JP2019502173A - リソグラフィ装置内での基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

リソグラフィ装置内での基板処理方法および基板処理装置 Download PDF

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Abstract

【解決手段】リソグラフィ装置は、基板を位置決めする基板テーブルと、基板のアライメントを測定するために用いるアライメントセンサとを有する。処理方法の一例において、アライメントセンサは、第1ステップにて一以上のエッジ測定を実行するために用いられる。第2ステップにて、一以上のエッジ測定が基板のノッチ上で実行される。エッジ測定は、その後、リソグラフィ装置内での基板のアライメントに用いられる。具体例において、エッジ表面の一部がレンズの焦点距離に位置するように基板がアライメントセンサに対して配置される。レンズの焦点距離にてエッジ表面により散乱される放射をアライメントセンサが検出する場合、基板のエッジの存在が検出される。
【選択図】図8

Description

[関連出願へのクロスリファレンス]
本出願は、2015年11月30日に出願された欧州出願15196993.8号の利益を主張し、その全体が参照により本書に援用される。
[技術分野]
本発明は、リソグラフィ装置内での基板処理方法および基板処理装置に関する。特に、本発明は、リソグラフィ装置内での基板のアライメントに関する。
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常基板のターゲット部分に与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路(IC)の製造に用いることができる。このような場合、パターニングデバイス(代替的にマスクまたはレチクルと称される)を用いてICの個々の層の上に形成されるべき回路パターンが生成されうる。このパターンは、基板(例えばシリコンウェハ)のターゲット部分(例えばダイの一部、一つのダイまたは複数のダイを備える)に転写されることができる。パターンの転写は、典型的に、基板上に設けられる放射感受性材料(レジスト)の層上への結像を介する。一般に、一つの基板は、連続的にパターン化される隣接するターゲット部分のネットワークを含むであろう。既知のリソグラフィ装置は、いわゆるステッパを含み、全体のパターンがターゲット部分に一度に露光されることにより各ターゲット部分が照射される。従来のリソグラフィ装置は、いわゆるスキャナを含み、放射ビームを通じてパターンを所定の方向(「スキャン」方向)にスキャンする一方で、この方向に平行または反平行に基板を同期してスキャンすることにより各ターゲット部分が照射される。基板上へのパターンのインプリントによりパターンをパターニングデバイスから基板に転写することも可能である。
リソグラフィプロセスを制御して基板上に正確にデバイスフィーチャを配置するため、例えば基板上に一以上のアライメントマークが一般に設けられ、リソグラフィ装置はマークの位置を正確に測定しうる一以上のアライメントセンサを含む。アライメントセンサは、事実上の位置測定装置でありうる。異なる形式のマークおよび異なる形式のアライメントセンサが異なる時間および異なる製造者から知られている。
既知のアライメントセンサは、異なる波長を持つ複数の放射ビームを生成する一つまたは複数の放射源を用いる。この態様では、センサは、放射(例えば光)の複数の波長(例えば色)および偏光を用いて、同一のターゲットグレーティングまたは複数のグレーティング上の位置を測定しうる。単一の色または偏光は測定時の全ての状況において理想的ではないため、システムは、多数の信号から最も信頼しうる位置情報を提供するいずれか一つを選択する。
基板に付与されるパターン数の増大とともに基板がさらに複雑になるにつれて、信頼しうる位置情報を提供するアライメントセンサの能力を保証するために追加の波長および/または偏光を加えることが必須になっている。より多くのパターンの追加は、基板上のアライメントマークによる散乱光の量を減少させるかもしれない。さらに、いくつかのパターンは、アライメントセンサにより用いられる波長に対して不透明な材料で作られるかもしれない。これを緩和するためには、アライメントシステムにさらなる複雑性を加えなければならない。しかしながら、アライメントセンサはリソグラフィ装置内に収まる必要があるため、アライメントセンサに対する物理的な制約上、実現可能ではないか、望ましくないかもしれない。
さらに、アライメントシステムにより出射される放射に対するアライメントマークの視認性を高めるための方法は時間がかかる。これは、リソグラフィ装置の製造速度を低下させる。また、この方法は、追加のパターンが付与されることを必要とし、各パターンはそれ自体が基板と位置合わせされなければならない。
基板に追加のパターンや層を付与するといった追加の処理ステップの使用を必要とすることなく、基板上のアライメントマークの視認性を高めることが望ましい。
本発明のある態様によれば、リソグラフィ装置内で基板を処理する方法が提供される。基板は、基板へのパターン放射ビームの露光が制御可能となるようにパターン放射ビームに対して移動するよう構成される基板テーブル上に位置決めされ、基板はエッジとノッチを備える。処理することは、エッジの第1の場所を表す一以上の第1数量を決定することと;ノッチの第2の場所を表す一以上の第2数量を決定することと;一以上の第1数量および一以上の第2数量に基づいて、リソグラフィ装置内で基板をアライメントすることと、を備える。一以上の第1数量を決定するステップは、エッジ上の複数点の位置を決定することを含んでもよい。エッジ上の3点の位置が決定されてもよい。一以上の第1数量を決定するステップは、エッジの連続的な測定を実行することを含んでもよい。
一実施の形態において、リソグラフィ装置は、ある焦点距離の焦点を持つ検出器を備える。検出器は、焦点に位置する対象物による散乱光を検出するよう構成される。一以上の第1数量を決定するステップは、基板の表面の距離が検出器の焦点距離よりも短くなるように、かつ、検出器とエッジの少なくとも第1部分との間の距離が検出器の焦点距離に実質的に等しくなるように、検出器に対して基板を配置することと;基板のエッジを照明することと;基板のエッジによる散乱光を受けることと;検出器が第1部分による散乱光を受ける場合にエッジの存在を検出することと;を含む。
