JP4759556B2 - 基板の特定を測定する方法、装填装置、検査装置、リソグラフィ装置およびリソグラフィ処理セル - Google Patents

Description

[001] 本発明は例えばリソグラフィ技術によるデバイスの製造などに使用可能な検査の方法に、およびリソグラフィ技術を使用してデバイスを製造する方法に関する。本発明は、金属加工機械またはエッチングシステムなどの、２次元面で加工すべき表面をスキャンする任意の自動式システムにも適用可能である。

[002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

[003] リソグラフィプロセスを監視するために、通常はパターン化された基板の１つまたは複数のパラメータ、例えば基板中または基板上に形成された連続する層間のオーバレイエラーなどを測定する。リソグラフィプロセスで形成される顕微鏡的構造を測定するには、走査電子顕微鏡および様々な専門的ツールを使用することを含めて、様々な技術がある。専門的検査ツールの１つの形態は、放射のビームを基板の表面上のターゲットに誘導し、散乱または反射したビームの１つまたは複数の特性を測定するスキャッタメータである。基板による反射または散乱の前および後にビームの１つまたは複数の特性を比較することにより、基板の１つまたは複数の特性を求めることができる。これは、例えば反射したビームを、既知の基板特性に関連する既知の測定値のライブラリに記憶されているデータと比較することによって実行することができる。スキャッタメータは２つの主なタイプが知られている。分光器スキャッタメータは、広帯域放射ビームを基板に誘導し、特定の狭い角度範囲に散乱した放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解スキャッタメータは、単色放射ビームを使用し、角度の関数として散乱放射の強度を測定する。楕円偏光計が偏光状態を測定する。

[004] 通常は、スキャッタメータを使用して、基板で数タイプの測定を実行する。第一の測定は、基板の外側の基準に対して基板のアラインメントを測定することである。第二タイプの測定は、基板上の様々な層間のオーバレイを測定するオーバレイ測定である。さらなる測定は、基板表面上の構造の形状形成における不一致を求めるために、既知の形状でターゲットの輪郭を再構築することを含む。以上およびその他の測定には、基板表面上のターゲットを使用する必要がある。

[005] 通常、複数のターゲットで平均値または傾向を得られるように、基板の測定には複数のターゲットを使用する。各ターゲットは、例えば幾つかの自由度でアラインメントまたはオーバレイまたはプロフィールのデータを取得するために、回折格子のバーが様々な方向にある回折格子を備えることができる。

[006] 一連のターゲット２００を含む基板Ｗの例が、図４に図示されている。図４で見られるように、ターゲット２００は格子状に位置合わせされ、この格子は、基板自体のＸ−Ｙ座標で位置合わせされている。つまり、測定すべきターゲットは、規則的なＸ−Ｙグリッドで配置された位置、通常は基板レイアウトのフィールドに関連するターゲット位置を占有している。ターゲットは個々に測定され、測定のシーケンスは、移動時間を最短にするために、ターゲット間の最短経路によって決定される。大半の状況で、最短経路は図４に示すような蛇行である。各ターゲット間の経路は、参照番号１００のラベルが付けられた矢印で図示されている。

[007] ターゲット間で移動するために、基板は通常、静止センサシステムの下方で移動する。基板を移動する２つの駆動システムがあり、第一駆動システムが、Ｘ方向で基板を移動させ、第二駆動システムが、Ｙ方向で基板を移動させる。さらなる実施形態では、センサシステムが第一方向に（例えばＸ軸に沿って）移動し、基板が縦軸（Ｙ軸）に移動する。いずれの実施形態でも、図４に示すように蛇行状にターゲットからターゲットへと移動する場合、一度には駆動システムの一方しか作動しない。各駆動システムは最大出力を、したがって最大加速度を有する。特に、移動に使用可能な時間が制限されている場合、可能な加速度が、達成可能な最大速度を制限する。つまり、使用可能な出力が、所与の経路で最短移動時間を決定するのに寄与する。

[008] 一度に駆動システムの一方しか使用しないことにより、ターゲットの再配置に使用可能な出力の５０％しか使用しない。つまり、移動１００のいずれの時にも活動休止中の駆動システムがあることにより、活動休止中の駆動システムから使用可能な出力を使用できず、したがって全体的システムは１００％の効率ではなくなる。Ｘ方向とＹ方向の両方の駆動システムが同等であるとすると、移動１００毎に潜在的出力の丸々５０％が使用されないままである。

