(57)【要約】光スポット配置構造、表面形状測定方法、および露光視野制御値算出方法であって、該光スポット配置構造は、複数の測定用光スポット（１００）を有し、該複数の測定用光スポット（１００）は、一組の直交直線を少なくとも構成し、該直交直線上の測定用光スポット（１００）は、中心から外へ発散するように配置され、各直線上の測定用光スポット（１００）の数は、少なくとも４つであり、該測定用光スポット（１００）は、平面表面形状を測定するためのものである。一組の直交直線を少なくとも有する中心から外へ発散するような光スポット配置構造を採用し、複数の光スポット（１００）読取値をリアルタイムに測定でき、平面フィッティングにより基板（２００）の表面形状を取得してリアルタイムにフォーカスレベリング露光を行う。また、ワークステージ（３００）の走査運動により、有効な光スポット読取値を読み取り、基板（２００）の原始表面形状データに変換し、該原始表面形状データを処理し、ワークステージ（３００）の露光視野制御値を取得し、レベリングフォーカスを行う。【選択図】図１
2019504320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光スポット配置構造であって、
複数の測定用光スポットを有し、
前記複数の測定用光スポットは、一組の直交直線を少なくとも構成し、
前記直交直線上の測定用光スポットは、中心から外へ発散するように配置され、
各直線上の測定用光スポットの数は、少なくとも４つであり、
前記測定用光スポットは、平面表面形状を測定するためのものである、ことを特徴とする光スポット配置構造。
【請求項２】
前記測定用光スポットは、／型、＼型、十字型、米字型、またはＸ型を構成し、
前記米字型は、二組の直交直線が交わり組み合わさって形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の光スポット配置構造。
【請求項３】
前記測定用光スポットは、回転する十字型構造を呈して配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の光スポット配置構造。
【請求項４】
前記回転する十字型構造は、十字型が反時計回りに１８°〜３５°回転して形成される、ことを特徴とする請求項３に記載の光スポット配置構造。
【請求項５】
前記測定用光スポットは、等距離で中心から外へ発散するように配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の光スポット配置構造。
【請求項６】
表面形状測定方法であって、
請求項１から５のいずれか１項に記載の光スポット配置構造を採用し、
ステップ１：ワークステージが露光走査運動を行うよう制御し、前記光スポット配置構造における各光スポットの光スポット読取値を読み取り、各時刻の各光スポットの高度値および水平位置を取得するステップと、
ステップ２：各前記光スポット読取値をワークステージ座標系における座標値に変換し、前記座標値は、光スポットにより走査測定された原始表面形状データであるステップと、を含むことを特徴とする表面形状測定方法。
【請求項７】
前記測定用光スポットの有効性に基づき、前記測定用光スポットの一部またはすべてを有効な光スポットと指定し、前記光スポット読取値は、前記有効な光スポットから取得される、ことを特徴とする請求項６に記載の表面形状測定方法。
【請求項８】
前記測定用光スポットの有効性の設定方法は、ハードウェアの構成またはソフトウェアの設定を採用する、ことを特徴とする請求項７に記載の表面形状測定方法。
【請求項９】
ステップ１において、前記走査運動の経路は、前記ワークステージの高度および傾斜が変化しないように保たれ、格子線方法、旋回方法、または交差線方法を採用する、ことを特徴とする請求項６に記載の表面形状測定方法。
【請求項１０】
ステップ２において、公式１および２により、前記光スポット読取値の水平位置をワークステージ座標系における水平座標値に変換するものであり、
公式１：Ｘ［ｎ］［ｉ］＝ＸＷＳ［ｎ］＋Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、
公式２：Ｙ［ｎ］［ｉ］＝ＹＷＳ［ｎ］＋Ｙｓｐｏｔ［ｉ］、
ここで、ＸＷＳ［ｎ］、ＹＷＳ［ｎ］は、それぞれ第ｎ時刻のワークステージの露光視野中心のＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、Ｙｓｐｏｔ［ｉ］は、それぞれ露光視野中心に対する第ｉ番目の光スポットのＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｘ［ｎ］［ｉ］、Ｙ［ｎ］［ｉ］は、それぞれ第ｎ時刻の第ｉ光スポットのワークステージ座標系における水平位置であり、ここで、ｎ、ｉは、自然数である、ことを特徴とする請求項６に記載の表面形状測定方法。
【請求項１１】
ステップ２において、公式３または４により、前記光スポット読取値の高度値をワークステージ座標系における高度座標値に変換するものであり、
ステップ１におけるワークステージの傾斜値がゼロの場合、変換関係式は、
公式３：Ｚ［ｎ］［ｉ］＝ＺＷＳ［ｎ］＋Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］であり、
ステップ１におけるワークステージの傾斜値がゼロでない場合、変換関係式は、
公式４：Ｚ［ｎ］［ｉ］＝ＺＷＳ［ｎ］＋Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］＋ＲｘＷＳ［ｎ］×Ｙｓｐｏｔ［ｉ］−ＲｙＷＳ［ｎ］×Ｘｓｐｏｔ［ｉ］であり、
