JP2008042193A - リソグラフィシステム、制御システム、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィシステム内のサブシステムの所望の性能レベルからの逸脱が、より容易に識別されることができるシステムを提供する。
【解決手段】リソグラフィシステムの性能基準が、リソグラフィシステムの１つ以上の動作状態に基づき予測され、かつその性能基準の測定値と比較されるリソグラフィシステムである。リソグラフィシステムは、測定された性能基準と予測された性能基準との差異から、存在するならば、リソグラフィシステムのどのサブシステムが、予想されるように性能を発揮していないのかを決定することができる。
【選択図】図４

Description

[0001] 本発明は、特に例えばリソグラフィ技術によるデバイスの製造において使用可能なインスペクション方法を用いる、リソグラフィシステム、その制御システム、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。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上に、通常は基板のターゲット部分上に与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用されることができる。そのような場合、代わりにマスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスは、ＩＣの個別層上に形成されるべき回路パターンを生成するために使用されることができる。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、１つまたは複数のダイの一部を含む）上に転写されることができる。パターンの転写は、一般に、基板上に設けられる放射感応性材料（レジスト）の層上へのイメージングを介する。一般に、単一の基板は、連続してパターニングされる隣接するターゲット部分のネットワークを含む。知られているリソグラフィ装置は、各ターゲット部分が、一回でターゲット部分上にパターン全体を露光することによって放射されるいわゆるステッパと、各ターゲット部分が、所定の方向（「スキャニング」方向）の放射ビームを介してパターンをスキャニングし、一方、同時にこの方向と平行または反平行に基板をスキャニングすることによって放射されるいわゆるスキャナとを含む。また、基板上のパターンをインプリントすることによって、パターン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。

[0003] リソグラフィプロセスを監視するために、パターニングされた基板のパラメータ、例えばその内または上に形成された連続する層間のオーバレイ誤差を測定することが必要である。走査電子顕微鏡および様々な専用のツールの使用を含む、リソグラフィプロセスで形成された微小な構造の測定を行うための様々技術がある。専用のインスペクションツールの１つの形態は、放射のビームが、基板の表面上のターゲット上に向けられ、かつ散乱されまたは反射されたビームの特性が測定されるスキャトロメータである。ビームが基板によって反射または散乱される前と後で、ビームの特性を比較することによって、基板の特性は、決定されることができる。これは、例えば、反射されたビームを、知られている基板特性に関連付けられる既知の測定値のライブラリに格納されるデータと比較することによって行われることができる。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、基板上に広帯域放射ビームを向け、特に狭い角度範囲内に散乱される放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角分解されたスキャトロメータは、単色放射ビームを使用し、角度の関数として散乱された放射の強度を測定する。

[0004] スキャタロメトリは、光学技術が、対象物のサブ波長フィーチャを測定するために使用される調査の活動的な領域である。本発明のシステムの実施形態は、インラインメトロロジーツールなどのサブ波長フィーチャを測定するように構成された装置で使用されることができる。そのようなメトロロジーツールは、基板の表面から、より詳細には基板上の特定のターゲットから、および反射されたビームから反射された反射ビームを検出し、その異なる回折次数は、基板上のターゲットの形状を再構成する。

[0005] 例えば集積回路デバイスの形成のための製造マージンがより小さくなり、かつリソグラフィ装置の複雑性がより大きくなるにつれ、リソグラフィプロセスの様々な部分で使用される機器の性能を監視するためにより重要になっている。典型的には、これは、各サブシステムまたは性能パラメータのための専用の試験を実行することを含む。しかしながら、これらの試験は、価格が高く、時間がかかり、必ずしもオンプロダクト性能基準を対処せず、および／または、しばしば検出される誤差における根本の原因の識別においてあまり明確ではない。さらに、そのような試験が完了されかつ結果が解析されるときまで、試験されるサブシステムは、それがどのような状態であっても多くの基板を処理する場合がしばしばある。したがって、多数の基板が、欠陥が検出される前に、欠陥があるサブシステムによって処理されることがあり、結果として多数の基板が、再加工するかまたは時には廃棄される必要がある。これは、明らかに非常に高コストとなり得る。

[0006] 例えば、リソグラフィシステム内のサブシステムの所望の性能レベルからの逸脱が、より容易に識別されることができるシステムを提供することが望ましい。

[0007] 本発明の一態様によれば、リソグラフィシステムが提供され、そのリソグラフィシステムは、
リソグラフィシステムの動作状態に基づいて、リソグラフィシステムによって基板上にパターンの形成の性能基準を予測するように構成された性能予測ユニットと、
基板上に放射のパターンを露光するように構成された露光ユニットと、
リソグラフィシステムによって基板上のパターンの形成の性能基準を測定するように構成された性能測定ユニットであって、測定された性能基準は、予測された性能基準に対応する、性能測定ユニットと、
予測された性能基準を対応する測定された性能基準と比較するように構成された比較ユニットと、
リソグラフィシステムを制御するように構成されたプロセスコントローラと、
を備え、
リソグラフィシステムの以降の制御は、比較ユニットによって決定される予測された性能基準と測定された性能基準との差異によって調整される。

[0008] 本発明の一態様によれば、リソグラフィシステムを使用するデバイスを製造する方法が提供され、その方法は、
リソグラフィシステムの動作状態に基づき、リソグラフィシステムによって基板上にパターンを形成する性能基準を予測することと、
基板上に放射のパターンを露光することと、
リソグラフィシステムによって基板上のパターンの形成の性能基準を測定することであって、測定された性能基準は、予測された性能基準に対応する、性能基準を測定することと、
予測された性能基準を対応する測定された性能基準と比較することと、
を含み、
リソグラフィシステムの以降の制御は、予測された性能基準と測定された性能基準との差異によって調整される。

[0009] 本発明の一態様によれば、リソグラフィシステムを制御するためのコンピュータプログラムが提供され、そのコンピュータプログラムは、
リソグラフィシステムの動作状態に基づいて、リソグラフィシステムによって基板上にパターンの形成の性能基準を予測するように構成された性能予測セクションと、
リソグラフィシステムによって基板上のパターンの形成の性能基準を測定するように構成された性能測定セクションであって、測定された性能基準は、予測された性能基準に対応する、性能測定セクションと、
予測された性能基準を対応する測定された性能基準と比較するように構成された比較セクションと、
リソグラフィシステムを制御するように構成されたプロセス制御セクションと、
を備え、
プロセス制御セクションによるリソグラフィシステムの以降の制御は、比較セクションによって決定される予測された性能基準と測定された性能基準との差異によって調整される。

[00010] 本発明の実施例は、対応する参照符号が対応する部品を示す添付の概略図を参照して、例示だけによって以下に記載される。

[00016] 図１ａは、リソグラフィ装置の概略を示す。装置は、
[00017] 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（照明器）ＩＬと、
[00018] 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、かつ所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のポジショナＰＭに接続される支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、
[00019] 基板（例えば、レジストコートされたウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ所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のポジショナＰＷに接続される基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、
[00020] 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、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投影するように構成される投影システム（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＬと、
を備える。

[00021] 照明システムは、放射を方向付け、成形し、または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、または他のタイプの光学構成部品、または任意のその組合せなどの様々なタイプの光学構成部品を含むことができる。

[00022] 支持構造体は、パターニングデバイスを、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されるかどうかなどの他の状態に応じる方法で保持する。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、または他のクランピング技術を使用することができる。支持構造体は、必要に応じて固定または可動であり得る、例えばフレームまたはテーブルであり得る。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に対して所望の位置にあることを確実にすることができる。本明細書における用語「レチクル」または「マスク」の任意の使用は、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義語であると考えられることができる。

[00023] 本明細書で使用される用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを作るように、放射ビームにその断面にパターンを与えるために使用されることができる任意のデバイスを参照すると広範に解釈されるべきである。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なら、基板のターゲット部分に所望のパターンに正確には対応しないことがあることに留意すべきである。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路など、ターゲット部分に作られるデバイス内の特定の機能層に対応する。

