JP2023545963A - リソグラフィ装置における基板レベルセンシング - Google Patents

Abstract

リソグラフィ装置が開示される。リソグラフィ装置は、基板を支持するように構成された基板テーブルと、基板の表面に対して実質的に平行な平面内で基板テーブルを移動させるように構成可能なアクチュエータと、スキャン露光方向に位置合わせされたフィールドで基板をパターン付与するように構成された投影システムと、複数の測定スポットを使用して基板の高さを感知するように構成されたレベルセンサと、基板と基板の高さをマッピングするためのレベルセンサとの間の相対的運動のストロークを生成するためにアクチュエータを制御するように構成されたコントローラであって、ストロークはスキャン露光方向に対して２０度未満の角度である、コントローラと、を備える。基板の高さをマッピングする関連付けられた方法も開示される。【選択図】 図７ｂ

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０２０年１０月２０日出願の欧州出願第２０２０２７２４．９号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明は、リソグラフィ装置における基板のレベルセンシングに関する。

[0003] リソグラフィ装置は、基板に所望のパターンを適用す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）の製造において使用可能である。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（「設計レイアウト」又は「設計」と称されることも多い）を、基板（例えばウェーハ）上に提供された放射感応性材料（レジスト）層に投影し得る。

[0004] 半導体製造プロセスが進み続けるにつれ、回路素子の寸法は継続的に縮小されてきたが、その一方で、デバイス毎のトランジスタなどの機能素子の量は、「ムーアの法則」と通称される傾向に従って、数十年にわたり着実に増加している。ムーアの法則に対応するために、半導体産業はますます小さなフィーチャを作り出すことを可能にする技術を追求している。基板上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用い得る。この放射の波長が、基板上にパターン形成されるフィーチャの最小サイズを決定する。現在使用されている典型的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ及び１３．５ｎｍである。例えば１９３ｎｍの波長を有する放射線を使用するリソグラフィ装置よりも小さなフィーチャを基板上に形成するためには、４ｎｍ～２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍ又は１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置が用いられ得る。

[0005] リソグラフィの半導体製造プロセスにおける１つ以上のステージにおいて、基板の平坦さが測定され得る。こうした測定は、基板上の複数のロケーションにおいて実行され得、高さマップとして記憶され得る。高さマップは、基板のターゲット部分上にパターンを投影するときに、ターゲット部分が投影システム、例えばリソグラフィ装置の投影レンズの必要な焦点レンジ内に位置決めされるように、基板の関連ターゲット部分を適切な高さに位置決めするために使用され得る。

[0006] 高さマップを決定することは、当分野では「レベルセンシング」と呼ばれ得る。レベルセンシングは、レベルセンサを使用して実行され得る。レベルセンサはリソグラフィ装置に統合され得るか、又は別の測定装置であり得る。例えばレベルセンサは、測定ビームを基板上に投影し、その反射を検出することによって、光学的測定を使用し得る。

[0007] 感知されるべき基板は、基板の表面の高さが複数のロケーションにおいて測定でき、また高さマップとして記憶できるようにするために、レベルセンサに対して移動し得る。典型的には、基板は少なくともｘ方向、及びｘ方向に対して直交するｙ方向に、移動可能であり、ｘ方向及びｙ方向は、基板の表面に対して実質的に平行な平面内にある。そのような場合、高さはｚ方向に変動し得る。

[0008] しかしながら、高さマップは少なくとも一方向、例えばｘ方向に、限定解像度を有する。例えば、ｘ方向の高さマップの解像度は、レベルセンサの測定スポット間のピッチと測定スポットのサイズによって決定され得る。したがってレベルセンサは、近傍の測定スポット間の空間内に常駐するいずれのトポロジカルフィーチャにも事実上気付かない可能性がある。レベルセンシングによって検出されない基板の有意なトポロジカルフィーチャは、結果として、必要な焦点レンジ内のターゲット部分上にパターンを投影するための、基板の算出高さに誤差を生じさせ得る。

[0009] 更に、基板のレベルセンシング及び任意の後続の高さ調整は、量産半導体製造プロセスの一部であるため、レベルセンシングが相対的に短い持続時間であることは必要不可欠である。

[0010] したがって、すべての有意なトポロジカルフィーチャの検出が可能であり、量産半導体製造プロセスに統合するのに適した、高感度レベルセンシング手段を提供することが望ましい。

[0011] したがって、上記で識別された従来技術の欠点のうちの少なくとも１つを未然に防ぐか又は少なくとも緩和することは、本開示の少なくとも１つの態様の少なくとも１つの実施形態の目的である。

[0012] 本開示の第１の態様によれば、基板を支持するように構成された基板テーブルと、基板の表面に対して実質的に平行な平面内で基板テーブルを移動させるように構成可能なアクチュエータと、スキャン露光方向に位置合わせされたフィールドで基板をパターン付与するように構成された投影システムと、複数の測定スポットを使用して基板の高さを感知するように構成されたレベルセンサと、基板と基板の高さをマッピングするためのレベルセンサとの間の相対的運動のストロークを生成するためにアクチュエータを制御するように構成されたコントローラであって、ストロークはスキャン露光方向に対して２０度未満の角度である、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。

