特表 2024-532692 不均一な表面を補正する光学システム、メトロロジシステム、リソグラフィ装置、及びそれらの方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-10

(54)【発明の名称】不均一な表面を補正する光学システム、メトロロジシステム、リソグラフィ装置、及びそれらの方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 9/00 20060101AFI20240903BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

G03F9/00 H

G03F7/20 502

G03F7/20 503

G03F7/20 521

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024506266

(86)(22)【出願日】2022-07-25

(85)【翻訳文提出日】2024-03-29

(86)【国際出願番号】 EP2022070832

(87)【国際公開番号】W WO2023020791

(87)【国際公開日】2023-02-23

(31)【優先権主張番号】63/235,305

(32)【優先日】2021-08-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】504151804

【氏名又は名称】エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】ボズニィ，オレグ，ヴィアチェスラヴォヴィッチ

(72)【発明者】

【氏名】コック，ハイコ，ヴィクトール

【テーマコード（参考）】

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H197AA05

2H197BA01

2H197BA02

2H197CA06

2H197CA10

2H197DA09

2H197DC06

2H197DC13

2H197EA14

2H197EA17

2H197EA19

2H197EB05

2H197EB16

2H197EB23

2H197EB27

2H197GA01

2H197HA03

2H197HA05

2H197HA08

2H197HA10

2H197JA22

2H197JA23

2H197JA24

2H197JA30

(57)【要約】

システムが、放射源、光学システム、光学素子、検出システム、及びプロセッサを備える。放射源は、放射ビームを生成するように構成される。光学システムは、放射ビームをターゲット構造に向け、散乱放射を受けるように構成される。ターゲット構造は、１つ以上の散乱ビームを含む散乱放射を生成するように構成される。光学素子は、１つ以上の散乱ビームの位置を制御するように構成される。検出システムは、位置制御した散乱放射の一部を受け、検出信号を生成するように構成される。プロセッサは、ターゲット構造の特性を少なくとも検出信号に基づいて決定するように構成される。
【選択図】 図４Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射ビームを生成するように構成された放射源と、
光学システムであって、
前記放射ビームを、１つ以上の散乱ビームを含む散乱放射を前記放射ビームから生成するように構成されるターゲット構造に向け、
前記散乱放射を前記ターゲット構造から受けるように構成された光学システムと、
前記１つ以上の散乱ビームの位置を制御するように構成された光学素子と、
前記位置制御した散乱放射の一部を受け、検出信号を生成するように構成された検出システムと、
前記ターゲット構造の特性を少なくとも前記検出信号に基づいて決定するように構成されたプロセッサと
を備えたシステム。

【請求項2】

前記光学素子が、照明路の前記放射源と前記光学システムとの間に配置され、
前記光学素子が、前記放射ビームの前記ターゲット構造に対する入射角を調整するように構成される、請求項１のシステム。

【請求項3】

前記光学素子が、前記放射ビームを第１の方向及び第２の方向に傾斜させるように構成された反射システムを備える、請求項２のシステム。

【請求項4】

前記光学素子が、検出路の前記光学システムと前記検出システムとの間に配置され、
前記光学素子が前記１つ以上の散乱ビームをシフトさせるように構成される、請求項１のシステム。

【請求項5】

前記光学素子が、第１の方向及び第２の方向に傾斜されるように構成された板を備える、請求項４のシステム。

【請求項6】

前記散乱放射に含まれるゼロ次回折ビームの位置を決定するように構成されたセンサを更に備えた、請求項１のシステム。

【請求項7】

前記光学素子を前記ゼロ次回折ビームの前記位置に基づいて制御するように構成されたコントローラを更に備えた、請求項６のシステム。

【請求項8】

前記センサが更に、前記ゼロ次回折ビームを遮断するように構成される、請求項６のシステム。

【請求項9】

前記光学システムが、前記ゼロ次回折ビームを部分的に透過させるように構成された分割ミラーを備える、請求項６のシステム。

【請求項10】

前記センサが、前記分割ミラーの後ろの前記ゼロ次回折ビームの光路に配置される、請求項９のシステム。

【請求項11】

前記ターゲット構造の前記特性がアライメント位置を含む、請求項１のシステム。

【請求項12】

前記光学素子が、前記１つ以上の散乱ビームの位置を独立に制御するように構成される、請求項１のシステム。

【請求項13】

ターゲット構造に放射ビームを照射すること、
前記ターゲット構造が生成するように構成される散乱放射に含まれる１つ以上の散乱ビームのそれぞれの位置を、光学素子を使用して制御すること、
前記位置制御した散乱放射の一部を検出器で受けること、
前記受けた散乱放射に基づいて検出信号を生成すること、及び
前記ターゲット構造の特性を少なくとも前記検出信号に基づいて決定すること
を含む方法。

【請求項14】

前記放射ビームの前記ターゲット構造に対する入射角を調整することを更に含む、請求項１３の方法。

【請求項15】

パターニングデバイスのパターンを照明するように構成された照明装置と、
前記パターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムと、
メトロロジシステムとを備え、前記メトロロジシステムが、
放射ビームを生成するように構成された放射源と、
光学システムであって、
前記放射ビームを、１つ以上の散乱ビームを含む散乱放射を生成するように構成されるターゲット構造に向け、
前記散乱放射を受けるように構成された光学システムと、
前記１つ以上の散乱ビームの位置を制御するように構成された光学素子と、
前記位置制御した散乱放射の一部を受け、検出信号を生成するように構成された検出システムと、
前記ターゲット構造の特性を少なくとも前記検出信号に基づいて決定するように構成されたプロセッサと
を備えるリソグラフィ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001] この出願は、２０２１年８月２０日に出願され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６３／２３５，３０５号の優先権を主張する。

【0002】

[0002] 本開示は、例えばアライメントセンサにおける最上層厚さの表面傾斜を補正するための方法及びシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

【0004】

[0004] リソグラフィ動作中、デバイスフィーチャを基板上に正確に配置するために、基板上のマークの位置の測定を頻繁に行うことが望ましい。例えば、リソグラフィ装置が、マスクからの正確な露光を確実にするために、アライメントマークの位置を検出し、アライメントマークを使用して基板を位置合わせするためのアライメント装置を使用することがある。

【発明の概要】

【0005】

[0005] アライメントマークの上部に表面傾斜を有する層を有するアライメントマークのための改善されたアライメント技術を提供する必要がある。

【0006】

[0006] 一部の実施形態では、方法が、ターゲット構造に放射ビームを照射すること、１つ以上の散乱ビームのそれぞれの位置を制御すること、位置制御した散乱放射の一部を検出器で受けること、受けた散乱放射に基づいて検出信号を生成すること、及びターゲット構造の特性を少なくとも検出信号に基づいて決定することを含む。ターゲット構造は、放射の反射、屈折、回折、散乱などを行うことができる。考察を容易にするため、限定されることなく、ターゲットと相互作用する放射を散乱放射と全体を通して呼ぶことにする。

【0007】

[0007] 一部の実施形態では、システムが、放射源、光学システム、光学素子、検出システム、及びプロセッサを備える。放射源は放射ビームを生成するように構成される。光学システムは、放射ビームをターゲット構造に向け、散乱放射を受けるように構成される。ターゲット構造は、１つ以上の散乱ビームを含む散乱放射を生成するように構成される。光学素子は、１つ以上の散乱ビームの位置を制御するように構成される。検出システムは、位置制御した散乱放射の一部を受け、検出信号を生成するように構成される。プロセッサは、ターゲット構造の特性を少なくとも検出信号に基づいて決定するように構成される。

【0008】

[0008] 一部の実施形態では、リソグラフィ装置が、照明装置、投影システム、及びメトロロジシステムを備える。照明装置は、パターニングデバイスのパターンを照明するように構成される。投影システムは、パターンの像を基板に投影するように構成される。メトロロジシステムは、放射源、光学システム、光学素子、検出システム、及びプロセッサを備える。放射源は、放射ビームを生成するように構成される。光学システムは、放射ビームをターゲット構造に向け、散乱放射を受けるように構成される。ターゲット構造は、１つ以上の散乱ビームを含む散乱放射を生成するように構成される。光学素子は、１つ以上の散乱ビームの位置を制御するように構成される。検出システムは、位置制御した散乱放射の一部を受け、検出信号を生成するように構成される。プロセッサは、ターゲット構造の特性を少なくとも検出信号に基づいて決定するように構成される。

【0009】

[0009] 本開示の更なる特徴並びに様々な実施形態の構造及び作用は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。本開示は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、例示のみを目的として本明細書に記載されている。本明細書に含まれる教示に基づいて当業者は更なる実施形態を容易に思いつくであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

[0010] 本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付の図面は、本開示を図示し説明とともに、更に本開示の原理を説明し、当業者が本開示を作成して使用できるようにする働きをする。

【0011】

【図1A】[0011]一部の実施形態に係る反射型リソグラフィ装置の概略図を示す。

【図1B】[0012]一部の実施形態に係る透過型リソグラフィ装置の概略図を示す。

【図2】[0013]一部の実施形態に係る、反射型リソグラフィ装置のより詳細な概略図を示す。

【図3】[0014]一部の実施形態に係るリソグラフィセルの概略図を示す。

【図4A】[0015]一部の実施形態に係るインスペクション装置の概略図を示す。

【図4B】[0015]一部の実施形態に係るインスペクション装置の概略図を示す。

【図5】[0016]一部の実施形態に係る、基板上の例示的な層の概略図を示す。

【図6A】[0017]一部の実施形態に係るシステムの概略図を示す。

【図6B】[0018]一部の実施形態に係るシステムの側面図を示す。

【図6C】[0019]一部の実施形態に係るシステムの上面図を示す。

【図7】[0020]一部の実施形態に係るシステムの概略図を示す。

【図8】[0021]一部の実施形態に係る、ビーム位置センサの動作を示す概略図を示す。

【図9】[0022]一部の実施形態に係る、強度差の決定に関連する機能を実行するプロセスを示す。

【0012】

[0023] 本開示の特徴は、同様の参照符号は全体を通して対応する要素を識別する図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことで更に明白になるであろう。図面では、一般に、同様の参照番号が同一の、機能が類似した、及び／又は構造が類似する要素を示している。更に、一般に、参照番号の左端の桁は、参照番号が最初に表示される図面を識別する。他に示されない限り、本開示を通じて提供される図面は縮尺通りの図面として解釈されるべきではない。

