JP6069509B2 - 定量的レチクル歪み測定システム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年９月２８日に出願された米国仮出願第６１／７０７，１２３号の利益を主張し、その全体が参照により本書に援用される。

本発明は、リソグラフィ装置およびレチクル歪みの測定に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、たいていの場合、基板の目標の部分に与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いられることができる。その場合、マスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスが、ＩＣの個々の層に形成される回路パターンを生成するために用いられうる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェハ）上の（例えばダイの一部、一つのダイ、または、いくつかのダイを備える）目標部分に転写されることができる。パターンの転写は、典型的に基板上に設けられる放射感応性材料（レジスト）層への結像を介してなされる。一般に、一枚の基板は、連続的にパターニングされる隣接した目標部分のネットワークを含むであろう。従来のリソグラフィ装置は、いわゆるステッパおよびスキャナを含む。ステッパでは、パターン全体を目標部分に一回で露光することで各目標部分が照射される。スキャナでは、放射ビームに対してパターンを所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンするとともに、この方向に平行または反平行に基板を同期させてスキャンすることにより各目標部分が照射される。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パターンを転写することが可能である。

多くの要因がリソグラフィ機器の光学性能を悪化させることができる。投影光学ミラーの製造誤差や、動作中に照明される箇所の熱による変形などは、光学収差を生じさせることができ、これらはウェハでの結像品質を悪化させるであろう。像配置誤差（歪み）も生じることができる。レチクル照明は非テレセントリックであるため、レチクル高さの変化（例えばレチクルが平坦でないことにより生じる）もまた、ウェハでの歪みを生じさせることができる。

レチクル歪みの間接測定は、典型的に実行され、テストウェハ上の露光パターンに対する変化の観測を含む。このような測定技術は、時間がかかり、システムにて寄与する別の影響からレチクルの変形に起因する影響を区別できない。さらに、これらの測定は、レチクルを用いた露光中にリアルタイムで実行されない。

レチクルの変形を直接測定するためのいくつかのシステム例は、逆回折（retrodiffractive）干渉計、位相シフトスペックル干渉計、光学干渉計を含む。しかしながら、これらの技術のそれぞれは、面内の歪みまたは面外の歪みのいずれか一方しか計測することができず、双方を同時に計測できない。さらに、逆回折干渉計といった技術は、多くのリソグラフィ装置での空間的な制約の範囲内での使用に適さない巨大な設備を必要とする。

したがって、面内および面外の歪み測定を実質的に同時に提供するためのレチクル歪みを定量的に直接測定するシステムおよび方法が示される。

本発明の一態様によれば、放射ビームを調整するように構成される照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付してパターン放射ビームを形成することのできるパターニングデバイスを保持するように構成されるサポートであって、パターニングデバイスが第１の複数のフィーチャを含み、サポートが第２の複数のフィーチャを含むサポートと、基板を保持するように構成される基板テーブルと、パターン放射ビームを基板の目標部分に投影するように構成される投影システムと、を含むリソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、パターニングデバイスの表面をスキャンし、パターニングデバイスの長さに沿った第１方向についてのパターニングデバイス上の第１の複数のフィーチャに関連する第１変位をサポート上の第２の複数のフィーチャに関連する第１変位に対して決定し、パターニングデバイスの表面に実質的に垂直な第２方向についてのパターニングデバイス上の第１の複数のフィーチャに関連する第２変位をサポート上の第２の複数のフィーチャに関連する第２変位に対して決定するように構成され、複数のフィーチャの決定された第１変位および第２変位に基づいてパターニングデバイスの表面の歪みマップを生成するためのエンコーダヘッダを含む。

本発明の別の態様によれば、サポートと、第１および第２エンコーダヘッドと、処理デバイスと、を有する装置が提供される。サポートは、対象物を保持するように構成され、サポートおよび対象物はそれぞれ複数のフィーチャを含む。第１エンコーダヘッドは、対象物の表面をスキャンし、対象物の長さに沿った第１方向および対象物の表面に実質的に垂直な第２方向についての対象物上の複数のフィーチャに関連する歪みを示す第１パラメータを測定するように構成される。第２エンコーダヘッドは、サポート上の複数のフィーチャに関連する第２パラーメータを測定するように構成される。処理デバイスは、対象物上で測定された第１パラメータおよびサポート上で測定された第２パラメータに基づいて対象物の表面の歪みマップを生成するように構成される。

本発明の別の態様によれば、対象物の表面上の第１の複数のフィーチャに関連する対象物の長さに沿った第１方向および対象物の表面に実質的に垂直な第２方向についての歪みを示す第１パラメータを測定することと、対象物を保持するように構成されるサポートの表面上の第２の複数のフィーチャに関連する第２パラーメータを測定することと、を含む方法が提供される。この方法は、測定された第１パラメータおよび測定された第２パラメータに基づいて対象物の表面の歪みマップを生成することと、さらに含む。

本発明のさらなる特徴および利点は、様々な実施の形態の構造および動作とともに添付の図面を参照して以下に詳述される。本発明は、本書に説明される特定の実施の形態に限定されないことに留意される。こうした実施の形態は説明を目的として本書に提示されるにすぎない。追加の実施の形態は、本書に含まれる教示に基づき当業者に明らかであろう。

