(57)【要約】【解決手段】本明細書には、複数の基板測定レシピのうち１つの基板測定レシピと、複数の基板測定レシピのうち他の各基板測定レシピとの間のレシピ整合性を決定することと、レシピ整合性の関数を計算することと、関数が基準を満たした場合に、複数の基板測定レシピから１つの基板測定レシピを除外することと、終了条件が満たされるまで、決定、計算および除外を繰り返すことを備える方法が開示される。また、本明細書には、複数の基板測定レシピを記憶するよう構成される記憶装置と、複数の基板測定レシピの間のレシピ整合性に基づいて、複数の基板測定レシピから１つ以上の基板測定レシピを選択するよう構成されるプロセッサとを備える基板測定装置が開示される。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板測定レシピのうち１つの基板測定レシピと、前記複数の基板測定レシピのうち他の各基板測定レシピとの間のレシピ整合性を決定することと、
前記レシピ整合性の関数を計算することと、
前記関数が基準を満たした場合に、前記複数の基板測定レシピから前記１つの基板測定レシピを除外することと、
終了条件が満たされるまで、前記決定、前記計算および前記除外を繰り返すことと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記レシピ整合性は、前記複数の基板測定レシピを用いて得られる基板上の複数の領域における特性の値から決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特性は、オーバーレイ誤差または基板の相対位置であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記値は、前記領域からの回折放射を測定またはシミュレーションすることにより得られることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記値は、前記領域からの前記回折放射のうち２つの回折次数の振幅間の差を測定またはシミュレーションすることにより得られることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記領域のそれぞれは、ターゲット構造を備え、該ターゲット構造は既知のオーバーレイ誤差バイアスを有するオーバーレイ周期構造を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記複数の基板測定レシピは、前記値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の波長、前記値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の偏光、前記値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる前記領域内のターゲット、または前記値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の入射角度、から選択される１つ以上のパラメータの点で異なることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記複数の基板測定レシピのうち残りの基板測定レシピを用いて基板を検査することをさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
複数の基板測定レシピ間で基板測定レシピ対基板測定レシピの整合性分析を実行することと、
分析された基板測定レシピから、基板測定レシピ対基板測定レシピの整合性の尺度、プロセス変動に対する脆弱性の尺度、またはプロセス変動に対するロバスト性の尺度で、閾値を超える基板測定レシピを特定することと、
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、２０１５年６月１７日に出願された米国特許出願６２／１８１，０４７号の優先権を主張し、その全体が参照により本書に援用される。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、メトロロジおよびリソグラフィの装置およびプロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）または他のデバイスの製造に使用することができる。このような場合、パターニングデバイス（例えばマスク）は、デバイスの個々の層に対応する回路パターン（「設計レイアウト」）を含むか、または提供してもよく、パターニングデバイス上の回路パターンを通してターゲット部分に照射するなどの方法によって放射感応性材料層（例えば「レジスト」）でコーティングされた基板（例えばシリコンウェハ）上の（例えば１つ以上のダイを含む）ターゲット部分上に、この回路パターンを転写することができる。一般に、単一の基板は、リソグラフィ装置によって一度に１つのターゲット部分ずつ回路パターンが連続的に転写される隣接する複数のターゲット部分を含む。一種のリソグラフィ装置では、パターニングデバイス全体の上の回路パターンは１つのターゲット部分上に一度で転写され、このような装置は一般にステッパと呼ばれている。一般にステップアンドスキャン装置と呼ばれる別の装置では、投影ビームがパターニングデバイス上を所与の基準方向（「スキャン」方向）にスキャンする一方、基板をこの基準方向と平行または逆平行に同期的に移動させる。パターニングデバイス上の回路パターンの異なる部分が漸次１つのターゲット部分に転写される。
【０００４】
回路パターンをパターニングデバイスから基板に転写する前に、基板はプライミング、レジストコーティング及びソフトベークなどの様々な手順を経てもよい。露光後、基板はポストベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク及び転写された回路パターンの測定／検査などの他の手順を経てもよい。この一連の手順は、例えば、ＩＣなどのデバイスの個々の層を製造する基礎として使用される。次に、基板はエッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、化学機械的研磨などの様々な手順を経てもよく、これらはすべてデバイスの個々の層を完成させるためのプロセスである。デバイスに幾つかの層が必要な場合は、これらの手順の一部もしくは全てまたはその変形手順が各層に対して反復されてよい。最終的に、デバイスは基板上の各ターゲット部分内に存在する。複数のデバイスが存在する場合、これらのデバイスは、次に、ダイシングまたはソーイングなどの技術によって互いに分離され、その結果、個々のデバイスを担体に取り付けたり、またはピンに接続したりすることができる。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書において、複数の基板測定レシピを用いて得られた基板上の複数の領域における特性の値に基づいて複数の基板測定レシピから選択された複数の基板測定レシピのサブセットのそれぞれの中でレシピ整合性を決定することと、レシピ整合性に基づいて複数の基板測定レシピから基板測定レシピを選択することと、を備える方法が開示される。
【０００６】
ある実施形態によれば、特性は、オーバーレイ誤差または基板の相対位置を含む。
【０００７】
ある実施形態によれば、この方法は、領域からの回折放射を測定またはシミュレーションすることにより特性の値を得ることをさらに備える。
【０００８】
ある実施形態によれば、値を得ることは、領域からの回折放射のうち２つの回折次数の振幅間の差を測定またはシミュレーションすることを備える。
【０００９】
ある実施形態によれば、領域のそれぞれは、ターゲット構造を備え、ターゲット構造は、既知のオーバーレイ誤差を有するオーバーレイ周期構造を備える。
【００１０】
ある実施形態によれば、複数の基板測定レシピは、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の波長、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の偏光、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる領域内のターゲット、または値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の入射角度、から選択される１つ以上のパラメータの点で異なる。
【００１１】
ある実施形態によれば、各サブセット中のレシピ整合性は、複数の領域においてサブセットのうち１つの基板測定レシピにより測定または該基板測定レシピに関してシミュレーションされた値と、複数の領域においてサブセットのうち別の基板測定レシピにより測定または該基板測定レシピに関してシミュレーションされた値との差の関数である。
【００１２】
ある実施形態によれば、レシピ整合性は、差の二乗和の関数である。
【００１３】
ある実施形態によれば、レシピ整合性は、共分散である。
【００１４】
ある実施形態によれば、各サブセット中のレシピ整合性は、複数の領域においてサブセットのうち１つの基板測定レシピにより測定または該基板測定レシピに関してシミュレーションされた値と、複数の領域においてサブセットのうち別の基板測定レシピにより測定または該基板測定レシピに関してシミュレーションされた値との間の回帰の関数である。
【００１５】
ある実施形態によれば、各サブセット中のレシピ整合性は、オーバーレイ誤差の値のコサイン類似度とユークリッド距離の関数である。
【００１６】
ある実施形態によれば、基板測定レシピを選択することは、共通の基板測定レシピを有する全てのサブセット中でレシピ整合性の和を計算することを備える。
【００１７】
ある実施形態によれば、基板測定レシピを選択することは、レシピ整合性に基づいて複数の基板測定レシピから基板測定レシピを除外することを備える。
【００１８】
ある実施形態によれば、この方法は、測定またはシミュレーションされた値から、１つ以上の可検出性基準を満たさない値を除外することをさらに備える。
【００１９】
ある実施形態によれば、この方法は、選択された基板測定レシピを用いて基板を検査することをさらに備える。
【００２０】
ある実施形態によれば、この方法は、レシピ整合性を決定する前に、基板測定レシピの可検出性が決定され、基板測定レシピの可検出性が閾値を超えている場合、複数の基板測定レシピからその基板測定レシピを除外することをさらに備える。
【００２１】
本明細書において、複数の基板測定レシピのうち１つの基板測定レシピと、複数の基板測定レシピのうち他の各基板測定レシピとの間のレシピ整合性を決定することと、レシピ整合性の関数を計算することと、関数が基準を満たした場合に、複数の基板測定レシピから１つの基板測定レシピを除外することと、終了条件が満たされるまで、決定、計算および除外を繰り返すことと、を備える方法が開示される。
【００２２】
ある実施形態によれば、レシピ整合性は、複数の基板測定レシピを用いて得られる基板上の複数の領域における特性の値から決定される。
【００２３】
ある実施形態によれば、特性は、オーバーレイ誤差または基板の相対位置である。
【００２４】
ある実施形態によれば、値は、領域からの回折放射を測定またはシミュレーションすることにより得られる。
【００２５】
ある実施形態によれば、値は、領域からの回折放射のうち２つの回折次数の振幅間の差を測定またはシミュレーションすることにより得られる。
【００２６】
ある実施形態によれば、領域のそれぞれは、ターゲット構造を備え、該ターゲット構造は既知のオーバーレイ誤差バイアスを有するオーバーレイ周期構造を備える。
【００２７】
ある実施形態によれば、複数の基板測定レシピは、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の波長、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の偏光、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる領域内のターゲット、または値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の入射角度、から選択される１つ以上のパラメータの点で異なる。
【００２８】
ある実施形態によれば、この方法は、複数の基板測定レシピのうち残りの基板測定レシピを用いて基板を検査することをさらに備える。
【００２９】
本明細書において、複数の基板測定レシピ間で基板測定レシピ対基板測定レシピの整合性分析を実行することと、分析された基板測定レシピから、基板測定レシピ対基板測定レシピの整合性の尺度、プロセス変動に対する脆弱性の尺度、またはプロセス変動に対するロバスト性の尺度で、閾値を超える基板測定レシピを特定することと、を備える方法が開示される。
【００３０】