本発明の第2の態様によれば、リソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、エッジおよびノッチを備える基板へのパターン放射ビームの露光が制御可能となるようにパターン放射ビームに対して基板を移動可能に受け入れる基板テーブルと;エッジの第1の場所を表す一以上の第1数量を決定し、ノッチの第2の場所を表す一以上の第2数量を決定するよう動作可能な光学システムと;を備える。基板テーブルはさらに、一以上の第1数量および一以上の第2数量に基づいて、リソグラフィ装置内で基板をアライメントするよう動作可能である。光学システムはさらに、エッジ上の複数点の位置を決定するよう動作可能であってもよい。光学システムはさらに、基板のエッジ上の3点の位置を決定するよう動作可能であってもよい。光学システムはさらに、エッジの連続的な測定を実行するよう動作可能であってもよい。
本発明の第3の態様によれば、上記発明に係るリソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムが提供される。
本発明の第4の態様によれば、上記発明に係る方法におけるステップを実現するための機械可読指令の一以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム製品が提供される。
本発明のさらなる態様、特徴および利点は、本発明の様々な実施の形態の構造および動作とともに、添付の図面を参照しながら以下に詳述される。本発明は、本書に記載される特定の実施の形態に限定されないことに留意されよう。このような実施の形態は、本書において単に例示を目的として示される。追加の実施の形態は、本書に含まれる教示に基づいて当業者であれば明らかとなるであろう。
本発明の実施の形態は、単なる例示として、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の以下の概略的な図面とともに説明されるであろう。
アライメントセンサを含むリソグラフィ装置を示す。 本発明に係るリソグラフィ装置が使用されうるリソグラフィセルまたはクラスタを示す。 図1のデュアルステージ装置内の基板上のターゲット部分(例えばダイ)を露光するステップを模式的に示す。 図1のリソグラフィ装置内で用いられるアライメントセンサである。 基板上のアライメントマークの視認性を高める方法のステップを概略的に示す。 本発明に係る基板上のアライメントマークの視認性を高める方法の例を模式的に示す。 例示的な基板および例示的な方法により決定される例示的なパラメータのセットを示す。 本発明に係る例示的な第2の方法で測定される点のセットを示す。 基板上のアライメントマークの視認性を高める例示的な第2の方法を示す。 例示的な方法を実行するために用いられる光学システムの原理を概略的に示す。
本発明の実施の形態を詳細に説明する前に、本発明の実施の形態を実施しうる環境例を提示することが有益である。
図1は、リソグラフィ装置LAを概略的に示す。この装置は、放射ビームB(例えばUV放射またはDUV放射)を調整するよう構成される照明システム(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を支持するよう構築され、特定のパラメータにしたがってパターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成される第1位置決め装置PMに接続されるパターニングデバイスサポートまたはサポート構造(例えばマスクテーブル)MTと;基板(例えばレジストコートされたウェハ)Wをそれぞれが保持するよう構築され、特定のパラメータにしたがって基板を正確に位置決めするよう構成される第2位置決め装置PWにそれぞれが接続される二つの基板テーブル(例えばウェハテーブル)WTaおよびWTbと;パターニングデバイスMAにより放射ビームBに付与されるパターンを基板Wの(例えば一以上のダイを含む)ターゲット部分Cに投影するよう構成される投影システム(例えば屈折型投影レンズシステム)PSを備える。基準フレームRFは、様々な構成要素を接続し、パターニングデバイスおよび基板およびそれら上のフィーチャの位置の設定および測定の基準として機能する。
照明システムは、放射を方向付け、成形し、または、制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型または他の形式の光学素子、もしくは、これらの任意の組み合わせといった様々な形式の光学素子を含んでもよい。
パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスの向き、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で保持されるか否かといった他の条件に応じた態様でパターニングデバイスを保持する。パターニングデバイスサポートは、機械式、真空式、静電式または他の固定技術を用いてパターニングデバイスを保持することができる。パターニングデバイスサポートMTは、フレームまたはテーブルであってもよく、例えば、必要に応じて固定式または可動式であってもよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して所望の位置にあることを確実にする。
本書で用いる「パターニングデバイス」の用語は、放射ビームの断面にパターンを付与して基板のターゲット部分にパターンを生成するように用いることのできる任意のデバイスを称するものとして広く解釈されるべきである。放射ビームに付されるパターンは、例えば、パターンが位相シフトフィーチャや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の所望のパターンと正確に一致しなくてもよいことに留意されよう。一般に、放射ビームに付されるパターンは、集積回路といったターゲット部分に生成されるデバイス内の特定の機能層に一致するでろう。
