折パターンを例示する。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従って非直角ＡＯＩの場合のＱｚ散乱ベクトルを例示する。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に従って、Ｑｘ及びＱｚ軸を含む二次元空間中への異なるＡＯＩについてのＸ線回折パターンの簡略化されたマッピングを例示する。
【図３Ａ】オーバーレイ誤差がゼロであるターゲットの場合のＱｚ及びＱｘ軸の上にマッピングされた複数ＡＯＩについての回折パターンを示す。
【図３Ｂ】オーバーレイ誤差がゼロである２つの格子の側面図である。
【図４Ａ】オーバーレイ誤差を有するターゲットの場合のＱｚ及びＱｘ軸の上にマッピングされた複数ＡＯＩについての回折パターンを示す。
【図４Ｂ】オーバーレイ誤差を伴う２つの格子の側面図である。
【図５Ａ】本発明の具体的な実装形態に従うＱｚの関数としての３つの回折次数のそれぞれ内の強度分布のプロットである。
【図５Ｂ】本発明の具体的な実装形態に従うＱｚの関数としての３つの回折次数のそれぞれ内の強度分布のプロットである。
【図５Ｃ】本発明の具体的な実装形態に従うＱｚの関数としての３つの回折次数のそれぞれ内の強度分布のプロットである。
【図５Ｄ】本発明の具体的な実装形態に従うＱｚの関数としての３つの回折次数のそれぞれ内の強度分布のプロットである。
【図５Ｅ】本発明の具体的な実装形態に従うＱｚの関数としての３つの回折次数のそれぞれ内の強度分布のプロットである。
【図５Ｆ】本発明の具体的な実装形態に従うＱｚの関数としての３つの回折次数のそれぞれ内の強度分布のプロットである。
【図５Ｇ】本発明の具体的な実装形態に従うＱｚの関数としての３つの回折次数のそれぞれ内の強度分布のプロットである。
【図６】本発明の一実装形態に従って、オーバーレイ誤差の関数としての３つの異なる回折次数についてのＱｚ最小強度値のプロットを例示する。
【図７】本発明の一実施形態に従って、Ｑｚプロットにおける局所変調の変位を使用するオーバーレイを判定するための手順を例示するフローチャートである。
【図８】３つの格子の側面図である。
【図９】本発明の一実施形態に従う透過小角Ｘ線散乱（Ｔ−ＳＡＸＳ）計測システムの概略図である。
【図１０】本発明の代替の実施形態に従う斜入射小角Ｘ線散乱（ＧＩ−ＳＡＸＳ）システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多くの具体的詳細が記載される。本発明は、これらの具体的詳細の一部または全部を用いずに実施され得る。他の事例では、本発明を不必要に不明瞭にしないよう、周知のプロセス操作は詳細に記載されていない。本発明は具体的な実施形態とあわせて記載されるが、本発明をその実施形態に限定することを意図するものではないことが理解されよう。
【００１６】
本発明のある特定の実施形態が、小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）機能を有する散乱測定装置に関して実装され得る。このシステムは、改良された測定機能を有する高効率Ｘ線照明システムと結合された高輝度Ｘ線源を含み得る。ＳＡＸＳシステムは、半導体構造における幾何学的パラメータ、例えば、オーバーレイ、ピッチ、臨界寸法（ＣＤ）、高さ、側壁角度（ＳＷＡ）、線−幅粗さ（ＬＷＲ）、線−エッジ粗さ（ＬＥＲ）、ピッチの歩み等を測定することができる。測定される特徴はまた、１０ｎｍよりも小さくすることができる。加えて、Ｘ線放射の高エネルギー性質は、光学的に不透明な薄膜、埋め込み構造、高アスペクト比構造、及び多くの薄膜層を含むデバイスの中へのＸ線の透過を可能にする。
【００１７】
図１は、本発明の技法が本発明の一実施形態に従って実装され得る、透過小角Ｘ線散乱（Ｔ−ＳＡＸＳ）照明システム１００の概略側面図である。ＳＡＸＳシステム１００は、試料１０８ａ上に入射され、試料１０８ａを透過するＸ線を発生するのに適切なＸ線光子エネルギーを有する１つ以上のＸ線源１０２を含み得る。一実施形態において、高輝度Ｘ線源は、固体陽極Ｘ線源、液体金属ジェットＸ線源、及び液滴Ｘ線源、または他の光輝Ｘ線源、例えば、逆コンプトンＸ線源などを含んでもよい。
【００１８】
更に、システム１００は、試料１０８に当たって試料１０８を透過するように入射Ｘ線を導いて調節するための任意の適切な照明Ｘ線光学素子１０１を含み得る。例えば、Ｘ線ビームが、照明Ｘ線光学素子１０１によって、平行にされ得るかまたは集束され得、かつ／あるいは単色化され得、次いで、試料１０８上に入射され得る。
【００１９】
試料１０８ａは、異なるＡＯＩを達成するために（例えば、回転方向１０９にステージによって）傾けられ得る。試料についての方向１０９における異なる傾斜位置は、照明光学素子１０１から反射される具体的なＸ線に関して異なるＡＯＩを結果としてもたらすことになる。例えば、試料１０８ｂが、第１の位置の試料１０８ａに対して第２の傾斜位置に示される。
