JP2007049165A - リソグラフィ装置及びメトロロジ・システムを使用するデバイス製造方法 - Google Patents

リソグラフィ装置及びメトロロジ・システムを使用するデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】システムにおけるデバイスの数及び/又は複雑性を減少する一方で、対象物の表面を正確に測定するシステム及び方法を提供すること。
【解決手段】システム及び方法は、移動可能な支持体上に支持された対象物と、対象物上に放射を送る光学システムと、貫通した開口を有する支持体と、支持体に結合されるセンサ・システムと、センサ・システム及び移動可能な支持体に結合された制御システムとを含む。センサ・システムは、対象物の表面を測定するために開口に対して配置され、且つ制御システムに測定信号を送り、制御システムは、開口を介して光学システムによって送られた光を受ける対象物の表面が、光学システムの焦点面にあることを確実にするように、移動可能な支持体によって受けられ且つ使用される制御信号を生成する。
【選択図】図3

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。
リソグラフィ装置は、基板又は基板の一部上に所望のパターンを与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば、フラット・パネル・ディスプレイ(FPD)、集積回路(IC)、及び微細な構造を含む他のデバイスの製造に使用されることができる。従来の装置において、マスク又はレチクルと呼ばれるパターン形成デバイスは、完全な複数層デバイスの個別層に対応する回路パターンを生成するために使用されることができ、このパターンは、基板上に提供される放射感受性材料(レジスト)の層上への像形成によって基板上に転写されることができる。
回路パターンの代わりに、パターン形成手段は、例えばカラー・フィルタ・パターン又はドットのマトリクスなどの他のパターンを生成するために使用されることができる。マスクの代わりに、パターン形成デバイスは、個別に制御可能な素子のアレイを備えるパターン形成アレイを備えることができる。パターンは、マスクに基づくシステムと比較して、そのようなシステムにおいてより迅速により安価に変更されることができる。
一般的な基板は、丸いシリコン・ウエハ又は矩形のガラス板であり得る。一般的なリソグラフィ画像形成システムは、基板の全面積を露光するためには不十分な領域を有する。この制限を解消するために、基板は、画像領域の下で走査されることができ、一方、マスク又はレチクルが、照明ビームによって同時に走査される。このように、パターンは、基板のより大きな面積に転写される。走査された露光領域が、基板の全ての幅及び長さを覆うなら、露光は、単一の走査で完了されることができる。そうでなければ、基板は、側方又は走査方向にステップ状に動かされ、基板全体が露光されるまで、露光プロセスが繰り返される。
代わりに、移動可能なレチクル又はマスクが、レジストで被覆された基板が走査されるにつれ、パターンが、ミラーを動かすことによって電子的に生成される、静止ミラー・アレイに置き換えられることができる。
基板を適切にパターン形成するために、レジストが、投影システムの焦点面にある必要性がある。これは、しばしば6つの自由度で基板ステージの移動を制御する複雑な複数軸のメトロロジ(metrology)測定システムと、基板表面の位置を測定する別個のセンサとの組合せの使用を介して一般に達成される。基板面に対して鉛直方向における基板位置を測定するために使用されるメトロロジ構成部品は、高価であり、他のツール構成部品に必要な空間と干渉する容積を占めることがある。
したがって、必要とされるものは、システムにおけるデバイスの数及び/又は(and/or)複雑性を減少する一方で、対象物の表面を正確に測定するシステム及び方法である。
本発明の一実施形態において、支持体と、第1の対のセンサと、第1の組のセンサとを備えるシステムが提供される。支持体は、それを貫通する開口を有する。第1の対のセンサは、開口の第1の側で支持体に結合される。第1の組のセンサは、第1の対のセンサと開口との間で、開口の第1の側で支持体に結合される。全てのセンサは、支持体デバイスの運動の軸線に沿って配置される。
本発明の他の実施形態は、照明源、パターニング・デバイス、例えば基板である対象物を保持する基板ステージ、投影システム、及び制御システムも備えるリソグラフィ装置における上記システムを含む。照明源は、放射ビームを調整する。パターニング・デバイスは、ビームをパターン形成する。投影システムは、基板の第1の表面に結合され、且つ開口を通り基板のターゲット領域上にパターン形成されたビームを投影する。全てのセンサは、第1の表面とは反対側である支持体の第2の表面に結合される。制御システムは、全てのセンサから信号を受信し、且つそれらから制御信号を生成する。全てのセンサは、支持体デバイスの軸方向移動に沿って配置される。基板ステージは、パターン形成されたビームを受ける基板の表面が、投影システムの焦点面に実質的に留まるように、制御信号を受け且つ基板を移動する。
本発明のさらなる実施形態は、以下のステップを含むデバイス製造方法を提供する。放射ビームをパターン形成するステップ。投影システムを使用して、基板のターゲット部分に開口を通して放射ビームを投影するステップ。基板のトポグラフィ(topography)を測定するステップ。トポグラフィ測定プロセスは、開口の第1の側に配置された第1の対のセンサで、基板の表面を測定するステップと、第1の対のセンサと開口との間に配置された第1の組のセンサで、基板の表面を測定するステップと、測定するステップに基づき基板の表面の表面トポグラフィを決定するステップを含む。本方法はさらに、基板の表面が、投影システムの焦点面に留まるように、基板の決定された表面トポグラフィに基づき基板を移動するステップも含む。
本発明の他の実施形態において、第2の対のセンサ及び第2の組のセンサは、第1の対及び第1の組のセンサを含む側とは反対側の、開口の他方の側に結合されることができる。
本発明の他の実施形態において、トポグラフィ測定プロセスは、基板以外の対象物に及び/又はデバイス製造方法以外で実施されることができる。
本発明のさらなる実施形態、特徴、及び利点、並びに本発明の様々な実施例の構造及び動作は、添付の図面を参照して以下に詳細に記載される。
本明細書に組み込まれ且つ本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明の1つ以上の実施例を示し、本明細書の記載とともに、さらに本発明の原理を説明し且つ当業者が本発明を行い且つ使用することを可能にするように作用する。
