(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置の焦点及び／又はドーズ関連の特性を測定する方法であって、前記方法が、
測定される露光装置と、マーカを生成するパターンを含むマスクを用いて基板上に前記マーカを印刷するステップであって、前記パターンが構造の２次元アレイを含み、前記２次元アレイが前記露光装置によって解像可能な一方向のピッチと、露光装置によって解像不能な第１の方向とは別の第２の方向のピッチとを有し、かつ、前記２次元アレイが前記第１及び前記第２の方向で複数の異なるサブ構造を有するステップと、
前記マスクを用いて前記露光装置によって露光された前記基板の特性を測定するステップとを含み、該ステップが、
前記基板上の前記マーカに放射ビームを投影するステップと、
前記基板上の前記マーカから反射した放射を検出するステップと、
前記反射した放射の特性から前記露光装置の焦点及びドーズ関連の特性のうち少なくとも一方を決定するステップとを含む方法。
【請求項２】
測定される前記露光装置の結果として得られる焦点及び／又はドーズ関連の測定値が、焦点及び／又はドーズ関連の特性の誤差の補正のために前記露光装置にフィードバックされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
様々な周知の焦点オフセット及び／又はドーズオフセットを用いて前記基板上の前記マーカを印刷するステップと、
周知の焦点オフセット及び／又はドーズオフセットの関数としての前記反射した放射の特性の変化を測定するステップと、
前記特性の変動の測定に基づいて前記反射した放射の特性と焦点オフセット及び／又はドーズオフセットとの関係のライブラリを格納するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記露光装置の様々な焦点オフセット及び／又はドーズオフセットに応答してマーカパターン及び／又は前記反射した放射をシミュレートするステップと、
前記放射をシミュレートした結果に基づいて様々な焦点オフセット及び／又はドーズオフセットのマーカパターン及び／又は反射した放射の特性の数学的モデルを格納するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
露光装置で使用されるマスクであって、前記マスクが基板上にマーカを印刷するためのパターンを含み、前記パターンが構造の２次元アレイを含み、前記２次元アレイが前記露光装置によって解像可能な一方向の第１のピッチと、前記露光装置によって解像不能な第１の方向とは別の第２の方向の第２のピッチとを有し、かつ、前記２次元アレイが前記第１及び前記第２の方向で複数の異なるサブ構造を有するマスク。
【請求項６】
前記第２の方向の前記第２のピッチが測定する前記露光装置によって印刷可能な大きさより小さくなるように、前記パターンが離間した構造のアレイを含む、請求項５に記載のマスク。
【請求項７】
前記第１のピッチが、解像され、可変である、請求項５に記載のマスク。
【請求項８】
露光装置の焦点及び／又はドーズ関連の特性を測定する検査システムであって、前記検査システムが、
測定される前記露光装置を用いて基板上にマーカを印刷するパターンを含むマスクであって、前記パターンが構造の２次元アレイを含み、前記２次元アレイが測定される前記露光装置によって解像可能な一方向のピッチと測定される露光装置によって解像不能な第１の方向とは別の第２の方向のピッチとを有し、かつ、前記２次元アレイが前記第１及び前記第２の方向で複数の異なるサブ構造を有するマスクと、
マーカがマスクを用いて前記露光装置によって印刷された基板の特性を測定する検査装置であって、
放射源と、
前記放射源からの放射を前記マーカ上に誘導する投影システムと、
前記マーカから反射した放射を検出する検出器と、
前記反射した放射の特性から前記露光装置の焦点及びドーズ関連の特性のうち少なくとも一方を決定するプロセッサと、
を備える検査装置と、
を備える検査システム。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記反射した放射の特性と焦点及び／又はドーズ関連の特性との間の以前に測定され、シミュレートされ、及び／又は外挿された関係のライブラリと前記反射した放射とを比較することで前記露光装置の焦点及びドーズ関連の特性のうち少なくとも一方を決定する、請求項８に記載の検査システム。
【請求項１０】
パターンを含むマスクを用いて露光装置によってマーカが印刷された基板の特性を測定する検査装置であって、前記マーカが構造の２次元アレイを含むパターンを用いて印刷され、前記２次元アレイが解像可能なマーカ内の一方向のピッチと、解像不能な第１の方向とは別のマーカ内の第２の方向のピッチとを有し、かつ、前記２次元アレイが前記第１及び前記第２の方向で複数の異なるサブ構造を有する前記検査装置が、
放射源と、
前記放射源からの放射を前記マーカ上に誘導する投影システムと、
前記マーカから反射した放射を検出する検出器と、
前記検出された放射、前記反射した放射の特性、前記マーカを印刷する前記露光装置の焦点及び／又はドーズ関連の特性から前記マーカの特性を決定するプロセッサと、
を備える検査装置。
【請求項１１】
前記プロセッサが、前記反射した放射の特性と焦点及び／又はドーズ関連の特性との間の以前に測定され、シミュレートされ、及び／又は外挿された関係のライブラリと前記反射した放射とを比較することで前記露光装置の焦点及びドーズ関連の特性のうち少なくとも一方を決定する、請求項１０に記載の検査装置。
【請求項１２】
基板を放射感応性層でコーティングするように配置されたコータと、
前記コータによってコーティングされた前記基板の前記放射感応性層上に画像を露光するリソグラフィ装置と、
前記リソグラフィ装置によって露光された画像を現像する現像装置と、
パターンを含むマスクを用いて露光装置によってマーカが印刷された基板の特性を測定する検査装置であって、前記マーカが構造の２次元アレイを含むパターンを用いて印刷され、前記２次元アレイが前記マーカ内で解像される一方向のピッチと、前記マーカ内で解像されない第１の方向とは別の第２の方向のピッチとを有し、かつ、前記２次元アレイが前記第１及び前記第２の方向で複数の異なるサブ構造を有する検査装置と、
を備えるリソグラフィセルであって、前記検査装置が、
放射源と、
前記放射源からの放射を前記マーカ上に誘導する投影システムと、
前記マーカから反射した放射を検出する検出器と、
前記検出された放射、前記反射した放射の特性、前記マーカを印刷するのに使用される前記露光装置の焦点又はドーズ関連の特性から前記マーカの特性を決定するプロセッサと、
を備えるリソグラフィセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0002]  本発明は、例えば、リソグラフィ技術によるデバイス製造で使用可能な検査方法に関する。特に、本発明は、基板上にリソグラフィ装置の焦点及びドーズ関連の特性をテストするためのマーカ印刷用のパターンに関する。また本発明は、パターンを含むマスク、マーカを含む基板、マーカを印刷する露光装置、マーカをテストする検査装置及び関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願の相互参照）
