JP2007515806A - リソグラフィ装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例によれば、基板（たとえば基板を支持するための基板テーブルを備えたリソグラフィ装置内の基板）を露光する方法には、第１及び第２のセンサを使用して少なくとも１つの基板の一部の第１及び第２の高さ測定を実行するステップと、測値の差に基づいてオフセット誤差マップを作成し、且つ、記憶するステップと、第１のセンサを使用して高さ測定を実行することによって、前記基板（又は前記部分と類似した処理が施された他の基板）の複数の部分のハイト・マップを作成して記憶し、且つ、オフセット誤差マップによってこのハイト・マップを修正するステップと、前記基板（又は他の基板）を露光するステップが含まれている。

Description

本発明は、リソグラフィ投影装置及び方法に関する。

本明細書に使用されている「パターニング構造」という用語は、入射する放射ビームの断面に、基板の目標部分に生成すべきパターンに対応するパターンを付与するべく使用することができる任意の構造即ち電界を意味するものとして広義に解釈されたい。このコンテキストにおいては、「光バルブ」という用語を使用することも可能である。パターニング構造上に「表示される」パターンは、たとえば基板又は基板の層（たとえばフィーチャの予備バイアス化、光学近似補正フィーチャ、位相及び／又は偏光変分技法、及び／又は多重露光技法が使用される）に最終的に転写されるパターンとは実質的に異なっていても良いことを理解されたい。通常、このようなパターンは、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路又は他のデバイス（以下を参照されたい）中の特定の機能層に対応している。パターニング構造は、反射型及び／又は透過型にすることができる。パターニング構造の実施例には、次のようなものがある。

マスク：マスクの概念についてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。このようなマスクを放射ビーム中に配置することにより、マスクに衝突する放射をマスク上のパターンに従って選択的に透過させ（透過型マスクの場合）、或いは選択的に反射させる（反射型マスクの場合）ことができる。マスクの場合、支持構造は、通常、入射する放射ビーム中の所望の位置でマスクを確実に保持することができ、且つ、必要に応じてマスクをビームに対して確実に移動させることができるマスク・テーブルである。

プログラム可能ミラー・アレイ：粘弾性制御層及び反射表面を有するマトリックス・アドレス指定可能表面は、このようなデバイスの実施例の１つである。このような装置の基礎をなしている基本原理は、（たとえば）反射表面のアドレス指定領域が入射光を回折光として反射し、一方、非アドレス指定領域が入射光を非回折光として反射することである。適切なフィルタを使用することにより、非回折光を反射ビームからフィルタ除去し、回折光のみを残すことができる。この方法によれば、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従ってビームがパターン化される。この方法に対応する方法で複数の回折格子光バルブ（ＧＬＶ）のアレイを使用することも可能であり、ＧＬＶの各々は、入射光を回折光として反射する回折格子を形成するべく、互いに変形可能な（たとえば電位を印加することによって）複数の反射リボンを備えることができる。プログラム可能ミラー・アレイの他の代替実施例には、マトリックスに配列された極めて微小な（場合によっては微視的な）ミラーが使用されている。これらの微小ミラーの各々は、適切な局部電界を印加することによって、或いは圧電駆動手段を使用することによって、１つの軸の周りに個々に傾斜させることができる。たとえば、入射する放射ビームを反射する方向が、アドレス指定ミラーと非アドレス指定ミラーとでそれぞれ異なるように微小ミラーをマトリックス・アドレス指定することができる。この方法によれば、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従って反射ビームがパターン化される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して実行することができる。上で説明したいずれの状況においても、パターニング構造は、１つ又は複数のプログラム可能ミラー・アレイを備えることができる。上で参照したミラー・アレイに関する詳細な情報については、たとえば、参照によりそれらの文書が本明細書に組み込まれている米国特許第５，２９６，８９１号及び第５，５２３，１９３号、並びにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号及びＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。プログラム可能ミラー・アレイの場合、支持構造は、たとえば、必要に応じて固定又は移動させることができるフレーム又はテーブルとして具体化することができる。

プログラム可能ＬＣＤパネル：参照により本明細書に組み込まれている米国特許第５，２２９，８７２号に、このような構造の実施例の１つが記載されている。この場合の支持構造も、プログラム可能ミラー・アレイの場合と同様、たとえば、必要に応じて固定又は移動させることができるフレーム又はテーブルとして具体化することができる。

分かり易くするために、本明細書の以下の特定の部分、とりわけ実施例の部分にはマスク（即ち「レチクル」）及びマスク・テーブル（即ち「レチクル・テーブル」）が包含されているが、このような実施例の中で考察されている一般原理は、上で説明したパターニング構造のより広義のコンテキストの中で理解されたい。

リソグラフィ装置を使用して、表面（たとえば基板の目標部分）に所望のパターンを適用することができる。リソグラフィ投影装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合、パターニング構造を使用してＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、生成されたパターンが、放射線感応材料（たとえばレジスト）の層で被覆された基板（たとえばシリコン又は他の半導体材料のウェハ）上の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイ及び／又はその１つ又は複数の部分が含まれている）に画像化される。通常、１枚の基板には、投影システムを介して順次（たとえば一度づつ）照射される目標部分に隣接するマトリックス即ち回路網全体が含まれている。

現在、マスク・テーブル上のマスクによるパターニングを使用した装置には２種類のマシンがある。第１の種類のリソグラフィ投影装置では、マスク・パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射される。このような装置は、一般にウェハ・ステッパと呼ばれている。一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれている代替装置では、マスク・パターンを投影ビームの下で所与の基準方向（「走査」方向）に連続的に走査し、且つ、基板テーブルをこの方向に平行又は非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射される。通常、投影システムは、倍率係数Ｍ（通常＜１）を有しているため、基板テーブルを走査する速度Ｖは、マスク・テーブルを走査する速度を係数Ｍ倍した速度になる。走査型の装置の場合、投影ビームは、走査方向にスリット幅を有するスリットの形態にすることができる。上で説明したリソグラフィ・デバイスに関する詳細な情報については、たとえば、参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，０４６，７９２号を参照されたい。

リソグラフィ投影装置を使用した製造プロセスでは、パターン（たとえばマスクのパターン）が、少なくとも一部が放射線感応材料（たとえばレジスト）の層で被覆された基板上に画像化される。この画像化処理手順に先立って、プライミング、レジスト・コーティング及び／又はソフト・ベークなどの他の様々な処理手順が基板に加えられる。放射線への露光後、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク及び／又は画像化されたフィーチャの測定／検査などの他の処理手順が基板に加えられる。この一連の処理手順は、デバイス（たとえばＩＣ）の個々の層をパターン化するための基本として使用することができる。たとえば、これらの転送処理手順によって、基板上のレジストの層をパターン化することができる。蒸着、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などの１つ又は複数のパターン処理がその後に続くことになるが、これらの処理はすべて、個々の層の生成、修正又は仕上げを意図したものであっても良い。複数の層を必要とする場合、新しい層の各々に対してこれらのすべての処理手順又はそれらの変形手順を繰り返すことができる。最終的には複数のデバイスのアレイが基板（ウェハ）上に出現する。これらのデバイスは、次に、ダイシング又はソーイングなどの技法を使用して互いに分離され、分離された個々のデバイスがキャリアに実装され、或いはピンに接続される。このようなプロセスに関する詳細な情報については、たとえば、著書「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４）を参照されたい。

本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、且つ、露光済みのレジストを現像するツール）若しくは度量衡学ツール又は検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、複数回にわたって処理することができるため（たとえば多層ＩＣを生成するために）、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

「投影システム」という用語は、たとえば屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。使用する露光放射のタイプ、露光経路における１つ又は複数の液浸液又はガス充填領域の有無、露光経路のすべて又は一部に真空が使用されているかどうかなどの要因に基づいて特定の投影システムを選択することができる。分かり易くするために、以下、投影システムを「レンズ」と呼ぶ。また、放射システムは、放射の投影ビームを導き、整形し、縮小し、拡大し、パターン化し、且つ／又は制御するための任意の設計タイプに従って動作するコンポーネントを備えることも可能であり、以下、このようなコンポーネントについても、集合的又は個々に「レンズ」と呼ぶ。

また、リソグラフィ装置は、複数の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であっても良い。このような「多重ステージ」デバイスの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。たとえば、参照によりそれらの文書が本明細書に組み込まれている米国特許第５，９６９，４４１号及びＰＣＴ出願第ＷＯ９８／４０７９１号に、二重ステージ・リソグラフィ装置が記載されている。

また、リソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体（たとえば水）に浸され、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの第１のエレメントの間の空間に液浸液を適用することも可能である。投影システムの有効開口数を大きくするための液浸技法の使用は、当分野では良く知られている。

本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの放射）及びＥＵＶ（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの極紫外放射）並びに粒子線（イオン・ビーム又は電子ビームなど）を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、このような装置は、他の多くの可能アプリケーションを有していることを明確に理解されたい。たとえば、このような装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッド、ＤＮＡ分析装置などの製造に使用することができる。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」及び「目標部分」という用語に置換されるものと見なすべきであることは当業者には理解されよう。

基板ハイト・マップは、基板を露光する毎に作成することが望ましい。基板が既に１つ又は複数のプロセス・ステップを経ている場合、その表面層はもはや純粋に研磨されたシリコンではなく、既に基板に生成済みのフィーチャを表す構造即ちトポロジーが存在している場合もある。異なる表面層及び構造は、レベル・センサの読み値に影響することがあり、とりわけそのオフセットを変える可能性がある。レベル・センサが光センサである場合、これらの効果は、たとえば、表面構造に起因する回折効果によるもの、或いは表面反射率の波長依存性に起因する回折効果によるものであることが考えられ、必ずしも予測可能であるとは言えない。レベル・センサが容量センサである場合、基板の電気特性に起因するプロセス依存型誤差が生じることがある。

本発明の一実施例による測定方法には、基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第１のセンサを使用するステップと、基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第２のセンサを使用するステップが含まれている。この方法には、さらに、第１のセンサを使用して測定した少なくとも１つの高さ、及び第２のセンサを使用して測定した少なくとも１つの高さに基づいて、第１のセンサのオフセット誤差の特性表示を生成するステップと、基板の第２の部分の複数の高さを測定するために第１のセンサを使用するステップが含まれている。基板の第２の部分のこの複数の高さ及び第１のセンサのオフセット誤差の特性表示に基づいて、基板の第２の部分の特性表示が生成される。

本発明の他の実施例による測定方法には、基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第１のセンサを使用するステップと、基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するためにイン・レジスト焦点測定を使用するステップが含まれている。この方法には、さらに、第１のセンサを使用して測定した少なくとも１つの高さ、及びイン・レジスト焦点測定を使用して測定した少なくとも１つの高さに基づいて、第１のセンサのオフセット誤差の特性表示を生成するステップと、基板の第２の部分の複数の高さを測定するために第１のセンサを使用するステップが含まれている。基板の第２の部分のこの複数の高さ及び第１のセンサのオフセット誤差の特性表示に基づいて、基板の第２の部分の特性表示が生成される。

また、本明細書においては、このような方法の多くの変形形態、デバイス製造方法、及びこのような方法を実行するために使用することができるリソグラフィ装置及びデータ記憶媒体が開示される。

