JP2011525039A - リソグラフィ用検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】パターン内に位置するターゲットの検出に関する。
【解決手段】本発明は、周囲パターンのフーリエ変換を除去することによって瞳面内で動作する。特に、当該方法は、反射した放射のデータに対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換データを生成することと、フーリエ変換データの、ターゲットに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データを生成することと、除去された減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データを生成することと、フーリエ変換データから積フーリエ変換データを減じることと、を含む。
【選択図】図３

Description

[0001] 本出願は、２００７年１１月８日に出願された米国特許仮出願第６０／９９６，２８１号の利益を主張し、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002] 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、およびリソグラフィ技術を使用するデバイスの製造方法に関する。
[0003] 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。
[0004] リソグラフィプロセスを監視するために、パターン付与された基板のパラメータ、例えば、その基板内または基板上に形成された連続する層間のオーバー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において形成される微視的構造の測定を行うさまざまな技術があり、走査電子顕微鏡およびさまざまな専用ツールの使用が含まれる。専用検査ツールの１つの形態は、放射ビームが基板表面のターゲット上に誘導され、散乱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。基板によって反射または散乱される前後のビームの特性を比較することによって、基板の特性を判断することができる。これは、例えば、反射ビームを、公知の基板特性に関連する公知の測定値のライブラリに格納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。スキャトロメータは、主に２つの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上の誘導し、特定の狭い角度範囲で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、単色放射を使用し、角度の関数としての散乱放射の強度を測定する。
[0005] スキャトロメータおよびリソグラフィ装置において、ターゲットは、オーバーレイエラーの判断に使用される。ターゲットは従来、パターン間のスクライブライン内に位置決めされてきた。このようにターゲット部位でのオーバーレイエラーが測定される。しかし、それゆえにパターンの位置でのオーバーレイエラーは、パターンを取り囲む異なる位置でのオーバーレイの補間となる。
[0006] ターゲットはパターン自体内に位置決めされ得るが、このことは望ましくない。というのは、使用されるターゲットは比較的大きく、それゆえにプロダクトパターン用の領域のかなりの部分を占めるからである。
[0007] パターン内の、基板上に配置されるに十分小さいターゲットを測定する方法を提供することが望ましい。
[0008] 本発明の一態様によれば、基板の特性を測定するように構成された検査装置、リソグラフィ装置、またはリソグラフィセルが提供される。
[0009] 本発明の一態様によれば、基板上のターゲットを測定する方法であって、基板上に放射を投影することと、前記基板によって反射された前記放射を検出し、前記検出された放射に基づいてフーリエ変換データのセットを生成することと、前記フーリエ変換データの、前記ターゲットに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データ（reduced fourier transform data）を生成することと、除去された前記減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データ（product fourier transform data）を生成することと、前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成することと、を含む、方法が提供される。
[0010] 本発明の一態様によれば、基板上のターゲットを測定するように構成された検査装置であって、前記基板を放射で照明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、前記基板の表面から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタであって、前記検出された放射はフーリエ変換データを生成するために使用されるディテクタと、前記フーリエ変換データの、前記ターゲットに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データを生成し、前記除去された減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データを生成し、前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサと、を含む、検査装置が提供される。
[0011] 本発明の一態様によれば、パターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムと、前記基板上のターゲットを測定するよう構成された検査装置であって、前記基板を放射で照明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、前記基板の表面から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタであって、前記検出された放射はフーリエ変換データを生成するために使用されるディテクタと、前記フーリエ変換データの、前記ターゲットに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データを生成し、前記除去された減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データを生成し、前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサと、を含む、検査装置と、を含むリソグラフィ装置が提供される。
[0012] 本発明の一態様によれば、基板上のターゲットを測定し、前記基板が公知のパターンおよび前記ターゲットを含む方法であって、前記基板を放射で照明することと、前記基板によって反射される前記放射を検出してフーリエ変換データを生成することと、前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成することと、前記フーリエ変換データから前記パターンフーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成することと、を含む、方法が提供される。
