JP7002663B2 - 帯域幅の増加を伴うメトロロジ方法及び装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１８年２月２０日出願の欧州特許出願公開第１８１５７６８０．２号の優先権を主張するものであり、この特許文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。

[0002] 本発明は、例えば、リソグラフィ技術によるデバイスの製造に使用可能なリソグラフィ方法及び装置、並びにリソグラフィ技術を使用してデバイスを製造する方法に関する。

[0003] リソグラフィ装置は、基板、通常、基板のターゲット部分に所望のパターンを付加する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その際、代替としてマスク又はレチクルとも称されるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成される回路パターンを発生させることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）のターゲット部分（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は、通常、基板に設けられた放射感応性材料（レジスト）層への結像による。一般に、単一の基板は、連続的にパターン形成された、隣接したターゲット部分のネットワークを含む。リソグラフィプロセスでは、多くの場合、例えばプロセス制御及び検証を行うために、形成された構造の測定を行うことが好ましい。クリティカルディメンジョン（ＣＤ）を測定するために多くの場合に使用される走査電子顕微鏡と、デバイスの２つの層のアライメント精度の尺度であるオーバーレイを測定する専用ツールとを含む、上記の測定を行う様々なツールが公知である。オーバーレイは、２つの層間のミスアライメントの度合いによって表すことができ、例えば、測定された１ｎｍのオーバーレイという表現は、２つの層が１ｎｍだけずれた状態を表すことができる。

[0004] 最近では、リソグラフィ分野での使用のための様々な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、ターゲットの対象の特性を決定することができる「スペクトル」を得るために、散乱した放射線の１つ又は複数の特性（例えば、波長の関数としての単一の反射角における強度、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）を測定する。対象の特性の決定は、様々な技法（例えば、厳密結合波分析又は有限要素方法などの反復手法によるターゲットの再構築、ライブラリ検索及び主成分分析）によって実行することができる。

[0005] 様々な理由から、例えば、ウェーハ上の空間を最大にするために、ターゲットがますます小さくなりつつある。ターゲットが縮小するにつれて、良好な測定品質及び信号対雑音特性を確保するのに十分な照明（例えば、測定毎の光子数）を確保することが困難になりつつある。ターゲットが小さいほど、ターゲットに１秒当たりに入射する光子が少なくなるので、測定時間が長くなる。この測定時間を短縮し及び／又は前述の問題の１つに対処することが望ましい。

[0006] 本発明は、第１の態様では、測定用途で測定照明の帯域幅を最適化する方法であって、
基準帯域幅を有する基準測定照明を用いて基準測定を実行することと、
１回又は複数回の最適化測定の各々が、種々の候補帯域幅を有する測定照明を用いて実行される、上記１回又は複数回の最適化測定を実行することと、
上記１回又は複数回の最適化測定を上記基準測定と比較することと、
上記比較に基づいて測定用途での最適帯域幅を選択することと
を含む方法。

[0007] 本発明は、第２の態様では、測定用途において測定照明を使用して測定を実行する方法であって、上記測定用途で測定照明の帯域幅を最適化することを含む上記方法を提供する。

[0008] 本発明はさらに、測定照明を提供するように動作可能な照明源と、各測定用途で測定照明の帯域幅を最適化するように動作可能なプロセッサとを備える、メトロロジ装置を提供する。

[0009] 本発明はさらに、第１の態様の方法を実行するためのメトロロジ装置及び非一時的コンピュータプログラム製品を提供する。

[0010] 本発明のさらなる特徴及び利点、並びに本発明の種々の実施形態の構造及び動作について、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。

[0011] ここで、本発明の実施形態について添付の図面を参照して単に例示として説明する。

半導体デバイスの生産設備を形成する他の装置と共にリソグラフィ装置を描く。 （ａ）第１の対の照明アパーチャを使用してターゲットを測定する際に使用される暗視野スキャトロメータの概略図と、（ｂ）所与の照明方向に対するターゲット格子の回折スペクトルの詳細とを含む。 本発明の実施形態による方法を説明するフローチャートである。

[0012] 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施され得る例示の環境を提示することが有益である。

[0013] 図１は、リソグラフィ大量製造プロセスを実施する産業設備の一部としてのリソグラフィ装置ＬＡを符号２００で示している。本例では、製造プロセスは、半導体ウェーハなどの基板上の半導体製品（集積回路）の製造に適している。当業者であれば、このプロセスの変形例において異なるタイプの基板を処理することによって多様な製品を製造できることが分かるであろう。今日、商業的に非常に重要である半導体製品の生産は、単なる例として使用される。

[0014] リソグラフィ装置（又は略して「リソツール」２００）内では、測定ステーションＭＥＡは符号２０２で示されており、露光ステーションＥＸＰは符号２０４で示されている。制御ユニットＬＡＣＵは符号２０６で示されている。この例では、各基板は、測定ステーションと、パターンが施される露光ステーションとに滞在する。光学リソグラフィ装置では、例えば、調整された放射及び投影システムを使用してパターニングデバイスＭＡから基板に製品パターンを転写するために、投影システムが使用される。この転写は、放射感応性レジスト材料の層にパターン像を形成することによって行われる。

[0015] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用されている露光放射線に適した、又は浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁及び静電光学系又はそれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。パターニングデバイスＭＡは、パターニングデバイスによって透過又は反射される放射ビームにパターンを付与する、マスク又はレチクルであり得る。周知の動作モードは、ステッピングモードとスキャンモードとを含む。周知のように、投影システムは、基板全体にわたる多くのターゲット部分に所望のパターンを施すために、基板及びパターニングデバイスのための支持及び位置決めシステムと種々の様式で協働してもよい。プログラマブルパターニングデバイスは、固定パターンを有するレチクルの代わりに使用されてもよい。放射は、例えば、深紫外線（ＤＵＶ）又は極紫外線（ＥＵＶ）周波帯の電磁放射を含み得る。本開示は、他のタイプのリソグラフィプロセス、例えば、電子ビームによる、例えば、インプリントリソグラフィ及びダイレクトライティングリソグラフィにも適用可能である。