本発明は、添付の図面を参照して以下に記載される。図面において、同様な参照符号は、同一又は機能的に類似する要素を示すことができる。さらに、参照符号の最も左側の数字は、参照符号が第1に現れる図面を識別することができる。
本発明の1つ以上の実施例は、移動可能な支持体上に支持される対象物と、対象物上にパターン形成された放射を伝える光学システムと、光学システムと貫通した開口を有する対象物との間に配置された支持体と、該支持体に結合された1つ以上の対及び1つ以上の組のセンサと、移動可能な支持体の移動を制御するシステムとを含む。開口を通って光学システムによって伝えられた光を受ける対象物の表面が光学システムの焦点面にあることを確実にするために、移動可能な支持体によって受けられ且つ使用される制御信号を制御システムが生成するように、全てのセンサは、対象物の表面を測定し且つ制御システムに測定信号を送るように開口に関して配置される。
特定の構成及び配置が議論されるが、これは、例示目的だけのために行われることを理解されるべきである。当業者は、他の構成及び配置が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく使用されることができることを理解する。本発明が、様々な他の応用で用いられることもできることが、当業者には明らかである。
図1は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を概略的に示す。装置は、照明システムILと、パターン形成デバイスPDと、基板又はウエハ・ステージWTと、投影システムPSとを備える。照明システム(照明器)ILは、放射ビームB(例えばUV放射)を調整するように構成される。
パターン形成デバイスPD(例えば、レチクル又はマスク或いは個別に制御可能な要素のアレイ)は、放射ビームを変調する。一般に個別に制御可能な要素のアレイの位置は、投影システムPSに対して固定される。しかしながら、代わりに、それは所定のパラメータに従って個別に制御可能な要素のアレイを正確に位置決めるように構成されたポジショナに接続されることができる。
基板ステージWTは、基板(例えば、レジストで被覆された半導体又はフラット・パネル・ディスプレイ基板)Wを支持するように構成され、且つ所定のパラメータに従って基板を正確に位置決めるように構成されたポジショナPWに接続される。
投影システム(例えば、屈折投影レンズ・システム)PSは、基板Wのターゲット部分C(例えば、1つ以上のダイを備える)上にパターン形成デバイスPDによって変調された放射ビームを投影するように構成される。
一例において、投影システムPSは、支持体100に結合され、支持体100は、以下により詳細に記載されるように、それに結合されるメトロロジ又はセンサ・システム102も有する。
照明システムは、放射を方向付け、成形し、又は制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、又は他のタイプの光学要素、或いはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学要素を含むことができる。
本明細書で使用される用語「パターン形成デバイス」又は「コントラスト・デバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを形成するように、放射ビームの断面を変調するように使用されることができる任意のデバイスを参照するように広く解釈されるべきである。デバイスは、静的なパターン形成デバイス(例えば、マスク又はレチクル)又は動的な(例えば、プログラム可能な要素のアレイ)パターン形成デバイスのいずれかであることができる。簡潔さのために、ほとんどの記載は、静的なパターン形成デバイスに関するが、動的なパターン形成デバイスも、本発明の範囲から逸脱することなく使用され得ることを理解されたい。
例えば、パターンが移相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、放射ビームに課されるパターンは、基板のターゲット部分に所望のパターンに必ずしも対応しないことに留意されたい。
一般に、基板のターゲット部分上に作られるパターンは、集積回路又はフラット・パネル・ディスプレイ(例えば、フラット・パネル・ディスプレイにおけるカラー・フィルタ層又はフラット・パネル・ディスプレイにおける薄膜トランジスタ層)など、ターゲット部分に作られるデバイス内の特定の機能層に対応する。そのようなパターン形成デバイスの例は、例えば、レチクル、プログラム可能なミラー・アレイ、レーザ・ダイオード・アレイ、発光ダイオード・アレイ、格子光バルブ、及びLCDアレイを含む。
リソグラフィ装置は、1つ以上のパターン形成デバイスPDを備えることができる。そのような構成において、いくつかの又は全てのパターン形成デバイスPDは、少なくとも1つの共通照明システム(又は照明システムの一部)、レチクル又は個別に制御可能な要素のアレイのための共通支持構造、及び/又は共通投影システム(又は投影システムの一部)を有することができる。
図1に示される実施例などの一例において、基板Wは、任意にその周辺の部分に沿ってノッチ及び/又は平坦にされた縁部を有する、実質的に円形形状を有する。一例において、基板は、多角形形状、例えば矩形形状を有する。
基板が、実質的に円形形状を有する一例において、基板が、少なくとも25mm、例えば、少なくとも50mm、少なくとも75mm、少なくとも100mm、少なくとも125mm、少なくとも150mm、少なくとも175mm、少なくとも200mm、少なくとも250mm、又は少なくとも300mmの直径を有する例を含む。一実施例において、基板は、多くとも500mm、多くとも400mm、多くとも350mm、多くとも300mm、多くとも250mm、多くとも200mm、多くとも150mm、多くとも100mm、又は多くとも75mmの直径を有する。
基板が、多角形、例えば矩形である一例において、基板の少なくとも一辺、例えば少なくとも二辺、又は少なくとも三辺は、少なくとも5cm、例えば少なくとも25cm、少なくとも50cm、少なくとも100cm、少なくとも150cm、少なくとも200cm、又は少なくとも250cmの長さを有する。
一例において、基板の少なくとも一辺は、多くとも1000cm、例えば多くとも750cm、多くとも500cm、多くとも350cm、多くとも250cm、多くとも150cm、又は多くとも75cmの長さを有する。
一例において、基板Wは、ウエハ、例えば半導体ウエハである。一例において、ウエハ材料は、Si、SiGe、SiGeC、SiC、Ge、GaAs、InP、及びInAsからなるグループから選択される。一例において、ウエハは、III/V化合物半導体ウエハである。一例において、ウエハは、シリコン・ウエハである。一例において、基板は、セラミック基板である。一例において、基板は、ガラス基板である。一例において、基板は、プラスチック基板である。一例において、基板は、透明(人間の肉眼に関して)である。一例において、基板は、着色されている。一例において、基板は、無色である。
