JP2024508371A - リソグラフィ露光装置の一または複数のアクチュエータについてのフォーカス駆動プロファイルを決定するための方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】少なくとも二つのトポグラフィレベルを備える露光エリアの露光のためのリソグラフィ露光プロセスの制御におけるリソグラフィ露光装置の一または複数のアクチュエータについてのフォーカス駆動プロファイルを決定するための方法が開示される。方法は、少なくとも二つのトポグラフィレベルのそれぞれについてのトポグラフィレベル毎にフォーカスメトリックを最適化可能なレベル毎コンポーネントを備える目的関数から、少なくとも二つのトポグラフィレベルについての連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルを決定することを備える。【選択図】図４

Description

［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、2021年1月29日に出願された欧州出願21154359.0号の優先権を主張し、その全体が参照によって本書に援用される。
［技術分野］
本発明は、リソグラフィプロセスにおいて基板にパターンを適用するための、および／または、前記パターンを測定するための方法および装置に関する。

リソグラフィ装置は、基板（通常は基板のターゲット部分）上に、所望のパターンを適用する装置である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用されうる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスが使用されてもよい。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの部分、一つのダイ、複数のダイのいずれかを備える）上に転写されうる。パターンの転写は、典型的には、基板上に提供される放射感応性材料（レジスト）の層上への、投影光学素子を使用したパターニングデバイスの結像による。一般的に、単一の基板は、順次パターン形成される隣接したターゲット部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置は、ターゲット部分上に全体パターンを一度に露光することによって各ターゲット部分が照明されるいわゆるステッパ、および、放射ビームを通じて所定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または非平行に基板をスキャンすることによって各ターゲット部分が照明されるいわゆるスキャナを含む。基板上にパターンをインプリントすることによって、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

リソグラフィプロセスをモニタリングするために、パターン形成された基板のパラメータが測定される。パラメータは、例えば、パターン形成された基板の中または上に形成された連続する層の間のオーバーレイ誤差や、現像された感光性レジストの臨界線幅（ＣＤ）を含んでもよい。この測定は、製品基板および／または専用の計測ターゲットについて実行されてもよい。走査電子顕微鏡および様々な特殊なツールの使用を含め、リソグラフィプロセスにおいて形成される微細構造の測定を行うための様々な技術がある。高速かつ非侵襲的な特殊な検査ツールの形態は、基板の表面上のターゲット上に放射のビームが向けられ、散乱または反射されたビームの特性が測定されるスキャトロメータである。スキャトロメータの二つの主なタイプが知られている。分光スキャトロメータは、広帯域の放射ビームを基板上に向け、特定の狭い角度範囲に散乱された放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色の放射ビームを使用し、角度の関数としての散乱線の強度を測定する。

基板上へのパターンの適用またはこのようなパターンの測定等のリソグラフィプロセスを実行する際、プロセスを監視および制御するためにプロセス制御方法が使用される。このようなプロセス制御技術は、例えば、測定された基板トポグラフィおよびデバイストポグラフィに基づくフォーカス制御（投影光学素子の像面に対する基板面の制御）を含んでもよい。

本発明の第１態様では、少なくとも二つのトポグラフィレベルを備える露光エリアの露光のためのリソグラフィ露光プロセスの制御におけるリソグラフィ露光装置の一または複数のアクチュエータについてのフォーカス駆動プロファイルを決定するための方法が提供される。方法は、基板に関するトポグラフィデータを取得することと、トポグラフィデータに基づいて、少なくとも二つのトポグラフィレベルのそれぞれについてのトポグラフィレベル毎にフォーカスメトリックを最適化可能なレベル毎関数コンポーネントを少なくとも備える目的関数から、少なくとも二つのトポグラフィレベルについての連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルを決定することと、を備える。

本発明の第２態様では、第１側面の方法を実行可能なプロセッサを備えるスキャン露光装置が提供される。

発明の第３態様では、適切な装置で実行された時に第１または第２態様の方法を実行可能なプログラム命令を備えるコンピュータプログラムが提供される。

発明の更なる態様、特徴、利点、および、発明の様々な実施形態の構造および動作は、図面を参照して以下で詳細に記述されている。発明は、ここで記述される特定の実施形態に限定されない。このような実施形態は、例示のみを目的として提示される。追加的な実施形態は、ここに含まれる教示に基づいて当業者にとって明らかである。

発明の実施形態は、以下の図面を参照して例示的に記述される。
他の装置と共に半導体デバイスのための製造設備を形成するリソグラフィ装置を示す。 セル／周辺アーキテクチャを有するメモリＩＣの一部の模式図である。 二つのトポグラフィレベルを備える露光エリアの平面図である。 （ａ）は、三つの異なる制御戦略についてのフォーカス制御軌道のプロットであり、（ｂ）は、これらの三つの制御戦略についてのデフォーカス分布のプロットである。

発明の実施形態を詳細に記述する前に、本発明の実施形態が実装されてもよい環境の例を参考のために提示する。

図１の１００は、大容量のリソグラフィ製造プロセスを実装する産業製造設備の一部としてのリソグラフィ装置ＬＡを示す。この例では、製造プロセスが半導体ウェーハ等の基板上の半導体製品（集積回路）の製造に適合されている。当業者であれば、異なるタイプの基板をこのプロセスの変形によって加工することで、広範な種類の製品が製造されうることを理解できる。今日大きな商業的重要性を有する半導体製品の製造は、純粋に例として使用される。

