JP5443405B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

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で使用可能な方法及び装置に関する。

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つ又は幾つかのダイの一部を含む）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。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。

リソグラフィ工程をモニタするために、パターニングされた基板のパラメータが測定される。パラメータは、例えば、パターニングされた基板内又は上に形成された連続する層の間のオーバレイエラーと、現像された感光性レジストの限界線幅とを含んでいてもよい。この測定は、製品基板及び／又は専用のメトロロジーターゲット上で実行することができる。走査型電子顕微鏡及び様々な専用ツールの使用を含むリソグラフィ工程で形成される微細構造を測定する様々な技術がある。専用検査ツールの高速で非侵襲的な形態は、放射ビームが基板表面上のターゲットに誘導され、散乱又は反射したビームの特性が測定されるスキャトロメータである。基板によって反射又は散乱する前とその後のビームの特性を比較することにより、基板の特性を決定することができる。これは、例えば既知の基板特性に関連した既知の測定値のライブラリに格納されたデータと反射ビームを比較することによって実行することができる。スキャトロメータは２つの主なタイプが知られている。分光スキャトロメータは広帯域放射ビームを基板上に誘導し、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、散乱した放射の強度を角度の関数として測定する。

スキャナの機能をより良く制御するために、システムを毎日（又はその程度）予め画定したベースラインへ向けて自動的に駆動するモジュールが最近考案された。このスキャナ安定性モジュールは、メトロロジーツールを用いてモニタウェーハから得られる標準の測定値を検索する。モニタウェーハは、特殊なスキャトロメトリマークを含む特殊なレチクルを用いて事前に露光してあった。モニタウェーハを用い、当日の測定値（及びできれば以前の日々の履歴的測定データ）を用いて、スキャナ安定性モジュールは、システムがそのベースラインからどれくらい遠くまでドリフトしたかを決定し、ウェーハレベルオーバレイと合焦修正セットを計算する。ベースラインは、モニタウェーハ上の基準層によって直接（この場合、スキャナ安定性モジュールはベースラインモニタウェーハ上のオーバレイの方へシステムを最小限度駆動する）、又はウェーハ上の基準層とターゲットオーバレイフィンガープリントとの組合せを用いて間接的に（この場合、スキャナ安定性モジュールはモニタウェーハ上に画定されたターゲットオーバレイフィンガープリントの方へシステムを駆動する）画定することができる。次に、リソグラフィシステムは、これらの修正セットを後続の量産ウェーハ上の露光ごとの特定の修正値に変換する。

使用されるアライメントモデルシーケンスは、極めて限られた数のモニタウェーハ（通常、スキャナ当たり毎週４〜１２枚のウェーハ）から得たオーバレイデータを用いてスキャナを制御しようと試みるスキャナ安定性モジュールにとって重要なノイズ源を提供する。

現在と同じ又は同様の限られた数のモニタウェーハを使用しながらスキャナ安定性モジュールの制御精度を向上させるシステムを提供することが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、リソグラフィ装置であって、
パターニングデバイスを支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
パターンを上記パターニングデバイスから上記基板のターゲット部分上に転写するように構成されたパターニングシステムと、
上記パターンが上記基板の複数のターゲット部分で繰り返し印加されるように、一連の移動を含むパターニングパスで上記基板テーブル、上記パターニングシステム及び上記パターニングデバイスを互いに対して位置決めするように動作可能な位置決め装置と、
１つ又は複数の基準基板からベースライン制御パラメータを定義する測定値を周期的に検索することで、上記支持体、基板テーブル又はパターニングシステムのうちの少なくとも１つの制御を支援し、そのため上記ベースライン制御パラメータからのパラメータのドリフトを決定し、それにより上記ドリフトを許容及び／又は修正するように動作可能な制御モジュールであって、上記基準基板が上記ベースライン制御パラメータを決定するようにパターニングを初期に実行されている制御モジュールと、
を備え、
上記装置が、上記少なくとも１つの基準基板の上記初期のパターニング中に上記１つ又は複数の基準基板のうちの少なくとも１つ上で複数のパターニングパスを実行するように動作可能なリソグラフィ装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、リソグラフィ装置用の少なくとも１つの基準基板を製造する方法であって、上記基準基板が、ベースライン制御パラメータを定義する上記少なくとも１つの基準基板から周期的に測定値を検索する制御モジュールと組み合わせて使用可能であり、そのため上記ベースライン制御パラメータからパラメータのドリフトを決定することでリソグラフィ工程中にスキャン制御を支援し、それにより上記ドリフトを許容及び／又は修正することができ、上記ベースライン制御パラメータが、上記リソグラフィ装置を用いて上記少なくとも１つの基準基板を初期にパターニングすることで決定され、上記方法が、上記１つ又は複数の基準基板のうちの少なくとも１つ上で複数のパターニングパスを実行するステップを含み、上記複数のパターニングパスが、上記基準基板の複数のターゲット部分にパターンを繰り返し印加するステップを含む方法が提供される。