本明細書において、命令が記録されたコンピュータ読取可能媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、命令はコンピュータが請求項１から２５のいずれかに記載の方法を実施することによって実行されるコンピュータプログラム製品が開示される。
【００３１】
また本明細書において、検査のために複数の基板測定レシピを記憶するよう構成される記憶装置と、複数の基板測定レシピの間のレシピ整合性に基づいて、複数の基板測定レシピから１つ以上の基板測定レシピを選択するよう構成されるプロセッサと、を備える基板検査装置が開示される。
【００３２】
ある実施形態によれば、この装置は、複数のターゲット構造をその上に有する基板のためのサポートであって、各ターゲット構造が既知のオーバーレイ誤差バイアスを有するオーバーレイ周期構造を備えるサポートと、各ターゲット構造を照明し、各ターゲット構造により回折された放射を検出するよう構成される光学システムと、をさらに備える。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】リソグラフィシステムの様々なサブシステムのブロック図である。
【００３４】
【図１Ｂ】リソグラフィセルまたはクラスタの実施形態を概略的に示す図である。
【００３５】
【図２Ａ】検査装置およびメトロロジ技術の例を概略的に示す図である。
【００３６】
【図２Ｂ】所与の照明方向に対するターゲットの回折スペクトルの概略詳細図である。
【００３７】
【図２Ｃ】例えば回折に基づくオーバーレイ測定のための測定装置を用いて照明モードを提供する一組の照明開口の概略図である。
【００３８】
【図２Ｄ】例えば回折に基づくオーバーレイ測定のための測定装置を用いて照明モードを提供する一組の照明開口の概略図である。
【００３９】
【図２Ｅ】基板上の多重周期構造（例えば多重グレーティング）ターゲットの形状および測定スポットの外郭を示す図である。
【００４０】
【図２Ｆ】例えば図２Ａの装置を用いて得られる図２Ｅのターゲットの像を示す図である。
【００４１】
【図３】２つの異なるターゲットＰおよびＱを有する基板を概略的に示す図であり、それぞれのコピーが基板の４つの異なる領域に配置されている。
【００４２】
【図４Ａ】例示的な基板測定レシピＡ−Ｈの結果例を概略的に示す図であり、これらの検査レシピは整合していない。
【００４３】
【図４Ｂ】例示的な基板測定レシピＩ−Ｐの結果例を概略的に示す図であり、これらの検査レシピは整合している。
【００４４】
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、同じまたは異なる基板測定レシピにおいて、どのようにして同じターゲットが異なる定誤差をもたらすかを示す図である。
【００４５】
【図６】ある実施形態に係るレシピ整合性を示す図である。
【００４６】
【図７】ある実施形態に係るレシピ整合性を示す図である。
【００４７】
【図８】ある実施形態に係る、レシピ整合性に基づく複数の基板測定レシピから基板測定レシピを選択する方法のフローチャートを示す図である。
【００４８】
【図９】レシピＡ−Ｄに適用される図８のフローを概略的に示す図である。
【００４９】
【図１０】ある実施形態に係る方法のフローチャートを示す図である。
【００５０】
【図１１】ある実施形態に係る方法のフローチャートを示す図である。
【００５１】
【図１２】例示的コンピュータシステムのブロック図である。
【００５２】
【図１３】リソグラフィ装置の概略図である。
【００５３】
【図１４】別のリソグラフィ装置の概略図である。
【００５４】
【図１５】基板測定レシピを選択する方法のフローを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本明細書において、ＩＣ製造について具体的な言及がなされているが、本明細書の記載が多数の他の可能な用途を有することが明確に理解されるべきである。例えば、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターン及び検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に採用してもよい。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「マスク」、「基板」及び「ターゲット部分」という用語と置き換え可能であるとみなすべきである。
【００５６】
本書では、「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）及びＥＵＶ（極端紫外線、例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆる種類の電磁放射を包含するように使用される。
【００５７】
本明細書で使用される「最適化する」及び「最適化」という用語は、（例えば、メトロロジを用いた測定またはリソグラフィを用いたデバイス製造の）プロセスおよび／または結果が、基板上への設計レイアウトのより高い精度の測定または投影、より高い測定精度、より大きいプロセスウィンドウなどの１つ以上の望ましい特性を有するように、例えば検査装置またはリソグラフィ装置などの装置を調整することを意味する。
【００５８】
簡単な前置きとして、図１Ａは例示的なリソグラフィ装置１０Ａを示している。主要なコンポーネントは、部分干渉性（シグマで表される）を規定する照明光学系を含む。照明光学系は、深紫外線エキシマレーザ源または極端紫外線（ＥＵＶ）源を含む他のタイプの源であってよい（本明細書で述べるように、リソグラフィ装置自体は放射源を有する必要はない）放射源１２Ａからの放射を整形する光学系１４Ａ，１６Ａａおよび１６Ａｂと、パターニングデバイス１８Ａのパターニングデバイスパターンの像を基板面２２Ａ上に投影する光学系１６Ａｃとを含む。投影光学系の瞳面における調整可能なフィルタまたは開口２０Ａは、基板面２２Ａに衝突するビームの角度範囲を制限することができ、最大可能な角度は投影光学系の開口数ＮＡ＝ｓｉｎ（Θｍａｘ）を規定する。
【００５９】
リソグラフィ投影装置では、投影光学系は、パターニングデバイスを介して放射源からの照明を基板上に誘導し、整形する。「投影光学系」という用語は本明細書では、放射ビームの波面を変更し得る任意の光学コンポーネントを含むものとして広義に定義される。例えば、投影光学系はコンポーネント１４Ａ、１６Ａａ、１６Ａｂ、及び１６Ａｃの少なくとも幾つかを含んでもよい。空間像（ＡＩ）は基板レベルでの放射強度分布である。基板上のレジスト層は露光され、空間像はレジスト層内の潜在「レジスト像」（ＲＩ）としてレジスト層に転写される。レジスト像（ＲＩ）は、レジスト層内のレジストの溶解性の空間分布として定義することができる。レジストモデルは空間像からレジスト像を計算するために使用でき、その例は参照により本明細書に全体が組み込まれる、米国特許出願公開第ＵＳ２００９−０１５７６３０号明細書に記載されている。レジストモデルはレジスト層の特性にのみ関連する（例えば、露光後ベーク（ＰＥＢ）及び現像中に生じる化学プロセスの効果）。リソグラフィ装置の光学特性（例えば、放射源、パターニングデバイス及び投影光学系の特性）は、空間像を決定付ける。リソグラフィ装置で使用されるパターニングデバイスは変更可能であるため、パターニングデバイスの光学特性と、少なくとも放射源及び投影光学系を含む残りのリソグラフィ装置の光学特性とを分離することが望ましい。
【００６０】
図１Ｂに示されるように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソグラフィセルＬＣ（たまにリソセルまたはリソクラスタとも称され、基板上での一以上の露光前および露光後プロセスを実行するための装置も含む）の一部を形成しうる。従来、これらは、レジスト層を堆積させる一以上のスピンコート装置ＳＣ、露光されたレジストを現像する一以上の現像装置ＤＥ、一以上の冷却プレートＣＨ、および、一以上のベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラまたはロボットＲＯは、基板を入力／出力ポートＩ／Ｏ１，Ｉ／Ｏ２から取り出し、異なるプロセス装置間で基板を移動させ、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに基板を運ぶ。これら装置（しばしば集合的にトラックと称される）は、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、ＴＣＵ自体は監視制御システムＳＣＳにより制御され、ＳＣＳ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、異なる装置がスループットおよびプロセス効率を最大化させるように動作しうる。リソグラフィセルＬＣはさらに、基板をエッチングする１つ以上のエッチング装置と、基板のパラメータを測定するよう構成される１つ以上の測定装置とを備えてもよい。測定装置は、散乱計、走査型電子顕微鏡などの、基板の物理的パラメータを測定するよう構成された光学的測定装置または検査装置を備えてよい。
【００６１】
デバイス製造プロセス（例えば、リソグラフィ方法および任意的にレジストコーティング、エッチング、現像などの１つ以上の他の方法を備えるリソグラフィプロセス）においては、基板および／または他の構造は、プロセス間またはプロセス後に様々な種類の測定を受ける。測定は、例えば、特定の基板に欠陥があるか測定する、プロセスで使用される方法および／または装置に対する調整（例えば基板上での２層のアライニングや、基板に対するパターニングデバイスのアライニング）を定める、プロセスにおける方法のパフォーマンス、プロセス自体および／またはプロセスで使用される装置のパフォーマンスを測定する、または他の目的であってもよい。測定の例は、光学的結像（例えば光学顕微鏡）、非結像光学測定（例えば、ＡＳＭＬ  ＹｉｅｌｄＳｔａｒツールを用いたメトロロジなどの回折に基づく測定および／またはＡＭＳＬ  ＳＭＡＳＨ  ＧｒｉｄＡｌｉｇｎツールを用いたアライメント測定）、機械的測定（例えば、スタイラスを用いたプロファイリング、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ））、非光学的結像（例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ））などを含む。参照によりその全体が本明細書に援用される米国特許第６，９６１，１１６号明細書に記載されたＳＭＡＳＨ(SMart Alignment Sensor Hybrid)システムは、アライメントマーカの２つの重複および相対回転像を生成し、像のフーリエ変換が干渉を生じる瞳面における強度を検出し、干渉次数における強度変化を表す２つの像の回折次数間の位相差から位置情報を抽出する自己参照干渉計を採用している。
【００６２】
検査（例えばメトロロジ）装置の実施形態が図２Ａに示されている。（グレーティングなどの周期構造を備える）ターゲットＴおよび回折された光線は、図２Ｂにより詳細に示される。メトロロジ装置は、独立式の装置であってもよいし、リソグラフィ装置ＬＡ（例えば、測定ステーションにて）またはリソグラフィセルＬＣのいずれかに組み込まれてもよい。装置を通じて複数の分岐を有する光軸は、破線Ｏで示される。この装置において、出力１１（例えば、レーザまたはキセノンランプなどのソースまたはソースに接続された開口）により出力される放射は、レンズ１２，１４および対物レンズ１６を備える光学システムにより、プリズム１５を介して基板Ｗ上に向けられる。これらレンズは、４Ｆ配置の二重シーケンスで構成される。基板により方向を変えられた放射を検出器上に与えるのであれば、異なるレンズ配置を用いることもできる。
【００６３】
実施形態において、このレンズ配置は、空間周波数フィルタリング用の中間瞳面の利用を可能にする。したがって、放射が基板に入射する位置での角度範囲は、基板面での空間スペクトルを示し、本書で（共役）瞳面と称される面内の空間強度分布を定義することにより選択できる。具体的には、例えば、レンズ１２と１４の間であって対物レンズ瞳面の逆投影像である面内に適切な形状の開口プレートまたはデバイス１３を挿入することによりこれを実現できる。図示される例では、符号１３Ｎ，１３Ｓの開口プレートまたはデバイス１３は、異なる形状を有する板状（または板の一部）であり、異なる照明モードの選択を可能にする。第１照明モードにおいて、開口プレート１３Ｎは、説明のみを目的として「北」と指定された方向からの軸外照明を提供する。第２照明モードにおいて、開口プレート１３Ｓは、同様であるが「南」と名付けられた反対方向からの照明を提供するために用いられる。所望の照明モード外のいずれの不要な放射も所望の測定信号に干渉しうることから、瞳面の残りは暗闇であることが望ましい。
【００６４】