【発明を実施するための形態】

【0013】

[0024] 本明細書は、本開示の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される１つ又は複数の実施形態は例示として提供されるにすぎない。本開示の範囲は開示される１つ又は複数の実施形態に限定されない。特許請求される特徴は、本明細書に添付された特許請求の範囲によって定義される。

【0014】

[0025] 記載された１つ又は複数の実施形態、及び本明細書で「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などに言及した場合、それは記載された１つ又は複数の実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含むことができるが、それぞれの実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、又は特性を含まないことがあることを示す。更に、このようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態に言及するものではない。更に、ある実施形態に関連して特定の特徴、構造、又は特性について記載している場合、明示的に記載されているか否にかかわらず、このような特徴、構造、又は特性を他の実施形態との関連で実行することが当業者の知識の範囲内にあることが理解される。

【0015】

[0026] 「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上（ｏｎ）」、「上（ｕｐｐｅｒ）」などのような空間的に相対的な用語は、図に示すように、ある要素又は特徴と別の１つ又は複数の要素又は１つ又は複数の特徴との関係を説明するのを容易にするために、本明細書で使用され得る。空間的に相対的な用語は、図に示されている方向に加えて、使用中又は動作中のデバイスの様々な方向を包含することを意図している。装置は、他の方法で方向付けられてもよく（９０度又は他の方向に回転されてもよい）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述語は、同様にそれに応じて解釈され得る。

【0016】

[0027] 本明細書で使用される「約」という語は、特定の技術に基づいて変化し得る所与の量の値を示す。特定の技術に基づいて、「約」という語は、例えばその値の１０～３０％（例えば、その値の±１０％、±２０％、又は±３０％）の範囲内で変化する所与の量の値を示してもよい。

【0017】

[0028] 本開示の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらのいずれかの組み合わせにおいて実施可能である。また、本開示の実施形態は、１つ以上のプロセッサによって読み取り及び実行され得る機械読み取り可能媒体上に記憶された命令としても実施することができる。機械読み取り可能媒体は、機械（例えばコンピューティングデバイス）によって読み取り可能な形態の情報を記憶又は送信するためのいずれかの機構を含み得る。例えば、機械読み取り可能媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音、又は他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）、及び他のものを含むことができる。更に、一定の動作を実行するものとして本明細書ではファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、及び／又は命令を記載することができる。しかしながらそのような記載は単に便宜上のものであり、そういった動作は実際には、コンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又はファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスから得られることは認められよう。「非一時的な」という用語は、一時的な伝播信号を唯一の例外として、データ、情報、命令などを記憶するのに使用されるコンピュータ可読媒体を特徴付けるのに本明細書で使用されることがある。

【0018】

[0029] このような実施形態を詳述する前に、本開示の実施形態を実施することができる例示の環境を提示することが有用であろう。

【0019】

[0030] 例示的なリソグラフィシステム
[0031] 図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ本開示の実施形態が実装され得るリソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’の概略図を示す。リソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’はそれぞれ以下の、放射ビームＢ（例えば深紫外放射又は極端紫外放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク、レチクル、又は動的パターニングデバイス）ＭＡを支持するように構成されるとともに、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成されるとともに、基板Ｗ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とを備える。リソグラフィ装置１００及び１００’は、パターニングデバイスＭＡにより放射ビーム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ＰＳも有する。リソグラフィ装置１００では、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは反射型である。リソグラフィ装置１００’では、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは透過型である。

【0020】

[0032] 照明システムＩＬは、放射ビームＢを誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、静電型、又はその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組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むことができる。

【0021】

[0033] 支持構造ＭＴは、基準フレームに対するパターニングデバイスＭＡの方向、リソグラフィ装置１００及び１００’のうちの少なくとも１つの設計等の条件、及びパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスＭＡを保持する。支持構造ＭＴは、機械的、真空、静電、又は他のクランプ技術を使用して、パターニングデバイスＭＡを保持することができる。支持構造ＭＴは、例えば、フレーム又はテーブルでもよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。センサを使用することにより、支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが、例えば、投影システムＰＳに対して確実に所望の位置に来るようにできる。

【0022】

[0034] 「パターニングデバイス」ＭＡという用語は、基板Ｗのターゲット部分Ｃにパターンを生成する等のために放射ビームＢの断面にパターンを付与するのに使用され得る何らかのデバイスを指すものと広義に解釈されるべきである。放射ビームＢに付与されたパターンは、集積回路を形成するためにターゲット部分Ｃに生成されるデバイスにおける特定の機能層に対応してもよい。

【0023】

[0035] パターニングデバイスＭＡは、（図１Ｂのリソグラフィ装置１００’におけるように）透過型であっても、（図１Ａのリソグラフィ装置１００におけるように）反射型であってもよい。パターニングデバイスＭＡの例には、レチクル、マスク、プログラマブルミラーアレイ、又はプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリマスク、レベンソン型位相シフトマスク、又はハーフトーン型位相シフトマスク、更には多様なハイブリッドマスクタイプなどの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、それぞれが入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜され得る小さいミラーのマトリクス配列を採用する。傾斜されたミラーは、小さいミラーのマトリクスにより反射される放射ビームＢにパターンを付与する。

【0024】

[0036] 本明細書において使用する「投影システム」ＰＳという用語は、用いられる露光放射線に、又は、基板Ｗ上での液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要素に適切な屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、又はそれらのあらゆる組み合わせを含むあらゆるタイプの投影システムを含んでいてもよい。その他のガスは放射線又は電子を吸収し過ぎる可能性があるため、ＥＵＶ又は電子ビーム放射線には真空環境を使用することがある。したがって、真空環境は、真空壁及び真空ポンプを用いてビーム経路全体に提供してもよい。

【0025】

[0037] リソグラフィ装置１００及び／又はリソグラフィ装置１００’は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブルＷＴ（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプであってよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加の基板テーブルＷＴが並行して使用されるか、あるいは１つ以上の基板テーブルＷＴが露光に使用されている間に、１つ以上の他のテーブルで準備工程が実行されてよい。ある状況では、追加のテーブルは基板テーブルＷＴでなくてもよい。

【0026】

[0038] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野でよく知られている。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

【0027】

[0039] 図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば放射源ＳＯがエキシマレーザである場合には、放射源ＳＯとリソグラフィ装置１００、１００’とは別個の物理的実体であってよい。この場合、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００又は１００’の一部を構成するとは見なされず、放射ビームＢは放射源ＳＯから、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備えたビームデリバリシステムＢＤ（図１Ｂ）を介してイルミネータＩＬへ通過する。他の場合、例えば放射源ＳＯが水銀ランプである場合には、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００、１００’の一体部分であってよい。放射源ＳＯとイルミネータＩＬとは、またビームデリバリシステムＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射システムと呼ばれることがある。

【0028】

[0040] イルミネータＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤ（図１Ｂ）を備えてよい。一般に、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ「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などの他の様々なコンポーネント（図１Ｂ）を備えてもよい。イルミネータＩＬは、ビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームＢを調節するのに使用することができる。

【0029】

[0041] 図１Ａを参照すると、放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに保持された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付与される。リソグラフィ装置１００では、放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射された後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過する。投影システムＰＳは放射ビームＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ２（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダ、又は静電容量センサ）の助けによって、基板テーブルＷＴを（例えば、放射ビームＢの経路に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように）正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び別の位置センサＩＦ１を使用して、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。マスク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、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗを位置合わせすることができる。

【0030】

[0042] 図１Ｂを参照すると、放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）に保持された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付与される。マスクＭＡを横断した後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過する。投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。投影システムは、照明システム瞳ＩＰＵと共役な瞳ＰＰＵを有する。放射の一部は、照明システム瞳ＩＰＵにおける強度分布から生じ、マスクパターンにおいて回折の影響を受けることなくマスクパターンを横切り、照明システム瞳ＩＰＵにおいて強度分布の像を作り出す。

【0031】

[0043] 投影システムＰＳは、マスクパターンＭＰの像ＭＰ’を投影する。像ＭＰ’は、強度分布からの放射によりマークパターンＭＰから生成された回折ビームによって、基板Ｗ上に被覆されたフォトレジスト層上に形成される。例えば、マスクパターンＭＰには、ラインとスペースのアレイが含まれてよい。アレイでの放射回折でゼロ次回折でないものからは、ラインと垂直な方向に方向が変わった誘導回折ビームが生成される。非回折ビーム（すなわち、いわゆるゼロ次回折ビーム）は、伝搬方向が変化することなくパターンを横断する。ゼロ次回折ビームは、投影システムＰＳの共役な瞳ＰＰＵの上流にある投影システムＰＳの上部レンズ又は上部レンズ群を横断して、共役な瞳ＰＰＵに到達する。ゼロ次回折ビームに関連する共役な瞳ＰＰＵの面における強度分布の部分が、照明システムＩＬの照明システム瞳ＩＰＵの強度分布の像である。開口デバイスＰＤは、例えば投影システムＰＳの共役な瞳ＰＰＵを含む平面に又は概ね平面に配置される。

