JP7093426B2 - リソグラフィ測定のためのセンサ装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１８年６月１９日出願の欧州出願第１８１７８４１４．１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、音響センサ装置及び対応するリソグラフィ測定を実行するための方法に関する。

[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、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] 本発明の目的は、センサ装置と、本明細書又は他の場所のいずれで確認されるかにかかわらず、従来技術の問題のうちの１つ以上に少なくとも部分的に対処する、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置を決定する方法と、を提供することである。

[0006] 本発明の第１の態様によれば、基板に音響信号を送信し、音響信号が基板と相互作用した後に音響信号の少なくとも一部を受信するように配置された音響アセンブリと、音響信号の少なくとも一部を電子信号に変換するように配置されたトランスデューサと、電子信号を受信し、電子信号に基づいて基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の両方を決定するように構成されたプロセッサと、を備えるセンサ装置が提供される。

[0007] 本発明の第１の態様に従った一実施形態は、有利には、単一のデバイスを用いる基板上のターゲットの位置及び基板のトポグラフィの両方の測定を可能にする。これにより、別々の位置センサ及びトポグラフィセンサを用いるよりもはるかにシンプルな装置が提供される。これはまた、複数のセンサ装置を用いる基板の複数スキャンを介するのではなく、単一のセンサ装置を用いる基板の単一スキャンの間に、位置測定及びトポグラフィ測定の両方を完了し得るため、センサ装置を利用するリソグラフィ装置のスループットの増加を可能にする。既知の位置センサ及びトポグラフィセンサは、典型的には測定のために放射線を用いる。基板は、位置センサとアライメントマークなどのターゲットとの間に不透明層を備える場合があり、それによって、放射線ベースの位置センサがターゲットの位置を検出することを困難にしている。更に、トポグラフィ測定に用いられる放射線は基板の異なる層間での内部反射を受け、結果として放射ビームの望ましくない干渉が生じる。次にこれにより、例えば見かけの表面沈下などのトポグラフィ測定誤差が生じ得る。音響信号の使用は、有利には、光信号の使用に関連付けられた上述の問題を未然に防ぐか又は緩和する。アライメントマークなどのターゲットは、基板の最上面上に存在し得る（すなわち、ターゲットは基板のトポグラフィの一部を形成し得る）。この場合、基板の最上面の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の測定は、同時に起こり得る。基板の最上面でない表面のトポグラフィは、センサ装置を用いて決定し得る。トポグラフィ測定及び位置測定は、同時に起こらない可能性がある。トポグラフィ測定及び位置測定はどちらも、基板の単一の測定スキャンにおいてセンサ装置によって実行し得る。プロセッサは、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及びターゲットの位置を示す、測定信号を出力するように構成され得る。プロセッサは、測定信号に依存するリソグラフィ装置を制御するように構成されたコントローラに、測定信号を提供し得る。ターゲットは、アライメントマークと呼ばれ得る。基板の少なくとも一部及びターゲットは、トランスデューサに関して異なる深さに位置し得る。

[0008] プロセッサは、少なくとも２つの異なる時間検出ウィンドウから電子信号を受信するように構成され得る。プロセッサは、基板のトポグラフィに対応する電子信号の一部分を時間検出ウィンドウのうちの１つから、及び、ターゲットの位置に対応する電子信号の別の部分を別の時間検出ウィンドウから、受信し得る。これによって有利には、ターゲットが基板のトポグラフィに対して異なる深さに位置するとき、例えばターゲットが基板の１つ以上の層の下に埋め込まれているとき、トポグラフィ及びターゲット位置の測定を可能にする。

[0009] プロセッサは、少なくとも２つの異なる時間検出ウィンドウから信号の少なくとも一部を受信するために、電子的にゲートされ得る。電子ゲートは、対象の異なる時間検出ウィンドウの間にセンサ装置を活動化し、対象でない時間ウィンドウの間にセンサ装置を非活動化するように構成された、スイッチング手段を介して実行され得る。代替及び／又は追加として、電子ゲートは、測定が実施された後に電子信号が分析され、対象の音響信号は複数の戻り音響信号から選択される、後処理工程を含み得る。すなわち、対象の異なる時間検出ウィンドウに関連付けられた電子信号は、プロセッサがすべての時間検出ウィンドウから電子信号を受信した後に選択され得る。

[00010] プロセッサは、基板のターゲットの位置を決定するとき、基板の少なくとも一部のトポグラフィを少なくとも部分的に考慮するように構成され得る。基板のトポグラフィは、例えば基板のたわみに起因して、ターゲットの位置の測定確度に影響を及ぼし得る。ターゲットの位置を決定するときに基板の少なくとも一部のトポグラフィを考慮することは、有利には、測定された基板のトポグラフィを少なくとも部分的に補正することによって、位置測定の確度を向上させる。

[00011] 音響信号は、トランスデューサと基板との間に少なくとも１つの定常波を生成するように構成された連続波であり得る。プロセッサは、電子信号に基づいて定常波の波長を決定するように構成され得る。プロセッサは、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の両方を決定するときに、定常波の波長を用いるように更に構成され得る。

[00012] 連続波音響信号を用いることは、有利には、トポグラフィ測定の確度を向上させる。音響信号はパルスであり得る。

[00013] トランスデューサは、音響信号を放出するように更に構成され得る。センサ装置は、音響信号を放出するように構成された別のトランスデューサを更に備え得る。これにより、有利には、センサ装置内に音響信号源を提供する。センサ装置は、任意数のトランスデューサ、例えば５つのトランスデューサを備え得る。トランスデューサは、任意の所望の配置で提供され得、例えば中央の概して円形のトランスデューサは、環形のセクションの形を取る４つの実質的に等価のトランスデューサによって、実質的に囲まれる。

[00014] 音響アセンブリは、音響信号を基板に向かって誘導するように構成された第１の音響レンズを備え得る。音響アセンブリは、音響信号の少なくとも一部をトランスデューサに向かって誘導するように構成された第２の音響レンズを更に備え得る。音響アセンブリは、任意数の音響レンズを備え得る。音響レンズを提供することは、有利には、信号損失を減少させるように、測定の信号対雑音比を向上させるように、及びそれによってセンサ装置を用いて実行される測定の確度を向上させるように、基板との相互作用の後、音響信号及び／又は音響信号の少なくとも一部を合焦させる。

[00015] センサ装置は、トランスデューサと基板との間に位置する流体本体を更に備え得る。流体は液体であり得る。液体は水であり得る。流体本体を提供することは、有利には、センサ装置と基板との間で音響信号を転送するための音響透過型媒体を提供する。この点で、水が適していることが分かっている。

[00016] センサ装置は、流体本体を提供するように構成された流体制御システムを更に備える。流体制御システムは、流体本体の少なくとも一部を提供及び／又は除去するように構成された１本以上の導管を備え得る。流体制御システムは、流体の温度を制御するように構成され得る。流体制御システムは、流体本体を補充、フィルタリング、及び／又はリフレッシュするように構成され得る。流体制御システムは、有利には、音響アセンブリのより優れた制御を提供し、それによって、例えばセンサ装置を用いて異なる基板上で異なる測定を実行するためのより優れた柔軟性を提供する。

[00017] 音響アセンブリは、約１００ＭＨｚから約１０ＧＨｚの間の周波数を有する音響信号を伝送するように構成され得る。これにより、有利には、既存のリソグラフィ方法及び装置において一般的に用いられるサイズのフィーチャの検出を可能にする。

[00018] センサ装置は、センサ装置と基板との間に相対的な動きを生成するように構成された作動システムを更に備える。相対的な動きは、音響信号が基板上の複数の異なるロケーションにおいて基板と相互作用した後、反射した音響信号の少なくとも一部をトランスデューサが受信するようなものであり得る。これにより、有利には、時間を節約する基板の単一スキャンにおいてターゲット位置情報及びトポグラフィ情報を提供し、リソグラフィプロセスの一部として用いられるときに、リソグラフィプロセスのスループットを向上させる。