[009] さらに、各測定ターゲットは通常、複数のこれより小さいターゲットで構成され、その間でも駆動システムは測定ビームを移動させる。より小さい（サブ）ターゲット間で移動する経路は、マイクロステップとして知られている。サブターゲットも格子状に配置することにより、使用可能な基板の「リアルエステート」を最適に使用しないことになる。というのは、これらのサブターゲット間に大量の無用なスペースがあるからである。

[010] 例えば、基板上で１つのターゲットから次のターゲットへと移動する場合に、可能な限り多くの駆動システムの出力を使用できるようにするシステムを提供することが望ましい。

[011] 本発明の態様によれば、連続的に測定するために少なくとも２つの測定ターゲットを備える基板を、実質的に直角の駆動方向で駆動するように構成された少なくとも２つの駆動システムを備えるシステムで、基板の特性を測定する方法が提供され、方法は、
連続的測定ターゲット間の最も経済的な経路が、少なくとも２つの駆動システムの実質的に直角の駆動方向のうち少なくとも一方に対して鋭角であるように、基板を配置し、
正味移動によって基板が角度に沿って移動するように、駆動システムの両方を同時に使用して、基板を駆動することを含む。

[012] あるいは、測定ターゲットが１つしかなくてもよく、最も経済的な経路は開始点からこの１つの測定ターゲットまでである。「実質的に直角」とは、駆動方向が相互に対して９０°であるか、測定放射ビームによって基板上の測定ターゲットを視察できるように、基板を任意の方向に移動できる０°以外の任意の角度でよいと理解されたい。

[0013] 本発明の別の態様によれば、その後の測定のために、実質的に直角な駆動方向で少なくとも２つの駆動システムによって駆動可能な基板テーブル上に基板を装填する装填装置が提供され、装填装置は、
基板上のマーカを検出するように構成され、基板上の測定ターゲットの相対位置によって決定される基板のＸ−Ｙ軸を示す検出器と、
基板のＸ−Ｙ軸が、少なくとも２つの駆動システムの実質的に直角な軸の少なくとも一方に対して鋭角であるように、基板テーブル上で基板を位置決めするよう構成された位置決め機構と、を備える。

[014] 本発明のさらに別の態様によれば、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
基板テーブルを第一方向に駆動するように構成された第一駆動システムと、
基板テーブルを、第一方向に対して実質的に直角な方向に駆動するように構成された第二駆動システムと、
基板上の少なくとも第一測定ターゲットと第二測定ターゲットとの間の最も経済的な（例えば最短の）移動方向が、第一および第二駆動システムの駆動方向の少なくとも一方に対して鋭角であるように、基板を基板テーブルに想定するように構成された装填装置と、
を備える、基板の特性を測定するように構成された検査装置、リソグラフィ装置またはリソグラフィセルが提供される。

[015] 本発明のさらなる態様によれば、（例えば基板上の印刷の精度を求めるために）基板の特性を測定するように構成された検査装置に使用する基板が提供され、基板は測定放射ビームを誘導するように構成された測定ターゲットを備え、測定ターゲットは複数のサブターゲットを備え、サブターゲットは実質的に円形であり、サブターゲットが測定ターゲット内で相互に対して可能な限り密にパックされるように構成される。サブターゲットは、言うまでもなく正方形または円形の形状に制限されない。これは、放射再誘導構造にとって十分なスペースを含みながら、密にパックできる任意の形状でよい。可能な形状は、例えば長方形および六辺形に基づいてよい。

[016] 次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。

[031] 図１ａは、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、

[032]− 放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、

[0033]− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従って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一位置決め装置ＰＭに接続された支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴと、

[034]− 基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、

[035]− パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬとを含む。

[036] 照明システムは、放射の誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、またはその任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。

[037] 支持構造体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持構造体は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。

[038] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

[039] パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、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。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型（Alternating）位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

[040] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、または液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システム、またはその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。

[041] ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）。

[042] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルおよび／または支持構造体を並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルおよび／または支持構造体を露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルおよび／または支持構造体で予備工程を実行することができる。

[043] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

[044] 図１ａ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る。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

