(57)【要約】  クリティカルディメンション（ＣＤ）または露光ドーズなどのクリティカルディメンション関連特性を決定する方法。リソグラフィプロセスにおいてリソグラフィ装置を用いてウェーハを処理してそれぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する周期ターゲットをウェーハ上に生成する。各ターゲットを照明する。ターゲットによって散乱された放射の強度を測定する。各格子を画像から認識および抽出する。差動信号を決定する。その後、差動信号、ＣＤバイアスおよび差動信号がこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比においてゼロに近似するという知識に基づいてＣＤまたは露光ドーズなどのＣＤ関連特性を決定する。決定されたクリティカルディメンション関連特性を用いて後続のウェーハのリソグラフィ処理においてリソグラフィ装置を制御する。２つのＣＤバイアスのみを用いるために、較正ステップは、「ゴールデンウェーハ」（すなわち、基準ウェーハ）上の測定値を用いて既知のＣＤを有するＣＤ対の各々に対する強度勾配を決定することができる。あるいは、較正は、ＣＤに対する強度勾配の感度のシミュレーションに基づいてもよい。【選択図】図８
2016523378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィプロセスによって生成される構造のクリティカルディメンション関連特性を決定する方法であって、前記方法は、
（ａ）それぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する少なくとも２つの周期ターゲットの各々を放射によって照明するステップと、
（ｂ）前記少なくとも２つのターゲットによって散乱された放射のそれぞれの強度を測定するステップと、
（ｃ）前記測定した強度から差動信号を決定するステップと、
（ｄ）前記差動信号および少なくとも２つのクリティカルディメンションバイアスに基づいて、かつ前記差動信号がこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比においてゼロに近似するという知識に基づいて、前記クリティカルディメンション関連特性を決定するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記放射の強度を測定するステップ（ｂ）は、散乱放射の少なくとも１つの非ゼロ次数の強度を測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記照明するステップ（ａ）は、前記周期ターゲットの周期性の方向に対して照明放射の少なくとも２つの異なる偏光方向を使用することを含み、前記放射の強度を測定するステップ（ｂ）は、前記偏光方向の各々に対するゼロ次散乱放射の強度を測定することを含み、前記測定した強度から差動信号を決定するステップ（ｃ）は、異なる偏光方向に対する測定した強度間の差に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ａ）では、それぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する少なくとも３つのターゲットが照明され、前記ステップ（ｂ）では、少なくとも３つのそれぞれの強度が測定され、前記ステップ（ｄ）では、前記クリティカルディメンション関連特性を決定することは、前記少なくとも３つのクリティカルディメンションバイアスに基づく、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
既知のクリティカルディメンションを有する少なくとも２つのターゲットによって散乱された放射のそれぞれの測定した強度から差動信号を決定することによって前記クリティカルディメンション関連特性に対する前記差動信号の応答を決定するための較正ステップをさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
クリティカルディメンションに対する前記差動信号の感度のシミュレーションによって前記クリティカルディメンション関連特性に対する前記差動信号の応答を決定するための較正ステップをさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
リソグラフィプロセスによって生成される構造のクリティカルディメンション関連特性を決定するための検査装置であって、前記検査装置は、
それぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する少なくとも２つの周期ターゲットの各々を放射によって照明する照明システムと、
前記少なくとも２つのターゲットによって散乱された放射のそれぞれの強度を測定する検出システムと、
前記測定した強度から差動信号を決定し、かつ前記差動信号および少なくとも２つのクリティカルディメンションバイアスに基づいてかつ前記差動信号がこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比においてゼロに近似するという知識に基づいて前記クリティカルディメンション関連特性を決定するプロセッサと
を備える、検査装置。
【請求項８】
前記検出システムは、散乱放射の少なくとも１つの非ゼロ次数の強度を測定することによって放射の強度を測定する、請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
前記照明システムは、前記周期ターゲットの周期性の方向に対して照明放射の少なくとも２つの異なる偏光方向を使用し、前記検出システムは、前記偏光方向の各々に対するゼロ次散乱放射の強度を測定することによって放射の強度を測定し、前記プロセッサは、前記異なる偏光方向に対する測定した強度間の差に基づいて前記測定した強度から差動信号を決定する、請求項７に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記照明システムは、それぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する少なくとも３つのターゲットを照明し、前記検出システムは、少なくとも３つのそれぞれの強度を測定し、前記プロセッサは、前記少なくとも３つのクリティカルディメンションバイアスに基づいて前記クリティカルディメンション関連特性を決定する、請求項７〜９のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１１】
前記プロセッサは、前記クリティカルディメンション関連特性に対する前記差動信号の較正応答を用いて前記クリティカルディメンション関連特性を決定する、請求項７〜９のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記クリティカルディメンション関連特性に対する前記差動信号のシミュレーション応答を用いて前記クリティカルディメンション関連特性を決定する、請求項７〜９のいずれかに記載の検査装置。
【請求項１３】
リソグラフィプロセスを用いて一連の基板にデバイスパターンが適用されるデバイスを製造する方法であって、前記方法は、前記基板のうちの少なくとも１つを用いると共に請求項１〜６のいずれかに記載の方法を用いて前記リソグラフィプロセスによって生成される構造のクリティカルディメンション関連特性を決定することと、前記クリティカルディメンション関連特性を決定する方法の結果に従って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とを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
[0001]  本願は、２０１３年６月１２日に出願した米国仮出願第６１／８３４，１０５号の優先権を主張し、その全体を本願に参考として組み込む。
【０００２】
[0002]  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における瞳面検出または暗視野スキャトロメトリで使用できるリソグラフィプロセスによって生成される構造のクリティカルディメンション（ＣＤ）またはドーズなどのクリティカルディメンション関連特性を決定するための方法および装置に関し、かつリソグラフィ技術を用いてデバイスを製造する方法に関する。
【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上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、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用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニング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。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、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。
【０００４】
[0004]  リソグラフィプロセスにおいて、例えばプロセス制御および検証のために生成される構造の測定を行うことが望ましいことが多い。そのような測定を行うために様々なツールとしては、クリティカルディメンション（ＣＤ）を測定するために用いられることが多い走査電子顕微鏡並びにリソグラフィ装置のＣＤ、オーバーレイ（デバイス内の２層のアライメントの精度）およびデフォーカスを測定するための他の専用ツールが知られている。近年、様々な形態のスキャトロメータがリソグラフィ分野での使用のために開発されてきた。これらのデバイスは、ターゲットの対象となる特性を決定することができる「スペクトル」を得るために放射ビームをターゲットに誘導して散乱放射の１つ以上の特性（例えば、波長の関数として単一の反射角の強度、反射角の関数として１つ以上の波長の強度または反射角の関数としての偏光）を測定する。対象となる特性の決定は、様々な技術、例えば、厳密結合波分析または有限要素方法などの反復手法によるターゲット構造の再構成、ライブラリ検索および主成分分析によって行うことができる。
【０００５】
