(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射ビームがマスクを通過するように構成されたパターン付きマスクを生成してパターンを取得すること、
前記マスクを使用してパターンが与えられた前記パターン付き放射ビームでの前記基板の照射をシミュレーションしてシミュレーションパターンを獲得すること、
パターニングの誤差が発生しやすい前記シミュレーションパターンの少なくとも１つの位置を決定すること、
リソグラフィプロセスを使用して前記パターン付き放射ビームで前記基板を照射すること、
パターニングの誤差が発生しやすいとして決定された前記基板上の前記パターンの前記少なくとも１つの位置の少なくとも１つの特性の精度を測定すること、および、
前記測定に従って前記リソグラフィプロセスを調整すること
を含み、
前記測定が、
パターニングの誤差が発生しやすいとして決定された前記パターンの位置に対応する測定スポットを選択すること、
前記基板上の前記パターンの前記測定スポットを第一放射源で照射すること、
前記第一放射源によって照射した前記測定スポットより大きい前記基板上の前記パターンの部分を、第二放射源で照射すること、
前記測定スポットおよび前記パターンの前記部分から反射した放射を、第一検出器で検出して、前記測定スポットおよび前記パターンの前記部分の相対位置の画像を出力すること、
前記パターンの前記部分に対する前記測定スポットの前記位置を比較して、前記パターンの前記部分に対する前記測定スポットの前記位置の値を出力すること、
第二検出器を使用して前記測定スポットから回折した前記第一放射源からの放射を検出して、前記パターンに関連する回折スペクトルを出力すること、および、
前記パターンの前記画像、および前記パターンの前記部分に対する前記測定スポットの前記位置の前記値を使用して、前記測定スポット内で前記パターンを再構築すること
を含む、基板特性の測定方法。
【請求項２】
基板特性を測定するように構成された検査装置であって、
基板のパターン付きターゲット上の測定スポットを照射するように構成された第一放射源と、
前記測定スポットより大きい前記パターン付きターゲットの区域を照射するように構成された第二放射源と、
前記測定スポットから回折した放射、および前記パターン付きターゲットの区域から反射した放射を検出し、前記測定スポットと前記パターン付きターゲットの前記区域との相対位置の画像を出力するように構成された第一検出器と、
前記第一検出器の前記出力を受信し、前記パターン付きターゲットの前記区域に対する前記測定スポットの位置を比較して、前記パターン付きターゲットの前記区域に対する前記測定スポットの前記位置の値を出力するように構成された画像プロセッサと、
前記測定スポットから回折された前記第一放射線源からの放射を検出し、前記パターン付きターゲットに対応する回折スペクトルを出力するように構成された第二検出器と、
前記画像プロセッサの前記出力および前記第二検出器の前記出力を処理して、前記測定スポット内で前記パターン付きターゲットのパターンを再構築するように構成されたプロセッサと、
を含む、検査装置。
【請求項３】
前記画像プロセッサが、前記第一検出器の前記出力を、測定スポット位置の記憶された値と比較して、前記記憶値のどれが前記第一検出器の前記出力と最も近く整合するか決定し、最適整合の値を出力するように構成される、請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記プロセッサが、前記画像プロセッサの前記相対位置出力と関連して、前記記憶された値のどれが前記第二検出器の前記出力と最も近く整合するか決定し、最適整合の再構築値を獲得するために、前記画像プロセッサの前記出力および前記第二検出器の前記出力を、パターン付きターゲットの記憶された値と比較するように構成される、請求項２に記載の検査装置。
【請求項５】
前記画像プロセッサが、前記パターン付きターゲット上の第二スポットに対する前記測定スポットの前記位置を決定するように構成され、前記第二スポットが、前記パターンの生産時の誤差から影響を受けやすいことが知られている所定のスポットである、請求項２に記載の検査装置。
【請求項６】
前記第一放射源がレーザを備える、請求項２に記載の検査装置。
【請求項７】
前記レーザが同調可能である、請求項６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記レーザがスーパーコンティニウムレーザおよび音響光学チューナブルフィルタを備える、請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
さらに、前記第一光源からの光ビームを前記基板の前記パターン付きターゲットに集束するように構成された高開口数対物レンズを備える、請求項２に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記測定スポットのサイズが約３００ｎｍである、請求項２に記載の検査装置。
【請求項１１】
前記第二放射源が分散光源である、請求項２に記載の検査装置。
【請求項１２】
前記第二放射源がＬＥＤである、請求項１１に記載の検査装置。
【請求項１３】
前記第二放射源が白色光ＬＥＤである、請求項１１に記載の検査装置。
【請求項１４】
前記第二放射源がパルス状である、請求項２に記載の検査装置。
【請求項１５】
前記第二放射源が、前記パルスを生成するためにオンとオフに切り換えられる、請求項１４に記載の検査装置。
【請求項１６】
さらに、前記第二放射源からの放射が前記基板に到達するのを交互に許容し防止するように構成されたシャッタを備える、請求項１５に記載の検査装置。
【請求項１７】
さらに、前記第二検出器が前記第一放射源からの放射のみを検出するように、前記第二検出器が前記基板からの回折放射を検出している間、前記第二放射源が前記基板を照射するのを防止するように構成されたタイマおよび制御装置を備える、請求項２に記載の検査装置。
【請求項１８】
さらに、前記第二検出器が前記回折放射ビームを取得している間に、前記第二放射源をオフに切り換えるように構成されたフィードバックシステムを備える、請求項２に記載の検査装置。
【請求項１９】
前記第二検出器が前記放射ビームを取得し、前記第二放射源がオフに切り換えられている継続時間が、約０．１ｍｓである、請求項１８に記載の検査装置。
【請求項２０】
非周期的パターンを検査するように構成された、請求項２に記載の検査装置。
【請求項２１】
さらに、前記検出された測定スポットがフィルタリングされるように、前記基板と前記第一検出器の間にカラーフィルタを備える、請求項２に記載の検査装置。
【請求項２２】
前記第一検出器による測定スポットの前記取得時間が、約１ｍｓ未満である、請求項２に記載の検査装置。
【請求項２３】
前記検査装置が、前記測定スポットの複数の位置について一連の放射測定値を取得するように構成される、請求項２に記載の検査装置。
【請求項２４】
さらに、前記パターン付きターゲット部分に対する前記測定スポットの位置を変化させるために、前記第一放射源を動かすように構成される、請求項２３に記載の検査装置。
【請求項２５】
さらに、前記パターン付きターゲットに対する前記測定スポットの前記相対位置を変化させるために、前記基板を動かすように構成される、請求項２３に記載の検査装置。
【請求項２６】
さらに、基板を支持するように構成された基板テーブルを備え、前記検査装置が、前記基板テーブルをスキャンして、前記基板を動かすように構成される、請求項２５に記載の検査装置。
【請求項２７】
基板上のパターン付きターゲット上の測定スポットを第一放射源で照射すること、
前記第一放射源によって照射された前記測定スポットより大きい前記基板上の前記パターン付きターゲットの部分を第二放射源で照射すること、
前記測定スポットおよび前記パターン付きターゲットの前記部分から反射した放射を第一検出器で検出して、前記測定スポットと前記パターン付きターゲットの前記部分との相対位置の画像を出力すること、
前記パターン付きターゲットの前記部分に対する前記測定スポットの位置を比較して、前記パターン付きターゲットの前記部分に対する前記測定スポットの位置の値を出力すること、
第二検出器を使用して前記測定スポットから回折した前記第一放射源からの放射を検出して、前記パターン付きターゲットに関連する回折パターンのスペクトルを出力すること、および、
前記パターン付きターゲットの前記画像、および前記パターン付きターゲットの前記部分に対する前記測定スポットの前記位置の値を使用して、前記測定スポット内で前記パターン付きターゲットの前記パターンを再構築すること
を含む、基板特性の測定方法。
