JP2009081414A - 透過イメージセンシングのためのデバイスおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ露光装置内で空間像を検知するための透過イメージセンシングのためのデバイスを提供する。
【解決手段】デバイスは、オブジェクトマークの空間像を投影システムのイメージ側に形成する投影システムを備える。このデバイスはさらに、空間像の少なくとも一部に対応するフィーチャを有するスリットパターンを含むディテクタを備える。スリットパターンは空間像に露光される。ディテクタはさらに、スリットパターンにより送られた検出放射を検出する。
ここで、ｄ＜０．８５・λ／ＮＡであって、
ｄはスリットパターンの最小フィーチャの寸法を表し、
λは意図する検出放射の波長を表し、
ＮＡは１より大きく、イメージ側の開口数を表す。
【選択図】図３

Description

[0001] 本発明は、透過イメージセンシングのためのデバイス、および透過イメージセンシングのための方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常は基板のターゲット部分上に与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用されることができる。この場合、パターニングデバイス、あるいはマスクまたはレチクルと呼ばれることがあるデバイスが、ＩＣの個別の層に形成される回路パターンを生成するために使用され得る。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つまたはいくつかのダイの部分を含む）に、転写され得る。パターンの転写は、典型的には基板に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層へのイメージングを介する。一般に単一基板は隣接するターゲット部分のネットワークを含み、それは引き続いてパターン化される。既知のリソグラフィ装置は、全パターンをターゲット部分上に一回で露光することにより各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、与えられた方向（「スキャンニング」方向）の放射ビームを通してパターンをスキャンし、一方、この方向に対して基板を平行または逆平行に同期スキャンすることによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。基板上にパターンをインプリントすることにより、パターンニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

[0003] リソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法において、歩留まり、すなわち正確に製造されたデバイスの百分率、の主要な要因はそれまでに形成された層に対する印刷された層の正確度である。これはオーバーレイとして知られており、オーバーレイエラーバジェットは多くの場合１０ｎｍ以下である。このような正確度を達成するために、基板は、転写されるレチクルパターンに対して極めて正確に位置合わせされなければならない。

[0004] 結像性能を評価し、最適化するために、基板のレベルで多数のセンサが使用されている。これらには、透過イメージセンサ（ＴＩＳ）が含まれ得る。ＴＩＳは、マスク（レチクル）のレベルで投影されたマークパターンの空間像の位置を、基板のレベルで測定するために使用されるセンサである。基板のレベルに投影されたイメージは、露光放射の波長と同程度の線幅を持つラインパターンであってよい。ＴＩＳは、その底部の光電セルで、透過パターンを用いて前述のマークパターンを測定する。このセンサデータは、レチクルの基板テーブルに対する位置を６自由度で、すなわち平行移動に関する３自由度と回転に関する３自由度で、測定するために使用することができる。さらに、投影されたマークパターンの倍率および縮尺も測定できる。線幅が狭い場合、このセンサは、いくつかのマスクタイプ（例えばバイナリマスク、位相シフトマスク）に対して、パターン位置、およびいくつかの照明設定、例えば環状、双極状の設定、の影響を測定できる。ＴＩＳは、リソグラフィ投影装置のような機器の光学的性能を測定するためにも使用される。異なる投影イメージと組み合わせた異なる照明設定を使用することにより、瞳形状、コマ、球面収差、収差、および像面湾曲などの特性が測定可能となる。

[0005] より高密度な構成要素のデバイスを創造するために、さらに小さいパターンを結像することに対する要求が常にあり、オーバーレイエラー低減に対する圧力があり、それは改良されたセンサを求める要求となっている。

[0006] 高ＮＡシステムすなわち液浸リソグラフィ装置で使用可能な、基板レベルで高感度なセンサを提供することが望ましい。

[0007] この目的のために本発明は、リソグラフィ露光装置内で空間像を検知する透過イメージセンシングのためのデバイスを提供するものであり、このデバイスは、
開口数が１より大きい投影システムのイメージ側に、オブジェクトマークの空間像を形成する投影システムと、
空間像の少なくとも一部に対応するフィーチャを持ち且つ空間像に露光されるスリットパターン（Ｇ１）を含ディテクタであって、スリットパターンにより送られた検出放射を検出するディテクタとを備え、
ここで、ｄ＜０．８５・λ／ＮＡであって、
ｄはスリットパターン内の最小フィーチャの寸法を表し、
λは意図する検出放射の波長を表し、
ＮＡはイメージ側の開口数を表す。
本発明はさらに、空間像の透過イメージセンシングのための方法を提供するものであり、
検出放射を供給するステップと、
１より大きい開口数を有する投影システムのイメージ側に、投影システムと検出放射を使用してオブジェクトマークの空間像を形成するステップと、
少なくとも空間像の一部に対応するフィーチャを有するスリットパターンをイメージに露光するステップと、
スリットパターンにより送られた検出放射を検出するステップとを含み、
ここで、ｄ＜０．８５・λ／ＮＡであって、
ｄは空間像内の任意のフィーチャの最小寸法を表し、
λは検出放射の波長を表し、
ＮＡはイメージ側の開口数を表す。

