JP5507387B2 - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置、このようなリソグラフィ装置と共に使用するためのパターニングデバイス、およびデバイスを製造するための方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板上に、通常、基板のターゲット部分上に、所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（IC）の製造で使用することができる。その場合、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されるべき回路パターンを生成することができる。このパターンは基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えばダイの一部、１つのダイ、またはいくつかのダイを含む）上に転写することができる。パターンの転写は、一般に、基板上に形成された放射感応性材料（レジスト）の層上への結像により行われる。一般に、単一の基板は、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含むことになる。既知のリソグラフィ装置は、ターゲット部分上にパターン全体を一度に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、放射ビームにより所与の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、同期して、この方向と平行または反平行に基板をスキャン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キャナとを含む。基板上にパターンをインプリントすることによってパターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

[0003] 現在のリソグラフィ装置には、レチクルをウェーハステージに対して位置合わせするために、透過イメージ検出のためのデバイスが使用されている。このデバイスは、レチクル上の構造（例えば回折格子）および透過イメージディテクタプレート上の相補構造からなっている。透過イメージディテクタを使用して構造のイメージがスキャンされ、イメージの位置および焦点が決定される。透過イメージディテクタは、少数（通常、４〜８個）のこのような構造を有している。個々の構造の下方には、光を検出するためのフォトダイオードが配置されている。透過イメージディテクタは、従来、ウェーハステージに対するレチクルの平行移動、倍率および回転などの１次位置決め項を測定するために使用されている。より高次のひずみは未解決のままである。このようなより高次のひずみは、レチクルの加熱および／またはレンズの加熱の結果として生じることがある。これらのより高次のひずみを含むすべてのひずみは、オーバーレイエラーの原因になることがある。スループットが高い機械の場合、これらのより高次のひずみは、オーバーレイバジェットにおける最大のポストの１つになる可能性がある。

[0004] リソグラフィ装置を使用するデバイス製造方法では、オーバーレイは、歩留まり、すなわち正しく製造されるデバイスの割合、における重要な要素である。オーバーレイは、形成済みの層に対して層をその範囲内でプリントする精度である。オーバーレイエラーバジェットは、しばしば１０ｎｍ以下になり、このような精度を達成するためには、基板を、転写されるマスクパターンに対して非常に高い精度で位置合わせしなければならない。

[0005] レチクルまたはレンズの加熱によって生じるオーバーレイエラーの影響を小さくすることが望ましい。

[0006] 本発明の一態様によれば、パターニングデバイスから基板上へパターンを転写するようになされたリソグラフィ装置が提供され、前記装置は、パターニングデバイスのより高次のひずみおよび／または像面偏差を測定するように動作させることができ、前記装置は、透過検出用デバイスと、パターニングデバイスのより高次のひずみを透過イメージディテクタから受け取る信号を使用してモデル化するようになされたプロセッサとを備えており、前記パターニングデバイスは、主イメージングフィールドおよび外辺部を有しており、また、前記装置は、前記外辺部の少なくとも３つの辺および／またはイメージフィールド内に含まれているアライメント構造によって得られる信号を使用して、前記より高次のひずみをモデル化するように動作させることができる。

[0007] 本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置のパターニングデバイスのより高次のひずみを決定する方法が提供され、前記方法には、放射ビームを生成する工程と、パターニングデバイスを使用してパターン付き放射ビームを形成するために、放射ビームの断面にパターンを付与する工程であって、前記パターニングデバイスが、主イメージングフィールド、外辺部および複数のアライメント構造を備える工程と、前記パターニングデバイスの前記アライメント構造を通って、透過検出用デバイス中に透過する放射の透過率を検出する工程と、検出した放射から測定信号を生成する工程と、前記外辺部の少なくとも３つの辺および／またはイメージフィールド内に含まれているアライメント構造を透過した放射によって得られる測定信号を使用して、前記パターニングデバイスのより高次のひずみおよび／または像面偏差を決定する工程が含まれている。

[0008] 本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置に使用するためのパターニングデバイスであって、主イメージングフィールドおよび外辺部を有するパターニングデバイスが提供され、前記パターニングデバイスは、前記パターニングデバイスのひずみおよび／またはフィールド平面偏差の測定を改善するための追加アライメント構造を備えている。

[0009] 本発明の他の特徴は、特許請求の範囲に記載されている通りである。

[0010] 次に、本発明の諸実施形態を、ほんの一例として、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て説明する。

