JP2018519551A - リソグラフィ装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

リソグラフィ方法は、基板にターゲット領域を提供することと、ターゲット領域内の基板のトポロジを決定することと、ターゲット領域内の基板のトポロジに基づいて補正テレセントリック性プロファイルを決定することと、放射ビームを提供することと、基板上に像を形成するように基板のターゲット領域上に放射ビームを投影することと、を含む。放射ビームは、基板のターゲット領域における1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向が、決定された補正テレセントリック性に応じて選択されるようになっている。補正テレセントリック性プロファイルは、基板のターゲット領域における少なくとも1つのポイントによって受光される全放射の正味方向が、そのポイントにおいて基板の表面の湾曲によって生じるオーバーレイエラーを少なくとも部分的に補正するよう選択されるようになっている。【選択図】図7B

Description

(関連出願の相互参照)
[0001] 本出願は、2015年7月17日に出願された欧州特許出願第15177197.9号の優先権を主張する。この出願は引用によりその全体が本願に含まれるものとする。
[0002] 本発明はリソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。具体的には、本発明はスキャンリソグラフィ装置に関する。
[0003] 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の個々の層上に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンを、放射感応性材料(レジスト)の層を有する基板(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)に結像することができる。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、順次パターンが付与される隣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、基板を所与の方向(「スキャン」方向)と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向(「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。
[0004] 本明細書において又は他において特定される従来技術の問題のうち1つ以上を回避するか又は軽減するリソグラフィ装置を提供することが望まれている。
[0005] 本発明の第1の態様によれば、リソグラフィ方法が提供される。この方法は、基板にターゲット領域を提供することと、ターゲット領域内の基板のトポロジを決定することと、放射ビームを提供することと、基板上に像を形成するように基板のターゲット領域上に放射ビームを投影することと、を含み、提供される放射ビームは、基板のターゲット領域における1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向(net direction)が、そのポイントにおいて基板の表面の湾曲によって生じるオーバーレイエラーを少なくとも部分的に補正するように基板の決定されたトポロジに応じて選択されるようになっている。
[0006] 「そのポイントにおいて基板の表面の湾曲によって生じるオーバーレイエラーを少なくとも部分的に補正する」という表現は、例えば、1つ以上のポイントがテレセントリックに(すなわち、ターゲット領域における1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向が基板の面に対して垂直であるように)照明された場合に表面の湾曲によって生じるオーバーレイエラーを少なくとも軽減することを意味するよう意図されていることは認められよう。
[0007] 「オーバーレイエラー」という用語は、像の一部が形成される基板の表面上の位置と、像のその一部を形成することが望ましかった基板の表面上の位置と、の間の差を意味するよう意図されていることは認められよう。
[0008] リソグラフィでは、基板の表面が平坦であると共に、像を形成するように基板のターゲット領域上に放射ビームを投影するため用いられる投影システムの焦点面に一致することが望ましい。しかしながら、概して基板の表面は反っている可能性がある。すなわち、基板は完璧に平坦ではない。基板の表面が平坦から逸脱することは概ね2つの効果を有する。すなわち、(a)基板上に形成される像がピンぼけになり得る、及び(b)各像ポイントが基板の表面上でシフトし得る(これをオーバーレイエラーと呼ぶことができる)。従来のリソグラフィ方法において、基板は典型的にはテレセントリックに照明される。すなわち、基板のターゲット領域内の各ポイントによって受光される全放射の正味方向が、基板の面(これは投影システムの焦点面と一致し得る)に対して実質的に垂直であるように照明される。本発明の第1の態様の方法は、露光プロセス中に基板上の1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向を制御して、基板の表面の湾曲によって生じるオーバーレイエラーを少なくとも部分的に補正することを含む。
[0009] これを達成するため、基板のターゲット領域における少なくとも1つのポイントによって受光される全放射の正味方向は、全オーバーレイエラーが実質的にゼロになるか、又は少なくともそのポイントをテレセントリックに照明した場合よりも小さくなるように、補償オフセットエラーを生じるよう選択することができる。
[0010] ターゲット領域内の各ポイントは、ある角度範囲からの放射を受光し、従って複数の成分(contribution)を受け取ると考えられ、各成分は、異なる立体角要素によって規定されると共に一定の方向ベクトルを有することは認められよう。基板のターゲット領域内のポイントによって受光される全放射の正味方向は、そのポイントに対する放射の各成分の方向ベクトルのベクトル和として定義することができ、この和はそのような各成分が受け取るエネルギによって重み付けされる。露光中に放射ビームに対してターゲット領域を移動させるスキャン露光では、基板上の所与のポイントの正味方向は、放射のスリット積分角度分布によって与えられる。すなわち、露光スリット内の各ポイントの正味方向の和を、スリットの空間強度プロファイルによって重み付けする。
[0011] 基板のターゲット領域内の少なくとも1つのポイントによって受光される全放射の正味方向は、そのポイントに入射する放射が、像を形成するように基板のターゲット領域上に放射ビームを投影するため用いられる投影システムの焦点面における対応するポイントを通過するように選択され得る。焦点面における対応するポイントは、もしも基板の表面が変形して平坦になり焦点面と一致するようになったら基板上のポイントが配置されるはずである焦点面におけるポイントである。
[0012] 基板の表面は、投影システムの焦点面から外れるように湾曲することがある。この湾曲は、基板の表面上の各ポイントが、理想的な場合(表面が平坦であり焦点面と一致する場合)に配置されるはずの焦点面内の対応するポイントから概ね変位するようなものである。この変位は概して、焦点面に対して垂直な方向と焦点面に対して平行な面内の双方である。従って、基板上の所与のポイントに入射する放射が焦点面内の対応するポイントを通過するためには、一般に、基板を非テレセントリックに照明すればよい。
[0013] ターゲット領域における少なくとも1つのポイントによって受光される全放射の正味方向を、基板の面に対して垂直でない方向にすることができる。そのような方法を用いて、投影システムの焦点面内に存在しない基板上のポイントにおけるオーバーレイエラーを補正できる。
[0014] 放射ビームを提供するステップは、放射ビームの両側で放射ビームを減衰させるように動作可能な強度アジャスタを備える照明システムを用いて達成され得る。
[0015] 強度アジャスタは、対になって配置された複数の可動フィンガを備えることができ、それぞれの対は放射ビームの各側に1つずつフィンガを含む。基板の表面上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向は、それらのポイントの露光中に強度アジャスタのフィンガを制御することによって制御され得る。
[0016] 基板の表面上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向は、露光領域内で様々に異なり得る。一般に、ターゲット領域上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向は、それぞれ異なる可能性がある。
[0017] この方法は更に、ターゲット領域内の基板の決定されたトポロジに基づいて補正テレセントリック性プロファイル(correcting telecentricity profile)を決定することを含み得る。補正テレセントリック性プロファイルは、ターゲット領域内のポイントによって受光される全放射の正味方向の変動を記述する。提供される放射ビームは、基板のターゲット領域における1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向が、決定された補正テレセントリック性(correcting telecentricity)に応じて選択されるようになっている。
[0018] 基板上に像を形成するように基板のターゲット領域上に放射ビームを投影するステップは、放射ビームが像を形成するようにターゲット領域をスキャンするように、放射ビームに対して基板をスキャン経路に沿って移動させることを含み得る。スキャン経路は線形であり、スキャン方向に沿って延出し得る。
[0019] 基板の表面上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向は、ターゲット領域内で非スキャン方向において様々に異なり得る。これは例えば、各フィンガ対を挿入する度合いを変えることによって達成できる。