[0008] 本発明の実施形態を、単なる実施例として、添付概略図面を参照してここで説明する。図面では対応する参照番号は対応する部品を示す。

[0017] 図１は本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の概略を示す図である。
この装置は、
・放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調節ように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬ、
・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、パターニングデバイスを特定のパラメータに従って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に連結された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ、
・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、基板を特定のパラメータに従って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に連結された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴ、
・パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイで構成される）に投影するように構築された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳ、を備える。

[0018] 放射を誘導し、整形し、または制御するために、照明システムは、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型あるい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み得る。

[0019] 支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを支持、すなわち荷重を負担する。それは、パターニングデバイスＭＡの方向、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ＭＡが真空雰囲気内に保持されているか否か、などのその他の条件に依存する態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡ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できる。支持構造ＭＴは、例えばフレームまたはテーブルであってよく、必要に応じて固定、または可動であってよい。支持構造ＭＴは、例えば投影システムＰＳに関して、パターニングデバイスＭＡが確実に所望の位置にあるようにすることができる。本明細書で任意に用いる用語「レチクル」または「マスク」は、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義と判断されてよい。

[0020] 本明細書で用いられる用語「パターニングデバイス」は、放射ビームの断面にパターンを付与して、基板Ｗのターゲット部分Ｃにパターンを生成するために使用可能な、任意のデバイスを称するものとして、広く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、例えばそのパターンが位相シフトフィーチャ、またはいわゆるアシストフィーチャを含んでいる場合は、基板Ｗのターゲット部分Ｃにおける所望のパターンには正確に対応しないことがあることに注意すべきである。一般に、放射ビームＢに付与されたパターンは、ターゲット部分Ｃに生成される集積回路などのデバイス内のある特定の機能層に対応する。

[0021] パターニングデバイスＭＡは、透過性または反射性であってよい。パターニングデバイスＭＡ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パネルを含む。マスクはリソグラフィ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、さらに様々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では、マトリックス状に構成した小ミラーを使用しており、そのそれぞれが入射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。傾斜ミラーは、ミラーマトリックスで反射される放射ビーム中にパターンを付与する。

[0022] 本明細書で使用される用語「投影システム（」は、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り、使用される露光放射に適した、または液浸法の使用あるいは真空の使用などの他の要因に適した、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型の光学系、またはそれらの任意の組み合わせを含む。本明細書において任意に使用する用語「投影レンズ」は、より一般的な用語「投影システム」と同義であると判断されるべきである。

[0023] 本明細書に示すように、この装置は透過型（例えば透過マスクを使用）である。代替として、この装置は反射型（例えば、上で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイ、または反射マスクを使用）であってもよい。

[0024] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）、またはより多くの基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプであってもよい。このような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルが並列的に使用されてもよいし、または１つまたは複数のテーブルでは予備ステップが実行され別の１つまたは複数のテーブルが露光に使用されてよい。

[0025] リソグラフィ装置は、少なくとも基板Ｗの一部が、例えば水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆われ、投影システムＰＳと基板Ｗの間の空間を満たすようにされたタイプであってもよい。液浸液浸液はリソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクＭＡと投影システムＰＳとの間、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技術においてよく知られている。本明細書で使用する用語「液浸」は、基板などの構造物が液中に沈められなければならないことは意味せず、単に、露光の間に投影システムＰＳと基板Ｗとの間に液体が配置されることを意味する。

[0026] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯからの放射ビームＢを受光する。放射源ＳＯとリソグラフィ装置とは、例えば放射源ＳＯがエキシマレーザのとき、分離した構成体としてよい。このような場合、放射源ＳＯはリソグラフィ装置の一部を構成していないと考えられ、放射ビームＢ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備える、ビームデリバリシステムＢＤに支援されて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに伝えられる。別の場合、例えば放射源ＳＯが水銀ランプであるとき、放射源ＳＯはリソグラフィ装置と一体化された部品とすることが可能である。必要ならば、放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、ビームデリバリシステムＢＤと合わせて、放射システムと称してもよい。

[0027] イルミネータＩＬは、放射ビームＢの角強度分布を調節するために、アジャスタＡＤを備えてもよい。一般に、イルミネータＩＬの瞳面内における強度分布の、少なくとも外側および／または内側の半径方向範囲（一般に、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと称される）が調節可能である。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などの種々の構成要素を備えてよい。イルミネータＩＬは、放射ビームＢ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ように使用されてよい。

[0028] 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ＭＡによってパターニングされる。マスクＭＡをトラバースした後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームＢの焦点を合わせる。基板テーブルＷＴは、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）に支援されて、例えば放射ビームＢの光路内の別のターゲット部分Ｃに位置決めするように、正確に移動させられる。同様に、第１のポジショナＰＭ、およびその他の位置センサ（これは図１に、明示的には示されていない）は、例えばマスクライブラリの機械的検索の後に、またはスキャンの間に、放射ビームＢの光路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用できる。一般的に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの部品を構成する、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）の支援のもとに、実現され得る。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの部品を構成する、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、実現され得る。ステッパの場合（スキャナとは反対に）、マスクテーブルＭＴはショートストローク駆動装置のみに連結されているか、または固定されていてよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされることが可能である。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は例示されているように、専用のターゲット部分を占めているが、ターゲット部分の間の間隙に配置されてもよい（これらは、スクライブラインアライメントマークとして知られている）。同様に、マスクＭＡに１個を超すダイが与えられる状況では、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２はダイの間に配置されてもよい。

