JP2007535170A - 動的走査フィールド湾曲の判定用装置及び方法 - Google Patents

Abstract

フォトリソグラフィックスキャナに関連したスキャンダイナミクスのみによる焦点面偏差を判定するためのプロセスが述べられる。一連のリソグラフィックの露光は、フォトリソグラフィックスキャナを用いて、レジスト被覆されたシリコンウエハ上で実行される。リソグラフィック露光は、独特な方法で互いに関連して移動させられる焦点基準のアレイを作成する。測定結果は、ウエハ高さ変化及び他のウエハ／レチクルステージの凹凸の存在の下で、絶対的な意味での動的走査フィールド湾曲を算出するコンピュータアルゴリズムに供給される。動的スキャンフィールド湾曲が、リソグラフィックモデリング，オーバレイモデリング、及び、スキャナステージダイナミクスに関連した高度のプロセス制御技術を改良するために利用され得る。

Description

本発明は、概して、半導体製造方法に関し、また、より詳しくは、フォトリソグラフィック投影システムに関連した焦点面の偏差（ＦＰＤ）の判定用の光学リソグラフィ技術に関する。

半導体製造業者及びリソグラフィツール供給業者は、ずっと小さな臨界形状を作成するための半導体産業の必要に応じて、より小さい波長（例えば１９３ｎｍＤＵＶリソグラフィ）を用いるより高い開口数（ＮＡ）のリソグラフィシステム（ステッパ又はスキャナ）を製作することを余儀なくされてきた。例えば、「集積回路上へのより多くの構成部品の詰め込み」,Ｇ．ムーア（G.Moore）,エレクトロニクス,38巻,No.8,1965年における周知の「ムーアの法則」の記述参照。サブ波長形状（sub-wavelength feature）を作成する（製造する）能力は、しばしば、より簡単な（３ビームの）レーリースケーリング分解能（Ｒ）及び（リファレンスＡ）焦点深度（ＤｏＦ）式、すなわち、それぞれ、〜λ／２ＮＡ及び〜λ２ＮＡ２を考慮することにより判定され得る。これらの対をなす式は、露光波長に基づき、分解能とＤｏＦとの間における逆相関に影響する（光学系の制限の近くでプリントされた外観に関するλ及び開口数（ＮＡ）。高ＮＡリソグラフィは、改良された分解能，全焦点バジェット（focus budget）の軽減をもたらし、これに伴い、リソグラフィプロセスの制御が困難になる。「インラインリソグラフィ制御に関したピンぼけ（defocus）からの線量（dose）の識別」,Ｃ．アウシュニット（C.Ausschnitt）,SPIE,3677巻，140-147頁,1999年、及び、「１００製品関連資料のツイン走査」,ASML、参照)。低品質のリソグラフィックプロセス制御（フォーカス及び露光）は、生産性の低下を招来し、製造コストを増大させ、市販する上での時間の不足をもたらす。半導体リソグラフィ業者は、使用可能なＤｏＦを増やすべく、独創的なレチクル向上技術（ＲＥＴ）及び他の光学技術を新しく見出しているものの、上記問題は依然として残る。例えば「減衰した位相−シフトマスク（Shifting Mask）」,Ｂ．リン（B.Lin）、及び、「リソグラフィにおける焦点ラチチュードを向上させる方法及び装置」,ペイ−ヤン・ヤン（Pei-Yang Yan）,米国特許第5303002号,1994年4月12日、参照。したがって、フォトリソグラフィック処理の間に焦点をモニタし、焦点制御に関する新しい方法を開発することが重要である。典型的に、スキャナフィールドにおける焦点調整エラーは、次の３つの要因、すなわち、１）ウエハ及びレチクルの非平坦性，２）動的ウエハ／レチクルステージエラー、及び、３）静的及び／又は動的レンズフィールド湾曲に起因すると考えられる。フォトリソグラフィックスキャナに関し、動的フィールド湾曲は、かなり複雑な様相で、横断走査方向にて変化する。

フォトグラフィックスキャナツールを正確に制御する性能は、個々の焦点調整エラー成分（上記の１−３の項目）の大きさ及び方向を判定し、そして、それらのエラーの繰り返し可能なまた繰り返し不可能な部分を明らかにする性能に依存する。焦点調整エラーは、画像の忠実度の低下を引き起こす一方、焦点調整エラー及び他のレンズの収差（歪み）は、オーバレイ又は位置調整を同様に悪化させる。例えば「光学リソグラフィにおけるレンズ収差の影響」,Ｔ．ブルーナー（T.Brunner）参照。

過去３０年来、半導体産業では、毎年のように、より高速で（より小さな臨界形状で）かつより複雑な（より優れた機能性，濃度パターニング）回路が製作され続けてきた。「光学リソグラフィ−３０年及び３桁のマグニチュード」Ｊ．ブルーニング（J.Bruning）,SPIE,3051巻,14-27頁,1997年、及び、上記「集積回路上へのより多くの構成部品の詰め込み」参照。より小さな外形サイズへの奮闘は、多くの物理的制限により妨げられる。「マイクロリソグラフィ入門」,Ｌ．トンプソン（L.Thompson）等,ACS,第２編,p.69,1994年、参照。半導体デバイスの限界寸法（critical dimension）が、５０ｎｍに近付くにつれ、使用可能なＤｏＦは、１００ｎｍに近付く。「２００１年ＩＴＲＳロードマップ」,セマテック（SEMATECH）,pp.1-21、参照。リソグラフィ装置（より高ＮＡのシステム，より小さい波長の露光光源），ＲＥＴのもの，レジスト処理及び自動化されたプロセス（焦点調整及び露光）制御技術における連続した進歩は、より大きな困難をもたらし、依然としてクリティカルなままである。例えば、上記「２００１年ＩＴＲＳロードマップ」、及び、「ウエハステッパの挑戦：複雑性にかかわらない革新及び信頼性」,ゲリット・ミューラー（Gerrit Muller）,オランダ埋込みシステム学会（Embedded Systems Institute Netherlands）,pp.1-11,2003年、参照。最後に、ＦＰＤ偏差が種々の方法を用いて判定され得る一方、これらの方法は、いずれも、特にスキャナに関して、焦点調整エラーを、補正可能な（体系的と思われる）また補正不可能な（ランダムと思われる）部分に分配し、更に、ウエハ平坦性の効果を切り離す機能を有していない。焦点調整エラーを切り離す性能によれば、種々の高度プロセス制御技術を用いた動的走査の運転の改善が直接にもたらされる。「サブ０．２μｍリソグラフィに関する予測プロセス制御」,Ｔ．ザヴェクズ（T.Zavecz）,SPIE ML,3998-48巻,pp.1-12,2000，上記「１００製品関連資料のツイン走査」、及び、「高度統計プロセス制御：サブ０．１８μｍリソグラフィ及び他のプロセスの制御」,Ａ．ゼイドラー（A.Zeidler）等,SPIE,4344巻,pp.312-322,2001年、参照。

たとえ動的レンズフィールド湾曲のない（ＺＬ＝０）完璧なレンズが取得されたとしても、レンズは、依然として、Ｚ方向におけるステージ同期エラーに関係したスキャナフィールド湾曲エラーであるスキャナ動的焦点面偏差（ＳＦＰＤ）により、ＦＰＤに関係するはずである。その結果、前述した産業の傾向を考慮すれば、ＦＰＤ及びＳＦＰＤを判定するためのより正確な技術が引き続き求められる。

