[0033] 実施形態を詳細に説明する前に、実施形態が実施され得る例示的環境を提示することが有益である。
[0034] 図1は、リソグラフィ装置LAを模式的に描く。この装置は、
- 放射ビームB(例えば、UV放射又はDUV放射)を調節するように構成された照明系(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を支持するように構築され、且つ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、且つ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つ又は複数のダイを含む)上に投影するように構成された投影系(例えば、屈折投影レンズ系)PSであって、基準フレーム(RF)上に支持される投影系と、
を含む。
[0035] 照明系は、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁、静電、又は他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらの任意の組み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含み得る。
[0036] サポート構造は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、及び例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否かなどの他の条件に依存したやり方で、パターニングデバイスを支持する。サポート構造は、機械的、真空、静電、又は他のクランプ技術を用いて、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、必要に応じて固定されてもよく、又は移動可能であってもよいフレーム又はテーブルでもよい。サポート構造は、例えば投影系に対して、パターニングデバイスが所望の位置にあることを確実にし得る。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であると見なすことができる。
[0037] 本明細書で使用される「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パターンを付与するために使用することができるあらゆるデバイスを指すと広く解釈されるものとする。一実施形態では、パターニングデバイスは、基板のターゲット部分にパターンを作成するために、断面において放射ビームにパターンを付与するために使用することができるあらゆるデバイスである。放射ビームに付与されるパターンは、例えば、パターンが、位相シフトフィーチャ、又は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に正確に対応しない場合があることに留意されたい。一般に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路などのターゲット部分に作成される、デバイス内の特定の機能層に対応する。
[0038] パターニングデバイスは、透過型又は反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブル液晶ディスプレイ(LCD)パネルが含まれる。マスクは、リソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、レベンソン型(alternating)位相シフト、及びハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスクタイプ、並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、小型ミラーのマトリックス配置を採用し、各小型ミラーは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜させることができる。これらの傾斜ミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。
[0039] 本明細書で使用される「投影系」という用語は、使用されている露光放射に関して、又は液浸液の使用若しくは真空の使用などの他のファクタに関して適切に、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み合わせを含むあらゆるタイプの投影系を対象に含めると広く解釈されるものとする。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用は、より一般的な用語である「投影系」と同義であると見なすことができる。
[0040] 投影系PSは、不均一となり得る(これは、基板W上に結像されるパターンに影響を与え得る)光学伝達関数を有する。非偏光放射の場合、このような影響は、投影系PSを出射する放射の透過(アポディゼーション)及び相対位相(収差)を、それの瞳面内での位置の関数として記述する2つのスカラーマップによって、かなり良く表すことができる。透過マップ及び相対位相マップと呼ばれ得るこれらのスカラーマップは、基底関数の完全なセットの線形結合として表現することができる。特に便利なセットは、単位円上で定義される直交多項式の一セットを形成するゼルニケ多項式である。各スカラーマップの決定は、そのような展開において係数を決定することを伴い得る。ゼルニケ多項式は、単位円上で直交するので、ゼルニケ係数は、各ゼルニケ多項式との測定されたスカラーマップの内積を順に計算し、これを、当該ゼルニケ多項式のノルムの二乗で除算することによって決定され得る。
[0041] 透過マップ及び相対位相マップは、フィールド及びシステムに依存する。すなわち、一般に、各投影系PSは、各フィールド点に関して(すなわち、それの像面における各空間的な場所に関して)異なるゼルニケ展開を有する。瞳面内の投影系PSの相対位相は、例えば、投影系PSの対物面(すなわち、パターニングデバイスMAの面)内の点状放射源から投影系PSを通して放射を投影することによって、及びシヤリング干渉計を用いて波面(すなわち、同じ位相を持つ点の軌跡)を測定することによって決定され得る。シヤリング干渉計は、共通経路干渉計であり、従って、有利なことに、波面を測定するために、二次基準ビームが必要とされない。シヤリング干渉計は、投影系の像面(すなわち、基板テーブルWT)内に回折格子(例えば、二次元グリッド)と、投影系PSの瞳面と共役な面内で干渉パターンを検出するように配置された検出器と、を含み得る。干渉パターンは、シヤリング方向の瞳面内の座標に対する放射の位相の導関数に関連する。検出器は、例えば、電荷結合デバイス(CCD)などのセンシング素子のアレイを含み得る。
[0042] リソグラフィ装置の投影系PSは、可視フリンジを生じさせないことが可能であり、従って、波面の決定の確度は、例えば、回折格子を移動させるなどの位相ステッピング技術を用いて向上させることができる。ステッピングは、回折格子の面内で、及び測定のスキャン方向に垂直な方向に行われ得る。ステッピング範囲は、1格子周期でもよく、少なくとも3つの(均一に分布された)位相ステップが使用されてもよい。従って、例えば、3つのスキャン測定が、y方向に行われてもよく、各スキャン測定は、x方向の異なる位置に関して行われる。回折格子のこのステッピングは、位相変動を強度変動に効果的に変換し、位相情報が決定されることを可能にする。格子は、検出器を較正するために、回折格子(z方向)に垂直な方向にステッピングされ得る。
[0043] 瞳面内の投影系PSの透過(アポディゼーション)は、例えば、投影系PSの対物面(すなわち、パターニングデバイスMAの面)内の点状放射源から投影系PSを通して放射を投影することによって、及び検出器を用いて投影系PSの瞳面と共役な面内の放射の強度を測定することによって決定され得る。収差を決定するための波面の測定に使用されるものと同じ検出器が使用されてもよい。
[0044] 投影系PSは、複数の光学(例えば、レンズ)要素を含んでもよく、収差(フィールド全体の瞳面にわたる位相変動)を補正するために光学要素の1つ又は複数を調整するように構成された調整機構AMをさらに含んでもよい。これを達成するために、調整機構は、投影系PS内の1つ又は複数の光学(例えば、レンズ)要素を1つ又は複数の異なるやり方で操作するように動作可能であってもよい。投影系は、光軸がz方向に延びる座標系を有し得る。調整機構は、以下の任意の組み合わせを行うように動作可能であってもよい:1つ若しくは複数の光学要素を変位させること、1つ若しくは複数の光学要素を傾斜させること、及び/又は1つ若しくは複数の光学要素を変形させること。光学要素の変位は、何れの方向(x、y、z又はそれらの組み合わせ)のものであってもよい。光学要素の傾斜は、一般的に、x及び/又はy方向の軸周りを回転することによって(z軸周りの回転は、非回転対称非球面光学要素に使用され得る)、光軸に垂直な面から外れる。光学要素の変形は、低周波形状(例えば、非点収差)及び/又は高周波形状(例えば、自由形状の非球面)を含み得る。光学要素の変形は、例えば、1つ若しくは複数のアクチュエータを用いて光学要素の1つ若しくは複数の側面に力を及ぼすことによって、及び/又は1つ若しくは複数の加熱要素を用いて光学要素の1つ若しくは複数の選択された領域を加熱することによって行われ得る。一般に、アポディゼーション(瞳面にわたる透過変動)を補正するために投影系PSを調整することが可能ではない場合がある。リソグラフィ装置LA用のパターニングデバイス(例えば、マスク)MAを設計する際に、投影系PSの透過マップが使用され得る。計算機リソグラフィ技術を用いて、パターニングデバイスMAは、少なくとも部分的にアポディゼーションを補正するように設計され得る。
[0045] ここに描くように、本装置は、透過型のものである(例えば、透過型マスクを用いる)。代替的に、本装置は、反射型のものであってもよい(例えば、上述のタイプのプログラマブルミラーアレイを用いる、又は反射マスクを用いる)。
[0046] リソグラフィ装置は、2つ(デュアルステージ)以上のテーブル(例えば、2つ以上の基板テーブルWTa、WTb、2つ以上のパターニングデバイステーブル、例えば、測定及び/又は洗浄などを容易にすることを専用とした基板を持たない投影系の下の基板テーブルWTa及びテーブルWTb)を有するタイプのものであってもよい。このような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルが同時に使用されてもよく、又は1つ若しくは複数の他のテーブルが露光に使用されている間に、1つ若しくは複数のテーブル上で準備ステップが行われてもよい。例えば、アライメントセンサASを用いたアライメント測定、及び/又はレベルセンサLSを用いたレベル(高さ、傾斜など)測定が、行われてもよい。
[0047] リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が、投影系と基板との間の空間を満たすために、比較的高い屈折率を有する液体(例えば、水)によって覆われ得るタイプのものであってもよい。液浸液は、リソグラフィ装置の他の空間、例えば、パターニングデバイスと投影系との間に加えられてもよい。投影系の開口数を増加させるための液浸技術が、当該技術分野においてよく知られている。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造が、液体中に沈められなければならないことを意味するのではなく、単に、液体が、露光中に、投影系と基板との間にあることを意味する。
[0048] 図1を参照して、イルミネータILは、放射源SOから放射ビームを受け取る。放射源及びリソグラフィ装置は、例えば、放射源がエキシマレーザである場合に、別個のエンティティでもよい。そのような場合には、放射源は、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、例えば、適切な誘導ミラー及び/又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、放射源SOからイルミネータILへと渡される。他のケースでは、放射源は、例えば、放射源が水銀ランプである場合に、リソグラフィ装置の一体化部分であってもよい。放射源SO及びイルミネータILは、必要であれば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得る。
[0049] 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ように構成されたアジャスタADを含み得る。一般に、少なくともイルミネータの瞳面内の強度分布の外側及び/又は内側半径範囲(通常、それぞれσ-outer及びσ-innerと呼ばれる)を調整することができる。加えて、イルミネータILは、インテグレータIN及びコンデンサCOなどの様々な他のコンポーネントを含み得る。イルミネータを用いて、放射ビームが、その断面に所望の均一性及び強度分布を持つように調節することができる。
[0050] 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によってパターン形成される。パターニングデバイスMAを横断した後、放射ビームBは、ビームの焦点を基板Wのターゲット部分C上に合わせる投影系PSを通過する。第2のポジショナPW及び位置センサIF(例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダ、2Dエンコーダ、又は静電容量センサ)を用いて、例えば、異なるターゲット部分Cを放射ビームBの経路内に位置決めするように、基板テーブルWTを正確に移動させることができる。同様に、例えば、マスクライブラリの機械検索後に、又はスキャン中に、第1のポジショナPM及び別の位置センサ(図1では明確に描かれていない)を用いて、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ことができる。一般に、サポート構造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)及びショートストロークモジュール(微動位置決め)を用いて実現され得る。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及びショートストロークモジュールを用いて実現され得る。ステッパの場合は(スキャナとは対照的に)、サポート構造MTは、ショートストロークアクチュエータのみに接続されてもよく、又は固定されてもよい。パターニングデバイスMA及び基板Wは、パターニングデバイスアライメントマークM1、M2及び基板アライメントマークP1、P2を用いてアライメントされてもよい。図示されるような基板アライメントマークは、専用ターゲット部分を占有するが、これらは、ターゲット部分間の空間に位置してもよい(これらは、スクライブラインアライメントマークとして知られている)。同様に、2つ以上のダイがパターニングデバイスMA上に設けられる状況では、パターニングデバイスアライメントマークは、ダイ間に位置してもよい。