【００２０】
散乱されたＸ線１０４は、１つ以上のＸ線検出器１０６によって収集され得、一方で、試料ハンドラーは、試料１０８ａを保持すると共に、位置付け及び整列のために試料１０８ａを移動及び／または回転させ、角度分解され散乱されたＸ線１０４を作り出す。
【００２１】
検出器は、散乱されたＸ線を検出するための及び結果として生じるスペクトルまたは画像を生成するための任意の適切なセンサであり得る。例として、センサには、以下、すなわち、フォトダイオードアレイ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、画像プレート、ハイブリッド画素ＣＣＤ等のうちの１つ以上が含まれ得る。検出器は、一般に、強度信号を作り出し、その信号は次いで、検出器（またはコントローラ１３０）によって画像に変換され得る。
【００２２】
本発明のある特定の実施形態は、オーバーレイ誤差を測定するための技法を含む。これらの技法は、オーバーレイ誤差が測定される予定の半導体デバイスの部品の垂直な積み重ねをうまく利用し得る。一般に、測定が、半導体ウェハの面に対して照明するＸ線ビームについて１つ以上の入射方向で行われるときに、垂直な積み重ねは、強力なかつ固有の手法でＸ線回折信号に影響を及ぼす。
【００２３】
モデル構築及び分析エンジンが、試料の幾何学的及び物質的特性を組み込む試料のモデルを生成するために使用され得る。モデルは、光学及びＸ線シミュレーションを作り出すために使用され得る。光学シミュレーションは、例えば、厳密結合波分析（ＲＣＷＡ）に基づき得、それは、光学信号、例えば、異なる偏光についての散乱及び／または反射率、偏光解析パラメータ、位相変化等を計算するために解かれるマクスウェルの方程式に基づく。Ｘ線散乱シミュレーションは、以下のＸ線形状因子に基づき得る。
【数１】
0006629193.tif 000002
【００２４】
式中、Ｆは、形状因子であり、ｑは、散乱ベクトルであり、ρ（ｒ）は、試料の電子密度である。Ｘ線散乱強度は次いで、以下によって与えられ、
【数２】
0006629193.tif 000003
【００２５】
これは例えば、Ｒ．Ｌ．  Ｊｏｎｅｓ  ｅｔ．  ａｌ．による刊行物「Ｃｒｏｓｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ｉｎ  Ｄｅｎｓｅ  Ｈｉｇｈ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ  Ｐａｔｔｅｒｎｓ  ｗｉｔｈ  ＣＤ−ＳＡＸＳ」に更に記載される通りであり、その刊行物は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００２６】
分析エンジンが、試料の幾何学的のみならず物質的な特性を判定するように、シミュレーションされたＸ線及び光学散乱を測定されたデータと比較するために使用されてもよい。このモデル化エンジンは、この発明のある実施形態において使用され得るが、このようなモデル化エンジンは、必須ではない。本発明のある特定の実施形態は、構造及びＸ線とのその相互作用を全面的にモデル化することなく使用され得る。このようなエンジンを使用するシミュレーション結果に関する以下の説明は、本発明の範囲を限定することを意図されない。
【００２７】
直角入射Ｘ線ビームの場合、散乱されたＸ線が、Ｑｘ値を用いて表現され得る。一般に、直角入射ＡＯＩの場合の検出器にわたる散乱は、Ｑｘによって表現され得る。図２Ａは、直角ＡＯＩの場合の散乱ベクトルＱｘまたは出力回折パターンを例示する。入射Ｘ線ビーム２０２は、周期ｄを伴う格子を有する試料２０４を通過される。入射Ｘ線ビーム２０２は、検出器２０６上に回折パターンを結果としてもたらす。例えば、回折パターンは、第０次２０６ａ、第１次２０６ｂ、及び第２次２０６ｃを含む。正反射または第０次と散乱されたゼロではない次数との間の角度は、２θによって表現される。図示されないが、一般的に言えば、ゼロ次から遠く離れた次数の場合の強度は、ゼロ次により近い次数よりも強度が低くなる。
【００２８】
異なるＡＯＩに対する（例えば、方向２０５における）試料の回転は次いで、Ｑｘ及びＱｚ軸の両方に関してマッピングされ得る異なる回折パターンを結果としてもたらし得る。図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って非直角ＡＯＩの場合のＱｚ散乱ベクトルを例示する。図示されるように、試料２０４は、検出器２０６上に回折パターン（例えば、２２６ａ、２２６ｂ、及び２２６ｃ）を作り出すために角度Φ（２２０）だけ回転される。
【００２９】
異なるＡＯＩは、強度及び回折次数の相対位置の両方において、検出器上の回折パターンにおける差異を結果としてもたらす。例えば、回折次数は、異なるＡＯＩの場合の異なる強度と共に、より広げられるかより小さくなる。
【００３０】
