JP5869251B2 - Ｅｕｖマスクの平坦度の評価方法およびシステム - Google Patents

Ｅｕｖマスクの平坦度の評価方法およびシステム Download PDF

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Description

本発明は、一般にリソグラフィに関し、詳細には半導体プロセスのためのリソグラフィに関する。詳細には、本発明は、リソグラフィ要素の凹凸形状(topography)及び／又は曲率を評価するための方法およびシステムに関する。
最近では光リソグラフィは、２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの波長をしばしば使用している。１９３ｎｍ液浸リソグラフィの場合、最小で４５ｎｍノードまたは３２ｎｍノードの集積回路（ＩＣ）製造が可能である。しかしながら、サブ３２ｎｍハーフピッチノードで印刷するためには、理論的限界に起因して、二重パターニングを使用しない限りは、この波長はおそらく充分ではない。１９３ｎｍの波長を使用する代わりに、極端紫外リソグラフィ（ＥＵＶリソグラフィ）とも称されるより発展した手法が導入されており、それは１０ｎｍ〜１４ｎｍ、典型的な値で１３．５ｎｍの波長を使用する。この手法は、詳細には２ｎｍ〜５０ｎｍの範囲の波長を用いた軟Ｘ線リソグラフィとしても以前は知られていた。
深紫外線（ＤＵＶ）領域内の幾つかの波長での光リソグラフィでは、電磁放射は、従来のレンズおよびマスクとして用いたガラスなど、多くの材料を透過する。
しかしながら、短い波長、例えば、極端紫外リソグラフィおよび軟Ｘ線リソグラフィでは、電磁放射は、従来のレンズおよびマスクとして用いたガラスなど、多くの材料によって吸収される。従って、ＥＵＶリソグラフィを実施するためには、従来の光リソグラフィと比べて全く異なるツールが必要になる。レンズを使用する代わりに、こうした結像システムは、今のところ全て反射光学系に依存しており、例えば、ミラーなど、光反射(catoptric)素子とも称される反射光学素子で構成される。これらの反射光学素子、例えば、ミラーなどは、典型的には、１３．５ｎｍ波長で高い反射率（最高で７０％）を有するように設計された多層構造でコートされる。さらに、空気もＥＵＶ光を吸収するため、真空環境も必要になる。
ＥＵＶリソグラフィの導入は、克服すべき多くの挑戦をもたらす。これらの挑戦の１つは、チャック固定したマスク（またはレチクル）の平坦度(flatness)の要求に関する。マスクの非平坦度に起因して、許容しがたいオーバーレイ誤差が発生することがある。ＳＥＭＩ ＥＵＶ マスクおよびマスクチャック規格(standards)によれば(P37, specification for extreme ultraviolet lithography masks substrates and P40, specification for mounting requirements and alignment reference location for extreme ultraviolet lithography masks)、厳しいマスク平坦度が設定され、２２ｎｍ技術ノードおよびそれ以上では、３０ｎｍ peak-to-peak未満凹み(valley)のマスク平坦度誤差である。
（チャック固定）マスク平坦度についてこれらの厳しい要求に適合するには、静電チャックの使用がＥＵＶリソグラフィに導入され、マスクブランク平坦度制御のためにより最適化されている。オフライン干渉計計測ツールが開発されており、例えば、文献（Proceedings of SPIE Vol. 6607, 2007 by Shu）で公表されているような静電チャック実験を可能にする。 Nataraju et al.は、文献（Proceedings of SPIE Vol. 6517, 2007）において、チャック固定マスクの平坦度測定をザイゴ(Zygo)干渉計を用いて行い、有限要素モデルに導入し、レチクルおよびチャック表面の幾何形状を決定することを開示している。しかしながら、これらのモデルは、ツールごとに変動するチャック特性を組み込んでいない。さらに、両方の例は、装置外部(ex-situ)であって、即ち、リソグラフツール測定手法外である。
光学素子の平坦度を決定するために干渉計の使用は、先行技術で知られている。この手法は、干渉計光源から光を放射し、マスクおよび基準物体からの反射光の干渉パターンを検出器で測定することをベースとしている。この手法の短所は、テスト物体または基準物体および検出器の両方がリソグラフィ環境において必要であることである。この手法は、リソグラフシステムのその場(in situ)でマスクの全体平坦度を適正判断するためには適用されていない。
リソグラフツールでのマスク平坦度を改善するために、あるシステムが米国特許出願第２００８／００７９９２７号(Vernon)に開示されている。リソグラフマスクを平坦化条件で運搬するホルダーが開示されている。ホルダーは、基板およびリソグラフマスクと連結した、複数の独立制御可能なアクチュエータを備え、リソグラフマスクを平坦化している。
ＥＵＶリソグラフィにおけるマスク平坦度の要求の臨界性は、（チャック固定）リソグラフマスク、詳細にはＥＵＶリソグラフマスクの平坦度をその場(in situ)で評価し特徴付けするための方法およびシステムのニーズを意味している。
米国特許第６９５０１７６号では、ＥＵＶリソグラフマスクの平坦度評価システムが開示されている。このシステムは、非接触の静電容量プローブを用いてチャック固定マスクを走査することによって、平坦度プロファイルを決定できる。この方法の短所は、マスク／レチクルの平坦度の全体を取得するには、マスクまたはレチクルを完全に走査する必要があることである。この方法の他の短所は、ＥＵＶ露光の際、本ＥＵＶ露光ツールを妨害することなく、ＵＨＶ静電容量ゲージをその場(in situ)に設置する必要があることである。
上述した短所を克服するマスク検査のための方法およびシステムについてのニーズがある。
本発明の目的は、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度を監視するための良好な方法およびシステムを提供することである。本発明に係る実施形態の利点は、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度が、その場(in situ)で、即ち、リソグラフ処理システム内で監視できることである。
本発明は、リソグラフシステムまたはそのコンポーネントを評価するための方法に関するものであり、該方法は、リソグラフシステムにおけるリソグラフ処理用の第１波長の電磁放射とは異なる第２波長の電磁放射をリソグラフ光学要素に向けて、該リソグラフ光学要素から反射した電磁放射の少なくとも一部を、感光層を備えた基板において検出することと、
その後、検出した電磁放射を評価することと、
露光した感光層の評価から、リソグラフ光学要素及び／又はそのホルダーの凹凸形状(topography)パラメータを決定することと、を含む。
本発明に係る実施形態の利点は、ユーザに使い易い計測システムおよび半導体製造環境において一般的に利用可能なツールセットを用いて、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度の特徴付けが可能であることである。
本発明に係る実施形態の利点は、チャック固定の再現性(repeatability)を監視できることである。該方法はまた、感光層を備えた基板を得ることと、リソグラフ光学要素を得ることと、リソグラフ処理システムまたはリソグラフ計測システムにおいて第２波長の電磁放射を放射するためのエネルギー源を得ることとを含んでもよい。リソグラフシステムは、極端紫外（ＥＵＶ）リソグラフシステムであってもよい。
リソグラフシステムでのリソグラフ処理用の第１波長の電磁放射は、極端紫外（ＥＵＶ）電磁放射でもよく、リソグラフシステムでのリソグラフ処理用の第２波長の電磁放射は、深紫外線（ＤＵＶ）電磁放射でもよい。
第２波長範囲の電磁放射と同時に、第１波長範囲の電磁放射をリソグラフ光学要素に向けてもよいが、第１波長範囲の電磁放射の少なくとも一部がリソグラフ光学要素の中で吸収してもよい。
本発明に係る実施形態の利点は、リソグラフツールの光源、即ち、半導体基板のリソグラフ処理に使用する同じ光源を用いて、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度を監視できることである。
第１波長範囲の電磁放射は、第２波長範囲の電磁放射とは異なる放射源によって導入してもよい。
検出した電磁放射を評価することは、感光層を備えた基板を光学的に評価することを含んでもよい。光学的に評価することは、その場(in situ)で光学的に評価することを含んでもよい。
評価することは、露光した感光層において、高さの差またはフリンジ(fringe)のいずれかを評価することを含んでもよい。
