JP2021506133A - 計量ターゲット情報コンテンツの増強 - Google Patents

Abstract

計量ターゲットデザイン、設計方法及び計測方法であり、ノイズを低減し且つ計測正確度を増強させるものを提供する。開示されるターゲットは、それに沿い所与ターゲット構造が周期的に存する計測方向に直交する、付加周期構造を備える。例えば、イメージング又はスキャタロメトリターゲットにおける計測方向それぞれに沿った２個以上の周期構造に加え、それに直交する第３周期構造でありその直交方向に沿った付加的情報をもたらすものを導入し、それを用いることで、ノイズを低減でき、正確度を増強し、且つ機械学習アルゴリズムの適用による更なる正確度増強を可能とすることができる。信号を、その直交周期構造に関連してスライス関連分析することができ、それらをイメージング及びスキャタロメトリターゲットの何れでもプロセス互換要領にて統合することができる。

Description

本発明は半導体計量の分野に関し、より具体的にはターゲットデザイン及び計測方法に関する。

（関連出願への相互参照）
本願は、２０１７年１２月１２日付米国暫定特許出願第６２／５９７９００号に基づく利益を主張する出願であり、参照によりその全容を本願に繰り入れるものとする。

半導体計量には幾つかの視野イメージング技術、例えば視野共役面における光学依拠法（例．イメージング）、瞳共役面における光学依拠法（例．スキャタロメトリ（散乱計測法））、並びに走査型電子顕微（ＳＥＭ）法がある。旧来は、それら計量向けにターゲットを設計する際のゴールが、そのターゲットに亘り信号を均一にすること、ひいてはその計測中にノイズを平均化・平滑することとされていた。この方法では、計量品質を改善できる情報が幾らかフィルタリング・除去されてしまう。

米国特許第８９１３２３７号明細書 米国特許第７０６８８３３号明細書 米国特許第９７０９９０３号明細書

複数個のターゲットについての計測結果、及び／又は、同じターゲットに対する複数通りの計測コンディションでの計測結果を用い、より多くの情報を抽出することが、例えば、参照によりその全容が本願に繰り入れられるところの特許文献１にて提案されている。参照によりその全容が本願に繰り入れられるところの米国特許出願第１５／４４２１１１号では、当面の計量計測に関し注目パラメタを持たないリソグラフィ工程内パターンを、例えば（光学計量に大きな影響を及ぼすことが判明している）光の位相を修正することで設計することが、提案されている。提案されているこの位相変調は、先に議論したそれと同じ均一性制約下にある。

以下は、本発明について初期的な理解を提供する簡略な概要である。この概要は、必ずしも本発明の根幹要素を特定し又は技術的範囲を限定しておらず、単に後掲の記述への導入部として働いている。

本発明の一態様に係る計量計測方法は、少なくとも一通りの計測方向に沿い少なくとも２個の周期構造を備える計量ターゲットを、個別の計測方向に直交する第３周期構造との関連で直交方向にて計測するものである。

本発明のこれらの、付加的な及び／又は他の諸態様及び／又は長所については、後続する詳細記述中で説明され、恐らくはその詳細記述から推定可能であり、及び／又は、本発明の実施によって学ぶことができる。

本発明の諸実施形態についてより良好な理解を図りそれをどう実施すればよいかを示すため、以下、純粋なる例示により添付図面を参照し、またそれら図面を通じ対応諸要素又は諸部分に同様の符号を付すことにする。

添付図面は以下の通りである。

本発明の幾つかの実施形態に係る計量ターゲット、それらから導出される信号、並びにそれらの使用についての上位模式図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るイメージング計量ターゲット例の上位模式図である。 本発明の幾つかの実施形態に従い信号スライスの導出を模式的に描きそれら信号スライスを用い計測を調整する模式例を提示する図である。 本発明の幾つかの実施形態に従い信号スライスの導出を模式的に描きそれら信号スライスを用い計測を調整する模式例を提示する図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るスキャタロメトリ計量ターゲットのセル例の上位模式図である。 本発明の幾つかの実施形態に係るスキャタロメトリ計量ターゲットのセル例の上位模式図である。 本発明の幾つかの実施形態に係る対称及び非対称スキャタロメトリ計量ターゲット並びにそれに対応する信号の上位模式図である。 本発明の幾つかの実施形態に係る計量ターゲットの周期構造向けプロセス互換設計の上位模式図である。 本発明の幾つかの実施形態に係る方法を描出する上位フローチャートである。 本発明の幾つかの実施形態に係る方法を描出する上位フローチャートである。 本発明の幾つかの実施形態に係る計量システムの上位模式図である。 本発明の幾つかの実施形態に係る計量システムの光学計量サブシステムの上位模式図である。 本発明の幾つかの実施形態に係る計量システムの粒子ビーム計量サブシステムの上位模式図である。

以下の記述では本発明の様々な態様が述べられている。説明目的で具体的な構成及び細部が説明され、それにより本発明についての一貫理解が図られている。しかしながら、本件技術分野に習熟した者（いわゆる当業者）にはやはり明らかな通り、本発明は、本願にて提示した具体的細部抜きでも実施することができる。更に、本発明を曖昧化させないため周知特徴が省略又は単純化されているところがある。図面への具体的参照との関連で強調されるのは、図示事項が例示であり専ら本発明の例証的議論を目的としていること、並びにそれらの提示理由が本発明の諸原理及び概念的諸側面についての最有用且つ理解容易な記述と思しきものの提供であることである。その関係で、本発明の基礎的理解に必要な以上に詳細に本発明の構造的細部を示す試みはされていないが、本明細書を図面と併用することで、本発明の幾つかの形態をどのように実施すればよいかをいわゆる当業者向けに明らかにしている。

本発明の少なくとも１個の実施形態を詳説するのに先立ち、ご理解頂きたいのは、本発明の用途が、後掲の記述中で説明され又は図面中に描出されている諸部材の構成及び配置の細部により限定されないことである。本発明は、様々なやり方で実施又は実行できる他の諸実施形態にも、開示されている諸実施形態の組合せにも適用することができる。やはりご理解頂けるように、本願にて採用されている表現法及び用語法は記述目的のものであり、限定として解されるべきではない。

別様に明示記述されていない限り、後掲の議論から明らかに察せられる通り、「処理」、「計算」、「算出」、「判別」、「拡張」、「導出」等の語を利用した具体的議論は皆、コンピュータ若しくは情報処理システム又はそれに類する電子情報処理装置の動作及び／又はプロセスであり、その情報処理システムのレジスタ及び／又はメモリ内で物理量例えば電子量として表現されているデータを操作し、及び／又は、その情報処理システムのメモリ、レジスタその他の情報格納、伝送又は表示装置内で物理量として同様に表現される他のデータへと変換するもののことを、指している。ある種の実施形態によれば、照明テクノロジを、可視域内輻射、紫外線或いは更に短波長の輻射例えばＸ線で構成することができ、恐らくは粒子ビームでさえ構成することができる。

計量ターゲットデザイン、設計方法及び計測方法であり、ノイズを低減し且つ計測正確度を増強させるものを提供する。開示されるターゲットは、それに沿い所与ターゲット構造が周期的に存する計測方向に直交する、付加周期構造を備える。例えば、イメージング又はスキャタロメトリターゲットにおける計測方向それぞれに沿った２個以上の周期構造に加え、それに直交する第３周期構造を導入し、それによりもたらされ直交方向に沿った付加的情報を用いることで、ノイズを低減でき、正確度を増強し、且つ機械学習アルゴリズムの適用による更なる正確度増強を可能とすることができる。信号を、その直交周期構造に関連してスライス関連分析することができ、それらをイメージング及びスキャタロメトリターゲットの何れでもプロセス互換要領にて統合することができる。

有益なことに、開示されるターゲット及び方法によれば、従来技術における計量困難性が克服されるため、正確度を下げている格子非対称性・オーバレイ間相関を破壊することができる。開示されるターゲットデザインに人為的な特定の空間変化を設けることは、ノイズフィルタリングを改善する助けとなり、また付加的な情報を理論モデルに基づき解釈することで、計測正確度及びプロセスロバスト性を更に改善することができる。

図１は、本発明の幾つかの実施形態に係る計量ターゲット１００、それらから導出される信号１０２、並びにそれらの使用についての上位模式図である。ターゲット使用については、図７中に描出される方法２００に沿い後述する。

