(57)【要約】【課題】例えば小さいターゲットで特殊な照明モードを使用できるスキャトロメータを提供する。【解決手段】照明開口絞りを有するスキャトロメトリ装置において、中間像に視野絞りを設けて、基板上のスポットサイズを制御する。視野絞りは、アポダイズすることができ、例えば不等辺四辺形またはガウスの形態の透過率を有する。【選択図】図２
2008083032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、
後部焦点面を有する高ＮＡレンズと、
放射源の中間像を形成し、前記中間像の像を基板へと前記高ＮＡレンズを通して投影するように構成された照明光学システムであって、前記後部焦点面に結像される照明開口ブレードを有している、照明光学システムと、
前記後部焦点面における放射の強度を測定するように配置されたディテクタと、
前記中間像に配置された視野絞りと、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記視野絞りがアポダイズされている、請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
自身の幅に沿った前記視野絞りの透過率が不等辺四辺形形状を有する、請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
自身の幅に沿った前記視野絞りの前記透過率がガウス形状を有する、請求項２に記載の検査装置。
【請求項５】
パターンを照明するように配置された照明光学システムと、
前記パターンの像を基板に投影するように配置された投影光学システムと、
基板の特性を測定するように構成された検査デバイスと、を備え、
前記検査デバイスが、
後部焦点面を有する高ＮＡレンズと、
放射源の中間像を形成し、前記中間像の像を基板へと高ＮＡレンズを通して投影するように構成された照明光学システムであって、前記後部焦点面に結像される照明開口ブレードを有する、照明光学システムと、
前記後部焦点面における放射の強度を測定するように配置されたディテクタと、
前記中間像に配置された視野絞りと、を備える
リソグラフィ装置。
【請求項６】
前記視野絞りがアポダイズされている、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
自身の幅に沿った前記視野絞りの透過率が不等辺四辺形形状を有する、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
自身の幅に沿った前記視野絞りの透過率がガウス形状を有する、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
基板を放射感応性層で被覆するように配置されたコータと、
前記コータによって被覆された前記基板の前記放射感応性層上に像を露光するように配置されたリソグラフィ装置と、
前記リソグラフィ装置によって露光された像を現像するように配置されたディベロパと、
基板の特性を測定するように構成された検査デバイスと、を備え、
前記検査デバイスが、
後部焦点面を有する高ＮＡレンズと、
放射源の中間像を形成し、前記中間像の像を基板へと高ＮＡレンズを通して投影するように構成された照明光学システムであって、前記後部焦点面に結像される照明開口ブレードを有する、照明光学システムと、
前記後部焦点面における放射の強度を測定するように配置されたディテクタと、
前記中間像に配置された視野絞りと、を備える
リソグラフィセル。
【請求項１０】
前記視野絞りがアポダイズされている、請求項９に記載のリソグラフィセル。
【請求項１１】
自身の幅に沿った前記視野絞りの透過率が不等辺四辺形形状を有する、請求項１０に記載のリソグラフィセル。
【請求項１２】
自身の幅に沿った前記視野絞りの透過率がガウス形状を有する、請求項１０に記載のリソグラフィセル。
【請求項１３】
基板の特性を測定する方法であって、
照明開口絞りを含む照明光学システムを使用して、視野絞りに放射源の中間像を形成すること、
高ＮＡレンズを通して前記中間像の像を基板へと投影すること、および
前記高ＮＡレンズの後部焦点面で前記基板から反射した放射の強度を測定すること、
を含む方法。
【請求項１４】
前記視野絞りがアポダイズされている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
自身の幅に沿った前記視野絞りの透過率が不等辺四辺形形状を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
自身の幅に沿った前記視野絞りの透過率がガウス形状を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
リソグラフィプロセスを使用して、デバイス構造およびターゲットパターンを含むデバイス層を形成するために、デバイスパターンおよび基準パターンの像を放射感応性層に投影すること、
照明開口絞りを含む照明光学システムを使用して、視野絞りに放射源の中間像を形成すること、
高ＮＡレンズを通して前記中間像の像を前記ターゲットパターンに投影すること、および
前記高ＮＡレンズの後部焦点面で、前記基板から反射した放射の強度を測定すること、
を含むデバイス測定方法。
【請求項１８】
前記視野絞りがアポダイズされている、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
自身の幅に沿った前記視野絞りの透過率が不等辺四辺形形状を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