[0051] 描かれた装置は、以下のモードの少なくとも1つで使用され得る。
[0052] 1.ステップモードでは、放射ビームに付与されたパターン全体が、一度にターゲット部分C上に投影される間に、サポート構造MT及び基板テーブルWTが、基本的に静止状態を保つ(すなわち、単一静的露光)。次いで、異なるターゲット部分Cを露光させることができるように、基板テーブルWTが、X及び/又はY方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一静的露光で結像されるターゲット部分Cのサイズを限定する。
[0053] 2.スキャンモードでは、放射ビームに付与されたパターンが、ターゲット部分C上に投影される間に、サポート構造MT及び基板テーブルWTが、同期してスキャンされる(すなわち、単一動的露光)。サポート構造MTに対する基板テーブルWTの速度及び方向は、投影系PSの拡大(縮小)及び像反転特性によって決定され得る。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光のターゲット部分の幅(非スキャン方向)を限定し、スキャン動作の長さが、ターゲット部分の高さ(スキャン方向)を決定する。
[0054] 3.別のモードでは、放射ビームに付与されたパターンが、ターゲット部分C上に投影される間に、サポート構造MTは、プログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態を保つと共に、基板テーブルWTが、移動又はスキャンされる。このモードでは、一般にパルス放射源が用いられ、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の各移動後に、又はスキャン中の連続した放射パルス間で、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利用するマスクレスリソグラフィに簡単に適用することができる。
[0055] 上記の使用モード又は完全に異なる使用モードの組み合わせ及び/又はバリエーションが用いられてもよい。
[0056] 図2に示されるように、リソグラフィ装置LAは、基板に対して露光前及び露光後プロセスを行うための装置も備える、リソセル又はクラスタとも時には呼ばれるリソグラフィックセルLCの一部を形成し得る。従来、これらは、1つ若しくは複数のレジスト層を堆積させる1つ若しくは複数のスピンコーターSC、露光されたレジストを現像するための1つ若しくは複数のデベロッパDE、1つ若しくは複数の冷却プレートCH、及び/又は1つ若しくは複数のベークプレートBKを含む。基板ハンドラ又はロボットROは、入出力ポートI/O1、I/O2から1つ又は複数の基板を引き取り、それらを異なるプロセス装置間で移動させ、及びそれらをリソグラフィ装置のローディングベイLBに届ける。トラックと総称されることが多いこれらの装置は、それ自体が監視制御システムSCS(これは、リソグラフィ制御ユニットLACUを用いて、リソグラフィ装置も制御する)によって制御されるトラック制御ユニットTCUの制御下にある。従って、異なる装置を動作させることにより、スループット及び処理効率を最大限にすることができる。
[0057] リソグラフィ装置によって露光される基板が、正確に、且つ一貫して露光されるためには、オーバーレイ(これは、例えば、重なり合う層の構造間、又は同じ層内の、例えばダブルパターニングプロセスによってその層とは別に設けられた構造間に存在し得る)、ライン厚さ、クリティカルディメンジョン(CD)、フォーカスオフセット、材料特性などの1つ又は複数の特性を測定又は決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。それに応じて、リソセルLCが位置する製造施設は、一般的に、リソセルで処理された基板Wの一部又は全てを受け取るメトロロジシステムMETも含む。メトロロジシステムMETは、リソセルLCの一部であってもよく、例えば、それは、リソグラフィ装置LAの一部であってもよい。
[0058] メトロロジ結果は、監視制御システムSCSに直接又は間接的に提供され得る。エラーが検出されると、後続の基板の露光に対して(特に、バッチの1つ若しくは複数の他の基板がまだこれから露光されるほど直ちに且つ迅速にインスペクションを行うことができる場合に)、及び/又は露光された基板の後続の露光に対して調整が行われ得る。また、既に露光済みの基板は、歩留まりを向上させるために、はがされ、及び再加工が行われてもよく、又は破棄されることによって、欠陥があると分かっている基板に対してさらなる処理を行うことが回避され得る。基板の幾つかのターゲット部分にのみ欠陥がある場合には、良好なターゲット部分にのみ、さらなる露光が行われ得る。
[0059] メトロロジシステムMET内で、メトロロジ装置を用いて、基板の1つ又は複数の特性、具体的には、異なる基板の1つ若しくは複数の特性がどのように変動するか、又は同じ基板の異なる層が、層毎にどのように変動するかが決定される。メトロロジ装置は、リソグラフィ装置LA又はリソセルLCに組み込まれてもよく、或いはスタンドアローンデバイスであってもよい。高速測定を可能にするために、メトロロジ装置が、露光直後に、露光されたレジスト層の1つ又は複数の特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像が、低コントラスト(放射に露光されたレジストの部分と、放射に露光されていないレジストの部分との間に、ごく小さな屈折率の差異が存在するのみである)を有し、全てのメトロロジ装置が、潜像の有用な測定を行うのに十分な感度を有しているわけではない。従って、測定は、習慣的に露光された基板に対して行われる最初のステップであり、及びレジストの露光部分と非露光部分との間のコントラストを増加させるポストベークステップ(PEB)後に行われ得る。この段階では、レジストの像は、半潜像的と呼ばれ得る。現像されたレジスト像の測定を行うことも可能であり(この時点で、レジストの露光部分又は非露光部分は、除去済みである)、或いはエッチングなどのパターン転写ステップ後に行うことも可能である。後者の可能性は、欠陥のある基板の再加工の可能性を限定するが、それでも有用な情報を提供し得る。
[0060] メトロロジを可能にするために、1つ又は複数のターゲットを基板上に設けることができる。一実施形態では、ターゲットは、特別に設計され、及び周期構造を含み得る。一実施形態では、ターゲットは、デバイスパターンの一部(例えば、デバイスパターンの周期構造)である。一実施形態では、デバイスパターンは、メモリデバイスの周期構造(例えば、バイポーラトランジスタ(BPT)、ビットラインコンタクト(BLC)などの構造)である。
[0061] 一実施形態では、基板上のターゲットは、現像後に、周期構造フィーチャが、固体レジストラインから形成されるように印刷された1つ又は複数の1D周期構造(例えば、格子)を含み得る。一実施形態では、ターゲットは、現像後に、1つ又は複数の周期構造が、固体レジストピラー又はレジストのビアから形成されるように印刷された1つ又は複数の2D周期構造(例えば、格子)を含み得る。バー、ピラー、又はビアは、代替的に、基板内に(例えば、基板上の1つ又は複数の層内に)エッチングされ得る。
[0062] 一実施形態では、パターニングプロセスの対象のパラメータの1つは、オーバーレイである。オーバーレイは、0次回折(鏡面反射に対応する)がブロックされ、及びより高次のものだけが処理される暗視野スキャトロメトリを用いて、測定され得る。暗視野メトロロジの例は、その全体が本明細書により援用されるPCT特許出願公開国際公開第2009/078708号及び国際公開第2009/106279号に見つけることができる。この技術のさらなる発展が、その全体が本明細書により援用される米国特許出願公開第2011-0027704号、米国特許出願公開第2011-0043791号、及び米国特許出願公開第2012-0242970号に記載されている。回折次数の暗視野検出を用いた回折ベースのオーバーレイは、より小さなターゲットに対するオーバーレイ測定を可能にする。これらのターゲットは、照明スポットよりも小さくてもよく、及び基板上のデバイスプロダクト構造によって取り囲まれていてもよい。一実施形態では、一度の放射キャプチャで複数のターゲットを測定することができる。
[0063] 例えばオーバーレイを測定する実施形態での使用に適したメトロロジ装置を図3Aに模式的に示す。より詳細に、ターゲットT(格子などの周期構造を含む)及び回折光線を図3Bに示す。メトロロジ装置は、スタンドアローンデバイスでもよく、或いは例えば測定ステーションでリソグラフィ装置LAに、又はリソグラフィックセルLCに組み込まれてもよい。装置全体を通して幾つかの分岐を有する光軸は、点線Oによって表される。この装置では、出力11(例えば、レーザ若しくはキセノンランプなどの放射源、又は放射源に接続された開口)によって放出された放射は、レンズ12、14、及び対物レンズ16を含む光学系によって、プリズム15を介して基板W上に誘導される。これらのレンズは、4F配置のダブルシーケンスで配置される。異なるレンズ配置は、それが依然として検出器上に基板の像を提供するという条件で使用され得る。
[0064] 一実施形態では、レンズ配置は、空間周波数フィルタリングの中間瞳面のアクセスを可能にする。従って、放射が基板に入射する角度範囲は、本明細書で(共役)瞳面と呼ばれる基板面の空間スペクトルを示す面内の空間強度分布を定義することによって選択され得る。具体的には、これは、例えば、対物レンズ瞳面の後方投影像である面内で、レンズ12と14との間に適切な形態のアパーチャプレート13を挿入することによって行うことができる。図示例では、アパーチャプレート13は、異なる形態(13N及び13Sと表示される)を有し、異なる照明モードが選択されることを可能にする。本例の照明系は、オフアクシス照明モードを形成する。第1の照明モードでは、アパーチャプレート13Nは、単なる説明目的で「北」と指定された方向から、オフアクシス照明を提供する。第2の照明モードでは、アパーチャプレート13Sを用いて、「南」と表示された反対方向から同様の照明が提供される。異なるアパーチャを用いて、他の照明モードが可能である。瞳面の残りの部分は、所望の照明モード外の不必要な放射が所望の測定信号を妨げ得るので、暗いことが望ましい。
[0065] 図3B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に対して実質的に垂直な状態で設置される。軸Oから外れた角度からターゲットTに衝突する照明光線Iは、0次光線(実線0)と、2つの1次光線(一点鎖線+1及び二点鎖線-1)とを生じさせる。オーバーフィルされた小ターゲットTの場合、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エリアをカバーする多くの平行光線の1つにすぎない。プレート13のアパーチャが、(放射の有用な量を受け入れるのに必要な)有限幅を有するので、入射光線Iは、実際には、ある角度範囲を占有し、回折光線0及び+1/-1は、若干広がる。小ターゲットの点像分布関数に従って、各次数+1及び-1は、ある角度範囲にわたり、さらに広がる(図示されるような単一の理想光線ではない)。なお、周期構造のピッチ及び照明角度は、対物レンズに入る1次光線が中心光軸と厳密にアライメントされるように、設計又は調整することができる。図3A及び3Bに示される光線は、単に図中でそれらをより簡単に区別することができるように、若干オフアクシスに示されている。基板W上のターゲットによって回折された少なくとも0次及び+1次が、対物レンズ16によって収集され、及びプリズム15を通して戻るように誘導される。
[0066] 図3Aに戻り、第1及び第2の照明モードの両方が、北(N)及び南(S)と表示された正反対のアパーチャを指定することによって示される。入射光線Iが光軸の北側からのものである場合、すなわち、第1の照明モードが、アパーチャプレート13Nを用いて適用される場合、+1回折光線(+1(N)と表示される)が、対物レンズ16に入る。対照的に、第2の照明モードが、アパーチャプレート13Sを用いて適用される場合、-1回折光線(-1(S)と表示される)が、レンズ16に入る回折光線である。従って、一実施形態では、測定結果は、特定の条件下で、例えば、-1次及び+1次の回折次数強度を別々に取得するために、ターゲットを回転させた後、又は照明モードを変更した後、又は結像モードを変更した後に、ターゲットを2回測定することによって取得される。所与のターゲットに関するこれらの強度を比較することにより、ターゲットの非対称性の測定が提供され、及びターゲットの非対称性は、リソグラフィプロセスのパラメータ(例えば、オーバーレイ)の指標として使用され得る。上記の状況では、照明モードが変更される。
[0067] ビームスプリッタ17は、回折ビームを2つの測定分岐に分割する。第1の測定分岐では、光学系18は、0次及び1次回折ビームを用いて、第1のセンサ19(例えば、CCD又はCMOSセンサ)上にターゲットの回折スペクトル(瞳面像)を形成する。像の処理が次数を比較及び対比させることができるように、各回折次数は、センサ上の異なる点に当たる。センサ19によって捕捉された瞳面像は、メトロロジ装置の焦点を合わせる、及び/又は強度測定を規格化するために使用することができる。瞳面像は、以下にさらに説明するように、再構築などの他の測定目的に使用することもできる。
[0068] 第2の測定分岐では、光学系20、22は、センサ23(例えば、CCD又はCMOSセンサ)上に、基板W上のターゲットの像を形成する。第2の測定分岐では、開口絞り21が、対物レンズ16の瞳面と共役な面内に設けられる。開口絞り21は、センサ23上に形成されるターゲットの像が、-1次又は+1次ビームから形成されるように、0次回折ビームをブロックするように機能する。センサ19及び23によって測定された像に関するデータは、プロセッサ及びコントローラPU(これの機能は、行われる測定の特定のタイプに依存する)に出力される。なお、「像」という用語は、広い意味で使用される。そのため、-1次及び+1次の一方のみが存在する場合、周期構造フィーチャ(例えば、格子ライン)の像は、形成されない。
[0069] 図3に示されるアパーチャプレート13及び絞り21の特定の形態は、単なる例である。別の実施形態では、ターゲットのオンアクシス照明が用いられ、オフアクシスアパーチャを有した開口絞りを用いて、実質的にたった1つの1次回折放射がセンサに送られる。さらに他の実施形態では、1次ビームの代わりに、又は1次ビームに加えて、2次、3次、及びそれより高次のビーム(図3では不図示)を測定において使用することができる。