以下、本発明の実施例について、単なる実施例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。

図において、対応する参照記号は対応する部品を表している。

本発明の実施例には、たとえば、レベル・センサのプロセス依存型オフセット誤差を費用有効性の高い方法で正確に修正するために使用することができる基板露光方法が含まれている。

図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を略図で示したものである。このリソグラフィ投影装置は、以下に示すアイテムを備えている。

放射（たとえばＵＶ放射又はＥＵＶ放射）の投影ビームを供給するようになされた（たとえば投影ビームを供給することができる構造を有する）放射システム。この特定の実施例では、放射システムＲＳは、放射源ＳＯ、ビーム引渡しシステムＢＤ及び照明システムを備えており、照明システムは、照明ノードを設定するための調整構造ＡＭ、インテグレータＩＮ及び集光光学系ＣＯを備えている。

投影ビームをパターニングすることができるパターニング構造を支持するようになされた支持構造。この実施例では、第１の対物テーブル（マスク・テーブル）ＭＴは、マスクＭＡ（たとえばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備えており、マスクをアイテムＰＬに対して正確に位置決めするための第１の位置決め構造に接続されている。

基板を保持するようになされた第２の対物テーブル（基板テーブル）。この実施例では、基板テーブルＷＴは、基板Ｗ（たとえばレジスト被覆半導体ウェハ）を保持するための基板ホルダを備えており、アイテムＰＬに対して、また、レンズＰＬに対する基板及び／又は基板テーブルの位置を正確に指示するようになされた（たとえば干渉）測定構造ＩＦに対して、基板を正確に位置決めするための第２の位置決め構造に接続されている。

パターン化されたビームを投射するようになされた投影システム（「レンズ」）。この実施例では、投影システムＰＬ（たとえば屈折レンズ群、カタディオプトリック系若しくはカタプトリック系及び／又はミラー系）は、マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイ及び／又はその１つ又は複数の部分が含まれている）に画像化するようになされている。別法としては、投影システムは、プログラム可能パターニング構造のエレメントがシャッタとして作用することができる二次ソースの画像を投影することも可能である。また、投影システムは、たとえば二次ソースを形成し、且つ、マイクロスポットを基板に投影するための微小レンズ・アレイ（ＭＬＡ）を備えることも可能である。

図に示すように、このリソグラフィ投影装置は、透過型（たとえば透過型マスクを有する）タイプの装置である。しかしながら、一般的にはこのリソグラフィ投影装置は、たとえば反射型（たとえば反射型マスクを備えた）タイプの装置であっても良い。別法としては、このリソグラフィ投影装置は、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどの他の種類のパターニング構造を使用することも可能である。

放射源ＳＯ（たとえば水銀灯、エキシマ・レーザ、電子銃、レーザ生成プラズマ源即ち放電プラズマ源、若しくはストレイジ・リング又はシンクロトロン内の電子ビームの経路の周りに提供されたアンジュレータ）は、放射のビームを生成している。このビームは、照明システム（イルミネータ）ＩＬに直接供給され、或いは条件付け構造即ち電界を介して供給される。たとえば、ビーム引渡しシステムＢＤは、適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えることができる。イルミネータＩＬは、ビームの強度分布の外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）を設定するための調整構造即ち電界ＡＭを備えることができ、投影ビームによってたとえば基板に引き渡される放射エネルギーの角分布に影響を及ぼすことができる。また、このリソグラフィ投影装置は、通常、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を備えている。この方法によれば、マスクＭＡに衝突する投影ビームＰＢは、所望する一様な強度分布をその断面に有することになる。

図１に関して、放射源ＳＯをリソグラフィ投影装置のハウジング内に配置し（放射源ＳＯがたとえば水銀灯の場合にしばしば見られるように）、且つ、リソグラフィ投影装置から離して配置することにより、放射源ＳＯが生成する放射ビームをリソグラフィ投影装置に供給することができる（たとえば適切な誘導ミラーを使用して）ことに留意されたい。この後者のシナリオは、放射源ＳＯがエキシマ・レーザの場合にしばしば見られるシナリオである。本発明及び特許請求の範囲には、これらのシナリオの両方が包含されている。

次に、投影ビームＰＢが、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡによって遮断される。マスクＭＡを透過した（或いはマスクＭＡで選択的に反射した）投影ビームＰＢは、投影ビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させるレンズＰＬを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決め構造（及び干渉測定構造ＩＦ）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる目標部分Ｃを投影ビームＰＢの光路内に配置することができる。同様に、第１の位置決め構造を使用して、たとえばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後、或いは走査中に、マスクＭＡを投影ビームＰＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、対物テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、図１には明確に示されていないが、長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現することができる。しかしながら、ウェハ・ステッパの場合（ステップ・アンド・スキャン装置ではなく）、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータに接続するだけで良く、或いは固定することも可能である。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を使用して整列させることができる。

図に示す装置は、以下に示す複数の異なるモードで使用することができる。

１．ステップ・モード
マスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、マスク画像全体が目標部分Ｃに一度で（即ち単一「フラッシュ」で）投影される。次に、基板テーブルＷＴがｘ方向及び／又はｙ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが投影ビームＰＢによって照射される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で露光される目標部分のサイズが制限されることになる。

２．走査モード
所与の目標部分Ｃが単一「フラッシュ」で露光されない点を除き、基本的にステップ・モードと同じシナリオが適用される。走査モードでは、マスク・テーブルＭＴを所与の方向（いわゆる「走査方向」、たとえばｙ方向）に速度ｖで移動させることができるため、投影ビームＰＢでマスク画像を走査することができる。それと同時に基板テーブルＷＴが同じ方向又は逆方向に、速度Ｖ＝Ｍｖで移動する。ＭはレンズＰＬの倍率である（通常、Ｍ＝１／４又はＭ＝１／５）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び／又は方向は、投影システムＰＬの倍率、縮小率（縮小）及び／又は画像反転特性によって決まる。この方法によれば、解像度を犠牲にすることなく、比較的大きい目標部分Ｃを露光することができる。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光で露光される目標部分の幅（非走査方向の幅）が制限され、また、走査運動の長さによって露光される目標部分の高さ（走査方向の高さ）が決まる。

３．他のモード
プログラム可能パターニング構造を保持するべくマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動又は走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターニング構造が更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターニング構造を利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態、或いは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

パターニング構造及び／又は投影システムに対する基板の正確な位置を知り、且つ／又は基板の位置を正確に修正することが重要であることは理解されよう。たとえば、基板の正確な位置を知り、且つ、正確に修正することは、マスクの画像を横方向の変位が生じることなく意図した目標部分に正確に投影するために重要であるばかりでなく、マスクの画像を可能な限り正確に基板の表面に集束させるためにも重要である。

基板の頂部表面（たとえば基板上のレジストの層）に対する投影ビームの最適焦点を得るためには、基板とマスク及び／又は光学系の間の高さを決定することが望ましいか或いは必要である。たとえば、その高さを所望の焦点距離に相当する高さに調整することが望ましいか或いは必要である。基板はその厚さが変化することがあるため、基板の所望の位置又は最適位置（たとえばマスク及び／又は光学系に対する位置）を露光操作毎に決定することが望ましいか或いは必要である。また、基板は必ずしも完全に平らな対象ではないため、基板の表面全体にわたってその所望の焦点位置又は最適焦点位置が変化する場合がある。最後に、基板が異なる場合があり、また、基板は異なる形態を有している。したがって、基板の一部又はすべてのハイト・マップを基板毎に測定し、場合によっては露光毎に測定することが望ましい。

解決法の１つを実施するために使用することができるリソグラフィ投影装置は、パターン化されたビームを基板に投射する光学系に隣接して配置されているか、或いはその光学系の一部であるレベル・センサを備えている。この解決法によれば、露光中に基板のハイト・マップが測定される。測定した値に基づいて、たとえば基板を支持している基板テーブルの高さを調整することによって光学系に対する基板の距離（たとえば高さ）を調整することができる。

別法としては、露光に先立って基板のハイト・マップを測定することも可能である。現在、個々に移動させることができる少なくとも２つの基板テーブルを備えたマシンが利用可能になっており、たとえば国際特許出願ＷＯ９８／２８６６５号及びＷＯ９８／４０７９１号に記載されている多重ステージ装置を参照されたい。このような多重ステージ装置の基礎をなしている動作原理の１つは、第１の基板テーブルがその基板テーブルの上に位置している第１の基板を露光するために投影システムの真下の露光位置に位置している間、第２の基板テーブルをたとえば装荷位置に搬送し、既に露光済みの基板を除去し、新しい基板をピック・アップし、ピック・アップした新しい基板に対して測定の一部（たとえば上で言及したハイト・マップの測定）を実行し、且つ、投影システムの真下の露光位置への新しい基板の搬送を待機し、第１の基板の露光が完了すると直ちに投影システムの真下の露光位置に搬送することができることである。このようなサイクルは反復が可能である。本明細書において開示されている本発明のいくつかの実施例のアプリケーションでは、露光位置と測定位置の間を移動させることができるものであれ、或いは移動させることができないものであれ、ただ１つの基板テーブルと共に使用することができ、或いは３つ以上の基板テーブルと共に使用することができるため、基板テーブルの数は無関係である。

基板上の測定位置で実行される測定には、たとえば、基板上の意図されている様々な露光領域（「ダイ」とも呼ばれている）、基板上の基準マーク、及び基板の外側の領域の基板テーブル上に配置されている少なくとも１つの基準マーク（たとえばフィデューシャル）の間の空間関係（たとえばＸ方向及びＹ方向の空間関係）の決定を含めることができる。このような情報は、投影ビームに対する露光領域のＸ方向及びＹ方向の位置決めを速やかに、且つ、正確に実行するために、次の露光位置で使用することができる。このような測定及びそれらの使用法に関する詳細な情報については、たとえばＰＣＴ特許公告ＷＯ９９／３２９４０号を参照されたい。この文書には、同じく、基板ホルダの基準平面に対する様々なポイントにおける基板表面のＺ位置に関連するハイト・マップの測定位置における準備が記載されている。Ｚは、基板の表面に直角の方向を表している。

基板のハイト・マップの測定は、通常、基板の頂部表面と相互作用するセンサを使用して実施される。このようなセンサは、一般にレベル・センサと呼ばれている。基板のハイト・マップの測定は、欧州特許公告ＥＰ１０３７１１７Ａ２号にも記載されているように、プロセス依存型誤差（ＰＤＥ）に支配されることがある。

プロセス依存型誤差には、オフセット誤差と線形性誤差即ちミス・スケーリング（つまり利得）の２つのタイプの誤差が知られている。レベル・センサによって測定される高さＺ_ＬＳは、妥当な精度の範囲内で実高さＺ_ｒｅａｌの関数として表すことができる。つまり、Ｚ_ＬＳ＝ａ^＊Ｚ_ｒｅａｌ＋ｂであり、ａは利得、ｂはオフセットである。理想的には、利得（ａ）は単位（１）に等しく、オフセット（ｂ）はゼロに等しい。

