JP2008047900A - 角度分解分光リソグラフィキャラクタライゼーションのための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ非対称性の影響を低下させる代替の簡単な方法を提供する。
【解決手段】検査システムが、波長および／または偏光を異にする複数の放射ビームを２つのターゲット上に投影する。第１の放射ビームが、第１のターゲット上に投影され、反射された放射Ａ_１＋が検出される。第１のターゲットは、互いに対して偏り＋ｄを有する２つの回折格子を含む。第１の放射ビームは、互いに対して偏り−ｄを有する２つの回折格子を含む第２のターゲット上にも投影され、反射された放射Ａ_１−が検出される。第１の放射ビームとは異なる波長および／または偏光を有する第２の放射ビームが、第１のターゲット上に投影され、反射された放射Ａ_２＋が検出され、また第２のターゲット上に投影され、反射された放射Ａ_２−が検出される。検出された放射Ａ_１＋、Ａ_１−、Ａ_２＋、およびＡ_２−は、オーバーレイ誤差を決定するために使用される。
【選択図】図５

Description

[0001] 本発明は、例えば、リソグラフィ技法によるデバイス製造において使用可能な検査方法と、リソグラフィ技法を使用するデバイス製造方法とに関する。

[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）の製造において使用されることができる。その場合、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が、ＩＣの個々のレイヤ上に形成される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（例えば、ダイの部分、１つのダイ、または複数のダイを含む）ターゲット部分上に転写されることができる。パターンの転写は一般に、基板上に与えられた放射感応性材料（レジスト）のレイヤ上への結像による。一般に、単一の基板は、連続的にパターンを与えられる隣接ターゲット部分のネットワークを含む。知られたリソグラフィ装置は、一度にパターン全体をターゲット部分に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、パターンを放射ビームによって与えられた方向（「スキャン」方向）にスキャンしながら、同時にこの方向と平行または逆平行に基板をスキャンすることによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板上にインプリントすることによって、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。

[0003] レジストパターンと下位処理パターンの間のオーバーレイなど、基板の１つまたは複数の特性を決定するため、ビームが、例えば、アライメントターゲットにおいて、基板表面から反射され、イメージが、例えば、反射ビーム用のカメラ上に生成される。ビームが基板から反射される前および後の、ビームの１つまたは複数の特性を比較することによって、基板の特性が決定されることができる。これは、例えば、反射ビームを、１つまたは複数の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保存されたデータと比較することによって、行われることができる。

[0004] ターゲットを照明し、反射された放射からデータを収集するようなシステムが、複数の重畳パターン、例えば、複数の回折格子を照明するために、しばしば使用される。第２の回折格子は、第１の回折格子と比べて、所定の偏りを有する。反射された放射の特徴を分析することによって、回折格子の間のオーバーレイ誤差ＯＶを決定することが可能である。これは、異なるレイヤ内の回折格子の間に、既知のシフトｄを導入することによって達成される。しかし、検出されるオーバーレイ精度は、オーバーレイ精度自体と、例えば、放射散乱から引き起こされるセンサ非対称性に起因する非対称性との両方に依存する。センサ非対称性の影響を低下させる方法は、基板を回転するステップを含むが、これは、時間を要し、スループットの著しい損失をもたらすことがある。代替方法は、基準ターゲットを使用することであるが、多くの異なるターゲットが必要とされるため、これも、著しい時間および基板上の空間を必要とすることがある。

[0004] 例えば、センサ非対称性の影響を低下させる代替の簡単な方法を提供することが望ましい。

[0005] 本発明の一態様によれば、基板のオーバーレイ誤差を測定する方法であって、
第１の放射ビームを基板の第１のターゲット上に投影し、前記第１のターゲットが、少なくとも２つの重畳パターンであって、それらのパターンが、第１のレイヤ内または上に配置された第１のパターンと第２のレイヤ内または上に配置された第２のパターンとの間に＋ｄの偏りを有する重畳パターンを含み、基板の特性を表す基板から反射されたその第１の放射ビームの非対称性を測定し、測定された非対称性を表す第１の信号を生成するステップと、
第１の放射ビームを基板の第２のターゲット上に投影し、前記第２のターゲットが、少なくとも２つの重畳パターンであって、それらのパターンが、第１のレイヤ内または上に配置された第１のパターンと第２のレイヤ内または上に配置された第２のパターンとの間に−ｄの偏りを有する重畳パターンを含み、基板の特性を表す基板から反射されたその第１の放射ビームの非対称性を測定し、測定された非対称性を表す第２の信号を生成するステップと、
第２の放射ビームを第１のターゲット上に投影し、基板の特性を表す基板から反射されたその第２の放射ビームの非対称性を測定し、測定された非対称性を表す第３の信号を生成するステップと、
第２の放射ビームを第２のターゲット上に投影し、基板の特性を表す基板から反射されたその第２の放射ビームの非対称性を測定し、測定された非対称性を表す第４の信号を生成するステップと、を含み、
第１および第２のビームは、異なる偏光もしくは異なる波長または両方を有し、オーバーレイ誤差が、第１、第２、第３、および第４の信号に基づいて決定される方法が提供される。