【0032】

[0044] 投影システムＰＳは、レンズ又はレンズ群Ｌによって、ゼロ次回折ビームばかりでなく１次又は１次以上の回折ビーム（図示せず）をもキャプチャするように配置される。一部の実施形態では、ラインと垂直な方向に延伸するラインパターンを結像するための二重極照明（ｄｉｐｏｌｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）を使用して、二重極照明の高解像度化効果を利用することがある。例えば、１次回折ビームは、対応するゼロ次回折ビームとウェーハＷのレベルで干渉して、可能な最高解像度及びプロセスウィンドウ（すなわち、許容露光量偏差と組み合わせた使用可能な焦点深度）でラインパターンＭＰの像を作り出す。一部の実施形態では、照明システム瞳ＩＰＵの対向する象限の放射極（図示せず）を提供することによって、非点収差を低減することがある。更に、一部の実施形態では、対向する象限の放射極に関連付けられた投影システムの共役な瞳ＰＰＵでゼロ次ビームを遮断することによって非点収差を低減することがある。このことは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００９年３月３１日発行の米国特許７，５１１，７９９Ｂ２により詳細に説明されている。

【0033】

[0045] 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、又は静電容量センサ）の助けにより、（例えば、放射ビームＢの経路に異なるターゲット部分Ｃを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的な取り出し後又はスキャン中に）第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１Ｂに図示せず）とを使用して、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。

【0034】

[0046] 一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けを借りて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク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を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブラインアライメントマークとして周知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

【0035】

[0047] マスクテーブルＭＴ及びパターニングデバイスＭＡは、真空チャンバＶ内にあってよい。真空内ロボットＩＶＲを用いて、マスクなどのパターニングデバイスを真空チャンバ内及び外に移動させることができる。代替的に、マスクテーブルＭＴ及びパターニングデバイスＭＡが真空チャンバの外側にある場合、真空内ロボットＩＶＲと同様に、様々な輸送作業のために真空外ロボットを用いることができる。真空内及び真空外ロボットは、共に中継ステーションの固定されたキネマティックマウントへの任意のペイロード（例えばマスク）のスムーズな移動のために較正される必要がある。

【0036】

[0048] 図示のリソグラフィ装置１００及び１００’は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。

【0037】

[0049] １．ステップモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームＢに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。

【0038】

[0050] ２．スキャンモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、同期的にスキャンされる一方、放射ビームＢに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。

【0039】

[0051] ３．別のモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）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に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームＢに付与されたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。パルス放射源ＳＯを使用することができ、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を移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、必要に応じて更新される。この動作モードは、プログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。

【0040】

[0052] 上述した使用モードの組み合わせ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

【0041】

[0053] 一部の実施形態では、リソグラフィ装置がＤＵＶ放射及び／又はＥＵＶ放射を生成することがある。例えば、リソグラフィ装置１００’は、ＤＵＶ源を使用して動作するように構成されることがある。別の例では、リソグラフィ装置１００は、ＥＵＶリソグラフィ用のＥＵＶ放射のビームを生成するように構成される極端紫外線（ＥＵＶ）源を備える。一般に、ＥＵＶ源は放射システム内に構成され、対応する照明システムがＥＵＶ源のＥＵＶ放射ビームを調節するように構成される。

【0042】

[0054] 図２は、ソースコレクタ装置ＳＯ、照明システムＩＬ、及び投影システムＰＳを備えたリソグラフィ装置１００をより詳細に示している。ソースコレクタ装置ＳＯは、このソースコレクタ装置ＳＯの閉鎖構造２２０内に真空環境を維持できるように構築及び配置される。放電生成プラズマ源によってＥＵＶ放射放出プラズマ２１０を形成することができる。ＥＵＶ放射を生成するには、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、又はＳｎ蒸気のようなガス又は蒸気によって、極めて高温のプラズマ２１０を生成して、電磁スペクトルのＥＵＶ範囲内の放射を放出させればよい。極めて高温のプラズマ２１０は、例えば放電によって少なくとも不完全電離プラズマを生じさせることによって生成される。効率的な放射発生のため、例えば分圧が１０ＰａのＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎの蒸気又は他のいずれかの適切なガスもしくは蒸気が必要となることがある。ある実施形態では、励起したスズ（Ｓｎ）のプラズマを供給してＥＵＶ放射を生成する。

【0043】

[0055] 高温プラズマ２１０が発した放射は、放射源チャンバ２１１からコレクタチャンバ２１２内へ、放射源チャンバ２１１の開口内又は開口の後ろに位置決めされた任意選択のガスバリア又は汚染物質トラップ２３０（場合によっては汚染物質バリア又はフォイルトラップとも呼ばれる）を介して送出される。汚染物質トラップ２３０はチャネル構造を含んでよい。汚染物質トラップ２３０は、ガスバリア又はガスバリアとチャネル構造の組み合わせを含んでもよい。本明細書で更に示す汚染物質トラップ又は汚染物質バリア２３０は、少なくともチャネル構造を含む。

【0044】

[0056] コレクタチャンバ２１２は、いわゆるかすり入射型コレクタの場合もある放射コレクタＣＯを含んでよい。放射コレクタＣＯは、上流放射コレクタ側２５１及び下流放射コレクタ側２５２を有する。コレクタＣＯを横断する放射は、格子スペクトルフィルタ２４０で反射して、仮想光源点ＩＦに合焦させることができる。仮想光源点ＩＦは一般に中間焦点と呼ばれ、ソースコレクタ装置は、中間焦点ＩＦが閉鎖構造２２０の開口２１９に又はその近傍に位置するように配置される。仮想光源点ＩＦは、放射放出プラズマ２１０の像である。格子スペクトルフィルタ２４０は、特に赤外線（ＩＲ）放射を抑制するために用いられる。

【0045】

[0057] この後、放射は照明システムＩＬを横断する。照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡにおいて放射ビーム２２１の所望の角度分布を与えるとともにパターニングデバイスＭＡにおいて所望の放射強度均一性を与えるように配置されたファセットフィールドミラーデバイス２２２及びファセット瞳ミラーデバイス２２４を備えてよい。支持構造ＭＴにより保持されたパターニングデバイスＭＡで放射ビーム２２１が反射されると、パターン付きビーム２２６が形成され、このパターン付きビーム２２６は、投影システムＰＳによって反射要素２２８、２２９を介して、ウェーハステージ又は基板テーブルＷＴにより保持された基板Ｗ上に結像される。

【0046】

[0058] 一般に、照明光学ユニットＩＬ及び投影システムＰＳには、図示するよりも多くの要素が存在する場合がある。格子スペクトルフィルタ２４０は、リソグラフィ装置のタイプに応じて任意選択的に存在する場合がある。更に、図２に示したものよりも多くのミラーが存在する場合があり、例えば投影システムＰＳには、図２に示したものに比べて１つから６つの追加の反射要素が存在することがある。

【0047】

[0059] 図２に示すようなコレクタ系ＣＯは、コレクタ（又はコレクタミラー）の単なる一例として、かすり入射型リフレクタ２５３、２５４、及び２５５を有する入れ子状のコレクタとして示されている。かすり入射型リフレクタ２５３、２５４、及び２５５は、光軸Ｏを中心として軸方向に対称配置され、このタイプのコレクタ系ＣＯは、ＤＰＰ源と呼ばれることが多い放電生成プラズマ源と組み合わせて好適に用いられる。

【0048】

[0060] 例示的なリソグラフィセル
[0061] 図３は、一部の実施形態によるリソセル又はクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセル３００を示している。リソグラフィ装置１００又は１００’はリソグラフィセル３００の一部を構成することがある。また、リソグラフィセル３００は、基板に露光前プロセス及び露光後プロセスを実行する１つ以上の装置を含んでよい。従来から、これらにはレジスト層を堆積させるためのスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像するためのデベロッパＤＥ、冷却プレートＣＨ、及びベークプレートＢＫが含まれる。基板ハンドラ、すなわちロボットＲＯが、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り出し、それらを様々なプロセス装置間で移動させ、リソグラフィ装置１００又は１００’のローディングベイＬＢに引き渡す。これらのデバイスは、まとめてトラックと呼ばれることも多く、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。ＴＣＵ自体は監視制御システムＳＣＳによって制御され、ＳＣＳはリソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、これらの様々な装置はスループット及び処理効率を最大化するように動作させることができる。

【0049】

[0062] 例示的なインスペクション装置
[0063] リソグラフィプロセスを制御してデバイスフィーチャを基板上に正確に配置するために、一般にアライメントマークが基板上に設けられ、リソグラフィ装置は、基板上のマークの位置を正確に測定する必要がある１つ以上のアライメント装置及び／又はシステムを備える。これらのアライメント装置は事実上位置測定装置である。異なる時期及び異なる製造業者からの、異なるタイプのマーク並びに異なるタイプのアライメント装置及び／又はシステムが知られている。現在のリソグラフィ装置で広く使用されているタイプのシステムは、米国特許第６，９６１，１１６号（ｄｅｎ Ｂｏｅｆ ｅｔ ａｌ．）に記載の自己参照干渉計に基づいており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。一般に、マークはＸ位置及びＹ位置を取得するために個別に測定される。Ｘ及びＹの組み合わせ測定が、米国公開第２００９／１９５７６８Ａ号（Ｂｉｊｎｅｎ ｅｔ ａｌ）に記載の技術を用いて実行されることがあり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0050】

[0064] 「インスペクション装置」、「メトロロジ装置」などの用語は、本明細書では、例えば、構造の特性（例えば、オーバーレイエラー、クリティカルディメンジョンパラメータ）を測定するために使用される又はウェーハのアライメントを検査するためのリソグラフィ装置（例えばアライメント装置）で使用されるデバイス又はシステムを指すために使用されることがある。