[0001]  本願は、参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする、２００８年１０月６日出願の米国仮出願第６１／１０３，０７８号の利益を主張する。
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００４】
[0004]  リソグラフィプロセスを監視するために、パターン付基板のパラメータ、例えば基板内又は基板上に形成された連続層間のオーバレイ誤差を測定する必要がある。走査型電子顕微鏡及び様々な専用ツールの使用を含め、リソグラフィプロセスで形成された微細構造を測定するための様々な技術がある。専用検査ツールの一形態が、放射のビームを基板の表面上のターゲットに誘導し、散乱又は反射したビームの特性を測定するスキャトロメータである。基板によって反射又は散乱する前とその後のビームの特性を比較することにより、基板の特性を決定することができる。これは、例えば既知の基板特性に関連した既知の測定値のライブラリに格納されたデータと反射ビームを比較することによって実行することができる。スキャトロメータは２つの主なタイプが知られている。分光スキャトロメータは広帯域放射ビームを基板上に誘導し、特定の狭い角度範囲に散乱した放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを使用し、散乱した放射の強度を角度の関数として測定する。
【０００５】
[0005]  スキャトロメータを用いて基板の配向及び露光効率を含むリソグラフィ装置の様々な態様を測定できる。スキャトロメータで測定可能なリソグラフィ装置が実行するリソグラフィ装置、特に露光処理の２つの重要なパラメータは焦点及びドーズである。特に、リソグラフィ装置は、下記の放射源と、投影システムとを有する。基板を露光するために基板上に投影される放射ドーズは、露光又はリソグラフィ装置の様々な部分によって制御されている。基板の正確な部分に放射を焦点させる機能は、ほとんどリソグラフィ装置の投影システムが実行する。焦点は、基板の前後ではなく、まさに基板のレベルで実行されるため、基板のレベルで最も鮮明な画像が得られ、その上に最も鮮明なパターンが露光できる。これによってより微細なパターンを印刷できる。
【０００６】
[0006]  放射の焦点とドーズは、基板上で露光されるパターン又は構造に直接に影響する。スキャトロメータを用いて測定可能なパラメータは、例えば、バー状の構造のクリティカルディメンション（ＣＤ）又は側壁部角度（ＳＷＡ）などの基板上に印刷された構造の物理特性である。クリティカルディメンションは、効果的には、例えば、バー、スペース、点又は穴などの構造の平均幅である。側壁部角度は、基板表面と構造の立ち上がり部及び立下り部とがなす角度である。
【０００７】
[0007]  さらに、焦点測定用の製品マスクにスクライブレーン構造が使用されている場合、マスクの屈曲の修正のための焦点修正などのマスク形状の修正を施すことができる。
【０００８】
[0008]  焦点及びドーズは、測定値を得る基板上の１次元マーカを生成するマスクパターン内の１次元構造からスキャトロメトリ又は走査型電子顕微鏡検査法によって同時に決定されている。露光され、処理される時にその構造が焦点エネルギーマトリクス（ＦＥＭ）の各々の点でのクリティカルディメンションと側壁部角度の一意的な組合せを有する限り、単一の構造を使用することができる。これらのクリティカルディメンションと側壁部角度の一意的な組合せを使用できる限り、焦点及びドーズ値をこれらの測定値から一意的に決定できる。
【０００９】
[0009]  しかし、この１次元構造の使用には問題がある。同様のクリティカルディメンションと側壁部角度測定値に対応する焦点とドーズの組合せが一般的に幾つかある。これは、単一の１次元構造の測定で焦点及びドーズを一意的に決定できないということを意味する。別々の隣接するマーカで複数の構造を使用してこの曖昧さを解決することが考えられてきた。しかし、異なる構造を組み込んだ複数のマーカを有することで、測定マーカに使用される基板の区域と異なるマーカすべてを測定するための測定時間が構造の数に比例して増加し、曖昧さの減少に比例して増加することがある。
【発明の概要】
【００１０】
[0010]  したがって、プロセスで使用するマスク、すなわち、基板の表面積を最小限にしながら露光装置の焦点及びドーズを測定可能な効果的なシステム及び方法が必要である。
【００１１】
[0011]  本発明のある実施形態では、露光装置の焦点及び／又はドーズ関連の特性を測定する方法が提供される。この方法は、測定される露光装置と、マーカを生成するパターンを含むマスクを用いて基板上にマーカを印刷するステップを含み、上記パターンは、構造のアレイを含み、アレイは、露光装置によって解像可能な一方向のピッチと、露光装置によって解像不能な第１の方向とは別の第２の方向のピッチとを有する。上記方法は、さらに、マスクを用いて露光装置によって露光された基板の特性を測定するステップを含み、該ステップは、基板上のマーカに放射ビームを投影することと、基板上のマーカから反射した放射を検出することと、反射した放射の特性から露光装置の焦点及び／又はドーズ関連の特性を決定することとを含む。
【００１２】
[0012]  本発明のもう１つの実施形態では、露光装置で使用されるマスクが提供される。このマスクは、基板上にマーカを印刷するためのパターンを含み、パターンは、構造のアレイを含み、アレイは、露光装置によって解像可能な一方向の第１のピッチと、露光装置によって解像不能な第１の方向とは別の第２の方向の第２のピッチとを有する。
【００１３】
[0013]  本発明の別の実施形態では、マーカを印刷するパターンを含むマスクを用いて基板上にマーカを印刷するように構成された露光装置で使用する投影装置が提供される。この投影装置は、第１の方向のマスク上のパターンを解像し、第１の方向とは別の第２の方向のパターンを解像しないように構成される。
【００１４】
[0014]  本発明のさらに別の実施形態では、マーカを備える基板が提供される。マーカは、構造のアレイを含むパターンを用いて印刷され、アレイは、マーカ内で解像される一方向のピッチと、マーカ内で解像されない第１の方向とは別の第２の方向のピッチとを有する。
【００１５】
[0015]  本発明のさらに別の実施形態では、露光装置の焦点及び／又はドーズ関連の特性を測定する検査システムであって、該検査システムは、測定される露光装置を用いて基板上にマーカを印刷するパターンを含むマスクを含み、パターンは構造のアレイを含み、アレイは測定される露光装置によって解像可能な一方向のピッチと、測定される露光装置によって解像不能な第１の方向とは別の第２の方向のピッチとを有する検査システムが提供される。このシステムは、マーカがマスクを用いて露光装置によって印刷された基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、放射源と、放射源からの放射をマーカ上に誘導するように構成された投影システムと、マーカから反射した放射を検出するように構成された検出器と、反射した放射の特性から露光装置の焦点及び／又はドーズ関連の特性を決定するように構成されたプロセッサとを備える検査装置をさらに含む。
