(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィプロセスを用いて１つ以上の製品フィーチャが形成された基板の画像特性を補正する方法であって、
前記基板の前記画像特性におけるエラーを測定することと、
前記測定されたエラーと、前記製品フィーチャの１つ以上の特性と、に基づいて、前記製品フィーチャの以降の形成のための補正を確定することと、
前記製品フィーチャの特性に基づいて１つ以上の重み係数を計算することと、
前記製品フィーチャの以降の形成のための前記補正を確定する際に前記重み係数を用いることと、を含み、
１つ以上の優先される方向において確定した補正を前記１つ以上の優先される方向以外の方向における補正よりも優先するように前記重み係数が動作可能である、方法。
【請求項２】
リソグラフィプロセスを用いて１つ以上の製品フィーチャが形成された基板を検査するための検査装置であって、
基板の画像特性におけるエラーを測定し、前記測定されたエラーと前記製品フィーチャの１つ以上の特性とに基づいて前記製品フィーチャの以降の形成のための補正を確定し、前記製品フィーチャ特性に基づいて１つ以上の重み係数を計算し、前記製品フィーチャの以降の形成のための前記補正を確定する際に前記重み係数を用いる、ように動作可能であり、
１つ以上の優先される方向において確定した補正を前記１つ以上の優先される方向以外の方向における補正よりも優先するように前記重み係数が動作可能である、検査装置。
【請求項３】
前記リソグラフィプロセスの１つ以上のパラメータの関数として、前記基板の前記測定したエラーのモデルを確定し、
前記１つ以上の重み係数によって重み付けした前記モデルを用いて前記１つ以上のパラメータに最適な値を推定し、
前記製品フィーチャの以降の形成のための補正の前記確定において前記推定した最適な値を用いる、ように動作可能な、請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記１つ以上の重み係数によって重み付けした前記モデルから導出されるコスト関数を最小化して、前記重み付けに従って最小トータルエラーを確定することによって、前記最適な値を推定するように動作可能な、請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記重み関数がさらに、測定された画像特性に依存する、請求項２〜４の何れか一項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記測定した画像特性が、前記基板上の特定位置における前記製品フィーチャのクリティカルディメンションであり、
前記測定したクリティカルディメンションの値が大きくなると後続の製品フィーチャの位置合わせについての前記特定位置での公差が大きくなるように前記重み係数が動作可能である、請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】
リソグラフィプロセスを用いて１つ以上の製品フィーチャが形成された基板を検査するための検査装置であって、
基板の画像特性におけるエラーを測定し、前記測定されたエラーと前記製品フィーチャの１つ以上の特性とに基づいて前記製品フィーチャの以降の形成のための補正を確定し、前記製品フィーチャ特性に基づいて１つ以上の重み係数を計算し、前記製品フィーチャの以降の形成のための前記補正を確定する際に前記重み係数を用いる、ように動作可能であり、
前記製品フィーチャが１つ以上のターゲットエリアを含み、引き続き形成される製品フィーチャが前記ターゲットエリア内に形成されるという結果を生じる確定した補正を優先するように前記重み係数が動作可能であり、
前記１つ以上のターゲットエリアが前記基板の座標系に対して傾斜し、前記製品フィーチャ特性が前記傾斜の角度を含む、検査装置。
【請求項８】
前記傾斜したターゲットエリアが細長い形状を備え、
前記重み係数が、前記座標系を前記傾斜したターゲットエリアと位置合わせし、前記傾斜したターゲットエリアの前記細長い形状に平行な方向での確定した補正を、前記傾斜したターゲットエリアの前記細長い形状に垂直な方向での補正よりも優先する、ように動作可能である、請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
エラーを測定する前記ステップが、前記基板上に形成された１つ以上の試験構造からの前記エラーを測定することを含む、請求項２〜８の何れか一項に記載の検査装置。
【請求項１０】
請求項２〜９の何れか一項に記載の検査装置と、
リソグラフィプロセスを用いて前記基板上に前記製品フィーチャを形成するためのリソグラフィツールと、
を備える、リソグラフィ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法を記述する機械読み取り可能命令の１つ以上のシーケンスを備える、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１４年１２月１８日に出願された欧州特許出願第１３１９８０５１．８号の利益を主張し、その全体が参照により本願に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、例えばリソグラフィ技法によるデバイスの製造において使用可能な検査の方法に関する。
【背景技術】
【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。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、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「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含む。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。
