JP2022539239A - メトロロジにおける補正不能誤差 - Google Patents

Abstract

リソグラフィ装置についてのフォーカス誤差及び／又は第１及び第２の計測データ間の差を決定する装置及び方法。第１及び／又は第２の計測データは、基板に関するパラメータの複数の値を備え、基板は、デバイストポロジーを備える複数のフィールドを含む。装置は、パラメータのフィールド内成分を決定することと、決定されたフィールド内成分を第１の計測データから、第１の計測データのフィールド間成分を取得するために除去することと、フィールド間成分及び第２の計測データに基づいて、第１の計測データと第２の計測データとの差を決定することとを有する方法を実施するためにコンピュータプログラムコードを実行するように構成されたプロセッサを備えてもよい。【選択図】図５

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年７月４日に出願された欧州出願第１９１８４４０７．５号および２０１９年８月２８日に出願された欧州出願第１９１９３９６２．８号の優先権を主張し、それらの全体が本明細書に援用される。

本発明は、メトロロジにおける補正不能誤差の全部または一部を決定するための方法および装置に関する。より具体的には、本発明は、第１の計測データと第２の計測データとの間のオフセットの決定に関してもよい。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に与えるように構築された機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイス（例えばマスク）のパターン（多くの場合、「設計レイアウト」または「デザイン」とも称される）を基板（例えばウェーハ）に設けられた放射感応性材料（レジスト）層に投影しうる。

基板にパターンを投影するために、リソグラフィ装置は、電磁放射を使用しうる。この放射の波長が基板上に形成することのできるフィーチャの最小サイズを決定する。現在使用される典型的な波長は３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍおよび１３．５ｎｍである。４～２０ｎｍの範囲内の波長、例えば６．７ｎｍまたは１３．５ｎｍを有する極紫外（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置は、例えば波長１９３ｎｍの放射を用いるリソグラフィ装置よりも基板上に小さなフィーチャを形成するために使用されうる。

低ｋ_１リソグラフィは、リソグラフィ装置の古典的な解像度限界よりも小さい寸法をもつフィーチャを処理するために使用されうる。このようなプロセスにおいて、解像度の公式は、ＣＤ＝ｋ_１×λ／ＮＡとして表され、ここで、λは、使用される放射の波長であり、ＮＡは、リソグラフィ装置における投影光学系の開口数であり、ＣＤは、「クリティカルディメンション」（一般に、印刷される最小フィーチャサイズであるが、ここではハーフピッチ）であり、ｋ_１は、経験上の解像度係数である。一般に、ｋ_１が小さいほど、特定の電気的な機能と性能を達成するために回路設計者によって計画された形状および寸法に近似するパターンを基板上で再現することが困難になる。こうした困難を克服するために、洗練された微調整のステップがリソグラフィ投影装置及び／または設計レイアウトに適用されてもよい。これには例えば、ＮＡの最適化、カスタマイズされた照明スキーム、位相シフトパターニングデバイスの使用、設計レイアウトにおける光近接効果補正（ＯＰＣ、「光学およびプロセス補正」とも呼ばれる）など設計レイアウトの様々な最適化、または「超解像技術」（ＲＥＴ）と一般に定義される他の方法が含まれるがこれに限定されない。あるいは、リソグラフィ装置の安定性を制御するための厳密な制御ループが低ｋ_１でのパターンの再現を改善するために使用されてもよい。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを投影するために、電磁放射を基板上に集束する。電磁放射に関するフォーカス誤差を決定することは、結果として得られるＩＣの品質を決定する手段となる。また、フォーカス誤差についての補正が、ＩＣの品質への悪影響を軽減するためにリソグラフィ装置内で適用されてもよい。

フォーカス誤差を決定する際には、２つの主要な情報源、すなわち、レベルセンサからのデータと１つまたは複数のメトロロジ装置（回折に基づく手法を用いるものであってもよい）からのデータとが使用されてもよい。これら２つのデータソースの相関性は、フォーカス誤差を決定する精度の要因となる。

本発明のある態様によると、基板に関するパラメータの複数の値を備える第１及び第２の計測データ間の差を決定する装置であって、前記基板は、デバイストポロジーを備える複数のフィールドを含み、前記パラメータのフィールド内成分を決定することと、決定されたフィールド内成分を前記第１の計測データから除去し、前記第１の計測データのフィールド間成分を取得することと、前記フィールド間成分および前記第２の計測データに基づいて、前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することと、を有する方法を実施するコンピュータプログラムコードを実行するように構成されたプロセッサを備える装置が提供される。

任意選択的に、前記第１の計測データは、レベルセンサによって取得される前記基板上に造られたフィーチャの高さに関するデータＺ_ＬＳを備える。

任意選択的に、前記フィールド内成分は、フィールド内の１つ又は複数のデバイスのトポロジーに関するデータを備える。

任意選択的に、前記フィールド内成分を決定することは、前記パラメータの１つ又は複数の特徴を入力とする１つ又は複数のアルゴリズムに基づく。

任意選択的に、前記パラメータの１つまたは複数の特徴は、前記装置又はさらなる装置によって測定される。

任意選択的に、前記フィールド内成分は、前記第１の計測データに基づいて少なくとも部分的に決定される。

任意選択的に、前記プロセッサは、前記第１の計測データを取得するように前記装置を制御するようにさらに構成される。

任意選択的に、前記第２の計測データの前記複数の値は、前記基板内又は前記基板上に造られた計測ターゲットから計測されたものである。

任意選択的に、前記第２の計測データの前記複数の値は、前記基板上のフィールド間及び／又はダイ間のスクライブレーンで計測されたものである。

任意選択的に、前記第２の計測データは、回折に基づくフォーカスを用いて取得されるトータルフォーカス誤差データを備える。

任意選択的に、前記第１及び第２の計測データ間の差を決定することは、レベリング補正不能誤差の推定値を前記第１の計測データに基づいて決定するために、前記フィールド間成分からリソグラフィ露光装置内のウェハテーブルの作動高さＺ_ＥＸＰを減算することを備える。