リソグラフィ装置（または、省略して「リソツール」１００）内には、測定ステーションＭＥＡが１０２に示され、露光ステーションＥＸＰが１０４に示される。制御ユニットＬＡＣＵが１０６に示される。この例では、各基板がパターン適用のために測定ステーションおよび露光ステーションに移動する。光学リソグラフィ装置では、例えば、調節された放射および投影システムを使用して、製品パターンをパターニングデバイスＭＡから基板上に転写するために投影システムが使用される。これは、放射感応性レジスト材料の層においてパターンの像を形成することによって行われる。

投影は、細い露光スリットを通じて製品パターンが基板上に投影されるスリットスキャンを介して実行される。これは、局所的な高さ変動等を説明するスリットの最適なフォーカスウィンドウ内に基板を維持するために、パターニングデバイスおよび基板の一の調整を可能にする。結果として、デフォーカスは、ＭＡおよびＭＳＤに関して記述されうる。ここで、ＭＡ（移動平均）は、スリットの通過中の平均フォーカスエラー（ウェーハ上の固定点から観測される）を記述し、ＭＳＤ（移動標準偏差）は、スリットの通過中のフォーカスエラーの変動を記述する。

用語「投影システム」は、使用される露光放射や液浸液または真空の使用等の他の要素にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁気型、静電型の光学システム、これら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広義に解釈されるべきである。パターニングデバイスＭＡは、パターンパターニングデバイスによって透過または反射された放射ビームにパターンを付与するマスクまたはレチクルでもよい。周知の動作モードはステップモードおよびスキャンモードを含む。周知の通り、投影システムは、基板に亘る多くのターゲット部分に所望のパターンを適用するための様々な方法で、基板およびパターニングデバイスのためのサポートおよび位置決めシステムと協働してもよい。固定パターンを有するレチクルの代わりに、プログラマブルパターニングデバイスが使用されてもよい。放射は、例えば、深紫外線（DUV）または極端紫外線（EUV）の波長帯における電磁放射を含んでもよい。本開示は、他のタイプのリソグラフィプロセス、例えば、インプリントリソグラフィや電子ビーム等による直接書込みリソグラフィにも適用可能である。

リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵは、基板ＷおよびレチクルＭＡを受け取ってパターン形成動作を実装するために、様々なアクチュエータおよびセンサの全ての動作および測定を制御する。ＬＡＣＵは、装置の動作に関する所望の演算を実装するために、信号処理およびデータ処理の能力も含む。実際は、制御ユニットＬＡＣＵは、それぞれがリアルタイムのデータ取得、装置内のサブシステムまたはコンポーネントの処理および制御を担う、多くのサブユニットのシステムとして実現される。

露光ステーションＥＸＰでパターンが基板に適用される前に、様々な準備ステップが実行されるように、基板は測定ステーションＭＥＡで処理される。準備ステップは、レベルセンサを使用して基板の表面高さをマッピングすること、および、アライメントセンサを使用して基板上のアライメントマークの位置を測定すること、を含んでもよい。アライメントマークは実質的に規則的なグリッドパターンで設けられる。しかし、マーク生成時の不正確性や基板の加工中に起こる変形のために、マークは理想的なグリッドからずれる。結果的に、装置が正しい位置に極めて高い正確性で製品フィーチャを形成する場合、基板の位置および方向の測定に加えて、設置されたアライメントセンサが基板領域に亘って多くのマークの位置を詳細に測定しなければならない。装置は、制御ユニットＬＡＣＵによって制御される位置決めシステムがそれぞれに設けられた二つの基板テーブルを有する、いわゆるデュアルステージタイプでもよい。一つの基板テーブル上の一つの基板が露光ステーションＥＸＰで露光されている間に、測定ステーションＭＥＡで他の基板が他の基板テーブル上に搭載されて様々な準備ステップが実行されてもよい。アライメントマークの測定は非常に時間がかかるが、二つの基板テーブルを設けることで装置のスループットの実質的な向上が可能になる。位置センサＩＦが測定ステーションおよび露光ステーションで基板テーブルの位置を測定できない場合、基板テーブルの位置を両ステーションで追跡可能にするための第２位置センサが提供されてもよい。リソグラフィ装置ＬＡは、例えば、二つの基板テーブル、および、両者の間で基板テーブルが入れ替えられる二つのステーション（露光ステーションおよび測定ステーション）を有する、いわゆるデュアルステージタイプでもよい。

製造設備内では、装置１００によってパターン形成するために基板Ｗに感光性レジストおよび他のコーティングを適用するためのコーティング装置１０８も含む「リソセル」または「リソクラスタ」の一部を装置１００が形成する。装置１００の出力側には、露光パターンを物理的なレジストパターンに現像するために、ベーキング装置１１０および現像装置１１２が提供される。これらの全ての装置の間では、基板ハンドリングシステムが基板の支持と一つの装置から次の装置への搬送を担う。しばしばトラックと総称されるこれらの装置は、リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置を制御し、それ自体が監視制御システムＳＣＳによって制御されるトラック制御ユニットの制御下にある。このように、異なる装置はスループットおよび処理効率を最大化するために動作する。監視制御システムＳＣＳは、パターン形成された各基板を生成するために、実行すべきステップの詳細な定義を提供するレシピ情報Ｒを受け取る。

