JP4734281B2 - 基板のターゲット部分にパターンをイメージングするための方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、基板のターゲット部分にパターンをイメージングするための方法に関する。本発明は、さらに、平均レベルセンサ読取値を決定するための方法、および基板のターゲット部分にパターンをイメージングするためのリソグラフィ装置に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板のターゲット部分に所望のパターンを付与するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスクまたはレチクルとも呼ばれているパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンが生成される。生成されたパターンが、基板（たとえばシリコン基板）上のターゲット部分（たとえば部分的に１つまたは複数のダイからなっている）に転送される。パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射感応性材料（レジスト）の層へのイメージングを介して実施される。通常、１枚の基板には、順次パターン化されるターゲット部分に隣接するネットワークが含まれている。既知のリソグラフィ装置には、パターン全体を１回でターゲット部分に露光することによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「スキャニング」方向）にスキャンし、かつ、基板をこの方向に平行または逆平行に同期してスキャンすることによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるスキャナとがある。パターンを基板に転写することによってパターニングデバイスから基板へパターンをインプリントすることも可能である。

[0003] パターンの鮮明な画像をターゲット部分に確実に生成するために、基板の上に提供されている放射感応性材料（レジスト）の層は、パターンをイメージングするリソグラフィ装置の投影システムの焦点面に配置されている。この位置決め（レベリング）には、ターゲット部分の高さおよび形状を測定し、かつ、これらの測定に基づいてターゲット部分を投影システムに対して位置決めする必要がある。

[0004] 単一基板ステージを備えたスキャナの場合、オンザフライレベリングが一般的なレベリング方法である。このようなオンザフライ測定には、場合によっては、複数のレベルセンサスポットを使用してターゲット部分をスキャンするレベルセンサを使用して、ターゲット部分の高さおよび傾斜を測定する必要がある。これについては、以下でより詳細に説明する。

[0005] ターゲット部分をスキャンするレベルセンサには、実際に露光を実行する露光スリットが実時間で追従している。レベルセンサの測定値は、フィードバックループに供給され、それにより基板テーブルが位置決めされ、基板テーブルの上に基板が実時間で位置決めされる。

[0006] レベリングのためのオフライン基板トポロジー測定は、これらのシステムの処理能力を著しく低下させることになることは理解されよう。しかしながら、オンザフライレベリングには、いくつかの特定の問題がある。

[0007] （１）スキャナの場合、オンザフライレベリングによって、レベルセンサの測定と基板ステージの移動との間に遅延が生じる。これらの遅延は、レベルセンサスポットを露光スリットの前方に配置することによって補償され、あるいは露光スリットの近傍または露光スリット内で測定した高さおよび傾斜からの前向き補外によって基板トポロジーを予測することによって補償される。

[0008] 処理能力を改善するためにスキャン速度を速くする場合、遅延に対処するためには、スポットをスリットのさらに前方に配置しなければならない。これには、個々の露光フィールドに対する総スキャン長を長くしなければならず、そのために処理能力が低下する欠点がある。前向き補外距離を長くして高速のスキャン速度における遅延に対処する場合、レベリング誤差が大きくなる可能性がある。

[0009] （２）基板またはターゲット部分のトポロジーのため、個々のレベルセンサスポットが、公称焦点面に対して異なる高さの差を測定する。その結果、スポットをスイッチオフしなければならない基板の縁の近傍で、レベル化された高さが飛躍し、傾斜（すなわち集束誤差）が生じることになる。

[0010] （３）非臨界ＣＤおよび高さのステップが高いダイトポロジーによってバックエンド（金属）層が特性化される。このような層をレベリングするための最良の方法は、滑らかな平面に沿って、デバイストポロジーを無視することである。スキャナのアクティブオンザフライレベリングは、デバイストポロジーを追従するべく試行しているが、有用な焦点深度が短くなる原因になっている。

[0011] 基板の平面度の改善およびＣＤの縮小に関連する焦点深度の短縮により、製品トポロジーとレベリングは、その関連性がますます強くなっている。

[0012] 一実施形態では、基板のターゲット部分にパターンをイメージングするための方法であって、この方法には、
パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムを提供することと、
放射ビームに対して配置するようになされた基板テーブルの上に配置された基板を提供することと、
ターゲット部分内の１つまたは複数の位置における基板のトポロジーの測定値であるレベルセンサ読取値を提供するようになされたレベルセンサを提供することとを含み、さらに、基板テーブルをレベルセンサ読取値に基づいて放射ビームに対して位置決めしている間、パターン付き放射ビームを使用して基板のターゲット部分をスキャンすることによってパターンをターゲット部分に同期イメージングしている間、レベルセンサを使用してターゲット部分をスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供すること
が含まれており、
予め決定済みの平均レベルセンサ読取値に基づいてレベルセンサ読取値が調整される。

[0013] 基板テーブルは、基板を実質的に投影システムの焦点面に配置するために、放射ビームに対して位置決めすることができる。

[0014] 一実施形態によれば、予め決定済みの平均レベルセンサ読取値をレベルセンサ読取値から控除することによってレベルセンサ読取値が調整される。

[0015] 一態様によれば、平均レベルセンサ読取値を決定するための方法であって、
基板テーブルの上に配置された１つまたは複数の基板を提供することと、
１つまたは複数の基板上の測定領域内の１つまたは複数の位置における基板のトポロジーの測定値であるレベルセンサ読取値を提供するようになされたレベルセンサを提供することとを含み、さらに、
レベルセンサを使用して少なくとも２つの測定領域をスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供することと、
異なる測定領域内の対応する相対位置からのレベルセンサ読取値を平均することによって平均レベルセンサ読取値を計算することとを含む方法が提供される。

[0016] 一態様によれば、基板のターゲット部分にパターンをイメージングするためのリソグラフィ装置であって、
パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
基板を保持するように構築された、放射ビームに対して配置するようになされた基板テーブルと、
ターゲット部分内の少なくとも１つまたは複数の位置における基板のトポロジーの測定値であるレベルセンサ読取値を提供するようになされたレベルセンサとを備え、
システムが、基板テーブルをレベルセンサ読取値に基づいて投影ビームに対して位置決めしている間、パターン付き放射ビームを使用して基板のターゲット部分をスキャンすることによってパターンをターゲット部分に同期イメージングしている間、レベルセンサを使用してターゲット部分をスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供するようになされ、予め決定済みの平均レベルセンサ読取値に基づいてレベルセンサ読取値が調整されるリソグラフィ装置が提供される。

[0017] 他の態様によれば、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
基板上の測定領域内の１つまたは複数の位置における基板のトポロジーの測定値であるレベルセンサ読取値を提供するようになされたレベルセンサとを備えたリソグラフィ装置であって、さらに、
レベルセンサを使用して少なくとも２つの測定領域をスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供し、かつ、
異なる測定領域内の対応する相対位置からのレベルセンサ読取値を平均することによって平均レベルセンサ読取値を計算するようになされたリソグラフィ装置が提供される。

[0018] 以下、本発明の実施形態について、単なる実施例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部品を表している。