[0020] これに加えて又はこの代わりに、基板の表面上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向は、ターゲット領域内でスキャン方向において様々に異なり得る。これは例えば、ターゲット領域の露光中に各フィンガ対を挿入する度合いを変えることによって達成できる。
[0021] この方法は、基板のターゲット領域上に放射ビームを投影する前に、放射ビームの断面にパターンを付与するためのパターニングデバイスを提供することを更に含み得る。
[0022] 基板上に像を形成するように基板のターゲット領域上に放射ビームを投影するステップは、放射ビームがパターニングデバイスをスキャンするように、放射ビームに対してパターニングデバイスをスキャン経路に沿って移動させることを含み得る。
[0023] 基板は複数のターゲット領域を備え得る。ターゲット領域内の基板のトポロジを決定するステップは、複数のターゲット領域の各々内で基板のトポロジを決定することを含み得る。基板上に像を形成するように基板のターゲット領域上に放射ビームを投影するステップは、像を形成するように基板の各ターゲット領域上に放射ビームを順次投影することを含み得る。一般に、各ターゲット領域は固有の補正テレセントリック性プロファイルを有し得る。例えば基板の中央に近いターゲット領域は一般に、基板の縁部に近い(例えばクランプに近い)ターゲット領域とは異なる補正テレセントリック性プロファイルを有し得る。
[0024] ターゲット領域内の基板のトポロジを決定するステップは、基板を基板テーブルにクランプする前に実行され得る。ターゲット領域内の基板のトポロジを決定するステップは、基板を基板テーブルにクランプすることが基板のトポロジに対して及ぼす効果をモデル化することを更に含み得る。
[0025] あるいは、ターゲット領域内の基板のトポロジを決定するステップは、基板を基板テーブルにクランプした後に実行され得る。
[0026] ターゲット領域内の基板のトポロジを決定するステップは、基板の表面上の複数のポイントにおける基板の高さを決定することを含み得る。
[0027] この方法は、基板の表面上の複数のポイント上に放射ビームを投影することと、基板から反射した放射を検出することと、検出された反射した放射から基板の高さを決定することと、を含み得る。
[0028] 本発明の第2の態様によれば、リソグラフィ装置が提供される。この装置は、放射ビームを調節するための照明システムと、基板を保持するための基板テーブルと、基板上に像を形成するように基板のターゲット領域上にパターン付放射ビームを投影するための投影システムと、基板のターゲット領域における少なくとも1つのポイントによって受光される全放射の正味方向が、そのポイントにおいて基板の表面の湾曲によって生じるオーバーレイエラーを少なくとも部分的に補正するよう選択されるように、基板のターゲット領域における1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向を制御するように動作可能なコントローラと、を備える。
[0029] コントローラは、本発明の第1の態様の方法の1つ以上のステップを実施するように動作可能である。
[0030] コントローラは、ターゲット領域内の基板のトポロジに基づいて補正テレセントリック性を決定するように動作可能なプロセッサを備え得る。
[0031] 照明システムは、放射ビームの両側で放射ビームを減衰させるように動作可能な強度アジャスタを備え得る。
[0032] 強度アジャスタは、対になって配置された複数の可動フィンガを備えることができ、それぞれの対は放射ビームの各側に1つずつフィンガを含んで、基板の表面上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向が、それらのポイントの露光中に強度アジャスタのフィンガの位置を制御することによって制御されるようになっている。
[0033] リソグラフィ装置は、放射ビームが像を形成するようにターゲット領域をスキャンするように、放射ビームに対して基板テーブルをスキャン経路に沿って移動させるよう動作可能なスキャン機構を更に備え得る。
[0034] リソグラフィ装置は、パターニングデバイスを支持するための支持構造を更に備えることができる。照明システムによって調節された放射ビームは支持構造に誘導されることで、支持構造によって支持されたパターニングデバイスが放射ビームの断面にパターンを付与し、ターゲット領域上に投影されるパターン付放射ビームを形成できるようにする。
[0035] リソグラフィ装置は、基板の表面上の複数のポイントにおける基板テーブル上の基板の高さを決定するように動作可能なトポグラフィ測定システムを更に備え得る。
[0036] 上記又は下記に示される本発明の様々な態様及び特徴は、当業者によって容易に認められる本発明の様々な他の態様及び特徴と組み合わされ得る。
[0037] 対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
本発明の一実施形態に従ったリソグラフィ装置を示す。 本発明の一実施形態に従ったリソグラフィ装置を示す。 本発明の一実施形態に従ったリソグラフィ装置を示す。 図1のリソグラフィ装置の一部を形成する強度アジャスタ(第1の構成で示す)の概略図である。 図1のリソグラフィ装置の一部を形成する強度アジャスタ(第2の構成で示す)の概略図である。 動的露光プロセス中に図1のリソグラフィ装置によって基板のターゲット領域に投影された放射帯の位置と2つのマスキングブレードの位置を示す。 動的露光プロセス中に図1のリソグラフィ装置によって基板のターゲット領域に投影された放射帯の位置と2つのマスキングブレードの位置を示す。 動的露光プロセス中に図1のリソグラフィ装置によって基板のターゲット領域に投影された放射帯の位置と2つのマスキングブレードの位置を示す。 動的露光プロセス中に図1のリソグラフィ装置によって基板のターゲット領域に投影された放射帯の位置と2つのマスキングブレードの位置を示す。 図1のリソグラフィ装置のイルミネータの瞳面における放射ビームの輪帯照明モードを示す。 図4Aに示す照明モードを用いて、(リソグラフィ装置のフィールド面において)露光領域内のポイントが受光する放射の瞬時角度分布(instantaneous angular distribution)を示す。 図2A及び図2Bに示す強度アジャスタの概略断面図であり、1対のフィンガと、リソグラフィ装置のフィールド面内の5つの異なるポイントにおける図4に示すような輪帯照明モードの瞳充填を示す。 基板の上面の一部の断面及び図1のリソグラフィ装置の投影システムの焦点面を示し、上面は焦点面に対して平行であるが焦点面から変位しており、この図は上面のテレセントリックな照明を表す。 基板の上面の一部の断面及び図1のリソグラフィ装置の投影システムの焦点面を示し、上面は焦点面に対して平行であるが焦点面から変位しており、この図は上面の非テレセントリックな照明を表す。 基板の上面の一部の断面及び図1のリソグラフィ装置の投影システムの焦点面を示し、上面は焦点面から外れるように湾曲しており、この図は上面のテレセントリックな照明を示す。 基板の上面の一部の断面及び図1のリソグラフィ装置の投影システムの焦点面を示し、上面は焦点面から外れるように湾曲しており、この図は上面の非テレセントリックな照明を示し、上面上の1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向が、それらのポイントにおいて上面の湾曲によって生じるオーバーレイエラーを少なくとも部分的に補正する。 図1のリソグラフィ装置の一部を形成するトポグラフィ測定システムの概略図である。
[0038] 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ガイダンス及び検出パターン、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プロセスツールに適用することができる。更に基板は、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。
[0039] 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。
[0040] 本明細書で使用する「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等のため、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるものとする。ここで、放射ビームに付与されるパターンは、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場合があることに留意するべきである。一般的に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路等のターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
[0041] 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、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、更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は、小型ミラーのマトリクス構成を使用し、ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾けることができる。このようにして、反射ビームがパターニングされる。
