JP4633624B2 - Compensation for errors in off-axis interferometry - Google Patents

Description

本発明は、干渉分光法および干渉計測における誤差に対する補償に関する。   The present invention relates to compensation for errors in interferometry and interferometry.

変位測定干渉計では、光学的干渉信号に基づいて、基準物体に対する測定物体の位置の変化をモニタする。干渉計では、測定物体から反射された測定ビームを、基準物体から反射される基準ビームと重ね合わせて干渉させることによって、光学的干渉信号を生成する。   The displacement measurement interferometer monitors changes in the position of the measurement object with respect to the reference object based on the optical interference signal. In the interferometer, an optical interference signal is generated by causing a measurement beam reflected from a measurement object to overlap and interfere with a reference beam reflected from a reference object.

多くの応用例において、測定および基準ビームは、直交偏光であるとともに周波数が異なっている。異なる周波数の生成は、たとえば、レーザ・ゼーマン***によって、音響光学的な変調によって、またはレーザ内部において復屈折素子を用いて等によって、行なうことができる。直交偏光しているため、偏光ビーム・スプリッタによって、測定および基準ビームを測定および基準物体に、それぞれ送ることができ、また反射された測定および基準ビームを組み合わせて、重なり合う出射側測定および基準ビームを形成することができる。重なり合う出射側ビームによって出力ビームが形成される。出力ビームはその後、偏光子を通過する。偏光子によって、出射側測定および基準ビームが混合されて、混合ビームが形成される。混合ビーム内の出射側測定および基準ビームの成分が互いに干渉する結果、混合ビームの強度が、出射側測定および基準ビームの相対的な位相とともに変化する。   In many applications, the measurement and reference beams are orthogonally polarized and have different frequencies. The generation of the different frequencies can be performed, for example, by laser-Zeeman splitting, by acousto-optic modulation or by using a birefringent element inside the laser. Because they are orthogonally polarized, the polarizing beam splitter can send the measurement and reference beams to the measurement and reference objects, respectively, and the reflected measurement and reference beams can be combined to produce overlapping exit measurement and reference beams. Can be formed. An output beam is formed by the overlapping outgoing beams. The output beam then passes through the polarizer. The output side measurement and reference beams are mixed by the polarizer to form a mixed beam. As a result of the output side measurement and reference beam components in the mixed beam interfering with each other, the intensity of the mixed beam varies with the relative phase of the output side measurement and reference beam.

混合ビームの時間依存性の強度は、検出器によって測定されて、その強度に比例する電気的干渉信号が生成される。測定および基準ビームは周波数が異なるため、電気的干渉信号には、出射側測定および基準ビームの周波数間の差に等しいビート周波数を有する「ヘテロダイン」信号が含まれる。測定および基準経路の長さが、たとえば測定物体を含むステージの平行移動によって、互いに対して変化している場合には、測定されるビート周波数には、２ｖｎｐ／λに等しいドップラ・シフトが含まれる。ここで、ｖは測定および基準物体の相対速度、λは測定および基準ビームの波長、ｎは光ビームが通過する媒体たとえば空気または真空の屈折率、ｐは基準および測定物体までの光路数である。測定される干渉信号の位相変化は、測定物体の相対位置の変化に対応する。たとえば、２πの位相の変化は、実質的にλ／（２ｎｐ）の距離変化Ｌに対応する。距離２Ｌは、往復の距離変化、または測定物体を含むステージとの間の距離の変化である。言い換えれば、位相Φは、理想的には、Ｌに正比例しており、平面ミラー干渉計、たとえば高安定性平面ミラー干渉計に対して、Φ＝２ｐｋＬｃｏｓ^２θと表現することができる。ここで、ｋ＝２πｎ／λであり、θは、干渉計の公称軸に対する測定物体の方位である。この軸は、Φが最大になる測定物体の方位から決定することができる。Φが小さい場合、Φは、Φ＝２ｐｋＬ（１−θ^２）によって近似することができる。 The time-dependent intensity of the mixed beam is measured by a detector to produce an electrical interference signal that is proportional to the intensity. Because the measurement and reference beams are different in frequency, the electrical interference signal includes a “heterodyne” signal having a beat frequency equal to the difference between the outgoing measurement and reference beam frequencies. The measured beat frequency includes a Doppler shift equal to 2 vnp / λ if the lengths of the measurement and reference paths are changing relative to each other, for example by translation of the stage containing the measurement object. . Where v is the relative velocity of the measurement and reference object, λ is the wavelength of the measurement and reference beam, n is the refractive index of the medium through which the light beam passes, such as air or vacuum, and p is the number of optical paths to the reference and measurement object. . The phase change of the measured interference signal corresponds to the change of the relative position of the measurement object. For example, a phase change of 2π substantially corresponds to a distance change L of λ / (2np). The distance 2L is a reciprocal distance change or a distance change between the stage including the measurement object. In other words, the phase Φ is ideally directly proportional to L and can be expressed as Φ = ² pkLcos ² θ for a plane mirror interferometer, eg, a high stability plane mirror interferometer. Here, k = 2πn / λ, and θ is the orientation of the measurement object with respect to the nominal axis of the interferometer. This axis can be determined from the orientation of the measuring object that maximizes Φ. If Φ is small, Φ can be approximated by Φ = 2pkL (1−θ ² ).

いくつかの実施形態においては、複数の距離測定干渉計を用いて、測定物体の複数の自由度をモニタすることができる。たとえば、複数の変位干渉計を含む干渉分光法システムを用いて、リソグラフィ・ツールにおける平面ミラー測定物体の箇所をモニタする。２本の平行な測定軸に対するステージ・ミラーの箇所をモニタすることによって、２本の測定軸が配置される平面に垂直な軸に対するステージ・ミラーの角度方向についての情報が得られる。このような測定によって、ユーザは、リソグラフィ・ツールの他のコンポーネントに対するステージの箇所および方位を、比較的高い正確度でモニタすることができる。   In some embodiments, multiple distance measuring interferometers can be used to monitor multiple degrees of freedom of the measurement object. For example, an interferometry system including a plurality of displacement interferometers is used to monitor the location of a planar mirror measurement object in a lithography tool. By monitoring the location of the stage mirror with respect to two parallel measurement axes, information about the angular direction of the stage mirror with respect to an axis perpendicular to the plane in which the two measurement axes are arranged is obtained. Such measurements allow the user to monitor the location and orientation of the stage relative to other components of the lithography tool with relatively high accuracy.

干渉分光法システムの平面ミラー測定物体における不完全性に起因する表面変化によって、干渉分光法システムを用いてなされる変位および角度測定に誤差が導入される。これらの誤差の影響は、干渉計の測定軸から離れて位置するマークの箇所を決定するときに、増幅される場合がある。しかし軸外測定に対するこれらの誤差の影響は、ミラー表面のプロファイルが分かっているならば、減らすことかまたは取り除くことができる。   Surface changes due to imperfections in the planar mirror measurement object of the interferometry system introduce errors into displacement and angle measurements made using the interferometry system. The effects of these errors may be amplified when determining mark locations that are located away from the measurement axis of the interferometer. However, the effects of these errors on off-axis measurements can be reduced or eliminated if the mirror surface profile is known.

干渉分光法システムとして、２つの干渉計を利用して平面ミラー測定物体を２本の平行な測定軸に沿ってモニタするシステムを用いて、ミラー表面プロファイルを走査線に沿ってマッピングすることができる。これは、２本の測定軸のそれぞれにおいて基準点に対するミラー表面の変位をモニタすることを、測定軸に直交する方向にミラーを走査しながら行なうことによって、実現される。ミラーが載置されるステージが干渉計に対して回転しないか、またはわずかなステージ回転も独立にモニタされ対処される場合には、変位測定値間の差から、２本の測定軸間におけるミラー表面の平均勾配の測定値が得られる。さらに、走査線上で勾配を積分することによって、ミラー表面の完全に平坦な表面からのずれ（ミラー「不均一さ」とも言われる）の測定値が得られる。   As an interferometry system, a mirror surface profile can be mapped along a scan line using a system that uses two interferometers to monitor a planar mirror measurement object along two parallel measurement axes. . This is realized by monitoring the displacement of the mirror surface with respect to the reference point in each of the two measurement axes while scanning the mirror in a direction perpendicular to the measurement axis. If the stage on which the mirror is mounted does not rotate relative to the interferometer, or if slight stage rotation is monitored and addressed independently, the mirror between the two measurement axes can be determined from the difference between the displacement measurements. A measurement of the average slope of the surface is obtained. Furthermore, by integrating the gradient on the scan line, a measurement of the deviation of the mirror surface from a perfectly flat surface (also referred to as mirror “non-uniformity”) is obtained.

しかし前述のミラー・マッピングを用いて、ミラー表面の局所的な勾配変化および不均一さに対する干渉計測の補正を行なっても、ｄ^−１（ｄは測定軸の離隔距離）に比例する空間周波数を有するミラー表面変化には対処しない。このような空間周波数を有する変化は、両方の変位測定値に等しく寄与するため、この変化は、変位測定値間の差とはならず、ミラー表面データともならない。 However, the spatial frequency proportional to d ⁻¹ (d is the separation distance of the measurement axis) can be obtained by correcting the interference measurement for the local gradient change and non-uniformity of the mirror surface by using the mirror mapping described above. It does not deal with changes in the mirror surface. Since such changes with spatial frequency contribute equally to both displacement measurements, this change is not a difference between the displacement measurements, nor is it mirror surface data.

このような変化に対して感度がないことは、少なくとも部分的に軽減することができる。これは、ミラー表面データを空間周波数ドメインに変換すること、および誤差補正項に対するある特定の周波数成分の寄与を、他の周波数成分の場合よりも大きく重み付けすることによって、行なわれる。特に、Ｋ＝２π／ｄ（およびその高調波）に近い周波数成分を他の成分誤差よりも大きく重み付けすることにより、ミラー・マッピング方法の感度がないことによる誤差の影響を小さくすることができる。   The lack of sensitivity to such changes can be at least partially mitigated. This is done by transforming the mirror surface data into the spatial frequency domain and weighting the contribution of one particular frequency component to the error correction term more than in the case of other frequency components. In particular, by weighting frequency components close to K = 2π / d (and their harmonics) more than other component errors, it is possible to reduce the influence of errors due to the insensitivity of the mirror mapping method.

一般的に、第１の態様においては、本発明の特徴は、ステージ上のアライメント・マークの箇所を決定するための方法であって、干渉計とミラーとの間の経路に沿って測定ビームを送ることであって、少なくとも干渉計またはミラーがステージ上に載置される、測定ビームを送ること、測定ビームを他のビームと組み合わせて、ステージの箇所についての情報を含む出力ビームを生成すること、出力ビームから、第１の測定軸に沿って、ステージの箇所ｘ_１を測定すること、第１の測定軸に実質的に平行な第２の測定軸に沿って、ステージの箇所ｘ_２を測定すること、ミラーの表面変化を異なる空間周波数に対して特徴付ける所定の情報から補正項Ψ_３を計算することであって、補正項に対する異なる空間周波数からの寄与を、異なる仕方で重み付けする、補正項Ψ_３を計算すること、第１の測定軸に平行な第３の軸に沿って、アライメント・マークの箇所を、ｘ_１、ｘ_２、および補正項に基づいて決定すること、を含む方法である。 In general, in a first aspect, a feature of the present invention is a method for determining the location of an alignment mark on a stage, comprising: measuring a beam along a path between an interferometer and a mirror; Sending a measurement beam, at least with an interferometer or mirror mounted on the stage, combining the measurement beam with other beams to produce an output beam containing information about the location of the stage , Measuring a stage location x ₁ along a first measurement axis from the output beam, and a stage location x ₂ along a second measurement axis substantially parallel to the first measurement axis. measuring, and computing a correction term [psi ₃ from the predetermined information characterizing relative spatial frequencies different surface variations of the mirror, the contribution from different spatial frequencies with respect to the correction term, different manners Weighting, computing a correction term [psi _3, along a third axis parallel to the first measuring axis, the positions of the alignment marks, x _{1, x 2,} and be determined on the basis of the correction term , Including.