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。
リソグラフィ装置を示す。 リソグラフィセル又はクラスタを示す。 第１のスキャトロメータを示す。 第２のスキャトロメータを示す。 スキャナ安定性モジュールを利用するリソグラフィ工程内の制御ループを示す図である。

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放射又は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に接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、特定のパラメータに従って基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２のポジショナ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つ又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とを備える。

照明システムは、放射の誘導、整形、又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、又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。

支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造は、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。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造は、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」又は「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。

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又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定の機能層に相当する。

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、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。

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、又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及び静電気光学システム、又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すことができる。

本明細書で示すように、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、又は反射マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は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つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。例えば、このような機械の１つでは、１つのテーブルを測定及びアライメント（測定側）に使用し、同時に別のテーブルを露光（露光側）に使用することができる。

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適用することもできる。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。

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ＳＯ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とともに放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の少なくとも外側及び／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）を調整することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサ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。イルミネータＩＬを用いて放射ビームを調節し、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。

放射ビームＢは、支持構造（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ニングされる。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のポジショナＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２Ｄエンコーダ又は容量センサ）の助けを借りて、基板テーブルＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、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などに放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めできる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナ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）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、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、又は固定してもよい。マスク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。図示のような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分Ｃの間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

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。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブル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（すなわち単一静的露光）。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方向及び／又は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、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブル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るパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及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、単一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。
３．別のモードでは、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を移動又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、又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。

上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル又はクラスタとも呼ばれることがあるリソグラフィセルＬＣの一部を形成し、それは基板上で露光前及び露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これらはレジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光されたレジストを現像する現像器ＤＥ、チルプレートＣＨ及びベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、すなわちロボットＲＯは入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、それを様々なプロセス装置間で移動させ、次にリソグラフィ装置のローディングベイ（loading bay）ＬＢに送出する。多くの場合まとめてトラックと呼ばれるこれらのデバイスは、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、それ自体は監視制御システムＳＣＳによって制御され、そ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。したがってスループット及び処理の効率を最大化するために様々な装置を動作させることができる。

リソグラフィ装置によって露光される基板が正確かつ一貫して露光されるために、露光した基板を検査し、後続層間のオーバレイ誤差、ラインの太さ、クリティカルディメンション（ＣＤ）などのような特性を測定することが望ましい。誤差が検出された場合は、特に同じバッチの他の基板がまだ露光されないほど十分即座にかつ高速で検査を実行できる場合は、後続基板の露光を調整することができる。また、既に露光した基板を（歩留まりを改善するために）取り外して再加工するか、又は廃棄し、それにより欠陥があることが分かっている基板で露光を実行するのを回避することができる。基板の幾つかのターゲット部分のみに欠陥がある場合、良好であるそれらの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。

