(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルオブジェクトの表面を特徴化するための方法であって、
第１の解像度を有する第１の測定システムを用いて、サンプルオブジェクトの表面に生じるパラメータ変動の参照較正テーブルを生成するステップと、
パラメータ変動によって特徴化される画素に前記サンプルオブジェクトの前記表面を分割するステップと、
前記表面のブロックを前記画素のそれぞれのグループとして定義するステップと、
前記第１の解像度より低い第２の解像度を有する第２の測定システムを用いて、（ｉ）異なるそれぞれのタイプの偏光を有する放射によって前記表面の複数の走査の際に前記画素を照射し、（ｉｉ）前記走査の各々に応答して前記画素からのはね返り放射を検出するステップと、
走査ごとに、（ｉ）各ブロックにおける前記画素グループからの前記はね返り放射に応答して、前記ブロックのそれぞれのブロック特徴量を構築し、（ｉｉ）前記ブロックの前記それぞれのブロック特徴量を使用してブロック特徴量変動を判断するステップと、
前記第１の解像度での測定に基づくパラメータ変動の前記参照較正テーブルと、前記第１の解像度より低い前記第２の解像度で測定に基づく前記ブロック特徴量変動との間の相関に応じて、前記ブロック特徴量変動に応答して、テストオブジェクトの次の調査で使用するために、前記偏光タイプのうちの１つを選択するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記画素が前記表面をタイル張りにし、前記ブロックがそれぞれの隣接画素グループを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記偏光タイプが、第１の偏光方向を有する第１の線形偏光、前記第１の偏光方向とは異なる第２の偏光を有する第２の線形偏光、左円形偏光、右円形偏光、第１の楕円形偏光、および前記第１の楕円形偏光と異なる第２の楕円形偏光のうちの少なくとも２つを備えており、前記第１および第２の楕円形偏光が０〜１の離心率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記はね返り放射を検出するステップが、ブライトフィールド放射、グレーフィールド放射およびダークフィールド放射のうちの少なくとも１つを検出する工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記それぞれのブロック特徴量を構築するステップが、所与のブロックにおける前記画素からの前記はね返り放射のそれぞれの強度のブロック特徴量関数を定義する工程と、前記ブロックについて前記ブロック特徴量関数を評価する工程とを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ブロック特徴量関数が前記それぞれの強度の算術的平均を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記テストオブジェクトの調査が、
テストオブジェクト画素のテストオブジェクトブロックを形成するステップと、
前記テストオブジェクト画素からのはね返り放射のそれぞれのテストオブジェクト強度について前記ブロック特徴量関数を評価するステップと、
を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ブロック特徴量変動を判断するステップが、最高ブロック特徴量変動を判断する工程を備えており、前記偏光タイプのうちの１つを選択するステップが、前記最高ブロック特徴量変動を有する前記走査について前記偏光タイプを選択する工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
サンプルオブジェクトの表面を特徴化するための方法であって、
第１の解像度を有する第１の測定システムを用いて、サンプルオブジェクトの表面に生じるパラメータ変動の参照較正テーブルを生成するステップと、
パラメータ変動によって特徴化される画素に前記サンプルオブジェクトの前記表面を分割するステップと、
前記表面のブロックを前記画素のそれぞれのグループとして定義するステップと、
前記第１の解像度より低い第２の解像度を有する第２の測定システムを用いて、（ｉ）異なるそれぞれのタイプの偏光を有する放射によって前記表面の複数の走査の際に前記画素を照射し、（ｉｉ）前記走査の各々に応答して前記画素からのはね返り放射を検出するステップと、
各ブロックにおける前記画素グループからの前記はね返り放射に応答して、前記ブロックのそれぞれの複合ブロック特徴量を構築するステップと、
前記ブロックの前記複合ブロック特徴量を使用して複合ブロック特徴量変動を判断するステップと、
前記第１の解像度での測定に基づくパラメータ変動の前記参照較正テーブルと、前記第１の解像度より低い前記第２の解像度で測定に基づく前記複合ブロック特徴量変動との間の相関に応じて、テストオブジェクトの次の調査に使用するために前記偏光タイプのうちの２つ以上を選択するステップと、
を備える方法。
【請求項１０】
前記それぞれの複合ブロック特徴量を構築するステップが、
前記複数の走査のうちの少なくとも２つ、および所与のブロックにおける前記画素からの前記はね返り放射の強度の複合ブロック特徴量関数を定義する工程と、
前記ブロックについて前記複合ブロック特徴量関数を評価する工程と、
を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記テストオブジェクトの調査が、
テストオブジェクト画素のテストオブジェクトブロックを形成するステップと、
前記テストオブジェクト画素からのはね返り放射のそれぞれのテストオブジェクト強度について前記複合ブロック特徴量関数を評価するステップと、
を備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記複合ブロック特徴量変動を判断するステップが、最高複合ブロック特徴量変動を判断する工程を備えており、前記２つ以上の偏光タイプを選択するステップが、前記最高複合ブロック特徴量変動を形成する前記走査に対応する前記偏光タイプを選択する工程を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
サンプルオブジェクトの表面を特徴化するための装置であって、
第１の解像度での測定に基づいてサンプルオブジェクトの表面に生じるパラメータ変動の参照較正テーブルを生成し、前記パラメータ変動によって特徴化される画素に前記サンプルオブジェクトの前記表面を分割し、前記表面のブロックを前記画素のそれぞれのグループとして定義するように構成されているプロセッサと、
異なるそれぞれのタイプの偏光を有する放射によって前記表面の複数の走査の際に前記画素を照射し、前記走査の各々に応答して前記画素からのはね返り放射を検出するように構成されている、前記第１の解像度より低い第２の解像度を有する放射スキャナーと、
を備えており、
前記プロセッサがさらに、
走査ごとに、（ｉ）各ブロックにおける前記画素グループからの前記はね返り放射に応答して前記ブロックのそれぞれのブロック特徴量を構築し、（ｉｉ）前記ブロックの前記ブロック特徴量を使用してブロック特徴量変動を判断するように、さらに、
前記第１の解像度での測定に基づくパラメータ変動の前記参照較正テーブルと、前記第１の解像度より低い前記第２の解像度で測定に基づく前記ブロック特徴量変動との間の相関に応じて、テストオブジェクトの次の調査に使用するために前記偏光タイプのうちの１つを選択するように構成されている装置。
【請求項１４】
サンプルオブジェクトの表面を特徴化するための装置であって、
第１の解像度での測定に基づいてサンプルオブジェクトの表面に生じるパラメータ変動の参照較正テーブルを生成し、前記パラメータ変動によって特徴化される画素に前記サンプルオブジェクトの前記表面を分割し、前記表面のブロックを前記画素のそれぞれのグループとして定義するように構成されているプロセッサと、
異なるそれぞれのタイプの偏光を有する放射によって前記表面の複数の走査の際に前記画素を照射し、前記走査の各々に応答して前記画素からのはね返り放射を検出するように構成されている、前記第１の解像度より低い第２の解像度を有する放射スキャナーと、