本方法の実施形態には、以下の特徴および／または他の態様の特徴の１つまたは複数が含まれていても良い。
ｘ_１およびｘ_２は、第１および第２の測定軸におけるミラーの箇所に、それぞれ対応することができる。補正項Ψ_３は、第１の測定軸におけるミラー表面の直線からのずれに関係づけることができる。いくつかの実施形態においては、補正項Ψ_３は、Ｘ_２−Ｘ_１の積分変換に関係づけられる。Ｘ_２およびＸ_１は、第１および第２の測定軸に実質的に直交する方向にステージを走査する間にモニタされるｘ_２およびｘ_１に対応する。積分変換は、フーリエ変換とすることができる。Ψ_３に対する、ミラー表面の変化の異なる空間周波数成分からの寄与を、ＫおよびＫの高調波付近の空間周波数成分に対するΨ_３の感度が増加するように重み付けすることができる。ここでＫは、２π／ｄ（ｄは、第１および第２の測定軸間の離隔距離）に対応する。アライメント・マーク箇所は、以下のように与えられる第３の軸上の箇所ｘ_３に関係づけることができる。
ｘ_３＝ｘ_１＋η（ｘ_２−ｘ_１）−Ψ_３
ここでηは、第１の測定軸と第３の軸との間の離隔距離に関係づけられる。 Embodiments of the method may include one or more of the following features and / or features of other aspects.
x ₁ and x ₂ can correspond to the location of the mirror in the first and second measurement axes, respectively. The correction term Ψ ₃ can be related to the deviation of the mirror surface from the straight line in the first measurement axis. In some embodiments, the correction term Ψ ₃ is related to an integral transformation of X ₂ -X ₁ . X ₂ and X ₁ correspond to x ₂ and x ₁ monitored while scanning the stage in a direction substantially perpendicular to the first and second measurement axes. The integral transform can be a Fourier transform. For [psi _3, the contributions from different spatial frequency components of the change in the mirror surface can be the sensitivity of [psi ₃ with respect to the spatial frequency components near harmonics of K and K is weighted so as to increase. Here, K corresponds to 2π / d (d is the separation distance between the first and second measurement axes). Alignment marks locations can be related to the position x ₃ on the third axis is given as follows.
x ₃ = x ₁ + η (x ₂ −x ₁ ) −Ψ ₃
Here, η is related to the separation distance between the first measurement axis and the third axis.

所定の情報は、第１および第２の測定軸に実質的に直交する方向にステージを走査する間に、ｘ_１およびｘ_２をモニタすることによって、集めることができる。
本方法にはさらに、第１の測定軸に実質的に直交するｙ軸に沿って、ステージの箇所をモニタすることを含めることができる。第３の軸に沿ったアライメント・マークの箇所は、ｙ軸に沿ったステージの箇所に依存することができる。 The predetermined information can be collected by monitoring x ₁ and x ₂ while scanning the stage in a direction substantially orthogonal to the first and second measurement axes.
The method can further include monitoring the location of the stage along a y-axis that is substantially orthogonal to the first measurement axis. The location of the alignment mark along the third axis can depend on the location of the stage along the y-axis.

測定ビームは、ミラーから２回以上反射することができる。
一般的に、他の態様においては、本発明の特徴は、干渉分光法システムを用いて得られる第１の軸に対するミラーの自由度の測定値を、異なる空間周波数に対してミラーの表面変化に対処する情報に基づいて補正することを含む方法である。補正に対する異なる空間周波数からの寄与を、異なる仕方で重み付けする。 The measurement beam can be reflected more than once from the mirror.
In general, in another aspect, the features of the present invention include measuring mirror degrees of freedom relative to a first axis obtained using an interferometry system to mirror surface changes for different spatial frequencies. A method comprising correcting based on information to be addressed. The contribution from different spatial frequencies to the correction is weighted differently.

本方法の実施形態には、以下の特徴および／または他の態様の特徴の１つまたは複数が含まれていても良い。
干渉分光法システムは、第２の軸および第３の軸に沿って、ミラーの自由度をモニタすることができる。第２および第３の軸は、第１の軸に平行かつこの軸からずれている。補正に対する、ミラー表面の変化の異なる空間周波数成分からの寄与を、ＫおよびＫの高調波付近の空間周波数成分に対する補正の感度が増加するように重み付けすることができる。ここでＫは、２π／ｄ（ｄは、第２および第３の軸間の離隔距離）に対応する。 Embodiments of the method may include one or more of the following features and / or features of other aspects.
The interferometry system can monitor the degree of freedom of the mirror along the second axis and the third axis. The second and third axes are parallel to and offset from the first axis. The contribution from the different spatial frequency components of the mirror surface change to the correction can be weighted so that the sensitivity of the correction to the spatial frequency components near the K and K harmonics is increased. Here, K corresponds to 2π / d (d is the separation distance between the second and third axes).

一般的に、さらなる態様においては、本発明の特徴は、個別の平行な軸に対するミラー表面の箇所Ｘ_１およびＸ_２を、平行な軸に実質的に直交する経路に沿ってミラー表面を平行移動させる間に、干渉分光法的にモニタすること、モニタされたミラー箇所から、ミラーの表面不完全性に対する異なる空間周波数からの寄与を決定すること、を含む方法である。 In general, in a further aspect, features of the present invention translate mirror surface locations X ₁ and X ₂ relative to individual parallel axes along a path substantially orthogonal to the parallel axes. Monitoring, interferometrically, and determining, from the monitored mirror location, the contribution from different spatial frequencies to the mirror surface imperfections.

本方法の実施形態には、他の態様の特徴が含まれていても良い。
一般的に、他の態様においては、本発明の特徴は、２つのビーム経路間の光路差に関係づけられる位相を含む出力ビームを生成するように構成された干渉計であって、少なくとも一方のビーム経路がミラー表面に接触する干渉計と、干渉計に結合された電子コントローラであって、動作中に電子コントローラは、第１の測定軸に対するミラーの位置ｘ_１を、出力ビームと、異なる空間周波数に対してミラーの表面変化に対処する誤差補正項とから導き出される情報に基づいて決定し、誤差補正項に対する異なる空間周波数からの寄与は、異なる仕方で重み付けされる、電子コントローラと、を備える装置である。 Embodiments of the method may include features of other aspects.
In general, in another aspect, the invention features an interferometer configured to produce an output beam that includes a phase that is related to an optical path difference between two beam paths, the method comprising: An interferometer whose beam path contacts the mirror surface and an electronic controller coupled to the interferometer, wherein in operation, the electronic controller positions the mirror position x ₁ relative to the first measurement axis in a different space from the output beam. An electronic controller that is determined based on information derived from error correction terms that address mirror surface changes with respect to frequency, and that contributions from different spatial frequencies to the error correction terms are weighted differently. Device.

本装置の実施形態には、以下の特徴の１つまたは複数および／または他の態様の特徴を含むことができる。
装置は、２つのビーム経路間の光路差に関係づけられる位相を含む第２の出力ビームを生成するように構成された第２の干渉計を備えることができ、少なくとも一方のビーム経路がミラー表面に接触し、動作中に電子コントローラは、第２の測定軸に対するミラーの位置ｘ_２を、出力ビームから導き出される情報に基づいて決定することができる。第１の測定軸は、第２の測定軸と平行にすることができる。装置の動作中に、電子コントローラは、第３の軸に対するマークの位置ｘ_３を、ｘ_１、ｘ_２、および誤差補正項に基づいて決定することができ、第３の軸は第１および第２の測定軸に平行かつこれらの軸からずれていることができる。 Embodiments of the apparatus can include one or more of the following features and / or features of other aspects.
The apparatus can comprise a second interferometer configured to generate a second output beam that includes a phase that is related to an optical path difference between the two beam paths, at least one of the beam paths being a mirror surface. electronic controller, the position x ₂ of the mirror with respect to the second measurement axis, can be determined based on information derived from the output beam into contact with, operates. The first measurement axis can be parallel to the second measurement axis. During operation of the apparatus, the electronic controller can determine the mark position x ₃ relative to the third axis based on x ₁ , x ₂ , and the error correction term, the third axis being the first and second axes. Can be parallel to and offset from the two measurement axes.

他の態様においては、本発明の特徴は、ウェハ上の集積回路の製造において用いるためのリソグラフィ・システムであって、ウェハを支持するためのステージと、空間的にパターニングされた放射線をウェハ上に結像するための照明システムと、結像された放射線に対してステージの位置を調整するための位置合わせシステムと、結像された放射線に対するウェハの位置をモニタするための前述の装置と、を備えるリソグラフィ・システムである。   In another aspect, the invention features a lithography system for use in the manufacture of an integrated circuit on a wafer, the stage for supporting the wafer, and spatially patterned radiation on the wafer. An illumination system for imaging; an alignment system for adjusting the position of the stage relative to the imaged radiation; and the aforementioned apparatus for monitoring the position of the wafer relative to the imaged radiation. A lithography system.

さらなる態様においては、本発明の特徴は、ウェハ上の集積回路の製造において用いるためのリソグラフィ・システムであって、ウェハを支持するためのステージと、放射線源、マスク、位置合わせシステム、レンズ・アセンブリ、および前述の装置を含む照明システムであって、動作中に、放射線源によって放射線がマスクを通して送られて、空間的にパターニングされた放射線が生成され、位置合わせシステムによって、ウェハの箇所に対してマスクの位置が調整され、レンズ・アセンブリによって、空間的にパターニングされた放射線がウェハ上に結像され、および装置によって、ウェハの箇所に対するマスクの位置がモニタされる照明システムと、を備えるリソグラフィ・システムである。   In a further aspect, the invention features a lithography system for use in the manufacture of integrated circuits on a wafer, the stage for supporting the wafer, a radiation source, a mask, an alignment system, and a lens assembly. And an illumination system comprising the aforementioned apparatus, wherein in operation, radiation is transmitted through a mask by a radiation source to produce spatially patterned radiation, and the alignment system applies to the location of the wafer A lithography system comprising: an illumination system in which the position of the mask is adjusted, the spatially patterned radiation is imaged onto the wafer by the lens assembly, and the position of the mask relative to the location of the wafer is monitored by the apparatus; System.