[0005]  従来のスキャトロメータによって使用されるターゲットは、比較的に大きい、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、格子は充填されていない(underfilled)）。これは無限大としてみなすことができるため、ターゲットの数学的再構成を簡略化する。しかしながら、スクライブレーンではなく例えばプロダクトフィーチャの中に位置決めされるようにターゲットのサイズを例えば１０μｍ×１０μｍ以下に縮小するために、格子が測定スポットより小さいメトロロジが提案されている（すなわち、格子が過剰充填されている(overfilled)）。一般的に、このようなターゲットは、ゼロ次回折（鏡面反射に該当する）が遮断されて高次のみが処理される暗視野スキャトロメトリを用いて測定される。
【０００６】
[0006]  回折次数の暗視野検出を用いる回折ベースのオーバーレイは、より小さいターゲット上のオーバーレイ測定を可能にする。これらのターゲットは、照明スポットより小さく、ウェーハ上のプロダクト構造で囲うことができる。複数のターゲットを１つの画像で測定することができる。
【０００７】
[0007]  公知のメトロロジ技術では、オーバーレイ測定結果は、ある状況下でターゲットを二回測定する間、ターゲットを回転または照明モードもしくは結像モードを変更して−１次および＋１次回折強度を別々に得ることによって取得することができる。所定の格子に対するこれらの強度を比較することによって、格子内の非対称性の測定を提供する。
【０００８】
[0008]  高度なリソグラフィプロセスは歩留りの向上および制御のために高品質のＣＤメトロロジを必要とする。この技術は、測定下でスペクトル応答の理論モデリングによって正確なＣＤ情報を非破壊的および迅速に取り出す能力により、高度の技術ノードにおいて有用である。光学ＣＤメトロロジは、ＣＤ、膜厚並びに実数および虚数の屈折率ｎおよびｋなどのデバイススタックおよびフィッティングパラメータを説明する明解なモデルを必要とする。モデルにおける最も一般的な前提は、光学特性の非変動性である。しかしながら、光学特性がウェーハにわたってウェーハ間またはロット間で変化する場合、このモデリングされていない光学変動がＣＤ精度に影響を与えて誤った警報を発し得る。さらに、フィルムスタックがより複雑になる一方、モデルにおいてより大きい数の浮遊パラメータが必要となる。モデルにおいて浮遊するパラメータが多いほど、浮遊パラメータの相関によってＣＤ精度および正確さを失う可能性が高い。
【０００９】
[0009]  現在のスキャトロメトリベースのＣＤメトロロジに対して、以下の問題が明らかである：モデルにおける浮遊パラメータのクロストーク、堆積温度などのプロセス安定性による光学特性の変動、ＣＤスキャトロメトリターゲットのサイズが大きすぎる（通常、約４０μｍ×４０μｍ）ことによるインダイ(in-die)性能の欠如、ＣＤの長い算出時間、およびスキャトロメータ設定レシピを生成するためにかかる多大な時間。
【００１０】
[0010]  オーバーレイ、フォーカスおよびレンズ収差などのリソグラフィプロセスの特定のパラメータを測定するために差分手法を用いることができる。差分手法は、レシピ生成の負担を軽減しかつスキャトロメータのスポットサイズより小さいターゲットを可能にするために役立つ。差分手法は、差動信号が処理動作点でゼロである（に近い）ことを必要とする。これは、下位スタックの変動により、信号の効果的なコモンモード抑制のために必要である。差分手法の１つの使い方としては、プロセスが最適な動作点からずれているときに非対称となるターゲットを設計することである。ターゲット非対称性は、スキャトロメトリ信号における高次回折を測定することによって検出することができる。オーバーレイおよび非対称フォーカスターゲットがその例である。差分手法の別の使い方としては、最適動作点では同じであるが特定の処理パラメータに応じてずれるターゲット対を設計することである。収差感応性のターゲット対がその例である。
【００１１】
[0011]  差動信号がＣＤ変動によって左右されて、リソグラフィプロセスにおける現像後検査およびエッチ後検査ステップに適用できる、ターゲットが利用できない問題がある。
【発明の概要】
【００１２】
[0012]  ＣＤ測定において上記で特定した問題の少なくとも一部を解決してＣＤおよびドーズの測定を改善することが望ましい。さらに、これが暗視野画像ベースの技術を用いて測定することができる小さいターゲット構造に適用できる場合は大きな利点となる。
【００１３】
[0013]  第１態様によると、リソグラフィプロセスによって生成される構造のクリティカルディメンション関連特性を決定する方法が提供される。この方法は、（ａ）それぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する少なくとも２つの周期ターゲットの各々を放射によって照明することと、（ｂ）少なくとも２つのターゲットによって散乱された放射のそれぞれの強度を測定することと、（ｃ）測定した強度から差動信号を決定することと、（ｄ）差動信号および少なくとも２つのクリティカルディメンションバイアスに基づいて、かつ差動信号がこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比においてゼロに近似するという知識に基づいて、クリティカルディメンション関連特性を決定することとを含む。
【００１４】
[0014]  第２態様によると、リソグラフィプロセスによって生成される構造のクリティカルディメンション関連特性を決定するための検査装置が提供される。照明システムは、それぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する少なくとも２つの周期ターゲットの各々を放射によって照明するように構成される。検出システムは、少なくとも２つのターゲットによって散乱された放射のそれぞれの強度を測定するように構成される。プロセッサは、測定した強度から差動信号を決定し、かつ差動信号および少なくとも２つのクリティカルディメンションバイアスに基づいてかつ差動信号がこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比においてゼロに近似するという知識に基づいてクリティカルディメンション関連特性を決定するように構成される。
【００１５】
[0015]  第３態様によると、リソグラフィプロセスを用いて一連の基板にデバイスパターンが適用されるデバイスを製造する方法が提供される。この方法は、基板のうちの少なくとも１つを用いると共に第１態様による方法を用いてリソグラフィプロセスによって生成される構造のクリティカルディメンション関連特性を決定することと、クリティカルディメンション関連特性を決定する方法の結果に従って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とを含む。
【００１６】
[0016]  本発明のさらなる特徴および利点、ならびに本発明の様々な実施形態の構造および動作を、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。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たい。このような実施形態は、本明細書では例示のためにのみ提示されている。本明細書に含まれる教示に基づき、当業者には追加の実施形態が明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
[0017]  本明細書に組み込まれかつ本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を図示し、さらに、記述とともに本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成して使用できるように役立つ。
【図１】[0018]  図１は、本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0019]  図２は、本発明のある実施形態によるリソグラフィックセルまたはクラスタを示す。
【図３（ａ）】[0020]  図３（ａ）は、照明アパーチャの第１対を用いる本発明の実施形態によるターゲットの測定に使用する暗視野スキャトロメータの概略図を含む。
【図３（ｂ）】[0020]  図３（ｂ）は、所定の照明方向に対するターゲット格子の回折スペクトルの詳細を含む。
【図３（ｃ）】[0020]  図３（ｃ）は、回折ベースのオーバーレイ測定のためにスキャトロメータを使用するときにさらなる照明モードを提供する照明アパーチャの第２対を含む。
【図３（ｄ）】[0020]  図３（ｄ）は、アパーチャの第１対および第２対を組み合わせた照明アパーチャの第３対を含む。
【図４】[0021]  図４は、多数の格子ターゲットの既知の形態および基板上の測定スポットの輪郭を示す。
【図５】[0022]  図５は、図３のスキャトロメータで得られた図４のターゲットの画像を示す。
【図６】[0023]  図６は、一次回折強度対ＣＤのグラフである。
【図７】[0024]  図７は、一次回折強度の勾配対ＣＤのグラフである。
【図８】[0025]  図８は、例示的実施形態によるＣＤを決定しかつドーズ制御を行う方法のフローチャートである。
【図９ａ】[0026]  図９ａは、例示的実施形態による多数の格子ターゲットと共に基板上の測定スポットの輪郭を示す。
【図９ｂ】[0026]  図９ｂは、例示的実施形態による多数の格子ターゲットと共に基板上の測定スポットの輪郭を示す。
【図９ｃ】[0026]  図９ｃは、例示的実施形態による多数の格子ターゲットと共に基板上の測定スポットの輪郭を示す。
【図１０】[0027]  図１０は、較正を用いてその後２つのターゲットを用いてＣＤを決定する、例示的実施形態による方法のフローチャートである。
【図１１】[0028]  図１１は、水平格子および垂直格子に対するＣＤ対露光ドーズのグラフである。
【図１２ａ】[0029]  図１２ａは、例示的実施形態による、多数の水平および垂直格子ターゲットと共に基板上の測定スポットの輪郭を示す。
【図１２ｂ】[0029]  図１２ｂは、例示的実施形態による、多数の水平および垂直格子ターゲットと共に基板上の測定スポットの輪郭を示す。
【図１３】[0030]  図１３は、一次（またはそれ以上の次数の）散乱放射の強度の測定を用いる、例示的実施形態による方法のフローチャートである。