[0070] 照明をこれらの異なるタイプの測定に適応できるようにするためには、アパーチャプレート13は、ディスク(これは、所望のパターンを適所に持ってくるために回転する)の周囲に形成される幾つかのアパーチャパターンを含み得る。なお、アパーチャプレート13N又は13Sを用いて、ある方向(セットアップに応じてX又はY)に配向されたターゲットの周期構造が測定される。直交周期構造の測定の場合、90°及び270°を通るターゲットの回転が実施され得る。異なるアパーチャプレートを図3C及び3Dに示す。図3Cは、2つのさらなるタイプのオフアクシス照明モードを示す。図3Cの第1の照明モードでは、アパーチャプレート13Eが、単なる説明目的で、前述の「北」に対して「東」と指定された方向から、オフアクシス照明を提供する。図3Cの第2の照明モードでは、アパーチャプレート13Wを用いて、「西」と表示された反対方向から同様の照明が提供される。図3Dは、2つのさらなるタイプのオフアクシス照明モードを示す。図3Dの第1の照明モードでは、アパーチャプレート13NWが、前述の通り「北」及び「西」と指定された方向から、オフアクシス照明を提供する。第2の照明モードでは、アパーチャプレート13SEを用いて、前述の通り「南」及び「東」と表示された反対方向から同様の照明が提供される。これらの使用、並びに装置の多数の他のバリエーション及び適用例が、例えば、上述の以前に公表された特許出願公開に記載されている。
[0071] 図4は、基板上に形成された例示的複合メトロロジターゲットTを描く。複合ターゲットは、共に近接して位置決めされた4つの周期構造(この場合、格子)32、33、34、35を含む。一実施形態では、周期構造レイアウトは、測定スポットよりも小さくされてもよい(すなわち、周期構造レイアウトが、オーバーフィルされる)。従って、一実施形態では、周期構造は、それらが全て、メトロロジ装置の照明ビームによって形成される測定スポット31内に位置するほどに共に近接して位置決めされる。従って、この場合、4つの周期構造は、全て同時に照明され、同時にセンサ19及び23上に結像される。オーバーレイ測定専用の例では、周期構造32、33、34、35は、それら自体が、上に重なる周期構造によって形成される複合周期構造(例えば、複合格子)であり、すなわち、周期構造が、基板W上に形成されるデバイスの異なる層において、及び1つの層の少なくとも1つの周期構造が、異なる層の少なくとも1つの周期構造にオーバーレイするようにパターン形成される。このようなターゲットは、20μm×20μmの範囲内、又は16μm×16μmの範囲内の外寸を有し得る。さらに、全ての周期構造を用いて、特定の1対の層間のオーバーレイが測定される。ターゲットが、2対以上の層を測定できることを容易にするためには、周期構造32、33、34、35は、複合周期構造の異なる部分が形成される異なる層間のオーバーレイの測定を容易にするために、異なるようにバイアスされたオーバーレイオフセットを有し得る。従って、基板上のターゲットに関する全ての周期構造を用いて、1対の層が測定され、基板上の別の同じターゲットに関する全ての周期構造を用いて、別の1対の層が測定され、異なるバイアスが、層ペア間の区別を容易にする。
[0072] 図4に戻り、周期構造32、33、34、35は、入ってくる放射をX及びY方向に回折するために、図示されるように、それらの配向が異なっていてもよい。一例では、周期構造32及び34は、それぞれ+d、-dのバイアスを有したX方向周期構造である。周期構造33及び35は、それぞれ+d及び-dのオフセットを有したY方向周期構造であってもよい。4つの周期構造を図示するが、別の実施形態は、所望の確度を得るために、より大きなマトリックスを含み得る。例えば、3×3アレイの9つの複合周期構造が、バイアス-4d、-3d、-2d、-d、0、+d、+2d、+3d、+4dを有し得る。これらの周期構造の個別の像は、センサ23によって捕捉される像において識別され得る。
[0073] 図5は、図3の装置において図4のターゲットを用いて、図3Dのアパーチャプレート13NW又は13SEを用いて、センサ23上に形成され、且つセンサ23によって検出され得る像の一例を示す。センサ19は、異なる個々の周期構造32~35を分解することはできないが、センサ23は、それを行うことができる。暗い長方形は、センサ上の像のフィールドを表し、その中で、基板上の照明スポット31が、対応する円形エリア41に結像される。これの中で、長方形エリア42~45は、周期構造32~35の像を表す。ターゲットは、スクライブライン内ではなく、又はスクライブライン内に加えて、デバイスプロダクトフィーチャ間に位置決めされ得る。周期構造が、デバイスプロダクトエリア内に位置する場合、デバイスフィーチャは、このイメージフィールドの周辺においても目に見え得る。プロセッサ及びコントローラPUは、パターン認識を用いて、これらの像を処理することによって、周期構造32~35の個別の像42~45を識別する。このようにして、像は、センサフレーム内の特定の場所で非常に厳密にアライメントされる必要はなく、これは、測定装置のスループットを全体として大きく向上させる。
[0074] 周期構造の個別の像が識別されると、これらの個々の像の強度は、例えば、識別されたエリア内の選択されたピクセル強度値の平均値又は総計を求めることによって、測定することができる。像の強度及び/又は他の特性は、互いに比較することができる。これらの結果を組み合わせて、リソグラフィプロセスの異なるパラメータを測定することができる。オーバーレイ性能は、そのようなパラメータの一例である。
[0075] 一実施形態では、パターニングプロセスの対象のパラメータの1つは、フィーチャ幅(例えば、CD)である。図6は、フィーチャ幅の決定を可能にし得る、非常に概略の例示的メトロロジ装置(例えば、スキャトロメータ)を描く。それは、放射を基板W上に投影する広帯域(白色光)放射プロジェクタ2を含む。再誘導された放射は、例えば、左下のグラフに示されるような鏡面反射放射のスペクトル10(波長の関数としての強度)を測定するスペクトロメータ検出器4に渡される。このデータから、検出されたスペクトルを生じさせる構造又はプロファイルが、プロセッサPUによって、例えば、厳密結合波分析及び非線形回帰によって、又は図6の右下に示されるようなシミュレーションスペクトルのライブラリとの比較によって、再構築され得る。一般に、再構築のためには、構造の一般形態が既知であり、且つ幾つかの変数が、構造が作られたプロセスの知識から推測され、測定データから決定される、構造の数個の変数のみが残されている。このようなメトロロジ装置は、法線入射メトロロジ装置又は斜め入射メトロロジ装置として構成され得る。さらに、再構築によるパラメータの測定に加えて、プロダクトのフィーチャ及び/又はレジストパターンの非対称性の測定において、角度分解スキャトロメトリが有用である。非対称性測定の特定の適用例は、オーバーレイの測定に関するものであり、ターゲットは、周期フィーチャの別の一セット上に重畳された周期フィーチャの一セットを含む。このような非対称性測定の概念は、例えば、その全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第2006-066855号に記載されている。
[0076] 図7は、本開示の実施形態での使用に適したメトロロジ装置100の一例を示す。このタイプのメトロロジ装置の動作の原理は、その全体が本明細書に参照により援用される米国特許出願公開第2006-033921号及び米国特許出願公開第2010-201963号において、さらに詳細に説明される。装置全体を通して幾つかの分岐を有する光軸が、点線Oによって表される。この装置では、放射源110(例えば、キセノンランプ)によって放出された放射は、レンズ系120、アパーチャプレート130、レンズ系140、部分反射面150、及び対物レンズ160を含む光学系によって、基板W上に誘導される。一実施形態では、これらのレンズ系120、140、160は、4F配置のダブルシーケンスで配置される。一実施形態では、放射源110によって放出された放射は、レンズ系120を用いてコリメートされる。必要であれば、異なるレンズ配置が使用され得る。放射が基板に入射する角度範囲は、基板面の空間スペクトルを示す面内の空間強度分布を定義することによって選択され得る。具体的には、これは、対物レンズ瞳面の後方投影像である面内で、レンズ120と140との間に適切な形態のアパーチャプレート130を挿入することによって行うことができる。異なるアパーチャを用いることによって、異なる強度分布(例えば、環状、ダイポールなど)が可能である。半径方向及び周辺方向の照明の角度分布、並びに、放射の波長、偏光及び/又はコヒーレンスなどの特性は全て、所望の結果を取得するために調整することができる。例えば、例えば400~900nm、又はさらに低い200~300nmなどの範囲内の対象の波長を選択するために、放射源110と部分反射面150との間に、1つ又は複数の干渉フィルタ130(図9を参照)を設けることができる。干渉フィルタは、異なるフィルタの一セットを含むのではなく、調節可能であってもよい。干渉フィルタの代わりに、格子が使用されてもよい。一実施形態では、対象の偏光を選択するために、放射源110と部分反射面150との間に、1つ又は複数のポラライザ170(図9を参照)が設けられ得る。ポラライザは、異なるポラライザの一セットを含むのではなく、調節可能であってもよい。
[0077] 図7に示されるように、ターゲットTは、基板Wが対物レンズ160の光軸Oに対して垂直な状態で設置される。従って、放射源110からの放射は、部分反射面150によって反射され、対物レンズ160を介して、基板W上のターゲットT上の照明スポットS(図8を参照)に焦点が合わせられる。一実施形態では、対物レンズ160は、望ましくは少なくとも0.9又は少なくとも0.95の高開口数(NA)を有する。液浸メトロロジ装置(水などの比較的高い屈折率の流体を用いる)は、1を超える開口数さえ有し得る。
[0078] 軸Oから外れた角度から照明スポットに焦点が合わせられた照明光線170、172は、回折光線174、176を生じさせる。これらの光線は、ターゲットTを含む基板のエリアをカバーする多くの平行光線の1つにすぎないことを忘れてはならない。照明スポット内の各要素は、メトロロジ装置の視野内にある。プレート130のアパーチャが、(放射の有用な量を受け入れるのに必要な)有限幅を有するので、入射光線170、172は、実際には、ある角度範囲を占有し、回折光線174、176は、若干広がる。小ターゲットの点像分布関数に従って、各回折次数は、ある角度範囲にわたり、さらに広がる(図示されるような単一の理想光線ではない)。
[0079] 基板W上のターゲットによって回折された少なくとも0次が、対物レンズ160によって収集され、及び部分反射面150を通して戻るように誘導される。光学要素180は、0次及び/又は1次回折ビームを用いて、センサ190(例えば、CCD又はCMOSセンサ)上にターゲットTの回折スペクトル(瞳面像)を形成する光学系182に、回折ビームの少なくとも一部を提供する。一実施形態では、アパーチャ186は、特定の回折次数がセンサ190に提供されるように、特定の回折次数を除去するために設けられる。一実施形態では、アパーチャ186は、実質的に、又は主に0次放射のみがセンサ190に到達することを可能にする。一実施形態では、センサ190は、基板ターゲットTの二次元角散乱スペクトルを測定することができるように、二次元検出器であってもよい。センサ190は、例えば、CCD又はCMOSセンサのアレイであってもよく、及び例えば1フレームにつき40ミリ秒の積分時間を用いてもよい。センサ190を用いて、単一波長(又は狭い波長範囲)の再誘導放射の強度、複数の波長で別々の、又はある波長範囲にわたって積分された強度が測定され得る。さらに、センサを用いて、TM(transverse magnetic)及び/又はTE(transverse electric)偏光を有する放射の強度、及び/又はTM偏光放射とTE偏光放射との間の位相差が別々に測定され得る。
[0080] 任意選択的に、光学要素180は、センサ230(例えば、CCD又はCMOSセンサ)上に基板W上のターゲットの像を形成するために、回折ビームの少なくとも一部を測定分岐200に提供する。測定分岐200は、メトロロジ装置の焦点を合わせること(すなわち、基板Wが対物系160と焦点が合うことを可能にすること)などの様々な補助機能のため、及び/又は導入部で述べたタイプの暗視野結像のために使用され得る。
[0081] 格子の異なるサイズ及び形状に関するカスタマイズされた視野を提供するために、調整可能な視野絞り300が、放射源110から対物レンズ160への経路上のレンズ系140内に設けられる。視野絞り300は、アパーチャ302を含み、及び照明スポットがアパーチャ302の像となるように、ターゲットTの面と共役な面内に位置する。像は、拡大係数に従って拡大されてもよく、又はアパーチャ及び照明スポットは、1:1のサイズ関係にあってもよい。照明を異なるタイプの測定に適応できるようにするためには、アパーチャプレート300は、ディスク(これは、所望のパターンを適所に持ってくるために回転する)の周囲に形成される幾つかのアパーチャパターンを含み得る。代替的又は追加的に、同じ効果を達成するために、プレート300の一セットが、提供され、及び交換されてもよい。追加的又は代替的に、変形可能なミラーアレイ又は透過型空間光変調器などのプログラマブルアパーチャデバイスも使用することができる。
[0082] 一般的に、ターゲットは、Y軸と平行に、又はX軸と平行に伸びるそれの周期構造フィーチャとアライメントされる。それの回折挙動に関して、Y軸と平行な方向に延在するフィーチャを備えた周期構造は、X方向に周期性を有するが、X軸と平行な方向に延在するフィーチャを備えた周期構造は、Y方向に周期性を有する。両方向で性能を測定するために、両方のタイプのフィーチャが、一般に設けられる。分かりやすくするために、ライン及びスペースへの言及があるが、周期構造は、ライン及びスペースから形成される必要はない。さらに、各ライン及び/又はライン間のスペースは、より小さなサブ構造から形成された構造であってもよい。さらに、周期構造は、一度に二次元の周期性を有して形成され得る(例えば、周期構造は、ポスト及び/又はビアホールを含む)。
[0083] 図8は、一般的なターゲットTの平面図と、図7の装置の照明スポットSの範囲とを示す。周囲の構造の干渉を受けない回折スペクトルを得るためには、ターゲットTは、一実施形態では、照明スポットSの幅(例えば、直径)よりも大きい周期構造(例えば、格子)である。スポットSの幅は、ターゲットの幅及び長さよりも小さくてもよい。つまり、ターゲットは、照明によって「アンダーフィル」され、回折信号は、基本的に、ターゲット自体の外側で、プロダクトフィーチャなどからの信号を含まない。これは、ターゲットの数学的再構築を、それを無限と見なすことができるので、単純化する。他の実施形態では、下記で説明するように、ターゲットは、完全にアンダーフィルされない場合があり、及び/又はターゲットに対する放射スポットのミスアライメントは、ターゲットの外側のフィーチャが信号に寄与することを生じさせる場合がある。
[0084] 図9は、メトロロジを用いて取得された測定データに基づいたターゲットパターン30’の対象の1つ又は複数の変数の値の決定の例示的プロセスを模式的に描く。検出器190によって検出された放射は、ターゲット30’の測定された放射分布108を提供する。