該方法は、凹凸形状パラメータを決定した後、決定した凹凸形状パラメータを考慮して、リソグラフ光学要素またはそのホルダーを補正することを含んでもよい。本発明に係る実施形態の利点は、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度についての結果を、いずれか可能性のある補正のために、リソグラフ処理に対してフィードバックとして直接に提供できることである。本発明に係る実施形態の利点は、露光したウエハまたは基板でのオーバーレイ誤差が最小化できることである。
リソグラフ光学要素は、第１ホルダーの上に位置決めしてもよく、該方法は、第２リソグラフ処理システムにおいてリソグラフ光学要素および同じ特性を有する照射源を用いて、前記照射および評価ステップを繰り返すことをさらに含んでもよく、リソグラフ光学要素及び／又はそのホルダーの凹凸形状パラメータを決定することは、第１および第２リソグラフ処理システムのコンポーネント間の凹凸形状の差を決定すること含み、これによりリソグラフ処理システムのツール間の評価が可能になる。第１および第２リソグラフ処理システムのコンポーネント間の凹凸形状の差は、第１リソグラフ光学要素および第２リソグラフ光学要素のホルダー間の差であってもよい。本発明に係る実施形態の利点は、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度を評価する場合、リソグラフ処理システムのツール間の変動を容易に考慮できることである。
本発明はまた、リソグラフ処理システムに関するものであり、該システムは、
マスクまたはマスクブランクを保持するための手段と、
基板のリソグラフ処理用の第１照射ビームを発生するための第１照射源と、
第１照射源とは異なり、第２照射ビームを発生するための第２照射源とを備え、前記第２照射ビームの波長または波長範囲は、第１照射ビームの波長または波長範囲よりかなり長く、マスクまたはマスクブランクの凹凸形状を評価するためのものであり、
さらに、第２照射ビームの少なくとも一部を検出するための感光層を備えた基板を保持するための手段と、
第１照射源および第２照射源からの照射ビームをマスクまたはマスクブランクを介して感光層に向けて案内するための照射光学系とを備える。
リソグラフ処理システムは、極端紫外リソグラフ処理システムでもよく、第１照射源は、基板の極端紫外リソグラフ処理用の照射源であり、第２照射源は、深紫外照射源である。
リソグラフ処理システムは、第１照射ビームの少なくとも一部が感光層に入射するのを一時的に選択的に防止するためのＥＵＶフィルタを備えてもよい。こうしたフィルタは、リソグラフ要素の上にある吸収層、例えば、マスクまたはマスクブランクの上にある吸収層でもよい。
該システムは、検出した第２照射ビームを評価するためにプログラムされた処理手段、及び／又は、リソグラフ処理システムにおけるマスクもしくはマスクブランクまたはそのホルダーの凹凸形状パラメータを誘導するためにプログラムされた処理手段を備えてもよい。
本発明は、一態様において、リソグラフ光学要素の凹凸形状を評価するための方法に関するものであり、該方法は、感光層を備えた基板を得る、例えば、用意するステップと、リソグラフ光学要素を得る、例えば、用意するステップと、ある波長範囲の電磁放射を放射するエネルギー源を得る、例えば、用意するステップと、基板に電磁放射を向けて、感光層を露光するステップと、を含み、電磁放射を向けることは、リソグラフ光学要素に電磁放射を向けることを含み、電磁放射の少なくとも一部は、リソグラフ光学要素から基板の感光層に向けて反射する。
該方法は、その後、露光した感光層を評価することと、露光した感光層の評価からリソグラフ光学要素の凹凸形状を決定することとを含んでもよい。一実施形態によれば、基板を用意すること、リソグラフ光学要素を用意すること、およびエネルギー源を用意することは、リソグラフ処理システム及び／又はリソグラフ計測システムにおいて、基板を用意すること、リソグラフ光学要素を用意すること、およびエネルギー源を用意することを含む。
本発明はまた、リソグラフ光学要素の凹凸形状を評価するための方法に関するものであり、該方法は、感光層を備えた基板を得る、例えば、用意するステップと、リソグラフ光学要素を得る、例えば、用意するステップとを含み、リソグラフ光学要素は、マスクブランクであり、さらに、電磁放射を放射し、該電磁放射を基板に向けて、感光層を露光するＥＵＶ光源を得る、例えば、用意するステップとを含み、前記電磁放射を向けることは、マスクブランクに電磁放射を向けることを含み、電磁放射の少なくとも一部は、マスクブランクに吸収され、電磁放射の少なくとも他の部分は、マスクブランクから反射して、基板の感光層に向かう。該方法はまた、その後、露光した感光層を評価することと、露光した感光層の評価からマスクブランクの凹凸形状を決定することとを含んでもよい。電磁放射の一部は、好ましくは、ＥＵＶの部分でもよい。電磁放射の他の部分は、好ましくは、ＤＵＶの部分でもよい。
本発明はさらに、リソグラフ光学要素の凹凸形状を評価するための方法に関するものであり、該方法は、感光層を備えた基板を得る、例えば、用意するステップと、リソグラフ光学要素を得る、例えば、用意するステップとを含み、リソグラフ光学要素はマスクを含み、さらに、ある波長範囲の電磁放射を放射するＤＵＶ光源を得る、例えば、用意するステップと、基板に電磁放射を向けて、感光層を露光するステップとを含み、電磁放射を向けることは、マスクに電磁放射を向けることを含み、電磁放射は、マスクから基板の感光層に向けて反射する。
該方法は、その後、露光した感光層を評価することと、露光した感光層の評価からマスクの凹凸形状を決定することとを含んでもよい。
一態様において、本発明はまた、リソグラフ処理システムに関するものであり、該システムは、
照射ビームを発生するための照射源と、
マスクまたはマスクブランクを保持するための手段と、
基板および、照射源からの照射ビームをマスクまたはマスクブランクを介して基板に向けて案内するための照射光学系を保持するための手段と、
マスクまたはマスクブランクを評価するための第２照射源とを備える。
本発明はまた、リソグラフツール間の検査のための方法に関する。該方法は、第１および第２リソグラフ処理システムを用意するステップを含み、
第１リソグラフ処理システムは、第１感光層を備えた第１基板と、第１リソグラフ光学要素と、第１エネルギー源とを備え、
第２リソグラフ処理システムは、第２感光層を備えた第２基板と、第２リソグラフ光学要素と、第２エネルギー源とを備え、
第１および第２エネルギー源および第１および第２リソグラフ光学要素についての特性がそれぞれ同じである。
該方法はまた、第１および第２エネルギー源からの第１単一波長を中心とした波長範囲を含む電磁放射を、第１および第２基板にそれぞれ向けて、第１および第２基板の感光層を露光することを含み、この電磁放射を向けることは、電磁放射を第１および第２リソグラフ光学要素にそれぞれ向けることを含み、電磁放射は、第１および第２リソグラフ光学要素から第１および第２基板の感光層にそれぞれ向けて反射する。
該方法はまた、その後、第１および第２基板の露光した感光層を評価することと、第１および第２基板の露光した感光層の評価を比較することによって、第１および第２リソグラフ光学システムの間の凹凸形状の変動を決定することとを含む。第１および第２リソグラフ光学システムの間の凹凸形状の変動を決定することは、具体的には、リソグラフ光学要素が搭載されたチャックの凹凸形状の差であってもよい。
本発明はまた、リソグラフ処理システムのツール間の評価の方法に関するものであり、該方法は、リソグラフ処理ツールを得る、例えば、用意することと、感光層を備えた基板を得る、例えば、用意することと、チャックの上にリソグラフ光学要素を得る、例えば、用意することと、電磁放射を放射するエネルギー源を得る、例えば、用意することと、リソグラフ処理ツール内で電磁放射を基板に向けて、感光層を露光することとを含み、電磁放射を向けることは、リソグラフ光学要素に電磁放射を向けることを含み、電磁放射は、リソグラフ光学要素から基板の感光層に向けて反射する。該方法はまた、その後、他のリソグラフ処理ツールを用意することを含む。該方法は、他の感光層を備えた他の基板を得る、例えば、用意することと、他のチャックの上にリソグラフ光学要素を得る、例えば、用意することと、電磁放射を放射する他のエネルギー源を得る、例えば、用意することと、他のリソグラフ処理ツール内で電磁放射を他の基板に向けて、感光層を露光することとをさらに含み、電磁放射を向けることは、リソグラフ光学要素に電磁放射を向けることを含み、電磁放射は、他のリソグラフ光学要素から他の基板の感光層に向けて反射する。該方法は、その後、基板および他の基板の露光した感光層を評価することと、基板および他の基板の露光した感光層の評価からチャックと他のチャックとの間の凹凸形状の差を決定することとをさらに含む。エネルギー源および他のエネルギー源は、好ましくは、同じ特性を有してもよい。感光層を備えた基板および感光層を備えた他の基板は、好ましくは、同じ特性を有してもよい。エネルギー源は、ＥＵＶ光源でもよい。リソグラフ光学要素は、ＥＵＶマスクブランクでもよい。ＥＵＶマスクブランクは、電磁放射の一部、即ち、ＥＵＶ部分を吸収できる吸収層を備えてもよい。この場合、電磁放射のＤＵＶ部分のみが感光層に向けて反射する。
