JP2010192894A - 検査装置、リソグラフィ装置、リソグラフィプロセシングセルおよび検査方法 - Google Patents

検査装置、リソグラフィ装置、リソグラフィプロセシングセルおよび検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】回折次数の重なりを防止しつつ基板の特性を精度良く求める技術を提供する。
【解決手段】角度分解分光法に対しては、４つのクアドラントを有する照明プロファイルを有する放射ビームが使用される。第１および第３クアドラントが照明される一方、第２および第４クアドラントは照明されない。したがって、結果として生じる瞳面は４つのクアドラントに分けられ、ゼロ次回折パターンのみが第１および第３クアドラントに現れて一次回折パターンのみが第２および第３クアドラントに現れる。
【選択図】図８ｂ

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で使用可能な検査方法およびリソグラフィ技術を用いてデバイスを製造する方法に関する。
[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必要である。リソグラフィプロセスで形成される微細構造を測定するには、走査電子顕微鏡および様々な専用ツールを使用することを含めて、様々な技術がある。専用検査ツールの１つの形態は、放射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の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、単色の放射ビームを使用して角度の関数として散乱放射の強度を測定する。
[0004] 角度分解分光法では、基板上の周期的マークを様々な角度で同時に照明する。このマークによって回折した光は、そのマークの特定の特徴を測定するために使用される。マークの周期が十分に大きい場合、回折した光はより高い回折次数を含む。しかしながら、添付の図５に示すように、一次回折次数の一部は往々にしてゼロ次回折次数の一部と混合される。この回折次数の重なりは、一般的には、マークの特徴の少ないロバスト再構築をもたらす。異なる回折次数を分けるためには、輪帯照明を使用することができ、これは、図６に示すように離されたゼロ次および一次回折パターンとなる。しかしながら、そのような輪帯照明の使用は、輪帯照明が回折光に与える情報が少ないため、測定したマーク特徴におけるエラーへと繋がり得る。例えば、輪帯照明では、マーク特徴を測定するために貴重である情報をも含むほぼ法線入射の光ビームはない。
[0005] 一次およびゼロ次回折次数を分けることが可能であると同時に全ての可能な入射角および方位角で基板を照明する、基板を照明する方法を提供することが望ましい。本発明の一態様によると、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る。装置は、放射ビームを提供するように構成された照明システムと、放射を基板上に投影するように構成された放射プロジェクタと、高開口数レンズと、ディテクタとを含む。ディタクタは、基板の表面から反射した前記放射ビームを検出し、かつゼロ次回折次数および一次回折次数を別々に検出するように構成される。放射プロジェクタによって投影される放射ビームの結果として生じる照明プロファイルは、放射ビームの強度分布が、瞳面内にあって放射プロジェクタの光軸を通過する仮想線に対して対称ではないことが可能となっている。
[0006] 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。
[0007] 図１は、リソグラフィ装置を示す。 [0008] 図２は、リソグラフィセルまたはクラスタを示す。 [0009] 図３は、第１スキャトロメータを示す。 [0010] 図４は、第２スキャトロメータを示す。 [0011] 図５は、従来の照明を用いた瞳面を示す。 [0012] 図６は、角度照明を用いた瞳面を示す。 [0013] 図７ａは、本発明の一実施形態による照明プロファイルを示す。 [0014] 図７ｂは、図７ａに示される照明プロフィールを用いた瞳面を示す。 [0015] 図８ａは、本発明の別の実施形態による照明プロファイルを示す。 [0016] 図８ｂは、図８ａに示される照明プロファイルを用いた瞳面を示す。 [0017] 図９ａは、別の照明プロファイルを示す。 [0018] 図９ｂは、図９ａに示される照明プロファイルを用いた瞳面を示す。
[0019] 図１は、リソグラフィ装置を概略的に示している。装置は、
[0020] - 放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射またはＤＵＶ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、
[0021] - 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と、
[0022] - 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と、
[0023] - パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与さ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た投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを備える。
[0024] 照明システムとしては、放射を誘導し、成形し、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。
[0025] サポート構造は、パターニングデバイスの重量を支えるなどしてパターニングデバイスを支持する。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。
[0026] 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。
[0027] 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、レベンソン型(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。
[0028] 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。
[0029] 本明細書に示されているとおり、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、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。
[0030] 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つ以上のマスクテーブル）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つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
[0031] 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。
[0032] 図１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。