ＦＰＤ：露光フィールド上での、より高精度又はより低精度の測定ピンぼけ又は焦点面偏差（ＦＰＤ）を伴う方法が多く存在する。大まかに言えば、これらの技術の各々が、種々の特別のレチクルパターン（焦点調整基準，ＦＦ），干渉デバイス，ミラー，センサ及び統計モデルを用いて、フィールドにわたる焦点調整エラーを評価する。加えて、これらの方法の各々が、ＦＰＤの判定を補助するために、ステッパ又はスキャナウエハステージレベリング及び位置決めシステム及び／又は位置調整システムを採用する。例えば上記「１００製品関連資料のツイン走査」参照。用語「ＦＰＤ」は、フォトリソグラフィックステッパ又はスキャナに関係した完全な焦点調整エラー，ウエハ面に関連した焦点面からの偏差を述べるある程度一般的な用語である。とりわけ、ＦＰＤは、レンズの傾き，ステージ／レチクルの傾き，レチクルの湾曲，レンズフィールド湾曲、及び、ステージ同期エラーにより引き起こされ得る。図７は、一般的なフォトリソグラフィックレベリングシステムを示している。図８は、ステッパ及びスキャナの両方についてＦＰＤを判定するのに用いられる幾つかの一般的なレチクルパターン（例えばＩＢＭの位相シフト焦点モニタ（ＰＳＦＭ）及びＡＳＭＬの焦点位置調整マーク）を示している。典型的には、ＦＰＤの較正／モニタリングは、ステッパ又はスキャナが、設計制限（焦点調整システムワークを検証すれば、ステージは水平である、等）内で動作することを保証するために、毎日又は少なくとも毎週、実行される。両方の技術が広く受け入れられる一方、両方の技術は、角フィールドポイントで実行されるべき複雑な較正を必要とする。「位相シフト焦点モニタの詳細な研究」,Ｇ．パフ（G.Pugh）等,SPIE,2440巻,pp.690-700,1995年、及び、「フォーカル（FOCAL）：製品ウエハステッパに関する最新イメージメトロジィ」,Ｐ．ダークセン（P.Dirksen）等,SPIE,2440巻,p.701,1995年、参照。

次の表１は、いくつかのＦＰＤの先行技術に係る方法を挙げるものである。

ＩＳＩ（ライテル（Litel））：光学系の収差を判定するための方法が、上記米国特許第５８２８４５５号及び上記米国特許第５９７８０８５号に記載される。ここでは、フォトリソグラフィックステッパ及びスキャナに関するゼルニケ（Zernike）係数を判定するために、特定のレチクルが用いられる。投影システムの射出瞳に関連した波面収差（ゼルニケ係数及びそれに関連した多項式）を知ることは、レンズフィールド湾曲又は焦点に関した情報（例えばゼルニケ係数ａ４）を含む。スミスは、スキャナノイズの存在の下で、特定のレチクル、及び、高精度でＦＰＤを迅速に識別するための自己参照技術を用い、５ｎｍまでの焦点調整エラーを判定する。この方法は、静的及び動的な露光ツール（ステッパ及びスキャナ）の両方に関するレンズフィールド湾曲情報を判定する。

ＰＳＦＭ：上記米国特許第５３００７８６号に記載される方法（位相シフト焦点モニタ）は、リソグラフィックプロセスに関係した焦点面偏差（ＦＰＤ）を判定しモニタするのに使用され得る。より多くの情報が、上記「位相シフト焦点モニタの詳細な研究」に見出され得る。一般に、９０°に近い位相をもつ交互性のＰＳＭが、焦点調整エラーを測定するために有効利用され得る例外的な光学特性を有する。例えば「焦点モニタテストマスクを用いた量的ステッパメトロロジィ」,Ｔ．ブルーナー（T.Brunner）等,SPIE,2197巻,pp.541-549、及び、「リソグラフィック性能を特性化するための焦点モニタテストマスクの利用」,Ｒ．ミー（R.Mih）等,SPIE,2440巻,pp.657-666,1995年、参照。位相シフトマスクパターン（ここでは、焦点調整基準と呼ばれる。図８−９参照）を用いた「ボックスインボックス（box-in-box）」オーバレイターゲットを設計することが可能である。ここでは、測定されたオーバレイエラーが焦点調整エラーに比例する（図１０参照）。その後、焦点面の非平坦性が、レンズフィールドにわたる焦点調整基準を測定することにより判定される。非点収差情報は、デルタＸオーバレイ及びデルタＹオーバレイの測定結果との間の差異としてあらわれる。この技術は、また、レンズ加熱，ウエハのエッジ近傍の誤焦点調整、及び、チャック／ステージの非平坦性のため、ウエハにわたる焦点の変化を評価するために用いられてきた。ＰＳＦＭ方法における１つの主要な欠点は、かなり複雑な較正工程（各フィールドポイントに関するオーバレイシフトに対する焦点オフセット）が、それが使用可能である前に必要とされるということであり、ＰＳＦＭ技術は、プロセスからプロセスへ変化するソースシグマ（source-sigma）にかなり敏感である。1999年8月10日に発行された「交互性の位相シフトマスク用のモニタ」,Ｌ．リーブマン（L.Liebmann）等,米国特許第５９３６７３８号に見出されるような付加的なＰＳＭ技術が、同様に用いられる。ＰＳＦＭ方法は、スキャナ又はステッパにわたるＦＰＤマップを提供する一方、ステージ同期エラーの存在の下で、ウエハの高さの変化とは無関係の動的レンズフィールド湾曲を判定するための方法を提供しない。例えば「フォトリソグラフィック性能を識別するための包括的な焦点−オーバレイ−ＣＤの相関関係」,デューサ（Dusa）等,SPIE,2726-29巻,1996年、参照。

フォーカル（FOCAL）：Ｐ．ダークセン（P.Dirksen）等,SPIE,2440巻,1995年,p.701に記載される（フォーカル−ステッパ位置調整システムを用いた焦点判定）方法は、露光フィールド（レンズ）にわたるＦＰＤ及び非点収差を見つけるために使用され得る焦点基準を特定する。フォーカル位置調整マーク（焦点基準）は、ステッパウエハ位置調整サブシステムを用いて測定される変更されたウエハ位置調整マークから成る。例えば、「フォーカル：製品ウエハステッパ用の潜像メトロロジィ」,Ｐ．ダークセン（P.Dirksen）等,SPIE,2440巻,p.701,1995年の図１参照。ツールのピンぼけは、「最良の焦点」位置のものに関係した位置調整マークの中心の明らかなシフトをもたらす。フォーカル技術は、露光ツールの位置調整機構を使用し、それにより、ステッパ又はスキャナが、測定シーケンスの長さとは直結していないことを必要とする。フォーカルマークは、ＰＳＦＭ方法のように露光及びシグマに敏感であるものの、基準の応答がピッチの関数であるため、ターゲットの外形は、レチクルエラーにより少なく依存する。更に、フォーカルデータ（オーバーレイに対する焦点）は、位相シフトモニタと同様に、露光フィールドにおける全ポイント（典型的には、露光フィールドにわたる１２１ポイント。図１０参照）について較正される必要がある。ここでは、レンズの傾き及び動的ＦＰＤからの非点収差を検出するために、フォーカルを使用し、また、動的焦点面マップを提供することが可能であるが、ウエハの高さ変化及びステージ同期エラーは、結果に含まれることとなる。例えば、上記「１９３ステップ及び走査リソグラフィ」、及び、上記「フォトリソグラフィック性能を識別するための包括的な焦点−オーバレイ−ＣＤの相関関係」参照。

シュニッツラーターゲット（Schnitzl Targets）：「インラインリソグラフィ制御に関するピンぼけに対する線量の識別」Ｃ．アシュニット（C.Ausschnitt）,SPIE,3677巻,pp.140-147,1999年においてアシュニットにより述べられた方法は、半導体製品ウエハにおける露光ドリフトから焦点ドリフトを切り離すべく、ラインエンド短縮効果を使用する。図９は、典型的なシュニッツラーターゲット（焦点基準）の対を示す。レジストラインエンド（図９）が、焦点ドリフト及び露光ドリフトの両方に非常に敏感である（より大きなラインエンドの短縮をあらわす）ことは広く知られる。その効果は、リソグラフィックプロセスが、スキャナツールの性能限界（〜λ／２ＮＡ）の近くに押し出されるほど、更に高められる。シュニッツラーターゲット及びかなり複雑な較正方法（ＣＤ−ＳＥＭ測定及び数式の連結系）を用いて、アシュニットは、露光ドリフト（結果例に関しては図１０参照）の存在の下で、１つ又は複数回の露光を利用しつつ、製品ウエハ上の焦点ドリフトの大きさを判定し得る方法を提案している。焦点及び露光の変化が、臨界寸法（critical dimension,CD）における同様の変化をもたらすことができるため、シュニッツラーの方法は、それが、製造運転の間に、焦点及び露光の実験（ＦＥＭ−焦点露光マトリクス（Focus Exposure Matrix））を定期的に実行する必要をなくするため、日々のプロセスモニタリングに有用である。加えて、その方法は、ウエハ処理後に、シュニッツラーパターン（ＣＤターゲット又はオーバレイターゲットの幾つかの形式で。図８−９参照）を測定するために、迅速でかつ正確な光学オーバレイツールを用い、これにより、光学オーバレイツールが、ＣＤ−ＳＥＭに比べて安価に動作可能であるため、モニタリングコストが節約され得る。露光ドリフトから焦点ドリフトを切り離すことがプロセスモニタリングについて有用である一方で、現在の形式における方法では、絶対的な焦点ドリフト（方向）を判定するために、異なる焦点設定で２回の露光を必要とする。製造運転の間における余分の露光には大きなコストがかかる。加えて、初期のシュニッツラーターゲット較正処理は複数のリソグラフィックのツール設定（ラインサイズ，ピッチ，シグマ，ＮＡ）に依存するため、再較正は、メトロロジィツールの変化を含みつつ、各リソグラフィックプロセスの変化について必要とされる。シュニッツラー焦点基準は、ステッパ又はスキャナフィールドにわたりＦＰＤをまとめる（map out）のにしばしば用いられるが、「フォトリソグラフィック性能を識別するための包括的な焦点−オーバレイ−ＣＤの補正」,デューサ（Dusa）等,SPIE,2726-29巻,1996年に記載されるものと同様の方法が、動的焦点マップを取得すべく実行される必要がある。しかし、これもまた、高さの変化及びスキャンダイナミクスが考慮されない。

