JP7191108B2 - 基板グリッドを決定するための測定装置及び方法 - Google Patents

基板グリッドを決定するための測定装置及び方法 Download PDF

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関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１８年１月３０日に出願された欧州出願第１８１５４０５３．５号及び２０１８年１１月３０日に出願された米国出願第６２／７７３，５７６号の優先権を主張し、それらの出願は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[0002] 本記載は、基板グリッドを決定するための測定装置及び方法に関する。
[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に施すように構築された機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）などの装置の製造に使用可能である。リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイス（例えば、マスク）にあるパターン（「デザインレイアウト」又は「デザイン」と呼ばれることも多い）を、基板（例えば、ウェーハ）上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層に投影し得る。
[0004] リソグラフィ装置は、基板にパターンを投影するために電磁放射を使用し得る。この放射の波長により、基板上に形成できるフィーチャの最小サイズが決まる。現在使用されている典型的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ及び１３．５ｎｍである。波長が４～１００ｎｍの範囲、例えば６．７ｎｍ又は１３．５ｎｍである極端紫外線（ＥＵＶ）の放射を使用するリソグラフィ装置であれば、例えば、波長が１９３ｎｍである放射を使用するリソグラフィ装置よりも小さいフィーチャを基板上に形成することが可能である。
[0005] リソグラフィ装置の古典的な解像限界より小さい寸法を有するフィーチャをプロセスするために、低ｋ１リソグラフィが用いられ得る。そのようなプロセスでは、解像度の式は、ＣＤ＝ｋ１×λ／ＮＡで表され得、ここで、λは、使用される放射線の波長であり、ＮＡは、リソグラフィ装置の投影光学系の開口数であり、ＣＤは、「クリティカルディメンジョン」であり（一般には印刷される最小フィーチャサイズであるが、この場合にはハーフピッチ）、ｋ１は、経験的な解像度ファクタである。一般に、ｋ１が小さいほど、特定の電気的な機能性及び性能を達成するために回路設計者が計画した形状及び寸法に似せたパターンを基板上に複写することが困難になる。このような困難を克服するために、高度な微調整ステップがリソグラフィ投影装置及び／又はデザインレイアウトに適用され得る。そのようなステップとして、例えば、ＮＡの最適化、照明方式のカスタマイズ、位相シフトパターニング装置の使用、デザインレイアウトの様々な最適化、例えば、デザインレイアウトにおける光近接効果補正（ＯＰＣ）又は他の一般的に「解像度向上技術」（ＲＥＴ）と定義される方法があるが、これらに限定されない。さらに又は代わりに、低ｋ１でのパターン複写を改善するために、リソグラフィ装置の安定性を管理する厳格管理ループが用いられ得る。
[0006] リソグラフィ装置における基板の露光に先立って、基板の変形の表現を提供する基板グリッドを生成するために、幾つかの基板アライメントマークの位置を測定することが知られている。
[0007] 本明細書で説明される実施形態は、ＥＵＶリソグラフィ装置での使用を有し得る。実施形態は、深紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィ装置及び／又は別の形式ツールでの使用を有し得る。
[0008] 態様において、基板上に１つ又は複数のフィーチャを作製するように構成されたリソグラフィ装置における基板の露光に先立って、基板の変形を表す基板グリッドを決定するための方法であって、基板上の複数の第１のフィーチャ及び／又は複数の第２のフィーチャ用の位置データを取得することと、複数の第１のフィーチャ及び／又は複数の第２のフィーチャの少なくとも１つのフィーチャ用の非対称データを取得することと、位置データに基づいて基板グリッドを決定することと、基板上に１つ又は複数のフィーチャを作製するために、露光プロセスの少なくとも一部を制御するための基板グリッド及び非対称データをリソグラフィ装置に送ることと、を含む方法が提供される。
[0009] 態様において、基板上に１つ又は複数のフィーチャを作製するように構成されたリソグラフィ装置において、基板の露光に先立って、基板の変形を表す基板グリッドを決定するように構成された測定装置であって、測定装置は、基板上の複数の第１のフィーチャ及び／又は複数の第２のフィーチャ用に位置データを取得するように構成された光学系を含み、光学系は、複数の第１のフィーチャ及び／又は複数の第２のフィーチャの少なくとも１つのフィーチャ用に非対称データを取得するように更に構成され、測定装置は、位置データ、又は位置データ及び非対称データの両方に基づいて基板グリッドを決定するように、且つ基板上に１つ又は複数のフィーチャを作製するために露光プロセスの少なくとも一部を制御するための基板グリッド及び非対称データをリソグラフィ装置に送るように、構成される測定装置が提供される。
[00010] 態様において、製造プロセスにさらされ且つプロセス歪みを有するターゲットを含む基板の測定から取得されたプロセスパラメータ測定エラー用の値を算出するための方法であって、プロセスパラメータ測定エラーは、プロセス歪みの結果であり、方法は、基板をアライメントするために使用される１つ又は複数のアライメントマークにおける非対称性を示すアライメント非対称データを取得することと、プロセスパラメータ測定エラーにアライメント非対称データを相関させるモデルを取得することと、プロセスパラメータ測定エラーの値を取得するために、アライメント非対称データ及びモデルを用いることと、を含む方法が提供される。
[00011] 以下では、添付の概略図面を参照して、本発明の実施形態をあくまで例として説明する。
[00012]リソグラフィ装置の概略的概要を示す。 [00013]リソグラフィセルの概略的概要を示す。 [00014]半導体製造を最適化する３つの技術間の協力を含むリソグラフィ技術の概略表現を示す。 [00015]フィーチャの位置及び非対称性を決定するための測定装置の概略表現を示す。 [00016]リソグラフィ装置におけるアライメント及びレベリングセンサ並びに露光装置の概略表現を示す。 [00017]オーバーレイを測定するためのメトロロジ装置の概略表現を示す。 [00018]基板グリッド、リソグラフィ装置におけるアライメント、及びオーバーレイの測定を決定するための方法の流れ図を示す。 [00019]本発明の実施形態に従って、オーバーレイ測定エラー用の値を算出するための方法の流れ図を示す。
[00020] 本明細書では、「放射」及び「ビーム」という用語は、あらゆるタイプの電磁放射を包含するように使用され、そのような電磁放射には、紫外線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）並びにＥＵＶ（例えば、約５～１００ｎｍの範囲の波長を有する極端紫外線）が含まれる。
[00021] 本明細書で使用される「レチクル」、「マスク」又は「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作成されるべきパターンに対応するパターン化された断面を、入射する放射ビームに提供するために使用可能な一般的なパターニングデバイスを意味するものとして広義に解釈され得る。これに関連して「ライトバルブ」という用語も使用される場合がある。古典的なマスク（透過型又は反射型のマスク、バイナリマスク、位相シフトマスク、ハイブリッドマスク等）に加えて、他のそのようなパターニングデバイスの例として、プログラマブルミラーアレイ及びプログラマブルＬＣＤアレイがある。
[00022] 図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。リソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射、ＤＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された（イルミネータとも呼ばれる）照明システム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て、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスＭＡ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に接続された支持部（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て、特定のパラメータに従って基板支持部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に接続された基板支持部（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（例えば、１つ以上のダイを含む）ターゲット部分Ｃ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）ＰＳと、を含む。
[00023] 稼働中、照明システムＩＬは、放射源ＳＯから（例えば、ビーム送達システムＢＤを介して）放射ビームを受ける。照明システムＩＬは、放射の誘導、整形及び／又は制御のために様々なタイプの光学コンポーネントを含み得、例えば屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型及び／又は他のタイプの光学コンポーネント又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。イルミネータＩＬは、放射ビームＢがパターニングデバイスＭＡの面において所望の空間強度分布及び角度強度分布をその断面に有するように、放射ビームＢを調節するために使用され得る。
[00024] 本明細書で使用される「投影システム」ＰＳという用語は、様々なタイプの投影システムを包含するものとして広義に解釈されたい。そのようなシステムには、使用されている露光放射の必要に応じて及び／又は他の要因（例えば、液浸液の使用又は真空の使用）の必要に応じて、屈折型、反射型、反射屈折型、アナモルフィック型、磁気型、電磁型及び／又は静電光学型のシステム又はこれらの任意の組み合わせが含まれ得る。本明細書で「投影レンズ」という用語が使用されている場合、それらは、全てより一般的な用語である「投影システム」ＰＳと同義であると見なされ得る。
[00025] リソグラフィ装置ＬＡ（又はスキャナー）は、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を埋めるように、基板の少なくとも一部分が、屈折率が比較的高い液体（例えば、水）で覆われ得るタイプであり得、これは、液浸リソグラフィとも呼ばれる。液浸技術の詳細については、参照によって全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，９５２，２５３号に示されている。
[00026] リソグラフィ装置ＬＡは、基板支持物ＷＴが２つ以上あるタイプ（「デュアルステージ」とも呼ばれる）であってもよい。そのような「複数ステージ」マシンでは、それらの基板支持物ＷＴは並行して使用されてよく、及び／又は、それらの基板支持物ＷＴの一方に載っている基板Ｗが、その基板Ｗにパターンを露光することに使用されている間に、他方の基板支持物ＷＴに載っている別の基板Ｗに対して、その別の基板Ｗのその後の露光の準備の手順が実施されてよい。
[00027] 基板支持物ＷＴに加えて、リソグラフィ装置ＬＡは測定ステージを含んでよい。測定ステージは、センサ及び／又はクリーニング装置を保持するように構成されている。センサは、投影システムＰＳの特性、又は放射ビームＢの特性を測定するように構成されてよい。測定ステージは複数のセンサを保持してよい。クリーニング装置は、リソグラフィ装置の一部、例えば、投影システムＰＳの一部、又は液浸液を供給するシステムの一部をクリーニングするように構成されてよい。測定ステージは、基板支持物ＷＴが投影システムＰＳから離れているときに、投影システムＰＳの下を動いてよい。