[0013] 有利なことに、スキャン露光方向に対して或る角度でのレベルセンサのストロークを有することによって、スキャン露光方向に対して平行な、フィールドの深スクライブライン及び／又は有意なトポロジカルフィーチャが検出され得る。すなわち、従来技術のレベルセンシング技法を用いる場合、こうしたトポロジカルフィーチャは、こうしたフィーチャに平行なレベルセンサスキャンの測定スポットによって見逃されているが、スキャン露光方向に対して直交する方向にフィーチャの左側又は右側にシフトされる可能性がある。しかしながら、スキャン露光方向に対するレベルセンサストロークの開示された角度に起因して、少なくとも１つのレベルセンサ測定スポットによって、複数の異なるｘ位置におけるフィールドの反復するデバイストポロジが測定される。したがって、スキャン露光方向に平行な深スクライブライン又は有意なトポロジカルフィーチャがより確実に検出される、基板の高さマップが決定され得る。

[0014] 更に、こうした傾斜した測定スポットを使用すること、及び、すべてのフィールドの測定値を組み合わせることによって、ＬＳスポット間のピッチより小さなピッチを有する解像度を用いて、デバイストポロジ、例えば高さマップを再構築することが可能である。

[0015] 有利なことに、スキャン露光方向に対してレベルセンサのストロークに効果的な傾斜を適用することによって、基板の表面全体がマッピングされること、例えば、測定スポット間のいずれのピッチもマッピングされることを保証するために、代替としてスキャン露光方向に対して直交する方向のストロークを調整又は変調することよりも、基板の高さをマッピングするためのより速い手段を提供する。

[0016] 有利なことに、基板テーブルが典型的には、基板テーブル上での基板の配置における誤差を補償するために、基板の位置に対するわずかな回転調整を実行するための手段を有し得るため、２０度未満の相対的に小さな角度を適用することによって、基板テーブル及びアクチュエータハードウェアは、本開示を実装するために有意なハードウェア修正を必要としない可能性がある。

[0017] 有利なことに、２０度未満の相対的に小さな角度を適用することによって、基板の高さをマッピングするために要する時間全体にほとんど影響を与えない可能性がある。

[0018] ストロークの各々は、ストロークの他の各々に実質的に平行であり得る。

[0019] アクチュエータの少なくとも１つは、ストロークがスキャン露光方向に対して２０度未満の角度であるように、基板を回転させるように構成され得る。基板の回転は、有利なことに、高さ測定における振動ノイズの改良されたフィルタリングを実行可能にし得る。

[0020] スキャン露光方向に対して直交する第１の方向のストロークの位置は、１回から４回の間、複数の測定スポットの各々の間のピッチだけ、基板テーブルの長さにわたって、又は基板の長さにわたって、変動し得る。

[0021] スキャン露光方向に対して直交する第１の方向のストロークの位置は、１回から２回の間、複数の測定スポットの各々の間のピッチだけ、基板テーブルの長さにわたって、又は基板の長さにわたって、変動し得る。

[0022] コントローラは、複数のアクチュエータがレベルセンサに対して第１の方向に基板テーブルを移動させるように構成されるよりも速く、レベルセンサに対してスキャン露光方向に基板テーブルを移動させるために、複数のアクチュエータを制御するように構成され得る。

[0023] コントローラは、連続するストローク間で、スキャン露光方向に対して直交する第１の方向にストロークの位置を変動させるように構成され得る。

[0024] 角度は１度未満であり得る。

[0025] 本開示の第２の態様によれば、基板の高さをマッピングする方法が提供され、方法は、基板テーブルによって支持される基板と、複数の測定スポットを使用して基板の高さをマッピングするためのレベルセンサとの間の、相対的運動のストロークを生成するためのアクチュエータを制御することを含み、ストロークは、スキャン露光方向に基板上で位置合わせされたフィールドに対して２０度未満の角度である。

[0026] 方法は、基板のトポロジを再構築するため、及び／又は、フィールド内占有面積を計算するために、基板の高さの複数の測定値を組み合わせるステップを含み得る。

[0027] ストロークの各々は、ストロークの他の各々に実質的に平行であり得る。

[0028] 方法は、ストロークがスキャン露光方向に対して２０度未満の角度であるように、基板テーブルを回転させるステップを含み得る。

[0029] 方法は、スキャン露光方向に対して直交する第１の方向のストロークの位置を、１回から４回の間、レベルセンサの複数の測定スポットの各々の間のピッチだけ、基板テーブルの長さにわたって、変動させるステップを含み得る。

[0030] 方法は、スキャン露光方向に対して直交する第１の方向のストロークの位置を、１回から２回の間、レベルセンサの複数の測定スポットの各々の間のピッチだけ、基板テーブルの長さにわたって、変動させるステップを含み得る。

[0031] 方法は、基板がレベルセンサに対して第１の方向に移動されるよりも速く、レベルセンサに対してスキャン露光方向に基板を移動させるステップを含み得る。

[0032] 方法は、連続するストローク間で、スキャン露光方向に対して直交する第１の方向にストロークの位置を変動させるステップを含み得る。

[0033] 本開示の第３の態様によれば、プログラムがコンピュータによって実行されるとき、第２の態様の方法をアクチュエータに実施させるようにコンピュータに制御させる命令を備える、コンピュータプログラム製品が提供される。

[0034] 上記概要は、単なる例示であり限定的ではないものと意図される。本開示は、様々な組み合わせ又は単独で具体的に示される（特許請求されることを含む）か否かにかかわらず、その単独又は様々な組み合わせでの１つ以上の対応する態様、実施形態、又は特徴を含む。本開示のいずれかの態様に従って上記で、又は、本開示のいずれかの特定の実施形態に関して下記で、定義された特徴は、単独で、又は任意の他の定義された特徴と組み合わせて、任意の他の態様又は実施形態において、あるいは、本開示の更なる態様又は実施形態を形成するために、利用され得ることを理解されたい。

