(57)【要約】【解決手段】マーク検出システムにおける測定ビームの所望の波長帯域幅を決定するための帯域幅計算システムが開示される。帯域幅計算システムは、マーク形状情報に基づいて所望の波長帯域幅を決定するように構成された処理ユニットを備える。マーク形状情報は、例えばマークの深さを表すマーク深さ情報を含む。一実施形態では、所望の波長帯域幅は、マーク検出誤差関数の周期および／または分散パラメータに基づく。本発明はさらに、マーク検出システム、位置測定システム、および帯域幅計算システムを含むリソグラフィ装置、ならびに所望の波長帯域幅を決定するための方法に関する。【選択図】図７
2021524605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーク検出システムにおける測定ビームの所望の波長帯域幅を決定するための帯域幅計算システムであって、
マーク形状情報に基づいて、前記所望の波長帯域幅を決定するように構成された処理ユニットを備える、帯域幅計算システム。
【請求項２】
前記マーク形状情報は、マークの深さを表すマーク深さ情報を含む、請求項１に記載の帯域幅計算システム。
【請求項３】
前記処理ユニットは、
前記マーク深さ情報に基づいて、マーク検出誤差関数の周期および／または分散パラメータを決定し、前記マーク検出誤差関数は前記マークの実際の位置と前記マークの決定された位置との間の差を前記測定ビームの波長の関数として表し、
前記周期および／または前記分散パラメータにそれぞれ基づいて、前記所望の波長帯域幅を決定する、
ように構成される、請求項２に記載の帯域幅計算システム。
【請求項４】
前記処理ユニットは、前記マーク形状情報に基づいて前記測定ビームの成分を含む反射ビームの反射光信号強度を決定し、前記反射光信号強度に基づいて前記所望の波長帯域幅を決定するように構成される、請求項１から３のいずれかに記載の帯域幅計算システム。
【請求項５】
オブジェクトは基板であり、
前記マーク深さ情報は、前記測定ビームが前記マークの上面から底部反射インタフェースまで移動するように構成されている距離を表す、
請求項２から４のいずれかに記載の帯域幅計算システム。
【請求項６】
前記距離に、前記測定ビームが前記上面から前記底部反射インタフェースまで移動する材料の屈折率を掛けたものが、１μｍより大きい、請求項５に記載の帯域幅計算システム。
【請求項７】
オブジェクト上またはオブジェクト内に存在するマークを検出するためのマーク検出システムであって、
請求項１から６のいずれかに記載の帯域幅計算システムと、
放射源を収容するように構成された放射源ホルダと、前記放射源を制御するように構成された制御ユニットとを含む放射ユニットであって、前記放射源は前記所望の波長帯域幅に基づいて選択された幅を有する波長帯域幅の放射を含む測定ビームを前記マークに向かって放出するように構成されている、放射ユニットと、
検出ユニットであって、
ｉ．前記マークによって反射される前記測定ビームの成分を含む反射ビームを検出するように構成された検出器と、
ｉｉ．前記検出器によって検出された前記反射ビームに基づいて前記マークの位置を決定するように構成された処理ユニットと、を備える検出ユニットと、
を備える、マーク検出システム。
【請求項８】
放射源をさらに備え、
前記測定ビームの波長帯域幅の選択された幅は、１０ｎｍから１００ｎｍの間、任意選択で１５ｎｍから８０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから７０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから４０ｎｍの間、または３５ｎｍから５５ｎｍの間である、
請求項７に記載のマーク検出システム。
【請求項９】
オブジェクト上またはオブジェクト内に存在するマークを検出するためのマーク検出システムであって、
ｉ．放射源ホルダと、
ｉｉ．前記放射源ホルダ内に配置された放射源であって、選択された幅の波長帯域幅の放射を含む測定ビームを前記マークに向かって放出するように構成された放射源と、
ｉｉｉ．前記放射源を制御するように構成された制御ユニットと、
を備える放射ユニットと、
ｉ．前記マークによって反射される前記測定ビームの成分を含む反射ビームを検出するように構成された検出器と、
ｉｉ．前記検出器によって検出された前記反射ビームに基づいて、前記マークの位置を決定するように構成された処理ユニットと、
を備える検出ユニットと、
を備え、
前記波長帯域幅の選択された幅は、１０ｎｍから１００ｎｍの間、任意選択で１５ｎｍから８０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから７０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから４０ｎｍの間、または３５ｎｍから５５ｎｍの間である、マーク検出システム。
【請求項１０】