【００１６】
[0016]  本発明の別の実施形態では、パターンを含むマスクを用いて露光装置によってマーカが印刷された基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィ装置、リソグラフィセル及び検査装置であって、マーカは構造のアレイを含むパターンを用いて印刷され、アレイはマーカ内で解像される一方向のピッチと、マーカ内で解像されない第１の方向とは別の第２の方向のピッチとを有し、上記検査装置は、放射源と、放射源からの放射をマーカ上に誘導するように構成された投影システムと、マーカから反射した放射を検出するように構成された検出器と、検出された放射からなるマーカの特性と、反射した放射、焦点及び露光装置のドーズ関連の特性とを決定するように構成されたプロセッサとを備えるリソグラフィ装置、リソグラフィセル及び検査装置が提供される。
【００１７】
[0017]  本発明のさらなる実施形態、特徴及び利点、さらに本発明の様々な実施形態の構造及び動作を、添付の図面を参照しながら以下で詳細に説明する。本発明は本明細書で説明する特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、本明細書では例示的目的のためにのみ提示されている。本明細書に含まれる教示に基づいて、追加の実施形態が当業者には明白になる。
【００１８】
[0018]  対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付の図面は本発明を図示し、説明とともに、さらに本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成し、使用できるような働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】[0019]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】[0020]本発明のある実施形態によるリソグラフィセル又はクラスタを示す図である。
【図３】[0021]本発明のある実施形態による第１のスキャトロメータを示す図である。
【図４】[0022]本発明のある実施形態による第２のスキャトロメータを示す図である。
【図５】[0023]本発明のある実施形態による最新技術の焦点及びドーズ測定パターンを示す図である。
【図６Ａ】[0024]本発明のある実施形態による焦点及びドーズ測定パターンを示す図である。
【図６Ｂ】[0024]本発明のある実施形態による焦点及びドーズ測定パターンを示す図である。
【図７】[0025]本発明のある実施形態による焦点及びドーズ測定パターンを示す図である。
【図８】[0026]本発明のある実施形態による焦点及びドーズ測定パターンを示す図である。
【図９】[0027]本発明のある実施形態による図８のパターンの焦点とドーズの関係を示す図である。
【図１０Ａ】[0028]本発明のある実施形態による最新技術の焦点測定の挙動を示す図である。
【図１０Ｂ】[0029]本発明のある実施形態による最新技術のドーズ測定を示す図である。
【図１１】[0030]本発明のある実施形態による焦点及びドーズ測定の困難さを示す図である。
【図１２】[0031]本発明のある実施形態によるサブ構造が変化するパターンを示す図である。
【図１３Ａ】[0032]本発明のある実施形態によるバーの形状の単一構造を有するパターンを用いた測定を比較する図である。
【図１３Ｂ】[0032]本発明のある実施形態によるアシストフィーチャを有するパターンを用いた測定を比較する図である。
【図１３Ｃ】[0032]本発明のある実施形態による２次元周期構造を備えたパターンを用いた測定を比較する図である。
【図１４】[0033]本発明のある実施形態による異なるパターンのクリティカルディメンション、ドーズ及び焦点の関係を示す図である。
【図１５Ａ】[0034]本発明のある実施形態による単一の構造を有するパターンの側壁部角度と焦点の関係を示す図である。
【図１５Ｂ】[0034]本発明のある実施形態による主構造とアシストフィーチャとを有するパターンの側壁部角度と焦点の関係を示す図である。
【図１５Ｃ】[0034]本発明のある実施形態によるｘ及びｙ方向で異なる構造を有するパターンの側壁部角度と焦点の関係を示す図である。
【図１６】[0035]本発明のある実施形態による図１５の異なるパターンの各々の側壁部角度、焦点及びドーズの関係を示す図である。
【図１７】[0036]本発明のある実施形態による３つの異なるパターンのドーズと焦点感度を比較する表である。
【００２０】
[0037]  以下で述べる詳細な説明を図面との関連で理解することにより本発明の特徴及び利点がさらに明白になり、図面では全体を通して類似の参照文字が対応する要素を識別する。図面では、類似の参照番号が全体的に同一、機能的に類似、及び／又は構造的に類似の要素を示す。要素が最初に現れる図面を、対応する参照番号の最も左側の桁で示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[0038]  本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ又は複数の実施形態を開示する。開示される実施形態は本発明を例示するにすぎない。本発明の範囲は開示される実施形態に限定されない。本発明は、本明細書に添付される特許請求の範囲によって定義される。
【００２２】
[0039]  記載された実施形態、及び本明細書で「１つの実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などに言及した場合、それは記載された実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含むことができるが、それぞれの実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、又は特性を含まないことがあることを示す。さらに、このようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態に言及するものではない。さらに、ある実施形態に関連して特定の特徴、構造、又は特性について記載している場合、明示的に記載されているか、記載されていないかにかかわらず、このような特徴、構造、又は特性を他の実施形態との関連で実行することが当業者の知識にあることが理解される。
【００２３】