[0035] 本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、単なる例示として以下に説明する。

リソグラフィ装置を示す概略図である。 スキャン露光方向に対するレベルセンサのストロークの方向を示す、基板の例示のマップを示す図である。 基板上の３Ｄ ＮＡＮＤ構造のトポロジの一部の例を示す図である。 図３ａの３Ｄ ＮＡＮＤ構造の高さマップのシミュレートされた部分を示す図である。 スキャン露光方向に対して直角な周囲ラインを伴う、基板上に実装される３Ｄ ＮＡＮＤ構造の２つのセルを示す図である。 スキャン露光方向に対して平行な周囲ラインを伴う、基板上に実装される３Ｄ ＮＡＮＤ構造の２つのセルを示す図である。 レベルセンサの測定スポットに対する図４Ｂのセルを示す図である。 本開示の一実施形態に従った、傾斜したレベルセンサストロークの実装を示す図である。 本開示の更なる実施形態に従った、スキャン露光方向に対するレベルセンサのストロークの方向を示す、基板の例示のマップを示す図である。 レベルセンサを使用して感知される基板の高さマップ上の振動ノイズを示す図であって、基板に対するレベルセンサのストロークはスキャン露光方向に平行であった。 本開示の一実施形態に従った、レベルセンサを使用して感知された基板の高さマップ上の振動ノイズを示す図であって、基板に対するレベルセンサのストロークは、スキャン露光方向に対して或る角度であった。 基板の高さをマッピングする方法を示すブロック図である。

[0036] 本文献では、「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（例えば、波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長）及びＥＵＶ（極端紫外線放射、例えば、約５～１００ｎｍの範囲の波長を有する）を含む、すべてのタイプの電磁放射を包含するために使用される。

[0037] 「レチクル」、「マスク」、又は「パターニングデバイス」という用語は、本文で用いる場合、基板のターゲット部分に生成されるパターンに対応して、入来する放射ビームにパターン付き断面を与えるため使用できる汎用パターニングデバイスを指すものとして広義に解釈され得る。また、この文脈において「ライトバルブ」という用語も使用できる。古典的なマスク（透過型又は反射型マスク、バイナリマスク、位相シフトマスク、ハイブリッドマスク等）以外に、他のそのようなパターニングデバイスの例は、プログラマブルミラーアレイ及びプログラマブルＬＣＤアレイを含む。

[0038] 図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。リソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射、ＤＵＶ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（イルミネータとも呼ばれる）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築され、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に連結されたマスクサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴと、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築された第２のポジショナＰＷに連結された基板テーブル（例えば、基板サポート又はウェーハテーブル）ＷＴａ、ＷＴｂのそれぞれと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与さ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）上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、を含む。

[0039] 動作中、照明システムＩＬは、例えばビームデリバリシステムＢＤを介して放射源ＳＯから放射ビームを受ける。照明システムＩＬは、放射を誘導し、整形し、及び／又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、及び／又はその他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらの任意の組み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。イルミネータＩＬを使用して放射ビームＢを調節し、パターニングデバイスＭＡの平面において、その断面にわたって所望の空間及び角度強度分布が得られるようにしてもよい。

[0040] 本明細書で用いられる「投影システム」ＰＳという用語は、使用する露光放射、及び／又は液浸液の使用や真空の使用のような他のファクタに合わせて適宜、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、アナモルフィック光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム、及び／又は静電気光学システム、又はそれらの任意の組み合わせを含む様々なタイプの投影システムを包含するものとして広義に解釈するべきである。本明細書で「投影レンズ」という用語が使用される場合、これは更に一般的な「投影システム」ＰＳという用語と同義と見なすことができる。

[0041] リソグラフィ装置ＬＡは、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を例えば水のような比較的高い屈折率を有する液で覆うことができるタイプでもよい。これは液浸リソグラフィとも呼ばれる。液浸技法に関する更なる情報は、参照により本願に含まれる米国特許６９５２２５３号に与えられている。

[0042] 図１の例示のリソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂを有するタイプ（「デュアルステージ」とも呼ばれる）である。こうした「マルチステージ」機械において、基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂは並行して使用され得る、及び／又は、基板Ｗの後続の露光の準備ステップは、他方の基板テーブルＷＴｂ上の別の基板Ｗが他方の基板Ｗ上でパターンを露光するために使用されている間に、基板テーブルＷＴａのうちの１つに位置する基板Ｗ上で実施され得る。

[0043] 準備は、レベルセンサＬＳを使用して基板の表面をマッピングすること、及び／又は、基板上のアライメントマーカの位置を測定することを含み得る。レベルセンサＬＳは、基板の高さマップを決定するように構成され得る。この高さマップは、基板Ｗ上のパターンの投影の間、基板Ｗの位置を補正するために使用され得る。レベルセンサＬＳは、投影ユニット、検出ユニット、及びコントローラを備え得る。投影ユニットは、下記でより詳細に説明するように、１つ以上のビームを提供する光源を備える。例示のレベルセンサにおいて、投影ユニットは、放射の１つ以上のビームを１つ以上の測定スポットとして基板の表面に誘導するように構成され得、検出ユニットは、１つ以上の測定スポットの各々の反射を検出するように構成され得る。反射された測定スポットは、基板の高さに対応する情報を決定するように使用され得る。

