JP7653445B2 - 接合されたウェハのオーバレイ計測 - Google Patents

Description

本開示は、概ねオーバレイ計測に関し、より詳細には、接合されたウェハのオーバレイ計測に関する。

本出願は、２０２０年１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／９６７，９５７号、および２０２０年６月０９日に出願された米国仮特許出願第６３／０３６，８３４号の、米国特許法第１１９（ｅ）の下での利益を主張し、この両方を、本願にその全体を引用して援用する。

半導体デバイスの物理的密度に関する要求のより一層の高まりが、ますます複雑な３次元設計につながっている。３次元設計を実現させる１つの手法は、２つの別個のウェハ上の構造体を製造し、ウェハを構造体と共に境界面近傍で接合することである。この技法は、２つのウェハが別個に製造され、その後の工程で接合され得るので、複雑な構造体の統合を容易にすることができる。

ウェハを接合する手法は、たとえば、高密度３次元メモリデバイスおよび対応する制御回路の製造を容易にすることができる。３次元メモリデバイスは、通常、メモリセルの層が積み重ねられ、垂直チャネルによって接続される、垂直メモリ構造体を含む。従来の枚葉式製造技法を使用して、垂直メモリ構造体の制御回路が、垂直メモリ構造体の下または横に製造され得る。しかし、どちらの手法にも本質的な欠点がある。すなわち、制御回路を垂直メモリ構造体の下に配置すると、複雑度およびコストを犠牲にして高密度が実現され、一方制御回路を垂直メモリ構造体に隣接して配置すると、密度が犠牲となり、製造の複雑度が軽減される。対照的に、接合されたウェハを製造する技法により、一方のウェハ上に垂直メモリ構造体を、他方のウェハ上に制御回路を製造することができ、２つのウェハを互いに接合することにより、２つが一体に統合される。接合されたウェハを製造する技法は、多種多様な半導体デバイスに適用され得る。

米国特許出願公開第２００４／０２５７５７１号 米国特許出願公開第２０１１／０２１５４４２号 米国特許出願公開第２００５／０２８６０５１号

用途に関わらず、接合されたウェハを製造する技法は、２つのウェハの相対的な整列状態またはオーバレイの、厳密な制御を必要とする。したがって、接合されたウェハのオーバレイを、正確に測定するシステムおよび方法を提供することが望ましい場合がある。

本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って、計測システムが開示される。例示的な一実施形態では、システムは、計測ツールを含む。別の例示的な実施形態では、計測ツールは、１つ以上の照光源を含む。別の例示的な実施形態では、計測ツールは、１つ以上の選択された入射角で、１つ以上の照光源からの照光をサンプルの計測ターゲットへ向ける、照射サブシステムを含み、サンプルは、第１のウェハ、および境界面で第１のウェハに接合された第２のウェハによって形成され、計測ターゲットは、境界面に位置している。別の例示的な実施形態では、１つ以上の照光源からの照光は、第１のウェハを通って伝搬し、計測ターゲットに到達する。別の例示的な実施形態では、計測ツールは、サンプルから光を収集する集光サブシステムを含み、サンプルから収集される光は、計測ターゲットからの光、および第１のウェハの上面からの光を含み、集光サブシステムは、計測ターゲットからの光を、検出器へ向ける。別の例示的な実施形態では、システムは、集光サブシステムに通信可能に結合されたコントローラを含む。別の例示的な実施形態では、コントローラは、検出器から受信したデータに基づいて、サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成する。

本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って、計測方法が開示される。例示的な一実施形態では、この方法は、１つ以上の選択された入射角で、１つ以上の照光源からの照光でサンプルの計測ターゲットを照射するステップを含み、サンプルは、第１のウェハ、および境界面で第１のウェハに接合された第２のウェハによって形成され、計測ターゲットは、境界面に位置している。別の例示的な実施形態では、１つ以上の照光源からの照光は、第１のウェハを通って伝搬し、計測ターゲットに到達する。別の例示的な実施形態では、この方法は、１つ以上の照光源からの照光に応答して、サンプルから光を収集するステップを含み、サンプルから収集された光は、計測ターゲットからの光および第１のウェハの上面からの光を含み、計測ターゲットからの光が、検出器に向けられる。別の例示的な実施形態では、この方法は、検出器から受信したデータに基づいて、サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成するステップを含む。

本開示の１つ以上の例示的な実施形態に従って、計測システムが開示される。例示的な一実施形態では、システムは、１つ以上の照光源を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、１つ以上の検出器を含む。別の例示的な実施形態では、システムは、エリプソメータ照射サブシステムを用いて、１つ以上の選択された入射角の第１のセットで、１つ以上の照光源からの照光を、サンプルの計測ターゲットに向けるエリプソメータを含み、サンプルは、第１のウェハ、および境界面で第１のウェハに接合された第２のウェハによって形成され、計測ターゲットは、境界面に位置している。別の例示的な実施形態では、１つ以上の照光源からの照光は、第１のウェハを通って伝搬し、計測ターゲットに到達する。別の例示的な実施形態では、エリプソメータはさらに、エリプソメータ集光サブシステムを用いて、計測ターゲットから反射された光を、１つ以上の検出器のうちの少なくとも１つに向け、偏光解析信号を生成する。別の例示的な実施形態では、システムは、反射率計照射サブシステムを用いて、１つ以上の選択された入射角の第２のセットで、１つ以上の照光源からの照光を計測ターゲットへ向ける、反射率計を含む。別の例示的な実施形態では、反射率計はさらに、反射率計集光サブシステムを用いて、計測ターゲットから反射された光を、１つ以上の検出器のうちの少なくとも１つに向け、反射率計測信号を生成するよう構成される。別の例示的な実施形態では、システムは、エリプソメータおよび反射率計に通信可能に結合されたコントローラを含む。別の例示的な実施形態では、コントローラは、偏光解析信号および反射率計測信号に基づいて、サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成する。

前述の全体的な説明および以下の詳細な説明の両方が、例示的かつ説明的なものにすぎず、特許請求の範囲に記載の本発明を必ずしも限定するものではないことを理解されたい。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示し、全体的な説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。

本開示の多数の利点は、以下の添付図を参照することにより、当業者によってより適切に理解され得る。

本開示の１つ以上の実施形態による、半導体デバイス製造システムを示す概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、傾斜した入射角を実現する計測ツールを示す概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、ほぼ法線の入射角を実現する計測ツールを示す概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、接合されたウェハサンプルの２つのウェハ間の境界面にある、オーバレイターゲットの縦断面図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、金属のターゲット要素によって形成された、オーバレイターゲットの縦断面図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、ＣＤオーバレイターゲットのオーバレイターゲット要素の縦断面図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、集束された照射ビームに応答する上面反射光およびターゲットで生成された光のビーム経路を示す、シミュレーションされた光線図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、照射サブシステムと集光サブシステムとの両方に円筒レンズを含む、計測ツールの概念図である。 本開示の１つ以上の実施形態による、斜めからの照光を使用して生成された波長の関数である、オーバレイターゲットから反射された光の量、およびシリコンの接合されたウェハサンプルの上面から反射された光の量に対応する、測定した信号のグラフである。 本開示の１つ以上の実施形態による、試験用オーバレイターゲットの既知のオーバレイ誤差の関数である、分光偏光解析法（ＳＥ：ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）のアルファおよびベータ値のグラフである。 本開示の１つ以上の実施形態による、計測方法で実行されるステップを示す流れ図である。

ここで、添付図面に示された開示されている主題を、詳細に参照することにする。本開示は、いくつかの実施形態および実施形態の特定のフィーチャに関して、特に示され、説明されている。本明細書に記載された実施形態は、限定するものではなく例示であると見なされる。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細の様々な変更および変形が行われ得ることが、当業者には容易に明らかなはずである。

本開示の実施形態は、偏光解析法および／または反射率計測を使用して、接合されたウェハサンプル間の位置合わせ誤差を測定すること（たとえば、オーバレイの測定）に関する。接合されたウェハサンプルの位置合わせ誤差を測定するための、オーバレイの計測ターゲットは、２つの接合されたウェハ間の境界面に形成され得、オーバレイターゲットは、境界面近傍の、各ウェハの１つ以上の層の周期的構造体を含む。一実施形態では、境界面にあるオーバレイ計測ターゲットは、ウェハのうちの一方を通して光を伝搬し、境界面に到達させ、境界面によって反射され、ウェハを通って伝搬して戻る光を収集することによって、情報を得ることができる。