ここで、ＺＷＳ［ｎ］は、第ｎ時刻のワークステージの露光視野の高度値であり、Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］は、第ｎ時刻の第i番目の光スポットの測定高度値であり、ＲｘＷＳ［ｎ］、Ｒｙｗｓ［ｎ］は、それぞれ第ｎ時刻のワークステージの露光視野中心のＸ方向、Ｙ方向の傾斜値であり、Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、Ｙｓｐｏｔ［ｉ］は、それぞれ露光視野中心に対する第ｉ番目の光スポットのＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｚ［ｎ］［ｉ］は、第ｎ時刻の第ｉ光スポットのワークステージ座標系における高度測定値であり、ここで、ｎ、ｉは、自然数である、ことを特徴とする請求項６に記載の表面形状測定方法。
【請求項１２】
露光視野制御値算出方法であって、
請求項６から１１のいずれか１項に記載の表面形状測定方法を採用して前記原始表面形状データを取得し、以下のステップにより前記原始表面形状データを処理し、ワークステージの露光視野制御値を取得し、
ステップ３：数学的フィッティングモードを使用して前記原始表面形状データにフィッティングを行い、許容誤差範囲内の密集点の表面形状データを取得するステップと、
ステップ４：設定された閾値に基づき、密集点の表面形状データに平面フィッティングを行い、露光視野の有効な密集点の数が設定された閾値よりも多い場合、前記密集点の表面形状データを直接使用して平面フィッティングを行い、露光視野の有効な密集点の数が設定された閾値よりも少ない場合、露光視野を内側にずらし、または付近の選択エリアを拡大することで、有効な密集点の数が設定された閾値に達するまで、数学的フィッティングモードを使用して前記原始表面形状データにフィッティングを行い、前記密集点の表面形状データを使用して平面フィッティングを行うステップと、を含む、ことを特徴とする露光視野制御値算出方法。
【請求項１３】
ステップ３の前に、前記原始表面形状データを予備処理することをさらに含み、前記予備処理には突出点をフィルタリングすることを含む、ことを特徴とする請求項１２に記載の露光視野制御値算出方法。
【請求項１４】
ステップ３において、前記数学的フィッティングモードは、線形補間、多次曲面、またはゼルニケフィッティングモードを採用する、ことを特徴とする請求項１２に記載の露光視野制御値算出方法。
【請求項１５】
ステップ４において、前記平面フィッティングの公式は、
Ｚ＝Ｚ０−Ｒｙ×Ｘ＋Ｒｘ×Ｙであり、
ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、密集点の表面形状データであり、Ｚ０は、露光視野の表面形状の高度値であり、Ｒｘは、露光視野の表面形状のＸ方向の傾斜値であり、Ｒｙは、露光視野の表面形状のＹ方向の傾斜値であり、Ｚ０、Ｒｘ、Ｒｙは適切に変換され、露光視野の制御値を取得する、ことを特徴とする請求項１２に記載の露光視野制御値算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スポット配置構造、表面形状測定方法、および露光視野制御値算出方法に関し、フォトリソグラフィ技術分野に応用される。
【背景技術】
【０００２】
投影フォトリソグラフィ装置は、投影対物レンズを介してフォトマスク上のパターンをシリコンウエハ表面に投影する設備である。フォトリソグラフィ装置の露光過程において、シリコンウエハが対物レンズの焦平面に対してデフォーカスまたは傾斜して、露光視野内のある領域を有効な焦点深度外にしてしまうと、フォトリソグラフィの品質に深刻に影響を与えてしまう。従って、フォーカスレベリングシステムを採用して正確に制御する必要がある。通常使用されるフォーカスレベリング方法には二種類あり、第１の方法は、露光と同時に、特定配置された測定用光スポットを使用してワークステージの高度および傾斜値をリアルタイムに測定し、ワークステージを制御してフォーカスレベリング露光を行うものである。第２の方法は、露光前にまず、複数の光スポットにより露光視野における基板の表面形状を測定し、計算により露光運動制御値を取得し、その後、露光操作を行うものである。
【０００３】
第１の方法を採用すると、特定配置された測定用光スポットは、しばしばある特定の光スポット視野に対するものであり、サイズが異なる複数種の露光視野には適用できない。しかもエッジ露光の際、特定配置された測定用光スポットがエッジ露光視野において無効になる現象が生じてしまい、このような方法は表面形状走査運動には適さず、効率が低くなってしまう。
【０００４】
第２の方法は一本の直線に配列された光スポット配置を採用し、直線両端に位置する光スポットによりワークステージの高度を測定し、ワークステージが有効な焦点深度範囲内にあるように制御し、中間の光スポットにより基板の表面形状を走査測定することで、計算により露光制御値を取得した後に露光を行うものである。エッジ視野測定時には減速して、両端の測定用光スポットを基板範囲内に停止させ、光スポットが基板を超えて失効することを防ぐ必要がある。このような方法は、走査速度が遅く、消費時間が長く、効率が悪い。同時に、このような方法ではリアルタイムのフォーカスレベリングを行うことができない。
【０００５】
露光制御においては、光スポットが基板を超えて失効するので、複数の光スポットを使用してエッジ視野の露光を直接的に制御できない。通常は、基準視野の方法を採用しており、即ち、付近の内部露光視野の制御値を使用してエッジ視野の制御値に直接的に替えるものである。このような処理方法は、焦点深度が小さく、かつ例えば、基板エッジが反り返っている場合のようにエッジ表面形状と内部表面形状との差が大きい場合には、基板エッジにデフォーカスが生じるので、採用することはできない。