前記放射ユニットは、複数の放射源ホルダと、その中に配置されるように構成された複数の放射源とを備え、各放射源は、中心波長を含む波長帯域幅の放射を含む測定ビームを前記マークに向かって放出するように構成され、
前記複数の放射源の波長帯域幅は、異なる中心波長および／または異なる幅を含み、
前記帯域幅計算システムの前記処理ユニットはさらに、前記所望の波長帯域幅に基づいて前記複数の放射源のうちの１つを選択するように構成され、
前記放射ユニットの前記制御ユニットは、選択された放射源を制御して前記測定ビームを放出するように構成される、
請求項９に記載のマーク検出システム。
【請求項１１】
前記検出ユニットの前記処理ユニットは、前記反射ビームと参照ビームとの間の位相差または正と負の次数の反射ビーム間の位相差に基づいて、前記マークの位置を決定するように構成される、請求項９または１０に記載のマーク検出システム。
【請求項１２】
少なくとも１つのマークを含む基板上にパターンを投影するように構成された投影システムと、
前記基板を保持するように構成された基板サポートと、
前記基板上の少なくとも１つのマークの位置を決定することによって、前記基板の位置を決定するように構成された、請求項１７に記載の位置測定システムと、
を備える、リソグラフィ装置。
【請求項１３】
前記位置測定システムによって決定された基板の位置に基づいて、前記基板サポートの動きを制御するように構成された基板位置決めシステムをさらに備える、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１４】
マーク検出システムにおける測定ビームの所望の波長帯域幅を決定する方法であって、  マーク形状情報に基づいて前記所望の波長帯域幅を決定することを備える、方法。
【請求項１５】
マーク深さ情報に基づいてマーク検出誤差関数の周期および／または分散パラメータを決定することであって、前記マーク検出誤差関数は、前記マークの実際の位置と前記マークの決定された位置との間の差を前記測定ビームの波長の関数として表すことと、
前記周期および／または前記分散パラメータにそれぞれ基づいて、前記所望の波長帯域幅を決定することと、
をさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、２０１８年５月２４日に出願され、その全体が参照により本書に援用される欧州出願第１８１７３９７７．２号の優先権を主張する。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、マーク検出の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィ装置は、基板上に所望のパターンを付与するように構築された機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイス（例えば、マスク）のパターン（「設計レイアウト」または「設計」とも呼ばれる）を、基板（例えばウェハ）上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層に投影することができる。
【０００４】
半導体製造プロセスが進歩し続けるにつれて、回路素子の寸法は継続的に縮小され、デバイスあたりのトランジスタなどの機能要素の量は、一般に「ムーアの法則」と呼ばれる傾向に従って、数十年にわたって着実に増加している。ムーアの法則に追いつくために、半導体業界はますます小さなフィーチャを作成できる技術を追いかけている。基板上にパターンを投影するために、リソグラフィ装置は電磁放射を使用することができる。この放射の波長は、基板上にパターン付与されるフィーチャの最小サイズを決定する。現在使用されている代表的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１３．５ｎｍである。４ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍまたは１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置を用いて、例えば波長１９３ｎｍの放射を使用するリソグラフィ装置よりも小さいフィーチャを基板上に形成することができる。
【０００５】
複雑なデバイスの製造において、典型的には、多くのリソグラフィパターニングステップが実行され、それにより、基板上の連続する層に機能的フィーチャを形成する。したがって、リソグラフィ装置の性能の重要な側面は、（同じ装置または異なるリソグラフィ装置によって）前の層に配置されたフィーチャに関連して、適用されたパターンを正しく正確に配置する能力である。この目的のために、基板には１つ以上のマークのセットが提供される。各マークは、位置センサ（通常は光学位置センサ）を使用して後で位置を測定できる構造である。位置センサは「アライメントセンサ」とも呼ばれ、マークは「アライメントマーク」とも呼ばれる。
【０００６】