[0044] 基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂは、投影システムＰＳに対して基板Ｗを操作するための１つ以上のアクチュエータを備え得るか、又はこれに結合され得る。例えば、基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂは、それぞれ、基板Ｗを直交するｘ、ｙ、又はｚ方向に移動させるため、あるいは、基板をＲ方向に回転させるための、１つ以上のアクチュエータＡＸ、ＡＹ、ＡＺ、ＡＲを備え得る。アクチュエータＡＸ、ＡＹ、ＡＺ、ＡＲは、コントローラＣＴに結合され、コントローラＣＴによって制御される。

[0045] 動作中、放射ビームＢは、マスクサポートＭＴ上に保持されている、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ＭＡ上に存在するパターン（設計レイアウト）によってパターンが付与される。マスクＭＡを横断した放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる。第２のポジショナＰＷ及び位置測定システムＩＦを用いて、例えば、放射ビームＢの経路内の集束し位置合わせした位置に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭと、場合によっては別の位置センサ（図１には明示的に図示されていない）を用いて、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、マスク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を用いて位置合わせすることができる。図示されている基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は専用のターゲット部分を占有するが、それらをターゲット部分間の空間に位置付けることも可能である。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、これらがターゲット部分Ｃ間に位置付けられている場合、スクライブラインアライメントマークとして知られている。

[0046] 発明を明確にするために、デカルト座標系が用いられる。デカルト座標系は３つの軸、すなわちｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を有する。３つの軸の各々は他の２つの軸に対して直交している。ｘ軸を中心とした回転をＲｘ回転と称する。ｙ軸を中心とした回転をＲｙ回転と称する。ｚ軸を中心とした回転をＲｚ回転と称する。ｘ軸及びｙ軸は水平面を画定し、ｚ軸は垂直方向を画定する。デカルト座標系は本発明を限定せず、単に明確さのため使用される。代わりに、本発明を明瞭にするために円筒座標系などの別の座標系が使用され得る。デカルト座標系の配向は、例えばｚ軸が水平面に沿った成分を有するように、異なるものとしてもよい。

[0047] 図２は、基板の例示のマップ１００を示す。マップ１００は複数のフィールド１１０をカバーし、各フィールド１１０は実質的に四角形であり、基板の表面全体の大部分をカバーする格子状の配置で提供される。

[0048] 各フィールド１１０は、パターン、例えば、図１の基板Ｗ及び投影システムＰＳを参照しながら上記で説明したように、放射ビームＢを使用して基板上に投影されたパターンに対応し得る。すなわち、各フィールド１１０は、基板上にパターン付与された集積回路又は電子デバイスの少なくとも１つの層又は部分に対応し得る。典型的なリソグラフィプロセスにおいて、基板上の各フィールド１１０は、実質的には他の各フィールドと同一である。いくつかの例において、フィールドの各サブセットは実質的にはフィールドの他の各サブセットと同一である。

[0049] 図２を見ればわかるように、フィールド１１０は、各フィールドの周囲縁が水平面のｘ軸及びｙ軸に平行なように、格子状アレイに配置される。

[0050] 図１を参照しながら上記で説明したように、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、基板Ｗが連続してパターン付与され得るように、移動され得、各フィールド１１０は指定されたターゲット部分Ｃで露光される。一般に、フィールドは基板上にパターン付与され得、フィールドは、当分野では「スキャン露光方向」として知られる軸に沿って配置されたライン内に配置される。例示のために、本開示の残りの部分全体を通じて、ｙ方向はスキャン露光方向に対応するが、代替としてｘ方向はスキャン露光方向に対応することが可能であることを、当業者であれば容易に理解するであろう。基板露光方法の一例において、基板は、一般に、スキャン露光方向及び／又はスキャン露光方向の逆に配置された、複数のフィールドを用いてパターン付与される。

[0051] 例示のマップ１００は、一般に、当分野では「１２’’ウェーハ」と呼ばれる、およそ３００ミリメートル直径の基板に対応する。したがって図２は、中心点からｘ方向及びｙ方向の各々に、およそ＋／－１５０ミリメートル延在するマップ１００を示す。開示された装置及び方法は、１５０ミリメートル、２００ミリメートル、４５０ミリメートル、及び６７５ミリメートル直径の基板などの、他の寸法の基板に適用可能であることを理解されよう。

[0052] レベルセンサ、例えば図１に示されるようなレベルセンサＬＳは、基板の高さマップとして知られるトポロジカルマップを形成するために、複数のロケーションで基板の高さを感知するために使用され得る。

[0053] コントローラ、例えばコントローラＣＴは、基板の高さをマッピングするために基板とレベルセンサとの間に相対的運動のストロークを生成するように、アクチュエータ、例えばアクチュエータＡＸ及びＡＹを構成し得る。矢印１２０は、レベルセンサのストロークの方向を示す。ストロークは、スキャン露光方向、例えばｙ軸に平行である。

[0054] 較正スキャンストロークを示す矢印１３０も示されている。較正スキャンストロークは、スキャン露光方向に対して直交する方向、例えば、ｘ軸に平行である。レベルセンサの較正位相において、単一ストロークはＸ方向に実行され得る。図２の例において、単一較正ストロークはｙ＝－１２２ミリメートルの固定位置にある。

[0055] レベルセンサは、例えば、複数の測定スポットを使用して基板の高さを測定するように構成され得る。前述のように、測定スポットは、レベルセンサの投影ユニットによって放出される放射に対応し得、レベルセンサの検出ユニットは、測定スポットの各々のロケーションにおける基板の高さを決定するために、基板の表面からの複数の測定スポットの各々の反射を検出するように構成され得る。