基板ハイト・マップは、基板を露光する毎に作成することが望ましい。基板が既に１つ又は複数のプロセス・オペレーションを経ている場合、その表面層はもはや純粋に研磨されたシリコンではなく、既に基板に生成済みのフィーチャを表す構造即ちトポロジーが存在している場合もある。異なる表面層及び構造は、レベル・センサの読み値に影響することがあり、とりわけそのオフセットを変える可能性がある。レベル・センサが光センサである場合、これらの効果は、たとえば、表面構造に起因する回折効果によるもの、或いは表面反射率の波長依存性に起因する回折効果によるものであることが考えられ、必ずしも予測可能であるとは言えない。レベル・センサが容量センサである場合、基板の電気特性に起因するプロセス依存型誤差が生じることがある。

これらのプロセス依存型誤差を克服するためには、プロセス依存型修正ニーズを決定しなければならない。欧州特許公告ＥＰ１０３７１１７Ａ２号に、これらのプロセス依存型誤差を抑制し、且つ／又は修正するためのいくつかの方法が提案されている。

必要なプロセス依存型利得修正を決定するためには、たとえば、基板テーブルをいくつかの異なる垂直位置に設定し、レベル・センサを使用して露光領域即ち目標位置を測定することができる（たとえばレベル・センサの線形範囲又は線形化された範囲を測ることによって）。基板の高さは、基板の表面と、たとえば基板テーブルによって画定される基準平面との間の物理距離として特性化することができる。基準平面のＺ方向の位置は、たとえば干渉計を使用して測定することができる。このような基板高さＺ_{ｗａｆｅｒ}は、基板テーブルの垂直方向の位置によって変化しないため、レベル・センサの測値とＺ−干渉計の測値とを減算することによって得ることができる。つまりＺ_{ＷＡＦＥＲ}＝Ｚ_ＬＳ−Ｚ_ＩＦである。Ｚ_ＬＳは、基板表面のレベル・センサによる測値であり、Ｚ_ＩＦは、基準平面の干渉計による測値である。しかしながら、基板テーブルの位置が分かっている限り、干渉計の代わりに他のセンサを使用することも可能であることは理解されよう。

Ｚ_{ＷＡＦＥＲ}は、基準平面に対する基板の高さを表している。したがって、決定されたＺ_{ＷＡＦＥＲ}の値が基板テーブルの垂直方向の位置によって変化しない場合、この結果は、レベル・センサ又はＺ−干渉計（或いは使用されている他のセンサ）のいずれか一方或いはその両方が線形ではないこと、或いは等しくスケール化されていないことを示している場合がある。Ｚ−干渉計は、その線形性が基板ハイト・マップに必要な精度よりはるかに高いため、線形であると見なすことができる。したがって、基板の高さの値の差はすべてレベル・センサの線形性誤差即ちミス・スケーリングによるものと仮定することができ、たとえば利得誤差によるものと仮定することができる。このような差と、場合によっては、対応するレベル・センサの読み値に関する、それらの読み値を観察した時点における知識とを使用して、レベル・センサの出力を修正することができる。レベル・センサを備えているか或いはレベル・センサを使用している本発明の一実施例では、単純な利得修正が提案されている。しかしながら、知られている他のセンサを使用してもっと複雑な修正を使用することも可能である。

処理すべき基板が、異なるプロセスを既に経ている露光領域をその上に有している場合、基板上の異なるタイプの露光領域毎にプロセス依存型修正を決定することができる。逆に、同じプロセス又は類似したプロセスを経た露光領域を有する基板のバッチを露光する場合、必要なことは、バッチ毎に一度、露光領域のタイプ毎にプロセス依存型修正を測定することだけである場合がある。その場合、そのタイプの露光領域のハイト・マップをそのバッチの中で作成する毎に、このような修正を適用することができる。

プロセス依存型誤差に支配されないセンサが知られている。空気マイクロメータ或いは走査ニードル・プロファイラは、このようなプロセス独立型センサと見なすことができる。空気マイクロメータは、当業者に知られているように、ガス出口から基板の表面へガスの流れを供給することによって基板のハイト・マップを決定することができる。基板の表面が高い場合、つまり基板の表面がガス出口により接近している場合、ガスの流れは、比較的大きい抵抗を受けることになる。流れの抵抗を基板の上方の空気マイクロメータの空間位置の関数として測定することにより、基板の少なくともいくつかの特性（たとえば基板の頂部層の電気特性及び／又は光学特性）に無関係の（或いは少なくとも比較的無関係の）基板のハイト・マップを得ることができ、したがってプロセス独立型ハイト・マップを提供することができる。

走査ニードル・プロファイラを使用して、基板のハイト・マップをニードルで走査することができる。この場合も、レジスト層の電気特性及び／又は光学特性などの特性に無関係のハイト・マップを提供することができる。また、他のプロセス独立型センサも知られている。しかしながら、このようなプロセス独立型センサは、通常、プロセス依存型レベル・センサと比較すると、その走査速度（即ち帯域幅）が遅い（たとえば最大１００倍遅い）。また、これらのプロセス独立型センサの走査速度は、要求される速度に対して遅いことがある。

知られているプロセス独立型センサは、比較的速度が極めて遅いため、プロセス依存型誤差を決定するための知られている方法は、一般に非常に時間がかかっている。上で説明した方法によるプロセス依存型センサを使用してプロセス依存型利得誤差を決定するためには、基板に対して異なる高さから測定する必要がある場合がある。このような構造は、基板が配置される基板テーブルを高さ方向に移動させなければならないこと、且つ／又はセンサを高さ方向に移動させなければならないことを意味している場合があり、時間がかかることがある。また、このような方法の場合、促進することができるのはプロセス依存型利得誤差（ａ）の修正のみであり、プロセス依存型オフセット誤差（ｂ）については、その修正を促進することができない可能性がある。利得修正とオフセット修正を区別する可能な方法の１つは、利得修正の場合、相対測値に基づいてその修正を実施することができる（たとえば基板を高さ方向に既知の量だけ移動させ、レベル・センサの応答を既知の移動と比較する場合）ことであり、それに対してオフセット修正は、絶対測値（たとえばゼロ高さ値に対する測値）に基づいて実施することができることである。

プロセス依存型オフセット誤差を抑制する他の技法を利用することができる。たとえば、上で参照した欧州特許公告第ＥＰ１０３７１１７Ａ２には、使用しているセンサを調整するために使用することができる異なる解決法が記述されている。この特許公告には、複数の波長を使用したセンサを使用した高さの測定が提案されている。また、この文書には、レベル・センサが高さを測定する入射角の変更が提案されている。これらの測定値（たとえば複数の波長及び／又は可変角度を使用した測定値）から得られる測値を使用して、プロセス依存型オフセットを抑制することができる。しかしながら、これらの解決法には相対的に問題があり（たとえば時間がかかる）、したがって比較的費用がかかっている。また、これらの解決法では、プロセス依存型オフセット誤差を決定することができない場合がある。

米国特許出願公告第２００２／０１５８１８５号は、プロセス依存型オフセット誤差に対処するための、プロセス依存型誤差のない空気マイクロメータと組み合わせた第１のレベル・センサを使用した解決法を提供している。これらのセンサはいずれも、露光に先立って基板の高さ又は基板の一部の高さを決定している。これらの測値と測値の差が決定され、記憶され、第１のレベル・センサのプロセス依存型誤差（即ちオフセット）の測度として使用されている。露光（オン・ザ・フライ）中、第１のレベル・センサと本質的に同じである第２のレベル・センサが使用される。記憶されている第１のレベル・センサのプロセス依存型誤差を使用して、このプロセス依存型誤差を第２のレベル・センサにも等しく適用できると仮定して、この第２のレベル・センサの測値が修正される。しかしながら、この解決法には、２つの本質的に同じレベル・センサが必要であり（つまり、これらのセンサは、その性能が整合していなければならない）、それがこの解決法をどちらかと言えば困難にし、且つ、費用のかかるものにしている。

本発明の一実施例による方法によれば、基板Ｗ自体の高さを測定するために、いずれも絶対測定（つまりゼロ高さ値に対する測定）に使用される第１のセンサ１０及び第２のセンサ１１を使用してプロセス依存型オフセット誤差が決定される。したがって、この方法によれば、利得誤差を決定しなければならず、また、測定中、測定機器に対する基板Ｗの高さが移動する（高さ移動の相対測値を得るために）測定とは対照的に、基板Ｗの高さが測定機器に対して移動することはない。この場合、得られた測値と測値の差を使用してプロセス依存型オフセット誤差（ＰＤＯＥ）が決定される。以下、本発明の異なる実施例についてさらに説明する。

図２は、基板Ｗ、基板Ｗの上方に配置された、たとえば基板Ｗのハイト・マップを決定するための第１のセンサ１０及び第２のセンサ１１を示したものである。また、図２には、第１のセンサ１０及び第２のセンサ１１と通信するようになされたプロセッサ１２が示されている。センサ１０、１１は、測定した測値をプロセッサ１２に転送するようになされている。プロセッサ１２は、さらに、記憶装置１３と通信するようになされている。プロセッサ１２は、記憶装置１３からのデータを記憶し、且つ、検索することができる。プロセッサ１２は、さらに、以下で説明するように、第１のセンサ１０、第２のセンサ１１及び／又は記憶装置１３から検索したデータを使用して計算を実行するようになされている。プロセッサ１２及び／又は記憶装置１３は、リソグラフィ投影装置１の一部であっても良いが、リソグラフィ投影装置１の外部に配置することも可能である。

本発明の一実施例による装置の場合、第１のセンサ１０は、空気マイクロメータ或いは走査ニードル・プロファイラなどの、その高さ測値が測定表面の電気特性及び／又は光学特性に依存しないプロセス独立型センサである。第２のセンサ１１はプロセス依存型センサであり、つまり基板Ｗに施されるプロセスに依存する可能性のあるオフセット誤差（ＰＤＯＥ）を有している。利得誤差は既に修正されていることが仮定されている。この場合、プロセス依存型オフセット誤差によって第１のセンサの測値と第２のセンサの測値の差が実質的に形成される。このような場合、ＰＤＯＥはすべて第２のセンサ１１によるものであること、また、第１のセンサ１０の読み値から基板Ｗの「実」高さが分かると仮定することができる。

測定は、第１及び第２のセンサ１０、１１を使用して、たとえばセンサ１０、１１の真下の基板を走査することにより、基板上の複数の位置に対して実行することができる。第１及び第２のセンサ１０、１１によって得られる測値を使用して、測定した基板Ｗ上の位置毎に第２のセンサ１１のＰＤＯＥが記憶されているマップを作成することができる。このマップは、プロセス・ステップ毎に、基板Ｗ上の位置を表すＸ座標及びＹ座標の組合せでＰＤＯＥが記憶されている単純なテーブルであっても良い。したがって、言い換えると、Ｘ、Ｙ位置及びこの第２のセンサが使用されるプロセスの関数として第２のセンサ１１の測値を較正することができ、また、個々の較正データを記憶装置１３に記憶することができる。

プロセッサ１２によって計算された第２のセンサ１１のＰＤＯＥマップは、記憶装置１３に記憶することができる。基板Ｗをさらに処理する場合、この記憶装置１３からＰＤＯＥマップを検索することができる。しかしながら、このＰＤＯＥマップは、他の記憶装置（図示せず）に転送することも可能であり、リソグラフィ投影装置１によって、露光中に、その記憶装置からより容易に、且つ、より迅速にＰＤＯＥマップを検索することができる。