【０００６】
フォトリソグラフィ装置は、各種の異なる状況に応用され、異なるタイプを使用して異なる寸法の基板の露光を実現しなければならず、露光視野もサイズが様々であるので、さらに多くのフォトリソグラフィ状況を満たすことができ、しかもリアルタイム表面形状測定および走査表面形状測定に同時に応用でき、その応用される光スポット測定装置がさらに良好な汎用性および適用性を持つ光スポット配置構造、表面形状測定方法および露光視野制御値算出方法が必要である。
【発明の概要】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、走査測定効率を高め、リアルタイム表面形状測定および走査表面形状測定の状況、並びに異なるサイズの複数種の露光視野に適用される光スポット配置構造、表面形状測定方法、および露光視野制御値算出方法を提供することである。
【０００８】
上述の目的を実現するために、本発明は以下の技術的解決案を採用する。
光スポット配置構造であって、複数の測定用光スポットを有し、前記複数の測定用光スポットは、一組の直交直線を少なくとも構成し、前記直交直線上の測定用光スポットは、中心から外へ発散するように配置され、各直線上の測定用光スポットの数は、少なくとも４つであり、前記測定用光スポットは、平面表面形状を測定するためのものである。
【０００９】
好ましくは、前記測定用光スポットは、／型、＼型、十字型、米字型、またはＸ型を構成し、前記米字型は、二組の直交直線が交わり組み合わさって形成される。
【００１０】
好ましくは、前記測定用光スポットは、回転する十字型構造を呈して配置される。
【００１１】
好ましくは、前記回転する十字型構造は、十字型が反時計回りに１８°〜３５°回転して形成される。
【００１２】
好ましくは、前記測定用光スポットは、等距離に中心から外へ発散するように配置される。
【００１３】
表面形状測定方法であって、前記光スポット配置構造を採用し、以下を含む。
ステップ１：ワークステージが露光走査運動を行うよう制御し、前記光スポット配置構造における各光スポットの光スポット読取値を読み取り、各時刻の各光スポットの高度値および水平位置を取得するステップと、
【００１４】
ステップ２：各前記光スポット読取値をワークステージ座標系における座標値に変換し、前記座標値は、光スポットにより走査測定された原始表面形状データであるステップと、である。
【００１５】
好ましくは、前記測定用光スポットの有効性に基づき、前記測定用光スポットの一部またはすべてを有効な光スポットと指定し、前記光スポット読取値は、前記有効な光スポットから取得される。
【００１６】
好ましくは、前記測定用光スポットの有効性の設定方法は、ハードウェアの構成またはソフトウェアの設定を採用する。
【００１７】
好ましくは、ステップ１において、前記走査運動の経路は、前記ワークステージの高度および傾斜が変化しないように保たれ、格子線方法、旋回方法、または交差線方法を採用する。
【００１８】
好ましくは、ステップ２において、公式１および２により、前記光スポット読取値の水平位置をワークステージ座標系における水平座標値に変換するものであり、
公式１：Ｘ［ｎ］［ｉ］＝ＸＷＳ［ｎ］＋Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、
公式２：Ｙ［ｎ］［ｉ］＝ＹＷＳ［ｎ］＋Ｙｓｐｏｔ［ｉ］、
ここで、ＸＷＳ［ｎ］、ＹＷＳ［ｎ］は、それぞれ第ｎ時刻のワークステージの露光視野中心のＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、Ｙｓｐｏｔ［ｉ］は、それぞれ露光視野中心に対する第ｉ番目の光スポットのＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｘ［ｎ］［ｉ］、Ｙ［ｎ］［ｉ］は、それぞれ第ｎ時刻の第ｉ光スポットのワークステージ座標系における水平位置であり、ここで、ｎ、ｉは、自然数である。
【００１９】
好ましくは、ステップ２において、公式３または４により、前記光スポット読取値の高度値をワークステージ座標系における高度座標値に変換するものであり、
ステップ１におけるワークステージの傾斜値がゼロの場合、変換関係式は、
公式３：Ｚ［ｎ］［ｉ］＝ＺＷＳ［ｎ］＋Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］であり、
ステップ１におけるワークステージの傾斜値がゼロでない場合、変換関係式は、
公式４：Ｚ［ｎ］［ｉ］＝ＺＷＳ［ｎ］＋Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］＋ＲｘＷＳ［ｎ］×Ｙｓｐｏｔ［ｉ］−ＲｙＷＳ［ｎ］×Ｘｓｐｏｔ［ｉ］であり、
ここで、ＺＷＳ［ｎ］は、第ｎ時刻のワークステージの露光視野の高度値であり、Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］は、第ｎ時刻の第ｉ番目の光スポットの測定高度値であり、ＲｘＷＳ［ｎ］、Ｒｙｗｓ［ｎ］は、それぞれ第ｎ時刻のワークステージの露光視野中心のＸ方向、Ｙ方向の傾斜値であり、Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、Ｙｓｐｏｔ［ｉ］は、それぞれ露光視野中心に対する第ｉ番目の光スポットのＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｚ［ｎ］［ｉ］は、第ｎ時刻の第ｉ光スポットのワークステージ座標系における高度測定値であり、ここで、ｎ、ｉは、自然数である。