リソセルにおいて一旦パターンが適用されて現像されると、パターン形成された基板１２０は、１２２、１２４、１２６に例示されるような他の処理装置に搬送される。広範な処理ステップが、典型的な製造設備における様々な装置によって実装される。例えば、本実施形態における装置１２２はエッチングステーションであり、装置１２４はエッチング後のアニーリングステップを実行する。更に、物理的および／または化学的な処理ステップが装置１２６等において更に適用される。現実のデバイスを作成するためには、材料の堆積、表面材料特性の変更（酸化、ドーピング、イオン注入等）、化学機械研磨（ＣＭＰ）等の多くのタイプの動作が必要とされうる。装置１２６は、実際には、一または複数の装置において実行される一連の異なる処理ステップを表す。他の例として、装置および処理ステップは、リソグラフィ装置によって配設された前駆体パターンに基づいて複数の微細なフィーチャを生成するために、自己整合された複数のパターン形成の実装のために提供されてもよい。

周知の通り、半導体デバイスの製造は、基板上の層毎に適切な材料およびパターンでデバイス構造を構築するために、このような処理の多くの繰り返しを伴う。従って、リソクラスタに到達する基板１３０は、新たに準備された基板でもよいし、以前にこのクラスタまたは全く他の装置で処理された基板でもよい。同様に、必要とされる処理に応じて、装置１２６から出る基板１３２は、同じリソクラスタでの次のパターン形成動作のために戻されてもよいし、異なるクラスタでのパターン形成動作が予定されてもよいし、ダイシングおよびパッケージングのために送られる完成品でもよい。

製品構造の各層は異なる処理ステップの組を必要とし、各層で使用される装置１２６は完全に異なるタイプでもよい。更に、装置１２６によって適用される処理ステップが実質的に同じ場合であっても、大きい設備では、異なる基板上でステップ１２６を実行するために並行して稼働する複数の実質的に同じ装置があってもよい。これらの装置間のセットアップまたは欠陥におけるわずかな相違は、これらが異なる基板に異なる方法で影響を及ぼすことを意味しうる。各層に比較的共通のエッチング（装置１２２）等のステップでさえ、実質的に同じだが、スループットを最大化するために並行して稼働する複数のエッチング装置によって実装されてもよい。実際は更に、異なる層は、エッチングされる材料の詳細や異方性エッチング等の特別な要求に応じて、化学的なエッチング、プラズマエッチング等の異なるエッチング処理を必要とする。

前述のように、以前および／または以後のプロセスが、他のリソグラフィ装置で実行されてもよく、それは異なるタイプのリソグラフィ装置でもよい。例えば、解像度およびオーバーレイ等のパラメータにおける要求が非常に厳しいデバイス製造プロセスにおけるいくつかの層は、要求が緩い他の層より高度なリソグラフィツールで処理されてもよい。このように、いくつかの層が液浸タイプのリソグラフィツールで露光され、他の層が「ドライ」ツールで露光されてもよい。いくつかの層がDUV波長で稼働するツールで露光され、他の層がEUV波長放射を使用して露光されてもよい。

リソグラフィ装置によって露光される基板が正確に一貫して露光されるように、次の層との間のオーバーレイ誤差、線厚、臨界寸法（ＣＤ）等の特性を測定するため、露光された基板を検査するのが望ましい。従って、リソセルＬＣが配置される製造設備は、リソセルで処理された基板Ｗの一部または全部を受け取る計測システムも含む。計測結果は直接的または間接的に監視制御システムＳＣＳに提供される。誤差が検出された場合、特に同じバッチの他の基板が依然として露光されている間に計測を十分に迅速かつ高速に行うことができる場合、次の基板の露光に対して調整が行われてもよい。また、既に露光された基板は、歩留まりを向上させるために取り外されて再処理されてもよいし、欠陥のあることが分かった基板上に更なる処理が実行されるのを避けるために廃棄されてもよい。基板の一部のターゲット部分のみに欠陥がある場合、更なる露光は欠陥のない良好なターゲット部分上のみに実行されてもよい。

また、図１には、製造プロセスにおける所望のステージで製品のパラメータを測定するために提供される計測装置１４０が示される。現代のリソグラフィ製造設備における計測ステーションの一般的な例は、ダークフィールドスキャトロメータ、角度分解スキャトロメータ、分光スキャトロメータ等のスキャトロメータであり、装置１２２におけるエッチングの前に現像された基板の特性を１２０で測定するために適用されてもよい。計測装置１４０を使用して、例えば、オーバーレイまたは臨界寸法（ＣＤ）等の重要な性能パラメータが、現像されたレジストにおける特定の精度要求を満たさないことを判別してもよい。エッチング処理の前に、現像されたレジストを取り外し、リソクラスタによって基板１２０を再処理する機会が存在する。装置１４０からの計測結果１４２は、監視制御システムＳＣＳおよび／または制御ユニットＬＡＣＵ１０６によって随時微調整を行い、仕様外の製品が作られて再処理が必要になるリスクを最小化することで、リソクラスタにおけるパターン形成動作の正確な性能を維持するために使用されうる。