[00028] 稼働中は、放射ビームＢが、パターニングデバイス（例えば、支持物ＭＴ上に保持されたマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスＭＡ上にあるパターン（設計レイアウト）によってパターニングされる。放射ビームＢは、パターニングデバイスＭＡを横断した後、投影システムＰＳを通り抜け、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にフォーカスさせる。第２のポジショナＰＷ及び位置測定システムＩＦ（例えばＬＡアライメントセンサ）の支援により、基板支持物ＷＴは正確に動くことが可能であり、例えば、様々なターゲット部分Ｃが、放射ビームＢの経路中のフォーカス及びアライメントされる位置に位置決めされるように正確に動くことが可能である。同様に、パターニングデバイスＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めする為に、第１のポジショナＰＭと、場合によっては別の位置センサ（これは図１に明示されていない）と、が使用されてよい。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を使用してアライメントされてよい。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、図示されたように専用ターゲット部分を占有するが、ターゲット部分間の空間に配置されてよい。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、ターゲット部分Ｃ間に配置される場合には、スクライブラインアライメントマークと呼ばれる。
[00029] 図２に示されるように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソグラフィセルＬＣ（リソセル又は（リソ）クラスタと呼ばれることもある）の一部をなし得、リソグラフィセルＬＣは、基板Ｗに対して露光前プロセス及び露光後プロセスを実施するための装置も含むことが多い。従来、そのような装置として、レジスト層を堆積させる１つ又は複数のスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像する１つ又は複数のデベロッパＤＥ、１つ又は複数の冷却プレートＣＨ及び／又は１つ又は複数のベークプレートＢＫ（これらは、例えば、基板Ｗの温度を調節するものであり、それは、例えば、レジスト層中の溶剤を調節するために行われる）がある。基板ハンドラ（即ちロボット）ＲＯが基板Ｗを入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２からピックアップし、それらの基板Ｗを様々なプロセス装置間で動かし、それらの基板Ｗをリソグラフィ装置ＬＡのローディングベイＬＢまで送達する。リソセル内のデバイスは、まとめてトラックと呼ばれることも多く、典型的にはトラック制御ユニットＴＣＵの管理下にあり、トラック制御ユニットＴＣＵ自体は、監視制御システムＳＣＳによって制御され得、監視制御システムＳＣＳは、リソグラフィ装置ＬＡも（例えば、リソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介して）制御し得る。
[00030] リソグラフィ装置ＬＡによって露光される基板Ｗが、正確且つ確実に露光されるために、基板を検査して、パターン形成された構造の１つ又は複数の特性の値、例えば連続する層間のオーバーレイエラー値、線の太さ、クリティカルディメンジョン値（ＣＤ）等を測定することが望ましい。そのために、１つ又は複数の検査ツール（図示せず）が、リソセルＬＣに含まれ得る。エラーが検出された場合、特に同じバッチ又はロットの他の基板Ｗが露光又はプロセスされる前に検査が行われる場合に、例えば、連続する基板の露光又は基板Ｗに対して実施されるべき他の処理ステップに対する調節が行われ得る。
[00031] メトロロジ装置とも呼ばれ得る検査装置は、基板Ｗの１つ又は複数の特性を測定するために使用され、特に異なる基板Ｗの１つ又は複数の特性の値がどのようにばらつくか、又は同じ基板Ｗの異なる層に関連する１つ又は複数の特性の値が、層ごとにどのようにばらつくかを決定するために使用される。検査装置は、代わりに、基板Ｗ上の欠陥を識別するように構築され得、且つ例えばリソセルＬＣの一部分であり得るか、又はリソグラフィ装置ＬＡに組み込まれ得るか、又はスタンドアロン装置でさえあり得る。検査装置は、潜像（露光後のレジスト層内の像）に関する１つ又は複数の特性か、半潜像（露光後ベーク工程ＰＥＢ後のレジスト層内の像）に関する１つ又は複数の特性か、現像されたレジスト像（レジストの露光部分又は非露光部分が除去されている）に関する１つ又は複数の特性か、又は更に（エッチング等のパターン転写工程後の）エッチングされた像に関する１つ又は複数の特性を測定し得る。
[00032] 典型的には、リソグラフィ装置ＬＡにおけるパターニングプロセスは、処理における重要なステップであり、且つ基板Ｗ上の構造の寸法測定及び配置に高い精度を必要とする。この高い精度の保証を支援するために、図３に概略的に示されたように、３つのシステムが、制御環境において組み合わされてもよい。これらのシステムの１つは、リソグラフィ装置ＬＡであり、リソグラフィ装置ＬＡは、メトロロジツールＭＥＴ（第２のシステム）及びコンピュータシステムＣＬ（第３のシステム）に（仮想的に）接続される。そのような制御環境の目標は、全体的なプロセスウィンドウを強化するために、これらの３つのシステム間の協調を最適化すること、及びリソグラフィ装置ＬＡによって実施されるパターニングがプロセスウィンドウ内にとどまることの保証を支援するために、厳格管理ループを提供することである。プロセスウィンドウは、プロセスパラメータ（例えば、ドーズ、フォーカス、オーバーレイ）の範囲を規定し、この範囲内で特定の製造プロセスが、規定の結果（例えば、機能する半導体デバイス）を産出し、典型的には、この範囲内でリソグラフィプロセス又はパターニングプロセスのプロセスパラメータが変動し得る。
[00033] コンピュータシステムＣＬは、パターニングされるデザインレイアウト（の一部）を使用することにより、何れの解像度向上技術を使用すべきかを予測することが可能であり、且つ計算機リソグラフィのシミュレーション及び計算を実施して、パターニングプロセスのプロセスウィンドウ全体の最大化を達成するパターニングデバイス（例えばマスク）レイアウト及びリソグラフィ装置設定を決定することが可能である（図３において第１のスケールＳＣ１の両方向矢印で示されている）。典型的には、解像度向上技術は、リソグラフィ装置ＬＡのパターニング可能性に適合するように用意される。コンピュータシステムＣＬは、プロセスウィンドウ内の何れの箇所でリソグラフィ装置ＬＡが現在動作しているかを（例えば、メトロロジツールＭＥＴからの入力を使用して）検出することにより、（例えば、準最適な処理のために）欠陥が存在する可能性があるかどうかを予測することが更に可能である（図３において第２のスケールＳＣ２の「０」を指す矢印で示されている）。
[00034] メトロロジツールＭＥＴは、正確なシミュレーション及び予測を可能にする入力をコンピュータシステムＣＬに与えることが可能であり、（例えば、リソグラフィ装置ＬＡの較正ステータスにおいて）起こり得るドリフトを識別するフィードバックをリソグラフィ装置ＬＡに与えることが可能である（図３において第３のスケールＳＣ３の複数の矢印で示されている）。
[00035] リソグラフィ装置ＬＡは、基板上にパターンを正確に再現するように構成される。施されるフィーチャの位置及び寸法は、ある許容範囲内にあるべきである。位置エラーは、オーバーレイエラー（しばしば「オーバーレイ」と呼ばれることが多い）ゆえに発生し得る。オーバーレイは、第２の露光中の第２のフィーチャに対して、第１の露光中の第１のフィーチャを配置する際のエラーである。リソグラフィ装置は、パターニングに先立って、各基板を基準に正確にアライメントすることによって、オーバーレイエラーを低減又は最小化することを目指す。これは、アライメントセンサを用いて、基板上のアライメントマークの位置を測定することによって行われる。アライメント手順に関するより多くの情報は、米国特許出願公開第２０１０－０２１４５５０号で見つけることができ、その米国特許出願公開は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。パターン寸法測定（ＣＤ）エラーは、例えば、基板が、リソグラフィ装置の焦点面に対して正確に位置決めされない場合に発生し得る。焦点位置エラーは、基板表面の非平坦性に関連付けられてもよい。リソグラフィ装置は、レベルセンサを用い、パターニングに先立って基板表面トポグラフィを測定することによって、焦点位置エラーを低減又は最小化する。基板高さ補正は、基板上へのパターニングデバイスパターンの正確な撮像（フォーカシング）の保証を支援するために、後続のパターニング中に適用される。レベルセンサシステムに関するより多くの情報は、米国特許出願公開第２００７－００８５９９１号で見つけることができ、その米国特許出願公開は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00036] リソグラフィ装置ＬＡ及びメトロロジ装置ＭＥＴに加えて、１つ又は複数の他の処理装置が、デバイス製造中に同様に用いられてもよい。エッチングステーション（図示せず）は、レジストへのパターンの露光後に基板を処理する。エッチステーションは、レジスト層の下にある１つ又は複数の層へとレジストからパターンを転写する。典型的には、エッチングは、プラズマ媒質の適用に基づく。１つ又は複数のローカルエッチング特性が、例えば、基板の温度制御を用いて、又は電圧制御リングを用いてプラズマ媒質を管理して、制御されてもよい。エッチング制御に関するより多くの情報は、国際公開第２０１１／０８１６４５号及び米国特許出願第２００６－００１６５６１号で見つけることができ、それらの出願のそれぞれは、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00037] デバイス（ＩＣなど）の製造中に、フィーチャの１つ又は複数の特性の値が、ある制御限界内にとどまるように、リソグラフィ装置又はエッチングステーションなどの１つ又は複数の処理装置を用いて基板を処理するためのプロセス条件は、安定したままであることが望ましい。プロセスの安定性は、製品フィーチャであるデバイス機能部分のフィーチャに特に重要である。安定した処理の保証を支援するために、プロセス制御能力が、適所にあるべきである。プロセス制御は、プロセス補正用の手段の処理データ及び実装形態の監視を伴い、例えば、処理データの特性に基づいて処理装置を制御する。プロセス制御は、しばしば「高度プロセス制御（ＡＰＣとも呼ばれる）」と呼ばれるメトロロジ装置ＭＥＴによる周期的な測定に基づいてもよい。ＡＰＣに関するより多くの情報は、米国特許出願公開第２０１２－０００８１２７号で見つけることができ、その米国特許出願公開は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。典型的なＡＰＣ実装形態は、１つ又は複数の処理装置に関連するドリフトを監視し補正するために、基板上のメトロロジフィーチャに関する周期的な測定を伴う。メトロロジフィーチャは、製品フィーチャのプロセス変動に対する応答を反映する。プロセス変動に対するメトロロジフィーチャの感度は、製品フィーチャと比較して異なってもよい。その場合に、いわゆる「メトロロジ対デバイス」オフセット（ＭＴＤとも呼ばれる）が算定されてもよい。製品フィーチャの挙動を模倣するために、メトロロジターゲットは、セグメント化されたフィーチャを組み込み、特定のジオメトリ及び／又は寸法を備えたフィーチャ（単数又は複数）を支援してもよい。注意深く設計されたメトロロジターゲットは、製品フィーチャと同様の方式でプロセス変動に応答するべきである。メトロロジターゲット設計に関するより多くの情報は、国際公開第２０１５／１０１４５８号で見つけることができ、その出願は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00038] メトロロジターゲットが存在し及び／又は測定される基板及び／又はパターニングデバイスにわたる位置の分散は、「サンプリングスキーム」と呼ばれることが多い。典型的には、サンプリングスキームは、関係するプロセスパラメータの予想される指紋に基づいて選択される。