本書に含まれ明細書の一部を形成する添付の図面は、本記載とともに本発明を説明し、さらに本発明の本質を説明するために役立つとともに、当業者が本発明を実施または使用することを可能にする。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。

ある実施の形態に係るリソグラフィ装置内のレチクルおよび測定システムを示す側面図である。

ある実施の形態に係るレチクル表面に向けられた測定システムとともにレチクル表面を見たときを示す平面図である。

ある実施の形態に係るレチクル歪みのレベルに基づいて推定される信号出力のモデルを示すグラフである。

ある実施の形態に係る方法の例を示すフローチャートである。

ある実施の形態に係る別の方法の例を示すフローチャートである。

本発明の特徴および利点は、対応する構成要素に一貫して同様の符号が示される図面とともに後述される詳細な記載を参照したときより明らかになるであろう。図面において、同様の符号は一般に、同一の、機能的に同様のおよび／または構造的に同様の構成要素を示す。対応する符号の左端の桁により、ある要素が最初に現れる図面が示される。

この明細書は、本発明の特徴を含む一以上の実施の形態を開示する。開示される実施の形態は、本発明を例示のみする。本発明の範囲は、開示される実施の形態に限定されない。本発明は、本書に添付される請求項によって定義される。

本明細書における「一つの実施の形態」、「ある実施の形態」、「ある例示的な実施の形態」などといった言及は、その説明される実施の形態がある特定の特徴、構造、又は性質を含んでもよいことを表すが、その特定の特徴、構造、又は性質がどの実施の形態にも必ず含まれうることを表すものではない。また、こうした言い回しは同一の実施の形態に言及するものでは必ずしもない。さらに、ある特定の特徴、構造、又は性質がある実施の形態と結びつけて説明されるとき、そうした特徴、構造、又は性質を他の実施の形態と結びつけてもたらすことはそれが明示的に説明されているか否かにかかわらず当業者の知識の範囲内にあるものと理解される。

本発明の実施の形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、または、これらの任意の組み合わせにより実施されうる。本発明の実施の形態は、機械的により取り可能な媒体に記憶され、一以上のプロセッサにより読み込まれて実行される命令として実施されうる。機械的に読み取り可能な媒体は、機械（例えば、コンピュータデバイス）により読み取り可能な形態の情報を記憶または送信するためのいかなるメカニズムを含みうる。例えば、機械的に読み取り可能な媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリ装置、電気的、光学的、音響的もしくは他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）およびその他を含んでよい。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定の動作を実行するものとして本書に記載されうる。しかしながら、このような記載は単に便宜上のものであり、このような動作は、実際のところ、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行するコンピュータデバイス、プロセッサ、制御器または他のデバイスに起因するものであることは理解されよう。

しかしながら、このような実施の形態の詳細を記載する前に、本発明の実施の形態が実施されうる例示的な環境を示すことが有益である。

図１は、本発明のある実施の形態に係るソースコレクタモジュールＳＯを含むリソグラフィ装置ＬＡＰを模式的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えばＥＵＶ放射）を調整するよう構成される照明システム（イルミネータ）ＩＬと；パターニングデバイス（例えばマスクまたはレチクル）ＭＡを支持するように構成され、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る第１位置決めシステムＰＭに接続されるサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと；基板（例えば、レジストコートされたウェハ）Ｗを保持するように構成され、基板Ｗを正確に位置決めするように構成される第２位置決めシステムＰＷに接続される基板テーブル（例えば、ウェハテーブル）ＷＴと；パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗの（例えば一以上のダイを備える）目標部分Ｃに投影する投影システム（例えば反射型投影システム）ＰＳと、を備える。

照明システムＩＬは、放射Ｂを方向付け、成形し、又は制御するための屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型、あるいは他の種類の光学素子といった各種光学素子、またはこれらの任意の組合せを含んでもよい。

サポート構造は、パターニングデバイスを支持し、言いかえれば、パターニングデバイスの重さに耐える。それは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否かといった他の条件に応じた方法でパターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式または他の固定技術を用いてパターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、フレームまたはテーブルであってもよく、例えばこれらは必要に応じて固定式であっても可動式であってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して、所望の位置にあることを確実にしてもよい。本明細書における「レチクル」または「マスク」の用語のいかなる使用は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であると見なしてよい。

「パターニングデバイス」なる用語は、例えば基板の目標部分にパターンを生成するために放射ビームの断面にパターンを付与するのに使用可能な何らかのデバイスを指し示すものと広義に解釈されるべきである。放射ビームに付与されるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはアシストフィーチャといわれるものを含む場合に、基板の目標部分における所望のパターンと厳密に一致してなくてもよいことに注意すべきである。一般に、放射ビームに付与されるパターンは、目標部分に生成される集積回路等のデバイスにおける特定の機能層に一致するであろう。

パターニングデバイスは、透過型であってもよいし、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例には、マスクや、プログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリマスク、レベンソン型位相シフトマスク、減衰型位相シフトマスク、さらには多様なハイブリッド型マスクなどのマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイは例えば、小型ミラーのマトリックス配列で構成され、各ミラーは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個別に傾けることが可能である。傾けられたミラーは、ミラーマトリックスにより反射された放射ビームにパターンを付与する。