またさらなる態様においては、本発明の特徴は、リソグラフィ・マスクの製造において用いるためのビーム書き込みシステムであって、基板をパターニングするための書き込みビームを与える供給源と、基板を支持するステージと、基板に書き込みビームを送出するためのビーム送りアセンブリと、ステージおよびビーム送りアセンブリを、互いに対して位置合わせするための位置合わせシステムと、ビーム送りアセンブリに対するステージの位置をモニタするための前述の装置と、を備えるビーム書き込みシステムである。   In yet a further aspect, the invention features a beam writing system for use in the manufacture of a lithographic mask, a source for providing a writing beam for patterning a substrate, a stage for supporting the substrate, and a substrate A beam feed assembly for delivering a writing beam to the beam, an alignment system for aligning the stage and beam feed assembly relative to each other, and the aforementioned apparatus for monitoring the position of the stage relative to the beam feed assembly; A beam writing system comprising:

他の態様においては、本発明の特徴は、ウェハ上の集積回路の製造において用いるためのリソグラフィ方法であって、可動ステージ上にウェハを支持すること、空間的にパターニングされた放射線をウェハ上に結像すること、ステージの位置を調整すること、前述の方法を用いてステージの位置をモニタすること、を含むリソグラフィ方法である。   In another aspect, the invention features a lithographic method for use in the manufacture of an integrated circuit on a wafer, comprising supporting the wafer on a movable stage and applying spatially patterned radiation onto the wafer. A lithography method including imaging, adjusting the position of the stage, and monitoring the position of the stage using the method described above.

さらに他の態様においては、本発明の特徴は、集積回路の製造において用いるためのリソグラフィ方法であって、入力放射線をマスクを通して送って、空間的にパターニングされた放射線を生成すること、基準フレームに対してマスクを位置合わせすること、前述の方法を用いて、基準フレームに対するマスクの位置をモニタすること、空間的にパターニングされた放射線をウェハ上に結像すること、を含むリソグラフィ方法。   In yet another aspect, a feature of the present invention is a lithographic method for use in integrated circuit manufacturing, wherein input radiation is transmitted through a mask to generate spatially patterned radiation on a reference frame. A lithographic method comprising aligning a mask with respect to the substrate, monitoring the position of the mask relative to a reference frame using the method described above, and imaging spatially patterned radiation onto a wafer.

さらなる態様においては、本発明の特徴は、ウェハ上に集積回路を製造するためのリソグラフィ方法であって、リソグラフィ・システムの第１のコンポーネントをリソグラフィ・システムの第２のコンポーネントに対して位置合わせして、空間的にパターニングされた放射線にウェハを露出すること、前述の方法を用いて、第２のコンポーネントに対する第１のコンポーネントの位置をモニタすること、を含むリソグラフィ方法である。   In a further aspect, a feature of the present invention is a lithographic method for manufacturing an integrated circuit on a wafer, wherein the first component of the lithography system is aligned with the second component of the lithography system. A lithographic method comprising exposing the wafer to spatially patterned radiation and monitoring the position of the first component relative to the second component using the method described above.

さらなる態様においては、本発明の特徴は、集積回路の製造方法であって、前述のリソグラフィ方法を含む方法である。
他の態様においては、本発明の特徴は、集積回路の製造方法であって、前述のリソグラフィ・システムを用いることを含む方法である。 In a further aspect, a feature of the present invention is a method of manufacturing an integrated circuit, including a lithographic method as described above.
In another aspect, a feature of the present invention is a method of manufacturing an integrated circuit that includes using the above-described lithography system.

さらなる態様においては、本発明の特徴は、リソグラフィ・マスクの製造方法であって、基板をパターニングするために基板に書き込みビームを送ること、書き込みビームに対して基板を位置合わせすること、前述の方法を用いて、書き込みビームに対する基板の位置をモニタすること、を含む方法である。   In a further aspect, the invention features a method of manufacturing a lithographic mask, the method comprising: sending a writing beam to the substrate to pattern the substrate; aligning the substrate with respect to the writing beam; And monitoring the position of the substrate relative to the writing beam.

本発明の実施形態には、以下の優位性の１つまたは複数が含まれていても良い。
平面ミラー測定物体における不完全性に起因する、軸外マーカーの箇所を決定する際の誤差、特に空間周波数≒２π／ｄおよびその高調波を有するミラー表面変化に付随する誤差を、小さくすることができる。開示される方法は、軸上測定値の誤差を減らすために用いることもできる。 Embodiments of the invention may include one or more of the following advantages.
To reduce errors in determining the location of off-axis markers due to imperfections in the planar mirror measurement object, especially errors associated with mirror surface changes having spatial frequencies ≈ 2π / d and their harmonics it can. The disclosed method can also be used to reduce errors in on-axis measurements.

ステージ・ミラー測定物体は、最終的に干渉分光法システムが使用される応用例において使用される干渉分光法システムを用いて、特徴付けることができる。このミラー・マッピングは、その場で行なうことができる。システムの存続時間に渡って起こり得る変化に対処するために、マッピングを繰り返すことができる。   The stage mirror measurement object can be characterized using an interferometry system used in applications where an interferometry system is ultimately used. This mirror mapping can be done on the fly. The mapping can be repeated to deal with possible changes over the lifetime of the system.

開示される誤差補正方法により、干渉計および／または他のコンポーネントの誤差許容範囲を、測定の正確度を損なうことなく緩和することができる。したがって、いくつかの実施形態においては、システムは、測定の正確度を損なうことなく、安価なコンポーネント（たとえばミラー）を用いることができる。   With the disclosed error correction method, error tolerances of interferometers and / or other components can be relaxed without compromising measurement accuracy. Thus, in some embodiments, the system can use inexpensive components (eg, mirrors) without compromising measurement accuracy.

本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細を、添付図面および以下の説明において述べる。本発明の他の特徴、目的、および優位性は、説明および図面から、ならびに請求項から明らかである。   The details of one or more embodiments of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, objects, and advantages of the invention will be apparent from the description and drawings, and from the claims.

種々の図面における同様の参照符号は、同様の要素を示す。   Like reference symbols in the various drawings indicate like elements.

距離測定干渉計を用いて軸外マーカーの箇所を決定する応用の一例は、リソグラフィ・ツール（リソグラフィ・スキャナとも言われる）においてアライメント・マークの箇所を決定するためのものである。アライメント・マークは、ウェハおよび／またはステージ上の基準マークであり、光学的なアライメント・スコープ（多くの場合に、ツールの露光システムの主光軸から離れて位置する）によって位置決めされるものである。   An example of an application that uses a distance measuring interferometer to determine the location of an off-axis marker is for determining the location of an alignment mark in a lithography tool (also referred to as a lithography scanner). Alignment marks are reference marks on the wafer and / or stage that are positioned by an optical alignment scope (often located away from the main optical axis of the tool's exposure system) .

図１および図２に示すように、典型的なリソグラフィ・ツール１００には、ウェハ１３０の露光領域上にレチクル１２０を結像するように位置する露光システム１１０が含まれる。ウェハ１３０は、ステージ１４０によって支持されている。ステージ１４０は、露光システム１１０の軸１１２に直交する平面内で、ウェハ１３０を走査する。ステージ１４０上には、ステージ・ミラー１８０が載置されている。ステージ・ミラー１８０には、公称上は直交する２つの反射表面１８２および１８４が含まれている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a typical lithography tool 100 includes an exposure system 110 that is positioned to image a reticle 120 on an exposure area of a wafer 130. Wafer 130 is supported by stage 140. The stage 140 scans the wafer 130 in a plane orthogonal to the axis 112 of the exposure system 110. A stage mirror 180 is placed on the stage 140. Stage mirror 180 includes two reflective surfaces 182 and 184 that are nominally orthogonal.

干渉分光法システムによって、直交するｘ測定軸およびｙ測定軸に沿って、ステージ１４０の位置がモニタされる。ｘ軸およびｙ軸は、露光システム１１０の軸１１２と交差している。干渉分光法システムには、４つの干渉計２１０、２２０、２３０、および２４０が含まれている。干渉計２１０および２２０は、測定ビーム２１５および２２５をそれぞれｙ軸に平行に送って、ミラー表面１８２から反射させる。同様に、干渉計２３０および２４０は、測定ビーム２３５および２４５をそれぞれｘ軸に平行に送って、ミラー表面１８４から２回反射させる。各測定ビームは、ミラー表面から反射した後、基準ビームと組み合わされて出力ビームを形成する。各出力ビームの位相は、測定および基準ビーム経路間の光路長差に関係づけられる。検出器２１２、２２２、２３２、および２４２は、干渉計２１０、２２０、２３０、および２４０からの出力ビームをそれぞれ検出して、光路長差の情報を電子コントローラ１７０に伝達する。電子コントローラ１７０では、情報からステージ位置を決定して、レチクル１２０に対してステージ１４０の位置を相応に調整する。   An interferometry system monitors the position of stage 140 along the orthogonal x and y measurement axes. The x axis and y axis intersect the axis 112 of the exposure system 110. The interferometry system includes four interferometers 210, 220, 230, and 240. Interferometers 210 and 220 transmit measurement beams 215 and 225, respectively, parallel to the y-axis and reflect from mirror surface 182. Similarly, interferometers 230 and 240 transmit measurement beams 235 and 245, respectively, parallel to the x-axis and reflect twice from mirror surface 184. Each measurement beam is reflected from the mirror surface and then combined with a reference beam to form an output beam. The phase of each output beam is related to the optical path length difference between the measurement and reference beam paths. Detectors 212, 222, 232, and 242 detect the output beams from interferometers 210, 220, 230, and 240, respectively, and communicate optical path length difference information to electronic controller 170. The electronic controller 170 determines the stage position from the information and adjusts the position of the stage 140 relative to the reticle 120 accordingly.

各干渉計に対する入力ビームは、共通の供給源であるレーザ光源１５２から得られる。ビーム・スプリッタ２１１、２２１、２３１、ならびにミラー２４１および２５１は、光源１５２からの光を干渉計に送る。各干渉計では、その入力ビームを分割して、測定ビームおよび基準ビームにする。本実施形態においては、各干渉計は、その個々の測定ビームを、ミラー１８０の表面に２回接触する経路に沿って送る。   The input beam for each interferometer is obtained from a common source, laser light source 152. Beam splitters 211, 221, 231 and mirrors 241 and 251 send light from light source 152 to the interferometer. Each interferometer splits its input beam into a measurement beam and a reference beam. In this embodiment, each interferometer sends its individual measurement beam along a path that contacts the surface of the mirror 180 twice.

干渉計２３０および２１０は、ｘ軸およびｙ軸に沿って、ミラー表面１８４および１８２の箇所の座標ｘ_１およびｙ_１をそれぞれモニタする。さらに干渉計２４０および２２０は、第２の組の軸（ｘ軸およびｙ軸から、それぞれずれているがこれらに平行である）に沿って、ステージ１４０の箇所をモニタする。第２の測定によって、ミラー表面１８４および１８２の座標ｘ_２およびｙ_２が、それぞれ得られる。これらの第２の測定軸のｘ軸およびｙ軸からの離隔距離は分かっており、図２においてｄおよびｄ’として示されている。 Interferometers 230 and 210 monitor coordinates x ₁ and y ₁ at the locations of mirror surfaces 184 and 182 along the x and y axes, respectively. In addition, interferometers 240 and 220 monitor the location of stage 140 along a second set of axes (which are offset from and parallel to the x and y axes, respectively). The second measurement, the coordinates _{x 2} and _{y 2} of the mirror surface 184 and 182 are obtained, respectively. The distances of these second measurement axes from the x and y axes are known and are shown as d and d 'in FIG.

いくつかの実施形態においては、干渉計２１０、２２０、２３０、および２４０は、高安定性平面ミラー干渉計（ＨＳＰＭＩ）である。図３に示すように、ＨＳＰＭＩ３００には、偏光ビーム・スプリッタ（ＰＢＳ）３１０、レトロリフレクタ３２０、および基準ミラー３３０が含まれている。またＨＳＰＭＩ３００には、４分の１波長プレート３４０および３５０も含まれている。これらは、ＰＢＳ３１０とミラー表面１８４または基準ミラー３３０との間に、それぞれ位置している。   In some embodiments, interferometers 210, 220, 230, and 240 are high stability plane mirror interferometers (HSPMI). As shown in FIG. 3, the HSPMI 300 includes a polarizing beam splitter (PBS) 310, a retroreflector 320, and a reference mirror 330. HSPMI 300 also includes quarter wave plates 340 and 350. These are located between PBS 310 and mirror surface 184 or reference mirror 330, respectively.

