(57)【要約】      （修正有）【課題】リトグラフ技術を使用してデバイスの製造時に、パターンの非対称を測定するインラインの測定方法を提供する。【解決手段】検査方法は、少なくとも多少の対称性を有し、装置における特定の収差に感応するテスト・パターン基板に焼き付け、スキャテロメータを使用してその収差に関する情報を導き出すことで、リトグラフの収差を検出する。テスト構造には二本棒格子が含まれ、これによればコマ収差を示す情報を導き出すために、内側および外側の衝撃係数を再現することができる。これに代えて、六角形配列構造を使用することもでき、この場合にはスキャテロメトリ・データは三波収差を示す点の直径を再現するために使用できる。【選択図】図４
2004200680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リトグラフ装置を使用して、該リトグラフ装置に存在し得る少なくとも１種類の収差に感応し、少なくとも１つの対称性を有するテスト・パターンを基板に焼き付ける段階と、
スキャテロメータを使用して、前記テスト・パターンの反射スペクトルを測定する段階と、
前記反射スペクトルから、前記リトグラフ装置に存在する前記少なくとも１種類の収差の大きさを示す情報を導き出す段階とを含む検査方法。
【請求項２】
前記テスト・パターンが二本棒格子を含む請求項１に記載された検査方法。
【請求項３】
前記収差の大きさを示す情報を導き出す段階が、前記リトグラフ装置のコマ収差を示す情報を導き出すために、パラメータとして内側および外側の衝撃係数を有する二本棒格子を再現する段階を含む請求項２に記載された検査方法。
【請求項４】
前記テスト・パターンが六角形の点配列を含む請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された検査方法。
【請求項５】
前記収差の大きさを示す情報を導き出す段階が、スポット直径を再現する段階を含み、配列の各単位セルにおける前記スポット直径の差がリトグラフ装置の三波収差を示す請求項４に記載された検査方法。
【請求項６】
前記テスト・パターンが、同じ基本的対称形状の第一、第二および第三の構造を含み、前記第一および第二の構造が、同一であるが反対方向の前記基本的対称形状からの非対称の偏りを有しており、前記第三の構造は前記第二の構造に比較して付加された非対称の偏りを有している請求項１に記載された検査方法。
【請求項７】
前記収差の大きさを示す情報を導き出す段階が、前記第一および第二の構造から得たスキャテロメトリ信号の差を、前記第三および第二の構造から得たスキャテロメトリ信号の差で割る段階を含む請求項６に記載された検査方法。
【請求項８】
前記第一、第二および第三の構造が二本棒格子であり、前記第一の構造は棒部の幅ｗ１および ｗ２ を有し、ｗ１ はｗ２ よりも大きく、前記第二の構造は前記第一の構造の鏡像であり、また第三の構造はｗ１ −ｗ２ よりも小さいｄで加算および減算した棒部の幅ｗ２ ＋ｄおよびｗ１ −ｄを有している請求項７または請求項８に記載された検査方法。
【請求項９】
前記スキャテロメータが垂直入射スキャテロメータである請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された検査方法。
【請求項１０】
放射光感応物質の層で少なくとも部分的に覆われた基板を形成する段階と、
放射装置を使用して放射光の投影ビームを形成する段階と、
断面にパターンを有する投影ビームを与えるためにパターン形成手段を使用する段階と、
放射光感応物質の層の対象部分にパターン形成した放射光のビームを投影する段階とを含むデバイス製造方法において、
前記パターンが、処理層を表すパターンと、少なくとも一つの対称性を有するテスト・パターンとを含み、該テスト・パターンが、リトグラフ装置に存在し得る少なくとも一つの他の種類の収差に感応し、また
スキャテロメータを使用して前記テスト・パターンの反射スペクトルを測定する段階と、
前記反射スペクトルから、前記リトグラフ装置に存在する前記少なくとも一つの種類の収差の大きさを示す情報を導き出す段階とをさらに含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リトグラフ技術を利用するデバイスの製造に使用することのできる検査方法、およびリトグラフ技術を使用するデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リトグラフ投影装置を使用した製造工程において、放射光感応物質（レジスト）の層で少なくとも部分的に覆われた基板に、パターン（例えばマスクのパターン）の像が形成される。