本発明の一態様は、ＥＵＶリソグラフ処理システムに関するもので、該システムは、少なくとも第１および第２照射源を備え、第１照射源は、基板のＥＵＶリソグラフ処理用であり、第２照射源は、マスクまたはマスクブランクの評価用である。
本発明の実施形態によれば、第１照射源は、約１３．５ｎｍの波長を含む電磁放射を放射するＥＵＶ光源でもよい。ＥＵＶ光源は、基板のリソグラフ処理用、即ち、典型的にはレジスト層を含む基板を露光するために使用できる。次のステップにおいて、当業者に知られているように、基板をさらにパターン形成するために現像およびエッチングステップを実施してもよい。実施形態によれば、第２照射源は、約１９３ｎｍを中心とし、または約２４８ｎｍを中心とした狭い波長範囲で電磁放射を放射するＤＵＶ光源でもよい。実施形態によれば、マスクまたはマスクブランクを評価することは、マスクまたはマスクブランクの凹凸形状を評価することを含んでもよい。実施形態によれば、マスクまたはマスクブランクを評価することは、マスクを保持するための手段の凹凸形状を評価することを含んでもよい。マスクまたはマスクブランクを保持するための手段は、チャックでもよい。
本発明はまた、リソグラフ処理システムに関するものであり、該システムは、
照射ビームを発生するための照射源と、
マスクまたはマスクブランクを保持するための手段と、
照射源からの第１照射ビームをマスクまたはマスクブランクを介して基板に向けて案内するための照射光学系と、
マスクまたはマスクブランクを評価するため、またはマスクホルダーをを評価するための第２照射ビームを発生するための第２照射源とを備える。幾つかの実施形態において、第２照射ビームの波長または波長範囲は、第１照射ビームの波長または波長範囲よりかなり長くてもよい。
本発明の特定および好ましい態様を添付した独立請求項および従属請求項に記述している。従属請求項の特徴は、独立請求項の特徴および他の従属請求項の特徴と組み合わせてもよく、適切なものとして、請求項で明示的に記載しただけではない。本発明および先行技術に比べて達成される利点を要約するために、ここでは本発明の一定の目的および利点を記載している。当然ながら、本発明のいずれか特定の実施形態に従って、こうした目的または利点の全てを必ずしも達成できないと理解すべきである。例えば、当業者は、ここで教示したような１つの利点または一群の利点を達成または最適化する方法で、ここで教示または示唆しているような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本開示が具体化または実施できることは認識するであろう。
発明態様の実施形態に係る応用システムの一例として、ＥＵＶリソグラフシステムの概略図を示す。 発明態様の実施形態に係る概略フロー図を示す。 発明態様の実施形態のためのリソグラフ光学要素の概略図を示す。 発明態様の実施形態のためのリソグラフ光学要素の概略図を示す。 発明態様の実施形態に係るいろいろな凹凸形状パラメータについての概略図を示す。 発明態様の実施形態に係るリソグラフ光学要素の凹凸形状を決定するための方法の概略図を示す。 発明態様の実施形態に係るいろいろな曲率についての一例である。 発明態様の実施形態に係るいろいろな曲率についての一例である。 基板の実験的な顕微鏡画像を示すもので、基板は発明態様の実施形態に従って露光している。 平坦なリソグラフ光学要素の凹凸形状を決定するための、発明態様の実施形態に係る方法の概略図を示す。 湾曲したリソグラフ光学要素の凹凸形状を決定するための、発明態様の実施形態に係る方法の概略図を示す。 発明態様の実施形態に係る応用システムの一例として、ＥＵＶリソグラフシステムの概略図を示す。 基板のシミュレーション結果を示すもので、このシミュレーションは、発明態様の実施形態に係る露光パラメータを用いて行った。 基板のシミュレーション結果を示すもので、このシミュレーションは、発明態様の実施形態に係る露光パラメータを用いて行った。
本発明は、特定の実施形態および一定の図面を参照して説明しているが、本発明はこれに限定されず、請求項によってのみ限定される。記載した図面は、概略的に過ぎず、非限定的である。図面において、幾つかの要素のサイズは、説明目的のために誇張したり、縮尺どおり描写していないことがある。寸法および相対寸法は、本発明の実際の具体化に必ずしも対応していない。当業者は、本発明の範囲で包囲される数多くの変形および変更を認識できる。従って、好ましい実施形態の説明は、本請求項の範囲を限定するものとみなすべきでない。
さらに、説明および請求項での用語「上(top)」、「下(bottom)」、「の上に(over)」、「の下に(under)」等は、説明目的で使用しており、必ずしも相対的な位置を記述するためのものでない。こうして用いた用語は、適切な状況下で交換可能であって、ここで説明した実施形態がここで説明または図示した以外の他の向きで動作可能である。
用語「備える、含む(comprising)」は、それ以降に列挙された手段に限定されるものと解釈すべきでなく、他の要素またはステップを除外していない。それは、記載した特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を参照したように特定しているものと解釈する必要があるが、１つ又はそれ以上の他の特徴、整数、ステップまたは構成要素、あるいはそのグループの存在または追加を排除していない。そして「手段Ａ，Ｂを備えるデバイス」という表現の範囲は、構成要素Ａ，Ｂだけからなるデバイスに限定すべきでない。本開示に関して、デバイスの関連した構成要素だけがＡ，Ｂであることを意味する。
本明細書を通じて「一実施形態」または「実施形態」との言及は、その実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。こうして本明細書を通じて各所にある「一実施形態において」または「実施形態において」の表記は、必ずしも同じ実施形態を参照していないが、そういうこともある。さらに、特定の特徴、構造または特性は、本開示から当業者に明白なように、１つ又はそれ以上の実施形態において、いずれか適当な方法で組み合わせてもよい。
さらに、ここで説明した幾つかの実施形態は、他の実施形態に含まれる他の特徴をいくつか含むとともに、異なる実施形態の特徴の組合せは、当業者に理解されるように、本発明の範囲内にあり、異なる実施形態を形成することを意味する。
さらに、幾つかの実施形態は、コンピュータシステムのプロセッサまたはその機能を実行する他の手段によって実施可能な方法または方法の要素の組合せとして、ここで説明している。こうして、こうした方法または方法の要素を実行するための必要な命令を備えたプロセッサは、該方法または方法の要素を実行するための手段を形成する。さらに、装置の実施形態のここで説明した要素が、本発明を実施する目的で要素によって実施される機能を実行するための手段の一例である。
下記の用語は、本発明の理解を支援するためだけに提供される。
用語「Ｘ線放射」は、典型的には１０ｎｍ〜０．０１ｎｍの波長範囲での電磁放射を含む。
用語「極端紫外放射」（ＥＵＶ放射）は、１０〜２０ｎｍの波長範囲での電磁放射を含み、しはしば軟Ｘ線領域または真空紫外領域とも称される。ＥＵＶ放射は、約１３．５ｎｍ±０．３ｎｍの波長、即ち、ＥＵＶリソグラフツールで現在用いられている波長を持つ電磁放射を含む。
用語「深紫外放射」（ＤＵＶ放射）は、１２１ｎｍ〜３００ｎｍの波長範囲での電磁放射を含む。
電磁放射に関する用語「単色(monochromatic)」は、極めて狭い波長範囲で、ある波長を有する電磁放射を参照する。理論的には、「単色」電磁放射は、単一の波長を有する電磁放射を参照する。これは、実際には事実ではないことは当業者に知られている。また、用語「準(quasi)単色」を使用することがある。
本願で参照される用語「リソグラフ処理システム」は、例えば、ＥＵＶリソグラフ露光ツールなど、リソグラフ露光ツールを定義するために使用される。
本願で参照される用語「リソグラフ計測システム」は、典型的には、リソグラフ処理またはリソグラフ処理システムでのパラメータの特徴付け及び／又は最適化のために使用される。
本願で参照される用語「リソグラフ光学要素」は、典型的にはリソグラフ処理システムで使用される光学要素を定義するために使用される。リソグラフ光学要素は、反射性または非反射性でもよい。リソグラフ処理で使用される電磁放射の波長に依存して、異なる波長が使用される。例えば、ＥＵＶリソグラフ処理システムでは、約１３．５ｎｍの波長が真空中で用いられるため、光学要素は、現在は反射性である必要がある。ＥＵＶリソグラフ露光のため、典型的には少なくとも４つの光学部品、即ち、照射源から可能な限り多くの放射線を捕捉するコレクタ、マスク上の使用フィールドを均一に照射する照射システム、ウエハ基板に転写すべきパターンを含むマスク自体、その構造をマスクからウエハへ縮小する結像光学系が使用される。ＥＵＶリソグラフィでは、これらの光学系全てが、現在はミラーなどの反射要素からなる。また、マスクは、しばしばレチクルとも称され、リソグラフ光学要素、具体的には反射ミラーである。