任意選択的に、前記第１及び第２の計測データ間の差を決定することは、前記第１の計測データに基づいて推定されたレベリング補正不能誤差を前記第２の計測データから減算することをさらに備える。

任意選択的に、前記パラメータは、フォーカス誤差を備える。

任意選択的に、前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することは、前記第１の計測データのスクライブレーンに特有な表現を取得するために、前記第１の計測データのフィールド間成分から既知の作動プロファイルを減算することを備える。

任意選択的に、前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することは、前記第２の計測データと前記第１の計測データのスクライブレーンに特有な表現との差を決定することをさらに備える。

任意選択的に、第１の計測データを取得するための装置および／または第２の計測データを取得するための装置をさらに備える。

請求項１から１６のいずれかに記載の装置を備えるリソグラフィ装置。

本発明のある態様によると、基板に関するパラメータの複数の値を備える第１及び第２の計測データ間の差を決定する方法であって、前記基板は、デバイストポロジーを備える複数のフィールドを含み、前記パラメータのフィールド内成分を決定することと、決定されたフィールド内成分を前記第１の計測データから、前記第１の計測データのフィールド間成分を取得するために除去することと、前記フィールド間成分および前記第２の計測データに基づいて、前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することと、を備える方法が提供される。

本発明のある態様によると、リソグラフィ装置についてスクライブレーンフォーカス誤差寄与度の推定値を第１及び第２の計測データに基づいて決定する装置であって、前記第１の計測データは、基板のフィールドにわたる複数の高さ値を備え、前記基板は、スクライブレーンとデバイストポロジーを含むダイとを備える複数のフィールドを含み、前記第２の計測データは、前記スクライブレーン内で測定された前記リソグラフィ装置のフォーカスに関するパラメータの複数の値を備えており、前記第１の計測データのフィールド内成分を決定することと、決定されたフィールド内成分を前記第１の計測データから、前記第１の計測データのフィールド間成分を取得するために除去することと、前記第１の計測データのフィールド間成分と、前記第１の計測データに基づく前記リソグラフィ装置の作動による前記基板の測定され又は予想された動きとの差として、前記第１の計測のスクライブレーンフォーカス誤差寄与度を決定することと、を有する方法を実施するコンピュータプログラムコードを実行するように構成されたプロセッサを備える装置が提供される。

任意選択的に、前記プロセッサは、前記第１の計測データにおいて観測されない効果によって引き起こされるリソグラフィ装置のフォーカス誤差の推定値を決定するために、前記第２の計測データから前記第１の計測のスクライブレーンフォーカス誤差寄与度を除去するようにさらに構成される。

任意選択的に、前記プロセッサは、前記第１の計測データを、前記第１の計測データにおいて観測されない効果によって引き起こされるリソグラフィ装置のフォーカス誤差の決定された推定値と組み合わせるようにさらに構成される。

リソグラフィ装置の全体を模式的に示す。 リソグラフィセルの全体を模式的に示す。 半導体製造を最適化する３つの重要技術の協働を表すホリスティックリソグラフィを模式的に示す図である。 ダイおよびスクライブラインを備える基板のフィールドを平面図で模式的に示したものである。 ダイおよびスクライブラインを備える基板のフィールドを側面図で模式的に示したものである。 図４ｂの側面図にＺ_ｅｘｐとＺ_ＬＳを重ねて示したものである。 スクライブレーンおよびデバイストポロジーに関連する補正不能誤差のプロットを示す。 第１の計測データと第２の計測データとの間のオフセットを決定する方法のフロー図を示す。

本文書においては、「放射」および「ビーム」という用語は、紫外放射（例えば約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）及びＥＵＶ（極紫外放射、例えば５から１００ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆる種類の電磁放射を包含するよう用いられる。

本書に使用される「レチクル」、「マスク」または「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生成されるべきパターンに相当するパターン形成された断面を入射放射ビームに与えるために使用可能な一般的なパターニングデバイスを指すものとして広く解釈されうる。この文脈で「ライトバルブ」という用語も使用されうる。古典的なマスク（透過性または反射性、バイナリ、位相シフト、ハイブリッド等）のほかに、こうしたパターニングデバイスの他の例にはプログラマブルミラーアレイとプログラマブルＬＣＤアレイが含まれる。

図１は、リソグラフィ装置ＬＡを模式的に示す。リソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射、ＤＵＶ放射、またはＥＵＶ放射）を調整するよう構成された照明システム（イルミネータとも呼ばれる）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するよう構築され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするよう構成された第１位置決め部ＰＭに接続されているマスク支持体（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストでコーティングされたウェーハ）Ｗを保持するよう構築され、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構成された第２位置決め部ＰＷに接続されている基板支持体（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つ又は複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに投影するよう構成されている投影システム（例えば屈折型投影レンズシステム）ＰＳと、を含む。

