JP2016519765A - 微小構造の非対称性の測定方法ならびに測定装置、位置測定方法、位置測定装置、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)各マークに放射を照射し、一以上の検出器を用いて構造により回折された放射を検出してマーク位置についての情報を含む信号を得るステップと、
(b)位置オフセットの未知の成分を補正するために、信号を処理し、マークの既知のオフセットの差についての情報とともに複数のマークからの信号を用いて、少なくとも一つのマークの測定位置を計算するステップと、を備える。
パターンを基板に転写するための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関連して基板の位置を測定するための測定サブシステムと、を備え、
パターニングサブシステムは、測定サブシステムにより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すように構成され、測定サブシステムは、基板上に設けられるマークの測定位置を参照して付されるパターンを位置決めするように構成され、上述した本発明の第2態様に係る方法を用いて構造の位置を測定する。
各マークに放射を照明することと、マーク位置についての情報を含む信号を得るために一以上の検出器を用いて構造により回折された放射を検出することに適した光学系と、
構造の位置に関する複数の結果を得るために回折された放射を表す信号を処理する処理手段であって、各結果が構造の特性の変化により異なる態様で影響される処理手段と、
処理手段により得られる一以上の結果を用いて、構造の位置を計算するための計算手段と、を備え、
計算手段は、複数のマークからの信号を用いて少なくとも一つのマークの測定位置を計算するよう構成され、各マークは、少なくとも第1方向に周期的に配置される構造を備え、構造の少なくともいくつかは、光学系の解像度より小さいサイズのサブ構造を備え、各マークは、構造とサブ構造の間の位置オフセットとともに形成され、位置オフセットは、既知の成分と未知の成分の双方の組み合わせであり、計算手段は、位置オフセットの未知の成分を補正するために、マークの既知のオフセットの差の情報とともに前記信号を用いる。本発明は、さらに別に、上述の方法のステップ(b)の計算を処理装置に実行させるための機械に読み取り可能な指示を備えるコンピュータプログラム製品を提供する。
放射ビームB(例えばUV放射またはEUV放射)を調整するよう構成されている照明系(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構成されている第1の位置決めデバイスPMに接続されているマスク支持構造(例えばマスクテーブル)MTと;
基板(例えばレジストでコーティングされたウェハ)Wを保持するよう構成され、いくつかのパラメータに従って基板を正確に位置決めするよう構成されている第2の位置決めデバイスPWに接続されている基板テーブル(例えばウェハテーブル)WTaまたはWTbと;
パターニングデバイスMAにより放射ビームBに付与されたパターンを基板Wの(例えば一つまたは複数のダイからなる)目標部分Cに投影するよう構成されている投影系(例えば屈折投影レンズ系)PSと;を備える。
1.ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が1回の照射(すなわち単一静的露光)で目標部分Cに投影される間、マスクテーブルMT及び基板テーブルWTa/WTbは実質的に静止状態とされる。そして基板テーブルWTa/WTbがx方向及び/またはy方向に移動されて、異なる目標部分Cが露光される。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズが単一静的露光で転写される目標部分Cのサイズを制限することになる。
2.スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Cに投影される間(すなわち単一動的露光の間)、マスクテーブルMT及び基板テーブルWTa/WTbは同期して走査される。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、投影系PSの拡大(縮小)特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが単一動的露光での目標部分の(非走査方向の)幅を制限し、走査移動距離が目標部分の(走査方向の)長さを決定する。
3.別のモードにおいては、マスクテーブルMTがプログラム可能パターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Cに投影される間、基板テーブルWTa/WTbが移動または走査される。このモードではパルス放射源が通常用いられ、プログラム可能パターニングデバイスは、基板テーブルWTa/WTbの毎回の移動後、または走査中の連続放射パルス間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述のプログラマブルミラーアレイ等のプログラム可能パターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
図4は、新規なアライメントセンサの光学系を示し、上述の先行公開US6,961,116およびUS2009/195768に記載される形態の変形バージョンである。これは、軸外照明モードの選択を導入する。これは、数ある中で、より高い正確性のためにアライメントマークの縮小されたピッチを可能にする。光学系は、別々の散乱計装置を用いるのではなく、むしろアライメントセンサを用いた散乱型の測定の実行を可能にする。図4では単純化のため、照明の軸外モードおよび軸内モードを与えるための詳細内容は省略されている。本開示において、多重波長および偏光の詳細を示すことがより興味深い。
