JP5525547B2 - 特性を求める方法 - Google Patents

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Description

[0002] 本発明は、基板の特性を求める方法に関する。
関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２００８年１２月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／１４１，４１４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。
[0003] 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。その例では、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は、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ために使用することができる。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（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パターン全体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。
[0004] 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つの形態は、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。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。
[0005] ＩＣチップの製造は、多数の層の作製を伴う。より微細なパターンを生成するためには、複数のリソグラフィ処理工程およびエッチング処理工程を、各層の製造において使用することができ、これはダブルパターニングとして知られている。ダブルパターニングを達成する複数の別々の方法がある。これらの第１のものは、リソグラフィ−エッチング−リソグラフィ−エッチング（LELE）として知られており、この方法では、第１のパターンが露光およびエッチングされる。次いで、第１のパターンのフィーチャ間のスペースにフィーチャが配置される第２のパターンが、露光およびエッチングされる。したがって、より小さな寸法のパターンを生成することができる。別の同様のダブルパターニング技術は、リソグラフィ−フリーズ−リソグラフィ−エッチング（LFLE）として知られている。あるパターンがレジスト中に露光され、次いでレジストがフリーズされる。次いで第２のパターンがレジスト中にさらに露光され、次いで両パターンが基板中にエッチングされる。別のダブルパターニング方法が、スペーサ方法として知られている。スペーサ方法では、犠牲テンプレートが載置され、スペーサが犠牲テンプレートの両側に隣接して配置される。次いで、犠牲テンプレートが除去され、結果的に得られるパターンが基板中にエッチングされる。
[0006] 単一パターンを生成するのに２つのリソグラフィ工程を用いると、例えば第２のリソグラフィ工程の期間中のフィーチャの配置に何らかの誤差が生じる可能性がある。同様に、第１のリソグラフィ工程の期間中に露光するフィーチャは、第２のリソグラフィ工程の期間中に露光するものと同一ではない可能性がある。２つのリソグラフィ工程が存在しているので、各リソグラフィ工程中に露光されるフィーチャが異なる可能性があり、別個に評価する必要がある。しかし、第１および第２のリソグラフィ工程中に露光したフィーチャは、必然的に非常によく似ており、規則的なパターンを形成するので、角度分解スキャトロメトリを用いてフィーチャの２つの組を区別するのが困難なことがある。
[0007] スペーサ技術では、スペーサは、規則的なパターンを生成するために使用される。しかし、スペーサが大きすぎるかまたは小さすぎると、パターンが不規則になるはずである。同様に、パターンがほぼ不規則であっても、パターンのわずかな不規則性を評価するのは困難であろう。
[0008] 以前は、各露光工程で露光されたフィーチャを評価するのにＳＥＭが使用されていた。しかし、ＳＥＭはＩＣチップの量産において基板のスループットに遅れずについていくほどは高速ではない。
[0009] したがって、ダブルパターニング技術で使用されるフィーチャを評価する改善された方法が必要とされている。
[0010] 本発明の一実施形態では、基板の特性を測定するように構成されたインスペクション装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィセル、基板上のフィーチャの第１の母集団または第２の母集団のいずれかの特性を求める方法が提供され、前記第１および第２の母集団は、名目上（例えば実質的に）同一であり、基板上の単一層に単一パターンを形成し（例えば作製し）、前記パターンが、前記第１の母集団のフィーチャと前記第２の母集団の最も近いフィーチャとの間の距離に等しい周期を有する方法において、前記基板上に、第１のターゲット母集団を備える第１の母集団を形成する工程と、前記基板上に、第２のターゲット母集団を備える第２の母集団を形成する工程であって、前記第１のターゲット母集団と前記第２のターゲット母集団とが複合ターゲット母集団を形成する工程と、前記複合ターゲット母集団から反射された放射を検出する工程と、前記ターゲットから反射された放射を用いて前記第１の母集団または前記第２の母集団のいずれかの特性を計算する工程とを含み、前記第２のターゲット母集団が、前記第１のターゲット母集団に対して非対称性を有する。
[0011] 以下で、本発明の実施形態、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について、添付の図面を参照して詳細に説明する。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。
[0012] 次に、本発明の諸実施形態を、ほんの一例として、対応する参照符号が対応する部分を示す添付図を参照して説明する。さらに、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。