[00019] トランスデューサは光学反射部材を備え得る。センサ装置は、光学反射部材との光通信において少なくとも１つの干渉分岐を有する干渉検出方式を備える光ディテクタを更に備え得る。光学反射部材は、反射した音響信号の少なくとも一部を受信し、それによって機械的変位を受けるように構成され得る。光ディテクタは、第２のトランスデューサの変位によって生じる干渉分岐のうちの少なくとも１つの位相変化を検出するように構成され得る。決定された位相変化を用いて、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及びターゲットの位置を決定し得る。位相変化は、連続的又は周期的のいずれかで適時に、例えば基板の測定スキャンの間に、測定され得る。

[00020] センサ装置はメトロロジ装置の一部を形成し得る。メトロロジ装置は、センサ装置を用いて、基板のトポグラフィ測定及び基板のターゲットの位置測定を実行し得る。基板のターゲットの位置測定を実行することは、基板のアライメント測定、オーバーレイ測定、及び／又はクリティカルディメンション測定を実行することを含み得る。

[00021] センサ装置は、第１のトランスデューサ、及び基板の第１の側上に位置する第１の音響アセンブリと、第２のトランスデューサ、及び基板の第１の側に対向する基板の第２の側上に位置する第２の音響アセンブリと、を備え得る。第１のトランスデューサは、第１の音響アセンブリによって収集され基板に誘導される、音響信号を放出するように構成され得る。音響信号は、音響信号が基板を横断し、音響信号の少なくとも一部を生成するように基板内の１つ以上のインターフェースと相互作用し、基板の第２の側を出て、第２の音響アセンブリによって収集されるように、基板によって送信され得る。第２の音響アセンブリは、音響信号の少なくとも一部を第２のトランスデューサに誘導し得る。第２のトランスデューサは、音響信号の少なくとも一部を電子信号に変換し、電子信号を、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置を決定するためにプロセッサに提供し得る。

[00022] 音響アセンブリは、音響信号が、センサ装置の中心軸に対して非ゼロ角で基板の１つ以上のインターフェースと相互作用するように、音響信号を基板に送信するように構成され得る。基板の１つ以上のインターフェースと相互作用した音響信号の少なくとも一部は、音響アセンブリによって収集され得る。音響アセンブリは、音響信号の少なくとも一部を第２のトランスデューサに誘導し得る。第２のトランスデューサは、音響信号の少なくとも一部を電子信号に変換するように配置され得る。センサ装置は、電子信号を受信し、電子信号に基づいて、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の両方を決定するように構成された、プロセッサを備える。音響信号を、センサ装置の中心軸に対して非ゼロ角で基板の１つ以上のインターフェースと相互作用させるように、音響アセンブリ及びトランスデューサを配置することは、有利には、異なる入射角で基板と相互作用した音響信号の部分を検出するためのセンサ装置の機能を向上させる。これにより、基板の構造の追加情報が提供され、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の測定の確度が向上する。

[00023] 代替又は追加として、音響アセンブリは、音響信号が、センサ装置の中心軸に対して実質的にゼロ角で基板の１つ以上のインターフェースと相互作用するように、音響信号を基板に送信するように構成され得る。これにより、有利には、異なる散乱角で基板と相互作用した音響信号の部分を検出するためのセンサ装置の機能を向上させ、それによって、基板の構造の追加情報を提供し、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の測定の確度を向上させる。

[00024] 本発明の第２の態様によれば、放射のビームを提供するための照明システムと、パターニングデバイスを支持するための支持構造であって、パターニングデバイスは放射ビームの断面にパターンを付与する働きをする、支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、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ための投影システムと、基板に音響信号を送信し、音響信号が基板と相互作用した後に反射した音響信号の少なくとも一部を受信するように配置された音響アセンブリ、音響信号の少なくとも一部を電子信号に変換するように配置されたトランスデューサ、並びに、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の両方を決定するように構成されたプロセッサを備えるセンサ装置と、を備える、リソグラフィ装置が提供される。

[00025] 基板の少なくとも一部及びターゲットは、トランスデューサに関して異なる深さに位置し得る。プロセッサは、少なくとも２つの異なる時間検出ウィンドウから電子信号を受信するように構成され得、プロセッサは、時間検出ウィンドウのうちの１つから基板のトポグラフィに対応する電子信号の第１の部分と、他方の時間検出ウィンドウからターゲットの位置に対応する電子信号の第２の部分と、を受信する。

[00026] プロセッサは、基板のターゲットの位置を決定するとき、基板の少なくとも一部のトポグラフィを少なくとも部分的に考慮するように構成され得る。

[00027] 音響信号は、トランスデューサと基板との間に少なくとも１つの定常波を生成するように構成された連続波であり得る。プロセッサは、電子信号に基づいて、定常波の波長を決定するように構成され得る。プロセッサは、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び／又は基板のターゲットの位置を決定するときに、定常波の波長を用いるように構成され得る。

[00028] 本発明の第３の態様によれば、基板において音響信号を誘導すること、音響信号が基板と相互作用した後に音響信号の少なくとも一部を受信すること、並びに、音響信号の少なくとも一部に基づいて、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の両方を決定すること、を含む、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の両方を測定する方法が提供される。

[00029] 基板の少なくとも一部及びターゲットは、基板の異なる深さに位置し得る。方法は、基板のトポグラフィに対応する音響信号の少なくとも一部のある部分が時間検出ウィンドウのうちの１つから受信され、ターゲットの位置に対応する音響信号の少なくとも一部の別の部分は別の時間検出ウィンドウから受信されるように、少なくとも２つの異なる時間検出ウィンドウの間に、音響信号の少なくとも一部を受信すること、を更に含み得る。

[00030] 方法は、センサ装置と基板との間に相対的な動きを生成すること、を更に含み得る。相対的な動きは、音響信号が基板の複数の異なるロケーションにおいて基板と相互作用した後、トランスデューサが、音響信号の少なくとも一部を受信するようなものであり得る。

[00031] 方法は、基板のターゲットの位置を計算するときに、基板の少なくとも一部のトポグラフィを少なくとも部分的に考慮すること、を更に含み得る。

[00032] 音響信号は、トランスデューサと基板との間に少なくとも１つの定常波を生成するように構成された連続波であり得る。方法は、受信した音響波に基づいて定常波の波長を決定すること、及び、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び／又は基板のターゲットの位置を決定するときに、定常波の波長を用いること、を更に含み得る。音響信号はパルスであり得る。

[00033] 本発明の一実施形態は、本発明の第３の態様に従った方法をコンピュータに実施させるように構成されたコンピュータ可読命令を備える、コンピュータプログラムを含み得る。本発明の一実施形態は、コンピュータプログラムを担持するコンピュータ可読媒体を含み得る。

[00034] 本発明の一実施形態は、プロセッサ可読命令を記憶するメモリと、メモリ内に記憶された命令の読み取り及び実行を行うように配置されたプロセッサと、を備える、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の両方を決定するための、コンピュータ装置を含み得、プロセッサ可読命令は、本発明の第３の態様に従った方法を実施するためにコンピュータを制御するように配置された命令を含む。

[00035] 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。

本発明の一実施形態に従った、センサ装置を備えるリソグラフィ装置を示す概略図である。 本発明の一実施形態に従った、パルスモードで動作するセンサ装置を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に従った、連続波モードで動作するセンサ装置を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に従った、伝送構成で配置された複数の音響レンズ及びトランスデューサを備える、センサ装置を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に従った、オフアクシス入射構成で配置された複数のトランスデューサを備える、センサ装置を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に従った、オフアクシス検出構成で配置された複数のトランスデューサを備える、センサ装置を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に従った、トランスデューサ配置を概略的に示す図である。

[00036] 本文献では、「放射」及び「ビーム」という用語は、特に明記しない限り、紫外線（例えば、波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長）及びＥＵＶ放射（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。

[00037] 「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。

[00038] 図１は、本発明の実施形態によるセンサ装置１００を含むリソグラフィ装置ＬＡを概略的に示している。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サポートＷＴ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に連結された基板サポート（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。