[0016] リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵは、基板Ｗ及びレチクルＭＡを受け取り、パターニング動作を実施するように、様々なアクチュエータ及びセンサの全ての動き及び測定を制御する。ＬＡＣＵはまた、装置の動作に関連する所望の計算を実施する信号処理及びデータ処理能力を含む。実際、制御ユニットＬＡＣＵは、各々が装置内のサブシステム又はコンポーネントのリアルタイムデータ取得、処理及び制御を扱う、多くのサブユニットのシステムとして実現される。

[0017] 露光ステーションＥＸＰで基板にパターンが施される前に、基板は、様々な準備ステップが実行され得るように測定ステーションＭＥＡで処理される。準備ステップは、レベルセンサを使用して基板の表面高さをマッピングすることと、アライメントセンサを使用して基板上のアライメントマークの位置を測定することとを含み得る。アライメントマークは、名目上、規則的な格子パターンで配置される。しかしながら、マークの作成における不正確さに起因し、且つ処理全体を通じて発生する基板の変形にも起因して、マークが理想的な格子から逸脱する。その結果、装置が非常に高い精度で正確な箇所に製品フィーチャを印刷すべきである場合、実際にアライメントセンサは、基板の位置及び向きの測定に加えて、基板エリア全体にわたる多くのマークの位置を詳細に測定しなければならない。装置は、各基板テーブルが、制御ユニットＬＡＣＵによって制御される位置決めシステムを備える、２つの基板テーブルを有するいわゆるデュアルステージタイプであり得る。一方の基板テーブル上の１つの基板を露光ステーションＥＸＰで露光している間に、別の基板を測定ステーションＭＥＡにおける他方の基板テーブル上に装填することができ、結果として、様々な準備ステップが実行されてもよい。それゆえ、アライメントマークの測定は非常に時間がかかり、２つの基板テーブルを設けることによって、装置のスループットの大幅な向上が可能となる。基板テーブルが測定ステーションにあるとき及び露光ステーションにあるときに位置センサＩＦが基板テーブルの位置を測定できない場合には、基板テーブルの位置を両方のステーションで追跡できるように第２の位置センサが設けられてもよい。リソグラフィ装置ＬＡは、例えば、２つの基板テーブルと、２つのステーション（露光ステーション及び測定ステーション）であって、これらの間で基板テーブルを交換できる２つのステーションとを有するいわゆるデュアルステージタイプであり得る。

[0018] 生産設備内では、装置２００は、装置２００によるパターニングのために感光性レジスト及び他のコーティングを基板Ｗに塗布するためのコーティング装置２０８も含む「リソセル」又は「リソクラスタ」の一部を形成する。装置２００の出力側には、露光パターンを物理的なレジストパターンに現像するためのベーキング装置２１０及び現像装置２１２が設けられる。これらの装置全ての間で、基板ハンドリングシステムは、基板の支持と、１台の装置から次の装置への基板の移送とを引き受ける。総称してトラックと呼ばれることが多い、これらの装置は、トラック制御ユニットの制御下にあり、このトラック制御ユニットは、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、リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、スループット及び処理効率を最大にするように異なる装置を動作させることができる。監視制御システムＳＣＳは、各パターン付き基板を作製するために実行すべきステップの定義を非常に詳細に示すレシピ情報Ｒを受け取る。

[0019] リソセルにおいてパターンが施されて現像された時点で、パターン付き基板２２０は、符号２２２、２２４、２２６で図示するような他の処理装置に移送される。通常の製造設備の様々な装置によって、多様な処理ステップが実施される。例として、本実施形態における装置２２２は、エッチングステーションであり、且つ装置２２４は、エッチング後のアニーリングステップを実行する。さらなる物理的及び／又は化学的処理ステップは、さらなる装置２２６などにおいて適用される。実際のデバイスを作製するために、例えば、材料の堆積、表面材料特性の修正（酸化、ドーピング、イオン注入など）、化学機械研磨（ＣＭＰ）などの、数多くのタイプの動作が必要となる可能性がある。装置２２６は、実際には、１つ又は複数の装置において実行される一連の異なる処理ステップを表し得る。

[0020] 周知のように、半導体デバイスの製造は、適切な材料及びパターンを用いて基板上の層毎にデバイス構造を構築するために、かかる処理を多数繰り返すことを伴う。よって、リソクラスタに達した基板２３０は、新たに準備された基板であり得、又は基板２３０は、このクラスタで若しくは全く別の装置で既に処理された基板であり得る。同様に、必要な処理に応じて、装置２２６から出た基板２３２は、後続のパターニング動作のために同じリソクラスタ内に戻されてもよく、異なるクラスタ内でのパターニング動作が予定されていてもよく、又はダイシング及びパッケージングのために送られる完成品であり得る。

[0021] 製品構造の各層は、プロセスステップの異なる１セットを必要とし、且つ各層で使用される装置２２６は、タイプが完全に異なってもよい。さらに、装置２２６によって適用すべき処理ステップが名目上同じである場合であっても、大型設備では、異なる基板上でステップ２２６を実行するために並行して作業する同一であると考えられるいくつかの機械が存在してもよい。これらの機械間の設定における僅かな相違又は障害は、異なる様式で異なる基板に影響を及ぼすことを意味し得る。エッチング（装置２２２）などの、各層に比較的共通のステップであっても、名目上同一であるがスループットを最大にするために並行して作業するいくつかのエッチング装置によって実施され得る。さらに、実際には、異なる層は、エッチングすべき材料の詳細に応じて、異なるエッチングプロセス、例えば化学エッチング、プラズマエッチング、及び例えば、異方性エッチングなどの特別な要件を必要とする。