この像形成段階の前に、基板には、下地処理、レジスト被覆およびソフト・ベイク（軽い焼成）などの各種の工程が実施される。露光の後、基板は、露光後焼成（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベイク（強い焼成）および像形成された構造の測定／検査などの他の工程を実施される。この工程の配列は、例えばＩＣのようなデバイスの個々の層をパターン形成するための基本として使用される。このようなパターン形成された層は、その後、いずれも個々の層の仕上げを目的とするエッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化、化学機械研磨などのさまざまな工程が実施される。幾つかの層が要求される場合には、新たに層を形成する毎に、この工程全体またはその変形工程が繰返して行わなければならない。最終的に、配列されたデバイスが、基板（ウェーハ）上に与えられる。これらのデバイスは、その後、方形切断または鋸引きなどの技術によって互いに分断され、個々のデバイスは担体に取付けられたり、ピンに連結されたりすることができる。このような工程に関するこれ以上の情報は、例えば「マイクロチップの製造：半導体の工程に関する実用ガイド」第三版、ピーター・ヴァン・ヅァント著、マクグロウ・ヒル出版社、１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４の書物から得られ、その記載内容全体を本明細書に援用する。
【０００３】
レジスト現像後の測定および検査段階は、通常はウェーハ製造工程の途中で実施されることからインライン（一貫工程）として言及されるが、それは２つの目的を果たす。第一に、現像されたレジストのパターンに欠陥のある全ての対象箇所を検出することが望まれる。かなりの数のダイに欠陥があれば、例えば欠陥のあるパターンのままエッチングなどの処理段階を実施して永久的な欠陥を作り出すのではなく、パターン形成したレジストをウェーハから剥取って、望ましくは正確に再露光することができる。第二に、この測定は、リトグラフ装置における例えば照射の設定や露光時間の誤差を検出して次の露光のために修正するようにできる。しかしながら、リトグラフ装置における多くの誤差を、露光によって焼き付けられたパターンから検出し、またはその量を測ることは容易にはできない。欠陥の検出が常にその原因を直接に導くことはできない。そこで、リトグラフ装置の誤差を検出および測定するためのオフラインのさまざまな工程が知られている。それらの工程は、測定装置での基板の交換や、例えばさまざまに異なる機械設定のもとでの特別なテスト・パターンの露光を実施することを含んでいる。このようなオフライン技術は時間がかかり、しばしばかなりの時間を必要として、その間は製造のための露光に装置を使用することができない。従って、リトグラフ装置における誤差を検出および測定するために、製造時の露光を使用するか、またはそれと同時に実施することのできるインライン（一貫処理）検出測定技術が好ましい。
【０００４】
デバイス製造においてライン幅、ピッチおよび限界寸法（ＣＤ）を測定するために使用される一つのインライン技術は「スキャテロメトリ（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）」として知られている。スキャテロメトリ法は、レイモンド氏他の「光学式スキャテロメトリを使用するマルチパラメータ格子計測法（Ｍｕｌｔｉｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｂ、第１５巻、第２号、３６１−３６８頁、１９９７年、およびニウ氏他の「ＤＵＶリトグラフにおける鏡面分光スキャテロメトリ（Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ  ｉｎ  ＤＵＶ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）」、ＳＰＩＥ、第３６７７巻、１９９９年に記載されている。スキャテロメトリでは、現像されたレジストの周期的構造によって白色光が反射され、発生した反射スペクトルが所定の角度で検出される。この反射スペクトルを生じる構造は、例えば精密結合波分析（ＲＣＷＡ）を使用して、またはシミュレーションにより導き出されたパターン・ライブラリと比較することで、再現される。
【０００５】