ＥＵＶミラーが、湾曲し、原子的に円滑な表面として製造され、そこに特殊な多層コーティングが施される。コーティングは、ただ１つの波長のＥＵＶ光（即ち、約１３．５ｎｍ）についてピーク反射率を与えるように調整される。
代替として、リソグラフ光学要素は、例えば、深紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィで使用されるようなレンズであってもよい。ＤＵＶリソグラフィは、ＥＵＶリソグラフィ（例えば、１３．５ｎｍ）と比べてより長い波長（例えば、２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍ，…）を使用する。これらのより長い波長では、光は従来のレンズを透過できる。
用語「（マスク）基板」は、ベースのガラスまたはセラミック材料を参照し、その上に膜が堆積して（マスク）ブランクまたはマスクを製作する。
用語「ＥＵＶ（マスク）基板」は、その上に堆積された裏面導電層（静電チャックのため）と、多層膜スタック（ＥＵＶ放射の高い反射を提供するため）と、吸収体膜スタック（所望のエリアで光の反射を阻止するため）とを有する基板である。マスクパターンを書き込むためのレジスト層が最上層である。このレジスト層は、（パターン形成した）マスクの上にはもはや存在していない。
用語「マスク」は、用語「レチクル」と交換可能に使用できる。レチクルは、典型的には、典型的には縮小光学系を用いたステッパまたはスキャナに使用される一種のマスクであり、レチクル上の画像は拡大される。マスク／レチクルは、ウエハ上でパターンを作成するための使用される、透明エリアと不透明エリアのパターンを持つプレートである。用語「ＥＵＶマスク」は、ＥＵＶリソグラフィで使用される、ＥＵＶ（マスク）ブランクをパターン形成した最終結果を参照する。ＥＵＶリソグラフィでは、マスク／レチクルは、ＥＵＶミラーとして出発し、そのパターンは、吸収層として上表面に付与される。
用語「平坦度誤差」は、平坦度データへの最小二乗フィット(fit)によって定義される面から、問題となる表面の偏差として定義される。例えば、基板曲がり(bow)が、裏面および上面に堆積した膜から生じ得る基板の曲率であり、平坦度誤差に関与することになる。
図４は、基板４０２の表面の平坦度に関連したいろいろな用語の概略図を示す。表面は、裏面または表面であってもよい。基板４０２の真の（湾曲または非平坦）表面は、ライン４０３で与えられる。ライン４０１は、基板４０２の表面の最小二乗フィット面を定義する。真の表面のピーク間(peak-to-peak)距離４０４は、平坦度誤差である。また、局所傾斜角４０５は、局所的傾斜と基板４０２の表面の最小二乗フィット面４０１との間のなす角度として定義できる。
発明態様の実施形態は、レチクル特徴部(feature)厚さと同程度か、これより小さい波長を持つ電磁放射を用いたリソグラフシステムおよび方法に適している。後者は、典型的には極端紫外放射（ＥＵＶ）を含む。
本開示は、リソグラフ光学要素の平坦度、凹凸形状、高さ、等高線(contour)または標高(elevation)プロファイルを評価するための方法およびシステムに関する。本開示はまた、リソグラフ光学要素の平坦度、凹凸形状、高さ、等高線または標高プロファイルを補正するための方法およびシステムに関する。本開示はまた、マスク検査、具体的にはＥＵＶマスク検査のための方法およびシステムに関する。本開示はまた、リソグラフ処理システムに関する。本発明の実施形態は、典型的にはリソグラフ処理システムに関するものでもよい。リソグラフ処理は、典型的には、しばしばリソグラフ露光ツールと称されるリソグラフ処理システムにおいて実施される。本発明の実施形態はまた、リソグラフ計測システムに関するものでもよい。
本発明の実施形態に係る方法およびシステムについて、特定の実施形態を参照しながら詳細に説明する。本発明は、これに限定されるものでなく、請求項によってのみ限定される。
本発明はまた、リソグラフィを実施するためのリソグラフ処理システムに関する。本発明の実施形態は、特に極端紫外放射（ＥＵＶ）リソグラフシステムに関するものであるが、これには限定されない。該システムは、マスクホルダーとも称される、マスクもしくはマスクブランクを保持するための手段を備える。該システムは、基板のリソグラフ処理用の第１照射ビームを発生するための第１照射源と、第１照射源とは異なり、第２照射ビームを発生するための第２照射源とをさらに備える。第２照射ビームの波長または波長範囲は、典型的には、第１照射ビームの波長または波長範囲よりかなり長い。第２照射ビームは、マスクまたはマスクブランクまたはそのホルダーの凹凸形状を評価するために用意される。該システムはまた、第２照射ビームの少なくとも一部を検出するための感光層を備えた基板を保持するための手段と、第１照射源および第２照射源からの照射ビームをマスクまたはマスクブランクを介して感光層に向けて案内するための照射光学系とを備える。
幾つかの実施形態において、リソグラフシステムは、ＥＵＶリソグラフ処理システムであり、該システムは、少なくとも第１および第２照射源を備え、第１照射源は、基板のＥＵＶリソグラフ処理用であり、第２照射源は、マスクまたはマスクブランクまたはそれを保持するシステム部品を評価するため、例えば、マスクまたはマスクブランクまたはそれを保持するシステム部品の凹凸形状を評価するためのものである。こうした部品は、チャックでもよい。実施形態によれば、第１照射源は、約１３．５ｎｍの波長を含む電磁放射を放射するＥＵＶ光源である。ＥＵＶ光源は、基板のリソグラフ処理用、即ち、典型的にレジスト層を備えた基板を露光するために使用される。次のステップにおいて、当業者に知られているように、基板をさらにパターン形成するために現像およびエッチングステップが実施される。実施形態によれば、第２照射源は、約１９３ｎｍを中心とし、または約２４８ｎｍを中心とした狭い波長範囲で電磁放射を放射するＤＵＶ光源である。
本発明の実施形態は、典型的には、マスクまたはマスクブランクまたは、リソグラフシステムでこうしたマスクまたはマスクブランクを支持するための部品の凹凸形状を評価するために使用してもよい。本発明の実施形態は、ＥＵＶマスクまたはマスクブランクを用いた使用に特に適しているが、本発明の実施形態はこれに限定されない。
ＥＵＶマスク３１０（図３ｂ）またはＥＵＶマスクブランク３００（図３ａ）が、典型的には、その上に裏面導電層３０１、多層膜３０３、吸収体膜スタック３０４を堆積したＥＵＶ基板３０２を備える。ＥＵＶマスクブランク３００はまた、マスクパターンの書込み用のレジスト層３０５を最上層に備える。吸収体膜スタック３０４は、電磁放射の反射を阻止するために、多層膜スタック３０３の上部に堆積した層スタックを備える。吸収体膜スタック３０４はまた、吸収体修復作業での使用のための任意のバッファ層（不図示）を備えてもよい。裏面導電層３０１は、基板３０２の裏面に堆積した導電膜を備え、多層スタック及び／又は吸収体膜スタックの堆積の際、及び／又はＥＵＶスキャナ露光の際、基板の静電チャックを可能にする。多層膜スタック３０３は、高いＥＵＶ反射率を提供するために、基板に堆積した層スタックを備える。それは、キャップ層（不図示）及び／又は吸収体エッチング停止層（不図示）を含んでもよい。
リソグラフシステムにおいて、マスクまたはレチクルが、典型的にはチャックの上に搭載され、リソグラフ処理の際にマスクをしっかりと保持する。マスクと直接接触するチャック表面は、マウント面として定義される。典型的には、マスクの裏面は、パターン形成されないが、マウント面と直接接触する。例えば、チャックとマスク裏面との間の静電力に基づいて付着したマスクを保持する静電チャックが使用できる。他の例として、マスクを保持するための機械的チャックでもよい。
１つの特定の実施形態において、応用システムは、放射源からの放射をレチクルを介して、レジスト層が存在し、リソグラフ処理されるデバイスに案内するための複数のミラーを備えた極端紫外リソグラフシステムである。