ＰＤＯＥは、基板Ｗの特性（たとえば使用するレジストの種類及びレジストの層の下側の構造の組成）に依存しているため、このＰＤＯＥは、同じ種類の特性を有する基板Ｗのすべての部分、たとえば、類似したパターン及び類似した処理を使用した類似した露光に既に１回又は複数回にわたって晒されている対応する目標部分Ｃ（或いは目標部分の一部）に対して同じであると仮定することができる。これらの特性には、基板の光学特性及び／又は電気特性を含めることができる。実際には、このような依存性は、ＰＤＯＥマップが基板Ｗ上の対応するすべての目標部分Ｃに対して同じであり、且つ／又は対応するプロセス・ステップにおける他の基板Ｗ上の対応するすべての目標部分Ｃに対して同じである可能性があることを意味している場合がある。

ＰＤＯＥマップの決定は、たとえばプロセス独立型センサを使用することによって時間のかかるプロセスになる場合がある（空気マイクロメータ及び走査ニードル・プロファイラの測定は速度が遅い）。しかしながら、目標部分Ｃが類似している場合、同じようなＰＤＯＥマップになる可能性があるため、類似している目標部分Ｃ毎に特定のＰＤＯＥマップを一度決定するだけで十分である場合がある。特定のタイプの目標部分ＣのＰＤＯＥマップが分かると、通常、高速のプロセス依存型センサを使用して、類似した目標部分Ｃを有するすべての基板Ｗを処理することができる。正規の処理速度で動作させることができるこれらのプロセス依存型センサの測値は、既に作成済みのＰＤＯＥマップを使用して修正することができる。したがって、すべての目標部分Ｃが類似している場合、１つのＰＤＯＥマップを作成するだけで十分である場合がある。

リソグラフィ露光の場合、基板Ｗのハイト・マップを作成することができる。基板Ｗのハイト・マップは、欧州特許公告第ＥＰ１０３７１１７Ａ２により詳細に説明されているように、リソグラフィ装置の露光位置で作成することができ、或いはリソグラフィ装置の遠隔位置、たとえばいわゆる多重ステージ・マシンにおける測定位置で作成することができる。

基板Ｗの露光に先立って、ＰＤＯＥマップを決定するために使用される第２のセンサ１１と同じＰＤＯＥに支配されるレベル・センサを使用して基板Ｗのハイト・マップを決定することができる。当然、第２のレベル・センサ１１とこのレベル・センサは、１つの同じセンサであっても良い。この場合、このレベル・センサの測値は、ＰＤＯＥマップを使用して、たとえば、目標部分Ｃ上のその対応する位置に対するＰＤＯＥマップの内容をこのレベル・センサの測値に単純に加算することによって修正することができる。この計算は、たとえば、プロセッサ１２によって、記憶装置１３に既に記憶されているデータを使用して実施することができる。このような方法を使用することにより、比較的高速のレベル・センサを使用してハイト・マップが得られ、且つ、プロセス依存型誤差が補償されるため、基板Ｗを比較的速い処理速度で処理することができる。

本発明の他の実施例による方法によれば、プロセス依存型オフセット誤差マップ及びハイト・マップが露光に先立って決定される。露光中、基板Ｗは、たとえばウェハ・テーブルに固定された、いわゆるＴＩＳセンサなどのイメージ・センサを使用して得られる測値に基づいてウェハ・テーブルＷＴを位置決めすることにより、パターン化されたビームＰＢに対して配置される。ＴＩＳセンサについては、多重ステージ・マシンに関連して以下で説明する。

図２に示すような多重ステージ・マシンの場合、測定位置におけるレベル・センサを使用して基板Ｗの表面のマップを作成することができる。マップは、基準平面（たとえばＴＩＳによって画定される平面）に対して測定することができ、記憶装置にこの情報を記憶することができる。

次に、基板Ｗが図２に示す露光位置へ搬送される。露光に先立って、ＴＩＳを使用して基板テーブルＷＴの位置及び配向を測定し、且つ、基準平面に対して関連付けることができる。ＴＩＳによってマスクＭＡから基板テーブルに画像化された複数のマークの位置が測定される（この測定にはマークの高さが含まれている）。従来、複数のＴＩＳセンサが使用されている（図２にはそのうちの１つしか示されていない）。

第１の位置におけるレベル・センサの測定によって既に入手済みのデータを記憶装置から検索し、且つ、検索した情報に基づいて、露光中に、たとえばＴＩＳを使用して画定された基準平面に対する基板Ｗの高さ及び傾斜を調整することができるため、必ずしも基板Ｗの表面を露光位置で測定する必要はない。

このようなマシンの場合、ＰＤＯＥマップを使用して、測定位置におけるレベル・センサの測値のプロセス依存型オフセット誤差を修正することができる。しかしながら、露光中に修正することも可能である。当然、たとえば測定位置と露光位置が同じ位置であり、露光に先立ってハイト・マップが作成される単一ステージ・マシンにも同じ方法を使用することができる。

以上の説明では、第１及び第２のセンサ１０、１１は、同じ位置に配置されている。しかしながら、第１の位置における第１の（プロセス独立型）センサ１０及び第２の位置における第２のセンサ１１を使用して基板Ｗの表面を測定することも可能である。第１の位置は、リソグラフィ投影装置１の外側の位置であっても良い。たとえば、プロセス独立型センサ１０は、いわゆる外部プロファイラ（たとえば走査ニードル・プロファイラ又は走査トンネル顕微鏡）であっても良い。その場合、両方のセンサの測値を互いに比較することができることが重要である場合がある。基板Ｗが配置される基板テーブルＷＴは、基板Ｗの形状に影響を及ぼすことがあるため、第１及び第２のセンサ１０、１１を使用して測定している間、同じ基板テーブルＷＴ上の同じ位置に基板Ｗを配置することが望ましい場合がある。

上で既に言及したように、プロセス独立型センサ１０は、空気マイクロメータ或いは走査ニードル・プロファイラであっても良いが、他のプロセス独立型センサ１０を使用することも可能である。これらのプロセス独立型センサは当業者に知られている。たとえば、「Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｇａｕｇｉｎｇ」（Ｖ．Ｒ．Ｂｕｒｒｏｗｓ、ＦＷＰ Ｊｏｕｒｎａｌ、１９７６年１０月）及び米国特許第４，９５３，３８８号などの文書に空気マイクロメータが考察されている。

たとえばプロセス依存型オフセット誤差が決定される限り、本発明の他の実施例を思い浮かべることができることは当業者には理解されよう。プロセス依存型オフセット誤差マップを決定するための他の技法は、パターンを基板Ｗに画像化し、基板Ｗを処理し、且つ、得られたパターンの品質を検出することである（たとえばレジスト中の局部焦点外れを決定することである）。検出した異なる画像の品質に基づいて局部最適焦点高さとプロセス依存型センサ１１の測値を比較し、プロセス依存型オフセット誤差マップを決定することができる。レジスト中の局部焦点外れは、以下で簡単に説明する様々な技法を使用して決定することができる。

本発明の他の実施例による方法によれば、第１の測定には、イン・レジスト焦点測定方法が含まれており、センサ１１はプロセス依存型センサである。このような方法の場合、たとえば、プロセス依存型センサ１１の読み値が既に読み取られている位置と同じ位置に生じる焦点外れの測値を使用して、センサ１１のプロセス依存型オフセット誤差を決定することができる。

処理済みの基板Ｗに適用すべき焦点オフセットを決定するために使用されている共通のイン・レジスト焦点測定方法は、焦点露光マトリックス（ＦＥＭ）である。この方法は、レジスト中の臨界構造を露光し、且つ、後続する露光における焦点オフセットを予測最良焦点の近辺で変化させることに基づいている。これらの露光は、基板Ｗの同じ目標部分Ｃ或いは異なる目標部分Ｃに対して実施することができる。レジストを現像した後、結増臨界構造の検査又は測定（光学的／電気的な検査又は測定）を実行し、処理層に対する最適焦点オフセットを決定することができる。

ＦＥＭ技法は、基板Ｗ全体の最適焦点設定／オフセットを決定し、或いは目標部分Ｃ毎の個別焦点オフセットを決定するために広く使用されている。本発明の他の実施例による方法には、このような技法を適用して処理済み基板Ｗ毎の焦点オフセット或いは目標部分Ｃ毎の焦点オフセットを決定する代わりに、基板Ｗ上の目標部分Ｃ内の焦点変化を決定するためにこのような技法を使用するステップが含まれている。基板Ｗの高さを測定するプロセス依存型センサのＸ方向及びＹ方向の測定位置と整合した、より稠密な露光パターンを提供することが望ましい場合がある。このような構造を使用することにより、センサの特定の知覚領域内の焦点を介して結増臨界構造を露光し、且つ、目標部分Ｃの知覚領域毎に個別に最適焦点設定／焦点オフセットを決定することができる（たとえばＰＤＯＥマップを決定するために）。

基板Ｗに適用すべき焦点オフセットを決定するための知られているもう１つの技法には、レジスト中の焦点感応マークの露光が使用されており、また、露光済みマークを測定するためのスキャナ中のもう１つのセンサが使用されている。これらのマークはアライメント・マークであっても良いが、スキャナ中の他のセンサを使用して測定することができる他の任意の構造を使用することも可能である。

これらのアライメント・マークは、稠密構成でマスクＭＡ上にパターン化されており、したがって露光済みの目標部分Ｃに稠密パターンのマークを生成する。本発明の他の実施例による方法によれば、これらのマークは、光学投影システムに非テレセントリシティを導入することによって焦点に感応するようになされている。マスクＭＡの上に配置されているアライメント・マークのサブセットは、マスクＭＡに接着された水晶くさびによって結合されており、投影システムに非テレセントリシティを導入している（以下、測定マークと呼ぶ）。これらの測定マークは、水平方向に変位即ちシフトすることになる。この変位即ちシフトは、マークが露光される焦点外れに比例している。したがって、くさびを備えたアライメント・マーク（測定マーク）の位置は焦点に敏感になり、一方、他のマーク（基準マークと呼ばれている）の位置は焦点に鈍感になる。この場合、基準マークに対する測定マークの相対シフトは、試験露光の間、焦点外れの測度として機能させることができる。

処理済みの基板上の特定の位置に対する焦点オフセットは、露光済みのマークとマークの間の水平方向のシフトを測定することによって決定することができる。知覚領域毎に少なくとも１つの測定マーク及び少なくとも１つの基準マークを露光することができる。このような手法を使用することにより、露光済みの基板Ｗ上の知覚領域毎に焦点オフセットを決定することができる。これらの焦点オフセットは、特定の目標部分Ｃ内の知覚領域毎に引き出すことができ、プロセス依存型オフセット誤差マップとして、全く同じ基板組成を有する目標部分Ｃ毎に記憶することができる。目標部分Ｃのプロセス依存型オフセット誤差マップを決定するためのこのような方法は、基板Ｗ上の１つの特定の目標部分Ｃを露光することによって、或いは基板Ｗ上のすべての目標部分Ｃの焦点オフセットを平均することによって実施することができ、それにより目標部分Ｃを代表する平均プロセス依存型オフセット誤差マップを決定することができる。