動作時に、照明システムＩＬは、放射ソースＳＯから例えばビーム搬送システムＢＤを介して放射ビームを受ける。照明システムＩＬは、放射を方向付け、形状を整え、及び／または制御するために、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、及び／または他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含みうる。イルミネータＩＬは、パターニングデバイスＭＡの平面におけるその断面において、所望の空間的および角度的な強度分布を有するように、放射ビームＢを調整するために使用されてもよい。

本書に使用される「投影システム」ＰＳという用語は、使用される露光放射、及び／または液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に適切である限り、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、アナモフィック光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、及び／または静電的光学系などの各種の投影システム、またはそれらの任意の組み合わせを包含するものと広く解釈されるべきである。本書における「投影レンズ」という用語の使用は、より一般的な用語「投影システム」ＰＳと同義であるとみなされうる。

リソグラフィ装置ＬＡは、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の高い液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間が充填される形式のものであってもよく、これは液浸リソグラフィとも称される。液浸技術について詳しい情報は、本書に援用されるＵＳ６９５２２５３に与えられる。

また、リソグラフィ装置ＬＡは、２以上の基板支持体ＷＴを有する形式のものであってもよい（「デュアルステージ」とも呼ばれる）。このような「多重ステージ」の装置においては、基板支持体ＷＴが並行して使用されてもよく、及び／または、１つの基板支持体ＷＴ上の基板Ｗにパターンを露光するためにその基板支持体ＷＴが使用されている間に他の基板支持体ＷＴで次の基板Ｗの露光の準備工程がその基板Ｗに実行されてもよい。

基板支持体ＷＴに加えて、リソグラフィ装置ＬＡは、測定ステージを備えてもよい。測定ステージは、センサ及び／またはクリーニング装置を保持するように配置される。センサは、投影システムＰＳの特性または放射ビームＢの特性を測定するように配置されてもよい。測定ステージは、複数のセンサを保持してもよい。クリーニング装置は、リソグラフィ装置の一部、例えば投影システムＰＳの一部または液浸液を提供するシステムの一部を清掃するように配置されてもよい。測定ステージは、基板支持体ＷＴが投影システムＰＳから離れるときに投影システムＰＳの下に移動してもよい。

動作時に、放射ビームＢは、マスク支持体ＭＴ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、パターニングデバイスＭＡに存在するパターン（設計レイアウト）によってパターン形成される。マスクＭＡを横切った放射ビーム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２位置決め部ＰＷおよび位置測定システムＩＦにより、例えば放射ビームＢの経路において合焦されアライメントされた位置に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板支持体ＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１位置決め部ＰＭとありうる別の位置センサ（図１には明示されない）は、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置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ＭＡと基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアライメントされてもよい。図示される基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、専用のターゲット部分を占有しているが、ターゲット部分間のスペースに配置されてもよい。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、ターゲット部分Ｃ間に配置される場合、スクライブレーンアライメントマークとして知られている。

図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソグラフィセルＬＣの一部を形成しうる。リソグラフィセルＬＣは、リソセルまたは（リソ）クラスタと呼ばれることもあり、多くの場合、基板Ｗに露光前および露光後のプロセスを実行する装置も含む。これには従来、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ィベロッパＤＥ、例えばレジスト層の溶媒を調整するために例えば基板Ｗの温度を調整するためのチルプレート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，Ｉ／Ｏ２から基板Ｗを取り上げ、様々なプロセス装置間で移動させ、リソグラフィ装置ＬＡのローディングベイＬＢへと基板Ｗを配送する。多くの場合トラックとも総称されるリソセルのこれら装置は通例、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。トラック制御ユニットＴＣＵ自体は、監視制御システムＳＣＳにより制御されうる。監視制御システム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ＬＡも制御しうる。

リソグラフィ装置ＬＡによって露光される基板Ｗが正確かつ整合的に露光されるためには、例えば、後続層とのオーバーレイ誤差、線幅、クリティカルディメンション（ＣＤ）、フォーカス誤差などパターン構造の特性を測定すべく基板を検査することが望ましい。そのため、検査ツールまたはメトロロジ装置（図示せず）がリソセルＬＣに含まれてもよい。誤差が検出された場合、とくに検査が同じバッチまたはロットの他の基板Ｗが露光され又は処理される前に行われた場合には、調整は例えば、後続の基板の露光又は基板Ｗに行われるべき他の処理の工程で行われてもよい。

検査装置は、メトロロジ装置とも呼ばれるが、基板Ｗの特性、とくに、異なる基板Ｗについて特性がどのように変動するか、または同じ基板Ｗの様々な層に関連付けられる特性が層ごとにどのように変動するかを決定するために使用される。あるいは、検査装置は、基板Ｗ上の欠陥を特定するように構築されてもよく、例えば、リソセルＬＣの一部であってもよいし、リソグラフィ装置ＬＡに統合されていてもよいし、あるいはスタンドアロン装置であってもよい。検査装置は、潜像（露光後のレジスト層における像）、半潜像（露光後ベーク工程ＰＥＢ後のレジスト層における像）、または現像されたレジスト像（レジストの露光部分または未露光部分が除去されている）、あるいはエッチングされた像（エッチングなどのパターン転写工程後）の特性を測定しうる。