【図１４】[0031]  図１４は、異なる偏光瞳画像の減算を測定法として用いてリソグラフィ品質を決定する方法の動作を示す。
【図１５】[0031]  図１５は、異なる偏光瞳画像の減算を測定法として用いてリソグラフィ品質を決定する方法の動作を示す。
【図１６】[0032]  図１６は、格子品質信号対ＣＤのグラフである。
【図１７】[0033]  図１７は、格子品質信号の勾配対ＣＤのグラフである。
【図１８】[0034]  図１８は、ゼロ次散乱放射の強度の測定を用いる、例示的実施形態による方法のフローチャートである。
【図１９】[0035]  図１９は、格子品質の二重差動の決定の概観を示す。
【００１８】
[0036]  本発明の特徴および利点は、これらの図面と併せて以下に記載される詳細な説明からより明らかになるであろう。図面において、同じ参照記号は、全体を通じて対応する要素を特定する。図面において、同じ参照番号は、基本的に、同一の、機能的に同様な、および／または構造的に同様な要素を示す。ある要素が初めて登場する図面は、対応する参照番号における左端の数字によって示される。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[0037]  本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される（１つ以上の）実施形態は本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は開示される（１つ以上の）実施形態に限定されない。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００２０】
[0038]  説明される（１つ以上の）実施形態、および明細書中の「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的な実施形態」等への言及は、説明される（１つ以上の）実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含み得ることを示すが、必ずしもすべての実施形態がその特定の特徴、構造、または特性を含んでいなくてもよい。また、かかる表現は、必ずしも同じ実施形態を指すものではない。また、特定の特徴、構造、または特性がある実施形態に関連して説明される場合、かかる特徴、構造、または特性を他の実施形態との関連においてもたらすことは、それが明示的に説明されているか否かにかかわらず、当業者の知識内のことであると理解される。
【００２１】
[0039]  本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらのあらゆる組合せにおいて実施され得る。本発明の実施形態はまた、機械可読媒体に記憶され、１つまたは複数のプロセッサにより読み出され実行され得る命令として実施されてもよい。機械可読媒体は、機械（例えばコンピュータデバイス）によって読み取りが可能な形態で情報を記憶または送信するためのあらゆるメカニズムを含み得る。例えば、機械可読媒体は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、または電気、光、音、もしくはその他の形態の伝搬信号などを含み得る。また、本明細書において、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令が何らかの動作を行うと説明されることがある。しかし、そのような説明は単に便宜上のものであり、かかる動作は実際には、コンピュータデバイス、プロセッサ、コントローラ、またはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスによるものであることが理解されるべきである。
【００２２】
[0040]  このような実施形態をより詳細に説明する前に、本発明の実施形態が実施され得る例示的な環境を提示することが有益である。
【００２３】
[0041]  図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば、紫外線または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築され、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サポートまたはサポート構造（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を保持するように構築され、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に付け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）上に投影するように構成された投影システム（例えば、反射型投影レンズシステム）ＰＳとを備える。
【００２４】
[0042]  照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
【００２５】
[0043]  パターニングデバイスサポートは、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、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、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サポートは、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。パターニングデバイスサポートは、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
【００２６】
[0044]  本明細書において使用される「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作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、その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内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
【００２７】
[0045]  パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、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パネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
【００２８】
[0046]  本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
【００２９】
[0047]  本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
【００３０】
[0048]  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つ以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
【００３１】
[0049]  また、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満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、マスクと投影システムとの間）に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。
【００３２】
[0050]  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。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、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含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
【００３３】
[0051]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。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（通常、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。さらに、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といったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００３４】
[0052]  放射ビームＢは、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射して、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を通り抜けた後、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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２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−Ｄエンコーダまたは静電容量センサ）を使って、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、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）を使い、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、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部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って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。