動作中、ＰＢＳ３１０によって、入力ビーム（図３においてビーム３６０として示される）が、直交偏光成分に分割される。一方の成分である測定ビーム３３５Ａは、ＰＢＳ３１０を透過した後、ミラー表面１８４から反射して、ＰＢＳ３１０の方へと戻る。そのＰＢＳ３１０までの戻りにおいて、測定ビームの偏光状態は、４分の１波長プレート３４０を２回通ることによって、ここではその本来の偏光状態に直交している。そして測定ビームは、ＰＢＳ３１０によってレトロリフレクタ３２０に向けて反射される。レトロリフレクタ３２０によって、測定ビームはＰＢＳ３１０の方へ戻される。ＰＢＳ３１０は、測定ビームをミラー表面１８４の方へ反射する。ミラー表面１８４までの第２の進みにおいて、測定ビームをビーム３３５Ｂとして示す。再び、ミラー表面１８４において、ビーム３３５Ｂは反射して、ＰＢＳ３１０の方へ向かう。４分の１波長プレート３４０を２回通ることによって、測定ビームの偏光状態が変えられてその本来の状態に戻る。そして測定ビームは、ＰＢＳ３１０を透過して、出力ビーム３７０の成分としてＨＳＰＭＩ３００を出て行く。   In operation, the PBS 310 splits the input beam (shown as beam 360 in FIG. 3) into orthogonal polarization components. The measurement beam 335A, which is one component, passes through the PBS 310, then reflects from the mirror surface 184, and returns toward the PBS 310. On its return to PBS 310, the polarization state of the measurement beam is orthogonal to its original polarization state here, by passing through quarter-wave plate 340 twice. The measurement beam is reflected by the PBS 310 toward the retroreflector 320. The retroreflector 320 returns the measurement beam toward the PBS 310. The PBS 310 reflects the measurement beam toward the mirror surface 184. In the second advance to the mirror surface 184, the measurement beam is shown as beam 335B. Again, at the mirror surface 184, the beam 335B reflects and travels toward the PBS 310. By passing through the quarter-wave plate 340 twice, the polarization state of the measurement beam is changed and returns to its original state. The measurement beam then passes through PBS 310 and exits HSPMI 300 as a component of output beam 370.

基準ビームは、ＰＢＳ３１０によって最初に反射された入力ビーム３６０の成分である。基準ビームは、ＰＢＳ３１０と基準ミラー３３０との間を２回通る。各進みにおいて、基準ビームの偏光状態は、４分の１波長プレート３５０によって９０°だけ変えられる。こうして、基準ビームの基準ミラー３３０までの第１の進みの後に、基準ビームがＰＢＳ３１０を透過する。基準ビームの基準ミラー３３０までの第２の進みの後に、基準ビームはＰＢＳ３１０によって反射される。基準ビームは、干渉計３００から出力ビーム３７０の成分として出て行く。   The reference beam is the component of the input beam 360 that was first reflected by the PBS 310. The reference beam passes twice between the PBS 310 and the reference mirror 330. At each advance, the polarization state of the reference beam is changed by 90 ° by the quarter wave plate 350. Thus, after the first advance of the reference beam to the reference mirror 330, the reference beam is transmitted through the PBS 310. After the second advance of the reference beam to the reference mirror 330, the reference beam is reflected by the PBS 310. The reference beam exits from the interferometer 300 as a component of the output beam 370.

ＨＳＰＭＩ以外の変位測定干渉計を、システム１００において用いることも可能である。他の変位測定干渉計の例としては、単一ビームの干渉計および／または高正確度の平面ミラー干渉計（測定ビームは測定物体まで３回以上、たとえば４回進むことができる）が挙げられる。さらに、前述の説明には、ヘテロダイン干渉分光法の説明が含まれていたが、ホモダイン検出方式を用いることもできる。   Displacement measuring interferometers other than HSPMI can also be used in the system 100. Examples of other displacement measurement interferometers include a single beam interferometer and / or a high accuracy plane mirror interferometer (the measurement beam can travel three or more times, eg four times) to the measurement object. . Further, the above description includes a description of heterodyne interferometry, but a homodyne detection method can also be used.

再び図１および図２を参照して、リソグラフィ・ツール１００には、アライメント・スコープ１６０（軸１１２から軸外に位置する）も含まれている。アライメント・スコープ１６０は、ｘ軸から量ηｄだけずれたｙ軸上の位置にある物体を位置決めするように配置されている。本実施形態においては、ユーザは、アライメント・スコープ１６０を用いてアライメント・マークを位置決めすることができる。露光システム１１０に対するアライメント・スコープ１８０の位置およびｘ軸およびｙ軸は明らかであるため、いったんユーザがスコープを用いてアライメント・マーク１６５を位置決めすれば、露光システムに対するアライメント・マークの箇所は既知となる。いったんユーザがアライメント・マーク１６５を位置決めすると測定されるｘ_１、ｘ_２、ｙ_１、およびｙ_２の値によって、ステージ上のアライメント・マークの箇所を示す基準座標の組が得られる。これらの基準座標に基づいて、ユーザは、ステージ上のウェハを露光システムに対して正確に平行移動させて、ウェハのターゲット領域を軸１１２上に位置決めすることができる。 Referring again to FIGS. 1 and 2, the lithography tool 100 also includes an alignment scope 160 (located off axis from the axis 112). The alignment scope 160 is arranged to position an object at a position on the y-axis that is shifted by an amount ηd from the x-axis. In the present embodiment, the user can position the alignment mark using the alignment scope 160. Since the position of the alignment scope 180 relative to the exposure system 110 and the x and y axes are clear, once the user has positioned the alignment mark 165 using the scope, the location of the alignment mark relative to the exposure system is known. . The values of x ₁ , x ₂ , y ₁ , and y ₂ measured once the user positions the alignment mark 165 provides a set of reference coordinates that indicate the location of the alignment mark on the stage. Based on these reference coordinates, the user can accurately translate the wafer on the stage relative to the exposure system to position the target area of the wafer on the axis 112.

基準座標に基づいてステージの再位置合わせを行なう際には常に、アライメント・スコープ１６０によってアライメント・マーク１６５が位置決めされるときのステージの角度方向に対処しなければならない。図４に、ステージ方位の効果を例示する。図４では、第１および第２の測定軸だけでなく、ｘ軸に平行な軸４００も示している。軸４００上に、アライメント・スコープが配置される。これらの軸に沿ったミラーの箇所は、ｘ_１、ｘ_２、およびｘ_３によって、それぞれ与えられる。θがゼロの場合、ｘ_１＝ｘ_２＝ｘ_３である。しかし非ゼロのθの場合、ｘ_３−ｘ_１＝ηｄｔａｎθ≡εである。オフセットεは、アッベ（Ａｂｂｅ）・オフセットと言われる。 Whenever the stage is realigned based on the reference coordinates, the angular direction of the stage when the alignment mark 165 is positioned by the alignment scope 160 must be addressed. FIG. 4 illustrates the effect of stage orientation. In FIG. 4, not only the first and second measurement axes, but also an axis 400 parallel to the x-axis is shown. An alignment scope is disposed on the axis 400. The location of the mirror along these axes is given by x ₁ , x ₂ and x ₃ respectively. When θ is zero, x ₁ = x ₂ = x ₃ . However, in the case of non-zero θ, x ₃ −x ₁ = ηdtan θ≡ε. The offset ε is referred to as an Abbe offset.

完全に平坦なミラーおよび小さいθに対して、以下のようになる。   For a perfectly flat mirror and a small θ:

しかし前述したように、ミラー表面に不完全性（たとえば、表面不均一さおよび／または局所的な勾配変化）があると、ｘ_１およびｘ_２の干渉分光法的に観察される値に誤差が導入される。以後、観察可能なパラメータを、チルダによって示す。その後、干渉計２３０および２４０によって、ｘ^〜 _１およびｘ^〜 _２が、それぞれ測定される。ここで、ｘ^〜 _１＝ｘ_１＋Ψ_１、およびｘ^〜 _２＝ｘ_２＋Ψ_２であり、Ψ_１およびΨ_２は、測定値の完全なミラーに対する測定値からのずれを表わす。式（１）において、ｘ^〜 _１およびｘ^〜 _２を、ｘ_１およびｘ_２に対して代入すると、以下のようになる。

However, as noted above, imperfections (eg, surface non-uniformity and / or local gradient changes) on the mirror surface will result in errors in the values observed in interferometry of x ₁ and x _2. be introduced. Hereinafter, the observable parameters are indicated by tilde. Thereafter, x ^- ₁ and x ^- ₂ are measured by interferometers 230 and 240, respectively. ^{_{Here, x ~ 1 = x 1 +}} Ψ 1, and a ^{_{x ~ 2 = x 2 + Ψ}} 2, Ψ 1 and [psi ₂ represent a deviation from the measured value for the complete mirror measurements. In the formula ^(1), the ^x _{~ 1} and ^x _{~ 2,} and substituting against _{x 1} and _{x 2,} as follows.

したがってθが小さい場合、アッベ・オフセットは以下のようになる。

Therefore, when θ is small, the Abbe offset is as follows.

これは、以下のように再計算することができる。

This can be recalculated as follows:

ここでΨ_３は、ミラー表面における不完全性に対処する誤差補正項である。

Where Ψ ₃ is an error correction term that addresses imperfections on the mirror surface.

誤差補正項Ψ_３は、ミラー特徴付けモードにおいて測定されるミラー・マップから決定することができる。ミラー特徴付けモードでは、ステージ１４０をｙ−方向に平行移動させることにより、干渉計２３０および２４０の測定ビーム２３５および２４５がそれぞれ、ミラー表面１８４をデータ・ラインに沿って走査して、次のものを示す情報を含む信号を生成するようにする。すなわち、ミラー表面１８４の、ｘ方向の平面からのｘ−ｙ平面内での角度方向および見かけ上の表面のずれ（すなわち、表面不均一さ）とともに、ステージ１４０を移動させるための平行移動メカニズムにおける変化に起因する任意の寄与と、他の誤差源（たとえば、周期的な非線形性、ならびに干渉計２３０および２４０のビームの測定経路内でのガスの静止および非静止効果）とである。走査によって、Ｘ^〜 _１（ｙ）およびＸ^〜 _２（ｙ）が生成される。これらは、干渉計２３０および２４０から得られる変位測定値にそれぞれ対応する。 The error correction term Ψ ₃ can be determined from the mirror map measured in the mirror characterization mode. In mirror characterization mode, by translating stage 140 in the y-direction, measurement beams 235 and 245 of interferometers 230 and 240 respectively scan mirror surface 184 along the data line and A signal including information indicating the above is generated. That is, in the translation mechanism for moving the stage 140, along with the angular orientation in the xy plane from the x-direction plane and the apparent surface deviation (ie, surface non-uniformity) of the mirror surface 184. Any contribution resulting from the change and other error sources (eg, periodic nonlinearities and stationary and non-stationary effects of gas in the measurement path of the beams of interferometers 230 and 240). The scan produces X ^~ ₁ (y) and X ^~ ₂ (y). These correspond to the displacement measurements obtained from the interferometers 230 and 240, respectively.