[00024] パターニングデバイスは、透過性または反射性であり得る。パターニングデバイスの例は、マスク、プログラマブルなミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクは、リソグラフィにおいて良く知られており、二値、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ位相シフト、および減衰された位相シフト、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプなどのマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの例は、小型ミラーのマトリクス配置を用い、各小型ミラーは、異なる方向に入射する放射ビームを反射するように個別に傾斜されることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリクスによって反射される放射ビームにパターンを与える。

[00025] 本明細書で使用される用語「投影システム」は、使用される露光放射、または浸漬液体の使用または真空の使用などの他の要因に適切なように、屈折、反射、カタディオプトリック、磁気、電磁気、および静電光学系、または任意のその組合せを含む、任意のタイプの投影システムを包含するとして広範に解釈されるべきである。本明細書における用語「投影レンズ」の任意の使用は、より一般的な用語「投影システム」と同義語として考えられることができる。

[00026] 本明細書で示されるように、装置は、透過タイプ（例えば、透過マスクを用いる）である。代わりに、装置は、反射タイプ（例えば、上記で参照されたようなタイプのプログラマブルミラーアレイを用いる、または反射マスクを用いる）であり得る。

[00027] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）またはより多い基板テーブル（および／または２つ以上の支持構造体）を有するタイプであり得る。そのような「複数ステージ」機械において、追加のテーブルは、並列に使用されることができ、または準備ステップが、１つ以上のテーブルで実行されることができ、一方、１つ以上の他のテーブルが、露光のために使用される。

[00028] リソグラフィ装置は、少なくとも基板の一部が、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われることができるタイプであることもできる。浸漬液体は、例えば、マスクと投影システムとの間などリソグラフィ装置における他の空間に与えられることもできる。浸漬技術は、投影システムの開口数を増大するために従来技術で良く知られている。本明細書で使用される用語「浸漬」は、基板などの構造体が液体内に沈められなければならないことを意味せず、むしろ、液体が、露光の間に投影システムと基板との間に配置されることだけを意味する。

[00029] 図１ａを参照すると、照明器ＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマレーザであるとき、別個のエンティティであり得る。そのような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射ビームは、例えば適切な方向付けミラーおよび／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を用いて、放射源ＳＯから照明器ＩＬへ通過する。他の場合において、放射源は、例えば放射源が水銀ランプであるとき、リソグラフィ装置の一体部分であり得る。放射源ＳＯおよび照明器ＩＬは、必要であればビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼ばれることができる。

[00030] 照明器ＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、照明器の瞳面の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径方向範囲（一般に、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）は、調整されることができる。さらに、照明器ＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他の構成部品を備えることができる。照明器は、その断面において所望の均一性および強度分布を有するように、放射ビームを調整するために使用されることができる。

[00031] 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上に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。パターニングデバイスＭＡを横切って、放射ビームＢは、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２のポジショナＰＷおよび位置決めセンサ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、または容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴは、例えば、放射ビームＢの経路内に異なるターゲット部分Ｃが位置決めされるように、正確に移動されることができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび他の位置決めセンサ（図１ａに明示的には示されていない）は、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の間に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするために使用されることができる。一般に、支持構造体ＭＴの移動は、第１のポジショナ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）を用いて実現されることができる。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用いて実現されることができる。ステッパ（スキャナとは対照的に）の場合には、支持構造体ＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続されることができ、または固定されることができる。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアライメントされることができる。示されるように基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めるが、それらは、ターゲット部分間の空間（これらは、スクラブレーンアライメントマークとして知られている）に配置されることができる。同様に、１つ以上のダイがパターニングデバイスＭＡ上に提供される状況において、パターニングデバイスアライメントマークは、ダイ間に配置されることができる。

[00032] 示される装置は、少なくとも１つの以下のモードで使用されることができ、

[00033] １．ステップモードにおいて、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、本質的に静止して維持され、一方、放射ビームに与えられるパターン全体は、一度にターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の静止露光）。基板テーブルＷＴは、次に異なるターゲット部分Ｃが露光されることができるように、Ｘおよび／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードにおいて、露光フィールドの最大サイズが、単一の静止露光でイメージングされるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。

[00034] ２．スキャンモードにおいて、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、同期してスキャンされ、一方、放射ビームに与えられるパターンは、ターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の動的露光）。支持構造体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ＰＬの（縮小率）倍率および画像反転特徴によって決定されることができる。スキャンモードにおいて、露光フィールドの最大サイズが、単一の動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャンニング方向）を制限し、一方、スキャンニング移動の長さは、ターゲット部分の高さ（スキャンニング方向）を決定する。

[00035] ３．他のモードにおいて、支持構造体ＭＴは、本質的に静止してプログラマブルパターニングデバイスを保持したままであり、基板テーブルＷＴは、移動またはスキャンされ、一方、放射ビームに与えられるパターンは、ターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードにおいて、一般にパルス放射源が用いられ、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の各移動の後、またはスキャンの間の連続する放射パルスの間に、必要に応じて更新される。動作のこのモードは、上記に参照され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与えられることができる。

[00036] 上述の使用モードまたは全く異なる使用モードに対する組合せおよび／または変形も用いられることができる。

[00037] 図１ｂに示されるように、露光ユニットとも呼ばれるリソグラフィ装置ＬＡは、基板上に前露光および／または後露光プロセスを実行するための装置も含む、時にはリソセルまたはクラスタとも呼ばれるリソグラフィセルＬＣの一部を形成する。従来、そのような装置は、レジスト層を付着するための１つ以上のスピンコータＳＣと、露光されたレジストを現像するための１つ以上の現像器ＤＥと、１つ以上の冷却プレートＣＨと、１つ以上の焼成プレートＢＫとを含むことができる。リソグラフィセルの一部でもあり得る基板ハンドラまたはロボットＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、異なるプロセスデバイス間でそれらを移動し、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢにそれらを送る。しばしば集合的にトラックとも呼ばれるこれらデバイスは、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、トラック制御ユニットＴＣＵ自体は、リソグラフィ装置ＬＡを制御することができる、監視制御システムＳＣＳによって制御されることができる。したがって、異なる装置は、スループットおよび処理効率を最大化するために動作されることができる。

[00038] 一般に、基板上にデバイスを形成するために使用される全ての装置は、リソグラフィシステムと呼ばれることもある。これは、１つ以上のリソグラフィ装置と、基板の前露光および／または後露光処理を実行するためのユニットとを含み、その少なくともいくつかは、任意に例えばエッチングステップおよび付着ステップを実行するための装置を含む、上述のトラックなどリソグラフィセルを形成するためにリソグラフィ装置に結合されることができ、これは、さらに基板および基板上に形成されるフィーチャをインスペクションするための装置を含むことが理解されよう。

[00039] リソグラフィ装置によって露光される基板が、正確にかつ一貫して露光されるために、連続する層間のオーバレイ誤差、ライン厚み、限界寸法（ＣＤ）など特性を測定するために露光された基板をインスペクションすることが望ましい。誤差が、検出されると、特に、インスペクションが、同一のバッチの１つ以上の他の基板がまだ露光されるべきであるのに十分にすぐにかつ速く行われることができるなら、調整が、後続の基板の露光に行われることができる。また、１つ以上の既に露光された基板は、歩留りを改善するために剥離され再加工され、あるいは廃棄されることもでき、それによって、欠陥があることが分かっている基板上への露光を実行することが回避される。基板の１つまたはいくつかのターゲット部分だけが欠陥がある場合に、さらなる露光は、良好であるそれらターゲット部分にだけ実行されることができる。