図5を参照して、粗いアライメントグレーティングと精細な「解像度上」フィーチャの位置のミスマッチ現象を紹介する。これらは、実用的な「サブセグメント」アライメントマークを一緒に形成する。図5(a)は、図2(a)のX方向アライメントマーク202と同様のアライメントマークのほんの一部分の断面を示す。具体的には、既知の周期性で繰り返され、アライメントマーク全体を形成するマーク−スペースパターンを構成する一つの繰り返しユニットが概略的に見られる。マークは、異なる屈折率を有する材料600,602に形成され、周期的なパターンで構成される。パターンの繰り返しユニットは、「マーク」領域603と「スペース」領域604を備える。このマーク−スペースパターンは、具体的には、図1のリソグラフィ装置または同様の装置を用いて基板に付されるパターンをエッチングすることにより形成されてよい。このようなパターンにおける「マーク」および「スペース」の名称はかなり恣意的である。実際のところ、マークの各「スペース」領域604は、材料600が均一に欠けるようにではなく、より小さいマーク606およびスペース608を備える細かいピッチのグレーティングパターンが存在するように形成されることに留意される。同様に、各「マーク」領域603は、材料600が均一に存在するようにではなく、同様の細かいピッチのグレーティングパターンに存在するように形成される。この細かいピッチパターンは、紙面に直交するY方向の周期性を有し、したがって、図5に示される断面では見えない。これらのより細かいマークおよびスペースは、本明細書において「解像度上(at-resolution)」フィーチャと称することとし、用いるリソグラフィシステムの投影系の限界解像度とほぼ同じであるか近い。これらは、図1および4に示すアライメントセンサASを考慮する限りにおいて「サブ解像度(sub-resolution)」フィーチャとも称されうる。サブセグメントマークは、アライメントマークの処理効果を最小化し、エンドユーザにより課されるパターン密度要件にしたがうために現在のところ使われている。図5に示された直交する方向にサブセグメント化されたマーク領域およびスペース領域を有するマークの形状は、導入部にて上述したMegen他の論文に記載されているものに類似する例である。
ここで、様々な結果の数学的計算を詳細に説明する。上述のように、これは、用いられる任意の所与の波長/偏光について、測定位置が粗いフィーチャと解像度上フィーチャの間のオフセットdに線形的に依存することに基づく。単純化のために偏光を無視して波長に専念すると、この線形依存性についての係数としての値K(λ)を割り当てる。したがって、サブセグメントアライメントグレーティングについて、以下の関係性が保持される。
本方法の成功を示すために、図12は、ちょうど説明した方法を用いて計算した補正ありと補正なしの測定結果を比較する。グレーティングのパラメータは、図6について記載したものと同じである。測定は、グラフ(a)と(b)で異なる偏光にてなされた。マークは、(未知の)ミスマッチΔd=0.5nm、セグメントオフセットが−1nmと+1nmを用いてモデル化した。シミュレーションした測定の計算の目的では、セグメントオフセットd1,d2のみが既知である。グラフは、上述の方法により、解像度上フィーチャのアライメント位置XARが非常に正確に測定でき、波長に依存しないことを示す。
上記開示から、マーク内の粗いフィーチャおよび解像度上フィーチャの正確な位置を、これら位置の間に未知のミスマッチがあったとしても、直接的または間接的に測定する位置測定がどのようになされるを見た。この改善された測定は、新規な異なるマークパターンを用いて得ることができるが、アライメントセンサに存在する位置依存信号を用いる。これら信号のいくつかは、例えばアライメントセンサにて検出される位置依存光信号の異なる色および/または偏光を用いて生成される位置測定結果であってもよい。これらは、代替的または追加的に、異なる照明プロファイルおよび/または同じ位置依存信号の異なるスペクトル成分を用いてなされる位置測定結果であってもよい。
Claims (24)
- 光学系を用いて基板上のマーク位置を測定する方法であって、
各マークは、少なくとも第1方向に周期的に配置される構造を備え、前記構造の少なくともいくつかは、より小さなサブ構造を備え、各マークは、前記構造と前記サブ構造の間の位置オフセットとともに形成され、前記位置オフセットは、既知の成分と未知の成分の組み合わせであり、
前記方法は、
(a)各マークに放射を照射し、一以上の検出器を用いて前記構造により回折された放射を検出して前記マーク位置についての情報を含む信号を得るステップと、
(b)前記位置オフセットの前記未知の成分を補正するために、前記信号を処理し、前記マークの既知のオフセットの差についての情報とともに複数のマークからの信号を用いて、少なくとも一つのマークの測定位置を計算するステップと、を備えることを特徴とする方法。 - 前記ステップ(a)において、位置情報を含む複数の信号は、各マークについて取得され、各信号は、同じ形式を有するが、異なる特性を有する放射を用いて取得されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(a)において、位置情報を含む複数の信号は、各マークについて取得され、各信号は、単一の検出器により得られる位置依存信号の異なるスペクトル成分を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記ステップ(b)における計算は、(i)同じマークについて得られる複数の信号の中から得られる特定の信号間の差と、(ii)異なる既知のオフセットを有するマークについての前記差の比と、の組み合わせに少なくとも部分的に基づくことを特徴とする請求項2または3に記載の方法。
- 前記ステップ(b)における計算は、一つの信号に含まれる位置情報と一つのマークの位置オフセットとの関係性が、前記複数の信号のそれぞれについて同じ数学的形式を有するという仮定に少なくとも部分的に基づくことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の方法。
- 前記関係性は、線形的な関係性であると仮定されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 異なる特性を有する前記放射は、異なる波長の放射を含むことを特徴とする請求項2から6のいずれかに記載の方法。