基板Ｗに適用すべき焦点オフセットを決定するための類似した技法には、レジスト中の焦点感応マークの露光が使用されており、また、露光済みマークを測定するための外部度量衡学ツールが使用されている。これらのマークは、米国特許第５，３００，７８６号に記載されているようないわゆるボックス・イン・ボックス構造などのより特殊なアライメント・マークであっても良い。光学投影システムに非テレセントリシティを導入することによってこれらのマーク自体を焦点に感応するように構築することができる。これは、マスクＭＡ上のラインの隣にステップをエッチングするフェーズによって達成することができ、それによりボックス・イン・ボックス構造が形成され、画像化された構造の回折次数が相殺される。米国特許第５，３００，７８６号に、このような方法がより詳細に記載されている。

知覚領域毎に少なくとも１つのマークを露光することができる。このような手法を使用することにより、処理済みの基板Ｗ上の知覚領域毎に焦点オフセットを決定することができる。これらの焦点オフセットは、特定の目標部分Ｃ内の知覚領域毎に引き出すことができ、プロセス依存型オフセット誤差マップとして、全く同じ基板組成を有する目標部分Ｃ毎に記憶することができる。目標部分Ｃのプロセス依存型オフセット誤差マップを決定するためのこのような方法は、基板Ｗ上の１つの特定の目標部分Ｃを露光することによって、或いは基板Ｗ上のすべての目標部分Ｃの焦点オフセットを平均することによって実施することができ、それにより目標部分Ｃを代表する平均誤差マップを決定することができる。

この場合、センサ１１の測値は、ＰＤＯＥマップを使用して、たとえば、目標部分Ｃ上のその対応する位置に対するＰＤＯＥマップの内容をセンサ１１の測値に単純に加算することによって修正することができる。この計算は、たとえば、プロセッサ１２によって、記憶装置１３に既に記憶されているデータを使用して実施することができる。別法として、基板Ｗを露光している間、ＰＤＯＥマップの内容を修正値として使用することができる。

処理すべき基板Ｗが、異なるプロセスを既に経ている露光領域をその上に有している場合、基板上の異なるタイプの露光領域毎にプロセス依存型オフセット誤差マップを決定することができる。逆に、同じプロセス又は類似したプロセスを経た露光領域を有する基板のバッチを露光する場合、必要なことは、バッチ毎に一度、露光領域のタイプ毎にプロセス依存型オフセット誤差マップを測定することだけである場合がある。その場合、そのタイプの露光領域のハイト・マップをそのバッチの中で作成する毎に、その修正を適用することができる。

本発明の他の実施例による方法によれば、プロセス依存型オフセット誤差（ＰＤＯＥ）マップを決定するために、図２に示すように第１のセンサ１０及び第２のセンサ１１を使用して基板Ｗが測定される。この実施例では第１及び第２のセンサ１０、１１はいずれもプロセス依存型センサであるが、プロセス・パラメータに対する感度がそれぞれ異なっている。これは、多くの様々な方法で達成することができる。たとえば第１のセンサ１０は、第２のセンサ１１とは異なるタイプのプロセス依存型センサであっても良い。しかしながら、第１のセンサ１０及び第２のセンサ１１は、同じタイプの、異なる設定、たとえば異なる波長スペクトル及び／又は異なる偏光を使用したセンサであっても良い。最後に、第１のセンサ１０及び第２のセンサ１１は、異なる設定を使用した１つの同じセンサであっても良い。測定した値の差を使用してＰＤＯＥマップを決定することができる。その場合、ＰＤＯＥは、測定した２つの値の差に必ずしも等しくなくても良いが、その代わりに、以下で説明するように、たとえば実験によって既に入手済みのモデル又はテーブルを使用して検索することができる。

図３ａは、第１のセンサ１０及び第２のセンサ１１のプロセス依存性のグラフを示したものである（センサは、いずれもプロセス依存型である）。水平軸は、プロセス依存型パラメータ（たとえばレジスト層の厚さ又はレジストの屈折率）を示している。曲線Ｍ１０、Ｍ１１は、それぞれセンサ１０、１１によって測定された高さを示している。図３ａのグラフは、プロセス独立型センサによって測定される「実」高さが一定の高さを維持している状況、及び基板のプロセス依存型パラメータが変化し、第１及び第２のセンサ１０、１１によって高さが測定される状況で実行された実験の結果であっても良い。しかしながら、このグラフは、第１のセンサ１０及び／又は第２のセンサ１１のプロセス依存性を予測する理論的なモデルに基づくことも可能である。

図３ａは、プロセス依存型パラメータを関数として固定「実」高さで測定することができる値が、Ｍ１０とＭ１１のうちのどちらの値であるかを示していることに留意されたい。しかしながら、たとえばセンサ１０を使用して値を測定しても、もう１つの「実」高さと、センサ１０による同じ測定値に対応するプロセス依存型パラメータの他の値との他の組合せが存在する可能性があるため、それだけでは「実」高さ（プロセス独立型高さ）及びプロセス依存型パラメータの値に関する知識を自動的に得ることはできない。

図３ａに示す実施例では、基板Ｗの「実」高さは、水平方向の真直ぐな破線で示されている。したがって、この破線は、理想的なプロセス独立型センサによって得られる測値を表している。図３ａから分かるように、センサ１０、１１によってそれぞれ測定される高さＭ１０、Ｍ１１は、この実高さに対して、プロセス依存型パラメータの関数として変化している。

特定のプロセス依存型パラメータに対して、図３ａに示すグラフが得られることが望ましい場合がある。高さＭ１０とＭ１１の差は、参照数表示Δで示されている。このような実施例では、この差は、特定のプロセス依存型パラメータのみの関数であると仮定することができる。

他の実施例による方法によれば、たとえばセンサ１０の測定値及び差Δとセンサ１１の測定値との組合せの各々は、１つの実高さとの固有の関係を有している。したがって、センサ１０の測定値と差Δの組合せ毎にＰＤＯＥの値を引き出すことができる。図３ａに示すグラフに基づいて、図３ｂに示すグラフが得られる。このグラフは、第１のセンサ１０と第２のセンサ１１の間の差Δを関数とした第１のセンサ１０のＰＤＯＥを示している。第１のセンサ１０のＰＤＯＥは、たとえば第１のセンサ１０の読み値と実高さの差を計算することによって単純に得ることができる。たとえば以下で説明する理由により、Δを関数としたＰＤＯＥのグラフを単調関数（増加又は減少させることができる）にすることが望ましいか或いは重要である場合がある。当然、第２のセンサ１１のための対応するグラフを得ることも可能である。

図３ｂに示すグラフから得られる情報を使用して、基板Ｗの特定の目標部分ＣのＰＤＯＥマップを得ることができる。したがって、図２に示す第１及び第２のセンサ１０、１１を使用して目標部分Ｃを測定することができる。目標部分Ｃの位置毎に、第１のセンサ１０の読み値と第２のセンサ１１の読み値の差Δを計算することができる。この場合、この差に基づいて、たとえば図３ｂに示すグラフを使用してＰＤＯＥを得ることができる。

上で説明した方法に従ってＰＤＯＥマップが決定されると、プロセス依存型センサ１０を使用して基板Ｗを処理し、且つ、測定することができる。このセンサ１０を使用して測定した値は、第１の実施例と同様、ＰＤＯＥマップを使用して修正することができる。

本発明の他の実施例による方法によれば、第１のセンサ１０の読み値と第２のセンサ１１の読み値の間の、プロセス依存型パラメータを関数とする差は、単調増加関数又は単調減少関数である。他の実施例による方法によれば、この差は単調関数ではなく、プロセス依存型パラメータ（たとえばレジスト及び酸化膜の厚さの範囲、レイアウト、使用材料）に関するより深い知識が未知である限り、ＰＤＯＥを明瞭に決定することは困難であるか或いは不可能である場合がある。

第１のセンサ１０の読み値と第２のセンサ１１の読み値の差が取り得る値は、単調関数を得るために制限することができ、或いは差分関数をいくつかの単調部分に分割することができる。たとえば、図３ｂに示すグラフが発振関数である場合、この実施例で説明する方法は、追加情報が分かっていることを条件として（たとえば、決定すべき高さがある一定の範囲内で分かっており、且つ、その範囲内でグラフが単調であることを条件として）、依然として使用が可能である。この問題は、以下で説明するように、３つ以上のセンサを使用することによって抑制することも可能である。

また、第１のセンサ１０の読み値と第２のセンサ１１の読み値の差が特定のプロセス依存型パラメータに対して固有値であるだけでなく、すべてのプロセス依存型パラメータに対して固有値である場合も、この実施例の解決法を必要とする場合がある。差Δが１つのＰＤパラメータの異なる値に対してだけでなく、異なるＰＤパラメータに対しても生じ得ない場合、ＰＤＯＥマップを決定することができる固有の解決法を見出すためには、上で言及したようにプロセスに関する追加知識を必要とする場合がある。

本発明の一実施例による方法によれば、高さの差Δは、プロセス依存型パラメータにのみ依存すると仮定することができる。しかしながら、ＰＤＯＥは実高さにも依存すると考えることも可能である。このような場合、たとえばＰＤＯＥを関数とした２つのセンサの読み値の差の間に単調関係が維持される限り、このような方法は、依然として適用が可能である。高さの差Δが実高さにも依存する場合、図３ａに示すグラフを高さ毎に測定するか、或いは複数の高さで実施された１組の測値を使用してこのようなグラフを高さ毎に作成することが望ましい場合がある。その場合、補間（たとえば一次補間など）によって他の高さに対するこのようなグラフを作成することができる。

このような実施例による方法の潜在的な利点の１つは、図３ａ及び３ｂに示す必要なグラフが決定されると、比較的速度が速く、或いは特殊な機械要求事項、たとえば空間要求事項、汚染要求事項などの要求事項に合致するプロセス依存型センサのみを使用して基板Ｗをさらに処理することができることである。

上で説明した実施例による方法に関して、ＰＤＯＥマップを決定する必要があるのは、対応するすべての目標部分Ｃに対して一度だけであることは理解されよう。あらゆる種類の可能シナリオを思い浮かべることが可能である。たとえば、マップを作成すべき異なる目標部分が単一の基板Ｗに含まれていても良い。すべての目標部分Ｃが互いに異なっている場合、基板Ｗ全体のＰＤＯＥマップを作成することが望ましい場合がある。このＰＤＯＥマップが有用であるのは、その単一基板のみである場合もあるが、類似したプロセス・ステップにおいて、他の基板が類似した目標部分Ｃを有している場合、このマップを再度使用することができる。

当然、目標部分Ｃが類似している場合であっても、目標部分Ｃ毎にＰＤＯＥマップを作成することは同じく可能である。また、類似した基板ＷのＰＤＯＥマップが予め分かっている場合であっても、基板Ｗ毎に新しいＰＤＯＥマップを作成することも可能である。たとえば、最適精度を保証するためにこのような余計なマップの作成を実施することができる。

多重ステージ・マシンの場合、得られたＰＤＯＥマップを記憶装置１３に記憶し、基板Ｗを処理している間（たとえば、上で既に説明したように、第１の位置でハイト・マップを決定している間、或いは第２の位置で露光している間）、このＰＤＯＥマップを使用することができる。基板Ｗの個々の目標部分Ｃのハイト・マップを決定するために、ＰＤＯＥマップを使用して、第１の位置におけるレベル・センサの測値を修正することができる。しかしながら、第２の位置で露光している間、ＰＤＯＥマップを使用して基板Ｗの高さ及び配向を調整することも可能である。

