JP2008166755A

JP2008166755A - 測定方法、検査装置、およびリソグラフィ装置

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Publication number: JP2008166755A
Application number: JP2007320546A
Authority: JP
Inventors: Maurits Van Der Schaar; デルシャール，マウリッツヴァン; Boef Arie Jeffrey Den; ボーフ，アリー，ジェフリーデン; Everhardus Cornelis Mos; モス，エバーハーダス，コルネリス
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: US8111398B2; JP4787232B2; US20100277706A1; IL187797A; IL187797A0; US20080144036A1

Abstract

【課題】オーバーレイエラーを検出するための改良された方法を提供する。
【解決手段】基板の第１の層は、周期性Ｐを有する複数の回折格子を含む。基板の第２の層は、第１のセットの回折格子と重なり合いかつ周期性ＮＰ（但しＮは２より大きい整数である）を有する複数の回折格子を含む。第１のセットの回折格子は＋ｄのバイアスを有し、第２のセットの回折格子は−ｄのバイアスを有する。放射ビームがこれらの回折格子に投影され、反射された放射の角度分解スペクトルが検出される。次に、オーバーレイエラーが、反射された放射の角度分解スペクトルを用いて計算される。
【選択図】図４ｂ

Description

[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において使用可能な検査方法と、リソグラフィ技術を用いた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、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

[0003] リソグラフィプロセスをモニタリングするために、パターン付与された基板の１つ以上のパラメータ、例えば、基板内または基板上に形成された連続した層と層の間のオーバーレイエラーを、通常測定する。リソグラフィプロセスで形成される微視的構造体を測定するためには、走査型電子顕微鏡や様々な専用ツールの使用を含む、様々な技術がある。専用インスペクションツールの１つの形態がスキャトロメータであり、スキャトロメータでは、放射ビームが基板の表面上のターゲットへと誘導され、散乱または反射したビームの１つ以上の性質が測定される。ビームが基板によって反射または散乱される前後のビームの１つ以上の性質を比較することによって、基板の１つ以上の性質を求めることができる。これは、例えば、反射されたビームを、既知の基板性質と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うことができる。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上に誘導し、特定の狭い角度範囲に散乱した放射のスペクトル（波長の一機能としての強度）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、角度の一機能としての散乱放射の強度を測定する。エリプソメータは偏光状態を測定する。

[0004] ターゲットを照射し、反射した放射からデータを集める上記のようなシステムは、複数の重畳パターン、例えば、複数の回折格子で使用されることが多い。一実施形態において、第２の回折格子は、第１の回折格子に比較して特定のバイアスを有する。反射した放射の性質を分析することによって、回折格子と回折格子の間のオーバーレイエラーＯＶを求めることが可能である。これは、異なる層の回折格子と回折格子との間の既知のバイアス「ｄ」を導入することによって達成できる。このようなアレンジおよびシステムは、米国特許出願第１１/５０４,１０６号に記載されており、この文書は、本明細書において言及することにより、その全体が本明細書に組み込まれる。

[0005] 例えば、オーバーレイエラーを検出するための改良された方法を提供することが望ましい。

[0006] 本発明の一態様により、基板内のオーバーレイエラーを測定する方法であって、第１の層に配された第１周期パターンと、第２の層に配された、前記第１のパターンに対して既知のバイアス＋ｄを有しかつ前記第１周期パターンの周期とは異なる周期を有する第２周期パターンとを含む前記基板上のターゲット上に放射ビームを投影すること、スキャトロメータを用いて前記基板から向きを変えられた放射を測定すること、および前記向きを変えられた放射から前記オーバーレイエラーの程度を求めることを含む、方法が提供される。

[0007] 本発明の他の態様により、基板の性質を測定する検査装置であって、前記基板に放射を投影する放射プロジェクタ、前記基板から向きを変えられた放射を検出するディテクタ、および少なくとも２つのパターンが異なる周期を有する複数の重なり合うパターンから向きを変えられた放射に基づいて、オーバーレイエラーを計算するデータ処理ユニット、を備える検査装置が提供される。

