(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィプロセス中にフォーカスパラメータを監視する方法であって、
第１の測定値を獲得することであって、前記第１の測定値は第１のターゲットの検査から取得されたものであること、
第２の測定値を獲得することであって、前記第２の測定値は第２のターゲットの検査から取得されたものであることと、及び
前記第１の測定値及び前記第２の測定値からフォーカスパラメータを決定すること、
を含み、
前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットは相対的に最良のフォーカスオフセットを有するように露光され、
前記フォーカスパラメータを決定する前記ステップは、前記第１の測定値と前記第２の測定値との差から前記フォーカスパラメータを決定することを含み、前記第１の測定値と前記第２の測定値との前記差が、前記第１の測定値及び前記第２の測定値の平均によって除算される、
前記第１の測定は、前記第１のターゲットから散乱される放射の回折次数の強度測定であり、
前記第２の測定は、前記第２のターゲットから散乱される放射の対応する回折次数の強度測定である、方法。
【請求項２】
前記相対的に最良のフォーカスオフセットは、前記第１のターゲット及び第２のターゲットの形成中に、リソグラフィ装置における非点収差の結果として生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットを、前記相対的に最良のフォーカスオフセットを伴う基板上に形成することを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットは、各々ラインスペース格子構造を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
追加のターゲットの追加の測定を行うことであって、前記追加のターゲットは前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットに追加され、前記追加のターゲットの各々は、前記第１のターゲット及び／又は前記第２のターゲットのものとは異なる最良のフォーカスを有すること、及び、
前記フォーカスパラメータを決定する前記ステップにおいて、前記追加の測定を使用すること、
を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
リソグラフィプロセス中にドーズパラメータを監視する方法であって、
第１の測定値を獲得することであって、前記第１の測定値は第１のターゲットの検査から取得されたものであること、
第２の測定値を獲得することであって、前記第２の測定値は第２のターゲットの検査から取得されたものであること、及び
前記第１の測定値及び前記第２の測定値から前記ドーズパラメータを決定すること、を含み、
前記第１及び第２のターゲットは、同一ピッチ及び逆デューティサイクルを有する対応するラインアンドスペースターゲットを備える、方法。
【請求項７】
リソグラフィプロセスのパラメータを測定するためのメトロロジ装置であって、
複数のターゲットをその上に有する基板のための支持体と、
前記支持体に支持された前記基板上の各ターゲットを測定するための光学システムと、
前記光学システムに接続された制御装置と、
を備え、
前記光学システムは、
第１のターゲットの検査から取得された第１の測定値を獲得し、
第２のターゲットの検査から取得された第２の測定値を獲得するように構成され、
前記制御装置は、
前記第１の測定値及び前記第２の測定値との差を前記第１の測定値及び前記第２の測定値の平均によって除算することによって、フォーカスパラメータを決定するように構成され、
前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットは相対的に最良のフォーカスオフセットを有するように露光され、
前記第１の測定は、前記第１のターゲットから散乱される放射の回折次数の強度測定であり、
前記第２の測定は、前記第２のターゲットから散乱される放射の対応する回折次数の強度測定である、メトロロジ装置。
【請求項８】
複数のターゲットをその上に有する前記基板のための前記支持体と、
各ターゲットを測定するための前記光学システムと、
前記制御装置と、
を備える、請求項７に記載のメトロロジ装置。
【請求項９】
リソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムであって、
前記リソグラフィ装置は、
パターンを照明するように配列された照明光学システムと、
前記パターンのイメージを基板上に投影するように配列された投影光学システムと、
請求項７又は８に記載のメトロロジ装置と、を備え、
前記リソグラフィ装置は、前記パターンを更なる基板に印加する際に、前記メトロロジ装置によって計算された前記決定されたフォーカスパラメータ及び／又はドーズパラメータを使用するように配列される、リソグラフィシステム。
【請求項１０】
好適な制御装置上で実行される時に、前記制御装置に方法を実行させるプロセッサ可読命令を備える、コンピュータプログラムであって、
前記方法は、
第１のターゲットの検査から取得された第１の測定値、及び、第２のターゲットの検査から取得された第２の測定値を光学システムの測定デバイスから、前記制御装置に受信させることと、
前記第１の測定値及び前記第２の測定値との差を前記第１の測定値及び前記第２の測定値の平均によって除算することによって、フォーカスパラメータを前記制御装置に決定させることと
を含み、
前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットは相対的に最良のフォーカスオフセットを有するように露光され、
前記第１の測定は、前記第１のターゲットから散乱される放射の回折次数の強度測定であり、
前記第２の測定は、前記第２のターゲットから散乱される放射の対応する回折次数の強度測定である、コンピュータプログラム。
【請求項１１】
デバイスパターンがリソグラフィプロセスを使用して一連の基板に印加される、デバイスを製造する方法であって、
前記フォーカスパラメータを監視するために請求項１から５のいずれか一項の方法を使用すること、及び／又は、前記ドーズパラメータを監視するために請求項６に記載の方法を使用すること、及び、
前記決定されたフォーカスパラメータに従って、その後の基板に対する前記リソグラフィプロセスを制御すること、
を含む、方法。
【請求項１２】
所望のパターンに従ってリソグラフィプロセスにおいて放射のビームにパターン付与するように構成されたパターニングデバイスであって、
前記リソグラフィプロセス中に基板上に第１のターゲットを形成するための第１のフィーチャ、及び、前記リソグラフィプロセス中に前記基板上に第２のターゲットを形成するための第２のフィーチャを備え、
前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットが相対的に最良のフォーカスオフセットを有するように、前記第２のフィーチャは、前記第２のターゲットの平面に対して垂直の方向に前記第１のフィーチャよりも高い、
前記第１のフィーチャ及び第２のフィーチャはレチクル基板上に堆積され、前記第２のフィーチャは、前記第２のターゲットの前記平面に対して垂直の方向に、前記第１のフィーチャが堆積された前記レチクル基板のセクションと比較して異なるレベルまでエッチングされた前記レチクル基板のセクション上に堆積されている、パターニングデバイス。
【請求項１３】
所望のパターンに従ってリソグラフィプロセスにおいて放射のビームにパターン付与するように構成されたパターニングデバイスであって、
前記リソグラフィプロセス中に基板上に第１のターゲットを形成するための第１のフィーチャ、及び、前記リソグラフィプロセス中に前記基板上に第２のターゲットを形成するための第２のフィーチャを備え、
前記第１のフィーチャは、実質的にフォーカスに依存しない側壁角を有するラインフィーチャを用いて前記第１のターゲットを形成するように構成され、
前記第２のフィーチャは、フォーカスに依存する側壁角を有するラインフィーチャを用いて前記第２のターゲットを形成するように構成される、
前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットの各々はラインスペース格子構造を備え、前記第２のフィーチャは区分されたラインフィーチャを備え、各区分された前記ラインフィーチャは前記リソグラフィプロセスの所定のイメージング解像度を下回るピッチを有する、パターニングデバイス。
【請求項１４】
所望のパターンに従ってリソグラフィプロセスにおいて放射のビームにパターン付与するように構成されたパターニングデバイスであって、
前記リソグラフィプロセス中に基板上に第１のターゲットを形成するための第１のフィーチャ、及び、前記リソグラフィプロセス中に前記基板上に第２のターゲットを形成するための第２のフィーチャを備え、
設計規則は、ターゲットフィーチャを、設定されたクリティカルディメンション及び設定されたピッチの格子上に制約し、
前記第１のフィーチャ及び前記第２のフィーチャの各々が、前記格子上に形成されたターゲットフィーチャに対応する１つ又は複数の隣接から形成されて、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットは各々前記格子の列から形成される、
前記第１のフィーチャ及び第２のフィーチャはレチクル基板上に堆積され、前記第２のフィーチャは、前記第２のターゲットの平面に対して垂直の方向に、前記第１のフィーチャが堆積された前記レチクル基板のセクションと比較して異なるレベルまでエッチングされた前記レチクル基板のセクション上に堆積されている、パターニングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]  本願は、２０１５年６月１２日出願の欧州出願第１５１７１９７０．５号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0002]  本発明は、例えば、リソグラフィ技術によってデバイスの製造におけるメトロロジを実行するために使用可能な、検査装置及び方法に関する。更に本発明は、リソグラフィプロセスにおいてフォーカス及び／又はドーズパラメータを監視するためのこうした方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。
【０００４】
[0004]  リソグラフィプロセスでは、しばしば、例えばプロセスの制御及び検証のために作成された構造の測定を行うことが望ましい。こうした測定を行うために、クリティカルディメンション（ＣＤ）を測定するためにしばしば用いられる走査電子顕微鏡、及び、デバイスにおける２つの層のオーバーレイ、アライメントの精度を測定するための専用ツールを含む、様々なツールが知られている。近年、リソグラフィ分野で使用するために、様々な形のスキャトロメータが開発されている。これらのデバイスは、ターゲット上に放射ビームを誘導し、ターゲットの注目の特性が決定可能な回折「スペクトル」を取得するために、散乱線の１つ以上の特性、例えば、波長の関数としての単一角の反射での強度、反射角の関数としての１つ以上の波長での強度、又は反射角の関数としての偏光を測定する。
【０００５】
[0005]  既知のスキャトロメータは、ＵＳ２００６０３３９２１Ａ１及びＵＳ２０１０２０１９６３Ａ１に記載のタイプの角度分解スキャトロメータを含む。こうしたスキャトロメータによって使用されるターゲットは、比較的大きい、例えば、４０μｍ×４０μｍの格子であり、測定ビームは格子より小さいスポットを生成する（すなわち、格子はアンダーフィルされている）。暗視野イメージングメトロロジの例は、国際特許出願ＵＳ２０１００３２８６５５Ａ１及びＵＳ２０１１０６９２９２Ａ１に見ることが可能であり、これらの文献はそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。この技法の更なる発展は、公表された特許公開ＵＳ２０１１００２７７０４Ａ、ＵＳ２０１１００４３７９１Ａ、ＵＳ２０１１１０２７５３Ａ１、ＵＳ２０１２００４４４７０Ａ、ＵＳ２０１２０１２３５８１Ａ、ＵＳ２０１３０２５８３１０Ａ、ＵＳ２０１３０２７１７４０Ａ、及びＷＯ２０１３１７８４２２Ａ１に記載されている。これらのターゲットは照明スポットより小さいことが可能であり、ウェーハ上でプロダクト構造によって取り囲むことができる。複数の格子を、１つのイメージ内で複合格子ターゲットを使用して測定することが可能である。これらすべての出願の内容は、参照により本明細書にも組み込まれる。