自身の幅に沿った前記視野絞りの透過率がガウス形状を有する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、例えばリソグラフィ技術によるデバイス製造などに有用な検査方法、およびリソグラフィ技術を使用してデバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  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、代替的にマスクまた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つまたは幾つかのダイの一部を備える）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、順次パターン化される隣接するターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003]  リソグラフィプロセスを監視するために、パターン化された基板の１つまたは複数のパラメータ、例えば基板内または基板上に形成された連続する層間のオーバレイエラーなどを測定することが望ましい。走査電子顕微鏡および様々な専用ツールを使用することを含め、リソグラフィプロセスで形成された顕微鏡的構造を測定する様々な技術がある。専用検査ツールの１つの形態は、放射ビームを基板の表面のターゲットへと誘導し、散乱または反射したビームの１つまたは複数の特性を測定するスキャトロメータである。基板による反射または散乱の前後のビームの１つまたは複数の特性を比較することにより、基板の１つまたは複数の特性を求めることができる。これは、例えば反射ビームを、１つまたは複数の既知の基板特性に関連する既知の測定値のライブラリに記憶されたデータと比較することによって実行することができる。スキャトロメータの２つの主なタイプが知られている。分光スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板へと誘導し、特定の狭い角度範囲に散乱した放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを私用して、角度の関数として散乱放射の強度を測定する。
【０００４】
[0004]  角度分解スキャトロメトリでは、角度分解スペクトルを高ＮＡレンズの後部焦点面で測定する。多くの場合、例えば薄膜測定または稠密ラインのＣＤメトロロジーでは、後部焦点面全体を照明する。しかし、オーバレイ測定などの他の用途では、後部焦点面の重複しない回折次数が必要である。これは、後部焦点面の小さい部分しか照明されないように、環状照明などの特殊な照明モードを必要とする。このような照明モードは、スキャトロメータの照明放射路に１つまたは複数のブレードまたは開口があるプレートを挿入することによって提供することができる。
【０００５】
[0005]  しかし、後部焦点面の小さい部分しか照明しないと、照明されている基板の幾何学的スポットの縁部が、回折のせいで広くなり、スポットから放射が漏れてしまう。回折によって引き起こされるこの広がりは、ターゲットサイズの下限を設定する。メトロロジーターゲットが占有するスペースの量を削減するために、小さいターゲットが望ましく、したがってデバイス構造では利用することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]  例えば、小さいターゲットで特殊な照明モードを使用できるスキャトロメータを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]  本発明の態様によれば、
基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、
後部焦点面を有する高ＮＡレンズと、
放射源の中間像を形成し、前記中間像の像を基板へと前記高ＮＡレンズを通して投影するように構成された照明光学システムであって、前記後部焦点面に結像される照明開口ブレードを有している、照明光学システムと、
前記後部焦点面における放射の強度を測定するように配置されたディテクタと、
前記中間像に配置された視野絞りと、
を備える検査装置が提供される。
【０００８】
[0008]  本発明の態様によれば、
パターンを照明するように配置された照明光学システムと、
前記パターンの像を基板に投影するように配置された投影光学システムと、
基板の特性を測定するように構成された検査デバイスと、を備え、
前記検査デバイスが、
後部焦点面を有する高ＮＡレンズと、
放射源の中間像を形成し、前記中間像の像を基板へと高ＮＡレンズを通して投影するように構成された照明光学システムであって、前記後部焦点面に結像される照明開口ブレードを有する、照明光学システムと、
前記後部焦点面における放射の強度を測定するように配置されたディテクタと、
前記中間像に配置された視野絞りと、を備える
リソグラフィ装置が提供される。
【０００９】
[0009]  本発明の態様によれば、
基板を放射感応性層で被覆するように配置されたコータと、
前記コータによって被覆された前記基板の前記放射感応性層上に像を露光するように配置されたリソグラフィ装置と、
前記リソグラフィ装置によって露光された像を現像するように配置されたディベロパと、
基板の特性を測定するように構成された検査デバイスと、を備え、
前記検査デバイスが、
後部焦点面を有する高ＮＡレンズと、
放射源の中間像を形成し、前記中間像の像を基板へと高ＮＡレンズを通して投影するように構成された照明光学システムであって、前記後部焦点面に結像される照明開口ブレードを有する、照明光学システムと、
前記後部焦点面における放射の強度を測定するように配置されたディテクタと、
前記中間像に配置された視野絞りと、を備える
リソグラフィセルが提供される。
【００１０】
[00010]  本発明の態様によれば、
基板の特性を測定する方法であって、
照明開口絞りを含む照明光学システムを使用して、視野絞りに放射源の中間像を形成すること、
高ＮＡレンズを通して前記中間像の像を基板へと投影すること、および
前記高ＮＡレンズの後部焦点面で前記基板から反射した放射の強度を測定すること、
を含む方法が提供される。
【００１１】
[00011]  本発明の態様によれば、
リソグラフィプロセスを使用して、デバイス構造およびターゲットパターンを含むデバイス層を形成するために、デバイスパターンおよび基準パターンの像を放射感応性層に投影すること、
照明開口絞りを含む照明光学システムを使用して、視野絞りに放射源の中間像を形成すること、
高ＮＡレンズを通して前記中間像の像を前記ターゲットパターンに投影すること、および
前記高ＮＡレンズの後部焦点面で、前記基板から反射した放射の強度を測定すること、
を含むデバイス測定方法が提供される。
【００１２】
