JP5412528B2 - 検査方法、検査システム、基板、およびマスク - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、例えばリソグラフィ技法によるデバイス製造で用いることができる検査方法およびリソグラフィ技法を用いるデバイス製造方法、ならびにこの方法を実行するのに使用される装置に関する。

関連出願の相互参照
本願は、２００８年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／１４１，４１０号の利益を主張するものであり、参照により、この特許出願の全体を本明細書に組み込む。

リソグラフィ装置は、基板上に、通常は基板のターゲット部分上に所望のパターンを与える機械である。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。その場合、「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使用し、ＩＣの個々の層上に形成するべき回路パターンを生成することができる。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、１つのダイ、また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、一般に基板上に与えられた放射感応性材料（すなわちレジスト）の層上に結像することによって行われる。一般に、単一の基板は、網状の隣り合うターゲット部分を含むことになり、これらのターゲット部分が次々とパターニングされる。既知のリソグラフィ装置は、ターゲット部分上に全パターンを一度に露光させることによって各ターゲット部分が照射される、いわゆる「ステッパ」と、放射ビームによってパターンを所定方向（「スキャン」方向）にスキャンし、一方、基板をこの方向と平行または逆平行に同期してスキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆる「スキャナ」とを含む。基板上にパターンを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へパターンを転写することも可能である。

リソグラフィプロセスを監視するために、パターン付き基板のパラメータ、例えば同基板の中または上に形成される連続した層の間のオーバーレイエラーなどを測定する必要がある。走査電子顕微鏡および様々な専用ツールの使用を含めて、リソグラフィプロセスで微視的構造を測定するための様々な技法がある。専用インスペクションツールの１つの形態が、基板面上のターゲット上に放射ビームを向けて、散乱され、または反射されたビームの特性を測定するスキャトロメータである。基板による反射または散乱の前後でビームの特性を比較することにより、基板の特性を求めることができる。これは、例えば、反射されたビームを既知の基板特性に関連する既知の測定値ライブラリに保存されたデータと比較することにより行うことができる。分光器のスキャトロメータおよび角度分解スキャトロメータの２つの主要なタイプのスキャトロメータが知られている。分光器のスキャトロメータは、基板上に広帯域の放射ビームを向けて、特定の狭い角度範囲に散乱した放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを用いて、散乱放射の強度を角度の関数として測定する。

スキャトロメータは、リソグラフィ装置の基板配向および露光の有効性を含めて、リソグラフィ装置のいくつかの異なる側面を測定するのに使用することができる。また、スキャトロメータによって測定され得る、リソグラフィ装置の（具体的にはリソグラフィ装置が実行する露光作用の）２つの重要なパラメータが、焦点および線量である。リソグラフィ装置は、以下で言及するように放射源および投影システムを含む露光装置を有する。放射源が放射ビームを供給し、投影システムが、放射ビームを集束し、ビームにパターンを与えてパターン付き放射ビームを生成し、この放射ビームが基板表面でレジストに当たる。

基板を露光するために基板上に投影される放射線量は、露光装置の様々な部分によって制御される。基板の正確な部分に放射を集束させる責任を担うのは、主としてリソグラフィ装置の投影システムである。露光が行われる基板の表面に、パターン付き放射のパターンの像が集束することが重要である。これは、最も鮮明な（すなわち最大限に集束された）像を基板の表面に生じさせ、可能な限り最も鮮明なパターンが基板上に露光されるようにするためである。これによって、より小さな製品パターンをプリントすることができる。

放射の焦点および線量は、基板上に露光されるパターンまたは構造の様々なパラメータに直接影響を及ぼす。スキャトロメータを使用して測定することができるパラメータは、基板上にプリントされたパターン内の構造物の物理的特性である。これらのパラメータは、クリティカルディメンション（CD）または側壁角度（SWA）を含んでもよい。クリティカルディメンションは、実際上、バー（または、プリントパターンにある測定される構造体次第で、スペース、ドットまたはホール）などの構造体の平均の幅である。側壁角度は、基板の表面と構造体の立ち上がる（または立ち下がる）部分の間の角度である。

また、スクライブライン構造体が製品マスクと共に焦点測定に使用される場合、マスク形状補正（マスクの屈曲に対する焦点補正）を適用することができる。

焦点および線量は、マスクパターンの１次元構造体（基板上に、測定される１次元のパターンを生じさせる）から、スキャトロメトリ（または走査電子顕微鏡）によって同時に求めることができる。単一構造体は、その構造体が、露光して処理されたとき、焦点エネルギーマトリクス（FEM）の各ポイントに関してクリティカルディメンションの測定値と側壁角度の測定値との一意の組合せを有する限り、使用することができる。クリティカルディメンションと側壁角度のこれらの一意の組合せが使用可能であれば、焦点および線量の値は、これらの測定から一意に求めることができる。

しかし、この、１次元構造体の使用に伴う問題がある。一般に、類似のクリティカルディメンション測定値および側壁角度測定値をもたらす焦点と線量のいくつかの組合せが存在する。これは、単一の１次元構造体の測定によって焦点および線量を一意に求めることができないことを意味する。この曖昧さを解決するために、個別の隣接したマーカに複数の構造体を使用することが検討された。しかし、異なる構造体を組み込む複数のマーカを有することは、基板表面上の潜在的に有益であり得るスペースを占めることを含めて不都合がある。

基板のターゲット部分上のパターンの露光中の焦点オフセットまたは誤差は、間接的にしか測定することができない。例えば、側壁角度を測定するために、ターゲット上のパターンの全体のプロファイルが再構成される。次いで、焦点は、例えば側壁角度およびクリティカルディメンションを焦点および線量の関数として記述するモデルを較正した後に導出される。この技術は、焦点と線量の分離として知られている。

側壁角度（およびCD）の変化に対するスキャトロメトリ信号の感度が、焦点値（および線量値）の導出をもたらす。しかし、スキャトロメトリ信号（すなわち放射を反射した表面に関する情報を含む反射された放射）の感度は、基板表面上の放射感応性材料（すなわちレジスト）の厚さによって影響を受ける。実際、スキャトロメトリ信号の感度は、レジストの厚さの逆２乗で比例し得る。

感度が低下すると、以下の望ましくない影響がもたらされるおそれがある。すなわち、感度レベルが低下してもノイズレベルは低下せず、その結果信号対雑音比が低下し、したがって側壁角度の再現性が悪化する可能性がある。モデル化の誤差が同一のままであるため、側壁角度測定値の体系的な精度誤差が増加する可能性がある。レジストの高さの変化、またはモデル化されたパターンの一部分であるスタックの他の変化によって、側壁角度測定値への好ましくない影響（クロストークとしても知られている）が生じる可能性がある、