[00040] インスペクション装置は、基板の特性を決定するために、特に、異なる基板または同一の基板の異なる層の特性が、層から層へどのように変更するかを決定するために使用される。インスペクション装置は、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣに統合されることができ、またはスタンドアロンデバイスであり得る。最も迅速な測定を可能にするために、インスペクション装置が、露光後直ちに露光されたレジスト層内の特性を測定することが望ましい。しかしながら、レジスト内の潜像は、非常に低いコントラストを有し、放射に露光されたレジストの部分と放射に露光されていないレジストの部分との間の屈折率には非常に小さい差異だけが存在し、必ずしも全てのインスペクション装置が、潜像の有用な測定値を作るために十分な感度を有するとは限らない。したがって、測定値は、後露光焼成ステップ（ＰＥＢ）の後で取られることができ、後露光焼成ステップ（ＰＥＢ）は、通常、露光された基板で実行される第１のステップであり、レジストの露光された部分と露光されていない部分との間のコントラストを増大する。この段階で、レジスト内の画像は半潜像と呼ばれることがある。レジストの露光されたまたは露光されていない部分が取り除かれた点で、またはエッチングなどのパターン転写ステップの後で、現像されたレジスト像の測定を行うことも可能である。パターン転写ステップの後の測定の可能性は、欠陥のある基板の再加工の可能性を制限するが、まだ有用な情報を提供することができる。

[00041] 図２は、本発明の実施形態で使用されることができるスキャトロメータを示す。それは、基板Ｗ上に放射を投影する広帯域（白色光）放射投影器２を備える。反射した放射は、分光計ディテクタ４へ通り、分光計ディテクタ４は、鏡面反射され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、検出されるスペクトルを生じる構造またはプロファイルが、例えば、Ｒｉｇｏｒｏｕｓ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｗａｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓおよび非線形回帰によって、または図２の下部に示されるようなシミュレートされるスペクトルのライブラリとの比較によって、処理ユニットＰＵによって再構成されることができる。一般に、再構成のために、構造の一般的な形態が知られており、いくつかのパラメータは、構造が作られるプロセスの知識から仮定され、スキャタロメトリデータから決定されるべき構造のわずかなパラメータだけが残される。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または斜め入射スキャトロメータとして構成されることができる。

[00042] 本発明の実施形態で使用されることができる他のスキャトロメータは、図３に示される。このデバイスにおいて、放射源２によって放出された放射は、レンズ系１２を使用して干渉フィルタ１３および偏光子１７を介して集束され、部分的な反射表面１６によって反射され、高い開口数（ＮＡ）、例えば少なくとも０．９または少なくとも０．９５を有する顕微鏡対物レンズ１５を介して基板Ｗ上に集束される。浸漬スキャトロメータは、１を超える開口数を有するレンズを有することさえできる。反射された放射は、次に、検出される散乱スペクトルを有するために、部分的な反射表面１６を介してディテクタ１８へ透過する。ディテクタは、レンズ系１５の焦点長さにある後方投影される瞳面１１に配置されることができるが、瞳面は、代わりにディテクタへの補助光学装置（図示せず）で再イメージングされることができる。瞳面は、放射の半径位置が入射角度を画定し、かつ角度位置が放射の方位角度を画定する面である。ある実施形態において、ディテクタは、基板ターゲットの二次元角度散乱スペクトルが測定されることができるように、二次元ディテクタである。ディテクタ１８は、例えば、ＣＣＤのアレイまたはＣＭＯＳセンサであることができ、かつ例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を使用することができる。

[00043] 基準ビームは、例えば入射放射の強度を測定するためにしばしば使用される。これを行うために、放射ビームが、部分的な反射表面１６上に入射するとき、その一部は、基準ミラー１４に向かって基準ビームとして部分的な反射表面１６を通って透過される。基準ビームは、次に同一のディテクタ１８の異なる部分上に投影される。

[00044] 一組の干渉フィルタ１３は、例えば、４０５〜７９０ｎｍ、または２００〜３００ｎｍなどのより低い範囲で対象の波長を選択するために利用可能である。干渉フィルタは、一組の異なるフィルタを備えるよりむしろ調整可能であり得る。格子は、１つ以上の干渉フィルタの代わりに使用されることができる。

[00045] ディテクタ１８は、単一波長（または狭い波長範囲）、複数の波長で分離して、または波長範囲にわたって積分されて、散乱された放射の強度を測定することができる。さらに、ディテクタは、横磁気および横電気偏波放射の強度、および／または横磁気および横電気偏波放射間の位相差を別個に測定することができる。

[00046] 大きな面積を与え、複数波長の混合を可能にする広帯域放射源（すなわち、広い範囲の放射周波数または波長、したがって複数の色を有する放射源）を使用することが可能である。好ましくは、広帯域内の複数の波長は、＊８の広帯域および少なくとも２＊８の間隔（すなわち、波長の２倍）をそれぞれ有する。いくつかの放射の「源」は、ファイバ束を使用して分離される拡張された放射源の異なる部分であり得る。このように、角度分離された散乱スペクトルは、並列に複数の波長で測定されることができる。２Ｄスペクトルより多くの情報を含む３Ｄスペクトル（波長および２つの異なる角度）が測定されることができる。これは、メトロロジープロセスロバストネスを増大するより多くの情報が、測定されることを可能にする。これは、欧州特許出願公開第ＥＰ１６２８１６４Ａ号により詳細に記載される。

[00047] 基板Ｗ上のターゲットは、格子であることができ、格子は、現像後にバーが中実レジストラインからなるように印刷される。バーは、基板に交互にエッチされることができる。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における色収差、および照明対称性に感受性があり、そのような収差の存在は、印刷された格子における変化で現れる。したがって、印刷された格子のスキャタロメトリデータは、格子を再構成するために使用される。ライン幅および形状などの格子のパラメータは、印刷ステップの知識から処理ユニットＰＵによって実行される再構成プロセスおよび／または他のスキャタロメトリプロセスに入力されることができる。

[00048] フィーチャメトロロジーにおける厳密な光学回折理論の目的は、ターゲットまたはマークから反射される回折スペクトルの有効な再構成である。換言すれば、ターゲット形状情報は、ＣＤ（限界寸法）均一性およびオーバレイメトロロジーに関して得られる。オーバレイメトロロジーは、２つのマークのオーバレイが、基板上の２つの層がアライメントされているかどうかを決定するために測定され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機能するかどうかを決定するように、スペクトルに対するマークの均一性の測定値である。特に、ＣＤすなわち限界寸法は、基板上に「書かれる」べき最小の対象物の幅であり、それは、リソグラフィ装置が基板上に物理的に書くことができる制限であるので、それは重要である。

[00049] ターゲット形状（または「マーク形状」）の測定が実行されることができる方法は、以下の通りである。

[00050] １．ターゲット形状が推定される。この推定される形状は、α^（０）、β^（０）、χ^（０）などの所定の異なるパラメータである。これらのパラメータは、例えば、それぞれ各側壁の角度、マークの上部の高さ、マークの上部の幅、マークの底部の幅などであり得る。

[00051] ２．ＲＣＷＡなどの厳密な光学回折方法は、推定されるターゲット形状の推定されるまたはモデル回折パターンを得るために使用される。

[00052] ３．基板上の実際のターゲットの回折パターンは、次に、放射ビームで基板上のターゲットを照明し、そのパターンがターゲットの特性に応じる回折ビームを検出することによって測定される。この回折パターンおよびモデル回折パターンは、コンピュータなどの計算システムへ転送される。

[00053] ４．実際の回折パターンおよびモデル回折パターンは、次に比較される。各形状パラメータは比較され、任意の差異は「メリット関数」計算に供給される。

[00054] ５．マークパラメータの感受性を回折パターンの形状に関連付けるメリット関数を使用して、新規な形状パラメータが推定される。

[00055] この繰り返しプロセスの計算時間は、前方回折モデル、すなわち推定されたマーク形状から厳密な光学回折理論を使用して推定される回折モデルの計算によって、主として決定される。残りは比較であり、測定された回折パターンから直接形状を決定するために、厳密なモデルを使用して必要であるより少ない計算が必要である。

