JP2009290210A - 基板内の欠陥を判定する方法およびリソグラフィプロセスにおいて基板を露光するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板内の欠陥を検出するための改良された方法および装置を提供すること。
【解決手段】基板上に放射ビームを投影するセンサを用いて基板のスキャン範囲をスキャニングするステップと、スキャン範囲に沿ってそれぞれ異なる基板区域から反射された放射の強度の割合を測定するステップと、スキャン範囲にわたって測定された割合の変動を割り出すステップと、それらの変動から基板内の欠陥の有無を判定するステップとを含む、基板内の欠陥を判定する方法。
【選択図】図３

Description

[0001] 本発明は、基板内の欠陥を判定する方法に関する。また、本発明は、リソグラフィプロセスにおいて基板を露光するための装置に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板上に、通常は基板のターゲット部分上に、所望のパターンを与える機械である。例えば、リソグラフィ装置は、集積回路（ＩＣ）の製造において使用することが可能である。その場合、マスクまたはレチクルと代替的に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。このパターンは、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つのまたはいくつかのダイからなる部分を含む）上に転写することが可能である。典型的には、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層の上へのイメージングによるものである。一般的には、単一の基板が、次々にパターニングされる隣接し合うターゲット部分の網状組織を含む。既知のリソグラフィ装置としては、各ターゲット部分がターゲット部分上への全パターンの一度の露光により照射されるいわゆるステッパ、ならびに各ターゲット部分が放射ビームによるパターンの所与の方向（「スキャニング」方向）へのスキャニングと同時に、この方向に対して平行なまたは逆平行な基板の同期的なスキャニングとによって照射されるいわゆるスキャナが含まれる。また、基板上にパターンをインプリントすることにより、パターンをパターニングデバイスから基板に転写することが可能である。

[0003] このリソグラフィ装置は、後に説明されるように、基板のターゲット部分上に、例えばマスクなどのパターニングデバイスによって放射ビームに与えられたパターンを投射するために光学投影システムが使用されるタイプのものであってよい。さらには、光学投影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満たすように、基板の少なくとも一部分を比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆うことができるタイプのものであってよい。また、液浸液を、例えばマスクと投影システムとの間などの、リソグラフィ装置内の他の空間に適用することができる。液浸技術は、当技術において、投影システムの開口数を増加させることでよく知られている。本明細書において使用される「液浸」という語は、基板などの構造体が液体中に浸漬されなければならないことを意味するのではなく、液体が露光の際に投影システムと基板との間に配置されることを意味するにすぎない。

[0004] さらに、リソグラフィ装置は、複数の基板を支持する２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものであってよい。そのような「マルチステージ」機においては、追加のテーブルを同時に使用することができ、すなわち予備ステップを１つまたは複数のテーブル上で（すなわち予備ステージまたは測定ステージにおいて）実施する一方で、１つまたは複数の他のテーブルを１つまたは複数の基板の露光用に（すなわち露光ステージにおいて）使用することができる。

[0005] 光学投影リソグラフィ装置の測定ステージにおいて実施される予備ステップの一例は、光学投影システムと露光すべき基板との間の距離の測定である。投影像の最良の解像は、基板が光学投影システムの焦点に合っている場合に実現される。良好な焦点を得るためには、基板は、光学システムの焦点に配置されなければならない。投影システムの焦点内に基板表面を維持するためには、光学システム（特に投影レンズ）からの基板の距離を正確に決定しなければならない。このために、リソグラフィ装置は、基板の表面の高さを測定するためのセンサを備え得る。

[0006] 現行では、基板の高さを測定するためのセンサは、基板の表面上の多数の測定箇所にて局所的高さおよび傾きを測定するためのツールとして使用される。例えばＡＳＭＬ Ｔｗｉｎｓｃａｎなどの典型的なデュアルステージリソグラフィ装置においては、センサ（例えばレベルセンサ）により測定ステージにおいて収集された高さ情報は、露光ステージに転送され、基板の露光の際に使用される。他のタイプのリソグラフィ装置においては、時として「焦点センサ」と呼ばれるセンサが、基板の露光の際にオンザフライで基板の高さ測定を行うように構成される。

[0007] 基板の表面の高さが測定されても、センサは、基板上に存在する欠陥パターンを検出することはできない。一般的に、欠陥は、加工上の問題により基板端部に生じる。以前は、ドライ式の機械においては、普通は、露光の際に、基板はリソグラフィ装置と物理的接触状態にはならなかったため、このことはあまり問題にはならなかった。液浸タイプのリソグラフィ装置においては、基板が液浸水に接触するため、欠陥が基板の他の部分に広がり得るリスクがあり、これは、加工層が基板から剥離し液浸液により装置の様々な部分に流れることによって、基板に対するさらなる損傷およびリソグラフィ装置の汚染をもたらすことがある。