要約
ＦＰＤを判定するための複数の方法が記載されてきた。これら方法の全てに関する共通事項は、外形（feature）（焦点基準又はＦＦ）がウエハ上にプリントされ、続いて、焦点基準が測定されることである。焦点基準からのデータは処理され、ＦＰＤ値δＺが判定される。更に、これら方法の全てに共通して、ウエハ高さ，レンズ収差（レンズフィールド湾曲の形式で）、及び、ステージ同期が、はっきりとした成分として解明されることはない。

概要
本発明に従い、ウエハ高さの変化ＺＷ（ｘ，ｙ）の存在の下で、ＳＦＰＤの適切な判定のためのプロセスが記載される。
一連のリソグラフィック露光が、フォトリソグラフィックスキャナを用いて、レジスト被覆シリコンウエハ上で実行される。リソグラフィック露光は、互いに対して独特な方法で配置される焦点基準のアレイを製作する。焦点基準が測定され、ＦＰＤが算出される。測定結果は、ウエハ高さの変化及び他のウエハ／レチクルステージの凹凸の存在の下で、絶対的な意味（absolute sense）での動的走査フィールド湾曲を算出するコンピュータアルゴリズムに供給される。好適な実施形態の代わりとなる形態は、非対称の露光フィールドを備えた走査システム用の動的な走査フィールド湾曲の判定を可能とする。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を例示する好適な実施形態に係る以下の説明から明らかとなるはずである。

新規と確信される本発明の特徴及び本発明の要素の特性は、特に、添付された特許請求の範囲において詳細に記載される。図は、例証のためのもので、一定の縮尺では描かれていない。しかしながら、本発明自体は、組織及び動作の方法の両方に関して、添付図面に関連した以下の詳細な説明を参照することで、最もよく理解され得る。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
動的焦点面偏差
スキャナが動作する際に、Ｚ方向における相互動作のため、ウエハ及びレチクルステージの不完全な同期からもたらされるスキャナ動的焦点面偏差（ＳＦＰＤ）の性能を判定することが求められる。図１は、本発明により較正されたスキャナシステムを概略的に示す図である。図１は、「動的走査フィールド湾曲」又は「動的走査ＦＰＤ」又は単純に「ＳＦＰＤ」と呼ばれるものの原因となるような、スキャナと、走査方向に垂直なレチクルの動作（ΔＺｒｅｔ）及びウエハの動作（ΔＺｗａｆ）と、を示している。ＳＦＰＤは、動的レンズフィールド湾曲，レチクル／ウエハステージの凹凸（そり及び歪み）及びウエハ高さの変化などの他の動的焦点調整エラーとは関係しない、ウエハ高さセンサ及び調整器に起因するウエハ面での基本的な焦点における偏差である。このため、本発明は、ウエハ高の変化ＺＷ（ｘ，ｙ）の存在の下で、ＳＦＰＤを適切に判定するためのプロセスに関する。

表現δＺ（ｘ，ｙ）は、（ｘ，ｙ）に位置するウエハ面での基本的な焦点の偏差又は焦点面偏差（ＦＰＤ）として定義される。これは、以下に記載されるように、種々の方法で判定され得る。次式のように、δＺ（ｘ，ｙ）は、レンズ，スキャン，ウエハからの寄与へ分解され得る。

ここで、連続したフィールド位置（ｘ，ｙ）が使用され、
ＺＬ（ｘ）＝動的レンズフィールド湾曲＝レンズからの寄与。これは、典型的に、ピストン及びロール（ａ＋ｂ＊ｘ、ここで、ａ及びｂは一定である）の範囲内で知られている。図２及び５参照。
ＺＳ（ｙ）＝動的スキャンピストン。上記「動的レンズフィールド湾曲」に記載されるように、これは、瞬時のピストン及びピッチの組合せの移動平均である。図５参照。
θ（ｙ）＝動的スキャンロール。これは、スキャナロールの移動平均である。図５及び６参照。
ＺＷ（ｘ，ｙ）＝スキャンフィールドにおけるウエハ高さ。図３及び５参照。
加えて、以下で説明するように、ＺＳ（ｙ）及びθ（ｙ）は、スキャナ動的焦点面偏差（ＳＦＰＤ）として定義される。これは、単に、Ｚ方向におけるステージ同期エラーに巻ｒねしたスキャナフィールド湾曲エラーである。動的レンズフィールド湾曲がない（ＺＬ＝０）完璧なレンズが存在しても、依然として、ＳＦＰＤにより、焦点面偏差が存在し得る（ＺＳ及びθ≠０）ことに注目すべきである。

このため、フォトリソグラフィックスキャナに比類なく関係した動的走査フィールド湾曲の判定のためのプロセスが提供される。一連のリソグラフィック露光は、フォトリソグラフィックスキャナを用いて、レジスト被覆シリコン上で実行される。リソグラフィック露光は、互いに対して独特な方法で配置される焦点基準のアレイを製作する。焦点基準が光学メトロロジィツールを用いて測定される。測定結果は、ウエハ高さの変化及び他のウエハ／レチクルステージの凹凸の存在の下で、絶対的な意味（absolute sense）での動的走査フィールド湾曲又は動的スキャン焦点面偏差（ＳＦＰＤ）を算出するコンピュータアルゴリズムに供給される。

本発明に従い較正されるシステムの幾つかの異なる実施形態が記載される。考察のために、各実施形態が、ここに記載される教示事項を実施するシステムの代替の構成を有することに注意すべきであるが、各形態のそれぞれが、「主要な実施形態」と呼ばれる。

第１の主要な実施形態の考察
本発明に従い、焦点基準（ＦＦ）が、ウエハ高さ変化の影響が隔絶させられ、また、動的スキャンＦＰＤ（ＳＦＰＤ）の真の測定値が取得され得るように、ウエハ上に露光される。

上記第１の主要な実施形態に関する処理フローダイアグラムが、図１１に示される。焦点基準の（２ｍｘ＋１＊２ｍｙ＋１）のアレイを含むレチクルが図１２に概略的に示される。上記第１の主要な実施形態に関する詳細は、その記載から、長方形のフィールドのケースが一般的であると認識されるものの、正方形の露光フィールド（ｍｘ＝ｍｙ）について説明される。

１．ウエハの提供
１８０°及び２７０°で配置されたウエハ位置調整マークを備えたレジスト被覆ウエハが提供される（図１３）。マークの目的は、ウエハが、互いに＋９０°又は−９０°だけ異なる２つの異なるノッチ角度で差し込まれ位置調整されることを可能とすることである。適用されるスキャナ及びＦＰＤ技術に従い、ウエハノッチは、それ自体で、その後のウエハ位置調整についての十分な精度を提供し得る。

２．ウエハの装填及び位置調整
その後、ウエハは、ノッチ角度Ｎ（Ｎ＝０°，９０°，１８０°又は２７０°）で装填され、対応するウエハ位置調整マークに対して位置調整される。

３．レチクルの提供，装填及び位置調整
焦点基準レチクルが提供される。採用される正確な形式は、使用中の技術に依存するが、それらは、図１２において、Ｐに等しいピッチ又は間隔における焦点基準（ＦＦ）の（２ｍｘ＋１）＊（２ｍｙ＋１）のアレイとして、全て概略的にあらわされる。各ＦＦのサイズ又は程度は、Ｓである。レチクルは装填され、スキャナ上で位置調整される。図１５は、この実施形態に使用され得る焦点基準レチクルの一例を概略的に示す図である。