[0007] 本発明のさらなる一態様によれば、基板の特性を測定するように構成される検査装置であって、
放射を基板上に投影するように構成される放射投影器と、
基板から反射された放射の非対称性を測定するように構成されるディテクタと、
基板から反射された複数の波長もしくは複数の偏光または両方の放射の、ディテクタによって測定された非対称性に基づいてオーバーレイ誤差を計算するように構成されるプロセッサと、を備える検査装置が提供される。

[0008] 本発明のさらなる一態様によれば、
放射ビームを調整するように構成されるイルミネータと、
放射ビームにその断面内でパターンを与えてパターン付与放射ビームを形成することが可能なパターニングデバイスを保持するように構築される支持器と、
基板を保持するように構築される基板テーブルと、
パターン付与放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成される投影システムと、
基板の特性を測定するように構成される検査装置であって、
放射を基板上に投影するように構成される放射投影器と、
基板から反射された放射の非対称性を測定するように構成されるディテクタと、
基板から反射された複数の波長もしくは複数の偏光または両方の放射の、ディテクタによって測定された非対称性に基づいてオーバーレイ誤差を計算するように構成されるプロセッサと、を備える検査装置と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。

[0009] 本発明の実施形態が今から、添付の概略図を参照しながら、例としてのみ説明され、図面において、対応する参照符号は、対応する部分を表す。

[00017] 図１ａは、リソグラフィ装置を概略的に示している。この装置は、
[00018] 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る照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
[00019] 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、ある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付けるように構成される第１のポジショナＰＭに接続される支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、
[00020] 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、あるパラメータに従って基板を正確に位置付けるように構成される第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、
[00021] パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられるパターンを基板Ｗの（例えば、１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃ上に投影するように構成される投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＬと、を備える。

[00022] 照明システムは、放射を誘導し、成形し、または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、もしくはその他のタイプの光学構成要素、またはそれらの任意の組み合わせなど、様々なタイプの光学構成要素を含むことができる。

[00023] 支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、およびその他の条件、例えば、パターニングデバイスが真空環境で保持されるかどうかといった条件に応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電、またはその他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、例えば、固定され得る、または必要に応じて移動可能な、フレームまたはテーブルとすることができる。支持構造は、パターニングデバイスが、例えば、投影システムに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はどれも、より汎用的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると見なされてよい。

[00024] 本明細書で使用される「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にパターンを作成するように、放射ビームにその断面内でパターンを与えるために使用され得る任意のデバイスを指すと広く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場合、基板のターゲット部分における所望のパターンと正確に対応しなくてよいことに留意されたい。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成されるデバイス内の特定の機能レイヤに対応する。

[00025] パターニングデバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの例は、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パネルを含む。マスクは、リソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ位相シフト、および減衰位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、小型ミラーのマトリクス配列を利用し、各小型ミラーは、到来放射ビームを異なる方向に反射するために個々に傾けられることができる。傾けられたミラーは、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。

[00026] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射にとって、または浸液の使用もしくは真空の使用などのその他の要因にとって適切な、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気、および静電光学システム、またはそれらの任意の組み合わせを含む、任意のタイプの投影システムを包含すると広く解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はどれも、より汎用的な「投影システム」という用語と同義であると見なされてよい。

[00027] 本明細書で叙述される装置は、（例えば、透過マスクを利用する）透過タイプに属する。代替として、装置は、（例えば、上で言及されたタイプのプログラマブルミラーアレイを利用する、または反射マスクを利用する）反射タイプに属してもよい。

