(57)【要約】【課題】計算の複雑さの増大およびそれによる計算時間の増大なく、言い換えるとリソグラフィ装置での基板のスループットの低減なく、できるだけ多数のデータ点を使用する異常検出／分類システムを提供する。【解決手段】スキャトロメータディテクタによって検出された、基板表面からの放射の生の後焦点面像データを使用して、生データ内のばらつきを確認し、生データのばらつきをリソグラフィ装置、または基板表面をパターニングしたプロセスにて起こり得る異常に関連付ける、異常検出／分類方法を開示する。関連付けは、生データのばらつきを既知のメトロロジデータと比較することによって実施される。異常が確認された後、利用者はその異常の通知を受けることができる。【選択図】図４
2008166734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の特性を測定する方法であって、
前記基板上に構造を形成すること、
前記基板上の前記構造を放射ビームで照射すること、
前記放射ビームを前記構造から方向変更された後にディテクタの後焦点面で検出すること、
前記形成、前記照射、および前記検出を、（ｉ）基板上の複数のダイ、または（ｉｉ）単一ロット内の複数の基板、または（ｉｉｉ）同様のタイプの基板の複数のロット、または（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の任意の組合せについて繰り返すこと、
前記方向変更された放射ビームの変化を監視すること、
前記監視された変化を既存のメトロロジデータと比較することによって、前記変化を異常に関連付けること、および
前記異常の通知を生成すること
を含む方法。
【請求項２】
前記基板上に形成された前記構造が、製品構造である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板上に形成された前記構造が、専用の測定ターゲット構造である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記既存のメトロロジデータが、前の性能測定値に関するデータを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前の性能測定値が、前記基板上にある第２の層内の第２の構造上に重ねられた、前記基板上にある第１の層内の第１の構造のオーバーレイ測定値を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前の性能測定値が、前記基板上にある構造の、前記基板の外部のアライメントターゲット構造に対するアライメント測定値を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前の性能測定値が、前記基板上にある構造のクリティカルディメンジョンおよび側壁角測定値を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記既存のメトロロジデータが、既知のプロセス異常を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
既知のプロセス異常が、ドーズ量エラー、焦点エラー、オーバーレイエラー、および層均一性エラーを含む群から選択された１つまたは複数のものである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記既存のメトロロジデータが、プロセスツールデータを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記プロセスツールデータが、プロセスツールのセンサデータである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記既存のメトロロジデータが、センサデータを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記既存のメトロロジデータが、アライメントデータを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記既存のメトロロジデータが、前記基板のレベリングデータを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記既存のメトロロジデータが、与えられた露光ドーズ量を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記既存のメトロロジデータが、与えられた無線周波電力を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記検出された放射が、生像データである、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記異常の前記通知が、アラームの形をとる、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記異常の前記通知が、検出システムに基板上の疑わしいダイのより多数の綿密な測定を実施するように警報を出す形をとる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
検出された異常を有するダイを含む前記基板のその後の処理をさせないようにすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記異常が以前に生じたダイ、基板、またはロットに関する分類を行うことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記基板上にある前記構造が、回折格子である、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記異常が、前記基板を処理する際のプロセスステップ中に起きる、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記プロセスステップが、現像、エッチング、研磨、および堆積を含む群から選択された１つまたは複数のものである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記異常が、前記基板をアライメントする際に起きる、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記異常が、照明システム内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
基板の特性を測定するインスペクション装置であって、
基板上にある構造から方向変更された放射を、その後焦点面で検出するディテクタ、
前記方向変更された放射の変化を監視して、前記変化を前記基板の異常に関連付ける制御システム、および
異常が確認されたとき利用者に通知する通知システム
を備えるインスペクション装置。
【請求項２８】
前記ディテクタが、前記検出された放射に対応する生像データを出力するように構成され、前記制御システムが、前記方向変更された放射の前記変化を監視するために、前記生像データの変化を監視するように構成される、請求項２７に記載のインスペクション装置。
【請求項２９】
基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィ装置であって、