【００３５】
[0053]  パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用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、複数のダイがパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に設けられている場合、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。小さいアライメントマーカは、デバイスフィーチャの中のダイ内に含まれてもよく、この場合、マーカはできる限り小さくて隣接するフィーチャと異なる結像または処理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を以下にさらに説明する。
【００３６】
[0054]  例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
【００３７】
[0055]  １．ステップモードにおいては、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００３８】
[0056]  ２．スキャンモードにおいては、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けら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サポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率およ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。
【００３９】
[0057]  ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといった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適用することができる。
【００４０】
[0058]  上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
【００４１】
[0059]  リソグラフィ装置ＬＡは、２つのテーブルＷＴａおよびＷＴｂ並びに露光ステーションおよび測定ステーションの２つのステーションを有するいわゆるデュアルステージ型である。この２つのステーションの間でテーブルを交換することができる。一方の基板テーブル上の１つの基板を露光ステーションで露光している間、別の基板を測定ステーションにおけるもう一方の基板テーブル上にロードすることができ、様々な準備工程を実行することができる。準備工程は、レベルセンサＬＳを用いて基板の表面制御をマッピングすることと、アライメントセンサＡＳを用いて基板上のアライメントマーカの位置を測定することとを含んでよい。これによって装置のスループットの大幅な増加を可能にする。基板テーブルが測定ステーションおよび露光ステーションにあるときにその位置を位置センサＩＦによって測定することができない場合、基板テーブルの位置を両方のステーションで追跡できるように第２位置センサを設けてもよい。
【００４２】
[0060]  図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセルまたはクラスタと呼ばれることもあって基板上の露光前および露光後処理を行う装置も含むリソグラフィックセルＬＣの一部を形成する。従来、これらの装置は、レジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光レジストを展開させるデベロッパＤＥ、冷却プレートＣＨおよびベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラまたはロボットＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１およびＩ／Ｏ２から基板を持ち上げてその基板を異なる処理装置間で移動させ、その後リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに運ぶ。トラックと総称することが多いこれらのデバイスは、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監視制御システムＳＣＳによって制御されるトラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。したがって、異なる装置を動作させてスループットおよび処理効率を最大化することができる。
【００４３】
[0061]  暗視野メトロロジの例は、国際公開第２００９／０７８７０８号および国際公開第２００９／１０６２７９号に記載されており、その全体を本願に参考として組み込む。米国特許出願公開第２０１１／００２７７０４号明細書、米国特許出願公開第２０１１／００４３７９１号明細書および米国特許出願公開第２０１２／０１２３５８１号明細書には、技術の更なる発展について記載されている。これらの出願内容全体も本願に参考として組み込む。
【００４４】
[0062]  本発明の実施形態での使用に適した暗視野メトロロジ装置を図３（ａ）に示している。ターゲット格子Ｔおよび回折光線については、図３（ｂ）により詳細に示している。暗視野メトロロジ装置は、スタンドアロンのデバイスであっても、または（例えば、測定ステーションにおける）リソグラフィ装置ＬＡもしくはリソグラフィセルＬＣのいずれかに組み込んでもよい。装置にわたっていくつかの分岐を有する光軸を点線Ｏで表している。この装置では、放射源１１（例えば、キセノンランプ）によって放出される光は、レンズ１２，１４および対物レンズ１６を含む光学システムによってビームスプリッタ１５を介して基板Ｗ上に誘導される。これらのレンズは、４Ｆ構成の二重シーケンスで配置される。基板画像を検出器に提供すると同時に空間周波数フィルタリングのために中間瞳面へのアクセスが可能であれば、異なるレンズ構成を用いてもよい。したがって、基板に入射する放射の角度範囲は、基板平面（ここでは、（共役）瞳面と呼ぶ）の空間スペクトルを示す平面の空間強度分布を規定することによって選択することができる。特に、これは、対物レンズ瞳面の逆投影画像である平面において、適した形のアパーチャプレート１３をレンズ１２とレンズ１４との間に挿入することによって行うことができる。図示した例では、アパーチャプレート１３は、１３Ｎおよび１３Ｓと表示された異なる形を有し、異なる照明モードの選択を可能にする。本実施形態における照明システムは、オフアクシス照明モードを形成する。第１照明モードでは、アパーチャプレート１３Ｎは、説明の便宜上「北」と示した方向からオフアクシスを提供する。第２照明モードでは、アパーチャプレート１３Ｓを用いて同様の照明ではあるが「南」と表示した反対の方向から照明を提供する。異なるアパーチャを用いて他の照明モードも可能である。所望の照明モード外の不必要な光は所望の測定信号を妨げるので、瞳面の残りの部分は暗いことが望ましい。
【００４５】
[0063]  図３（ｂ）に示すように、ターゲット格子Ｔは、対物レンズ１６の光軸Ｏと垂直である基板Ｗに配置される。軸Ｏに対してずれた角度から格子Ｔに衝突する照明光線Ｉは、ゼロ次光線（実線Ｏ）および２つの一次光線（点鎖線＋１および二点鎖線−１）を生じさせる。過剰充填された小さいターゲット格子では、これらの光線は、メトロロジターゲット格子Ｔおよび他のフィーチャを含む基板の領域を網羅する多数の平行光線のうちの一光線にすぎないことを忘れてはならない。プレート１３内のアパーチャは有限幅（有用な量の光を受け入れるために必要な幅）を有するため、入射光線Ｉは実際にはある範囲の角度を占め、回折光線０および＋１／−１は多少広がる。小さいターゲットの点広がり関数によると、各次数＋１および−１は、図示するように単一の理想的な光線ではなくある範囲の角度にわたって更に広がる。対物レンズに入る一次光線が中心の光軸と近接して並ぶように格子ピッチおよび照明角度を設計または調整できることに留意されたい。図３（ａ）および図３（ｂ）に示す光線は、単に図の中でより容易に区別できるようにするために多少軸から外れて示されている。
【００４６】
[0064]  基板Ｗ上のターゲットによって回折される少なくとも０および＋１次数は、対物レンズ１６によって集められてビームスプリッタ１５へと戻るように誘導される。図３（ａ）を再び参照すると、北（Ｎ）および南（Ｓ）と表示された正反対のアパーチャを示すことによって第１照明モードおよび第２照明モードの両方を示している。入射光線Ｉが光軸の北側からの場合、すなわち、アパーチャプレート１３Ｎを用いて第１照明モードが適用された場合、＋１（Ｎ）と表示された＋１回折光線が対物レンズ１６に入る。反対に、アパーチャプレート１３Ｓを用いて第２照明モードが適用された場合、−１回折光線（−１（Ｓ））と表示）がレンズ１６に入る。
【００４７】
[0065]  第２ビームスプリッタ１７が、回折ビームを２つの測定分岐に分ける。第１測定分岐では、光学システム１８が、ゼロ次および一次回折ビームを用いてターゲットの回折スペクトル（瞳面画像）を第１センサ１９（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）上に形成する。各回折次数はセンサ上の異なる箇所に当たり、それによって画像処理は次数を対比することができる。センサ１９によって捉えられる瞳面画像を用いてメトロロジ装置の焦点を合わせること、および／または一次ビームの強度測定を標準化することができる。
【００４８】
[0066]  第２測定分岐では、光学システム２２および２２が、基板Ｗ上のターゲットの画像をセンサ２３（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）上に形成する。第２測定分岐では、開口絞り２１が、瞳面と共役な面に設けられる。開口絞り２１は、センサ２３上に形成されたターゲットの画像が−１または＋１一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妨げるように機能する。センサ１９および２３によって捉えられた画像は、画像処理プロセッサおよびコントローラＰＵに出力され、その機能は、行われる特定のタイプの測定によって決まる。「画像」という用語はここでは広い意味で用いられることに留意されたい。そのような格子線の画像、−１および＋１次数のうちの１つのみが存在する場合には形成されない。
