JP2022539475A - 基板高さを測定する装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

リソグラフィ装置で処理するための基板の高さを測定する装置が開示される。本装置は、基板の高さを第１領域上で検知する第１センサを備える。本装置は、基板の高さを第２領域上で検出する第２センサも備える。本装置は、第１正規化高さデータを生成するために、第１センサからの信号に対応する第１データを第２センサフットプリントで正規化し、第２正規化高さデータを生成するために、第２センサからの信号に対応する第２データを第１センサフットプリントで正規化するように適合されているプロセッサをさらに備える。プロセッサは、第１正規化高さデータと第２正規化高さデータとの間の差に基づいて、基板の測定された高さへの補正を決定するように適合されている。【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年７月１１日に出願された欧州出願第１９１８５８９４．３号の優先権を主張し、その全体が本明細書に援用される。
本発明は、基板の高さを測定するための装置、ならびに関連する方法およびコンピュータ装置に関する。基板は、三次元物体を形成するためのリソグラフィ装置または整形装置で処理するための基板であってもよい。
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に与えるように構築された機械である。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。リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイス（例えばマスク）のパターンを基板に設けられた放射感応性材料（レジスト）層に投影しうる。
基板にパターンを投影するために、リソグラフィ装置は、電磁放射を使用しうる。この放射の波長が基板上に形成することのできるフィーチャの最小サイズを決定する。光線を使用するリソグラフィ装置は、基板上に小さなフィーチャを形成するために使用することができる。こうした小さなフィーチャの場合、製品の機能性や歩留まりを確保するために、フォトリソグラフィの焦点深度を正確に制御することが重要となる。
リソグラフィ装置は、基板の上面の高さを検知するために、光学センサなどの1つまたは複数のセンサを採用してもよい。このようなセンサは、フォトリソグラフィの焦点深度を正確に制御できるように、基板のトポグラフィをマッピングするために使用されてもよい。すなわち、基板の上面の高さの測定結果は、基板を所望のフォーカスで露光すべくリソグラフィ装置を制御するために使用されてもよい。
光学的な測定誤差は、誤った基板高さの測定値として現れ、フォーカスの外れた露光を引き起こす可能性がある。
基板の上面の有効高さをより正確に測定するために、光学的な誤差の影響を受けにくい圧力センサなどの他のセンサタイプを代替的または追加的に使用することができる。このような代替センサは、より高い精度を提供する可能性がある一方で、例えば測定速度が遅いなど、他の弊害や制限を受ける可能性がある。
さらに、異なる種類のセンサは、異なる測定特性を示す可能性があり、複数のセンサから受信した信号から導出されるデータを解釈する際に、困難や誤差が生じる可能性がある。
本発明の少なくとも１つの側面の少なくとも１つの実施形態の目的は、前述の問題の１つまたは複数を回避または少なくとも軽減することを求めることにある。
本発明の第１の態様によれば、基板の高さを測定する装置であって、基板の第１高さを第１領域上で検知し、第１センサフットプリントを備える第１センサと、基板の第２高さを第２領域上で検知し、第２センサフットプリントを備える第２センサと、第１正規化高さデータを生成するために、測定された第１高さに対応する第１センサからの第１信号に対応する第１データを第２センサフットプリントで正規化し、第２正規化高さデータを生成するために、測定された第２高さに対応する第２センサからの第２信号に対応する第２データを第１センサフットプリントで正規化するように適合されているプロセッサと、を備える装置が提供される。
これは、異なるセンサおよび／またはセンサタイプのフットプリントの違いによる、基板の高さの測定への影響を効果的に最小限に抑えうるという利点を有しうる。
プロセッサは、第１正規化高さデータを生成するために、第１データを第２センサフットプリントで畳み込むことによって正規化し、第２正規化高さデータを生成するために、第２データを第１センサフットプリントで畳み込むことによって正規化するように適合されていてもよい。
さらに、プロセッサは、第１正規化高さデータと第２正規化高さデータとの差に基づいて、基板の測定された高さへの補正を決定するように適合されていてもよい。
プロセッサは、測定された高さの決定された補正と、測定された第１高さ、測定された第２高さ、第１正規化高さデータ、および第２正規化高さデータのうち少なくとも１つとから、基板の少なくとも一部分のトポグラフィまたは高さマップを決定するように適合されていてもよい。
第１領域と第２領域は、少なくとも重なっていてもよく、これは両領域の測定値を相関させるのに有益でありうる。
第１センサフットプリントと第２センサフットプリントのサイズは、異なっていてもよい。
第１センサフットプリントと第２センサフットプリントの輪郭は、異なっていてもよい。
これは、各センサタイプが高さを異なって検知しうる（例えば、各センサが異なる視野および／または測定分解能を備えうる）様々なセンサタイプを備える装置に本発明が適用可能である、という利点を有しうる。
第１センサおよび第２センサの少なくとも一方は、圧力センサおよび／またはエアゲージを備えてもよい。
第１センサおよび第２センサの少なくとも一方は、光学センサ、例えば、光学式レベルセンサまたは高さセンサを備えてもよい。
これは、基板例えば半導体ウェハの高さを測定するリソグラフィ装置での使用に本発明が特に適している、という利点を有しうる。
プロセッサは、基板の少なくとも一部分の決定された高さから基板のトポグラフィを決定するように適合されていてもよい。
第１センサからの信号は、第１センサフットプリントによって定義される分解能で検知された基板の高さに対応していてもよい。
第２センサからの信号は、第２センサフットプリントによって定義される分解能で検知された基板の高さに対応していてもよい。
有益なことに、本発明は、第１センサおよび第２センサが異なる分解能で基板の高さを測定しうる装置に適用可能である。
本装置は、第１および第２システムを備えてもよい。第１センサは第１システムの構成要素であってもよい。第２センサは第２システムの構成要素であってもよい。第１システムと第２システムは物理的に分離していてもよい。
これは、検知速度が相対的に遅い場合があるエアゲージセンサなどの第１センサが、検知速度が相対的に速い場合がある光学式レベルセンサなどの第２センサとは別に使用されうる装置に本発明が適用可能である、という利点を有しうる。このような例では、エアゲージセンサは、光学式レベルセンサとは別に配置されかつ使用されうる。すなわち、エアゲージセンサは、レベルセンサよりも基板の高さを測定するのがかなり遅い場合があり、生産スループットに影響を与える可能性があるため、リソグラフィ装置に組み込むのには適していないかもしれない。代わりに、エアゲージセンサは、大量生産プロセスの外および／またはリソグラフィ装置の外などの「オフライン」の状況で、基板の少なくとも一部分の高さを測定するために使用されてもよい。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る装置を備えるリソグラフィ装置が提供される。
リソグラフィ装置は、調整手段を備えてもよい。調整手段は、基板の少なくとも一部分の決定された高さに基づいて、基板上の放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度を調整してもよい。
放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度は、ＤＵＶまたはＥＵＶ放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度であってもよい。
本発明の第３の態様によれば、基板の少なくとも一部分または領域の高さを測定する方法であって、第１センサフットプリントを有し第１信号を生成する第１センサを用いて、基板の高さを第１部分上で検知するステップと、第２センサフットプリントを有し第２信号を生成する第２センサを用いて、基板の高さを第２部分上で検知するステップと、第１正規化高さデータを生成するために、第１信号に対応する第１データを第２センサフットプリントで正規化するステップと、第２正規化高さデータを生成するために、第２信号に対応する第２データを第１センサフットプリントで正規化するステップと、第１正規化高さデータと第２正規化高さデータとの差に基づいて、測定された基板の高さへの補正を決定するステップと、を備える方法が提供される。
第１データを正規化するステップは、第１正規化高さデータを生成するために、第１データの第２センサフットプリントとの畳み込みを実行することを含んでもよい。第２データを正規化するステップは、第２正規化高さデータを生成するために、第２データの第１センサフットプリントとの畳み込みを含んでもよい。