前述の望ましくない影響が、側壁角度から導出される焦点値に対して直接影響を及ぼすおそれがある。

改善された焦点メトロロジーを提供することが望ましい。具体的には、レジスト厚さが低減されたときでさえ、正確な焦点値を得ることが望ましい。

本発明の一実施形態によれば、露光装置の焦点関連の特性を測定する方法は、（ｉ）測定されるべき露光装置および（ｉｉ）プリントパターンを生成するためのパターンを含むパターニングデバイスを使用して基板表面上にパターンをプリントする工程であって、パターニングデバイスのパターンが、露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化する構造を有するプリントパターンを生じさせるように設計される、工程と、基板表面上のプリントパターン上に放射ビームを投影する工程と、基板表面上のプリントパターンから反射された放射を検出する工程と、検出された放射を用いてプリントパターンの非対称性を測定する工程と、この非対称性から露光装置の焦点関連の特性を求める工程とを含む。具体的には、露光装置の焦点関連の特性が変化するとき、構造体の異なる側壁の側壁角度測定値は、互いに異なるように変化し得る。したがって、非対称性は、２つの側壁角度測定値間の差であり得る。

本発明の別の実施形態によれば、露光装置で使用するマスクが基板上にプリントするためのパターンを含み、マスクパターンは、プリントパターンが、露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化する側壁角度測定値（例えば同一の構造体の様々な部分に関する異なる測定値）を有する１つまたは複数の構造体を含むように構成される。

本発明の別の実施形態によれば、基板が、その表面上にプリントパターンを含み、プリントパターンが、パターンをプリントするのに使用される露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化する側壁角度測定値（例えば同一の構造体の様々な部分に関する異なる測定値）を有する１つまたは複数の構造体を含む。

本発明の別の実施形態によれば、露光装置で使用する投影装置が、プリントパターンをプリントするためのパターンを含むマスクを使用して基板上にパターンをプリントするように構成され、投影装置は、プリントパターンが、露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化する側壁角度測定値（例えば同一の構造体の様々な部分に関する異なる測定値）を有する１つまたは複数の構造体を含むようなやり方で、基板上のマスクパターンを分解するように構成される。

本発明の別の実施形態によれば、露光装置の焦点関連の特性を測定するための検査システムは、測定されるべき露光装置を使用して基板上にプリントするためのパターンを含むパターニングデバイスであって、（例えば側壁角度測定値を有する）プリントパターンが露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化するパターニングデバイスと、検査装置とを含む。検査装置は、基板上のプリントパターン上に放射ビームを投影し、基板上のプリントパターンから反射される放射を検出し、検出された放射を使用して（例えばプリントパターンの内部で構造体の２つの側面の側壁角度を測定することにより）パターンの非対称性を測定し、かつ、パターンの非対称性（例えば２つの側壁角度の非対称性）から露光装置の焦点関連の特性を求めるように構成される。

本発明のさらなる特徴および利点、ならびに本発明の様々な実施形態の構造および動作が、添付図面を参照しながら以下で詳細に説明される。本発明は、本明細書に説明されている特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、単に説明を目的として本明細書に示されているにすぎない。１つまたは複数の関連分野の技術者には、本明細書に包含されている教示に基づく追加の実施形態が明らかであろう。

本明細書に組み込まれて本明細書の一部分を形成する添付図面は、本発明の実施形態を示し、さらに記述が加わって本発明の原理を説明し、かつ当業者が本発明を製作し使用することを可能にする働きをする。

本発明の実施形態が実施され得るリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の実施形態が実施され得るリソグラフィセルまたはクラスタを示す図である。 本発明の実施形態が実施され得る第１のスキャトロメータの図である。 本発明の実施形態が実施され得る第２のスキャトロメータの図である。 標準的回折格子の形状のターゲットパターンの図である。 本発明の一実施形態によるターゲットパターンの図である。 焦点の関数としてのパターン構造のプロファイルの図である。 焦点の関数としての左側壁角度および右側壁角度の図である。 本発明の別の実施形態によるターゲットパターンの図である。 焦点の関数としてのパターン付き構造体のプロファイルの図である。 焦点の関数としてのオーバーレイに対する焦点の関数としての左側壁角度と右側壁角度の比較を示す図である。 焦点の関数としてのオーバーレイに対する焦点の関数としての左側壁角度と右側壁角度の比較を示す図である。 焦点値の関数としての焦点精度を示す図である。 焦点値の関数としての焦点精度を示す図である。

本発明の実施形態の特徴および利点は、以下に示す詳細な説明が図面と共に解釈されることから、より明白になるであろう。図を通して、同じ参照文字は対応する要素を示す。図では、同じ参考番号は、概して同一の要素、機能的に類似した要素、および／または構造的に類似した要素を示す。ある要素が初めて出現する図面では、対応する参照番号の最上位桁によって示される。

本明細書は、この発明のこれらの特徴が組み込まれる１つまたは複数の実施形態を開示する。開示される実施形態は、本発明を例示するものにすぎない。本発明の範囲は、開示される実施形態に限定されない。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

説明される実施形態、および本明細書における「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」等々に対する言及は、説明される実施形態が、ある特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、すべての実施形態が、この特定の特徴、構造、または特性を必ずしも含まない場合があることを示す。さらに、このような語句は、必ずしも同一の実施形態を参照するとは限らない。その上、一実施形態に関連して特定の特徴、構造または特性が説明されたとき、他の実施形態に関連してそのような特徴、構造または特性を達成することは、明示的に説明されたか否かにかかわらず、当業者の理解の範囲内にあることを理解されたい。

本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組合せとして実施することができる。本発明の実施形態は、機械読取可能媒体に記憶された命令として実施されてもよく、この命令は、１つまたは複数のプロセッサによって読み込まれ、実行され得る。機械読取可能媒体は、機械（例えばコンピュータデバイス）によって読取り可能な形態の情報を記憶するかまたは伝達するための任意の機構を含んでもよい。例えば、機械読取可能媒体は、読取り専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、およびフラッシュメモリデバイスを含み得る。さらに、本明細書では、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令が、特定の動作を実行するものとして説明される場合がある。しかし、そのような説明は、もっぱら便宜上のものであり、そのような動作は、実際には、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令、等々を実行する、コンピュータデバイス、プロセッサ、制御装置、または他のデバイスにより実現されることを理解されたい。

しかし、このような実施形態をさらに詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実施し得る例示的一環境を提示することが有益である。