本明細書において用いられる「投影システム」の用語は、用いられる露光放射や、液浸液の使用または真空環境の使用などの他の要素に応じて、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型の光学システムまたはこれらのいかなる組合せを含む、いかなる種類の投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書における「投影レンズ」の用語のいかなる使用は、より一般的な用語である「投影システム」と同義とみなされうる。

上述したように、装置は透過型の装置である（例えば透過型マスクを用いる）。代替的に、装置は反射型の装置であってもよい（例えば、上述したような種類のプログラマブルミラーアレイまたは反射マスクを用いる）。

リソグラフィ装置は、二つの基板テーブル（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／または二つ以上のマスクテーブル）を有する種類の装置であってもよい。このような「マルチステージ」の機械において、追加のテーブルが並行して使用されてもよいし、一以上のテーブルが露光のために使用されている間に一以上の他のテーブルで準備工程が実行されてもよい。

リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水により覆われて、投影システムと基板の間のスペースが充填される種類の装置であってもよい。液浸液は、リソグラフィ装置における別のスペースにも適用されてよく、例えば、マスクと投影システムの間に適用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増大させるための技術として周知である。本明細書にて用いられる「液浸」の語は、基板などの構造が液中に水没しなければならないことを意味するのではなく、むしろ、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在すればよいことを意味する。

図１に示されるように、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯからの放射ビームを受け取る。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、分離して存在してもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の部分を形成するものではないとみなされ、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤの助けにより、ビーム放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと通過する。その他の場合、例えば放射源が水銀ランプである場合、放射源はリソグラフィ装置の一体化された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、投影システムとみなされてもよい。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されるアジャスタＡＤを含んでもよい。たいていの場合、イルミネータの瞳面における強度分布の外側半径範囲および／または内側半径範囲（それぞれσアウタおよびσインナと通常呼ばれる）の少なくとも一方を調整できる。さらにイルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他の要素を備えてもよい。イルミネータは、放射ビームを調整し、ビーム断面において所望の均一性および強度分布を有するように用いられてもよい。

放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブルＭＴ）に保持される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りパターンが付与される。マスクＭＡを通過して、放射ビームＢは基板Ｗの目標部分Ｃにビームを集光させる投影システムＰＳを通過する。第２位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）の助けを借りて、例えば放射ビームＢの経路上に異なる目標部分Ｃを位置させるように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１に図示せず）を用いて、例えばマスクライブラリの機械検索後やスキャン中において、放射ビームの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１位置決め装置ＰＭの一部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）の助けにより実現されてもよい。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２位置決め装置ＰＷの一部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を用いて実現されてもよい。（スキャナと対照的に）ステッパを用いる場合、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されてもよく、もしくは、固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせされてもよい。基板アライメントマークは、図示されるように専用の目標部分を占めているが、目標部分の間のスペースに位置していてもよい（これは、スクライブラインアライメントマークとして知られている）。同様に、マスクＭＡに一以上のダイが設けられる場合には、マスクアライメントマークはダイの間に位置してもよい。

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一つで使用することができる。

１．ステップモードでは、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射で一つの目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは実質的に静止状態とされる（すなわち単一静的露光）。そして、基板テーブルＷＴはＸ方向および／またはＹ方向に移動され、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップモードにおいて、露光フィールドの最大サイズは、単一静的露光にて結像される目標部分Ｃのサイズを制限する。

２．スキャンモードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期してスキャンされる（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の速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率および像反転特性により定められる。スキャンモードにおいて、スキャン動作の長さが目標部分の高さ（スキャン方向）を決定する一方で、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光における目標部分の幅（非スキャン方向）を制限する。

３．別のモードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、基板テーブルＷＴは移動またはスキャンされる。このモードにおいて、一般的にパルス放射源が用いられ、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴが移動するたびに、または連続する放射パルスの間に必要に応じてスキャン中に更新される。この動作モードは、上記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レスリソグラフィに直ちに適用できる。

上記のモードを組み合わせて動作させてもよいし、モードに変更を加えて動作させてもよく、さらに全く別のモードを用いてもよい。

本発明は、その場（in-situ）での測定システムを用いたレチクル変形の定量的な決定に関する。測定システムは、レチクルの表面上に存在するフィーチャとレチクルを保持するチャック上に存在するフィーチャの双方を測定するための少なくとも二つのエンコーダの組を含む。一つの実施の形態において、エンコーダヘッドおよび／またはレチクルは、レチクルの表面に平行な向きに移動することができ、レチクル表面全体のマップの生成を可能にする。チャック上のフィーチャと比較されるレチクル表面上のフィーチャ間の変位の差をエンコーダヘッドを用いて測定することにより、レチクル変形の定量的な決定を計算できる。より局所的な変形量は、位置の差の傾きを取得することでさらに計算できる。このシステムのさらなる詳細は、図面を参照しながら、以下に与えられる。