[0042] 支持構造はパターニングデバイスを保持する。特に、支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び例えばパターニングデバイスが真空環境に保持されているか否かなどの他の条件に応じて、パターニングデバイスを保持する。支持体は、機械的クランプ、真空、又は他のクランプ技術、例えば真空条件下での静電クランプを使用することができる。支持構造体は、例えば、必要に応じて固定又は移動可能であり、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して所望の位置にあることを保証するフレーム又はテーブルでよい。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用は、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義であると見なすことができる。
[0043] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、適宜、例えば露光放射の使用、あるいは浸漬液の使用又は真空の使用などの他の要因に対する、屈折光学システム、反射光学システム、及び反射屈折システムを含む、様々な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、これは更に一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
[0044] また、照明システムは、放射ビームを誘導し、整形し、又は制御する屈折、反射、及び反射屈折光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントを含んでよく、そのようなコンポーネントも以下においては集合的に又は単独で「レンズ」とも呼ばれることがある。
[0045] リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、基板が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水などに液浸されるタイプであってもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。
[0046] 図1Aは、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示している。この装置は、
− 放射ビームPB(例えばUV放射又はDUV放射)を調節するための照明システム(イルミネータ)ILと、
− フレームMFと、
− パターニングデバイス(例えばマスク)MAを支持するための支持構造(例えばマスクテーブル)MTと、
− それぞれ基板(例えばレジストコートウェーハ)W1、W2を保持するための2つの基板テーブル(例えばウェーハテーブル)WT1、WT2と、
− パターニングデバイスMAによって放射ビームPBに付与されたパターンを、2つの基板テーブルWT1、WT2のうち一方によって保持された基板Wのターゲット部分C(例えば1つ以上のダイを含む)に結像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)PLと、
を備える。
[0047] フレームMFは、振動のような外部の影響から実質的に隔離された防振フレームである。例えばフレームMFは、音響減衰マウント(図示せず)を介して地面上のベースフレーム(図示せず)によって支持することで、フレームMFをベースフレームの振動から隔離することができる。これらの音響減衰マウントは、ベースフレームによって及び/又は隔離されたフレームMF自体によって発生する振動を隔離するようにアクティブに制御できる。
[0048] 図1Aに示すデュアルステージのリソグラフィ装置では、左側にアライメントシステムAS及びトポグラフィ測定システムTMSが設けられ、右側に投影システムPLが設けられている。投影システムPL、アライメントシステムAS、及びトポグラフィ測定システムTMSは、隔離されたフレームMFに接続されている。
[0049] 支持構造MTは、第1の位置決めデバイスPMを介してフレームMFに移動可能に搭載されている。第1の位置決めデバイスPMを用いて、パターニングデバイスMAを移動させ、これをフレームMFに対して(及び、フレームMFに接続されている投影システムPLに対して)高精度に位置決めすることができる。
[0050] 基板テーブルWT1、WT2は、それぞれ第1及び第2の基板位置決めデバイスPW1、PW2を介してフレームMFに移動可能に搭載されている。第1及び第2の基板位置決めデバイスPW1、PW2を用いて、基板テーブルWT1、WT2によってそれぞれ保持された基板W1、W2を移動させ、基板W1、W2をフレームMFに対して(及び、フレームMFに接続されている投影システムPL、アライメントシステムAS、及びトポグラフィ測定システムTMSに対して)高精度に位置決めすることができる。支持構造MT及び基板テーブルWT1、WT2を、まとめてオブジェクトテーブルと呼ぶことができる。第1及び第2の基板位置決めデバイスPW1、PW2の各々は、放射ビームが基板Wのターゲット領域Cをスキャンするように、放射ビームに対して基板テーブルWT2をスキャン経路に沿って移動させるよう動作可能なスキャン機構であると考えられる。
[0051] 従って、図1Aに示すリソグラフィ装置は2つの基板テーブルWT1、WT2を有するタイプであり、デュアルステージ装置と呼ぶことができる。そのような「複数ステージ」マシンにおいて、2つの基板テーブルWT1、WT2は並行して用いられ、これらの基板テーブルの一方で準備ステップを実行しながら他方の基板テーブルを露光に用いる。
[0052] 図1Aにおいて、基板テーブルWT1は左側に配置され、基板テーブルWT2は右側に配置されている。この構成では、基板テーブルWT1を用いて、これによって保持されている基板W1を露光する前に、基板W1に対してアライメントシステムAS及びトポグラフィ測定システムTMSを用いた様々な準備ステップを実行できる(以下で更に詳しく説明する)。同時に、基板テーブルWT2を用いて、基板テーブルWT2によって保持されている別の基板W2を露光することができる。基板テーブルWT2によって保持されている基板W2が露光され、基板テーブルWT1によって保持されている基板W1に対する準備ステップが実行されたら、2つの基板テーブルWT1、WT2は場所を交換する。この後、基板テーブルWT1によって保持されている基板W1を放射に露光させ、既に放射に露光された基板テーブルWT2によって保持されている基板W2を新しい基板に取り換え、この新しい基板に対して様々な準備ステップを実行する。
[0053] 従って、2つの基板テーブルWT1、WT2の各々は、図1Aの左側又は右側のいずれかに配置され得る。特に他の指定がない限り、以下では、基板テーブルWT1は概してその時点で左側に配置された基板テーブルを指し、基板テーブルWT2は概してその時点で右側に配置された基板テーブルを指す。
[0054] 図1Bは、図1Aの2つの基板W1、W2のいずれかを表し得る基板Wの平面図を示す。以下では、特に他の指定がない限り、リソグラフィ装置の左側及び右側の基板を基板Wと呼ぶ。図1Cは、パターニングデバイスアライメントマーク(概略的に四角形M1、M2で示されている)が設けられたパターニングデバイスMAの平面図を示す。
[0055] 本明細書で示すように、本装置は、(例えば透過マスクを使用する)透過タイプである。あるいは、装置は、(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)反射タイプでもよい。
[0056] 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SO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備える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。イルミネータILは、放射システムと呼ぶことができる。あるいは、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と共に、まとめて放射システムと呼ぶことができる。
[0057] イルミネータILはビームの強度分布を変えることができる。イルミネータは、イルミネータILの瞳面における環状領域内で強度分布が非ゼロとなるように放射ビームの半径方向範囲を限定するよう構成することができる。これに加えて又はこの代わりに、イルミネータILは、瞳面における複数の等しく離間したセクタ(sector)において強度分布が非ゼロとなるように瞳面内でのビーム分布を限定するよう動作できる。イルミネータILの瞳面における放射ビームの強度分布を照明モードと呼ぶことができる。
[0058] イルミネータILは、ビームの強度分布を調整するための調整手段AMを備えることができる。一般に、少なくとも、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び/又は内側半径範囲(一般にそれぞれ、σ−outer及びσ−innerと呼ばれる)を調節することができる。また、イルミネータILは、イルミネータの瞳面におけるビームの角度分布を変えるようにも動作可能である。例えばイルミネータILは、強度分布が非ゼロである瞳面におけるセクタの数及び角度範囲を変えるように動作可能である。イルミネータの瞳面におけるビームの強度分布を調整することによって、異なる照明モードを達成できる。例えば、イルミネータILの瞳面における強度分布の半径方向範囲及び角度範囲を限定することによって、強度分布は、当技術分野において既知のように、例えば双極子、四極子、又は六極子分布のような多極分布を有することができる。所望の照明モードは、その照明モードをイルミネータILに与える光学部品を挿入することによって得られる。
[0059] イルミネータILは、調整手段AMを用いてビームの偏光を変えるように動作可能であり、偏光を調整するように動作可能である。イルミネータILの瞳面における放射ビームの偏光状態を偏光モードと呼ぶことがある。異なる偏光モードを使用することにより、基板W上に形成される像において、より大きいコントラストを達成できる。放射ビームは非偏光であり得る。あるいは、イルミネータILは放射ビームを直線偏光するように構成され得る。放射ビームの偏光方向は、イルミネータILの瞳面内で様々に異なり得る。すなわち、放射の偏光方向はイルミネータILの瞳面内の異なる領域では異なる場合がある。放射の偏光状態は照明モードに応じて選択することができる。