図１は、本発明の実施形態が実施され得るリソグラフィ装置を示す図である。この装置は、放射ビームＢ（例えば、UV放射またはDUV放射）を条件づけ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をサポートするように構築されたサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴであって、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のポジショナＰＭに接続されたサポート構造（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築された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴであって、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のポジショナ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、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイが含まれている）の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。

この照明システムは、放射を導くか、整形するか、または制御するために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気など様々なタイプの光学コンポーネント、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せを含んでもよい。

サポート構造は、パターニングデバイスを支持する（すなわちパターニングデバイスの重量を支承する）。サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、また、例えばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否かなど他の条件によって決まる仕方でパターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空、静電気、または他のクランプ技法を用いてパターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば必要に応じて固定または可動とすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して確実に所望の位置にあるようにすることができる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を用いることがあれば、それは、「パターニングデバイス」という、より一般的な用語と同義と見なすことができる。

本明細書に用いられる用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分内にパターンを生成するなどのために、パターンを放射ビームの断面に与えるように使用することができる任意のデバイスを意味するものと広義に解釈されたい。放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ、すなわちいわゆるアシストフィーチャを含む場合には、基板のターゲット部分の所望のパターンと正確には一致しないことがある点に留意されたい。一般的には、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、ターゲット部分中に生成されるデバイスにおける特定の機能層に相当することになる。

パターニングデバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの諸例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、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周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々な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一例は、小さな鏡の行列構成を使用し、鏡のそれぞれは、入来放射ビームを様々な方向で反射するように個別に傾けることができる。傾斜式鏡は、鏡行列によって反射される放射ビーム内にパターンを与える。

本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用する露光放射、あるいは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁光学システム、および静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを始めとする、任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における用語「投影レンズ」のいかなる使用も、より一般的な用語「投影システム」と同義と見なされてもよい。

本明細書で記述されるように、装置は透過タイプ（例えば透過性マスクを使用するタイプ）である。あるいは、装置は反射タイプ（例えば上記で言及されたプログラマブルミラーアレイを使用するタイプまたは反射性マスクを使用するタイプ）でもよい。

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）を有するタイプのものでもよい。このような「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するか、あるいは１つまたは複数のテーブル上で予備工程を実行しながら１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用することができる。

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い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とすることもできる。液浸液は、リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムとの間に適用することもできる。液浸技法は、投影システムの開口数を増大することで、当技術分野で周知である。本明細書で用いられる「液浸」という用語は、基板など、ある構造を液体内に沈めなければならないことを意味しておらず、逆に、液体が、露光中に投影システムと基板の間に位置することを意味するにすぎない。

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取る。例えばこの放射源がエキシマレーザであるとき、放射源とリソグラフィ装置は別体でもよい。そのような例では、放射源が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、放射源ＳＯからイルミネータＩＬまで、例えば適当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を用いて通される。他の例では、例えば放射源が水銀灯であるとき、放射源はリソグラフィ装置の一体型部品でもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に、「放射システム」と呼ばれてもよい。

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アジャスタＡＤを含むことができる。一般に、少なくともイルミネータの瞳面内強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ「σ-outer」および「σ-inner」と呼ばれる）は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などの様々な他のコンポーネントを備えることができる。イルミネータは、放射ビームがその横断面において所望の均一性および強度分布になるように条件づけるのに使用されてもよい。

放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブルMT）上で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、パターニングデバイスによってパターニングされる。放射ビームＢは、マスクＭＡを横切って、投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に集束する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナ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容量センサ）の助けにより（例えば、様々なターゲット部分Cを放射ビームBの経路内で位置決めするように）、正確に移動することができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１には示されていない）が、（例えばマスクライブラリからの機械的検索の後、またはスキャン中に）放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするのに使用され得る。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナ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）の助けにより実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナ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用して実現することができる。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合には、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータだけに接続することも、固定とすることもできる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示された基板アライメントマーク（けがき線アライメントマークとして既知である）は、専用ターゲット部分を占めるが、ターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークは、ダイ間に位置してもよい。

図示の装置は、以下のモードのうち少なくとも１つで使用することができる。

１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが、実質的に静止状態に保たれ、放射ビームに与えられた全パターンが、一度でターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一静的露光）。次に、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるようにｘ方向および／またはｙ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で結像するターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが、同期してスキャンされ、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの拡大率（縮小率）および像反転特性により決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向の）幅が制限されるが、スキャン移動の長さによって、ターゲット部分の（スキャン方向の）縦幅が決定される。

３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ実質的に静止状態に保たれ、基板テーブルＷＴが、移動されまたはスキャンされるとともに、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般的にはパルス放射源が使用され、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の各移動の後で、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上述の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使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可能である。

前述の使用モードまたはまったく異なった使用モードの組合せおよび／または変形形態も用いられてもよい。

図２に示されるように、リソグラフィ装置ＬＡは、「リソセル」または「クラスタ」とも称されることがあるリソグラフィセルＬＣの一部分を形成し、基板上で前露光プロセスおよび後露光プロセスを実行するための装置も含む。従来、リソセルは、レジスト層を堆積するためのスピンコータＳＣ、露光済みレジストを現像するためのディベロッパＤＥ、冷却プレートＣＨおよびベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラまたはロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、それらを様々なプロセス装置間で移動し、リソグラフィ装置のロードベイＬＢへ送出する。総体として「トラック」と称されることが多いこれらのデバイスは、監視制御システムＳＣＳによってそれ自体制御されるトラック制御ユニットＴＣＵに制御されるが、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も制御する。したがって、スループットおよび処理効率を最大化するように様々な装置が動作することができる。

リソグラフィ装置によって露光される基板を正確に一貫して露光するのを確実にするために、続く層の間のオーバーレイエラー、ラインの太さ、クリティカルディメンション（CD）などの特性を測定するように、露光した基板を検査することが望ましい。エラーが検出されると、特に同一バッチ内の後続の基板を露光する前に検査を行える場合、後続の基板の露光に対して調整を行うことができる。また、既に露光済の基板は、収率を改善するために取り除いて再加工してもよく、あるいは廃棄することによって異常であると分かっている基板に対する露光を回避してもよい。基板のいくつかのターゲット部分だけが異常であるときには、良好なターゲット部分上でのみ、さらなる露光を実行することができる。

