JP2009302532A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板及びリソグラフィ装置の性能に関する詳細な情報を高速に検出できるシステムを提供する。
【解決手段】概ね第一方向に延在する少なくとも1本の線によって形成された延在パターンの特性を検出する。延在パターンは、基板又は基板テーブル上に形成され、好ましくは線の幅の少なくとも50倍の長さにわたって延在する。延在パターンは焦点感応性である。検出方法は、基板テーブルを第一方向に移動させ、その第一方向に沿って延在パターンの特性を測定することを含む。
【選択図】図8a

Description

[0001] 本発明は検出方法に、特にステージ位置決め方法に関する。本発明はさらに、リソグラフィ装置のステージ位置を較正する較正方法に、及びリソグラフィ装置に関する。実施形態では、ステージ位置決めシステムが提供される。本発明はさらに、リソグラフィ装置の特性の較正マップを取得することに関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路(IC)の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ICの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板(例えばシリコンウェーハ)上のターゲット部分(例えば1つ又は幾つかのダイの一部を含む)に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料(レジスト)の層への結像により行われる。一般的に、1枚の基板は、順次パターンが与えられる互いに近接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に1回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向)と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向(「スキャン」方向)に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
[0003] リソグラフィ装置内のステージ(基板ステージ又はパターニングデバイスステージなど)の位置を測定するために、エンコーダ測定システムを使用することが提案されている。それに関して、エンコーダのセンサヘッドをリソグラフィ装置の第二部分に接続しながら、(例えば2次元)エンコーダグリッドをリソグラフィ装置の第一部分に適用する。実施形態では、エンコーダグリッドはリソグラフィ装置の基準構造に接続され、エンコーダセンサヘッドは、ステージの位置を辿るようにそれに接続される。別の実施形態では、エンコーダグリッドがステージに接続され、エンコーダセンサヘッドが基準構造に接続される。エンコーダ測定システムを較正するために、複数の較正を実行し、その結果、長い較正時間となることがあり、様々な周波数帯について異なる較正結果を一緒にステッチ処理することにより、精度が失われることがある。
[0004] リソグラフィ装置のアプリケーションでは、アライメント及びオーバーレイ測定などの様々な検出方法にマークが使用される。基板及びリソグラフィ装置の性能に関するさらに詳細な情報があることが望ましく、関連する特性の検出には益々時間がかかるようになっている。
[0005] 基板上に形成された構造の特性を検出するために、改良された検出方法を提供することが望ましい。
[0006] 本発明の実施形態によれば、基板テーブル上又は基板テーブルによって支持された基板上にあり且つ実質的に第一方向に延在する1本又は複数の線によって形成された延在パターンの特性を、延在パターンをアライメントするステップと、基板テーブルを第一方向に移動させることにより延在パターンの第一方向に沿って特性を測定するステップとによって検出することを含み、延在パターンが焦点感応性マークを有する、リソグラフィ装置の焦点を割り出す方法が提供される。
[0007] 本発明の別の実施形態では、放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構成されたパターニングデバイスサポートと、基板を保持するように構成され且つ第一方向に延在する少なくとも1本の線によって形成された延在パターンを有する基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、基板テーブルを移動するように構成され且つ延在パターンの第一方向に沿って測定を制御するように構成されたコントローラとを備える、リソグラフィ装置が提供される。
[0008] 次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。
[0009]本発明の実施形態を提供することができるリソグラフィ装置を示した図である。 [0010]本発明の実施形態による較正の部分を示すために、基板に投影されたパターンを示した図である。 [0011]本発明の実施形態により基板上に取得されたラスタを示した図である。 [0012]図2に示す基板に投影されたパターンに沿った測定を示した図である。 [0013]図4に示したパターンを測定するために適用される、本発明の実施形態によるアラインメントセンサの出力信号の像を示した図である。 [0014]本発明の別の実施形態によるアラインメントセンサ出力信号の像を示した図である。 [0015]延在パターン及びアラインメントマークの実施形態の端区間の顕微鏡像である。 [0016]別の実施形態による延在パターンの端区間を示した図である。 [0017]延在パターンを有する基板の概略的実施形態がリソグラフィ装置に対して行う相対運動を概略的に示した図である。 [0017]延在パターンを有する基板の概略的実施形態がリソグラフィ装置に対して行う相対運動を概略的に示した図である。 [0017]延在パターンを有する基板の概略的実施形態がリソグラフィ装置に対して行う相対運動を概略的に示した図である。 [0017]延在パターンを有する基板の概略的実施形態がリソグラフィ装置に対して行う相対運動を概略的に示した図である。 [0018]本発明の実施形態により延在パターンを形成するパターニングデバイスを示した図である。 [0019]本発明の実施形態により延在パターンを有する基板を示した図である。 [0020]延在パターンを形成するパターニングデバイスの別の実施形態を示した図である。 1本又はそれ以上の延在するパターンを提供するパターニングデバイスのさらなる別の実施形態を示した図である。 [0021]検出方法の実施形態によるフランクスキャンを概略的に示した図である。 [0022]フランクスキャンの実施形態を示した図である。 [0023]延在パターンの詳細のさらなる実施形態を概略的に示した図である。 [0024]図13aは焦点マークユニット及びその回折パターンを有する延在パターンを示した図である。[0025]図13b及び図13cは図13aの実施形態による延在パターンの回折パターンを示した図である。 [0026]延在パターンのベースとして使用できる焦点感受性マークの実施形態の別の実施形態を示した図である。 [0027]焦点感受性延在パターンの実施形態を概略的に示した図である。 [0027]焦点感受性延在パターンの実施形態を概略的に示した図である。 [0028]パターニングデバイスのさらなる実施形態を示した図である。 [0029]Prefoc/LVT方法を概略的に示した図である。 [0029]Prefoc/LVT方法を概略的に示した図である。 [0030]ウェーハステージの干渉計位置測定構成の実施形態を示した図である。 [0031]ウェーハステージエンコーダに基づく位置測定構成の実施形態を示した図である。 [0032]較正方法の実施形態を示した図である。 [0032]較正方法の実施形態を示した図である。 [0033]別の較正方法の実施形態を示した図である。 [0033]別の較正方法の実施形態を示した図である。
[0034] 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示したものである。この装置は、放射ビームB(例えばUV又はEUV放射、又は任意の他の適切な放射)を調節するように構成された照明システム(イルミネータ)ILと、パターニングデバイス(例えばマスク)MAを支持するように構成され、特定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た第一位置決めデバイスPMに接続されたパターニングデバイスサポート又は支持構造(例えばマスクテーブル)MTと、を含む。装置は、基板(例えばレジストコートウェーハ)Wを保持するように構成され、特定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た第二位置決めデバイスPWに接続された基板テーブル(例えばウェーハテーブル)WT又は「基板サポート」も含む。装置は、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基板Wのターゲット部分C(例えば1つ又は複数のダイを含む)に投影するように構成された投影システムPSをさらに含む。
[0035] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
[0036] パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。パターニングデバイスサポートは、例えばフレーム又はテーブルでよく、所望に応じて固定式又は可動式でよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
[0037] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、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し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、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トフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、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に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
[0038] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルLCDパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、及びハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
[0039] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。
[0040] 本明細書で示すように、本装置は透過タイプである(例えば透過マスクを使用する)。あるいは、装置は反射タイプでもよい(例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する)。
[0041] リソグラフィ装置は2つ(デュアルステージ)又はそれ以上の基板テーブル又は「基板サポート」(及び/又は2つ以上のマスクテーブル又は「マスクサポート」)を有するタイプでよい。基板(又はマス)を保持する以外の目的で、基板テーブル(又はマスクテーブル)の隣に1つ又は複数の追加のテーブル又は「サポート」を設けることができる。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブル又はサポートを並行して使用するか、1つ又は複数の他のテーブル又はサポートを露光に使用している間に1つ又は複数のテーブル又はサポートで予備工程を実行することができる。
[0042] リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。このような液浸液はリソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムの間にも適用することができる。液浸技術を使用して、投影システムの開口数を上げることができる。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければいけないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体を配置するという意味にすぎない。
[0043] 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。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び/又はビームエクスパンダなどを含むビームデリバリシステムBDの助けにより、放射源SOからイルミネータILへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源SO及びイルミネータILは、必要に応じてビームデリバリシステムBDとともに放射システムと呼ぶことができる。
[0044] 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アジャスタADを備えていてもよい。また、イルミネータILは、インテグレータIN及びコンデンサCOなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
[0045] 放射ビームBは、パターニングデバイスサポート(例えばマスクテーブル)MT上に保持されたパターニングデバイス(例えばマスク)MAに入射し、パターニングデバイスによってパターンが与えられる。放射ビームBはパターニングデバイス(例えばマスク)MAを通り抜けて、基板Wのターゲット部分C上にビームを集束する投影システムPSを通過する。第二位置決めデバイスPW及び位置センサIF(例えば干渉計デバイス、1次元若しくは多次元エンコーダ又は容量センサ)の助けにより、基板テーブルWTを、例えば放射ビームBの経路において様々なターゲット部分Cに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決めデバイスPM及び別の位置センサ(図1には明示されていない)を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、又はスキャン中に、放射ビームBの経路に対してパターニングデバイス(例えばマスク)MAを正確に位置決めすることができる。
[0046] 一般的に、パターニングデバイスサポート(例えばマスクテーブル)MTの移動は、第一位置決めデバイスPMの部分を形成するロングストロークモジュール(粗動位置決め)及びショートストロークモジュール(微動位置決め)の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルWT又は「基板サポート」の移動は、第二ポジショナPWの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。(スキャナとは対照的に)ステッパの場合、パターニングデバイスサポート(例えばマスクテーブル)MTをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイス(例えばマスク)MA及び基板Wは、パターニングデバイスアラインメントマークM1、M2及び基板アラインメントマークP1、P2を使用してアライメントすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい(スクライブラインアラインメントマークとして知られる)。同様に、パターニングデバイス(例えばマスク)MA上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
[0047] 図示の装置は以下のモードのうち少なくとも1つにて使用可能である。
[0048] 1.ステップモードにおいては、パターニングデバイスサポート(例えばマスクテーブル)MT又は「マスクサポート」及び基板テーブルWT又は「基板サポート」は、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が1回でターゲット部分Cに投影される(すなわち1回の静止露光)。次に、別のターゲット部分Cを露光できるように、基板テーブルWT又は「基板サポート」がX方向及び/又は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サイズによって、1回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Cのサイズが制限される。
[0049] 2.スキャンモードにおいては、パターニングデバイスサポート(例えばマスクテーブル)MT又は「マスクサポート」及び基板テーブルWT又は「基板サポート」は同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Cに投影する(つまり1回の動的露光)。パターニングデバイスサポート(例えばマスクテーブル)MT又は「マスクサポート」に対する基板テーブルWT又は「基板サポート」の速度及び方向は、投影システムPSの拡大(縮小)及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、1回の動的露光におけるターゲット部分の(非スキャン方向における)幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の(スキャン方向における)高さが決まる。
[0050] 3.別のモードでは、パターニングデバイスサポート(例えばマスクテーブル)MT又は「マスクサポート」はプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルWT又は「基板サポート」を移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Cに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルWT又は「基板サポート」を移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したような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利用できる。
[0051] リソグラフィ装置は、アラインメントセンサなどのメトロロジーデバイスを備えて、延在パターンを有する基板を支持する基板テーブルをメトロロジーデバイスに対して移動させながら、延在パターンの1つ又は複数の特性を測定する。メトロロジーデバイスは、基板テーブル及び/又は基板の位置を前記測定特性と組み合わせるように構成される。
[0052] アラインメントセンサは視覚タイプ(つまりCCDカメラ、ダイオード及び干渉計を備える)、又は参照により全体が本明細書に組み込まれるEP0906590号又はEP1372040号に開示されているような回折に基づくタイプでよい。回折に基づくタイプのように特定のタイプを必要とする実施形態もある。