計量ターゲット１００は、少なくとも一通りの計測方向（図１では「Ｘ」と表記）に沿った少なくとも２個の周期構造１１０，１２０に加え、個別の計測方向「Ｘ」に直交（図１では「Ｙ」と表記）する１個又は複数個の第３周期構造１３０を、備えるものとすることができる。ある種の実施形態によれば、周期構造１３０を計測方向Ｘに対しある角度に設定すること、例えば計測方向Ｘに対し例えば４５°、場合によっては１０°、２０°、３０°、５０°、６０°、７０°、８０°の何れか又は中間値等、９０°以外の角度に傾けることができる。ある種の実施形態によれば、計量ターゲット１００をイメージングターゲット、例えば少なくとも２対の周期構造を有しそのうち少なくとも１対が二通りの計測方向それぞれに沿うものとして、及び／又は、スキャタロメトリターゲット、例えば各計測方向に沿い横並びとなり又は一方が他方に重なる少なくとも２対の周期構造を有し各対の周期構造が逆方向の故意オフセットを有するものとして、構成することができる。イメージングターゲットに係る例には、付加周期構造１３０により本願開示の如く修正されたＡＩＭ（先進イメージング計量）ターゲットを備えるものがある。例えば、参照によりその全容が本願に繰り入れられるところの特許文献２及び３にて開示されたＡＩＭターゲットを、本願開示の如く修正して、ターゲット１００の例を生成することができる。

周期構造１１０，１２０のうち一方からの信号１０２であり第３周期構造（群）１３０に関連するもの、例えば第３周期構造１３０の多層スタック内位置及び層１１０，１２０，１３０の順序との関連で導出されるそれを用い、例えば第３周期構造（群）１３０により定まるスライス１０４との関連で信号１０２のスライス関連分析を行えるようにすることで、後に説明する如く、周期構造１１０，１２０それぞれに係るノイズを低減し及び／又は周期構造１１０，１２０に関する計量計測の正確度を改善することができる。例えば、スライス１０４の信号成分を平均化すること（１３６）でノイズを低減し又は正確度を改善することができ（下記方法２００の段階２３０もご参照あれ）、及び／又は、スライス１０４の信号成分を計測用に選択すること（１３７）、単一計測の枠内でその選択を行うこと（１３８）、及び／又は、例えば相異なるターゲット、ウェハ、ロット及び／又はバッチに関連する様々な計測との関連でその選択を行うこと（１３９）ができるのであり、これについては後に詳説することにする。

第３周期構造（群）１３０は様々なやり方で構成でき、例えば単一ピッチ及び単一ＣＤ（限界寸法）を持たせ、可変的なＣＤを持たせ、周期構造１１０，１２０との関連で不均一な空間的広がりを持たせ、また１個又は複数個の処理層に配置してもよいのであり、後に示す如く１個又は複数個の処理工程に関わっていてもよい。

開示されているターゲット構成は、様々な構成のイメージングターゲット１００Ａ及び／又はスキャタロメトリターゲット１００Ｂに対し、例えば横並び配置された周期構造１１０，１２０及び／又は少なくとも部分的に重なり合う周期構造１１０，１２０との関連で適用することができる。第３周期構造（群）１３０の広がりが、周期構造１１０，１２０の一方に亘るのでも、双方に亘るのでも及び／又はその諸部分に亘るのでもよい。

ある種の実施形態によれば、開示されているターゲット１００であり信号対雑音比、計量正確度、及び／又はプロセスばらつきに対する計量ロバスト性を改善するものを、光イメージング、（視野及び瞳共役面双方を用いた）光スキャタロメトリ、並びに電子ビームを用いたイメージングに適用することができる。諸例を、イメージング及び（視野及び瞳面双方での）スキャタロメトリ計量での適用向け、並びに電子ビームイメージングでの適用向けに提示してある。

ある種の実施形態によれば、信号対雑音比の改善を、イメージング計量を非限定的な例として用い後述するやり方で、達成することができる。格子信号は、方向「Ｘ」に沿い周期構造１１０，１２０を備えるイメージングオーバレイターゲットにおける（視野共役）位置の関数であり、等式１により近似することができる；但し、Ｓ_０は格子方向Ｘに沿った周期的信号Ｓ_０（ｘ）＝Ｓ_０（ｘ＋Ｐ）を表しており、Ｐは周期構造１１０，１２０のピッチであり、ｆはそのターゲットに亘るばらつきを表している。
Ｓ（ｘ，ｙ）＝Ｓ_０（ｘ）ｆ（ｘ，ｙ） 式１

式１にてｆ（ｘ，ｙ）として表記されるこうしたばらつきは、ノイズと考えられるものであるため、従来技術では、通常、例えばｙ方向に沿い信号を平均化することで平均化・平滑されていた。

ある種の実施形態によれば、１個又は複数個の付加（「第３」）周期構造１３０を別のリソグラフィ工程にて導入し、それとの関連で層１１０，１２０のうち１個（以上）を計測することで、信号対雑音比を改善することができる。付加（「第３」）周期構造（群）１３０を、ｆ^〜（ｘ，ｙ）により表記される関数を用い記述し（例．計量アルゴリズムのノイズ低減ステップにて）ノイズ低減目的で用いること、例えば（等式１により記述される）生信号を既知のｆ^〜（ｘ，ｙ）と比較し又はそれに当て嵌め、それにより記述される信号のその部分のみを保つことでそうすることができる。

図２は、本発明の幾つかの実施形態に係るイメージング計量ターゲット例１００Ａの上位模式図である。図２には、ターゲット層１０１（層素材９０内「先行」ターゲット構造１２０）及び１０２（「現」）と導入された層１３０であり単一ターゲットセルをなすものの側面（断面）及び頂面外観と、計測方向毎に２個、都合４個のセルを有するターゲット１００Ａ全体の頂面外観とが、模式的に描かれている。図示例では、ｆ^〜（ｘ，ｙ）により特徴付けられる付加層１３０に、周期構造１１０，１２０の計測方向「Ｘ」に直交する方向「Ｙ」に沿った周期構造が備わっている。注記されることに、ターゲット１００Ａ全体では、２個のセルで計測方向が「Ｘ」となっており、他の２個のセルが直交方向沿い計測用とされている（それらでは周期構造１１０，１２０が計測方向「Ｙ」沿いであり、付加周期構造１３０がそれに対し直交していて方向「Ｘ」に沿い周期的である）。

ある種の実施形態によれば、任意の所与位置ｘ_０に係る直交方向（例．「Ｙ」）沿い信号をフーリエ級数（又は他の何らかの周期関数）に当て嵌め、等式２に表す如くモデル化部分のみを保つことで、信号処理を実行することができる；但しＰ_ｙは（付加周期構造１３０の）Ｙ方向沿い周期、ａ_ｎ（ｘ_０），φ_ｎ（ｘ_０）は当て嵌めパラメタを表している。
Ｓ（ｘ_０，ｙ）＝Σ^Ｎ _ｎ＝０ａ_ｎ（ｘ_０）ｃｏｓ（（２π／Ｐ_ｙ）ｎｙ＋φ_ｎ（ｘ_０）） 式２

ある種の実施形態によれば、データ処理に際し、等式３に表す如く、同じ信号を有する信号スライス全てを平均化することで、例えば、平均化後に信号を当て嵌めることにより、或いは平均化それ自体を用いノイズ低減データを提供することにより、ノイズ平均化ステップを単純化することができる。
Ｓ^＾（ｘ_０，ｙ）＝（１／Ｍ）Σ^Ｍ−１ _ｍ＝０Ｓ（ｘ_０＋ｍＰ，ｙ） 式３

ある種の実施形態によれば、計量正確度の改善を、イメージング計量を非限定的な例として用い後述するやり方で、達成することができる。

付加（「第３」）周期構造（群）１３０は、更に、信号のスライス１０４を提供して相応な情報処理技術をそれらスライスに適用することで、コントラストを増強し及び／又は不正確度を低減するのに用いることができる。図３Ａ及び図３Ｂには、本発明の幾つかの実施形態に従い信号スライス１０４の導出が模式的に描かれ、信号スライス１０４を用い計測を調整する模式例が提示されている。例えば、スライス１０４を周期構造１３０の１個又は複数個の要素１３２との関連で定義すること、例えば１個又は複数個の要素１３２に関連する信号を含めることができ、それらの周囲の諸部分付又は抜きで定義することができ、また周期構造１１０，１２０双方との関連で定義することができる。