検査装置は、基板の特性を求めるために使用され、具体的には異なる基板の特性または同一の基板の異なる層の特性が層から層へどのように変化するかを明らかにするために使用される。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣへ組み込まれてもよく、あるいはスタンドアロンのデバイスでもよい。急速な測定を可能にするために、検査装置は、露光の直後に、露光済みレジスト層で特性を測定するのが望ましい。しかし、レジスト内の潜像のコントラストは非常に低く、放射に露光されたレジスト部分と露光されていない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のみで、すべての検査装置が潜像を正確に測定するのに十分な感度を有するとは限らない。したがって、測定は露光後ベーク工程（PEB）の後に行われてもよく、この工程は、通常、露光した基板上で最初に実行され、レジストの露光した部分と露光していない部分との間のコントラストを向上させる。この段階で、レジスト内の画像は半潜像的であると称されてもよい。現像されたレジスト像測定を行うことも可能であり、その時点で、あるいはエッチングなどのパターン転写工程の後に、レジストの露光した部分または露光していない部分が除去されている。後者の可能性は、異常基板の再加工のための可能性を制限するが、やはり有益な情報をもたらすことができる。

図３は、本発明の実施形態が実施され得るスキャトロメータＳＭ１を示す図である。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の（白色光の）放射プロジェクタ２を含む。反射された放射は分光計のディテクタ４に渡され、これは、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の元となる構造またはプロファイルは、（例えば、厳密結合波解析および非線形の回帰により、あるいは図３の下部に示されるようなシミュレートされたスペクトルのライブラリと比較することにより）処理ユニットＰＵによって復元することができる。一般に、再構成に関して、構造体の全体的な形は既知であり、いくつかのパラメータは、スキャトロメトリデータから求めるべき構造体のほんの少数のパラメータ以外は、構造体が製作された処理の情報から推定される。このようなスキャトロメータは、垂直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得る。

本発明の実施形態が実施され得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によって発せられた放射はレンズシステム１２を使用し、干渉フィルタ１３および偏光子１７を通して集束され、部分的に反射する表面１６によって反射され、（例えば少なくとも０．９、少なくとも０．９５の）高い開口数（NA）を有する顕微鏡対物レンズ１５を介して基板Ｗの上に集束される。液浸スキャトロメータは、１を上回る開口数を有するレンズを有することさえある。反射された放射は、次いで、散乱スペクトルを検出するように、部分的反射面１６を透過してディテクタ１８の中へ送られる。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された瞳面１１に配置され得るが、瞳面は、代わりに、補助の光学部品（図示せず）を用いてディテクタ上に再結像されてもよい。瞳面は、放射の半径方向の位置が入射角を定義し、角度位置が放射の方位角を定義する面である。基板ターゲット３０の２次元の角散乱のスペクトルを測定することができるように、ディテクタは２次元ディテクタでもよい。ディテクタ１８は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳのセンサの配列でもよく、１フレーム当たりの集積時間は例えば４０ミリ秒であり得る。

参照ビームは、例えば入射する放射の強度を測定するのに用いられることが多い。これを行うために、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射するとき、放射ビームの一部分がビームスプリッタを透過して参照ビームとして参照鏡１４へ送られる。次いで、参照ビームは、同一のディテクタ１８の異なる部分の上に投影される。

例えば４０５〜７９０ｎｍ、または例えば２００〜３００ｎｍなどのさらに短い範囲の対象の波長を選択するのに、１組の干渉フィルタ１３が利用可能である。干渉フィルタは、１組の異なるフィルタを備えるのではなく調整可能であり得る。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。

ディテクタ１８は、散乱された光の強度を、単一の波長（または狭い波長範囲）で測定することができ、複数の波長で別個に、またはある波長範囲にわたって統合して測定することができる。さらに、ディテクタは、横方向磁界で偏向した光および横方向電界で偏向した光の強度を別個に測定することができ、かつ／または横方向磁界で偏向した光と横方向電界で偏向した光の間の位相差を測定することができる。

大きなエタンデュを示す広帯域の光源（すなわち、光の広範囲の周波数または波長を有する光源）を使用することができ、複数の波長の混合が可能になる。広帯域の複数の波長は、好ましくはそれぞれがλの帯域幅および少なくとも２λ（すなわち帯域幅の２倍）の間隔を有する。いくつかの放射の「ソース」が、ファイバーバンドルを使用して分割された拡散型放射源の異なる部分になり得る。このようにして、角度分解された散乱スペクトルを、複数の波長で並行して測定することができる。２Ｄスペクトルより多くの情報を含む３Ｄ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る。これによってもより多くの情報を測定することができ、メトロロジープロセスの頑健性が向上する。このことは、欧州特許第ＥＰ１，６２８，１６４Ａ号に、より詳細に説明されている。

基板Ｗ上のターゲット３０は、図５に示されたものなどの回折格子５０でもよく、バー５２で濃いレジストラインを形成するようにプリントされる。あるいは、バー５２は、基板中にエッチングしてもよい。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の色収差に感応しやすく、照明の対称性およびこのような収差の存在は、それら自体がプリントされた回折格子の変化を表すことができる。したがって、プリントされた回折格子のスキャトロメトリデータは、回折格子を再構成するのに用いられる。線幅および形状などの回折格子のパラメータは、プリントの工程および／または他のスキャトロメトリプロセスの情報から処理ユニットＰＵが遂行する再構成プロセスに入力される。

本発明の実施形態は、露光装置のパターニングデバイスで使用するパターンに関する。露光装置は、前述のように、放射源、パターニングデバイス、および投影装置を組み込むことができる。パターニングデバイスは、マスクを含んでもよい。露光装置のマスクは、透過性マスクでもよく、あるいは、前述のように複数の個々に制御可能な要素（例えば鏡）などの反射性マスクでもよい。このマスクは、露光装置により、基板表面のターゲット部分上にパターンをプリントするのに使用される。基板上のプリントパターンは、例えばスキャトロメータまたは楕円偏光計などの検査装置を使用して測定される。さらに、他のタイプの検査装置は、それらがプリントパターンまたは構造体から反射された放射を測定することができ、かつ、この測定された放射から、プリントパターン内の個々の構造体のクリティカルディメンション（CD）などのパターンのパラメータ、および同一の構造体の側壁角度（SWA）、またはこの構造体の非対称性を求めることができる限り、使用することができる。

基板上のパターンから反射された放射の特性は、数学モデルあるいは先行測定またはシミュレーションのライブラリと比較される。この比較は、基板上のパターンと焦点および／または線量との間の特定の関係を得るために用いることができる。

求められる焦点関連および／または線量関連の特性は、焦点オフセット（例えばレンズの不整合によってもたらされる可能性がある）または線量オフセット（例えば放射ビームの強度の変動によってもたらされる）であり得る。それらは、非点収差、コントラスト、およびレンズ収差（一般にゼルニケで表現される）のような他の焦点関連のパラメータでもあり得る。あるいは、それらは、線量または強度の変化などの照明（すなわち放射）のパラメータであり得る。さらに、測定された特性は、レジストに対して、線量によってもたらされる局部的ベークプレート温度（基板表面にわたる線量変化およびレジスト変化（レジストの厚さまたは密度が変化することにより、線量の変化と同様にCDおよびSWAが変化することになる）と同様に、反射された放射、CD、またはSWAに基板表面にわたって変化を生じさせる）などの影響に類似の影響を及ぼすパラメータであり得る。