基板の厚みは、変化し得るものであり、ある範囲まで、例えば基板材料及び/又は基板寸法に応じることができる。一例において、厚みは、少なくとも50μm、例えば少なくとも100μm、少なくとも200μm、少なくとも300μm、少なくとも400μm、少なくとも500μm、又は少なくとも600μmである。一例において、基板の厚みは、多くとも5000μm、例えば多くとも3500μm、多くとも2500μm、多くとも1750μm、多くとも1250μm、多くとも1000μm、多くとも800μm、多くとも600μm、多くとも500μm、多くとも400μm、又は多くとも300μmである。
本明細書で参照される基板は、露光の前又は後で、例えばトラック(一般に基板にレジストの層を塗布し、且つ露光されたレジストを現像するツール)、メトロロジ・ツール、及び/又は検査ツールで処理されることができる。一例において、レジスト層が、基板上に設けられる。
本明細書で使用される用語「投影システム」は、適切なように使用される露光放射、又は浸漬流体の使用又は真空の使用などの他の要因のために、屈折型、反射型、カタディオプトリック、磁気的、電磁気的、及び静電的な光学システム、並びにそれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書における用語「投影レンズ」の任意の使用は、より一般的な用語「投影システム」と同じ意味であると考えられることができる。
投影システムは、パターンが基板上に同位相で形成されるように、パターン形成デバイスPD上のパターンを画像形成することができる。
代わりに、投影システムは、個別に制御可能な要素のアレイの要素がシャッタとして作用するための二次源を画像形成することができる。これに関して、投影システムは、例えば二次源を形成するために且つ基板上にスポットを画像形成するために、マイクロ・レンズ・アレイ(MLAとして知られる)又はフレネル・レンズ・アレイなどの焦点合わせ要素のアレイを備えることができる。一例において、焦点合わせ要素のアレイ(例えばMLA)は、少なくとも10個の焦点合わせ要素、例えば少なくとも100個の焦点合わせ要素、少なくとも1000個の焦点合わせ要素、少なくとも10000個の焦点合わせ要素、少なくとも100000個の焦点合わせ要素、又は少なくとも1000000個の焦点合わせ要素を備える。一例において、パターン形成デバイス内の個別に制御可能な要素の数は、焦点合わせ要素のアレイにおける焦点合わせ要素の数以上である。一例において、焦点合わせ要素のアレイ内の1個以上(例えば、1000個以上、大部分、又はそれぞれについて)の焦点合わせ要素は、個別に制御可能な要素のアレイ内の1個以上の個別に制御可能な要素、例えば3個以上、5個以上、10個以上、20個以上、25個以上、35個以上、又は50個以上などの個別に制御可能な要素のアレイ内の2個以上の個別に制御可能な要素に光学的に結合されることができる。一例において、MLAは、例えば1つ以上のアクチュエータを使用して、少なくとも基板へ向かう方向及び基板から離れる方向に移動可能な(例えば、アクチュエータを使用して)である。MLAを基板へ向かって且つ基板から離れて移動できることが可能であることは、例えば、基板を移動する必要なく焦点を調整することを考慮に入れる。
本明細書において図1で示されるように、装置は、反射型(例えば、反射型パターン形成デバイスPDを用いる)である。代替例として、装置は、透過型(例えば、透過型パターン形成デバイスPDを用いる)であり得る。
リソグラフィ装置は、2つ(デュアル・ステージ)、又はより多くの基板テーブルを有するタイプであり得る。そのような「マルチ・ステージ」機械において、追加のテーブルが、並列に使用されることができ、又は予備ステップが、1つ以上のテーブルで実行されることができ、一方、1つ以上の他のテーブルは、露光のために使用される。
リソグラフィ装置は、また、基板の少なくとも一部が、投影システムと基板との間の空間を充填するように、例えば水などの比較的高い屈折率を有する「浸漬液」で覆われることができるタイプであり得る。浸漬液は、また、リソグラフィ装置における他の空間、例えば、パターン形成デバイスと投影システムとの間に適用されることができる。浸漬技術は、投影システムの開口数を増大するために従来技術で良く知られている。本明細書で使用される用語「浸漬」は、基板などの構造体が、液体内に浸けられなければならないことを意味するのではなく、むしろ液体が、露光の間に投影システムと基板との間に配置されることだけを意味する。
再び図1を参照すると、照明器ILは、放射源SOからの放射ビームを受ける。一例において、放射源は、少なくとも5nm、例えば少なくとも10nm、少なくとも50nm、少なくとも100nm、少なくとも150nm、少なくとも175nm、少なくとも200nm、少なくとも250nm、少なくとも275nm、少なくとも300nm、少なくとも325nm、少なくとも350nm、又は少なくとも360nmの波長を有する放射を提供する。一例において、放射源SOによって提供される放射は、多くとも450nm、例えば多くとも425nm、多くとも375nm、多くとも360nm、多くとも325nm、多くとも275nm、多くとも250nm、多くとも225nm、多くとも200nm、又は多くとも175nmの波長を有する。一例において、放射は、436nm、405nm、365nm、355nm、248nm、193nm、157nm、及び/又は126nmを含む波長を有する。一例において、放射は、ほぼ365nm又はほぼ355nmの波長を含む。一例において、放射は、例えば、365、405、及び436nmを含む広い帯域の波長を含む。355nmのレーザ源が使用されることができる。放射源及びリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマレーザであるとき、別の構成であることができる。そのような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射ビームは、例えば適切な方向付けミラー及び/又はビーム・エキスパンダを含むビーム送出システムBDによって、放射源SOから照明器ILへ送られる。他の場合には、放射源は、例えば放射源が水銀ランプであるとき、リソグラフィ装置の一体部分であることができる。放射源SO及び照明器ILは、必要であればビーム送出システムBDとともに、放射システムと呼ばれることができる。