【0051】

[0065] 図４Ａは、一部の実施形態に係る、リソグラフィ装置１００又は１００’の一部として実装され得るインスペクション装置４００の概略断面図を示している。一部の実施形態では、インスペクション装置４００は、パターニングデバイス（例えばパターニングデバイスＭＡ）に対して基板（例えば基板Ｗ）を位置合わせするように構成されてもよい。インスペクション装置４００は更に、基板上のアライメントマークの位置を検出し、検出したアライメントマークの位置を使用してリソグラフィ装置１００又は１００’のパターニングデバイス又は他のコンポーネントに対して基板を位置合わせするように構成されてもよい。このような基板の位置合わせにより、基板上の１つ以上のパターンの正確な露光を保証することができる。

【0052】

[0066] 一部の実施形態では、インスペクション装置４００は、照明システム４１２、ビームスプリッタ４１４、干渉計４２６、検出器４２８、ビームアナライザ４３０、及びオーバーレイ計算プロセッサ４３２を備えてもよい。照明システム４１２は、１つ以上の通過帯域を有する電磁狭帯域放射ビーム４１３を提供するように構成されてもよい。ある例では、１つ以上の通過帯域は、約５００ｎｍから約９００ｎｍの間の波長スペクトル内にあってもよい。別の例では、１つ以上の通過帯域は、約５００ｎｍから約９００ｎｍの間の波長スペクトル内の個別の狭通過帯域であってもよい。照明システム４１２は更に、長期間にわたって（例えば、照明システム４１２の寿命にわたって）実質的に一定の中心波長（ＣＷＬ）値を有する１つ以上の通過帯域を提供するように構成されてもよい。照明システム４１２のこのような構成は、以上で考察したように現行のアライメントシステムにおける望ましいＣＷＬ値からの実際のＣＷＬ値のシフトを防ぐのに役立つ可能性がある。また結果として、一定のＣＷＬ値の使用は、現行のアライメント装置に比べてアライメントシステム（例えばインスペクション装置４００）の長期安定性及び精度を向上させることができる。

【0053】

[0067] 一部の実施形態では、ビームスプリッタ４１４は、放射ビーム４１３を受け、放射ビーム４１３を少なくとも２つの放射サブビームに分割するように構成されてもよい。例えば、図４Ａに示すように、放射ビーム４１３を放射サブビーム４１５及び４１７に分割することができる。ビームスプリッタ４１４は更に、ステージ４２２上に配置された基板４２０上に放射サブビーム４１５を向けるように構成することができる。一例では、ステージ４２２は方向４２４に沿って移動可能である。放射サブビーム４１５は、基板４２０上に位置するアライメントマーク又はターゲット４１８を照明するように構成されてもよい。アライメントマーク又はターゲット４１８は、放射感受性フィルムでコーティングすることができる。一部の実施形態では、アライメントマーク又はターゲット４１８は、１８０度（すなわち、１８０°）の対称性を有すしてもよい。つまり、アライメントマーク又はターゲット４１８が、アライメントマーク又はターゲット４１８の平面に垂直な対称軸を中心に１８０°回転される場合に、回転されたアライメントマーク又はターゲット４１８は、回転されていないアライメントマーク又はターゲット４１８と実質的に同一であってもよい。基板４２０上のターゲット４１８は、（ａ）実レジスト線で形成されるバーを含むレジスト層格子、又は（ｂ）プロダクトレイヤ格子、又は（ｃ）プロダクトレイヤ上にオーバーレイ又はインターリーブされたレジスト格子を備えるオーバーレイターゲット構造内の複合格子スタックであってもよい。（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はどこに示されているか？代替的に、バーは基板内にエッチングすることができる。このパターンは、リソグラフィ投影装置、特に、投影システムＰＬ内の色収差の影響を受けやすく、照明対称性及びこのような収差の存在は、それら自体を印刷格子の変動で表すことになる。線幅、ピッチ、及びクリティカルディメンジョンの測定のためのデバイス製造で使用される１つのインライン方法は、「スキャトロメトリ」として知られる技法を利用する。スキャトロメトリの方法は、Ｒａｙｍｏｎｄ ｅｔ ａｌ．による「Ｍｕｌｔｉｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｕｓｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｂ、Ｖｏｌ．１５、ｎｏ．２、３６１～３６８頁（１９９７年）、及び、Ｎｉｕ ｅｔ ａｌ．による「Ｓｐｅｃｕｌａｒ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ ｉｎ ＤＵＶ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．３６７７（１９９９年）に記載されており、これらはどちらもその全体が参照により本明細書に組み込まれる。スキャトロメトリでは、光はターゲット内の周期構造によって反射され、結果として生じる所与の角度での反射スペクトルが検出される。反射スペクトルを生じさせる構造は、例えば、厳密結合波分析（ＲＣＷＡ）を使用して、又はシミュレーションにより導出されるパターンのライブラリの比較によって再構築される。よって、印刷格子のスキャトロメトリデータは格子を再構築するのに使用される。線幅及び形状などの格子のパラメータは、印刷ステップ及び／又は他のスキャトロメトリプロセスの知識から、処理ユニットＰＵによって実行される再構築プロセスに入力されてもよい。

【0054】

[0068] 一部の実施形態では、ビームスプリッタ４１４は更に、ある実施形態に従って回折放射ビーム４１９を受け、回折放射ビーム４１９を少なくとも２つの放射サブビームに分割するように構成されてもよい。図４Ａに示すように、回折放射ビーム４１９は、回折放射サブビーム４２９及び４３９に分割することができる。

【0055】

[0069] ビームスプリッタ４１４が放射サブビーム４１５をアライメントマーク又はターゲット４１８に向け、回折放射サブビーム４２９を干渉計４２６に向けるように示されているが、本開示はこれに限定されないことに留意されたい。他の光学構成を使用して、基板４２０上のアライメントマーク又はターゲット４１８を照明し、アライメントマーク又はターゲット４１８の像を検出することと同様の結果を得ることができることは、当業者には明らかであろう。

【0056】

[0070] 図４Ａに示すように、干渉計４２６は、ビームスプリッタ４１４を介して放射サブビーム４１７及び回折放射サブビーム４２９を受けるように構成されてもよい。例示的な実施形態では、回折放射サブビーム４２９は、アライメントマーク又はターゲット４１８から反射され得る放射サブビーム４１５の少なくとも一部であってもよい。この実施形態のある例では、干渉計４２６は、光学素子の任意の適切なセット、例えば、受けた回折放射サブビーム４２９に基づいてアライメントマーク又はターゲット４１８の２つの像を形成するように構成され得るプリズムの組み合わせを備える。良質の像を形成する必要はないが、アライメントマーク４１８のフィーチャは解像されるべきであることを理解されたい。干渉計４２６は更に、２つの像のうちの一方を他方に対して１８０°回転させ、回転させた像と回転させていない像を干渉的に再結合するように構成されてもよい。

【0057】

[0071] 一部の実施形態では、検出器４２８は、再結合像を干渉計信号４２７を介して受け、インスペクション装置４００のアライメント軸４２１がアライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心（図示せず）を通過するときに再結合像の結果としての干渉を検出するように構成されてもよい。例示的な実施形態によれば、そのような干渉は、アライメントマーク又はターゲット４１８が１８０°対称であり、再結合像が建設的又は破壊的に干渉することに起因する可能性がある。検出した干渉に基づいて、検出器４２８は更に、アライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心の位置を決定し、その結果、基板４２０の位置を検出するように構成されてもよい。ある例によれば、アライメント軸４２１は、基板４２０に垂直で像回転干渉計４２６の中心を通る光ビームと位置合わせされてもよい。検出器４２８は更に、センサ特性を実装し、ウェーハマークプロセス変動と相互作用することによって、アライメントマーク又はターゲット４１８の位置を推定するように構成されてもよい。

【0058】

[0072] 更なる実施形態では、検出器４２８は、以下の測定のうちの１つ以上を実行することによって、アライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心の位置を決定する。
１．様々な波長についての位置変動（色間の位置シフト）を測定すること、
２．様々な次数についての位置変動（回折次数間の位置シフト）を測定すること、及び
３．様々な偏光についての位置変動（偏光間の位置シフト）を測定すること。

【0059】

[0073] このデータは、例えば任意のタイプのアライメントセンサ、例えば単一の検出器を備えた自己参照干渉計及び４つの異なる波長を採用し、ソフトウェア内のアライメント信号を抽出する、米国特許第６，９６１，１１６号に記載されるような、ＳＭＡＳＨ（ＳＭａｒｔ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｅｎｓｏｒ Ｈｙｂｒｉｄ）センサ、又は、７つの回折次数の各々を専用検出器に向ける、米国特許第６，２９７，８７６号に記載されるような、Ａｔｈｅｎａ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｕｓｉｎｇ Ｈｉｇｈ ｏｒｄｅｒ ＥＮｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を用いて取得される可能性があり、上記の米国特許はどちらもその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0060】

[0074] 一部の実施形態では、ビームアナライザ４３０は、回折放射サブビーム４３９を受け、その光学的状態を決定するように構成されてもよい。光学的状態は、ビーム波長、偏光、又はビームプロファイルの測度であってもよい。ビームアナライザ４３０は更に、ステージ４２２の位置を決定し、ステージ４２２の位置をアライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心の位置と相関させるように構成されてもよい。したがって、アライメントマーク又はターゲット４１８の位置、ひいては基板４２０の位置をステージ４２２を基準にして正確に知ることができる。代替的に、ビームアナライザ４３０は、アライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心をインスペクション装置４００又は任意の他の基準要素を基準にして知ることができるように、インスペクション装置４００又は任意の他の基準要素の位置を決定するように構成されてもよい。ビームアナライザ４３０は、何らかの形態の波長帯域選択性を有するポイント又は結像偏光計であってもよい。一部の実施形態では、ビームアナライザ４３０は、インスペクション装置４００に直接的に組み込まれるか、又は他の実施形態に従って、偏光保存シングルモード、マルチモード、又は結像などのいくつかの種類の光ファイバを介して接続されてもよい。