[0013] 本発明の一態様によれば、基板上のターゲットを測定するように構成され、前記基板が公知のパターンおよび前記ターゲットを含む検査装置であって、前記基板を放射で照明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、前記基板の表面から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタであって、前記検出された放射はフーリエ変換データを生成するために使用されるディテクタと、前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成し、前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサと、を含む、検査装置が提供される。
[0014] 本発明の一態様によれば、基板上のターゲットを測定するように構成され、前記基板が公知のパターンおよび前記ターゲットを含む検査装置であって、前記基板を放射で照明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、前記基板の表面から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタであって、前記検出された放射はフーリエ変換データを生成するために使用されるディテクタと、前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成し、前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサと、を含む、検査装置が提供される。
[0015] 本発明の一態様によれば、パターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムと、前記基板上のターゲットを測定するよう構成され、前記基板は公知のパターンおよび前記ターゲットを含む検査装置であって、前記基板を放射で照明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、前記基板の表面から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタであって、前記検出された放射はフーリエ変換データを生成するために使用されるディテクタと、前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成し、前記フーリエ変換データから前記パターンフーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサと、を含む、検査装置と、を含むリソグラフィ装置が提供される。
[0016] 本発明の一態様によれば、犠牲フィーチャを含む基板上の絶縁保護コーティング（conformal coating）の対象性を判断する方法であって、前記犠牲フィーチャを含む基板に絶縁保護コーティングを塗布することと、前記絶縁保護コーティングにエッチングをして前記フィーチャを露出させることと、前記フィーチャを除去して絶縁保護フィーチャを残すことと、前記基板を放射で照明することと、前記基板によって反射された前記放射を検出して反射した放射のデータを生成することと、前記反射した放射のデータに対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換データを生成することと、前記フーリエ変換データの前記絶縁保護フィーチャに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データを生成することと、前記除去された減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データを生成することと、前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成することと、を含む、方法が提供される。
[0017] 本発明の一態様によれば、公知のパターンおよび犠牲フィーチャを含む基板上の絶縁保護コーティングの対象性を判断する方法であって、前記犠牲フィーチャを含む前記基板に絶縁保護コーティングを塗布することと、前記絶縁保護コーティングにエッチングをして前記フィーチャを露出させることと、前記フィーチャを除去して絶縁保護フィーチャを残すことと、前記基板を放射で照明することと、前記基板によって反射された前記放射を検出して、前記反射した放射を使用してフーリエ変換データのセットを生成することと、前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成することと、前記フーリエ変換データから前記パターンフーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成することと、を含む、方法が提供される。
[0018] 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。
[0019] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。 [0020] 図２は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィセルまたはクラスタを示す。 [0021] 図３は、本発明の一実施形態に係るスキャトロメータを示す。 [0022] 図４は、本発明の一実施形態に係るスキャトロメータを示す。 [0023] 図５は、本発明の一実施形態に係るフローダイアグラムを示す。 [0024] 図６は、本発明の一実施形態に係るフローダイアグラムを示す。 [0025] 図７Ａは、本発明の一実施形態に関連する処理手順の一部を示す。 [0025] 図７Ｂは、本発明の一実施形態に関連する処理手順の一部を示す。 [0025] 図７Ｃは、本発明の一実施形態に関連する処理手順の一部を示す。 [0025] 図７Ｄは、本発明の一実施形態に関連する処理手順の一部を示す。
[0026] 図１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、放射ビームＢ（例えば紫外線または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、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決めするように構成された第１ポジショナＰＭに連結されたパターニングデバイスサポートまたはサポート構造（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、かつ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２ポジショナＰＷに連結された基板テーブルまたはサポート（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。
[0027] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、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。
