(57)【要約】【課題】  フォトリソグラフィパターンまたはフォトリソグラフィシステムのフォーカスクォリティを決定する方法およびデバイス構造を提供する。【解決手段】  本発明のある局面は、フォーカスクォリティに関する情報を含むフォーカスパターン（１２）を形成するように構成されたフォーカスマスキング構造（１０）に関する。フォーカスマスキング構造（１０）は一般に、交互のフェーズシフトゾーン（３４、３６）によって分離される複数のソースライン（３０、３２）を含む。本発明の他の局面は、フォーカスの変化と共に変化するフォーカスパターンに関する。フォーカスパターンは一般にデフォーカスの符号および大きさに対応するそれらの間で測定可能なシフトを形成する複数の周期的構造を含む。本発明の他の局面は、フォトリソグラフィパターンまたはフォトリソグラフィシステムのフォーカスクォリティを決定する方法に関し、フォーカスマスキング構造を提供すること（１０）、フォーカスパターン（１２）をワークピース（１８）上にフォーカスマスキング構造（１０）と共に形成すること、およびフォーカスパターンからフォーカス情報を得ることを含む。
2005510046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィパターンまたはフォトリソグラフィシステムのフォーカスクォリティを決定するのに用いられるフォーカスマスキング構造であって、前記フォーカスマスキング構造は基板上に配置され、前記フォーカスマスキング構造は、
複数の平行なソースライン、および
前記複数の平行なソースラインを分離するよう構成された複数のフェーズシフトゾーンであって、前記複数のフェーズシフトゾーンは、第１フェーズシフトゾーンおよび第２フェーズシフトゾーンが交互に位置し、前記第１および第２フェーズシフトゾーンは、基板の位相に等しくない位相を持ち、それらの位相差は０または１８０度または１８０度の整数倍ではない、フェーズシフトゾーン、
を備え、
前記複数の平行なソースラインおよび前記フェーズシフトゾーンは協働し、フォーカスの変化と共に互いに対してシフトする少なくとも２つの周期的構造を含むフォーカスパターンを作り、前記シフトはデフォーカスの符号および大きさ、および位相差の符号および大きさに基づく
フォーカスマスキング構造。
【請求項２】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記基板は、フォトリソグラフィマスクの一部であり、前記フォトリソグラフィマスクは製品用マスクまたはテスト用マスクのうちの一つであるフォーカスマスキング構造。
【請求項３】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、複数のフォーカスマスキング構造は前記基板上に配置されるフォーカスマスキング構造。
【請求項４】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記ソースラインは、光阻止材料から形成されるフォーカスマスキング構造。
【請求項５】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記フェーズシフトゾーンは、前記基板の一部によって形成されるフォーカスマスキング構造。
【請求項６】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記ソースラインは、前記基板の前記表面上に堆積され、前記フェーズシフトゾーンは前記基板の前記表面内にエッチングされるフォーカスマスキング構造。
【請求項７】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記第１フェーズシフトゾーンは、前記基板の前記表面に対して第１深さまでエッチングされ、前記第２フェーズシフトゾーンは、前記基板の前記表面に対して第２深さまでエッチングされ、前記第１深さは、少なくとも部分的に前記第１位相を作り、前記第２深さは、少なくとも部分的に前記第２位相を作るフォーカスマスキング構造。
【請求項８】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記第１および第２フェーズシフトゾーンの前記線幅は、互いに等しくないフォーカスマスキング構造。
【請求項９】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記ソースラインの前記線幅は互いに等しいフォーカスマスキング構造。
【請求項１０】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記ソースラインおよび前記フェーズシフトゾーンのピッチは互いに等しいフォーカスマスキング構造。
【請求項１１】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記フェーズシフトゾーンは、少なくとも部分的に前記基板の前記表面上に堆積された透過材料から形成されるフォーカスマスキング構造。
【請求項１２】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記フォーカスマスキング構造は、互いにインタレースされた周期的構造を持つフォーカスパターンを作るフォーカスマスキング構造。
【請求項１３】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記フォーカスマスキング構造は、互いに空間的に分離された周期的構造を持つフォーカスパターンを作るフォーカスマスキング構造。
【請求項１４】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記フォーカスマスキング構造はトリムマスキング構造と共に用いられることによって、互いに空間的に分離された周期的構造を持つフォーカスパターンを作るフォーカスマスキング構造。
【請求項１５】
フォトリソグラフィパターンまたはフォトリソグラフィシステムのフォーカスクォリティを決定するのに用いられるフォーカスパターンであって、前記フォーカスパターンは、ワークピースの表面上に配置され、前記フォーカスパターンは、フォーカスマスキング構造によって形成され、前記フォーカスパターンは、
複数の平行第１プリントラインを持つ第１周期的構造であって、前記第１プリントラインのそれぞれは前記フォーカスマスキング構造の第１位相遷移に対応する、第１周期的構造、および
複数の平行第２プリントラインを持つ第２周期的構造であって、前記第２プリントラインのそれぞれは前記フォーカスマスキング構造の第２位相遷移に対応し、前記第２位相遷移は、前記第１位相遷移と異なる、第２周期的構造
を備え、
前記第１および第２周期的構造は、それらの間で測定可能なシステムデフォーカスに対応するシフトを形成し、前記測定可能なシフトは少なくとも部分的にデフォーカスの符号および大きさに基づく
フォーカスパターン。
【請求項１６】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、前記第１周期的構造は前記第２周期的構造とインタレースされることによって、前記平行第１プリントラインが前記平行プリントラインと交互に位置するフォーカスパターン。
【請求項１７】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、インタレースされた周期的構造は、前記第１周期的構造の前記プリントラインおよび前記第２周期的構造の前記プリントラインの間に第１方向に第１間隔を作り、前記第２周期的構造の前記プリントラインおよび前記第１周期的構造の前記プリントラインの間に前記第１方向に第２間隔を作り、前記間隔はフォーカスエラーを決定するために用いられるフォーカスパターン。
【請求項１８】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、前記第１周期的構造は、前記第２周期的構造から空間的に分離されるフォーカスパターン。
【請求項１９】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、第３周期的構造および第４周期的構造をさらに含み、前記周期的構造の全ては空間的に互いに分離されることによってＸ構造を形成するフォーカスパターン。
【請求項２０】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、前記第１および第２周期的構造のそれぞれは、互いにインタレースされた第１部分および互いに空間的に分離された第２部分を含むフォーカスパターン。
【請求項２１】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、前記周期的構造は反対向きにシフトすることによって、ミスフォーカスに対応する変位をその間に作るフォーカスパターン。
【請求項２２】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、前記フォーカスのクォリティは、前記第１および第２周期的構造の相対的位置を比較することによって決定されるフォーカスパターン。
【請求項２３】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、前記第１周期的構造は対称の第１中心を持ち、前記第２周期的構造は対称の第２中心を持ち、対称の前記第１および第２中心間の間隔は、フォーカスエラーを決定するのに用いられるフォーカスパターン。
【請求項２４】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、シフトする周期的構造間の前記位置の変化はオーバレイ技術を用いて測定されるフォーカスパターン。
【請求項２５】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、周期的構造間の前記シフトは散乱測定を介して測定されるフォーカスパターン。
【請求項２６】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、周期的構造間の前記シフトは、走査ビーム技術を介して測定されるフォーカスパターン。
【請求項２７】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、周期的構造間の前記シフトは、光学画像化を介して測定されるフォーカスパターン。
【請求項２８】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、周期的構造間の前記シフトは、光学位相に基づく測定技術を介して測定されるフォーカスパターン。
【請求項２９】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、前記ワークピースの前記表面は、フォトレジストの露光されたライン、フォトレジストの現像されたレイヤ、または前記ワークピースの下層に転写されたパターンを表すフォーカスパターン。
【請求項３０】
請求項１５に記載のフォーカスパターンであって、前記プリントレイヤは、複数の細かくセグメント化された要素によって形成されるフォーカスパターン。
【請求項３１】
フォトリソグラフィパターンまたはフォトリソグラフィシステムのフォーカスクォリティを決定する方法であって、
交互のフェーズシフトゾーンによって分離された複数のソースラインを含むフォーカスパターンを作るように構成されたフォーカスマスキング構造を提供すること、
デフォーカスの符号および大きさに少なくとも部分的に対応するそれらの間に測定可能なシフトを形成する複数の周期的構造を含むフォーカスパターンを前記フォーカスマスキング構造でワークピース上に形成すること、
前記複数の周期的構造の間の前記測定可能なシフトに少なくとも部分的に基づくフォーカス情報を前記フォーカスパターンから得ること
を含む方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法であって、前記フォーカスマスキング構造の前記交互のフェーズシフトゾーンは、第１位相遷移および第２位相遷移を作る第１および第２フェーズシフトゾーンを含む方法。
【請求項３３】
請求項３１に記載の方法であって、前記周期的構造は、前記フォーカスマスキング構造の前記ソースラインに対応する平行なプリントラインを含む方法。
【請求項３４】
請求項３１に記載の方法であって、前記第１周期的構造の前記平行なプリントラインは、前記第１位相遷移によって形成され、前記第２周期的構造の前記平行なプリントラインは、前記第２位相遷移によって形成される方法。
【請求項３５】
請求項３１に記載の方法であって、前記フォーカスパターンは、前記ワークピース上に配置された露光されたフォトレジストレイヤ、前記ワークピース上に配置された現像されたフォトレジストレイヤ、または前記ワークピースの下層レイヤに形成される方法。
【請求項３６】
請求項３１に記載の方法であって、前記フォーカスパターンを形成することは、前記ワークピースを光線または放射線に曝露することを含み、前記光線または放射線は前記フォーカスマスキング構造を通る方法。
【請求項３７】
請求項３１に記載の方法であって、前記フォーカス情報を得ることは、前記フォーカスパターンの周期的構造間の前記相対的シフトを検出すること、前記シフトに基づいて変位信号を生成すること、および前記変位信号をフォーカス情報に変換することを含む方法。
【請求項３８】
請求項３１に記載の方法であって、前記変位信号は、第１周期的構造に関連付けられた第１セットの平行プリントラインおよび第２周期的構造に関連付けられた第２セットの平行プリントライン間の間隔に部分的に基づく方法。
【請求項３９】
請求項３１に記載の方法であって、前記変位信号は、前記周期的構造の中心の間の間隔に少なくとも部分的に基づく方法。
【請求項４０】
請求項３１に記載の方法であって、前記変位信号はオーバレイ情報に変換され、前記オーバレイ情報はフォーカス情報に変換される方法。
【請求項４１】
請求項３１に記載の方法であって、周期的構造間の前記相対的シフトは、散乱測定技術を用いて検出される方法。
【請求項４２】
請求項３１に記載の方法であって、周期的構造間の前記相対的シフトは、走査ビーム技術を用いて検出される方法。
【請求項４３】
請求項３１に記載の方法であって、周期的構造間の前記相対的シフトは、光学画像化技術を用いて検出される方法。
【請求項４４】
請求項３１に記載の方法であって、周期的構造間の前記相対的シフトは、光学位相に基づく技術を用いて検出される方法。
【請求項４５】
請求項３１に記載の方法であって、前記フォーカス情報によってフォーカス制御信号を生成することをさらに含み、前記フォーカス制御信号はステッパシステムの一部の局面を制御することによって最適なフォーカスを達成する方法。
【請求項４６】
請求項３１に記載の方法であって、前記フォーカスマスキング構造と協働して前記フォーカスパターンを前記ワークピース上に形成するトリムマスキング構造を提供することをさらに含む方法。