図２Ｃは、本発明の一実施形態に従って、Ｑｘ及びＱｚ軸を含む二次元空間への異なるＡＯＩの場合のＸ線回折パターンの簡略化されたマッピングを例示する。複数ＡＯＩのそれぞれについての各回折パターンが示される。例えば、第１のＡＯＩについての回折データ点が、線２２８ａに沿って示され、一方で、第２のＡＯＩについての回折点が、線２２８ｂに沿って示される。線２２８ａ上のデータは、１５０°Φ（またはＡＯＩ）での回折パターンに対応し得る。同様に、第３及び第４のＡＯＩについての回折点が、それぞれ、線２２８ｃ及び２２８ｄに沿って示される。直角ＡＯＩ回折点は、水平線２２６に沿って示され、その水平線は、直角Ｑｘ軸に対応する。異なるＡＯＩ（Φ）について、異なる回折測定が、回転され、Ｑｚ及びＱｘグラフにプロットされ、回転された回折データの扇状（ｆａｎ）を取得する。更なる説明として、Ｑｘは、検出器位置の関数としての強度（またはＩ（ｘ））に対応し、一方で、Ｑｚは、直角またはＱｘ軸に対して、具体的なＡＯＩ角度に対応する回転された軸に沿ってプロットされる、検出器位置の関数としての強度Ｉ（ｘ）に対応する。各ＡＯＩについての回折データが、Ｑｘ−Ｑｚマップを構築するためのそれぞれ対応するＡＯＩまたは光線についてプロットされる。
【００３１】
オーバーレイ誤差は、Ｑｚ軸にマッピングされるときに散乱されたデータに影響を及ぼし得る。例えば、オーバーレイ誤差が存在するときに、オーバーレイ誤差がゼロと比べて、より高い次数の周波数変調が、Ｑｚ軸に関して見られる。図３Ａは、ゼロのオーバーレイ誤差を有するターゲットの場合のＱｚ軸の上にマッピングされた複数ＡＯＩについての回折パターンを示す。図３Ｂは、オーバーレイ誤差がゼロの２つの格子３０２及び３０４の側面図である。すなわち、格子３０２及び３０４が、例えば、線３０６に沿って、整列される。
【００３２】
各回折次数内の（Ｑｚ軸に沿う）垂直変調（局所最小値によって分離される局所強度最大値）は、例えば、図３Ａに示されるように、データが１つ以上の非直角入射方向において収集される場合に観測され得ることに留意する。
【００３３】
Ｑｚ方向におけるこれらの垂直変調はまた、オーバーレイの量に依存する。すなわち、垂直変調は、ゼロのオーバーレイ誤差の場合の垂直変調と比較して、オーバーレイ誤差の存在下で、広げられたり、縮められたりする。例えば、図４Ａは、オーバーレイ誤差を有するターゲット（図４Ｂの４０６）の場合のＱｚ軸の上にマッピングされた複数ＡＯＩについての回折パターンを示す。図４Ｂに示されるように、ターゲットは、格子４０２及び４０４から形成され、それらは、オーバーレイ誤差量４０６によって互いに対してシフトされる。図示されるように、回折データのうちのいくつかは、ゼロのオーバーレイ回折データ（例えば、図３Ａの３０１）と比較すると、Ｑｚ変調における変化（例えば、４０１）がある。図示されるように、図４Ａにおける局所最小値（回折次数内の変調）の位置は、図３Ａに示されるようにゼロのオーバーレイ誤差におけるそれらの位置に対して、オーバーレイ誤差の存在下で著しくシフトされている。具体的には、領域４２０が、プロット上の領域４２２に対応し、特定のＱｚデータの組４０１についての垂直方向における変調を有する。オーバーレイ誤差（４０６）についてのこの特定のＱｚデータの組４０１は、最小値シフトを例示するために、ゼロのオーバーレイ誤差についての対応するＱｚデータの組３０１の隣に示される。
【００３４】
この実施例では、各垂直のＱｚデータの組は、特定の変調を有する少なくとも２つの回折次数に関係する。垂直のデータの組３０１についてのこれらの変調は、オーバーレイがゼロであるときに整列する異なる回折次数についての最小値を有し、一方で、垂直のデータの組４０１についての変調は、オーバーレイ誤差の存在下で互いに対してシフトされる異なる回折次数についての最小値を有する。
【００３５】
この局所最小値シフトをより明確に例示するために、以下のプロット（図５Ａ〜５Ｇ）は、本発明の具体的な実装形態に従って、Ｑｚの関数としての３つの回折次数（２、３、及び４）のそれぞれ内の強度分布を示す。具体的な局所変調最小値の位置は、黒い円によって印付けられる。オーバーレイ誤差の量は、各プロットの上に明示される。例示されるように、オーバーレイ誤差値は、異なる回折次数についての異なる最小値シフト量を結果としてもたらす。図５Ａに示されるように、ゼロのオーバーレイ誤差は、最小値シフト（例えば、５０２ａ）を結果としてもたらさない。対照的に、異なる最小値シフト５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ、５０２ｅ、５０２ｆ、及び５０２ｇが、図５Ｂ〜５Ｇに示されるように、それぞれ、異なるオーバーレイ誤差５、１０、１５、２０、２５、及び３０ｎｍについて第３次と第４次との間に存在する。異なる最小値シフトがまた、回折次数の他の対（例えば、第２次と第３次との）間にも存在する。
【００３６】