[0028] パターニングデバイスサポートは、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、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。パターニングデバイスサポートは、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。パターニングデバイスサポートは、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。パターニングデバイスサポートは、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。
[0029] 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。
[0030] 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、レべンソン型(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。
[0031] 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。
[0032] 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。
[0033] 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。
[0034] 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。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。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。
[0035] 図１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。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。
[0036] 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。
[0037] 放射ビームＢは、パターニングデバイスサポート（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（例えば、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１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（例えば、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、パターニングデバイスサポート（例えば、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）、パターニングデバイスサポート（例えば、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。パターニングデバイス（例えば、マスク）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（例えば、マスク）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。
[0038] 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。
[0039] １．ステップモードにおいては、パターニングデバイスサポート（例えば、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。
[0040] ２．スキャンモードにおいては、パターニングデバイスサポート（例えば、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）。パターニングデバイスサポート（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。
[0041] 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、パターニングデバイスサポート（例えば、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。
[0042] 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。
[0043] 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も呼ばれ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ＬＣは、基板に対して露光前および露光後プロセスを行う装置を含む。従来、これらの装置としては、レジスト層を堆積するスピンコータＳＣ、露光され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が含まれる。基板ハンドラまたはロボットＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１およびＩ／Ｏ２から基板を持ち上げ、異なる処理装置間で基板を移動させ、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢへ基板を送り出す。総称してトラックと呼ばれることが多いこれらのデバイスは、監視制御ユニットＳＣＳによって制御されるトラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。また、監視制御ユニットＳＣＳ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を制御する。従って、別の装置を使用してスループットおよび処理効率を最大化することができる。
[0044] 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、露光された基板を検査して、連続する層と層との間のオーバーレイエラー、ライン幅、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、特に同一のバッチの他の基板が引き続き露光されるに十分なほど直ちにかつ迅速に検査を実行できるときに、後続する基板の露光を調整することができる。また、すでに露光された基板は、歩留まりを向上させるために除去および再加工され、または処分され、それによって欠陥があると分かっている基板に対する露光の実行を回避する。基板の一部のターゲット部分にのみ欠陥がある場合、良好であるターゲット部分に対してのみ、さらなる露光を行うことができる。