オーバレイ計測の物理故に、その計測特性例えばコントラスト及び不正確度は、スタック特性及び計測コンディションの厳密な組合せに依存する。例えば、存在する非対称性発生源が１個である場合、格子中心計測結果を等式４の如く表すことができる；但し、スタック，計測なる語はそれぞれ特定のスタックパラメタ，計測コンディションを表しており、εは幾何中心（幾何曖昧性は無視）を表しており、Ａ_Ａｓｙは非対称性振幅（例えば度単位のサイドウォール角（側壁角）非対称性ＳＷＡ）を表しており、ηはこの非対称性に対する計量応答でありそれら特定の計測コンディション及びスタック下でのそれを表しており、ＳＷＡ例では例えばｎｍ／度単位の人為的不正確性を表している。
中心（スタック，計測）＝ε＋Ａ_Ａｓｙ・η（スタック，計測） 式４

付加（「第３」）周期構造（群）１３０を有するターゲット１００を、（例えば周期構造（群）１３０の要素に対応し）異なるｙ値を有するスライス１０４へと、分けることができる。各スライス１０４の中心は、等式５に表す如く独立に計算すること、例えば等式４と上掲の等式２からの信号に関する式とを各スライス１０４に関し用いることでそうすることができる（ｂ_ｍ（ｙ），Φ_ｍ（ｙ）は当て嵌めパラメタを表している）。
中心（ｙ）＝ε＋Ａ_Ａｓｙη（ｙ）Σ^Ｍ _ｍ＝０ｂ_ｍ（ｙ）ｃｏｓ（（２π／Ｐ_ｙ）ｍｙ＋Φ_ｍ（ｙ）） 式５

発明者の注記によれば、対称ターゲット（非対称性無し）では相異なるスライスの中心が等しく、非対称ターゲット（幾らか非対称性有り）ではそれらスライスにおける人為的変動を非対称性振幅に比例させることができる。更に、（等式５で表される）スライス中心及び（等式３から導出される）コントラスト双方の変動がｙに依存するため、ε対Ｉをプロットすることで、図３Ｂに示す如く最適正確度に関する情報を提供することができる。図３Ｂには信号スライス１０４を用い計測を調整する模式例が描かれており、そのプロットにより、スライス１０４の幾何中心における不正確度（中心（ｙ）−ε）が、（例．別々の波長、別々のウェハ、別々の焦点位置等々）二通りの計測コンディション下で、コントラストＩに関連付けられている。図３Ｂにて模式的に描かれている通り、別々のスライス１０４から導出される計測結果の質は異なるので、他のものより良好な計測結果をもたらすスライス１０４（例．最低の不正確度及び最高のコントラストを有し最適と表記されているスライス１０４）を識別すること、ひいてはスライス選択を用い計測を最適化することができる。計測結果をもたらすスライス１０４を１個選択しても数個選択してもよい。更に、不正確度・コントラスト間に明白な関係があることで、更に、開示されている最適化が広範な計測パラメタ、例えば波長、焦点位置、ウェハ等々の下で実現可能であることが、示されている。

例えば、付加的な情報を、各計測パラメタの特定の高調波成分又は焦点依存性から抽出することができる。等式２の用語法においては、それら高調波成分が｛ａ_ｎ（ｘ_０）｝と｛φ_ｎ（ｘ_０）｝との組合せにより提示される。例えば、開示されているスライス信号分析を用い焦点を校正することができる。図３Ｂに描かれている最適化は多次元的なものとすることができ、例えば不正確度及びコントラストパラメタに加え焦点その他のパラメタをも用いて、それらに対するスライス関連計測の依存性を導出することができる。

ある種の実施形態によれば、ターゲット１００から導出された信号に機械学習アルゴリズムを適用し、それによりもたらされる付加的な情報を、従来技術のターゲットとの関連で利用することができる。機械学習アルゴリズムを用いて正確度を改善し及び／又はノイズを低減すること、例えばｙ軸沿い平均化を用い（従来の一次元カーネルに代え）二次元信号を導出し、それに対して様々なアルゴリズム的アプローチ例えばＰＣＡ（主成分分析）、フーリエ解析その他のアプローチを適用することができ、それにより、将来の信号を分析するため、ニューラルネットワーク、線形回帰その他の技術を適用するため、学習アルゴリズムを適用するため、等々の基礎を導出することができる。

発明者の注記によれば、ターゲット周期構造１１０，１２０に直交する周期構造（群）１３０を用いることで、周期構造１１０，１２０に対する非対称プロセス効果からの、周期構造１３０に対する非対称プロセス効果の分離が、等式５に示す通り行われる。

ある種の実施形態によれば、最適スライスを例えばターゲット、ダイ、ウェハ、ロット又はバッチ毎に導出することができ、それにより例えば正確度を改善すること及び／又はプロセスばらつきに対する計量ロバスト性を増強することができる。その最適スライスの信号との関連で別のスライスに関係する信号を擾乱と見なせることがあり、それらに対応する信号が最適信号に近いけれどもスタック特性における僅かな変動故に僅かに変化しているときがそれである。最適スライスは、基準スタックでのレシピセットアップ中に見出され又は選ばれよう。様々なウェハを計測していく間には、スタック特性が変化してターゲット内最適スライス位置に影響すること、例えば周期構造１３０との関連で異なるｙ値を有するスライスが新たな最適スライスになることがあろう。この位置変化は、最適スライス及び他スライスの計量特性間関係を検討することで、識別することができる。ばらつきは小さいものと想定されるので、スライスの計測のコントラスト及び不正確度が徐々に変化する態で図３Ｂに示した通り、また先に説明した通り、その新たな最適スライスは、他のスライスとの関連で、似た計量特性を有することとなろう。ある種の実施形態によれば、２本以上の多次元曲線に対する当て嵌め又は補間により、単一スライス由来の値の使用を避けて関連するノイズを低減することができる。ある種の実施形態によれば、更なる信号対雑音比改善を、スキャタロメトリ計量を非限定的な例として用い以下開示する通り、達成することができる。

図４は、本発明の幾つかの実施形態に係るスキャタロメトリ計量ターゲット１００Ｂのセル例の上位模式図である。スキャタロメトリ計量ターゲット１００Ｂの２個目のセルは、図示セルと同様の設計だが周期構造間の故意オフセットが違うものにする（例．２個のセル向けなら＋ｆ_０及び−ｆ_０にする）ことができる。図４には、（平行で重なり合う）周期構造１１０，１２０及び導入された付加層１３０からなる格子オーバ格子構成を有するターゲット１００のセルの側面（断面）及び頂面外観と、付加層１３０のターゲット１００Ｂ内配置が異なるターゲットデザイン１００Ｂ全体のオプション６個の頂面外観とが、模式的に描かれている。ターゲット１００Ｂ全体は、計測方向毎に逆のオフセット（下記参照）を有する２個のセルを備え、且つ構造１１０、１２０及び１３０の周期性方向が相応に変化する一通り又は複数通りの計測方向を有するものと、することができる。

ある種のスキャタロメトリ実施形態では、視野共役面内に集まる信号が、ターゲット１００Ｂにて回折された輻射のうち＋１次回折又はー１次回折で構成される。それらの信号を、逆次数の整合位置からの個別信号と対にすることで、計量指標例えばオーバレイを視野内位置毎に計算することができる。ターゲット１００Ｂ内第３垂直周期構造１３０の導入は、（有効スタックが修正されるため）生回折信号に変化を引き起すものであり、等式６に表す如く記述することができる；但しΔは平行な２個の格子（周期構造１１０，１２０）間のｘ方向オフセットを表し、Ｉ^＾ _±（Δ）は±１次回折それぞれの平均信号を表しており、ｆ（ｙ）は付加構造（周期構造１３０）により引き起こされた偏差を記述している。
Ｉ_±（ｘ，ｙ；Δ）＝Ｉ^＾ _±（Δ）ｆ（ｙ） 式６

周期構造１３０に関しては、計測方向Ｘに直交する方向Ｙに沿い周期的でありピッチＰ_ｙを有しているため、信号が周期的となり、式７の如く表すことができる。
ｆ（ｙ）＝ｆ（ｙ＋Ｐ_ｙ） 式７