【０００６】
[0006]  監視を必要とするリソグラフィプロセスの１つの重要なパラメータは、フォーカスである。ＩＣにおいて数が増え続ける電子コンポーネントを統合することが望ましい。これを実現するためには、コンポーネントのサイズを減少させること、したがって投影システムの解像度を増加させることが必要であるため、結果としてますます小さな細部又はライン幅を基板のターゲット部分に投影することができる。リソグラフィにおいてクリティカルディメンション（ＣＤ）が縮小するにつれて、基板全体及び基板間の両方で、フォーカスの一貫性がますます重要となる。ＣＤは、フィーチャ（トランジスタのゲート幅など）の寸法であり、その変動がフィーチャの物理特性に望ましくない変動を生じさせることになる。従来、最適な設定値は「先送りウェーハ」によって決められ、すなわち基板は、生産工程に先立って露光、現像、及び測定される。先送りウェーハにおいて、テスト構造はいわゆるフォーカスエネルギーマトリクス（ＦＥＭ）において露光され、それらのテスト構造の審査から、最良のフォーカス及びエネルギー設定値が決定された。
【０００７】
[0007]  現在のテスト構造設計及びフォーカス測定方法には、いくつかの欠点がある。多くのテスト構造は、ピッチの大きな副解像度フィーチャ又は格子構造を必要とする。こうした構造は、リソグラフィ装置のユーザの設計規則に反する。フォーカス測定技法は、特殊なフォーカス依存のターゲット構造によって散乱される反高次（例えば、１次）放射における非対称を測定すること、及び、この非対称からフォーカスを決定することを含み得る。ＥＵＶリソグラフィの場合、レジスト厚み、したがってターゲット構造の厚みはより小さい（例えば、半分の厚さ）。したがって、フォーカス感度及び信号強度は、こうした非対称方法をＥＵＶリソグラフィで使用するのに不十分な場合がある。加えて、非対称ベース技法は、非対称とフォーカスとの間の望ましい関係（例えば、線形）を保証するために、ターゲットジオメトリの注意深い選択を必要とする場合がある。この選択プロセスは複雑であり得、好適なターゲットジオメトリを見つけるためにかなりの努力を必要とする場合がある。好適なターゲットジオメトリが存在しない場合もあり得る。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]  本発明は、上記で識別された欠点のうちの１つ以上に対処することを目的とする。本発明は、第１の態様において、リソグラフィプロセス中にフォーカスパラメータを監視する方法を提供し、方法は、
第１の測定値を獲得することであって、第１の測定値は第１のターゲットの検査から取得されたものであること、
第２の測定値を獲得することであって、第２の測定値は第２のターゲットの検査から取得されたものであり、第１のターゲット及び第２のターゲットは相対的に最良のフォーカスオフセットを用いて露光されていること、及び
第１の測定値及び第２の測定値からフォーカスパラメータを決定すること、
を含む。
【０００９】
[0009]  本発明は、デバイスパターンがリソグラフィプロセスを使用して一連の基板に印加される、デバイスを製造する方法を更に提供し、方法は、
フォーカスパラメータを監視するために第１の態様の方法を使用すること、及び、
決定されたフォーカスパラメータに従って、その後の基板に対するリソグラフィプロセスを制御すること、
を含む。
【００１０】
[0010]  本発明は、プロセッサに第１の態様の方法を実行させるための機械可読命令を備えるコンピュータプログラム製品を更に提供する。
【００１１】
[0011]  本発明は、所望のパターンに従ってリソグラフィプロセスにおいて放射のビームにパターン付与するように構成されたパターニングデバイスを更に提供し、パターニングデバイスは、リソグラフィプロセス中に基板上に第１のターゲットを形成するための第１のフィーチャ、及び、リソグラフィプロセス中に基板上に第２のターゲットを形成するための第２のフィーチャを備え、第１のターゲット及び第２のターゲットが相対的に最良のフォーカスオフセットを有するように、第２のフィーチャは、ターゲットの平面に対して垂直の方向に第１のフィーチャよりも高い。
【００１２】
[0012]  本発明は、リソグラフィプロセス中にドーズパラメータを監視する方法を更に提供し、方法は、第１の測定値を獲得することであって、第１の測定値は第１のターゲットの検査から取得されたものであること、第２の測定値を獲得することであって、第２の測定値は第２のターゲットの検査から取得されたものであること、及び、第１の測定値及び第２の測定値からドーズパラメータを決定すること、を含み、第１及び第２のターゲットは、同一ピッチ及び逆デューティサイクルを有する対応するラインアンドスペースターゲットを備える。
【００１３】
[0013]  本発明は、リソグラフィプロセスを使用して一連の基板にデバイスパターンが印加されるデバイスを製造する方法を更に提供し、方法は、ドーズパラメータを監視するために直前の態様の方法を使用すること、及び、決定されたドーズパラメータに従ってその後の基板に対するリソグラフィプロセスを制御すること、を含む。
【００１４】
[0014]  本発明は、所望のパターンに従ってリソグラフィプロセスにおいて放射のビームにパターン付与するように構成されたパターニングデバイスを更に提供し、パターニングデバイスは、リソグラフィプロセス中に基板上に第１のターゲットを形成するための第１のフィーチャ、及び、リソグラフィプロセス中に基板上に第２のターゲットを形成するための第２のフィーチャを備え、第１のフィーチャは、実質的にフォーカスに依存しない側壁角を有するラインフィーチャを用いて第１のターゲットを形成するように構成され、第２のフィーチャは、フォーカスに依存する側壁角を有するラインフィーチャを用いて第２のターゲットを形成するように構成される。
【００１５】
[0015]  本発明は、所望のパターンに従ってリソグラフィプロセスにおいて放射のビームにパターン付与するように構成されたパターニングデバイスを更に提供し、パターニングデバイスは、リソグラフィプロセス中に基板上に第１のターゲットを形成するための第１のフィーチャ、及び、リソグラフィプロセス中に基板上に第２のターゲットを形成するための第２のフィーチャを備え、設計規則は、ターゲットフィーチャを、設定されたクリティカルディメンション及び設定されたピッチの格子上に制約し、第１のフィーチャ及び第２のフィーチャの各々が、格子上に形成されたターゲットフィーチャに対応する１つ又は複数の隣接から形成されるように、第１のターゲット及び第２のターゲットは各々格子の列から形成される。
【００１６】
[0016]  本発明の更なる特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施形態の構造及び動作を、添付の図面を参照しながら以下で詳細に説明する。本発明は、本明細書で説明する特定の実施形態に限定されないことに留意されない。こうした実施形態は、単なる例示の目的で本明細書に提示される。当業者であれば、本明細書に含まれる教示に基づく追加の実施形態が明らかとなろう。
【００１７】
[0017]  対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】リソグラフィ装置を示す図である。
【図２】本発明に従った検査装置が使用可能なリソグラフィセル又はクラスタを示す図である。
【図３】検査装置の第１の例として、分光スキャトロメータの動作の原理を示す図である。
【図４】検査装置の別の例として、角度分解スキャトロメータの概略形式を示す図である。
【図５】角度分解スキャトロメータ及び暗視野イメージング検査方法を実行するように適合された検査装置を、概略的に示す図である。
【図６】フォーカスに依存する非対称を有する基板上に格子を形成するために好適なレチクル上に要素を形成するターゲットを示す図である。
【図７】（ａ）は、相対的に最良のフォーカスオフセットを有する２つのターゲットについてのフォーカスに対する、ターゲットパラメータ（ｙ軸）について測定された値のプロットを示す図であり、（ｂ）は、フォーカス（ｘ軸）に対する、第１のターゲット及び第２のターゲットからのターゲットパラメータ（ｙ軸）について測定された値間の差のプロットを示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、レチクル上に設計を形成する可能なターゲットの断面を概略的に示す図である。
【図９】（ａ）は、実施形態に従ったレチクルブランクの断面を概略的に示す図であり、（ｂ）は、レチクル上に設計を形成する更なる可能なターゲットの断面を概略的に示す図である。
【図１０】レチクル上に設計を形成する更なる可能なターゲットを概略的に示す平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に従った、フォーカスを監視する方法を示すフローチャートである。
【図１２】ドーズ測定を実行するためにレチクル上に設計を形成する可能なターゲットを概略的に示す平面図である。
【図１３】図１２に示されたようなターゲットについて、ＣＤ（ｘ軸）に対する測定された強度（ｙ軸）のプロットを示す図である。
【図１４】（ａ）〜（ｆ）は、例示的な格子ベースの設計規則によって制約された時の、設計を形成する可能なターゲットフィーチャの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[0018]  このような実施形態を詳述する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示の環境を提示することが有用であろう。
【００２０】
[0019]  図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又はＤＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに連結されたパターニングデバイス支持体又は支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに連結された２つの基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴａ及びＷＴｂと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。基準フレームＲＦは、様々なコンポーネントを接続し、パターニングデバイス及び基板の位置及びその上のフィーチャの設定と測定のための基準として働く。
【００２１】
[0020]  照明システムは、放射を誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、又はその他のタイプの光学コンポーネント、或いはそれらの任意の組み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【００２２】
[0021]  パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。パターニングデバイス支持体は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。パターニングデバイス支持体は、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して確実に所望の位置にくるようにできる。
【００２３】
[0022]  本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに付与されるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
【００２４】
[0023]  本明細書で示すように、本装置は、（例えば透過パターニングデバイスを使用する）透過タイプである。或いは、装置は、（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）反射タイプでもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。「パターニングデバイス」という用語は、このようなプログラマブルパターニングデバイスを制御する際に使用するためのデジタル形式のパターン情報を記憶するデバイスを指すものとして解釈することもできる。