図２Ｂに示されるように、ターゲットＴは、対物レンズ１６の光軸Ｏに実質的に直交するよう基板Ｗに配置される。軸Ｏからずれた角度からターゲットＴに入射する照明Ｉの光線は、ゼロ次の光線（実線０）および二つの１次光線（一点破線＋１および二点破線−１）を生じさせる。はみ出る小さなターゲットＴの場合、これらの光線は、メトロロジターゲットＴおよび他のフィーチャを含む基板の領域をカバーする多数の平行光線の一つにすぎない。プレート１３の開口は（有効な放射量を認めるのに必要な）有限の幅を有するため、実際には入射光線Ｉがある角度範囲を占め、回折光線０および＋１／−１は多少拡がるであろう。小さいターゲットの点像分布関数によれば、＋１および−１の各次数は、ある角度範囲にわたってさらに拡がり、図示されるような単一の理想的な光線とならないであろう。なお、周期構造のピッチおよび照明角度は、１次光線が中心光軸の近くにアライメントされて対物レンズに入射するように設計または調整されることができる。図２Ａおよび２Ｂに示される光線は、図面において純粋にこれらが容易に識別可能となるように、多少軸外しとなるよう示されている。
【００６５】
基板Ｗ上のターゲットにより回折される少なくとも０および＋１の次数は、対物レンズ１６により収集され、プリズム１５を通って戻るように方向付けられる。図２Ａに戻ると、北（Ｎ）および南（Ｓ）の符号が付された径方向に反対の開口を指定することにより、第１および第２照明モードの双方が示される。入射光線Ｉが光軸の北側からである場合、つまり、開口プレート１３Ｎを用いて第１照明モードが適用される場合、＋１（Ｎ）の符号が付された＋１の回折光線が対物レンズ１６に入射する。反対に、開口プレート１３Ｓを用いて第２照明モードが適用される場合、（−１（Ｓ）の符号が付された）−１の回折光線が対物レンズ１６に入射するものとなる。したがって、実施形態において、測定結果は、例えば、ターゲットの回転後、照明モードの変更後、または、−１次および＋１次の回折次数強度を個別に得るための結像モードの変更後において、特定条件下でターゲットを二回測定することにより得られる。特定のターゲットに対するこれら強度を比較することによりターゲット内の非対称性の測定が与えられ、リソグラフィ工程のパラメータの指標（例えばオーバレイ誤差）としてターゲット内の非対称性を用いることができる。上述の状況では、照明モードが変更される。
【００６６】
ビームスプリッタ１７は、回折ビームを二つの測定路に分割する。第１測定路において、光学システム１８は、ゼロ次および１次の回折ビームを用いて第１検出器１９（例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）上でターゲットの回折スペクトル（瞳面像）を形成する。各回折次数がセンサ上の異なる点でぶつかるため、画像処理は、次数を比較および対比できる。センサ１９に撮像される瞳面像は、メトロロジ装置のピント調整および／または１次回折ビームの強度測定の規格化に用いることができる。瞳面像は、本書に詳述されない再構成などの多くの測定の目的のために用いることもできる。
【００６７】
第２測定路において、光学システム２０，２２は、センサ２３（例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）上に基板上のターゲットの像を形成する。第２測定路において、瞳面に共役となる面内に開口絞り２１が設けられる。開口絞り２１は、ゼロ次の回折ビームを遮るように機能し、センサ２３上に形成されるターゲットの画像ＤＦが−１または＋１次のビームから形成されるようにする。センサ１９および２３の撮像画像は、画像処理制御部ＰＵに出力される。ＰＵの機能は、実行すべき測定の具体的な形式に依存するであろう。なお、本書に用いられる「画像」の用語は広義である。仮に−１次および＋１次の一方しか存在しなければ、周期構造のフィーチャ（例えばグレーティング線）の画像自体は形成されないであろう。
【００６８】
図２Ａ，２Ｃおよび２Ｄに示される開口プレート１３および絞り２１の具体的形状は、純粋に例にすぎない。本発明の別の実施形態において、ターゲットの軸上照明が用いられ、実質的に一方の１次回折放射のみをセンサに向けて通過させるために軸外開口を持つ開口絞りが用いられる。さらに別の実施形態において、１次ビームの代わりにまたは１次ビームに加えて、２次、３次、さらに高次のビーム（不図示）を測定に用いることができる。
【００６９】
これら異なる形式の測定に適用可能な照明を作るため、開口プレート１３は、所望のパターンを所定の位置にもたらすように回転するディスクの周りに形成される多数の開口パターンを備えてもよい。なお、開口プレート１３Ｎまたは１３Ｓは、一方向（設定に応じてＸまたはＹ）に方向付けられた周期構造の測定に用いられる。直交する周期構造の測定のため、９０°または２７０°のターゲットの回転が実行されてもよい。異なる開口プレートが図２Ｃおよび図２Ｄに示される。図２Ｃは、二つの別の形式の軸外照明モードを示す。図２Ｃの第１照明モードにおいて、開口プレート１３Ｅは、説明のみを目的として、既述の「北」に対して「東」と指定された方向からの軸外照明を提供する。図２Ｄの第２照明モードにおいて、開口プレート１３Ｗは、同様であるが「西」と名付けられた反対方向からの照明を提供するために用いられる。図２Ｄは、二つの別の形式の軸外照明モードを示す。図２Ｄの第１照明モードにおいて、開口プレート１３ＮＷは、既述の「北」および「西」と指定された方向からの軸外照明を提供する。第２照明モードにおいて、開口プレート１３ＳＥは、同様であるが既述の「南」および「東」と名付けられた反対方向からの照明を提供するために用いられる。これら装置の使用、および、装置の多くの他の変形および応用は、例えば、上記の従前に発行された特許出願公開に記載されている。
【００７０】
図２Ｅは、基板上に形成される複合メトロロジターゲットの例を示す。複合ターゲットは、互いに近くに位置する四つの周期構造（この場合、グレーティング）３２，３３，３４，３５を備える。実施形態において、周期構造の全てがメトロロジ装置の照明ビームにより形成される測定スポット３１の内側となる程度に十分に互いに近接して配置される。その場合、四つの周期構造の全てが結果として同時に照明され、センサ１９および２３上に同時に結像される。オーバレイ測定に特化した例において、周期構造３２，３３，３４，３５はそれ自体が上位層（overlying）の周期構造により形成される複合周期構造（例えば複合グレーティング）であり、つまり、一の層内の少なくとも一つの周期構造が他の層内の少なくとも一つの周期構造の上に覆うように、基板Ｗ上に形成されるデバイスの異なる層内に周期構造がパターン化される。このようなターゲットは、２０μｍ×２０μｍの範囲内または１６μｍ×１６μｍの範囲内の外形寸法を有しうる。さらに、全ての周期構造が特定の層ペアの間のオーバレイの測定に用いられる。単一の層ペアより多くを測定可能なターゲットとし、複合周期構造の異なる部分が形成される異なる層間のオーバレイの測定を容易にするため、周期構造３２，３３，３４，３５はバイアスの異なるオーバレイオフセットを有してもよい。したがって、基板上のターゲット用の周期構造の全ては、ある層ペアの測定に用いられるであろうし、基板上の別の同じターゲット用の周期構造の全ては、別の層ペアの測定に用いられるであろう。ここで、異なるバイアスは、層ペアの間の区別を助けるであろう。
【００７１】
図２Ｆは、図２Ａの装置内の図２Ｅのターゲットを使用し、図２Ｄの開口プレート１３ＮＷまたは１３ＳＥを用いるときに、センサ２３上に形成され、センサ２３により検出されうる画像例を示す。センサ１９は異なる個別の周期構造３２−３５を分解できないが、センサ２３であればできる。黒い四角は、センサ上の画像の視野を示し、この範囲内の円形領域４１に対応する箇所に基板上の照明されたスポット３１が結像する。この範囲内の矩形領域４２−４５が周期構造３２−３５の像を表す。仮に周期構造が製品領域に位置していれば、この画像の視野の周辺に製品フィーチャも視認しうる。画像処理制御部ＰＵは、周期構造３２−３５の個別画像４２−４５を識別するためのパターン認識を用いてこれらの画像を処理する。このようにして、センサフレーム内の特定の場所に極めて正確に画像がアライメントされる必要がなくなり、測定装置全体としてのスループットが大きく改善される。
【００７２】
ターゲットは、例えば４０μｍ×４０μｍなどの相対的に大きい周期構造レイアウト（例えば1つ以上のグレーティングを備える）を備えてよい。その場合、測定ビームは大抵、周期構造レイアウトよりも小さいスポットサイズを有する（すなわち１つ以上の周期構造が完全にはスポットで覆われないようにレイアウトがアンダーフィルされる）。これにより、それを無限大と見なすことができるので、ターゲットの数学的再構成が単純化される。しかしながら、例えば、ターゲットがスクライブレーン中よりむしろ製品フィーチャ間に位置できるように、ターゲットのサイズは、例えば２０μｍ×２０μｍ以下、または１０μｍ×１０μｍ以下に縮小されてもよい。この状況では、周期構造レイアウトは、測定スポットよりも小さく形成されてよい（すなわち周期構造レイアウトがオーバーフィルされる）。このようなターゲットは、回折のゼロ次（正反射に相当）が遮断され、高次のみが処理される暗視野スキャトロメトリを用いて測定されてよい。暗視野スキャトロメトリの例は、国際公開第ＷＯ２００９／０７８７０８号およびＷＯ２００９／１０６２７９号に見ることができ、それらの全体が参照により本明細書に援用される。さらに発展した技術が米国特許出願公開第ＵＳ２０１１／００２７７０４号明細書、ＵＳ２０１１／００４３７９１号明細書およびＵＳ２０１２／０２４２９７０号明細書に記載されており、それらの全体が参照により本明細書に援用される。回折次数の暗視野スキャトロメトリを用いた回折に基づくオーバーレイにより、小さいターゲットのオーバーレイ測定が可能となる。これらのターゲットは、照明スポットよりも小さくでき、基板上で製品構造により囲まれてよい。実施形態では、複数のターゲットを１つの像内で測定できる。
【００７３】
実施形態では、基板上のターゲットは、現像後に固体レジストラインからバーが形成されるよう印刷される、１つ以上の１次元周期的グレーティングを備えてよい。実施形態では、ターゲットは、現像後に固体レジストピラーまたはレジスト中のビアから１つ以上のグレーティングが形成されるよう印刷される、１つ以上の２次元周期的グレーティングを備えてよい。あるいは、バー、ピラーまたはビアは、基板中にエッチングされてもよい。グレーティングのパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＳの色収差と照明対称性に敏感であり、そのような収差の存在は、印刷されたグレーティングの変動に現れる。したがって、印刷されたグレーティングの測定データは、グレーティングを再構成するために用いることができる。線幅および形状などの１次元グレーティングのパラメータや、ピラーまたはビアの幅、長さ、形状などの２次元グレーティングのパラメータは、再構成プロセスに入力され、印刷ステップおよび／または他の測定プロセスからの知識から、プロセスユニットＰＵにより実行され得る。
【００７４】
有用なデータを得るために、基板測定レシピは十分に正確且つ精密でなければならない。正確度と精度は、関連するがはっきりと異なる概念である。量の測定の正確度は、量の真の値に対する量の測定値の近さの度合いである。測定の精度は、再現性および繰返し性と関連し、変わらない条件下での量の反復測定が同じ結果を示す度合いである。精度と正確度の２つの用語は口語の用法では同意語になることがあるが、それらは、科学的方法の関連およびこの開示では意図的に対比されている。測定は、正確だが精密ではない可能性があり、精密であるが正確ではない可能性があり、それらのどちらでもない可能性があり、それらの両方である可能性がある。例えば、測定が定誤差を含む場合、通常、サンプルサイズを増やすことにより、精度は高くなるが、正確度は改善されない。定誤差を取り除くことにより、正確度が改善されるが、精度は変わらない。
【００７５】
したがって、測定の精度を解明することは、必ずしも測定量の真の値の知識を必要としない。量の測定の精度は、測定の性質、測定に用いられる装置、環境、または測定に関連する物理学により制限される可能性がある。しかしながら、測定の正確度を解明することは、測定量の真の値の知識なしでは難しい。
【００７６】
デバイス製造プロセスの関連において、基板測定レシピが正確か決定することは、チャレンジングであるかもしれない。基板に結像されたパターンの特性の真の値、またはその良好な近似値を得ることは必ずしも経済的とは限らなかったり、さらには物理的に実現可能ではなかったりするためである。しかしながら、いくつかの基板測定レシピが整合している場合、これらのレシピは高い確実性で正確である−それら全ては小さな定誤差を有する。この原理は、デバイス製造プロセスのための基板測定レシピに必ず限られるものではないが、任意の基板測定レシピに当てはまる。
【００７７】