オーバーレイ誤差は、費用のかかる全面的なシミュレーションを実行せずに、オーバーレイ誤差値に対して複数の回折次数についての変調最小値と相関させることによって良好な精密さ及び正確さで定量的に判定され得る。図６は、オーバーレイ誤差の関数としての３つの異なる回折次数（第２次６０２ａ、第３次６０２ｂ、及び第４次６０２ｃを含む）についてのＱｚ最小強度値のプロットを例示する。この実施例では、第４回折次数の場合の最小値位置が、オーバーレイ誤差に対してより敏感であるように見える。異なるオーバーレイ誤差についての変調最小値の変位は線形であるので、オーバーレイ誤差は、このような最小値の各特定の変位から判定され得る。例えば、オーバーレイ誤差は、原則として、２つの異なるＱｚ最小値に基づいて計算され得る。それ故、本発明の技法は、少ない数の測定からの非常に正確なオーバーレイ誤差の判定を可能にする。
【００３７】
図７は、本発明の一実施形態に従って、Ｑｚプロットにおける局所変調の変位を使用するオーバーレイを判定するための手順７００を例示するフローチャートである。最初に、少なくとも１つの非直角ＡＯＩの場合、１つ以上の回折次数（または連続回折強度分布）及びオーバーレイ誤差について最小Ｑｚ値と相関させるモデルが、操作７０２において取得される。すなわち、特定のターゲット構造及び少なくとも１つのＡＯＩのための異なるオーバーレイ誤差についてのＱｚ最小値位置が、モデル化され得る。例えば、異なるオーバーレイ誤差及び結果として生じるＱｚ最小値を有する特定のターゲット構造上の複数ＡＯＩでの入射Ｘ線が、モデル化され得る。
【００３８】
より一般的に言えば、少なくとも１つのＡＯＩを有する照明Ｘ線に応答して、ターゲットから散乱されたＸ線の複数の回折次数のそれぞれについて任意の適切な強度変調パラメータが、オーバーレイ誤差と相関され得る。本実施例では、オーバーレイ誤差と最小値強度Ｑｚ値との間の相関が、各回折次数について判定される。しかしながら、相関はまた、各最大値等について判定されてもよい。
【００３９】
ターゲットは次いで、操作７０２において複数ＡＯＩでの複数の入射Ｘ線ビームを用いて照明され得る。入射Ｘ線ビームに応答してターゲットから散乱される出力Ｘ線ビームがまた、操作７０４において収集される。異なるＡＯＩについての出力ビームは、特定の計測ツールの機能に依存して、順次または同時に収集されてもよい。
【００４０】
ＡＯＩは、オーバーレイ誤差に対する感度を最適化するように、かつオーバーレイ誤差とＣＤの相関を最小限にするように選択され得る。この最適化は、任意の適切なモデル化技法によって判定され得る。狭い範囲のＡＯＩ（または単一の非直角ＡＯＩが、選択されてもよい。この最適化は、いくつかの異なるＡＯＩでの特定のオーバーレイ構造からの散乱をモデル化することによって、かつオーバーレイに対する感度が最大である範囲のＡＯＩを選択することによって、達成され得る。
【００４１】
次いで、Ｑｚマップが、操作７０６においてターゲットから散乱され収集される出力Ｘ線ビームに基づいて判定され得る。次いで、オーバーレイ誤差が、操作７０８において相関モデルを使用して、１つ以上の回折次数の対間のＱｚ最小値に基づいて判定され得る。別の言い方をすれば、オーバーレイ誤差が、Ｑｚ空間における２つ以上の局所最小値に基づいて判定され得る。
【００４２】
また、オーバーレイ誤差を有する局所変調最小値の変位は、ターゲット構造のＣＤ、ならびに他の構造パラメータから切り離されることが分かっている。すなわち、ＣＤまたは他の構造パラメータ変化は、Ｑｚ単位の高周波数変調として現れない。ＣＤまたは他の構造パラメータとのオーバーレイパラメータの相関は、本質的にゼロであるので、オーバーレイ誤差は、それらから独立して直線的である。したがって、ターゲット及びＸ線放射とのその相互作用の全面的なモデル化を行わずに、むしろ、モデルを用いないアルゴリズムアプローチ、例えば、神経回路網を使用することによって、または主成分分析を使用することによって、オーバーレイ誤差が抽出され得、ここで、オーバーレイパラメータは、実質的に主成分のうちの１つである。
【００４３】
上述の変調はまた、オーバーレイ誤差が測定されているターゲットの２つの部分が（１つ以上の方向において）非周期的である場合でさえも起こることになる。この実例では、水平Ｑｘ軸に沿う別個の回折次数が存在しないが、同じプロットの垂直方向（Ｑｚ）における変調が、依然として起こり、最大値及び最小値の位置が、オーバーレイ誤差と共に変化する。
【００４４】
上述の技法はまた、２つの異なる方向ｘ及びｙにおけるオーバーレイを測定するためにも使用され得る。例えば、ウェハは、Ｑｚ、Ｑｘマップにおける回折パターンを収集するために最初に軸（例えば、１０９）を中心に回転され得る。一定のＱｘでのＱｚの回折パターンにおける変調が、ｘ方向におけるオーバーレイオフセットを判定するために使用され得る。同様に、ウェハが、次いで、ほぼ直角に回転され得、次いで、収集された回折パターンが、Ｑｚ、Ｑｙマップにおいて取得され得る。一定のＱｙでのＱｚの回折パターンにおける変調が、ｙ方向におけるオーバーレイオフセットを判定する。このようにして、ｘ及びｙの両方のオーバーレイオフセットが、判定され得る。