【0061】

[0075] 一部の実施形態では、ビームアナライザ４３０は更に、基板４２０上の２つのパターン間のオーバーレイデータを測定するように構成されてもよい。これらのパターンのうちの一方は、基準層上の基準パターンであってもよい。他方のパターンは、露光層上の露光パターンであってもよい。基準層は、基板４２０上に既に存在するエッチングされた層であってもよい。基準層は、リソグラフィ装置１００及び／又は１００’により基板上に露光された基準パターンによって生成されてもよい。露光層は、基準層に隣接して露光されたレジスト層であってもよい。露光層は、リソグラフィ装置１００又は１００’により基板４２０上に露光された露光パターンによって生成されてもよい。基板４２０上の露光パターンは、ステージ４２２による基板４２０の移動に対応していてもよい。一部の実施形態では、測定されたオーバーレイデータは、基準パターンと露光パターンとの間のオフセットを示す可能性もある。測定されたオーバーレイデータを較正データとして使用して、リソグラフィ装置１００又は１００’により露光された露光パターンを較正することができ、その結果、較正後、露光層と基準層との間のオフセットを最小限に抑えることができる。

【0062】

[0076] 一部の実施形態では、ビームアナライザ４３０は更に、基板４２０のプロダクトスタックプロファイルのモデルを決定するように構成される可能性があり、一回の測定でターゲット４１８のオーバーレイ、クリティカルディメンジョン、及び焦点を測定するように構成されてもよい。プロダクトスタックプロファイルは、アライメントマーク、ターゲット４１８、又は基板４２０などの積層されたプロダクトに関する情報を含んでおり、また、照明変動の関数である、マーク処理変動に誘導された光学特徴メトロロジを含んでもよい。プロダクトスタックプロファイルは、プロダクト格子プロファイル、マークスタックプロファイル、及びマーク非対称性情報を含む可能性もある。ビームアナライザ４３０の一例は、米国特許第８，７０６，４４２号に記載されているオランダのフェルドホーフェンにあるＡＳＭＬ社により製造されているＹｉｅｌｄｓｔａｒ（商標）であり、この特許は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ビームアナライザ４３０は更に、その層内の露光パターンの特定の特性に関連した情報を処理するように構成されてもよい。例えば、ビームアナライザ４３０は、その層内の描写された像のオーバーレイパラメータ（基板上の前の層に対するその層の位置決め精度、又は基板上のマークに対する第１の層の位置決め精度の指標）、焦点パラメータ、及び／又はクリティカルディメンジョンパラメータ（例えば、ライン幅及びその変動）を処理することができる。他のパラメータとしては、露光パターンの描写された像の品質に関連する像パラメータがある。

【0063】

[0077] 一部の実施形態では、検出器のアレイ（図示せず）がビームアナライザ４３０に接続される可能性があり、以下で考察するように正確なスタックプロファイル検出の可能性を許容する。例えば、検出器４２８は検出器のアレイであってもよい。検出器アレイについては、いくつかの選択肢、すなわちマルチモードファイバ束、チャネル毎の個別のピン検出器、又はＣＣＤもしくはＣＭＯＳ（リニア）アレイが可能である。マルチモードファイバ束を使用することによって、安定性上の理由により放散素子を離して設置することが可能になる。個別のＰＩＮ検出器は、大きなダイナミックレンジを提供するが、それぞれが別々のプリアンプを必要とすることがある。したがって、素子の数は限られる。ＣＣＤリニアアレイは、高速で読み出され得る多数の素子を提供し、また、位相ステッピング検出が用いられる場合に特に有意義である。

【0064】

[0078] 一部の実施形態では、図４Ｂに示すように、第２のビームアナライザ４３０’が、回折放射サブビーム４２９を受け、その光学的状態を決定するように構成されてもよい。光学的状態は、ビーム波長、偏光、又はビームプロファイルの測度であってもよい。第２のビームアナライザ４３０’はビームアナライザ４３０と同一であってもよい。代替的に、第２のビームアナライザ４３０’は、ステージ４２２の位置を決定すること及びステージ４２２の位置をアライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心の位置と相関させることなど、ビームアナライザ４３０の少なくとも全ての機能を実行するように構成されてもよい。したがって、アライメントマーク又はターゲット４１８の位置、ひいては基板４２０の位置をステージ４２２を基準にして正確に知ることができる。第２のビームアナライザ４３０’はまた、アライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心をインスペクション装置４００又は任意の他の基準要素を基準にして知ることができるように、インスペクション装置４００又は任意の他の基準要素の位置を決定するように構成されてもよい。第２のビームアナライザ４３０’は更に、２つのパターン間のオーバーレイデータ及び基板４２０のプロダクトスタックプロファイルのモデルを決定するように構成されてもよい。第２のビームアナライザ４３０’はまた、一回の測定でターゲット４１８のオーバーレイ、クリティカルディメンジョン、及び焦点を測定するように構成されてもよい。

【0065】

[0079] 一部の実施形態では、第２のビームアナライザ４３０’は、インスペクション装置４００に直接的に組み込まれてもよい、又は他の実施形態によれば、偏光保存シングルモード、マルチモード、又は結像などのいくつかの種類の光ファイバを介して接続されてもよい。代替的に、第２のビームアナライザ４３０’及びビームアナライザ４３０を組み合わせて、回折放射サブビーム４２９及び４３９の両方を受け、これらの光学的状態を決定するように構成された単一のアナライザ（図示せず）を形成することができる。

【0066】

[0080] 一部の実施形態では、プロセッサ４３２は、検出器４２８及びビームアナライザ４３０から情報を受け取る。例えばプロセッサ４３２はオーバーレイ計算プロセッサであってもよい。情報は、ビームアナライザ４３０により構築されたプロダクトスタックプロファイルのモデルを含んでもよい。代替的に、プロセッサ４３２は、プロダクトマークに関する受け取った情報を利用してプロダクトマークプロファイルのモデルを構築することができる。いずれの場合も、プロセッサ４３２は、プロダクトマークプロファイルのモデルを使用して又は組み込んで、積層されたプロダクト及びオーバーレイマークプロファイルのモデルを構築する。次いで、スタックモデルは、オーバーレイオフセットを決定するのに使用され、オーバーレイオフセット測定へのスペクトル効果を最小限に抑える。プロセッサ４３２は、照明ビームの光学的状態、アライメント信号、関連する位置推定値、瞳面、像面、及び追加の面における光学的状態を含むがこれらに限定されない、検出器４２８及びビームアナライザ４３０から受け取った情報に基づいて、基本的な補正アルゴリズムを生成することができる。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角を定め、角度位置が放射のアジマス角を定める面である。プロセッサ４３２は、その基本的な補正アルゴリズムを利用して、ウェーハマーク及び／又はアライメントマーク４１８を基準にしてインスペクション装置４００を特徴付けることができる。

【0067】

[0081] 一部の実施形態では、プロセッサ４３２は更に、検出器４２８及びビームアナライザ４３０から受け取った情報に基づいて、各マークのセンサ推定値に対する印刷パターン位置オフセットエラーを決定するように構成されてもよい。この情報には、プロダクトスタックプロファイル、基板４２０上の各アライメントマーク又はターゲット４１８のオーバーレイ、クリティカルディメンジョン、及び焦点の測定値などが含まれる。プロセッサ４３２は、クラスタリングアルゴリズムを利用してマークを類似の一定のオフセットエラーのセットにグループ分けし、その情報に基づいてアライメントエラーオフセット補正テーブルを生成することができる。クラスタリングアルゴリズムは、オーバーレイ測定値、位置推定値、及びオフセットエラーの各セットと関連付けられた追加の光学スタック処理情報に基づいていてもよい。オーバーレイは、複数の様々なマーク、例えば、プログラムされたオーバーレイオフセットの周辺の正及び負のバイアスを有するオーバーレイターゲットについて計算される。最小のオーバーレイを測定するターゲットは基準とされる（最高の精度で測定されるためである）。この測定された小さなオーバーレイと、その対応するターゲットの既知のプログラムされたオーバーレイから、オーバーレイエラーを推定することができる。限定ではなく例示として、表１は、これがどのようにして行われ得るかを示している。示した例において測定された最小のオーバーレイは－１ｎｍである。しかしながら、これはプログラムされたオーバーレイが－３０ｎｍであるターゲットに関係している。その結果、プロセスは２９ｎｍのオーバーレイエラーをもたらしたはずである。

【0068】

【表1】

【0069】

最小値が基準点と見なされる可能性があり、これに対して、測定されたオーバーレイとプログラムされたオーバーレイに起因して予測されるオーバーレイとの間のオフセットを計算することができる。このオフセットは、各マーク又は類似のオフセットを有するマークのセットについてのオーバーレイエラーを決定する。したがって、表１の例では、測定された最小のオーバーレイは、プログラムされたオーバーレイが３０ｎｍであるターゲット位置において－１ｎｍであった。他のターゲットにおける予測されたオーバーレイと測定されたオーバーレイとの差をこの基準と比較する。表１などの表は、様々な照明設定の下でのマーク及びターゲット４１８から取得される可能性もあり、最小のオーバーレイエラーをもたらす照明設定、及びその対応する較正係数を決定及び選択することができる。これに続いて、プロセッサ４３２は、マークを類似のオーバーレイエラーのセットにグループ分けすることができる。マークをグループ分けする基準は、様々なプロセス制御、例えば様々なプロセスに対する様々なエラー許容誤差に基づいて調整されてもよい。