[0013]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の図である。 [0014]本発明の一実施形態によるリソグラフィセルすなわちクラスタを示す図である。 [0015]本発明の一実施形態による第１のスキャトロメータを示す図である。 [0016]本発明の一実施形態による第２のスキャトロメータを示す図である。 [0017]本発明の一実施形態によるダブルパターニング技術を用いて露光したパターンを示す図である。 [0018]本発明の一実施形態により、ゼロ次の回折パターンの強度がオーバーレイエラーとともに変化する様子を示すグラフである。 [0019]本発明の一実施形態により、第１の母集団と第２の母集団の間にオーバーレイエラーがあるパターンを示す図である。 [0020]本発明の一実施形態により、第１のターゲット母集団と第２のターゲット母集団の間にバイアスおよびオーバーレイエラーがあるターゲット母集団を示す図である。 [0021]本発明の一実施形態による、スペーサパターニング技術のステージおよび結果として生じるパターンを示す図である。 [0022]本発明の一実施形態による、スペーサパターニング技術を用いるターゲット製造のステージおよび結果として生じるターゲットを示す図である。 [0023]本発明の一実施形態によって製造されたターゲットを示す図である。 [0024]本発明の一実施形態による別のターゲットを示す図である。 [0025]本発明の一実施形態によるターゲットを示す図である。
[0026] 本発明の特徴および利点は、以下に示す詳細な説明を、同じ符号が全体にわたって対応する要素を識別する図面と併せ読めば、より明らかになるであろう。図面では、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。
[0027] 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。
[0028] 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」などに対する言及は、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。さらに、ある特定の特徴、構造、または特性が、一実施形態との関連において説明される場合には、明記されるか否かにかかわらず、そのような特徴、構造、または特性を他の実施形態との関連において実施することは、当業者の知識の範囲内にあることが理解される。
[0029] 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装されてよい。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）によって読取可能な形態の情報を記憶または伝達するための任意の機構を含むことができる。例えば、機械読取可能媒体は、読取専用メモリ（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、フラッシュメモリデバイス、電気式、光学式、音響式、または他の形態の伝播信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）、および他のものを含むことができる。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、命令などを実行する、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。
[0030] 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。
[0031] 図１は、リソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばUV放射またはDUV放射）を条件付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とを備えている。
[0032] 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むことができる。
[0033] 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」という用語を使用することがあれば、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。
[0034] 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一致する。
[0035] 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。
[0036] 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よい。
[0037] 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。
[0038] リソグラフィ装置は、２つ（例えばデュアルステージ）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、または、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。
[0039] 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。
[0040] 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。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ渡される。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も一緒に、放射システムと呼ばれてよい。
[0041] 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と呼ばれるものは、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を有するように調節するのに使用されてよい。
[0042] 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と（図１には明示的に図示されない）別の位置センサを使用し、マスクＭＡを、例えばマスクライブラリから機械的に取り出した後で、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。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。（スキャナではなく）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（スクライブライン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。
[0043] 図示される装置は、以下のモードの少なくとも１つにおいて使用することが可能である。
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が、単一静的露光において像形成されるターゲット部分Ｃのサイズを限定する。
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が、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャニング方向の）幅を限定し、スキャニング動作の長さが、ターゲット部分の（スキャニング方向の）高さを決定する。