４．第１の露光
（２ｍｘ＋１）＊（２ｍｙ＋１）の位置（図１２）での焦点基準（ＦＦ）のアレイを含むレチクル（Ｒ）は、個々の焦点基準フィールドポイントが、近接した文字Ａ：Ｙで符号付けされた露光フィールドＡ（図１４ａ，例えばｍｘ＝２，ｍｙ＝２を伴う）を構成するウエハ上に露光される。次に、Ｎｘ及びＮｙが、奇数Ｎｘ＝２ｍｘ＋１，Ｎｙ＝２ｍｙ＋１である場合について説明する。前述は、混合した奇数−偶数，偶数−奇数及び偶数−偶数（ＮＸ−ＮＹ）の構成に容易に一般化され得る。この露光は、フィールドがウエハ上において位置（ＸＷ１，ＹＷ１）で中央合わせされつつ行われる。露光済みのフィールドが、図１４ａに概略的に示される。焦点基準ＦＦは、正方形のボックスであらわされ、Ａ：Ｙで符号付けされている。

［ＸＦ（ｉ），ＹＦ（ｊ）］＝（ｉ＊Ｐ／Ｍ，ｊ＊Ｐ／Ｍ）

の走査されたフィールド内の位置をあらわすインデックスｉ及びｊがまた示される。（ＸＦ，ＹＦ）は、図３に示される座標（ｘ，ｙ）である。

５．ウエハの回転及び位置調整
続いて、ウエハが所望の角度に回転させられる。例えば、ウエハは、元のノッチ角度Ｎ（すなわちＮ±９０°）から異なるノッチ角度９０°に回転可能である。ウエハは、対応するウエハ位置調整マークに対して位置調整される。

６．第２の露光
ウエハは、フィールドセンタが第１の露光から距離Ｇだけシフトしつつ露光される。図１４ｂは、第２の露光後のフィールドを示す。焦点基準Ａ’：Ｙ’は、この第２の露光により書き留められたものである。オフセットＧは、焦点基準が別個で使用可能であるものの、サイズＦの間隔においてウエハの平坦性が著しく変化しないように選択される。Ｇは、ウエハにおいて、典型的に１ｍｍより小さいため、より高い空間周波数の変化のみが寄与する。ウエハ平坦性のパワースペクトル密度が、より高い空間周波数で迅速に低下するため、１ｍｍより小さいサイズにおける変化が、典型的には小さくなる（≦１０ｎｍ）。図１４ｂでは、ウエハが、その露光のため、元のノッチ角度から−９０°回転させられている。

７．ウエハ現像
ウエハは（任意に）現像される。最新のイメージを採用する技術の場合には、このステッパが省略されてもよい。例えば上記「フォーカル：製品ウエハステッパに関する最新イメージメトロジィ」参照。また、現像後には、ウエハが、焦点基準の品質を高めるために、エッチングされ、フォトレジストがはぎ取られてもよい。

８．焦点基準の測定
この点で、焦点基準が測定され、そのデータが、ＦＰＤ値δＺに変換される。例えば、各ＦＦが、上記米国特許第５８２８４５５号及び上記米国特許第５９７８０８５号に記載されるような大きなピンホール開口プレートを用いて露光されたボックスインボックスアレイであったなら、各ボックスインボックスの測定後に、ゼルニケ係数ａ４が判定され、それにより、ＦＰＤが推測される。

例えば「原位置（In-Situ）干渉計の性能検量」,Ｍ．テリー（M.Terry）等参照。ノッチ角度Ｎの焦点基準（ＦＰＤ）の値を

として示す。ここで、ｉ＝−ｍｘ：ｍｘ、また、ｊ＝−ｍｙ：ｍｙである。図１４ｂでは、ＦＦのＡ：Ｙに対応するＦＰＤ値が存在する。同様に、第２の露光のＦＦのそれらに対応するＦＰＤ値は、

ここで、ｉ，ｊが同じインデックスを踏襲する。図１４ｂでは、ＦＦのＡ’：Ｙ’に対応するＦＰＤ値が存在する。δＺ（ｘ，ｙ）は、レンズ，スキャン，ウエハからの寄与へ分解され得る。

この分解は、以下で採用されることとなる。

９．動的フィールド湾曲の提供
動的レンズフィールド湾曲ＺＬ（ｘ）がＦＰＤの測定結果δＺに寄与する一方、それは、スキャナ高さのセンサ／アクチュエータサブシステムの評価から除外される必要がある。極端な例を採用するために、

であることから、平坦なウエハ（ＺＷ＝０）及び完璧なスキャンハードウェア（ＺＳ＝ｑ＝０）は、依然として、０でないＦＦの測定値δＺを示すこととなる。

ＺＬ（ｘ）はスキャナダイナミクス（dynamics）とは無関係であるため、それは一旦判定され、続いて、単一のスキャナで、多くのδＺ（ｘ，ｙ）データの組から差し引かれ得る。例えば、ＺＬ（ｘ）は、本発明の譲受人に譲渡された出願シリアル番号１０／８３３５５７号（代理人整理番号３８２０３−６０９０）であるスミス（Smith）等による「動的レンズフィールド湾曲の判定のための装置及びプロセス」と題された係属中に記載される技術を用いて判定され得る。また、前述したように、ＺＬ（ｘ）は、典型的には、ａ＋ｂ＊ｘの関数を用いて判定されない。ここでは、ａ及びｂが、ＺＬ（ｘ）と同様に、スキャンダイナミクスと無関係であることとなる。この場合、上記数式５で用いられるＺＬ（ｘ）は、平均値を有することとなり、また、第１のモーメント＝０（図２）である。

ここで、ＳＷは、スロット幅又は走査方向（図４）に対して垂直な光学投影フィールドの幅である。そのため、スキャナ動的フィールド湾曲ＺＬ（ｘ）が提供される。提供されたＺＬ（ｘ）を判定する好適な方法は、上記特許出願「動的レンズフィールド湾曲の判定のための装置及びプロセス」に記載される。

１０．動的焦点面偏差の判定
この時点で、走査焦点面偏差ＳＦＰＤ（ＺＳ_ｊ，θ_ｊ）及びウエハ高さ偏差ＺＷｉｊを判定するために、測定されたＦＰＤ値δＺ_ｉｊ，δＺ９０_ｉｊ及び提供された動的レンズフィールド湾曲δＺＬ_ｉが組み合わせられる、

図１４ｂを参照し、別個のインデックスｉ及びｊを用いれば、δＺ_ｉｊ及びδＺ９０_ｉｊが、

としてあらわされる。ここで、
ＺＳ９０_ｉ，θ９０_ｉ＝９０°の回転で行われたスキャンに関するＺＳｊ，θｉの類似体（analog）
Ｐ＝レチクル上のＦＦのピッチ
Ｍ＝投影ツール縮小倍率（典型的には４）、
そして、他の記号は、先に規定される通りである。

ＺＬが知られているため、数式９及び１０の両側からそれを差し引くことができ、これにより、Ｍ_ｉｊ，Ｍ９０_ｉｊは、

となる。

Ｍ_ｉｊ及びＭ９０_ｉｊの両方は、δＺ_ｉｊ，δＺ９０_ｉｊ及びＺＬ_ｉの認識から知られる。数式１１及び１２は、特異値分解を介して、しかし、不明確さを伴いつつ、ＺＷ_ｉｊ，ＺＳ_ｊ，θ_ｊ，ＺＳ９０_ｉ及びθ９０_ｉに関して解かれる。以下で更に説明されるように、これらの不明確さは解消され得る。「数のレシピ，科学計算のアート」,Ｗ．プレス（W.Press）等,ケンブリッジ大学プレス,pp.52-64,1990年、及び、「数のレシピ，科学計算のアート」,Ｗ．プレス（W.Press）等,ケンブリッジ大学プレス,pp.509-520,1990年、参照。数式１１及び１２は次式を意味していることが示され得る。

ここで、シングルクォート（’）が付けられた量（ＺＷ’_ｉｊ，ＺＳ’_ｊ，θ’_ｊ，．．．）は独自に判定されるが、定数ｃ，ｃ”，ｄ，ｄ”，ｅ，ｅ”，ｆ，ｆ”が部分的にのみ判定される。残りの知られていない量の間における関係は、