[0011]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0012]現況技術による透過イメージディテクタを示す略図である。 [0013]現況技術による透過イメージディテクタの一例を示す図である。 [0014]図２および３の透過イメージディテクタと共に使用することができるレチクルの一例を示す図である。 [0015]図２および３の透過イメージディテクタと共に使用することができる第１の改良型レチクルの一例を示す図である。 [0016]図２および３の透過イメージディテクタと共に使用することができる第２の改良型レチクルの一例を示す図である。 [0017]図２および３の透過イメージディテクタと共に使用することができる第３の改良型レチクルの一例を示す図である。

[0018] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
−放射ビームＢ（例えばＵＶ放射、ＤＵＶ放射または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）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、かつ、いくつか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１のポジショナＰＭに接続されたサポート構造（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、かつ、いくつか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（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃ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とを備える。

[0019] 照明システムは、放射を誘導、成形、または制御するための、屈折式、反射式、磁気式、電磁式、静電式、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなど、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。

[0020] サポート構造は、パターニングデバイスを支え、すなわちその重量を担う。サポート構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境中で保持されるかどうかなど他の条件に左右される形でパターニングデバイスを保持する。サポート構造は、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、または他のクランプ技法を用いることができる。サポート構造は、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。サポート構造は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して確実に所望位置にあるようにすることができる。本明細書における用語「レチクル」または「マスク」のいかなる使用も、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義と見なされてよい。

[0021] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを与え、基板のターゲット部分内にパターンを生成するように使用することができる任意のデバイスを指すものとして広く解釈されたい。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内の所望のパターンとは正確に一致しないことがあることに注意されたい。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路など、ターゲット部分内につくり出されるデバイス中の特定の機能層に対応する。

[0022] パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。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パネルが含まれる。マスクはリソグラフィでよく知られており、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、複数の小さな鏡のマトリクス配置を使用し、それぞれの鏡は、入ってくる放射ビームを別々の方向に反射するように個々に傾けることができる。傾けられた鏡は、ミラーマトリクスで反射される放射ビーム内にパターンを与える。

[0023] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に対して、あるいは液浸液の使用または真空の使用など他の要素に対して適切な屈折タイプ、反射タイプ、反射屈折タイプ、磁気タイプ、電磁気タイプおよび静電気タイプの光学システム、あるいはこれらの任意の組合せを含むどんなタイプの投影システムも包含するものとして広く解釈されたい。本明細書において「投影レンズ」という用語が使われることがあれば、より概括的な「投影システム」という用語と同義と考えることができる。

[0024] ここで図示されているように、この装置は透過型である（例えば、透過型マスクを使用する）。別法として、装置を反射型にすることもできる（例えば、上で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、あるいは反射型マスクを使用する）。

[0025] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）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）を有するタイプのものでよい。かかる「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使用する、または、１つまたは複数のテーブル上で予備工程を実行しながら、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用することができる。

[0026] リソグラフィ装置はまた、基板の少なくとも一部分を屈折率が相対的に高い液体、例えば水で覆って、投影システムと基板の間の空間を充填することができるタイプとすることもできる。液浸液はまた、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムの間に加えることもできる。液浸技法は、当分野では、投影システムの開口数を大きくすることでよく知られている。本明細書では、「液浸」という用語は、基板などの構造物が液体中に浸漬されなければならないことを意味するのではなく、単に液体が、露光中に投影システムと基板の間に位置することを意味するだけである。

[0027] 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取る。例えばこの放射源がエキシマレーザであるとき、放射源とリソグラフィ装置は別体でよい。そのような例では、放射源がリソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬまで、例えば適当な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを用いて通される。他の例では、例えば放射源が水銀灯であるとき、放射源はリソグラフィ装置の一体型部品でよい。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も一緒に、放射システムと呼ばれてよい。

[0028] 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ためのアジャスタＡＤを含んでよい。一般的には、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ−outerおよびσ−innerと呼ばれる）は、調節することが可能である。さらに、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などの様々な他のコンポーネントを含んでよい。イルミネータは、放射ビームを調整して、その断面における所望の均一性および強度分布を得るために使用することができる。

[0029] 放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持され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によりパターン付けされる。マスクＭＡを横断すると、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、同システムは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束させる。第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）の補助により、例えば放射ビームＢの経路中に個々のターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることが可能となる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１に明確には図示されない）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械検索の後に、またはスキャンの最中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることが可能である。一般的には、マスクテーブルＭＴの移動は、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）の補助により実現することができ、これらのモジュールが、第１のポジショナＰＭの一部を形成する。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、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を使用して実現することができ、これらのモジュールが、第２のポジショナＰＷの一部を形成する。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はショートストロークアクチュエータのみに連結することができ、または固定することができる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２およ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。図示されているような基板アライメントマークは専用ターゲット部分に位置を占めるが、これらはターゲット部分間のスペースに配置することができる（それらはけがき線アライメントマークとして知られる）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークはダイ間に配置することができる。