加えて、計測装置１４０および／または他の計測装置（不図示）が、処理された基板１３２、１３４および投入される基板１３０の特性を測定するために適用されてもよい。計測装置は、オーバーレイやＣＤ等の重要なパラメータを決定するために、処理された基板上で使用されうる。

実際のイメージングの間または前に、処理パラメータは仕様外（例えば、プロセスウィンドウ（すなわち、パターンが仕様内で生成される処理パラメータの空間）外）となる摂動を有しうるため、欠陥に繋がりうる。例えば、フォーカスは、露光される基板のトポグラフィ、基板ステージにおけるドリフト、投影光学素子の変形等によって変化しうる。ドーズも、ソース強度におけるドリフト、滞留時間等によって変化しうる。摂動した処理パラメータを特定し、当該処理パラメータを補正するために、様々な技術が使用されてもよい。例えば、基板の残りから僅かに高くなっている基板のエリアが露光されているためにフォーカスが摂動した場合、摂動を補償するために基板ステージが駆動または傾斜されてもよい。

リソグラフィプロセスの制御は、典型的に、フィードバックまたはフィードフォワードされる測定結果に基づき、例えば、フィールド間（基板を跨ぐフィンガープリント）またはフィールド内（フィールドを跨ぐフィンガープリント）モデルを使用してモデル化される。このように、モデリングは、典型的に、せいぜいフィールドフィンガープリント制御（典型的なフィールドが、例えば、6個または8個のダイを備える）の解像度に制限される。

リソグラフィ装置の制御は、関連するパラメータについて補正プロファイル（例えば、制御プロファイル）をモデル化する（または、複数のパラメータについて共最適化される）ことによって実現されてもよい。各パラメータについてモデル化された補正プロファイルは、リソグラフィプロセス（露光）を制御するために所望の補正プロファイルを駆動するリソグラフィ装置内に供給される。制御は、フィードフォワードモデルに基づいてもよい（例えば、露光前にリソグラフィ装置内で測定されたデータから）。スキャナ自体は、スキャナによって露光中に駆動される必要がある自己補正を有する。これらの自己補正は、例えば、レチクル加熱およびウェーハ加熱等のフィードフォワードモデル、ウェーハテーブル形状等の装置キャリブレーション、およびレイアウトに依存する補正を備える。

フォーカス制御は、表面トポグラフィについて補正する当該基板上の露光についての補正を決定するために使用される、各基板について収集される大量のレベリングデータに基づく、主にフィードフォワード制御ループの一例である。他の補正は、フィードバック制御ループに基づいてもよい。フォーカス制御は、上記の主フィードフォワード制御に加えて、露光された構造からのフォーカスの測定に基づくフィードバック要素を有してもよい。オーバーレイ制御は、典型的に、処理された基板からのオーバーレイの測定に基づくフィードバックループに基づく。

これらの補正の全てのソースは、オーバーレイ、フォーカス、ドーズおよびイメージングパフォーマンスを最適化するために、露光毎の補正の全てを組み合わせて駆動するリソグラフィ装置内に入力される。例えば、フォーカス／ドーズおよび／またはオーバーレイの制御のために、リソグラフィプロセスが補正プロファイルを駆動するための多くの方法がある。本質的にフィルタとして振る舞うアルゴリズムは、補正をステージおよびレンズ／ミラーについてのセットポイントに変換する。セットポイントは、例えば、露光中にレチクルステージおよび／またはウェーハステージの相対的な配置および傾斜を定める、時間に依存する軌道として定められる。これに従って駆動することによって、アクチュエータは、基板上へのフォーカシングおよびレチクルのイメージの配置を動的に制御する。このような方法および他の方法は、当業者にとって明らかであり、更に議論されない。

ダイ内には、メモリエリア、ロジックエリア、コンタクトエリア等の別の機能エリアがあってもよい。異なる各機能エリアまたは異なる各機能エリアタイプは、それぞれが異なるプロセスウィンドウ中心を有する異なるプロセスウィンドウを有してもよい。例えば、異なる機能エリアタイプは、異なる高さを有してもよく、従って異なる最良のフォーカスセッティングを有してもよい。また、異なる機能エリアタイプは、異なる構造複雑度を有してもよく、従ってそれぞれの対応する最良のフォーカスセッティングの周りの異なるフォーカス許容範囲（フォーカスプロセスウィンドウ）を有してもよい。

図２は、異なる高さを有する異なる機能エリアタイプの特定の例を示す。これは、3Dまたは垂直集積メモリデバイスと表されることもあるメモリタイプデバイスの一部を示す。このようなウェーハＷ上のデバイスは、典型的に、二つの主な機能エリアタイプ、主メモリ／ストレージセルを備えるセルＣおよび周辺部またはセルのための制御ロジックおよび他の制御回路を備える周辺Ｐ、に分けられる。図示されるように、セルＣ構造は、周辺構造Ｐと異なる（高さ）レベルの表面を有する。

このようなセル／周辺システム（または、他の複数のレベルシステム）のためのフォーカス制御の最適化のための本方法は、典型的に、全てのレベルについての単一のＣＤＵ（限界寸法一様性）目標に従った、前記複数のレベル（すなわち、セルレベルおよび周辺レベル）に存在するイメージングデバイスフィーチャの最適化に基づく。しかし、レベル毎のデバイスフィーチャの個々のＣＤＵが可能な限り小さくなり、更にレベルの間の平均フォーカスオフセットが最小化されることが望ましいこともある。現在、これについて最適化する明示的な方法はない。

