JP6537704B2 - リソグラフィ装置を制御するための方法、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１５年９月１５日出願の欧州出願第１５１８５３３３．０号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本開示はリソグラフィ装置に関する。本開示は特に、高さセンサからのデータを使用するリソグラフィ装置の制御に関する。本開示はさらに、リソグラフィによってデバイスを製造する方法、並びに、こうした装置及び方法の一部を実装するためのデータ処理装置及びコンピュータプログラム製品に関する。

[0003] 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、代替的にマスク又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つ又は幾つかのダイの一部を含む）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、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来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、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「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含む。

[0004] パターンは、投影システムを形成するレンズ（又はミラー）を使用して、基板のターゲット部分上に結像される。パターンを基板上に結像する時、基板の最上面（すなわち、パターンが結像されるべき表面）が投影システムの焦点面内にある旨を保証することが望ましい。

[0005] パターンが投影されるべき基板の表面は決して完全に平坦ではないが、大規模及び小規模の両方に多くの高さ偏差を提示する。投影システムの焦点の調節不全は、結果として、パターニング性能の不良、したがって、全体として製造プロセスの性能の不良を生じさせる可能性がある。特にクリティカルディメンション（ＣＤ）及びＣＤ均一性などの性能パラメータは、焦点不良によって低下することになる。

[0006] これらの高さ偏差を測定するために、通常、リソグラフィ装置に高さセンサが統合される。これらの高さセンサは典型的には、リソグラフィ装置内に装填された後、基板全体にわたるポイントで基板の最上表面の垂直位置を測定するために使用される光学センサである。この測定セットは何らかの好適な形で記憶され、「高さマップ」と呼ばれることもある。次いで、基板上へのパターンの結像を制御する時に高さマップが使用され、基板の各部分上の放射線感受性レジスト層は、投影レンズの焦点面にあることが保証される。典型的には、基板を担持する基板支持体の高さは、基板上で連続部分を露光する間、連続的に調節されることになる。高さセンサの例は、ＵＳ７２６５３６４Ｂ２、ＵＳ２０１００２３３６００Ａ１、及びＵＳ２０１３１２８２４７Ａに開示され、すべてが参照により本明細書に組み込まれる。これらの高さセンサは、本明細書で詳細に説明する必要がない。

[0007] 本開示は、基板がプロセス依存関係におけるデバイス特有の変動の対象である時に生じる問題に関係する。３Ｄ ＮＡＮＤメモリデバイスなどの現代のデバイスタイプは、実際には、デバイスパターンの範囲内に実際のトポグラフィ変動を有し得る。しかしながら、たとえ実際のトポグラフィ変動がわずかであるか又はない場合であっても、デバイスの異なる部分で使用される材料の光学特性における差が、高さセンサによって読み取られる時に、大きな明らかなトポグラフィ変動につながる可能性がある。これは、センサのプロセス依存関係と呼ばれる。実際には、高さセンサのプロセス依存関係に起因するこれらの明らかな変動は、実際のトポグラフィ変動よりも振幅においてかなり大きい可能性がある。

[0008] 高さマップに対する補正は、測定のプロセス依存関係を減少させるために他のセンサ測定（例えば、エアゲージ）を使用して行うことができる。参照により本明細書に組み込まれた、ＷＯ２０１５／１３１９６９によれば、製品設計及びプロセス依存関係の以前の知識に基づき、高さマップにさらなる補正を適用することが可能である。これにより、異なるロケーションに存在することが予想される異なる材料特性に従い、センサ信号から高さデータを取得するために異なる較正を適用することが可能になる。しかしながら、プロセス依存関係の影響は基板全体にわたって大幅に変動する可能性があるという点で、付加的な問題が生じる。したがって、所与のフィールド、又は平均フィールドについてプロセス依存関係誤差を較正する時に、この補正はすべてのフィールドで有効でない可能性がある。

[0009] プロセス依存関係の変動を伴うデバイス特有のトポグラフィの存在下で、リソグラフィ製造プロセスの性能を向上させることが望ましい。

[0010] 第１の態様において、本発明は、基板上に複数のデバイスを製造するためにリソグラフィ装置を制御する方法を提供し、方法は、
（ａ）基板全体にわたるトポグラフィ変動を表す高さセンサデータを取得するために、高さセンサを使用することと、
（ｂ）基板全体にわたる複数のロケーションでデバイスパターンを付与するためのリソグラフィ装置の位置決めシステムを制御するために、高さセンサデータを使用することと、を含み、
ステップ（ｂ）は、
（ｂ１）高さセンサデータが信頼できるものと判断される１つ以上の第１のエリア、及び、高さセンサデータがより信頼できないものと判断される１つ以上の第２のエリアを識別することと、
（ｂ２）第１のエリアについての高さセンサデータを、予想されるデバイス特有のトポグラフィの以前の知識と共に使用して、第２のエリアについての置換高さデータを計算することと、
（ｂ３）センサからの高さデータ及び置換高さデータの組み合わせを使用して、リソグラフィ装置を制御することと、
を含む。

[0011] 本発明は、投影システムと、基板にパターンを付与するために投影システムに関してパターニングデバイス及び基板を位置決めするための位置決めシステムと、を備えるリソグラフィ装置をさらに提供し、リソグラフィ装置は、
基板全体にわたるトポグラフィ変動を表す、高さセンサデータを取得するための高さセンサと、
位置決めシステムを制御するために高さセンサデータを使用するためのコントローラと、を含み、
コントローラは、（ｉ）高さセンサデータが信頼できるものと判断される１つ以上の第１のエリア、及び、高さセンサデータがより信頼できないものと判断される１つ以上の第２のエリアを識別するように、（ｉｉ）第１のエリアについての高さセンサデータを、予想されるデバイス特有のトポグラフィの以前の知識と共に使用して、第２のエリアについての置換高さデータを計算するように、及び、（ｉｉｉ）位置決めシステムを制御する時に、センサからの高さデータ及び置換高さデータの組み合わせを使用するように、配置される。本開示の上記の態様によれば、デバイスエリアのプロセス依存関係流入部分における変動にかかわらず、デバイス特有のトポグラフィに対する正しい応答を有する、焦点制御方法が実装可能である。

[0012] いくつかの実施形態において、第１のエリア及び第２のエリアは、少なくとも部分的に製品レイアウトの知識を使用して識別される。代替又は追加として、第１のエリア及び第２のエリアは、少なくとも部分的に以前の基板上で行われた測定を使用して識別される。