[00028] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）もしくはより多くの基板テーブル（および／または２つ以上の支持構造）を有するタイプに属することができる。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルが並列して使用されることができ、または１つもしくは複数のテーブル上で準備ステップが実行されている間に、１つまたは複数の他のテーブルが露光用に使用されることができる。

[00029] リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を満たすために、基板の少なくとも一部が、相対的に高い屈折率を有する液体、例えば、水によって覆われ得るタイプに属することもできる。浸液は、例えば、マスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置内のその他の空間にも与えられることができる。液浸技法は、投影システムの開口数を高めるために、当技術分野でよく知られている。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が液体中に沈められなければならないことを意味するのではなく、露光中、投影システムと基板の間に液体が配置されることを意味するに過ぎない。

[00030] 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取る。放射源と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場合、別個の存在物とすることができる。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／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤの支援を受けて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。その他の場合、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統合部分とすることができる。放射源ＳＯとイルミネータＩＬは、必要とされる場合はビームデリバリシステムＢＤも一緒に、放射システムと呼ばれることがある。

[00031] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側および／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）が調整されることができる。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など、様々なその他の構成要素を含むことができる。イルミネータは、放射ビームを調整して、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するために使用されることができる。

[00032] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターンを与えられる。パターニングデバイスＭＡを横断した後、放射ビームＢは、投影システムＰＬを通過し、投影システムは、ビームが基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に焦点を結ぶようにする。第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）の支援を受けて、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を位置付けるために、正確に移動させられることができる。同様に、第１のポジショナＰＭと（図１ａには明示的に描かれていない）別の位置センサが、例えば、マスクライブラリからの機械的取り出しの後、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置付けるために使用されることができる。一般に、支持構造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）の支援を受け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使用して実現されることができる。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合、支持構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータにだけ接続されるか、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と基板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を使用して位置合わせされることができる。例示された基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、基板アライメントマークは、ターゲット部分の間の空間（これらはスクライブレーン（ｓｃｒｉｂｅ−ｌａｎｅ）アライメントマークとして知られている）に配置されることもできる。同様に、２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では、パターニングデバイスアライメントマークは、ダイの間に配置されることができる。

[00033] 示された装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用されることができる。

[00034] １．ステップモードでは、支持構造ＭＴと基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保たれ、放射ビームに与えられるパターン全体が、一度にターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃが露光され得るように、Ｘおよび／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一の静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。

[00035] ２．スキャンモードでは、支持構造ＭＴと基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される間、同期をとってスキャンされる（すなわち、単一の動的露光）。支持構造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の拡大（縮小）率および像反転特性によって決定されることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向の）横幅（ｗｉｄｔｈ）を制限し、一方、スキャン運動の長さが、ターゲット部分の（スキャン方向の）縦幅（ｈｅｉｇｈｔ）を決定する。

[00036] ３．別のモードでは、支持構造ＭＴは、基本的に静止状態に保たれ、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される間、移動させられ、またはスキャンされる。このモードでは一般に、パルス放射源が利用され、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、またはスキャン中の連続する放射パルスの間に、必要に応じて更新される。このモードの動作は、上で言及されたタイプのプログラマブルミラーアレイなど、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されることができる。

[00037] 上で説明された使用モードまたはまったく異なる使用モードの組み合わせおよび／または変形も利用されることができる。

[00038] 図１ｂに示されるように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル（リソグラフィセル）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、リソグラフィセルは、基板上で１つまたは複数の露光前および露光後処理を実行する装置も含む。従来、これらは、レジスト層を塗布するための１つまたは複数のスピンコータＳＣと、露光されたレジストを現像するための１つまたは複数のディベロッパＤＥと、１つまたは複数の冷却プレートＣＨと、１つまたは複数のベイクプレートＢＫとを含む。基板ハンドラまたはロボットＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、それらを異なる処理デバイスの間で移動させ、その後、リソグラフィ装置のローディングベイ（ｌｏａｄｉｎｇ ｂａｙ）ＬＢへと運ぶ。しばしば一括してトラックと呼ばれるこれらのデバイスは、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自体は、リソグラフィ装置も制御する管理制御システムＳＣＳによって制御される。したがって、異なる装置が、スループットおよび処理効率を最大化するために操作されることができる。

[00039] リソグラフィ装置によって露光される基板が、レジストの各層についてむらなく露光されるように、リソグラフィ装置によって補償されなければならない変化がアライメント、回転などについて存在するかどうかを決定するために測定されるべき、基板の１つまたは複数の特性が存在する。基板の１つまたは複数の特性を、特に異なる基板または同一基板の異なるレイヤの１つまたは複数の特性がレイヤ毎にどのように変動するかを決定するために、独立した検査装置が使用される。

