(57)【要約】      （修正有）【課題】ノイズの効果を低下させ、オーバレイエラーの計算がさらに正確になるオーバレイエラーの代替計算方法を提供する。【解決手段】複数の回折格子などを含むターゲットマークからの反射放射が、ピクセルのアレイによって検出される。各ピクセルの回折格子のオーバレイエラーが検出され、オーバレイエラーのアレイが割り出される。全ピクセルのオーバレイエラー値を単純に平均するのではなく、フィルタリングが実行される。ピクセルは、オーバレイエラーの検出値又はピクセルの検出強度に従ってフィルタリングすることができる。【選択図】図６
2009081436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期Ｐの繰り返しパターンを備えるマークのオーバレイエラーを測定する方法であって、
放射のビームを前記マークに投影すること、
スキャトロメータを使用して複数のピクセルで前記マークからの反射放射を測定して、ピクセル毎に前記オーバレイエラーを割り出すこと、
閾値より大きいオーバレイエラーがあるピクセルを除外すること、および、
除外されていない前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すこと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記閾値が周期Ｐの割合である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記割合が周期Ｐの５０％である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、
放射を基板に投影するように構成された放射投影装置と、
前記基板から反射した前記放射を複数のピクセル上で検出するように構成された検出器と、
閾値より大きいオーバレイエラーを有する前記ピクセルを除外し、除外されなかった前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すように構成されたデータ処理ユニットと、
を備える、検査装置。
【請求項５】
放射ビームを調整するように構成された照明支持体と、
前記放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
前記基板の特性を測定するように構成された検査装置と、
を備え、前記検査装置が、
放射を基板に投影するように構成された放射投影装置と、
前記基板から反射した前記放射を複数のピクセル上で検出するように構成された検出器と、
閾値より大きいオーバレイエラーを有する前記ピクセルを除外し、除外されなかった前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すように構成されたデータ処理ユニットと、
を備える、リソグラフィ装置。
【請求項６】
マークのオーバレイエラーを測定する方法であって、
放射ビームを前記マークに投影すること、
スキャトロメータを使用して複数のピクセル上の前記マークから反射した前記放射を測定して、ピクセル毎に前記オーバレイエラーを割り出すこと、
初期平均オーバレイエラー及び前記オーバレイエラーの標準偏差を計算すること、
前記初期平均オーバレイエラーの閾値範囲から外れたオーバレイエラーを有する前記ピクセルを除外すること、
除外されていない前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すこと、
を含む、方法。
【請求項７】
前記閾値範囲が、前記初期オーバレイエラーからの標準偏差の閾値数である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記範囲が、前記初期オーバレイエラーから２標準偏差以内である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、
放射を基板に投影するように構成された放射投影装置と、
前記基板から反射した前記放射を複数のピクセル上で検出するように構成された検出器と、
初期平均オーバレイエラーを計算し、前記初期平均オーバレイエラーの閾値範囲から外れたオーバレイエラーを有する前記ピクセルを除外し、除外されなかった前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すように構成されたデータ処理ユニットと、
を備える、検査装置。
【請求項１０】
放射ビームを調整するように構成された照明支持体と、
前記放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
基板の特性を測定するように構成された検査装置と、
を備え、前記検査装置が、
放射を基板に投影するように構成された放射投影装置と、
前記基板から反射した前記放射を複数のピクセル上で検出するように構成された検出器と、
初期平均オーバレイエラーを計算し、前記初期平均オーバレイエラーの閾値範囲から外れたオーバレイエラーを有する前記ピクセルを除外し、除外されなかった前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すように構成されたデータ処理ユニットと、
を備える、リソグラフィ装置。
【請求項１１】
マークのオーバレイエラーを測定する方法であって、
放射ビームを前記マークに投影すること、
スキャトロメータを使用して複数のピクセル上で前記マークから反射した前記放射を測定して、ピクセル毎に前記オーバレイエラーを割り出すこと、
閾値より低い強度を有する前記ピクセルを除外すること、および、
除外されていない前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、前記平均オーバレイエラーを割り出すこと、
を含む方法。
【請求項１２】
基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、
放射を基板に投影するように構成された放射投影装置と、
前記基板から反射した前記放射を複数のピクセル上で検出するように構成された検出器と、
閾値より低い強度を有する前記ピクセルを除外し、除外されなかった前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すように構成されたデータ処理ユニットと、
を備える、検査装置。
【請求項１３】
放射ビームを調整するように構成された照明支持体と、
前記放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
前記基板の特性を測定するように構成された検査装置と、
を備え、前記検査装置が、
放射を基板に投影するように構成された放射投影装置と、
前記基板から反射した前記放射を複数のピクセル上で検出するように構成された検出器と、