【００４９】
[0067]  図３に示すアパーチャプレート１３および視野絞り２１の特定の形は単なる例である。本発明の別の実施形態では、ターゲットのオンアクシス照明が使用され、オフアクシスアパーチャを有する開口絞りは実質的に一次回折光のみをセンサへと通過させるために使用される。さらなる別の実施形態では、一次ビームの代わりまたはそれに加えて、二次、三次およびそれ以上の次数のビーム（図３に図示せず）を測定に用いることができる。
【００５０】
[0068]  照明をこれらの異なるタイプの測定に適合させるために、アパーチャプレート１３は、所望のパターンを所定の位置に置くように回転するダイスの周りに形成された多数のアパーチャパターンを含んでよい。代替的にまたはそれに加えて、同じ効果を得るためにプレート１３のセットを設けて交換してもよい。変形可能なミラーアレイまたは透過型空間光変調器などのプログラマブル照明デバイスを用いることもできる。移動ミラーまたはプリズムは、照明モードを調整する別の方法として使用することができる。
【００５１】
[0069]  アパーチャプレート１３に関して先ほど説明したように、結像のための回折次数の選択は、瞳絞り２１を変更することによって、または異なるパターンを有する瞳絞りで置き換えることによって、または固定した視野絞りをプログラマブル空間光変調器で置き換えることによって選択的に達成することができる。その場合、測定光学システムの照明側は一定のままであってよい一方、結像側が第１モードおよび第２モードを有する。したがって、本開示では、事実上３つのタイプの測定方法があり、各方法はその独自の有利および不利な点を有する。一方法では、異なる次数を測定するために照明モードが変更される。別の方法では、結像モードが変更される。第３方法では、照明モードおよび結像モードは変更されないまま残るが、ターゲットは１８０度回転する。いずれの場合においても、望まれる効果は同じであり、すなわち、ターゲットの回折スペクトルにおいて逆側対称である非ゼロ次回折放射の第１部分および第２部分を選択することである。原理上、望ましい次数の選択は、照明モードおよび結像モードの同時変更の組み合わせによって得ることができるが、これは不都合もたらすかまたは何ら利点をもたらさない可能性があるため、これ以上説明はしない。
【００５２】
[0070]  本実施形態において結像のために使用される光学システムが視野絞り２１によって制限される広い入射瞳を有する一方、別の実施形態または用途では、結像システム自体は、その入射瞳のサイズを所望の次数に制限するほど小さくすることによって視野絞りとして機能することもできる。異なるアパーチャプレートが図３（ｃ）および図３（ｄ）で示されており、これらは以下に説明するように用いることができる。
【００５３】
[0071]  通常、ターゲット格子は、南北または東西に走る格子線と位置合わせされる。すなわち、格子は、基板ＷのＸ方向またはＹ方向に位置合わせされる。アパーチャプレート１３Ｎまたは１３Ｓは、一方向（設定によってＸまたはＹ）を向いた格子を測定するためにのみ使用することができることに留意されたい。直交格子の測定のために、９０°および２７０°のターゲットの回転を実施してもよい。しかしながら、便宜上、図３（ｃ）に示すように、東から西への照明は、アパーチャプレート１３Ｅまたは１３Ｗを用いて照明光学系に提供される。アパーチャプレート１３Ｎ〜１３Ｗは別々に形成および交換することができるか、または、９０、１８０もしくは２７０°回転することができる単一のアパーチャプレートであってもよい。既に述べたように、図３（ｃ）に示したオフアクシスアパーチャを、照明アパーチャプレート１３の代わりに視野絞り２１に設けてもよい。その場合、照明はオンアクシスである。
【００５４】
[0072]  図３（ｄ）は、第１対および第２対の照明モードを組み合わせるために使用することができる第３対のアパーチャプレートを示している。アパーチャプレート１３ＮＷは北および東にアパーチャを有する一方、アパーチャプレート１３ＳＥは南および西にアパーチャを有する。これらの異なる回折信号間のクロストークはあまり大きくないという条件で、ＸおよびＹ格子の両方の測定を、照明モードを変更せずに行うことができる。
【００５５】
[0073]  図４は、周知の方法によって基板上に形成された複合ターゲットを示している。複合ターゲットは、メトロロジ装置の照明ビームによって形成される測定スポット３１内に全て入るように密接に位置決めされた４つの格子３２〜３５を含む。したがって、４つのターゲットは、全て同時に照明されかつセンサ１９および２３に同時に結像される。オーバーレイ測定に特化した例では、格子３２〜３５自体は、基板Ｗに形成された半導体デバイスの異なる層にパターン付けされた重なり格子によって形成された複合格子である。格子３２〜３５の向きはそれぞれ、図示するように、入射をＸおよびＹ方向に回折させるように異なってよい。一例では、格子３２および３４はＸ方向格子である。格子３３および３５はＹ方向格子である。これらの格子の別々の画像は、センサ２３によって捉えられた画像で識別することができる。
【００５６】
[0074]  図５は、図４のターゲットを図３の装置に用いてかつ図３（ｄ）のアパーチャプレート１３ＮＷまたは１３ＳＥを用いて、センサ２３に形成されかつ検出され得る画像の例を示している。瞳面画像センサ１９は異なる個別の格子３２〜３５を解像することができない一方、画像センサ２３は行うことができる。暗い長方形はセンサ上の画像の視野を表し、この視野の中で、基板上の照明スポット３１が対応する円形領域４１に結像される。この中で、長方形の領域４２〜４５は、小さいターゲット格子３２〜３５の画像を表す。格子がプロダクト領域に配置される場合、プロダクトフィーチャはこの画像フィールドの周辺部でも見える。画像プロセッサおよびコントローラＰＵは、パターン認識を用いてこれらの画像を処理して格子３２〜３５の別々の画像４２〜４５を識別することができる。このようにして、画像は、センサフレーム内の特定の配置に非常に正確に位置合わせする必要がなく、測定装置のスループットを全体としてかなり改善する。しかしながら、結像処理が画像フィールドにわたって不均一性の影響を受ける場合、正確なアライメントの必要性が残る。本発明の一実施形態では、４つの位置Ｐ１〜Ｐ４が識別され、格子はこれらの既知の位置とできる限り位置合わせされる。
【００５７】
[0075]  格子の別々の画像が一度識別されると、それらの個別の画像の強度を、例えば、識別された領域内の選択されたピクセル強度値を平均化または合計することによって測定することができる。画像の強度および／または他の特性を互いと比較することができる。これらの結果を組み合わせてリソグラフィプロセスの異なるパラメータ（例えば、焦点）を測定することができる。
【００５８】
[0076]  各画像に一次回折放射の半分だけを含むことによって、ここで言及する「画像」は従来の暗視野顕微鏡像ではないことに留意されたい。個別の格子線は解像されない。各格子は、単にある強度レベルの領域によって表される。ステップＳ４では、関心領域（ＲＯＩ）が各コンポーネント格子の画像内で慎重に識別され、ここから強度レベルが測定される。これを行う理由としては、強度値は、特に個別の格子画像の端の周辺では、通常、レジスト厚さ、組成、ライン形状などのプロセス変数並びにエッジ効果に大きく依存し得るからである。
【００５９】
[0077]  各個別の格子に対するＲＯＩを識別しかつその強度を測定した後、格子構造の非対称性、したがってオーバーレイエラーを決定することができる。これは、画像プロセッサおよびコントローラＰＵによって、ステップＳ５において各格子３２〜２５に対する＋１および−１次数に対して得られた強度値を比較してその強度のあらゆる差を識別し、（Ｓ６）ターゲットＴの付近のオーバーレイエラーを決定することによって行われる。
【００６０】
[0078]  上記したターゲット構造は特に測定目的のために設計および形成されたメトロロジターゲットである一方、他の実施形態では、基板上に形成されたデバイスの機能部分であるターゲットの特性を測定してもよい。多くのデバイスは規則的な格子のような構造を有する。本明細書中で用いる「ターゲット格子」および「ターゲット構造」という用語は、行われる測定用に構造が提供されることを必要としない。
【００６１】
[0079]  基板およ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と関連して、ある実施形態は、基板上にターゲットを生成し、基板上のターゲットを測定し、および／または測定値を分析してリソグラフィプロセスについての情報を得る方法を説明する機械読取可能な命令の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んでよい。このコンピュータプログラムは、例えば、図３の装置内のユニットＰＵおよび／または図２の制御ユニットＬＡＣＵ内で実行されてもよい。中にこのようなコンピュータプログラムが格納されたデータストレージ媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク）を設けてもよい。例えば図３に示すタイプの既存のメトロロジ装置が既に製造中および／または使用中であるところでは、本発明は、プロセッサに本明細書中に記載した方法を実行させてクリティカルディメンション関連特性を算出させるための更新済みのコンピュータプログラム製品を設けることによって実施されてもよい。プログラムは、光学システム、基板サポート等を制御して複数の適切なターゲット構造の測定のためのステップを行うように任意的に配置されてもよい。
【００６２】
[0080]  例示的実施形態は、異なるＣＤバイアスを有するＣＤターゲットのセットに対して一次回折光の強度を利用することによってＣＤを抽出する方法を提供する。
【００６３】
[0081]  図６は、一次回折強度ＤＩ対ＣＤバイアスのグラフである。本発明者らは、回折強度対ＣＤの略放物曲線（１ステップ１０ｎｍの１６０ｎｍ〜２５０ｎｍおよびピッチ４００ｎｍ）が得られることが分かった。この例では、ピーク強度はＣＤ２００ｎｍ、すなわち、１：１のラインスペース比で生じる。
【００６４】
