(57)【要約】  本発明は、書き込みシステム及び加工物の位置調整に関する。特に本発明は、ＳＬＭを用いて、第１層のパターンを有する加工物上に第２層のパターンを書き込むための位置調整に関する。本発明は、マスク又はレチクルの作製、及びマスク又はレチクルを用いたデバイス層の作製にも及ぶ。本発明の特定の態様を特許請求の範囲、明細書及び図面に記載する。
2007501430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物上のパターンの第１層の上にパターンの第２層を書き込むために、空間光変調器（ＳＬＭ）の位置を調整する方法において、前記加工物が少なくとも１つの粗位置調整用マークを含み、前記加工物が少なくとも１つの基準マークを含むステージによって支持され、前記方法が、
前記ＳＬＭから伝えられた放射を用いて前記粗位置調整用マークを照明する段階と、
カメラを用いて前記粗位置調整用マークを検出する段階と、
前記基準マークを検出する段階と、
少なくとも前記基準マーク及び前記粗位置調整用マークの検出による情報を用いて、前記加工物及び前記ＳＬＭの位置調整を計算する段階とを含む方法。
【請求項２】
前記位置調整を計算する段階が、少なくとも並進及び回転のパラメータを計算する段階を含む請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの粗位置調整用マークを検出する段階が、複数の前記粗位置調整用マークを検出する段階を含む請求項１に記載された方法。
【請求項４】
前記粗位置調整用マークを検出する段階が、前記粗位置調整用マークの強度分布に小波形を当てはめる段階をさらに含む請求項１に記載された方法。
【請求項５】
前記加工物が少なくとも１つの微位置調整用マークをさらに含み、前記方法が、
前記ＳＬＭから伝えられた放射を用いて前記微位置調整用マークを照明する段階と、
前記カメラを用いて前記微位置調整用マークを検出する段階とをさらに含み、
前記加工物及びＳＬＭの位置調整を計算する段階が、前記微位置調整用マークの検出による情報を使用する段階をさらに含む請求項１に記載された方法。
【請求項６】
前記位置調整を計算する段階が、少なくとも位置調整に関する並進及び回転のパラメータを計算する段階を含む請求項５に記載された方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの微位置調整用マークを検出する段階が、複数の前記微位置調整用マークを検出する段階を含む請求項５に記載された方法。
【請求項８】
前記微位置調整用マークを検出する段階が、前記粗位置調整用マークの強度分布に小波形を当てはめる段階をさらに含む請求項５に記載された方法。
【請求項９】
前記カメラを用いて前記ＳＬＭの位置を調整する段階をさらに含む請求項１に記載された方法。
【請求項１０】
前記カメラがＣＣＤカメラである請求項１に記載された方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの粗位置調整用マークが、重ねられた縦横の格子を含み、前記縦横の格子が漸増ピッチを有する請求項１に記載された方法。
【請求項１２】
前記ピッチが、横方向及び縦方向の少なくとも一方で直線的に増加する請求項１１に記載された方法。
【請求項１３】
前記ピッチが、横方向及び縦方向の少なくとも一方で指数関数的に増加する請求項１１に記載された方法。
【請求項１４】
前記ピッチが、横方向及び縦方向の少なくとも一方で対数的に増加する請求項１１に記載された方法。
【請求項１５】
前記ピッチが、前記粗位置調整用マークの中心からエッジに向かって増加する請求項１１に記載された方法。
【請求項１６】
前記ピッチが、前記粗位置調整用マークのエッジから中心に向かって増加する請求項１１に記載された方法。
【請求項１７】
前記カメラによって前記加工物の基準領域の画像を捉える段階と、
前記加工物上の前記少なくとも１つの粗位置調整用マークの位置を決める際に、前記基準領域の画像を前記加工物上の前記少なくとも１つの粗位置調整用マークの画像から差し引く段階とをさらに含む請求項１に記載された方法。
【請求項１８】
前記カメラによって前記加工物の基準領域の画像を捉える段階と、
前記加工物上の前記少なくとも１つの微位置調整用マークの位置を決める際に、前記基準領域の画像を前記加工物上の前記少なくとも１つの微位置調整用マークの画像から差し引く段階とをさらに含む請求項５に記載された方法。
【請求項１９】
位置調整用画像を前記ＳＬＭから前記加工物の一部に伝える段階と、
前記ＣＣＤカメラを用いて投影された位置調整用画像を検出する段階と、
検出された投影後の位置調整用画像に関する情報を用いることによって前記ＣＣＤカメラの位置を調整する段階とをさらに含む請求項１に記載された方法。
【請求項２０】
前記カメラを用いて前記位置調整用マークを検出する前に、前記少なくとも１つの位置調整用マークを被覆するレジストを予備露光する段階をさらに含む請求項１に記載された方法。
【請求項２１】
前記ＳＬＭが、前記カメラによって検出される前記加工物に位置調整用マークを投影する請求項９に記載された方法。
【請求項２２】
前記カメラがＣＣＤであり、投影された位置調整用マークが、前記粗位置調整用マークと同じ前記ＣＣＤの領域で検出される請求項２１に記載された方法。
【請求項２３】
前記加工物が少なくとも１つの微位置調整用マークをさらに含み、前記方法が、
前記ＳＬＭから伝えられた放射を用いて前記微位置調整用マークを照明する段階と、
前記カメラを用いて前記微位置調整用マークを検出する段階とをさらに含み、
前記加工物及びＳＬＭの位置調整を計算する段階が、前記微位置調整用マークの検出による情報を使用する段階をさらに含み、
前記カメラがＣＣＤであり、投影された位置調整用マークが、前記微位置調整用マークと同じ前記ＣＣＤの領域で検出される請求項２１に記載された方法。
【請求項２４】
前記加工物上の前記少なくとも１つの位置調整用マークについて検出された画像の強度分布が得られる請求項１に記載された方法。
【請求項２５】
前記検出された画像の強度分布の一次導関数を得て、前記粗位置調整用マークの検出に前記一次導関数を使用する請求項２４に記載された方法。
【請求項２６】
請求項１の方法にしたがって位相シフト・マスク又はレチクルを作製する方法において、
前記加工物の第１のパターン形成後に、前記加工物上の放射感応材料層を露光する段階と、
露光された層を用いて、前記加工物上の位相シフト構造体にパターンを形成する段階と
をさらに含む方法。
【請求項２７】
請求項２６の方法にしたがって第２の加工物上に正確な構造体を作製する方法において、請求項２６に記載の加工物がマスク又はレチクルであり、
前記マスク又はレチクルを用いて前記第２の加工物上の放射感応材料層を露光する段階と、
前記第２の加工物上の露光された層を用いて、前記第２の加工物上のデバイス構造層にパターンを形成する段階とをさらに含む方法。
【請求項２８】
重ねられた縦横の格子を含むリソグラフィで使用する位置調整用マークであって、前記縦横の格子が漸増ピッチを有する位置調整用マーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、書き込みシステム及び加工物の位置調整に関するものである。とりわけ本発明は、ＳＬＭを用いて第１層のパターンを有する加工物上に第２層のパターンを書き込むための位置調整に係るものである。本発明は、マスク又はレチクルの作製、及びマスク又はレチクルを用いたデバイス層の作製にも及ぶものである。