[00040] 基板Ｗの表面の特性は、図２に示されるようなスキャトロメータなどのセンサを使用して決定されることができる。スキャトロメータは、放射を基板Ｗ上に投影する広帯域（白色光）放射投影器２を備える。反射された放射は、分光計ディテクタ４に渡され、分光計ディテクタは、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、検出されたスペクトルを生じさせる構造またはプロフィールが、例えば、厳密結合波分析（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たスペクトルのライブラリとの比較によって再構築される。一般に、再構築のため、構造の概略的な形態は知られており、散乱計測データから決定される構造の僅かなパラメータだけを残して、いくつかのパラメータは構造が作成された処理の知識から仮定される。放射源２は、スキャトロメータの一部とすることができ、または単に外部放射発生器からの放射の導管とすることもできる。

[00041] スキャトロメータは、直交入射スキャトロメータとすることができ、または斜め入射スキャトロメータとすることもできる。波長範囲の単一角度で反射が測定されるのではなく、単一波長の角度範囲で反射が測定される、散乱計測の別形も使用されることができる。

[00042] 基板の１つまたは複数の特性を測定するように構成されるスキャトロメータは、図３に示されるように、高開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）レンズ１５の瞳面１１において、複数の角度および波長で基板表面Ｗから反射された角度分解スペクトルの特性を測定することができる。そのようなスキャトロメータは、放射を基板上に投影するための放射投影器２と、反射スペクトルを検出するように構成されたディテクタ１４とを備えることができる。瞳面は、その面内において、放射の半径位置が放射の入射角を定め、角位置が方位角を定める平面である。ディテクタ１４は、高開口数レンズ１５の瞳面に配置される。開口数は、例えば、一実施形態では、少なくとも０．９または少なくとも０．９５という高さであることができる。液浸スキャトロメータは、１を超える開口数をもつレンズを有することさえできる。

[00043] 角度分解スキャトロメータは、散乱放射の強度を測定することができる。スキャトロメータはまた、あるいは付加的に、複数の波長が角度範囲で同時に測定されることを可能にすることもできる。異なる波長および角度についてスキャトロメータによって測定される特性は、横磁界および横電界偏光放射の強度と、横磁界および横電界偏光放射の間の位相差とすることができる。

[00044] 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を、したがって、広い範囲の色をもつ放射源）を使用することが可能であり、そのことが、複数の波長の混合を可能にする大きなエテンデュ（ｅｔｅｎｄｕｅ）を与える。広帯域内の複数の波長は、好ましくは、各々が約＊８の帯域幅と、したがって、少なくとも２＊８（すなわち、波長の２倍）の間隔とを有する。複数の「放射」源は、例えば、ファイバ束を使用して分割された、拡張放射源の異なる部分とすることができる。このようにして、角度分解散乱スペクトルは、複数の波長で並列して測定されることができる。３−Ｄ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、これは、２−Ｄスペクトルよりも多くの情報を含む。これは、メトロロジープロセスの堅牢性を高めるより多くの情報が測定されることを可能にする。このことは、欧州特許出願公開ＥＰ１６２８１６４Ａでより詳細に説明されている。

[00045] 本発明の一実施形態と共に使用され得るスキャトロメータが、図３に示されている。放射投影器２の放射は、レンズシステム１２を使用して集束させられ、干渉フィルタ１３および偏光器１７を通り、部分反射面１６によって反射され、顕微鏡対物レンズ１５を介して、基板Ｗ上に焦点を結ぶようにされる。その場合、放射は、散乱スペクトルが検出されるように、後面投影瞳面（ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｐｕｐｉｌ ｐｌａｎｅ）１１内のＣＣＤディテクタへと部分反射面１６を透過させられる。瞳面１１は、レンズシステム１５の焦点距離のところにある。ディテクタおよび高開口レンズは、瞳面のところに配置される。高ＮＡレンズの瞳面は通常、レンズ内に配置されるので、瞳面は、補助光学素子を用いて再結像されることができる。放射源２は、スキャトロメータの一部とすることができ、または単に外部放射発生器からの放射の導管とすることもできる。