【００４５】
光学オーバーレイ測定方法と比較して、Ｑｚ最小値の変位を利用する技法は、（大きなピッチ要件を有することを必要としない）設計規則ピッチでの測定を可能にし、それ故、実際のデバイスオーバーレイをはるかにより忠実に反映する。事実、ある特定の発明の技法が、より小さなピッチを用いてうまく機能する。
【００４６】
本発明のある特定の実施形態は、能動デバイス領域におけるデバイス構造、ならびにスクライブライン内の具体的なオーバーレイターゲットに適用され得る。更に、負及び正の両方のオーバーレイ誤差が、（例えば、負及び正の両方のオーバーレイ誤差を、最小値などの変調パラメータと相関させることによって）互いと区別され得る。本発明のある特定の実施形態はまた、周期的なターゲットを要求しない。ＳＥＭオーバーレイと比較すると、本明細書に記載されたＸ線オーバーレイ技法は、様々な深さにおけるターゲットのためのオーバーレイを検出することができ、かつ非破壊的である。本明細書に記載されたある特定の実施形態は、ＣＤから切り離されたオーバーレイを良好な正確さ及び精密さで測定することができる。更に、外部参照ＣＤ計測または高価かつ困難な全面的なモデル化が、要求されない。上述の技法はまた、ＣＤパラメータ自体の相関を失わせることを結果としてもたらし、それ故、他のＸ線ＣＤ測定を増強し、同時のＸ線情報を提供する。
【００４７】
本発明の技法は、２つのみの格子間のオーバーレイを測定することに限定されず、３つ以上の格子にも拡張可能である（例えば、２つ以上の格子に適用可能である）ことに留意されたい。３つの格子が、図８に示される。３つ以上の格子に関して、Ｘ線回折次数内の局所変調最小値は、３つ（以上）の格子によって回折された放射の強め合う及び弱め合う干渉に起因するものである。最小値の変位は、単に、（３つ以上の格子が存在したかどうかに依存して）２つ以上のオーバーレイ誤差パラメータに相関付けられる。３つの格子の実例では、最小値シフトが、上部格子と中間格子との間の第１のオーバーレイ誤差、中間格子と下部格子との間の第２のオーバーレイ誤差、及び上部格子と下部格子との間の第３のオーバーレイ誤差と相関付けられる。
【００４８】
本発明の技法は、複数ＡＯＩ  Ｘ線から作り出される散乱されたＸ線を収集するように構成された任意の適切なＸ線計測ツール上に実装され得る。代替の実施形態として、複数の、同時のＡＯＩ  Ｘ線を利用するシステムが、利用されてもよい。図９は、本発明の一実施形態に従うＳＡＸＳ計測システム９００の概略図である。システム９００は、複数ＡＯＩを有するＸ線を作り出すための任意の適切な照明システム９０１を含み得る。更に、ＳＡＸＳシステム９００は、１つ以上の高輝度Ｘ線源９０２を含み得、試料９５８上に入射されるＸ線を発生するための適切なＸ線光子エネルギーを用いて、電子ビーム９６２によって励起された陽極９５２を含む。高輝度Ｘ線源には、固体陽極Ｘ線源、液体金属ジェットＸ線源、及び液滴Ｘ線源、または他の光輝Ｘ線源、例えば、逆コンプトンＸ線源などが含まれ得る。液体金属ジェットＸ線源の実施形態例は、米国特許第７，９２９，６６７号に記載され、その米国特許は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００４９】
図９の例示された実施形態では、Ｘ線ビームが、試料９５８上に複数範囲のＡＯＩを作り出すために複数ＡＯＩ照明器９２６によって収集され得、及び反射され得、または屈折され得る。複数ＡＯＩ照明器９２６は、任意の適切な形態を取り得る。具体的な実装形態では、Ｘ線が、試料１０８上の同じ点の方へ複数の斜入射Ｘ線ミラーから反射される。Ｘ線ビームを集束する及び単色化する手法のうちの１つは、多層ミラーを使用する。そのミラーは、例えば、グレージングミラーの形態にある、交互する材料の薄層の積み重ねの界面における波の強め合う干渉の原理に基づく。複数ＡＯＩで反射するように配置されるグレージング複数層反射ミラーは、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｓ．Ｂａｋｅｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．によって２０１４年１０月１５日に出願された米国特許出願第１４／５１５，３２２号に更に記載され、その出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。一般に、グレージングミラーは、ブラッグの関係式を満たし、かつΔθ幅である２п（またはφ）部分におけるＸ線を収集し反射するように寸法を定められ得、配置され得る。すなわち、各収集光学素子（例えば、グレージングミラー）は、Ｘ線の特定の固体角度を収集するように位置付けられ得、寸法を定められ得る。特定の円錐形に作り出される光のみが、各グレージングミラー上に入射されることになる。代替の実施形態では、複数ＡＯＩ照明器９２６が、異なるＡＯＩで複数のビームを作り出すために多層ラウエレンズ、複数のフレネル帯プレートレンズ、またはポリ毛細管（ｐｏｌｙｃａｐｉｌｌａｒｙ）光学素子の形態にあってもよい。原則として、任意の種類の光学素子（例えば、ブラッグ−フレネルレンズ、湾曲結晶、Ｗｏｌｔｅｒ光学素子等）が、異なるＡＯＩを達成するために利用され得る。Ｘ線ゾーンプレートは、Ｘ線を複数ＡＯＩで焦点に屈折させるために交互する材料及び空気の同心円によって形成され得る。実装形態例として、複数の毛細管Ｘ線光学素子またはゾーンプレートが、試料と同時に相互作用するいくつかの平行ビームを作り出すために１つ以上のＸ線源を囲んで整列され得る。