ｙ−方向にステージ１４０が平行移動するのと同時に、干渉計２１０および２２０が、ミラー表面１８２の方位を、表面１８２によって与えられる測定ビーム２１５および２２５の固定遮断点に対して、モニタする。このステップにより、ステージ１４０の、その平行移動メカニズム（たとえばベアリング、駆動メカニズムなど）の機械的な寄与による回転を、測定することができる。ミラー表面１８２の角度方向を測定することで、走査中にステージ１４０の角度方向θ^〜（ｙ）の測定値が重複して得られることになる。この値を用いれば、Ｘ^〜 _１（ｙ）およびＸ^〜 _２（ｙ）データから、ステージ１４０の角度回転の寄与を取り除くことができる。 At the same time that stage 140 translates in the y-direction, interferometers 210 and 220 monitor the orientation of mirror surface 182 relative to the fixed interception points of measurement beams 215 and 225 provided by surface 182. This step allows the rotation of stage 140 due to the mechanical contribution of its translation mechanism (eg, bearing, drive mechanism, etc.) to be measured. By measuring the angular direction of the mirror surface 182, measurement values in the angular direction θ ^~ (y) of the stage 140 are obtained in duplicate during scanning. Using this ^value, the _{X ~} 1 (y) and ^X _~ 2 (y) data, it is possible to eliminate the contribution of the angular rotation of the stage 140.

ステージ１４０の角度回転に対していったん補正がなされれば、Ｘ^〜 _１（ｙ）およびＸ^〜 _２（ｙ）によって、データ・ラインに沿ったミラー表面１８４の平均勾配の測定値が得られる。ステージ回転からの寄与がない場合、平均勾配である〈ｄｘ／ｄｙ〉_Ｍａｐは、次式によって与えられる。 Once corrected for the angular rotation of the stage 140, X ^~ ₁ (y) and X ^~ ₂ (y) provide a measure of the average slope of the mirror surface 184 along the data line. When there is no contribution from the stage rotation, the average gradient <dx / dy> _Map is given by the following equation.

ここで添え字Ｍａｐは、ミラー・マッピング・モードの間に取得されるデータであることを示す。〈ｄｘ／ｄｙ〉_Ｍａｐデータに対する線形フィットによって、〈ｄｘ／ｄｙ〉_ｆｉｔが得られ、これによって公称上の基準表面が得られる。次に誤差関数Ψ_３を、ミラー表面の〈ｄｘ／ｄｙ〉_ｆｉｔからのずれに従って、以下の形式に基づいて決定する。

Here, the subscript Map indicates data acquired during the mirror mapping mode. <Dx / dy> A linear fit to the _Map data gives a <dx / dy> _fit, which gives a nominal reference surface. Next, the error function Ψ ₃ is determined based on the following format according to the deviation from the <dx / dy> _fit of the mirror surface.

平均勾配〈ｄｘ／ｄｙ〉_Ｍａｐのフーリエ変換は、以下のように書いても良い。 Average gradient <dx / dy> The Fourier transform of _Map may be written as follows.

ここで、

here,

Ψ_１（ｘ，ｙ，〈ｄｘ／ｄｙ〉_ｆｉｔ）とＸ^〜 _１（ｘ，ｙ，〈ｄｘ／ｄｙ〉_ｆｉｔ）との間の関係は、以下のようになる。

_{Ψ 1 (x, y, <} dx / dy> fit) and _{^{X ~ 1 (x, y,}} <dx / dy> fit) relationship between is as follows.

また次のことにも注意されたい。

Also note the following:

式（７）および（９）を、ｙ方向における空間周波数の関数としてのＸ^〜 _１（ｘ，ｙ，〈ｄｘ／ｄｙ〉_ｆｉｔ）のフーリエ変換に対する以下の手順の数学的操作に従って、解く。以下の手順の数学的操作では、Ｘ^〜 _１（ｘ，ｙ，〈ｄｘ／ｄｙ〉_ｆｉｔ）および／またはＸ^〜 _２（ｘ，ｙ，〈ｄｘ／ｄｙ〉_ｆｉｔ）を、簡単化された表記法で現して、パラメータの数を減らし、たとえばそれぞれ、Ｘ^〜 _１および／またはＸ^〜 _２として、またはそれぞれ、Ｘ^〜 _１（ｘ，ｙ）および／またはＸ^〜 _２（ｘ，ｙ）として、示す場合がある。

Equations (7) and (9) are solved according to the mathematical operation of the following procedure for the Fourier transform of X ^~ ₁ (x, y, <dx / dy> _fit ) as a function of spatial frequency in the y direction. In the mathematical operation of the following procedure, X ^~ ₁ (x, y, <dx / dy> _fit ) and / or X ^~ ₂ (x, y, <dx / dy> _fit ) are simplified notation. It represents in, reducing the number of parameters, for example, ^{respectively,} as ^X _{~ 1} and / or ^X _{~ 2,} or _{^{respectively, X ~ 1 (x, y}} ) and / or ^X _~ 2 (x, y) as the case shown There is.

フーリエ変換Ｆ［Ψ_１（ｘ，ｙ，〈ｄｘ／ｄｙ〉_ｆｉｔ）］は、式（８）によるＦ［Ｘ^〜 _１（ｘ，ｙ）］に、以下のように関係づけられる。

Fourier transform _{F [Ψ 1 (x, y} , <dx / dy> fit)] is by equation _{^{(8) F [X ~ 1}} (x, y)] , the are related as follows.

式（８）を用いて得られるΨ_２（ｘ，ｙ）−Ψ_１（ｘ，ｙ）に対する式と、Ψ_２に対する対応する式と、式Ψ_３＝η（Ψ_２−Ψ_１）＋Ψ_１とを用いて、Ψ_３に対して以下の式が得られる。

And expression for ₂ [psi obtained using equation (8) (x, y) -Ψ 1 (x, y), the corresponding expression for [psi _2, wherein _{Ψ 3 = η (Ψ 2 -Ψ} 1) + Ψ 1 And the following equation is obtained for Ψ ₃ .

したがって、

Therefore,

ここで、

here,

Ｋ＝２π／ｄおよびその高調波に近い空間周波数からのΨ_３に対するカーナルＩ（ｙ，ｙ’）重み寄与は、他の空間周波数の場合よりもはるかに大きい。しかしカーナルＩ（ｙ，ｙ’）は、以下の場合に特異性がある。

The Karnal I (y, y ′) weight contribution to Ψ ₃ from spatial frequencies close to K = 2π / d and its harmonics is much greater than for other spatial frequencies. However, Carnal I (y, y ′) has specificity in the following cases.

したがって、特異性のわずかな悪影響も抑制するために、乗法的重み関数をカーナルに導入しなければならない。乗法的重み関数のデザインは、信号対ノイズ比を空間周波数の関数として考慮することに基づいて、行なうことができる。乗法的重み関数の一例は、以下である。

Therefore, a multiplicative weight function must be introduced into the canal to suppress the slight negative effects of specificity. Multiplicative weighting functions can be designed based on considering the signal to noise ratio as a function of spatial frequency. An example of a multiplicative weight function is:

ここで、ｍは整数であり、δＫ＜＜２π／ｄである。他の乗法的重み関数を用いることもできる。

Here, m is an integer and δK << 2π / d. Other multiplicative weight functions can also be used.

前の導出結果では、Ψ_３に対して、重み関数ｓｉｎ^−１（Ｋｄ／２）を含む特定のカーナルが得られているが、他の実施形態においては他の重み関数を用いても良い。一般的に、重み関数によって、ミラー特徴付け方法が最も不敏感であるミラー表面プロファイルの成分に対する感度が、増加しなければならない。重み関数の例としては、Ｋの線形で、幾何学的で、かつ指数的な関数が挙げられる。 In the previous derivation result, a specific kernel including the weight function sin ⁻¹ (Kd / 2) is obtained for Ψ ₃ , but other weight functions may be used in other embodiments. In general, the weight function must increase the sensitivity to the components of the mirror surface profile where the mirror characterization method is most insensitive. Examples of weight functions include K linear, geometric and exponential functions.

いくつかの実施形態においては、ミラー特徴付けモードの間に得られるミラーに関する情報は、軸上測定値を補正するために用いることもできる。さらに、副次的な表面１８２についても、同様のミラー特徴付けモードを用いて特徴付けを行なうことができる。この情報を用いれば、ｙ軸に沿って、軸上および／または軸外測定値の両方において誤差を減らすことができる。   In some embodiments, information about the mirror obtained during the mirror characterization mode can also be used to correct on-axis measurements. Furthermore, the secondary surface 182 can be characterized using a similar mirror characterization mode. With this information, errors can be reduced along the y-axis, both on-axis and / or off-axis measurements.

加えて、いくつかの実施形態においては、干渉分光法システム内の種々のコンポーネントによって導入されるその他の誤差を、他の方法を用いて低減することができる。たとえば、干渉計における非周期誤差は、以下の文献に開示される技術を用いて小さくすることができる。米国特許出願第１０／３６６，５８７号明細書、発明の名称「干渉分光法システムにおける非周期誤差の特徴付けおよび補償」（２００３年２月１２日出願）。なお、この文献の内容開示は、本明細書において参照により全体として取り入れられている。   In addition, in some embodiments, other errors introduced by various components in the interferometry system can be reduced using other methods. For example, the non-periodic error in the interferometer can be reduced using techniques disclosed in the following documents. US patent application Ser. No. 10 / 366,587, title of invention “Characterization and compensation of non-periodic errors in interferometry systems” (filed February 12, 2003). The disclosure of the contents of this document is incorporated herein by reference in its entirety.

いくつかの実施形態においては、ステージ１４０の方位を制御する制御システムに、軸外の位置情報を送る前に、軸外測定値を、ミラー表面不完全性に付随する誤差に対して補正する。この結果、これらの誤差がステージ位置に転移することが防止される。   In some embodiments, off-axis measurements are corrected for errors associated with mirror surface imperfections before sending off-axis position information to a control system that controls the orientation of stage 140. As a result, these errors are prevented from being transferred to the stage position.

リソグラフィ・ツール（たとえばツール１００）は、大規模集積回路たとえばコンピュータ・チップなどの製造に用いられるリソグラフィ応用例において、特に有用である。リソグラフィは、半導体製造業界におけるキー・テクノロジ・ドライバである。オーバーレイの向上は、１００ｎｍライン幅（デザイン・ルール）に至るまでおよびそれより下において最も困難な５つの課題の１つである。これについては、たとえば、半導体業界ロードマップ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｒｏａｄｍａｐ）、ｐ．８２（１９９７）を参照されたい。   Lithographic tools (eg, tool 100) are particularly useful in lithographic applications that are used in the manufacture of large scale integrated circuits, such as computer chips. Lithography is a key technology driver in the semiconductor manufacturing industry. Overlay enhancement is one of the five most difficult challenges up to and below the 100 nm line width (design rule). Regarding this, for example, Semiconductor Industry Roadmap, p. 82 (1997).

