JP4668288B2

JP4668288B2 - 角度分解スキャトロメータ、リソグラフィ装置、リソグラフィセル、およびアラインメントセンサ

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Publication number: JP4668288B2
Application number: JP2008072791A
Authority: JP
Inventors: ボーフ，アリー，ジェフリーデン
Original assignee: エーエスエムエルネザーランズビー．ブイ．
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: US20080239265A1; US7570358B2; US8031337B2; US20090262366A1; JP2008263187A

Description

[0001] 本発明は、例えばリソグラフィ技術によるデバイスの製造などに使用可能な検査方法に、およびリソグラフィ技術を使用したデバイスの製造方法に関する。

[0002] 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、代替的にマスクまた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の個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、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つまたは幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。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、順次パターンが与えられる網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。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、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「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具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

[0003] リソグラフィプロセスを監視するために、パターン化された基板のパラメータ、例えばその中またはその上に形成された連続層間のオーバレイエラーを測定することが望ましい。リソグラフィプロセスで形成された顕微鏡的構造を測定するには、走査電子顕微鏡および様々な専門ツールの使用など、様々な技術がある。専門的な検査ツールの１つの形態はスキャトロメータであり、ここでは放射ビームを基板の表面上のターゲットへと誘導し、散乱または反射したビームの特性を測定する。基板による反射または散乱前および後のビームの特性を比較することによって、基板の特性を求めることができる。これは、例えば反射ビームを、既知の基板特性に関連する既知の測定値のライブラリに記憶されているデータと比較することによって実行することができる。主な２つのタイプのスキャトロメータが知られている。分光スキャトロメータは、広帯域ビームを基板に誘導し、特定の狭い角度範囲に散乱した放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを使用し、角度の関数として散乱放射の強度を測定する。偏光分析装置も偏光状態を測定する。

[0004] 多くのタイプの計測（検査）装置は、使用する放射の波長に依存する結果を生成する。というのは、例えば検査中の基板の層が、波長に依存する光学特性を有するか、層の厚さまたは構造的ピッチによって使用放射の回折が異なるからである。したがって、様々なタイプの検査装置は、様々な波長の出力を提供する複数の単色光源（例えばレーザ）、または同時に、または選択的に異なる波長の測定を実行可能にする広帯域光源および選択的に挿入可能なフィルタを使用している。

[0005] しかし、検査装置の１つの光学システム内に複数のレーザ光源を結合するには、高価な光学的多重化および／または逆多重化装置が必要であり、これは光源および他の光学コンポーネントの位置合わせに影響されやすいことがある。フィルタを交換して検査ビームを出し入れすると、時間がかかり、異なる波長で複数の測定を実行する必要がある場合に、検査装置のスループットを低下させることがある。

[0006] 高速の波長選択のために広帯域光源および音響光学フィルタを使用する楕円偏光器が国際公開特許出願ＷＯ９５／１７６６２号で開示されている。

[0007] 複数の異なる波長で測定することができ、先行技術の欠点を有さない検査装置を提供することが望ましい。

[0008] 本発明の実施形態によれば、基板にデバイス層を製造するために使用されるリソグラフィプロセスによって基板に印刷されるターゲットパターンのパラメータに関連する値を求めるように構成された角度分解スキャトロメータが提供され、装置は、第一波長範囲を有する第一放射ビームを放出するように構成された広帯域放射源と、第一放射ビームを受けるように構成された音響光学結晶、音響光学フィルタに結合し、自身内で音波を励起するように構成された変換器、および第一波長範囲より狭い第二波長範囲を有する第二放射ビームとして、第一ビームおよび音波に応答して音響光学結晶が出力する複数のビームのうち１つを出力ビームとして選択するように構成されたビーム選択装置を含む音響光学波長可変フィルタと、第二放射ビームをターゲットパターンに誘導し、ターゲットパターンによって反射または散乱された放射を検出器に投影して、スキャトロメータのスペクトルを取得するように構成された、高いＮＡの対物レンズを含む光学システムと、変換器に電気的に結合して、その駆動信号を生成するように構成され、第二波長範囲を制御するように駆動信号の周波数を制御するような構成であるドライバ回路とを含む。