現在の最適化方法は、例えば、デフォーカスを最小化するために、高さステップに可能な限り近づいて従う単一のレベルＣＤＵメトリックに基づく。これは、フィールドの頂部および底部において、各レベルの平均フォーカスに対して、大きいデフォーカスをもたらす傾向がある。

このように、二レベルまたはマルチレベルシステムのこのタイプについて最適化するための明示的な公知の方法はない。

そこで、トポグラフィの単一のレベルだけでなく、複数のトポグラフィレベルについても最適化された、フォーカス制御のための改良された方法が提案される。提案される方法は、コスト関数の定義に基づく。このコスト関数は、複数のトポグラフィレベルについての最適なフォーカス制御を得るための最適化問題において使用されるように構成される。一実施形態では、最適化問題が二次計画法を使用して解かれうるように、コスト関数が定義されてもよい。加えて、提案されるコスト関数は、オプションで、異なるトポグラフィレベル内に含まれる各パターンのフォーカスエラーに対する異なる感度を考慮するために、トポグラフィレベルに特有の重みファクタを含んでもよい。本開示は、特定の実施形態に係るコスト関数を使用して最適化問題を解くために提案される方法、および、基板上の一または複数のフィールドの露光中にウェーハ（および／または、レチクル）ステージを制御する際の使用のための、適切な連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルを得るための当該方法の使用も含む。

一実施形態では、スリット投影の連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルＰと、トポグラフィレベル毎に補正された移動平均Ｚ（フォーカス）エラーを最小化する、Ｎレベルについてのトポグラフィレベル毎のオフセット「LO_i=1:N」と、を決定するためのコスト関数または目的関数ｆが提案される。

連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルＰは、スリット投影の動きを記述する。スリット投影は、ｙ方向に一定の速度で移動する。露光スキャン中の自由度は、Ｚ（ｚにおけるオフセット）、Ｒｘ（ｘ軸の周りの回転）、およびＲｙ（ｙ軸の周りの回転）におけるスリット投影の移動である。なお、これらの移動のそれぞれは、ハードウェア制約による加速において制限される。

本実施形態では、更なる自由度、すなわち、目的関数内に導入されるトポグラフィレベルｉ毎のオフセット「LO_i=1:N」が提案される。これを説明するために、図３は、トポグラフィ露光エリアＥＡ全体が２レベル「i = 1, 2」に分けられる一例を示す。関数「lo(j)」は、以下の式のように、レベル毎のオフセット「LO_i」を、露光されるべきエリアにおける各位置ｊに対して割り当てるように定義されてもよい。

図３に示されるような２レベルの例については、この式は以下になる。

方法は、最適なフォーカス駆動プロファイルＰおよびトポグラフィレベル毎のオフセット「LO_i=1:N」を探索することによって、コスト関数「f(P,LO_i=1:N)」を最小化することに基づいてもよい。この最小化は、特にフォーカス駆動プロファイルＰ上の特定の駆動制約（すなわち、何が物理的に駆動可能かということに関する制約）の影響を受ける。これらの制約は、多くの方法で実装されうる。例えば、フォーカス駆動プロファイルが見つけられる駆動スペースが定められてもよい。駆動スペースは、駆動スペースについての境界を定める特定の駆動制限（禁止されるアクション）、および／または、好ましいフォーカス駆動プロファイルが選ばれる候補／潜在的フォーカス駆動プロファイルを備えてもよい。この最適化手順が、駆動スペースにおけるどのフォーカス駆動プロファイルが、コスト関数に対して適用される基準に対応する目標を満たすかを決定する。コスト関数は、実際の高さデータおよびレベル（例えば、既知のもの、および／または、測定されたもの）に依存してもよいが、自由パラメータとしてではない。

コスト関数は、トポグラフィレベル毎に補正された移動平均エラー関数、または、以下のように任意の位置「j」についての｛トポグラフィＺ｝および｛投影スリットの移動平均高さ「MA(P)」から「lo(j)」を減算したもの｝の間の差として定義されてもよい、スリット露光のＺエラー項「MAerrLevelCorrected」に関して構成されてもよい。

スリットスキャンによって露光されるエリア全体について「MAerrLevelCorrected」パラメータを総計するために、異なる方法が考えられうる。一つの例は、以下のように、各位置ｊに亘る二次和を備えてもよい。

オプションの実施形態では、以下の少なくともいずれかによって、これが更に拡張されてもよい。
・例えば、よりフォーカスが重要なトポグラフィエリア上に、より大きい重みを付与することを可能にするために、以下のようにトポグラフィエリア毎の重み「W_LO,i=1:N」を含めること：

ここで、「w_LO(j)」は、以下のように位置ｊの関数としてのレベルｉ毎の重みを割り当てる関数である。

・コスト関数におけるフェージングの影響を含めるために、以下のように移動標準偏差項「MSD」を含めること。加えて、「MAerr」および「MSD」の間のトレードオフを可能にするために、「MA/MSD」重み付け「W₁」「W₂」が含まれてもよい：