【請求項２８】
基板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、
基板のパターン付きターゲット上の測定スポットを照射するように構成された第一放射源と、
前記測定スポットより大きい前記パターン付きターゲットの区域を照射するように構成された第二放射源と、
前記測定スポットから回折した放射、および前記パターン付きターゲットの前記区域から反射した放射を検出し、前記測定スポットと前記パターン付きターゲットの前記区域との相対位置の画像を出力するように構成された第一検出器と、
前記第一検出器の前記出力を受信し、前記パターン付きターゲットの前記区域に対する前記測定スポットの前記位置を比較して、前記パターン付きターゲットの前記区域に対する前記測定スポットの前記位置の値を出力するように構成された画像プロセッサと、
前記測定スポットから回折した前記第一放射源からの放射を検出し、前記パターン付きターゲットに対応する回折スペクトルを出力するように構成された第二検出器と、
前記画像プロセッサの前記出力および前記第二検出器の前記出力を処理して、前記測定スポット内で前記パターン付きターゲットの前記パターンを再構築するように構成されたプロセッサと、
を含む、装置。
【請求項２９】
基板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、
基板のパターン付きターゲット上の測定スポットを照射するように構成された第一放射源と、
前記測定スポットより大きい前記パターン付きターゲットの区域を照射するように構成された第二放射源と、
前記測定スポットから回折した放射、および前記パターン付きターゲットの前記区域から反射した放射を検出し、前記測定スポットと前記パターン付きターゲットの前記区域との相対位置の画像を出力するように構成された第一検出器と、
前記第一検出器の前記出力を受信し、前記パターン付きターゲットの前記区域に対する前記測定スポットの前記位置を比較して、前記パターン付きターゲットの前記区域に対する前記測定スポットの前記位置の値を出力するように構成された画像プロセッサと、
前記測定スポットから回折した前記第一放射源からの放射を検出し、前記パターン付きターゲットに対応する回折スペクトルを出力するように構成された第二検出器と、
前記画像プロセッサの前記出力および前記第二検出器の前記出力を処理して、前記測定スポット内で前記パターン付きターゲットの前記パターンを再構築するように構成されたプロセッサと、
を含む、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などに使用可能な検査方法、およびリソグラフィ技術を使用するデバイス製造方法に関する。
【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に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられるネットワークの互いに近接したターゲット部分を含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003]  リソグラフィプロセスを監視するために、パターンを与えられた基板のパラメータ、例えば基板中または基板上に形成された連続する層間のオーバレイエラーなどを測定することが望ましい。リソグラフィプロセスで形成される顕微鏡的構造を測定するには、走査電子顕微鏡および様々な専門的ツールを使用することを含めて、様々な技術がある。専門的検査ツールの１つの形態は、放射のビームを基板の表面上のターゲットに誘導し、散乱または反射したビームの１つまたは複数の特性を測定するスキャトロメータである。基板による反射または散乱の前および後にビームの特性を比較することにより、基板の特性を求めることができる。これは、例えば反射したビームを、既知の基板特性に関連する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することができる。スキャトロメータは２つの主なタイプが知られている。分光器スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板に誘導し、特定の狭い角度範囲に散乱した放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、角度の関数として散乱放射の強度を測定する。
【０００４】
[0004]  基板上の試験構造は、リソグラフィプロセスの精度を試験するために、以上の装置を使用して測定されることが多い。リソグラフィプロセスの後、少なくとも部分的に上述したようなスキャトロメータを備える検査ツールが使用される。試験構造は、回折格子を形成するアレイ状のバーでよい。あるいは、複数の生成物層を生成する間に、パターンが与えられた生成物自体を検査することができる。次に、検査ツールをインラインで使用して、各セットの層の各層が品質仕様に適合していることを保証することができる。検査ツールを使用して決定されたパターン付き生成物のフィーチャは、オーバレイ（つまりパターン付き生成物のその後の層が「整列する」程度）、およびパターンのサイズおよび形状のパラメータ、例えばクリティカルディメンジョン（ＣＤ）、単層または多層のパターン付き生成物の高さ、および側壁角度（層表面と生成物の立ち上がり側との間の角度）である。
【０００５】
[0005]  米国特許出願公開第２００４／０１６９８５９Ａ１号（Smith）は、上述したようなスキャトロメータ測定の方法および装置について説明している。これは、予想される測定のライブラリの使用について説明し、特に、構造の特徴を別個に測定可能にするために、構造の理論的モデルをパラメータ化する方法について説明している。物理的構造のパラメータは、所定の範囲にわたって変化し、可変構造のスペクトルのライブラリを規定するために、物理的構造の各変化の理論的スペクトル結果が計算される。これで、現在測定中の物理的構造の（スペクトル）測定値が獲得されたら、最良適合を求めてライブラリが検索される。これで、現在測定中の物理的構造の特徴は、ライブラリ内の結果によって許容された公差内で可能な限り近い値を決定することができる。あるいは、ライブラリのデータを開始点として使用し、現在検出中の物理的構造に対する最も近い適合を探すように、補間アルゴリズムの推定を使用して結果を改良する。
【０００６】
[0006]  米国特許出願公開第２００４／０１６９８５９号はさらに、強度を変調したポンプビームで物理的構造を周期的な励起を導入することによって、測定感度を上げる方法（および場合によってはより高い空間解像度で測定できるようにする方法）について説明している。第二プローブビームを誘導して、周期的に励起されている区域の少なくとも一部に重ねる。変調したビームとプローブビームとの組合せが、検出器にて、信号の変調部分を抽出する方法で処理できる出力をフィーチャに与える。特に、レーザからの、より小さいスポットに集束できる狭い波長のビームを、より広い多色ビームと組み合わせて使用し、それによって小さいスポットを、ある範囲の波長にわたって測定可能にすることができる。
【０００７】
[0007]  この方法は、変調スキャトロメータ測定として知られている。変調スキャトロメータ測定はポンププローブの概念である。つまり、ポンプビームが物質を励起し、プローブビームが、ポンプビームによって誘導された物質特性の変化を測定する。特性の変化は非常に多様になり得る。最も単純な形態では、例えば反射率の変動である。しかし、ポンプビームは、基板の特性を変化させる傾向があり、インライン測定には有用でない。
【０００８】
[0008]  先行技術では、基板上の物理的構造の正確な部分を検出していることを確実にする方法を開示するものは見られない。つまり、測定ビームのスポットサイズを減少させることはできるが、基板上のパターンに対するその位置の精度は、それに対応して上がらない。この精度は、物理的構造が非周期的パターンの場合に特に重要である。非周期的構造またはパターンの間違った区域で測定すると、所定のライブラリに存在する回折スペクトルと必ずしも一致しない回折スペクトルを生じることがある。したがって、実際には構造の印刷に誤差がなく、測定ビームの位置合わせに誤差があるだけの誤差が検出されることがある。あるいは、測定スペクトルが記憶されたスペクトルに一致しているが、測定された部分の位置が不正確な場合、パターンの印刷の誤差が気づかれないままのことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