照明器ILは、放射ビームの角強度分布を調整する調整器ADを含むことができる。一般に、照明器のひとみ面における強度分布の少なくとも外側及び/又は内側径方向範囲(一般に、それぞれσアウタ及びσインナと呼ばれる)は、調整されることができる。さらに、照明器ILは、インテグレータIN及びコンデンサCOなどの様々な他の構成部品を含むことができる。照明器は、その断面における所望の均一性及び強度分布を有するように、放射ビームを調整するために使用されることができる。照明器IL又はそれに関連付けられる追加の構成部品は、放射ビームを複数のサブ・ビームに分割するように構成されることもでき、複数のサブ・ビームは、それぞれ、個別に制御可能な要素のアレイの1つ又は複数の個別に制御可能な要素に関連付けられることができる。二次元回折格子は、例えば放射ビームをサブ・ビームに分割するために使用されることができる。本明細書の記載において、用語「放射のビーム」及び「放射ビーム」は、それに限定されずに、ビームがそのような複数の放射のサブ・ビームからなる状態を包含する。
放射ビームBは、パターン形成デバイスPD(例えば、レチクル又は個別に制御可能な要素のアレイ)に入射し、パターン形成デバイスによって変調される。パターン形成デバイスPDによって反射され、放射ビームBは、基板Wのターゲット部分C上にビームの焦点を合わす投影システムPSを通過する。ポジショナPW及び位置センサIF2(例えば、干渉計デバイス、リニア・エンコーダ、又は容量センサなど)を用いて、基板テーブル又はステージWTは、例えば、放射ビームBの経路において異なるターゲット部分Cに位置するように、正確に移動されることができる。使用される場合、レチクル又は個別に制御可能な要素のアレイのための位置決め手段は、例えば走査の間に、ビームBの経路に対してパターン形成デバイスPDの位置を正確に調節するために使用されることができる。
一例において、基板ステージWTの移動は、図1には明示的には示されていない長ストローク・モジュール(粗い位置決め)及び短ストローク・モジュール(細かい位置決め)を用いて実現されることができる。一例において、装置は、基板ステージWTを移動するための少なくとも短ストローク・モジュールが無い。同様のシステムは、レチクル又は個別に制御可能な要素のアレイを位置決めるために使用されることもできる。投影ビームBが、代わりに/追加して移動可能であることができ、一方、対象物テーブル及び/又はレチクル又は個別に制御可能な要素のアレイは、必要な相対移動を提供するために固定位置を有することができることを理解されたい。そのような構成は、装置のサイズを限定することを支援することができる。例えば、フラット・パネル・ディスプレイの製造に適用可能であることができるさらなる代替として、基板ステージWT及び投影システムPSの位置が、固定されることができ、基板Wが、基板ステージWTに対して移動されるように構成されることができる。例えば、基板ステージWTは、実質的に一定速度でそれを横切って基板Wを走査するためのシステムを設けられることができる。
図1に示されるように、放射ビームBは、放射が、最初にビーム・スプリッタによって反射され且つパターン形成デバイスPDに向けられるように構成されたビーム・スプリッタBSによって、パターン形成デバイスPDに向けられることができる。放射ビームBは、また、ビーム・スプリッタを使用することなく、パターン形成デバイスに向けられ得ることを理解すべきである。一例において、放射ビームは、0°から90°の間、例えば5°から85°の間、15°から75°の間、25°から65°の間、又は35°から55°の間(図1で示される実施例は、90°の角度である)の角度でパターン形成デバイスに向けられる。パターン形成デバイスPDは、放射ビームBを変調し、且つそれを、変調されたビームを投影システムPSへ送るビーム・スプリッタBSへ戻して反射する。しかしながら、代わりの構成は、放射ビームBを、パターン形成デバイスPDにその後投影システムPSへ向けるために使用されることができることを理解されたい。透過パターン形成デバイスが使用されるなら、特に、図1に示されるような構成は、必要ではないことがある。
示された装置は、いくつかのモードで使用されることができる。
1.ステップ・モードにおいて、パターン形成デバイスPD及び基板は、本質的に静止したままであり、一方、放射ビームに与えられた全体パターンは、1回でターゲット部分C上に投影される(すなわち、単一の静的露光)。基板ステージWTは、異なるターゲット部分Cが露光されることができるように、次にX及び/又はY方向にシフトされる。ステップ・モードにおいて、露光領域の最大サイズは、単一の静的露光で像形成されるターゲット部分Cのサイズを制限する。
2.走査モードにおいて、パターン形成デバイスPD及び基板は、同期して走査され、一方、放射ビームに与えられたパターンは、ターゲット部分Cに投影される(すなわち、単一の動的露光)。パターン形成デバイスPDに対する基板の速度及び方向は、投影システムPSの拡大(縮小)及び像反転特性によって決定されることができる。走査モードにおいて、露光領域の最大サイズは、単一の動的露光におけるターゲット部分の幅(非走査方向における)を制限し、一方、走査移動の長さは、ターゲット部分の高さ(走査方向における)を決定する。
3.パルス・モードにおいて、パターン形成デバイスPDは、本質的に静止したままであり、全体パターンは、パルス状にされた放射源を使用して基板Wのターゲット部分C上に投影される。基板ステージWTは、投影ビームBを、基板Wを横切るラインを走査させるように本質的に一定の速度で移動される。パターン形成デバイスPD上のパターンは、放射システムのパルス間で必要なように更新され、パルスは、連続するターゲット部分Cが、基板W上の必要な位置で露光されるようにタイミングが決定される。したがって、投影ビームBは、基板のストリップに関して完全なパターンを露光するために、基板Wを横切って走査することができる。プロセスは、基板W全体がライン毎に露光されるまで繰り返される。
4.連続走査モードにおいて、基板Wが、実質的に一定速度で放射の変調されたビームBに対して走査され、且つパターン形成デバイスPD上のパターンは、投影ビームBが基板Wを横切って走査し且つそれを露光するように更新されることを除いて、本質的にパルス・モードと同一である。パターン形成デバイスPD上のパターンの更新に同期された、実質的に一定の放射源又はパルス状にされた放射源が、使用されることができる。
5.図2のリソグラフィ装置を使用して実行されることができる画素グリッド画像形成モードにおいて、基板W上に形成されるパターンは、パターン形成デバイスPD上に向けられたスポット生成器によって形成されたスポットのその後の露光によって実現される。露光されたスポットは、実質的に同一形状を有する。スポットは、基板W上で実質的にグリッドで焼付けされる。一例において、スポット・サイズは、焼付けされた画素グリッドのピッチより大きいが、露光スポット・グリッドよりはるかに小さい。焼付けされたスポットの強度を変えることによって、パターンが実現される。露光フラッシュの間において、スポットにわたる強度分布が変えられる。