基板の少なくとも一部分の高さは、リソグラフィ装置の外で測定されてもよい。例えば、基板の少なくとも一部分は、メトロロジ装置で測定される。メトロロジ装置を用いた測定によって取得される情報は、基板のさらなるプロセス、例えば、リソグラフィ露光装置における次のプロセスステップで使用されてもよい。
基板の選択的な測定（又は選択された領域若しくは部分の測定）は、メトロロジ装置で実行されてもよい。すなわち、基板の重要な部分は、第１センサによる測定の対象となる場合があり、この第１センサは、第２センサに対してより高い測定分解能、品質、又は性能を有してもよい。これらの選択された領域は、第２センサによって測定される領域とは異なってもよい。第１センサによって選択的に測定される領域は、第２センサによって測定される領域と少なくとも部分的に重なっていてもよい。
本発明の第４の態様によれば、基板の高さを決定するコンピュータ装置であって、プロセッサ可読命令を格納するメモリと、メモリに格納された命令を読み込んで実行するように構成されたプロセッサと、を備え、プロセッサ可読命令は、第１正規化高さデータを生成するために、第１領域上で検知された基板の高さに対応する第１センサからの第１信号に対応する第１データを第２センサフットプリントで正規化し、第２正規化高さデータを生成するために、第２領域上で検知された基板の高さに対応する第２センサからの第２信号に対応する第２データを第１センサフットプリントで正規化し、第１正規化高さデータと第２正規化高さデータとの差に基づいて、測定された基板の高さへの補正を決定するようにコンピュータ装置を制御するように構成された命令を備える、コンピュータ装置が提供される。
プロセッサ可読命令は、第１正規化結果を生成するために、第１データの第２センサフットプリントとの畳み込みによって第１データを正規化するようにコンピュータを制御するように構成された命令を備えてもよい。
プロセッサ可読命令は、第２正規化高さデータを生成するために、第２データの第１センサフットプリントとの畳み込みによって第２データを正規化するようにコンピュータを制御するように構成された命令を備えてもよい。
プロセッサ可読命令は、基板の少なくとも一部分の決定された高さまたは決定されたトポグラフィに基づいて、基板上の放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度を調整する調整手段を動作させるようにコンピュータを制御するように構成された命令を備えてもよい。
本発明の実施の形態となるリソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムを模式的に示す。 本発明の一態様に係るフットプリント正規化の方法を示す図である。 基板と、基板の高さを測定するための２つのセンサを表すものとを示す図である。 エアゲージセンサのフットプリントの例を示す。 光学センサのフットプリントの例を示す。 本発明の一実施形態に係る装置を示す図である。 基板高さの測定結果とこの測定結果を図２に示した方法で処理した結果の例を示す。
図１は、リソグラフィ装置ＬＡを備えるリソグラフィシステムにおいて具体化された本発明の一例を示す。リソグラフィシステムは、放射ビームＢを発生させるように構成される放射源ＳＯを備えてもよい。放射源ＳＯは、極紫外（ＥＵＶ）放射ビーム、紫外（ＵＶ）放射ビーム、または深紫外（ＤＵＶ）放射ビームを発生させるように構成されていてもよい。リソグラフィ装置ＬＡは、照明システムＩＬと、投影システムＰＳと、例えば半導体ウェハなどの基板Ｗを支持するように構成される基板テーブルＷＴとを備える。
照明システムＩＬは、放射ビームＢがパターニングデバイス（図示せず）に入射する前に、放射ビームＢを調整するように構成されている。照明システムＩＬは、様々な異なる光学素子、例えば、レンズおよび／またはミラーを含んでいてもよい。
調整された後、放射ビームＢは、パターニングデバイスと相互作用してもよい。この相互作用の結果として、パターニングされた放射ビームＢ’が生成される。投影システムＰＳは、パターニングされた放射ビームＢ’を基板Ｗに投影するように構成されている。そのために、投影システムＰＳは、パターニングされた放射ビームＢ’を基板テーブルＷＴによって保持された基板Ｗに投影するように構成される複数の光学素子、例えば、レンズおよび／またはミラーを含んでいてもよい。投影システムＰＳは、パターニングされた放射ビームＢ’に縮小係数を適用してもよく、その結果、パターニングデバイス上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が形成されてもよい。例えば、４または８の縮小係数が適用されてもよい。
基板Ｗは、以前に形成されたパターンを含んでいてもよい。このような場合、リソグラフィ装置ＬＡは、パターニングされた放射ビームＢ’によって形成される像を、基板Ｗ上に以前に形成されたパターンにアライメントする。
リソグラフィ装置は、基板Ｗの高さまたはトポロジーを測定するための測定装置を備えてもよい。測定装置は、第１センサ２０を備えてもよい。第１センサ２０は、基板Ｗの高さを測定するために構成されている。測定装置は、第２センサ３０を備えてもよい。第２センサ３０もまた、基板Ｗの高さを測定するために構成されている。第１センサ２０および第２センサ３０は、プロセッサ２５に通信可能に結合されていてもよい。第１センサ２０は、第１信号、または第１信号に対応する第１データをプロセッサ２５に送信するように構成されている。第１信号は、第１センサ２０によって検知された基板Ｗの高さに関連していてもよい。同様に、第２センサ３０は、第２信号、または第２信号に対応する第２データをプロセッサ２５に送信するように構成されている。第２信号は、第２センサ３０によって検知された基板Ｗの高さに関連していてもよい。
第１センサ２０は、基板Ｗの高さを第１領域上で検知するように構成されている。第１領域は、第１センサ２０によって検知される領域、例えば、第１センサ２０のセンサフットプリントに対応する。第１センサ２０、または第１センサ２０からの信号は、基板Ｗの領域例えば上面領域の少なくとも一部分にわたる基板Ｗの高さに対応するデータを提供または生成するために使用されてもよい。一実施形態では、第１センサ２０は、基板Ｗの上面の１つまたは複数の位置における基板Ｗの高さの一連の測定および／または測定シーケンスを実行してもよい。このように、第１センサ２０は、第１データを提供してもよいし、第１データを提供または生成するために使用されてもよい。第１データは、基板Ｗの高さマップに対応していてもよい。基板Ｗの高さマップは、基板Ｗの領域例えば上面領域のトポグラフィに対応していてもよい。
同様に、第２センサ３０は、基板Ｗの高さを第２領域上で検知するように構成されている。第２領域は、センサ３０によって検知される領域、例えば、センサ３０のセンサフットプリントに対応する。第２センサ３０、または第２センサ３０からの信号は、基板Ｗの領域例えば上面領域の少なくとも一部分にわたる基板Ｗの高さに対応するデータを提供または生成するために使用されてもよい。一実施形態では、第２センサ３０は、基板Ｗの上面の１つまたは複数の位置で基板Ｗの高さの一連の測定および／または測定シーケンスを実行してもよい。このように、第２センサ３０は、第２データを提供してもよいし、第２データを提供または生成するために使用されてもよい。第２データは、基板Ｗの高さマップに対応していてもよい。基板Ｗの高さマップは、基板Ｗの領域例えば上面領域のトポグラフィに対応していてもよい。
リモートセンシング装置、例えば、光学式レベルセンサまたはエアゲージでは、装置（またはセンサ）とターゲット（例えば基板）との間の距離は、生成される測定品質に役割を果たす。すなわち、視野（つまりリモートセンサでの可視性の円錐角度）、および視野における空間分解能が、測定結果の品質を決定する。一般的に、センサの測定フットプリント（つまりセンサフットプリント）は、視野と測定分解能に支配され、１つの瞬間において検知される領域として定義されてもよい。
第１センサ、例えば第１センサ２０は、第１視野と第１測定分解能を有するように構成され、それに伴い第１センサフットプリントを有してもよい。第２センサ、例えば第２センサ３０は、第２視野と第２測定分解能を有するように構成され、第２センサフットプリントを有してもよい。異なる視野および／または異なる分解能を有する第１および第２センサは、異なるセンサフットプリントを有しうる。これにより、例えば両方のセンサが同じものを測定するために使用される場合、異なる測定結果がもたらされる可能性がある。
プロセッサ２５は、第１センサ２０から第１データを受信し、第２センサ３０から第２データを受信するように構成されてもよい。本発明による一実施形態では、プロセッサ２５は、測定された基板トポロジーの第１正規化高さ測定データを生成するために、第１データを第２領域（例えば、第２センサ３０のフットプリント）で正規化するように適合されている。さらに、プロセッサ２５は、測定された基板トポロジーの第２正規化高さ測定データを生成するために、第２データを第１領域（例えば、第１センサ２０のフットプリント）で正規化するように適合されている。プロセッサ２５は、第１正規化高さ測定データと第２正規化高さ測定データとの間の差に基づいて、基板Ｗの測定された高さへの補正を決定するように構成されてもよい。