ここで、ｃ１，ｄ１，ｅ１，ｆ１は、Ｍ_ｉｊ，Ｍ９０_ｉｊ及びシングルクォート（’）が付けられた量（ＺＷ’_ｉｊ，．．．）から判定される。これらの不明確さの解消について説明する。

ｃ＋ｃ”
図１３から、ｃは、ＳＦＰＤの平均ピストン又は平均オフセットをあらわし、他方、ｃ”（数式１３）は、走査フィールドにわたる平均ウエハ高さである。これらの組合せ（数式１８）が知られる一方で、数式１１及び１２は、それらの割当てを特定するものでない。しかしながら、走査フィールドにおける平均ウエハ高さは、スキャナ高さセンサ及びアクチュエータにより補正される若しくは較正されるため、この偏差の全てがスキャナに対して割り当てられる。

この解釈によれば、

となる。

ｄ＋ｄ”
図１４から、ｄは、動的スキャンピストンの平均スロープＺＳ_ｊをあらわす一方、数式１３におけるｄ”は、走査方向の平均ウエハスロープである。更に、それらの合計値、数式１９のｄ１が知られるが、数式１１及び１２は、それ以上の情報を提供するものでない。この場合、平均ウエハスロープｄ”は、走査高さセンサ及びアクチュエータにより完全に補正可能であるはずである。組合せｄ＋ｄ”は、平均ウエハ高さについて補正する際におけるエラーをあらわす。したがって、この解釈によれば、

となる。

ｅ＋ｅ”
この組合せは、ｙ方向におけるウエハの傾き（数式１３のｅ”）及び動的スキャンピストン（Ｚ９０_ｉ，数式１６）のスロープから成る。その解法は、ｄ＋ｄ”の場合と同様である。すなわち、それにより、

ｆ＋ｆ”
数式１３のｆ”は、露光フィールドにおいて、４５°回転させられ、サドル形状をなすウエハ高さ変化である。そのロングレンジの特徴（long range character）のため、このモードは、スキャナ先読みセンサにより高品質で良好に検出される必要がある。

ｆ＊ｉ＊ｊ＝ｉ＊（ｆ＊ｊ）＝ウエハフィールドにわたる線形的に変化するロール（θ_ｊ）（フィールドを横切るピッチの線形的な変化は物理的に不可能である）。このスキャナモードは、一定の走査速度で所定時間内に（スロット高さが平均化されたロールθｊに相反するように）瞬間的なロールを線形的に増大させることにより再構成され得る。

組合せ（ｆ＋ｆ’）＊ｉ＊ｊは、４５°のサドル形ウエハ高さ偏差についての補正に際したスキャナシステムの総エラーをあらわす。したがって、ウエハ及びスキャナの相対的寄与率が判定されない一方、このモードでは、スキャナのエラー又は偏り（bias）が認知される。それは１００％補正可能なモードであるため、その全てがスキャナ高さセンサ及び調整器の性能に起因すると考えられる。
したがって、

アルゴリズム
この時点で、両方のスキャン（（ＺＳ_ｊ，θ_ｊ），（ＺＳ９０_ｊ，θ９０_ｊ））について、独自に、ＳＦＰＤが判定される。

それを行うための方法は、測定されたＦＰＤ値から、提供されたレンズ動的フィールド湾曲を差し引きし、また、特異値分解により提供される最小ノルム法を用いて、結果としての数式（１１及び１２）を解くことからなる。例えば、上記「数のレシピ，科学計算のアート」,pp.52-64、及び、上記「数のレシピ，科学計算のアート」,pp.509-520、参照。このプロセスからＺＷ_ｉｊについてのＺＷ^＊ _ｉｊの数値解法が呼び出され、

を最小にする定数ｃ”，ｄ”，ｅ”，ｆ”が計算される。

これは、当業者によく知られた最小自乗法により簡単に実行される。その結果、ＺＷ_ｉｊ，ＺＳ_ｊ，θ_ｊ，Ｚ９０_ｉ，θ９０_ｉが、

として算出される。ここで、星印（^＊）の付いた量は、最小ノルムＳＶＤの解であり、ＺＷ_ｉｊ，（ＺＳ_ｊ，θ_ｊ），（ＺＳ９０_ｉ，θ９０_ｉ）は、ウエハ平坦性及びＳＦＰＤの最終判定をあらわしている。図１６及び１７は、上記方法の最終結果の例を示している。

第２の主要な実施形態の考察
上記第１の主要な実施形態では、走査されたフィールド（ＦＸ，ＦＹ）（図４）のサイズが、スロット幅ＳＷ及び最大スキャン長さＳＬのより小さい方よりも小さい若しくそれに等しい場合について、本発明の実施が詳細に説明される。本実施形態は、ＦＹ（Ｙ方向における問合せ対象の(interrogated)フィールドサイズ）が図４の最小スロット幅ＳＷよりも大きい場合に実施される。図１２の焦点基準レチクル上の焦点基準に関して、

である場合に、Ｘ又はクロス走査方向ＮＸ_ｍａｘにおける投影されたフィールドにわたるＦＦの最大値、及び、Ｙ又は走査方向ＮＹにおけるＦＦの必要数が求められれば、本実施形態が適用可能である。数式３６は、典型的に、スキャナフィールドに関して適用できる。図１８は、本発明の実施形態を実行するためのステップを概説するものである。

ウエハの提供、ウエハの装填及び位置調整
第２の主要な実施形態（「ウエハの提供」及び「ウエハの装填及び位置調整」として列挙される）に関する第１の２つの動作は、前述した第１の主要な実施形態における対応する動作と同様である。上記第１及び第２の主要な実施形態は、以下の動作について異なる。

レチクルの提供，装填及び位置調整
上記ＦＦレチクルが提供され、装填され、そして、位置調整される。図１９は、図２０，２１及び２２に示される露光を実行するために用いられるこのＦＦレチクルのセクションを示している。ＦＦは、正方形で支持され、文字Ａ：ＡＩで個々に符号付けされている。

第１の露光
焦点基準のＮＸ×ＸＹのアレイが露光される。前述したように、ＮＸ_ｍａｘ＜ＮＹである。図２０は、Ａ：ＡＩで符号付けされた正方形によってあらわされるＦＦを伴う、ＮＸ＝５×ＮＹ＝７の第１の露光を示している。この露光は、ウエハノッチ角度（Ｎ）＝２７０°で実行される。

ウエハの回転
ウエハは所望の角度で回転させられる。例えば、ウエハは、走査方向に対するウエハの向きが図２３に示されるようになるように−９０°回転されてもよい。この場合には、ノッチ角度＝１８０°である。

第２の露光
第１の露光から距離Ｇだけ僅かにオフセットされたＮＸ×ＮＸの露光が実行される。それは、第１の露光の行ｉｒｏｗ＝１：ＮＸ及び列ｉｃｏｌ＝１：ＮＸだけ重なる。図２１は、重なり露光での結果を示す。Ａ’：Ｙ’は、このステップの間に露光されたＦＦであり、走査方向は、両端矢印により示される。行ｉｒｏｗ＝６：７は、この露光の間に重ならない。

ウエハのシフト
ウエハは、ウエハの回転に続いて、重ねられない行ｉｒｏｗ＝ＮＸ＋１：ＮＹ（図２１のｉｒｏｗ＝６：７）が、元の露光ｉｒｏｗの２つの行で重ねられるように、シフトされ、僅かにオフセットされる。

第３の露光
ウエハは、重ねられない行ｉｒｏｗ＝ＮＸ＋１：ＮＹ（図２１のｉｒｏｗ＝６：７）が、元の露光ｉｒｏｗ＝ＮＸ−１：ＮＸ（図２０のｉｒｏｗ＝４：５）の２行で重ねられるように露光される。図２２では、図１９のＦＦレチクル上の対応位置が、同じ文字例えばＡ，Ａ’により示され、また、図２２のＡ”が、図１９にて、Ａで符号付けされたＦＦを用いて露光されたＦＦである。２つの重ねられた行（ｉｒｏｗ＝４：５）の目的は、Ｚ方向における第２及び第３スキャンの縫い合わせ（stitch）である。別個のスキャンは、動作可能な本発明に関して重ねられた２つ又はそれ以上の行を有する必要がある。

ウエハの現像
ウエハは（任意に）現像される。最新イメージを採用する技術（例えば、上記「フォーカル（FOCAL）：製品ウエハステッパに関する最新イメージメトロジィ」参照）の場合、このステップは省略されてもよい。また、現像後に、ウエハは、焦点基準の品質を高めるために、エッチングされ、フォトレジストがはぎ取られてもよい。