基板の特性を、特に異なる基板又は同じ基板の異なる層の特性が層ごとにいかに変化するかを決定するために、検査装置が使用される。検査装置をリソグラフィ装置ＬＡに組み込むことができる、又はリソセルＬＣは独立型デバイスとすることができる。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の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、（放射に露光してあるレジストの部分と露光していない部分との間には屈折率の非常に小さい差しかない）全ての検査装置が、潜像を有用に測定するほど十分な感度を有しているわけではない。したがって、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、これは通常は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間のコントラストを増大させる。この段階で、レジストの像を半潜像と呼ぶことができる。現像したレジスト像で（その時点でレジストの露光部分又は非露光部分は除去されている）又はエッチングなどのパターン転写ステップの後で測定することも可能である。後者の見込みは、欠陥がある基板を再加工する見込みを制限するが、それでも有用な情報を提供することができる。

図３は、本発明に使用できるスキャトロメータを示す。これは、放射を基板Ｗに投影する広帯域（白色光）放射プロジェクタ２を備える。反射した放射はスペクトロメータ検出器４へと渡され、これは鏡面反射した放射のスペクトル１０（波長の関数としての強度）を測定する。このデータから、検出されるスペクトルを生じる構造又はプロファイルを処理ユニットＰＵによって、例えばＲＣＷＡ（Rigorous Coupled Wave Analysis）及び非線形回帰によって、又は図３の下部に図示されたようなシミュレートしたスペクトルのライブラリとの比較によって再構築することができる。概して、再構築するために構造の全体的形状を知り、幾つかのパラメータは、構造を作成したプロセスの知識から仮定して、スキャトロメータのデータから決定するべき構造のパラメータはわずかしか残らない。このようなスキャトロメータは、垂直入射スキャトロメータ又は斜め入射スキャトロメータとして構成することができる。

本発明と併用することができる別のスキャトロメータを図４に示す。このデバイスでは、放射源２によって放出された放射はレンズシステム１２を用いて平行になり、干渉フィルタ１３及び偏光子１７を通して透過され、部分的に反射する表面１６に反射し、開口数（ＮＡ）が大きい、好ましくは少なくとも０．９、より好ましくは少なくとも０．９５の顕微鏡対物レンズを介して基板Ｗ上に合焦する。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さえある。反射した放射は次に、散乱スペクトルを検出させるために部分反射面１６を通って検出器１８内に伝達される。検出器は、レンズシステム１５の焦点距離にある逆投影された瞳面１１に位置付けることができるが、瞳面は、代わりに補助光学系（図示せず）で検出器に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画定し、角度位置が放射の方位角を画定する面である。検出器は、基板ターゲット３０の２次元角度散乱スペクトルを測定できるように、２次元検出器であることが好ましい。検出器１８は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を使用することができる。

例えば、入射放射の強度を測定するために、基準ビームを使用することが多い。そのために、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射すると、その一部がビームスプリッタを通って基準ビームとして基準ミラー１４に向かって伝達される。次に、基準ビームは同じ検出器１８の異なる部分へと投影される次に、基準ビームは、同じ検出器１８の別の部分上あるいは別の検出器（図示せず）上に投影される。

例えば４０５〜７９０ｎｍ又はさらに低く、２００〜３００ｎｍなどの範囲の対象となる波長を選択するために、１組の干渉フィルタ１３が使用可能である。干渉フィルタは、１組の様々なフィルタを備えるのではなく、調整可能とすることができる。干渉フィルタではなく格子を使用することができる。

検出器１８は、１つの波長（又は狭い波長範囲）で散乱光の強度を、複数の波長で別個に、又はある波長範囲にわたって積分された強度を測定することができる。さらに、検出器は横方向磁気光及び横方向電気分極光の強度及び／又は横方向磁気光と横方向電気分極光の位相差を別個に測定することができる。

広帯域光源（すなわち光の周波数又は波長、したがって色の範囲が広い光源）を使用することが可能であり、これは大きいエタンデュを生じ、複数の波長を混合できるようにする。広帯域の複数の波長は、好ましくはそれぞれΔλの帯域幅及び少なくとも２Δλ（すなわち帯域幅の２倍）の間隔を有する。幾つかの放射「源」は、ファイバ束を使用して分割されている延在した放射源の様々な部分でもよい。この方法で、角度分解散乱スペクトルを複数の波長で平行して測定することができる。３次元スペクトル（波長と２つの異なる角度）を測定することができ、これは２次元スペクトルより多くの情報を含む。これによって、より多くの情報を測定することができ、それはメトロロジープロセスのロバスト性を高める。このことは、ＥＰ１，６２８，１６４Ａでさらに詳細に説明されている。

