JP2015528584A - 微細構造の非対称性を測定する方法及び装置、位置測定方法、位置測定装置、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
Description
[0001] 本出願は、2012年8月16日出願の米国仮出願第61/684,006号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
構造上のスポット内に放射を合焦させる照明光学システムと、
第1及び第2の放射検出器と、
正及び負の高次回折放射の両方を同時に含む周期構造によって回折した放射を受光する検出光学システムであって、第1及び第2の検出器上にそれぞれスポットの第1及び第2の像を形成し、負の次数の放射を用いて第1の像が形成され、正の次数の放射を用いて第2の像が形成される、検出光学システムと、
正及び負の次数の輝度を表す第1及び第2の検出器からの信号を共に処理して周期構造内の非対称性の測定値を生成するプロセッサと、を備える装置を提供する。
パターンを基板に転写するパターニングサブシステムと、
パターニングサブシステムに対する基板の位置を測定する測定サブシステムと、を備え、
パターニングサブシステムが、測定サブシステムによって測定された位置を用いてパターンを基板上の所望の位置に付与するように構成され、測定サブシステムが本発明の上記記載の装置を含むリソグラフィ装置を提供する。
(a)構造上のスポット内に放射を合焦させるステップと、
(b)正及び負の高次回折放射の両方を同時に含む周期構造によって回折した放射を受光するステップと、
(c)第1及び第2の検出器上にそれぞれスポットの第1及び第2の像を形成するステップであって、負の次数の放射を用いて第1の像が形成され、正の次数の放射を用いて第2の像が形成されるステップと、
(d)正及び負の次数の輝度を表す第1及び第2の検出器からの信号を共に処理して周期構造内の非対称性の測定値を生成するステップと、を含む方法を提供する。
− 放射ビームB(例えばUV放射又はEUV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MAを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に接続された支持構造(例えばマスクテーブル)MTと、
− 基板(例えばレジストが塗布されたウェーハ)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Wを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に接続された基板テーブル(例えばウェーハテーブル)WTa又はWTbと、
− 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つ以上のダイを含む)に投影するように構成された投影システム(例えば屈折投影レンズシステム)PSと、を備える。
2.スキャンモードにおいては、マスクテーブルMT及び基板テーブルWTa/WTbは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Cに投影される(すなわち単一動的露光)。マスクテーブルMTに対する基板テーブルWTa/WTbの速度及び方向は、投影システムPL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、単一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。
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基本的に静止状態に維持され、基板テーブルWTa/WTb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WTa/WTb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。
[0042] 図4は、上記先行の米国特許第6,961,116号明細書及び米国特許出願公開第2009/195768号明細書に記載のアライメントセンサの改造版である新規のアライメントセンサの光学システム400を示す。これによって、とりわけ、精度を向上させるアライメントマークの低減したピッチを可能にするオフアクシス照明モードのオプションが導入される。また、光学システムは、スキャトロメトリタイプの測定を別個のスキャトロメータ計器ではなくアライメントセンサを用いて実行することを可能にする。幾つかの分岐を有する光軸Oが光学システム400を貫通する破線で示されている。図3の概略図との比較を容易にするために、光学システム400の幾つかの部分は図3で使用するものと同様な符号が付いているが、接頭辞は「2」ではなく「4」である。したがって、光源420、照明ビーム422、対物レンズ424、情報搬送ビーム426、自己参照干渉計428及び検出器430が示されている。実際には、干渉計出力からの相補信号を受信する1対の検出器が提供されるが、それは本開示には関連しない。これらの検出器からの信号は、適宜変形されて下記の新規のフィーチャを実施する処理ユニットPU(以降の図には示さず)によって処理される。