【請求項４７】
請求項３１に記載の方法であって、前記フォーカスパターンを形成することは、前記フォーカスマスキング構造を透過する光線または放射線に前記ワークピースを曝露させる第１露光を実行すること、および前記トリムマスキング構造を透過する光線または放射線に前記ワークピースを曝露させる第２露光を実行することを含む方法。
【請求項４８】
請求項３１に記載の方法であって、複数の前記フォーカスマスキング構造はテストマスク上に配置される方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法であって、前記フォーカスマスキング構造によって作られたフォーカスパターンに含まれるデータは、前記ステッパレンズシステムの収差を決定するのに用いられる方法。
【請求項５０】
請求項４８に記載の方法であって、前記フォーカスマスキング構造によって作られたフォーカスパターンに含まれるデータは、最小平均ローカルフォーカスエラーを作るフォーカス設定を決定するのに用いられる方法。
【請求項５１】
請求項４８に記載の方法であって、前記フォーカスマスキング構造によって作られたフォーカスパターンに含まれるデータは、前記ウェーハまたはワークピース上に許容可能なパターンを作るフォーカス設定の範囲を決定するのに用いられる方法。
【請求項５２】
請求項４８に記載の方法であって、前記テストマスクは少なくとも１０個のフォーカスマスキング構造を含む方法。
【請求項５３】
請求項１に記載のフォーカスマスキング構造であって、前記フェーズシフトゾーンは、イオンビームマイクロマシニング技術、原子間力顕微鏡メカニカルマイクロマシニング技術、またはフォーカスされた高強度パルスレーザマイクロマシニング技術によって形成されるフォーカスマスキング構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大きくは、フォトリソグラフィの方法およびシステムに関し、より具体的にはフォーカスエラーを決定する改良された技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、フォトリソグラフィマスクおよび関連付けられた光源または照射源を用いて回路イメージをウェーハ上に投影するフォトリソグラフィプロセスによって作られる。図１を参照し、例えば、リソグラフィシステム２の簡略化された図が示される。例として、このリソグラフィシステムは、ステッパまたはスキャニングシステムに対応する。リソグラフィシステム１は、典型的には、光源または照射源３およびその上に回路パターン６を持つマスクを照射する光学系の第１セット４を含む。回路パターンを形成するためには、マスク６は、不透明部および／または透明部を含みえる。一般に知られるように、不透明部はマスク６を透過する光を阻止し、透明部は光がそれを透過することを許す。場合によっては透明部は、フェーズシフト領域を構成する。フェーズシフト領域は、マスクを通過する光または放射線の位相を変える傾向にある。リソグラフィシステム２はまた、伝送された光または放射線を受け取り、それを半導体ウェーハ８の表面９上にフォーカスさせる（つまり結像させる）ことによってマスク６のパターンを半導体ウェーハ８の表面９上に書く光学系の第２セット７を含む。たいていの場合、半導体ウェーハ８は、パターンが付けられた光線または放射線に曝露されるとマスクのパターンをウェーハ上に形成するフォトレジストの層を含む。
【０００３】
リソグラフィプロセスのあいだに遭遇される一つの問題は、パターニングされるウェーハの表面および理想のフォーカス面の間に見られるミスフォーカスである。図１に戻って、光線または放射線は、Ｚ軸に対応する光路に従う。マスクおよびウェーハと共に第１および第２セットの光学系は、よって、光路に直角な異なるＸ・Ｙ平面内に位置付けられる。これを念頭に、第２セットの光学系は一般に、Ｚ軸に沿って位置付けられた特定のＸ・Ｙ平面（不図示）上に光をフォーカスさせる。この平面は一般に理想フォーカス面と呼ばれる。システムがフォーカスの合った状態にあるとき、理想フォーカス面は一般にウェーハの表面と一致する。システムがフォーカスの合っていない状態にあるとき、理想フォーカス面はウェーハの表面に対してずれている。すなわち、理想フォーカス面および書き込まれているウェーハの表面の間にはＺ軸変位が存在し、よってミスフォーカスが存在する。理解されるように、ミスフォーカスは一般にＺ軸変位に対応する符号および大きさを持つ。符号は、変位の向きに対応し（例えば正または負）、大きさは変位の量に対応する（例えば平面間の実際の距離）。変位は多くのファクタによって引き起こされる。例えば第２セット光学系および／またはウェーハがミスアラインされたり（例えば傾けられたり）、またはそれらがＺ軸に沿って間違った平面に位置付けられたりしえる。
【０００４】
残念ながら、ミスフォーカスは、ウェーハ上にプリントされたパターンに悪影響を与えうる。例えばミスフォーカスは、ウェーハ上にプリントされた線の幅を増加させたり、減少させたりしえ、すなわち線幅はフォーカスの関数になる。線幅は一般に回路にわたっての速度およびタイミングを決定し、ミスフォーカスはチップの一部がそのチップの他の部分よりも速くまたは遅く動作するように影響しえる。たいていの場合、チップは最も遅い部分にクロックが合わせられるために、チップの売値が低下することになる。さらにミスフォーカスは、開放回路または短絡回路を作りえ、その結果、チップは廃棄またはリワークされなければならない。現在、フォーカスは、さまざまなフォーカス設定の範囲にわたってパターンを露光し、結果として得られるパターンを検査して最もよく見えるイメージを選ぶか、空中イメージモニタ（aerial image monitor）を用いて最良フォーカスの空間位置を決定するかによって決定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述を鑑み、フォーカスエラー、例えば、ミスフォーカスの向き（すなわち、正または負のウェーハのＺ軸平行移動）および大きさ（すなわちオフセット変位）を決定する改良された技術の要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ある実施形態においては、フォトリソグラフィパターンまたはフォトリソグラフィシステムのフォーカスクォリティを決定するのに用いられるフォーカスマスキング構造に関する。前記フォーカスマスキング構造は基板上に配置される。前記フォーカスマスキング構造は、複数の平行なソースラインを含む。前記フォーカスマスキング構造はまた、前記複数の平行なソースラインを分離するよう構成された複数のフェーズシフトゾーンを含む。前記複数のフェーズシフトゾーンは、第１フェーズシフトゾーンおよび第２フェーズシフトゾーンが交互に位置する。ある実施形態においては、前記第１および第２フェーズシフトゾーンは、基板の位相に等しくない位相を持ち、それらの位相差は０または１８０度または１８０度の整数倍ではない。さらに前記複数の平行なソースラインおよび前記フェーズシフトゾーンは協働し、フォーカスの変化と共に互いに対してシフトする少なくとも２つの周期的構造を含むフォーカスパターンを作る。たいていの場合、前記シフトはデフォーカスの符号および大きさに基づく。
【０００７】
本発明は、他の実施形態においては、フォトリソグラフィパターンまたはフォトリソグラフィシステムのフォーカスクォリティを決定するのに用いられるフォーカスパターンに関する。前記フォーカスパターンは、一般にワークピースの表面上に配置される。前記フォーカスパターンは一般に、フォーカスマスキング構造によって形成される。前記フォーカスパターンは、複数の平行第１プリントラインを持つ第１周期的構造を含む。前記第１プリントラインのそれぞれは前記フォーカスマスキング構造の第１位相遷移によって形成される。前記フォーカスパターンは、複数の平行第２プリントラインを持つ第２周期的構造を含む。前記第２プリントラインのそれぞれは前記フォーカスマスキング構造の第２位相遷移によって形成される。前記第２位相遷移は、前記第１位相遷移と異なる。さらに前記第１および第２周期的構造は、それらの間で測定可能なシステムデフォーカスに対応するシフトを形成する。たいていの場合、前記測定可能なシフトは少なくとも部分的にデフォーカスの符号および大きさに基づく。
【０００８】
本発明は、他の実施形態においては、フォトリソグラフィパターンまたはフォトリソグラフィシステムのフォーカスクォリティを決定する方法に関する。前記方法は、交互のフェーズシフトゾーンによって分離された複数のソースラインを含むフォーカスパターンを作るように構成されたフォーカスマスキング構造を提供することを含む。前記フォーカスマスキング構造は一般に交互のフェーズシフトゾーンによって分離された複数のソースラインを含む。前記方法はさらに、フォーカスパターンを前記フォーカスマスキング構造でワークピース上に形成することを含む。前記フォーカスパターンは一般に、デフォーカスの符号および大きさに少なくとも部分的に対応するそれらの間に測定可能なシフトを形成する複数の周期的構造を含む。前記方法はまた、フォーカス情報を前記フォーカスパターンから得ることを含む。前記フォーカス情報は、前記複数の周期的構造の間の前記測定可能なシフトに少なくとも部分的に基づく。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は限定ではなく、例示によって示される。
【００１０】
本発明は、添付図面に図示されるいくつかの好ましい実施形態を参照して詳細に説明される。以下の記載において、多くの具体的な詳細は本発明の完全な理解を与えるために述べられる。しかし当業者には明らかなように、本発明は、これら具体的な詳細の一部または全てがなくても実施されえる。あるいは、よく知られたプロセスステップは、本発明を不必要に不明瞭にしないために詳細には説明されない。
【００１１】
図２は、本発明のある実施形態によるフォーカスマスキング構造１０の簡略化された透視図である。フォーカスマスキング構造１０は、フォトリソグラフィパターンまたはフォトリソグラフィシステムのフォーカスクォリティに対応するフォーカスパターン１２を作るために大きくは提供される。フォーカスパターン１２は、後続のリソグラフィパターニングのフォーカス制御を改良し、フォトリソグラフィパターンのクォリティが特定の要求に合うかどうかを決定するために用いられえる。フォーカスマスキング構造１０は、さまざまなフォトリソグラフィプロセス、例えば、半導体製造、光学デバイス製造、マイクロメカニカルデバイス製造、磁気記録データ記憶製造などに関するフォトリソグラフィプロセスに適しえる。
【００１２】
図示はされないが、１つ以上のフォーカスマスキング構造１０がフォトリソグラフィマスク上に位置付けられてもよい。ある実施形態においては、フォーカスマスキング構造は、ウェーハ上に回路パターンを作るために構成される製品マスク上に位置付けられる。この実施形態において、フォーカスマスキング構造は、回路パターンによって用いられない製品マスクの領域内に一般に位置付けられる。例えばフォーカスマスキング構造は、ソーイングのために用いられるウェーハの領域（例えばソーストリート）に対応する領域内に位置付けられえる。フォーカスマスキング構造の任意の数のものが製品マスク上に位置付けられえる。一般に言って、約１個から約１０個のフォーカスマスキング構造が製品のために用いられるマスク上でフォーカスモニタリングのために用いられえる。他の実施形態においては、フォーカスマスキング構造は、ウェーハ上にテストパターンを作るテストマスク上に位置付けられる。テストマスクは、製品を作るのではなく、リソグラフィ装置をテストするために一般に用いられる。フォーカスマスキング構造の任意の個数がテストマスク上に位置付けられえる。例えば１０００個のフォーカスマスキング構造がテストマスク上で用いられえる。
【００１３】
一般にフォーカスマスキング構造１０は、基板１４上に位置し、フォーカスパターン１２をワークピース１８の表面１６上に投影するのに用いられる。たいていの場合、フォーカスパターン１２は、光線または放射線２０がフォーカスマスキング構造１０を通って伝搬されるとき、ワークピース１８の表面１６上にプリントされる。例として、表面１６は、光線２０が透過するときにフォーカスマスキング構造１０によって作られたイメージを捕捉するフォトレジストの層を含みえる。すなわち、光線または放射線は、構造パターンに展開されえるフォトレジスト中に化学および物理変化を引き起こす。
【００１４】
フォーカスマスキング構造１０は、フォーカスが変化すると変化するフォーカスパターン１２を作るように一般に構成される。一般にフォーカスマスキング構造１０は、Ｚ軸方向の実際のフォーカス情報を、Ｚ軸に直交する方向における、例えば、Ｘおよび／またはＹ方向における測定可能なフォーカス情報に変換する。例えば、測定可能な情報は、フォーカスパターン１２内に含まれ、これはＸ・Ｙ平面内に位置付けられる。ある実施形態においては、フォーカスマスキング構造１０は、システムのデフォーカス（defocus）に対応する測定可能なズレをその間に形成する複数の構造を持つフォーカスパターン１２を作るよう構成される。すなわち、フォーカスマスキング構造１０は、フォーカスに敏感な位置を持つパターンを作る。例えばフォーカスマスキング構造１０は、システムがフォーカスの合っていないときにずれる平行にプリントされたラインによって形成される複数の周期的構造を持つフォーカスパターン１２を作りえる。周期的構造は、フォーカスを決定するのに利用しえる情報量を増す。周期的構造は、ある種のプロセスがフォーカス測定に与える影響を減らすためにさまざまに変更されえる。例えば、プリントされたラインのサイズおよびピッチは、回路パターンのラインのサイズと一致するように構成されえ、それによりその構造が、プロセスのあいだに回路パターンに起こりつつあるものによりはっきりと相関するようにされる。
【００１５】
ある実施形態において、フォーカスパターンの周期的構造は、互いにインタポーズされ（interposed）、またはインタレースされ（interlaced）ることで、それらの平行なラインが同じ軸に沿って交互に位置付けられる。例えば図２に示されるように、複数の平行なライン２６（クロスハッチングによって示される）を含む第１周期的構造２２は、複数の平行なライン２８（斜線によって示される）を含む第２周期的構造２４でインタレースされる。他の実施形態においては、フォーカスパターンの周期的構造は、空間的に互いに別個である。例えば図７Ｂに示されるように、全ての周期的構造１１８は、互いにインタレースされるのではなく、互いに分離されている。さらに他の実施形態においては、フォーカスパターンの周期的構造は、上記２つの実施形態の組み合わせでありえる。すなわち周期的構造の第１部分はインタポーズまたはインタレースされえ、一方、第２部分は空間的に分離される（図１２および１３を参照）。いずれの実施形態においても、フォーカスパターンの周期的構造は、システムのフォーカスがずれているときに互いに対してずれる。たいていの場合、周期的構造は、システムのフォーカスがずれているときには、Ｘ軸方向において正および負にずれるよう構成される。