図１は、極端紫外リソグラフ処理システムの先行技術の例の概略図を示す。システム４００は、照射源４１０と、照射源４１０からの照射ビームをレチクルステージ４３０へ案内するための照射光学系４２０とを備え、レチクルステージ４３０は、レチクル４３２を保持するように構成されている。レチクルステージ４３０は、例えば、レチクル４３２をしっかり保持する静電チャックを備えてもよい。システム４００は、変調された照射ビームを、典型的にはレジスト層４５４を備えたデバイス４５２を保持するように構成された基板ステージ４５０に案内するための投影光学系４４０をさらに備える。照射源４１０は、リソグラフ処理を実施するのに適した波長の電磁放射、例えば、ＥＵＶ光を供給するように構成されている。照射光学系は、例えば、レーザ点火プラズマ光源、放電光源、電子ビーム蓄積リングまたはシンクロトロンでのアンジュレータ(undulator)またはウィグラー(wiggler)などでもよい。照射光学系４２０は、典型的には、１つ又はそれ以上のフィルタ、ミラー、反射面、アジャスタ(adjuster)などを備え、照射ビームをレチクルステージ４３０に案内する。照射源４１０および照射光学系４２０は、典型的には、レチクルの軸外し(off-axis)照射が得られるようにする。典型的には、本発明の実施形態に係る、短波長を用いたリソグラフシステムは、反射モードで動作し、即ち、光学要素は、典型的には透過型要素ではなく、反射型要素である。レチクルステージ４３０は、レチクル４３２を保持するように構成できる。それは、典型的には、照射ビームを変調するために用いられるレチクルパターンによるレチクル構造を備え、デバイス４５２のレジスト層４５４にパターンを生成する。投影光学系４４０は、典型的には、１つ又はそれ以上のフィルタ、ミラー、反射面、アジャスタ(adjuster)、可能ならばレンズを備えてもよい。照射光学系４２０および投影光学系４４０での部品は、典型的な収差、例えば、球面収差、非点収差、コマ収差などを光学システムに導入することがある。レチクルステージ４３０及び／又は基板ステージ４５０は、レチクルおよび基板に移動を提供するように構成できる。本発明の実施形態において、ウエハステッパシステム、そしてステップ・アンド・スキャンシステムが想定される。
図１０は、本発明のある実施形態に係る応用システムの概略図を示す。先行技術のＥＵＶリソグラフ処理システムに存在する全ての光学系および特徴部は存在してもよい。さらに、他の照射源４９０がＥＵＶリソグラフ処理システムに設けられる。
動作の際、第１照射源を用いて基板（ある所定のパターンに従ってパターン形成する必要あり）を露光することによって、典型的なリソグラフ処理（基板のパターン形成用）を開始する前に、第２照射源を用いた露光を行う。基板がシステム内に供給され、マスク（第１照射源を用いた露光ステップのためにも用いられる）がシステム内に供給され、基板は、第２照射システムを用いてマスクを介して露光される。露光した基板を評価することによって、マスクもしくはマスクブランクまたはチャックの平坦度または凹凸形状に関するより多くの情報を取り出すことができる。必要ならば、マスクまたはチャックに対して補正を行ってもよく、その後、他の照射処理、即ち、実際のリソグラフ処理を第１照射源を用いて開始してもよく、これによりマスクまたは補正したマスク（またはマスクブランクまたはチャック）によって、パターン形成すべき基板を露光する。
発明態様が、リソグラフ光学要素またはそのホルダー、より一般にはリソグラフシステムの凹凸形状を評価するための方法に関する。こうした方法が、例えば、マスク、マスクブランクまたはそのホルダーの凹凸形状を評価するのに特に適しているが、本発明の実施形態はこれに限定されない。本発明の実施形態に係る方法は、リソグラフシステムでのリソグラフ処理用の第１波長または波長範囲の電磁放射とは異なる第２波長または波長範囲の電磁放射をリソグラフ光学要素に向けることと、該リソグラフ光学要素から反射した電磁放射の少なくとも一部を、感光層を備えた基板において検出することとを含む。その後、検出した電磁放射は評価され、露光した感光層の評価からリソグラフ光学要素の凹凸形状パラメータが決定される。例として、本発明の実施形態はこれに限定されないが、例示の方法を図２に示しており、評価方法２００の任意かつ標準のステップを示している。
実施形態によれば、基板を得ること、リソグラフ光学要素を得ること、およびエネルギー源を得ることは、基板を用意すること、リソグラフ光学要素を用意すること、およびリソグラフ処理システム及び／又はリソグラフ計測システムにエネルギー源を用意することを含んでもよい。リソグラフ処理システムは、好ましくはＥＵＶリソグラフ処理システムである。これらのコンポーネントを得るステップは任意であってもよく、こうしたコンポーネントは事前に設置されていてもよい。これらのステップはより詳細に後述する。
１つの任意のステップ２０１において、該方法は、感光層を備えた基板を得ることを含む。こうして得ることは、感光層を備えた市販の基板を用意すること、または、こうしたコーティングを備えた基板を用意し、システム内に設置することを含んでもよい。代替として、基板は、システム内に既に導入されたものでもよく、その場合、このステップは実施する必要がない。
感光層を備えた基板が用意される。実施形態において、基板は、半導体基板、例えば、シリコン基板、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板、ガリウム砒素リン（ＧａＡｓＰ）基板、インジウムリン（ＩｎＰ）基板、ゲルマニウム（Ｇｅ）基板、またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）基板を含んでもよい。「基板」は、例えば、半導体基板部分に加えて絶縁層、例えば、ＳｉＯ２層またはＳｉ３Ｎ４層を含んでもよい。こうして用語「基板」は、シリコン・オン・ガラス基板、シリコン・オン・サファイア基板も含む。用語「基板」は、関心のある層または部分の下地となる層のための要素を一般に定義するように用いられる。また基板は、その上に層が形成される何れか他のベース、例えば、ガラスまたは金属層であってもよい。従って、基板は、ウエハ、例えば、膜付き(blanket)ウエハでもよく、あるいは他のベース材料に付与した層、例えば、下部層の上に成長したエピタキシャル層でもよい。基板は、好ましくはパターン形成されていない。基板は、ベア(bare)半導体ウエハでもよい。
感光層を備えた基板は、リソグラフ光学システム及び／又はリソグラフ計測システム内に設けられる。感光層は、典型的にはフォトレジスト（レジストとも称する）である。フォトレジストは、ポジ型でもネガ型でもよい。感光層は、少なくともエネルギー源で放射された電磁放射に対して感度を有する必要がある。感光層は、当業者に知られた手法、例えば、スピンコート法を用いて基板の上に設けてもよい。
感光層を備えた基板は、リソグラフ光学要素の凹凸形状を決定する方法のための検出器として機能することになる。
更なる任意のステップ２０２において、リソグラフ光学要素がリソグラフ光学システム及び／又はリソグラフ計測システムにおいて得られる。
実施形態によれば、リソグラフ光学要素は、マスクまたはマスクブランクである。好ましくは、リソグラフ光学要素は、ＥＵＶマスクまたはＥＵＶマスクブランクである。リソグラフ光学要素は、凹凸形状を持つ正面側を含む。
凹凸形状は、リソグラフ光学要素の正面側の曲率であってもよい。曲率は、凸状でも凹状でもよい。ＥＵＶマスクまたはＥＵＶマスクブランクでは、曲率は、多くの場合に凸状である。リソグラフ光学要素の曲率は、曲率半径Ｒで特徴付けられる。曲率が大きいほど、曲率半径Ｒは小さくなる。曲率が小さいほど、曲率半径Ｒは大きくなる。これは、図６ａと図６ｂに概略的に示している。凸状曲率６０１ａ，６０１ｂを持つリソグラフ光学要素６０２ａ，６０２ｂを示す。リソグラフ光学要素６０２ａからの曲率６０１ａは、リソグラフ光学要素６０２ｂからの曲率６０１ｂより小さい。他の表面の曲率より小さい曲率を持つ表面とは、その表面が他の表面より平坦であることを意味する。その結果、リソグラフ光学要素６０２ａについての曲率半径６０３ａは、リソグラフ光学要素６０２ａについての曲率半径６０３ｂより大きい。曲率半径６０３ａ，６０３ｂは、曲率６０１ａ，６０１ｂに適合する円６０４ａ，６０４ｂからの半径によって定義される。
凹凸形状は、リソグラフ光学要素の正面側の形状でもよく、その形状は、正面側の表面の種々の高さを含んでいる。その形状は、平坦度誤差（図４、符号４０４に示す）で定義してもよい。形状は、局所傾斜角（図４、符号４０５に示す）で定義してもよい。形状は、凹凸形状プロファイルで定義してもよく、これは、リソグラフ光学要素の前側表面の等高線、即ち、距離の関数である高さ（図４、符号４０３に示す）を反映している。凹凸形状プロファイルまたは標高プロファイルまたは等高線プロファイルまたは高さプロファイルは、２次元（１つの方向での高さ対距離）でも３次元（２つの方向での高さ対距離）でもよい。
更なる任意のステップ２０３において、エネルギー源がリソグラフ光学システム及び／又はリソグラフ計測システムにおいて得られる。エネルギー源は、ある波長範囲の電磁放射を放射する。実施形態によれば、エネルギー源は、ＥＵＶ光源である。ＥＵＶリソグラフ光源が、広範囲の波長を持つ電磁放射を放射してもよい。しかしながら、ＥＵＶ光源の最適な動作のために、ＥＵＶ光源のスペクトル純度が、ＤＵＶ／ＥＵＶ光（１３０〜４００ｎｍのＤＵＶ波長部分を有する）の７％未満であることが必要である。例えば、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）ＥＵＶ光源、例えば、ＳｎベースのＬＰＰ ＥＵＶ光源が使用でき、これは１３．５ｎｍで高い強度の発光ピークを有する。マスクまたはマスクブランクにおいて多層膜、例えば、モリブデン／シリコン（Ｍｏ／Ｓｉ）多層を使用することによって、約７０％の高い反射率を１３．５ｎｍの波長で２％バンド幅で達成できる。１％バンド幅を持つ光は「バンド内(in-band)」放射と称される。しかしながら、マスクは、バンド外(out-of-band)放射として知られる他の波長も反射する。バンド外放射は、一般に２つのバンドに分類され、第１バンドは１３０〜４００ｎｍで、第２バンドは４００ｎｍ〜赤外および可視の放射である。