「基板測定レシピ」という用語は、測定自体の１つ以上のパラメータ、１つ以上の測定パターンの１つ以上のパラメータ、または両方を含んでよい。例えば、基板測定レシピに用いられる測定が回折に基づく光学測定である場合、１つ以上の測定のパラメータは、放射の波長、放射の偏光、基板に対する放射の入射角度、基板上のパターンに対する放射の方向などを含んでよい。１つ以上の測定パターンは、回折が測定される１つ以上のパターンであってよい（「ターゲット」または「ターゲット構造」の別名でも知られる）。１つ以上の測定パターンは、測定目的のために特別に設計された１つ以上のパターンであってよい。複数のターゲットのコピーが基板上の多くの場所に置かれてもよい。１つ以上の測定パターンの１つ以上のパラメータは、１つ以上のパターンの形状、方向および／またはサイズを含んでよい。基板測定レシピは、基板上に存在するパターンに対して結像されるパターンの層（例えばオーバーレイ）を整列するため、またはそのアライメントを測定するために用いられる。基板測定レシピは、パターニングデバイスとレジストコート基板との間やレジストコート基板と基板テーブルとの間のアライメントなどの２つのオブジェクト間のアライメントを決定するために用いられる。本明細書で用いられるように、基板測定レシピに使われる基板は、デバイスが形成される、または形成されている基板に限定されない。基板測定レシピに使われる基板は、基板テーブル、パターニングデバイスなどを含む任意の種類の基板とすることができる。
【００７８】
基板測定レシピは、このような数学的形式：（ｒ１，ｒ２，ｒ３，・・・ｒｎ；ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔｎ）で表される。ここでｒｉは測定のパラメータであり、ｔｊは１つ以上の測定パターンのパラメータである。基板測定レシピは、典型的に、測定のパラメータから選択された複数のパラメータおよび／または１つ以上の測定パターンのパラメータを備える。例えば、測定レシピは、測定のパラメータおよび１つ以上の測定パターンのパラメータを有してよい。さらに、基板測定レシピは、測定のパラメータを有する必要はなく（したがって１つ以上の測定パターンの１つ以上のパラメータのみを有する）、または、１つ以上の測定パターンのパラメータを有する必要はない（したがって１つ以上の測定のパラメータのみを有する）。
【００７９】
図３は、２つの異なるターゲットＰおよびＱを有する基板を概略的に示す。この基板では、それぞれのコピーが基板の４つの異なる領域に配置されている。ターゲットは、１つ以上のグレーティングなどの周期構造、例えば、互いに直交する方向の１つ以上のグレーティングを有する複数のグレーティング、を含んでよい。図３の基板は、２つの基板測定レシピＡおよびＢを用いて測定を受けてよい。基板測定レシピＡおよびＢは１つのパラメータ、すなわち測定ターゲットの点で少なくとも異なる（例えば、ＡはターゲットＰを測定し、ＢはターゲットＱを測定する）。基板測定レシピＡおよびＢは、それらの測定の１つ以上のパラメータが異なってもよい。基板測定レシピＡおよびＢは、同じ測定技術に基づかなくてもよい。例えば、基板測定レシピＡはＳＥＭ測定に基づいてよく、基板測定レシピＢはＡＦＭ測定に基づいてよい。基板測定レシピＡおよびＢが整合性のある場合、基板測定レシピＡおよびＢは、４つの領域のそれぞれから同様のデータを生じるべきである。
【００８０】
レシピ間のレシピ整合性が１つ以上の基準を満たしているとき（例えば閾値を超えている）、複数の基板測定レシピは整合している。レシピ間のレシピ整合性は、レシピにより基板上の１つ以上の領域で得られるデータの差を測定する関数である。得られるデータは、実際に測定された又はシミュレーションされた特性の値であってよい。例えば、整合性は、基板上の複数の異なる領域から回折に基づく基板測定レシピにより得られる基板のオーバーレイ誤差または相対位置（例えばパターニングデバイスに対する位置）間の差を測定する関数であってよい。実施形態では、レシピ整合性は、基板測定レシピのパラメータ間の共通点を測定せず、基板測定レシピにより得られるデータ間の共通点を測定する。例えば、２つのレシピは、たとえそれらが全く違う測定技術を用いていても（例えば、一方はＳＥＭを用い、他方は回折に基づく光学測定を用いる；一方は回折に基づくオーバーレイ測定を用い、他方はアライメント測定を用いる）、整合している可能性がある（すなわち閾値を超えるレシピ整合性）。逆に言うと、２つのレシピは、それらのパラメータが全く同じであるが、それにもかかわらず整合性のない可能性がある（例えば、後述の図５Ａおよび図５Ｂのレシピ）。
【００８１】
図４Ａは、例示的な基板測定レシピＡ−Ｈの結果例を概略的に示す。これらの基板測定レシピは整合性がない。レシピのそれぞれは、パターンからＸ方向のオーバーレイ誤差およびＹ方向（Ｘ方向に対して垂直）のオーバーレイ誤差を測定する。その結果として、レシピのそれぞれにより測定されるオーバーレイ誤差は、それぞれのレシピにより測定されるオーバーレイ誤差がそのレシピと同じラベルでその上に点で表される２次元グラフにより表され得る。これらの点がしっかりと一点に集まっていないという事実は、これらのレシピが整合していないことを意味している。これらのレシピは従って、全てが正確であるということはない。これらのレシピのどれも正確でない可能性がある。
【００８２】
図４Ｂは、例示的な基板測定レシピＩ−Ｐの結果を概略的に示す。これらの基板測定レシピは整合性がある。レシピのそれぞれは、パターンからＸ方向のオーバーレイ誤差およびＹ方向（Ｘ方向に対して垂直）のオーバーレイ誤差を測定する。その結果として、レシピのそれぞれにより測定されるオーバーレイ誤差は、それぞれのレシピにより測定されるオーバーレイ誤差がそのレシピと同じラベルでその上に点で表される２次元グラフにより表され得る。これらの点がしっかりと一点に集まっているという事実は、これらのレシピが整合していることを意味している。これらのレシピは従って、高い確実性で全て正確である。
【００８３】
デバイス製造プロセスの関連における基板測定レシピの正確度は、１つ以上の物理および／または化学効果の影響を受ける可能性がある。これらの効果は、異なる基板測定レシピに異なる影響を与える可能性がある。すなわち、これらの効果は、他に生じる定誤差は非常に小さいものの、いくつかの基板測定レシピに大きな定誤差を生じさせ、それによりそれらを不正確にする可能性がある。基板測定レシピの相違に起因して、いくつかの基板測定レシピは、これらの効果に対して頼りもよりロバストとなる可能性がある。
【００８４】
図５Ａおよび図５Ｂは、同じまたは異なる基板測定レシピに対して、どのようにして同じターゲットのスタックが異なる定誤差をもたらすかを示す。図５Ａは、上部構造３１１とトレンチ３１２との間のオーバーレイ誤差を測定するのに適した、トレンチ３１２の上方に上部構造３１１を含むターゲット３１０のスタックの断面図を示す。トレンチ３１２の底面３１３は、プロセス（例えば、エッチング、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）、またはプロセス中の１つ以上の他のステップ）のために傾斜している（基板に対して平行ではない）。例えば、放射ビーム３１４および３１５が基板上に異なる方向から導かれることを除いては、２つの別の同一の基板測定レシピは、基板測定のために放射ビーム３１４および３１５を同じ入射角度で用いる。ビーム３１４および３１５は、基板に対して同じ入射角度を有するが、それらはトレンチ３１２の底面３１３に対して同じ入射角度を有していない。底面３１３が基板に対して傾斜しているからである。そのため、ターゲットによるビーム３１４および３１５の散乱の特性が異なる。
【００８５】
図５Ｂは、上部構造３２１とトレンチ３２２との間のオーバーレイ誤差を測定するのに適した、トレンチ３２２の上方に上部構造３２１を含む別のターゲット３２０のスタックの断面図を示す。トレンチ３２２の側壁３２３は、プロセス（例えば、エッチング、ＣＭＰ、またはプロセス中の１つ以上の他のステップ）のために傾斜している（基板に対して垂直ではない）。例えば、放射ビーム３２４および３２５が基板上に異なる方向から導かれることを除いては、２つの別の同一の基板測定レシピは、基板測定のために放射ビーム３２４および３２５を同じ入射角度で用いる。ビーム３２４および３２５は、基板に対して同じ入射角度を有するが、ビーム３２４は側壁３２３をかすめるが、ビーム３２５は側壁３２３にほぼ垂直である。ビーム３２４は、ほとんど側壁３２３で散乱しないが、ビーム３２５は側壁３２３で強く散乱する。そのため、ターゲットによるビーム３２４および３２５の散乱の特性が異なる。
【００８６】
したがって、プロセス誘起非対称性は、１次回折強度の差に直接に摂動を与えるので、１次非対称回折に基づく測定に重大な影響を及ぼす可能性がある。その結果、例えばオーバーレイ測定が不正確となる可能性がある。オーバーレイ測定は、メトロロジ方法のために観測される実際のオーバーレイと、特定のウェハプロセスに起因するプロセス誘起オーバーレイと結合した基板測定レシピの組み合わせであるからである。さらに、測定ビームの波長および／または偏光にわたって測定されたオーバーレイの拡大は、スタックにおけるプロセス非対称性への波長−偏光依存性に起因して大きくなる可能性がある。
【００８７】
したがって、所与のアプリケーションに使用する基板測定レシピを決定する際に多くのファクター（例えば波長、偏光など）が考慮されてよい。これらは、信号強度（可検出性）、基板間（cross-substrate）安定性（ロバスト性）、およびターゲット内再現性（ロバスト性）を含む。これらの計量は、確実に総測定不確実性（ＴＭＵ）を低減または最小化するのに役立つ。しかし、これらの計量は、必ずしもプロセス誘起ターゲット非対称性の影響も受ける基板測定レシピを排除するものではない。その結果は、非常に異なる測定結果を伴ういくつかの基板測定レシピとなりうる。したがって、例えばプロセス誘起ターゲット非対称性に大きな影響を受けている基板測定レシピを排除するように基板測定レシピ選択のために集められたデータを処理するプロセスが望ましい。したがって、実施形態では、例えば基板測定レシピの正確度を判断するためのレシピ対レシピの整合性（自己整合性）を評価する方法が提供される。これは、例えばプロセス誘起非対称性が異なる基板測定レシピで大きく変化し、測定に差が生じるという効果を利用できる。したがって、このプロセス誘起非対称性変化の例では、類似の測定を報告する２つの基板測定レシピに関して、それらは両方とも、低いプロセス誘起非対称性の影響または全く同量の影響を有する必要がある。しかしながら、基板測定レシピは波長、偏光、および／またはターゲット設計に重大な変更を伴うので、後者は可能性が低い。したがって、レシピ対レシピ整合性は、複数の基板測定レシピが類似の測定値を有するときに、１つ以上の効果的な基板測定レシピを特定しうる。
【００８８】
図６は、オーバーレイ誤差（例えば一方向に沿ったオーバーレイ誤差、または全体的なオーバーレイ誤差）を測定するよう構成された２つの基板測定レシピＡおよびＢを用いた測定の結果の例を示す。基板上の複数の領域のそれぞれに関して（各領域は、例えば「プログラムされた」異なるオーバーレイ誤差、±Ａｎｍから±Ｂｎｍの範囲内の複数のオーバーレイ誤差など、を有する、ここでＡは０〜３０ｎｍの範囲から選択され、Ｂは０〜３０ｎｍの範囲から選択され、ＡおよびＢは等しくてもよい）、オーバーレイ誤差の値は、レシピＡおよびＢのそれぞれに対して得られる。各領域に関するオーバーレイ誤差の値は、平面上の点により表される。レシピＡにより得られる値は、点の水平軸に関する座標であり、レシピＢにより得られる値は、点の水平軸に関する座標である。例えば、図６は、領域１〜８に関するオーバーレイ誤差の値を表す点を示す。例えば、領域１の点は、その水平軸座標として領域１においてレシピＡにより得られるオーバーレイ誤差を有し、その垂直軸座標として領域２においてレシピＢにより得られる値オーバーレイ誤差を有する。もちろん、多くの他の点が与えられてもよいし、レシピＡによる領域１の測定を表す点の近くにレシピＢに関する点が存在することもあり得る。レシピＡおよびＢが整合している場合、点は基本的に傾きが１で切片が０の直線となるはずである。したがって、レシピＡおよびＢにより得られる値の間の回帰は、これらのレシピ間の整合性の良好な尺度である。傾斜が１に近づくほど、レシピの整合性は高くなる。決定係数Ｒ２が１に近づくほど、レシピの整合性は高くなる。Ｒ２は、データ（ここでは、レシピにより得られるオーバーレイ誤差）がどれくらい統計モデル（ここでは単純線形回帰）にフィットしているか示す数値である。実施形態では、傾斜が１±０．１（または１±０．０５）および／またはＲ２が０．９以上（または０．９５以上）である場合、２つのレシピが整合していると考えられる。デバイス製造プロセスに関する基板測定の関連では、レシピ整合性の測定として回帰を用いることは、１０ｎｍを超えるオーバーレイ誤差に特に適している。
【００８９】
図６は、実施形態に係るレシピ整合性を示す。実施形態では、基板測定レシピ（例えば基板測定レシピ）のグループ間のレシピ整合性は、複数の領域において、グループのうち１つの基板測定レシピにより測定または該レシピに関してシミュレーションされた値と、複数の領域において、グループのうち別の基板測定レシピにより測定または該レシピに関してシミュレーションされた値との間の回帰の関数である。