[0013] 第１のエリアはアンカーエリアと呼ぶことができる。デバイス特有のトポグラフィの信頼できる以前の知識が、アンカーエリアについての信頼できる高さセンサデータと組み合わされる時、高さセンサデータよりも信頼できる他方のエリアについて置換高さデータを計算することが可能である。予想されるデバイス特有のトポグラフィの以前の知識は、信頼できるメトロロジツールを使用して、以前の処理された基板の測定から取得可能である。これらの信頼できるメトロロジツールは、高容量製造時に使用される高さセンサと同じスループットを有する必要はない。

[0014] いくつかの実施形態において、以前の知識は、第１のエリアと近隣の第２のエリアとの間の高さの差を指定する。第１のエリア及び第２のエリアは、単なる例として提示されている。いくつかの異なるタイプのプロセス依存関係が１つのデバイスレイアウトにおいて提示される場合、第３のエリア、第４のエリアなどが定義可能である。第３のエリアについてのアンカーエリア（第１のエリア）は、第２のエリアについての第１のエリアと同じである必要はないか、又は同じであり得る。

[0015] １つの第２のエリアについての置換高さデータは、例えば指定された高さの差を、第２のエリアに直近の１つ以上の第１のエリアについての高さセンサデータと共に使用して計算可能である。

[0016] １つの第２のエリアについての置換高さデータは、指定された高さの差を、第２のエリアに直近の第１のエリアのみならず複数の第１のエリアについての高さセンサデータから計算した高さモデルと共に使用して、計算可能である。

[0017] 第１のエリアが高さセンサの空間解像度よりも小さい場合、第１のエリアについての高さセンサデータは、第２のエリアについての置換高さデータを計算するために使用される前に、高さセンサ応答関数を用いたデコンボリュ―ションによって強化することができる。

[0018] 本発明はまたさらに、汎用データ処理装置に前述のような本発明に従った方法のステップを実行させるための機械可読命令を備えるコンピュータプログラム製品を提供する。

[0019] 本発明はまたさらに、汎用データ処理装置に前述のような本発明に従ったリソグラフィ装置のコントローラを実装させるための機械可読命令を備えるコンピュータプログラム製品を提供する。

[0020] いずれの場合においても、コンピュータプログラム製品は非一時的記憶媒体を備えることができる。

[0021] 本発明は、投影システムと、基板にパターンを付与するために投影システムに関してパターニングデバイス及び基板を位置決めするための位置決めシステムと、を備えるリソグラフィ装置さらに提供し、リソグラフィ装置は、基板全体にわたるトポグラフィ変動を表す、高さセンサデータを取得するための高さセンサと、位置決めシステムを制御するために高さセンサデータを使用するように構成された制御システムと、を含み、制御システムは、（ｉ）高さセンサデータが信頼できるものと判断される１つ以上の第１のエリア、及び、高さセンサデータがより信頼できないものと判断される１つ以上の第２のエリアを識別するように、（ｉｉ）１つ以上の第１のエリアについての高さセンサデータを使用して、１つ以上の第２のエリアについての置換高さデータを決定するように、及び、（ｉｉｉ）位置決めシステムを制御する時に、高さデータ及び置換高さデータの組み合わせを使用するように、配置される。

[0022] 本発明の別の特徴及び利点並びに本発明の様々な実施形態の構造及び作用は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、例示のみを目的として本明細書に記載されている。本明細書に含まれる教示に基づいて当業者はさらなる実施形態を容易に思い付くであろう。

[0023] 本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、単なる例示として以下に説明する。
本発明の実施形態に従ったリソグラフィ装置を示す図である。 図１のリソグラフィ装置を、半導体デバイス向けの生産設備を形成する他の装置と共に使用することを、概略的に示す図である。 デバイス特有の変動を無視した、図１のリソグラフィ装置における、例示の基板上での高さセンサの動作及び様々なトポグラフィ変動を概略的に示す図である。 デバイス特有のトポグラフィ変動に加えて、図３の基板にパターンを付与する時の焦点制御動作を示す概略図である。 （ａ）例示の基板の２つの領域でのデバイス特有のトポグラフィと、（ｂ）デバイスエリア内の異なる部分間、及び基板の異なる領域間での、プロセス依存関係の変動を対象とする高さセンサデータと、を示す図である。 図５の例において、指定されたアンカーエリアを使用して置換高さデータを生成する方法を示す図である。 本発明の実施形態に従った、リソグラフィ装置を制御するために使用される図６の方法を示すフローチャートである。 アンカーエリアの識別を用いた、例示の基板上で測定されるプロセス依存関係における変動を示す図である。 本発明の実施形態において採用可能な、置換高さデータを計算する異なる方法を示す図である。 本発明の実施形態において採用可能な、置換高さデータを計算する異なる方法を示す図である。 本発明の実施形態において採用可能な、置換高さデータを計算する異なる方法を示す図である。 アンカーエリアが非常に小さい時の、（ａ）局所的トポグラフィ変動と（ｂ）高さセンサ応答関数との間の関係を示す図である。

[0024] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置ＬＡを概略的に示したものである。この装置は、
− 放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又は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、
− パターニングデバイス（例えばマスク又はレチクル）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１のポジショナＰＭに接続された支持構造（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２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴａ又はＷＴｂ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（例えば１つ以上のダイを含む）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）ＰＳと、を備える。

[0025] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、又はその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み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。

[0026] 支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちそ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。支持構造は、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」又は「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。

[0027] 本明細書で使用する「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等のため、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるものとする。ここで、放射ビームに付与されるパターンは、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場合があることに留意するべきである。一般に、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（又は複数のデバイス）内の特定の機能層に相当する。パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。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、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。

[0028] 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、又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及び静電気光学システム、又はその任意の組み合わ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すことができる。

[0029] 本明細書で示すように、本装置は、（例えば透過マスクを使用する）透過タイプである。あるいは、装置は、（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、又は反射マスクを使用する）反射タイプでもよい。

[0030] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は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、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行することができる。

[0031] 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が相対的に高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆えるタイプでもよい。リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムとの間に液浸液を印加することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増やすための分野では周知である。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ＰＳと基板Ｗとの間に液体が存在するというほどの意味である。

[0032] 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、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及び／又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及びイルミネータ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。

[0033] 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ＡＤを備えていてもよい。一般に、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ及び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及びコンデンサ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。イルミネータを用いて放射ビームを調節し、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。

[0034] 放射ビームＢは、支持構造（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形成される。マスクＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めできる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナ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）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブル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、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示の基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めるが、ターゲット部分（フィールド）の間及び／又はターゲット部分内のデバイスエリア（ダイ）の間に配置することができる。個々の製品ダイは、これらのラインに沿ってスクライビングすることによって、最終的に互いに切断されるため、これらは、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上に複数のダイが設けられている状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置しても良い。