[0040]  本発明の実施形態はハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はその任意の組合せで実施することができる。本発明の実施形態は、１つ又は複数のプロセッサで読み取り、実行することができる機械読み取り式媒体に記憶した命令として実施することもできる。機械読み取り式媒体は、機械（例えば、計算デバイス）で読み取り可能な形態で情報を記憶するか、伝送する任意の機構を含むことができる。例えば、機械読み取り式媒体は読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音響又は他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）、及びその他を含むことができる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令を、本明細書では特定の行為を実行するものとして記述することができる。しかし、このような記述は便宜的なものにすぎず、このような行為は実際には計算デバイス、プロセッサ、コントローラ、又はファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行する他のデバイスの結果であることを認識されたい。
【００２４】
[0041]  しかし、このような実施形態についてさらに詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実施できる例示的環境を提示することが有益である。
【００２５】
[0042]  図１は、リソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬとを備える。
【００２６】
[0043]  照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００２７】
[0044]  支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００２８】
[0045]  本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
【００２９】
[0046]  パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
【００３０】
[0047]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
【００３１】
[0048]  本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）。
【００３２】
[0049]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００３３】
[0050]  リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００３４】
[0051]  図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００３５】
[0052]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００３６】
[0053]  放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＬは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めできる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００３７】
[0054]  図示のリソグラフィ装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００３８】
[0055]  １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００３９】
[0056]  ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
【００４０】
[0057]  ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００４１】
[0058]  上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００４２】
[0059]  図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル又はクラスタとも呼ばれることがあるリソグラフィセルＬＣの一部を形成し、それは基板上で露光前及び露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これらは、レジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光されたレジストを現像する現像器ＤＥ、チルプレートＣＨ及びベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、すなわちロボットＲＯは入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、それを様々なプロセス装置間で移動させ、次にリソグラフィ装置のローディングベイ（loading bay）ＬＢに送出する。多くの場合まとめてトラックと呼ばれるこれらのデバイスは、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、それ自体は監視制御システムＳＣＳによって制御され、それはリソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがってスループット及び処理の効率を最大化するために様々な装置を動作させることができる。
【００４３】
[0060]  リソグラフィ装置によって露光される基板が正確かつ一貫して露光されるために、露光した基板を検査し、後続層間のオーバレイ誤差、ラインの太さ、クリティカルディメンション（ＣＤ）などのような特性を測定することが望ましい。誤差が検出された場合は、特に同じバッチの他の基板がまだ露光されないほど十分即座にかつ高速で検査を実行できる場合は、後続基板の露光を調整することができる。また、既に露光した基板を（歩留まりを改善するために）取り外して再加工するか、又は廃棄し、それにより欠陥があることが分かっている基板で露光を実行するのを回避することができる。基板の幾つかのターゲット部分のみに欠陥がある場合、良好であるそれらのターゲット部分のみでさらなる露光を実行することができる。
【００４４】