を備えており、
前記プロセッサがさらに、
各ブロックにおける前記画素グループからの前記はね返り放射に応答して前記ブロックのそれぞれの複合ブロック特徴量を構築するように、
前記ブロックの前記複合ブロック特徴量を使用して複合ブロック特徴量変動を判断するように、さらに、
前記第１の解像度での測定に基づくパラメータ変動の前記参照較正テーブルと、前記第１の解像度より低い前記第２の解像度で測定に基づく前記複合ブロック特徴量変動との間の相関に応じて、テストオブジェクトの次の調査に使用するために、前記偏光タイプのうちの２つ以上を選択するように構成されている装置。
【請求項１５】
サンプルオブジェクトの表面を特徴化するための方法であって、
第１の解像度でのシミュレーション測定に基づいてサンプルオブジェクトの表面に生じるパラメータ変動の参照較正テーブルを生成するステップと、
前記サンプルオブジェクトの前記表面をシミュレーション表面としてシミュレーションし、前記シミュレーション表面のシミュレーション特徴を定義するステップと、
前記パラメータ変動によって特徴化される画素に前記シミュレーション表面を分割するステップと、
前記シミュレーション表面のブロックを前記画素のそれぞれのグループとして定義するステップと、
前記第１の解像度より低い第２の解像度で、（ｉ）異なるそれぞれのタイプの偏光を有する放射によって前記シミュレーション表面の複数の走査の際に前記画素の照射をシミュレーションし、（ｉｉ）前記走査の各々に応答して前記画素からのはね返り放射の検出をシミュレーションするステップと、
走査ごとに、（ｉ）各ブロックにおける前記画素グループからの前記はね返り放射に応答して前記ブロックのそれぞれのブロック特徴量を構築し、（ｉｉ）前記ブロックの前記ブロック特徴量を使用してブロック特徴量変動を判断するステップと、
前記第１の解像度での測定に基づくパラメータ変動の前記参照較正テーブルと、前記第１の解像度より低い前記第２の解像度で測定に基づく前記ブロック特徴量変動との間の相関に応じて、テストオブジェクトの次の物理的調査に使用するために、前記偏光タイプのうちの１つを選択するステップと、
を備える方法。
【請求項１６】
前記ブロック特徴量変動を判断するステップが、最高ブロック特徴量変動を判断する工程を備えており、前記偏光タイプのうちの１つを選択するステップが、前記最高ブロック特徴量変動を有する前記走査について偏光タイプを選択する工程を備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
サンプルオブジェクトの表面を特徴化するための方法であって、
第１の解像度でのシミュレーション測定に基づいてサンプルオブジェクトの表面に生じるパラメータ変動の参照較正テーブルを生成するステップと、
前記サンプルオブジェクトの前記表面をシミュレーション表面としてシミュレーションし、前記シミュレーション表面のシミュレーション特徴を定義するステップと、
前記パラメータ変動によって特徴化される画素に前記シミュレーション表面を分割するステップと、
前記シミュレーション表面のブロックを前記画素のそれぞれのグループとして定義するステップと、
前記第１の解像度より低い第２の解像度で、（ｉ）異なるそれぞれのタイプの偏光を有する放射によって前記シミュレーション表面の複数の走査の際に前記画素の照射をシミュレーションし、（ｉｉ）前記走査の各々に応答して前記画素からのはね返り放射の検出をシミュレーションするステップと、
各ブロックにおける前記画素グループからの前記はね返り放射に応答して、前記ブロックのそれぞれの複合ブロック特徴量を構築するステップと、
前記ブロックの前記複合ブロック特徴量を使用して複合ブロック特徴量変動を判断するステップと、
前記第１の解像度での測定に基づくパラメータ変動の前記参照較正テーブルと、前記第１の解像度より低い前記第２の解像度で測定に基づく前記複合ブロック特徴量変動との間の相関に応じて、テストオブジェクトの次の物理的調査に使用するために前記偏光タイプのうちの２つ以上を選択するステップと、
を備える方法。
【請求項１８】
前記ブロック特徴量変動を判断するステップが、最高複合ブロック特徴量変動を判断する工程を備えており、前記２つ以上の偏光タイプを選択するステップが、前記最高複合ブロック特徴量変動を形成する前記走査に対応する前記偏光タイプを選択する工程を備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
サンプルオブジェクトの表面を特徴化するための方法であって、
非変動パラメータによって特徴化される画素にサンプルオブジェクトの表面を分割するステップと、
前記表面のブロックを前記画素のそれぞれのグループとして定義するステップと、
異なるそれぞれのタイプの偏光を有する放射によって前記表面の複数の走査の際に前記画素を照射するステップと、
前記走査の各々に応答して前記画素からのはね返り放射を検出するステップと、
走査ごとに、（ｉ）各ブロックにおける前記画素グループからの前記はね返り放射に応答して前記ブロックのそれぞれのブロック特徴量を構築し、（ｉｉ）前記ブロックの前記ブロック特徴量を使用してブロック特徴量変動を判断し、（ｉｉ）前記ブロックの前記ブロック特徴量と前記非変動パラメータとの間の相関係数を形成するステップと、
前記ブロック特徴量変動に応答して、テストオブジェクトの次の検査に使用するために最高相関係数を有する走査に対して前記偏光タイプのうちの１つを選択するステップと、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、２００７年７月１６日に出願された米国仮特許出願第６０／９５０，０７７号の利点を請求するものであり、これは参照によって本明細書に組み込まれている。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]本発明は概して品質検査に、より具体的には高スループット検査に関する。
【発明の背景】
【０００３】
[0003]ウェーハ製造設備において、光学システムを使用する走査は、ウェーハの欠陥や凹凸などを検査するための公認方法の１つである。走査アプローチは、ウェーハの全部または特定領域、例えばウェーハのダイやセルに照射し、また、散乱、回折および／または反射放射であってもよいはね返り放射の１つ以上のパラメータを測定する。測定されたパラメータは、通常はセル同士またはダイ同士の比較で、あるいは事前判断値との比較で「標準」パラメータとされる他の観点と比較されることがあり、照射領域が規定内であるか否かを判断する。
【０００４】
[0004]今日のウェーハの要素の最小特徴部は通常、数十ナノメートル程度の寸法を有している。ウェーハをこの程度の大きさに特徴化するためのシステムは当分野で公知であり、例えば走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査Ｘ線顕微鏡（ＳＸＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）および光学臨界寸法（ＯＣＤ）ツールがある。しかしながら、このようなシステムの走査レートは通常極端に低いため、システムは普通、比較的少数のウェーハを特徴化または検査するために使用されるにすぎない。これらのシステムが、全体で３００ｍｍのウェーハに使用される場合、手順には多くの時間または日数がかかる。
【０００５】
[0005]Ｌｅｖｉｎらへの米国特許第６，８６２，４９１号の開示は参照によって本明細書に組み込まれる。要約部分は、「以前にもましてさらに高い感度でウェーハの表面のプロセス変動の低解像度効果を検出できるように、半導体ウェーハ光学検査システムのプロセス監視能力を拡張する方法」について述べている。
【０００６】
[0006]Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．５７５２，２００５において、Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｍ．Ｓｉｖｅｒによって編集されたＭｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ＸＩＸにおけるＯｍｏｒｉらによる「Ｎｏｖｅｌ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ｈａｌｆ  ｐｉｔｃｈ  ５５ｎｍ  ａｎｄ  ｂｅｌｏｗ」と題された論文が参照によって本明細書に組み込まれる。本論文は表面検査システムに関する。