[0053] 上述した使用モードの組み合わせ及び/又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
[0054] 以下で、延在パターン及び延在パターンの読み取りを補助するように構成された補助要素の形成について、最初に説明する。以降で、延在パターンの特性を検出する方法の幾つかの実施形態について説明する。アライメント及び較正方法に特に言及する。
[0055] 実施形態では、延在パターンに沿って第一方向に移動することによって、第二方向で延在パターンの特性を検出することを含む、較正マップ(1次元、2次元又は多次元)の較正方法が提供され、両方の方向は概ね直角である。
[0056] 延在パターンの例が、図2に示すようなパターニングデバイスMAを使用して、図3に示すような基板上に形成された状態で図3に詳細に図示されている。最初に、パターニングデバイスMAの実施形態を、その後に延在パターンの実施形態を説明する。
延在パターンの形成;パターニングデバイス
[0057] 方法及びリソグラフィ装置の実施形態は、基板上に延在パターンを形成することを含む。図2は、投影システム(図示せず)を介して基板Wに投影されるパターンを有し、照射源を使用して、延在パターンの形成に使用可能な放射ビーム(これも図2には図示せず)を生成するパターニングデバイス(例えばマスク)MAを示す。
[0058] 図2の実施形態によるパターニングデバイスは5つの等間隔の点を備える。実施形態では、点は点のサイズと等しい距離だけ離間される。
[0059] 点間の距離、つまりy方向の距離は、50nmから10mm、実施形態では50nm〜0.5mmに変化することができる。点のサイズは50nmから10mm、実施形態では50nm〜0.5mmに変化することができる。実施形態では、距離/サイズは1000nm〜0.05mmの範囲である。
[0060] 図2による実施形態では、点は長方形の形状を有し、実施形態ではx方向に長い方の長さを有する。例が図9aに図示され、それを参照しながら検討される。実施形態では、点は正方形の形状を有する。点の形状は、基板上に構造を形成するように適応し、前記構造は投影される点の全体にわたって均一に形成される。
[0061] 実施形態では、パターニングデバイスMAは複数のセットの点を備える。点のセットは、パターニングデバイスMAの異なる位置でクラスタ状である。点のセットは様々なサイズ、例えば様々なサイズの点及び点間の様々な距離を有することができる。実施形態では、点のセットの中心線は平行である。様々なサイズの点を使用することにより、様々なサイズの線を有する延在パターンを取得することができる。これによって、基板の様々なサイズの照明表面領域に対して、レンズ特性又は照明デバイス特性を測定することができる。
[0062] 実施形態では、1セットの点のうちの点を、図2の点線で示した同じ中心線20上に配置する。実施形態では、1セットの点は少なくとも3つの点、特定の実施形態では、少なくとも5つの点、及び特別の実施形態では少なくとも7つの点を備える。
[0063] 実施形態では、パターニングデバイスがマスクレスモードで提供される。マスクレスパターニングデバイスは、照明中に変化する照明用のパターンを提供することができる。本出願により延在パターンの範囲内で、マスクレスパターニングデバイスの様々な実施形態が実現可能である。実施形態では、マスクレスパターニングデバイスは照明中に形状、長さ及び間隔が変化可能な点を提供する。
[0064] 実施形態では、基板テーブルを移動することによって延在パターンを形成するために、プログラマブルパターニングデバイスを含むマスクレスモードを使用する。別の実施形態では、基板テーブルが移動しない状態で延在パターンを形成するために、プログラマブルパターニングデバイスを含むマスクレスモードを使用する。パターニングデバイスの点は、パターニングデバイスの表面上で「移動」するようにプログラムされる。この方法により、延在パターンを形成して、形成された延在パターンの特性を検出することができ、それによりプログラマブルパターニングデバイスを較正することができる。
[0065] 図9aは、本発明の実施形態により延在パターンを形成する様々なパターンのセットを有するパターニングデバイス30を示す。グループM1は、パターニングデバイス30上に様々な角度で配置された長方形のパターンである。サブグループM11を使用し、基板を方向x11に移動することにより、方向x11でパターンを生成することができる。パターンのサブグループM12は、グループM11に対して直角の方向であるx12に従って基板を移動すると、基板上に延在パターンを生成する。照射中に、3つの延在パターンが基板上に同時に生成される。3つのパターンを同時に照明することにより、アライメント/較正における同様の誤差を有する3つの延在パターンが生成され、これは特性、特にアライメント誤差に関する特性、例えば位置決め特性に関するその後の検出方法で、誤差をスキャンすることができる。
[0066] パターングループM13及びM14を使用して、3つの延在パターンを生成することができ、位置決めにおいて生じ得るアライメント/較正誤差は、それぞれ方向x13、x14で生成された延在パターンに沿った位置に対してシフトされる。これにより、生成された延在パターンをその後の検出方法でスキャンすることができ、生成された延在パターン内で個々の方向x13、x14の様々な位置で反復する誤差を検出することができる。
[0067] パターニングデバイスの長方形のパターンにより、より長い時間の範囲で基板上の位置を照射することができる。基板Wがパターニングデバイス30に対して移動している間に、基板上の位置を長さL11(及び移動する基板テーブルの速度)に従って直線上に照明する。パターンが長くなる(L11が大きくなる)と、形成された延在パターンの特定の位置では同様の露光エネルギが照射されるが、基板テーブルWSの速度を上げることが可能である。パターンが長くなると、基板テーブルの移動速度を上げることができる。
[0068] さらに(位置決めなどに)生じ得る誤差は、基板上に生成される延在パターンの位置で平均される。誇張した実施形態では、図9aによりy11方向で位置決めに生じ得る誤差は、誤差位置で形成されたグリッド線の局所的拡大(及び露光の低下)を招く。その位置で低下した平均露光量は、形成された延在パターンの特性を検出するその後の検出方法、及びリソグラフィ装置の関連特性のその後の較正において検出できる延在パターンのさらなる特性になり得る。
[0069] 図9aによる実施形態では、基板テーブルWS又はパターニングデバイスMAが間に入って回転することなく、基板上に延在パターンを形成することができる。
[0070] さらに、図9aによるパターニングデバイス30は、等間隔の長方形の線のグループM21及びM23を備える。しかし、線の様々なセットにある長方形要素の長さは、異なる長さである。基板テーブルをそれぞれx21及びx23方向に移動することによってグループM21及びM23を照射した結果、x21及びx23方向に延在する延在パターンは、様々な間隔の間に露光した線を備えることになる。M21の右手側パターンは左手側パターンより照明量が少ない。形成された延在マークのこのような露光の変化は、その後の検出方法で測定することができる。その後の検出ステップで、パターニングデバイスに使用されるパターンの長さの差による露光変数を、リソグラフィ装置のZ焦点の較正に使用することができる。
[0071] 実施形態では、パターンM4を使用して、グリッド線の延在パターンを形成する。この実施形態では、形成された延在パターンが、延在パターンの形成されたグリッド線の露光継続時間が異なることにより、延在パターン全体でx4方向に変化し得る回折を有する。図5bと同様の回折パターンの傾斜は、形成されたグリッド線の異なる露光長さにより、ゼロ交差毎にわずかに異なる。
[0072] 本発明の実施形態により延在パターンの形成に使用されるパターンの別の例が、三角形の点によって形成されたパターンM3として図9aに図示されている。三角形の点を使用して基板を照明すると、グリッド線の延在パターンになり、各線自体が異なる露光特性を示す。パターンM3による実施形態では、延在パターンの形成された線はその上側の照明期間がマークの下側より非常に短い。それにより、形成された延在パターンに存在する露光特性が、その後の検出ステップで検出及び測定でき、例えばZ焦点の較正など、較正方法のその後の較正ステップで使用することができる。
[0073] 形成、検出及び較正する同様の実施形態を獲得するために、様々な形状の点が可能である。点は円形の形態、くびれのある形態(an hourglass form)、又は第一(x)方向に異なる長さを有する同様の形状を有することができる。
[0074] 図9cに概略的に図示された別の実施形態では、パターニングデバイス31は1つの点32を備える。前記1つの点32は、1本の線によって形成された基板上の延在パターンを形成するために使用することができる。図9cに示す実施形態では、パターニングデバイス31は2つの単独の点32、33を備える。別の実施形態では、パターニングデバイスは少なくとも点のサイズの10倍の距離だけ離間された1つ又は幾つかの単独点を備える。このパターンは、基板テーブルWTを移動させることによって基板に照射した場合、単独の線による複数の延在パターンを形成する。
[0075] パターニングデバイス31に対して基板Wを支持する基板テーブルWTをx31方向に移動することにより、x31方向に延在する2つの延在パターンが同時に形成される。
[0076] 図9dに示す異なる実施形態では、線の幅の少なくとも100倍の距離にわたって延在する1本又は複数の延在線36のパターンを有するパターニングデバイス35が提供される。図9dは略図である。実施形態では、延在線36は200mm以上延在し、100nm〜10000nmの幅を有する。
[0077] 延在線36を基板上に投影すると、基板上に延在パターンを形成する。延在線のパターンを有するパターニングデバイス35を使用して延在パターンを形成することは、以下でさらに詳細に説明するように、例えばレンズ加熱を検出及び/又は補正する方法などに関して、本発明の特定の実施形態で有利である。
[0078] 実施形態では、延在線36はy35方向の変調を含む。この変調は、(x35方向に延在する)特定の波長を有する波状変調、及びy35方向に延在して延在線36に重ね合わされた振幅などの規則的変調とすることができる。
[0079] 投影中に、基板Wをx方向に移動させる一方、パターニングデバイスMAは移動せず、これによって図2による実施形態の場合では、実質的に平行線として延在した形態で基板W上にパターンが照射される。というのは、パターンが複数の例えば等間隔の点を含むからである。
[0080] x方向はリソグラフィ装置の任意の方向でよい。これはロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールの任意の方向でよい。実施形態では、x方向は両方のロングストロークモジュールが概ね同様のパワーで動作する方向である。基板ステージWSの1つの動作方向で両方のロングストロークモジュールを組み合わせた結果、複合速度になり、これは1つのロングストロークモジュールの速度の1.414倍になり得る。これによってウェーハステージWSの動作速度を上げ、それにより図2と同様の実施形態によるパターニングデバイスを使用した延在パターンの形成速度を上げることができる。
[0081] 実施形態では、x方向はパターニングデバイスMA上の点のセットの中心線20に対して直角である。実施形態では、パターニングデバイスMA上の点は平行四辺形の形状を有することができ、平行四辺形の角度はx方向に対応する。
[0082] 不等間隔の線を有するパターイングデバイス30の例が、図9aではグループM2の実施形態で図示されている。図9aには、ポイントのパターンを有するパターニングデバイス30上の様々なパターンが、長方形の線M22、M24の図示の実施形態で図示されている。グループM22及びM24は、同様の距離で2セットの線がある8本の線を備える。グループM22及びM24は、不等間隔のグリッド線の延在パターンを形成するために使用することができる。
[0083] 実施形態では、延在パターンが2段階で形成される。実施形態では、第一ステップにおいて図2、図9a、図9dに図示した実施形態のいずれかによるパターンの点の半分を有するパターンデバイスを設け、第二ステップにおいてパターンの点の他の半分を設ける。2ステップで延在パターンを形成することにより、その後の検出ステップで検出でき、その後の較正ステップで較正できるオーバーレイエラーを有する延在パターンが生成される。
[0084] 実施形態では、延在パターンの2段階形成を実行するために、グループM22及びM24と同様の二重線グリッドパターンを使用し、最初に第一延在パターンのグリッド線を形成し、第二ステップで他方の延在パターンのグリッド線を形成する。
延在パターンの形成;基板
[0085] 図2によりパターニングデバイスMAに対して基板テーブルWTを動かすか、延在線の形態でパターンを基板に投影することにより形成された形成パターンは、本出願ではx方向で示す第一方向に概ね延在する。
[0086] 実施形態では、第一方向に延在するグリッド線は、図2に示すような等間隔の点のパターンを使用して形成される。実施形態では、点は不等間隔であり、形成されたパターンは同様に不等間隔である。
[0087] したがって、図2の実施形態により投影された位置は、延在パターンを形成するために基板(テーブル)の動作方向に延在し、この例では実質的に平行な線を提供する。この技術を使用して、図2に概略的に示すように基板の表面上にラスタを生成することができる。
[0088] 基板テーブルWTは概ね一定の速度で第一方向に移動する。特に延在パターンの形成は、基板テーブルを所望の一定速度まで加速した後でのみ開始され、照明は、基板テーブルが減速する前に停止される。第一方向に一定の速度である結果、基板Wの照射領域毎の照明が一定になる。
[0089] さらなる実施形態では、基板W上に形成された延在パターンは、不連続線又は不連続(グリッド)線を備える。このような不連続な延在パターンは、基板テーブルWTを第一方向に移動させ、照明をオンとオフに切り換えることによって形成することができる。パルス状レーザ光源を使用することができる。
[0090] 不連続延在パターンの形成中に照明がオフである時に、リソグラフィ装置の動的特性、例えば基板テーブルの移動速度又は照明システムのパワー(線量)を変化させることができる。
[0091] 基板テーブルWTは、延在パターンを照明しながら加速/減速することができる。その結果、延在マークの第一方向に沿って線量が変化する。それを使用して、特定のタイプのマスク又は構造に最適の線量を割り出すことができる。
[0092] 図2及び図3に示す実施形態によりy方向に線を生成するために、パターニングデバイスを90°回転させ(あるいは別のパターニングデバイス又は同じパターニングデバイスの他の部分を適用し)、その一方で照射中に、パターンが図3に概略的に示すようにy方向に延在するように、基板をこのy方向に沿って移動させる。ラスタの部分の拡大したさらに詳細な図に示すように、ラスタの線はそれぞれ、以下でさらに詳細に説明するように図5a又は図5bに示すような応答像を実現するために、複数の実質的に平行な線を含む。本実施形態によれば、図3による第二延在パターンが正確に第一延在パターンに対して直角に延在する必要はない。
[0093] 投影パターンが第二方向に延在するように、基板を第二方向に移動させながら、パターンを基板にさらに投影することができ、延在パターンの位置を第一方向で測定するために、この延在パターンを第二方向で測定することができる。それにより、x方向とy方向の両方の偏差を検出し、較正することができる。この方法で、複数の方向で関連する特性を検出することができる検出方法が可能であり、特に多方向較正が可能である。
[0094] 不等間隔の線を有する基板W2上に形成されたパターンの例が、図9bに図示されている。点のパターン又は長方形の形状を有するパターニングデバイス30を使用して形成できる様々な延在パターンG11及びG22を示す基板W2が、図9bに図示されている。
[0095] 実施形態では、複数の延在パターンを有する図9bに示すような基板W2が形成される。グループG22は、図示の実施形態では4本の線又は8本の線を備える様々な長さの延在パターンを備える。4本の線で形成された延在パターンは等間隔である。G22は、2グループの等距離のグリッド線を備える二重延在パターンをさらに備える。二重延在パターンは2ストロークで形成するか、等間隔の2セットの点という同様の間隔の点を備えるパターニングデバイスの1つのパターンを使用して形成することができる。
[0096] 図9bは、基板W2上に形成された3つの延在パターンのグループ4つを備えるグループG11をさらに示す。グループG11は、x11方向に延在する3つの延在パターンを備える。グループG11の延在パターンはそれぞれ、パターニングデバイスの同じパターンの4点を使用し、パターンM1を照射しながら基板テーブルWTをx11方向に移動させ、グループG11の第二及び第三延在パターンを形成するために基板テーブルWTを移動させることによって形成することができる。
[0097] 別の実施形態では、パターニングデバイスはそれぞれ4つの点で構成された3つのグループのセットを備える。この実施形態では、パターニングデバイスMAに対する基板テーブルWTのx11に沿った1ストロークで、完全なグループG11が形成される。このような実施形態は有利である。というのは、露光中に3つの延在パターンが形成され、それぞれが例えば位置決めシステムの露光グリッド誤差により、同じ誤差又は実質的に同じ誤差を有するからである。延在パターンの特性の測定中に、前記グループの延在パターン毎に3つの別個の測定を実行することができる。これらの測定はそれぞれ、例えば測定側のグリッドエンコーダ誤差に由来する様々な位置誤差で苦慮することがあり、延在パターンのそれぞれに同じ露光誤差が存在し、適切なフィルタ(組合せ/重畳)を使用して、記録されたデータから露光グリッド誤差を抽出することができる。このような技術の例が、参照により全体が含まれるUS7,102,736号に示されている。
[0098] G1グループ内の他のグループは、形成された延在パターンの個々の方向に点のグループを位置決めするために、パターニングデバイスを回転することによって、又は基板テーブルを回転することによって、同様の方法で形成することができる。実施形態では、パターニングデバイス30はグループM1のように様々な方向に延在する点を備える。
[0099] 別の実施形態では、パターニングデバイスは、図9bによりy11、y12、y13及びy14方向に延在する中心線に沿って配置された4グループの点を備え、基板W2上のパターンは、基板テーブルWT又はパターニングデバイスMAの回転で形成される。
[00100] 実施形態では、基板W上の延在パターンのグループは、リソグラフィ装置の露光ステージ内の1回の動作で形成される。パターニングデバイスの下で基板Wを露光するので、パターニングデバイスに対してウェーハテーブルWTを位置決めするエンコーディングシステムなどに誤差がある場合、それは全て、ウェーハ上に形成される延在パターンの誤差に、及び延在パターンのグループを形成する場合は、それらのグループの誤差に変換される。