本発明の実施形態は、プリントパターンの構造体の側壁角度と露光放射の焦点との関係を対象とする。パターニングデバイスのパターン（例えばマスク）は、マスクパターンを使用してパターンが基板上にプリントされるとき、プリントされるパターンが、露光（またはプリント）放射の焦点を測定するのに有用な特性を有するように設計することができる。具体的には、プリントされた構造体の異なる部分の側壁角度における差は、焦点はずれ度が増大するにつれて（あるいは合焦度が低下するにつれて）増加する。より一般的には、ターゲットの非対称性は、焦点の関数として単調に変化し得る。

マスクパターンの一実施形態は、「半密な」回折格子形式のプリントパターンを生じさせる。「半密な」回折格子は、クリティカルディメンション対スペースの比が、「密」（１：１）と「分離」（１：７）の間にある回折格子である。半密な回折格子の各側壁角度（SWA）は、露光焦点の関数として単調に変化する。それによって、基板のターゲット部分上のパターンを、（パターンの１つまたは複数の部分における）側壁角度の、焦点の関数として改善された感度を有するように設計することができる。１つまたは複数の側壁角度は、スキャトロメトリ技術を用いて測定することができる。

図５は、バー５２の１次元配列に構成された回折格子５０の図である（バー５２の配列が１次元であり、バー５２自体は１次元ではないことに留意されたい）。バー５２間のスペースは、５４とラベルが付いている。図５のパターンは、（メトロロジーデバイスの）リソグラフィ装置において、基板Ｗのオーバーレイおよびアライメントなどの特性を測定するのに一般に使用される。しかし、前述のように、放射が回折格子５０から反射され、クリティカルディメンションおよび側壁角度などのパラメータが反射された放射から求められるとき、作成されているＣＤおよびＳＷＡの測定値をもたらす焦点と線量とのいくつかの組合せがあり得る。さらに、これも前述のように、レジスト厚さまたは下にあるスタック特性の変化により、ＳＷＡ測定値が変化する可能性があり、その結果として焦点測定値の誤差が生じる。

本発明の一実施形態に、図６に示されるようなパターン６０がある。パターン６０は、構造体６２の２次元配列である（諸構造体の間にスペース６４がある）。本実施形態の特徴は、（好ましくは２次元の繰返しの）構造体６０が、ｘ方向とｙ方向とで別々物理的特性または幾何学的特性を有し得ることである。ｘ方向およびｙ方向における物理的特性または幾何学的特性が別々であるため、配向のそれぞれが、焦点および線量の変化に対して顕著で意図的な異なる応答を有する。このことにより、単なるクリティカルディメンションおよび側壁角度より、プリントされた構造体の、より複雑な総合的挙動がもたらされる。その結果、所与の焦点および線量に対する総合的応答が独特であり、単一の１次元配列の測定値と比較したとき、焦点と線量のより優れた分離が可能になる。本発明の一実施形態による単一の繰返し構造で異なる特性を組み合わせることにより、基板表面の各ターゲット部分に単一パターンを使用することができる。これは、単一パターンに対して測定を行うことができることを意味し、したがって、パターン用のマスク上で使用するスペースが（それぞれ１次元配列または単一構造体を含む複数のターゲット部分を使用するのと比較して）縮小される。これによって、露光するパターンに使用される基板上のスペースも縮小されて測定時間も短縮され、同時に測定結果の曖昧さがより軽減される。

図６のパターン６０は、測定された回折格子が非対称性を示す場合、角度分解されたスキャトロメトリの瞳面の像が１次の回折次数の非対称性を示すという効果を用いている（この効果はスキャトロメトリベースのオーバーレイメトロロジーにも用いられる）。瞳の非対称性は、容易に検出でき、回折格子の非対称性に対して非常に高感度である。

この効果を利用するために、焦点の関数として左側壁／右側壁の角度に差があるターゲット部分のパターンが与えられる。図６は、非対称のパターンと見ることができる。図６に示されたパターンは、マスクなどのパターニングデバイスを対象としたパターンである。このパターンは、焦点の変化の関数として側壁角度差の変化を表示する基板上のプリントパターンを生成するように設計されている。このターゲットは、好ましくはｘ方向およびｙ方向に繰り返される。

図７は、図６のマスクパターンが露光されたときプリントパターンにおける（例えばバー形の）構造体の計算されたレジストプロファイルを示している。左側壁角度および右側壁角度（反射された検査ビームにおけるデータから計算または外挿したものであり得る）が、プロファイルの左側および右側にそれぞれ示されている。図７のプロファイルは、上部のプロファイルから下部のプロファイルへと焦点が増加するように示されている。焦点は、露光焦点（すなわち、このプリントパターンを露光するかまたはプリントするのに用いられるビームの焦点）である。プロファイルから見られるように、図７に示されるプロファイルの上部から下部へと露光焦点が増加するのにつれて、プロファイルの両方の側壁角度が増加する。露光焦点が増加するのにつれて、左側壁角度と右側壁角度の差もより小さくなるのが示されている（すなわち、両角度は基板表面からの同一の角度に収斂する）。

本発明の一実施形態では、プリントパターンは１つまたは複数の構造体を備える。露光装置の焦点関連の特性の変化は、１つまたは複数の構造体の非対称性の変化をもたらすことになる。したがって、１つまたは複数の構造体の非対称性を測定すれば、焦点関連の露光装置の特性の変化を検知することができる。測定される非対称性が変化した場合、焦点関連の露光装置の特性が変化したと結論付けることができる。

基板表面上にプリントされた構造体は、ライン形とすることができ、基板表面上で露光したレジストからのレジストから構成されるので、構造体のプロファイルはレジストラインとも称されることがある。

図８は、構造体プロファイルの左右の側壁角度間の差を示すグラフである。グラフの左端で、プロファイルの左右の側壁角度はかなり相違している。しかし、これらは、露光焦点がグラフの右側に向かって増加するのにつれて収斂する。ダイヤモンド形のドットは左側壁角度を表し、四角いドットは右側壁角度を表す。ｙ軸は側壁角度を表し、ｘ軸は露光ビームの焦点を表す。

図６、図７および図８から、この実施例の露光パターンは、露光焦点の単調な関数としてその側壁角度に相違を示すことが明白である。換言すれば、露光焦点が減少するのに従って、差も減少する。図８のグラフに示された対象の焦点の範囲にわたって変曲点はない。