【０００４】
リソグラフィプロセスを監視するために、パターン形成された基板のパラメータが測定される。パラメータには例えば、パターン形成された基板内又は基板上に形成された連続する層と層との間のオーバーレイエラーや、現像された感光性レジストの臨界線幅が含まれ得る。この測定は、製品基板上及び／又は専用のメトロロジーターゲット上で実行することができる。リソグラフィプロセスで形成された顕微鏡的構造の測定を行うために、走査型電子顕微鏡及び様々な専門ツールの使用を含む様々な技法がある。専門検査ツールの高速かつ非侵襲的な形態の１つが、基板表面上のターゲットへと放射ビームを送出し、散乱又は反射したビームの特性を測定するスキャトロメータである。基板による反射又は散乱の前後のビーム特性を比較することで、基板の特性を明らかにすることができる。これは例えば、反射したビームを、既知の基板特性に関連付けた既知の測定値のライブラリに記憶されているデータと比較することによって、実行可能である。スキャトロメータには２つの主要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送出し、特定の狭い角度範囲内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、単色放射ビームを用い、散乱した放射の強度を角度の関数として測定する。
【０００５】
リソグラフィプロセスでは系統誤差（ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ  ｅｒｒｏｒ）が発生する。これらの系統誤差は、露光済みの基板上のエラーとして現れる。そのようなエラーには、オーバーレイ（層間の位置合わせ）エラーと、クリティカルディメンション（最小フィーチャサイズ）エラーが含まれる。これらのエラーを測定し、リソグラフィシステムのパラメータによってモデル化することができる。このモデルを用いてシステムパラメータの補正を行って、以降の露光における系統誤差を最小限に抑えることができる。
【０００６】
系統誤差を最小限に抑えるために使用可能である、改良された補正を遂行する方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一態様によれば、リソグラフィプロセスを用いて１つ以上の製品フィーチャが形成された基板の画像特性を補正する方法が提供される。この方法は、基板の前記画像特性におけるエラーを測定することと、測定したエラーと、製品フィーチャ（複数の製品フィーチャ）の１つ以上の特性とに基づいて、製品フィーチャの以降の形成のための補正を確定することと、を含む。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、リソグラフィプロセスを用いて１つ以上の製品フィーチャが形成された基板を検査するための検査装置が提供される。この検査装置は、基板の画像特性におけるエラーを測定し、測定したエラーと、製品フィーチャ（複数の製品フィーチャ）の１つ以上の特性とに基づいて、製品フィーチャの以降の形成のための補正を確定するように動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
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。
【００１０】
【図１】リソグラフィ装置を示す。
【図２】リソグラフィセル又はクラスタを示す。
【図３】第１のスキャトロメータを示す。
【図４】第２のスキャトロメータを示す。
【図５】本発明の一実施形態に従った補正方法を示すフローチャートである。
【図６】コンタクトホールと位置合わせした傾斜ターゲットエリアを示す。（ａ）は完全な場合であり、（ｂ）は既知の補正方法に従ったものであり、（ｃ）は本発明の一実施形態による補正方法に従ったものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による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、
放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ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、
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ＭＡ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、特定のパラメータに従って基板Ｗ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つ以上のダイを含む）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）ＰＬと、を備える。
【００１２】
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、あるいはそれらの任意の組合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。
【００１３】
支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造は、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。この支持構造は、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。支持構造は、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。支持構造は、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」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。