[00101] リソグラフィ装置の実施形態では、基板にパターンを照射中に基板が移動し、干渉計、エンコーダに基づく又はフォトダイオード(CCD)システムなどの位置決めデバイスで基板テーブルの位置を測定する。実施形態では、エンコーダ/干渉計を使用して位置を設定することにより、基板テーブルを制御する。その結果、エンコーダグリッド、特に露光エンコーダグリッドの誤り、偏差が、基板上に生成された通りにラスタの線の偏差へと転換されることがある。線のこのような偏差の例が、図3の拡大略図に描かれている。パターニングデバイスに対して基板が移動し、特にパターニングデバイスが移動しない状態である結果、基板上に形成される延在パターンは、基板テーブルの移動中に位置のエンコード誤差によって引き起こされた誤差がある場合、その全てに従う。
[00102] 実施形態では、図9aによるM22を照明することより、1回の動作で二重グリッド線G22の延在パターンが形成される。別の実施形態では、第一グループの第一等間隔グリッド線が、その後に二重グリッド線延在パターンG22を生成する第二グループの等間隔グループが形成されて、2段階で二重グリッド線パターンG22が形成される。二重延在パターンの細部の略図が図12に図示されている。
[00103] 第一ステップで、延在パターン90が形成される。はるかに後のステージにあることが可能な第二ステップで、第二延在パターン91が形成される。位置誤差(オーバーレイエラー又はステッチング誤差)の結果、第二延在パターンのグリッド線がシフトする。
[00104] G22は、延在パターン技術を使用して形成されたステッチ処理マークの例である。2つの延在パターンをステッチ処理することにより、露光誤差を連続的に測定し、あらゆる種類の補間を陳腐化することができる。これは、2本の線を相互に印刷することにより較正に、さらに既に延在パターンを含む較正基板上に第二層をステッチ処理することにより保守試験に使用することができる。
[00105] 実施形態では、オーバーレイパターン(2番目に形成された延在パターン)は同じ等間隔の線を備える。しかしオーバーレイエラーの結果、G22による延在パターンが形成される。その後の検出方法で、第一パターンに対する第二パターンのシフトを測定し、その後に補正することができる。
[00106] 図9dに示した実施形態によるパターニングデバイス35を使用する別の実施形態では、少なくとも1本の線、及び特に少なくとも数本の線及び好ましくはグリッド線を備える延在パターンが、1本の線、複数の線及び/又はグリッド線の像を備えるパターニングデバイスを使用して形成される。パターニングデバイス35を繰り返し使用すると、レンズの加熱が生じることがあり、基板上に形成される延在パターンが、レンズ加熱誤差の結果として形成され、これは例えば図3の拡大図に示すような偏差と同等の偏差を示す。
[00107] 本発明の範囲内で、いかなるアプリケーションでも、照射ステップに関連するいかなるパラメータから由来する誤差も、基板上に形成される延在パターンに転換されることがある。関連するパラメータの例は、位置決め及び相対位置決めなどの基板テーブル特性であるが、レンズの加熱、レチクルの加熱及びウェーハの加熱などの照明による効果、線量制御、露光中の焦点も含む。任意の実施形態により延在パターンを使用して測定/較正できるさらなる関連のパラメータは、露光中の基板のクランプである。
[00108] 本発明の実施形態では、基板に延在パターンを投影し、形成するために、点などの任意のパターンを適用することができる。基板の動作方向に対して実質的に直角の方向で離間された複数の点を使用すると、複数の平行線のパターンが生成され、これでアラインメントセンサにより、例えば干渉計検出原理又はCCDカメラを使用して高度な感度の検出ができる。アラインメントセンサを使用すると、リソグラフィ装置の既存の正確なセンサを使用して較正を実行することができる。あるいは、その長さに沿った線又は平行線の位置を検出する他の位置感知デバイス((CCD)カメラ技術)を適用することができる。
[00109] 実施形態では、例えば上述した実施形態のいずれかによるパターニングデバイスの設定の組合せを使用して、所定のセットのパラメータにより形成された所定のセットの延在パターンを有する基準基板が形成される。このような基板をリソグラフィ装置の較正に使用することができる。
[00110] さらなる実施形態では、さらなる延在パターンを形成するその後のステップで、このような基準基板を露光することができる。さらなる延在パターンを基準基板上に形成し、その後の検出方法及び/又は較正方法で、例えばオーバーレイエラーを検出し、補正することができる。
[00111] 実施形態による延在パターンは第一方向に延在し、2本以上のグリッド線を備えることができるが、本発明の範囲内で1本の線でも延在パターンとすることができる。基板は複数の延在パターンを備えることができる。さらに、1本又は複数の線は、様々な幅を有することができ、及び/又は第一方向に対して直角の第二方向に、能動的に生成された偏差を有することができる。基板上に形成された構造は、概ね第一方向に延在し、線の断面長さの少なくとも35倍、さらなる実施形態では少なくとも100倍、さらなる実施形態では少なくとも200倍の長さを有する少なくとも1本の線を備える場合、延在パターンである。
[00112] 延在パターンは、実施形態では点を有するパターニングデバイスを照明し、基板テーブルWTを第一方向に移動することによって生成される。
[00113] 実施形態では、基板上の延在パターンは第一方向に、その位置における基板の幅に近い長さを有する。
[00114] 実施形態では、基準基板Wは様々な方向に延在し、基板Wの比較的大きい部分にわたって延在する少なくとも2つの延在パターンを備える。
[00115] 実質的に8マイクロメートル又は0.5ミリメートルのピッチを有するラスタを選択した場合に、較正時間と較正データの密度との実際的なバランスを達成することができるが、基板のサイズ、較正速度、必要な精度などに応じて、他のピッチも十分に等しく適切であり得る。
特殊目的パターンの形成
[00116] 実施形態では、zグリッド較正のようにリソグラフィ装置の特定の非XY特性の較正マップ、好ましくは2次元較正マップを獲得するために、延在パターンを使用する。非XY特性とは、X及びY座標、さらにRz位置決めなどの主要な位置特性とは別の、リソグラフィ装置の態様に関連する特性である。非XY特性の例は、Z座標の位置決めのような2次位置特性である。
[00117] 実施形態では、所望の特性のこのような較正マップを取得できるようにするために、延在パターンを形成する方法にしたがって特殊な延在パターンが形成される。特殊な延在パターンは、所望の特性を測定できるようにする特定のステップを使用して形成される。特殊なステップとは、以下で詳細に説明するように、露光中にウェッジを追加するなど、延在パターンを形成する、又は延在パターンを形成する特定のパターンを形成する方法の追加のステップとすることができる。幾つかの実施形態では、「標準の」延在パターンに対するような同様の測定ステップで、特殊なパラメータを測定することができる。
[00118] 実施形態では、特殊な測定ツールを使用して、所望の特性に関連するパラメータを検出する。両方の実施形態で、本明細書で開示するステップのいずれかによる実施形態又はフィーチャの組合せを使用して、特殊な非XY特性を検出可能にする延在パターンを形成することができる。特殊な特性は、Z、Rx又はRyなどの焦点パラメータであってよい。
[00119] 実施形態では、形成された延在パターンは、シングルショット焦点法を可能にする焦点マーク特性を備えることができる。シングルショット焦点法は、米国特許出願第60/996,506号から知られ、前記文書は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
[00120] 図13aに示す実施形態では、延在パターン119は主線(メインライン)120及び幾つかの隣接する細線(ファインライン)121を備える。特殊延在パターンのこの実施形態では、主線120及び細線121が第一方向x110に延在し、照明中に基板テーブルを移動させながら、適切なパターニングデバイスを使用して形成される。特殊な延在パターンは、基板の大きい部分にわたって延在することができる。特殊な延在パターンは、開示された方法のいずれか又はその同等物を使用して形成される。
[00121] 細線121は主線より狭い幅を有し、幅は概ね第二方向、ここではy110に延在する。実施形態では、主線120は5μm程度、特に5.8μmの幅L120を有し、細線121は20〜1000nm程度、実施形態では40〜600nm、特定の実施形態では50〜400nm、特に0.2μmの幅を有する。細線の数は4から30、実施形態では10から20、特に18である。主線と1本又は複数の隣接する細線との組合せは、焦点マークユニットと呼ぶことにする。実施形態では、焦点マークユニットは幾つかの主線120を備える。実施形態では、主線と細線とのユニットが、パターン状に相互に隣接して10回から30回、特に17回形成される。
[00122] 延在パターンは2つ以上の隣接する焦点マークユニットを備えることができる。焦点マークユニットは第一方向、つまり露光中の基板テーブルの移動方向に延在する。焦点マークユニットは、前記第一方向に長い長さ、例えば焦点マークユニットの幅の少なくとも40倍、実施形態では少なくとも80倍にわたって延在することができる。
[00123] 主線及び主線毎に幾つかの隣接する細線を備える焦点マークユニットは、5〜50μm程度の幅L119を有することができる。形成された特殊な延在パターン内で、幅は第二方向に延在する。実施形態では、延在パターンは相互に対して第二方向に等しい相互距離で平行且つ隣接する幾つかの焦点マークユニットを備え、方向は延在パターンの第一方向に対して概ね直角である。図13aによる実施形態では、第二方向におけるユニット間の相互距離L119は10〜50μm、好ましくは15〜20μmとすることができる。
[00124] 露光中に、主線120は当技術分野で使用される既知のマークと同様に、概ね焦点に関係なく形成される。リソグラフィ装置の分解能より概ね大きいサイズを有する主線120は、標準的なアラインメント構造の一例である。
[00125] しかし細線121は、露光中に形成され、露光の焦点に依存する焦点感応性マークの例である。露光が焦点から外れている場合、細線121は形成されていたとしても、部分的にしか形成されない。細線は、リソグラフィ装置の所望の分解能程度の幅を有することができる。
[00126] 細線は焦点に対してさらに感度が高くなる。焦点が合うほど、より細い線が形成される。形成された細線の幅は、露光中の局所焦点の指標である。実施形態では、様々な幅の細線のセットがその後の測定ステップで、局所焦点に関連するパラメータの取得を可能にする。
[00127] 実施形態では、細線121は様々な線幅を有する線のセットを備える。実施形態では、このようなセット内で隣接する細線は、線幅が太くなるか細くなるかの順番で、相互に隣接して配置される。線幅が細くなる状態では、細線121が焦点に対してさらに敏感になる。焦点の感度は、以下で詳細に述べるように、例えば回折特性を測定することによって測定可能である。
[00128] 第一方向に延在して、第二方向に相互に隣接して配置された線を有する幾つかの焦点マークユニットを備える延在パターンの結果、第二方向に回折パターンが生じ、回折パターンの最高強度の位置は局所焦点に、特に形成された細線の局所焦点に依存する。回折特性を測定し、較正マップの生成に使用することができる。
[00129] 焦点マークユニットは、適切な点を有するパターニングデバイスを使用して形成することができ、したがって基板が第一方向に移動し、点が第二方向で相互に隣接する。
[00130] この実施形態では、パターニングデバイスは焦点マークユニットの集まりを備えることができ、図13aによる実施形態では、パターニングデバイスの各焦点マークユニットは1つの主要点(メインポイント)及び幾つかの細かい点(ファインポイント)を備え、点は第二方向で相互に隣接して配置される。他の焦点マークユニットも可能である。細かい点は様々なサイズの点、特に第二方向で幅が異なる点とすることができる。露光し、その後に基板テーブルを第一方向に移動する間、点は第一方向に延在するパターンを照明し、焦点感応性の延在パターンを形成する。
[00131] 単独の焦点マークユニットを形成するパターニングデバイスの例が、図15に図示されている。照明中にそれぞれ主線120及び細線121を形成する点151及び152を有し、基板テーブルWTを図15のx150で示した第一方向に同様に移動させるパターニングデバイス150が図示されている。主要点151は、所望の幅を有する主線120を形成するために、幅156を有する。点152は、これより小さい幅を有する所望の細線を形成するために、第二方向に延在する幅を有する。
[00132] 細かい点153は細かい点154より広い幅を有する。4つの細かい点152が図示されているが、より多くの点が可能であることは明白である。
[00133] 実施形態では、細かい点152及び特に細かい点154は、第二方向よりも第一方向x150に大きく延在し、それにより露光中に基板をより長く照明することができる。第二方向より第一方向の方が長さが長いことにより、基板の関連する部分がより長い時間露光される。これは細かい構造の形成を促進することができる。
[00134] 図13aによる延在パターンの実施形態は、単独の焦点感応性格子を備える焦点感応性延在パターンの一例である。このような単独格子は、スキャトロメータシステムなどの特殊な測定ツールの読み出しに使用することもできる。本発明の範囲内に、延在パターンの形成方法により基板に適用され、焦点の測定及びその後の較正を可能にする単独焦点感応性格子に関する、当業者に知られたさらなる実施形態がある。
[00135] 焦点感応性延在パターンの別の例は、FOCALマーク(部分的に切断された線)(図13dの左手側を参照)などの細線と組み合わせた広い線を有するマークを備えるパターン、又はPreFoc/LVTマークを備えるパターンである。PreFoc/LVTマークは、パターニングデバイス上のマークの上部にあるウェッジによって生成された非テレセントリック光によって照明される標準的なアラインメントマーク(延在パターンの場合、パターニングデバイス内の点)とすることができる。PreVoc/LVTマークのパターンが、図13dの右手側に図示されている。上述したようなパターニングデバイスを同様の方法で使用して、延在マークを形成することができる。ウェッジの結果、延在パターンは焦点感応性になる。形成された焦点感応性延在パターンは、ネガティブ又はポジティブの感度を有することができる。
[00136] 単純なFOCALマーク及びLVTマークの例が図13dに図示されている。FOCALマークは左手側に図示され、太い線及び細線によって形成された焦点マークユニットの複数のセットを備える。2つの焦点マークユニットが円でかこまれた部分に詳細に図示されている。第一方向は線の方向に、図の左から右へと延在する。
[00137] 適切なパターンを有するパターニングデバイスを使用して、露光しながら基板を移動すると、パターンを使用して、焦点感応性延在パターンを形成することができ、焦点感応性の結果、XY変位が生じる。「不良」焦点の結果、パターニングデバイス内の点又は別の同様の形状を使用して形成された延在パターンは、変位を示す。
[00138] 実施形態では、焦点感応性延在パターンは、基板上で概ね直角の2方向に形成される。これによってZ較正、さらにRx及びRy較正を獲得することができる。
[00139] 実施形態では、パターニングデバイスの焦点感応性露光の結果、延在パターンは第一方向に延在し、第二方向に焦点感応性の変位を有する。焦点感応性の変位は第二方向のみにあることが好ましい。しかし、そうである必要はない。
[00140] 実施形態では、焦点感応性延在パターンは、標準的な延在パターンと組み合わせて形成される。実施形態では、基板テーブルが第一方向に同じ動きをする間に、様々な延在パターンが1回の動作で形成される。図14aは、標準的なアラインメント延在パターン130及び焦点感応性延在パターン131を有する延在パターンを概略的に示している。
[00141] 基板上に形成された焦点感応性延在パターン131は、露光中の誤差の組合せの結果として配置されている。「標準の」延在パターン130と同様に、焦点感応性延在パターンは概ね第一方向x130に延在し、グリッド誤差又は他の原因の結果、第二方向y130に変位を示す。さらなる焦点感応性延在パターン131は、焦点誤差の結果、第二方向y130に少なくとも部分的に変位する。高さの変動(基板テーブルのxyz座標ではz方向)の結果、焦点感応性延在パターンは追加の変位を示す。追加の変位は、「標準の」延在パターン130に対して測定し、フィルタリングで除去することができ、その結果、高さの変動及び露光較正の較正マップが生成される。
[00142] 図14bは、2つの焦点感応性延在パターン132及び133を備える延在パターンを概略的に示し、延在パターン132はネガティブの焦点感応性を有して、パターン133は正の感応性を有する。両方のパターンを、1回の動作で形成することが好ましい。焦点誤差があれば全て、隣接する延在パターンの中間の線に対して鏡面対称で示され、XYエンコーダの誤差の結果、両方の延在パターン内に同様のシフトが生じる。
[00143] 焦点感応性延在パターンは、図3に示す実施形態と同様に、基板の表面上で少なくとも2方向に形成することができる。これによって、基板の焦点較正の2次元マップを獲得することができる。
延在パターンの繰り返し形成
[00144] 較正方法の実施形態では、方法は後続の稼働で複数の延在パターンを形成することを含む。1つの延在パターンが数回形成される。実施形態では、同じ延在パターンが複数回形成される。同じ延在パターンは、同様の構成のパターニングデバイスを使用して形成される。パターニングデバイス内の点の同様のセットを繰り返し使用する。
[00145] さらなる実施形態では、方法の後続のステップで特殊目的の延在パターンを繰り返し形成する。これによって複数の延在パターンのそれぞれについて測定結果を取得することができ、より良い結果を取得するために較正を繰り返し、特に較正結果を平均することができる。
[00146] さらなる実施形態では、延在パターンを形成するために繰り返したステップを、わずかに異なる状況で、特に異なるリソグラフィ装置のセットアップで実行する。同様の延在パターンを形成しながら、リソグラフィ装置の様々なセットアップパラメータを使用することができる。同じパターニングデバイスを使用して、同じ延在パターンを異なるセットアップパラメータで繰り返すことが好ましい。実施形態では、幾つかの、例えば10個の延在パターンを相互に隣接して形成する。
[00147] 形成される延在パターンは、異なるZのセットアップで形成することができる。基板テーブルの高さパラメータは、リソグラフィ装置のセットアップモジュールを使用して調節され、したがって露光中、及び露光中に基板テーブルが動いた後に、基板テーブルWTが様々な高さに配置される。これによって、様々なセットアップパラメータで形成した延在パターンを形成することができ、パラメータにとってさらに特定の較正をすることができる。