[0008] 基板内の欠陥を検出するための改良された方法および装置を提供することが望ましい。

[0009] 本発明の一実施形態によれば、
− 基板上に放射ビームを投影するセンサを用いて基板のスキャン範囲をスキャニングするステップと、
− スキャン範囲に沿ってそれぞれ異なる基板区域から反射された放射の強度の割合を測定するステップと、
− スキャン範囲にわたって測定された割合の変動を割り出すステップと、
− それらの変動から基板内の欠陥の有無を判定するステップと
を含む、基板内の欠陥を判定する方法が提供される。

[0010] 本発明のさらなる実施形態によれば、
− 基板を保持するように構築された基板テーブルと、
− 基板上に測定放射ビームを投影するように構成され構築されたセンサと、
− 前記測定放射ビームを用いて基板のスキャン範囲をセンサがスキャンするように構成された、基板テーブルおよびセンサの相対位置を制御するための制御装置とを備え、
− センサは、スキャン範囲に沿ってそれぞれ異なる基板区域から反射された放射の強度の割合を測定するように構成され構築され、
制御装置は、スキャン範囲にわたる割合の変動を割り出し、割合から基板内の欠陥の有無を判定するように構成される、リソグラフィプロセスにおいて基板を露光するための装置が提供される。

[0011] 以下、対応する参照符号が対応する部分を表す添付の概略図を参照して、単なる例示として本発明の実施形態が説明される。

[0012]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の図である。 [0013]センサを備えるデュアルステージリソグラフィ装置の一部の概略図である。 [0013]センサを備えるデュアルステージリソグラフィ装置の一部の概略図である。 [0014]センサの測定構成の概略図である。 [0015]基板端部を横断してスキャンした場合の、基板の中心からの距離に応じたセンサの強度信号のグラフである。 [0016]未加工基板および加工済み基板についてのセンサの強度信号のグラフである。 [0017]加工済み無欠陥基板および加工済み欠陥基板についてのセンサの強度信号のグラフである。 [0018]基板の外周端部から短距離の位置にて得られたセンサの強度信号のグラフである。 [0019]２つの同心のグローバルレベルサークル区域（global level circle area）に沿ってスキャンされる基板の一実施形態の上面図である。 [0020]図８のスキャンプロセスより得られたセンサの強度信号のグラフである。

[0021] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に図示する。この装置は、
− 放射ビームＢ（例えば紫外線）を調整するように構成される照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、いくつか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る第１のポジショナＰＭに連結される、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、いくつか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る第２のポジショナＰＷに連結される、基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
− 基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃ上に、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを投影するように構成される投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳと、
を備える。

[0022] 照明システムは、放射を配向付けし、成形しまたは制御するために、屈折式、反射式、磁気式、電磁式、静電式または他のタイプの光学コンポーネント、またはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含んでよい。

[0023] サポート構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。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および、例えばパターニングデバイスが真空環境内に保持されるかどうかなどの他の条件に応じて、パターニングデバイスを保持する。サポート構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式または他のクランプ技術を使用することが可能である。サポート構造は、フレームまたはテーブルであってよく、例えばこれらは、必要に応じて固定式または可動式のものであってよい。サポート構造によって、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して所望の位置に位置することを確実にすることができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という語はいずれも、より一般的な語である「パターニングデバイス」と同義であると見なしてよい。

[0024] 本明細書において使用される「パターニングデバイス」という語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用することが可能な任意のデバイスを指すものとして、広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフティングフィーチャすなわち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と正確には一致しないことがある点に留意すべきである。一般的には、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、ターゲット部分中に生成されるデバイスにおける特定の機能層に一致する。

[0025] パターニングデバイスは、透過式または反射式のものであってよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフトおよびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッド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が、小さいミラーのマトリックス構成を使用し、各ミラーは、入射する放射ビームをそれぞれに異なる方向に反射するように個別に傾斜させることが可能である。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスにより反射される放射ビームにパターンを与える。

[0026] 本明細書において使用される「投影システム」という語は、使用されている露光放射に適したまたは、液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要素に適した、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁式および静電式光学システム、あるいはそれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という語はいずれも、より一般的な語である「投影システム」と同義であると見なしてよい。

[0027] 本明細書にて示されるように、装置は透過式のもの（例えば透過式マスクの使用）である。代替として、装置は反射式のもの（例えば上記に参照されるタイプのプログラマブルミラーアレイの使用、または反射式マスクの使用）であってよい。