プロセスパラメータが変動すると予想される基板上のエリアは、典型的には、プロセスパラメータが一定であると予想されるエリアよりも密にサンプリングされる。更に、リソグラフィプロセスのスループット（例えば、単位時間当たりに処理される基板数）に対するメトロロジ測定の許容可能な影響に基づいて実行され得るメトロロジ測定の数には制限がある。注意深く選択されたサンプリングスキームは、スループットに影響すること及び／又はレチクル若しくは基板上の大きすぎるエリアをメトロロジフィーチャに割り当てることなしに、リソグラフィプロセスを正確に制御することにとって重要である。メトロロジターゲットの最適な位置決め及び／又は測定と関係する技術は、「スキーム最適化」と呼ばれることが多い。スキーム最適化に関するより多くの情報は、国際公開第２０１５／１１０１９１号及び同第２０１８／０６９０１５号で見つけることができ、それらの出願のそれぞれは、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00039] メトロロジ測定データに加えて、同様に文脈データが、プロセス制御用に使用されてもよい。文脈データは、選択された処理ツール（処理装置のプールからの）、処理装置の特定の特性、処理装置の設定、パターニングデバイスパターンの設計、及び／又は処理条件に関係する測定データ（例えば基板ジオメトリ）における１つ又は複数に関係するデータを含んでもよい。プロセス制御目的に文脈データを使用する例は、国際公開第２０１７／１４０５３２号及び同第２０１７／０６００８０号で見つけることができ、それらの出願のそれぞれは、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。文脈データは、文脈データが、現在制御されるプロセスステップの前に実行されたプロセスステップに関係する場合に、フィードフォワード方式で処理を制御又は予測するために使用されてもよい。しばしば文脈データは、１つ又は複数の製品フィーチャ特性に統計的に相関される。これは、１つ又は複数の製品フィーチャ特性の改善された又は最適な値を達成することを考慮して、１つ又は複数の処理装置の文脈駆動制御を可能にする。文脈データ及びメトロロジデータはまた、例えば、制御及び／又は診断目的に一層有用なより多くの詳細な（緻密な）データが利用可能になる程度まで、乏しいメトロロジデータを豊かにするために組み合わされてもよい。文脈データ及びメトロロジデータを組み合わせることに関するより多くの情報は、国際公開第２０１７／１４４３７９号で見つけることができ、その出願は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00040] プロセスの監視が、プロセスと関係するデータの取得に基づくので、（ロット当たり又は基板当たりの）データサンプリング速度及びサンプリング密度は、パターン再現の所望の精度レベルに依存する。低ｋ１のリソグラフィプロセス用に、小さい基板対基板プロセス変動さえ、重要になり得る。次に、文脈データ及び／又はメトロロジデータは、基板ごとにプロセス制御を可能にするのに十分であるべきである。追加として、プロセス変動が、基板にわたって特性の変動を生じさせる場合に、文脈及び／又はメトロロジデータの密度は、基板にわたって十分に分散されるべきである。しかしながら、メトロロジ（測定）用に利用可能な時間は、プロセスの所望のスループットを考慮して制限される。この制限の結果として、メトロロジツールは、選択された基板及び／又は基板にわたる選択された位置においてのみ測定してもよい。どの基板が測定されるべきかを決定する戦略は、国際公開第２０１８／０７２９８０号及び同第２０１８／０７２９６２号に更に記載され、それらの出願のそれぞれは、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00041] 実際には、（基板又は複数の基板にわたる）プロセスパラメータに関係する測定値の乏しいセットから、より密な値のマップを導き出すことが必要になり得る。典型的には、測定値のそのような密なマップは、プロセスパラメータの予想された指紋に関連するモデルと協力して、乏しい測定データから導き出されてもよい。測定データのモデル化に関するより多くの情報は、国際公開第２０１３／０９２１０６号で見つけることができ、その出願は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00042] リソグラフィプロセスでは、例えばプロセス制御及び検証のために作成された構造の頻繁な測定を行うことが望ましい。そのような測定を行うためのツールは、典型的にはメトロロジツールと呼ばれる。走査電子顕微鏡又は様々な形式のスキャトロメータメトロロジツールを含む、そのような測定を行うための異なるタイプのメトロロジツールが知られている。スキャトロメータは、万能道具であり、それらは、スキャトロメータの対物レンズの瞳に、若しくはその瞳との共役面にセンサを有することによって（測定は、通常、瞳ベースの測定と呼ばれる）、又は像面に若しくは像面との共役面にセンサを有することによって（この場合に、測定は、通常、像若しくはフィールドベースの測定と呼ばれる）、リソグラフィプロセスのパラメータの測定を可能にする。そのようなスキャトロメータ及び関連する測定技術は、米国特許出願公開第２０１０－０３２８６５５号、同第２０１１－１０２７５３号、同第２０１２－００４４４７０号、同第２０１１－０２４９２４４号、及び同第２０１１－００２６０３２号、並びに欧州特許出願公開第１６２８１６４号に更に記載されている。前述の特許出願公開のそれぞれは、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。前述のスキャトロメータは、軟Ｘ線放射、極端紫外線放射、可視光～近赤外線波長範囲からの放射を使用して格子を測定してもよい。
[00043] １つの配置では、スキャトロメータは、角度分解スキャトロメータである。そのようなスキャトロメータでは、再構築方法は、格子の１つ又は複数の特性の値を再構築又は計算するために、測定信号に適用されてもよい。そのような再構築は、例えば、散乱された放射線とターゲット構造の数学モデルとの相互作用をシミュレーションすること、及びシミュレーション結果を測定結果と比較することから結果として生じ得る。数学モデルのパラメータは、シミュレーションされた相互作用が、実際のターゲットから観察された回折パターンと同様の回折パターンを生成するまで調節される。
[00044] さらなる実施形態では、スキャトロメータは、分光スキャトロメータである。そのような分光スキャトロメータでは、放射線源から放射された放射線がターゲットに向かい、ターゲットから反射又は散乱した放射線がスペクトロメータ検出器に向かい、スペクトロメータ検出器が、鏡面反射した放射線のスペクトルを測定する（即ち強度を波長の関数として測定する）。このデータから、検出されたスペクトルを引き起こしているターゲットの構造又はプロファイルを再構築することが可能であり、この再構築は、例えば、厳密結合波理論及び非線形回帰により、又はシミュレーションされたスペクトルのライブラリとの比較により可能である。
[00045] スキャトロメータは、反射スペクトル及び／又は検出構成における非対称性を測定することによって、２つのアライメントがずれた格子又は周期構造のオーバーレイを測定するように適合され、非対称性は、オーバーレイの程度に関係付けられる。この２つの（典型的には一部が重なり合っている）格子構造は、例えば、異なる２つの層（必ずしも連続する層ではない）において施され得、且つ基板上のほぼ同じ位置に形成され得る。スキャトロメータは、何れの非対称性も明確に識別可能であるように、例えば欧州特許出願公開第１６２８１６４号（参照により、その全体において本明細書に組み込まれる）に記載されているような対称検出構成を有し得る。これは、格子のアライメントのずれを測定する直接的な方法を提供する。周期構造の非対称性を通して測定することによって、ターゲットとしての周期構造を含む２つの層間のオーバーレイエラーを測定するための更なる例は、国際公開第２０１１／０１２６２４号及び米国特許出願公開第２０１６－０１６１８６３号で見つけることができ、それらの出願のそれぞれは、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00046] 図４は、測定装置（以下では、フィードフォワードメトロロジクラスタ（ＦＦＭＣ）１０と呼ばれる）を示し、それは、基板１２が露光用にリソグラフィ装置ＬＡに送られる前に、基板１２の測定を行うように配置される。ＦＦＭＣ１０は、フォトレジスト堆積ツールの後に且つリソグラフィ装置ＬＡの前に配置されてもよい。ＦＦＭＣ１０は、第１のステージ１４及び第２のステージ１６を有する２重ステージシステムであってもよい。
[00047] ＦＦＭＣ１０の第１のステージ１４は、アライメントセンサ１８を含む。典型的には、第１のステージ１４はまた、レベルセンサと典型的には呼ばれる他のセンサシステム（例えばアライメントセンサ１８）に対する基板のレベリングを提供するセンサシステムを含んでもよい。何れかのクラスのレベルセンサ、例えばガス（例えば空気）ゲージ、光学レベルセンサ、スタンプベースのセンサ（基板との機械的相互作用に基づいた）等が利用されてもよい。典型的には、レベルセンサは、基板と他のセンサとの間の単一の距離数は提供しないが、しかしそれは、基板の高さプロファイルを決定するために、複数の位置で基板の高さをサンプリングする。アライメントセンサ１８は、複数の第１のフィーチャの位置データを測定するように構成され、複数の第１のフィーチャは、この例示的な場合に、アライメントマークである。アライメントマークは、特定のピッチを有する回折格子を含んでもよい。典型的には、アライメントマークのピッチは、アライメントマークの位置を測定するために使用される放射の波長より実質的に大きく、従って、アライメントセンサ１８は、望ましくは０．９以下の低開口数（ＮＡ）を有してもよい。第１のフィーチャの位置を測定するためのアライメントセンサの要求されるＮＡを考慮して、これらの第１のフィーチャは、本明細書では「低ＮＡアライメントマーク」と呼ばれる。
[00048] アライメントセンサ１８が、低ＮＡセンサであることは有利になり得る。何故なら、アライメント及びレベリングが、同じ基板上で行われ、且つスペースが、レベリングを実行するために、レベルセンサと基板１２との間に必要とされるからである。
[00049] 複数の低ＮＡアライメントマークの位置データを取得するために、アライメントセンサ１８は、（例えばアライメントセンサ１８に対して基板１２を移動させることによって）基板１２にわたって走査される。
[00050] ＦＦＭＣ１０の第２のステージ１６は、複数の低ＮＡアライメントマークの位置を測定するように構成された１つ又は複数の、この例示的な場合には３つのメトロロジセンサ２０（即ち光学系）を含む。メトロロジセンサ２０はまた、複数の低ＮＡアライメントマークのフィーチャの非対称性を測定してもよい。他の例において、第２のステージ１６は、３つより多いか又は少ないメトロロジセンサ２０を含んでもよい。
[00051] メトロロジセンサ２０は、例えば０．９より大きいＮＡを有する高開口数（ＮＡ）光学系を含んでもよい。即ち、メトロロジセンサ２０の１つ又は複数は、高ＮＡセンサである。従って、図７のステップ１０２に示されたように、低ＮＡアライメントマーク用の位置及び非対称データは、例えば０．９より大きいＮＡを有するセンサを含む高ＮＡ光学系を使用して取得されてもよい。
[00052] メトロロジセンサ２０は、アライメントセンサ１８と比較された場合に、基板１２に比較的接近して位置してもよく、従って、比較的大きいＮＡを有することができる。
[00053] メトロロジセンサ２０は、例えば、メトロロジセンサ２０の像面において低ＮＡアライメントマークを検出することによって低ＮＡアライメントマークの位置データを測定し、且つメトロロジセンサ２０の瞳面において低ＮＡアライメントマークを観察することによって非対称データを測定してもよい。
[00054] 特に、解析は、低ＮＡアライメントマークから散乱された放射に対して実行される。低ＮＡアライメントマークからの散乱放射の回折（角度）スペクトルに関連する強度における非対称性は、低ＮＡアライメントマークの非対称性を決定できるようにする。メトロロジセンサ２０は、散乱放射の回折スペクトルを検出することができるために、高ＮＡセンサであってもよい。