閾値より低い強度を有する前記ピクセルを除外し、除外されなかった前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すように構成されたデータ処理ユニットと、
を備える、リソグラフィ装置。
【請求項１４】
基板の特性を測定するように構成された検査装置であって、
放射を基板に誘導するように構成された放射源と、
前記基板から反射した前記放射を複数のピクセル上で検出するように構成された検出器と、
閾値より大きいオーバレイエラーを有する前記ピクセルを除外し、除外されなかった前記ピクセルの前記オーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すように構成されたデータ処理ユニットと、
を備える、検査装置。
【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に、及びリソグラフィ技術を使用した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網の目状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、パターンが与えられた基板のパラメータ、例えばその中又はその上に形成された連続する層間のオーバレイエラー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た顕微鏡的構造を測定するには、走査電子顕微鏡及び様々な専門ツールを使用するなど、様々な技術がある。専門的な検査ツール（インスペクションツール）の１つの形態に、放射ビームを基板の表面上のターゲットに誘導し、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がある。基板による反射又は散乱の前後のビームの特性を比較することにより、基板の特性を割り出すことができる。これは、例えば反射ビームを、既知の基板特性に関連し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することができる。２つの主なタイプのスキャトロメータが知られている。分光スキャトロメータは、広帯域放射ビームを基板に誘導し、特定の狭い角度範囲に分散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、単色放射ビームを使用して、散乱した放射の強度を角度の関数として測定する。
【０００４】
[0004]  ターゲットを照明して、反射した放射からデータを収集するこのようなシステムは、往々にしてパターンのオーバレイエラーＯＶの計算に使用される。通常、これは複数の重ね合わせた回折格子から基板を形成（ターゲットを形成）し、反射した放射を測定することによって達成される。回折格子は、基板にエッチングするか、現像したレジストに回折格子を形成することによって形成することができる。往々にして、回折格子の下層が基板にエッチングされ、最上部の回折格子が現像レジストに形成される。反射した放射を複数のピクセル上で検出し、各ピクセルの平均オーバレイエラーを計算する。次に、特定のターゲットについて全ピクセルのオーバレイエラーを平均することによって、完全なターゲットの平均オーバレイエラーを計算する。
【０００５】
[0005]  しかし、任意のターゲットについて全ピクセルのオーバレイエラーを平均する方法は、有意のノイズ及びランダムエラーを生じやすい。これは、最終的なオーバレイエラーの計算値の過大評価につながり、この過大評価が４０％にもなることがあると、試験で示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]  ノイズの効果を低下させ、オーバレイエラーの計算がさらに正確になるオーバレイエラーの代替計算方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]  本発明の態様によれば、既知の周期Ｐの繰り返しパターンを含むマークについて、オーバレイエラーを測定する方法が提供され、方法は、放射のビームをターゲットマークに投影すること、ピクセル毎にオーバレイエラーを割り出すために、スキャトロメータを使用して、複数のピクセルでマークからの反射放射を測定すること、閾値より大きいオーバレイエラーがあるピクセルを除外すること、および、除外されていないピクセルのオーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すことを含む。
【０００８】
[0008]  本発明のさらなる態様によれば、マークのオーバレイエラーを測定する方法が提供され、方法は、放射ビームをターゲットマークに投影すること、スキャトロメータを使用して複数のピクセル上でマークから反射した放射を測定して、ピクセル毎にオーバレイエラーを割り出すこと、初期平均オーバレイエラー及びオーバレイエラーの標準偏差を計算すること、初期平均オーバレイエラーの規定された範囲から外れたオーバレイエラーを有するピクセルを除外すること、および、除外されていないピクセルのオーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すことを含む。
【０００９】
[0009]  本発明のさらなる態様によれば、マークのオーバレイエラーを測定する方法が提供され、方法は、放射ビームをターゲットマークに投影すること、スキャトロメータを使用して複数のピクセル上でマークから反射した放射を測定して、ピクセル毎にオーバレイエラーを割り出すこと、閾値より低い強度を有するピクセルを除外すること、および、除外されていないピクセルのオーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すことを含む。
【００１０】
[00010]  本発明の態様によれば、基板の特性を測定するように構成された検査装置が提供され、装置は、放射を基板上に誘導するように構成された放射源と、基板から反射した放射を複数のピクセル上で検出するように構成された検出器と、閾値より大きいオーバレイエラーを有するピクセルを除外し、除外されていないピクセルのオーバレイエラーを平均して、平均オーバレイエラーを割り出すように構成されたデータ処理ユニットとを含む。
【００１１】
[00011]  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】
【００１２】
[00022]  図１ａ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つ又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。
【００１３】
[00023]  照明システムは、放射の誘導、成形、又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、又はその任意の組み合わ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。