【００１６】
このシフティング周期的構造（shifting periodic structures）２２、２４は、交互のフェーズシフトゾーン３４および３６によって分離される複数のソースライン３０（クロスハッチングによって示される）および３２（斜線によって示される）を含むフォーカスマスキング構造によって作られる。理解されるように、ソースライン３０は一般に、周期的構造２２のプリントされたライン２６に対応し、ソースライン３２は一般に、周期的構造２４のプリントされたライン２８に対応する。ある実施形態において、フェーズシフトゾーン３４、３６は、周期的構造２２、２４、および、よってライン２６、２８の配置をフォーカスの符号および大きさにしたがって調整するよう構成される。これは一般に、基板１４の位相Ｐｈｓと等しくない、異なる位相Ｐｈ１およびＰｈ２をそれぞれ用いて達成される。もし位相差（例えば１８０の整数倍に等しくない位相差）が存在するなら、明暗領域の位置はフォーカスによって左または右にシフトする。ある実現例では、基板１４は、非フェーズシフト領域を表し、フェーズシフトゾーン３４および３６は第１および第２フェーズシフト領域を表す。あるいは位相Ｐｈ１またはＰｈ２は、基板の位相Ｐｈｓに等しくてもよい。
【００１７】
さらに交互のフェーズシフトゾーン３４および３６は、それらの間の位相差（Ｐｈ１−Ｐｈ２）が０または１８０度または１８０度の整数倍に等しくならないように構成される。もし（Ｐｈ１−Ｐｈ２）が０または１８０度に等しくないなら、周期的構造２２および２４の位置はフォーカスの関数としてシフトする、すなわちライン２６および２８の位置はフォーカスの変化とともに変化することがわかっている。逆に、もし（Ｐｈ１−Ｐｈ２）が０または１８０度に等しいなら、周期的構造２２および２４の位置はフォーカスの関数ではない、すなわちライン２６および２８の位置はフォーカスの変化とともに変化しない。あるいは、ワークピース１８の表面１６上に投影されるとき、フォーカスのクォリティは、周期的構造２２、２４の相対位置を比較することによって決定されえる。例えば、Ｚ方向におけるフォーカスを決定するために第１周期的構造２２の位置は、第２周期的構造２４の位置とＸ方向において比較されえる。一般に、周期的構造は、反対の向きにシフトするように構成される。例えば、第１周期的構造は、Ｘ方向正の向きにシフトし、第２周期的構造は、Ｘ方向負の向きにシフトし（またはその逆）、それによってミスフォーカスに対応する変位を作りだす。シフト変位（例えば構造がシフトされた距離）は、ミスフォーカスの大きさに関連しえ、シフトの向き（例えば構造がシフトされた向き）は、ミスフォーカスの符号に関連しえる。
【００１８】
ある実施形態では、シフティング構造のライン間の間隔は、フォーカスエラーを決定するのに用いられる。フォーカスパターン１２を参照して、周期的構造２２の隣接するライン２６および２８は、その間で、第１間隔４４（ライン２６から２８へ）および第２間隔４６（ライン２８から２６へ）を形成する。これらの間隔はフォーカスの関数として変化する。すなわち間隔４４、４６は、デフォーカスにしたがって周期的構造２２、２４が反対の向きにシフトするときに変化する。間隔４４および４６の変化は一般に互いに逆である。すなわち間隔４４が大きくなるときには、間隔４６は対応して小さくなる（またはその逆）。
【００１９】
図３Ａおよび３Ｂを参照して、この間隔が詳細に説明される。議論を簡単にするために、フォーカスパターン１２は、インタレースされた周期的構造２２および２４を含む。図３Ａに示されるように、例えば、フォーカスの負の変化（例えば負のＺ方向の、理想のフォーカス面４８およびワークピース１８の表面１６の間の差）は、間隔４４の減少および間隔４６の増加に対応しえる。さらに図３Ｂに示されるように、フォーカスの正の変化（例えば正のＺ方向の、理想のフォーカス面４８およびワークピース１８の表面１６の間の差）は、間隔４４の増加および間隔４６の減少に対応しえる。さらにいずれかの向きにおける変化の量（例えば距離）はフォーカスの大きさに対応しえる。
【００２０】
図３Ａおよび３Ｂは、例示であって、限定のためではなく、よって間隔の変化の向きは逆であってもよいことに注意されたい。例えば、フォーカスの負の変化は間隔４４の増加および間隔４６の減少に対応しえ、一方で、フォーカスの正の変化は間隔４４の減少おび間隔４６の増加に対応しえる。間隔が変化する具合は、一般にはフォーカスマスキング構造の構成に依存する。
【００２１】
ある実施形態において、デフォーカスの大きさとともに符号は、実際の間隔を、最良のフォーカスにおけるそれらの対応する間隔と比較することによって決定されえる。例えば、実際の第１間隔は、最良のフォーカスにおける第１間隔と比較されえ、および／または、実際の第２間隔は、最良のフォーカスにおける第２間隔と比較されえて、フォーカスエラーが決定される。あるいは、他の実現例では、隣接する第２間隔に対して第１間隔を比較することによってデフォーカスの大きさとともに符号も決定されえる。例えば第１間隔は、第２間隔と比較されえて、フォーカスエラーを決定しえる。
【００２２】
他の実施形態において、シフティング構造の対称の中心がフォーカスエラーを決定するのに用いられる。図３Ｃを参照して、対照の中心がより詳細に説明される。議論を簡単にするために、フォーカスパターン１２は、複数の空間的に分離された周期的構造２２および２４を含む。図３Ｃに示されるように、例えば、第１周期的構造２２は、対称の第１中心３８を形成しえ、第２周期的構造２４は、対称の第２中心４０を形成しえる。対称の中心は、これらそれぞれの周期的構造の中心を表し、すなわち対称の中心は、その実際のシフティングラインに平行で、その両側に等しい数の実際のラインを持つ、仮想的なラインである。対称の中心は典型的には、周期的構造の中に含まれるラインの位置を平均することによって決定される。示されるように、対称の中心群は、それらの間に間隔４２を形成する。
【００２３】
ライン２６および２８間の間隔と同様に、対称の中心間の間隔４２はフォーカスの関数として変化する。すなわち、中心３８、４０の位置、および、よって中心間隔４２は一般にフォーカスクォリティに依存し、すなわち中心３８、４０は、ミスフォーカスの量に対応して、より離れたり近づいたりするように移動し、それらはミスフォーカスの向きに対応して異なる向きに移動する。よって、最良フォーカスにおける間隔と比較して小さいまたは大きい間隔は、フォーカスの正または負の変化（すなわちワークピースの正または負のＺ軸平行移動）を表しえ、間隔群の間の距離は、フォーカス変化の大きさ（すなわちＺ軸に沿ったオフセット変位）に対応しえる。
【００２４】
さらに複数の周期的構造が図３Ｃに示されるように用いられる場合には、周期的構造２２のそれぞれの対称の中心３８ＡおよびＢが平均されえ、周期的構造４０のそれぞれの対称の中心４０ＡおよびＢが平均されえて、周期的構造グループ２２および２４のそれぞれについて、それぞれ、結果として生じる対称の中心４３および４５を作る。上述のように、結果として生じる対称の中心は、間隔４７をそれらの間に作り、これはフォーカスの関数として変化する。
【００２５】
ある実現例では、デフォーカスの大きさとともに符号は、中心間隔４２を、最良のフォーカスにおける中心間隔に対して比較することによって決定されえる。例えば、フォーカスは、周期的構造２２および２４を測定すること、周期的構造２２および２４のそれぞれについての対称の中心３８、４０を計算すること、およびそれらの間の間隔４２を最良のフォーカスにおける（例えばズレがないときの）間隔と比較することによって決定されえる。
【００２６】
ある実施形態において、測定ツールが、フォーカスパターンの位置変化を測定するために用いられる。この測定ツールは、in situまたはex situの測定ツールのいずれでもよい。すなわち、この測定ツールは、リソグラフィツールと統合されてもよく、またはスタンドアローンの装置であってもよい。統合された測定ツールについては、測定ツールは、リソグラフィプロセスツールと協働し、フォーカスをリアルタイム、つまりウェーハがリソグラフィツール内にあるうちに変化させる。すなわち、測定ツールは、フォーカスを修正するためにリソグラフィツールにフィードバック制御信号を提供する。例として、制御信号は、可能な最良のフォーカスを達成および維持するために光学系および／またはウェーハのいくつかの局面を制御するために用いられえる。例えば、光学系および／またはウェーハの位置は、理想のフォーカス面が実質的にウェーハ表面と一致するように調節されえる。あるいは、フォーカス情報が操作者に対して表示され、操作者が調節を行ってもよい。
【００２７】
フォーカスパターンに関連付けられたシフトは、ＸまたはＹ方向の位置の変化、例えば、互いに対するライン２６および２８の相対的変位（動き）、または周期的構造２２および２４のそれぞれの間の相対的変位を測定する適切な方法を用いて測定されえる。ある実施形態においては、オーバレイエラーを測定するのに用いられる方法も使用されえる。すなわち、フォーカスマスキング構造は、オーバレイ測定技術を用いて測定されえるフォーカスパターンを作るように構成される。一般によく知られるように、オーバレイは、第１のパターンありレイヤが、その上または下に配置された第２のパターンありレイヤにどのくらい正確にアラインしているかの決定、または第１のパターンが、同じレイヤ上に配置された第２のパターンにどのくらい正確にアラインしているかの決定に関する。別個に生成されたパターン群間の任意のシフトは、オーバレイエラーとして知られる。
【００２８】
任意の適切なオーバレイ測定技術が用いられえる。例として、散乱法（scatterometry）、走査、画像化および他の適切な技術が用いられえる。これら技術のそれぞれは、直接または間接にフォーカス情報、すなわちフォーカスの向きおよび大きさに変換されえる信号を発生するように構成される。ある実施形態においては、変換アルゴリズムまたは較正カーブを用いて、信号をシステムによって用いられえるフォーカス情報に変換する。変換アルゴリズムおよび較正カーブは一般に、与えられた信号に関する所定のフォーカスデータを提供し、すなわちこの信号がフォーカスのこの程度の変化に対応するということを示す。変換アルゴリズムおよび較正カーブはこの技術分野ではよく知られ、簡潔さのためにこれ以上は詳細には説明されない。ある実施形態において、信号は、第１較正カーブ（すなわちこの信号がこの程度の位置の変化に対応する）にしたがって変位情報に変換され、この変位情報がその後、第２較正カーブ（この位置変化がこの程度のフォーカス変化に対応する）にしたがってフォーカス情報に変換される。他の実施形態においては、測定された信号は、変位情報に変換することなく、フォーカス情報に直接に変換（この信号はこの程度のフォーカスの変化に対応する）される。
【００２９】
ある実施形態においては、別個に発生されたオーバレイパターンについてオーバレイエラーを測定することができるもののような既知のオーバレイツールが改変され、フォーカスに依存するシフトおよび／またはここで説明されたフォーカスパターンの要素部分の変位を測定する。
【００３０】
図４は、本発明のある実施形態によるフォーカスマスキング構造５０の上面図である。例として、フォーカスマスキング構造５０は、一般に、図２に示されるフォーカスマスキング構造１０に対応する。ある実施形態においては、フォーカスマスキング構造５０は、フォトリソグラフィマスク上に構成される。例として、フォーカスマスキング構造５０は、ウェーハ上に回路パターンを作るフォトリソグラフィマスクの一部でありえ、またはフォトリソグラフィシステムのある種の属性または特性（例えばフォーカスまたは光学収差）を試験するのに用いられるフォトリソグラフィマスクの一部でありえる。
【００３１】
示されるように、フォーカスマスキング構造５０は、透明な基板５２の上に配置される。例として、透明な基板は、石英またはガラスのような材料から形成されえる。フォーカスマスキング構造５０は概して平行ソースライン５４および５６からなり、これらは交互のフェーズシフトゾーン５８および６０によって分離される。ソースラインおよびフェーズシフトゾーンは、大きく変更されえる。ソースライン５４および５６は概して光の透過を阻止するよう構成されるマスキング構造の領域を表す。よってソースライン５４および５６は、適切な光阻止材料から形成されえる。例として、ソースライン５４および５６は、基板５２の表面上に堆積されたクロムおよびクロム合金のような金属から形成されえる。フェーズシフトゾーン５８および６０は一方、概して、光の透過を許す（位相シフトはあっても）よう構成されるマスキング構造の領域を表す。したがってフェーズシフトゾーン５８および６０は、基板５２上に、またはその中に堆積された適切な位相シフト材料から形成されえる。例としてフェーズシフトゾーン５８および６０は、基板の一部（例えば基板にエッチングされた開口、トレンチなど）によって形成されえ、または基板の表面上に堆積された他の材料から、またはそれらの組み合わせから形成されえる。
【００３２】
ソースは金属以外の他の材料から形成されえることに注意されたい。例えば、ソースラインは、基板の一部から、または他の光に影響を与える材料（例えばクロムなしの位相シフトマスク）から形成されえる。
【００３３】
ある実施形態においては、交互のゾーンは、隣接するゾーン２０および２２によって伝達される光の間の光学的位相差（Ｐｈ１−Ｐｈ２）が０または１８０度ではないように構成される。任意の適切な位相差（Ｐｈ１−Ｐｈ２）が用いられえる。例えば、約１０度から約１７０度の間の位相差（Ｐｈ１−Ｐｈ２）、より具体的には、約９０度が用いられえる。位相差（Ｐｈ１−Ｐｈ２）は一般には、マスクを作るのに用いられるプロセスのマスクを作る能力および必要とされる感度量によって決定される。よいフォーカス感度のためには、位相差は９０度に近くなければならないことに注意されたい。ある実現例では、位相差は、マスク製造プロセスを変えることなく９０度になるべく近くなるように構成される。他の実現例では、専用のプロセスが用いられて、マスク製造プロセスのその他とは別個に、フォーカスマスキング構造が作られる。例えば、別個のパターニングおよびエッチングプロセスが用いられえる（例えば回路パターンを形成するのと同様なもの）。あるいは、フォーカスイオンビームマイクロマシニング、原子間力顕微鏡マイクロメカニカルマシニング、フォーカスされた高密度パルスレーザマイクロマシニングなどが用いられえる。一般に、マスク製造プロセスにステップを追加することはコストを増加させる。
【００３４】