[0028] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものであってよい。そのような「マルチステージ」機においては、追加のテーブルを同時に使用することができ、すなわち予備ステップを１つまたは複数のテーブル上で実施する一方で、１つまたは複数の他のテーブルを露光用に使用することができる。

[0029] また、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満たすように、基板の少なくとも一部分を比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆うことができるタイプのものであってよい。また、液浸液を、例えばマスクと投影システムとの間などの、リソグラフィ装置内の他の空間に適用することができる。液浸技術は、当技術において、投影システムの開口数を増加させることでよく知られている。本明細書において使用される「液浸」という語は、基板などの構造体が液体中に浸漬されなければならないことを意味するのではなく、液体が露光の際に投影システムと基板との間に配置されることを意味するにすぎない。

[0030] 図１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。この放射源およ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は、別々のものであってよい。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および／また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の補助により、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに進む。他の場合では、例えば放射源が水銀ランプである場合には、放射源はリソグラフィ装置の一体部分であってよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要であればビームデリバリシステムＢＤを加えて、放射システムと呼ぶことができる。

[0031] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するためのアジャスタＡＤを含んでよい。一般的には、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および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）は、調節することが可能である。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他のコンポーネントを含んでよい。イルミネータは、放射ビームを調整して、その断面における所望の均一性および強度分布を得るために使用することができる。

[0032] 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りパターン付けされる。マスクＭＡを横断すると、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、同システムは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束させる。第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）の補助により、例えば放射ビームＢの経路中に個々のターゲット部分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可能となる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１に明確には図示されない）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械検索の後に、またはスキャンの最中に、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可能である。一般的には、マスクテーブルＭＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の補助により実現することができ、これらのモジュールが、第１のポジショナＰＭの一部を形成する。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、ロングストロークモジュールおよ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、これらのモジュールが、第２のポジショナＰＷの一部を形成する。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はショートストロークアクチュエータのみに連結することができ、または固定することができる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示されているような基板アラインメントマークは専用ターゲット部分に位置を占めるが、これらはターゲット部分間のスペースに配置することができる（それらはけがき線アラインメントマークとして知られる）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアラインメントマークはダイ間に配置することができる。

[0033] 図示される装置は、以下のモードの少なくとも１つにおいて使用することが可能である。

[0034] １．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが、実質的に静止状態に保たれ、放射ビームに与えられた全パターンが、一度でターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、別のターゲット部分Ｃを露光することが可能となるようにＸ方向および／または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、単一静止露光においてイメージングされるターゲット部分Ｃのサイズを限定する。

[0035] ２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが、同期してスキャンされ、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大率（縮小率）および像反転特性により決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャニング方向の）幅を限定し、スキャニング動作の長さが、ターゲット部分の（スキャニング方向の）高さを決定する。

[0036] ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ実質的に静的状態に保たれ、基板テーブルＷＴが、移動されまたはスキャンされると共に、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般的にはパルス放射源が使用され、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の各移動の後で、またはスキャン中の連続放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この作動モードは、上記に参照される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使用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することが可能である。

[0037] 上述のモードの使用もしくはまったく異なるモードの使用の組合せおよび／または変形を使用することもできる。

[0038] 高さセンサは、基板テーブル上の基板のまたは区域の高さを測定する。図２Ａおよび図２Ｂは共に、高さセンサまたはレベルセンサＬＳを備えるデュアルステージリソグラフィ装置の一実施形態の一部の概略図である。図２Ａは、この装置の第１のステージまたは測定ステージを図示し、図２Ｂは、この装置の第２のステージまたは露光ステージを図示する。この実施形態においては、この装置の第１および第２のステージは、並列に配置される。測定ステージ内の複数のコンポーネントは、この装置の露光ステージ内に存在するコンポーネントと同様のまたさらには同一のものであり、それらのほとんどは、図１の（ワンステージ）リソグラフィ装置に関連して既に説明されている。したがって、それらの詳細な説明はここでは省略する。