[0029] 図示された装置は、次のモードの少なくとも１つに使用できる。

[0030] 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は本質的に固定されており、放射ビームＢに付与された全パターンは、ターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち、単一静的露光）。次いで基板テーブルＷＴは、別のターゲット部分Ｃが露光されるように、Ｘ方向、および／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大寸法が、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃの寸法を制限する。

[0031] 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は同期してスキャンされ、一方、放射ビームに付与されたパターンはターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、単一動的露光）。基板テーブルＷＴのマスクテーブルＭＴに対する相対的な速度と方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率、およびイメージ反転特性で決定され得る。スキャンモードでは単一動的露光において、露光フィールドの最大寸法がターゲット部分の幅（非スキャニング方向の）を制限し、一方スキャニング動作の長さ（スキャニング方向の）がターゲット部分の高さを決定する。

[0032] ３．別のモードでは、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本質的に静止させられ、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされ、そして放射ビーム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。このモードでは、一般にパルス化された放射源が使用され、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が移動した後に、またはスキャン期間中の遂次放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この運転モードは、上記で参照した型式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可能である。

[0033] 上記で説明したモードの使用の組み合わせ、および／または変形、または全く異なるモードの使用も、やはり用いることが可能である。

[0034] 図２は、図１のリソグラフィ装置に示された基板テーブルＷＴの構成を概略的に示す。基板テーブルＷＴ上に、２つの固定されたマークＴＩＳ１およびＴＩＳ２が設けられている。固定されたマークＴＩＳ１およびＴＩＳ２は、イメージセンサをそれらの中に一体化しており、空間像を通してイメージセンサをスキャンすることによって、マスクＭＡ上のオブジェクトマークの空間像の位置を決定するために使用することができる。

[0035] その結果、マスクＭＡ上のオブジェクトマークのイメージと、固定マークＴＩＳ１、ＴＩＳ２の相対位置が決定できる。基板テーブルＷＴに、例えば図２に示される基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のような基板マークを有する基板Ｗが供給されるとき、アライメントセンサ（図示せず）は基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の相対位置をそれまでに決定していることが可能である。アライメントセンサによって取得された基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３ｄ、Ｐ４の相対位置に関する知識を、マスクＭＡ上のオブジェクトマークのイメージと、ＴＩＳ１、Ｔ１Ｓ２内のイメージセンサによって測定された固定マークＴＩＳ１、Ｔ１Ｓ２との相対位置に関する知識と、組み合わせることによって、基板Ｗを、マスクＭＡの投影イメージに相対的な任意の所望の位置に、極めて正確に位置決めすることができる。

[0036] 図３は、透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳの一実施形態、例えば図２に示された透過イメージセンサＴＩＳ１、ＴＩＳ２、を概略的に示す。このようなデバイスは、本技術分野では知られているものである。透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳは、スリットパターンＧ１とフォトセンサデバイスＰＤとを備えている。透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳは、１側面を基板テーブルＷＴに対面させて、投影システムＰＳの底部に配置される。透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳは、例えば第１格子のようなオブジェクトマークＧ０を使用する。図３では、オブジェクトマークＧ０がマスクＭＡに設けられている。代替として、オブジェクトマークＧ０はマスクテーブルＭＴに設けられてもよい。

[0037] オブジェクトマークＧ０は、照明されると投影ビームＰＢによって、パターンを投影ビームの断面内に形成するように構成される。オブジェクトマークＧ０によって生じ、投影ビームＰＢの断面にあるこのパターンは、例えば投影システムＰＳ内のレンズを通り、１つまたは複数のレンズ１を通過する。このような投影システムＰＳは、オブジェクトマークＧ０の空間像が形成されるような光学特性を有する。

[0038] 透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳは、オブジェクトマークＧ０の空間像を検出するように構成される。透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳは、投影システムＰＳおよびマスクＭＡの位置に対して、例えば３直交方向Ｘ、Ｙ、およびＺの少なくとも３方向内で、相対的に移動可能である。これらの３方向に沿ってスキャンすることにより、透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳのＸ、Ｙ、およびＺ位置の関数として、空間像の強度をマップ化できる。生成されるマップは、サンプル位置の座標と、各サンプル位置におけるサンプル強度とを含む、イメージマップ（３Ｄマップ）とすることが可能である。この手順の間、空間像は、マスクＭＡ内のパターンを基板Ｗ上に露光する間の焦点深度とは異なる、比較的深い焦点深度を用いて投影され得る。