[00055] 多数の（例えば３つの）メトロロジセンサ２０の使用によって、低ＮＡアライメントマークの増加した数を制限のある時間枠内で測定できるようになる。メトロロジセンサ２０は、基板１２がそれらの真下に位置するように、互いに対して離間されてもよい。３つのセンサ２０を有することによって、３つの別個の低ＮＡアライメントマークからの３つの測定を同時に行うことができるようになる。これは、（例えばメトロロジセンサ２０に対して基板１２を移動することにより）、例えば、メトロロジセンサ２０によって、基板１２の走査中に２００の低ＮＡアライメントマークを測定できるようにし得る。
[00056] 他の例において、メトロロジセンサ２０の１つは、ＩＲ（赤外線）センサであってもよい。そのようなＩＲセンサの例は、欧州特許出願第１７１８１３７５．１号で与えられ、その欧州特許出願は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。ＩＲセンサは、基板１２の不透明な層を通過する波長を有する放射を検出するように構成されてもよい。これは、他のメトロロジセンサ２０を用いては不可能なフィーチャ（例えばアライメントマーク）の測定を行えるようにする。他の例において、メトロロジセンサの１つは、基板１２の上部（例えば不透明）層の下から測定を行えるようにする何れかの適切なセンサであってもよい。
[00057] 図７は、実施形態に従って方法のフローを表す。複数の（例えば低ＮＡ）アライメントマーク用の第１の位置データが、（例えば、低及び／又は高ＮＡセンサを用いて）取得される（ステップ１００）。次に、（例えば低ＮＡ）アライメントマークの非対称データが、例えば高ＮＡセンサを用いて取得される（ステップ１０２）。
[00058] ステップ１０４は、位置データ及び任意選択的に非対称データに基づいて基板グリッドを決定することを含む。基板１２は、それがさらされたプロセスから変形された可能性があり、基板グリッドは、これらの変形が位置する場所を示す。しかしながら、低ＮＡアライメントマークもまた、基板１２がさらされたプロセスから変形された可能性がある。即ち、低ＮＡアライメントマークは、非対称性を有し得る。これは、低ＮＡアライメントマークからの位置データが正確ではない可能性があり、従って、変形を表す基板グリッドが、正確ではない可能性があることを意味する。低ＮＡアライメントマークからの非対称データは、低ＮＡアライメントマークの非対称性を補正するために、且つ従って改善された基板グリッド（非対称性を補正された基板グリッド）を提供するために用いられてもよい。換言すれば、非対称データは、基板グリッドに対する低ＮＡアライメントマークの非対称性の影響を低減又は最小化するために用いられてもよい。そのようなものとして、非対称性を補正された基板グリッドは、位置及び非対称性のデータから決定されたものとして、基板１２の変形を表す一層正確な基板グリッドを含み得る。
[00059] ステップ１０６では、この非対称性を補正された基板グリッドは、リソグラフィ装置に送られる。代替としてステップ１０６では（又は追加として）、未補正の基板グリッド（位置測定だけに基づいた基板グリッド）が決定され、非対称データと一緒にリソグラフィ装置に送られてもよい。
[00060] そのようなものとして、ひとたび基板グリッドが決定され、非対称データが測定されると、基板１２は、非対称性を補正された基板グリッド及び／又は未補正の基板グリッド並びに非対称データと一緒に、図４で矢印２２によって示されたようにリソグラフィ装置ＬＡに送られる。
[00061] ステップ１０６で送付された基板グリッドが、非対称性を補正されていない場合に、非対称性を補正された基板グリッドは、リソグラフィ装置によって／その内部で決定されてもよい。これは、１つ又は複数のフィーチャを基板上に作製ために基板を露光する後続のステップ１０８を制御するために基板グリッドが用いられる前に、行われるべきである。
[00062] 図５は、ＬＡの第１のステージ２４及びＬＡの第２のステージ２６を有するリソグラフィ装置を示す。ＬＡの第１のステージ２４では、ＬＡアライメントセンサ２８（以下ではＬＡアライメントセンサ２８と呼ばれる）が提供される。ＬＡアライメントセンサ２８は、低ＮＡセンサであってもよい。ＬＡの第２のステージ２６では、露光装置３０が提供される。基板の露光後に、基板は、矢印３２によって示されたように、メトロロジ装置（例えばオーバーレイ測定装置）に移送されてもよい。
[00063] 例えば図１に示された位置測定システムＩＦと共に、ＬＡアライメントセンサ２８は、リソグラフィ装置ＬＡにおいて基板１２をアライメントし、且つリソグラフィ装置（「リソグラフィ装置基板グリッド」）内で測定されるような基板グリッドを更に決定するために用いられる。
[00064] 説明されたように、ＦＦＭＣ１０によって決定されたような基板グリッドが、非対称性を補正された基板グリッドである場合に、この既に正確な基板グリッドは、（例えばリソグラフィ装置基板グリッドを備えた）リソグラフィ装置におけるアライメントプロセスによって決定されるような基板グリッドにマップされてもよい。非対称性を補正された基板グリッドをリソグラフィ装置基板グリッドにマップすることによって取得された基板グリッドは、基板１２上に１つ又は複数のフィーチャを作製するために、露光プロセスの少なくとも一部を制御するために使用されてもよい（図７のステップ１０８）。これは、基板グリッド及び非対称データ（図７のステップ１１０）に基づいて、例えば非対称性を補正された基板グリッドに基づいて、リソグラフィ装置ＬＡにおいて基板１２をアライメントすることを含んでもよい。
[00065] ＦＦＭＣ１０によって決定されるような基板グリッドが、非対称性をまだ補正されていなかった場合に、リソグラフィ装置ＬＡは、リソグラフィ装置基板グリッド及びＦＦＭＣ１０によって測定されるような基板グリッドに対するアライメントマークの非対称性の影響を低減又は最小化するために、基板グリッド及び非対称データを用いてもよい。マークの測定に基づいて基板グリッドの精度を改善するために非対称データを用いる一般的な方法が、米国特許第９７７８０２５号に開示され、その米国特許は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00066] 基板１２がリソグラフィ装置ＬＡに送られる前に、低ＮＡアライメントマークの位置データ及び非対称データを測定することによって、リソグラフィ装置ＬＡにおいて実行できるよりも多くのアライメントマークを測定できるようになる。その理由は、例えばリソグラフィ装置ＬＡにおいて基板１２の最大のスループットを可能にするために、（露光中には）製作途中の測定用に設定される時間制限が存在するからである。例えば、ＦＦＭＣ１０を用いることによって、リソグラフィ装置ＬＡにおいて行うことができる約４０だけの異なるアライメントマーク測定と比べて、例えば、アライメントマークのｘ－ｙ位置の２００～６００の測定を行うことができるようになる。測定されるマークが多ければ、（ある基板変形を表す）決定された基板グリッドの精度は、それだけよくなる。
[00067] 他の例において、メトロロジセンサ２０は、第２のフィーチャの位置データを測定してもよく、第２のフィーチャは、例示的な場合にメトロロジターゲットを含んでもよい。メトロロジターゲットは、（例えばレジスト（より一般的）に、又はエッチングプロセスの後で）リソグラフィプロセスによって形成された複合格子の集合であってもよい。典型的には、格子における構造のピッチ及び線幅は、メトロロジターゲットから来る回折次数を捕捉することができるように、測定光学部品（特に光学部品のＮＡ）に基づいて選択される。
[00068] 回折された放射は、２つの層（「オーバーレイ」とも呼ばれる）間の位置シフトを決定するために用いられてもよく、又はリソグラフィプロセスによって生成されるような格子のジオメトリの少なくとも一部を再構築するために用いられてもよい。この再構築は、リソグラフィプロセスの品質のガイダンスを提供するために用いられてもよく、且つリソグラフィプロセスの少なくとも一部を制御するために用いられてもよい。メトロロジターゲットは、オーバーレイターゲットであってもよい。オーバーレイターゲットは、特定のピッチを備えた回折格子であってもよく、オーバーレイターゲットは、通常、アライメントマークより小さい。他の例において、メトロロジセンサ２０は、第２のフィーチャの非対称データを測定してもよい。第２のフィーチャ（例えばメトロロジターゲット）の機能は、この文献では、アライメント目的と最も関連付けられ、且つ第２のフィーチャが、高ＮＡセンサ（メトロロジセンサ）を用いて測定される必要があるので、それらは、この文献では高ＮＡアライメントマークと呼ばれる。高ＮＡアライメントマークは、典型的には、基板にわたって密に分散され、且つ個別の露光フィールドに匹敵する空間規模で、基板変形の特徴付けを可能にするほどに密に分散される。高ＮＡアライメントマークは、例えば、露光フィールド内のダイ間のスクライブレーンに、及び／又は露光フィールド間のスクライブレーンに配置される。換言すれば、高ＮＡアライメントマークに関連する位置の測定は、基板グリッドのより高い解像度の（典型的にはフィールド内の）特徴付けを可能にし得る。
[00069] フィールド内の高ＮＡアライメントマーク位置は、基板にわたる個別フィールドの露光を最適化又は改善するためにターゲットとされる制御を決定するために用いられてもよい。フィールド内のメトロロジデータは、どのオーバーレイが測定されるか（オーバーレイマークの下部格子は、２層にわたって分散される）に関して、基板１２の同じ層に関連付けられてもよい。フィールド内のデータは、基板１２にわたって高空間周波数でサンプリングされてもよい。（全てのフィールドの）アライメントデータは、基板１２及びアライメントマーク（低ＮＡ又は高ＮＡアライメントマークの何れか）の変形用に解析されてもよい。フィールド内の高ＮＡアライメントマークの位置は、（最初に低ＮＡアライメントマーク位置測定に基づいて）基板グリッドに更に追加されてもよい。
[00070] 実際上、ＦＦＭＣ１０において測定されるようなフィールド内の高ＮＡアライメントマークの位置は、露光装置３０に送られる。追加のデータは、基板グリッドの基板対基板変動の特徴付け、及びリソグラフィ装置を用いる露光中に実行される空間的な補正の精度を改善する。これは、例えば、露光後に測定されるようなオーバーレイ品質の基板対基板変動を減少させる。全ての既存のフィードバック、フィードフォワード、及び高度プロセス制御ループは、その場にとどまり得る。
[00071] 非対称性測定は、低ＮＡアライメントマーク及び高ＮＡアライメントマークの両方から行うことができる。高ＮＡアライメントマークは、一般的に、低ＮＡアライメントマークより小さいピッチを有する。両方のマークタイプの非対称性に対する処理（例えば化学機械平坦化（ＣＭＰ））の影響は、通常、同一ではない。典型的には、より小さいピッチマークの非対称性は、より大きいピッチマークに関連する非対称性ほど処理に対して敏感ではない。従って、低ＮＡ及び高ＮＡアライメントマークの両方用の専用非対称性測定が、典型的には用いられる。しかしながら、以下で説明される実施形態では、この要件は、緩和されるか又は除去されてもよい。
[00072] 低ＮＡアライメントマーク位置データ及び高ＮＡアライメントマーク位置の両方が利用可能な場合に、それらは、利用可能な非対称データを用いて個別に補正され、且つ補正後に、高解像度基板グリッドを画定するためにマージされてもよい。前に説明されたように、この高解像度基板グリッドは、リソグラフィ装置基板グリッドにマップされ、且つ続いて基板の露光中にリソグラフィ装置ＬＡを制御するために用いられてもよい。
[00073] 前に、基板グリッドには基板対基板変動が存在した。何故なら、不十分な高周波空間情報（例えば１～１０ｍｍの空間解像度を有する情報）しかなかったからである。本明細書で説明される概念は、高解像度基板グリッドを提供し、従って問題をかなり緩和する。更に、フィールド内の基板対基板補正能力が存在しなかった。高解像度基板グリッドは、フィールド内の情報を含み、従ってまたこの問題は、かなり低減される。リソグラフィ装置内で行われるアライメント測定は、低ＮＡアライメントマークの位置測定に制限され、従ってリソグラフィ装置のオーバーレイ制御用に使用されるメトロロジターゲットの位置に直接は対応しなかった。オーバーレイ測定用に使用されるターゲットと典型的には同一である高ＮＡアライメントターゲットの位置測定を含むことが提案される。従って、本発明の実施形態は、測定されるオーバーレイの基板対基板変動を低減する際に、より高い有効性を示すと期待されるアライメント測定に基づいて、リソグラフィ装置を制御する効率的な方法を提供する。