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放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この作動モードは、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応用することが可能である。
[0044] 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よい。
[0045] 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、基板上で露光前プロセスおよび露光後プロセスを実行するための装置も含む。従来、これらは、レジスト層を堆積するためのスピンコータＳＣ、露光済レジストを現像するための現像液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、次いでリソグラフィ装置のロードベイＬＢへ送出する。まとめ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。
[0046] リソグラフィ装置によって露光される基板を正確にむらなく露光するために、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、特に検査を十分に早く高速で行える場合、同一バッチの他の基板が依然として未露光であるうちに、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、例えば歩留まりを改善するために取り除いて再加工してよく、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の実行を回避してよい。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。
[0047] インスペクション装置は、基板の特性を求めるために使用され、具体的には別々の基板の特性または同一の基板の別々の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。インスペクション装置は、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣへ組み込まれてよく、あるいはスタンドアロンのデバイスでもよい。最も急速な測定を可能にするために、インスペクション装置は、露光の直後に、露光済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、放射で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、すべてのインスペクション装置が潜像の有効な測定を行う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。
[0048] 図３は、本発明の一実施形態で使用され得るスキャトロメータを示す。これは、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を備える。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、図３の下部に示されるように処理ユニットＰＵによって再構築することができる。一般に、再構築の場合、構造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のほんの少数のパラメータ以外は、構造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。
[0049] 本発明と共に使用され得る別のスキャトロメータが図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、例えば少なくとも約０．９、少なくとも約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、さらに１以上の開口数を有するレンズを有することがある。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次元ディテクタである。一実施例では、ディテクタ１８は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳのセンサの配列でよく、１フレーム当たりの集積時間は例えば４０ミリ秒である。
[0050] 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、そ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の別々の部分の上に投影される。
[0051] 例えば約４０５〜７９０ｎｍ、または約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組の別々の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。
[0052] 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、あるいは、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。
[0053] 大きなエタンデュを示す広帯域の光源（すなわち、光の、したがって色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、それぞれがΔλの帯域幅および少なくとも２Δλ倍（すなわち帯域幅の２倍）の間隔を有する。複数の、放射の「ソース」が、ファイババンドルを使用して分割された拡散型放射源の別々の部分になり得る。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、例えば波長および２つの別々の角度などを測定することができる。これによってより多くの情報を測定することができ、メトロロジープロセスの頑健性が向上する。このことは、欧州特許第１，６２８，１６４Ａ号に、より詳細に説明されており、参照によってその全体を本明細書に組み込む。
[0054] 基板Ｗ上のターゲット３０は回折格子でよく、これは現像後に固体のレジストラインのバーが形成されるようにプリントされる。あるいは、バーは、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の色収差に敏感であり、照明の対称性およびこのような収差の存在は、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になる。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が実施する再構成プロセスに入力される。