基板を保持する基板テーブル、
前記基板にパターンを転写するシステム、
基板上にある構造から方向変更された放射を、その後焦点面で検出するディテクタ、
前記方向変更された放射の変化を監視して、前記変化を前記基板の異常に関連付ける制御システム、および
異常が確認されたとき利用者に通知する通知システム
を備えるリソグラフィ装置。
【請求項３０】
前記ディテクタが、前記検出された放射に対応する生像データを出力するように構成され、前記制御システムが、前記方向変更された放射の前記変化を監視するために、前記生像データの変化を監視するように構成される、請求項２９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３１】
基板の特性を測定するリソグラフィセルであって、
リソグラフィ装置
基板処理デバイス、
基板上にある構造から方向変更された放射を、その後焦点面で検出するディテクタ、
前記方向変更された放射の変化を監視して、前記変化を前記基板の異常に関連付ける制御システム、および
異常が確認されたとき利用者に通知する通知システム
を備えるリソグラフィセル。
【請求項３２】
前記ディテクタが、前記検出された放射に対応する生像データを出力するように構成され、前記制御システムが、前記方向変更された放射の前記変化を監視するために、前記生像データの変化を監視するように構成される、請求項３０に記載のリソグラフィセル。
【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の製造で使用可能なインスペクション方法に関し、またリソグラフィ技術を使用したデバイスの製造方法に関する。
【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上、通常は基板のターゲット部分上に与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その場合には、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。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上の（例えば、１つまたは複数のダイの一部を含む）ターゲット部分上に転写することができる。パターンの転写は一般に、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層上に結像することによってなされる。一般に、単一の基板は、連続してパターニングされる、隣接するターゲット部分のネットワークを含む。公知のリソグラフィ装置には、全体のパターンをターゲット部分上に一度に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、パターンを放射ビームによって所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンしながら、それと同期して基板をその方向と平行に、または反平行にスキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとがある。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００３】
[0003]  リソグラフィプロセスを監視するために、パターニングされた基板の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ーレイエラーが一般に測定される。リソグラフィプロセス中に形成された微視的構造の測定を行うための、走査電子顕微鏡およびさまざまな専用ツールの使用を含めたさまざまな技術がある。専用インスペクションツールの１つの形態が、スキャトロメータＳＭ１であり、スキャトロメータＳＭ１では、放射ビームが基板の表面上にあるターゲット上に向けられて、散乱または反射ビームの１つまたは複数の特性が測定される。ビームが基板によって反射または散乱される前後のその１つまたは複数の特性を比較することによって、基板の１つまたは複数の特性を確認することができる。これは、例えば反射ビームを、既知の基板特性に関連する既知の測定値のライブラリ内に格納されたデータと比較することによって行うことができる。２つの主なタイプのスキャトロメータＳＭ１が公知である。分光スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板上に向けて、特定の狭い角度範囲内に散乱された放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを使用して、散乱放射の強度を角度の関数として測定する。エリプソメータは、偏光状態も測定する。
【０００４】
[0004]  スキャトロメータは一般に、基板上の露光された（すなわちパターニングされた）層の異常を検出し、それによって、基板上にそのパターニング層を形成するために使用されるリソグラフィ装置の１つまたは複数の対応する異常を潜在的に検出するために使用される。この種の異常検出／分類（fault detection and classification ＦＤＣ）は現在、後に続くパターニング層内のオーバーラップした格子のオーバーレイや、基板上に形成された構造のクリティカルディメンジョン（ＣＤ）または側壁角を測定するなどの、メトロロジ性能測定基準を使用して実施されている。このように実施されるＦＤＣが、SEMI standard E133-0705に論じられている。しかし、スキャトロメータを使用して層上の構造の厳密な形状を確認すると、一般に時間がかかり、多くの処理電力が必要になる。
【０００５】
[0005]  メトロロジ性能測定基準に代わる手段が、プロセスツールデータを使用するものである。これは、プロセスツールのセンサおよび／またはアクチュエータのデータを監視するようにして行われる。このデータ（またはあるランから次のランへのデータのばらつき）が、個々のプロセスまたは前のプロセスにて起こり得る異常のインジケータとして使用される。メトロロジ測定基準に対するＦＤＣの公知の実施では大抵、性能測定基準（例えばオーバーレイ）が、基板「ロット」ごとに少数の基板の少数のサイト上で、通常スクライブライン内にあるオーバーレイターゲットなど、専用のメトロロジターゲットに対して測定される。
【０００６】
[0006]  以下は、当技術分野で公知の異常測定の説明である。上述のようなスキャトロメータは、オーバーレイ、すなわち前の層内にて基板の同じサイト上にある１つまたは複数の前のターゲットに対する露光されたターゲットの位置、を測定するために使用することができる。あるいはスキャトロメータは、生スペクトルデータを、ＣＤ（すなわち、概してバー状の構造の幅）や側壁角などの格子プロファイルパラメータに変えるためにも使用される。
【０００７】
[0007]  しかし、上述のようなスキャトロメータは、システムが十分に動作しているかどうかを単に確認しようと試みる際に、あまり実際的ではない。というのも、スキャトロメトリは、基板表面レベルで厳密に何が起こっているかに関する正確な測定値を得るために、多くの処理電力を必要とするためである。
【０００８】