図示されるように、装置は透過型である(例えば透過型パターニングデバイスを用いる)。代わりに、装置は反射型であってもよい(例えば、上述したようなプログラマブルミラーアレイを用いるか、反射型マスクを用いる)。パターニングデバイスの例は、マスク、プログラマブルミラーアレイ、プログラマブルLCDパネルを含む。本書での「レチクル」または「マスク」の用語の任意の使用は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義とみなされてもよい。「パターニングデバイス」の用語は、プログラマブルパターニングデバイスなどの制御に用いるためのパターン情報をデジタル形式で記憶するデバイスを参照するものと解釈されることもできる。
本書で用いる「投影システム」の用語は、用いられる露光放射や、液浸液の使用または真空の使用といった他の要素について適切であれば、屈折型、反射型、屈折反射型、磁気型、電磁気型および静電型の光学システムまたはこれらの任意の組み合わせを含む、任意の形式の投影システムを包含するもの広く解釈されるべきである。本書での「投影レンズ」の用語の任意の使用は、より一般的な用語である「投影システム」と同義とみなしてもよい。
リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高屈折率を有する液体(例えば水)でカバーされ、投影システムと基板の間の空間が満たされる形式であってもよい。液浸液はリソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムの間に適用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増大するための技術として周知である。
動作中、照明システムILは放射ビームを放射源SOから受ける。放射源およ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場合、別体であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとみなされず、放射ビームは、放射源SOからイルミネータILに向けて、例えば適切な方向付けミラーおよび/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の助けを借りて通過する。別の場合、例えば放射源が水銀ランプの場合、放射源がリソグラフィ装置の一体的な部分であってもよい。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とともに放射システムと称されてもよい。
イルミネータILは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタADと、インテグレータINと、コンデンサCOとを含んでもよい。イルミネータは、放射ビームを調整して、その断面に所望の均一性および強度分布を有するようにするために用いられてもよい。
放射ビームBは、パターニングデバイスサポートMT上に保持されるパターニングデバイスMAに入射し、パターニングデバイスによりパターン化される。パターニングデバイス(例えばマスク)MAを通過すると、放射ビームBは、基板Wのターゲット部分Cにビームを合焦させる投影システムPSを通過する。第2位置決め装置PWおよび位置センサIF(例えば干渉計装置、リニアエンコーダまたは静電容量センサ)の助けを借りて、例えば放射ビームBの経路上に異なるターゲット部分Cが位置するように基板テーブルWTaまたはWTbを正確に移動させることができる。同様に、第1位置決め装置PMおよび別の位置センサ(これは図1に明示されていない)を用いて、例えばマスクライブラリからの機械検索後またはスキャン中に、放射ビームBの経路に対してパターニングデバイス(例えばマスク)MAを正確に位置決めすることができる。
パターニングデバイス(例えばマスク)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を用いてアライメントされうる。基板アライメントマークが専用のターゲット部分を占めるように描かれているが、それらがターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい(これはスクライブラインアライメントマークとして知られる)。同様に、パターニングデバイス(例えばマスク)MAに二以上のダイが設けられる場合には、マスクアライメントマークがダイの間に配置されてもよい。小さなアライメントマークがダイの内側のデバイスフィーチャの間に含まれもてよく、この場合、マーカが可能な限り小さく、かつ、隣接するフィーチャとは異なる任意の結像条件またはプロセス条件を必要としないことが望ましい。アライメントマーカを検出するアライメントシステムは、以下にさらに記載される。
図示される装置は、様々なモードで使用されることができる。スキャンモードでは、パターニングデバイスサポート(例えばマスクテーブル)MTおよび基板テーブルWTが同期してスキャンされる間、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Cに投影される(つまり、単一動的露光)。パターニングデバイスサポート(例えばマスクテーブル)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の拡大(縮小)特性および像反転特性により決定されうる。スキャンモードにおいて、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光におけるターゲット部分の(非スキャン方向の)幅を制限する一方で、スキャン動作の長さは、ターゲット部分の(スキャン方向の)高さを決定する。当業者に周知であるような他の型式のリソグラフィ装置および動作モードも可能である。例えば、ステップモードが知られている。いわゆる「マスクレス」リソグラフィにおいて、プログラマブルパターニングデバイスが静止して保持されるが、パターンの変化を伴っており、基板テーブルWTが移動またはスキャンされる。
上述の使用モードを組み合わせてもよいし、および/または、上述の使用モードに変更を加えてもよく、または完全に異なる使用モードを用いてもよい。