[0022] 前述のように、前の及び／又は後続のプロセスは、他のリソグラフィ装置で実行されてもよく、さらには、異なるタイプのリソグラフィ装置で実行されてもよい。例えば、解像度及びオーバーレイなどのパラメータにおいて要求が非常に多いデバイス製造プロセスにおけるいくつかの層は、要求の少ない他の層よりも高度なリソグラフィツールで実行されてもよい。それゆえ、いくつかの層は液浸型リソグラフィツールで露光されてもよく、その一方で、その他は「ドライ」ツールで露光される。いくつかの層はＤＵＶ波長で動作するツールで露光されてもよく、その一方で、その他はＥＵＶ波長放射を使用して露光される。

[0023] 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、ライン厚さ、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、１つ又は複数のメトロロジシステムを含み得る。メトロロジシステムは、スタンドアロン型メトロロジ装置ＭＥＴ２４０及び／又は一体型メトロロジ装置ＩＭ２０７を含み得る。スタンドアロン型メトロロジ装置ＭＥＴ２４０は、オフラインで測定を実行するために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。一体型メトロロジ装置ＩＭ２０７は、インライン測定を実行し、且つ露光直後に基板Ｗのいくつか又は全てを受け入れて測定するためにトラックに一体化される。メトロロジ結果は、監視制御システム（ＳＣＳ）２３８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が露光されないうちに十分に早急に且つ迅速に計測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。

[0024] 最新のリソグラフィ生産設備におけるメトロロジ装置の一般的な例は、スキャトロメータ、例えば角度分解スキャトロメータ又は分光スキャトロメータであり、メトロロジ装置は、通常、装置２２２でのエッチングに先立って、現像された基板２２０の特性を測定するために利用されてもよい。スタンドアロン型メトロロジ装置２４０及び／又は一体型メトロロジ装置２０７を使用して、例えば、オーバーレイ又はクリティカルディメンジョン（ＣＤ）などの重要な性能パラメータが、現像されたレジストの指定された精度要件を満たさないことが分かることがある。エッチングステップに先立って、現像されたレジストを剥離し、リソクラスタによって基板２２０を再処理する機会が存在する。また、周知のように、装置２４０からのメトロロジ結果２４２を使用して、監視制御システムＳＣＳ及び／又は制御ユニットＬＡＣＵ２０６が長期にわたる小調整を行うことによって、リソクラスタでのパターニング動作の高精度の性能を維持することができ、それにより、製品が規格外れになって再加工を必要とするリスクが最小限に抑えられる。当然ながら、メトロロジ装置２４０及び／又は他のメトロロジ装置（図示せず）は、処理済み基板２３２、２３４及び投入基板２３０の特性を測定するために利用されてもよい。

[0025] メトロロジ装置が図２（ａ）に示されている。スタンドアロン型メトロロジ装置２４０及び／又は一体型メトロロジ装置２０７は、例えば、かかるメトロロジ装置、又は他の任意の好適なメトロロジ装置を備え得る。ターゲットＴと、ターゲットを照明するために使用される測定放射の回折放射線とが図２（ｂ）にさらに詳細に示されている。図示したメトロロジ装置は、暗視野メトロロジ装置として公知のタイプである。メトロロジ装置は、スタンドアロン型デバイスであり得るか、又は例えば測定ステーション若しくはリソグラフィックセルＬＣの何れかでリソグラフィ装置ＬＡに組み込まれ得る。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。この装置では、放射源１１（例えば、キセノンランプ）によって放射された光は、レンズ１２、１４及び対物レンズ１６を含むビームスプリッタにより、光学要素１５を介して基板Ｗに誘導される。これらのレンズは、２連の４Ｆ構成で配置されている。異なるレンズ構成が依然として基板像を検出器上に形成し、同時に空間周波数フィルタリングのための中間瞳面のアクセスを可能にすることを条件として、異なるレンズ構成を使用することができる。したがって、放射線が基板に入射する角度範囲は、ここでは（共役）瞳面と称される、基板平面の空間スペクトルを示す平面の空間強度分布を画定することで選択することができる。特に、これは、レンズ１２及び１４間において、対物レンズ瞳面の後方投影像である平面内に適切な形態のアパーチャプレート１３を挿入することで行うことができる。図示した例では、アパーチャプレート１３は、様々な照明モードが選択されることを可能にする、１３Ｎ及び１３Ｓの符号を付けた様々な形態を有する。この例の照明システムは、オフアクシス照明モードを形成している。第１の照明モードでは、アパーチャプレート１３Ｎは、単に説明のために「北（Ｎ）」と指定した方向からのオフアクシスをもたらす。第２の照射モードでは、アパーチャプレート１３Ｓは、同様であるが、「南（Ｓ）」の符号を付けた反対の方向から照明するために使用される。様々なアパーチャを使用することで他の照明モードが可能である。所望の照明モード以外の任意の不必要な光は、所望する測定信号に干渉することになるため、瞳面の残部を暗色とすることが望ましい。