[0009] 本発明の実施形態によれば、基板にデバイス層を製造するために使用されるリソグラフィプロセスによって基板に印刷されるターゲットパターンのパラメータに関連する値を求める検査方法が提供され、方法は、第一波長範囲を有する第一放射ビームを放出するために広帯域放射源を使用することと、第一放射ビームを受けるように構成された音響光学結晶、音響光学フィルタに結合し、自身内で音波を励起するように構成された変換器、および第一波長範囲より狭い第二波長範囲を有する第二放射ビームとして、第一ビームおよび音波に応答して音響光学結晶が出力する複数のビームのうち１つを出力ビームとして選択するように構成されたビーム選択装置を含む音響光学波長可変フィルタに第一放射ビームを誘導することと、第二放射ビームをターゲットパターンに誘導し、ターゲットパターンによって反射または散乱された放射を検出器に投影して、スキャトロメータのスペクトルを取得するために、高いＮＡの対物レンズを含む光学システムを使用することと、第二波長範囲を制御するように決定された周波数を有する駆動信号を変換器に提供することとを含む。

[0010] 本発明の実施形態によれば、基板にデバイス層を製造するために使用されるリソグラフィプロセスによって基板に印刷されるターゲットパターンの位置を割り出すように構成されたアラインメントセンサが提供され、センサは、第一波長範囲を有する第一放射ビームを放出するように構成された広帯域放射源と、第一放射ビームを受けるように構成された音響光学結晶、音響光学フィルタに結合し、自身内で音波を励起するように構成された変換器、および第一波長範囲より狭い第二波長範囲を有する第二放射ビームとして、第一ビームおよび音波に応答して音響光学結晶が出力する複数のビームのうち１つを出力ビームとして選択するように構成されたビーム選択装置を含む音響光学波長可変フィルタと、自己参照干渉計を含み、第二放射ビームをターゲットパターンに誘導して、ターゲットパターンによって反射または散乱された放射を検出器に投影するように構成された光学システムと、変換器に電気的に結合して、その駆動信号を生成するように構成され、第二波長範囲を制御するように駆動信号の周波数を制御するような構成であるドライバ回路とを含む。

[0011] 次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。

[0019] 図１は、リソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決め装置ＰＭに接続された支持構造体（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成された第二位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬとを含む。

[0020] 照明システムは、放射の誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、またはその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。

[0021] 支持構造体は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。該マスク支持構造体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持構造体は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。

[0022] 本明細書において使用する「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ように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、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ことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

[0023] パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。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、およびプログラマブル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、減衰型（attenuated）位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さら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として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

[0024] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、または液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システム、またはその任意の組合せを含む任意の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、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。

[0025] ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（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、または反射マスクを使用する）。

[0026] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備工程を実行することができる。

[0027] リソグラフィ装置は、投影システムと基板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水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。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。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

[0028] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源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および／また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。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

[0029] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outerおよび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、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

[0030] 放射ビームＢは、支持構造体（例えばマスクテーブル）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に入射し、パターニングデバイスによってパターンが与えられる。放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＬを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２次元エンコーダまたは容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第一位置決め装置ＰＭ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）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールの助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0031] 図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。

[0032] １．ステップモードにおいては、支持構造体（例えばマスクテーブルまたはパターン支持体）ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0033] ２．スキャンモードにおいては、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。

[0034] ３．別のモードでは、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。

[0035] 上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用できる。

[0036] 図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセルまたはクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセルＬＣの一部を形成し、これは基板で露光前および露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これはレジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像する現像器ＤＥ、チルプレートＣＨおよびベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、つまりロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、これを異なるプロセス装置間で移動させ、これをリソグラフィ装置の装填ベイＬＢへと送出する。これらの装置は、往々にしてまとめてトラックと呼ばれ、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、これ自体が監視制御システムＳＣＳに制御され、これはリソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、様々な装置を操作して、スループットおよび処理効率を最大限にすることができる。

[0037] リソグラフィ装置によって露光する基板を正確かつ一貫して露光するために、露光した基板を検査して、引き続く層間のオーバレイエラー、線の太さ、限界寸法（ＣＤ）などの特性を測定することが望ましい。エラーが検出された場合は、特に同じバッチの他の基板をまだ露光するのに十分なほど即座に、かつ迅速に検査を実行できる場合、引き続く基板の露光を調節することができる。また、既に露光した基板を取り除いて再加工し、歩留まりを改善するか、廃棄し、それによって欠陥があることが分かっている基板での露光の実行を回避することができる。基板の一部のターゲット部分のみに欠陥がある場合は、良好であるターゲット部分のみで、さらなる露光を実行することができる。