[0056] 複数の測定スポットは、定義されたピッチだけ分離される。例示の実施形態において、レベルセンサは所与の数の測定スポットを使用し、各スポットは所与の幅又は直径を有し、ギャップ長さは各スポット間に提供される。したがって、レベルセンサの単一ストロークは、すべてのスポット幅及びすべてのギャップ長さの合計に実質的に等しい幅を有するパスを介して、基板の高さを測定し得る。このようにして、所与の直径の基板をスキャンするために必要なストロークの数を計算することができる。測定スポットの寸法及び数は変動し得、本開示の範囲内に入る実施形態は、異なる寸法及びピッチを伴うわずかな又は多くの測定スポットを備え得ることを理解されよう。

[0057] 前述の例示の実施形態を続けると、計算された必要な数のストロークを伴う、基板の完全な表面の高さがマッピングされ得る。しかしながら、場合によっては、各々の測定スポット間のギャップ長さ内で、基板の有意なトポロジカルフィーチャはマッピングされ得ない可能性がある。

[0058] 例えば、スキャン露光方向におけるレベルセンサのストロークに平行な深スクライブライン又はデバイス構造は、検出されない場合がある。これは、こうしたフィーチャが、こうしたフィーチャに平行の測定スポットスキャンによって見逃されるが、フィーチャの左側又は右側にｘ方向にシフトされる可能性があるからである。

[0059] 図２の例に戻ると、較正ストロークは、各々の測定スポットからの応答を較正するために使用され得る。すなわち、ｘ軸に平行なストロークを伴う較正スキャンを有することによって、すべてのスポットが特定の基板トポロジに対して同じ方法で応答するのを保証するために、すべてのスポットによってウェーハの異なるｘ位置をサンプリングすることができる。したがって、スポットから異なる応答が受信される場合、応答は適宜較正され得る。一般に、こうした較正は、レベルセンサ較正に必要な時間量を最小にするために、１回のみ実行されることが好ましい。

[0060] しかしながら、較正ストロークは、基板を横切るｘ方向に延在する深スクライブライン又はデバイス構造に沿って走り、したがって、潜在的に誤った較正につながる場合があり得る。

[0061] 同様に、スキャン露光方向のレベルセンサのストロークの場合、図３ａ及び図３ｂの例を参照しながらより詳細に説明するように、深スクライブライン又はデバイス構造は実質的にスキャン露光方向に平行に走るが、測定スポット間にあり、したがって検出されない可能性があり得る。

[0062] 図３ａは、基板上の３Ｄ ＮＡＮＤ構造のトポロジの一部の例を示す。段階的スケール３３０は表面高さを表す。トポロジは、複数の水平ライン３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄと交差する複数の垂直ライン３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄから形成される、トレンチ（当分野では「周囲ライン」と呼ばれる）の格子状パターンを含む。垂直ライン３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ及び水平ライン３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄは、それらのラインによって囲まれた区域とは異なる高さに対応することがわかる。

[0063] 図３ｂは、レベルセンサ、例えば図１のレベルセンサＬＳを使用して測定されるように、図３ａの３Ｄ ＮＡＮＤ構造の高さマップのシミュレートされた部分を示す。影付きライン３２５ａ、３２５ｂと両側の領域との明確なコントラストによって示されるように、垂直ライン３１０ａ、３１０ｂは明白に検出されていることがわかる。

[0064] 垂直ライン３１０ｃ、３１０ｄはそれほど明白に検出されていないこともわかる。これは、影付きライン３２５ｃ、３２５ｄの近接領域に対するコントラストがそれほど明確でないことからわかる。すなわち、レベルセンサの測定スポット間のギャップ長さが、ブラインドゾーンを効果的に生成し、周囲ライン３２０ｃ及び３２０ｄなどの有意なトポロジカルフィーチャは十分に検出されない。したがって、垂直ライン３２０ｃ、３２０ｄに対応する影付きライン３２５ｃ、３２５ｄは、影付きライン３２５ａ、３２５ｂによって示される垂直ライン３１０ａ、３１０ｂよりも、深さが浅いものとして検出される。

[0065] 周囲ラインの検出とレベルセンサのストロークとの間の対応が、図４ａ及び図４ｂにより詳細に示されている。

[0066] 図４ａは、基板上に実装される、２つのセル４０５、４１０、例えば、３Ｄ ＮＡＮＤ構造内に実装されるメモリセルを示す。各セルは対応する周囲ライン４１５、４２０を有する。周囲ライン４１５、４２０は実質的にｘ方向に平行に走り、したがってスキャン露光方向に対して直交する。したがって、矢印４２５によって示されるスキャン露光方向のレベルセンサのストロークの場合、任意の特定の測定スポットは周囲ライン４１５、４２０のどちらかを横切り、したがって周囲ラインを検出し得るか、あるいは、周囲ライン４１５、４２０の間のギャップ４３０に入り、したがって周囲ライン４１５、４２０を検出できない。

[0067] 同様に、図４ｂは２つのセル４３５、４４０を示し、各セルは対応する周囲ライン４４５、４５０を有する。周囲ライン４４５、４５０は、スキャン露光方向に対して、実質的に平行に走る。したがって、矢印４５５によって示されるスキャン露光方向のレベルセンサのストロークの場合も、任意の特定の測定スポットは周囲ライン４４５、４５０のどちらかに沿って延在し、したがって周囲ライン４４５、４５０を検出し得るか、あるいは、周囲ライン４４５、４５０の間に入り、したがって周囲ライン４４５、４５０を検出できない。