[0008]  計算時間を低減するために、以前の方法では、計算に使用される基板あたりのサイト数を単に低減してきた。基板ロットごとに限られた数のサイトしか使用しないことに伴う問題は、ＦＤＣ性能測定基準ごとに、限られた数のデータ点しか利用できないということである。計算時間を最小限に維持することが依然として可能なほど少ないデータ点が使用される。換言すれば、計算時間を低減させるために、場合によっては精度を犠牲にして、データ点の数を低減することが望まれていた。
【０００９】
[0009]  これに代わる手段が、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して、主として印刷された像の構造の幅を高精度で測定するものである。しかし、これも基板（または製品層）表面の正確な測定値を求める時間のかかる方法である。というのも、測定が必要な度に製品層などを含む基板をリソグラフィセルから取り出して、ＳＥＭ内に配置しなければならないためである。目的が露光システムのエラーの可能性がある変化を追跡することである場合、ＳＥＭの使用は、それを行うには時間効率の悪い方法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
[00010]  リソグラフィシステム内の異常を確認するために、基板または製品層が厳密にどんな様子であるかについて知る必要はなく、異常が経時的に、またはあるシステムから別のシステムにどのようにばらつくかについてだけ知る必要がある。このようにして、単一のシステムまたはさまざまなシステムの一様性の段階的な変化を監視して、大きなエラーが生ずる前に、それに対して働きかけることができる。
【００１１】
[00011]  例えば、計算の複雑さの増大およびそれによる計算時間の増大なく、言い換えるとリソグラフィ装置での基板のスループットの低減なく、できるだけ多数のデータ点を使用する異常検出／分類システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
[00012]  本発明の一態様によれば、基板の特性を測定するインスペクション装置であって、
基板上にある構造から方向変更された放射を、その後焦点面で検出するディテクタ、
方向変更された放射の変化を監視して、その変化を基板の異常に関連付ける制御システム、
異常が確認されたとき利用者に通知する通知システム
を備えるインスペクション装置が提供される。
【００１３】
[00013]  本発明の別の一態様によれば、基板の特性を測定する方法であって、
基板上に構造を形成すること、
基板上の構造を放射ビームで照射すること、
放射ビームを構造から方向変更された後にディテクタの後焦点面で検出すること、
形成、照射、および検出を、（ｉ）基板上の複数のダイ、または（ｉｉ）単一ロット内の複数の基板、または（ｉｉｉ）同様のタイプの基板の複数のロット、または（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の任意の組合せについて繰り返すこと、
方向変更された放射ビームの変化を監視すること、
監視された変化を既存のメトロロジデータと比較することによって、その変化を異常に関連付けること、および
異常の通知を生成すること
を含む方法が提供される。
【００１４】
[00014]  本発明の別の一態様によれば、基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィ装置であって、
基板を保持する基板テーブル、
基板にパターンを転写するシステム、
基板上にある構造から方向変更された放射を、その後焦点面で検出するディテクタ、
方向変更された放射の変化を監視して、その変化を基板の異常に関連付ける制御システム、および
異常が確認されたとき利用者に通知する通知システム
を備えるリソグラフィ装置が提供される。
【００１５】
[00015]  本発明の別の一態様によれば、基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィセルであって、
リソグラフィ装置、
基板処理デバイス、
基板上にある構造から方向変更された放射を、その後焦点面で検出するディテクタ、
方向変更された放射の変化を監視して、その変化を基板の異常に関連付ける制御システム、および
異常が確認されたとき利用者に通知する通知システム
を備えるリソグラフィセルが提供される。
【００１６】
[00016]  次にほんの一例として、本発明の諸実施形態について、添付の概略図を参照して説明する。それらの概略図では、対応する参照記号は対応する部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
[00022]  図１ａは、リソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
−  放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＥＵＶ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を支持する構造となっていて、いくつかのパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されたサポート構造（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を保持する構造となっていて、いくつかのパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された、基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
−  パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに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つまたは複数のダイを含む）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）ＰＬと
を備える。
【００１８】
[00023]  照明システムは、放射を誘導、整形、または制御するために、屈折タイプ、反射タイプ、磁気タイプ、電磁タイプ、静電タイプ、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなど、さまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【００１９】
[00024]  サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否かなど、に応じる方式で、パターニングデバイスを保持する。サポート構造には、パターニングデバイスを保持するのに、機械的クランプ技術、真空クランプ技術、静電クランプ技術、または他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、例えばフレームでもテーブルでもよく、それは必要に応じて固定されても可動でもよい。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に対して所望の位置にあるようにすることができる。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ている場合、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義語として見なすことができる。