【００１４】
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。
【００１５】
パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。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、及びプログラマブル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、レベンソン型（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）位相シフトマスク、ハーフトーン型（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。
【００１６】
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すことができる。
【００１７】
本明細書で示すように、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、又は反射マスクを使用する）。
【００１８】
リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は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つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００１９】
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。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造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。
【００２０】
図１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、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とともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２１】
イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えていてもよい。一般に、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ及びσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサ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。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。
【００２２】
放射ビームＢは、支持構造（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形成される。マスクＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬ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ＷＴ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の経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めできる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナ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）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブル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、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマーク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メントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして既知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２３】
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。
１．ステップモードにおいては、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。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方向及び／又は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、単一静的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。
２．スキャンモードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分に投影される（すなわち単一動的露光）。支持構造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ＰＬの拡大（縮小）及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、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。
３．別のモードでは、支持構造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を移動又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、又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。
【００２４】
上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００２５】
図２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の一部を形成する。リソグラフィセルＬＣは、リソセル（ｌｉｔｈｏｃｅｌｌ）又はクラスタと呼ばれることもあり、基板に露光前プロセス及び露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これらには、レジスト層を堆積するためのスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像するためのデベロッパＤＥ、チルプレート（ｃｈｉｌｌ  ｐｌａｔｅ）ＣＨ及びベークプレート（ｂａｋｅ  ｐｌａｔｅ）ＢＫが含まれる。基板ハンドラすなわちロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り出し、それらを上記の様々なプロセス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に引き渡す。これらのデバイスは、まとめてトラックと称されることも多く、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。ＴＣＵ自体は監督制御システムＳＣＳによって制御され、ＳＣＳはリソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。従って、上記の様々な装置はスループット及び処理効率を最大化するように動作させることができる。
【００２６】
リソグラフィ装置によって露光される基板の正確かつ一貫した露光のために、露光済みの基板を検査して、連続する層と層との間のオーバーレイエラー、ラインの太さ、クリティカルディメンション（ＣＤ）等の特性を測定することが望ましい。エラーが検出されると、特に同一バッチ内の他の基板が露光されないうちに充分に迅速な検査をすぐに実行可能である場合は、後続基板の露光に対して調整を行うことができる。また、すでに露光済みの基板を歩留まり改善のために剥離して再加工するか、又は廃棄することで、不良であるとわかった基板に対する露光の実行を回避することができる。１枚の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は、良好なターゲット部分にのみ更に露光を実行することができる。
【００２７】
基板の特性を明らかにするため、特に、異なる基板又は同一基板の異なる層の特性にどのくらい層間のばらつきがあるかを明らかにするため、検査装置が用いられる。検査装置はリソグラフィ装置ＬＡ又はリソセルＬＣに一体化するか又は独立型のデバイスとすることができる。最も迅速な測定を可能とするため、検査装置は、露光されたレジスト層の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、レジストの潜像はコントラストが極めて小さい。すなわち、放射に露光されたレジスト部分と露光されていない部分との間の屈折率には極めて小さな差しかなく、また、全ての検査装置が潜像の有用な測定を行うのに充分な感度を有するわけではない。従って、測定は、露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に実行されてもよい。露光後ベークステップは、慣例的に、露光された基板に対して実行す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。この段階におけるレジストの像を半潜像（ｓｅｍｉ−ｌａｔｅｎｔ）と称することができる。また、レジストの露光部分又は非露光部分のいずれかを除去した時点で、又は、エッチング等のパターン転写ステップの後に、現像済みのレジスト像を測定することも可能である。後者の可能性は、不良の基板を再加工する可能性を抑制し、それでもなお有用な情報を与えることができる。
【００２８】
図３は、本発明において使用可能な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を備えている。反射した放射は分光検出器４に送られ、これは鏡面反射した放射のスペクトル１０（波長の関数としての強度）を測定する。このデータから、検出されたスペクトルを生じさせる構造又はプロファイルを、処理ユニットＰＵにより、例えば厳密結合波解析（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｗａｖｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）及び非線形回帰によって、又は、シミュレーションしたスペクトルのライブラリとの比較によって、図３の下部に示すように再構築することができる。一般に、再構築では、構造の概略的な形態は既知であり、構造が作成されたプロセスの知識からいくつかのパラメータが推定されるので、スキャトロメータのデータから決定すべき構造パラメータは少数だけである。そのようなスキャトロメータは、垂直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することができる。