[0082]  図７は、ＣＤに対する一次回折強度の勾配ΔＤＩ/ΔＣＤ対ＣＤのグラフである。ΔＤＩ/ΔＣＤは、ＣＤバイアスの各対（例えば、ＣＤ１，ＣＤ２またはＣＤ４，ＣＤ３またはＣＤ３，ＣＤ１）に対する測定された一次回折強度間の差ΔＤＩを取り、ＣＤバイアスのそれぞれの対間のＣＤバイアスの差ΔＣＤで割ることによって算出される。図６に示す回折強度対ＣＤの曲線の勾配は、大きいＣＤに向かうよりマイナスの値および小さいＣＤに向かうよりプラスの値に直線的に増大している。回折強度対ＣＤの曲線の傾斜は、ピーク強度（ＣＤ＝２００ｎｍ）でゼロである。
【００６５】
[0083]  強度勾配を測定することにより、既知のウェーハ上のＣＤバイアスを有するＣＤターゲットのセットが使用されたときにＣＤを抽出することができる。３つ以上のバイアスが使用された場合、ＣＤを測定値から直接抽出することができる。較正ステップが使用された場合、ＣＤを２つのバイアスのみを有するターゲットの測定値から直接抽出することができる。
【００６６】
[0084]  例えば、図６を参照すると、ＣＤ１＝２３０ｎｍであり、ＣＤ２＝２４０ｎｍである（意図的に）。回折強度の勾配は、図７に示すように、位置Ａにある。地点ＡをＣＤ１，ＣＤ２と表示して地点Ａにおける勾配を算出するために使用される一次回折強度測定値のソースを示す。露光ドーズが増加した場合、ＣＤ１ターゲットおよびＣＤ２ターゲットの両方がより小さいＣＤ、例えばＣＤ１＝２２０ｎｍおよびＣＤ２＝２３０ｎｍへと移動する。その後、図７に示すように、回折強度の勾配は、さらに小さくなり、位置Ｂへと移動する。
【００６７】
[0085]  図８は、少なくとも３つのＣＤバイアスを用いるが較正ステップを用いない、以下のステップ（示されている順番で行われずまたは全てのステップを必要としない場合がある）を有する、例示的実施形態による方法のフローチャートである。
【００６８】
[0086]  ステップ８０２：リソグラフィプロセスにおいてリソグラフィ装置を用いて基板（この例では、ウェーハ）を処理してウェーハ上にそれぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する周期ターゲットを生成する。この例では、１−Ｄ格子周期ターゲットを用いているが、２−Ｄ格子などのような多数の周期性の方向で繰り返す周期ターゲットを用いることもできる。
【００６９】
[0087]  ステップ８０４：各々のターゲットを照明する。瞳面検出スキャトロメトリ（例えば、図３ａのセンサ１９を用いる）の場合、各々のターゲットは別々に照明される。暗視野イメージ面検出スキャトロメトリ（例えば、図３ａのセンサ２３を用いる）の場合、各々のターゲットを一緒に照明してもよい。
【００７０】
[0088]  ステップ８０６：ターゲットによって散乱された放射の強度を測定する。ステップ８０４に対して述べたように、これは瞳面検出スキャトロメトリまたは暗視野イメージ面検出スキャトロメトリを用いて行うことができる。
【００７１】
[0089]  ステップ８０８：各格子ＲＯＩを、充填されていない各ターゲットに対して画像を撮る瞳面検出の場合には各画像から、または、画像ごとに多数の過剰充填されたターゲットを用いる（暗視野）イメージ面検出の場合には単一の画像から認識および抽出する。瞳面検出スキャトロメトリの場合、選択された回折次数強度の配置は充填されていない各ターゲットに対して予測可能であるため、格子は別々の画像で検出され、認識ステップは必要ではない場合がある。暗視野イメージ面検出スキャトロメトリの場合、各々の格子画像は１つの画像で一緒に検出され、過剰充填されたターゲットに対するアライメントの不正確さを説明するために認識を使用する。
【００７２】
[0090]  ステップ８１０：測定した強度から差動信号を決定する。その後、差動信号と、ＣＤバイアスと、差動信号がこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比においてゼロに近似するという知識とに基づいてＣＤまたは露光ドーズなどのＣＤ関連特性を決定する。クリティカルディメンション関連特性は、測定した強度と、クリティカルディメンションバイアスと、このような周期ターゲットの１：１のラインスペース比における極値を有する散乱放射の強度とに基づいて決定することができる。
【００７３】
[0091]  ステップ８１２：決定したクリティカルディメンション関連特性を用いて後続のウェーハのリソグラフィ処理においてリソグラフィ装置を制御する。
【００７４】
[0092]  ターゲットディメンションおよびスキャトロメータレシピの組み合わせは、測定性能を最適化するために作り出すことができる。最適なターゲット設計およびスタック層の厚さに対する強度勾配において最小の変動を有するレシピを選択することにより、この方法は、スタック変動の影響を受けないことができる。僅かな光学特性変化を含むスタック変動は、従来の光学ＣＤモデリングに影響を与えて誤った報告のＣＤ値という結果となり得る。
【００７５】
[0093]  本明細書中に記載した方法は以下の利点を有する：モデルが必要ないこと、インダイ性能が提供されること、ＣＤ測定と共にドーズ制御のために使用できること、光学特性変動に影響されないこと、ターゲットは小さくてもよいこと、および、ほとんど算出時間が必要ないこと。
【００７６】
[0094]  図９ａ〜図９ｃは、暗視野イメージ面検出スキャトロメトリを用いる、例示的実施形態による基板上の測定スポットの輪郭線を有する多数の格子複合ターゲットを示している。
【００７７】
[0095]  図９ａは、ある実施形態による基板上に形成された複合ターゲットを示している。複合ターゲットは、メトロロジ装置の照明ビームによって形成される測定スポット３１内に全て入るように密接に位置決めされた４つの格子ＣＤ１〜ＣＤ４を含む。したがって、４つのターゲットを、全て同時に照明しかつセンサ２３に同時に結像することができる。
【００７８】
[0096]  図９ｂは、ある実施形態による基板上に形成された複合ターゲットを示している。複合ターゲットは、メトロロジ装置の照明ビームによって形成される測定スポット３１内に全て入るように密接に位置決めされた３つの格子ＣＤ１〜ＣＤ３を含む。したがって、３つのターゲットを、全て同時に照明しかつセンサ２３に同時に結像することができる。
【００７９】
[0097]  図９ｃは、ある実施形態による基板上に形成された複合ターゲットを示している。複合ターゲットは、メトロロジ装置の照明ビームによって形成される測定スポット３１内に両方入るように密接に位置決めされた２つの格子ＣＤ１〜ＣＤ２を含む。したがって、２つのターゲットを、全て同時に照明しかつセンサ２３に同時に結像することができる。
【００８０】
[0098]  ４つのＣＤバイアスおよび３つのＣＤバイアスをそれぞれ用いる図９ａおよび図９ｂに示す複合ターゲットは、前の較正ステップを用いずにＣＤを決定するために使用することができるが、２つのＣＤバイアスのみを用いるためには較正ステップが必要である。この較正ステップは３つのＣＤバイアスを用いてよい。較正ステップは、「ゴールデンウェーハ」（すなわち、基準ウェーハ）上の測定値を用いて既知のＣＤを有する各ＣＤの対に対する強度勾配を決定することができる。あるいは、較正はＣＤに対する強度勾配の感度のシミュレーションに基づいてもよい。
【００８１】
[0099]  図１０は、以下のステップ（示されている順番で行われずまたは全てのステップを必要としない場合がある）（適宜表示された図８と共通するステップ）を有する、このような較正を用いる例示的実施形態による方法のフローチャートである。
【００８２】
[00100]  ステップ１０００：リソグラフィプロセスにおいてリソグラフィ装置を用いて「ゴールデン」（基準）ウェーハを処理してウェーハ上にそれぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する少なくとも２つのターゲットを生成する。
【００８３】
[00101]  ステップ１００１：照明し、測定し、クリティカルディメンションおよびクリティカルディメンション関連特性を決定し、その後較正結果を保存する。スキャトロメトリ測定を用いる代わりに、クリティカルディメンションは、ＣＤ−ＳＥＭなどの他の公知のメトロロジツールを用いて測定または確認することができる。このステップは、図８を参照して記載した方法によって行うことができる。較正ステップ１０００および１００１は、既知のクリティカルディメンションを有する少なくとも２つのターゲットによって散乱された放射のそれぞれの測定された強度から差動信号を決定することによってクリティカルディメンション関連特性に対する差動信号の応答を決定するために使用することができる。ステップ１０００および１００１の代わりに、クリティカルディメンション関連特性に対する差動信号の応答を決定する較正ステップ（図示せず）は、クリティカルディメンションに対する差動信号の感度のシミュレーションを含んでもよい。
【００８４】
[00102]  ステップ１００２：リソグラフィプロセスにおいてリソグラフィ装置を用いてウェーハを処理してウェーハ上にそれぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有する２つのターゲットを生成する。
【００８５】
[00103]  ステップ１００４：２つのターゲットの各々を照明する。
【００８６】
[00104]  ステップ１００６：２つのターゲットによって散乱された放射の強度を測定する。
【００８７】
[00105]  ステップ８０８：各格子ＲＯＩを、充填されていない各ターゲットに対して画像を撮る瞳面検出の場合には各画像から、または、画像ごとに多数の過剰充填されたターゲットを用いる（暗視野）イメージ面検出の場合には単一の画像から認識および抽出する。
【００８８】
[00106]  ステップ１０１０：測定した強度から差動信号を決定する。その後、差動信号と、ＣＤバイアスと、差動信号がこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比においてゼロに近似するという知識とに基づいて、かつ保存した較正結果を用いてＣＤまたは露光ドーズなどのＣＤ関連特性を決定する。クリティカルディメンション関連特性は、測定した強度と、２つのクリティカルディメンションバイアスと、周期ターゲットの１：１のラインスペース比における極値を有する散乱放射の強度とに基づいて、かつ保存した較正結果を用いて決定することができる。
【００８９】
[00107]  図１０には示していないが、後続のウェーハのリソグラフィ処理においてリソグラフィ装置を制御するために決定されたクリティカルディメンション関連特性を用いることが可能である。