図２は、ある実施の形態に係るレチクル２０１を測定システム２０２とともに示す側面図である。一つの例において、測定システム２０２は、第１エンコーダヘッド２０６および第２エンコーダヘッド２０８を含む。第１エンコーダヘッド２０６は、レチクル２０１の変位を示す目標に関連する位相変化を測定するよう配置される一方、第２エンコーダヘッドは、チャック２０４の変位を示す目標に関連する位相変化を測定するよう配置される。レチクル２０１およびチャック２０４の間で決定される変位の差を決定することにより、レチクル２０１の変形または反りが計算されうる。レチクル２０１またはチャック２０４のいずれかの位相変化を測定するために、図示される二つを超える他のエンコーダヘッドが用いられてもよいことが理解されよう。例えば、チャック２０４の様々な位置を測定するために一以上のエンコーダヘッドが用いられてもよい。別の例では、レチクル２０１またはチャック２０４のいずれかの変位を示す目標に関連する位相変化を測定するために、少なくとも二つのエンコーダヘッドのそれぞれが様々な向きで配置されてもよい。チャック２０４は、図示されるようにレチクル２０１の側面および／または下端の周りからレチクル２０１を保持するように設計されうる。チャック２０４は、例えばレチクル２０１をチャック２０４に固定するように加えられる真空圧力または静電ポテンシャルを介して、レチクル２０１を保持するように設計されてもよい。

第１エンコーダヘッド２０６は、二次元または三次元エンコーダヘッドでありうる。二次元エンコーダヘッドは、異なる二つの軸に沿った変位を示す目標に関連する位相変化を測定することができ、例えばＺ軸およびＸ軸（もしくはＹ軸）に沿った、面内および面外の変形の測定を提供する。三次元エンコーダヘッドは、三軸全てに沿った位相変化を測定することができ、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に沿った面内および面外の変形の測定を提供する。第２エンコーダヘッド２０８は、一次元または二次元エンコーダヘッドでありうる。別の例において、第２エンコーダヘッド２０８は、三次元エンコーダヘッドである。第２エンコーダヘッド２０８は、第１エンコーダヘッド２０６と全く同じ型であってもよい。これは動作において必須ではないが、エンコーダヘッド間のより一層正確な信号の比較を生じさせるのに好ましいであろう。第１エンコーダヘッド２０６および第２エンコーダヘッド２０８は、レチクル２０１およびチャック２０４上のフィーチャをそれぞれ測定するための様々な信号伝達技術を用いてもよい。これらの技術は、光学式、磁気式、容量式、誘導式などを含んでもよい。説明を容易にするため、本明細書では、エンコーダヘッドが光信号を用いると仮定する。

ある実施の形態において、第１エンコーダヘッド２０６は、第１エンコーダヘッド２０６をレチクル２０１の表面にわたって移動させるためのリニア駆動機構２１０に取り付けられてもよい。例えば、第１エンコーダヘッド２０６は、図２に示されるようにＸ軸に沿って移動されてもよい。別の例において、第１エンコーダヘッド２０６は、Ｙ軸に沿って移動されてもよく、または、ＸＹ平面内で移動可能なテストステージに取り付けられてもよい。さらにレチクル２０１は、チャック２０４の移動を介して移動されてもよい。例えば、チャック２０４は、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸全てに沿って移動するよう動作可能であってもよい。第１エンコーダヘッド２０６およびチャック２０４のそれぞれは、６軸の自由度の全てで移動するよう動作可能であってもよい。代わりに、第１エンコーダヘッド２０６は、レチクル２０１に対して固定されてもよい。例えば、第１エンコーダヘッド２０６は、レンズトップなどの光学システム上に取り付けられてもよい。

レチクル２０１の表面のスキャンを実行するための多くの移動のバリエーションが可能である。一つの例において、レチクル２０１およびチャック２０４がＹ軸に沿って移動する一方で、第１エンコーダヘッド２０６および第２エンコーダヘッド２０８は静止したままである。したがって、１回のＹスキャンのパスが実行される。その後、第１エンコーダヘッド２０６がＸ軸に沿って少しだけシフトしうる一方、レチクル２０１およびチャック２０４はＹ軸に沿って移動しつづける。このようにして、レチクル２０１の表面は、Ｙ軸に沿った連続的なスキャンを介してマップ化されうる。これらの例で言及される特定の軸が恣意的であり、システムの各構成要素がＸ、ＹまたはＺ方向のいずれかに移動または少しだけシフトするよう容易に設計されうることが理解されよう。

レチクル２０１およびチャック２０４の移動中において、第１エンコーダヘッド２０６および第２エンコーダヘッド２０８は、レチクル２０１およびチャック２０４の双方上の複数のフィーチャに関連する位相変化をそれぞれ測定している。これら複数のフィーチャ（例えば測定目標）は、回折格子、二次元回折格子、または、いくつかの方法でレチクル２０１およびチャック２０４の双方上で一致する他の任意のパターンといった規則的な配列のフィーチャを含みうる。一つの例において、エンコーダヘッド２０６および２０８は、レチクル２０１およびチャック２０４の双方上のフィーチャパターン間の位相変化を測定し、レチクル２０１およびチャック２０４の双方の相対的な変位を決定する。