[0009]  パターンの画像を測定しているパターン付き基板上の位置を正確に決定する方法および装置を提供することが望ましい。リソグラフィプロセスで、万一誤差があった場合に、それを発見する可能性を上げるために、誤差を有する可能性が最も高いパターン付き基板上の位置を決定することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[00010]  概して、本発明の一態様によれば、ホットスポットの近辺にある様々な測定スポット位置の大きいスペクトル系列を獲得すること、およびパターン照合方法を使用することを組み合わせて使用し、大きいスペクトル系列をライブラリ中の予め計算したスペクトルと比較して、基板上の既知のホットスポットまたは非周期的パターンに対する測定スポットの位置を決定する光学技術が提供される。測定スポットの位置が分かったら、この位置を、標準的なスキャトロメータ測定技術を使用して測定スポットでパターンを再構築するシステムに入力する。
【００１１】
[00011]  本発明の一態様によれば、基板特性を測定する方法が提供される。方法は、放射ビームがマスクを通過するように構成されたパターン付きマスクを生成してパターンを取得すること、マスクを使用してパターンが与えられたパターン付き放射ビームでの基板の照射をシミュレーションしてシミュレーションパターンを獲得すること、パターニングの誤差が発生しやすいシミュレーションパターンの少なくとも１つの位置を決定すること、リソグラフィプロセスを使用してパターン付き放射ビームで基板を照射すること、パターニングの誤差が発生しやすいとして決定された基板上のパターンの少なくとも１つの位置の少なくとも１つの特性の精度を測定すること、および、測定に従ってリソグラフィプロセスを調整することを含む。
【００１２】
[00012]  本発明の別の態様によれば、基板特性を測定するように構成された検査装置が提供される。検査装置は、基板のパターン付きターゲット上の測定スポットを照射するように構成された第一放射源と、測定スポットより大きいパターン付きターゲットの区域を照射するように構成された第二放射源と、測定スポットから回折した放射、およびパターン付きターゲットの区域から反射した放射を検出し、測定スポットとパターン付きターゲットの区域との相対位置の像を出力するように構成された第一検出器と、第一検出器の出力を受信し、パターン付きターゲットの区域に対する測定スポットの位置を比較して、パターン付きターゲットの区域に対する測定スポットの位置の値を出力するように構成された画像プロセッサと、測定スポットから回折された第一放射線源からの放射を検出し、パターン付きターゲットに対応する回折スペクトルを出力するように構成された第二検出器と、画像プロセッサの出力および第二検出器の出力を処理して、測定スポット内でパターン付きターゲットのパターンを再構築するように構成されたプロセッサと、を含む。
【００１３】
[00013]  本発明の別の態様によれば、基板特性を測定するように構成されたリソグラフィ装置が提供される。リソグラフィ装置は、基板のパターン付きターゲット上の測定スポットを照射するように構成された第一放射源と、測定スポットより大きいパターン付きターゲットの区域を照射するように構成された第二放射源と、測定スポットから回折した放射、およびパターン付きターゲットの区域から反射した放射を検出し、測定スポットとパターン付きターゲットの区域との相対位置の画像を出力するように構成された第一検出器と、第一検出器の出力を受信し、パターン付きターゲットの区域に対する測定スポットの位置を比較して、パターン付きターゲットの区域に対する測定スポットの位置の値を出力するように構成された画像プロセッサと、測定スポットから回折した第一放射源からの放射を検出し、パターン付きターゲットに対応する回折スペクトルを出力するように構成された第二検出器と、画像プロセッサの出力および第二検出器の出力を処理して、測定スポット内でパターン付きターゲットのパターンを再構築するように構成されたプロセッサと、を含む。
【００１４】
[00014]  本発明の別の態様によれば、基板特性を測定するように構成されたリソグラフィセルが提供される。リソグラフィセルは、基板のパターン付きターゲット上の測定スポットを照射するように構成された第一放射源と、測定スポットより大きいパターン付きターゲットの区域を照射するように構成された第二放射源と、測定スポットから回折した放射、およびパターン付きターゲットの区域から反射した放射を検出し、測定スポットとパターン付きターゲットの区域との相対位置の画像を出力するように構成された第一検出器と、第一検出器の出力を受信し、パターン付きターゲットの区域に対する測定スポットの位置を比較して、パターン付きターゲットの区域に対する測定スポットの位置の値を出力するように構成された画像プロセッサと、測定スポットから回折した第一放射源からの放射を検出し、パターン付きターゲットに対応する回折スペクトルを出力するように構成された第二検出器と、画像プロセッサの出力および第二検出器の出力を処理して、測定スポット内でパターン付きターゲットのパターンを再構築するように構成されたプロセッサと、を含む。
【００１５】
[00015]  「測定スポット内で」とは、再構築が、測定スポット全体によって覆われたパターン付き区域内で生じることと理解される。これは、測定スポットが明瞭に規定されていないからである。これは、例えばエアリーディスク、つまり中心スポットと中心スポットから延在する多くの副ローブでよい。中心スポットと副ローブの相当の部分とに入るターゲット全体がスペクトルに影響を及ぼし、したがって再構築できる可能性がある。
【００１６】
[00016]  本発明の別の態様によれば、基板特性の測定方法が提供される。方法は、基板上のパターン付きターゲット上の測定スポットを第一放射源で照射すること、第一放射源によって照射された測定スポットより大きい基板上のパターン付きターゲットの部分を第二放射源で照射すること、測定スポットおよびパターン付きターゲットの部分から反射した放射を第一検出器で検出して、測定スポットとパターン付きターゲットの部分との相対位置の画像を出力すること、パターン付きターゲットの部分に対する測定スポットの位置を比較して、パターン付きターゲットの部分に対する測定スポットの位置の値を出力すること、第二検出器を使用して測定スポットから回折した第一放射源からの放射を検出して、パターン付きターゲットに関連する回折パターンのスペクトルを出力すること、および、パターン付きターゲットの画像、およびパターン付きターゲットの部分に対する測定スポットの位置の値を使用して、測定スポット内でパターン付きターゲットのパターンを再構築することを含む。
【００１７】
[00017]  本発明のさらなる態様によれば、デバイス製造方法が提供される。方法は、パターニングデバイスでパターンが与えられたパターン付き放射ビームでの基板の放射をシミュレーションしてシミュレーションパターンを獲得すること、パターニングの誤差が発生しやすいシミュレーションパターンの少なくとも１つの位置を決定すること、リソグラフィプロセスを使用してパターン付き放射ビームで基板を照射すること、パターニングの誤差が発生しやすいとして決定された基板上のパターンの少なくとも１つの位置の少なくとも１つの特性の精度を測定し、測定に従ってリソグラフィプロセスを調整することを含む。
【００１８】
[00018]  次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
[00025]  図１ａは、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を支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決め装置ＰＭに接続された支持構造体（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を正確に位置決めするように構成された第二位置決め装置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つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬとを含む。
【００２０】
[00026]  照明システムは、放射の誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、またはその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００２１】