【００２５】
[0024]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これは更に一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
【００２６】
[0025]  リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。
【００２７】
[0026]  動作中、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。
【００２８】
[0027]  イルミネータＩＬは、例えば放射ビーム、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを含むことができる。イルミネータＩＬを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００２９】
[0028]  放射ビームＢは、パターニングデバイス支持体ＭＴ上に保持されたパターニングデバイスＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２Ｄエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴａ又はＷＴｂを、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばレチクル／マスク）ＭＡを正確に位置決めできる。
【００３０】
[0029]  パターニングデバイス（例えばレチクル／マスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と、基板アライメントマークＰ１、Ｐ２と、を用いて位置合わせすることができる。図示の基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらはスクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に提供されている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。小さなアライメントマークをデバイスフィーチャの中でもダイ内に含めることができ、その場合、マーカは可能な限り小さく、隣接したフィーチャと異なる結像又はプロセス条件を必要としないことが望ましい。アライメントマーカを検出するアライメントシステムは、以下で更に説明される。
【００３１】
[0030]  図示された装置は、様々なモードで使用できる。スキャンモードにおいては、パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付与されたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。パターニングデバイス支持体（例えば、マスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率及び像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。当技術分野で周知のように、別のタイプのリソグラフィ装置及び動作モードが考えられる。例えば、ステップモードが既知である。いわゆる「マスクレス」リソグラフィでは、プログラマブルパターニングデバイスを静止状態に保ちながらもパターンを変化させ、基板テーブルＷＴを動かすか又はスキャンする。
【００３２】
[0031]  上述した使用モードの組み合わせ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００３３】
[0032]  リソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂと、それらの間で基板テーブルを交換することが可能な２つのステーション、露光ステーションＥＸＰ及び測定ステーションＭＥＡを有する、いわゆるデュアルステージタイプである。１つの基板テーブル上の１つの基板が露光ステーションで露光されている間に、別の基板を測定ステーションの他方の基板テーブル上にロードし、様々な予備ステップを実施することが可能である。これによって、装置のスループットを実質的に増加させることができる。予備ステップは、レベルセンサＬＳを使用して基板の表面高さ輪郭をマッピングすること、及び、アライメントセンサＡＳを使用して基板上のアライメントマーカの位置を測定することを含み得る。位置センサＩＦが測定ステーション並びに露光ステーションにある間に、基板テーブルの位置を測定できない場合、第２の位置センサを提供して、基準フレームＲＦに関して両方のステーションでの基板テーブルの位置を追跡できるようにすることが可能である。他の配列が既知であり、示されたデュアルステージ配列の代わりに使用可能である。例えば、基板テーブル及び測定テーブルが提供された他のリソグラフィ装置が既知である。これらは、予備測定を実行する時にドッキングされ、その後、基板テーブルが露光される間に切り離される。
【００３４】
[0033]  図２に示されるように、リソグラフィ装置ＬＡは、時にはリソセル又はクラスタとも呼ばれるリソグラフィセルＬＣの一部を形成し、基板上で露光前及び露光後のプロセスを実行するための装置も含む。従来、これらは、レジスト層を堆積するためのスピンコーターＳＣ、露光されたレジストを現像するためのディベロッパＤＥ、冷却プレートＣＨ、及びベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、又はロボットＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板をピックアップし、それらを異なる処理装置間で移動させた後、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに送達する。これらのデバイスはしばしば集合的にトラックと呼ばれ、監視制御システムＳＣＳによってそれ自体が制御されるトラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、監視制御システム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、スループット及び処理効率を最大にするために異なる装置を動作させることができる。
【００３５】
[0034]  リソグラフィ装置によって露光される基板が正しく一貫して露光されるために、後続の層間のオーバーレイエラー、ライン厚み、クリティカルディメンション（ＣＤ）などの特性を測定するために、露光された基板を検査することが望ましい。したがって、リソセルＬＣが配置されている製造設備は、リソセル内で処理された基板Ｗのうちのいくつか又はすべてを受け取るメトロロジシステムＭＥＴも含む。メトロロジ結果は、監視制御システムＳＣＳに直接的又は間接的に提供される。エラーが検出された場合、特に検査が十分迅速且つ高速に実行できる場合、同じバッチの他の基板が依然として露光されるように後続の基板の露光に対して調整を行うことが可能である。また、収量を向上させるために既に露光された基板をストリップ及び再加工するか、又は廃棄することが可能であり、それによって、不良と思われる基板上での更なる処理の実行を回避することができる。基板のいくつかのターゲット部分のみが不良である場合、良好なターゲット部分のみで更なる露光を実行することができる。
【００３６】
[0035]  メトロロジシステムＭＥＴ内では、基板の特性、特に、異なる基板又は同じ基板の異なる層の特性が層によってどのように異なるかを決定するために検査装置が使用される。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡ又はリソセルＬＣに統合するか、或いはスタンドアロンデバイスとすることができる。ほとんどの高速測定を実行可能にするために、検査装置は、露光されたレジスト層内における特性を露光直後に測定することが望ましい。しかしながら、レジスト内の潜在イメージが有するコントラストは非常に低く、レジストのうちで放射に露光された部分と露光されていない部分との間の屈折率の差は非常に小さく、すべての検査装置が潜在イメージの測定を有用にするのに十分な感度を有してはいない。したがって、通例、露光された基板上で実施される第１のステップであり、レジストの露光された部分と露光されていない部分との間のコントラストを増加させるポストベークステップ（ＰＥＢ）の後に、測定を行うことができる。この段階で、レジスト内のイメージは半潜像的と呼ぶことができる。レジストの露光された部分又は露光されていない部分のいずれかが除去された時点で、或いは、エッチングなどのパターン転写ステップの後で、現像されたレジストイメージの測定を行うことも可能である。後者の可能性は、不良基板の再加工の可能性を制限するが、依然として有用な情報を提供することができる。
【００３７】
[0036]  図３は、前述のタイプのメトロロジシステムにおいて検査装置として使用可能な既知の分光スキャトロメータを示す。これは、基板Ｗ上に放射を投影する広帯域（白色光）放射プロジェクタ２を備える。反射された放射はスペクトロメータ４に渡され、ここで鏡面反射された放射のスペクトル６（波長の関数としての強度）を測定する。このデータから、処理ユニットＰＵ内での計算によって、検出スペクトルを生じさせる構造又はプロファイル８を再構築することができる。再構築は、例えば厳密結合波分析及び非線形回帰、或いは、事前測定スペクトル又は事前計算シミュレートスペクトルのライブラリとの比較によって、実行可能である。一般に、再構築の場合、構造の一般的な形は既知であり、構造を形成する際に使用されたプロセスの知識からいくつかのパラメータが想定され、スキャトロメトリデータから決定すべき構造のパラメータはわずかしか残されていない。こうしたスキャトロメータは、法線入射スキャトロメータ又は斜め入射スキャトロメータとして構成可能である。
【００３８】
[0037]  図４は、分光スキャトロメータの代わりに、又はこれに加えて使用可能な、既知の角度分解スキャトロメータの基本要素を示す。このタイプの検査装置において、放射源１１によって発せられる放射は、照明システム１２によって条件付けられる。例えば、照明システム１２は、レンズシステム１２ａ、カラーフィルタ１２ｂ、ポラライザ１２ｃ、及び開口デバイス１３を使用する、コリメーティングを含むことができる。条件付き放射は照明経路ＩＰを辿り、その中で、部分反射表面１５によって反射され、顕微鏡対物レンズ１６を介して基板Ｗ上のスポットＳにフォーカスされる。メトロロジターゲットＴが基板Ｗ上に形成され得る。レンズ１６は、好ましくは少なくとも０．９であり、より好ましくは少なくとも０．９５である、高い開口数（ＮＡ）を有する。所望であれば、液浸流体を使用して１を上回る開口数を取得することができる。
【００３９】
[0038]  リソグラフィ装置ＬＡ内と同様に、測定動作中、基板Ｗを保持するために１つ以上の基板テーブルを提供することができる。基板テーブルは、図１の基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂと同様又は同一の形とすることができる。（検査装置がリソグラフィ装置に組み込まれる例では、同じ基板テーブルであってもよい。）測定光学システムとの関連で、基板を正確に位置決めするように粗動及び微動ポジショナを構成することができる。例えば、注目のターゲットの位置を獲得するため、及び、これを対物レンズ１６の下の位置に移動させるために、様々なセンサ及びアクチュエータが提供される。典型的には、基板Ｗ全体にわたる異なるロケーションで、多くの測定がターゲット上で行われることになる。基板支持体は、異なるターゲットを獲得するためにＸ及びＹの方向に移動可能であり、ターゲット上での光学システムの所望のフォーカスを取得するためにＺ方向に移動可能である。実際には、光学システムは実質的に固定されており、基板のみが移動する場合、対物レンズ及び光学システムが基板上の異なるロケーションに移動されているかのように動作を考察及び説明することが好都合である。基板及び光学システムの相対的位置が正しい場合、原則として、現実的にそれらのうちの一方が移動しているか両方が移動しているかは問題ではない。