オーバレイＯＶＬは、２個のターゲットセルについての信号計測結果と併せ、対応するターゲット要素（例．格子バー）が互いに対し有する人為オフセットたる±ｆ_０を用いることで、計算することができる。εにより特徴付けられたＯＶＬを、等式８から、捉えた画像内の画素毎に、例えば線形近似を用い導出することができる。
ＯＶＬ（ｘ，ｙ）＝ｆ_０・｛Ｉ_＋（ｘ，ｙ；ε＋ｆ_０）−Ｉ₋（ｘ，ｙ；ε＋ｆ_０）＋Ｉ_＋（ｘ，ｙ；ε−ｆ_０）−Ｉ₋（ｘ，ｙ；ε−ｆ_０）｝／｛Ｉ_＋（ｘ，ｙ；ε＋ｆ_０）−Ｉ₋（ｘ，ｙ；ε＋ｆ_０）−Ｉ_＋（ｘ，ｙ；ε−ｆ_０）＋Ｉ₋（ｘ，ｙ；ε−ｆ_０）｝ 式８

式９は、式６を式８にて用いた、ＯＶＬがｘ座標に依存しない式を示しており、式１０は式９の簡略化式を提示している。
ＯＶＬ（ｘ，ｙ）＝ｆ_０・｛Ｉ^＾ _＋（ε＋ｆ_０）ｆ（ｙ）−Ｉ^＾ ₋（ε＋ｆ_０）ｆ（ｙ）＋Ｉ^＾ _＋（ε−ｆ_０）ｆ（ｙ）−Ｉ^＾ ₋（ε−ｆ_０）ｆ（ｙ）｝／｛Ｉ^＾ _＋（ε＋ｆ_０）ｆ（ｙ）−Ｉ^＾ ₋（ε＋ｆ_０）ｆ（ｙ）−Ｉ^＾ _＋（ε−ｆ_０）ｆ（ｙ）＋Ｉ^＾ ₋（ε−ｆ_０）ｆ（ｙ）｝ 式９
ＯＶＬ（ｘ，ｙ）＝ｆ_０・｛Ｉ^＾ _＋（ε＋ｆ_０）−Ｉ^＾ ₋（ε＋ｆ_０）＋Ｉ^＾ _＋（ε−ｆ_０）−Ｉ^＾ ₋（ε−ｆ_０）｝／｛Ｉ^＾ _＋（ε＋ｆ_０）−Ｉ^＾ ₋（ε＋ｆ_０）−Ｉ^＾ _＋（ε−ｆ_０）＋Ｉ^＾ ₋（ε−ｆ_０）｝ 式１０

式１０に示す通り、画素が適正に対にされていれば、（異なるターゲットが異なる生信号を呈しうるのと同様に）各画素対が独立に正規化されるため、もたらされるＯＶＬが直交方向沿い付加層（群）１３０により影響されることはなかろう。

発明者の更なる注記によれば、更に、付加層（群）１３０を用い、新規な（カメラ軸対ビーム軸）座標校正方法を導出することができる。例えば、計量システム内光路に関係する様々なパラメタを、周期構造（群）１３０からの信号を分析して導出することができ、例えば、それら計測結果を用いフィルタサイズ校正を実行することで、潜在的な光学収差又は周期的効果を補償することができる。恐らくは、スライス信号分析を光路校正に適用することができる。

翻って、図４では、付加「第３」周期構造１３０に係る広範な設計が非限定的な要領で提示されており、例としてはＣＤが単調変化するもの（オプション１として表記）、ＣＤが均一なもの（オプション２として表記）、ＣＤが周期変化するもの（オプション３として表記）、それらオプションの何れとも空間的広がりが異なるもの、例えばＸ方向沿いが全広がりでＹ方向沿いが部分広がりのもの（オプション４として表記）、Ｘ及びＹ方向双方が部分広がりのもの（オプション５として表記）、並びに異なるＸ及びＹ範囲でＣＤが異なるもの（オプション６として表記）、それらのオプションのあらゆる組合せ等がある。計測及び対応するアルゴリズムは、周期構造（群）１３０の広がり及びパラメタに従い適合させればよい。ある種の実施形態によれば、付加「第３」周期構造（群）１３０を、計測方向と直交しない方向に沿い周期的なものとすることができる。

図５は、本発明の幾つかの実施形態に係る対称及び非対称スキャタロメトリ計量ターゲット１００Ｂ及び対応する信号についての上位模式図である。図５には、側面（断面）外観、頂面外観及び視野ＯＶＬ信号が、対称及び非対称スキャタロメトリターゲット１００Ｂに対応付けて提供されており、後者には非対称性に関する非限定的な例たるＳＷＡ１１５が示されている。その信号は、対称事例では式１０、非対称事例では式４に対応している。

なお、式１０では理想的な対称ターゲット１００Ｂを想定している。非対称性が存している場合、等式４に表した如くその不正確度がスタック特性に依存するため、図５に模式的に描かれているように、（対称ターゲット１００Ｂに係るＯＶＬ１３５Ａを除き）ＯＶＬ（１３５Ｂ）が空間依存性を有することとなる。従って、イメージングターゲット１００Ａに関し先に開示した信号対雑音比、計測正確度及びプロセスロバスト性改善方法を、スキャタロメトリターゲット１００Ｂにも同様に適用することができる。

ある種のスキャタロメトリ実施形態では、集まる信号が瞳共役面内のものとなり空間情報が畳み込まれる。ある種の実施形態では、先に論じたのと同様の情報を、ターゲット１００Ｂ内の相異なる数個所で信号を計測し、正確度が増強された計量指標（例．オーバレイ）をそれら複数通りの計測結果から抽出することで、復元することができる。例えば、瞳スキャタロメトリでは、１個又は複数個のスライス１０４（又は周期構造１３０）に関連する複数個の信号を、複数の視野面内個所に関連して複数回のウェハ計測を実行することで、導出することができる。

その代わり又は補足として、参照によりその全容が本願に繰り入れられる米国特許出願第１５／１５９００９号にて教示の如く、直交周期構造１３０からの情報を用いてもよい。例えば、米国特許出願第１５／１５９００９号に記載の単一セルデザイン（例．その段落１４８、１４９及び１５３〜１５５を参照）に付加的直交周期構造（群）１３０を付加し、それからの計測結果により、米国特許出願第１５／１５９００９号により教示されている単一セル計測を補強してもよいので、これらも同様に本件開示の一部であると見なす。

開示されている諸実施形態の何れでも、付加「第３」周期構造１３０をプロセス互換要領で作成することができる。図６は、本発明の幾つかの実施形態に係る計量ターゲット１００の周期構造１３０向けプロセス互換設計の上位模式図である。例えば、バリエーション１３０Ａに描かれている通り、周期構造１３０の諸要素１３２のＣＤを変化させることで、周期構造１３０のデューティサイクルを調整することができ、また、バリエーション１３０Ｂに描かれている通り、サブ要素１３２ＡのＣＤを均一に保ちつつ、カットＣＤに変化があるカットマスク１４０を適用することで周期構造１３０の変化付（合成）要素１３２、即ち変化のある合成ＣＤ（ｃＣＤ）を有するそれを生成することで、周期構造１３０のデューティサイクルをプロセス互換要領にて調整することができる。サブ要素１３２Ａを、バリエーション１３０Ａに描かれている要素１３２よりも小ＣＤ且つ小ピッチにすることで、それらをプロセス互換にすることができる。サブ要素１３２Ａへのセグメント化（細分）は、上掲の諸実施形態の何れにも適用することができる。開示されているデザインを、例えば電子ビームイメージングに適用してターゲット１００のプロセス互換性を増強することができる。