基板Ｗ上のターゲット３０は、現像後にバーが実線のレジスト線で形成されるように印刷される１Ｄ格子であってもよい。ターゲット３０は、現像後に格子が実線のレジストピラー又はレジスト内のビアで形成されるように印刷される２Ｄ格子であってもよい。あるいはバー、ピラー又はビアを基板内にエッチングしてもよい。このパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬ内の色収差の影響を受けやすく、このような収差の照明対称と存在は印刷された格子の変化に現れる。したがって、印刷された格子のスキャトロメトリデータを用いて格子が再構築される。線幅及び形状などの１Ｄ格子のパラメータ、又はピラー又はビア幅又は長さ又は形状などの２Ｄ格子のパラメータを、印刷ステップ及び／又はその他のスキャトロメトリ工程の情報から、処理ユニットＰＵによって実行される再構築工程に入力することができる。

正確なリソグラフィの主要なコンポーネントの１つがリソグラフィスキャナとスキャン機能の制御能力の向上である（「スキャナ」と言う場合、本明細書に記載するスキャンモードすべてと、機能並びにその他のスキャン機能を含むと解釈されたい）。スキャナの合焦とオーバレイ（層同士のアライメント）の均一性が本出願人のＢａｓｅｌｉｎｅｒ（商標）スキャナ安定性モジュールによって最近改良され、所与のフィーチャサイズとチップ用途のための工程ウィンドウが最適化され、より小さくより先進のチップの継続的な作成が可能になった。

リソグラフィシステムを最初に設置した時には、最適な動作を確実に行うために較正しなければならない。しかし、時間が経つにつれて、システムの性能パラメータがドリフトする。少量のドリフトは、許容範囲であるがドリフトが大きすぎるとシステムは仕様から逸脱する。したがって、製造業者は、再較正のために周期的に生産を中止しなければならない。システムの較正をより頻繁にすれば工程ウィンドウは大きくなるが停止時間の予定が増えるという欠点がある。

スキャナ安定性モジュールは、これらの生産の停止を大幅に低減する。その代わりに、スキャナ安定性モジュールは、定期的に（通常は数日ごとに）予め画定したベースラインの方へシステムを自動的に駆動する。これを実行するために、スキャナ安定性モジュールは、メトロロジーツールを用いて１つ又は複数のモニタウェーハから得た標準測定値を検索する。モニタウェーハは、特別のスキャトロメトリマークを含む特別のレチクルを用いて露光される。当日の測定値から、スキャナ安定性モジュールは、システムがそのベースラインからどの位ドリフトしたかを決定する。次にスキャナ安定性モジュールは、ウェーハレベルのオーバレイと合焦修正セットを計算する。次にリソグラフィシステムは、これらの修正セットを後続の量産ウェーハ上の露光ごとの特定の修正値に変換する。

大量生産の場合、スキャナに露光のための層を割り当てる際に十分な融通性を有することが望ましい。代替案の層とスキャナの専用使用によって毎月の出力容量は危険に曝される。これは、リソクラスタのほんのわずかな擾乱のその月の出力に直接出現するからである。このリスクを克服する周知の方法の１つは、いわゆる（オーバレイ）格子マッチングである。すべてのスキャナがオーバレイに多少とも同じ（平均）格子を有するように、すべてのスキャナ格子は、意図的にわずかにオフセットされている。この格子は、多くの場合、「ホリー」又は「ゴールデン」格子と呼ばれる。これで各々の製品層を同じタイプの各スキャナ上で露光することができる。「ゴールデン」格子は露光され、いわゆる「基準ウェーハ」上にエッチングされる。これらの「ゴールデン」マッチングウェーハがランダムモニタリングウェーハの代わりにオーバレイ安定性制御のためのベースラインとして使用される場合、オーバレイ格子マッチング及び長期安定性は単一の自動化ステップで達成することができる。