焦点基準の測定
焦点基準が測定され、ＦＰＤ値に変換される。第１の露光（図２２のＦＦのＡ：ＡＩ）から、ＦＰＤ値

が設定される。ここで、ＮＸ＝２ｍｘ＋１及びＮＹ＝２ｍｙ＋１である。
図２２の場合には、ｍｘ＝２，ｍｙ＝３となる。

第２の露光（図２２のＦＦのＡ’：Ｙ’）から、ＦＰＤ値

が取得される。第３の露光（図３３のダブルクォート（”）が付けられたＦＦ）から、ＦＰＤ値

が取得される。

数式３７，３８及び３９では、露光フィールド内における物理的な行列の位置に対応したｉ，ｊのインデックスにより、ＦＰＤ値がインデックス付けされる。

動的フィールド湾曲の提供
動的レンズフィールド湾曲ＺＬ（ｘ）がＦＰＤ測定値δＸに寄与する一方で、それは、スキャナ高さセンサ／アクチュエータサブシステムの評価から除外される必要がある。
その結果、スキャナ動的フィールド湾曲ＺＬ（ｘ）が与えられる。上記「動的レンズフィールド湾曲」は、ＺＬを判定するための好適な方法を述べるものである。

動的焦点面偏差の判定
この時点で、ＦＦでの第１のスキャンのＳＦＰＤ（ＺＳ_ｊ，θ_ｊ）及びウエハ高さ偏差ＺＷ_ｉｊを判定するために、測定されたＦＰＤ値δＺ_ｉｊ，δＺ９０_ｉｊ，δＺＵ９０_ｉｊ及び提供された動的レンズフィールド湾曲ＺＬ_ｉが組み合わせられる。

測定されたＦＰＤ値は、次式のシステムにより、数式９及び１０におけるように表現される。

ここで、（ＺＳ_ｊ，θ_ｊ）＝第１の露光に関した（総合スキャナピストン／ピッチ，総合スキャナロール）
（ＺＳＬ９０_ｉ，θＬ９０_ｉ）＝第２の露光に関した同様のもの
（ＺＳＵ９０_ｉ，θＵ９０_ｊ）＝第３の露光に関した同様のもの
Ｐ＝レチクル上におけるＦＦのピッチ
Ｍ＝投影ツール縮小倍率比
そして、他の符号については先に定義される通りである。

先と同様に、次式を取得するために、提供されたＺＬが、数式４０，４１及び４２の両辺から差し引かれる。

数式４３，４４及び４５によりあらわされる数式のシステムは、特異値分解により、ＺＷ_ｉｊ，ＺＳ_ｊ，θ_ｊ，ＺＳＬ９０_ｉ，θＬ９０_ｉ，ＺＳＵ９０_ｉ及びθＵ９０_ｉについて解かれ得る。例えば、上記「数のレシピ，科学計算のアート」,pp.52-64、及び、上記「数のレシピ，科学計算のアート」,pp.509-520、参照。しかしながら、これらは、数式のシステムに対する４つの特異な又は不確定のモードであるので、解法は、ただ１つではない。それらの構成についての吟味により、それらは、形式

のウエハ高さＺＷ_ｉｊにおける不明確さ、及び、形式

をとる第１の露光における不明確さに全て関連付けられ得ることが明らかとなる。第２及び第３の露光ＳＦＰＤは、また、パラメータ（ｃ，ｃ”，ｄ，ｄ”，ｅ，ｅ”，ｆ，ｆ”）の関数である不明確さを示しているが、新しいパラメータを一切含まない。これら不明確さの解決の考察は、上記第１の主要な実施形態における場合と同様であり、ＳＦＰＤを判定するためのアルゴリズムを用いて実行され得る。

アルゴリズム
第１の走査（ＺＳ_ｊ，θ_ｊ）及びＦＦの位置におけるウエハ高さに関するＳＦＰＤを判定するための技術は、以下の動作から成る。
＊数式４３，４４及び４５につき、提供されたレンズ動的フィールド湾曲（ＺＬ）が、測定されたＦＰＤ（δＺ）から差し引かれる。
＊ウエハ高さ（ＺＷ_ｉｊ ^＊），第１のスキャンＳＦＰＤ（ＺＳｊ＊，θｊ＊），第２及び第３のスキャンＳＦＰＤに関する数値解法に至るべく、最小ノルム特異値分解を用いて、数式４３，４４及び４５が解かれる（上記「数のレシピ，科学計算のアート」,pp.52-64、及び、上記「数のレシピ，科学計算のアート」,pp.509-520、参照）。

＊量ｃ”，ｄ”，ｅ”，ｆ”にわたり、量

が最小化され、それにより、それらの値が判定される。

＊第１のＳＦＰＤが、

として算出される。

＊ＦＦにおけるウエハ高さ変化が、

として算出される。図１６及び１７は、本実施形態の方法の最終結果を示している。

主要な実施形態の変形例
この発明の２つの主要な実施形態の複数の変形例について概説する。
第２の主要な実施形態においては、第２及び第３の露光により必要とされる最小のオーバラップ（２行）のケースの詳細について説明され示された。２行を越えて重ね、ＦＦの完全な組を測定し、数式４３，４４及び４５に類似した数式を設定し、そして、アルゴリズムセクションにおけるステップを実行することにより、性能の向上が実現可能である。

第２の主要な実施形態の伸展は、第１の露光に対して、−９０°でなされる３つの付加的な露光からなるものである。各付加的な露光は、隣接する露光の少なくとも２行を重ねる。３つの組（数式４３，４４及び４５）の代わりに、４つの数式の組が設定され、第２の主要な実施形態における場合と同様に、不明確さが解かれる。第１の露光から−９０°での４つ又はそれ以上の露光は、第２の主要な実施形態におけるまた別の変形例である。

これまで、２つの主要な実施形態の説明において、スキャナの単一の露光は、ウエハ上での必要なＦＦをもたらすように言及されてきた。ＰＳＦＭのような幾つかの技術は、単一の露光におけるＦＦを生成することとなる。例えば上記米国特許第５３００７８６号参照。原位置干渉計等の技術は、単一の焦点基準を生成すべく、２つの別個の露光を要する。一方の露光は、ウエハのキャリヤ，レンズ及びスキャナ高さ変化の情報である所謂「ＭＡ」パターンをもたらし、また、他の露光は、所謂「ＭＯ」パターンをもたらす。上記米国特許第５８２８４５５号及び上記米国特許第５９７８０８５号参照。ＭＯパターンは、基準を生成し、それにより、結果としてのＦＦは、オーバレイメトロロジィツール（overlay metrology tool）において読み取られ得る。ＭＯは、いかなる有意義なウエハレンズ又はスキャナ高さの変化の情報をももたないため、本発明の目的のための第２の露光は、第１の又はＭＡの露光とともに一括して扱われ得る。

レチクル平坦性の効果を考慮することにより、前述したプロセスは、より精巧で正確になり得る。レチクルの平坦性が予め測定され若しくは知られ、数式１１及び１２を参照しつつそれ（ＺＲ_ｉｊ）が提示されれば、Ｍ_ｉｊ及びＭ９０_ｉｊが、

として算出されることとなる。ここで、
ＺＲ_ｉｊ＝ｘ位置におけるレチクル平坦性の偏差＝ｉ及びｙ位置＝ｊ（図１２）
Ｍ＝縮小倍率比（典型的には４）

上記第１の主要な実施形態の次のステップは、一語一句追随するものである。これらの技術は、第２の主要な実施形態及び同様のものの総合に対して適用可能である。

それにより、ＦＦを生成すべく用いられるＩＳＩ技術の場合には、ＭＡ／ＭＯの露光の対が露光グループと呼ばれることとなる。そして、ＩＳＩ ＦＦに２つの主要な実施形態を適用する上で、「露光」と呼ばれるものは、「露光グループ」に置き換えられることとなる。ここで、ＭＡ／ＭＯの対からなる露光グループは、ＩＳＩ ＦＦ技術の実施に従い作成される。上記米国特許第５８２８４５５号及び上記米国特許第５９７８０８５号参照。

ＦＰＤ値を生成し得る単一のＦＦを作成するために複数の露光を必要とする他の技術の場合には、単一の露光グループとして複数の露光を設定することで本発明が実施され、２つの主要な実施形態又はそれらの拡張において露光が求められる露光グループを用いることにより、この発明の方法が継続されることとなる。