[0061]  基板の特性を、特に異なる基板又は同じ基板の異なる層の特性が層ごとにいかに変化するかを決定するために、検査装置が使用される。検査装置をリソグラフィ装置ＬＡに組み込むことができる、又はリソセルＬＣは独立型デバイスとすることができる。最も迅速な測定を可能にするために、検査装置は露光直後に露光したレジスト層の特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像はコントラストが非常に低く（放射に露光してあるレジストの部分と露光していない部分との間には屈折率の非常に小さい差しかない）、全ての検査装置が、潜像を有用に測定するほど十分な感度を有しているわけではない。したがって、露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に測定を実行することができ、これは通常は露光した基板で実行する最初のステップであり、レジストの露光部分と非露光部分との間のコントラストを増大させる。この段階で、レジストの像を半潜像と呼ぶことができる。現像したレジスト像で（その時点でレジストの露光部分又は非露光部分は除去されている）又はエッチングなどのパターン転写ステップの後で測定することも可能である。後者の見込みは、欠陥がある基板を再加工する見込みを制限するが、それでも有用な情報を提供することができる。
【００４５】
[0062]  図３は、本発明のある実施形態において使用できるスキャトロメータである。このスキャトロメータは、基板Ｗ上に放射を投影する広帯域（白光）放射投影装置２を備える。反射した放射はスペクトロメータの検出器４に送られ、この検出器は、正反射放射のスペクトル１０（波長の関数としての強度）を測定する。このデータから、検出したスペクトルを生じる構造又はプロファイルは、例えば、ＲＣＷＡ（Rigorous Coupled Wave Analysis）及び非線形回帰、又は図３の下部に示すシミュレーションしたスペクトルのライブラリと比較することにより、処理ユニットＰＵにより再構築することができる。一般に、再構築のための構造の一般的な形態は既知であり、構造が構築されたプロセスの知識から幾つかのパラメータが推定され、構造の幾つかのパラメータだけをスキャトロメトリデータから決定するだけでよい。このようなスキャトロメータは、垂直入射スキャトロメータ又は斜入射スキャトロメータとして構成することができる。
【００４６】
[0063]  本発明と一緒に使用することができる他のスキャトロメータを図４に示す。このデバイスにおいては、放射源２が放出した放射は、干渉フィルタ１３及び偏光子１７を通してレンズシステム１２を使用して合焦させ、部分的反射面１６により反射し、好適には、少なくとも約０．９及びより好適には少なくとも約０．９５という高開口数（ＮＡ）を有する顕微鏡対物レンズ１５を介して基板Ｗ上に合焦させる。液浸スキャトロメータは、１を超える開口数を有するレンズすら有することができる。次に、反射放射は、散乱スペクトルを検出させるために、部分的反射面１６を通して検出器１８に透過する。検出器は、レンズシステム１５の焦点距離のところに位置する逆投影瞳面１１内に配置することができるが、代わりに、瞳面を検出器上に補助光学系（図示せず）により再結像させることができる。瞳面は、放射の半径位置が入射角を形成する面であり、角度位置は、放射の方位角を形成する。一例では、検出器は、基板ターゲット３０の二次元角度散乱スペクトルを測定することができるように二次元検出器である。検出器１８は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのアレイであってもよく、例えば、１フレーム当たり４０ミリ秒のような積分時間を使用することができる。
【００４７】
[0064]  例えば、入射放射の強度を測定するために、基準ビームを使用することが多い。そのために、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射すると、その一部がビームスプリッタを通って基準ビームとして基準ミラー１４に向かって伝達される。次に、基準ビームは同じ検出器１８の異なる部分へと投影される。
【００４８】
[0065]  例えば４０５〜７９０ｎｍ又はさらに低く、２００〜３００ｎｍなどの範囲の対象となる波長を選択するために、一組の干渉フィルタ１３が使用可能である。干渉フィルタは、一組の様々なフィルタを備えるのではなく、調整可能とすることができる。干渉フィルタではなく格子を使用することができる。
【００４９】
[0066]  検出器１８は、単一波長又は狭い波長範囲内で散乱光の強度を測定することができる。多波長で強度を別々に測定することもできるし、又は強度をある波長範囲にわたって積分することもできる。さらに、検出器は、別々に、横方向の磁気及び横方向の電気偏光の強度を測定することができるし、及び／又は横方向の磁気及び横方向の電気偏光間の位相差を測定することもできる。
【００５０】
[0067]  広帯域光源（すなわち、広い範囲の光周波数又は波長、及びしたがって色の光源）を使用することができる。そのため、エタンデュが大きくなり、多波長を混合することができる。広帯域内の複数の波長は、それぞれが＊８の帯域幅を有し、間隔が少なくとも２＊８（すなわち、帯域幅の２倍）である。複数の放射「源」は、ファイバ束を使用した分割済みの延在した放射源の異なる部分であってもよい。このようにして、角度分解した散乱スペクトルを並列に多波長で測定することができる。二次元スペクトルより多くの情報を含んでいる三次元スペクトル（例えば波長及び２つの異なる角度など）を測定することができる。これにより、もっと多くの情報を測定することができ、メトロロジープロセスがもっとロバスト性なものになる。このことは、参照により全体を本明細書に組み込むものとする欧州特許ＥＰ１，６２８，１６４Ａでさらに詳細に説明されている。
【００５１】
[0068]  基板Ｗ上のターゲット３０は、現像後にバーが実線のレジスト線から形成されるように印刷される格子であってもよい。バーは、基板内に交互にエッチングすることができる。このパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬ内の色収差を感知することができ、照明の対称性及びこのような収差の存在は、印刷した格子内の変動にはっきりと現れる。したがって、印刷した格子のスキャトロメトリデータを使用して格子を再構築する。線の太さ及び形状などの格子のパラメータは、印刷ステップ及び／又は他のスキャトロメトリプロセスの知識から、処理ユニットＰＵが行う再構築プロセスに入力することができる。
【００５２】
[0069]  本発明は、露光装置でマスク上で使用するパターンのある実施形態に関する。露光装置のマスクは透過型マスクであってもよく、又はミラーなどの個別に制御可能な要素などの反射型マスクであってもよい。このマスクは、例えばリソグラフィ装置内の露光装置によって使用され、基板上にマーカを印刷するために使用される。次に、基板上のマーカ又は印刷パターンは、スキャトロメータ又はエリプソメータなどの検査装置を用いて測定される。検査装置である限り、格子などの印刷構造から反射した放射を測定可能で、印刷パターン内の個々の構造のクリティカルディメンション（ＣＤ）又は同じ構造の側壁部角度（ＳＷＡ）などのパターンのパラメータを測定可能な任意の検査装置を使用することができる。
【００５３】