リソグラフィ装置LAは、二つの基板テーブルWTa,WTbおよび二つのステーションを有するいわゆるデュアルステージ形式のものであり、露光ステーションEXPおよび測定ステーションMEAの間で基板テーブルを交換できる。一方の基板テーブル上の一方の基板が露光ステーションにて露光されている間、別の基板が測定ステーションにて他方の基板テーブル上に装填されることができ、様々な準備ステップが実行される。これは、装置のスループットの実質的な増大を可能にする。準備ステップは、レベルセンサLSを用いて基板の表面の等高線をマップすること、および、アライメントセンサASを用いて基板上のアライメントマーカの位置を測定することを含んでもよい。仮に位置センサIFが測定ステーションまたは露光ステーションにある間に基板テーブルの位置を測定できなければ、基準フレームRFに対して双方のステーションにて基板テーブルの位置の追跡を可能にするように第2位置センサが設けられてもよい。他の構成も知られており、図示されるデュアルステージ構成の代わりに使用可能である。例えば、基板テーブルおよび測定テーブルが設けられる他のリソグラフィ装置が知られている。これらは、予備的な測定が実行されるときに一緒にドッキングされる一方、基板テーブルが露光されるときに切り離される。
図2に示されるように、リソグラフィ装置LAは、しばしばリソセルまたはクラスタとも称され、基板上での露光前および露光後プロセスを実行する装置をも含むリソグラフィセルLCの一部を形成する。従来、これらは、レジスト層を堆積させるスピンコータSC、露光されたレジストを現像する現像装置DE,冷却プレートCHおよびベークプレートBKを含む。基板ハンドラまたはロボットROは、基板を入力/出力ポートI/O1,I/O2から取り出し、異なるプロセス装置間で基板を移動させ、リソグラフィ装置のローディングベイLBに運ぶ。しばしば集合的にトラックと称されるこれらの装置は、トラック制御ユニットTCUの制御下にある。TCU自体は、監視制御システムSCSにより制御され、SCSはリソグラフィ制御ユニットLACUを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、異なる装置がスループットおよびプロセス効率を最大化させるように動作することができる。トラックにより処理される基板は、その後、デバイス製造プロセスに含まれるエッチング、および、他の化学的または物理的処理のための他の処理ツールに移送される。
リソグラフィ装置制御ユニットLACUは、記載される様々なアクチュエータおよびセンサの動きおよび測定の全てを制御する。LACUは、装置の動作に関連する所望の計算を実行するための信号処理およびデータ処理の能力も含む。背景および請求項の用語において、これらの処理および制御機能の組み合わせを単に「コントローラ」とも称する。実際には、制御ユニットLACUは、装置内のサブシステムまたは構成要素のリアルタイムデータ取得、処理および制御をそれぞれが扱う、多くのサブユニットからなるシステムとして実現されるであろう。例えば、一つの処理サブシステムは、基板位置決め装置PWのサーボ制御に特化しうる。別々のユニットが粗動アクチュエータおよび微動アクチュエータを扱ってもよいし、または異なる軸を扱ってもよい。別のユニットは、位置センサIFの読み出しに特化しうる。装置の全般制御は、これらサブシステムの処理ユニット、オペレータおよびリソグラフィ製造プロセスに含まれる他の装置と通信する中央処理ユニットにより制御されてもよい。
図3は、図1のデュアルステージ装置内の基板W上のターゲット部分(例えばダイ)に露光するステップを模式的に示す。まず、従来の実施に係るプロセスが説明される。
破線の箱内の左手側に測定ステーションMEAにて実行されるステップが示される一方、右手側は露光ステーションEXPにて実行されるステップを示す。上述のように、随時、基板テーブルWTa,WTbの一方が露光ステーションに位置する一方、他方が測定ステーションに位置する。この記載の説明のため、基板Wがすでに露光ステーションに搭載されていることを仮定する。ステップ200にて、新しい基板W’が図示しない機構により装置に搭載される。これら二つの基板は、リソグラフィ装置のスループットを増大させるために並行して処理される。
最初に新しく搭載された基板W’を参照すると、これは事前に処理されていない基板であってよく、装置での初回露光用の新しいフォトレジストとともに準備されてもよい。しかしながら、たいていの場合、説明するリソグラフィプロセスは、一連の露光および処理ステップのうちの一つのステップにすぎないため、基板W’がこの装置および/または他のリソグラフィ装置をすでに複数回通過しており、同様の後続の処理を受けるかもしれない。特にオーバレイ性能を改善するという問題に対しては、一以上のパターニングおよび処理のサイクルがすでになされた基板上の真に正確な位置に新しいパターンが付与されることを確実にすることが課題である。これら処理ステップは、良好なオーバレイ性能を達成するために測定および補正されるべき歪みを基板に徐々に導入する。
事前および/または後続のパターニングステップは、今述べたように他のリソグラフィ装置で実行されてもよいし、異なる形式のリソグラフィ装置でさえ実行されてもよい。例えば、分解能やオーバレイなどのパラメータが非常に厳しく要求されるデバイス製造プロセスのいくつかの層は、要求がそれほど厳しくない他の層よりも高度なリソグラフィツールで実行されうる。したがって、いくつかの層が液浸型のリソグラフィ装置で露光される一方、残りは「ドライ」ツールで露光されてもよい。いくつかの層がDUV波長で動作するツールで露光される一方、残りがEUV波長の放射を用いて露光されてもよい。
202にて、基板マークP1等を用いるアライメント測定および画像センサ(不図示)は、基板テーブルWTa/WTbに対する基板のアライメントの測定および記録に用いられる。加えて、基板W’にわたる複数のアライメントマークがアライメントセンサASを用いて測定されるであろう。これらの測定は、一実施の形態において「ウェハグリッド」を確立するために用いられる。ウェハグリッドは、基板にわたるマークの分布をきわめて正確にマップ化し、名目上の矩形グリッドに対する任意の歪みを含む。