例えば、エンコーダヘッドは、パターニングデバイスの表面上をスキャンし、パターニングデバイスの長さに沿った第１方向についての複数のフィーチャの第１変位をサポートの第１変位に対して決定し、パターニングデバイスの表面に実質的な垂直な第２方向についての複数のフィーチャの第２変位をサポートの第２変位に対して決定するように構成されてもよい。さらに、パターニングデバイスの表面の歪みマップは、複数のフィーチャの決定された第１変位および第２変位に基づいて生成されてもよい。

ある実施の形態において、エンコーダヘッド２０６および２０８は、ピコメートルの分解能で伝搬距離を測定する能力を有してもよい。ある実施の形態において、レチクル２０１が歪んでいない場合、二つのエンコーダヘッド２０６および２０８の測定結果は、リニアスキャンの間において実質的に同じフィーチャ変位を示すであろう。しかしながら、レチクル２０１が歪んでいる場合、エンコーダヘッド２０６および２０８の測定結果は、レチクル２０１のフィーチャとチャック２０４のフィーチャの間で異なる変位を示すであろう。レチクル２０１上のフィーチャのライン間隔が歪みに起因して変化しているからである。

ある実施の形態によれば、測定システム２０２のエンコーダヘッド２０６および２０８の各々からの測定データは、処理デバイス２１２により受信される。処理デバイス２１２は、一以上のハードウェアマイクロプロセッサまたはプロセッサコアを備えうる。処理デバイス２１２は、リソグラフィ装置内に含まれてもよく、外部のコンピュータユニットの一部として含まれてもよい。エンコーダヘッド２０６および２０８と処理デバイス２１２の間のデータ送信のために、電気式、光学式、ＲＦなどの任意の信号伝送技術が用いられてもよく、この伝送技術はアナログ形式またはデジタル形式であってもよい。

一つの例において、処理デバイス２１２は、第１エンコーダヘッド２０６および第２エンコーダヘッド２０８の双方からデータを受信し、ある実施の形態に係る受信データに基づいてレチクル２０１の表面の歪みマップを生成する。例えば、処理デバイス２１２は、第１エンコーダヘッド２０６から受信したデータと第２エンコーダヘッド２０８から受信したデータの間の差の計算を実行する。二つのエンコーダヘッド２０６および２０８からのデータ出力間の差は、（例えば、スキャン方向に）積算されたレチクル歪みの定量的な測定結果である。別の例では、位置の差の傾きを取得することにより、局所的な歪み量が決定される。生成された歪みマップは、レチクル、クランプ、クランプ冷却、チャックなどのための新しい設計および材料を評価するレチクル加熱およびレチクル歪みの分析モデルおよびソフトウェアモデルの改良に用いられうる。このシステムは、特に、クランプの歪みや再現性、クランプとレチクルの間にトラップされた粒子の影響、および、マイクロスリップといったレチクル加熱以外の歪みの影響を調査するためにも用いられてよい。

図３は、ある実施の形態に係るレチクル２０１の下面を見上げたときを示す図である。レチクル２０１の表面をスキャンする第１エンコーダヘッド２０６も示されている。

レチクル２０１は、二次元格子３０６といったレチクル２０１の表面の実質的に全体にわたる複数のフィーチャを含むテストレチクルであってもよい。テストレチクルは、露光されるべきパターンを含む本物のレチクルがその後に用いられときに、レチクルに付される歪み量を決定するために最初にリソグラフィ装置内に配置され、露光に対して補正がなされうる。しかしながら、別の実施の形態において、レチクル２０１は、露光されるべきパターン形状を含むアクティブ領域３０４と、例えば二次元格子３０６といったフィーチャが歪みの決定のために用いられる箇所である外側領域３０２と、を含みうる。このようにして、リソグラフィ装置内のウェハへの露光に用いられるのと同じレチクル上にて歪みの測定がなされうる。レチクル歪みの測定結果から収集されるデータは、レチクル２０１の表面の実質的に全体にわたる歪みマップを生成するために、モデルおよび／または以前に収集されたデータを用いて外側領域３０２の範囲内から推定されうる。

ある実施の形態において、第１エンコーダヘッド２０６は、図３に示されるように、Ｚ軸を中心に角度θで回転している。一つの例において、角度θは、Ｚ軸を中心にＸ軸またはＹ軸のいずれかに対して実質的に４５度である。なお、他の角度が考慮されてもよいが、本発明はこれらに限定されるべきではない。第１エンコーダヘッド２０６の角度を調整することにより、Ｘ軸およびＹ軸の双方に沿った変位が測定されうる。ある実施の形態によれば、複数の光ビーム３０８は、第１エンコーダヘッド２０６により生成され、レチクル２０１の表面に実質的に垂直でない軸に沿って、その表面に作用する。

図４は、レチクル歪みのシミュレーションモデルからの出力を示すグラフである。例えばレチクルの加熱を原因とする面内膨張をモデルとしたテストレチクルの格子歪みに起因する積算された位置誤差が示される。レチクルに沿ったＹ位置に関して計算されたレチクル歪み（破線として図示）は、レチクルおよびチャックの位置の間の差の微分（実線として図示）を得ることにより決定される。したがって、測定されたレチクルおよびチャックの位置の間に差が存在したとしても、その差が一定のままであれば、（このシミュレーションモデルにてＹ位置がゼロとなるレチクルの中心近傍で見られるように）局所的な歪みは実質的にゼロである。