パターンの非対称は、投影装置の収差、非収差投影レンズ部品、焦点板およびレジスト処理を含むリトグラフ装置に原因の多くを有する誤差である。パターンの非対称を測定する既存の技術は難しく、オフラインで行われ、レジストでの作用を直接に測定できないものであり、従って問題を最小限に抑えるために測定を行なっても、完成品において望ましい効果をあげるとは保証できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、リトグラフ技術を使用してデバイスの製造時に、パターンの非対称を測定するインラインの測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この特徴および他の特徴は、本発明によれば、リトグラフ装置を使用して、前記リトグラフ装置に存在し得る少なくとも一つの種類の収差に感応する少なくとも一つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｄｅｇｒｅｅ）の対称性を有するテスト・パターンを基板に焼き付ける段階と、スキャテロメータを使用して前記テスト・パターンの反射スペクトルを測定する段階と、前記反射スペクトルから前記リトグラフ装置に存在する少なくとも一つの種類の収差の大きさを示す情報を導き出す段階とを含む検査方法により達成される。
【０００８】
この方法によれば、リトグラフ装置の収差の迅速な測定が達成できる。テスト・パターンは製造のための露光の間に、例えば罫書きレーン（ｓｃｒｉｂｅ  ｌａｎｅ）または縁辺ダイ（ｅｄｇｅ  ｄｉｅ）、または基板の他の不使用箇所に焼き付けることができ、付加的に長時間を必要とすることはない。反射スペクトルは、同様に迅速に、また製造ラインの遅延を生じることなくスキャテロメータで測定することができる。従って本発明によるこの測定方法は、認証または較正工具としてラインに組込んで、すなわちインラインで使用できる。リトグラフ装置が適当な制御装置、例えば投影レンズにおける調整可能部材を備えるならば、その後のウェーハの像形成を改善するために即時の修正を行うことができる。代わって、もし測定した収差がかなりひどい状態であるならば、リトグラフ装置は多数の欠陥ウェーハが製造される前に、直ちに修正保守のために製造ラインから取外すことができる。
【０００９】
スキャテロメトリ段階は、レジスト潜像に十分なコントラストがある場合でも現像したレジストのパターンで行われることが好ましいが、このスキャテロメトリ段階は現像の前に実施できる。工程段階が実施されるよりも前に収差が検出されるので、欠陥デバイスを生じるほど収差がひどい状態であるならば、レジストを剥取って、基板を再び像形成の工程に戻すことができる。
【００１０】
本発明の好ましい方法では、テスト・パターンは二本棒格子を含み、スキャテロメータで測定された反射スペクトルは、パラメータとして内側および外側の衝撃係数（ｄｕｔｙ  ｒａｔｉｏ）を有する格子を再現するために使用される。再現された衝撃係数の期待値からの偏りはリトグラフ装置におけるコマ収差を示す。
【００１１】
他の好ましい方法では、テスト・パターンは六角形の点配列を含み、スキャテロメータで測定された反射スペクトルはそれらのスポットの直径を再現するために使用される。各単位セルの第一、第三および第五の点を第二、第四および第六の点と比較して得た直径の差が三波収差（３−ｗａｖｅ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ）を示す。
【００１２】
勿論、他の収差に感応する他のテスト・パターンを使用することもでき、同じ形式または異なる形式の多数のテスト・パターンを同一基板に焼き付けることもできる。
【００１３】
他の好ましい実施例では、テスト・パターンは同じ基本形状の第一、第二および第三の構造を含み、前記第一および第二の構造は基本形状から等しく且つ反対方向の非対称の偏りを有し、前記第三の構造は前記第二の構造に比較して更なる非対称の偏りを有している。他の構造も使用することができ、ノイズを軽減するために結果は平均化される。従って第一、第二および第三の反射スペクトルがそれぞれの構造から得られ、収差の大きさを示す情報は第一および第二のスキャテロメトリ信号の差を第三および第二のスキャテロメトリ信号の差で割ることによって導き出される。この方法により、計算による強度であって数値的に常に確固としたものとはいえないスキャテロメトリ信号からの構造の再現を必要とせずに、リトグラフ装置の収差に関する情報を得ることができる。
【００１４】
他の好ましい方法は、第一、第二および第三の構造が２本棒格子であり、第一の構造は棒部の幅Ｗ１ およびＷ２ （ここでＷ１ ＞Ｗ２ ）を有し、第二の構造は第一の構造の鏡像構造であり、第三の構造は棒部の幅Ｗ２ ＋ｄおよびＷ１ −ｄ（ここでｄ＜（Ｗ１ −Ｗ２ ））を有するテスト・パターンを使用して、コマ収差の測定に適用することができる。
【００１５】