[00056] 本発明の実施形態によるリソグラフィシステムは、図４に示される。示されるように、リソグラフィシステムは、露光の前に基板を処理するために前露光処理ユニット２０と、基板上のパターンを露光するための露光ユニット２１と、パターンが基板上に露光された後に基板を処理するための後露光処理ユニット２２とを含む。リソグラフィシステムは、さらにシステムコントローラ２５を含み、システムコントローラ２５は、少なくとも露光ユニット２１を制御し、前露光処理ユニット２０および後露光処理ユニット２２を含むリソグラフィシステムの他の部分を制御することができる。図４に示されるように、リソグラフィシステムの制御システムは、中央リソースに提供されることができるが、リソグラフィシステムの構成部品の間に分散されることもでき、および／またはリソグラフィシステムとは別個に提供されることができることは理解されるべきである。

[00057] リソグラフィシステムは、リソグラフィシステムが動作する動作状態を含むメモリ２６を含む。システムコントローラ２５は、メモリ２６内に格納された動作状態に基づいてリソグラフィシステムを制御することができる。代わりに、リソグラフィシステムの動作状態は、外部的に設定されることができ、その場合、動作状態は、例えば、システムコントローラ２５にそれらを提供する外部源によって、またはシステムコントローラ自体によって、メモリ２６に提供されることができる。

[00058] リソグラフィシステムは、さらに性能予測ユニット２７を含み、性能予測ユニット２７は、メモリ２６内に格納される１つ以上の動作状態に基づいて、基板上のパターンの形成の少なくとも１つの性能基準を予測する。例えば、性能予測ユニット２７は、リソグラフィシステムによって実行されるプロセスの数学的モデルを含むことができ、数学的モデルからメモリ２６内に格納される動作状態の下で動作するリソグラフィシステムの予測される性能を計算することができる。代わりにまたは加えて、性能予測ユニット２７は、類似するまたは対応する動作状態を有する前のリソグラフィシステムの性能の履歴データに基づいて、リソグラフィシステムの予想される性能を計算することができる。

[00059] 図４に示されるように、性能予測ユニット２７は、システムコントローラ２５とは別個のリソグラフィシステムの構成部品であり得る。代わりに、性能予測ユニットは、システムコントローラ２５の一部であり、またはシステムコントローラ２５に統合されることができる。類似して、性能予測ユニット２７は、リソグラフィシステムに対して外部に提供されることができ、予想される性能基準は、例えば使用される動作状態とともにリソグラフィシステムに提供されることができる。

[00060] リソグラフィシステムは、さらに、基板インスペクションデバイス３０および性能測定ユニット３１を含み、性能測定ユニット３１は、基板インスペクションデバイス３０によるインスペクションに基づき、性能予測ユニット２７によって予測される性能基準に対応する、リソグラフィシステムによる基板上のパターンの形成の少なくとも１つの性能基準を決定する。基板インスペクションデバイス３０および性能測定ユニット３１は、例えば上述のようにスキャッタメトリに基づくシステムであり得る。しかしながら、リソグラフィシステムによる基板上のパターンの形成の性能を測定するように構成される任意のシステムが使用されることができることは、理解されるべきである。

[00061] さらに、性能予測ユニット２７は、基板上のパターンの形成の前に、または基板インスペクションデバイス３０による測定または性能測定ユニット３１による決定の前にリソグラフィシステムの予測される性能を決定することができるが、予測される性能は、測定される性能と同時にまたは後でも決定されることができることが理解されよう。同様に、図４に示されるように、基板インスペクションデバイス３０は、基板が後露光処理ユニット２２によって処理された後で基板をインスペクションすることができるが、システムの性能測定は、基板上へのパターンの露光前または後で直ちに行われる測定に基づくことができる。

[00062] リソグラフィシステムは、さらにコンパレータ３５を含み、コンパレータ３５は、予測された性能基準と対応する測定された性能基準との間の差異を決定する。リソグラフィシステムが、例えば、性能予測ユニット２７で使用されることができるモデルに従って予測されるように実行するなら、予測された性能基準と測定された性能基準との間の差異が存在しないことが予想される。したがって、コンパレータ３５によって検出される差異があれば、予測される性能からのリソグラフィシステムの性能逸脱を表す。以下に説明されるように、システムコントローラ２５は、リソグラフィシステムの以降の動作を調整するために、この情報を使用することができる。この情報の可能な使用は、別個の実施形態として以下に示される。しかしながら、本発明の実施形態によるリソグラフィシステムは、これら実施形態または１つ以上のこれら実施形態の態様の任意の組合せを用いることができることを理解すべきである。理解されるように、１つ以上の性能基準は、予測され、測定され、および／または比較されることができる。

[00063] 実施形態１
上述されたように、本発明の実施形態によるリソグラフィシステムは、リソグラフィシステムによる基板上のパターン形成の１つ以上の予測される性能基準と測定された性能基準とを比較する。例えば、システムコントローラ２５は、予測される性能基準と測定された性能基準との差異が所定の閾値を超えるなら、リソグラフィシステムの動作が停止されるように構成されることができる。これは、そのような差異は、リソグラフィシステムが予想された方法で動作することを示唆することがあるので、有益であり得る。これは、誤差を含む基板上に形成されたパターンを結果として生じることがある。したがって、この段階でリソグラフィシステムの動作を停止することは、基板上に誤って形成されるパターンを妨げることができ、このように、リソグラフィシステムによって処理される１つ以上の基板の再加工または廃棄の必要性を低減する。

[00064] １つ以上の性能基準が監視されるとき、異なる閾値が、各性能基準に関して設定されることができることは理解される。同様に、例えば、２つ以上の性能基準に関する予測される性能と測定された性能との差異が、両方とも第２のより低い負の閾値を超えるなら、リソグラフィシステムの動作は、停止されることができる。閾値の他の組合せも提供されることができる。

[00065] 代わりにまたは加えて、第１の実施形態によるリソグラフィシステムは、前に決定された予測される性能基準と測定された性能基準との差異を、例えばコンパレータ３５内に格納するためにメモリを含むことができる。したがって、予測される性能基準と測定された性能基準との差異の変化のレートも監視されることができる。

[00066] リソグラフィシステムは、予測される性能基準と測定された性能基準との差異の変化のレートが所定の閾値を超えるなら、リソグラフィシステムの動作が、停止されることができるように、構成されることができる。前のように、異なる閾値が、異なる性能基準に関して設定されることができ、または、例えば、２つ以上の性能基準に関する予測される性能基準と測定された性能基準との差異の変化のレートが、両方とも第２のより低いそれぞれの閾値を超えるなら、リソグラフィシステムの動作は、停止されることができる。同様に、閾値の他の組合せ、および／または差異に関する絶対閾値と差異の変化のレートに関する閾値との組合せも使用されることができる。予測される性能基準と測定された性能基準との差異の変化の過剰なレートによるリソグラフィシステムの動作の停止は、それが、リソグラフィシステムが不安定になったことを示唆することができるので有用であり得る。

[00067] 実施形態２
第２の実施形態によるリソグラフィシステムにおいて、システムコントローラ２５は、以下により詳細に議論されるように、性能基準データにおける１つ以上の特徴パターンを認識するように構成される。そのような特徴パターンは、例えば、リソグラフィシステム内の１つ以上の個別サブシステムの性能に対応することができる。したがって、特徴パターンを解析することによって、システムコントローラは、１つ以上のサブシステムの性能のレベルを決定することができる。

[00068] そのようなサブシステムの例は、照明器、投影システムおよび／または露光ユニットのマスクまたは基板テーブル、移送ユニットおよび／または基板を加熱するための焼成プレートなどの前および後露光処理ユニット内の構成部品、基板を冷却するための冷却プレート、例えばレジストを付けるためのスピンコータ、および／または露光されたレジストを現像するための現像器を含む。また、サブシステムは、例えばエッチャおよび／または研磨器などのリソセル内に含まれないリソグラフィシステムの１つ以上の部分に関することもできる。