【背景技術】
【０００２】
パターン形成が２度行われたマスク又はレチクルを用いる様々なリソグラフィ技術が開発されてきた。第２のパターン形成によって位相シフト構造体が作製される。
【０００３】
マスク又はレチクルの第２のパターン形成を、第１のものに対して正確に位置調整することがますます重要になっている。このことは、３つ以上のパターン形成工程で作製されることのある交互位相シフト構造体では特に重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
位置調整を改善する機会が発生している。位置調整がより正確になると、より適切なマスク又はレチクル、或いはより適切な基板上のデバイス構造が作製される。より適切なマスク又はレチクルを用いると、より適切なデバイス層が作製される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、書き込みシステム及び加工物の位置調整に関するものである。とりわけ本発明は、ＳＬＭを用いて第１層のパターンを有する加工物上に第２層のパターンを書き込むための位置調整に係るものである。本発明は、マスク又はレチクルの作製、及びマスク又はレチクルを用いたデバイス層の作製にも及ぶ。本発明の特定の態様を、特許請求の範囲、明細書及び図面に記載する。
【実施例】
【０００６】
以下の詳細な説明は、図面を参照して行う。本発明を例示するために好ましい実施例について述べるが、それは特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲を制限するものではない。当業者には、以下の説明に対して様々な同等の変形形態が認識されるであろう。
【０００７】
Ｍｉｃｒｏｎｉｃ・Ｓｉｇｍａ７３００マスク書き込み装置の副機能の１つは、位相シフト・マスクを書き込むための第２層の位置調整システムである。ＰＳＭの位置調整を実施するために選択された方法は、ＤＵＶの書き込みレーザーを空間光変調器（ＳＬＭ）と共に用いて、第１層の位置調整用マーク上で反射される光スタンプ画像を形成することである。反射された画像を、ＤＵＶ感応ＣＣＤカメラを用いて捉え、測定する。この書き込みレーザーを用いると、複数のレーザー源の位置調整不良に起因する位置ずれ（オフセット）の発生が防止される。
【０００８】
化学増幅型レジスト（ＣＡＲ）、下部反射防止膜（ＢＡＲＣ）及び上部反射防止膜（ＴＡＲＣ）における反射防止（ＡＲ）機能はすべて、２４８ｎｍの入射光に対する反射率を低下させる。このため、２４８ｎｍレーザーを位置調整に用いると、信号強度及び位置調整システムの精度が低下する可能性がある。考察では２４８ｎｍの放射源を用いて観察される現象について述べるが、１９３ｎｍの放射源にも同様にあてはまると予想される。
【０００９】
この開示では特に、様々なレジスト厚さにおける画像コントラスト、及びＡＲ膜を用いたときの画像コントラストについて論じる。第１層の位置調整用マークの位置を測定するアルゴリズムについても記載する。
【００１０】
これについての検討、及び最終的なＰＳＭ位置調整システムの結果についての検討により、有用な方法及び装置が開示される。
【００１１】
１．緒言
減衰及び交互位相シフト・マスク（ＰＳＭ）は、収縮のｋ１要因を克服するために、高解像度化技術を広く用いるようになってきている。さらに積極的なＰＳＭ技術も開発されつつある。技術に共通した特徴は、ＰＳＭを少なくとも２つの書き込みステップで製造することであり、その場合、２度の露光の合間にマスクを現像し、エッチングし、新しいレジストで再び被覆する。レジストの露光を２度行うために、マスク書き込み装置は、パターンが第１のレベルに合うように第２のレベルの露光の位置を調整することが可能でなければならない。第１のレベルの露光はしばしば、電子ビーム式のマスク書き込み装置を用いて行われる。
【００１２】
減衰ＰＳＭの場合、必要な層間の位置調整精度は、一般に数百ｎｍである。必要なパターン精度（解像度、ＣＤ精度、配置精度）も第２層ではきわめて曖昧であり、したがって、それを、例えば下位のｉライン・レーザーのパターン生成装置（ＰＧ）で印刷することができる。相互ＰＳＭに必要な層間の位置調整精度はずっと厳しい。ＰＳＭの位相誤差の発生を防止するために、パターン精度に対する要求もより厳しくなる。初期の相互ＰＳＭの用途には、やはりｉラインのレーザーＰＧが一般的に使用される。しかし、９０ｎｍ、６５ｎｍ及びさらに小さい技術ノードの場合にフィーチャーのサイズが小さくなると、ｉラインのレーザーＰＧによるパターン精度は、相互ＰＳＭや他のより積極的なＰＳＭ技術の第２層に対する要求に合わなくなる。
【００１３】
第２層に対するｉラインのレーザーＰＧに代わる１つの別法は、第１層と同じ電子ビーム式のマスク書き込み装置を使用することであり、Ｒ．Ｐｌｏｎｔｋｅ、Ｌ．Ｂｅｔｔｉｎ、Ｄ．Ｂｅｙｅｒ、Ｊ．Ｂｕｔｓｃｈｋｅ、Ｍ．Ｉｒｍｓｃｈｅｒ、Ｃ．Ｋｏｅｐｅｒｎｉｋ、Ｂ．Ｌｅｉｂｏｌｄ、Ａ．Ｖｉｘ、Ｐ．Ｖｏｅｈｒｉｎｇｅｒによって「Ａｖｏｉｄａｎｃｅ／Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  Ｃａｓｅ  ｏｆ  Ｐａｒｔｉａｌｌｙ  Ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  ｗｈｅｎ  ｕｓｉｎｇ  ＥＳＰＡＣＥＲ  ３００Ｚ（ＥＳＰＡＣＥＲ・３００Ｚの使用の際の部分的に不十分な基板電導の場合の充電効果の回避／減少）」（２０ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｍａｓｋ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍａｓｋ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏ−Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ（第２０回集積回路および微小部材のためのマスク技術に関するヨーロッパ・マスク会議）、ＧＭＭ−ＦＢ４３、第２３３〜２４０頁、２００４年）に示された手法である。マスク書き込み装置が第２層の位置を正確に調整することができれば、これによって２つの層パターン間で十分な適合性が保証されるはずである。第２層に電子ビーム式システムを用いることによる不都合は、第１層のパターンの起伏に電荷が生じ、電荷によって電子ビームの精度が低下することである。帯電を防止するために考えられる１つの方法は、第２層のレジストの下又は上部に導電膜を適用することであるが、余分な処理工程によって欠陥の数の増加、及び生産歩留まりの低下をまねく可能性がある。
【００１４】