[045] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

[046] 放射ビームＢは、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターンが与えられる。放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＬを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２−Ｄエンコーダまたは容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１ａには明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造体ＭＴの移動は、第一位置決め装置ＰＭの部分を形成す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）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成す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の助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、基板支持体ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

[047] 図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。

[048] １．ステップモードにおいては、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動される。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、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[049] ２．スキャンモードにおいては、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。支持構造体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ＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって求めることができる。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、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。

[050] ３．別のモードでは、支持構造体ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したような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使用するマスクなしリソグラフィに容易に利用できる。

[051] 上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用できる。

[052] 図１ｂに示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセルまたはクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセルＬＣの部分を形成し、これは基板で１つまたは複数の露光前および露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これらは、レジスト層を堆積させる１つまたは複数のスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像する１つまたは複数の現像器ＤＥ、１つまたはチルプレートＣＨおよび１つまたは複数のベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、つまりロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、これを異なるプロセス装置間で移動させ、これをリソグラフィ装置の装填ベイＬＢへと送出する。これらの装置は、往々にしてまとめてトラックと呼ばれ、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、これ自体が監視制御システムＳＣＳに制御され、これはリソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、様々な装置を操作して、スループットおよび処理効率を最大限にすることができる。

[053] リソグラフィ装置によって露光する基板を正確かつ一貫して露光するために、露光した基板を検査して、引き続く層間のオーバレイエラー、線の太さ、限界寸法（ＣＤ）などの特性を測定することが望ましい。エラーが検出された場合は、特に同じバッチの他の基板をまだ露光するのに十分なほど即座に、かつ迅速に検査を実行できる場合、引き続く基板の露光を調節することができる。また、既に露光した基板を取り除いて再加工し、歩留まりを改善するか、廃棄し、それによって欠陥があることが分かっている基板での露光の実行を回避することができる。基板の一部のターゲット部分のみに欠陥がある場合は、良好であるターゲット部分のみで、さらなる露光を実行することができる。エラーを補償するために、引き続くプロセスステップの設定を適応させるという可能性もある。例えばトリムエッチングのステップの時間を調節して、リソグラフィプロセスステップによって生じる基板毎のＣＤの変動を補償することができる。

[054] 検査装置を使用して、基板の１つまたは複数の特性を、特に異なる基板または同じ基板の異なる層で、１つまたは複数の特性が層毎に、および基板全体でいかに異なるかを求める。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡまたはリソセルＬＣに組み込むか、独立式器具でよい。最も迅速な測定を可能にするために、検査装置は、露光直後に露光したレジスト層で特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像はコントラストが非常に低く、放射で露光したレジストの部分と露光していない部分とには、屈折率に非常に小さい差しかなく、全ての検査装置が、潜像を有効に測定するほど十分な感度を有するわけではない。したがって、習慣的に露光した基板で実行する最初のステップであり、レジストの露光部分と非露光部分とのコントラストを向上させる露光後ベークステップ（ＰＥＢ）の後に、測定を実行することができる。この段階で、レジスト内の像を半潜在性と言うことができる。レジストの露光部分または非露光部分が除去されている点で、またはエッチングなどのパターン転写ステップの後に、現像したレジスト像を測定することも可能である。後者の可能性は、欠陥がある基板を再加工する可能性を制限するが、それでも例えばプロセス制御の目的などに有用な情報を提供することができる。

[055] 図２は、本発明の実施形態で使用できるスキャッタメータＳＭ１を示す。これは基板Ｗに放射を投影する広帯域（白色光）放射プロジェクタ２を備える。反射した放射は分光検出器４へと渡され、これは鏡面反射した放射のスペクトル１０（つまり波長の関数としての強度の尺度）を測定する。このデータから、検出したスペクトルを生じさせる構造または輪郭を、処理ユニットＰＵによって、例えば厳密結合波分析および非線形回帰によって、または図２の底部に示すようにシミュレーションしたスペクトルのライブラリとの比較によって再構成することができる。概して、再構築するためには、構造の全体的形態が知られ、幾つかのパラメータは、構造を作成したプロセスの知識から想定され、構造の幾つかのパラメータのみが、スキャッタメータ測定データから求めるように残されている。このようなスキャッタメータは、垂直入射スキャッタメータまたは斜め入射スキャッタメータとして構成することができる。