図１はリソグラフィシステムにおいて具体化された本発明の一例を表しているが、本発明は、他の装置またはシステムにおいて具体化されてもよいことが理解されるであろう。例えば、第１センサは、第１システムまたは第１装置に配置され、またはその構成要素であってもよく、第２センサは、第２システムまたは第２装置に配置され、またはその構成要素であってもよい。例えば、一方または両方のセンサは、メトロロジツールまたはメトロロジ装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィシステム、またはターゲット表面に三次元物体を形成するための整形装置において具体化されてもよい。
ある例示的な実施形態では、第１センサは、メトロロジツール内に配置され、第２センサは、リソグラフィ装置内に配置される。このように、基板の高さは、基板がリソグラフィ装置内に配置される前または後に、第１センサによって測定されてもよく、一方、基板の高さは、基板がリソグラフィ装置内に配置されている間に、第２センサによって測定される。
本発明のさらなる実施形態では、第１および第２センサは、異なるタイプのセンサであってもよい。例えば、第１および／または第２センサは、静電容量センサ、光学センサ、圧力センサ、エアゲージセンサ、または音響に基づくセンサ（例えば、走査型音響顕微鏡）であってもよい。
さらに例示的な実施形態では、第１センサのフットプリントは、第２センサのフットプリントと同じであり、または実質的に同じである。第１センサと第２センサは、同じ種類のセンサであってもよく、例えば、第１センサと第２センサの両方がエアゲージセンサであってもよく、あるいは、第１センサと第２センサの両方が光学センサであってもよい。
さらなる例示的な実施形態では、第１センサのフットプリントは、第２センサのフットプリントとは異なる。第１および第２センサは、異なるタイプのセンサであってもよく、例えば、第１センサは光学センサであり、第２センサはエアゲージセンサであってもよい。
基板のある領域たとえば上面領域での高さの測定値は、測定された基板の高さと、高さの測定に使用されたセンサのフットプリントとの畳み込みとして記述されることがある。本書を通じて「フットプリント」という用語は、センサによって検知される領域を表すために使用される。例えば、第１センサ（概してセンサＡと呼ぶ）からの高さ測定値は、測定された基板の高さとこのセンサのフットプリントの畳み込みとして記述されうる。これは次のように表すことができる。
SENSOR_AMEAS = TOPO * FPSENSOR_A
ここで、SENSOR_AMEASは、センサＡを使用した基板のある領域上での基板の高さの測定信号であり、TOPOは、基板の高さまたはトポグラフィであり、FPSENSOR_AはセンサＡのセンサフットプリントである。
同様に、第２センサ（概してセンサＢと呼ぶ）からの基板のある領域（例えば上面領域）上での基板の高さの測定値は、測定された基板の高さとセンサＢのセンサフットプリントの畳み込みとして記述することができ、次のように表すことができる。
SENSOR_BMEAS = TOPO * FPSENSOR_B
ここで、SENSOR_BMEASは、センサＢを使用した基板のある領域上での基板の高さの測定値であり、TOPOは、基板の高さまたはトポグラフィであり、FPSENSOR_BはセンサＢのセンサフットプリントである。
センサＡを使用して測定される基板のある領域上での基板の測定高さと、センサＢを使用して測定される基板の当該領域上での基板の測定高さとの間には差異が存在する可能性がある。ある例示的な実施形態では、異なる種類のセンサが使用されたために、この差が存在しうる。他の例示的な実施形態では、センサＡとセンサＢは同じ種類のセンサであってもよく、測定される高さの違いは、例えば、較正誤差、分解能、視野、および／またはセンサドリフトに起因する可能性がある。
この差（概してDIFFと呼ぶ）は、次のように表されることがある。
DIFF = SENSOR_AMEAS - SENSOR_BMEAS = (TOPO * FPSENSOR_A)-(TOPO * FPSENSOR_B)
このように、差分DIFFは、センサＡとセンサＢのセンサフットプリントの違いに直接影響を受けていることがわかる。
SENSOR_AMEASは、例えば、基板のある領域の一部分または実質的に基板の全域など、基板のある領域の高さまたはトポグラフィに対応する。SENSOR_BMEASは、SENSOR_AMEASで測定したのと同じでありまたは実質的に同じである基板の領域の測定値に対応してもよい。すなわち、センサＡとセンサＢは異なるセンサフットプリントを有しうるが、基板の上面の少なくとも一部分の高さマップを作成するために、基板の高さまたはトポグラフィは、センサＡおよびセンサＢによって、すなわち、これらセンサによる一連の測定または測定シーケンスを実行することによって、基板の実質的に同じ領域上で測定されてもよい。
本発明の例示的な実施形態では、センサＡによる基板の高さの測定は、センサＢによる基板の高さの測定と同時にまたは連続して実行されてもよい。本発明のさらなる例示的な実施形態では、センサＡによる基板の高さの測定は、センサＢによる基板の高さの測定とは異なる時間に実行されてもよい。例えば、センサＡによる基板の高さの測定は、メトロロジツールを用いて第１の時間に実行されてもよく、センサＢによる基板の高さの測定は、リソグラフィ装置において、第１の時間の前または後の第２の時間に実行されてもよい。
例えば、本発明の実施形態において、センサＡおよびセンサＢは、同じ装置、例えば、リソグラフィ装置の構成要素であってもよい。本発明の範囲内にある他の実施形態では、センサＡは、第１のシステムまたは装置の構成要素であってもよく、センサＢは、第２のシステムおよび装置の構成要素であってもよい。第１および第２のシステムは、物理的に分離されていてもよい。例えば、センサＡはリソグラフィ装置の構成要素であってもよく、センサＢはメトロロジツールの構成要素であってもよい。
センサＡとセンサＢのセンサフットプリントの違いに起因する、基板の測定された高さへの影響を効果的に除去するために、センサＡからの信号に対応する第１データが、センサＢの（典型的には）２次元のフットプリントで畳み込むことによって正規化されてもよい。このように、センサＡからの信号に対応する第１データをセンサＢの２次元フットプリントで畳み込むことによって正規化することは、次のように表すことができる。
SENSOR_Ameas_FPfree = TOPO * FPSENSOR_A * FPSENSOR_B
ここで、SENSOR_Ameas_FPfreeは、センサフットプリントの違いの影響を含まないセンサＡのセンサ測定値、TOPOは基板のトポグラフィまたは高さ、FPSENSOR_AはセンサＡのセンサフットプリント、FPSENSOR_BはセンサＢのセンサフットプリントである。
同様に、センサＢからの信号に対応する第２データは、センサＡの２次元フットプリントで第２データを畳み込むことによって正規化されてもよい。これは次のように表すことができる。
SENSOR_Bmeas_FPfree = TOPO * FPSENSOR_B * FPSENSOR_A
ここで、SENSOR_Bmeas_FPfreeは、センサフットプリントの違いの影響を含まないセンサＢの測定値、TOPOは基板のトポグラフィ、FPSENSOR_AはセンサＡのセンサフットプリント、FPSENSOR_BはセンサＢのセンサフットプリントである。
従って、正規化されたセンサＡのデータとセンサＢのデータの差は、センサＡとセンサＢのフットプリントの違いに直接影響されない。これは次のように表すことができる。
DIFFFPfree = SENSOR_Ameas_FPfree - SENSOR_Bmeas_FPfree
= TOPO * FPSENSOR_A * FPSENSOR_B - TOPO * FPSENSOR_B * FPSENSOR_A
ここで、DIFFFPfreeは、基板の測定された高さを表すデータであり、センサＡとセンサＢのセンサフットプリントの違いによってもたらされる測定差分を最小限に抑える。
本発明は、第１データと第２データの正規化が畳み込みの数学的操作によって行われる、本発明の具体的な実施形態を示す図２を参照して、さらに説明される。
図２は、基板のトポグラフィの一部を示すグラフ２０５を示す。「ｚ軸」は高さを表しており、垂直軸と考えることができる。「ｙ軸」は、基板の平面を横切る方向、すなわち、垂直軸に直交する水平方向を表す。このように、例示のみを目的として、グラフ２０５は、上向きのステップ関数とそれに続く下向きのステップ関数を備えるトポグラフィ的特徴を示している。
グラフ２１０は、センサＡの２次元フットプリントを示し、グラフ２１５は、センサＢの２次元フットプリントを示す。グラフ２１０、２１５のｘ軸は、ｙ軸およびｚ軸に垂直な、基板の平面を横切る方向、すなわち、垂直軸に垂直な水平方向に対応している。グラフ２１０と２１５を比較するとわかるように、センサＡとセンサＢのセンサフットプリントは異なる。すなわち、センサＡのセンサフットプリントとセンサＢのセンサフットプリントのサイズと輪郭が異なる。センサＡのセンサフットプリントは、この例では、実質的に正方形状である。センサＢは、この例では、センサＡのフットプリントよりも顕著に大きい面積を持つ、実質的に円形のフットプリントを有している。
当業者であれば、グラフ２１０、２１５に示されたセンサのフットプリントは例示のみを目的としたものであり、異なる面積および／または形状および／または輪郭を有するなど、他のフットプリントを有するセンサも本発明の範囲に入ることを理解できるであろう。