ｉラインのレーザーＰＧに代わる他の魅力的な別法は、ＤＵＶ波長を用いるレーザーＰＧである。Ｈ．Ｍａｒｔｉｎｓｓｏｎ、Ｊ．Ｈｅｌｌｇｒｅｎ、Ｎ．Ｅｒｉｋｓｓｏｎ、Ｍ．Ｂｊｕｇｇｒｅｎ、Ｔ．Ｓａｎｄｓｔｒｏｍによって「Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｒｎｅｒ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ａ  ＤＵＶ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＤＵＶパターン生成装置に対する透明コーナー部のエンハンスメントの概要）」（Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ  Ｊａｐａｎ  ２００３、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ（光マスク日本、２００３年、会報）  ＳＰＩＥ第５１３０巻、第２９７〜３０８頁、２００３年）に記載されているように、短波長、並びにパターンの忠実度を高める技術により、電子ビームによって印刷された第１層にきわめてよく適合したパターン精度が与えられる。第２層に光学露光を用いると、帯電作用が起こらず、導電膜を適用する必要がなくなる。それでもなお第２層の位置を第１層に対して調整しなければならず、ＤＵＶ・ＰＧはきわめて正確な位置調整システムを有していなければならない。Ｍｉｃｏｎｉｃ・Ｌａｓｅｒ・ＳｙｓｔｅｍｓからのＳｉｇｍａ７３００・ＤＵＶ・ＰＧは、２４８ｎｍ波長、及び２４８ｎｍリソグラフィ・スキャナと同様の結像技術を使用している。それは、第１層と第２層の間の位相欠陥の発生を防止するために必要な解像度及びパターン精度を提供し、またきわめて正確な第２層の位置調整システムを有している。
【００１５】
Ｓｉｇｍａ７３００の第２層の位置調整システムは、書き込み用の２４８ｎｍのＤＵＶレーザーを用いて照明されるパターン形成用の空間光変調器（ＳＬＭ）（ＷＯ９９／４５４３９参照。これを参照によって本明細書に援用する）、及び第１層の位置調整用パターンを含む基板からの反射画像を調べるＣＣＤカメラを用いている。Ｔ．Ｓａｎｄｓｔｒｏｍ、Ｐ．Ａｓｋｅｂｊｅｒ、Ｊ．Ｓｅｌｌａｎｄｅｒ、Ｒ．Ｚｅｒｎｅ、Ａ．Ｋａｒａｗａｊｃｚｙｋによる「Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ＳＬＭ  Ｉｍａｇｉｎｇ(ＳＬＭ画像化を伴うパターン形成)」（２１ｓｔ  Ａｎｎｕａｌ  ＢＡＣＵＳ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ（第２１回光マスク技術に関する年次ＢＡＣＵＳシンポジウム会報）、ＳＰＩＥ、第４５６２巻、第３８〜４４頁、２００１年）を参照されたい。書き込み中、測定時と同じレーザーを用いて、測定と書き込みで光学的な位置調整の違いが生じることを防止する。マスク上のきわめて小さい専用領域のみが露光され、実際のＰＳＭのパターンに影響を及ぼす危険性が低下する。画像を捉えるのが迅速であるため、冗長性を増大させる高いロバスト性を備えていても、システムの歩留まりはきわめて高くなる。
【００１６】
図１に示した位置調整システムは、著しいロバスト性、歩留まり及び精度を示し、位置調整時間の合計は６分未満、また精度は１３〜３０ｎｍの間の平均＋３シグマ値である。しかし本明細書は、完全なシステム性能及び方法ではなく、計測技術の初期の問題にどのように対処したかに焦点を当てる。
【００１７】
技術が第２層の位置調整を実施するのに有望な方法であるように思えても、全面的な開発を始める前に、その他のいくつかの可能性にも取り組む価値があった。第１の問題は、システムが異なるレジスト厚さにどのように応答するかであった。黒クロム上の化学増幅型レジスト（ＣＡＲ）による反射率に関する初期の薄膜のシミュレーションは、反射された画像で位相極性が得られることが予想されるものであった。また、極性間での転移中に画像のコントラストの全損失をもたらすレジスト厚さが存在するという問題もあった。最初の検討では、これは重要ではなく、画像解析の位置測定技術についての記述と共に、測定精度はすべてのレジスト厚さに対して優れていることが示される。
【００１８】
第２の問題は、２４８ｎｍ光を吸収する層でできたＡＲ膜によって画像解析に困難が生じるかどうかであった。これらの問題、並びに実際の試験及びシミュレーションに対処する方法を以下に開示する。
【００１９】
２．位置測定方法
２．１  第２層の位置調整の概要
第２層の位置調整の概要では、以下に記載する図面について概説する。一実施例では、使用される第１層の位置調整用マークは、２つの粗位置調整用マーク、１６の微位置調整用マーク及び２つの反転領域を含む。様々な数のマークを簡単に使用することができる。反転領域は、基準背景の正規化及びＣＣＤの位置調整に用いられる。粗位置調整の方法は、全般的な性能及び効率を改善する。微位置調整用マークは、２μｍのライン幅を有する単純な十字パターンである。Ｓｉｇｍａ７３００におけるパターンの位置は、ステージの位置及びＳＬＭ上のパターンの位置によって決まる。反射された第１層のパターンのＣＣＤ画像の絶対位置を得るためには、座標系をＳＬＭからＣＣＤへ移さなければならない。これを、ＣＣＤを位置調整してＳＬＭ上にパターンを表示することによって実施し、このパターンは基板上の反転したクロムの領域で反射されてＣＣＤへ戻る。この技術により、システムは実質的にオフセットなしになる。粗位置調整の測定と微位置調整用の十字パターンの測定を繰り返すことにより、第２層のプリント中に用いられる並進、縮尺、直交性及び回転を含む一時的な表面マップの変換がもたらされる。
【００２０】
図２は、第２層の位置調整用マークの位置決めに適用することが可能な１組の設計基準を示している。反転領域若しくは位置調整用マークに割り当てられた領域を調整、移動、曲げ或いは寸法変更させることが可能であることが、当業者には理解されよう。割り当てられた４つの領域２１１が示されている。これらの領域は４ｍｍ幅であり、エッジから６ｍｍだけオフセットされている。これらは、コーナー２１２ａ〜２１２ｄからは１５ｍｍだけオフセットされている。割り当てられたこれらの領域は、粗位置調整用マーク、微位置調整用マーク及びブランク（空白）マークを収容することできる。例えば、２つの粗位置調整用マークを割り当てられた領域内の任意の場所、好ましくは相対する側に配置することができる。粗位置調整用マークは、それぞれの側に０．５ｍｍの指定された境界を有する１．５ｍｍ角のものとすることができる。さらに、１．５ｍｍ角又は他のサイズの２つのブランク・マークを、割り当てられた範囲内の任意の場所に配置できる。マーク間の最小距離が１ｃｍ、領域内の最初のマークと最後のマークの間の最小距離が１０ｃｍの場合、１６の微位置調整用マークを、好ましくは割り当てられた領域ごとに４つずつ収容することができる。これらのマークは、１ｍｍ角とすることができる。
【００２１】
図３は、微位置調整用マーク３１０の一詳細図を示している。微位置調整用マークは、複数の形状３２０を含んでいる。別の構成では、１６又は２５の形状を用いることができる。位置調整では、マークごとに１つの形状しか解析する必要がなく、したがって他の形状は冗長性をもたらす。したがって、マーク内に他の適切な数の形状を用いることもできる。繰り返される形状は図示したような十字でもよく、或いは格子や、並進及び回転の計算を助ける他の規則的な間隔で配置された形状とすることもできる。図示した十字は２μｍのライン幅を有し、十字の腕部はそれぞれ４０μｍの長さを有している。
【００２２】