リソグラフィ装置は、基板上または基板内に提供されるアライメントマークの位置を正確に測定することができる１つ以上（例えば、複数）のアライメントセンサを含むことができる。アライメント（または位置）センサは、回折や干渉などの光学現象を使用して、基板上に形成されたアライメントマークから位置情報を取得することができる。現在のリソグラフィ装置で使用されているアライメントセンサの例は、米国特許第６９６１１１６号に記載されている自己参照干渉計に基づいている。例えば米国特許出願公開第２０１５２６１０９７号に開示されているように、位置センサのさまざまな拡張と変更が開発されている。これらすべての文献の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００７】
マーク、またはアライメントマークは、基板上に設けられる層上または層内に形成されるか、または基板内に（直接）形成される一連のバーを含み得る。バーは規則的な間隔で配置され、格子ラインとして機能するため、マークはよく知られた空間周期（ピッチ）を持つ回折格子と見なすことができる。これらの格子ラインの配置に応じて、マークは、Ｘ軸に沿った位置またはＹ軸（Ｘ軸に実質的に垂直に方向付けられている）に沿った位置の測定を可能にするように設計され得る。Ｘ軸とＹ軸の両方に対して＋４５度および／または−４５度に配置されたバーで構成されるマークにより、参照により組み込まれる米国特許出願公開第２００９／１９５７６８号に記載されている技術を使用して、組み合わされたＸ軸およびＹ軸測定が可能となる。
【０００８】
アライメントセンサは、各マークを放射のスポットで光学的にスキャンして、正弦波などの周期的に変化する信号を取得する。この信号の位相を分析して、マークの位置、したがって、リソグラフィ装置の基準座標系（基準フレーム）に対して固定されているアライメントセンサに対する基板の位置を決定する。異なる（粗いおよび細かい）マーク寸法に関連して、いわゆる粗いマークおよび細かいマークを設けることができ、それにより、アライメントセンサは、周期信号の異なる周期、ならびに周期内の正確な位置（位相）を区別できる。異なるピッチのマークもこの目的に使用できる。
【０００９】
マークの位置を測定することはまた、例えばウェハグリッドの形態で、マークが設けられる基板の変形に関する情報を提供し得る。基板の変形は、例えば、基板を基板テーブルに静電的にクランプすること、および／または基板が放射に曝されたときの基板の加熱によって起こり得る。
【００１０】
アライメントマークの位置の決定における不正確さまたはエラーは、基板上に投影されたパターンの不正確さにつながる可能性がある。さらに、満足のいく測定値が得られない場合、アライメントマークが不合格となることがある。単一の基板において非常に多くのアライメントマークが不合格となると、基板が不合格となり、基板の製造が遅くなり、歩留まりが低下する。いわゆる３Ｄ−ＮＡＮＤプロセスやファーバックエンドオブライン（ＦＢＥＯＬ：Far-Back-End-Of-Line）層などのリソグラフィの最近の開発により、より大きな積み重ね高さを有する基板、例えばより多くの層またはより厚い層を有する基板、がもたらされた。これらの基板の場合、より大きなマーク深さを有するマークが発生する可能性がある。特に、マーク深さが大きい基板では、例えば層の厚さおよび／またはマークの深さの変動のために測定の予測が困難になるアライメントマークの変動が大きくなるだけでなく、より多くの場合、アライメントマークの位置の決定にマークの変形によるエラーが含まれることが分かっている。このような基板の場合、マークの深さ、マークの材質、およびマークの形状は、通常、アライメントプロセスを最適化するように設計されるのではなく、基板を作成するプロセスによって決定される。
【００１１】
基板の２つの層からのターゲット間のオーバーレイの測定に関連する、参照により本明細書に組み込まれるＷＯ１８０１０９７９Ａ１は、よりロバストで信頼性の高い測定を達成するために測定ビームの特定の波長を選択することを提案する。
【００１２】
ニコロ・モルガナ等の「ウェハアライメントの品質と堅牢性を調査するための厳密なウェハトポグラフィシミュレーション」、Proc．SPIE 9426、Optical Microlithography XXVIII、94260S（２０１５年３月２６日）は、位相差法ではなくコントラスト法を使用してマークの位置を決定するときに、プロセス変動に対する測定の感度を下げるための広帯域光測定ビームを提案している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、マークの位置を決定するための改善を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、マーク検出システムにおける測定ビームの所望の波長帯域幅を決定するための帯域幅計算システムで達成される。帯域幅計算システムは、マーク形状情報に基づいて、所望の波長帯域幅を決定するように構成された処理ユニットを備える。