[0085] 所与のターゲット30’に関して、放射分布208は、例えば、数値マクスウェル解法210を用いて、パラメータ化された数学モデル206から算出/シミュレーションすることができる。パラメータ化された数学モデル206は、ターゲットを構成する、及びターゲットに関連する様々な材料の例示的層を示す。パラメータ化された数学モデル206は、変動し得る、及び導出され得る検討中のターゲットの部分のフィーチャ及び層に関する変数の1つ又は複数を含み得る。図9に示すように、変数の1つ又は複数は、1つ若しくは複数の層の厚さt、1つ若しくは複数のフィーチャの幅w(例えば、CD)、1つ若しくは複数のフィーチャの高さh、1つ若しくは複数のフィーチャの側壁角α、及び/又はフィーチャ間の相対位置(本明細書では、オーバーレイと見なされる)を含み得る。不図示であるが、変数の1つ又は複数は、限定されないが、層の内の1つ若しくは複数の屈折率(例えば、実若しくは複素屈折率、屈折率テンソルなど)、1つ若しくは複数の層の吸光係数、1つ若しくは複数の層の吸収、現像中のレジスト損失、1つ若しくは複数のフィーチャのフッティング、及び/又は1つ若しくは複数のフィーチャのラインエッジラフネスをさらに含み得る。幅、長さ、形状、又は3Dプロファイル特徴の値などの1D周期構造又は2D周期構造の1つ又は複数のパラメータの1つ又は複数の値は、パターニングプロセス及び/又は他の測定プロセスの知識から再構築プロセスに入力され得る。例えば、変数の初期値は、測定されるターゲットに関する1つ又は複数のパラメータの予想値(CD、ピッチなどの値など)でもよい。
[0086] 場合によっては、ターゲットは、ユニットセルの複数のインスタンスに分割することができる。その場合のターゲットの放射分布の算出を簡単にするために、モデル206が、ターゲットの構造のユニットセルを用いて算出/シミュレーションを行うように設計され得る(ユニットセルは、ターゲット全体にわたり、インスタンスとして繰り返される)。従って、モデル206は、ターゲットの放射分布を決定するために、1つのユニットセルを用いて算出を行い、及びその結果をコピーして、適切な境界条件を用いてターゲット全体のフィッティングを行うことができる。
[0087] 再構築の際に放射分布208を算出することに加えて、又はそれに替えて、再構築の際に使用するための放射分布のライブラリを作成するために、検討中のターゲット部分の変数の複数のバリエーションに関して、複数の放射分布208を事前算出することができる。
[0088] 次いで、212において、測定された放射分布108が、算出された放射分布208(例えば、その時点の近くで算出された、又はライブラリから取得された)と比較され、二者間の差が決定される。差があれば、パラメータ化された数学モデル206の変数の1つ又は複数の値の変動の可能性があり、測定された放射分布108と算出された放射分布208との間に十分な一致が存在するまで、新しい算出された放射分布208が取得され(例えば、計算され、又はライブラリから取得され)、及び測定された放射分布108と比較され得る。その時点で、パラメータ化された数学モデル206の変数の値は、実際のターゲット30’のジオメトリの良好な又は最良の一致を提供する。一実施形態では、測定された放射分布108と算出された放射分布208との間の差が許容閾値の範囲内である場合に、十分な一致が存在する。
[0089] これらのメトロロジ装置では、測定動作中に基板Wを保持するために、基板サポートが設けられ得る。基板サポートは、図1の基板テーブルWTと形態が類似していてもよく、或いは同一であってもよい。メトロロジ装置がリソグラフィ装置と一体化された一例では、それは、同じ基板テーブルであってもよい。測定光学系に関連して基板を正確に位置決めするために、粗動及び微動ポジショナが設けられ得る。例えば、対象のターゲットの位置を取得し、且つそれを対物レンズの下の適所に至らせるために、様々なセンサ及びアクチュエータが設けられる。一般的に、基板W全体の異なる場所で、ターゲットに関して多くの測定が行われる。基板サポートは、異なるターゲットを取得するためにX及びY方向に、並びに光学系のフォーカスに対するターゲットの所望の場所を取得するためにZ方向に移動させることができる。例えば、実際には光学系が実質的に静止したままでもよく(一般的にX及びY方向において、ただし、場合によってはZ方向においても)、並びに基板のみが移動する場合に、対物レンズが基板に対して異なる場所に移動させられるかのように動作を考え、及び記述することが便利である。基板及び光学系の相対位置が正しいならば、原理上、現実世界においてこれらのどちらが移動しているか、又は両方が移動しているか、又は光学系の一部が、光学系の残りの部分が静止した状態で移動し(例えば、Z及び/又は傾斜方向に)、並びに基板が移動する(例えば、X及びY方向に、ただし任意選択的にZ及び/又は傾斜方向にも)という組み合わせかは重要ではない。
[0090] 一実施形態では、ターゲットの測定確度及び/又は感度は、例えば、放射ビームの波長、放射ビームの偏光、放射ビームの強度分布(すなわち、角度又は空間強度分布)などのターゲット上に提供された放射ビームの1つ又は複数の属性に関して変動し得る。従って、例えば、ターゲットの良好な測定確度及び/又は感度を望ましく取得する特定の測定方式が選択され得る。
[0091] 少なくとも1つのパターン転写ステップ(例えば、光リソグラフィステップ)を含むパターニングプロセス(例えば、デバイス製造プロセス)をモニタリングするために、パターン形成された基板が検査され、パターン形成された基板の1つ又は複数のパラメータが測定/決定される。1つ又は複数のパラメータは、例えば、パターン形成された基板の中又は上に形成された連続する層間のオーバーレイ、例えばパターン形成された基板の中又は上に形成されたフィーチャのクリティカルディメンジョン(CD)(例えば、臨界ライン幅)、光リソグラフィステップのフォーカス又はフォーカスエラー、光リソグラフィステップのドーズ又はドーズエラー、光リソグラフィステップの光学収差、配置誤差(例えば、エッジ配置誤差)などを含み得る。この測定は、プロダクト基板自体のターゲット上、及び/又は基板上に設けられた専用メトロロジターゲットに対して行われ得る。この測定は、レジストの現像後であるが、エッチングの前に行うことができ、又はエッチング後に行うことができる。
[0092] 走査電子顕微鏡、像ベースの測定ツール、及び/又は様々な専用ツールの使用を含む、パターニングプロセスで形成された構造の測定を行う様々な技術が存在する。上述の通り、専用メトロロジツールの高速及び非侵襲的形態は、放射ビームが基板の表面上のターゲット上に誘導され、及び散乱(回折/反射)ビームの特性が測定される形態である。基板によって散乱される放射の1つ又は複数の特性を評価することによって、基板の1つ又は複数の特性が決定され得る。これは、回折ベースメトロロジと呼ばれる場合がある。この回折ベースメトロロジの上記のような一適用例は、ターゲット内のフィーチャ非対称性の測定におけるものである。これは、例えばオーバーレイの尺度として用いられ得るが、他の適用例も知られている。例えば、非対称性は、回折スペクトルの正反対の部分を比較すること(例えば、周期格子の回折スペクトルの-1次及び+1次を比較すること)によって測定され得る。これは、上記の通り、及び例えばその全体が本明細書に参照により援用される米国特許出願公開第2006-066855号に記載されるように行われ得る。回折ベースメトロロジの別の適用例は、ターゲット内のフィーチャ幅(CD)の測定におけるものである。このような技術は、図6~9について上に記載した装置及び方法を使用することができる。
[0093] ここで、これらの技術は効果的ではあるが、ターゲット内のフィーチャ非対称性(オーバーレイ、CD非対称性、側壁角非対称性など)を導出する代替の測定技術を提供することが望ましい。この技術は、特別に設計されたメトロロジターゲットにとって、又はおそらくより顕著に、デバイスパターンに関してフィーチャ非対称性を直接決定することにとって効果的となり得る。
[0094] 図10を参照して、オーバーレイ実施形態の文脈において、この測定技術の原理を説明する。図10Aでは、ターゲットTの幾何学的に対称なユニットセルを示す。ターゲットTは、ユニットセルのたった1つの物理的インスタンスを含んでもよく、又は図10Cに示すようにユニットセルの複数の物理的インスタンスを含んでもよい。
[0095] ターゲットTは、特別に設計されたターゲットでもよい。一実施形態では、ターゲットは、スクライブラインのためのものである。一実施形態では、ターゲットは、インダイ(in-die)ターゲットであってもよく、すなわち、ターゲットは、デバイスパターンの中(延いては、スクライブライン間)にある。一実施形態では、ターゲットは、デバイスパターンフィーチャと同等のフィーチャ幅又はピッチを有し得る。例えば、ターゲットフィーチャ幅又はピッチは、デバイスパターンの最小フィーチャサイズ若しくはピッチの300%以下、デバイスパターンの最小フィーチャサイズ若しくはピッチの200%以下、デバイスパターンの最小フィーチャサイズ若しくはピッチの150%以下、又はデバイスパターンの最小フィーチャサイズ若しくはピッチの100%以下でもよい。
[0096] ターゲットTは、デバイス構造でもよい。例えば、ターゲットTは、メモリデバイスの一部(これは、多くの場合、以下にさらに論じる通り、幾何学的に対称である、又は幾何学的に対称となり得る1つ又は複数の構造を有する)でもよい。
[0097] 一実施形態では、ターゲットT又はユニットセルの物理的インスタンスは、2400平方ミクロン以下の面積、2000平方ミクロン以下の面積、1500平方ミクロン以下の面積、1000平方ミクロン以下の面積、400平方ミクロン以下、200平方ミクロン以下、100平方ミクロン以下、50平方ミクロン以下、25平方ミクロン以下、10平方ミクロン以下、5平方ミクロン以下、1平方ミクロン以下、0.5平方ミクロン以下、又は0.1平方ミクロン以下の面積を有していてもよい。一実施形態では、ターゲットT又はユニットセルの物理的インスタンスは、50ミクロン以下、30ミクロン以下、20ミクロン以下、15ミクロン以下、10ミクロン以下、5ミクロン以下、3ミクロン以下、1ミクロン以下、0.5ミクロン以下、0.2ミクロン以下、又は0.1ミクロン以下の基板面と平行な断面寸法を有する。
[0098] 一実施形態では、ターゲットT又はユニットセルの物理的インスタンスは、5ミクロン以下、2ミクロン以下、1ミクロン以下、500nm以下、400nm以下、300nm以下、200nm以下、150nm以下、100nm以下、75nm以下、50nm以下、32nm以下、22nm以下、16nm以下、10nm以下、7nm以下、又は5nm以下の構造のピッチを有する。
[0099] 一実施形態では、ターゲットTは、ユニットセルの複数の物理的インスタンスを有する。従って、ターゲットTは、一般的に、ここにリストされるより大きな寸法を有し得る一方で、ユニットセルの物理的インスタンスは、ここにリストされるより小さな寸法を有する。一実施形態では、ターゲットTは、ユニットセルの50,000以上の物理的インスタンス、ユニットセルの25,000以上の物理的インスタンス、ユニットセルの15,000以上の物理的インスタンス、ユニットセルの10,000以上の物理的インスタンス、ユニットセルの5,000以上の物理的インスタンス、ユニットセルの1000以上の物理的インスタンス、ユニットセルの500以上の物理的インスタンス、ユニットセルの200以上の物理的インスタンス、ユニットセルの100以上の物理的インスタンス、ユニットセルの50以上の物理的インスタンス、又はユニットセルの10以上の物理的インスタンスを含む。
[00100] 望ましくは、ユニットセルの物理的インスタンス、又はユニットセルの複数の物理的インスタンスは、集団で、メトロロジ装置のビームスポットを埋める。その場合、測定された結果は、基本的に、ユニットセルの物理的インスタンス(又はそれの複数のインスタンス)からの情報のみを含む。一実施形態では、ビームスポットは、50ミクロン以下、40ミクロン以下、30ミクロン以下、20ミクロン以下、15ミクロン以下、10ミクロン以下、5ミクロン以下、又は2ミクロン以下の断面幅を有する。
[00101] 図10Aのユニットセルは、基板上で物理的にインスタンスが作成された、又は作成される少なくとも2つの構造を含む。第1の構造1000は、ラインを含み、第2の構造1005は、楕円型形状を含む。当然、第1及び第2の構造1000、1005は、描かれたものとは異なる構造でもよい。
[00102] さらに、この例では、オーバーレイエラーを有するような基板上への別々の転写による第1の構造1000と第2の構造1005との間の、それらの予想位置からの相対的シフトが存在し得る。この例では、第1の構造1000は、第2の構造1005よりも基板上の高い層に位置する。従って、一実施形態では、第2の構造1005は、パターニングプロセスの第1の実行において第1の下層で製造することができ、第1の構造1000は、パターニングプロセスの第2の実行において、第1の下層よりも上の第2の層で製造することができる。ここで、第1及び第2の構造1000、1005は、異なる層に位置する必要はない。例えば、ダブルパターニングプロセス(例えば、それの一部としてエッチングプロセスを含む)において、第1及び第2の構造1000、1005は、基本的に単一パターンを形成するために同じ層で製造され得るが、依然として、同じ層内のそれらの相対的配置の観点から、「オーバーレイ」問題が存在し得る。この単一層の例では、第1及び第2の構造1000、1005の両方が、例えば、第1の構造1000に関して図10Aに示されるようなラインの形態を有し得るが、第1のパターン転写プロセスによって既に基板上に設けられた第2の構造1005のラインは、第2のパターン転写プロセスで設けられる構造1000のラインでインタリーブされ得る。
[00103] 顕著に、ユニットセルは、軸又は点に対して幾何学的対称性を有する、又は有することが可能である。例えば、図10Aのユニットセルは、例えば軸1010に対して鏡映対称性を有し、及び例えば点1015に対して点/回転対称性を有する。同様に、図10Cにおけるユニットセルの物理的インスタンス(延いては、ユニットセルの複数の物理的インスタンスの組み合わせ)が、幾何学的対称性を有することが分かる。
[00104] 一実施形態では、ユニットセルは、特定のフィーチャ(オーバーレイなど)に関して幾何学的対称性を有する。本明細書における実施形態は、幾何学的に対称であるときにオーバーレイがゼロであるユニットセルに注目する。しかし、代わりに、ユニットセルは、特定の幾何学的非対称性に関してオーバーレイがゼロであってもよい。その場合、特定の幾何学的非対称性を有するときにオーバーレイがゼロであるユニットセルを説明するために、適切なオフセット及び計算が用いられる。適切に、ユニットセルは、特定のフィーチャ値に応じて、対称性の変化(例えば、非対称になる、又はさらに非対称になる、又は非対称状態から対称になる)が可能であるべきである。
[00105] 図10Aの例では、ユニットセルは、オーバーレイがゼロの場合に幾何学的対称性を有する(ただし、オーバーレイがゼロである必要はない)。これは、第1の構造1000のラインが、第2の構造1005の楕円型形状に対して均等にアライメントされる(及びこの均等なアライメントは、少なくとも部分的に、ユニットセルが図10Aに示すような幾何学的対称性を有することを可能にする)ことを示す矢印1020及び1025によって表される。従って、この例では、ユニットセルが幾何学的対称性を有する場合に、オーバーレイがゼロである。しかし、オーバーレイにエラーがあると(例えば、非ゼロオーバーレイ)、ユニットセルは、もはや幾何学的に対称ではなく、当然ながら、ターゲットは、もはや幾何学的に対称ではない。