典型的には、リソグラフィ装置ＬＡにおけるパターニングプロセスは、基板Ｗ上の構造の寸法と配置について高精度を必要とする処理のなかで最も重要な工程の１つである。この高精度を確保するために、図３に模式的に示されるように、３つのシステムがいわゆる「ホリスティック」制御環境に組み合わされてもよい。これらシステムの１つがリソグラフィ装置ＬＡであり、リソグラフィ装置ＬＡは、メトロロジツールＭＴ（第２のシステム）とコンピュータシステムＣＬ（第３のシステム）に（仮想的に）接続されている。このような「ホリスティック」環境の鍵は、これら３つのシステム間の連携を最適化して、プロセスウィンドウ全体を強化し、厳密な制御ループを提供して、リソグラフィ装置ＬＡによって実行されるパターニングがプロセスウィンドウ内にとどまることを保証することにある。プロセスウィンドウは、特定の製造プロセスが定められた結果（例えば、機能する半導体デバイス）を生むことになるプロセスパラメータ（例えばドーズ、フォーカス、オーバレイ）の範囲を定義する。典型的には、プロセスウインドウ内で、リソグラフィプロセスまたはパターニングプロセスにおけるプロセスパラメータを変化させることが許される。

コンピュータシステムＣＬは、パターニングすべき設計レイアウト（の一部）を使用して、どの超解像技術を使用するかを予測し、計算的リソグラフィシミュレーションおよび計算を実行して、どのマスクレイアウトおよびリソグラフィ装置設定がパターニングプロセスの最大の全体的プロセスウィンドウを達成するかを決定しうる（第１の目盛りＳＣ１の両矢印で図３に描かれている）。典型的には、超解像技術は、リソグラフィ装置ＬＡのパターニングの可能性に合わせて用意される。また、コンピュータシステムＣＬは、（例えばメトロロジツールＭＴからの入力を使用して）リソグラフィ装置ＬＡがプロセスウィンドウ内のどこで現在動作しているかを検出し、例えば次善のプロセスにより欠陥が存在しうるか否かを予測するために使用されてもよい（第２の目盛りＳＣ２が「０」を指すことによって図３に描かれている）。

メトロロジツールＭＴは、正確なシミュレーションおよび予測を可能にするためにコンピュータシステムＣＬに入力を提供してもよく、また、例えばリソグラフィ装置ＬＡの較正状態に起こりうるドリフト（第３の目盛りＳＣ３における複数の矢印で図３に描かれている）を特定するためにリソグラフィ装置ＬＡにフィードバックを提供してもよい。

リソグラフィ装置（またはスキャナ）ＬＡは、図では特定されていないレベルセンサを含んでいてもよい。あるいは、レベルセンサは、トラック内にある別個の装置であってもよい。

基板上にパターンを結像する際には、基板の最上部の表面（すなわち、パターンが結像されるべき表面）が投影レンズの焦点面内にあることを確実にすることが望まれる。投影レンズの焦点面からの基板の最上面の位置のずれは、フォーカス誤差と呼ばれることがある。基板の最上面の位置を決定するために、レベルセンサが使用されてもよい。基板の最上面が投影レンズの焦点面にないことをレベルセンサが示した場合、それに応じて、基板を支持する基板テーブルの高さが調整されてもよい。

また、レベルセンサは、基板の表面に存在しうる傾斜を測定するために使用されてもよく、それに応じて傾斜を補正するために、基板テーブルが傾斜されてもよい。

レベルセンサは、リソグラフィ投影装置の一部であってもよい。リソグラフィ装置によって印刷されるフィーチャのフォーカス誤差の許容範囲が狭くなるにつれて、フォーカス誤差の決定の精度がますます重要となりうる。

レベルセンサの動作については、当業者であれば理解できるだろう。しかしながら、大まかに言えば、典型的なレベルセンサは、基板に入射する放射の反射率に影響される。放射はスリットを通って伝搬し、得られたビームは基板の表面上で走査される。基板の表面で反射した放射が検出され、フォーカス誤差を決定するために使用される。

上述したように、検査装置（またはメトロロジ装置）は、レベルセンサによる測定に加えてフォーカス誤差を決定するために使用されるスタンドアロンのツールであってもよい。そのような検査装置は、当業者に理解されるように、回折に基づく手法を用いてフォーカス誤差を決定してもよい。大まかに言えば、検査装置は、基板上および／または基板内に造られた特定のターゲット（またはフォーカスマーク）に放射を方向付けてもよい。ターゲットによって回折された放射が検出され、「トータルフォーカス誤差」とも呼ばれるフォーカス誤差を決定するために使用される。典型的には、ターゲットは、基板の表面にわたって比較的まばらに位置し、基板のフィールド間及び／またはダイ間の狭い通路であるスクライブレーンに配置される。本明細書では、「フィールド」という用語は、上述のターゲット部分を包含する。フィールドは、１つまたは複数の、典型的には複数の「ダイ」を備えてもよい。いくつかの構成では、ダイは、典型的には、基板上に製造される特定の半導体デバイス（またはチップ）に関連づけられる。スクライブレーンとターゲットは、フィールド間および／またはダイ間に位置してもよい。
検査装置を使用する際には、「ピュアフォーカス」の値がトータルフォーカス誤差から抽出されてもよい。これは、トータルフォーカス誤差から既知のスキャナ寄与因子を減算することによって行うことができる。スキャナ寄与因子は、主としてレベリング補正不能誤差（ＮＣＥ）であり、とくに、基板の上面がスリットの長さに匹敵する空間スケールで走査方向に沿って高さ変動を示している場合においてウェハテーブルの動きがこの表面に追従できる限界によってもたらされる作動誤差である。スリットは、典型的に、ｘ方向にフィールド幅全体を、ｙ方向に数ｍｍをカバーしながら、基板上に露光される。ｙ方向における走査動作がフィールド全体を網羅することを可能にする。その結果、（ウェハステージが唯一のアクチュエータであって、像面自体は歪み得ないと仮定すると、）線形プロファイルをｘ方向に作動させることができるにすぎず、ｙ方向には所望の非線形プロファイルの「移動平均」となる。