[0031] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。この装置は、
放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を条件付けるように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
パターニングデバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構築された、特定のパラメータに従って該パターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（たとえばマスクテーブル）ＭＴと、
基板（たとえばレジストコート基板）Ｗを保持するように構築された、特定のパラメータに従って該基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェーハテーブル）ＷＴと、
パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば１つまたは複数のダイを備えている）に投影するように構成された投影システム（たとえば屈折型投影レンズシステム）ＰＳと
を備えている。

[0032] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、あるいは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネントまたは他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。

[0033] 支持構造は、パターニングデバイスを支持している。つまり、支持構造は、パターニングデバイスの重量を支えている。支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計および他の条件、たとえばパターニングデバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニングデバイスを保持している。支持構造には、パターニングデバイスを保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法または他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、たとえば必要に応じて固定または移動させることができるフレームまたはテーブルであってもよい。支持構造は、パターニングデバイスをたとえば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

[0034] 本明細書に使用されている「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンに位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャが含まれている場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、ターゲット部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路などのデバイス中の特定機能層に対応している。

[0035] パターニングデバイスは、透過型であってもあるいは反射型であってもよい。パターニングデバイスの実施例には、マスク、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、Alternating位相シフトおよび減衰位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプが知られている。プログラマブルミラーアレイの実施例には、マトリックス配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この傾斜したミラーによって、ミラーマトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。

[0036] 本明細書に使用されている「投影システム」という用語は、たとえば使用する露光放射に適した、もしくは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に適した、屈折型、反射光学型、反射屈折型、磁気型、電磁型および静電型の光学システム、またはそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なしてよい。

[0037] 図に示すように、この装置は、反射型（たとえば反射型マスクを使用）の装置である。別法としては、この装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用）の装置であってもよい。

[0038] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または複数のマスクテーブル）を有するタイプの装置であってもよい。このような「マルチステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つまたは複数のテーブルに対して予備アクションを実行することができる。

[0039] また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの間の空間に液浸液を適用することも可能である。液浸技法は、当分野では、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体中に浸すべきであることを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が存在することを意味しているにすぎない。

[0040] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取っている。放射源がたとえばエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

[0041] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタを備えることができる。通常、イルミネータの瞳面内における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、インテグレータおよびコンデンサなどの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを条件付け、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。

[0042] 支持構造（たとえばマスクテーブルＭＴ）の上に保持されているパターニングデバイス（たとえばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。パターニングデバイスＭＡを透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（たとえば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよびもう１つの位置センサＩＦ１を使用して、たとえばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成しているロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使用して実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成しているロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナではなく）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに接続することができ、あるいは固定することも可能である。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図には専用ターゲット部分を占有している基板アライメントマークが示されているが、基板アライメントマークは、ターゲット部分とターゲット部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメントマークは、けがき線（スクライブレーン）アライメントマークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に提供される場合、ダイとダイの間にマスクアライメントマークを配置することができる。

[0043] 図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
[0044] １．ステップモード：マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃが露光される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静止露光で画像化されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[0045] ２．スキャンモード：放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期スキャンされる（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）および像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向の幅）が制限され、また、スキャン運動の長さによってターゲット部分の高さ（スキャン方向の高さ）が決まる。
[0046] ３．その他のモード：プログラマブルパターニングデバイスを保持するべくマスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、スキャン中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、あるいは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用しているマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

[0047] 上で説明した使用モードの組合せ、および／またはその変形形態、あるいは全く異なる使用モードを使用してもよい。

[0048] 図２は、リソグラフィ投影装置の測定ステーション領域の一部を示したものである。基板Ｗは、基板テーブルＷＴの上に保持されている。基板テーブルＷＴは、複数のアクチュエータ１２に接続されている。これらのアクチュエータ１２は、プロセッサ（ＣＰＵ）８およびメモリ１０を備えた制御デバイス６に接続されている。プロセッサ８は、さらに、たとえば電気的（容量性、誘導性）手段または光学的手段、たとえば干渉計手段（図１に示すような）によって基板テーブルＷＴまたは基板テーブルホルダの実際の位置を測定している位置センサ１４から情報を受け取っている。また、プロセッサ８は、基板Ｗから高さおよび／または傾斜情報を測定しているレベルセンサＬＳから入力を受け取っている。制御デバイス６は、ＰＣもしくはプリンタまたは他の任意の記録あるいは表示デバイスを備えることができる報告システム９に接続されていることが好ましい。

[0049] レベルセンサＬＳは、たとえば光センサであってもよい。別法としては、空気式センサまたは容量センサ（たとえば）が意図されている。センサに可能な形態は、米国特許番号第５，１９１，２００号に記載されているように、基板の表面で反射する投影回折格子の画像と固定検出回折格子の画像の間に形成されるモアレパターンを利用した光センサである。好ましくは、レベルセンサＬＳは、基板表面の１つまたは複数の極めて微小な領域の垂直方向の位置を測定しなければならない。図２に示すＬＳは、光ビーム１６を生成するための光源２、基板Ｗに光ビーム１６を投影するための投影光学系（図示せず）、検出光学系（図示せず）およびディテクタ１５を備えている。ディテクタ１５は、プロセッサ８に供給される高さ依存信号を生成している。プロセッサ８は、高さ情報を処理し、かつ、基板テーブルＷＴの移動を制御するようになされている。

[0050] 図２に示すレベルセンサＬＳは、マルチステージリソグラフィ装置またはシングルステージリソグラフィ投影装置に適用することができる。

[0051] このレベルセンシング方法には、少なくとも１つのセンシング領域が使用され、スポットまたはレベルセンサスポットと呼ばれている微小領域の平均高さが測定される。基板領域上のスポットの位置に応じて、測定済みのターゲット領域から高さおよび／または傾斜情報を引き出すために適用することができる１つまたは複数のスポットが選択機構によって選択される。

[0052] 次に、オンザフライ測定の原理について、図３を参照してより詳細に説明する。

[0053] 図３には、ターゲット領域が参照数表示Ｃで示されている。この特定実施例では、レベルセンサＬＳがターゲット領域Ｃの照射部分の局部的な高さおよび傾斜を決定し、かつ、ターゲット領域Ｃの照射部分全体の十分な平均化を達成することができるよう、基板Ｗ上に測定すべき８個のスポットを有している。当然、他の数のスポットを備えたレベルセンサを適用してもよい。

[0054] 図３には、さらに、スリット３９で簡潔に参照されているスリット形の領域が示されている。スリット３９は、スキャン中、ターゲット領域Ｃを連続的にイメージングしている間に照射される領域である。スキャンプロセスでは、当業者に知られているように、基板の表面全体がレチクルすなわちマスクＭＡの画像によってカバーされるまで、基板の表面上をスリット３９がｙ方向に次々に連続的に数回にわたって移動する。スリット３９の形状は長方形である。図３によれば、スリット３９のｘ方向の長さ寸法は、ターゲット領域Ｃのｘ方向の長さに等しい。しかしながら、スリット３９の長さ寸法は、ターゲット領域Ｃのｘ方向の長さに対してより短くすることも、あるいはより長くすることも可能であることは当業者には理解されよう。スリット３９の幅（ｙ方向に沿った幅）は、スリット３９の長さよりはるかに短い。