[0033] イルミネータＩＬは、放射ビームの角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。
[0034] 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。マスク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−Ｄ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、マスク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、マスクテーブル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）、マスクテーブル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。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク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、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスク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。
[0035] 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。
[0036] １． ステップモードでは、マスクテーブル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ターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。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、単一静的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。
[0037] ２． スキャンモードでは、マスクテーブル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）。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によって、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。
[0038] ３． 別のモードでは、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、マスクテーブル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、パルス放射ソースが採用されており、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。
[0039] 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。
[0040] 図２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、これは基板上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（例えば、コート）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、冷却プレートＣＨおよびベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラまたはロボット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、次に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。
[0041] リソグラフィ装置によって露光され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、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、連続する基板の露光を調節することができる。また、既に露光された基板を（歩留まりを改善するために）取り除いて再加工するか、または廃棄し、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にさらなる露光を実行することができる。
[0042] 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の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に組み込まれるか、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、露光直後に露光した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呼ぶことができる。レジストの露光部分または非露光部分のいずれかが除去された時点、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。
[0043] 図３は、本発明に使用可能なスキャトロメータＳＭ１を示している。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を含む。反射した放射は分光ディテクタ４へと渡され、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）を検出（例えば、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又はプロファイルを、処理ユニットＰＵによって、例えば厳密結合波解析および非線形回帰によって、または図３の底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、スキャトロメータデータから求めるように残されている。このようなスキャトロメータは、法線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することができる。
[0044] 本発明で使用できる別のスキャトロメータＳＭ２が、図４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を通して集束され、部分反射表面１６によって反射し、好ましくは少なくとも０．９、より好ましくは少なくとも０．９５という高開口数（ＮＡ）を有する顕微鏡の対物レンズ１５を介して基板Ｗに集束される。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１６を透過して、散乱スペクトルを検出するためにディテクタ１８に入る。ディテクタは、後方投影瞳面１１に配置することができ、これはレンズシステム１５の焦点距離にある。しかしながら、瞳面は、補助光学系（図示せず）によってディタクタ１８へと再結像することもできる。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。ディテクタは、基板ターゲット３０の２次元角散乱スペクトルを測定できるように、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り、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。