【００９０】
図７は、実施形態に係るレシピ整合性を示す。基板測定レシピ（例えばオーバーレイ誤差を測定する基板測定レシピ）のグループ間のレシピ整合性は、測定（オーバーレイ誤差）の値のコサイン類似度とユークリッド距離の関数である。図７は、基板上の領域のグループにおいてレシピＡおよびＢにより得られる（実際に測定またはシミュレーションされる）オーバーレイ誤差の例を示す（「プログラムされた」異なるオーバーレイ誤差を有しても有さなくてもよい）。ベクトル
【数１】
2019168703.tif 000003
（点線矢印）の方向および強度は、レシピＡにより得られるオーバーレイ誤差を表す。ベクトル
【数２】
2019168703.tif 000004
（実線矢印）の方向および強度は、レシピＢにより得られるオーバーレイ誤差を表す。コサイン類似度（cosine similarity）は、
【数３】
2019168703.tif 000005
として定義される。ここで、ｎはターゲットの数である。コサイン類似度は、ベクトル
【数１】
2019168703.tif 000006
とベクトル
【数２】
2019168703.tif 000007
の間の方向の差を測定する。ユークリッド距離は、
【数４】
2019168703.tif 000008
として定義され、少なくとも部分的にベクトル
【数１】
2019168703.tif 000009
とベクトル
【数２】
2019168703.tif 000010
の大きさの差を測定する。例えば、ベクトル
【数１】
2019168703.tif 000011
とベクトル
【数２】
2019168703.tif 000012
間の全てのユークリッド距離が３ｎｍ未満（または２ｎｍ未満または１ｎｍ未満）であり且つコサイン類似度が０．９０以上（または０．９５以上）である場合、レシピＡおよびＢは、整合していると見なしてよい。もちろん、他の適切な整合性の基準も可能である。デバイス製造プロセスの基板測定の関連において、コサイン類似度とユークリッド距離を用いることは、１０ｎｍ未満のオーバーレイ誤差に特に適している。
【００９１】
実施形態によれば、基板測定レシピ（例えば基板測定レシピ）のグループ間のレシピ整合性は、複数の領域において、グループのうち１つの基板測定レシピにより測定または該レシピに関してシミュレーションされた値と、複数の領域において、グループのうち別の基板測定レシピにより測定または該レシピに関してシミュレーションされた値との差の関数である。例えば、レシピ整合性は、差の二乗和の関数であってよい。例えば、レシピ整合性は、あるレシピにより測定またはそれに関してシミュレーションされた値と、別のレシピにより測定またはそれに関してシミュレーションされた値との間の共分散であってよい。
【００９２】
図８は、実施形態に係る、レシピ整合性に基づく複数の基板測定レシピから基板測定レシピを選択する方法のフローチャートを示す。８０１では、複数の基板測定レシピを用いて得られる基板上の複数の領域における特性の値に基づいて、複数の基板測定レシピから選択される複数の基板測定レシピのサブセットのそれぞれの中で、レシピ整合性が決定される。特性の値は、領域からの回折放射の２つの回折次数の振幅の差を測定またはシミュレーションすることによって得られる。領域は、既知のオーバーレイ誤差バイアスを有するオーバーレイ周期構造を含むターゲット構造を含んでよい。複数の基板測定レシピは、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の波長、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の偏光、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の入射角度、または値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる領域内のターゲットなどの１つ以上のパラメータの点で異なってよい。特性の値は、領域からの回折放射を測定またはシミュレーションすることにより得られる。特性は、オーバーレイ誤差を含んでよい。８０２では、レシピ整合性に基づく複数の基板測定レシピから、基板測定レシピが選択される。基板測定レシピは、基板測定レシピが共通の全てのサブセット内でレシピ整合性の和を計算することにより選択されてよい。基板測定レシピは、レシピ整合性に基づいて複数の基板測定レシピから基板測定レシピを除外することにより選択されてもよい。選択的な８０３では、測定またはシミュレーションされた値から、１つ以上の可検出性基準を満たさない値が除外される。選択的な８０４では、選択された基板測定レシピを用いて基板が検査を受ける。選択的な８０５では、レシピ整合性を決定する前に、複数の基板測定レシピのうちある基板測定レシピの可検出性が決定され、基板測定レシピの可検出性が閾値を超えている場合、複数の基板測定レシピからその基板測定レシピが除外される。
【００９３】
図９は、レシピＡ−Ｄに適用される図８のフローを示す。レシピＡ−Ｄの各組に対するレシピ整合性は、第１テーブル中で決定およびコンパイルされる。４つのうち別のレシピ間で各レシピＡ−Ｄに対するレシピ整合性の和がそれぞれ計算される。最大の和のレシピ、この例ではレシピＡ、が除外される。残りのレシピＢ−Ｄの和が再計算される。再度、最大の和のレシピ、レシピＣが除外される。残りのレシピＢおよびＤは、小さい和を有し、互いに整合していると見なすことができる。したがって、残りのレシピＢおよびＤが基板測定に用いるのに適したレシピとして選択されうる。
【００９４】
ある実施形態では、測定の類似度を定量化し、１つ以上の最も調和する基板測定レシピを繰り返して選択するためのプロセスが提供される。この方法は、例えば、基板測定レシピの正確度の指標として、例えば基板測定レシピの選択の間にしようされてよい。
【００９５】
ある実施形態では、利用可能な波長、偏光および／または基板上のターゲットの範囲に関して、基板に対して測定が測定またはシミュレーションされる。例えば、検査装置で利用可能な波長および／または偏光の全てが測定またはシミュレーションされる（例えば３つまでの偏光および９つまでの波長）。この例では、波長、偏光、およびターゲットの各組み合わせを基板測定レシピと見なすことができる。
【００９６】
選択的に、測定またはシミュレーションされる基板測定レシピに関して、１つ以上の可検出性基準により測定結果がフィルターされる。可検出性基準は、例えば、ターゲット／瞳シグマ、スタック感度、および／または強度を含むことができる。言い換えれば、それらの基準は特定の閾値を満たす必要がある。可検出性フィルタリングは、実際の測定が基板で行われる前に、シミュレーションを用いて実行されてもよい。可検出性に加えて、ロバスト性、総測定不確実性（ＴＭＵ）、速度などの他の基準がレシピを除外するために用いられてもよい。
【００９７】
測定またはシミュレーションされる基板測定レシピに関して（選択的に、可検出性分析により除外されたレシピを差し引いて）、基板測定レシピの組み合わせに対する測定結果の差の統計比較が実行される。この比較の結果は、基板測定レシピの組み合わせの類似度指数として用いられる。統計比較は、二乗平均平方根（ＲＭＳ）または二乗和平方根（ＲＳＳ）を含むことができ、この比較は、未加工測定データ、フィルターされた測定データ、または測定データに適用されるモデルの結果に行うことができる。
【００９８】
所与の基板測定レシピに対する総スコアは、他の基板測定レシピと組み合わせたその比較の全てに対する類似度指数の和である。最高スコアを有する基板測定レシピは、残りの基板測定レシピと最も調和していないレシピであることを示すので、データプールから除外され、比較および除外は、残りの基板測定レシピで繰り返し実行される。繰り返しは、特定の数の基板測定レシピが残った時点で（例えば１つの基板測定レシピ、２つの基板など）、または、残っている基板測定レシピの総スコアが基準を過ぎた時点で（例えばある値よりも低い）、終了する。類似度分析が完了後、可検出性、ロバスト性、総測定不確実性（ＴＭＵ）、速度などに基づいて最後の基板測定レシピ選択が残りの基板測定レシピに実行される。
【００９９】
図１０は、実施形態に係る方法のフローチャートを示す。１００１では、複数の基板測定レシピのうち１つの基板測定レシピと、複数の基板測定レシピのうち他の各基板測定レシピとの間のレシピ整合性が決定される。レシピ整合性は、複数の基板測定レシピを用いて得られる基板上の複数の領域における特性の値から決定されてよい。特性はオーバーレイ誤差であってよい。この値は、領域からの回折放射を測定またはシミュレーションすることにより、または、領域からの回折放射の２つの回折次数の振幅間の差を測定またはシミュレーションすることにより得られる。領域のそれぞれは、既知のオーバーレイ誤差バイアスを有するオーバーレイ周期構造を含むターゲット構造を含んでよい。複数の基板測定レシピは、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の波長、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の入射角度、値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の偏光、または値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる領域内のターゲットなどの１つ以上のパラメータの点で異なってよい。１００２では、レシピ整合性の関数が計算される。１００３では、関数が基準を満たした場合に、複数の基板測定レシピから１つの基板測定レシピが除外される。１００４では、終了条件が満たされるまで、レシピ整合性の決定、関数の計算および除外が繰り返される。選択的な１００５では、複数の基板測定レシピのうち残りの基板測定レシピを用いて基板が検査を受ける。
【０１００】
図１１は、実施形態に係る方法のフローチャートを示す。１１０１では、基板測定レシピ対基板測定レシピの整合性分析が複数の基板測定レシピの間で行われる。１１０２では、分析された基板測定レシピから、基板測定レシピ対基板測定レシピの整合性の尺度、プロセス変動に対する脆弱性の尺度、またはプロセス変動に対するロバスト性の尺度で、閾値を超える基板測定レシピが特定される。
【０１０１】
実施形態によれば、基板測定装置は、複数の基板測定レシピを記憶するよう構成される記憶装置と、複数の基板測定レシピの間のレシピ整合性に基づいて、複数の基板測定レシピから１つ以上の基板測定レシピを選択するよう構成されるプロセッサとを含んでよい。基板測定装置はまた、複数のターゲット構造をその上に有する基板のためのサポートであって、各ターゲット構造が既知のオーバーレイ誤差バイアスを有するオーバーレイ周期構造を備えるサポートと、各ターゲット構造を照明し、各ターゲット構造により回折された放射を検出するよう構成される光学システムと、を含んでよい。
【０１０２】
本明細書の考察は、デバイス基板の検査に対する本明細書の技術の使用に集中しているが、この技術はそれに限定されず、他の分野のデバイス製造またはデバイス基板以外の基板に適用されてもよい。
【０１０３】
プロセス誘起ターゲット非対称性は大抵、入射光（例えば異なる入射角）の異なる角度分布を用いて得られるメトロロジデータに現れる、これらの異なる角度分布がプロセス誘起ターゲット非対称がなければターゲットに対して対称（例えばミラー非対称、回転非対称など）である場合は特にそうである。したがって、入射光の角度分布のメトロロジデータの依存を特徴づけるパラメータは、メトロロジのプロセス誘起ターゲット非対称の存在または影響の良い指標である。時には、ターゲットが大きなプロセス誘起ターゲット非対称を有する可能性があるが、ターゲットを測定するために用いられる基板測定レシピは、プロセス誘起ターゲット非対称に反応しにくい可能性がある。このような基板測定レシピを用いて得られるメトロロジデータは、入射光の角度分布に大きくは依存すべきでない。入射光の角度分布は、実質的に一つの入射方向に沿って入射するビームとすることができる。入射光の角度分布は、入射方向の範囲を有する光を含むこともできる。入射光の角度分布は、測定すべきパターンのオリエンテーションに関連する。任意の軸（例えば光軸）周りのパターンの回転は、入射光の角度分布を変化させる。入射光の角度分布は、測定すべきパターンに固定された極座標系において極角θおよびアジマス角φの関数として入射光の強度により表されてよい。
【０１０４】
入射光の角度分布のメトロロジデータの依存性を特徴づけるパラメータの一例は、固定されたアジマス角における入射角に対するメトロロジデータの派生物（例えばオーバーレイ誤差、アライメント、限界寸法（ＣＤ））である。ここで、メトロロジデータは、それぞれが一つの入射放射ビームを使用し且つビームの入射角度を除いて全く同じである基板測定レシピを用いて測定される。一例として、派生物は、一連の基板測定レシピでターゲットの測定に起因するデータセットから得られ、それによって各測定レシピは、一つの放射ビームを使用し、それによって各測定レシピは入射ビームが徐々に異なる入射角を有することを除いて全く同じである。