[0060] 更に、イルミネータILは一般に、インテグレータIN及びコンデンサCOのように様々な他のコンポーネントを備えている。イルミネータILは、断面において所望の均一性及び強度分布を有する調節済み放射ビームPBを提供する。
[0061] 調節済み放射ビームPBの形状及び(空間)強度分布は、イルミネータILの光学部品によって規定される。スキャンモードにおいて、調節済み放射ビームPBは、パターニングデバイスMA上に概ね矩形の放射帯を形成するようなものであり得る。放射帯を露光スリット(又はスリット)と呼ぶことができる。スリットは、長い寸法(長さと呼ぶことができる)と、短い寸法(幅と呼ぶことができる)を有し得る。スリットの幅はスキャン方向(図1のy方向)に相当し、スリットの長さは非スキャン方向(図1のx方向)に相当し得る。スキャンモードでは、スリットの長さが、単一の動的露光で露光できるターゲット領域Cの非スキャン方向の範囲を限定する。これに対し、単一の動的露光で露光できるターゲット領域Cのスキャン方向の範囲は、スキャン移動の長さによって決定される。
[0062] 「スリット」、「露光スリット」、又は「帯又は放射」という用語は、リソグラフィ装置の光軸に対して垂直な面においてイルミネータILによって生成される放射帯を指すため交換可能に使用できる。この面は、パターニングデバイスMA又は基板Wのいずれかに存在するか又はその近傍に存在し得る。この面はフレームMFに対して静止状態であり得る。「スリットプロファイル」、「放射ビームのプロファイル」、「強度プロファイル」、及び「プロファイル」という用語は、特にスキャン方向におけるスリットの(空間)強度分布の形状を指すため交換可能に使用できる。リソグラフィ装置の光軸に対して垂直な面において、露光領域とは、放射を受光できるその面内の領域を指すことができる。
[0063] イルミネータILは、2つのマスキングブレード(図1AではBとして概略的に示されている)を備えている。2つのマスキングブレードの各々はスリットの長さに対して概ね平行であり、2つのマスキングブレードはスリットの両側に配置されている。各マスキングブレードは、放射ビームPBの経路内に配置されない後退位置と、放射ビームPBを部分的に阻止する挿入位置と、の間で、個別に移動可能である。マスキングブレードは、イルミネータILのフィールド面に配置されている。従って、マスキングブレードを放射ビーム経路内に移動させることにより、放射ビームPBのプロファイルがシャープに切り取られるので、放射ビームPBのフィールドの範囲をスキャン方向で制限することができる。マスキングブレードを用いて、露光領域のどの部分が放射を受光するかを制御できる。
[0064] パターニングデバイスMAもリソグラフィ装置のフィールド面に配置されている。一実施形態では、マスキングブレード及びパターニングデバイスMAの双方が実質的に同一面内に位置するように、マスキングブレードをパターニングデバイスMAに隣接して配置することができる。あるいは、それらの各々がリソグラフィ装置の異なるフィールド面に位置するように、マスキングブレードをパターニングデバイスMAから離し、マスキングブレードとパターニングデバイスMAとの間に適切な集束光学部品(図示せず)を設けることも可能である。
[0065] イルミネータILは、強度アジャスタIA(図1Aに概略的に示されている)を備えている。強度アジャスタIAは、放射ビームの両側で放射ビームを減衰させるように動作できる。これについて以下で説明する。図2A及び図2Bに示すように、強度アジャスタIAは複数の可動フィンガFを備え、これらは2つの異なる構成で示されている。フィンガFは対になって配置され、それぞれの対がスリットの各側に1つずつフィンガを含む(すなわち、フィンガFの各対はy方向に離れている)。フィンガFのこれらの対はスリットの長さに沿って配置されている(すなわち、x方向に延出している)。各可動フィンガFは、図2AでフィンガFの1つにおいて矢印Aで示すように、スキャン方向(図2A及び図2Bのy方向)に独立して移動可能である。すなわち、フィンガFは、スリットの長さに対して垂直な方向に移動可能である。使用時、各可動フィンガFはスキャン方向に独立して移動可能である。例えば、各可動フィンガFは、少なくとも放射ビーム経路内に配置されていない後退位置と、放射ビームを部分的に阻止する挿入位置と、の間で、移動できる。図2Aでは、スライドのそれぞれの側のフィンガは全て同一のy位置に配置して図示されている。図2Bに示すように、一般には、スリットの所与の側のフィンガは異なるy位置に配置され得る。フィンガFを移動させることで、スリットの形状及び/又は強度分布を調整できる。
[0066] フィンガが放射ビームPBをシャープにカットしないように、フィンガFはリソグラフィ装置のフィールド面に存在せず、フィールドはフィンガの周辺部(penumbra)に存在し得る。こういったフィンガ対を用いて、スリットの長さに沿って放射ビームPBの異なる減衰レベルを適用できる。
[0067] 放射ビームPBの強度関数は、スキャン方向に相当するスリットの幅方向にわたって様々に異なり得る。スリットの幅方向の強度関数の形状を、放射ビームPBのプロファイル(又はスリットプロファイル)と呼ぶことができる。放射ビームPBのプロファイルは、スリットの長さに沿って実質的に同一であり得る。これに加えて又はこの代わりに、スリットの幅方向の放射ビームPBの強度プロファイルの積分は、スリットの長さに沿って実質的に一定であり得る。これを達成するには、図2Bに概略的に示すように、フィンガ対を異なる量ずつ放射ビームPBの経路内に挿入して、スリットの長さに沿って異なる量ずつ放射ビームを減衰させればよい。フィンガ対が異なる量ずつ放射ビームPBの経路内に挿入されるそのような実施形態では、放射ビームPBのプロファイルはスリットの長さに沿ってわずかに変動する。
[0068] イルミネータILは、断面において所望の均一性及び強度分布を有する調節済み放射ビームPBを提供する。フィンガF及びマスキングブレードBは、調節済み放射ビームPBがイルミネータILから出射するイルミネータILのスリットアパーチャSAを画定すると考えることができる。
[0069] イルミネータILから出射した放射ビームPBは、支持構造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に入射する。パターニングデバイスMAを横断したビームPBは、投影システムPLを通過し、投影システムPLは、ビームを基板Wのターゲット部分C上に合焦させる。第2の基板位置決めデバイスPW2と位置センサIF(例えば干渉計デバイス)の助けにより、例えば様々なターゲット部分CをビームPBの経路に位置決めするように、基板テーブルWT2をフレームMFに対して高精度に移動できる。同様に、第1の位置決めデバイスPMと別の位置センサ(図1Aには明示されていない)を用いて、例えばマスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中等に、フレームMFに対してパターニングデバイスMAを高精度に位置決めできる。一般に、オブジェクトテーブルMT及びWT1、WT2の移動は、位置決めデバイスPM、PW1、及びPW2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)の助けにより実現される。パターニングデバイスMA及び基板Wは、パターニングデバイスアライメントマークM1、M2及び基板アライメントマークP1、P2を使用して位置合わせすることができる。
[0070] 投影システムPLは、放射ビームPBに縮小率を適用することで、パターニングデバイスMAの対応するフィーチャよりも小さいフィーチャを有する像を形成できる。例えば縮小率4が適用され得る。
[0071] スキャンモードにおいて、第1の位置決めデバイスPMは、イルミネータILによって調節された放射ビームPBに対して支持構造MTをスキャン経路に沿って移動させるように動作可能である。一実施形態において、支持構造MTは、一定のスキャン速度vMTでスキャン方向に線形に移動される。上述のように、スリットは、幅がスキャン方向(図1のy方向と一致する)に延出するような向きである。いずれの場合も、スリットによって照明されるパターニングデバイスMA上の各ポイントは、投影システムPLによって、基板Wの面内の単一の共役点に結像される。支持構造MTがスキャン方向に移動すると、パターニングデバイスMA上のパターンは、支持構造MTと同じ速度でスリットの幅全体にわたって移動する。具体的には、パターニングデバイスMA上の各ポイントは、速度vMTでスキャン方向にスリットの幅全体にわたって移動する。この支持構造MTの移動の結果、パターニングデバイスMA上の各ポイントに対応する基板Wの面内の共役点は、基板テーブルWT2の面内でスリットに対して移動する。
[0072] パターニングデバイスMAの像を基板W上に形成するため、パターニングデバイスMA上の各ポイントの基板Wの面内の共役点が基板Wに対して静止したままであるように基板テーブルWT2を移動させる。投影システムPLに対する基板テーブルWT2の速度(大きさ及び方向の双方)は、(スキャン方向における)投影システムPLの縮小率(demagnification)及び像反転特性によって決定する。具体的には、投影システムPLが、基板Wの面に形成されるパターニングデバイスMAの像がスキャン方向に反転するような特性である場合、基板テーブルWT2を支持構造MTと反対の方向に移動させるべきである。すなわち、基板テーブルWT2の動きは支持構造MTの動きに対して逆平行であるべきである。更に、投影システムPLが放射ビームPBに対して縮小率αを適用する場合、所与の時間期間で各共役点が移動する距離は、パターニングデバイス上の対応するポイントが移動する距離のα分の1になる。従って、基板テーブルWT2の速度の大きさ|vWT|は、|vMT|/αになるはずである。
[0073] イルミネータILは、パターニングデバイスMAの露光領域を放射ビームPBで照明し、投影システムPLは、放射を基板Wの面内の露光領域に合焦させる。イルミネータILのマスキングブレードを用いて放射ビームPBのスリットの幅を制御することができ、これは次いで、パターニングデバイスMA及び基板Wのそれぞれの面内の露光領域の範囲を限定する。すなわち、イルミネータのマスキングブレードはリソグラフィ装置の視野絞り(field stop)として機能する。これより図3を参照して、マスキングブレードをどのように使用するかの一例について説明する。