【００２０】
[00025]  本明細書で使用される「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内にパターンを形成するなどのために、放射ビームの断面内にパターンを付与するのに使用することができる任意のデバイスを指すものとして、広義に解釈すべきである。放射ビームに付与されたパターンは、例えば、パターンが位相シフト特徴またはいわゆるアシスト特徴を含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに厳密に一致しないことがあること留意されたい。一般には、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路など、ターゲット部分内に形成されているデバイス内の、特定の機能層に対応する。
【００２１】
[00026]  パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。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、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公知であり、マスクにはバイナリ、レベンソン型(alternating)位相シフト、および減衰型(attenuated)位相シフトなどのマスクタイプ、ならびにさまざまなハイブリッドマスクタイプがある。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型のミラーのマトリックス配列を使用しており、ミラーをそれぞれ、入射する放射ビームをさまざまな方向に反射するように個々に傾動することができる。傾動されたミラーにより、ミラーマトリックスによって反射された放射ビーム内にパターンが付与される。
【００２２】
[00027]  本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に適当な、あるいは液浸液の使用または真空の使用など、他の要因に適当な、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、電磁光学システム、および静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを含む、任意のタイプの投影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。本明細書において、「投影レンズ」という用語を使用している場合、より一般的な用語である「投影システム」と同義語として見なすことができる。
【００２３】
[00028]  ここで示したように、この装置は、（例えば、透過マスクを使用する）透過型である。あるいは、装置は、（例えば、上述の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）反射型でもよい。
【００２４】
[00029]  このリソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のサポート構造）を有するタイプのものでもよい。そのような「マルチステージ」の機械では、追加のテーブルおよび／またはサポート構造を同時に使用することができ、あるいは、１つまたは複数のテーブルおよび／またはサポート構造に対して予備ステップを実施している間に、１つまたは複数の他のテーブルおよび／またはサポート構造を露光に使用することもできる。
【００２５】
[00030]  このリソグラフィ装置は、投影システムと基板の間のスペースを埋めるように、基板の少なくとも一部分を、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水で覆うことができるタイプのものでもよい。液浸液を、リソグラフィ装置内の他のスペース、例えばマスクと投影システムの間に与えることもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増大させることで、当技術分野で公知である。「液浸」という用語は、本明細書では、基板などの構造が液体中に浸されなければならないことを意味するのではなく、露光中に液体が投影システムと基板の間にあることを意味するに他ならない。
【００２６】
[00031]  図１ａを参照すると、イルミネータＩＬが、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマレーザであるとき、別々のものとすることができる。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部分を形成しているとは見なされず、放射ビームが、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えるビームデリバリシステムＢＤを用いて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。別の場合には、例えば放射源が水銀ランプであるとき、放射源をリソグラフィ装置の一部分とすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要なら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。
【００２７】
[00032]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えることができる。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）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮやコンデンサＣＯなど、他のさまざまな構成要素を備えることができる。イルミネータは、放射ビームがその断面内に所望の均一性および強度分布を有するように調整するのに、使用することができる。
【００２８】
[00033]  放射ビームＢが、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上に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。放射ビームＢは、パターニングデバイスＭＡを経由して投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬが、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にフォーカスさせる。