【0070】

[0082] 一部の実施形態では、プロセッサ４３２は、グループの全ての又はほとんどの要素が類似のオフセットエラーを有することを確認し、また、その追加の光学スタックメトロロジに基づいて、クラスタリングアルゴリズムからの個別のオフセット補正を各マークに適用することができる。プロセッサ４３２は、各マークに対する補正値を決定し、例えば、補正値をインスペクション装置４００に供給することによってオーバーレイエラーを補正するために補正値をリソグラフィ装置１００又は１００’にフィードバックすることができる。

【0071】

[0083] 図５は、一部の実施形態に係る、基板５００の上のアライメントマーク５０４の概略図を示している。厚いスタック（例えば３Ｄ－ＮＡＮＤ技術）の進化により、基板５００上方の高低差が増加した。更に、レジスト層５０２の厚さが増加した。したがって、基板５００の表面上の層は、もはや「薄くて平坦」であるとはいえない。一部の態様では、レジスト層５０２の厚さは１０μｍから２０μｍである可能性があり、これは３Ｄ ＮＡＮＤ層のトポロジーと同一ではない。一部の態様では、レジスト層５０２の上面５０８は数度傾斜することができる（図５の矢印５０６で示す）。これは通常、アライメントマーク（例えばアライメントマーク５０４）が位置するスクライブラインで起こる。一部の態様では、スクライブラインは、基板５００の表面に深いトレンチを形成することがある。基板５００がレジストで覆われている場合、レジストはトレンチを均一に充填しない。その結果、図５に示すように、アライメントマーク５０４をレジスト表面が傾斜したエリアの下に位置させることができる。この状況では、アライメントマークの位置の測定が不正確である場合がある。例えば、アライメントセンサ（例えばインスペクション装置４００）は、以下で更に説明するように、その信号を完全に失うことがある。

【0072】

[0084] 一部の実施形態では、照明ビーム（例えば放射ビーム４１３）は、照明ビームがアライメントマーク５０４を照明可能になる前に屈折することがある。レジスト層５０２の上面５０８は、アライメントマーク５０４に対して平行ではなく、傾斜していることがある。したがって、入射照明ビームの屈折及び上面５０８による回折ビームの反射及び屈折により、ゼロ次回折ビームがアライメントセンサの光軸に対して平行でない場合がある。アライメントセンサ（例えばインスペクション装置４００）の光軸に対する高次の回折ビーム＋１／－１、…、＋ｍ／－ｍの回折角は等しくない場合がある。

【0073】

[0085] 一部の実施形態では、上面５０８の不均一性によって引き起こされる影響により、以下の欠点が生じる可能性がある。

【0074】

[0086] 一部の態様では、ゼロ次回折ビームが、アライメントセンサのスポットミラーに対してシフトされることがある。スポットミラーは、ゼロ次回折ビームを遮断し、ゼロ次回折ビームが高次の回折ビームに到達するのを防ぐことができる。ただし、ゼロ次回折ビームはスポットミラーによって完全には遮断されないため、シフトは高次の回折ビームチャネルへのゼロ次の「漏れ」が発生するほど十分に大きい可能性がある。例えば、シフトは、ゼロ次回折ビームがもはやスポットミラーに入射しなくなり、したがって遮断されなくなるほどスポットミラーの表面積よりも大きい場合がある。この「漏れ」により、アライメント信号の信号対雑音比が低下し、その結果、整列位置測定精度が悪化することがある。

【0075】

[0087] 一部の態様では、高次の回折ビーム間（例えば、＋１／－１、．．． ＋ｍ／－ｍ）の位相デルタは、各ペア＋１／－１、．．． ＋ｍ／－ｍにおける高次の回折ビームの等しくない回折角又は異なる光路長によりもたらされることがある。位相デルタにより、位相デルタの大きさに比例する整列位置エラーが生じることがある。

【0076】

[0088] 一部の態様では、アライメントセンサは信号を失うことがあり、位置合わせができない場合がある。一部の態様では、レジスト層５０２の約１度の傾きにより、アライメントセンサが信号を失う可能性がある。

【0077】

[0089] 一部の実施形態では、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，２９７，８７６号に記載されている、Ａｔｈｅｎａセンサ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｕｓｉｎｇ Ｈｉｇｈ ｏｒｄｅｒ ＥＮｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）などのアライメントセンサが、７つの回折次数のそれぞれを専用の検出器に向けることがある。複数の穴を有する開口絞りを使用して、高次の回折ビームを専用の検出器に到達する前にフィルタリングすることがある。シフトされた回折次数（瞳面内）は、瞳開口絞りの穴ともはや整列しなくなり、専用センサで検出されないため、開口絞りによって遮断されることがある。

【0078】

[0090] 一部の実施形態では、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，９６１，１１６号に記載されている、ＳＭＡＳＨ（ＳＭａｒｔ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｅｎｓｏｒ Ｈｙｂｒｉｄ）センサなどの第２のタイプのアライメントセンサが、単一の検出器を備えた自己参照干渉計及び４つの異なる波長を採用することがあり、ソフトウェア内のアライメント信号を抽出する。回折次数は瞳面内でシフトされることがあり、アライメントセンサの光軸に関してもはや対称でない場合がある。自己参照干渉計で次数が複製された後、回折次数の２つのコピーは空間的に重なり合わず、干渉は発生しない。したがって、アライメント信号が消滅することがある。

【0079】

[0091] 一部の実施形態では、光学素子を使用して、回折ビームをそれらの非傾斜位置にシフトさせることがある。非傾斜位置という用語は、レジストの表面層がアライメントマークに平行（例えば、アライメントセンサの光軸に平行）であるときの回折次数の位置を指すことがある。光学素子は、プロセッサ（例えばプロセッサ４３２）又はコントローラにより制御される能動光学素子である場合がある。光学素子は、以下に更に説明するような１つ以上の光学素子又は光学システムを含むことがある。

【0080】

[0092] 一部の実施形態では、光学素子は、ゼロ次ビーム位置センサからの測定データに基づいて制御されることがある。センサは、ゼロ次回折ビームの位置を測定するように構成されることがある。センサは、位置を示すデータを光学素子のコントローラに出力することができる。したがって、コントローラは、出力データに基づいて光学素子を作動させて、回折ビームの位置を調整することがある。

【0081】

[0093] 一部の実施形態では、光学素子の動作は、上面５０８の傾きの所定の値に基づく場合がある。そのような場合、ゼロ次ビーム位置センサは省略されることがある。

【0082】

[0094] 一部の実施形態では、光学素子は、基板からの散乱ビームの位置を制御するように構成されることがある。一部の態様では、光学素子は、基板に入射する照明ビームを制御するように構成されることがある。他の実施形態では、光学素子は、基板５００の表面で回折が起こった後に散乱ビームを制御するように構成されることがある。

【0083】

[0095] 補正システム
[0096] 図６Ａは、一部の実施形態に係るシステム６００の概略図を示している。一部の実施形態では、システム６００は、インスペクション装置４００（図４Ａ及び図４Ｂ）のより詳細な図を表すこともできる。図６Ｃは、システム６００の上面図を示す。

【0084】

[0097] 一部の実施形態では、システム６００は、照明システム６０２、光学システム６０４、検出器システム６０６、及びプロセッサ６０８を備える。照明システム６０２は、放射源６１０、第１の光学素子６１６（例えば、レンズ又はレンズシステム）、及び光学素子６２４を備えてもよい。光学システム６０４は、反射要素６２８（例えば分割ミラー）、光学素子６３０（例えば対物レンズ）、及びゼロ次ビームセンサ又はセンサ６４０を備えてもよい。検出システム６０６は、自己参照干渉計及び１つ以上の検出器を備えてもよい。

【0085】

[0098] 図６Ａは、基板６３４上のターゲット６３２（「ターゲット構造」ともいう）を検査するシステム６００の非限定的な描写を示している。基板６３４は、調整可能なステージ６３６（例えば、移動可能なサポート構造）上に配設される。照明システム６０２及び光学システム６０４内に描かれた構造が描かれた位置に限定されないことを理解されたい。構造の位置は、例えばモジュール式アセンブリの設計のように必要に応じて変化してもよい。

【0086】

[0099] 一部の実施形態では、ターゲット６３２は回折構造（例えば格子）を備えてもよい。ターゲット６３２は、放射の反射、屈折、回折、散乱などを行うことができる。考察を容易にするため、限定されることなく、ターゲットと相互作用する放射を散乱放射と全体を通して呼ぶことにする。散乱放射は光学素子６３０によって収集される。

【0087】

[0100] 一部の実施形態では、光学素子６２４は、照明ビーム６４６をＸ方向及び／又はＹ方向にシフトさせることができる。光学素子６２４は、反射システム（例えば、ミラー、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム））であってもよい。

【0088】

[0101] 一部の実施形態では、光学素子６２４は、光学システム６０４の前の照明路内に配置されてもよい。一部の実施形態では、反射システム６２４は、照明ビーム６４６の位置を調整するために１つ以上のミラーを備えてもよい。ターゲットスキャン中の各位置において、照明ビーム６４６の角度を、層６５０（例えばレジスト層）の上面に対して水平Ｘ軸及びＹ軸方向に沿って調整することができる。一部の実施形態では、光学素子６２４は、回折ビームがその非傾斜位置にシフトされるように、照明ビーム６４６の位置（入射角）を調整することができる。一部の実施形態では、照明ビーム６４６は、層６５０の傾きの約半分だけシフトさせることができる（例えば、５度のレジスト傾斜に対して±２．５度の傾き）。

