JP2020525818A - リソグラフィ装置の焦点性能を測定するための方法並びにパターニングデバイス及び装置、デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

サブ解像度フィーチャに依存しない焦点計測パターン及び方法が開示される。焦点は、印刷されたパターン(T)又は相補的な対の印刷されたパターン(TN/TM)の非対称性を測定することによって測定することができる。非対称性はスキャトロメトリによって測定することができる。パターンはEUV放射又はDUV放射を使用して印刷されてもよい。第一タイプの焦点計測パターンは第二フィーチャ(424)と交互に配置された第一フィーチャ(422)を含む。各第一フィーチャの最小寸法(w1)は印刷解像度に近い。周期性の方向における各第二フィーチャの最大寸法(w2)は第一フィーチャの最小寸法の少なくとも２倍である。各第一フィーチャは、間隔(w1’)及び各第一フィーチャの最も近傍の第二フィーチャが第一フィーチャの最小寸法の1/2〜２倍となるように２つの隣接する第二フィーチャ間に位置決めされる。第二タイプの焦点計測パターンは対で配置されたフィーチャ(1122,1124)を含む。【選択図】図５

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１７年６月２６日に出願された欧州特許出願公開第１７１７７７７４．１号の優先権を主張するものであり、その全体が参照によって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製造の際に計測を実行するのに有用な、検査装置及び方法に関する。本発明は更に、リソグラフィプロセスにおいて焦点パラメータをモニタリングするためのかかる方法に関する。

[0003] リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板のターゲット部分に所望のパターンを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）の製造に使用することができる。その事例では、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンを生成するために、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用してもよい。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つのダイの一部又はいくつかのダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は、典型的には、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。概して、単一の基板は、連続的にパターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含む。

[0004] リソグラフィプロセスでは、例えばプロセス制御及び検証のために、作製された構造の測定を高頻度で行うことが望ましい。クリティカルディメンジョン（ＣＤ）を測定するのにしばしば使用される、走査電子顕微鏡と、デバイスにおける２つの層のアライメントの精度である、オーバーレイを測定するための専用ツールとを含む、かかる測定を行うための種々のツールが知られている。近年、リソグラフィ分野で使用される、種々の形態のスキャトロメータが開発されている。これらのデバイスは、ターゲット上に放射ビームを誘導し、散乱放射の１つ若しくは複数の特性、例えば波長の関数としての単一反射角での強度、反射角の関数としての１つ若しくは複数の波長における強度、又は反射角の関数としての偏光を測定して、回折「スペクトル」を得て、回折「スペクトル」から、ターゲットの対象とする特性を決定することができる。

[0005] 既知のスキャトロメータの例としては、米国特許出願公開第２００６０３３９２１号及び米国特許出願公開第２０１０２０１９６３号で説明されているタイプの角度分解スキャトロメータが挙げられる。そのようなスキャトロメータによって使用されるターゲットは、比較的大きな格子、例えば４０μｍ×４０μｍであり、測定ビームは格子よりも小さなスポットを生成する（つまり、格子は満たされない）。回折次数の暗視野結像を使用する、回折に基づくオーバーレイ計測は、より小さなターゲットのオーバーレイ及び他のパラメータの測定を可能にする。これらのターゲットは、照明スポットより小さいものとすることができ、且つ基板上の製品構造によって取り囲まれてもよい。像平面内の暗視野検出によって、周囲の製品構造の強度をオーバーレイターゲットの強度から効率的に分離することができる。

[0006] 暗視野結像計測の例は、国際特許出願である米国特許出願公開第２０１００３２８６５５号及び米国特許出願公開第２０１１０６９２９２号に見出すことができ、それらの文書の全体が参照によって本明細書に組み込まれる。本技術の更なる発展は、米国特許出願公開第２０１１００２７７０４号、米国特許出願公開第２０１１００４３７９１号、米国特許出願公開第２０１１１０２７５３号、米国特許出願公開第２０１２００４４４７０号、米国特許出願公開第２０１２０１２３５８１号、米国特許出願公開第２０１３０２５８３１０号、米国特許出願公開第２０１３０２７１７４０号、及び国際公開第２０１３１７８４２２号で説明されている。これらのターゲットは、照明スポットよりも小さいものとすることができ、且つウェーハ上の製品構造によって取り囲まれてもよい。複合格子ターゲットを使用して、複数の格子を１つの像で測定することができる。これら全ての出願の内容はまた、参照によって本明細書に組み込まれる。

[0007] モニタリングを必要とするリソグラフィプロセスの１つの重要なパラメータは、焦点である。ますます多くの電子コンポーネントをＩＣに集積することが望まれている。これを実現するには、コンポーネントのサイズを小さくし、したがって投影システムの解像度を高めることが必要であり、その結果、ますます小さな細部又は線幅を基板のターゲット部分に投影することができる。リソグラフィにおけるクリティカルディメンジョン（ＣＤ）が縮小するにつれて、基板全体と基板間の両方での、焦点の一貫性がますます重要になる。ＣＤは、変化がフィーチャの物理的特性の望ましくない変化を引き起こす１つ又は複数のフィーチャの寸法（トランジスタのゲート幅など）である。

[0008] 従来、最適な設定値は、「先送りウェーハ」、すなわち、生産プロセスに先立って露光、現像、及び測定される基板によって決定された。先送りウェーハでは、テスト構造がいわゆる焦点エネルギーマトリックス（ＦＥＭ）で露光され、最良の焦点とエネルギー（露光ドーズ）設定値がそれらのテスト構造の検査から決定された。ごく最近では、焦点性能の連続的なモニタリングを可能にするために、焦点計測ターゲットが生産設計に含まれる。これらの計測ターゲットは、大量生産における高速性能測定を可能にするために、焦点の迅速な測定を可能にするべきである。理想的には、計測ターゲットは、過度のスペースの損失なしに製品フィーチャ中に配置できるほど十分に小さくするべきである。

[0009] 現在のテスト構造設計及び焦点測定方法には、多数の欠点がある。既知の焦点計測ターゲットは、サブ解像度フィーチャ及び／又は大きなピッチの格子構造を必要とする。そのような構造は、リソグラフィ装置のユーザの設計ルールに反し得る。格子構造における非対称性は、可視光放射波長で作動する、スキャトロメータなどの高速検査装置を使用して効果的に測定することができる。既知の焦点測定技術は、ターゲット構造を画定するパターニングデバイス上のパターンの特別な設計によってレジスト層に印刷された構造に焦点感応性の非対称性を導入できるという事実を利用している。２０ｎｍ未満、例えば１３．５ｎｍの波長の放射を使用して印刷が実行されるＥＵＶリソグラフィでは、サブ解像度フィーチャの作成がより一層困難になる。ＥＵＶリソグラフィでは、レジストの厚さ、ひいてはターゲット構造の厚さがより小さい。このことは、回折効率を弱め、それゆえ、焦点計測に利用できる、信号強度を弱める。

[0010] これらの理由から、リソグラフィプロセスにおける、特にＥＵＶリソグラフィにおける焦点性能の測定のための、概して投影に基づくリソグラフィのためでもある新たな技術を開発する必要がある。

[0011] 本発明は、焦点性能を測定する代替方法を提供することを目的とする。いくつかの態様では、本発明は、ＥＵＶリソグラフィなどの、新しい環境に適応可能な方法を提供することを目的とする。いくつかの態様では、本発明は、サブ解像度フィーチャの要件がパターニングデバイスで規定されるのを回避することを目的とする。

[0012] 本発明の第一態様では、発明者らは、サブ解像度フィーチャを使用せずに焦点依存非対称信号を提供する、代替的なターゲット設計を考案できることを認識した。

[0013] 本発明は、第一態様において、リソグラフィ装置の焦点性能を測定する方法であって、
（ａ）リソグラフィ装置を使用して少なくとも１つの焦点計測パターンを基板に印刷することであって、印刷された焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含むことと、
（ｂ）検査放射を使用して、印刷された焦点計測パターンにおける第一周期的アレイに対する回折スペクトルの反対部分間の非対称性を測定することと、
（ｃ）ステップ（ｂ）で測定された非対称性に少なくとも部分的に基づいて焦点性能の測定値を導出することと、を含み、
上記第一周期的アレイは、第一フィーチャが第二フィーチャと交互に配置された繰り返し配置を含み、各第一フィーチャの最小寸法が、印刷ステップ（ａ）の限界解像度に近いがそれ以上であり、周期性の方向における各第二フィーチャの最大寸法が、第一フィーチャの最小寸法の少なくとも２倍であり、
各第一フィーチャは、第一フィーチャとその近傍の第二フィーチャとの間の周期性の方向における間隔が第一フィーチャの最小寸法の２分の１〜２倍となるように２つの隣接する第二フィーチャ間に位置決めされる、
方法を提供する。

[0014] 本発明は、第二態様において、リソグラフィ装置の焦点性能を測定する方法であって、
（ａ）リソグラフィ装置を使用して少なくとも１つの焦点計測パターンを基板に印刷することであって、印刷された焦点計測パターンが、少なくとも１方向に周期的であるフィーチャのアレイを含むことと、
（ｂ）印刷された焦点計測パターンの特性を測定することと、
（ｃ）上記特性の測定から焦点性能の測定値を導出することと、を含み、
焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含み、各フィーチャの寸法が、印刷ステップ（ａ）の限界解像度に近いがそれ以上であり、
上記フィーチャが対で配置され、且つ周期性の方向における焦点計測パターン内の隣接する対のフィーチャ間の間隔が、各第一フィーチャの寸法と１対内の第一フィーチャ間の間隔の両方よりもはるかに大きい、
方法を提供する。

[0015] 「限界解像度に近いがそれ以上の」という語句は、限界解像度の最大２倍、又は更には２．５倍の寸法を含むものと解釈されるべきである。

[0016] 測定される特性は非対称性であってもよい。非対称性はフィーチャ対に異なる方法で導入することができる。これによって、設計ルールに違反する又はサブ解像度フィーチャを含める必要なしに、焦点に対する非対称性の感度が高い焦点計測パターンを作成するために使用することが可能となる。

[0017] いくつかの実施形態では、ＥＵＶ放射と反射型のパターニングデバイスとの相互作用の３次元的性質は、そのようなフィーチャがリソグラフィ装置の印刷解像度内にあるとしても、１対の微細フィーチャの相対寸法に焦点感度をもたらす。そのような実施形態では、焦点計測パターンは、パターニングデバイスによって画定され、且つステップ（ａ）での印刷では、パターニングデバイスに斜角をなして入射するパターニング放射でパターニングデバイスの像が投影される。このようにして、パターン自体は対称であっても、焦点依存非対称性を導入することができる。

[0018] 非対称性は、異なる方法で測定することができる。非対称性は、例えば、光学スキャトロメトリによって測定されてもよく、又は電子顕微鏡によって測定されてもよい。

[0019] 本発明はなお更に、リソグラフィ装置で使用されるパターニングデバイスであって、１つ又は複数のデバイスパターン及び１つ又は複数の計測パターンのフィーチャを画定するための反射部分及び非反射部分を備え、計測パターンが、上述したように、本発明の第一態様による方法で使用されるようになされた、少なくとも１つの焦点計測パターンを含む、パターニングデバイスを提供する。

[0020] 本発明はなお更に、リソグラフィプロセスの焦点性能を測定するための計測装置であって、上述した本発明の第一態様又は第二態様による方法のステップ（ｂ）及び（ｃ）を実行するように動作可能である、計測装置を提供する。

[0021] 本発明はなお更に、リソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムであって、リソグラフィ装置が、反射型パターニングデバイスを照明するように配置された照明光学システムと、パターニングデバイスの像を基板上に投影するように配置された投影光学システムと、上述した本発明の任意の態様による計測装置と、を備え、リソグラフィ装置が、パターンを更なる基板に付与するときに、計測装置によって導出された焦点性能の測定値を使用するように配置される、リソグラフィシステムを提供する。

[0022] 本発明はなお更に、上述した本発明の種々の態様による方法及び装置を実現する際に使用されるコンピュータプログラム製品を提供する。

[0023] 本発明はなお更に、上述した本発明の第一態様又は第二態様による方法を使用してデバイスを製造する方法を提供する。

[0024] 本発明の更なる特徴及び利点、並びに本発明の種々の実施形態の構造及び動作は、添付の実施形態を参照しながら以下に詳細に説明する。本発明は本明細書で説明する具体的な実施形態に限定されないことに留意されたい。そのような実施形態は、単なる例示の目的で本明細書に提示される。追加の実施形態は、本明細書に含まれる教示に基づき当業者に明らかになるであろう。

[0025] ここで、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら、本発明の実施形態を、単に例示として、説明する。

反射型パターニングデバイスを有するリソグラフィ装置を描いた図である。 本発明による方法を実行するためにリソグラフィ装置及び計測装置が使用可能であるリソグラフィセル又はクラスタを描いた図である。 角度分解スキャトロメトリ及び暗視野結像検査方法を実行するようになされた検査装置を概略的に図示する図である。 本発明の一実施形態における反射型パターニングデバイスを使用して基板上への焦点計測ターゲットの形成を図示する図である。 本発明の第一態様の実施形態で使用される例示の４つの焦点計測パターン（ａ）〜（ｄ）を示す概略詳細図である。 図５（ｂ）に示すタイプの焦点計測パターンにおける設計パラメータのいくらかの変化（ａ）〜（ｃ）を図示する図である。 図５（ｂ）に示すタイプの焦点計測パターンの一部をより詳細に図示する図である。 パターンの相補的な変形例を示す図である。 図７（ａ）及び（ｂ）に示すタイプの焦点計測パターンの相補的な変形例を含む複合焦点計測ターゲットの形成を示す図である。 図３の装置を使用して得られた、図８のターゲットの計測焦点パターンの暗視野像を示す図である。 本発明の実施形態による焦点をモニタリングする方法のフローチャートである。 本発明の第二態様の実施形態で使用される例示の２つの焦点計測パターン（ａ）及び（ｂ）を示す概略詳細図である。 図１のリソグラフィ装置において斜め照明を使用して焦点計測パターンを印刷する際の隔離された２本バーフィーチャの空間像の形成を図示する図である。 本発明の第二態様の一実施形態を図示する、焦点計測ターゲット及び焦点のある特定のパラメータ間の関係のシミュレーションを示す図である。 本発明の第二態様の一実施形態を図示する、焦点計測ターゲット及び焦点のある特定のパラメータ間の関係のシミュレーションを示す図である。 図１２の方法で使用される焦点計測ターゲットの形態を示す図である。 図１２の方法で使用される焦点計測ターゲットの形態を示す図である。 本発明の第二態様の代替的な実施形態で使用される、図１１（ｂ）に示すタイプの１対のバイアスされた焦点計測パターンを使用する複合焦点計測ターゲットの形成を示す図である。 本発明の第二態様の代替的な実施形態で使用される、図１１（ｂ）に示すタイプの１対のバイアスされた焦点計測パターンを使用する複合焦点計測ターゲットの形成を示す図である。 本発明の第二態様の代替的な実施形態で使用される、図１１（ｂ）に示すタイプの１対のバイアスされた焦点計測パターンを使用する複合焦点計測ターゲットの形成を示す図である。 図３の装置を使用して得られた、図１４のターゲットの計測焦点パターンの暗視野像を示す図である。 本発明の実施形態による焦点をモニタリングする方法のフローチャートである。