[00046] 例えば、入射放射の強度を測定するために、基準ビームがしばしば使用される。放射ビームが部分反射面１６に入射すると、その一部は、部分反射面を基準ミラー１４へと透過させられる。その後、基準ビームは、同一ＣＣＤディテクタ１８の異なる部分に投影される。

[00047] 反射された放射の瞳面が、例えば、フレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を用いて、ＣＣＤディテクタ上に結像される。このように、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルが、ディテクタ上に結像される。ディテクタは、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサの配列とすることができる。

[00048] 約４０５〜７９０ｎｍの範囲内またはさらに低い２００〜３００ｎｍなどの範囲内の対象とする波長を選択するために、１組の干渉フィルタ１３が利用可能である。干渉フィルタは、１組の異なるフィルタを備える代わりに、回転可能とすることができる。干渉フィルタの代わりに、回折格子が使用されることもできる。

[00049] 基板Ｗは、現像後に固化したレジストラインからバー（ｂａｒ）が形成されるようにプリントされた回折格子を含むことができる。代替として、バーは、基板にエッチングされることもできる。

[00050] 放射が基板Ｗの回折格子によって反射された場合、図６に示される１次および２次の透過は、
Ｔ_−１＝Ｔ_０−ΔＴ
Ｔ_＋１＝Ｔ_０＋ΔＴ
によって表され、ここで、Ｔ_０は、平均センサ透過率であり、ΔＴは、センサ非対称性である。

[00051] 光学素子の不完全性と、屑粒子（ｄｅｂｒｉｓ ｐａｒｔｉｃｌｅ）に起因する散乱は、偏光または波長に対する感受性があまり高くない放射の非対称散乱を引き起こす。対照的に、オーバーレイ誤差に起因する非対称散乱は、偏光および波長に対する感受性が非常に高い。

[00052] 基板の異なる露光レイヤの間のオーバーレイ誤差ＯＶを測定するために、互いに対して偏りｄを有する、それぞれの異なるレイヤ内の回折格子パターンが露光される。オーバーレイ誤差が小さい場合の、＋１次および−１次の反射放射の強度は、
Ｉ_＋１＝（Ｔ_０＋ΔＴ）［Ｂ_０＋Ｂ_１（ＯＶ＋ｄ）］
Ｉ_−１＝（Ｔ_０−ΔＴ）［Ｂ_０−Ｂ_１（ＯＶ＋ｄ）］
として近似されることができ、ここで、Ｂ_０は、オーバーレイ誤差がない場合の、１次の強度であり、Ｂ_１は、オーバーレイ誤差が小さい場合の、強度の感受性を記述する比例係数である。Ｔ_０およびΔＴはそれぞれ、平均センサ透過率およびセンサ非対称性である。これについてのさらなる詳細は、欧州特許出願公開ＥＰ１６２８１６４に見出されることができる。＋１次および−１次の強度の間の非対称性Ａは、

[00053]ここで、

である。

[00054] 言及されたように、センサ非対称性（ΔＴ）は、偏光および波長に対する感受性が相対的に低い。対照的に、オーバーレイ誤差から生じる非対称性は、偏光および波長に対する感受性が非常に高い。係数Ｋは、偏光に対する感受性が非常に高く、一方、ΔＡは、偏光に対する感受性が相対的に低い。したがって、様々な構成要素の偏光に対する感受性を使用することによって、センサ非対称性の影響を低減させて、オーバーレイ誤差を測定することが可能である。

[00055] 本発明の一実施形態によれば、＋ｄの偏りを有する第１と、−ｄの偏りを有する第２の、２つのターゲットが存在する。一実施形態では、ターゲットは、複数の回折格子を含むが、任意の形態をとることもできる。両方のターゲットは、例えば、ＴＥおよびＴＭ放射など、２つの直交直線偏光を用いて照明される。したがって、４つの測定非対称性が存在する。
Ａ_１＋＝Ｋ_１（ＯＶ＋ｄ）＋ΔＡ
Ａ_１−＝Ｋ_１（ＯＶ−ｄ）＋ΔＡ
Ａ_２＋＝Ｋ_２（ＯＶ＋ｄ）＋ΔＡ
Ａ_２−＝Ｋ_２（ＯＶ−ｄ）＋ΔＡ
[00056]ここで、添字１および２は、２つの偏光を表し、添字＋および−は、ターゲットの偏りの符号を表す。これら４つの非対称性は、例えば、センサ非対称性の影響を低減させて、以下のオーバーレイ誤差ＯＶを計算するための適切なソフトウェアを含むプロセッサによって使用されることができる。