【００２９】
図４に、本発明と共に使用可能な別のスキャトロメータを示す。このデバイスでは、放射源２が発した放射は、レンズシステム１２を用いてコリメートされ、干渉フィルタ１３及び偏光子１７を透過し、部分反射面１６によって反射され、開口数（ＮＡ）の大きい顕微鏡対物レンズ１５を介して基板Ｗ上に集束される。レンズ１５の開口数は、好ましくは少なくとも０．９であり、更に好ましくは少なくとも０．９５である。液浸スキャトロメータでは、１より大きい開口数のレンズを有する場合もある。その後、散乱スペクトルを検出するため、反射された放射は部分反射面１６を透過して検出器１８に到達する。検出器は、レンズシステム１５の焦点距離に位置する後側投影瞳面１１内に配置することができるが、この代わりに瞳面を補助光学部品（図示せず）によって検出器上に再結像することも可能である。瞳面とは、放射の半径方向位置が入射角を規定し、角度位置が放射の方位角を規定する面である。検出器は好ましくは、基板ターゲット３０の２次元角度散乱スペクトルを測定可能な２次元検出器である。検出器１８は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのアレイとすることができ、例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を用いることができる。
【００３０】
例えば入射する放射の強度を測定するために、基準ビームが用いられることが多い。これを行うため、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射すると、その一部を基準ビームとしてビームスプリッタを透過させ、基準ミラー１４に向かわせる。この基準ビームを次いで同一検出器１８の異なる部分上に、あるいは異なる検出器（図示せず）上に投影させる。
【００３１】
１組の干渉フィルタ１３を用いて、例えば２００〜３００ｎｍ等、４０５〜７９０ｎｍ又はそれ以下の範囲内で対象の波長を選択することができる。この干渉フィルタは、１組の異なるフィルタで構成するのではなく、調整可能とすることができる。干渉フィルタの代わりに格子を用いてもよい。
【００３２】
検出器１８は、単一の波長（又は狭い波長範囲）における散乱光の強度を測定するか、多数の波長でそれぞれに、もしくはある波長範囲についてまとめて強度を測定することができる。更に、検出器は、ＴＭ偏光及びＴＥ偏光の強度を別個に測定すること、及び／又はＴＭ偏光とＴＥ偏光との位相差を測定することも可能である。
【００３３】
エタンデュ（ｅｔｅｎｄｕｅ）が大きく、多数の波長を混合することができる広帯域光源（すなわち広範囲の光周波数又は波長、従って色を有するもの）を使用することも可能である。広帯域内の複数の波長は各々、Δλの帯域幅と、少なくとも２Δλ（すなわち帯域幅の２倍）の間隔とを有することが好ましい。いくつかの放射「源」は、ファイバ束を用いて分割された拡張放射源の異なる部分としてもよい。このように、角度分解した散乱スペクトルを多数の波長で並行して測定することができる。２Ｄスペクトルよりも多くの情報を含む３Ｄスペクトル（波長及び２つの異なる角度）を測定することができる。これは、より多くの情報を測定可能とするので、メトロロジプロセスのロバスト性が向上する。これについては欧州特許第１，６２８，１６４Ａ号に更に詳しく記載されている。
【００３４】
基板Ｗ上のターゲット３０は１Ｄ格子とすることができ、これは印刷されると現像後に実線のレジストラインからバーが形成される。ターゲット３０は２Ｄ格子とすることも可能であり、これは印刷されると現像後にレジストの中実の柱又はビアから格子が形成される。あるいは、バー、柱、又はビアを基板にエッチングしてもよい。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ＰＬ内の色収差に対して敏感であり、照明の対称性及びそのような収差の存在は、印刷された格子の変化として顕在化する。従って、印刷された格子のスキャトロメトリデータを用いて格子を再構築する。線幅及び形状のような１Ｄ格子のパラメータ、又は、柱もしくはビアの幅若しくは長さ若しくは形状のような２Ｄ格子のパラメータを、印刷ステップ及び／又は他のスキャトロメータプロセスの知識から、処理ユニットＰＵにより実行される再構築プロセスに入力することができる。
【００３５】
上述のように、ターゲットは基板の表面上にある。このターゲットは、多くの場合、格子における一連のライン又は２Ｄアレイにおける実質的に矩形の構造という形状である。メトロロジにおける厳密光回折理論の目的は事実上、ターゲットから反射される回折スペクトルの計算である。換言すると、ＣＤ（クリティカルディメンション）均一性及びオーバーレイメトロロジのためにターゲット形状情報を得る。オーバーレイメトロロジは、基板上の２つの層が位置合わせされているか否かを判定するために２つのターゲットのオーバーレイを測定する測定システムである。ＣＤ均一性は、リソグラフィ装置の露光システムがどれほど機能しているかを判定するために、単にスペクトルにおける格子の均一性を測定することである。具体的には、ＣＤすなわちクリティカルディメンションは、基板上に「書かれた」オブジェクトの幅であり、リソグラフィ装置が物理的に基板上に書くことができる限界である。
【００３６】
上述のスキャトロメータの１つを、ターゲット３０等のターゲット構造のモデリング及びその回折特性と組み合わせて用いて、画像特性の測定を多数の方法で実行することができる。これらの測定値を用いて、これらの画像特性における系統誤差を補正することができる。この補正を行う画像特性には、（上述のような）オーバーレイ及び／又はＣＤ、及び／又は、リソグラフィプロセスの他のいずれかの画像特性が含まれ得る。
【００３７】
そのような方法の１つは以下のステップを備えることができる。