[056] 本発明の実施形態で使用できる別のスキャッタメータＳＭ２が、図３に図示されている。このデバイスでは、放射源２によって放出された放射は、レンズシステム１２を使用して干渉フィルタ１３および偏光器１７を通して集束され、部分反射表面１６によって反射し、望ましくは少なくとも０．９または少なくとも０．９５という高い開口数（ＮＡ）を有する顕微鏡の対物レンズ１５を介して基板Ｗに集束される。液浸スキャッタメータは、開口数が１を超えるレンズを有してもよい。反射した放射は、次に部分反射表面１６を通過して、散乱スペクトルを検出するために検出器１８に入る。検出器は、逆投影された瞳面１１に配置することができ、これはレンズシステム１５の焦点距離にあるが、瞳面は、補助光学系（図示せず）で検出器１８へと再結像することができる。瞳面は、放射の半径方向位置が入射角度を規定し、角度位置が放射の方位角を規定する面である。検出器は、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトル（つまり散乱角度の関数としての強度の尺度）を測定できるように、２次元検出器であることが好ましい。検出器１８は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレーム当たり４０ミリ秒という積分時間を有してよい。

[057] 基準ビームは、例えば入射放射の強度を測定するために使用されることが多い。それを実行するには、放射ビームが部分的に反射性の表面１６に入射すると、その一部が基準ビームとして基準ミラー１４に向かってその表面を透過する。次に、基準ビームを同じ検出器１８の異なる部分に投影する。

[058] 例えば４０５〜７９０ｎｍの範囲、または２００〜３００ｎｍなどのさらに低い範囲で対象の波長を選択するために、１つまたは複数の干渉フィルタ１３が使用可能である。干渉フィルタは、１セットの様々なフィルタを備えるのではなく、調整可能でもよい。１つまたは複数の干渉フィルタの代わりに、またはそれに加えて回折格子を使用することもできる。

[059] 検出器１８は、１つの波長（または狭い波長範囲）で散乱光の強度を測定するか、複数の波長で別個に強度を測定するか、ある波長の範囲にわたって積分した強度を測定することができる。さらに、検出器は、ＴＭ(transverse magnetic)分極放射、およびＴＥ(transverse electric)分極放射の強度および／またはＴＭ分極放射とＴＥ分極放射の間の位相差を別個に測定することができる。

[0060] 広帯域放射源２（つまり放射の周波数または波長が、したがって色が広範囲にわたる光源）の使用が可能であり、これは大きい面積効率を与え、複数波長の混合を可能にする。広帯域の複数の波長は、それぞれλδの帯域幅および少なくとも２λδの間隔（つまり波長の２倍）を有することが好ましい。幾つかの放射「源」は、例えばファイバ束を使用して分割されている拡張放射源の異なる部分でよい。この方法で、角度分解した散乱スペクトルを複数の波長にて並列で測定することができる。３次元スペクトル（波長および２つの異なる角度）を測定することができ、これは２次元スペクトルより多くの情報を含む。これによって、より多くの情報を測定することができ、これは測定プロセスの堅牢性を向上させる。これについては、参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開ＵＳ２００６−００６６８５５Ａ号にさらに詳細に記載されている。

[061] 基板Ｗ上のターゲットは、現像後にバーが中実レジスト線で形成されるように印刷された回折格子でよい。あるいは、バーを基板にエッチングしてよい。ターゲットパターンは、リソグラフィ投影装置の焦点、線量、オーバレイ、色収差などの対象となるパラメータに対して敏感であるように選択され、したがって関連するパラメータの変動は、印刷されたターゲットの変動として明らかになる。例えば、ターゲットパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬの色収差に敏感でよく、照明の対称性およびこのような収差の存在は、印刷されたターゲットの変動として現れる。したがって、印刷されたターゲットパターンのスキャッタメータデータを使用して、ターゲットパターンを再構築する。印刷ステップおよび／または他のスキャッタメータプロセスの知識から、線の幅および形状などのターゲットパターンのパラメータを、再構築プロセスに入力し、処理ユニットで実行することができる。