【０１０５】
パラメータの別の例は、アジマス角に関係なく入射角に対するメトロロジデータの派生物（オーバーレイ誤差、アライメント、ＣＤ）を含んでよい。ここで、メトロロジデータは、それぞれ円錐状の放射を用い且つ円錐に沿った放射の入射角度を除いて全く同じ基板測定レシピを用いて測定される。ターゲットは、一連の基板測定レシピで測定され、それによってこれらの基板測定レシピのそれぞれは、同じ入射角および任意のアジマス角を有する全ての光を使用する。すなわち、これらの基板測定レシピのそれぞれにおける光は、円錐表面に沿って伝播する。これらの基板測定レシピの円錐表面は、徐々に異なる頂角を有する。一組のメトロロジデータは、基板測定レシピのそれぞれを用いて同じターゲットから得られ、派生物はそのようなデータセットから決定される。
【０１０６】
さらに別のパラメータの例は、入射光の異なる角度分布（例えば、２つの異なる円環形状の入射光の角度分布）を有する２つの基板測定レシピを用いて得られる２組のメトロロジデータ間の差であってよい。位置依存性の差異（例えば位置にわたる差異の平均または和）が角度分布のメトロロジデータの依存性を特徴づけるパラメータとして用いられてよい。
【０１０７】
メトロロジデータの角度分布への依存を特徴づけるパラメータは、少なくともいくつかのシナリオで用いられてよい。これらのシナリオは、基板測定レシピのロバスト性を決定すること、時間に対する基板測定レシピの変化を監視することと、基板測定レシピを選択すること（測定のパラメータを選択することおよび／または測定されるパターンのパラメータを選択することを含む）を含む。
【０１０８】
例えば、基板測定レシピを監視する方法は、基板測定レシピを用いてメトロロジデータを取得することと、メトロロジデータからパラメータを決定することであって、パラメータは基板測定レシピに用いられる入射光の角度分布のメトロロジデータの差を特徴づけることと（パラメータの例は上述した）、パラメータが指定範囲内か決定すること（パラメータが指定範囲内でない場合、基板測定レシピが不十分であると見なされ、基板測定レシピが調整される、例えば、それによって基板測定レシピを調整することは、形状やオリエンテーションなどのターゲットの１つ以上のパラメータを調整すること、および／または、基板測定レシピの入射光の偏光や波長などの１つ以上の測定のパラメータを調整することを含んでよい）を備える
【０１０９】
図１５は、基板測定レシピを選択する方法のフローを概略的に示す。基板測定レシピを選択することは、基板測定レシピの全てのパラメータの値を選択することと同じである。基板測定レシピは、測定されているターゲットのパラメータ、測定のパラメータ、またはそれら両方を含んでよく、基板測定レシピを選択することは、測定されているターゲットのパラメータ、測定のパラメータ、またはそれら両方の値を選択することを含んでよい。メトロロジデータ（９０２−１，９０２−２，・・・９０２−ｎ）の組は、それぞれ基板測定レシピのグループ（９０１−１，９０１−２，・・・９０１−ｎ）から得られ、それから選択がなされる。基板測定レシピのそれぞれに対し、パラメータ（９０３−１，９０３−２，・・・９０３−ｎ）がその基板測定レシピを用いて得られたメトロロジデータの組のそれぞれから決定され、その基板測定レシピに用いられる入射光の角度分布へのメトロロジデータの組の依存性をパラメータが特徴づける。９１０では、少なくとも１つの基板測定レシピ９２０がパラメータ（９０３−１，９０３−２，・・・９０３−ｎ）に基づいて選択される。
【０１１０】
本明細書には、複数の基板測定レシピのそれぞれを用いてメトロロジデータを得ることと、コンピュータを用いて、メトロロジデータから複数の基板測定レシピのそれぞれに対するパラメータを決定することであって、パラメータは基板測定レシピに用いられる入射光の角度分布へのメトロロジデータの依存性をパラメータが特徴づけることと、パラメータに基づいて複数の基板測定レシピから少なくとも１つの基板測定レシピを選択することを備える方法が開示される。ある実施形態によれば、メトロロジデータは、オーバーレイ誤差、アライメント、または限界寸法を備える。ある実施形態によれば、メトロロジデータは、複数の基板測定レシピの少なくとも１つに用いられるターゲットの像平面イメージの特性を備える。ある実施形態によれば、メトロロジデータは、複数の基板測定レシピの少なくとも１つに用いられるターゲットの瞳面イメージの特性を備える。ある実施形態によれば、パラメータは、固定されたアジマス角における入射光の入射角に対するメトロロジデータの派生物である。ある実施形態によれば、パラメータを決定することは、徐々に異なる入射角を用いてメトロロジデータを取得することを備える。ある実施形態によれば、パラメータは、アジマス角に関係なく入射光の入射角に対するメトロロジデータの派生物である。ある実施形態によれば、パラメータを決定することは、徐々に増える頂角を有する円錐表面に沿って伝播する光を用いてメトロロジデータを取得することを備える。ある実施形態によれば、パラメータは、入射光の異なる角度分布を有する２つの基板測定レシピを用いて得られる２組のメトロロジデータ間の差である。ある実施形態によれば、複数の基板測定レシピのうち少なくとも１つは、１つの入射ビームを用いる。ある実施形態によれば、複数の基板測定レシピのうち少なくとも１つを用いて測定されるターゲットは、プロセス誘起ターゲット非対称性を有する。ある実施形態によれば、入射光の角度分布は、複数の基板測定レシピのうち少なくとも１つを用いて測定されるパターンのオリエンテーションに関連する。ある実施形態によれば、この方法はさらに、選択された基板測定レシピを用いて基板を検査することを備える。本明細書には、命令が記録された非一時的なコンピュータ読取可能媒体を含むコンピュータプログラム製品が開示されており、この命令はコンピュータにより実行されたときに上述の方法のいずれかを実行する。
【０１１１】
本発明に係るさらなる実施形態が以下の番号付けされた節に記載される。
［節１７］
複数の基板測定レシピのそれぞれを用いてメトロロジデータを得ることと、
コンピュータを用いて、メトロロジデータから複数の基板測定レシピのそれぞれのためのパラメータを決定することであって、パラメータは基板測定レシピに用いられる入射光の角度分布へのメトロロジデータの依存性を特徴付けることと、
パラメータに基づいて複数の基板測定レシピから少なくとも１つの基板測定レシピを選択することと、
を備える方法。
［節１８］
メトロロジデータは、オーバーレイ誤差、アライメント、または限界寸法を含む、節１７に記載の方法。
［節１９］
メトロロジデータは、複数の基板測定レシピの少なくとも１つに用いられるターゲットの像平面イメージの特性を含む、節１７に記載の方法。
［節２０］
メトロロジデータは、複数の基板測定レシピの少なくとも１つに用いられるターゲットの瞳面イメージの特性を含む、節１７に記載の方法。
［節２１］
パラメータは、固定されたアジマス角において入射光の入射角に対するメトロロジデータの派生物（derivative）である、節１７から２０のいずれかに記載の方法。
［節２２］
パラメータを決定することは、徐々に異なる入射角を用いてメトロロジデータを得ることを備える、節２１に記載の方法。
［節２３］
パラメータは、アジマス角に関係なく入射光の入射角に対するメトロロジデータの派生物である、節１７から２０のいずれかに記載の方法。
［節２４］
徐々に増える頂角を有する円錐表面に沿って伝播する光を用いてメトロロジデータを取得することを備える、節２３に記載の方法。
［節２５］
パラメータは、入射光の異なる角度分布を有する２つの基板測定レシピを用いて得られる２組のメトロロジデータ間の差である、節１７から２０のいずれかに記載の方法。
［節２６］
複数の基板測定レシピのうち少なくとも１つは、一つの入射ビームを用いる、節１７から２５のいずれかに記載の方法。
［節２７］
複数の基板測定レシピのうち少なくとも１つを用いて測定されるターゲットは、プロセス誘起ターゲット非対称性を有する、節１７から２６のいずれかに記載の方法。
［節２８］
入射光の角度分布は、複数の基板測定レシピのうち少なくとも１つを用いて測定されるパターンのオリエンテーションに関連する、節１７から２７のいずれかに記載の方法。
［節２９］
選択された基板測定レシピを用いて基板を検査することをさらに備える、節１７から２８のいずれかに記載の方法。
［節３０］
命令が記録されたコンピュータ読取可能媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、命令はコンピュータが節１７から２９のいずれかに記載の方法を実施することによって実行される、コンピュータプログラム製品。
【０１１２】
図１２は、本明細書中に開示した方法及びフローを実施することに役立つことができるコンピュータシステム１００を示すブロック図である。コンピュータシステム１００は、バス１０２または情報を通信するための他の通信機構、及び情報を処理するためにバス１０２に連結されたプロセッサ１０４（または複数のプロセッサ１０４及び１０５）を含む。コンピュータシステム１００は、プロセッサ１０４によって実行される情報及び命令を格納および／または供給するためにバス１０２に連結された、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他のダイナミックストレージデバイスなどのメインメモリ１０６も含んでよい。メインメモリ１０６は、プロセッサ１０４によって実行されるべき命令の実行中に一時的な変数または他の中間情報を保存および／または供給するために使用することもできる。コンピュータシステム１００は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０８またはプロセッサ１０４のための静的情報及び命令を保存および／または供給するためにバス１０２に連結された他の静的ストレージデバイスをさらに含んでよい。磁気ディスクまたは光ディスクなどのストレージデバイス１１０が提供され、情報及び命令を保存および／または供給するためにバス１０２に連結されてよい。
【０１１３】
コンピュータシステム１００は、バス１０２を介してディスプレイ１１２、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）または情報をコンピュータユーザに表示するためのフラットパネルまたはタッチパネルディスプレイに連結されてよい。英数字及び他のキーを含む入力デバイス１１４は、情報及びコマンド選択をプロセッサ１０４に通信するためにバス１０２に連結されてよい。他のタイプのユーザ入力デバイスとしては、マウス、トラックボールなどのカーソル制御１１６、または方向情報及びコマンド選択をプロセッサ１０４に通信するため及びディスプレイ１１２上のカーソル移動を制御するためのカーソル方向キーが挙げられる。この入力デバイスは、通常、第１軸（例えば、ｘ）と第２軸（例えば、ｙ）の２軸で自由度２を有し、これによってデバイスは平面内の位置を指定することができる。入力デバイスとしてタッチパネル（画面）ディスプレイも使用することができる。
【０１１４】
一実施形態によると、プロセスの一部は、プロセッサ１０４がメインメモリ１０６に含まれた１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行することに応答して、コンピュータシステム１００によって行われてよい。そのような命令は、ストレージデバイス１１０などの他のコンピュータ読取可能媒体からメインメモリ１０６内に読み込まれてよい。メインメモリ１０６に含まれた命令のシーケンスの実行は、プロセッサ１０４に本明細書中に記載のプロセスステップを実行させる。マルチ処理装置における１つ以上のプロセッサを用いてメインメモリ１０６に含まれた命令のシーケンスを実行してよい。別の実施形態では、ソフトウェア命令の代わりにまたはそれと組み合わせてハードワイヤード回路を用いてもよい。したがって、本明細書中の記載は、ハードウェア回路及びソフトウェアのどの特定の組み合わせにも限定されない。
【０１１５】
本明細書中で使用される「コンピュータ読取可能媒体」という用語は、実行のためにプロセッサ１０４に命令を提供することに関与するあらゆる媒体を指す。そのような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体及び伝送媒体を含むがこれらに限定されない多数の形態を有し得る。不揮発性媒体としては、例えば、ストレージデバイス１１０などの光または磁気ディスクが挙げられる。揮発性媒体は、メインメモリ１０６などの動的メモリを含む。伝送媒体は、バス１０２を構成するワイヤを含む同軸ケーブル、銅線及び光ファイバを含む。伝送媒体は、音響または光波の形態、例えば無線周波数（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成される形態を有することもできる。コンピュータ読取可能媒体の一般的な形態としては、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、任意の他の光媒体、パンチカード、紙テープ、ホールパターンを有する他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、以下に説明する搬送波またはコンピュータが読み取ることができる任意の他の媒体が挙げられる。