また、類似した方法を３つ以上のセンサを使用して適用することができることは当業者には理解されよう。たとえば、異なるプロセス依存性を有する多数のプロセス依存型センサを使用して実施された測値と測値の差に基づいてＰＤＯＥを決定することができる。また、図３ａに示すグラフの相違が特定の範囲でのプロセス依存型パラメータの単調関数のみである場合、もっと多くのセンサを使用することができる。

上で説明した実施例は、あらゆる種類のリソグラフィ投影装置に適用することができる。このような方法は、実時間レベリング（オン・ザ・フライ）を使用しているマシンに使用することができ、或いは露光に先立ってハイト・マップを作成するマシンに使用することができる。後者のマシンは、たとえば、上で説明した国際特許出願ＷＯ９８／２８６６５号及びＷＯ９８／４０７９１号に記載されている多重ステージ装置を備えることができる。

本発明の実施例には、リソグラフィ装置内の基板を露光する方法、デバイス製造方法、及び放射の投影ビームを提供するための照明システムと、投影ビームの断面にパターンを付与するように機能するパターニング構造を支持するための支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、パターン化されたビームを基板の目標部分に投射するための投影システムとを備えたリソグラフィ装置が含まれている。

本発明の一実施例による、基板を支持するための支持テーブルを備えたリソグラフィ装置内の基板を露光する方法には、プロセス依存型センサである第１のセンサを使用して少なくとも１つの基板の一部の第１の高さ測定を実行するステップと、第２のセンサを使用して前記少なくとも１つの基板の同じ部分の第２の高さ測定を実行するステップと、第１の高さ測値と第２の高さ測値の差に基づいて第１のセンサのオフセット誤差マップを作成し、且つ、このオフセット誤差マップを記憶装置に記憶するステップと、第１のセンサを使用して高さ測定を実行することによって、前記基板又は前記部分と類似した処理が施された他の基板の複数の部分のハイト・マップを作成し、且つ、オフセット誤差マップによってこのハイト・マップを修正するステップと、このハイト・マップを記憶装置に記憶するステップと、前記基板又は他の基板が基板テーブルによって露光位置で支持されると、それらを露光するステップであって、ウェハ・テーブル・センサ及びハイト・マップを使用して露光位置が制御されるステップが含まれている。

本発明の他の実施例による、基板を支持するための支持テーブルを備えたリソグラフィ装置内の基板を露光する方法には、プロセス依存型センサである第１のセンサを使用して少なくとも１つの基板の一部の第１の高さ測定を実行するステップと、第２のセンサを使用して前記少なくとも１つの基板の同じ部分の第２の高さ測定を実行するステップと、第１の高さ測値と第２の高さ測値の差に基づいて第１のセンサのオフセット誤差マップを作成し、且つ、このオフセット誤差マップを記憶装置に記憶するステップと、第１のセンサを使用して高さ測定を実行することによって、前記基板又は前記部分と類似した処理が施された他の基板の複数の部分のハイト・マップを作成するステップと、このハイト・マップを前記記憶装置に記憶するステップと、前記基板又は他の基板が基板テーブルによって露光位置で支持されると、それらを露光するステップであって、オフセット誤差マップによって修正している間、ハイト・マップを使用して露光位置が制御されるステップが含まれている。

基板の特定の部分に対して作成されるプロセス依存型誤差マップは、同じ基板又は他の基板の類似した部分に対して実行された測値を修正するために有利に使用することができる。この場合、測定した高さは、予め記憶されているプロセス依存型誤差を使用して容易に修正することができる。基板上の異なる目標部分即ちダイは、通常、類似したパターンに露光され、露光と露光の間に、類似した処理が施される。したがって、特定の目標部分に対するセンサのプロセス依存型誤差は、他の目標部分に類似している場合がある。

一実施例によれば、本発明は、前記部分が前記少なくとも１つの基板上の複数のサブ部分によって形成されている方法、或いは前記部分が複数の基板上の複数のサブ部分によって形成されている方法に関している。

本発明の他の実施例による方法によれば、第２のセンサはプロセス独立型センサであり、たとえば空気マイクロメータ、外部プロファイラ及び走査ニードル・プロファイラのうちの少なくとも１つである。このような実施例による方法の場合、第２のセンサのプロセス依存型誤差は、第１のセンサの読み値と第２のセンサの読み値の差によって単純に得ることができる。

本発明の他の実施例による方法によれば、第１のセンサは、第１のプロセス依存性を有するプロセス依存型センサであり、第２のセンサは、前記第１のプロセス依存性とは異なる第２のプロセス依存性を有するプロセス依存型センサである。このような実施例による方法の場合、場合によっては高価で、且つ、時間のかかるプロセス独立型センサは不要であり、たとえば比較的費用有効性が高く、且つ、高速のプロセス依存型センサのみを使用することができる。このような方法は、比較的時間有効性に優れている場合がある。

本発明の他の実施例による、基板を支持するための支持テーブルを備えたリソグラフィ装置内の基板を露光する方法には、プロセス依存型センサである第１のセンサを使用して少なくとも１つの基板の一部の第１の測定を実行するステップであって、第１の測定が高さ測定であるステップと、前記少なくとも１つの基板の同じ部分の第２の測定を実行するステップであって、第２の測定にイン・レジスト焦点測定方法が含まれているステップと、第１の測値と第２の測値の差に基づいて第１のセンサのオフセット誤差マップを作成し、且つ、このオフセット誤差マップを記憶装置に記憶するステップと、第１のセンサを使用して高さ測定を実行することにより、前記基板又は前記部分と類似した処理が施された他の基板の複数の部分のハイト・マップを作成し、且つ、オフセット誤差マップによってこのハイト・マップを修正するステップと、このハイト・マップを記憶装置に記憶するステップと、前記基板又は他の基板が基板テーブルによって露光位置で支持されると、それらを露光するステップであって、ハイト・マップを使用して露光位置が制御されるステップが含まれている。

本発明の他の実施例による、基板を支持するための支持テーブルを備えたリソグラフィ装置内の基板を露光する方法には、プロセス依存型センサである第１のセンサを使用して少なくとも１つの基板の一部の第１の測定を実行するステップであって、第１の測定が高さ測定であるステップと、前記少なくとも１つの基板の同じ部分の第２の高さ測定を実行するステップであって、第２の高さ測定にイン・レジスト焦点測定方法が含まれているステップと、第１の測値と第２の測値の差に基づいて第１のセンサのオフセット誤差マップを作成し、且つ、このオフセット誤差マップを記憶装置に記憶するステップと、第１のセンサを使用して高さ測定を実行することによって、前記基板又は前記部分と類似した処理が施された他の基板の複数の部分のハイト・マップを作成するステップと、このハイト・マップを記憶装置に記憶するステップと、前記基板又は他の基板が基板テーブルによって露光位置で支持されると、それらを露光するステップであって、オフセット誤差マップによって修正している間、ハイト・マップを使用して露光位置が制御されるステップが含まれている。

このような方法の場合、センサのプロセス依存型誤差は、プロセス依存型センサの読み値が既に読み取られている位置と同じ位置に生じる焦点外れの測値を使用して（つまり、実質的に同じ位置の測定を実行し、且つ、読み値を読み取ることによって）決定することができる。異なるセンサ及び異なる方法を使用して、たとえば、基板の理想ポイントではないが、特定の知覚領域又は位置の高さ或いは焦点外れを測定することができる。このような知覚手段の形状及びサイズは、センサ及び方法に応じて異なっていても良い。したがって「同じ位置」という用語は、「実質的に同じ位置」を意味するものとして解釈されたい。

本発明の他の実施例による基板を露光する方法によれば、イン・レジスト焦点測定方法には、焦点露光マトリックス（ＦＥＭ）及び焦点感応マークのうちの少なくとも１つが使用されている。焦点感応マークは、たとえば光学投影システムへの非テレセントリシティの導入に基づいて使用することができる。有利であることが期待されるイン・レジスト焦点測定方法を実行する方法については、本明細書においてより詳細に説明されている。

本発明の一実施例によるデバイス製造方法は、さらに、基板を提供するステップと、照明システムを使用して放射の投影ビームを提供するステップと、投影ビームの断面にパターンを付与するためにパターニング構造を使用するステップと、パターン化された放射のビームを基板の目標部分に投射するステップを含むことができる。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置は、放射の投影ビームを提供するための照明システムと、投影ビームの断面にパターンを付与するように機能するパターニング構造を支持するための支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、パターン化されたビームを基板の目標部分に投射するための投影システムを備えることができる。

このようなリソグラフィ投影装置は、さらに、少なくとも１つの基板の一部の第１の高さ測定を実行するようになされた、プロセス依存型センサである第１のセンサと、前記少なくとも１つの基板の同じ部分の第２の高さ測定を実行するようになされた第２のセンサと、プロセッサと、記憶装置を備えることができる。前記プロセッサは、第１の高さ測値と第２の高さ測値の差に基づいて前記第１のセンサのオフセット誤差マップを作成し、且つ、このオフセット誤差マップを記憶装置に記憶するようになされている。また、第１のセンサは、第１のセンサを使用して高さ測定を実行することによって、前記基板又は前記部分と類似した処理が施された他の基板の複数の部分のハイト・マップを作成するようになされている。また、プロセッサは、オフセット誤差マップによってこのハイト・マップを修正するようになされており、さらに、このハイト・マップを記憶装置に記憶するようになされている。リソグラフィ装置は、前記基板又は他の基板が基板テーブルによって露光位置で支持されると、それらを露光するようになされている。露光位置は、ウェハ・テーブル・センサ及びハイト・マップを使用して制御される。

本発明の他の実施例によるリソグラフィ装置は、放射の投影ビームを提供するための照明システムと、投影ビームの断面にパターンを付与するように機能するパターニング構造を支持するための支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、パターン化されたビームを基板の目標部分に投射するための投影システムを備えている。このようなリソグラフィ投影装置は、さらに、少なくとも１つの基板の一部の第１の高さ測定を実行するようになされた、プロセス依存型センサである第１のセンサと、前記少なくとも１つの基板の同じ部分の第２の高さ測定を実行するようになされた第２のセンサと、第１のセンサ、第２のセンサ及び記憶装置と通信するようになされたプロセッサを備えることができる。プロセッサは、第１の高さ測値と第２の高さ測値の差に基づいて第１のセンサのオフセット誤差マップを作成し、且つ、このオフセット誤差マップを記憶装置に記憶するようになされている。また、第１のセンサは、第１のセンサを使用して高さ測定を実行することによって、前記基板又は前記部分と類似した処理が施された他の基板の複数の部分のハイト・マップを作成するようになされている。また、プロセッサは、このハイト・マップを記憶装置に記憶するようになされている。リソグラフィ装置は、前記基板又は他の基板が基板テーブルによって露光位置で支持されると、それらを露光するようになされている。露光位置は、オフセット誤差マップによって修正するプロセッサによって修正されている間、ウェハ・テーブル・センサ及びハイト・マップを使用して制御される。