[00106] さらに、ターゲットがユニットセルの複数の物理的インスタンスを含む場合、ユニットセルのインスタンスは、周期的に配置される。一実施形態では、ユニットセルのインスタンスは、格子に配置される。一実施形態では、周期的配置は、ターゲット内に幾何学的対称性を有する。
[00107] 従って、この技術では、以下にさらに説明されるように、対象のフィーチャ非対称性(例えば、非ゼロオーバーレイ)に関連した幾何学的対称性の変化(例えば、幾何学的非対称性への変化、又はさらなる幾何学的非対称性への変化、又は幾何学的非対称性から幾何学的対称性への変化)を利用して、フィーチャ非対称性(例えば、非ゼロオーバーレイ)を決定することができる。
[00108] 図10Aのユニットセルの物理的インスタンスを含むターゲットは、例えば、図7のメトロロジ装置を用いて、放射で照明され得る。ターゲットによって再誘導された放射は、例えば、検出器190によって測定することができる。一実施形態では、再誘導放射の瞳、すなわち、フーリエ変換面が測定される。このような瞳の例示的測定は、瞳像1030として描かれる。瞳像1030は、ダイヤモンド型形状を有するが、それは、そのような形状を有する必要はない。本明細書における瞳及び瞳面という用語は、文脈上他の意味に解釈すべき場合(例えば、特定の光学系の瞳面が、識別されている場合)を除き、それらのあらゆる語形変化を含む。瞳像1030は、事実上、再誘導放射の瞳の光学的特徴(この場合、強度)に関して指定された像である。
[00109] 便宜上、本明細書の議論は、対象の光学的特徴として、強度に注目する。しかし、本明細書の技術は、位相及び/又は反射率などの1つ又は複数の代替又は追加の光学的特徴と共に使用され得る。
[00110] さらに、便宜上、本明細書の議論は、再誘導放射の像、特に瞳像の検出及び処理に注目する。しかし、再誘導放射の光学的特性は、像とは異なるやり方で測定及び表現することができる。例えば、再誘導放射は、1つ又は複数のスペクトル(例えば、波長の関数としての強度)に関して処理することができる。従って、再誘導放射の検出された像は、再誘導放射の光学的表現の一例と見なすことができる。従って、瞳面像の場合、瞳像は、瞳表現の一例である。
[00111] さらに、再誘導放射は、偏光又は非偏光であってもよい。一実施形態では、測定ビーム放射は、偏光放射である。一実施形態では、測定ビーム放射は、直線偏光される。
[00112] 一実施形態では、瞳表現は、主に又は実質的に、ターゲットからの1次回折の再誘導放射のものである。例えば、放射は、特定の次数の放射の80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、98%以上、又は99%以上であってもよい。一実施形態では、瞳表現は、主に又は実質的に、0次再誘導放射のものである。これは、例えば、ターゲットのピッチ、測定放射の波長、及び任意選択的に、1つ又は複数の他の条件が、ターゲットに主に0次(ただし、1つ又は複数のより高次の放射が存在し得る)を再誘導させる場合に生じ得る。一実施形態では、瞳表現の大部分が、0次再誘導放射である。一実施形態では、瞳表現は、0次放射及び別に1次放射のものであり、その後、これらを線形結合(重ね合わせ)することができる。図7のアパーチャ186を用いて、放射の特定の次数、例えば0次を選択することができる。
[00113] 第1及び第2の構造1000、1005の幾何学的に対称なユニットセルに対応した瞳像1030に関して、強度分布が、瞳像内で基本的に対称である(例えば、幾何学的構造と同じ対称型を有する)ことが分かる。これは、瞳像1030から対称強度分布部分を除去することにより(これにより、導出瞳像1035が得られる)、さらに確認される。対称強度分布部分を除去するために、特定の瞳像ピクセル(例えば、ピクセル)は、その特定の瞳像ピクセルの強度から、対称的に位置する瞳像ピクセルの強度を減算することによって、及びその逆によって対称強度分布部分を除去することができる。一実施形態では、このピクセルは、検出器(例えば、検出器190)の複数のピクセルに対応し得るが、そうである必要はなく、例えば、瞳像ピクセルは、検出器の複数のピクセルであってもよい。一実施形態では、それを挟んでピクセル強度が減算される対称点又は対称軸は、ユニットセルの対称点又は対称軸に対応する。従って、例えば、瞳像1030の場合、対称強度分布部分は、例えば、上記示された特定のピクセルの強度Iiから、対称的に位置する(すなわち、軸1032に対して対称的に位置する)ピクセルの強度Ii’を減算することによって除去することができる。従って、対称強度部分が除去された状態の特定のピクセルの強度Siは、Si=Ii-Ii’である。これは、瞳像の複数のピクセル、例えば、瞳像の全ピクセルに関して繰り返され得る。導出瞳像1035に見られるように、対称ユニットセルに対応した強度分布は、基本的に、完全対称である。従って、対称ユニットセルジオメトリ(及び該当する場合、ユニットセルのインスタンスの特定の周期性)を有した対称ターゲットが、メトロロジ装置によって測定される対称瞳応答をもたらす。
[00114] ここで図10Bを参照すると、図10Aに描かれたユニットセルに対するオーバーレイのエラーの一例が、描かれている。この場合、第1の構造1000は、第2の構造1005に対してX方向にシフトされる。具体的には、第1の構造1000のラインの中心にある軸1010が、図10Bにおいて軸1045へと右にシフトしている。従って、X方向にオーバーレイのエラー1040(すなわち、X方向オーバーレイエラー)が存在する。当然、第2の構造1005は、第1の構造1000に対してシフトされる可能性があり、又は両方が、互いに対してシフトされる可能性がある。いずれにせよ、その結果は、X方向オーバーレイエラーである。しかし、このユニットセル配置から理解されるべきであるように、第1の構造1000と第2の構造1005との間のY方向の単なる相対的シフトは、このユニットセルの幾何学的対称性を変えない。しかし、適切な幾何学的配置を用いて、2方向の、又はユニットセルの部分の異なる組み合わせ間のオーバーレイは、対称性を変更する場合があり、以下にさらに論じる通り、決定されることも可能である。
[00115] 図10Aのユニットセルの公称物理的構成からのユニットセルの物理的構成の変化の結果として、及びオーバーレイのエラー1040によって表されるように、ユニットセルが、幾何学的に非対称となる結果となる。これは、第2の構造1005の楕円型形状が第1の構造1000のラインに対して不均等に位置することを示す、異なる長さの矢印1050及び1055から分かる。対称性は、瞳像1030の対称点又は対称軸、すなわち、この場合、ここでは軸1034と示される軸1032に対して調べられる。
[00116] 図10Bのユニットセルの物理的インスタンスは、例えば、図7のメトロロジ装置を用いて、放射で照明され得る。再誘導放射の瞳像は、例えば、検出器190によって記録することができる。このような瞳像の一例は、瞳像1060として描かれる。瞳像1060は、事実上、強度の像である。瞳像1060は、ダイヤモンド型形状を有するが、それは、そのような形状を有する必要はなく、それは、円形状又はその他の形状であってもよい。また、瞳像1060は、瞳像1030と実質的に同じ軸又は座標位置のものである。すなわち、この実施形態では、図10Aのユニットセルの対称軸1010と、図10Bのユニットセルの同じ軸は、瞳像1030、1060の対称軸1032と一致する。
[00117] 第1及び第2の構造1000、1005の幾何学的に非対称なユニットセルに対応した瞳像1060に関して、視覚的に、強度分布が、瞳像内で基本的に対称であるように見える。しかし、瞳像内に、非対称強度分布部分が存在する。この非対称強度分布部分は、ユニットセルの非対称性によるものである。また、非対称強度分布は、大きさにおいて、瞳像の対称強度分布部分よりも、大幅に低い。
[00118] 従って、一実施形態では、非対称強度分布部分をより効果的に分離するために、対称強度分布部分を瞳像1060から除去することができ、これにより、導出瞳像1065が得られる。導出瞳像1035の取得と同様に、特定の瞳像ピクセル(例えば、ピクセル)は、上述の通り、その特定の瞳像ピクセルの強度から、対称的に位置する瞳像ピクセルの強度を減算することによって、及びその逆によって、対称強度分布部分を除去することができる。従って、例えば、瞳像1060に関して、対称強度分布部分は、例えば、示された上記特定のピクセルの強度Iiから、対称的に位置する(すなわち、軸1032に対して対称的に位置する)ピクセルの強度Ii’を減算して、Siを得ることによって除去することができる。これは、瞳像の複数のピクセル、例えば、瞳像の全ピクセルに関して繰り返され得る。図10A及び10Bでは、説明目的で、Siの全導出瞳像が描かれている。理解されるように、図10A又は図10Bの導出瞳像の半分は、それの残りの半分と同じである。従って、一実施形態では、瞳像の半分のみの値を、本明細書で論じるさらなる処理で使用することができ、従って、本明細書のさらなる処理で使用される導出瞳像は、瞳に関するSi値の半分だけでもよい。
[00119] 導出瞳像1065に見られるように、非対称ユニットセルの物理的インスタンスを用いて測定された強度分布は、対称ではない。領域1075及び1080に見られるように、対称強度分布部分が除去されると、目に見える非対称強度分布部分が存在する。上記の通り、全導出瞳像1065が示され、従って、(各半分において、大きさ及び分布に関して、それらは互いに等しいが)非対称強度分布部分が、両半分に示される。
[00120] 従って、幾何学的ドメインの非対称性は、瞳の非対称性に対応する。従って、一実施形態では、ユニットセルの物理的インスタンスの固有の幾何学的対称性を有する、又はそれが可能な周期ターゲットの光応答を用いて、ユニットセルの物理的インスタンスの幾何学的対称性の変化を生じさせる(例えば、非対称性を生じさせる、又はさらなる非対称性を生じさせる、又は非対称ユニットセルが対称となるようにする)物理的構成の変化に対応したパラメータを決定する方法が提供される。具体的には、一実施形態では、メトロロジ装置によって測定される瞳におけるオーバーレイ起因非対称性(又はそれの欠如)を利用して、オーバーレイを決定することができる。すなわち、瞳非対称性を用いて、ユニットセルの物理的インスタンス内の、延いてはターゲット内のオーバーレイが測定される。
[00121] ターゲットTの幾何学的ドメインの対称性の変化は、第1の構造1000及び第2の構造1005間のそれらの予想配置からの相対的シフトにより生じ得る。相対的シフトは、第1の構造1000を形成するために使用されるパターニングプロセス、及び第2の構造1005を形成するために使用されるパターニングプロセス間のオーバーレイのエラーにより生じ得る。
[00122] 図11は、デバイス領域70を取り囲むスクライブライン72に配置された例示的ターゲットT(円形フィーチャとして描かれる)を描く。デバイス領域70は、製造されるプロダクトに対応するデバイス構造を含むように構成された領域である。スクライブライン72にターゲットTを配置することにより、比較的大きいターゲットTが許容される。基板Wにわたり、より高い空間密度でメトロロジ測定を行うことが望ましい場合には、スクライブライン72以外の場所にターゲットTを配置することが必要となり得る。これは、例えば、ターゲットTの測定を用いて高次補正が実施される場合に必要となり得る。例えば、デバイス領域70内にターゲットを配置することが必要となり得る。スクライブライン72以外の場所で個々のターゲットTに利用可能な空間は、ターゲットTが非常に小さいことを必要とし得る。ターゲットTは、10×10μm2未満(任意選択的に、例えば約5×5μm2)でもよい。
[00123] 小さいターゲットT(例えば、5×5μm2のターゲット)の場合、ターゲットTに対するメトロロジプロセスの放射スポットのアライメントは、メトロロジ装置によって観察されたターゲットTの像に対してパターン認識を行うことによって達成され得る。これは、まず、ターゲットTの一般エリアに向けて比較的大きなジャンプを行うことによって行われ得る(例えば、より大きなターゲットの位置に基づいて)。ターゲットTの正確な場所を識別するために、パターン認識プロセスが使用される。次いで、ターゲットT上に可能な限り近く放射スポットをアライメントさせるために、より小さなジャンプが行われる。小さなターゲットの場合、所望の確度でアライメントを達成することが困難であると分かっている。放射スポット及びターゲットT間のミスアライメントは、ターゲットTの外側の領域が、メトロロジプロセスによって測定される信号により大きく寄与することを生じさせ、それによって、エラーを導入し得る。
[00124] パターン認識プロセスは、常に確実にターゲットTとターゲットの周囲の領域(その環境)を区別できるわけではない。これは、パターン認識プロセスが、アライメントが行われる際に、ターゲットTの周囲の領域の特性を考慮する必要があったことを意味した。これは、パターン認識プロセスが位置依存し、及び複数のパターン認識レシピが、基板全体の測定に対処するために必要とされることを意味する。この要件は、メトロロジプロセス全体をかなり複雑にする。大きなジャンプ-パターン認識-より小さなジャンプのシーケンスは、時間がかかる。
[00125] フォーカスの変動は、放射スポットのサイズを定義し、且つターゲットの外側の領域が信号に寄与する程度にも影響を与え得る。
[00126] 本開示の実施形態は、アライメント及び/又はフォーカスに関連する上記の問題の1つ又は複数に少なくとも部分的に対処することを目的とする。
[00127] 図12は、メトロロジプロセスを最適化するための測定データ310を取得する方法を模式的に描く。本方法のスタートポイント及びエンドポイントは、それぞれS及びEで示される。
[00128] ステップS1では、メトロロジプロセスが、基板W上の第1のターゲットTに適用される。メトロロジプロセスは、第1のターゲットTを放射スポットで照明することと、第1のターゲットTによって再誘導された放射を検出することとを含む。本方法は、第1のターゲットTに対するメトロロジプロセスの複数の適用を含む。従って、第1のターゲットTは、複数回測定される。幾つかの実施形態では、メトロロジプロセスの適用は、第1のターゲットTに対する放射スポットの複数の異なる位置(異なるアライメントに対応する)における適用を含む。幾つかの実施形態では、メトロロジプロセスの適用は、放射スポットの複数の異なるフォーカス高さにおける適用を含む。幾つかの実施形態では、メトロロジプロセスの適用は、複数の異なる位置及び複数の異なるフォーカス高さにおける適用を含む。