図４は、マスク４４０上の様々なマスク・タイプの例示的な配置を示している。この図は、２つの粗位置調整用マーク４１０、２つのブランク・マーク４２０、及び１５の微位置調整用マーク４３０を示している。ブランク・マークは、ＣＣＤの位置調整を助けることができる。１つの粗位置調整用マーク４１０は、重ねられた縦横のラスタ・パターンを含んでいる。ラスタのラインは、１μｍなど一定のライン幅を有している。これらは増加し（反対方向に測定する場合は漸減ピッチを有する）、３μｍから始まり２００ｎｍずつ進む（すなわち、３．０μｍ、３．２、３．４・・・２４．４μｍ）。図示するように、粗位置調整用マークは各方向に１０８のラインを含む。様々なライン幅、開始ピッチ、ステップ・サイズ及びライン数を用いることができる。
【００２３】
１つの位置調整手順は、ＳＬＭ及びＣＣＤカメラの位置調整から始まる。適切な位置にある加工物の場合、粗位置調整は粗位置調整用マークを用いて行われる。こうしたマークのパターンにより、割り当てられた領域内の他の場所に位置付けられた微位置調整用マークの位置を捜し出すために必要な検査が軽減される。次に微位置調整用マークを測定して、マスクの原点、縮尺、直交性及び祈願を計算するためのデータを提供する。計算されたこれらの統計値の一部又はすべてを用いて測定を検証し、第２のマスク層を書き込むことができる。
【００２４】
２．２  画像解析の位置測定アルゴリズム
第１層の位置調整用マークの反射された生画像の捕捉から測定位置までの詳しい手順を示す図５〜図１３の一連の図によって測定手順を例示する。
【００２５】
図５は、複数のレーザー・パルスを集約して任意の基板／ステージの移動を平均することによって、反射された生画像をどのように作成するかを示している。反射画像５１１を基準背景画像５１２に対して正規化して、ターゲット形状５１３を抽出する。
【００２６】
図６は、測定精度と測定に用いた累積線量についての検討を示している。縦軸は測定精度である。横軸は対数目盛の線量である。この検討では、累積線量を、それぞれが公称線量の１０パーセントにあたるフラッシュの数を増加させることによって変化させた。累積試験のフラッシュの順序は、２、５、１０、２０、４０、８０、１６０・・・であった。グラフでは、６１１は単一経路、同一焦点の線量に相当する。６１２では、標準線量分の１６倍線量によりレジストに変化が生じ始めた。単一経路、同一焦点の線量から標準線量の１６倍未満までの範囲には、レジストを損傷することなく、適切な信号及び測定精度をもたらす広い線量範囲が存在している。
【００２７】
図７は、結果として得られる画像５１３に対して行った事前解析を示しており、これは有効な第１層の位置調整用マークを識別して、画像の品質を検証するものである。この工程では、位置調整用マークの中心点７１４のおおよその位置を判断する。
【００２８】
図８は、回転の感応性に対処するために、測定ウィンドウ８１５を推定された中心点にしたがってどのように配置するかを示している。１μｍ幅のラインを有する形状の場合、測定の中心は、形状の中心から２μｍであることが好ましい。同じ形状を複数回測定することは、形状の回転に対処する助けとなる。図の下部のウィンドウ８２１には、閾値を上回る測定信号８２２、８２３が示されている。これらの測定信号は、図９によってさらに明確に理解される。この図には、形状５１３の腕部の２つの測定値９１５ａ〜ｂが示してある。形状５１３の反射画像は、レジストによって反射されてＣＣＤカメラに至る。測定方向に対して垂直なピクセル・ライン上の強度分布は、形状腕部のエッジ側面を与える。測定されるピクセルの幅広いラインの数は、結果として得られる信号に影響を与える。２つの信号のグラフが示してあるが、縦軸が強度、横軸がピクセル数である。９１５ｂと考えられる細い方のピクセル・ラインは、広い方のピクセル・ライン９１５ａが生成する９２２よりノイズの多い信号９２１を生成する。約１４０ピクセルと２５０ピクセルに極小点を有する信号９２２は、図８のウィンドウ８２１中の濾過された信号８２２、８２３に対応することに留意されたい。
【００２９】
図１０では、エッジを検出するために強度分布１０１０を微分している。外側エッジの最大ピーク１０１１、１０１２が検出され、それによってアルゴリズムが極性とは無関係になる。すなわち、この方法は、薄い黒色の背景に対する濃い形状、或いは濃い背景に対する薄い形状に対して同様に適切に適用できる。
【００３０】
図１１では、サブピクセルの精度を達成するために、所定の数の点１１１１、１１１２を伴う２次多項式を、得られたエッジのピークに当てはめ（フィット）させている。ラインの中心点１１１３は、正のピークと負のピークの間に計算される。ｘ及びｙの１次回帰曲線を作成し、それらの間の交点を計算することによって、マークの中心点を求めることができる。このようにパターンの中心位置を計算すると、回転した画像によって生じる位置誤差に対してさらなるロバスト性が与えられる。図７の仮の中心点７１４がさらに正確になる。
【００３１】
図１２は、第１層の位置調整用マークの位置を計算する方法を示しており、この場合、計算される位置はベクトルを合計したものになる。位置調整用マークの位置を、位置ベクトルの合計として計算することができる。
位置調整用マークの位置（１２２０）＝ステージの位置（１２３１）＋ＳＬＭのサイズの半分（１２３２）＋ＣＣＤの位置調整オフセット（１２３３）＋ＣＣＤ上の位置調整用マークの位置（１２３４）
このベクトルの合計を適用すると、複数の集約された画像によってステージの位置誤差が平均化され、精度は＜１ｎｍ３□になる。ＣＣＤの位置調整オフセットは＜２ｎｍ３□の精度を有する。図２〜図９で説明したＣＣＤ上の位置調整用マークの測定精度は＜２ｎｍ３□である。システムは最大１６までの位置調整用マークを用いて、並進、回転、直交性及び縮尺変換の計算を行う。これはきわめて有用な精度である。
【００３２】
位置測定の精度を改善するために、個々に、また組み合わせても有用な改善点の一部には以下のものが含まれる。
１．測定ウィンドウを配置したときのマーク中心位置の概算。これによって測定が回転に鈍感になる。ＣＣＤ画像も基板も回転する可能性があるため、これは高い精度のために必要である。
２．マークの外側エッジを求めることにより、測定が極性に無関係になる。
３．得られたエッジのピークのカーブ当てはめ（フィット）が、特定のレジストの場合に適応する。
４．アルゴリズムは、ステージの位置決めをそれが終わるまで繰り返すことによって、１６の位置調整用マークの測定が確実に画像のちょうど同じ位置で行われるようにする。これは、ＣＣＤ画像の歪みによる影響を無効にする傾向がある。
５．測定時の信号品質が最適化されるように、すべての画像を基準背景画像に対して正規化する。
６．きわめて低い線量の複数（＞５００）のレーザー・パルスから画像を集約して、測定時の基板／ステージの誤差を平均化する。
【００３３】
３．様々な画像極性における様々なレジスト厚さによる結果
３．１  干渉作用
一般に、第２層の書き込みは、マスクに対して、ＦＥＰ１７１などの最適化されたスイング・レジスト（ｓｗｉｎｇ  ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  ｒｅｓｉｓｔ）の単層を適用することを含む。例えば、富士フイルムアーチ株式会社（１５０−０００１、東京都渋谷区神宮前６丁目１９−２０、第１５荒井ビル）の製品カタログを参照されたい。解析では、９０〜１００ｎｍの通常のクロムの厚さを有するＦＥＰ１７１を適用すると、第１層のクロムのパターンの内側及び外側における光の進行に違いが生じ、その結果、複数のケースのあるものでは異なる干渉が生じる。クロムが存在するところでは、相殺的干渉が大きくなり、画像が暗くなる。クロムがないところでは、反射された光の強度はより大きくなる。明るいエッジは、クロムとガラスの間を移動する散乱光に起因している。使用した測定アルゴリズムは、上記２．２項に記載したとおりである。