[0055] また、図３には、基板Ｗの縁部分の高さおよび傾斜データを引き出すためにレベルセンサＬＳによって使用されるレベルスキャン領域２１が示されている。レベルセンサスポット領域２７は、参照番号２７で概略的に示されている。レベルセンサスポット領域２７は、所定の経路に沿って、矢印で示す露光方向ｙに基板の表面全体にわたってスキャンされる。

[0056] また、図２を参照すると、基板Ｗが露光され、焦点面に対して基板Ｗが移動するスキャン運動の間、基板テーブルＷＴは、ＣＰＵ８によって駆動されるアクチュエータ１２によって制御される。

[0057] 制御デバイス６によって制御されるアクチュエータ１２を使用して、基板テーブルＷＴ、ひいては基板１１の位置（高さおよび傾斜）が調整され、それにより、イメージングの間、基板Ｗが確実に焦点面に位置し、焦点外れが防止される。米国特許番号第５，１９１，２００号に、必要な位置調整量を決定する方法の１つが記載されている。

[0058] 焦点外れは、放射の投影ビームＰＢの焦点面からの基板Ｗの逸脱を意味している。正規の動作では、レベルセンサＬＳは、複数のセンシング領域（スポット）によって、高さ、つまり複数のポイントにおける基板表面の垂直方向の位置を測定する。これらのスポットの高さ読取値がＣＰＵ８に供給され、ＣＰＵ８は、これらの高さ値を使用して、位置決めすべき照射ターゲット領域Ｃの平均高さを引き出す。可能であれば、たとえば照射ターゲット領域の異なるｘ位置およびｙ位置における複数の高さ読取値から、基板１１を配置すべき所望の高さおよび傾斜を引き出すことができる。次に、アクチュエータ１２を駆動して基板テーブルＷＴの高さおよび傾斜を制御することにより、基板１１の所望の高さおよび傾斜がＣＰＵ８によって提供される。この方法によれば、ターゲット領域Ｃの実際の照射部分を焦点面に配置するための閉ループ制御機構が達成される。露光スキャンの間、スリット形露光領域を覆っているレベルセンサスポットによって供給される高さ読取値によってターゲット領域の照射部分が連続的に焦点面に配置される。

[0059] さらなる実施形態によれば、以下で説明するように、別法でのレベリングプロセスが実施される。以下で説明する実施形態によれば、オンザフライレベリング、つまり露光中にレベリング測定を実行している間、ターゲット部分すなわち露光領域の取得済み平均トポロジーに対してレベリング測定値が修正される。

[0060] 一実施形態によれば、露光に先立って、多数の測定領域のトポロジーが、レベルセンサＬＳを使用して多数の測定スキャンを実行することによって基板Ｗのバッチの最初の基板Ｗに対して測定される。測定値の数は、１０であってもよいが、任意の数の測定値を使用することができる。

[0061] 測定領域のトポロジーは、これらの測定を実行するために必要な時間を最短にするために、基板Ｗのバッチの最初の基板Ｗのみを使用して測定することができる。また、基板Ｗのトポロジーは、１つのバッチ内ではほとんど不変であることが仮定されている。しかしながら、他の実施形態によれば、複数の基板Ｗからの多数の測定領域を測定することができることは理解されよう。

[0062] 実行された測定に基づいて、露光中における実際のレベリングの間に使用することができる情報が決定される。

[0063] 図４は、平均スポットプロファイルを測定し、かつ、使用するための本発明によるフローチャートを示したものである。本明細書において示す流れ図は、すべて、図２に示すプロセッサ８などのプロセッサによって実行することができることは理解されよう。そのために、プロセッサ８による読取りおよび実行が可能な適切なプログラム命令をメモリ１０に格納することができる。

[0064] 第１のアクション１００で、基板テーブルＷＴに最初の基板Ｗが装荷（load）され、レベルセンサＬＳの測定レンジ内に位置決めされる。

[0065] 次のアクション１０１で、場合によっては以下の基準の選択を考慮して測定スキャンの位置が決定される。
[0066] （１）測定領域を基板Ｗ上のターゲット部分Ｃのレイアウトに整合させることができる。
[0067] （２）すべてのレベルセンサスポットが有効である基板Ｗ上の領域、つまり基板Ｗの縁の近傍ではない領域に測定領域を配置することができる。
[0068] （３）平均測定領域トポロジーの最適予測を得るために、異なる測定領域に対してスキャンを実行することができる。
[0069] （４）基板Ｗは、通常、その中央部分が最も平らであるため、可能な限り基板Ｗの中央に近い位置にスキャンを配置することができる。

[0070] 図５は、１組の測定位置の一例を示したもので、斜線が施されたターゲット部分Ｃで示されている。図５に示す例によれば、選択される測定領域は、上に明記した４つの基準のすべてを満たしている。

[0071] 測定スキャンを実際に実行する前に、最初にアクション１０２が実行され、いわゆるセットポイントスキャンを実行してセットポイントが決定される。

[0072] 最も正確なレベルセンサ測定値を得るためには、測定スキャンの間、基板テーブルＷＴは、実際の露光中と同じ高さおよび傾斜であることが好ましい。したがって、アクション１０２でいわゆるセットポイントスキャンが実行される。これらのセットポイントスキャンにより、測定スキャンの間に従うことができる基板テーブルＷＴの最適経路、つまりいわゆるセットポイントが決定される。これらのセットポイントスキャンは、閉ループ制御の下で実行される。これは、スキャン中、レベルセンサスポットで覆われた基板の表面が実質的に焦点面に位置するよう、システムによって基板テーブルＷＴが制御されることを意味している。センサによって測定されたレベルセンサの読取値および基板テーブルの位置は、スキャンの間、メモリ１０に記憶される。これらの読取値に基づいて、アクション１０３で実行される測定スキャンの最適経路が決定される。

[0073] したがって、一実施形態によれば、レベルセンサを使用して少なくとも１つの測定領域をスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供する前に、セットポイントスキャンを実行することによってセットポイントが決定される。

[0074] 一実施形態では、基板テーブルＷＴの最適高さ経路は、測定した基板の形状に直線を当てはめることによって決定される直線プロファイルである。最適傾斜は、スキャン中、基板の傾斜の平均に等しい一定の値であってもよい。この方法によれば、基板テーブルの経路は、全体的な基板の形状を追従する。

[0075] アクション１０３では、アクション１０２で決定されたセットポイントに従って実際に測定スキャンが実行される。このスキャンの間、個々のレベルセンサスポットに対するレベルセンサ読取値がメモリ１０に記憶される。基板テーブルＷＴは全体的な基板の形状を追従するため、レベルセンサの読取値は、主として局部デバイストポロジーによるものである。

[0076] アクション１０４で、雑音を抑制し、かつ、下を覆っている基板Ｗの異なる測定位置と測定位置の間の形状の差を小さくするために、異なる測定スキャンの結果がレベルセンサスポットｉ毎に平均され、かつ、格子ポイント毎に平均される。測定位置（たとえばターゲット部分Ｃ）の平均トポロジーは、測定スキャンｋ内の特定のポイント（ｙｋ）（（ｙｋ）は、測定スキャン内の局部座標を表している）の高さを、他の測定スキャンｋ内の対応するポイント（ｙｋ）の高さに加えることによって計算される。ここで、ｋ＝１、２、．．Ｎであり、Ｎは測定スキャンの数（たとえば１０）に等しい。これは、測定スキャン内のすべてのポイントに対して実施される。次に、測定スキャン内のすべてのポイント（ｙｋ）に対して、加算の結果がスキャンの数、つまりＮで除される。この結果が、測定位置、たとえばターゲット部分Ｃの平均トポロジーである。この実施形態によれば、平均トポロジーは、個々のレベルセンサスポットｉ毎に個別に計算され、いわゆる平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）が得られる。