[0038] 検査装置を使用して、基板の特性を、特に異なる基板または同じ基板の異なる層で、特性が層毎にいかに異なるかを求める。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣに組み込むか、独立式器具でよい。最も迅速な測定を可能にするために、検査装置は、露光直後に露光したレジスト層で特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像はコントラストが非常に低く、放射で露光したレジストの部分と露光していない部分とには、屈折率に非常に小さい差しかなく、全ての検査装置が、潜像を有効に測定するほど十分な感度を有するわけではない。したがって、習慣的に露光した基板で実行する最初のステップであり、レジストの露光部分と非露光部分とのコントラストを向上させる露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に、測定を実行することができる。この段階で、レジスト内の像を半潜在性と言うことができる。レジストの露光部分または非露光部分が除去されているポイントで、またはエッチングなどのパターン転写ステップの後に、現像したレジスト像を測定することも可能である。後者の可能性は、欠陥がある基板を再加工する可能性を制限するが、それでも有用な情報を提供することができる。

[0039] 本発明の実施形態によるスキャトロメータＳＭ２が図３に図示されている。この装置では、放射源２（以下でさらに説明）が放出した放射が、レンズシステム１２を使用して集光され、偏光器１７を通過し、部分的反射表面１６で反射して、好ましくは少なくとも０．９、さらに好ましくは少なくとも０．９５という高い開口数（ＮＡ）を有する顕微鏡の対物レンズ１５を介して基板Ｗに集光する。液浸スキャトロメータは、開口数が１を超えるレンズを有することもある。次に、反射した放射は部分反射表面１６を通過して、散乱スペクトル検出のために検出器１８に入る。検出器は、逆投影された瞳面１１に配置することができ、これはレンズシステム１５の焦点距離Ｆにある。しかし、瞳面は、補助光学系（図示せず）で検出器へと再結像することができる。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角度を規定し、角度位置が放射の方位角を規定する面である。検出器は、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルを測定できるように、２次元検出器である。検出器１８は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレーム当たり４０ミリ秒という積分時間を有してよい。

[0040] 基準ビームは、例えば入射放射の強度を測定するために使用されることが多い。それを実行するには、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射すると、その一部が基準ビームとして基準ミラー１４に向かってビームスプリッタを透過する。次に、基準ビームを同じ検出器１８の異なる部分に投影する。

[0041] 検出器１８は、１つの波長（または狭い波長範囲）で散乱光の強度を測定するか、複数の波長で別個に強度を測定するか、ある波長の範囲にわたって積分した強度を測定することができる。さらに、検出器は、ＴＭ(transverse magnetic)分極放射、およびＴＥ(transverse electric)分極光の強度および／またはＴＭ分極光とＴＥ分極光の間の位相差を別個に測定することができる。

[0042] 基板Ｗ上のターゲットは、現像後にバーが中実レジスト線で形成されるように印刷された回折格子でよい。あるいは、バーを基板にエッチングしてよい。このパターンは、例えば、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬの色収差に敏感であるようにすることができ、照明の対称性およびこのような収差の存在は、印刷された回折格子の変動として現れる。したがって、印刷された回折格子のスキャトロメータデータは、回折格子の再構築に使用される。印刷ステップおよび／または他のスキャトロメータプロセスの知識から、線の幅および形状などの回折格子のパラメータを、再構築プロセスに入力し、処理ユニットＰＵで実行することができる。

[0043] 放射源ユニット２が、図４にさらに詳細に図示されている。放射源は、例えばキセノンランプまたは超連続レーザなどの広帯域放射源２１を含み、光を音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）内に誘導し、これは図４にＳＭで図示されたスキャトロメータの残りの部分で検査ビームを形成するために、放射源２１の広帯域（白色光）出力から狭い範囲の波長を選択するために使用される。

[0044] 音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）は、高周波ドライバ回路２４によって駆動された圧電変換器２３および吸音装置２５が接続された音響光学結晶２２を含む。変換器２３は結晶２２内で、結晶の機械的特性（音速）および駆動周波数によって決定された波長の音波を生成する。これらの音波は、結晶を通って伝播するにつれて、結晶格子の交互の拡張および収縮のせいで、結晶の屈折率の周期的再分布を形成する。これは、自身を通過する光を回折する回折格子を形成するが、回折は１つの点ではなく相互作用の領域全体で生じ、位相および／または運動量整合条件に適合する放射のみが回折される。その正味の効果は、狭帯域波長の放射が回折して主ビームから離れ、空間および／または偏光フィルタ２６によって選択できることである。回折したビームの中心波長は変換器の駆動周波数に依存し、したがってドライバ回路２５、変換器および結晶の応答時間に応じて、非常に広範囲で非常に迅速に制御することができる。回折ビームの強度は、音波の強度によっても制御される。