オーバーレイは、ウェハおよびレチクル（またはマスク）ステージの位置合わせに用いられる距離測定干渉計の性能、すなわち正確度および精度に、直接依存する。リソグラフィ・ツールによって５０００万〜１億ドル／年の製品が生産されることが考えられるため、距離測定干渉計の性能が向上することによって得られる経済的な値は、相当なものになる。リソグラフィ・ツールの歩留まりが１％増加するごとに、約１００万ドル／年の経済的利益が集積回路製造業者にもたらされるとともに、実質的な競争力のある優位性がリソグラフィ・ツール供給メーカにもたらされる。   Overlay is directly dependent on the performance of the distance measuring interferometer used for wafer and reticle (or mask) stage alignment, ie accuracy and precision. The economic value that can be obtained by improving the performance of the distance measuring interferometer is considerable, since it is possible that the lithography tool will produce 50 million to $ 100 million per year. For every 1% increase in lithography tool yield, an economic benefit of about $ 1 million / year is provided to integrated circuit manufacturers and a substantial competitive advantage is provided to lithography tool suppliers. It is.

リソグラフィ・ツールの機能は、空間的にパターニングされた放射線を、フォトレジスト・コーティングされたウェハ上に送ることである。プロセスには、ウェハのどの箇所が放射線を受け取るべきかを決定すること（アラインメント）、および放射線をフォトレジストのその箇所に当てること（露光）が伴う。   The function of the lithography tool is to send spatially patterned radiation onto the photoresist-coated wafer. The process involves determining which part of the wafer should receive radiation (alignment) and applying radiation to that part of the photoresist (exposure).

前述したように、ウェハの位置を正確に合わせるために、ウェハ上には、専用のセンサによって測定可能なアラインメント・マークが含まれる。アラインメント・マークの測定位置によって、ツール内でのウェハの箇所が規定される。この情報によって、ウェハ表面の所望するパターニングの仕様とともに、空間的にパターニングされた放射線に対するウェハのアラインメントが、ガイドされる。このような情報に基づいて、フォトレジスト・コーティングされたウェハを支持する平行移動可能なステージが、ウェハを移動させて、ウェハの正確な箇所が放射線によって露光されるようにする。   As described above, in order to accurately align the wafer, an alignment mark that can be measured by a dedicated sensor is included on the wafer. The position of the wafer in the tool is defined by the measurement position of the alignment mark. This information guides the alignment of the wafer to the spatially patterned radiation, as well as the desired patterning specifications for the wafer surface. Based on such information, a translatable stage that supports the photoresist-coated wafer moves the wafer so that the exact location on the wafer is exposed to radiation.

露光時、放射線源が、パターニングされたレチクルを照明し、レチクルによって放射線が散乱されて、空間的にパターニングされた放射線が生成される。レチクルはマスクとも言われる。以下では、これらの用語は交換可能に用いる。縮小リソグラフィの場合、散乱された放射線は縮小レンズによって集められて、レチクル・パターンの縮小画像が形成される。あるいは、近接印刷の場合には、散乱された放射線は、ウェハに接触する前に短い距離（通常はミクロンのオーダ）を伝搬して、レチクル・パターンの１：１画像を生成する。放射線によって、レジスト内で光化学的なプロセスが始まり、放射線パターンがレジスト内の潜像に変換される。   During exposure, a radiation source illuminates the patterned reticle, and the radiation is scattered by the reticle to produce spatially patterned radiation. A reticle is also called a mask. In the following, these terms are used interchangeably. In reduction lithography, scattered radiation is collected by a reduction lens to form a reduced image of the reticle pattern. Alternatively, in the case of proximity printing, the scattered radiation propagates a short distance (usually on the order of microns) before contacting the wafer, producing a 1: 1 image of the reticle pattern. Radiation initiates a photochemical process in the resist and converts the radiation pattern into a latent image in the resist.

干渉分光法システムは、位置合わせメカニズムの重要なコンポーネントである。位置合わせメカニズムによって、ウェハおよびレチクルの位置が制御されて、ウェハ上のレチクル画像が位置合わせされる。このような干渉分光法システムに、前述した特徴が含まれれば、距離測定値に対する周期誤差の寄与が最小になるため、システムが測定する距離の正確度が増加する。   Interferometry systems are an important component of the alignment mechanism. The alignment mechanism controls the position of the wafer and reticle to align the reticle image on the wafer. If such an interferometry system includes the features described above, the contribution of the periodic error to the distance measurement is minimized, thus increasing the accuracy of the distance measured by the system.

一般的に、リソグラフィ・システム（露光システムとも言われる）には通常、照明システムおよびウェハ位置合わせシステムが含まれる。照明システムには、紫外線、可視、Ｘ線、電子、またはイオン放射線などの放射線を供給するための放射線源、および放射線にパターンを与えるためのレチクルまたはマスクが含まれており、この結果、空間的にパターニングされた放射線が生成される。加えて、縮小リソグラフィの場合には、空間的にパターニングされた放射線をウェハ上に結像するためのレンズ・アセンブリを、照明システムに含めることができる。結像された放射線によって、ウェハ上にコーティングされたレジストが、露光される。また照明システムには、マスクを支持するためのマスク・ステージと、マスクを通して送られる放射線に対してマスク・ステージの位置を調整するための位置合わせシステムとが、含まれる。ウェハ位置合わせシステムには、ウェハを支持するためのウェハー・ステージと、結像された放射線に対してウェハー・ステージの位置を調整するための位置合わせシステムとが、含まれる。集積回路の製造には、複数の露光ステップを含むことができる。リソグラフィについての概略的な参考文献としては、たとえば、以下のものを参照されたい。Ｊ．Ｒ．シーツ（Ｓｈｅａｔｓ）およびＢ．Ｗ．スミス（Ｓｍｉｔｈ）、マイクロリソグラフィ：科学および技術（Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（マーセル・デッカ（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ）社、ニューヨーク、１９９８）。なお、この文献の内容は本明細書において参照により取り入れられている。   In general, lithography systems (also referred to as exposure systems) typically include an illumination system and a wafer alignment system. The illumination system includes a radiation source for supplying radiation, such as ultraviolet, visible, x-ray, electron, or ion radiation, and a reticle or mask for patterning the radiation, resulting in spatial A patterned radiation is generated. In addition, in the case of reduction lithography, a lens assembly for imaging the spatially patterned radiation onto the wafer can be included in the illumination system. The resist coated on the wafer is exposed by the imaged radiation. The illumination system also includes a mask stage for supporting the mask and an alignment system for adjusting the position of the mask stage relative to the radiation sent through the mask. The wafer alignment system includes a wafer stage for supporting the wafer and an alignment system for adjusting the position of the wafer stage relative to the imaged radiation. Integrated circuit fabrication can include multiple exposure steps. For a general reference on lithography, see, for example: J. et al. R. Sheets and B.I. W. Smith, Microlithography: Science and Technology (Marcel Decker, New York, 1998). The contents of this document are incorporated herein by reference.

前述した干渉分光法システムを用いれば、ウェハー・ステージおよびマスク・ステージのそれぞれの位置を、露光システムの他のコンポーネント、たとえばレンズ・アセンブリ、放射線源、または支持構造に対して、正確に測定することができる。このような場合、干渉分光法システムを静止構造に取り付けて、測定物体を可動要素たとえばマスクおよびウェハー・ステージの一方に取り付けることができる。あるいは、状況を逆にして、干渉分光法システムを可動物体に取り付けて、測定物体を静止物体に取り付けることもできる。   Using the interferometry system described above, the position of each of the wafer stage and mask stage can be accurately measured with respect to other components of the exposure system, such as a lens assembly, radiation source, or support structure. Can do. In such a case, the interferometry system can be attached to a stationary structure and the measurement object can be attached to one of the movable elements, such as a mask and a wafer stage. Alternatively, the situation can be reversed, with the interferometry system attached to a movable object and the measurement object attached to a stationary object.

より一般的には、このような干渉分光法システムを用いて、露光システムの任意の１つのコンポーネントの位置を、露光システムの任意の他のコンポーネントに対して、測定することができる。すなわち干渉分光法システムを、１つのコンポーネントに取り付けるかまたはこれによって支持し、測定物体を、他のコンポーネントに取り付けるかまたはこれによって支持する。   More generally, such interferometry systems can be used to measure the position of any one component of the exposure system relative to any other component of the exposure system. That is, the interferometry system is attached to or supported by one component, and the measurement object is attached or supported by another component.

図５に、干渉分光法システム１１２６を用いたリソグラフィ・ツール１１００の他の例を示す。干渉分光法システムを用いて、露光システム内のウェハ（図示せず）の位置を正確に測定する。ここでは、ステージ１１２２を用いて、露光ステーションに対してウェハを位置合わせして支持する。スキャナ１１００には、フレーム１１０２が含まれている。フレーム１１０２には、他の支持構造およびこの構造上に保持される種々のコンポーネントが保持されている。露光ベース１１０４の上部には、レンズ・ハウジング１１０６が載置されている。レンズ・ハウジング１１０６の上部には、レチクルまたはマスク・ステージ１１１６が載置されている。レチクルまたはマスク・ステージ１１１６は、レチクルまたはマスクを支持するために用いられる。露光ステーションに対してマスクを位置合わせするための位置合わせシステムを、要素１１１７によって概略的に示す。位置合わせシステム１１１７には、たとえば、圧電性のトランスデューサ素子および対応する制御エレクトロニクスを含めることができる。説明したこの実施形態には含まれていないが、前述した干渉分光法システムの１つまたは複数を用いて、マスク・ステージの位置だけでなく、リソグラフィ構造の製造プロセスにおいて位置を正確にモニタしなければならない他の可動素子も正確に測定することができる（上記のシーツおよびスミスのマイクロリソグラフィ：科学および技術を参照のこと）。   FIG. 5 shows another example of a lithography tool 1100 that uses an interferometry system 1126. An interferometry system is used to accurately measure the position of a wafer (not shown) within the exposure system. Here, the stage 1122 is used to align and support the wafer with respect to the exposure station. The scanner 1100 includes a frame 1102. The frame 1102 holds other support structures and various components held on the structure. A lens housing 1106 is placed on the exposure base 1104. A reticle or mask stage 1116 is placed on top of the lens housing 1106. A reticle or mask stage 1116 is used to support the reticle or mask. An alignment system for aligning the mask with respect to the exposure station is schematically indicated by element 1117. The alignment system 1117 can include, for example, piezoelectric transducer elements and corresponding control electronics. Although not included in this described embodiment, one or more of the interferometry systems described above must be used to accurately monitor not only the position of the mask stage, but also the position in the lithographic structure manufacturing process. Other moving elements that must be measured can also be accurately measured (see Sheets and Smiths Microlithography above: Science and Technology).

露光ベース１１０４の下には、支持ベース１１１３が吊るされており、この支持ベース１１１３にはウェハー・ステージ１１２２が保持されている。ステージ１１２２には、平面ミラー１１２８が含まれている。平面ミラー１１２８は、干渉分光法システム１１２６によってステージに送られる測定ビーム１１５４を、反射するためのものである。干渉分光法システム１１２６に対してステージ１１２２を位置合わせするための位置合わせシステムを、要素１１１９によって概略的に示す。位置合わせシステム１１１９には、たとえば、圧電性のトランスデューサ素子および対応する制御エレクトロニクスを含めることができる。測定ビームは反射されて、露光ベース１１０４上に載置された干渉分光法システムまで戻る。干渉分光法システムは、前述した実施形態のどれであっても良い。   A support base 1113 is suspended under the exposure base 1104, and a wafer stage 1122 is held on the support base 1113. The stage 1122 includes a plane mirror 1128. The plane mirror 1128 is for reflecting the measurement beam 1154 sent to the stage by the interferometry system 1126. An alignment system for aligning the stage 1122 with respect to the interferometry system 1126 is indicated schematically by element 1119. The alignment system 1119 can include, for example, piezoelectric transducer elements and corresponding control electronics. The measurement beam is reflected back to the interferometry system mounted on the exposure base 1104. The interferometry system may be any of the embodiments described above.