[0077] 得られる平均トポロジーは、系統的（設計）平均トポロジーがバッチのすべての基板Ｗに対して同じであると仮定されているため、全バッチにわたって有効であると仮定することができる。異なる実施形態によれば、得られる平均トポロジーは、所定の任意の数の基板Ｗに対して有効であると仮定することができ、たとえば複数のバッチまたはバッチの一部のみに対して有効であると仮定することができる。

[0078] 一実施形態によれば、局部的な基板トポロジーを完全に無視し、全体的な基板の形状を可能な限り良好に追従するために、露光の間、この平均トポロジーを使用することができる。これが可能であるのは、露光を開始する前に、平均局部基板トポロジーが分かるからである。したがって、露光中に、決定済み平均トポロジーに基づいてレベルセンサ読取値を修正することができ、局部的なトポロジーを無視した、たとえば既に適用されているパターンによって決定され、また、現像およびエッチングなどのリソグラフィ処理アクションによって決定される全体的な基板トポロジーのみを表すレベルセンサ読取値が得られる。

[0079] 次のアクション１０５で、たとえば第１の露光フィールドすなわちターゲット部分Ｃを移動させることによって基板Ｗの実際の露光が開始される。次のアクション１０６で、露光スキャンの間、レベルセンサ信号がアクション１０４で決定された平均トポロジーに対して修正される。この方法によれば、系統的トポロジーが無視され、全体的な基板の形状を考慮することができる。

[0080] 図６は、これをより詳細に説明したものである。平均トポロジーを使用しない場合、あるいは平均トポロジーを利用することができない場合、レベルセンサスポットの読取値を直接使用して、アクチュエータ１２に対する高さおよび傾斜の値が計算される。その場合、平均スポットプロファイルが使用され、平均スポットプロファイル内の対応する値が、露光中に測定されたレベルセンサ信号から控除される。

[0081] 図６は、アクション１０４で決定されたＮ個の平均スポットプロファイルがレベルセンサＬＳの対応するＮ個のスポット読取値から引かれ、それによりＮ個の修正レベルセンサスポット値が得られることを示している。したがってレベルセンサスポット測定値が平均トポロジーに対して修正され、全体的な基板の形状を表している。

[0082] 測定されたレベルセンサスポット信号と平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）の間には、必ずしも１対１の整合（match）が存在しているわけではない。つまり、測定されたレベルセンサスポット信号と平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）は、必ずしも基板Ｗ内の同じ位置に対して決定されるわけではない。したがって、対応する平均スポットプロファイル値は、露光スキャンの間、レベルセンサ測定の位置に最も近い平均スポットプロファイルの格子ポイントから得ることができる（ｙは局部ダイ座標を表している）。

[0083] 最適焦点を達成するために、これらの修正レベルセンサスポット値に基づいて基板テーブルＷＴの適切な位置および配向が決定される。基板テーブルＷＴの適切な位置は、当業者に知られている従来の技法を使用して決定される。これらの最適位置および配向は、放射の投影ビームＰＢに対して実質的に直角の方向の基板テーブルＷＴの高さを表すｚ値、およびｚ軸に対して実質的に直角であり、かつ、互いが実質的に直角であるｘ軸およびｙ軸の周りの傾斜ＲｘおよびＲｙで表現することができる。

[0084] 上で説明した実施形態では、レベルセンサスポット信号から引かれる値は、単純に、アクション１０４で決定される、最も近い局部ｙ座標を有する平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）である。しかしながら、代替実施形態によれば、レベルセンサスポット信号から引かれる値は、平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）の利用可能な値の補間（interpolation）または補外（extrapolation）によって得られる。たとえば、引くべき値は、露光中に得られたレベルセンサスポット信号のｙ座標より高いｙ座標を一方が有し、もう一方が小さいｙ座標を有する２つの平均スポットプロファイル値の補間によって得ることができる。

[0085] したがって、一実施形態によれば、予め決定済みの平均レベルセンサ読取値は、パターン付きビームを使用してターゲット部分を実質的にスキャンする方向の経路に沿った基板のトポロジーの平均スポットプロファイルからなっている。

[0086] 一実施形態によれば、予め決定済みの平均レベルセンサ読取値に基づくレベルセンサ読取値の調整は、予め決定済みの平均レベルセンサ読取値を使用して実施される。予め決定済みの平均レベルセンサ読取値は、例えば、調整すべきレベルセンサ読取値のｙ座標に比較的近いｙ座標を有する平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）を用いることで有効な位置に近いターゲット部分内の位置に対して有効である

[0087] さらなる実施形態によれば、予め決定済みの平均レベルセンサ読取値に基づくレベルセンサ読取値の調整は、少なくとも２つの予め決定済みの平均レベルセンサ読取値の補間を使用して実施される。これらの少なくとも２つの予め決定済みの平均レベルセンサ読取値は、調整すべきレベルセンサ読取値に対して（ｙ方向に）近接していてもよい。これらの少なくとも２つの予め決定済みの平均レベルセンサ読取値は、調整すべきレベルセンサ読取値に対して（ｙ方向に）互いに反対側にあってもよい。

[0088] もう一度図４を参照すると、アクション１０６が実行された後、次の露光フィールドすなわちターゲット部分Ｃが露光される。したがって、露光されたターゲット部分Ｃが基板Ｗの最後のターゲット部分Ｃでない限り、プロセスはアクション１０５に戻り、次のターゲット部分Ｃが露光される。露光されたターゲット部分Ｃが最後のターゲット部分Ｃである場合、アクション１０７で基板Ｗが除去される。

[0089] 基板Ｗが、平均トポロジーが有効であると仮定されているバッチまたは所定の数の基板Ｗの最後の基板でない限り、アクション１０７の後、次の基板Ｗが装荷され、プロセスはアクション１０５に戻る。基板Ｗが、平均トポロジーが有効であると仮定されているバッチまたは所定の数の基板Ｗの最後の基板である場合、プロセスは終了する。

[0090] 上で説明した実施形態の利点について、図７ａおよび７ｂを参照して説明する。

[0091] 図７ａは、たとえばターゲット部分Ｃのトポロジーの一例を示したものである。このトポロジーは、頂部のパターンに対して比較的低いいくつかの微小トレンチ（底部パターン）を除き、高さの変化が比較的小さいパターン（頂部パターン）からなっている。頂部パターンは、矢印ＦＴで示す焦点範囲すなわち焦点深度を有しており、底部パターンは、矢印ＦＢで示す焦点範囲すなわち焦点深度を有している。焦点範囲ＦＴおよびＦＢは互いに部分的に重なっていることが分かる。矢印ＦＴＢは、この焦点範囲の重なりを示している。焦点面がこの重畳した焦点範囲内に位置している場合、デバイスの頂部および底部パターンは、いずれも焦点内である。