[062] 上記で検討したように、基板表面を測定するためにスキャッタメータを使用する場合、通常は幾つかのターゲット（または少なくとも１つのターゲットの複数のサブターゲット）を使用する。これらのターゲットは、異なる方向、位置または相対サイズを有し、したがって以上で簡単に説明したように、ターゲット性質の変化を測定することができ、様々なパラメータの完全な図を求めることができる。基板は、例えば２つの駆動システムを使用してアラインメントビームの下方で移動する。第一駆動システムは、基板をＸ方向に駆動し、第二駆動システムは基板を（実質的に直角な）Ｙ方向に駆動する。基板の表面上のターゲットは、一般的にＸおよびＹ軸で位置合わせされたグリッド状に構成される。したがって、ターゲット間で移動するために、一度に１つの駆動システムが作動する。例えば図４に示すように、基板ＷをＸ方向に移動している場合は、基板ＷをＸ方向に駆動する駆動システムが単独で作動し、基板ＷをＹ方向に移動している場合は、基板ＷをＹ方向に駆動する駆動システムが単独で作動する。実施形態では、スキャッタメータの部分を基板Ｗに対して駆動するために、駆動システムの一方または両方を使用することができる。

[063] 本発明の実施形態で駆動システムを最適化する（つまり他方が作業している間にアイドル状態のままではなく、両方を最大能力まで使用する）方法は、基板の軸を例えば４５°回転することである。（実際の角度は、以下で検討するように、他のパラメータから影響を受ける。）特に、両方の駆動システムが同じ出力を有する場合、基板Ｗの軸は、駆動システムＰＷの駆動軸に対して４５°回転させる。この方法で、Ｙ方向に移動するためには、両方の駆動システムが同時に作業する。両方がその最大出力を使用すると、基板の移動速度は、１つの駆動システムのみが出力し、作業を実行する場合より大幅に上昇する。

[064] 実際、基板の軸の回転角度は、両方の駆動システムの相対出力に応じて変化する。一方の駆動システムが他方より強力である場合、その出力の使用を最適にするために、大きい方の出力が、小さい方の出力の駆動システムを補償するように、その角度は、強力な方の駆動システムの方向よりも大きく離れる。この方法で、弱い方のシステムも補償することができる。特定の例として、Ｙ軸上の駆動システムがＸ軸上の駆動システムより２倍強力である場合、基板の軸は、例えばＸ軸から２２．５°に回転し（以下で検討するように、移動する基板の質量のように角度に影響する他のパラメータは無視する）、したがって最大出力で作動しているＸおよびＹ軸の駆動システムは両方とも、Ｘ軸とＹ軸の間の４５°の軸上にある直線で基板を動かす。

[065] 図１０に示すような装填装置ＲＯ’は、基板Ｗを置換する基板Ｗ’を供給する。装填装置は、基板Ｗ’を慎重に装填しなければならず、以上でリソグラフィセルに関して説明したように、通常はロボットアームが使用される。装填装置ＲＯ’が方向を識別できる方法は、図１１に示すような切り欠き４００、または図１２に示すような概ね円形の基板Ｗの平坦な縁部４１０によるものである。

[066] 駆動システムの出力定格は、ＸおよびＹ駆動システムの最大速度および最大加速度によって測定される。駆動システムは、（例えば質量に依存する基板の運動量のせいで）有限の修正時間も有し、これは減速時間と安定性の回復に使用される時間との組合せである。ＸおよびＹ駆動システムが異なる出力定格を有するか、異なる修正時間を必要とする場合、基板Ｗの軸の回転角度は、それに応じて適応することができる。最適角度は、幾つかの異なる角度について典型的な蛇行パターンの合計移動時間をシミュレートまたは測定し、最短の合計移動時間となる角度を取り上げることによって見出すことができる。

[067] 図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、基板Ｗの回転（図５Ａ）および／または基板駆動システムＰＷの回転（図５Ｂ）によって基板Ｗの軸を４５°回転する場合は、各再配置ステップ１００中に両方の駆動システムを同時に使用して、基板を動かす。したがって、ターゲット２００間で実行されるステップ１００はそれぞれ、両方の駆動システムによって同時に実行可能になる。したがって、各ステップ１００の速度を上げることができ、各ターゲット２００間でステップにかかる時間を短縮することができる。