[0039] オブジェクトマークＧ０のクリティカルディメンションの方向は、対応するスリットパターンＧ１のクリティカルディメンションの方向と同様である。したがって、オブジェクトマークが第１の方向、例えばＸ方向に延在し、クリティカルディメンションを第１の方向に直交する第２の方向、例えばＹ方向、に有するならば、対応するスリットパターンＧ１も、第１の方向に延在し、やはり第２の方向にクリティカルディメンションを有する。

[0040] 一般に、スリットパターンＧ１は投影システムＰＳのイメージ平面に近接した平面に配置される。最も簡単な実施形態では、スリットパターンＧ１は、フォトセンサデバイスＰＤ上の開口であり、スリットまたは四角形の形状であってよい。さらに別の実施形態では、この開口は明確に決められたエッジを有する。

[0041] より複雑な実施形態では、スリットパターンＧ１はオブジェクトマークＧ０と同様の形状である。さらに、スリットパターンＧ１のフィーチャ寸法は、オブジェクトマークＧ０のフィーチャ寸法に投影システムＰＳの拡大率Ｍを乗じた値と実質的に等しくしてよい。フォトセンサデバイスＰＤ上の開口にパターンを与えると、エッジ数が増加し、フォトセンサＰＤの感度が改善される。

[0042] さらに別の実施形態では、透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳは、少なくとも２つのスリットパターンＧ１を備えることが可能であり、１つは第１の方向、例えばＸ方向のイメージ検出のために構成され、１つは第１の方向に直交する第２の方向、例えばＹ方向のイメージ検出のために構成される。この実施形態において、空間像はＸおよびＹ方向の両方向で、同時に検出されることができる。この実施形態では、マスクＭＡ内のオブジェクトマークＧ０は少なくとも２つのマーク要素、例えば格子、孤立ライン、または孤立スリット、を備える。第１のマーク要素は、第１の方向、例えばＸ方向のイメージ作成のために構成されてよく、第１の方向のイメージ検出のために構成されたスリットパターンＧ１の一部によってそのイメージが受光される。第２のマーク要素は、上記に直交する第２の方向、例えばＹ方向のイメージ作成のために構成されてよく、第２の方向のイメージ検出のために構成されたスリットパターンＧ１の一部によってそのイメージが受光される。オブジェクトマークＧ０の２つのマーク要素によって作成されるイメージは、同時に作成される。

[0043] 上述の、例えば３Ｄマップの形式による、マッピングを使用することにより、透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳに接続されたプロセッサまたはマイクロプロセッサのような計算デバイスは、例えば、最小二乗フィッティング法を用いた放物線フィットを用いることにより、空間像の位置を算出することができる。それらのコンピュータデバイスは、例えば、制御システム、あるいは汎用コンピュータシステム、または他のコンピュータシステムのような専用のプロセッッシングデバイス内のプロセッサまたはマイクロプロセッサであって、マッピングおよび関連する計算を実行するように、プログラマブルに指示を受けることができる、プロセッサであってよい。

[0044] 図８は、空間像の位置を決定するために、および本発明に従った方法を実行するために構成されたコンピュータデバイス、例えばプロセッサ、の一実施例を提供する。

[0045] 図４ａおよび４ｂは、図２の透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳで検出された、空間像の強度分布の一実施例を、それぞれ等高線プロットおよび３Ｄプロットで示すものである。

[0046] 図４ａの等高線プロットは、水平方向焦点面、例えばＸ−Ｚ面またはＹ−Ｚ面、における強度分布を示す。この等高線プロットがＸ−Ｚ面に対するものであれば、強度分布は固定されたＹ位置に対して与えられ、もしこの等高線プロットがＹ−Ｚ面に対するものであれば、強度分布は固定されたＸ位置に対して与えられる。等高線プロットは、Ｘ−Ｙ面内の異なる位置における、多数の異なるＺ−位置に対して、スリットパターンＧ１のイメージ強度をモデル化して編集される。スキャン経路は実線で示され、点が測定された基板テーブルの位置を示す。Ｘ、Ｙ、およびＺ位置は他の手段、例えば干渉法によって決定される。スキャン経路から分かるように、測定位置は直交格子になるように意図されており、いくぶんランダムのように見える。これはシステム内の振動に起因するものである。

[0047] 図４ｂの３Ｄプロットは、透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳで測定された強度を、プロットのｚ軸に沿った第３のパラメータとして、プロットすることによって図４ａのデータを改変して表示したものである。

[0048] 図４ａおよび４ｂに表示されたデータから、測定された空間像の形状をモデルにフィッティングすることによって、位置合わせされた位置が算出できる。典型的には、配列された位置は空間像のピークの頂上ＴＯＰに放物線フィットさせることによって算出される（図４ｂに示されるように）。ガウスフィット、または最小二乗フィットなどのデータフィッティングのための別の方法も、同様に使用されてよい。