[0026] 本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明の実施形態が実現され得る例示の環境を提示することが有益である。

[0027] 図１は、本発明の一実施形態による放射源モジュールＳＯを含むリソグラフィ装置１００を概略的に描いている。装置は、
放射ビームＢ（例えば、ＥＵＶ放射）を調節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、マスク又はレクチル）ＭＡを支持するように構築され、且つ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一ポジショナＰＭに接続された支持構造（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築され、且つ基板を正確に位置決めするように構成された第二ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、
放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを備える）にパターニングデバイスＭＡによって投影するように構成された投影システム（例えば、反射型投影システム）ＰＳと、
を備える。

[0028] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御のための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型又は他のタイプの光学コンポーネント、又はこれらの任意の組み合わせなどの、種々のタイプの光学コンポーネントを含み得る。

[0029] 支持構造ＭＴ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、及び例えばパターニングデバイスが真空環境内に保持されるか否かなどの他の条件に応じた様式で、パターニングデバイスＭＡ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、機械式、真空式、静電式又は他のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定され得る又は移動可能であり得る、フレーム又はテーブルであってもよい。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確実し得る。

[0030] 「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目的で放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できる任意のデバイスを指すものとして広く解釈されるべきである。放射ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に作成される集積回路のなどのデバイス内の特定の機能層に対応してもよい。

[0031] 概して、リソグラフィで使用されるパターニングデバイスは、透過型又は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、及びプログラマブルＬＣＤパネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィにおいて周知であるとともに、バイナリ、レベルソン型位相シフト、及び減衰型シフトなどのマスクタイプ、並びに種々の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例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられ、小型ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜させることができる。傾斜したミラーは、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与する。

[0032] 照明システムなどの、投影システムは、使用される露光放射に、又は真空の使用などの他の要因に合わせて、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、若しくは他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらの任意の組み合わせなどの、種々のタイプの光学コンポーネントを含み得る。ＥＵＶ放射では、他のガスが過剰に放射を吸収し得るので、真空を使用することが望ましい場合がある。それゆえ、真空環境は、真空壁及び真空ポンプの助けによりビーム経路全体に提供されてもよい。

[0033] ここで描かれているように、装置は、反射型（例えば、反射マスクを用いる）である。本開示の焦点計測技術は、特に反射型パターニングデバイス（レチクル）と共に使用するために開発されており、反射型パターニングデバイスでは、照明は、パターニングデバイス表面の平面に垂直な方向ではなく、僅かに斜めの角度をなす。原則として、何らかの理由から照明が非対称に導入される場合、透過型パターニングデバイスに関して同じ技術を適用することができる。従来、レチクルの照明は、対称になるように設計されていたが、反射型レチクルではそのような設計は一般的に不可能である。

[0034] 本開示のある特定の実施形態は、反射型パターニングデバイスを使用する投影システムにおいて非対称性を利用する。他の実施形態も任意の種類の投影システムに適用可能である。

[0035] 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（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプであってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使用してもよく、又は、露光のために１つ若しくは複数の他のテーブルを使用する間に、１つ若しくは複数のテーブルに対して予備ステップを実行してもよい。

[0036] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源モジュールＳＯから極紫外線放射ビームを受け取る。ＥＵＶ光を生成する方法は、必ずしも限定されるものではないが、ＥＵＶ範囲内に１つ又は複数の輝線を有する少なくとも１つの元素、例えばキセノン、リチウム又はスズを有する材料をプラズマ状態に変換することを含む。そのような方法の１つでは、レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と呼ばれることが多いが、所要の線発光元素を有する材料の液滴、流れ又はクラスタなどの燃料にレーザビームを照射することによって、所要のプラズマを生成することができる。放射源モジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを提供するために、図１には図示しない、レーザを含むＥＵＶ放射システムの一部であってもよい。結果として生じたプラズマは、出力放射、例えばＥＵＶ放射を放出し、この放射は、放射源モジュールに配置される放射コレクタを使用して収集される。例えば、燃料励起のためのレーザビームを提供するのにＣＯ２レーザが使用される場合、レーザと放射源モジュールとが別体であってもよい。

[0037] そのような場合には、レーザ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、好適な誘導ミラー及び／又はビームエキスパンダを備えるビームデリバリシステムの助けにより、レーザから放射源モジュールに渡される。他の場合、例えば、放射源がしばしばＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマＥＵＶ発生器である場合に、放射源は、放射源モジュールの一体部であってもよい。

[0038] 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を備え得る。通例では、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれσ外側及びσ内側と呼ばれる）を調整することができる。加えて、イルミネータＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス及び瞳ミラーデバイスなどの、他の種々のコンポーネントを備え得る。イルミネータは、放射ビームの断面における所望の均一性及び強度分布を有するように、放射ビームを調節するために使用されてもよい。

[0039] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持される、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射して、パターニングデバイスによってパターンが付与される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射された後、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。第二ポジショナＰＷ及び位置センサＰＳ２（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダ又は静電容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば、異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動させることができる。同様に、第一ポジショナＰＭ及び別の位置センサＰＳ１は、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決めするために使用することができる。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及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てもよい。

[0040] 描かれている装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップモードでは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に維持され、その一方で、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち、単一静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃを露光させることができるようにＸ方向及び／又はＹ方向にずらされる。
２．スキャンモードでは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期してスキャンされ、その一方で、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、単一動的露光）。支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性によって決定されてもよい。
３．別のモードでは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴは、プログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、且つ放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間に基板テーブルＷＴが移動又はスキャンされる。このモードでは、通例はパルス放射源が用いられ、且つプログラマブルパターニングデバイスが基板テーブルＷＴの毎回の移動後に又はスキャン中の連続する放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上で言及した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。

[0041] 上で説明した使用モードの組み合わせ及び／又は変形形態、又は全く異なる使用モードを用いることもできる。

[0042] 図１にはリソグラフィ装置が非常に概略的な形態で表されているが、それが本開示に必要な全てであることが理解されるであろう。

[0043] 図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル又はクラスタとも呼ばれることのある、リソグラフィセルＬＣの一部を形成し、このリソグラフィセルＬＣは、基板上で露光前及び露光後プロセスを実行するための装置も含む。従来、これらの装置は、レジスト層を堆積させるスピンコータ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、及びベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ又はロボットＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を拾い上げて、異なるプロセス装置間で基板を移動させ、そして、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに基板を搬送する。しばしばトラックと総称される、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、このトラック制御ユニットＴＣＵは、それ自体、監視制御システムＳＣＳによって制御され、監視制御システムＳＣＳはまた、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、スループット及びプロセス効率を最大化するように異なる装置を動作させることができる。

[0044] リソグラフィ装置によって露光される基板が正確に一貫して露光されるように、後続の層間のオーバーレイエラー、線厚さ、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）などの特性を測定するために、露光された基板を検査することが望ましい。よって、リソセルＬＣが位置する製造設備もまた、リソセルにおいて処理された基板Ｗのいくつか又は全てを受け入れる計測システムＭＥＴを含む。計測結果は、監視制御システムＳＣＳに直接又は間接的に提供される。エラーが検出された場合、特に同じバッチの他の基板も引き続き露光するのに十分な程度に早急に且つ迅速に検査を実行できる場合は、後続の基板の露光に対して調整が行われてもよい。また、既に露光された基板は、歩留まりを向上させるために取り除かれて再加工されるか、又は廃棄されてもよく、それよって、欠陥があると思われる基板に更なる処理を実行することを回避する。基板のいくつかのターゲット部分にのみ欠陥がある場合には、良好であるターゲット部分に対してのみ更なる露光を実行することができる。

[0045] 計測システムＭＥＴ内で、検査装置は、基板の特性、特に異なる基板又は同じ基板の異なる層の特性が層毎にどのように変化するかを決定するために使用される。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡ若しくはリソセルＬＣに一体化されてもよく、又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、検査装置が、露光されたレジスト層の特性を露光直後に測定することが望ましい。しかしながら、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、放射に露光されたレジスト部分と放射に露光されなかったレジスト部分との間には非常に小さな屈折率の差があるだけであり、全ての検査装置が、潜像の有用な測定を行うのに十分な感度を有するわけではない。それゆえ、通例では、露光された基板に対して実行される第一ステップであり且つレジストの露光部分と非露光部分との間のコントラストを強める露光後ベークステップ（ＰＥＢ）後に測定が行われてもよい。この段階で、レジスト内の像は半潜像的と呼ばれることがある。現像されたレジスト像の測定を行うことも可能であり（この時点では、レジストの露光部分又は非露光部分のどちらかが除去されている）、又はエッチングなどのパターン転写ステップ後に測定を行うことも可能である。後者の可能性は、不良基板を再加工できる可能性を制限するが、有用な情報を依然として提供し得る。

[0046] 図３（ａ）は、いわゆる暗視野結像計測を実施する検査装置の重要な要素を概略的に示している。その装置は、独立型デバイスであってもよく、又は例えば測定ステーションにおけるリソグラフィ装置ＬＡに若しくはリソグラフィセルＬＣに組み込まれてもよい。装置全体にわたっていくつかの分岐を有する、光軸は、点線Ｏで表されている。図３（ｂ）には、ターゲット格子構造Ｔ及び回折光線がより詳細に図示されている。

[0047] 冒頭に引用した先行出願で説明されているように、図３（ａ）の暗視野結像装置は、分光スキャトロメータの代わりに又は分光スキャトロメータに加えて使用され得る多目的角度分解スキャトロメータの一部であってもよい。このタイプの検査装置では、放射源１１によって放出される放射は、照明システム１２によって調節される。例えば、照明システム１２は、コリメートレンズシステム、カラーフィルタ、ポラライザ、及びアパーチャデバイス１３を含み得る。調節された放射は、照明経路ＩＰをたどり、照明経路ＩＰ内で部分反射面１５によって反射され、顕微鏡対物レンズ１６を介して基板Ｗ上のスポットＳに合焦される。計測ターゲットＴは、基板Ｗ上に形成されてもよい。レンズ１６は、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の高い開口数（ＮＡ）を有する。所望であれば、液浸流体を使用して１を超える開口数を得ることができる。

[0048] この例における対物レンズ１６は、ターゲットによって散乱された放射を収集する役割も果たす。この戻り放射用として収集経路ＣＰが概略的に示されている。多目的スキャトロメータは、収集経路に２つ以上の測定分岐を有し得る。図示の例は、瞳結像光学システム１８及び瞳像センサ１９を備える瞳結像分岐である。以下により詳細に説明する、結像分岐も示されている。追加的に、実用装置には、例えば、強度正規化のため、取り込みターゲットの粗い結像のため、合焦などのための基準放射を収集するために、更なる光学システム及び分岐が含まれる。これらの詳細は、上述の先行公報に見ることができる。

[0049] 計測ターゲットＴが基板Ｗに設けられる場合、計測ターゲットＴは、現像後に、バーが固体レジスト線で形成されるように印刷される、１Ｄ格子であってもよい。ターゲットは２Ｄ格子であってもよく、この格子は、現像後に、固体レジストピラー又はレジスト内のビアで形成されるように印刷される。バー、ピラー、又はビアは、代替的に、基板にエッチングで形成されてもよい。これらの格子の各々は、検査装置を使用して特性が調べられ得るターゲット構造の例である。

[0050] 照明システム１２の種々のコンポーネントは、同じ装置内で異なる計測「レシピ」を実施するために調整可能とすることができる。照明放射の特性として波長（色）及び偏光を選択することに加えて、照明システム１２は、異なる照明プロファイルを実現するように調整することができる。アパーチャデバイス１３の平面は、対物レンズ１６の瞳面及び瞳像検出器１９の平面と共役である。それゆえ、アパーチャデバイス１３によって規定された照明プロファイルは、スポットＳ内の基板Ｗに入射する光の角度分布を規定する。異なる照明プロファイルを実現するために、照明経路内にアパーチャデバイス１３を設けることができる。アパーチャデバイスは、可動式スライダ又はホイールに取り付けられた異なる開口を備え得る。アパーチャデバイスは、プログラマブル空間光変調器を代替的に備え得る。更なる代替案として、照明瞳面内の異なる位置に光ファイバを配置し、光ファイバのそれぞれの位置で光を伝送するか又は光を伝送しないように選択的に使用してもよい。これらの変形例は、全て上記で引用した文献に記載され、例示されている。

[0051] 例示の第一照明モードでは、開口１３Ｎが使用され、光線３０ａは、入射角が図３（ｂ）の「Ｉ」に示すように提供される。ターゲットＴによって反射されたゼロ次光線の経路は、「０」（光軸「Ｏ」と混同しないように）と符号が付されている。第二照明モードでは、開口１３Ｓは、光線３０ｂを提供できるように使用され、その場合、入射角及び反射角は、第一モードと比較して交換される。図３（ａ）では、例示の第一及び第二照明モードの０次光線は、それぞれ０（１３Ｎ）及び０（１３Ｓ）と符号が付されている。これらの照明モードの両方は、軸外照明モードとして認識される。軸上照明モードを含む多くの異なる照明モードを異なる目的のために実施することができる。