[00074] 典型的には、ＦＦＭＣ１０アライメント結果とリソグラフィ装置ＬＡのアライメント結果のそれらとを一致させるために、較正が実行される。この較正は、主として、ＦＦＭＣ１０とリソグラフィ装置ＬＡとの間のセンサ対センサの差及び基板テーブルＷＴ対基板テーブルＷＴの差をカバーする。ＦＦＭＣ１０アライメントデータは、リソグラフィ装置ＬＡのアライメントデータにマップされる。アライメントデータは、基準基板上のアライメントマーカから取られ、その後、較正パラメータの記憶が続いてもよく、又は代替としてアライメントデータは、ＦＦＭＣ及びリソグラフィ装置を通過する各基板用のアライメントマーカから取られてもよい。
[00075] メトロロジセンサ２０の１つは、メトロロジセンサ２０によって行われた位置測定をＬＡアライメントセンサ２８によって行われた位置測定と相関させるために、ＬＡアライメントセンサ２８に対して較正されてもよい。次に、低ＮＡアライメントマーク位置は、ＦＦＭＣ１０及びリソグラフィ装置ＬＡの両方によって測定される必要があろう。代替として、メトロロジセンサ２０は、ＦＦＭＣ１０の第１のステージ上のアライメントセンサ１８に対して較正されてもよい。アライメントセンサ１８が、リソグラフィ装置内のＬＡアライメントセンサ２８に対して較正される場合に、メトロロジセンサ２０も、アライメントセンサ２８に対して較正される。
[00076] 複数の高ＮＡアライメントマークに関連する位置データの少なくとも１つの選択されたものが、複数の低ＮＡアライメントマークに関連する位置データに対して較正されてもよい。位置データの少なくとも１つの選択されたものは、リソグラフィ装置ＬＡにおける基板１２のアライニング中に取得された更なる位置データに対して較正されてもよい。一般に、低ＮＡアライメントマークの共通セットに関連する位置が、ＦＦＭＣ１０の第１のステージ上のアライメントセンサ１８、リソグラフィ装置ＬＡのアライメントセンサ、及びＦＦＭＣ１０の第２のステージ上のメトロロジセンサ２０によって測定されることが望ましい。リソグラフィ装置ＬＡにおける基板１２のアライニング中に取得された更なる位置データは、位置データの少なくとも１つの選択されたものに対して較正されてもよい。
[00077] 図６は、ステージ３４を含むオーバーレイ測定装置３６を示す。オーバーレイは、基板１２の１つの層上のフィーチャが、基板１２の別の層における下にあるフィーチャの上に、どれくらい正確に作製されるかの尺度である。
[00078] 高ＮＡアライメントマークの非対称データを用いることによって、より優れたオーバーレイ測定が可能になる。その理由は、高ＮＡアライメントマークの非対称性が、オーバーレイターゲットの非対称性と同じだと思われるからである。従って、高ＮＡアライメントマークの非対称データは、オーバーレイを測定するためにメトロロジ装置３６に送られてもよい（図７のステップ１１２）。図７のステップ１１４において、オーバーレイデータは、ステップ１１２からのオーバーレイ測定及び非対称データに基づいて、決定することができる。高ＮＡアライメントマークの非対称データの利用は、オーバーレイターゲットの位置が、より正確に決定され得るので、オーバーレイ測定の精度の向上をもたらす。オーバーレイ測定精度を改善するために非対称データがどのように用いられるかという例が、米国特許第９１３４２５６号に開示され、その特許は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。
[00079] 非対称データは、オーバーレイ測定装置３６において行われるように、オーバーレイ測定に対するオーバーレイターゲットの非対称性の影響を低減又は最小化するために用いられる。改善されたオーバーレイ測定は、向上したフィードバック精度をリソグラフィ装置ＬＡに提供する。
[00080] ２つの主な光学ＯＶ（オーバーレイ）メトロロジ概念、即ち、像ベースのＯＶメトロロジ（ＩＢＯ）及び回折ベースのＯＶメトロロジ（ＤＢＯ）が存在する。ＩＢＯの場合に、ＯＶターゲットは、製品層においてＸ及びＹ格子から空間的に分離されたＸ及びＹレジスト格子でできている。ＤＢＯは、上部及び下層における格子を用いるが、しかしＩＢＯとは対照的に、格子は、互いの横ではなく、互いの上に配置される。格子が完全にアライメントされる場合に（＝ゼロオーバーレイエラー）、それらは、対称散乱特性を備えた対称複合格子を形成する。しかしながら、小さいアライメントずれ（オーバーレイエラー≠０）は、回折された放射の強度において非対称性を生成する非対称複合格子を生成する。
[00081] 前に、基板当たりの底部格子非対称性（ＢＧＡ）における変動ゆえに、メトロロジ測定には基板対基板変動が存在した。今や、ＢＧＡは、ＦＦＭＣ内で、メトロロジセンサ２０を用いて、オーバーレイ測定に先立って測定され得る。今や、オーバーレイデータの決定は、オーバーレイデータにおけるより小さい測定された基板対基板変動につながる、オーバーレイターゲットの（メトロロジセンサ２０によって提供されるような）下部格子部に関連する非対称データを用い得る。
[00082] 上記の説明は、ＦＦＭＣ１０が、リソグラフィ装置ＬＡの外部に位置することを示したが、他の例において、ＦＦＭＣ１０は、リソグラフィ装置ＬＡに位置してもよく、又はリソグラフィ装置ＬＡの一部であってもよい。リソグラフィ装置ＬＡにおけるアライメントは、露光前のメトロロジに似ていると考えられてもよい。リソグラフィ装置ＬＡにおけるアライメントシステムは、例えば高ＮＡセンサを用いることによって、低ＮＡアライメントマーク及び高ＮＡアライメントマークの位置並びにマークの非対称性の両方を測定でき得る。
[00083] アライメントマーク（例えば低ＮＡアライメントマーク）などの第１のフィーチャにおけるプロセス歪み（例えばプロセス非対称性）を決定する実施形態であって、第２のフィーチャ（例えば、オーバーレイを測定するために用いられるオーバーレイターゲットなどのメトロロジターゲット）におけるプロセス歪み（例えばプロセス非対称性）用のオーバーレイなどのプロセスパラメータの測定を補正するために、第１のフィーチャにおけるプロセス歪みを用いる更なる実施形態が、今説明される。プロセス非対称性は、フロア傾斜又は側壁角度非対称性などの影響を処理することによって引き起こされた非対称性である。これは、アライメントマークにおけるただ１つの非対称性であるはずである。しかしながら、オーバーレイターゲットは、測定されているオーバーレイ及び何れかの意図的なバイアス（存在する場合には）によって引き起こされる他の非対称性を典型的には含む。この実施形態では、アライメントマークにおける非対称性は、ＦＦＭＣ１０を用いて測定されてもよい。しかしながら、より完全に説明される別の実施形態では、アライメントマークにおける非対称性は、（例えば露光用に基板をアライメントするために、ＬＡアライメントセンサ２８を用いる標準アライメントプロセスの一部として）リソグラフィ装置ＬＡを用いて測定される。そのようなものとして、この実施形態は、ＦＦＭＣ１０の使用を含んでも含まなくてもよい。
[00084] 現在、リソグラフィ装置において、アライメントマーク測定（例えばＬＡアライメントセンサ２８による）から、オーバーレイ測定装置３６などのメトロロジデバイス（例えばスキャトロメトリデバイス）上で実施されたオーバーレイ測定へのアライメントマーク非対称性のフィードフォワードはなくてもよい。アライメントセンサ及びメトロロジセンサの物理学が、典型的には類似しているので、即ち格子からの＋／－１回折次数の干渉に基づいているので、アライメントマーク及びオーバーレイターゲットそれぞれにおけるマーク非対称性から、オーバーレイ測定に対してアライメント位置測定に幾らかの相関があると仮定することは合理的である。
[00085] 既に言及したように、ＬＡアライメントセンサ２８が、典型的には、オーバーレイ測定装置３６によって測定されたターゲット（例えば高ＮＡオーバーレイターゲット）とは異なる（例えば、より大きい）ピッチを有するターゲット（例えば低ＮＡアライメントマーク）を測定するので、アライメント測定に対する非対称性の影響は、オーバーレイ測定に対する非対称性の影響とは異なる。アライメントマークにおける非対称性は、アライメントエラーを引き起こし、アライメントエラーは、今度は、オーバーレイ測定におけるエラーを引き起こし、そのエラーは、オーバーレイターゲットにおけるプロセス（非オーバーレイ／バイアス）非対称性から結果として生じるオーバーレイ測定における何れかのエラーに追加される。
[00086] アライメントマークにおけるプロセス非対称性は、ローディング効果ゆえに、オーバーレイターゲットにおけるプロセス非対称性とは典型的には異なる。更に、これらのプロセス非対称性の１つ又は両方は、製品内プロセス非対称性と異なってもよい。時には、製品内プロセス非対称性は存在しないが、アライメント及びオーバーレイにはプロセス非対称性が存在し、非対称性は、これらの２つでは異なる。加えて、アライメントマーク非対称性から結果として生じるアライメントエラーは、オーバーレイターゲットプロセス非対称性ゆえにオーバーレイ測定エラーとは典型的には異なる。何故なら、オーバーレイ測定及びアライメント測定が、典型的には、測定されているそれぞれのフィーチャにおける非対称性に対して異なる感度を有するからである。結果として、アライメントマーク非対称性から結果として生じる、且つオーバーレイターゲットプロセス非対称性から結果として生じるオーバーレイ測定エラーの複雑な結合が存在する。これらの影響を切り離す方法が説明される。
[00087] 測定されたアライメントグリッド
Figure 0007191108000001
 は、真のアライメントグリッド
Figure 0007191108000002
 （即ちマーク非対称性ゆえのエラーのないアライメントグリッド）及びアライメントマーク非対称性から結果として生じる、測定されたアライメントグリッドのアライメント非対称成分
Figure 0007191108000003
 （エラー成分）の関数ｆである。即ち、
Figure 0007191108000004
[00088] 測定されたオーバーレイ
Figure 0007191108000005
 は、真のオーバーレイ
Figure 0007191108000006
 （即ちターゲットにおけるプロセス非対称性ゆえのエラーのないオーバーレイ）、測定されたアライメントグリッド
Figure 0007191108000007
 、及びオーバーレイターゲットプロセス非対称性（何れかのバイアスを含むオーバーレイによる以外の非対称性）から結果として生じる、測定されたオーバーレイのオーバーレイ非対称成分
Figure 0007191108000008
 （エラー成分）の関数ｇである。即ち、
Figure 0007191108000009
[00089] この実施形態の目標は、測定されたオーバーレイ
Figure 0007191108000010
 から真のオーバーレイ
Figure 0007191108000011
 を決定することである。
[00090] アライメント位置ずれＡＰＤ及び特に色対色アライメント位置ずれ（以下ではＣ２Ｃ ＡＰＤ）は、オーバーレイ非対称成分
Figure 0007191108000012
 と相関されるアライメントマークの品質メトリックであることが認められた。ＡＰＤ及びＣ２Ｃ ＡＰＤは、それぞれ、アライメントマークの非対称性の尺度である。例えば、このデータは、ＡＰＤ技術を用いて、又は別の方法で測定されてもよい。ＡＰＤ技術は、米国特許第８９８２３４７号及び国際公開第２０１８／０３３４９９号で開示され、それらの特許及び出願のそれぞれは、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。Ｃ２Ｃ ＡＰＤは、２つの波長用のアライメント位置における差である。より具体的には、幾つかのアライメントセンサは、典型的には、放射の一連の異なる波長（色）でアライメントマークを照明し、且つアライメントマーク非対称性によって引き起こされたアライメントエラーを補正するために、Ｃ２Ｃ ＡＰＤなどの色対色解析を実行する。異なる色で取得された信号間の比較は、マーク非対称性の存在を示し定量化することができる。
[00091] 従って、Ｃ２Ｃ ＡＰＤが、例えばアライメント測定からのフィードフォワード補正として、オーバーレイ測定を補正するために用いられることが提案される。Ｃ２Ｃ ＡＰＤデータに基づいて、オーバーレイターゲットにおけるプロセス非対称性の影響用の補正は、オーバーレイ測定を補正するために、オーバーレイ測定装置（又はオーバーレイ測定装置からのオーバーレイデータを処理する処理装置）にフィードフォワードされてもよい。このように、オーバーレイ測定に対する、オーバーレイターゲットプロセス非対称性及びアライメントマーク非対称性の影響を分離することが可能になる。