【０００７】
[0007]以下の米国特許および特許出願は、すべてが参照によって本明細書に組み込まれており、表面検査システムに関する：第６，５１２，５７８号、第６，６９３，２９３号、第７，０２７，１４５号、第７，２４８，３５４号、第７，２９８，４７１号、第７，３６９，２２４号、第７，３７２，５５７号、第２００４／０２３９９１８号、第２００６／００９８１８９号、第２００６／０１９２９５３号、第２００６／０２３２７６９号、第２００７／００４６９３１号、第２００８／００９４６２８号。
【０００８】
[0008]しかしながら、これらのシステムは現在使用可能であるにもかかわらず、改良された表面検査方法が望ましい。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]本発明の実施形態では、オブジェクト、通常は生成ウェーハなどのウェーハの表面を調査するために使用される最適なタイプの偏光放射が判断される。該放射は線形、円形または楕円形の偏光放射を備えることがある。通常、周期的構造を有する領域を含む表面の異なる領域は、使用される偏光放射タイプに応じて該偏光放射を様々に反射する。
【００１０】
[0010]一実施形態では、物理的基準ウェーハがまず、通常は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などのシステムによってライン幅などの調査中パラメータを測定することによって特徴化されて、該調査中パラメータの基準測定値を生成する。該基準ウェーハは次いで異なるタイプの偏光放射で走査されて、各それぞれの走査は、該表面上にスポットの焦点を合わせて、該表面全体の該スポットを走査する。該スポットは、該表面が分割される画素のサイズを定義する。通常はスポットあたり３〜４個の画素であるが、他の数の画素も可能である。該異なるタイプの偏光放射は、様々に配向された線形偏光放射、左および右の円形偏光放射、および異なる離心率を有する左および右の楕円形偏光放射を備えている。プロセッサは、該基準ウェーハの該表面上の画素からのブライトフィールドおよび／またはグレーフィールドおよび／またはダークフィールドのはね返り放射測定値を記憶している。該プロセッサは該画素を複数のブロック、通常は５０画素程度の辺を有する矩形ブロックにグルーピングし、該ブロックの各々についてそれぞれのブロック特徴量を算出する。
【００１１】
[0011]開示されている実施形態では、ブロック特徴量は、所与のタイプの偏光放射に対する、該ブロックの該画素すべての該はね返り放射測定値の関数である。例えば、ブロック特徴量は、左円形偏光放射の該画素すべての該ブライトフィールド測定値の算術的平均であってもよい。該プロセッサは、該異なるタイプの偏光放射によって生成されたブロック特徴量を該基準測定値と比較する。該比較によって、該プロセッサは、該基準測定値の変化に対して最高のブロック特徴量変化を生成する偏光放射のタイプ、つまり、該ブロック特徴量が該基準測定値の変化に対して最大感度を有している偏光放射のタイプを選択する。該プロセッサは、生成、較正または検索および開発ウェーハなどのテストオブジェクトを調査または走査する際に該選択されたタイプを使用し、また該オブジェクトのブロック特徴量を生成するために該関数を使用する。該ブロック特徴量は、該基準測定値と同様に、かつ概して同じ解像度で該オブジェクトを特徴化してもよいが、該ブロック特徴量を生成するための走査は、該オブジェクトの該基準測定値を形成するのに必要な時間のごくわずかである。
【００１２】
[0012]代替実施形態では、複合ブロック特徴量は、２つ以上の異なるタイプの偏光放射に対する該ブロックの該画素すべての該はね返り放射測定値の生成関数である。例えば、複合ブロック特徴量は、第１の線形偏光の該ブライトフィールド（またはグレーフィールド）測定値の第１の倍数と、該第１の偏光に直交する線形偏光の該ブライトフィールド（またはグレーフィールド）測定値の第２の倍数の線形結合から形成されてもよく、該線形結合は、該複合ブロック特徴量を形成するために該ブロックの該画素すべてで合計される。一般的に、複合ブロック特徴量は、該異なるタイプの偏光およびこれらのブライトフィールド、グレーフィールドおよび／またはダークフィールド測定値から形成された関数であってもよい。該プロセッサは異なる複合ブロック特徴量を該基準測定値と比較する。該比較から、該プロセッサは、該基準測定値の変化に対して最大感度を有する該複合ブロック特徴量変化を選択する。オブジェクトを調査するために、該プロセッサは、該選択された複合ブロック特徴量を生成する該関数に必要な偏光放射タイプによる該オブジェクトの走査のデータを使用し、該関数を使用して該オブジェクトの複合ブロック特徴量を生成する。
【００１３】
[0013]さらなる代替実施形態では、物理的基準ウェーハからのデータを使用するのではなく、該プロセッサはシミュレーションおよび他のソースからのデータを使用して、シミュレーション基準ウェーハの特徴を設定する。該プロセッサは、該物理的基準ウェーハについて上述されたのと実質的に類似の動作、例えば異なるタイプの偏光放射によって該シミュレーションウェーハの照射をシミュレーションするステップを実行する。該シミュレーションの結果より、該プロセッサは、物理的テストオブジェクトを照射する１つ以上のタイプの偏光放射を判断することができる。
【００１４】
[0014]本発明は、以下に簡単に説明される図面と合わせて、本発明の実施形態に関する以下の詳細な説明からより完全に理解される。
【実施形態の詳細な説明】
【００１５】
[0023]次に、本発明の実施形態に従った表面調査装置２０の概略図である図１を参照する。装置２０はサンプルオブジェクトおよびテストオブジェクトの表面の放射スキャナーとして作用し、これらは通常基準ウェーハおよび生成ウェーハである。この装置は、表面２６を照射するのに使用されるビーム３０を生成する放射ソース２２を備えている。ここで、例証として、表面２６はウェーハ２８の表面を備えるものとされるが、本発明の実施形態は、実質的に任意の表面の照射および／または調査に使用可能である点が認識される。ウェーハ２８は通常、この表面上に形成されている多数の略類似のダイ２４を有している。各ダイにはメモリセル、論理セルまたはこれらのグループやコンポーネントなどの多数の機能特徴部２５がある。以下の説明において、特定のダイ２４は、識別ダイ番号の末尾に添え字を付加することによって、例えばダイ２４によって相互に区別される。加えて、生成ウェーハや較正に使用されるウェーハなどの特定のウェーハやウェーハ２８のタイプは、識別ウェーハ番号の末尾に添え字を付加することによって、例えば生成ウェーハ２８Ｐおよび較正ウェーハ２８Ｃによって区別される。ソース２２は通常レーザーであるが、適切な紫外線（ＵＶ）や遠赤外線（ＤＵＶ）ソースなどの他の適切な放射ソースがビーム３０を生成するのに使用されてもよい。オペレータ３１は装置２０をコントロール可能であり、あるいは代替的に装置は、完全に自動的に動作するように構成されてもよい。
【００１６】
[0024]本発明の実施形態はまたコンピュータシミュレーションウェーハを使用してもよい。本明細書の説明において、シミュレーションウェーハは、シミュレーションウェーハの識別ウェーハ番号の頭に添え字を有することによって、例えばシミュレーションウェーハＳ２８によって物理的ウェーハと区別される。コンピュータシミュレーションウェーハは通常、ソフトウェア命令および／またはデータとしてメモリ３８に記憶されている。
【００１７】
[0025]以下の説明を明確にするために、表面２６は、ｘ軸が紙面に平行であり、かつｙ軸が紙面に垂直なｘ−ｙへ面を定義するものとする。ｚ軸は、図１に示されているように、ｘ−ｙ平面に垂直である。この説明はまた、明確にするために、ウェーハの左辺および下部などの、図面に関する位置的表現を使用する。軸および位置的表現は任意であり、本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。