【００２０】
露光視野制御値算出方法であって、前記表面形状測定方法を採用して前記原始表面形状データを取得し、以下のステップにより、前記原始表面形状データを処理し、ワークステージの露光視野制御値を取得し、以下を含む。
【００２１】
ステップ３：数学的フィッティングモードを使用して前記原始表面形状データにフィッティングを行い、許容誤差範囲内の密集点の表面形状データを取得するステップと、
【００２２】
ステップ４：設定された閾値に基づき、密集点の表面形状データに平面フィッティングを行い、露光視野の有効な密集点の数が設定された閾値よりも多い場合、前記密集点の表面形状データを直接使用して平面フィッティングを行い、露光視野の有効な密集点の数が設定された閾値よりも少ない場合、露光視野を内側にずらし、または付近の選択エリアを拡大することで、有効な密集点の数が設定された閾値に達するまで、数学的フィッティングモードを使用して前記原始表面形状データにフィッティングを行い、前記密集点の表面形状データを使用して平面フィッティングを行うステップと、である。
【００２３】
好ましくは、ステップ３の前に、前記原始表面形状データを予備処理することをさらに含み、前記予備処理には突出点をフィルタリングすることを含む。
【００２４】
好ましくは、ステップ３において、前記数学的フィッティングモードは、線形補間、多次曲面、またはゼルニケフィッティングモード採用する。
【００２５】
好ましくは、ステップ４において、前記平面フィッティングの公式は、以下である。
Ｚ＝Ｚ０−Ｒｙ×Ｘ＋Ｒｘ×Ｙ
ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、密集点の表面形状データであり、Ｚ０は、露光視野の表面形状の高度値であり、Ｒｘは、露光視野の表面形状のＸ方向の傾斜値であり、Ｒｙは、露光視野の表面形状のＹ方向の傾斜値であり、Ｚ０、Ｒｘ、Ｒｙは適切に変換され、露光視野の制御値を取得する。
【００２６】
既存の技術と比較して、本発明により提供される技術的解決手段は、一組の直交直線を少なくとも有する光スポット配置構造を採用し、複数の光スポット読取値をリアルタイムに測定し、平面フィッティングにより基板表面形状の高度値および傾斜値を取得し、前記光スポット配置構造における各光スポットの有効性を設定することで、サイズが異なる複数種の露光視野に適用されることができる。また、ワークステージの走査運動により、有効な光スポット読取値を読み取り、各光スポット読取値をワークステージ座標系における座標値に変換することができ、前記座標値は、光スポットにより走査測定された原始表面形状データであり、前記原始表面形状データを処理し、ワークステージの露光視野制御値を取得し、フォーカスレベリング露光を行う。エッジ視野を走査するとき、光スポットの有効性を考慮する必要がなくなり、運動速度はさらに向上でき、走査測定効率を高めることができる。従って、本発明の技術的解決手段は、リアルタイム測定および走査表面形状測定の機能を同時に持ち、本技術的解決手段がさらに良好な汎用性および適用性を有するようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施例における前記米字型光スポット配置の構造概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例における前記米字型光スポット配置の構造概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施例における表面形状測定方法のプロセス概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施例における光スポット測定システムの表面形状データ測定の概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施例における前記格子線方法経路の概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施例における旋回方法経路の概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施例における交差線方法経路の概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施例における前記光スポット測定システムの原始表面形状データの三次元効果図である。
【図９】図９は、本発明の実施例における前記原始表面形状データを処理するプロセス概略図である。
【図１０】図１０は、図８における前記原始表面形状データを処理した後の三次元効果図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例における前記標準十字型光スポット配置の構造概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例における前記標準十字型光スポット配置の構造概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例における前記Ｘ型光スポット配置の構造概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例における前記Ｘ型光スポット配置の構造概略図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例における前記回転十字型光スポット配置の構造概略図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施例における前記回転十字型光スポット配置の構造概略図である。