【００１４】
[00024]  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」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。
【００１５】
[00025]  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。
【００１６】
[00026]  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(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。
【００１７】
[00027]  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される。
【００１８】
[00028]  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、又は反射マスクを使用する）。
【００１９】
[00029]  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つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００２０】
[00030]  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。
【００２１】
[00031]  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。
【００２２】
[00032]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタ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。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。
【００２３】
[00033]  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はパターニングデバイス（例えばマスク）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、２次元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及び別の位置センサ（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、又はスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第一位置決め装置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）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及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）、支持構造体（例えばマスクテーブル）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。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２及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。
【００２４】
[00034]  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。
【００２５】
[00035]  １．ステップモードにおいては、支持構造体（例えばマスクテーブル）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、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。
【００２６】
[00036]  ２．スキャンモードにおいては、支持構造体（例えばマスクテーブル）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）。支持構造体（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、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。
【００２７】
[000037]  ３．別のモードでは、支持構造体（例えばマスクテーブル）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。
【００２８】
[00038]  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。
【００２９】
[00039]  図１ｂに示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル又はクラスタとも呼ばれることがあるリソグラフィセルＬＣの部分を形成し、これは基板上で露光前及び露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これら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現像装置ＤＥ、チルプレートＣＨ及びベークプレート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し、次にリソグラフィ装置のローディングベイＬＢに送出する。これらのデバイスは、往々にしてトラックと総称され、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、これ自体は監視制御システムＳＣＳによって制御され、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、スループット及び処理効率を最大限にするために、様々な装置を操作することができる。
【００３０】
[00040]  リソグラフィ装置によって露光される基板が正確かつ一貫して露光されるために、露光された基板を検査して、連続する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、特に同じバッチの他の基板がまだ露光しないほど十分迅速かつ高速で検査を実行できる場合、連続する基板を露光するために調節することができる。また、既に露光した基板を、歩留まりを改善するために剥ぎ取り、再加工するか、廃棄し、それによって障害があると分かっている基板で露光を実行すること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障害がある場合、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。