スキャテロメトリ段階（一回または複数回）は、垂直入射の白色光スキャテロメトリを使用して実施されることが好ましい。
【００１６】
本発明の他の概念によれば、放射光感応物質の層で少なくとも部分的に覆われた基板を形成する段階と、
放射装置を使用して放射光の投影ビームを形成する段階と、
断面にパターンを有する投影ビームを与えるために、パターン形成手段を使用する段階と、
放射光感応物質の層の対象箇所上に放射光のパターン形成したビームを投影する段階とを含むデバイス製造方法において、
前記パターンが、処理層を表すパターンと、少なくとも一つの対称性を有するテスト・パターンとを含み、テスト・パターンが、リトグラフ装置に存在し得る少なくとも１つの他の種類の収差に感応し、また、
スキャテロメータを使用して前記テスト・パターンの反射スペクトルを測定する段階と、
前記反射スペクトルから、前記リトグラフ装置に存在する前記少なくとも一つの種類の収差の大きさを示す情報を導き出す段階とをさらに含むことを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
【００１７】
テスト・パターンは、罫書きレーンのような製造層のパターンに隣接する領域に焼き付けられることが好ましい。このようにして、不必要な空間が基板を占めることはなく、最大限の面積がデバイスの製造のために残される。
【００１８】
本発明のこの観点の好ましい実施例では、少なくとも一つの種類の収差の大きさを示す情報がリトグラフ装置のパラメータの調整に使用され、その調整後に別の基板が与えられて、投影ビームを形成する段階、パターン形成手段を使用する段階、およびパターン形成されたビームを投影する段階が繰返して行われる。
【００１９】
このようにして、一つの基板に対して行われたスキャテロメトリ測定の結果はその後の露光を改善するようにリトグラフ装置を調整するために使用される。
【００２０】
本明細書ではＩＣ製造におけるリトグラフ装置の使用を特に引用したが、ここに記載したリトグラフ装置は他の応用例、例えば集積光学装置、磁気領域記憶装置の誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの応用例を有することを理解しなければならない。当業者はそのような代替応用例に関して、本明細書での「ウェーハ」や「ダイ」という用語の使用は一般的な「基板」や「対象箇所」という用語とそれぞれ同意語であると考えられることを認識するであろう。本明細書で引用された基板は露光の前後で、例えばトラック（基板にレジスト層を典型的に与え、露光済みレジストを現像する用具）または計測または検査用具において処理される。適用できるならば、本明細書の開示はそれらおよび他の基板処理用具に適用される。さらに、基板は例えば多層ＩＣを形成するために二回以上処理することができ、従って本明細書で使用する基板という用語は、既に多数の処理層を含んでいる基板に対しても使用できる。
【００２１】
本明細書で使用される「放射光」および「ビーム」という用語は、全ての種類の電磁放射線を包含するのであり、紫外（ＵＶ）放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、および超紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびに粒子ビーム、例えばイオン・ビームや電子ビームを含む。
【００２２】
本明細書で使用される「パターン形成手段」という用語は、基板の対象箇所にパターンを形成するために、断面にパターンを有する投影ビームを与えるために使用できる手段を示すものと広く解釈すべきである。投影ビームに与えられたパターンは、基板の対象箇所に望まれるパターンと正確に同じではないことに留意しなければならない。一般に、投影ビームに与えられるパターンは、集積回路のような対象箇所に形成されるデバイスの特定の機能層に対応する。
【００２３】
パターン形成手段は透過式でも反射式でもよい。パターン形成手段の例としてマスク、プログラム可能なミラー配列、およびプログラム可能なＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリトグラフでよく知られており、また二値化、交互位相シフト、減衰位相シフト、および各種のハイブリッド・マスク形式のようなマスク形式を含む。プログラム可能なミラー配列の例は、小さなミラーのマトリックス配列を使用し、各ミラーは入射放射線ビームをさまざまに異なる方向へ反射できるように個別に傾斜され、これにより反射ビームがパターン形成されるものである。パターン形成手段のそれぞれの例で、支持構造は例えば枠状または台状であり、それらは必要に応じて固定されるか可動とされ、また、例えば投影装置に対してパターン形成手段が所望位置に位置することを保証する。本明細書での「焦点板」や「マスク」という用語のいずれの使用も、より一般的な用語である「パターン形成手段」と同意語であると考えることができる。