[0052] 図３（ｂ）により詳細に示すように、ターゲット構造の例としてのターゲット格子Ｔは、基板Ｗと共に対物レンズ１６の光軸Ｏに垂直に配置される。軸外照明プロファイルの場合、軸Ｏから外れた角度から格子Ｔに衝突する照明光線Ｉは、０次光線（実線０）及び２つの１次光線（一点鎖線＋１及び二点鎖線−１）を生じさせる。過剰に満たされた小さなターゲット格子では、これらの光線は、計測ターゲット格子Ｔ及び他のフィーチャを含む基板の領域を覆う多くの平行光線の１つにすぎないことに留意されたい。照明光線３０ａのビームは（有用な光量を得るために必要な）有限幅を有するので、入射光線Ｉは、実際にはある角度範囲を占め、回折光線０及び＋１／−１はある程度広がる。小さなターゲットの点像分布関数に従って、各次数＋１及び−１は、図示のような単一の理想的な光線ではなく、ある角度範囲にわたって更に広がる。

[0053] 暗視野結像のための収集経路の分岐において、結像光学システム２０は、センサ２３（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）上に基板Ｗ上のターゲットの像Ｔ’を形成する。開口絞り２１は、対物レンズ１６の瞳面と共役である収集経路ＣＰの結像分岐内の平面に設けられる。開口絞り２０は、瞳絞りと呼ばれることもある。開口絞り２１は、照明開口が異なる形状をとることができるのと同様に、異なる形状をとることができる。開口絞り２１は、レンズ１６の有効開口との組み合わせで、散乱放射のどの部分がセンサ２３上に像を生成するのに使用されるかを決定する。典型的には、開口絞り２１は、センサ２３上に形成されるターゲットの像が１次ビームのみから形成されるように、０次の回折ビームを遮断するように機能する。両方の１次ビームが結合して像を形成する例では、これは、暗視野顕微鏡検査法と同等の、いわゆる暗視野像である。開口絞り２１の例として、軸上放射のみの通過を可能にする開口２１ａを使用することができる。開口２１ａと組み合わせて軸外照明を使用して、１次のうちの１つのみが一度に結像される。

[0054] センサ２３によって取り込まれた像は、画像プロセッサ及びコントローラＰＵに出力され、その機能は実行されている特定のタイプの測定に依存する。本目的のために、ターゲット構造の非対称性の測定が実行される。非対称性測定は、ターゲット構造の知識と組み合わせて、ターゲット構造を形成するために使用されるリソグラフィプロセスの性能パラメータの測定値を得ることができる。このようにして測定できる性能パラメータには、例えば、オーバーレイ、焦点及びドーズが含まれる。同じ基本的な非対称性測定方法を通じて異なる性能パラメータのこれらの測定を行うことができるように、特別なターゲット設計が提供される。

[0055] 再び図３（ｂ）及び光線３０ａを伴う例示の第一照明モードを参照すると、ターゲット格子からの＋１次回折光が対物レンズ１６に入射して、センサ２３において記録される像に寄与する。第二照明モードが使用されたときに、光線３０ｂは、光線３０ｂとは反対の角度で入射するので、−１次回折光が対物レンズに入射して像に寄与する。開口絞り２１ａは、軸外照明を使用するときに０次の放射を遮断する。先行公報で説明されているように、照明モードは、Ｘ及びＹ方向における軸外照明で規定することができる。

[0056] これらの異なる照明モードの下でのターゲット格子の像を比較することによって、非対称性測定値を得ることができる。代替的に、同じ照明モードを維持するが、ターゲットを回転させることによって、非対称性測定値を得ることができる。軸外照明が示されているが、代わりにターゲットの軸上照明を使用してもよく、修正された軸外開口２１を使用して、実質的に１つのみの１次回折光をセンサに送ることができる。更なる例では、１対の軸外プリズム２１ｂが、軸上照明モードと組み合わせて使用される。これらのプリズムは、＋１次及び−１次をセンサ２３上の異なる位置にそらす効果をもたらし、２つの連続的な像取り込みステップを必要とせずにそれらを検出して比較することができる。この技術は、上述の米国特許出願公開第２０１１１０２７５３号に開示されており、その内容は参照によって本明細書に組み込まれる。１次ビームの代わりに、又は１次ビームに加えて、２次、３次、及びより高次のビーム（図３には図示せず）を測定に使用することができる。更なる変形形態として、対物レンズ１６の真下でターゲット自体を１８０度回転させ、反対の回折次数を使用して像を取り込む間に、軸外照明モードを一定に保つことができる。

[0057] 以下の開示では、反射型のパターニングデバイス上で斜め照明を使用するリソグラフィプロセスの焦点性能を測定するための技術を例示する。これらの技術は、反射光学系が近真空環境で必要とされる、特にＥＵＶリソグラフィに適用されてもよい。ある特定の焦点計測パターンを含む計測ターゲットは、製品フィーチャが印刷されると同時に基板に印刷される。これらの印刷されたパターンにおける非対称性は、例えば図３の装置における回折に基づく技術を使用して測定される。小さなターゲットの使用を可能にするために、これらの非対称性測定は装置の暗視野結像分岐を使用して実行されると考えられる。しかしながら、瞳結像分岐を使用して、非対称性の回折に基づく測定を行うこともできる。当然ながら、図３に示す装置は、非対称性を測定するために使用され得る検査装置及び方法のほんの一例である。

[0058] ＤＵＶ波長範囲で作動するリソグラフィ装置の文脈では、回折に基づく焦点（ＤＢＦ）測定のためのターゲットが設計され、首尾よく使用されている。既知のタイプのＤＢＦターゲットは、レチクル上の格子パターンにサブセグメント化されたフィーチャを含めることによって生成される。これらのフィーチャは、より多くの固体フィーチャと共に、リソグラフィ装置の結像解像度よりも小さな寸法を有する。その結果、それらフィーチャは、基板上のレジスト層に個々のフィーチャとして印刷されないが、焦点誤差に対する感度の高い方式で、固体フィーチャの印刷に影響を及ぼす。具体的には、これらのフィーチャの存在は、ＤＢＦ計測ターゲット内の格子における各ラインに対して非対称なレジストプロファイルを作成し、非対称性の程度は焦点に依存する。その結果、図３の検査装置などの計測ツールは、基板上に形成されたターゲットから非対称度を測定し、これをスキャナの焦点に変換することができる。

[0059] 残念ながら、既知のＤＢＦ計測ターゲット設計は、あらゆる状況での使用に好適であるわけではない。ＥＵＶリソグラフィでは、レジストフィルムの厚さは、ＤＵＶ液浸リソグラフィで使用されるものよりも著しく小さく、回折効率を低くし、且つスキャトロメータでの回折放射からの正確な非対称性情報の抽出を困難にする。加えて、結像システムの解像度は、本質的にＥＵＶリソグラフィにおいてより高いので、ＤＵＶ液浸リソグラフィの印刷解像度よりも低い寸法を有するフィーチャは、ＥＵＶリソグラフィによって印刷可能な「固体」フィーチャになる。ＥＵＶレチクル上に類似のサブ解像度フィーチャを提供することは、かなり実現が難しく、及び／又は半導体製造業者の「設計ルール」に違反し得る。このようなルールは、概して、印刷されたフィーチャがそのプロセス要求に適合することを確実にするためにフィーチャ設計を制限する手段として確立される。何れにしても、設計ルール外での作業によって、ＤＢＦターゲットに対するプロセスの性能をシミュレートすることが困難になり、結果として、最適なターゲット設計と焦点測定の較正がトライ・アンド・エラーの問題となる。設計ルールに適合する要求は、ＥＵＶリソグラフィだけでなく、ＤＵＶリソグラフィでのＤＢＦターゲットにも当てはまる。

[0060] 図４は、本開示によるリソグラフィ装置の焦点性能を測定する方法の原理を図示している。開示の方法では、リソグラフィ装置は、少なくとも１つの焦点計測パターンＴを基板Ｗに印刷するために使用される。印刷された焦点計測パターンＴは、少なくとも１方向に周期的であるフィーチャのアレイを含む。この例の目的のために、焦点計測パターンＴは、リソグラフィ装置のスキャン方向に対応する、Ｙ方向に周期的である。説明したタイプのリソグラフィ装置では、照明の方向は、Ｙ−Ｚ平面内において、斜角をなす。この斜めの照明に起因して、焦点計測パターンＴは、結像プロセスで非対称性を利用するために、このＹ方向において周期的になる。例えば、上で説明したタイプの検査装置を使用して、印刷された焦点計測パターンにおける非対称性を測定することによって、焦点性能の測定値を導出することができる。

[0061] パターニングデバイスＭＡは、１つ又は複数のデバイスパターン及び１つ又は複数の計測パターンのフィーチャを画定するための反射部分及び非反射部分を備える。本開示で対象とする１つのタイプの計測パターンとして、基板Ｗ上に形成される焦点計測パターンＴは、反射型パターニングデバイスＭＡ上に形成された対応するパターンＴ’’によって画定される。レチクルの一部の拡大詳細図が４０２において示されている。このパターンを基板Ｗ上のレジスト層に転写する印刷動作は、斜角θで入射するＥＵＶ放射４０４をレチクルに照射することによって図１のリソグラフィ装置において実行され、この斜角θは、例えば、５°〜１０°の範囲内であってもよい。計測ターゲットパターン（及び基板への印刷が望ましい全ての製品フィーチャ）の情報を伝える反射放射４０６は、投影システムＰＳに入射する。レチクルのベースは、リソグラフィ装置で使用される放射の波長を反射するようになされた、典型的には多層構造である、反射構造４０８である。ＥＵＶ放射は、典型的には、２０ナノメートルよりも短い。例えば、約１３．５の波長が、スズプラズマ放射源に基づく、本実施態様で使用される。

[0062] 反射構造４０８の上には、放射吸収構造４１０が設けられ、この放射吸収構造４１０は、ＥＵＶ吸収材料の層と、任意選択的に保護キャップ層とを備える。構造４１０は、基板上のレジスト材料への印刷が望まれるパターンに従って、反射部分４１２、４１４及び非反射部分４１６を残すように選択的に除去される。使用されるレジスト材料のタイプに応じて、現像されたパターンは、反射部分（ネガ型レジスト）又は非反射部分（ポジ型レジスト）に対応するレジストフィーチャを有し得る。本説明では、別段の明示がない限り、ポジ型レジストプロセスについて考察する。当業者であれば、本開示の教示を何れのタイプのプロセスにも容易に適用することができる。

[0063] 焦点計測パターンＴは、周期性の方向に長さＬを有する格子パターンを含む。この例における周期性の方向は、述べたように、Ｙ方向である。構造の周期Ｐには印が付けられ、繰り返し単位４２０の１つを含むパターンの拡大部分が示されている。この例における各繰り返し単位は、１つ又は複数の第一フィーチャ４２２及び１つ又は複数の第二フィーチャ４２４の群を含む。この例における第一フィーチャ４２２の各グループは、レチクル部分４０２上の狭い反射部分４１２によって画定される細いバー構造を備える。当業者であれば、典型的なリソグラフィ装置の投影システムＰＳが、パターニングデバイスＭＡから基板Ｗにパターンを印刷するときに、所定の縮小率を適用することを理解するであろう。よって、以下の例で与えられるフィーチャの寸法は、基板に印刷されるフィーチャのサイズを指さすものと理解され、また、レチクル４０２などのパターニングデバイス上の対応するフィーチャのサイズは、物理的に数倍大きくてもよい。この倍率は、以下の説明では当然のことと見なされるべきであり、再度言及することはしない。同様に、文脈上別段の要求がない限り、計測パターンＴのフィーチャの寸法は、パターンがパターニングデバイスからレジストに完全に転写された場合であるように述べられる。認識されるように、焦点計測方法のベースは、ゼロでない焦点誤差が存在する場合に、フィーチャが完全に印刷されないことである。

[0064] 印刷ステップで使用される放射（例えばＥＵＶ放射）の波長、図３の検査装置において非対称性を測定するために典型的に使用される放射の波長よりもはるかに短い。ＥＵＶ放射は、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内の放射として規定されてもよく、その一方で、印刷ステップで使用される放射の波長は、例えば、２０ナノメートル未満であってもよい。いくつかの実施形態における検査装置は、２００〜２０００ｎｍの範囲内の１つ又は複数の波長における可視光放射又は赤外線放射を使用してもよい。そのような場合に、印刷ステップで使用される放射の波長は、非対称性の測定に使用される放射の波長よりも１０倍以上短くてもよい。他の例では、測定放射の波長は、２００ｎｍよりも短くてもよく、例えば１５０〜４００ｎｍ又は更には１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であってもよい。

[0065] どちらの放射波長がパターンの印刷及びパターンの測定に使用されたとしても、焦点計測パターンは、これらの条件に適合するようになされたある範囲の特性を備えたフィーチャを含む。第一フィーチャ４２２は、製品パターンの一部として印刷される最小フィーチャと同様の寸法を有するように設計される。これがそうでない場合、焦点計測パターンＴを使用して測定される焦点性能は、対象とする実際の製品フィーチャにおける焦点性能を正確に表さない可能性がある。

[0066] その一方で、検査装置で使用されるより長い波長を考慮すると（より短い波長を使用する検査装置が適用され得るという事実を考慮に入れても）、これらの個々の第一フィーチャは、小さすぎて、検査装置によって直接的に解像することができない。検査装置の波長に相当する全体周期Ｐを有する格子パターンに第一フィーチャのグループを配置することによって、パターンの全体としての回折スペクトルが検査装置において解像可能となり、より小さなフィーチャの特性を推測することができる。格子パターンの周期Ｐは、例えば、３５０ｎｍ又は４５０ｎｍ又は６００ｎｍであってもよい。格子パターンの全長Ｌは、例えば、５μｍであってもよい。このようなサイズによって、パターンがデバイス領域内に含まれるが、図３の検査装置の暗視野結像分岐を使用して依然として解像されることが可能となる。（測定が瞳結像分岐を使用して行われる場合、典型的には、例えば、照明スポットＳを完全に格子内に配置できるような３０μｍ又は４０μｍのＬを有する、より大きなターゲットが必要とされる）。フィーチャと格子との相対的サイズ、及び各格子におけるフィーチャの数は、ここでは図の何れにも原寸に比例して示されるようには意図されていない。