[0045] 検査装置を使用して、基板の特性を、特に異なる基板間または同一の基板の異なる層間で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に組み込まれてよく、もしくは独立型デバイスであってもよい。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、つまり放射を受けているレジストの部分と受けていない部分との間で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に十分な感度を有しているわけではない。従って、露光基板に対して行われる習慣的に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、測定を行うことができる。この段階で、レジスト内の像を半潜像的と呼ぶことができる。また、レジストの露光部分または非露光部分が除去されている時点で、もしく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が可能である。後者の可能性は、欠陥のある基板を再加工する可能性を制限するが、それでもなお有用な情報を提供することができる。
[0046] 図３は、本発明の一実施形態において使用することができるスキャトロメータＳＭ１を示す。スキャトロメータＳＭ１は、基板Ｗ上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。反射された放射は、スペクトロメータディテクタ４に送られ、スペクトロメータディテクタ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、検出されたスペクトルを生じさせる構造またはプロファイルを、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の下部に示すような模擬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により再構成することができる。一般に、再構成については、構造の一般的な形態は公知であり、構造を作成し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、構造のわずかなパラメータのみがスキャトロメトリデータから決定される。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されてよい。
[0047] 本発明の一実施形態とともに使用できる別のスキャトロメータＳＭ２が図４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およびポラライザ１７を介して集束され、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上に集束される。顕微鏡対物レンズ１５は、高い開口数（ＮＡ）、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の開口数を有する。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することさえ可能である。次に、反射された放射は、部分反射面１６を通過して、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、レンズシステム１５の焦点距離にある後方投影瞳面１１内に位置してよいが、その代わりに、瞳面は、補助光学系（図示せず）によってディテクタ上で再結像されてもよい。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角を決定し、かつ角度位置が放射のアジマス角を決定する面である。ディテクタは、基板ターゲット３０の２次元角度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ってよく、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。
[0048] 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通過して、基準ミラー１４へと向かう。次に、基準ビームは、同一のディテクタ１８の別の部分上に投影される。
[0049] 例えば４０５〜７９０ｎｍ、またはさらに低い、２００〜３００ｎｍなどの範囲内で目的とする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。
[0050] ディテクタ１８は、単一の波長（または狭い波長範囲）での散乱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してよい。さらに、ディテクタは、ＴＭ(transverse magnetic)偏光およびＴＥ(transverse electric)偏光の強度ならびに／もしくはＴＭ偏光とＴＥ偏光の間の位相差を別個に測定し得る。
[0051] 広帯域光源（すなわち、広範囲の光の周波数または波長、従って広範囲の色を有する光源）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（すなわち、波長の２倍）を有することが好ましい。いくつかの放射「源」は、ファイバ束を使用して分割されている拡張放射源（extended radiation source）の異なる部分とすることができる。このように、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（波長および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ロバスト性を向上させる。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。
[0052] 基板Ｗ上のターゲット３０は回折格子でよく、回折格子は、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く、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に現れる。従って、回折格子を再構成するために、印刷された回折格子のスキャトロメトリデータが使用される。ライン幅および形状などの回折格子のパラメータを、印刷ステップおよび／また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によって行われる再構成プロセスに入力することができる。
[0053] 本発明の一実施形態によって、より小さいターゲットがより正確に測定されることが可能になる。従って、本発明の実施形態とともに使用されるターゲットは、約１０μｍｘ１０μｍであり得る。放射がターゲット上に集束されると、さらに周囲パターンからの回折が生じることになる。本発明の一実施形態において、（瞳面内の）周囲パターンからの回折は、ターゲットからの部分のみが残るように取り除かれる。
[0054] 本発明の一実施形態は瞳面内で動作し、図５に示すような以下の処理手順を含む。
ａ） フーリエ変換データを得ること、Ｓ１
ｂ） フーリエ変換の、ターゲットに対応する部分を除去すること、Ｓ２
ｃ） 残りのフーリエ変換を除去された部分に対して補間すること、Ｓ３
ｄ） 処理（ａ）のフーリエ変換から処理（ｃ）のフーリエ変換を減じること、Ｓ４。