[00039] 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。

[00040] 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。

[00041] リソグラフィ装置ＬＡは、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を満たすように、基板の少なくとも一部が、相対的に高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われ得るタイプであってよい。この液体の使用を、液浸リソグラフィと呼ぶことができる。液浸技術に関するより詳細な情報は米国出願第６９５２２５３号に記載され、参照により本明細書に組み込まれる。

[00042] リソグラフィ装置ＬＡは、２つ以上の基板サポートＷＴを有するタイプ（「デュアルステージ」又は「マルチステージ」とも呼ばれる）であってもよい。こうした「マルチステージ」機械において、基板サポートＷＴは並列に用いられ得る。追加又は代替として、基板Ｗの後続の露光の準備に含まれるステップは、他の基板サポートＷＴ上の別の基板Ｗが他方の基板Ｗ上でのパターンの露光に用いられている間、基板サポートＷＴのうちの１つに位置する基板Ｗ上で実施され得る。

[00043] 基板サポートＷＴに加えて、リソグラフィ装置ＬＡは測定ステージを備え得る。測定ステージは、センサ及び／又はクリーニングデバイスを保持するように配置される。センサは、投影システムＰＳの特性及び／又は放射ビームＢの特性を測定するように配置され得る。測定ステージは、複数のセンサを保持し得る。クリーニングデバイスは、リソグラフィ装置の一部、例えば、投影システムＰＳの一部又は液浸液を提供するシステムの一部を、クリーニングするように配置され得る。測定ステージは、基板サポートＷＴが投影システムＰＳの下にないときに、投影システムＰＳの下で移動し得る。

[00044] 動作中、放射ビームＢは、パターニングデバイス、例えばマスクサポートＭＴ上に保持されるマスクＭＡ上に入射し、パターニングデバイスＭＡ上に存在するパターン（すなわち、設計レイアウト）によってパターン付与される。マスクＭＡと相互作用すると、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は放射ビームＢ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及び位置測定システムＩＦの助けをかりて、基板サポートＷＴは、例えば合焦及び位置合わせされた位置で、放射ビームＢのパス内に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように正確に移動可能である。同様に、第１のポジショナ及び場合によっては（図１には明示的に示されていない）別の位置センサを用いて、パターニングデバイスＭＡを放射ビームＢのパスに関して正確に位置決めし得る。パターニングデバイスＭＡ及び／又は基板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し得る。図１の例に示され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Ｃを占有しているが、基板アライメントマークＰ１、Ｐ２はターゲット部分Ｃの間の空間に位置し得る。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、ターゲット部分Ｃの間に位置しているとき、スクライブラインアライメントマークと呼ばれる。

[00045] 本発明を明瞭にするために、デカルト座標が用いられる。デカルト座標系は３本の軸、すなわちｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を有する。３本の軸の各々は、他の２本の軸に対して直角である。ｘ軸の周りの回転はＲｘ回転と呼ぶことができる。ｙ軸の周りの回転はＲｙ回転と呼ぶことができる。ｚ軸の周りの回転はＲｚ回転と呼ぶことができる。ｘ軸及びｙ軸は水平面を定義するものと説明され得るが、ｚ軸は水平面に関して垂直方向であるものと説明され得る。デカルト座標系は本発明を限定するものではなく、単に明確にするために用いられる。代替として、円筒座標系などの別の座標系が、本発明を明確にするために用いられ得る。デカルト座標系の配向は、例えばｚ軸が水平面に沿ったコンポーネントを有するように変動し得る。

[00046] 基板のトポグラフィ測定及び基板のターゲットの位置の測定（例えば、アライメント測定）は、従来、少なくとも２つの別々のセンサが少なくとも２つの別々の測定を実行することを必要とする、２つの別々のタスクと考えられる。各々の測定は、典型的には、基板において放射を誘導すること、及び、放射の反射部分を分析することを含む。各測定はそれ自体の固有の問題を有する。

[00047] 基板処理の間、しばしば不透明な材料層が基板に印加される。不透明層は、入射放射の少なくともかなりの部分が不透明層に侵入するのを遮断する傾向がある。これは、例えば基板アライメント測定などの測定を実行するとき、不透明層によって覆い隠されたアライメントマークは、それらの位置を検出及び／又は決定するのが困難になることを意味する。これにより、ターゲット位置測定の確度に悪影響を及ぼし得、不正確なリソグラフィ露光及び不完全な結果を生じさせる電子製品につながり得る。１つ以上の不透明基板層を介して光学測定を実行することは、例えば、３Ｄ ＮＡＮＤ及び／又はＸポイントなどのメモリアーキテクチャ（すなわち、積層メモリセル）を製造する場合の重要な課題である。こうしたメモリアーキテクチャ（例えば、ランダムアクセスメモリアーキテクチャ）は、約１μｍから約５μｍの間の厚みを有するハードマスク層（例えば、非晶質炭素）、及び、基板上に堆積された約１００ｎｍから約９００ｎｍの間の厚みを有する金属層（例えば、タングステン）によって特徴付けられる。層の下に位置するターゲット（アライメントマークなど）は、既知の光センサを用いて正確に検出することが困難であり得る。例えば光センサを用いるオーバーレイ測定及び／又はクリティカルディメンション測定などの他の測定を実行するとき、同じか又は同様の問題に遭遇し得る。

[00048] トポグラフィ測定も、ターゲット位置センサとは別のセンサを用いるが、典型的には光学手段を用いて実行される。既知のトポグラフィセンサは、放射ビームを基板の最上面に向かって誘導し、その後放射ビームは、基板と相互作用した後、分析のために少なくとも部分的にトポグラフィセンサに戻る。放射ビームの一部は基板の最上層に侵入した後、基板構造内の１つ以上の異なる層から反射し得る。例えば、放射ビームの一部は、基板のフォトレジストの下の反射防止層から反射し得る。放射ビームの反射した部分は互いに干渉し得、結果として、見かけの表面沈下と呼ばれるトポグラフィ測定誤差を生じさせる。見かけの表面沈下は、典型的には、後続のリソグラフィプロセスの間に重大なフォーカス誤差を生じさせ、結果として非機能性電子コンポーネントが製造され得る。

[00049] リソグラフィ測定に使用されるトポグラフィセンサは、プロセス依存誤差の対象となる。プロセス依存誤差は測定誤差の形であり、測定された基板が以前にどのように処理されたかによって異なる。例えばトポグラフィセンサは、単一層のフォトレジストによってコーティングされたシリコンベースを備える基板について、特定の高さ測定を提供し得る。トポグラフィセンサは、たとえ、どちらの基板も実質的に同じトポグラフィを有する場合、及び／又は、トポグラフィセンサから実質的に同じ距離だけ離れている場合であっても、いくつかのレジスト層によってコーティングされたシリコンベースを備える基板について異なるトポグラフィ測定を生成し得る。見かけの表面沈下は、プロセス依存誤差の一例である。前述のように、見かけの表面沈下は、測定放射ビームの内部反射部分の間に発生する干渉によって生じ得る。例えば、入来する測定放射ビームは、基板内の異なるインターフェースにおいて異なる量で反射し得る。各反射部分の光路長は異なる場合があり、それによって戻り測定放射ビームの拡散を生じさせる。戻り測定放射ビームの拡散は、結果として見かけの表面沈下（すなわち、基板のトポグラフィを測定するときの不正確さ）を生じさせ得る。見かけの表面沈下は、例えばグースヘンシェンシフト（Ｇｏｏｓ－Ｈａｅｎｃｈｅｎ ｓｈｉｆｔ）などの他の現象によっても生じ得る。グースヘンシェンシフトは、反射の間の反射面に沿った放射の横並進である。放射の横並進は、基板の材料及び構造に依存し得る。放射の横並進は、波長及び／又は偏光に依存し得る。基板の構造内の層の厚み、材料、及び相対的位置は、すべて、測定放射ビーム及び／又はグースヘンシェンシフトの干渉に寄与し得る。見かけの表面沈下の結果として、基板は投影システムの焦点面内に正しく配置されない可能性がある。これが発生すると、基板上に結像されるパターンの解像度が損なわれる可能性がある。