[0030] 図示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用することができる。

[0031] １．ステップモード：マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一静的露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃが露光される。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するターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0032] ２．スキャンモード：放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期スキャンされる（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の速度および方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）および画像反転特性によって決まる。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幅（非スキャン方向の幅）が制限され、また、スキャン運動の長さによってターゲット部分の高さ（スキャン方向の高さ）が決まる。

[0033] ３．別のモード：マスクテーブルＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ実質的に静的状態に保たれ、基板テーブルＷＴが、移動されまたはスキャンされるとともに、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般的にはパルス放射源が使用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後で、またはスキャン中の連続放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この作動モードは、上記に参照される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適用することが可能である。

[0034] 上述の使用モードの組合せおよび／または変形形態、あるいは全く異なる使用モードを使用することもできる。

[0035] 図２は、透過イメージディテクタまたは透過イメージセンサとも呼ばれている、透過イメージ検出のためのデバイスを概略的に示したものである。透過イメージディテクタは、従来技術から自ら知られている。投影ビームＰＢは、第１のオブジェクトＧ０、例えばマスクＭＡ中の回折格子に入射する。第１の回折格子Ｇ０は、投影ビームＰＢからイメージを生成するために配置された複数の開口を備えている。第１の回折格子Ｇ０中の開口は、それぞれ、投影ビームＰＢから放射される放射ビームを放出している。Ｇ０中の複数の開口によって放出された放射ビームは、レンズ、例えば投影レンズシステムＰＳを通過する。このような投影レンズシステムの光学特性は、投影レンズシステムＰＳの下方の所与の平面にＧ０、Ｇ０’のイメージが形成されるようになっている。透過イメージディテクタＴＤは、投影レンズシステムＰＳの下方に配置されている。透過イメージディテクタＴＤは、スロットパターンＧ１および光センサＰＨデバイスを備えている。スロットパターンＧ１は、スリットまたは正方形の形を有する光センサＰＨデバイスの上方の開口である。有利には、光センサＰＨデバイスの上方の開口の上にパターンを加えることによってエッジの数が増加し、それにより信号レベルを高くすることができ、延いては光センサＰＨの信号／雑音比を大きくすることができる。

[0036] 透過イメージディテクタＴＤは、基板テーブルＷＴ上に配置される。図１を参照されたい。透過イメージディテクタＴＤは、投影レンズシステムＰＳおよびマスクＭＡの位置に対するウェハの正確な位置決めを３つの直交方向Ｘ、Ｙ、Ｚで可能にする。これら３つの方向に沿ってスキャンすることによって、像Ｇ０’の強度を透過イメージディテクタのＸＹＺ位置の関数として、例えば像マップ（3Dマップ）の形でマッピングすることができ、この像マップは、サンプリング位置の座標と、各位置でサンプリングされた強度とを含む。この３Ｄマップから、コンピュータ、または透過イメージディテクタＴＤに接続されたプロセッサで、例えば、最小二乗フィッティングを用いる上端位置の放物線のあてはめを用いることによって、像の位置を導き出すことができる。

[0037] 上記の装置が使用中に抱える考慮すべき問題の１つは、マスクＭＡ（またはレチクル）の加熱である。イメージフィールドの位置にあるマスクＭＡは、放射を吸収することによって加熱する。このイメージフィールドの外側の領域は、比較的温度が低い状態を維持する。それがマスクＭＡがひずみ、かつ、湾曲する原因になっている。このひずみおよび湾曲は、フィールド内の２つの測定位置だけでは測定することはできない。

[0038] 図３は、リソ層３４中に４つの回折格子３０、３１、３２、３３を備えた現況技術による透過イメージディテクタ２９の一例を示したものである。リソ層３４は、水晶窓３５の上に製造されている。回折格子３０、３１、３２、３３の各々の下方には、関連するフォトダイオード３６、３７、３８、３９が提供されている。規格通りイメージフィールドの隅の４つの測定位置のみを使用することは、透過イメージディテクタ２９が測定することができるのは、ウェーハステージに対するレチクルの平行移動、倍率、回転、焦点および焦点傾斜などのゼロ次項および１次項のみであることを意味している。１より高い一部またはすべての多項式次数（二次、三次、等々）の一部またはすべてのひずみとして定義されるより高次のひずみは、一般に、これらのひずみを測定するためには、通常、イメージフィールド内またはイメージフィールドの周囲に、より独立性の高い測定位置が必要であるため、未検出のままである。このようなより高次のひずみは、レチクルの加熱および／またはレンズの加熱の結果として生じることがあり、また、オーバーレイエラーを大きくすることがある。