有益なことに、開示されている諸実施形態によれば、１個又は複数個の付加的リソグラフィ工程を用い、既知な空間変動を有する構造（群）を生成することができる。計測された信号を既知の空間シグネチャに当て嵌めることで、既知構造として振る舞わないノイズを除去することにより、計量信号品質を改善することができ、空間的格子中心及び／又はオーバレイ分布を用い不正確度を除去することで、計量正確度を改善することができ、周期構造１３０並びに１１０及び／又は１２０からの信号の計測結果に関連して、また周期構造１３０自体の計測結果を踏まえ、計測コンディションを最適化することができ、プロセス監視及び計量ロバスト性を増強することができる。ある種の実施形態によれば、周期構造１３０を用いることでもたらされる更に豊かな信号により可能となった機械学習アルゴリズムを用いることで、正確度及びロバスト性を更に増強することができる。開示されている諸実施形態は、光イメージング、光スキャタロメトリ（視野及び瞳共役面双方を用いるもの）、並びに照明輻射又は粒子（Ｘ線、粒子ビーム）を用いたイメージングに、適用することができる。開示されている諸実施形態は、例えば先に開示した通り複数個のリソグラフィ工程を用い、プロセス互換となるよう設計することができる。

図７は、本発明の幾つかの実施形態に係る方法２００を描いた上位フローチャートである。本方法の諸段階は上述のターゲット１００、例えば方法２００を実施すべく随意に構成されたそれとの関連で、実行することができる。方法２００は、少なくとも部分的に、少なくとも１個のコンピュータプロセッサにより例えば計量モジュール内で実施することができる。ある種の実施形態は、方法２００の関連段階を実行するよう構成されたコンピュータ可読プログラムが組み込まれた、コンピュータ可読格納媒体を有するコンピュータプログラム製品を備える。ある種の実施形態は、諸実施形態の方法２００により設計された個別のターゲットについての、ターゲットデザインファイルを備える。方法２００には、その順序を問わず以下の諸段階を含めることができる。

方法２００は、少なくとも一通りの計測方向に沿い少なくとも２個の周期構造を備える計量ターゲットを、直交方向にて（段階２１０）また個別の計測方向に直交する第３周期構造との関連で（段階２１５）計測する、計量計測方法を有するものとすることができる。ある種の実施形態は、その計量計測方法により導出された計量計測結果で構成される。

方法２００は、少なくとも一通りの計測方向に沿い少なくとも２個の構造を備えるターゲットデザイン内に、付加（「第３」）周期構造であり個別の計測方向に直交する第３周期構造を追加する（段階２２０）、計量ターゲット設計方法を有するものとすることができる。そのターゲットデザインが、イメージングターゲット（例．ＡＩＭ即ち先進イメージング計量ターゲット）であってもスキャタロメトリターゲットであってもよく、方法２００にて、更に、先に論じた通り均一ＣＤ（限界寸法）、単調変化性ＣＤ、周期的単調変化性ＣＤ及び２個以上の周期的サブ構造のうち少なくとも一つを有するものとなるよう、第３周期構造を設計してもよい。ある種の実施形態によれば、その第３周期構造を、計測方向に直交しない（例．斜めの）方向に沿い周期的なものとすることができる。方法２００にて、更に、プロセス互換となるよう第３周期構造を設計してもよく（段階２２５）、例えば、先に論じた通り、第３周期構造の諸要素のセグメント化、第３周期構造の諸要素の諸セグメントの均一ＣＤ化、均一な又は変化付のＣＤを呈するカットマスクの適用のうち、少なくとも一つをそれに用いてもよい。ある種の実施形態は、この計量ターゲット設計方法に従い設計されたターゲットについてのターゲットデザインファイルと、その計量ターゲット設計方法に従い設計されたターゲットについての計量計測結果とで構成される。

方法２００では、更に、計測２１０，２１５により導出された信号中のノイズを、その第３周期構造に関係する信号成分を識別し除去すること（段階２３０）、例えば等式３を用い例えば第３周期構造により定まるスライス群に亘り計測結果を平均化すること（段階２３５）で、低減することができる。

方法２００では、更に、前記計測により導出された信号から、それに直交する第３周期構造の特性（例．周期性）に対応する複数個のスライスを、例えば等式５を用い導出することができる（段階２４０）。方法２００にて、更に、それら複数個のスライスを平均化することで計量信号を生成してもよい（段階２４２）。ある種の実施形態によれば、方法２００にて更に、それら複数個のスライスを少なくとも１個の正確度パラメタとの関連で比較すること、場合によってはその選択を相次ぐターゲット、ウェハ及び／又はバッチに関し反復することで最適スライス信号を選択することができ（段階２４５）、及び／又は、その空間的挙動及び最適スライスを追跡することで計量ロバスト性を改善することができる（段階２４７）。

方法２００では、更に、カメラ軸及びビーム軸を比較することで第３周期構造を用い計測座標を校正することができる（段階２５０）。

方法２００では、更に、その第３周期構造から計測された信号の高調波成分及び／又は焦点情報を導出することができる（段階２５２）。

方法２００では、更に、機械学習アルゴリズムを適用することで、その第３周期構造から計測された信号を分析し直交方向に係るデータから情報を導出することができる（段階２５４）。

方法２００は、イメージング又はスキャタロメトリ計量及びターゲットに適用することができる。イメージング計量及びターゲットへの適用時には、方法２００にて、更に、等式２を用い計測結果から少なくとも一通りの計量指標を導出することができる。視野面スキャタロメトリ計量及びターゲットへの適用時には、方法２００にて、更に、等式１０を用い計測結果から少なくとも一通りの計量指標を導出することができる。瞳面スキャタロメトリ計量及びターゲットへの適用時には、方法２００にて、更に、そのターゲット内の相異なる数個所にて前記計測を実行し、正確度が増強された計量指標をそれら複数通りの計測結果から抽出することができる。

付加的な直交する（「第３」）周期構造は、均一ＣＤ（限界寸法）、単調変化性ＣＤ、周期的単調変化性ＣＤ、並びに２個以上の周期的サブ構造のうち、少なくとも一つを有するものとすることができる。

図８Ａ〜図８Ｃには、本件開示の１個又は複数個の実施形態に係る計量システム８００が描かれている。計量システム８００は、本願既述の様々な実施形態のうち何れを実行するようにも構成でき、また本願記載の様々な計量ターゲットのうち何れからも計量パラメタを計測できる。実施形態に係るオーバレイ計量システム８００は、光学的に解像可能なフィーチャ（外形特徴）に依拠しオーバレイ計測及び／又は限界寸法計測結果を生成するのに適した、計量サブシステム８０２又はツールを有している。また、実施形態では標本８０４が標本ステージ８０６上に配置されている。

また、実施形態に係る計量システム８００はコントローラ８０８を有している。コントローラ８０８は、記憶媒体８１２上に保持されているプログラム命令を実行するよう構成された１個又は複数個のプロセッサ８１０を、有するものとすることができる。この場合、コントローラ８０８に備わる１個又は複数個のプロセッサ８１０により、本件開示の随所に記載されている様々な処理ステップの何れも実行することができる。例えば、コントローラ８０８にて、何れの光学計量サブシステム８０２Ａからデータを受け取ってもよいし、光学計量ツール８０２からのデータに基づきオーバレイ補正変数を生成してもよい。

更に、コントローラ８０８を、これに限られるものではないがリソグラフィツール等、１個又は複数個の半導体処理又は製造ツール８１３に可通信結合させることができる。その場合、本願既述の様々な出力をコントローラ８０８にて利用し処理ツールの構成に調整を施すこと、ひいてはその製造ライン上で製造される１枚又は複数枚の半導体ウェハに対する調整を実行することができる。例えば、コントローラ８０８を、処理ツールの入力を制御することで、製造ライン上での半導体デバイス製造におけるオーバレイを指定されたオーバレイ公差内に保つのに適した、プロセスコントローラとして動作させることができる。そのオーバレイ補正変数は、フィードバック及び／又はフィードフォワード制御ループの一部として提供することができる。ある実施形態によれば、現処理工程に係り標本を対象にして計測されたオーバレイ計測結果を用い、１個又は複数個の製造プロセスのドリフトを補償すること、ひいては同一ロット又は別ロット内の後続標本を対象にした複数回の露出に亘りオーバレイを指定公差内に保つことができる。別の実施形態によれば、現処理工程に係るオーバレイ計測結果をフィードフォワードすることで後続処理工程を調整し、計測されるあらゆるオーバレイ誤差を補償することができる。例えば、後続層上のパターンの露出を調整することで、それら後続層のオーバレイ計測結果を整合させることができる。別の実施形態によれば、現処理工程のオーバレイ計測結果を計量システム８００自体にフィードバックすることで、後続層に対する計量プロセスを改善又は増強することができる。