[0026] 図２（ｂ）に示すように、ターゲットＴは、基板Ｗが対物レンズ１６の光軸Ｏに垂直な状態で配置されている。基板Ｗは、サポート（図示せず）によって支持することができる。軸Ｏから外れた角度からターゲットＴに当たった測定放射線Ｉは、ゼロ次光線（実線０）及び２つの一次光線（一点鎖線＋１及び二点鎖線－１）を生じさせる。小ターゲットがオーバーフィルされる場合、これらの光線は、メトロロジターゲットＴ及び他のフィーチャを含む基板の領域にわたる多数の平行光線の１つにすぎないことを忘れてはならない。プレート１３のアパーチャは、（有用な光量を受け入れるのに必要な有限の幅を有するため、入射光線Ｉは、事実上、所定の角度範囲を占め、回折光線０及び回折光線＋１／－１は幾分広がる。小ターゲットの点広がり関数によれば、各次数＋１、－１は、示すような単一の理想光線ではなく、所定の角度範囲にわたってさらに広がる。ターゲットの格子ピッチ及び照明角は、対物レンズに入射する一次光線は、中心光軸と密接して整列するように設計及び調整できることに留意されたい。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した光線は、単に、光線が図中でより容易に区別されることを可能にするために幾分軸から外れて示されている。

[0027] 基板Ｗ上のターゲットＴで回折した少なくとも０次及び＋１次のものは、対物レンズ１６によって集められ、逆戻りしてビームスプリッタ１５を通る。図２（ａ）に戻ると、北（Ｎ）及び南（Ｓ）として符号を付けた直径方向両側のアパーチャを指定することで第１及び第２の照明モードの両方が示されている。測定放射の入射光線Ｉが光軸の北側から到来する、すなわちアパーチャプレート１３Ｎを使用する第１の照明モードが適用されると、＋１（Ｎ）の符号を付けた＋１回折光線が対物レンズ１６に入射する。それに対して、アパーチャプレート１３Ｓを使用する第２の照明モードが適用されると、（－１（Ｓ）の符号を付けた）－１回折光線がレンズ１６に入射する。

[0028] 第２のビームスプリッタ１７は、回折ビームを２つの測定分岐に分流する。第１の測定分岐では、光学系１８は、ゼロ次及び一次回折ビームを使用して、ターゲットの回折スペクトル（瞳面像）を第１のセンサ１９（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）に形成する。各回折次数は、センサの異なる部分に当たるため、画像処理により、各次数を比較し、対照させることができる。センサ１９によって取り込まれた瞳面像は、メトロロジ装置の焦点を合わせ、及び／又は一次ビームの強度照度測定値を正規化するために使用することができる。瞳面像は、再現などの多くの測定目的に使用することもできる。

[0029] 第２の測定分岐では、光学系２０、２２は、ターゲットＴの像をセンサ２３（例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ）に形成する。第２の測定分岐では、開口絞り２１は、瞳面と共役である平面に設けられる。開口絞り２１は、ゼロ次回折ビームを遮断するように機能するため、センサ２３に形成されるターゲットの像は、－１又は＋１の一次ビームからのみ形成される。センサ１９及び２３によって取り込まれた像は、プロセッサＰＵに出力され、プロセッサＰＵは、像を処理し、プロセッサＰＵの機能は、行われる特定のタイプの測定によって決まる。「像」という用語は、ここでは広い意味で使用されることに留意されたい。－１及び＋１の次数の１つのみが存在する場合、格子ラインの像は形成されない。

[0030] 図２に示すアパーチャプレート１３及び視野絞り２１の特定の形態は、単なる例である。本発明の別の実施形態では、ターゲットのオンアクシス照明が使用され、オフアクシス開口を有する開口絞りを使用して、実質的に１つのみの一次回折光をセンサに送る。さらに別の実施形態では、一次ビームの代わりに又は一次ビームに加えて、二次、三次、さらに高次のビーム（図２に示していない）を測定に使用することができる。

[0031] これらの様々なタイプの測定に適合可能な測定放射を行うために、アパーチャプレート１３は、ディスクの周りに形成された複数のアパーチャパターンを含むことができ、このディスクは、所望のパターンを所定の位置に合わせるために回転する。アパーチャプレート１３Ｎ又はアパーチャプレート１３Ｓは、一方向（構成に応じてＸ又はＹ）に向けられた格子を測定するためにのみ使用され得ることに留意されたい。直交格子の測定の場合、ターゲットを９０°及び２７０°だけ回転させることができる。これらの使用並びに装置の多くの他の変形形態及び応用形態は、上述した先行技術の公開された出願に記載されている。

[0032] いくつかの場合では、メトロロジ装置は、測定放射の波長及び／又は帯域幅の選択を可能にしてもよい。通常、測定感度はスタック毎に波長によって変化するので（多くの場合、揺動曲線と呼ばれる）、この設備は通常、測定感度を高めるために用いられる波長を最適化するために使用される。通常、測定放射の帯域幅は、極めて又は非常に狭く維持される。より広い帯域幅は、測定品質に悪影響を、ひいては、測定精度に負の影響を及ぼすことが知られている。

[0033] 計測は、通常、サイズが１０μｍ×１０μｍ又は５μｍ×５μｍまで（又はさらに小さく）減少しているターゲットに対して実行される。計測は、複数の理由から、例えば、ターゲットをスクライブライン内ではなく製品フィーチャ内に位置決めできるように、且つレチクル又はウェーハ上でターゲットが占める面積を最小限に抑えるために行われることがある。そのようなターゲットは、照明スポットよりも大きいもの（アンダーフィル測定）又は小さいもの（オーバーフィル測定）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。かかるターゲットは、１つの像内で測定できる複数の格子を含むことができる。しかしながら、ターゲットのサイズが減少すると、スループットが問題になる。完全な測定を実行するのにかかる時間は、多くの場合、移動／取得／測定（move-acquire-measure：ＭＡＭ）時間と呼ばれる。このＭＡＭ時間の取得部分は、特に、（センサ送信及び格子の回折効率などの他のパラメータに加えて）ターゲットに入射する１秒当たりの光子数（光子量）に依存する。ターゲットサイズが（例えば、５μｍ^２以下まで）減少すると、小さなターゲット内に収まるようにますます小さくなった照明スポットが使用されるので、光子量も減少するが、他の全て（例えば、所与の照明強度及び帯域幅について）は等しい。通常の構成では、瞳像において十分な信号対雑音特性を達成するために、積分時間を増加させることで測定に利用可能な光子数を増加させることがあり、結果として、ＭＡＭ時間が長くなり且つスループットが低くなる。