別の言い方をすれば、スキャナのメトロロジ（例えばレベルセンサのデータ）とスキャナの作動能力との差に基づいて予想される何らかのフォーカス誤差に加えて、ピュアフォーカスは、基板にわたり生じる予想外のフォーカス誤差として定義されうる。

レベルセンサによって生成されるビームは、有限の長さのスリットを通って伝搬しているので、基板の表面のある領域をカバーする。いくつかの構成では、レベルセンサのビームがカバーする領域はおよそ１．０ｍｍ×２．５ｍｍである。したがって、レベルセンサによって決定される基板の最上面のレベルは、ビームがカバーする領域にわたるデータを含んでいる。例示的なケースでは、レベルセンサによって決定されるレベルは、ビームがカバーする基板の表面の領域にわたる最上面のレベルの平均である。そのため、基板上のデバイストポロジーを含むフィールド間および／またはダイ間に配置されるスクライブレーンのレベルは、レベルセンサによって決定されるレベルにうまく捕捉されず、その結果、オフセットが生じる。これは、デバイストポロジーに基づいてレベルセンサによって取得されるデータと、スクライブレーンに造られたターゲットに基づいて検査装置によって取得されるデータとの間の、スクライブ・セル間オフセット(scribe-to-cell offset)に関連する。

ピュアフォーカス誤差は、検査装置から導出されるトータルフォーカス誤差からレベルセンサから導出されるフォーカス誤差データを差し引くことによって決定されるため、スクライブ・セル間オフセット（これは、スクライブレーンのフォーカス測定マークとフィールドのデバイストポロジーとの間の局所的な高さの差として定義されうる）が、「ピュアフォーカス」フィンガープリントに存在する。スクライブ・セル間オフセットの起源は、スクライブレーンがダイ内またはフィールド内のデバイスフィーチャに対して異なる処理がなされることにある。これにより、ダイ内のデフォーカスとスクライブ内のデフォーカスとの間でトポロジーが異なることになる。

オンプロダクトの性能はますます、いわゆるＮＣＥのウェハマップから再構築されるようになっている。ＮＣＥとは典型的に、測定側の入力とリソグラフィ装置が作動できうるものとの差をいう。このような誤差は、測定可能な信号に相関させることができる。例えば、レベリングのＮＣＥは、検査装置によって測定されるフォーカス誤差に直接寄与するはずである。しかしながら、上述したように、検査装置での測定は、デバイストポロジーを含むフィールドの内側ではなく、スクライブレーンに配置される小ターゲットに対して行われることが多い。これらのスクライブレーンは一般的に小さすぎて、上述したレベルセンサによって決定されるＮＣＥマップでは視認することができない。そのため、スクライブレーンの高さがデバイストポロジーの高さと大きく異なる場合、いわゆる「スクライブ・セル間オフセット」により、レベルセンサのデータから決定されるＮＣＥマップと検査装置によって取得される測定結果との間の相関性が低下する。このことは、特に3D-NANDメモリなど、フィールド内のトポグラフィーが大きい基板で発生することがわかっている。

図４ａおよび図４ｂは、上記の議論を説明するためのものである。基板４００の表面の一部が、図４ａに平面図で、図４ｂに断面図で示されている。基板の表面は、複数のダイ４０２ａ～ｄを備える。ダイの間にはスクライブレーン４０４が走っている。複数のターゲット４０６がスクライブレーン４０４に位置しており、図４ａおよび図４ｂでは星で示されている。スクライブ・セル間オフセットは、図４ｂで見ることができる。図４ａおよび４ｂのスクライブレーンは、明確にするために、図４ａおよび４ｂが縮尺に合わせて描かれた場合に表れるものよりも大きく示されていることに留意されたい。フィールドの典型的な寸法は、実際には約２６ｍｍ×３０ｍｍであり、スクライブレーンの幅は、実際には典型的に約５０μｍである。

図５ａは、リソグラフィ装置ＬＡの露光高さ（Ｚ_ｅｘｐ）５００と、レベルセンサによって測定された基板表面のレベル（Ｚ_ＬＳ）５０２を重ねた、図４ｂに見られるような基板を通る断面を示している。

見てわかるように、Ｚ_ＬＳ５０２は、基板の実際のトポロジーを平滑化したものである。これは、上述した平均化の結果であり、レベルセンサのビームがカバーする領域に関連している。Ｚ_ｅｘｐ５００は、リソグラフィ装置の露光の高さである。Ｚ_ｅｘｐ５００に対するウェハの位置は、ウェハテーブルの作動高さによって制御される。

図５ｂは、ＮＣＥ値、ＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}５０４とＮＣＥ_{ｄｅｖｉｃｅ}５０６を示す。図５ｂに示すＮＣＥ_{ｄｅｖｉｃｅ}５０６は、レベルセンサ高さＺ_ＬＳ５０２から露光高さＺ_ｅｘｐ５００を減算することにより算出される。

本明細書に開示される方法および装置は、ＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}を決定するように構成されてもよい。ＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}は、リソグラフィ装置のフォーカス制御の制限および／またはレベルセンサデータによってスクライブレーンに誘起される補正不能なフォーカス誤差である。