ステップ204にて、レベルセンサLSを用いてX−Y位置に対するウェハ高さ(Z)のマップも測定される。従来、高さマップは、露光されるパターンの正確な焦点合わせを実現するためにのみ用いられる。詳細は後述されるように、現在の装置は、アライメント測定を補うためにも高さマップデータを用いる。
基板W’が搭載されたとき、実行すべき露光を定義するとともに、基板の特性および事前に作られたパターンないしその上に作られるべきパターンを定義するレシピデータ306が受信される。これらレシピデータに対して、202,204にてなされたウェハ位置、ウェハグリッドおよび高さマップの測定結果が追加され、その結果、レシピおよび測定データ208の完全なセットを露光ステーションEXPに送信できる。アライメントデータの測定結果は、例えばリソグラフィプロセスで製造される製品パターンに対して固定または名目上固定された関係性で形成されるアライメントターゲットのXおよびY位置を備える。露光直前に取得されるこれらのアライメントデータは、補正モデルのパラメータを提供するために組み合わされ、内挿される。これらパラメータおよび補正モデルは、現行のリソグラフィステップで付与されるパターンの位置を補正するために露光動作中に用いられるであろう。従来の補正モデルは、「理想」グリッドの並進、回転および拡大縮小を異なる次元で定義する4、5または6のパラメータを備えうる。US2013230797A1にさらに記載されるように、より多くのパラメータを用いる高度なモデルが知られている。
210にて、ウェハW’およびWが交換され、測定された基板W’が露光ステーションEXPに入る基板Wとなる。図1の装置例において、この交換は、装置内のサポートWTaおよびWTbの交換により実行され、その結果、基板W,W’はそれらのサポート上に正確に固定および位置決めされたままとなり、基板テーブルと基板自体の間の相対的なアライメントが維持される。したがって、いったんテーブルが交換されると、投影システムPSと基板テーブルWTb(以前はWTa)の間の相対位置を決定することが、露光ステップの制御にて基板W(以前はW’)についての測定情報202,204を使用するのに必要なことの全てである。ステップ212にて、マスクアライメントマークM1,M2を用いてレチクルアライメントが実行される。ステップ214,216,218にて、多数のパターンの露光を完了するために、基板Wを横切る連続的なターゲット位置にてスキャン動作および放射パルスが適用される。
露光ステップの実行時に測定ステーションにて得られるアライメントデータおよび高さマップを用いることにより、これらのパターンが所望の場所に対して、特に同じ基板上に事前に配置されているフィーチャに対して正確にアライメントされる。露光された基板(ここでW”の符号が付される)は、ステップ220にて装置から取り外され、露光されたパターンにしたがってエッチングや他のプロセスを受ける。
図4は、アライメントセンサである光学システム400を模式的に示す。いくつかの分岐を有する光軸Oは、光学システム400の全体にわたって延びる破線により示される。光学システムは、放射源420、照明ビーム422、対物レンズ424、情報搬送ビーム426、自己参照干渉計428、および、検出器430を有する。実際には、複数の検出器が設けらてもよい。検出器からの信号は、処理ユニットPUにより処理される。
この概略図に示される追加的な構成要素は以下の通りである。照明サブシステム440において、放射源420からの放射は、光ファイバ442を通じて照明成形光学系446に送られる。これは、入力ビーム422をビームスプリッタ454を介して瞳面Pを有する対物レンズ424に送る。対物レンズ424は、基板W上に形成されるアライメントマーク202上にスポット406を形成する。基板は、基板ステージ(不図示)上に位置決めされ、光学システムに対して移動されうる。当業者であれば、もちろん、この相対的移動を多数の特定の方法により実施することができる。一例において、光学システムが静止し、ステージが移動する。別の例において、光学システムが移動し、ステージが静止する。さらに別の例では、ステージが少なくとも一次元に移動し、光学システムが少なくとも他の次元で移動する。
情報搬送ビーム426は、マークにより回折され、ビームスプリッタ454を通過して干渉計428に向かう。干渉計428は、直交する偏光を持つ二つの部分に放射場を分割し、これらの部分を光軸回りに互いに対して180°回転させ、それらを結合して出力ビーム482にする。レンズ484は、放射場全体を検出器430に合焦させる。この例におけるアライメントセンサでの検出器430は、実際上は単一のフォトダイオードであり、既に説明したスキャン動作による場合を除いて、いかなる空間情報も提供しない。共役瞳面での空間分解能を有する検出器を加えることで、アライメントセンサハードウェアを用いる角度分解散乱計測法の実行を可能にできる。
この例において、非対称性測定の構成460を含めることができる。構成460は、干渉計428の手前に配置される第2ビームスプリッタ462を通じて情報搬送ビーム426の一部464を受け取る。
図4に示される例において、干渉計の周辺で実用上用いられるいくつかの光学素子が省略されていることに留意すべきである。これは、このアイデアの説明を単に単純化するためになされる。現実の実装において、これらが含まれる必要があるかもしれない。
上述のように、アライメントセンサにより用いられるアライメントマークは、アライメントプロセスの間に用いられる光ビームに対して不明瞭または不可視となるかもしれない。アライメントマークの上に堆積される一つまたは複数の層は、アライメントセンサにより用いられる光ビームに対して全体的または部分的に不透明であるかもしれない。
図5は、この問題を克服するための既知の方法を示す。基板502は、その表面上に多数のアライメントマーク504を有する。多数の層506,508,510がリソグラフィプロセスの間に堆積されている。一以上の層は、部分的または全体的に入射光ビーム512に対して不透明でありうる。したがって、アライメントマークの位置を検出するためにいかなる散乱光ビーム514も用いることはできない。実際、アライメントマークは、アライメントセンサにより用いられる放射に対して不可視でありうる。
アライメントセンサに対して可視であるアライメントマークを与えるため、アライメントマークの上の少なくともいくつかの層を除去することが必要である。これを実現するため、追加の層520が基板上に堆積される。追加の層は、追加のアライメントマーク522のセットを備える。