[00092] 図８は、この実施形態による方法を説明する流れ図である。測定されたアライメントグリッド
Figure 0007191108000013
 ８００が取得される。アライメントグリッド
Figure 0007191108000014
 は、真のアライメント
Figure 0007191108000015
 及びアライメント非対称成分
Figure 0007191108000016
 の関数である。少なくとも２つの異なる波長、例えば（所与の偏光ｐｏｌ用の）λｉ及びλｊ用の測定されたアライメントグリッド
Figure 0007191108000017
 間の差を含むＣ２Ｃ ＡＰＤデータ８１０が取得される。即ち、
Figure 0007191108000018
 である。オーバーレイ非対称成分
Figure 0007191108000019
 は、適切な関数ｈの適用を介して、Ｃ２Ｃ ＡＰＤデータ８１０及び測定されたオーバーレイデータ８２０
Figure 0007191108000020
 から決定され、ここで、
Figure 0007191108000021
 である。測定されたアライメントグリッド
Figure 0007191108000022
 ８００は、Ｃ２Ｃ ＡＰＤデータ８１０を導き出すために用いられる測定と同じ測定から取得され得る。
[00093] 次に、真のオーバーレイ
Figure 0007191108000023
 ８３０（オーバーレイ非対称成分
Figure 0007191108000024
 の影響用に補正された）は、適切な関数ｇの適用を介して、測定されたオーバーレイデータ８２０
Figure 0007191108000025
 、測定されたアライメントグリッド８００
Figure 0007191108000026
 、及びオーバーレイ非対称成分
Figure 0007191108000027
 から計算することができ、ここで、
Figure 0007191108000028
 である。このように、フィードフォワードオーバーレイ非対称性補正は、アライメントデータ（より具体的にはＣ２Ｃ ＡＰＤデータ８１０）から決定され、且つオーバーレイ測定値を補正するために適用される。
[00094] 訓練又はモデル化段階が、関数ｈ及びｇを決定するために実施されるべきである。これらの関数は、機械学習訓練及び／又は適切なモデルを通して決定されてもよい。モデルは、例えば、オーバーレイターゲットの予想された変形特性（非対称性）にＣ２Ｃ ＡＰＤデータを相関させることによって構築されてもよい。適切なモデル化技術は、Ｄ４Ｃと略記される「制御用設計」として知られている技術を含んでもよく、それは、米国特許出願公開第２０１６－０１４０２６７号に記載されており、その米国特許出願公開は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。Ｄ４Ｃ方法では、リソグラフィプロセスの個別ステップは、物理的な基板処理をシミュレートするために、単一プロセスシーケンスにモデル化される。そのプロセスシーケンスは、要素ごとにデバイスジオメトリを「構築する」のではなく、デバイスジオメトリの生成を全体として行う。これは、メトロロジターゲットを構築するために、３次元回路図エディタにおいて純粋にグラフィカル体積要素を用いる従来のアプローチとは異なる。方法は、シミュレーション領域における堅牢なメトロロジターゲットの自動生成を可能にし、シミュレーション領域は、様々なリソグラフィプロセス及びプロセス摂動を収容することができる。
[00095] そのようなものとして、較正ステージは、（例えば、共通のシミュレートされた堆積、露光、及び／又はエッチングプロセス等によって形成された）１つ又は複数の共通基板上で同じ（シミュレートされた）処理及び製造ステップにさらされた様々なアライメントマーク及びオーバーレイターゲット（例えば、様々な異なる設計パラメータ、ピッチ等を有する）をシミュレートすること（例えば、前述のＤ４Ｃモデル化技術又は他の適切な方法を用いて）を含み得る。シミュレーションは、マーク及びターゲットにおいて、様々なステップの影響を変え、及び／又は非対称性のいろいろな程度及び／若しくはタイプを変え得る。次に、シミュレートされたアライメントマーク及びオーバーレイターゲット、並びに対応するシミュレートされた測定データ（例えば、シミュレートされたＣ２Ｃ ＡＰＤデータを取得するための、シミュレートされたアライメントマークのシミュレートされたアライメント測定からのデータ、及びシミュレートされたオーバーレイデータを取得するための、シミュレートされたオーバーレイターゲットのシミュレートされたオーバーレイ測定からのデータ）は、訓練データとして用いることができる。代替及び／又は追加として、訓練データは、物理的フィーチャに対する実際の測定（即ち実際の測定されたデータに対する機械学習）を含んでもよい。
[00096] 次に、機械学習技術は、シミュレートされた（及び／又は測定された）アライメントマーク及びオーバーレイターゲット、並びにシミュレートされた（及び／又は測定された）測定データ（例えばシミュレートされたフィーチャからのシミュレートされた測定データ並びに周知の真値及び非対称性から）の関連するパラメータから関数ｈ及びｇを決定するために用いることができる。例えば、訓練データは、訓練データから関数ｇ及びｈを決定するために、ニューラルネットワーク又はブーリアンネットワークを訓練することが可能である（この訓練は、特定の又は別の測定レシピであってもよい）。
[00097] ひとたびこれらの関数が決定されると、それらは、望ましくないプロセス非対称性、即ちアライメント測定（例えばより具体的にはＣ２Ｃ ＡＰＤ測定）のプロセス非対称性から決定されたフィードフォワード補正に基づいた（何れかの意図的なバイアスを含む）オーバーレイ以外の影響からの非対称性の影響用にオーバーレイ測定（例えば、単一波長オーバーレイ測定）を補正するために、製造設定において使用することができる。
[00098] 代替として、適切な機械学習ネットワーク（ニューラルネットワーク又はブーリアンネットワーク）は、他の測定データ、例えばＣ２Ｃ ＡＰＤ測定データ
Figure 0007191108000029
 ８１０、アライメント非対称成分
Figure 0007191108000030
 （例えばアライメントマーク非対称データ８００から決定されたような）、及び測定されたオーバーレイ
Figure 0007191108000031
 ８２０から直接に真のオーバーレイ
Figure 0007191108000032
 を決定するために、訓練データを用いて訓練することが可能である。そのような実施形態では、次に、訓練されたネットワークは、測定から直接に真のオーバーレイ
Figure 0007191108000033
 を推論することが可能である。そのような訓練実施形態は、よりよく働き、及び／又はシミュレートされたデータではなく、実際の測定データを用いることを要求し得る。
[00099] 測定されたオーバーレイが、単一波長オーバーレイデータを含んでもよいことが、上記で言及された。現在、オーバーレイは、オーバーレイ測定からオーバーレイマーク非対称性を取り除くために、（少なくとも）３波長方法（ＨＭＱと呼ばれる）を用いて測定されてもよい。ＨＭＱの更なる詳細は、国際公開第２０１５／０１８６２５号で見つけることができ、その出願は、参照により、その全体において本明細書に組み込まれる。非常に簡潔に言うと、ＨＭＱは、多数の波長を備えた＋ｄバイアスサブターゲット及びａ－ｄバイアスサブターゲットを含むターゲットを測定すること、及び第２のサブターゲット構造用の非対称性測定に対する第１のサブターゲット用の非対称性測定のプロットを通してラインを適合させることを含み、線形回帰モデルは、必ずしも原点を通るように適合されない。このラインの原点からのオフセット（原点ＤＴＯまでの距離とも呼ばれる）は、ターゲットプロセス非対称性を表す。
[000100] しかしながら、全体的なオーバーレイ測定用のＭＡＭ（移動－取得－測定）時間は、測定される波長の数に正比例する傾向がある（例えば、３つの波長測定用のＭＡＭは、単一波長測定のＭＡＭのおよそ３倍である）。現在のオーバーレイ測定の長いＭＡＭ時間ゆえに、ロット当たりたった１つの基板上でオーバーレイを測定するだけであることが典型的である。提案される方法は、３つの波長が必要とされ得ないので、（ＨＭＱ）オーバーレイ用のＭＡＭ（移動－取得－測定）時間を著しく低減するために用いられ、それによって、測定速度及び従ってスループットを増加させることが可能である。そのようなものとして、測定は、単一照明特性の測定だけ（例えば単一波長測定だけ）を含み得る。代替又は追加として、提案される方法は、より多くのオーバーレイターゲットを正確に測定できるようにすることによって、オーバーレイ及び産出における改善を推進するために用いられ得る。
[000101] この実施形態の方法は、現在のＨＭＱ方法の精度を更に改善し得る。典型的には、ロット当たり１つの基板だけが、クラスタスループットを低減せずに、オーバーレイ測定においてサンプリングされる。アライメント位置測定は、基板ごとに測定されるが、ロットごとにより多くの基板がサンプリングされる必要があるかどうか又は基板ごとに異なるポイントが測定されるべきであるかどうかを決定するために、オーバーレイ測定において用いることができる。
[000102] より具体的には、Ｃ２Ｃ ＡＰＤが、オーバーレイ非対称成分
Figure 0007191108000034
 と相関され、従って、ＨＭＱ ＤＴＯと相関されることが分かる。ＨＭＱ方法論を用いると、ＤＴＯ用の許容範囲が決定され得る（例えば、それは、閾値ＤＴＯ、即ちＤＴＯｔｈｒｅｓと比較することができる）。ＤＴＯが、許容範囲外であること（例えば、ａｂｓ（ＤＴＯ）＞ＤＴＯｔｈｒｅｓ）が決定された場合に、これは、オーバーレイマークに多くのプロセス非対称性が存在することを示すことになろう。閾値ＤＴＯｔｈｒｅｓ用の値は、個別に決定することができる。閾値ＤＴＯｔｈｒｅｓと産出との間に相関がありそうである。次のステップとして、（既に説明されたように）関数ｈが決定される。加えて、今回はＣ２Ｃ ＡＰＤ用の第２の閾値が決定され（アライメント非対称閾値Ｃ２Ｃ ＡＰＤｔｈｒｅｓ）、ここでＣ２Ｃ ＡＰＤｔｈｒｅｓは、ＤＴＯｔｈｒｅｓの関数である。この関数は、ｈによって決定することができる。従って、Ｃ２Ｃ ＡＰＤが、Ｃ２Ｃ ＡＰＤｔｈｒｅｓより大きいことが決定された場合に、基板は、大きいオーバーレイエラーに帰着する可能性が強い大きな非対称性を有するものとしてフラグを立てられ得る。そのようなものとして、これは、分類機械学習方法であると見なすことができ、アライメント測定は、オーバーレイ測定用のプロセスモニタ（例えば規格内又は規格外の）として使用することができる。これは、産出を改善するはずである。
[000103] 前の段落で説明されたように、アライメント測定又はオーバーレイ測定は、典型的には、メトロロジ構造によって散乱された回折次数を検出することに基づく。そのようなメトロロジ構造の例は、アライメントマーク及びオーバーレイマーク（少なくとも底部格子を含む）である。回折次数内に含まれるエネルギは、メトロロジ構造の回折効率に依存する。この回折効率は、メトロロジ構造のピッチ及び負荷サイクルに部分的に依存し、且つメトロロジ構造が埋め込まれるスタック特性に部分的に依存する。
[000104] 言及されたメトロロジシステムは、入力として、回折次数強度（又はエネルギ）の測定値を有するメトリックに基づいて、メトロロジ構造に関連する関心のある特性を一般に導き出す。例えば、オーバーレイマークによって散乱された一次及びマイナス一次回折次数間の強度における差の計算にオーバーレイ測定を基づかせることは、一般的な慣例である。従って、オーバーレイ測定の場合に、メトリックは、２つの回折次数強度間の差である。典型的には、オーバーレイメトロロジツール又はアライメント測定システムを用いる測定は、瞳面における又はその近くに配置されたセンサによって供給される信号に基づき、例えば、回折次数は、センサ表面がある平面で空間に分離される。
[000105] 個別回折次数の正確な測定を容易にするために、メトロロジ構造を照明するために用いられる光源の照明瞳を構成することが必要になり得る。照明瞳は、例えば一次及びマイナス一次回折次数間、及び一次回折次数及びゼロ次数間のオーバーラップが存在しないか又は非常に制限されるように、構成されてもよい。
[000106] 差メトリックは、メトロロジ構造の全体的な回折効率と共にスケールし、全体的な回折効率は、スタックの特性によって、且つ特にスタック、及びメトロロジ構造を照明するために用いられる光の特性（波長、偏光モード）の相互作用によって大部分は決定される。小さい回折効率の場合に、メトロロジシステムによって生成された信号は、小さすぎて差メトリックの正確な測定はできない。