本開示の第一態様による例
[0067] 図５は、使用され得る種々の焦点計測パターンを図示しており、当然ながら、冒頭で述べた本発明の第一態様を参照しながら本明細書に開示した原理に基づいて、他の例も想定することができる。例の全てにおいて、周期Ｐの繰り返し単位を含む、パターンの小さなセクションのみが示されている。

[0068] 図５（ａ）は、図４で例として使用されるパターンと同じ焦点計測パターンの小部分を分離して示している。このパターンの繰り返し単位は、周期性の方向に互いに離間して配置された、１つの第一フィーチャ４２２及び１つの第二フィーチャ４２４を備える。この例における周期性の方向は、パターニングデバイス及び基板のＸ方向であってもよい。各第一フィーチャ４２２は、印刷ステップの限界解像度に近いがそれ以上である最小寸法ｗ１を各々が有する、バー又は他のフィーチャを含む。この値ｗ１は、例えば、周期性の方向において５０ナノメートル未満であってもよい。値ｗ１は、リソグラフィプロセスを使用して、同じか又は別の基板に印刷される製品パターンにおける最小フィーチャのクリティカルディメンジョンＣＤと同様か、又はそれよりも若干小さくてもよい。一例では、これらのフィーチャの線幅は、２２ｎｍであってもよい。他の例では、これらのフィーチャの線幅は、１５ｎｍ〜５０ｎｍ、又は２０ｎｍ〜４５ｎｍの範囲内であってもよい。その一方で、周期性の方向における各第二フィーチャ４２４の最大寸法ｗ２は、上記限界解像度よりもはるかに大きい。例えば、第二フィーチャの最大寸法ｗ２は、第一フィーチャの最小寸法ｗ１の２倍以上であってもよく、３又は４倍よりも大きくてもよい。また、この例では、最大寸法ｗ２が周期性の方向における第二フィーチャの最小寸法であることに留意されたい。これが当てはまらない他の実施形態も例示する。

[0069] 各第一フィーチャ４２２とその最も近傍の隣接する第二フィーチャ４２４との間の空間は、寸法ｗ１’を有し、また、印刷ステップの限界解像度に近いがそれ以上である。この空間は、第一フィーチャ４２２の寸法ｗ１と等しいか又は僅かに異なってもよい。（この文脈における「僅かに異なる」は、２分の１〜２倍の比率を含むものと解釈される。）各第一フィーチャ４２２とその次に最も近傍の隣接する第二フィーチャ４２４との間の、第二空間は、寸法ｗ２’を有し、且つ第二フィーチャ４２４自体の寸法ｗ２と同様である。その結果、薄い第一フィーチャとより厚い第二フィーチャとを含むパターンＴがポジ型形状とネガ型形状の両方で効果的に存在することが分かるであろう。これらの寸法ｗ１、ｗ１’をはるかに大きな周期Ｐと合わせると、寸法ｗ２及びｗ２’が第一フィーチャ４２２の最小寸法ｗ１よりもはるかに大きくなり、その結果、印刷ステップの限界解像度よりもはるかに大きくなることが認識されるであろう。寸法ｗ２及びｗ２’は各々、例えば、寸法ｗ１の４倍超、５倍、６倍、８倍又は１０倍超であってもよい。

[0070] 焦点計測パターンのいくつかのパラメータは、最適な焦点計測パターンの設計プロセスの一部として調整することができる。最適な焦点計測は、特にリソグラフィ装置の動作パラメータが各層に対してカスタマイズされ得る場合に、製品の各層及び各プロセスによって異なってもよい。寸法ｗ１及びｗ１’は、図示のように、互いに等しくなるように又は僅かに等しくならないように選択されてもよい。例えば、第一空間寸法ｗ１’は、第一フィーチャ寸法ｗ１の２分の１〜２倍であってもよい。同様に、第二空間最大寸法ｗ２’は、第二フィーチャ最大寸法ｗ２の２分の１〜２倍であってもよい。設計パラメータは、任意の好適な形式で表現されてもよい。先程与えられた比率などの比率は、フィーチャの相対寸法を表現するのに好都合であり得、その一方で、絶対寸法は、直接表現され得るか、又は規定の限界解像度に対する、及び／又は周期Ｐに対する比率によって表現され得る。当然ながら、この例における寸法ｗ１、ｗ１’、ｗ２、ｗ２’の合計は、周期Ｐと等しくなければならない。

[0071] 図示の例では、４５０又は６００ｎｍの周期Ｐ及び第一フィーチャの２２ｎｍ程度の線幅ｗ１に対して、第二フィーチャ及び第二空間ｗ２及びｗ２’の最大寸法は各々、１００ｎｍ超、又は２００ｎｍ超若しくは２５０ｎｍ超であってもよい。一般的に言えば、結像技術の当業者であれば、フィーチャ間の空間がフィーチャ自体の５又は６倍の寸法である場合、フィーチャが互いに効果的に隔離されると考えるであろう。したがって、この例では、各第一フィーチャは、その隣接する第二フィーチャの１つに近接するが、他の隣接する第二フィーチャから隔離される。

[0072] 本発明者らは、図３の検査装置などのスキャトロメータの回折に基づく非対称性測定機能を使用して、適切な設計によって、図５（ａ）に示す形態のターゲット格子から焦点性能測定値を得ることができることを見出した。この非対称性は、検査装置の瞳結像分岐（センサ１９）を使用して、又は暗視野結像分岐（センサ２３）を使用して非常に簡単に測定することができる。再構成又は焦点ドーズモデリングなどの、他の測定技術と比較して、非常に簡単な信号処理が必要となる。ある特定の実施形態では、以下により詳細に解説するように、焦点計測ターゲットパターンは、このタイプの相補的な１対の格子を備え得る。これらの相補的な格子について測定された非対称性を組み合わせることによって、焦点誤差の符号と大きさの両方の測定が可能となる。

[0073] このタイプのパターンは、反射型パターニングデバイスＭＡを使用するＥＵＶリソグラフィプロセス、又は従来の透過プロセスのための焦点性能を測定するために使用されてもよい。ＥＵＶリソグラフィプロセスなどの、非対称照明を用いたリソグラフィプロセスの場合、追加の焦点依存非対称効果が期待され得る。これらの効果の１つは、薄いフィーチャ４２２の位置が、非対称照明の下で、分厚いフィーチャ４２４の位置に対してシフトすることである。これは、適切な設計によって焦点信号を強めることができる、非対称の追加のコンポーネントに寄与する。

[0074] 図５（ｂ）は、周期的アレイにおける各第二フィーチャが、印刷ステップの限界解像度に近いがそれ以上の最小寸法を上記周期性の方向を横断する方向に有するサブフィーチャ４２６を更に含むという点で、図５（ａ）の焦点計測パターンとは異なる焦点計測パターンの別の例を提示している。この例におけるサブフィーチャは、第一フィーチャの本体４２８から非対称に突出する線である。これらの突出する線又はフィンガの長さは、ｗ３と符号が付されている。各第二フィーチャ４２４の本体４２８は、周期性の方向に第二フィーチャの最小寸法ｗ４を画定する。よって、この表記では、第二フィーチャ４２４の最大寸法ｗ２は、ｗ３＋ｗ４と等しい。横方向におけるサブフィーチャの最小寸法は、ｗ５と符号が付されている。

[0075] 図５（ａ）のように、図５（ｂ）の例は、ポジ（白地に黒）型とネガ（黒地に白）型の両方で同時に確認することができる。図面には、ネガ型の寸法ｗ１’、ｗ２’、ｗ３’、ｗ４’、ｗ５’が記されている。寸法ｗ１、ｗ１’、ｗ３、ｗ４は合計すると１つの周期Ｐになることが分かるであろう。寸法ｗ５及びｗ５’は、合計すると横方向における１つの周期Ｐｔになる。選択された設計パラメータに応じて、ポジ型及びネガ型の寸法は、同一（但し、鏡像において）か又は異なってもよい。図５（ａ）の例と比較すると、図５（ｂ）の例は、焦点に対する感度を最適化し且つ他の効果に対する感度を低減するために変化させることができる多数のパラメータを有する。サブフィーチャ４２６の最小寸法は、第一フィーチャの最小寸法と同じ又は異なってもよい。

[0076] 図６は、先程説明した方式で設計パラメータのいくつかを変化させた結果を図示している。図６（ａ）では、寸法は、図５（ｂ）の寸法と同じである。図６（ｂ）では、第二フィーチャの本体４２８によって画定された最小寸法ｗ４は、図５（ｂ）と比較して増加しており、その一方で、寸法ｗ３は減少している。第二フィーチャの最大寸法ｗ２及び第一フィーチャからの第二フィーチャの間隔は、同じであるように維持されている。ネガ（黒地に白）型のパターンにおける第二フィーチャの最小寸法ｗ４’などの、他のパラメータは、変更されていない。図６（ｃ）では、寸法は、図６（ｂ）の変更の方法とは逆の方法で変更される。第二フィーチャの本体４２８によって画定された最小寸法ｗ４は、（ａ）の最小寸法ｗ４と同じであるように維持されている。サブフィーチャ４２６の長さ（寸法ｗ３）が低減されており、その結果、周期性の方向における第二フィーチャ４２４の最大寸法ｗ２が低減され、且つ一方側における第一フィーチャからの第二フィーチャの間隔ｗ４’が、図５（ｂ）と比較して増加している。ネガ（黒地に白）型のパターンにおける第二フィーチャの最小寸法が、この場合は、増加している。

[0077] 図６の例で変化させないパラメータの何れかを変化させることができる。例えば、横周期Ｐｔを変化させることができ、且つ「フィンガ」寸法の比率ｗ５：ｗ５’もそれぞれ変化させることができる。予想され得るように、横方向における第一フィーチャのアレイの周期Ｐｔは、全体として焦点計測パターンの周期性を指す、周期性の方向における周期Ｐよりもはるかに小さくなる。

[0078] 対象とする別の設計パラメータは、隣接する第二フィーチャ間の第一フィーチャの位置決めの均一性である。例えば、白地に黒のパターンでは、状況ｗ１’＝ｗ４’は、隣接する第二フィーチャ間のちょうど中間にある各第一フィーチャの位置決めを表す。黒地に白のパターンでは、状況ｗ１＝ｗ４は、隣接する第二フィーチャ間のちょうど中間にある各第一フィーチャの位置決めを表す。いくつかの実施形態は、それゆえ、各第一フィーチャの両側の空間が概ね同様となる、例えば、一方の空間が他方の空間の２分１〜２倍、又は３分の２〜１．５倍となるように、設計ルールによって規定されてもよい。

[0079] 各変形例が別の変形例よりも良好に機能するか又はうまく機能しない状況はプロセスに依存し、それゆえ、シミュレーション及び／又は実験を用いて設計が最適化される。図６のこれらの変形例（ｂ）又は（ｃ）の一方は、（現像されたレジストが、白地に黒のパターンで放射に露光された場所に残ると見なす）ネガ型現像プロセスに好適であり得るが、その一方で、他方は、ポジ型現像プロセス（現像されたレジストが、白地に黒のパターンに対応して、露光されていない場所に残る）により好適である。

[0080] 図５に戻ると、変形例（ｃ）は、周期的アレイにおける各第一フィーチャ４２２が、周期性の方向を横断する方向に最小寸法ｗ１を有するという点で、図５（ａ）及び（ｂ）の変形例とは異なる。各第一フィーチャの最小寸法ｗ１は、依然として印刷ステップの限界解像度に近いがそれ以上である。（図５（ａ）〜（ｃ）の寸法が原寸に比例したものではないことが理解されるであろう。）この例における各第一フィーチャは、周期性の方向における長さｗ３が最小寸法よりもかなり長いバーを含むが、これは可能な構成の１つにすぎない。横方向における第一フィーチャ間の空間ｗ１’’もまた、印刷ステップの解像度に相当する。空間ｗ１’’は、第一フィーチャ自体の最小寸法ｗ１と同じか又は異なってもよく、且つ各第一フィーチャとその最も近傍の第二フィーチャとの間の空間ｗ１’に対して同じか又は異なってもよい。

[0081] リソグラフィ投影システムに応じて、また、選択された照明モードに応じて、例えば、ある方向における印刷ステップの限界解像度は、別の方向における限界解像度と異なってもよい。この相違は、存在する場合、異なるパラメータの設定、及び特許請求の範囲の文言の解釈の際に考慮することができる。例えば、具体的にはある方向の解像度を他の方向よりも優先的に高めるために、双極照明モードが選択されることもある。

[0082] 第二フィーチャ４２４の寸法及び第一フィーチャと第二フィーチャとの間の間隔もまた、図５（ａ）及び（ｂ）の例と同じ原理に従って定義し設定できる設計のパラメータである。パラメータは、便宜上、絶対値と相対値とを組み合わせて設計することができる。第一フィーチャの最小寸法ｗ１は、例えば、５０ナノメートル未満であってもよい。最小寸法ｗ１は、リソグラフィプロセスによってこの基板又は別の基板上に形成される製品パターン文字における最小フィーチャのクリティカルディメンジョンＣＤと同様か、又はそれよりも若干小さくてもよい。一例では、これらのフィーチャの線幅は、２２ｎｍであってもよい。他の例では、これらのフィーチャの線幅は、１５ｎｍ〜５０ｎｍ、又は２０ｎｍ〜４５ｎｍの範囲内であってもよい。その一方で、周期性の方向における各第二フィーチャ４２４の最大寸法ｗ２は、上記限界解像度よりもはるかに大きい。例えば、第二フィーチャの最大寸法ｗ２は、第一フィーチャの最小寸法ｗ１の２倍以上であってもよく、３又は４倍よりも大きくてもよい。