【００４０】
[0039]  放射ビームがビームスプリッタ１６上に入射する場合、その一部がビームスプリッタを介して透過され、参照ミラー１４に向かって参照経路ＲＰを辿る。
【００４１】
[0040]  任意のメトロロジターゲットＴによって回折された放射を含む、基板によって反射された放射は、レンズ１６によって集められ、集光経路ＣＰを辿り、その中で部分的に反射表面１５を介して検出器１９へと渡る。検出器は、レンズ１６の焦点長さＦにある後方投影瞳面Ｐ内に位置することが可能である。実際には、瞳面自体にはアクセス不可能であり得、代わりに、補助光学系（図示せず）を用いて、いわゆる共役瞳面Ｐ’内に位置する検出器上に再イメージングすることができる。検出器は、好ましくは２次元検出器であるため、基板ターゲット３０の２次元角散乱スペクトル又は回折スペクトルを測定することが可能となる。瞳面又は共役瞳面において、放射の半径位置は、焦点スポットＳの平面における放射の入射／発射の角度を定義し、光軸Ｏの周囲の角度位置は放射のアジマス角を定義する。検出器１９は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのアレイであってよく、例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を使用することができる。
【００４２】
[0041]  参照経路ＲＰは同じ検出器１９の異なる部分上に、或いは代替として異なる検出器（図示せず）上に投影される。例えば、入射放射の強度を測定するため、散乱スペクトルにおいて測定された強度値の正規化を可能にするために、参照ビームがしばしば使用される。
【００４３】
[0042]  照明システム１２の様々なコンポーネントは、同じ装置内で異なるメトロロジ「レシピ」を実装するように調整可能である。カラーフィルタ１２ｂは、例えば、４０５〜７９０ｎｍ、又はそれ以下の２００〜３００ｎｍの範囲内で、注目の異なる波長を選択するために、干渉フィルタのセットによって実装可能である。干渉フィルタは、異なるフィルタのセットを備えるよりはむしろ、波長可変とすることができる。干渉フィルタの代わりに格子を使用することができる。ポラライザ１２ｃは、放射スポットＳにおいて異なる偏光状態を実装するように、回転可能又はスワップ可能とすることができる。開口デバイス１３は、異なる照明プロファイルを実装するために調整可能である。開口デバイス１３は、対物レンズ１６の瞳面Ｐ及び検出器１９の平面と共役の平面Ｐ’’内に位置する。このようにして、開口デバイスによって定義される照明プロファイルは、開口デバイス１３上の異なるロケーションを通過する基板放射上に入射する光の角度分布を定義する。
【００４４】
[0043]  検出器１９は、単一波長（又は、狭い波長範囲）で、複数の波長で別々に、又は波長範囲にわたって積分される、散乱光の強度を測定することができる。更に検出器は、ＴＭ及びＴＥ偏光の強度、及び／又はＴＭ偏光とＴＥ偏光との間の位相差を、別々に測定することができる。
【００４５】
[0044]  メトロロジターゲットＴが基板上に提供される場合、これは、現像後に、バーが実線のレジストラインで形成されるようにプリントされた、１Ｄ格子であり得る。ターゲットは、現像後に、格子が実線のレジストピラー又はレジスト内のバイアで形成されるようにプリントされた、２Ｄ格子であり得る。バー、ピラー、又はバイアは、代替として基板にエッチングすることができる。このパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＳにおいて、色収差に敏感である。照明対称及びこうした収差の存在は、それら自体をプリントされた格子における変動で表すことになる。したがって、プリントされた格子のスキャトロメトリデータは、格子を再構築するために使用される。ラインの幅及び形状などの１Ｄ格子のパラメータ、或いはピラー又はバイアの幅又は長さ又は形状などの２Ｄ格子のパラメータは、プリントステップ及び／又は他のスキャトロメトリプロセスの知識から処理ユニットＰＵによって実行される再構築プロセスへの入力とすることができる。
【００４６】
[0045]  再構築によるパラメータの測定に加えて、プロダクト及び／又はレジストパターンにおけるフィーチャの非対称を測定する際に、角度分解スキャトロメトリが有用である。非対称測定の特定の適用例は、フォーカスに依存する非対称を伴ってプリントするターゲットからのフォーカスパラメータ（例えば、ターゲットの露光中のフォーカス設定）の測定に関する。図３又は図４の計器を使用する非対称測定の概念は、例えば、上記の公開された特許出願ＵＳ２００６０６６８５５Ａ１に記載されている。端的に言えば、ターゲットの回折スペクトルにおける回折次数の位置がターゲットの周期性によってのみ決定されるのに対して、回折スペクトルにおける強度レベルの非対称は、ターゲットを構成する個々のフィーチャにおける非対称を示す。図４の計器において、検出器１９はイメージセンサであってよく、回折次数におけるこうした非対称は、検出器１９によって記録される瞳イメージ内の非対称として直接現れる。この非対称は、ユニットＰＵにおけるデジタルイメージ処理によって測定可能であり、ここからフォーカスが決定可能である。
【００４７】
[0046]  図５（ａ）は、図４の装置と同じ原理によって、いわゆる暗視野イメージングを実行するための付加的な適合を用いて角度分解スキャトロメトリを実装する検査装置を、より詳細に示す。装置は、スタンドアロンデバイスとするか、或いは、例えば測定ステーションのリソグラフィ装置ＬＡ又はリソグラフィセルＬＣのいずれかに組み込むことができる。装置全体にわたっていくつかの分岐を有する光軸が、点線Ｏによって表されている。ターゲット格子及び回折光線が、図５（ｂ）により詳細に示されている。
【００４８】
[0047]  図４の装置で既に説明したコンポーネントには、同じ参照番号が使用されている。照明経路は以前と同じくＩＰとラベル付けされている。わかりやすくするために参照経路ＲＰは省略されている。その装置と比較すると、第２のビームスプリッタ１７は集光経路を２つの分岐に分割する。第１の測定分岐において、検出器１９は、上記で説明したとおりにターゲットの散乱スペクトル又は回折スペクトルを記録する。この検出器１９は瞳イメージ検出器と呼ばれることがある。
【００４９】
[0048]  第２の測定分岐において、イメージング光学システム２２は、センサ２３（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）上の基板Ｗ上にターゲットのイメージを形成する。瞳面と共役の平面内の集光経路にある平面内に、開口絞り２１が提供される（瞳絞りとも呼ばれることがある）。開口絞り２１は、照明開口が異なる形を取ることができるのと全く同様に、異なる形を取ることができる。典型的には、開口絞り２１は、センサ２３上に形成されるターゲットのイメージが１次ビームからのみ形成されるように、ゼロ次回折ビームをブロックするために機能する。これが、暗視野顕微鏡法と等価のいわゆる暗視野イメージである。センサ１９及び２３によってキャプチャされるイメージは、イメージプロセッサ及びコントローラＰＵに出力され、その機能は、実行されている特定タイプの測定に依存することになる。
【００５０】
[0049]  この例の照明経路において、視野絞り１３’をターゲット及びイメージセンサ２３の平面と共役の平面内に配置できるように、付加的な光学系が示されている。この平面は、視野面又は共役イメージ面と呼ぶことができ、視野面全体にわたる各スペース位置がターゲット全体にわたる位置に対応するという特性を有する。この視野絞りは、例えば特定の目的のために照明スポットを成形するために、或いは単に、装置の視野内にあるが注目のターゲットの一部ではないフィーチャの照明を避けるために、使用可能である。以下の図面及び考察は、例として、開口デバイス１３の機能の実装のための技法に言及するが、本開示は、視野絞り１３’の機能を実装するための同じ技法の使用も包含する。
【００５１】
[0050]  図５（ｂ）により詳細に示されるように、ターゲット格子Ｔは基板Ｗと共に対物レンズ１６の光軸Ｏに垂直に配置される。オフアクシス照明プロファイルの場合、軸Ｏを外れた角度から格子Ｔ上に衝突する照明の光線Ｉは、ゼロ次光線（実線０）と２本の１次光線（１点鎖線＋１及び２点鎖線−１）を生じさせる。オーバーフィルされた小さなターゲット格子の場合、これらの光線は、メトロロジターゲット格子Ｔ及び他のフィーチャを含む基板の領域をカバーする多くの平行光線のうちの１つに過ぎないことに留意されたい。プレート内の開口１３は（有用な光の量を収容するために必要な）有限幅を有するため、入射光線Ｉは実際にはある角度範囲を占有し、回折光線０及び＋１／−１は多少広がることになる。小さなターゲットの点像分布関数に従い、各次数＋１及び−１は、図に示されるような単一の理想光線ではなく、ある角度範囲にわたって更に広がることになる。
【００５２】
[0051]  異なる開口を使用することによって、異なるモードの照明が可能である。開口１３Ｎ（「北」）及び１３Ｓ（「南」）は各々、特定の狭い角度範囲のみからオフアクシス照明を提供する。図５（ａ）に戻ると、これは環状開口の正反対の部分を北（Ｎ）及び南（Ｓ）と指定することによって示されている。＋１（１３Ｎ）とラベル付けされた円錐照明の北部分からの＋１回折光線は、対物レンズ１６に入り、（−１（１３Ｓ）とラベル付けされた）円錐の南部分からの−１回折光線も同様である。導入部で述べた以前の出願に記載されているように、暗視野イメージングセンサ２３を使用して、このタイプの開口１３Ｎ、１３Ｓ間で切り替えることは、複数の小さなターゲットから非対称測定を取得する１つの方法である。オフアクシス照明を使用する時に、開口絞り２１ａを使用してゼロ次放射をブロックすることができる。
【００５３】
[0052]  オフアクシス照明が図示されているが、代わりにターゲットのオンアクシス照明を使用することも可能であり、オフアクシス開口を備える開口絞りを使用して、実質的に１つの１次回折光のみがセンサに渡される。一例では、＋１次及び−１次をセンサ２３上の異なるロケーションに誘導することの効果を有する開口絞り２１の代わりに、２つのイメージを作成することなく検出及び比較可能なように、プリズム２１ｂが使用される。この技法は前述の公表された特許出願ＵＳ２０１１１０２７５３Ａ１に開示されており、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。１次ビームの代わりに、又はこれに加えて、２次、３次、及びより高次のビーム（図５には図示せず）を測定で使用することができる。
【００５４】
[0053]  リソグラフィプロセスを監視する場合、基板上のリソグラフィビームのフォーカスを監視することが望ましい。プリントされた構造からフォーカス設定を決定する１つの既知の方法は、プリントされた構造のクリティカルディメンション（ＣＤ）を測定することによる。ＣＤは最小フィーチャの測度（例えば、要素のライン幅）である。プリントされた構造は、特にフォーカス監視用に形成された、ラインスペース格子などのターゲットとすることができる。ＣＤは通常、フォーカス（ｘ軸）に対するＣＤ（ｙ軸）のプロット上に「Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線」として知られる曲線を形成する、フォーカスへの２次応答を表示することが既知である。Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線は、最良のフォーカスを表すピーク周辺で実質的に対称である、実質的に対称な曲線である。Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線は、実質的に放物線の形状とすることができる。この手法にはいくつかの欠点がある。１つの欠点は、方法が最良のフォーカス付近で（曲線の放物線形状に起因して）低い感度を示すことである。別の欠点は、方法がいずれのデフォーカスの兆候に対しても感度が低いこと（曲線が最良のフォーカス付近で大部分が対称であるため）である。またこの方法は、とりわけドーズ及びプロセス変動（クロストーク）に対する感度が高い。
【００５５】