【００１８】
[0026]例証として、ビーム３０は、通常、回転ミラーおよび／または音響光学偏光器を使用してｘ方向のビームを走査するビーム走査モジュール３４に入るものと仮定される。モジュール３４は１セットの投影光学要素４６の一部である。モジュール３４の機能を実行するシステムは当分野で公知である。Ｆｅｌｄｍａｎらへの米国特許第６，８５３，４７５号および第６，８０９，８０８号はこのようなシステムの例を説明しており、参照によって本明細書に組み込まれる。モジュール３４はプロセッサ３６によってコントロールされ、これはまた装置２０の他の要素を操作する。代替的にモジュール３４は投影光学要素４６には存在せず、この場合装置２０は、ビーム３０が表面２６のエリアを照らすエリアイメージング構成で配列されてもよい。この構成では、表面２６はウェーハを移動させることによって走査可能である。両システムにおいて、より詳細に後述される画素サイズは実質的に同一である。当業者は本明細書の説明を、必要に応じて変更して、エリア構成に適合させることができる。
【００１９】
[0027]プロセッサ３６はメモリ３８に結合されており、ここには、装置の動作に対するソフトウェア命令３９が記憶されている。命令３９は、電子形態で、あるいは磁気記憶ディスクやコンピュータ読み取り可能なコンパクトディスクなどの有形媒体で、あるいは電子データの永続記憶用に当分野で公知の手段によってコンピュータソフトウェア製品として装置２０に供給可能である。
【００２０】
[0028]投影光学要素４６は、プロセッサ３６のコントロールによってビーム３０の偏光を変化させる１つ以上の偏光要素２１を含んでいる。ビーム３０は通常偏光されており、この場合、本明細書では偏光器２１とも称される要素２１は半波長または４分の１波長プレート、あるいはこれらのプレートの組み合わせを備えてもよく、これらのプレートはビーム３０を受け取り、また偏光器２１を出るビームの特徴を変更する。プロセッサ３６は、プレートを出るビームの特徴を定義するために、半波長または４分の１波長プレートの軸を回転させることができる。ビーム３０が偏光されていない場合、要素２１は通常線形偏光器を備えており、これには半波長または４分の１波長プレートが続くことがある。
【００２１】
[0029]従って、偏光器２１はビーム３０を偏光放射の３つのモードのうちの１つ、つまり線形、円形または楕円形偏光放射に変換することができ、ここで楕円形偏光放射の離心率ｅは範囲０＜ｅ＜１である。プロセッサ３６は具体的な走査の偏光モードを選択することができ、またモードのパラメータを定義することができる。プロセッサが定義するパラメータはモードに左右される：つまり線形偏光モードではパラメータ偏光方向であり、円形偏光モードではパラメータは、偏光が左または右円形偏光放射であるか否かを設定し、楕円形偏光モードではパラメータは偏光放射の離心率ｅ、ならびに出て行く放射が左または右いずれの楕円形偏光であるかを設定する。偏光モードおよびこのモードに適用するパラメータの組み合わせは以下偏光タイプと称される。例えば、あるタイプの偏光がｙ軸に沿って線形偏光されている放射である場合、このモードは線形であり、このモードのパラメータはｙ軸方向である。
【００２２】
[0030]要素４６はまた、中継レンズ４２および対物レンズ４４として図１に概略的に示されている他の要素を含んでいる。投影光学部品４６は、ビーム３０からの放射を表面２６のスポット４９に投影して焦点を合わせるように機能する。光学部品４６はまたビームスプリッター５２を含んでおり、これによって表面２６へのビーム３０の透過が可能になる。
【００２３】
[0031]通常、スポット４９は表面２６の狭い領域をカバーしており、またこの領域のサイズは通常、表面が分割される矩形画素５８のサイズを管理する。スポット４９、ひいては画素のサイズは、ソース２２の波長および光学部品の開口数を含む複数の係数の関数である。画素サイズは通常、表面にダイ２４を形成する際に使用される設計ルールに従って選択される。例えば、各画素５８は、１辺が８０〜１６０ｎｍの範囲の正方形であってもよい。用いられる画素５８が表面２６をタイル張りにする、つまり完全にカバーしてもよく、これは、一部の実施形態では、表面の選択領域のみが走査されることもあるため、装置２０が表面全体を必ず走査すると解釈されるべきではない。
【００２４】
[0032]ウェーハ２８が、プロセッサ３６によってコントロールされているモーションステージ２９に搭載される。ステージ２９はウェーハを回転させて並行移動し、さらに別個のｘ、ｙおよびｚ平行移動ステージならびに１つ以上の回転ステージを使用してウェーハに焦点を合わせる。プロセッサ３６はモーションステージの動きならびにモジュール３４によって実行される走査をコントロールするため、表面２６の実質的に一部がビーム３０で照射されることがある。モジュール３４およびステージ２９によって生成される具体的なモーションについてはより詳細に後述する。
【００２５】
[0033]スポット４９からのはね返り放射は通常３つの形態がある：表面２６から略鏡面的に反射される放射を備えるブライトフィールド放射と、通常、鏡面反射放射の経路に対して比較的大きな角度で表面２６から散乱される放射であるダークフィールド放射と、概して鏡面反射放射の経路とダークフィールド放射の間の角度で表面２６から散乱されるグレーフィールド放射。概して、表面２６を調査する際、全３つの形態のはね返り放射が測定されてもよい。
【００２６】
[0034]装置２０において、ビーム３０は表面２６に略法線的に入射するように配列されるが、装置は、非法線的入射角度で動作するように設定されてもよい。ミラー５４は、ビーム３０、ならびにスポット４９からのはね返り鏡面放射の自由通過を可能にするホールを中央に有している。スポット４９からの鏡面放射は対物レンズ４４を横切っており、ビームスプリッター５２によってレンズ５６を介してブライトフィールド検出器６６に反射される。一部の実施形態では、偏光分析器２３は検出器６６の前にある。対物レンズ４４、ビームスプリッター５２およびレンズ５６は１セットの受信光学部品６３の一部である。
【００２７】
[0035]ミラー５４はグレーフィールド放射をスポット４９から１つ以上のグレーフィールド検出器５０に反射する。検出器４８は入ってくるダークフィールド放射を測定する。一部の実施形態では、偏光分析器２７および３３はそれぞれ、それぞれのグレーフィールド検出器およびダークフィールド検出器の前にある。簡潔にするために、図１においては、１つの環状グレーフィールド検出器の断面および２つのダークフィールド検出器が示されているが、任意の適切な数の各タイプが装置２０で使用されてもよい。通常、ダークフィールド検出器およびグレーフィールド検出器は、ビーム３０にほぼ対称に効果的に分布されている。例証として、装置２０は、全６個のブライトフィールド検出器、グレーフィールド検出器およびダークフィールド検出器を備えているものとする。
【００２８】
[0036]分析器２３、２７および３３のモードおよび／またはパラメータは、もしあれば、通常は偏光器２１のモードおよびパラメータに対応するようにプロセッサ３６によって設定される。
【００２９】
[0037]スポット４９からのはね返り放射は検出器６６、５０および４８の各々に衝突し、検出器は、これらの受信放射強度に従って画素５８ごとにそれぞれの信号レベルを生成する。各検出器の特定の信号レベルは、照射中の画素の機能的および／または構造的特徴部、ならびにビーム３０の強度および偏光方向の特徴である。従って、最大６個の異なる検出器レベルまたは受信放射強度レベルから形成された行列は各画素５８と関連付けられてもよく、具体的な画素の行列の要素値は画素の機能的／構造的特徴に左右される。例えば、普通半導体ウェーハで使用されているような導電材料ラインを備える画素は通常、絶縁体と関連した行列と比較してかなり異なる行列を有している。
【００３０】
[0038]上記のように、装置２０はブライトフィールド、グレーフィールドおよびダークフィールドのはね返り放射を監視してもよい。代替的に、装置２０は、これらのはね返り放射のすべてを監視しなくてもよい。特に言及されない限り、簡潔にするために、以下の説明は、はね返りブライトフィールド放射からの信号のみが使用されるため検出器６６のみが動作可能であるとする。当業者はこの説明を、必要に応じ変更させて、ブライト、グレーおよび／またはダークフィールドからの信号が使用される実施形態に適合させることができる。