[00129] メトロロジプロセスの複数の適用は、決定ステップS2を使用して、メトロロジプロセスの計画された適用シーケンスが完了したか否かが決定される制御ループにより達成され得る。決定ステップS2は、ステップS1においてメトロロジプロセスの全ての必要とされる適用が完了するまで、本方法に、メトロロジプロセス設定調整ステップS3及びステップS1のメトロロジプロセスの適用を反復させる。メトロロジプロセス設定調整ステップS3は、例えば、放射スポットの公称アライメント及び/又はフォーカス高さが調整されるようにメトロロジプロセスを調整することを含み得る。メトロロジプロセス設定調整ステップS3は、基板Wの回転位置を調整するようにさらに構成され得る。一実施形態では、1つ又は複数(又は全て)のアライメント及び/又はフォーカス設定のそれぞれに関して、互いに180度離れた2つの角度位置においてメトロロジプロセスが行われる。この手法は、メトロロジ装置における(例えば、光学系及び/又はセンサにおける)非対称性による、検出瞳表現における非対称性への寄与を減少させる。このような非対称性は、センサ非対称性と呼ばれる場合がある。ステップS1におけるメトロロジプロセスの全ての必要とされる適用が完了すると、決定ステップS2は、本方法をステップS4に進める。ステップS4は、測定データ310を出力することを含む。ステップS4で出力された測定データ310は、保存されてもよく、又は他のデータ処理装置に直接送信されてもよい。
[00130] ステップS1におけるメトロロジプロセスの各適用において、放射は、ターゲットT上に誘導され、再誘導放射は、図7~10Cを参照して上記で説明したように検出され得る。検出された再誘導放射は、図7~10Cを参照して上記で説明したように、瞳面内の放射の光学特徴の瞳表現を含み得る。従って、測定データ310は、ステップS1におけるメトロロジプロセスの各適用に関して、瞳面内の再誘導放射の光学特徴の検出瞳表現を含み得る。従って、測定データ310は、異なる公称アライメント及び/又は異なる公称フォーカス高さで取得された複数の検出瞳表現を含み得る。光学特徴は、放射強度又は位相を含み得る。光学特徴が放射強度を含む場合には、検出瞳表現は、瞳像と呼ばれる場合がある。図7を参照して説明したタイプのメトロロジ装置は、例えば、メトロロジプロセスを行うために使用することができる。放射の検出瞳表現は、上記で説明したように、主に0次放射を含み得る。これは、ターゲットTがデバイス構造などの高解像度ターゲットを含む場合に特に望ましい場合がある。従って、一実施形態では、ターゲットTは、デバイス構造を含む。他の実施形態では、ターゲットTは、デバイス構造を含むように構成された、又はデバイス構造を含むデバイス領域70(図11を参照)内の非デバイス構造を含む。
[00131] 図13は、メトロロジプロセスを最適化する方法を模式的に描く。本方法のスタートポイント及びエンドポイントは、それぞれS及びEで示される。ステップS11では、本方法は、測定データ310及び基準瞳表現312を取得することを含む。測定データ310は、ターゲットTに対するメトロロジプロセスの複数の適用から導出される。一実施形態では、メトロロジプロセスの複数の適用は、ビデオモードでセンサを使用して行われる。他の実施形態では、メトロロジプロセスの複数の適用は、個々の離散測定(すなわち、ビデオモードではない)を含む。一実施形態では、測定データ310は、図12を参照して上記で説明した方法を使用して生成される。従って、測定データ310は、メトロロジプロセスの各適用に関して、瞳面内の再誘導放射の光学特徴の検出瞳表現を含み得る。どのように基準瞳表現312が生成又は取得され得るかに関する詳細は、後に述べる。
[00132] ステップS12では、最適アライメント、最適フォーカス高さ、又は最適アライメント及び最適フォーカス高さの両方が決定される。アライメント及び/又はフォーカス高さは、最適化が適用されない場所と比較してメトロロジプロセスの性能を向上させるためにこれらのパラメータを調整する対策が講じられるという意味で、最適化される。最適という用語は、さらなる向上を到底得ることができないという意味の絶対的な最適を必要としない。
[00133] 複数の実施形態では、アライメント及び/又はフォーカス高さは、ステップS12において、測定データ310の各検出瞳表現を基準瞳表現312と比較することによって最適化される。この比較は、例えば、どの検出瞳表現が基準瞳表現312に最も類似するかを識別することを目的とし得る。基準瞳表現312との類似性は、最適アライメント及び/又は最適フォーカスへの近似性と関連付けられ得る。一実施形態では、基準瞳表現と最も類似すると決定された検出瞳表現と関連付けられたアライメントが、最適アライメントであると決定される。一実施形態では、基準瞳表現と最も類似すると決定された検出瞳表現と関連付けられたフォーカス高さが、最適フォーカス高さであると決定される。
[00134] 一実施形態では、検出瞳表現及び基準瞳表現間の比較は、各検出瞳表現及び基準瞳表現間の類似度を計算することを含む。異なるエンティティ間の類似度を決定するための様々な数学的テクニックが知られている。類似性は、時に相関と呼ばれる。一実施形態では、各検出瞳表現及び基準瞳表現間の相互相関を表す相関応答を用いて、類似度の定量的尺度が提供される。幾つかの実施形態では、ピアソンの相関又は回帰法のRsquaredを使用して、類似度を表すことができる。
[00135] 図14は、複数の異なるアライメント及びフォーカス高さに関して取得された検出瞳表現320の例示的一セットを描く。この例では、アライメントは、矢印322によって模式的に示されるように、各行に沿って異なる。従って、ある所与の行の各検出瞳表現320は、測定されている第1のターゲットTに対する放射スポットの異なるアライメントに関してメトロロジプロセスによって取得された検出瞳表現を表す。異なるアライメントは、例えば、X方向、Y方向、又はその両方に沿った異なる位置を表し得る(ここでは、X及びY方向は、第1のターゲットTが上に形成される基板Wの面に平行するXY面内の直交方向に対応する)。この例では、フォーカス高さは、矢印324によって模式的に示されるように、各列に沿って異なる。従って、各行は、同じ公称フォーカス高さであるが、異なるアライメントで行われた測定の一セットに対応する。
[00136] 図15は、アライメント及び/又はフォーカス(Pos/F)の関数として検出瞳表現及び基準瞳表現間の類似度(例えば、相互相関)を表すパラメータCorrの変動を模式的に描く。この変動は、明確さのために一次元で示されるが、この変動は、例えば、X方向の位置、Y方向の位置、及びフォーカス高さ(これは、X及びY方向に垂直なZ方向に沿った位置と見なすことができる)に応じて、一般に多変数となり得ることが理解されるだろう。最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さの決定は、類似性又は相関が最大である場所を決定することを含み得る。任意の適宜の最適化プロシージャを使用して、最大値を見つけることができる。図示した例では、最大類似性又は相関は、位置MAXで生じ、従って、これを最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さと見なすことができる。点MAXにおけるCorrの値は、1(検出瞳表現及び基準瞳表現間の完全な一致を示す)である必要はない。
[00137] 基準瞳表現は、様々なやり方で生成され得る。
[00138] 幾つかの実施形態では、基準瞳表現は、第1のターゲットTからの放射の再誘導のシミュレーションを用いて生成される。シミュレーションされた瞳表現は、合成瞳表現又は合成瞳像と呼ばれる場合がある。幾つかの実施形態では、このシミュレーションは、例えば、図9を参照して上記で説明したように、数値マクスウェル解法210を用いたパラメータ化された数学モデル206に基づく。従って、このシミュレーションは、第1のターゲットTの数学モデルに基づき得る。このシミュレーションは、第1のターゲットTに対する放射スポットの完全なアライメント及び/又はフォーカス高さに基づき得る。
[00139] 幾つかの実施形態では、基準瞳表現は、メトロロジプロセスの以前の適用によって取得された検出瞳表現を使用して生成される。メトロロジプロセスの以前の適用は、(本開示の実施形態による方法を使用して、又は他の方法を使用して決定されたような)最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さで行われた可能性がある。
[00140] 幾つかの実施形態では、メトロロジプロセスの以前の適用は、第2のターゲットに対するメトロロジプロセスの適用を含み、第2のターゲットは、第1のターゲットよりも大きい。ターゲットTの中心に対する放射スポットのミスアライメントの影響は、より大きなターゲットと比較して、小さなターゲットに関するターゲットの外側の領域からの影響の増加により、ターゲットのサイズが小さくなるにつれて大きくなる。従って、より大きな第2のターゲットTに対するメトロロジプロセスの適用は、より小さな第1のターゲットTに対するメトロロジプロセスの適用によって達成されるよりも、所与のレベルのミスアライメント及び/又はフォーカスエラーに関して、完全なアライメント及び/又は完全なフォーカス高さに予想される検出瞳表現により近い検出瞳表現を生じさせる可能性が高い。基準瞳表現を提供するために第2のターゲットを使用し、及び第1のターゲットから基準瞳表現に最も類似する検出瞳表現を選択することによって、本開示の実施形態は、小さなターゲットに対してメトロロジを行うことに関連する課題の幾つかを少なくとも部分的に克服する。
[00141] 一実施形態では、第1のターゲットT及び第2のターゲットTはそれぞれ、少なくとも一方向に同じ周期性を有するユニットセルによって定義される周期構造を含む。幾つかの実施形態では、第2のターゲットTのユニットセルは、例えば、同じ層シーケンス及び全方向に同じ周期性を有する第1のターゲットTのユニットセルと同一である。従って、第1のターゲット及び第2のターゲットは、ターゲットTに存在するユニットセルの数だけが異なり得る。
[00142] 一実施形態では、基板Wは、デバイス構造を含むように構成された1つ又は複数のデバイス領域70(図11に描かれるような)、及びデバイス領域70の外側に配置された1つ又は複数のスクライブライン72を含む。このような実施形態では、第1のターゲットTは、デバイス領域(不図示)の1つに位置してもよく、第2のターゲットTは、スクライブライン72(ここでは、より大きなターゲットを収容するための余裕がある)の1つに設けられてもよい。一実施形態では、第1のターゲットTは、約5×5μm2以下であり、第2のターゲットTは、約8×8μm2以上である(例えば、約10×10μm2)。一実施形態では、デバイス領域70は、複数のフィールドに設けられ、各フィールドは、そのフィールドに関連付けられた1つ又は複数の第2のターゲットTを有する。このような実施形態では、フィールドの2つ以上のそれぞれに関して、そのフィールドに対応する1つ又は複数の第2のターゲットTを使用して、そのフィールドで測定される第1のターゲットTの1つ又は複数(又は全て)に関する最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さを決定するための基準瞳表現が生成される。各フィールドの基準瞳表現を提供するために局所第2のターゲットTを使用し、及びフィールド毎に基準瞳表現を更新することによって、基板Wにわたるプロセス変動に関連するエラーを減少させることができる。
[00143] 幾つかの実施形態では、基準瞳表現は、異なるアライメント及びフォーカス高さを用いたメトロロジプロセスの複数の以前の適用に基づいて、機械学習を使用して生成される。
[00144] 検出瞳表現及び基準瞳表現312間の比較に基づいて、最適アライメント及び/又はフォーカス高さを決定するこの新規の手法は、例えば複雑なパターン認識テクニックを使用して第1のターゲット上の放射スポットの像の取得及び/又は分析を行うことを必要とせずに、放射スポットの正確なアライメント及び/又はフォーカスを確実に達成することを可能にする。従って、この手法は、スループットを向上させることができ、及び/又はパターン認識に関連するデータ処理要件、時間要件、及び/又は性能欠点を回避することができる。この手法は、アライメント及び/又はフォーカスが、先行技術の手法と比較してより正確に設定されることを可能にし、それによって、小さなターゲットの外側の領域による信号品質に対する悪影響が減少する。この手法は、対象のパラメータ(例えば、オーバーレイ、CDなど)の値を取得するために使用された同じセンサ及び/又は放射波長を使用して、アライメント及び/又はフォーカスを決定することも可能にし、これは、確度及び/又はスループットの向上にも寄与し得る。例えば、アライメントを決定するために、専用の測定及び後続のパターン認識プロシージャを有する必要はもはやない。さらに、瞳面からの情報の統一処理が可能となる。これは、例えば、アライメント及び/又はフォーカス高さの最適化が、対象のパラメータ(例えば、オーバーレイ、CD)の値を取得するための推論に関して同じ設定(例えば、放射スポットパラメータ、偏光、波長など)を用いて行われ得ることを意味する。従って、識別された最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さは、推論におけるエラーを最小限に抑えるようなものとすることができ、それによって、決定された最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さに基づいて取得された対象のパラメータの値のエラーが減少する。最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さから離れていることが分かっているアライメント及び/又はフォーカス高さで取得された検出瞳表現は、第1のターゲットTの外側の領域に位置する構造に関する情報を提供するために、推論において使用することができ、それによって、推論がさらに向上する。
[00145] 一実施形態では、異なる位置及び/又は異なるフォーカス高さにおける測定は、アライメント及び/又はフォーカス高さエラーに対する感度を定量化するために使用される。この感度の定量化は、例えば、最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さから離れるにつれ、検出瞳表現及び基準瞳表現間の類似度Corr(図15を参照)が、どの位速く変化するかを定量化することによって行われ得る。図15に示すように視覚化されると、感度は、最大値MAXにおけるCorrの曲率に関連し得る(これは、例えば、Pos/Fに対するCorrの二次導関数により定量化され得る)。
[00146] 一実施形態では、ステップS12で決定された最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さは、設定データ314として出力される。設定データ314は、名目上、最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さで動作するように後続のメトロロジプロセスを制御するために使用され得る。従って、対象のパラメータ(例えば、オーバーレイ、CD)の値は、後続のメトロロジプロセスにおいて、より確実に、及び/又はより正確に取得され得る。設定データ314は、アライメント及び/又はフォーカス高さに関連するメトロロジ装置の1つ又は複数の動作パラメータを制御する制御信号を提供するために使用され得る。制御信号は、例えば、図7のメトロロジ装置のプロセッサPUに送られ得る。