[00027]  支持構造体は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。支持構造体は、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。この支持構造体は、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。支持構造体は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持構造体は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００２２】
[00028]  本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【００２３】
[00029]  パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、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。
【００２４】
[00030]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、または液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システム、またはその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。
【００２５】
[00031]  ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）。
【００２６】
[00032]  リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００２７】
[00033]  リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００２８】
[00034]  図１ａを参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２９】
[00035]  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アジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００３０】
[00036]  放射ビームＢは、支持構造体（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が与えられる。放射ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＬを通過する。第二位置決め装置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）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１ａには明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの移動は、第一位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールの助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、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、固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００３１】
[00037]  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。
【００３２】
[00038]  １．ステップモードにおいては、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維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００３３】
[00039]  ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。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の拡大（縮小）および像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
【００３４】
[00040]  ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００３５】
[00041]  上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用できる。
【００３６】
[00042]  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の一部を形成し、これは基板で露光前および露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これはレジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像するデベロッパＤＥ、チルプレートＣＨおよびベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、つまりロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、これを異なるプロセス装置間で移動させ、これをリソグラフィ装置のローディングベイＬＢへと送出する。これらの装置は、往々にしてまとめてトラックと呼ばれ、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、これ自体が監視制御システムＳＣＳに制御され、これはリソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、様々な装置を操作して、スループットおよび処理効率を最大限にすることができる。
【００３７】
[00043]  リソグラフィ装置によって露光する基板を正確かつ一貫して露光するために、露光した基板を検査して、例えば引き続く層間のオーバレイエラー、線の太さ、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）などの特性を測定することが望ましい。エラーが検出された場合は、特に同じバッチの他の基板をまだ露光するのに十分なほど即座に、かつ迅速に検査を実行できる場合、引き続く基板の露光を調整することができる。また、既に露光した基板を取り除いて再加工し、歩留まりを改善するか、廃棄し、それによって欠陥があることが分かっている基板での露光の実行を回避することができる。基板の一部のターゲット部分のみに欠陥がある場合は、良好であるターゲット部分のみで、さらなる露光を実行することができる。
【００３８】
[00044]  検査装置を使用して、基板の特性を、特に異なる基板または同じ基板の異なる層で、特性が層毎にいかに異なるかを求める。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣに組み込むか、独立式器具でよい。最も迅速な測定を可能にするために、検査装置は、露光直後に露光したレジスト層で特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像はコントラストが非常に低く、放射で露光したレジストの部分と露光していない部分とには、屈折率に非常に小さい差しかなく、全ての検査装置が、潜像を有効に測定するほど十分な感度を有するわけではない。したがって、習慣的に露光した基板で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向上させる露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に、測定を実行することができる。この段階で、レジスト内の像を半潜在性と言うことができる。レジストの露光部分または非露光部分が除去されているポイントで、またはエッチングなどのパターン転写ステップの後に、現像したレジスト像を測定することも可能である。後者の可能性は、欠陥がある基板を再加工する可能性を制限するが、それでも有用な情報を提供することができる。
【００３９】