[0092] 従来技術によるオンザフライレベリングによれば、レベルセンサスポットは、上で説明したように、露光スリットの直前のトポロジーの高さを測定している。図７ａには、同じく露光スリットのサイズが示されている。この状況の下、図７ａに曲線ＬＰ１で示すレベリングプロファイルが得られる。

[0093] トポロジーの結果、レベリングプロファイルＬＰ１は、大きな偏差を示している。露光スリットのサイズのため、これらの偏差は、露光スリットの外側部分が焦点外れになる原因になっている。

[0094] 図７ｂは、同じトポロジーを示したものであるが、上で説明した実施形態によるレベリングの結果であるレベリングプロファイルＬＰ２を備えている。レベルセンサ読取値が平均スポットプロファイル（つまり平均トポロジー）に対して修正されているため、得られるプロファイルは、はるかに平らであり、重なった焦点範囲ＦＴＢ内を維持している。つまり、画像全体が焦点範囲内にある。

[0095] これらの実施形態で得られるもう１つの利点は、高周波数の製品トポロジーがレベルセンサ信号およびレベリングプロファイルＬＰ２から事実上除去され、比較的低周波数の滑らかな基板トポロジーのみが考慮されるため、レベルセンサスポットを露光スリットのより近くに配置することができることである。

[0096] 従来技術では、露光スリットの前方にレベルセンサスポットを配置することで、特定の反応時間またはレベリングによる遅延を考慮することができる。また、レベルセンサスポットの前方補外（forward extrapolation）を使用して、この反応時間または遅延を考慮することも可能である。スキャン速度が極めて速い最新のリソグラフィシステムの場合、とりわけこの遅延は、著しいスキャン距離に対応するかもしれない。

[0097] いくつかの実施形態では、極めて高周波数の製品トポロジーがレベルセンサ信号から除去されるため、レベルセンサスポットを露光スリットのより近くに配置することができる。これは、測定信号中の極めて高周波数の成分が少ない場合、露光スリットに近いレベルセンサスポットの測定値の前向き補外によるトポロジーの予測がより正確になることによるものである。したがって、図８ａおよび８ｂで説明するように、個々の露光に対するスキャン長さを短くすること可能となり、より高い処理能力が得られる。

[0098] 図８ａおよび８ｂは、いずれも、図８ａおよび８ｂに示す向きに従って底部から頂部まで露光スリットＥＳによってスキャンされるターゲット部分Ｃを示したものである。いずれの図にも、露光スリットＥＳ１の開始位置および露光スリットＥＳ２の終了位置が示されている。また、図には、レベルセンサスポットＬＳＳの位置が示されており、この実施例では、４つのレベルセンサスポットＬＳＳが存在している。

[0099] また、図８ａおよび８ｂでは、レベルセンサスポットＬＳＳは、露光スリットの後側（スキャン方向に対して）に示されている。これらのレベルセンサスポットＬＳＳが反対方向にスキャンに用いられてもよい

[00100] 従来技術による状況を示す図８ａによれば、レベルセンサスポットＬＳＳは、露光スリットＥＳの比較的はるか前方に位置している。したがって、開始ＥＳ１では、露光スリットＥＳは、ターゲット部分Ｃから比較的遠くへ除去されている。本発明による構造を示す図８ｂによれば、レベルセンサスポットＬＳＳは、露光スリットＥＳの比較的近くに位置している。図８ｂに示す状況により、より短いスキャン長（矢印で示されている）が得られ、延いてはより高いシステムの処理能力が得られる。

[00101] 図９を参照して、追加的な利点について説明する。基板Ｗの縁に近いターゲット部分Ｃをスキャンする場合、レベルセンサスポットＬＳＳが基板Ｗの外側の測定を開始すると、直ちにレベルセンサスポットＬＳＳをスイッチオフしなければならない（あるいはそれらの読取値を無視しなければならない）。図９は、露光スリットＥＳによってスキャンされているターゲット部分Ｃを示したものである。図９に示すターゲット部分Ｃの右側のレベルセンサスポットＬＳＳは、それらが基板Ｗの外側に（部分的に）位置しているため、無効である。したがってこれらのレベルセンサスポットＬＳＳは、スイッチオフしなければならない。

[00102] 従来技術によれば、レベルセンサスポットをスイッチオフすると、基板Ｗの決定済み位置および傾斜（ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ）が不連続になる。本明細書において説明されている実施形態によれば、スポットのスイッチングによるレベリング応答の不連続性はより小さい。極めて高周波数の製品トポロジーがレベルセンサ信号およびレベリングプロファイルＬＰ２から事実上除去され、比較的低周波数の滑らかな基板トポロジーのみが考慮されるため、１つまたは複数のレベルセンサスポットＬＳＳをスイッチオフしても、生じる不連続性は比較的小さくなる。これは、また、有効なレベルセンサスポットが十分に存在していないために高さおよび／または傾斜が補外される領域では、補外がより正確になることを意味している。これは、極めて高周波数のトポロジーが補外を妨害しないことによるものである。

[00103] 上で説明したように、露光中、予め決定済みの平均スポットプロファイルがレベルセンサＬＳの対応するスポット読取値から引かれる。そうすることにより、露光レベリングの間、先行する露光および処理アクションによって生じる基板の表面パターンが無視される。

[00104] 他の実施形態によれば、この場合も、多数の測定領域のトポロジーが、上で説明したように、レベルセンサＬＳを使用して多数の測定スキャンを実行することによって基板Ｗのバッチの最初の基板Ｗに対して測定される。実行した測定に基づいて、露光中における実際のレベリング中に使用することができる情報が決定される。

[00105] 上記他の実施形態によれば、露光中、決定済みの平均スポットプロファイルが無視されるどころか、露光中に使用される。本発明のこの実施形態では、露光中のレベリング応答は、図１０のフローチャートで示すように、下を覆っている基板トポロジーに対するオンザフライレベリング応答と、予め測定済みの平均スポットプロファイルに基づいてオフラインで計算された最適レベリング応答の重なりである。

[00106] このような実施形態によれば、露光に先立って、個々のターゲット部分Ｃに対して一定であることが仮定されている局部トポロジーが測定され、かつ、露光中にフィードフォワードループで使用される。一方、露光中、下を覆っている全体的な基板トポロジー（たとえば基板の非平面性による）が測定され（オンザフライ）、かつ、フィードバックループを使用して補償される。

[00107] 図１０のアクション１００乃至１０４は、図４を参照して上で説明したアクション１００乃至１０４と同様である。

[00108] アクション１０４の後、アクション２００で、平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）の平均トポロジーを使用して、露光フィールドすなわちターゲット部分Ｃなどの平均測定位置の三次元トポロジーマップＨ（ｘ、ｙ）が計算される。

[00109] この三次元平均トポロジーマップＨ（ｘ、ｙ）を計算するためのアルゴリズムには、露光画像スリット領域の中心に対するレベルセンサスポットの相対位置ｘｉ、ｙｉが使用されている。実際の露光領域の外側にレベルセンサスポットが存在している場合、同じ製品トポロジーを有するスポットによって探られる、隣接露光フィールドすなわちターゲット部分Ｃの露光領域にこれらのレベルセンサスポットの信号を折り返すことができる。