図５は、スキャナ安定性モジュール５００（この例では基本的にサーバ上で実行されるアプリケーション）を組み込んだ総合リソグラフィ及びメトロロジー方法を示す。図はまた、３つのメイン工程制御ループを示す。第１のループは、スキャナ安定性モジュール５００とモニタウェーハを用いた局所スキャナ制御を提供する。図示のモニタウェーハ５０５は、メインリソグラフィユニット５１０から渡され、露光されて合焦及びオーバレイのベースラインパラメータを設定する。後で、メトロロジーユニット５１５は、これらのベースラインパラメータを読み込み、これらのパラメータはスキャナ安定性モジュール５００によって解釈され、修正ルーチンが計算され、スキャナフィードバック５５０が提供され、これがメインリソグラフィユニット５１０へ渡され、さらに露光が実行される際に使用される。

第２の（ＡＰＣ）ループは、製品上の局所スキャナ制御（合焦、ドーズ量、及びオーバレイを決定する）用である。露光された製品ウェーハ５２０は、メトロロジーユニット５１５へ渡され、そこでクリティカルディメンション、側壁角及びオーバレイに関連する情報が決定され先進的プロセス制御（ＡＰＣ）モジュール５２５上へ渡される。このデータは、スキャナ安定性モジュール５００へも渡される。製造実行システム（ＭＥＳ）５３５が引き継ぐ前に工程修正が実行され、スキャナ安定性モジュール５００と連通するメインリソグラフィユニット５１０へのスキャナ制御が提供される。

第３のループは、第２のＡＰＣループへのメトロロジーの統合（例えば、二重パターニングのための）を可能にする。エッチング後のウェーハ５３０は、メトロロジーユニット５１５へ渡され、メトロロジーユニット５１５は、ウェーハから読み取ったクリティカルディメンション、側壁角及びオーバレイに関する情報を再度先進的プロセス制御（ＡＰＣ）モジュールへ渡す。ループは、第２のループ同様に連続する。

現在、スキャナ安定性モジュールの製品定義は、スキャナ安定性モジュールがウェーハをモニタし、顧客製品ウェーハを露光するための設定と同様のスキャナ設定を用いてロット動作で露光されることを前提とする。特に、これは、スキャナ安定性モジュールのモニタウェーハの露光レイアウトが、特別の処理又はルーチンが適用されることなく通常の顧客製品の露光レイアウトと同様であることを意味する。

しかし、ある種のリソグラフィシステム（例えば、ツインスキャンＲＴＭ）のためのテストソフトウェアでは、専用の露光シーケンスがセットアップテストの一部に用いられて露光に限られた数のウェーハのみを使用しながら所望の設定精度が達成される。例えば、実際のレジスト内オーバレイとアライメントモデル（ステージアライン／ウェーハアライン／レチクルアライン／ロット修正−ＳＡ／ＷＡ／ＲＡ／ＬｏＣｏ）に基づいて予想されるオーバレイとの間の系統的線形オフセット（いわゆるブルーアライメントオフセット：ＢＡＯ）を較正する最終ＸＹ（ＦＸＹ）テストでマルチ蛇行露光が使用される。ウェーハアライメントモデルは、アライメントの結果を用いて各露光の位置、回転及び倍率を決定する方法を決定する。

ＦＸＹテストは、第１にウェーハとレチクルアライメントとの間のアライメントオフセット（差）を修正することを目的とする較正テストである。このテスト中、各々のウェーハは、測定側にロードされ整列した後で（マルチステージリソグラフィマシンと仮定して）、機械の露光側へ移行し、そこで各々のフィールドが１回で露光されるように露光当たりの光強度の調整と組み合わせた複数の露光蛇行が実行される。これに続けて、ウェーハは測定側へ戻ってアンロードされる。この較正テストでは、ウェーハとレチクルアライメントの間の不連続性から生じるオフセットとアライメントエラーから生じるオフセットとを区別できないため、この較正テストでは、アライメントノイズ抑制技術が実施される。