[0008] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。

[0015] 図１ａは、リソグラフィ装置を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、以下の構成要素を含む。

[0016] −放射ビームＢ（例えば紫外線または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。

[0017] −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付けるように構成された第１ポジショナＰＭに連結されている、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ。

[0018] −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、かつ特定の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た第２ポジショナＰＷに連結されている、基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴ。

[0019] −パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成されている、投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＬ。

[0020] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、かつ／または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。

[0021] サポート構造は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。

[0022] 本明細書において使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。

[0023] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レゼンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。

[0024] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。

[0025] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。

[0026] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のサポート構造）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルおよび／またはサポート構造は並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブルおよび／またはサポート構造上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルおよび／またはサポート構造を露光用に使うこともできる。

[0027] また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高屈折率を有する液体、例えば水、によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間、例えば、マスクと投影システムとの間、に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるための技術においてよく知られている。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。

[0028] 図１ａを参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射を受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。

[0029] 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を含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。

[0030] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイスＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２次元エンコーダまたは静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１ａには明示的に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリからマスクを機械的に取り出した後またはスキャン中に、パターニングデバイスＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、サポート構造ＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、サポート構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。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およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがパターニングデバイスＭＡ上に設けられている場合、パターニングデバイスアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。

[0031] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。

[0032] １．ステップモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度に（すなわち、単一静止露光）ターゲット部分Ｃ上に投影する。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静止露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。

[0033] ２．スキャンモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造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（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズよって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。

[0034] ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

[0035] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。

[0036] 図１ｂに示されるように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソグラフィックセルＬＣ（また場合により「リソセル」または「クラスタ」という）の一部を形成し、このリソグラフィックセルＬＣはまた、基板上で１回以上の露光前および露光後プロセスを行う装置も含む。従来、これらの装置は、レジスト層を堆積する１個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１個以上のデベロッパＤＥと、１枚以上の冷却プレートＣＨと、１枚以上のベークプレートＢＫとを含む。基板ハンドラまたはロボットＲＯが、入出力ポートI／Ｏ１、I／Ｏ２から基板を摘み上げ、異なるプロセスデバイスの間で基板を移動させた後、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに届ける。これらのデバイス（多くの場合総称して「トラック」という）は、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、このトラック制御ユニットＴＣＵ自体は監視制御システムＳＣＳによって制御され、この監視制御システムは、リソグラフィ制御部ＬＡＣＵによってリソグラフィ装置も制御している。よって、スループットと処理効率を最大限のものとするように、様々な装置を操作することができる。

[0037] リソグラフィ装置によって露光される基板が、正確にばらつきなく露光されるようにするためには、後続の層と層の間のオーバーレイエラー、ラインの厚さ、クリティカルディメンション（ＣＤ）などの１つ以上の性質を測定するために、露光された基板を検査することが望ましい。エラーが検出された場合は、１つ以上の後続の基板の露光を調整することができ、同じバッチの別の基板がまだ露光されないうちに十分に早くかつ迅速に検査できる場合には特に、露光調整できる。また、すでに露光された基板を剥ぎ取って、再加工する（歩留まりを高めるために）か、または廃棄することによって、欠陥があるとわかっている基板で露光を行うことを避けることができる。基板のターゲット部分の一部だけに欠陥がある場合には、欠陥がないターゲット部分だけでのみ、さらに露光を行うことができる。別の可能性としては、エラーを補正するために、後続の処理ステップの設定を適応させることであり、例えば、リソグラフィプロセスのステップから結果として生じる基板ごとのＣＤのバリエーションを補正するために、トリムエッチングステップの時間を調整することができる。