ソースライン５４および５６の線幅は、一般にそれぞれＷａおよびＷｂと指定され、一方、フェーズシフトゾーン５８および６０のゾーン幅は一般にそれぞれＷｃおよびＷｄと指定される。幅Ｗａ、Ｗｂ、ＷｃおよびＷｄは大きく変更されえる。例えば、それらは互いに等しくてもよく、等しくなくてもよい。図示される実施形態においては、幅ＷａおよびＷｂは、互いに等しいように構成され、一方、幅ＷｃおよびＷｄは互いに等しくないように構成される。一般に、等しい幅ＷａおよびＷｂを持つラインはデバイスフィーチャにより近い測定を与え、よってデバイス（例えば回路）のパフォーマンスパラメータとよりよい相関を与えると信じられている。検出のある方法（例えば散乱分析法）においては、理想のフェーズシフトマスクにおいては、Ｗｃ＝Ｗｄのとき、フォーカスの正および負の変化に対して低い（またはゼロの）感度を持ち、よってそれらは等しくないほうが好ましい。すなわち、Ｗｃ＝Ｗｄのとき、フォーカスの符号を決定することは難しい。さらに幅ＷｃおよびＷｄは一般に幅ＷａおよびＷｂよりも大きいように構成される。
【００３５】
ソースライン５４および５６のピッチは、一般にそれぞれＰａおよびＰｂと指定され、一方、フェーズシフトゾーン５８および６０のピッチは一般にそれぞれＰｃおよびＰｄと指定される。理解されるように、ピッチは一般に特定のラインまたはゾーンの間の距離として定義される。ピッチＰａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄは、大きく変化されえる。図示された実施形態においては、ピッチＰａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄは互いに等しい。等しいピッチの一つの優位性は、参照信号を計算することが簡単なことである。
【００３６】
フォーカスマスキング構造５０は単一であってもよく、またはそれは他のフォーカスマスキング構造と共に用いられてもよい。ある実施形態において、異なるフォーカスマスキング構造の組み合わせが、単一のフォトリソグラフィマスク上に用いられえ、これによりデフォーカスがユニークに決定されえる測定範囲を増すことができる。例えば、フォーカスマスキング構造は、異なるフォーカス特性、すなわち最良フォーカス間隔および／または異なる相対フェーズシフトを持ちえる。
【００３７】
図５は、本発明のある実施形態によるフォーカスマスキング構造５０の断面（図４に示される線５−５’において切られた）における破断側面図である。この実施形態においては、ソースライン５４および５６は、基板５２の前表面上に堆積され、フェーズシフトゾーン５８および６０は基板５２内にエッチングされている。フェーズシフトゾーン５８および６０の両方をエッチングすることによって、そこを通る光透過はより近似する。
【００３８】
示されるように、フェーズシフトゾーン５８および６０は、異なる深さでエッチングされ、それにより異なる位相シフトを作る。すなわち第１フェーズシフトゾーン５８は、基板の表面５４に対して第１深さＤ１にエッチングされ、第２フェーズシフトゾーン６０は、基板の表面５４に対して第２深さＤ２にエッチングされる。深さの任意の適切な構成が用いられえる（例えば深い／浅い、浅い／深い）。図示された実施形態においては、第２深さＤ２は、第１深さＤ１よりも深い。よってフェーズシフトゾーンは、基板を通って異なる光路長Ｌ１およびＬ２を作り、これらが基板を通って入る光の位相を変える。すなわち、光７０が基板６６の後表面６８から入射するとき、フェーズシフトゾーン５８を通る光７２は基板６６を通って距離Ｌ１だけ進み、よって第１位相Ｐｈ１を作る。さらにフェーズシフトゾーン６０を通る光７４は基板６６を通って距離Ｌ２だけ進み、よって第２位相Ｐｈ２を作る。この構成は、よりはっきりした影を作り、システムのデフォーカスの符号および大きさ、および位相差Ｐｈ１−Ｐｈ２（例えば正の符号は一方の向きに動き、負の符号は反対の向きに動く）に基づいて左または右に移動する最小光強度のゾーンを作る。
【００３９】
詳述すれば、Ｐｈ１＝Ｌ１（ｎmask）＋Ｄ１（ｎair）およびＰｈ２＝Ｌ２（ｎmask）＋Ｄ２（ｎair）であり、ここでｎはそれぞれマスクおよび空気の屈折率である。さらにＰｈ１＝Ｔ（ｎmask）＋Ｄ１（ｎair−ｎmask）およびＰｈ２＝Ｔ（ｎmask）＋Ｄ２（ｎair−ｎmask）であり、ここでＴは総光路距離（Ｌ１＋Ｄ１またはＬ２＋Ｄ２のいずれか）である。
【００４０】
図６は、本発明のある実施形態によるフォーカスパターン８０の上面図である。例として、フォーカスパターン８０は一般に図２に示されるフォーカスパターン１４に対応しえ、一般に図４に示されるフォーカスマスキング構造５０によって作られえる。一般に、フォーカスパターン８０は、光がマスキング構造を通って進むとき、ワークピース８３の表面８２上にプリントされる。例として表面８２は、フォトレジストの露光されたレイヤ、フォトレジストの現像されたレイヤ、ウェーハの下にあるレイヤ（例えば金属または誘電体にエッチングされた）などを表しえる。ある実施形態においては、ワークピースは半導体ウェーハでありえる。フォーカスパターン８０は一般に、平行プリントライン８６（クロスハッチングで示される）の第１周期的構造８４および平行プリントライン９０（斜線で示される）の第２周期的構造８８を含む。平行プリントライン８６の第１セットは、Ｐｈ１からＰｈ２への遷移に対応し、一方、平行プリントラインの第２セットは、Ｐｈ２からＰｈ１への遷移に対応する。
【００４１】
示されるように、第１周期的構造８４は一般に、第２周期的構造８８とインタポーズまたはインタレースされ、プリントライン８６が軸９３に沿ってプリントライン９０と交互に並ぶようにし、すなわち周期的構造のライン群は互いに平行で、その結果、単一の向き（例えばＸ、Ｙなど）において位置情報を提供する。さらに示されるように、隣接するライン８６および９０は、第１間隔９２（左から右へ８６から９０へ）を形成し、第２間隔９４（左から右へ９０から８６へ）を形成する。システムのフォーカスが合ったり、はずれたりすると、これらのラインは離れたり、近づいたりし、よって第１および第２間隔を変化させる。例えばあるフォーカス値は、ラインをより遠ざけるようにし、一方、他のフォーカス値はラインをより近づけるようにする。理解されるように、８６から９０への変化および９０から８６への変化は、実際のフォーカス情報へ変換されえる測定可能な情報を提供し、すなわちこれらの距離の変化はフォーカス値を表す。
【００４２】
それぞれの周期的構造８４、８８内側のライン８６、９０の数は、それぞれのフォーカスパターンの特定の要求に合うように変化されえる。動作に必要なラインの最小数の点から言えば、そのような数は２である。図示された実施形態においては、周期的構造のそれぞれは、１０本の粗くセグメント化されたラインを含む。場合によっては、異なる本数のラインを持つ周期的構造を持つことも望ましいかもしれず、すなわち５本のラインを持つ第１周期的構造および１０本のラインを持つ第２周期的構造などがありえる。さらに周期的構造のそれぞれのライン構成、すなわちピッチ、線幅および間隔は、それぞれのフォーカスパターンの要求に合うように変化されえる。図示された実施形態においては、周期的構造８４、８８のそれぞれは、同じピッチ、線幅および間隔を持つ。すなわち周期的構造８４、８８のそれぞれは、等しい線幅およびそれらの間の等しい間隔を持つ。
【００４３】
例えば図６に示される周期的構造のような、インタレースされた周期的構造の間のシフトつまり相対的変位は、さまざまな技術を用いて測定されえる。
【００４４】
ある実施形態においては、インタレースされた周期的構造の間のシフトは、散乱分析法（例えば反射光測定、分光偏光法、多波長反射光測定または角度分解散乱分析法）を介して測定される。散乱法においては、周期的構造間のシフトに対応する測定信号は、パターン上に入射する１つ以上の光または放射線ビーム、およびパターンから放射される散乱、反射および／または屈折されたビームを検出する１つ以上の検出器で得られる。理解されるように、散乱、反射および／または屈折された光は、シフト構造に基づいて変化し、よって散乱、反射および／または屈折された光は、シフト構造間の相対変位を決定するのに用いられえる。例えば、ライン間で間隔が変わるとき、散乱、反射および／または屈折された光は、特定の波長または偏光においてより弱くまたはより強くなりえ、および／または光学位相も変化しえる。プリントされたパターンからの光を変化させること（例えば散乱、反射および／または屈折させること）は、以下に限定されないが、線幅、ライン間隔、ピッチ、光学特性（ｎ（λ）、ｋ（λ））、形状およびプロファイル（例えば微小寸法）、高さ、側壁角、側壁粗さ、Ｔトッピング、フッティング、フィーチャー、体積など多くのファクタによって決定されえる。散乱測定もプリントされたラインの形状を決定するために用いられえる。例えば、純粋に８６または純粋に９０の個々の分離したグレーティング構造において、すなわち正反射方向にプリントされえる。この情報は、信号の分析にフィードフォワードされ、よりよい、またはより速いフォーカスクォリティの決定を可能にする。
【００４５】
ビーム（群）は一般に、入射するのと同じ角度で検出されるが、また他の角度においても検出されえる。測定は固定した角度で分光偏光モードで、単一波長または多波長モードをスキャンする角度において実行されえ、または多角度、多波長モードで実行されえる。すなわち、ビーム（群）は、単一の角度または多角度において入射され、それらは単一波長または多波長において入射されえる。さらにビーム群は、単一角度または多角度において検出されえ、かつそれらは単一波長または多波長において検出されえる。さらにビーム群の強度、偏光および／または光学位相は異なる角度および／または異なる波長において検出されえる。例として、用いられえる散乱測定技術は、２００１年４月１０日に出願された「Periodic Patterns and Technique to Control Misalignment Between Two Layers」と題された係属中の米国特許出願第０９／８３３，０８４号にさらに詳細に記載され、ここで参照によって援用される。
【００４６】
他の実施形態において、インタレースされた周期的構造間のシフトは、走査技術を介して測定される。走査において、周期的構造間のシフトに対応する信号は、走査光または電子ビーム、および１つ以上の散乱方向において反射または散乱されたビームを検出する１つ以上の検出器で得られる。例として、用いられえる代表的な走査技術は、Ｂａｒｅｋｅｔに付与された米国特許第６，０２３，３３８号および第６，０７９，２５６号においてより詳細に記載され、ここで参照によって援用される。
【００４７】
図７Ａおよび７Ｂは、本発明のある実施形態によるフォーカスマスキングシステム１００の透視図である。フォーカスマスキングシステム１００は、フォーカスマスキング構造１０２およびトリムマスキング構造１０４を利用して、ウェーハ１０８上にフォーカスパターン１０６を作るよう構成される。例として、フォーカスマスキング構造１０２は、図４に示されるフォーカスマスキング構造５０に対応しえる。一般に、フォーカスマスキング構造１０２は、フォーカスパターン１０６中の周期的構造１１８の変位を決定し、トリムマスキング構造１０４は、フォーカスパターンのうちのどの部分が測定されえるかを決定する。たいていの場合、ウェーハ１０８は、フォトレジスト１１０のレイヤを含み、これは光に曝されるとき、その中にフォーカスパターン１０６の潜像を捕捉する。フォーカスマスキングシステム１００は、フォーカスパターン１０６を２つのステップで作るように構成される。すなわち、第１露光（図７Ａに示される）および第２露光（図７Ｂに示される）である。第１露光において、光１１２は、フォーカスマスキング構造１０２を通って進まされることによってウェーハ１０８上に初期フォーカスパターン１１４を作る。すなわちフォトレジストのうちの一部が露光され、一部は露光されない。例として、初期フォーカスパターン１１４は、図６に示されるフォーカスパターン８０に対応しえる。第２露光において、光１１６は、トリムマスキング構造１０４を通って進まされることによって、初期フォーカスパターン１１４を最終フォーカスパターン１０６に変える。すなわちフォトレジストのうちの非露光部分のうちの選択された部分が露光される。要するに、トリムマスキング構造１０４は、フォーカスパターン１１４のうちの選択された部分がそこから取り除かれることを可能にすることによって、異なるフォーカスパターン１０６を作る。
【００４８】
図示された実施形態において、トリムマスキング構造１０４は、空間的に別個で複数の周期的構造１１８Ａ〜Ｄを持つフォーカスパターン１０６を形成するよう構成され、これらの周期的構造は、複数の粗くセグメント化されたライン１１９を含む。空間的に別個の周期的構造を持つパターンを構築することによって、パターン中のより高い情報密度の利益を最大化するフォーカス測定アルゴリズムのより広い範囲を実現することが可能である。すなわち複数の粗くセグメント化されたライン１１９は、フォーカス測定に用いられえる情報量を増す。さらに、周期的構造をパターンの周辺内のより多い点に分散させることによって、プロセスによって生じた不均一性をバランスさせることになりやすいと一般に信じられている。
【００４９】
ある実施形態において、フォーカスマスキング構造およびトリムマスキング構造は同じ基板上に配置される。この実施形態においては、ステッパは、基板を第１位置に動かし、フォーカスマスキング構造について露光を行い、その後、基板を第２位置に動かし、トリムマスキング構造について露光を行いえる。すなわち、ステッパは、マスクのうちのどの部分がある時に用いられるかを選択するようプログラム可能でありえる。他の実施形態においては、フォーカスマスキング構造およびトリムマスキング構造は、異なる基板上に配置される。この実施形態において、ステッパは、フォーカスマスキング構造を第１基板上において露光位置に移動させることによって第１露光を行い、その後、トリムマスキング構造を第２基板上において露光位置に移動させることによって第２露光を行いえる。
【００５０】
図８は、本発明のある実施形態によるトリムマスキング構造１２０の上面図である。例として、トリムマスキング構造１２０は、一般に、図７Ｂに示されるトリムマスキング構造１２０に対応する。ある実施形態において、トリムマスキング構造１２０は、空間的に別個で複数の周期的構造を持つフォーカスパターンを作るために図４のフォーカスマスキング構造５０と共に用いられえる。トリムマスキング構造１２０は一般に、複数のマスキングゾーン１２２Ａ〜Ｄを含み、これらは透明な基板１２４上に配置される。マスキングゾーン１２２Ａ〜Ｄのそれぞれは、別個の周期的構造を作るよう構成される。
【００５１】