処理（ａ）は、ディテクタを瞳面内に配置することによって（あるいはデータを検出しフーリエ変換を行うことによって）達成され得る。次いで、ターゲットの開口、ピッチおよび向きに基づいて、フーリエ変換データのターゲットに対応する部分を除去することができる。変換データを得てフーリエ変換の一部を除去する処理は、スキャトロメータＳＭ１またはＳＭ２に設けられた計算器によって実行されてよい。通常、ターゲットは約５００〜１０００ｎｍのピッチを有し、一方、周囲パターンはそれよりずっと小さいピッチを有する。従って、適切な波長の放射が使用され、適切な開口数と組み合わされる場合、ターゲットのみから一次貢献が得られる。さらに、周囲パターンからより低い強度の散乱が発生することがあり、処理（ｃ）はこの散乱を推定することを目的とする。周囲パターンの知識が処理（ｃ）の補間を向上させるために使用され得る。処理（ｃ）は、周囲パターンからのクロストークを推定する。当初のフーリエ変換データから周囲パターン（推定されたクロストークを含む）のフーリエ変換を減じることによって、ターゲットのフーリエ変換が残る。その後、残ったターゲットデータは、オーバーレイエラーを算出するために、または他の目的のために使用され得る。処理ａ〜ｄ、またはそれらの一部は、データプロセッサを使用して実行され得る。
[0055] 本発明の別の実施形態において、基板上の（ターゲットを除く）パターンのフーリエ変換が知られている。本発明の一実施形態は、図６に示すような以下の処理手順を含む
ａ） フーリエ変換データを得ること、Ｓ１１
ｂ） 公知のパターンに対してフーリエ変換を行うこと、Ｓ１２
ｃ） 処理（ａ）のフーリエ変換から処理（ｂ）のフーリエ変換を減じること、Ｓ１４。
この方法では、公知のパターンのフーリエ変換を使用することによって、パターンからのクロストークおよび低強度散乱を近似することが必要となるのを避ける。従って、この実施形態において、より大きい角度の広がりを使用することができ、より広いオーバーレイ範囲を有するターゲットを検出することができる。しかし、この方法は、公知である周囲パターンの構造に依存する。
[0056] 本発明の他の実施形態に従って、絶縁保護コーティングの対称性を判断する方法が使用される。この実施形態において、図７ａに示すように犠牲フィーチャ２１が生成され、図７ｂに示すようにコーティング２２が施される。絶縁保護コーティングはエッチバックされてフィーチャの上面を露出させる（図７ｃ）。次いで、通常、当初のフィーチャより小さいピッチでエッチングを行って絶縁保護層フィーチャ２３（図７ｄ）のみを残すようにフィーチャが除去される。その後、放射が基板上に投影されて反射した放射が検出される。この方法は以下の処理手順を含む。
ａ） （反射した放射のデータから）フーリエ変換データを得ること
ｂ） フーリエ変換の、絶縁保護層フィーチャに対応する部分を除去すること
ｃ） 残りのフーリエ変換を除去された部分に対して補間すること
ｄ） 処理（ａ）のフーリエ変換から処理（ｃ）のフーリエ変換を減じること。
その後、結果として得られるデータを使用してコーティングおよび基板自体の特徴を判断することができる。
[0057] あるいは、周囲パターンが公知である場合、方法は、本発明の第２実施形態に従った処理手順を含んでよい。すなわち、
ａ） フーリエ変換データを得ること
ｂ） 公知のパターンに対してフーリエ変換を行うこと
ｃ） 処理（ａ）のフーリエ変換から処理（ｂ）のフーリエ変換を減じること。
[0058] 本発明の一実施形態を主に角度分解スキャトロメータとともに説明してきたが、この実施形態を、例えば分光スキャトロメータまたはエリプソメータとともに使用してもよい。
[0059] 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。
[0060] 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。
[0061] 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。
[0062] 「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。
[0063] 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。
[0064] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。従って、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 (22)

  1. 基板上のターゲットを測定する方法であって、
    基板を放射で照明することと、
    前記基板によって反射された前記放射を検出し、前記検出された放射に基づいてフーリエ変換データのセットを生成することと、
    前記フーリエ変換データの、前記ターゲットに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データを生成することと、
    除去された前記減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データを生成することと、
    前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成することと、を含む、方法。
  2. 前記検出することは、前記瞳面内の前記放射を検出することを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記検出することは、反射された放射のデータに対してフーリエ変換を行って前記フーリエ変換データを生成することを含む、請求項１〜２のいずれかに記載の方法。
  4. 前記ターゲットデータを分析してオーバーレイエラー、クリティカルディメンジョン、フィーチャの形状、またはこれらの組合せを判断することをさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 基板上のターゲットを測定するように構成された検査装置であって、
    前記基板を放射で照明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、
    前記基板の表面から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタであって、前記検出された放射はフーリエ変換データを生成するために使用されるディテクタと、
    前記フーリエ変換データの、前記ターゲットに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データを生成し、
    前記除去された減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データを生成し、
    前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサと、を含む、検査装置。
  6. 前記検査装置は角度分解スキャトロメータを含む、請求項５に記載の検査装置。
  7. 前記検査装置は分光スキャトロメータを含む、請求項５または６に記載の検査装置。
  8. 前記検査装置はエリプソメータを含む、請求項５〜７のいずれかに記載の検査装置。
  9. パターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムと、
    前記基板上のターゲットを測定するよう構成された検査装置であって、
    前記基板を放射で照明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、