[0049] オブジェクトマークＧ０の空間像に影響を与える１つの要因は、オブジェクトマークのいわゆる照明プロフィール、すなわち放射がオブジェクトマークＧ０上に入射する角度プロフィールである。最も広く使用されている「従来型」の照明構成では、瞳面ＰＰと称される面（そして、しばしば複数の面である）が照明システムＩＬ内にあり、それは投影システムＰＳのオブジェクト面のフーリエ変換であって、そこにマスクＭＡが配置される。よく知られているように、瞳面内の位置（正規化された変数σｘおよびσｙを用いて表わされる）はオブジェクト面における角度（θ，φ）に変換される。したがって、瞳面内の強度分布を決定することにより、オブジェクトマークＧ０の照明の角度分布が決定できる。

[0050] 照明プロフィールは、一般に瞳面内の強度分布の形状に応じて分類され、従来型の照明（しばしばσ-settingと称される瞳充てん率(pupil filling factor)によって定義される）と、環状照明（しばしばσ_ｉおよびσ_ｏと称される内側および外側半径で定義される）と、二重極照明、および四重極照明、さらにこれらの組み合わせ、およびより複雑な分布とを含む。リソグラフィ装置は、調整可能なパラメータの有るまたは無い、共通パターンをイメージングすることに適した、標準照明プロフィールを画成するデバイス、または特定パターン用のカスタム照明プロフィールを画成するデバイス、を備えることが可能である。本発明は、照明プロフィールを制御または調整する、１つまたは複数のデバイスを有する、任意のリソグラフィ装置で使用されることが可能である。

[0051] 図５ａ、５ｂ、および５ｃは、透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳで検出された空間像を例示的にモデル化した強度分布を、異なる照明設定、すなわち従来型照明設定、二重極照明設定、および環状照明設定それぞれに対する等高線プロットとして示す。

[0052] 図５ａ、５ｂ、および５ｃの等高線プロットは水平方向焦点面内、例えばＸ−Ｚ面またはＹ−Ｚ面内、の強度分布を示す。

[0053] 図示された位置依存としてモデル化された強度データから、基板テーブルＷＴの座標系に対して投影された空間像の最適位置が計算できる。１つの実施形態において、この目的のために、位置依存としてモデル化された強度データに関数がフィッティングされ、それから固有の位置が計算できる。この固有の位置は、測定またはモデル化された最大強度の位置に必ずしも一致する必要はなく、場合にもよるが、次に空間像の位置を代表するものとみなされる。

[0054] 一実施形態において、高速で安定な最適化を支援するために、フィッティング係数の数は限定される。一実施形態において、この関数はスケーラブルである。このような場合、同一の関数が異なる照明設定に使用されることが可能で、すなわち、その関数は異なる空間像の高さおよび幅を提示するが、実質的には同一の形状の空間像を提示する。

[0055] 容易に分かるように、図５ａに示された等高線図によって、基板テーブルＷＴに対するマスクＭＡの位置を決定するフィッティングが可能となる。すなわち、位置合わせした場合（Ｘ，Ｙ＝０）は、強度最大は最大焦点（Ｚ＝０）に生じ、位置合わせしていない場合（Ｘ，Ｙ≠０）は、強度は最大焦点（Ｚ＝０）ですみやかに減少し、または他のＺ位置（Ｚ≠０）ではそれよりも緩やかに減少する。さらに、それらのフィッティングは、基板テーブルＷＴに対するマスクテーブルＭＴの位置を決定するためにも使用され得る。

[0056] 二重極照明設定を使用する場合は、図５ｂに示されるように、フィッティングはより難しくなる。この設定では、空間像は実質的に異なる形状を有する。図５ｂに示されるケースでは−１００から１００の位置において、最大焦点（Ｚ＝０）で２つの強度最大がある。したがって、スケーリングによってフィッティング可能な関数を適用することは不適当である。事実、図５ｂに示された空間像は、適当なフィッティングを得るために、それ自体既に多数の係数を必要としている。

[0057] 図５ｂの空間像の形状は、最良の焦点に位置合わせした位置において、弱め合う干渉によって生成したものである。したがって、スリットパターンＧ１のイメージのある特定の強度を決定する上で、マスクＭＡ、またはその代わりのマスクテーブルＭＴ、および基板テーブルＷＴが互いに対して、どのようにして位置合わせ不良になるかは明確でない。これは、Ｚ位置がより最適でない場合、すなわちＺ≠０の場合、さらに困難になる。

[0058] 図５ｃに概略的に示すように、環状照明設定を使用する場合も、基板テーブルＷＴに対してマスクＭＡの相対位置を決定することは容易ではない。この場合、ある範囲の相対位置（水平方向）は、スリットパターンＧ１を通して、すなわち水平方向軸に沿って、送られた空間像の測定強度にフィッティングできるが、同様の灰色影がある範囲の値に渡って存在する。さらに、たとえ相対位置が決定できても、ある範囲の焦点位置の値に対して、同じ強度値が見い出されるので、焦点位置（垂直方向）には不確かさが残る。

[0059] 開口数が１より大きい、特に１．２より大きい投影システムを有するリソグラフィシステムにおいて、オブジェクトマークＧ０の特性を変化させることにより、よりよい結果が得られることが判明した。本発明の実施形態において、投影システムＰＳのイメージ平面におけるオブジェクトマークの空間像のクリティカルディメンションは、ｄと呼ばれることがあり、０．８５掛けるλ／ＮＡより小さい値が選ばれる。ここで、λはオブジェクトマークマークＧ０を照明するために使用される波長、ＮＡは投影システムＰＳの開口数を表す。