グラフ２２０は、グラフ２０５に示したトポグラフィを検知または測定したときのセンサＡの応答を示したものである。グラフ２２５は、グラフ２０５に示したトポグラフィを検知または測定したときのセンサＢの応答を示したものである。両方のセンサが同じトポグラフィを測定しているにもかかわらず、グラフ２２０と２２５に示されたセンサの応答が異なっていることがわかる。この違いは、少なくとも部分的には、センサＡとセンサＢのフットプリントの違いに起因しうる。
センサＡとセンサＢのセンサフットプリントの違いに起因しうる基板の高さの測定値への影響を効果的に取り除くために、グラフ２２０に示すセンサＡのセンサ応答は、グラフ２３０に示すように、センサＢのセンサフットプリントで畳み込まれる。同様に、グラフ２２５に示すセンサＢのセンサ応答は、グラフ２３５に示すように、センサＡのセンサフットプリントで畳み込まれる。
その結果、グラフ２４０は、センサＢのセンサフットプリントで正規化されたセンサＡのセンサ応答を示しており、同様に、グラフ２４５は、センサＡのセンサフットプリントで正規化されたセンサＢのセンサ応答を示している。注目すべきは、正規化されたセンサ応答は、有意に類似していること、すなわち、正規化されたセンサ応答間の差が正規化前のセンサ応答間の差よりも小さいことである。即ち、グラフ２４０と２４５の正規化されたデータの差は、グラフ２２０と２２５のデータの差よりも小さい。
以下、本発明を、さらなる例示的な実施形態に関連して説明する。特に、本発明を、基板の高さ、すなわち、基板の上面の高さを測定するための実施形態に関連して説明するが、センサＡおよびセンサＢによる高さの測定は、基板のプロセスおよび基板の最上層の材料組成に依存する場合がある。このようなプロセス依存性は、スタック干渉効果によって引き起こされることがあり、本分野では高さプロセス依存性（Height Process Dependency；ＨＰＤ）として知られている。ＨＰＤは、使用されるセンサの構成やプロセス感度に起因する、測定された基板の高さと実際の基板の高さとの間の偏差として認識されてもよい。したがって、センサＡを用いて測定された基板の高さと、センサＢを用いて測定された基板の高さとの差は、少なくとも部分的にはＨＰＤの代表となりうる。
図３は、異なる種類のセンサを使用して行われる基板３００の高さの測定を示す図である。図３では、２種類のセンサが同時に基板の高さを測定しているが、これは例示のためにすぎない。当業者であれば、他の好ましい実施形態において、異なるセンサによる基板の高さの測定は、異なる時間に、異なるおよび／または別のシステムまたは装置を使用して実行されてもよいことを理解するであろう。
また、２つより多くのセンサを測定に使用してもよいことは、当業者であれば理解できるであろう。本発明は、２つのセンサに限定されない。
当業者であれば、「基板」という用語は、半導体基板に関するものであってもよいことが理解されるであろう。さらに、「基板」という用語は、リソグラフィプロセスのどの段階にあってもよい、半導体ウェハなどの基板を広く含む一般的な意味で使用される。例えば、基板は、１つまたは複数の層を備える半導体基板例えばシリコン基板を指してもよい。１つまたは複数の層は、例えば、様々なレベルのドーピングを有する二酸化シリコン層を備えてもよい。１つまたは複数の層は、例えば、銅層などの金属層を備えてもよい。１つまたは複数の層は、感光材料、例えば、ポジまたはネガの感光材料の層を備えてもよい。このように、「基板」という用語は、半導体製造プロセスの任意の段階の半導体ウェハを含むと理解されるであろう。
基板の高さは、デバイス、装置、またはシステムの別の機能または構成要素に対する高さであってもよいことが理解されるであろう。例えば、一実施形態では、基板の高さは、リソグラフィ装置、またはリソグラフィ装置の任意の機能に対する高さであってもよい。例えば、高さは、ウェハテーブルＷＴに対する高さであってもよい。高さは、第１センサおよび／または第２センサに対する高さであってもよい。高さは、垂直方向の高さであってもよい。
別の例示的な実施形態では、基板の高さは、メトロロジツール、システム若しくは装置、又はそれらの構成要素に対する高さであってもよい。
さらに、当業者であれば、高さは、基板の上面の高さであってもよいことも理解できる。高さは、基板の上面の高さ、または高さの近似値であってもよい。上面は、正確な上面であってもよいし、第１および／または第２センサによって測定された上面であってもよく、以下でより詳細に説明するように、実質的に基板内の高さであってもよい。
図３に示す例では、基板３００は、二酸化シリコン層３１０を備えるシリコン基板３０５を備える。このように、図示の基板３００は、処理された半導体ウェハの典型的な例を表している。
基板内に配置されているのは、堆積層３１５、例えば、下層反射防止膜(BARC)であり、その上には、フォトリソグラフィプロセスで典型的に使用されるように、最上層３２０、例えば、フォトレジスト層が堆積されている。図示の例では、堆積層３１５の上面は、実質的に非平面の形状を有する。すなわち、堆積層３１５は、非平面トポグラフィを有する。対照的に、堆積層３１５上に回転塗布され、または他の方法で成膜されうる最上層３２０の上面は、堆積層３１５に比して実質的に平坦な上面を有する。すなわち、最上層３２０の上面は、完全に平坦でなくてもよく、例えば、その下に配置されるスタックのトポグラフィによって少なくとも部分的に定められるトポグラフィを依然として有していてもよいが、最上層３２０の上面は、堆積層３１５の上面よりも実質的に平坦／平面であってもよい。別の例では、最上層３２０の上面のトポグラフィは、少なくとも一部が下地の基板３０５の反りによって定められてもよい。
一例にすぎないが、図３では、センサＡは、光学式レベルセンサ３２５、または光学式高さセンサとして具現化されている。光学式レベルセンサ３２５は、光源３３０と光学センサ３３５を備える。用語「光」は、一般的な意味で使用され、可視光に限定されると解釈されるべきではなく、より一般的に、例えば、紫外光および／または赤外線を含む放射であってもよい。使用時には、光源３３０は、基板３００に入射する１つまたは複数の光ビーム３４０を提供する。１つまたは複数の光ビーム３４０は、例えば、単色、多色、偏光、無偏光、広帯域、連続波（ｃｗ）、および／またはパルスであってもよい。１つまたは複数の光ビーム３４０は、紫外光および／または可視光および／または赤外光を備えてもよい。光学センサ３３５は、１つまたは複数の光ビーム３４０の反射を検出する。光学式レベルセンサ３２５からの信号は、基板３００と光学式レベルセンサ３２５との間の距離を決定するため、または近似するために使用されうる。こうして、基板３００の高さが測定されてもよい。
例示的な使用例では、光学式レベルセンサ３２５は、基板３００が装置、例えば、リソグラフィ装置ＬＡにロードされた後に、基板３００全体にわたり定義された点で、基板３００の高さ、例えば、基板３００の最上面の垂直位置を測定するために使用される。基板３００の最上面は、フォトレジスト層の上面であってもよい。このような一連の測定値は、記憶され、集合的に、基板３００の少なくとも一部分のトポグラフィのマップ、すなわち高さマップを形成してもよい。基板３００の露光中、高さマップは、基板３００の各部分が投影レンズＰＳの焦点面内にあることを保証するために使用されてもよい。基板（Ｗ、３００）を支持する基板テーブルＷＴの高さは、基板３００の部分の露光中に、（例えば連続的に）調整されてもよい。
例示に過ぎないが、センサＢは、図３において、エアゲージセンサ３４５として具現化される。エアゲージセンサ３４５は、基板３００の高さを測定する追加の手段を提供することができる。
非光学式センサであるエアゲージセンサ３４５は、光学式レベルセンサ３２５を用いて達成可能であるよりも、基板３００の高さのより正確な表示値を提供してもよい。このように、エアゲージセンサ３４５は、光学式レベルセンサ３２５を補完および／または較正するために、また、プロセス依存性によってもたらされる誤差など、光学式レベルセンサ３２５を用いて行われる高さ測定の誤差を補正するために使用されてもよい。
使用時には、エアゲージセンサ３４５は、光学式レベルセンサ３２５よりもかなり遅くてもよく、したがって、そのようなエアゲージセンサの使用は、非常に時間がかかる可能性がある。例示的な使用例では、エアゲージセンサ３４５は、光学式レベルセンサ３２５よりも約１０倍遅い速度で基板の表面を測定する。このように、図３では、光学式レベルセンサ３２５とエアゲージセンサ３４５の両方が基板３００の高さを測定しているが、本発明の範囲内にある代替的な実施形態では、エアゲージセンサ３４５は、光学式レベルセンサ３２５とは別に配置され使用されてもよい。すなわち、光学式レベルセンサ３２５よりも基板３００の高さを測定するのがかなり遅いエアゲージセンサ３４５は、生産スループットに影響を与える可能性があるため、リソグラフィ装置ＬＡに組み込むのに適していない可能性がある。代わりに、エアゲージセンサ３４５は、「オフライン」の状況、例えば、大量生産プロセスの外および／またはリソグラフィ装置ＬＡの外で、基板３００の少なくとも一部分の高さを測定するために使用されてもよい。エアゲージセンサ３４５を用いて取得される高さ測定値は、基板３００のトポグラフィのマップを得るために、光学式レベルセンサ３２５を用いて例えば後の時点で取得される測定値などと組み合わせて使用されてもよい。