[00050] プロセス依存の見かけの表面沈下は、性質上監視するのが非常に困難である。プロセス依存性のために何らかの較正が実行可能であるが、残余プロセス依存の見かけの表面沈下は残り得る。異なるプロセスは多種多様な見かけの表面沈下を生じさせるため、各プロセスに対して異なる較正が必要となる。加えて、異なるリソグラフィ装置は、同じプロセスに応答して多種多様な見かけの表面沈下を経験する（すなわち、所与のプロセスは１つのリソグラフィ装置内で特定の見かけの表面沈下を生じさせ得、また、異なるリソグラフィ装置内で完全に異なる見かけの表面沈下を生じさせ得る）。これは、１つのリソグラフィ装置に対して実行される較正が、別のリソグラフィ装置で使用するには適していない可能性があることを意味する。

[00051] 図２は、本発明の実施形態に従った、パルスモードで動作するセンサ装置１００を概略的に示す。センサ装置１００は、音響信号１２０を基板Ｗに送信し、音響信号１２０が基板Ｗと相互作用した後に、音響信号１２１～１２３の少なくとも一部を受信するように配置された、音響アセンブリ１１０を備える。この図２の例では、音響アセンブリ１１０は、音響レンズ１１２と、音響レンズ１１２及び基板Ｗを接続する音響透過型媒体１１４とを備える。音響レンズ１１２は、基板Ｗに向かって音響信号１２０を誘導するように、及び／又は、音響信号１２０が基板Ｗと相互作用した後に、音響信号１２１～１２３の少なくとも一部をトランスデューサ１３０に向かって合焦させるように、構成される。図２に示されていない音響信号１２０の他の部分は、基板Ｗと相互作用し、トランスデューサ１３０に戻ることができる。言い換えれば、図２には、音響信号１２０と基板Ｗのあらゆるインターフェースとの間のすべての相互作用が示されているわけではない。音響レンズ１１２は、例えばサファイア結晶などの結晶を備え得る。センサ装置１００は、音響信号１２１～１２３の少なくとも一部をトランスデューサ１３０に向けて誘導するように構成された第２の音響レンズ（図示せず）を更に備え得る。センサ装置１００は、任意数の音響レンズ１１２を備え得る。第２の音響レンズを備えるセンサ装置１００の一例は、図４を参照しながら下記でより詳細に説明する。

[00052] 音響透過型媒体１１４は、センサ装置１００と基板Ｗとの間で音響信号１２０を伝送するように、及び／又は、音響信号１２０が基板Ｗと相互作用した後に、反射した音響信号１２１～１２３の少なくとも一部をセンサ装置１００に向かって伝送するように、構成される。図２の例において、音響透過型媒体１１４は、音響レンズ１１２と基板Ｗとの間で音響信号１２０を伝送し、音響信号１２０が基板Ｗと相互作用した後に、反射した音響信号１２１～１２３の少なくとも一部をセンサ装置１００に向かって伝送する。音響透過型媒体１１４は、例えば流体本体を含み得る。流体本体は、例えば、音響レンズ１１２と基板Ｗとの間に液体本体を含み得る。液体は、例えば水を含み得る。音響透過型媒体１１４は、音響レンズ１１２と基板Ｗとの間で、例えば、約１μｍから数ｍｍの間、例えば約１０ｍｍの距離をブリッジし得る。

[00053] センサ装置１００は、音響レンズ１１２と基板Ｗとの間に流体本体１１４を提供するように構成された、流体制御システム１９７を備え得る。流体制御システム１９７は、流体本体１１４のうちの少なくとも一部を提供及び／又は除去するように構成された、１つ以上の導管１９８を備え得る。流体制御システム１９７は、流体本体１１４を連続的及び／又は定期的に取り換えるように構成され得る。流体制御システム１９７は、例えば流体１１４の温度、流体本体１１４の厚みなどの、流体本体１１４の１つ以上の態様を制御するように構成され得る。

[00054] トランスデューサ１３０は、反射した音響信号１２１～１２３の少なくとも一部を電子信号１４０に変換するように配置される。トランスデューサ１３０は、音響信号１２０を放出するように更に構成され得る。代替として、センサ装置１００は、２つ以上のトランスデューサ（図示せず）を備え得る。トランスデューサのうちの１つは、音響信号１２０を放出するように構成され得、他のトランスデューサは、基板Ｗとの相互作用の後に、反射した音響信号１２１～１２３の少なくとも一部を受信するように構成され得る。トランスデューサ１３０は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、無鉛圧電物質、圧電ポリマ、セルロース系電気活性ペーパ（ＥＡＰａｐ）、及び、電子機械変換に使用される他の材料などの、１つ以上の圧電材料を備え得る。トランスデューサ１３０は、フィルムの形を取り得る。

[00055] 代替又は追加として、トランスデューサ１３０は、１つ以上の光音響材料及び／又は音響光学材料を含み得る。１つ以上の音響光学トランスデューサを使用するとき、音響信号１２０は、音響光学トランスデューサの光励起を介して生成され得る。例えば、レーザパルスを使用して、音響光学トランスデューサを励起させ、それによって音響信号１２０を生成することができる。音響信号１２０が基板Ｗと相互作用し、光音響トランスデューサに戻ると、反射した音響信号１２１～１２３の少なくとも一部が音響光学トランスデューサと相互作用し、それによって音響光学トランスデューサの１つ以上の光学特性を変化させる。音響光学トランスデューサの１つ以上の光学特性におけるこの変化は、音響光学トランスデューサと相互作用する光信号によって検出及び測定され得、その後、光ディテクタによって検出される。音響光学トランスデューサの１つ以上の光学特性において検出された変化を使用して、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置を決定し得る。

[00056] センサ装置１００は、電子信号１４０を受信し、電子信号１４０に基づいて、基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び基板Ｗのターゲット１７０の位置１７５の両方を決定するように構成された、プロセッサ１５０を更に備える。ターゲット１７０は、アライメントマーク又はメトロロジマークとも呼ばれる。プロセッサ１５０は、基板Ｗのトポグラフィ１６０及びターゲット１７０の位置１７５を示す信号を、コンピュータ装置１９０に出力し得る。コンピュータ装置１９０は、基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び基板Ｗのターゲット１７０の位置１７５の両方を、センサ装置１００のユーザに出力し得る。

[00057] 図２に概略的に示される基板Ｗは、複数の層１８１～１８３を備え得る。基板Ｗの最上層１８１は、例えばフォトレジスト、ハードマスク、反射防止コーティングなどを含み得る。最上層１８１は、例えば、約１０ｎｍから約９００ｎｍの間の厚みを有し得る。基板Ｗのプロダクトレイヤ１８２は、例えば、例えばトランジスタ、バイアなどを形成する、例えば金属及び半導体構造などの、フィーチャを備え得る。プロダクトレイヤ１８２は、典型的には、例えば、ターゲット１７０を含む層などの、複数の層を備える。プロダクトレイヤ１８２は、例えば、約１μｍから約１０μｍの間の厚みを有し得る。基板Ｗのベース層１８３は、例えばシリコンを含み得る。ベース層１８３は、例えば、約１００μｍから約９５０μｍの間の厚みを有し得る。各層１８１～１８３は、例えばターゲット１７０などの１つ以上の構造を備え得る。基板Ｗ（センサ装置１００に関して）の最上面１８０のトポグラフィ１６０（例えば、形状、配置、及び／又は曲率）は、センサ装置１００を使用して決定され得る。センサ装置１００を使用して、基板Ｗの別の層、例えば、任意の埋め込み層１８２、１８３のトポグラフィを決定し得る。