[068] 同様に、各ターゲット２００が、図６または図７に示すように別個に視察された複数のサブターゲット２１０、２２０を備える場合、サブターゲットの軸を（例えば）４５°に配置するステップ１１０は、１つのサブターゲット２１０を次２２０へと移動するために必要なマイクロステップの時間を短縮する。例えば、ターゲットのグリッドがある基板全体を回転することができる、かつ／またはターゲットを基板に与える時に、ターゲットのグリッドを所定の角度だけ回転することができる。さらに、サブターゲット２１０、２２０の格子を、所定の角度だけ回転した方向で基板に与えることができる。さらにサブターゲットの正確な方向の実施形態について、以下で検討する。

[069] 例によれば、基板の表面には３６のターゲット２００があってよい。蛇行パターンが最も経済的、つまり最短の経路を提供すると仮定すると、既知の設計では基板毎に約２５秒が必要である。標準的な駆動システムを使用すると、各ステップは約０．５秒かかり、合計移動時間は１７．５秒になる（３６のターゲット間で３５のステップ）。

[070] 軸が基板およびターゲットの格子に対して４５°回転した状態で、（駆動システムの数が２倍であることから）２倍の出力が使用可能である。移動速度は√２倍増加し、したがって合計ステップ時間は１２．４秒に短縮される。５秒（１７．５−１２．４）の利得は、標準的な駆動システムと比較して、基板のスループットが２０％増加したことを表す。

[071] さらに、測定ビームを受ける検出器またはセンサは、これが測定ターゲットから再誘導（例えば反射、屈折、散乱など）されると、基板と同じ角度で回転することができ、したがって再誘導されたビームは、検出前にどのような調節も実行される必要がない。

[072] 本発明の実施形態は、測定ターゲット内のサブターゲット２１０、２２０、２３０に適用することができる。基板は、例えば図６に示すようなターゲット内のサブターゲットが、次々に照射されるような方法で、測定ビームの下方で移動する。図６は、４つのサブターゲットを含むターゲットの標準的な幾何形状を示す。各サブターゲットは標準的な高さｓを有する。測定ターゲットは、測定サブターゲット２１０、２２０を製品ダイから分離する小さいグレースマージンｍも有する。矢印１１０は基板の運動の測定ターゲット内の蛇行経路を示す。最初に左上のサブターゲット２１０を、次に右上のサブターゲット２２０を照射し、以下同様となる。図７は、サブターゲット２１０、２２０が１列で位置合わせされ、１つのサブターゲットの幅がｓの高さ（プラスグレースマージンｍ）である代替的な標準的幾何形状を示す。

[073] 各サブターゲット自体は、特定の方向の平行掃引でスキャンされるグリッドを備える。図６および図７に示す標準的幾何形状では、運動方向がサブターゲットのグリッドの方向に平行であれば、マイクロステップ１１０を完了するのに必要な時間を短縮することができる。というのは、マイクロステップが１掃引になる（および最初に方向転換する必要がない）場合、より短い修正時間を採用することができるからである。図６に示す２×２個のサブターゲット（つまり２ｓ×２ｓのサイズ）の測定ターゲットの場合、運動方向は図示の３ステップ１１０それぞれに平行である。図７に示す１×４個（１ｓ×４ｓ）のターゲットでは、運動方向は３つのマイクロステップ１１０のうち２つで平行である。したがって、サブターゲットをスキャンする順序は、基板の全体的なスループットのために重大である。

[074] 上述したように、両方の駆動システムをその最大能力まで使用するために、（例えばサブターゲットを回転する、回転状態でサブターゲットを適用する、駆動システムを回転状態で配置させる、またはその任意の組合せによって）サブターゲットの軸を回転することができる。

[075] サブターゲットは、図６および図７に示すような正方形である必要はない。これは、サイズまたは品質を損なわずに、例えば図８および図９に示すような円形でもよい。円形の形状は、正方形の形状とは異なる構成でパックすることができ、それによってターゲットが占有する基板上の面積を減少させることが可能である。図８は、円形サブターゲット２３０の「ハニカム」または平行四辺形または四辺形または六辺形格子の構成を示す。正方形の輪郭２５０は、正方形のサブターゲットを有する同じターゲットの相対サイズを示す。円形のサブターゲット２３０では、ターゲットの全高さがｓ２未満であることが分かる。スクライブレーン内で占有するリアルエステートまたはスペースは、正方形２１０、２２０の場合より少ないが、マイクロパス１１０の長さは同じであり、したがってスループットに影響はない。各幾何形状の相対的スループットおよびリアルエステートが以下の表１に示されている。