[00045]  図２は、本発明で使用可能なスキャトロメータを示す。これは基板Ｗに放射を投影する広帯域（白色光）放射プロジェクタ２を備える。反射した放射は分光検出器４へと渡され、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、検出したスペクトルを生じさせる構造または輪郭を、処理ユニットＰＵによって、例えば厳密結合波分析および非線形回帰によって、または図２の底部に示すように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再構成することができる。概して、再構築するためには、構造の全体的形態が知られ、幾つかのパラメータは、構造を作成したプロセスの知識から想定され、構造の幾つかのパラメータのみが、スキャトロメータ測定データから決定するように残されている。こ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または斜め入射スキャトロメータ（例えばエリプソメータ）として構成することができる。
【００４０】
[00046]  本発明で使用できる別のスキャトロメータが、図３に図示されている。このデバイスでは、放射源２によって放出された放射は、レンズシステム１２を使用して干渉フィルタ１３および偏光器１７を通して集光され、ビームスプリッタ１６の部分反射表面１６ａによって反射し、好ましくは少なくとも０．９、さらに好ましくは少なくとも０．９５という高い開口数（ＮＡ）を有する顕微鏡の対物レンズ１５を介して基板Ｗに集光される。液浸スキャトロメータは、開口数が１を超えるレンズを有してもよい。反射した放射は、次に部分反射表面１６ａを通過して、散乱スペクトルを検出するために検出器１８に入る。検出器は、逆投影された瞳面１１に配置することができ、これはレンズシステム１５の焦点距離Ｆにある。しかし、瞳面は、補助光学系（図示せず）で検出器へと再結像することができる。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角度を規定し、角度位置が放射の方位角を規定する面である。検出器は、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルを測定できるように、２次元検出器であることが好ましい。検出器１８は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレーム当たり４０ミリ秒という積分時間を使用することができる。
【００４１】
[00047]  基準ビームは、例えば入射放射の強度を測定するために使用されることが多い。それを実行するには、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射すると、その一部が基準ビームとして基準ミラー１４に向かってビームスプリッタを透過する。次に、基準ビームを同じ検出器１８の異なる部分に投影する。
【００４２】
[00048]  例えば約４０５〜７９０ｎｍの範囲、または約２００〜３００ｎｍなどのさらに低い範囲で対象の波長を選択するために、１セットの干渉フィルタ１３が使用可能である。干渉フィルタは、１セットの様々なフィルタを備えるのではなく、同調可能でもよい。干渉フィルタの代わりに、回折格子を使用することもできる。
【００４３】
[00049]  検出器１８は、１つの波長（または狭い波長範囲）で散乱光の強度を測定するか、複数の波長で別個に強度を測定するか、ある波長の範囲にわたって積分した強度を測定することができる。さらに、検出器は、ＴＭ(transverse magnetic)およびＴＥ(transverse electric)偏光の強度および／またはＴＭ偏光とＴＥ偏光の間の位相差を別個に測定することができる。
【００４４】
[00050]  広帯域光源（つまり光の周波数または波長が、したがって色の範囲が広い光源）の使用が可能であり、これは大きいエタンデュを与え、複数波長の混合を可能にする。広帯域の複数の波長は、それぞれσλの帯域幅および少なくとも２σλの間隔（つまり波長の２倍）を有することが好ましい。幾つかの放射「源」は、ファイバ束を使用して分割されている分散放射源の異なる部分でよい。この方法で、角度分解した散乱スペクトルを複数の波長にて並列で測定することができる。３次元スペクトル（波長および２つの異なる角度）を測定することができ、これは２次元スペクトルより多くの情報を含む。これによって、より多くの情報を測定することができ、これは測定プロセスの堅牢性を向上させる。これについては、欧州特許出願公開第１，６２８，１６４Ａ号にさらに詳細に記載されている。
【００４５】
[00051]  基板Ｗ上のターゲットは回折格子でよく、これは現像後に、レジスト実線でバーが形成されるように印刷される。あるいは、バーを基板にエッチングすることができる。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の収差に影響されやすいように作成することができ、照明の対称性、およびこのような収差の存在は、印刷された回折格子の変動に現れる。したがって、回折格子を再構築するために、印刷された回折格子のスキャトロメータ測定データが使用される。例えば処理ユニットＰＵによって獲得される線の幅および形状などの回折格子のパラメータを使用して、印刷ステップの知識から、リソグラフィツールの焦点およびドーズを決定することができる。
【００４６】
[00052]  ターゲットパターンが、上述した回折格子のように周期的ではなく、例えば多くの異なる構成を有する生成物形状を備えている場合は、可能な限り正確にしなければならないのは、任意のパラメータが測定されるパターンの位置である。例えば、図に示すように、測定スポットが位置Ａにあると推定されるが、実際には位置Ｂにある場合、普通のスキャトロメータまたはエリプソメータによって検出されるスペクトルが、Ａにて予想される構造と一致しない構造を発見する。したがって、Ａにある構造と類似し、それによって潜在的に相当の誤差を引き起こすか、最低限でも不必要な作業を生じさせ、パターン付き基板のスループットを減速させるＢでの構造を変化させるために、印刷プロセス（またはパターンの形状に影響する他の露光前または露光後プロセス）を補正することができる。
【００４７】
[00053]  基板上のパターンの測定は、パターン全体では必要とされない。しかし、品質制御または特定の問題の区域について、所望の精度を監視し、維持するために、幾つかの測定を実行しなければならない。小さいプロセスの寛容度を有する特定のパターン区域（つまりリソグラフィまたはパターニングプロセスの誤差の影響を受けやすい区域）が識別される。これらの特定のパターン区域は、リソグラフィの「ホットスポット」と呼ばれる。既知のホットスポットが存在する場合、区域を監視して、誤差が生じないことを保証するために、既知のホットスポットの区域にある測定スポットの密度を高くしなければならない。ホットスポットは通常、２次元パターンの形状および寸法の変形の形態をとり、その大きさは変化することがある。ホットスポットは、リソグラフィおよび他のプロセスの焦点およびドーズの変動、さらにプロセス中の装置の振動の影響を受けやすい。ホットスポットが周期的であることは稀であり、したがって周期的パターンでしか作動しない古典的なスキャトロメータ測定技術では測定することができない。非周期的パターンでスキャトロメータ測定を実行するために、測定（または検査）ビームの正確な位置を知っておかねばならない。
【００４８】
[00054]  メモリ構造は大部分が周期的であり、「論理」構造（マイクロプロセッサ）は非周期的である。しかし、ＩＣの設計は、「論理」回路フィーチャさえ可能な限り周期的にする傾向がある。というのは、こうするとリソグラフィステップでの印刷可能性が改善されるからである。周期的構造内で最も低いプロセスウィンドウ（つまり「ホットスポット」）がある位置は、周期性が終了する構造の縁部であることが多く、したがって周期的構造の縁部を測定することが最善である。というのは、この縁部が、リソグラフィプロセスの変動の影響を最も受けやすいからである。
【００４９】
[00055]  ホットスポットの位置は、以下のような方法を使用して決定することができる。特定の既知のパターンを有するマスクを生成する。例えばソフトウェアを使用して、マスクの使用のシミュレーションを実行する。マスクパターンによって放射ビームがいかに基板にパターンを与えるかを推定することによって、マスクの使用をシミュレーションすると、基板のシミュレーションされたパターンまたはシミュレーションされたターゲットが生成される。放射ビームがマスクを介して通過した後、いかに反応するかをシミュレーションすることにより、誤差を発生しやすい区域を決定することができる。これは、マスクを使用して実際に基板を照射するか、走査電子顕微鏡または他の観察ツールで、シミュレーションした誤差を発生しやすい区域またはホットスポットを観察することによって確認することができる。