【００３４】
３．２  様々なレジスト厚さのシミュレーションで示された黒クロム及び石英の反射率
シミュレーションに対する入力として扱った１つの問題は、クロムのない第１層のパターンにおけるレジストの成形であった。図１３は、約３００ｎｍのＦＥＰ１７１レジストを有する、ライン間隔３μｍの格子について得られたＳＥＭ画像を示している。これは、クロムの除かれたレジストの垂下又はだれ１３１３が、クロムの厚さ１３１２の約半分であることを明確に示しており、これは反射率のシミュレーションに対する重要な入力であった。基板１３１１は、クロム及びレジスト層の下にある。このＳＥＭ画像は、約３００ｎｍのＦＥＰ１７１レジストで被覆されたライン間隔３ｍｍの格子を示している。レジストのくぼみ１３１３は、石英領域全体でクロムの厚さのほぼ半分の５０ｎｍである。
【００３５】
図１５のシミュレーションは、ＮＡ０．８２で予想される、異なるレジスト厚さによって動く、石英と黒クロムの反射率の違いを示している。縦軸は反射率である。横軸はレジスト厚さである。黒クロムの反射率１５１１は実線であり、二酸化ケイ素の反射率１５１２は点線である。最小のクロム反射率が最適化されたスイング点（ｓｗｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）に対応するため、測定はクロムの反射率の最小値に近い通常の場合を有しており、したがってこの検討では、このレジスト厚さの領域近くに焦点を当てる。
【００３６】
ＳＥＭ画像から推定されるレジストのくぼみをシミュレーションにフィードバックする。シミュレーション構成に対応する断面を図１４に示すが、これはエッチングされたパターン上の５０ｎｍのレジストのくぼみ１４２１を示している。シミュレーションしたレジスト１４１１は、ＦＥＰ１７１レジストである。第１の工程で背面のクロム１４１２にパターンを形成した後、レジストによってクロム、及び石英ガラスなどのマスク・ブランク材料１４１３を覆う。クロムはある厚さ１４２２を有している。
【００３７】
シミュレーションのための数値パラメータには、波長２４８ｎｍ、レジストの指標ｎ＝１．８２、基板の指標１．５０８、クロム層の厚さ１００ｎｍ（６７ｎｍＣｒ＋３３ｎｍＣｒ２Ｏ３、それぞれ屈折率１．５５〜ｉ１．５３及び１．８８〜ｉ０．８９）が含まれる。計算は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｅｍａｘ．ｃｏｍに記載されているＺＥＭＡＸ光学設計プログラムで行った。
【００３８】
薄膜の場合に予想されるように、反射率は最大値と最小値の間で周期的に変化する。２つの隣接する最小値（又は最大値）の距離は、次式によって求められる。
【００３９】
【数１】
2007501430.tif 000003
この場合、□ｔ＝６８ｎｍである。
【００４０】
最大値及び最小値の正確な位置は、クロム層の屈折率及び厚さに依存する。レジストはマークのところで厚くなっているため、クロム層の厚さを変えることによって２つの曲線を相互に移動させる。その結果得られる黒クロムと石英の反射率の関係を図１５に示すが、これが実際の測定値に対して強い相関を有していることを後で示す。
【００４１】
機械システムの試験には時間がかかる。したがって、完全なシステム試験の数は制限された。第２層の位置調整システムの開発が完了すると、システムにとって最も難しいと思われる工程のケースで試験を行った。シミュレーションの精度が証明されると、実際の第２層の重ね合わせ試験のために３６０ｎｍ〜４００ｎｍの好ましいレジスト厚さを選択した。
【００４２】
３．３  実際の第２層の位置調整試験によるコントラストの測定
Ｓｉｇｍａ７３００システムが完全に開発され、機能するようになると、検討は、シミュレーションに基づき、特に３６０〜４００ｎｍのレジストの最低反射率における極性遷移点近傍に注目して、実際のシステムが信号品質及び測定精度に関してどのように対応しているかについて調べられた。いくつかの第２層の重ね合わせの性能試験が、選択されたレジスト厚さで印刷された。図１６〜図１９は、様々なレジスト厚さにおける一連の画像、及びそれらに対応する強度分布を示している。これらの図の順番は、コントラストが大きくなる順番である。画像は基準背景画像に対して正規化されている。コントラストの形を例示するために、十字パターンの１つのラインに垂直な強度分布が示されている。図１６は、３９０ｎｍのＦＥＰ１７１レジスト層を示している。この事例は最も難しいものと予想されたが、クロムのエッジ部周囲の回折作用によって積算された強度分布は完全な品質を有している。図１７は、３８５ｎｍのＦＥＰ１７１レジスト層を示している。石英の反射率が高まり、信号は依然として良好である。図１８は、３７０ｎｍのＦＥＰ１７１レジスト層を示している。石英の反射率が高まり、信号は依然として良好である。図１９は、３７５ｎｍのＦＥＰ１７１レジスト層を示している。石英とクロムの反射率の違いは最大であり、信号は良好である。図１６〜図１９では、測定精度に影響を及ぼすことなく形状／背景の極性が変化する。このことは、画像にスケルトン・エッジを形成する回折現象のために特に興味深い。
【００４３】
こうした第２層はすべて、ｘ及びｙにおいて平均＋３シグマ＜２５ｎｍの重ね合わせの結果を有し、コントラストの変化と最終的な重ね合わせ結果に相関があるとは思われない。
【００４４】
３．４  実際の測定値とシミュレーション結果の比較
測定された反射率のレベルを、シミュレーションされたものと比較すると、図２０に示すような強い相関が見られる。図１５と同様に、縦軸は反射率である。横軸はレジスト厚さである。シミュレーションされた黒クロムの反射率２０１１は実線であり、シミュレーションされた二酸化ケイ素の反射率２０１２は点線である。測定値を三角及び四角で示すが、測定値がシミュレーションされた反射率と一致していることを示している。
【００４５】
同様の試験を、ＤＸ１１００Ｐレジストを用いて実施して、図２１に示すように同様の良好な性能結果を示した。
【００４６】
４．クロムとレジストの間のＡＲ膜の吸収層
黒クロムを伴う新しい化学増幅型レジストは、フッティング作用の発生を防止するためにＡＲ層に依存しない。第２層の書き込みを実施する際に、ＢＡＲＣ層及びＴＡＲＣのＡＲ層が新しいＣＡＲ／黒クロムの組み合わせと共に用いられることはほとんどないと思われる。
【００４７】
ＡＲ層を使用することはまずないと考えられるが、第２層の位置調整の性能及び反射されたＣＣＤ画像の画像コントラストに何が求められるかについて理解するのを助けるために検討を行った。検討の１つでは、ＡＲ膜の効果、並びにシミュレーション及び実際のケースの測定による困難をどのように補償するかに焦点を当てた。第２層のＰＳＭ印刷にＡＲ膜を用いることはほとんどないと思われるが、もし用いる場合には、有機ＢＡＲＣが最適なＡＲ膜であろう。
【００４８】
ＫＲＦ１７ＢのＢＡＲＣ・ＡＲ膜の層を用いた研究が行われており、特に、反射された画像のコントラストがどうなるのか、また測定面が既に露光されていると画像に何が起こるのかを調べた。