[076] サブターゲットのハニカム格子は、図７に示すような２つのスクライブレーンの交点で特によく働く。隅部３００は、基板の製品ダイ部分であり、それぞれが高さｓを有する４つの円２３０がスクライブレーンの４つの入口に填る。この構成は、ボックス２５０で示す正方形の２×２の構成よりも明らかによく填る。

[077] 表１では、計算したスループットを、図６に示すような構成を有する５０ｍｓの名目マイクロステップ時間と比較する。基板当たり合計３６個のターゲットがある状態では、名目スループットは基板当たり２５秒になる。特定の仮定を以下で述べる。

[078] 上記の利点は、基板のスループットの増加および／またはスクライブレーンのリアルエステートの減少を含む。使用可能な余分のリアルエステートを使用して、基板上にさらなる測定ターゲットを追加するか、ターゲットサイズを大きくして、測定の正確さおよび品質を改善することができる。

[079] スループットに関して、サブターゲットのグリッドの方向で位置合わせされたマイクロステップ１１０は、５０ｍｓという完全なマイクロステップ時間を必要とせず、４９．５ｍｓで完了できると仮定する。というのは、基板に残留動作がある場合、それは全てサブターゲットのグリッドパターンの方向であり、センサの出力には見えないからである。

[080] さらに、基板の軸を相対的に回転することによって達成できるような基板の運動速度の４０％増加は、マイクロステップ時間の約１ｍｓの減少につながると仮定される。これが比較的小さい利得であるということの理由は、５０ｍｓのマイクロステップ時間の大部分が修正に使用されるという事実にある。

[081] スクライブレーンは、様々なタイプのターゲット、マーカおよび試験構造に有用な区域である。上記の表１では、リアルエステートは使用されるスクライブレーンの直線伸びによって測定される。

[082] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることは言うまでもない。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用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、金属加工などである。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、計測ツールおよび／または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。

[083] 以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

[084] 本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

[085] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組合せを指す。

[086] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはその内部に記憶されたこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。

[087] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

[017] リソグラフィ装置を示した図である。 [018] リソグラフィセルまたはクラスタを示した図である。 [019] スキャッタメータを示した図である。 [020] さらなるスキャッタメータを示した図である。 [021] 基板の経路を示した図である。 [022] 本発明の実施形態により回転した基板を示した図である。 [023] 本発明の実施形態により回転した駆動システムを示す。 [024] サブターゲットの標準的構成を示した図である。 [025] サブターゲットのさらなる標準的構成を示した図である。 [026] 本発明の実施形態によるサブターゲットの構成を示した図である。 [027] 本発明のさらなる実施形態によるサブターゲットの構成を示した図である。 [028] 基板を想定するように構成された装填装置を示した図である。 [029] 本発明の実施形態による基板を示した図である。 [030] 本発明のさらなる実施形態による基板を示した図である。

Claims (15)