[0083] 寸法ｗ１、ｗ１’及びｗ１’’は、図示のように、互いに等しくなるように又は僅かに等しくならないように選択されてもよい。例えば、空間寸法ｗ１’及びｗ１’’は各々、第一フィーチャ寸法ｗ１の２分の１〜２倍であってもよい。設計パラメータは、任意の好適な形式で表現されてもよい。先程与えられた比率などの比率は、フィーチャの相対寸法を表現するのに好都合であり得、その一方で、絶対寸法は、直接表現され得るか、又は、規定の限界解像度に対する、及び／又は周期Ｐに対する、及び／又は横周期Ｐｔに対する比率によって表現され得る。当然ながら、この例における寸法ｗ１’、ｗ２、ｗ３及びｗ４の合計は、周期Ｐと等しくなければならない。同様に、寸法ｗ１’及び寸法ｗ１’’の合計は、横周期Ｐｔと等しくなければならない。

[0084] この例における焦点計測パターンのネガ型（黒地に白）形状は、焦点計測パターンのポジ型（白地に黒）の対応部分と同じ形状を有さないことが分かるであろう。しかしながら、当然ながら、所望であれば、図示のパターンのネガ型の対応部分を作ることができる。

[0085] 図５（ｄ）は別の変形例を示している。図５（ｄ）は、図５（ｃ）の例と特徴が類似しているが、第一フィーチャは、例えばＴ字形、十字形、及び／又はＬ字形などの２次元特性を有する。第一フィーチャの設計は、例えば、リソグラフィプロセスによって生成すべき実際の製品フィーチャに基づくことができる。

[0086] 上記焦点計測ターゲットパターンを含むターゲットは（プロセス用に適切に設計された場合に）焦点測定値を生み出し得るが、焦点に加えて、非常に様々な収差を導入できるので、ターゲットの焦点測定値が不確実性の影響を受けることも予想される。よって、複数の差動測定が２つ以上の焦点計測パターンに対して行われる測定方法の実施形態も開示されている。これらは、設計に鏡面非対称性を有する、相補的な対で、及び／又は鏡面対称性以外の設計差を有する対で提供されてもよい。

[0087] 図７は、焦点の改善された測定値を得るために併用できる２つの相補的な焦点計測パターンを図示している。純粋に例として、図５（ｂ）のパターンは、図７（ａ）で分かるように、この相補的な１対に対するベースとして選択されている。図７（ｂ）に見られる対の他のパターンは鏡像である。

[0088] 図８は、複合焦点計測ターゲットＴを形成する、基板Ｗ上に並べた２つ以上の相補的なパターンの印刷を示している。この特定の例では、２つの相補的な対ＴＮａ／ＴＭａ及びＴＮｂ／ＴＭｂで配置された、４つの焦点計測パターンが存在する。相補的な各対では、（右側に印刷される）第一パターンはＴＮ（「標準」に対するＮを使用）と符号が付され、その一方で、第二パターンは左側に印刷され、ＴＭ（「ミラー」に対するＭを使用）と符号が付される。符号は任意であるが、その効果は、印刷された焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイ及び第二周期的アレイを含み、フィーチャの各周期的アレイが個々の焦点計測パターンを形成することであることが理解されるであろう。そして、プログラムされた非対称性が各周期的アレイにあり、相補的な１対を形成するように、第二周期的アレイの非対称性が第一周期的アレイの非対称性とは正反対である。改善された焦点測定値を得ることは、第一及び第二周期的アレイの各々の非対称性を測定することと、周期的アレイ（ＴＮ、ＴＭ）について測定された非対称性を組み合わせることによって焦点性能の測度を決定することとを含む。

[0089] 設計において正反対の非対称性を有するターゲットを使用して測定による結果を組み合わせることによって、焦点測定は、投影システム又は計測システムで生じる非対称性に対する感度を低くすることができ、さもなければ、非対称性が焦点誤差と間違われる可能性がある。このようにして相補的な１対のパターンを使用して判別できる特定のタイプの不完全性は、コマ収差及び投影非対称性である。例えば、コマ収差は、像の焦点がずれている場合、特定の方向に非対称性を導入すると予想され得る。対照的に、焦点誤差によって生じる非対称性は、「鏡映された」パターンでは「標準」パターンと比較して正反対となる。その両方からの非対称性測定値を組み合わせることによって、実際の焦点誤差のより正確な測定が可能となる。

[0090] 追加的に、この例では、接尾辞「ａ」及び「ｂ」で識別される、相補的な２対のターゲットが提供される。これらの対の間で、焦点計測パターンの設計パラメータを変化させる。最初の違いとして、対ＴＮａ／ＴＭａの周期Ｐａが対ＴＮｂ／ＴＭｂの周期Ｐｂよりも長く、且つ「フィンガ」の長さが短縮されている。他の実施形態では、異なるパラメータを変化させることができ、且つ周期は、同じか又は異なるものとすることができる。異なるパターン設計を提供する代わりに、又は異なるパターン設計を提供することに加えて、異なる取り込み条件を使用して、より多様な信号を得ることもできる。例えば、放射の異なる波長及び／又は偏光を使用して、回折信号を得ることができる。

[0091] それゆえ、図８に図示するように、複合焦点計測ターゲットＴは、相補的な１対又は複数対の焦点計測パターンＴＮ及びＴＭが同じステップで印刷されることによって形成することができる。図示のように、これらの個々のパターンは、図３の検査装置の暗視野結像モードにおいて放射スポットＳを使用して同時に結像されてもよい。換言すれば、これらの焦点計測パターンの両方における非対称性の測定は、装置によって収集された＋１及び−１次回折放射を使用して第一像及び第二像を取得することによって行うことができる。そのような像の１つが図９に示されている。暗い矩形は、例えば、図３の装置内のセンサ２３に記録される暗視野像を表す。円Ｓ’は、検出器上に結像された、放射スポットＳの領域を表す。明るい矩形ＴＮａ’、ＴＮｂ’、ＴＭａ’及びＴＭｂ’は、それぞれ対応する焦点計測パターンＴＮａ、ＴＮｂ、ＴＭａ及びＴＭｂの像を表す。各ターゲットからの１つの回折次数の強度は、例えば、明るい矩形の各々の中の対象領域ＲＯＩを画定し、ピクセル値を平均することによって測定することができる。これを反対の回折次数で繰り返すことによって、非対称性の計算が可能となる。図３に示すプリズム２１ｂを使用した代替的な測定方法では、両方のパターンの両方の像を同時に効率的に取り込むことができる。

[0092] 図７〜図９に図示する原理は、図５及び図６に図示するパターンの何れかに適用することができる。

[0093] 更に他の実施形態では、各焦点計測パターンの非対称性は、例えば、図３の検査装置の瞳結像分岐、又はより一般的な角度分解スキャトロメータを使用して、別々に測定されてもよい。１つのパターンの反対の回折次数は、瞳像の相補的領域に位置するが、パターンを１つだけ一度に測定することができる。

[0094] 図１０は、例示的な実施形態によるリソグラフィプロセスの焦点性能を測定するための方法のステップのフローチャートである。方法は、上で説明し且つ図面に図示する例示の焦点計測パターンの何れかを使用して実行することができる。ステップは、以下の通りであり、その後、より詳細に説明する。
１０００ 計測ターゲットを備えた製品設計又は計測ウェーハ設計を画定して好適なパターニングデバイス（レチクル）のセットを準備することによって始まる。生産前に、既知の焦点／露光変化で露光を行い、これらを測定して１つ又は複数の較正曲線を得る（これは、設計ステップと露光ステップと測定ステップの繰り返しループを含み得る）。
１０１０ １つ又は複数の焦点計測パターンを製品パターンと一緒に基板に印刷する。
１０２０ 好適な検査装置を使用して各焦点計測パターンの回折スペクトルの一部分の強度を測定する（例えば、＋１次数は、回折スペクトルの好適な部分である）。
１０３０ 検査装置を使用して各焦点計測パターンの回折スペクトルの反対部分の強度（例えば、−１次）を測定する。
１０４０ 反対の回折次数の強度を比較することによって、１つ又は複数の焦点計測パターンの非対称性の測定値を計算する。
１０５０ ステップ１０００で記憶された較正曲線及び／又はＳＥＭなどの他の測定値と共に、非対称性測定値を使用して、焦点計測パターンを印刷する際の焦点誤差を計算する。
１０６０ 後続の基板での露光のための焦点設定において導出された焦点測定値を使用する。
１０７０ 終了するか又は繰り返す。

[0095] 既に解説したように、ステップ１０２０及びステップ１０３０は、焦点計測パターンの反対の回折次数を１回の取得で得ることができるように単一のステップとして実行されてもよい。加えて、２つ以上のパターン、例えば、図８に示す相補的な１対又は複数対のパターンが測定される場合、これらの２つ以上のパターンの反対の回折次数は、対応する数の非対称性測定値を得るために、１回の像取得によって測定されてもよい。

[0096] 測定ステップは、専用の検査装置としての、スキャトロメータによって行われるように示されているが、検査装置は、独立型装置であってもよく、又はリソセルに一体化されてもよい。その上、例えば、リソグラフィ装置に設けられたアライメントセンサと共に好適なターゲットを使用して、専用の計測装置なしに非対称性測定を行うことができる。計算ステップ１０４０及び１０５０は全て、検査装置のプロセッサで実行できるか、又はリソグラフィ装置のモニタリング及び制御に関連する異なるプロセッサで実行されてもよい。各ステップは、プログラムされたプロセッサによって実行されてもよく、且つ開示する技術の利点は、焦点測定方法を実行するためにハードウェアの変更なしに検査装置を修正できることである。

本開示の第二態様による例
[0097] 図１１は、使用され得る焦点計測パターンの２つの更なる例を図示しており、当然ながら、本明細書に開示する発明の第二態様の原理に基づいて、他の例も想定することができる。これらの例では、焦点計測パターンは、少なくとも１方向に周期的である対のフィーチャ１１２２、１１２４のアレイを含む。周期Ｐの繰り返し単位を含む、パターンの小さなセクションのみが示されている。図５（ａ）の例は、周期毎に１対のフィーチャ１１２２、１１２４のみを含む。ある特定の寸法に符号を付すことができるように、１対のフィーチャの一部の拡大視が差し込み詳細図で示されている。寸法は、周期性の方向に測定される。周期性の方向における各フィーチャの最小寸法Ｌ１、Ｌ２は、完全に合焦されたときに、印刷ステップの限界解像度に近いがそれ以上である。図示の例では、各対内のフィーチャの寸法Ｌ１、Ｌ２及び各対内のフィーチャ間の間隔ｄの寸法は全て、同程度の大きさである。１対内のフィーチャ１１２２、１１２４の寸法Ｌ１及びＬ２は、差し込み詳細図に示すように、いくつかの実施形態では、等しくてもよく、又は等しくなくてもよい。各対内の第一フィーチャ間の間隔ｄの寸法は、例えば、各対内のフィーチャ１１２２、１１２４の平均寸法の１〜１．５倍、又は１〜２倍であってもよい。各対内の第一フィーチャ間の間隔ｄの寸法は、例えば、各対内のフィーチャの最小寸法の１〜１．５倍、又は１〜２倍であってもよい。周期性の方向における対のフィーチャ間の間隔Ｄは、各フィーチャの最小寸法と１対内のフィーチャ間の間隔ｄの両方よりもはるかに大きい。

[0098] 再び図４を参照すると、図４に示すパターンの代わりに、このパターンを実現するためにレチクルの反射部分及び非反射部分をどのように設計できるかが容易に認識されるであろう。いくつかの実施形態では、フィーチャ１１２２、１１２４であるバーは、概して反射性背景内で、レチクル上の狭い非反射部分によって画定され、それに対して、他の実施形態では、第一フィーチャ１１２２、１１２４は、概して非反射性背景内で反射バーによって画定されてもよい。どちらの場合でも、ポジ型レジスト又はネガ型レジストの選択は、これらの第一フィーチャが、現像された焦点計測パターンの残りのレジストとして表されるかどうか、又は第一フィーチャが、レジストがないこととして表されるかどうかを決定する。本開示の原理は、これらの全ての変形形態において同じである。

[0099] 図１１（ｂ）は、多くの対のフィーチャ１１２２、１１２４が焦点計測パターンの各周期Ｐ内に提供されることを除き、図１１（ａ）のパターンと実質的に同じパターンを図示している。つまり、この例における焦点計測パターンは、対のフィーチャのグループの周期的アレイを含む。図面は、原寸に比例したものではない。この例での各グループにおける対の数は３であるが、対の数は、周期Ｐ内に収まる任意の数とすることができ、且つ以下の制約を受ける。対の数を増加させることの効果は、図１１（ａ）に示す単一対のパターンと比較して、パターンから得られる回折信号を簡単に増幅させることである。さもなければ、両方のパターンの機能は同じである。周期性の方向における焦点計測パターン内の対のフィーチャの隣接するグループ間の間隔Ｄｌは、各フィーチャ１１２２、１１２４の寸法Ｌ１、Ｌ２よりもはるかに大きく、且つ１対内のフィーチャ間の間隔ｄよりもはるかに大きい。追加的に、対のグループ間の間隔Ｄ２は、グループ内の対間の間隔Ｄ１よりもはるかに大きい。設計ルールのより多くの例を以下に提示する。

[00100] 以下に説明するように、図示したタイプのパターンは、様々な方法によって焦点依存非対称性を有するように印刷することができる。これらの方法のいくつかは、反射型（例えば、ＥＵＶ）投影システムにのみ適用可能であり、その一方で、他の方法は、より多くの従来の投影システムに適用され得る。例えば、１対内のフィーチャ１１２２及び１１２４の寸法Ｌ１及びＬ２は、等しくてもよく、又は等しくなくてもよい。寸法の等しくない例が図１１（ａ）の差し込み詳細図に示されている。同じ選択肢が図１１（ｂ）のパターンに適用される。１対内の寸法が等しくない場合、これによって、例えば図３の検査装置を用いて測定できる非対称性が自動的に導入される。寸法の好適な選択によって、単調な方式で非対称性を焦点に依存させることができ、非対称性測定値が焦点誤差を測定する手段となることを可能にする。