[0068] 図４ｂの例を続けると、図４ｃは、対応する周囲ライン４４５、４５０を伴う２つのセル４３５、４４０を示す。第１の測定スポット４６０、第２の測定スポット４６５、及び第３の測定スポット４７０も示されるが、すべて例示である。前述の例を続けると、第１、第２、及び第３の測定スポット４６０、４６５、４７０は、より多数の測定スポットのうちの３つに対応し得る。第１の測定スポット４６０は周囲ライン４４５に架かり、したがって、周囲ライン４４５は明白に検出される。第２の測定スポット４６５及び第３の測定スポット４７０は周囲ライン４５０の両側にまたいでいる。したがって周囲ライン４５０は検出されない。図４ｃの上部は上からの図であり、下部は製品トポグラフィに関する露光レチクルの地域イメージの位置を表すライン４７５及び４８０を伴う断面図である。したがって、第１、第２、及び第３の測定スポット４６０、４６５、４７０に基づくレベルセンサ測定からの近似露光プロファイル４７５は、各セル４３５、４４０及びその関連付けられた周囲ライン４４５、４５０が第１、第２、及び第３の測定スポット４６０、４６５、４７０によって等しく測定された場合に達成可能な、最適露光プロファイル４８０に関して示される。

[0069] 図５は、本開示の第１の実施形態に従った、傾斜したレベルセンサストロークの実装を示す。

[0070] こうした傾斜したレベルセンサストロークは、図１を参照しながら上記で説明した、基板を支持するように構成された少なくとも１つの基板テーブルと、基板の表面に対して実質的に平行な面内で基板テーブルを移動させるように構成可能なアクチュエータとを備える、リソグラフィ装置によって実装され得る。更に、こうしたリソグラフィ装置は、スキャン露光方向に位置合わせされたフィールドで基板をパターン付与するように構成された投影システムと、複数の測定スポットを使用して基板の高さを感知するように構成されたレベルセンサと、基板の高さをマッピングするための基板とレベルセンサとの間の相対的運動のストロークを生成するためにアクチュエータを制御するように構成されたコントローラとを備える。図５の例示の実施形態では、下記でより詳細に説明するように、ストロークはスキャン露光方向に対して２０度未満の角度である。

[0071] 図５の例は、基板の一部上にパターン付与されたフィールドに対応する格子５００を示す。格子５００上のフィールドは、スキャン露光方向によって定義され、したがってスキャン露光方向と位置合わせされる。例示の実施形態において、各フィールドは、ｘ及びｙ方向の複数のダイに対応する。例えば各フィールドは、３×５ダイなどに対応し得る。フィールドのスクライブライン又は有意なトポロジカルフィーチャに対応するライン５１０も示されている。

[0072] レベルセンサのストロークの一部も示されている。所与の数の測定スポットを有するレベルセンサの前述の例を続けると、図５は、レベルセンサの単一ストロークの一部を介した測定スポットのサブセットによって採用される測定パス５２０を示す。すなわち、図５は、基板上のフィールドの格子５００の一部にわたって、レベルセンサの単一ストロークの一部を介した所与の数の測定スポットのうちの１２の測定スポットによって採用される測定パス５２０を示す。わかりやすくするために、図５には単一ストロークの一部のみが示されているが、基板の大半の表面の高さを測定するには複数のストロークが必要となることを理解されよう。測定スポットによって採用されるすべての測定パスが実質的に互いに平行であるように、各々のストロークは、実質的に他の各々のストロークに平行である。

[0073] 各々の測定パス５２０は、スクライブライン又はフィールドのトポロジカルフィーチャに対応するライン５１０に対して、例えばスキャン露光方向に対して、或る角度である。すなわち測定パス５２０の各々は、図５に示されるように、スキャン露光方向に対して傾斜している。いくつかの実施形態では、角度は１度未満である。いくつかの実施形態では、スキャン露光方向、例えばｘ方向に対して直交する第１の方向におけるストロークの位置は、１回から２回の間、基板テーブルの長さにわたって、複数の測定スポットの各々の間のピッチだけ変動する。例えば、各測定スポットの幅又は直径が所与の長さＬである、複数の測定スポットのうちの各々の間のピッチの場合、ｘ方向のストロークの位置は、基板テーブルの長さにわたって、又は好ましくは基板の長さにわたって、及び、Ｌから２Ｌだけ変動する。スキャン露光方向に対して傾斜した測定方向の有利な点は、フィールドの反復するデバイストポロジが、少なくとも１つのレベルセンサ測定スポットによって複数の異なるｘ位置において測定されることである。

[0074] すべてのフィールドの測定を組み合わせることによって、ＬＳスポット間のピッチよりも小さいピッチを有する解像度で、デバイストポロジ、例えば高さマップを再構築することが可能である。更に、こうした傾斜した測定スポットを使用することによって、フィールドのすべてのスクライブライン又は有意なトポロジカルフィーチャが検出され、したがってデバイストポロジの測定をより正確にする。いくつかの実施形態において、傾斜した測定に対応するデータからのデバイストポロジの再構築は、プロセッサによって実行され得る。

[0075] 本開示の一実施形態において、コントローラ、例えば図１に示されたコントローラＣＴは、レベルセンサの測定パスがスキャン露光方向に対して傾斜されるように、基板テーブルをレベルセンサに対してｙ方向及びｘ方向に同時に移動させるために、複数のアクチュエータを制御するように構成される。