[0035] 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。
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。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ＷＴａ／ＷＴｂがＸ方向及び／又は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、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（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ＷＴａ／ＷＴｂの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及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、単一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。
３．別のモードでは、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基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを移動又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ＷＴａ／ＷＴｂを移動させる毎に、又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レスリソグラフィに容易に利用できる。

[0036] 上述した使用モードの組み合わせ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

[0037] 本例におけるリソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂと、２つのステーション、露光ステーション及び測定ステーションとを有し、２つのステーション間で基板テーブルが交換可能な、いわゆるデュアルステージタイプである。露光ステーションＥＸＰで１つの基板テーブル上の１つの基板が露光されている間、測定ステーションＭＥＡで別の基板を他方の基板テーブル上に装填することが可能であるため、様々な予備ステップを実施することができる。予備ステップは、高さセンサＬＳを用いて基板の表面高さをマッピングすること、及び、アライメントセンサＡＳを用いて基板上のアライメントマークの位置を測定することを含み得る。測定は時間のかかるものであり、２つの基板テーブルを提供することで装置のスループットを大幅に増加させることができる。基板テーブルが測定ステーション並びに露光ステーションにある間、位置センサＩＦが基板テーブルの位置を測定することができない場合、第２の位置センサを提供して、両方のステーションで基板テーブルの位置を追跡可能にすることができる。

[0038] 装置は、説明する様々なアクチュエータ及びセンサの動き及び測定をすべて制御する、リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵをさらに含む。ＬＡＣＵは、装置の動作に関連して所望の計算を実装するための信号処理及びデータ処理機能も含む。実際には、制御ユニットＬＡＣＵは、各々がリアルタイムのデータ獲得、装置内のサブシステム又は構成要素の処理及び制御を取り扱う、多くのサブユニットのシステムとして実現されることになる。例えば、１つの処理サブシステムを基板ポジショナＰＷのサーボ制御専用とすることができる。別々のユニットが粗動及び微動のアクチュエータ、又は異なる軸を取り扱うことさえも可能である。別のユニットを、位置センサＩＦの読み出し専用とすることもできる。装置全体の制御は、これらのサブシステム処理ユニットと、オペレータと、及びリソグラフィ製造プロセスに関与する他の装置と通信する、中央処理ユニットによって制御され得る。

[0039] 図２は、半導体製品向けの工業生産設備との関連におけるリソグラフィ装置ＬＡを２００に示す。リソグラフィ装置（又は略して「リソツール」２００）内で、測定ステーションＭＥＡは２０２に示され、露光ステーションＥＸＰは２０４に示される。制御ユニットＬＡＣＵは２０６に示される。生産設備内で、装置２００は、装置２００によるパターニングのために基板Ｗに感光性レジスト及び他のコーティングを付与するためのコーティング装置２０８も含む、「リソセル」又は「リソクラスタ」の一部を形成する。装置２００の出力側に、露光されたパターンを物理レジストパターンに現像するための、ベーキング装置２１０及び現像装置２１２が提供される。

[0040] パターンが付与及び現像されると、パターン付与された基板２２０は、２２２、２２４、２２６などに示されるような他の処理装置に移される。典型的な製造設備において、様々な装置によって多様な処理ステップが実装される。例として、本実施形態における装置２２２はエッチングステーションであり、装置２２４はエッチング後アニーリングステップを実行する。さらなる物理的及び／又は化学的な処理ステップが、さらなる装置２２６などで適用される。実際のデバイスを作成するためには、材料の堆積、表面材料特徴の修正（酸化、ドーピング、イオン注入など）、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）などの、多数のタイプの動作が必要な可能性がある。実際には、装置２２６は、１つ以上の装置において実行される一連の異なる処理ステップを表すことができる。

[0041] 周知のように、半導体デバイスの製造は、適切な材料及びパターンが基板上に積層されるデバイス構造を構築するために、こうした処理を多数回反復することを含む。したがって、リソクラスタに到達する基板２３０は、新規に作成された基板であり得るか、あるいは、このクラスタにおいて、又は完全に別の装置において、以前に処理された基板であり得る。同様に、必要な処理に応じて、基板２３２は装置２２６を離れる際に、同じリソクラスタにおける後続のパターニング動作のために戻されること、異なるクラスタにおけるパターニング動作に向けて送られること、又は、ダイシング及びパッケージングのために送られる最終製品とすることが可能である。

[0042] 製品構造の各層は、異なるプロセスステップのセットを必要とし、各層で使用される装置２２６はタイプによって完全に異なり得る。さらに、異なる層は、エッチングするべき材料の詳細に従って、例えば化学エッチング、プラズマエッチングなどの、異なるエッチングプロセス、及び、例えば異方性エッチングなどの特別な要件を必要とする。

[0043] 事前及び／又は後続のプロセスは、前述のように他のリソグラフィ装置内で実行可能であり、異なるタイプのリソグラフィ装置内でも実行可能である。例えば、解像度及びオーバーレイなどのパラメータにおいて、非常に要求が厳しいデバイス製造プロセスにおけるいくつかの層は、それほど要求が厳しくない他の層よりも高度なリソグラフィツールにおいて実施可能である。したがって、いくつかの層は液浸タイプのリソグラフィツールにおいて露光され得るが、その他の層は「ドライ」ツールにおいて露光される。いくつかの層はＤＵＶ波長で働くツールにおいて露光され得るが、その他の層はＥＵＶ波長放射を使用して露光される。

[0044] 設備全体は、メトロロジデータ、設計データ、プロセスレシピなどを受信する、監視制御システム２３８の制御下で動作可能である。監視制御システム２３８は、基板の１つ以上のバッチ上で製造プロセスを実装するためのコマンドを、各々の装置に発行する。

[0045] 図２には、製造プロセスにおける所望の段階で製品のパラメータを測定するために提供される、メトロロジ装置２４０も示されている。現代のリソグラフィ生産設備におけるメトロロジ装置の一般的な例は、例えば角度分解スキャトロメータ又は分光スキャトロメータなどのスキャトロメータであり、装置２２２におけるエッチングの前に、２２０で現像された基板の特性を測定するために適用可能である。メトロロジ装置２４０を使用すると、例えば、オーバーレイ又はクリティカルディメンション（ＣＤ）などの重要な性能パラメータが、現像されたレジストにおいて指定された精度要件を満たしていないことを決定し得る。エッチングステップの前に、現像されたレジストをストリップし、リソクラスタを介して基板２２０を再処理するための機会が存在する。周知のように、メトロロジ装置２４０からのメトロロジ結果２４２を使用して、制御ユニットＬＡＣＵ ２０６が経時的に小規模な調節を行うことにより、リソクラスタ内でのパターニング動作の正確な実行を維持することが可能であり、それによって、製品が仕様外れとなり、再加工が必要となるリスクを最小限にすることができる。もちろん、処理された基板２３２、２３４及び入って来る基板２３０の特性を測定するために、メトロロジ装置２４０及び／又は他のメトロロジ装置（図示せず）を適用することも可能である。