【００５０】
[00056]  シミュレーションを実行して、ホットスポットが決定されたら、上述したようなリソグラフィ装置を使用するリソグラフィプロセスを実行し、マスクを使用したパターンで実際に基板を照射することができる。次に、ホットスポットの推定値を基板に転写し、誤差がないかそれらの位置を測定する。誤差が発見されたら、マスクまたはリソグラフィプロセスを調整して、これらの誤差を補償または補正することができる。
【００５１】
[00057]  これは、誤差をチェックするパターン上の位置が減少するという利点を有する。というのは、万一誤差が発生した場合に誤差がある可能性が最も高い位置のみがチェックされるからである。例えば大きい誤差が発見された場合、さらなる位置を観察することができる。
【００５２】
[00058]  ホットスポットがある可能性が高い位置が決定されたら、その測定を実行する方法が幾つかある。
【００５３】
[00059]  「製造に適合した設計」アプローチでは、設計および較正段階で、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を優先して生成する。実際の測定段階では、これでＳＥＭを使用して、誤差の影響を最も受けやすいホットスポット区域を検査することができる。このアプローチでは、リソグラフィシミュレーションを使用して、様々な処理変形に対するクリティカルパターン反応を計算する。これによって、プロセスで歪んだパターンの形状および寸法が予測される。この潜在的な問題の一つは、ＳＥＭに通常は非常に時間および費用がかかることである。したがって、潜在的にホットスポットが存在する基板の各位置を検査するために、走査電子顕微鏡を使用することが可能でないことがあり、これは基板のスループットが大きい影響を受けるようなインライン測定には特に望ましくない。さらに、ＳＥＭは、パターン形状の誤差を発見するように意図された検査そのものの間に、パターンの形状に影響を及ぼすことがある。このような潜在的な欠点は、図４に示すようなシステムを使用することによって克服することができる。
【００５４】
[00060]  上述したようなスキャトロメータを使用することができる。図４に示すように、第一光源Ｓ１が、基板テーブルＷＴによって支持されている基板Ｗ上のパターン３０から回折される。パターン表面から回折された光が、次に検出器ＣＣＤ２によって検出され、これはその結果、第一光源Ｓ１によって照明された区域の回折スペクトルを検出することになる。これは、標準的なスキャトロメータの測定である。第一光源Ｓ１は、測定ビームを生成する光源である。ホットスポットの周囲の区域にある構造の密度または複雑さが、スペクトルを測定しなければならない位置を決定する。特定の位置にホットスポットがあるという既知の可能性に基づいて、測定の標準的な数および密度を使用するか、ケースバイケースで測定の数を適応させることができる。
【００５５】
[00061]  第一光源Ｓ１は、可能な限り小さい（したがって精密な）測定スポットを獲得するために、レーザであることが好ましい。しかし、測定スポットは、パターン付きターゲットに到達した後に経験する回折によっても制限されることがあり、実際には、測定スポットの直径は約３００ｎｍのオーダでなければならない。レーザは、測定に使用可能な放射の使用可能な波長の数が制限されるように単色である傾向があるので、使用されるレーザは、可能な限り多数の異なる波長を生成するために、同調可能なレーザであることが好ましい。測定スポット毎に多数の測定データがあれば、そのスポットの精度が向上することは明白である。そのために、第一光源Ｓ１は、以下で説明する音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）を使用した波長の範囲を有し、１つの測定スポットについて、ある範囲の角度分解スペクトルを生成することが好ましい。エリプソメータを使用する場合は、偏光器を使用して、入射光の偏光の少なくとも２つの直交方向について測定データを生成し、より精密な測定値を獲得することが好ましい。
【００５６】
[00062]  チューナブルレーザＳ１は、スーパーコンティニウムレーザおよび音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）の形態をとることができる。光源Ｓ１は、例えばキセノンランプまたはスーパーコンティニウムレーザなどの広帯域光源Ｓ１１を備え、これは光源Ｓ１１の広帯域（白色光）出力から狭い範囲の波長を選択して、スキャトロメータ内に検査ビームを形成するために使用される音響光学チューナブルフィルタ（ＡＯＴＦ）内へと光を誘導する。
【００５７】
[00063]  音響光学チューナブルフィルタは、高周波ドライバ回路および吸音器によって駆動される圧電変換器が接続された音響光学結晶を備える。変換器は、結晶および駆動周波数の機械的特性（音速）によって決定された波長で、結晶内に音波を生成する。これらの波は結晶を通って伝搬するので、結晶格子が交互に拡張し、収縮することから、結晶の屈折率の周期的再分布を形成する。これは、自身を通過する光を回折する回折格子を形成するが、回折は、単一の点ではなく相互作用する領域全体で生じ、位相および／または運動量整合条件に適合する放射のみが回折される。その正味の効果は、狭い範囲の波長の放射が主ビームから回折され、空間および／または偏光フィルタによって選択可能なことである。回折されたビームの中心波長は、変換器の駆動周波数に依存し、したがって駆動回路、変換器および結晶の応答時間に応じて、非常に広い範囲内で非常に迅速に制御することができる。回折されたビームの強度も、音波の強度によって制御される。
【００５８】
[00064]  音響光学結晶に使用できる適切な材料は、石英（ＳｉＯ2）、ＫＤＰ（ＫＨ2ＰＯ4）、パラテルル石（Paratellurite）または２酸化テルル（ＴｅＯ2）、ＬｉＮｂＯ3、カロメルまたは酸化第二水銀（Ｈｇ2Ｃｌ2）、ＴＡＳ（Ｔａ3ＡｓＳｅ3）およびＴｅ（テルル）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、およびサファイア（酸化アルミ、Ａｌ2Ｏ3）を含む。選択された結晶が、音響光学チューナブルフィルタの詳細な幾何学的形状を決定する。複屈折結晶を使用する場合、フィルタも特定の偏光状態を選択することができる。
【００５９】
[00065]  変換器は、スキャトロメータの制御ユニットに接続され、これは、所与の測定での必要に応じて、所望の波長を中心とする狭帯域の波長を選択するために、変換器に適切な波長の音波を放出させる駆動信号を提供する。送信されるビームの帯域幅は、２０ｎｍ未満、１５ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、または５ｎｍ未満であることが好ましい。駆動信号の周波数と測定される波長との正確な関係は、使用される特定の結晶およびデバイスの幾何学的形状によって決定される。場合によっては、様々な波長Ω1からΩnの２つ以上の成分を有する駆動信号を適用することによって、複数の測定を同時に実行可能にする多色ビームを形成し、各々が異なる波長を中心とする複数の成分を選択するようにフィルタを操作することができる。駆動信号の様々な周波数成分の強度は、多色ビームの様々な波長の強度を個々に制御するために変更することができる。
【００６０】
[00066]  音響光学チューナブルフィルタを使用することの潜在的な利点は、速い応答時間のせいで、特に光源としてスーパーコンティニウムレーザを使用する場合に、測定ビームのノイズを低減するために使用できることである。ＡＯＴＦは、シャッタとして作用するように、光源を迅速にオフに切り換えるためにも使用することができる。これは、スキャトロメータ測定の最善のカメラが、累積したキャリアの電荷輸送中に光を遮断する非常に高速のシャッタを必要とするフレーム転送型ＣＣＤカメラだからである。
【００６１】
[00067]  しかし、レーザＳ１を単独で使用すると、パターン付きターゲット上に生成される測定スポットの正確な位置を決定するのに十分ではない。センサおよび他の位置合わせモニタを使用することにより、基板テーブルＷＴに、さらには基板に対する測定スポットの位置を決定するために、様々な方法を使用することができる。しかし。基板上にあるパターンに対する測定スポットの正確な位置を決定することは困難である。その理由は、特にパターンが非周期的である場合に、測定スポット上のレーザ光の回折の結果生じるスペクトルを検出することはできるが、パターンの構造のどのフィーチャが検出器ＣＣＤ２に結像されているか（言うまでもなく、パターンがＣＣＤ２に結像されるのではなく、パターンから散乱した散乱スペクトルがＣＣＤ２に結像される）、およびスペクトルが予想と整合しない場合に、パターン構造が傷つけられているか、測定の位置が傷つけられているかを正確に決定することが非常に困難だからである。