エアゲージセンサ３４５を使用して行われる高さの測定と、光学式レベルセンサ３２５を使用して行われる高さの測定とを併用した結果として、投影レンズから基板３００上への放射ビームのフォーカスが制御されてもよく、これにより、基板３００をパターニングするための適切なフォトリソグラフィの焦点深度を確保することができる。例えば、基板３００の部分の露光（図示せず）中、基板３００を支持する基板テーブルＷＴの高さは、例えば連続的または断続的に、調整されてもよい。装置ＬＡは、基板３００をパターニングするためのフォトリソグラフィ焦点深度を制御するために、基板テーブルＷＴの高さを調整する調整手段を備えてもよい。調整手段は、光学式レベルセンサ３２５を用いて行われる高さ測定に加えて、エアゲージセンサ３４５を用いて行われる高さ測定に応じて、プロセッサによって制御されてもよい。
光学式レベルセンサ３２５を用いた測定とは対照的に、エアゲージセンサ３４５によって測定される基板３００の上面は、フォトレジスト３２０の上面に対応する。
光学式レベルセンサ３２５を用いて測定された基板３００の上面の測定値は、エアゲージセンサ３４５を用いて測定された測定値と大きく異なる場合がある。
すなわち、光学式レベルセンサの既知の問題は、異なる基板、および基板の異なる部分が、光学式レベルセンサの光源からの放射のビームと異なる相互作用をする可能性があることである。光学式レベルセンサによって得られる基板の高さの測定値は、プロセスに依存した影響を受ける可能性があり、したがって、基板の真の高さを常に代表するものではない。例えば、例示のみを目的として図３に示すように、１つまたは複数の光ビーム３４０は、最上層３２０を伝搬し、下層、例えば堆積層３１５から反射されうる。
要約すると、光学式レベルセンサからの入射光ビームは、基板内に存在する材料およびパターンと複雑に相互作用する可能性があり、入射光ビームは、基板の上面のみではなく、基板の連続した層界面で様々な反射および／または偏向および／または屈折を受ける可能性があるということである。その結果、基板に入射した光ビームは、複数の個別のビームとなって基板から出て、その後、レベルセンサで検出されるため、高さの測定が不正確になることがある。
このように、基板３００の高さ、すなわち、基板３００の上面の高さの測定値は、基板３００のプロセスに依存する可能性があり、したがって、ＨＰＤを示しうる。
ＨＰＤの影響は、例えば、光学式レベルセンサにおいて最適化された光源を使用することによって低減され得るが、ＨＰＤは、基板の高さの測定における誤差の支配的な要因のままであり得る。
図４ａおよび図４ｂは、異なるセンサのフットプリント例を示している。図４ａは、エアゲージセンサのフットプリント４０５の例を示している。例示的な実施形態では、フットプリント４０５は実質的に円形であり、１ｍｍから１０ｍｍの範囲内の直径を有してもよい。
対照的に、図４ｂは、光学式レベルセンサの例示的なフットプリント４１０を示している。図４ｂに示されるフットプリント４１０は、実質的に長方形の形状であるが、正方形、台形、円、平行四辺形などの他の形状も実用的に実現可能である。光学式レベルセンサのセンサフットプリントの具体的な面積および形状は、使用されるセンサの特性および特徴によって定義されうる。注目すべきは、例示した実施形態では、光学式レベルセンサのセンサフットプリントの面積は、エアゲージセンサのセンサフットプリントの面積よりも約１桁小さくてもよいことである。他の実施形態では、光学式レベルセンサのセンサフットプリントの面積は、エアゲージセンサのセンサフットプリントの面積の数分の一の小さい領域であってもよい。このように、光学式レベルセンサのセンサフットプリント４１０の面積と、エアゲージセンサのフットプリント４０５の面積との間には、大きな格差が存在する場合がある。
図５は、本発明の一実施形態に係る装置５００を示す図であり、異なるセンサのセンサフットプリントの違いをさらに示している。装置５００は、基板の特性、例えば、基板の高さを測定するように構成されている。装置５００は、以下に詳細に説明するように、第１および第２センサのセンサフットプリントに起因する測定への影響を効果的に除去することができる。
装置５００によって測定される基板の特性は、基板の光学的パラメータであってもよい。
基板は、装置、例えば、リソグラフィ装置ＬＡにおけるプロセスの対象となってもよい。
装置５００は、第１領域５１０を有するセンサフットプリントを備え、基板５６０の例えば高さを検知するための第１センサ、センサＡ５０５を備える。また、装置は、第２領域５２０を有するセンサフットプリントを備え、基板５６０の例えば高さを検知するための第２センサ、センサＢ５１５を備える。装置はまた、プロセッサ５３０を備える。プロセッサ５３０は、マイクロプロセッサ、コンピュータ、ソフトウェアなどを備えてもよい。プロセッサ５３０は、センサ５０５、５１５からの信号またはデータが、プロセッサ５３０によって使用され、したがって処理され得るように、センサ５０５、５１５に通信可能に結合されてもよい。
図５は、基板５６０の例えば高さの１つまたは複数の測定を実行するように構成されるセンサＡ５０５を示しており、センサＡは、第１領域５１０に対応するセンサフットプリントを有している。センサＡ５０５からの第１信号５３５は、基板５６０の領域、例えば、上面領域の少なくとも一部分にわたる基板５６０の高さに対応するデータを提供または生成するために使用されてもよい。例えば、センサＡ５０５、またはセンサＡ５０５からの第１信号５３５は、基板５６０の領域、例えば、上面領域の少なくとも実質的な部分にわたる基板５６０の高さに対応するデータを提供するために使用されてもよい。一実施形態では、センサＡ５０５は、基板５６０の上面の１つまたは複数の場所で、基板５６０の高さの一連の測定および／または測定シーケンスを行ってもよい。このように、センサＡは、第１データを提供してもよいし、第１データを提供または生成するために使用されてもよい。第１データは、基板５６０の高さマップに対応していてもよい。基板５６０の高さマップは、基板の測定領域、例えば、上面領域のトポグラフィに対応していてもよい。
さらに、図５は、基板５６０の例えば高さの１つまたは複数の測定を実行するように構成されるセンサＢ５１５を示しており、センサＢは、第２領域５２０に対応するセンサフットプリントを有している。センサＢ５１５からの第２信号５４５は、基板５６０の領域、例えば、上面領域の少なくとも一部分にわたる基板５６０の高さに対応するデータを提供または生成するために使用されてもよい。例えば、センサＢ５１５、またはセンサＢ５１５からの信号は、基板５６０の領域、例えば上面領域の少なくとも実質的な部分にわたる基板５６０の高さに対応するデータを提供するために使用されてもよい。一実施形態では、センサＢ５１５は、基板５６０の上面の１つまたは複数の場所で、基板５６０の高さの一連の測定および／または測定シーケンスを行ってもよい。このように、センサＢは、第２データを提供してもよいし、第２データを提供または生成するために使用されてもよい。第２データは、基板５６０の高さマップに対応していてもよい。基板５６０の高さマップは、基板の測定領域、例えば上面領域のトポグラフィに対応していてもよい。
第１領域５１０の高さの測定は、第２領域５２０の測定と同時にまたは連続して行われてもよい。すなわち、図５に示される測定は、互いに前後して、または同時に行われてもよい。
さらに、本発明の範囲内にある他の実施形態では、センサＡ５０５は第１システムの構成要素であり、センサＢ５１５は第２システムの構成要素であり、第１システムと第２システムは物理的に分離されていてもよい。このように、測定の少なくとも１つは、生産プロセスまたはリソグラフィプロセスの一部ではないなど、「オフライン」の状況で実行されてもよい。すなわち、第１および／または第２のシステムは、リソグラフィ装置とは別個であってもよく、すなわち、リソグラフィ装置の一部ではなくてもよい。
プロセッサ５３０は、センサＡ５０５から第１信号５３５またはデータを受信するように適合されていてもよい。プロセッサ５３０は、センサＢ５１５から第２信号５４５またはデータを受信するように適合されていてもよい。
一実施形態では、プロセッサ５３０は、記憶媒体、例えば、携帯型記憶媒体、または情報サーバもしくはデータサーバを介して、一方または両方のセンサのデータを受信するように構成される。したがって、プロセッサ５３０は、一方または両方のセンサと接続されていなくてもよい。
プロセッサ５３０は、第１の正規化された結果を生成するために、センサＡ５０５からの第１信号５３５に対応する第１データをセンサＢのセンサフットプリントで正規化するように構成される。プロセッサ５３０は、第２の正規化された結果を生成するために、センサＢ５１５からの第２信号５４５に対応する第２データをセンサＡのセンサフットプリントで正規化するように構成される。
プロセッサ５３０は、第１の正規化された結果と第２の正規化された結果との間の少なくとも差に基づいて、基板５６０の少なくとも一部分の高さを決定するように適合されていてもよい。注目すべきは、基板５６０の少なくとも一部分の決定された高さは、第１領域５１０、すなわちセンサＡのフットプリントと、第２領域５２０、すなわちセンサＢのフットプリントとの間の差異によって直接影響を受けないことであり、代わりに、高さの測定におけるプロセス依存の誤差のみが、または少なくともこの誤差が残りうる。