示されるように、マスキングゾーン１２２Ａ〜Ｄは、複数のマスキングライン１２６を含む。マスキングライン１２６は、既存のフォーカスパターンの選択された部分を覆い、それによりさらなる露光を防ぐように構成される。すなわち、トリムマスキングラインは、パターンが望まれる領域を保護し、それらの間の空いた領域は光を透過させ、それにより不要なその領域の潜像パターンを消去する。たいていの場合、マスキングライン１２６は、フォーカスマスキング構造によって作られた初期フォーカスパターンのうちのプリントされたラインのうちの選択された部分を覆うように用いられる。このような場合、マスキングライン１２６は概してプリントされたラインの線幅よりも大きい線幅を持つ。さらにマスキングラインは概して、それらが覆うように構成されるプリントされたラインのピッチと同じピッチを持つ。マスキングライン１２６は概して、光阻止材料から形成される。例として、マスキングライン１２６は、基板１２４の表面上に堆積される光阻止材料から形成されえる。
【００５２】
フォーカスパターンをパターニングする順序は、フォーカスマスキング構造を最初に、トリムマスキング構造を次に用いて行うと説明されたが、これに限定されないことに注意されたい。例えば（フォーカスパターンを作るためには）トリムマスキング構造およびフォーカスマスキング構造が適用される順序は逆にされてもよい。
【００５３】
マスキング構造の任意の適切な構成が用いられえる。図示された実施形態においては、第１マスキング構造１２２Ａは、基板１２４の左上部分に位置し、第２マスキング構造１２２Ｂは、基板１２４の右上部分に位置し、第３マスキング構造１２２Ｃは、基板１２４の左下部分に位置し、第４マスキング構造１２２Ｄは、基板１２４の右下部分に位置する。さらに任意の数のマスキング構造１２６が用いられえる。一般には、マスキングラインの数は、必要とされる周期的構造を作るためにカバーされなければならないプリントされたラインの数に対応する。図示された実施形態においては、マスキングゾーンのそれぞれは、５本のマスキングラインを含む。
【００５４】
図６および８を参照して、第２露光のあいだ、第１マスキングゾーン１２２Ａは、初期フォーカスパターン８０の左上部分をカバーすることによって、最終フォーカスパターンの左上部分の中の第１周期的構造を作るように構成される。特に、第１マスキングゾーン１２２Ａのマスキングライン１２６Ａは、露光されたラインの第１グループをカバーすることによってそれへの露光を阻止するよう構成される。プリントされたラインのグループとは、一般にプリントされたライン８６のグループまたはプリントされたライン９０のグループを意味する。さらにマスキングライン１２６Ａのそれぞれは、プリントされたラインのグループのうちの個々のプリントされたラインをカバーするよう構成される。図示された実施形態においては、ラインの第１グループは、初めの５本のプリントされたライン８６（左から右）に対応する。よって、第１マスキングライン１２６Ａは、第１のプリントされたライン８６をカバーし、第２マスキングライン１２６Ａは、第２のプリントされたライン８６をカバーする、などのようになる。ある実施形態においては、マスキングライン１２６Ａは、プリントされたライン８６の一部をカバーするよう構成される。例えば、示されるように、マスキングライン１２６Ａは、プリントされたライン８６のうちの一部の左上部分をカバーするよう構成される。
【００５５】
第２マスキングゾーン１２２Ｂは、初期フォーカスパターン８０の右上部分をカバーすることによって、最終フォーカスパターンの右上部分の中の第２周期的構造を作るように構成される。特に、第２マスキングゾーン１２２Ｂのマスキングライン１２６Ｂは、プリントされたラインの第２グループをカバーすることによってそれへの露光を阻止するよう構成される。プリントされたラインのグループとは、一般にプリントされたライン８６のグループまたはプリントされたライン９０のグループを意味する。さらにマスキングライン１２６Ｂのそれぞれは、プリントされたラインのグループのうちの個々のプリントされたラインをカバーするよう構成される。図示された実施形態においては、ラインの第２グループは、終わりの５本のプリントされたライン９０（左から右）に対応する。よって、第１マスキングライン１２６Ｂは、第６のプリントされたライン９０をカバーし、第２マスキングライン１２６Ｂは、第７のプリントされたライン８６をカバーする、などのようになる。ある実施形態においては、マスキングラインは、プリントされたラインの一部をカバーするよう構成される。例えば、示されるように、マスキングライン１２６Ｂは、プリントされたライン９０のうちの上部をカバーするよう構成される。
【００５６】
第３マスキングゾーン１２２Ｃは、初期フォーカスパターン８０の左下部分をカバーすることによって、最終フォーカスパターンの左下部分の中の第３周期的構造を作るように構成される。特に、第３マスキングゾーン１２２Ｃのマスキングライン１２６Ｃは、プリントされたラインの第３グループをカバーすることによってそれへの露光を阻止するよう構成される。プリントされたラインのグループとは、一般にプリントされたライン８６のグループまたはプリントされたライン９０のグループを意味する。さらにマスキングライン１２６Ｃのそれぞれは、プリントされたラインのグループのうちの個々のプリントされたラインをカバーするよう構成される。図示された実施形態においては、ラインの第３グループは、初めの５本のプリントされたライン９０（左から右）に対応する。よって、第１マスキングライン１２６Ｃは、第１のプリントされたライン９０をカバーし、第２マスキングライン１２６Ｃは、第２のプリントされたライン９０をカバーする、などのようになる。ある実施形態においては、マスキングラインは、プリントされたラインの一部をカバーするよう構成される。例えば、示されるように、マスキングライン１２６Ｃは、プリントされたライン９０のうちの下部をカバーするよう構成される。
【００５７】
第４マスキングゾーン１２２Ｄは、初期フォーカスパターン８０の右下部分をカバーすることによって、最終フォーカスパターンの右下部分の中の第２周期的構造を作るように構成される。特に、第２マスキングゾーン１２２Ｄのマスキングライン１２６Ｄは、プリントされたラインの第４グループをカバーすることによってそれへの露光を阻止するよう構成される。プリントされたラインのグループとは、一般にプリントされたライン８６のグループまたはプリントされたライン９０のグループを意味する。さらにマスキングライン１２６Ｄのそれぞれは、プリントされたラインのグループのうちの個々のプリントされたラインをカバーするよう構成される。図示された実施形態においては、ラインの第４グループは、終わりの５本のプリントされたライン８６（左から右）に対応する。よって、第１マスキングライン１２６Ｄは、第６のプリントされたライン８６をカバーし、第２マスキングライン１２６Ｄは、第７のプリントされたライン８６をカバーする、などのようになる。ある実施形態においては、マスキングラインは、プリントされたラインの一部をカバーするよう構成される。例えば、示されるように、マスキングライン１２６Ｄは、プリントされたライン８６のうちの下部をカバーするよう構成される。
【００５８】
図９は、本発明のある実施形態によるフォーカスパターン１４０の上面図である。ある実施形態において、フォーカスパターン１４０は、図７Ａおよび７Ｂのフォーカスマスキングシステムによる、図４のフォーカスマスキング構造５０および図８のトリムマスキング構造によって作られる。フォーカスパターン１４０は、一般にマスキングゾーン１２２Ａ〜Ｄの構成に対応する複数の周期的構造１４２Ａ〜Ｄを含む。周期的構造１４２Ａおよび１４２Ｄは、平行なプリントされたライン１４４（クロスハッチングによって示される）の第１セットから形成され、一方、周期的構造１４２Ｂおよび１４２Ｃは、平行なプリントされたライン１４６（斜線によって示される）の第２セットから形成される。平行なプリントされたライン１４４、１４６は一般に、平行なプリントされたライン８６および９０の構成（すなわちピッチ、線幅および間隔）にそれぞれ対応する。
【００５９】
示されるように周期的構造１４２Ａ〜Ｄは、互いに空間的に分離されることによって、隣接する周期的構造の部分とオーバラップしない（すなわち周期的構造のそれぞれは、パターン中の異なる領域を表す）。さらに周期的構造１４２Ａおよび１４２Ｄは、周期的構造１４２Ｂおよび１４２Ｃに対してＸ方向にオフセットされることによって、周期的構造のラインが一直線上にないようしている。すなわち、下または上に配置された周期的構造のラインは、互いにアラインしない。図示された実施形態においては、周期的構造１４２Ａおよび１４２Ｄは、周期的構造１４２Ｂおよび１４２Ｃの左にオフセットされている。
【００６０】
さらに周期的構造１４２Ａは、周期的構造１４２Ｄに対して対角線の反対側にあり、周期的構造１４２Ｂは、周期的構造１４２Ｃに対して対角線の反対側にある。さらに、周期的構造１４２Ａは、周期的構造１４２Ｄからずらされ、周期的構造１４２Ｂは、周期的構造１４２Ｄからずらされている。例えば、周期的構造１４２Ｄの中心は、周期的構造１４２Ａの中心の下かつ右に位置し、周期的構造１４２Ｃの中心は、周期的構造１４２Ｂの中心の下かつ左に位置する。理解されるようにこれらの交差位置構造は、「Ｘ」形状のパターンを形成する。
【００６１】
代替実施形態においては、フォーカスマスキング構造およびトリムマスキング構造の構成は、逆にされえる。すなわち、フォーカスマスキング構造は、複数の空間的に別個な周期的領域を含みえて、トリムマスキング構造は、複数の平行なマスキングラインを含みえる。デフォーカスがゼロのとき、この構成は、図９に示されるようなオフセットではなくアラインされた複数の周期的構造を持つフォーカスパターンを作るように用いられえる。すなわち、周期的構造は、その上または下に配置される隣接する周期的構造に対してオフセットされない、つまりずれていない。例えば第１周期的構造の平行ラインは、第３周期的構造の平行ラインと一直線なるように配置されえる。システムのフォーカスがずれるとき、プリントされたラインの位置は、そのアラインされた位置から変化しえ、よってシステムデフォーカスをラインおよびそれらの対応する構造の相対変位から測定することが可能になる。
【００６２】
説明を進めるために、図１０は、本発明の他の実施形態によるフォーカスマスキングシステム１６０を示す。フォーカスマスキングシステム１６０は、フォーカスマスキング構造１６２およびトリムマスキング構造１６４を利用することで、フォーカスパターン１６６を作るように構成される。上面図しか示されないが、フォーカスマスキングシステム１６０は、一般に、図７のフォーカスマスキングシステム１００に対応しえる。
【００６３】
この実施形態においては、フォーカスマスキング構造１６２は、複数の空間的に別個な領域１６８Ａ〜Ｄを含み、これらは透明な基板１６９上に配置される。領域１６８Ａ〜Ｄのそれぞれは、分離され空間的に別個な周期的構造を作るように構成される。領域１６８Ａ〜Ｄのそれぞれは、平行ソースライン１７０（クロスハッチングによって示される）および１７２（斜線によって示される）を含み、これらは交互のフェーズシフトゾーン１７４および１７６によって分離される。
【００６４】
領域１６８Ａ〜Ｄの任意の適切な構成が用いられえる。図示された実施形態においては、第１領域１６８Ａは、基板１６９の左上部分に位置し、第２領域１６８Ｂは、基板１６９の右上部分に位置し、第３領域１６８Ｃは、基板１６９の左下部分に位置し、第４領域１６８Ｄは、基板１６９の右下部分に位置する。さらに、第１領域１６８Ａは、第３領域１６８Ｃに対してオフセットされ、第２領域１６８Ｂは、第４領域１６８Ｄに対してオフセットされる。仕様上（nominally）アラインされた周期的構造１８０Ａ〜Ｄを持つ最終フォーカスパターン１６６を生成するために、第１周期的領域１６８Ａの平行ソースライン１７０は、第３周期的領域１６８Ｃの平行ソースライン１７２にアラインされるよう構成され、第２周期的領域１６８Ｂの平行ソースライン１７２は、第４周期的領域１６８Ｄの平行ソースライン１７０にアラインされるよう構成される。ゼロフォーカスエラーにおいてラインは、位相差Ｐｈ１−Ｐｈ２に依存して仕様上アラインされる。
【００６５】
トリムマスキング構造１６４は、フォーカスマスキング構造１６２と共に用いられることによって、空間的に別個の複数の周期的構造１８０を持つフォーカスパターン１６６を作りえる。トリムマスキング構造１６４は一般にマスキングゾーン１８２および１８４のペアを含み、これらは透明基板１８６上に配置される。マスキングゾーン１８２および１８４のそれぞれは、フォーカスマスキング構造１６２の領域１６８と協働して、複数の周期的構造１８０を持つフォーカスパターン１６６を作る。示されるようにマスキングゾーン１８２および１８４のそれぞれは、複数のマスキングライン１８８を含む。マスキングライン１８８は、予め存在するフォーカスパターンの選択された部分をカバーすることによって、それへの露光を阻止するように構成される。たいていの場合、マスキングライン１８８は、初期フォーカスパターンのうちのプリントされたラインの選択部分をカバーするのに用いられる。
【００６６】
マスキング要素の任意の適切な構成が用いられえる。図示された実施形態においては、第１マスキングゾーン１８２は、基板１８６の左部分に位置し、第２マスキングゾーン１８４は、基板１８６の右部分に位置する。さらに任意の適切な数のマスキングライン１８８が用いられえる。一般に、マスキングライン１８８の数は、必要とされる周期的構造（第２露光からマスキングされる）を作るためにマスクされなければならないプリントされたラインの数に対応する。図示された実施形態において、マスキング要素のそれぞれは、５本のマスキングラインを含む。第２露光のあいだ、第１マスキング要素１８２は、フォーカスマスキング構造１６２のアラインされた第１および第３領域１６８ＡおよびＣによって形成されるアラインされたプリントされたラインをカバーするように構成される。第２マスキング要素１８４は一方、フォーカスマスキング構造１６２のアラインされた第２および第４領域１６８ＢおよびＤによって形成されるアラインされたプリントされたラインをカバーするように構成される。第２露光が完了するとき、フォーカスパターン１６６のようなフォーカスパターンが作られえる。
【００６７】
フォーカスパターン１６６は、大きくは領域１６８Ａ〜Ｄの構成に対応する複数の周期的構造１８０Ａ〜Ｄを含む。周期的構造１８０Ａおよび１８０Ｄは、平行プリントライン１９０（クロスハッチングによって示される）の第１セットから形成され、周期的構造１８０Ｂおよび１８０Ｃは、平行プリントライン１９２（斜線によって示される）の第２セットから形成される。平行プリントライン１９０、１９２は、大きくはフォーカスマスキング構造１６２によって形成される平行プリントラインの構成（すなわちピッチ、線幅および間隔）に対応する。
【００６８】
示されるように周期的構造１８０Ａ〜Ｄは、互いに空間的に分離されることによって、隣接する周期的構造の部分とオーバラップしない（すなわち周期的構造のそれぞれは、パターン中の異なる領域を表す）。さらに周期的構造１８０Ａおよび１８０Ｄは、周期的構造１８０Ｂおよび１８０Ｃに対してアラインされる。よって、周期的構造１８０Ａのプリントライン１９０は、周期的構造１８０Ｃのプリントライン１９２と一直線上にあり、周期的構造１８０Ｂのプリントライン１９２は、周期的構造１８０Ｄのプリントライン１９０と一直線上にある。