[0046] 本開示では、リソグラフィ装置のレベルセンサＬＳの較正において有用なメトロロジ装置２４０の別の例がエアゲージである。これを使用して、例えば、リソグラフィ装置によるパターニングの前に、基板２３２の代表的サンプル上の実際のトポグラフィ（高さ変動）を測定することが可能である。言い換えれば、エアゲージセンサをプロセス非依存測定として使用することが可能であり、これによって光学センサＬＳからの測定を較正することができる。こうしたプロセス非依存測定を使用する特定の方法を、以下に開示する。

[0047] 次に図３を参照すると、リソグラフィ装置の動作における予備ステップが、Ｘ−Ｙ位置に対するＺ方向での表面位置の測定によって取得される基板高さのマップのためのものであることが前述された。この高さマップは、例えば図１のリソグラフィ装置において、基板が基板支持体ＷＴａ及びＷＴｂのうちの１つにクランプされた後に、高さセンサＬＳを使用して取得され得る。高さマップを使用して、パターニングの間に、パターニングデバイスＭＡのイメージを基板上に正確に集束させることが達成される。基板支持体はＷＴと標示され、基板Ｗを搬送する。高さセンサＬＳは、この例では光学センサであり、ソース側光学系ＬＳＳ及びディテクタ光学系ＬＳＤを備える。

[0048] 動作中、ソース側光学系ＬＳＳは、基板Ｗ上に衝突する１つ以上の放射ビーム（光）３１０を生成する。基板Ｗの上には、典型的には異なる層が形成され、層の数は典型的には図示された数よりも多い。最上層は一般に、内部にパターンが形成されるレジスト層３１２となる。その下は反射防止コーティングであり、その下は潜在的に異なるレイアウト及び材料で形成される多くのデバイスフィーチャの層である。光ビーム３１０は基板によって反射され、１つ以上の信号Ｓ（ｘ，ｙ）を取得するためにディテクタ側光学系ＬＳＤによって検出され、信号Ｓ（ｘ，ｙ）から基板上の位置（ｘ，ｙ）での表面高さの測定が導出可能である。基板全体にわたる多数の位置で高さを測定することにより、制御ユニットＬＡＣＵにおける好適なプロセッサによって高さマップｈ（ｘ，ｙ）を取得することが可能である。高さマップは高さデータを含み、次いで基板が露光ステーションＥＸＰ内にある時に、この高さデータを使用してリソグラフィ装置の動作中に焦点及び他のパラメータを制御する。高さを感知するためのこれらの光学系並びに関連付けられた信号処理の詳細は、当分野で既知であり、例えば導入部で言及した以前の公開に記載されている。それらについては本明細書では詳細に説明しない。本例で使用される放射は、単色、多色、及び／又はブロードバンドであり得る。Ｐ又はＳ偏光、円偏光、及び／又は非偏光であってよい。

[0049] センサ信号及び／又は結果として生じる高さマップは、集束を制御するために使用される前の様々な補正を対象とすることができる。例えば前述のように、エアゲージなどを使用して行われるプロセス非依存測定に基づいて、較正を適用することができる。製品の設計及び処理の知識に基づいて、プロセス依存関係を低減させるための補正も適用可能である。これを行う方法の１つが、前述のＷＯ２０１５／１３１９６９にさらに記載されている。本出願では、下記に別の方法を開示している。所望であれば、これらの方法の組み合わせが使用可能である。

[0050] 高さマップｈ（ｘ，ｙ）は任意の好適な形を取ることができる。シンプルな実施形態において、高さマップは、基板全体にわたる位置のＸ及びＹ座標によってインデックス付けされた、サンプル値の２次元アレイを備える。他の実施形態において、高さ値はパラメトリック曲線によって表し、測定されたサンプル値にフィットさせることができる。図３におけるｈ（ｘ，ｙ）のグラフ３１４は、例えば、ある種のＸ値を伴ってＹ方向に延在する単一スライスにおける高さ値を表す。

[0051] ほとんどの基板表面にわたり、高さの変動は通常、局在化の範囲及び度合（空間周波数）の両方において、相対的に緩やかである。しかしながら、図３下部の拡大された細部を見るとわかるように、いくつかの異なるタイプの高さ異常は、実際のプロセスにおいて局在化されたトポグラフィ変動につながる可能性がある。例えば、基板の周辺領域における基板のエッジ３１８に向かう領域３１６において、急な変動が生じる可能性がある。

[0052] 別の領域３２０において、表面にディップ又はホール３２２が見られる。これにはいくつかの原因があり得る。特定の例において、ホールは、典型的には基板の裏面を支持するバール３２２として既知の、投影パターンにおけるギャップが存在するロケーションで生じる可能性がある。バールパターンのギャップは、例えば、突き出しピン、エアダクト、又は何らかの他のアクチュエータ又はセンサが、基板支持体の表面上に存在できるようにするために必要であり得る。別の領域３３０において、表面にバンプフィーチャ３３２が見られる。これにもいくつかの原因があり得る。バンプフィーチャの一般的な原因は、例えば基板Ｗと基板支持体ＷＴとの間に捕捉された汚染物質粒子３３４によって示される汚染である。

[0053] 図４は、図１のリソグラフィ装置の露光ステーションＥＸＰに基板支持体ＷＴが基板Ｗと共に移された後、図３に記載されたタイプの高さ異常を有する基板上で実行される焦点制御を示す。焦点制御システム４００は、（例えば、リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵ内に数値プロセスとして実装され得る）焦点コントローラ４０２及び装置ハードウェア４０４を備える。この例におけるハードウェア４０４は、図１に示されるポジショナＰＭ、ＰＷ、及び投影システムＰＳの様々な構成要素を含む。これらの構成要素は、コントローラ４０２と通信する関連付けられたセンサ及びアクチュエータを有する。