【００５０】
照明システム９０１の他の態様は、複数の第０次ビームブロック（例えば、９２０）を含むことができ、それは、コンピュータ制御され得、モジュラーであり得る。いくつかの実例では、第０次散乱が、阻止されない場合に検出器に損害を与え得る大きく関連付けられた輝度を有し得る。照明システムは、異なるＸ線光学素子が、可変スポットサイズ及び拡散のビームを作り出すときに、特定用途のために異なるサイズ及び形状のブロックを含むことができる。例えば、Ｘ線光学素子が、単一の軸における低拡散及び直交軸における非常に大きな拡散を有する実例では、第０次ビームブロックが、１つの軸における低拡散及び他の軸における大きな拡散を有するビームを補償するために、円形及び対称形ではなくて、矩形または楕円形であり得る。同様に、異なるＡＯＩでの複数のビームが、ウェハ上に平行に入射されるとき、複数のビームブロックが使用され、各第０次ビームブロックは、その特定のビームを阻止するのに適切なサイズ及び形状を有する。異なるブロックサイズ及び形状が、ビーム光学素子構成に依存して、第０次ビーム経路の内外に動かされ得る（または内外に回転され得る）。各ブロックは、第０次ビームを実質的に阻止する材料から形成されてもよい。材料の実施例は、鉛及びタングステンを含む。
【００５１】
他の改良は、スポットサイズを同じに保つまたは異なる入射角についてのビーム拡散を制御するために、異なるＡＯＩでのビームのための異なるサイズのピンホール（例えば、９２２）を含み、これらのピンホールはまた、コンピュータ制御され得、モジュラーであり得る。例えば、単一の軸における低拡散及び直交軸における非常に大きな拡散を伴うＸ線光学素子が使用される実例では、ピンホールが、１つの軸における低拡散及び他の軸における大きな拡散を有するビームを補償するために、円形及び対称形ではなくて、矩形または楕円形であり得る。同様に、異なるＡＯＩでの複数のビームが、ウェハ上に平行に入射されるとき、複数のピンホールの組が使用されることになり、各ピンホールの組が、所望されたビームサイズとその特定のビームのための拡散を作り出すのに適切なサイズ及び形状を有する。
【００５２】
散乱されたＸ線９０４は、Ｘ線検出器９０６によって収集される。試料ハンドラーは、試料９５８を保持し移動させ、ならびに位置付け及び整列のために試料９５８を回転させ、かつ角度分解され散乱されたＸ線９０４を作り出す。しかしながら、複数ＡＯＩ照明器９２６が、複数ＡＯＩを同時に提供するので、試料は、異なるＡＯＩを（順次に）達成するために傾けられる必要はない。結果として、システム９００の照明及び収集側が共に配置され、入射Ｘ線を提供し、複数の同時のＡＯＩで散乱されたＸ線を収集し検出し、それによって、スループットの著しい改良を達成する。
【００５３】
複数ＡＯＩ照明器９２６及び任意の関連付けられた構成要素９２２、例えば、ピンホールまたは開口などが、（例えば、コントローラ９３０によって）コンピュータ制御され得、試料特性に基づいてＡＯＩを選ぶ能力を可能にし得る。
【００５４】
検出器は、散乱されたＸ線を検出するための及び結果として生じるスペクトルまたは画像を生成するための任意の適切なセンサであり得る。例として、センサには、以下、すなわち、フォトダイオードアレイ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、画像プレート、ハイブリッド画素ＣＣＤ等のうちの１つ以上が含まれ得る。検出器は、一般に、強度信号を作り出し、その信号は次いで、検出器（またはコントローラ９３０）によって画像に変換され得る。
【００５５】
単一の結晶がピンホールまたは開口の縁に結合される、散乱の少ないピンホールまたは開口が、ビームの寄生散乱を低減するために使用され得る。このピンホール配置は、ＳＡＸＳ測定の背景雑音を低減することができ、信号対雑音を増加させ、それによって、スループットを増加させる。較正試料、例えば、ガラス状炭素など、または単に光子数検出器が、試料上の絶対光子の数を得るために利用され得る。較正結果は、相対尺度ではなくて、絶対尺度で散乱強度曲線を取得するために使用され得、それは、ある特定の事例において、適合を改良することができると共に、ある特定の幾何学的パラメータの精密さ及び正確さを改良することができる。Ｘ線強度較正が、ピンホールまたは開口の中に取り付けられるフォトダイオードまたは他の検出器を使用して達成され得る。同様に、Ｘ線強度較正が、第０次ビームブロックの中に取り付けられたフォトダイオードまたは他の検出器を使用して達成され得る。