[00069] 予測される性能基準と測定された性能基準との差異の特徴パターンからシステムコントローラによって決定されるように、１つのサブシステムの性能のレベルが、所定の閾値を超える（例えば、性能が不十分である）なら、リソグラフィシステムの動作が停止されることができる。１つ以上のサブシステムに関する閾値性能レベルが異なることがあることは理解される。同様に、前のように、例えば２つ以上のサブシステムの性能が第２の異なるそれぞれの閾値を超える、または任意の閾値の組合せが越されたなら、リソグラフィシステムの動作が停止されることができる。同様に、１つ以上のサブシステムの性能の変化のレートは、例えばシステムコントローラ２５またはコンパレータ３５によって監視されることができ、サブシステムの性能の変化のレートが所定の閾値を超えるなら、２つ以上のサブシステムの性能の変化のレートが第２のより低いそれぞれの閾値を超えるなら、または絶対性能閾値と性能閾値の変化のレートとの任意の組合せが超えるなら、リソグラフィシステムの動作が停止されることができる。第１の実施形態のように、１つ以上のサブシステムの性能の変化の過剰なレートは、リソグラフィシステムが不安定であることを示すことができる。

[00070] リソグラフィシステムは、特定種類の２つ以上のサブシステムを含むことができる。例えば、リソセルは、冷却器プレート、焼成プレート、スピンコータ、または現像器モジュールから選択された１つ以上の１つ以上を含むことができる。同様に、リソグラフィシステムは、複数のリソセルを含む可能性がある。したがって、リソグラフィシステムは、どのサブシステムが所定の基板上の各処理を実行するために使用されるかを記録する基板ルーティングメモリ４０を含むことができる。したがって、基板ルーティングメモリ４０内の情報を使用することによって、どのサブシステムが基板上に所定のプロセスを実行したかを決定し、かつ、したがって所定の基板から導かれたサブシステム性能情報を適切なサブシステムに関連付けることが可能である。ある種類の特定のサブシステムが十分に機能を発揮しないことが決定されるなら、そのサブシステムの動作が停止されることができる。しかしながら、リソグラフィシステムが、そのタイプの１つ以上の他のサブシステムを含むなら、基板はそのタイプの他のサブシステムにルーティングされることができるので、全体としてリソグラフィシステムの動作は、必ずしも停止される必要はない。

[00071] 基板ルーティングメモリ４０は、１つ以上の基板のルーティングに関する履歴データを含むことができるだけでなく、まだ処理されるべき１つ以上の基板に関するルーティング情報も含むことができることを理解すべきである。したがって、システムコントローラ２５は、１つ以上の基板のルーティングを制御するために、基板ルーティングメモリ４０からの情報を使用することができる。したがって、サブシステムが動作を停止されるなら、システムコントローラ２５は、同一の種類の１つ以上の他のサブシステムにその基板をルーティングするために、処理されるべき１つ以上の後続の基板に関する基板ルーティングメモリ４０内のデータを調整することができる。

[00072] 実施形態３
第３の実施形態によるリソグラフィシステムは、それが、リソグラフィシステムの１つ以上のサブシステムの性能を決定することができるように、第２の実施形態に類似して構成されることができる。しかしながら、リソグラフィシステムまたはリソグラフィシステムのサブシステムの動作を中止することの代わりにまたは加えて、第３の実施形態のリソグラフィシステムは、サブシステムの性能が所定の閾値を超える、またはサブシステムの性能の変化のレートが所定の閾値を超えるときに、訂正作動が取られるように構成されることができる。例えば、システムコントローラは、そのような状況において、保守、修理、交換（可能であれば）、またはサブシステムの較正から選択された１つ以上を予定するように構成されることができる。特に、リソグラフィシステムは、どのサブシステムが所望のように性能を発揮していないかを決定することができるだけでなく、予測される性能基準と測定された性能基準との差異の特徴パターンから、サブシステム内の欠陥の性質も決定することができるように構成されることができる。リソグラフィシステムは、代わりにまたは加えて、例えば、オペレータが、サブシステムを調査し、任意のさらなる訂正作動が必要かどうかを決定することができるように、システムのオペレータに通知するように構成されることができる。

[00073] 実施形態４
第２および第３の実施形態のように、第４の実施形態によるリソグラフィシステムは、基板上のパターンの形成に関する予測される性能基準と測定された性能基準との差異の１つ以上の特徴パターンから、リソグラフィシステムの１つ以上のサブシステムの性能のレベルを決定するように構成される。加えて、第４の実施形態は、１つ以上のサブシステムの性能履歴を記録するサブシステム性能メモリ４５を含む。これは、特に１つ以上の臨界サブシステムに関して、リソグラフィシステムの性能の確認が必要であり得る場合に有用であることができる。欠陥が生じる場合に、任意のそのような欠陥の性質および／または原因を識別するためにも有用であり得る。

[00074] 実施形態５
第５の実施形態によるリソグラフィシステムのシステムコントローラ２５は、任意の第２から第４の実施形態と同じ方法で決定されるサブシステム性能測定値から、システムコントローラが、その基板上のパターンの形成に関するリソグラフィシステムの可能な最良または少なくとも改善された性能を提供するために、リソグラフィシステムを通して基板の最適なルーティングを決定することができるように構成されることができる。例えば、基板を処理するために必要な各種類のサブシステムのために、システムコントローラは、性能の最良のレベルを達成するリソグラフィシステム内のサブシステムを選択することができる。

[00075] 代わりにまたは加えて、システムコントローラは、その所望の性能から１つのサブシステムの逸脱が、その所望の性能から他のサブシステムの逸脱を補償するように、第１の種類の１つのサブシステムおよび第２の種類の他のサブシステムを選択することができるように構成されることができる。換言すれば、各種類から最良性能を発揮するサブシステムを選択する代わりに、システムコントローラは、サブシステムの最良の組合せを選択することができる。ともに使用されるとき、最適な性能を提供するサブシステムの識別が、サブシステムの対に制限されないことが理解されるべきである。組み合わされたときに、最良の性能を提供する３つ以上のサブシステムのグループが識別されることができる。

[00076] 第５の実施形態によって提供されるそのような構成は、リソグラフィシステムの必要な性能レベルが、作業間で変わることがあるので特に有用であり得る。したがって、最良の可能な性能レベルを必要とし、かつ性能が臨界ではない基板上のパターンの形成に関するあまり高くない性能を発揮するルートを使用する、基板上のパターンの形成に関する最適な性能を発揮するルートを選択することが所望であることができる。

[00077] 代わりにまたは加えて、システムコントローラは、１つ以上の性能基準が、恐らく他を犠牲にして最適化されるように構成されることができる。例えば、ＣＤおよび／またはオーバレイ性能は、生産性性能を犠牲にして最適化されることができる。さらなる例として、生産性性能は、最小の要件に達するＣＤおよび／またはオーバレイなどの性能基準に従って最適化され得る。

[00078] 実施形態６
第５の実施形態のように、第６の実施形態によるリソグラフィシステムは、それが、リソグラフィシステムの各サブシステムの性能のレベルを決定することができ、かつそのようなサブシステムの所定の組合せによって処理される基板に関するリソグラフィシステムの全体性能を決定することができるように構成されることができる。リソグラフィシステムは、リソグラフィシステムの最良の性能を提供するために、基板に関する最適なルートを決定することと同様に、または最適なルートを決定することの代わりに、それは、基板上に特定のパターンを形成するために十分な性能能力を単に提供する、１つ以上のルートを決定することができるようにさらに構成されることができる。したがって、リソグラフィシステムのより良好な性能を生じるルートは、リソグラフィシステムのより良好な性能が必要とされるときに、基板上のパターンの形成のために確保されることができる。

[00079] リソグラフィシステムは、例えばシステムコントローラ２５内にパターンアナライザを含むことができ、パターンアナライザは、基板上に形成されたパターンを解析し、かつ基板上にパターンを形成するために必要であり得る性能レベルを決定する（それから、システムコントローラは、基板に関するリソグラフィシステムを通じる適切なルートを決定することができる）。