【００２８】
図中：１００、光スポット；１０１、露光視野；１０２、光スポット投射装置の光照射範囲；１０３、光スポット経路；１１１、第１露光視野；１１２、第２露光視野；１１３、第３露光視野；２００、基板；３００、ワークステージ；４００、光スポット投射装置。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に図面を踏まえて本発明を詳細に説明する。
図１および図４を参照し、本発明の光スポット配置構造は、複数の測定用光スポットを有し、前記複数の測定用光スポットは、一組の直交直線を少なくとも構成し、前記直交直線上の測定用光スポットは、中心から外へ発散するように配置され、各直線上の測定用光スポットの数は、少なくとも４つであり、前記測定用光スポットは、平面表面形状を測定する。具体的な応用として、光スポット測定システムを提示する。
【００３０】
具体的には、本発明の光スポット配置構造を応用した光スポット測定システムは、光スポット投射装置４００、光スポット受光装置、および信号処理手段を有し、前記光スポット投射装置４００は、光束を発光して基板２００の露光視野１０１内に照射し、一組の直交直線を少なくとも有する中心から外へ発散するような光スポット配置構造を形成し、かつ反射を生じ、各直線方向上の光スポット１００の数は、少なくとも４つであり、前記光スポット受光装置は、反射光束を受光して、かつ電気信号を生成し、前記信号処理手段は、前記電気信号を処理し、かつ基板２００の表面形状の位置情報を取得する。
【００３１】
好ましくは、前記光スポット配置構造における光スポット１００は、有効性の選択を行うことができる。前記光スポット配置構造における光スポット１００の有効性を設定することで有効な光スポットを指定する。前記光スポット１００の有効性の設定方法は、ハードウェアの構成またはソフトウェアの設定を採用する。前記光スポット配置構造における光スポット１００は、等距離で中心から外へ発散する。
【００３２】
具体的には、ハードウェアの異なる構成により、前記光スポット配置構造は、米字型光スポット配置（図１および図２に示す）、標準十字型光スポット配置（図１１および図１２に示す）、Ｘ型光スポット配置（図１３および図１４に示す）、または回転十字型光スポット配置（図１５および図１６に示す）を採用できる。異なる必要性に応じて、対応するタイプの光スポット投射装置４００を装着し、各種の場合のニーズに適応する。説明が必要なのは、図１〜２、図５〜８、図１０〜１６において、表示された長さ寸法は概略としてのみであり、構造の特徴に対する具体的な限定とはならないということである。光スポット投射装置の光照射範囲１０２は、すべての光スポット１００をカバーする。
【００３３】
ソフトウェアの設定により、ある光スポット１００の光スポット読取値を有効または無効と指定し、前記光スポット配置構造に採用される米字型光スポット配置は、標準十字型またはＸ型光スポット配置に変換できる。従って、前記米字型光スポット配置は、良好な適用性を有する。
【００３４】
好ましくは、前記光スポット配置構は、回転十字型を採用し、前記回転十字型構造の回転角度は、１８°〜３５°である。
【００３５】
説明が必要なのは、上述複数の光スポット配置構造は、本発明の光スポット配置構造の複数の好適な実施例としてのみであり、これをもとに、合理的な変更によりさらに多くの実施形態を得ることができ、それもまた、本発明の構想の範囲内であるということである。
【００３６】
好ましくは、実際の露光視野１０１の寸法サイズに応じて、ハードウェアの構成またはソフトウェアの設定により有効な光スポットを指定し、前記光スポット配置構造における各直線方向上の測定用光スポットの数を変更し、複数のサイズが異なる露光視野１０１（図２、１２、１４および１６において、第１露光視野１１１、第２露光視野１１２、および第３露光視野１１３を有する）に適用できる。
【００３７】
対応して、本発明の表面形状測定方法は、前記光スポット配置構造を採用し、以下を含み、ステップ１、ワークステージ３００が露光走査運動を行うよう制御し、前記光スポット配置構造における有効な光スポットの光スポット読取値を読み取り、各時刻の各光スポット１００の高度値および水平位置を取得するステップと、ステップ２、各光スポット読取値をワークステージ座標系における座標値に変換し、前記座標値は、光スポットにより走査測定された原始表面形状データであるステップと、である。
【００３８】
実施例として、本方法を採用し、露光過程においてリアルタイムのフォーカスレベリングを行うことができる。具体的には、基板２００の露光視野１０１内に一組の直交直線を少なくとも有する光スポット配置構造を形成し、前記光スポット配置構造における有効な光スポットの光スポット読取値をリアルタイムに読み取り、平面フィッティングにより基板２００の表面形状の高度値および傾斜値を取得し、前記高度値および傾斜値に基づき、フォーカスレベリング露光を行うことを含む。
【００３９】
実施例として、本方法を採用し、複数の光スポット１００により基板２００の原始表面形状データを測定し、原始表面形状データを処理し、露光運動制御値を取得し、その後、フォーカスレベリング露光を行う。図３に示すように、以下を含む。
【００４０】