【００４９】
その結果は、わずかな低線量のＤＵＶレーザー・パルスを用いた場合にも、反射された画像の極性が露光直後に変化することを示したため、きわめて興味深いものであった。信号品質が低い状態になる可能性があるが、画像を予備露光することにより、第１層の位置調整用マークの画像のコントラストが改善され、適切な位置解像度で測定が可能であることが分かった。
【００５０】
図２２は、第１層の位置調整用の十字マークの位置を測定した場合の、基板上の同じ位置で得られた一連の画像を示している。第３．３項で示した画像と比べると、これらの画像は基準背景画像に対して正規化されておらず、そのため少し不明瞭に見える。図２２の画像は、ＢＡＲＣのブリーチング（白化）効果を示している。予備露光機能を実施することにより、この効果を用いてコントラストの状態が悪くなることを防止ができる。画像は、第１の露光中にＡＲ層が有効と思われる場合でも屈折率が変化し、それが２４８ｎｍＤＵＶ光の露光量に応じてＡＲの効果を緩めることをはっきりと示している。極性が変化しているものの、図２２の最初の画像及び最後の画像の信号品質は良好であるが、２番目の画像は不十分なコントラストを有している。２番目の画像の示す信号品質は低いため、これが第１の画像になる可能性もあり、その場合、第２層の位置調整の測定精度が損なわれると考えるのが妥当である。図２２の画像が論理的で意味をなすものかどうかを評価するために、次にブリーチング効果のシミュレーションを実施した。
【００５１】
次の検討では、ブランク・クロムの上面に塗布したＢＡＲＣ層を使用した。図２３は、ＢＡＲＣのシミュレーション構成が、上記の図１４のシミュレーション構成とどのように異なるかを示している。シミュレーションの目的はブリーチング効果の検討に焦点を当てることのみであるので、最終的なレジストのくぼみは考慮していない。図中の層は、クロム２３１２で覆われた石英ガラスなどの基板２３１３、次いでＢＡＲＣ２３２０及びレジスト２３１１を含んでいる。クロムにパターンが形成されている領域では、ＢＡＲＣが直接基板を覆っている。ＢＡＲＣは、露光波長に対してある程度の吸収作用を有する有機薄膜である。ＢＡＲＣの光学特性はほとんど公表されていないが、ある程度のシミュレーションを行うことができるように、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅ−ｉｎｓｉｔｅ．ｎｅｔ／ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐ？ｌａｙｏｕｔ＝ａｒｔｉｃｌｅ＆ａｒｔｉｃｌｅｉｄ＝ＣＡ４７４７８から得られる４つのタイプについてのデータを使用している。（２４８ｎｍの場合の）光学定数を表に示す。これらのＢＡＲＣタイプに対する反射率特性を図２４に示す。
【００５２】
４つの異なるＢＡＲＣの光学定数は以下のとおりである。
ＢＡＲＣタイプ      Ｎ          ｋ
ＢＡＲＣ  Ａ    １．７４    ０．３３
ＢＡＲＣ  Ｂ    １．５９    ０．５５
ＢＡＲＣ  Ｃ    １．４８    ０．４１
ＢＡＲＣ  Ｄ    ２．２７    ０．５４
【００５３】
図２４は、様々なＢＡＲＣタイプを用いたシミュレーション結果を示している。これらの結果は、前記テーブルの４つのＢＡＲＣタイプでは、異なる層厚さにおいてではあるが、同様の最適な反射率のレベルを示している。位置調整用マークの位置を決定するための測定の間、レジストの塗布された基板をＤＵＶ放射に露光させる。この露光により、レジストとＢＡＲＣ層の両方を白化させることができる、すなわち光学特性が変化すると予想される。主な影響はおそらく、吸収作用、すなわち複素屈折率の虚数部分（ｋ）の変化であろう。以下のシミュレーションが示すように、これによってＢＡＲＣの特性に著しい変化がもたらされる。
【００５４】
図２４でシミュレーションした計算を繰り返したが、ブリーチングをシミュレーションするためにＢＡＲＣに対してｋ＝０とした。図２５に示すようにクロムの反射率は大きく変化し、ここではＢＡＲＣなしの場合と似ており、ＢＡＲＣ層によって生じた位相シフトによって極小点がわずかにシフトしただけである。図２５は、クロム及び石英の反射率を、ＢＡＲＣをＤＵＶに露光させる前のレジスト厚さに応じて示したものである。図２６は、ＤＵＶ露光後のクロム及び石英の反射率を示したものである。シミュレーションは、図２２の画像で観察された同じ効果を予測している。
【００５５】
異なる有機ＢＡＲＣのタイプも同じ結果を示すことが予想され、またＢＡＲＣのＡＲの効率性は露光後に低下するため、結果として行われる処置は、実際の測定露光が行われる前に調整可能な数の低線量のレーザー・パルスを露光させる予備露光機能を実施することであった。実施した試験も、ＢＡＲＣのブリーチングの予備露光機能によって測定誤差が生じないことを示した。
【００５６】
５．結論
位置測定方法
エッジ検出アルゴリズムをこの目的に対してどのように適用するかを示すために、画像内の正確な位置を計算するためのアルゴリズムについて説明する。結果は、位置調整用マークごとの測定精度がきわめて高いことを示している。
【００５７】
様々な画像極性における様々なレジスト厚さの結果
ＺＥＭＡＸでシミュレーションを行って、画像の極性がレジスト厚さのばらつきによってどのように変化するかを予測した。これを高い相関を示す実際の事例で検証し、この測定方法が、測定精度を低下させることなく様々な事例に対処することも示された。これらの試験はレジスト厚さの最も難しい場合で行われたため、開示した層の位置調整システムがレジスト厚さの適切な範囲全体で機能することが示される。同様の性能を備えたＦＥＰ１７１以外の化学増幅型レジストについて同様の試験を行ったが、レジスト厚さの不感受性がすべてのレジストに有効であることが示されている。
【００５８】
クロムとレジストの間のＡＲ膜の吸収層
吸収ＡＲ層の検討により、試験を行ったＫＲＦ１７ＢのＢＡＲＣ層の処理ケースでは、わずかな低線量の２４８ｎｍ光のパルスを用いて露光した後、そのＡＲの効率性が失われたことが示された。第１の測定で信号品質が低くなる可能性があるが、調整可能な予備露光機能を用いることにより、コントラストを良好な信号品質まで高めることが可能であることが示された。予備露光機能は、質の悪い第１の画像に対する安全対策になる。
【００５９】
５．１  位置調整用ツール−粗位置調整
書き込み装置で書き込まれるプレートを測定する際には常に、例えば位置調整用マークのＶマークの最初の部分などの、パターンの最初の部分の検出という時間のかかる作業に直面する。この問題は、手動でも自動でもローディングの精度が悪いこと、また検出すべきパターンのサイズが比較的小さいことによるものである。
【００６０】
基本的な考えは、ローディング精度がミリメートルの範囲であっても見失わないような、十分大きいパターンを作製することである。このパターンは、パターン領域全体におけるｘ位置及びｙ位置の情報を含むように設計される。このパターンのどこかに入ると、そのパターンのどこにあるかを正確に示すただ１度の測定を行うことができる。その他の測定と共に動きを与えることにより、パターンの回転を抽出することが可能になる。この情報があると、解析すべきパターンの任意の位置を位置決めできる。これにはもちろん、２つのパターン間の相対位置が既知であることが必要である。
【００６１】
５．２  パターン