[00101] とはいえ、１対内の寸法が等しい場合には、焦点依存非対称性を印刷ステップの特性によって導入することができる。図４に図示する非対称照明及びレクチルにおける３次元効果を伴うＥＵＶリソグラフィ装置の場合、非対称性は、結像ステップの固有の特性によって導入することができる。加えて、他のタイプの投影システムでは、レクチル特性、照明特性、及びレジスト処理などの、投影システム及び／又はプロセスステップのパラメータの意図的操作によって非対称性を導入することができる。それゆえ、一例では、非対称レクチルフィーチャが提供されてもよい。別の例では、非対称照明モードが使用されてもよい。このことは、原則として、本明細書で述べるターゲットの全てに当てはまる。

[00102] 図１２は、各対のフィーチャ内のフィーチャの寸法が公称上等しい（つまり、レチクル上で等しい）が、非対称性が性質によって導入される、このタイプの方法を図示している。非垂直照明４０４の陰影効果と組み合わせて、レチクル４０２の３次元的性質を考慮すると、リソグラフィ装置１００の投影システムＰＳは、焦点に依存する方式で焦点計測パターンの第一フィーチャを印刷する。図１２（ａ）は、投影システムによってレジストの近傍に形成された「空間像」の形態を概略的に図示している。縦軸は、放射感応性レジストコーティングが塗布された基板表面付近のＺ方向における焦点誤差ＦＥを表す。横軸は、格子パターンＴの周期性の方向でもある、Ｙ方向を表す。単一の２本バーフィーチャの空間像１２０２が示されているが、このパターンは印刷された格子の領域にわたって繰り返されることが理解される。空間像は、図面では薄い網掛けで表される、より高強度の領域を有する。基板Ｗの露光中の十分な時間にわたって強度がある特定の閾値を超える場合、レジストは、十分に反応して、印刷されるパターンのフィーチャを画定する。ポジ型現像（ＰＴＤ）プロセスでは、この閾値を超えるレジストの部分が現像中に除去される。ネガ型現像（ＮＴＤ）プロセスでは、この閾値を超えるレジストの部分が現像後に残る。

[00103] 結像の実施において周知であるように、印刷されたパターンは、ゼロ焦点誤差によって表される、焦点面内に最も良好に画定される。焦点面の上方及び下方では、空間像の強度はより小さい。しかしながら、ＥＵＶリソグラフィ装置の反射光学系を使用する結像の３次元的性質に起因して、空間像は、最良の焦点面の上下で弱くなるだけでなく、投影システムの異なる収差によって様々な形で歪められる。

[00104] 図１２（ａ）に明確に図示する、最初の注意すべき点は、１対のフィーチャが空間像にかなり等しくない形状を有するので、各々が所与の焦点誤差に対して異なるように反応することである。左側のフィーチャの強度は、最初に負の焦点誤差ＦＥ−で増加し、その後、焦点誤差が極めて大きくなると減少し始める。逆に、右側のフィーチャの空間像の強度は、最初に正の焦点誤差ＦＥ＋で増加する。レジスト材料に印刷されたフィーチャのサイズにおけるこの影響は、代表的な３つの焦点レベル（０、ＦＥ−、ＦＥ＋）において黒く塗りつぶされたバーで表されている。負の小さな焦点誤差ＦＥ−については、左側のフィーチャの幅が右側のフィーチャの幅に比べて大きい。ゼロ焦点誤差では、幅が等しい（レクチル上において幅が等しく且つ他の全てのものが等しいと見なす）。正の小さな焦点誤差ＦＥ＋では、右側のフィーチャの幅が左側のフィーチャの幅よりも大きい。

[00105] 図１３は、図１２を参照しながら現在説明している方法で使用される焦点計測パターンの例を示している。図１３（ａ）は、フィーチャ１１２２及び１１２４の対のうちの２つの拡大断面詳細図と共に、図１１（ｂ）と同様のパターンを示している。寸法Ｌ１、Ｌ２、ｄ、Ｄ１、Ｄ２は全て、図１１（ｂ）と同じ意味で印が付けられている。この例では、（ゼロ焦点誤差では）フィーチャ１１２２及び１１２４が等しい幅で印刷され、その結果、Ｌ１＝Ｌ２になると考えられる。図１３（ｂ）に見られるように、対のフィーチャのグループを含む焦点計測パターンは、焦点計測ターゲットＴとして基板Ｗ上に形成される。このターゲットの回折スペクトルの非対称性は、例えば図３の検査装置において放射のスポットＳを使用して測定することができる。

[00106] 図１２（ｂ）は、リソグラフィ装置１００を使用して印刷されたときに、図１２（ａ）に図示する空間像の形態が、焦点計測パターンの非対称性における有用で単調な応答曲線１２３０をどのように生じさせるかを図示している。横軸には焦点誤差ＦＥがプロットされている。縦軸には、焦点計測パターンの左側のフィーチャと右側のフィーチャとの間のクリティカルディメンジョン（ＣＤ）における差ΔＣＤ_ＬＲがプロットされている。この場合もまた、この例では、焦点計測パターンは、等しい設計寸法（Ｌ１＝Ｌ２）を有するフィーチャ１１２２及び１１２４の対を含むと考えられる。印刷されたパターンにおいて実現される実際の寸法が等しくならず、これによって、図３の検査装置又は他の手段を使用して測定できる非対称性がもたらされる。図１２（ａ）で先程例示した理由から、焦点誤差ＦＥが負である領域は、左側のフィーチャ（１１２２など）が右側のフィーチャ（１１２４）よりも幅広である非対称性によって特徴付けられる。逆に、焦点誤差ＦＥが負である領域は、左側のフィーチャ（１１２２など）が右側のフィーチャよりも狭い非対称性によって特徴付けられる。曲線１２３０が単調であるので、そのようなターゲットの非対称性の測定値も単調であり、それゆえ、焦点誤差の大きさだけでなく、その符号も表す、焦点誤差の有用な測度を提供できることが分かるであろう。

[00107] 比較のために、図１２（ｃ）は、例示の目的でフィーチャ１１２２の中心とフィーチャ１１２４の中心との間で測定された、間隔ｄＹの曲線１２４０を示している。空間像１２０２の形態は、この間隔が焦点誤差の変化も示すようなものである。図１２（ａ）では確認するのが難しいが、フィーチャ１１２２及び１１２４を表すバーは、正と負の両方の焦点誤差の下で僅かに離れる方向に移動する。それゆえ、各対内のフィーチャの相対位置におけるこのシフトは、焦点誤差を直接導出できる単調な信号を提供しない。

[00108] 図１２（ａ）に提示する図は、当然ながら、近似的なものにすぎず、実際の空間像では、なお更なる影響が生じる場合がある。見られる別の影響は、斜め照明がＥＵＶリソグラフィ装置１００の投影システムＰＳで使用されるので、各バーに対する空間像に傾きがあることである。傾きは、線１２５２及び１２５４によって大まかに表されている。よって、印刷されたバーの有効位置は、焦点誤差ＦＥによって変化する量だけ変位する。焦点計測パターンが、狭いバーフィーチャの変位を測定できるように設計される場合、この変位を測定することによって焦点の測定値を得ることができる。変位の測定を可能にする１つの方法は、図５の例示のパターンにおける第二フィーチャ４２４などのより幅広のフィーチャを提供することである。これらのより幅広のフィーチャは、同じシフトを示さない。このことが、図５（ａ）及び（ｂ）の例に関して、追加の効果が上述されている理由である。

[00109] ここで図１４を参照すると、いくつかの実施形態では、２つ以上の同様の焦点計測パターンが同じステップにおいて印刷される。これらのパターンは、「バイアスされる」、すなわち、ゼロ焦点誤差で印刷されたときでさえも、既知の非対称性値が組み込まれた状態で設計されていることを意味する。図１４（ａ）及び（ｂ）は、相補的な１対の焦点計測パターンＴＮ（「標準」）及びＴＭ（「ミラー」）を示している。これらのパターンは、各対におけるフィーチャ１１２２及び１１２４の寸法を等しくならないようにすることによって導入された非対称性を有する。換言すれば、寸法Ｌ１及びＬ２は等しくない。「標準」パターンＴＮでは、フィーチャ１１２２は、各対におけるフィーチャ１１２４よりも幅広である（Ｌ１＞Ｌ２）。この不等式は、図１４（ａ）の断面詳細図で確認することができる。逆に、「ミラー」パターンＴＮでは、フィーチャ１１２４は、各対におけるフィーチャ１１２２よりも幅広である（Ｌ１＜Ｌ２）。この不等式は、図１４（ｂ）の断面詳細図で確認することができる。これらのパターンＴＮ及びＴＭは、図１４（ｃ）に示すように並べて印刷されたときに、一緒になって複合焦点計測ターゲットＴを形成する。パターンＴＮ及びＴＭが十分に小さい場合には、図３の検査装置の暗視野結像モードにおいて放射スポットＳを使用してパターンＴＮ及びＴＭを同時に結像することができる。換言すれば、これらの焦点計測パターンの両方における非対称性の測定は、装置によって収集された＋１及び−１次回折放射を使用して第一像及び第二像を取得することによって行うことができる。

[00110] そのような像の１つが図１５に示されている。暗い矩形は、例えば、図３の装置内のセンサ２３に記録される暗視野像を表す。円Ｓ’は、検出器上に結像された、放射スポットＳの領域を表す。明るい矩形ＴＮ’及びＴＭ’は、相補的な１対の焦点計測パターンＴＮ及びＴＭの像を表す。各ターゲットからの１つの回折次数の強度は、例えば、明るい矩形の各々の中の対象領域ＲＯＩを画定し、ピクセル値を平均することによって測定することができる。これを反対の回折次数で繰り返すことによって、非対称性の計算が可能となる。図３に示すプリズム２１ｂを使用した代替的な測定方法では、両方のパターンの両方の像を同時に効率的に取り込むことができる。

[00111] 更に他の実施形態では、各焦点計測パターンＴＮ、ＴＭの非対称性は、例えば、図３の検査装置の瞳結像分岐、又はより一般的な角度分解スキャトロメータを使用して、別々に測定されてもよい。１つのパターンの反対の回折次数は、瞳像の相補的領域に位置するが、パターンを１つだけ一度に測定することができる。

[00112] 前述の図８及び図９の例に見られるように、複合焦点計測ターゲットは、相補的な２対以上のパターンを含み得る。したがって、対のパターンＴＮａ／ＴＭａ及びＴＮｂ／ＴＭｂには、異なる設計パラメータ、例えば、異なる周期及び／又は異なる間隔及び／又は異なる線幅が与えられてもよい。

[00113] 図１４に示すパターンの各々は、パターニングデバイス（レクチル）ＭＡの好適な設計によって、非対称性に関して「事前にプログラムされる」ことが留意されるであろう。よって、図１３の例と比較して、非対称性が投影システム又は印刷プロセスの他のステップによって導入されるかどうかにかかわらず、設計によって非対称性が存在する。その結果、図１４の焦点計測パターンは、反射型（ＥＵＶ）リソグラフィ装置における焦点性能のみならず、透過型（例えば、ＤＵＶ）リソグラフィ装置における焦点性能をも測定するために使用することができる。

[00114] どちらのタイプの装置が使用されるとしても、既知の非対称性「バイアス」を有する焦点計測パターンを並べて提供することによって、単一のパターンで可能であるよりも高い精度で焦点誤差の測定値を得ることが可能となる。コマ収差などの他の影響を判別することができる。２つ以上のバイアスされたターゲットの使用によって、非対称性の差動測定値を得ることが可能となる。これらの差動測定値をプログラムされた非対称性及び事前の較正の知識と組み合わせることによって、他のプロセス依存変数を無効にすると同時に、焦点誤差の測定値を導出することが可能となる。

[00115] 方法は、ターゲットの非対称性（又は他の特性）と露光（印刷）中の焦点誤差との間に既知の関係があるという事実に依存する。この関係は、単調に変化する関数でなければならない（すなわち、非対称性の符号は、正及び負の焦点によって異なるはずである）。この関係が（例えばコンピュータによる手段によって且つ典型的には較正によっても）知られている場合、実際の焦点位置は、２つ以上のターゲットの非対称性測定値から抽出することができる。

[00116] このようにして信頼できる焦点測定値を達成するために、設計のパラメータは、ターゲットＴ、ＴＮ、ＴＭの回折特性の数学的シミュレーション、及び／又は異なる設計での実験に基づいて最適化することができる。例えば、コマ収差の影響を排除するために、非対称性が等しく且つ正反対である鏡映されたターゲットが使用されることが予想される。しかしながら、特定の状況では、等しくないバイアス値を想定することができる。

[00117] ２００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長を有する放射、例えば、３５０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内の放射が検査装置で使用されると再び仮定する。周期Ｐは、例えば４５０ｎｍ又は６００ｎｍであってもよい。（検査波長が３５０ｎｍ未満、例えば、１５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である場合、より短い周期Ｐが望ましい場合がある。）焦点計測パターンにおける個々のフィーチャの最小寸法Ｌ１及びＬ２は、例えば、周期性の方向において５０ナノメートル未満であってもよい。それは、製品パターンにおける最小フィーチャのクリティカルディメンジョンＣＤと同様か、又はそれよりも若干小さくてもよい。例えば、これらのフィーチャの線幅は、１０ｎｍ〜３０ｎｍであってもよい。

[00118] 図１３のような等しい対のフィーチャを有すると見なされ得る設計の例は、寸法Ｌ１／ｄ／Ｌ２＝１５／２０／１５ｎｍであるパターンを有する。図１４のような等しくない対のフィーチャを有すると見なされ得る設計の例は、「標準」パターンＴＮでは寸法Ｌ１／ｄ／Ｌ２＝１２／２０／１８ｎｍであるパターンを、及びミラーパターンＴＭでは寸法Ｌ１／ｄ／Ｌ２＝１８／２０／１２ｎｍであるパターンを有する。間隔Ｄ１及びＤ２は、フィーチャ１１２２、１１２４の隣接する対が（上で定義したように）効果的に隔離されるのに十分に大きくなるように選択されてもよい。パラメータＬ１、Ｌ２、ｄ、Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｐは、設計プロセスの一部として絶対値で及び／又は相対値で定義することができる。例えば、まず平均的なフィーチャ寸法Ｌを画定することができ、次いで、各対内のフィーチャの等式又は不等式を非対称性パラメータΔＬによって規定することができ、結果として、Ｌ１＝Ｌ＋ΔＬ及びＬ２＝Ｌ−ΔＬとなる。非対称性パラメータΔＬは、絶対値又は相対値で、例えばＬの割合として定義することができる。値ΔＬ＝Ｌ／１０は、例えば、約２０％の設計非対称性を表す。１対内の間隔ｄもまた、Ｌ又はＬ１若しくはＬ２との関係から画定することができる。間隔ｄは、例えば、フィーチャの平均寸法Ｌの２分の１〜３倍とすることができる。