[00148] 特殊目的の延在パターンの形成を繰り返すことを、特殊目的の延在パターンで較正されるパラメータのセットアップの変動と組み合わせることが好ましい。延在パターンの様々な露光中にZを変化させることにより、これらの延在パターンは様々なZセットアップ状況で形成され、これらの延在パターンによって様々なセットアップ状況の結果を測定することができる。例えばLVTマークを形成する場合、Zセットアップの変化の結果、関連するLVTマークの延在パターンのシフトが異なってくる。これにより、リソグラフィ装置のさらに詳細なセットアップの調整/較正が可能になる。
[00149] 実施形態では、様々なセットアップで様々な位置にて延在パターンを形成するこれらの繰り返しステップを使用して形成される延在パターンを、較正フィールドと見なすことができる。さらに、様々なセットアップで形成されるこれらの延在パターンにより、読み出し値と較正されるパラメータとの間、特定の実施形態では水平シフトとZ、Rx及びRyパラメータとの間の関係を改良することができる。
基板テーブル上の延在パターン
[00150] 実施形態では、基板テーブル上に延在パターンが形成され、配置される。それにより延在パターンの、したがって基板テーブルWTの特性を直接検出することができる。延在パターンは、基板を支持する支持デバイスの外側で基板テーブル上に配置される基板上に形成することができる。基板(テーブル)W(T)は、基準マークとして延在パターンを備える。
[00151] 基板テーブル上の延在パターンは、上述した技術のいずれかを使用して形成することができる(又は形成された)。
[00152] 実施形態では、基板テーブル上の延在パターンは、リソグラフィ装置をその動作設備に接地した後に一動作で形成される。延在パターンは、動作中の保守に使用することができる。延在パターンは現場での較正に、特に位置較正に使用することができる。
[00153] 基板上、又は上述した方法のいずれかにより形成された基板テーブル上の延在パターンは、検出方法の実施形態では、延在パターンの第一方向に沿ってスキャンされる。スキャンする前に、前記スキャンを改良する補助ステップを実行することができ、次にそれについて検討する。
露光変調
[00154] 実施形態では、概ね第一方向に延在する基板上に延在パターンが形成される。変調部を有する延在パターンを形成することができる。パターンは概ね第一方向に延在し、変調部は第二方向に重ね合わされる。パターンに既知の変調を適用することを、ノイズ軽減に使用することができる。既知の予め割り出された信号を基板テーブルに適用しても、測定された信号中のノイズが軽減される。変調部が知られているので、これを信号から除去することができる。実施形態では、延在パターンの形成プロセス中に第二方向の往復運動を提供する。
[00155] 延在パターンは、ロングストローク又はショートストロークモジュールの動作方向に概ね平行、又はウェーハステージのグローバル座標系の軸に概ね平行とすることができる第一方向に沿って基板テーブルを移動させることによって、基板上に形成される。さらなる実施形態では、第一方向に直角の第二方向に基板テーブルを同時に移動させることにより、延在パターン上に変調部を同時に重ね合わせる。第二方向での前記移動の結果、第二セットのロングストローク及びショートストロークモジュールが動作することができる。
[00156] 実施形態では、変調部は湾曲波状パターンなどの規則的パターンとすることができる。変調部は、好ましくは延在パターンのグリッド線間の距離の少なくとも0.5倍の振幅を有することができる。実施形態では、変調部の方が大きい振幅を有する。変調部は、第一方向に延在する波長を有することができ、この波長はグリッド線パターンのサイズの10倍を超えることが好ましい。
[00157] 実施形態では、基板テーブルのみを移動させるためにショートストロークモジュールを動作させることにより、第二方向の変調を提供する。
[00158] 既知の変調が延在パターンに重ね合わされるので、延在パターンのその後の測定中に前記変調を測定信号内で考慮し、その後に補正することができ、その結果、ノイズが軽減される。
[00159] 露光変調の別の例については、図9dの以上の検討をさらに参照する。
補助要素の形成
[00160] 基板上に延在パターンを形成する上に、既知の技術のいずれかを使用することにより、基板上にアラインメントマークを形成することができる。実施形態では、延在パターンを形成する前に、基板上にアラインメントマークを設ける。
[00161] 少なくとも2個、好ましくは少なくとも10個のアラインメントマークが基板上に形成され、それによってゼロ位置に対して特定の位置内に基板をアライメントすることができる。基板のアライメントは既知の方法であり、基板上に形成されたアラインメントマークを使用する。アライメント位置から、延在パターンを基板上の既知の位置に照射し、形成することが可能である。方法のその後のステップで、アラインメントマークに対する延在マークの相対位置が知られ、延在パターンを突き止めるために使用することができる。
[00162] 実施形態では、リソグラフィ装置の露光側で、延在パターン及びアラインメントマークが1つの動作で形成される。実施形態では、アラインメントマーク及び延在パターンが基板上の1つの像露光ステップで形成される。延在パターンとアラインメントマークは両方とも、1つのステップで現像される。アラインメントマークに位置エンコード誤差がある場合、それは全てアラインメントマークに及び延在パターンにも同様に存在する。
[00163] さらなる実施形態では、アラインメントマーク及び延在パターンは両方とも、基板テーブルを個々の位置に移動させることによって基板上に投影される。延在パターンの位置決めは、アラインメントマークに対する相対的位置決めにすぎない。実際、延在パターンはアラインメントマークに対して画定されない位置に形成される。これにより、延在パターンをアラインメントマークとともに1つのステップで形成することができる。位置誤差を補正すると、それは全てその後の検出ステップ及び/又は較正ステップで検出及び/又は測定及び/又は補正される。
[00164] 実施形態では、延在パターンの開始位置及び終了位置付近に少なくとも2つ以上のマークが形成される。これらのマークを、延在パターンアラインメントマークと呼ぶ。これらのマークは、延在パターン自体の特性のいずれかを測定する前に、基板上に形成された延在パターンのアライメントに使用することができる。マークは延在パターンに平行に配置される。当業者は、基板ステージ上に保持された基板上に形成された延在パターンにリソグラフィ装置をアライメントする様々な技術を提供することができる。
[00165] 実施形態では、基板上の延在パターンに沿って片側又は両側に延在パターンアラインメントマークが配置される。実施形態では、延在パターンアラインメントマークは延在パターンとまさに整列して形成される。このような位置が図6に図示されている。
[00166] 図6は延在パターン103の端部区間を示し、マーク104が延在パターンアラインメントマークとして基板上に形成されている。粗い基板アラインメントステップでは、リソグラフィ装置のアラインメントデバイスが延在パターン103の両端でマーク104の位置を測定し、第一方向102に沿って延在パターンをスキャンするために基板をアライメントすることができる。
[00167] 実施形態では、延在パターンアラインメントマークは図7に示すように、延在パターンの延在した中心線付近の位置で端部区間付近に配置される。延在パターンアラインメントマークとしてゼロマーク111を使用することが好ましい。延在パターン110の両端で両方の延在パターンアラインメントマーク111のアラインメント測定スキャンを使用し、2つの位置が獲得される。位置の間の「直」線112は、延在パターン110の中心線を示すことができる。
[00168] 実施形態では、延在パターンに近いウェーハ上に複数のゼロマークが形成される。実施形態では、2つ以上のマークのセットが形成されて、延在パターンの位置又は別の特性を示す。実施形態では、延在パターンアラインメントマークは延在パターンの中心を外れた位置を示す。実施形態では、中心を外れた位置は、以下でさらに詳細に説明するように、本発明の実施形態によりフランクスキャンを実行するための2つのピーク付近のゼロ交差のうち一方の位置に対応する。
測定前ステップ(アライメント)
[00169] 実施形態では、延在パターンの特性を検出する方法は、基板と延在パターンを最初にアライメントすることを含む。アライメントは、第一方向に沿って測定を実行するために、少なくとも延在パターンとアラインメントセンサの適切な相対位置を発見することを含む。基板は、第一及び/又は第二方向でセンサに対する延在パターン及び/又は基板テーブルの相対位置を割り出すのに役立てるために、マークなどの補助要素を備えることができる。
[00170] 実施形態では、基板上に形成された延在パターンの特性の検出/測定(実際の測定スキャン)の前に、ステージを「ゼロ」位置へと移動し、その後にステージのアライメント及び/又は基板の大域アライメントを実行することができる。実施形態では、粗いウェーハアライメントステップを使用して、基板を捕捉する。粗いウェーハアライメントの後、細かいウェーハアライメントのために全マーク位置を予測するために、基板グリッドの位置が十分正確に知られる。このようなアライメントは、基板がローディングステーションから基板テーブルへと低い精度でロードされた場合に特に有利である。したがって、ローディングまでの全ステップを、比較的低い精度(高速及び/又は低コスト)で実行することができる。細かいウェーハアライメントステップ中に、マークを測定して、延在パターンの方向/位置を高い精度で割り出す。第一方向の割り出しを使用して、座標系の軸の1つに沿った基板テーブルの動作が延在パターンの第一方向に対応するように、座標系を生成する。
[0017] 基板テーブルWT及び基板の回転を使用して、延在パターンの第一方向を発見することができる。
[00172] 実施形態では、延在パターンアラインメントマークなどの補助マークを求めて、基板をスキャンする。実施形態では、延在パターンの両端で延在した中心線の位置にゼロマークが配置され、その位置は、ウェーハの迅速なスキャン中に特にリソグラフィ装置の測定側にて収集される。ゼロマークの位置は、延在パターンの位置、方向及び特性に関する多くの情報を示す/提供することができる。情報は、本発明による方法の実施形態のその後のステップで収集され、処理される。
[00173] 延在パターンアラインメントマークは、延在パターンの中心線の位置、又は中心から外れた位置を提供することができる。マークは、変調の波長又は振幅に関する情報など、延在パターンの変調の特性を示すことができる。
[00174] 本発明の実施形態では、延在パターンのプリスキャン又はアラインメントスキャンは第二方向で実行される。このプリスキャンを使用して、第二方向における延在パターンの位置を割り出す。第一方向における異なる位置での第二プリスキャンと組み合わせて使用し、より高い精度で第一方向を割り出す。
[00175] プリスキャンは、第二方向における延在パターンの物理的パラメータに関係する。実施形態では、予想される第一方向と第二方向の両方の成分を意図的に含む方向に移動させることにより、パラメータを検出する。これが有利であるのは、予想される第一方向に対して比較的大きい角度でスキャンすると、予想されるパターンの位置が1回のスキャンのみで第一方向と第二方向の両方で発見されることが保証されるからである。1回のスキャンしか必要でないので、これは時間的効率が比較的良好な方法である。
[00176] 延在パターンがアラインメントセンサに向かって突出するグリッド線のセットを備えるので、このプリスキャン、さらに実際の測定スキャン(フランクスキャン)の両方で、検出される特性(強度)を測定することができる。実施形態では、アラインメントセンサは回折系のタイプであり、グリッド線を格子と見なすことができる。
フランクスキャン位置決め
[00177] 本発明の実施形態による方法は、リソグラフィ装置のアラインメントセンサを使用して、延在パターンの特性を検出することを含む。実施形態では、第一方向に延在する延在パターンの特性を、延在パターンの第一方向に沿って測定する。第一方向に沿って測定するために、基板テーブルを第一方向に移動させ、それによりアラインメントセンサと延在パターンの相対位置を変化させる。
[00178] 実施形態では、回折放射の強度などの測定特性は、延在パターンの物理的特性に、特に第二方向における延在パターンの物理的特性に直接関係する。この方法により、主に第一方向で延在パターンに沿った位置に主につながる延在パターンの物理的特性を測定することができる。
[00179] 基板上に形成された延在パターンの任意の実施形態のスキャンは、延在パターンの第一方向に沿った特性の検出を含む。スキャンは、第二方向でセンサと延在パターンの相対位置の基準位置に配置された概ね直線の線に沿って実行される。図4には、線などの例が図示され、第二方向の基準位置がYsで示されている。その位置は、アラインメントセンサ内に形成されたカメラ像の中心点を基準とすることができる。
[00180] さらなる測定前ステップとして、本書の後でさらに詳細に概略するように、平行線の中心又はピーク付近のゼロ公差ZC1及びZC2に実質的に到達するアラインメントセンサの測定ビームに対応するアラインメントセンサの所望の出力が実現されるように、延在パターンが配置される。
[00181] 実施形態では、最初にアラインメントセンサの測定ビームが、例えば図3により基板又は基板テーブル上に形成された延在パターン(平行グリッド線)と交差するように、基板が配置される。つまり、パターンの回折特性を使用し、好ましくは測定する。これは、図4に概略的に示すように第二方向に、好ましくは第一方向に直角に基板(ステージ)を移動することによって実行することができる。第二方向は、基板テーブルをリソグラフィ装置のレチクル及び/又はメインフレームに対して移動するために、第二ロングストローク及びショートストロークモジュールに概ね平行とすることができる。
[00182] アラインメントスキャンは、基板テーブルを第二方向に移動させるか、第二方向の成分を有する動作によって実行することが好ましい。同時に実施形態では、位置エンコーダ又は干渉計が、取得された回折パターンを基板上の/基板テーブルの位置にリンクするために提供される。
[00183] 実施形態では、基板は、第一方向に延在し、第二方向の様々な位置に配置された複数の延在パターンを備える。実施形態では、これらの延在パターンは並列に形成される。第二方向での1回のストロークで、これらの複数の延在パターンの回折パターンを取得することができる。この方法で、これらの複数の延在パターンについて、第二方向でのアラインメントデータスキャンがさらに迅速に実行される。
[00184] 第二方向、つまり延在パターンに直角の方向に沿ったアラインメントセンサ出力信号(つまり図4の方向yに沿ったセンサ信号)の応答曲線が、図5aに描かれている。図5aに見られるように、ピーク最大出力信号が取得され、これはアラインメントセンサが平行線の中心にアライメントされた場合に生じる。この中心から平行線の外縁に向かって移動すると、干渉効果によるピーク最大出力信号とピーク最小出力信号を交互に提供する、空間的に周期的なパターンが取得される。
[00185] 図5aの図示された例は、幾つかのグリッド線のみのグリッドパターンへの応答を示す。実施形態では、10本より多いグリッド線を有する延在マークを使用する。この実施形態では、周期的構造が減少した減衰を示し、より安定したピークを有する。これは、最大ピークの発見との関連が低下するので有利である。
[00186] 有利な実施形態では、検出方法は、第二方向に沿った物理的パラメータの結果である延在パターンの第一方向に沿った物理的特性を記録する。この例では、第一方向に沿って記録された特性は、第二方向に沿った延在パターンの回折特性に由来する強度とすることができる。回折特性は、第二方向にわたる強度プロフィールのフランク上で最も敏感である(最大勾配=最大感度)。というのは、y位置(第二方向)に対する強度の導関数がフランクで最高になるからである。さらに、強度プロフィールのフランクがゼロ交差を含むように、ピーク最小強度を負のピークと登録し、ピーク最大強度を正のピークと登録するように、測定された強度を事前処理すると仮定する(図5a)。回折特性は、ピーク最大出力の位置に隣接するピーク付近のゼロ交差ZC1及びZC2にて特に感度が高い。というのは、ピーク最大出力の位置で、最大数の平行線がピークにおける強度に寄与して、ピーク値を与え、交差におけるゼロ値は明らかにゼロのままだからである。ピークとゼロ交差の間の距離は一定である。
[00187] 実施形態によれば、測定する前に、ピーク付近のゼロ交差(ZC1、ZC2)のいずれかに可能な限り近い線に対して直角の方向に基板を配置し、したがってゼロ交差は基準位置として働く。それにより、線に対して直角の方向の最大感度を取得することができる。というのは、応答曲線の傾斜が、この点で最大になることがあるからである。図2に示すような第二方向での延在パターンの偏差など、形成された延在パターンのエンコーダ誤差に由来する誤差は全て、この位置にて最高の精度で測定することができる。以降で、ピーク付近の応答ゼロ交差の位置によって形成された第二方向のスキャン位置Ysを、「フランクスキャン」位置と呼ぶ。
[00188] 図6による例のように8本以上のグリッド線を備える延在パターンの実施形態では、図5bと同様のプリスキャン結果が取得される。ここでは、回折パターンのピークの減衰がそれほど目立たない。ここでは、図示のゼロ交差ZC10、ZC11、ZC12及びZC13のいずれも、その後に第一方向で延在パターンに沿って測定を実行するための第二方向における基準位置と見なすことができる。第二プリスキャン/フランクスキャンを実行する場合、第二スキャンは反対の勾配を有するゼロ交差で/ゼロ交差付近で実行しなければならない。可能な組合せの例がZC10及びZC11及びZC10及びZC13である。
[00189] さらなる実施形態では、第二方向でのスキャンが自動利得制御設定に関するデータを提供する。これらの設定をセーブし、信号制御に使用することができる。実施形態では、延在パターンが第二方向にスキャンされる。スキャン中に、アラインメントセンサは測定された強度に対応する電気信号を出力する。この電気信号は、その後に実行される第一方向での実際の測定スキャン中に、アラインメントセンサ内の増幅器の利得を割り出すために使用される。この利得は、信号が最大強度でクリッピングされず、強度がその最小(ゼロ)及び最大感度である場合に、最大の信号対雑音比を与えるように割り出される。代替実施形態では、基準にわたってスキャンすることによって利得が割り出される。基準は基準マーカを含む。基準及び基準マーカは、最大及び最小強度が、その後に実行される第一方向での実際の測定スキャン中に予想される強度よりそれぞれ高く、及び小さくなるように生成される。この利得は、信号が最大強度でクリッピングされず、最大信号対雑音比及び最大感度を与えるように割り出される。
[00190] 強度対位置の信号を構築するために、アラインメントセンサによって測定されたアラインメントビームの強度及び基板テーブルの位置を、正確に同時にサンプリングする。位置と強度のサンプリングの同期は、トリガのシナリオによって実現される。実施形態では、リソグラフィ露光装置のメトロロジーデバイスは、同期ドライバから同期信号及びスキャン状態信号を受信するアラインメントツールを備える。スキャン中に強度サンプルを測定し、位置決めシステムから位置信号を受信する。強度サンプルと位置決めサンプルを組み合わせねばならない。加速度のオーバーシュートの影響を軽減するために、位置/光サンプリングの開始前に時間遅延を挿入する。この遅延を「Vc_settling」又は定速度設定と呼ぶ。