[0034] この問題に対処する方法は、放射源の全体的な強度（輝度）を高めること、ターゲットへ及びターゲットから測定放射を誘導する光学系の透過性を改善すること、又はカメラの効率を高めることを含み得る。しかしながら、これらの解決策は、多額の費用とハードウェアの変更とを必要とするので、何れも実施するのが簡単でも容易でもない。

[0035] それゆえ、測定放射の帯域幅を増加させることによって、測定に利用可能な光子（光子量）を増加させることが提案される。しかしながら、既に述べたように、帯域幅の増加した放射は、測定品質に悪影響を及ぼすことがある。これに加えて、増加した帯域幅が測定品質に影響を及ぼす程度は、例えば、構造／ターゲット／スタックの特性が測定される、用途によって決まる。よって、増加した帯域幅が測定に及ぼす影響を評価せずに、単に帯域幅を増加させることは推奨されない。

[0036] それゆえ、各用途で測定に使用される測定放射の帯域幅を最適化することが提案される。この点に関して、異なる用途とは、例えば、
実行される測定のタイプ、
使用される測定装置のタイプ、
使用される実際の測定装置（例えば、特定のタイプのもの、例えば、複数のスキャナを備える作製現場における実際のスキャナ）、
測定されるターゲット又は構造のタイプ、
測定されるスタックの特性、
基板上のターゲットの位置、
検出された放射から対象のパラメータを計算するために使用される測定アルゴリズム、
他の任意の測定放射パラメータ（例えば、中心波長、偏光、強度、基板に対する入射角）
のうちの異なる１つ又は複数を指すことがある。

[0037] 帯域幅（及び場合により波長）を選択するこの機能は、照明源の一部として実現されてもよい。例えば、測定装置には、選択された（及び選択可能な）中心波長の周辺の帯域幅の選択を可能にする放射源が設けられてもよい。代替的な構成では、国際公開第２０１７／１５３１３０号（参照により本明細書に組み込まれる）が、通過帯域を調節可能にするために、１つは長波通過ＬＶＦ及び１つは短波通過ＬＶＦの２つのエッジパスＬＶＦの組合せを使用して帯域幅選択を可能にするフィルタ構成について説明している。そのようなフィルタ構成は、多波長源、例えば、波長の連続スペクトルを含む白色光又は多波長源と共に使用されてもよい。両方のフィルタを一緒に移動させることで、中心波長を連続的に調整することができ、フィルタを互いに対して移動させることで、組み合わせたフィルタの帯域幅を調節することもできる。これらのメトロロジ構成の何れか１つ、又は帯域幅の選択／最適化を可能にする他の任意の構成は、本明細書で説明する方法で使用可能である。

[0038] 用途毎に測定放射の帯域幅を最適化する主な利益は、ＭＡＭ時間に、ひいてはスループットにおいて潜在的利益があることである。これは、測定品質が帯域幅の増加にあまり影響されない用途に特に当てはまる。最適化は、複数の基準のうちの１つ又は複数に基づいてもよい。主な目的は、測定品質を許容レベルに維持しながら帯域幅をできるだけ増加させ、結果として、増加した帯域幅の影響を抑制することである。

[0039] 提案される概念は、帯域幅最適化段階を含み得る。帯域幅最適化段階は、帯域幅の影響が、より狭い基準帯域幅（例えば、現時点で通常使用される帯域幅又はより狭い帯域幅）を使用する測定と比較して、測定のために広帯域幅照明を使用する測定（例えば、測定品質及び／又は測定値）への影響である、帯域幅の影響を評価することを含み得る。特定の実施形態では、基準帯域幅は、１５ｎｍよりも狭い帯域幅、１０ｎｍよりも狭い帯域幅、５ｎｍよりも狭い帯域幅、又は５ｎｍ～１５ｎｍの範囲の帯域幅として定義されてもよい。特定の実施形態では、照明用に使用されるより広い帯域幅は、１０ｎｍよりも広い帯域幅（基準帯域幅が１０ｎｍよりも狭いと仮定して）、１５ｎｍよりも広い帯域幅、２０ｎｍよりも広い帯域幅、３０ｎｍよりも広い帯域幅、又は２０ｎｍ～５０ｎｍの範囲の帯域幅であり得る。

[0040] 実施形態では、方法は、基準帯域幅を有する照明を使用することに対する、複数のより広い帯域幅を有する照明を使用することの、測定への帯域幅の影響を評価することを含み得る。帯域幅の影響が許容範囲にある、例えば、帯域幅の影響が主要性能指標（ＫＰＩ）を満たす、最も広い帯域幅が選択されてもよい。１つのＫＰＩは拒否閾値であり得、その結果、拒否閾値を下回る帯域幅影響値のみが許容範囲にあるとみなされる。各帯域幅影響値は、対応する広帯域幅放射を使用した測定値と基準帯域幅の放射を使用した測定値との差を含み得る。そのような実施形態では、拒否閾値は、拒否閾値差を含み得る。

[0041] より具体的には、そのような方法は、帯域幅影響値が拒否閾値を超えるまで帯域幅を増加させた放射を用いて同じ測定を実行することを含み得る。そして、拒否閾値を超える直前の測定に関連する帯域幅を、その特定の用途で測定を実行するのに最適化された帯域幅として選択することができる。