【００２４】
本明細書で使用される「投影装置」という用語は、例えば使用される露光放射光に適当な、または液浸流体を使用したり真空を使用するような他の要因に対して適当な、屈折光学装置、反射光学装置および反射屈折光学装置を含む各種形式の投影装置を包含するものと広く解釈されるべきである。本明細書で「レンズ」という用語のいずれの使用も、より一般的な用語の「投影装置」と同意語であると考えることができる。
【００２５】
照射装置もまた、放射光の方向決め、成形または調整を行う屈折、反射および屈折反射式の光学部材を含むさまざまな種類の光学部材を包含する。それらの光学部材もまた以下に全体として、または単体で、「レンズ」と称される。
【００２６】
リトグラフ装置は二つ（二段）以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスク・テーブル）を備えた形式とすることができる。このような「多段」機械では、追加されるテーブルは平行して使用されるか、あるいは一段以上のテーブルが露光で使用されている間、他の一段以上のテーブルに対しては準備段階にある。
【００２７】
リトグラフ装置は、基板が比較的に高屈折率を有する液体、例えば水中に浸され、投影装置の最終部材と基板との間の空間が充満されるような形式とすることもできる。液浸用液体はリトグラフ装置の他の空間、例えばマスクと投影装置の最初の部材との間に充満されてもよい。液浸用液体は投影装置の開口数を大きくすることがこの分野で知られている。
【実施例】
【００２８】
本発明の実施例が添付の模式図を参照して以下に例としてのみ説明される。
図面において、同じ符号は同じ部分を示す。
図１は本発明による方法で使用できるリトグラフ投影装置を模式的に示している。この装置は、
放射光（例えばＤＵＶ放射光）の投影ビームＰＢを供給する放射装置Ｅｘ，ＩＬであって、特別の場合には放射光源ＬＡも含む放射装置Ｅｘ，ＩＬと、
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するマスク保持具を備え、部材ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第一の位置決め手段に連結された第一の物品テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェーハ）を保持する基板保持具を備え、部材ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第二の位置決め手段に連結された第二の物品テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの対象箇所Ｃ（例えば一以上のダイスを含む）にマスクＭＡの照射部分を像形成する投影装置（「レンズ」）ＰＬ（例えば屈折式レンズ装置）とを含む。
【００２９】
本明細書で示すように、この装置は透過式（例えば透過マスクを有する）である。しかしながら一般には、反射式、例えば（例えば反射マスクを有する）とすることができる。これに代えて、この装置は前記に参照した形式のプログラム可能なミラー配列構造のような他の形式のパターン形成手段を使用することができる。
【００３０】
放射光源ＬＡ（例えばエキシマ・レーザー）が放射光ビームを発生する。このビームは直接に、または例えばビーム拡張機Ｅｘのような調整手段を横断した後で照射装置（照射装置）ＩＬへ送られる。照射装置ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側の半径方向範囲（一般にそれぞれ外側σおよび内側σと称される）を設定する調整手段ＡＭを含むことができる。さらに、集積光学装置ＩＮおよびコンデンサーＣＯのような他のさまざまな部材を一般に含む。このようにして、マスクＭＡに当たる投影ビームＰＢは横断面において望ましい均一性および強度分布を有する。
【００３１】
図１を参照すると、放射光源ＬＡはリトグラフ投影装置のハウジング内に配置される（例えば放射光源ＬＡが水銀ランプの場合にこのようにされる）が、リトグラフ投影装置から離れた場所に位置されて、発生する放射ビームが装置内に導かれる（例えば適当な方向決めミラーによる）ようにすることもできることに留意すべきであり、後者の構成は放射光源ＬＡがエキシマ・レーザーの場合にしばしば採用される。本発明および特許請求の範囲はこれらの両方の構成を包含する。
【００３２】