【００６２】
[00068]  図４に示すような装置の１つの目的は、測定スポットの結果生じるスペクトルを、ホットスポット上の測定スポットの様々な位置について計算したスペクトルのライブラリと比較できるようにすることである。ライブラリは、パターンの構造の各パラメータ、および測定スポットに対するホットスポットの相対位置を含んでいる。
【００６３】
[00069]  パターンの構造は、３０から４０ｎｍしかないことがあり、測定スポットは１桁大きい。したがって、１つの測定スポット内に多くのパラメータが存在することがある。言うまでもなく、構造は、図５に示すスポットサイズＡより大きいＣＤを有することができ、その場合、スポットサイズの正確な位置に関する知識は非常に貴重である。
【００６４】
[00070]  印刷されたパターン内で、第一光源Ｓ１からの測定ビームを回折する正確な位置を決定するために、第二光源Ｓ２が導入される。第二光源Ｓ２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または測定スポットの周囲のパターンの構造を照明する働きをする他の分散光源であることが好ましい。光源Ｓ２は、可能な限り多くの波長の光を供給するために、白色光ＬＥＤであることが好ましい。カラーフィルタＣＦを白色光ＬＥＤと組み合わせて使用し、最終的に所望の周波数のみを画像検出器ＣＣＤ１に到達可能にすることができる。第２光源Ｓ２によって照明される区域のサイズは、測定スポットより大きいが、測定スポットが照明区域の部分を照明するように、測定スポットと重なる。光源Ｓ２によって照明される区域に対する測定スポットの位置が決定される。これは、以下で説明するように、照明されたスポットと照明された区域の両方を同じ検出器ＣＣＤ１内に結像することによって実行される。
【００６５】
[00071]  図４に示すように、部分反射器ＢＳ１が、第一および第二放射源Ｓ１およびＳ２からの放射ビームを結合し、第二部分反射器ＢＳ２を使用して、開口数（ＮＡ）が高い対物レンズ１５を介して基板Ｗの表面へと偏向させる。次に、光は基板の表面で反射し、第二部分反射器ＢＳ２を通って戻り、これはビームスプリッタＢＳ３で分割され、したがってビームの異なる部分が２つの異なる検出器ＣＣＤ１およびＣＣＤ２によって検出される。反射器Ｒ１は、光路を効果的に折り曲げることによって装置をさらにコンパクトにするために、任意の位置で使用することができる。パターンが与えられている基板Ｗの表面の部分から、放射ビームが反射すると、放射は回折され、回折パターン（またはスペクトル）は、部分反射器ＢＳ２およびビームスプリッタＢＳ３を介して伝搬する。回折させるパターンに関する情報を提供するのは、この回折パターンである。というのは、各パターンは、結果となるスペクトルに存在する一意のサインを有するからである。
【００６６】
[00072]  この実施形態の第二放射源Ｓ２も、パルス状でなければならない。その理由の１つは、画像の取得が、振動によって引き起こされるブレの影響を受けないことである。「ストローブ」効果によって、断続的な画像しか捕捉されず、したがって振動または画像間の他の動作によって引き起こされるようなブレが回避される。放射源をこのようにパルス状にする第二の理由は、ＬＥＤ  Ｓ２からの迷光が検出器ＣＣＤ２に入り、測定ビームに影響することを防止するために、スキャトロメータ検出器ＣＣＤ２が基板上のターゲットの散乱スペクトルを取得している間に、第二放射源Ｓ２はオフに切り換えねばならない、あるいは少なくとも基板に投影してはならないからである。放射中にパルスを生成するために、第二放射源を高速で連続してオンとオフに切り換えることができる（これは、例えば白色光ＬＥＤで可能である。）これは、ＬＥＤ  Ｓ２を１回に約０．１ｍｓオフに切り換えることができ、これはスキャトロメータ検出器ＣＣＤ２が、測定スポットからのスペクトルを１回測定するために十分な光子を取得するのに十分な時間である。あるいは、シャッタを使用して、ＬＥＤの遮断と通過を交互させ、したがってパルスを生成することができる（この場合は、ＬＥＤの代替物としてキセノンまたはハロゲン光源を使用することができる）。シャッタは、例えば回転する円板で、円板の回転速度に応じて所定の間隔で放射を通すことができる切り取り部分があってよい。ＬＥＤを通る駆動電流は、例えばパルス発生器でパルス状にできることが好ましい。
【００６７】
[00073]  測定位置の拡張区域を照明するために、パルス状ビームを供給する第二光源Ｓ２が使用され、この拡張区域Ｉｍは、第一光源Ｓ１によって生成された測定スポットＭＳを越えて延在する。第二光源Ｓ２からの回折光は、第二光源Ｓ２からの光が上述したようにオフに切り換えられる間を除き、両方の検出器ＣＣＤ１およびＣＣＤ２に当たる。しかし、２つの検出器ＣＣＤ１およびＣＣＤ２が有用な画像を取得する時間は異なる。つまり、スキャトロメータ検出器ＣＣＤ２は、Ｓ２がオフに切り換えられている間、第一光源Ｓ１からの測定ビームのみを取得する。第二光源Ｓ２がオンに切り換えられているその間の時間に、画像検出器ＣＣＤ１が、測定スポットＭＳおよび拡張区域Ｉｍの両方の画像を受信する。図４に示すように、基板Ｗ上にある非周期的パターン３０は、第二光源Ｓ２がオンに切り換えられている間に、スキャトロメータ検出器ＣＣＤ１に結像される。Ｓ２によって照明される基板の区域は、基板に投影される測定スポットＳ１の画像と同期してＣＣＤ２カメラに結像される。したがって、ＬＥＤによってカバーされるパターンに対する測定スポットＭＳの位置は、画像処理技術によって決定することが可能である。ターゲットの画像は、実際のパターンの低域フィルタを通したバージョンになる。というのは、対物レンズの開口数が有限で、光源Ｓ２の波長が非常に短くないからである。さらに、光学系の収差が画像を歪める可能性が高い。その結果、ブレて歪んだ画像が、エンハンスメント技術で最初に復元され、ターゲットの輪郭を決定するために、縁部の検出を使用することができる。縁部の検出は、測定スポットの中心位置を決定するためにも使用することができる。最後に、ターゲットの縁部とスポットの中心との間の位置が測定される。つまり、パターンＩｍの画像と測定スポットＭＳの画像とを足して使用し、パターンに対する測定スポットの位置を決定して、測定スポットがパターンの間違った区域になく、それによってその区域でパターンが与えるはずの誤った印象を与えることがないことを保証する。この相対位置の情報を、パラメータおよび位置のライブラリと比較して、（例えば）ホットスポットに対する測定ビームの相対位置の結果を出す。これで、スキャトロメータ検出器ＣＣＤ２からの結果が、オーバレイ、ＣＤなどに関する情報を、および現在結像中の対象の全体像を有するために相対位置も有するように、この結果を検査装置にフィードバックすることができる。（ＣＣＤ２からの）測定スペクトルおよび（ＣＣＤ１からの）測定スポット位置を入力として使用し、再構築のためにＣＣＤ１およびＣＣＤ２両方からの出力をプロセッサに送信する。
【００６８】
[00074]  つまり、この時点で、スキャトロメータ（または検査装置）は、レーザＳ１からの回折放射のスペクトルばかりでなく、パターン上へのスペクトルが実際にどこから来たかの相対位置も有する。位置とスペクトルの組合せは、再構築されるパターンの構造に、かつてない精度を与える。これで、ホットスポットの再構築されたパラメータを使用し、リソグラフィプロセスの適切なパラメータを同調させることによって補正できるプロセス変数（露光量または焦点誤差など）を抽出することができる。
【００６９】
[00075]  基板上にパターンの構造を正確に再構築するために、２つの検出器から得た情報を使用できる幾つかの方法がある。主要成分分析は、使用できる既知の方法である。この技術のさらなる技術は、米国特許出願公開第２００５／０１８５７１４号に見ることができ、その文書は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【００７０】
[00076]  以上で示したように、この装置の利点は、克服できる多少の誤差が、基板または基板を保持する基板テーブルまたはシステム内に存在するハードウェアの他の部片の振動によって引き起こされることである。システムが振動によって引き起こされるブレの影響を受けないでいられるようにするために、検出器ＣＣＤ１およびＣＣＤ２による１つのフレームの取得時間は可能な限り短く、約１ｍｓ未満であることが好ましい。