上で既に説明したように、ＰＤＯＥマップの決定は、たとえばプロセス独立型センサを使用することによって時間のかかるプロセスになる場合がある（空気マイクロメータ及び走査ニードル・プロファイラの測定は速度が遅い）。しかしながら、目標部分Ｃが類似している場合、同じようなＰＤＯＥマップになる可能性があるため、類似している目標部分Ｃ毎に特定のＰＤＯＥマップを一度決定するだけで十分である場合がある。類似したすべての目標部分Ｃに対して、ＰＤＯＥマップを１つ作成するだけで十分である場合がある。類似した目標部分ＣにＰＤＯＥマップを使用するこの技法は、以下で説明するようにさらに発展させることができる。

基板Ｗに加えられる層は、通常、完全に平らではない。たとえば、ＳｉＯ層を塗布し、化学機械研磨技法（ＣＭＰ）を使用して平坦化する場合、基板Ｗの中心領域のＳｉＯ層がより分厚くなり、基板Ｗの縁に近い領域のＳｉＯ層がより薄くなることがある。その結果、基板Ｗの中心領域のプロセス依存型誤差と縁に近い領域のプロセス依存型誤差が異なることになることは理解されよう。

このような変化の結果、基板Ｗの中心で実行された測定に基づくＰＤＯＥマップは、基板Ｗの縁の近傍で非常に不正確になることがある。この問題に対処するために、基板Ｗの表面を異なる領域に分割することができる。基板Ｗの表面は、たとえば第１の部分Ｉと第２の部分ＩＩに分割することができる。第１の部分は、基板Ｗの中央の円形領域であり、第２の部分は、第１の部分Ｉで覆われていない基板Ｗの残りの部分、つまり基板Ｗの縁に沿ったリング／環状形の領域である。図４は、これを示したものである。

この場合、上で説明した方法に従って、第１の部分Ｉに対する第１のＰＤＯＥマップを決定し、且つ、第２の部分ＩＩに対する第２のＰＤＯＥマップを決定することができる。上で説明したセンサ１１などのプロセス依存型センサを使用して基板Ｗのハイト・マップを決定する場合、第１及び第２のＰＤＯＥマップの情報が使用される。センサ１１を使用して測定を実行し、基板Ｗの第１の部分Ｉのハイト・マップを決定する場合、第１のＰＤＯＥマップを使用して、測定を実行した位置に応じて高さ測値が修正される。センサ１１を使用して測定を実行し、基板Ｗの第２の部分ＩＩのハイト・マップを決定する場合、第２のＰＤＯＥマップを使用して高さ測値が修正される。

基板Ｗを３つ以上の部分に分割し、精度をさらに高くすることができることは理解されよう。これらの部分は、必ずしも図４に示す実施例のような回転対称である必要はなく、任意の形状にすることができる。

他の代替によれば、本発明による方法は、補間アルゴリズムを使用することによってより正確になる。この補間アルゴリズムによって、基板Ｗに対するプロセス変動が連続的に修正される。図５は、中央部分の厚さが縁の近傍より分厚い全体形状を有する基板Ｗの横断面図を示したものである。図５は、基板Ｗの縁に近い第１の位置Ａ（たとえば目標部分）、及び基板Ｗの中央の第２の位置Ｂ（たとえば他の目標部分）でＰＤＯＥマップが決定されることを示している。図５には、第１及び第２の位置Ａ、ＢのＰＤＯＥマップがａ及びｂで示されている。ここで基板の全体形状を考慮すると、補間技法を使用して位置Ａと位置Ｂの間の領域のＰＤＯＥマップを決定することができる。

基板Ｗの全体形状に関する追加情報を利用することができない場合、図５にダッシュ線ｉで示すように、一次補間を使用することができる。全体形状に関する追加情報を利用することができる場合、その情報を使用して、状況により適した補間技法を使用することができる。たとえば、第１の位置Ａと第２の位置Ｂの間の基板の形状が凹形であるか凸形であるかを示す情報を利用することができる。図５に示す、基板Ｗの中央部分の厚さが比較的分厚い実施例では、二次多項式補間技法を使用することができ、それにより、図５にダッシュ線ｉｉで示す補間曲線が得られる。

ＰＤＯＥマップを作成し、且つ、使用する基礎をなしている一般的な着想は、類似した処理が施された目標部分Ｃのプロセス依存型誤差が同じであることである。しかしながら、それにもかかわらず、異なる基板Ｗ間で差異が生じることがある。バッチ（たとえば２５枚の基板セット）が異なる基板Ｗは差異を示すことがある。また、上で説明した、一般的には５枚の基板Ｗセットで実施されるＣＭＰ処理は、異なるセット間で基板Ｗのプロセス依存性が異なる原因になることがある。したがって、場合によってはバッチ及び／又はセット毎にＰＤＯＥマップを決定することが必要であるが、それはどちらかと言えば時間のかかるプロセスである。

本発明の他の代替によれば、より時間有効性の高い方法が提案される。たとえば基板Ｗの第１のセットに対して決定されたＰＤＯＥマップが更新され、基板Ｗの第２のセットに使用される。この更新は、第２のセットの１つ又は複数の基板Ｗに対して実行された比較的少数の測値に基づいて実施される。これらの測値によって、第２のセットの基板Ｗ上の特定の位置におけるＰＤＯＥに関する情報が提供される。第２のセットのこれらのＰＤＯＥと第１のセットの対応するＰＤＯＥを比較することができる。第１のセットのＰＤＯＥと第２のセットのＰＤＯＥの差に基づいて第１のセット全体のＰＤＯＥマップを修正し、第２のセットに使用することができるＰＤＯＥマップを決定することができる。この修正は、既に決定済みのＰＤＯＥマップに追加されるオフセットであっても良いが、利得係数を含むことも可能である。したがって、第２のセットの１つ又は複数の基板Ｗに対して実施される、上で説明した第１及び第２のセンサ１１、１２を使用した測定は、比較的少数の測定しか実施されない。

上で説明した方法によれば、第１及び第２のセンサを使用して基板Ｗの高さが測定される。露光ツールが動作している間は第１のセンサを使用することができ、より速度の遅い第２のセンサを使用してこの第１のセンサが較正される。第１のセンサは比較的速度の速いセンサであっても良いが、その測定原理（たとえば光学的原理、電気的原理）により、基板Ｗのタイプ及び基板Ｗに適用される処理に依存する測定のプロセス依存性の影響を受け易い。第２のセンサは比較的速度が遅くても良いが、測定すべき基板の表面のあらゆる処理誘導効果に鈍感になることがある。第２のセンサの測値を使用して第１のセンサのオフセットが決定される。第１のセンサの測値は、露光におけるフィードフォワードに使用されることに留意されたい。

高さの測定だけでなく、基板Ｗの他の特性の測定にもこれと同じ原理を使用することができることは理解されよう。たとえばオーバレイの目的にこれと同じ原理を使用することができる。

オーバレイを目的とする場合、基板Ｗに提供されたマークの位置は、ｘ軸及びｙ軸が露光すべき基板Ｗの表面の平面に実質的に存在し、且つ、ｚ軸が基板Ｗの表面に対して実質的に直角であるＸＹ平面で測定される。

基板Ｗを処理している間、これらのマークがひずみ、そのためにマークの測定に誤差が生じる。この問題は、現在、これらのマークを測定するための、２つの波長を含んだ測定ビームを使用した光センサを使用することによって対処されている。測定ビームによって基板Ｗの表面が走査され、測定ビームがマークに当たると、そのマークによって回折パターンが生成される。走査中、光センサによって回折パターン次数の強度が測定される。回折次数の最大値を基板Ｗの相対位置の関数として決定することによって、これらのマークの位置を決定することができる。しかしながら、これは、比較的時間及び費用のかかる解決法である。

本発明によれば、第１及び第２のセンサをオーバレイの目的に使用することができ、第２のセンサを使用して第１のセンサが較正される。第２のセンサは、マークの実際の位置を測定することなくそのプロファイルを測定することができる比較的正確な測定デバイスであっても良い。この第２のセンサは、比較的速度の遅いセンサであっても良い。トンネル顕微鏡、表面プロファイル測定デバイス又は適切な他の任意のセンサは、このような第２のセンサの実施例である。決定されたマークのプロファイルから、このマークによって生成される回折パターンを計算することができる。

たとえば、マークの左側が損傷した場合、回折次数の最大強度は、損傷していないマークに対して右側に移動した位置に見出されることになる。この知識に基づいて、測定したマークの位置を修正するために使用することができるオフセットを計算することができる。したがって、第１のセンサを使用したマークの測値と第２のセンサを使用した測値の間のオフセットを計算することができ、計算したオフセットを使用して第１のセンサを較正することができる。

したがって、第１のセンサに対する補助的なセンサである第２のセンサの原理は、オーバレイ・センサ及び焦点センサの両方に共通である。いずれの場合においても、第１のセンサには、すべての基板のすべてのマークを測定することができる比較的速度の速いセンサを使用することができる。第２のセンサには、同じ方法で処理される基板Ｗのバッチ全体の典型的なオフセットを測定することができる比較的速度の遅いセンサを使用することができる。第２のセンサが測定するのは、そのバッチの１つ又はいくつかの基板Ｗの１つ又はいくつかのマークのみであり、したがって第１のセンサの追加オフセットを決定している。

基本原理は、第２のセンサが他の物理方法を使用して、第１のセンサが感応する物理パラメータと同じ物理パラメータ又は追加物理パラメータのいずれかを測定していることである。第２のセンサにはすべてのマークを測定する必要がないため、比較的速度の遅いセンサを使用することができる。比較的速度の遅いセンサを使用することができるため、このようなセンサをより容易に捜し出すことができる。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、特許請求する本発明は、説明した以外の方法でも実践することができることは理解されよう。たとえば、上記方法の実施例は、装置を制御し、それにより本明細書において説明した方法を実行するようになされた１つ又は複数のコンピュータ、プロセッサ及び／又は処理装置（たとえば複数の論理素子のアレイ）を備えることも可能であり、或いはこのような方法を記述した命令（たとえば複数の論理素子のアレイによる実行が可能な命令）を含むようになされたデータ記憶媒体（たとえば磁気ディスク若しくは光ディスク、又はＲＯＭ、ＲＡＭ或いはフラッシュＲＡＭなどの半導体記憶装置）を備えることも可能である。これらの実施例についての説明には、特許請求する本発明の制限は一切意図されていないことを明確に留意されたい。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施例による構造を示す略図である。 本発明の一実施例による方法の中でプロセス依存型誤差を予測することができるグラフである。 本発明の一実施例による方法の中でプロセス依存型誤差を予測することができる他のグラフである。 本発明の代替実施例に従って使用される基板を示す図である。 本発明の他の代替実施例による基板の典型的な図である。

Claims (51)