前述のように、角度分解されたスキャトロメトリは、プリントパターンの構造体の側壁角度の差を求めるのに使用され得る。これは、プリントパターンの表面から反射して検出される放射の非対称性として検出されることになる。瞳の非対称性（すなわち角度分解されたスキャトロメータの瞳面で測定された非対称性）は、正確に測定することができ、ターゲット（すなわちプリントパターン）の非対称性の効果に対して非常に高感度であり得る。したがって、図６に示されるようなパターンは、焦点の誤差を示すのに十分高感度なプリントパターンを生成する。焦点（および必要に応じて線量）の関数としての瞳非対称性は、実験的に較正することができる。

本発明のこの実施形態の利点は、全プロファイルの再構成を必要としない側壁角度メトロロジーをもたらすことである。この実施形態は、高感度をもたらし、また、ほとんどのプロセス変動が両方の側壁角度に対して類似の影響を及ぼすので、プロセス変動に対してもより大きな頑健性をもたらす。

本発明の別の実施形態では、反対向きの側壁の角度差を有する２つの回折格子を使用することにより、センサの非対称性を補償することができる。２つの回折格子の側壁角度の非対称性における差は、求めることができ、いかなる誤差も較正され得る。

「アシストフィーチャ」は、マスクパターン中にあるが、露光装置によって分解できないので、基板上にプリントされないフィーチャである。（露光装置によって分解できないか、または「サブ分解能」にあるために）基板上にプリントされない構造体は、それにもかかわらず分解可能な構造体がプリントされるやり方に影響を及ぼす。本発明の一実施形態は、焦点はずれの関数として、パターンの形状および変位に対するサブ分解能構造体の効果を用いる。しかし、本実施形態は、（例えば図９に示されるように周期的なデュアルライン母集団から成る）プリントされるターゲットが所与のスキャナ照明モード（スキャナ照明モードは、放射が投影されるやり方を制御する露光装置のモードを指す）に必要な感度を有するように適合することができ、プリントされるターゲットが本リソグラフィのプリント分解能要件に近いものとすることができ、ターゲットが製品の構造体とより同様に挙動し、焦点はずれ値の符号はＣＤプロファイルの側壁角度から演繹することができる、といったことをさらに組み込むことができる。

本リソグラフィのプリントされた分解能要件に近いものであり得るプリントされたターゲットに関して、図１２は、再構成されたオーバーレイエラー（X）が公称の焦点のまわりに対称であることを示す。符号情報（すなわち、近すぎるかまたは遠すぎるといった、負または正の焦点はずれの情報）が不足しているので、リソグラフィ装置のスキャナの焦点（はずれ）値を、このオーバーレイ値（X）のみから求めることはできない。したがって、焦点値の符号を求めるのにＳＷＡ値を用いることができる。これは、ＳＷＡが、特定の閾値を上回ると焦点は必ず正であり、特定の閾値（例えば図１１のグラフの閾値）を下回ると焦点は必ず負であるように、焦点の関数として単調に変化するからである。したがって、符号は、ＳＷＡグラフから求められ、焦点はずれの大きさ（および符号）を求めるためにオーバーレイ測定値に適用され得る。

焦点の関数としてのサブ分解能ラインの変位の効果は、図９に示されるものなどのマスクパターン７０に用いられる。具体的には、図９のマスクパターン７０は、焦点の関数として左右のＳＷＡの非対称性を生成するように（図６のマスクパターンに類似して）設計される。パターン７２、７４は、ｘ方向およびｙ方向に繰り返され得る。

マスクパターン７０は複雑な２次元構造体のように見えるが、結果として（基板表面上に）得られるプリントされたレジストラインは簡単な１次元構造体である。これが達成されるのは、パターン７０のマスクフィーチャ７２、７４が実際上サブ分解能フィーチャである（すなわち、フィーチャが小さすぎて露光装置の露光放射によって忠実にプリントすることができない）ので、それらが露光装置によって分解されないためである。

図１０は、基板表面上に露光するパターンのプロファイルを示す。オーバーレイエラーが計算され、隣接したレジストラインの中心間の距離とマスク上に配置されたラインの間の距離との間の差として定義される。マスク上の構造体の設計に従って、特定のｘ値（隣接したレジストラインの中心間の距離）が推測される。しかし、露光装置の焦点値次第で、様々なｘ値が基板表面上で測定されることになる。これは、図９の左右のライン７２間のオーバーレイエラーと称される。プリントされたレジストラインの側壁角度も測定される。図１０は、これらのプロファイルを焦点はずれの関数として示す。「−Ｆ」プロファイルは、負の焦点はずれにおける構造体のプロファイルである。「＋Ｆ」プロファイルは、正の焦点はずれにおける構造体のプロファイルである。「Ｆ」プロファイルは、焦点おける構造体のプロファイルである。

図１１は、左右の側壁角度を焦点の関数として示す。図１２は、オーバーレイを焦点の関数として示す。左右の側壁角度値が、２つのポイントに収斂し、焦点（はずれ）距離と単調な関係を有することに留意されたい。

図１２に示される、測定されたオーバーレイエラーは、０ではない極小値（最小の変曲）を有する。示された実施例では、最小値は約３０ｍｍのところにある。これは、デュアルラインの母集団からオーバーレイ情報を演繹することができることを保証するために用いられ得る値である。例えば、ＣＤ再構成では、これはデュアルラインのターゲットパターンにバイアスをかけることにより達成される。示されるように、図９のパターン７０が繰り返される。これが意味するのは、ラインの母集団が交番する一連のバーが効果的に存在することになることである（ライン７２はプリントされることになるが、ライン７３はサブ分解能にあって基板表面上にプリントされないはずである）。同一パターンのユニットにおいて、バー７２の中心から別のバー７２への距離は、図９に示されるように距離「Ｘ１」と称することができる。１つのパターンユニットのバー７２の中心からこのパターンユニットの次の繰返しのバー７２への距離は、図９に示されるように距離「Ｘ２」と称することができる。Ｘ１とＸ２が異なる場合、値Ｘ１は、ＣＤ再構成技術で得ることができる。Ｘ１とＸ２が等しい極端な場合には、互いに区別することができない。したがって、Ｘ１とＸ２が等しい場合、バイアスが、この区別できない状態を防止する助けになり得る。

本発明のこの実施形態は、ＣＤ再構成デュアルライン母集団から測定されたオーバーレイ値を焦点値へ変換するのに用いることができる。焦点はずれ値の符号だけが側壁角度から演繹され、焦点はずれ値がオーバーレイ値から演繹されるので、焦点測定のためのこの方法は、レジスト膜に対してもうまく機能するが、側壁角度の精度が低下する。