[0054] コントローラ４０２は、高さマップｈ（ｘ，ｙ）を使用して、いくつかのサーボループによって基板Ｗ、投影システムＰＳ、及びパターニングデバイスＭＡの相対的な位置を制御するため、フィールドパターンの一部の空間イメージ４０６は、基板Ｗ上のレジスト層３１２内に正確に集束されることになる。図４の１次元断面は簡略化されていることを理解されよう。従来の動作のスキャニングモードを想定すると、空間イメージ４０６は、Ｘ及びＹの両方の方向に延在する放射のスリットの形を取るが、図４では断面で示された平面に集束されたイメージを形成している。動作のスキャニングモードにおいて、典型的には結像スリットの範囲は、スキャニング方向（Ｙ）よりもスリット方向（Ｘ）の方がより広くなる。

[0055] 尚も図４を参照すると、基板はこの図においても、領域３１６、３２０、及び３３０におけるエッジ、ホール、及びバンプの異常を依然として示している。しかしながら、この例における基板は、強力なデバイス特有のトポグラフィも顕示している。これは、デバイスレイアウトによって画定される規則的なパターンで現れる、高部４４０及び低部４４２によって表される。レイアウトの異なる部分における異なる機能的構造の形成で、異なる処理影響が発生する。例えばＮＡＮＤ又はＤＲＡＭメモリデバイスは、メモリセルのアレイを含む大きなエリアと、メモリの読み取り、書き込み、及び一般管理のための論理回路を含む周辺エリアと、を有することになる。

[0056] 図５は、（ａ）実際の基板上に存在する際のデバイス特有のトポグラフィと、（ｂ）光学レベルセンサＬＳによって知覚される際の同じデバイス特有のトポグラフィと、の間の対比を示す。実際のトポグラフィ（ａ）を参照すると、一連のデバイスエリア５０２における高部４４０及び低部４４２の反復パターンがわかる。各デバイスエリアが、例えば基板に付与されるパターンの１つのフィールドに対応し得るか、又はいくつかのデバイスエリア５０２が単一のフィールド内に含まれ得る。（ｂ）でのトレース５０４は、（ａ）での実際のトポグラフィと同じ垂直スケールでの高さセンサデータを示す。高部と低部との間のステップ高さは、実際のトポグラフィの場合よりもかなり大きい高さセンサデータで表される。これは、光学高さセンサＬＳが特定の材料構造について較正され、レイアウトの異なる部分が、レベルセンサ放射３１０を同じように反射しない、非常に異なる材料を含むためである。実際のトポグラフィは、点線５０６の形で高さセンサデータトレース５０４上にオーバーレイされる。

[0057] この例において、各デバイスエリア５０２は第１のエリアＡ、第２のエリアＢ、及び第３のエリアＣを含み、各々が異なる材料特性を有するものと想定される。単なる例として３つの異なるタイプのエリアが示されており、実際には２つのタイプの関心エリアのみでもよい。高さセンサデータ５０４と実際のトポグラフィ５０６とを比較すると、第１のエリアＡでは２つの間の関係は非常に一貫していることがわかる。好適な較正により、エアゲージを用いて真の高さを測定すると、例えば、高さセンサデータは、これらの第１のエリアにおける基板表面の真の高さを正確且つ一貫して表すように較正することができる。典型的には、これらの第１のエリアは、金属又は「ハードマスク」材料の高部を備えるエリアとなる。

[0058] これに対して、第２のエリアＢ及び第３のエリアＣでは、高さセンサ放射３１０とこれらのエリア内の材料との異なるインタラクションに起因して、高さセンサデータ５０４は実際のトポグラフィ５０６から大幅に偏差している。例示のために、異なるエリアＢ及びＣが異なる度合のプロセス依存関係を有するように示されている。前述した従来の欧州出願において、これらの異なるエリアにおいて異なる較正を適用するために、設計の以前の知識を使用して、真のトポグラフィにより近い補正されたレベルセンサデータを取得することが提案される。しかしながら、プロセス依存関係の度合いにおける非常に幅広い変動が、基板上の異なるロケーションで発生する可能性があるという点で、特に困難が生じる。したがって、エリアＢ及びＣにおけるある種のプロセス依存関係は図５（ｂ）の領域５１０に見られる一方で、別の領域５１２に見られるプロセス依存関係はかなり異なっている。

[0059] 基板全体にわたるプロセス依存関係におけるこれらの変動を較正することは非常に複雑になる。さらに、単一のロットにおいてさえも、プロセス依存関係の度合いにおける非常に幅広い変動が、異なる基板の間に発生する可能性がある。高容量製造時には、あらゆる基板の真のトポグラフィを測定することは現実的ではないため、こうした変動に較正のみで対処することは不可能である。代替の高さセンサ、例えば、ＵＶレンジ内のより短い波長の放射を使用する光学高さセンサは、プロセス依存関係をさらに低減させ、問題に直接対処する。しかしながら、大型の設置ベースのリソグラフィ装置は従来の光学高さセンサを備えている。新しい高さセンサハードウェアを取り付ける費用を負担することなく、これらの装置の性能を向上させることが可能であることが望ましい。

[0060] 図６は、デバイスエリアのいくつかの部分におけるプロセス依存関係が予測不可能であることを克服する高さデータを提供する代替方法を示す。この新しい方法では、高さデータ６０４は、高さセンサデータが信頼できるものと判断されるエリアＡからの高さセンサデータ６０４ａと、高さセンサデータ５０４が信頼できないものと判断されるエリアＢ及びＣにおける置換高さデータ６０４ｂ及び６０４ｃと、を組み合わせることによって生成される。置換高さデータは、予想されるデバイス特有のトポグラフィと第１のエリアＡからの高さセンサデータとを組み合わせることによって生成される。これらのエリアは介在エリアについての置換データが導出可能である参照として使用される、「アンカーエリア」として見なされ得る。置換データは、たとえ実際のトポグラフィと厳密に一致しない場合であっても、それほど極端でないプロセス依存関係、及びそれほど極端でないプロセス依存関係の変動を対象とする。したがって、高さデータにおける著しいエラーは実質的に無くすことができる。