[000107] しかしながら、十分に大きい回折効率は、メトロロジ構造の照明用に使用される光の適切な波長及び／又は偏光モードを選択することによって達成され得る。例えば、一次回折次数の強度の測定は、複数の波長及び／又は偏光モード用に実施されてもよい。別の例において、一次及びマイナス一次次数の強度の合計メトリックは、一連の波長及び／又は偏光モードにわたって測定されてもよく、その後、波長及び／又は偏光モードは、一次及びマイナス一次次数内に含まれる強度に関連する最適な合計メトリックに基づいて選択されてもよい。合計メトリックは、複数の波長及び／又は偏光モードで測定されるような回折次数の強度を含む非対称データ（前の段落の何れかで開示されたような）に基づいて決定されてもよい。また、非対称データは、複数のフィーチャによって、例えばアライメントマーク及びオーバーレイ（底部格子）マークによって散乱された回折次数の強度データを含んでもよい。
[000108] ひとたび波長及び／又は偏光モードの最適な範囲が、上記合計メトリックに基づいて決定されると、オーバーレイメトロロジツール及び／又はアライメント測定システム両方のより最適な構成が達成され得る。例えば、オーバーレイメトロロジツールによって測定されるような合計メトリックを最適化することによって決定された最適な波長及び偏光モードは、アライメント測定システム又はスキャトロメータ（例えば、半導体製造プロセスのオーバーレイを測定することによって構成された）など、メトロロジツールの設定を最適化するように構成されたコンピュータシステムに伝達されてもよい。コンピュータシステムは、続いて、アライメントマークのより正確な位置測定を産出する最適化されたアライメント測定レシピを提供してもよい。
[000109] 光の波長及び／又は偏光モードに対する合計メトリックの関数依存性は、（例えば、ＣＭＰツール、堆積ツール、又はエッチングツールによって実施される）処理ステップにおける変化ゆえに、スタック特性の展開を監視するために更に用いられてもよい。例えば、使用されるＣＭＰツールが、時間においてドリフトする場合に、スタック内に含まれた層の厚さは、変化しそうである。結果として、スタック特性（例えば層の厚さ）とメトロロジ構造の回折効率との間に強い結合が存在するので、最大合計メトリックの点から見て、光の最適な波長もまた、同じように変化しそうである。従って、合計メトリックの値、並びにその関連する光の最適な波長及び／又は偏光モードの両方は、半導体デバイスを製造する際に適用される処理ステップの監視用に使用されてもよい。
[000110] 多くの場合に、合計メトリックの値及び／又は最適な波長に関する知識は、１つ又は複数のスタックパラメータの正確に決定された値にリンクされてもよい。例えば、スタック厚とメトロロジ構造の回折効率との間のモデル化された関係は、利用可能であり得る。モデル化された関係は、合計メトリックにおける観察された変化をスタック厚の予想される変化に翻訳するために用いられてもよい。スタック厚における予想される変化は、プロセス制御目的のために、例えばスタック内に含まれる層を施し且つ研磨する際に使用される堆積ツール及び／又はＣＭＰツールに補正制御動作を適用するために使用されてもよい。従ってプロセス監視とは別にまたプロセス制御は、合計メトリック、及び／又は上記合計メトリックを最適化する際に使用される光の光学特性の知識に基づいてもよい。
[000111] 合計メトリックが、メトロロジシステムの上記で言及された構成、半導体プロセスの監視、又は半導体製造プロセスの制御を可能にする好ましいメトリックであることが認識される。しかしながら、一般に、少なくともＮ番目の回折及び－Ｎ番目の回折次数の積分強度又は積分エネルギの知識は十分であり得、積分強度又はエネルギは、典型的には、上記合計メトリックを生じるために追加されるが、しかし同様にまた、回折次数の１つが、他の回折次数ほど適切ではないことが分かる場合に、加重総和が検討されてもよい。
[000112] 合計メトリックはまた、オーバーレイ、ＣＤ、又はフォーカスなど、性能（又は品質）パラメータを示すプロセスパラメータとして用いられてもよい。この場合に、測定された性能パラメータデータに合計メトリックを相関させるモデルが訓練されてもよい。次に、訓練されたモデルは、合計メトリックに基づいて、性能パラメータを予想するために用いられてもよく、合計メトリックは、仮想／ハイブリッドメトロロジシステムの文脈において更に用いられてもよく、合計メトリックは、（例えば性能パラメータの直接測定によって取得されるような）性能パラメータデータをアップサンプリングするために例えば用いられる。実施形態では、モデルは、合計メトリック及び性能パラメータデータで訓練され、モデルは、基板に関連する合計メトリックの知識に基づいて、基板にわたり密な性能パラメータデータを提供するために続いて用いられる。
[000113] 更なる実施形態は、以下の番号を付けられた条項のリストで開示される。
１．基板上に１つ又は複数のフィーチャを作製するように構成されたリソグラフィ装置における基板の露光に先立って、基板の変形を表す基板グリッドを決定するための方法であって、
基板上の複数の第１のフィーチャ及び／又は複数の第２のフィーチャ用の位置データを取得することと、
複数の第１のフィーチャ及び／又は複数の第２のフィーチャの少なくとも１つのフィーチャ用の非対称データを取得することと、
少なくとも位置データに基づいて、基板グリッドを決定することと、
基板上に１つ又は複数のフィーチャを作製するために、露光プロセスの少なくとも一部を制御するための基板グリッド及び非対称データをリソグラフィ装置に送ることと、
を含む、方法。
２．基板グリッドの決定は、基板グリッド及び非対称データを送るステップが、非対称性を補正された基板グリッドを送ることを含むように、非対称データに追加的に基づく、条項１に記載の方法。
３．複数の第１のフィーチャは、アライメントマークを含む、条項１に記載の方法。
４．０．９以下のＮＡを有するセンサを含む低開口数（ＮＡ）光学系を使用して、アライメントマーク用の位置データを取得することを更に含む、条項３に記載の方法。
５．複数の第２のフィーチャは、メトロロジターゲット及び任意選択的にオーバーレイターゲットを含む、条項１～４の何れか一項に記載の方法。
６．複数の第１のフィーチャは、アライメントマークを含み、且つ０．９を超えるＮＡを有するセンサを含む高ＮＡ光学系を使用して、アライメントマーク及び／又はメトロロジターゲット用の非対称データを取得することを更に含む、条項５に記載の方法。
７．高ＮＡ光学系は、複数の空間的に分散された高ＮＡセンサを含む、条項６に記載の方法。
８．複数の第１のフィーチャに関連する位置データに対して、複数の第２のフィーチャに関連する位置データの少なくとも１つの選択されたものを較正することを更に含む、条項１～７の何れか一項に記載の方法。
９．リソグラフィ装置における基板のアライニング中に取得された更なる位置データに対して、位置データの少なくとも１つの選択されたものを較正することを更に含む、条項８に記載の方法。
１０．位置データの少なくとも１つの選択されたものに対して、リソグラフィ装置における基板のアライニング中に取得された更なる位置データを較正することを更に含む、条項８に記載の方法。
１１．基板グリッド及び非対称データに基づいて、リソグラフィ装置において基板をアライメントすることを更に含む、条項１～１０の何れか一項に記載の方法。
１２．基板グリッド及び非対称データに基づいて、１つ又は複数の更なるフィーチャを基板上に作製するために、リソグラフィ装置における露光プロセスの少なくとも一部を制御することであって、第１及び／又は第２のフィーチャは、第１の層に位置し、１つ又は複数の更なるフィーチャは、第２の又はより高い層に位置することを更に含む、条項１～１１の何れか一項に記載の方法。
１３．オーバーレイを測定するためのメトロロジ装置に非対称データを送ることを更に含む、条項１～１２の何れか一項に記載の方法。
１４．非対称データに基づいて、オーバーレイデータを決定することを更に含む、条項１３に記載の方法。
１５．基板上に１つ又は複数のフィーチャを作製するように構成されたリソグラフィ装置において、基板の露光に先立って基板の変形を表す基板グリッドを決定するための測定装置であって、
測定装置は、基板上の複数の第１のフィーチャ及び／又は複数の第２のフィーチャ用に位置データを取得するように構成された光学系を含み、
光学系は、複数の第１のフィーチャ及び／又は複数の第２のフィーチャの少なくとも１つのフィーチャ用に非対称データを取得するように更に構成され、
測定装置は、位置データに基づいて基板グリッドを決定するように、且つ基板上に１つ又は複数のフィーチャを作製するために、露光プロセスの少なくとも一部を制御するための基板グリッド及び非対称データをリソグラフィ装置に送るように構成される、測定装置。
１６．複数の第１のフィーチャは、アライメントマークを含む、条項１５に記載の測定装置。
１７．光学系は、アライメントマーク用の位置データを取得するように構成される、０．９以下のＮＡを有するセンサを含む低開口数（ＮＡ）光学系を含む、条項１６に記載の測定装置。
１８．複数の第２のフィーチャは、メトロロジターゲット及び任意選択的にオーバーレイターゲットを含む、条項１５～１７の何れか一項に記載の測定装置。
１９．複数の第１のフィーチャは、アライメントマークを含み、光学系は、アライメントマーク及び／又はメトロロジターゲット用の非対称データを取得するように構成される、０．９を超えるＮＡを有するセンサを含む高ＮＡ光学系を含む、条項１８に記載の測定装置。
２０．高ＮＡ光学系は、複数の空間的に分散された高ＮＡセンサを含む、条項１９に記載の測定装置。
２１．複数の空間的に分散された高ＮＡセンサは、基板の不透明な層を通過する波長を有する放射を検出するように構成された少なくとも１つのセンサを含み、任意選択的に少なくとも１つのセンサは、ＩＲ（赤外線センサ）である、条項２０に記載の測定装置。
２２．測定装置は、複数の第１のフィーチャに関連する位置データに対して、複数の第２のフィーチャに関連する位置データの少なくとも１つの選択されたものを較正するように構成される、条項１５～２１の何れか一項に記載の測定装置。
２３．条項１の基板グリッド及び非対称データを用いるように構成されたリソグラフィ装置であって、
位置データ及び／又は非対称データに基づいて、リソグラフィ装置において基板をアライメントするように構成される、リソグラフィ装置。
２４．非対称データに基づいてオーバーレイデータを決定するように構成されたメトロロジ装置を含む、条項２３に記載のリソグラフィ装置。
２５．条項１５の測定装置を含む、条項２３に記載のリソグラフィ装置。
２６．製造プロセスにさらされ且つプロセス歪みを有するターゲットを含む基板の測定から取得されたプロセスパラメータ測定エラー用の値を算出するための方法であって、プロセスパラメータ測定エラーは、プロセス歪みの結果であり、方法は、
基板をアライメントするために使用される１つ又は複数のアライメントマークにおける非対称性を示すアライメント非対称データを取得することと、
プロセスパラメータ測定エラーにアライメント非対称データを相関させるモデルを取得することと、
プロセスパラメータ測定エラーの値を取得するために、アライメント非対称データ及びモデルを用いることと、
を含む、方法。
２７．プロセスパラメータは、オーバーレイである、条項２６に記載の方法。
２８．アライメント非対称データは、第１の特性を備えた放射を用いて測定された場合の１つ又は複数のアライメントマークの第１の測定された位置、及び第２の特性を備えた放射を用いて測定された場合の１つ又は複数のアライメントマークの第２の測定された位置における差を含む、条項２６又は２７に記載の方法。
２９．第１の特性と第２の特性との間で変えられる特性は、波長及び／又は偏光である、条項２８に記載の方法。
３０．プロセスパラメータ測定エラーからプロセスパラメータの測定用の補正を決定することを含む、条項２６～２９の何れか一項に記載の方法。
３１．プロセスパラメータの測定は、単一照明特性測定で実行されたターゲットの測定に基づく、条項３０に記載の方法。
３２．モデルを較正するために較正ステージを実行することを含む、条項２６～３１の何れか一項に記載の方法。
３３．較正ステージは、シミュレートされたターゲット及びシミュレートされたアライメントマークと、シミュレートされたターゲット及びシミュレートされたアライメントマークのシミュレートされた測定応答と、を含むシミュレートされた訓練データを用いて実行される、条項３２に記載の方法。