[0054]  これらの問題に対処するために、回折ベースフォーカス（ＤＢＦ）が考案された。回折ベースフォーカスは、プリント中のフォーカス設定に依存してある程度の非対称を有するターゲットをプリントするレチクル上のフィーチャを形成するターゲットを使用することができる。次いで、この非対称の程度を、例えば、フォーカス設定の測度を取得するために、ターゲットから回折される＋１次放射と−１次放射との強度間の強度非対称を測定することによって、スキャトロメトリベースの検査方法を使用して測定することができる。
【００５６】
[0055]  図６は、回折ベースフォーカス測定のために構成されたＤＢＦターゲット形成設計６１５を示す。これは、複数のＤＢＦ構造６２０を備え、その各々が高解像度の副構造６２５を備える。ベースピッチの上の高解像度の副構造６２５は、各ＤＢＦ構造６２０について非対称レジストプロファイルを作成し、非対称の程度はフォーカスに依存している。したがって、メトロロジツールは、ＤＢＦターゲット形成設計６１５を使用して形成されるターゲットから非対称の程度を測定すること、及び、これをスキャナフォーカスに変換することが可能である。
【００５７】
[0056]  ＤＢＦターゲット形成設計６１５は回折ベースフォーカス測定が実行可能であるが、これはすべての状況での使用に好適ではない。ＥＵＶレジストフィルムの厚みは、液浸リソグラフィで使用されるものよりも大幅に薄く、ターゲットの一部を形成する構造の非対称プロファイルから正確な非対称情報を抽出することを困難にしている。加えて、こうした構造は、ある種のプロダクト構造に適用可能な厳密な設計制約に準拠していない場合がある。チップ作成プロセス中、レチクル上のすべてのフィーチャはプリントし、後続の処理ステップに耐えるものでなければならない。半導体製造業者は、プリントされたフィーチャが彼らのプロセス要件を確実に満たすようにフィーチャ設計を制限するための手段として、設計規則を使用する。こうした設計規則の例は、構造又はピッチの許容サイズに関係する。別の例示の設計規則はパターン密度に関係し、これは結果として生じるレジストパターンの密度が特定の範囲内であるように制限することができる。
【００５８】
[0057]  したがって、２つのターゲット間に最良のフォーカスオフセットｄｆを伴って形成される少なくとも第１のターゲット及び第２のターゲットを使用して、フォーカスを監視することが提案される。前述のように、ターゲットパラメータについての測定値（例えば、以下で説明するようなＣＤ又は他の測定）を伴うフォーカス応答は、第１及び第２のターゲットの各々についてＢｏｓｓｕｎｇ曲線の形を取る。フォーカスは、第１のターゲットの測定から取得されるターゲットパラメータの第１の測定値、及び、第２のターゲットの測定から取得されるターゲットパラメータの第２の測定値の、関数である。したがって、第１及び第２のターゲットからパラメータの測定値が取得され、これらの測定された値からフォーカスに関する値が導出されることが提案される。フォーカスがどのように導出可能であるかの特定の例は、図７を参照しながら以下で説明する。しかしながら、当業者であれば、第１及び第２のターゲットから取得される測定値からフォーカスを抽出できるようにする、多くの代替方法が存在することを了解されよう。以下の説明は、２つの測定値（それらが強度値であるか又はそれ以外であるかにかかわらず）の差を使用して具体的に論じるが、フォーカス値を抽出するために他の数学的演算及び方法を使用することも可能である。例えば、（第１及び第２のターゲットのうちの１つからの）測定値のうちの１つを、（第１及び第２のターゲットのうちの他方からの）他の測定値に分割することが可能である。
【００５９】
[0058]  図７（ａ）は、第１のターゲット及び第２のターゲットの両方について、フォーカスｆに対するターゲットパラメータＰｔのプロットを示す。これは、第１のターゲットに対応する第１のＢｏｓｓｕｎｇ曲線７００、及び第２のターゲットに対応する第２のＢｏｓｓｕｎｇ曲線７１０を示す。最良のフォーカスオフセットｄｆ（Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線７００、７１０の２つのピーク間のフォーカスオフセット）も示されている。ターゲットオーバーラップ７２０は、それを介して第１のターゲットについてのターゲットパラメータと第２のターゲットについてのターゲットパラメータとの差がフォーカスと本質的に線形関係を有する、フォーカス領域である。これが図７（ｂ）に示されており、フォーカスに対するこの差Ｐｔ２−Ｐｔ１のプロットである（Ｐｔ１は第１のターゲットについてのターゲットパラメータであり、Ｐｔ２は第２のターゲットについてのターゲットパラメータである）。図を見るとわかるように、関係７４０は線形である。Ｐｔ２−Ｐｔ１メトリックは、例えばドーズ及び／又はプロセスによるクロストークに敏感であり得る。よりロバストなメトリックはＰｔ２−Ｐｔ１／ＰｔＡＶであり得、ＰｔＡＶはＰｔ２及びＰｔ１の平均である。Ｐｔ２−Ｐｔ１／ＰｔＡＶのフォーカスとの関係７５０（点線）も図７（ｂ）に示されている。この関係は依然として十分に線形である一方で、クロストークに対してよりロバストである。
【００６０】
[0059]  図示された特定の例において、関係７４０又は関係７５０の勾配は、２＊ｄｆ＊ａによって記述可能であり、ここでｄｆは最良のフォーカスオフセットであり、ａはＢｏｓｓｕｎｇ曲線である。したがって、フォーカスは以下の数式（式１）から取得可能であり、
【数１】
0006618551.tif 000002
上式で、分母内のＰｔＡＶは任意選択である。
【００６１】
[0060]  フォーカス感度を増加させるために、最良のフォーカスオフセットを増加させることが可能であり、それによって関係７４０又は関係７５０の勾配が増加する。
【００６２】
[0061]  上記の考察において、フォーカスに応答するＢｏｓｓｕｎｇ曲線を有するという条件で、任意のターゲットパラメータＰｔが使用可能であることを理解されたい。ＣＤが使用可能である一方で、従来の方法よりも有意な利点を有する新しい回折ベースフォーカス方法が提案される。この方法は、フォーカスを決定するために、第１のターゲット及び第２のターゲットによって散乱される放射の回折次数から取得される強度信号を使用することを含む。特に、フォーカスを決定するために、第１及び第２のターゲットの各々からの単一の回折次数の強度値を使用することが提案される。提案される方法は、第１及び第２のターゲットの対応する回折次数からの強度値を使用することができる。例えば、強度値は、第１及び第２のターゲットからの＋１次（−１次）回折次数のものであり得る。代替として、又は組み合わせて、強度値は、第１及び第２のターゲットからのゼロ次回折次数のものであり得る。
【００６３】
[0062]  こうした方法の特定の例において、第１のターゲットによって散乱される放射の回折次数の測定される強度と、第２のターゲットによって散乱される放射の対応する回折次数の測定される強度との、差ｄＩを使用することが提案される。この差は、以下でｄＩメトリックと呼ばれる。しかしながら、ｄＩメトリックは、（例えば、強度値のうちの１つを他方に分割することによって）第１及び第２のターゲットからの回折強度値から導出される任意のメトリックであってよい。
【００６４】
[0063]  実施形態において、ｄＩメトリックは、対応する第１の回折次数（又は、より高次の回折次数）、例えば、第１のターゲットによって散乱される放射の＋１次回折次数と、第２のターゲットによって散乱される放射の＋１次回折次数とにおける、差であってよい（明らかに、マイナス次数が等しく使用可能である）。別の実施形態において、ｄＩメトリックは、第１及び第２のターゲットからのゼロ次数の強度測定値間の差を含むことができる。
【００６５】
[0064]  前述のように、ｄＩメトリックはクロストークの効果を減少させるために、強度測定値の平均Ｉａｖによって除算可能である。しかしながら、ｄＩメトリックについてのＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、ドーズに若干依存しているのみであるため、ｄＩメトリックは既に十分低いドーズクロストークを表している可能性がある。
【００６６】
[0065]  このようにｄＩメトリックを使用することで、たとえターゲットが（ＥＵＶリソグラフィで使用するための）浅い格子を備える場合であっても、良好な信号強度及び信号対雑音応答を提供する。
【００６７】
[0066]  前述のように、ｄＩメトリックは第１及び第２のターゲットによって散乱される放射のゼロ次数の差を含むことができる。このようにして、より小さなピッチを伴うターゲットを使用することができる。したがって、第１及び第２のターゲットについてのターゲットピッチは、任意の顧客設計規則に一致するように選択可能である。また、より小さなターゲットピッチは、ターゲットサイズ全体を減少させ得ることを意味する。複数のピッチも可能である。ゼロ次数放射を使用することは、回折された放射を必ずしもキャプチャする必要がないことを意味し、ｄＩメトリックは、相対的に最良のフォーカスオフセットを有するターゲットによって吸収される光における差を記述する。ゼロ次数の測定は、信号強度及び信号雑音特徴も増加させることができる。
【００６８】
[0067]  １次回折放射が使用される場合、測定当たり単一の１次数のみが必要であるため、１次放射光を使用するために必要なピッチは、開口数ＮＡ＝１の制限内で、λ／２（λは検出波長である）まで減少される。現時点でこの制限はλである。これは、線形ターゲット寸法を２分の１に、スペースを４分の１に減少させ得ることを意味することになる。
【００６９】
[0068]  第１のターゲットと第２のターゲットとの間の最良のフォーカスオフセットは、いくつかのやり方で導入することができる。一実施形態において、ターゲットをプリントするために使用されるリソグラフィ装置は、意図的な被制御の非点収差を有し得る。非点収差は、投影光学系内に含まれるいくつかのマニピュレータを介して投影光学系に導入することができる。多くのリソグラフィ装置における投影レンズは、十分に大きな非点収差オフセットが、望ましくない波面効果無しに、最良のフォーカスオフセットを作成できるようにする。実施形態において、非点収差は水平フィーチャと垂直フィーチャとの間に最良のフォーカスオフセットを導入することができる。これを活用するために、第１及び第２のターゲットはそれぞれ、水平格子及び垂直格子（又はその逆）を備えることができる。
【００７０】
[0069]  実施形態において、最良のフォーカスオフセットはレチクル（パターニングデバイス又はマスクとも呼ばれる）によって導入することができる。ターゲットのペア（例えば、ラインスペース格子）をレチクル上に組み込むことが提案される。レチクルは、ほぼターゲットのサイズ（例えば、２０×２０μｍ、８×８μｍ、又は５×５μｍ）のロケーション、及び、基板が深さｄまでエッチングされる境界ゾーンを含むことができる。第１及び第２のターゲットペアのうちの一方は通常のマスクレベルで、他方は（好ましくは隣接する）エッチングされた位置で、堆積される。
【００７１】
[0070]  図８は、こうした配列を達成するためのいくつかの代替のレチクル配列を示す。図８ａは、第１のターゲット及び第２のターゲットのうちの１つをプリントするために使用可能な参照ターゲットの断面を示す。これは、透明なレチクル基板８１０上に放射ブロック構造８００を備える、レチクル上の従来のターゲットフィーチャである。レチクルは、任意の構造又は材料であってよい。例えば、透明なレチクル基板８１０は石英ガラスを含み得、放射ブロック構造８００はクロム、ケイ化モリブデン（任意の不透明度）、又はタンタル窒化ホウ素を含むことができる。
【００７２】
[0071]  この参照ターゲットは、図８（ｂ）、図８（ｃ）、又は図８（ｄ）のターゲット配列のうちの１つと共に使用されることが提案される。しかしながら、結果として相対的に最良のフォーカスオフセットが生じるという条件で、図８に示されるターゲットのうちのいずれかの２つ（又はそれ以上）の任意の組み合わせが使用可能である。
【００７３】
[0072]  図８（ｂ）は、ターゲットの領域内で、放射ブロック構造８００を追加する前に深さｄまでエッチングされた、透明なレチクル基板８１０を示す。こうした配列は、単純なターゲットを提供するが、これが「マスクショップ」内で実行できないことによって製造が複雑になる。図８（ｃ）は図８（ａ）と同様の配列を示すが、放射ブロック構造８００の堆積後、レチクル基板８１０が深さｄまでエッチングされている。図８（ｄ）は、放射ブロック構造８００の上に付加的な金属（例えばクロム）キャップ８２０が被せられた配列を示す。これはＴＩＳ（透過イメージセンサ）ターゲットと同様である。こうした配列は、ＥＵＶリソグラフィでは不可能である。