コントローラ８０８に備わる１個又は複数個のプロセッサ８１０には、本件技術分野で既知なあらゆる処理素子が含まれうる。その意味で、当該１個又は複数個のプロセッサ８１０には、アルゴリズム及び／又は命令を実行するよう構成されたあらゆるマイクロプロセッサ型デバイスが含まれうる。ある実施形態によれば、当該１個又は複数個のプロセッサ８１０を、本件開示の随所に記載の如くオーバレイ計量システム８００を動作させるよう構成されたプログラムを実行するよう構成された、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、イメージコンピュータ、並列プロセッサその他、あらゆるコンピュータシステム（例．ネットワーク接続コンピュータ）で構成することができる。更なる認識によれば、語「プロセッサ」は、非一時的記憶媒体８１２から得たプログラム命令を実行する処理素子を１個又は複数個有するデバイス全てが包括されるよう、広義に定義することができる。更に、本件開示の随所に記載の諸ステップを、単一のコントローラ８０８により実行してもよいし、それに代え複数個のコントローラにより実行してもよい。加えて、コントローラ８０８に備わる１個又は複数個のコントローラを、共通ハウジング内に収容してもよいし複数個のハウジング内に収容してもよい。このやり方で、どのようなコントローラでも或いはコントローラ組合せでも、オーバレイ計量システム８００への統合に適したモジュールとして個別にパッケージングすることができる。

記憶媒体８１２には、連携する１個又は複数個のプロセッサ８１０により実行可能なプログラム命令を格納するのに適し本件技術分野で既知なあらゆる格納媒体が含まれうる。例えば、記憶媒体８１２には非一時的記憶媒体が含まれうる。また例えば、記憶媒体８１２には、これに限られるものではないがリードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気又は光記憶デバイス（例．ディスク）、磁気テープ、固体ドライブ等が含まれうる。更に注記される通り、記憶媒体８１２を１個又は複数個のプロセッサ８１０と共に共通コントローラハウジング内に収容してもよい。ある実施形態によれば、記憶媒体８１２を１個又は複数個のプロセッサ８１０及びコントローラ８０８の物理的居所に対し遠隔に所在させることができる。例えば、コントローラ８０８に備わる１個又は複数個のプロセッサ８１０が、ネットワーク（例．インターネット、イントラネット等）を介しアクセス可能なリモートメモリ（例．サーバ）に、アクセスするのでもよい。従って、上掲の記述は本発明に対する限定事項としてではなく単なる例証として解されるべきである。

次に、図８Ｂに示す実施形態に係る計量システム８００は、光学計量サブシステム８０２ａを有している。光学計量サブシステム８０２ａ又はツールには、標本に備わる２個以上の層に係るオーバレイデータを生成するのに適し本件技術分野で既知なあらゆる種類の光オーバレイ計量ツール、例えばこれに限られるものではないが画像依拠光計量ツールやスキャタロメトリ依拠光計量ツール等が含まれうる。

実施形態では、光学計量サブシステム８０２ａが、光学照明ビーム８１６を生成する光学照明源８１４を有している。光学照明ビーム８１６には、これに限られるものではないが紫外（ＵＶ）光、可視光、赤外（ＩＲ）光を初め、一通り又は複数通りの指定波長が含まれうる。光学照明源８１４には、光学照明ビーム８１６を提供するのに適するあらゆる種類の照明源が含まれうる。ある実施形態では光学照明源８１４がレーザ光源とされる。例えば、光学照明源８１４が、これに限られるものではないが１個又は複数個の狭帯域レーザ光源、広帯域レーザ光源、超連続体（超広帯域）レーザ光源、白色光レーザ光源等を有していてもよい。その場合、高いコヒーレンス（例．高い空間コヒーレンス及び／又は時間コヒーレンス）を有する光学照明ビーム８１６を、その光学照明源８１４により提供することができる。別の実施形態では光学照明源８１４がレーザ維持プラズマ（ＬＳＰ）光源を有する。例えば、光学照明源８１４が、これに限られるものではないが、レーザ光源によりプラズマ状態に励起させることで広帯域照明を放射させうる一種類又は複数種類の元素を収容するのに適した、ＬＳＰランプ、ＬＳＰバルブ又はＬＳＰチャンバを、有していてもよい。別の実施形態では光学照明源８１４がランプ光源を有する。例えば、光学照明源８１４が、これに限られるものではないがアークランプ、放電ランプ、無電極ランプ等を有していてもよい。その場合、低いコヒーレンス（例．低い空間コヒーレンス及び／又は時間コヒーレンス）を有する光学照明ビーム８１６を、その光学照明源８１４により提供することができる。

また、実施形態では、光学照明源８１４が光学照明ビーム８１６を照明路８２０経由で標本８０４に差し向けている。照明路８２０上には、光学照明ビーム８１６を修正及び／又は調光するのに適した１個又は複数個の照明路レンズ８２２又は付加的光学部品８２４を、設けることができる。例えば、当該１個又は複数個の光学部品８２４に、これに限られるものではないが１個又は複数個の偏光子、１個又は複数個のフィルタ、１個又は複数個のビームスプリッタ、１個又は複数個の散光器、１個又は複数個のホモジナイザ、１個又は複数個のアポダイザ或いは１個又は複数個のビーム整形器を含めてもよい。照明路８２０上に、更に、光学照明ビーム８１６を標本８０４に差し向けるよう構成された対物レンズ８２６を、設けてもよい。

また、実施形態では標本８０４が標本ステージ８２８上に配置される。標本ステージ８２８が、光学計量サブシステム８０２ａ内で標本８０４を位置決め及び／又は走査するのに適する何れの装置を有していてもよい。例えば、標本ステージ８２８が、直線並進ステージ、回動ステージ、ティップ／ティルトステージ等をどのような組合せで有していてもよい。

また、実施形態では、光学計量サブシステム８０２ａが、標本８０４に発する光を集光路８３２経由で捉えるよう構成された検出器８３０を有している。集光路８３２上には、これに限られるものではないが、標本８０４からの光を集める１個又は複数個の集光路レンズ８３４を設けることができる。例えば、標本８０４から（例．鏡面反射、拡散反射等を通じ）反射又は散乱されてくる光を、１個又は複数個の集光路レンズ８３４を介し検出器８３０にて受光することができる。また例えば、標本８０４により生成された光（例．光学照明ビーム８１６の吸収に係るルミネッセンス等）を検出器８３０にて受光することができる。また例えば、標本８０４からの一通り又は複数通りの異次回折光（例．０次回折、±１次回折、±２次回折等）を検出器８３０にて受光することができる。

検出器８３０には、標本８０４から受け取った照明を計測するのに適し本件技術分野で既知な、あらゆる種類の検出器が含まれうる。検出器８３０の例としては、これに限られるものではないがＣＣＤ型検出器、ＴＤＩ型検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等があろう。他の実施形態によれば、標本８０４に発する光の波長を識別するのに適した分光型検出器が、検出器８３０に含まれうる。

集光路８３２上には、更に、これに限られるものではないが１個又は複数個の集光路レンズ８３４、１個又は複数個のフィルタ、１個又は複数個の偏光子、１個又は複数個のビームブロックを初め、標本８０４から集めた照明を差し向け及び／又は修正するための光学素子を何個でも設けることができる。

実施形態では、検出器８３０が、標本８０４の表面に対しほぼ直交配置されている。また、実施形態では光学計量サブシステム８０２ａがビームスプリッタ８３６を有しており、それが、対物レンズ８２６が光学照明ビーム８１６を標本８０４に差し向けること及びそれと同時にその標本８０４に発する光を集めることができるように方向設定されている。更に、照明路８２０と集光路８３２とで１個又は複数個の付加的素子（例．対物レンズ８２６、アパーチャ、フィルタ等）を共有することができる。