[0038] 基板の１つ以上の性質を求めるために、特に、異なる基板の１つ以上の性質、または同じ基板の異なる層の１つ以上の性質が、層ごとにおよび／または基板全域にわたっていかに変動するかを求めるために、検査装置を使用する。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣと一体化してもよいし、あるいは独立型のデバイスとしてもよい。最速の測定を可能にするためには、検査装置が、露光の直後に、露光されたレジスト層で１つ以上の性質を測定することが好ましい。しかし、レジストにおける潜像はコントラストが非常に低く、すなわち、放射に露光されたレジストの部分の屈折率と、露光されていないレジストの部分の屈折率では、非常に小さい差しかない。そして、すべての検査装置が、潜像の有用な測定を行うために十分な感度を有するわけではない。従って、露光された基板上で実行される慣例上第１のステップであり、かつ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す、露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後で、測定を行ってもよい。この段階では、レジストの像は半潜像といってよい。また、現像したレジスト像を測定することも可能であり（この時点では、レジストの露光された部分または露光されていない部分のいずれかが除去されている）、またはエッチングなどのパターン転写ステップの後で測定を行うことも可能である。後者の可能性は、欠陥のある基板の再加工の可能性を制限するが、それでもなお、例えばプロセス制御のための情報などの有用な情報を提供することができる。

[0039] 図２は、本発明の一実施形態で使用することができるスキャトロメータＳＭ１を示している。このスキャトロメータＳＭ１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。反射した放射はスペクトロメータディテクタ４へと送られ、このスペクトロメータディテクタ４は、鏡面反射した放射のスペクトル１０を測定する（すなわち、波長の一機能としての強度の測定）。処理装置ＰＵは、上記のデータから、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の下部に示されるようなシミュレートしたスペクトルのライブラリと比較することによって、検出されたスペクトルをもたらす構造またはプロファイルを再構成することができる。一般に、再構成のためには、構造の一般形式が既知であり、かつその構造が形成されたプロセスの知識からいくつかのパラメータが想定され、構造パラメータのうちほんのわずかなパラメータだけが、スキャトロメトリデータから判断されることとなる。このようなスキャトロメータは、直入射スキャトロメータまたは斜入射スキャトロメータとして構成することができる。

[0040] 本発明の一実施形態で使用できる別のスキャトロメータＳＭ２が、図３に示されている。このデバイスでは、放射源２から射出された放射は、レンズシステム１２を用いて、干渉フィルタ１３と偏光子１７を通してフォーカスされ、部分反射面１６によって反射されて、顕微鏡対物レンズ１５を通して基板Ｗ上に合焦される。この顕微鏡対物レンズ１５は、高い開口数（ＮＡ）を有し、その開口数は少なくとも０.９または少なくとも０.９５であることが望ましい。液浸スキャトロメータは、１より大きい開口数を有するレンズを備えることさえ可能である。次に、散乱スペクトルを検出するために、反射した放射は、部分反射面１６を通してディテクタ１８へと送られる。ディテクタは、レンズ１５の焦点距離にある逆投影瞳面（back-projected pupil plane）１１に位置付けられるが、その代わりに、補助光学部品（図示されていない）を用いてディテクタ１８上に瞳面を再結像してもよい。瞳面とは、放射の半径方向位置が入射角を定義し、かつ角位置が放射の方位角を定義するところの面である。ディテクタは、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルを測定（すなわち、散乱角の一機能としての強度の測定）できるように、２次元ディテクタであることが好ましい。ディテクタ１８は、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのアレイであってもよく、また、例えば４０ミリ秒／フレームの時間積分を有してもよい。

[0041] 基準ビームは、多くの場合、例えば入射放射の強度を測定するために使用される。この測定を行うためには、放射ビームが部分反射面１６に入射した際に、その一部は、この部分反射面１６を通して基準ミラー１４へと送られる。その後、基準ビームは、同じディテクタ１８の異なる部分に投影される。

[0042] 例えば４０５〜７９０ｎｍの、またはさらにこれよりも低い範囲（２００〜３００ｎｍなど）の検査対象の波長を選択するために、１個以上の干渉フィルタ１３を利用することが可能である。この干渉フィルタは、１セットの異なるフィルタを備えるよりも、むしろ調節可能なものであってよい。干渉フィルタの代わりに、または干渉フィルタに加えて、回折格子を使用してもよい。