パターンの一実施例は、Ｖマークの配列からなるものである。Ｖマークは長さ（４〜８ｍｍ）であり、７０ミクロンの幅を有する。Ｖマークの第１の棒部分の幅は１０ミクロンであり、（傾斜した）第２の棒部分は、ｙ方向に測定して１５ミクロンの幅である。
【００６２】
第１のマーク間の初期ピッチは８０ミクロンである。このピッチは各ステップで直線的に増加し、８０、８１、８２・・・になる。Ｖマークの数は、パターンが正方形になるように調整される。４×４ｍｍのパターンの場合、これによって４０のマークが与えられ、８×８のパターンの場合、この数は最大で７０になる。
【００６３】
Ｖマークの配列は、明瞭なフィールド区画（ｆｉｅｌｄ  ｓｑｕａｒｅ）の暗視野内にある。
【００６４】
５．３  パターンの解析
パターンに入った後、１１の側面を測定する。これらの側面は、２つの連続したＶマークの２つの棒部分を含む。２つの棒部分は異なる幅を有するため、容易に識別できる。この識別後、Ｖマーク間のピッチ、並びにＶマーク自体のピッチを計算する。次の計算のために、現在位置の座標（ｘ０、ｙ０）を記憶する。
【００６５】
これらの測定は、起こり得る回転によって影響を受けるため、パターンの回転（ｊ）を測定しなければならない。この回転は、他のｘ座標について第２の測定を行うことによって推定できる。安全に移動させるためにはまず、最終的にパターンの外側に行かないようにどの方向に移動させるかを決めなければならない。測定されたＶマークのピッチを解析することにより、頭部がパターン中心の上又は下に入っているかどうかを判断することができる。これが分かると、パターンの中央領域に向かう方向に移動させても差し支えない。
【００６６】
プレートの回転が大きい場合、ｘ方向に移動した際にパターンの軌跡を緩める危険がある。これを避けるために、わずかな初期移動（５０ミクロン）によって回転の概算を与える。この概算を用いると、２ｍｍ移動させても差し支えなく、より高い角解像度が得られる。
【００６７】
既知の回転を用いて、測定されたピッチをいくつかの三角法の関係に対して調整する。２つのＶマークのピッチによって、パターンの「原点」に対するｘオフセット（Ｄｘ）が求められる。マーク間のピッチによって、配列内でのそれらの番号（インデックス）が明らかになる。次にこのインデックスによって、パターンの「原点」に対するｙオフセット（Ｄｙ）が求められる。
【００６８】
計算されたオフセットは、パターンの座標系においてのみ有効である。パターンの回転を含めることにより、パターンの原点をステージの座標系に変換することができる（ｘ原点、ｙ原点）。
【００６９】
少なくとも５度までの回転では、１０〜２０ミクロンの位置精度が得られた。これらの試験では、目的のパターンは粗位置調整用パターンから約３ｃｍに配置された。
【００７０】
５．４  詳細な考察
粗位置調整用パターンを一般的なものとするためには、すべての機械（すべてのレベル）がパターンの書き込みと測定の両方を行えるようにすべきである。もちろん、レベルに特有な型があってもよいが、発明者は、目標はこれを避けることとすべきであると考えている。これまで設計されたパターン（粗位置調整用４×４、及び粗位置調整用８×８）は、こうした一般的な要件を満たすべきである。これらは常に、レベル６０の短い走査の間に少なくとも２つのＶマークを通過し、１０ミクロン幅の第１のＶマークの棒部分を好ましいレベルで解像すべきである。
【００７１】
用途が異なれば、異なるサイズのパターンが必要になる。ロード装置を用いてＧＰをロードすると、精度は一般に、４×４ｍｍパターンを用いても十分なものになる。モニター・プレートを手動でロードすると、さらに大きい８×８ｍｍが有用になる可能性がある。Ｖマークの棒部分の幅が２つの異なる比を有することにより、これら２つのパターンの型を自動的に識別し、別々に処理することができる。
【００７２】
様々な実施例
このＰＳＭ位置調整についての議論、及び添付の付属書類は、相補的な文書である。この記載は、付属書類のために展開される情報のさらなる改善点についてのものである。付属書類に示した既存のハードウェアを、例えば本明細書に記載した方法及び手順と共に用いることができる。本明細書に記載した方法及び手順は、付属書類に記載されたものと同様の、若しくはそれを上回る精度を有する結果をもたらすと予想される。
【００７３】
本発明の一態様は、位置調整にもパターンのプリントにも同じ照明源を用いることができることである。位置調整の場合、ＳＬＭを用いて、或いは別法として追加のミラーを用いて、照明源を加工物に投影することができる。位置調整中、照明を投影するためにＳＬＭを用いると、Ｍｉｃｒｏｎｉｃ  Ｌａｓｅｒに譲渡された以前の明細書に記載された、メイヤ（ｍａｙｏｒ）の適切な方向によって照明量を制御することができる。
【００７４】
本発明の一実施例は、空間光変調器（ＳＬＭ）を用いて、加工物上のパターンの第１層に対して位置調整されたパターンの第２層を書き込む方法である。この方法は、パターンの第１層、少なくとも１つの予備位置調整用マーク（ｐｒｅ−ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｍａｒｋ）、及び少なくとも１つの位置調整用マークを含む加工物を、パターン生成装置内のステージ上にロードすることを含む。この方法はさらに、ＣＣＤカメラを用いてＳＬＭの位置を調整すること、ＣＣＤカメラを用いて少なくとも１つの予備位置調整用マークを検出すること、ＣＣＤカメラを用いて少なくとも１つの位置調整用マークを検出すること、及び検出された少なくとも１つの位置調整用マークに関する情報を用いて、加工物上にパターンの第２層を書き込むことを含む。
【００７５】
記載した方法では、様々なマークを用いることができる。適切な予備位置調整用マークの１つは縦横の格子線を含み、その縦横の格子線は漸増するピッチ又は漸減する空間周波数を有している。ピッチ又は周波数の変化は直線的、指数関数的又は対数的なものとすることができる。
【００７６】
この方法の他の態様は、基準マーク又は位置調整用マークがそれを背に現れる背景の外観に対して制御を行うことを含む。この観点によれば、ＣＣＤカメラを用いて加工物の基準領域から画像を捉え、ＣＣＤカメラを用いて少なくとも１つの位置調整用マークを検出する間に、基準画像からの情報を用いて収集された画像を補正する。基準画像を収集された画像から引くことによって、この情報を用いることができる。或いは、それによってスムージング（平滑化）工程を較正するようにしてもよい。
【００７７】
上記に述べたフィッティング及びスムージング工程に加えて、“ｄｂ”ウェーブレット又はメキシカンハット・ウェーブレットなどウェーブレット変換を用いて、散乱光又はノイズから信号を分離することができる。現在、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｔｈｗｏｒｋｓ．ｃｏｍ／ａｃｃｅｓｓ／ｈｅｌｐｄｅｓｋ／ｈｅｌｐ／ｐｄｆ＿ｄｏｃ／ｗａｖｅｌｅｔ／ｗａｖｅｌｅｔ＿ｕｇ．ｐｄｆで入手可能な、Ｍｉｃｈｅｌ  Ｍｉｓｉｔｉｓ、Ｙｖｅｓ  Ｍｉｔｓｉｔ、Ｇｅｏｒｇｅｓ  Ｏｐｐｅｎｈｅｉｍ及びＪｅａｎ−Ｍｉｃｅｌ  Ｐｏｇｇｉによる「Ｔｈｅ  ＭＡＴＬＡＢ  Ｗａｖｅｌｅｔ  Ｔｏｏｌｂｏｘ  Ｕｓｅｒ’ｓ  Ｇｕｉｄｅ、Ｖｅｒｓｉｏｎ  ２」は、不連続の検出を含めたｍａｙウェーブレットについての使用可能な説明を提供しており、これを参照によって本明細書に援用する。