[0045] 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、基準ビームを同じディテクタ１８の異なる部分に投影する。
[0046] 例えば４０５〜７９０ｎｍの範囲、または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、干渉フィルタ１３のセットが使用可能である。干渉フィルタは、異なるフィルタのセットを含むのではなく、調節可能であってもよい。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。
[0047] ディテクタ１８は、単一の波長（または狭い波長範囲）で散乱光の強度を測定するか、複数の波長で別々に強度を測定するか、または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、ディテクタは、ＴＭ(transverse magnetic)偏光、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々に測定することができる。
[0048] 広帯域光源（つまり光の周波数または波長の、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、複数の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の帯域幅および少なくとも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た拡張放射源の異なる部分であり得る。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−Ｄ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、３−Ｄスペクトルは２−Ｄ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、メトロロジプロセスのロバスト性を向上させる。これについては、参照により全体が本明細書に組み込まれる欧州特許ＥＰ１，６２８，１６４Ａ号にさらに詳細に記載されている。
[0049] 基板Ｗ上のターゲット３０は、現像後にレジストの実線でバーが形成されるように印刷される回折格子であってもよい。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の色収差に敏感であり、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として現れる。したがって、印刷された回折格子のスキャトロメトリデータを使用して、回折格子を再構築する。印刷ステップおよび／または他のスキャトロメトリプロセスの知識から、線の幅および形状などの回折格子のパラメータを再構築プロセスに入力し、処理ユニットＰＵで実行することができる。
[0050] 本発明によると、角度分解分光法中に基板を照明する放射ビームは、仮想線を有する。そこで照明される照明プロファイル内のあらゆる点（または領域）に対しては、仮想線の反対側に照明されていない対応する点（または領域）がある。同様に、照明されていない照明プロファイル内のあらゆる点に対しては、仮想線の反対側に照明されていない対応する点がある。これを行う最も簡単な方法は、図７ａに示すように、照明プロファイルの半分を照明することである。照明されるマークの対称軸は、照明プロファイルの対称面と一致し、かつ平行であるべきである。結果として生じる瞳面を図７ｂに示す。示されるように、一次回折パターンは瞳面の一方の半分に示され、ゼロ次回折パターンは瞳面のもう一方の半分に示される。したがって、回折パターンは、輪帯照明プロファイルの使用に関連するあらゆる不利益を伴わずに引き離される。この方法によって、一次からの更なる情報は、ゼロ次回折次数内の情報を取り除くことなく使用される。次いで、マークの特徴を、本発明の方法を用いて別々に測定されたゼロ次および一次回折次数を用いて再構築することができる。
[0051] 本発明の別の実施形態が図８に示されている。本実施形態では、図８ａに示す照明プロファイルは、４つのクアドラントに分けられる。第１および第３クアドラントが照明されて第２および第４クアドラントは照明されないままである。クアドラントのサイズが均等であることが好ましい。したがって、本実施形態には２つの仮想線がある。この種類の照明プロファイルは、照明プロファイルの仮想線と平行に位置合わせされる、少なくとも２つの対称性(two degrees of symmetry)を有するマークとともに使用される。結果として生じる瞳面を図８ｂに示す。
[0052] 図８ａは４つのクアドラントのうちの２つが照明されている照明プロファイルを示すが、複数のクアドラントのうち１つのみを照明することが必要であり、そのような照明プロファイルを図９ａに示す。結果として生じる瞳面を図９ｂに示す。そのような照明プロファイルは、例えばコンタクト・アパーチャのアレイの照明において特に有用である。しかしながら、２つ目のクアドラントを照明することは、センサの非対称性の影響を減少する。さらに、これは、測定したマーク特徴の再現性を改善するために役立つ更なる測定された光を与える。
[0053] 本発明ではゼロ次および一次回折パターンについて記載したが、同じ原理を一次および二次、ならびに二次および三次回折パターンに適用することもできる。照明プロファイルは、それらが、例えば、特定のクアドラントのみが照明されている照明プロファイルを用いて分けられるように構成されてもよい。
[0054] 測定された角度分解したスペクトルは、マーク特徴の再構築に両方ともが使用される別々のゼロ次および一次回折次数情報を含む。再構築方法は、例えば、リアルタイム回帰方法、ライブラリまたはこの２つの組み合わせに依存する。
[0055] 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。
[0056] 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。
[0057] 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、またはおよそこれらの値の波長を有する）、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。
[0058] 「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。
[0059] 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。
[0060] 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。

Claims (27)

  1. 基板の特性を測定する検査装置であって、
    放射ビームを提供する照明システムと、
    前記放射を前記基板上に投影する放射プロジェクタと、
    高開口数レンズと、
    前記基板の表面から反射した前記放射ビームを検出し、かつゼロ次回折次数およびより高い回折次数を別々に検出するディタクタとを含み、
    前記放射プロジェクタによって投影される前記放射ビームの照明プロファイルは、マークの少なくとも１つの特徴を別々に検出されたゼロ次回折次数およびより高い回折次数を用いて再構築することが可能となっている、検査装置。