・オフセット「LO_i=1:N」自体を追加的に最小化するために、以下のようにオフセット最小化項、すなわち、トポグラフィレベル毎のエリアオフセットを含めること。このオフセット項は、異なるレベルの間の平均ＭＡエラー差を記述する。大きすぎるステップは駆動するのが難しいため、これを最小化することが望ましい。目的関数における他の項とのトレードオフを可能にするために、一または複数の重みファクタ「W₃・W_LO,i」が含まれてもよい：

位置ｊ毎に総計するための他の方法は、例えば、以下を備えてもよい。
・以下のようなレベル毎に補正された「MAerr」の絶対値の和：

・以下のようなレベル毎に補正された「MAerr」立方の和：

加えて、ダイ毎（k = 1 : NumDies（ダイの数））かつレベル毎（i = 1 : N）のデフォーカス（MAerr）の最大の絶対値を最小化するために、これらの例は以下のように更に拡張されてもよい：

以下は、「1」に設定された異なる項についての重みを使用することによって単純化された、上記の問題を解くための方法の一例である：

上記の問題は、コスト関数を以下の形式に書き直した後に、二次計画法を使用して解かれうる：

ここで、プライムは転置行列を表す。ソルバの目標は、コスト関数を最小化する「x」を見つけることである。

以上で定義されたコスト関数の最小化の基本的な実装は、以下のように表されてもよい：

Ｚ（制御グリッドの各グリッド点での高さ）と、レベル毎のオフセット「LO_i」を含むスリットの移動平均（MA）の間の差によって、「MAerrLevelCorrected」を置換すると以下のようになる：

「x」は、以下のように、露光プロファイルスプライン係数「c(1:M)」およびレベル（例えば、この具体例については全部で二つ）毎のオフセットを保持するアレイとして定義されてもよい：

ここで、「H」「f」および「g」は、以下のように定義されうる：

ここで、「I」は単位行列である（これは、前述されたように重みが適用される場合には、重み付け行列によって置換されてもよい）。
「M₁」は、以下のように、グリッド点毎のデフォーカスに関する項を備える行列である：

「M_MA」は、露光スリット上の平均瞬間デフォーカス（スリット強度を考慮に入れたもの）を記述する。「M_LO」は、本質的に、グリッド点毎のレベルオフセット（「x_LO」を参照）を割り当てる。
「M₂」は、以下のように、グリッド点毎のＭＳＤに関する項およびレベルオフセットに関する零（レベルオフセットがＭＳＤに対して適用されない）を備える行列である：

ここで、「M_MSD」は以下のような行列である：

ここで、「M_MF」は、スリット強度の平方根が乗算されたグリッド点毎の露光スリット上の平均瞬間デフォーカスを備える。

なお、行列Ｚは、以下のように、各レベルについての零と共に拡大されるべきである：

二次計画法は必須ではないが、処理を単純化するために使用されてもよいと理解されるべきである。コスト関数は、記述された例のいずれか等の任意の適切な最小化によって解かれてもよい。

上記の方程式は、重み等の正規化を明示的に指定しない。

このコスト関数には境界条件も加えられうる。

図４（ａ）は、三つの代替的なフォーカス駆動プロファイルのそれぞれに関連するフォーカスエラーのプロット（Ｚにおける制御軌道（すなわち、フォーカス制御軌道））である。参考のために、トポグラフィ（セルＣおよび周辺Ｐ）が背景に影付きで示されている。第１フォーカス駆動プロファイル３０は、単一のＣＤＵメトリックに関連するコスト関数に対応する。大きいデフォーカスに対応する大きいシフトが、フィールドの端において顕著である。第２フォーカス駆動プロファイル３２は、ここで開示される複数レベル（具体的に、ここでは二レベル）最適化に対応する。このソリューションは、良好なフォーカスパフォーマンスを示す。すなわち、個々のレベルの間に顕著に異なるフォーカスエラーがなく、フォーカスエラーが個々のレベルのそれぞれに亘って一定である。このフォーカスパフォーマンスの結果、個々のレベルに亘る、および、個々のレベルの間のＣＤＵが改善する。

図４（ｂ）は、各レベルについての（デ）フォーカス分布のプロットである。ピークのそれぞれについて、幅分布はＭＳＤに対応し、ピークの中心位置はＭＡに対応する。第１プロット３３は、単一のＣＤＵ最適化シナリオの場合におけるフォーカス駆動プロファイルに対応する。この戦略では、セルの「3σ」、周辺の「3σ」、結合されたセルおよび周辺の「3σ」に関するフォーカス変動（ＭＳＤ）パフォーマンスが、全て芳しくない。第２プロット３５は、本開示において提案されるような「cos」関数に対応するフォーカス駆動プロファイルの使用に対応する。この戦略では、セルの「3σ」、周辺の「3σ」、結合されたセルおよび周辺の「3σ」、フォーカス（ＭＳＤ）パフォーマンスが、全て良好である（および、単一のレベル最適化から改善している）。より具体的には、セルＣについて、より狭い分布フォーカス変動エラーが得られ、周辺Ｐについて、許容可能なピーク拡大がある。