【００６９】
さらに周期的構造１８０Ａおよび１８０Ｄは、プリントライン１９０の第１セットから形成され、第１鉛直角においてこれらは互いに反対側に位置し、一方、周期的構造１８０Ｂおよび１８０Ｃは、プリントライン１９２の第２セットから形成され、第２鉛直角においてこれらは互いに反対側に位置する。すなわち周期的構造１８０Ａは、周期的構造１８０Ｄに対して対角線の反対側にあり、周期的構造１８０Ｂは、周期的構造１８０Ｃに対して対角線の反対側にある。さらに、周期的構造１８０Ａは、周期的構造１８０Ｄからずらされ、周期的構造１８０Ｂは、周期的構造１８０Ｄからずらされている。例えば、周期的構造１８０Ｄの中心は、周期的構造１８０Ａの中心の下かつ右に位置し、周期的構造１８０Ｃの中心は、周期的構造１８０Ｂの中心の下かつ左に位置する。理解されるようにこれらの交差位置構造は、「Ｘ」形状のパターンを形成する。
【００７０】
間隔が空けられた周期的構造間のシフトつまり相対的変位、例えば図８および９に示されるフォーカスパターンの周期的構造は、さまざまな技術を用いて測定されえる。
【００７１】
ある実施形態においては、間隔の空けられた周期的構造間のシフトは、画像化技術を解して測定される。画像化において、周期的構造間のシフトに対応する測定された信号は、顕微鏡およびカメラでフォーカスパターンの画像をキャプチャすることによって得られる。ある実施形態においては、画像化技術は、キャプチャされた画像から少なくとも１つのワーキングゾーン（例えば周期的構造）をそれぞれのフェーズシフトグループ（例えばＰｈ１からＰｈ２およびＰｈ２からＰｈ１）から選択すること、選択されたワーキングゾーンのそれぞれを表す信号を形成すること、および第１フェーズシフトグループ（例えばＰｈ１からＰｈ２）からの信号を第２フェーズシフトグループ（Ｐｈ２からＰｈ１）と比較することによって異なるフェーズシフトグループ間の相対シフトを決定することを含む。結果として生じる相対シフト（オーバレイ信号に類似）は、フォーカス測定値またはフォーカスエラー測定値に変換される。例として、用いられえる代表的な画像化技術は、２００１年６月２７日に出願された「OVERLAY MARKS, METHODS OF OVERLAY MARK DESIGN AND METHODS OF OVERLAY MEASUREMENTS」と題された係属中の米国特許出願第０９／８９４，９８７号により詳細に記載され、ここで参照によって援用される。
【００７２】
他の実施形態においては、間隔の空けられた周期的構造間のシフトは、走査技術を介して測定される。走査において、周期的構造間のシフトに対応する信号は、走査光または電子ビーム、および１つ以上の散乱方向において反射または散乱されたビームを検出する１つ以上の検出器で得られる。例として、用いられえる代表的な走査技術は、Ｂａｒｅｋｅｔに付与された米国特許第６，０２３，３３８号および第６，０７９，２５６号においてより詳細に記載され、ここで参照によって援用される。
【００７３】
他の実施形態においては、間隔の空けられた周期的構造間のシフトは、位相に基づく技術を介して測定される。位相ベースの技術においては、周期的構造間のシフトに対応する測定信号は、異なる周期的構造から反射または散乱された２つ以上のコヒーレント光ビームからの干渉信号を測定することによって得られる。特に、コヒーレント光ビームからの＋１または−１次の回折次数を測定することが好ましい。例として、用いられえる代表的な位相に基づく技術は、２００１年８月１４日に出願された「Metrology System Using Optical Phase」と題された米国特許出願第０９／６３９，４９５号により詳細に記載され、ここで参照によって援用される。
【００７４】
図１１は、本発明のある実施形態によるフォーカス処理２００のフローチャートである。処理１００を始める前に、従来のプロセスステップが実行されえる。例えば、フォーカスまたはトリムマスキング構造を持つマスク、および／またはその上に配置されたフォトレジストレイヤを持つウェーハがリソグラフィシステムに装填される。
【００７５】
処理２００は、一般に、ブロック２０２で始まり、ここでフォーカスパターンがウェーハ上に形成される。フォーカスパターンは、一般に、平行ラインを持つ複数の周期的構造を含み、これらラインはシステムデフォーカスにしたがってシフトする。ある実施形態においては、フォーカスパターンは、ウェーハの表面上に配置された露光されたレジストレイヤの一部（潜像）である。これは一般に、フォーカスまたはトリムマスキング構造を通して光線または放射線を照射することによって、レジストレイヤの選択された部分を光に露光させることで達成される。ある実施形態においては、フォーカスパターンは、フォーカスマスキング構造（単一の露光）によって作られる。例としてフォーカスパターンは、図４に示されるフォーカスマスキング構造５０によって作られえる。他の実施形態においては、フォーカスパターンは、フォーカスマスキング構造およびトリムマスキング構造（デュアル露光）によって作られる。例として、フォーカスパターンは、図４に示されるフォーカスマスキング構造５０および図８に示されるトリムマスキング構造１２０によって、または図１０に示されるフォーカスマスキング構造１６２およびトリムマスキング構造１６４によって作られえる。
【００７６】
他の実施形態において、フォーカスパターンは、ウェーハの表面上に配置された現像されたレジストレイヤの一部である。
【００７７】
さらに他の実施形態においては、フォーカスパターンは、ウェーハのエッチングされた下層（underlayer）の一部である。例えば、フォーカスパターンは、エッチングされた金属層、エッチングされた半導体層、エッチングされた誘電体層、またはエッチングされた基板層（例えばシリコンウェーハ）でありえる。これは一般に、よく知られたエッチング技術を用いて、エッチングマスクとして働く現像されたレジストパターンを通してエッチングすることによって達成される。
【００７８】
ブロック２０２に続いて、処理は、ブロック２０４に進み、ここでフォーカスパターンからのフォーカス情報が得られる。これは一般に、フォーカスパターンの周期的構造間の相対シフトを検出すること、このシフトに基づいて変位信号を発生すること、および変位信号をフォーカス情報に変換することによって達成される。シフトは、任意の適切な測定技術を用いて検出されえる（例えば散乱測定、走査、画像化、位相に基づく技術など）。場合によっては、変位信号は、交互の平行ラインの間隔の間の変位に対応する。他の場合には、変位信号は、周期的構造そのものの間の変位に対応する（例えば対称の中心）。いったん測定システムによって変位信号が発生されると、変位信号は、フォーカス情報（例えばフォーカスの向きおよび大きさ、光学的収差など）に変換される。
【００７９】
フォーカス情報は、変位信号から、または変位信号から生成された信号から決定されえる。ある実施形態においては、変位信号は、オーバレイ信号に変換され、このオーバレイ信号がフォーカス測定値またはフォーカスエラー測定値に変換される。他の実施形態においては、変位信号は、フォーカス測定値またはフォーカスエラー測定値に変換される。
【００８０】
いずれの実施形態も、参照信号、較正カーブまたは変換アルゴリズムを用いて達成されえる。すなわち、変位信号は、第１較正カーブ（すなわちこの信号は位置においてこの大きさの変化に対応するなど）によって変位情報（例えばオーバレイ）に変換されえ、変位情報は、その後、第２較正カーブ（この位置変化はフォーカスのこの大きさの変化に対応するなど）によってフォーカス情報に変換されえる。あるいは変位信号は、単一の較正カーブを用いて変位情報（オーバレイ）に変換することなく、直接にフォーカス情報に変換（この信号はフォーカスのこの大きさの変化に対応するなど）されえる。参照信号、較正カーブおよび変換アルゴリズムは、データベースに含まれえる。
【００８１】
フォーカス情報をブロック２０４において得た後で、処理フローはブロック２０６に進み、ここでフォーカス制御信号がフォーカス情報に基づいて発生される。フォーカス制御信号は、制御コンピュータを介して自動的に発生されても、操作者を介して手動で発生されてもよい。たいていの場合、ステッパフォーカス制御をどのくらい調節するかについての決定がなされる。例えば、フォーカス情報はシステムが正または負にフォーカスがある距離だけずれていることを示しえる。すなわちフォーカスされた画像の画像面がその最適位置に対してオフセットされえる。例として最適位置は、ウェーハの表面またはウェーハの表面に近い位置でありえる。この情報に基づいて、制御信号が作られ、画像面を最適位置に移動させることによって、最適フォーカスを作りえる。例として、オフセットを補償するために、フォーカスさせる光学系またはウェーハがＺ軸に沿って移動されてもよい。
【００８２】
フォーカス制御信号をブロック２０８において発生した後、フォーカス処理２００は完了し、終了する。しかしフォーカス処理はウェーハ処理を通して繰り返し実行されえることに注意されたい。
【００８３】
本発明の代替実施形態によれば、フォーカスパターンは、インタレースされかつ間隔が空けられた周期的構造を含みえる。説明を進めるために、図１２は、インタレースされ、かつ間隔が空けられた周期的構造を持つフォーカスパターン２２１を作ることができるフォーカスマスキングシステム２２０の上面図を示す。示されるようにフォーカスマスキングシステム２２０は、フォーカスマスキング構造２２２およびトリムマスキング構造２２４を含む。フォーカスマスキング構造２２２は、複数の平行ソースライン２２６（クロスハッチングによって示される）および２２８（斜線によって示される）を含み、これらは交互のフェーズシフトゾーン２３０および２３２によって分離される。フォーカスマスキング構造２２２は大きく変更されえる。図示された実施形態においては、フォーカスマスキング構造２２２は、図４に示されるフォーカスマスキング構造に対応する。トリムマスキング構造２２４は一方、インタレースされた周期的構造を作るための第１マスキング要素２３４、および間隔が空けられた周期的構造を作るための第２マスキング要素２３６を含む。
【００８４】
示されるように、第１マスキング要素２３４は、例えば図６のプリントされたライン８６および９０のようなフォーカスマスキング構造によって作られた初期フォーカスパターンの大部分をカバーするように構成される。図示された実施形態においては、第１マスキング要素は、プリントされたライン８６および９０のすべての中間部分をカバーする。さらに第２マスキング要素２３６は、第１マスキング要素２３４から伸びる複数のマスキングライン２３８を含む。マスキングライン２３８は、初期フォーカスパターンの個々のプリントされたラインをカバーするように構成される。図示された実施形態においては、マスキングライン２３８Ａの第１セットは、第１マスキング要素２３４の上部から伸び、一方、マスキングライン２３８Ｂの第２セットは、第１マスキング要素２３４の下部から伸びる。マスキングライン２３８Ａの第１セットは、プリントされたラインの第１グループの上部をカバーするように構成され、一方、マスキングラインの第２セットは、プリントされたラインの第２グループの下部をカバーするように構成される。図示された実施形態においては、プリントされたラインの第１グループはプリントされたライン８６に対応し、一方、プリントされたラインの第２グループはプリントされたライン９０に対応する。
【００８５】
今度はフォーカスパターン２２１を参照し、フォーカスパターン２２１は、複数の粗くセグメント化されたライン２４４を持つ第１周期的構造２４０および複数の粗くセグメント化されたライン２４６を持つ第２周期的構造２４２を含む。第１周期的構造２４０は、間隔の空けられた２４８およびインタレースされた部分２５０を含む。同様にして、第２周期的構造２４２は、間隔の空けられた２５２およびインタレースされた部分２５４を含む。示されるように第１周期的構造２４０のインタレースされた部分２５０は、第２周期的構造２４２のインタレースされた部分２５４とインタレースされ、それらのプリントされたラインが軸に沿って交互に並ぶようにされる。さらに第１周期的構造２４０の間隔の空けられた部分２４８は、第２周期的構造２４２の間隔が空けられた部分２５２から間隔が空けられている。
【００８６】
代替の実施形態においては、第１および第２周期的構造の間隔の空けられた部分は、インタレースされた部分から分離されえる。これは一般に、第２マスキング要素をトリムマスキング構造の第１マスキング要素から分離することによって達成される。例として図１３は、間隔の空けられた周期的構造から分離された周期的構造を持つフォーカスパターン２６１を作ることのできるフォーカスマスキングシステム２６０の上面図を示す。
【００８７】
示されるようにフォーカスマスキングシステム２６０は、フォーカスマスキング構造２６２およびトリムマスキング構造２６４を含む。フォーカスマスキング構造２６２は、複数の平行ソースライン２６６（クロスハッチングによって示される）および２６８（斜線によって示される）を含み、これらは交互のフェーズシフトゾーン２７０および２７２によって分離される。フォーカスマスキング構造２６２は大きく変更されえる。図示された実施形態においては、フォーカスマスキング構造２６２は、図４に示されるフォーカスマスキング構造に対応する。一方、トリムマスキング構造２６４は、インタレースされた周期的構造を作るための第１マスキング要素２７４、および間隔の空けられた周期的構造を作るための第２マスキング要素２７６を含む。第１マスキング要素２７４は、第２マスキング要素２７６から間隔が空けられ、それによってそれらの間にギャップ２７７が存在するようにされる。ギャップ２７７は、特定の要件に合うように大きく変更されえる。
【００８８】
示されるように、第１マスキング要素２７４は、例えば図６のプリントされたライン８６および９０のようなフォーカスマスキング構造によって作られる初期フォーカスパターンの大部分をカバーするように構成される。図示された実施形態においては、第１マスキング要素は、プリントされたライン８６および９０の全てのうちの中間部分をカバーする。さらに第２マスキング要素２７６は、初期フォーカスパターンの個々のプリントされたラインをカバーするように構成される複数のマスキングライン２７８を含む。図示された実施形態においては、マスキングライン２７８Ａの第１セットは、プリントされたラインの第１グループの上部をカバーするように構成され、一方、マスキングライン２７８Ｂの第２セットは、プリントされたラインの第２グループの下部をカバーするように構成される。図示された実施形態においては、プリントされたラインの第１グループはプリントされたライン８６に対応し、一方、プリントされたラインの第２グループはプリントされたライン９０に対応する。フォーカスパターン２６１については、フォーカスパターン２６１は、間隔の空けられた周期的構造２８０および２８２、およびインタレースされた周期的構造２８４および２８６を含む。周期的構造２８０〜２８６のそれぞれは、複数の粗くセグメント化されたラインを含む。