第２のポジショナ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、２次元エンコーダ、または容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴを、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正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよびもう１つの位置センサ（図１ａに明示的に示されていない）を使用して、パターニングデバイスＭＡを、例えばマスクライブラリから機械的に取り出した後、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、サポート構造ＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部分を形成する、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）を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部分を形成する、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を使用して実現することができる。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合には、サポート構造ＭＴを、ショートストロークアクチュエータだけに接続してもよく、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗを、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を使用してアライメントすることができる。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有しているが、ターゲット部分間のスペース内に配置することもできる（それらは、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ＭＡ上に２つ以上のダイが設けられている状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置することができる。
【００２９】
[00034]  図示の装置は、以下のモードのうち少なくとも１つのモードで使用することができる。
【００３０】
[00035]  １．ステップモードでは、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴが基本的に固定されたまま、放射ビームに付与されたパターン全体が、ターゲット部分Ｃ上に一度に投影される（すなわち、単一静止露光）。次いで、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴがＸ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、単一静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００３１】
[00036]  ２．スキャンモードでは、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期スキャンされると共に、放射ビームに付与されたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一動的露光）。サポート構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向が、投影システムＰＬの倍率（縮小率）および像の反転特性によって決まり得る。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向の）幅が制限され、スキャン運動の長さによって、ターゲット部分の（スキャン方向の）高さが決まる。
【００３２】
[00037]  ３．別のモードでは、プログラマブルパターニングデバイスを保持するサポート構造ＭＴが基本的に固定されたままであり、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されると共に、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴが移動するごとにその後で、またはスキャン中に連続する放射パルスと放射パルスの間に、プログラマブルパターニングデバイスが必要に応じて更新される。この動作モードは、上述の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利用するマスクレスリソグラフィに、容易に加えることができる。
【００３３】
[00038]  上述の使用モードの組合せおよび／または変形、あるいは、全く異なる使用モードを使用することもできる。
【００３４】
[00039]  図１ｂに示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセルまたはリソクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセルＬＣの一部分を形成し、リソグラフィセルＬＣは、基板に対して１つまたは複数の露光前プロセスおよび露光後プロセスを実施するための装置も含む。従来、これらは、レジスト層を堆積させるための１つまたは複数のスピンコータＳＣ、露光後のレジストを現像するための１つまたは複数のデベロッパＤＥ、１つまたは複数の冷却プレートＣＨ、および１つまたは複数のベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、すなわちロボットＲＯが、基板を入／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から拾い上げて、さまざまなプロセスデバイス間で移動させ、リソグラフィ装置の装填ベイＬＢに搬送する。しばしばまとめてトラックと呼ばれるこれらのデバイスは、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、トラック制御ユニットＴＣＵはそれ自体が監視制御システムＳＣＳによって制御され、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、さまざまな装置を、スループットおよび処理効率を最大にするように動作させることができる。
【００３５】
[00040]  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ように、露光後の基板をインスペクションして、後に続く層間のオーバーレイエラー、ライン太さ、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）など、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、特にインスペクションをすぐに、同じバッチの別の基板がまだ露光されていないほど十分に速く行うことができる場合に、１つまたは複数の後続の基板の露光に対して調整を行うことができる。また、既に露光された基板を、歩留まりを改善するために（さもなければ廃棄される）剥ぎ取って再加工し、それによって異常があると分かっている基板に対して露光を実施しないようにすることもできる。基板のいくつかのターゲット部分にだけ異常がある場合、その後の露光を良好なターゲット部分に対してのみ実施することができる。もう１つの可能性は、後続のプロセスステップの設定を、エラーを補償するように適合させることである。例えば、トリムエッチングステップの時間を、リソグラフィプロセスステップから生ずる基板間のＣＤばらつきを補償するように調整することができる。