本開示の更なる実施形態は、以下の番号付きの項目のリストにおいて要約される。
項目１：
少なくとも二つのトポグラフィレベルを備える露光エリアの露光のためのリソグラフィ露光プロセスの制御におけるリソグラフィ露光装置の一または複数のアクチュエータについてのフォーカス駆動プロファイルを決定するための方法であって、
基板に関するトポグラフィデータを取得することと、
前記トポグラフィデータに基づいて、トポグラフィレベル毎にフォーカスメトリックを最適化可能なレベル毎関数コンポーネントを少なくとも備える目的関数から、前記少なくとも二つのトポグラフィレベルについての連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルを決定することと、
を備える方法。
項目２：
前記連続的な単一のフォーカス最適化プロファイルは、前記リソグラフィ露光プロセスを実行するための露光スリット投影のプロファイルを備える、項目１に記載の方法。
項目３：
前記決定するステップは、前記連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルおよび前記レベル毎関数コンポーネントに関して前記目的関数を最小化することを備える、項目１または２に記載の方法。
項目４：
前記レベル毎関数コンポーネントは、レベル毎オフセット関数コンポーネントを備え、
前記レベル毎オフセット関数コンポーネントに関して前記目的関数を最小化することは、トポグラフィレベル毎にレベル毎フォーカスオフセットを生成する、
項目３に記載の方法。
項目５：
前記目的関数を最小化することは、露光エリア内の複数の位置に亘ってレベル毎に補正された移動平均エラーを最小化することを備える、項目４に記載の方法。
項目６：
前記レベル毎に補正された移動平均エラーは、前記トポグラフィデータ内に含まれる位置毎のトポグラフィ値、および、前記露光スリットの移動平均高さから位置毎の前記レベル毎フォーカスオフセットを減じたもの、の間の差を備える、項目５に記載の方法。
項目７：
前記露光エリアに亘って前記レベル毎に補正された移動平均エラーを総計することを備える、項目５または６に記載の方法。
項目８：
前記総計することは、各位置に亘る前記レベル毎に補正された移動平均エラーの和または二次和を備える、項目７に記載の方法。
項目９：
前記目的関数は、異なる前記トポグラフィレベル内に含まれる各パターンのフォーカスエラーに対する異なる感度を説明するトポグラフィレベル毎の重みを備える、項目７または８に記載の方法。
項目１０：
前記目的関数は、前記リソグラフィ露光プロセスを実行するための投影の通過中の前記フォーカスエラーの変動を最小化するための移動標準偏差項を備える、項目７から９のいずれかに記載の方法。
項目１１：
前記移動標準偏差項および前記レベル毎に補正された移動平均エラーのバランスを制御するために、これらの項の一方または両方について重み付けすることを備える、項目１０に記載の方法。
項目１２：
前記移動標準偏差項は、レベル毎移動標準偏差項を備える、項目１０または１１に記載の方法。
項目１３：
前記移動標準偏差項は、レベルを跨ぐ移動標準偏差項を備える、項目１１または１２に記載の方法。
項目１４：
前記目的関数は、前記レベル毎フォーカスオフセットの間の差の最小化のためのオフセット最小化項を備える、項目４から１３のいずれかに記載の方法。
項目１５：
前記総計することは、各位置に亘る前記レベル毎に補正された移動平均エラーの絶対値の和、または、各位置に亘る前記レベル毎に補正された移動平均エラーの立方の和を備える、項目７に記載の方法。
項目１６：
前記決定するステップは、ダイ毎の前記レベル毎に補正された移動平均エラーの最大の絶対値の最小化を備える、項目１５に記載の方法。
項目１７：
前記目的関数は、前記目的関数を再構成するための二次計画法を適用することによって解かれる、項目１から１６のいずれかに記載の方法。
項目１８：
境界条件が前記目的関数に対して適用される、項目１から１７のいずれかに記載の方法。
項目１９：
前記トポグラフィレベルは、メモリセル領域に関する第１トポグラフィレベルおよび周辺ロジック領域に関する第２トポグラフィレベルを備える、項目１から１８のいずれかに記載の方法。
項目２０：
前記連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルを使用して、リソグラフィ露光を実行することを備える、項目１から１９のいずれかに記載の方法。
項目２１：
前記連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルは、前記リソグラフィ露光プロセスを駆動する一または複数のアクチュエータについて、経時的なセットポイントを定める、項目１から２０のいずれかに記載の方法。
項目２２：
項目１から２１のいずれかに記載の方法を実行可能なプロセッサを備えるスキャン露光装置。
項目２３：
露光照明を提供するための照明ソースと、
前記露光照明にパターン形成するパターニングデバイスを保持するためのレチクルステージと、
前記基板を保持するための基板ステージと、
を更に備え、
前記連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルは、前記基板ステージおよび／または前記レチクルステージを互いに対して制御するために使用される、
項目２２に記載のスキャン露光装置。
項目２４：
適切な装置上で実行された時に、項目１から２１のいずれかに記載の方法を実行可能なプログラム命令を備えるコンピュータプログラム。
項目２５：
項目２４に記載のコンピュータプログラムを備える非一時的なコンピュータプログラムキャリア。
項目２６：
少なくとも二つのトポグラフィレベルを備える露光エリアの露光のためのリソグラフィ露光プロセスの制御におけるリソグラフィ露光装置の一または複数のアクチュエータについてのフォーカス駆動プロファイルを決定するための方法であって、
基板に関するトポグラフィデータを取得することと、
前記トポグラフィデータに基づいて、前記少なくとも二つのトポグラフィレベルのそれぞれについてのトポグラフィレベル毎にフォーカスメトリックを最適化可能なレベル毎関数コンポーネントを少なくとも備える目的関数から、前記少なくとも二つのトポグラフィレベルについての連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルを決定することと、
を備える方法。