【０１１６】
様々な形態のコンピュータ読取可能媒体が、実行のために１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスをプロセッサ１０４に搬送することに関与し得る。例えば、命令は、最初にリモートコンピュータのディスクまたはメモリに保存されていてもよい。リモートコンピュータは、命令をその動的メモリにロードし、通信経路上で命令を送信することができる。コンピュータシステム１００は、通信経路からデータを受け取って、データをバス１０２上に置くことができる。バス１０２は、データをメインメモリ１０６へと運び、そこからプロセッサ１０４は命令を取り出して実行する。メインメモリ１０６によって受け取られた命令は、プロセッサ１０４による実行前または実行後に任意的にストレージデバイス１１０に格納される。
【０１１７】
コンピュータシステム１００は、バス１０２に連結された通信インターフェースを含んでよい。通信インターフェース１１８は、ネットワーク１２２に接続されたネットワークリンク１２０への双方向データ通信を提供する。例えば、通信インターフェース１１８は、有線または無線データ通信接続を提供してよい。そのような任意の実施態様で、通信インターフェース１１８は、様々なタイプの情報を表すデジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号または光信号を送受信する。
【０１１８】
ネットワークリンク１２０は、一般的に、データ通信を１つ以上のネットワークを通じて他のデータデバイスに提供する。例えば、ネットワークリンク１２０は、ネットワーク１２２を通じてインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）１２６が運用するホストコンピュータ１２４またはデータ装置に接続を提供することができる。次に、ＩＳＰ１２６は、現在一般に「インターネット」１２８と呼ばれるワールドワイドパケットデータ通信ネットワークを通じてデータ通信サービスを提供する。ネットワーク１２２とインターネット１２８は共に、デジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁信号または光信号を使用する。デジタルデータをコンピュータシステム１００からまたはそこから搬送する様々なネットワークを介した信号及びネットワークリンク１２０上の信号及び通信インターフェース１１８を介した信号は情報を伝送する搬送波の例示的形態である。
【０１１９】
コンピュータシステム１００は、（１つ以上の）ネットワーク、ネットワークリンク１２０及び通信インターフェース１１８を介してメッセージを送信し、プログラムコードを含むデータを受信することができる。インターネットの例では、サーバ１３０は、インターネット１２８、ＩＳＰ１２６、ネットワーク１２２及び通信インターフェース１１８を介してアプリケーションプログラムのための要求コードを送信し得る。例えば、そのような１つのダウンロードされたアプリケーションは、本明細書の方法を実施するためのコードを提供し得る。受信コードは、そのコードが受信されるとプロセッサ１０４によって実行され、及び/または後の実行のためにストレージデバイス１１０または他の不揮発性ストレージに格納されてよい。このようにして、コンピュータシステム１００は、アプリケーションコードを搬送波の形態で得ることができる。
【０１２０】
図１３は、典型的なリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、以下の構成を備える。
−放射ビームＢを調整する照明システムＩＬ。この典型的なケースでは、照明システムは放射源ＳＯも備える。
−パターニングデバイスＭＡ（例えばレチクル）を保持するパターニングデバイスホルダが設けられ、アイテムＰＳに対してパターニングデバイスを正確に位置決めする第１位置決め装置ＰＭに接続される第１オブジェクトテーブル（例えばマスクテーブル）ＭＴ。
−基板Ｗ（例えばレジストコートされたシリコンウェハ）を保持する基板ホルダが設けられ、アイテムＰＳに対して基板を正確に位置決めする第２位置決め装置ＰＷに接続される第２オブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴ。
−パターニングデバイスＭＡの照射部分を基板Ｗの（例えば一以上のダイを備える）ターゲット部分Ｃに結像する投影システムＰＳ（例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系）。
【０１２１】
本明細書に図示されるように、装置は透過型である（すなわち透過型マスクを有する）。しかしながら、一般的に、装置は、（反射型マスクを有する）反射型であってもよい。あるいは、装置は、典型的なマスクの代替手段として、プログラマブルミラーアレイやＬＣＤマトリクスなどの別の種類のパターニングデバイスを採用してもよい。
【０１２２】
放射源ＳＯ（例えば水銀ランプまたはエキシマレーザ）は、放射ビームを生成する。このビームは、直接またはビームエキスパンダなどの調整器を横断した後、照明システム（イルミネータ）ＩＬ中に供給される。イルミネータＩＬは、ビームの強度分布の外側半径範囲および／または内側半径範囲（通常それぞれσアウタ、σインナと呼ばれる）を設定するよう構成されるアジャスタＡＤを含んでもよい。加えて、イルミネータＩＬは、一般的に、インテグレータＩＮやコンデンサＣＯなどの様々な他の要素を備える。このようにして、パターニングデバイスＭＡに衝突するビームＢは、その断面において所望の均一性および強度分布を有する。
【０１２３】
図１３に関し、放射源ＳＯはリソグラフィ装置のハウジング内であってもよい（例えば放射源ＳＯが水銀ランプのときによくあることである）が、放射源ＳＯはリソグラフィ装置から離れており、放射源ＳＯが生成する放射ビームが装置内に導かれてもよいことに注意すべきである。この後者のシナリオは、放射源ＳＯがエキシマレーザ（例えばＫｒＦ、ＡｒＦまたはＦ２レーザ）であるときによくあることである。
【０１２４】
ビームＢは、その後、パターニングデバイステーブルＭＴに保持されたパターニングデバイスＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡを通過後、ビームＢは投影システムＰＳを通過する。投影システムＰＳはビームＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。第２位置決め装置ＰＷ（および干渉計ＩＦ）の助けを借りて、ビームＢの経路中に異なるターゲット部分Ｃが位置するように、基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭは、例えば、パターニングデバイスライブラリからのパターニングデバイスＭＡの機械検索後またはスキャン中に、ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするために用いることができる。一般的に、図１３には明示的に図示されていないが、オブジェクトテーブルＭＴ，ＷＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗い位置決め）およびショートストロークモジュール（細かい位置決め）の助けを借りて実現される。
【０１２５】
パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１，Ｍ２および基板アライメントマークＰ１，Ｐ２を用いて位置決めされうる。基板アライメントマークは図示されるように専用のターゲット部分を占めているが、ターゲット部分の間のスペースに位置してもよい（これらはスクライブラインアライメントマークとして知られる）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に二以上のダイが設けられる場合には、パターニングデバイスアライメントマークがダイの間に位置してもよい。小さなアライメントマークがダイの内側のデバイスフィーチャ内に含まれていてもよく、この場合には、マーカが可能な限り小さく、かつ、隣接するフィーチャとは異なる結像または処理条件を必要としないことが望ましい。
【０１２６】
図１４は、別の典型的なリソグラフィ装置１０００を概略的に示す。リソグラフィ装置１０００は、以下を備える。
−ソースコレクタモジュールＳＯ。
−放射ビームＢ（例えばＥＵＶ放射）を調整するよう構成される照明システム（イルミネータ）ＩＬ。
−パターニングデバイス（例えばマスクまたはレチクル）ＭＡを支持するよう構築されるサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴであって、パターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成される第１位置決め装置ＰＭに接続されるサポート構造ＭＴ。
−基板（例えば、レジストで覆われたウェハ）Ｗを保持するよう構築される基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴであって、基板を正確に位置決めするよう構成される第２位置決め装置ＰＷに接続される基板テーブルＷＴ。
−パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つ以上のダイを備える）ターゲット部分Ｃに投影するよう構成される投影システム（例えば反射投影システム）ＰＳ。
【０１２７】
本明細書に示されるように、装置１０００は反射型である（例えば反射マスクを採用する）。ＥＵＶ波長範囲内ではほとんどの物質が吸収性を有するので、パターニングデバイスは、例えばモリブデンおよびシリコンのマルチスタックを備える多層リフレクタを有してよいことに留意されたい。一例では、マルチスタックリフレクタは、モリブデンとシリコンの４０層の組を有する。さらに小さい波長がＸ線リソグラフィで生成されてもよい。ＥＵＶおよびｘ線波長ではほとんどの物質が吸収性を有するので、パターニングデバイストポグラフィ（例えば、多層リフレクタの上のＴａＮアブソーバ）の薄片は、どこにフィーチャを印刷し（ポジ型レジスト）、どこに印刷しない（ネガ型レジスト）かについて定める。
【０１２８】
図１４を参照すると、イルミネータＩＬは、極端紫外線（ＥＵＶ）放射ビームをソースコレクタモジュールＳＯから受ける。ＥＵＶ放射を生成する方法としては、ＥＵＶ範囲内の１つ以上の輝線を有する、例えばキセノン、リチウムまたはスズなどの少なくとも１つの要素を有するプラズマ状態に材料を変換することが挙げられるが、必ずしもこれに限定されない。このような一方法では、レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれることが多いプラズマは、発光要素を有する材料の小滴、流れまたはクラスタなどの燃料をレーザビームで照射することによって生成することができる。ソースコレクタモジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを提供するためのレーザ（図１４に示さず）を含むＥＵＶ放射システムの一部であってよい。結果として生じるプラズマは、出力放射、例えばＥＵＶ放射を放出し、この放射はソースコレクタモジュール内に配置された放射コレクタを用いて集められる。例えば、燃料励起のためのレーザビームを提供するためにＣＯ２レーザが使用される場合、レーザとソースコレクタモジュールは、別個の構成要素であってもよい。
【０１２９】
そのような場合には、レーザは、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、レーザからソースコレクタモジュールへ、例えば、適切な誘導ミラー及び／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源がＤＰＰ源と呼ばれることが多い放電生成プラズマＥＵＶジェネレータである場合、放射源は、ソースコレクタモジュールの一体部分とすることもできる。
【０１３０】
イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するよう構成されるアジャスタを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／または内側半径範囲（通常、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。さらに、イルミネータＩＬは、ファセット視野及び瞳ミラーデバイスといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性及び強度分布をもたせることができる。