[0039] 図示される実施形態においては、高さセンサのみが、測定ステージ内に存在している。この構成によって、前の基板が露光されている最中に、基板の高さマップを含む基板マップを作成することが可能となる。図３を参照すると、このセンサは、レベルセンサＬＳであり、投影ブランチ１０および検出ブランチ１１を備え、これらのブランチは共にメトロロジーフレーム１２上に設置される。投影ブランチ１０は、照明アセンブリおよび投影光学系（ＰＯ）を備える。照明アセンブリは、この実施形態においては光ビームを生成するためのランプモジュール（ＬＭ）である、測定放射ビームを生成するためのモジュールと、ライトガイド（ＬＧ）と、照明光学系（ＩＯ）とを含む。ランプモジュールは、ポジションスイッチング機構の上に設置された１つまたは複数のハロゲンランプを備える。ライトガイドは、センサのハロゲンランプから照明光学系（ＩＯ）に光を伝達するために使用される光ファイバを含む。照明光学系の１つは、投影回折格子上にライトガイドからの光を集束させるように設計される。これは、光を集束させるための複数のレンズと、投影回折格子の方に光を曲げるための端部ミラーとを備える。

[0040] 投影光学系（ＰＯ）モジュールは、投影回折格子およびセンサレンズアセンブリを備える。センサレンズアセンブリは、基板に投影回折格子の像を投影するためのミラーを備える。投影される像は、高さの粗測定のためにキャプチャーシステムにより使用される回折格子と、高さの微測定のために測定システムにより使用される回折格子とを含む。

[0041] 検出ブランチ１１は、レンズアセンブリを含む検出光学系（ＤＯ）モジュールと、検出回折格子１６と、変調光学系などの複数の他の光学素子とを備える。また、検出ブランチ１１は、ディテクタ１５を含むデータ取得モジュール（ＬＳＤＡＭ）を備える。検出光学系のレンズアセンブリは、投影光学系（ＰＯ）のレンズアセンブリと同様のものである。検出回折格子１６は、反射される光ビームを、キャプチャーシステムの検出アセンブリ１５が検出する３つのスポットと、測定システムの検出アセンブリ１５が測定する９つのスポットとに分割する。キャプチャーシステムは、基板の高さ（および傾き）の粗測定を可能にすることが意図される。キャプチャーシステムの役割は、基板を測定システムの測定範囲内に位置させることであり、すなわち、キャプチャーシステムの測定結果が、基板を測定システムの許容範囲内の高さレベルに移動させるために使用される。それによって、測定システムによる基板の露光フィールドのより正確な高さ測定が可能となる。より正確に測定された高さを示すデータ（すなわち基板高さマップ）が、リソグラフィ装置の制御システムまたは制御装置１７（図１および図２に概略的に図示される）に送られる。基板が露光ステージ内に置かれると、記録された基板高さマップは、露光の際に基板テーブルを制御し基板を水平にするために使用される。

[0042] 作動中には、高さを測定すべき表面が、基準位置に置かれ、測定光ビームで照明される。測定光ビームは、９０度未満の角度で測定すべき表面に衝突する。入射角は、反射角と等しいため、測定光ビームは、図３に図示されるように、同一角度で表面から反射されて戻り、反射された放射ビームを形成する。測定光ビームおよび反射された光ビームは、測定面を画定する。センサは、測定面内の反射された測定光ビームの位置を測定する。この表面が測定光ビームの方向に移動され、別の測定がなされる場合には、反射された放射ビームは、前回と同一方向に反射される。しかし、反射された放射ビームの位置は、この表面が移動されたのと同じように変移している。

[0043] センサは、基板テーブルに対して移動可能であってよい。しかし、他の実施形態においては、基板テーブル（ＷＴ）が、センサに対して移動可能である。基板テーブルは、センサに対して少なくとも横方向（すなわちＸ方向およびＹ方向）に移動することが可能である。測定面内での反射された測定光ビームの位置の測定が、複数の異なる横方向位置について繰り返される。さらに具体的には、複数の高さ位置が、（場合によっては１つまたは複数のＺ方向干渉計と組み合わせて）センサにより測定され、各高さ位置に関連付けされる横方向位置が、（例えば１つまたは複数の干渉計を備える）位置センサＩＦにより測定される。

[0044] 一実施形態においては、レベルセンサ（適宜にはＺ方向干渉計と組み合わせて）は、基板表面の高さの検出に加えて、反射される際の測定光ビーム（または、より一般的には反射された放射ビーム）の強度の割合を検出するために使用することができる。図３を参照すると、検出される強度信号は、基本的には、ＬＳスポット強度信号および基板上の構造の反射率が重畳された信号である。この実施形態においては、基板に入射する放射は、一定であると見なされる。したがって、この実施形態においては、反射強度は、割合を暗に示すが、それらの間の比率は一定となる。基板の間でセンサスポットを移動させる（または、レベルセンサに対して基板を移動させる、または、センサおよび基板を共に移動させる）ことにより得られた強度信号は、有効スポット幅に比例する。