【００３１】
[00041]検査装置を使用して、基板の特性を、特に異なる基板の特性又は同じ基板の異なる層の特性が層毎にいかに異なるかを割り出す。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡ又はリソセルＬＣに組み込むか、独立型デバイスでよい。最も迅速な測定を可能にするために、検査装置は、露光直後に露光レジスト層の特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像は非常に低いコントラストを有し、つまり放射に露光しているレジストの部分と露光していない部分との屈折率に非常に小さい差しかなく、全ての検査装置が、潜像を有用に測定するのに十分な感度を有しているわけではない。したがって、普通は露光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増大させる露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に、測定することができる。この段階で、レジストの像を半潜像と呼ぶことができる。レジストの露光又は非露光部分が除去されている時点で、又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、障害の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。
【００３２】
[00042]  図２は、本発明に使用可能なスキャトロメータを示している。これは、基板Ｗに放射を投影するように構成された広帯域（白色光）放射投影装置２を含む。放射投影装置２は、放射を基板に投影するために放射源及び少なくとも１つの光学要素を含んでよい。放射源及び少なくとも１つの光学要素は、１つのユニットに統合するか、別個であってよい。反射した放射が分光計検出器４に渡され、これが鏡面反射放射のスペクトル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成する構造又は輪郭を、処理ユニットＰＵによって、例えば厳密結合波解析及び非線形回帰によって、又は図２の下部で示すようにシミュレートしたスペクトルのライブラリとの比較によって再構築することができる。概して、再構築するためには、構造の全体的形態が分かっていて、構造を作成するプロセスの知識から、幾つかのパラメータが仮定され、スキャトロメータのデータから割り出される構造のパラメータはわずかしかない。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。
【００３３】
[00043]  本発明の実施形態で使用できる別のスキャトロメータが、図３に示されている。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及び偏光器１７を通して集光され、部分反射表面１６で反射し、顕微鏡の対物レンズ１５を介して基板Ｗに集光され、これは高い、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の開口数（ＮＡ）を有する。液浸スキャトロメータは、開口数が１を越えるレンズを有することさえできる。反射した放射は、次に部分反射表面１６を透過して、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、レンズシステム１５の焦点距離にある逆投影瞳面１１に位置してもよいが、瞳面は、補助光学系（図示せず）で検出器に再結像してもよい。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角を規定し、角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又はＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレーム当たり４０ミリ秒などの積分時間を使用してよい。
【００３４】
[00044]  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。そのために、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ビームスプリッタを透過して、基準ミラー１４へと向かう。次に、基準ビームは、同じ検出器１８の異なる部分に投影される。
【００３５】
[00045]  例えば４０５〜７９０ｎｍ又はさらに低く、２００〜３００ｎｍなどの範囲で、問題の波長を選択するために、干渉フィルタ１３のセットが使用可能である。干渉フィルは、異なるフィルタのセットを含むのではなく、調節可能でよい。干渉フィルタの代わりに、回折格子を使用することができる。
【００３６】
[00046]  検出器１８は、１つの波長（又は狭い波長範囲）で散乱した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、ある波長範囲にわたって統合された波長を測定することができる。さらに、検出器は、ＴＭ(transverse magnetic)偏光、及びＴＥ(transverse electric)偏光の強度及び／又は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。
【００３７】
[0047]  広帯域光源（つまり光の周波数又は波長が、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δλの帯域幅及び少なくとも２δλ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（波長及び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、欧州特許第１，６２８，１６４Ａ号にさらに詳細に記載されている。
【００３８】
[00048]  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の色収差に影響されやすい、照明の対称性、及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。線の幅及び形状などの回折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によって実行される再構築プロセスに入力することができる。
【００３９】