[00191] 回折次数に基づくアラインメントセンサを使用する実施形態では、ピーク間信号を最高次数(つまり7次)で最大にし、精度をさらに改良する。実施形態では、ピーク間信号を検出された次数毎に最大にする。これによってステージのステージ位置決めに対する感度が非常に高くなる。
[00192] 実施形態では、第一方向に沿って延在パターンを検出する毎に、その前に自動利得設定を実行する。これによって第一方向に沿った各スキャンの利得設定を補正することができる。
[00193] 実施形態では、延在パターンがある量のパターンを含み、したがって延在パターンの完全なセットがアラインメントセンサの開口数、例えばCCDセンサ内に適合する。これで、パターンの像は周期的(シヌソイド)信号という結果になる。これで、第二方向にスキャンしながら、周期的(正弦)フィットを実行することが可能になる。
[00194] 実施形態では、1つ又は複数の延在パターンを同時に読み出す。これにより較正の更新及び保守フィーチャが可能になる。これらのマークは、アラインメントシステムの開口数内に適合しなければならない。
延在パターンに沿った測定
[00195] 実施形態では、第一アラインメント及び/又はアラインメントデータスキャンなどのプリスキャンの後、延在パターンを概ね延在パターンの線の方向に沿って、つまり第一方向(図4を使用して説明した実施形態によるx方向)に沿ってスキャンする。実施形態では、基板テーブルをx方向に移動させる。それにより、図3の拡大図さらに図4に描くように、平行線に偏差がある場合は常にアラインメントセンサの出力信号が変化する(というのは、図5aの中心ピークにある矢印に従ってアラインメントビームの位置が変化するからである)。次に、アラインメントセンサの出力信号は、平行線に沿って連続信号を提供し、平行線に直角の方向でそれに偏差があった場合、その全てに関する情報を提供する。線のこれらの偏差の原因は、エンコーダ格子(つまりエンコーダターゲット)の誤差に求めることができる。エンコーダステージ位置測定システムの較正は、本書の後で説明するように、アラインメントセンサの出力信号を使用して実行することができる。
[00196] さらに、複数の延在パターン(例えば図3に描かれたラスタ)を使用することにより、比較的短い相互距離で複数の測定値を取得することができ、これは従来のステッチングのアプローチにより相互にさらに離れた較正点を補間しようとした場合に取得されるより、補間誤差を減少させることができる。ラスタに沿った複数の延在パターンでこの較正技術を実行することにより、基板ステージの複数の位置で較正をこのように実行することができ、ラスタの両方の位置を使用することによってx方向とy方向の両方でこれを実行することができる。
[00194] 実施形態では、第一方向に沿った延在パターンのスキャンは、ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールの一方を使用して基板テーブルを移動させ、ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールの他方を第二方向に「ロック」することを含む。
[00198] 実施形態では、基板テーブルは第二方向yでスキャン位置に配置され、第一ロングストローク及びショートストロークモジュールを使用して、ウェーハ上に形成された延在パターンを越えた位置まで移動する。
[00199] 第一方向に沿って延在パターンをスキャンするために、基板テーブルをその開始位置から第一方向に加速させ、実施形態では、第二座標をロックされた位置に維持しながら、基板テーブルを第一方向で安定したスキャン速度にする。第一方向のスキャン速度は100mm/秒を超える、好ましくは200mm/秒を超えることが好ましい。ロングストロークモジュールのほぼ最高速度を使用する実施形態では、250mm/秒及び290mm/秒を超える速度を獲得することができる。これにより、第一方向で延在パターンをスキャンすることができ、前記延在パターンは約1秒で基板の比較的大きい部分、例えば300mmにわたって形成される。以前の構成では、同様の長さを有するマークの線は、1mmピッチの300のマークで構成され、動作のスキャン部分のみで少なくとも15秒かかる。というのは、各マークが別個にスキャンされ、毎回、測定を開始する前に基板テーブルの速度を安定させる必要があるからである。スキャンとスキャンの間に、基板テーブルが次の測定スキャンのための開始位置へと進行する。進行とスキャンの間の切り換えは、貴重な時間を消費する。90%を超える時間が節約される。
[00200] 不連続的な延在パターン(つまり線が例えば幾つかの別個のフィーチャで構成される延在パターン)の実施形態では、不安定な速度で検出することが可能である。さらに、以上で検討した実施形態で示したように、変化する動的特性を使用して不連続的な延在パターンを形成した場合、これらの様々な動的特性は、不連続的な延在パターンのスキャン時に検出可能である。
[00201] 基板テーブルを第一方向に安定した速度で移動している間に、実施形態ではアラインメントセンサを使用してデータを収集し、その結果、延在パターンの回折特性、好ましくは回折次数の強度に関して第一方向に沿った強度のデータがスキャンされる。
[00202] 実施形態では、延在パターンに沿った1回のスキャンで、複数の回折次数、好ましくは5次及び7次の回折次数が測定される。1回のスキャンで複数の次数に関するデータを取得すると、測定された結果を補間することができ、幾つかの実施形態では、雑音を軽減することができる、回折次数は通常、基板の反射率(ウェーハの反射率)と同じ挙動をする。基板反射率が上昇すると、次数の強度も上昇する。
[00203] 第一方向で延在パターンの端区間に到達した後、基板テーブルは減速する。取得されたデータは、リソグラフィ露光装置のレジスタにセーブされる。実施形態では、さらなる処理用にデータを準備するために、これは前処理される。前処理は、(ピーク最小強度が負の強度として表されるように)強度から一定の値を引くことを含むことがある。
[00204] アラインメント信号は、アラインメントセンサの光学モジュールの下にあるマークの空間位置に依存する。完全に直線の延在パターンを第一方向にスキャンした結果、dc信号が生じる。
[00205] スキャン中に延在マークをわずかに回転すべき場合は、シヌソイド信号が生じる。フランクスキャンの第一スキャンは、(図10の線80に対応する)第二方向の位置Yx,ZC1にて実行するように意図される。これは強度プロフィールのフランクにあるので、これもフランクスキャンと呼ばれる。(図10の線81に対応する)Ys,ZC2にて反対のスキャンを実行しなければならず、これも明らかにフランクスキャンと呼ぶ。測定前ステップのいずれかにおけるアライメント不良の結果として、延在マークが偶然回転される場合、(線82に対応する)第二方向Yの回折特性の結果として、シヌソイド信号が生じる。
[00206] アラインメントは、信号の傾斜の真上にある位置ノイズに対する感度が高い。その原因は、位置に関する導関数が信号の傾斜上で最大になるという事実である。位置に小さい偏差があると、強度信号の偏差が最大になる。
[00207] 他方で、信号のピークでは、アラインメントは位置ノイズに対する感度が低い。というのは、位置に関する導関数がゼロだからである。ここではレーザによって引き起こされた信号強度の偏差があれば、それが優勢になる。実施形態では、検出方法は図10にYs,peakで示したピーク付近の相対的な第二位置にて、第一方向に沿って延在パターンの特性を検出することを含む。取得された信号内ではレーザノイズが優勢であり、前記信号は他の第二位置で信号に生じ得るノイズの軽減に使用することができる。
[00208] 説明したように、空間強度プロフィールの傾斜上で測定し、少なくとも35mm、少なくとも45mm、少なくとも90mm、少なくとも190mm、少なくとも290mm、又は少なくとも440mmの長さの延在パターンの格子に沿って移動させることにより、基板テーブルWT位置の関数としての強度変化を最高感度で測定することができる。フランクスキャン中に測定されたままの強度は、延在パターンを相対位置Ys,ZC1にてスキャンする場合、ノイズ成分を含む。本発明の実施形態は、第一方向に沿った延在パターンのスキャンにおけるノイズを軽減するステップを含む。
[00209] 測定は、他方のピーク付近の応答ゼロ交差から開始して繰り返すことができ、それにより同じ平行線に沿った2つの測定値が取得され、これは観察された違いの全てを基板の表面の反射における変化に帰すことができ、それにより2つの測定値は基板の表面の反射率におけるこのような変動を考慮に入れることができる。図5aに示すように、回折信号の傾斜は異なる記号を有する。図4に概略的に示すように基板上に延在パターンを形成する間の誤差の結果として、延在パターンが変形すると、Yx,ZC1及びYs,ZC2位置付近のグリッド誤差が、反対に変化する信号をもたらす。絶対目盛りでは変化は類似しているが、異なる記号(正、負)である。
[00210] フランクスキャンのさらなる実施形態では、2つの概ね平行な延在パターン148、149を使用する(図11)。第一プリスキャンの後、2つの概ね平行な延在パターンの第一延在パターン148のゼロ交差の位置として、位置Aが求められる。位置A(図示されたx−y座標のy方向における座標)から、第一延在パターン148の第一方向に沿ったx方向のスキャンを実行する。リソグラフィ装置は、基板テーブルWTがAからアラインメントセンサに対して延在パターンに平行な方向に移動するように制御される。検出される特性は最初は(ゼロ交差であるので)ゼロに近い信号であるが、第二方向における延在パターンの偏差により、基板テーブル及び基板が第一方向に移動すると信号が変化する。
[00211] Aから方向xに移動させることにより、最終的に完全な延在パターンがスキャンされ、位置Bに到達する。位置B(これもy方向におけるその座標によって特徴付けられる)は、ゼロ交差である必要はない。というのは、延在パターンがまさにその位置で偏差を有することがあるからである。実施形態では、測定スポットがグリッドサイズに等しい距離だけ第二方向に移動する。しかし、図11による実施形態は異なる。
[00212] 基板WTは、第二延在パターン149を第二方向でスキャンすることが可能であるように、Bから移動し、図11のCで示すゼロ交差を発見するためにプリスキャンを実行する。次に、延在パターン149をCからx方向に、延在パターン149沿いにDn向かってスキャンするように、アラインメントセンサを設定する。
[00213] 基板テーブルはDから再び移動し、実施形態ではAとは異なるゼロ交差、ここではA*を発見するために別のプリスキャンを実行する。その後、A*からB*へ、延在パターン148の第一スキャンの方向の完全に等しい方向でスキャンを実行する。次に、異なるゼロ交差C*における第二スキャンを、延在パターン149上でD*に向かう方向に実行する。
[00214] 図11による方法の結果、反射率と回折強度を分離することができる2つのフランクスキャンデータセットが生成される。
[00215] マークを前後にスキャンすると、基板テーブルの動作によって誘発されたノイズ、レーザノイズ、制御及び温度に関連するノイズを軽減することができる。
[00216] 実施形態では、延在パターンの特性を検出する検出方法は、回折特性を検出することを含み、回折信号の複数の次数を測定することが好ましい。延在パターンの特性を検出するメトロロジーデバイスは、回折応答信号中の5次及び7次信号などの複数の次数を測定し、分離するように構成され、構築されたアラインメントセンサなどのツールを備える。1回のスキャンで、グリッド線によって形成された延在パターンの回折特性に由来する複数の信号を取得することができる。
[00217] 実施形態では、第一方向に沿った延在パターンの次のスキャンは、Ys,ZC1からYs,ZC2へと(例えば8umのアラインメント構造の場合は8um)再配置することを含み、強度プロフィールを測定しながら逆の移動を実行すると、延在パターンの2つの信号(例えば200mm以上の長さ)が生成される。この再配置は、第二方向でのスキャン中に取得された回折信号の他のピーク付近のゼロ交差にある位置でのスキャンにつながる。
[00218] 第一方向に沿って延在パターンを前後にスキャンすると、2つの信号S1及びS2が生成される。信号S1とS2の合計の半分を、基板反射率として表すことができる。元の信号S1及びS2から基板反射率を引くと、この効果を補正することが可能になる。あるいは、信号S1とS2の差は、信号の元のトレンドの2倍として表すことができ、このトレンドを補正すると、ノイズ項が生成される。
[00219] 実施形態では、ノイズをさらに軽減するために1回のスキャン内のサンプルポイントを1mmのピッチまで平均することができる。スキャン全体は、300mmにまたがる16000個のサンプルポイント、つまり1ミリメートル当たり53個のサンプルポイントを含むことができ、幾つかのアプリケーションでは450mmにまたがる。これを使用して、ノイズを7倍軽減することができる。
[00220] 正規化も、ノイズ(レーザノイズ)を軽減する既知の技術である。実施形態では、周波数変換、フーリエ変換を正規化及びノイズ軽減に適用することができる。
変調した延在パターンの測定
[00221] 実施形態では、延在パターンは変調技術を使用して形成されるか、例えば図9dとの組合せで検討したように、第二方向に変調を有する延在パターンの照明に使用するように構成されたパターニングデバイスを使用して形成されている。既知の予め割り出された信号を基板テーブル位置ドライバに適用しても、第一方向に沿って延在パターンをスキャンするために測定された信号のノイズを軽減することができる。信号が既知であるので、それを信号から除去することができる。アラインメントセンサによって測定される信号を変調することの利点は、大部分の時間でゼロではない値を測定できるので、信号対雑音比が増加することである。ピーク(図10のYs,peak)で測定するという代替方法では、測定の感度が低下する。
[00222] 実施形態では、概ね第一方向に延在形態を有する延在パターンが、第二方向に変調を有する基板上に形成される。実施形態では、変調された延在パターンの平衡位置を延在した中心線を形成し、その基準位置として働く位置で、基板上に延在パターンアラインメントマークが形成される。これによってプレアラインメントステップで平衡位置を読み取ることができる。別の実施形態では、(基準位置として)平衡位置に関するデータを取得するために、第二方向で複数のスキャンを実行する。複数のスキャンを使用するのは、変調のどの位相が第一位置のどの位置に対応するかが事前に分からないからである。したがって、第一方向の様々な位置における第二方向のスキャンを使用して、変調の位相を割り出し、第一方向の位置に結合することができる。
[00223] 実施形態では、延在パターンは、延在パターンを第二方向でスキャンした場合に回折データから取得できる二重ゼロのピーク付近の位置から、平衡位置を取得し、フランクスキャン位置を取得することができるために、少なくとも変調がない区間、例えば延在パターンの端部区間に近い最初の10mmを備える。
[00224] 実施形態では、第一方向の延在パターンは予め画定された変調振幅を有する複数の区間を備える。実施形態では、様々な種類の変調が第一方向の様々な長さにわたって延在する。様々な種類の変調又は様々な変調周波数又は振幅があることにより、様々な目的に合わせて最適化することができる。
変調を使用した延在パターンの第一方向沿いの測定
[00225] 延在パターンの特性を測定する検出方法及びリソグラフィ装置の実施形態では、特性の測定に変調が使用される。変調がない状態で、延在パターンを形成することができる。
[00226] 検出方法に変調を使用する例は、延在パターンに沿って第一方向で特性を検出する間に、y方向にサーボ制御の変調を実行する、又は/及び基板テーブルの固有周波数を使用することを含む。
[00227] 実施形態では、基板テーブルはその固有周波数で振動している。基板テーブルを振動状態にするエネルギを発生させるために、幾つかの方法が使用可能である。固有周波数で振動している基板テーブルWT及び基板Wは、既知の周波数及び比較的安定した振幅を有する。実施形態では、基板テーブル及び基板は、少なくとも及び好ましくは大部分で、延在パターンの第一方向に対して直角である第二方向での振動動作を備える振動を有する。基板テーブルが移動し、延在パターンの特性を検出する間に、基板及び基板テーブルは、アラインメントセンサ及び位置センサIF(図1)に対して固有周波数で動作する。その後のステップで、この振動を信号から分離することができ、ノイズ軽減につながる。基板テーブルWTの動作は、位置センサ(IF)で検出することができる。測定された/割り出された位置を、検出された特性と結合することができる。
[00228] 図8(d)は、5本のグリッド線を備える延在パターン50を示す。これは露光側に形成され、位置決めのエンコード誤差として、第二方向(y)での偏差が拡大して図示されている。測定側では、アラインメントセンサなどのメトロロジーデバイスが延在パターン50に配向されて、基板テーブルWTがメトロロジーデバイスに対して移動し、位置誤差が生じない場合は、基板テーブル及び基板がツールに対して線51に従って移動する。基板テーブル及び基板が固有周波数で振動している場合、振動運動52が線51に重ね合わせられる。受信した信号は、振幅53を有する固有周波数の結果、グリッド線上を前後に移動し、その結果、図5aで矢印53の端部間を移動する信号に類似した(必要に応じて変更を加えた)信号である検出信号になる。延在パターンの偏差の結果、この信号はわずかに異なり、これらの誤差は、その後の較正で補正することができる。検出された信号から固有周波数を分離することができる。
[00229] 本発明による方法を使用して、8nmの精度を獲得することができる。少なくとも変調技術を含む2つ以上のノイズ軽減方法の組合せで補正した場合、1ナノメートル未満の精度が獲得可能である。
ステッチ処理マークの測定
[00230] 実施形態では、第一層に第一セットのグリッド線を生成し、第二層に第二セットのグリッド線を生成する。両セットのグリッド線は周期的で、第二方向に同じ周期がある。第一セット及び第二セットのグリッド線を交錯させる。このステッチ処理した延在パターンの組合せを、ステッチ処理マークとも呼ぶ。ステッチング誤差がゼロの場合(又は完全なオーバーレイの場合)は、第二セットのグリッド線が第一セットのグリッド線の間に配置され、したがってステッチ処理マークは周期的であり、第一及び第二セットの周期の半分となる。この場合、グリッド線の第二セットのグリッド線は、それを囲むグリッド線の第一セットの隣接するグリッド線に対して等しい距離を有する。ステッチング誤差(又はオーバーレイエラー)の場合、例えば第一セット及び第二セットのグリッド線の生成中の偏差により、第二セットのグリッド線は第二方向に変位する。その結果、グリッド線の第二セットにあるグリッド線とグリッド線の第一セットにある第一隣接グリッド線との間の距離は、グリッド線の第二セットにあるグリッド線とグリッド線の第一セットにある第二隣接グリッド線との間の距離より小さい。これで、ステッチ処理マークは周期的であり、第一又は第二セットのグリッド線の周期を有し、その周期の半分はない。