これまで、ウエハノッチ角度が具体的に１８０°及び２７０°である発明が明確に述べられてきた。実際には、＋９０°又は−９０°で異なる２つのウエハノッチ角度であれば、いかなるものも採用され得る。

図２４は、最終出力を処理するための技術をあらわすブロック図である。図２４に示されるように、レジスト被覆ウエハは、スキャナ上に装填される。図２４に示される例において、スキャナは、動的スキャンフィールド湾曲における欠陥についてそれ自体を診断する。その動的スキャンフィールド湾曲情報は、スキャナを補正するために利用され得る。例えば、スキャナの動的スキャンフィールド湾曲は、その情報に応じて調整され得る。焦点基準を備えたレチクルが、また、スキャナ上に装填される。そして、スキャナは、この実施形態の方法に基づく所定の手法に従って、焦点基準をウエハ上に露光すべくプログラムされる。ウエハが、その上に露光された所望のパターンを有した後、露光済みのウエハは、フォトレジストトラックを介して送られ、現像される。焦点基準のパターンを備えた現像済みのウエハは、その後、スキャナ上に装填される。スキャナは、スキャナ（図２４中のスキャナＡ）を用いて測定される焦点基準から、動的スキャナフィールド湾曲を算出し、動的レンズフィールド湾曲値を提供するようにプログラムされる。スキャナは、その後、ＺＳ及びθ値を出力する。

図２５は、最終出力を処理するための別の技術を示すブロック図である。図２４に示されるものと同様の方法で、レジスト被覆ウエハ及び焦点基準を備えたレチクルがスキャナ上に装填される。焦点基準は、その後、この実施形態の方法に基づく所定の手法に従って、ウエハ上に露光される。露光済みのウエハは、フォトレジストトラックを介して送られ、現像される。この技術では、焦点基準のパターンを備えた現像済みのウエハが、その後、オーバレイリーダ（overlay reader）等のメトロロジィツール上に装填される。メトロロジィツールは、現像済みの基準を測定し、生のメトロロジィデータを焦点基準値に変換するプロセッサ又はコンピュータへ供給され流メトロロジィデータを出力する。他の（又はできれば同様の）コンピュータが、動的スキャンフィールド湾曲を算出するために、焦点基準データを処理し、レンズ動的フィールド湾曲データを提供する。このコンピュータは、その後、ＺＳ及びθ値を出力する。

本発明は、主として、今日半導体製造において通常用いられる投影結像ツール（スキャナ）における適用に関して述べられてきた。例えば「第３世代のマイクラスキャン（Micrascan）（ＴＭ）ＩＩＩ性能，反射屈折ステップ及びスキャンリソグラフィックツール」,Ｄ．コート（D.Cote）等,SPIE,3051巻,pp.806-816,1997年，「０．１５ミクロン及び０．１３ミクロン技術ノードに関するＡｒＦステップ及びスキャン露光システム」,Ｊ．マルケンス（J.Mulkens）等,SPIE,光学マイクロリソグラフィＸＩＩ会議,pp.506-521,1999年3月，「改良されたオーバレイを備えた１５０ｎｍ結像に関する０．７ＮＡ ＤＵＶステップ及び走査システム」,Ｊ．Ｖ．シュート（J.V.Schoot）,SPIE,3676巻,pp.448-463,1999年、参照。本発明の方法は、例えば２次元スキャナ等の他の走査投影ツールに適用可能である。例えば「走査投影リソグラフィによる大面積微細ラインパターニング」,Ｈ．ミューラー（H.Muller）等,MCM1994議事録,pp.100-104，1994年，「大面積，高生産性，高分解能投影結像システム」,ジェーン（Jain）,1994年2月8日発行の米国特許第5285236号参照。本発明が適用され得る他の走査投影ツールは、オフィスのコピーマシンを含んでいる。例えば「正確なコピーに使用される投影光学システム」,Ｔ．サトウ（T.Sato）等,1989年8月29日発行の米国特許第4861148号参照。本発明は、また、ＸＵＶ，ＳＣＡＬＰＥＬ，ＥＵＶ（極紫外線），ＩＰＬ（イオン投影リソグラフィ），ＥＰＬ（電子投影リソグラフィ）、及び、Ｘ線等の次世代のリソグラフィ（ngl）システム等の他の走査投影ツールに適用可能である。例えば、「６０−８０ｎｍでのＸＵＶ投影リソグラフィの開発」Ｂ．ニューナム（B.Newnam）等,SPIE,1671巻,pp.419-436,1992年，（ＸＵＶ），「多層被覆光学構成を用いる１４ｎｍでの縮小結像：０．１ミクロンより小さい外形の印刷」Ｊ．ボーコーム（J.Bjorkholm）等,ジャーナルバキュームサイエンスアンドテクノロジー（Journal Vacuum Science and Technology）,B8(6),pp.1509-1513,1990年11月／12月,（ＥＵＶ），「種々の組合せ：必要な選択」,Ｒ．デジュレ（R.DeJule）,半導体インターナショナル,pp.66-76,2000年2月、及び、「弱Ｘ線投影リソグラフィ」,Ｎ．セグリオ（N.Ceglio）等,ジャーナルバキュームサイエンステクノロジー（J.Vac.Sci.Technol.）B 8(6),pp.1325-1328、参照。本方法は、また、ウエハ上方の光学媒体（例えば水）がエアとは著しく異なる屈折率をもつ液浸リソグラフィを用いて利用され得る。

本発明は、主として、ポジ型フォトレジストである記録媒体に関して記載されてきた。本発明は、レチクルにおけるボックスインボックス構造に適切な調整が加えられれば、ネガ型フォトレジストにも同様に適用可能である。概して、記録媒体は、測定されるリソグラフィック投影ツールに典型的に用いられるものであればいかなるものでもよい。それにより、ＥＰＬツール上で、ＰＭＭＡ等の電子ビームフォトレジストが、記録媒体として使用され得る。結果として、記録媒体は、ポジ型又はネガ型フォトレジスト材料，電子ＣＣＤ又はダイオードアレイ液晶又は他の光学的感光材料であってもよい。

これまでのところ、その上に記録媒体がウエハとして配置される支持基板について述べられてきた。これは、半導体製造における場合であろう。支持基板の適切な形式は、投影リソグラフィツール及び特定の製造環境におけるその用途により決定されることとなる。それにより、フラットパネル製造設備において、その上に記録媒体が配置される支持基板は、ガラスプレート又はパネルであろう。マスク作成ツールは、支持基板としてレチクルを使用することとなる。回路基板又はマルチチップモジュールキャリヤは、他の可能性のある支持基板である。

記載された技術は、レチクル又はマスクが位置調整マークのアレイを含むクロムパターン形成ガラスレチクルである場合に利用され得る。加えて、レチクルは、位置調整マーク又は反射マスクのアレイを含むＳＣＡＬＰＥＬ又はＥＵＶであり得る。

上記焦点基準は、多くの様式を採用することができる。例えば、焦点基準は、電子テストパターン，ボックスインボックス（box-in-box），フレームインフレーム（frame-in-frame）、又は、セグメントインセグメント（segment-in-segment）のパターンであり得る。焦点基準は、また、分割されたバーインバー（segmented bar-in-bar）パターン，シュニッツルパターン（Schnitzl patterns），フォーカルパターン，ＰＳＦＭパターン、又は、ＴＩＳ位置調整マークであり得る。

本発明は、特定の好適な実施形態に関連して記載されてきたが、多くの代替物，改良物及び変形物が、前述した記載に照らして、当業者には明らかであることは言うまでもない。したがって、添付された特許請求の範囲が、本発明の要旨及び精神の範囲内におさまる代替物，改良物及び変形物を包含することは予期される。