[00080] 実施形態７
第７の実施形態によるリソグラフィシステムは、前の実施形態のように、それが、基板のパターンの形成に関する１つ以上の性能基準の測定に続いて、リソグラフィシステム内の１つ以上のサブシステムの性能を決定することができるように構成されることができる。したがって、第７の実施形態のシステムコントローラ２５は、１つ以上のサブシステムの性能から、その基板上のパターンの形成の性能が十分かどうかを決定することができる。性能が十分ではないなら、システムコントローラは、基板が、（少なくとも部分的に）再加工され、または必要であれば廃棄され得るように、基板のルーティングを逸らすことができる。基板の処理が、早い段階で不十分であることを見つけることは、以降に再度行われまたは廃棄されなければならない基板上に実行される追加の作動を防ぐことができる。

[00081] 実施形態８
第７の実施形態のように、第８の実施形態によるリソグラフィシステムのシステムコントローラ２５は、基板上のパターン形成の性能を監視し、かつ基板上のパターン形成の性能が十分であるかどうかを決定することができる。リソグラフィシステムは、各基板に関して、各基板上で実行されるプロセスの性能を記録する基板パターン形成性能メモリ５０をさらに含む。これは、マイクロプロセッサなどの基板上に形成されたいくつかのデバイスに関して、基板上に形成された公称パターンは、デバイスの２つの異なるクラスに関して同一であり得るが、デバイスを形成するために使用されるプロセスの性能の品質は、デバイスが、デバイスのより高い性能を有するクラスであるか、またはデバイスのより低い性能を有するクラスであるかを決定することができるので有用であり得る。明らかに、デバイスの性能がより高いと、それはより多い値を有する。デバイスが形成されるプロセスの性能を監視することによって、第８の実施形態のシステムコントローラ２５は、より低い性能レベルで形成された１つ以上の前のプロセスの結果として、形成されるデバイスが、最適値より低い所定の性能レベルを得ることだけができる基板を識別することができる。そのような状況において、それは、既に完了したプロセスの比較的低い性能レベルによって課されるデバイスの品質に対する制限のために、より高い品質でデバイスの残りの形成であまり価値がないことがある。

[00082] したがって、基板パターン形成性能メモリ５０から、システムコントローラ２５は、各基板に関してリソグラフィシステムの性能の必要なレベルを決定することができ、必要なレベルで、最大の残る可能な性能レベルを有するデバイスを製造するために必要なレベルで基板上に１つ以上の後続のプロセスを実行し、１つ以上の前のプロセスの性能を与える。

[00083] システムコントローラは、基板の一部が、基板の残りより高い性能レベルで処理されることができるなら、これが、基板の第２の領域に関するより低い性能レベルを有する１つ以上のサブシステムによって処理される基板の第２の部分を結果として生じるかどうかに関わらず、基板の少なくともその部分がより高い性能レベルで処理され続けるように、基板を処理するために１つ以上のサブシステムを選択する。

[00084] 上述のように、本発明の実施形態は、リソグラフィシステムの予測された性能基準とリソグラフィシステムの測定された性能基準との比較に基づく。１つ以上の性能基準が使用されることができる。

[00085] 例として、使用される性能基準は、パターンの限界寸法、オーバレイ誤差、イソデンスバイアス、すなわちまばらに配置されたパターンフィーチャの限界寸法と密に配置されたパターンフィーチャの限界寸法との間の差異、およびパターンにおける異なって向けられた細長いフィーチャの形成における差異から選択されるが、それらに限定されない１つ以上であり得る。そのような性能基準は、一般に基板上に形成されたパターンの性能を特徴付けるために使用される。それらは、例えば、試験構造体（または上述されたターゲット）および基板上に形成されるデバイスの一部である構造体の一方または両方のために決定されることができる。

[00086] 基板上のパターンの形成の代わりの性能基準または追加の性能基準は、サブシステムによって実行される各プロセスの生産性、すなわち基板上に関連するプロセスを実行するために各サブシステムによって必要な時間、および／またはリソグラフィシステムの全体の生産性であり得る。各サブシステムは、各プロセスを実行するために予想される時間を有することができ、この時間からの逸脱は、そのプロセスまたは前のプロセスでの問題を示すことができる。例えば、上述のようにスキャンモードを使用する基板の露光の間に、放射の投影ビームに対する基板の位置は、基板の表面変化を考慮するために調整されることができる。結果として、有意な数の表面変化が存在するなら、スキャン速度は、低減される必要があり、結果としてより長い時間が基板を露光するために必要となる。したがって、露光プロセスに必要である増加された時間は、前露光プロセスの間の問題を示すことができ、結果として例えばそのような表面変化を生じる。

[00087] 考慮される性能基準には関わらず、リソグラフィシステムは、基板上の複数の異なる領域に関する性能基準を予測しかつ測定することができることは理解されるべきである。したがって、コンパレータ３５の出力は、例えば、基板全体にわたるパターンの予測される限界寸法と測定される限界寸法との間の差異の分散であり得る。

[00088] 上述のように、予測される性能基準と測定される性能基準との間の差異は、特徴パターンを有することができ、特徴パターンから、どのサブシステムが予想されるように性能を発揮しないかが決定されことができるか、または１つ以上のサブシステムの性能のレベルが決定されることができる。そのような特徴パターンは、予測される性能基準と測定される性能基準との間の差異から、またはそのような差異と測定された実際の性能基準との組合せから明らかであり得る。任意の場合に、特徴パターンは、様々なレベルで明らかであり得る。

[00089] 第１に、特徴パターンは、例えば露光ユニットの露光フィールドにわたって明らかであることができ、例えば、他より露光フィールドの一方側で予測される性能基準と測定される性能基準との間のより大きな差異を結果として生じる。

[00090] 第２に、特徴パターンは、基板上に形成される単一のデバイスに対応する各領域内で明らかであることができる。一般に「ダイ」と呼ばれるそのような領域は、典型的に、基板に対する放射の投影ビームの単一のスキャン内で露光される。特徴パターンは、基板上の全てのそのような領域内で繰り返され、または異常性が、ダイ内の特徴位置で識別されるなら、これは、源または任意の問題の性質に関する有用な情報を提供することができる。露光プロセスの性質の結果として、いくつかのダイが、露光フィールドが第１の方向でそれを横切ってスキャンされるときに露光されることができ、一方、他のダイが、反対方向で露光フィールドのスキャンによって露光されることが理解される。特徴パターンが、スキャンが所定の方向で実行されるダイだけに作られ、または特徴パターンが、反対方向にスキャンされるダイで異なるなら、源または誤差の性質に関するさらなる情報が、提供されることができる。

[00091] 第３に、特徴パターンは、基板上の個別ダイの露光の構成には関わらず、所定の基板の全体にわたって作られることができる。そのようなパターンは、例えば、性能における変化が、露光ユニットで予想される性能からの逸脱の結果としてよりむしろ、基板の露光の前または後で実行される１つ以上のプロセスからの結果であることを示すことがある。

[00092] 第４に、特徴パターンは、リソグラフィシステムによって処理された基板のバッチ内から明らかであり得、またはリソグラフィシステムによって処理された基板の異なるバッチを比較することによって明らかであり得る。例えば、パターンは、バッチ内のいくつかの基板には現れるが他では現れないことがある。単純な場合において、誤差または逸脱のパターンが、特定のサブシステムを使用してそれら基板上でプロセスを実行するときだけに生じ、明らかに性能における逸脱がそのサブシステムから導かれることを示すことは明らかであり得る。他の場合に、逸脱は、２つ以上のサブシステムの特定の組合せが、基板上にプロセスを実行するために使用される場合にだけ生じることがある。さらなる例として、予想される性能における特定の逸脱が、バッチの最初または最後の基板などのバッチ内の所定位置で一貫して生じることが明らかであり得る。