[00057] この方法は、Ｋ_２およびＫ_１の差が可能な限り大きい場合、そのときは雑音があまり大きな影響をもたないので、最も効果的である。雑音の影響を低減するため、オーバーレイ誤差は、基板上の複数のターゲットについて測定されることができる。これは、その後の基板の露光用に装置を較正するために、基板のバッチ内の第１の基板について行われることができる。

[00058] 本発明の一実施形態によれば、基板上に少なくとも２つのターゲットが存在し、望ましくは、図４に示されるように、互いに隣接して位置付けられる。図４に示されたターゲットの図５の詳細図は、第１のターゲット４０が＋ｄの偏りを有し、第２のターゲット５０が−ｄの偏りを有することを示している。これらのターゲット４０、５０は共に、まずＴＥ放射を使用して照明され、各ターゲットについて＋１次および−１次のセンサ非対称性Ａ_１＋、Ａ_１−が計算される。その後、ターゲットは、ＴＭ放射を使用して照明され、センサ非対称性Ａ_２＋、Ａ_２−が計算される。

[00059] その後、オーバーレイ誤差を計算するために、以下の式が使用される。

[00060] 本発明の一実施形態が±１次の回折次数に関して説明されたが、本発明の一実施形態は、±２次、±３次、±４次の回折次数など、より高次の回折次数を使用して適用されることもできる。

[00061] 本発明の一実施形態が２つ以上の異なる偏光に関して説明されたが、オーバーレイ誤差は波長に対する感受性が高く、センサ非対称性は波長に対する感受性が相対的に低いので、本発明の一実施形態は、２つ以上の異なる波長にも同じように良好に適用されることができる。

[00062] 本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされたが、本明細書で説明されたリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の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、その他の応用例を有することができることを理解されたい。そのような代替応用例の文脈では、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はどれも、より汎用的な「基板」または「ターゲット部分」という用語とそれぞれ同義であると見なされ得ることは、当業者であれば理解されよう。本明細書で言及された基板は、露光の前または後に、例えば、トラック（一般にレジストの層を基板に与え、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処理されることができる。適用可能である場合、本明細書の開示は、そのようなおよびその他の基板処理ツールに適用されることができる。さらに、基板は、例えば、マルチレイヤＩＣを作成するために、２回以上処理されることができ、そのため、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理済みレイヤをすでに含む基板を指すこともできる。

[00063] 光学リソグラフィの文脈における本発明の実施形態の使用について具体的な言及が上でなされたが、本発明は、例えば、インプリントリソグラフィなど、その他の応用例でも使用されることができ、文脈が許す場合、光学リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが、基板上に作成されるパターンを定める。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に与えられたレジストの層に押し付けられ、その後、レジストは、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組み合わせを与えることによって硬化される。レジストが硬化された後、パターニングデバイスは、レジストから取り除かれ、レジスト内にパターンを残す。

[00064] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長、または約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射、および（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）放射を含むすべてのタイプの電磁放射、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包含する。

[00065] 「レンズ」という用語は、文脈が許す場合、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素のいずれか１つまたは組み合わせを指すことができる。

[00066] 本発明の具体的な実施形態が上で説明されたが、本発明が説明されたのとは異なる方法で実施され得ることは理解されよう。例えば、本発明は、上で開示された方法を記述した機械読取可能命令の１つもしくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、または保存されたそ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、磁気もしくは光ディスク）の形態をとることができる。

[00067] 上の説明は、例示的であることが意図され、限定的であることは意図されていない。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、説明された本発明に変更が施され得ることは、当業者には明らかであろう。

[00010]リソグラフィ装置を示す図である。 [00011]リソグラフィセルまたはクラスタを示す図である。 [00012]スキャトロメータを示す図である。 [00013]高ＮＡレンズの瞳面において角度分解スペクトルを測定する一般的な動作原理を示す図である。 [00014]本発明の一実施形態と併せて使用される基板を示す図である。 [00015]図４に示された基板の詳細図である。 [00016]第１および第２の回折次数を示す図である。

Claims (20)