1. 連続的に測定するために少なくとも２つの測定ターゲットを備える基板を、実質的に直角をなす２つの駆動軸に沿ってそれぞれ駆動するように構成された２つの駆動システムを備えるシステムで、前記基板の特性を測定する方法であって、
   一方の駆動システムの出力が他方の駆動システムの出力に比して大きい場合、前記２つの駆動システムの出力を最適にするために、前記基板のＸ−Ｙ軸の回転角度が前記一方の駆動システムの駆動軸から前記他方の駆動システムの駆動軸に向かって大きくなるように、前記基板を配置すること、
   を含む方法。
2. 前記角度が前記駆動システムの相対的修正時間に依存する、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記角度が、幾つかの異なる角度について前記基板上の前記測定ターゲット間の合計移動時間をシミュレートまたは測定し、最短の前記合計移動時間を選択することによって決定される、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記基板上の前記測定ターゲットが、前記基板のＸおよびＹ軸と位置合わせされた規則的グリッド上の点に配置される、
   請求項１から３いずれか１項に記載の方法。
5. 前記測定ターゲットが測定ビームと一直線上にあるように、前記基板が駆動され、前記測定ターゲットが前記測定ビームと一直線上になる順序が、測定ターゲット間の最短な経路によって決定される、
   請求項１から４いずれか１項に記載の方法。
6. さらに、前記測定ターゲットを照射し、検出器を使用して前記測定ターゲットから再誘導された前記放射を検出することを含み、前記検出器は、前記測定ターゲットが前記検出器と位置合わせされるように、前記基板のＸ−Ｙ軸に対して前記測定ターゲットと同じ角度であるように配置される、
   請求項１から５いずれか１項に記載の方法。
7. 前記測定ターゲットが、円形、長方形および六辺形で構成された形状のグループから選択され、前記測定ターゲットは、最小のスペースを占有しながら前記測定ターゲット間の最短な経路を可能にするような方法で、相互に対して配置される、
   請求項１から６いずれか１項に記載の方法。
8. 前記測定ターゲットが平行四辺形格子に配置される、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記測定ターゲットが四辺形格子に配置される、
   請求項７に記載の方法。
10. 前記測定ターゲットは、２つのスクライブレーンが相互に交差する前記基板上の点に配置される、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記測定ターゲットが、これより大きい測定ターゲットのサブターゲットである、
    請求項１から１０いずれか１項に記載の方法。
12. その後の測定のために、実質的に直角をなす２つの駆動軸に沿ってそれぞれ駆動する２つの駆動システムによって駆動可能な基板テーブル上に基板を装填する装填装置であって、
    前記基板上のマーカを検出するように構成され、前記基板上の測定ターゲットの相対位置によって決定される前記基板のＸ−Ｙ軸を示す検出器と、
    一方の駆動システムの出力が他方の駆動システムの出力に比して大きい場合、前記２つの駆動システムの出力を最適にするために、前記基板のＸ−Ｙ軸の回転角度が前記一方の駆動システムの駆動軸から前記他方の駆動システムの駆動軸に向かって大きくなるように、前記基板テーブル上で前記基板を位置決めするよう構成された位置決め機構と、
    を備える装填装置。
13. 基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    前記基板テーブルを第一軸に沿って駆動するように構成された第一駆動システムと、
    前記基板テーブルを、前記第一軸に対して実質的に直角をなす第二軸に沿って駆動するように構成された第二駆動システムと、
    前記第一駆動システムの出力が前記第二駆動システムの出力に比して大きい場合、前記第一及び第二駆動システムの出力を最適にするために、前記基板のＸ−Ｙ軸の回転角度が、前記第一の駆動システムの駆動軸から前記第二の駆動システムの駆動軸に向かって大きくなるように前記基板を前記基板テーブルに想定するように構成された装填装置と、
    を備える、
    基板の特性を測定するように構成された検査装置。
14. 基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    パターンを前記基板に転写するように構成されたシステムと、
    前記基板テーブルを第一軸に沿って駆動するように構成された第一駆動システムと、
    前記基板テーブルを、前記第一軸に対して実質的に直角をなす第二軸に沿って駆動するように構成された第二駆動システムと、
    前記第一駆動システムの出力が前記第二駆動システムの出力に比して大きい場合、前記第一及び第二駆動システムの出力を最適にするために、前記基板のＸ−Ｙ軸の回転角度が、前記第一の駆動システムの駆動軸から前記第二の駆動システムの駆動軸に向かって大きくなるように、前記基板を前記基板テーブルに想定するように構成された装填装置と、
    を備える、
    基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィ装置。
15. パターンを基板に転写するように構成されたリソグラフィ装置と、
    前記基板を処理するように構成されたトラックと、を備え、
    前記基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    パターンを基板に転写するように構成されたシステムと、
    前記基板テーブルを第一軸に沿って駆動するように構成された第一駆動システムと、
    前記基板テーブルを、前記第一軸に対して実質的に直角をなす第二軸に沿って駆動するように構成された第二駆動システムと、
    前記第一駆動システムの出力が前記第二駆動システムの出力に比して大きい場合、前記第一及び第二駆動システムの出力を最適にするために、前記基板のＸ−Ｙ軸の回転角度が、前記第一の駆動システムの駆動軸から前記第二の駆動システムの駆動軸に向かって大きくなるように、前記基板を前記基板テーブルに想定するように構成された装填装置と、
    を備える、
    基板の特性を測定するように構成されたリソグラフィ処理セル。

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