追加のアライメントマークはその後、基板上に続いて堆積されるさらなる層524のアライメントに用いられる。このさらなる層は、光学窓526(「クリアアウトウィンドウ」とも称される)を備える。光学窓は、アライメントマーク504に位置合わせされ、アライメントマーク全体をカバーするように寸法が決められる。理想的には、光学窓は小さな許容値の範囲内でアライメントマークのサイズと整合するように寸法が決められる。これは、基板上の貴重な表面のスペースを用いることが回避される。この理由のため、光学窓は、アライメントマークに位置合わせされる必要がある。
つづいて、下位層506,508,510から材料が適切な方法で除去されることができる。下位層の一つまたは複数の層からの材料は、下位層の光学特性に応じて除去されることができる。一以上の層が除去されている場合、入射光ビーム532は、情報搬送ビーム534がアライメントセンサの検出器により検出可能となるようにして、アライメントマーク504により散乱されるであろう。
上述のプロセスは、時間がかかり、かつ、追加のマークおよび光学窓が狭い公差内に位置合わせされることを必要とする。したがって、これは、リソグラフィプロセスの注意深い制御を必要とし、リソグラフィ装置の製造速度に負の影響を及ぼす。
図6は、上述の欠点を克服するための例示的な処理方法を示す。第1ステップ601において、基板の一以上の第1数量が決定される。第2ステップ602において、基板の一以上の第2数量が決定される。第1数量および第2数量は、一例において、基板に関連する物理的なパラメータでありうる。これは、基板のエッジの点の位置または基板上のノッチの位置を含むが、これに限定されるものではない。第3ステップにおいて、基板は、第1数量および第2数量に基づいてリソグラフィ装置内でアライメント603される。基板のアライメント後、上述の光学窓の追加といった任意の必要な処理を実行できる。これにより、例示的な方法は、追加の層およびアライメントマークを追加する必要性を除去する。
もちろん、この例示的な方法は、アライメントマークを用いることなく、リソグラフィ装置内での基板のアライメントおよび位置決めに貢献するためにより一般的に用いることができることが理解されよう。
図7は、上述の第1数量および第2数量の測定による例示的な方法により決定可能な例示的な基板パラメータのセットを示す。これらのパラメータは、リソグラフィプロセスの間に基板を位置合わせするためにリソグラフィ装置により用いられる。基板702は、座標TxおよびTy(それぞれxおよびy座標)を持つ中心点704と、ノッチ706とを有する。この例において、ノッチは円形状であるが、ノッチが任意の適切な幾何学的形状およびサイズを有することができることが理解されよう。具体的なノッチのサイズおよび形状は、具体的な基板のサイズおよび/形状に対して標準化されてもよく、したがって、測定される基板の型式を特定するために用いられてもよい。特定の基板を位置合わせするため、中心位置に加えて基板の向きを知ることが必須である。基板の向きは、パラメータRsにより示される。このパラメータは、基板の中心点と基板のノッチとの間の仮想線の角度の決定により導出される。この例において、角度はy軸に対して決定されるが、原理的には基板の中心と交差する任意の適切な軸に対して決定されることができる。
第2の例示的な処理方法は、図8および図9を参照しながら以下に説明されるであろう。例示的な基板802は、図7に模式的に示されるものと実質的に同様の円形状のノッチ804を有する。
第1ステップ901において、基板806のエッジ上の複数点808の位置が決定される。この例において、三つの点が用いられる。これらの点は、基板のエッジに沿って実質的に等間隔に分布している。しかしながら、原理上、任意の適切な数の点を用いることができ、これらは基板のエッジの沿って任意の適切な分布を有する。測定されるべき各点はアライメントの実行に必要な時間を増大させるため、基板の中心を正確に決定するために可能な限り少ない点を用いることが望ましい。実質的に円形の基板の中心位置を正確に決定するためには三つの点で十分であることが分かっている。しかしながら、他の幾何形状またはより複雑な幾何形状の基板の中心点を決定するため、より少ない数またはより多い数の点が用いられる例が想定されてもよい。
第2ステップ902において、ノッチ804のエッジに沿う第2の複数点810の位置が決定される。この決定は、第1ステップにおける基板のエッジと同様の方法で実行されてもよい。代わりに、第2の複数の位置を決定するために任意の他の適切な方法が用いられてもよい。この例において、五つの点の位置が決定されるが、これは単なる例示にすぎない。上述のように、アライメントプロセスの実行に必要となる時間を減少させるために可能な限り少ない測定が実行されることが望ましい。
第3ステップ903において、基板の中心位置は、基板のエッジ上の点808の決定された位置に基づいて決定される。この例において、実質的に円形状の基板が用いられる。しかしながら、円形ではない基板が用いられる実施の形態も同様に想定されうる。
第4ステップ904において、ノッチの中心位置は、ノッチのエッジ上の点810の決定された位置に基づいて決定される。決定された点に加えて、ノッチの幾何学形状を知ることが必須である。この例において、ノッチは(円820により示されるように)実質的に円形状である。したがって、ノッチの中心位置は、その円の公称中心である。他の例において、ノッチは、三角形であってもよいし、または、基板の平坦なエッジとして形成されてもよいが、これらに限られるものではない。他の形状ももちろん想定されうる。ノッチの形状及びサイズは典型的に、上述のように基板の特定の型式およびサイズに応じてあらかじめ決まることが留意されよう。
基板の中心位置およびノッチは、その後、基板の向きRsを導出905するために用いられる。基板の決定された中心位置および基板の決定された向きは、さらなる処理ステップ906において、例えば、基板の表面上の一以上のアライメントマークの位置を決定するための基準としてその後に用いられてもよい。