[0076] 本開示の一実施形態において、コントローラは、複数のアクチュエータがレベルセンサに対してｘ方向に基板テーブルを移動させるように構成されるよりも速く、レベルセンサに対してスキャン露光方向に基板テーブルを移動させるために、複数のアクチュエータを制御するように構成される。すなわち、図１の例でアクチュエータＡＹは、アクチュエータＡＸが基板テーブルをＸ方向に移動させるように構成されるよりも早く、基板テーブルをＹ方向に移動させるように構成され得る。いくつかの実施形態において、基板テーブルをｘ方向に移動させるように構成されたアクチュエータＡＸは、全体のスキャン速度を１．００００２倍未満だけ増加させるのみである。

[0077] 本開示の更なる実施形態において、コントローラは、加えて、ストロークの位置を、ｘ方向の連続するストローク間で変動させるように構成され得る。したがって、フィールドのスクライブライン又は有意なトポロジカルフィーチャがレベルセンサによって検出されないままである可能性は、低減される。すなわち、測定スポット間の複数のピッチに対応する距離で反復されるトポロジカルフィーチャの場合、連続するストローク間のｘ方向のストロークの位置における変動は、こうしたフィーチャが確実に検出されることを保証するために役立つ。

[0078] 本開示の更なる実施形態を、図６を参照しながら説明する。図６は基板の例示のマップ６００を示す。マップ６００は複数のフィールド６１０をカバーし、各フィールド６１０は実質的に四角形であり、基板の表面全体の大部分をカバーする格子状の配置で提供される。

[0079] 各フィールド６１０は、パターン、例えば、図１の基板Ｗ及び投影システムＰＳを参照しながら上記で説明したように、放射ビームＢを使用して基板上に投影されたパターンに対応し得る。すなわち、各フィールド６１０は、基板上にパターン付与された集積回路又は電子デバイスの少なくとも１つの層又は部分に対応し得る。典型的なリソグラフィプロセスにおいて、基板上の各フィールド６１０は、実質的には他の各フィールドと同一である。

[0080] 図６を見ればわかるように、基板は、ｙ方向のレベルセンサのストロークが、スキャン露光方向に対して２０度未満の角度であるように回転される。

[0081] 例えば、いくつかの実施形態において、コントローラ、例えばコントローラＣＴは、基板をレベルセンサに対して回転させるようにアクチュエータＡＲを構成し得る。その後、コントローラは、基板と基板の高さをマッピングするためのレベルセンサとの間の相対的運動のストロークを生成するように、アクチュエータ、例えばアクチュエータＡＸ及びＡＹを構成し得、ストロークは、スキャン露光方向に対して２０度未満の角度である。

[0082] 矢印６２０は、レベルセンサのストロークの方向を示す。ストロークはｙ軸に対して平行であり、したがって、基板の回転に起因してスキャン露光方向に対して或る角度である。したがって、少なくとも１つの測定スポットのパスが深スクライブライン又は有意なトポロジカルフィーチャを横切ることから、スキャン露光方向に対して実質的に平行に走るフィールドの任意の深スクライブライン又は有意なトポロジカルフィーチャは、レベルセンサ測定の間に検出されることになる。

[0083] 較正スキャンストロークを示す矢印６３０も示されている。較正スキャンストロークはｘ軸に対して平行であり、したがって、基板の回転に起因して、スキャン露光方向に直交する方向に対して或る角度である。したがって有利には、較正ストロークは、スキャン露光方向に対して直交する方向に基板を横切って延在する、深スクライブライン又は有意なトポロジカルフィーチャに沿って走る可能性は低い。

[0084] 本開示の更なる実施形態において、前述の実施形態は組み合わせられ得る。例えば、いくつかの実施形態において、コントローラは、回転もされていた基板に加えて、スキャン露光方向に対してレベルセンサの傾斜した測定パスを提供するために、基板テーブルをレベルセンサに対してｙ方向及びｘ方向に同時に移動させるために、複数のアクチュエータを制御するように構成される。

[0085] 図７ａ及び図７ｂを参照しながら説明するように、スキャン露光方向に対して２０度未満の角度で基板とレベルセンサとの間での相対的運動のストロークを提供するための基板の回転は、有利には、ノイズに起因する誤差も減少させ得る。こうしたノイズは、レベルセンサによって基板の高さの変動として検出されるリソグラフィ装置における振動に起因して、広がり得る。

[0086] 図７ａは、レベルセンサを使用して感知される基板の高さマップの例を示し、基板に対するレベルセンサの６つのストロークすべてはスキャン露光方向に対して平行であった。６つのストローク各々における水平ライン７１０は、少なくとも部分的に、基板の感知される高さに変動を生じさせる基板内の振動に対応する。

[0087] 基板上にパターン付与されるフィールドの特徴に起因して、フィールドのトポロジカルフィーチャは、一般に、基板の振動によって生じるラインと位置合わせされ得る。したがって、こうした振動を正確に除去又は補償することは、いずれかのこうした除去又は補償がフィールドのトポロジカルフィーチャも除去又は補償する可能性があるため、困難であり得る。

[0088] したがって、基板と基板の高さをマッピングするためのレベルセンサとの間の相対的運動のストロークが、スキャン露光方向に対して２０度未満の角度であるように、図７ｂに示されるように基板を回転させることによって、検出される振動７２０はフィールドのトポロジカルフィーチャと完全には位置合わせされ得ず、したがって、より容易に補償又は除去され得る。