[0045] 音響光学結晶に使用できる適切な材料は、水晶（ＳｉＯ₂）、ＫＤＰ（ＫＨ₂ＰＯ₄）、パラテルライトまたは二酸化テルル（ＴｅＯ₂）、ＬｉＮｂＯ₃、甘汞または塩化水銀（Ｈｇ₂Ｃｌ₂）、ＴＡＳ（Ｔａ₃ＡｓＳｅ₃）およびＴｅ（テルル）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、およびサファイア（酸化アルミ、Ａｌ₂Ｏ₃）を含む。選択された結晶が、音響光学波長可変フィルタの詳細な幾何学的形状を決定する。複屈折結晶を使用すると、フィルタは特定の偏光状態を選択することもできる。

[0046] 高周波駆動ユニット２４はスキャトロメータの制御ユニットＣＵに接続され、これは、所与の測定での必要に応じて所望の波長を中心とする狭帯域波長を選択するために、変換器に適切な周波数の音波を放出させる駆動信号を提供する。透過ビームの帯域幅は約２０ｎｍ未満、約１５ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満または約５ｎｍ未満であることが好ましい。駆動信号の周波数と選択された波長との正確な関係は、使用される特定の結晶、および装置の幾何学的形状に依存する。場合によっては、様々な波長Ω₁からΩ_nの２つ以上の成分を有する駆動信号を適用することによって、それぞれがほぼ異なる波長を中心とし、複数の測定を同時に実行できるようにする多色ビームを形成する複数の成分を選択するように、フィルタを動作させることができる。駆動信号の様々な周波数成分の強度を変化させ、多色ビームの様々な波長の強度を個々に制御することができる。

[0047] 本発明の実施形態で使用できる有利な光源は、図５に図示された超連続レーザである。この光源は、例えば結晶光ファイバなどの非線形媒体２１ｂに供給される出力を有するパルス状レーザ光源２１ａを含む。パルス状光源２１ａは、狭帯域波長のフェムト秒またはピコ秒などの継続時間の非常に短いパルスを放出し、これは非線形媒体２１ｂによって広がって、広帯域放射ビームになる。このタイプの光源は、低いエタンデュで適切な範囲の波長の強力なビームを提供することができる。

[0048] 音響光学波長可変フィルタを使用することの追加的な利点は、その高速の応答時間のせいで、特に光源として超連続レーザを使用する場合に、測定ビームのノイズを低下させるために使用できることである。この利点を使用する本発明の実施形態は、図６に図示され、以下で説明する実施形態と同じである。

[0049] 放射源ユニット２’のこの実施形態では、空間または偏光フィルタ２６の後、ビーム路に２色ビームスプリッタ３１、３２が配置される。各２色ビームスプリッタは、音響光学波長可変フィルタの出力ビームの１成分のうち所定の割合を個々の検出器３３、３４へと逸らし、これが逸れた放射の強度を測定する。測定された強度値は、個々の設定点ＳＰ１、ＳＰ２と比較され、その差（誤差）が個々の制御装置３５、３６、例えば比例積分偏差制御装置（ＰＩＤ制御装置）に提供されて、これが制御信号をドライバ２４に提供し、変換器２３への駆動信号内の関連する周波数成分Ω₁からΩ_nの振幅を制御する。制御ループ２４、２３、２２、３３／３４、３５／３６の応答時間は、マイクロ秒、例えば１０μｓ、５μｓまたは２μｓの桁にすることができ、したがって周波数のノイズを約４０ｋＨｚまで低下させることができ、これは非常に有用である。２つの制御ループが図示されているが、３つ以上を設けることができ、それぞれが異なる波長の出力ビームを制御する。放射源２１によって出力されたビームのノイズが、出力ビームの幾つかの異なる成分にまたがる波長範囲で比較的一定である場合は、１つの制御ループを使用して、駆動信号の複数の周波数成分の振幅を制御できることに留意されたい。限界内で、信号制御ループは、駆動信号の全周波数成分の振幅を、したがって出力ビームの全成分の強度を制御することができる。