動作時、放射線ビーム１１１０、たとえばＵＶレーザ（図示せず）からの紫外線（ＵＶ）ビームが、ビーム成形オプティクス・アセンブリ１１１２を通過して、ミラー１１１４によって反射された後に、下方に進む。その後、放射線ビームは、マスク・ステージ１１１６が保持するマスク（図示せず）を通過する。マスク（図示せず）は、ウェハー・ステージ１１２２上のウェハ（図示せず）上に、レンズ・ハウジング１１０６内に保持されるレンズ・アセンブリ１１０８を介して、結像される。ベース１１０４およびこれによって支持される種々のコンポーネントは、バネ１１２０によって表わされる制動システムによって、環境の振動から隔離されている。   In operation, a radiation beam 1110, such as an ultraviolet (UV) beam from a UV laser (not shown), passes through the beam shaping optics assembly 1112 and is reflected by the mirror 1114 before proceeding downward. Thereafter, the radiation beam passes through a mask (not shown) held by the mask stage 1116. A mask (not shown) is imaged onto a wafer (not shown) on the wafer stage 1122 via a lens assembly 1108 held in a lens housing 1106. Base 1104 and the various components supported thereby are isolated from environmental vibrations by a braking system represented by spring 1120.

リソグラフィ・スキャナの他の実施形態においては、前述した干渉分光法システムの１つまたは複数を用いて、たとえばウェハおよびレチクル（またはマスク）ステージ（しかしこれに限定されない）に付随する複数の軸に沿って、距離および角度を測定することができる。またＵＶレーザ・ビームではなくて、他のビームを用いてウェハを露光することもできる。たとえば、Ｘ線ビーム、電子ビーム、イオン・ビーム、および可視の光学ビームなどが挙げられる。   In other embodiments of the lithographic scanner, one or more of the interferometry systems described above are used, eg, along multiple axes associated with, but not limited to, a wafer and reticle (or mask) stage. Distance and angle can be measured. It is also possible to expose the wafer using other beams instead of the UV laser beam. Examples include X-ray beams, electron beams, ion beams, and visible optical beams.

いくつかの実施形態においては、リソグラフィ・スキャナには、当該技術分野においてカラム基準として知られるものを含めることができる。このような実施形態においては、干渉分光法システム１１２６から、基準ビーム（図示せず）が外部の基準経路に沿って送られる。外部の基準経路は、放射線ビームを送るある構造（たとえばレンズ・ハウジング１１０６）上に載置される基準ミラー（図示せず）に接触する。基準ミラーによって、基準ビームは反射されて、干渉分光法システムまで戻る。干渉分光法システム１１２６によって干渉信号が生成されるのは、干渉信号ステージ１１２２から反射される測定ビーム１１５４と、レンズ・ハウジング１１０６上に載置される基準ミラーから反射される基準ビームとが組み合わされるときである。干渉信号は、放射線ビームに対するステージ位置の変化を示す。さらに他の実施形態においては、干渉分光法システム１１２６の位置を、レチクル（またはマスク）ステージ１１１６またはスキャナ・システムの他の可動コンポーネントの位置の変化を測定するような箇所にすることができる。最後に、干渉分光法システムは、同様の方法で、スキャナに加えてまたはスキャナの代わりにステッパを含むリソグラフィ・システムとともに、用いることができる。   In some embodiments, the lithographic scanner can include what is known in the art as a column reference. In such an embodiment, a reference beam (not shown) is sent from the interferometry system 1126 along an external reference path. The external reference path contacts a reference mirror (not shown) mounted on a structure (eg, lens housing 1106) that delivers the radiation beam. By the reference mirror, the reference beam is reflected back to the interferometry system. The interferometry system 1126 generates an interference signal that combines the measurement beam 1154 reflected from the interference signal stage 1122 and the reference beam reflected from a reference mirror mounted on the lens housing 1106. Is the time. The interference signal indicates a change in stage position relative to the radiation beam. In still other embodiments, the position of the interferometry system 1126 can be a location that measures changes in the position of the reticle (or mask) stage 1116 or other movable components of the scanner system. Finally, the interferometry system can be used in a similar manner with a lithography system that includes a stepper in addition to or instead of a scanner.

当該技術分野において良く知られているように、リソグラフィは、半導体デバイスを作る製造方法の重要な部分である。たとえば米国特許５，４８３，３４３号明細書には、このような製造方法のためのステップの概要が述べられている。以下、図６ａおよび６ｂを参照して、これらのステップについて説明する。図６ａは、半導体チップ（たとえばＩＣまたはＬＳＩ）などの半導体デバイス、液晶パネル、またはＣＣＤの製造手順のフロー・チャートである。ステップ１１５１は、半導体デバイスの回路を設計するための設計プロセスである。ステップ１１５２は、回路パターン設計に基づいてマスクを製造するためのプロセスである。ステップ１１５３は、シリコンなどの材料を用いることによってウェハを製造するためのプロセスである。   As is well known in the art, lithography is an important part of a manufacturing method for making semiconductor devices. For example, US Pat. No. 5,483,343 outlines steps for such a manufacturing method. These steps are described below with reference to FIGS. 6a and 6b. FIG. 6a is a flow chart of a manufacturing procedure of a semiconductor device such as a semiconductor chip (eg, IC or LSI), a liquid crystal panel, or a CCD. Step 1151 is a design process for designing a circuit of a semiconductor device. Step 1152 is a process for manufacturing a mask based on the circuit pattern design. Step 1153 is a process for manufacturing a wafer by using a material such as silicon.

ステップ１１５４は、前工程と呼ばれるウェハ・プロセスである。ここでは、前述のように用意されたマスクおよびウェハを用いて、リソグラフィを通してウェハ上に回路が形成される。ウェハ上に、十分な空間分解能でマスク上のパターンに対応する回路を形成するためには、リソグラフィ・ツールをウェハに対して干渉分光法的に位置合わせする必要がある。本明細書で説明した干渉分光法およびシステムは、ウェハ・プロセスにおいて用いられるリソグラフィの有効性を向上させるのに特に有用であり得る。   Step 1154 is a wafer process called a pre-process. Here, a circuit is formed on the wafer through lithography using the mask and wafer prepared as described above. In order to form a circuit on the wafer corresponding to the pattern on the mask with sufficient spatial resolution, it is necessary to align the lithography tool relative to the wafer in an interferometric manner. The interferometry and systems described herein may be particularly useful for improving the effectiveness of lithography used in wafer processes.

ステップ１１５５は、組み立てステップであり、後工程と呼ばれる。ここでは、ステップ１１５４によって処理されたウェハが、半導体チップに形成される。このステップには、組み立て（ダイシングおよびボンディング）とパッケージング（チップ封止）とが含まれる。ステップ１１５６は、検査ステップである。ここでは、ステップ１１５５によって形成された半導体デバイスの操作性チェック、耐久性チェックなどが行なわれる。これらのプロセスを用いて、半導体デバイスは完成され、出荷される（ステップ１１５７）。   Step 1155 is an assembly step and is called a post-process. Here, the wafer processed in step 1154 is formed on a semiconductor chip. This step includes assembly (dicing and bonding) and packaging (chip sealing). Step 1156 is an inspection step. Here, the operability check, durability check, etc. of the semiconductor device formed in step 1155 are performed. Using these processes, the semiconductor device is completed and shipped (step 1157).

図６ｂは、ウェハ・プロセスの詳細を示すフロー・チャートである。ステップ１１６１は、ウェハ表面を酸化させるための酸化プロセスである。ステップ１１６２は、ウェハ表面上に絶縁膜を形成するためのＣＶＤプロセスである。ステップ１１６３は、蒸着によってウェハ上に電極を形成するための電極形成プロセスである。ステップ１１６４は、ウェハにイオンを注入するためのイオン注入プロセスである。ステップ１１６５は、ウェハにレジスト（感光性材料）を塗布するためのレジスト・プロセスである。ステップ１１６６は、前述した露光装置を通して、ウェハ上に、マスクの回路パターンを露光（すなわち、リソグラフィ）によって印刷するための露光プロセスである。この場合も、前述したように、本明細書で説明した干渉分光法システムおよび方法を用いることによって、このようなリソグラフィ・ステップの正確度および分解能が改善される。   FIG. 6b is a flow chart showing details of the wafer process. Step 1161 is an oxidation process for oxidizing the wafer surface. Step 1162 is a CVD process for forming an insulating film on the wafer surface. Step 1163 is an electrode formation process for forming electrodes on the wafer by vapor deposition. Step 1164 is an ion implantation process for implanting ions into the wafer. Step 1165 is a resist process for applying a resist (photosensitive material) to the wafer. Step 1166 is an exposure process for printing the circuit pattern of the mask on the wafer by exposure (ie, lithography) through the exposure apparatus described above. Again, as described above, the accuracy and resolution of such lithography steps is improved by using the interferometry system and method described herein.

ステップ１１６７は、露光されたウェハを現像するための現像プロセスである。ステップ１１６８は、現像されたレジスト画像以外の部分を取り除くためのエッチング・プロセスである。ステップ１１６９は、エッチング・プロセスを受けた後にウェハ上に残るレジスト材料を剥離するためのレジスト剥離プロセスである。これらのプロセスを繰り返すことによって、ウェハ上に回路パターンが形成されて重ね合わせられる。   Step 1167 is a developing process for developing the exposed wafer. Step 1168 is an etching process for removing portions other than the developed resist image. Step 1169 is a resist stripping process for stripping the resist material remaining on the wafer after undergoing the etching process. By repeating these processes, circuit patterns are formed and superimposed on the wafer.

前述した干渉分光法システムは、物体の相対位置を正確に測定する必要がある他の用途においても使用できる。たとえば、書き込みビームたとえばレーザ、Ｘ線、イオン、または電子ビームが、基板またはビームが移動したときに、基板上にパターンをマークする応用例において、干渉分光法システムを用いて、基板と書き込みビームとの間の相対移動を測定することができる。   The interferometry system described above can also be used in other applications where the relative position of an object needs to be accurately measured. For example, in applications where a writing beam, such as a laser, x-ray, ion, or electron beam, marks a pattern on the substrate as the substrate or beam is moved, an interferometry system is used to The relative movement between can be measured.