[00058] センサ装置１００は、センサ装置１００と基板Ｗとの間に相対的な動きを発生させるように構成された、作動システム１９５を更に備え得る。作動システム１９５によって生成される基板Ｗとトランスデューサ１３０との間の相対的な動きは、音響信号１２０が基板Ｗの第１の領域で基板Ｗと相互作用した後に、反射した音響信号１２１～１２３の少なくとも一部をトランスデューサ１３０が受信し、相対的な動きの後に続いて、音響信号１２０が基板Ｗの異なる領域で基板Ｗと相互作用した後に、音響信号の更なる部分（図示せず）を受信する、というものであり得る。すなわち、作動システム１９５は、基板Ｗの複数の異なる領域及び／又は基板Ｗに属する異なるターゲット１７０は、音響信号１２０によってプローブされ得、その後、トランスデューサ１３０によって検出され得るというように、トランスデューサ１３０と基板Ｗとの間に相対的な動きを生じさせ得る。作動システム１９５は、例えば、図１に示される第２のポジショナＰＷ及び位置測定システムＩＦと同じである実質的に同様のコンポーネントを備え得る。作動システム１９５は、トランスデューサ１３０の下の、基板Ｗの任意の部分をスキャンするように構成され得る。作動システム１９５は、基板Ｗ上の所与の位置が音響信号１２０と複数回相互作用するように、音響アセンブリ１１０に関して１つ以上の方向に基板Ｗの位置を変調するように構成され得る。作動システム１９５は、基板Ｗの完全なトポグラフィ測定を得るために、トランスデューサ１３０の下の基板Ｗ全体をスキャンする（例えば、基板Ｗを、Ｘ軸及び／又はＹ軸に沿って約３００ｍｍ移動させる）ように構成され得る。作動システム１９５は、トランスデューサ１３０の下の基板Ｗを、約１０μｍから約１ｍｍの間の距離だけスキャンし得る。作動システム１９５は、約２０Ｈｚから約９００Ｈｚの間のスキャン周波数で、基板Ｗをスキャンし得る。作動システム１９５は、任意の所望の周波数で基板Ｗをスキャンし得る。より低い周波数での基板Ｗのスキャンは、測定を実行するため、例えば基板Ｗの表面全体のトポグラフィを測定するために、より多くの時間を必要とし得る。例えば、作動システム１９５は、トランスデューサ１３０の下、約２ｍｍの距離の基板Ｗを約５０Ｈｚでスキャンし、したがって高速測定を提供し得る。すなわち作動システム１９５は、トランスデューサ１３０と基板Ｗとの間で、スキャン軸（例えば、Ｘ軸又はＹ軸、Ｙ軸はＸ軸及びＺ軸の両方に対して垂直である）に沿って一方向に約２ｍｍ、またその後、スキャン軸に沿って反対方向に約２ｍｍの、相対的な動きを生じさせ、この動きを約１秒の間に約５０回反復し得る。作動システム１９５は、トランスデューサ１３０に関して任意の方向及び／又は任意の角度で、基板Ｗをスキャンするように構成され得る。作動システムは、基板ＷをＺ軸に沿って移動させるように構成され得る。例えば、作動システム１９５は、トランスデューサ１３０によって検出される反射した音響信号１２１～１２３の強度を強化するために、基板Ｗ及びトランスデューサ１３０を共にＺ軸に沿ってより近くに移動させるように構成され得る。

[00059] センサ装置１００は、ターゲット１７０の位置１７５及び基板Ｗのトポグラフィ１６０を、同時に測定することができる。音響信号１２０は、最上面１８０において、トランスデューサ１３０の方向に少なくとも部分的に後方反射される。音響信号１２０の一部は最上面１８０に侵入し、次に、最上面１８０の下方、及び／又は基板Ｗ内のフィーチャ（ターゲット１７０など）において、層１８１～１８３の間の１つ以上のインターフェースで少なくとも部分的に反射される。この結果として、一連の反射した音響信号１２１～１２３が、基板Ｗからトランスデューサ１３０へと戻る。各戻り音響信号１２１～１２３は、基板Ｗ内の層１８１～１８３及び／又はフィーチャ１７０間の特定のインターフェースにおける反射に対応する。反射した音響信号１２１～１２３の飛行時間を分析することによって、基板Ｗのトポグラフィ１６０及び／又はターゲット１７０の位置１７５が決定され得る。例えば、音響信号１２０が、ターゲット１７０を含まない基板Ｗの領域に誘導されるとき、音響信号１２０はターゲット１７０から反射せず、トランスデューサ１３０は、ターゲット１７０の位置に対応する音響信号の一部を受信しないことになる。音響信号１２０が、ターゲット１７０を含む基板Ｗの領域に誘導されるとき、音響信号１２０はターゲット１７０から反射し、トランスデューサ１３０は、ターゲット１７０の位置１７５に対応する音響信号１２０の以前にはなかった部分１２２を受信することになる。したがって、音響信号１２０の以前にはなかった部分１２２がトランスデューサ１３０によって検出されるとき、トランスデューサ１３０に関する基板Ｗの位置は、センサ装置１００に関してターゲット１７０の位置１７５に対応する。

[00060] 図２の例において、基板Ｗのトポグラフィ１６０及びターゲット１７０は、トランスデューサ１３０に関して異なる深さに位置する。反射した音響信号１２１～１２３は、プロセッサ１５０を電子的にゲートすることによって区別され得るため、各反射した音響信号１２１～１２３の飛行時間（及びしたがって移動距離）が決定され得る。すなわち、プロセッサ１５０は、プロセッサ１５０が、一方の時間検出ウィンドウ１９１における、基板Ｗのトポグラフィ１６０に対応する電子信号１４０の第１の部分と、他方の時間検出ウィンドウ１９２における、ターゲット１７０の位置１７５に対応する電子信号１４０の第２の部分とを受信するように、２つの時間検出ウィンドウ１９１、１９２の間に電子信号１４０を受信するように電子的にゲートされ得る。したがって、センサ装置１００と、表面の少なくとも一部、例えば、最上面１８０及び／又は基板Ｗの１つ以上の埋め込まれた（例えば、１つ以上のトポグラフィ測定に使用されるべき）表面、並びに埋め込まれた表面及び／又は（ターゲット１７０の位置のアライメント測定に使用されるべき）オブジェクトの位置、との間の距離は、単一のセンサ装置１００及び単一の音響信号１２０を使用して決定することができる。反射した音響信号１２０～１２３は不透明材料（例えば、最上層１８１）を介して伝搬可能であるため、埋め込まれた構造（例えば、ターゲット１７０）は、基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０も決定される単一の測定期間の間に、センサ装置１００によってプローブ及び検出することができる。すなわち、センサ装置１００は、同時アライメント及びトポグラフィ測定を提供し得る。

[00061] トランスデューサ１３０に戻る反射した音響信号１２１～１２３の少なくとも一部は、各々がトランスデューサ１３０に関して基板Ｗの異なる深さに対応する電子ゲート１９１、１９２をプロセッサ１５０に対して設定することによって、測定され得る。電子ゲート１９１、１９２を設定するべき時間ウィンドウを決定するために、初期音響信号１２０が提供され得、初期音響信号１２０の反射部分１２１～１２３が監視され得る。初期音響信号１２０の戻り部分１２１～１２３を分析し、基板Ｗの構造（内部及び／又は外部）が決定され得る。例えば、基板Ｗの構造のイメージは、初期音響信号１２０の反射した少なくとも一部１２１～１２３の飛行時間を分析することによって決定され得る。対象となる表面が所定の構造から選択され得、対応する電子ゲート１９１、１９２がプロセッサ１５０を介して設定され得る。電子ゲート１９１、１９２は、プロセッサ１５０と、センサ装置１００を活動化及び非活動化するように構成された１つ以上のスイッチ（図示せず）とを使用して設定され得る。スイッチは高速スイッチを含み得る。例えばスイッチは、ターゲット１７０のアライメント位置及び基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０を決定するときに、電子信号１４０が、対象となる戻り音響信号１２１、１２２にのみ対応するように、センサ装置１００を活動化及び非活動化するように構成され得る。反射した音響信号１２１～１２３を初期音響信号１２０と比較して、基板Ｗのいずれの表面及び／又はフィーチャが検出されるかを決定し得る。代替として、プロセッサ１５０の電子ゲート１９１、１９２は、センサ装置１００を使用して測定が実施された後に、後処理ステップにおいて実行され得る。基板Ｗの構造の何らかの前知識を使用して、後処理ステップにおいて、及び／又は初期音響信号１２０の分析中に、電子ゲート１９１、１９２を選択し得る（すなわち、センサ装置１００の時間検出ウィンドウ）。