ＦＸＹテストでは、各々の露光蛇行に先立ってそれ自体のレチクルアライン（ＲＡ）テストが実行される。したがって、ＲＡ再生は効果的に１／２．５に低減される（６回パスの露光の場合）ため、ＲＡ再生の影響は平均化される。この統計的推定を説明するために、アライメントノイズを１とする。６回のアライメントの平均発生ノイズは、１／√６で、これは約１／２．５である。なお、蛇行の数は６でなくてもよく、用途に応じて１より大きい任意の値であってもよい。したがって、指定されたＢＡＯ較正精度を達成するためのＦＸＹテストでは、より少ない数のウェーハを使用する必要がある。標準の単一パス露光を使用する場合、６回のパスの露光を用いて３つのウェーハ上だけでのＦＸＹテストによって達成されるフィールド内ＢＡＯ精度を達成するには、普通１８のウェーハが必要である。

マルチパス露光機能を達成する別の方法は、「仮想ロード／アンロード」などの特別の方法によるものである。この例では、ウェーハは最初に測定側にロードされ、整列される。次に、ウェーハは第１の露光のために露光側へ移動し、その後、測定側のアンロード位置へ戻る。しかし、ウェーハはアンロードされずにアンロード位置に一定期間そのままにされて、次にロード位置へ移動して工程が繰り返される。この工程は、複数回繰り返して単一のウェーハ上の露光が模倣される。

当面は、マルチパス露光機能は専用のテストソフトウェアの使用によってのみアクセス可能である。しかし、将来は、ロット動作インタフェースが原則としてスケジューリングされたロットにマルチパス機能を提供することができるようになると予想される。

極めて限定された数のモニタウェーハ（通常、スキャナ当たり毎週４〜１２のウェーハ）から得たオーバレイデータを用いてスキャナを制御しようと試みるスキャナ安定性モジュールコントローラにとって比較的高いデフォルトのＲＡ／ＳＡ／ＷＡ／ＬｏＣｏ再生は重要なノイズ源である。現在のスキャナ安定性モジュールの実施態様は、機械一致の顧客使用には十分であるが、専用チャック使用には不十分な制御精度である。例えば、２〜３ｎｍのスキャナ安定性モジュール制御精度は、７ｎｍ（ＮＸＴでは５．５ｎｍ）の機械一致ＸＴ４−１９５０のオーバレイと比較すると小さいが、３．５ｎｍ（ＮＸＴでは２．５ｎｍ）のＸＴ４−１９５０の専用チャックオーバレイと比較すると非常に有意である。ＸＴ及びＮＸＴはツインスキャンＲＴＭ装置の異なる実施態様である。

制御精度は、原則として、モニタウェーハの数を増やすことで改善することができるが、残念なことに、モニタウェーハの数は、メトロロジーユニット、スキャナ、ウェーハ処理装置及び顧客ＦＡＢ自動化システムの利用可能性によって制約される。したがって、スキャナ安定性モジュールコントローラの入力上のノイズを低減して、限られた数のモニタウェーハを用いながらスキャナ安定性モジュール制御の精度を高めなければならない。これは、特に、モニタウェーハの露光工程でＳＡ／ＷＡ／ＲＡ／ＬｏＣｏアライメントを実行しながらスキャナによって生成されるノイズを平均化することで達成することができる。