そこで、開示される方法および装置は、第１の計測データ（例えば、レベルセンサのフォーカス誤差データ）と第２の計測データ（例えば、検査装置のフォーカス誤差データ）との間の差またはオフセットを決定するように構成されてもよい。これは、ＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}をレベルセンサデータから決定することによって行われてもよい。

フォーカス計測（例えば回折に基づく手法を用いた検査装置を使用して取得される）は、オフセットをレベルセンサベースのフォーカス制御に提供し、フォーカス挙動を経時的に監視するのに有用である。トータルフォーカスバジェットは、いくつかの成分で構成されている。レベルセンサのＮＣＥは大きな成分である。投影レンズのフォーカス誤差は、レベルセンサに拾われないフォーカスバジェット寄与因子の一例である。投影レンズのフォーカス誤差の寄与度は、スクライブレーンのターゲットからデータを取得することによって測定されうる。スクライブレーンは通常、ウェハの露光中にレジストに形成される。他の構成では、投影レンズのフォーカス誤差は、専用のイメージセンサを用いて測定されてもよい。

しかしながら、ターゲットは、露光中に必然的に存在するレベルセンサＮＣＥに起因して、非ゼロのフォーカスにも形成される。そのため、投影レンズのフォーカス誤差は、フォーカスマークに基づく計測値から、（独立して測定された）レベルセンサＮＣＥを減算することによって決定される。

より広い文脈では、本明細書に開示される方法および装置は、（例えばフォーカス）パラメータデータの高密度かつ高精度のマップを合成するために、複数の計測データソースおよび事前知識（物理学、ＮＣＥ、マスクレイアウト）を組み合わせるメトロロジ方法論の一部に貢献しうる。開示される方法および装置は、複数の種類の計測データおよび事前知識（例えば、デバイスを構成する製品フィーチャに対するスクライブライン内のターゲットのオフセット）を組み合わせるので、このような方法論に適合しうる。

図６は、第１の計測データと第２の計測データとの間の差、オフセット又は相関を決定するための例示的な方法のフロー図である。第１の計測データとの間の差、オフセット又は相関を決定することは、第１の計測データから決定される（例えばレベルセンサデータから決定される）フォーカス誤差データと、第２の計測データから決定される（例えば検査装置データから決定される）フォーカス誤差データとの間の差、オフセット又は相関を決定することを備えてもよい。例示的な構成では、第１の計測データは、フィールド間成分及びフィールド内成分を備える。

例示的な構成では、第１の計測データは、Ｚ_ＬＳを備えてもよい。

パラメータのフィールド内成分が決定される（６００）。フィールド内成分は、基板上のフィールド内及び／又はダイ内で観測されるパラメータの成分である。フィールド内成分は、基板上の複数のダイおよび／または複数のフィールドに繰り返されてもよい。レベルセンサから取得されうるレベルデータの場合、レベルデータのフィールド内成分は、フィールド内および／またはダイ内のトポロジーのレベルである。これは、デバイストポロジーであってもよい。

パラメータのフィールド内成分は、１つまたは複数のアルゴリズムに基づいて決定されてもよい。アルゴリズムは、パラメータの１つまたは複数の特徴を入力としてもよい。例えば、パラメータの特徴は、フィールド内のデバイストポロジーのＸ、Ｙ、Ｚのうち１つまたは複数の寸法を備えてもよい。また、アルゴリズムは、レベルセンサのスリットの寸法、レベルセンサ内の放射を基板上に導くための光学部品に関する１つまたは複数のパラメータ、および／または、レベルセンサ内で基板に入射する放射ビームの面積を含んでもよい。

パラメータのフィールド内成分を決定するためのアルゴリズムは、当業者に知られているものであってもよい。

決定されたフィールド内成分は、第１の計測データから除去され（６０２）または減算される。これにより、フィールド間成分を残すことができる。

ここで、第１の計測データと第２の計測データとの間の差、オフセット又は相関が、フィールド間成分Ｚ_{ＬＳ，ｉｎｔｅｒ}及び第２の計測データに基づいて決定されてもよい。図６に示す例示的な構成では、差、オフセット又は相関を決定することは、ＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}を第１の計測データから決定することを備える（６０４）。

決定されたＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}は、リソグラフィ装置によって誘起される誤差によってスクライブレーンで観測される補正不能なフォーカス誤差の推定値である。すなわち、上記で決定されたＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}は、スクライブ・セル間オフセットが除去された状態でレベルセンサによって決定される補正不能誤差である。決定されたＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}は、第２の計測データと、及び／又は第２の計測データから決定される値と、（例えば、そこから減算されることによって）比較されてもよい（６０６）。例えば、第２の計測データは、検査装置から（任意選択として回折ベースの方法を用いて）取得されるトータルフォーカス測定データを備えてもよい。

ＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}は、スクライブレーンにまばらに配置された計測ターゲットの位置で観測されるレベルセンサのデフォーカスへの寄与度を記述する。このＮＣＥをフォーカス誤差測定値から差し引くことにより、フォーカス誤差の「ノンレベリング」成分（「ピュアフォーカス」と呼ばれることもある）が取得されてもよい。