[00062] 音響信号１２０の波長は、ターゲット１７０のサイズに少なくとも部分的に依存して選択され得る。例えばターゲット１７０は、ゲートパターン又はチェックボードパターンを含み得、音響信号１２０は、ターゲット１７０のパターンのピッチ１７２とほぼ同じであるか又はこのピッチ１７２よりも小さい波長を有し得る。音響信号１２０の波長は、例えば、ターゲット１７０のピッチ１７２のおよそ４分の１であり得る。ターゲット１７０のピッチ１７２は、例えば、約０．５μｍから約２０μｍの間であり得る。ターゲット１７０のピッチ１７２は、例えば、約５μｍであり得る。音響信号１２０の周波数は、λ＝ｃ／ｖの式を介してその波長に関係づけられる。

[00063] 上式で、λは音響信号１２０の波長であり、ｖは音響信号の周波数であり、Ｃは音響信号の速さである。例えば音響信号１２０は、約２ＧＨｚから約９ＧＨｚの間の周波数を有し得、サブミクロン領域の波長に等しい。こうした波長は、約０．５μｍから約２０μｍの間のピッチ１７２を有するターゲット１７０を高確度で検出するのに適している。

[00064] センサ装置１００を使用して実行されるトポグラフィ測定の確度は、音響信号１２０の波長に少なくとも部分的に依存し得る。音響信号１２０の解像度は、音響信号１２０の波長の約５０００分の１であり得る。音響信号１２０は、約１００ＭＨｚから約１０ＧＨｚの間の範囲の周波数を有し得る。周波数は、リソグラフィ要件に適した解像度を提供し得る。

[00065] 音響信号１２０の波長を減少させることで、センサ装置１００の解像度を増加させることができる（すなわち、センサ装置１００によって、より小さなフィーチャ１７０及びより小さなピッチ１７２を解像し、正確に検出することができる）。しかしながら、音響信号１２０の波長を更に大きく減少させることは、音響信号１２０がトランスデューサ１３０に関して所望の深さまで基板Ｗに適切に進入できなくなることにつながり得る。例えば、基板Ｗの複数の層の下に埋め込まれたターゲット１７０には、波長が短過ぎる音響信号１２０は到達できない場合がある。音響信号１２０の波長を増加させることで、音響信号１２０が基板Ｗに侵入し得る深さを増加させることができる。音響信号１２０の波長は、所望の測定及び測定している基板Ｗの構造に依存して、センサ装置１００のユーザによって選択され得る。音響信号１２０の波長は、ターゲット１７０のサイズ及び／又はピッチ１７２、基板Ｗの最上面１８０の下のターゲット１７０の深さ、トランスデューサ１３０と基板Ｗ内の対象となる表面との間の基板Ｗの層１８１～１８３の材料、トポグラフィ及び／又はターゲット位置測定の所望の解像度及び／又は確度などに、少なくとも部分的に依存して、選択され得る。

[00066] 任意選択として、センサ装置１００は連続波モードで使用され得る。図３は、連続波モードで動作しているセンサ装置１００を概略的に示す。センサ装置１００は、図２に示されるセンサ装置１００と同じコンポーネントを備える。図３の例では、音響信号２２０は連続波である。連続波は基板Ｗに到達し、基板Ｗから反射して、トランスデューサ１３０に戻る。これにより、トランスデューサ１３０と基板Ｗとの間に少なくとも１つの定常波２２０を生成する。音響信号及び結果として生じる定常波２２０は、図３では、わかりやすくするために単純な定常波として示されていることを理解されよう。図３に示されない音響信号２２０によって生成される他の定常波は、基板Ｗとトランスデューサ１３０との間に存在し得る。プロセッサ１５０は、電子信号１４０に基づいて１つ以上の定常波２２０の波長２５０を決定するように構成される。プロセッサ１５０は、基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び基板Ｗのターゲット１７０の位置１７５の両方を決定するときに、定常波２２０の波長２５０を使用するように更に構成され得る。例えば、プロセッサ１５０は、スキャン方向における（すなわち、基板Ｗの最上面１８０の平面に平行な任意の方向、例えばＸ軸及び／又はＹ軸に沿った）基板Ｗとトランスデューサ１３０との間の（例えば、作動システム１９５によって発生する）相対的な動き全体を通じて、定常波２２０の波長２５０における変化を監視し得る。定常波２２０の波長２５０における変化は、基板Ｗのトポグラフィにおける変化及び／又はターゲット１７０の存在に起因し得る。したがって、定常波２２０の波長２５０における変化を使用して、基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び／又はターゲット１７０の位置１７５を決定し得る。

[00067] 基板Ｗの１つ以上の層１８１～１８２の下にターゲット１７０が埋め込まれている場合、ターゲット１７０の上の層は、ターゲット１７０の存在に起因してワープし得る。これが次に、基板Ｗのトポグラフィ１６０をワープさせ得る。基板Ｗの最上層１８１の厚み２６０は、ワープに起因して変動し得る。ターゲット１７０のすぐ上の領域における最上層１８１のワープしたトポグラフィ１６０及び／又は厚み２６０は、ターゲット１７０の位置１７５の測定の確度に悪影響を及ぼす可能性がある。パルスモード（例えば、図２に示される構成）であるか又は連続波モード（例えば、図３に示される構成）であるかにかかわらず、センサ装置１００によって行われるトポグラフィ測定を用いて、センサ装置１００によって行われるアライメント測定を補正することができる。すなわち、プロセッサ１５０は、基板Ｗのターゲット１７０の位置１７５を決定するとき、基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び／又は厚み２６０を少なくとも部分的に考慮するように構成され得る。例えば、基板Ｗのワープしたトポグラフィは、基板Ｗのワープしたトポグラフィによって生じる音響信号１２０の屈折に起因したターゲット１７０の不正確な位置１７５を、センサ装置１００に知覚させ得る。センサ装置１００によって実行されるトポグラフィ測定を使用して、ターゲット１７０の位置１７５を決定するときに、基板Ｗのワープしたトポグラフィによって生じる音響信号１２０の屈折を考慮することができる。

[00068] 図４は、本発明の実施形態に従った伝送構成で配置された、複数の音響レンズ３１１、３１２及びトランスデューサ３２９、３３０を備えるセンサ装置３００を概略的に示す。図４の例において、作動システム１９５は、センサ装置３００の伝送構成と相互作用するように、基板Ｗの側面において基板Ｗと相互作用するように構成される。第１のトランスデューサ３２９は、音響信号３２０を放出するように構成される。第１の音響レンズ３１１は、音響信号３２０を基板Ｗに伝送するように構成される。図４の例において、音響透過型媒体１１４（例えば、水）は、音響信号３２０を受信し、音響信号３２０を基板Ｗに誘導する。音響信号３２０は基板Ｗを介して進行し、基板Ｗの異なるインターフェース（例えば、異なる層１８１～１８３及び／又はターゲット１７０に属する表面の間のインターフェース）と相互作用する。音響信号３２１～３３３は、基板を横断した後基板Ｗを出て、別の音響透過型媒体１１４（例えば、水）によって収集される。音響透過型媒体１１４は、音響信号３２１～３２３の少なくとも一部を第２の音響レンズ３１２に送信する。第２の音響レンズ３１２は、第１の音響レンズ３１１に関して基板Ｗの反対側に位置する。第２の音響レンズ３１２は、音響信号３２１～３２３の少なくとも一部を受信し、音響信号３２１～３２３の少なくとも一部を第２のトランスデューサ３３０に誘導する。第２の音響レンズ３１２及び第１の音響レンズ３１１は、共通軸Ｚを共有し得る。第２のトランスデューサ３３０は、音響信号３２１～３２３の少なくとも一部を電子信号１４０に変換するように構成される。プロセッサ１５０は、電子信号１４０を受信し、電子信号１４０に基づいて、基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び基板Ｗのターゲット１７０の位置１７５の両方を決定する。図４に示された構成は、センサ装置３００の伝送構成と呼ぶことができる。センサ装置３００の伝送構成は、有利には、音響信号３２０異なる部分３２１～３２３の間での望ましくない干渉を除去又は緩和し、それによって、センサ装置３００の確度を向上させる。