投影ビームＰＢはその後マスク・テーブルＭＴに保持されたマスクＭＡに突き当る。マスクＭＡを超えた後、投影ビームＰＢは基板Ｗの対象箇所Ｃに焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。第二の位置決め手段（と干渉式測定手段ＩＦ）により、基板テーブルＷＴは正確に、例えば、投影ビームＰＢの光路内に異なる対象箇所Ｃを位置決めするように移動できる。同様に、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取出した後、または走査中に、第一の位置決め手段が、投影ビームＰＢの光路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用できる。一般に、物品テーブルＭＴ，ＷＴの移動は長行程装置（粗い位置決め）および短行程装置（微調整）によって実行されるが、これらの装置は図１に示されていない。しかしながら、ウェーハ・ステッパの場合（ステップおよびスキャン装置と逆に）、マスク・テーブルＭＴは短行程アクチュエータに連結されるか、固定される。
【００３３】
図示装置は以下の好適態様にて使用することができる。
１．ステップ態様では、マスク・テーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保持される一方、投影ビームに与えられた全パターンが一回の移動（すなわち一回の静止露光）で対象箇所Ｃに投影される。基板テーブルＷＴはその後にＸおよび／またはＹ方向へ移動され、異なる対象箇所Ｃが露光できるようにされる。ステップ態様では、露光領域の最大寸法が、一回の静止露光で像形成される対象箇所Ｃの寸法を制限する。
【００３４】
２．走査態様では、投影ビームに与えられたパターンが対象箇所Ｃに投影される間、マスク・テーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期して走査される（すなわち、単一動的露光）。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、投影装置ＰＬの倍率（縮小率）および像反転特性によって決まる。走査態様では、露光領域の最大寸法は単一動的露光における対象箇所の幅（非走査方向）を制限するのに対して、走査動作の長さは対象箇所の高さ（走査方向）を決定する。
【００３５】
３．他の態様において、マスク・テーブルＭＴは本質的に静止されてプログラム可能パターン形成手段を保持し、投影ビームに与えられたパターンが対象箇所Ｃに投影される間、基板テーブルＷＴが移動または走査される。この態様では、一般にパルス放射光源が使用され、また、基板テーブルＷＴの移動後毎に、または走査時の連続する放射パルスの間に、プログラム可能パターン形成手段が必要に応じて更新される。この作動態様は、プログラム可能パターン形成手段、例えば前記で引用したようなプログラム可能なミラー配列構造を使用するマスクの無いリトグラフに容易に適用することができる。
前記の使用態様の組合せおよび／または変形例、または全く異なる使用態様も使用することができる。
【００３６】
図２は、本発明が一部を構成するリトグラフ工程の系統図である。図１に関して前記のようなリトグラフ装置を使用して実施される露光段階Ｓ４の前に、基板、例えばシリコン・ウェーハは、下地処理段階Ｓ１、レジスト層を被覆する被覆段階Ｓ２、およびレジストから溶剤を除去する軽い焼成Ｓ３が行われる。露光後の検査段階Ｓ８の前に、ウェーハは、露光後焼成Ｓ５、露光または未露光（レジストがポジかネガかによって決まる）のレジストが除去される現像段階Ｓ６、および強い焼成Ｓ７が行われる。検査段階Ｓ８には各種の測定および検査が含まれ、本発明によれば以下にさらに説明するスキャテロメトリ段階が含まれる。ウェーハが検査に合格すれば、処理段階Ｓ９が実施される。この段階はレジストで被覆されていない基板面積部分のエッチング、生成層の被着、金属化処理、イオン注入などが含まれる。処理段階Ｓ９の後、残るレジストが剥離段階Ｓ１０で剥離され、他の層に関する処理が再開される前に最終検査段階Ｓ１１が実施される。基板が検査段階Ｓ８で不合格となった場合、直接に剥離段階Ｓ１０へ送られ、同じ処理層を焼き付ける他の試みが行われる。
【００３７】
検査段階Ｓ８では、図３に示したようなスキャテロメータが使用される。このスキャテロメータ１０は広域帯（白色光）放射光源１１を含み、これはビーム分割器１２を経てウェーハＷのテスト構造ＴＳに放射光を導く。反射された放射光はスペクトロメータ１３へ送られ、スペクトロメータ１３が反射放射光のスペクトル（波長の関数としての強さ）を測定する。このデータに関して、例えば精密結合波分析および非線形回帰により、またはシミュレートされたスペクトルのライブラリとの比較によって、検出スペクトルを生じさせた構造が再現される。一般に、再現に関して構造の全体的な形状は知られており、幾つかのパラメータはその構造を形成する工程の知識を基にして仮定されるので、その構造の僅かなパラメータがスキャテロメトリ・データから決定されるようになされるのみである。