[0055] ダブルパターニングで用いられる２つの母集団を区別するために、２つの母集団の間に差または非対称性を導入する必要がある。２つの母集団が同一であって規則的パターンを形成する、規則的パターンが図５ａに示されている。しかし、第２の母集団と第１の母集団の間に小さなオーバーレイエラーがあると、ゼロ次の回折パターン（ほとんどのスキャトロメトリ用途で用いられる）が実質的に変化しないので、検出するのが困難である。図６に、ゼロ次の回折パターンの強度の変化が示されている。図６からわかるように、小さなオーバーレイエラーの場合、オーバーレイエラーにおける所与の変化に対する回折パターンの変化は小さい（すなわち、ゼロオーバーレイエラーの辺りの勾配は無視できる）。しかし、大きなオーバーレイエラーの場合、オーバーレイエラーにおける同じ所与の変化に対して、回折パターンに大きな変化がある。同様に、ユーザが、例えばクリティカルディメンションまたは母集団のうち１つの側壁角度など他のプロファイルパラメータを評価したい場合、それらのクリティカルディメンションまたは側壁角度を評価するために２つの母集団を区別するのは困難である。
[0056] 図７ａおよび図７ｂは、本発明の一実施形態によって露光されるパターンを示す。図７ａは、第１の母集団Ａおよび第２の母集団Ｂで構成される単一パターンが存在している主パターンを示す。しかし、第２の母集団の配置に小さなオーバーレイエラー（OV）がある。図７ｂは、本発明の第１の実施形態で使用されるターゲットを示す。第１のターゲット母集団が形成されており、次いで第２のターゲット母集団が形成される。第２のターゲット母集団は、第１のターゲット母集団に対してバイアスΔを有する。したがって、第１のターゲット母集団に対する第２のターゲット母集団の配置の偏差は、バイアスΔにオーバーレイエラーＯＶを加えたものに等しい。この導入された非対称性は、オーバーレイエラーを求めるのがはるかに簡単であることを意味している。ゼロ次の回折パターンが検出され、予期された回折パターンからの偏差がオーバーレイエラーを求めるのに用いられる。あるいは、２つの母集団を区別するのがより簡単であり、したがって、いずれかの母集団のクリティカルディメンションまたは側壁角度など２つの母集団の特性を測定するのがより簡単になる。
[0057] 前述の実施形態は、２つの母集団、すなわちＬＥＬＥまたはＬＦＬＥのプロセスを用いて製造されたものを使用して説明しているが、ダブルパターニングのスペーサ方法にも同様に適用可能である。図８ａおよび図８ｂは、本発明の一実施形態によるダブルパターニングのスペーサ方法を示す。図８ａでは、スペーサ２１が、レジスト２２の間に空間を生成するのに使用され、したがって規則的パターンを生成するのに使用されている。図８ｂは、スペーサ２１が小さすぎて、隣接したフィーチャまたはいずれかの母集団の何らかのパラメータの間にオーバーレイエラーＯＶがあるときの状態を示す。したがって、前述の実施形態の方法は、このオーバーレイエラーを求めるのに同様に用いられ得る。既知のバイアスは、スペーサのサイズの誤差によって導入されたものなど、評価されるスペーサのサイズおよびフィーチャの任意の特性を意識的に変更することによって導入されることになる。
[0058] バイアスは任意の値でもよいが、パターンの周期より小さくするべきである。例えば、約１６ｎｍの周期を有するパターンについては、約５〜１０ｎｍのバイアスが望ましい。
[0059] オーバーレイエラーの計算を改善するために、各ターゲットが別々の導入されたバイアスを有する複数のターゲット（例えば、それぞれが特有のターゲット母集団を有するもの）があり得る。
[0060] 本発明の別の実施形態が図９に示されている。わかるように、第２の母集団Ｂのクリティカルディメンションは、第１の母集団Ａのものより大きい。この非対称性の導入により、２つの母集団を区別すること、したがって母集団のそれぞれの特性を評価することもより簡単になる。図９は、より大きなクリティカルディメンションを有する第２の母集団を示しているが、第２の母集団が、より小さなクリティカルディメンションを有するか、あるいは側壁角度などその他の特性を変化されることも同様にあり得ることである。実際、ゼロ次の回折パターンに影響を及ぼすことになるいかなる特性も、このような非対称性を生成するために変化させてよい。
[0061] 第１の実施形態に類似して、それぞれが第２のターゲット母集団の別々のクリティカルディメンションを有する複数のターゲットがあり得る。
[0062] 図１０は、本発明の一実施形態により、第２の母集団においてバイアスが導入されている上にクリティカルディメンションも変化されているターゲット母集団を示す。これもまた、別々の母集団を区別し、したがって各母集団のオーバーレイエラーおよび特性を測定するのがより簡単になる。
[0063] 本発明のさらなる実施形態が、別のターゲット母集団を示す図１１に示されている。わかるように、第２の母集団のラインが３つごとに欠けている。これも、２つの母集団の区別をより簡単にする非対称性を導入する。
[0064] 上記で論じたように、この実施形態は、ターゲット母集団への非対称性の導入に関する。ラインの欠落、バイアスおよびクリティカルディメンションの変化など、非対称性の特定の実施例が上記で概説されてきたが、非対称性を導入するいかなる方法も適切であり得る。２つの母集団間の非対称性のさらなる実施例は、第１の母集団とは異なる高さの第２の母集団があり得る。あるいは、別々の母集団に別々の材料を用いることができる。さらに、本発明は、２つの母集団への使用に限定されず、３つ以上の母集団があるときにも、同様に好都合に適用することができる。
[0065] 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。それらのような代替の用途において、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という語は、いずれも、より一般的な語である「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると見なしてよいことが当業者には理解されよう。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、一般に、基板にレジストの層を与えて露光されたレジストを現像するツールであるトラック、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よい。その上、基板は、例えば多層ＩＣを作成するために複数回処理されてよく、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よい。
[0066] 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および状況が許すところで使用されてよく、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内のトポグラフィが、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。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後、レジストから除去され、レジスト内にパターンを残す。