[00093] 最後に、パターンは、基板がリソグラフィシステムによって処理される時間に関連することがある。例えば、いくつかの変化が、それらの原因を識別することを助長し得る一日の特定の時間で生じることがある。特に、特定のイベントが製造設備内で生じるとき、変化が一日のある時間で生じるなら、それは、そのイベントと性能における逸脱との間の関連性が存在することが識別されることができる。さらなる例として、ある変化が、リソグラフィシステムの動作に直接向けられていない、実行されるプロセスに対する特定の時間で生じることができる。例えば、変化が、装置が所定の時間長さでアイドルに設定された後に定期的に生じ、所定の時間長さに関して、または較正ステップが異なるが関連するサブステップで実行された直後のプロセスで使用された後であることを識別することがあり、これは、性能における逸脱の原因であることを示す。

[00094] 例
以下は、識別されることがある特徴パターンの例である。

[00095] １．露光ユニット内の２つの基板テーブルの一方だけに搭載される間に露光される基板が、予測される限界寸法と測定される限界寸法との間の増大された差異、および／またはオーバレイ誤差を示す。これは、その基板テーブルに結合されるサーボ機構体における誤差を示すことがある。

[00096] ２．バッチ内の第１の基板が、予測される限界寸法と測定される限界寸法との間の増大された差異を示す。これは、１つ以上の臨界構成部品の温度制御などシステムの安定性に関連する誤差を示すことがある。

[00097] ３．パターンの予測される限界寸法と測定される限界寸法との間の差異が、基板の各ダイの露光フィールドにわたって変化する。これは、照明器均一性における変化を示すことがある。

[00098] ４．予測される限界寸法と測定される限界寸法との間の差異が、分離されたラインについてより、密なラインについて著しく大きい。これは、露光のために使用される放射ドーズにおける変化を示すことがあるが、ほとんど集束制御における誤差によって引き起こされない。同様に、差異が、分離されたラインについてより大きいなら、問題は、集束制御における誤差によって引き起こされることがより可能性がある。

[00099] ５．予測される限界寸法および測定される限界寸法における差異が、水平および垂直ラインについて異なる。これは、投影システムまたは照明器システムにおける誤差であって、ステージにおける誤差ではないことを示唆することがある。

[000100] ６．予測される限界寸法および測定される限界寸法における差異が、リソグラフィシステムの長いアイドル時間の後で生じる。これは、リソグラフィシステムのある部分が、連続する動作に関して準備されかつ例えば安定した動作温度に到達するのに十分な時間が無かったことを示唆する。

[000101] ７．予測される限界寸法および測定される限界寸法における差異が、基板のバッチの第２の部分における基板のグループに関して、基板の特定の領域における分離されたラインに関して急に増大する。この急な大きな集束誤差は、基板テーブル上の汚染を示唆することがある。

[000102] ８．予測される限界寸法と測定される限界寸法との間の差異が、特定のパターニングデバイス（例えば、マスク）が使用される各時間で生じる。これは、パターニングデバイスでの欠陥が存在することを示唆する。

[000103] ９．予測される限界寸法と測定される限界寸法との間の差異が、基板の中央からの距離に従って変化する。これは、エッチャサブシステムの予想される性能からの逸脱を示すことがある。

[000104] １０．予測されるオーバレイ誤差と測定されるオーバレイ誤差との間の差異が、ねじれおよび回転のパターンで基板にわたって変化する。これは、例えば、化学機械研磨サブシステムの予測される性能からの逸脱、または基板回転の加速と共同してレジストを付けるために使用されるスピンコートノズルの半径方向移動によって引き起こされる、基板に付けられるレジストの厚みにおける変化を示すことがある。

[000105] 上述のように、性能基準の予測は、リソグラフィシステムのモデルに基づく。システムのモデルは、例えば、モデルパラメータとして、リソグラフィシステムの１つ以上の以下の動作状態を含むことができる。すなわち、スルースリット性能焦点面誤差、収差、迷放射、および開口数などの投影システムの測定された性能、水平および垂直移動の両方に関するサーボ誤差（移動平均および移動標準偏差）を含む、パターニングデバイス（例えば、マスク）ステージおよび１つ以上の基板ステージに関する測定されたステージ性能、照明器瞳の性質、特に公称形状、スリットを通る形状変化、強度分布、スリットを通る強度変化、および偏光均一性、測定された露光ドーズ、および任意の上記パラメータに関する知られている感受性である（実行されるべき像の幾何形状に基づく市販のシミュレータパッケージで導かれることができる）。加えて、レジストに関するモデル、すなわちその構成要素および知られている応答（一般にレジストベンダによって提供される）、およびパターニングデバイス限界寸法誤差（しばしばパターニングデバイスメーカによっても提供される）は、モデルに含まれることができる。

[000106] モデルにおいて考慮される動作状態の数が多くなると、それがリソグラフィシステムの挙動を予測することができる精度がより正確になることが理解される。しかしながら、パラメータの数がより多くなると、モデルがより複雑になり、性能基準を予測するために必要であり得る計算の数がより多くなる。

[000107] 実施形態において、性能基準予測ユニット２７は、オンザフライで、すなわち、それがプロセス間に集められた動作状態データを使用することができるように、リソグラフィシステムの動作の間に予測される性能基準を決定することができるように設定される。モデルは、リソグラフィシステムの動作の間に測定されない（および頻繁に更新されることができない）動作状態データを含むいくつかの計算が、先立って実行されるように構成されることができることは理解される。

[000108] 特定の参照が、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置またはシステムの使用に対して本明細書で行われることができるが、本明細書に記載されるリソグラフィ装置およびシステムは、集積された光学システム、磁気ドメインメモリのためのガイド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の製造などの他の適用を有することができることは理解されるべきである。当業者は、そのような代わりの適用に関連して、本明細書における用語「ウェーハ」または「ダイ」の任意の使用は、それぞれより一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と同義であると考えられることができることを理解する。本明細書に参照される基板は、例えばトラック（一般的に基板にレジストの層を付け、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで、露光の前または後で処理されることができる。適切な場合、本明細書における開示は、そのような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに与えられることができる。さらに、基板は、本明細書で使用される用語基板は、既に複数の処理された層を含む基板も参照することができるように、例えば複数層ＩＣを作るために１回以上処理されることができる。

[000109] 上記において、光学リソグラフィに関連して本発明の実施形態の使用を特に参照したが、本発明は、光学リソグラフィに限定されない例えばインプリントリソグラフィなどの他の適用に関連して使用されることができることが理解される。インプリントリソグラフィにおいて、パターニングデバイスにおけるトポグラフィは、基板上に作られる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、レジストが、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを与えることによって硬化されたとき、基板に供給されたレジストの層に押圧されることができる。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後、レジストを取り除き、その内にパターンを残す。

[000110] 本明細書に使用される用語「放射」または「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長、またはほぼそれらの波長を有する）、および極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍから２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含む、全てのタイプの電磁放射を包含する。

[000111] 許容される場合には、用語「レンズ」は、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電光学構成部品を含む様々なタイプの光学構成部品の任意の１つまたはそれらの組合せを参照することができる。

[000112] 本発明の特定の実施形態が上述されたが、本発明は、記載されるより他の方法で実施されることができることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示される方法を記載する機械読み取り可能な指示の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはそれらに格納されるコンピュータプログラムなどを有するデータ格納媒体（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。

[000113] 上記記載は、限定ではなく、例示を目的としたものである。したがって、請求項の範囲を逸脱することなく、記載された本発明を修正可能なことが、当業者には明らかである。

[00011]リソグラフィ装置を示す。 [00012]リソグラフィセルまたはクラスタを示す。 [00013]第１のスキャトロメータを示す。 [00014]第２のスキャトロメータを示す。 [00015]本発明の実施形態によるリソグラフィシステムを示す。

Claims (17)