ステップ１：図４を参照し、基板２００の露光視野１０１内に一組の直交直線を少なくとも有する光スポット配置構造を形成し、ワークステージ３００の高度および傾斜値が変化しないよう保証し、ワークステージ３００が走査運動を行うようにし、前記光スポット配置構造における光スポットの光スポット読取値を読み取り、各時刻の各光スポット１００の高度値および水平位置を取得する。ここで、前記走査運動の経路は、格子線方法（図５に示す）、旋回方法（図６に示す）、交差線方法（図７に示す）、またはその他方法を採用し、基板２００に光スポット経路１０３を形成する。前記格子線方法は、基板２００上のすべての露光視野１０１を走査完了するまで、ワークステージ３００が格子線方向に順次前方向へ進むものである。前記旋回方法は、基板２００上のすべての露光視野１０１を走査完了するまで、ワークステージ３００が旋回するように前方向へ進むものである。前記交差線方法は、基板２００上のすべての露光視野１０１を走査完了するまで、ワークステージ３００が傾斜方向に従い前方向へ進むものである。
【００４１】
ここで、前記測定用光スポット１００の有効性に基づき、有効な光スポットと指定し、前記光スポット読取値は前記有効な光スポットから選択される。前記光スポット１００の有効性の設定方法は、ハードウェアの構成またはソフトウェアの設定を採用する。
【００４２】
ステップ２：各前記光スポット読取値をワークステージ座標系における座標値に変換し、前記座標値は、光スポット１００により走査測定された原始表面形状データである。図８に基板２００の前記原始表面形状データの三次元効果図を示す。
【００４３】
公式１および２により、前記光スポット読取値の水平位置をワークステージ座標系における水平座標値に変換するものであり、
公式１：Ｘ［ｎ］［ｉ］＝ＸＷＳ［ｎ］＋Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、
公式２：Ｙ［ｎ］［ｉ］＝ＹＷＳ［ｎ］＋Ｙｓｐｏｔ［ｉ］、
ここで、ＸＷＳ［ｎ］、ＹＷＳ［ｎ］は、それぞれ第ｎ時刻のワークステージの露光視野中心のＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、Ｙｓｐｏｔ［ｉ］は、それぞれ露光視野中心に対する第ｉ番目の光スポットのＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｘ［ｎ］［ｉ］、Ｙ［ｎ］［ｉ］は、それぞれ第ｎ時刻の第ｉ光スポットのワークステージ座標系における水平位置である。
【００４４】
公式３または４により、前記光スポット読取値の高度値をワークステージ座標系における高度座標値に変換するものであり、ステップ１におけるワークステージ３００の傾斜値がゼロの場合、変換関係式は、
公式３：Ｚ［ｎ］［ｉ］＝ＺＷＳ［ｎ］＋Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］であり、
ステップ１におけるワークステージ３００の傾斜値がゼロでない場合、変換関係式は、
公式４：Ｚ［ｎ］［ｉ］＝ＺＷＳ［ｎ］＋Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］＋ＲｘＷＳ［ｎ］×Ｙｓｐｏｔ［ｉ］−ＲｙＷＳ［ｎ］×Ｘｓｐｏｔ［ｉ］であり、
ここで、ＺＷＳ［ｎ］は、第ｎ時刻のワークステージの露光視野中心の高度値であり、Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］は、第ｎ時刻の第ｉ番目の光スポットの測定高度値であり、ＲｘＷＳ［ｎ］、Ｒｙｗｓ［ｎ］は、それぞれ第ｎ時刻のワークステージの露光視野のＸ方向、Ｙ方向の傾斜値であり、Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、Ｙｓｐｏｔ［ｉ］は、それぞれ露光視野中心に対する第ｉ番目の光スポットのＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｚ［ｎ］［ｉ］は、第ｎ時刻の第ｉ光スポットのワークステージ座標系における高度測定値である。
【００４５】
このような方法で表面形状を測定し、光スポット１００読取値が有効であるか否かを考慮する必要がなく、エッジ視野から外から内へ走査測定でき、走査速度はさらに速くでき、エッジ視野付近走査時の速度はゼロまで減速する必要はなく、測定効率がさらに高く、エッジ適用性が高い。
【００４６】
ステップ３：前記原始表面形状データを処理し、ワークステージ３００の露光視野１０１制御値を取得し、前記露光視野１０１制御値に基づきフォーカスレベリング露光を行う。
【００４７】
具体的には、図９を参照し、以下の方法で前記原始表面形状データを処理し、ワークステージ３００の露光視野１０１制御値を取得し、以下を含む。
１、前記原始表面形状データを予備処理し、前記予備処理には突出点をフィルタリングすることなどを含むことと、
２、数学的フィッティングモードを使用して前記原始表面形状データにフィッティングを行い、許容誤差範囲内の密集点の表面形状データを取得する。いわゆる許容誤差とは、該方法で取得された表面形状と実際にＤｅｎｓｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ（密なサンプリング）により取得された表面形状との間の偏差値が許容できる範囲内にあることをいう。
【００４８】
ここで、数学的フィッティングモードは、線形補間、多次曲面、またはゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）フィッティングモード採用する。
【００４９】