【００７４】
[0073]  上記のエッチングされる例において、深さｄは例えば０．１μｍ以上、より具体的には０．１μｍから５μｍまで、又は０．５μｍから５μｍまで、及び例えば０．５μｍから３μｍまでの範囲内とすることができる。実施形態において、深さｄは１μｍの範囲内とすることができる。
【００７５】
[0074]  図９は、第１の（参照）ターゲット内で最良のフォーカスオフセットを達成するための更なるレチクル配列を示す。この配列は、（例として）ＯＭＯＧ（Ｏｐａｑｕｅ  ＭｏＳｉ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）及びａｔｔＰＳＭ（ハーフトーン型位相シフトマスク）のレチクルタイプに適している。特に、ａｔｔＰＳＭレチクルの傾向はＣｒ厚みの減少である。これは、前述の図８（ｄ）実施形態のＣｒトッピング効果を減少させることになる。レチクル生成は、１つ（又はそれ以上）の特別なアブソーバスタックをブランク上に堆積することを含み、ブランクは単一のアブソーバスタックが堆積されるレチクル基板を備える。アブソーバスタックは、金属層（例えば、Ｃｒ層）でトッピングされた不透明層（例えば、ＭｏＳｉ層）を備えることができる。
【００７６】
[0075]  図９（ａ）は新しいレチクルブランクを示す。これは、２つのアブソーバスタックでトッピングされたレチクル基板９１０を備える。第１のアブソーバスタックは、第１の層９２０ａ（例えば、ＭｏＳｉ層）及び第２の層９２０ｂ（例えば、Ｃｒ層）を備える。第２のアブソーバ層も２つの層、すなわち第３の層９２０ｃ（例えば、ＭｏＳｉ層）及び第４の層９２０ｄ（例えば、Ｃｒ層）を備える。
【００７７】
[0076]  図９（ｂ）は最終レチクル配列を示す。これは、第１のターゲット９３０及び第２のターゲット９４０を示す。第１のターゲット９３０は、（例えば、第１の層材料９２０ａから形成される）単一の不透明層のブロック構造９００を備えるという点で従来型である。第２のターゲット９４０は、各々が３つの層、すなわち、それぞれが第１の層材料９２０ａ、第２の層材料９２０ｂ、及び第３の層材料９２０ｃから形成される、第１の層９５０ａ、第２の層９５０ｂ、及び第３の層９５０ｃを有する、ブロック構造９５０を備える。第４の層９２０ｄは完全に除去される。
【００７８】
[0077]  こうしたレチクルを生成するためのプロセスは、以下のステップを含むことができる。
・１つ以上の特別のアブソーバスタックをブランク上に堆積させる（これは、ブランクのプロバイダによって実行可能である）。
・両方のスタックを介して基板９１０の深さまでターゲット層（ターゲット９３０、９４０を含む）をエッチングする。
・第１のターゲット及びその対応する層について特別のスタックを除去する。この層はプロダクト及び参照ターゲット（第１のターゲット）を含むが、第２のターゲットは含まない。レジストはこのステップ中、第２のターゲットをカバーする。
・参照層を従来の様式でエッチングする。レジストはこのステップ中第２のターゲットをカバーする。
【００７９】
[0078]  ２つのターゲット間に最良のフォーカスオフセットを伴う２つのターゲットを取得するための更なる方法は、ラインスペースターゲットを備える第１のターゲットにフォーカスに対する感度が低い側壁角度（ＳＷＡ）を提供することを含むため、第１のターゲットの個々の構造のＳＷＡはフォーカスに対する感度が低く、第２のターゲットはフォーカスに対する感度が高いＳＷＡを伴う。第２のターゲットは区分されたラインを備えることが可能であり、区分はリソグラフィ装置に対するサブレゾリューションである。
【００８０】
[0079]  図１０は、こうした第１及び第２のターゲットを生成するためのレチクル配列を示す。第１のターゲット１０００（部分的に図示）は、フォーカスに対する感度が低いＳＷＡを用いて対応するターゲット構造を基板上に生成する構造１０１０を有する、ラインスペースターゲットを備える。実施形態において、ＳＷＡは小さい（すなわち、垂直に近い）。第２のターゲット１０２０（部分的に図示）は、区分されたライン構造１０３０を有するラインスペースターゲットを備える。区分されたライン構造１０３０は、図６の高解像度副構造６２５と同様であり得る、高解像度副構造１０４０を備える。第２のターゲット１０２０は、結果として生じる基板上で露光されたターゲットがフォーカスに依存するＳＷＡを有するものである。
【００８１】
[0080]  第１のターゲット１０００及び第２のターゲット１０２０は、各々、図７に示された応答と同様の、最良のフォーカスオフセットを有するＢｏｓｓｕｎｇ曲線を記述するフォーカスとのターゲットパラメータ応答を有する。この最良のフォーカスオフセットは、ターゲットのうちの１つのみのフォーカス依存ＳＷＡの結果として生じる。ＳＷＡはフォーカスと共に線形に変動し、これによってＢｏｓｓｕｎｇピークにおけるシフトを発生させる。この方法によって、（図６に示されたような）非対称ターゲットを、同様のパフォーマンスを有する２つの別々の対称ターゲットに分けることができる。これによって、より効率的なターゲットの選択及びパラメータ値に対するフルピッチの使用が可能になる。
【００８２】
[0081]  最良のフォーカスオフセットを（投影光学系内の非点収差を介するのではなく）レチクル内に導入することの利点は、これによって、オンプロダクト及びオフプロダクトの両方のフォーカス監視が可能になることである。投影光学系における非点収差の要件は、こうした方法がオフプロダクト監視にのみ使用可能であることを意味する。
【００８３】
[0082]  図１１は、例示的実施形態に従った、リソグラフィプロセス中にフォーカスパラメータを監視するための方法のステップのフローチャートである。ステップは以下の通りであり、その後、より詳細に説明する。
１１００−開始
１１１０−第１及び第２のターゲットを相対的に最良のフォーカスオフセットでプリントする
１１２０−第１の測定値を取得するために、第１のターゲットの検査から第１の測定を実行する
１１３０−第２の測定値を取得するために、第２のターゲットの検査から第２の測定を実行する
１１４０−第１の測定値と第２の測定値との差から、フォーカスを計算する
１１５０−後続の露光のためのフォーカス設定において、計算されたフォーカス測定を使用する
１１６０−終了
【００８４】
[0083]  ステップ１１１０で、第１及び第２のターゲットを既に説明したような相対的に最良のフォーカスオフセットでプリントする。相対的に最良のフォーカスオフセットは、例えば、第１及び第２のターゲットを形成するターゲット形成構造間にレチクル上の相対深度オフセットを介して導入することができる。代替として、相対的に最良のフォーカスオフセットは、リソグラフィシステムの投影光学系内の非点収差を介して導入することができる。更なる代替例として、図１０に示されるレチクル配列を使用することができる。２つのターゲット間に相対的に最良のフォーカスオフセットを導入する他の方法も可能であり、本開示の範囲内で想定される。
【００８５】
[0084]  ステップ１１２０で、ターゲットパラメータに関する第１の測定値を取得するために、第１のターゲットの検査から第１の測定が実行される。実施形態において、この第１の測定は、第１のターゲットによって散乱される放射の回折次数のうちの１つの強度（又は関係パラメータ）とすることができる。この第１の測定は、例えば、本明細書で説明するスキャトロメータデバイスのうちのいずれかを使用して取得することができる。本開示の範囲内で、第１の測定は、（スキャトロメータ、走査電子顕微鏡、又は他の好適なデバイスのいずれを使用して取得されたかにかかわらず）ＣＤ測定であるか、又は、フォーカスとのＢｏｓｓｕｎｇ曲線関係を有するパラメータの任意の他の測定であることも、企図される。
【００８６】
[0085]  ステップ１１３０で、ターゲットパラメータに関する第２の測定値を取得するために、第２のターゲットの検査から第２の測定が実行される。この第２の測定は、第１の測定と同じ方法を使用して実行されるものとする。第１の測定が、第１のターゲットによって散乱される放射の回折次数のうちの１つの強度（又は関係パラメータ）の測定である場合、第２の測定は、第２のターゲットによって散乱される同じ回折次数の放射の測定であるものとする。回折次数は、１次回折次数又はゼロ次回折次数のいずれかとすることができる。しかしながら、より高次の回折次数も使用可能であり、本開示の範囲内である。２つより多くのターゲットがプリントされる場合、更なる測定が実行可能である。これらの付加的ターゲットは、各々が、第１のターゲット及び／又は第２のターゲットのものとは異なる最良のフォーカスオフセットを備えることができる。
【００８７】
[0086]  ステップ１１２０及びステップ１１３０は、第１の測定値及び第２の測定値が１回の獲得で取得されるように、単一ステップとして実行可能であることを理解されたい。加えて、２つより多くのターゲットが測定される場合、対応する数の測定値を取得するために、すべてのターゲットを１回の獲得で測定することができる。特定の例において、図５に示されるような測定デバイスを使用して、複数の個々のターゲット（個々の周期構造又は格子）を備える複合ターゲットを測定することができる。複合ターゲットの格子は、すべてがメトロロジ装置の照明ビームによって形成されるイメージフィールド又は測定スポット内にあるように、近接して位置決めすることができる。このようにして、格子はすべて同時に照明すること、及び検出器上に同時にイメージングすることが可能である。次いで、格子の別々のイメージを識別するためにこれらのイメージを処理することが可能である。これはパターン整合技法によって実行可能であるため、イメージをセンサフレーム内の特定のロケーションで非常に精密に位置合わせする必要がない。格子の別々のイメージが識別されると、例えば、識別されたエリア内の選択されたピクセル強度値を平均化又は合計することによって、それらの個々のイメージの強度を測定することができる。別の実施形態において、第１及び第２のターゲットは複合ターゲット内に含まれるが、２回の別々の獲得で別々に測定することができる。
【００８８】
[0087]  ステップ１１４０で、フォーカスは、第１及び第２の測定値から、例えば、第１と第２の測定値の差から計算される。この計算は、数式１又は他の好適な数式或いは方法を使用して実行可能である。
【００８９】
[0088]  ステップ１１５０で、次いで、露光中にフォーカスの精度及び一貫性を維持するために、計算されたフォーカスを、後続のリソグラフィプロセス中にフォーカスパラメータを監視する際に使用することができる。
【００９０】
[0089]  上記の考察は、フォーカスを決定するための方法を説明している。しかしながら、ドーズの測定のための方法も開示される。現行の回折ベースのドーズメトロロジは、パラメータ化されたレジストパターンの回折パターンのシミュレーションに基づくものである。次いで、パラメータは、結果として生じるゼロ次回折効率、特にその角度依存性が測定値に一致するように調整される。ＣＤ及びピッチが注目の範囲内にあるライン／スペース（ＬＳ）ターゲットが使用される。この方法はＣＤ再構築（ＣＤＲ）と呼ばれ、パラメータ化されるモデルの正確さに依存する。モデルは必然的に、限定数のパラメータを伴うレジストパターンへの概略的近似である。モデルは、スタックのジオメトリ及び光学パラメータの知識を必要とする。これは一般にプロプライエタリ情報であるため取得が困難であり、不正確な可能性がある。
【００９１】
[0090]  したがって、ドーズを決定するためのより単純な方法が提案され、この方法は、逆デューティサイクルのレジストパターンを有するか、又は、オフセット及びスケーリングの両方のクロストークが最小化されるような整合特性を備えるレジストパターンのペアで、第１のラインスペースターゲット及び第２のラインスペースターゲットを形成することを含む。実施形態において、第１及び第２のターゲットは各々同じピッチを有するが、第１のターゲットがラインターゲットである場合、第２のターゲットは、第１のターゲットのラインの幅が第２のターゲットのスペースの幅に等しいような対応するスペースターゲットとなる。図１２はこうしたターゲット配列を示し、個々のレジストフィーチャ１２１０がＣＤａを有する第１のターゲット１２００、及び、個々のレジストフィーチャ１２３０がＣＤｂを有する第２のターゲット１２２０を有し、各ターゲットは同じピッチを有する。