[0050] 本発明の別の実施形態が、図７に図示されている。これは、参照により本明細書に組み込まれる欧州特許第ＥＰ−Ａ−１，１４８，３９０号に記載されたタイプのアラインメントシステム４０を含み、コンパクトな自己参照干渉計４２およびビームスプリッタ４１を使用して、＋９０°および−９０°を超えて回転するターゲットの重なった２つの像を基板Ｗ上に生成し、これは瞳面で干渉するようにされる。光学システムおよび空間フィルタは、１次ビームを選択して、分離し、これを検出器４３に再結像し、その出力は信号分析器４４によって処理されて、必要な測定を提供する。本発明に使用できるこのタイプの計測装置の変形では、検出器を瞳面に配置することができる。さらなる詳細は、参照により本明細書に組み込まれる欧州特許第ＥＰ−Ａ−１３７２０４０号に与えられている。上述した光源２’と同じである光源２’を使用して、所望の波長、またはこのタイプのアラインメントセンサにとって理想的な、強度が安定してノイズが低下した波長の放射ビームを提供する。

[0051] 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は言うまでもない。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用誘導および検出パターン、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」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「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は、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前または露光後に、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）、計測ツールおよび／または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、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。

[0052] 以上では光学リソグラフィとの関連で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、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可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

[0053] 本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（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。

[0054] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組合せを指す。

[0055] 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が理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはその内部に記憶されたこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。

[0056] 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。

[0012] 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。 [0013] 本発明の実施形態によるリソグラフィセルまたはクラスタを示した図である。 [0014] 本発明の実施形態によるスキャトロメータを示した図である。 [0015] 図２のスキャトロメータの放射源およびフィルタ構成を示した図である。 [0016] 本発明の実施形態で使用可能な超連続レーザ光源を示した図である。 [0017] 本発明の実施形態による別のスキャトロメータの放射源およびフィルタ構成を示した図である。 [0018] 本発明の別の実施形態による検査装置を示した図である。