    前記基板の表面から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタであって、前記検出された放射はフーリエ変換データを生成するために使用されるディテクタと、
    前記フーリエ変換データの、前記ターゲットに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データを生成し、
    前記除去された減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データを生成し、
    前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサと、を含む、検査装置と、を含むリソグラフィ装置。
  10. フーリエ変換データを処理して基板上のターゲットを測定するように構成されたデータプロセッサであって、
    前記フーリエ変換データの、前記ターゲットに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データを生成し、
    前記除去された減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データを生成し、
    前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサ。
  11. 基板上のターゲットを測定し、前記基板が公知のパターンおよび前記ターゲットを含む方法であって、
    前記基板を放射で照明することと、
    前記基板によって反射される前記放射を検出してフーリエ変換データを生成することと、
    前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成することと、
    前記フーリエ変換データから前記パターンフーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成することと、を含む、方法。
  12. 前記ターゲットデータを分析してオーバーレイエラー、クリティカルディメンジョン、フィーチャの形状、またはこれらの組合せを判断することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 基板上のターゲットを測定するように構成され、前記基板が公知のパターンおよび前記ターゲットを含む検査装置であって、
    前記基板を放射で照明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、
    前記基板の表面から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタであって、前記検出された放射はフーリエ変換データを生成するために使用されるディテクタと、
    前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成し、
    前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサと、を含む、検査装置。
  14. 前記検査装置は角度分解スキャトロメータを含む、請求項１３に記載の検査装置。
  15. 前記検査装置は分光スキャトロメータを含む、請求項１３または１４に記載の検査装置。
  16. 前記検査装置はエリプソメータを含む、請求項１３〜１５のいずれかに記載の検査装置。
  17. パターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムと、
    前記基板上のターゲットを測定するよう構成され、前記基板は公知のパターンおよび前記ターゲットを含む検査装置であって、
    前記基板を放射で照明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、
    前記基板の表面から反射された前記放射を検出するように構成されたディテクタであって、前記検出された放射はフーリエ変換データを生成するために使用されるディテクタと、
    前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成し、
    前記フーリエ変換データから前記パターンフーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成されたデータプロセッサと、を含む、検査装置と、を含むリソグラフィ装置。
  18. フーリエ変換データを処理して基板上のターゲットを測定するように構成され、前記基板は公知のパターンおよび前記ターゲットを含むデータプロセッサであって、
    前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成し、
    前記フーリエ変換データから前記パターンフーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成するように構成される、データプロセッサ。
  19. 犠牲フィーチャを含む基板上の絶縁保護コーティングの対象性を判断する方法であって、
    前記犠牲フィーチャを含む基板に絶縁保護コーティングを塗布することと、
    前記絶縁保護コーティングにエッチングをして前記フィーチャを露出させることと、
    前記フィーチャを除去して絶縁保護フィーチャを残すことと、
    前記基板を放射で照明することと、
    前記基板によって反射された前記放射を検出して反射した放射のデータを生成することと、
    前記反射した放射のデータに対してフーリエ変換を行ってフーリエ変換データを生成することと、
    前記フーリエ変換データの前記絶縁保護フィーチャに対応する部分を除去して減少フーリエ変換データを生成することと、
    前記除去された減少フーリエ変換データの部分を補間して積フーリエ変換データを生成することと、
    前記フーリエ変換データから前記積フーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成することと、を含む、方法。
  20. 前記犠牲フィーチャを前記基板上に形成することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 公知のパターンおよび犠牲フィーチャを含む基板上の絶縁保護コーティングの対象性を判断する方法であって、
    前記犠牲フィーチャを含む前記基板に絶縁保護コーティングを塗布することと、
    前記絶縁保護コーティングにエッチングをして前記フィーチャを露出させることと、
    前記フィーチャを除去して絶縁保護フィーチャを残すことと、
    前記基板を放射で照明することと、
    前記基板によって反射された前記放射を検出して、前記反射した放射を使用してフーリエ変換データのセットを生成することと、
    前記公知のパターンに対してフーリエ変換を行ってパターンフーリエ変換データを生成することと、
    前記フーリエ変換データから前記パターンフーリエ変換データを減じてターゲットデータを生成することと、を含む、方法。
  22. 前記犠牲フィーチャを前記基板上に形成することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
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