上述の使用モード、又は全く異なる使用モードに対する組合せ及び/又は変形も、用いられることができる。
リソグラフィにおいて、パターンは、基板上のレジストの層に露光される。レジストは、次に現像される。その後、追加の処理ステップが、基板上で実行される。基板の各部分へのこれらその後の処理ステップの効果は、レジストの露光に応じる。特に、プロセスは、所定のドーズ閾値より高い放射ドーズを受けた基板の部分が、ドーズ閾値より低い放射ドーズを受けた基板の部分とは異なって応答するように調整される。例えばエッチング・プロセスにおいて、閾値より高い放射ドーズを受けた基板の領域は、現像されたレジストの層によってエッチングから保護される。しかしながら、ポスト露光現像において、閾値より低い放射ドーズを受けたレジストの部分は、取り除かれ、したがってこれらの領域は、エッチングから保護されない。したがって所望のパターンが、エッチングされることができる。
一例において、ミラー・アレイが静止されるときに、レチクルは、露光の間にウエハと同時に走査され、各レーザ・パルスによって露光される個別領域の組合せが、ウエハ上に所望の全体パターンを複製するように、生成されたパターンだけが、ウエハ移動に同期される。
一例において、光学システムは、複数の照明システム、複数の画像形成レンズ、及び複数のパターン生成器を含むことができる。複数の画像形成レンズ又はパターン生成器のいずれかが使用される場合において、焦点は、基板ステージを調整するよりむしろ、個別のパターン生成器又はレンズの位置を調整することによって維持されることができる。
一例において、基板ステージWTは、ウエハ表面の任意の局所的な領域が露光画像に整列されることを可能にするように、6つまでの自由度(DOF)の調整能力を有することができる。基板ステージは、一般に、制御される軸の数と一致する基板ステージ制御システムに連続するフィードバックを提供するために、メトロロジ・センサを組み込む。一例において、干渉計又は特定の焦点参照プレートが、基板表面に垂直な方向(Z軸)でのステージ移動に連続するフィードバックを提供するために使用される。しかしながら、本発明の実施例によれば、ギャップ・センサの特定のアレイ及び制御アルゴリズムは、そのようなメトロロジ・システムの必要性の代替となることができる。
図2は、本発明の一実施例によるセンサ・システム102の上面図を示す。以下の記載及び図面において、二方向の走査が仮定され、したがってセンサ・システム102は、2組のセンサ(例えば、他のサイズのアレイも使用されることができるが、1組当たり4個のセンサのアレイを有する)を備えることができ、2対のセンサが記載される。他の実施例において、1つのみの走査方向が使用されるとき、明示して示されていないが、1対及び1組のセンサが排除されることができる。
一例において、センサ(以下に記載される)は、移動の軸204に沿って支持体100における開口200(例えば露光開口)の周りに配置される。例えば、開口200は、露光スロットであることができ、支持体100は、投影光学装置(図示せず、図1を参照)を支持することができ、この例は、より詳細に以下に議論される。この例において、第1の対のセンサ206及び第2の対のセンサ208、並びに第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212がある。一例において、各組のセンサ210及び212は、4個のセンサのアレイを含む。
一例において、第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212は、トポロジ・センサとして機能し、第1のセンサ214及び218は、ルック・アヘッド(look−ahead)センサとして機能し、且つ第2のセンサ216及び220は、制御センサとして機能する。
一例において、全てのセンサは、容量センサ、空気又は流体ゲージ・センサ、又は近接センサ、或いは非常に小さい寸法(例えば、マイクロ又はナノメートルのオーダで)を測定する能力を有するセンサの任意の組合せであり得る。流体ゲージ・センサの例は、全て参照によって本明細書にその全体を組み込まれる、米国特許第4953388号及び米国特許第4550592号、並びに米国特許出願公開第2004−0118183号、米国特許出願公開第2004−0118184号、及び米国特許出願公開第2005−0044963号に見出されることができる。他の例において、本記載を読み且つ理解したときに当業者に明らかであるように、音響、光学、又は機械的センサも使用されることができる。
一例において、第1の対のセンサ206における第1のセンサ214及び第2のセンサ216は、距離Dだけ離れて離間され、且つ第2の対のセンサ208における第1のセンサ218及び第2のセンサ220も、距離Dだけ離れて離間される。この距離Dは、第1の組のセンサ210又は第2の組のセンサ212のいずれかが開口200の中央長手方向軸222から離間される、距離Dに等しい(注記、要素は、同じスケールには描かれておらず、したがってDは、各部分で同じ寸法ではない)。この構成を使用して、第1の対のセンサ206及び第2の対のセンサ208から得られた表面センサ測定値は、それが露光スリットに配置されるなら、センサが行う測定を正確にまねる(一致する)ように訂正される。
本発明の代わりの実施例において、2つの追加の対のセンサ224及び226は、従来のシステムで使用されたように、基板ステージのθx及び/又はθy傾斜が、物理的な背面センサ・システムなしに決定されることが可能なように支持体100に結合されることができる。この実施例において、ある対のセンサ224は、X基板ステージ位置を測定するために使用されることができ、他の対のセンサ226は、Y基板ステージ位置を測定するために使用されることができ、したがってウエハ・ステージのθx及びθy傾斜が決定されることを可能にする。
したがって、この実施例によれば、図2は、例示的なセンサ・システム102の底面図を示す。このセンサ・システムは、支持体プレート100上に搭載されることができ、支持体プレート100は、画像形成光学装置PSに取り付けられ、又は他の例において、画像形成光学装置PS及び他の基板ステージ・メトロロジ要素(図示せず)の両方を搭載する共通の絶縁された支持体構造に取り付けられる。一例において、第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212は、比較的「小さい面積」のギャップ・センサであり、且つ、露光ビームの中央から距離Dだけ、走査移動の方向に沿って離間された第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212を有する開口200の両側に支持体プレート100に配置される。第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212は、露光光の経路のすぐ外側に配置される。