[00147] 他の実施形態では、ステップS12で決定された最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さに対応する検出瞳表現自体が、ステップS13において、対象のパラメータ(例えば、オーバーレイ、CD)の値を取得するために分析され得る。従って、最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さを決定するため、並びに決定された最適アライメント及び/又は最適フォーカス高さに基づいて対象のパラメータの値を計算するための両方に、同じ測定データが使用される。取得された対象のパラメータの値は、出力データ316として出力され得る。
[00148] 一実施形態では、本方法は、基板W上の異なる場所の複数の第1のターゲットTのそれぞれに適用される。次いで、本方法を第1のターゲットの少なくとも1つに適用する際に使用される放射スポットの複数の位置が、本方法を少なくとも1つの他の第1のターゲットに適用することによって取得された最適アライメントを用いて選択される。一実施形態では、複数の位置は、本方法を上記少なくとも1つの他の第1のターゲットTに適用することによって取得された最適アライメントに近似する(例えば、それを中心とする)ように選択される。従って、この手法は、最適アライメントにより近い最適化プロセスを開始するために、本方法の以前の適用を利用することができる。従って、最適化プロセスにおいて考慮するアライメントの範囲を減少させることができ、それによって、スピードが向上し、及び/又は最適アライメントに近い可能性が高いアライメントでの測定により多くの時間を費やすことが可能となる。
[00149] 図16を参照すると、コンピュータシステム3200が示されている。コンピュータシステム3200は、バス3202又は情報を通信するための他の通信機構と、情報を処理するためにバス3202と結合されたプロセッサ3204(又は複数のプロセッサ3204及び3205)とを含む。コンピュータシステム3200は、ランダムアクセスメモリ(RAM)又は他の動的ストレージデバイスなどの、情報及びプロセッサ3204によって実行される命令を保存するためにバス3202に結合されたメインメモリ3206も含む。メインメモリ3206は、プロセッサ3204によって実行される命令の実行中に、一時変数又は他の中間情報を保存するためにも使用され得る。コンピュータシステム3200は、リードオンリーメモリ(ROM)3208、又はプロセッサ3204のための静的情報及び命令を保存するためにバス3202に結合された他の静的ストレージデバイスをさらに含む。情報及び命令を保存するための磁気ディスク又は光ディスクなどのストレージデバイス3210が設けられるとともに、バス3202に結合される。
[00150] コンピュータシステム3200は、バス3202を介して、情報をコンピュータユーザに表示するための、陰極線管(CRT)、フラットパネル、又はタッチパネルディスプレイなどのディスプレイ3212に結合され得る。英数字及び他のキーを含む入力デバイス3214が、情報及びコマンド選択をプロセッサ3204に通信するためにバス3202に結合される。別のタイプのユーザ入力デバイスは、プロセッサ3204に方向情報及びコマンド選択を通信するため、並びにディスプレイ3212上でカーソルの移動を制御するためのマウス、トラックボール、又はカーソル方向キーなどのカーソル制御部3216である。この入力デバイスは、一般的に、2つの軸(第1の軸(例えばx)及び第2の軸(例えばy))において、デバイスがある面内で位置を指定することを可能にする2つの自由度を有する。タッチパネル(スクリーン)ディスプレイが、入力デバイスとして使用されてもよい。
[00151] コンピュータシステム3200は、プロセッサ3204がメインメモリ3206に含まれる1つ又は複数の命令の1つ又は複数のシーケンスを実行することに応答して、本明細書における処理装置として機能するのに適し得る。このような命令は、ストレージデバイス3210などの別のコンピュータ可読媒体からメインメモリ3206に読み込まれてもよい。メインメモリ3206に含まれる命令のシーケンスの実行は、プロセッサ3204に本明細書に記載のプロセスを行わせる。メインメモリ3206に含まれる命令のシーケンスを実行するために、多重処理構成の1つ又は複数のプロセッサが用いられてもよい。代替実施形態では、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路が用いられてもよい。従って、実施形態は、ハードウェア回路及びソフトウェアの特定の組み合わせに限定されない。
[00152] 本明細書で使用される「コンピュータ可読媒体」という用語は、実行のためにプロセッサ3204に命令を提供することに関与するあらゆる媒体を指す。このような媒体は、限定されないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、及び伝送媒体を含む多くの形態をとり得る。不揮発性媒体は、例えば、ストレージデバイス3210などの光又は磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ3206などの動的メモリを含む。伝送媒体は、同軸ケーブル、銅線、及び光ファイバ(バス3202を含むワイヤを含む)を含む。伝送媒体は、音波又は光波(無線周波数(RF)及び赤外線(IR)データ通信中に生成されるものなど)の形態もとり得る。コンピュータ可読媒体の一般的形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、その他の磁気媒体、CD-ROM、DVD、その他の光媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを有したその他の物理媒体、RAM、PROM、及びEPROM、FLASH-EPROM、その他のメモリチップ若しくはカートリッジ、以下に記載するような搬送波、又はコンピュータが読み取ることができるその他の媒体を含む。
[00153] コンピュータ可読媒体の様々な形態が、実行のためにプロセッサ3204に1つ又は複数の命令の1つ又は複数のシーケンスを搬送することに関与し得る。例えば、命令は、最初は、リモートコンピュータの磁気ディスクにある場合がある。リモートコンピュータは、命令をそれの動的メモリにロードし、及びモデムを使用して電話回線上で命令を送ることができる。コンピュータシステム3200にローカルなモデムは、電話回線上のデータを受信し、及び赤外線送信機を用いてデータを赤外線信号に変換することができる。バス3202に結合された赤外線検出器は、赤外線信号で搬送されたデータを受信し、及びそのデータをバス3202にのせることができる。バス3202は、データをメインメモリ3206に搬送し、そこからプロセッサ3204が、命令の読み出し及び実行を行う。メインメモリ3206によって受信された命令は、任意選択的に、プロセッサ3204による実行の前又は後に、ストレージデバイス3210に保存されてもよい。
[00154] コンピュータシステム3200は、バス3202に結合された通信インターフェース3218も含み得る。通信インターフェース3218は、ローカルネットワーク3222に接続されたネットワークリンク3220に結合する双方向データ通信を提供する。例えば、通信インターフェース3218は、対応するタイプの電話回線にデータ通信接続を提供するデジタル総合サービス網(ISDN)カード又はモデムでもよい。別の例として、通信インターフェース3218は、互換性のあるLANへのデータ通信接続を提供するローカルエリアネットワーク(LAN)カードでもよい。ワイヤレスリンクが実施されてもよい。このような実施において、通信インターフェース3218は、様々なタイプの情報を表すデジタルデータストリームを搬送する電気、電磁、又は光信号の送信及び受信を行う。
[00155] ネットワークリンク3220は、一般的に、1つ又は複数のネットワークを通して、他のデータデバイスにデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク3220は、ローカルネットワーク3222を通して、ホストコンピュータ3224又はインターネットサービスプロバイダ(ISP)3226によって操作されるデータ機器への接続を提供することができる。ISP3226は、次に、ワールドワイドパケットデータ通信ネットワーク(現在、一般に「インターネット」3228と呼ばれる)によるデータ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク3222及びインターネット3228は共に、デジタルデータストリームを搬送する電気、電磁、又は光信号を使用する。コンピュータシステム3200に対して、及びコンピュータシステム3200からデジタルデータを搬送する、様々なネットワークを通る信号、並びにネットワークリンク3220上の、及び通信インターフェース3218を通る信号は、情報を運ぶ搬送波の例示的形態である。
[00156] コンピュータシステム3200は、1つ又は複数のネットワーク、ネットワークリンク3220、及び通信インターフェース3218を通して、メッセージを送信すること、及びプログラムコードを含むデータを受信することができる。インターネットの例では、サーバ3230は、インターネット3228、ISP3226、ローカルネットワーク3222、及び通信インターフェース3218を通して、アプリケーションプログラムの要求コードを送信する場合がある。1つ又は複数の実施形態によれば、このようなダウンロードされた1つのアプリケーションは、例えば本明細書に開示されるような方法を提供する。受信されたコードは、受信された際にプロセッサ3204によって実行されてもよく、及び/又は後で実行するためにストレージデバイス3210若しくは他の不揮発性ストレージに保存されてもよい。このようにして、コンピュータシステム3200は、搬送波の形態のアプリケーションコードを取得し得る。
[00157] 本開示の実施形態は、本明細書に開示されるような方法を記述する機械可読命令の1つ若しくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はそのようなコンピュータプログラムを内部に保存したデータストレージ媒体(例えば、半導体メモリ、磁気若しくは光ディスク)の形態を取り得る。さらに、機械可読命令は、2つ以上のコンピュータプログラムにおいて実施され得る。2つ以上のコンピュータプログラムは、1つ又は複数の異なるメモリ及び/又はデータストレージ媒体に保存され得る。
[00158] 1つ又は複数のコンピュータプログラムが、リソグラフィ装置の少なくとも1つのコンポーネント内に位置する1つ又は複数のコンピュータプロセッサによって読み取られる際に、本明細書に記載のコントローラは、それぞれ又は組み合わせて動作可能であってもよい。これらのコントローラは、それぞれ又は組み合わせて、信号の受信、処理、及び送信を行うのに適した任意の構成を有し得る。1つ又は複数のプロセッサは、これらのコントローラの少なくとも1つと通信するように構成される。例えば、各コントローラは、上記の方法に関する機械可読命令を含むコンピュータプログラムを実行するための1つ又は複数のプロセッサを含み得る。コントローラは、このようなコンピュータプログラムを保存するためのデータストレージ媒体、及び/又はこのような媒体を受け入れるためのハードウェアを含み得る。従って、1つ又は複数のコントローラは、1つ又は複数のコンピュータプログラムの機械可読命令に従って動作し得る。
[00159] 本文において、ICの製造におけるメトロロジ装置の使用に対して具体的な言及がなされる場合があるが、本明細書に記載のメトロロジ装置及びプロセスは、集積光学系、磁気ドメインメモリ用のガイダンス及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッドなどの製造といった他の適用例を有し得ることが理解されるものとする。当業者は、このような代替適用例の文脈において、本明細書の「ウェーハ」又は「ダイ」という用語の使用が、それぞれ、より一般的な用語である「基板」又は「ターゲット部分」と同義であると見なされ得ることを理解するだろう。本明細書で言及される基板は、露光の前又は後に、例えば、トラック(一般的に、レジストの層を基板に塗布し、及び露光レジストを現像するツール)、メトロロジツール、及び/又は1つ若しくは複数の様々な他のツールにおいて処理され得る。適用可能であれば、本明細書の開示は、上記及び他の基板処理ツールに適用され得る。さらに、基板は、例えば多層ICを作成するために、2回以上処理されてもよく、そのため、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理された層を既に含む基板を指す場合もある。
[00160] 上記において、光リソグラフィの文脈での本開示の実施形態の使用に対して具体的な言及がなされたかもしれないが、本開示は、例えばナノインプリントリソグラフィといった他の適用例において使用することができ、及び状況が許せば、光リソグラフィに限定されないことが理解されるだろう。ナノインプリントリソグラフィの場合、パターニングデバイスは、インプリントテンプレート又はモールドである。
[00161] 本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線(UV)(例えば、約365、355、248、193、157、又は126nmの波長を有する)及び極端紫外線(EUV)(例えば、5~20nmの範囲の波長を有する)を含むあらゆるタイプの電磁放射、並びにイオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを対象に含める。
[00162] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁、及び静電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何れか1つ又は組み合わせを指す場合がある。
[00163] 本明細書における閾値を超える又は越えることへの言及は、何かが、特定の値未満の、又は特定の値以下の値を有すること、何かが、特定の値を上回る、又は特定の値以上の値を有すること、何かが、例えばパラメータに基づいて何か他のものよりも高く、又は低くランク付けされること(例えば、ソーティングにより)などを含み得る。
[00164] 本明細書におけるエラーを補正すること又はエラーの補正に対する言及は、エラーを排除すること、又は許容範囲内にまでエラーを減少させることを含む。