[0042] 帯域幅の影響は、複数の方法で評価され得る。帯域幅の影響を評価するための１つの方法は、広帯域幅照明を使用して実行された測定と基準帯域幅照明を使用して実行された測定との、未処理の又はフィルタ処理（例えばｚフィルタ処理）された検出された像（例えば、メトロロジ方法に応じて瞳面像又は像面像）における差を比較することを含み得る。そのような実施形態では、広帯域幅照明の帯域幅を増加させてもよく、（基準帯域幅に対応する）基準像に対する検出された像に関して得られた対応する差分値を、その差が閾値差を超えるまで、増加させてもよい。

[0043] 代替として、比較は、検出された像から決定されたパラメータ値に対して実行される。例えば、基準パラメータ値（基準帯域幅に対応する）に対する測定されたパラメータ値（各々が、評価されるより広い帯域幅に対応する）の変化は、他の点では像の比較と同様の様式で閾値パラメータ値の変化と比較されてもよい。単なる例として、測定されたパラメータ値は、オーバーレイ、焦点、ドーズ量、クリティカルディメンジョン、又は側壁角度などであり得る。

[0044] 別の実施形態では、全体的な比較（例えば、広帯域幅指紋を基準（狭帯域）指紋と比較する指紋比較）が、１セットの測定に対してなされてもよい。例えば、１セットの基準測定（基準帯域幅に対応し且つ第１のセットの測定と同じ箇所で測定される）に対する異なる第１のセットの測定（各々が、評価されるより広い帯域幅に対応する）の２地点間比較が、評価されるより広い各帯域幅についての異なるマップ（帯域幅影響マップ）を得るためになされてもよい。そのような比較は、基板間帯域幅影響マップ、フィールド間帯域幅影響マップ、又は領域間帯域幅影響マップをそれぞれ得るために、例えば、基板毎、フィールド毎、又は領域毎（例えば、基板縁部対基板中心、場合により１つ又は複数の中間領域も含む）の比較であり得る。最適化とは、２地点間比較により、帯域幅の全体的な影響ではなく、他の地点に対する各地点についての帯域幅の影響が評価されるようなものであり得る。これは、いくつかの用途では、基板全体にわたる（又はフィールド／領域全体にわたる）均一な影響（例えば、２地点間の差）が、各地点に異なる影響を及ぼす不均一な影響よりも許容されるからである。よって、比較は、標準偏差（例えば３σ）比較などの、変化測定基準比較を含み得る。既に説明したのと同様の方法において、この実施形態は、各帯域幅影響マップの変化測定基準が閾値を超えているか否かを判定することと、閾値を超えない帯域幅影響マップに対応する最も広い帯域幅を選択することとを含み得る。

[0045] 任意選択で、測定へのより広い帯域幅の影響を最小限に抑えるために帯域幅を最適化することに加えて、測定判定（すなわち、用いられる測定計算又は測定アルゴリズム）ではより広い帯域幅の影響が考慮されることが提案される。このように、より広い帯域幅の影響がさらに低減され及び／又は補正されてもよい。代替として、又は加えて、かかる方法は、帯域幅最適化段階で帯域幅を増加させるためのさらなる余地を与えてもよい。例えば、より広い帯域幅の実際の影響を低減することで、拒否閾値を高くすることが可能となり、それにより、測定中にさらに広い帯域幅を使用することが可能となり得る。

[0046] 帯域幅の影響を明らかにする一実施形態は、帯域幅の影響を明らかにするように測定アルゴリズムを訓練するために（少なくとも１つの）狭い基準帯域幅に関連する基準データを使用することを含み得る。訓練には、任意の適切な機械学習技術（例えば、適切な回帰分析）が使用されてもよい。基準データを対応する広帯域幅測定にリンクすることができる。次に、基準データと広帯域幅測定との関係を学習することができる。そして、（例えば、生産現場での）実際の測定中に、この関係（及びこの関係に基づく補正）は、より広い帯域幅の効果を緩和するために、すなわち、狭帯域放射が使用された場合に観測されたであろう値に測定値を近づけるために、実際に実行される広帯域幅測定に適用することができる。

[0047] 別の実施形態では、より具体的には、測定（例えば、再現技術を用いる測定）がモデルに基づく場合、帯域幅の影響を明らかにすることが、モデル化応答（例えば、モデル化回折パターン、モデル化瞳など）のシミュレーションにおいて帯域幅を考慮に入れることを含み得る。そのようなモデルに基づく測定は、周知であり、複数のパラメータ（例えば、いくつかの固定変数及びいくつかの変数）に関して測定される構造をモデル化することと、応答（すなわち、検出された強度パターン）をモデル化することとを含み得る。次いで、測定応答とモデル化応答との差を最小限に抑えるために可変パラメータの１つ又は複数を変化させて、このモデル化応答を検出された実際の強度パターンと比較することができる。差が最小であるときのパラメータ値は、測定された構造の実際の値とみなされてもよい。モデルが、測定で実際に使用される測定放射の（より広い）帯域幅を明らかにする場合に、より正確な再現を実行することができる。実施形態では、シミュレーションを簡略化及び高速化するために、有限帯域幅の多帯域（例えば、連続）放射は、測定放射の実際の帯域幅の範囲に及ぶ２つ以上の狭帯域放射源を含む測定放射によって近似され得る。この特定の状況では、狭帯域とは、１０ｎｍ以下又は５ｎｍ以下であることを意味し得る。よって、７００～７３０ｎｍの連続帯域を含む測定放射は、７００ｎｍ及び７３０ｎｍの２つの狭帯域源に近似したものであり得る。実施形態では、連続波長帯域に近似するように選択された実際の（例えば、２つの）波長は、連続波長帯域の形状にも依存する。