本開示全体を通して使用される、ウェハという用語は、別の材料との接合に好適な、平坦な表面を持つ材料を広く指すことを意図している。なお、ウェハおよびサンプル片という用語は、交換可能に使用され得る。サンプルおよび接合されたウェハサンプルという用語もまた、交換可能に使用され得る。さらに、ウェハまたはサンプル片は、単結晶シリコン、ガリウム砒素、およびリン化インジウムなどであるがこれらに限定されるものではない、半導体または非半導体材料を含む任意の材料によって形成され得る。ウェハまたはサンプル片は、１つ以上の層を含むことができる。かかる層は、たとえば、レジスト（フォトレジストを含む）、誘電体材料、導電性材料、および半導体材料を含むことができるが、これらに限定されるものではない。多くの相異なるタイプのかかる層が当技術分野で既知であり、本明細書で使用されるサンプルという用語は、その上にすべてのタイプのかかる層が形成され得るサンプルを包含することを意図している。サンプル上に形成される１つ以上の層は、パターン付きであってもパターン付きでなくてもよい。サンプルは、たとえば、複数のダイを含むことができ、それぞれが、繰返しのパターン形成されたフィーチャを持つ。かかる材料層の形成および処理により、最終的に完成したデバイスが得られ得る。多くの相異なるタイプのデバイスが、接合されたウェハサンプル上に形成され得、本明細書で使用されるサンプルという用語は、当技術分野で既知の任意のタイプのデバイスが製造されているサンプルを、包含することを意図している。さらに本開示では、サンプルおよびウェハという用語は、交換可能であると解釈されたい。

本明細書では、接合された２つのウェハ間の境界面にあるオーバレイターゲットは、オーバレイの測定について、いくつかの課題を提示する可能性があると考えられている。たとえば、光学測定技法は、光が、構成要素たるウェハ（本明細書では上部ウェハおよび底部ウェハと呼ばれる）のうちの一方または両方を通って伝搬することを必要とするであろう。したがって、光の波長は、ウェハおよび他の任意の堆積層の吸収スペクトルによって制限される可能性がある。半導体ウェハは通常、紫外光および可視光を吸収するため、オーバレイの測定は、最小限の（または少なくとも許容できる）損失を伴ってサンプルを通って伝搬することができる、赤外波長に限定される可能性がある。さらに、任意の波長の光を使用した測定は、測定にノイズを取り込む可能性のある、様々な表面（たとえば、上部および下部ウェハの表面）での鏡面反射および／または散乱を引き起こす可能性がある。

本明細書ではさらに、接合されたウェハサンプルを軸外光で照射すると（たとえば、表面法線に対して斜めの角度での照射）、相異なる境界面またはサンプルの様々な深度にある面から反射された光の、空間的な分離をもたらす可能性があると考えられている。したがって、２つのウェハの境界面にあるオーバレイターゲットからの光は、他の境界面または表面からの反射に関連する光から分けられるか、さもなければ分離され得る。

一実施形態では、オーバレイ測定の精度および／または感度を高めるために、境界面にあるオーバレイターゲットからの光が分離される。たとえば、計測システムの集光光学系は、１つ以上の円筒レンズを含み、接合されたウェハサンプルの上面または底面を含むがこれらに限定されるものではない、他の表面から反射された光から、境界面にあるオーバレイターゲットから反射された光を、分けることができる。

本明細書ではさらに、オーバレイ測定は、１つ以上の照射角度による分光偏光解析法もしくは反射率計測、単一波長偏光解析法もしくは反射率計測、角度分解偏光解析法もしくは反射率計測、またはミュラー行列ベースの技法を含むがこれらに限定されるものではない、任意のタイプの偏光解析法または反射率計測技法に基づくことができると考えられている。

ここで図１から図７を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、接合されたウェハサンプルのオーバレイ測定のシステムおよび方法が開示されている。

図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、半導体デバイス製造システム１００を示す概念図である。一実施形態では、システム１００は、接合されたウェハサンプル１０４の１つ以上の特性を特徴付けるよう構成された計測ツール１０２を含む。別の実施形態では、システム１００は、計測ツール１０２に通信可能に結合されたコントローラ１０６を含む。別の実施形態では、コントローラ１０６は、メモリ媒体１１０またはメモリに保持されたプログラム命令を実行するよう構成された、１つ以上のプロセッサ１０８を含む。コントローラ１０６の１つ以上のプロセッサ１０８は、当技術分野で既知の、任意の処理要素を含むことができる。この意味で、１つ以上のプロセッサ１０８は、アルゴリズムおよび／または命令を実行するよう構成された、任意のマイクロプロセッサタイプのデバイスを含むことができる。さらに、メモリ媒体１１０は、関連する１つ以上のプロセッサ１０８によって実行可能なプログラム命令を記憶するのに好適な、当技術分野で既知の任意の記憶媒体を含むことができる。たとえば、メモリ媒体１１０は、非一時的メモリ媒体を含むことができる。さらなる例として、メモリ媒体１１０は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ－ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、磁気または光学メモリデバイス（たとえば、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むことができるが、これらに限定されるものではない。メモリ媒体１１０は、１つ以上のプロセッサ１０８を備える、共通のコントローラ筐体に収容され得ることにさらに留意されたい。

なお、コントローラ１０６の１つ以上のプロセッサ１０８は、本開示全体を通して説明される様々なプロセスのステップのうちのいずれかを実行することができる。コントローラ１０６の１つ以上のプロセッサ１０８は、たとえば、計測ツール１０２から（たとえば、計測ツール１０２内の検出器から）データを受信し、接合されたウェハサンプル１０４に関連する１つ以上のパラメータの推定値（たとえば、測定値）を生成することができる。１つ以上のパラメータの推定値は、接合されたウェハサンプル１０４の任意のパラメータもしくは特性、またはパラメータもしくは特性の一部の、推定値を含むことができる。プロセッサ１０８は、たとえば、接合されたウェハサンプル１０４の２つのウェハ間のオーバレイ、またはオーバレイ誤差の推定値を生成することができる。プロセッサ１０８は、別の例では、接合されたウェハサンプル１０４の多層膜積層体の、電磁アナライザ（ＥＭＡ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｚｅｒ）による分析を受信、生成、および／または実施し、膜積層体の１つ以上の層の、厚さ、組成、または屈折率などであるが、これらに限定されるものではない、特性の推定値を生成することができる。

図１Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、斜めの入射角を実現する計測ツール１０２の概念図である。たとえば、図１Ｂに示されている計測ツール１０２は、接合されたウェハサンプル１０４の計測ターゲットに関連する計測信号を提供するのに好適な、斜めの入射角を利用する、当技術分野で既知の任意のタイプの分光偏光解析法による計測システムを含むことができる。

一実施形態では、計測ツール１０２は、照光（たとえば、１つ以上の照射ビーム１１４）を生成する、少なくとも１つの照光源１１２を含む。照射ビーム１１４は、接合されたウェハサンプル１０４の１つ以上のウェハに対して透過的な光の、１つ以上の選択された波長を含むことができる。たとえば、照光源１１２は、約１５０ｎｍから約２，８００ｎｍの範囲の波長を持つ照射ビーム１１４を供給することができるが、必須ではない。なお、照光源１１２は、真空紫外波長、極紫外波長、可視波長、または赤外波長を含むがこれらに限定されるものではない、任意のスペクトル範囲の波長を持つ照光を生成することができる。照光源１１２は、たとえば、７５０ｎｍから２，８００ｎｍなどであるが、これに限定されるものではない、可視および赤外波長にわたる照射ビームを供給することができる。照光源１１２は、別の例として、１５０ｎｍから３００ｎｍなどであるが、これに限定されるものではない、紫外波長にわたる照射ビームを供給することができる。照光源１１２は、別の例として、１５０ｎｍから９００ｎｍなどであるが、これに限定されるものではない、紫外および可視波長にわたる照射ビームを供給することができる。さらに、計測ツール１０２は、任意のスペクトル範囲または複数のスペクトル範囲で照光を供給するために、いくつの照光源１１２でも含むことができる。

別の実施形態では、照光源１１２は、調節可能な照光源（たとえば、１つ以上の調節可能なレーザなど）を備える。照光源１１２は、別の例として、調節可能なフィルタに結合された広帯域の照光源を含むことができる。

照光源１１２は、１つ以上の狭帯域レーザ源、１つ以上の広帯域レーザ源、１つ以上の超広帯域レーザ源、１つ以上の白色光レーザ源などを含むことができるが、これらに限定されるものではない。なお、照光源１１２は、高いコヒーレンス性（たとえば、高い空間コヒーレンス性および／または時間コヒーレンス性）を持つ照射ビーム１１４を供給することができる。別の実施形態では、照光源１１２は、ランプ源を含む。照光源１１２は、たとえば、レーザ維持プラズマ（ＬＳＰ：ｌａｓｅｒ－ｓｕｓｔａｉｎｅｄ ｐｌａｓｍａ）源、アークランプ、放電ランプ、無電極ランプなどを含むことができるが、これらに限定されるものではない。なお、照光源１１２は、低いコヒーレンス性（たとえば、低い空間コヒーレンス性および／または時間コヒーレンス性）を持つ照射ビーム１１４を供給することができる。

照光源１１２はさらに、任意の時間プロファイルを持つ照射ビーム１１４を供給することができる。照射ビーム１１４は、たとえば、連続時間プロファイル、変調時間プロファイル（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｐｒｏｆｉｌｅ）、パルス時間プロファイル（ｐｕｌｓｅｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｐｒｏｆｉｌｅ）などを持つことができる。