ｒ（ｘ，ｔ）＝反射率
Ｉ（ｔ）＝光強度

[0045] 図３および上記の式を参照すると、基板の表面上の任意の箇所ｘでの強度は、表面反射率ｒ（ｘ，ｔ）と、センサのスポット幅Ｄにわたるビーム強度Ｉ（ｔ）との積分である。基板上の構造の大きさが十分である（例えばセンサの精度に応じて約０．１ｍｍを超える）場合には、強度信号においてこの構造を認識することが可能である。

[0046] 図４は、未加工層を有する超平坦基板を、基板の中心と基板端部を越えた位置との間でラジアル方向にスキャンした場合の、基板の中心からの距離ｄに応じた、センサにより測定された強度信号（Ｉ）のグラフである。図４に図示されるように、基板をＢＥＳリングから基板の中心へとスキャンした場合には、結果的に得られるプロファイル（「全反射」により表される）は、基板（右）からミラーブロック（左）へと進む際の反射率の変化により得られる。放射スポットが基板の端部に達すると、放射スポットの一部が、基板に部分的に衝突し、基板の外部に部分的に衝突する。その場合には、この実施形態においては、基板上のスポットの部分が、反射強度に一番大きく寄与する。しかし、基板が加工され、レジストコーティングを最上部に施される場合には、基板表面の反射率は、劇的に低下し、ミラーブロック上の反射率は、図５に図示されるように基板の反射率よりも高くなる。この図面において、曲線１８は、超平坦未加工基板を示し、曲線１９は、いかなる欠陥も有さない加工済み基板を示す。加工済み基板の反射率曲線１９が、基板表面の加工によって低下していることがはっきりと見て取れる。

[0047] したがって、基板が露光され加工されると、基板の反射率は、著しく低下することがある。別の加工済みの「良好」基板（実際に欠陥を有さない）および「不良」基板（欠陥を有する）についての、基板の外部の位置から基板の中心の方への（方向Ｐ_１は、基板の中心に向かう方向である）距離に対する強度のグラフが、図６に示される。グラフ２０は、加工済みの「良好」基板の強度を示し、グラフ２１は、「不良」基板を示す。左から右に向かって、グラフは、ＢＥＳリング（ＢＥＳリングは、基板テーブルの外縁部の金属製リングである）の存在と、ＢＥＳリングと基板との間の間隙の存在と、基板自体の存在とを示す。グラフ中の低下部２２は、ウェーハとＢＥＳリングとの間の間隙の上にセンサスポットがある時である。基板の中心に近づくと、「良好」基板の曲線２０は、実質的に平坦な領域を示す。しかし、「不良」基板についての曲線２１は、強度が変動し小刻みに揺れ動く挙動を示す領域２４を有する。この領域２４は、例えば基板の表面上の穴または他のタイプの損傷などの構造を示す。

[0048] 図７は、基板の半径（すなわち３００ｍｍ）とほぼ等しい、またはそれよりも若干（例えば１．２ｍｍ）小さな半径を有する円に沿った距離に対する強度のグラフを示す。基板のそれぞれ異なる角度位置で実施された上述のラジアル端部スキャンの強度測定の結果が、基板の外周端部付近の円形軌道に沿ったそれぞれ異なる角度位置での強度を得ることが可能となるように、再構成されている。円形リング強度は、ウェーハの端部からの固定距離（例えば約１．３ｍｍ）の位置での強度データを求めることにより再構成されている。この再構成の結果が、図７に示される。曲線２６は、加工済みの「良好」基板の場合における、基板の中心の周囲の、基板の端部付近の円における強度を示す。曲線２７は、同一の軌道に沿った強度を示すが、「不良」基板または欠陥基板、すなわち上に欠陥が存在する基板に関するものである。欠陥基板については、端部の強度は良好基板の端部の強度と比較して、広い範囲で変動することが、図７からは明らかである。本例においては、欠陥基板の標準偏差は、約１８６４である。良好基板の標準偏差は、約２１６である。本例においては、（不良ウェーハ標準偏差−良好ウェーハ標準偏差）／（良好ウェーハ標準偏差）の比率は、約７である。この比率は、この基板の品質の良好な示唆をもたらすことが判明している。標準偏差自体にまたはこの比率にしきい値を設定することによって、欠陥基板から良好基板を区別することができる。本例に関しては、これは、例えばしきい値を２と設定することにより、この比率よって、基板が欠陥を有するという明確で直接的な示唆がもたらされるということを意味し得る。

