JP6703612B2 - 構造を測定する方法、検査装置、リソグラフィシステム、およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
[0001] 本願は、2016年2月26日に出願された欧州特許出願第16157503.0号の優先権を主張するものであり、この特許は、参照によりその全体を本明細書に援用される。
照明状態の所与のセットにおける前記構造の中の様々な構造に対する前記測定の精度は、基板全体にわたる、および/または基板間のプロセス変動から影響を受け、
方法は、前記照明状態の2つ以上の変形型のもとで収集された放射を使用して実施され、前記構造の中の様々な構造に対して、前記特性の測定値は、前記変形型の異なる選択、または組み合わせのもとで収集された放射を使用して導出される。
[0034] 図2(a)は、いわゆる暗視野結像メトロロジを実施する検査装置の主要要素を概略的に示している。メトロロジ装置は、スタンドアロン型デバイスとするか、または、例えば、測定ステーションもしくはリソグラフィセルLCのいずれかで、リソグラフィ装置LAに組み込むことができる。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で示されている。ターゲット格子構造Tおよび回折光線は、図2(b)にさらに詳細に示されている。
[0046] 場合によっては、ターゲット構造の非対称性に対する、検出された暗視野像または瞳像の感度は、基板全体にわたる領域間で、および/または基板間で変わるリソグラフィプロセスのパラメータに大きく依存する。図3は、プロセス感度、すなわち、波長λに対する非対称性信号品質の依存性の第1の例を示している。垂直軸は、例えば、格子構造から得た非対称性信号Aの強さを表している。この例のターゲット構造は、最新の高密度メモリデバイス(例えば、NANDメモリまたはDRAM)に使用されるような3D構造である。
[0053] 本開示の原理によれば、照明状態の2つ以上の変形型のもとで収集された放射を使用して、複数の構造の特性を測定する方法を実施し、前記構造の中の様々な構造に対して、前記変形型の異なる選択、または組み合わせのもとで収集された放射を使用して、前記特性の測定値を導出することが提案される。これは、照明状態の所与のセットにおいて、結果として得られた、前記構造の中の様々な構造に対する測定値の精度が、基板全体にわたる、および/または基板間のプロセス変動から影響を受ける場合に、より正確な測定値が得られるのを可能にする。実装を分かりやすくするために、開示した実施形態では、共通の複数の変形型が、各位置および/または基板で使用され、一方、他の実施形態は、言うなれば、基板全体にわたって、および/または基板間で変形型を変えることができる。
[0068] 図8は、上記に概説した装置および方法を使用して、リソグラフィプロセスの性能を評価する方法を示している。ステップS20で、上記の複合格子ターゲットなどのターゲット構造を形成するために、1つまたは複数の基板を処理する。ターゲットの構造は、公知の構造の任意のものまたは新たな構造とすることができる。ターゲットは、装置の第1の測定分岐または第2の測定分岐のどちらを使用するかに応じて、大ターゲットまたは小ターゲット構造とすることができる。ターゲットは、非対称性を通じて、オーバーレイ、焦点距離、またはドーズの測定値を得るために設計することができる。ターゲットは、他の性能パラメータおよび/または非対称性に関係しないパラメータの測定値を得るために設計することができる。線幅またはクリティカルディメンジョンCDは、非対称性の測定を通じてではなく、スキャトロメトリによって測定できるパラメータの例である。
[0077] 上記の原理は、基板全体にわたって、または基板間でプロセス依存性が顕著に変動する構造において、得られる測定精度を改善することを可能にする。この技術は、暗視野結像法、さらには他の方法によって行われる非対称性測定の用途に適している。最適照明状態が基板全体にわたって変わる場合に、照明状態の多数の変形型を使用することで、精度を向上させることができる。多数の変形型が、各測定を過度に遅延させることなく実施できることを条件として、この技術は、大量生産に適用することができる。これは、最新のレーザ源、プログラム可能なアパーチャデバイスなどを使用する照明系の適切な設計および実装によって達成することができる。
1.リソグラフィプロセスによって1つまたは複数の基板に形成された複数の構造の特性を測定する方法であって、各構造の前記特性の測定値は、照明状態の所与のセットのもとで、構造によって散乱された後に収集された放射から少なくとも部分的に導出され、
照明状態の所与のセットにおいて、前記構造の中の様々な構造に対する前記測定の精度は、基板全体にわたる、および/または基板間のプロセス変動から影響を受け、