リソグラフ要素の凹凸形状を決定するために、いわゆるＥＵＶ光源のバンド外放射、即ち、ＥＵＶ光源のＤＵＶ波長部分が重要である。
実施形態によれば、ＥＵＶ光源を使用した場合、リソグラフ要素は、電磁放射のＥＵＶおよびＤＵＶの両方の波長部分に対して反射性である。
実施形態によれば、ＥＵＶ光源を使用した場合、リソグラフ要素は、電磁放射のＤＵＶ波長部分に対して反射性で、エネルギー源の波長範囲から他方の波長に対して非反射性、即ち、例えば、電磁放射のＥＵＶ波長部分に対して非反射性であってもよい。リソグラフ光学要素は、好ましくは、吸収体層を備えたマスクブランクであり、吸収体層は、ＥＵＶ波長部分を吸収するが、ＤＵＶ波長部分を反射する。
ＥＵＶ光源は、先行技術のＥＵＶリソグラフ処理システムにおいて基板をリソグラフ処理するために用いられるＥＵＶリソグラフ光源と同一であってもよい。
実施形態によれば、エネルギー源は、ＤＵＶ光源である。ＤＵＶ光源は、好ましくは、単一波長を含む準単色波長範囲で電磁放射を放射する。ＤＵＶ光源は、標準のリソグラフ処理に使用されるＥＵＶリソグラフ光源とは別に、ＥＵＶリソグラフ処理システムに設けられた追加の光源であってもよい。
実施形態によれば、追加の光またはエネルギー源４９０をリソグラフ光学システム４００の中に設けてもよく、追加のエネルギー源４９０はＤＵＶ光源（図１０）を含む。この場合、リソグラフ光学システムは、ＥＵＶリソグラフィとしても知られた、基板の標準のリソグラフ処理のために用いられるＥＵＶ光源４１０と、リソグラフ光学要素の凹凸形状を評価するために用いられるＤＵＶ光源４０９（ＥＵＶ光源とは異なる）とを備える。
実施形態によれば、電磁放射は、好ましくは、可能な限り狭いバンドで、１３０〜４００ｎｍの範囲の波長バンドを含む。実施形態によれば、単一波長を中心とした狭い波長バンドが用いられる。実施形態によれば、約１９３ｎｍ（±１ｎｍ）を中心とした狭い波長バンドが用いられる。実施形態によれば、約２４８ｎｍ（±１ｎｍ）を中心とした狭い波長バンドが用いられる。実施形態によれば、単一波長は、好ましくは、リソグラフ光学要素の凹凸形状において最大高さ差の２倍より大きい。１つのステップにおいて、該方法は、エネルギー源または光源からの電磁放射を基板に向けて、感光層を露光することを含む（２０４）。
実施形態によれば、電磁放射をリソグラフ光学要素に向けることは、リソグラフ光学要素の表面に垂直な面に関して約６度の角度に従う。
好ましくは、電磁放射は、最初にリソグラフ光学要素に向けて、より詳細にはリソグラフ光学要素の正面側に向けて、そして、リソグラフ光学要素で反射し、より詳細にはリソグラフ光学要素の正面側で反射して、基板の感光層に向かう。電磁放射の少なくとも一部が、リソグラフ光学要素で反射して基板に向かう。別個のＤＵＶ光源を使用した場合、リソグラフ光学要素の正面側に向けられ、リソグラフ光学要素の正面側で反射し、基板の感光層に向かう電磁放射は、ＤＵＶ波長範囲、より詳細には、約２４８ｎｍを中心とし、または約１９３ｎｍを中心とした単一波長を含むようになる。ＤＵＶ光源は、好ましくは、可能な限り単色である。
ＥＵＶ光源を使用した場合、リソグラフ光学要素の正面側に向けられ、リソグラフ光学要素の正面側で反射し、基板の感光層に向かう電磁放射は、ＥＵＶ波長範囲を含むとともに、ＤＵＶ波長範囲も含むようになる。ＥＵＶ光源のＤＵＶ波長部分が、リソグラフ光学要素の凹凸形状の評価を可能にする。代替として、リソグラフ光学要素は、ＥＵＶ波長吸収体層を含んでもよく、その結果、ＤＵＶ波長部分だけがリソグラフ光学要素で反射して基板の感光層に向かう。
エネルギー源に応じて、電磁放射の一部だけがリソグラフ光学要素で反射して基板の感光層に向かうようにしてもよく、全ての電磁放射がリソグラフ光学要素で反射して基板の感光層に向かうようにしてもよい。
その後、露光した感光層は、ステップ２０５に示すように、評価される。そして、リソグラフ光学要素またはそのホルダーの凹凸形状は、ステップ２０６に示すように、露光した感光層の評価に基づいて決定できる。
実施形態によれば、露光した感光層を評価することは、露光した感光層を光学的に評価することを含む。光学的に評価することは、顕微鏡、例えば、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、光学顕微鏡、電子顕微鏡（ＳＥＭまたはＴＥＭ）、干渉計…を用いて、露光した感光層を評価することを含む。
実施形態によれば、露光した感光層を評価することは、装置内部(in-situ)、即ち、リソグラフ処理システム内で、または装置外部(ex-situ)で実施してもよい。
実施形態によれば、露光した感光層を評価することは、露光した感光層における高さの差を識別することをさらに含む。
実施形態によれば、露光した感光層を評価することは、露光した感光層におけるフリンジ(fringe)を識別することをさらに含む。
実施形態によれば、露光した感光層を評価することは、２次元または３次元で評価することを含む。
実施形態によれば、露光したレジスト層の評価から凹凸形状を決定することは、凹凸形状パラメータを決定することを含む。凹凸形状パラメータは、例えば、平坦度誤差または曲率または最大高さ差または二乗平均平方根（ｒｍｓ）凹凸形状値でもよい。
実施形態によれば、該方法は、露光した感光層を評価した後、決定した凹凸形状パラメータに基づいてリソグラフ光学要素を補正することをさらに含む。リソグラフ光学要素を補正することは、決定した凹凸形状パラメータが所定の値より大きい場合に実施してもよい。所定の値は、例えば、平坦度誤差値、最大高さ差値、曲率値、ｒｍｓ値…でもよい。
驚異には、ＤＵＶ波長部分を含む電磁放射５０６とリソグラフ光学要素５０２の正面側５０１との相互作用に起因して、半導体基板５０８上に生じたパターン５０９は、リソグラフ光学要素５０２で反射した電磁放射５０７で露光されたものであり、一連のフリンジ５１０を含む。この一連のフリンジ５１０は、リソグラフ光学要素５０２の（未知の）凹凸形状５０１を定義付けている。換言すると、露光した感光層５０８の上にある一連のフリンジ５１０は、リソグラフ光学要素５０２の（正面側の）凹凸形状５０１に関する指紋である。
電磁放射とリソグラフ光学要素５０２の正面側５０１との相互作用は、干渉をベースとしており、エネルギー源は、光源として機能し、感光層を備えた基板は、リソグラフ光学要素５０２の凹凸形状を検知するための検出器として機能する。
リソグラフ光学要素５０２の（正面側５０１の）凹凸形状に起因して、入射した電磁放射は、これらの入射電磁放射波の経路差に依存して同相または位相ずれで反射する。入射した電磁放射波の反射が同相である場合、建設的干渉が生じて、露光した感光層において明るい信号（またはフリンジ）が得られる。入射した電磁放射波の反射が位相ずれである場合、相殺的干渉が生じて、露光した感光層において暗い信号（またはフリンジ）が得られる。反射した電磁放射に起因して感光層での明るいフリンジおよび暗いフリンジの発生は、電磁放射の波長に依存している。反射した電磁放射波の経路差が電磁放射の波長λの整数倍ｎである場合、建設的干渉が発生するようになる。経路差は、２ｄ×ｓｉｎ（α）として定義され、ｄは、面間の距離、即ち、電磁放射が入射する面と面の間の高さの差である。整数ｎを用いて２ｄ×ｓｉｎ（α）＝ｎλの場合、建設的干渉が発生する。整数ｎを用いて２ｄ×ｓｉｎ（α）≠ｎλの場合、相殺的干渉が発生する。反射した電磁放射波の経路差が電磁放射の波長λの整数倍ｎでない場合、相殺的干渉が発生する。電磁放射、リソグラフ光学要素、感光層を備えた基板の間の干渉的相互作用を図９に概略的に示す。
最大高さ差に対して敏感になるために、最大高さ差（または経路差ｄ）は、λ／２より小さくすべきである。ＥＵＶリソグラフィに関連した実施形態では、ＳＥＭＩ規格は、３５ｎｍ未満の平坦度誤差を要求し、使用する波長は７０ｎｍより大きくすべきである。少なくともＤＵＶ波長部分を含む光源を使用すると、電磁放射の波長は７０ｎｍより大きい。換言すると、電磁放射の波長が大きいほど、小さな高さ（小さな経路差）に対する感度が小さくなる。
図８は、リソグラフ光学要素の平坦な凹凸形状で発生する干渉を概略的に示す。リソグラフ光学要素８００には、かなり平坦な上面（正面側）８０１が設けられている。電磁放射が平坦な上面に向いて、即ち、別々の電磁波８０６ａ，８０６ｂが上面８０１に入射している。入射した電磁波８０６ａ，８０６ｂは、基板８０８に向けて同じ面で反射する（上面が平坦なため）。反射した電磁波８０７ａ，８０７ｂは同相であり、建設的干渉が発生するようになる。この状態で電磁波８０７ａ，８０７ｂの間の経路差ｄはゼロである。
図９は、平坦でないリソグラフ光学要素９００、即ち、ある凹凸形状９０１を有する表面を持つリソグラフ光学要素で発生する干渉を概略的に示す。リソグラフ光学要素９００には、ある高さプロファイル９０１を持つ上面（正面側）が設けられている。入射した電磁波９０６ａ，９０６ｂは、基板９０８に向けて異なる面で反射する（上面の高さの差に起因して）。高さの差に依存して、反射した電磁波９０７ａ，９０７ｂは位相ずれになり、相殺的干渉が発生するようになる。電磁波９０７ａ，９０７ｂの間の経路差ｄがゼロとは異なる場合、そして電磁放射の波長の整数倍とも異なる場合、相殺的干渉が発生するようになる。電磁波９０７ａ，９０７ｂの間の経路差ｄが電磁放射の波長の整数倍である場合、建設的干渉が発生するようになる。