【００７１】
[00077]  さらに、第二光源Ｓ２のパルスでは、ＣＤおよびオーバレイ計測などに使用されるスキャトロメータ検出器ＣＣＤ２が実際にスペクトルを取得している間に、白色光ＬＥＤ  Ｓ２をオフに切り換えて、測定ビーム画像の取得中にＬＥからの迷光が検出器ＣＣＤ２に入るのを回避することができる。そのために、検出器ＣＣＤ２が光を取得する時間は、タイマ２０からのパルスによってトリガすることができ、この同じパルスがＬＥＤを短い継続時間の間、オフに切り換える。この継続時間は０．１ｍｓのオーダでよい。検出器ＣＣＤ２が１回の測定に十分な数の光子を取得するのは、この短いトリガされたパルスの間である。ＬＥＤがオフに切り換えられた場合に、検出器ＣＣＤ２がオンに切り換えられるように、システムは事実上、タイミング発生器でよい。
【００７２】
[00078]  図４のタイマ２０によって表されるこのタイミングを実現する幾つかの方法が、当業者には認識される。
【００７３】
[00079]  図４の装置は、基板Ｗ上のパターン３０に対する測定スポットＭＳの様々な位置について、スペクトル系列を取得するために使用される。言うまでもなく、測定スポットは、測定ホットスポット上およびその周囲の区域に位置することが好ましい。例えば、０．３μｍのピッチの１０×１０のアレイで１００のスペクトルを取得すると、合計測定区域は３×３μｍ2になり、これは（例えば）基板テーブルＷＴの振動およびステージ位置決めの不正確さに対処するのに十分である。スペクトルを取得する毎に約１ｍｓかかり、したがってこのような例の合計取得時間は約１００ｍｓになる。これは、パターンに対して測定スポットを動かすことに関わる時間は除外している。基板Ｗ上のパターン３０に対して測定スポットＭＳを動かせる方法が２つある。第一の方法は、光源Ｓ１および／またはそれに関連する光学系を動かすことによって、測定スポットをスキャンすることである。この方が、基板テーブルＷＴを動かすより迅速ではあるが、精度が低いことが多く、後者は、それに伴う重量および精度のせいで、遅くなることが多いが、速度の遅れを精度の向上で補償する。というのは、１つの対象（基板テーブルＷＴ）しか動かす必要がなく、様々なレンズなどの光学系を同時に相対運動させる必要がないからである。さらに、印刷または露光または任意の他の必要なプロセス中にスキャン可能にするために、リソグラフィ装置の下方で基板を移動するために、基板テーブルＷＴは既に上述したようなスキャンシステム上にある。
【００７４】
[00080]  測定の頑強性を改善するために、これも説明したように同調可能なレーザＳ１の複数の波長でスペクトルを取得することができる。
【００７５】
[00081]  ライブラリに基づく比較の使用の例について、以下で述べる。他の何かに対して測定スポットの位置を与えねばならない。というのは、絶対空間または絶対ｘ、ｙ、ｚ軸で位置を与えるよりはるかに簡単だからであり、本明細書で説明する実施形態により、基板Ｗ上に存在するパターン３０に対する測定スポットが与えられる。この情報およびホットスポットの既知の位置を使用し、既知のホットスポットに対して測定スポットを与えることができ、これは上述したように有利なことがある。図５は、パターン上の測定スポットＣにおけるホットスポットＨＳの例を与える。
【００７６】
[00082]  この例では、スキャトロメータまたは走査電子顕微鏡または他の従来通りの方法を使用して、ホットスポットＨＳに対して、または図５に示すパターンに対して、図５に示すような理論的測定スポットＡおよびＢを測定することができる。パターンまたはホットスポットまたは両方に対するＡおよびＢの相対位置を、測定スポットのライブラリに記憶させる。次に、図５に示すように、さらなるスポットＤのリアルタイムの測定を実行する。測定スポットＤにおける光の回折から生じるスペクトルを、ライブラリにある他の既知のスポットと比較することができる。この場合、スペクトルは他のスポットと整合せず、これまで、これは推測誤差であり、測定スポットＤの結果は、パターニングプロセスまたは計測プロセスの再測定または修正を意味した。しかし、本発明で、パターン全体に対するＤの位置は、図４のシステムを使用して決定することができ、図５のホットスポットＨＳに対する測定スポットＤの位置は、その後に計算することができる。これで、測定スポットＤをライブラリに追加することができる。他の測定スポットＡおよびＢに対する測定スポットＤの関係も、ライブラリに記憶することができる。その後のスペクトルが、例えば測定スポットＤのそれと類似するフィーチャを有することが判明した場合、測定スポットＤのスペクトルと、位置を決定する検出器ＣＣＤ１による測定値との組合せを使用して、測定スポットの位置を決定することができ、これは図５の位置Ｄであることが分かる。次に、画像検出器ＣＣＤ１からの測定スポットの位置を、スキャトロメータ検出器ＣＣＤ２からの測定値とともに計算システムに入力することができ、測定ビームの位置合わせ誤差がなかったことを確信して、検出された測定スポットのオーバレイ、ＣＤなどを、オーバレイ、ＣＤなどのライブラリと突き合わせてチェックすることができる。
【００７７】
[00083]  この同じ技術を使用して、実際のスポット位置、焦点、ドーズ、ブレ、オーバレイの変動、さらには下にあるプロセス層の変動など、ある範囲のパラメータを決定することができる。
【００７８】
[00084]  本明細書で説明する装置は、パターンの非周期的フィーチャにも使用することができる。既存のスキャトロメータの用途もある。局所的な代表的でない誤差を発見するために、走査電子顕微鏡を使用できない場合に、２つの光源を組み合わせるこの方法を使用することができる。装置は、特殊な試験パターンを必要とせずに、ＣＤおよびオーバレイの生成物上でのインライン計測を可能にする。方法は、例えばＳＥＭよりもはるかに高速であり、したがってスループットを向上させることができる。さらに、本明細書で説明する装置および方法は、２次元の非周期的ホットスポット、および大小のホットスポットの計測を可能にする。装置は、測定位置に対するホットスポットのナノメートルの精度を可能にし、スポット位置ばかりでなく、焦点、ドーズ、ブレ、オーバレイおよび下にあるプロセス層の変動も測定する。
【００７９】
[00085]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることは言うまでもない。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどである。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、計測ツールおよび／または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００８０】
[00086]  以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。
【００８１】
[00087]  本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（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。
【００８２】
[00088]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組合せを指す。
【００８３】
[00089]  以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはその内部に記憶されたこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。
【００８４】
[00090]  上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１ａ】[00019]  リソグラフィ装置を示した図である。
【図１ｂ】[00020]  リソグラフィセルまたはクラスタを示した図である。
【図２】[00021]  第一スキャトロメータを示した図である。
【図３】[00022]  第二スキャトロメータを示した図である。
【図４】[00023]  本発明の実施形態による測定スポット測定装置を示した図である。
【図５】[00024]  一連の可能な測定スポット位置を示した図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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