[0039] オーバーレイエラーを低減させるために、像フィールドの隅部で少数の測定位置だけを測定する代わりに、透過イメージディテクタを使用して実際のレチクル歪みを局部的に測定することができる。透過イメージディテクタで実際のレチクル歪みを局部的に測定するための測定位置の数は、測定されるオーバーレイエラーの必要な精度に応じて、調整することができる。局部的に測定された値は行列内に入れることができ、フィードフォワードモデルを使用することによって、高次歪みを含むレチクルの歪み挙動を予測することができるために、より小さなオーバーレイエラーを得ることができるようになる。このフィードフォワードモデルは、追加のＸＹ入力を用いる既知の「基礎」レチクルアライン（ＲＡ）モデルの拡張機能である。測定されたより多くの独立入力を用いることによって、このモデルは、既知の「基礎」レチクルアライン（ＲＡ）モデルよりもモデル仮定の影響が少ない。

[0040] このモデルは、ＸおよびＹの関数としてｄＸ項およびｄＹ項を有する３次モデルを含むことができ、これは、完全な分解のために２０個のパラメータが必要になることを意味し、その結果、未決定システムを回避するために２０個の独立した測定値が必要とされる。実際には、一部のパラメータ（または項）を省いて、あるいは他のパラメータからモデル化して、必要な入力測定値を減らすことができる。しかし、それでもなお上／下（Xの関数）および左／右（Yの関数）の辺の両方に沿ってｄＸ、ｄＹ測定値を得ることが好ましい。

[0041] 実際には、機械の補正可能性（ならびに入手可能な独立した入力測定値の数、および雑音伝搬の考慮すべき事項）により、３次モデルが最も実用的であるが、これは根本的ではなく、場合により（例えば負荷が高度に非対称形であるとき）、または将来、いくつかの５次以上の項を含めるだけの価値が実際にありうる。

[0042] モデルが追加のＸＹ入力を用いて拡張される場合、レチクルレベルで測定されるべき追加の回折格子は、非常に小さなクロム境界によって（例えば、けがき線内のように）取り囲むことができ、あるいはクロム境界が全くないことさえある。こうした場合、フィールド内回折格子のクロム境界が限定され、または無くなることによりスプリアスの影響が生じる可能性があり、これらの影響は抑制されなければならない。こうした場合には、後続のデルタ測定／補正でフィールド内回折格子を測定および保存／較正しながら、実際の第１のレチクルアラインでは標準のＲＡ回折格子だけを使うことが有利になりうる。このようなシナリオでは、標準ＲＡ回折格子だけを使用する低次補正モデルが第１のレチクルアラインで使用され、後続のウェハについては、絶対的方法での標準ＲＡ回折格子測定値に、第１のレチクルアラインに対する付加的なＸＹ回折格子測定値を加えて用いて、相対的に高次の補正モデルを適用することができる。

[0043] 図４は、図１に示されているような装置に透過イメージディテクタと共に現在使用されている標準レチクルを示したものである。標準的なレチクルは、像フィールド４００および外辺部４１０を有する。外辺部４１０には、各隅部に１つ、４組のｘおよびｙ回折格子４２０が、上辺および下辺に沿った別のｘおよびｙ回折格子４２０、ならびに側辺に沿ったいくつかの単方向回折格子４３０と共に設けられる。従来、隅部回折格子は基礎位置合わせに使用され、他の回折格子は、レチクル形状補正の際に像面偏差を決定するために使用される。

[0044] 本発明の第１の実施形態によれば、図4のレチクルは、この標準的な形状で、図１および図２に示された装置と共に、また前述の拡張フィードフォワードモデルを局部レチクル変形の計算で用いて、使用することができる。特に、（上辺および下辺だけとは対照的に）レチクルの４つすべての辺に回折格子を使用することは、高次歪みを特にｙについて計算できることを意味する。

[0045] 図５は、改良型レチクルを示す。標準レチクルに伴う１つの欠点は、左側辺および右側辺に沿って見られる回折格子が、ｙ軸に沿って測定を実施するように設計されている「ｙ回折格子」であるということである。これは有用ではあるが、マスクＭＡの加熱など、隅部に対して側辺の中央でより多く歪む傾向がある歪み（樽形歪み）の場合には、ｘ軸に沿った測定がより望ましい。したがって、別の実施形態では、図５に示されるように各側辺に沿って、ならびに上辺および下辺に沿って追加の「ｘ回折格子」５００を備えたレチクルを使用する。これにより、ｘの高次項のより広範囲にわたるモデル化が可能になる。