[00012]  次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[00017]  図１ａは、リソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
【００１４】
[00018]  −放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
【００１５】
[00019]  −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、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一ポジショナＰＭに接続されたサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
【００１６】
[00020]  −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、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二ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
【００１７】
[00021]  −パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
【００１８】
[00022]  照明システムは、放射の誘導、整形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光コンポーネント、またはその任意の組合わせなどの種々のタイプの光コンポーネントを含んでいてもよい。
【００１９】
[00023]  サポート構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。該マスクサポート構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。このサポート構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。サポート構造は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。サポート構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「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。
【００２０】
[00024]  本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【００２１】
[00025]  パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、Alternating位相シフトマスク、Attenuated位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
【００２２】
[00026]  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、また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および静電気光学システム、またはその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。
【００２３】
[00027]  ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）。
【００２４】
[00028]  リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００２５】
[00029]  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使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００２６】
[00030]  図１ａを参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ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および／また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およびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２７】
[00031]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、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。
【００２８】
[00032]  放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１ａには明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、放射ビーム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ことができる。一般的に、サポート構造ＭＴの移動は、第一ポジショナＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二ポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールの助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、サポート構造ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２９】
[00033]  図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００３０】
[00034]  １．ステップモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００３１】
[00035]  ２．スキャンモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。サポート構造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）および像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
【００３２】
[00036]  ３．別のモードでは、サポート構造ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００３３】
[00037]  上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用できる。
【００３４】
[00038]  図１ｂに示すように、リソグラフィ装置ＬＡはリソグラフィセルＬＣの部分を形成し、これはリソセルまたはクラスタと呼ばれることもあり、基板で１つまたは複数の露光前および露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これはレジスト層を堆積させる１つまたは複数のスピンコータ、露光したレジストを現像する１つまたは複数のディベロパＤＥ、１つまたは複数の冷却プレート、および１つまたは複数のベークプレートＢＫを含んでいる。基板ハンドラ、つまりロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、これを異なるプロセスデバイス間で移動させ、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに送出する。まとめてトラックと呼ばれることが多いこれらのデバイスは、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、これ自体が監督制御システムＳＣＳによって制御され、これはリソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、様々な装置を操作して、スループットおよび処理効率を最大にすることができる。
【００３５】
[00039]  リソグラフィ装置によって露光される基板が、正確かつ一貫して露光されるために、露光した基板を検査して、その後の層間のオーバレイエラー、ラインの太さ、クリティカルディメンション（ＣＤ）などの１つまたは複数の特性を測定することが望ましい。エラーが検出された場合は、１つまたは複数のその後の基板を露光するために調節することができる。これは、同じバッチの１つまたは複数の他の基板がまだ露光されないほど十分に早急かつ高速で検査を実行できる場合、特にそうである。また、１つまたは複数の既に露光した基板を、（歩留まりを改善するために）剥ぎ取って再加工するか、廃棄し、それによって不良であることが分かっている基板での露光の実行を回避することができる。基板の一部のターゲット部分のみが不良である場合は、良好であるターゲット部分のみで、さらなる露光を実行することができる。
【００３６】
[00040]  検査装置を使用して、基板の１つまたは複数の特性、特に異なる基板または同じ基板の異なる層の１つまたは複数の特性が、層毎にいかに異なるかを求める。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣに組み込むか、独立型デバイスでよい。高速測定を可能にするために、検査装置は露光直後に露光したレジスト層の１つまたは複数の特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像はコントラストが非常に低く、放射線に露光したレジストの部分と露光していない部分との屈折率に非常に小さい差しかなく、全ての検査装置が潜像の有用な測定を実行するほど十分に感度がよいわけではない。したがって、露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に測定を実行してよい。これは通例、露光した基板で実行される最初のステップであり、レジストの露光部分と非露光部分とのコントラストを増大させる。この段階で、レジストの像を半潜像と呼ぶことができる。レジストの露光部分または非露光部分が除去されている時点で、またはエッチングなどのパターン転写ステップの後に、現像したレジスト像を測定することも可能である。後者の可能なケースは、不良基板を再加工する可能性を制限するが、それでも有用な情報を提供することができる。
【００３７】
[00041]  図２は、本発明の実施形態によるスキャトロメータを示す。放射源２によって放射された放射が、照明システム１１〜１４によって集められ、顕微鏡の対物レンズ１５および部分反射ミラー１６を介して基板Ｗ上でターゲットを覆うスポットへと集束する。顕微鏡の対物レンズ１５は高い開口数（ＮＡ）を有し、ある実施形態ではこれは少なくとも０．９または少なくとも０．９５である。液浸スキャトロメータは、開口数が１を超えるレンズを有してもよい。次に、基板で反射した放射は、散乱スペクトルを検出させるために、部分反射表面１６を通ってディテクタ１８へと伝達される。ディテクタ１８はレンズ１５の逆投影瞳面に配置されるか、または瞳面を補助光学系１７でディテクタ１８へと再結像してよい。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角度を画定する面であり、角度位置が放射の方位角を画定する。放射源２は、スキャトロメータの一部であるか、単純に外部放射発生器からの放射の導管でよい。
【００３８】
[00042]  実施形態では、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルを測定できるように、ディテクタは２次元ディテクタである。ディテクタ１８は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えばフレーム毎に４０ミリ秒の積分時間を有してよい。
【００３９】
[00043]  ディテクタ１８は、単一の角度（または狭い波長範囲）で散乱放射の強度を、複数の波長で別個に強度を、またはある波長範囲にわたって積分した強度を測定することができる。さらに、ディテクタは、ＴＭおよびＴＥ偏光放射の強度および／またはＴＭとＴＥ偏光放射との位相差を別個に測定することができる。
【００４０】