Claims

基板にデバイス層を製造するために使用されるリソグラフィプロセスによって前記基板に印刷されるターゲットパターンのパラメータに関連する値を求めるように構成された角度分解スキャトロメータであって、
第一波長範囲を有する第一放射ビームを放出するように構成された広帯域放射源と、
前記第一放射ビームを受けるように構成された音響光学結晶、
前記音響光学結晶に結合し、自身内で音波を励起するように構成された変換器、および、
前記第一波長範囲より狭い第二波長範囲を有する第二放射ビームとして、前記第一ビームおよび前記音波に応答して前記音響光学結晶が出力する複数のビームのうち１つを出力ビームとして選択するように構成されたビーム選択装置を含む、
音響光学波長可変フィルタと、
前記第二放射ビームを前記ターゲットパターンに誘導し、前記ターゲットパターンによって反射または散乱された放射を検出器に投影して、スキャトロメータのスペクトルを取得するように構成された、高いＮＡの対物レンズを含む光学システムと、
前記変換器に電気的に結合して、その駆動信号を生成するように構成され、前記第二波長範囲を制御するように前記駆動信号の周波数を制御するドライバ回路と、
を備え、
前記ドライバ回路が、複数の異なる周波数成分を有する駆動信号を生成するように構成され、
前記音響光学波長可変フィルタが、個々に異なる波長範囲を有する複数の第二放射ビームを同時に出力するように構成され、
さらに複数の検出器と、それぞれが前記第二放射ビームのうち特定のビームの所定部分を個々の前記検出器に逸らすように構成された複数の２色ビームスプリッタとを備え、
前記検出器がそれぞれ、前記個々の第二ビームの前記逸れた部分の強度を検出して、個々の強度測定信号を生成するように構成され、
前記ドライバ回路が、前記強度測定信号に応答して前記駆動信号の前記個々の周波数成分の前記振幅を制御し、これにより前記個々の第二放射ビームの前記振幅を制御する、
角度分解スキャトロメータ。
前記第二放射ビームが約２０ｎｍ未満の帯域幅を有する、請求項１に記載の角度分解スキャトロメータ。
前記第二放射ビームが約１０ｎｍ未満の帯域幅を有する、請求項２に記載の角度分解スキャトロメータ。
前記第二放射ビームが約５ｎｍ未満の帯域幅を有する、請求項３に記載の角度分解スキャトロメータ。
前記広帯域放射源が超連続レーザである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の角度分解スキャトロメータ。
前記広帯域放射源がキセノンランプである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の角度分解スキャトロメータ。
パターンを照明するように構成された照明光学システムと、
前記パターンの像を基板に投影するように構成された投影光学システムと、
角度分解スキャトロメータと、
を備えるリソグラフィ装置であって、
前記角度分解スキャトロメータが、
第一波長範囲を有する第一放射ビームを放出するように構成された広帯域放射源と、
前記第一放射ビームを受けるように構成された音響光学結晶、
前記音響光学結晶に結合して、自身内で音波を励起するように構成された変換器、および、
前記第一波長範囲より狭い第二波長範囲を有する第二放射ビームとして、前記第一ビームおよび前記音波に応答して前記音響光学結晶が出力する複数のビームのうち１つを出力ビームとして選択するように構成されたビーム選択装置を含む、
音響光学波長可変フィルタと、
前記第二放射ビームを前記ターゲットパターンに誘導し、前記ターゲットパターンによって反射または散乱された放射を検出器に投影して、スキャトロメータのスペクトルを取得するように構成された、高いＮＡの対物レンズを含む光学システムと、
前記変換器に電気的に結合して、その駆動信号を生成するように構成され、前記第二波長範囲を制御するように前記駆動信号の周波数を制御するドライバ回路と、
を含み、
前記ドライバ回路が、複数の異なる周波数成分を有する駆動信号を生成するように構成され、
前記音響光学波長可変フィルタが、個々に異なる波長範囲を有する複数の第二放射ビームを同時に出力するように構成され、
さらに複数の検出器と、それぞれが前記第二放射ビームのうち特定のビームの所定部分を個々の前記検出器に逸らすように構成された複数の２色ビームスプリッタとを備え、
前記検出器がそれぞれ、前記個々の第二ビームの前記逸れた部分の強度を検出して、個々の強度測定信号を生成するように構成され、
前記ドライバ回路が、前記強度測定信号に応答して前記駆動信号の前記個々の周波数成分の前記振幅を制御し、これにより前記個々の第二放射ビームの前記振幅を制御する、
リソグラフィ装置。
放射感応性層で基板をコーティングするように構成されたコータと、
前記コータによってコーティングされた前記基板の前記放射感応性層に像を露光するように構成されたリソグラフィ装置と、
前記リソグラフィ装置によって露光された像を現像するように構成された現像器と、
請求項１に記載の角度分解スキャトロメータと、
を備えるリソグラフィセル。
基板にデバイス層を製造するために使用されるリソグラフィプロセスによって基板に印刷されるターゲットパターンの位置を割り出すように構成されたアラインメントセンサであって、
第一波長範囲を有する第一放射ビームを放出するように構成された広帯域放射源と、
前記第一放射ビームを受けるように構成された音響光学結晶、
前記音響光学結晶に結合し、自身内で音波を励起するように構成された変換器、および、
前記第一波長範囲より狭い第二波長範囲を有する第二放射ビームとして、前記第一ビームおよび前記音波に応答して前記音響光学結晶が出力する複数のビームのうち１つを出力ビームとして選択するように構成されたビーム選択装置を含む、
音響光学波長可変フィルタと、
自己参照干渉計を含み、前記第二放射ビームを前記ターゲットパターンに誘導して、前記ターゲットパターンによって反射または散乱された放射を検出器に投影するように構成された光学システムと、
前記変換器に電気的に結合して、その駆動信号を生成するように構成され、前記第二波長範囲を制御するように前記駆動信号の周波数を制御するような構成であるドライバ回路と、
を備え、
前記ドライバ回路が、複数の異なる周波数成分を有する駆動信号を生成するように構成され、これにより、前記音響光学波長可変フィルタが、個々に異なる波長範囲を有する複数の第二放射ビームを同時に出力するように構成され、
さらに複数の検出器と、それぞれが前記第二放射ビームの個々のビームの所定部分を個々の前記検出器に逸らせて、個々の強度測定信号を生成するように構成された複数の２色ビームスプリッタとを備え、
前記ドライバ回路が、前記強度測定信号に応答して、前記駆動信号の前記個々の周波数成分の前記振幅を制御し、これにより、前記個々の第二放射ビームの前記振幅を制御する、
アラインメントセンサ。
前記第二放射ビームが約２０ｎｍ未満の帯域幅を有する、請求項９に記載のアラインメントセンサ。
前記第二放射ビームが約１０ｎｍ未満の帯域幅を有する、請求項１０に記載のアラインメントセンサ。
前記第二放射ビームが約５ｎｍ未満の帯域幅を有する、請求項１１に記載のアラインメントセンサ。
前記広帯域放射源が超連続レーザである、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のアラインメントセンサ。
前記広帯域放射源がキセノンランプである、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のアラインメントセンサ。