露光走査の方向に応じて、組のセンサ210又は212の一方は、表面が露光される前の時間Tで表面トポグラフィを検出する。この方向において、表面を検知するための第1の組のセンサは、「リーディング・センサ」と呼ばれる。開口200の反対側のセンサは、「トレーリング・センサ」と呼ばれ、走査方向が反転されるまで有用な情報を提供しない。時間Tは、距離Dが走査速度で分割されたものに等しい。
この例において、第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212に加えて、第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212におけるセンサに比べて、比較的「より大きな面積の」センサであることができる第1の対のセンサ206及び第2の対のセンサ208が存在することができる。他の例において、さらなる対のセンサ224及び226が存在することができ、各対におけるセンサが、同一の距離Dだけ離間される。各対のセンサ206及び208におけるあるセンサ216及び220は、より大きな面積の「制御センサ」と考慮されることができ、制御センサは、一般に、少なくとも1つの対が全てのときに基板を測定するようなパターンに配置される。
第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212を有するような一例において、走査方向に応じて、最初にトポグラフィを測定する各第1の対のセンサ206及び第2の対のセンサ208における制御センサ216又は220が、リーディング・センサと呼ばれ、他の制御センサ216又は220は、トレーリング・センサと考えられる。しかしながら、第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212とは異なり、リーディング及びトレーリング制御センサの両方は、有用な情報を提供する。例えば、トレーリング制御センサ216又は220は、基板ステージ・コントローラ(図示せず)に対してZ軸に沿った連続する広帯域幅フィードバック情報を提供する。リーディング制御センサ216又は220は、基板表面トポグラフィに関するさらなる訂正を提供する。第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212のより小さな面積に比べて比較的大きな面積の制御センサ216及び220は、Z軸サーボにおけるノイズレベルを低減する。
図3は、本発明の一実施例による例示的システムにおいて第1及び第2の位置で、図2に関連して記載される同様のセンサ配置を有するシステム330の側面図を示す。この実施例において、システム330は、リソグラフィ環境に関して示される。システム330は、ベース・フレーム支持体332、サブ・ステージ移動構造体334、焦点合わせアクチュエータ336、基板ステージ338、基板340、及びコントローラ342を含む。ステージ338は、矢印Aの方向(例えばX方向)に移動する。一例において、例えば本明細書の他の箇所で記載されるセンサなどのセンサから、焦点合わせアクチュエータ336は測定された信号345に基づきコントローラ342からの制御信号343を受信し、且つ制御信号343によって制御される。
概略が示される図3において、第2の組のセンサ212は、トポグラフィ・センサのリーディングの組であり、第1の組のセンサ210は、トポグラフィ・センサのトレーリングの組であり、且つセンサ218及び212は、それぞれリーディング及びトレーリング制御センサである。センサ214及び216は、ウエハ表面から離れているので、作動しない制御センサである。組み合わせられたセンサ・データ345は、コントローラ342に供給され、コントローラ342で、それは、基板表面を焦点内に維持し、一方ステージが矢印Aの方向に走査する、Z軸移動を制御するアクチュエータ336のための駆動信号343に処理される。リーディング・トポグラフィ・センサ信号と、リーディング及びトレーリングの活性制御センサの両方からの信号との組合せは、画像形成焦点面における露光点にウエハ表面を維持するため十分な情報を提供する。ウエハ・トポグラフィは、露光ビームの中心で焦点位置に誤差を導入しない。
上述のように、代替実施例において、追加の対の制御及びルック・アヘッド・センサは、基板ステージのθx及び/又はθy傾斜が、物理的な背面センサ・システムなしに決定されることが可能なように使用されることができる。
一般に、例えば、全て参照によって本明細書にその全体を組み込まれる、米国特許第6633020号、米国特許出願公開第2002−0001180号、及び米国特許出願公開第2003−0201402号に記載されるなど従来のメトロロジ・システム(例えば、仮想ゲージング焦点合わせシステム)は、トポグラフィ測定センサを含む前面センサ・システム、及びZ、θX、及びθYを測定するために使用される焦点合わせ背面測定システムの両方を必要とする。しかしながら、図2及び図3を参照するリソグラフィ環境例における本発明の少なくとも上記環境により、前面センサ配置330は、基板表面344を連続して監視するために、トポグラフィ・センサ210及び212とともに作用する制御センサ216及び220並びにルック・アヘッド・センサ214及び218の対を有する。これは、従来のシステムで必要なように、前面及び背面センサを必要することなく、「仮想ゲージング」焦点合わせシステムと呼ばれる従来のより一般的な基板表面の単純化された単一の自由度(Z位置又は焦点)バージョンを可能にする。一例において、第1の対のセンサ206及び第2の対のセンサ208が、1つの対が、常に測定表面344であるように戦略的に配置される。実際の物理的焦点合わせ背面は排除され、Z焦点合わせサーボは、実時間フィードバックのために基板表面制御センサ216及び220を利用する。
一例において、一方向の走査だけが使用されるとき、一方側の開口200だけがセンサ(例えば、206及び210、又は208及び212)を有し、両側は示されていない。
図4は、本発明の一実施例による動作流れ図400を示す。例えば、動作流れ図400は、基板が、6つの自由度(DOF)ステージ、例えばステージ338(図3)によって支持される焦点合わせシステム及びプロセスを示す。上述の図3の要素数は、限定するものではなく、動作流れ図400でどのデバイスが使用されることができるかを示すために使用される。
Z軸に沿った基板340(例えば、レジストで被覆されたウエハ)の表面344は、例えば、容量ゲージ、空気ゲージ、又は他のデバイスであり得る第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212によって測定される。