光学計量サブシステム８０２ａにより、これに限られるものではないが画像依拠技術、スキャタロメトリ依拠技術等、本件技術分野で既知な何れかの技術に依拠し、オーバレイを計測することができる。例えば、イメージングモードで動作している光学計量サブシステム８０２ａにより標本８０４の一部分を照明し、その標本８０４の照明部分の像を検出器８３０上で捉えることができる。捉える像は、これに限られるものではないが明視野像、暗視野像、位相コントラスト像等、本件技術分野で既知な何れの種類の像でもよい。更に、捉えた像同士を（例．光学計量サブシステム８０２ａ、コントローラ８０８等により）縫合することで、その標本８０４の合成像を形成することができる。また例えば、光学計量サブシステム８０２ａが集束光学照明ビーム８１６により標本８０４上を走査し、その標本８０４に発する光及び／又は粒子を１個又は複数個の検出器８３０上で一通り又は複数通りの計測角にて捉えることで、画像を画素毎に生成することができる。従って、２個以上の標本層に係るオーバレイを、それら２個以上の標本層上に所在するフィーチャの相対位置に基づき判別することができる。

また例えば、光学照明ビーム８１６に応答し標本８０４にて散乱及び／又は回折された光のパターンに基づきオーバレイを判別することで、その光学計量サブシステム８０２ａをスキャタロメトリ依拠計量ツールとして動作させてもよい。例えば、光学計量サブシステム８０２ａにより（例．検出器８３０で以て）、標本に発する光の角度分布を含め、（例．オーバレイターゲットの回折領域の）１個又は複数個の瞳面像を捉えることができる。従って、層毎にサイズ及び分布が既知なオーバレイターゲットフィーチャからのモデル化散乱及び／又は回折に基づき、２個以上の標本層間のオーバレイをそれら瞳面像から判別することができる。

次に、図８Ｃに示す実施形態に係る計量システム８００は粒子ビーム計量サブシステム８０２ｂを有している。粒子ビーム計量サブシステム８０２ｂには、これに限られるものではないが電子ビーム計量ツール（例．ＳＥＭ、ＣＤ−ＳＥＭ等）、イオンビーム計量ツール（例．集束イオンビーム（ＦＩＢ）計量ツール）等、デバイスフィーチャ又はデバイススケールフィーチャを解像するのに適した、あらゆる種類の計量ツールが含まれうる。

実施形態では、粒子ビーム計量サブシステム８０２ｂが、粒子ビーム８４０（例．電子ビーム、粒子ビーム等）を生成する粒子源８３８（例．電子ビーム源、イオンビーム源等）を有している。粒子源８３８には、粒子ビーム８４０を生成するのに適し本件技術分野で既知なあらゆる粒子源が含まれうる。粒子源８３８の例としては、これに限られるものではないが電子銃、イオン銃等があろう。また、実施形態では、エネルギが可調な粒子ビーム８４０を提供するよう粒子源８３８が構成されている。

また、実施形態では、粒子ビーム計量サブシステム８０２ｂが１個又は複数個の粒子集束素子８４２を有している。例えば、当該１個又は複数個の粒子集束素子８４２が、これに限られるものではないが単一の粒子集束素子を含むものであっても、複合システムを形成する１個又は複数個の粒子集束素子を含んでいてもよい。また、実施形態では、当該１個又は複数個の粒子集束素子８４２に、標本ステージ８４６上に所在する標本８０４に粒子ビーム８４０を差し向けるよう構成された粒子対物レンズ８４４が含まれている。更に、当該１個又は複数個の粒子源８３８には、これに限られるものではないが静電レンズ、磁気レンズ、ユニポテンシャルレンズ、ダブルポテンシャルレンズ等を初め、本件技術分野で既知なあらゆる種類の電子レンズが含まれうる。

また、実施形態では、粒子ビーム計量サブシステム８０２ｂが、標本８０４に発する粒子を検出例えばイメージングする少なくとも１個の粒子検出器８４８を有している。ある実施形態では、粒子検出器８４８が電子コレクタ（例．二次電子コレクタ、後方散乱電子検出器等）を有する。別の実施形態では、粒子検出器８４８が、標本表面からの電子及び／又は光子を検出する光子検出器（例．フォトディテクタ、Ｘ線検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）型検出器に結合されたシンチレーティング素子等）を有する。

ご理解頂けるように、図８Ｃに示した粒子ビーム計量サブシステム８０２ｂについての記述及びそれに関連する上掲の記述は、専ら例証目的で提供されており、限定として解されるべきではない。例えば、粒子ビーム計量サブシステム８０２ｂが、標本８０４への同時問いかけに適したマルチビーム及び／又はマルチカラムシステムを有していてもよい。更なる実施形態によれば、粒子ビーム計量サブシステム８０２ｂに、標本８０４の一個所又は複数個所に一通り又は複数通りの電圧を印加するよう構成された１個又は複数個の部材（例．１個又は複数個の電極）を設けることができる。この場合、粒子ビーム計量サブシステム８０２ｂにより電圧コントラストイメージングデータを生成することができる。

以上、本発明の諸実施形態に係る方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート描写及び／又は部分図を参照して本発明の諸態様を述べてきた。ご理解頂けるように、それらフローチャート描写及び／又は部分図の各部分、並びにそれらフローチャート描写及び／又は部分図の諸部分の組合せを、コンピュータプログラム命令により実現することができる。それらコンピュータプログラム命令を汎用コンピュータ、専用コンピュータその他、プログラマブルデータ処理装置のプロセッサに供給してマシンを構築すること、ひいてはコンピュータその他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサによりそれらの命令を実行することで、そのフローチャート及び／又は部分図若しくはその諸部分にて特定されている諸機能／諸動作を実現する手段を、生み出すことができる。

ある特定の要領で機能するようコンピュータその他のプログラマブルデータ処理装置或いはその他の装置に指令することができるコンピュータ可読媒体内に、それらコンピュータプログラム命令を格納し、コンピュータ可読媒体内に格納されたそれらの命令によって命令込みの製品を提供し、そのフローチャート及び／又は部分図若しくはその諸部分にて特定されている機能／動作をそれら命令により実現することもできる。

それらコンピュータプログラム命令を、コンピュータその他のプログラマブルデータ処理装置或いはその他の装置上にロードし、そのコンピュータその他のプログラマブルデータ処理装置或いはその他の装置上で一連の動作ステップを実行させることでコンピュータ実施プロセスを提供すること、ひいてはそのコンピュータその他のプログラマブル装置上で実行される命令で提供されるプロセスにより、そのフローチャート及び／又は部分図若しくはその諸部分にて特定される諸機能／諸動作を実現することもできる。

上掲のフローチャート及び図面には、本発明の様々な実施形態に係るシステム、方法及びコンピュータプログラム製品の潜在的諸実現形態のアーキテクチャ、機能及び動作が描かれている。この点との関連では、そのフローチャート又は部分図の各部分によって、コードのモジュール、セグメント又は部分であり、特定の論理機能（群）を実現するための可実行命令１個又は複数個を含むものを、表すことができる。これも注記すべきことに、ある種の代替的実現形態においては、その部分に記されている諸機能が、図中に記されている順序とは異なる順序で生起することがある。例えば、相連続する態で示されている二部分が、実際にはほぼ同時に実行されることもあるし、それらの部分がときとして逆の順序で実行されることもあるのであり、これは関わる機能に依存している。やはり注記されることに、それら部分図及び／又はフローチャート描写の各部分、並びにそれら部分図及び／又はフローチャート描写中の諸部分の組合せを、指定されている諸機能又は諸動作を実行する専用のハードウェアベースシステムによって、或いは専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せによって、実現することができる。

上掲の記述における実施形態は本発明の一例又は実現形態である。「ある実施形態」、「一実施形態」、「ある種の実施形態」又は「幾つかの実施形態」なる様々な表現が、必ずしも全て同じ実施形態を指すわけではない。本発明の様々な特徴がある単一の実施形態の文脈に沿い述べられもしているが、それらの特徴が個別に提供されることも何らかの好適な組合せで提供されることもありうる。逆に、本願では本発明が明瞭化のため個々別々の実施形態の文脈に沿い述べられもしているが、本発明が単一実施形態の態で実施されることもありうる。本発明のある種の実施形態に、先に開示した相異なる実施形態から諸特徴を取り入れることができ、またある種の実施形態に、先に開示した他の諸実施形態から諸要素を取り入れることができる。ある特定の実施形態の文脈に沿った、本発明の諸要素についての開示を、それらの使用が当該特定の実施形態のみに限られるものと解すべきではない。更に、ご理解頂けるように、本発明は様々なやり方で実行又は実施することができ、また本発明は上掲の記述にて概括されたものとは異なる何らかの実施形態にて実現することができる。