【００１５】
本発明によれば、測定ビームの所望の波長帯域幅は、マークの形状を考慮に入れて計算される。本発明者らは、測定ビームの波長帯域幅をマークの形状にアジャストすることにより、マークがより正確に決定されることを見出した。マークの形状情報は、例えば、マークの深さを表すマーク深さ情報、および／またはマークで使用される材料または前記材料の屈折率を表すマーク材料情報、および／または異なる反射ビームが移動する光路の差を表す光路差情報を含み、マークによって反射された測定ビームの成分、および／またはマークの製造プロセスにおける許容誤差に従ってマークの非対称性またはマークの起こり得る非対称性を表すマーク非対称性情報、および／またはマークの（特にマークの上の）材料、材料および／または厚さおよび／または層数を表すオブジェクト情報を含む。
【００１６】
一実施形態では、マーク形状情報は、マークの深さを表すマーク深さ情報を含む。この実施形態によれば、測定ビームの所望の波長帯域幅は、マークの深さを考慮して計算される。本発明者らは、測定ビームの波長帯域幅をマークの深さにアジャストすることにより、マークがより正確に決定されることを見出した。
【００１７】
一実施形態では、処理ユニットは、前記マーク深さ情報に基づいて、マーク検出誤差関数の周期および／または分散パラメータを決定するように構成される。前記マーク検出誤差関数は、マークの実際の位置とマークの決定された位置との間の差を測定ビームの波長の関数として表す。処理ユニットは、周期および／または分散パラメータにそれぞれ基づいて、所望の波長帯域幅を決定するよう構成される。マーク検出誤差関数のこれらの特性を考慮に入れることにより、マーク検出誤差を低減できるのが有利である。
【００１８】
一実施形態では、処理ユニットは、前記マーク形状情報に基づいて、測定ビームの成分を含む反射ビームの反射光信号強度を決定し、該反射光信号強度に基づいて所望の波長帯域幅を決定するように構成される。適切な波長帯域幅を選択することにより、実質的にすべての測定値が反射ビームを検出するように配置された検出器のセンサの閾値を満たすことを保証でき、それによってマークの不合格を回避する。
【００１９】
一実施形態では、帯域幅計算システムは、所望の波長帯域幅に関してオペレータに通知するように構成されたオペレータ情報モジュールをさらに備える。これにより、オペレータはそれに応じて、例えば適切な放射源を選択することによって、測定ビームを配置できる。
【００２０】
一実施形態では、帯域幅計算システムは、マーク形状情報を受信するように構成された入力端子をさらに備える。そのようなものとして、マーク深さ情報は、例えば、リソグラフィプロセスの入力モジュールまたは別の処理ユニットから受信できる。
【００２１】
一実施形態では、オブジェクトは基板であり、マーク深さ情報は、測定ビームがマークの上面から底部反射インタフェース（界面）まで移動するように構成された距離を表す。本発明は、そのような用途に特に有利である。さらなる実施形態では、測定ビームが前記上面から底部反射インタフェースまで移動する材料の屈折率を乗じた前記距離は、１μｍより大きい。本発明者らは、そのような基板について特に、本発明で少なくとも低減することができるマーク検出誤差が発生する可能性があることを見出した。
【００２２】
本発明はさらに、オブジェクト上またはオブジェクト内（例えば、１つまたは複数の層によって覆われる）に存在するマークを検出するためのマーク検出システムに関する。マーク検出システムは、本発明に係る帯域幅計算システムと、放射ユニットとを備える。放射ユニットは、放射源を収容するように構成された放射源ホルダと、前記放射源を制御するように構成された制御ユニットとを含む。前記放射源は、所望の波長帯域幅に基づいて選択された幅を有する波長帯域幅の放射を含む測定ビームをマークに向かって放出するように構成されている。マーク検出システムはさらに、マークによって反射される測定ビームの成分を含む反射ビームを検出するように構成された検出器と、検出器によって検出された反射ビームに基づいてマークの位置を決定するように構成された処理ユニットと、を備える検出ユニットとを備える。したがって、本発明は、測定ビームの波長帯域幅の選択された幅が、帯域幅計算システムによって決定される所望の波長帯域幅に基づくマーク検出システムを提供する。そのため、マーク検出誤差が減少し、および／またはより予測可能になる。
【００２３】
一実施形態では、マーク検出システムは、放射源をさらに備える。測定ビームの波長帯域幅の選択された幅は、１０ｎｍから１００ｎｍの間、任意選択で１５ｎｍから８０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから７０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから４０ｎｍの間、または３５ｎｍから５５ｎｍの間である。そのような波長帯域幅は、現在使用されている基板のための従来の放射源よりも改善を提供することが見出された。