【００３８】
図示のとおり、スキャテロメータは垂直入射スキャテロメータである。しかしながら、傾斜入射スキャテロメータを使用して同じ原理を適用できる。複数波長範囲の単一角度の反射以外に、単一波長の角度範囲の反射を測定する変形スキャテロメトリも使用できる。
【００３９】
本発明の第一の方法によれば、ウェーハＷに焼き付けられた構造は、図４に示されるような２本棒格子の繰返しを含む。格子２０は多数繰返された一対の棒部２１，２２を含む。この格子は現像後に棒部が実線のレジスト線で形成されるように焼き付けられる。このパターンはリトグラフ投影装置、とりわけ投影装置ＰＬにおけるコマ収差および照射非対称に感応し、またそのような収差の存在は焼き付けられた格子における意図された値からの内側および外側の衝撃係数Ｐｉ ，Ｐｏ の変化で明確に表される。従って、焼き付けられた格子２０のスキャテロメトリのデータは、再現処理のパラメータとして衝撃係数Ｐｉ ，Ｐｏ を有する格子を再現するために使用される。格子の他のパラメータ、例えばライン幅および形状は、焼き付け段階および／または他のスキャテロメトリ処理の知識から再現処理のために入力できる。
【００４０】
本発明の第二の方法に使用される格子構造が図５に示されている。この格子構造は六角形の単位セルを有する二次元格子であり、単位セルの各頂点に点部を有する。このパターンは、黒色点部３１の直径を白色点部３２に対して変化させる三波収差に感応する。白色点部に対する黒色点部の直径比はスキャテロメトリのデータから回復することができる。
【００４１】
本発明による第三の方法では、計算された強度が中心で下層の数およびその厚さが知られていないと常に可能であるとはいえない格子構造の再現を必要とすることなく、コマ収差を測定するための三つのテスト格子構造が使用される。
【００４２】
図６は３つの格子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を示しており、これらの格子は本発明のこの方法の一つの例で使用される。
【００４３】
図６に示されるように、格子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３はそれぞれ二本棒構造の繰返しを含む。格子Ｇ１，Ｇ２は幅ｗ１ 、ｗ２ の棒部を有して鏡像対称の関係にある。等しいライン幅の二本棒構造に比較するとＧ１，Ｇ２は等しいが逆方向の非対称性を有している。これらの格子がコマ収差のない状態で完全に焼き付けられるならば、その二つの格子が鏡像対称であるので、垂直入射スキャテロメータを使用することにより二つの格子は全体的に同じスキャテロメトリ信号Ｓ１ 、Ｓ２ を発生する。従って、コマ収差がなければ、次式を得る。
Ｓ１ −Ｓ２ ＝  ０                                            （１）
【００４４】
しかしながら僅かなコマ収差が存在すると、理想的なライン幅ｗ１ 、ｗ２ は或る量ｗだけ反対方向に変化して、次式を与える。
ｗ１ ’＝  ｗ１ ＋  ｗ
ｗ２ ’＝  ｗ２ −  ｗ                                          （２）
【００４５】
スキャテロメトリ信号が小さな収差に対して線形であると仮定すると、２つのスキャテロメトリ信号の間の差は次式で与えられる。
Ｓ１ −Ｓ２ ＝  ２ｄＳ／ｄＷ  ×  Δｗ                         （３）
【００４６】
導関数ｄＳ／ｄＷは第三の格子Ｇ３を使用して測定される。この第三の格子は、第二の格子Ｇ２に似ているが、ライン幅に僅かな非対称性を有している。第三の格子Ｇ３からのスキャテロメトリ信号Ｓ３ を格子Ｇ２からの信号Ｓ２ と比較すると、次式が得られる。
ｄＳ／ｄＷ  ＝  （Ｓ３ −Ｓ２ ）／ｄ                            （４）
【００４７】
これを数式（３）に代入すると、コマ収差により生じるライン幅変化量ｗが得られる。
Δｗ  ＝  （（Ｓ１ −Ｓ２ ）／（Ｓ３ −Ｓ２ ））  ×  ｄ／２    （５）
【００４８】
値Ｓ１ 、Ｓ２ 、Ｓ３ はさまざまな波長に関するスキャテロメトリのデータから直接に得ることができ、いずれかのコマ収差によって生じた誤差を簡単に計算できる。スキャテロメトリ応答が線形でない場合、Ｇ３に似ているが異なるｄ値を有する付加された格子によって説明できる。