この方法が、スキャトロメータの検出面における１次回折を取得することに依存しないので、デュアルラインのピッチがＸ１とＸ２の合計である場合、デュアルラインのピッチの選択における自由が向上する。

前述の方法は、露光装置のテレセントリック性の影響を受けにくい。したがって、前述の方法は、焦点はずれの関数としての配置誤差の影響を受けにくい。換言すれば、両方のラインが同一変位を示すので、焦点はずれによるテレセントリック性の影響が相殺され、両方のラインの母集団（それらは単一露光で露光される）の差動のオーバーレイ測定によってこの変位が相殺される。

この焦点／線量の方法は、側壁角度および平均のクリティカルディメンション情報に基づくものであり、得ることができる焦点／線量の精度は、焦点の実際の値次第である。「最善の焦点」位置で、焦点の精度は最善であるが、焦点の精度は焦点はずれの関数として悪化する。このことは、図１３および図１４に概略的に示されている。焦点から離れた距離値で、新規の焦点／線量のターゲットが最大感度を示すことに留意されたい。したがって、焦点（から離れた）距離の測定値に位置情報を加えることによって、全焦点キャプチャーレンジにわたって焦点精度を改善することができる。

具体的には、図１３および図１４に戻って、これらの図は、焦点精度を焦点値の関数として示す。図１３の２重の破線は、焦点精度を焦点はずれの関数として示す。図１４は、焦点精度を、評価された焦点範囲の関数として示す。これは、図１３に見られるように、すべてのポイントの全体の標準偏差を計算することにより理解され得る。例えば、図１３で、評価された焦点範囲は０．１６マイクロメートル（μm）である。

前述のパターンは、焦点および線量に対して高感度であり、かつ小さなプロセスウィンドウになるように設計されている。製品領域は、同一のマスク内にあることができ、したがって、同一のマスクを使用してプリントされた基板の同一のフィールドにあり、また、線量および焦点にできるだけ低感度であり、大きなプロセスウィンドウを組み込む。

図６および図９のバーとスペースの回折格子レイアウトの代替として、２次元パターンは、コンタクトホールまたは例えばパターンの特定の部分が露光装置によって分解されないことを可能にする任意の他の形状など、他の構造体から成ってもよい。

いくつかの異なるパターンの構造体が可能であり、当業者には理解されよう。２次元の繰り返す構造体を用いた焦点（および／または線量）割出しの利点は、前述のように、より広範囲の放射条件ならびにレジストおよびスタック特性において、単一構造体からの焦点（および線量）情報を分離することに関して、より頑健であるようにパターンを設計することができることである。このことは、レジストおよびより複雑な下にあるトポグラフィに対する焦点−線量の測定の可能性を改善する。焦点および線量とは別に、対象の他のプロセスまたは露光のパラメータを分解するために構造体の２つを上回る変化する特性（例えばCDおよびSWA）からのさらなる情報を用いることができる。

結果として得られる、焦点および線量に関連した測定値が露光装置にフィードバックまたはフィードフォワードされ、次いで、露光装置は、いずれかの測定値のいかなる誤差も補償する。

本文中では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特定の参照をする場合があるが、本明細書で説明されるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導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など、他の用途を有し得ることを理解されたい。当業者なら、そのような代替用途の文脈では、本明細書における用語「ウェーハ」または「ダイ」のどんな使用も、それぞれ、より一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と同義なものと見なしてもよいことを理解するであろう。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（一般に基板にレジストの層を与え、露光済み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内で処理されてもよい。適用可能であれば、本開示は、そのようなものおよび他の基板処理ツールに適用されてもよい。その上、基板は、例えば多層ＩＣを作製するために複数回処理されてもよく、そのため、本明細書に用いられる用語の基板は、既に複数の処理済の層を含む基板も意味してもよい。

本発明の実施形態の使用に対して、光リソグラフィの文脈において上記で特定の参照がなされていても、本発明は、他の用途、例えばインプリントリソグラフィなど、および状況が許すところで使用されてもよく、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス中のトポグラフィが、基板上に作製されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に与えられたレジストの層へ押しつけられてもよく、その後、レジストは、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを与えることによって硬化される。レジストが硬化した後、パターニングデバイスがレジストから離され、パターンがレジスト中に残る。

本明細書で用いられる用語「放射」および「ビーム」は、紫外（UV）放射（例えば、約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長、またはほぼこれらの波長を有する）および極端紫外（EUV）放射（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、電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。

「レンズ」という用語は、状況が許すならば、屈折式、反射式、磁気式、電磁式および静電式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中の任意の１つまたは組合せを意味し得る。

上記では、本発明の特定の実施形態について述べたが、本発明は、述べられているものとは別の方法で実施することができることが理解されよう。例えば、本発明の実施形態は、上記で開示した方法を記述した機械読取可能命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態を取ることができ、あるいはこのようなコンピュータプログラムを記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体記憶装置、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態を取ることができる。

結び
特許請求の範囲を解釈するのに、発明の概要の節および要約の節ではなく、発明を実施するための形態の節が用いられるように意図されていることを理解されたい。発明の概要の節および要約の節は、本発明者によって企図された１つまたは複数の本発明の例示的実施形態を説明することができるが、すべての例示的実施形態を説明するものではなく、したがって、これらの節は、決して本発明および添付の特許請求の範囲を限定するようには意図されていない。

特定の諸機能およびそれらの関係の実装形態を示す機能的構成ブロックを用いて、本発明が上記で説明されてきた。これらの機能的構成ブロックの境界は、説明に好都合なように本明細書で便宜的に定義されたものである。特定の諸機能およびそれらの関係が適切に実行される限り、代替の境界を定義することができる。

特定の実施形態の上記説明は、他者が、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、必要以上の実験作業なしで、当業内の知識を適用することによって、そのような特定の実施形態を容易に変更し、かつ／または様々な用途に適合させることができるように、十分に本発明の一般的性質を示すはずである。したがって、そのような適合形態および変更形態は、本明細書に示された教示および手引に基づく開示された実施形態の等価物の意味および範囲内にあるように意図されている。本明細書の表現または用語は、上記教示および手引に照らして当業者によって解釈されるべきであり、そのような表現または用語は、限定するためではなく説明のためのものであることを理解されたい。

本発明の広さおよび範囲は、前述の例示的実施形態のうちいかなるものによっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物によってのみ定義されるものとする。

Claims (24)