【００８９】
本発明の代替の実施形態によれば、フォーカスマスキング構造は、ほとんど不透明および透明な材料に加えて、部分的に透過する材料を組み込むように設計されえる。部分的に透過する材料を組み込むフェーズシフトマスクは、弱フェーズシフトマスク、減衰フェーズシフトマスク、またはトライトーンフェーズシフトマスクと呼ばれることもある。部分的に透過する材料は一般に、それに関連付けられた、フェーズシフトゾーンの位相シフトに影響しえる透過または減衰を持つ。たいていの場合、部分透過材料は、基板およびフォーカスマスキング構造のソースラインの間に配置される。部分透過材料は大きく変更されえる。例えば、部分透過材料の材料特性、幅、厚さおよび／または位置は、フォーカスマスキング構造中のフェーズシフトゾーンのそれぞれについて所望の位相シフトを作るために調整されえる。部分透過材料は、他の位相シフト技術と協働して所望の位相シフトを作りえる。例えば部分透過材料は、基板中にエッチングされた開口と共に用いられえる。
【００９０】
説明を進めるために図１４Ａ〜１４Ｋは、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す。上述の実施形態と同様に、図１４Ａ〜１４Ｋのフォーカスマスキング構造２９０は、交互のフェーズシフトゾーン２９４によって分離された複数のソースライン２９２を含む。しかし先の実施形態と異なり、図１４Ａ〜１４Ｋにおいては、フェーズシフトゾーンの位相シフトは、減衰フェーズシフタ２９６の追加によって変更される。示されるように、減衰フェーズシフタ２９６は、基板２９８上またはその上方に配置され、ソースライン２９２は、減衰フェーズシフタ２９６上またはその上方に配置される。たいていの場合、ソースライン２９２は、クロムから形成されるが、他の不透明材料（または不透明に近い材料）も用いられえる。減衰フェーズシフタ２９６は一方、一般に部分的に透過性の材料から形成される。減衰フェーズシフタの構成は、異なる位相を持つフェーズシフトゾーンを作るために大きく変更されえる。
【００９１】
本発明の代替実施形態によれば、細かくセグメント化された要素が用いられることで、フォーカスパターンの周期的構造の粗くセグメント化されたプリントラインを形成しえる。細かくセグメント化された要素は、フォーカスパターンが、より正確にミスフォーカスの程度を表すフォーカス測定を促進することを可能にする。すなわち、細かくセグメント化された要素は、集積回路を形成するのに用いられるフォーカスとより細かく一致するフォーカス情報を提供するよう働く。これらの細かくセグメント化された要素のそれぞれは、実際の集積回路の構造とほぼ同じサイズおよび間隔である。実際の回路のサイズに近く大きさのサブ構造を持つ周期的構造のそれぞれを形成することによって、そのような回路における任意のフォーカスエラーのより正確な測定が得られる。
【００９２】
細かくセグメント化された要素の構成は大きく変更されえる。例えば細かくセグメント化された要素は、ライン、正方形、長方形、三角形、多角形、円形、楕円形、恣意的な形状などから構成されえる。理解されるように細かくセグメント化された要素は、完全には対称的な形状を持たないかもしれないが、それはそれらが典型的にはリソグラフィおよびパターン転写プロセスを介して形成されるからである。
【００９３】
さらにフォーカスパターンの周期的構造は、同じ形状または細かくセグメント化された要素を含んでも含まなくてもよい。例えばある周期的構造は、直線形状の要素を含みえ、一方、異なる周期的構造は円形状の要素を含みえる。さらにある周期的構造は円形状要素を含みえ、異なる周期的構造は正方形状の要素を含みえる。さらにある周期的構造は直線状要素を含みえ、異なる周期的構造は正方形状の要素を含みえる。さらに他の変化形としては、一部の周期的構造が細かくセグメント化された要素を含み、他の周期的構造は細かくセグメント化された要素を含まず単一のソリッドラインを含むものもある。
【００９４】
さらに個別の周期的構造は、同じ形状または細かくセグメント化された要素を含んでも含まなくてもよい。例えば単一の周期的構造が、直線状要素によって形成された１つの粗くセグメント化されたラインを含み、正方形状要素によって形成された他の粗くセグメント化されたラインを含んでもよい。
【００９５】
フォーカスパターンにおいて用いられえる代表的な構成は、２０００年９月１日に出願され「Improved Overlay Alignment Measurement Mark」と題された同時係属中の米国特許出願第０９／６５４，３１８号、および２００１年６月２７日に出願された「OVERLAY MARKS, METHODS OF OVERLAY MARK DESIGN AND METHODS OF OVERLAY MEASUREMENTS」と題された米国特許出願第０９／８９４，９８７号に見られ、これらの両方がここで参照によって援用される。
【００９６】
説明を進めるために、図１５は、細かくセグメント化された要素を持つフォーカスパターン３２１を作るのに用いられえるフォーカスマスキングシステム３２０を示す。このシステムの要素は、上述の要素と同様に見えるが、これは拡大された図であって、個別のラインは、粗くセグメント化されたラインではなく細かくセグメント化された要素を表すことに注意されたい。示されるように、フォーカスマスキングシステムは、フォーカスマスキング構造３２２およびトリムマスキング構造３２４を含む。フォーカスマスキング構造３２２は、交互のフェーズシフトゾーン３３０、３３２によって分離された複数のソースライン３２６、３２８を含む。トリムマスキング構造３２４は、フォーカスマスキング構造３２２によって作られた初期フォーカスパターンのプリントラインの部分をカバーするように構成されたマスキング要素３３６を持つ複数のマスキングゾーン３３４を含む。フォーカスパターン３２１は、複数の細かくセグメント化されたライン３４４によって形成された粗くセグメント化されたプリントされたライン３４２を持つ複数の周期的構造３４０を含む。
【００９７】
フォーカスおよびトリムマスキング構造３２２、３２４は、所望のフォーカスパターン３２１を作るために大きく変更されえる。例えばフォーカスおよびトリムマスキング構造は、所定の数の周期的構造、粗くセグメント化されたライン、および細かくセグメント化されたラインを持つフォーカスパターンを作るように設計されえる。さらにフォーカスおよびトリムマスキング構造は、インタレースされた周期的構造または空間的に分離された周期的構造のような特定の構成を作るように構成されえる。
【００９８】
一般に、トリムマスキング構造３２４は、複数のマスキングゾーン３３４を含むことによって、複数の周期的構造３４０を作る。マスキングゾーン３３４のそれぞれは、複数のマスキング要素３３６を含むことによって、複数の粗くセグメント化されたライン３４２を作る。さらにマスキング要素３３６のそれぞれは、複数のマスキングライン３３８を含むことによって、複数の細かくセグメント化されたライン３４４を作る。これら要素の構成は、大きく変更されえる。図示された実施形態においては、トリムマスキング構造３２４は、空間的に別個の４つの周期的構造３４０Ａ〜Ｄを作る４つの間隔が空けられたマスキングゾーン３３４Ａ〜Ｄを含む。マスキングゾーン３３４Ａ〜Ｄのそれぞれは、２つのマスキング要素３３６Ａ〜Ｄを含むことによって、２つの粗くセグメント化されたライン３４２Ａ〜Ｄを作り、マスキング要素３３６Ａ〜Ｄのそれぞれは、２つのマスキングラインライン３３８Ａ〜Ｄを含むことによって、２つの細かくセグメント化されたライン３４４Ａ〜Ｄを作る。この構成は限定ではなく、説明を簡単にするために簡略化されて示されるだけであることに注意されたい。例えば一般には、２つより多い粗くセグメント化されたライン、および２つより多い細かくセグメント化されたラインを持つことが好ましい。一般にはラインの数がより大きいほどよりよいフォーカス情報が作られると信じられている。
【００９９】
たいていの場合、図１５の粗くセグメント化されたラインの大きさは図６に示されるプリントされたラインの大きさに対応する。粗くセグメント化されたラインの幅は一般に、約０．２から約２．０の間に範囲し、それらの間のライン間隔は一般に、約０．２から約２．０の間に範囲する。細かくセグメント化されたラインは一方、一般に、約０．０１μｍおよび約０．２５μｍの間に範囲する幅、および約０．１および約２の間に範囲する間隔を持つ。たいていの場合、粗くセグメント化されたラインの幅は、細かくセグメント化されたラインの幅の一般に３から５０倍である。
【０１００】
図１６は、本発明のある実施形態によるフォーカス較正処理４００のフローチャートである。処理４００は、一般に、ブロック４０２において始まり、ここでフォーカスマスキング構造の既知または定格の位相差Ｐｈ１−Ｐｈ２が与えられる。位相差Ｐｈ１−Ｐｈ２は、別個の測定技術を用いて測定されえ、またはフェーズシフトマスクの製造者によって供給されえる。ブロック４０２に続いて、処理フローはブロック４０４に進み、ここでフォーカスエラーの関数としてのフォーカスマスキング構造のフォーカスパターンの位置シフトがリソグラフィモデル（例えば異なるフォーカスエラーによる位置シフト）に基づいて計算される。このデータは、例えば第１較正カーブを形成するのに用いられえる。ブロック４０４に続いて、処理フローはブロック４０６に進み、ここで１つ以上のテストウェーハが露光され、フォーカスマスキング構造を用いて異なるステッパフォーカス設定で現像される。すなわち、異なるフィールドおよび／または異なるレジストでコーティングされたウェーハが異なるフォーカス設定で露光される。露光のあと、ウェーハは露光されたレジスト内のパターンを現像するよう処理される。ブロック４０６に続いて、処理フローはブロック４０８に進み、ここでテストウェーハ上に形成されたフォーカスパターンの位置シフトが測定され、ステッパフォーカス設定と比較される。このデータは、例えば第２較正カーブ（例えば経験的較正カーブ）を形成するのに用いられえる。ブロック４０８に続いて処理フローは最適化ブロック４１０に進み、ここでブロック４０４からのデータはブロック４０８からのデータと比較される。この情報は例えば、第３の最適化較正カーブを形成するのに用いられえる。
【０１０１】
図１７は、本発明のある実施形態による較正処理４５０のフローチャートである。プロセス４５０は一般にブロック４５２において始まり、ここで１つ以上のパターンが異なるフォーカス設定を用いて１つ以上のウェーハ上に形成される。ブロック４５２のあと、処理フローはブロック４５４に進み、ここでフォーカスパターンの位置シフトが測定され、較正データを形成するためにフォーカス設定と比較される。較正データは、ステッパシステムのフォーカス値を決定するために（図１８参照）後続のプロセスにおいて用いられえる。例として、フォーカスパターンのシフトは、フォーカスパターンシフト対ステッパフォーカスの較正を決定するために、仕様上の（nominal）ステッパフォーカス（または他の較正された方法によって測定されたステッパフォーカス）の関数として分析されえる。例えば、フォーカスパターンシフト対ステッパフォーカスのグラフに合う曲線または直線が用いられることによって、測定されたフォーカスパターンシフトおよび最良のデバイスパフォーマンスに必要とされる条件に対応する既知のフォーカスパターンシフトが与えられたときのステッパ補正が計算されえる。フォーカスパターンシフト対ステッパフォーカスの曲線は、リソグラフィモデリング技術を用いて分析することによって、フォーカスマスキング領域についての位相差Ｐｈ１−Ｐｈ２を決定しえる。
【０１０２】
図１８は、本発明のある実施形態によるフォーカスモニタリング処理５００のフローチャートである。処理５００は一般にブロック５０２において始まり、ここで較正データが与えられる。例として較正データは、図１７で説明された方法を用いて形成されえる。ブロック５０２に続いて処理フローはブロック５０４に進み、ここでウェーハ、例えば製品用ウェーハの上の１つ以上のフォーカスパターンの位置シフトが測定される。ブロック５０４に続いて処理フローはブロック５０６に進み、ここでフォーカスパターンの測定された位置シフトは較正データを用いて、測定されたフォーカス値に変換される。ブロック５０６に続いて、処理フローはブロック５０８に進み、ここで測定されたフォーカス値は所望のフォーカス値と比較される。ブロック５０８に続いて、処理フローはブロック５１０に進み、ここで測定されたフォーカス値および所望のフォーカス値の間の差が制御システムに与えられ、製品用ウェーハを作るのに用いられるステッパシステムのフォーカスを補正する。
【０１０３】
図１６〜１８について、マスクの製造におけるバラツキ、またはフォーカスマスキング構造の製造のバラツキを考慮するために、それぞれのマスク上のフォーカスマスキング構造を個別に較正する必要がありえる。最良のデバイスパフォーマンス、最良の予測されたデバイスパフォーマンス、または許容可能な範囲内の予測されたデバイスパフォーマンスを生むフォーカス測定の値を決定すること（フォーカスパターンの測定値から決定された）が必要でありえる。フォーカス制御システムはそれからセットアップされて、デバイスパフォーマンスのための最良フォーカスに、またはデバイスパフォーマンスの許容可能な範囲内にフォーカスを維持する。デバイスパフォーマンスのための最良のフォーカスは、リソグラフィおよび／または装置モデリングによって、または既知のフォーカス条件の変化で作りだされたデバイス構成についての、デバイスパフォーマンスに対して既知の相関関係を持つデバイス構成の測定値（例えばレジストライン幅、トランジスタゲート速度、電気的試験パラメータなど）によって決定されえる。デバイス構成は、現像されたレジストまたはエッチングされたデバイスフィーチャを持つ未完成、未動作デバイスから完成された動作するデバイスまで、デバイス製造プロセス中の異なる段階で測定されえる。
【０１０４】