別の実施形態では、計測ツール１０２は、照光源１１２からの照光（たとえば、１つ以上の照射ビーム１１４）を、接合されたウェハサンプル１０４に向けるための照射サブシステム１１６（たとえば、照射経路）、およびサンプル１０４から発する放射光（たとえば、光）を収集するための集光サブシステム１１８（たとえば、集光経路）を含む。照射サブシステム１１６は、照射を修正および／または調整するのに好適な、１つ以上のビーム調整構成要素１２０を含むことができる。１つ以上のビーム調整構成要素１２０は、たとえば、照射開口絞り、照射視野絞り、１つ以上の偏光子、１つ以上の補償子、１つ以上のフィルタ、１つ以上のビームスプリッタ、１つ以上の拡散器、１つ以上のホモジナイザ、１つ以上のアポダイザ、１つ以上のビーム整形器、１つ以上のミラー、または１つ以上のレンズを含むことができるが、これらに限定されるものではない。

別の実施形態では、照射サブシステム１１６は、集束組立体１２２を利用して、１つ以上の照光源１１２からの照光を、サンプル台１２４に置かれた、接合されたウェハサンプル１０４上に集束させることができる。たとえば、集束組立体１２２は、ゼロでない屈折力を持つ、１つ以上の光学素子を含むことができる。別の実施形態では、集光サブシステム１１８は、接合されたウェハサンプル１０４からの放射光を収集するための、集光組立体１２６を含むことができる。集光組立体１２６は、たとえば、ゼロでない屈折力を持つ、１つ以上の光学素子を含むことができる。

別の実施形態では、計測ツール１０２は、接合されたウェハサンプル１０４から集光サブシステム１１８を通して発する光（たとえば、サンプル光１３０）を、取り込むよう構成された検出器１２８を含む。検出器１２８は、たとえば、接合されたウェハサンプル１０４から（たとえば、鏡面反射、拡散反射などを介して）反射または散乱された放射光を受け取ることができる。検出器１２８は、別の例として、接合されたウェハサンプル１０４によって生成される放射光（たとえば、照射ビーム１１４の吸収度に関連する発光など）を受け取ることができる。検出器１２８は、別の例として、接合されたウェハサンプル１０４から１つ以上の回折次数の放射光を受け取ることができる（たとえば、０次回折、±１次回折、±２次回折など）。

検出器１２８は、接合されたウェハサンプル１０４から受け取った照光を測定するのに好適な、当技術分野で既知の任意のタイプの光学検出器を含むことができる。検出器１２８は、たとえば、フォトダイオードアレイ（ＰＤＡ：ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ ａｒｒａｙ）、ＣＣＤ検出器、ＣＭＯＳ検出器、ＴＤＩ検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ：ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ）、なだれフォトダイオード（ＡＰＤ：ａｖａｌａｎｃｈｅ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、などを含むことができるが、これらに限定されるものではない。検出器１２８は、さらに、平面センサまたはラインセンサを含むがこれらに限定されるものではない、任意の幾何形状を持つ任意のタイプのセンサを含むことができる。別の実施形態では、検出器１２８は、接合されたウェハサンプル１０４から発する放射光の波長を識別するのに好適な、分光検出器を含むことができる。

スペクトルデータの収集に関係する測定技法（たとえば、分光反射率計測、分光偏光解析法など）では、関心のあるスペクトル範囲にわたって、連続スペクトルデータを生成することが望ましい場合がある。たとえば、計測ツール１０２は、オーバレイターゲットからの光を、１つ以上の検出器１２８上に空間的に分散させてスペクトル測定値を取り込むための、分散素子（たとえば、プリズム、格子など）を含むことができる。しかし、本明細書では、特定の検出器１２８の感度は、波長の関数として変化し得ることが認識されている。したがって、検出器１２８は、波長の関数である感度の変動を考慮するために、校正を必要とし得る。

システム１００は、校正に加えて、または校正する代わりに、回折格子またはプリズムなどであるがこれらに限定されるものではない、１つ以上の分散素子を使用して、１つ以上の検出器１２８に跨がって空間的に分布する（たとえば、選択された波長の空間分布である）、選択された波長の範囲にわたる連続スペクトルの測定値を提供するよう構成された、１つ以上の検出器１２８を含むことができる。一実施形態では、検出器１２８は、単一のセンサパッケージ内に組み合わされた、相異なるスペクトル領域に最適化された感度を持つ、「ハイブリッド」センサ（たとえば、赤外線波長用のハイブリッドＩｎＧａＡｓセンサ）を含む。なお、ハイブリッドセンサは、広範囲の波長にわたるスペクトルデータの単一の連続測定値を作り出すことができる。かかるハイブリッドセンサは、非限定的な例として、９５０ｎｍから２８００ｎｍまでの波長などであるがこれに限定されるものではない、選択された波長の範囲にわたる、スペクトルデータの連続測定値を作り出すことができる。別の実施形態では、検出器１２８は、チップから連続スペクトルを得ることができるような手法で、チップ上に組み立てられた２つ以上のセンサによって形成され得る。なお、２つ以上のセンサは、波長の空間分布に沿って向きを合わされ得る。さらに、検出器１２８の任意の構成は、検出器１２８に跨がる波長の空間分布にわたる、波長の関数である検出器１２８（または検出器の一部）の感度のどんな変動をも考慮するように、校正する必要があるかもしれない。検出器１２８は、たとえば、選択された波長の空間分布にわたって校正された感度を持つ、単一のセンサを含むことができる。検出器１２８は、別の例として、選択された波長の空間分布にわたって校正された感度を持つ、２つ以上のセンサを含むことができる。

別の実施形態では、計測ツール１０２は、計測ツール１０２による複数の計測測定を容易にするために、複数の検出器１２８を含むことができる。なお、図１Ｂに描かれている計測ツール１０２は、複数の同時計測測定を実行することができる。

集光サブシステム１１８は、集光組立体１２６で収集された照光を方向付け、および／または修正するために、集光開口絞り、集光視野絞り、１つ以上のミラー、１つ以上のレンズ、１つ以上のフィルタ、１つ以上の偏光子、または１つ以上の補償子を含むがこれらに限定されるものではない、任意の数の集光ビーム調整要素１３２をさらに含むことができる。

本明細書では、分光エリプソメータとして構成された計測ツール１０２は、接合されたウェハサンプル１０４を、選択されたどんな入射角（ＡＯＩ：ａｎｇｌｅ ｏｆ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）でも、また０から３６０度までの選択されたどんな方位角でも照射できると考えられている。さらに、分光エリプソメータは、入射角と方位角との様々な組合せで、一連の測定値を提供することができる。一実施形態では、計測ツール１０２は、接合されたウェハサンプル１０４の表面法線に対して約３５度より大きい１つ以上の入射角で、接合されたウェハサンプル１０４の計測ターゲットを照射するよう構成される。

図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、ほぼ法線の入射角を実現する計測ツール１０２を示す概念図である。図１Ｃに示されている計測ツール１０２は、たとえば、接合されたウェハサンプル１０４の計測ターゲットに関連する計測信号を提供するのに好適な、ほぼ法線の入射角を利用する、当技術分野で既知の任意のタイプの分光反射率計測による計測システムを含むことができる。

一実施形態では、計測ツール１０２は、対物レンズ１３６が、１つ以上の照光源１１２（たとえば、１つ以上の照射ビーム１１４）からの照光を、接合されたウェハサンプル１０４へ向け、同時に、接合されたウェハサンプル１０４から反射する放射光を、収集することができるよう方向付けされた、ビームスプリッタ１３４を含む。

本明細書では、分光反射率計として構成された計測ツール１０２は、接合されたウェハサンプル１０４を、選択されたどんな入射角（ＡＯＩ）でも、また０から３６０度までの選択されたどんな方位角でも照射できると考えられている。さらに、分光エリプソメータは、入射角と方位角との様々な組合せで、一連の測定値を提供することができる。一実施形態では、計測ツール１０２は、接合されたウェハサンプル１０４の表面法線に対して約５度から４０度の範囲である１つ以上の入射角で、接合されたウェハサンプル１０４の計測ターゲットを照射するよう構成される。

一実施形態では、計測ツール１０２は、１つ以上の測定構成（たとえば、１つ以上の波長、１つ以上の入射角、１つ以上の方位角など）での、計測ターゲットの１つ以上の光学特性（たとえば、１つ以上の分散パラメータなど）の示度となる信号を提供するよう構成される。計測ツール１０２は、たとえば、分光計、分光反射率計、偏光反射率計、ミュラー行列の要素を測定する分光反射率計（たとえば、回転補償子を使用する）、単一波長反射率計、角度分解反射率計（たとえば、ビームプロファイル反射率計）、画像化システム、瞳画像化システム、スペクトル画像化システム、または散乱計を含むことができるが、これらに限定されるものではない。一実施形態では、計測ツール１０２は、接合されたウェハサンプル１０４の１つ以上の画像の生成に基づいて計測データを測定するための、画像ベースの計測ツールを含む。