X、Y、Rx、Ry、及びRz自由度における基板ステージ位置は、面内センサ、及び例えば、基板表面344を参照しない干渉計IF(図1)である面外センサによって検知される。
一例において、干渉計IFは、X、Y、Rx、Ry、及びRzパラメータを含む連続するフィードバック信号450を提供する。
ステップ452において、信号は、ウエハ表面344を測定し且つ露光ビームに最も近いトレーリング制御センサ216又は220から選択される。これは、基板ステージ338の位置及び向きが、6DOFでサーボ制御されることを可能にするために、Z軸に沿った連続するフィードバックを提供する。
一例において、メトロロジ信号の変換に基づくステージ位置が、サーボの安定性及び性能を確実にするために必要である。
ステップ454において、リーディング制御センサ216又は220からの低帯域幅信号が選択される。
ステップ456において、リーディング・トポグラフィ・センサ、例えば第1の組のセンサ210及び第2の組のセンサ212、のいずれかからの信号は、ステージを介して受信された情報、及び位置向きデータ458、及び/又は制御センサ格納データ460から、X/Yステージ位置に基づく各センサ位置でのウエハの理想的な位置及びRx、Ry、及びRzステージ向きを減算することによって調整される。代替例において、データ458は、X及びYウエハ・ステージ移動プロファイル459又はメイン・リソグラフィ・ツール・コントローラ461のいずれかから検索される。
加算器462は、ステージ向きとは無関係であるトポグラフィ調整信号468を生成するために、トポグラフィ・センサ210又は212の先行する一方からの信号466から、訂正されたリーディング制御センサ信号464を減算する。
ステップ470において、これらの訂正されたトポグラフィ測定値は、時間Tだけ遅延される(例えばデジタル的に遅延される)。
ステップ472において、例えば、最小二乗適合アルゴリズムを使用して、Z訂正されたトポグラフィ・データは、露光開口の中心で計算されたZ及びRx訂正信号474へ低減される。この訂正信号474は、6つのDOFコントローラ342で受信され、次に増幅器476を駆動するための制御信号343、及びステージ338を駆動するためのアクチュエータ336へ転送する。
例示的な動作
図5は、本発明の一実施例による、方法500を示すフローチャートを示す。例えば、上記の1つ以上のシステムは、方法500を実施するために使用されることができる。ステップ502において、対象物(例えば、基板、ウエハなど)の表面は、開口(例えば200)の第1の側に配置された第1の対のセンサ(例えば、センサ206又は208)で測定される。ステップ504において、対象物の表面は、第1の対のセンサと開口との間に配置される第1の組のセンサ(例えばセンサ210又は212)で測定される。
一例において、追加の測定ステップが実行される。ステップ506において、対象物の表面は、開口の第2の側に配置された第2の対のセンサで測定される。ステップ508において、対象物の表面は、第2の対のセンサと開口との間に配置される第2の組のセンサで測定される。
両方の例において、ステップ510において、対象物の表面の表面トポグラフィは、測定ステップに基づく。
図6は、本発明の一実施例による、単一のステップとして示される方法500を含む方法600を示すフローチャートを示す。例えば、1つ以上の上記されたシステムは、方法600を実施するために使用されることができる。例えば、方法600は、1つ以上の上述のシステムを使用するデバイス製造方法であり得る。ステップ602において、放射ビームがパターン形成される。ステップ604において、パターン形成されたビームは、投影システムを使用して、基板のターゲット部分上に開口を介して投影される。次に方法500は、基板のトポグラフィを測定するために実施される。ステップ606において、基板は、基板の表面が、投影システムの焦点面に留まるように、基板の決定された表面トポグラフィに基づき移動される。
結論
本発明の様々な実施例が、上述されたが、それら実施例は、例示だけによって示されるものであり、それらに限定するものでないことを理解すべきである。形態及び詳細における様々な変更は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それらに行われ得ることは当業者には明らかである。したがって、本発明の幅及び範囲は、任意の上述された例示的な実施例によって制限されるべきではなく、特許請求の範囲及びそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。
概要及び要約書の部分ではなく詳細な記載の部分が、特許請求の範囲を解釈するために使用されることを意図されていることを理解すべきである。概要及び要約書の部分は1つ以上の実施例を示すことができ、しかし本発明者によって把握された本発明の全ての例示的な実施例ではなく、したがって、本発明及び添付の特許請求の範囲をいずれにも制限することを意図していない。
本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施例によるセンサ配置の上面図を示す図である。 本発明の一実施例による例示的なシステムにおける、第1及び第2の位置での例示的なシステムにおけるセンサ配置の側面図を示す図である。 本発明の一実施例による動作図である。 本発明の様々な実施例による方法を示すフローチャートである。 本発明の様々な実施例による方法を示すフローチャートである。
符号の説明
100 支持体
102 メトロロジ又はセンサ・システム
200 開口
204 移動の軸
206、208、224、226 センサの対
210、212 センサの組
214、218 第1のセンサ
216、220 第2のセンサ
222 中央長手方向軸
330 システム
332 ベース・フレーム支持体
334 サブ・ステージ移動構造体
336 焦点アクチュエータ
338 基板ステージ
340 基板
342 コントローラ
343 制御信号
344 基板表面
345 測定された信号
400 流れ図
450 フィードバック信号
458 位置方向データ
459 ウエハ・ステージ移動プロファイル
461 メイン・リソグラフィ・ツール・コントローラ
462 加算器
464、466、474 信号
476 駆動増幅器
AD 調整器
B 放射ビーム
BD ビーム送りシステム
C ターゲット部分
CO コンデンサ
IL 照明システム
PD パターン形成デバイス
PS 投影システム
PW ポジショナ
SO 放射源
W 基板
WT 基板又はウエハ・ステージ

Claims (25)

  1. 貫通した開口を有する支持体と、
    前記開口の第1の側で前記支持体に結合される第1の対のセンサと、