３４．較正ステージは、モデルが、アライメント非対称データに基づいて、プロセスパラメータ測定エラーを特徴付けることができるようにモデルを較正する、条項３３に記載の方法。
３５．モデルは、ニューラルネットワークを含む、条項２６～３４の何れか一項に記載の方法。
３６．アライメント非対称データは、製造プロセスが仕様内にあるかどうかを決定するために更に用いられる、条項２６～３５の何れか一項に記載の方法。
３７．製造プロセスが仕様内にあるかどうかに関する決定に基づいて、プロセスパラメータを測定するためのメトロロジ動作への修正を決定することを含む、条項３６に記載の方法。
３８．プロセスパラメータを測定するメトロロジ動作の取得数を低減することであって、各取得が、異なる照明特性で実行されることを含む、条項２６～３７の何れか一項に記載の方法。
３９．アライメント非対称データをアライメント非対称閾値と比較すること、及び、比較に基づいて基板を分類すること、を含む、条項２６～３７の何れか一項に記載の方法。
４０．基板を分類することは、比較に基づいて、基板が、仕様内又は仕様外にあるかどうかを決定することを含む、条項３９に記載の方法。
４１．リソグラフィ装置、メトロロジ装置、及び条項２６～４０の何れか一項に記載の方法を実施するように動作可能な少なくとも１つのプロセッサを含む、リソセル。
４２．リソグラフィ装置は、アライメント非対称データを取得するために、アライメント測定を実施するように動作可能であり、
メトロロジ装置は、プロセスパラメータを測定するように動作可能であり、
少なくとも１つのプロセッサは、プロセスパラメータ測定エラーの値を用いて、測定されたプロセスパラメータを補正するように動作可能である、条項４１に記載のリソセル。
４３．半導体製造プロセスにおいて使用されるメトロロジツールを構成するための方法であって、
複数の波長及び／又は偏光モードで照明された基板上の層に施されたメトロロジ構造から散乱されたＮ番目及び－Ｎ番目の回折次数内に含まれる積分強度又は積分エネルギを取得することと、
波長及び／又は偏光モードへの積分強度又は積分エネルギの依存性に基づいて、メトロロジツールを構成することと、を含み、
構成は、メトロロジツール内の放射源の波長及び／又は偏光モードの少なくとも１つの選択されたものを提供する、方法。
４４．半導体製造プロセスを監視するための方法であって、
複数の波長及び／又は偏光モードで照明された基板上の層に施されたメトロロジ構造から散乱されたＮ番目及び－Ｎ番目の回折次数内に含まれる積分強度又は積分エネルギを取得することと、
波長及び／又は偏光モードへの積分強度又は積分エネルギの依存の特性に基づいて、半導体製造プロセスを監視することと、
を含む、方法。
４５．半導体製造プロセスを制御するための方法であって、
複数の波長及び／又は偏光モードで照明された基板上の層に施されたメトロロジ構造から散乱されたＮ番目及び－Ｎ番目の回折次数内に含まれる積分強度又は積分エネルギを取得することと、
波長及び／又は偏光モードへの積分強度又は積分エネルギの依存に由来する層の特性に基づいて、半導体製造プロセスにおいて使用される処理装置を制御することと、
を含む、方法。
４６．取得は、測定装置によって提供された測定データに基づく、条項４３～４５の何れか一項に記載の方法。
４７．測定装置は、アライメントシステムを含む、条項４６に記載の方法。
４８．メトロロジ構造は、アライメントマークを含む、条項４３～４７の何れか一項に記載の方法。
４９．測定装置は、スキャトロメータを含む、条項４６に記載の方法。
５０．メトロロジ構造は、オーバーレイマークの底部格子を含む、条項４３～４９の何れか一項に記載の方法。
５１．取得は、測定装置の瞳面内の測定に基づく、条項４６に記載の方法。
５２．メトロロジ構造の照明は、回折次数間の、及び／又は回折次数とゼロ次数との間のオーバーラップを全く有しないか又は非常に限られたオーバーラップを有するように構成された照明瞳を有する光源を用いる、条項５１に記載の方法。
５３．取得は、Ｎ番目及び－Ｎ番目の回折次数内に含まれる積分強度及び／又は積分エネルギの総和を更に含む、条項４３～５２の何れか一項に記載の方法。
５４．非対称データは、複数の波長及び／又は偏光モードで照明された第１及び／又は第２のフィーチャから散乱された個別回折次数の強度データ又はエネルギデータを更に含む、条項１に記載の方法。
５５．非対称データに基づいて、複数の波長及び／又は偏光モードにおけるＮ番目及び／又は－Ｎ番目の回折次数内に含まれる積分強度又は積分エネルギを取得することと、
波長及び／又は偏光モードへの積分強度又は積分エネルギの依存の特性に基づいて、半導体製造プロセスを監視することと、
を更に含む、条項５４に記載の方法。
５６．非対称データに基づいて、複数の波長及び／又は偏光モードにおけるＮ番目及び／又は－Ｎ番目の回折次数内に含まれる積分強度又は積分エネルギを取得することと、
波長及び／又は偏光モードへの積分強度又は積分エネルギの依存に由来する層の特性に基づいて、半導体製造プロセスにおいて使用される処理装置を制御することと、
を更に含む、条項５４に記載の方法。
５７．非対称データに基づいて、複数の波長及び／又は偏光モードにおけるＮ番目及び／又は－Ｎ番目の回折次数内に含まれる積分強度又は積分エネルギを取得することと、
波長及び／又は偏光モードへの積分強度又は積分エネルギの依存性に基づいて、メトロロジツールを構成することと、を更に含み、
構成は、メトロロジツール内の放射源の波長及び／又は偏光モードの少なくとも１つの選択されたものを提供する、条項５４に記載の方法。
[000114] 本明細書では、リソグラフィ装置をＩＣの製造で使用することが具体的に参照されているが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は、他の用途を有し得ることが理解されるべきである。可能な他の用途として、一体型光学系、磁区メモリのガイダンスパターン及び検出パターン、平面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がある。
[000115] 本明細書では、本発明の実施形態をリソグラフィ装置に関連して具体的に参照している場合があるが、本発明の実施形態は、他の装置で使用され得る。本発明の実施形態は、パターニングデバイス（例えばマスク）検査装置、メトロロジ装置或いはウェーハ（若しくは他の基板）又はマスク（若しくは他のパターニングデバイス）等の物体を測定又はプロセスする任意の装置の一部をなし得る。これらの装置は、まとめてリソグラフィツールと呼ばれ得る。そのようなリソグラフィツールは、真空条件又は周囲（非真空）条件を用い得る。
[000116] 本発明の実施形態を光リソグラフィに関連して使用することをここまで具体的に参照してきたが、本発明は、文脈が許す限り、光リソグラフィに限定されず、他の用途で使用され得、例えばインプリントリソグラフィで使用され得ることが理解される。
[000117] いくつかの米国特許、米国特許出願、又は他の材料（例えば論文）が、参照によって組み込まれた範囲において、そのような米国特許、米国特許出願、及び他の材料のテキストは、そのような材料と本明細書で明らかにされる言明及び図面との間の衝突が存在しないという範囲で参照によって組み込まれるだけである。そのような衝突の場合に、そのような参照によって組み込まれた米国特許、米国特許出願、及び他の材料における何れかのそのような衝突するテキストは、本明細書では参照によって特に組み込まれることはない。
[000118] ブロック図において、図示されたコンポーネントは、別個の機能ブロックとして表現されるが、しかし実施形態は、本明細書で説明される機能性が、図示されたように組織化されるシステムに制限されない。コンポーネントのそれぞれによって提供される機能性は、現在表現されているのと違った風に組織化される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、混合されるか、結合されるか、繰り返されるか、分解されるか、分散されるか（例えばデータセンタ内で若しくは地理的に）、又はそうでなければ違った風に組織化されてもよい。本明細書で説明された機能性は、有形の非一時的な機械可読媒体に格納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。幾つかの場合に、第三者コンテンツ配信ネットワークは、ネットワークを通じて伝達される情報の幾らか又は全てをホストしてもよく、その場合に、情報（例えばコンテンツ）が、供給されるか又は別の方法で提供される範囲で、情報は、コンテンツ配信ネットワークからその情報を検索するために、命令を送信することによって提供されてもよい。
[000119] ここまで本発明の特定の実施形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明は、説明された以外の方法で実施され得る。上述の説明は、限定的ではなく、例示的であるものとする。従って、当業者であれば明らかなように、以下に示される特許請求項の範囲から逸脱しない限り、記載された本発明に対する修正形態がなされ得る。

Claims (14)

  1. 製造プロセスにさらされ且つプロセス歪みを有するターゲットを含む基板の測定から取得されたオーバーレイ測定エラーを補正するための値を算出するための方法であって、前記オーバーレイ測定エラーは、前記プロセス歪みの結果であり、前記方法は、
    前記基板をアライメントするために使用される１つ又は複数のアライメントマークにおける非対称性を示すアライメント非対称データを取得することと、
    前記オーバーレイ測定エラーにアライメント非対称データを相関させるモデルを取得することと、
    前記オーバーレイ測定エラーを補正するための値を取得するために、フィードフォワード補正として、前記アライメント非対称データ及び前記モデルを用いることと、
    を含む、方法。
  2. 前記アライメント非対称データは、第１の特性を備えた放射を用いて測定された場合の前記１つ又は複数のアライメントマークの第１の測定された位置、及び、第２の特性を備えた放射を用いて測定された場合の前記１つ又は複数のアライメントマークの第２の測定された位置、における差を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の特性と前記第２の特性との間で変えられる前記特性は、波長及び／又は偏光である、請求項２に記載の方法。
  4. 前記オーバーレイ測定エラーから前記オーバーレイの測定用の補正を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記オーバーレイの前記測定は、単一照明特性測定で実施された前記ターゲットの測定に基づく、請求項４に記載の方法。
  6. 前記モデルを較正するために較正ステージを実施することを含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記較正ステージは、シミュレートされたターゲット及びシミュレートされたアライメントマークと、前記シミュレートされたターゲット及び前記シミュレートされたアライメントマークのシミュレートされた測定応答と、を含むシミュレートされた訓練データを用いて実行される、請求項６に記載の方法。
  8. 前記較正ステージは、前記モデルが、前記アライメント非対称データに基づいて、前記オーバーレイ測定エラーを特徴付けできるように、前記モデルを較正する、請求項７に記載の方法。
  9. 前記モデルは、ニューラルネットワークを含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記アライメント非対称データは、前記製造プロセスが仕様内にあるかどうかを決定するために更に用いられる、請求項１に記載の方法。
  11. 前記製造プロセスが仕様内にあるかどうかに関する前記決定に基づいて、前記オーバーレイを測定するためのメトロロジ動作への修正を決定することを含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記オーバーレイを測定するためのメトロロジ動作の取得数を低減することであって、各取得が、異なる照明特性で実施されることを含む、請求項１に記載の方法。
  13. 前記アライメント非対称データをアライメント非対称閾値と比較すること、及び、前記比較に基づいて前記基板を分類すること、を含む、請求項１に記載の方法。
  14. 前記基板の前記分類は、前記比較に基づいて、前記基板が、仕様内又は外にあるかどうかを決定することを含む、請求項１３に記載の方法。
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