方法は、前記照明状態の2つ以上の変形型のもとで収集された放射を使用して実施され、前記構造の中の様々な構造に対して、前記特性の測定値は、前記変形型の異なる選択、または組み合わせのもとで収集された放射を使用して導出される、方法。
2.構造の少なくとも1つのサブセットに対して、前記照明状態の変形型の共通セットを使用して、放射が各構造から収集され、測定値を導出するのに使用される変形型の選択または組み合わせは、放射を収集した後に実施される、条項1による方法。
3.構造の前記サブセットに対する変形型の選択または組み合わせは、前記照明状態の様々な変形型のもとで、構造から収集された放射に見られる信号品質に少なくとも部分的に基づく、条項2による方法。
4.構造の前記サブセットに対する変形型の選択または組み合わせは、前記照明状態の様々な変形型のもとで、1つまたは複数の隣接する構造から収集された放射に見られる信号品質に少なくとも部分的に基づく、条項2または3による方法。
5.前記サブセット以外の構造の測定に対する変形型の選択または組み合わせは、前記サブセット内の構造から収集された放射に見られる信号品質に基づく、条項3または4による方法。
6.前記放射は狭帯域放射であり、前記2つ以上の変形型は、実質的に重ならない、放射の少なくとも2つの異なるスペクトルピークを含む、前出の任意の条項による方法。
7.前記2つ以上のスペクトルピークは、30nm未満の波長範囲にわたって離間する、条項6による方法。
8.各変形型の前記狭帯域放射は、10nm未満の帯域幅を有する、条項6または7による方法。
9.前記信号品質は、波長に応じた周期変動を示し、前記2つ以上のスペクトルピークは、前記周期変動のほぼ半サイクル以下だけ分離される、条項6から8のいずれかによる方法。
10.前記放射は、均一でない角度分布を有し、前記角度分布は、前記2つ以上の変形型間で変わる、前出の任意の条項による方法。
11.前記放射は、照明瞳面の明色および暗色部分によって画定される均一でない角度分布を有し、明色および暗色部分間の1つまたは複数の境界は、前記2つ以上の変形型間で移動する、条項10による方法。
12.焦点設定が2つ以上の前記変形型間で変わる、前出の任意の条項による方法。
13.前記照明状態の少なくとも1つの特性に対する変形型の前記選択または組み合わせには、前記測定値を導出するのに使用する単一の最良変形型を選択することが含まれる、前出の任意の条項による方法。
14.前記照明状態の少なくとも1つの特性に対する変形型の前記選択または組み合わせには、前記測定値を導出するのに使用する、変形型の重みづけによる組み合わせが含まれる、前出の任意の条項による方法。
15.前記照明状態の少なくとも1つの特性は、可変パラメータによって表され、前記2つ以上の変形型は、前記パラメータの分散値によって定まる、前出の任意の条項による方法。
16.1つまたは複数の前記構造に対する前記特性の測定値に基づいて、前記リソグラフィプロセスの性能パラメータを計算することをさらに含む、各条項のいずれかによる方法。
17.同じ構造および/または隣接する構造を測定する場合に、様々な変形型の信号品質の比較に基づいて、性能パラメータの信頼性スコアを計算することをさらに含む、条項16による方法。
18.リソグラフィプロセスによって1つまたは複数の基板に形成された複数の構造の特性を測定する検査装置であって、照明光学系、収集光学系、および処理システムを含み、処理システムは、照明光学系によって確立された照明状態の1つまたは複数のセットのもとで、構造によって散乱された後に前記収集光学系によって収集された放射から各構造の前記特性の測定値を少なくとも部分的に導出するように構成され、照明状態の所与のセットにおける前記構造の中の様々な構造に対する前記測定値の精度は、基板全体にわたる、および/または基板間のプロセス変動から影響を受け、照明系および収集系は、前記照明状態の2つ以上の変形型のもとで、複数の構造によって散乱された放射を収集するように構成され、前記処理システムは、前記構造の中の様々な構造に対する前記変形型の異なる選択または組み合わせのもとで、収集された放射を使用して前記特性の測定値を導出するように構成される、検査装置。
19.構造の少なくとも1つのサブセットに対して、前記照明状態の変形型の共通セットを使用して、放射が各構造から収集され、測定値を導出するのに使用される変形型の選択または組み合わせは、放射を収集した後に実施される、条項18による装置。
20.構造の前記サブセットに対する変形型の選択または組み合わせは、前記照明状態の様々な変形型のもとで、構造から収集された放射に見られる信号品質に少なくとも部分的に基づく、条項19による装置。
21.構造の前記サブセットに対する変形型の選択または組み合わせは、前記照明状態の様々な変形型のもとで、1つまたは複数の隣接する構造から収集された放射に見られる信号品質に少なくとも部分的に基づく、条項19または20による装置。
22.前記サブセット以外の構造の測定に対する変形型の選択または組み合わせは、前記サブセット内の構造から収集された放射に見られる信号品質に基づく、条項20または21による装置。