【００３６】
[00041]  インスペクション装置が、基板の１つまたは複数の特性、特にさまざまな基板の、または同じ基板のさまざまな層の１つまたは複数の特性が、層から層に、かつ／または基板全体にわたってどのようにばらつくのかを確認するために使用される。インスペクション装置を、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣに統合しても、独立のデバイスとしてもよい。最も迅速な測定を可能にするためには、インスペクション装置が、露光後のレジスト層内の１つまたは複数の特性を露光直後に測定することが望ましい。しかし、レジスト内の潜像は、非常に低いコントラストを有し、放射で露光されたレジストの部分と放射で露光されていないレジストの部分との間には、非常に小さな屈折率の差があるだけであり、インスペクション装置全てが、潜像の有用な測定を行うのに十分な感度を有するとは限らない。したがって、通例、露光後の基板に対して実施される第１のステップであり、レジストの露光済み部分と未露光部分との間のコントラストを増大させる露光後ベークステップ（ＰＥＢ）後に、測定することができる。この段階では、レジスト内の像を、半潜在的(semi-latent)と呼ぶことができる。現像後のレジスト像の測定を行うことも（その時点では、レジストの露光済み部分または未露光部分が除去されている）、エッチングなどのパターン転写ステップ後に測定を行うことも可能である。後者は、異常のある基板を再加工する可能性を場合によっては制限するが、例えばプロセス制御を目的とした有用な情報を依然としてもたらすことができる。
【００３７】
[00042]  図２は、本発明の一実施形態で使用することができるスキャトロメータＳＭ１を示す。スキャトロメータＳＭ１は、放射を基板Ｗ上に投影する広帯域（白色光）放射プロジェクタ２を備える。反射された放射がスペクトロメータディテクタ４に渡され、スペクトロメータディテクタ４が、鏡面反射された放射のスペクトル１０（すなわち、波長の関数としての強度の測定値）を測定する。このデータから、検出されたスペクトルを引き起こす構造またはプロファイルを、処理ユニットＰＵにより、例えば厳密結合波解析および非線形回帰によって、またはシミュレーションされたスペクトルのライブラリとの比較によって、図２の下部に示すように再構築することができる。一般に、再構築する場合、構造の概略形状が既知であり、いくつかのパラメータが、その構造が形成されたプロセスの知識から仮定されて、スキャトロメトリデータから決定されるべきその構造のほんの少数のパラメータだけが残る。そのようなスキャトロメータＳＭ１は、垂直入射スキャトロメータまたは斜め入射スキャトロメータとして構成することができる。
【００３８】
[00043]  本発明の一実施形態で使用することができるもう１つのスキャトロメータＳＭ２が、図３に示されている。このデバイスでは、放射源２から放出された放射が、レンズシステム１２を使用してフォーカスされて、干渉フィルタ１３および偏光子１７を通り、部分反射面１６によって反射されて、望ましくは少なくとも０．９または少なくとも０．９５の高い開口数（ＮＡ）を有する顕微鏡対物レンズ１５を介して基板Ｗ上にフォーカスされる。液浸スキャトロメータ(immersion scatterometer)は、開口数が１を超えるレンズを有することさえできる。次いで、散乱スペクトルを検出させるために、反射された放射が部分反射面１６を通ってディテクタ４内に伝達する。ディテクタは、レンズ１５の焦点距離のところにある後方投影瞳面１１に配置することができるが、瞳面をその代わりに、補助光学系（図示せず）を用いてディテクタ４上に再結像してもよい。瞳面は、放射の半径位置が入射角を画定し、角度位置が放射の方位角を画定する面である。ディテクタは、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトル（すなわち、散乱角度の関数としての強度の測定値）を測定することができるように、望ましくは２次元ディテクタである。ディテクタ４は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレームあたり４０ミリ秒の積分時間を有してよい。
【００３９】
[00044]  例えば入射放射の強度を測定するために、参照ビームがしばしば使用される。これを行うためには、放射ビームが部分反射面１６に入射するとき、その一部分が反射面を通って参照ビームとして参照鏡１４に向かって伝達される。次いで、参照ビームが同じディテクタ４の異なる部分上に投影される。
【００４０】
[00045]  例えば４０５〜７９０ｎｍ、またはさらに小さな２００〜３００ｎｍなどの範囲の対象とする波長を選択するために、１つまたは複数の干渉フィルタ１３が利用可能である。１つまたは複数の干渉フィルタは、１組の異なるフィルタを備えるのではなくチューナブルでもよい。１つまたは複数の干渉フィルタの代わりにまたはそれに加えて、格子を使用することもできる。
【００４１】
[00046]  ディテクタ４は、散乱放射の強度を単一波長（または狭波長範囲）で測定することができ、強度は別々に複数の波長である、または波長範囲にわたって積分される。さらに、ディテクタは、ＴＭ(transverse magnetic)およびＴＥ(transverse electric)偏光放射の強度ならびに／あるいはＴＭ偏光放射とＴＥ偏光放射の位相差を別々に測定することができる。
【００４２】
[00047]  広帯域放射源２（すなわち、広範囲の放射周波数または波長、したがって広範囲の色を有するもの）の使用が可能であり、それにより大きなエタンデュがもたらされて、複数の波長が混ざるのが可能になる。広帯域内の複数の波長は、望ましくはそれぞれが、δλの帯域幅および少なくとも２δλ（すなわち波長帯域幅の２倍）の間隔を有する。いくつかの放射「源」は、例えばファイバ束を使用して分割された拡張型放射源の異なる部分とすることができる。このようにして、角度分解散乱スペクトルを複数の波長で同時に測定することができる。２次元スペクトルよりも多くの情報を含む３次元スペクトル（波長および２つの異なる角度）を測定することもできる。こうすることにより、より多くの情報を測定することが可能になり、そのためメトロロジプロセスの堅牢さが増大する。これについては、米国特許出願公開ＵＳ２００６−００６６８５５により詳細に記載されており、をここに参照によりその全体を組み込む。
【００４３】
[00048]  基板Ｗ上のターゲットは、現像後にバーが中実のレジストラインから形成されるように印刷された格子でもよい。バーは、別法として、基板内にエッチングすることもできる。ターゲットパターンは、関連するパラメータのばらつきが印刷されたターゲットのばらつきとなって現れるように、フォーカス、ドーズ量、オーバーレイ、リソグラフィ投影装置内の色収差などの対象となるパラメータに感応性があるものが選択される。例えば、ターゲットパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬ内の色収差に感応性があるものとすることができ、その結果、照射対称性およびそうした収差の存在が、印刷されたターゲットパターンのばらつきとして現れることになる。したがって、印刷されたターゲットパターンのスキャトロメトリデータが、ターゲットパターンを再構築するために使用される。ライン幅や形状など、ターゲットパターンのパラメータを、処理ユニットＰＵによって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実施される再構築プロセスに入力することができる。