[0067] 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、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。
[0068] 「レンズ」という語は、場合が許すならば、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。
[0069] 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、本発明は、上記で開示されている方法を記述する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、あるいは、そのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形態をとることができる。
結び
[0070] 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。
[0071] 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記憶ブロックを用いて、本発明が上記で説明されてきた。これらの機能的記憶ブロックの境界は、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。
[0072] 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、当技術の熟練範囲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。
[0073] 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 (13)

  1. 基板上のフィーチャの第１の母集団または第２の母集団のいずれかの特性を求める方法であって、前記第１および第２の母集団が名目上同一であり、基板上の単一層に単一パターンを形成し、前記パターンが、前記第１の母集団のフィーチャと前記第２の母集団の最も近いフィーチャとの間の距離に等しい周期を有する方法において、
    前記基板上に、第１のターゲット母集団を備える第１の母集団を形成する工程と、
    前記基板上に、第２のターゲット母集団を備える第２の母集団を形成する工程であって、前記第１のターゲット母集団と前記第２のターゲット母集団とが複合ターゲット母集団を形成する工程と、
    前記複合ターゲット母集団から反射された放射を検出する工程と、
    前記複合ターゲット母集団から反射された放射を用いて前記第１の母集団または前記第２の母集団のいずれかの特性を計算する工程と、を含み、
    前記第２のターゲット母集団が、前記第１のターゲット母集団に対して非対称性を有し、
    前記特性が、前記第１または第２の母集団のいずれかのクリティカルディメンションである、方法。
  2. 前記非対称性が、前記第１のターゲット母集団のフィーチャと前記第２のターゲット母集団の最も近いフィーチャとの間の距離を含み、前記距離は、前記周期からバイアスを引いたものである、請求項１に記載の方法。
  3. 前記非対称性が、前記第１のターゲット母集団のクリティカルディメンションとは異なるクリティカルディメンションを有する前記第２のターゲット母集団の前記フィーチャを含む、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記非対称性が、ｎ番目ごとにフィーチャが除去された前記第１のターゲット母集団または前記第２のターゲット母集団のいずれかを含み、ｎが１より大きな有限数である、請求項１または２に記載の方法。
  5. 前記非対称性が、ｎ番目ごとにフィーチャが除去された前記第１のターゲット母集団または前記第２のターゲット母集団のいずれかをさらに含み、ｎが１より大きな有限数である、請求項３に記載の方法。
  6. 基板上のフィーチャの第１の母集団または第２の母集団のいずれかの特性を求める方法であって、前記第１および第２の母集団が名目上同一であり、基板上の単一層に単一パターンを形成し、前記パターンが、前記第１の母集団のフィーチャと前記第２の母集団の最も近いフィーチャとの間の距離に等しい周期を有する方法において、
    前記基板上に、第１のターゲット母集団を備える第１の母集団を形成する工程と、
    前記基板上に、第２のターゲット母集団を備える第２の母集団を形成する工程であって、前記第１のターゲット母集団と前記第２のターゲット母集団とが複合ターゲット母集団を形成する工程と、
    前記複合ターゲット母集団から反射された放射を検出する工程と、
    前記複合ターゲット母集団から反射された放射を用いて前記第１の母集団または前記第２の母集団のいずれかの特性を計算する工程と、を含み、
    前記第２のターゲット母集団が、前記第１のターゲット母集団に対して非対称性を有し、
    前記特性が、前記第１の母集団または前記第２の母集団のいずれかの側壁角度である、方法。
  7. 前記第１の母集団が第２の第１ターゲット母集団を含み、前記第２の母集団が第２の第２ターゲット母集団を含み、前記第２の第１ターゲット母集団に対する前記第２の第２ターゲット母集団のバイアスが、前記第１の第１ターゲット母集団に対する前記第１の第２ターゲット母集団のバイアスとは異なる、請求項２に記載の方法。
  8. 前記第１の母集団が第２の第１ターゲット母集団を含み、前記第２の母集団が第２の第２ターゲット母集団を含み、前記第２の第１ターゲット母集団に対する前記第２の第２ターゲット母集団の前記クリティカルディメンションが、前記第１の第１ターゲット母集団に対する前記第１の第２ターゲット母集団の前記クリティカルディメンションとは異なる、請求項３に記載の方法。
  9. 前記非対称性が、前記第１の母集団とは異なる高さを有する前記第２の母集団を含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記非対称性が、前記第１の母集団とは異なる材料で作製されている前記第２の母集団を含む、請求項１に記載の方法。
  11. 前記第１の母集団を形成する工程が、前記基板を露光する工程と、前記基板を処理する工程と、を含み、前記第２の母集団を形成する工程が、前記基板を露光する第２の工程と、前記基板を処理する第２の工程と、を含む、請求項１に記載の方法。
  12. 前記第１の母集団を形成する工程が、前記基板を露光する工程と、フリーズする工程とを含み、前記第２の母集団を形成する工程が、前記基板を露光する第２の工程と、前記基板を処理する第２の工程と、を含む、請求項１に記載の方法。
  13. 前記第１の母集団の形成と前記第２の母集団の形成とが同時に行われる、請求項１に記載の方法。
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