【００３１】
[0039]通常、プロセッサ３６は可能な限り迅速に表面２６を調査する。プロセッサは通常表面の連続画素に照射することによって調査を実行し、各画素はｙ方向で表面２６を平行移動する一方でｘ方向でビーム３０を走査することによって調査される。調査にかかる時間を短縮するために、プロセッサ３６はビーム３０の走査レートおよび表面２６の平行移動レートを可能な限り高く設定してもよいのに対して、検出器６６で受容可能な信号対雑音レベルを提供し、かつスポット４９ごとの受容可能な画素数を維持する。通常、表面２６の機械的走査レートは８０〜２６０ｍｍ／秒の範囲にある。
【００３２】
[0040]例証として、本明細書の説明は、装置２０が、表面２６の単一スポット４９を照射する１つのビーム３０を使用するとする。例えばビーム３０を多数のビームに多重化することによって、および／または複数の放射ソースを使用することによって実質的に同時に表面２６の複数のスポットを照射する方法は当分野で公知である。当業者は、本明細書の説明を、必要に応じて変更して、実質的に同時に複数のスポットに照射して、かつ照射表面のそれぞれの領域の測定値を導出するシステムに適合させることができる。
【００３３】
[0041]図２は、本発明の実施形態に従った表面２６の概略図である。表面は略合同なダイ８０に分割されるものとし、これらのダイの各々は通常、メモリなどの電子デバイスの一部として最終的には使用される。１辺が１ｍｍの正方形のダイに、上記例示された範囲内で１００ｎｍの例示的画素寸法を使用すると、各ダイは１０，０００×１０，０００個の画素を備える。例証として、ダイおよびダイを備える画素はデカルトアレイとして配列されるものとするため、いずれの特定のダイまたはいずれの特定の画素もｘ座標およびｙ座標よって一意に識別可能である。
【００３４】
[0042]本発明の実施形態では、比較的多数の画素が等しいサイズのブロック８２にグルーピングされる。ブロック８２を形成する５０×５０個の画素のグルーピングについて、１辺が１ｍｍの各ダイ８０は２００×２００個のブロックから形成されている。一実施形態では、ブロック８２は３２×３２個の画素のグループである。しかしながら、各ブロック８２は便宜的な数の画素を備えてもよい点が理解される。ブロック８２は通常矩形であるが、この条件が満たされる要件がないため、ブロックは隣接画素の便宜的な閉形状（ｃｌｏｓｅｄ  ｆｉｇｕｒｅ）として形成されてもよい点も理解される。
【００３５】
[0043]ブロック特徴量は特定のブロック８２について判断される。各ブロック特徴量は、ブロックの画素の測定値のヒストグラムから形成される。ヒストグラムは、例えばブロックの画素からのブライトフィールドはね返り放射の強度の周波数をプロットする１次元（１Ｄ）であってもよい。代替的に、ヒストグラムは、例えばブロックの画素からのブライトフィールドはね返り放射の順列対（隣接画素の強度および強度拡散）の周波数をプロットする２次元（２Ｄ）であってもよい。
【００３６】
[0044]さらに代替的に、一般的にブロック特徴量のヒストグラムはｎ次元（ｎＤ）であってもよく、ここでｎは自然数であり順列ｎタプル（ｘ1、ｘ2、ｘ3、…ｘn）（ここでｘ1…は画素測定のパラメータである）の周波数をプロットする。ブロック特徴量に使用可能な４次元ヒストグラムの一例は４タプル（Ｉb、Ｓb、Ｖb、Ｉg）の周波数プロットし、ここでＩbはブロックの特定の画素からのはね返りブライトフィールド放射の強度であり、Ｓbは特定の画素の最も近い隣接画素のはね返りブライトフィールド放射強度の拡散であり、ＶbはＳｂの変動率（ｖａｒｉａｔｉｏｎ）であり、Ｉgは特定の画素からのはね返りグレーフィールド強度である。
【００３７】
[0045]ブロック特徴量はヒストグラムの値を表す数字である。例えば、１Ｄヒストグラムについて、分布パーセンテージ、算術的平均またはヒストグラム値のメジアンが算出可能であり、パーセンテージ、平均またはメジアンはブロック特徴量として使用される。
【００３８】
[0046]本発明の実施形態では、ブロック特徴量は、表面２６に入射する放射の特定の偏光タイプについて判断される。より詳細に後述されるように、特定のタイプの偏光は通常、異なる偏光タイプごとにブロック特徴量を構築することによって、また最初に較正ウェーハの調査によって調査される１つまたは複数のパラメータに最適特徴量を付与するタイプを判断することによって判断される。
【００３９】
[0047]図３は、生成ウェーハを調査する際に使用される偏光タイプを判断するプロセスについて説明するフローチャート１００であり、図４は、本発明の実施形態に従ったプロセスを実行する際にプロセッサ３６によって形成されるテーブルを示している。フローチャート１００で説明されているプロセスは命令３９を使用してプロセッサ３６によって実行されるものとされ、またテストされるオブジェクトが走査される偏光放射のタイプを発見する。以下、例証として、テストされるオブジェクトは生成ウェーハ２８Ｐとされる。
【００４０】
[0048]フローチャート１００によって説明されるプロセスには２つのセクションがあり、第１は結果生成セクション１０１であり、第２は分析セクション１０５である。
【００４１】
[0049]セクション１０１において、準備ステップ１０２では、較正オブジェクトが準備される。較正オブジェクトは較正ウェーハ、生成ウェーハにおいて較正領域を有する生成ウェーハ、または測定される１つまたは複数のパラメータの既知の変動を提供する適切なオブジェクトを備えてもよい。以下、例証として、較正オブジェクトは、物理的に製造された較正ウェーハ２８Ｃを備えているとする。一部の実施形態では、焦点露光マトリクス（ＦＥＭ）ウェーハは較正ウェーハ２８Ｃとして使用される。当分野で公知であるように、ＦＥＭウェーハは、レチクルが、焦点および露光設定の複数の組み合わせを有するマスクを、フォトレジストで被覆されているウェーハに曝すウェーハを備えている。ＦＥＭウェーハは、通常は、所望のプロファイルおよびライン幅に、最も緊密に一致するレジスト特性およびライン幅と対応する焦点および露光設定を判断するＣＤ−ＳＥＭ（臨界寸法走査電子顕微鏡）によって特徴付けられる。代替的に、較正オブジェクトのパラメータがシミュレーションされる。
【００４２】
[0050]フローチャート１００の説明において、準備ステップ１０２は較正ウェーハ２８Ｃの物理的製造を備えるものとされ、当業者はこの説明を、必要に応じて変更して、較正ウェーハのパラメータがシミュレーションされる場合に適合させることができる。
【００４３】
[0051]以下の説明では、特に言及されない限り、較正ウェーハは、測定される１つまたは複数のパラメータ、本明細書では１つまたは複数の調査中パラメータの既知の変動を生成ウェーハ２８Ｐ全体に有するように形成されるものとする。較正ウェーハについて、既知の変動によって形成された通常のパラメータはライン幅、ライン高さおよびライン間隔を含むがこれらに制限されない。当業者は、ウェーハ全体で変化することがあるラインエッジ粗さ、表面粗さ、側壁角度、組成またはドーピング量などの他のパラメータについて知っており、これらすべてのパラメータは本発明の範囲に含まれている。
【００４４】
[0052]例証として、フローチャート１００の説明において、１つのパラメータが測定されるとされ、このパラメータはライン幅であるとされる。（フローチャート３００は、以下、２つ以上のパラメータが測定されるプロセスについて説明する。）生成ウェーハ２８Ｐのライン幅の受容可能な範囲は通常名目値からおよそ±５％である。ウェーハ２８Ｃは、ライン幅がこの範囲内で変化し、またこの変動がウェーハの複数の軸のうちの１つに沿って略線形であるように製造される。変動軸は、ウェーハのｙ軸に対応するものとされる。
【００４５】