[00069] 図５は、本発明の一実施形態に従った、オフアクシス入射構成で配置された複数のトランスデューサ４２９～４３１を備えるセンサ装置４００を概略的に示す。第１のトランスデューサ４２９が音響信号４２０を放出するように構成される。音響信号４２０は、音響透過型媒体１１４を介し、音響レンズ４１２によって基板Ｗに誘導される。音響レンズ４１２は、音響信号４２０が基板Ｗの１つ以上のインターフェース（例えば、異なる層１８１～１８３及び／又はターゲット１７０に属する表面の間のインターフェース）と相互作用するように、センサ装置４００の中心軸４４４に対して非ゼロ角で、音響信号４２０を基板Ｗに伝送する。図５の例において、音響信号４２０は、基板Ｗの最上面１８０及び基板Ｗのターゲット１７０の表面から反射する。基板Ｗのインターフェースと相互作用した（すなわち、基板Ｗのインターフェースから反射した）音響信号４２０の少なくとも反射した部分４２１、４２２は、音響透過型媒体１１４を介して後方に進行し、音響レンズ４１２によって収集される。音響レンズ４１２は、反射した音響信号４２１、４２２の少なくとも一部を第２のトランスデューサ４３１に誘導する。第２のトランスデューサ４３１は、反射した音響信号４２１、４２２の少なくとも一部を電子信号１４０に変換するように配置される。センサ装置４００は、電子信号１４０を受信するように構成された、及び、電子信号１４０に基づいて基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び基板Ｗのターゲット１７０の位置１７５の両方を決定するように構成された、プロセッサ１５０を備える。オフアクシス入射構成は、有利には、センサ装置４００が、異なる入射角度で基板Ｗと相互作用した反射した音響信号４２１、４２２の一部を検出できるようにし、それによって、基板Ｗの構造の追加の情報を提供し、基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び基板Ｗのターゲット１７０の位置１７５の測定の確度を向上させる。

[00070] センサ装置１００の実施形態のいずれかにおけるトランスデューサのいずれかは、連続モード及びパルスモードで動作するように構成可能である。これにより、センサ装置は、連続波及びパルスを同時に備える音響信号を放出し得る。

[00071] 図６は、本発明の一実施形態に従った、オフアクシス検出構成で配置された、複数のトランスデューサ５２９～５３１を備えるセンサ装置５００を概略的に示す。第１のトランスデューサ５２９が、音響信号５２０を放出するように構成される。音響信号５２０は、音響レンズ５１２によって音響透過型媒体１１４を介して基板Ｗに誘導される。音響レンズ５１２は、音響信号５２０が基板Ｗの１つ以上のインターフェース（例えば、異なる層１８１～１８３及び／又はターゲット１７０に属する表面の間のインターフェース）と相互作用するように、センサ装置５００の中心軸に対して実質的にゼロ角で、音響信号５２０を基板Ｗに誘導するが、わかりやすくするために図示していない。図６の例において、音響信号５２０は、基板Ｗの最上面１８０及び基板Ｗのターゲット１７０の表面から反射する。基板Ｗのインターフェースと相互作用した音響信号５２０の少なくとも反射した部分５２１～５２３は、音響透過型媒体１１４を介して後方に進行し、音響レンズ５１２によって収集される。音響レンズ５１２は、反射した音響信号５２１～５２３の少なくとも一部を、第１のトランスデューサ５２９、第２のトランスデューサ５３０、及び第３のトランスデューサ５３１に誘導する。トランスデューサ５２９～５３１は、音響信号５２１～５２３の少なくとも一部を電子信号１４０に変換するように配置される。センサ装置５００は、電子信号１４０を受信するように構成された、及び、電子信号１４０に基づいて基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び基板Ｗのターゲット１７０の位置１７５の両方を決定するように構成された、プロセッサ１５０を備える。オフアクシス検出構成は、有利には、センサ装置５００が、異なる散乱角度で基板Ｗと相互作用した反射した音響信号５２１～５２３の一部を検出できるようにし、それによって、基板Ｗの構造の追加の情報を提供し、基板Ｗの少なくとも一部のトポグラフィ１６０及び基板Ｗのターゲット１７０の位置１７５の測定の確度を向上させる。

[00072] 一般に、センサ装置は、前述の異なる構成のうちのいずれかの間で切り替え可能である。例えば、トポグラフィ測定又はターゲット位置測定が、例えば基板の複雑な構造に起因して、一構成内で適切な結果を生み出さない場合、センサ装置は、測定を向上させるための試行において、異なる構成に切り替え、測定を反復することができる。

[00073] 当業者であれば、前述の実施形態は複数のトランスデューサを備え得ることを理解されよう。図７は、複数のトランスデューサを備える、本発明の一実施形態に従ったトランスデューサ配置６００を概略的に示す。トランスデューサ配置６００は、５つのトランスデューサ６２９～６３３を備える。第１のトランスデューサ６２９は、概して円形であり、トランスデューサ配置６００の中央に配置される。第２、第３、第４、及び第５のトランスデューサ６３０～６３３は、一般に、環状のセクタとして形状化され、第１のトランスデューサ６２９を実質的に取り囲むように配置される。トランスデューサ配置６００は、センサ装置の任意の所望の構成（図示せず）を具体化するように使用され得る。例えば、オフアクシス検出構成において、第１のトランスデューサ６２９は、音響信号を放出し、基板との相互作用の後、音響信号のオンアクシス部分を検出するように構成され得る。他のトランスデューサ６３０～６３３は、基板との相互作用の後、音響信号の散乱したオフアクシス部分を検出するように構成され得る。代替として、オフアクシス入射構成において、環状セクタトランスデューサ６３０～６３３のうちの１つは音響信号を放出し得、トランスデューサ６２９～６３０のうちのいずれかは、基板との相互作用の後、音響信号の一部を検出し得る。トランスデューサ６２９～６３３のうちのいずれかは、音響信号を放出し得、及び／又は、基板との相互作用の後、音響信号の一部を検出し得る。図７に示されるトランスデューサ配置６００は、図２から図６に示されたセンサ装置のいずれかにおいて使用され得る。

[00074] センサ装置の実施形態のいずれかにおけるトランスデューサのいずれかは、光学反射部材（例えば、ミラー）を備え得る。光学反射部材は、光ディテクタの一部を形成し得る。光ディテクタはセンサ装置の一部を形成し得る。光ディテクタは、２つ以上の干渉分岐を備える干渉検出方式を備え得る。基板との相互作用の後、音響信号の戻り部分は、光学反射部材の機械的変位を生じさせ得る。光学反射部材の変位は、光ディテクタの干渉分岐のうちの１つにおける位相変化を生じさせ得、次に、光ディテクタによって検出され得る。光学反射部材の変位によって生じる位相変化は、経時的に監視され得る。次いで光ディテクタは、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置を示す電子信号を、プロセッサに提供し得る。プロセッサは、電子信号を受信し、電子信号に基づいて、基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び基板のターゲットの位置の両方を決定するように構成される。

[00075] センサ装置１００は、スタンドアロンデバイスの一部であり得る。センサ装置１００は、メトロロジ装置の一部を形成し得る。センサ装置１００は、図１に示されるようなリソグラフィ装置に組み込まれ得る。センサ装置１００がリソグラフィ装置ＬＡの一部であるとき、センサ装置１００は、リソグラフィ装置ＬＡの一部を形成するメトロロジ測定システムの一部として配置され得る。例えば、デュアルステージリソグラフィ装置の一部の場合、センサ装置１００は、デュアルステージリソグラフィ装置の測定側に配置可能である。

[00076] デバイス、例えばメトロロジ装置又はリソグラフィ装置ＬＡは、複数のセンサ装置１００を備え得る。これは、より多くのターゲット、例えばアライメントマーク又はメトロロジマークを有限期間内に測定するために有利であり得、これによってスループットを向上させる。各センサ装置１００は、異なる周波数領域内の音響信号を提供するように構成され得る。例えば各センサは、特定の材料層のトポグラフィを測定するため、及び／又は、特定の材料層スタック内のターゲット位置を測定するために、最適化され得る。