【００９０】
[00108]  垂直線および水平線のドーズ感度は、照明非対称性により同じでない場合がある。Ｈ格子（水平格子）およびＶ格子（垂直格子）の両方をＣＤ測定およびドーズ制御のために複合ターゲットと組み合わせことができる。したがって、Ｈ−Ｖ  ＣＤバイアスを測定してその安定性をモニタすること、Ｈ  ＣＤおよびＶ  ＣＤを同時に測定すること、およびＨとＶとの間の測定結果をクロスチェックすることが可能である。
【００９１】
[00109]  このようなＨ格子およびＶ格子が組み合わされたターゲットから得られた測定値は図１１に示しており、図１１は、水平格子ＨＧおよび垂直格子ＶＧに対するＣＤ（ｎｍ）対露光ドーズＤ（標準ドーズの％）のグラフである。ＨＧ表示およびＶＧ表示のそれぞれに隣接する四角は、水平格子ターゲットおよび垂直格子ターゲットのそれぞれを示すものである。
【００９２】
[00110]  図１２ａおよび図１２ｂは、例示的実施形態による基板上の測定スポットの輪郭線を有する多数の水平および垂直格子複合ターゲットを示している。
【００９３】
[00111]  異なるＣＤバイアスを有する格子ＣＤ１〜ＣＤ４は、Ｘ方向およびＹ方向の入射を回折するようにその向きが異なってもよい。図１２ａに示す一例では、格子ＣＤ１およびＣＤ２は水平格子（ＨＧ、Ｙ方向で周期的）であり、格子ＣＤ３およびＣＤ４は垂直格子（ＶＧ、Ｘ方向で周期的）である。暗視野スキャトロメトリに対しては、これらの格子の別々の画像は、図３ａに関連するセンサ２３によって捉えた画像で識別することができる。図１２ｂに示す別の例では、異なるＣＤバイアスを有する格子ＣＤ１およびＣＤ２は水平格子（ＨＧ）であり、異なるＣＤバイアスを有する格子ＣＤ１およびＣＤ２は垂直格子（ＶＨ）として繰り返される。また、暗視野スキャトロメトリに対しては、これらの格子の別々の画像はセンサ２３によって捉えた画像で識別することができる。
【００９４】
[00112]  図１３は、以下のステップ（適宜表示された図８と共通するステップ）（示されている順番で行われずまたは全てのステップを必要としない場合がある）を有する、一次（またはそれ以上の次数の）放射の強度の測定を用いる例示的実施形態による方法のフローチャートである。
【００９５】
[00113]  ステップ１３００：以下のステップ８０２〜１３１０において２つのＣＤバイアスのみを用いるためには較正ステップが必要である。この較正ステップは、図１０を参照してステップ１０００および１００１に記載したように行われてよい。この較正ステップは３つのＣＤバイアスを用いてよい。較正ステップは、「ゴールデンウェーハ」（すなわち、基準ウェーハ）上の測定値を用いて既知のＣＤを有する各ＣＤの対に対する強度勾配を決定することができる。あるいは、較正はＣＤに対する強度勾配の感度のシミュレーションに基づいてもよい。
【００９６】
[00114]  ステップ８０２：リソグラフィプロセスにおいてリソグラフィ装置を用いてウェーハを処理してウェーハ上にそれぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有するターゲットを生成する。
【００９７】
[00115]  ステップ８０４：各々のターゲットを照明する。
【００９８】
[00116]  ステップ１３０６：ターゲットによって散乱された一次放射の強度を測定する。この例では一次放射強度が測定されているが、この方法は一次に限定されずそれ以上の次数（例えば、二次）または次数の組み合わせを用いてもよい。
【００９９】
[00117]  ステップ８０６：各格子ＲＯＩを、充填されていない各ターゲットに対して画像を撮る瞳面検出の場合には各画像から、または、画像ごとに多数の過剰充填されたターゲットを用いる（暗視野）イメージ面検出の場合には単一の画像から認識および抽出する。
【０１００】
[00118]  ステップ１３１０：差動信号を決定する。その後、差動信号と、ＣＤバイアスと、差動信号がこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比においてゼロに近似するという知識とに基づいて、かつ（２つのクリティカルディメンションのみが使用されている場合）ＣＤ関連特性に対する差動信号の較正応答を用いてＣＤまたは露光ドーズなどのＣＤ関連特性を決定する。クリティカルディメンション関連特性は、測定した強度と、クリティカルディメンションバイアスと、このような周期ターゲットの１：１のラインスペース比における最大値を有する散乱放射の一次（またはそれ以上の次数の）強度とに基づいて決定することができる。
【０１０１】
[00119]  ステップ８１２：決定したクリティカルディメンション関連特性を用いて後続のウェーハのリソグラフィ処理においてリソグラフィ装置を制御する。
【０１０２】
[00120]  リソグラフィ品質は、リソグラフィプロセスを用いた構造体の印刷適性の基準である。以下の図１４〜１９を参照して記載した他の例示的実施形態は、角度分解スキャトロメトリツールによって捉えたゼロ次散乱放射の画像を用いて格子の品質の高速測定を行う。
【０１０３】
[00121]  図１４および図１５は、異なる偏光画像の減算の結果を測定基準として用いてリソグラフィ品質（この例では、格子品質ＧＱ）を決定する例示的方法の動作を示している。図１５は、原理を説明するために瞳面検出スキャトロメトリを示しているが、暗視野イメージ面検出スキャトロメトリを用いてより小さいターゲットを可能にすることもできる。図１４に関して、放射がライン／スペース格子、すなわち、ライン１４０４が基板１４０６上に位置する１４０２で示す部分によって回折された場合、スキャトロメトリツールが捉える回折パターンは偏光に対して敏感である。２つの角度分解されたスキャトロメータ瞳スペクトルは、２つの偏光（例えば、横電場ＴＥおよび横磁場ＴＭである、垂直偏光）を用いて測定することができる。図１５を参照すると、ＴＥに対する結果のスペクトル画像１４０８およびＴＭ対する９０°回転したスペクトル画像１４１０は、互いから減算することができる。結果として生じる差分画像１４１２の二乗平均平方根（ＲＭＳ）の平均を評価して本質的に非ゼロのリソグラフィ品質値（この例では、格子品質ＧＱと呼ぶ）を生み出す。
【０１０４】
[00122]  薄膜スタック、すなわち、基板１４１８上に連続フィルム１４１６が位置する１４１４で示す部分（よって、格子は存在しないが、連続フィルムのみが存在する）上で撮像した場合、回折光の偏光感度は存在しない。したがって、２つの偏光（例えば、ＴＥおよびＴＭ）を用いて２つの角度分解されたスキャトロメータ瞳スペクトルを測定した後、結果として生じるスペクトル画像１４２０および１４２２は、再び、互いから減算することができ、結果として生じる差画像１４２４の二乗平均平方根（ＲＭＳ）の平均はゼロに近い値となる。画像ノイズのみがゼロと異なるものにする。
【０１０５】
[00123]  異なるＣＤを有する格子上で撮像した場合、２つの偏光画像間のコントラストに影響を与え、薄膜フィルムと１：１のラインスペース比を有する格子との間にＲＭＳ結果を生み出す。
【０１０６】
[00124]  したがって、結果のＲＭＳの大きさＧＱは、モデルまたは測定した構造の前の知識を用いずにスキャトロメトリツールによって得ることができる格子品質の情報を提供する。
【０１０７】
[00125]  ＲＭＳ平均は特定の例として使用されているが、同じ原理を、格子の非存在下で測定信号と予測信号との間の不一致という結果となるスキャトロメトリツールを用いて行われる測定から作り出すことができるあらゆる印刷品質測定法に適用することができる。
【０１０８】
[00126]  測定した強度間の「差」は、「相違」または「差異」という意味で理解してよく、数学的減算の意味に限定されない。数学的な差ではなく数学的な除算を行う測定法も有効な結果をもたらす。言い換えると、上記した減算によってまたは除算などといった２つの信号間の相違を決定する他のあらゆる方法によって差を算出することができる。
【０１０９】
[00127]  スペクトル間の測定した「差」は、リソグラフィ品質を特定するために変換してもよい。この変換を得る方法としては、ＲＭＳの「閾値」、例えば０．０２（この値はスタック依存性であるが）を使用することである。方法が異なるリソグラフィスタックに適用される場合、品質の算出のための他の手順を用いてもよい。
【０１１０】
[00128]  ゼロ次散乱放射がこの例示的実施形態で使用されるため、ピッチは、一次（またはそれ以上の次数の）散乱放射を用いる実施形態と比較して所定の照明波長に対してさらに小さくてもよいことに留意されたい。この実施形態における格子品質値は、ゼロ次を選択するための適切なアパーチャを用いてセンサ１９を使用して瞳面で決定されたが、暗視野イメージ面センサ２３を使用してもよい。
【０１１１】
[00129]  ＧＱ対ＣＤバイアスは、図６および図７を参照して説明した一次（またはそれ以上の次数の）回折強度と同様の略放物線状の挙動を有することが分かった。したがって、図６および図７を、図１６および図１７に示すように、ＤＩをＧＱで置き換えて有効に描き直すことができる。
【０１１２】
[00130]  図１６は、格子品質信号ＧＱ対ＣＤバイアスのグラフである。本発明者らは、回折強度対ＣＤの略放物曲線（１ステップ１０ｎｍの１６０ｎｍ〜２５０ｎｍおよびピッチ４００ｎｍ）が得られることが分かった。この例では、ピーク格子品質信号はＣＤ２００ｎｍ、すなわち、１：１のラインスペース比で生じる。
【０１１３】
[00131]  図１７は、ＣＤに対する格子品質信号の勾配ΔＧＱ/ΔＣＤ対ＣＤのグラフである。ΔＧＱ/ΔＣＤは、ＣＤバイアスの各対（例えば、ＣＤ１，ＣＤ２またはＣＤ４，ＣＤ３またはＣＤ３，ＣＤ１）に対する測定された回折品質信号間の差ΔＧＱを取り、ＣＤバイアスのそれぞれの対間のＣＤバイアスの差ΔＣＤで割ることによって算出される。図１６に示す回折品質信号対ＣＤの曲線の勾配は、大きいＣＤに向かうよりマイナスの値および小さいＣＤに向かうよりプラスの値に直線的に増大している。回折品質信号対ＣＤの曲線の傾斜は、ピーク格子品質信号（ＣＤ＝２００ｎｍ）でゼロである。
【０１１４】
[00132]  格子品質信号勾配を測定することにより、既知のウェーハ上のＣＤバイアスを有するＣＤターゲットのセットが使用されたときにＣＤを抽出することができる。３つ以上のバイアスが使用された場合、ＣＤを測定値から直接抽出することができる。較正ステップが使用された場合、ＣＤを２つのバイアスのみを有するターゲットの測定値から直接抽出することができる。