1. 基板のオーバーレイ誤差を測定する方法であって、
   第１の放射ビームを前記基板の第１のターゲット上に投影し、前記第１のターゲットが、少なくとも２つの重畳パターンであって、それらのパターンが、第１のレイヤ内または上に配置された第１の前記パターンと第２のレイヤ内または上に配置された第２の前記パターンとの間に＋ｄの偏りを有する重畳パターンを含み、前記基板の特性を表す前記基板から反射されたその第１の放射ビームの非対称性を測定し、前記測定された非対称性を表す第１の信号を生成するステップと、
   前記第１の放射ビームを前記基板の第２のターゲット上に投影し、前記第２のターゲットが、少なくとも２つの重畳パターンであって、それらのパターンが、第１のレイヤ内または上に配置された第１の前記パターンと第２のレイヤ内または上に配置された第２の前記パターンとの間に−ｄの偏りを有する重畳パターンを含み、前記基板の特性を表す前記基板から反射されたその第１の放射ビームの非対称性を測定し、前記測定された非対称性を表す第２の信号を生成するステップと、
   第２の放射ビームを前記第１のターゲット上に投影し、前記基板の特性を表す前記基板から反射されたその第２の放射ビームの非対称性を測定し、前記測定された非対称性を表す第３の信号を生成するステップと、
   前記第２の放射ビームを前記第２のターゲット上に投影し、前記基板の特性を表す前記基板から反射されたその第２の放射ビームの非対称性を測定し、前記測定された非対称性を表す第４の信号を生成するステップと、
   を含み、
   前記第１および第２のビームは、異なる偏光もしくは異なる波長または両方を有し、前記オーバーレイ誤差が、前記第１、第２、第３、および第４の信号に基づいて決定される、方法。
2. Ａ_１＋が、前記第１の信号であり、Ａ_１−が、前記第２の信号であり、Ａ_２＋が、前記第３の信号であり、Ａ_２−が、前記第４の信号であり、前記オーバーレイ誤差ＯＶが、
   

   

   によって与えられる、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１および第２のビームが、２つの実質的に直交する直線偏光ビームである、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１および第２のターゲットが、前記基板上で互いに隣接する、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１および第２のターゲットが、１対のターゲットを形成し、前記基板が、複数のターゲット対を含み、前記対の各ターゲットが、前記対の他方のターゲットとは大きさが等しくかつ符号が反対の偏りを有し、各対が、前記基板上の異なる位置に配置され、前記基板上の複数の異なる位置において前記オーバーレイ誤差を決定するために、請求項１に記載の方法がターゲットの各対について繰り返される、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１および第２のターゲットの各々が、複数の回折格子を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１のターゲットが、互いに対して偏り＋ｄを有する２つの回折格子を含み、前記第２のターゲットが、互いに対して偏り−ｄを有する２つの回折格子を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記第１および第２のビームが、実質的に異なる波長を有する、請求項１に記載の方法。
9. 基板を露光するためにパターン付き放射ビームを前記基板上に投影するステップを含む基板製造方法であって、前記露光が、以下の方法、すなわち、
   第１の放射ビームを前記基板の第１のターゲット上に投影し、前記第１のターゲットが、少なくとも２つの重畳パターンであって、それらのパターンが、第１のレイヤ内または上に配置された第１の前記パターンと第２のレイヤ内または上に配置された第２の前記パターンとの間に＋ｄの偏りを有する重畳パターンを含み、前記基板の特性を表す前記基板から反射されたその第１の放射ビームの非対称性を測定し、前記測定された非対称性を表す第１の信号を生成するステップと、
   前記第１の放射ビームを前記基板の第２のターゲット上に投影し、前記第２のターゲットが、少なくとも２つの重畳パターンであって、それらのパターンが、第１のレイヤ内または上に配置された第１の前記パターンと第２のレイヤ内または上に配置された第２の前記パターンとの間に−ｄの偏りを有する重畳パターンを含み、前記基板の特性を表す前記基板から反射されたその第１の放射ビームの非対称性を測定し、前記測定された非対称性を表す第２の信号を生成するステップと、
   第２の放射ビームを前記第１のターゲット上に投影し、前記基板の特性を表す前記基板から反射されたその第２の放射ビームの非対称性を測定し、前記測定された非対称性を表す第３の信号を生成するステップと、
   前記第２の放射ビームを前記第２のターゲット上に投影し、前記基板の特性を表す前記基板から反射されたその第２の放射ビームの非対称性を測定し、前記測定された非対称性を表す第４の信号を生成するステップと、
   を含み、
   前記第１および第２のビームは、異なる偏光もしくは異なる波長または両方を有し、前記オーバーレイ誤差が、前記第１、第２、第３、および第４の信号に基づいて決定される、方法によって決定されるオーバーレイ誤差に基づく、基板製造方法。
10. 基板の特性を測定するように構成される検査装置であって、
    放射を前記基板上に投影するように構成される放射投影器と、
    前記基板から反射された放射の非対称性を測定するように構成されるディテクタと、
    前記基板から反射された複数の波長もしくは複数の偏光または両方の放射の、前記ディテクタによって測定された前記非対称性に基づいてオーバーレイ誤差を計算するように構成されるプロセッサと、
    を備える、検査装置。
11. 前記放射投影器が、前記放射を複数の波長もしくは複数の偏光または両方で前記基板上に供給するように構成される放射源を備える、請求項１０に記載の検査装置。
12. 前記ディテクタが、
    前記基板の第１のターゲットから反射された、第１の偏光、波長、または両方の第１の放射ビームの非対称性を測定し、前記第１のターゲットが、少なくとも２つの重畳パターンであって、それらのパターンが、第１のレイヤ内または上に配置された第１の前記パターンと第２のレイヤ内または上に配置された第２の前記パターンとの間に＋ｄの偏りを有する重畳パターンを含み、第１の信号を生成し、
    前記基板の第２のターゲットから反射された、前記第１の放射ビームの非対称性を測定し、前記第２のターゲットが、少なくとも２つの重畳パターンであって、それらのパターンが、第１のレイヤ内または上に配置された第１の前記パターンと第２のレイヤ内または上に配置された第２の前記パターンとの間に−ｄの偏りを有する重畳パターンを含み、第２の信号を生成し、
    前記第１のターゲットから反射された、前記第１のビームのものとは異なる第２の偏光、波長、または両方の第２の放射ビームの非対称性を測定し、第３の信号を生成し、
    前記第２のターゲットから反射された、前記第２の放射ビームの非対称性を測定し、第４の信号を生成するように構成され、
    前記プロセッサが、前記第１、第２、第３、および第４の信号に基づいて前記オーバーレイ誤差を決定するように構成される、請求項１０に記載の検査装置。
13. Ａ_１＋が、前記第１の信号であり、Ａ_１−が、前記第２の信号であり、Ａ_２＋が、前記第３の信号であり、Ａ_２−が、前記第４の信号であり、前記プロセッサが、
    