[0046] 図６は、像フィールド自体の中に設けられている回折格子６００のマトリクスを有する別の改良型レチクルを示す。像に干渉しないようにするには、これらの像フィールド回折格子を配置するための最良の場所は、図示のけがき線６１０内にあると提案する。この改良型レチクルでは、より正確な局部補正を可能にするより高密度のマトリクスの生産が可能になる。このレチクルを使用すると、より精密な３次モデルを実現できるだけでなく、オーバーレイ問題および／または補正可能性によって決まる多項式次数をｘ−ｙ交差項を含めて用いる、ｘおよびｙ両方の関数としてのより高次のｄｘおよびｄｙのモデル化も実現可能である。

[0047] 図７は、像フィールドけがき線６１０内の回折格子６００と、けがき線外側の像フィールド４１０内の別の回折格子７００とのマトリクスを備えた改良型レチクルを示す。これは、特に像が既知である場合に可能であり、この場合、回折格子は像フィールド内の、像自体には干渉しないどこにでも配置することができる。

[0048] スキャンは、好ましくは、スループットへの影響を最小にするために通常の透過イメージディテクタ位置合わせ中に行われるべきである。それぞれの場合で、透過イメージディテクタは、既に説明したように、リソ層上に配置された４つの回折格子を含む（スループットを高めるために、回折格子の数を増加させた改善透過イメージディテクタを使用することは、本発明の範囲内にある）。回折格子は、リソグラフィ装置のマスクテーブルＭＴ上に配置されたレチクル上の標準的なＲＡ回折格子によって生成された像を受け取るように配置される。図１を参照されたい。透過イメージディテクタはさらに、回折格子の１つを通ってくる放射を受け取り測定信号を生成するように配置された、放射に感応するセンサを備える。リソ層は、例えば、並べて配置された複数の回折格子と共にパターン化されたクロム層とすることができる。測定信号は、投影システム（すなわちレンズ）および／またはパターニングデバイスの高次歪みを決定するように構成されている処理デバイスに入力される。これらの歪みは、リソグラフィ装置の構成要素を調整するために使用することができるが、また、パターニングデバイスに対する基板テーブルの位置合わせを改善するために使用することもできる。

[0049] 上記の技法では、位置合わせ回折格子を使用することについて説明したが、あらゆるアライメントマーク、パターンまたは構造物を本発明の範囲から逸脱することなく使用できることが当業者には理解されよう。さらに、アライメントマークおよびけがき線の数と配置、ならびにレチクルの全体的な構成は、純粋に説明のための図示の諸例と著しく異なりうる。また、より多くのクロムを回折格子の周りに追加して逆光を低減させることにより、精度を改善することもできる。

[0050] 任意のタイプのセンサまたは像ディテクタを使用することができ、説明した透過イメージディテクタに必ずしも限定されないことに注意されたい。例えば、波面ディテクタまたは干渉計を使用することができる。また、変化する信号環境によりよく対処するためにフィッティングアルゴリズムを改善することなど、透過イメージディテクタに改善を加えることもできる。

[0051] 上記の説明は、オーバーレイの関係のみを考慮に入れていることに注意されたい。しかし、透過イメージディテクタはまた、スキャンごとにフォーカス結果も与えるので、開示された概念はまた、レチクル形状補正の拡張として適用することもできる。この拡張は、追加のフォーカス測定点を加えることによって空間領域内で、あるいは、（例えばレチクル加熱による）経時的なレチクル形状補正の変化を追跡することによって時間領域内で可能である。

[0052] さらに、上記の技法はまた、不十分な平坦度のウェハテーブルによって引き起こされる像面偏差を測定するために使用することもできる。

[0053] 上記の技法は、これが、実用的であるにはあまりに大きいこともあるスループットの不利益をもたらすので、すべてのウェハについて実施しなくてもよいことに注意されたい。そうしないで、これらの測定は、既定の数のウェハについて１度だけ実施すればよく、この数は、計算／モデル化ソフトウェアの、再較正間で増大するエラー範囲によって決まる。あるいは、この測定はオフラインで行うこともできる。それぞれの場合で結果は、その後の使用のために保存される。

[0054] この説明において、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に具体的に言及することがあるが、本明細書に記載のリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導パターン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）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の適用分野があることを理解されたい。そのような代替適用分野の文脈では、本明細書において「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、より一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」と同義語と見なすことができることが、当業者には理解されよう。本明細書において言及される基板は、露光前または後に、例えばトラック（一般に、レジストの層を基板に与え、露光後のレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツール内で処理することができる。適用可能な場合、本明細書における開示は、そのような基板処理ツール、および他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを形成するために、基板を２回以上処理することもでき、したがって、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理済みの層を既に含む基板を指すこともある。