[00049]  図４ａに示すように、基板Ｗは、ターゲットマークを形成する複数のパターン２０、２５を含んでよい。パターンは、現像後に、バーがレジスト実線で形成されるように印刷するか、リソグラフィ装置を使用して基板にエッチングすることができる。基板に放射が投影されたら、これは反射して、反射した放射が、図４ｂに示すようなピクセルのアレイを使用して検出される。多くのピクセルが、各ターゲットから反射した放射を検出する。ここには２５のピクセルしか図示されていないが、さらに多くのピクセルを使用することができる。
【００４０】
[00050]  検出されている反射放射を使用して、各ピクセルのオーバレイエラーを、一般的に知られている技術を使用して検出することができる。一例として、ターゲットマークは５００ｎｍのピッチを有してよい。このようなターゲットについて、複数のピクセルで検出されたオーバレイエラーの広がりが、図５に示されている。ここで見られるように、オーバレイエラーには相当な変化がある。本発明の実施形態によれば、ターゲットマークの回折格子ピッチの５０％を超えるオーバレイエラーを有するピクセルは除外される。この例では、図５に示すように、２５０ｎｍを超えるオーバレイエラーを有するピクセルは除外される。次に、残りの全ピクセルのオーバレイの平均オーバレイを計算して、平均オーバレイエラーを出す。
【００４１】
[00051]  この例は、回折格子ピッチの５０％以上のオーバレイエラーを有するピクセルが除外されることを示しているが、これは、回折格子ピッチの割合、ターゲットの別の特徴、又は絶対値として、任意の予め割り出された値でよい。
【００４２】
[00052]  オーバレイエラーの値又は範囲は、予め割り出された閾値であるか、個別的に測定できる要素又はパラメータに基づいて「実行中に」割り出される閾値でよいことを認識されたい。
【００４３】
[00053]  本発明の実施形態は、同じアレイのオーバレイエラーを使用する。しかし、今回は、オーバレイエラー分布の特徴を使用して、ピクセルを除外する。例えば、図６は、（初期）平均オーバレイエラーから２標準偏差を超えて離れたオーバレイエラーを有するピクセルが除外されることを示す。この実施形態では、初期平均オーバレイエラーを、標準偏差と一緒に計算する。次に、（初期）平均オーバレイエラーから例えば２標準偏差を超えて離れたオーバレイエラーを有するピクセルを除外してから、残りの全ピクセルのオーバレイエラーを計算して、平均オーバレイエラーを出す。
【００４４】
[00054]  本発明の別の実施形態では、ピクセルの強度を使用する。これは、例えばノイズ又は他のランダムエラーの影響を受けやすいピクセルでは、読み取りが減少することがあるので、有用である。ピクセルの強度の例示的分布が、図７に示されている。この例では、特定の値より低い強度を有するピクセルが除外されてから、残りのピクセルの平均をとる。しかし、最低強度を有するピクセルの割合、又は強度分布の特徴、例えば任意の数の平均値の標準偏差内にあるもののみを除外することが可能である。
【００４５】
[00055]  図８は、従来の平均化技術及び本発明の実施形態の１つによる技術の両方を使用して、オーバレイエラーのアレイについて、実際のオーバレイエラーに対するオーバレイエラーの計算値を示すグラフを示す。ここで見られるように、本発明の実施形態の１つによるフィルタリング技術を使用すると、オーバレイエラーの計算値と実際値の間に、はるかに大きい直線関係が示されている。
【００４６】
[00056]  本発明の３つの個別的な実施形態について説明してきたが、方法のうち２つ又は３つを容易に組み合わせることができる。例えば、（初期）平均より２標準偏差大きいオーバレイエラーを有するピクセルと、予め割り出した値より低い強度を有するピクセルとを除外することができる。
【００４７】
[00057]  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）、計測ツール（メトロロジツール）及び／又は検査ツール（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。
【００４８】
[00058]  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、圧力又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。
【００４９】
[00059]  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又は１２６ｎｍ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。
【００５０】
[00060]  「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部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、又はその組合せを指す。
【００５１】
[00061]  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つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又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、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００５２】
[00062]  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】
【００５３】
【図１ａ】[00012]  本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。
【図１ｂ】[00013]  本発明の実施形態によるリソグラフィセル又はクラスタを示した図である。
【図２】[00014]  本発明の実施形態による第一スキャトロメータを示した図である。
【図３】[00015]  本発明の実施形態による第二スキャトロメータを示した図である。
【図４ａ】[00016]  ターゲットを示した図である。
【図４ｂ】[00017]  反射した放射を検出するピクセルのアレイを示した図である。
【図５】[00018]  本発明の実施形態によるピクセルを示したグラフである。
【図６】[00019]  本発明の実施形態によるピクセルを示したグラフである。
【図７】[00020]  本発明の実施形態によるピクセルを示したグラフである。
【図８】[00021]  本発明の実施形態により計算した平均オーバレイ測定値を、従来通りの技術を使用して計算した平均オーバレイ測定値と比較して示したグラフである。
【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４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2009081436000001.pdf