【００７８】
本発明の他の態様は、位置調整用画像をＳＬＭから加工物の一部に伝えること、ＣＣＤカメラを用いて投影された位置調整用画像を検出すること、及び検出された投影後の位置調整用画像に関する情報を用いることによってＣＣＤカメラの位置を調整することを含む。
【００７９】
ＣＣＤカメラを用いて位置調整用マークを検出する前に、前記の任意の態様を、少なくとも１つの位置調整用マークを被覆するレジストの予備露光と組み合わせることができる。レジストを予備露光すると、その光学特性が変化する。
【００８０】
前記の実施例又は態様の任意のものを、少なくとも位置調整についての変換及び位置調整パラメータの計算と組み合わせることができる。
【００８１】
本発明の他の実施例は、前記のリソグラフィで使用する位置調整用マークである。このマークは縦横の格子線を含み、その縦横の格子線は漸増するピッチ又は漸減する空間周波数を有する。ピッチ又は周波数の変化は直線的、指数関数的又は対数的なものとすることができる。
【００８２】
他の実施例は、加工物上のパターンの第１層の上にパターンの第２層を書き込むために、空間光変調器（ＳＬＭ）の位置を調整する方法であって、加工物は少なくとも１つの粗位置調整用マークを含み、加工物は少なくとも１つの基準マークを含むステージによって支持される。この実施例はＳＬＭから伝えられた放射を用いて粗位置調整用マークを照明する段階、及びカメラを用いて粗位置調整用マークを検出する段階を含む。さらにそれは、基準マークを検出する段階、及び少なくとも基準マーク及び粗位置調整用マークの検出による情報を用いて、加工物及びＳＬＭの位置調整を計算する段階を含む。この実施例の各段階を組み合わせて、或いは別法として、粗位置調整用マーク及び／又は微位置調整用マークに適用することができる。一般に、先に言及した実施例の態様の任意のものを、この実施例に適用する、或いはこの実施例と組み合わせることができる。
【００８３】
さらに他の実施例は、前記の実施例の任意のものにしたがって位相シフト・マスク又はレチクルを作製し、また加工物の第１のパターン形成後に加工物上の放射感応材料層を露光する段階をさらに含む方法である。この方法は、露光された層を用いて加工物上の位相シフト構造体にパターンを形成することも含む。この場合も、先に言及した実施例の態様の任意のものを、この実施例に適用する、或いはこの実施例と組み合わせることができる。
【００８４】
他の実施例は、前記の実施例にしたがって第２の加工物上に正確な構造を作製する方法であって、加工物はマスク又はレチクルである。この方法はさらに、マスク又はレチクルを用いて第２の加工物上の放射感応材料層を露光する段階、及び第２の加工物上の露光された層を用いて、第２の加工物上のデバイス構造層にパターンを形成する段階を含む。この場合も、先に言及した実施例の態様の任意のものを、この実施例に適用する、或いはこの実施例と組み合わせることができる。
【００８５】
その他の本発明の態様を、後述の特許請求の範囲に記載する。
【００８６】
もちろん、本発明は別法として、前記の方法を実行するように適合させたロジック又はリソースを含む装置として実施することが可能である。その装置は、パターン生成装置、パターン生成装置の取り付けられたモジュール、又はパターン生成装置につながっている外部装置とすることができる。或いは、前記の方法を実行するように適合させた機械可読コードと共に利用される製品として実施することもできる。
【００８７】
参考文献
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４．ＺＥＭＡＸ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐ．  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｅｍａｘ．ｃｏｍ
５．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅ−ｉｎｓｉｔｅ．ｎｅｔ／ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐ？ｌａｙｏｕｔ＝ａｒｔｉｃｌｅ＆ａｒｔｉｃｌｅｉｄ＝ＣＡ４７４７８
６．製品カタログ、富士フイルムアーチ株式会社、（１５０−０００１  東京都渋谷区神宮前６丁目１９−２０  第１５荒井ビル）
【００８８】
本明細書で引用したすべての参考文献を、参照によって本明細書に完全に援用する。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】位置調整システムの概略を示す図。
【図２】第２層の位置調整用マークの位置決めに適用することの可能な１組の設計基準を示す図。
【図３】微位置調整用マークの一詳細図。
【図４】マスク上の様々なマーク・タイプの例示的な配置を示す図。
【図５】複数のレーザー・パルスを集約して任意の基板／ステージの移動を平均することによって、反射された生画像をどのように作成するかを示す図。
【図６】測定精度と測定に用いた累積線量についての検討を示す図。
【図７】結果として得られる画像に対して行った事前解析を示す図。
【図８】測定ウィンドウを推定された中心点にしたがってどのように配置するかを示す図。
【図９】ターゲット形状の腕部の２つの測定値を示す図。
【図１０】エッジを検出するために強度分布を微分したことを示す図。
【図１１】サブピクセルの精度を達成するために、所定の点数を伴う２次多項式を得られたエッジのピークにフィットさせることを示す図。
【図１２】計算される位置がベクトルを合計したものになる、第１層の位置調整用マークの位置を計算する方法を示す図。
【図１３】約３００ｎｍのＦＥＰ１７１レジストを有する、ライン間隔３μｍの格子について得られたＳＥＭ画像を示す図。
【図１４】エッチングされたパターン上の５０ｎｍのレジストのくぼみを示す、シミュレーション構成を表す図。
【図１５】ＮＡ０．８２で予想される石英と黒クロムの反射率の違いを示す図。
【図１６】様々なレジスト厚さにおける一連の画像、及びそれらに対応する強度分布を示す図。
【図１７】様々なレジスト厚さにおける一連の画像、及びそれらに対応する強度分布を示す図。
【図１８】様々なレジスト厚さにおける一連の画像、及びそれらに対応する強度分布を示す図。
【図１９】様々なレジスト厚さにおける一連の画像、及びそれらに対応する強度分布を示す図。
【図２０】測定された反射率とシミュレーションされた反射率の相関を示す図。
【図２１】ＤＸ１１００Ｐレジストを用いて実施した試験の結果を示す図。
【図２２】第１層の位置調整用の十字マークの位置を測定した際の、基板上の同じ位置で得られた一連の画像を示す図。
【図２３】ＢＡＲＣのシミュレーション構成が、前記のシミュレーション構成とどのように異なるかを示す図。
【図２４】様々なＢＡＲＣタイプを用いたシミュレーション結果を示す図。
【図２５】図２４でシミュレーションされた計算を繰り返し、ＢＡＲＣに対してｋ＝０とすることによってブリーチングをシミュレーションすることを示す図。
【図２６】ＤＵＶ露光後のクロム及び石英の反射率を示す図。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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