    前記第1の対のセンサと前記開口との間で、前記開口の前記第1の側で前記支持体に結合される第1の組のセンサとを備えるシステムであって、
    前記第1の組及び前記第1の対のセンサが、支持体デバイスの運動の軸線に沿って配置されるシステム。
  2. 前記第1の対のセンサにおける第1及び第2のセンサは、前記第1の組のセンサと前記開口の中央長手方向軸との間の距離と同じ距離だけ離れて離間される請求項1に記載のシステム。
  3. 前記開口の第2の反対の側で前記支持体に結合される第2の対のセンサと、
    前記第2の対のセンサと前記開口との間で、前記開口の第2の側で前記支持体に結合される第2の組のセンサとをさらに備える請求項1に記載のシステム。
  4. 前記第1の対のセンサにおける第1及び第2のセンサは、前記第1の組のセンサと前記開口の中央長手方向軸との間の距離と同じ距離だけ離れて離間され、
    前記第2の対のセンサにおける第1及び第2のセンサは、前記第2の組のセンサと前記開口の前記長手方向軸との間の距離と同じ距離だけ離れて離間される請求項3に記載のシステム。
  5. 前記第1の組のセンサは、基板の表面のトポグラフィを測定する請求項1に記載のシステム。
  6. 前記開口のそれぞれ第3及び第4の側で前記支持体に結合された第3及び第4の対のセンサをさらに備える請求項1に記載のシステム。
  7. 前記第1の組のセンサは、4個のセンサのアレイを備える請求項1に記載のシステム。
  8. 前記第1の組及び第1の対のセンサは、容量センサを含む請求項1に記載のシステム。
  9. 前記センサは、流体ゲージ・センサを含む請求項1に記載のシステム。
  10. 全ての前記センサから信号を受信し、且つそれらから制御信号を生成する制御システムと、
    前記センサが結合される表面とは反対側の前記支持体の表面に結合され、且つパターン形成されたデバイスによって生成された放射のパターン形成されたビームを向ける光学システムと、
    前記パターン形成されたビームを受けるように配置された対象物と、
    前記パターン形成されたビームを受ける前記対象物の表面が、前記光学システムの焦点面に実質的に留まるように、少なくとも前記制御信号に基づき前記対象物を移動する移動可能な対象物支持体とをさらに備える請求項1に記載のシステム。
  11. 前記対象物は、投影システムのディスプレイ・スクリーンである請求項10に記載のシステム。
  12. 前記対象物は、ウエハである請求項10に記載のシステム。
  13. 前記対象物は、フラット・パネル・ディスプレイ基板である請求項10に記載のシステム。
  14. 放射ビームを調整する照明源と、
    前記ビームをパターン形成するパタン形成デバイスと、
    基板を保持する基板ステージと、
    貫通した開口を有する支持体と、
    前記開口を通り前記基板のターゲット領域上に前記パターン形成されたビームを投影する、前記支持体の第1の表面に結合された投影システムと、
    前記開口の第1の側の前記支持体の、前記第1の表面とは反対側である、第2の表面に結合された第1の対のセンサと、
    前記第1の対のセンサと前記開口との間で、前記開口の第1の側で前記支持体の前記第2の表面に結合される第1の組のセンサと
    前記センサから信号を受信し、且つそれらから制御信号を生成する制御システムとを備えるリソグラフィ装置であって、
    前記センサは、支持体デバイスの運動の軸線に沿って配置され、
    前記基板ステージは、前記パターン形成されたビームを受ける前記基板の表面が、前記投影システムの焦点面に実質的に留まるように、前記制御信号を受け且つ前記基板を移動させるリソグラフィ装置。
  15. 前記開口の第2の反対の側で前記支持体の第2の表面に結合される第2の対のセンサと、
    前記第2の対のセンサと前記開口との間で、前記開口の第2の側で前記支持体の前記第2の表面に結合される第2の組のセンサとをさらに備える請求項14に記載のリソグラフィ装置。
  16. 前記基板は、半導体ウエハである請求項14に記載のリソグラフィ装置。
  17. 前記基板は、フラット・パネル・ディスプレイ基板である請求項14に記載のリソグラフィ装置。
  18. (a)開口の第1の側に配置された第1の対のセンサで、対象物の表面を測定するステップと、
    (b)前記第1の対のセンサと前記開口との間に配置された第1の組のセンサで、前記対象物の前記表面を測定するステップと、
    (c)前記測定するステップに基づき、前記対象物の前記表面の表面トポグラフィを決定するステップとを含む方法。
  19. ステップ(c)の前に、
    前記開口の第2の側に配置された第2の対のセンサで、前記対象物の前記表面を測定するステップと、
    前記第2の対のセンサと前記開口との間に配置された第2の組のセンサで、前記対象物の前記表面を測定するステップとをさらに含む請求項18に記載の方法。
  20. 前記開口の中央長手方向軸から前記第1及び第2の組のセンサのそれぞれのセンサへの距離と同じ距離に、前記第1及び第2の対のセンサのそれぞれのセンサに第1及び第2のセンサを配置することをさらに含む請求項19に記載の方法。
  21. (a)放射ビームをパターン形成するステップと、
    (b)投影システムを使用して、基板のターゲット部分に開口を通して前記放射ビームを投影するステップと、
    (c)(i)前記開口の第1の側に配置された第1の組のセンサで、前記基板の表面を測定するステップと、
    (ii)前記第1の対のセンサと前記開口との間に配置された第1の組のセンサで、前記基板の前記表面を測定するステップと、
    (iii)前記測定するステップに基づき前記基板の前記表面の表面トポグラフィを決定するステップを含む、前記基板のトポグラフィを測定するステップと、
    (d)前記基板の前記表面が、前記投影システムの焦点面に留まるように、前記基板の決定された表面トポグラフィに基づき前記基板を移動させるステップとを含むデバイス製造方法。
  22. ステップ(c)(iii)の前に、
    前記開口の第2の側に配置された第2の対のセンサで、前記基板の前記表面を測定するステップと、
    前記第2の対のセンサと前記開口との間に配置された第2の組のセンサで、前記基板の前記表面を測定するステップとをさらに含む請求項21に記載の方法。
  23. 前記開口の中央長手方向軸から前記第1の組のセンサへの距離と同じ距離だけ離れて、前記第1の対のセンサに第1及び第2のセンサを配置するステップをさらに含む請求項21に記載のデバイス製造方法。
  24. 請求項21の方法によって製造されるフラット・パネル・ディスプレイ。
  25. 請求項21の方法によって製造される集積回路。
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