[0053]参照ステップ１０３において、プロセッサ３６は、ウェーハのｙ軸に沿って変化するとライン幅の参照較正テーブル１５０（図４）を生成し、このテーブルはウェーハのｙ座標とｙ座標のライン幅の１対１対応を備えている。例証として、導体のライン幅は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用してウェーハ２８Ｃの異なる領域を走査するプロセッサ３６によって判断されるものとする。そしてプロセッサは走査結果からｙの異なる値に対するライン幅を算出してテーブル１５０を生成し、またプロセッサはテーブルの値をメモリ３８に記憶し、フローチャート１００で説明されているプロセスで後に使用する。様々なパラメータがＳＥＭを使用して測定されるものとここでは仮定されているが、プロセッサ３６は、参照較正テーブル１５０を生成するために、当分野で公知の任意の好都合なシステム、例えば光学臨界寸法（ＯＣＤ）計測や走査Ｘ線顕微鏡（ＳＸＭ）を使用してもよい。
【００４６】
[0054]偏光タイプ設定ステップ１０４において、プロセッサ３６は、較正ウェーハ２８Ｃのｙ軸が装置のｙ軸に対応するように装置２０の要素を調整する。例証として、偏光器２１は以下、線形偏光を生成するように設定されるものとされ、プロセッサ３６はまた線形偏光の方向を設定する。もしあれば、分析器２３、２７および／または３３はまた線形偏光放射を透過させるように設定されており、透過方向は、偏光器２１に設定された方向に対応するように設定される。代替的に、ステップ１０４で設定された偏光タイプは円形または楕円形の偏光を備えてもよい。
【００４７】
[0055]走査ステップ１０６において、プロセッサ３６は較正ウェーハ２８Ｃを走査する。プロセッサは、較正ウェーハの画素ごとにブライトフィールド検出器６６で測定された強度を、各画素のｘ座標ｙ座標から判断された画素識別子（ＩＤ）および対応する画素の強度からなる画素テーブル１５２Ａの形態でメモリ３８に記憶する。テーブル１５２Ａは従って、一意の画素ＩＤＰ１、Ｐ２、…および識別画素の強度ＩＰ１Ａ、ＩＰ２Ａ、…の１対１対応を備えている。他の実施形態では、グレーフィールド検出器５０および／またはダークフィールド検出器４８で測定された強度もまた記憶されて、テーブル１５２Ａに組み込まれている。
【００４８】
[0056]ライン１０８で示されているように、プロセッサ３６は異なるタイプの偏光についてステップ１０４および１０６を反復し、異なるタイプの数は通常オペレータ３１によってコントロールされる。偏光タイプは偏光変更ステップ１０９で変更される。線形偏光の場合、複数のタイプは少なくとも２つの異なる直交偏光を含んでいる。従って、ステップ１０６において、それぞれの数のテーブル１５２Ａ、１５２Ｂ、…が形成されており、この数は、ステップ１０４および１０６で実現された異なるタイプの偏光の数に対応しており、テーブルの各々はテーブル１５２Ａと同じ１対１対応フォーマットを有している。テーブル１５２Ａ、１５２Ｂ、…はここでは、総称的にテーブル１５２とも称される。
【００４９】
[0057]結果生成セクション１０１は、最終走査ステップ１０６が実行されたときに完了する。フローチャート１００の以下のステップは結果分析セクション１０５を備えている。
【００５０】
[0058]ブロック形成ステップ１１０において、プロセッサ３６は、それぞれのブロックとみなされる隣接画素のグループを選択する。この選択は、例えば、フローチャートのプロセスが開始される前に矩形ブロックのサイズを定義するオペレータ３１によって完全に自動的に実行されてもよい。代替的に、オペレータは、例えば反復して、ブロックとみなされる画素グループに異なるサイズを設定してもよい。ブロックは通常矩形に選択されるが、これは要件ではないため、非矩形形状を有するブロックも定義可能である。
【００５１】
[0059]ブロック特徴量ステップ１１２において、ステップ１０６で走査された偏光タイプごとに、プロセッサ３６は、テーブル１５２に記憶されている強度を使用して、各画素ブロックのブロック特徴量ＢＳ１、ＢＳ２、…を算出する。加えて、プロセッサ３６は、ブロックのｘおよびｙ座標から導出された一意のブロックＩＤ、Ｂ１、Ｂ２、…を各ブロックに割り当てる。プロセッサはテーブル１５２を使用して、ブロックの各々内の画素の強度を発見する。例証として、所与のブロックのブロック特徴量は、この所与のブロックの画素の強度の算術的平均として算出される。一般的に、所与のブロック特徴量ＢＳｎ（ｎは自然数である）は、ブロックＢｎにおける画素の強度の関数である。プロセッサ３６はテーブル１５２Ａ、１５２Ｂ、…からそれぞれのテーブル１５４Ａ、１５４Ｂ、…を生成し、各テーブル１５４Ａ，１５４Ｂ、…はブロックＩＤおよびブロック特徴量の１対１の対応、ＢＳｎＡ、ＢＳｎＢ、…を有している。テーブル１５４Ａ，１５４Ｂ、…はまた総称的にテーブル１５４とも称される。
【００５２】
[0060]第１の分析ステップ１１６において、プロセッサ３６は、ブロックのｙ座標に従ったこの場合には、測定されたパラメータの変動軸に従ってブロックをグルーピングする。プロセッサは次いで、同じｙ座標を有するブロックのグループごとに平均ブロック特徴量を算出し、それぞれのテーブル１５６Ａ，１５６Ｂとして、ｙ座標およびｙ座標における平均ブロック特徴量ＭＢＳ１Ａ、ＭＳ２Ａ、…ＭＢＳ１Ｂ、ＭＢＳ２Ｂ、…の１対１対応を形成する。テーブル１５６Ａ、１５６Ｂ、…はまた総称的にテーブル１５６と称されることもある。
【００５３】
[0061]本発明の一部の実施形態では、プロセッサ３６は、ブロックの異なる定義を使用してステップ１１０〜１１６を反復し、異なる定義は通常、ブロックの矩形寸法の変化を備えている。代替的または付加的に、ブロックの異なる定義はブロックの形状変化を備えていることもある。反復は、破線１２０によるフローチャート１００およびブロック定義変更ステップ１２２に図示されている。
【００５４】
[0062]第２の分析ステップ１１８において、プロセッサ３６は、テーブル１５０に記憶されているように、対応するｙ座標のライン幅にテーブル１５６の各々の平均ブロック特徴量を相関させる。プロセッサは相関を使用して、平均ブロック特徴量のいずれのテーブルがブロック特徴量の最高変動をライン幅の変動に付与するかを判断する。言い換えると、プロセッサは、ライン幅の変化に対するブロック特徴量の最大感度を判断する。通常、テーブル１５６Ａ、１５６Ｂ、…ごとに、プロセッサ３６は、テーブル１５０の調査中パラメータによって平均ブロック特徴量の線形回帰分析を実行して、回帰分析から、ライン幅の変動に対応するブロック特徴量の変動、ならびに各テーブル１５６Ａ、１５６Ｂ、…の相関係数を判断する。
【００５５】
[0063]選択ステップ１２４において、プロセッサは、本明細書では最適テーブル１５６Ｏと称されるいずれのテーブル１５６Ａ，１５６Ｂ、…がブロック特徴量の最大感度を付与するかを判断する。プロセッサは最適テーブル１５６Ｏを生成するために使用された偏光タイプをメモリ３８に記憶する。プロセッサはまた、最適テーブル１５６Ｏを生成するのに使用されたブロック定義をメモリ３８に記憶する。
【００５６】
[0064]最終ステップ１２６において、プロセッサは、実質的に上記ステップ１０４および１０８について説明されているように、選択ステップ１２４において判断された偏光のタイプによって生成ウェーハ２８Ｐを走査する。走査結果から、プロセッサ３６は、通常は、ステップ１２４のブロック定義およびステップ１１２で使用されているブロック特徴量の判断方法を使用して、ウェーハ２８Ｐのブロックのブロック特徴量を判断する。一部の実施形態では、生成ウェーハ２８Ｐに使用されるブロック定義は、通常ブロック特徴量の信号対雑音比を改良するために変更される。オペレータ３１はステップ１２６で判断されたブロック特徴量を使用して、生成ウェーハ２８Ｐ全体の調査中パラメータの変動を推定する。
【００５７】
[0065]そしてフローチャート１００は終了する。
【００５８】
[0066]（フローチャート１００のステップ１０２で説明されているように）較正ウェーハのパラメータを既知の変動を有するように形成する一部の実施形態では、ウェーハは、調査中パラメータがウェーハで変化しないように形成されてもよい。この場合、既知の変動を有するウェーハを使用してブロック特徴量変動の最大感度を付与する偏光タイプを発見することに加えて、様々なパラメータについて発見された偏光タイプおよびブロック定義は、非変動パラメータを有するウェーハを使用して、変化しないブック特徴量を付与するようにチューニングされてもよい。当業者は必要に応じて変更を加えて上記フローチャート１００の説明を適合することができ、例えばステップ１１０および１２２においてブロック定義を発見し、ステップ１１８において相関係数を発見し、またステップ１２４において最高相関係数を付与する偏光タイプを発見することによって、変化しないブロック特徴量を付与する最適タイプの偏光を判断する。