しかしながら、ＮＣＥ_{ｄｅｖｉｃｅ}が、デバイス内のフォーカス性能を説明する際に考慮すべきレベリングＮＣＥである場合もある。本明細書に開示される例示的な方法および装置では、トータルフォーカス測定値からスクライブレーンＮＣＥ（ＮＣＥ_{ｓｃｒｉｂｅ}）を減算することにより、「ピュアフォーカス」を計算することができるかもしれない。ピュアフォーカスは、期待されるトータルデフォーカス性能を得るために、デバイスＮＣＥと知的に再結合されてもよい。再結合操作の一例は、基板上の一連の（ｘ，ｙ）位置でのピュアフォーカスおよびデバイスＮＣＥ信号の加算である。適切な数学的補間操作を用いて、それぞれの測定位置と一致しない位置における「ピュアフォーカス」および「デバイスＮＣＥ」信号の代表値を得ることができる。

本発明の更なる実施形態が以下に列挙される番号付けられた項に開示される。
１．基板に関するパラメータの複数の値を備える第１及び第２の計測データ間の差を決定する装置であって、前記基板は、デバイストポロジーを備える複数のフィールドを含み、
前記パラメータのフィールド内成分を決定することと、
決定されたフィールド内成分を前記第１の計測データから除去し、前記第１の計測データのフィールド間成分を取得することと、
前記フィールド間成分および前記第２の計測データに基づいて、前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することと、を有する方法を実施するコンピュータプログラムコードを実行するように構成されたプロセッサを備える装置。
２．前記第１の計測データは、レベルセンサによって取得される前記基板上に造られたフィーチャの高さに関するデータＺ_ＬＳを備える、項１に記載の装置。
３．前記フィールド内成分は、フィールド内の１つ又は複数のデバイスのトポロジーに関するデータを備える、項２に記載の装置。
４．前記フィールド内成分を決定することは、前記パラメータの１つ又は複数の特徴を入力とする１つ又は複数のアルゴリズムに基づく、項１または２に記載の装置。
５．前記パラメータの１つまたは複数の特徴は、前記装置又はさらなる装置によって測定される、項４に記載の装置。
６．前記フィールド内成分は、前記第１の計測データに基づいて少なくとも部分的に決定される、項１から５のいずれかに記載の装置。
７．前記プロセッサは、前記第１の計測データを取得するように前記装置を制御するようにさらに構成される、項１から６のいずれかに記載の装置。
８．前記第２の計測データの前記複数の値は、前記基板内又は前記基板上に造られた計測ターゲットから計測されたものである、項１から７のいずれかに記載の装置。
９．前記第２の計測データの前記複数の値は、前記基板上のフィールド間及び／又はダイ間のスクライブレーンで計測されたものである、項８に記載の装置。
１０．前記第２の計測データは、回折に基づくフォーカスを用いて取得されるトータルフォーカス誤差データを備える、項１から９のいずれかに記載の装置。
１１．前記第１及び第２の計測データ間の差を決定することは、レベリング補正不能誤差の推定値を前記第１の計測データに基づいて決定するために、前記フィールド間成分からリソグラフィ露光装置内のウェハテーブルの作動高さＺ_ＥＸＰを減算することを備える、項１から１０のいずれかに記載の装置。
１２．前記第１及び第２の計測データ間の差を決定することは、前記第１の計測データに基づいて推定されたレベリング補正不能誤差を前記第２の計測データから減算することをさらに備える、項１１に記載の装置。
１３．前記パラメータは、フォーカス誤差を備える、項１から１２のいずれかに記載の装置。
１４．前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することは、前記第１の計測データのスクライブレーンに特有な表現を取得するために、前記第１の計測データのフィールド間成分から既知の作動プロファイルを減算することを備える、項１から１３のいずれかに記載の装置。
１５．前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することは、前記第２の計測データと前記第１の計測データのスクライブレーンに特有な表現との差を決定することをさらに備える、項１４に記載の装置。
１６．第１の計測データを取得するための装置および／または第２の計測データを取得するための装置をさらに備える、項１から１５のいずれかに記載の装置。
１７．項１から１６のいずれかに記載の装置を備えるリソグラフィ装置。
１８．基板に関するパラメータの複数の値を備える第１及び第２の計測データ間の差を決定する方法であって、前記基板は、デバイストポロジーを備える複数のフィールドを含み、
前記パラメータのフィールド内成分を決定することと、
決定されたフィールド内成分を前記第１の計測データから、前記第１の計測データのフィールド間成分を取得するために除去することと、
前記フィールド間成分および前記第２の計測データに基づいて、前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することと、を備える方法。
１９．リソグラフィ装置についてスクライブレーンフォーカス誤差寄与度の推定値を第１及び第２の計測データに基づいて決定する装置であって、
前記第１の計測データは、基板のフィールドにわたる複数の高さ値を備え、前記基板は、スクライブレーンとデバイストポロジーを含むダイとを備える複数のフィールドを含み、
前記第２の計測データは、前記スクライブレーン内で測定された前記リソグラフィ装置のフォーカスに関するパラメータの複数の値を備えており、
前記第１の計測データのフィールド内成分を決定することと、
決定されたフィールド内成分を前記第１の計測データから、前記第１の計測データのフィールド間成分を取得するために除去することと、
前記第１の計測データのフィールド間成分と、前記第１の計測データに基づく前記リソグラフィ装置の作動による前記基板の測定され又は予想された動きとの差として、前記第１の計測のスクライブレーンフォーカス誤差寄与度を決定することと、を有する方法を実施するコンピュータプログラムコードを実行するように構成されたプロセッサを備える装置。
２０．前記プロセッサは、前記第１の計測データにおいて観測されない効果によって引き起こされるリソグラフィ装置のフォーカス誤差の推定値を決定するために、前記第２の計測データから前記第１の計測のスクライブレーンフォーカス誤差寄与度を除去するようにさらに構成される、項１９に記載の装置。
２１．前記プロセッサは、前記第１の計測データを、前記第１の計測データにおいて観測されない効果によって引き起こされるリソグラフィ装置のフォーカス誤差の決定された推定値と組み合わせるようにさらに構成される、項２０に記載の装置。