[0061] これまで述べてきたように、位置測定装置を用いて、例えば、図1に示すようなリソグラフィ装置内のアライメント位置を得ることができる。アライメントマークが非対称であるときにはエラーになる。非対称のアライメントマークによって引き起こされるアライメントエラーは、リソグラフィ装置の運用時の測定値を用いてなされるデバイス内のオーバレイエラーに寄与する。正及び負の回折次数の間の輝度の差及び/又は位相差は、マークの形状、特に非対称性の情報を示す。位置測定装置に非対称性検出装置460を追加することで、位置測定とほぼ同じハードウェアを用いて、所望であれば位置測定と同時に、マークの非対称性を測定することができる。この測定は、リソグラフィ装置のアライメント中の非対称性によって引き起こされるアライメントエラーを補正する可能性を提起する。
Claims (27)
- 基板上の周期構造の非対称性依存パラメータの測定方法のための装置であって、
前記構造上のスポット内に放射を合焦させる照明光学システムと、
第1放射検出器及び第2放射検出器と、
正及び負の高次回折放射の両方を同時に含む、前記周期構造によって回折した放射を受光する検出光学システムであって、第1検出器及び第2検出器上にそれぞれ前記スポットの第1像及び第2像を形成し、前記負の次数の放射を用いて前記第1像が形成され、前記正の次数の放射を用いて前記第2像が形成される検出光学システムと、
前記正及び負の次数の輝度を表す前記第1検出器及び第2検出器からの信号を共に処理して前記周期構造内の前記非対称性依存パラメータの測定値を生成するプロセッサと、を備える装置。 - 前記照明光学システムが、前記スポットが前記検出光学システムの光軸に整列した放射ビームによって形成されるオンアクシス照明モードで動作可能である、請求項1に記載の装置。
- 前記照明システムが、前記スポットが前記検出光学システムの光軸に対して互いに対称に対向する方向から入射する少なくとも2つの放射ビームによって形成されるオフアクシス照明モードで動作可能である、請求項1に記載の装置。
- 前記照明光学システムが、前記スポットが前記検出光学システムの光軸に整列した放射ビームによって形成されるオンアクシス照明モード及び前記スポットが前記検出光学システムの光軸に対して互いに対称に対向する方向から入射する少なくとも2つの放射ビームによって形成されるオフアクシス照明モードで選択的に動作可能である、請求項1に記載の装置。
- 前記第1検出器及び第2検出器が異なる波長の放射を分解することができ、前記プロセッサが、前記正及び負の次数の各々について複数の波長で捕捉された信号を比較して非対称性依存パラメータの前記測定値を提供する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記検出光学システムが、放射場の対向する部分を異なる方向に偏向させる瞳面内に位置する分割素子を備え、それによって、前記瞳面の一方の半分を通過する回折次数が前記他方の半分を通過する回折次数とは別様に偏向される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記分割素子が、1以上のゼロ次ビームを偏向されずに通過させるように形成された部分を有する、請求項6に記載の装置。
- 前記分割素子が、前記第1検出器及び第2検出器上に前記スポットの別々の像を形成する合焦素子の上流側に提供された1以上のプリズム屈折素子を備える、請求項6又は7に記載の装置。
- 前記分割素子が、前記第1検出器及び第2検出器上に前記スポットの別々の像を形成する合焦素子と結合する、請求項6又は7に記載の装置。
- 前記分割素子が1以上のリフレクタを備える、請求項6又は7に記載の装置。
- 前記検出光学システムがまた、前記構造から受光したゼロ次回折放射を用いて前記スポットの像を第3検出器上に形成するようにも動作可能である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の装置。
- 前記照明システムが、前記スポットが前記検出光学システムの光軸に対して互いに対称に対向する方向から入射する少なくとも2つの放射ビームによって形成されるオフアクシス照明モードで動作可能で、前記検出光学システムが前記2つのビームのゼロ次回折放射を用いて前記スポットの別々の像を第3検出器及び第4検出器上に形成するようにも動作可能である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の装置。