フォトリソグラフィック走査システムを示す図である。 ゼロモーメントの典型的な動的レンズフィールド湾曲プロットを示す図である。 ウエハの平坦性の補正可能度（correctables）及び高次の項を示す図である。 スキャナ露光フィールド座標系を示す図である。 スキャナ，ウエハ及びレンズに関する焦点調整エラー成分を示す図である。 スキャナの傾きの定義を示す図である。 検出器及び光源を備えた一般的なウエハ／ステージレベリングシステムを示す図である。 フォーカル，ＰＳＦＭ及びシュニッツラーの方法に関する典型的な焦点基準を示す図である。 フォーカル，ＰＳＦＭ及びシュニッツラーに関する典型的な焦点基準（ＦＦ）を示す図である。 １つのフィールドポイントに関するＰＳＦＭ及びシュニッツラー較正プロットを示す図である。 第１の主要な実施形態に関する処理フローを示す図である。 複数の焦点基準を備えたレチクルを示す図である。 ウエハ位置調整マーク（１８０°及び２７０°）を備えたウエハを示す図である。 上記第１の主要な実施形態の第１の露光後の露光パターンを示す図である。 上記第１の主要な実施形態の第２の露光後の露光済みフィールドを概略的に示す図である。 図１４ａ及び１４ｂに示される露光を実行するのに用いられる焦点基準レチクルを概略的に示す図である。 走査フィールド湾曲のデータマップを提供する、図１のシステムに関する出力を示す図である。 ウエハ高さエラーのデータマップを提供する、図１のシステムに関する出力を示す図である。 第２の主要な実施形態を実行するためのステップを示す図である。 図２０，２１及び２２に示されるような第２の主要な実施形態に用いられるＦＦレチクルの一部分を概略的に示す図である。 焦点基準のＮＸ＝５，ＮＹ＝７からなるアレイに関する第１の露光を概略的に示す図である。 上記第２の主要な実施形態の第２の露光後の露光済みフィールドを概略的に示す図である。 上記第２の主要な実施形態の第３の露光後の露光済みフィールドを概略的に示す図である。 ウエハ座標，ウエハノッチ角度、互いのリソグラフィツール走査方向の関係を示す図である。 最終出力を処理する技術を示すブロック図である。 最終出力を処理する他の技術を示すブロック図である。

Claims (32)

1. 投影レンズを有するフォトリソグラフィックスキャナに関連した動的スキャンフィールド湾曲を判定する方法において、
   適切な記録媒体で被覆された支持基板上に、上記スキャナのレチクルにおける焦点基準のアレイを露光し、
   上記支持基板を回転させ、再度位置調整し、
   プリントされたオフセット焦点基準のアレイを作成するために、露光済みの第１の焦点基準のアレイから所定位置オフセットされつつ、上記レチクルを介して、第２の焦点基準のアレイを露光し、
   上記焦点基準の測定結果、及び、フォトリソグラフィックスキャナに関する動的レンズフィールド湾曲マップに従い、動的スキャンフィールド湾曲を算出する、ステップを有している、ことを特徴とする方法。
2. 上記焦点基準のアレイが２ｍｘ＋１×２ｍｙ＋１のアレイである、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 上記支持基板が９０°回転させられる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 上記第１及び第２の露光間におけるオフセットが、シフトされる間隔にわたる支持基板の平坦性が所望の量を超えて変化しないような量だけ行われる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 上記支持基板が半導体ウエハである、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 上記支持基板がフラットパネルディスプレイである、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 上記支持基板がレチクルである、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
8. 上記支持基板が電子記録媒体である、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
9. 投影レンズ、及び、フィールド横断方向と比べてスキャン方向においてより長いスキャナフィールドを有するフォトリソグラフィックスキャナに関連した動的スキャンフィールド湾曲を判定する方法において、
   記録媒体で被覆された支持基板上に、上記スキャナのレチクルにおける焦点基準のアレイを露光し、
   上記支持基板を回転させ、再度位置調整し、
   プリントされた焦点基準のアレイを作成するために、上記レチクルを介して第２の焦点基準のアレイを露光し、
   所望方向において所望の量だけ上記支持基板をシフトし、
   ３レベルのプリントされた焦点基準のアレイを作成するために、上記レチクルを介して、第３の焦点基準のアレイを露光し、
   上記焦点基準の測定結果、及び、上記フォトリソグラフィックスキャナに関する動的レンズフィールド湾曲に従って、動的スキャンフィールド湾曲を算出する、ステップを有している、ことを特徴とする方法。
10. 上記焦点基準のアレイが２ｍｘ＋１×２ｍｙ＋１のアレイである、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 上記支持基板が９０°回転させられる、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
12. 上記支持基板のシフトがｘ方向におけるシフトである、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
13. 上記支持基板が、上記焦点基準の間隔ピッチの整数倍に等しい間隔シフトされる、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
14. シフトされた上記支持基板が所望の量だけオフセットされる、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
15. 上記オフセットが、上記シフトされた間隔にわたる支持基板の平坦性が所望の量を超えて変化しないように行われる、ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 上記支持基板が半導体ウエハである、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
17. 上記支持基板がフラットパネルディスプレイである、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
18. 上記支持基板がレチクルである、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
19. 上記支持基板が電子記録媒体である、ことを特徴とする請求項９記載の方法。
20. フォトリソグラフィックスキャナの動的スキャンフィールド湾曲を判定するための装置において、
    現像された支持基板から得られるデータを受けるデータインターフェースと、
    露光済みの焦点基準及び動的レンズフィールド湾曲を備えた支持基板を測定することにより得られるメトロロジィのデータを上記データインターフェースから受けるように、また、上記支持基板上における焦点基準の測定結果に基づく焦点面偏差値に関連した動的スキャンフィールド湾曲を出力するように構成されたプロセッサと、を有している装置。
21. 上記支持基板が半導体ウエハである、ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
22. 上記支持基板がフラットパネルディスプレイである、ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
23. 上記支持基板がレチクルである、ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
24. 上記支持基板が電子記録媒体である、ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
25. 投影レンズと、
    互いに関連して位置決めされ得るレチクルステージ及び支持基板キャリヤと、
    上記スキャナの動的レンズフィールド湾曲を最小化するために、露光シーケンスに従い、上記レチクルステージ及び支持基板キャリヤを位置設定すべく投影スキャナを制御し、上記支持基板上に露光された焦点基準の測定結果及び動的レンズフィールド湾曲マップに従い、上記スキャナを調整し得るプロセッサと、を有している、ことを特徴とするフォトリソグラフィック投影スキャナ。
26. 上記焦点基準の測定結果が、上記スキャナの測定サブシステム上でもたらされる、ことを特徴とする請求項２５記載のスキャナ。
27. 上記支持基板キャリヤが、半導体ウエハキャリヤである、ことを特徴とする請求項２５記載のスキャナ。
28. フォトグラフィック投影スキャナを制御する方法において、
    適切な記録媒体で被覆された支持基板上にスキャナのレチクルにおける焦点基準のアレイを露光し、
    上記支持基板を回転させ、再度位置調整し、
    プリントされたオフセット焦点基準のアレイを作成するために、露光済みの第１の焦点基準のアレイから所定位置オフセットされつつ、上記レチクルを介して、第２の焦点基準のアレイを露光し、
    上記焦点基準の測定結果、及び、フォトリソグラフィックスキャナに関する動的レンズフィールド湾曲マップに従い、動的スキャンフィールド湾曲を判定し、
    上記スキャナの動的スキャンフィールド湾曲を最小化するために、判定された投影レンズの上記動的スキャンフィールド湾曲に従い、上記スキャナを調整する、ステップを有している、ことを特徴とする方法。
29. 上記支持基板が半導体ウエハを有する、ことを特徴とする請求項２８記載の方法。
30. 半導体チップを製造する方法において、
    スキャナに用いられる投影レンズの動的スキャンフィールド湾曲を受け、
    半導体支持基板を露光しつつ、上記スキャナの動的スキャンフィールド湾曲の影響を最小化するために、受けられた上記投影レンズの動的スキャンフィールド湾曲に従い、上記スキャナを調整する、ステップを有している、ことを特徴とする方法。
31. 上記受けられた動的スキャナフィールド湾曲が、現像された支持基板上における焦点基準の測定結果、及び、動的レンズフィールド湾曲マップに従い判定される、ことを特徴とする請求項３０記載の方法。
32. 上記動的スキャンフィールド湾曲を判定するステップが、更に、
    適切な記録媒体で被覆された支持基板上に、スキャナのレチクルにおける焦点基準のアレイを露光し、
    上記支持基板を回転させ、再度位置調整し、
    プリントされたオフセット焦点基準のアレイを作成するために、露光済みの第１の焦点基準のアレイから所定位置オフセットされつつ、上記レチクルを介して、第２の焦点基準のアレイを露光し、
    上記焦点基準の測定結果、及び、リソグラフィックスキャナに関する動的フィールド湾曲マップに従い、動的スキャンフィールド湾曲を算出する、ステップを有している、ことを特徴とする請求項３１記載の方法。

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