図５は、ある実施の形態に係る対象物表面の歪みを測定するための方法５００を示すフローチャートである。方法５００の様々なステップは、測定システム２０２の様々な実施の形態を用いて実行されうる。方法５００は、示される全ての工程を含まなくてもよく、また、図示される順序で工程が実行されなくてもよいことが理解されるべきである。

方法５００は、例えばエンコーダヘッドを介して第１方向および第２方向に対象物表面が測定されるステップ５０２にて開始する。第１方向が対象物の長さに沿ってもよい一方で、第２方向が対象物表面に実質的に垂直であってもよく、その逆でもよい。表面の測定は、対象物表面上の複数のフィーチャを介して変位を決定するように設計されてもよい。

方法５００は、サポートの表面が例えばエンコーダヘッドを介して少なくとも第１方向に測定されるステップ５０４とともに継続する。ステップ５０４は、対象物とサポートの双方が例えば第１方向に移動される際に対象物とサポートの双方の測定が同時に生じるようにして、ステップ５０２と同時に発生してもよい。サポートの表面測定は、サポートの表面上の複数のフィーチャを介して変位が決定されるように設計されてもよい。

ステップ５０６にて、対象物およびサポートの双方上の複数のフィーチャに関連して測定されたパラメータに基づき、対象物の表面の歪みマップが生成される。歪みマップは、対象物およびサポート双方の測定された複数のフィーチャに関連するデータを受信する処理デバイスにより生成されてもよい。一つの例において、対象物およびサポートの測定された変位間の差は、歪みマップを決定するために計算される。さらに、位置の差の傾きを取得することにより、局所的な歪みが計算されうる。

図６は、ある実施の形態に係る対象物表面の歪みを測定して補正するための方法６００を示す別のフローチャートである。方法６００の様々なステップは、測定システム２０２の様々な実施の形態を用いて実行されうる。方法６００は、図示される全ての工程を含まなくてもよく、また、図示される順番で工程が実行されなくてもよいことが理解されるべきである。

方法６００は、上述のステップ５０２、５０４および５０６と同様のステップ６０２、６０４および６０６とともに開始する。したがって、ここでは、これらの記載を省略する。

歪みマップを生成した後、方法６００は、対象物を使用した露光中に対象物の表面が再度測定されるステップ６０８とともに継続する。例えば、露光中に作用する電磁的放射から生成される熱がレチクル表面のさらなる歪みまたは変形を生じさせる間に、リソグラフィ装置内のエンコーダヘッドによってレチクル表面が測定されうる。したがって、この測定は、レチクルの使用中に実行されてよく、その使用中にある特定の時点における表面歪みのスナップショットを提供してもよい。

ステップ６１０にて、測定されたステップ６０８からの歪みがステップ６０６にて生成された歪みマップと比較される。ある例において、この比較は、対象物表面への露光の前後で対象物の変形がどの程度変化したかに関するデータを提供する。

ステップ６１２にて、ステップ６１０で実行される比較に基づいて対象物の変形が計算される。この計算は、記憶された歪みマップへのアクセスを有し、対象物表面の歪みの測定結果を受信する処理デバイスによって実行されうる。

ステップ６１４にて、対象物表面への露光中に対象物への補正が適用される。この補正は、表面の歪みを機械的に補正するよう対象物の様々な部分に力を加えることを含んでもよい。この力は、対象物の周囲に配置されるアクチュエータを介して加えられてもよい。別の例では、この補正が、リソグラフィ装置における投影システムの様々なミラーおよび／またはレンズを駆動して対象物の測定した表面歪みを相殺することを含んでもよい。ミラーおよび／またはレンズは、ある実施の形態において、接続されるアクチュエータにより駆動されてもよい。

本書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を例として説明しているが、本書に説明したリソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内パターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどがある。当業者であればこれらの他の適用に際して、本明細書における「ウェハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。本書に言及された基板は露光前または露光後において、例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールにより処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本明細書における基板という用語は既に処理されている多数の処理層を含む基板をも意味しうる。

上記では、光学リソグラフィ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、文脈上許されれば、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設けられたレジストの層に押しつけ、その後、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。レジストを硬化した後、パターニングデバイスがレジストから除去され、パターンが残される。

本明細書で用いられる「放射」および「ビーム」の用語は、いかなる種類の電磁的な放射を包含し、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍ、または、その近傍の波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５−２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むとともに、イオンビームや電子ビームといった粒子ビームをも含む。

「レンズ」という用語は、文脈上許されれば、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型および静電型の光学要素を含む、様々なタイプの光学要素のいずれか、またはその組合せを指してもよい。

本発明の特定の実施形態が上述されたが、説明したもの以外の態様で本発明が実施されてもよい。例えば、本発明は、上述の方法を記述する機械で読み取り可能な命令の一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、そうしたコンピュータプログラムを記録したデータ記録媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形式をとってもよい。