23.照明系は、前記放射を狭帯域放射として供給するように構成され、前記2つ以上の変形型は、実質的に重ならない、放射の少なくとも2つの異なるスペクトルピークを含む、条項18から22のいずれかによる装置。
24.前記2つ以上のスペクトルピークは、30nm未満の波長範囲にわたって離間する、条項23による装置。
25.各変形型の前記狭帯域放射は、10nm未満の帯域幅を有する、条項23または24による装置。
26.前記信号品質は、波長に応じた周期変動を示し、前記2つ以上のスペクトルピークは、前記周期変動のほぼ半サイクル未満だけ分離される、条項23から25のいずれかによる装置。
27.照明系は、均一でない角度分布で前記放射を供給するように構成され、前記角度分布は、前記2つ以上の変形型間で変わる、条項18から26のいずれかによる装置。
28.前記放射は、照明瞳面の明色および暗色部分によって画定される均一でない角度分布を有し、明色および暗色部分間の1つまたは複数の境界は、前記2つ以上の変形型間で移動する、条項27による装置。
29.焦点設定が2つ以上の前記変形型間で変わる、条項18から28のいずれかによる装置。
30.前記照明状態の少なくとも1つの特性に対する変形型の前記選択または組み合わせには、前記測定値を導出するのに使用する単一の最良変形型を選択することが含まれる、条項18から29のいずれかによる装置。
31.前記照明状態の少なくとも1つの特性に対する変形型の前記選択、または組み合わせには、前記測定値を導出するのに使用する、変形型の重みづけによる組み合わせが含まれる、条項18から30のいずれかによる装置。
32.前記照明状態の少なくとも1つの特性は、可変パラメータによって表され、前記2つ以上の変形型は、前記パラメータの分散値によって定まる、条項18から31のいずれかによる装置。
33.前記処理システムはさらに、1つまたは複数の前記構造に対する前記特性の測定値に基づいて、前記リソグラフィプロセスの性能パラメータを計算するように構成される、条項18から32のいずれかによる装置。
34.同じ構造および/または隣接する構造を測定する場合に、様々な変形型の信号品質の比較に基づいて、性能パラメータの信頼性スコアを計算することをさらに含む、条項33による装置。
35.前記処理システムは、照明状態の様々な変形型のもとで、散乱された前記放射を自動的に収集するように、前記照明光学系および収集系を制御するコントローラを含む、条項18から34のいずれかによる装置。
36.プログラム可能な処理デバイスに条項1から17のいずれかの方法で、複数の構造の特性の測定値を導出させるマシン可読命令を含むコンピュータプログラム製品。
37.前記マシン可読命令はさらに、プログラム可能な処理デバイスに構造の照明状態を自動的に制御させ、前記照明状態の前記変形型のもとで、前記散乱された放射の収集を制御させるように構成される、条項36によるコンピュータプログラム製品。
38.リソグラフィ装置を含むリソグラフィシステムであって、
リソグラフィ装置は、
パターンを照明するように構成された照明光学系と、
パターンの像を基板に投影するように構成された投影光学系と、
条項18から34のいずれかによる検査装置と、
を含み、
リソグラフィ装置は、パターンをさらなる基板に付加する際に、検査装置からの測定結果を使用するように構成される、リソグラフィシステム。
39.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加される、デバイスを製造する方法であって、条項1から17のいずれかによる方法を使用して、前記デバイスパターンの一部として、または前記デバイスパターンに加えて、前記基板の少なくとも1つに形成された1つまたは複数の構造の1つまたは複数の特性を測定することと、測定結果に従って、後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。
Claims (14)
- 1つまたは複数の基板の上にリソグラフィプロセスによって形成された複数の構造の特性を測定する方法であって、各構造の前記特性の測定値は、照明状態の所与のセットのもとで、前記構造によって散乱された後に収集された放射から少なくとも部分的に導出され、
照明状態の所与のセットにおける前記構造の中の様々な構造に対する前記測定の精度は、前記基板全体にわたる、および/または基板間のプロセス変動から影響を受け、
前記方法は、前記照明状態の2つ以上の変形型のもとで収集された放射を使用して実施され、前記構造の中の様々な構造に対して、前記特性の前記測定値は、前記変形型の異なる選択、または組み合わせのもとで収集された放射を使用して導出され、