ここで図１Ｂおよび図１Ｃを全体として参照すると、本明細書で、計測ツール１０２は、接合されたウェハサンプル１０４への多角度からの照射、および／または様々な技法を使用する、複数の照光源１１２（たとえば、１つ以上の追加の検出器１２８に結合される）を容易にすることができることに留意されたい。たとえば、図１Ｂの構成では、接合されたウェハサンプル１０４の周囲を枢動する回転可能なアーム（図示せず）に、１つ以上の光学部品を取り付けることができ、これにより、接合されたウェハサンプル１０４への照射ビーム１１４の入射角が、回転可能なアームの位置によって制御され得る。図１Ｃの構成では、別の例として、ビームスプリッタ１３４および対物レンズ１３６を通る照射ビーム１１４の経路を調整して、接合されたウェハサンプル１０４への照射ビーム１１４の入射角を制御することができる。なお、照射ビーム１１４は、ビームスプリッタ１３４および対物レンズ１３６を通る基準の経路を持つことができ、これにより照射ビーム１１４は、接合されたウェハサンプル１０４への法線の入射角を持つ。さらに、接合されたウェハサンプル１０４への照射ビーム１１４の入射角は、ビームスプリッタ１３４への照射ビーム１１４の位置および／または角度を修正することによって（たとえば、回転可能な鏡、空間光変調器、自由な形態の照光源などによって）制御され得る。

いくつかの実施形態では、計測ツール１０２は、照射および／または集光の、軸外の幾何配置を可能にするように構成される。一実施形態では、計測ツール１０２は、オーバレイターゲットを、斜めからの照光によって照射するよう構成される。照射角度は、たとえば、照射角度を制御するための、上記の技法のいずれかに基づいて調整され得る。別の例として、対物レンズ１３６が、斜めからの照射を可能にするよう構成され得る。対物レンズ１３６は、たとえば、シュヴァルツシルト対物レンズを含むことができるが、これに限定されるものではない。別の実施形態では、計測ツール１０２は、接合されたウェハサンプル１０４を法線入射で照射し、光を斜めの角度でオーバレイターゲットから収集するよう構成される。たとえば、集光サブシステム１１８が、開口絞り（または開口絞りに共役な平面）に、またはその近傍に、中心オブスキュレーションを持つ場合がある。

ここで図２を参照すると、本開示の１つ以上の実施形態による、接合されたウェハサンプル１０４の２つのウェハ間の境界面２０４における、オーバレイターゲット２０２の縦断面図が示されている。一実施形態では、接合されたウェハサンプル１０４は、第１のウェハ２０６ａ（たとえば、上部ウェハ）および第２のウェハ２０６ｂ（たとえば、底部ウェハ）を含み、オーバレイターゲット２０２は、両方のウェハに位置するターゲットフィーチャを含む。たとえば、図２に示されているオーバレイターゲット２０２は、第１ウェハ２０６ａの、第１ウェハターゲット要素のセット２０８と、第２ウェハ２０６ｂの、第２ウェハターゲット要素のセット２１０とを含む。なお、第２のウェハターゲット要素２１０に対する第１のウェハターゲット要素２０８の整列状態は、第２のウェハ２０６ｂに対する第１のウェハ２０６ａの整列状態の示度となり、したがって接合されたウェハサンプル１０４のオーバレイを示す。

第１のウェハターゲット要素２０８および第２のウェハターゲット要素２１０は、第１のウェハ２０６ａおよび第２のウェハ２０６ｂの任意の層に位置することができる。たとえば、第１のウェハ２０６ａおよび／または第２のウェハ２０６ｂは、一定の、または様々な厚さの基板上に堆積された材料の１つ以上の層を含むことができ、層の外にターゲット要素が形成され得る。さらに、第１のウェハターゲット要素２０８および第２のウェハターゲット要素２１０は、金属を含むがこれに限定されるものではない、任意のタイプの材料によって形成され得る。

図３Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、金属のターゲット要素によって形成された、オーバレイターゲット２０２の縦断面図である。図３Ａに示されている実施形態では、第１のウェハ２０６ａは、厚さ７７５μｍの基板３０４（たとえば、シリコンウェハ）上に堆積された、８μｍのＳｉＯ_２の層３０２を含み、第２のウェハ２０６ｂは、厚さ７７５μｍの基板３０８（たとえば、やはりシリコンウェハ）上に堆積された、２μｍのＳｉＯ_２の層３０６を含む。次いで、オーバレイターゲット２０２は、８μｍのＳｉＯ_２の層３０２および２μｍのＳｉＯ_２の層３０６の境界面２０４近傍に埋め込まれた、厚さ１００ｎｍの金属構造体３１０によって形成される。

境界面２０４にあるオーバレイターゲット２０２は、第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間のオーバレイを特徴付けるのに好適な、当技術分野で既知の、任意のタイプのオーバレイターゲットを含むことができる。一実施形態では、オーバレイターゲット２０２は、限界寸法（ＣＤ：ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）のオーバレイターゲットを含む。図３Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、ＣＤオーバレイターゲット２０２のオーバレイターゲット要素（たとえば、第１のウェハターゲット要素２０８または第２のウェハターゲット要素２１０）の縦断面図である。たとえば、図３Ｂのオーバレイターゲット要素は、寸法ＣＤ１、ＣＤ２、およびＣＤ３によって特徴付けられる。別の実施形態では、オーバレイターゲット２０２は、回折ベースのオーバレイ（ＤＢＯ：ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ－ｂａｓｅｄ ｏｖｅｒｌａｙ）ターゲットを含む。なお、オーバレイターゲット２０２は、周期的に分散された要素によって形成することができ、これにより、オーバレイターゲット２０２による回折パターンに基づいて、オーバレイが決定され得る。さらに、第１のウェハターゲット要素２０８および第２のウェハターゲット要素２１０は、同じピッチを持っていてもよく、または相異なるピッチを持っていてもよい。たとえば、図３Ａに示されるように、第１ウェハターゲット要素２０８は、第１ピッチ３１２で分散配置されてもよく、第２ウェハターゲット要素２１０は、第２ピッチ３１４で分散配置されてもよい。

ただし、図３Ａおよび図３Ｂのオーバレイターゲット２０２の図は、単に例示を目的として提示されており、限定するものと解釈されるべきではないことを理解されたい。接合されたウェハサンプル１０４のオーバレイターゲット２０２は、たとえば、図示されていないが、第１のウェハ２０６ａおよび／または第２のウェハ２０６ｂの２つ以上の層の、ターゲットフィーチャを含むことができる。オーバレイターゲット２０２は、別の例として、プロキシターゲットまたは設計ルールターゲットを含むがこれらに限定されるものではない、当技術分野で既知の任意のタイプのオーバレイターゲットであり得る。設計ルールターゲットは、製造されたデバイスに関連するデバイスフィーチャと同様のスケールのターゲットフィーチャを含むことができる。設計ルールターゲットのターゲットフィーチャは、たとえば、デバイスフィーチャと同様の寸法、向き、周期性、および／または密度を持つことができる。なお、ターゲットフィーチャおよびデバイスフィーチャの印刷特性は、ほぼ同様であり得る。プロキシターゲットは、対照的に、デバイスフィーチャとは大幅に相異なるスケールのターゲットフィーチャを持つことができる。なお、プロキシターゲットは、特定のオーバレイ計測ツールまたはオーバレイアルゴリズムに適応するよう設計され得る。

再び図２を参照すると、本明細書では、表面法線に対して斜めの角度でオーバレイターゲット２０２を照射することにより、反射光が、概ね、相異なる経路に沿ってサンプルから発せられることになり得ると考えられている。入射する照射ビーム１１４は、たとえば、第１のウェハ２０６ａの上面２１４から反射された光に関連する上面反射光２１２（Ｉ_０）と、境界面２０４でオーバレイターゲット２０２によって反射された光に関連する、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）とを生成することができる。図４は、本開示の１つ以上の実施形態による、集束された照射ビーム１１４に応答する上面反射光２１２（Ｉ_０）およびターゲット反射光２１６（Ｉ_１）のビーム経路を示す、シミュレーションされた光線図である。このシミュレーションでは、明確にするために鏡面反射だけが提示され、オーバレイターゲット２０２からの散乱または回折は省略されている。

本明細書ではさらに、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）が、第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間のオーバレイの決定に関連する情報を含むと考えられている。したがって、計測ツール１０２は、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）が確実に検出器１２８に向けられ、第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間のオーバレイ測定が可能となるよう構成され得る。

一実施形態では、計測ツール１０２は、照光（たとえば、少なくとも１つの照射ビーム１１４）を、上面２１４ではなく、第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間の境界面２０４にあるオーバレイターゲット２０２に集束させるか、さもなければ向ける（たとえば、図１Ｂおよび図１Ｃに示された構成では、集束組立体１２２および／または対物レンズ１３６を使用して）。計測ツール１０２は、さらに、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）が確実に検出器１２８に向けられるように、照射サブシステム１１６および／または集光サブシステム１１８に１つ以上の光学素子を含むことができ、その結果得られるオーバレイターゲット２０２の測定値は、第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間のオーバレイの示度となり得る。

いくつかの実施形態では、計測ツール１０２は、上面反射光２１２（Ｉ_０）からターゲット反射光２１６（Ｉ_１）を分離するために、照射サブシステム１１６および／または集光サブシステム１１８に光学素子を含む。なお、検出器１２８は、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）だけを取り込む。ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）は、本開示の精神および範囲内の様々な技法を使用して、上面反射光２１２（Ｉ_０）から分離され得る。