【０１３１】
放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡから反射した後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決め装置ＰＷ及び位置センサＰＳ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭ及び別の位置センサＰＳ１を使い、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１及びＭ２と、基板アライメントマークＰ１及びＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。
【０１３２】
図示される装置は以下のモードのうち少なくとも一つで使用することができる。
【０１３３】
１．ステップモードでは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴが実質的に静止状態とされる間、放射ビームに付与されたパターンの全体がターゲット部分Ｃに一度で投影される（つまり、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向にシフトされ、その結果、異なるターゲット部分Ｃを露光できる。
【０１３４】
２．スキャンモードでは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴが所与の方向（いわゆる「走査方向」）に同期してスキャンされる間、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（つまり、単一動的露光）。サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性および像反転特性により決定されうる。
【０１３５】
３．別のモードでは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴがプログラマブルパターニングデバイスを保持して実質的に静止状態を維持し、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる間、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Ｃに投影される。このモードにおいて、一般にパルス放射源が用いられ、基板テーブルＷＴａの移動後またはスキャン中の一連の放射パルスの間に必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上述の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適用可能である。
【０１３６】
さらに、リソグラフィ装置は、２つ以上のテーブルを有するタイプであってもよい（例えば２つ以上の基板テーブル、２つ以上のパターニングデバイステーブル、および／または基板テーブルおよび基板なしのテーブル）。このような「マルチステージ」のデバイスにおいて、追加のテーブルが並行して使用されてもよいし、１つ以上の他のテーブルが露光のために使用されている間に１つ以上のテーブルＷＴで準備工程が実行されてもよい。ツインステージリソグラフィ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号明細書に開示されており、その全体が参照することにより本明細書に援用される。
【０１３７】
本書で用いる「投影システム」の用語は、用いられる露光放射または液浸液の使用や真空の使用といった他の要素について適切となるように、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁気型および静電型の光学システムまたはこれらの任意の組み合わせを含む任意の形式の投影システムを包含するものと広く解釈されるべきである。
【０１３８】
リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高屈折率の液体（例えば水）で被覆され、投影システムと基板との間の空間を満たしうるような形式であってもよい。液浸液は、リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムの間に適用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増大させる技術として知られている。本明細書で用いられる「液浸」の用語は、基板などの構造が流体中に水没しなければならないこと意味するのではなく、むしろ露光中に投影システムと基板の間に流体が配置されることを意味するだけである。
【０１３９】
本明細書に開示された概念は、シリコンウェハなどの基板上のデバイス製造で用いられるが、開示の概念は、例えばシリコンウェハ以外の基板上への結像のための使用など、任意のタイプのリソグラフィ結像システムで用いられうることを理解されたい。
【０１４０】
本明細書で使用される「マスク」または「パターニングデバイス」の用語は、入射放射ビームに、基板のターゲット部分に形成されるべきパターンに対応するパターン形成断面を与えるために使用可能な一般的なパターニングデバイスを指すものとして広義に解釈されたい。「ライトバルブ」の用語も、この文脈で使用できる。典型的なマスク（透過型、または反射型、バイナリ型、位相シフト型、ハイブリッド型など）に加えて、他のこのようなパターニングデバイスの例には、以下のものが含まれる。
−プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの例は、粘弾性制御層及び反射面を持つマトリクス・アドレス指定可能面である。このような装置の背後にある基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定領域は入射放射を回折放射として反射するが、非アドレス指定領域は入射放射を非回折放射として反射するというものである。適切な空間フィルタを使用し、非回折放射を反射ビームから除去し、回折放射のみを残す。このようにして、ビームは、マトリクス・アドレス指定可能面のアドレス指定パターンに応じてパターン化される。必要なマトリクス・アドレス指定は、適切な電子的手段を用いて実行できる。このようなミラーアレイのさらなる情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号明細書および米国特許第５，５２３，１９３号明細書から得られ、これらは参照することにより本明細書に援用される。
−プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構造の例は、米国特許第５，２２９，８７２号明細書により与えられ、これは参照することにより本明細書に援用される。
【０１４１】
本明細書で使用される「投影光学系」の用語は、例えば屈折光学系、反射光学系、開口および反射屈折光学系を含む様々なタイプの光学システムを包含するものとして広義に解釈すべきである。「投影光学系」の用語は、光学部品がリソグラフィ装置の光路上のどこに位置しているかにかかわらず、リソグラフィ装置の任意の光学部品を含んでよい。投影光学系は、パターニングデバイス通過前に放射源からの放射を整形、調整および／または投影する光学部品、および／または、パターニングデバイス通過後に放射を形成、調整および／または投影する光学部品を含んでよい。投影光学系は、一般的に放射源およびパターニングデバイスを除く。
【０１４２】
上記では、光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、文脈上許されれば、光学リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィによって、基板上に生成されるパターンが規定される。パターニングデバイスのトポグラフィを基板に設けられたレジスト層に押しつけ、その後、電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。レジストを硬化した後、パターニングデバイスがレジストから除去され、パターンが残される。従って、インプリント技術を用いたリソグラフィ装置は、通常、インプリントテンプレートを保持するテンプレートホルダと、基板を保持する基板テーブルと、インプリントテンプレートのパターンを基板の層上にインプリントできるように基板とインプリントテンプレートとの間の相対移動を生じさせるための１つ以上のアクチュエータとを含む。
【０１４３】
上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。
【図１Ａ】
2019168703.tif 000013
【図１Ｂ】
2019168703.tif 000014
【図２Ａ】
2019168703.tif 000015
【図２Ｂ】
2019168703.tif 000016
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
2019168703.tif 000020
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2019168703.tif 000024
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2019168703.tif 000032
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月8日(2019.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板測定レシピのうち１つの基板測定レシピと、前記複数の基板測定レシピのうち他の各基板測定レシピとの間の相互レシピ整合性を決定することと、
前記相互レシピ整合性の関数を計算することと、
前記関数が基準を満たした場合に、前記複数の基板測定レシピから前記１つの基板測定レシピを除外することと、
終了条件が満たされるまで、前記決定、前記計算および前記除外を繰り返すことと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記相互レシピ整合性は、前記複数の基板測定レシピを用いて得られる基板上の複数の領域における特性の値から決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特性は、オーバーレイ誤差または基板の相対位置であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記値は、前記領域からの回折放射を測定またはシミュレーションすることにより得られることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記値は、前記領域からの回折放射のうち２つの回折次数の振幅間の差を測定またはシミュレーションすることにより得られることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記領域のそれぞれは、ターゲット構造を備え、該ターゲット構造は既知のオーバーレイ誤差バイアスを有するオーバーレイ周期構造を備えることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記複数の基板測定レシピは、前記値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の波長、前記値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の偏光、前記値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる前記領域内のターゲット、または前記値に到達するために測定またはシミュレーションに用いられる放射の入射角度、から選択される１つ以上のパラメータの点で異なることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記複数の基板測定レシピのうち残りの基板測定レシピを用いて基板を検査することをさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
複数の基板測定レシピ間で基板測定レシピ対基板測定レシピの相互整合性分析を実行することと、
分析された基板測定レシピから、基板測定レシピ対基板測定レシピの相互整合性の尺度、プロセス変動に対する脆弱性の尺度、またはプロセス変動に対するロバスト性の尺度で、閾値を超える基板測定レシピを特定することと、
を備えることを特徴とする方法。
【外国語明細書】
2019168703000001.pdf