1. 測定方法であって、
   基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第１のセンサを使用するステップと、
   前記基板の前記第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第２のセンサを使用するステップと、
   前記第１のセンサを使用して測定した前記少なくとも１つの高さ、及び前記第２のセンサを使用して測定した前記少なくとも１つの高さに基づいて、前記第１のセンサのオフセット誤差の第１の特性表示を生成するステップと、
   基板の第２の部分の複数の高さを測定するために前記第１のセンサを使用するステップと、
   前記第１の特性表示及び基板の前記第２の部分の前記複数の高さに基づいて、基板の前記第２の部分の第２の特性表示を生成するステップとを含む方法。
2. 前記第１の部分及び前記第２の部分が同じ基板の部分である、請求項１に記載の測定方法。
3. 前記第１の部分及び前記第２の部分が異なる複数の基板の部分である、請求項１に記載の測定方法。
4. 前記方法が、前記第２の特性表示に基づいて基板を露光するステップをさらに含む、請求項１に記載の測定方法。
5. 前記方法が、前記露光ステップに先立って前記第２の特性表示を記憶するステップをさらに含む、請求項４に記載の測定方法。
6. 第２の特性表示を生成する前記ステップが前記露光ステップの間に生じる、請求項４に記載の測定方法。
7. 基板を露光する前記ステップが、前記第２の特性表示に基づいて前記基板の位置を制御するステップを含む、請求項４に記載の測定方法。
8. 基板を露光する前記ステップが、パターン化された放射のビームを露光すべき基板の目標部分に投射するステップを含み、
   前記目標部分の少なくとも一部が放射線感応材料の層で覆われた、請求項４に記載の測定方法。
9. 前記第２の特性表示にハイト・マップが含まれている、請求項１に記載の測定方法。
10. 前記方法が、
    異なる複数の基板の複数の部分の第１の複数の高さを測定するために前記第１のセンサを使用するステップと、
    異なる複数の基板の前記複数の部分の第２の複数の高さを測定するために第２のセンサを使用するステップとをさらに含み、
    第１の特性表示を生成する前記ステップが、前記第１及び第２の複数の高さに基づいている、請求項１に記載の測定方法。
11. 前記第１の部分が基板の複数のサブ部分を含む、請求項１０に記載の測定方法。
12. 基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第１のセンサを使用する前記ステップが、前記第１の部分の光学特性及び前記第１の部分の電気特性のうちの少なくともいずれか１つの特性に基づいて高さを測定するステップを含む、請求項１に記載の測定方法。
13. 基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第２のセンサを使用する前記ステップが、前記第１の部分の光学特性及び電気特性以外の特性に基づいて高さを測定するステップを含む、請求項１に記載の測定方法。
14. 前記第１のセンサがプロセス依存型センサである、請求項１に記載の測定方法。
15. 前記第１のセンサが第１のプロセス依存性を有するプロセス依存型センサであり、前記第２のセンサが、前記第１のプロセス依存性とは異なる第２のプロセス依存性を有するプロセス依存型センサである、請求項１に記載の測定方法。
16. 前記第２のセンサがプロセス独立型センサである、請求項１に記載の測定方法。
17. 第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第２のセンサを使用する前記ステップが、前記第１の部分の高さを測定するために、空気マイクロメータ、外部プロファイラ及び走査ニードル・プロファイラのうちの少なくとも１つを使用するステップを含む、請求項１に記載の測定方法。
18. 基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第１のセンサを使用する前記ステップが、前記第１の部分の光学特性及び前記第１の部分の電気特性のうちの１つに基づいて高さを測定するステップを含み、
    基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第２のセンサを使用する前記ステップが、前記第１の部分の光学特性及び電気特性以外の特性に基づいて高さを測定するステップを含む、請求項１に記載の測定方法。
19. 前記第１の特性表示及び前記第２の特性表示が、いずれも前記基板の表面の所定の部分の内側で実行された測定に基づいている、請求項１に記載の測定方法。
20. いずれも前記基板の表面の他の所定の部分の内側で実行された測定に基づいて、他の第１の特性表示及び他の第２の特性表示が生成される、請求項１９に記載の測定方法。
21. 基板の第１の部分に対して実行された測定に基づいて前記第１の特性表示が決定され、前記基板の第２の部分に対して実行された測定に基づいて第２の特性表示が決定され、前記第１及び前記第２の特性表示の補間に基づいて他の特性表示が決定される、請求項１に記載の測定方法。
22. 複数の基板の第１のグループに対するオフセット誤差の第１の特性表示が決定され、且つ、複数の基板の第２のグループの基板の少なくとも１つの高さを測定するために、複数の基板の前記第１のグループに対する前記オフセット誤差の前記第１の特性表示と、前記第１及び第２のセンサによって実行された測定に基づいて、複数の基板の前記第２のグループに対する他の第１の特性表示が決定される、請求項１に記載の測定方法。
23. 請求項１に記載の方法に従って製造されたデバイス。
24. 測定方法であって、
    基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第１のセンサを使用するステップと、
    前記基板の前記第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するためにイン・レジスト焦点測定を使用するステップと、
    前記第１のセンサを使用して測定した前記少なくとも１つの高さ、及びイン・レジスト焦点測定を使用して測定した前記少なくとも１つの高さに基づいて、前記第１のセンサのオフセット誤差の第１の特性表示を生成するステップと、
    基板の第２の部分の複数の高さを測定するために前記第１のセンサを使用するステップと、
    前記第１の特性表示及び基板の前記第２の部分の前記複数の高さに基づいて、基板の前記第２の部分の第２の特性表示を生成するステップとを含む方法。
25. 前記イン・レジスト焦点測定を使用して測定される高さが、焦点露光マトリックス及び焦点感応マークのうちの少なくとも１つを使用した結果に基づいている、請求項２４に記載の測定方法。
26. 前記第１の部分及び前記第２の部分が同じ基板の部分である、請求項２４に記載の測定方法。
27. 前記第１の部分及び前記第２の部分が異なる複数の基板の部分である、請求項２４に記載の測定方法。
28. 前記方法が、前記第２の特性表示に基づいて基板を露光するステップをさらに含む、請求項２４に記載の測定方法。
29. 前記方法が、前記露光ステップに先立って前記第２の特性表示を記憶するステップをさらに含む、請求項２８に記載の測定方法。
30. 第２の特性表示を生成する前記ステップが前記露光ステップの間に生じる、請求項２８に記載の測定方法。
31. 基板を露光する前記ステップが、前記第２の特性表示に基づいて前記基板の位置を制御するステップを含む、請求項２８に記載の測定方法。
32. 前記第２の特性表示にハイト・マップが含まれている、請求項２４に記載の測定方法。
33. 前記方法が、
    異なる複数の基板の複数の部分の第１の複数の高さを測定するために前記第１のセンサを使用するステップと、
    異なる複数の基板の前記複数の部分の第２の複数の高さを測定するために前記イン・レジスト焦点測定を使用するステップとをさらに含み、
    第１の特性表示を生成する前記ステップが、前記第１及び第２の複数の高さに基づいている、請求項２４に記載の測定方法。
34. 前記第１の部分が基板の複数のサブ部分を含む、請求項３３に記載の測定方法。
35. 基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第１のセンサを使用する前記ステップが、前記第１の部分の光学特性及び前記第１の部分の電気特性のうちの少なくともいずれか１つの特性に基づいて高さを測定するステップを含む、請求項２４に記載の測定方法。
36. 前記第１のセンサがプロセス依存型センサである、請求項２４に記載の測定方法。
37. 基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定し、且つ、基板の第２の部分の複数の高さを測定するようになされた第１のセンサと、
    前記基板の前記第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するようになされた第２のセンサと、
    （１）前記第１のセンサを使用して測定した前記少なくとも１つの高さ、及び前記第２のセンサを使用して測定した前記少なくとも１つの高さに基づいて、前記第１のセンサのオフセット誤差の第１の特性表示を生成するようになされ、且つ、（２）前記第１の特性表示及び基板の前記第２の部分の前記複数の高さに基づいて、基板の前記第２の部分の第２の特性表示を生成するようになされたプロセッサとを備えたリソグラフィ装置。
38. 前記装置が、所望のパターンに従って放射のビームをパターン化するようになされたパターニング構造と、
    基板を保持するようになされた基板テーブルと、
    パターン化されたビームを前記基板テーブルによって保持されている基板の目標部分に投射するようになされた投影システムとをさらに備え、
    前記装置が、前記第２の特性表示に基づいて前記基板テーブルを配置するようになされた、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
39. 前記装置が、前記放射のビームを提供するようになされた放射システムをさらに備えた、請求項３８に記載のリソグラフィ装置。
40. 前記目標部分の少なくとも一部が放射線感応材料の層で覆われた、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
41. 前記第１のセンサが、前記第１の部分の光学特性及び前記第１の部分の電気特性のうちの少なくとも１つに基づいて前記第１の部分の高さを測定するようになされた、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
42. 前記第２のセンサが、前記第１の部分の光学特性及び電気特性以外の特性に基づいて高さを測定するようになされた、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
43. 前記第１のセンサがプロセス依存型センサである、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
44. 前記第２のセンサがプロセス独立型センサである、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
45. 前記装置が、前記第１及び第２の特性表示のうちの少なくともいずれか一方を記憶するようになされた記憶装置をさらに備えた、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
46. 測定方法を記述した命令を含んだデータ記憶媒体であって、前記方法が、
    基板の第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第１のセンサを使用するステップと、
    前記基板の前記第１の部分の少なくとも１つの高さを測定するために第２のセンサを使用するステップと、
    前記第１のセンサを使用して測定した前記少なくとも１つの高さ、及び前記第２のセンサを使用して測定した前記少なくとも１つの高さに基づいて、前記第１のセンサのオフセット誤差の第１の特性表示を生成するステップと、
    基板の第２の部分の複数の高さを測定するために前記第１のセンサを使用するステップと、
    前記第１の特性表示及び基板の前記第２の部分の前記複数の高さに基づいて、基板の前記第２の部分の第２の特性表示を生成するステップとを含むデータ記憶媒体。
47. 第１及び第２のセンサを使用した測定方法であって、
    基板の上に配置された少なくとも１つのマークの輪郭を測定するために第２のセンサを使用するステップと、
    前記第２のセンサを使用した前記少なくとも１つのマークの測値に基づいて、前記第１のセンサのオフセット誤差の特性表示を生成するステップと、
    前記第１のセンサによる測値と前記特性表示に基づいてマークの位置を決定するステップとを含む方法。
48. 前記第２のセンサが、トンネル顕微鏡及び表面プロファイル測定デバイスのうちのいずれかである、請求項４７に記載の測定方法。
49. 請求項４７に記載の方法に従って製造されたデバイス。
50. 基板の上に配置された複数のマークの複数の位置を測定するようになされた第１のセンサと、
    基板の上に配置された少なくとも１つのマークの輪郭を測定するようになされた第２のセンサと、
    前記第２のセンサの少なくとも１つの測値に基づいて、前記第１のセンサのオフセット誤差の特性表示を生成し、且つ、前記第１のセンサによる測値及び前記特性表示に基づいてマークの位置を決定するようになされたプロセッサとを備えたリソグラフィ装置。
51. 第１のセンサ及び第２のセンサを使用した測定方法を記述した命令を含んだデータ記憶媒体であって、前記方法が、
    基板の上に配置された少なくとも１つのマークの輪郭を測定するために前記第２のセンサを使用するステップと、
    前記第２のセンサを使用した前記少なくとも１つのマークの測値に基づいて、前記第１のセンサのオフセット誤差の特性表示を生成するステップと、
    前記第１のセンサによる測値及び前記特性表示に基づいてマークの位置を決定するステップとを含むデータ記憶媒体。
    

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