1. 露光装置の焦点関連の特性を測定する方法であって、
   ｉ）測定されるべき前記露光装置および、ｉｉ）プリントパターンを生成するためのパターンを含むパターニングデバイスを使用して基板表面上にパターンをプリントする工程であって、前記パターニングデバイスのパターンが、前記露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化するプリントパターンを生じさせるように設計される、工程と、
   前記基板表面上の前記プリントパターン上に放射ビームを投影する工程と、
   前記基板表面上の前記プリントパターンから反射された放射を検出する工程と、
   前記検出された放射を用いて前記プリントパターン内の非対称性を測定する工程と、
   前記非対称性から前記露光装置の前記焦点関連の特性を求める工程とを含み、
   前記プリントパターンが１つまたは複数の構造体を備え、前記露光装置の前記焦点関連の特性の変化が、前記１つまたは複数の構造体の前記非対称性の変化から求められる方法。
2. 前記非対称性が、前記プリントパターン内の構造体の側壁角度の測定値の差を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記パターニングデバイスのパターンが、２次元でｘ方向およびｙ方向に繰り返される請求項１に記載の方法。
4. 前記プリントパターンの内部に構造体のプロファイルを生成する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
5. 前記測定する工程が、前記プロファイルを用いて前記プリントパターン内部の前記構造体の２つの面の側壁角度を比較する工程を含む請求項４に記載の方法。
6. 前記検出する工程が、ディテクタの瞳面で行われる請求項１に記載の方法。
7. 前記プリントパターンの反対向きの非対称性を生じさせる２つのパターニング手段のパターンを使用することにより、前記検出する工程で用いられるディテクタの非対称性を求める工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
8. 前記パターニング手段のパターンが、前記露光装置によって分解することができないサブ分解能構造体を、前記パターンの内部に、前記サブ分解能構造体が前記基板表面上のプリントパターンでは分解されないように備える請求項１に記載の方法。
9. 前記プリントする工程が、前記基板表面上にパターン付き放射ビームを向ける工程を含み、前記求める工程が、前記パターニングデバイスのパターン内の前記サブ分解能構造体によってもたらされた前記プリントパターンの前記構造体の変位を測定する工程と、焦点はずれと前記サブ分解能構造体によるプリントされたラインの前記変位との所定の関係を参照することにより、前記パターン付き放射ビームの焦点はずれの大きさを求める工程とを含む請求項８に記載の方法。
10. 露光装置で使用するマスクであって、基板上にパターンをプリントするためのパターンを備えており、前記プリントパターンが前記露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化する側壁角度測定値を有する１つまたは複数の構造体を含むように、前記マスクパターンが構成されており、
    前記１つまたは複数の構造体のうち１つが、前記露光装置からの露光放射の焦点はずれが増加するのにつれて増加する非対称性を有する２つの反対向きの側壁角度を含むマスク。
11. 前記マスクパターンが、前記露光装置によって分解できないために前記プリントパターン内では分解されない構造体を備える請求項１０に記載のマスク。
12. 前記マスクパターンが周期的なデュアルライン母集団を備える請求項１０に記載のマスク。
13. 前記マスクパターンが、前記プリントパターンに１次元構造体を生じさせる２次元構造体を備える請求項１０に記載のマスク。
14. その表面上にプリントされたパターンを備える基板であって、前記プリントパターンが、前記パターンをプリントするのに使用された露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化する側壁角度測定値を有する１つまたは複数の構造体を含み、
    前記１つまたは複数の構造体が、２つの側壁を備え、これらの側壁のそれぞれの角度間の非対称性が、前記パターンをプリントするのに用いられる露光放射の焦点はずれの増加と共に増加する基板。
15. 露光装置の焦点関連の特性を測定するための検査システムであって、
    測定されるべき前記露光装置を使用して基板上にプリントするためのパターンを含むパターニングデバイスであって、前記プリントパターンが前記露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化するパターニングデバイスと、
    前記基板上の前記プリントパターン上に放射ビームを投影し、
    前記基板上の前記プリントパターンから反射される放射を検出し、
    前記検出された放射を用いて前記プリントパターン内の非対称性を測定して、
    前記パターンの非対称性から前記露光装置の前記焦点関連の特性を求めるように構成された検査装置とを備え、
    前記プリントパターンが１つまたは複数の構造体を備え、前記検査装置が、前記露光装置の前記焦点関連の特性の変化を、前記１つまたは複数の構造体の前記非対称性の変化から求めるように構成されている検査システム。
16. 前記非対称性が、前記１つまたは複数の構造体の側壁角度の測定値の差を含む請求項１５に記載の検査システム。
17. 測定されるべき露光装置およびプリントされるべきパターンを含むパターニングデバイスを使用して基板表面上にパターンをプリントする工程であって、前記パターニングデバイスのパターンが、前記露光装置の焦点関連の特性の変化と共に変化するプリントパターンを生成するように構成されている、工程と、
    前記基板表面上の前記プリントパターン上に放射ビームを投影する工程と、
    前記基板表面上の前記プリントパターンから反射された放射を検出する工程と、
    前記検出された放射を用いて前記プリントパターン内の非対称性を測定する工程と、
    前記非対称性から前記露光装置の焦点関連の特性を求める工程とを含み、
    前記プリントパターンが１つまたは複数の構造体を備え、前記露光装置の前記焦点関連の特性の変化が、前記１つまたは複数の構造体の前記非対称性の変化から求められる方法。
18. 前記非対称性が、前記１つまたは複数の構造体の側壁角度の測定値の差を含む請求項１７に記載の方法。
19. 前記パターニングデバイスのパターンが、２次元でｘ方向およびｙ方向に繰り返される請求項１７に記載の方法。
20. 前記プリントパターンの内部に構造体のプロファイルを生成する工程をさらに含む請求項１７に記載の方法。
21. 前記検出する工程が、ディテクタの瞳面で行われる請求項１７に記載の方法。
22. 前記プリントパターンの反対向きの非対称性を生じさせる２つのパターニングデバイスのパターンを使用することにより、前記検出する工程で用いられるディテクタの非対称性を求める工程をさらに含む請求項１７に記載の方法。
23. 前記露光装置によって分解することができないサブ分解能構造体を前記パターンの内部に備える前記パターニングデバイスのパターンを、前記サブ分解能構造体が前記基板表面上のプリントパターンでは分解されないように使用する工程をさらに含む請求項２２に記載の方法。
24. 前記プリントする工程が、前記基板表面上にパターン付き放射ビームを向ける工程を含み、
    前記求める工程が、前記パターニングデバイスのパターン内の前記サブ分解能構造体によってもたらされた前記プリントパターンの構造体の変位を測定する工程と、焦点はずれと前記サブ分解能構造体によるプリントされたラインの前記変位との所定の関係に基づいて、前記パターン付き放射ビームの焦点はずれの大きさを求める工程とを含む請求項２３に記載の方法。

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