３、平面フィルタリングにより設定された閾値に基づき、密集点の表面形状データに平面フィッティングを行う。露光視野１０１の有効な密集点の数が設定された閾値よりも多い場合、通常は内部露光視野または内部に近いエッジ露光視野であり、前記密集点の表面形状データを直接使用して平面フィッティングを行う。露光視野１０１の有効な密集点の数が設定された閾値よりも少ない場合、通常はエッジ視野であり、露光視野を内側にずらし、または付近の選択エリアを拡大することで、有効な密集点の数が設定された閾値に達するまで、数学的フィッティングモードを使用して前記原始表面形状データにフィッティングを行い、前記密集点の表面形状データを使用して平面フィッティングを行う。
【００５０】
前記平面フィッティングの公式は、以下である。
Ｚ＝Ｚ０−Ｒｙ×Ｘ＋Ｒｘ×Ｙ
ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、密集点の表面形状データであり、Ｚ０は、露光視野の表面形状の高度値であり、Ｒｘは、露光視野の表面形状のＸ方向の傾斜値であり、Ｒｙは、露光視野の表面形状のＹ方向の傾斜値であり、Ｚ０、Ｒｘ、Ｒｙは適切に変換され、露光視野の制御値を取得する。
【００５１】
図１０は、前記原始表面形状データを上述の方法で処理した後の三次元効果図である。
【００５２】
このような方法を採用してワークステージ３００の露光視野１０１制御値を取得し、原始表面形状データを直接使用せずに、原始表面形状データをもとに数学的フィッティングモードを利用して生成されたさらに精密な表面形状を使用し、空間サンプリングポイント分布が均一でないことによる誤差を効果的に減らすことができ、制御値を算出する偏差をさらに小さくできるとともに、表面形状走査経路の選択をさらに自由にし、さらに高効率な走査経路を選択できる。使用可能な焦点深度が限定的な状況、またはエッジが反り返っている状況で、エッジ視野の露光デフォーカスという課題を解決し、露光視野１０１内のデフォーカス量を減少させることができる。基板２００の表面形状に対する適用性を強め、露光効果の一致性および安定性を高め、工程適用性を改善することができる。
【００５３】
本発明により提供される技術的解決手段は、一組の直交直線を少なくとも有する光スポット配置構造を採用し、複数の光スポット１００読取値をリアルタイムに測定し、平面フィッティングにより基板２００の表面形状の高度値および傾斜値を取得し、リアルタイムにフォーカスレベリング露光を行い、前記光スポット配置構造における各光スポット１００の有効性を設定することで、サイズが異なる複数種の露光視野１０１に適用されることができる。また、ワークステージ３００の走査運動により、有効な光スポット読取値を読み取り、各光スポット読取値をワークステージ座標系における座標値に変換することができ、前記座標値は、光スポット１００により走査測定された原始表面形状データであり、前記原始表面形状データを処理し、ワークステージ３００の露光視野１０１制御値を取得し、フォーカスレベリング露光を行う。エッジ視野を走査するとき、光スポット１００の有効性を考慮する必要がなくなり、運動速度はさらに向上でき、走査測定効率を高めることができる。従って、本発明の技術的解決手段は、リアルタイム測定および走査表面形状測定の機能を同時に持ち、本技術的解決手段がさらに良好な汎用性および適用性を有するようになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月28日(2018.8.28)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】  本発明は、表面形状測定方法、および露光視野制御値算出方法に関し、フォトリソグラフィ技術分野に応用される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面形状測定方法であって、ステップ１：基板の露光視野中に光スポット配置構造を形成し、前記光スポット配置構造は、複数の測定用光スポットを有し、前記複数の測定用光スポットは、一組の直交直線を少なくとも構成し、前記直交直線上の測定用光スポットは、中心から外へ発散するように配置され、各直線上の測定用光スポットの数は、少なくとも４つであり、前記ワークステージの高度値および傾斜値が変化しないように保ちながら、前記ワークステージが露光走査運動を行うよう制御し、基板上の露光視野の全ての捜査を完成し、前記光スポット配置構造における各光スポットの光スポット読取値を読み取り、各時刻の各光スポットの高度値および水平位置を取得するステップと、ステップ２：各前記光スポット読取値をワークステージ座標系における座標値に変換し、前記座標値は、光スポットにより走査測定された原始表面形状データであるステップと、を含むことを特徴とする表面形状測定方法。
【請求項２】
前記測定用光スポットは、／型、＼型、十字型、米字型、またはＸ型を構成し、前記米字型は、二組の直交直線が交わり組み合わさって形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の表面形状測定方法。
【請求項３】
前記測定用光スポットは、回転する十字型構造を呈して配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の表面形状測定方法。
【請求項４】
前記回転する十字型構造は、十字型が反時計回りに１８°〜３５°回転して形成される、ことを特徴とする請求項３に記載の表面形状測定方法。
【請求項５】
前記測定用光スポットは、等距離で中心から外へ発散するように配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の表面形状測定方法。
【請求項６】