前記照明状態の少なくとも1つの特性に対する変形型の前記選択、または組み合わせには、前記測定値を導出するのに使用する、変形型の重み付けされた組み合わせが含まれる、方法。 - 前記構造の少なくとも1つのサブセットに対して、前記照明状態の変形型の共通セットを使用して、放射が各構造から収集され、前記測定値を導出するのに使用される変形型の選択または組み合わせは、前記放射を収集した後に実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記放射は狭帯域放射であり、前記2つ以上の変形型は、実質的に重ならない、放射の少なくとも2つの異なるスペクトルピークを含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記放射は、均一でない角度分布を有し、前記角度分布は、前記2つ以上の変形型間で変わる、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 焦点設定が2つ以上の前記変形型間で変わる、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記照明状態の少なくとも1つの特性に対する変形型の前記選択または組み合わせには、前記測定値を導出するのに使用する単一の最良変形型を選択することが含まれる、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記照明状態の少なくとも1つの特性は、可変パラメータによって表され、前記2つ以上の変形型は、前記パラメータの分散値によって定まる、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 1つまたは複数の前記構造に対する前記特性の前記測定に基づいて、前記リソグラフィプロセスの性能パラメータを計算することをさらに含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 1つまたは複数の基板の上にリソグラフィプロセスによって形成された複数の構造の特性を測定する検査装置であって、照明光学系、収集光学系、および処理システムを含み、前記処理システムは、前記照明光学系によって確立された照明状態の1つまたは複数のセットのもとで、前記構造によって散乱された後に前記収集光学系によって収集された放射から各構造の前記特性の測定値を少なくとも部分的に導出するように設計され、照明状態の所与のセットにおける前記構造の中の様々な構造に対する前記測定値の精度は、前記基板全体にわたる、および/または基板間のプロセス変動から影響を受け、前記照明系および収集系は、前記照明状態の2つ以上の変形型のもとで、複数の構造によって散乱された放射を収集するように設計され、前記処理システムは、前記構造の中の様々な構造に対する前記変形型の異なる選択または組み合わせのもとで、収集された放射を使用して前記特性の前記測定値を導出するように設計され、
前記照明状態の少なくとも1つの特性に対する変形型の前記選択、または組み合わせには、前記測定値を導出するのに使用する、変形型の重み付けされた組み合わせが含まれる、検査装置。 - 前記構造の少なくとも1つのサブセットに対して、前記照明状態の変形型の共通セットを使用して、放射が各構造から収集され、前記測定値を導出するのに使用される変形型の選択または組み合わせは、前記放射を収集した後に実施される、請求項9に記載の装置。
- 前記照明系は、前記放射を狭帯域放射として供給するように設計され、前記2つ以上の変形型は、実質的に重ならない、放射の少なくとも2つの異なるスペクトルピークを含む、請求項9または10に記載の装置。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の方法で、プログラム可能な処理デバイスに複数の構造の特性の測定値を導出させるマシン可読命令を含むコンピュータプログラム製品。
- リソグラフィ装置を含むリソグラフィシステムであって、
前記リソグラフィ装置は、
パターンを照明するように設計された照明光学系と、
前記パターンの像を基板に投影するように設計された投影光学系と、
請求項9から11のいずれか一項に記載の検査装置と、
を含み、
前記リソグラフィ装置は、前記パターンをさらなる基板に付加する際に、前記検査装置からの測定結果を使用するように設計される、リソグラフィシステム。 - 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加される、デバイスを製造する方法であって、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法を使用して、前記デバイスパターンの一部として、または前記デバイスパターンに加えて、前記基板の少なくとも1つの上に形成された1つまたは複数の構造の1つまたは複数の特性を測定することと、前記測定の結果に従って、後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。
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