これを実行するために、測定−露光シーケンスによるモニタウェーハの各々のマルチサイクリングを可能にするインタフェースがスキャナ上に実施される。これは、マルチパス露光によるＦＸＹテストと同様のテスト、及び／又は「仮想ウェーハロード」−「仮想ウェーハアンロード」の上記技術、及び／又はマルチパス露光機能を提供するその他の任意の好適な機構を用いて実行することができる。このようなインタフェースを所定位置に備えることで、以下の方法を実行することができる。
・ＦＸＹテストと同様のテストを用いてスキャナ安定性モジュールのモニタウェーハ上のマルチパス露光を実行する。
・各露光パスの前に標準ＳＡ／ＷＡ／ＲＡ／ＬｏＣｏシーケンスを実行する。あるいは、非標準シーケンスを使用してもよい。レチクルアラインとロット修正のみを実行すれば十分である。代替的に又は追加的に、非標準シーケンスはスループットを犠牲にすることはあっても精度を向上させる。このような方法は、同日出願の内部参照番号Ｐ−３５９２．０００（Ｄ８０６２）の姉妹特許出願に開示されている。そこに開示された方法を本明細書に開示する方法と併用することができる。
・複数の露光パスに対応するオーバレイ測定値（スキャトロメータを使用するような検査／メトロロジーツールを用いて得た）を平均化することでＳＡ／ＷＡ／ＲＡ／ＬｏＣｏの影響を低減する。これは、調整すべき較正オフセットをノイズから分離するためにＳＡ／ＷＡ／ＲＡ／ＬｏＣｏの寄与を平均化することでスキャナ安定性モジュールコントローラ内で実行することができる。
・必要に応じて、デフォルトの単一パスの製品同様の露光とマルチパス露光との間にあり得る系統的オーバレイオフセット（例えば、ＢＡＯの差）を決定するために１回の較正（スキャナ当たり又はスキャナファミリ当たり）を実行する。
・ソフトウェア及びスキャナ安定性モジュールのロットをテストするためのマルチパス露光の使用を制限する（例えば、スキャナ安定性モジュール固有のロットＩＤがスキャナ安定性モジュール固有のレシピと組み合わせて検出される時にだけマルチパスを利用可能にする）。

本稿では投影リソグラフィ装置とスキャン機能について具体的に説明しているが、本明細書に開示する概念は、インプリントリソグラフィ装置（「露光」という用語はインプリントリソグラフィによるパターニングと考えるべきで、投影固有の装置という用語は当業者には明らかなようにインプリントリソグラフィ内の同等物をさすものと考えなければならない）及び／又はステッパ機能（「スキャナ」、「スキャン」又は「スキャナ安定性モジュール」という用語は当業者には明らかなようにステッパ同等物をさすものと考えるべきである）にも等しく適用可能であることを理解されたい。

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誘導及び検出パターン、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。

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、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線（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。

「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気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のいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。

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、本発明又は少なくとも本発明の発明の態様は、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つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。

上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、下記に示す特許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 (16)