[00119] 周期Ｐ毎の対の数Ｎは、周期毎に複数の対を提供することによって回折信号がどれだけ増幅されるかを決定する、別のパラメータである。周期Ｐ毎の対の数を最大化するために、値Ｄ１は、隣接する対を依然として実質的に隔離された状態に保ちながら、できるだけ小さな値に設定しなければならない。比率Ｄ１／（Ｌ＋ｄ＋Ｌ）は、例えば、１よりも大きいが３未満、例えば１．５〜２．５であってもよい。グループ間の間隔Ｄ２は、例えば、グループ内の対間の間隔Ｄ１の２倍よりも大きくてもよい。

[00120] そのようなパターンを設計するのに有用なパラメータは、所望の回折信号を生じさせるフィーチャによって占められる各周期Ｐの割合を意味する、「カバレッジ」と呼ばれることもある。簡単な線／空間格子の場合、カバレッジは、単に線幅（ＣＤ）を周期Ｐで割ったものである。回折信号は、このカバレッジ率が、約２分の１、例えば４分の１〜４分の３の範囲内である場合に、最も強くなる傾向にある。図１２〜図１４に図示する対及び対の線のグループの場合、カバレッジは、線自体だけでなく、線の対及び対のグループを全体として考慮に入れる、「有効ＣＤ」ＣＤｅｆｆによって規定することができる。図１３及び図１４の例における有効ＣＤは、例えば、その大きな空間Ｄ２以外の各周期内の全てによって規定されてもよい。そして、図面の表記を使用した式は、ＣＤｅｆｆ＝Ｎ（Ｌ１＋ｄ＋Ｌ２）＋（Ｎ−ｌ）Ｄ１となり、且つ、設計ルールは、有効ＣＤが周期の約半分となるように規定することができる。ＣＤｅｆｆ対Ｐの比率に関して、そのような設計ルールは、４分の１＜ＣＤｅｆｆ／Ｐ＜４分の３と表現されてもよい。

[00121] 図１６は、例示的な実施形態によるリソグラフィプロセスの焦点性能を測定するための方法のステップを示している。方法は、上で説明し且つ図面に図示する例示の焦点計測パターンの何れかを使用して実行することができる。ステップは、以下の通りであり、その後、より詳細に説明する。
１６００ 計測ターゲットを備えた製品設計を画定して好適なパターニングデバイス（レチクル）のセットを準備することによって始まる。生産前に、既知の焦点／露光変化で露光を行い、これらを測定して１つ又は複数の較正曲線を得る（これは、設計ステップと露光ステップと測定ステップの繰り返しループを含み得る）。
１６１０ １つ又は複数の焦点計測パターンを製品パターンと一緒に基板に印刷する。
１６２０ 好適な検査装置を使用して各焦点計測パターンの回折スペクトルの一部分の強度を測定する（例えば、＋１次数は、回折スペクトルの好適な部分である）。
１６３０ 検査装置を使用して各焦点計測パターンの回折スペクトルの反対部分の強度（例えば、−１次）を測定する。
１６４０ 反対の回折次数の強度を比較することによって、１つ又は複数の焦点計測パターンの非対称性の測定値を計算する。
１６５０ 任意選択で、焦点計測パターン間のプログラムされた非対称性の知識及び／又は実際のオーバーレイ性能などの他の測定値と共に、非対称性測定値を使用して、焦点計測パターンを印刷する際の焦点誤差を計算する。
１６６０ 後続の基板での露光のための焦点設定において導出された焦点測定値を使用する。
１６７０ 終了するか又は繰り返す。

[00122] 既に解説したように、ステップ１６２０及びステップ１６３０は、焦点計測パターンの反対の回折次数を１回の取得で得ることができるように単一のステップとして実行されてもよい。加えて、３つ以上のターゲットが測定される場合に、対応する数の測定値を得るために、全てのターゲットが１回の取得で測定されてもよい。

[00123] 測定ステップは、専用の検査装置としての、スキャトロメータによって行われるように示されているが、この検査装置は、独立型装置であってもよく、又はリソセルに一体化されてもよい。その上、例えば、リソグラフィ装置に設けられたアライメントセンサと共に好適なターゲットを使用して、専用の計測装置なしに非対称性測定を行うことができる。

[00124] 別の実施形態では、同じ方法及びターゲット設計に基づいて、対の線の非対称性測定が、光学的スキャトロメトリによってではなく（又は光学的スキャトロメトリのみによってではなく）、電子顕微鏡によって行われる。Ｌ１及びＬ２（したがって）ΔＣＤ_ＬＲは、直接測定することができる。非対称性Ｌ１−Ｌ２は、同等の測定値を得るために、Ｌ１＋Ｌ２の平均又は合計による除算によって正規化することができる。非対称性を測定する方法を別にすれば、方法のステップは、図１６のステップと同じものとすることができる。ＣＤ−ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）は、半導体検査で一般的に使用される。他の電子ビーム検査ツールは、例えば、Hermes Microvision(HMI),Taiwan ROCから入手可能である。

[00125] 計算ステップ１６４０及び１６５０は、検査装置のプロセッサで全て実行できるか、又はリソグラフィ装置のモニタリング及び制御に関連する異なるプロセッサで実行されてもよい。各ステップは、プログラムされたプロセッサによって実行されてもよく、且つ開示する技術の利点は、焦点測定方法を実行するためにハードウェアの変更なしに検査装置を修正できることである。

[00126] 更なる実施形態は、後続の番号付き条項に開示される。
１．リソグラフィ装置の焦点性能を測定する方法であって、
（ａ）リソグラフィ装置を使用して少なくとも１つの焦点計測パターンを基板に印刷することであって、印刷された焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含むことと、
（ｂ）検査放射を使用して、印刷された焦点計測パターンにおける第一周期的アレイに対する回折スペクトルの反対部分間の非対称性を測定することと、
（ｃ）ステップ（ｂ）で測定された非対称性に少なくとも部分的に基づいて焦点性能の測定値を導出することと、を含み、
上記第一周期的アレイは、第一フィーチャが第二フィーチャと交互に配置された繰り返し配置を含み、各第一フィーチャの最小寸法が、印刷ステップ（ａ）の限界解像度に近いがそれ以上であり、周期性の方向における各第二フィーチャの最大寸法が、第一フィーチャの最小寸法の少なくとも２倍であり、
各第一フィーチャは、第一フィーチャとその近傍の第二フィーチャとの間の周期性の方向における間隔が第一フィーチャの最小寸法の２分の１〜２倍となるように２つの隣接する第二フィーチャ間に位置決めされる、方法。
２．周期的アレイにおける各第一フィーチャが、周期性の方向に上記最小寸法を有する、条項１に記載の方法。
３．周期的アレイにおける各第一フィーチャが、周期性の方向を横断する方向に上記最小寸法を有する、条項１に記載の方法。
４．周期的アレイにおける各第二フィーチャが、印刷ステップの限界解像度に近いがそれ以上の最小寸法を上記周期性の方向を横断する方向に有するサブフィーチャを更に含む、条項１〜３の何れか一項に記載の方法。
５．印刷された焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイ及び第二周期的アレイを含み、フィーチャの各周期的アレイが、上記先行する条項に規定するような形状を有し、プログラムされた非対称性が各周期的アレイにあり、第二周期的アレイの非対称性が第一周期的アレイの非対称性とは正反対であり、且つステップ（ｂ）が、第一周期的アレイ及び第二周期的アレイの各々の非対称性を測定することを含み、且つステップ（ｃ）が、周期的アレイについて測定された非対称性を組み合わせることによって焦点性能の上記測度を決定する、条項１〜４の何れか一項に記載の方法。
６．上記サブフィーチャは、各第二フィーチャが周期性の方向に対して非対称となるように配置され、且つフィーチャの第二周期的アレイにおける各第二フィーチャの非対称性が、フィーチャの第一周期的アレイにおける非対称性とは正反対である、条項５に記載の方法。
７．２つの隣接する第二フィーチャ間の各第一フィーチャの間隔が、周期性の方向において等しくなく、且つフィーチャの第二周期的アレイにおける隣接する第二フィーチャ間の第一フィーチャの不等間隔が、フィーチャの第一周期的アレイにおける不等間隔とは正反対である、条項１〜６の何れか一項に記載の方法。
８．上記周期性の方向における各第一フィーチャと上記隣接する第二フィーチャの一方との間の距離が、第一フィーチャと上記隣接する第二フィーチャの他方との間の距離の１〜２倍である、条項７に記載の方法。
９．ステップ（ｂ）での測定が、第一フィーチャの上記最小寸法よりもはるかに長い波長を有する放射を使用して実行される、条項１〜８の何れか一項に記載の方法。
１０．ステップ（ｂ）での測定は、第一フィーチャの上記最小寸法が４０ｎｍ未満である一方で、１５０ｎｍよりも長い波長を有する放射を使用して実行される、条項９に記載の方法。
１１．ステップ（ｂ）での測定は、上記焦点計測パターンを印刷するためにリソグラフィ装置によって使用される放射の波長が２０ｎｍ未満である一方で、１５０ｎｍよりも長い波長を有する放射を使用して実行される、条項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
１２．上記焦点計測パターンにおけるフィーチャの上記周期的アレイの各々の周期が３５０ｎｍよりも大きい、条項１〜１１の何れか一項に記載の方法。
１３．リソグラフィ装置の焦点性能を測定する方法であって、
（ａ）リソグラフィ装置を使用して少なくとも１つの焦点計測パターンを基板に印刷することであって、印刷された焦点計測パターンが、少なくとも１方向に周期的であるフィーチャのアレイを含むことと、
（ｂ）印刷された焦点計測パターンの特性を測定することと、
（ｃ）上記特性の測定から焦点性能の測定値を導出することと、を含み、
焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含み、各フィーチャの寸法が、印刷ステップ（ａ）の限界解像度に近いがそれ以上であり、
上記フィーチャが対で配置され、且つ周期性の方向における焦点計測パターン内の隣接する対のフィーチャ間の間隔が、各第一フィーチャの寸法と１対内の第一フィーチャ間の間隔の両方よりもはるかに大きい、方法。
１４．焦点計測パターンが対のフィーチャのグループの周期的アレイを含み、且つ周期性の方向における焦点計測パターン内の対のフィーチャの隣接するグループ間の間隔が、各フィーチャの寸法と１対内のフィーチャ間の間隔の両方よりもはるかに大きい、条項１３に記載の方法。
１５．各対内のフィーチャの寸法と各対内のフィーチャ間の間隔の寸法とが、周期性の方向において、同程度の大きさである、条項１３又は１５に記載の方法。
１６．各対内のフィーチャ間の間隔の寸法が、周期性の方向において、各対内のフィーチャの平均寸法の２分の１〜２倍である、条項１５に記載の方法。
１７．各対内のフィーチャ間の間隔の寸法が、周期性の方向において、各対内のフィーチャの平均寸法の３分の２〜１．５倍である、条項１６に記載の方法。
１８．各対内の第一フィーチャ間の間隔の寸法が、周期性の方向において、各対内のフィーチャの最小寸法の１〜２倍である、条項１５、１６又は１７に記載の方法。
１９．焦点計測パターンが、パターニングデバイスによって画定され、且つステップ（ａ）での印刷では、パターニングデバイスに斜角をなして入射するパターニング放射でパターニングデバイスの像が投影される、条項１３〜１８の何れか一項に記載の方法。
２０．焦点計測パターンが、少なくとも対のフィーチャの第二周期的アレイを更に含み、プログラムされた差が各アレイにおける各対内のフィーチャ間の寸法にあることと上記プログラムされた差が第一周期的アレイと第二周期的アレイとで正反対であることとを除いて、第二周期的アレイが第一周期的アレイと同じ形状を有する、条項１３〜１９の何れか一項に記載の方法。
２１．ステップ（ｂ）が、対のフィーチャの第一周期的アレイ及び第二周期的アレイについて別々に、印刷された焦点計測パターンの上記特性を測定することを含み、ステップ（ｃ）では、焦点性能の測定値が、少なくとも第一周期的アレイ及び第二周期的アレイについての上記特性の測定値を組み合わせることによって得られる、条項２０に記載の方法。
２２．ステップ（ｂ）で測定される特性が非対称性である、条項１３〜２１の何れか一項に記載の方法。
２３．非対称性が、印刷された焦点計測パターンにおける又は各周期的アレイの回折スペクトルにおける非対称性を測定することによって測定される、条項２２に記載の方法。
２４．ステップ（ｂ）での測定が、上記焦点計測パターンにおける対のフィーチャ内のフィーチャの周期性の方向における寸法よりもはるかに長い波長を有する放射を使用して実行される、条項１３〜２３の何れか一項に記載の方法。
２５．ステップ（ｂ）での測定は、上記焦点計測パターンにおける対のフィーチャ内のフィーチャの寸法が４０ｎｍ未満である一方で、１５０ｎｍよりも長い波長を有する放射を使用して実行される、条項２４に記載の方法。
２６．ステップ（ｂ）での測定は、上記焦点計測パターンを印刷するためにリソグラフィ装置によって使用される放射の波長が２０ｎｍ未満である一方で、１５０ｎｍよりも長い波長を有する放射を使用して実行される、条項１３〜２５の何れか一項に記載の方法。
２７．ステップ（ｂ）での測定が、電子顕微鏡を使用して実行される、条項１３〜２１の何れか一項に記載の方法。
２８．上記焦点計測パターンにおける対のフィーチャの上記又は各周期的アレイの各々の周期が３５０ｎｍよりも大きい、条項１３〜２７の何れか一項に記載の方法。
２９．リソグラフィ装置で使用されるパターニングデバイスであって、
１つ又は複数のデバイスパターン及び１つ又は複数の計測パターンのフィーチャを画定するための反射部分及び非反射部分を備え、
計測パターンが少なくとも１つの焦点計測パターンを含み、
焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含み、
上記第一周期的アレイは、第一フィーチャが第二フィーチャと交互に配置された繰り返し配置を含み、各第一フィーチャの最小寸法が、リソグラフィ装置の限界解像度に近いがそれ以上であり、周期性の方向における各第二フィーチャの最大寸法が、第一フィーチャの最小寸法の少なくとも２倍であり、
各第一フィーチャは、第一フィーチャとその近傍の第二フィーチャとの間の周期性の方向における間隔が第一フィーチャの最小寸法の２分の１〜２倍となるように２つの隣接する第二フィーチャ間に位置決めされる、パターニングデバイス。
３０．焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイ及び第二周期的アレイを含み、フィーチャの各周期的アレイが、条項２９に規定するような形状を有し、プログラムされた非対称性が各周期的アレイにあり、第二周期的アレイの非対称性が第一周期的アレイの非対称性とは正反対である、条項２８に記載のパターニングデバイス。
３１．リソグラフィ装置で使用されるパターニングデバイスであって、
１つ又は複数のデバイスパターン及び１つ又は複数の計測パターンのフィーチャを画定するための反射部分及び非反射部分を備え、
計測パターンが少なくとも１つの焦点計測パターンを含み、
焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含み、各フィーチャの寸法が、リソグラフィ装置の限界解像度に近いがそれ以上であり、
上記フィーチャが対で配置され、且つ周期性の方向における焦点計測パターン内の隣接する対のフィーチャ間の間隔が、各第一フィーチャの寸法と１対内の第一フィーチャ間の間隔の両方よりもはるかに大きい、パターニングデバイス。
３２．焦点計測パターンが、少なくとも対のフィーチャの第二周期的アレイを更に含み、プログラムされた差が各アレイにおける各対内のフィーチャ間の寸法にあることと上記プログラムされた差が第一周期的アレイと第二周期的アレイとで正反対であることとを除いて、第二周期的アレイが第一周期的アレイと同じ形状を有する、条項３１に記載のパターニングデバイス。
３３．上記反射部分が、リソグラフィ装置で使用される、２０ナノメートルよりも短い放射の波長を反射するようになされ、且つ各第一フィーチャが、上記リソグラフィ装置によって印刷されたときに、周期性の方向に４０ナノメートル未満の最小寸法を有する、条項２９〜３２の何れか一項に記載のパターニングデバイス。
３４．リソグラフィプロセスのパラメータを測定するための計測装置であって、
条項１〜２８の何れか一項に記載の方法のステップ（ｂ）及び（ｃ）を実施するように動作可能である、計測装置。
３５．リソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムであって、
リソグラフィ装置が、
反射型パターニングデバイスを照明するように配置された照明光学システムと、
パターニングデバイスの像を基板上に投影するように配置された投影光学システムと、
条項３４に記載の計測装置と、を備え、
リソグラフィ装置が、パターンを更なる基板に付与するときに、計測装置によって導出された焦点性能の測定値を使用するように配置される、リソグラフィシステム。
３６．好適なプロセッサ制御装置上で作動したときに、条項１〜２８の何れか一項に記載の方法のステップ（ｂ）及び／又は（ｃ）をプロセッサ制御装置に実行させる、プロセッサ可読命令を含むコンピュータプログラム。
３７．リソグラフィプロセスを使用してデバイスパターンが一連の基板に付与される、デバイスを製造する方法であって、
条項１〜２８の何れか一項に記載の方法を使用して、リソグラフィプロセスの焦点性能を測定することと、
測定された焦点性能に従って後続の基板に対するリソグラフィプロセスを制御することと、
を含む、方法。