電磁放射の波長が大きいほど、フリンジがより良好に見えるようになる。通常のＥＵＶリソグラフィでは、電磁放射の波長は極めて小さいため（約１３．９ｎｍ）、フリンジは見えない。より長い波長を持つ電磁放射、即ち、ＤＵＶ放射を適用することによって、フリンジは見えるようになる。マスクの凹凸形状は、マスクまたはマスクブランクの高さの差を経由して進む光の位相シフトを含む。
図７は、ある発明態様の実施形態に従って露光した半導体基板の一部の顕微鏡画像を示す。５つの部分画像が同じ基板について見えているが、下側の部分画像７００ａから上側の部分画像７００ｅに行くにつれて露光量が増加している。これらの実験測定から、レチクルの凹凸形状を、露光した基板（感光層有り）へ転写するためには、露光量をバランスさせる必要があることが明らかである。露光は、ＥＵＶ光源からのＤＵＶ波長部分を使用することによって実施した。この例では、プラズマ生成ＥＵＶ光源を使用している。レチクルは、Ｒｕ上面を持つＭｏＳｉ多層である。この場合、スペクトル特性は正確に知られている。ＥＵＶレチクルを経由した電磁放射を用いた露光の後、円形フリンジ５１０が、露光した半導体基板上で見えるようになる。観察されるフリンジのスケールは、ミリメータの範囲内である。
フリンジの量および次のフリンジ間の距離は、詳細には、リソグラフ光学要素の曲率または凹凸形状に応じて決定できる。この決定は、当業者に周知である光物理の干渉をベースとしている。この現象は、２つの表面間での光の反射によって生ずる干渉パターンの発生を説明する。単色光を使用した場合、一連の同心状で交互に配列した明リングおよび暗リング（フリンジ）が見えるようになる。明リングは、表面／面の両方で反射した光線同士の建設的干渉によって生じ、一方、暗リングは、相殺的干渉によって生ずる。また、外側リングは、内側リングより接近した間隔になる。
上述のように、幾つかの実施形態では、リソグラフ光学要素またはそのホルダーの凹凸形状を評価するための電磁放射を発生する電磁放射源は、リソグラフ処理用に設けられた照射源とは異なる別個の光源であってもよい。一方、他の実施形態では、凹凸形状を評価するための電磁放射を発生する電磁放射源は、リソグラフ処理用の電磁放射も発生する。
図１１ｂは、波長２５０ｎｍの電磁放射で一連の同心状で交互に配列した明リングと暗リング（フリンジ）のシミュレーション結果を示す。図１１ａは、リソグラフ光学要素についてシミュレーションした手順(scheme)を示す。図面は、高さの差をシミュレーションししており、詳細には約２５０ｎｍの曲がりまたは曲率であって、高さの差が内側矩形から外側矩形へと増加している。図１１ｂは、２４８ｎｍの波長を持つ露光について基板上での露光シミュレーションを示す。このシミュレーションから、シミュレーションを行った図１１ａのリソグラフ光学要素で発生する相殺的干渉および建設的干渉に起因して、異なる暗フリンジおよび明フリンジを良好に認識できる。このデータを図７の実験結果にフィッティングさせた場合、極めて良好な定性的一致が見られる。他のレチクル平坦度計測ツールとの計算および比較から、このリソグラフ光学要素について約２５０ｎｍの曲率が取り出される。本発明の実施形態に係る方法を適用、使用することによって、ＤＵＶ波長範囲の電磁放射を放射する照射源を用いて、露光基板上でチャック状態のリソグラフ光学要素（レチクル）の凹凸形状の形跡が見られる。
実施形態によれば、ＤＵＶ光源は、ＥＵＶレチクルまたはマスクとの組合せで使用してもよい。ＤＵＶ光源は、ＥＵＶツールの中に、半導体基板のリソグラフ処理用に用いられるＥＵＶ光源の隣に容易に組み込める。ＤＵＶ光をレチクルまたはマスクに向けて放射した場合、このＤＵＶ光は半導体基板に向かって反射し、レチクルまたはマスクの曲率を反映した一連の同心リングを形成するようになる。このＤＵＶ露光から、ＥＵＶレチクルの凹凸形状が決定できる。チャックした状態のＥＵＶレチクルの凹凸形状を決定するためのＤＵＶ露光の前または後で、ＥＵＶ光源を半導体基板のリソグラフ処理（パターン形成）に適用してもよい。ＤＵＶ露光からの露光基板の評価に基づいて、マスクの凹凸形状を補正したり、適応させたり、更なるリソグラフ処理の際に考慮したりできる。
実施形態によれば、ＥＵＶ光源は、ＥＵＶレチクルまたはマスクとの組合せで使用してもよい。ＥＵＶ光源は、先行技術のＥＵＶツールで既に利用されており、２つの機能、即ち、ＥＵＶリソグラフ処理用及び／又は、リソグラフ光学要素（例えば、チャック状態のレチクル）の凹凸形状を決定するために使用可能であろう。ＥＵＶ光源（ＥＵＶ波長範囲およびＤＵＶ波長範囲を含む）を使用した場合、重要なことは、ＥＵＶ波長範囲は、リソグラフ光学要素から反射して基板に向かう電磁放射の一部でないことであり、半導体基板に入射しない。発生した同心フリンジの半径が小さすぎて検出できないためである。従って、ＥＵＶ吸収層は、例えば、調査対象のレチクルまたはマスクの上部に設けてもよい。レチクルの上側面の曲率は、ＥＵＶ吸収上部層の曲率にも反映されようになる。レチクルまたはマスクは、ＥＵＶ波長範囲の電磁放射を吸収すべきであるが、ＤＵＶ波長範囲の電磁放射を反射する必要がある。電磁放射のこのＤＵＶ波長範囲部分は、半導体基板に向かって反射し、それ自体、レチクルの凹凸形状プロファイルを反映する凹凸形状プロファイルを基板上に生成する。
本発明の実施形態に係る、リソグラフ光学要素の凹凸形状を評価するためのリソグラフ露光は、好ましくは合焦(focus)状態で行われる。しかしながら、デフォーカス(defocus)露光からも、リソグラフ光学要素の凹凸形状の追加の情報が収集できる。
特定の実施形態では、該方法は、ツール間検査を実施することによって、リソグラフツールの評価が可能になる。例えば、第１リソグラフシステムで上述した方法を用いて得られる感光層を、第２リソグラフシステムで上述した方法を用いて得られる感光層と比較すると、システムの特定のコンポーネント、例えば、リソグラフ光学要素またはそのホルダーの評価が可能になる。
後者は、典型的には、両方のシステムで上述した方法を実施することによって行われ、これにより両方のシステム間で評価する必要がある要素を除いて、両方のシステムで類似の特性を持つ要素が選択される。上述のように、レチクルが、レチクル裏面とともに、リソグラフ光学システム内のチャックに装着される。レチクルの凹凸形状だけが重要でなく、チャックの凹凸形状もあり得る。重要なことは、ツール間で変動し得るチャックの非平坦度を考慮するである。
第１リソグラフ光学システムと第２リソグラフ光学システムを比較する場合、ＤＵＶ電磁放射をチャック状態のレチクルに適用し、露光した基板を評価することによって、両方のシステムについてチャックを評価、比較できる。この場合、基板は、チャックの凹凸形状を決定するための検出器として機能する。同じまたは同一のリソグラフ光学要素、エネルギー源および、感光層を備えた基板を使用することによって、ツール間のチャック状態の差異が決定でき、必要に応じて補正できる。また、詳細に前述したように、フリンジが、チャックの凹凸形状に起因して第１基板および第２基板上で見えるようになる。第１チャックおよび第２チャックが凹凸形状で相違する場合、これは、露光した第１基板および第２基板上で異なるフリンジフィールドにおいて見えるようになる。両方を比較することによって、ツール間のチャックについて差異を抽出できる。
本発明はまた、処理手段上で実行した場合、上述したような、凹凸形状を決定する方法を実施するためのコンピュータプログラム製品に関する。
本発明はまた、こうしたコンピュータプログラム製品を保存する機械読み取り可能なデータストレージ装置、または、ローカルエリア通信ネットワークやワイドエリア通信ネットワークを経由したその伝送に関する。
リソグラフシステムを評価するための上述した方法の実施形態は、処理システムにおいて少なくとも部分的に実施してもよい。また上述したようなシステムは、処理システムとして実施してもよく、その一部であってもよく、またはこうしたシステムを含んでもよい。処理システムの一構成において、少なくとも１つのメモリ形態、例えば、ＲＡＭ，ＲＯＭなどを含む、メモリサブシステムと接続した少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサが存在している。プロセッサまたは複数のプロセッサは、汎用のもの、または専用のプロセッサでもよく、あるデバイス、例えば、他の機能を実行する他のコンポーネントを有するチップの中への組み込み用であってもよいことに留意すべきである。処理を分散処理の手法で実行してもよく、単一のプロセッサで実行してもよい。こうして本発明の１つ又はそれ以上の態様は、デジタル電子回路、あるいはコンピュータハードウエア、ファームウエア、ソフトウエアまたはこれらの組合せで実施できる。いろいろなステップは、コンピュータで実行されるステップでもよい。処理システムは、少なくとも１つのディスクドライブ及び／又はＣＤ−ＲＯＭドライブ及び／又はＤＶＤドライブを有するストレージサブシステムを含んでもよい。幾つかの例では、ディスプレイシステム、キーボード、およびポインティングデバイスが、ユーザに情報の手動入力を提供するユーザインタフェースサブシステムの一部として含まれていてもよい。データを入力および出力するためのポートが含まれていてもよい。種々のデバイスとのネットワーク接続、インタフェースなど多くの要素が含まれていてもよい。メモリサブシステムのメモリは、処理システム上で実行した場合、ここで説明した実施形態の方法のステップを実施する命令セットの一部または全てをある時点で保持してもよい。コンポーネントを接続するためのバスを設けてもよい。こうしてシステムが、リソグラフツールまたはリソグラフ光学要素を評価するための方法の態様を実施する命令を含むように記載される。