本書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされている場合があるが、ここに説明したリソグラフィ装置は、その他の用途を有しうるものと理解されたい。ありうる他の用途には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内パターン及び検出パターン、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が含まれる。

本書ではリソグラフィ装置の文脈における本発明の実施形態について具体的な言及がなされている場合があるが、本発明の実施形態は、他の装置にも使用されうる。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、または、ウェーハ（またはその他の基板）またはマスク（またはその他のパターニングデバイス）などの物体を測定または処理する何らかの装置の一部を形成してもよい。これら装置は、リソグラフィツールと総称されてもよい。こうしたリソグラフィツールは、真空条件または環境（非真空）条件を使用してもよい。

上記では光リソグラフィの文脈における本発明の実施形態の使用について具体的な言及がなされている場合があるが、本発明は例えばインプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用されうるものであり、文脈が許す場合、光リソグラフィに限られるものではないことは理解されよう。

上記では本発明の特定の実施形態を説明したが、本発明は、説明したものとは異なる方式で実施されうることが理解される。上述の説明は例示であり、限定を意図しない。よって、後述の特許請求の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。

Claims (15)

1. 基板に関するパラメータの複数の値を備える第１及び第２の計測データ間の差を決定する装置であって、前記基板は、デバイストポロジーを備える複数のフィールドを含み、
   前記パラメータのフィールド内成分を決定することと、
   決定されたフィールド内成分を前記第１の計測データから除去し、前記第１の計測データのフィールド間成分を取得することと、
   前記フィールド間成分および前記第２の計測データに基づいて、前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することと、を有する方法を実施するコンピュータプログラムコードを実行するように構成されたプロセッサを備える装置。
2. 前記第１の計測データは、レベルセンサによって取得される前記基板上に造られたフィーチャの高さに関するデータＺ_ＬＳを備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記フィールド内成分は、フィールド内の１つ又は複数のデバイスのトポロジーに関するデータを備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記フィールド内成分を決定することは、前記パラメータの１つ又は複数の特性を入力とする１つ又は複数のアルゴリズムに基づく、請求項１または２に記載の装置。
5. 前記パラメータの１つまたは複数の特性は、前記装置又はさらなる装置によって測定される、請求項４に記載の装置。
6. 前記フィールド内成分は、前記第１の計測データに基づいて少なくとも部分的に決定される、請求項１に記載の装置。
7. 前記第２の計測データの前記複数の値は、前記基板内又は前記基板上に造られた計測ターゲットから計測されたものである、請求項１に記載の装置。
8. 前記第２の計測データの前記複数の値は、前記基板上のフィールド間及び／又はダイ間のスクライブレーンで計測されたものである、請求項７に記載の装置。
9. 前記第１及び第２の計測データ間の差を決定することは、レベリング補正不能誤差の推定値を前記第１の計測データに基づいて決定するために、前記フィールド間成分からリソグラフィ露光装置内のウェハテーブルの作動高さＺ_ＥＸＰを減算することを備える、請求項１に記載の装置。
10. 前記第１及び第２の計測データ間の差を決定することは、前記第１の計測データに基づいて推定されたレベリング補正不能誤差を前記第２の計測データから減算することをさらに備える、請求項９に記載の装置。
11. 前記パラメータは、フォーカス誤差を備える、請求項１に記載の装置。
12. 前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することは、前記第１の計測データのスクライブレーンに特有な表現を取得するために、前記第１の計測データのフィールド間成分から既知の作動プロファイルを減算することを備える、請求項１に記載の装置。
13. 前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することは、前記第２の計測データと前記第１の計測データのスクライブレーンに特有な表現との差を決定することをさらに備える、請求項１２に記載の装置。
14. 基板に関するパラメータの複数の値を備える第１及び第２の計測データ間の差を決定する方法であって、前記基板は、デバイストポロジーを備える複数のフィールドを含み、
    前記パラメータのフィールド内成分を決定することと、
    決定されたフィールド内成分を前記第１の計測データから、前記第１の計測データのフィールド間成分を取得するために除去することと、
    前記フィールド間成分および前記第２の計測データに基づいて、前記第１の計測データと前記第２の計測データとの差を決定することと、を備える方法。
15. リソグラフィ装置についてスクライブレーンフォーカス誤差寄与度の推定値を第１及び第２の計測データに基づいて決定する装置であって、
    前記第１の計測データは、基板のフィールドにわたる複数の高さ値を備え、前記基板は、スクライブレーンとデバイストポロジーを含むダイとを備える複数のフィールドを含み、
    前記第２の計測データは、前記スクライブレーン内で測定された前記リソグラフィ装置のフォーカスに関するパラメータの複数の値を備えており、
    前記第１の計測データのフィールド内成分を決定することと、
    決定されたフィールド内成分を前記第１の計測データから、前記第１の計測データのフィールド間成分を取得するために除去することと、
    前記第１の計測データのフィールド間成分と、前記第１の計測データに基づく前記リソグラフィ装置の作動による前記基板の測定され又は予想された動きとの差として、前記第１の計測のスクライブレーンフォーカス誤差寄与度を決定することと、を有する方法を実施するコンピュータプログラムコードを実行するように構成されたプロセッサを備える装置。

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