[0055] 上記では、光リソグラフィの文脈における本発明の諸実施形態の使用に具体的に言及している可能性があるが、本発明を、他の適用分野、例えばインプリントリソグラフィで使用することができ、文脈が許容する場合は、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが、基板上に形成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジストの層へと押し込むことができ、その後すぐに、レジストが、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを印加することによって硬化される。レジストが硬化された後、パターニングデバイスは、レジスト中にパターンを残した状態でそこから移動される。

[0056] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という語は、紫外（UV）放射（例えば365、355、248、193、157または126nmの、またはほぼそれらの値の波長を有する）および極端紫外（EUV）放射（例えば5〜20nm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、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを包含する。

[0057] 「レンズ」という語は、場合が許すならば、屈折式、反射式、磁気式、電磁式および静電式光学コンポーネントを含む種々のタイプの光学コンポーネントの中の任意の１つまたは組合せを意味し得る。

[0058] 本発明の特定の実施形態が上述で説明されたが、本発明は説明されたもの以外の形態において実施し得ることが理解されよう。例えば、処理のための特徴などの本発明の特徴は、上記で開示された方法を記述する１つまたは複数の連続的な機械読取可能命令を含むコンピュータプログラム、またはそのようなコンピュータプログラムを記憶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）の形態をとってよい。

[0059] 上記の説明は、限定するものではなく、例示のためのものである。したがって、本開示に基づく特許請求の範囲から逸脱することなく、説明したように本発明に対して修正を行えることが、当業者には明らかであろう。

[0060] 要約すると、本開示には、以下の特徴のうちの１つまたは複数が含まれている。

[0061] （特徴１）パターニングデバイスから基板上へパターンを転写するようになされたリソグラフィ装置であって、前記装置が、パターニングデバイスのより高次のひずみおよび／または像面偏差を測定するように動作させることができ、前記装置が、
透過検出用デバイスと、
パターニングデバイスのより高次のひずみを透過検出用デバイスから受け取る信号を使用してモデル化するように構成され、かつ、配置されたプロセッサと
を備え、前記パターニングデバイスが主イメージングフィールドおよび外辺部を有し、また、前記装置が、前記外辺部の少なくとも３つの辺および／またはイメージフィールド内に含まれているアライメント構造によって得られる信号を使用して、前記より高次のひずみをモデル化するように動作させることができるリソグラフィ装置。

[0062] （特徴２）前記透過検出用デバイスが透過イメージディテクタを備えた、特徴１のリソグラフィ装置。

[0063] （特徴３）前記透過イメージセンサが、複数のアライメント構造および複数の放射感応性センサを備え、前記放射が前記透過検出用デバイスの前記アライメント構造をも透過し、前記放射感応性センサによって受け取られ、それにより測定信号が生成される、特徴２のリソグラフィ装置。

[0064] （特徴４）前記透過検出用デバイスが干渉計を備えた、特徴１のリソグラフィ装置。

[0065] （特徴５）さらに、
放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスと、
基板を保持するように構築された基板テーブルであって、前記透過検出用デバイスが前記基板テーブルの上に配置される基板テーブルと、
パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと
を備えた、特徴１から４のいずれかのリソグラフィ装置。

[0066] （特徴６）前記パターニングデバイスが、前記パターニングデバイスのひずみの測定を改善するための追加アライメント構造を備えた、特徴１から５のいずれかのリソグラフィ装置。

[0067] （特徴７）前記追加アライメント構造のうちの少なくとも一部が前記パターニングデバイスの前記外辺部に提供され、前記構造が、ｘ方向またはｙ方向のアライメントの拡張モデル化のためのものである、特徴６のリソグラフィ装置。

[0068] （特徴８）前記追加アライメント構造のうちの少なくとも一部が前記パターニングデバイスのイメージフィールド内に含まれている、特徴６または７のリソグラフィ装置。

[0069] （特徴９）前記主イメージングフィールドがけがき線によって分割され、イメージフィールド内に含まれている前記追加アライメント構造のうちの少なくとも一部が前記パターニングデバイスの前記けがき線内に含まれている、特徴８のリソグラフィ装置。