[00044]  広帯域放射源（つまり放射周波数または波長が、したがって色が広範囲にわたる放射源）の使用が可能であり、これは大きいエタンデュー(etendue)を与え、複数波長の混合を可能にする。広帯域それぞれの複数の波長は。＊８の帯域幅および少なくとも２＊８の間隔（つまり波長の２倍）を有する。幾つかの放射「源」は、ファイバ束を使用して分割されている拡張放射源の異なる部分でよい。この方法で、角度分解した散乱スペクトルを複数の波長にて並列で測定することができる。３次元スペクトル（波長および２つの異なる角度）を測定することができ、これは２次元スペクトルより多くの情報を含む。これによって、より多くの情報を測定することができ、これは測定プロセスの堅牢性を向上させる。これについては欧州特許出願公報第ＥＰ１，６２８，１６４Ａ号にさらに詳細に記載されている。
【００４１】
[00045]  基板Ｗ上のターゲットは。調査すべきリソグラフィプロセスのパラメータ、例えば焦点、線量またはオーバレイなどに対して感応するよう選択される。これは、現像後にレジストの実線でバーが形成されるように、印刷された回折格子でよい。あるいは、バーを基板にエッチングしてよい。印刷した回折格子のスキャトロメトリデータを処理ユニットＰＵが使用して、ターゲットを再構成し、そこから調査中のパラメータの値を導出することができる。線幅および形状などの理想的ターゲットの１つまたは複数のパラメータを、印刷ステップおよび／または他のスキャトロメトリプロセスの知識からの再構成プロセスに入力することができる。代替的または追加的に、調査中のパラメータを示す情報は、例えば主成分解析などの技術によって、スキャトロメトリデータから直接導出することができる。
【００４２】
[00046]  スキャトロメータＳＭの照明システムは、２つの部分から形成されると見なすことができる。レンズ１１、１３によって表される第一部分は、放射源２の中間像２’を形成し、レンズ１４によって表される第二部分は、高ＮＡレンズ１５とともに働いて、中間像２’を基板Ｗ上に結像する。照明開口ブレード１２を照明システムの第一部分に設けて、高ＮＡレンズ１５の後部焦点面に結像する。照明開口ブレードは、意図された測定、例えばオーバレイにとって適切な照明モード、例えば環状照明を画定する。
【００４３】
[00047]  照明開口ブレード２は、源２の空間周波数の一部を遮断するので、基板上の源の像は広がり、放射が所望のターゲット区域の外側に漏れる。ターゲット区域の外側にある構造によって反射した放射は、スキャトロメトリデータにノイズを引き起こすことがある。したがって、放射源２の中間像２’に視野絞り１９を設ける。視野絞り１９は、理想的な幾何学的スポット幅（例えば直径）よりわずかに大きいだけであることが望ましく、したがって幾何学的スポットの外側で回折した放射を遮断し、基板に投影されたスポットが可能な限り鮮明であることを保証する。
【００４４】
[00048]  視野絞り１９は、高ＮＡレンズ１５の後部焦点面にある開口ブレード１２の像に対して低域フィルタとしても作用し、したがって照明モードを不鮮明にする。これは、ディテクタ１８上の回折次数の角度分解能を低下させることがある。しかし、アポダイズした視野絞り、つまり透明から不透明への遷移が段階的ではなく漸進的である視野絞りを使用することにより、像平面の迷放射と回折次数の角度分解能との最適なバランスを獲得することができる。例えば、有用なアポダイズした視野絞りは、図３に示すように、不等辺四辺形の形態をとる視野絞りの直径に沿った半径ｒの関数として透過率Ｔを有する。ガウス形状などの他の形状を使用してもよい。
【００４５】
[00049]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることは言うまでもない。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどである。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００４６】
[00050]  以上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、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。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微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。
【００４７】
[00051]  本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線（ＥＵＶ）（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。
【００４８】
[00052]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光コンポーネントを含む様々なタイプの光コンポーネントのいずれか、またはその組合せを指す。
【００４９】
[00053]  以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはこのようなコンピュータプログラムを記憶しているデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。
【００５０】
[00054]  上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１ａ】[00013]  リソグラフィ装置を示した図である。
【図１ｂ】[00014]  リソグラフィセルまたはクラスタを示した図である。
【図２】[00015]  本発明の実施形態によるスキャトロメータを示した図である。
【図３】[00016]  本発明の実施形態に使用するアポダイズした視野絞りの透過率を示した図である。
【図１ａ】
2008083032.tif 000003
【図１ｂ】
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【図２】
2008083032.tif 000005
【図３】
2008083032.tif 000006
【外国語明細書】
2008083032000001.pdf