[0060] オブジェクトマークＧ０で形成される回折次数の大きさは、ｓｉｎｃ関数に対応する。最適に位置合わせされた位置において、空間像の全強度は位相差を有さず加算される。

[0061] 照明の瞳内の点で、σ＝１、およびクリティカルディメンションｄ＞λ／（２・ＮＡ）のとき、投影システムのＮＡ内で、負の大きさを有する回折次数が生じる。このため、弱め合う干渉が必要となる。上述の弱め合う干渉によって、強度の極大値は最適に位置合わせされた位置から離れた空間像内に生じ、一方最適に位置合わせされた位置に極小値が現れることがある。上述の極小値がさらに極端になれば、最適位置合わせされた位置を決定できるような方法で、空間像をフィットすることはさらに困難になる。

[0062] ｄ＝λ／（２・ＮＡ）以下の場合、たとえσ＝１であっても弱め合う干渉は起こらない。したがって、ｄ≦λ／（２・ＮＡ）において、最適に位置合わせされた位置で空間像内に極小値は生じない。

[0063] σ＜１のとき、上述のクリティカルディメンションｄに関する検討はやはり有効であり、さらに因数１／σ_avgの影響を受ける。ここで、σ_avgはオブジェクトマークＧ０に入射する光の平均角度分布である。代表的σ_inner、すなわちオブジェクトマークＧ０に入射する光の最小角度分布は、二重極照明設定に対して０．７であり、その結果二重極照明設定の代表的σ_avgは０．８５となる。環状照明設定に対して代表的σ_innerは０．８５であり、一方代表的σ_outer、すなわちオブジェクトマークＧ０に入射する光の最大分布角度は、環状照明設定に対して０．９７である。この結果、環状照明設定の代表的σ_avgは０．９１となる。上述の値とは異なる値を使用してもよいことが理解されるべきである。例えば、環状照明設定においても、σ_inner＝０．９１およびσ_outer＝０．９８のような値が用いられる。

[0064] σ_avg＜１のとき、弱め合う干渉が有効となるｄの値は大きくなる。さらに、透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳで畳み込むことにより、空間像内の最適に位置合わせされた位置における小さな極小値が補償され得ることが判明した。その結果、０．８５掛けるλ／ＮＡ未満で有効な結果を得られることが判明した。

[0065] イメージ平面におけるオブジェクトマークの空間像のクリティカルディメンションｄは、マスクＭＡ上、またはその代わりにマスクテーブルＭＴ上のオブジェクトマークＧ０のクリティカルディメンションに相当し、これらは同様にＤと呼ばれる。クリティカルディメンションＤは、所定の測定方向のオブジェクトマークＧ０内に現れる最小寸法として定義される。Ｄとｄの違いは拡大率Ｍで与えられ、その値はリソグラフィ投影装置で通常およそ４から５である。ゆえに、Ｄはｄ・Ｍに等しい。したがって、オブジェクトマークが少なくとも長さと幅を有する１つの長方形構造を含み、幅が長さより小さいとき、上述の条件は、Ｄ＜０．８５・（λ／ＮＡ）・Ｍとなり、ここで、
Ｄは長方形構造の幅を表し、
λはリソグラフィ投影システムで使用される波長を表し、
ＮＡは投影システムＰＳの開口数を表し、
Ｍはリソグラフィ投影システムで使用される投影システムＰＳの拡大率を表す。

[0066] 本発明の実施形態に使用できるオブジェクトマークＧ０の典型的な形式には、孤立スリット（図６ａ）、孤立ライン（図６ｂ）、および回折格子（図６ｃ）が含まれる。

[0067] 実験により、およそｄ＝０．８５・λ／ＮＡまでは、現在使用されているオブジェクトマークＧ０で得られる結果を上回る結果が得られることが示された。具体的には、二重極照明設定の、液浸リソグラフィ装置において、性能は約３０％向上した。

[0068] 本発明の実施形態による、上述のｄの寸法決定は、特に１５０ｎｍから２００ｎｍの間の波長を、さらにとりわけ１５７ｎｍから１９３ｎｍの間の波長を、使用する場合に適している。

[0069] 本発明の実施形態に使用され得る典型的な形式のスリットパターンＧ１には、単一スリット（図７ａ）、および回折格子（図７ｂ）が含まれる。

[0070] 前述したように、異なる方向のイメージを検出する能力を備えるために、異なるオブジェクトマークＧ０およびスリットパターンＧ１が互いに隣接するように構成することが可能である。一実施形態では、第１のオブジェクトマークＧ０は第１の方向、例えばＸ方向、の孤立ラインであり、第２のオブジェクトマークＧ０は第１の方向に直交する第２の方向、例えばＹ方向、の孤立ラインである。適当なスリットパターンＧ１に対し、２つの異なる方向に空間像が得られる。すなわち、オブジェクトマークＧ０が、それぞれ第１の方向または第２の方向に構成されるとき、スリットパターンＧ１もまた、それぞれ第１の方向または第２の方向に構成される。これによって、異なる二重極照明方向、すなわちＸ方向の二重極、およびＹ方向の二重極のフィッティングが、単一の構成で可能となる。