[0074] 図3は、基板Wのターゲット領域104の露光中の異なる段階における2つのマスキングブレードB1、B2の位置を示す。ターゲット領域104は、例えば図1Bに示すターゲット領域Cのいずれか1つであり得る。
[0075] 図3Aに示すように、ターゲット領域104の単一の動的露光の開始時、基板Wの面内の露光領域102(すなわち、投影システムPLによってスリットが投影される基板の部分)は、ターゲット領域104に隣接している。非スキャン方向(x方向)の露光領域102の範囲はターゲット領域104と実質的に同一であり、露光領域102は非スキャン方向(x方向)でターゲット領域104に位置合わせされている。スキャン方向(y方向)の露光領域102の範囲はターゲット領域104とは異なる可能性がある。スキャン方向(y方向)において、露光領域102はターゲット領域104に隣接し、露光領域102がターゲット領域104に重複せずターゲット領域104から離間もしないようになっている(すなわち、露光領域102の前縁部106はターゲット領域104の縁部と実質的に一致している)。
[0076] 図3において、基板Wの面に対する2つのマスキングブレードB1、B2の投影は破線で示されている。ターゲット領域104の動的露光の開始時(ターゲット領域104は図3Aに示すように配置されている)、スリットの第1のマスキングブレードB1は放射ビームの経路に配置され、シャッタとして作用して、基板Wのどの部分も放射を受光しないようにする。これは、隣接するターゲット領域が放射に露光されないことを保証する。
[0077] 露光対象の基板Wのターゲット領域104の前縁部108が露光領域102内へ移動すると、第1のマスキングブレードB1は移動して、ターゲット領域104のみが放射を受光する(すなわち、ターゲット領域104の外側の基板部分は露光されない)ようにする。すなわち、図3Bに示すように、マスキングブレードB1は、露光領域102とターゲット領域104との重複部のみが放射を受光するように配置される。
[0078] 図3Cに示すように、ターゲット領域104の露光の途中では、双方のマスキングブレードB1、B2が放射ビームの経路から後退して、露光領域102全体が放射を受光するようになっている。基板Wのターゲット領域104が露光領域の外側まで移動する(すなわち、ターゲット領域104の後縁部109が露光領域102の前縁部106を通り過ぎる)と、第2のマスキングブレードB2が移動して、露光領域102内に配置されたターゲット領域104の部分のみが放射を受光するようにする。これは図3Dに示されている。
[0079] イルミネータのマスキングブレードが放射ビームPBの経路内に配置されていない場合、パターニングデバイスMAの露光領域と基板Wの面内の露光領域は放射のスリットによって画定できる。
[0080] スキャンモードを用いて、リソグラフィ装置は、実質的に固定した面積を有する基板Wのターゲット領域Cを放射に露光するように動作可能である。例えばターゲット領域Cは、ダイの一部、1つのダイ、又はいくつかのダイを含み得る。単一のウェーハを複数のステップで放射に露光することができ、各ステップにおいて、ターゲット領域Cを露光した後に基板Wを移動させる。第1のターゲット領域Cの露光後、リソグラフィ装置は、別のターゲット領域Cを放射に露光できるように基板Wを投影システムPLに対して移動させるよう動作可能である。例えば、基板W上の2つの異なるターゲット領域Cの露光と露光との間に、基板テーブルWT2は、基板Wを移動させて次のターゲット領域を位置決めし、露光領域を介したスキャンの準備ができた状態とするように動作可能である。これは例えば、次のターゲット領域が露光領域102に隣接して配置されるように基板Wを移動させることによって達成できる。
[0081] あるいは、図示した装置を別のモードで使用することも可能である。この別のモードでは、支持構造MTはプログラマブルパターニングデバイスを保持して実質的に静止状態に維持され、基板テーブルWT2を移動又はスキャンさせながら、ビームPBに付与されたパターンをターゲット部分C上に投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源が使用され、基板テーブルWT2を移動させるたびに又はスキャン中の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、上記で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイ等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できる。
[0082] 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。
[0083] アライメントシステムASは、左側の基板テーブルWT1上に保持された基板Wに設けられたアライメントマーク(図1Bに四角形P1、P2で概略的に図示されている)の位置を測定する。更に、トポグラフィ測定システムTMSは、左側の基板テーブルWT1上に保持された基板Wの表面のトポグラフィを測定するため用いられる。これについては以下で更に説明する。第1の基板位置決めデバイスPW1及び位置センサ(図1Aには明示されていない)を用いて、フレームMFに対して(及び、これに接続されているアライメントシステムAS及びトポグラフィ測定システムTMSに対して)、基板テーブルWT1を高精度に位置決めできる。
[0084] 基板の露光中、基板上の各ポイントは一般に、ある角度範囲からの放射を受光する。露光スリット内の所与のポイントによって受け取られるエネルギの角度分布を、そのポイントの瞳充填(pupil fill)と呼ぶことができる。瞳充填を決定するのは、イルミネータILによって生成される照明モード、すなわちイルミネータILの瞳面における放射ビームの強度分布、及び、調節済み放射ビームPBがイルミネータILから出射するイルミネータILのスリットアパーチャSA(フィンガF及びマスキングブレードBによって画定される)である。一般に、露光スリット内の各ポイントはそれぞれ異なる瞳充填を有し得る。
[0085] これより図4を参照して、露光スリットの中央部におけるポイントの瞳充填について検討する。図4AはイルミネータILの瞳面における放射ビームPBを示し、強度分布は、σ−outer112及びσ−inner113によって画定される環状領域111内で非ゼロである。この例では、放射ビームPBの強度は環状領域111内で均一である。図4Bは、図4Aに示す照明モードを用いて、(リソグラフィ装置のフィールド面において)露光領域102内のポイント114が受光する放射の瞬時角度分布を示す。フィールド面は例えば、マスキングブレードの面、パターニングデバイスMAの面、又は基板Wの面であり得る。図示する例において、ポイント114は露光領域102の中央領域にあり、従ってその瞳充填はイルミネータILのスリットアパーチャSAによる影響を受けないことに留意すべきである(マスキングブレードBが放射ビームPBの経路内に配置されていないと仮定した場合)。
[0086] 露光領域102内の各ポイントは、ある角度範囲からの放射を受光し、複数の成分を受け取ると考えられる。各成分は、異なる立体角要素によって規定されると共に一定の方向ベクトルを有する。所与のポイント(例えばポイント114)が受光する瞬時放射について、正味方向を規定することができる。この正味方向は、そのポイントに対する放射の各成分の方向ベクトルのベクトル和として定義され、この和はそのような各成分が受け取るエネルギによって重み付けされる。図4Aに示される対称照明モードでは、露光領域102の中央領域における所与のポイント(例えばポイント114)によって受光される瞬時放射の正味方向は、基板の面に対して垂直である。
[0087] 中央領域に配置されていない露光領域102内のポイントの瞳充填は、概してスリットアパーチャSAによって影響を受ける。これについて以下で図5を参照して説明する。図5は、リソグラフィ装置の光軸(z方向)及びスキャン方向(y方向)を含む面における強度アジャスタIAの概略断面図を示し、1対のフィンガFを図示している。また、リソグラフィ装置のフィールド面FP内の5つの異なるポイント121〜125によって受光される放射の角度分布も示されている。フィールド面FPは、例えば上述したマスキングブレードBの面であり得る。
[0088] 図5には、イルミネータILが図4を参照して上述した輪帯照明モードを生成すると仮定した場合の5つのポイント121〜125の各々の瞳充填も示されている。フィールドの(スキャン方向における)中央に配置された中央ポイント123の瞳充填は、輪帯照明モードによって与えられる。2つの縁部のポイント121、125は、フィールドの(スキャン方向における)2つの反対側を表し、ここでは、受光される放射の角度分布は2つのフィンガFのうち一方によって制限される。この結果、2つの縁部のポイント121、125の各々は図4Bに示した光円錐の半分しか受光せず、瞳充填はx−y面における半環状の領域によって表すことができる。また、2つの中間ポイント122、124も示されており、これらの各々はフィールドの中央とフィールドの両側のうち1つとの間に配置されている。中間ポイント122、124が受光する放射の角度分布も、2つのフィンガFのうち一方によって制限されるが、2つの端部のポイント121、125よりも制限の程度が小さい。この結果、2つの中間ポイント122、124の各々の瞳充填は、x−y面における切り取られた環状領域によって表すことができる。