【００４４】
[00049]  ターゲットパターン（例えば格子）を正確に再構築する際に、ターゲットパターン製作中のどこで異常が生じ得るかが分かることが望ましい。ターゲットパターン内に生ずる異常は、基板上の１つまたは複数の他の構造内に生ずる可能性もあり、したがってターゲットパターンは、リソグラフィシステムの異常を確認し、分類する有用な方法である。リソセル内または基板が受ける任意のプロセス内のどこででも生ずる異常は、基板表面上にある印刷された構造内のエラーの一因となる恐れがある。異常をもたらす可能性があるプロセスには、現像、エッチング、研磨、および堆積がある。その代わりにまたはそれに加えて、異常は基板のアライメント中に、またはパターニングデバイス内などの照明システム内にさえ生ずる可能性もある。
【００４５】
[00050]  上述のように、ターゲットパターン上で検出することができるデータ点の数が多いほど、潜在的異常の検出がより望ましいものになる。しかし、データ点の数を増大させると、一般に必要な計算も増大する。というのも、各データ点に、別々の検出、既知のデータとの関連付け、および同じ位置にある以前のデータ点との比較が必要なためである。
【００４６】
[00051]  現在のメトロロジＦＤＣの利用には大抵、（１つまたは複数のオーバーレイターゲットなどの）１つまたは複数の専用ターゲットが必要である。というのも、そうして初めてオーバーレイやＣＤ／側壁角の絶対測定値などの「直接的」("direct")性能測定基準を得ることが可能なためである。本発明の一実施形態は、直接的性能測定を意図しておらず、したがって、ダイ内測定に使用することもできる。「直接的性能測定」("direct performance measurements")とは、回折格子などの専用のテスト構造に対して測定が実施されるということと理解される。一方「インダイ」("in-die")測定は、中間または最終製品としての基板の製品層に対して実施することができる。ダイ内測定は、１つまたは複数の特別なテスト構造の形成を要さず、また「オンザフライ」("on the fly")で効率的に実施できることによって、直接的性能測定に比べて時間および基板表面スペースを節約する。
【００４７】
[00052]  もちろん、既存の印刷された製品パターンの使用に代わる手段として、測定される構造またはパターンが、例えば特定の周期および位相を有する回折格子などの専用ターゲットでもよい。専用ターゲットが使用される場合、反復構造があるという条件をより満たしやすくなり、そのため、例えば異常を示し得る反復構造の位相のばらつきを通知することがずっと容易になる。本発明の一実施形態に有用な後焦点面の位置不変性も、反復構造があることにある程度依存している。
【００４８】
[00053]  本発明の一実施形態では、スキャトロメトリベースセンサの後焦点面（後方投影瞳面またはフーリエ面としても知られる）内で収集された生データが使用される。これは単に、例えばＣＣＤセンサ４の強度像である。異常があるかどうかについての監視は、構造パターンで取得されたこの像の、ばらつきのないことが期待される変化を監視することによって行うことができる。収集される生データは単に、上述の不必要な時間がかかる操作をそれ以上することのない、回折放射の強度像である。強度像は、強度像内に期待強度像に対してどんな差があるかを確認するために、既存のデータと比較される。これらの像の差が、（オーバーレイエラーまたは結像エラーなどの）処理エラーを示す。
【００４９】
[00054]  この強度像は、クリティカルディメンジョン、側壁角などの測定値を計算するために使用することもできるので、これらの測定基準のうち１つまたは複数のばらつきを示すデータも、センサ４のＣＣＤ像内にある。これらの測定値のうち１つまたは複数のばらつきを用いて、本発明の一実施形態では、プロセスエクスカーションまたは異常を確認することができる。具体的には、１つまたは複数の既知のターゲット形状およびその形状のエラーに関する生データのライブラリまたはデータベースが作成されて、さまざまな露光テストが実施されるときに加えられる。したがって、生像データ（生イメージデータ）を、既知のデータと直接比較することができ、生像データのばらつきを生ずる異常を確認することができる。要約すると、後焦点面像の強度分布は、１つまたは複数の性能度合いの関数である。したがって、後焦点面像の強度分布のばらつきが、その１つまたは複数の性能度合いの変化の指標である。
【００５０】
[00055]  変化が検出されて、異常のタイプと関連付けられた後、システムはアラームを発して、異常が検出されたことを知らせることができる。システムは、装置またはプロセス内のどこに異常が生じ、それを矯正するには何をする必要があるかに基づく分類に、異常を分類することもできる。
【００５１】
[00056]  本発明の一実施形態による異常検出方法は、図４に示すような以下のステップを含む。
１．製品ダイ、あるいはできるだけ多くの（同様のまたは望ましくは同一のパターンを備えた）ダイまたは基板Ｗ上にある専用構造（すなわちメトロロジターゲット）に対して、スキャトロメータＳＭ１センサの生の後焦点面像を得る（１０）。
２．後焦点面生像データの変化またはばらつきに関する度合いを、
ａ）基板Ｗのダイ
ｂ）ロット内の基板Ｗ
ｃ）（利用可能な何らかのプロセス情報、例えばプロセスツールの識別情報またはそのツールの設定「レシピ」に基づく）同様の製品の基板ロット、あるいは
ｄ）ａ、ｂおよびｃの任意の組合せ
全体にわたって生成する（Ｓ１００）。
３．ばらつきを既存の生像データと比較することによって、例えば、
ａ）（オーバーレイ、ＣＤ、側壁角などの）１つまたは複数の性能度合いに対して、メトロロジデータと比較することによって、
ｂ）既知のプロセス異常と比較することによって、または
ｃ）プロセスツールデータ（例えば、アライメントウェーハ品質（ＷＱ、ここでＷＱはアライメントマークからの信号強度の度合いである）など、プロセスツールのセンサデータ）に関連付けることによって
変化またはばらつきの度合いを既知の異常に関連付ける（すなわち、異常の可能性に関する測定基準を決定する）（Ｓ１５０）。
４．通知を、
ａ）アラーム３０を使用して利用者に通知すること、
ｂ）ＦＡＢ（製造）オートメーションに、疑わしいダイ／基板／ロットのより綿密な測定を実施するように警報を出すこと、
ｃ）疑わしいダイを有する基板Ｗまたはロットのその後の処理（例えば露光）をさせないようにすること、および／または
ｄ）以前に問題が生じていた場合、異常の分類も行うこと
によって生成する（Ｓ２００）。
【００５２】
[00057]  既存のメトロロジデータは、ドーズ量エラー、焦点エラー、オーバーレイエラー、および層の不均一性エラーなど、１つまたは複数の既知のプロセス異常を含んでも、プロセスツールのセンサデータであるプロセスツールデータを含んでもよい。その代わりにまたはそれに加えて、既存のメトロロジデータは、センサデータ、アライメントデータ、基板のレベリングデータ、与えられた露光ドーズ量、または与えられた無線周波電力を含んでもよい。