計測ツール１０２は、たとえば、上面反射光２１２（Ｉ_０）からターゲット反射光２１６（Ｉ_１）を分離するために、照射サブシステム１１６および／または集光サブシステム１１８内に、円筒または非球面素子などであるがこれらに限定されるものではない、非対称光学素子を含むことができる。なお、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および上面反射光２１２（Ｉ_０）は、相異なる空間場所で接合されたウェハサンプル１０４を出ることができ、さらに相異なる場所に集束または画像形成され得る。図５は、本開示の１つ以上の実施形態による、照射サブシステム１１６と集光サブシステム１１８との両方に円筒レンズ５０２を含む、計測ツール１０２の概念図である。この構成では、第２のウェハターゲット要素２１０が、空間的に分離され、検出器１２８に向けられ得る。

別の例として、集光サブシステム１１８は、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および上面反射光２１２（Ｉ_０）を集光するか、さもなければ受け取る、別個の光学素子を含むことができる。ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および上面反射光２１２（Ｉ_０）は、空間的に分離され得る、十分に相異なる光路を持つかもしれない。したがって、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）は、別個に収集され、専用の光学素子を用いた検出器１２８に向けられ（たとえば、通過され）得る。次いで、上面反射光２１２（Ｉ_０）は、別個に収集されるか、または無視され得る（たとえば、遮断される、向きを変えられるなど）。上面反射光２１２（Ｉ_０）は、一例では、視野絞り（たとえば、接合されたウェハサンプル１０４に共役な平面に位置する絞り）、ビームブロックなどによって遮断され得る。上面反射光２１２（Ｉ_０）は、別の例では、別個に収集され、検出器１２８に向けられ得る。なお、上面反射光２１２（Ｉ_０）は、それ自体が、計測のために監視または利用され得る。さらに、集光サブシステム１１８は、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および／または上面反射光２１２（Ｉ_０）を受け取るために、自由空間またはファイバ結合型光学素子の任意の組合せを含むことができる。

集光サブシステム１１８は、別の例として、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および上面反射光２１２（Ｉ_０）を、共通の（たとえば、併置された）光路に沿って整列させるための、１つ以上の光学素子を含むことができる。なお、検出器１２８は、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）と上面反射光２１２（Ｉ_０）との両方を取り込むことができる。ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および上面反射光２１２（Ｉ_０）は、概ね、図２および図４に示されたように相異なる経路を持ち得るが、光路間の差（たとえば、光が、接合されたウェハサンプル１０４から発せられる角度間の差）は十分に小さいので、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）を上面反射光２１２（Ｉ_０）から分離することは実際的ではないかもしれない。この場合、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および上面反射光２１２（Ｉ_０）は、検出器１２８上で空間的に重なり得る。集光サブシステム１１８は、さらに、共通の光路に沿って、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および上面反射光２１２（Ｉ_０）を整列させるための、１つ以上のプリズムまたは１つ以上のミラーを含むがこれらに限定されるものではない、任意のタイプの光学素子を含むことができる。

ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および上面反射光２１２（Ｉ_０）が、検出器１２８上に併置される場合、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）および上面反射光２１２（Ｉ_０）の寄与は、アルゴリズム的に分離され得るが、必須ではない。たとえば、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）は、空間特性および／またはスペクトル特性の違いに基づいて、上面反射光２１２（Ｉ_０）からアルゴリズム的に分離され得る。具体的には、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）は、オーバレイターゲット２０２との相互作用および第１のウェハ２０６ａを通る伝搬に基づいて、上面反射光２１２（Ｉ_０）とは異なり得る。

図６は、本開示の１つ以上の実施形態による、斜めからの照光を使用して生成された波長の関数である、オーバレイターゲット２０２から反射された光（たとえば、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１））およびシリコンの接合されたウェハサンプルの上面から反射された光（たとえば、上面反射光２１２（Ｉ_０））の量に対応する、測定した信号のグラフである。このデータは、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）と上面反射光２１２（Ｉ_０）とを別個に測定することの実現可能性を示している。図６は、たとえば、ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）が、シリコンを透過するためのカットオフ波長に相当する、約１１００ｎｍを超える波長で始まることを示している。ターゲット反射光２１６（Ｉ_１）は、さらに、第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間のオーバレイの示度となる、上面反射光２１２（Ｉ_０）とは相異なる様々なスペクトル上のフィーチャを含む。

ここで図７を参照すると、斜めからの照光に基づいて、第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間のオーバレイを決定する技法が、より詳細に説明されている。

一般的な意味で、当技術分野で既知のどんな計測アルゴリズムも、第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間の境界面２０４にある、オーバレイターゲット２０２への斜めからの照射に基づいて、オーバレイを決定するのに好適である。

オーバレイターゲット２０２は、概ね、（たとえば、整列、オーバレイ位置合わせ動作などで）使用するために、半導体ウェハ上に置かれるターゲット設計を含むことができる。ターゲットは、さらに、半導体ウェハの複数箇所に位置することができる。たとえば、ターゲットは、（たとえば、ダイ間の）スクライブライン内に位置してもよく、かつ／またはダイ自体に位置してもよい。複数のオーバレイターゲット２０２は、２００９年１月１３日に発行され、本願にその全体を引用して援用する、米国特許第７，４７８，０１９号に説明されているように、同じまたは複数の計測ツールを使って、同時にまたは連続して測定され得る。

本明細書で以前に説明されたように、本開示の実施形態は、１つ以上の照射角度を用いる分光エリプソメータ、ミュラー行列の要素を測定する分光エリプソメータ（たとえば、回転補償子を使用する）、単一波長エリプソメータ、角度分解エリプソメータ（たとえば、ビームプロファイルエリプソメータ）、分光反射率計、偏光反射率計、ミュラー行列の要素を測定する分光反射率計（たとえば、回転補償子を使用する）、単一波長反射率計、角度分解反射率計（たとえば、ビームプロファイル反射率計）、画像化システム、瞳画像化システム、スペクトル画像化システム、または散乱計を含むがこれらに限定されるものではない、当技術分野で既知の任意のタイプの計測ツール１０２を組み込むことができる。

したがって、計測ツール１０２は、限界寸法（ＣＤ）、オーバレイ、側壁角度、膜厚、またはプロセス関連パラメータ（たとえば、焦点調整、照射量など）などであるが、これらに限定されるものではない、オーバレイターゲット２０２の特性を測定することができる。ターゲットは、メモリダイの格子など、本質的に周期的である特定の関心領域を含むことができる。オーバレイターゲット２０２はさらに、様々な空間特性を有することができ、通常、１つ以上のリソグラフィ的に異なる露光で印刷されている場合がある、１つ以上の層のフィーチャを含むことができる、１つ以上のセルで構成される。オーバレイターゲット２０２またはセルは、２回または４回回転対称、鏡映対称などの、様々な対称性を有することができる。かかる計測構造体の例は、本願にその全体を引用して援用する、米国特許第６，９８５，６１８号で説明されている。様々なセルまたはセルの組合せが、異なる層または露光ステップの一部であり得る。個々のセルは、分離された非周期的フィーチャを有してもよく、あるいは１、２、もしくは３次元の周期的構造体、または非周期的構造体と周期的構造体との組合せで構成されてもよい。周期的構造体は、セグメント化されていなくてもよく、またはセグメント化されたフィーチャを印刷するのに使用されるリソグラフィプロセスの最小設計ルールであるか、もしくは最小設計ルールに近い場合がある、微細にセグメント化されたフィーチャで構築されてもよい。

計測システム１００は、さらに、単一の計測ツール１０２または複数の計測ツール１０２を含むことができる。複数の計測ツール１０２を組み込んだ計測システム１００は、概ね、２０１１年４月２６日に発行された米国特許第７，９３３，０２６号および２００９年１月１３日に発行された米国特許第７，４７８，０１９号で説明されており、この両方を、本願にその全体を引用して援用する。主に反射光学系に基づく集束ビーム偏光解析法は、概ね、１９９７年３月４日に発行され、本願にその全体を引用して援用する、米国特許第５，６０８，５２６号で説明されている。幾何光学系で画定されるサイズを超えて照射スポットの広がりを引き起こす、光回折の影響を軽減するためのアポダイザの使用は、概ね、１９９９年１月１２日に発行され、本願にその全体を引用して援用する、米国特許第５，８５９，４２４号で説明されている。複数の入射角度での同時照射を用いた高開口数ツールの使用は、概ね、２００２年８月６日に発行され、本願にその全体を引用して援用する、米国特許第６，４２９，９４３号で説明されている。

複数の計測ツール１０２を持つシステム１００の場合、対応するデータは、同時に（たとえば、複数の検出器１２８を使用して）、または順次１つ以上の検出器１２８を使用して、生成され得る。計測ツール１０２は、たとえば、任意のタイプの反射率計測ツールと任意のタイプの偏光解析ツールとの両方を含むことができる。計測ツール１０２は、したがって、第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間のオーバレイを決定するための、反射率計測データと偏光解析データとの両方を生成することができる。