[0070]  反射放射の特性又は基板上のマーカの測定値が（反射放射又はＣＤ又はＳＷＡの）これらの特性とマーカを印刷するための露光装置の焦点及び／又はドーズ関連の特性との間の関係の以前の測定値又はシミュレーション及び外挿の数学モデル又はライブラリと比較される。焦点及び／又はドーズ関連の特性は、焦点オフセット（例えば、レンズのミスアライメントによって引き起こされる）又はドーズオフセット（例えば、放射ビームの強度の変化によって引き起こされる）であってもよい。それらは、非点収差、コントラスト又はレンズ収差（通常、ゼルニケで表される）などのその他の焦点関連パラメータであってもよい。あるいは、それらは、ドーズ又は強度変化などの照明（すなわち放射）パラメータであってもよい。あるいは、測定された特性は、局所ベークプレート温度（基板表面のドーズの変化と同様の基板表面の反射放射又はＣＤ又はＳＷＡの変化を引き起こす）及びレジスト変化（次いで、レジストの厚さ又は密度の変化がドーズの変化と同様にＣＤとＳＷＡの変化を引き起こす）などのドーズによって引き起こされる衝撃に似たレジスト上の衝撃を有するパラメータであってもよい。
【００５４】
[0071]  ドーズ（及び場合によって焦点）のオフセットが測定可能な状況の一例は以下の通りである。基板は、露光されるとベークプレート上に配置される。ベークプレートは、その上に露光されたパターンを固定するために基板上のレジスト層を乾燥させる加熱した板である。基板の底面に当たるベークプレートの熱は、基板上面の放射強度と同様の特性を有する。ベークプレートの温度が均一でない場合、レジストは一様に乾燥しない。レジスト上の（例えば、基板上の複数のマーカ内の）フィーチャの測定は、上記システムを用いてドーズ測定と同様に実行できる。決定される「ドーズ」の変化は、実際にはベークプレートの温度変化であってもよく、ベークプレートをそれに従って調整して変化を補正できる。実際、基板のパターンフィールド内の同じマーカを最初に用いて露光ツール内に存在するドーズ変化を測定し、次に露光ツール内のドーズ変化を考慮しながらベークプレート内に存在する変化を測定できる。この場合のマーカは、ドーズのみを感知すればよい。
【００５５】
[0072]  図５は、１次元のバーＢのアレイ（バーが１次元ではなくアレイが１次元であることに留意されたい）を含む格子Ｇを示す。これは、リソグラフィ装置内の基板Ｗのオーバレイ及びアライメントなどの特性の測定で一般に使用されるパターンの一例である）。しかし、上記のように、この格子Ｇから放射が反射してクリティカルディメンション及び側壁部角度などのパラメータが反射放射から決定される時には、実行されたＣＤ及びＳＷＡ測定を行うための焦点とドーズとの幾つかの組合せが存在する。
【００５６】
[0073]  本発明の一実施形態は、図６Ａに示すようなパターン３０の作成を含む。ここで、パターン３０は構造４０の２次元アレイである。この実施形態の１つの特徴は、２次元反復構造４０がｘ及びｙ方向の各々に異なる物理又は幾何学特性を有するということである。ｘ及びｙ方向の各々の異なる物理又は幾何学特性のために、配向の各々は、焦点及びドーズ変化への有意で意図的に異なる応答を有する。これによって、クリティカルディメンション及び側壁部角度だけの場合と比較して印刷構造の全体の挙動が複雑になる。その結果、全体の応答は所与の焦点及びドーズで一意的であり、これによって単一の１次元アレイと比較して焦点とドーズの分離が良好になる。本発明のある実施形態による単一の反復構造内の異なる特性の組合せによって、単一のマーカを使用することができ、これは、単一マーカ上での測定が可能になったことを意味する。その結果、例えば、各々が１次元アレイ又は単一の構造を含む複数のマーカを使用する場合と比較して、マスク上のパターンに使用するスペースと露光されたマーカのために基板上で使用するスペースとが低減され、さらに測定結果の曖昧さをさらに低減しながら測定にかかる時間が低減される。
【００５７】
[0074]  図６Ｂは、ストライプ模様の構成のためにゼブラパターンと呼ばれる別の形態のパターンを示す。図６Ｂから分かるように、ゼブラパターンは、第１の方向の粗ピッチＰと、直交方向の微細ピッチｐとを有する。粗ピッチＰは、ゼブラストライプパターンのデューティサイクルの一部である。粗ピッチＰは、様々な照明モードの焦点／ドーズ感度に基づく、すなわち、基板上に所望のテストマーカを生成するためのマスク上のパターンを照射するための放射ビームの偏光、波長、強度などに応じた最適化で変化する。粗ピッチは、例えば約４００〜約６００ｎｍの範囲内で変化してもよい。
【００５８】
[0075]  追加的に又は代替的に、微細ピッチｐは、露光装置によって印刷可能なサイズより小さいサイズに固定できるため変化しない。例えば、微細ピッチは、約７０ｎｍに固定できる。微細ピッチが露光装置によって基板上に印刷されない理由は、使用する露光放射の波長に関係がある。周知のリソグラフィ装置の解像度は約８０ｎｍであり、微細ピッチはこの解像度以下であってもよいため、この例では、微細ピッチは約７０ｎｍである。しかし、本発明の各実施形態はＥＵＶ放射を使用するリソグラフィ装置を想定しており、このリソグラフィ装置の解像度ははるかに小さく、微細ピッチは約５０ｎｍ、３０ｎｍ、又は１０ｎｍであってもよい。
【００５９】
[0076]  基板上に印刷されない構造（例えば、露光装置によって解像できないため）は、それにもかかわらず、アシストフィーチャが作用する方法と同様に、印刷可能な他の特徴が印刷される方法に影響する。
【００６０】
[0077]  図６Ｂは、さらに粗ピッチＰと同じ方向の粗クリティカルディメンションＣＤと直交方向の微細クリティカルディメンションＣＤとを示す。これらの測定値のいずれも照明モードにより可変である。粗クリティカルディメンションＣＤは、例えば約２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内で変化してもよく、微細クリティカルディメンションＣＤは、約３０ｎｍ〜４０ｎｍの大きさでよく、そのピッチ測定値は上記の通りである。
【００６１】
[0078]  図６Ｂに関する上記の例では、全体のゼブラパターンは約４０μｍ×４０μｍであってもよい。
【００６２】
[0079]  パターンは、焦点及びドーズに対して高感度で小型のプロセスウィンドウ内に収まるように設計されている。他方、同じマスク内の区域、したがって、同じマスクを用いて印刷される基板の同じフィールド上の区域は可能な限り低いドーズ及び焦点感度に設定され、大きいプロセスウィンドウを組み込んでいる。こうして、製品及びテストパターンは互いに影響せず、製品は基板上よりもマスク上でより重要な区域を有する。
【００６３】
[0080]  ゼブラパターンのバーとスペースの格子レイアウトの代替策として、２次元パターンはコンタクトホール又は１つのピッチ方向が露光装置によって印刷不可能にできるその他の任意の形状からなっていてもよい。
【００６４】
[0081]  幾つかの異なるパターン構造が可能で、当業者には想像ができるであろう。多数の代替の細分化、例えば、ｘ及びｙ方向のいずれか又は両方の線及び／又はスペースの細分化、又はナノコームなどの風変わりな構造を取り込むことも可能である。以下に別の例をさらに述べる。
【００６５】