[0070] （特徴１０）前記追加アライメント構造が焦点測定のための構造を含む、特徴１から９のいずれかのリソグラフィ装置。

[0071] （特徴１１）焦点項または像面偏差の拡張モデル化を実施するように装置を動作させることができる、特徴１０のリソグラフィ装置。

[0072] （特徴１２）前記パターニングデバイスの形状修正を常に追跡するように装置を動作させることができる、特徴１０または１１のリソグラフィ装置。

[0073] （特徴１３）前記透過検出用デバイスが、１０個未満のアライメント構造を有する従来のデバイスである、特徴１から１２のいずれかのリソグラフィ装置。

[0074] （特徴１４）より高次のひずみおよび／または像面偏差が所定の数のウェーハに対して一度だけ決定され、かつ、将来の参照のために保存されるように動作させることができる、特徴１から１３のいずれかに言及されているリソグラフィ装置。

[0075] （特徴１５）より高次のひずみおよび／または像面偏差が前記装置がオフラインである間に決定され、かつ、将来の参照のために保存されるように動作させることができる、特徴１から１４のいずれかのリソグラフィ装置。

[0076] （特徴１６）３次より高いひずみを決定するように動作させることができる、特徴１から１５のいずれかのリソグラフィ装置。

[0077] （特徴１７）リソグラフィ装置のパターニングデバイスのより高次のひずみを決定する方法であって、
パターニングデバイスを使用してパターン付き放射ビームを形成するために、放射ビームの断面にパターンを付与する工程であって、前記パターニングデバイスが、主イメージングフィールド、外辺部および複数のアライメント構造を備える工程と、
前記パターニングデバイスの前記アライメント構造を通って、透過検出用デバイス中に透過する放射の透過率を検出する工程と、
検出した放射から測定信号を生成する工程と、
前記外辺部の少なくとも３つの辺および／またはイメージフィールド内に含まれているアライメント構造を透過した放射によって得られる測定信号を使用して、前記パターニングデバイスのより高次のひずみおよび／または像面偏差を決定する工程と
を含む方法。

[0078] （特徴１８）前記透過検出用デバイスが１０個未満のアライメント構造を備えた、特徴１７の方法。

[0079] （特徴１９）ｘ方向またはｙ方向のアライメントの拡張モデル化のための追加アライメント構造をその辺に沿って有するパターニングデバイスが使用され、前記追加アライメント構造が、より低い基本次数のアライメントに必要な標準構造に対する追加である、特徴１７または１８の方法。

[0080] （特徴２０）そのイメージフィールド内に含まれる追加アライメント構造を有するパターニングデバイスが使用される、特徴１７、１８または１９の方法。

[0081] （特徴２１）イメージフィールド内に含まれている前記追加アライメント構造のうちの少なくとも一部が前記パターニングデバイスのけがき線内に含まれている、特徴２０の方法。

[0082] （特徴２２）前記追加アライメント構造が焦点測定のための追加アライメント構造を含み、方法が、焦点項または像面偏差を拡張モデル化し、かつ、前記パターニングデバイスの形状修正を常に追跡する工程を含む、特徴１７から２１のいずれかの方法。

[0083] （特徴２３）前記決定工程が、正規のアライメント目的以外の前記検出工程の場合と同様、所定の数のウェーハに対して一度だけ実施される、特徴１７から２２のいずれかの方法。

[0084] （特徴２４）前記決定工程が、正規のアライメント目的以外の前記検出工程の場合と同様、オフラインの間に実施される、特徴１７から２３のいずれかの方法。

[0085] （特徴２５）前記透過検出用デバイスが、複数のアライメント構造および複数の放射感応性センサを備え、前記放射が前記透過検出用デバイスの前記アライメント構造をも透過し、前記放射感応性センサによって受け取られ、それにより測定信号が生成される、特徴１７から２４のいずれかの方法。

[0086] （特徴２６）３次より高いひずみが決定される、特徴１７から２４のいずれかの方法。

[0087] （特徴２７）リソグラフィ装置に使用するためのパターニングデバイスであって、前記パターニングデバイスが主イメージングフィールドおよび外辺部を有し、前記パターニングデバイスが、前記パターニングデバイスのひずみおよび／または像面偏差の測定を改善するための追加アライメント構造を備えたパターニングデバイス。

[0088] （特徴２８）前記追加アライメント構造のうちの少なくとも一部が前記外辺部に提供され、前記構造が、より低い基本次数のアライメントに必要な標準構造とは別の、アライメントの拡張モデル化のためのものである、特徴２７のパターニングデバイス。

[0088] （特徴２９）。前記追加アライメント構造のうちの少なくとも一部がそのイメージフィールド内に含まれている、特徴２７または２８のパターニングデバイス。

[0089] （特徴３０）前記イメージフィールドがけがき線によって分割され、イメージフィールド内に含まれている前記追加アライメント構造のうちの少なくとも一部が前記パターニングデバイスの前記けがき線内に含まれている、特徴２９のパターニングデバイス。