基板５６０の少なくとも一部分の決定された高さは、例えば、基板上の放射ビームのフォトリソグラフィの焦点深度を調整するために使用することができる。すなわち、基板の少なくとも一部分の決定された高さに基づいて、基板５６０の部分の露光中に、基板５６０を支持する基板テーブルＷＴの高さが（例えば連続的に）調整されてもよい。放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度は、ＤＵＶまたはＥＵＶ放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度であってもよい。
図５の装置の典型的な実施形態では、センサＡ５０５は光学式レベルセンサであり、センサＢ５１５はエアゲージセンサである。しかし、本装置、および関連する方法は、例示のみを目的として、基板の高さを測定するためのエアゲージセンサおよび光学式レベルセンサを参照して説明されていることが理解されるであろう。本発明は、例えば、ＡＳＭＬのメトロロジツール「YieldStar」に実装されているようなフィードフォワード制御システムのレベルセンサ、および／またはＨＭＩ（Hermes Microvision, Inc）のメトロロジシステムなどの他のセンサにも同様に適用可能であることが理解されるであろう。
さらに、当業者であれば、本発明を、トポグラフィとは異なる基板の特性、例えば、基板の光学的パラメータを測定するセンサに適用してもよいことを理解するであろう。
さらに、第１および／または第２センサは、静電容量センサ、光学センサ、圧力センサ、エアゲージセンサ、または音響に基づくセンサ（例えば、走査型音響顕微鏡）であってもよい。
前述のように、基板のトポグラフィの測定は、測定された基板のトポグラフィと、トポグラフィの測定に使用されたセンサのフットプリントとの畳み込みとして記述することができる。例えば、図３の実施形態では、センサＡは、光学式レベルセンサ３２５である。センサＡ（例えば、光学式レベルセンサ）からの基板のトポグラフィの測定結果は、測定された基板のトポグラフィとセンサＡ（例えば、光学式レベルセンサ）のセンサフットプリントとの畳み込みとして記述することができる。これは一般的に次のように表すことができる。
Ameas=TOPO * FPA
ここで、Ameasは、センサＡ（例えば、光学式レベルセンサ）を用いた基板のトポグラフィの測定値であり、TOPOは、基板のトポグラフィであり、FPAは、センサＡ（例えば、光学式レベルセンサ）のセンサフットプリントである。
同様に、図３の例示的な実施形態では、センサＢはエアゲージセンサ３４５である。センサＢ（例えば、エアゲージセンサ）からの測定値は、測定された基板トポグラフィとセンサＢ（例えば、エアゲージセンサ）のフットプリントの畳み込みとして記述することができる。これは一般的に次のように表すことができる。
Bmeas = TOPO * FPB
ここで、Bmeasは、センサＢ（例えば、エアゲージセンサ）を用いた基板のトポグラフィの測定値であり、TOPOは基板のトポグラフィであり、FPBはセンサＢ（例えば、エアゲージセンサ）のセンサフットプリントである。
センサＡおよび／またはセンサＢのセンサフットプリントは、使用されるセンサの特性に基づいて拡大縮小されまたは定義されうる。例えば、センサのフットプリントによって定義される領域上でセンサの感度が変化することがある。例示に過ぎないが、図４ａに示すような実質的に円形のフットプリント４０５を備え得るエアゲージセンサのフットプリントは、センサの感度例えばセンサ応答がフットプリント４０５の他の領域のそれとは異なる領域を含んでもよい。一例では、センサのフットプリントは、関数によって定義されてもよい。関数は、ガウス関数などであってもよい。さらなる例では、センサのフットプリントは、実質的にリング形状であってもよい。
前述のように、エアゲージセンサを用いて測定される基板の高さと、光学式レベルセンサを用いて測定される基板の高さとの差が、ＨＰＤであり、またはＨＰＤを含みうる。測定される高さの差は、以下の式で表されることがある。
DIFFAB = Ameas - Bmeas = (TOPO * FPA) - (TOPO * FPB)
このように、この差はセンサＡとセンサＢのセンサフットプリントの違いに直接影響されることがわかる。
センサＡ（例えば、光学式レベルセンサ）と、センサＢ（例えば、エアゲージセンサ）のセンサフットプリントの違いに起因する測定高さへの影響を効果的に取り除くために、センサＡからの第１信号に対応する第１データを、センサＢの２次元フットプリントで畳み込むことによって正規化することができる。この例示的な実施形態では、センサＡは光学式レベルセンサであり、センサＢはエアゲージセンサであってもよいが、本発明は、他のセンサタイプにも同様に適用可能であることが理解されるであろう。このように、センサＡからの第１信号に対応する第１データを、センサＢの２次元フットプリントと畳み込むことによって正規化することは、次のように表すことができる。
Ameas_FPfree = TOPO * FPA * FPB
ここで、Ameas_FPfreeは、センサフットプリントの影響を含まないセンサＡを用いた基板のトポグラフィの測定値であり、TOPOは基板のトポグラフィであり、FPAはセンサＡのフットプリントであり、FPBはセンサＢのフットプリントである。
同様に、センサＢからの第２信号に対応する第２データは、センサＡの２次元フットプリントで第２データを畳み込むことによって正規化することができる。これは次のように表すことができる。
Bmeas_FPfree = TOPO * FPB * FPA
ここで、Bmeas_FPfreeは、センサのフットプリントの影響を含まないセンサＢを用いた基板のトポグラフィの測定値であり、TOPOは基板のトポグラフィであり、FPBはセンサＢのフットプリントであり、FPAはセンサＡのフットプリントである。
このように、２つのセンサからの信号に対応するデータは、互いの２次元フットプリントで相互畳み込みされている。
従って、センサＡの正規化された信号とセンサＢの正規化された信号の差は、センサＡとセンサＢのセンサフットプリントの違いに直接影響されない。プロセス依存性は依然として残りうる。この差分は次のように表される。
DIFFFPfree =Ameas_FPfree - Bmeas_FPfree = TOPO * FPA * FPB - TOPO * FPB * FPA
ここで、DIFFFPfreeは、高さのプロセス依存性を含みうるが、２つのセンサ（例えば、エアゲージセンサと光学式レベルセンサ）のフットプリントの違いによってもたらされる誤差を最小化した信号（または、そのような信号に対応するデータ）でありうる。
上述した装置および方法に関連する実験データを図６に示す。図６は、センサＡを用いて測定された、基板の一部分の第１高さマップ６２０を示している。図示の例では、センサＡは光学式レベルセンサであるが、上述したように、これは例示のみを目的としたものであり、別のセンサタイプを使用してもよい。また、センサＢを使用して測定された、基板の同じ部分の第２高さマップ６２５も示されている。図示の例では、センサＢはエアゲージセンサであるが、これは上述したように例示のみを目的としたものであり、別のセンサタイプを使用してもよい。センサＡとセンサＢは異なるフットプリントを有する。図６に示す各マップでは、基板の高さが陰影の度合いで示されており、暗い陰影の領域は明るい陰影の領域と異なる高さである。
第１高さマップ６２０と第２高さマップ６２５とを比較すると、高さマップの間には大きな違いがあることがわかる。この違いは、第１高さマップ６２０と第２高さマップ６２５との差を描いた図６５０に示されている。図６５０では、濃い陰影がより大きな差を表し、薄い陰影がより小さな差を表す。これらの差異の原因は、少なくとも部分的には、センサフットプリント間の差異に起因していると考えられる。
第３高さマップ６４０は、第１高さマップ６２０に対応するデータを、センサＢのセンサフットプリント、例えば、エアゲージセンサのフットプリントを用いて正規化したものである。同様に、第４高さマップ６４５は、センサＡ（例えば、光学式レベルセンサ）のセンサフットプリントを用いて正規化された第２高さマップ６２５に対応するデータを示している。
第３高さマップ６４０と第４高さマップ６４５とを比較することにより、高さマップ６４０、６４５の間には、第１高さマップ６２０と第２高さマップ６２５との間に比べて有意な差異が少ないことが分かる。これらの差異は、第３高さマップ６４０と第４高さマップ６４５との間の差異を描いた図６５５に示されている。
すなわち、本発明に係る方法を実施することで、センサＡとセンサＢのセンサフットプリントの違いが基板の高さの測定に与える影響を低減することができる。
上述したように、本発明は、基板のトポグラフィとは異なる基板の特性を測定する際に、センサフットプリントの違いによる測定結果の違いを最小化するために適用されてもよい。特性は、光学的パラメータやトポグラフィであるが、表面粗さや、磁気または電気的パラメータであってもよい。