「発明の概要」および「要約」の欄ではなく、「発明を実施するための形態」の欄が請求項の解釈に用いられることが意図されると理解されるべきである。「発明の概要」および「要約」の欄は、本発明者によって予期される一以上の、しかしながら全てではない本発明の例示的な実施の形態を説明しうるものであり、したがって、本発明および添付の請求項を限定することを決して意図しない。

本発明は、特定の機能および関係性の実装を説明する機能構成ブロックの助けを用いて上述された。これら機能構成ブロックの境界は、説明を分かりやすくするために本書において恣意的に定義されている。特定の機能および関係性が適切に実行される限りにおいて、代わりの境界を定義することができる。

特定の実施の形態に係る上述の記載は、公知技術の範囲内での知識を適用することにより、過度の実験をすることなく、本発明の一般概念から逸脱することなく、特定の実施の形態を様々な用途に合わせて他者が簡単に改良および／または変化させることのできる本発明の概略的な特質を十分に明らかにするであろう。したがって、本書に示される教示および助言に基づくこのような改良および変更は、本開示の実施の形態の意義およびこれらと同等のものの範囲内にあることが意図される。本書における表現および学術用語は、説明を目的とし、限定を目的とするものではなく、本明細書の表現または学術用語は、教示および助言の観点から当業者によって解釈されるべきであることが理解されよう。

本発明の幅ないし範囲は、いかなる上述の例示的な実施の形態によっても限定されるべきでなく、以下の請求項およびそれと同等のものに従ってのみ定義されるべきである。

Claims (32)