【００９２】
[0091]  図１３は、ピッチ６００ｎｍのラインスペースターゲットについて、１次強度Ｉに対するレジスト（ライン）ＣＤのグラフ１３１０を示す。対応するラインアンドスペースターゲット（例えば、１５０ｎｍのレジストＣＤを備える第１のターゲット及び４５０ｎｍのレジストＣＤを備える第２のターゲット）について測定される強度は、ほぼ同じであるはずであることがわかる。しかしながら、レジストＣＤはドーズに依存しているため、ドーズの増加は結果としてレジストＣＤの減少を、及びその逆を生じさせる。したがって、（例えば）ドーズの増加は、第１のターゲット及び第２のターゲットの両方について、レジストＣＤを減少させることになる。これにより、第１のターゲットについては１次強度の減少を、第２のターゲットについては１次強度の増加を生じさせることになる。したがって第１及び第２のターゲットについてのドーズ感度は、相反することがわかる。したがって、第１及び第２のターゲットについての強度測定の差は、ドーズメトリックとして使用されるターゲットパラメータとすることができる。
【００９３】
[0092]  ある範囲までの任意のプロセス変動は、ドーズの変動と同じ効果を有し得ることに留意されたい。露光後ベーク（ＰＥＢ）及び２次電子ボケ（ＳＥＢ）の変動などのプロセス変動、並びに、下層反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）及びレジスト厚みの変動は、レジスト薄膜における露光強度を改変させる。しかしながら、ＢＡＲＣ及びレジスト厚みの変動は測定される回折強度に影響を与え、ＢＡＲＣ及びレジストが厚いほど、結果として測定される１次強度は増加する。この効果はＣＤに依存しておらず、結果として生じる強度変化はどちらのターゲットについても等しい。ターゲットが整合する公称１次強度応答を有する場合、２つのターゲットからの測定値の差を取る際に任意のクロストーク誘起信号オフセットは取り消しとなる。任意のクロストーク誘起スケーリングは、信号差及び信号平均について等しくなる。したがって、測定される強度の差及び平均の割合は、プロセスクロストークに対してロバストとなるが、プロセス誘起ドーズ効果を含むドーズに対しては感度が高いことが予測される。
【００９４】
[0093]  フォーカスの関数としてドーズ較正曲線を測定することが提案される。実際のドーズは、フォーカスが既知であるものと想定すると、ドーズ較正から推測可能である。フォーカスは、前の回折ベースフォーカス方法（例えば、図６に示される形の構造を使用する）、又は任意の他の好適な方法による、本明細書で開示される方法のいずれかを使用して、決定可能である。
【００９５】
[0094]  第１及び第２のターゲットはラインスペースターゲットとして説明しているが、これらは、好適な１次応答を生成する任意のドーズ依存レジストターゲットを含むことができる。実施形態において、ターゲットとプロダクトの間のプロセス誘起ドーズ効果に応答して、任意の差に対処するための補正を決定することができる。
【００９６】
[0095]  提案された方法は、モデルのシミュレーション又は予測の必要なしにドーズを決定するために、１次強度測定値を使用できるようにする。方法は、ターゲット性能に関するプロセス変動に対する感度を抑制する。ターゲット性能に対する照明及びドーズ条件の影響は小さい。方法は、スキャナドーズ及びドーズ様プロセスに対する感度が高い。１次信号の使用は、より良好なショット雑音性能を有するため、ゼロ次信号を使用するよりも正確である。
【００９７】
[0096]  ターゲットは、生成及び測定が簡単であるため、上記ではラインスペース格子ターゲットとして説明している。しかしながらターゲットは、測定可能なターゲットパラメータとフォーカスとの間に結果としてＢｏｓｓｕｎｇ曲線応答を生じさせる任意の構造を備えることができる。例えばターゲットは、「コンタクトホール」を形成する、水平及び垂直のラインスペース格子の組み合わせを含むことができる。こうしたターゲットは、より多くの回折次数をキャプチャすることを可能にし得る。ターゲット配列は、２つより多くのターゲットを備えることができる。したがって、本明細書で説明する方法は、２つより多くのターゲット上で測定を実行することを含むことができる。
【００９８】
[0097]  いくつかの環境では、結果としてレチクルフィーチャのあるパラメータに対する制約を生じさせる設計規則が課せられる。こうした設計規則の例は、ラインスペースターゲットについて固定のピッチ及び／又はＣＤを有する（したがって、ターゲットに課す）設計格子の提供である。本明細書で説明するターゲットの多くがこうした設計規則に違反する可能性がある。
【００９９】
[0098]  特定の例として、設計格子ベースの設計規則は、１００ｎｍのターゲットピッチ及び４０ｎｍのＣＤを課すことが可能であり、すなわち、ラインは４０ｎｍのＣＤを伴い、ラインスペース格子の方向に１００ｎｍのピッチを有する格子上でのみ、形成可能である。しかしながら、ターゲットは、１次信号が検出及び測定可能なように、実際には６００ｎｍのピッチを有することが望ましい場合がある。こうしたラインタイプのターゲットは、１本又は２本のこうしたラインを、こうした格子の列内の対応する格子ロケーション上に提供することによって取得可能であることが提案される。したがって、各格子は単一のターゲットフィーチャを画定することになる。類似のスペースタイプのターゲットは、４本又は５本のこうしたラインを、こうした格子の列内の対応する格子ロケーション上に提供することによって取得可能である。
【０１００】
[0099]  これらのパターンが、設計された寸法及び十分に大きなフォーカス深度を基板上で有するように、これらのパターンをイメージングすることが望ましい。したがってラインは（例えば、光近接効果補正方法と同様に）バイアスされ、（例えば、２０ｎｍの）アシストフィーチャを各格子上の空きロケーションに任意選択で配置することができる。このようにして、ターゲットをより安定させ、（例えば、ＳＷＡに関して）より対称にすることができる。
【０１０１】
[00100]  図１４（ａ）から図１４（ｆ）は、各々、格子に基づく可能なターゲットフィーチャの例を含む。特に、以前に与えられた例のように、ＣＤが４０ｎｍであり、格子ピッチが１００ｎｍの場合、図１４（ｅ）の２ライン例及び図１４（ｃ）の４ライン例は、それぞれ、約１００〜１５０ｎｍのＣＤ及び６００ｎｍのピッチを有するラインターゲット及びスペースターゲットについて、ターゲットフィーチャをエミュレートする。
【０１０２】
[00101]  リソグラフィプロセスを使用してデバイスを製造する方法は、本明細書で開示されるような検査装置を提供すること、それを使用してリソグラフィプロセスの性能のパラメータを測定するために処理された基板を測定すること、及び、後続の基板を処理するためにリソグラフィプロセスの性能を向上又は維持するように、プロセスのパラメータ（特にフォーカス）を調整することによって、改良することが可能である。
【０１０３】
[00102]  上記の例で使用される特定のパラメータのみが定義可能なパラメータでないことを理解されたい。メトロロジに使用されるリソグラフィ装置及び検査装置の制限に従い、実際の設計プロセスにおいて追加及び／又は代替のパラメータが使用可能である。前述のターゲット構造は、測定の目的で特別に設計及び形成されたメトロロジターゲットであるが、他の実施形態では、基板上に形成されるデバイスの機能部分であるターゲットに関する特性を測定することができる。多くのデバイスは規則的な格子状構造を有する。本明細書で使用される「ターゲット格子」及び「ターゲット構造」という用語は、実行される測定用に構造が特別に提供されていることを必要としない。
【０１０４】
[00103]  基板及びパターニングデバイス上で実現されるターゲットの物理的格子構造に関連して、実施形態は、メトロロジレシピを設計し、照明モード及びそれらのメトロロジレシピの他の態様を実装するために検査装置を制御する方法を記述する、機械可読命令の１つ以上のシーケンスを含む、コンピュータプログラムを含むことができる。このコンピュータプログラムは、例えば、設計／制御プロセスに採用される別のコンピュータシステム内で実行可能である。代替として、設計プロセスは、図３、図４、又は図５の装置におけるユニットＰＵ及び／又は図２の制御ユニットＬＡＣＵ内で、全体的又は部分的に実行可能である。こうしたコンピュータプログラムが内部に記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気又は光ディスク）も提供可能である。
【０１０５】
[00104]  本発明に従った更なる実施形態が、以下の番号付けされた項目に提供される。
１．リソグラフィプロセス中にフォーカスパラメータを監視する方法であって、
第１の測定値を獲得することであって、前記第１の測定値は第１のターゲットの検査から取得されたものであること、
第２の測定値を獲得することであって、前記第２の測定値は第２のターゲットの検査から取得されたものであり、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットは相対的に最良のフォーカスオフセットを用いて露光されていること、及び、
前記第１の測定値及び前記第２の測定値からフォーカスパラメータを決定すること、
を含む、方法。
２．前記第１の測定値は前記第１のターゲットから散乱される放射の第１の測定から取得されたものであり、前記第２の測定値は前記第２のターゲットから散乱される放射の第２の測定から取得されたものである、条項１に記載の方法。
３．前記第１の測定は、前記第１のターゲットから散乱される放射の回折次数の強度測定であり、前記第２の測定は、前記第２のターゲットから散乱される放射の対応する回折次数の強度測定である、条項２に記載の方法。
４．前記回折次数はゼロ次回折次数である、条項３に記載の方法。
５．前記回折次数は非ゼロ次回折次数である、条項３に記載の方法。
６．前記第１の測定値を取得するために前記第１の測定を実行するステップと、前記第２の測定値を取得するために前記第２の測定を実行するステップと、を含む、条項１から５のいずれかに記載の方法。
７．前記第１の測定値及び前記第２の測定値を取得するために、少なくとも前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットを単一の測定において検査することを含む、条項１から５のいずれかに記載の方法。
８．前記フォーカスパラメータを決定する前記ステップが、前記第１の測定値と前記第２の測定値との差から前記フォーカスパラメータを決定することを含む、条項１から７のいずれかに記載の方法。
９．前記第１の測定値と前記第２の測定値との前記差が、前記第１の測定値及び前記第２の測定値の平均によって除算される、条項８に記載の方法。
１０．フォーカスに伴う前記第１の測定値の変動及びフォーカスに伴う前記第２の測定値の変動は、各々、相対的なフォーカスオフセットを有する対応するＢｏｓｓｕｎｇ曲線を定義し、フォーカスに伴う前記第１の測定値と前記第２の測定値の前記差の前記変動は、実質的に線形である、条項８又は９に記載の方法。
１１．フォーカスに伴う前記第１の測定値と前記第２の測定値との前記差の前記変動は、前記Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の湾曲及び相対的に最良のフォーカスオフセットに依存する勾配を有するラインによって定義される、条項１０に記載の方法。
１２．前記相対的に最良のフォーカスオフセットは、前記第１のターゲット及び第２のターゲットの形成中に、リソグラフィ装置における非点収差の結果として生じる、条項１から１１のいずれかに記載の方法。
１３．前記非点収差は、結果として水平構造と垂直構造との間に相対的に最良のフォーカスオフセットを生じさせ、前記第１のターゲットは実質的に水平の構造を備え、前記第２のターゲットは実質的に垂直の構造を備える、条項１２に記載の方法。
１４．前記相対的に最良のフォーカスオフセットは、前記第１のターゲット及び第２のターゲットを定義するパターニングデバイスの結果である、条項１から１２のいずれかに記載の方法。
１５．前記第１のターゲット及び第２のターゲットを定義する前記パターニングデバイス内に、パターンの深さにおけるオフセットが存在する、条項１４に記載の方法。