[0089] 上述のように、基板Wの露光中、パターニングデバイスMA及び基板Wの双方は露光領域を通るようにスキャンされる。基板W上の所与のポイントが露光領域をスキャンしていくと、このポイントは、スキャン方向に移動して、上述のポイント121〜125を含む露光スリット内のある範囲のポイントを通過する。所与のポイントのスキャンの開始時には、フィンガFの第1のものがこのポイントを放射ビームから部分的に遮蔽するので、このポイントは一方向からの放射を優先的に受光する(例えばポイント121で)。所与のポイントのスキャンの終了時には、フィンガFの反対側のものがこのポイントを放射ビームから部分的に遮蔽するので、このポイントは反対方向からの放射を優先的に受光する(例えばポイント125で)。スキャンの中央では(例えばポイント123では)、所与のポイントが受光する放射はイルミネータILの照明モードに依存する。対称照明モードでは、スキャンの中央で(例えばポイント123で)所与のポイントが受光する瞬時放射の正味方向は、基板の面に対して垂直であり得る。
[0090] 露光領域内の所与のポイントによって受光される瞬時放射について上記のように正味方向を規定したのと同様、露光プロセス中に基板上の所与のポイントによって受光される全放射の正味方向を規定することも可能である。この正味方向は、そのポイントに対する各成分の方向ベクトルのベクトル和として定義することができ、この和はそのような各成分が受け取るエネルギによって重み付けされる。基板W上の所与のポイントの正味方向は、放射のスリット積分角度分布によって与えられる。すなわち、露光スリット内の各ポイントの正味方向の和を、スリットの空間強度プロファイルによって重み付けする。図4Aに示す対称照明モード及び対称スリットプロファイルでは、露光プロセス中に基板上の所与のポイントによって受光される全放射の正味方向は、基板Wの面に対して垂直である。これを基板Wのテレセントリック照明と呼ぶことができる。
[0091] 基板Wは完璧に平坦ではなく、反っている場合があることは認められよう。そのような基板では、基板の面は、基板Wの表面を表す平均的な面を表す面であり得る。基板Wの面は、投影システムPLの焦点面に対して平行であるか又はこの焦点面と一致する場合がある。
[0092] フィンガFと同様に、マスキングブレードB1、B2(図4を参照のこと)は、所与のターゲット領域Cの露光の開始及び終了の頃に、基板Wの一部を放射ビームから部分的に遮蔽することに留意すべきである。
[0093] 基板Wの露光中、基板Wの表面上にパターニングデバイスMAのシャープな像を形成するように、基板Wを投影システムPLの焦点面に配置することが望ましい。基板が焦点面から外れて位置する場合、形成される像はあまりシャープでなくなる。更に、そのポイントがテレセントリックに照明されない(すなわち、露光プロセス中にそのポイントによって受光される全放射の正味方向が基板Wの面に対して垂直でない)場合、基板Wが焦点外になるので、基板Wの面内で像がシフトする。これについて以下で説明する。
[0094] 図1Aに示すリソグラフィ装置では、投影システムPLからの放射に基板Wを露光する間、基板Wは実質的に水平方向であり、基板Wに形成される像はその上面に形成される。いくつかの実施形態では、露光プロセス中に基板Wが実質的に水平方向でない可能性があることは認められよう。しかしながら以下において、基板Wの上面は、像が形成される基板Wの表面を指すことは理解されよう。
[0095] 図6A及び図6Bは、基板Wの上面130の一部の断面及び投影システムPLの焦点面132を示す。上面130は、投影システムPLの焦点面132に対して平行であるが、デフォーカスΔzだけ変位している。投影システムPLは、基板Wの上面130にパターンを投影するように構成されている。これを実行するため、パターニングデバイスMA上の各ポイントが、投影システムPLの焦点面132におけるポイントに結像される。パターニングデバイスMA上の所与のポイントは、上面130上の第1のポイント134及び焦点面132における第2のポイント138に結像され得る。基板Wの上面130は焦点面132内に存在しないので、概して、上面130上の第1のポイント134及び焦点面132内の第2のポイント138の(例えばy方向における)位置は異なる。上面130上の第1のポイント134及び焦点面132内の第2のポイント138の(例えばy方向における)相対位置は、第1及び第2のポイント134、138が受光する全放射の正味方向に依存する。
[0096] 図6A及び図6Bにおいて、露光プロセス中に上面130上の第1のポイント134が受光する全放射の正味方向は、矢印136によって示されている。
[0097] 図6Aは、基板Wの上面130のテレセントリックな照明を表す。すなわち、矢印136は上面130に対して垂直である。そのような構成では、基板Wの上面130が投影システムPLの焦点面から外れて位置する場合であっても、第1及び第2のポイント134、138は、投影システムPLの光軸に対して垂直な面(すなわちxy面)内で同じ位置に配置される。
[0098] 図6Bは、基板Wの上面130の非テレセントリックな照明を表す。すなわち、矢印136は上面130に対して垂直でない。そのような構成では、基板Wの上面130は投影システムPLの焦点面から外れて位置するので、投影システムPLの光軸に対して垂直な面(すなわちxy面)内で、基板Wの上面130上の第1のポイント134は焦点面132内の第2のポイント138に対してシフトしている。シフトの大きさΔyは、デフォーカスΔzの大きさと、露光プロセス中に上面130上の第1のポイント134が受光する全放射の正味方向と、に依存する。シフトの大きさΔyをオフセットエラーと呼ぶことができる。
[0099] 像品質の目的のため、基板Wの表面は平坦であると共に投影システムPLの焦点面と一致することが望ましい。しかしながら一般に、基板Wの表面は反っている、すなわち完璧に平坦でない可能性がある。基板Wは、基板テーブルWT1、WT2の一方にクランプする前に反る場合がある。この代わりに又はこれに加えて、基板Wは、基板テーブルWT1、WT2の一方にクランプした結果として反る場合がある。基板テーブルWT1、WT2の一方に基板Wをクランプすることによって、基板Wの変形が生じ得る。この場合、基板Wの上面上の各ポイントの基準面からの変位は、そのポイントの半径方向位置にのみ依存する。
[00100] 図7A及び図7Bは、基板Wの上面140の一部の断面及び投影システムPLの焦点面132を示す。上面140は、投影システムPLの焦点面132から外れるように湾曲している。この湾曲は、上面上の各ポイントが、理想的な場合(上面140が平坦である場合)に配置されるはずの焦点面内の対応するポイントから概ね変位するようなものである。この変位は概して、焦点面に対して垂直な方向(すなわちz方向)と、焦点面に対して平行な面内(すなわちx−y面内)と、の双方である。この文脈において、上面140上のポイントは、もしも基板Wの上面140が変形して平坦になり焦点面132と一致するようになったら配置されるはずである焦点面132内のポイントに対応する。これを示すため、図7A及び図7Bに、上面140上の3つのポイント144、145、146及びこれに対応する焦点面132内のポイント154、155、156が示されている。もしも基板Wの上面140が変形して平坦になり焦点面132と一致するようになったら、上面140上の3つのポイント144、145、146はそれぞれポイント154、155、156と一致する。
[00101] 投影システムPLは、基板Wの上面140にパターンを投影するように構成されている。これを実行するため、パターニングデバイスMA上の各ポイントが、投影システムPLの焦点面132におけるポイントに結像される。パターニングデバイスMA上の所与のポイントは、上面140上の第1のポイント及び焦点面132における第2のポイントに結像され得る。基板Wの上面140は湾曲しているので、概して、上面140上の第1のポイント及び焦点面132内の第2のポイントの(例えばy方向における)位置は異なる。
[00102] 図7A及び図7Bから、基板Wの上面140が平坦から逸脱することは概ね2つの効果を有することがわかる。すなわち、(a)パターニングデバイスMAの像がピンぼけになり得る、及び(b)各像ポイントが基板Wの上面140上の異なるポイントに形成され得る(すなわち、オーバーレイエラーを生じ得る)。
[00103] 理想的には、上面140上の第1のポイントと焦点面132内の第2のポイントは、対応するポイントであるはずである(すなわち、もしも基板Wの上面140が変形して平坦になり焦点面132と一致するようになったら、上面140上の第1のポイントと焦点面132内の第2のポイントは一致する)。これは、(i)上面140上の第1のポイントと焦点面132内の第2のポイントの(例えばy方向及びz方向における)相対位置、並びに(ii)第1及び第2のポイントによって受光される全放射の正味方向、に依存する。
[00104] 図7Aにおいて、露光プロセス中に上面140上の各ポイントが受光する全放射の正味方向は矢印160によって示されている。図7Aは、基板Wの上面140のテレセントリックな照明を表す。すなわち、矢印160は基板Wの面に対して垂直である。この文脈では、上面140は湾曲し、基板Wの面は焦点面132に対して平行である。そのようなテレセントリックな構成では、パターニングデバイスMAの同一部分から放射を受光する上面140及び焦点面132上のポイントは、投影システムPLの光軸に対して垂直な面(すなわちxy面)内で同一の位置に配置されている。従って、基板Wの上面140上のポイント144、145、146の各々は、焦点面132内の対応するポイント154、155、156とは異なる焦点面132内のポイント164、165、166を通過した放射を受光する。実際上は、基板Wの上面140の湾曲によってオーバーレイエラーが生じている。
[00105] 本発明の実施形態は、露光プロセス中に基板W上の1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向を制御して、そのようなオーバーレイエラーを少なくとも部分的に補正することを含む。具体的には、本発明は、露光プロセス中に基板W上の1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向を、基板Wの面に対して垂直でない(すなわち、1つ以上のポイントがテレセントリックに照明されない)ように調整することを含み得る。これを用いて、投影システムPLの焦点面内に存在しない基板Wのポイントにおけるオーバーレイエラーを補正できる。基板W上の1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向は、全オーバーレイエラーが実質的にゼロになるか、又は少なくともそのポイントをテレセントリックに照明した場合よりも小さくなるように、補償オーバーレイエラーを生じるよう選択すればよい。図7Bにそのような状況を示す。