【００５９】
[0067]ＣＤ−ＳＥＭなどのシステムを使用するウェーハ測定はかなりの時間がかかり、結果的にコストがかかるが、この測定は高特徴解像度を有している。１つのウェーハの狭い領域を測定することは通常１０分程度かかる。完全なウェーハがＣＤ−ＳＥＭによって測定される場合、時間は、数日でなくても長時間かかる。本発明者らは、フローチャート１００のプロセスによる結果はＣＤ−ＳＥＭなどのウェーハ測定システムによって生成されるのと同程度に良好であるが、装置２０は通常、ＣＤ−ＳＥＭなどのシステムの特徴解像度未満の大きさの１倍以上の解像度を有することを発見した。さらに、フローチャート１００のプロセスはＣＤ−ＳＥＭシステムのプロセスと比較してかなり時間の短縮になり、これは、生成ウェーハに必要とされているように、ウェーハ全体が測定される場合にとりわけ当てはまる。本発明者らは、完全な生成ウェーハが十分に走査され、通常は１時間未満で良好な信号対雑音比のブロック特徴量を付与することを発見した。さらに、フローチャート１００のプロセスは、ダイ間比較などの、装置２０によって同時に実行される他の光学走査測定と組み合わされてもよい。従って、通常は１時間未満の生成ウェーハの単一光学走査の結果は、ステップ１２６に説明されているようにウェーハの全ブロックのブロック特徴量を生成し、ならびにダイ間比較を実行するために使用されてもよい。生成ウェーハを測定する際の時間の全体的短縮は結果的に相当なものになる。
【００６０】
[0068]図５は、生成ウェーハを調査する際に使用される偏光タイプの１つ以上の関数を判断するプロセスについて説明するフローチャート３００であり、図６は、本発明の実施形態に従ったプロセスを実行する際にプロセッサ３６によって形成されるテーブルを示している。後述される相違点とは別に、フローチャート３００で説明されているプロセスは概してフローチャート１００のプロセスと類似しており（図３および４）、フローチャート１００およびフローチャート３００両方において同じ参照番号で示されているステップで実行される動作は概して類似している。
【００６１】
[0069]図７は、本発明の実施形態に従った、線形偏光放射の２つのモードの反射率対ライン幅の２つのグラフ４００および４０２を示している。グラフ４００および４０２はシミュレーションによって準備される。両グラフは反射率対ライン幅をプロットしており、このライン幅は、ライン＋空間が一定であり一定のピッチを付与する１セットの平行ラインの幅である。グラフ４００は、この１セットの平行ラインに平行な線形偏光放射の第１のモードの反射率を示している。グラフ４０２は、この１セットの平行ラインに垂直な線形偏光放射の第２のモードの反射率を示している。グラフ４００および４０２に図示されているようなシミュレーション結果はフローチャート３００のプロセスで使用される。
【００６２】
[0070]図５に戻ると、フローチャート３００で説明されているプロセスは、命令３９を使用してプロセッサ３６によって実行されるものとされる。プロセスは、生成ウェーハ２８Ｐが走査される複数のタイプの偏光を発見し、ウェーハのブロック特徴量を生成する際に使用される複数のタイプの偏光を有する式を判断する。
【００６３】
[0071]準備ステップ１０２において、シミュレーション較正ウェーハＳ２８Ｃが生成される。例証として、ウェーハＳ２８Ｃは、ライン幅のｘ軸に沿った線形変動およびライン高さのｙ軸に沿った線形変動を有するものと仮定されている。
【００６４】
[0072]概して参照ステップ１０３に類似している参照ステップ３０１において、ライン幅変動は名目ライン幅から±１１％に設定される。ライン高さ変動は名目ライン高さから±１０％に設定される。プロセッサ３６は２つの参照較正テーブル３５０Ｘおよび３５０Ｙを生成し、テーブル３５０Ｘはウェーハのｘ座標とライン幅の対応を有しており、テーブル３５０Ｙはウェーハのｙ座標とライン高さの対応を有している（図５）。
【００６５】
[0073]シミュレーション走査ステップ３０２はフローチャート１００のステップ１０４、１０８および１０９と置換する。ステップ３０２において、プロセッサ３６はウェーハ２８Ｃの複数のシミュレーション走査を実行し、各走査は異なるタイプの偏光を使用する。以下、複数のタイプの偏光は、例証として、ウェーハＳ２８Ｃにおける１セットのラインに平行な偏光方向による線形偏光放射の第１の走査と、シミュレーションウェーハにおける１セットのラインに垂直な偏光方向による線形偏光放射の第２の走査からなるものと仮定される。２つの走査はそれぞれ平行および垂直な放射についてテーブル３５２および３５３を生成する。各テーブルは概して、画素強度Ｐ１、Ｐ２、…と画素からはね返る放射の強度の対応を有するテーブル１５２のうちの１つに類似している。テーブル３５２の強度はＡ１、Ａ２、Ａ３、…とされ、テーブル３５３の強度はＥ１、Ｅ２、Ｅ３、…とされる。
【００６６】
[0074]しかしながら、２つのタイプの偏光放射のみがステップ３０２で使用される、あるいは使用されるタイプは、シミュレーションウェーハの１セットのラインと空間的関係を有しており、一般的に３つ以上のタイプが使用可能であるという要件はない。従って、線形偏光放射について、偏光方向は、調査中の１セットのラインに対して２つ以上の方向のうちの実質的にいずれかであるように選択されてもよく、また楕円形偏光放射について、楕円率は０〜１の任意の値に設定されてもよい。
【００６７】
[0075]ステップ１１０は概してフローチャート１００について説明されている。
【００６８】
[0076]ステップ３０４はステップ１１２と置換する。ステップ３０４において、ステップ１１０で定義されたブロックの特徴量が、テーブル３５２および３５３の強度値から形成された複合特徴量として算出される。例えば、画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を備えるブロックのブロック複合特徴量は強度Ａ１、Ｅ１、Ａ２、Ｅ２、Ａ３、Ｅ３を使用する。一般的に、複合ブロック特徴量ＣＢＳｎは、ブロックＢｎにおける画素に対するテーブル３５２および３５３からの強度の関数である。
【００６９】
[0077]ステップ３０４において、プロセッサ３６は通常はオペレータ３１の方向で１セットのテーブル３５４を形成し、各テーブルはブロックＩＤおよび複合特徴量の１対１対応を有している。テーブル３５４は概してテーブル１５４に類似している。例証として、３つのテーブル３５４Ａ，３５４Ｂおよび３５４Ｃが図７に示されているが、一般的に１セットのテーブルにおけるテーブルの数は、２以上の便宜的な整数であればよい。
【００７０】
[0078]任意の具体的なテーブル３５４について、テーブルの複合ブロック特徴量を形成するのに使用される式は通常、テーブル３５２および３５３の画素強度の一次式である。しかしながら、画素強度の直交または他の非一次式などの他の式も、複合ブロック特徴量を形成するのに使用されてもよい。
【００７１】
[0079]プロセッサ３６が、概してフローチャート１００について上述されているステップ１１６、１２２および１１８を実現する。しかしながら、ステップ１１８の相関は、テーブル３５４をステップ１０２で生成された各参照テーブルと相関させることによって実行される。
【００７２】
[0080]加えて、ステップ１１６で形成されたテーブルは、基準ウェーハＳ２８Ｃで使用されている異なる軸に従ってテーブル３５４のブロックをグルーピングすることによって形成される。従って、ステップ１１６において、ブロックはｘ座標およびｙ座標に従ってグルーピングされて、テーブル３５６を形成する。各テーブル３５４は、ｘ座標およびｘ座標の平均ブロック特徴量の１対１対応を有する第１のテーブルと、ｙ座標およびｙ座標の平均ブロック特徴量の１対１対応を有する第２のテーブルとに形成される。従って、テーブル３５４Ａはｘ座標テーブル３５６ＸＡおよびｙ座標テーブル３５６ＹＡを生成し、テーブル３５４ＢはＸ座標テーブル３５６ＸＢおよびｙ座標テーブル３５６ＹＢを生成し、テーブル３５４Ｃはｘ座標テーブル３５６ＸＣおよびｙ座標３５６ＹＣを生成する。