[00231] 実施形態では、アラインメント放射のビームでステッチ処理マークを照射するように構成され、ステッチ処理マークによって回折したアラインメント放射ビームの回折次数の強度を測定することができるアラインメントセンサを使用する。ゼロステッチング誤差(完全なオーバレイ)の場合、整数の回折次数のみが生成される(つまり1次、2次、3次、5次、7次など)。回折次数は、アラインメント放射ビームに対して様々な角度で回折するので、次数はその角度(又はアラインメント放射ビームへの距離、したがって当業者にとって明白なように、アラインメントセンサの受信部分上のその位置)によって識別することができる。ステッチング誤差(オーバーレイエラー)の場合に、グリッド線の第二セットにあるグリッド線とグリッド線の第一セットにある2つの隣接グリッド線との間の距離は異なるので、回折した放射は端数の、つまり整数の回折次数に近い回折次数{0.5、1.5、2.5、3.5など}を備える。これは、1次整数回折次数の端数である。ステッチ処理マークの線間の距離が等しいことからのオフセット(ステッチング誤差又はオーバーレイエラー)が大きいほど、整数回折次数の強度に対して端数回折次数の強度が高くなる。
[00232] 第一セットのグリッド線と第二セットのグリッド線が全く同じ方向で周期的ではない場合、端数回折次数と整数回折次数との強度比は第一方向で変化する。
[00233] 少なくとも1つの端数回折次数に対応する強度及び少なくとも1つの整数回折次数の強度を測定可能なアラインメントセンサを使用することにより、ステッチ処理マークの線の間隔(つまり第一セットのグリッド線と第二セットのグリッド線とのオーバーレイ)を割り出すことができる。これは、少なくとも1つの端数回折次数の強度と整数回折次数の強度を比較することによって実行される。
[00234] ステッチング誤差又はオーバーレイエラーに応じて、図12に概略的に示すような延在パターンのスキャン(又は図9bによる延在パターンG22のプリスキャン)の結果、このような端数回折次数を備える回折パターンが検出される。
[00235] 実施形態では、さらなる基準位置を、標準の(ステッチ処理していない)延在パターンのフランクスキャンの第二座標に類似した、ステッチ処理済み延在パターンの第二方向での座標で演繹するアラインメントステップを実行する。この場合も、ステッチ処理した延在パターンに対する第二方向での位置決めは、第一方向にスキャンした場合に、回折パターン強度の実際の測定の感度が最大になるように選択される。説明したように、ゼロ交差付近で、例えば突出するグリッド線のフランク上で、感度を最大にすることができる。
[00236] この実施形態の利点は、第一方向に移動することによって2つの延在パターンが1回のスキャン(検出ステップ)で測定されるので、メトロロジーがさらに正確になることである。ステッチ処理した延在パターンにより、例えば両方の層で基板アラインメントステップを実行しながら、同時にその相対挙動を測定することができる。
[00237] 2つの層を同時に測定すると、2層の読み出しにおける共有性が上がる。1回の読み出しでは、温度と振動が等しい。スキャンを繰り返すと温度が変化し、振動は両方の読み出し中にノイズへの寄与が異なることになる。1回のスキャンでは、ノイズへの寄与が共有される。
[00238] 次に、5次層(x/5の幅のグリッド線)及び7次層(x/7の幅のグリッド線)を有する延在パターンでは、ウェーハアラインメント方法の間に、両方の層について2つのウェーハのグローバル座標を計算することができる。しかし、2つの層の相対的な差は、端数次数で測定することができる。というのは、端数次数内の情報が、両層の相互に対する相対的挙動の尺度だからである。
[00239] 2つの延在パターンが同じウェーハのグローバル座標上にあるので、同じグリッド特徴又はミラー特徴を共有する。同時に読み出すと、同じグリッド又はミラー位置を共有することになり、追加の誤差を防止する。
[00240] 2つの層で同時に測定スキャンを実行するために、7次及び5次の「フランク」を選択することができる。これらの2つの層は、同じウェーハのグローバル座標系を共有しなければならない。第二方向での初期較正スキャン中に、以上で示したようにこのような位置を割り出すことができる。
基板テーブルの動作の制御
[00241] 実施形態では、基板テーブルの制御動作、特にリソグラフィ装置の測定ステージにおけるサーボ制御は、延在パターンを第一方向にスキャンするために少なくとも2つのモードを有する。実施形態では、延在パターンを第一方向でスキャンするために、モードの一方を使用する。実施形態では、モードの組合せを使用する。リソグラフィで広く使用されている較正技術から、基板テーブルの動作を操作するモードが知られる。
[00242] 実施形態では、グリッドプレートなどの基準に対する基板テーブルの位置を制御しながら、基板テーブルの動作を制御する。この方法で、基板テーブルは基準の誤差に従う。このモードはハイバンド幅制御として知られる。図8bは、基板テーブル(WT、図1)がハイバンド幅制御下にある場合のアラインメントスキャンを概略的に示す。ハイバンド幅制御下で延在パターンをスキャンする場合、測定すべき信号は光強度の変化である。ハイバンド幅制御中に、測定グリッド及び露光グリッドに従って、光強度を表す信号が取得される。基板テーブルの位置決めに、未だに知られていない誤差がある結果、基板テーブルWT及び延在マークを有する基板Wは、第一(x)方向の直線から外れたアラインメントツールなどのメトロロジーツールに対して移動することができる。
[00243] 実施形態では、基板テーブルの動作を制御するサーボ制御は、その測定された位置に無関係である。このような設定をローバンド幅制御下と呼ぶことができる。サーボ制御は、測定された位置のフィードバックがない状態で実行される。ローバンド幅制御下で、延在パターンを第一方向でスキャンすることにより、光強度信号が取得され、この信号は露光グリッドにのみ依存する。図4は、基板テーブルがローバンド幅制御下にある場合のアラインメントスキャンを概略的に示す。延在パターンがローバンド幅制御下でスキャンされる場合、測定すべき信号は光強度の変化である。基板テーブルの、したがって基板及び延在パターンの位置は、位置決めシステムで制御されないので、基板/延在パターンの動作はストロークモジュールのみを使用して制御される。ローバンド幅制御中に、露光グリッドに従って光強度を表す信号が取得される。
[00244] 実施形態では、基板テーブルのサーボ制御は、特に変調を有する延在パターンが形成されている場合、延在パターンに沿って検出された信号の傾斜に従うように構成される。実施形態では、基板テーブルを動かすサーボ制御は、アラインメントセンサからのフィードバック信号を使用して制御される。スキャン中に、アラインメントセンサで測定した信号は一定に保持される。実施形態では、アラインメントセンサ内で受信され、センサ内で感知された光強度を表す信号の導関数が計算される。導関数の変化があると、例えば基板テーブルの補正動作によって、好ましくは第二方向のサーボ制御を使用して、信号が即座に分解される。
[00245] この実施形態では、延在パターンを使用する較正測定値を割り出すために、露光グリッドと測定グリッドの両方が使用される。「フランクを辿る」例が図8cに図示され、第二方向に偏差を有する延在パターンが形成されるが、グリッドの上部での相対位置が維持されるか、第二及び第三グリッド線の近くにその中心がある。第二方向の物理的特性で測定される特性に関して相対位置を維持することにより、フランクを辿ることが可能になる。測定されたデータから、特に検出された位置データから、露光ステージにおける誤差の結果である延在パターンの誤差が、直接取得可能である。
[00246] 基板テーブルのサーボ制御が延在パターンを辿るように構成されている場合、測定グリッドを使用する基板テーブルの位置を辿り、基板上に形成された延在パターンの位置と比較することができる。変調を有する延在パターンが形成されている場合、この変調は両方のデータセットに存在し、したがって打ち消すことができる。2つのデータセットを比較した結果、エンコーダ位置及びウェーハ上に形成された延在パターンに偏差が生じる。
[00247] さらなる実施形態で、上述した方法のステップのいずれかに類似したイメージセンサで、延在パターンの特性サンプリングが可能である。延在パターンの上部で像がサンプリングされ、第一方向に沿って幾つかの像をサンプリングすることができる。像に偏差があれば、全てが6自由度で補正されて、IFM/エンコーダシステムに追加され、そのような像はカメラの視野に残る。この方法により、例えばアラインメントシステムに対してIFM/エンコーダシステムを補正することができる。
[00248] 基板にパターンを投影する場合に、その移動は、ステージが、エンコーダシステムによって高い精度で測定したままのエンコーダグリッド誤差の測定値を辿ることができるように、例えばリソグラフィ装置の最高スキャン速度の半分にて、高いサーボ制御バンド幅で実行することができる。
較正
[00249] 実施形態では、基板上での延在パターンの生成は、デュアルステージリソグラフィ装置の露光側で実行され、測定は測定側で実行される。実施形態では、図1によるリソグラフィ装置は測定グリッド及び露光グリッドを備える。測定側における基板テーブルWTの位置は、測定グリッドを使用して測定される。この実施形態では、第二位置決めデバイスPWが測定グリッドを備える。
[00250] したがって、測定側におけるエンコーダグリッド誤差は、線に沿って測定を実行する場合に観察された偏差に転換することもできる。これらの誤差発生源(露光側及び測定側のエンコーダグリッド)を識別可能にするために、基板をさらに、図3及び図4の図面の面で実質的に90°回転し、他の方向で延在する線に沿って測定を繰り返すことができる。それにより、基板上に延在する線の誤差は、測定側のエンコーダ位置センサの誤差から区別することができ、したがってそれぞれを適切に考慮に入れることができる。これらの誤差発生源をさらに区別するために、基板をさらに平行移動させ、測定を繰り返すことができる。
[00251] 平行移動は、実際的な実施形態では第二パターンを基板に投影することによって達成することができ、このパターンを他のパターンに対して平行移動させ、その後の測定に平行移動したパターンを使用し、それにより基板をそのステージ上で変位する必要がなくなるようにする(したがって追加の誤差発生源を取り除く)。
[00252] 実施形態では、2つのパターンがわずかに平行移動した状態で相互に重ねて露光され、したがってステージを平行移動することなく、両方のパターンを1回のスキャンで読み出すことができる。検出された特性を使用して、オーバーレイの較正マップを構築することができる。実施形態では、保守手順の一部として、リソグラフィ装置内に配置された基板上に形成された基準延在パターンの隣に、第二露光延在パターンを配置する。
[00253] 延在パターン(この例では平行線)に沿って連続的又は半連続的な測定を実行するので、広い空間周波数範囲内のデータを取得することができ、これによって複数の異なる較正技術を使用する必要をなくすことができ、それにより場合によっては高速の較正が達成され、場合によっては様々な較正の様々な較正結果を一緒にステッチ処理する必要がなくなり、それにより場合によっては処理時間を節約し、様々な較正の較正結果間の曖昧さを回避することができる。本発明の実施形態では不連続的な測定も可能であることを述べておく。
高さの測定及びZグリッドの較正
[00254] リソグラフィ装置に対する基板又は基板テーブルの高さ測定(Z座標)、及び特に2次元zグリッドの較正がリソグラフィ装置に、特にグリッドプレートを含むエンコーダシステムを有する位置決めシステムを備えるリソグラフィ装置には望ましいが、それに限定されない。Zグリッド較正は、グリッドプレートに対する基板テーブルWTの、又はエンコーダシステムに対するグリッドプレートを備える基板テーブルWTのz(高さ)、Rx及びRyの誤差補正を含むことができる。較正には高い分解能が望ましい。レベルセンサ及びシングルショット焦点法など、技術の組合せを使用して、較正を実行することができる。しかし、技術の組合せは時間がかかり、十分に較正するには5〜6時間もかかることがある。
[00255] 現在の較正技術、特にZグリッド較正の問題の1つは、全較正測定及び計算を実行する露光時間及び合計読み出し時間が通常、所望の分解能に比例することである。分解能の要求が高まると、較正時間がさらに長くなる。
[00256] 先行技術の解決法より迅速にzグリッド較正を実行する方法が提供される。方法は、露光中にパターニングデバイスに対して基板テーブルを移動することにより、基板テーブルによって支持された基板上に焦点感応性延在パターンを形成することを含み、その結果、焦点感応性延在パターンが生成される。基板テーブルが第一方向に移動する間に、パターンが基板上に露光され、それにより前述したような延在パターンを形成する。方法は、焦点感応性マークを形成する既知の技術を使用して、延在パターンを形成するステップを含む。焦点感応性マークの例は、細い線と組み合わせた太い線及び/又はシングルショット焦点法により形成されたマーク、FOCALマーク(部分的に切断された線)及び/又はPreFoc/LVTマークを備えるマークである。Prefoc/LVTマークの焦点感度は、非テレセントリック/傾斜照明を使用することによって生成される。これは図16a及び図16bに概略的に図示されている。放射源からの放射ビームBが、概略的に図示されたウェッジWDGを通して誘導され、その結果、形成されたマークの結果となる位置がシフトする。適切な点PMAのパターニングデバイスを使用し、マークの形成された線の方向に基板を移動することによって、延在パターンが形成される。左手側は単独のPrefoc/LVTマークを示し、右手側は二重Prefoc/LVTマークを示す。
[00257] 実施形態では、方法は第一方向に延在する焦点感応性延在パターンを形成することを含む。焦点感応性延在パターンはリソグラフィ装置に対する基板及び/又は基板テーブルの局所高さに従って形成され、したがって高さ誤差は形成された延在パターンの一部であり得る。焦点感応性延在パターンにより、高さ誤差を測定することができる。高さ誤差の例は以下の通りである。
−エンコーダ/グリッド誤差
−基板高さ測定の誤差
−ステージ位置決め誤差
−熱及び/又は機械的力によるWT/チャックの変形
−像の高さ誤差
−残留マスクの誤差
[00258] 実施形態では、高さ誤差の結果、延在パターンの形成中に延在パターンが第二方向にシフトする(位置変位する)。このような焦点感応性延在パターンの例が、上述した図14a及び図14bに図示されている。焦点感応性パラメータは、第一方向のパターンに沿って、第二方向の延在パターンの特性を測定することによって測定することができる。焦点感応性パラメータは、図13aの例のような焦点感応性構造を使用して測定することもできる。
[00259] 図14a及び図14bでは、各線は焦点マークユニットから形成された延在パターンを表し、各焦点マークユニットは、図13aに示すように太い主線及び1本又は複数の隣接する細線を備える。
[00260] 高さ又はZ座標に関するパラメータの測定は、様々な方法により可能である。可能な方法は、形成された延在パターンの第二方向パラメータを測定する直接スキャン技術などの直接的な測定ツールを使用して、位置シフトを直接測定することを含む。直接的な測定ツールは、走査電子顕微鏡又はスキャトロメータを含むことができる。
[00261] 直接的な測定ツール内で、延在パターン、特に焦点感応性延在パターンなどの特殊目的延在パターンの線の形成された部分を分析することができる。直接的な測定ツールがあれば、形成された線の形成された幅及び又は急勾配さを測定/分析することができ、高さなどの特性を計算するために使用することができ、zグリッド較正を実行するために使用することができる。
[00262] 図13aの例では、細線121、特にy110又は第二方向に連続的に減少する線幅を有して隣接する線のセットを備える細線が、焦点感応性を直接示す。焦点が欠けている結果、最も細い(線幅が最小の)線が形成されず、より広い線が形成される。第一方向に延在して形成された細線の線幅は、その後の方法のステップで測定でき、第二方向に延在するパラメータの例である。
[00263] 実施形態では、延在パターンに沿って第一方向にスキャンすることにより、第二方向パラメータが測定される。これによって、ここでは焦点感応性パラメータを表す第二方向パラメータの値を、延在パターンの長さの少なくとも一部にわたって、実施形態では第二方向のマークの幅の少なくとも40倍、さらなる実施形態では少なくとも80倍である第一方向の距離にわたって取得することができる。スキャンにより、大きい距離にわたって比較的短時間で所望のパラメータを表す値を取得することができ、これによりさらに迅速に測定し、最終的にさらに迅速に較正することができる。
[00264] 実施形態では、図3及び図4による実施形態と同様に、いわゆるフランクスキャンで第二方向の位置を発見し、使用する。
[00265] 実施形態では、図8a及び図8bによるハイ又はローバンド幅モードを使用して、第一方向に沿ったスキャンを実行する。実施形態では、延在パターンのスキャンは、形成された延在パターンの線を辿ることを含む。つまり例えば線の線幅など、第二方向の変位を測定する。別の実施形態では、スキャンは、第一方向に移動するだけで、特定の座標で第二方向で延在パターンのパラメータを測定することを含む。
[0266] 実施形態では、第一方向沿いのスキャンは、図8c又は図8dにより変調されたスキャンを実行することを含む。実施形態では、上述した実施形態のいずれかによる変調を使用して、焦点感応性延在パターンを形成する。
[00267] 実施形態では、最初に本明細書で述べる方法のいずれかによる高さ較正を、延在パターンを使用して実行する。高さ較正後にのみ、その目的のための延在パターンを形成し、所望のパラメータを測定することにより、XY較正などのさらなる較正を実行する。焦点感応性パターンの設計(つまり、焦点感応性パターンと組み合わせた規則的パターンの組合せ、又は反対の感度を有する2つの焦点感応性パターンを使用すること)により、焦点測定がXY誤差とは(多少)関係がなくなる。これにより、高さ誤差を他の位置誤差からさらに容易に切り離せるようになる。あるいは、スキャトロメータシステムを使用して、焦点にのみ感応性である特性(例えば側壁の角度)を測定する。
[00268] 別の実施形態では、方法は特殊目的の延在パターンの回折特性に由来する第二方向パラメータを測定することを含む。図13aによる特殊目的の延在パターンは、図3及び図4に示すような「標準の」延在パターンと同様の、第二方向の回折パターンを有する。同様の測定方法が可能である。
[00269] 主線120及び細線121を備える形成された延在パターンは、第一方向に沿ってスキャンすることにより本発明による方法を使用してスキャンできる第二方向の回折特性を有する。重度の焦点外れにより、全ての細線121が焦点を外れ、その結果、形成されない、又は少なくとも完全ではない場合、第一方向に延在する主線120の回折特性は、標準の延在パターンの回折特性と非常に類似する。図13bでは、形成された延在パターンの回折特性を第二方向y110で測定した測定結果が図示されている。図13bに示すような結果のスペクトルのピーク(最高強度)127は、主線120それぞれの点線で示す中心線128にある。