【００５３】
[00058]  異常インジケータは、いくつかの方法のいずれかにおいて使用することができる。
Ａ）プロセスが適切に進行しているかどうか、また基板が次の処理ステップに通過することができるかどうかを判定すること、例えば、オーバーレイ値がゼロに近く、ＣＤがターゲット値に近いかどうかを判定すること。
Ｂ）厳密なプロセスオフセットを確認するために、メトロロジ測定が必要かどうかを判定すること。このようにして、不必要なメトロロジ測定を回避し、その結果より短いサイクル（または基板あたりのスループット）時間をもたらすことができる。
Ｃ）構造、例えば多自由度を有する製品構造の計算が複雑であるために既知のメトロロジ測定が困難な基板に対して、プロセスオフセットを監視すること。さらに、将来の比較のために、プロセスオフセットを別のより正確なメトロロジ測定と結び付けて、そのオフセットが何によって生じた可能性があるかを確認することができる。
【００５４】
[00059]  従来のメトロロジ法に勝るこの異常検出／分類システムの利点は、このシステムがさらなる異常検出機構を提供することである。それに加えてまたはその代わりに、時間のかかるターゲットパラメータの再構築が必要なく、したがって各測定にかかる時間がより少ないので、基板Ｗ上のより多くのサイトまたはダイを測定することができる。
【００５５】
[00060]  スキャトロメータＳＭ１センサは、基板Ｗあたり５０もの多くのサイトを測定することができ、基板全体では、１時間あたり１５０枚の基板というスループットで測定することができる。より多くのサイトを測定することができるので、異常選択可能性が増大する。スキャトロメータＳＭ１センサの後焦点面を使用する利点は、それが反復構造に対して位置不変であることである。これは、ＣＣＤ像内の変化またはばらつきの度合いの再現性が、スキャトロメータＳＭ１の位置精度に依存しないことを意味する。この機構を露光システム内で使用して、異常のある基板の露光をさせないようにし、したがってシステムの効率を増大させることもできる。
【００５６】
[00061]  この説明においてＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的に言及されているかもしれないが、本明細書に記載のリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導パターン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）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の適用分野があり得ることを理解されたい。そうした代替適用分野の文脈では、本明細書において「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれより一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」と同義語として見なすことができることが、当業者には理解されよう。本明細書において参照される基板は、露光前または後に、例えばトラック（一般に、レジストの層を基板に与え、露光後のレジストを現像するツール）、メトロロジツール、および／またはインスペクションツール内で処理することができる。適用可能な場合、本明細書における開示は、そうした基板処理ツール、および他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを形成するために、基板を２回以上処理することもでき、したがって本明細書において使用される基板という用語は、複数の処理済みの層を既に含む基板を指すこともある。
【００５７】
[00062]  光リソグラフィの文脈における本発明の諸実施形態の使用について上で具体的に言及されているかもしれないが、本発明を他の適用分野、例えばインプリントリソグラフィで使用することができ、文脈が許容する場合は、光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内のトポグラフィが、基板上に形成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジストの層へと押し込むことができ、その後すぐに、レジストは電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを印加することによって硬化される。レジストが硬化された後、パターニングデバイスは、レジスト内にパターンを残した状態でそこから移される。
【００５８】
[00063]  本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長、あるいはそれらの近くの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射、および（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）放射、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含む、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。
【００５９】
[00064]  「レンズ」という用語は、文脈が許容する場合、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、および静電光学コンポーネントを含む、さまざまなタイプの光学コンポーネントのいずれか１つまたは組合せを指すことがある。
【００６０】
[00065]  以上、本発明の具体的な諸実施形態を上記で説明してきたが、本発明は、説明した以外の方法で実施できることが理解されよう。例えば、本発明は、上で開示した方法を記述した機械読取可能な命令の、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の形、あるいはそうしたコンピュータプログラムが中に記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形をとることができる。
【００６１】
[00066]  上記の説明は、限定するものではなく、例示のためのものである。したがって、添付の記載された特許請求の範囲から逸脱することなく、説明したように本発明に対して修正を行えることが、当業者には明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１ａ】[00017]リソグラフィ装置を示す図である。
【図１ｂ】[00018]リソグラフィセルまたはクラスタを示す図である。
【図２】[00019]第１のスキャトロメータを示す図である。
【図３】[00020]第２のスキャトロメータを示す図である。
【図４】[00021]本発明の一実施形態によるスキャトロメータとリソグラフィ装置の関係を示す図である。
【図１ａ】
2008166734.tif 000003
【図１ｂ】
2008166734.tif 000004
【図２】
2008166734.tif 000005
【図３】
2008166734.tif 000006
【図４】
2008166734.tif 000007
【外国語明細書】
2008166734000001.pdf