前記測定用光スポットの有効性に基づき、前記測定用光スポットの一部またはすべてを有効な光スポットと指定し、前記光スポット読取値は、前記有効な光スポットから取得される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の表面形状測定方法。
【請求項７】
前記測定用光スポットの有効性の設定方法は、ハードウェアの構成またはソフトウェアの設定を採用する、ことを特徴とする請求項６に記載の表面形状測定方法。
【請求項８】
ステップ１において、前記走査運動の経路は、前記ワークステージの高度および傾斜が変化しないように保たれ、格子線方法、旋回方法、または交差線方法を採用する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の表面形状測定方法。
【請求項９】
ステップ２において、公式１および２により、前記光スポット読取値の水平位置をワークステージ座標系における水平座標値に変換するものであり、公式１：Ｘ［ｎ］［ｉ］＝ＸＷＳ［ｎ］＋Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、公式２：Ｙ［ｎ］［ｉ］＝ＹＷＳ［ｎ］＋Ｙｓｐｏｔ［ｉ］、ここで、ＸＷＳ［ｎ］、ＹＷＳ［ｎ］は、それぞれ第ｎ時刻のワークステージの露光視野中心のＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、Ｙｓｐｏｔ［ｉ］は、それぞれ露光視野中心に対する第ｉ番目の光スポットのＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｘ［ｎ］［ｉ］、Ｙ［ｎ］［ｉ］は、それぞれ第ｎ時刻の第ｉ光スポットのワークステージ座標系における水平位置であり、ここで、ｎ、ｉは、自然数である、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の表面形状測定方法。
【請求項１０】
ステップ２において、公式３または４により、前記光スポット読取値の高度値をワークステージ座標系における高度座標値に変換するものであり、ステップ１におけるワークステージの傾斜値がゼロの場合、変換関係式は、公式３：Ｚ［ｎ］［ｉ］＝ＺＷＳ［ｎ］＋Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］であり、ステップ１におけるワークステージの傾斜値がゼロでない場合、変換関係式は、公式４：Ｚ［ｎ］［ｉ］＝ＺＷＳ［ｎ］＋Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］＋ＲｘＷＳ［ｎ］×Ｙｓｐｏｔ［ｉ］−ＲｙＷＳ［ｎ］×Ｘｓｐｏｔ［ｉ］であり、ここで、ＺＷＳ［ｎ］は、第ｎ時刻のワークステージの露光視野の高度値であり、Ｚ［ｎ］ｓｐｏｔ［ｉ］は、第ｎ時刻の第i番目の光スポットの測定高度値であり、ＲｘＷＳ［ｎ］、Ｒｙｗｓ［ｎ］は、それぞれ第ｎ時刻のワークステージの露光視野中心のＸ方向、Ｙ方向の傾斜値であり、Ｘｓｐｏｔ［ｉ］、Ｙｓｐｏｔ［ｉ］は、それぞれ露光視野中心に対する第ｉ番目の光スポットのＸ方向、Ｙ方向の水平位置であり、Ｚ［ｎ］［ｉ］は、第ｎ時刻の第ｉ光スポットのワークステージ座標系における高度測定値であり、ここで、ｎ、ｉは、自然数である、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の表面形状測定方法。
【請求項１１】
露光視野制御値算出方法であって、請求項１から１０のいずれか１項に記載の表面形状測定方法を採用して前記原始表面形状データを取得し、以下のステップにより前記原始表面形状データを処理し、ワークステージの露光視野制御値を取得し、ステップ３：数学的フィッティングモードを使用して前記原始表面形状データにフィッティングを行い、許容誤差範囲内の密集点の表面形状データを取得するステップと、ステップ４：設定された閾値に基づき、密集点の表面形状データに平面フィッティングを行い、露光視野の有効な密集点の数が設定された閾値よりも多い場合、前記密集点の表面形状データを直接使用して平面フィッティングを行い、露光視野の有効な密集点の数が設定された閾値よりも少ない場合、露光視野を内側にずらし、または付近の選択エリアを拡大することで、有効な密集点の数が設定された閾値に達するまで、数学的フィッティングモードを使用して前記原始表面形状データにフィッティングを行い、前記密集点の表面形状データを使用して平面フィッティングを行うステップと、を含む、ことを特徴とする露光視野制御値算出方法。
【請求項１２】
ステップ３の前に、前記原始表面形状データを予備処理することをさらに含み、前記予備処理には突出点をフィルタリングすることを含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の露光視野制御値算出方法。
【請求項１３】
ステップ３において、前記数学的フィッティングモードは、線形補間、多次曲面、またはゼルニケフィッティングモードを採用する、ことを特徴とする請求項１１に記載の露光視野制御値算出方法。
【請求項１４】
ステップ４において、前記平面フィッティングの公式は、Ｚ＝Ｚ０−Ｒｙ×Ｘ＋Ｒｘ×Ｙであり、ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚは、密集点の表面形状データであり、Ｚ０は、露光視野の表面形状の高度値であり、Ｒｘは、露光視野の表面形状のＸ方向の傾斜値であり、Ｒｙは、露光視野の表面形状のＹ方向の傾斜値であり、Ｚ０、Ｒｘ、Ｒｙは適切に変換され、露光視野の制御値を取得する、ことを特徴とする請求項１１に記載の露光視野制御値算出方法。
【国際調査報告】
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