本発明は、装置で処理するための基板の高さを決定するためのコンピュータ装置として実施することができる。例えば、プロセッサ５３０は、コンピュータ装置であってもよい。このようなコンピュータ装置は、プロセッサ可読命令を格納するメモリと、前記メモリに格納された命令を読み込んで実行するように構成されたプロセッサとを備えてもよい。コンピュータ装置は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装されてもよい。また、本発明の実施形態は、機械可読媒体に格納された命令として実装されてもよく、この命令は、１つまたは複数のプロセッサによって読み込まれて実行されてもよい。機械可読媒体は、機械（例えば計算装置）によって読取可能な形式で情報を格納または送信するための任意のメカニズムを含んでもよい。例えば、機械可読媒体は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）；ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）；磁気記憶媒体；光記憶媒体；フラッシュメモリデバイス；電気的、光学的、音響的または他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）などを含んでもよい。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定のアクションを実行するものとして本明細書に記載されることがある。しかし、そのような記載は単に便宜上のものであり、実際には、そのようなアクションは、計算装置、プロセッサ、コントローラ、または他のデバイスがファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行することによって生じ、そうすることでアクチュエータまたは他のデバイスが物理的世界と相互作用しうることを理解すべきである。
プロセッサ可読命令は、第１正規化結果を生成するために、第１センサからの第１信号に対応する第１データを第２領域で正規化するようにコンピュータ装置を制御するように構成された命令を備えてもよく、第１信号は、第１領域上での基板の検知された高さに対応する。プロセッサ可読命令は、第２正規化結果を生成するために、第２センサからの第２信号に対応する第２データを第１領域で正規化するように構成された命令を備えてもよく、第２信号は、第２領域上での基板の検知された高さに対応する。プロセッサ可読命令は、第１正規化結果と第２正規化結果との間の差に基づいて、基板の測定された高さへの補正を決定するように構成された命令を備えてもよい。
本書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされている場合があるが、ここに説明したリソグラフィ装置は、その他の用途を有しうるものと理解されたい。ありうる他の用途には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内パターン及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造が含まれる。
本書ではリソグラフィ装置の文脈における本発明の実施形態について具体的な言及がなされている場合があるが、本発明の実施形態は、他の装置にも使用されうる。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、または、ウェーハ（またはその他の基板）またはマスク（またはその他のパターニングデバイス）などの物体を測定または処理する何らかの装置の一部を形成してもよい。これら装置は、リソグラフィツールと総称されてもよい。こうしたリソグラフィツールは、真空条件または環境（非真空）条件を使用してもよい。
上記では光リソグラフィの文脈における本発明の実施形態の使用について具体的な言及がなされている場合があるが、本発明は例えば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されうるものであり、文脈が許す場合、光リソグラフィに限られるものではないことは理解されよう。また、ラピッドプロトタイピング（３Ｄプリント、または追加生産、または直接デジタル生産と呼ばれることもある）による３次元モデルの製造などの用途も考えられる。
本発明の具体的な実施形態が上述されたが、説明したもの以外の態様で本発明が実施されてもよいことは理解されよう。本発明のいくつかの態様は、以下の項に記載される。
１．基板の高さを測定する装置であって、
前記基板の第１高さを第１領域上で測定するように構成され、第１センサフットプリントを備える第１センサと、
前記基板の第２高さを第２領域上で測定するように構成され、第２センサフットプリントを備える第２センサと、
第１正規化高さデータを生成するために、測定された第１高さに対応する前記第１センサからの第１信号に対応する第１データを前記第２センサフットプリントで正規化し、
第２正規化高さデータを生成するために、測定された第２高さに対応する前記第２センサからの第２信号に対応する第２データを前記第１センサフットプリントで正規化するように適合されているプロセッサと、を備える装置。
２．前記プロセッサは、前記第１正規化高さデータを生成するために、前記第１データを前記第２センサフットプリントで畳み込むことによって正規化し、前記第２正規化高さデータを生成するために、前記第２データを前記第１センサフットプリントで畳み込むことによって正規化するように適合されている、項１に記載の装置。
３．前記プロセッサは、前記第１正規化高さデータと前記第２正規化高さデータとの差に基づいて、前記基板の測定された高さへの補正を決定するように適合されている、項１または２に記載の装置。
４．前記第１センサフットプリントと前記第２センサフットプリントのサイズおよび輪郭のうち少なくとも１つが異なっている、項１から３のいずれかに記載の装置。
５．前記第１センサおよび前記第２センサの少なくとも一方は、圧力センサおよび／またはエアゲージを備える、項１から４のいずれかに記載の装置。
６．前記第１センサおよび前記第２センサの少なくとも一方は、光学センサを備える、項１から５のいずれかに記載の装置。
７．前記プロセッサは、前記基板の少なくとも一部分の決定された高さから前記基板のトポグラフィを決定するように適合されている、項１から６のいずれかに記載の装置。
８．前記第１センサからの前記第１信号は、前記第１フットプリントによって定義される分解能で検知された前記基板の高さに対応し、前記第２センサからの前記第２信号は、前記第２フットプリントによって定義される分解能で検知された前記基板の高さに対応している、項１から７のいずれかに記載の装置。
９．第１および第２システムを備え、前記第１センサは前記第１システムの構成要素であり、前記第２センサは前記第２システムの構成要素であり、前記第１システムと前記第２システムは物理的に分離している、項１から８のいずれかに記載の装置。
１０．項１から８のいずれかに記載の装置を備えるリソグラフィ装置。
１１．前記基板の少なくとも一部分の決定された高さに基づいて、前記基板上の放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度を調整する調整手段を備える、項１０に記載のリソグラフィ装置。
１２．前記放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度は、ＤＵＶまたはＥＵＶ放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度である、項１１に記載のリソグラフィ装置。
１３．基板の少なくとも一部分の高さを測定する方法であって、
第１信号を生成する第１センサを用いて、基板の高さを第１領域上で検知するステップと、
第２信号を生成する第２センサを用いて、前記基板の高さを第２領域上で検知するステップと、
第１正規化結果を生成するために、前記第１信号に対応する第１データを前記第２領域で正規化するステップと、
第２正規化結果を生成するために、前記第２信号に対応する第２データを前記第１領域で正規化するステップと、
前記第１正規化結果と前記第２正規化結果との差に基づいて、測定された基板の高さへの補正を決定するステップと、を備える方法。
１４．前記第１データを正規化するステップは、前記第１正規化高さデータを生成するために、前記第１データの前記第２センサフットプリントとの畳み込みを実行することを含み、前記第２データを正規化するステップは、前記第２正規化高さデータを生成するために、前記第２データの前記第１領域との畳み込みを含む、項１３に記載の方法。
１５．前記基板の少なくとも一部分の高さが、前記リソグラフィ装置の外で測定される、項１３または１４に記載の方法。
１６．基板の高さを決定するコンピュータ装置であって、
プロセッサ可読命令を格納するメモリと、
前記メモリに格納された命令を読み込んで実行するように構成されたプロセッサと、を備え、
前記プロセッサ可読命令は、
第１正規化結果を生成するために、第１領域上で検知された基板の高さに対応する第１センサからの第１信号に対応する第１データを第２センサフットプリントで正規化し、
第２正規化結果を生成するために、第２領域上で検知された基板の高さに対応する第２センサからの第２信号に対応する第２データを第１センサフットプリントで正規化し、
前記第１正規化結果と前記第２正規化結果との差に基づいて、測定された基板の高さへの補正を決定するように前記コンピュータ装置を制御するように構成された命令を備える、コンピュータ装置。
１７．前記プロセッサ可読命令は、第１正規化結果を生成するために、前記第１データの前記第２領域との畳み込みによって前記第１データを正規化し、第２正規化結果を生成するために、前記第２データと前記第１領域との畳み込みによって前記第２データを正規化するようにコンピュータを制御するように構成された命令を備える、項１６に記載のコンピュータ装置。