[00110] アクション２０１で、Ｈ（ｘ、ｙ）マップ上における露光スリット画像移動平均Ｚ＿ｏ（ｙ）、Ｒｘ＿ｏ（ｙ）およびＲｙ＿ｏ（ｙ）プロファイルが計算され、露光フィールド内のすべての位置に対する集束誤差が最小化される。既に上で説明したように、ｚ値は、放射の投影ビームＰＢに対して実質的に直角の方向の基板テーブルＷＴの高さを表しており、傾斜ＲｘおよびＲｙは、ｚ軸に対して実質的に直角であり、かつ、互いに実質的に直角であるｘ軸およびｙ軸の周りの傾斜を表している。これらの３つのパラメータは、測定および露光のスキャン方向であるｙの関数として表現される。

[00111] 計算に際しては、露光画像スリット領域の正確なサイズおよびスリット領域内の光強度分布を考慮することができる。当業者には理解されるように、計算に際しては、さらに、フィールド内のすべての位置における有用な焦点深度、基板テーブルＷＴが移動する最大速度、加速度およびジャーク（jerk）が考慮される。

[00112] アクション２０１の後、アクション１０５が実行される。このアクション１０５は、図４を参照して上で説明したアクション１０５と類似している。

[00113] 次に、アクション２０２で、露光中、レベルセンサ信号が、アクション１０４で決定された平均トポロジーに対して修正される。この方法によれば、（先行する露光および処理によって生じる）局部的な系統的トポロジー（local systematic topology）が無視され、全体的な基板の形状を考慮することができる。したがってアクション２０２は、上で説明したアクション１０６と類似している。

[00114]結果として得られるレベルセンサ信号は、次に、基板テーブルＷＴを制御しているアクチュエータ１２を制御しているオンザフライレベリングサーボアルゴリズムの入力として使用される。このサーボアルゴリズム（基板テーブルサーボループ）は、制御ループの周波数応答を最適化するための様々なフィルタを有していてよい。

[00115] 追加アクション２０３で示すように、同時に、アクション２０１によって得られた平均Ｚ＿ｏ（ｙ）、Ｒｘ＿ｏ（ｙ）およびＲｙ＿ｏ（ｙ）プロファイルが、オフセットとしてサーボアルゴリズム内の基板テーブルＷＴセットポイントに追加される。これらのセットポイント（アクチュエータセットポイント）は、基板テーブルＷＴ／基板ステージのＺ、Ｒｘ、Ｒｙ位置である。

[00116] アクション２０２の結果、レベリングは、下を覆っている基板トポロジーの変化にのみ応答し、極めて高周波数の製品トポロジーには応答しなくなる。しかしながら、平均Ｚ＿ｏ（ｙ）、Ｒｘ＿ｏ（ｙ）およびＲｙ＿ｏ（ｙ）プロファイルをオフセットとして基板テーブルサーボループに追加するアクション２０３の結果、製品トポロジーが無視されることはなく、その代わりに、追加的な製品トポロジーに対する理想的な応答が確立される。

[00117] 図１１は、アクション１０４で決定されたＮ個の平均スポットプロファイルがレベルセンサＬＳの対応するＮ個のスポット読取値から引かれ、それによりＮ個の修正レベルセンサスポット値が得られることを示している。したがってレベルセンサスポット測定値は、平均トポロジーに対する修正がなされ、全体的な基板の形状を示す。

[00118] 最適焦点を達成するために、これらの修正レベルセンサスポット値に基づいて基板テーブルＷＴの適切な位置および向きが決定される。基板テーブルＷＴの適切な位置は、当業者に知られている従来の技法を使用して決定される。これらの最適位置および向きは、放射の投影ビームＰＢに対して実質的に直角な方向の基板テーブルＷＴの高さを表すｚ値、およびｚ軸に対して実質的に直角であり、かつ、互いに実質的に直角であるｘ軸およびｙ軸の周りの傾斜ＲｘおよびＲｙで表現することができる。

[00119] 図１１は、さらに、アクション１０４で決定されたＮ個の平均スポットプロファイルを使用して、露光フィールドすなわちターゲット部分Ｃなどの平均測定位置の三次元トポロジーマップＨ（ｘ、ｙ）が計算されることを示している。

[00120] 次に、三次元トポロジーマップＨ（ｘ、ｙ）に基づいて、Ｈ（ｘ、ｙ）マップ上における露光スリット画像の移動の平均Ｚ＿ｏ（ｙ）、Ｒｘ＿ｏ（ｙ）およびＲｙ＿ｏ（ｙ）プロファイルが計算され、露光フィールド内のすべての位置に対する集束誤差が最小化される。

[00121] 最終的には、露光中、平均Ｚ＿ｏ（ｙ）、Ｒｘ＿ｏ（ｙ）およびＲｙ＿ｏ（ｙ）がＺ、Ｒｘ、Ｒｙの値に追加される。

[00122] したがって、一実施形態によれば、レベルセンサ読取値に基づいて、パターン付き放射ビームに実質的に平行の方向である高さ方向の基板テーブル位置を計算し、かつ、高さ方向に対して実質的に直角である第１の軸および第２の軸の周りの基板テーブルの第１および第２の傾斜を計算することにより、パターン付き放射ビームに対する基板テーブルの位置が調整される。

[00123] この第２の実施形態によれば、基板テーブルの計算された高さ方向の位置、第１の傾斜および第２の傾斜は、予め決定済みの平均レベルセンサ読取値に基づいて計算された、予め決定済みの高さ方向の平均位置、予め決定済みの第１の平均傾斜、および予め決定済みの第２の平均傾斜に基づいて調整される。

[00124] 一実施形態によれば、予め決定済みの平均レベルセンサ読取値に基づいて計算される、基板テーブルの高さ方向の平均位置、第１の軸の周りの第１の平均傾斜、および第２の軸の周りの第２の平均傾斜を計算するステップを含む方法が提供される。第１および第２の軸は、高さ方向に対して実質的に直角である。

[00125] この実施形態の追加的な利点は、オンザフライレベリングシステムを使用して、製品トポロジーに対する比較的良好なレベリング応答を達成することができることである。得られるレベリングの挙動は、下を覆っているベア基板に対するデフォルトオンザフライレベリング挙動と、デバイストポロジーに対してオフラインで計算された最良のレベリングプロファイルの重なりである。上で説明した実施形態のほぼ理想的な応答には、同じ製品トポロジーに対する上向きのスキャンと下向きのスキャンとの間のレベリングの差が顕著であるオンザフライレベリングシステムで生じる一般的な遅延の問題がない。したがって集束誤差がより小さく、プロセス寛容度が大きくなり、より小さいデバイス構造を印刷することができる。

[00126] 他の実施形態によれば、たとえば上で説明したアクション１０４で決定される平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）は、図１２に示す流れ図に従って取得される。