本発明は、コンピュータデバイス上で実行した場合、本発明に係る方法のいずれかの機能性を提供するコンピュータプログラム製品も含む。こうしたコンピュータプログラム製品は、プログラム可能なプロセッサによる実行のための機械読み取り可能なコードを運ぶキャリア媒体に有形的に埋め込むことも可能である。本発明は、コンピュータ手段上で実行した場合、ここで説明したような方法のいずれかを実行するための命令を提供するコンピュータプログラム製品を運ぶキャリア媒体に関する。
用語「キャリア媒体」は、実行のためにプロセッサに命令を提供するのに関与するいずれかの媒体を参照する。こうした媒体は、以下に限定されないが、不揮発性媒体、伝送媒体など、多くの形態を取りうる。不揮発性媒体は、例えば、マスストレージの一部であるストレージデバイスなどの光学ディスクまたは磁気ディスクを含む。コンピュータ読み取り可能な媒体の一般的な形態は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フレキシブルディスクまたはフロッピー（登録商標）ディスク、テープ、メモリチップ、またはカートリッジ、あるいはコンピュータが読み取り可能な他の何れかの媒体形態を含む。コンピュータ読み取り可能な媒体の種々の形態は、実行のためのプロセッサに１つ又はそれ以上の命令の１つ又はそれ以上のシーケンスを運ぶのに関与してもよい。コンピュータプログラム製品は、ＬＡＮ、ＷＡＮまたはインターネットなどのネットワークでキャリア波を介して伝送することもできる。伝送媒体は、ラジオ波および赤外データ通信において生成されるような、音響または光の波の形態を取ってもよい。伝送媒体は、同軸ケーブル、銅線、ファイバ光学系、コンピュータ内のバスを含むワイヤなどを含む。
本発明の利点は、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度が、その場(in situ)で、即ち、リソグラフ処理システム内で監視できることである。
本発明の利点は、リソグラフツールの光源、即ち、半導体基板のリソグラフ処理に使用する同じ光源を用いて、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度を監視できることである。
本発明の利点は、チャック固定の再現性(repeatability)を監視できることである。
本発明の利点は、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度を評価する場合、リソグラフツール間の変動を容易に考慮できることである。
本発明の利点は、ユーザに使い易い計測システムおよび半導体製造環境において一般的に利用可能なツールセットを用いて、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度の特徴付けが可能であることである。
本発明の利点は、露光したウエハまたは基板でのオーバーレイ誤差が最小化できることである。
本発明の利点は、リソグラフ光学要素の平坦度または非平坦度についての結果を、いずれか可能性のある補正のために、リソグラフ処理に対してフィードバックとして直接に提供できることである。
本発明に係るデバイスについて、好ましい実施形態、特定の構造、構成および材料をここでは説明したが、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、形態および詳細において種々の変化または変更が可能であることは理解されよう。機能性を追加したり、ブロック図から削除してもよく、機能ブロック間で動作を交換してもよい。本発明の範囲で記載した方法に対してステップを追加したり、削除してもよい。

Claims (11)

  1. ＥＵＶリソグラフシステムまたはそのコンポーネントを評価するための方法（２００）であって、
    ・リソグラフシステムにおけるリソグラフ処理用の第１波長または波長範囲の電磁放射とは異なる第２波長または波長範囲の電磁放射をリソグラフ光学要素に向けて、該リソグラフ光学要素から反射した電磁放射の少なくとも一部を、感光層を備えた基板において検出すること（２０４）と、
    ・その後、検出した電磁放射を評価すること（２０５）と、
    ・露光した感光層の評価から、リソグラフ光学要素及び／又はそのホルダーの凹凸形状パラメータを決定すること（２０６）と、を含み、
    リソグラフシステムでのリソグラフ処理用の第１波長または波長範囲の電磁放射は、ＥＵＶ電磁放射であり、リソグラフシステムでのリソグラフ処理用の第２波長または波長範囲の電磁放射は、ＤＵＶ電磁放射であり、
    第２波長または波長範囲の電磁放射と同時に、第１波長または波長範囲の電磁放射をリソグラフ光学要素に向けて、第１波長または波長範囲の電磁放射の少なくとも一部がリソグラフ光学要素の中で吸収されるようにした、方法（２００）。
  2. 感光層を備えた基板を得ること（２０１）と、
    リソグラフ光学要素を得ること（２０２）と、
    リソグラフ処理システムまたはリソグラフ計測システムにおいて第２波長または波長範囲の電磁放射を放射するためのエネルギー源を得ること（２０３）と、を含む請求項１記載の方法（２００）。
  3. 第１波長または波長範囲の電磁放射は、第２波長または波長範囲の電磁放射とは異なる放射源によって導入される１または２記載の方法（２００）。
  4. 検出した電磁放射を評価することは、感光層を備えた基板を光学的に評価することを含む請求項１〜３のいずれかに記載の方法（２００）。
  5. 光学的に評価することは、その場で光学的に評価することを含む請求項４記載の方法（２００）。
  6. 評価することは、露光した感光層において、高さの差またはフリンジのいずれかを評価することを含む請求項１〜５のいずれかに記載の方法（２００）。
  7. 凹凸形状パラメータを決定した後、決定した凹凸形状パラメータを考慮して、リソグラフ光学要素またはそのホルダーを補正することを含む請求項１〜６のいずれかに記載の方法（２００）。
  8. リソグラフ光学要素は、第１ホルダーの上に位置決めされており、
    該方法は、第２リソグラフ処理システムにおいてリソグラフ光学要素および同じ特性を有する照射源を用いて、前記照射および評価ステップを繰り返すことをさらに含み、
    リソグラフ光学要素及び／又はそのホルダーの凹凸形状パラメータを決定することは、第１および第２リソグラフ処理システムのコンポーネント間の凹凸形状の差を決定すること含み、これによりリソグラフ処理システムのツール間の評価が可能になるようにした請求項１〜７のいずれかに記載の方法（２００）。
  9. ・マスクまたはマスクブランクを保持するための手段（４３０）と、
    ・基板のリソグラフ処理用の第１照射ビームを発生するための第１照射源（４１０）と、
    ・第１照射源とは異なり、第２照射ビームを発生するための第２照射源（４９０）とを備え、前記第２照射ビームの波長または波長範囲は、第１照射ビームの波長または波長範囲よりかなり長く、マスクまたはマスクブランクの凹凸形状を評価するためのものであり、
    ・さらに、第２照射ビームの少なくとも一部を検出するための感光層を備えた基板を保持するための手段（４５０）と、
    ・第１照射源および第２照射源からの照射ビームをマスクまたはマスクブランクを介して感光層に向けて案内するための照射光学系（４２０）と、
    ・第１照射ビームの少なくとも一部が感光層に入射するのを一時的に選択的に防止するためのＥＵＶフィルタとを備えるリソグラフ処理システム（４００）。
  10. リソグラフ処理システム（４００）は、極端紫外リソグラフ処理システムであり、
    第１照射源は、基板の極端紫外リソグラフ処理用の照射源であり、
    第２照射源は、深紫外照射源である、請求項９記載のリソグラフ処理システム（４００）。
  11. 検出した第２照射ビームを評価し、リソグラフ処理システムにおけるマスクもしくはマスクブランクまたはそのホルダーの凹凸形状パラメータを誘導するためにプログラムされた処理手段をさらに備える９または１０記載のリソグラフ処理システム（４００）。
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