この本発明はいくつかの好ましい実施形態について説明されてきたが、改変、組み合わせ、および等価物が存在し、これらも本発明の範囲に含まれる。例えば、フォーカスマスキングシステムがＸ方向におけるシフトを作ることについて説明されてきたが、これは限定ではなく、フォーカスマスキングシステムはＹ方向における、またはＸおよびＹ平面内の他の角度を成す方向におけるシフトを作るように構成されえる。さらに、単一の方向は限定ではない。例えばフォーカスマスキングシステムは、例えばＸおよびＹ方向におけるように、複数の方向についてのシフトを作るように構成されえる。これは複数のフォーカスマスキングシステムを用いるか、またはある角度から９０度のように、複数の方向に配置させる構造を持つ単一のフォーカスマスキングシステムを用いて達成されえる。さらに空間的に分離された周期的構造については、「Ｘ」構成は例として示されたのであって、限定ではなく、すなわち、周期的構造のサイズ、形状および分布はそれぞれのマークの個別の要求にしたがって変化しえる。ＸおよびＹ要素を持つ他のパターンの例は、同時係属中の２００１年６月２７日に出願された「OVERLAY MARKS, METHODS OF OVERLAY MARK DESIGN AND METHODS OF OVERLAY MEASUREMENTS」と題された係属中の米国特許出願第０９／８９４，９８７号に見られ、ここで参照によって援用される。
【０１０５】
さらにマスキング構造は、部分的にシフトする、すなわち周期的構造のうちの１つがフォーカス変化と共に水平に移動するが、周期的構造のうちの他の１つはフォーカス変化と共に水平に移動しない（静止したままである）フォーカスパターンを作るように構成されえる。この実施形態は、あるレイヤについての正確な露光パターンを正確に生成するために複数のマスキングおよび露光ステップを必要としてもよく、必要としなくてもよい。さらにこの種のフォーカスパターンの測定は、シフトされた構造およびシフトされなかった構造間の相対的変位を測定することによって上述と同様に実行されえる。
【０１０６】
さらに、ここでは実効位相差は、フェーズシフトゾーンの厚さおよび屈折率によって影響されると説明されてきたが、フェーズシフトゾーンの幅、フェーズシフトゾーンの表面特性なども同様にフェーズシフトゾーンに少なからず影響を与えることに注意されたい。これらのタイプのパラメータは、フェーズシフトゾーンの位相を補正または補償するのに用いられたり、フェーズシフトゾーンの所望の位相を導き出したりするのに用いられえる。
【０１０７】
ソース（ソースライン）は、金属以外の他の材料から形成されえることに注意されたい。例えばソースラインは、基板の一部から、または他の光に影響する材料（例えばクロムレスフェーズシフトマスク）から形成されえる。図１９Ａ〜Ｄは、フォーカスマスキング構造のさまざまな例を示し、ここで１つ以上のソースラインのクロム幅はゼロである。説明が簡単なので、これらの図は図５の変形である。これらの例は、クロムレス交互フェーズシフトマスク（ある位相遷移について、例えばＰｈ１からＰｈ２へ左から右へ）および従来のクロムベース交互フェーズシフトマスク（他の位相遷移について、例えばＰｈ２からＰｈ１）の組み合わせと考えられる。あるいはクロム幅は、非ゼロであるが、現像されたウェーハ上にラインまたはフィーチャをプリントするのに必要とされる最小幅よりも小さいことがありえる。図１９Ａを参照して、図５の幅５６に対応する線幅はゼロである。図１９Ｂを参照して、図５の幅５４に対応する線幅はゼロである。図１９Ｃを参照して、図５の幅５６に対応する線幅はゼロである（ここでＰｈ１はＰｈｓに等しい）。図１９Ｄを参照して、図５の幅５４に対応する線幅はゼロである（ここでＰｈ１はＰｈｓに等しい）。
【０１０８】
フォーカスマスキング構造はまた、異なる幅を持つ領域の組み合わせで構築されえ、例えば、図１０の１６２に類似するフォーカスマスキング構造が、ある特性幅を持つある構造の象限１６８Ａおよび１６８Ｄと、異なる特性幅を持つ異なる構造の象限１６８Ｂおよび１６８Ｃとから構築されえる。例えば、Ｐｈ１からＰｈ２への遷移のクロムラインの幅は、象限１６８Ａおよび１６８Ｄについてのものと等しく（または小さく）、Ｐｈ２からＰｈ１への遷移の幅は、象限１６８Ｂおよび１６８Ｃについてのゼロで（または小さく）ありえる。ゼロ（または小さい幅）の遷移が現像されたウェーハ上にプリントされない場合、現像されたフォーカスパターンは、Ｐｈ２からＰｈ１への遷移に対応するラインを対応する象限１８０Ａおよび１８０Ｄ内で持ち、Ｐｈ１からＰｈ２への遷移に対応するラインを対応する象限１８０Ｂおよび１８０Ｃ内で持つ。この場合、トリムマスク１６４および対応する第２露光は必要ない。これらのラインは、反対の向きに動き、よって相対位置は部分的にはステッパフォーカスエラーの符号および大きさに依存する。結果として生じるフォーカスパターンは、この特許の他の部分で説明された走査、画像化、または位相ベースの測定技術で測定されえる。
【０１０９】
本発明の方法および装置を実現する多くの代替手法が存在することに注意されたい。例えばステッパ画像平面内の複数の位置におけるフォーカスエラーの詳細な分析が、フォトリソグラフィシステムの光学収差を決定するのに用いられえる。ステッパレンズ系中の光学収差は、画像平面内の異なる場所において異なるように、または異なるフィーチャピッチまたは幅について異なるように、放射の強度および／または位相を変化させえる。ステッパレンズ系の光学収差を導くための複数のフォーカスエラー測定の分析方法は、当業者にはよく知られている。光学収差は、ゼルニケ係数によって記述されえる。ゼルニケ係数は、以下の参考書籍においてより詳細に記載される。すなわち、Principles of Optics、第６版、Max BornおよびEmil Wolf、Permagon Press、１９８０年、Handbook of Optics, Vol.1, p1.98、 Optical Society of America、McGraw Hill、１９９５年、およびHandbook of Optics Vol.  3, p1.12-1.15、Optical Society of America、McGraw Hill、２００１年に記載され、これら全てがここで参照によって援用される。光学収差は、当業者によって理解されるように他の方法によっても記述されえる。あるいは、プリントされたラインのいずれかまたは両方からの形状情報は、ステッパの光学収差を決定するために分析されえる。ある重要な特徴は、一部ラインがＰｈ１−Ｐｈ２遷移で作られ、他のラインがＰｈ２−Ｐｈ１遷移で作られたことである。異なる遷移によって作られたパターンは、光学的収差によって異なるように影響される。すなわち異なる位相差グループ（Ｐｈ１からＰｈ２）および（Ｐｈ２からＰｈ１）は、異なる特性形状、側壁角、丸み、非対称チルトなどを持ちえ、これらがフォーカスを変ええる。
【０１１０】
上述のように、フォーカスマスキング構造の複数の測定の使用は、ステッパレンズ系の収差を決定するのに用いられえる。この方法で得られたステッパレンズ収差情報は、製造のためのステッパの特性を識別するのに用いられえる。この方法で得られたステッパレンズ収差情報は、あるクリチカルデバイスフィーチャのリソグラフィパターニングのために用いられる最良のステッパを決定するのに用いられえる。この方法で得られたステッパレンズ収差情報は、ステッパオーバレイマッチングを決定するのに用いられえる。この方法で得られたステッパレンズ収差情報は、デバイスオーバレイを改良するためにステッパ制御設定を決定するのに用いられえる。この方法で得られたステッパレンズ収差情報は、デバイスライン幅特性を改良するためにステッパ制御設定を決定するのに用いられえる。この方法で得られたステッパレンズ収差情報は、ステッパレンズ収差の効果をリペア、リワーク、または最小化するのに用いられえる。この方法で得られたステッパレンズ収差情報は、ウェーハチルトを補正するためにステッパ制御設定を決定するのに用いられえる。
【０１１１】
フィールド内の複数のフォーカス測定の使用は、マスクチルトを補正するためにステッパ制御設定を決定するのに用いられえる。フィールド内の複数のフォーカス測定の使用は、ウェーハチルトを補正するためにステッパ制御設定を決定するのに用いられえる。フィールド内の複数のフォーカス測定の使用は、ウェーハステージチルトを補正するためにステッパ制御設定を決定するのに用いられえる。フィールド内の複数のフォーカス測定の使用は、ローカルパターンフォーカスへのウェーハトポグラフィの影響を決定するのに用いられえる。このようにして得られたウェーハトポグラフィ情報は、デバイス設計およびレイアウトを最適化し、デバイスまたはステッパフィールド内でのトポグラフィ誤差を低減するのに用いられえる。
【０１１２】
よって、以下の添付の特許請求の範囲は、全てのそのような改変、組み合わせ、および等価物を含むものと解されるように意図され、これらは本発明の真の精神および範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】リソグラフィシステムの簡略化された例の図である。
【図２】本発明のある実施形態による、フォーカスマスキング構造およびフォーカスパターンの簡略化された透視図である。
【図３Ａ】本発明のある実施形態による、シフトされた構造を持つフォーカスパターンの簡略化された透視図である。
【図３Ｂ】本発明のある実施形態による、シフトされた構造を持つフォーカスパターンの簡略化された透視図である。
【図３Ｃ】本発明のある実施形態による、シフトされた構造を持つフォーカスパターンの簡略化された透視図である。
【図４】本発明のある実施形態による、フォーカスマスキング構造の上面図である。
【図５】本発明のある実施形態による、フォーカスマスキング構造の断面における破断側面図である。
【図６】本発明のある実施形態による、フォーカスパターンの上面図である。
【図７Ａ】本発明のある実施形態による、フォーカスマスキングシステムの透視図である。
【図７Ｂ】本発明のある実施形態による、フォーカスマスキングシステムの透視図である。
【図８】本発明のある実施形態による、トリムマスキング構造の上面図である。
【図９】本発明のある実施形態による、フォーカスパターンの上面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態による、フォーカスマスキングシステムおよびフォーカスパターンの上面図である。
【図１１】本発明のある実施形態による、フォーカス処理のフローチャートである。
【図１２】本発明のある実施形態による、フォーカスマスキングシステムおよびフォーカスパターンの上面図である。
【図１３】本発明のある実施形態による、フォーカスマスキングシステムおよびフォーカスパターンの上面図である。
【図１４Ａ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｂ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｃ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｄ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｅ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｆ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｇ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｈ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｉ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｊ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１４Ｋ】本発明のある実施形態による、弱位相シフト要素を持つフォーカスマスキング構造のさまざまな実施形態を示す側面図である。
【図１５】本発明のある実施形態による、細かくセグメント化された要素を持つフォーカスパターンを作るのに用いられえるフォーカスマスキングシステムの図である。
【図１６】本発明のある実施形態による、フォーカス較正処理のフローチャートである。
【図１７】本発明のある実施形態による、較正処理のフローチャートである。
【図１８】本発明のある実施形態による、フォーカスモニタリング処理のフローチャートである。
【図１９Ａ】本発明のある実施形態による、さまざまなフォーカスマスキング構造の断面における破断側面図である。
【図１９Ｂ】本発明のある実施形態による、さまざまなフォーカスマスキング構造の断面における破断側面図である。
【図１９Ｃ】本発明のある実施形態による、さまざまなフォーカスマスキング構造の断面における破断側面図である。
【図１９Ｄ】本発明のある実施形態による、さまざまなフォーカスマスキング構造の断面における破断側面図である。
【図１】
2005510046.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
2005510046.tif 000005
【図３Ｂ】
2005510046.tif 000006
【図３Ｃ】
2005510046.tif 000007
【図４】
2005510046.tif 000008
【図５】
2005510046.tif 000009
【図６】
2005510046.tif 000010
【図７Ａ】
2005510046.tif 000011
【図７Ｂ】
2005510046.tif 000012
【図８】
2005510046.tif 000013
【図９】
2005510046.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
2005510046.tif 000016
【図１２】
2005510046.tif 000017
【図１３】
2005510046.tif 000018
【図１４Ａ】
2005510046.tif 000019
【図１４Ｂ】
2005510046.tif 000020
【図１４Ｃ】
2005510046.tif 000021
【図１４Ｄ】
2005510046.tif 000022
【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
2005510046.tif 000024
【図１４Ｇ】
2005510046.tif 000025
【図１４Ｈ】
2005510046.tif 000026
【図１４Ｉ】
2005510046.tif 000027
【図１４Ｊ】
2005510046.tif 000028
【図１４Ｋ】
2005510046.tif 000029
【図１５】
2005510046.tif 000030
【図１６】
2005510046.tif 000031
【図１７】
2005510046.tif 000032
【図１８】
2005510046.tif 000033
【図１９Ａ】
2005510046.tif 000034
【図１９Ｂ】
2005510046.tif 000035
【図１９Ｃ】
2005510046.tif 000036
【図１９Ｄ】
2005510046.tif 000037
【国際調査報告】
2005510046.tif 000038
2005510046.tif 000039
2005510046.tif 000040