一例として、図７に、ビーム書き込みシステム１２００の概略図を示す。供給源１２１０によって書き込みビーム１２１２が生成され、ビーム・フォーカシング・アセンブリ１２１４から、放射線ビームが、可動ステージ１２１８によって支持される基板１２１６に送られる。ステージの相対位置を決定するために、干渉分光法システム１２２０から、基準ビーム１２２２が、ビーム・フォーカシング・アセンブリ１２１４上に載置されるミラー１２２４に送られ、測定ビーム１２２６が、ステージ１２１８上に載置されるミラー１２２８に送られる。基準ビームが、ビーム・フォーカシング・アセンブリ上に載置されるミラーに接触するため、ビーム書き込みシステムは、カラム基準を用いるシステムの例である。干渉分光法システム１２２０は、前述した干渉分光法システムのどれであっても良い。干渉分光法システムによって測定される位置変化は、基板１２１６上での書き込みビーム１２１２の相対位置の変化に対応する。干渉分光法システム１２２０は、コントローラ１２３０に、基板１２１６上での書き込みビーム１２１２の相対位置を示す測定信号１２３２を送る。コントローラ１２３０からは、出力信号１２３４が、ステージ１２１８を支持および位置合わせするベース１２３６に送られる。加えて、コントローラ１２３０から信号１２３８が供給源１２１０に送られて、書き込みビーム１２１２の強度を変えるかまたはこれを遮蔽して、書き込みビームが、基板の選択位置のみにおいて、光物理または光化学変化を起こすのに十分な強度で基板に接触するようにする。   As an example, FIG. 7 shows a schematic diagram of a beam writing system 1200. A writing beam 1212 is generated by a source 1210 and a radiation beam is sent from a beam focusing assembly 1214 to a substrate 1216 supported by a movable stage 1218. To determine the relative position of the stage, a reference beam 1222 is sent from the interferometry system 1220 to a mirror 1224 mounted on a beam focusing assembly 1214 and a measurement beam 1226 is mounted on the stage 1218. Sent to the mirror 1228. A beam writing system is an example of a system that uses a column reference because the reference beam contacts a mirror mounted on a beam focusing assembly. The interferometry system 1220 may be any of the interferometry systems described above. The change in position measured by the interferometry system corresponds to a change in the relative position of the writing beam 1212 on the substrate 1216. Interferometry system 1220 sends to controller 1230 a measurement signal 1232 that indicates the relative position of writing beam 1212 on substrate 1216. From controller 1230, output signal 1234 is sent to base 1236 that supports and aligns stage 1218. In addition, a signal 1238 is sent from the controller 1230 to the source 1210 to change or shield the intensity of the writing beam 1212 so that the writing beam undergoes photophysical or photochemical changes only at selected locations on the substrate. To contact the substrate with sufficient strength.

さらに、いくつかの実施形態においては、コントローラ１２３０によって、ビーム・フォーカシング・アセンブリ１２１４に、基板のある領域上に対して書き込みビームを走査させることができる。走査は、たとえば信号１２４４を用いて行なわれる。結果として、コントローラ１２３０から、システムのその他のコンポーネントに命令が出されて、基板がパターニングされる。パターニングは通常、コントローラ内に記憶される電子デザイン・パターンに基づいている。いくつかの応用例では、書き込みビームによって、基板上にコーティングされたレジストがパターニングされ、他の応用例では、書き込みビームによって、基板が直接パターニング、たとえばエッチングされる。   Further, in some embodiments, the controller 1230 may cause the beam focusing assembly 1214 to scan the writing beam over an area of the substrate. Scanning is performed using signal 1244, for example. As a result, the controller 1230 commands the other components of the system to pattern the substrate. Patterning is usually based on electronic design patterns stored in the controller. In some applications, the resist coated on the substrate is patterned by the writing beam, and in other applications, the substrate is directly patterned, eg, etched, by the writing beam.

このようなシステムの重要な応用例は、前述したリソグラフィ方法において用いられるマスクおよびレチクルの製造である。たとえば、リソグラフィ・マスクを製造するために、電子ビームを用いて、クロム・コーティングされたガラス基板をパターニングすることができる。書き込みビームが電子ビームである場合、ビーム書き込みシステム内では、真空中に電子ビーム経路が形成されている。また書き込みビームが、たとえば電子またはイオン・ビームである場合には、ビーム・フォーカシング・アセンブリには、真空下で荷電粒子をフォーカスして基板上に送るための電界発生器たとえば四重極レンズが含まれる。書き込みビームが、放射線ビーム、たとえばＸ線、ＵＶ、または可視光線である他の場合には、ビーム・フォーカシング・アセンブリには、放射線をフォーカスして基板に送るための対応するオプティクスが含まれる。   An important application of such a system is the manufacture of masks and reticles used in the lithographic methods described above. For example, to produce a lithographic mask, a chrome-coated glass substrate can be patterned using an electron beam. When the writing beam is an electron beam, an electron beam path is formed in vacuum in the beam writing system. Also, if the writing beam is an electron or ion beam, for example, the beam focusing assembly includes an electric field generator, such as a quadrupole lens, for focusing charged particles and delivering them onto the substrate under vacuum. It is. In other cases where the writing beam is a radiation beam, such as X-ray, UV, or visible light, the beam focusing assembly includes corresponding optics for focusing the radiation into the substrate.

本発明の多くの実施形態について、説明してきた。それにもかかわらず、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく種々の変更を行なっても良いことが理解される。したがって他の実施形態は、添付請求項の範囲内である。   A number of embodiments of the invention have been described. Nevertheless, it will be understood that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, other embodiments are within the scope of the appended claims.

リソグラフィ・ツールの実施形態を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view illustrating an embodiment of a lithography tool. 図１に示すリソグラフィ・ツールのステージおよび干渉分光法システムを示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a stage of the lithography tool shown in FIG. 1 and an interferometry system. 高安定性平面ミラー干渉計を示す概略図。Schematic showing a high stability plane mirror interferometer. アッベ・オフセットを示す概略図。Schematic which shows Abbe offset. 干渉計を含むリソグラフィ・ツールの実施形態を示す概略図。1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a lithography tool that includes an interferometer. FIG. 集積回路を作るためのステップを記述するフロー・チャートを示す図。FIG. 5 shows a flow chart describing the steps for making an integrated circuit. 集積回路を作るためのステップを記述するフロー・チャートを示す図。FIG. 5 shows a flow chart describing the steps for making an integrated circuit. 干渉分光システムを含むビーム書き込みシステムを示す概略図。1 is a schematic diagram showing a beam writing system including an interferometry system. FIG.

Claims (11)

ステージ上のアライメント・マークの箇所を決定するための方法であって、
干渉計とミラーとの間の経路に沿って測定ビームを送ることであって、少なくとも前記干渉計または前記ミラーが前記ステージ上に載置されている、測定ビームを送ること、
前記測定ビームを他のビームと組み合わせて、前記ステージの箇所についての情報を含む出力ビームを生成すること、
前記出力ビームから、第１の測定軸に沿って、前記ステージの箇所ｘ_１を測定すること、
前記第１の測定軸に実質的に平行な第２の測定軸に沿って、前記ステージの箇所ｘ_２を測定することであって、前記第１及び第２の測定軸は、距離ｄだけ離間している、前記ステージの箇所ｘ_２を測定すること、
前記ミラーの表面変化についての異なる空間周波数に対応する前記ミラーの表面変化を特徴付ける所定の情報から補正項Ψ_３を計算することであって、補正項Ψ_３を計算することは、２π／ｄに近い空間周波数および２π／ｄの高調波に対する所定の情報からの低減した感度に対処するために、該補正項に対する異なる空間周波数からの寄与を異なる量だけ重み付けすることを含む、補正項Ψ_３を計算すること、
前記第１の測定軸に平行な第３の軸に沿って、アライメント・マークの箇所を、ｘ_１、ｘ_２、および前記補正項に基づいて決定すること、
を備える方法。A method for determining the location of an alignment mark on a stage,
Sending a measurement beam along a path between an interferometer and a mirror, wherein at least the interferometer or the mirror is mounted on the stage;
Combining the measurement beam with other beams to produce an output beam containing information about the location of the stage;
From said output beam, that along a first measuring axis, measures the position x ₁ of the stage,
The first of the measurement axis along the second measuring axis substantially parallel, the method comprising: measuring the position x ₂ of the stage, the first and second measuring axes, separated by a distance d and that, to measure the position x ₂ of the stage and,
Calculating a correction term ψ ₃ from predetermined information characterizing the mirror surface change corresponding to different spatial frequencies for the mirror surface change, wherein calculating the correction term ψ ₃ is 2π / d A correction term Ψ ₃ comprising weighting the contribution from different spatial frequencies to the correction term by different amounts to address reduced sensitivity from predetermined information for near spatial frequencies and harmonics of 2π / d. Calculating,
Determining an alignment mark location along a third axis parallel to the first measurement axis based on x ₁ , x ₂ and the correction term;
A method comprising: 請求項１に記載の方法において、ｘ_１およびｘ_２が、前記第１および第２の測定軸における前記ミラーの箇所にそれぞれ対応する、方法。The method of claim 1, x ₁ and x ₂ are respectively correspond to positions of the mirrors in the first and second measuring axes, the method. 請求項１に記載の方法において、前記補正項Ψ_３を、前記第１の測定軸におけるミラー表面の直線からのずれに関係づける、方法。2. The method of claim 1, wherein the correction term [Psi] ₃ is related to a deviation of the mirror surface from a straight line in the first measurement axis. 請求項１に記載の方法において、前記補正項Ψ_３をＸ_２−Ｘ_１の積分変換に関係づけ、Ｘ_２およびＸ_１が、前記第１および第２の測定軸に実質的に直交する方向に前記ステージを走査する間にそれぞれモニタされる、前記第１および第２の測定軸に沿った前記ステージの位置に対応する、方法。The method of claim 1, the relationship pickled the correction term [psi ₃ in integral transform of X ₂ -X _1, X ₂ and X ₁ is, substantially orthogonal to said first and second measuring axis direction Corresponding to the position of the stage along the first and second measurement axes, each monitored during scanning the stage. 請求項４に記載の方法において、前記積分変換がフーリエ変換である、方法。  5. A method according to claim 4, wherein the integral transform is a Fourier transform. 請求項４に記載の方法において、空間周波数Ｋ_ｄ付近のミラー表面の変化の空間周波数成分およびＫ_ｄの高調波に対する前記補正項Ψ_３の感度が増加するように、ミラー表面の変化の異なる空間周波数成分からの前記補正項Ψ_３に対する寄与を重み付けし、Ｋ_ｄは、２π／ｄに等しい、方法。The method of claim 4, as the sensitivity of the correction term [psi ₃ for harmonic spatial frequency component and the K _d for the change in the mirror surface near the spatial frequency K _d increases, different spaces change in the mirror surface Weighting the contribution to the correction term ψ ₃ from frequency components, K _d equals 2π / d. 請求項３に記載の方法において、前記アライメント・マーク箇所を、
ｘ_３＝ｘ_１＋η（ｘ_２−ｘ_１）−Ψ_３
によって与えられる前記第３の軸上の箇所ｘ_３に関係づけ、
ηを、前記第１の測定軸と前記第３の軸との間の離隔距離に関係づける、方法。The method according to claim 3, wherein the alignment mark portion is
x ₃ = x ₁ + η (x ₂ −x ₁ ) −Ψ ₃
Related to point x ₃ on the third axis given by
η is related to the separation between the first measurement axis and the third axis. 請求項１に記載の方法において、前記所定の情報が、前記第１および第２の測定軸に実質的に直交する方向にステージを走査する間にｘ_１およびｘ_２をモニタすることによって集められる、方法。The method according to claim 1, wherein the predetermined information is collected by monitoring the x ₁ and x ₂ during the scanning stage in a direction substantially perpendicular to said first and second measuring axes ,Method. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記第１の測定軸に実質的に直交するｙ軸に沿って、前記ステージの箇所をモニタすること、
を備える方法。The method of claim 1, further comprising:
Monitoring the location of the stage along a y-axis substantially perpendicular to the first measurement axis;
A method comprising: 請求項９に記載の方法において、前記第３の軸に沿った前記アライメント・マークの箇所が、前記ｙ軸に沿った前記ステージの箇所に依存する、方法。  10. The method of claim 9, wherein the location of the alignment mark along the third axis depends on the location of the stage along the y axis. 請求項１に記載の方法において、測定ビームが、前記ミラーから２回以上反射する、方法。  The method of claim 1, wherein the measurement beam reflects from the mirror more than once.

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