物理的なレチクルの態様のパターニングデバイスが記述されたが、本出願における用語「パターニングデバイス」は、例えば、プログラマブルパターニングデバイスと共に使用されて、デジタルの態様でパターンを伝達するデータ製品も含む。

発明の実施形態の使用に関して光学リソグラフィの文脈において上記で特定の言及がなされたが、発明はインプリントリソグラフィ等の他の用途において使用されてもよく、文脈が許す限り光学リソグラフィに限定されないと理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスにおけるトポグラフィが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トポグラフィは、基板に供給されたレジスト層にプレスされてもよく、電磁放射、熱、圧力またはこれらの組合せを適用することによってレジストが硬化される。レジストが硬化された後にパターニングデバイスがレジストから取り除かれると、当該レジスト内にパターンが残される。

リソグラフィ装置に関して使用される「放射」および「ビーム」の用語は、全てのタイプの電磁放射を包含し、紫外線（UV）放射（例えば、約365、355、248、193、157、126nmの波長を持つもの）、極端紫外線（EUV）放射（例えば、5-20nmの範囲の波長を持つもの）、イオンビームや電子ビーム等の粒子ビームを含む。

用語「レンズ」は、文脈が許す限り、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型の光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つまたは任意の組合せを指してもよい。

特定の実施形態に関する以上の記述は発明の基本的な性質を十分に明らかにし、第三者は、技術分野における知識を適用することで、過度の実験なしで、本発明の基本的な概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に変更するおよび／または様々な用途に適合させることができる。従って、このような適合および変更は、ここで提示された教示およびガイダンスに基づいて、開示された実施形態の均等物の意味および範囲に含まれる。ここでの表現または用語は、例による記述を目的としており本発明を限定するものではないと理解され、本明細書の用語または表現は教示およびガイダンスの下で当業者によって解釈される。

本発明の幅および範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の請求項およびそれらの均等物によってのみ定義されるべきである。

Claims (15)

1. 少なくとも二つのトポグラフィレベルを備える露光エリアの露光のためのリソグラフィ露光プロセスの制御におけるリソグラフィ露光装置の一または複数のアクチュエータについてのフォーカス駆動プロファイルを決定するための方法であって、
   基板に関するトポグラフィデータを取得することと、
   前記トポグラフィデータに基づいて、前記少なくとも二つのトポグラフィレベルのそれぞれについてのトポグラフィレベル毎にフォーカスメトリックを最適化可能なレベル毎関数コンポーネントを少なくとも備える目的関数から、前記少なくとも二つのトポグラフィレベルについての連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルを決定することと、
   を備える方法。
2. 前記連続的な単一のフォーカス最適化プロファイルは、前記リソグラフィ露光プロセスを実行するための露光スリット投影のプロファイルを備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記決定するステップは、前記連続的な単一のフォーカス駆動プロファイルおよび前記レベル毎関数コンポーネントに関して前記目的関数を最小化することを備える、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記レベル毎関数コンポーネントは、レベル毎オフセット関数コンポーネントを備え、
   前記レベル毎オフセット関数コンポーネントに関して前記目的関数を最小化することは、トポグラフィレベル毎にレベル毎フォーカスオフセットを生成する、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記目的関数を最小化することは、露光エリア内の複数の位置に亘ってレベル毎に補正された移動平均エラーを最小化することを備える、請求項４に記載の方法。
6. 前記レベル毎に補正された移動平均エラーは、前記トポグラフィデータ内に含まれる位置毎のトポグラフィ値、および、前記露光スリットの移動平均高さから位置毎の前記レベル毎フォーカスオフセットを減じたもの、の間の差を備える、請求項５に記載の方法。
7. 前記露光エリアに亘って前記レベル毎に補正された移動平均エラーを総計することを備える、請求項５または６に記載の方法。
8. 前記総計することは、各位置に亘る前記レベル毎に補正された移動平均エラーの和または二次和を備える、請求項７に記載の方法。
9. 前記目的関数は、異なる前記トポグラフィレベル内に含まれる各パターンのフォーカスエラーに対する異なる感度を説明するトポグラフィレベル毎の重みを備える、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記目的関数は、前記リソグラフィ露光プロセスを実行しながら、前記露光エリアに亘る投影スリットの通過中のフォーカスエラーの変動を最小化するための移動標準偏差項を備える、請求項７から９のいずれかに記載の方法。
11. 前記移動標準偏差項および前記レベル毎に補正された移動平均エラーのバランスを制御するために、これらの項の一方または両方について重み付けすることを備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記移動標準偏差項は、レベルを跨ぐ移動標準偏差項を備える、請求項１１に記載の方法。
13. 前記目的関数は、前記レベル毎フォーカスオフセットの間の差の最小化のためのオフセット最小化項を備える、請求項４から１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記総計することは、各位置に亘る前記レベル毎に補正された移動平均エラーの絶対値の和、または、各位置に亘る前記レベル毎に補正された移動平均エラーの立方の和を備える、請求項７に記載の方法。
15. 前記決定するステップは、ダイ毎の前記レベル毎に補正された移動平均エラーの最大の絶対値の最小化を備える、請求項１４に記載の方法。

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