図10は、例示的な測定セットアップの概略的な模式図を示す。この例において、図4に示されるアライメントセンサの光学システムがこの方法の測定ステップの実行に用いられる。図4の概略的な図式との比較を容易にするため、アライメントセンサ1000のいくつかの部分は、図4に用いられる参照符号と同様の符号が付されているが、頭文字が「4」の代わりに「10」となっている。
この例において、基板1002は、製品が形成されうる中央面1004と、エッジ面1006とを有する。エッジ面1006は、(図10に示されるように)面取りされてもよく、または、カーブしてもよい。
光学システム1000は、照明ビーム1022を出射する照明源(不図示)を有する。照明ビームは、ビームスプリッタ1054により反射され、対物レンズ1024を通じて基板1002の表面に向けて伝搬する。対物レンズは、(破線1098で示される)焦点距離を有する。基板は、エッジ面の少なくとも一部がレンズの焦点距離よりも対物レンズ1024の近くに位置するように光学システムに対して配置されている。
照明ビームは、基板の表面により散乱され、対物レンズにより少なくとも一部が受光される。散乱放射(これは図4の情報搬送ビームに類似する)は、その後、光学システムを伝搬し、図4に関してすでに説明したような光学素子を通過する。レンズ1084は、散乱放射を検出器(不図示)に向けて合焦させる。検出器の直前には、アライメント測定の間に基板上のスポットの外側から来る放射の大部分を除去するよう意図されたアパチャ1018が位置する。実際には、光学システム1000の検出器は、対物レンズ1024の焦点に位置する対象物により反射された光のみを検出するであろう。
エッジ検出用に光学システム1000を用いることの原理は、以下に説明されるであろう。基板のエッジを検出するため、光学システムは、光ビームを基板の表面を横切るようにスキャンさせるために基板に対して移動する。本開示の目的において、光学システムが移動するか、基板が移動するかは重要ではないことに留意すべきである。いくつかの例にいおいて、光学システムが移動し、基板が静止してもよい。他の例において、光学システムが静止し、基板が移動してもよい。さらに別の例において、光学システムおよび基板の双方が一以上の軸に沿って移動してもよい。
図10(a)は、光学システムが基板1002の中央面1004を横切ってスキャンされる状況を示す。照明ビームは、基板の表面に向けられており、その表面により散乱され、上述のように、その表面上で散乱された放射は光学システムを通って検出器に向かう。基板の中央面は対物レンズの焦点に位置しないため、散乱放射はレンズによってアパチャに合焦されない。
図10(b)は、対物レンズの焦点に位置する基板1002のエッジ面1006の一部により散乱される放射を受ける状況を示す。散乱放射は、上述のように、レンズ1084によりアパチャに合焦される。この状況において、光学システムは、図4を参照して説明したのと類似した態様で機能し、したがって、基板のエッジの存在を検出するであろう。
図10(c)は、基板のエッジを越えて移動した光学システムでの状況を示す。図示される放射ビームは、例えば、図10(b)に示される状況のすぐ右側のエッジ表面などの基板の表面で放射が実際に散乱される状況を示すためのものであることに留意すべきである。もちろん、照明源により出射される光ビームを検出器に向けて散乱させるべき表面が存在しなければ、光学システムの検出器により受光される放射が何ら存在しないであろうことが理解されよう。図示されるように、対物レンズの焦点距離の外側の表面により散乱される放射は、図10(a)の状況と同様、アパチャを通じて検出器に合焦されないであろう。
もちろん、上述の方法の特定の実施の形態は単に例示を目的とし、本手法の他の実施例が想定されうることが理解されるであろう。
本書ではICの製造におけるリソグラフィ装置の使用を例として説明しているが、本書に記載するリソグラフィ装置は、例えば集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内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)、薄膜磁気ヘッドの製造といった他の用途も有しうることが理解されよう。当業者であれば、このような代替的な用途において、本書における「ウェハ」または「ダイ」の用語の任意の使用がより一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」のそれぞれと同義とみなされうることが理解されよう。本書で参照される基板は、露光前または露光後において、例えばトラック(典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置)、メトロロジツール、および/またはインスペクションツールにより処理されてもよい。適用可能であれば、本書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用されうる。また、基板は例えば多層ICを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本書における基板という用語は既に処理されている多数の処理層を含む基板をも意味しうる。
上記では光学リソグラフィの文脈で本発明の実施の形態の使用について特定の参照がなされたが、本発明はインプリントリソグラフィなどの他の用途に用いることもでき、文脈上許されれば光学リソグラフィに限定されない。インプリントリソグラフィにおいて、パターニングデバイスの形状は、基板上に形成されるパターンを定義する。パターニングデバイスの形状は、基板に供給されるレジスト層に押し付けされてもよく、その後、レジストは、電磁放射、熱、圧力またはこれらの組み合わせを加えることにより硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後、パターンが残るレジストから除去される。
本書で用いられる「放射」および「ビーム」の用語は、いかなる種類の電磁的な放射を包含し、紫外(UV)放射(例えば、365nm、248nm、193nm、157nmもしくは126nm、または、その近傍の波長を有する)、極短紫外(EUV)放射(例えば5−20nmの範囲の波長を有する)、および、イオンビームや電子ビームといった粒子ビームを含む。