[00270] しかし、何らかの焦点の結果として細線121の幾つか、特に細線121のセットのうち太い方の線の幾つかが形成された場合、その結果の回折スペクトルのピークは、図13cに示すように点線129で示す位置に向かってシフトする。中心線128から測定位置129へのシフトは、局所焦点に直接依存する。
[00271] LVT/Prefocマークは、シフトされたパターンにそのままつながる。規則的パターンのシフトをLVT/Prefocパターンのシフトと比較することにより、又はLVTマークを様々なウェッジと比較することにより、焦点(Z)の寄与をXYの寄与から分離することができる。
[00272] 図8によるモードのいずれかで特殊目的の延在パターンに沿ってスキャンすると、局所焦点誤差の結果としてのピーク127のシフトを検出することができる。
[00273] 実施形態では、第一方向に延在する特殊目的の延在パターン119が形成され、その第一方向で、パターンの1つ又は複数の部分が細線121のある状態で、1つ又は複数の部分が細線121のない状態で形成される。第一方向で、パターン119は焦点感応性を示す部分、及び焦点感応性を示さない部分を有する。これにより、第一ステップとして第一方向にスキャン中に主線120の中心位置128を割り出し、延在パターンの残りの部分について、部分的に形成された細線121の結果として、焦点を測定することができる。
[00274] 本発明の範囲内で、特殊目的の延在パターンを測定する他の実施形態が可能である。
リソグラフィ装置の較正プロセス
[00275] リソグラフィ装置内で、例えばその後のパターン付き放射ビームでのウェーハの照射が、ウェーハ上に既に確立されたパターンと一致することを保証するために、基板(ウェーハ)に対するパターニングデバイス(マスク)のアライメントが必要となることがある。
[00276] それに対して、実施形態では所望の位置決め精度を達成するために、較正のシーケンスを使用する。このようなシーケンスについて、以下で述べる。
[00277] パターニングデバイス(マスクなど)がサポート(マスクテーブルなど)に装填され、ウェーハ(又は他のタイプの基板)がウェーハステージ(又は他のタイプの基板ステージ)に装填される。マスクの位置、ウェーハの位置、及び場合によってはウェーハの平坦さの測定を実行し、その後にウェーハを露光する。
[00278] マスクをマスクテーブルに装填すると、マスクテーブルに対してマスクがマイクロメートルのレベルで位置決めされる。次に、リソグラフィ装置の適切な測定システムにより、マスクテーブルに対するマスクの位置をマイクロメートルのレベルで測定する。また、投影システムに対するマスクテーブルの位置を、リソグラフィ装置の適切な位置測定システムで測定する。したがって、投影システムに対するマスクの位置がマイクロメートルのレベルで分かる。
[00279] ウェーハステージとも呼ばれるウェーハステージにウェーハを装填すると、さらにウェーハがマイクロメートルのレベルで位置決めされる。ウェーハステージの位置は、干渉計及び/又はエンコーダ測定システムによってメトロロジーフレームに対して測定される。
[00280] ナノメートルのレベル又はナノメートル未満のレベルでのさらに正確な位置測定が、次のステップとして実行される。ウェーハステージの基準の位置が、ウェーハステージの基準と協働して、アラインメントセンサと組み合わせたエンコーダ又は干渉計でx、y及びRz次元で測定される。ウェーハ上の較正されたグリッドと組み合わせて同じ測定システムを使用し、ウェーハのx、y及びRz位置を割り出す。それにより、ウェーハ及びウェーハステージについて、水平面における位置及び垂直軸に対する回転が測定されている。次に、平坦さ測定システム及びウェーハステージの基準を使用し、ウェーハステージの位置z、Rx及びRyが割り出され、それによりウェーハステージの高さ及び傾斜を提供する。ウェーハ上のグリッドに適用された同じ測定システムが、ウェーハの高さ及び傾斜z、Rx、Ryを提供する。測定側及び露光側を有するデュアルステージシステム内で、以上の測定を測定側で実行する。ウェーハの位置、さらにウェーハステージ基準の位置が分かっているので、これでウェーハステージの基準に対するウェーハの位置を割り出すことができる。次に、ウェーハを含むウェーハステージを露光側に移動させる。露光側で、次にウェーハステージの基準の位置を測定することにより、ウェーハの位置を正確に割り出すことができる。これに対して、投影システムを介してマスクのマスク基準をウェーハステージの個々の基準に投影する測定を実行する。したがって、これでウェーハステージの基準の位置に対してマスクの位置が正確に割り出される。ウェーハステージの複数の基準(例えばその個々の縁部に配置されている)でこの測定を実行することにより、マスクテーブルの位置が6自由度で割り出され、そこからウェーハの位置を計算することができる。というのは、ウェーハとウェーハステージの基準との位置関係が、測定側で割り出されているからである。したがって、ウェーハの6自由度の位置は、測定側におけるウェーハの位置とウェーハステージの基準位置との間のデルタに基づいて、6自由度のマスク像の位置から計算される。これで、ウェーハの露光を実行することができる。
[00281] 以上のプロセスを、同じリソグラフィ装置及び同じウェーハステージ、同じリソグラフィ装置及び別のウェーハステージ、又は別のリソグラフィ装置上で、ウェーハの以降のプロセス層にて繰り返すことができる。
リソグラフィ装置のステージ位置測定における精度の考慮事項
[00282] ウェーハ上の位置は、エンコーダ、干渉計又は干渉計/エンコーダの組合せなどのステージ位置測定システムを使用する測定及び露光サイクル中に割り出される。概して、測定システムは、ある期間にわたって安定性が保証された自身の長さ基準を組み込んでいる。このような基準は、1又は2次元のスケールなどの物理的項目、又は安定化した光ビームの波長などの物理的特性などに基づくことができる。ウェーハのターゲット測定領域は2次元であるので、2次元スケールが望ましいことがある。波長が測定の基準を提供する干渉計を使用する場合は、1次元反射器又はミラーにより1次元干渉計を2次元に拡張することができる。現在のリソグラフィ装置では、ウェーハの露光に必要な位置精度は、0.1ナノメートルの規模のオーダであり、エンコーダのスケール又はグリッド、又は干渉計ミラーのミラー平坦さなどの基準の精度は、それより大きい規模のオーダ、例えば100nm以上の規模のオーダとすることができる。干渉計の場合のこれらのスケール誤差又はミラーマップは、本文書で概略した較正方法を使用して較正することができる。基準の偏差は位置測定の偏差に転換されることがあるので、長期的な安定性を上げるために(再)較正、トラッキングなどが必要なことがある。このようなトラッキング及び再較正のために、本文書で概略した較正方法を、完全な状態で、又は例えば制限された量のトラック、つまり延在パターンを使用するなどのより高速の更新として使用することができる。
[00283] 露光位置及びアラインメントマークは、ウェーハの表面領域の任意の位置にあってよい。したがって、この領域全体で正確な位置決めが必要になることがある。露光位置で、X及びYの関数としての水平のX、Y、Rz、さらに垂直グリッドZを、本文書で述べた較正方法を使用して較正することができる。
[00284] さらに、ウェーハステージの傾斜などの回転に対する感度を求めることができる。つまり、ウェーハ表面の非平坦さを補償するために、ウェーハステージを傾斜させることができる。このような傾斜の結果、ステージ位置測定の位置センサの出力信号が変化する。センサ出力のこのような変化を補償するために、メトロロジーモデル及び較正マップを適用することができる。それにより、マトリクスの形態のメトロロジーモデルを使用して、ウェーハステージの傾斜位置における位置センサのウェーハステージ位置信号を計算し、非傾斜位置の位置信号にすることができ、次にこれを2次元較正マップによって較正する、つまりグリッド誤差などの誤差を補正することができる。Z、Rx、Ry及びRzのこの較正マップは、例えば測定側、さらに露光側のX及びYの関数として、本文書で述べた較正技術を使用して較正することができる。
[00285] 実施形態では、複数の固定位置(例えば固定グリッド位置)に位置補正項のマトリクスを設け、較正位置を取得するために、この位置補正項を測定した位置に追加することができる。固定位置間の較正を提供するために、位置補正マトリクスの項の補間を適用することができる。x及びy方向で位置を補正する補正項に加えて、較正マトリクスの各項は、複数の自由度での補正を表すために、1つ又は複数の下位項を備えることができる。それにより、6自由度の較正補正を達成することができる。また、例えば様々な空間波長範囲の様々な較正方法による較正結果を含む、複数の補正マップを使用することができる。さらに、較正マトリクスでは、様々な位置センサ又は様々な基準グリッド間で切り換える効果を考慮に入れることができる。
リソグラフィ装置のステージ位置測定プロセスの誤差発生源
[00286] 以下では、リソグラフィ装置の様々な構成について、複数の誤差発生源について述べる。
単ステージ干渉計の位置測定
[00287] 単一のウェーハステージ、及びウェーハステージの位置を測定する干渉計に基づく測定システムを有するリソグラフィ装置によって、第一構成が提供される。
[00288] この構成では、干渉計ビームがステージのミラーブロックへと反射する。ステージをX又はY方向に平行移動すると、干渉計ビームがミラーブロックに対して相対変位する。ミラーブロックの平坦でない表面又は反射性表面の結果、ステージ位置に依存する不正確さが生じる。
[00289] 例えばミラーブロックの傾斜ミラーなどを使用して実行された、垂直方向のステージ位置の測定にも、同じことが言える。測定における、及び露光における、さらに測定から露光補正の干渉計の垂直偏差は、Z測定に使用されるミラーの非平坦さによって引き起こされたZ方向の測定の不正確さに由来することがある。
[00290] 例えば空間的に離れた干渉計ビームによって実行されるような様々な干渉計測定から、回転偏差が計算される。したがって、これらの干渉計測定値の不正確さは、計算された回転の不正確さに転換される。本文書で述べた較正技術を、6自由度の較正に使用することができる。
[00291] 誤差のさらなる発生源は、露光中に液浸効果により生じるグリッドの変形によって提供されることがある。位置偏差をもたらす液浸固有の効果を較正するために、本文書で述べた較正方法を使用して、グリッドへの補正を割り出すことができる。
[00292] 誤差のさらなる発生源は、ウェーハサポートによるウェーハの変形、クランプによって誘発されたウェーハへの力、汚染及び/又は損傷によるグリッドの歪みなどによって提供されることがある。これらの偏差は、本文書で述べた較正方法を使用して較正することができる。
デュアルステージ干渉計の位置測定
[00293] 干渉計ステージ位置測定システムを有するデュアルステージリソグラフィ装置には、基本的に同じカテゴリの誤差が見られることがある。ミラーの非平坦さの結果、離間された干渉計ビームからの測定値から計算されるようなX及び/又はY位置測定、Z位置測定、回転位置に誤差が生じることがある。さらに、ウェーハステージアクチュエータによってウェーハに加えられる力、及びウェーハクランプ機構によってウェーハに加えられる力によるウェーハステージの変形の結果、誤差が生じることがある。ステージとステージとの6自由度の差は、本文書で述べたような較正方法を使用して検出し、補正することができる。
[00294] ステージ干渉計によって引き起こされる位置測定誤差のさらなる例を、図17に関して述べる。ステージ干渉計システムは、ビームB4を放射する第一干渉計、及びビームB1、B2及びB3を含む第二干渉計を備える。ミラー43の傾斜した表面43b、43cにより、角度があるビームが提供され、47A、47Bに入射する。ステージの垂直偏差、したがってミラー43の垂直偏差の結果、B1とB2の相互に対する比例した長さが変化する。ミラー偏差及び/又はプリズム偏差の結果としてのZグリッドの偏差は、本文書で述べた較正方法で補正することができる。
[00295] 干渉計に基づくシステムのさらなる誤差発生源は、1つのリソグラフィ装置内に2つ以上のウェーハステージがある構成で提供されることがある。このような構成では、ステージのそれぞれに関連するグリッド間のグリッド偏差、及び液浸効果によるグリッド偏差により、誤差が生じることがある。これらの誤差発生源は、本文書で開示するような較正方法で補正することができる。
[00296] 干渉計に基づくシステムのさらなる誤差発生源は、様々なリソグラフィ装置のグリッド間のグリッド偏差として、様々なリソグラフィ装置間の整合から生じることがある。これらの発生源は、本文書で開示するような較正方法で補正することができる。
エンコーダに基づくステージ位置測定
[00297] エンコーダに基づくステージ位置測定では、現在、基本的に2つの構成が適用される。第一の構成では、グリッドがメトロロジーフレームなどの静止基準に接続され、センサが可動ステージに接続される。反射性エンコーダグリッド上への反射に基づいて、z測定を実行することができる。
[00298] 第二構成(以降では「可動グリッドエンコーダ構成」と呼ぶ)では、複数のセンサがメトロロジーフレームなどの静止基準に接続され、グリッドがステージの部分に接続されるか、それを形成する。反射性エンコーダグリッドへの反射に基づいて、z測定を実行することができる。この可動グリッドエンコーダ構成では、ステージの大きい動作範囲でも、比較的小さいグリッドを使用することができる。次に、これらの両方の構成について、生じ得る様々な誤差発生源について検討する。
静止グリッドエンコーダ構成
[00299] この構成では、1つのステージ内に様々な誤差発生源が見られ、それは
グリッドの局所変形、生産プロセスの公差、グリッドキャリアの公差、個々のグリッドプレートの装着及び公差、センサの不正確さによるグリッドの大域変形、などを含むが、それに限定されない。これらの誤差は、x、y、z方向で測定したままのステージ位置、さらに回転Rx、Ry、Rzに影響を及ぼすことがある。
[00300] さらに、測定及び露光時に様々な誤差が生じることがある。また、測定から露光への誤差が生じることがある。液浸効果により、グリッド偏差が生じることがあり、これは測定誤差に転換される。さらに、ステージ間偏差及び機械間誤差が生じることがある。
[00301] 誤差のさらなる発生源は、ウェーハステージに4つのセンサを個々の縁部に設けた構成に見られ、これらのセンサのうち2つはX及びZで測定するように構成され、他の2つはY及びZで測定するように構成される。静止グリッドは、4枚のグリッドプレートを備えるグリッドアセンブリを備え、グリッドプレートはまとまって、投影レンズアセンブリのため、さらに露光のための中心開口を有するグリッドプレートアセンブリを形成する。この開口により、ウェーハステージの多くの位置で、4つのセンサのうち3つがグリッドプレートアセンブリと協働するように所定の位置にあることが観察される。3つのセンサから取得された合計6つの位置測定値により、ステージの位置を6自由度で割り出すことができる。グリッドプレートアセンブリに開口があるので、4番目のセンサはグリッドプレートアセンブリから届かない。ステージの移動中に、ステージの位置に応じて、4つのセンサのうち異なるセンサに届かなくなり、テークオーバ誤差を引き起こす。このようなテークオーバの結果、偏差が生じることがあり、これは本文書で述べた較正方法を使用して較正することができる。また、他の全ての偏差も、本文書で述べた較正技術を使用して補正することができる。
可動グリッドエンコーダの構成
[00302] この構成内にも、1つのステージ内に様々な誤差発生源が見られ、それは、グリッドの局所変形、生産プロセスの公差、グリッドキャリアの公差、個々のグリッドプレートの装着及び公差、センサの不正確さによるグリッドの大域変形、などを含むが、それに限定されない。これらの誤差は、x、y、z方向で測定したままのステージ位置、さらに回転Rx、Ry、Rzに影響を及ぼすことがある。グリッドの非平坦さがさらに、z、Rx及び/又はRyの測定誤差に転換されることがある。
[00303] グリッドのサイズと比較して、移動範囲が比較的大きいので、グリッドの各位置でグリッドと協働するために十分な数のセンサを使用可能にするように、複数のセンサを設けることができる。このように、グリッドのステージが移動する結果、センサが切り換えられ、これは測定及び/又は露光における測定精度に影響することがある。また、例えばウェーハ上のグリッド偏差により、測定から露光の誤差が生じることがある。液浸効果により、グリッド偏差が生じることがあり、これが測定誤差に転換される。さらに、ステージ間偏差及び機械間偏差が生じることがある。
[00304] 移動するグリッドエンコーダのステージ位置測定システムの例が、図18に描かれている。この構成については、参照により全体が本明細書に組み込まれるUS2008−0043212(a1)号にさらに記載されている。図18は、ウェーハステージWSTの上面図を示し、64、66などで言及されるようなエンコーダヘッド(センサ)が十字形構造上に設けられている。十字形構造に対するステージの位置に応じて、センサの幾つかは、ウェーハステージWST上に配置されたグリッド構造と協働することができる。この構成では、ステージの位置を測定するために干渉計が設けられ、干渉計位置測定を適用して、エンコーダの位置測定を較正することができる。しかし、この較正技術は、干渉計の位置測定に関して上述したものと同様の不正確さを生じやすい。つまり、干渉計ミラーのミラー非平坦さは、干渉計較正測定の精度に影響することがある。上述したエンコーダ及び干渉計に生じ得る誤差発生源に加えて、本明細書で述べる構成には、十字形基準構造の中心のいずれかの側にあるエンコーダ間のテークオーバ誤差も生じやすいことがある。本文書で開示したような較正方法で、可動グリッドエンコーダ構成の6自由度の較正を実行することができる。これは、顕微鏡のCCDカメラに基づくアラインメントセンサが適用された構成にも当てはまることがある。
延在ステッチングマーク
[00305] 図19Bに関して、さらなる較正方法を説明する。この較正方法についてさらに詳細に説明する前に、参照により全体が本明細書に含まれるUS7102736号を参照する。この先行技術の文書は、干渉計に基づくステージ位置測定を有するリソグラフィ装置で適用される較正方法を開示し、方法では複数の離間されたマーク(それぞれが例えば複数の点を備える)がマスク上に設けられ、マークはステージが動作する面におけるステージ位置の測定の両軸に対してマスク上に斜めに配置される。このようなマスクの例が図19aに描かれている。図19aに描かれているように、マスクが斜めに構成された結果、基板上に斜めパターンが露光される。この露光を繰り返して、連続する露光と露光の間にマスクに対してウェーハステージを変位させ、それにより相互に変位した連続的斜めパターンが生成される。露光は、リソグラフィ装置の露光側で実行することができる。リソグラフィ装置の測定側で実行される読み出しは、図19aの線A−Aに沿って実行される。それにより、水平線A−Aに沿った点は測定側では同じ位置で(第一方向に沿って)読み出され、露光側では様々な位置で第一方向に沿って露光されているので、測定側と露光側における位置決め誤差を相互から分離することができる。較正が実行されている位置と位置の間の較正には、補間を使用することができる。次に、図19Bに介して述べるような較正方法で、この概念を、本文書で開示したような延在線測定を利用する較正原理に適用する。