- 前記検出光学システム及び検出器が、前記回折放射の異なる偏波成分を別々に処理するように構成され、前記プロセッサが、前記異なる偏波内の前記正及び負の回折次数の輝度を表す信号を共に処理するように構成される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の装置。
- 位置検知光学システムをさらに備え、前記位置検知光学システム及び検出光学システムの各々が前記正及び負の次数分の回折放射を受光し、前記位置検知光学システムが、放射スポットが前記周期構造を横断する際に変動する位置感応信号を生成する干渉計を備え、前記プロセッサがさらに前記位置感応信号を処理して前記装置に対する前記基板の位置を計算する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の装置。
- 前記プロセッサが、前記位置の計算時に非対称性依存パラメータの前記測定値を用いて前記位置感応信号内の非対称性感度を少なくとも部分的に補正するように構成される、請求項14に記載の装置。
- リソグラフィ装置であって、
パターンを基板に転写するパターニングサブシステムと、
前記パターニングサブシステムに対する前記基板の位置を測定する測定サブシステムと、を備え、
前記パターニングサブシステムが、前記測定サブシステムによって測定された前記位置を用いて前記パターンを前記基板上の所望の位置に付与するように構成され、前記測定サブシステムが、請求項14又は15に記載の装置を含むリソグラフィ装置。 - 基板上に形成された周期構造の非対称性依存パラメータを測定する方法であって、
(a)前記構造上のスポット内に放射を合焦させるステップと、
(b)正及び負の高次回折放射の両方を同時に含む、前記周期構造によって回折した放射を受光するステップと、
(c)第1検出器及び第2検出器上にそれぞれ前記スポットの第1像及び第2像を形成するステップであって、前記負の次数の放射を用いて前記第1像が形成され、前記正の次数の放射を用いて前記第2像が形成されるステップと、
(d)前記正及び負の次数の輝度を表す前記第1検出器及び第2検出器からの信号を共に処理して前記周期構造内の非対称性依存パラメータの測定値を生成するステップと、を含む方法。 - 前記スポットが、前記スポットの前記像を形成するために用いる光学システムの光軸に整列した放射ビームによって形成される、請求項17に記載の方法。
- 前記スポットが、前記像を形成するために用いる光学システムの光軸に対して互いに対称に対向する方向から入射する少なくとも2つの放射ビームによって形成される、請求項17に記載の方法。
- 測定する前記周期構造のピッチに応じて、前記スポットが前記スポットを形成するために用いる光学システムの光軸に整列した放射ビームによって形成されるか、又は、前記スポットが前記光学システムの前記光軸に対して互いに対称に対向する方向から入射する少なくとも2つの放射ビームによって形成される、請求項17に記載の方法。
- 前記第1検出器及び第2検出器が、異なる波長の放射を分解することができ、ステップ(d)が、前記正及び負の次数の各々について複数の波長で捕捉された信号を比較して前記非対称性依存パラメータの前記測定値を提供する、請求項17〜20のいずれか1項に記載の装置。
- (e)前記構造から受光したゼロ次回折放射を用いて第3検出器上に前記スポットの像を形成するステップをさらに含む、請求項17〜21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記スポットが、前記検出光学システムの光軸に対して互いに対称に対向する方向から入射する少なくとも2つの放射ビームによって形成され、ステップ(e)が、前記2つのビームのゼロ次回折放射を用いて前記スポットの別々の像を第3検出器及び第4検出器上に形成するステップを含む、請求項22に記載の方法。
- 前記回折放射の異なる偏波成分が別々に処理され、ステップ(d)で、前記異なる偏波内の前記正及び負の回折次数の輝度を表す信号が共に処理されて前記非対称性依存パラメータの前記測定値が得られる、請求項17〜23のいずれか1項に記載の方法。
- (f)回折放射の前記正及び負の次数分を用いて、前記放射スポットが、前記周期構造を横断する際に変動する位置感応信号を生成するステップと、(g)前記位置感応信号を処理して前記装置に対する前記基板の位置を計算するステップと、をさらに含む、請求項17〜24のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(g)で、非対称性依存パラメータの前記測定値を用いて前記位置感応信号内の非対称性感度が少なくとも部分的に補正される、請求項25に記載の方法。
- リソグラフィプロセスを用いてデバイスパターンが基板に付与されるデバイス製造方法であって、前記基板上に形成された1つ以上の周期構造の測定位置を参照して付与されたパターンを位置決めするステップを含み、前記測定位置が、請求項25又は26に記載の方法によって得られる方法。
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