【０１１５】
[00133]  例えば、図１６を参照すると、ＣＤ１＝２３０ｎｍであり、ＣＤ２＝２４０ｎｍである（意図的に）。回折品質信号の勾配は、図１７に示すように、位置Ａにある。地点ＡをＣＤ１，ＣＤ２と表示して地点Ａにおける勾配を算出するために使用される格子品質信号測定値のソースを示す。露光ドーズが増加した場合、ＣＤ１ターゲットおよびＣＤ２ターゲットの両方がより小さいＣＤ、例えばＣＤ１＝２２０ｎｍおよびＣＤ２＝２３０ｎｍへと移動する。その後、図１７に示すように、回折品質信号の勾配は、さらに小さくなり、位置Ｂへと移動する。
【０１１６】
[00134]  微分データ分析の結果、下位スタック変動の影響は、通常の処理条件下では動作点において非常に小さくなる（ΔＧＱ/ΔＣＤ＝０）ことに留意されたい。
【０１１７】
[00135]  再構成レシピは必要ないことにも留意されたい。１つのプロセススタックごとにＣＤ対差分ＧＱ信号の較正が使用されてもよい。レシピ設定の間、ＣＤ−ＳＥＭを較正用の基準ツールとして使用してもよい。
【０１１８】
[00136]  図１８は、以下のステップ（適宜表示された図８および図１３と共通するステップ）（示されている順番で行われずまたは全てのステップを必要としない場合がある）を有する、ゼロ次散乱放射の強度の測定を用いる例示的実施形態による方法のフローチャートである。
【０１１９】
[00137]  ステップ１３００：ステップ１８０２〜１８１０において２つのクリティカルディメンションバイアスのみを用いるためには較正ステップが必要である。この較正ステップは、図１０を参照してステップ１０００および１００１に記載したように行われてよい。この較正ステップは３つのＣＤバイアスを用いてよい。較正ステップは、「ゴールデンウェーハ」（すなわち、基準ウェーハ）上の測定値を用いて既知のＣＤを有する各ＣＤの対に対する強度勾配を決定することができる。あるいは、較正はＣＤに対する強度勾配の感度のシミュレーションに基づいてもよい。
【０１２０】
[00138]  ステップ８０２：リソグラフィプロセスにおいてリソグラフィ装置を用いてウェーハを処理してウェーハ上にそれぞれ異なるクリティカルディメンションバイアスを有するターゲットを生成する。レチクル上に逆のＣＤバイアスを有するライン/スペースを含むターゲットの対を使用してもよい。ターゲットサイズは小さく（例えば、２×１０×１０μｍ２）であってもよい。
【０１２１】
[00139]  ステップ１８０４：周期性の方向に対して少なくとも２つの異なる偏光方向を用いて各ターゲットを照明する。
【０１２２】
[00140]  ステップ１８０６：異なる偏光方向に対するターゲットによって散乱されたゼロ次放射の強度を測定する。散乱光がイメージ面で測定されるスキャトロメータを用いてもよい。好ましくは、角度反射の一部は、照明および／または測定分岐における瞳面内のアパーチャによって選択される。その後、ターゲットの反射強度は、２つの偏光方向（ＴＥ，ＴＭ）に対してイメージ面で測定される。
【０１２３】
[00141]  ステップ８０６：各格子ＲＯＩを各画像または当該画像から認識および抽出する。
【０１２４】
[00142]  ステップ１８１０：差動信号を決定する。差動信号は、異なる偏光方向に対する測定した強度間の差に基づいて決定することができる。したがって、この「二重差動」信号は、[（ＴＥ−ＴＭ）＿ターゲット２−（ＴＥ−ＴＭ）＿ターゲット＿１]として決定することができる。その後、ＣＤまたは露光ドーズなどのＣＤ関連特性は、差動信号と、ＣＤバイアスと、差動信号がこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比においてゼロに近似するという知識とに基づいて、かつ（２つのクリティカルディメンションのみが使用されている場合）ＣＤ関連特性に対する差動信号の較正応答を用いて決定される。クリティカルディメンション関連特性は、測定した強度およびクリティカルディメンションバイアスに基づいて、かつ周期性の方向とこのような周期ターゲットの１：１のラインスペース比における最大値を有する直交方向の屈折率間の差に基づいて決定することができる。
【０１２５】
[00143]  ステップ８１２：決定したクリティカルディメンション関連特性を用いて後続のウェーハのリソグラフィ処理においてリソグラフィ装置を制御する。
【０１２６】
[00144]  図１９は、格子品質の二重差動の決定の概観を示している。前述したように、ＣＤ１およびＣＤ３は、異なるＣＤバイアスを有する格子を表す。ΔＰは、格子ＣＤ１および格子ＣＤ３の両方に共通する（ＣＤを影響する）プロセス変動を表す。
【０１２７】
[00145]  本明細書中に記載した方法は、再構成モデル／レシピ（屈折率ｎおよびｋのような材料特性の詳細を含む）の面倒な設定を必要としない。本明細書中に記載した方法は、再構成よりさらに早く、小さいターゲットに適用することができる。ゼロ次散乱放射を用いた場合において最小のピッチに対する基本的限界はない。
【０１２８】
[00146]  図１４〜図１９に関連して説明した例示的実施形態は、１つの代わりに２つの画像（ＴＥ／ＴＭ）を撮ることを犠牲にするが、ほとんどのスキャトロメータでは、偏光を非常に早く変化させることができる。
【０１２９】
[00147]  光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。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の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【０１３０】
[00148]  本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
【０１３１】
[00149]  「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
【０１３２】
[00150]  特定の実施形態についての上記説明は、本発明の一般的な性質を余すところなく開示しており、したがって当業者は、当分野における知識を適用することにより、過度の実験作業を必要とすることなく、また、本発明の一般概念から逸脱することなく、様々な用途のためにこのような特定の実施形態に容易に修正を加え、および／または適合させることができる。したがって、このような適合および修正は、開示されている実施形態の、本明細書において示されている教示および手引きに基づく同等物の意味および範囲内に含まれることが意図されている。本明細書における表現または用語は、説明を目的としたものであって本発明を限定するためのものではなく、したがって本明細書の用語または表現は、当業者によって、教示およびガイダンスに照らして解釈されるべきものであることを理解されたい。
【０１３３】
[00151]  本発明の広さおよび範囲は、上述したいずれの例示的実施形態によっても限定されず、唯一添付の特許請求の範囲およびそれらの同等物によってのみ定義されるものとする。
【０１３４】
[00152]  「発明の概要」および「要約書」の項は、発明者が考える本発明の１つ以上の例示的実施形態を記載できるがそのすべては記載できないため、本発明および添付の特許請求の範囲を決して限定するものではない。
【０１３５】
[00153]  特定の機能およびそれらの関係の実施態様を示す機能ビルディングブロックを使用して本発明の実施形態について説明した。本明細書においては、これらの機能ビルディングブロックの境界は、説明の便宜上、任意に画定されている。特定の機能およびそれらの関係が適切に実施される限り、代替境界を画定することも可能である。
【０１３６】
[00154]  特定の実施形態についての上記説明は、本発明の一般的な性質を余すところなく開示しており、したがって当業者は、当分野における知識を適用することにより、過度の実験作業を必要とすることなく、また、本発明の一般概念から逸脱することなく、様々な用途のためにこのような特定の実施形態に容易に修正を加え、および／または適合させることができる。したがって、このような適合および修正は、開示されている実施形態の、本明細書において示されている教示および手引きに基づく同等物の意味および範囲内に含まれることが意図されている。本明細書における表現または用語は、説明を目的としたものであって本発明を限定するためのものではなく、したがって本明細書の用語または表現は、当業者によって、教示およびガイダンスに照らして解釈されるべきものであることを理解されたい。
【０１３７】
[00155]  本発明の広さおよび範囲は、上述したいずれの例示的実施形態によっても限定されず、唯一添付の特許請求の範囲およびそれらの同等物によってのみ定義されるものとする。
【図１】
2016523378.tif 000003
【図２】
2016523378.tif 000004
【図３（ａ）】
2016523378.tif 000005
【図３（ｂ）】
2016523378.tif 000006
【図３（ｃ）】
2016523378.tif 000007
【図３（ｄ）】
2016523378.tif 000008
【図４】
2016523378.tif 000009
【図５】
2016523378.tif 000010
【図６】
2016523378.tif 000011
【図７】
2016523378.tif 000012
【図８】
2016523378.tif 000013
【図９ａ】
2016523378.tif 000014
【図９ｂ】
2016523378.tif 000015
【図９ｃ】
2016523378.tif 000016
【図１０】
2016523378.tif 000017
【図１１】
2016523378.tif 000018
【図１２ａ】
2016523378.tif 000019
【図１２ｂ】
2016523378.tif 000020
【図１３】
2016523378.tif 000021
【図１４】
2016523378.tif 000022
【図１５】
2016523378.tif 000023
【図１６】
2016523378.tif 000024
【図１７】
2016523378.tif 000025
【図１８】
2016523378.tif 000026
【図１９】
2016523378.tif 000027
【国際調査報告】
2016523378.tif 000028
2016523378.tif 000029