[00106] 図7Bにおいて、露光プロセス中に上面140上の3つのポイント144、145、146の各々によって受光される全放射の正味方向は、それぞれ矢印174、175、176で示されている。一般に、露光プロセス中に上面140上の3つのポイント144、145、146の各々によって受光される全放射の正味方向はそれぞれ異なる可能性がある。露光プロセス中に上面140上の3つのポイント144、145、146の各々によって受光される全放射の正味方向は、基板Wの上面140上のポイント144、145、146の各々が焦点面132内の対応するポイント154、155、156を通過した放射を受光するように選択される。実際上、各ポイント144、145、146の照明は、基板Wの上面140の湾曲によって生じるオーバーレイエラーと大きさは同じであるが符号が反対であるオーバーレイエラーを生成するように選択される。すなわち、補正前に(すなわちテレセントリックな照明を用いている)、基板W上のポイントが+xnmのオーバーレイエラーを有する場合、そのポイントを照明する正味方向は、−xnmのオーバーレイエラーを生じるように選択される。このようにして、例えば(典型的に基板Wがクランプ力のため変形する)基板Wの縁部において、反った基板Wのオーバーレイエラーを軽減することができる。
[00107] 露光プロセス中に基板Wの上面上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向は、それらのポイントの露光中に強度アジャスタIAのフィンガFを制御することによって制御される。例えば、再び図2を参照すると、フィンガFの各対が同じ量だけ放射ビームPBの経路内に挿入されているならば、基板上の各ポイントはテレセントリックに照明され得る(イルミネータILの瞳面において対称照明モードを仮定した場合)。しかしながら、スリットの一方側のフィンガFをスリットの反対側のフィンガFよりも大きく挿入することによって、瞳充填は、所与のポイントのスキャン露光の開始(終了)頃は、そのポイントのスキャン露光の終了(開始)頃よりも大きく切り取られ得る。この結果、そのポイントはテレセントリックに照明されない(すなわち、スキャン積分瞳充填は対称的でない)。
[00108] 強度アジャスタIAのフィンガFは、コントローラCN(図1Aを参照のこと)によって制御される。コントローラCNは強度アジャスタIAに信号を送信するように動作可能である。信号を受信すると、強度アジャスタIAはフィンガFの各対の位置を制御するように動作可能である。
[00109] 基板Wの上面上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向は、一般にスリットの幅方向にわたって様々に異なり得る。すなわち、基板Wの上面上の異なる非スキャン(x)位置の2つのポイントによって受光される全放射の正味方向は、それぞれ異なる可能性がある。これは、フィンガFの各対を挿入する度合いを変えることによって達成できる。例えば、非スキャン方向で第1のポイントに対応する第1の対のフィンガFを、非スキャン方向で第2のポイントに対応する第2の対のフィンガFとは異なるように挿入すればよい。
[00110] 更に、基板Wの上面上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向は、一般にスキャン方向において様々に異なり得る。すなわち、所与の非スキャン位置(すなわちx位置)では、基板Wの上面上の異なるスキャン(y)位置の2つのポイントによって受光される全放射の正味方向は、それぞれ異なる可能性がある。これは、ターゲット領域Cの露光中にフィンガFの対を挿入する度合いを変えることによって達成できる。
[00111] 一般に、ターゲット領域C上の各ポイントによって受光される全放射の正味方向は、それぞれ異なる可能性がある。ターゲット領域C内の各ポイントによって受光される全放射の正味方向の変動を、補正テレンセントリシティプロファイルと呼ぶことができる。各ターゲット領域Cは一般に、固有の補正テレセントリック性プロファイルを有する。例えば、基板Wの中央に近いターゲット領域Cは一般に、基板の縁部に近い(例えばクランプに近い)ターゲット領域Cとは異なる補正テレセントリック性プロファイルを有する。
[00112] 各ターゲット領域Cの補正テレセントリック性プロファイルは、そのターゲット領域C内の基板Wのトポグラフィに関連している。いくつかの実施形態では、各基板Wのトポロジに関する情報を用いて、基板Wの各ターゲット領域Cの補正テレセントリック性プロファイルを生成する。上述のように、図7を参照すると、各ターゲット領域Cの補正テレセントトリシティプロファイルは、ターゲット領域C内の各ポイントの照明が、基板Wの上面のトポロジにより生じるオーバーレイエラーと大きさが同じであるが符号が反対である生じるオーバーレイエラーを生成するように、選択される。
[00113] コントローラCNは、基板Wのトポロジに関する情報に基づいて基板Wの各ターゲット領域Cの補正テレセントリック性プロファイルを生成するように動作可能であるプロセッサPR(図1Aを参照のこと)を備えることができる。
[00114] いくつかの実施形態において、各基板Wに関する情報は、基板を基板テーブルWT1、WT2の一方にクランプする前に決定され得る。基板が基板テーブルWT1、WT2の一方にクランプされると、概して基板は歪む。各基板を基板テーブルWT1、WT2の一方にクランプする前に各基板Wに関する情報が決定される実施形態では、クランプすることが基板Wのトポロジに対して及ぼす効果をモデル化して、リソグラフィ装置内における露光中の基板のトポロジを推定できるようになっている。
[00115] あるいは、いくつかの実施形態では、トポグラフィ測定システムTMSを用いて各基板Wの表面のトポロジを決定することができる。これについて以下で説明する。図8は、図1Aに示すトポグラフィ測定システムTMSの概略図である。トポグラフィ測定システムTMSは、放射源LS、照明光学部品IO、投影格子PG、投影光学部品PO、検出光学部品DO、検出格子DG、及び検出器Dを備えている。
[00116] 放射源LSは放射ビームRBを生成するように動作可能であり、放射ビームRBは照明光学部品IO及び投影格子PGを介して誘導される。放射ビームRBは投影格子PGによってパターン付与されると考えられる。放射ビームは次いで投影光学部品POを通過する。投影光学部品POは、放射ビームを入射角θで基板Wのターゲット部分上に誘導するように配置されている。
[00117] 放射ビームRBは、基板Wのターゲット部分(又は「スポット」)から反射して、検出光学部品DOを通過する。検出光学部品DOは、反射した放射ビームを検出格子DGを介して誘導し、その後、放射ビームは検出器Dに入射する。検出器Dは、入射した光の強度を検出し、それを示す信号を生成するように動作可能である。この信号はプロセッサPRによって受信される。
[00118] 基板Wのトポグラフィを決定するため、第1の基板位置決めデバイスPW1を用いて、放射ビームRBを受光する基板Wのターゲット部分が変化するように基板Wを移動させる。第1の基板位置決めデバイスPW1は、トポグラフィ測定システムTMSに対して基板Wを移動させるように動作可能である。これは、第2の基板位置決めデバイスPW2によって実行される投影システムPLに対する基板Wの移動と同様である。
[00119] プロセッサPRは、アライメントシステムAS及びトポグラフィ測定システムTMSからデータを受信する。また、プロセッサPRは、第1の基板位置決めデバイスPW1からの基板テーブルWT1位置情報も受信する。基板Wは基板テーブルWT1に(典型的にはクランプによって)固定されているので、基板テーブルWT1に関する位置情報は基板Wに関する位置情報であると見なされ得る。
[00120] トポグラフィ測定システムTMSの下方で基板Wがスキャンされる際、基板Wの高さが変化すると、投影格子PGの像が検出格子DGに対して横方向にシフトする。検出格子DGによって透過される(従って検出器Dによって検出される)光の量は、投影格子PG及び検出格子DGの像の相対的な横方向位置に依存する。従って、検出器によって受信される信号は基板Wの高さに依存する。検出器によって出力される信号は、基板Wのトポグラフィを決定するように構成されているプロセッサPRによって解析できる。このトポグラフィ測定方法を「光学三角測量(optical triangulation)」と呼ぶことができる。照明光学部品IO、投影光学部品PO、及び検出光学部品DOは、例えばレンズ又はミラー等、様々な光学コンポーネントを含み得る。
[00121] 複数の放射源を用いて複数の放射ビームを生成し、次いでこれらを複数の照明光学部品に通過させ、基板の複数のターゲット部分を照明してもよい。複数の放射ビームを用いることで、基板Wをスキャンするストローク数を減らし、そのトポグラフィをより迅速に決定することが可能となる。いくつかの実施形態では、基板Wの複数のターゲット部分(又は「スポット」)を放射ビームで照明することができる。これら複数のスポットは、基板Wの非スキャン方向に延出し、例えば基板の単一のターゲット部分Cの大きさに及ぶことがある(例えば図1Bを参照のこと)。
[00122] プロセッサPRはメモリを含むことができ、基板W全体のトポグラフィに関する情報を記憶するように動作可能である。基板Wの表面のトポグラフィをウェーハマップと呼ぶことができる。
[00123] プロセッサPRは、ウェーハマップに基づいて基板Wの各ターゲット部分Cの補正テレセントリック性プロファイルを生成するように動作可能である。
[00124] 基板W(図1Aの右側)の露光中、基板Wを投影システムPLの焦点面に保持することが望ましい。これを達成するため、基板テーブルWT2をz方向に移動させることができる。基板テーブルWT2のこの移動は、(トポグラフィ測定システムTMSによって既に決定された)基板Wの表面のトポグラフィに応じて決定される。露光領域の全ての部分を焦点面内に保持することは不可能である場合があり、基板テーブルWT2の移動は、露光領域全体を通してデフォーカスを最小限に抑えるように選択され得る。