[0089] 図８は、基板の高さをマッピングする方法を示し、方法は、基板テーブルによって支持される基板と、複数の測定スポットを使用して基板の高さをマッピングするためのレベルセンサとの間の、相対的運動のストロークを生成するように、アクチュエータを制御するステップ８２０を含み、ストロークは、スキャン露光方向において基板上で位置合わせされたフィールドに対して２０度未満の角度である。

[0090] 方法は、ストロークがスキャン露光方向に対して２０度未満の角度であるように、基板テーブルを回転させる先行ステップ８１０を含む。

[0091] 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。考えられる他の用途は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の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。

[0092] 本明細書ではリソグラフィ装置に関連して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が、本発明の実施形態は他の装置に使用することもできる。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、又はウェーハ（あるいはその他の基板）もしくはマスク（あるいはその他のパターニングデバイス）などのオブジェクトを測定又は処理する任意の装置の一部を形成してよい。これらの装置は一般にリソグラフィツールと呼ばれることがある。このようなリソグラフィツールは、真空条件又は周囲（非真空）条件を使用することができる。

[0093] 以上では光学リソグラフィと関連して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、例えばインプリントリソグラフィなど、その他の適用例において使用されてもよく、文脈が許す限り、光学リソグラフィに限定されないことが理解されるであろう。

[0094] 文脈上許される場合、本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの任意の組み合わせにおいて実装することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサにより読み取られて実行され得る、機械可読媒体に記憶された命令として実装することも可能である。機械可読媒体は、機械（例えばコンピューティングデバイス）により読み取り可能な形態で情報を記憶又は伝送するための任意の機構を含むことができる。例えば機械可読媒体は、読み取り専用メモリ（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、光、音響又は他の形態の伝搬信号（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、及び他のものを含むことができる。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で説明されることがある。しかしながら、そのような説明は単に便宜上のものであり、そのようなアクションは実際には、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コンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又は他のデバイスから生じ、実行する際、アクチュエータ又は他のデバイスが物質世界と相互作用し得ることを理解すべきである。

[0095] 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は理解されよう。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変更できることが当業者には明白である。

Claims (15)

1. 基板を支持するように構成された基板テーブルと、
   前記基板の表面に対して実質的に平行な平面内で前記基板テーブルを移動させるように構成可能なアクチュエータと、
   スキャン露光方向に位置合わせされたフィールドで前記基板をパターン付与するように構成された投影システムと、
   複数の測定スポットを使用して前記基板の高さを感知するように構成されたレベルセンサと、
   前記基板と前記基板の前記高さをマッピングするための前記レベルセンサとの間の相対的運動のストロークを生成するために前記アクチュエータを制御するように構成されたコントローラであって、前記ストロークは前記スキャン露光方向に対して２０度未満の角度である、コントローラと、
   を備える、リソグラフィ装置。
2. 前記ストロークの各々が前記ストロークの他の各々に実質的に平行である、請求項１に記載の装置。
3. 前記アクチュエータの少なくとも１つは、前記ストロークが前記スキャン露光方向に対して２０度未満の角度であるように、前記基板テーブルを回転させるように構成される、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記スキャン露光方向に対して直交する第１の方向の前記ストロークの位置は、１回から２回の間、前記複数の測定スポットの各々の間のピッチだけ、前記基板テーブルの長さにわたって変動する、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 前記コントローラは、前記複数のアクチュエータが前記レベルセンサに対して前記第１の方向に前記基板テーブルを移動させるように構成されるよりも速く、前記レベルセンサに対して前記スキャン露光方向に前記基板テーブルを移動させるために、前記複数のアクチュエータを制御するように構成される、請求項４に記載の装置。
6. 前記コントローラは、連続するストローク間で、前記スキャン露光方向に対して直交する第１の方向／前記第１の方向に前記ストロークの位置を変動させるように構成される、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
7. 前記角度は１度未満である、請求項１のいずれかに記載の装置。
8. 基板の高さをマッピングする方法であって、
   基板テーブルによって支持される基板と、複数の測定スポットを使用して前記基板の前記高さをマッピングするためのレベルセンサとの間の、相対的運動のストロークを生成するためのアクチュエータを制御することを含み、前記ストロークは、スキャン露光方向に前記基板上で位置合わせされたフィールドに対して２０度未満の角度である、
   方法。
9. 前記基板のトポロジを再構築するため、及び／又は、フィールド内占有面積を計算するために、前記基板の前記高さの複数の測定値を組み合わせるステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記ストロークの各々は、前記ストロークの他の各々に実質的に平行である、請求項８又は９に記載の方法。
11. 前記ストロークが前記スキャン露光方向に対して２０度未満の角度であるように、前記基板テーブルを回転させるステップを含む、請求項８から１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記スキャン露光方向に対して直交する第１の方向の前記ストロークの位置を、１回から２回の間、前記レベルセンサの複数の測定スポットの各々の間のピッチだけ、前記基板テーブルの長さにわたって、変動させるステップを含む、請求項８から１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記基板が前記レベルセンサに対して前記第１の方向に移動されるよりも速く、前記レベルセンサに対して前記スキャン露光方向に前記基板を移動させるステップを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 連続するストローク間で、前記スキャン露光方向に対して直交する第１の方向／前記第１の方向に、前記ストロークの位置を変動させるステップを含む、請求項８から１３のいずれかに記載の方法。
15. プログラムがコンピュータによって実行されるとき、請求項８に記載の方法をアクチュエータに実施させるように前記コンピュータに制御させる命令を備える、コンピュータプログラム製品。

Images