ディテクタ１８は、１つの波長（または狭い波長範囲）における分散した光の強度を測定するものであって、複数の波長における強度を別々に、あるいはある波長範囲において統合された強度を測定することができる。さらにディテクタは、ＴＭ偏光およびＴＥ偏光放射の強度、および／またはＴＭ偏光放射とＴＥ偏光放射との間の位相差を別々に測定することができる。

[0044] 広帯域放射源２（すなわち、広範囲の放射周波数または波長、従って広範囲の色を有する放射源）を使用することが可能であり、これによって大きいエタンデュ(Etendue)がもたらされ、多数の波長の混合が可能になる。広帯域の複数の波長はそれぞれ、λδの帯域幅を有し、少なくとも２λδの間隔（すなわち波長の２倍）を有することが好ましい。数個の放射「源」は、例えばファイバー束を用いて分割された拡張放射源の異なる複数の部分としてもよい。このようにして、並行した多数の波長で角度分解散乱スペクトルを測定できる。３次元スペクトル（波長と２つの異なる角度）を測定できるが、これは２次元スペクトルよりも多くの情報を含む。これによってより多くの情報を測定対象とすることができ、メトロロジプロセスのロバスト性を高める。このことは、米国特許出願第２００６−００６６８５５号公報により詳細に記載されており、この文書は、本明細書において言及することにより、その全体が本明細書に組み込まれる。

[0045] 基板Ｗ上のターゲットは、現像後にバーが立体レジストラインで形成されるようにプリントされた回折格子であってもよい。あるいは、これらのバーは基板にエッチングされてもよい。ターゲットパターンは、該当パラメータのバリエーションが、プリントされたターゲットにおけるバリエーションとして現れるように、リソグラフィ投影装置のフォーカス、ドーズ、オーバーレイ、色収差などの該当のパラメータに感応するように選択される。例えば、ターゲットパターンは、リソグラフィ投影装置（特に投影システムＰＬ）内の色収差に感応するものであってよく、そこで照明対称および前記収差の存在は、プリントされたターゲットパターンにおけるバリエーションで明らかになる。よって、プリントされたターゲットパターンのスキャトロメトリデータは、ターゲットパターンを再構成するために使用される。ターゲットパターンのパラメータ（ライン幅や形状など）は、プリント工程および／またはその他のスキャトロメトリプロセスの知識から、再構成プロセスに入力され、処理装置によって実行されてもよい。

[0046] 図４ａに示されるように、基板Ｗは、複数のパターン２０、２５を含むことができる。このパターンは、現像後に複数のバーが立体レジストラインで形成されるようにプリントされてもよく、あるいはリソグラフィ装置を用いて基板にエッチングされてもよい。あるいは、パターンは、基板にエッチングされるか、もしくは金属層に埋め込むかのいずれかによって、前段階で処理された層の中にあってもよい。重畳パターンは、通常、縦方向に分けられる。

[0047] 図４ｂは、図４ａに描かれるパターンの拡大図である。リソグラフィプロセスの第１の露光ステップの間に、周期Ｐを有する第１のセットの回折格子２１、２６が基板にエッチングされる。リソグラフィプロセスの第２の露光ステップの間に、周期ＮＰ（但しＮは２より大きい整数である）を有する第２のセットの回折格子２２、２７が基板にエッチングされる。図示されている実施形態では、「Ｎ＝２」であるが、これに制限される必要はない。第２のセットの回折格子は、第１セットの回折格子から縦方向に（すなわち異なるプロセス層の基板表面に対して垂直に）分けられることが望ましい。第２のセットの回折格子のうちの第１の回折格子２２は、第１のセットの回折格子のうちの第１の回折格子２１と重なり合い、既知のオフセット＋ｄを有する。よって、このセットアップでのオーバーレイの合計はＸ_１＝ＯＶ+ｄである。第２のセットの回折格子のうちの第２の回折格子２７は、第１のセットの回折格子のうちの第２の回折格子２６と重なり合い、既知のオフセット−ｄを有する。よって、このセットアップでのオーバーレイの合計はＸ_２＝ＯＶ-ｄである。従って、Ｘ_１については、以下の式によって非対称性が求められる。
Ｘ_２については、以下の式によって非対称性が求められる。
ここでＫはスケールファクタである。