１６．前記第１のターゲット又は前記第２のターゲットのうちの一方を定義するための前記パターンのうちの１つは、前記第１のターゲット又は前記第２のターゲットのうちの他方と比較した場合、前記ターゲットの平面に対して垂直な方向により高いラインフィーチャを備える、条項１４又は１５に記載の方法。
１７．アブソーバ材料の少なくとも１つの追加の層を有する、条項１６に記載の方法。
１８．前記追加の層は、金属、ケイ化モリブデン、又はタンタル窒化ホウ素のうちの１つを含む、条項１７に記載の方法。
１９．前記追加の層はアブソーバ材料の追加のスタックを備える、条項１７に記載の方法。
２０．前記第１のターゲットは、実質的にフォーカスに依存しない側壁角を有するラインフィーチャを備え、前記第２のターゲットはフォーカスに依存する側壁角を有するラインフィーチャを備える、条項１４に記載の方法。
２１．前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットの各々はラインスペース格子構造を備え、前記第２のターゲットを定義する前記パターニングデバイス上の前記パターンは区分されたラインフィーチャを備え、各区分されたラインフィーチャは、前記リソグラフィプロセスのイメージング解像度を下回るピッチを有する、条項２０に記載の方法。
２２．前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットを、前記相対的に最良のフォーカスオフセットを伴う基板上に形成することを含む、条項１から２１のいずれかに記載の方法。
２３．前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットは、各々ラインスペース格子構造を備える、条項１から２２のいずれかに記載の方法。
２４．設計規則は、ターゲットフィーチャを、設定されたクリティカルディメンション及び設定されたピッチの格子上に制約し、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットは各々、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットの各ラインフィーチャが、前記格子上に形成されたターゲットフィーチャに対応する１つ又は複数の隣接から形成されるように、前記格子の列から形成される、条項１から２３のいずれかに記載の方法。
２５．前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットを定義するパターンは、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットにおいてフォーカスに依存する非対称を意図的に導入するフィーチャを含まない、条項１から２４のいずれかに記載の方法。
２６．追加のターゲットの追加の測定を行うことであり、前記追加のターゲットは前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットに追加され、前記追加のターゲットの各々は、前記第１のターゲット及び／又は前記第２のターゲットのものとは異なる最良のフォーカスを有すること、及び、
前記フォーカスパラメータを決定する前記ステップにおいて、前記追加の測定を使用すること、
を含む、条項１から２５のいずれかに記載の方法。
２７．リソグラフィプロセス中にドーズパラメータを監視する方法であって、
第１の測定値を獲得することであって、前記第１の測定値は第１のターゲットの検査から取得されたものであること、
第２の測定値を獲得することであって、前記第２の測定値は第２のターゲットの検査から取得されたものであること、及び、
前記第１の測定値及び前記第２の測定値から前記ドーズパラメータを決定すること、
を含み、
前記第１及び第２のターゲットは、同一ピッチ及び逆デューティサイクルを有する対応するラインアンドスペースターゲットを備える、
方法。
２８．前記ドーズパラメータを決定する前記ステップは、前記第１の測定値と前記第２の測定値との差から前記ドーズパラメータを決定することを含む、条項２６又は２７に記載の方法。
２９．前記ドーズパラメータを決定する前記ステップは、
前記リソグラフィプロセスのフォーカスパラメータを決定すること、及び、
前記決定されたフォーカスパラメータに対応するドーズ較正曲線を参照すること、
を含む、条項２６から２８のいずれかに記載の方法。
３０．前記ドーズパラメータを決定する前記ステップは、条項１から２６のいずれかの方法を実行することを含む、条項２９に記載の方法。
３１．リソグラフィプロセスのパラメータを測定するためのメトロロジ装置であって、条項１から３０のいずれかの方法を実行するように動作可能である、メトロロジ装置。
３２．複数のターゲットをその上に有する前記基板のための支持体と、
各ターゲットを測定するための光学システムと、
プロセッサと、
を備える、条項３１に記載のメトロロジ装置。
３３．リソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムであって、
前記リソグラフィ装置は、
パターンを照明するように配列された照明光学システムと、
前記パターンのイメージを基板上に投影するように配列された投影光学システムと、
条項３１又は３２に記載のメトロロジ装置と、
を備え、
前記リソグラフィ装置は、前記パターンを更なる基板に印加する際に、前記メトロロジ装置によって計算された前記決定されたフォーカスパラメータ及び／又はドーズパラメータを使用するように配列される、
リソグラフィシステム。
３４．好適なプロセッサ制御装置上で実行される時に、前記プロセッサ制御装置に条項１から２６のいずれか一項の方法を実行させるプロセッサ可読命令を備える、コンピュータプログラム。
３５．条項３４の前記コンピュータプログラムを備える、コンピュータプログラムキャリア。
３６．デバイスパターンがリソグラフィプロセスを使用して一連の基板に印加される、デバイスを製造する方法であって、
前記フォーカスパラメータを監視するために条項１から２６のいずれかの方法を使用すること、及び、
前記決定されたフォーカスパラメータに従って、その後の基板に対する前記リソグラフィプロセスを制御すること、
を含む、方法。
３７．デバイスパターンがリソグラフィプロセスを使用して一連の基板に印加される、デバイスを製造する方法であって、
前記ドーズパラメータを監視するために条項２７から３０のいずれかの方法を使用すること、及び、
前記決定されたドーズパラメータに従って、その後の基板に対する前記リソグラフィプロセスを制御すること、
を含む、方法。
３８．所望のパターンに従ってリソグラフィプロセスにおいて放射のビームにパターン付与するように構成されたパターニングデバイスであって、前記パターニングデバイスは、前記リソグラフィプロセス中に基板上に第１のターゲットを形成するための第１のフィーチャ、及び、前記リソグラフィプロセス中に前記基板上に第２のターゲットを形成するための第２のフィーチャを備え、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットが相対的に最良のフォーカスオフセットを有するように、前記第２のフィーチャは、前記ターゲットの平面に対して垂直の方向に前記第１のフィーチャよりも高い、パターニングデバイス。
３９．前記第１のフィーチャ及び第２のフィーチャはレチクル基板上に堆積され、前記第２のフィーチャは、前記ターゲットの前記平面に対して垂直の方向に、前記第１のフィーチャが堆積された前記レチクル基板のセクションと比較して異なるレベルまでエッチングされた前記レチクル基板のセクション上に堆積される、条項３８に記載のパターニングデバイス。
４０．前記第２のフィーチャは前記第１のフィーチャよりも多い１つ以上の追加の層を備える、条項３８又は３９に記載のパターニングデバイス。
４１．前記１つ以上の追加の層はアブソーバ材料の層を備える、条項４０に記載のパターニングデバイス。
４２．前記アブソーバ材料の追加の層は、金属、ケイ化モリブデン、又はタンタル窒化ホウ素のうちの１つを含む、条項４１に記載のパターニングデバイス。
４３．前記１つ以上の追加の層は前記アブソーバ材料の追加のスタックを備え、前記アブソーバ材料の追加のスタックは、アブソーバ材料の第１の層及びアブソーバ材料の第２の層を備える、条項４０に記載のパターニングデバイス。
４４．前記アブソーバ材料の第１の層はケイ化モリブデン又はタンタル窒化ホウ素を含み、前記アブソーバ材料の第２の層は金属を含む、条項４３に記載のパターニングデバイス。
４５．所望のパターンに従ってリソグラフィプロセスにおいて放射のビームにパターン付与するように構成されたパターニングデバイスであって、前記パターニングデバイスは、前記リソグラフィプロセス中に基板上に第１のターゲットを形成するための第１のフィーチャ、及び、前記リソグラフィプロセス中に前記基板上に第２のターゲットを形成するための第２のフィーチャを備え、前記第１のフィーチャは、実質的にフォーカスに依存しない側壁角を有するラインフィーチャを用いて前記第１のターゲットを形成するように構成され、前記第２のフィーチャは、フォーカスに依存する側壁角を有するラインフィーチャを用いて前記第２のターゲットを形成するように構成される、パターニングデバイス。
４６．前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットの各々はラインスペース格子構造を備え、前記第２のフィーチャは区分されたラインフィーチャを備え、各区分されたラインフィーチャは前記リソグラフィプロセスの前記イメージング解像度を下回るピッチを有する、条項４５に記載のパターニングデバイス。
４７．所望のパターンに従ってリソグラフィプロセスにおいて放射のビームにパターン付与するように構成されたパターニングデバイスであって、前記パターニングデバイスは、前記リソグラフィプロセス中に基板上に第１のターゲットを形成するための第１のフィーチャ、及び、前記リソグラフィプロセス中に前記基板上に第２のターゲットを形成するための第２のフィーチャを備え、設計規則は、ターゲットフィーチャを、設定されたクリティカルディメンション及び設定されたピッチの格子上に制約し、前記第１のフィーチャ及び前記第２のフィーチャの各々が、前記格子上に形成されたターゲットフィーチャに対応する１つ又は複数の隣接から形成されるように、前記第１のターゲット及び前記第２のターゲットは各々前記格子の列から形成される、パターニングデバイス。
【０１０６】
[00105]  本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【０１０７】
[00106]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組み合わせを指すことができる。
【０１０８】
[00107]  特定の実施形態に関する以上の説明は、本発明の全体的性質を十分に明らかにしているので、当技術分野の知識を適用することにより、過度の実験をせず、本発明の全体的概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に修正する、及び／又はこれらを様々な用途に適応させることができる。したがって、このような適応及び修正は、本明細書に提示された教示及び案内に基づき、開示された実施形態の同等物の意味及び範囲内に入るものとする。本明細書の言葉遣い又は用語は説明のためのもので、限定するものではなく、したがって本明細書の用語又は言葉遣いは、当業者には教示及び案内の観点から解釈されるべきことを理解されたい。
【０１０９】
[00108]  本発明の幅及び範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物に従ってのみ規定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
0006618551.tif 000009
【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図８（ｃ）】
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【図８（ｄ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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