１８．前記プロセッサ可読命令は、前記基板の少なくとも一部分の決定された高さまたは決定されたトポグラフィに基づいて、前記基板上の放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度を調整する調整手段を動作させるようにコンピュータを制御するように構成された命令を備える、項１６または１７に記載のコンピュータ装置。
１９．前記プロセッサは、決定された補正と、測定された第１高さ、測定された第２高さ、第１正規化高さデータ、および第２正規化高さデータのうち少なくとも１つとから、前記基板の少なくとも一部分のトポグラフィを決定するように適合されている、項３に記載の装置。
２０．第１センサフットプリントを有する第１センサであって、基板の特性を測定するように構成され、第１信号を生成する第１センサと、
第２センサフットプリントを有する第２センサであって、前記基板の特性を測定するように構成され、第２信号を生成する第２センサと、
第１正規化データを生成するために、測定された第１特性に対応する前記第１信号に対応する第１データを前記第２センサフットプリントとの畳み込みにより正規化し、かつ、
第２正規化データを生成するために、測定された第２特性に対応する前記第２信号に対応する第２データを前記第１センサフットプリントとの畳み込みにより正規化するように構成されるプロセッサと、を備える測定装置。
２１．前記第１および第２センサの少なくとも１つが、静電容量センサ、光学センサ、圧力センサ、音響センサ、または前記センサの組み合わせ（ハイブリッドセンサ）である、項２０に記載の装置。
２２．基板の少なくとも一部分の特性を測定する方法であって、
第１信号を生成するために第１センサフットプリントを有する第１センサを用いて第１部分上での基板の特性を検知するステップと、
第２信号を生成するために第２センサフットプリントを有する第２センサを用いて第２部分上での前記基板の特性を検知するステップと、
第１正規化特性データを生成するために、前記第１信号に対応する第１データを前記第２フットプリントで正規化するステップと、
第２正規化特性データを生成するために、前記第２信号に対応する第２データを前記第１フットプリントで正規化するステップと、
前記第１正規化特性データと前記第２正規化特性データの差に基づいて、前記基板の測定された特性への補正を決定するステップと、を備える方法。
２３．前記第１データを正規化するステップは、前記第１正規化特性データを生成するために前記第１データと前記第２センサフットプリントとの畳み込みを実行することを含み、前記第２データを正規化するステップは、前記第２正規化特性データを生成するために前記第２データと前記第１センサフットプリントとの畳み込みを実行することを含む、項２２に記載の方法。
２４．前記第１領域と前記第２領域は、少なくとも部分的に重なっている、項１から９のいずれかに記載の装置。
上述の説明は例示であり、限定を意図しない。よって、後述の特許請求の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。

Claims (15)

  1. 基板の少なくとも一部分の高さを測定する装置であって、
    前記基板の第１高さを第１領域上で測定するように構成され、第１センサフットプリントを備える第１センサと、
    前記基板の第２高さを第２領域上で測定するように構成され、第２センサフットプリントを備える第２センサと、
    第１正規化高さデータを生成するために、測定された第１高さに対応する前記第１センサからの第１信号に対応する第１データを前記第２センサフットプリントで正規化し、
    第２正規化高さデータを生成するために、測定された第２高さに対応する前記第２センサからの第２信号に対応する第２データを前記第１センサフットプリントで正規化するように適合されているプロセッサと、を備える装置。
  2. 前記プロセッサは、前記第１正規化高さデータを生成するために、前記第１データを前記第２センサフットプリントで畳み込むことによって正規化し、前記第２正規化高さデータを生成するために、前記第２データを前記第１センサフットプリントで畳み込むことによって正規化するように適合されている、請求項１に記載の装置。
  3. 前記プロセッサは、前記第１正規化高さデータと前記第２正規化高さデータとの差に基づいて、前記基板の測定された高さへの補正を決定するように適合されている、請求項１または２に記載の装置。
  4. 前記プロセッサは、決定された補正と、測定された第１高さ、測定された第２高さ、第１正規化高さデータ、および第２正規化高さデータのうち少なくとも１つとから、前記基板の少なくとも一部分のトポグラフィを決定するように適合されている、請求項３に記載の装置。
  5. 前記第１センサフットプリントと前記第２センサフットプリントのサイズおよび輪郭のうち少なくとも１つが異なっている、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
  6. 前記第１センサおよび前記第２センサの少なくとも一方は、圧力センサおよび／またはエアゲージを備える、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
  7. 前記第１センサおよび前記第２センサの少なくとも一方は、光学センサを備える、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
  8. 前記第１センサからの前記第１信号は、前記第１センサフットプリントによって定義される分解能で検知された前記基板の高さに対応し、前記第２センサからの前記第２信号は、前記第２センサフットプリントによって定義される分解能で検知された前記基板の高さに対応している、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
  9. 第１システムおよび第２システムを備え、前記第１センサは前記第１システムの構成要素であり、前記第２センサは前記第２システムの構成要素であり、前記第１システムと前記第２システムは物理的に分離している、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
  10. 基板の少なくとも一部分の高さを測定する方法であって、
    第１センサフットプリントを有し第１信号を生成する第１センサを用いて、基板の高さを第１部分上で検知するステップと、
    第２センサフットプリントを有し第２信号を生成する第２センサを用いて、前記基板の高さを第２部分上で検知するステップと、
    第１正規化高さデータを生成するために、前記第１信号に対応する第１データを前記第２センサフットプリントで正規化するステップと、
    第２正規化高さデータを生成するために、前記第２信号に対応する第２データを前記第１センサフットプリントで正規化するステップと、
    前記第１正規化高さデータと前記第２正規化高さデータとの差に基づいて、測定された基板の高さへの補正を決定するステップと、を備える方法。
  11. 前記第１データを正規化するステップは、前記第１正規化高さデータを生成するために、前記第１データの前記第２センサフットプリントとの畳み込みを実行することを含み、前記第２データを正規化するステップは、前記第２正規化高さデータを生成するために、前記第２データの前記第１センサフットプリントとの畳み込みを含む、請求項１０に記載の方法。
  12. リソグラフィ装置で処理するための前記基板の少なくとも一部分の高さが、前記リソグラフィ装置の外で測定される、請求項１０または１１に記載の方法。
  13. 基板の少なくとも一部分の高さを決定するコンピュータ装置であって、
    プロセッサ可読命令を格納するメモリと、
    前記メモリに格納された命令を読み込んで実行するように構成されたプロセッサと、を備え、
    前記プロセッサ可読命令は、
    第１正規化結果を生成するために、第１領域上で検知された基板の高さに対応する第１センサからの第１信号に対応する第１データを第２センサフットプリントで正規化し、
    第２正規化結果を生成するために、第２領域上で検知された基板の高さに対応する第２センサからの第２信号に対応する第２データを第１センサフットプリントで正規化し、
    前記第１正規化結果と前記第２正規化結果との差に基づいて、測定された基板の高さへの補正を決定するように前記コンピュータ装置を制御するように構成された命令を備える、コンピュータ装置。
  14. 前記プロセッサ可読命令は、第１正規化高さデータを生成するために、前記第１データと前記第２センサフットプリントとの畳み込みによって前記第１データを正規化し、第２正規化高さデータを生成するために、前記第２データと前記第１センサフットプリントとの畳み込みによって前記第２データを正規化するようにコンピュータを制御するように構成された命令を備える、請求項１３に記載のコンピュータ装置。
  15. 前記プロセッサ可読命令は、少なくとも前記基板の少なくとも一部分の測定された高さへの決定された補正に基づいて、前記基板上の放射ビームのフォトリソグラフィ焦点深度を調整する調整手段を動作させるようにコンピュータを制御するように構成された命令を備える、請求項１３または１４に記載のコンピュータ装置。
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