【００５６】
異なるサイズまたは種類のピンホールが、照明及び／または収集経路の中に動的に切り換えられ得る。一実施例では、照明光学素子が、拡散及びスポットサイズの上限を結果としてもたらす配置を有するように設計される。ピンホールまたは開口構造は次いで、特定のターゲット構造のためのより低い拡散ビーム及びより小さなスポットサイズを達成するように、照明ビームの部分を阻止するように使用され得る。
【００５７】
照明及び収集システムは、透過ＳＡＸＳに関して本明細書に記載されるが、これは、半導体計測のために斜入射ＳＡＸＳ（ＧＩ−ＳＡＸＳ）を用いる使用のためのこれらの同じ照明及び収集システムの使用を排除しないことに留意されたい。図１０は、本発明の代替の実施形態に従うＧＩ−ＳＡＸＳシステムの概略図である。図示されるように、Ｘ線源１００２は、複数ＡＯＩで試料１００６の上に照明光学素子１００４によって収集される及び反射される／屈折されるＸ線を発生する。Ｘ線は、検出器１００８の上に試料１００６から散乱される。システムはまた、ＧＩ−ＳＡＸＳシステムの様々な構成要素を制御するためのコントローラ１０１０を含む。
【００５８】
ＧＩ−ＳＡＸＳシステムは、異なるエネルギーについてそれぞれ最適化される複数組の光学素子、ピンホール、スリット、検出器、及びビームブロックを含むことができる。Ｔ−ＳＡＸＳと対照的に、ＧＩ−ＳＡＸＳは、ウェハ基盤を透過するために高エネルギーＸ線を必要としないので、低エネルギーを含む、複数のエネルギーを有するＸ線源、例えば、インジウム、ガリウム、及びスズの液体金属合金などが使用され得る。
【００５９】
別の実施形態では、湾曲結晶が使用され得る。結晶格子面（例えば、＜１１１＞、＜２２２＞、＜３３３＞等）が選ばれ得、それらは、多層材料で利用可能なものよりもはるかに小さな周期（ｄ）を提供する。これらのはるかに小さな周期を用いて、より大きな入射角における反射性が増大される。非常に小さな結晶格子パラメータにおいて、直角にはるかに近い入射角が、高反射性を作り出すことができる。適切に選ばれた格子面を有する２つの湾曲結晶が、１５ｋｅＶのＸ線エネルギーにおいて高い反射性を有するシュヴァルツシルト（Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ）対物レンズを作り出すように形成され得る。例えば、一次結晶ミラーが、Ｘ線を受け取り、それらを二次結晶ミラーに屈折させるように配置され得、それは次いで、Ｘ線を焦点に屈折させる。湾曲結晶シュヴァルツシルト対物レンズが、従来のＸ線光学素子を超えて収集の立体角を増加させ、それゆえ、試料上の光子束を増加させ、かつスループットを増加させる。
【００６０】
例えば、立方晶の実例では、格子面間の距離ｄが、以下によって与えられる。
【数３】
0006629193.tif 000004
【００６１】
式中、ｈ、ｋ、及びｌは、ミラー指数であり、ａは、結晶の格子定数である。５．４３Åの格子定数を有するシリコンの場合、＜３３３＞面の間隔ｄが、１．０４５Åである。従来のＸ線源、例えばＭｏ  ｋαなどの場合、波長λが０．７１Åである。ブラッグの式にこの波長を使用すると、
【数４】
0006629193.tif 000005
であり、
【００６２】
１．０４５Åの間隔ｄを用いて、第１のブラッグ反射が、１９．８６°にある。同様にクロムは、２．９１Åの格子定数を有し、Ｍｏ  ｋα放射の実例と同じで、＜３３３＞面の間隔ｄに０．５６Åの値を与えると、３９．３４°のブラッグ角である。この実例では、シリコンまたはクロムの＜３３３＞面が、湾曲基盤上に、またはその後湾曲される平坦基盤上にエピタキシャル成長され得る。
【００６３】
要約すれば、異なる格子面配向を有する異なる結晶材料が、特定の波長について異なる間隔ｄ及び結果として生じるＡＯＩを提供するために使用され得る。したがって、この種類の結晶照明システムが、大きな許容角度範囲を有する光学システムのために使用され得る。
【００６４】
システムの他の実施例には、広角Ｘ線散乱（ＷＡＸＳ）システム、Ｘ線回折（ＸＲＤ）システム、斜入射Ｘ線回折（ＧＩＸＲＤ）システム、高分解能Ｘ線回折（ＨＲＸＲＤ）システム等が含まれる。
【００６５】
本開示の全体にわたって記載された様々なステップは、コントローラ、例えば、単一のプロセッサシステム、またはその代わりに、複数のプロセッサシステムなどによって実行されてもよいことを認識されたい。その上、システムの異なるサブシステムは、本明細書に記載されたステップの少なくとも一部分を実行するのに適したコンピュータシステムを含んでもよい。したがって、前述の説明は、本発明への限定として解釈されるべきではなくて、単なる例示として解釈されるべきである。更に、１つ以上のコントローラシステムが、本明細書に記載された方法の実施形態のうちのいずれかの任意の他のステップ（複数可）を実行するように構成されてもよい。