[0082]  代替的に、図７に示すように、ベースから始まる１次元反復構造をパターンとして使用することができる。この１次元パターンは効果的には図６Ｂのゼブラパターンと同じであるが、図７に示すように、微細ピッチｐは完全に消えて実線のバー５０になっている。単位セル又は単一構造４０を有するパターン３０は、サブ構造５０に分割される。一例では、単位セル４０あたり数個のサブ構造があることが望ましく、したがって、焦点及びドーズに対する異なるサブ構造の応答を個々にかつ別々に測定できる。図７のパターンは数回繰り返され、ｘ及びｙ方向で異なるサブ構造を含む単位セルを表す。図７のバーは、例えば、後述する図１２に示すように、異なるサブセグメントに分割できる。
【００６６】
[0083]  図８は、ｘ及びｙ方向で異なる構造４０を備えた代替パターン３０を示す。これらの構造寸法の焦点及びドーズに対する応答を図９に示す。この例では、ｙ方向の線幅は主としてドーズによって変わる。ｘ方向では、線幅は主として焦点によって変わる。図９に示す様々な画像４５は、焦点及びドーズの関数としての露光後に結果として基板上に印刷された構造である。
【００６７】
[0084]  クリティカルディメンション又は側壁部角度から焦点及びドーズを決定するために、焦点ドーズモデルが作成される。焦点エネルギーマトリクス（ＦＥＭ）のクリティカルディメンション（ＣＤ）及び側壁部角度（ＳＷＡ）が測定されて広範囲の焦点及びドーズ値が得られる。これから、焦点とドーズ、ＣＤとＳＷＡの関係を記述し補間する数学的モデルが形成される。この補間モデルによって、任意の単一のＣＤ及び／又はＳＷＡ測定値を焦点及びドーズに変換することができる。
【００６８】
[0085]  優れた焦点／ドーズモデルは、最初にモデルを設定するために使用した同じ測定ターゲット構造の焦点及びドーズを予測できなければならない。これは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、設定点の値と焦点及びドーズがターゲット構造の予測値に合わせて描画される「セルフテスト」でテストされる。理想的には、勾配１を備えた直線が得られる。言い換えれば、測定モデル値は、予測値と同じであるはずである。しかし、図１０Ａに示すように、幾つかの１次元構造では、負の焦点値で露光された印刷構造と正の焦点値で露光された印刷構造との間に十分な差が観察されないため、焦点ドーズモデルは正確な焦点値を決定できない。負の焦点値は、放射の焦点が基板表面の一方の側に結ばれる場合であり、正の焦点値は、放射の焦点が同じ基板表面の他方の側に結ばれる場合である。ゼロは、放射の焦点が望ましい基板表面である。図１０Ａは、横軸に沿った設定焦点位置と、垂直軸に沿った予測値とを示す。図から分かるように、予測値はそのほとんどが正の値であり、これは伝統的な１次元構造の問題である。ドーズ決定は、設定ドーズと予測ドーズとの間に勾配が１の直線の関係が成り立つ図１０Ｂに示すように多少改善される。
【００６９】
[0086]  パターン構造の特性の非一意性のその他の問題によって予測焦点及びドーズの値が大幅に分散する。これを図１１に示す。構造によっては、焦点及びドーズ予測グラフ内の場所が焦点及びドーズの決定の正確さを示す。ドーズ測定結果に対する焦点の雑音が多い区域に対応するグラフＣ及びＤ内の大幅な分散によって示すように、雑音予想は、グラフ内の特定の領域で焦点及びドーズがより決定が困難であることを示す。再現性試験では、同じマーカが複数回測定され、その後焦点及びドーズ値が決定される。図１１で、図の中央の雑音の図の丸で囲んだ区域のうち、右下隅の丸で囲んだ区域が雑音の図の中及の丸で囲んだ区域よりも分散が大きいことを示す。
【００７０】
[0087]  各単位セル内に複数のサブ構造を有する２次元反復構造又は１次元反復構造による焦点及び／又はドーズ決定の利点は、より広い範囲の放射条件及びレジスト及びスタック特性における単一構造からの焦点及びドーズ情報の分離についてより堅牢な設計になっているという点である。これによってレジストとさらに複雑な基底トポグラフィの焦点ドーズ測定潜在能力が改善される。焦点及びドーズとは別に、構造の３つ以上の変化する特性（すなわち、ＣＤ及びＳＷＡ）を用いて問題のその他のプロセス又は露光パラメータを解像することができる。
【００７１】
[0088]  鎖線で示すサブ構造を含むパターンの一例を図１２に示す。このパターン（例えば、基板上への印刷のためのマスク上にあってもよい）は図示のように印刷され、したがって、基板上に得られるマーカはマスクの印刷パターンと同じになる。ｘ方向で、マーカはドーズを感知するが、焦点は感知しない。これは、マーカが一般的にｘ方向で正規の高密度ターゲットとして作用し、すなわち、焦点の変化が影響しないことを意味するためである。しかし、ｙ方向では、ギャップがより広いため、マーカはドーズと焦点との両方を感知する。従来とは異なる（例えば、環状の）放射ビーム形状を用いることで、マーカのためにｙ方向に回折した（検査フェーズ中）放射をｘ方向の回折と見分けることができる。瞳面での適切なフィルタリングによって、焦点及びドーズは、例えば、図１２の通常の線のＣＤ測定値とマーカの鎖線を調査することで互いに区別できる。
【００７２】
[0089]  サブアレイ又はアレイ内のサブ構造を使用する重点の１つは、これがパターンの少なくとも一方向の透過率を変化させるということである。この理由は、構造のＣＤが放射に対するパターンの透過率に影響するからである。露光装置のどの特性を測定しているかに応じて、構造のＣＤは変化してパターンの透過率に影響を与えることがある。
【００７３】
[0090]  線として測定可能な構造が基板上に印刷される限り、焦点測定を実行できる。透過率が変化する時に、ドーズ特性を測定できる。ドーズ及び焦点（又はその他の関連する特性）を測定するために使用可能なパターンの別の例は、濃い色の四角形（又はその他の形状）が構造（穴又は点を含む）で、淡い色の四角形（又はその他の形状）が構造の間のスペースである格子縞パターンである。構造とスペースの相対サイズを変更して透過率に影響を与え、又は構造のサイズ及び／又は形状をある１次元又は２次元アレイから別の１次元又は２次元アレイに変更してもよい。あるいは、図１２に関連して上述したように、ドーズ及び焦点／ドーズを測定するために、一方向に印刷が可能であるが他方向には印刷が不可能なように構造及びスペースを配置してもよい。
【００７４】
[0091]  このような任意の周期的２次元パターンから、本発明の範囲を限定し又は網羅的なリストであることを意図しない以下の方法のいずれかを用いて焦点及びドーズを決定することができる。
【００７５】
[0092]  １．パターンから反射した放射の回折スペクトルから焦点及びドーズを直接測定する（例えば、予測、モデル化、又はシミュレートした回折スペクトルと比較することで）。
【００７６】
[0093]  ２．上記のようなパターンから印刷されたマーカが基板上の連続する層の上に印刷され、重畳層から反射した放射挙動を予測挙動と対比させて調べることで連続する層のオーバレイオフセットが測定されるオーバレイ測定を用いて焦点及びドーズを測定する。
【００７７】
[0094]  ３．様々な直接及び間接の測定技術を用いてＳＷＡ、ＣＤ及び基板上の構造のその他の物理特性を再構成して焦点及びドーズを測定する。
【００７８】
[0095]  ４．瞳面での放射情報を調べることで焦点及びドーズを測定する（回折放射が有効に合焦し調査可能である場合）。