[0061] 図示された例において、アンカーエリアは、デバイス設計及びプロセス履歴に従い、基板のレイアウト及び材料特性の以前の知識を使用して識別可能である。他の例において、アンカーエリアは、実験、いくつかの基板にわたるいくつかのフィールドの測定、及び、高さセンサデータが実際の表面高さを確実に予想する（例えばエアゲージを使用して取得された測定と比較する）エリアの通知によって、識別可能である。次いで、第２のエリアのうちの１つについての置換高さデータ６０４ｂは、例えば、第２のエリアに近接するアンカーエリア内のポイントで測定６０８を行い、これを予想されるデバイス特有のトポグラフィを定義する以前の知識と比較することによって、算出することができる。例えば、第２のエリア内の高さは、近接するアンカーエリアで測定された高さにオフセットを加算する（又はこの高さからオフセットを減算する）ことによって、推定可能である。第２のエリアＢ及び第３のエリアＣを有する例において、各々について異なるオフセットを定義することができる。したがって、第３のエリアＣのうちの１つに近接する第１のエリアＡについての高さセンサデータから、測定６１０を取ることが可能である。予想されるデバイス特有のトポグラフィの知識を使用して、置換高さデータ６０４ｃを計算することが可能である。置換高さデータでのアンカーポイント測定６０８と６１０との間のオフセットは、領域５１０と５１２との間で一貫しているため、置換高さデータは、高さセンサデータ５０４におけるプロセス変動及び極端なプロセス依存関係から結果として生じる変動の影響を受けることがない。

[0062] 第２のエリア又は第３のエリアのうちの１つにおいて、置換高さデータを生成するための参照として使用される測定の選択肢が存在し得ることを理解されよう。レイアウトに応じて、使用可能なアンカーエリアはわずかであり、それらの間が遠い可能性がある。これらの環境で適用可能な方法の異なる修正を、図９、図１０、及び図１１を参照しながら以下で説明する。

[0063] 図７は、図６に関して直前で説明した原理を使用してリソグラフィ装置を制御する方法のフローチャートである。ステップ７０２において、エアゲージなどのメトロロジ装置を使用して、代表的な数の以前に処理された基板７０５上で、統計的にかなりの数のデバイスエリア７０４の実際のトポグラフィが測定される。このデータの集合から、ステップ７０６で、予想されるデバイス特有のトポグラフィ７０８が取得される。予想されるデバイス特有のトポグラフィ７０８は、デバイスエリア（フィールド）間で反復されるトポグラフィの構成要素を識別することによって、効果的に取得される。これを実行するためのシンプルな方法は、各フィールドの測定されたトポグラフィと測定されたトポグラフィの平滑化されたコピーとを比較すること、及び、フィールドの代表的なサンプルにわたる比較結果の平均を取ることである。言い換えれば、デバイスパターンに特有であるものと観察されるトポグラフィカル変動の表現を取得することによって、平均フィールドトポグラフィが取得される。デバイス特有のトポグラフィは、一種のフィールド内占有面積と見なすことができる。前述のように、デバイスエリアは、フィールドパターン内のフィールドエリア、サブエリアと同じであり得る。

[0064] ステップ７１０で、例えばアンカーエリアと他のエリアとの間に適用されるべき高さオフセットを定義するために、予想されるデバイス特有のトポグラフィ７０８を使用して、以前の知識７１２がアセンブルされる。以前の知識７１２においても、定義された高さオフセットに関連して、第１のエリア（アンカーエリア）の定義が使用される。既に述べたように、第１のエリアの識別は、測定されたトポグラフィ７０４の統計的特性に関してのみ実行することが可能である。代替又は追加として、設計データベース７１６からのレイアウト知識を使用して、アンカーエリアを識別することができる。

[0065] 次いで、以前の知識７１２を高さセンサ測定と共に使用して、１つ以上の新しい基板７１８についてリソグラフィ装置の動作が制御される。図２に示されるプロセスとの関連において、基板７１８は、既にいくつかのデバイス層のパターニング及び処理の対象となっている基板２３２のうちの１つとすることができる。基板７１８がリソグラフィ装置に装填された後、７２０で、高さセンサデータ７２２を取得するために装置の高さセンサＬＳが動作される。高さセンサデータは、図５及び図６の例における高さセンサデータ５０４の形を有する。高さセンサデータは、基板自体の長距離及びローカルの両方のディストーション、及びデバイス特有のトポグラフィの上方及び下方ステップを表す。図５（ｂ）に見られるように、デバイス特有のトポグラフィのステップのサイズは、デバイスレイアウトのエリア間のプロセス依存関係における差によって誇張され、基板の異なる領域間のプロセス依存関係の変動によって予測不能とされる。

[0066] ７２４で、現在の基板についての高さセンサデータ７２２は、予想されるデバイス特有のトポグラフィを表す以前の知識７１２と組み合わせられ、アンカーエリア及び他のエリアを識別する。他のエリアについて、置換高さデータは、アンカーエリアについての高さセンサデータ７２２を使用して計算される。原理上、他のエリアについての高さデータは、測定された高さセンサデータとアンカーエリアからのデータとの重み付けされた組み合わせを使用して計算可能である。しかしながら、多くの例において、他のエリアについての高さセンサデータは単に信頼できないものと判断され、置換高さデータのみが使用されることになる。

[0067] ステップ７２４から、修正又は合成された高さデータ７２６が生成され、ここで、アンカーエリアについての高さ値はそれらのエリアについての高さセンサデータから直接導出され、他のエリアについての高さ値は置換高さデータであり、近隣のアンカーエリアについての高さセンサデータと共に以前の知識を使用して導出される。７３０で、修正された高さデータ７２６は、リソグラフィ装置の焦点制御アルゴリズムにおいて使用され、図４を参照しながら上記で説明した様式で、空間イメージの適切な集束のために位置決めシステムを制御する。パターン付与された基板は、ここで７１８’と標示され、現像、エッチング、及び後続処理の準備が整えられてリソグラフィ装置から出現する。

[0068] 信頼できない高さセンサデータの代わりに置換高さデータを使用することによって、空間イメージ（図４の４０６）の集束は従来の方法よりも正確であり、したがって基板７１８’上のデバイスの品質及び歩留まりが向上する。

[0069] 図８は、３Ｄ ＮＡＮＤデバイス構造を担持する例示のウェーハにわたる測定された高さ偏差のプロットを示す。プロットは、定性的情報を示すためにのみ提供されるが、当然ながらオリジナルの色付きプロットは定量的情報を提供する。３Ｄ ＮＡＮＤのような技術は、大きなプロセス変動を被る可能性がある。酸化層は、フィールド、ウェーハ、及びロット間で数百ナノメータの変動があり得る。これらの変動はリソグラフィ非クリティカル層上で発生するが、これらの層は平坦化後に露光されるクリティカル層の下にある。これらのクリティカル層上で、高さセンサ放射３１０は基礎をなす層と相互作用する。これは、時により、約数十ナノメートルの非常に大きな高さセンサプロセス依存関係につながる。