さらに、関心のあるパラメータの測定は、いくつかのアルゴリズムを必要とする場合がある。たとえば、照射ビーム１１４と接合されたウェハサンプル１０４の計測ターゲットとの光学的相互作用は、これに限定されるものではないが、電磁（ＥＭ：ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃ）ソルバを使用してモデル化され得る。ＥＭソルバは、さらに、厳密結合波解析法（ＲＣＷＡ：ｒｉｇｏｒｏｕｓ ｃｏｕｐｌｅｄ－ｗａｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ）、有限要素法解析法、モーメント解析法、面積分技法、体積積分技法、または有限差分時間領域解析法を含むがこれらに限定されるものではない、当技術分野で既知の任意の方法を利用することができる。さらに、収集されたデータは、ライブラリ、高速次数低減モデル、回帰、ニューラルネットワークなどの機械学習アルゴリズム、サポートベクトルマシン（ＳＶＭ：ｓｕｐｐｏｒｔ－ｖｅｃｔｏｒ ｍａｃｈｉｎｅ）、次元削減アルゴリズム（たとえば、主成分分析（ＰＣＡ：ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ）、独立成分分析（ＩＣＡ：ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ）、局所線形埋込み（ＬＬＥ：ｌｏｃａｌ－ｌｉｎｅａｒ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ）など）、データのスパース表現（たとえば、フーリエまたはウェーブレット変換、カルマンフィルタ、同じまたは相異なるツールのタイプからのマッチングを強化するアルゴリズムなど）を含むがこれらに限定されるものではない、データ当てはめ（ｆｉｔｔｉｎｇ）および最適化手法を使用して分析され得る。データ収集および／または当てはめは、たとえば、ＫＬＡ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから提供される信号応答計測（ＳＲＭ：Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ）ソフトウェア製品によって実行され得るが、必須ではない。

計測ターゲットは、幾何学的エンジン、もしくは場合によってはプロセスモデル化エンジン、または両方の組合せを使用して、モデル化（パラメータ化）され得る。プロセスのモデル化の使用は、概ね、２０２０年９月８日に発行され、本願にその全体を引用して援用する、米国特許第１０，７６９，３２０号で説明されている。幾何学的エンジンは、たとえば、ＫＬＡ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＡｃｕＳｈａｐｅソフトウェア製品に実装されている。散乱測定によるオーバレイ計測での対称ターゲット設計の使用は、概ね、２０１７年８月２２日に発行され、本願にその全体を引用して援用する、米国特許第９，７３９，７０２号で説明されている。本明細書で、コントローラによって実行される計算アルゴリズムは、並列化、分散計算、負荷分散、マルチサービスサポート、計算ハードウェアの設計および実装、または動的負荷最適化を使用して、計測用途に合わせて調整され得るが、必須ではないことに留意されたい。さらに、アルゴリズムの様々な実装は、コントローラによって（たとえば、ファームウェア、ソフトウェア、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）などによって）、または計測ツールに関連する１つ以上のプログラム可能な光学素子によって実行され得るが、必須ではない。プロセスモデル化の使用は、概ね、２０１４年６月１９日に公開され、本願にその全体を引用して援用する、米国特許出願公開第２０１４／０１７２３９４号、名称「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｕｓｅ ｏｆ ｍｏｄｅｌ－ｂａｓｅｄ ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｄｅｌ」で説明されている。

別の実施形態では、計測ツール１０２によって生成された生データは、モデル化、最適化、および／または当てはめ（たとえば、位相特徴付けなど）を含まないアルゴリズムによって分析され、これは概ね、２０１７年８月２２日に発行された米国特許第９，７３９，７０２号、２０１７年２月２８日に発行された米国特許第９，５８１，４３０号、および２０２０年３月１７日の米国特許第１０，５９１，４０６号で説明されており、これらすべてを、本願にその全体を引用して援用する。

計測ツール１０２はさらに、接合されたウェハサンプル１０４の１つ以上の層の組成を測定し、接合されたウェハサンプル１０４上（または内部）の特定の欠陥を測定し、かつ／または、接合されたウェハサンプル１０４に露光されたフォトリソグラフィの放射光量を測定することができる。場合によっては、計測ツール１０２および／または計測ツール１０２から得られたデータに適用されるべき関連する測定アルゴリズムは、非周期的ターゲットを測定するよう構成され得る。たとえば、計測での電磁シミュレーションは、概ね、２０１８年３月１３日に発行された米国特許第９，９１５，５２２号および２０１６年３月２２日に発行された米国特許第９，２９１，５５４号で説明されており、この両方を、本願にその全体を引用して援用する。

図７は、本開示の１つ以上の実施形態による、試験用オーバレイターゲット２０２の既知のオーバレイ誤差（たとえば、ピッチオフセット）の関数である、分光偏光解析法（ＳＥ）のアルファおよびベータ値のグラフ７０２～７０８を含む。グラフ７０２～７０８は、具体的には、１ｎｍから１６ｎｍまでの範囲のピッチオフセットに対するＳＥのアルファおよびベータ値を示している。

第１のウェハ２０６ａと第２のウェハ２０６ｂとの間のオーバレイの測定値は、当技術分野で既知の任意の技法を使用して決定され得る。図７に示されているように、測定条件ごとに、スペクトル信号の強度は、概ね、オーバレイ誤差の増加につれて増加した。一実施形態では、オーバレイ誤差の大きさは、測定信号の強度に基づいて決定される。図７に示されている特定の例では、システム１００の感度は、約５～１０ｎｍである。別の実施形態では、オーバレイの大きさおよび／または方向は、測定データとオーバレイとの間の関係を提示する、ＲＣＷＡベースのアルゴリズムなどであるがこれに限定されるものではないモデルベースのアルゴリズムを使用して、決定される。別の実施形態では、オーバレイの大きさおよび／または方向は、測定データとオーバレイとの間の関係を提示する、ニューラルネットワーク技法などであるがこれに限定されるものではない機械学習技法を使用して、決定される。たとえば、機械学習アルゴリズムの訓練データを提供するために、既知のオーバレイ測定値を持つ一連のサンプルが測定され得る。したがって、機械学習アルゴリズムは、機械学習アルゴリズムの訓練後、未知のオーバレイを有するサンプルの測定値に基づいて、オーバレイを決定することができる。

図８は、本開示の１つ以上の実施形態による、計測方法８００で実行されるステップを示す流れ図である。出願人は、システム１００に関連して本明細書で以前に説明された実施形態および有効な技法が、方法８００にまで及ぶよう解釈されるべきであることに留意している。しかし、方法８００はさらに、システム１００のアーキテクチャに限定されないことに留意されたい。

一実施形態では、方法８００は、１つ以上の選択された入射角で、１つ以上の照光源からの照光でサンプルの計測ターゲットを照射するステップ８０２を含み、サンプルは、第１のウェハ、および境界面で第１のウェハに接合された第２のウェハによって形成され、計測ターゲットは、境界面に位置している。

別の実施形態では、方法８００は、１つ以上の照光源からの照射に応答して、サンプルから光を収集するステップ８０４を含み、サンプルから収集された光は、計測ターゲットからの光および第１のウェハの上面からの光を含み、計測ターゲットからの光は、検出器に向けられる。ステップ８０４は、たとえば、計測ターゲットからの光を、サンプルの上部からの光から分離するステップを含むことができる。なお、計測ターゲットからの光だけが取り込まれ得る。ステップ８０４は、別の例として、計測ターゲットからの光を、サンプルの上部からの光と整列させるステップを含むことができる。計測ターゲットからの光は、さらに、アルゴリズム的に分離され得る。計測ターゲットからの光は、たとえば、照射された光の波長、照光の角度、第１のウェハの厚さ、第１のウェハの透過率、または計測ターゲットの設計などであるが、これらに限定されるものではない、既知のパラメータに基づいて分離され得る。

別の実施形態では、方法８００は、検出器から受信したデータに基づいて、サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成する（たとえば、コントローラ１０６のプロセッサ１０８を使って）ステップ８０６を含む。１つ以上のパラメータは、たとえば、接合されたウェハサンプル１０４の２つのウェハのオーバレイを含むことができるが、これに限定されるものではない。この実施形態では、オーバレイ誤差は、反射率計測および／または偏光解析技法の任意の組合せに基づいて決定され得る。オーバレイ誤差は、さらに、サンプル内の光相互作用のモデル化に基づいて（たとえば、ＲＣＷＡ技法などを使用して）決定され得る。場合によっては、オーバレイ誤差は、既知のオフセットを持つターゲットから測定された信号が訓練データとして使用される、機械学習アルゴリズムに基づいて決定され得る。

当業者は、本明細書で説明されている構成要素、動作、デバイス、オブジェクト、およびこれらに付随する議論が、概念を明確にするために例として使用され、様々な構成の変形が考えられることを認識されよう。したがって、本明細書で使用される場合、記載された特定の例示および付随する議論は、これらのより一般的な部類の典型であることを意図している。どんな特定の例示の使用も、概して、その部類の典型であることを意図しており、特定の構成要素、動作、デバイス、およびオブジェクトが含まれていないものは、制限するものと解釈されるべきではない。

本明細書で使用される、「上部」、「底部」、「より上」、「より下」、「上側」、「上方」、「下側」、「下方」、および「下向き」などの方向を示す用語は、説明の目的のために相対的な場所を提示することを意図しており、絶対的な基準フレームを指定することを意図していない。説明された実施形態に対する様々な変形は、当業者には明らかであり、本明細書で定義された概括的な原理は、他の実施形態にも適用され得る。