[0071] 透過イメージ検出のためのＴＩＳデバイスは、基板Ｗのレベルに配置されてよく、具体的にはスリットパターンＧ１は、投影システムＰＳの最終要素から基板Ｗと実質的に同じ距離になるようにしてよい。

[0072] 図８に示すように、コンピュータアセンブリ１００内で、透過イメージ検出のためのデバイスＴＩＳの実施形態を使用して取得した情報を用いて、基板Ｗの有るまたは無い基板テーブルＷＴを、マスクＭＡまたはその代わりにマスクテーブルＭＴに対して位置決めするために、プロセッサ１０１が使用され得ることが理解されるべきである。コンピュータアセンブリ１００は、本発明による実施形態のアセンブリ内の制御ユニット形式の専用コンピュータであってもよいし、代わりにリソグラフィ投影装置を制御する中央コンピュータであってもよい。プロセッサ１０１に接続されたメモリ１０５は、ハードディスク１１１、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１１２、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１１３、および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１１４などの多数のメモリ要素を備えることができる。前述のメモリ要素の全てを備える必要はない。さらに、前述のメモリ要素が、プロセッサ１０１にまたは相互に、物理的に近接することは本質的ではない。それらは、離れて配置されてもよい。

[0073] プロセッサ１０１はまた、何らかのユーザインターフェイス、例えばキーボード１１５またはマウス１１６に接続可能である。当業者に知られているタッチスクリーン、トラックボール、音声変換器、またはその他のインターフェイスもまた使用可能である。

[0074] プロセッサ１０１は、フロッピー（登録商標）ディスク１１８またはＣＤＲＯＭ１１９のようなデータ記憶媒体からデータを読み取り、または、ある種の状況下ではそれらにデータを保存するように構成された、読取りユニット１１７に接続可能である。当業者に知られているＤＶＤ、またはその他のデータ記憶媒体も使用可能である。

[0075] プロセッサ１０１はまた、出力データを紙にプリントアウトするプリンタ１２０に接続可能であり、および／またはディスプレイ１２１上に、例えばモニタまたはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、または当業者に知られている他の任意の形式のディスプレイ上に、出力データを表示するように構成してもよい。

[0076] プロセッサ１０１は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）を分担する送信機／受信機１２３を用いて、例えば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）等の通信ネットワーク１２２に接続されてよい。プロセッサ１０１は、通信ネットワーク１２２を介して他の通信システムと通信するように構成されてよい。本発明の一実施形態において、外部コンピュータ（図示せず）、例えばパーソナルコンピュータのオペレータは通信ネットワーク１２２を介してプロセッサ１０１にログイン可能である。

[0077] プロセッサ１０１は、独立システム、または並列的に稼働する多数のプロセッシングユニットとして実装することが可能であり、このとき各プロセッシングユニットはより大きなプログラムのサブタスクを実行するように構成される。このプロセッシングユニットもまた、いくつかのサブプロセッシングユニットを有する１つまたは複数の主プロセッシングユニットに分割可能である。プロセッサ１０１のプロセッシングユニットには、他のプロセッシングユニットから離れて配置され、通信ネットワーク１２２を介して通信することが可能なものがあってよい。

[0078] 本明細書ではＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特に言及しているかもしれないが、本明細書で説明した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、等の製造者などによる、他への応用ができ得ることを理解すべきである。当業者は、そのような代替応用の文脈において、本明細書で任意に使用される用語「ウェーハ」または「ダイ」は、それぞれ、より一般的な用語「基板」および「ターゲット部分」と同義であると考えてよいことを認めるであろう。本明細書で参照される基板は露光の前後に、例えばトラック（典型的には基板にレジスト層を塗付し、露光したレジストを現像する機器）で、メトロロジーツールで、および／またはインスペクションツールで、処理されてよい。本明細書に開示された事項は、可能ならば、それらの、およびその他の、基板処理機器に応用されることができる。さらに、例えば多層ＩＣを製造するために、基板は１回を超えて処理されることがあるので、本明細書で使用される基板という用語は、既に複数回処理された層を有する基板も意味する。

[0079] 本明細書で使用される用語「放射」および「ビーム」は、紫外光（ＵＶ）放射（例えば３６５、３５５、２４８、１９３、１５７もしくは１２６ｎｍ、またはそれらの近辺の波長を持つ）を含む全ての型式の電磁放射を包含する。

[0080] 用語「レンズ」は、文脈において可能ならば、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、および静電型の光学コンポーネントを含む任意の１つの、または様々なタイプの光学コンポーネントの組み合わせを称することができる。

[0081] 上記において本発明の具体的な実施形態について説明してきたが、本発明は開示した以外の形態でも実施可能であることが、認識されるであろう。例えば本発明は、上記で開示したような方法を記述した機械読取可能な指示の１つまたは複数のシーケンス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して保有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）の形を取ることができる。