[00125] 以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明は、説明したものとは別の方法で実施することができることが理解されよう。この説明は、本発明を限定するものではない。

Claims (26)

  1. 基板にターゲット領域を提供することと、
    前記ターゲット領域内の前記基板のトポロジを決定することと、
    放射ビームを提供することと、
    前記基板上に像を形成するように前記基板の前記ターゲット領域上に前記放射ビームを投影することと、を含み、
    前記提供される放射ビームは、前記基板の前記ターゲット領域における1つ以上のポイントによって受光される全放射の正味方向が、前記ポイントにおいて前記基板の表面の湾曲によって生じるオーバーレイエラーを少なくとも部分的に補正するように前記基板の前記決定されたトポロジに応じて選択されるようになっている、
    リソグラフィ方法。
  2. 前記基板の前記ターゲット領域における少なくとも1つのポイントによって受光される全放射の前記正味方向は、前記ポイントに入射する前記放射が、前記像を形成するように前記基板の前記ターゲット領域上に前記放射ビームを投影するため用いられる投影システムの焦点面における対応するポイントを通過するように選択され、
    前記焦点面における前記対応するポイントは、もしも前記基板の前記表面が変形して平坦になり前記焦点面と一致するようになったら前記基板上の前記ポイントが配置されるはずである前記焦点面におけるポイントである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ターゲット領域における少なくとも1つのポイントによって受光される全放射の前記正味方向は、前記基板の面に対して垂直でない、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記放射ビームを提供するステップは、前記放射ビームの両側で前記放射ビームを減衰させるように動作可能な強度アジャスタを備える照明システムを用いて達成される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記強度アジャスタは、対になって配置された複数の可動フィンガを備え、
    それぞれの対は、前記放射ビームの各側に1つずつフィンガを含み、
    前記基板の前記表面上の各ポイントによって受光される全放射の前記正味方向は、それらのポイントの露光中に前記強度アジャスタの前記フィンガを制御することによって制御される、請求項4に記載の方法。
  6. 前記基板の前記表面上の各ポイントによって受光される全放射の前記正味方向は、前記露光領域内で様々に異なる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記ターゲット領域内の前記基板の前記決定されたトポロジに基づいて補正テレセントリック性プロファイルを決定することを更に含み、
    前記補正テレセントリック性プロファイルは、前記ターゲット領域内のポイントによって受光される全放射の前記正味方向の変動を記述し、
    前記提供される放射ビームは、前記基板の前記ターゲット領域における1つ以上のポイントによって受光される全放射の前記正味方向が前記決定された補正テレセントリック性に応じて選択されるようになっている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記基板上に像を形成するように前記基板の前記ターゲット領域上に前記放射ビームを投影するステップは、前記放射ビームが前記像を形成するように前記ターゲット領域をスキャンするように、前記放射ビームに対して前記基板をスキャン経路に沿って移動させることを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記基板の前記表面上の各ポイントによって受光される全放射の前記正味方向は、前記ターゲット領域内で非スキャン方向において様々に異なる、請求項6に従属する場合の請求項8に記載の方法。
  10. 前記基板の前記表面上の各ポイントによって受光される全放射の前記正味方向は、前記ターゲット領域内で前記スキャン方向において様々に異なる、請求項6に従属する場合の請求項8又は9に記載の方法。
  11. 前記基板の前記ターゲット領域上に前記放射ビームを投影する前に、前記放射ビームの断面にパターンを付与するためのパターニングデバイスを提供することを更に含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記基板上に像を形成するように前記基板の前記ターゲット領域上に前記放射ビームを投影するステップは、前記放射ビームが前記パターニングデバイスをスキャンするように、前記放射ビームに対して前記パターニングデバイスをスキャン経路に沿って移動させることを含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記基板は、複数のターゲット領域を備え、
    前記ターゲット領域内の前記基板のトポロジを決定するステップは、前記複数のターゲット領域の各々内で前記基板のトポロジを決定することを含み、
    前記基板上に像を形成するように前記基板の前記ターゲット領域上に前記放射ビームを投影するステップは、像を形成するように前記基板の各ターゲット領域上に前記放射ビームを順次投影することを含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記ターゲット領域内の前記基板のトポロジを決定するステップは、前記基板を基板テーブルにクランプする前に実行される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記ターゲット領域内の前記基板のトポロジを決定するステップは、前記基板を基板テーブルにクランプすることが前記基板の前記トポロジに対して及ぼす効果をモデル化することを更に含む、請求項14に記載の方法。
  16. 前記ターゲット領域内の前記基板のトポロジを決定するステップは、前記基板を基板テーブルにクランプした後に実行される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記ターゲット領域内の前記基板のトポロジを決定するステップは、前記基板の前記表面上の複数のポイントにおける前記基板の高さを決定することを含む、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記基板の前記表面上の前記複数のポイント上に放射ビームを投影することと、
    前記基板から反射した放射を検出することと、
    前記検出された反射した放射から前記基板の高さを決定することと、
    を含む、請求項17に記載の方法。
  19. 放射ビームを調節するための照明システムと、
    基板を保持するための基板テーブルと、
    前記基板上に像を形成するように前記基板のターゲット領域上に前記パターン付放射ビームを投影するための投影システムと、
    前記基板の前記ターゲット領域における少なくとも1つのポイントによって受光される全放射の正味方向が、前記ポイントにおいて前記基板の表面の湾曲によって生じるオーバーレイエラーを少なくとも部分的に補正するよう選択されるように、前記基板の前記ターゲット領域における1つ以上のポイントによって受光される全放射の前記正味方向を制御するように動作可能なコントローラと、
    を備える、リソグラフィ装置。
  20. 前記コントローラは、請求項1〜18のいずれか一項に記載の方法の1つ以上のステップを実施するように動作可能である、請求項19に記載のリソグラフィ装置。
  21. 前記コントローラは、前記ターゲット領域内の前記基板のトポロジに基づいて補正テレセントリック性を決定するように動作可能なプロセッサを備える、請求項19又は20に記載のリソグラフィ装置。
  22. 前記照明システムは、前記放射ビームの両側で前記放射ビームを減衰させるように動作可能な強度アジャスタを備える、請求項19〜21のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
  23. 前記強度アジャスタは、対になって配置された複数の可動フィンガを備え、
    それぞれの対は、前記放射ビームの各側に1つずつフィンガを含み、
    前記基板の前記表面上の各ポイントによって受光される全放射の前記正味方向が、それらのポイントの露光中に前記強度アジャスタの前記フィンガの位置を制御することによって制御されるようになっている、請求項22に記載のリソグラフィ装置。
  24. 前記放射ビームが前記像を形成するように前記ターゲット領域をスキャンするように、前記放射ビームに対して前記基板テーブルをスキャン経路に沿って移動させるよう動作可能なスキャン機構を更に備える、請求項19〜23のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
  25. パターニングデバイスを支持するための支持構造を更に備え、
    前記照明システムによって調節された前記放射ビームは、前記支持構造に誘導されることで、前記支持構造によって支持されたパターニングデバイスが前記放射ビームの断面にパターンを付与し、前記ターゲット領域上に投影されるパターン付放射ビームを形成できるようにする、請求項19〜24のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
  26. 前記基板の前記表面上の複数のポイントにおける前記基板テーブル上の基板の高さを決定するように動作可能なトポグラフィ測定システムを更に備える、請求項19〜25のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
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