本発明はそれらの図面や対応する記述に限定されない。例えば、図示されているボックス又は状態それぞれをフローが通り抜ける必要はないし、図示及び記述されているそれと厳密に同じ順序で通り抜ける必要もない。本願にて用いられている技術用語及び科学用語の意味は、別様に定義されているのでない限り、本発明が属する分野のいわゆる当業者により理解される通り、通例的に理解されるべきである。ある有限個数の実施形態を基準にして本発明を述べてきたが、それらを本発明の技術的範囲に対する限定事項として解すべきではなく、寧ろ好適な諸実施形態のうち幾つかの例として解すべきである。他の潜在的変形、修正及び応用もまた本発明の技術的範囲内とする。従って、本発明の技術的範囲は、これまでに述べられたものではなく、別項の特許請求の範囲及びその法的等価物により限定されるべきである。

Claims (32)

1. 計量ターゲットを計測するステップを有し、その計量ターゲットが少なくとも一通りの計測方向に沿い少なくとも２個の周期構造を備え、その計量ターゲットが更に、個別の計測方向に直交する第３周期構造を備える計量計測方法。
2. 請求項１に記載の計量計測方法であって、更に、前記計測により導出された信号中のノイズを、前記第３周期構造に関係する信号成分を識別し除去することで低減するステップを、有する計量計測方法。
3. 請求項１に記載の計量計測方法であって、更に、前記計測により導出された信号から複数個のスライスを導出するステップを有し、それらスライスが前記第３周期構造の特性に対応している計量計測方法。
4. 請求項３に記載の計量計測方法であって、更に、前記複数個のスライスを平均化して計量信号を生成するステップを有する計量計測方法。
5. 請求項３に記載の計量計測方法であって、更に、少なくとも１個の正確度パラメタとの関連で前記複数個のスライスを比較することで最適スライス信号を選択するステップを、有する計量計測方法。
6. 請求項５に記載の計量計測方法であって、更に、相次ぐターゲット、ウェハ又はバッチのうち少なくとも一つに関し前記選択を反復するステップを有する計量計測方法。
7. 請求項５に記載の計量計測方法であって、更に、その空間的挙動及び前記最適スライスを追跡することで計量ロバスト性を改善するステップを、有する計量計測方法。
8. 請求項１に記載の計量計測方法であって、更に、カメラ軸及びビーム軸を比較することで前記第３周期構造を用い計測座標を校正するステップを、有する計量計測方法。
9. 請求項１に記載の計量計測方法であって、更に、前記第３周期構造から計測された信号の高調波成分及び焦点情報のうち少なくとも一方を導出するステップを、有する計量計測方法。
10. 請求項１に記載の計量計測方法であって、更に、前記第３周期構造から計測された信号を分析すべく一通り又は複数通りの機械学習アルゴリズムを適用するステップと、前記直交方向に係るデータから情報を導出するステップと、を有する計量計測方法。
11. 請求項１に記載の計量計測方法であって、前記計量ターゲットが、イメージング計量ターゲット及びスキャタロメトリ計量ターゲットのうち少なくとも一方を備える計量計測方法。
12. 請求項１１に記載の計量計測方法であって、前記イメージングターゲットが少なくとも２対の周期構造を有し、そのうち少なくとも１対が二通りの計測方向それぞれに沿っている計量計測方法。
13. 請求項１に記載の計量計測方法であって、前記計量ターゲットが瞳面スキャタロメトリ計量ターゲットを備え、その計量ターゲットを計測するステップが、その計量ターゲット内の複数個所にてその計量ターゲットを計測するステップと、正確度が増強された計量指標をそれら複数通りの計測結果から抽出するステップと、を含む計量計測方法。
14. 請求項１に記載の計量計測方法であって、前記第３周期構造が、均一限界寸法、単調変化性限界寸法、周期的単調変化性限界寸法、並びに２個以上の周期的サブ構造のうち、少なくとも一つを有する計量計測方法。
15. 請求項１に記載の計量計測方法であって、少なくとも１個のコンピュータプロセッサにより少なくとも部分的に実行される計量計測方法。
16. １個又は複数個のプロセッサ及びメモリを有するコントローラを備え、そのメモリにプログラム命令が格納されており、それらプログラム命令が、当該１個又は複数個のプロセッサに、
    少なくとも一通りの計測方向に沿い少なくとも２個の周期構造を備え、個別の計測方向に直交する第３周期構造をも備える計量ターゲットについての、一通り又は複数通りの計測結果を受け取らせるよう、且つ
    受け取った前記一通り又は複数通りの計測結果に基づき一通り又は複数通りの計量指標を決定させるよう、
    構成されているシステム。
17. 請求項１６に記載のシステムであって、前記１個又は複数個のプロセッサが、更に、前記一通り又は複数通りの計測結果から導出された信号中のノイズを、前記第３周期構造に関係する信号成分を識別し除去することで低減するよう、構成されているシステム。
18. 請求項１６に記載のシステムであって、前記１個又は複数個のプロセッサが、更に、前記一通り又は複数通りの計測結果から導出された信号から複数個のスライスを導出するよう構成されており、それらスライスが前記第３周期構造の特性に対応しているシステム。
19. 請求項１８に記載のシステムであって、前記１個又は複数個のプロセッサが、更に、前記複数個のスライスを平均化して計量信号を生成するよう構成されているシステム。
20. 請求項１６に記載のシステムであって、前記１個又は複数個のプロセッサが、更に、カメラ軸及びビーム軸を比較することで前記第３周期構造を用い１個又は複数個の計測座標を校正するよう構成されているシステム。
21. 請求項１６に記載のシステムであって、前記１個又は複数個のプロセッサが、更に、前記第３周期構造から計測された信号の高調波成分及び焦点情報のうち少なくとも一方を導出するよう構成されているシステム。
22. 請求項１６に記載のシステムであって、前記１個又は複数個のプロセッサが、更に、前記第３周期構造から計測された信号を分析すべく一通り又は複数通りの機械学習アルゴリズムを適用するよう、且つ前記直交方向に係るデータから情報を導出するよう、構成されているシステム。
23. 請求項１６に記載のシステムであって、前記計量ターゲットが、イメージング計量ターゲット及びスキャタロメトリ計量ターゲットのうち少なくとも一方を備えるシステム。
24. 請求項２３に記載のシステムであって、前記イメージングターゲットが少なくとも２対の周期構造を有し、そのうち少なくとも１対が二通りの計測方向それぞれに沿っているシステム。
25. 請求項１６に記載のシステムであって、前記計量ターゲットが瞳面スキャタロメトリ計量ターゲットを備え、前記一通り又は複数通りの計測結果がその計量ターゲット内の複数個所にて獲得され、前記１個又は複数個のプロセッサが、更に、正確度が増強された計量指標を前記複数通りの計測結果から抽出するよう構成されているシステム。
26. 請求項１６に記載のシステムであって、前記第３周期構造が、均一限界寸法、単調変化性限界寸法、周期的単調変化性限界寸法、並びに２個以上の周期的サブ構造のうち、少なくとも一つを有するシステム。
27. 少なくとも一通りの計測方向に沿い少なくとも２個の周期構造を備える計量ターゲットであり、個別の計測方向に直交する第３周期構造をも備える計量ターゲット。
28. 請求項２７に記載の計量ターゲットであって、イメージングターゲット及びスキャタロメトリターゲットのうち少なくとも一方として構成された計量ターゲット。
29. 請求項２８に記載の計量ターゲットであって、少なくとも２対の周期構造を有するイメージングターゲットとして構成されており、そのうち少なくとも１対が二通りの計測方向それぞれに沿っている計量ターゲット。
30. 請求項２７に記載の計量ターゲットであって、前記第３周期構造が、均一限界寸法、単調変化性限界寸法、周期的単調変化性限界寸法、並びに２個以上の周期的サブ構造のうち、少なくとも一つを有する計量ターゲット。
31. 請求項２７に記載の計量ターゲットであって、前記第３周期構造がプロセス互換性である計量ターゲット。
32. 請求項３１に記載の計量ターゲットであって、前記プロセス互換性が、前記第３周期構造の諸要素のセグメント化、前記第３周期構造の諸要素の諸セグメントの限界寸法の均一化、並びに均一又は可変限界寸法を有するカットマスクの適用のうち、少なくとも一つで構成される計量ターゲット。