[00127] 図１２に示すアクション１００および１０１は、図４を参照して上で説明したアクション１００および１０１と同様であってもよい。

[00128] アクション３０２で、閉ループ制御の下で測定スキャンが実行される。このアクション３０２で、測定スキャンの間、制御デバイス６は、レベルセンサスポットで覆われた基板の表面が焦点面に位置するよう、アクチュエータ１２を介して基板テーブルＷＴを制御する。スキャンの間、測定領域すなわちターゲット部分Ｃの中心に対するｙスキャン位置の関数であるレベルセンサスポット信号Ｓｉ（ｙ）、および位置センサ１４によって測定される基板テーブル位置Ｚ（ｙ）、Ｒｘ（ｙ）およびＲｙ（ｙ）の移動がメモリ１０に記憶される。

[00129] 次のアクション３０３で、すべての測定スキャンに対する補償レベルセンサスポット信号Ｓｉ，ｃ（ｙ）が、測定されたレベルセンサスポット信号Ｓｉ（ｙ）を基板テーブル位置Ｚ（ｙ）、Ｒｘ（ｙ）およびＲｙ（ｙ）に対して修正することによって計算される。この計算は、補償レベルセンサスポット信号Ｓｉ，ｃ（ｙ）が、露光領域の位置における基板の高さＺｗ（ｙ）、傾斜Ｒｘｗ（ｙ）およびＲｙｗ（ｙ）が、露光スキャンの間、一定に維持された場合に測定されることになるレベルセンサスポット信号であるように実施される。

[00130] 次のアクション３０４で、補償レベルセンサスポット信号Ｓｉ，ｃ（ｙ）が、すべての測定スキャンに対して平均される。この平均は、レベルセンサスポットｉ毎および格子ポイント毎に計算される。アクション３０４の結果は、上で説明したアクション１０４の結果と実質的に同じである。上で説明したアクション１００乃至１０４（たとえば図４参照）と比較した場合のこの実施形態の利点は、セットポイントスキャンを省略することができるため、処理能力が高いことである。

[00131] 慣性のために基板テーブルＷＴの値がδｚだけ大きすぎる場合、レベルセンサ信号もδｚだけ大きい。補償レベルセンサ信号は、基板テーブルＷＴの正確な移動には無関係である。

[00132] したがって、この実施形態によれば、レベルセンサスキャンは、閉ループ制御の下で実行され、基板テーブルは、レベルセンサで覆われた基板が実質的に投影システムの焦点面に位置するよう、制御された基板テーブル位置に従って制御され、また、補償レベルセンサ読取値は、測定されたレベルセンサの読取値を制御された基板テーブル位置に対して修正することによって計算される。

[00133] 上記実施形態では、いわゆる平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）が計算される。平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）を計算するためのあらゆる種類の方法を使用することができることは理解されよう。たとえば、平均を計算する異なる成分に重み係数を使用して平均スポットプロファイルＳＰｉ（ｙ）を計算することも可能である。

[00134] 上で説明したすべての実施形態に対して、リソグラフィ装置は、プロセッサおよびメモリを備え、かつ、基板テーブルを位置決めするようになされたアクチュエータ、および基板テーブルの実際の位置を測定するようになされた位置センサを備えた制御デバイスを備えることができることは理解されよう。プロセッサは、位置センサから情報を受け取り、かつ、アクチュエータを制御するようになされている。プロセッサは、上で説明した実施形態のうちの任意の１つを実行するように構成することができる。

[00135] 本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明したリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリのための誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションにおいては、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、かつ、露光済みのレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツール中で、露光前または露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

[00136] また、本発明による実施形態の使用について、とりわけ光リソグラフィについて言及されているが、本発明は、他のアプリケーション、たとえばインプリントリソグラフィに使用することができ、文脈によって、光リソグラフィに限定されないことは理解されよう。インプリントリソグラフィの場合、基板に生成されるパターンは、パターニングデバイスのトポグラフィによって画定される。パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に供給されているレジストの層にプレスされ、次に、レジストを硬化させるべく、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せが印加される。レジストが硬化すると、パターニングデバイスがレジストから除去され、後にパターンが残される。

[00137] 本明細書に使用されている「放射」および「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長またはその近辺の波長を有する放射）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

[00138] 文脈によっては、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネントおよび静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つまたは組合せを意味している。

[00139] 以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。たとえば本発明は、上で開示した方法を記述した１つまたは複数の機械読取可能命令シーケンスを含んだコンピュータプログラムの形態を取ることができ、あるいはこのようなコンピュータプログラムを記憶したデータ記憶媒体（たとえば半導体記憶装置、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態を取ることができる。

[00140] 以上の説明は例示を意図したものであり、本発明を制限するものではない。したがって、特許請求の範囲に示す各請求項の範囲を逸脱することなく、上で説明した本発明に改変を加えることができることは当業者には明らかであろう。

[0019]一実施形態によるリソグラフィ装置を示す略図である。 [0020]レベルセンサを備えたリソグラフィ投影装置の測定ステーション領域の一部を示す略図である。 [0021]一実施形態による基板を示す略図である。 [0022]一実施形態による流れ図を示す略図である。 [0023]他の実施形態による基板を示す略図である。 [0024]他の実施形態による流れ図を示す略図である。 [0025]レベリングプロファイルを示す略図である。 [0025]レベリングプロファイルを示す略図である。 [0026]露光スキャンを示す略図である。 [0026]露光スキャンを示す略図である。 [0027]露光スキャンを示す略図である。 [0028]他の実施形態による流れ図を示す略図である。 [0029]他の実施形態による流れ図を示す略図である。 [0030]他の実施形態による流れ図を示す略図である。

Claims (14)