[0048] スケールファクタは、オーバーレイエラーを求めるために以下のとおり取り除くことができる。

[0049] よって、オーバーレイエラー（通常は処理の異なる層と層の間のオーバーレイエラーを示す）は、角度分解散乱スペクトルを用いて計算することができる。実際、この計算で任意の回折次数を使用することができる。

[0050] 上述の例では、より長い周期の回折格子は、より短い周期の回折格子の上になっているが、同様に、図５ａおよび図５ｂで示されるように、より短い周期の回折格子を、より長い周期の回折格子の上にすることができる。

[0051] 以上、１次元回折格子を参照して本発明の一実施形態を説明してきたが、同様に２次元回折格子を使用することもでき、従って、２方向のオーバーレイエラーを計算することもできる。

[0052] 本明細書において、ＩＣ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ているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターン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）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、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処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。

[0053] 光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。

[0054] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはその近辺の波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。

[0055] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。

[0056] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。

[0057] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

[0009] 図１ａはリソグラフィ装置を示す。 [0010] 図１ｂはリソグラフィックセルまたはクラスタを示す。 [0011] 図２は第１のスキャトロメータを示す。 [0012] 図３は第２のスキャトロメータを示す。 [0013] 図４ａは基板のパターンを示す。 [0013] 図４ｂは基板のパターンを示す。 [0014] 図５ａは基板のパターンを示す。 [0014] 図５ｂは基板のパターンを示す。