[00165] 本明細書で使用される「最適化すること」及び「最適化」という用語は、リソグラフィ又はパターニング処理の結果及び/又はプロセスが、より望ましい特徴(基板上の設計レイアウトの投影のより高い確度、より大きなプロセスウィンドウなど)を有するように、リソグラフィ装置、パターニングプロセスなどを調整することを指す、又は意味する。従って、本明細書で使用される「最適化すること」及び「最適化」という用語は、少なくとも1つの関連のメトリックにおいて、向上(例えば、局所最適)を提供する1つ又は複数の変数の1つ又は複数の値を、上記1つ又は複数の変数の1つ又は複数の値の初期セットと比較して識別するプロセスを指す、又は意味する。「最適」、「最適な」及び他の関連の用語は、それに応じて解釈されるものとする。一実施形態では、最適化ステップは、1つ又は複数のメトリックにおいて、さらなる向上を提供するために反復的に適用され得る。
[00166] システムの最適化プロセスにおいて、システム又はプロセスの性能指数は、費用関数として表すことができる。最適化プロセスは、費用関数を最適化する(例えば、最小化又は最大化する)システム又はプロセスのパラメータ(設計変数)の一セットを求めるプロセスに帰着する。費用関数は、最適化の目標に応じて適切な形態を有し得る。例えば、費用関数は、システム又はプロセスの特定の特徴(評価点)のそれらの意図された値(例えば、理想値)に対する偏差の重み付けされた二乗平均平方根(RMS)であってもよい。費用関数は、これらの偏差の最大値(すなわち、最悪の偏差)であってもよい。本明細書における「評価点」という用語は、システム又はプロセスのあらゆる特徴を含むように広く解釈されるものとする。システムの設計変数は、システム又はプロセスの実施の実用性により、有限範囲に制限することができ、及び/又は相互依存であってもよい。リソグラフィ装置又はパターニングプロセスの場合、上記制約は、調節可能な範囲及び/又はパターニングデバイス製造可能性設計ルールなどのハードウェアの物理的特性及び特徴に関連することが多く、評価点は、基板上のレジスト像上の物理的点、並びにドーズ及びフォーカスなどの非物理的特徴を含み得る。
[00167] 本開示の特定の実施形態を上記に記載したが、本開示は、記載された以外の方法で実施され得ることが理解されるだろう。例えば、本開示は、上記に開示したような方法を記述する機械可読命令の1つ若しくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又は内部にそのようなコンピュータプログラムを保存したデータストレージ媒体(例えば、半導体メモリ、磁気若しくは光ディスク)の形態を取り得る。
[00168] ブロック図では、図示されたコンポーネントが離散機能ブロックとして描かれるが、実施形態は、本明細書に記載される機能性が図示通りに編成されるシステムに限定されない。各コンポーネントによって提供される機能性は、現在描かれているものとは異なるように編成されたソフトウェア又はハードウェアモジュールによって提供されてもよく、例えば、そのようなソフトウェア又はハードウェアは、混合、結合、複製、分割、配布(例えば、データセンター内で、若しくは地理的に)、又は異なる編成が行われ得る。本明細書に記載の機能性は、タンジブルな非一時的機械可読媒体に保存されたコードを実行する1つ又は複数のコンピュータの1つ又は複数のプロセッサによって提供されてもよい。場合によっては、サードパーティコンテンツ配信ネットワークが、ネットワーク上で伝達される情報の一部又は全てをホスティングしてもよく、その場合、情報(例えば、コンテンツ)が供給又は他の方法で提供されると言われる範囲で、コンテンツ配信ネットワークからその情報を読み出す命令を送ることによって、情報が提供されてもよい。
[00169] 特に別段の記載のない限り、上記議論から明らかなように、本明細書全体を通して、「処理する」、「算出する」、「計算する」、「決定する」などの用語を利用した議論は、専用コンピュータ又は類似の専用電子処理/コンピューティングデバイスなどの特定の装置の動作又はプロセスを指すことが理解される。
[00170] 読み手は、本出願が幾つかの発明を記載していることを理解するはずである。これらの発明を複数の分離した特許出願に分けるのではなく、出願人は、これらの発明を、それらの関連した主題が出願プロセスの経済性に適しているという理由で、単一の文書にまとめている。しかし、このような発明の異なる利点及び局面は、1つにまとめられないものとする。場合によっては、実施形態は、本明細書に記載した欠点の全てに対処するが、これらの発明は、独立して有用であり、幾つかの実施形態は、上記問題の一部にのみ対処し、又は本開示を精査する当業者には明白となる他の言及されていない利点を提供することが理解されるものとする。コストの制約により、本明細書に開示する幾つかの発明は、現在請求されていない場合があり、継続出願などの後の出願で、又は現在の請求項の補正により、請求される場合がある。同様に、スペースの制約により、本文書の要約書部分及び発明の概要部分のどちらも、上記発明の全て、又は上記発明の全ての局面の包括的リストを含むと見なされるべきものではない。
[00171] 本明細書及び図面は、本発明を開示した特定の形態に限定することを意図したものではなく、逆に、その意図は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神及び範囲内に入る全ての変更形態、等価形態、及び代替形態を対象に含めることであると理解されるものとする。
[00172] 本発明の様々な局面の変更形態及び代替実施形態は、本明細書に鑑みて、当業者には明らかとなるだろう。それに応じて、本明細書及び図面は、単なる例示と見なされるべきものであり、且つ本発明を実施する一般的な態様を当業者に教示する目的のものである。本明細書に図示及び記載する本発明の形態は、実施形態の例と見なされるべきであることが理解されるものとする。本発明の本明細書の恩恵を受けた後に全て当業者には明らかとなるように、要素及び材料が、本明細書に図示及び記載したものの代わりに使用されてもよく、部品及びプロセスの反転又は削除が行われてもよく、特定のフィーチャが独立して利用されてもよく、並びに複数の実施形態又は複数の実施形態のフィーチャが組み合わせられてもよい。以下の特許請求の範囲に記載するような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載した要素に変更が行われてもよい。本明細書で使用する見出しは、単なる編成目的のものであり、本明細書の範囲を限定するために使用されることは意図されない。
[00173] 本発明によるさらなる実施形態を以下の条項においてさらに説明する。
1. メトロロジプロセスを最適化する方法であって、本方法が、
基板上の第1のターゲットに対するメトロロジプロセスの複数の適用から測定データを取得することを含み、
メトロロジプロセスの各適用が、第1のターゲットを放射スポットで照明することと、第1のターゲットによって再誘導された放射を検出することとを含み、
メトロロジプロセスの適用が、a)第1のターゲットに対する放射スポットの複数の位置、及びb)放射スポットの複数のフォーカス高さの一方又は両方における適用を含み、
測定データが、メトロロジプロセスの各適用に関して、瞳面内の再誘導放射の光学特徴の検出瞳表現を含み、並びに
本方法が、測定データの検出瞳表現及び基準瞳表現間の比較に基づいて、最適アライメント及び最適フォーカス高さの一方又は両方を決定することを含む、方法。
2. 基準瞳表現に最も類似すると決定された検出瞳表現に関連付けられたアライメントが、最適アライメントであると決定されること、及び
基準瞳表現に最も類似すると決定された検出瞳表現に関連付けられたフォーカス高さが、最適フォーカス高さであると決定されること、
の一方又は両方である、条項1に記載の方法。
3. 検出瞳表現及び基準瞳表現間の比較が、各検出瞳表現及び基準瞳表現間の類似度を計算することを含む、条項1又は2に記載の方法。
4. 基準瞳表現が、第1のターゲットからの放射の再誘導のシミュレーションを使用して生成される、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
5. 基準瞳表現が、メトロロジプロセスの以前の適用によって取得された検出瞳表現を使用して生成される、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
6. メトロロジプロセスの以前の適用が、最適アライメント及び最適フォーカス高さの一方又は両方で第1のターゲットに適用された、条項5に記載の方法。
7. メトロロジプロセスの以前の適用が、第2のターゲットに対するメトロロジプロセスの適用を含み、第2のターゲットが第1のターゲットよりも大きい、条項5又は6に記載の方法。
8. 第1のターゲット及び第2のターゲットがそれぞれ、少なくとも一方向に同じ周期性を有するユニットセルによって定義される周期構造を含む、条項7に記載の方法。
9. 第1のターゲットのユニットセルが、第2のターゲットのユニットセルと同一である、条項8に記載の方法。
10. 基板が、デバイス構造を含むように構成された1つ又は複数のデバイス領域、及びデバイス領域の外側に配置された1つ又は複数のスクライブラインを含み、並びに
第1のターゲットが、デバイス領域の1つに位置し、及び第2のターゲットが、スクライブラインの1つに位置する、条項7~9の何れか一項に記載の方法。
11. 基準瞳表現が、異なるアライメント、異なるフォーカス高さ、又はその両方を用いたメトロロジプロセスの複数の以前の適用に基づいて、機械学習を使用して生成される、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
12. 本方法が、異なる場所にある複数の第1のターゲットのそれぞれに適用され、及び
本方法を1つの第1のターゲットに適用する際に使用される放射スポットの複数の位置が、本方法を少なくとも1つの他の第1のターゲットに適用することによって取得された最適アライメントを使用して選択される、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
13. 対象のパラメータの値を取得するために、条項1~12の何れか一項に記載の方法によって決定された最適アライメント及び最適フォーカス高さの一方又は両方に対応する検出瞳表現を分析することをさらに含む、先行する条項の何れか一項に記載の方法。
14. 対象のパラメータが、以下:オーバーレイ、クリティカルディメンジョンの1つ又は複数を含む、条項13に記載の方法。
15. 記録された命令を有するコンピュータ非一時的可読媒体を含むコンピュータプログラムプロダクトであって、コンピュータによって実行されると、命令が、条項1~14の何れか一項に記載の方法を実施する、コンピュータプログラムプロダクト。
16. コンピュータシステムと、
機械可読命令を保存するように構成された非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体であって、実行されると、機械可読命令が、コンピュータシステムに条項1~14の何れか一項に記載の方法を行わせる、非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体と、
を含むシステム。
17. 基板上のターゲットを測定するためのメトロロジ装置であって、条項1~14の何れか一項に記載の方法を行うように構成されたメトロロジ装置。
18. 基板上に放射ビームを与え、及び基板上のターゲットによって再誘導された放射を検出するように構成されたメトロロジ装置と、
条項15に記載のコンピュータプログラムプロダクトと、
を含むシステム。
19. 放射ビームを変調するためにパターニングデバイスを保持するように構成されたサポート構造と、変調された放射ビームを放射感応性基板上に投影するように配置された投影光学系とを含むリソグラフィ装置をさらに含み、リソグラフィ装置が、メトロロジ装置及びコンピュータプログラムプロダクトを用いて取得された情報に基づいて、リソグラフィ装置の設定を制御するように構成された、条項18に記載のシステム。
[00174] 本出願全体を通して使用するように、「してもよい(may)」という語は、義務的な意味(すなわち、「しなければならない(must)」の意味)ではなく、許容の意味(すなわち、「~する可能性がある」の意味)で使用される。「含む(include)」、「含んでいる(including)」、及び「含む(includes)」などの語は、限定されないが、含んでいることを意味する。本出願全体を通して使用するように、単数形「a」、「an」、及び「the」は、内容が明らかにそうでないことを示さない限り、複数の指示対象を含む。従って、例えば、「1つの(an)」要素又は「1つの(a)」要素に対する言及は、「1つ又は複数の(one or more)」などの1つ又は複数の要素に関する他の用語及びフレーズの使用にもかかわらず、2つ以上の要素の組み合わせを含む。「又は(or)」という用語は、別段の指示のない限り、非排他的であり、すなわち、「及び(and)」と「又は(or)」の両方を対象に含める。例えば、「Xに応答して、Y」、「Xに際して、Y」、「もしXであれば、Y」、「XのときにY」などといった条件関係を表す用語は、先行詞が必要な因果条件であり、先行詞が十分な因果条件であり、又は先行詞が結果の一因となる因果条件である(例えば、「条件Yを取得すると、状態Xが生じる」は、「Yに際してのみXが生じる」及び「Xが、Y及びZに際して生じる」を包括する)因果関係を対象に含める。このような条件関係は、一部の結果が遅延され得るので、先行詞の取得後にすぐさま続く結果に限定されず、条件文において、先行詞はそれらの結果に関係があり、例えば、先行詞は、結果が生じる可能性に関係する。複数の属性又は機能が複数の対象に対応付けられる文(例えば、1つ又は複数のプロセッサが、ステップA、B、C、及びDを行う)は、別段の指示がない限り、全てのそのような属性又は機能が、全てのそのような対象に対応付けられること、及び属性又は機能のサブセットが、属性又は機能のサブセットに対応付けられることの両方(例えば、全てのプロセッサのそれぞれが、ステップA~Dを行うことと、プロセッサ1がステップAを行い、プロセッサ2がステップB及びステップCの一部を行い、並びにプロセッサ3がステップCの一部及びステップDを行うケースとの両方)を対象に含める。さらに別段の指示がない限り、1つの値又は動作が別の条件又は値に「基づく」文は、その条件又は値が、唯一のファクタである場合、及びその条件又は値が、複数のファクタの中の1つのファクタである場合の両方を対象に含める。別段の指示のない限り、ある集団の「それぞれの」例が、ある特性を有するという文は、より大きな集団の他の点では同一又は類似のメンバーがその特性を持たないケースを排除すると解釈されるべきではなく、すなわち、「それぞれ」は、必ずしも、「ありとあらゆる」を意味しない。
[00175] 特定の米国特許、米国特許出願、又は他の資料(例えば、論文)が参照により援用された範囲で、上記米国特許、米国特許出願、及び他の資料の本文は、上記資料と、本明細書に明記された記載及び図面との間に矛盾のない範囲でのみ参照により援用される。そのような矛盾の際には、上記参照により援用された米国特許、米国特許出願、及び他の資料におけるそのような矛盾する本文は、厳密には本明細書に参照により援用されない。
[00176] 上記の記載は、限定ではなく例示的であることを意図したものである。従って、以下に記載する請求項の範囲から逸脱することなく、記載した本開示に変更を行い得ることが当業者には明らかとなるだろう。