1. リソグラフィシステムであって、
   前記リソグラフィシステムの動作状態に基づいて、前記リソグラフィシステムによって基板上にパターンの形成の性能基準を予測するように構成された性能予測ユニットと、
   前記基板上に放射のパターンを露光するように構成された露光ユニットと、
   前記リソグラフィシステムによって前記基板上の前記パターンの前記形成の性能基準を測定するように構成された性能測定ユニットであって、前記測定された性能基準は、前記予測された性能基準に対応する、性能測定ユニットと、
   前記予測された性能基準を前記対応する測定された性能基準と比較するように構成された比較ユニットと、
   前記リソグラフィシステムを制御するように構成されたプロセスコントローラと、
   を備え、
   前記リソグラフィシステムの以降の制御は、前記比較ユニットによって決定される前記予測された性能基準と測定された性能基準との差異によって調整される、
   リソグラフィシステム。
2. 前記予測された性能基準と前記対応する測定された性能基準との差異、または前記差異の変化のレートが、それぞれの閾値を超えるときに、前記リソグラフィシステムの少なくとも一部の動作が停止される、
   請求項１に記載のリソグラフィシステム。
3. 複数のサブシステムを備え、
   前記プロセスコントローラは、前記比較ユニットによって決定される前記予測された性能基準と測定された性能基準との差異から、存在するならば、どのサブシステムが、予想されるように機能していないのかを決定するように構成される、
   請求項１に記載のリソグラフィシステム。
4. 同一のプロセスを実行するように構成された複数のサブシステムと、
   どの個別のサブシステムが基板に関して各プロセスを実行したか、または各プロセスを実行するかが決定されることのできる情報を格納するように構成された基板ルーティングメモリと、
   を備え、
   前記プロセスコントローラは、存在するならば、どの特定のサブシステムが、予想されるように機能していないのかを決定するために前記基板ルーティングメモリ情報を使用するように構成される、
   請求項３に記載のリソグラフィシステム。
5. 前記プロセスコントローラは、サブシステムの前記性能の前記予測される方法からの逸脱、または前記逸脱の変化の前記レートが、それぞれの閾値を超えるときに、前記サブシステムによって実行されるべきプロセスが、同一のプロセスを実行するように構成された１つ以上の他のサブシステムによって実行されるように、まだ処理されるべき１つ以上の基板に関する前記基板ルーティングメモリ情報を変更する、
   請求項４に記載のリソグラフィシステム。
6. 前記プロセスコントローラは、前記比較ユニットによって決定される前記予測された性能基準と測定された性能基準との差異から、各サブシステムによって達成可能な性能のレベルを決定し、かつ前記基板上に実行されるプロセスが、前記基板上の前記パターン形成の所望の性能を達成するために必要な１つ以上のサブシステムによって実行されるように、基板に関する前記基板ルーティングメモリ情報を設定するように構成される、
   請求項４に記載のリソグラフィシステム。
7. 前記プロセスコントローラは、前記基板に関する前記パターン形成の前記必要な性能を、形成されるべき前記パターンのフィーチャの解析から決定するように構成される、
   請求項６に記載のリソグラフィシステム。
8. 前記プロセスコントローラは、それが、前記サブシステムの性能の予測される性能からの逸脱、または前記逸脱の変化のレートが、それぞれの閾値を超えることを決定したとき、サブシステムに関する、（ｉ）保守プロセス、（ｉｉ）修理プロセス、（ｉｉｉ）交換プロセス、（ｉｖ）較正プロセス、または（ｖ）（ｉ）〜（ｉｖ）の任意の組合せを開始するように構成される、
   請求項３に記載のリソグラフィシステム。
9. 前記性能基準は、（ｉ）前記パターンの限界寸法、（ｉｉ）オーバレイ誤差、（ｉｉｉ）イソデンスバイアス、（ｉｖ）前記パターンにおける異なって向けられた細長いフィーチャの形成の相違、または（ｖ）（ｉ）〜（ｉｖ）の任意の組合せを含む、
   請求項１に記載のリソグラフィシステム。
10. 前記性能基準は、前記基板上の複数の異なる位置に関して予測されかつ測定される、
    請求項１に記載のリソグラフィシステム。
11. 前記予測された性能基準と測定された性能基準との差異の特徴パターンは、前記リソグラフィシステムの１つ以上のサブシステムの性能における変動に関連付けられ、
    前記プロセスコントローラは、前記特徴パターンの認識に基づいて少なくとも１つの前記サブシステムの前記性能を決定するように構成される、
    請求項１０に記載のリソグラフィシステム。
12. 前記プロセスコントローラによって決定される少なくとも１つのサブシステムの前記性能を記録するように構成されたサブシステム性能メモリをさらに備える、
    請求項１１に記載のリソグラフィシステム。
13. 前記特徴パターンは、（ｉ）前記露光フィールドにわたる変動、（ｉｉ）基板上に形成されるべき各デバイスにわたる変動、（ｉｉｉ）全体として前記基板にわたる変動、（ｉｖ）バッチ内の基板間の変動、（ｖ）前記基板が処理される時間および／または日付に関する変動、または（ｖｉ）（ｉ）〜（ｖ）の任意の組合せを含む、
    請求項１１に記載のリソグラフィシステム。
14. 前記性能基準は、前記基板上で関連するプロセスを実行するために、前記リソグラフィシステムのサブシステムによって必要とする時間を含む、
    請求項１に記載のリソグラフィシステム。
15. 放射の投影ビームを調整するように構成される照明器、前記放射の投影ビームをパターン形成するように構成されるパターニングデバイス、前記パターニングデバイスを保持しかつその位置を制御するように構成されるステージ、基板上に前記パターン形成された放射のビームを投影するように構成された投影システム、または前記基板を保持しかつその位置を制御するように構成されるステージから選択される少なくとも１つを備え、
    前記性能基準の予測を決定するために使用される前記リソグラフィシステムの前記動作状態は、適用可能であれば、焦点面誤差、収差誤差、迷放射若しくは前記投影システムの開口数、前記パターニングデバイスを保持するように構成される前記ステージのサーボ誤差、前記基板を保持するように構成された前記ステージのサーボ誤差、前記照明器の照明器瞳の公称形状、前記照明器瞳のスリットを介する形状変動、前記照明器瞳のスリットを介する強度変動、前記照明器瞳にわたる偏光均一性、各露光における放射のドーズ、前記基板に与えられるレジストの性質、または前記パターニングデバイスの限界寸法誤差から選択される少なくとも１つを含む、
    請求項１に記載のリソグラフィシステム。
16. リソグラフィシステムを使用するデバイスを製造する方法であって、
    前記リソグラフィシステムの動作状態に基づき、前記リソグラフィシステムによって基板上にパターンを形成する性能基準を予測することと、
    前記基板上に放射のパターンを露光することと、
    前記リソグラフィシステムによって前記基板上の前記パターンの前記形成の性能基準を測定することであって、前記測定された性能基準は、前記予測された性能基準に対応する、性能基準を測定することと、
    前記予測された性能基準を前記対応する測定された性能基準と比較することと、
    を含み、
    前記リソグラフィシステムの以降の制御は、前記予測された性能基準と測定された性能基準との差異によって調整される、
    方法。
17. リソグラフィシステムを制御するためのコンピュータプログラムであって、
    コンピュータを、
    前記リソグラフィシステムの動作状態に基づいて、前記リソグラフィシステムによって基板上にパターンの形成の性能基準を予測するように構成された性能予測セクションと、
    前記リソグラフィシステムによって前記基板上の前記パターンの前記形成の性能基準を測定するように構成された性能測定セクションであって、前記測定された性能基準は、前記予測された性能基準に対応する、性能測定セクションと、
    前記予測された性能基準を前記対応する測定された性能基準と比較するように構成された比較セクションと、
    前記リソグラフィシステムを制御するように構成されたプロセス制御セクションと、
    して機能させ、
    前記プロセス制御セクションによる前記リソグラフィシステムの以降の制御は、前記比較セクションによって決定される前記予測された性能基準と測定された性能基準との差異によって調整される、
    コンピュータプログラム。

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