【００６６】
加えて、コントローラシステムは、当該技術分野で既知の任意の様態で検出器システムに通信可能に結合されてもよい。例えば、コントローラシステムは、検出器システムと関連付けられた計算システムに結合されてもよい。別の実施例では、検出器システムは、コントローラシステムに結合された単一のコンピュータシステムによって直接制御されてもよい。
【００６７】
計測システムのコントローラシステムは、有線及び／または無線部分を含み得る伝送媒体によってシステムのサブシステムからデータもしくは情報を受信する及び／または取得するように構成されてもよい。このようにして、伝送媒体が、コントローラシステムとシステムの他のサブシステムとの間のデータリンクとして役立ち得る。
【００６８】
計測システムのコントローラシステムは、有線及び／または無線部分を含み得る伝送媒体によって他のシステムからデータもしくは情報（例えば、測定スペクトルもしくは画像、Ｑｘ及びＱｚマッピングデータ、統計上の結果、基準もしくは較正データ、訓練データ、モデル、抽出された特徴もしくは変換結果、変換されたデータセット、曲線適合、定性的及び定量的結果等）を受信する及び／または取得するように構成され得る。このようにして、伝送媒体は、コントローラシステムと他のシステム（例えば、メモリオンボード計測システム、外部メモリ、基準測定源、または他の外部システム）との間のデータリンクとして役立ち得る。例えば、コントローラシステムは、データリンク経由で記憶媒体（例えば、内部または外部メモリ）から測定データを受信するように構成され得る。例えば、検出システムを使用して取得されたスペクトル結果が、永続的または半永続的なメモリデバイス（例えば、内部または外部メモリ）内に格納されてもよい。これに関して、スペクトル結果が、オンボードメモリからまたは外部メモリシステムからインポートされてもよい。その上、コントローラシステムが、データを伝送媒体経由で他のシステムに送信してもよい。例えば、プロセッサシステムによって判定された定性的及び／または定量的結果が、外部メモリ内に通信され格納されてもよい。これに関して、測定結果が、別のシステムにエクスポートされてもよい。
【００６９】
コントローラシステムは、限定されるものではないが、パーソナルコンピュータシステム、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、または当該技術分野で既知の任意の他のデバイスを含んでもよい。一般に、用語「プロセッサシステム」は、メモリ媒体からの命令を実行する、１つ以上のプロセッサ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。方法を実装するプログラム命令、例えば本明細書に記載されるものなどが、伝送媒体、例えば、配線、ケーブル、または無線伝送リンクなどにわたって伝送され得る。プログラム命令は、コンピュータ可読媒体（例えば、メモリ）内に格納されてもよい。例示的なコンピュータ可読媒体は、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気もしくは光学ディスク、または磁気テープを含む。
【００７０】
計算アルゴリズムは、普通、使用されている１つ以上のアプローチ、例えば、計算ハードウェア、並列化、計算の分布、負荷分散、マルチサービスサポート、動的荷重の最適化等の設計及び実装形態などを用いて、計測用途に最適化される。アルゴリズムの異なる実装形態は、ファームウェア、ソフトウェア、ＦＰＧＡ、プログラム可能な光学素子構成要素等で構成され得る。
【００７１】
データ分析及び適合のステップは、以下の目的、すなわち、ＣＤ、ＳＷＡ、形状、応力、焦点／線量、オーバーレイ、及び／またはそれらの任意の組み合わせの測定、計測システムのモデル化及び／または設計、ならびに計測ターゲットのモデル化、設計、及び／または最適化のうちの１つを遂行するために使用され得る。
【００７２】
ここで提示される本発明のある特定の実施形態は、概して半導体計測及びプロセス制御の分野に取り組み、ハードウェア、アルゴリズム／ソフトウェア実装形態、及びアーキテクチャに限定されず、上記に要約される実例を使用する。
【００７３】
前述の発明が、理解の明瞭さの目的でいくらか詳細に記載されるが、ある特定の変更及び修正が添付の特許請求の範囲内で実施され得ることは明白になるであろう。本発明のプロセス、システム、及び装置を実施する多くの代替法が存在することに留意されたい。例えば、それらの技法は、半導体ウェハ以外に、例えばレチクルなどの他の種類の試料に適用され得る。したがって、本実施形態は、例示的であり、かつ制限的ではないとみなされ、本発明は、本明細書に提示される詳細に限定されない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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