[0049] 図８においては、基板２５の概略上面図が示される。この実施形態においては、センサ（ＬＳ）、より具体的にはそのキャプチャーシステムを使用して、基板の表面の上方の一定の高さにおいて、円形リング強度測定とも呼ばれるグローバルレベルサークル（ＧＬＣ）スキャンを実施することができる。このスキャンは、２つのスキャンステップを含む。第１のステップにおいては、センサ（ＬＳ）は、基板の中心の付近の実質的に円形の軌道２８に沿って反射された放射ビームの強度を測定する。基板のこの部分、すなわち基板の中心の比較的付近に欠陥が存在する可能性は、低いため、軌道２８に沿った強度スキャンは、基準スキャンと見なしてよい。結果的に得られたセンサの強度信号が、図９に示される。第２のステップにおいては、センサ（ＬＳ）は、基板２５の外周端部３０の付近の第２の軌道２９に沿って強度を測定する。また、結果的に得られたセンサ（ＬＳ）の強度信号が、同様に図９に示される。図９から既にわかるように、基板の外周端部付近のスキャン領域でのスキャニング（円形端部効果を有する）によって、基板の中心付近でスキャンが実施された場合に得られる強度信号よりもはるかに大きな変動を示す強度信号が得られ、これによって、基板の端部の欠陥の有無についての良好な示唆が得られる。

[0050] 基板に欠陥が生じる場合には、これらの欠陥は、おそらくは基板の端部付近に生じ、したがって、基板２５の端部３０の付近の強度スキャンによって、基板の上の任意の欠陥の存在の良好な示唆を得ることができる。第１および第２のステップは、逆順に（すなわち第２のステップの後に第１のステップが）実施されてよく、センサ（ＬＳ）で他の軌道を追跡して、他の基準領域および／または欠陥を有する可能性のある領域を対象としてよいことが、当業者には明らかであろう。

[0051] 両ステップが実施されると、測定された強度の変動についての測度を決定することができる。一実施形態においては、変動性を特徴付けるための測度は、スキャン範囲間の信号の二乗平均平方根偏差（ＲＭＳＤ）であってよい。別の実施形態においては、強度変動についての測度は、円形スキャン範囲に沿った標準偏差である。第１の円２８に沿った強度（ＧＬＣ１）および第２の円２９に沿った強度（ＧＬＣ２）の標準偏差を計算することが可能である。さらに、計算された標準偏差は、第１の軌道２８に沿った強度（ＧＬＣ１）を用いて、すなわち（ＧＬＣ２−ＧＬＣ１）／ＧＬＣ１を用いて正規化される。正規化された標準偏差に基づき、検査される基板の欠陥の有無についての評価を行うことが可能となる。

[0052] 基板の品質を評価するための１つの方法は、標準偏差または正規化された標準偏差を、予め設定されたしきい値と比較することによるものである。（正規化された）標準偏差がしきい値を上回る場合には、基板は、１つまたは複数の欠陥を有すると見なすことができる。次いで、基板を不合格としてはねることができ、例えばマルチステージリソグラフィ装置の場合における露光ステップまたは次のステージへの移送などの、基板のさらなる加工ステップの実施が不要となる。一方、（正規化された）標準偏差がしきい値を下回り留まる場合には、基板は、実質的な欠陥がないと見なされる。次いで、基板は次の加工ステップを受けることができる。

[0053] 結果として、基板内の欠陥を判定するための方法は、
− 基板上に光ビームを投影するために構築されたセンサを提供して、反射された光の強度を検出するステップと、
− 予め画定されたスキャン範囲内で前記光ビームにより基板をスキャニングするステップと、
− スキャン範囲に沿ってそれぞれ異なる基板区域から反射された光の強度の測定を実施するステップと、
− スキャン範囲の少なくとも一部にわたって光強度の変動の測度を決定するステップと、
− 光強度の変動の測度から、欠陥の存在の有無を判定するステップと
を含んでよい。

[0054] 強度情報は、基本的にスキャンされた基板の合計反射率を提供することができ、センサディテクタが受けた反射光の合計量の測度であってよい。反射光の量を上手く利用して、基板の表面上の欠陥を検出することができる。センサディテクタが受けた反射光からのこの情報を利用して、基板の欠陥マップを作成することができ、この欠陥マップに基づいて、例えばデュアルステージリソグラフィ装置の場合には、その後の露光ステージにおいてこの基板を使用するか、または欠陥を有するものとしてこのウェーハを不合格としてはねるかについて決定を行うことが可能となる。