【００７９】
[0096]  結果として得られる焦点及びドーズ関連の測定値は露光装置にフィードバック又はフィードフォワードされ、露光装置は各測定値の誤差を補償する。
【００８０】
[0097]  図１３〜図１７は、標準の１次元パターンをアシストフィーチャを含み、上記の２次元パターンを備えた標準の１次元パターンと比較して実行したシミュレーションの比較を示す。図示の特定の例では、ｘ方向の（粗）ピッチが約３８０ｎｍでｙ方向の（微細）ピッチが約１５０ｎｍである図１３Ｃ及び図１５Ｃに示す２次元パターンを除き、全パターンのピッチは約３８０ｎｍであった。すべての例で、レジストの厚さは約１２５ｎｍであった。
【００８１】
[0098]  図１３Ａは、バーの形状の単一構造を有するパターンを示す。測定されたクリティカルディメンション（図で平均クリティカルディメンションＭＣＤとして示されている）がドーズと比較される。図１３Ａのグラフから分かるように、勾配はあまり急峻ではなく、ＣＤのドーズ感度は低い。グラフの各々の線は異なる焦点値（単位はμｍ）に関連する。
【００８２】
[0099]  図１３Ｂは、アシストフィーチャを有するパターンを示す。アシストフィーチャというのは、マスク上のパターン内に含まれる別の構造であって、構造縁部の誤差や印刷パターン上に出現するぼやけを補償する役割を果たす。構造５５は、図１３Ｂに示す主構造４０のアシストフィーチャである。これらのアシストフィーチャ５５はマスクパターン上にはあるが、基板上の印刷構造内にはない。これは、アシストフィーチャが小さすぎて使用する波長によって識別できず、及び／又は主構造４０の縁部の誤差を相殺する際に補正が不完全になるからである。図１３Ｂのグラフから分かるように、アシストフィーチャによってドーズに対するＣＤの勾配は、アシストフィーチャがない場合と比較してより急峻になる。
【００８３】
[00100]  図１３Ｃは、本発明のある実施形態による２次元周期構造４０を備えたパターン３０を示す。グラフから分かるように、いかなる固定焦点値についても、アシストフィーチャを有するパターンのグラフよりもドーズに対するＣＤの勾配は、平均して急峻である。これは、２次元パターン（のＣＤ）がテスト対象の他のパターンよりもドーズ感度が高いということを意味する。
【００８４】
[0100]  図１４は、図１３のパターンの各々の勾配を焦点値と比較した図である。勾配の全体の絶対値が大きいほど（又はこれらの値がさらに負の値であるほど）、パターンは感度が高い。これは言い換えれば、グラフの下のスペースが狭いほど、使用されるパターンは高感度であるということになる。２次元ターゲットは、アシストフィーチャを有する、又は有さないパターンよりもこれを達成する。
【００８５】
[0101]  図１５は、図１３と同じ測定値であるが、焦点測定値と比較した側壁部角度を示す。図１３と同様に、図１５Ａは、単一の構造４０を有するマスクパターンを示す。また、焦点に対するＳＷＡのグラフも同図に示す。図１５Ｂは、主構造４０とアシストフィーチャ５５とを有するパターンの焦点に対するＳＷＡのグラフを示す。最後に、図１５Ｃは、ｘ及びｙ方向で異なる構造４０を有する２次元パターン３０の焦点に対するＳＷＡのグラフを示す。２次元パターングラフは、他の２つのパターンのいずれとも比較して、焦点に対するＳＷＡの平均勾配が急峻である。図１６は、測定ドーズに対する図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１５Ｃのグラフの勾配を示す。図１６のグラフは、他の２つのパターンと比較して、２次元パターンの方がドーズに対する勾配が急峻であることを示す。
【００８６】
[0102]  図１７は、図１３及び図１５に示す３つのパターンの各々についてドーズ感度及び焦点感度を示した表を示す。この表から分かるように、ドーズ及び焦点感度はアシストフィーチャを有さないパターンからアシストフィーチャを有するパターンへ、さらに２次元構造アレイを有するパターンへと増加する。これらの結果は、１２．５及び１３．５ｍＪ／ｃｍ２のドーズ及び−０．１００〜−０．０５０μｍの焦点に対する値である。
【００８７】
[0103]  したがって、２次元パターンは、他の周知のパターンと比較して、ドーズ及び焦点への感度が高いことがテストで示された。
【００８８】
[0104]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００８９】
[0105]  光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
【００９０】
[0106]  本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【００９１】
[0107]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
【００９２】
[0108]  以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００９３】
結論
[0109]  特許請求の範囲を解釈するには、「発明の概要」及び「要約」の項目ではなく、「発明を実施するための形態」の項目を使用するよう意図されていることを認識されたい。「発明の概要」及び「要約」の項目は、発明者が想定するような本発明の１つ又は複数の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって本発明及び特許請求の範囲をいかなる意味でも限定しないものとする。
【００９４】
[0110]  以上では、特定の機能の実施態様を例示する機能的構成要素及びその関係の助けにより本発明について説明してきた。これらの機能的構成要素の境界は、本明細書では説明の便宜を図って任意に画定されている。特定の機能及びその関係が適切に実行される限り、代替的な境界を画定することができる。
【００９５】
[0111]  特定の実施形態に関する以上の説明は、本発明の全体的性質を十分に明らかにしているので、当技術分野の知識を適用することにより、過度の実験をせず、本発明の全体的概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に修正する、及び／又はこれを様々な用途に適応させることができる。したがって、このような適応及び修正は、本明細書に提示された教示及び案内に基づき、開示された実施形態の同等物の意味及び範囲に入るものとする。本明細書の言葉遣い又は用語は説明のためのもので、限定するものではなく、したがって本明細書の用語又は言葉遣いは、当業者には教示及び案内の観点から解釈されるべきことを理解されたい。
【００９６】
[0112]  本発明の幅及び範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ規定されるものである。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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