【0089】

[0102] 一部の実施形態では、ビーム角度調整は、Ｘ方向に沿った垂直面内及びＹ方向に沿った垂直面内で独立して行うことができる。一部の態様では、光学素子６２４は、第１のミラー６４２、第２のミラー６４４、及びミラー６５２（図６Ｂに示す）を備えてもよい。一部の態様では、Ｘ方向の調整は、第２のミラー６４４を垂直方向に移動させることによって行うことができる。したがって、反射要素６２８による入射ビームの反射は、Ｘ面に平行な垂直面内で移動する。一部の態様では、Ｙ方向の角度調整は、第１のミラー６４２をＹ方向に移動させることによって行うことができる。したがって、入射ビームの反射は、Ｙ面に平行な垂直面内でシフトされる。Ｘ方向及びＹ方向のシフトは、光学素子６３０の瞳面内で行われるため、照明ビーム６４６の入射角をシステム６００の光軸（Ｏ）に対して、また層６５０の上面に対して変化させる。

【0090】

[0103] 散乱（例えば反射）ゼロ次回折ビーム６４８がシステム６００の光軸に平行に光学素子６３０に入射できるように角度が調整される。一部の態様では、システム６００の光軸は、光学素子６３０の光軸に一致してもよい。一部の態様では、ゼロ次回折が光軸に平行である場合、高次の回折ビーム角は、各回折ビーム対（例えば、＋１及び－１、＋ｍ及び－ｍ）内で互いに等しくてもよい。したがって、ターゲット６３２の測定位置は、最上層６５０の不均一性に依存せず、システム６００に対する物理的な実際の位置を表す。

【0091】

[0104] 一部の実施形態では、入射照明ビーム６４６の調整は、センサ６４０からの測定データに基づいて行うことができる。例えば、センサ６４０と光学素子６２４との間で制御ループを使用することがある。コントローラ（図示せず）が、センサ６４０から受け取ったフィードバック測定値に基づいて光学素子６２４を作動させることがある。例えば、コントローラ又はプロセッサ６０８は、ゼロ次回折ビーム６４８の位置に基づいて、第１のミラー６４２及び第２のミラー６４４のそれぞれの変位を決定することができる。一部の態様では、センサ６４０はゼロ次回折ビーム６４８を遮断することができる。

【0092】

[0105] 一部の実施形態では、反射要素６２８（例えば分割ミラー）は部分的に透過性であってもよい。一部の態様では、反射要素６２８の表面積は、最上層の上面傾斜変動効果を補償するのに十分な入射照明ビーム角度調整の範囲を可能にするようなものである場合がある。一部の態様では、反射要素６２８は、光ビームの偏光方向分離に基づいて実装される。例えば、（反射要素６２８の後に）ターゲット又はアライメントマーク６３２に入射する照明ビーム６４６は、第１の偏光方向を有してもよい。回折ビームの偏光方向は（例えば９０度）シフトされ、反射要素６２８によって透過されることがある。

【0093】

[0106] 一部の実施形態では、センサ６４０は、反射要素６２８が光路となった後に配置されてもよい。一部の態様では、センサ６４０は、ＸＹ平面内のゼロ次回折ビームの位置及びシステム６００の光軸（Ｏ）に対するビーム角を測定することができる。更に、センサ６４０は、ゼロ次回折ビーム６４８を遮断することができる。したがって、ゼロ次回折ビーム６４８は検出器システム６０６に到達することができない。

【0094】

[0107] 一部の実施形態では、光学素子の動作は、傾きの所定の値に基づく場合がある。そのような場合に、センサ６４０を省略することができる。一部の態様では、アライメントマーク６３２は、照明ビーム６４６の様々な位置に対するアライメント設定（較正）中にスキャンされて、検出器システム６０６において最大の検出信号を与える位置を決定することができる。照明ビーム６４６の最大の検出信号を生じさせる位置に対応する光学素子６２４の設定は、アライメントスキャン中に使用されてもよい。例えば、第１のミラー６４２及び第２のミラー６４４の位置をアライメントスキャン中に決定及び使用することがある。アライメント設定（較正）は、アライメントマーク６３２ごとに繰り返すことができる。

【0095】

[0108] 図６Ｂは、一部の実施形態に係る照明システム６０２の側面図を示す概略図である。第１のミラー６４２は、Ｙ方向に移動することができる。ミラー６５２は、放射源６１０からの照明ビーム６４６を第１のミラー６４２に向かって反射することができる。

【0096】

[0109] 図７は、一部の実施形態に係るシステム７００の概略図を示している。一部の実施形態では、システム７００は、インスペクション装置４００のより詳細な図（図４Ａ及び図４Ｂ）を表すこともできる。

【0097】

[0110] 一部の実施形態では、システム７００は、照明システム７０２、光学システム７０４、検出器システム７０６、及びプロセッサ７０８を備える。照明システム７０２は、放射源７１０、光学素子７１６（例えば、レンズ又はレンズシステム）、及びミラー７５８を備えてもよい。光学システム７０４は、反射要素７２８（例えばスポットミラー）、光学素子７３０（例えば対物レンズ）、及びゼロ次ビームセンサ又はセンサ７４０を備えてもよい。検出システム７０６は、自己参照干渉計７５２、光学素子７５４、及び１つ以上の検出器７６０を備えてもよい。照明システム７０２、検出器システム７０６、及び光学システム７０４内に描かれた構造は、それらの図示された位置に限定されないことを理解されたい。構造の位置は、例えばモジュール式アセンブリの設計のように必要に応じて変化してもよい。

【0098】

[0111] 図７は、基板７３４上のターゲット７３２（「ターゲット構造」ともいう）を検査するシステム７００の非限定的な描写を示している。基板７３４は、調整可能なステージ７３６（例えば、移動可能なサポート構造）上に配設される。一部の実施形態では、ターゲット７３２は回折構造（例えば格子）を備えてもよい。ターゲット７３２は、放射の反射、屈折、回折、散乱などを行うことができる。考察を容易にするため、限定されることなく、ターゲットと相互作用する放射を散乱放射と全体を通して呼ぶことにする。散乱放射は光学素子７３０によって収集される。

【0099】

[0112] 一部の実施形態では、光学素子７２４を検出路内に配置することができる。例えば、光学素子７２４は、検出路の反射要素７２８と自己参照干渉計７５２との間に配置されてもよい。

【0100】

[0113] 一部の態様では、光学素子７２４は、平行平面板を備えてもよい。一部の態様では、光学素子７２４は、Ｘ軸及びＹ軸の両方を中心に傾斜するように構成される。シフト量は、板の厚さ及び層７５０（例えばレジスト層）の上面の傾きの程度に基づく場合がある。一部の態様では、光学素子７２４の傾きは、回折ビームの全ての回折次数を同じ方向にシフトさせる（例えば、＋１、－１、０）。回折ビームは、光軸Ｏに関して対称な位置にシフトされる。板の傾きは、平面平行板の厚さ、板の屈折率、及び層７５０内の傾きに基づく場合がある。例えば、板の厚さが約１４ｍｍであり、屈折率が約１．６である場合、板の傾斜角は、層７５０の上面の傾きの約２倍である場合がある。

【0101】

[0114] 一部の態様では、光学素子７２４は、ターゲットスキャン中に各位置で作動して、回折ビームをそれらの非傾斜位置にシフトさせることができる。

【0102】

[0115] 一部の実施形態では、光学素子７２４の作動（ひいては回折ビームのシフト）は、センサ７４０からの測定データに基づいてもよい。反射要素７２８は、ゼロ次ビーム７４８がセンサ７４０に到達できるように半透明である場合がある。例えば、制御ループが、センサ７４０と光学素子７２４との間で使用されることがある。コントローラ（図示せず）が、センサ７４０から受け取ったフィードバック測定値に基づいて光学素子を作動させることがある。例えば、コントローラ又はプロセッサ７０８は、ゼロ次ビーム７４８の位置に基づいてＸ方向及びＹ方向のそれぞれの傾きを決定することができる。一部の態様では、センサ７４０はゼロ次ビーム７４８を遮断することができる。したがって、ゼロ次ビーム７４８は検出システム７０６に到達することができない。

【0103】

[0116] 図８は、一部の実施形態に係る、ビーム位置センサ８４０の動作を示す概略図を示している。照明ビーム８４６が、ターゲット構造８３２を照明することができる。本明細書で先に記載したように、層８５０（例えばレジスト層）の上面の不均一性により、回折ビームは、インスペクションセンサ又はアライメントセンサの光軸（Ｏ）に対してシフトされることがある。一部の実施形態では、ビーム位置センサ８４０（例えば、図６Ａのゼロ次ビームセンサ６４０又は図７のゼロ次ビームセンサ７４０）は、ゼロ次回折ビーム８４８の位置を検出することができる。ゼロ次回折ビーム８４８はミラー８２８（半透明ミラー）を経てセンサ８４０に通過することができる。センサ８４０は、検出された位置（例えば位置Ａ）と所定の位置（例えば位置Ａ’）との差を測定することができる。プロセッサ８０８は、その差に基づいて光学素子８２４（例えば、図６Ａの光学素子６２４及び図７の光学素子７２４）の作動を決定することができる。例えば、プロセッサ８０８は、光学素子８２４の傾き（例えば、図７の光学素子７２４のＸ方向及びＹ方向の傾き）を決定することができる。一部の実施形態では、プロセッサ８０８は、光学素子８２４のミラー（例えば、図６の光学素子６２４の第１のミラー６４２及び第２のミラー６４４）の変位距離を決定することができる。

【0104】

[0117] 一部の実施形態では、照明ビーム８４６は、ゼロ次回折ビーム８４８が位置Ａ’になる（すなわち、非傾斜位置に対応する位置Ａ’でセンサ８４０によって検出される）まで調整されてもよい。他の態様では、回折ビームは、センサ８４０により検出された差と同じ量だけシフトされる。例えば、回折ビームは、位置Ｂから位置Ｂ’にシフトされることがある。回折ビームは、図７の光学素子７２４を使用してシフトされることがある。