Claims

基板内のオーバーレイエラーを測定する方法であって、
第１の層に配された第１周期パターンと、第２の層に配された、前記第１周期パターンに対して既知のバイアス＋ｄを有しかつ前記第１周期パターンの周期とは異なる周期を有する第２周期パターンとを含む前記基板上のターゲット上に、放射ビームを投影すること、
スキャトロメータを用いて前記基板から向きを変えられた放射を測定すること、および
前記向きを変えられた放射から前記オーバーレイエラーの程度を求めること
を含む、方法。
前記第１周期パターンが周期性Ｐを有し、前記第２周期パターンが周期性ＮＰ（但しＮは２以上の整数）を有する、請求項１に記載の方法。
第１の層に配された第３周期パターンと、第２の層に配された、前記第３周期パターンに対して既知のバイアス−ｄを有しかつ前記第３周期パターンの周期とは異なる周期を有する第４周期パターンとを含む前記基板上の第２のターゲット上に放射ビームを投影すること、
スキャトロメータを用いて前記ターゲットから向きを変えられた放射を測定すること、および
前記向きを変えられた放射から前記オーバーレイエラーの程度を求めること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記第３周期パターンが周期性Ｐを有し、前記第４周期パターンが周期性ＮＰ（但しＮは２以上の整数）を有する、請求項３に記載の方法。
前記第１周期パターンが回折格子を含む、請求項１に記載の方法。
前記第２周期パターンが回折格子を含む、請求項５に記載の方法。
前記ビームが直線偏光されている、請求項１に記載の方法。
基板を製造する方法であって、
第１の層に配された第１周期パターンと、第２の層に配された、前記第１周期パターンに対して既知のバイアス＋ｄを有しかつ前記第１周期パターンの周期とは異なる周期パターンを有する第２周期パターンとを含む前記基板上のターゲット上に放射ビームを投影すること、
スキャトロメータを用いて前記基板から向きを変えられた放射を測定すること、
前記向きを変えられた放射からオーバーレイエラーの程度を求めること、および
前記求めたオーバーレイエラーに基づいて、パターン付与された放射ビームを前記基板に投影し、前記基板を露光すること
を含む、方法。
前記第１周期パターンが周期性Ｐを有し、前記第２周期パターンが周期性ＮＰ（但しＮは２以上の整数）を有する、請求項８に記載の方法。
第１の層に配された第３周期パターンと、第２の層に配された、前記第３周期パターンに対して既知のバイアス−ｄを有しかつ前記第３周期パターンの周期とは異なる周期を有する第４周期パターンとを含む前記基板上の第２のターゲット上に放射ビームを投影すること、
スキャトロメータを用いて前記ターゲットから向きを変えられた放射を測定すること、および
前記向きを変えられた放射から前記オーバーレイエラーの程度を求めること
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
前記第３周期パターンが周期性Ｐを有し、前記第４周期パターンが周期性ＮＰ（但しＮが２以上の整数）を有する、請求項１０に記載の方法。
基板の性質を測定する検査装置であって、
前記基板に放射を投影する放射プロジェクタ、
前記基板から向きを変えられた放射を検出するディテクタ、および
少なくとも２つのパターンが異なる周期を有する複数の重なり合うパターンからの向きを変えられた放射に基づいて、オーバーレイエラーを計算するデータ処理ユニット
を含む、検査装置。
前記少なくとも２つのパターンのうちの一方のパターンが、前記少なくとも２つのパターンのうちの他方のパターンに対して既知バイアス＋ｄを有する、請求項１２に記載の検査装置。
前記データ処理ユニットが、少なくとも２つのパターンが異なる周期を有する更なる複数の重なり合うパターンから向きを変えられた放射に基づいて、前記オーバーレイエラーを計算するようにさらに構成され、前記更なる重なり合うパターンのうちの前記少なくとも２つのパターンのうちの一方のパターンが、前記追加の重なり合うパターンのうちの前記少なくとも２つのパターンのうちの他方のパターンに対して既知のバイアス−ｄを有する、請求項１３に記載の検査装置。
前記少なくとも２つのパターンのうちの一方のパターンが周期性Ｐを有し、前記少なくとも２つのパターンのうちの他方のパターンが周期性ＮＰ（但しＮは２以上の整数）を有する、請求項１２に記載の検査装置。
前記データ処理ユニットが、少なくとも２つのパターンが異なる周期を有する更なる複数の重なり合うパターンから向きを変えられた放射に基づいて、前記オーバーレイエラーを計算するようにさらに構成されている、請求項１２に記載の検査装置。
リソグラフィ装置であって、
放射ビームを調節するイルミネータ、
前記放射ビームの断面にパターンを付与して、パターン付与された放射ビームを形成することのできるパターニングデバイスを支持するサポート、
基板を保持する基板テーブル、
前記基板のターゲット部分に前記パターン付与された放射ビームを投影する影システム、
前記基板から向きを変えられた放射を検出するディテクタ、および
少なくとも２つのパターンが異なる周期を有する複数の重なり合うパターンからの前記向きを変えられた放射に基づき、オーバーレイエラーを計算するデータ処理ユニット
を含む、リソグラフィ装置。
前記少なくとも２つのパターンのうちの一方のパターンが、前記少なくとも２つのパターンのうちの他方のパターンに対して既知のバイアス＋ｄを有する、請求項１７に記載のリソグラフィ装置。
前記データ処理ユニットが、少なくとも２つのパターンが異なる周期を有する更なる複数の重なり合うパターンから向きを変えられた放射に基づいて、前記オーバーレイエラーを計算するようにさらに構成され、前記追加の重なり合うパターンのうちの前記少なくとも２つのパターンのうちの一方のパターンが、前記追加の重なり合うパターンのうちの前記少なくとも２つのパターンのうちの他方のパターンに対して既知のバイアス−ｄを有する、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
前記少なくとも２つのパターンのうちの一方のパターンが周期性Ｐを有し、前記少なくとも２つのパターンのうちの他方のパターンが周期性ＮＰ（但しＮは２以上の整数）を有する、請求項１７に記載のリソグラフィ装置。
前記データ処理ユニットが、少なくとも２つのパターンが異なる周期を有する更なる複数の重なり合うパターンから向きを変えられた放射に基づいて、前記オーバーレイエラーを計算するようにさらに構成されている、請求項１７に記載のリソグラフィ装置。