1. 基板のターゲット部分にパターンをイメージングするための方法であって、
   放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムを提供することと、
   前記放射ビームに対して配置するようになされた基板テーブルの上に配置された基板を提供することと、
   前記ターゲット部分内の１つまたは複数の位置における前記基板のトポロジーの測定値であるレベルセンサ読取値を提供するようになされたレベルセンサを提供することと、
   前記基板テーブルを前記レベルセンサ読取値に基づいて前記放射ビームに対して位置決めすることと、
   前記放射ビームにより前記基板の前記ターゲット部分をスキャンすることによってパターンを前記ターゲット部分に同期イメージングすることと、
   前記レベルセンサにより前記ターゲット部分をスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供することと、
   予め決定済みの平均レベルセンサ読取値を前記レベルセンサ読取値から引くことによって前記レベルセンサ読取値を調整することと、を含み、
   前記レベルセンサ読取値を提供する際に、前記レベルセンサが前記基板の外側に位置している場合には前記レベルセンサ読取値の出力を禁止し、
   前記予め決定済みの平均レベルセンサ読取値は、
   前記レベルセンサからのスポットで覆われた前記基板の表面が実質的に焦点面に位置するように前記基板テーブルを制御しながら前記レベルセンサからの読取値と前記基板テーブルの位置とを測定してスキャンの最適経路であるセットポイントを決定することと、
   前記レベルセンサを使用して少なくとも２つの測定領域を前記セットポイントに沿ってスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供することと、
   異なる測定領域内の対応する相対位置からのレベルセンサ読取値を平均して平均トポロジーを計算することと、により決定される
   方法。
2. 前記基板テーブルは、前記基板が実質的に前記投影システムの焦点面に位置するように前記放射ビームに対して位置決めされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記レベルセンサ読取値に基づいて、前記放射ビームに実質的に平行の方向である高さ方向における前記基板テーブルの位置を計算し、かつ、前記高さ方向に対して実質的に直角である第１の軸および第２の軸の周りの前記基板テーブルの第１および第２の傾斜を計算することにより、前記放射ビームに対する前記基板テーブルの位置が調整される、請求項１に記載の方法。
4. 前記基板テーブルの計算された高さ方向の位置、および前記基板テーブルの第１および第２の傾斜は、前記予め決定済みの平均レベルセンサ読取値に基づいて計算された、予め決定済みの高さ方向の平均位置、予め決定済みの第１の平均傾斜、および予め決定済みの第２の平均傾斜に基づいて調整される、請求項３に記載の方法。
5. 前記放射のビームを使用した前記ターゲット部分の前記スキャンは第１の方向に沿って実施され、前記予め決定済みの平均レベルセンサ読取値は、実質的に前記第１の方向の経路に沿った前記基板のトポロジーの平均スポットプロファイルを含む、請求項１に記載の方法。
6. 予め決定済みの平均レベルセンサ読取値に基づく前記レベルセンサ読取値の前記調整は、少なくとも２つの予め決定済みの平均レベルセンサ読取値の補間を使用して実施される、請求項１に記載の方法。
7. 平均レベルセンサ読取値を決定するための方法であって、
   基板テーブルの上に配置された少なくとも１つの基板を提供することと、
   前記少なくとも１つの基板上の測定領域内の１つまたは複数の位置における前記基板のトポロジーの測定値であるレベルセンサ読取値を提供するようになされたレベルセンサを提供することと、
   前記レベルセンサからのスポットで覆われた前記基板の表面が実質的に焦点面に位置するように前記基板テーブルを制御しながら前記レベルセンサからの読取値と前記基板テーブルの位置とを測定してスキャンの最適経路であるセットポイントを決定することと、
   前記レベルセンサを使用して少なくとも２つの測定領域を前記セットポイントに沿ってスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供することと、
   異なる測定領域内の対応する相対位置からのレベルセンサ読取値を平均して平均トポロジーを計算することによって予め決定済みの平均レベルセンサ読取値を計算することと、を含む
   方法。
8. 前記レベルセンサを使用してスキャンされる前記少なくとも２つの測定領域は、
   （１）前記少なくとも２つの測定領域が前記基板上のターゲット部分のレイアウトに整合する；
   （２）すべてのレベルセンサ読取値が前記少なくとも２つの測定領域内で前記基板の内側に位置する；
   （３）前記少なくとも２つの測定領域が異なる測定領域である；及び
   （４）前記少なくとも２つの測定領域が前記基板の中心付近に配置される；
   という基準のグループのうちの１つまたは複数に基づいて選択される、請求項７に記載の方法。
9. 前記予め決定済みの平均レベルセンサ読取値に基づいて、前記基板テーブルの高さ方向の平均位置、第１の軸の周りの第１の平均傾斜、および第２の軸の周りの第２の平均傾斜を計算することをさらに含み、前記第１および第２の軸は前記高さ方向に対して実質的に直角である、請求項７に記載の方法。
10. 前記レベルセンサスキャンは閉ループ制御の下で実行され、前記基板テーブルが、前記レベルセンサで覆われた前記基板が実質的に投影システムの焦点面に位置するよう制御された基板テーブル位置に従って制御され、また、測定されたレベルセンサ読取値を前記制御された基板テーブル位置に対して修正することによって補償レベルセンサ読取値が計算される、請求項７に記載の方法。
11. 基板のターゲット部分にパターンをイメージングするためのリソグラフィ装置であって、
    放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
    前記基板を保持するように構築された、前記放射ビームに対して配置するようになされた基板テーブルと、
    前記ターゲット部分内の１つまたは複数の位置における前記基板のトポロジーの測定値であるレベルセンサ読取値を提供するようになされたレベルセンサと、を備え、
    前記システムは、
    前記基板テーブルを前記レベルセンサ読取値に基づいて前記投影ビームに対して位置決めし、
    前記放射ビームにより前記基板の前記ターゲット部分をスキャンすることによってパターンを前記ターゲット部分に同期イメージングし、
    前記レベルセンサにより前記ターゲット部分をスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供し、
    予め決定済みの平均レベルセンサ読取値を前記レベルセンサ読取値から引くことによって前記レベルセンサ読取値を調整し、
    前記レベルセンサ読取値を提供する際に、前記レベルセンサが前記基板の外側に位置している場合には前記レベルセンサ読取値の出力を禁止するものであり、
    前記予め決定済みの平均レベルセンサ読取値は、
    前記レベルセンサからのスポットで覆われた前記基板の表面が実質的に焦点面に位置するように前記基板テーブルを制御しながら前記レベルセンサからの読取値と前記基板テーブルの位置とを測定してスキャンの最適経路であるセットポイントを決定することと、
    前記レベルセンサを使用して少なくとも２つの測定領域を前記セットポイントに沿ってスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供することと、
    異なる測定領域内の対応する相対位置からのレベルセンサ読取値を平均して平均トポロジーを計算することと、により決定される
    リソグラフィ装置。
12. プロセッサおよびメモリを有し、かつ、前記基板テーブルを位置決めするようになされたアクチュエータ、および前記基板テーブルの実際の位置を測定するようになされた位置センサを有する制御デバイスをさらに備え、前記プロセッサは、前記位置センサから情報を受け取り、かつ、アクチュエータを制御する、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記プロセッサは、請求項１乃至１０に記載の方法のうちの任意の１つを実行する、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. 基板のターゲット部分にパターンをイメージングするためのリソグラフィ装置であって、
    放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
    前記基板を保持するように構築された、前記放射ビームに対して配置するようになされた基板テーブルと、
    前記ターゲット部分内の１つまたは複数の位置における前記基板のトポロジーの測定値であるレベルセンサ読取値を提供するようになされたレベルセンサと、を備え、
    前記システムは、
    前記基板テーブルを前記レベルセンサ読取値に基づいて前記投影ビームに対して位置決めし、
    前記放射ビームにより前記基板の前記ターゲット部分をスキャンすることによってパターンを前記ターゲット部分に同期イメージングし、
    前記レベルセンサにより前記ターゲット部分をスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供し、
    予め決定済みの平均レベルセンサ読取値を前記レベルセンサ読取値から引くことによって前記レベルセンサ読取値を調整し、
    前記レベルセンサ読取値を提供する際に、前記レベルセンサが前記基板の外側に位置している場合には前記レベルセンサ読取値の出力を禁止するものであり、
    前記予め決定済みの平均レベルセンサ読取値は、
    前記レベルセンサからのスポットで覆われた前記基板の表面が実質的に焦点面に位置するように前記基板テーブルを制御しながら前記レベルセンサからの読取値と前記基板テーブルの位置とを測定してスキャンの最適経路であるセットポイントを決定することと、
    前記レベルセンサを使用して少なくとも２つの測定領域を前記セットポイントに沿ってスキャンすることによってレベルセンサ読取値を提供することと、
    異なる測定領域内の対応する相対位置からのレベルセンサ読取値を平均して平均トポロジーを計算することによって平均レベルセンサ読取値を計算することと、により決定される
    リソグラフィ装置。

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