本明細書における実質的に任意の複数および／または単数の用語の使用に関して、当業者は、文脈および／または用途に適切となるように、複数から単数、および／または単数から複数へ変換することができる。明確にするために、本明細書では、様々な単数／複数の置き換えは明示的に記載されてはいない。

本明細書で説明されている主題は、他の構成要素内に含まれるか、または他の構成要素と接続される、様々構成要素を示す場合がある。描かれたかかるアーキテクチャは、単なる例示であり、実際は、同じ機能を実現させる他の多くのアーキテクチャが実装され得ることを理解されたい。概念的な意味で、同じ機能を実現させるための構成要素の任意の配置は、所望の機能が実現されるように、効果的に「関連する」。したがって、特定の機能を実現させるために本明細書で組み合わされるどんな２つの構成要素も、アーキテクチャまたは中間の構成要素に関わらず、所望の機能が実現されるように、互いに「関連する」と理解され得る。同様に、そのように関連するどんな２つの構成要素もまた、所望の機能を実現させるために、互いに「接続」または「結合」されていると見なすことができ、そのように関連することができるどんな２つの構成要素もまた、所望の機能を実現させるために、互いに「結合可能」であると見なすことができる。結合可能なものの具体例には、物理的に嵌合可能な構成要素、および／もしくは物理的に相互作用する構成要素、ならびに／または無線で相互作用可能な構成要素、および／もしくは無線で相互作用する構成要素、ならびに／または論理的に相互作用する構成要素、および／もしくは論理的に相互作用可能な構成要素を含むが、これらに限定されるものではない。

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を理解されたい。当業者は、全体的に、本明細書、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本文）で使用されている用語が、概ね、「オープン」な用語として意図していることを理解されよう（たとえば、「含む（現在分詞形）」という用語は、「～を含むがこれらに限定されるものではない」と解釈されるべきであり、「持つ（現在分詞形）」という用語は、「少なくとも～を持つ」と解釈されるべきであり、「含む（三人称単数現在形）」という用語は、「～を含むがこれらに限定されるものではない」と解釈されるべきである、など）。当業者はさらに、特定の数の導入されるクレームの記載を意図している場合、かかる意図はクレームに明示的に記載されており、かかる記載がなければ、かかる意図は存在しないことを理解されよう。たとえば、理解の助けとして、以下の添付の特許請求の範囲は、クレームの記載を導入するために、「少なくとも１つの」および「１つ以上の」という導入句の使用を含む場合がある。しかし、かかる句の使用は、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」によるクレームの記載の導入が、同じクレームが「１つ以上の」または「少なくとも１つの」という導入句と、「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞とを含んでいる場合でさえも、かかる導入されるクレームの記載を含むどんな特定のクレームをも、かかる記載を１つしか含まない発明に限定することを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は通常、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、クレームの記載を導入するために使用される定冠詞の使用についても当てはまる。加えて、特定の数の導入されるクレームの記載が、明示的に記載されている場合でも、当業者は、かかる記載が通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることを認識されよう（たとえば、他の修飾子がない「２つの記載」の単なる記載は、通常、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した慣用表記が使用される場合において、かかる構造は、一般に、当業者がこの慣用表記を理解するものとするという意味で、意図している（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つを持つシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを一緒に、ＡおよびＣを一緒に、ＢおよびＣを一緒に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを一緒に、などを持つシステムを含むが、これらに限定されないものとする）。「Ａ、Ｂ、またはＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した慣用表記が使用される場合において、かかる構造は、一般に、当業者がこの慣用表記を理解するものとするという意味で、意図している（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つを持つシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを一緒に、ＡおよびＣを一緒に、ＢおよびＣを一緒に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを一緒に、などを持つシステムを含むが、これらに限定されないものとする）。当業者はさらに、明細書、特許請求の範囲、または図面のいずれにおいても、２つ以上の代替の用語を提示する、ほとんどどの分離語および／または句も、用語のうちの１つ、いずれかの用語、または両方の用語を含む可能性を考えるよう理解されるべきであることを、理解されよう。たとえば、「ＡまたはＢ」という句は、「Ａ」、もしくは「Ｂ」、または「ＡおよびＢ」の可能性を含むと理解されよう。

本開示および本開示に伴う利点の多くは、前述の説明によって理解されると考えられ、開示された主題から逸脱することなく、または主題の重要な利点のすべてを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構造、および配置に、様々な変更を行うことができることは明らかであろう。説明された形態は単に説明のためのものであり、以下の特許請求の範囲は、かかる変更を包含し、含むことを意図している。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を理解されたい。

Claims (39)