- 異なる特性を有する前記放射は、異なる偏光を有する放射を含むことを特徴とする請求項2から7のいずれかに記載の方法。
- 二以上のマークは、前記マークを形成する構造とその中のサブ構造の間の異なる既知のオフセットを有し、前記二以上のマークは、複合マークを形成するように近接して形成され、前記ステップ(b)における計算は、前記複合マーク全体についての一以上の測定位置を出力することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 各複合マークは、異なる既知の位置オフセットを有するマークのペアを備えることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記ステップ(b)の処理は、前記未知のオフセットを持たない前記構造の位置を基準とするのではなく、前記未知のオフセットを含む前記サブ構造の位置を基準としたマークについて位置測定結果を出力することを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の方法。
- 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されるデバイスを製造する方法であって、
基板上に形成される一以上のマークの測定位置を参照して前記付されるパターンを位置決めすることを含み、前記測定位置は、請求項1から11のいずれかに記載される方法により得られることを特徴とする方法。 - 前記付されるパターンは、前記未知のオフセットを持たない前記構造の位置を基準とするのではなく、前記未知のオフセットを含む前記サブ構造の位置を基準とした位置測定結果を参照して位置決めされることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 複数のマークを備える基板であって、各マークは、少なくとも第1方向の空間的周期を繰り返すように配置される構造を備え、前記構造の少なくともいくつかは、前記空間的周期よりも数倍小さいサイズのサブ構造を備え、各マークは、前記サブ構造と前記構造の間の位置オフセットとともに形成され、前記位置オフセットは、既知の成分と未知の成分の双方の組み合わせであり、前記既知の成分は、異なるマークについて異なることを特徴とする基板。
- 異なる既知のオフセットを有する二以上のマークが複合マークを形成するように近接して形成される一方、別のこのような複合マークが基板にわたって分布することを特徴とする請求項14に記載の基板。
- 各複合マークは、異なる既知の位置オフセットを有するマークのペアを備えることを特徴とする請求項15に記載の基板。
- リソグラフィプロセスに用いられるパターニングデバイスであって、基板にパターンが付される場合に、請求項14から16のいずれかに記載の基板を生成するパターンを規定することを特徴とするパターニングデバイス。
- パターンを基板に転写するための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関連して前記基板の位置を測定するための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は、前記測定サブシステムにより測定された位置を用いて前記パターンを基板上の所望の位置に付すよう構成され、前記測定サブシステムは、前記基板上に設けられるマークの測定位置を参照して前記付されるパターンを位置決めするように構成され、前記測定サブシステムは、請求項1から13のいずれかに記載される方法により前記マークの前記測定位置を計算するように構成されることを特徴とするリソグラフィ装置。 - 基板上のマーク位置を測定する装置であって、
各マークに放射を照明することと、前記マーク位置の情報を含む信号を得るために一以上の検出器を用いて前記構造により回折された放射を検出することに適した光学系と、
前記構造の位置に関する複数の結果を得るために前記回折された放射を表す信号を処理する処理手段であって、各結果が前記構造の特性の変化により異なる態様で影響される処理手段と、
前記処理手段により得られる一以上の結果を用いて、前記構造の位置を計算する計算手段と、を備え、
前記計算手段は、複数のマークからの信号を用いて少なくとも一つのマークの測定位置を計算するよう構成され、各マークは、少なくとも第1方向に周期的に配置される構造を備え、前記構造の少なくともいくつかは、より小さいサブ構造を備え、各マークは、前記構造と前記サブ構造の間の位置オフセットとともに形成され、位置オフセットは、既知の成分と未知の成分の双方の組み合わせであり、前記計算手段は、前記位置オフセットの前記未知の成分を補正するために、前記マークの既知のオフセットの差の情報とともに前記信号を用いることを特徴とする装置。 - 前記照明手段は、波長と偏光の複数の組み合わせの放射を前記構造に照明するよう構成され、前記検出手段は、前記複数の組み合わせの放射を別々に検出するよう構成され、前記処理手段により得られる前記複数の結果は、異なる組み合わせの放射を用いて得られる複数の結果を含むことを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記処理手段により得られる前記複数の結果は、前記回折された放射の異なる回折次数に対応する複数の結果を含むことを特徴とする請求項19または20に記載の装置。
- 前記装置は、前記放射で前記構造をスキャンするよう構成され、前記光学系は、前記装置が前記構造をスキャンすることにより変化する少なくとも一つの位置依存信号を生成するよう構成された干渉計を含むことを特徴とする請求項19から21のいずれかに記載の装置。
- 一以上のマークの測定位置を得るために請求項1から13のいずれかに記載の方法の前記ステップ(b)の計算を処理装置に実行させるための機械に読み取り可能な指示を備えるコンピュータプログラム製品。
- 前記マークの計算された位置を参照して規定される位置にて、前記基板にパターンを付すようリソグラフィ装置を制御するための指示をさらに備える請求項23に記載のコンピュータプログラム製品。
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