[0090] （特徴３１）前記追加アライメント構造が焦点測定のための追加アライメント構造を含む、特徴２７から３０のいずれかのパターニングデバイス。

[0091] （特徴３２）前記追加アライメント構造がそれらの境界の外辺部に追加クロムを含む、特徴２７から３１のいずれかのパターニングデバイス。

[0092] （特徴３３）特徴２７から３２のいずれかのパターニングデバイスのうちの任意のパターニングデバイスを備えたアライメント装置。

Claims (15)

1. パターニングデバイスから基板上へパターンを転写するリソグラフィ装置であって、前記装置は、加熱に起因する前記パターニングデバイスのより高次のひずみおよび／または像面偏差を測定するように動作され、前記装置は、
   透過検出用デバイスと、
   前記透過検出用デバイスから受け取る信号を使用して、加熱に起因する前記パターニングデバイスのより高次のひずみをモデル化するプロセッサと、を備え、
   前記パターニングデバイスは、外辺部を有し、
   前記装置は、前記外辺部の少なくとも３つの辺に含まれる回折格子により得られる信号を使用し、加熱に起因する前記より高次のひずみをモデル化するリソグラフィ装置。
2. 前記加熱は、前記リソグラフィ装置からの放射ビームを前記パターニングデバイスが吸収することにより生じる、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記透過検出用デバイスは、複数の回折格子および複数の放射感応性センサを備え、前記放射ビームは、前記透過検出用デバイスの前記回折格子をも透過して前記放射感応性センサによって受け取られ、これにより測定信号が生成される、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記透過検出用デバイスが干渉計を備えた、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記放射ビームを調節する照明システムと、
   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き放射ビームを形成するパターニングデバイスと、
   基板を保持する基板テーブルであって、前記透過検出用デバイスが前記基板テーブルの上に配置される基板テーブルと、
   前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
   をさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
6. 前記パターニングデバイスが、前記パターニングデバイスのひずみの測定を改善するための追加回折格子を備える、請求項１から５のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
7. 前記追加回折格子のうちの少なくとも一部が前記パターニングデバイスの前記外辺部に提供され、前記追加回折格子は、ｘ方向またはｙ方向のアライメントの拡張モデル化のためのものである、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記追加回折格子が焦点測定のための構造を含む、請求項１から７のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
9. より高次のひずみおよび／または像面偏差が、所定の数のウェーハに対して一度だけ決定され、かつ、将来の参照のために保存される、請求項１から８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
10. より高次のひずみおよび／または像面偏差が、前記装置がオフラインである間に決定され、かつ、将来の参照のために保存される、請求項１から９のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
11. リソグラフィ装置の、加熱に起因するパターニングデバイスのより高次のひずみを決定する方法であって、
    パターニングデバイスを使用してパターン付き放射ビームを形成するために、放射ビームの断面にパターンを付与する工程であって、前記パターニングデバイスが、外辺部および複数の回折格子を備える工程と、
    前記パターニングデバイスの前記回折格子を通って、透過検出用デバイス中に透過する放射ビームの透過率を検出する工程と、
    検出した放射ビームから測定信号を生成する工程と、
    前記外辺部の少なくとも３つの辺に含まれている回折格子を透過した放射ビームによって得られる測定信号を使用して、前記パターニングデバイスの加熱に起因するより高次のひずみおよび／または像面偏差を決定する工程と、
    を含む方法。
12. ｘ方向またはｙ方向のアライメントの拡張モデル化のための追加回折格子をその辺に沿って有するパターニングデバイスが使用され、前記追加回折格子が、より低い基本次数のアライメントに必要な標準構造に対する追加である、請求項１１に記載の方法。
13. そのイメージフィールド内に含まれる追加回折格子を有するパターニングデバイスが使用される、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記追加回折格子が焦点測定のための追加回折格子を含み、前記方法が、焦点項または像面偏差を拡張モデル化し、かつ、前記パターニングデバイスの形状修正を常に追跡する工程を含む、請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
15. リソグラフィ装置に使用するためのパターニングデバイスであって、
    前記パターニングデバイスが外辺部を有し、
    前記パターニングデバイスが、加熱に起因する前記パターニングデバイスのひずみおよび／または像面偏差の測定を改善するための追加回折格子を備え、
    前記追加回折格子のうちの少なくとも一部が前記外辺部の少なくとも３つの辺に含まれ、
    前記追加回折格子が、より低い基本次数のアライメントに必要な標準構造とは別の、アライメントの拡張モデル化のために配置されるパターニングデバイス。