  2. 前記より高い回折次数は一次回折次数である、請求項１に記載の検査装置。
  3. 前記放射ビームは、瞳面内にあって前記放射プロジェクタの光軸を通過する仮想線に対して対称ではない、請求項１または２に記載の検査装置。
  4. 前記照明プロファイルは、前記照明プロファイルの少なくとも一部にわたって、前記仮想線の第１側の照明されている部分は、前記仮想線の反対側に逆対称である照明されていない対応部分を有し、前記仮想線の前記第１側の照明されていない部分の少なくとも一部は、前記仮想線の前記反対側に逆対称である照明されている対応部分を有する、請求項３に記載の検査装置。
  5. 前記照明システムは、前記放射ビームが前記放射プロファイルを有する、請求項１に記載の検査装置。
  6. 前記照明プロファイルは、第１仮想線と垂直である第２仮想線を有し、前記照明プロファイルの少なくとも一部にわたって、前記第２仮想線の第１側の照明されている部分は、前記第２仮想線の反対側に逆対称である照明されていない対応部分を有し、前記第２仮想線の前記第１側の照明されていない部分の少なくとも一部は、前記第２仮想線の前記反対側に逆対称である照明されている対応部分を有する、請求項３に記載の検査装置。
  7. 前記照明プロファイルは４つの均等なクアドラントを有しており、１つのクアドラントが照明されて他の３つのクアドラントは照明されていない、請求項１、２または３のいずれかに記載の検査装置。
  8. 前記照明プロファイルは４つの均等なクアドラントを有しており、２つの隣接していないクアドラントが照明されて他の２つの隣接していないクアドラントは照明されていない、請求項１に記載の検査装置。
  9. 基板をさらに含む請求項１に記載の検査装置であって、前記基板は対称軸を有するマークを有しており、前記照明プロファイルの前記仮想線は前記マークの対称軸と平行である、請求項１に記載の検査装置。
  10. アパーチャは、一次回折次数が検出される瞳面内の領域に対応する前記放射の部分を遮断する、請求項１に記載の検査装置。
  11. パターンを照明する照明光学システムと、
    前記パターンの像を基板上に投影する投影光学システムと、
    請求項１に記載の検査装置と
    を含む、リソグラフィ装置。
  12. 基板を放射感応性層でコーティングするコーターと、
    前記コーターによってコーティングされた基板の前記放射感応性層上に像を露光させるリソグラフィ装置と、
    前記リソグラフィ装置によって露光された像を現像するデベロッパと、
    請求項１に記載の検査装置と
    を含む、リソグラフィセル。
  13. 基板の特性を測定する方法であって、
    ターゲットを露光させることと、
    放射ビームを前記基板上の前記ターゲットに投影することと、
    前記基板によって反射された前記放射を検出することと、
    前記反射放射から前記特性を決定することとを含み、
    前記放射プロジェクタによって投影される前記放射ビームの照明プロファイルは、前記放射ビームの強度分布が瞳面内にあって放射プロジェクタの光軸を通過する仮想線に対して対称ではない、方法。
  14. 基板の特性を測定する検査装置であって、
    放射ビームを提供する照明システムと、
    前記放射ビームを前記基板上に投影する放射プロジェクタと、
    高開口数レンズと、
    前記基板の表面から反射した前記放射ビームを検出し、かつゼロ次回折次数および一次回折次数を別々に検出するディタクタとを含み、
    前記放射プロジェクタによって投影される前記放射ビームの照明プロファイルは、前記放射ビームの強度分布が瞳面内にあって前記放射プロジェクタの光軸を通過する仮想線に対して対称ではない、検査装置。
  15. 前記照明プロファイルは、前記照明プロファイルの少なくとも一部にわたって、前記仮想線の第１側の照明されている部分は、前記仮想線の反対側に逆対称である照明されていない対応部分を有し、前記仮想線の前記第１側の照明されていない部分は、前記仮想線の前記反対側に逆対称である照明されている対応部分を有する、請求項１２に記載の検査装置。
  16. 前記照明システムは、前記放射ビームが前記放射プロファイルを有する、請求項１２に記載の検査装置。
  17. 前記照明プロファイルは、第１仮想線と垂直である第２仮想線を有し、前記照明プロファイルの少なくとも一部にわたって、前記第２仮想線の第１側の照明されている部分は、前記第２仮想線の反対側に逆対称である照明されていない対応部分を有し、前記第２仮想線の前記第１側の照明されていない部分は、前記第２仮想線の前記反対側に逆対称である照明されている対応部分を有する、請求項１２に記載の検査装置。
  18. 前記照明プロファイルは４つのクアドラントを有しており、１つのクアドラントが照明されて他は照明されていない、請求項１２に記載の検査装置。
  19. 前記４つのクアドラントのサイズは均等である、請求項１６に記載の検査装置。
  20. 前記照明プロファイルは４つのクアドラントを有しており、２つの隣接していないクアドラントが照明されて他の２つの隣接していないクアドラントは照明されていない、請求項１２に記載の検査装置。
  21. 前記４つのクアドラントのサイズは均等である、請求項１７に記載の検査装置。
  22. 基板をさらに含む請求項１２に記載の検査装置であって、前記基板は対称軸を有するマークを有しており、前記照明プロファイルの前記仮想線は前記マークの対称軸と平行である、請求項１２に記載の検査装置。
  23. 開口数は、一次回折次数が検出される瞳面内の領域に対応する前記放射ビームの部分を遮断する、請求項１２に記載の検査装置。
  24. パターンを照明する照明光学システムと、
    前記パターンの像を基板上に投影する投影光学システムと、
    前記基板の表面から反射した放射ビームを検出し、かつゼロ次回折次数および一次回折次数を別々に検出するディタクタを有する検査装置とを含み、
    前記反射した放射ビームの照明プロファイルは、前記反射した放射ビームの強度分布が瞳面内にあって前記投影光学システムの光軸を通過する仮想線に対して対称ではない、リソグラフィ装置。
  25. 基板を放射感応性層でコーティングするコーターと、
    前記コーターによってコーティングされた基板の前記放射感応性層上に像を露光させるリソグラフィ装置と、
    前記リソグラフィ装置によって露光された像を現像するデベロッパと、
    前記基板の表面から反射した放射ビームを検出し、かつゼロ次回折次数および一次回折次数を別々に検出するディタクタを有する検査装置とを含み、
    前記反射した放射ビームの照明プロファイルは、前記反射した放射ビームの強度分布が瞳面内にあって投影光学システムの光軸を通過する仮想線に対して対称ではない、リソグラフィセル。
  26. 基板の特性を測定する方法であって、
    ターゲットを露光させることと、
    投影光学システムを用いて放射ビームを基板上のターゲットに投影することと、
    前記基板によって反射された放射を検出し、かつゼロ次回折次数およびより高い回折次数を別々に検出することと、
    前記別々に検出されたゼロ次回折次数およびより高い回折次数を用いてマークの少なくとも１つの特徴を再構築することと
    を含む、方法。
  27. 前記放射ビームは、瞳面内にあって前記投影光学システムの光軸を通過する仮想線に対して対称ではない、請求項２６に記載の方法。
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