[0048] 図３は、実施形態による方法を説明するフローチャートである。帯域幅最適化段階３００では、構造の少なくとも１回の基準測定が、基準（例えば、狭）帯域幅を有する放射を使用してなされてもよい３０５。ステップ３１０では、構造のさらなる測定が、基準帯域幅よりも広い帯域幅を有する放射を使用してなされる。ステップ３１５では、帯域幅の影響が、例えば、ステップ３０５でなされた基準測定とステップ３１０でなされた測定との差の測度として決定される。ステップ３２０では、帯域幅の影響が拒否閾値を超えているか否かが判定される。超えていない場合、帯域幅をさらに増加させ（ステップ３２５）、帯域幅の影響が拒否閾値を超えるまでステップ３１０～３２０が繰り返される。これが行われたときに、対応する帯域幅の影響が拒否閾値を超えないより広い帯域幅が、その用途に最適化された帯域幅として選択される（ステップ３３０）。次いで、帯域幅最適化段階３００と同じ用途に対応する生産段階３３５において、ステップ３３０で選択された最適化された帯域幅を有する測定放射を使用して測定が実行される３４０。その後、ステップ３４５では、ステップ３４０で実行された測定から測定値が決定される。任意選択で、この決定ステップ３４５は、測定値の計算において帯域幅の影響を明らかにすることを含み得る。

[0049] 本明細書で説明する方法は、許容範囲の測定品質を維持しながら、所与の時間枠内でかなり多くの光子を所与のターゲットに入射させることができる。よって、狭帯域放射を用いた測定の実行と比較して測定スループットを向上させ得る。

[0050] 本発明によるさらなる実施形態を以下の番号付き条項で説明する。

１．測定用途で測定照明の帯域幅を最適化する方法であって、
基準帯域幅を有する基準測定照明を用いて基準測定を実行することと、
１回又は複数回の最適化測定の各々が、種々の候補帯域幅を有する測定照明を用いて実行される、上記１回又は複数回の最適化測定を実行することと、
上記１回又は複数回の最適化測定を上記基準測定と比較することと、
上記比較に基づいて上記測定用途での最適帯域幅を選択することと
を含む方法。

２．上記比較ステップが、上記１回又は複数回の最適化測定の各々を上記基準測定と比較することによって上記１回又は複数回の最適化測定の各々に対する帯域幅影響値を決定することを含む、条項１に記載の方法。

３．最適帯域幅を選択する上記ステップは、上記帯域幅影響値が性能指標を満たす上記候補帯域幅のうちの最も広い候補帯域幅を選択することを含む、条項２に記載の方法。

４．上記性能指標は、上記帯域幅影響値が拒否閾値を下回る上記最も広い候補帯域幅に上記最適帯域幅が相当するような上記拒否閾値を含む、条項３に記載の方法。

５．上記種々の候補帯域幅を増加させ、上記帯域幅影響値が上記拒否閾値を超えるまで上記比較がなされるように、１回又は複数回の最適化測定を実行する上記ステップ、及び上記比較ステップが実行される、条項４に記載の方法。

６．各帯域幅影響値が、最適化測定と上記基準測定との差を含む、条項２～５の何れか一項に記載の方法。

７．上記種々の候補帯域幅の各候補帯域幅が、上記基準帯域幅よりも広い、先行する条項の何れか一項に記載の方法。

８．上記比較ステップが、上記１回又は複数回の最適化測定の各々から得られた検出された像を上記基準測定中に得られた検出された像と比較することを含む、先行する条項の何れか一項に記載の方法。

９．上記比較ステップが、上記１回又は複数回の最適化測定の各々から計算されたパラメータ値を上記基準測定から計算されたパラメータ値と比較することを含む、条項１～７の何れか一項に記載の方法。

１０．上記基準測定が、基板上の異なる複数の箇所で実行された１セットの基準測定を含み、
上記１回又は複数回の最適化測定の各々が、上記基板上の上記異なる複数の箇所で実行された１セットの最適化測定を含み、且つ
上記比較ステップが、上記１セット又は複数セットの最適化測定の各々と上記１セットの基準測定との、上記箇所の各々における２地点間比較を含む、
条項１～７の何れか一項に記載の方法。

１１．上記箇所が、上記基板にわたって、基板フィールドにわたって、又は基板領域にわたって分布する、条項１０に記載の方法。

１２．上記比較が、比較される各セットの測定の変化量を比較する変化測定基準の比較を含む、条項１０又は１１に記載の方法。

１３．上記最適帯域幅を有する最適帯域幅測定照明を用いて測定を実行するステップを含む、先行する条項の何れか一項に記載の方法。

１４．上記基準帯域幅を有する測定照明を使用することに対する上記最適帯域幅測定照明を使用する効果を緩和しつつ上記測定から対象のパラメータについてのパラメータ値を決定するさらなるステップを含む、条項１３に記載の方法。

１５．上記最適帯域幅測定照明を使用する効果を上記緩和することが、上記最適帯域幅に対応する測定データと上記基準帯域幅に対応する基準データとの決定された関係から上記パラメータ値に対する補正を決定することを含む、条項１４に記載の方法。

１６．上記決定された関係が、上記基準帯域幅に対応する上記基準データを上記最適帯域幅に対応する上記測定データとリンクする機械学習法を用いて決定されている、条項１５に記載の方法。

１７．上記パラメータ値が、モデル化応答を決定するためにシミュレーション測定を使用して決定され、且つ、上記最適帯域幅測定照明を使用する効果を上記緩和することが、上記シミュレーション測定及びモデル化応答に対する上記最適帯域幅測定照明の上記効果を明らかにすることを含む、条項１４に記載の方法。

１８．シミュレーション測定での上記最適帯域幅の上記効果が、上記最適帯域幅全体にわたって分布する波長における２つ以上の狭帯域放射源の使用をシミュレーションすることによって近似される、条項１７に記載の方法。