[0082] 上述の説明は例示することを意図したものであり、限定するものではない。したがって、添付された特許請求の範囲から離れることなく記述された本発明の改変を行い得ることは、当業者において明らかであろう。

[0009]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0010]図１のリソグラフィ装置内に示された基板テーブルの構成の概略を示す図である。 [0011]透過イメージ検出のためのデバイスの概略を示す図である。 [0012]図４ａおよび４ｂは、図２の透過イメージ検出用デバイスで検出された空間像の例示的強度分布を、それぞれ等高線プロットと３Ｄプロットで示す図である。 [0013]図５ａ、５ｂ、および５ｃは、図３の透過イメージ検出用デバイスによって検出される空間像を例示的にモデル化した強度分布を示す図である。 [0014]図６ａ、６ｂ、および６ｃは、それぞれ第１、第２、および第３の本発明の実施形態による透過イメージ検出のためのデバイスに使用されることができる、オブジェクトマークを概略的に示す図である。 [0015]図７および７ｂは、本発明の実施形態による透過イメージ検出デバイスに使用されるスリットパターンを概略的に示す図である。 [0016]図８は、本発明の実施形態による組立体に使用され得る、コンピュータ組立体の実施形態を示す図である。

Claims (12)

1. リソグラフィ露光装置にて空間像を検知する透過イメージセンシングのためのデバイス（ＴＩＳ、ＴＩＳ１、ＴＩＳ２）であって、
   オブジェクトマーク（Ｍ１、Ｍ２、Ｇ０）の空間像を投影システムのイメージ側に形成する投影システムであって、前記イメージ側が１より大きい開口数を有する、投影システムと、
   前記空間像の少なくとも一部に対応するフィーチャ（Ｄ）を持つスリットパターン（Ｇ１）を含むディテクタであって、前記スリットパターンが空間像に露光され、前記ディテクタがさらに前記スリットパターンにより送られた検出放射（ＰＢ）を検出する、ディテクタとを備え、
   ここで、ｄ＜０．８５・λ／ＮＡであって、
   ｄは前記スリットパターンの最小フィーチャの寸法を表し、
   λは前記検出放射の波長を表し、
   ＮＡは前記イメージ側の開口数を表す、
   デバイス。
2. 前記波長（λ）が１５０と２００ｎｍの間の波長である、請求項１または２に記載のデバイス。
3. 前記スリットパターン（Ｇ１）が、単一スリットパターン、孤立ラインパターン、および回折格子を含むパターンの群から選択されたパターンを有する、先の請求項のいずれかに記載のデバイス。
4. 前記オブジェクトマーク（Ｍ１、Ｍ２、Ｇ０）が、単一スリットパターン、孤立ラインパターン、および回折格子を含むパターンの群から選択されたパターンを有する、請求項１または２に記載のデバイス。
5. 前記投影システム（ＰＳ）が、パターン付与されたビームの露光放射（Ｂ）を基板（Ｗ）上に投影して、前記基板を露光する、先の請求項のいずれかに記載のデバイス。
6. 前記露光放射をパターニングするためのパターニング手段（ＭＡ）を支持する支持構造（ＭＴ）を備え、前記オブジェクトマークが前記支持構造または前記パターニング手段に設けられる、請求項６に記載のデバイス。
7. 空間像の透過イメージセンシングのための方法であって、
   検出放射（ＰＢ）を供給すること、
   投影システム（ＰＳ）と前記検出放射を使用して、１より大きい開口数を有する前記投影システムの前記イメージ側に、オブジェクトマーク（Ｍ１、Ｍ２、Ｇ０）の空間像を形成すること、
   少なくとも前記空間像の一部に対応するフィーチャ（Ｄ）を有する前記スリットパターン（Ｇ１）を前記イメージに露光すること、および
   前記スリットパターンにより送られた前記検出放射を検出することを含み、
   ここで、ｄ＜０．８５・λ／ＮＡであって、
   ｄは前記空間像内の任意のフィーチャの最小寸法を表し、
   λは前記検出放射の波長を表し、
   ＮＡは前記イメージ側の開口数を表す、
   方法。
8. 検出放射（ＰＢ）の供給が、１５０と２００ｎｍの間の波長を有する検出放射を供給することを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記スリットパターン（Ｇ１）に、単一スリットパターン、孤立ラインパターン、および回折格子を含むパターンの群から選択されたパターンを供給することを含む、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記オブジェクトマーク（Ｍ１、Ｍ２、Ｇ０）が、単一スリットパターン、孤立ラインパターン、および回折格子を含むパターンの群から選択されたパターンを含む、請求項７または８に記載の方法。
11. パターン付与されたビームの露光放射（ＰＢ）を基板（Ｗ）上に投影して前記基板を露光するために、前記投影システム（ＰＳ）を使用することを含む、請求項７から１０のいずれかに記載の方法。
12. 支持構造上に支持されたパターニング手段で前記露光放射をパターニングすること、および前記支持構造または前記パターニング手段の上に前記オブジェクトマークを供給することを含む、
    請求項７に記載の方法。