[0055] 測定された強度の変動の測度を決定するステップは、
− スキャン範囲の少なくとも一部にわたって平均放射強度の測度を決定するステップと、
− 平均放射強度の測度から、測定された強度の偏差の測度を決定するステップと、
− 平均放射強度の測度および放射強度偏差の測度から、欠陥の存在の有無を判定するステップと、
を含んでよい。

[0056] 他の実施形態においては、平均放射強度の測度および放射強度偏差の測度は、スキャン範囲の同一部分で測定された強度に基づいて決定されてよい。これは、基板の欠陥部分で測定された強度が、基板の同一の欠陥部分で測定された平均強度に対して決定され得るということである。

[0057] 平均放射強度の測度および偏差の測度は、同一部分のスキャンで測定された強度に基づいて決定されてよい。図７を参照すると、基準区域での測定の実施を伴うことなく、欠陥を有する可能性のある区域についてのみ測定を実施し、これらの測定値にのみ基づいて基板の品質を判定することが可能である。例えば、不良ウェーハについての標準偏差は、１８６４であってよく、良好ウェーハについては２１６であってよい。しきい値は、例えば８００に設定することが可能であり、偏差がこのしきい値を上回る場合には、不良ウェーハとしてウェーハを見なすことが可能である。別の実施形態においては、平均放射強度の測度は、スキャン範囲の第１の部分、例えば図８に示される内円２８により画定される領域で測定された強度に基づいて決定され、放射強度偏差の測度は、スキャン範囲の第２の別の部分、例えば図８の外円２９の周囲の欠陥を有する可能性のある領域で測定された強度に基づいて決定される。

[0058] さらに、決定された偏差の測度は、例えば基準スキャン範囲で測定された強度の標準偏差でそれを除算することによって、正規化することができる。別の実施形態においては、偏差の測度は、平均放射強度の測度で除算される。

[0059] さらに、測定された放射強度の変動の測度が、予め規定されたしきい値と比較されてよい。偏差測度がこのしきい値を超過する場合には、基板は、１つまたは複数の欠陥を有することがあり、逆の場合には、基板は（実質的な）欠陥を実質的に有さないと見なすことができる。

[0060] 基準区域および欠陥を有する可能性のある区域は、同一の基板上に存在する可能性がある。しかし、他の実施形態においては、基準区域および欠陥区域は、それぞれ異なる基板の上に存在する。例えば、すべての基板に関して複数の同様のまたは同一の基板が製造される実施形態においては、それらの基板の中の１つのみの基準区域で測定された強度を使用することが可能である。

[0061] 基板から反射された光ビームの強度は、例えば測定段階の際に基板の高さを測定するためのレベルセンサ、または、露光段階の際に基板の高さを測定するための焦点センサなどの、この装置内に既に存在する高さセンサによって利用されてよいが、他の実施形態においては、別のタイプのセンサを追加的にまたは代替的に使用してよい。例えば、基板から反射された光ビームの強度を測定するために特に構成された強度ディテクタ（センサ）を使用してよい。

[0062] 本文章では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特定の参照をする場合があるが、本明細書で説明されるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の用途を有し得ることを理解すべきである。それらのような代替の用途の文脈において、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という語はいずれも、より一般的な語である「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると見なしてよいことが、当業者には理解されよう。本明細書で参照される基板は、例えばトラック（典型的には、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツールにおいて、露光の前または後に処理されてよい。適用可能であれば、本明細書において開示されるものは、それらのおよび他の基板処理ツールに適用してよい。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを製造するために２度以上処理されてよく、したがって本明細書で使用される基板という語は、複数の処理された層を既に含む基板を指してもよい。

[0063] 光リソグラフィという状況において本発明の実施形態の使用に対して上述で特定の参照がなされたが、本発明は、例えばインプリントリソグラフィなどの他の用途において使用することができ、状況によっては、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス中のトポグラフィが、基板上に生成されるパターンを画成する。パターニングデバイスのトポグラフィを基板に提供されたレジスト層中に押し付けることができ、同時にレジストは、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せを加えられることによって硬化される。パターニングデバイスがレジストから取り外され、レジストが硬化した後にレジスト中にパターンが残る。

[0064] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば３６５、３５５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの、またはほぼそれらの値の波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むすべてのタイプの電磁放射、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを包含する。

[0065] 「レンズ」という語は、文脈によっては、屈折式、反射式、磁気式、電磁式および静電式光学コンポーネントを含む種々のタイプの光学コンポーネントの中の任意の１つまたは組合せを意味し得る。

[0066] 本発明の特定の実施形態が上述で説明されたが、本発明は説明されたもの以外の形態において実施し得ることが理解されよう。例えば、本発明は、上記で開示された方法を記述する１つまたは複数の連続的な機械読取可能命令を含むコンピュータプログラム、またはそのようなコンピュータプログラムを記憶するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとってよい。