１９．測定用途において測定照明を使用して測定を実行する方法であって、上記測定用途で上記測定照明の帯域幅を最適化することを含む方法。

２０．上記測定照明の帯域幅を最適化する上記ステップが、条項１～１８の何れか一項に記載の方法を実行することを含む、条項１９に記載の方法。

２１．メトロロジ装置であって、
測定照明を提供するように動作可能な照明源と、
各測定用途で上記測定照明の帯域幅を最適化するように動作可能なプロセッサと
を備えるメトロロジ装置。

２２．条項１～１８の何れか一項に記載の方法を実行するようにさらに動作可能であるメトロロジ装置。

２３．基板のためのサポートと、
上記測定照明を用いて上記基板上の構造を測定するための光学系と
をさらに備える、条項２１又は２２に記載のメトロロジ装置。

２４．条項１～１８の何れか一項に記載の方法をプロセッサに実行させるための機械可読命令を含む非一時的コンピュータプログラム製品。

[0051] 光リソグラフィとの関連において、本発明の実施形態の使用について上記に特定の言及を行うことができたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えばインプリントリソグラフィで使用することができ、状況が可能にする場合、光リソグラフィに限定されない。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィは、基板上に形成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、基板に供給されたレジスト層に押し付けることができ、レジストは、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを加えることで硬化する。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残したままレジストから引き離される。

[0052] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７若しくは１２６ｎｍの波長又はそれらの近辺の波長を有する）紫外（ＵＶ）線及び（例えば、５～２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）線、さら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線を包含する。

[0053] 「レンズ」という用語は、状況が可能にする場合、屈折式、反射式、磁気式、電磁気式及び静電式光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントの任意の１つ又はそれらの組合せを指すことができる。

[0054] 特定の実施形態の前述の説明は、本発明の一般的な性質を十分に明らかにするため、他者は、当業者の技能の範囲内の知識を適用することにより、過度の実験を行うことなく、本発明の一般概念から逸脱することなしにそのような特定の実施形態を容易に修正し、及び／又はそのような特定の実施形態を様々な用途に適合させることができる。したがって、そのような適合形態及び修正形態は、本明細書に提示した教示及びガイダンスに基づいて、開示した実施形態の均等物の趣旨及び範囲内であることを意図されている。当然のことながら、本明細書における専門語又は用語は、例により説明するためのものであり、限定するものではなく、本明細書の用語又は専門語は、教示及びガイダンスに照らして同業者によって解釈されるべきである。

[0055] 本発明の広さ及び範囲は、上記の例示的な実施形態何れかによって限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるべきである。

Claims (15)

1. メトロロジ測定のための、測定照明の帯域幅を最適化する方法であって、
   基準帯域幅を有する基準測定照明を用いて基準測定を実行することと、
   種々の候補帯域幅を有する測定照明を用いて１回又は複数回の最適化測定をそれぞれ実行することと、
   前記１回又は複数回の最適化測定を前記基準測定と比較することと、
   前記比較に基づいて前記メトロロジ測定のための最適帯域幅を選択することと
   を含む方法。
2. 前記比較ステップが、前記１回又は複数回の最適化測定の各々を前記基準測定と比較することによって前記１回又は複数回の最適化測定の各々に対する帯域幅影響値を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 最適帯域幅を選択する前記ステップは、前記帯域幅影響値が性能指標を満たす前記候補帯域幅のうちの最も広い候補帯域幅を選択することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記性能指標は、前記帯域幅影響値が拒否閾値を下回る前記最も広い候補帯域幅に前記最適帯域幅が相当するような前記拒否閾値を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記種々の候補帯域幅を増加させ、前記帯域幅影響値が前記拒否閾値を超えるまで前記比較がなされるように、１回又は複数回の最適化測定を実行する前記ステップ、及び前記比較ステップが実行される、請求項４に記載の方法。
6. 各帯域幅影響値が、最適化測定と前記基準測定との差を含む、請求項２～５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記種々の候補帯域幅の各候補帯域幅が、前記基準帯域幅よりも広い、請求項１～６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記比較ステップが、前記１回又は複数回の最適化測定の各々から得られた検出された像を前記基準測定中に得られた検出された像と比較することを含む、請求項１～７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記比較ステップが、前記１回又は複数回の最適化測定の各々から計算されたパラメータ値を前記基準測定から計算されたパラメータ値と比較することを含む、請求項１～７の何れか一項に記載の方法。
10. 前記基準測定が、基板上の異なる複数の箇所で実行された１セットの基準測定を含み、
    前記１回又は複数回の最適化測定の各々が、前記基板上の前記異なる複数の箇所で実行された１セットの最適化測定を含み、且つ
    前記比較ステップが、前記１セット又は複数セットの最適化測定の各々と前記１セットの基準測定との、前記箇所の各々における２地点間比較を含む、
    請求項１～７の何れか一項に記載の方法。
11. 前記箇所が、前記基板にわたって、基板フィールドにわたって、又は基板領域にわたって分布する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記比較が、比較される各セットの測定の変化量を比較する変化測定基準の比較を含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記最適帯域幅を有する最適帯域幅測定照明を用いて測定を実行するステップを含む、請求項１～１２の何れか一項に記載の方法。
14. 前記基準帯域幅を有する測定照明を使用することに対する前記最適帯域幅測定照明を使用する効果を緩和しつつ前記測定から対象のパラメータについてのパラメータ値を決定するさらなるステップを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記最適帯域幅測定照明を使用する効果を前記緩和することが、前記最適帯域幅に対応する測定データと前記基準帯域幅に対応する基準データとの決定された関係から前記パラメータ値に対する補正を決定することを含む、請求項１４に記載の方法。

Images