結論
[00127] 結論として、リソグラフィプロセスを使用してデバイスを製造する方法は、本明細書に開示した焦点測定方法を実行し、焦点測定方法を使用して、処理された基板を測定してリソグラフィプロセスの性能のパラメータを測定し、且つプロセスのパラメータ（特に焦点）を調整して、後続の基板の処理のためのリソグラフィプロセスの性能を改善又は維持することによって改善することができる。

[00128] 上で説明した焦点計測パターンを含むターゲット構造は、具体的には測定の目的で設計及び形成される計測ターゲットであるが、他の実施形態では、基板上に形成されるデバイスの機能部であるターゲット上で特性が測定されてもよい。多くのデバイスは、規則的な格子状構造を有する。本明細書で使用される「計測パターン」及び「計測ターゲット」などの用語は、特に測定が実行されるためにその構造が設けられることを必要としない。

[00129] これらの計測パターンが形成される基板は、製品開発での製品ウェーハ又は実験的ウェーハであってもよい。それらの基板はまた、専用の計測用ウェーハ、例えば、高度プロセス制御（ＡＰＣ）機構の一部として間欠的に処理されるモニタウェーハであってもよい。

[00130] 基板及びパターニングデバイス上で実現される焦点計測パターンを画定する物理的格子構造に関連して、実施形態は、焦点計測パターン、計測レシピを設計し、及び／又は検査装置を制御して照明モード及びこれらの計測レシピの他の態様を実現する方法を記述した１つ若しくは複数の機械可読命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムを含み得る。このコンピュータプログラムは、例えば、設計／制御プロセスのために用いられる別個のコンピュータシステムにおいて実行されてもよい。述べたように、計算及び制御ステップは、図３の装置におけるユニットＰＵ及び／又は図２の制御ユニットＬＡＣＵ内で全て又は部分的に行われてもよい。そのようなコンピュータプログラムが内部に記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク）が提供されてもよい。

[00131] 本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長、又は約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオンビーム又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。

[00132] 「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折型、反射型、磁気型、電磁型及び静電型光学コンポーネントを含む、種々のタイプの光学コンポーネントの任意の１つ又は組み合わせを指すことがある。

[00133] 本発明の広さ及び範囲は、上で説明した例示的な実施形態の何れにも制限されるべきではなく、以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ定義されるべきである。

Claims (16)

1. リソグラフィ装置の焦点性能を測定する方法であって、
   （ａ）前記リソグラフィ装置を使用して少なくとも１つの焦点計測パターンを基板に印刷することであって、前記印刷された焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含むことと、
   （ｂ）検査放射を使用して、前記印刷された焦点計測パターンにおける前記第一周期的アレイに対する回折スペクトルの反対部分間の非対称性を測定することと、
   （ｃ）ステップ（ｂ）で測定された前記非対称性に少なくとも部分的に基づいて焦点性能の測定値を導出することと、を含み、
   前記第一周期的アレイは、第一フィーチャが第二フィーチャと交互に配置された繰り返し配置を含み、各第一フィーチャの最小寸法が、前記印刷ステップ（ａ）の限界解像度に近いがそれ以上であり、
   前記周期性の方向における各第二フィーチャの最大寸法が、前記第一フィーチャの前記最小寸法の少なくとも２倍であり、
   各第一フィーチャは、前記第一フィーチャとその近傍の第二フィーチャとの間の前記周期性の方向における間隔が前記第一フィーチャの前記最小寸法の２分の１〜２倍となるように２つの隣接する第二フィーチャ間に位置決めされる、方法。
2. 前記周期的アレイにおける各第一フィーチャが、前記周期性の方向に前記最小寸法を有するか、又は、
   前記周期的アレイにおける各第一フィーチャが、前記周期性の方向を横断する方向に前記最小寸法を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記周期的アレイにおける各第二フィーチャが、前記印刷ステップの限界解像度に近いがそれ以上の最小寸法を前記周期性の方向を横断する方向に有するサブフィーチャを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記印刷された焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイ及び第二周期的アレイを含み、フィーチャの各周期的アレイが、前記先行する請求項に規定するような形状を有し、プログラムされた非対称性が各周期的アレイにあり、前記第二周期的アレイの前記非対称性が前記第一周期的アレイの非対称性とは正反対であり、且つステップ（ｂ）が、前記第一周期的アレイ及び前記第二周期的アレイの各々の非対称性を測定することを含み、且つステップ（ｃ）が、前記周期的アレイについて測定された前記非対称性を組み合わせることによって焦点性能の前記測度を決定し、任意選択的に、前記サブフィーチャは、各第二フィーチャが前記周期性の方向に対して非対称となるように配置され、且つフィーチャの前記第二周期的アレイにおける各第二フィーチャの前記非対称性が、フィーチャの前記第一周期的アレイにおける非対称性とは正反対である、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. ２つの隣接する第二フィーチャ間の各第一フィーチャの前記間隔が、前記周期性の方向において等しくなく、且つフィーチャの前記第二周期的アレイにおける前記隣接する第二フィーチャ間の前記第一フィーチャの不等間隔が、フィーチャの前記第一周期的アレイにおける不等間隔とは正反対であり、且つ任意選択的に、前記周期性の方向における各第一フィーチャと前記隣接する第二フィーチャの一方との間の距離が、前記第一フィーチャと前記隣接する第二フィーチャの他方との間の距離の１〜２倍である、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. ステップ（ｂ）での前記測定が、前記第一フィーチャの前記最小寸法よりもはるかに長い波長を有する放射を使用して実行され、且つ任意選択に、ステップ（ｂ）での前記測定は、前記第一フィーチャの前記最小寸法が４０ｎｍ未満である一方で、１５０ｎｍよりも長い波長を有する放射を使用して実行される、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. ステップ（ｂ）での前記測定は、前記焦点計測パターンを印刷するために前記リソグラフィ装置によって使用される放射の波長が２０ｎｍ未満である一方で、１５０ｎｍよりも長い波長を有する放射を使用して実行される、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
8. 前記焦点計測パターンにおけるフィーチャの前記周期的アレイの各々の前記周期が３５０ｎｍよりも大きい、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. リソグラフィ装置の焦点性能を測定する方法であって、
   （ａ）前記リソグラフィ装置を使用して少なくとも１つの焦点計測パターンを基板に印刷することであって、前記印刷された焦点計測パターンが、少なくとも１方向に周期的であるフィーチャのアレイを含むことと、
   （ｂ）前記印刷された焦点計測パターンの特性を測定することと、
   （ｃ）前記特性の前記測定から焦点性能の測定値を導出することと、を含み、
   前記焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含み、各フィーチャの寸法が、前記印刷ステップ（ａ）の限界解像度に近いがそれ以上であり、
   前記フィーチャが対で配置され、且つ前記周期性の方向における前記焦点計測パターン内の隣接する対のフィーチャ間の間隔が、各第一フィーチャの寸法と１対内の第一フィーチャ間の間隔の両方よりもはるかに大きい、方法。
10. 前記焦点計測パターンが対のフィーチャのグループの周期的アレイを含み、且つ前記周期性の方向における前記焦点計測パターン内の対のフィーチャの隣接するグループ間の間隔が、各フィーチャの前記寸法と１対内のフィーチャ間の前記間隔の両方よりもはるかに大きい、請求項９に記載の方法。
11. 各対内の前記フィーチャの前記寸法と各対内の前記フィーチャ間の前記間隔の寸法とが、前記周期性の方向において、同程度の大きさであり、且つ任意選択的に、各対内の前記フィーチャ間の前記間隔の前記寸法が、前記周期性の方向において、各対内の前記フィーチャの前記平均寸法の２分の１〜２倍である、請求項９又は１０に記載の方法。
12. リソグラフィ装置で使用されるパターニングデバイスであって、
    １つ又は複数のデバイスパターン及び１つ又は複数の計測パターンのフィーチャを画定するための反射部分及び非反射部分を備え、
    前記計測パターンが少なくとも１つの焦点計測パターンを含み、
    前記焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含み、
    前記第一周期的アレイは、第一フィーチャが第二フィーチャと交互に配置された繰り返し配置を含み、各第一フィーチャの最小寸法が、前記リソグラフィ装置の限界解像度に近いがそれ以上であり、前記周期性の方向における各第二フィーチャの最大寸法が、前記第一フィーチャの前記最小寸法の少なくとも２倍であり、
    各第一フィーチャは、前記第一フィーチャとその近傍の第二フィーチャとの間の前記周期性の方向における間隔が前記第一フィーチャの前記最小寸法の２分の１〜２倍となるように２つの隣接する第二フィーチャ間に位置決めされる、パターニングデバイス。
13. リソグラフィ装置で使用されるパターニングデバイスであって、
    １つ又は複数のデバイスパターン及び１つ又は複数の計測パターンのフィーチャを画定するための反射部分及び非反射部分を備え、
    前記計測パターンが少なくとも１つの焦点計測パターンを含み、
    前記焦点計測パターンが少なくともフィーチャの第一周期的アレイを含み、各フィーチャの寸法が、前記リソグラフィ装置の限界解像度に近いがそれ以上であり、
    前記フィーチャが対で配置され、且つ前記周期性の方向における前記焦点計測パターン内の隣接する対のフィーチャ間の間隔が、各第一フィーチャの寸法と１対内の第一フィーチャ間の間隔の両方よりもはるかに大きい、パターニングデバイス。
14. リソグラフィプロセスのパラメータを測定するための計測装置であって、
    請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法のステップ（ｂ）及び（ｃ）を実行するように動作可能である、計測装置。
15. リソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムであって、
    前記リソグラフィ装置が、
    反射型パターニングデバイスを照明するように配置された照明光学システムと、
    前記パターニングデバイスの像を基板上に投影するように配置された投影光学システムと、
    請求項１３に記載の計測装置と、を備え、
    前記リソグラフィ装置が、前記パターンを更なる基板に付与するときに、前記計測装置によって導出された焦点性能の測定値を使用するように配置される、リソグラフィシステム。
16. リソグラフィプロセスを使用してデバイスパターンが一連の基板に付与される、デバイスを製造する方法であって、
    請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法を使用して、前記リソグラフィプロセスの焦点性能を測定することと、
    前記測定された焦点性能に従って後続の基板に対する前記リソグラフィプロセスを制御することと、
    を含む、方法。
    

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