[0070] 図８の（ａ）では、すべてのウェーハにわたる平均変動がプロットされる。（ｂ）では、ウェーハ間の変動の振幅がプロットされる。中間の灰色は、プロセス依存関係がゼロでないことを示すが、このスケールでは平均プロセス依存関係である。より黒色及びより白色の領域は、プロセス依存関係の変動を示す。デバイスエリア間のスクライブライン８０８は、単に測定が行われないことからプロットでは白色で示される。影スケールは、これらの変動の絶対スケールを示すものではないが、図示された例では、（ｂ）でのウェーハ間変動の振幅は、（ａ）での平均フィールド間変動のおよそ半分である。言い換えれば、これらのプロットは、プロセス依存関係が大きな影響であること、ウェーハ内及びウェーハ間のプロセス依存関係の変動も大きな影響であることを裏付ける。他方で、図８のプロットから、デバイスパターン内に、プロセス依存関係及びプロセス依存関係の変動が他の部分８０４よりもかなり低い一定のエリア８０２が存在することもわかる。図示された３Ｄ ＮＡＮＤの例において、当業者であれば、プロセス依存関係の変動性が低いエリアは、論理回路を含む周辺エリアであり、プロセス依存関係の変動性がより極端なエリアは、メモリセルエリア内にあることを認識されよう。これらのエリアは、設計プロセス履歴の知識、及び／又は図に示されるようなプロットに基づく経験的観察のいずれかから、第１のエリア（アンカーエリア）及び第２のエリア（他のエリア）として識別可能である。

[0071] 図９、図１０、及び図１１は、アンカーエリアにおける高さセンサデータから置換高さデータを計算する方法における変動を示す。図６では、シンプルな方法が記載され、ここでは、近接する第２のエリアについて置換高さデータ６０４ｂを定義するために、近接するアンカーポイントからの高さ測定６０８が使用されることを想起されたい。こうした方法は、例えば、測定ノイズの影響を最小限にするように、及び／又はデバイス特有のトポグラフィの基礎にあるローカル及び大規模トポグラフィをより良く反映するように、改良することができる。

[0072] 図９において、第２又は第３のエリア９０２から９１６の各々は、エリアのいずれかの側のアンカーポイント測定間の補間によって生成される、置換高さデータを有する。アンカーポイント測定は、黒丸によって示される。補間された置換高さデータは、矢印によって示される。補間の線又は表面は、破線によって示される。この線は、純粋に図面内に空間を作成するために、基板表面高さからのオフセットを伴って示される。補間は、１次元又は２次元の線形補間であり得る。アンカーポイント測定は、高さセンサデータにおける単一の測定サンプル（ピクセル）から取り得るか、又は数ピクセルの平均であり得る。ここでは、Ｙ方向の変動のみが直線補間を用いて示されているが、Ｘ方向の変動は同様に計算可能である。２次元エリアにわたる補間の場合、エリアの周囲付近でのアンカーポイント測定に基づいて、双３次モデル、又は近似面モデルを使用することが可能である。右端エリア９１６からわかるように、補間方法は、基礎をなすトポグラフィを反映するために第２のエリアにわたる傾斜を付与することができる。

[0073] 図１０は、補間エリア１００２がいくつかのアンカーエリア及び他のエリアにわたって延在する変動を示し、個別の高さサンプル（ピクセル）におけるランダムなノイズの影響を減少させるために有用であり得る。アンカーポイント測定は、真の表面高さから上下にランダムに変動することがわかる。これらのランダムな変動は、補間線又は表面１０１０を導出することによって平均化される。補間エリア１００２は、図のように重複する連続エリア１００２’、１００２’’を伴う移動ウィンドウとして実装可能である（より大きな補間エリアにわたる平均化によるランダムノイズのフィルタリングは、図４に示されるようなローカル異常に対する応答を犠牲にして行われることを理解されよう）。

[0074] 図１１は、補間エリア１１０２がいくつかのアンカーエリア１１０４にわたって延在する別の変動を示す。補間エリア１１０２はそれほど大きくなくてよいが、使用可能なアンカーエリア１１０４は非常に小さく、補間ライン又は表面１１１０は、ノイズに対する過度な脆弱性なしに基礎をなすトポグラフィをキャプチャするために、異なるエリア１１０４でのいくつかの測定に適合される。代替として、補間エリア１１０２は基板全体にわたって延在可能であり、多項式フィットモデル又は放射フィットモデルなどの好適なパラメトリックモデルを使用して、置換高さデータが算出されるフィールド間トポグラフィを記述することができる。

[0075] 図１２は、アンカーエリアが非常に小さく、高さセンサの測定スポットよりも小さいことがわかると適用され得る、方法の改良版を示す。２つのグラフ（ａ）及び（ｂ）が示され、すべて同じ水平スケールを有する。図１２（ａ）は、アンカーエリア６０４ａと、その両側に他のエリア６０４ｂ及び６０４ｃとを有する、実際のトポグラフィを示す。図１２（ｂ）において、線１２０２は、例示のリソグラフィ装置における高さセンサＬＳの空間応答関数ｆを示す。空間応答関数の有効幅１２０４は、アンカーエリア６０４ａを提供する物理フィーチャの幅１２０６よりもかなり広いことに留意されたい。したがって、高さセンサＬＳは動作中、狭いアンカーエリアの真の高さを「見る」ことはない。こうしたケースでは、アンカーエリアについての高さセンサデータ５０４は、プロセス依存性の非アンカーエリアからの高さ情報も含む。このため、アンカーエリアでの高さ測定も、プロセス依存性、及び基板にわたるプロセス依存関係に対して脆弱になる。エリア６０４ｂ及び６０４ｃにおいて使用される置換高さデータを計算するために、アンカーエリア６０４ａの真の高さが既知の高さ差と共に使用されるべきである。したがって、一実施形態において、図７の方法は（想定される）高さセンサ応答関数１２０２を用いる高さセンサデータ５０４のデコンボリュ―ションを適用する。これを実行すると、改良された高さセンサデータを取得することができる。図を見ればわかるように、このデコンボリュ―ションされた高さセンサデータは、高さセンサの空間解像度よりも小さいフィーチャの真の高さを、より正確にキャプチャする。

[0076] 結論として、高さセンサデータが信頼できないことがわかっているエリアで使用されるべき置換高さデータを計算することによって、焦点制御で使用するために、真のデバイス特有のトポグラフィをより正確に表す高さデータを提供することが可能である。本明細書で開示する技法は、リソグラフィ装置の制御において使用するための高さデータの正確さ及び効用を向上させるために、それらのみで、又は他の技法と組み合わせて使用可能である。当業者であれば、本開示を考察した後に、必要に応じて本教示を異なるタイプの高さセンサデータ、並びに異なる製品設計及びプロセスに適合させることが可能となろう。