１）試験露光の実行。試験露光には、各々がｘ及びｙの画像特性エラーを有する多数のターゲットが含まれ得る。各ターゲットについてこのエラーを測定する。試験露光は、特に補正の確定を目的として行う露光とすることができる。あるいは、以前に露光した製造ロットからの測定データを、後続のロットの補正を確定するために用いてもよい（自動化フィードバックループで）。
２）システムモデルの定義。モデルは、１つ以上のシステムパラメータの関数として、次回の露光中のターゲットにおけるエラーを記述することができる。
３）次回の露光を最適に補正する最適システムパラメータの推定。これは、システムモデルから導出されたコスト関数の最小化により実行可能である。
４）以降の露光における最適システムパラメータの使用。
【００３８】
図５は、製品フィーチャ、すなわちこのリソグラフィプロセスにより製造される製品のフィーチャの特性を考慮に入れることによって、上述の方法を改良する方法を記述するフローチャートである。
【００３９】
ステップ５００では、試験露光を実行する。試験露光は、Ｎ個のターゲット（マトリックス状である可能性がある）を含むことができ、各ターゲットは（ｘ及びｙにおいて）画像特性エラーＥｎ（ｍ）を有する。各ターゲットについてこのエラーを測定して、Ｎ個の測定ベクトルセットを得ることができる。
Ｅｎ（ｍ）＝［Ｅｎ（ｍ）ｘ；Ｅｎ（ｍ）ｙ］；ｎ＝１，．．．Ｎ
ここで、Ｅｎ（ｍ）ｘはＥｎ（ｍ）のｘ成分であり、Ｅｎ（ｍ）ｙはＥｎ（ｍ）のｙ成分である。
【００４０】
特定の実施形態では、測定されたエラーはオーバーレイエラーＥｎ（ＯＶＬ，ｍ）及び／又はＣＤエラーＥｎ（ＣＤ，ｍ）を含み得る。
Ｅｎ（ＯＶＬ，ｍ）＝［Ｅｎ（ＯＶＬ，ｍ）ｘ；Ｅｎ（ＯＶＬ，ｍ）ｙ］；及び
Ｅｎ（ＣＤ，ｍ）＝［Ｅｎ（ＣＤ，ｍ）ｘ；Ｅｎ（ＣＤ，ｍ）ｙ］；ｎ＝１，．．．，Ｎ
【００４１】
前述したように、特定の試験露光の代わりに、以前に露光した製造ロットからの測定データを用いてもよい。
【００４２】
ステップ５１０では、モデルをＥｎ（Ｐ）と定義する。これは、少なくとも１つのシステムパラメータＰの関数として、次回の露光中のターゲットＮにおけるエラーＥｎを記述する。システムパラメータＰは、（例えば）レンズについてのｋ１の調整パラメータと、動力学（サーボシステム等）のｋ２の調整パラメータと、を含む。一般に、ｋ１＋ｋ２＜＜Ｎである。
【００４３】
オーバーレイ及び／又はＣＤを補正する特定の実施形態について、モデルは以下の通りである。
オーバーレイエラー：Ｅｎ（ＯＶＬ）（Ｐ）、パラメータＰ＝〔Ｐ１，．．．，ＰＫ〕
ＣＤエラー：Ｅｎ（ＣＤ）（Ｐ）、パラメータＰ＝〔Ｐ１，．．．，ＰＫ〕
【００４４】
ステップ５２０では、製品フィーチャ特性を評価して、モデルのための重み係数Ｗｎに変換する。製品フィーチャ特性は（例えば）、要素（ライン、エリア、又は構造等）の方向もしくは角度、要素の位置、又は製品内の特定エリアに関連したいずれかのフィーチャを含み得る。重み係数は、ツールの限界のために望ましい特性のような好適な特性を考慮に入れることができる。一例として、リソグラフィ装置は、ある方向（例えばｘ方向）では、別の方向（例えばｙ方向）よりも補正機能が限定されることがある。重み係数は、ｙ方向の補正を優先することによって、このステップ中にこれを考慮に入れることができる。明らかに、ステップ５２０はこの方法の他のステップよりも先に実行され得る。
【００４５】
特にオーバーレイ及びＣＤに関して、重み係数Ｗｎ（ＯＶＬ）及びＷｎ（ＣＤ）は、製品フィーチャ特性及び／又は好適な特性から決定される。
【００４６】
ステップ５３０では、システムパラメータＰを推定することで、次回の露光に最適な画像特性補正を得る。最適な補正は、コスト関数に従って最小トータルエラーを与えるように計算された補正とすればよい。コスト関数はステップ５２０で計算した重み係数を含む。このようにして、この推定中に製品フィーチャ特性を考慮に入れる。
【００４７】
例えば、コスト関数の最小値Ｊｍｉｎ（Ｐｏｐｔ）を与えるＰの値を計算する。
Ｊｍｉｎ（Ｐｏｐｔ）＝ＭｉｎｐＪ（Ｅｎ（ｍ）；Ｅｎ（Ｐ）＊Ｗｎ）
【００４８】
一実施形態では、コスト関数は最小二乗アルゴリズムとして実現可能である。
Ｊ（Ｐｏｐｔ＝Ｐ）＝Ｍｉｎ（Σｎ＝１，．．．，Ｎ｛［Ｅｎ（Ｐ）−Ｅｎ（ｍ）］Ｔ＊Ｗｎ｝２）；Ｗｎ＝［Ｗｎ，ｘ；Ｗｎ，ｙ］
【００４９】
再びオーバーレイ及びＣＤの具体例について検討し、双方を共に最小化する（個別の最小化が可能である）と、コスト関数は以下のようになる。
Ｊ（Ｐｏｐｔ＝Ｐ）＝Ｍｉｎ（Σｎ＝１，．．．，Ｎ（｛［Ｅｎ（ＯＶＬ）（Ｐ）−Ｅｎ（ＯＶＬ，ｍ）］Ｔ＊Ｗｎ（ＯＶＬ）｝２＋｛［Ｅｎ（ＣＤ）（Ｐ）−Ｅｎ（ＣＤ，ｍ）］Ｔ＊Ｗｎ（ＣＤ）｝２））；
Ｗｎ（ＯＶＬ）＝［Ｗｎ，ｘ（ＯＶＬ）；Ｗｎ，ｙ（ＯＶＬ）］；Ｗｎ（ＣＤ）＝［Ｗｎ，ｘ（ＣＤ）；Ｗｎ，ｙ（ＣＤ）］
【００５０】
ステップ５４０では、次回の又は以降の露光中に、計算した最適システムパラメータを用いる。
【００５１】
重み係数に変換することができる製品フィーチャ特性の一例として、例えば、オーバーレイ補正において後続のフィーチャを製品フィーチャに位置合わせするのに役立つ、製品フィーチャの形状及び／又は角度に関連した特性が挙げられる。極めて具体的な例では、製品フィーチャがｘ及びｙ方向に対して傾斜させたターゲットエリアを含み、この傾斜の角度を製品フィーチャ特性とすることができる。このように傾斜させたターゲットエリアは、いくつかのＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリ）構造で見ることができる。
【００５２】