「レンズ」の用語は、文脈が許される場合において、屈折型、反射型の光学素子を含む任意の種類の光学素子の任意の一つまたは組み合わせと称されてもよい。
本発明の特定の実施の形態が上述されたが、本発明は上述とは異なる態様で実施されてもよいことが理解されよう。例えば、本発明は、上述の方法を記述する機械可読指令の一以上のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態を取ってもよく、または、内部に記憶されるこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体(例えば、半導体メモリ、磁気または光学ディスク)の形態を取ってもよい。
上記説明は、例示を意図するものであり、限定を意図するものではない。したがって、当業者であれば、以下に記載される特許請求の範囲から逸脱することなく、記載された本発明に対して変形がなされうることは明らかであろう。

Claims (15)

  1. リソグラフィ装置内で基板を処理する方法であって、
    前記基板は、前記基板へのパターン放射ビームの露光が制御可能となるように前記パターン放射ビームに対して移動するよう構成される基板テーブル上に位置決めされ、前記基板は、エッジとノッチとを備え、
    前記処理することは、
    前記エッジの第1の場所を表す一以上の第1数量を決定することと、
    前記ノッチの第2の場所を表す一以上の第2数量を決定することと、
    前記一以上の第1数量および前記一以上の第2数量に基づいて、前記リソグラフィ装置内で前記基板をアライメントすることと、を備えることを特徴とする方法。
  2. 前記一以上の第1数量を決定するステップは、前記エッジ上の複数点の位置を決定することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記基板の中心位置を決定することをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記一以上の第2数量を決定することは、前記ノッチのエッジ上の複数点の位置を決定することを含むことを特徴とする請求項2または3に記載の方法。
  5. 前記決定された複数点に基づいて前記ノッチの中心位置を導出することと、
    前記ノッチの前記中心位置に基づいて前記基板の向きを導出することと、をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記リソグラフィ装置は、ある焦点距離の焦点を持つ検出器を備え、前記検出器は、前記焦点に位置する対象物による散乱光を検出するよう構成されており、
    前記一以上の第1数量を決定するステップは、
    前記基板の表面の距離が前記検出器の前記焦点距離よりも短くなるように、かつ、前記検出器と前記エッジの少なくとも第1部分との間の距離が前記検出器の前記焦点距離に実質的に等しくなるように、前記検出器に対して前記基板を配置することと、
    前記基板の前記エッジを照明することと、
    前記基板の前記エッジによる散乱光を受けることと、
    前記検出器が前記第1部分による散乱光を受ける場合に前記エッジの存在を検出することと、を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の方法を実行するための手段を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
  8. エッジおよびノッチを備える基板へのパターン放射ビームの露光が制御可能となるように前記パターン放射ビームに対して前記基板を移動可能に受け入れる基板テーブルと、
    前記エッジの第1の場所を表す一以上の第1数量を決定し、前記ノッチの第2の場所を表す一以上の第2数量を決定するよう動作可能な光学システムと、をさらに備え、
    前記基板テーブルはさらに、前記一以上の第1数量および前記一以上の第2数量に基づいて、前記リソグラフィ装置内で前記基板をアライメントするよう動作可能であることを特徴とする請求項7に記載のリソグラフィ装置。
  9. 前記光学システムはさらに、前記エッジ上の複数点の位置を決定するよう動作可能であることを特徴とする請求項8に記載のリソグラフィ装置。
  10. 前記光学システムはさらに、前記基板の中心位置を決定するよう動作可能であることを特徴とする請求項9に記載のリソグラフィ装置。
  11. 前記光学システムはさらに、前記ノッチのエッジ上の複数点の位置を決定するよう動作可能であることを特徴とする請求項9または10に記載のリソグラフィ装置。
  12. 前記決定された複数点に基づいて前記ノッチの中心位置を導出し、前記ノッチの中心位置に基づいて前記基板の向きを導出するよう動作可能な処理ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項11に記載のリソグラフィ装置。
  13. ある焦点距離の焦点を持つ検出器をさらに備え、前記検出器は、前記焦点に位置する対象物による散乱光を検出するよう動作可能であり、
    前記基板テーブルは、前記基板の表面の距離が前記検出器の前記焦点距離よりも短くなるように、かつ、前記検出器と前記エッジの少なくとも第1部分との間の距離が前記検出器の前記焦点距離に実質的に等しくなるように、前記検出器に対して前記基板を配置するよう動作可能であり、
    前記光学システムはさらに、前記基板の前記エッジを照明して前記基板の前記エッジによる散乱光を受け、前記第1部分による散乱光を前記検出器が受ける場合に前記エッジの存在を検出するよう動作可能であることを特徴とする請求項7から11のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
  14. 請求項3に記載の前記決定するステップをプロセッサに実行させる機械可読指令を備えることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
  15. 請求項5に記載の前記導出するステップをプロセッサに実行させる指令をさらに備えることを特徴とする請求項14に記載のコンピュータプログラム製品。
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