1. リソグラフィ装置であって、
   パターニングデバイスを支持する支持体と、
   基板を保持する基板テーブルと、
   前記パターニングデバイスから前記基板のターゲット部分上にパターンを転写するパターニングシステムと、
   前記基板の複数のターゲット部分に前記パターンが繰り返し転写されるように、前記基板テーブル、前記パターニングシステム及び前記パターニングデバイスを互いに対して位置決めするように動作可能な位置決め装置と、
   ベースライン制御パラメータを定義する測定値を１つ又は複数の基準基板から周期的に検索して前記ベースライン制御パラメータからのパラメータのドリフトを決定し、前記ドリフトの許容及び／又は修正を可能にすることによって、前記支持体、前記基板テーブル又は前記パターニングシステムのうちの少なくとも１つの制御を支援するように動作可能な制御モジュールであって、前記基準基板は、前記ベースライン制御パラメータを決定するように事前に転写されたパターンを有する、制御モジュールと、を備え、
   前記リソグラフィ装置が、
   前記事前のパターンの転写において、少なくとも１つの前記基準基板上で、複数回の蛇行露光を実行するマルチパス露光を実行して、実際のレジスト内オーバレイとＳＡ／ＷＡ／ＲＡ／ＬｏＣｏのアライメントモデルに基づいて予想されるオーバレイとの間の、前記複数回の蛇行露光に対応する系統的線形オフセットを平均化して前記測定値を得るように動作可能であり、
   各前記蛇行露光に先立ってＳＡ／ＷＡ／ＲＡ／ＬｏＣｏのアライメントを実行するように動作可能であり、
   ＳＡが、前記基板テーブルをアライメントするステージアライン、ＷＡが、前記基板をアライメントするウェーハアライン、ＲＡが、前記パターニングデバイスをアライメントするレチクルアライン、ＬｏＣｏがロット修正である、リソグラフィ装置。
2. 前記制御モジュールと他のリソグラフィ装置との間のインタフェースをさらに備え、前記インタフェースによって前記制御モジュールがマルチパス露光の機能にアクセスすることができる、請求項１に記載の装置。
3. 前記マルチパス露光の機能が、前記リソグラフィ装置用のテストモジュール内に含まれる、請求項２に記載の装置。
4. 前記マルチパス露光の機能が、前記テストモジュール又は前記制御モジュールによる使用に限定されるように動作可能である、請求項３に記載の装置。
5. 各々の前記ターゲット部分が１回だけパターニングを実行されるように前記基準基板上で前記マルチパス露光が実行される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記測定値の測定のため及び／又は前記基準基板上のオーバレイの測定ためのスキャトロメータを組み込んだ検査デバイスをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. デフォルトの単一パス露光とマルチパス露光との間の可能な系統的オーバレイオフセットを決定するために１回の較正を実行するように動作可能である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 投影リソグラフィを実行するように動作可能であって、
   放射ビームを調節する照明システムと、
   前記パターニングシステム内に含まれる投影システムと、を備え、
   前記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てパターン付放射ビームを形成することが可能であり、及び、前記投影システムが、前記基板の前記ターゲット部分上に前記パターン付放射ビームを投影して前記パターニングを実行する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 少なくともスキャンモードで動作可能であり、前記パターン付放射ビームが、前記基板の前記ターゲット部分全体でスキャンされる、請求項８に記載の装置。
10. リソグラフィ装置用の少なくとも１つの基準基板をパターニングする方法であって、前記基準基板が、ベースライン制御パラメータを定義する測定値を少なくとも１つの基準基板から周期的に検索する制御モジュールと組み合わせて使用可能であり、前記ベースライン制御パラメータからのパラメータのドリフトを決定して前記ドリフトの許容及び／又は修正を可能にすることによってリソグラフィ工程中にスキャン制御を支援し、前記ベースライン制御パラメータが、前記リソグラフィ装置を用いて前記少なくとも１つの基準基板を事前にパターニングすることによって決定され、
    前記方法が、少なくとも１つの前記基準基板上で、複数回の蛇行露光を実行するマルチパス露光を実行して、実際のレジスト内オーバレイとＳＡ／ＷＡ／ＲＡ／ＬｏＣｏのアライメントモデルに基づいて予想されるオーバレイとの間の、前記複数回の蛇行露光に対応する系統的線形オフセットを平均化して前記測定値を得るステップを含み、
    前記マルチパス露光が、前記基準基板の複数のターゲット部分にパターンを繰り返し転写するステップを含み、
    各前記蛇行露光に先立ってＳＡ／ＷＡ／ＲＡ／ＬｏＣｏのアライメントが実行され、
    ＳＡが、基板テーブルをアライメントするステージアライン、ＷＡが、基板をアライメントするウェーハアライン、ＲＡが、パターニングデバイスをアライメントするレチクルアライン、ＬｏＣｏがロット修正である、方法。
11. 前記マルチパス露光の機能が、前記リソグラフィ装置上でのテストルーチンの実行に通常使用される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記マルチパス露光の機能が、テストモジュール又はスキャン制御モジュールによる使用に限定される、請求項１１に記載の方法。
13. 各々の前記ターゲット部分が１回だけパターニングを実行されるように前記基準基板上で前記マルチパス露光が実行される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記測定値の測定が、スキャトロメータを組み込んだ検査デバイスを用いて実行される、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. デフォルトの単一パス露光とマルチパス露光との間の可能な系統的オーバレイオフセットを決定するために１回の較正を実行するステップをさらに含む、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の方法をリソグラフィ装置に実行させるように動作可能なコンピュータプログラム。