[0077] 実際の基板上で、真のデバイス特有のトポグラフィの振幅は基板エリアにわたってわずかに変動し得る。デバイス特有のトポグラフィが近似として基板全体にわたって一定であるものと想定されるかどうか、又は、代替として、振幅における変動が以前の知識７１２においてキャプチャされ、組み合わされた高さデータ７２６の正確さを向上させるために使用されるかどうかは、設計上の選択の問題である。ほとんどの基板エリアにわたって振幅における変動は小さい可能性があるが、いくつかのケースでは、デバイス特有のトポグラフィは周辺フィールドで顕著になり得る。こうしたケースでは、放射フィットモデルを使用して、置換高さデータの生成に使用される高さの差を修正することができる。

[0078] 上記の例の多数のさらなる変形が、本開示の範囲内で想定され得る。

[0079] 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を理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンス及び検出パターン、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の製造である。

[0080] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外光（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。

[0081] 上記の説明は例示的なものであり、限定するものではない。したがって、以下に示す特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱することなく、記載された本発明に対して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。さらに、本明細書の任意の一実施形態で示された又は記載された構造的特徴又は方法ステップは、他の実施形態においても同様に使用され得ることを理解されたい。

Claims (15)

1. 基板上に１つ以上のデバイスを製造するためにリソグラフィ装置を制御する方法であって、
   （ａ）前記基板全体にわたるトポグラフィ変動を表す高さセンサデータを取得するために、高さセンサを使用することと、
   （ｂ）前記基板全体にわたる複数のロケーションでデバイスパターンを付与するための前記リソグラフィ装置の位置決めシステムを制御するために、前記高さセンサデータを使用することと、を含み、
   ステップ（ｂ）は、
   （ｂ１）前記高さセンサデータが信頼できるものと判断される１つ以上の第１のエリア、及び、前記高さセンサデータがより信頼できないものと判断される１つ以上の第２のエリアを識別することと、
   （ｂ２）前記第１のエリアについての前記高さセンサデータを、予想されるデバイス特有のトポグラフィの以前の知識と共に使用して、前記１つ以上の第２のエリアについての置換高さデータを計算することと、
   （ｂ３）前記センサからの前記高さデータ及び前記置換高さデータの組み合わせを使用して、前記リソグラフィ装置を制御することと、
   を含む、方法。
2. ステップ（ｂ１）において、前記第１のエリア及び第２のエリアは、少なくとも部分的に製品レイアウトの知識を使用して識別される、請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｂ１）において、前記第１のエリア及び第２のエリアは、少なくとも部分的に以前の基板上で行われた測定を使用して識別される、請求項１又は２に記載の方法。
4. ステップ（ｂ２）において、前記予想されるデバイス特有のトポグラフィの以前の知識は、第１のエリアと近隣の第２のエリアとの間の高さの差を指定する、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
5. １つの第２のエリアについての前記置換高さデータは、前記指定された高さの差を、前記第２のエリアに直近の１つ以上の第１のエリアについての高さセンサデータと共に使用して計算される、請求項４に記載の方法。
6. １つの第２のエリアについての前記置換高さデータは、前記指定された高さの差を、前記第２のエリアに直近の第１のエリアのみならず複数の第１のエリアについての高さセンサデータから計算した高さモデルと共に使用して、計算される、請求項４に記載の方法。
7. ステップ（ｂ２）において、第１のエリアについての前記高さセンサデータは、第２のエリアについての前記置換高さデータを計算するために使用される前に、高さセンサ応答関数を用いたデコンボリュ―ションによって強化される、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
8. 投影システムと、基板にパターンを付与するために前記投影システムに関してパターニングデバイス及び基板を位置決めするための位置決めシステムと、を備えるリソグラフィ装置であって、
   前記基板全体にわたるトポグラフィ変動を表す、高さセンサデータを取得するための高さセンサと、
   前記位置決めシステムを制御するために前記高さセンサデータを使用するためのコントローラと、を含み、
   前記コントローラは、（ｉ）高さセンサデータが信頼できるものと判断される１つ以上の第１のエリア、及び、前記高さセンサデータがより信頼できないものと判断される１つ以上の第２のエリアを識別するように、（ｉｉ）前記第１のエリアについての高さセンサデータを、予想されるデバイス特有のトポグラフィの以前の知識と共に使用して、前記第２のエリアについての置換高さデータを計算するように、及び、（ｉｉｉ）前記位置決めシステムを制御する時に、前記センサからの前記高さデータ及び前記置換高さデータの組み合わせを使用するように、配置される、リソグラフィ装置。
9. 前記コントローラは、少なくとも部分的に製品レイアウトの知識を使用して前記第１のエリア及び第２のエリアを識別ように配置される、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記コントローラは、少なくとも部分的に以前の基板上で行われた測定を使用して前記第１のエリア及び第２のエリアを識別するように配置される、請求項８又は９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記予想されるデバイス特有のトポグラフィの以前の知識は、第１のエリアと近隣の第２のエリアとの間の高さの差を指定する、請求項８から１０の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
12. 投影システムと、基板にパターンを付与するために前記投影システムに関してパターニングデバイス及び基板を位置決めするための位置決めシステムと、を備えるリソグラフィ装置であって、
    請求項１から７の何れか一項に記載の方法によって前記位置決めシステムを制御するように配置される、リソグラフィ装置。
13. 汎用データ処理装置に請求項１から７の何れか一項に記載の方法の前記ステップを実行させるための機械可読命令が書き込まれた、記憶媒体。
14. 汎用データ処理装置に請求項８から１１の何れか一項に記載のリソグラフィ装置の前記コントローラを実装させるための機械可読命令が書き込まれた、記憶媒体。
    
15. 基板上に１つ以上のデバイスを製造するためにリソグラフィ装置を制御する方法であって、
    （ａ）前記基板全体にわたるトポグラフィ変動を表す高さセンサデータを取得することと、
    （ｂ）前記基板上のロケーションでデバイスパターンを付与するための前記リソグラフィ装置の位置決めシステムを制御するために、前記高さセンサデータを使用することと、を含み、
    さらに、
    （ｂ１）前記高さセンサデータが信頼できるものと判断される前記基板の１つ以上の第１のエリア、及び、前記高さセンサデータがより信頼できないものと判断される前記基板の１つ以上の第２のエリアを識別することと、
    （ｂ２）前記１つ以上の第１のエリアについての前記高さセンサデータを使用して、前記１つ以上の第２のエリアについての置換高さデータを決定することと、
    （ｂ３）前記高さデータ及び前記置換高さデータの組み合わせを使用して、前記リソグラフィ装置を制御することと、
    を含む、方法。

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