1. 計測ツールであって、
   １つ以上の照光源と、
   １つ以上の選択された入射角で、前記１つ以上の照光源からの照光を、サンプルの計測ターゲットへ向けるよう構成された１つ以上の照射光学系であって、前記サンプルが、第１のウェハ、および境界面で前記第１のウェハに接合された第２のウェハによって形成され、前記計測ターゲットが、前記境界面に位置し、前記１つ以上の照光源からの前記照光が、前記第１のウェハを通って伝搬し、前記計測ターゲットに到達する、照射光学系と、
   検出器と、
   前記サンプルから光を収集するよう構成された１つ以上の集光光学系であって、前記サンプルから収集される前記光が、前記計測ターゲットからの光、および前記第１のウェハの上面からの光を含み、前記集光光学系が、前記計測ターゲットからの光を、前記検出器へ向けるよう構成された、集光光学系と
   を備える計測ツール、ならびに
   前記検出器に通信可能に結合されたコントローラであって、前記コントローラが、プログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサを含み、前記１つ以上のプロセッサに、前記検出器から受信したデータに基づいて、前記サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成させる、コントローラ
   を備え、
   前記１つ以上の集光光学系が、前記計測ターゲットからの光を前記第１のウェハの前記上面からの光から分離するか、
   または
   前記１つ以上のプロセッサが、前記計測ターゲットからの光を、前記第１のウェハの前記上面からの光から分離することで、
   前記１つ以上のプロセッサは、前記検出器が前記計測ターゲットからの光を受信することで生成したデータに基づいて、前記サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成する、
   計測システム。
2. 請求項１に記載の計測システムであって、前記１つ以上の照射光学系がさらに、１つ以上の選択された方位角で、前記照光源からの前記照光を、前記計測ターゲットへ向けるよう構成される計測システム。
3. 請求項２に記載の計測システムであって、前記１つ以上の選択された方位角が、０度から３６０度までの範囲の方位角を含む計測システム。
4. 請求項１に記載の計測システムであって、前記検出器から受信した前記データに基づいて、前記サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成することが、
   前記計測ターゲットからの光に基づいて、前記第２のウェハに対する前記第１のウェハの整列状態の示度となる、オーバレイ誤差の推定値を生成すること
   を含む計測システム。
5. 請求項４に記載の計測システムであって、前記計測ターゲットからの光に基づいて、前記第２のウェハに対する前記第１のウェハの整列状態の示度となる、オーバレイ誤差の推定値を前記生成することが、
   前記計測ターゲットからの光に基づいて、厳密結合波解析技法を使用して、前記第２のウェハに対する前記第１のウェハの整列状態の示度となる、オーバレイ誤差の推定値を生成すること
   を含む計測システム。
6. 請求項４に記載の計測システムであって、前記計測ターゲットからの光に基づいて、前記第２のウェハに対する前記第１のウェハの整列状態の示度となる、オーバレイ誤差の推定値を前記生成することが、
   前記計測ターゲットからの光に基づいて、機械学習技法を使用して、前記第２のウェハに対する前記第１のウェハの整列状態の示度となる、オーバレイ誤差の推定値を生成すること
   を含む計測システム。
7. 請求項１に記載の計測システムであって、前記１つ以上の照光源のうちの少なくとも１つからの前記照光が、
   ７５０ナノメートルから２，８００ナノメートルまでの範囲の波長
   を有する計測システム。
8. 請求項１に記載の計測システムであって、前記１つ以上の照光源のうちの少なくとも１つからの前記照光が、
   １５０ナノメートルから３００ナノメートルまでの範囲の波長
   を有する計測システム。
9. 請求項１に記載の計測システムであって、前記１つ以上の照光源のうちの少なくとも１つからの前記照光が、
   １９０ナノメートルから９００ナノメートルまでの範囲の波長
   を有する計測システム。
10. 請求項１に記載の計測システムであって、前記計測ツールが、
    分光エリプソメータ
    を備える計測システム。
11. 請求項１０に記載の計測システムであって、前記１つ以上の選択された入射角が、３５度より大きい計測システム。
12. 請求項１に記載の計測システムであって、前記計測ツールが、
    分光反射率計
    を備える計測システム。
13. 請求項１２に記載の計測システムであって、前記１つ以上の選択された入射角が、５度から４０度までの範囲にある計測システム。
14. 請求項１２に記載の計測システムであって、
    対物レンズ
    をさらに備え、前記１つ以上の照射光学系が、前記１つ以上の照光源からの前記照光を、前記対物レンズを通して前記計測ターゲットへ向け、前記１つ以上の集光光学系が、前記対物レンズを通して前記サンプルから前記光を収集する計測システム。
15. 請求項１に記載の計測システムであって、前記１つ以上の集光光学系が、前記計測ターゲットからの光を前記第１のウェハの前記上面からの光から分離する、１つ以上の要素を含む計測システム。
16. 請求項１５に記載の計測システムであって、前記１つ以上の集光光学系が、視野絞りまたはビームブロックのうちの少なくとも一方を含み、前記第１のウェハの前記上面からの光を遮断し、前記計測ターゲットからの光を通過させる計測システム。
17. 請求項１５に記載の計測システムであって、前記１つ以上の集光光学系が、前記計測ターゲットからの光を、前記検出器に選択的に向けるための、ゼロでない屈折力を持つ少なくとも１つの光学素子を含む計測システム。
18. 請求項１に記載の計測システムであって、前記１つ以上のプロセッサがさらに、前記計測ターゲットからの光、または前記第１のウェハの前記上面からの光のうちの少なくとも一方の、１つ以上の既知の特性に基づいて、前記１つ以上のプロセッサに、前記計測ターゲットからの光を、前記第１のウェハの前記上面からの光から分離させる、プログラム命令を実行するよう構成される計測システム。
19. 請求項１８に記載の計測システムであって、前記計測ターゲットからの光、または前記第１のウェハの前記上面から前記光のうちの少なくとも一方の、前記１つ以上の既知の特性が、前記１つ以上の照光源からの前記照光の波長、前記１つ以上の照光源からの、前記照光の前記計測ターゲットへの入射角、前記１つ以上の照光源からの、前記照光の前記計測ターゲットへの方位角、前記第１のウェハの透過率もしくは前記第１のウェハの厚さ、または前記計測ターゲットの設計のうちの少なくとも１つに基づく計測システム。
20. 請求項１に記載の計測システムであって、前記１つ以上の照光源が、
    １つ以上の狭帯域スペクトルを提供する、１つ以上のレーザ
    を備える計測システム。
21. 請求項２０に記載の計測システムであって、前記１つ以上の照射光学系および前記１つ以上の集光光学系が、狭帯域エリプソメータまたは狭帯域反射率計のうちの少なくとも一方を形成する計測システム。
22. 請求項１に記載の計測システムであって、前記１つ以上の照光源からの前記照光が、広帯域スペクトルを含む計測システム。
23. 請求項２２に記載の計測システムであって、前記１つ以上の集光光学系が、前記検出器にわたって、前記広帯域スペクトルの波長の、選択された空間分布を可能にする分散素子を含み、前記検出器が、前記波長の空間分布に従って方向付けされた、１つ以上のセンサを含み、前記１つ以上のセンサのそれぞれが、前記選択された波長の空間分布に基づいて、ある範囲の入射波長に対する選択された感度を持つ計測システム。
24. 請求項２３に記載の計測システムであって、前記検出器が、前記選択された波長の空間分布にわたって校正された感度を持つ、単一のセンサを含む計測システム。
25. 請求項２３に記載の計測システムであって、前記検出器が、前記選択された波長の空間分布にわたって校正された感度を持つ、２つ以上のセンサを含む計測システム。
26. １つ以上の選択された入射角で、１つ以上の照光源からの照光を、サンプルの計測ターゲットへ照射するステップであって、前記サンプルが、第１のウェハ、および境界面で前記第１のウェハに接合された第２のウェハによって形成され、前記計測ターゲットが、前記境界面に位置し、前記１つ以上の照光源からの前記照光が、前記第１のウェハを通って伝搬し、前記計測ターゲットに到達する、照射するステップと、
    前記１つ以上の照光源からの前記照光に応答して、前記サンプルから光を収集するステップであって、前記サンプルから収集された前記光が、前記計測ターゲットからの光および前記第１のウェハの上面からの光を含み、前記計測ターゲットからの光が、検出器に向けられる、光を収集するステップと、
    １つ以上のプロセッサによって、前記検出器から受信したデータに基づいて、前記サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成するステップと
    を含む、
    前記光を収集するステップにおいて、前記計測ターゲットからの光を前記第１のウェハの前記上面からの光から分離するか、
    または
    前記サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成するステップにおいて、前記計測ターゲットからの光を、前記第１のウェハの前記上面からの光から分離することで、
    前記サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成するステップにおいて、検出器が前記計測ターゲットからの光を受信することで生成したデータに基づいて、前記１つ以上のプロセッサが前記サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成する、
    計測方法。
27. 請求項２６に記載の計測方法であって、
    前記サンプルの前記計測ターゲットを、１つ以上の選択された方位角で、前記１つ以上の照光源からの前記照光で照射するステップ
    をさらに含む、計測方法。
28. 請求項２６に記載の計測方法であって、前記サンプルに関連する前記１つ以上のパラメータが、前記第１のウェハと前記第２のウェハとの間のオーバレイ誤差を含む、計測方法。
29. 請求項２６に記載の計測方法であって、
    前記計測ターゲットからの光を、前記第１のウェハの上面からの光から分離するステップ
    をさらに含む、計測方法。
30. 請求項２９に記載の計測方法であって、前記計測ターゲットからの光を、前記第１のウェハの前記上面からの光から分離するステップが、
    円筒光学素子または非球面光学素子のうちの少なくとも一方を使用して、前記計測ターゲットからの光を前記検出器へ選択的に向けるステップ
    を含む、計測方法。
31. 請求項２９に記載の計測方法であって、前記計測ターゲットからの光を、前記第１のウェハの上面からの光から分離するステップが、
    前記第１のウェハの前記上面からの光を遮断するステップと、前記計測ターゲットからの光を通過させるステップと
    を含む、計測方法。
32. 請求項２９に記載の計測方法であって、前記計測ターゲットからの光を、前記第１のウェハの上面からの光から分離するステップが、
    前記１つ以上のプロセッサによって、前記計測ターゲットからの光、または前記第１のウェハの前記上面からの光のうちの少なくとも一方の、１つ以上の既知の特性に基づいて、前記計測ターゲットからの光を、前記第１のウェハの前記上面からの光から分離するステップ
    を含む、計測方法。
33. 請求項３２に記載の計測システムであって、前記計測ターゲットからの光、または前記第１のウェハの前記上面からの光のうちの少なくとも一方の、前記１つ以上の既知の特性が、前記１つ以上の照光源からの前記照光の波長、前記１つ以上の照光源からの前記照光の、前記計測ターゲットへの入射、前記第１のウェハの透過率もしくは前記第１のウェハの厚さ、または前記計測ターゲットの設計のうちの少なくとも１つに基づく、計測方法。
34. １つ以上の照光源と、
    １つ以上の検出器と、
    １つ以上のエリプソメータ照射光学系を用いて、前記１つ以上の照光源からの照光を、１つ以上の選択された入射角の第１のセットで、サンプルの計測ターゲットへ向けるよう構成されたエリプソメータであって、前記サンプルが、第１のウェハ、および前記第１のウェハと境界面で接合される第２のウェハによって形成され、前記計測ターゲットが、前記境界面に位置し、前記１つ以上の照光源からの前記照光が、前記第１のウェハを通って伝搬して、前記計測ターゲットに到達し、前記エリプソメータがさらに、１つ以上のエリプソメータ集光光学系を用いて、前記計測ターゲットからの反射光を、前記１つ以上の検出器のうちの少なくとも１つへ向け、偏光解析信号を生成するよう構成された、エリプソメータと、
    １つ以上の反射率計照射光学系を用いて、前記１つ以上の照光源からの照光を、１つ以上の選択された入射角の第２のセットで、前記計測ターゲットへ向けるよう構成された反射率計であって、前記反射率計がさらに、１つ以上の反射率計集光光学系を用いて、前記計測ターゲットからの反射光を、前記１つ以上の検出器のうちの少なくとも１つへ向け、反射率計測信号を生成するよう構成された、反射率計と、
    前記エリプソメータおよび前記反射率計に通信可能に結合されたコントローラであって、前記コントローラが、プログラム命令を実行するよう構成された１つ以上のプロセッサを含み、前記１つ以上のプロセッサに、前記偏光解析信号および前記反射率計測信号に基づいて、前記サンプルに関連する１つ以上のパラメータの推定値を生成させる、コントローラと
    を備える計測システム。
35. 請求項３４に記載の計測システムであって、前記偏光解析信号および前記反射率計測信号が、同時に収集される計測システム。
36. 請求項３４に記載の計測システムであって、前記偏光解析信号および前記反射率計測信号が、順次収集される計測システム。
37. 請求項３４に記載の計測システムであって、前記エリプソメータおよび前記反射率計が、前記１つ以上の照光源からの前記照光を、前記サンプルの併置された部分に向ける計測システム。
38. 請求項３４に記載の計測システムであって、前記エリプソメータおよび前記反射率計が、前記１つ以上の照光源からの前記照光を、前記サンプルの相異なる部分へ向ける計測システム。
39. 請求項３４に記載の計測システムであって、前記サンプルに関連する前記１つ以上のパラメータが、前記第１のウェハと前記第２のウェハとの間のオーバレイ誤差を含む計測システム。
    

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