    

    によって前記オーバーレイ誤差ＯＶを決定するように構成される、請求項１２に記載の検査装置。
14. 前記第１および第２のビームが、２つの実質的に直交する直線偏光ビームである、請求項１２に記載の検査装置。
15. 前記第１および第２のビームが、実質的に異なる波長を有する、請求項１２に記載の検査装置。
16. 前記第１および第２のターゲットが、前記基板上で互いに隣接する、請求項１２に記載の検査装置。
17. 前記第１および第２のターゲットの各々が、複数の回折格子を含む、請求項１２に記載の検査装置。
18. 前記第１のターゲットが、互いに対して偏り＋ｄを有する２つの回折格子を含み、前記第２のターゲットが、互いに対して偏り−ｄを有する２つの回折格子を含む、請求項１７に記載の検査装置。
19. 前記基板の複数のターゲット対を使用することによって、前記基板上の複数の異なる位置において前記オーバーレイ誤差を決定するように構成され、各ターゲット対が、前記第１および第２のターゲットを含み、前記基板上の異なる位置に配置され、前記対の各ターゲットが、前記対の他方のターゲットとは大きさが等しくかつ符号が反対の偏りを有する、請求項１２に記載の検査装置。
20. 放射ビームを調整するように構成されるイルミネータと、
    前記放射ビームにその断面内でパターンを与えてパターン付与放射ビームを形成することが可能なパターニングデバイスを保持するように構築される支持器と、
    基板を保持するように構築される基板テーブルと、
    前記パターン付与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る投影システムと、
    基板の特性を測定するように構成される検査装置であって、
    放射を前記基板上に投影するように構成される放射投影器と、
    前記基板から反射された放射の非対称性を測定するように構成されるディテクタと、
    前記基板から反射された複数の波長もしくは複数の偏光または両方の放射の、前記ディテクタによって測定された前記非対称性に基づいてオーバーレイ誤差を計算するように構成されるプロセッサと、を備える検査装置と、
    を備えるリソグラフィ装置。

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