【００７３】
[0081]選択ステップ３０６は概して、フローチャート１００について上述されているステップ１２４に類似している。しかしながら、フローチャート３００において、ステップ３０６についてプロセッサ３６は２つの最適テーブルを判断する。テーブル３５６ＸＡ、３５６ＸＢ、…から選択された第１の最適テーブル３５６ＸＯはテーブル３５０Ｘのパラメータの最大感度を有しており、テーブル３５６ＹＡ、３５６ＹＢ、…から選択された第２の最適テーブル３５６ＹＯは、テーブル３５０Ｙのパラメータの最大感度を有している。プロセッサは、最適テーブル３５６ＸＯおよび３５６ＹＯを生成するのに使用された偏光タイプをメモリ３８に記憶し、また最適テーブルを形成する、ステップ３０４で使用されたそれぞれの式を記憶する。加えて、プロセッサは、最適テーブルを生成するのに使用されたブロック定義をメモリに記憶する。
【００７４】
[0082]一部の実施形態では、生成ウェーハをテストする前に、プロセッサ３６は、フローチャート１００を参照して上述されたＦＥＭウェーハなどの物理的較正のテストによって、ステップ１２４に記憶されている偏光タイプ、式およびブロック定義を最適化する。最適化は最適化ステップ３０８で実行され、最適化ステップから判断された値はメモリ３８に記憶される。ステップ３０８の任意の特徴が図５に破線で示されている。
【００７５】
[0083]プロセッサ３６は、概してフローチャート１００について上述されている最終ステップ１２６を、メモリ３８に記憶されている値を使用して生成ウェーハ２８Ｐに実現する。２つ以上のタイプの偏光が記憶されているため、ウェーハ２８Ｐは、ステップ３０６で判断された全タイプの偏光を使用して走査される。それぞれの異なるタイプの偏光での複数の走査は通常順次実行される。一部の実施形態では、複数の走査は、例えば複数の同時ビームを使用して表面２６を照射するために、同時に実行されてもよい。
【００７６】
[0084]複数の走査を使用して生成される結果から、プロセッサ３６はメモリに記憶されている式を使用して、ステップ３０４で説明されているように、ウェーハの複合ブロック特徴量を判断する。オペレータ３１は複合ブロック特徴量を使用して、生成ウェーハ２８Ｐ全体の調査中パラメータの変動を推定する。
【００７７】
[0085]そしてフローチャート３００は終了する。
【００７８】
[0086]図８は、本発明の実施形態に従った、フローチャート３００のプロセスを使用して取得された例示的結果を示している。
【００７９】
[0087]最適テーブル３５６ＸＯは、ステップ３０４において第１の一次式（１）を使用して導出された。
Ｉｎ＝３．５Ｅｎ−Ａｎ                                              （１）
[0088]最適テーブル３５６ＹＯは、ステップ３０４において第２の一次式（２）を使用して形成された。
Ｉｎ＝Ｅｎ＋０．６Ａｎ                                              （２）
[0089]式（１）および（２）において、ｎは画素識別子であり、Ｉｎは、画素によって生成される複合強度である。ステップ３０４の複合ブロック特徴量は、ブロックの全画素についてＩｎの値を合計することによって形成される。
【００８０】
[0090]グリッドアレイ５０２および５０４はライン高さを垂直軸に、ライン幅を水平軸にプロットし、この値は、（フローチャート３００のステップ１０３を参照して上述されている）シミュレーションウェーハ較正ウェーハＳ２８Ｃの値に対応している。
【００８１】
[0091]グリッドアレイ５０２は、最適テーブル３５６ＸＯを使用して判断された複合ブロック特徴量、つまり式（１）に基づいた複合ブロック特徴量の近似値を示している。グリッドアレイ５０２のブロック特徴量の調査は、複合ブロック特徴量がライン幅の変化に対して高い感度を有しており、またライン高さの変化に対して実質的に不変であることを示している。従って、式（１）は、様々なライン高さがある場合でも様々なライン幅を調査するために良好な複合画素強度および対応する複合ブロック特徴量を生成する。
【００８２】
[0092]グリッドアレイ５０４は、最適テーブル３５６ＹＯを使用して判断された複合ブロック特徴量、つまり式（２）に基づいた複合ブロック特徴量の近似値を示している。グリッドアレイ５０４のブロック特徴量の調査は、複合ブロック特徴量はライン高さの変化に対して高い感度を有しており、またライン幅の変化に対して実質的に不変であることを示している。従って、式（２）は、様々なライン幅がある場合でも様々なライン高さを調査するために良好な複合画素強度および対応する複合ブロック特徴量を生成する。
【００８３】
[0093]本発明の実施形態は、ＳＥＭなどのシステムの時間のかかる測定を、ＳＥＭや同程度のシステムより数倍高速の方法と置換し、また本発明者らは、２つのタイプのシステムの結果は同程度であることを発見した。これらの時間のかかる特性ゆえに、ＳＥＭやＯＣＤ測定デバイスなどのシステムは通常、ウェーハの一部に使用されるにすぎない。本発明の実施形態のより高速な動作は、ウェーハ全体が比較的短時間で測定可能であることを意味している。
【００８４】
[0094]本発明の実施形態は、周期的構造の測定が必要されている広範囲の用途で使用可能である。用途の一部は、本明細書に組み込まれている米国仮特許出願第６０／９５０，０７７号の７〜８ページに挙げられている。
【００８５】
[0095]本発明の実施形態によって使用される比較的短い時間ゆえに、実施形態はフィードフォーワードおよびフィードバックシステムの両方に適用可能である。例えば、現行ウェーハの調査は、ライン幅が許容範囲境界に近いことを示すブロック特徴量を生成可能であり、この場合、連続ウェーハの放射強度を増減するプロセッサ３６などのフィードバックが適用可能である。
【００８６】
[0096]上記の実施形態は例証として引用されており、本発明は、特定的に示されかつ上述されている事柄に制限されない点が認識される。むしろ、本発明の範囲は、上記の種々の特徴部の組み合わせおよびサブ組み合わせの両方、ならびに、上記説明を読む際に当業者に生じ、かつ従来技術に開示されていない変形および修正を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施形態に従った表面調査装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に従った表面の概略図である。
【図３】本発明に従った、生成ウェーハを調査する際に使用される偏光タイプを判断するプロセスについて説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に従った、図３のプロセスを実行する際にプロセッサによって形成されるテーブルを示している。
【図５】本発明の実施形態に従った、生成ウェーハを調査する際に使用される偏光タイプの１つ以上の関数を判断するプロセスについて説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に従った、図５のプロセスを実行する際にプロセッサによって形成されるテーブルを示している。
【図７】本発明の実施形態に従った、線形偏光放射の２つのモードの反射率対ライン幅のグラフを示している。
【図８】本発明の実施形態に従った、図５のフローチャートのプロセスを使用して取得される例示的結果を示している。
【符号の説明】
【００８８】
２０…装置、２３、２７、３３…分析器、２４…ダイ、２６…表面、２８…ウェーハ、３０…ビーム、３１…オペレータ、３４…モジュール、３６…プロセッサ、３８…メモリ、３９…命令、４２…中継レンズ、４４…対物レンズ、４６…投影光学要素、４８、５０、６６…検出器、４９…スポット、５２…ビームスプリッター、５６…レンズ、５８…画素、６３…受信光学部品、８２…ブロック、１５２．１５４、１５６、３５０、３５２、３５３、３５４、３５６…テーブル、５０２、５０４…グリッドアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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