[00306] 図19Bは、それぞれが複数の点を備えることができる複数のマークを有するマスク構造を概略的に描いている。マークは、方向X及びYに対して斜めにアライメントされる。これらのマークを基板に投影すると、同じ斜め構成で複数のマークを備える露光パターンが、基板に提供される。この較正方法によれば、露光中に基板はマスクに対して第一方向に、この例では矢印ARWで示すようにX方向に移動する。それにより、マークのパターンは図19Bに示すように基板に複数の延在パターンを提供し、延在パターンは第一方向に、つまりこの例ではX方向に延在する。それにより、マークが第一方向に、さらに第二方向(この例ではY方向)に離間されているマークの斜め構成の結果、露光中に第一方向での移動を実行する場合、第二方向のマークの間隔に従って第二方向に離間された複数の延在パターンが生じ、これは第一方向での相互に対するマークの間隔にしたがって、第一方向で相互に対して平行移動する。上述した測定技術と同様に、測定側の位置測定が延在パターンで実行され、したがって第一方向に沿って基板上に露光され、パターンの位置測定が第一方向で実行される。それにより、様々なマークが第一方向に離間されているという事実を利用することができる。その結果、延在パターンの位置の誤差、第二(Y)方向での誤差が全ての延在パターンに提供されるが、相互に対して第一(X)方向に平行移動している。この場合も、図19aに関して述べた方法と同様に、延在パターンがリソグラフィ装置の露光側でウェーハに露光されており、測定は測定側で実行される。測定側での測定は、再び平行の延在パターンのそれぞれで実行され、(図19aの線A−Aと同様の)第一方向に沿った同じ位置でのパターン部分は、測定位置の同じ位置で読み出され、延在パターンのこれらの部分は、(第一方向に沿った)様々な露光位置で露光されている。それにより、測定側と露光側の位置決め誤差を相互から分離することができる。この方法は、例えば干渉計ミラーの非平坦さの較正に使用することができ、第一(X)方向に沿った干渉計ミラーの非平坦さの結果、例えば第二方向でステージの位置偏差が生じる。延在パターンの連続的な性質により、補間を省略することができ、これは精度を上げることができ、その結果、図19aに関して述べたような離散的アプローチと比較して時間を大幅に節約することができる。さらに、較正結果を他の測定技術と組み合わせる必要もなくすことができる。
[00307] 別の較正方法について、以下で説明する。最初に、先行技術の方法を参照する。この先行技術の方法では、離間されたマークをマスク上に設ける(各マークは1つ又は複数の点を備えることができる)。マークは、例えば図20aに描かれたマークのように、第一方向と第二方向の両方に間隔を呈し、それによりマスクMAの記号で描かれたように、マークの十字形の構成を生成することが好ましい。このような較正パターンが、いわゆる「ステッチング」アプローチに使用され、それによりこのようなパターンが基板に反復的に投影され、基板は連続する投影の間で、パターンの隣接する点の間の間隔よりわずかに大きい、又はわずかに小さい距離にわたって変位する。この距離は、複雑な設定で、又は多数の反復においてオーバラップを回避するように、間隔よりわずかに大きいことが好ましい。図20aに示すように、連続する露光が相互の下に描かれる場合、後続の投影パターンの中心マークが、以前に投影されたパターンの外部マークの隣に露光される。例えばウェーハ上の2次元構成内で、このようなパターンを繰り返し露光することにより、近接クラスタの反復パターンが形成され、クラスタはパターンの外部マーク及び隣接パターンの外部マークで構成される。このようなクラスタはそれぞれ、リソグラフィ装置の測定側のほぼ単一の位置で読み出せる間に、露光側のステージの様々な位置で基板に露光(つまり投影)されているマークで構成されている。これで、近接マークの読み出しが、ほぼ同じステージ位置で測定側にて実行でき、様々な近接マークは、露光側の様々なステージ位置で露光されているマーク上のパターンからのものであるので、測定側と露光側の位置決め誤差を相互から識別することが可能になる。図19a及び図19bに関して述べた方法と比較して、ここで述べる方法では、2次元較正グリッドとも呼ばれる2次元較正マップを計算することが可能になり(これにより、エンコーダに基づくステージ位置測定に特に適切になり)、その一方で図19に関して述べた方法は、2つの1次元較正グリッドとも呼ばれる2つの1次元較正データセットを提供することができる。図20aに関して述べたこの較正技術では、別個の測定値間の位置データを取得するために、補間する必要があることがある。また、異なる空間周波数範囲で較正データを提供するために、他の測定技術を適用することができる。これで、様々な測定技術を組み合わせることができる。
[00308] 次に、本発明によるさらなる較正技術を、図20bに関して説明する。この方法では、第二方向に離間された複数の(好ましくは3個、4個又は5個の)マークを備える第一パターン、及び第一方向に離間された複数の(好ましくは3個、4個又は5個の)マークを備える第二パターンを使用することができる。しかしマークは、必ずしも図19Bに関して開示したものと同様に、斜めに配置する必要はない。第一パターンは、基板がマスクに対して第一方向に移動している間に、基板に露光され、それにより1の参照番号が付いたパターンを露光する。このプロセスを繰り返し、繰り返す度に基板は、好ましくは第一パターンのマーク間の間隔に対応する距離よりわずかに大きい距離にわたって、第二方向に変位している。それにより、複数の延在パターンが生成され、これは図20bで2及び3の参照番号が付いているように、第一方向に沿って延在する。第二パターンを使用して、同じプロセスを繰り返す。それにより、各露光中に基板が第二方向に移動し、連続する露光の間では、基板は、好ましくは第二パターンのマーク間の間隔に対応する距離よりわずかに大きい距離にわたって、第一方向に変位する。基板上では図20b(下図)に示すように、第一方向と第二方向との両方で平行線のパターンがそれにより生成されている。このパターンも隣接する延在パターンを提供し、これは露光時に基板テーブルの異なる位置で露光されるが、測定時にはほぼ同じ位置で読み出される。それにより、再び露光側と測定側の位置誤差を相互から分離することができる。従来の「ステッチング」のアプローチと比較すると、補間を省略することができ、これで精度を上げることができる。さらに、較正結果を他の技術と組み合わせる必要性も回避することができる。さらに、重大な時間の節約を達成することができる。
較正の概要
[00309] 以下では、リソグラフィ装置の(ステージ)較正方法について開示し、ここでは本文書で開示した較正方法の実施形態を使用する。最初に、干渉計に基づくステージ位置測定を有するリソグラフィ装置の較正方法を開示し、その後にエンコーダに基づくステージ位置測定を有するリソグラフィ装置の較正方法について検討する。
一般的に、干渉計又はエンコーダに基づくリソグラフィのウェーハステージ位置決めシステムは、少なくとも基板のサイズの大きい2次元範囲、例えばX及びYで300mmを必要とする。概して、6自由度が測定される。
[00310] このような大きい2次元XY範囲の干渉計位置測定システムは、測定方向に対して直角の方向で移動している間にトラックを維持するために、干渉計ビームに対して直角の方向に延在するミラーを使用することができる。X測定干渉計の場合、この反射ミラーがY方向に、及びその逆に延在する。X干渉計システムは、追加の平行干渉計を使用することにより、Rz及びRyなどの追加の自由度も規則的に測定する。Y測定Rz及びRyにも、同じことが当てはまる。延在サイズと同様のこれらの追加の測定には、平行の追加の反射表面を使用する。Z方向では、干渉計が使用され、その干渉計ビームはステージミラーから基準ミラーへと反射し、したがってチャックのZ動作はビーム長さを変化させ、それを検出することができる。概して、干渉計に基づくステージ位置測定システムは、6自由度全部で延在ミラーを使用することができる。これらのミラーは、必要なグリッド精度を満たすために必要とされる平坦さを有していない。
[00311] 実施形態では、ステージ較正方法は以下を含むことができる。
第一ステップでは、図19Bに関して述べた較正方法を使用して、Y動作の関数としてX接続マップを割り出すことができる。
第二ステップでは、Xの関数としてのY接続マップを、同じ方法を使用して割り出すことができる。
第三ステップでは、XY補正マップの関数としてのRzを、例えば図9Aに関して述べたような二重グリッド線を使用する本文書で開示の較正方法に基づいて割り出すことができる。
第四ステップでは、XYの関数としてのZを、本文書で開示するような特殊目的のZ感応性延在パターンを使用する本文書で開示の較正方法で導き出すことができる。
第五ステップでは、XYの関数としてのRx及びRyを、本文書で開示するような特殊目的のZ感応性二重延在グリッド線を使用する本文書で開示の較正方法で導き出すことができる。
第六ステップでは、XミラーとYミラーの間の非直交角度を、本文書で開示するようなステッチ処理したパターンの90°回転を適用する本文書で開示の較正方法で割り出すことができる。
[00312] ステップは、列挙された順序で実行することができるが、必ずしもそのように実行する必要はない。
[00313] (上述した静止グリッド及び可動グリッドエンコーダ構成の両方の)エンコーダに基づくステージ位置測定の較正は、干渉計に基づくステージ位置測定構成の較正と同様でよい。したがって、上述したステージ較正方法は、干渉計に基づくステージ位置測定にも適用することができる。
[00314] エンコーダ格子を、6自由度(DOF)のステージ位置の基準として使用することができる。この格子(グリッド)は理想的でないことがあり、平坦でないこともあり、その結果、6DOFのステージ位置誤差が生じることがある。
[00315] ステージ較正方法では、図20bに関して述べた較正が、(例えばエンコーダに基づくステージ構成では)任意選択で図19bに関して述べた較正の代わりをできることが概ね分かる。
[00316] 補正マップは、干渉計の読み取り値を6DOFステージ位置に接続する干渉計の数学モデルと同様に、エンコーダの測定値を6DOFステージ位置に接続するエンコーダの数学モデルにて、同じ方法で実行することができる。
概要
[00317] 実施形態では、本発明による方法が、エンコーダ測定システム、特にグリッドを備えるエンコーダの較正を改良するように構成される。このような特定のエンコーダ測定システムを較正するために、先行技術では以下のような複数の較正を実行する。パターンをある間隔で基板に繰り返し投影する従来のステッチアプローチによって、低い空間周波数のグリッド誤差を較正することができる。さらに、ステージの慣性を使用する高い空間周波数較正を使用する。つまり、低い制御ループバンド幅の一定速度で移動する場合、ステージは高い空間周波数のグリッド誤差に従わない。第三に、2次元露光グリッド較正を適用することができ、これはチャック間の占有面積を減少させることを目的とし、基板のクランプによるチャック依存の変形を補償することができ、冷却によって誘発されるグリッドの変形も較正することができる。本発明の実施形態は、これらの問題を軽減する。
[00318] 先行技術の構成でさらに特に望まれているのは、リソグラフィ装置のステージ位置を較正する較正を改良することである。別の望みは、基板の特定の表面積に対してさらに情報を提供する改良型の検出方法を提供することである。表面積当たりの情報密度を改良することが望ましい。大きい表面積に関する情報をより短い時間で生成することになる検出方法を提供することが、さらに望ましい。本出願で述べたような少なくとも幾つかの実施形態は、以上の望みに従い先行技術の構成を改良する。
[00319] 以上では検出方法について、特にステージのエンコーダ測定システムの較正について特定の例を提供してきたが、本文書で述べたような検出及び較正は、干渉計、1次元エンコーダ、2次元エンコーダ、干渉計/エンコーダの組合せ、誘導タイプ、容量タイプなど、任意のタイプの位置測定システムを有するステージに適用することができる。
[00320] 以上では検出方法について、特にステージのエンコーダ測定システムの較正について特定の例を提供してきたが、本文書で述べたような検出及び較正は、リソグラフィ装置内で加熱するレンズの制御及び補正に適用することができる。実施形態では、基板テーブルを基板とともに移動させながら、同じパターンを使用して延在パターンを繰り返し形成する。繰り返しパターンを与えた結果、レンズが加熱し、局所的偏差が生じる。延在パターンの特性をその第一方向に沿って測定する検出方法は、レンズ加熱の結果である偏差に関する情報を提供することができ、このようなレンズ加熱の補正に使用することができる。
[00321] 以上の較正は、例えばリソグラフィ装置の動作を制御するコントローラの適切なプログラミングによって、リソグラフィ装置内で実現することができる。適切なプログラミング命令によるプログラミングの代わりに、又はそれに加えて、較正方法を実行させるようにコントローラを構成する他の任意の方法(例えば専用のハードウェアなど)を適用することができる。
[00322] 共通のノイズ項を監視するために、全次数のインライントラッキングが必要である。
[00323] フランクスキャンを実行しながら、基板テーブルをZに移動させ、ウェーハに誘発された干渉性のオフセットとして知られる効果を補償することもできる。
[00324] 本文ではICの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック(通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール)、メトロロジーツール及び/又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ICを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
[00325] 以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力又はその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。
[00326] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線(UV)放射(例えば、365nm、248nm、193nm、157nm若しくは126nm、又はこれら辺りの波長を有する)及び極端紫外線光(EUV)放射(例えば、5nm〜20nmの範囲の波長を有する)を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
[00327] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
[00328] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の1つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体(例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク)の形態をとることができる。
[00329] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を改修できることが当業者には明白である。

Claims (15)

  1. リソグラフィ装置の焦点を割り出す方法であって、
    基板テーブル上又は基板テーブルによって支持された基板上にあり且つ実質的に第一方向に延在する1本又は複数の線によって形成された延在パターンの特性を、
    前記延在パターンをアライメントするステップと、
    前記基板を第一方向に移動することにより前記延在パターンの前記第一方向に沿って前記特性を測定するステップと
    によって検出することを含み、
    前記延在パターンが焦点感応性マークを有する、方法。
  2. 前記検出された特性が、前記延在パターン内の非焦点感応性マークに対する焦点感応性マークの変位である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記延在パターンが反対の感度の焦点感応性マークを備える、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記測定が前記リソグラフィ装置のオフラインで実行される、請求項1又は2に記載の方法。
  5. 前記測定が直接測定ツールによって実行される、請求項4に記載の方法。
  6. 前記直接測定ツールが走査電子顕微鏡又はスキャトロメータを備える、請求項5に記載の方法。
  7. ステッチ処理した延在パターンが提供される、請求項1に記載の方法。
  8. 前記方法が、少なくとも2つの延在パターンの特性を検出することを含み、前記第二パターンが、前記第一パターンに対して約90°回転し、それにより前記延在パターンが焦点感応性マークを備える、請求項1に記載の方法。
  9. 前記延在パターンが前記第一方向に延在する太線及び細線を備える、請求項1に記載の方法。
  10. 第一方向に延在する1本又は複数の線によって形成され、前記線の幅の少なくとも50倍にわたって延在する少なくとも1つの延在パターンのラスタを有する基板。
  11. 前記ラスタが少なくとも2つの延在パターンを備え、前記第二パターンが前記第一パターンに対して約90°回転している、請求項10に記載の基板。
  12. 放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するパターニングデバイスサポートと、
    基板テーブルを保持し且つ第一方向に延在する少なくとも1本の線によって形成された延在パターンを有する基板テーブルと、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
    基板テーブルを移動させ、前記延在パターンの前記第一方向に沿って測定を制御するコントローラと
    を備える、リソグラフィ装置。
  13. 放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するパターニングデバイスサポートと、
    第一方向に延在する少なくとも1本の線によって形成された延在パターンを有する基板を支持する基板テーブルと、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
    前記基板テーブルを移動させ、前記延在パターンの前記第一方向に沿って測定を制御するコントローラと
    を備える、リソグラフィ装置。
  14. 前記投影パターンが第一方向に延在するように、前記基板テーブルを前記パターニングデバイスに対して前記第一方向に移動させながら、前記パターンを前記基板又は基板テーブルに投影するように、前記コントローラが、前記基板又は基板テーブルへの前記パターンの投影及び前記ステージの変位を制御する、請求項12又は13に記載のリソグラフィ装置。
  15. 前記コントローラが、基板テーブルの位置を測定し、前記延在パターンの測定位置から前記基板テーブルの位置の較正を導出する、請求項12又は13に記載のリソグラフィ装置。
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