【0105】

[0118] 一部の実施形態では、ビーム位置センサ８４０をインスペクションシステムから省略することができる。そのような場合、プロセッサ８０８は、較正データ、所定のレシピ値などに基づいて光学素子８２４を作動させることができる。一部の態様では、プロセッサ８０８は、所定の傾きに基づいて光学素子８２４を作動させることができる。所定の傾きは、別個のツール又は外部センサ（例えば、レベルセンサ、エリプソメータ、原子間力顕微鏡など）によってフィードフォワード方式で測定されることがある。

【0106】

[0119] 一部の実施形態では、光学素子８２４は、全瞳位置センサを使用して制御することができる。一部の実施形態では、散乱ビームの一部が全瞳位置センサに向けられることがある。例えば、光学素子７３０（例えば対物レンズ）と自己参照干渉計７５２との間に配置されたビームスプリッタを使用して、光を分割し、光の一部を全瞳位置センサに向けることがある。光はカメラに結像され、パターン認識を使用して全ての回折次数の位置を決定することがある。次に、プロセッサ８０８は、測定された回折次数の位置に基づいて光学素子８２４を作動させることができる。

【0107】

[0120] 図９は、一部の実施形態に係る、本明細書に記載の機能を含む方法９００を実行するための方法ステップ（例えば、１つ以上のプロセッサを使用する）を示している。図９の方法９００は、考えられる任意の順序で実行することができ、全てのステップを実行する必要はない。更に、上記の図９の方法ステップは、ステップの一例を反映しているにすぎず、限定するものではない。

【0108】

[0121] 方法９００は、最上層厚さの表面傾斜を補正する方法を示す。方法９００は、ステップ９０２に示すように、ターゲット構造に放射ビームを照射することを含む。

【0109】

[0122] 方法は、ステップ９０４に示すように、光学素子を使用して１つ以上の散乱ビームのそれぞれの位置を制御することも含む。一部の実施形態では、光学素子は、放射ビームを第１の方向及び第２の方向に傾斜させるように構成された反射システムを備える。第１の方向は第２の方向と異なる場合がある。一部の態様では、ターゲット構造は、１つ以上の散乱ビームを含む散乱放射を生成する。一部の態様では、光学素子は、１つ以上の散乱ビームを独立して制御することができる。

【0110】

[0123] 方法はまた、ステップ９０６に示すように、位置制御した散乱放射の一部を検出器で受けることを含む。

【0111】

[0124] 方法は、ステップ９０８に示すように、受けた散乱放射に基づいて検出信号を生成することも含む。方法は、ステップ９１０に示すように、ターゲット構造の特性を少なくとも検出信号に基づいて決定することも含む。

【0112】

[0125] 実施形態は、以下の条項を使用して更に説明されることがある。
１．放射ビームを生成するように構成された放射源と、 光学システムであって、
放射ビームを、１つ以上の散乱ビームを含む散乱放射を放射ビームから生成するように構成されるターゲット構造に向け、
散乱放射をターゲット構造から受けるように構成された光学システムと、
１つ以上の散乱ビームの位置を制御するように構成された光学素子と、
位置制御した散乱放射の一部を受け、検出信号を生成するように構成された検出システムと、
ターゲット構造の特性を少なくとも検出信号に基づいて決定するように構成されたプロセッサと
を備えたシステム。
２．光学素子が、照明路の放射源と光学システムとの間に配置され、
光学素子が、放射ビームのターゲット構造に対する入射角を調整するように構成される、条項１のシステム。
３．光学素子が、放射ビームを第１の方向及び第２の方向に傾斜させるように構成された反射システムを備える、条項２のシステム。
４．光学素子が、検出路の光学システムと検出システムとの間に配置され、
光学素子が１つ以上の散乱ビームをシフトさせるように構成される、条項１のシステム。
５．光学素子が、第１の方向及び第２の方向に傾斜されるように構成された板を備える、条項４のシステム。
６．散乱放射に含まれるゼロ次回折ビームの位置を決定するように構成されたセンサを更に備えた、条項１のシステム。
７．光学素子をゼロ次回折ビームの位置に基づいて制御するように構成されたコントローラを更に備えた、条項６のシステム。
８．センサが更に、ゼロ次回折ビームを遮断するように構成される、条項６のシステム。
９．光学システムが、ゼロ次回折ビームを部分的に透過させるように構成された分割ミラーを備える、条項６のシステム。
１０．センサが、分割ミラーの後ろのゼロ次回折ビームの光路に配置される、条項９のシステム。
１１．ターゲット構造の特性がアライメント位置を含む、条項１のシステム。
１２．光学素子が、１つ以上の散乱ビームの位置を独立に制御するように構成される、条項１のシステム。
１３．ターゲット構造に放射ビームを照射すること、
ターゲット構造が生成するように構成される散乱放射に含まれる１つ以上の散乱ビームのそれぞれの位置を、光学素子を使用して制御すること、
位置制御した散乱放射の一部を検出器で受けること、
受けた散乱放射に基づいて検出信号を生成すること、及び
ターゲット構造の特性を少なくとも検出信号に基づいて決定すること
を含む方法。
１４．放射ビームのターゲット構造に対する入射角を調整することを更に含む、条項１３の方法。
１５．入射角の調整が、入射角を第１の方向及び第２の方向に反射システムを使用して調整することを含む、条項１４の方法。

１６．散乱ビームのそれぞれの位置を制御することが、散乱ビームを１つ以上の方向にシフトさせることを含む、条項１３の方法。
１７．シフトさせることが、第１の方向及び第２の方向に傾斜可能な板を使用することを含む、条項１６の方法。
１８．散乱放射のゼロ次回折ビームの位置を決定することを更に含む、条項１３の方法。
１９．ゼロ次回折ビームの位置に基づいて光学素子を制御することを更に含む、条項１８の方法。
２０．ターゲット構造の所定の傾きに基づいて光学素子を制御することを更に含む、条項１３の方法。
２１．所定の傾きを外部センサから受け取ることを更に含む、条項２０の方法。
２２．散乱放射の１つ以上の次数のそれぞれの位置を決定すること、及び
散乱放射の１つ以上の次数のそれぞれの位置に基づいて光学素子を制御すること
を更に含む条項１３の方法。
２３．パターニングデバイスのパターンを照明するように構成された照明装置と、 パターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムと、
メトロロジシステムとを備え、メトロロジシステムが、
放射ビームを生成するように構成された放射源と、
光学システムであって、
放射ビームを、１つ以上の散乱ビームを含む散乱放射を生成するように構成されるターゲット構造に向け、
散乱放射を受けるように構成された光学システムと、
１つ以上の散乱ビームの位置を制御するように構成された光学素子と、
位置制御した散乱放射の一部を受け、検出信号を生成するように構成された検出システムと、
ターゲット構造の特性を少なくとも検出信号に基づいて決定するように構成されたプロセッサと
を備えるリソグラフィ装置。

【0113】

[0126] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用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、ＬＣＤ、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラックユニット（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジユニット及び／又はインスペクションユニットで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板プロセスツールに適用することができる。更に基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。

【0114】

[0127] 光リソグラフィの分野での本開示の実施形態の使用に特に言及してきたが、本開示は文脈によってはその他の用途、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組み合わせを適用することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。

【0115】

[0128] 本明細書中の言い回し又は専門用語は説明を目的とするものであって限定を目的とするものではないことが理解されるべきであり、従って、本明細書の専門用語又は言い回しは、本明細書中の教示に照らして当業者によって解釈されるべきである。

【0116】

[0129] 本明細書で使用される「基板」という用語は、その上に材料層が追加される材料を記述する。一部の実施形態では、基板自体にパターンが付与されると共に、その上に追加された材料にもパターンが付与されるか、又はパターン付与されないままである場合がある。

【0117】

[0130] 本文では、ＩＣの製造における本開示による装置及び／又はシステムの使用について特に言及しているが、そのような装置及び／又はシステムは他の多くの可能な用途を有することを明確に理解されるべきである。例えば、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンス及び検出パターン、ＬＣＤパネル、薄膜磁気ヘッドなどに使用できる。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「レチクル」、「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ「マスク」、「基板」、及び「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義（置き換えられる）と見なしてよいことが当業者には認識される。

【0118】

[0131] 本開示の特定の実施形態が上に記載されているが、本開示は、記載されている以外の方法で実施され得ることが理解されるであろう。この説明は、本開示を限定することを意図するものではない。

【0119】

[0132] 特許請求の範囲を解釈するには、「発明の概要」及び「要約書」の項ではなく、「発明を実施するための形態」の項を使用するよう意図されていることを理解されたい。「発明の概要」及び「要約書」の項は、本発明者らが想定するような本開示の１つ以上の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって本開示及び添付の特許請求の範囲をいかなる意味でも限定しないものとする。

【0120】

[0133] 以上では、特定の機能の実施態様を例示する機能的構成要素及びその関係を用いて本開示について説明してきた。これらの機能的構成要素の境界は、本明細書では説明の便宜を図って任意に画定されている。特定の機能及びその関係が適切に実行される限り、代替的境界を画定することができる。

【0121】

[0134] 特定の実施形態の前述の説明は、本開示の全体的性質を十分に明らかにしているので、当技術分野の知識を適用することにより、過度の実験をせず、本開示の全体的な概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に変更及び／又はこれを様々な用途に適応させることができる。したがって、このような適応及び変更は、本明細書に提示された教示及び案内に基づき、開示された実施形態の均等物の意味及び範囲に入るものとする。

【0122】

[0135] 保護対象の幅及び範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるものである。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】