[00077] ＥＵＶリソグラフィ装置は、典型的には、基板に近接する真空環境を含む。真空を介する音響信号の伝送は不可能である。したがって、センサ装置のトランスデューサと基板との間に音響透過型媒体（例えば、水などの流体）が提供され得る。しかしながら、真空環境への音響透過型媒体の導入は、重大な設計課題をもたらす可能性がある。センサ装置１００は、真空環境を有さないＥＵＶリソグラフィ装置内のコンパートメントに組み込まれ得、したがって、コンパートメント内での音響信号の単純な導入を可能にする。代替として、センサ装置は、ＥＵＶリソグラフィ装置から分離したスタンドアロンデバイスであり得る。

[00078] スタンドアロンセンサ装置内には真空要件が存在しないため、トポグラフィ及び／又はアライメント測定（すなわち、基板に属するターゲットの位置の測定）は、基板がＥＵＶリソグラフィ装置内でリソグラフィプロセスを受ける前及び／又は受けた後、スタンドアロンセンサ装置を使用して実行され得る。したがって、真空環境の維持に関連付けられた課題に遭遇することなく、音響透過型媒体がセンサ装置の音響レンズ又はトランスデューサと基板との間に提供され得る。センサ装置をスタンドアロンデバイス（ＥＵＶ、ＤＵＶ、又は他のリソグラフィ装置）として使用することは、センサ装置の使用によってリソグラフィ装置のスループットは影響を受けない可能性があるため、有利であり得る。センサ装置１００によって取得されるトポグラフィ情報及び／又はアライメント情報は、後続のリソグラフィプロセスにおいて、例えば、測定された基板Ｗ上で実行されるべきリソグラフィ露光の確度を向上させるために、使用され得る。

[00079] 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。

[00080] 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。

[00081] 光リソグラフィとの関連における本発明の実施形態の使用について上記で具体的な言及がなされてきたが、本発明は、文脈上許される場合、光リソグラフィに限定されず、例えばインプリントリソグラフィなどの他の応用例で使用可能であることが理解されよう。

[00082] 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。

[00083] 上記で本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上記で説明した手法とは異なる手法で利用可能であることを理解されよう。上記の説明は例示的なものであり、限定的ではないことが意図される。したがって当業者であれば、下記に示される特許請求の範囲を逸脱することなく、本明細書で説明するような本発明への改変を行うことができることを理解されよう。

Claims (20)

1. ターゲットを有する基板に音響信号を送信するように配置され、また、前記音響信号が前記基板と相互作用した後に反射した前記音響信号の少なくとも一部を受信するように配置された音響アセンブリと、
   前記反射した音響信号の前記少なくとも一部を電子信号に変換するように配置されたトランスデューサと、
   前記電子信号を受信するように構成されたプロセッサであって、前記プロセッサは、前記電子信号に基づいて、前記基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び前記ターゲットの位置の両方を決定するように構成される、プロセッサと、を備え、
   前記トランスデューサは、中央に配置された概して円形の第１のトランスデューサと、環状のセクタとして形状化され前記第１のトランスデューサを実質的に取り囲むように配置された他のトランスデューサと、を有し、
   前記第１のトランスデューサは、前記反射した音響信号のオンアクシス部分を検出するように構成され、
   前記他のトランスデューサは、前記反射した音響信号の散乱したオフアクシス部分を検出するように構成されている、センサ装置。
2. 前記プロセッサは、少なくとも２つの異なる時間検出ウィンドウから前記電子信号を受信するように構成され得、
   前記プロセッサは、前記時間検出ウィンドウのうちの１つから前記基板の前記トポグラフィに対応する前記電子信号の第１の部分と、別の時間検出ウィンドウから前記ターゲットの前記位置に対応する前記電子信号の第２の部分と、を受信する、請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記プロセッサは、前記少なくとも２つの異なる時間検出ウィンドウから前記信号の前記少なくとも一部を受信するように電子的にゲートされる、請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記プロセッサは、前記基板の前記ターゲットの前記位置を決定するとき、前記基板の前記少なくとも一部の前記トポグラフィを少なくとも部分的に考慮するように構成される、請求項１から３の何れか一項に記載のセンサ装置。
5. 前記音響信号は、前記トランスデューサと前記基板との間に少なくとも１つの定常波を生成するように構成された連続波であり、
   前記プロセッサは、前記電子信号に基づいて、前記定常波の波長を決定するように構成される、請求項１から４の何れか一項に記載のセンサ装置。
6. 前記音響信号は、パルスである、請求項１から４の何れか一項に記載のセンサ装置。
7. 前記トランスデューサは、複数のトランスデューサを備える、請求項１から６の何れか一項に記載のセンサ装置。
8. 前記音響アセンブリは、前記音響信号を前記基板に向けて誘導するように構成された第１の音響レンズを備える、請求項１から７の何れか一項に記載のセンサ装置。
9. 前記音響アセンブリは、前記基板からの前記反射した音響信号の前記少なくとも一部を前記トランスデューサに向けて誘導するように構成された第２の音響レンズを備える、請求項８に記載のセンサ装置。
10. 前記トランスデューサと前記基板との間に位置する流体本体を更に備える、請求項１から９の何れか一項に記載のセンサ装置。
11. 前記流体本体を提供するように構成された流体制御システムを更に備える、請求項１０に記載のセンサ装置。
12. 前記流体制御システムは、前記流体の温度を制御するように構成される、請求項１１に記載のセンサ装置。
13. 前記音響アセンブリは、約１００ＭＨｚから約１０ＧＨｚの間の周波数を有する前記音響信号を送信するように構成される、請求項１から１２の何れか一項に記載のセンサ装置。
14. 前記センサ装置及び前記基板を互いに関して移動させるように構成された作動システムを更に備える、請求項１から１３の何れか一項に記載のセンサ装置。
15. 前記トランスデューサは、光学反射部材を備え、
    前記センサ装置は、前記光学反射部材の機械的変位を検出するように構成された干渉検出方式を備える光ディテクタを更に備える、請求項１から１４の何れか一項に記載のセンサ装置。
16. 前記センサ装置は、メトロロジ装置の一部を形成する、請求項１から１５の何れか一項に記載のセンサ装置。
17. 放射のビームを提供するための照明システムと、
    パターニングデバイスを支持するための支持構造であって、前記パターニングデバイスは前記放射ビームの断面にパターンを付与する働きをする、支持構造と、
    基板を保持するための基板テーブルと、
    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ための投影システムと、
    請求項１から１５の何れか一項に記載のセンサ装置と、
    を備える、リソグラフィ装置。
18. 基板の少なくとも一部のトポグラフィ及び前記基板のターゲットの位置の両方を測定する方法であって、
    前記基板において音響信号を誘導することと、
    前記音響信号が前記基板と相互作用した後に、前記音響信号の少なくとも一部を受信することと、
    トランスデューサを用いて、相互作用した前記音響信号の少なくとも一部を電子信号に変換することと、
    前記電子信号に基づいて、前記基板の前記少なくとも一部の前記トポグラフィ及び前記基板の前記ターゲットの前記位置の両方を決定することと、を含み、
    前記トランスデューサは、中央に配置された概して円形の第１のトランスデューサと、環状のセクタとして形状化され前記第１のトランスデューサを実質的に取り囲むように配置された他のトランスデューサと、を有し、
    前記第１のトランスデューサは、前記反射した音響信号のオンアクシス部分を検出するように構成され、
    前記他のトランスデューサは、前記反射した音響信号の散乱したオフアクシス部分を検出するように構成されている、方法。
19. 前記基板の前記少なくとも一部及び前記ターゲットは、前記基板の異なる深さに位置し、
    前記音響信号の前記少なくとも一部は、少なくとも２つの異なる時間検出ウィンドウから受信され、第１の時間検出ウィンドウが前記基板の前記少なくとも一部の前記トポグラフィに対応し、第２の時間検出ウィンドウが前記ターゲットの前記位置に対応する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記センサ装置と前記基板との間に相対的な動きを生成することを更に含む、請求項１８又は１９に記載の方法。
    

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