【００４９】
この技術は、三波収差の測定に使用される六角形の配列構造に対しても適用することができる。
【００５０】
以上に本発明の特定の実施例を説明したが、本発明は前記の説明以外の方法で実施できることが認識されるであろう。この説明は本発明を限定するように意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による方法を遂行するために使用されるリトグラフ投影装置。
【図２】本発明の一実施例によるリトグラフ工程の系統図。
【図３】本発明による方法に使用できるスキャテロメータ。
【図４】本発明による第一の方法に使用される格子パターン。
【図５】本発明による第二の方法に使用される格子パターン。
【図６】本発明による第三の方法に使用される格子パターン。
【図１】
2004200680.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月15日(2004.1.15)
【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】
リトグラフ装置を使用して、該リトグラフ装置に存在し得る少なくとも１種類の収差に感応し、少なくとも１つの対称性を有するテスト・パターンを基板に焼き付ける段階と、
スキャテロメータを使用して、前記テスト・パターンの反射スペクトルを測定する段階と、
前記反射スペクトルから、前記リトグラフ装置に存在する前記少なくとも１種類の収差の大きさを示す情報を導き出す段階とを含む検査方法。
【請求項２】
前記テスト・パターンが二本棒格子を含む請求項１に記載された検査方法。
【請求項３】
前記収差の大きさを示す情報を導き出す段階が、前記リトグラフ装置のコマ収差を示す情報を導き出すために、パラメータとして内側および外側の衝撃係数を有する二本棒格子を再現する段階を含む請求項２に記載された検査方法。
【請求項４】
前記テスト・パターンが六角形の点配列を含む請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された検査方法。
【請求項５】
前記収差の大きさを示す情報を導き出す段階が、スポット直径を再現する段階を含み、配列の各単位セルにおける前記スポット直径の差がリトグラフ装置の三波収差を示す請求項４に記載された検査方法。
【請求項６】
前記テスト・パターンが、同じ基本的対称形状の第一、第二および第三の構造を含み、前記第一および第二の構造が、同一であるが反対方向の前記基本的対称形状からの非対称の偏りを有しており、前記第三の構造は前記第二の構造に比較して付加された非対称の偏りを有している請求項１に記載された検査方法。
【請求項７】
前記収差の大きさを示す情報を導き出す段階が、前記第一および第二の構造から得たスキャテロメトリ信号の差を、前記第三および第二の構造から得たスキャテロメトリ信号の差で割る段階を含む請求項６に記載された検査方法。
【請求項８】
前記第一、第二および第三の構造が二本棒格子であり、前記第一の構造は棒部の幅ｗ1およびｗ2を有し、ｗ1はｗ2よりも大きく、前記第二の構造は前記第一の構造の鏡像であり、また第三の構造はｗ1−ｗ2よりも小さいｄで加算および減算した棒部の幅ｗ2＋ｄおよびｗ1−ｄを有している請求項６または請求項７に記載された検査方法。
【請求項９】
前記スキャテロメータが垂直入射スキャテロメータである請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された検査方法。
【請求項１０】
放射光感応物質の層で少なくとも部分的に覆われた基板を形成する段階と、
放射装置を使用して放射光の投影ビームを形成する段階と、
断面にパターンを有する投影ビームを与えるためにパターン形成手段を使用する段階と、
放射光感応物質の層の対象部分にパターン形成した放射光のビームを投影する段階とを含むデバイス製造方法において、
前記パターンが、処理層を表すパターンと、少なくとも一つの対称性を有するテスト・パターンとを含み、該テスト・パターンが、リトグラフ装置に存在し得る少なくとも一つの他の種類の収差に感応し、また
スキャテロメータを使用して前記テスト・パターンの反射スペクトルを測定する段階と、
前記反射スペクトルから、前記リトグラフ装置に存在する前記少なくとも一つの種類の収差の大きさを示す情報を導き出す段階とをさらに含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【外国語明細書】
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