[0067] 上述の説明は例示として意図され、限定的なものではない。したがって、以下に述べられる特許請求の範囲から逸脱することなく、説明される発明に変更をなし得ることが、当業者には明らかになろう。

Claims (15)

1. 基板上に放射ビームを投影するセンサを用いて前記基板のスキャン範囲をスキャニングするステップと、
   前記スキャン範囲に沿ってそれぞれ異なる基板区域から反射された放射の強度の割合を測定するステップと、
   前記スキャン範囲にわたって測定された前記割合の変動を割り出すステップと、
   前記変動から前記基板内の欠陥の有無を判定するステップと、
   を含む前記基板内の欠陥を判定する方法。
2. 前記変動をしきい値と比較するステップを含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記変動を割り出すステップは、前記スキャン範囲の少なくとも一部に沿って測定された放射強度の変動を計算するステップを含む、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記変動を割り出すステップは、
   前記スキャン範囲の少なくとも一部にわたって平均割合を割り出すステップと、
   前記平均割合から前記割合の偏差を割り出すステップと、
   前記偏差を用いて欠陥の有無を判定するステップと、
   を含む請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記平均割合は、前記スキャン範囲の第１の部分で測定された強度に基づいて割り出され、
   前記偏差は、前記スキャン範囲の第２の異なる部分で測定された強度に基づいて割り出される、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記スキャン範囲の基準部分が、前記基板の少なくとも１つの基準区域を含み、
   前記スキャン範囲の検査部分が、前記基板の少なくとも１つの欠陥を有する可能性のある区域を含む、
   請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記区域は、同心リングとして形状設定され、
   前記基準区域は、前記基板の内方リングとして画定され、
   前記欠陥を有する可能性のある区域は、前記基板の外方リングとして画定される、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記割合の前記偏差を割り出すステップは、前記スキャン範囲の前記第２の部分で測定された割合と、前記スキャン範囲の第１の部分で測定された割合との間の差を割り出すステップを含む、
   請求項４に記載の方法。
9. 欠陥の存在を判定するステップは、前記偏差を前記偏差のしきい値と比較するステップと、前記偏差が前記しきい値を超過するか否かを判定するステップとをさらに含む、
   請求項４から８のいずれかに記載の方法。
10. 前記基板をスキャニングするステップは、前記センサと前記基板とを相対移動させることによって、前記スキャン範囲に沿って前記放射ビームを投影するステップを含む、
    請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. 前記強度の割合を測定するステップは、基板の露光を実施するように構成されたリソグラフィ露光装置の測定ステーションにおいて実施される、
    請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
12. 反射された放射から基板表面の高さを割り出すように構成されたセンサを用いて、前記スキャン範囲に沿ってそれぞれ異なる基板範囲から反射された前記放射の強度の割合の測定を実施するステップを含む、
    請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
13. 基板を保持するように構築された基板テーブルと、
    前記基板上に測定放射ビームを投影するように構成され構築されたセンサと、
    前記測定放射ビームを用いて前記基板のスキャン範囲を前記センサがスキャンするように構成された、前記基板テーブルおよび前記センサの相対位置を制御するための制御装置とを備え、
    前記センサは、前記スキャン範囲に沿ってそれぞれ異なる基板区域から反射された放射の強度の割合を測定するように構成され構築され、
    前記制御装置は、前記スキャン範囲にわたる前記割合の変動を割り出し、前記割合から前記基板内の欠陥の有無を判定するように構成される、
    リソグラフィプロセスにおいて基板を露光するための装置。
14. 前記センサは、前記反射された放射から、前記基板テーブル上に配置された前記基板の表面の高さを割り出すように構成され構築され、
    前記制御装置は、前記割合の変動をしきい値と比較するように構成される、
    請求項１３に記載の装置。
15. 基板のスキャン範囲にわたって前記基板上に放射ビームを投影するために高さセンサを使用するステップと、
    前記スキャン範囲に沿ってそれぞれ異なる基板区域から反射された放射の強度の割合を測定するステップと、
    前記スキャン範囲の外部の基準区域から反射された放射の強度の割合を測定するステップと、
    前記スキャン範囲にわたって測定された割合と、前記基準区域から測定された割合との変動を割り出すステップと、
    前記変動から前記基板内の欠陥の有無を判定するステップであって、前記スキャン範囲からの前記変動を、前記基準区域からの前記変動と比較するステップを含むステップと、
    を含む、前記基板内の欠陥を検出する方法。