1. 放射ビームを調整するように構成される照明システムと、
   放射ビームの断面にパターンを付してパターン放射ビームを形成することのできるパターニングデバイスを保持するように構成されるサポートであって、前記パターニングデバイスが第１の複数のフィーチャを含み、前記サポートが第２の複数のフィーチャを含むサポートと、
   基板を保持するように構成される基板テーブルと、
   パターン放射ビームを基板の目標部分に投影するように構成される投影システムと、
   前記パターニングデバイスの表面をスキャンし、前記パターニングデバイスの長さに沿った第１方向についての前記パターニングデバイス上の前記第１の複数のフィーチャに関連する第１変位を前記サポート上の前記第２の複数のフィーチャに関連する第１変位に対して決定し、前記パターニングデバイスの前記表面に実質的に垂直な第２方向についての前記パターニングデバイス上の前記第１の複数のフィーチャに関連する第２変位を前記サポート上の前記第２の複数のフィーチャに関連する第２変位に対して決定するように構成されるエンコーダヘッドと、
   前記サポート上の前記第２の複数のフィーチャに関連する第１変位および第２変位の少なくとも一方と、前記パターニングデバイス上の前記第１の複数のフィーチャに関連する第１変位および第２変位とに基づいて、前記パターニングデバイスの前記表面の歪みマップを生成する処理デバイスと、を備えるリソグラフィ装置。
2. 前記エンコーダヘッドは、二次元または三次元エンコーダヘッドを備える請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記二次元または三次元エンコーダヘッドは、スキャン軸に対して実質的に４５度に向けられている請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記エンコーダヘッドは、前記パターニングデバイスの前記表面を前記第１方向にスキャンするように構成され、前記サポートは、前記パターニングデバイスを前記第１方向および前記第２方向と垂直な第３方向に移動させるように構成される請求項１から３のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記第１の複数のフィーチャを用いて少なくとも前記第１方向の歪みを計算するように構成される処理デバイスをさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記第１の複数のフィーチャは、規則的な配列のフィーチャを備える請求項１から５のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記第１の複数のフィーチャは、前記パターニングデバイスのアクティブ領域の周囲にパターニングされている請求項１から６のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記サポート上の前記第２の複数のフィーチャの少なくとも一つの変位を測定するように構成される別のエンコーダヘッドをさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記第２の複数のフィーチャは、規則的な配列のフィーチャを備える請求項８に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記処理デバイスは、
    前記第１の複数のフィーチャの第１変位および第２変位に関連する第１データセットを受信し、
    前記第２の複数のフィーチャの第１変位および第２変位の少なくとも一方に関連する第２データセットを受信し、
    前記第１データセットおよび前記第２データセット間の差に基づいて前記パターニングデバイスの前記表面の歪みマップを生成するように構成される請求項８または９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記第２データセットは、前記歪みマップの生成に応じた参照データとして用いられる請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記処理デバイスは、前記第１データセットおよび前記第２データセットに関連する位置の差の傾きを取得することにより局所的な歪みマップを生成するようさらに構成される請求項１０から１１のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
13. 生成される歪みマップは、前記パターニングデバイスの前記表面の少なくとも一部にわたる歪みの定量的評価を提供する請求項１０から１２のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記エンコーダヘッドは、前記パターニングデバイスの前記表面に向けられる一以上の光ビームを生成するようさらに構成される請求項１から１３のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
15. 対象物を保持するように構成されるサポートであって、前記対象物が第１の複数のフィーチャを含み、前記サポートが第２の複数のフィーチャを含むサポートと、
    前記対象物の表面をスキャンし、前記対象物の長さに沿った第１方向および前記対象物の前記表面に実質的に垂直な第２方向についての前記第１の複数のフィーチャに関連する歪みを示す第１パラメータを測定するように構成される第１エンコーダヘッドと、
    前記サポート上の前記第２の複数のフィーチャに関連する第２パラメータを測定するように構成される第２エンコーダヘッドと、
    測定される第１パラメータおよび測定される第２パラメータに基づいて前記対象物の前記表面の歪みマップを生成するように構成される処理デバイスと、を備える装置。
16. 前記第１エンコーダヘッドは、二次元または三次元エンコーダヘッドを備える請求項１５に記載の装置。
17. 前記二次元または三次元エンコーダヘッドは、スキャン軸に対して実質的に４５度に向けられている請求項１６に記載の装置。
18. 前記第１エンコーダヘッドは、前記対象物の前記表面を前記第１方向にスキャンするように構成され、前記サポートは、前記対象物を前記第１方向および前記第２方向と垂直な第３方向に移動させるように構成される請求項１５から１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記第１の複数のフィーチャおよび前記第２の複数のフィーチャは、規則的な配列のフィーチャを含む請求項１５から１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記処理デバイスは、
    測定された前記第１パラメータに関連する第１データセットを受信し、
    測定された前記第２パラメータに関連する第２データセットを受信し、
    前記第１データセットおよび前記第２データセット間の差に基づいて前記対象物表面の歪みマップを生成するように構成される請求項１５から１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記第２データセットは、前記歪みマップの生成に応じた参照データとして用いられる請求項２０に記載の装置。
22. 前記処理デバイスは、前記第１データセットおよび前記第２データセットに関連する位置の差の傾きを取得することにより局所的な歪みマップを生成するようさらに構成される請求項２０または２１に記載の装置。
23. 生成される歪みマップは、前記対象物の前記表面の少なくとも一部にわたる歪みの定量的評価を提供する請求項２０から２２のいずれか一項に記載の装置。
24. 前記第１エンコーダヘッドは、前記対象物の前記表面に向けられる一以上の光ビームを生成するようさらに構成される請求項１５から２３のいずれか一項に記載の装置。
25. 第１エンコーダヘッドを用いて、対象物の表面上の第１の複数のフィーチャに関連する前記対象物の長さに沿った第１方向および前記対象物の前記表面に実質的に垂直な第２方向についての歪みを示す第１パラメータを測定することと、
    第２エンコーダヘッドを用いて、前記対象物を保持するように構成されるサポートの表面上の第２の複数のフィーチャに関連する第２パラーメータを測定することと、
    処理デバイスを用いて、測定された第１パラメータおよび測定された第２パラメータに基づいて前記対象物の前記表面の歪みマップを生成することと、を備える方法。
26. 測定された前記第１パラメータに関連する第１データセットを受信することと、
    測定された前記第２パラメータに関連する第２データセットを受信することと、
    前記第１データセットおよび前記第２データセットの間の差に基づいて前記対象物表面の歪みマップを生成することと、
    前記処理デバイスを用いて、前記歪みマップに基づき前記対象物の前記表面の変形を計算することと、
    一以上のアクチュエータを介して前記対象物の前記表面の前記変形を補正することと、をさらに備える請求項２５に記載の方法。
27. 対象物を保持するように構成されるサポートであって、前記対象物が第１測定目標を含み、前記サポートが第２測定目標を含むサポートと、
    前記対象物の表面をスキャンし、前記第１測定目標に基づいて前記対象物の長さに沿った第１方向および前記対象物の前記表面に実質的に垂直な第２方向についての第１変位を決定するように構成される第１エンコーダヘッドと、
    前記サポートの表面をスキャンし、前記第２測定目標に基づいて第２変位を決定するように構成される第２エンコーダヘッドと、
    決定される第１変位および第２変位の測定結果に基づいて歪められている前記対象物を示す歪みマップを生成するように構成される処理デバイスと、を備えるレチクルステージ。
28. 前記第１エンコーダヘッドは、二次元エンコーダヘッドを備え、前記第１測定目標は、間隔を有する複数のラインを備える回折格子である請求項２７に記載のレチクルステージ。
29. 前記歪みマップは、前記第１エンコーダヘッドにより測定される前記対象物上の前記回折格子のライン間隔の変化に起因して、前記第１エンコーダヘッドおよび前記第２エンコーダヘッドが異なる伝搬距離を示す場合に前記対象物が歪んでいることを示す請求項２８に記載のレチクルステージ。
30. 前記第１変位および前記第２変位の測定結果の差は、前記対象物の歪みの定量的評価を示す請求項２７から２９のいずれか一項に記載のレチクルステージ。
31. 前記処理デバイスは、前記第１変位および前記第２変位の測定結果に関連する位置の差の傾きを取得することにより局所的な歪みマップを生成するようさらに構成される請求項２７から３０のいずれか一項に記載のレチクルステージ。
32. 前記対象物は、パターニングデバイスであり、前記サポートは、前記パターニングデバイスを保持するレチクルチャックである請求項２７から３１のいずれか一項に記載のレチクルステージ。

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