図６は、そのような傾斜させたターゲットエリア構造を示す。これは、ゲートライン６２０間に、（ｘ軸に対して）角度φに傾けた傾斜ターゲットエリア６１０を備える。各傾斜ターゲットエリア６１０上にコンタクトホール６３０がある。傾斜ターゲットエリア６１０はメモリ構造のアクティブエリアとすることができ、この上に、このアクティブエリアにビットラインを接続するコンタクトホール６３０が印刷されている。このような構造では、コンタクトホール６３０の実際の位置は、傾斜ターゲットエリア６１０に対する位置に比べて重要度が低い。主な判断基準は、コンタクトホール６３０と傾斜ターゲットエリア６１０との重複を最大にすることである（コンタクトホール６３０が逸れて２つのゲートライン６２０の一方に近付き過ぎないようにする）。
【００５３】
図６（ａ）は、各コンタクトホール６３０が対応する傾斜ターゲットエリア６１０の中央に位置合わせされ、ゲートライン６２０の各々に対して等距離であり、オーバーレイエラーがゼロである理想的なケースを示す。しかしながら、このような理想的なケースは現実的でない。
【００５４】
図６（ｂ）は、製品フィーチャ特性に基づく重み付けを行わないエラー補正を使用することによって得られた例を示す。結果として、フィールド全体でオーバーレイエラーに対するコスト関数は最小化されている。コンタクトホール６３０の位置の補正は全方向であり、従ってコンタクトホール６３０及び傾斜ターゲットエリア６１０のオーバーレイは最適化されていない。
【００５５】
図６（ｃ）は、本発明の一実施形態に従った方法を用いた例を示す。ここでは、傾斜ターゲットエリア６１０に垂直な方向のエラーは最小限に抑えられ、傾斜ターゲットエリア６１０に平行な方向のエラーは重要度が低いと考えられる。結果として、コンタクトホール６３０は傾斜ターゲットエリア６１０と良好な位置合わせが維持される傾向がある。これを実行するには、あらゆるエラーが傾斜ターゲットエリア６１０に垂直な方向になるコスト関数の解よりも、あらゆるエラーが傾斜ターゲットエリア６１０に平行な方向になるコスト関数の解の方を優先する重み係数Ｗｎを適用すればよい。重み係数は、傾斜したフィーチャに対して垂直及び平行な方向の座標変換を適用することでこれを達成することができる。
Ｗｎ＝＊Ｗ’ｎ；ここでＲ＝［ｃｏｓφ−ｓｉｎφ；ｓｉｎφｃｏｓφ］及びＷ’ｎ，ｘ＜＜Ｗ’ｎ，ｙ
【００５６】
代替案として、極座標系を使用することも可能である。
【００５７】
傾斜角からｙオフセットプロファイルを導出する別の方法は、測定したｘ残余（ｒｅｓｉｄｕａｌ）にタンジェントφを乗算することを含み得る。
【００５８】
この代わりに又はこれと組み合わせて、製品フィーチャ特性は、いくつかの領域を含むプロファイルに関連する場合がある。これらの領域を考慮に入れるには、重み係数を、ｎ（ｎは領域と相関する）に依存させればよい。
【００５９】
更に、重み係数を、測定したパラメータに依存させることも可能である。あるフィールド位置において測定したＣＤが大きくなると、その位置で許容されるオーバーレイ公差が大きくなり得る。これは、Ｅｎ（ＣＤ，ｍ）が大きくなるとＷｎ（ｏｖｌ）がわずかに低下し得ることを意味する。
【００６０】
傾斜させていないターゲットエリアの場合は、ｘエラーをｙ補正で補償することは不可能であることに留意すべきである。しかしながら、アクチュエータがｘとｙとの連結を有する場合、ポイントでなくラインに対する最適化はなお利点を有し得る。これは、ｙ制御を犠牲にして、より厳しい制御ｘを可能とする。
【００６１】
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を理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、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の製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「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が、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、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及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及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。
【００６２】
光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。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作成された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層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
【００６３】
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）及び極端紫外線光（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。
【００６４】
「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、又はその組合せを指すことができる。
【００６５】
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つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００６６】
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】
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【図６】
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