【００２４】
本発明はさらに、オブジェクト上またはオブジェクト内に存在するマークを検出するためのマーク検出システムに関する。このシステムは、放射源ホルダと、放射源ホルダ内に配置された放射源であって、選択された幅の波長帯域幅の放射を含む測定ビームをマークに向かって放出するように構成された放射源と、前記放射源を制御するように構成された制御ユニットとを含む放射ユニットを備える。マーク検出システムは、マークによって反射される測定ビームの成分を含む反射ビームを検出するように構成された検出器と、検出器によって検出された反射ビームに基づいて、マークの位置を決定するように構成された処理ユニットと含む検出ユニットをさらに備える。前記波長帯域幅の選択された幅は、１０ｎｍから１００ｎｍの間、任意選択で１５ｎｍから８０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから７０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから４０ｎｍの間、または３５ｎｍから５５ｎｍの間である。そのような波長帯域幅は、現在使用されている基板の従来の放射源よりも改善を提供することが見出された。
【００２５】
本発明に係るマーク検出システムの一実施形態では、放射源は、広帯域ビームを放出するように構成される。放射ユニットは、前記広帯域ビームの光路に配置され、広帯域ビームを測定ビームに変換するように構成されたフィルタをさらに備える。ここで、測定ビームの波長帯域幅の選択された幅は、広帯域ビームの波長帯域幅の幅よりも小さい。有利なことに、放射源は、広帯域放射（例えば白色光）を放出するように構成された標準的な放射源とすることができる。フィルタは、測定ビームに、所望の幅に基づいて選択された幅の波長帯域幅を提供するために用いられる。
【００２６】
マーク検出システムが帯域幅計算システムも備えるさらなる実施形態では、フィルタは、測定ビームの波長帯域幅の選択された幅が適応可能であるように調整可能に構成される。帯域幅計算システムの処理ユニットは、さらに、所望の波長帯域幅に基づいてフィルタの動作設定を決定するように構成される。放射ユニットの制御ユニットは、前記動作設定に従ってフィルタを制御するように構成される。有利には、単一の放射源、例えば、広帯域放射を放出し、広範囲の測定ビーム、したがって広範囲のマークに使用できる。
【００２７】
一実施形態では、マーク検出システムは、放射源ホルダ内に配置されるように適合された複数の放射源をさらに備える。各放射源は、異なる幅の波長帯域幅で放射を放出するように構成される。そのため、最も適切な放射源を使用することができる。
【００２８】
一実施形態では、放射ユニットは、複数の放射源ホルダおよびその中に配置されるように構成された複数の放射源を備える。
各放射源は、中心波長を含む波長帯域幅の放射を含む測定ビームをマークに向かって放出するように構成される。複数の放射源の波長帯域幅は、異なる中心波長および／または異なる幅を含む。帯域幅計算システムの処理ユニットは、所望の波長帯域幅に基づいて複数の放射源のうちの１つを選択するようにさらに構成される。放射ユニットの制御ユニットは、選択された放射源を制御して測定ビームを放出するように構成される。そのため、最も適切な放射源を使用することができる。
【００２９】
一実施形態では、検出ユニットの処理ユニットは、反射ビームと参照ビームとの間の位相差に基づいてマークの位置を決定するように構成される。本発明は、測定の精度がマークの深さによって影響されるので、そのような用途において特に有利であることが見出された。
【００３０】
本発明はさらに、少なくとも１つのマークを含むオブジェクトの位置を決定するための位置測定システムに関する。このシステムは、オブジェクトの少なくとも１つのマークを検出するように構成された本発明に係るマーク検出システムと、マーク検出システムによって検出された少なくとも１つのマークに基づいてオブジェクトの位置を決定するように構成された処理ユニットとを備える。本発明による測定ビームの波長帯域幅は、位置の決定の精度を高める。
【００３１】
本発明はさらに、少なくとも１つのマークを含む基板上にパターンを投影するように構成された投影システムと、基板を保持するように構成された基板サポートと、基板上の少なくとも１つのマークの位置を決定することによって、基板の位置を決定するように構成された本発明に係る位置測定システムとを備えるリソグラフィ装置に関する。本発明に係る測定ビームの波長帯域幅は、基板の位置の決定の精度を高める。
【００３２】
一実施形態では、リソグラフィ装置は、位置測定システムによって決定された基板の位置に基づいて基板サポートの動きを制御するように構成された基板位置決めシステムをさらに備える。本発明による測定ビームの波長帯域幅は、基板の位置の決定の精度を向上させ、従って基板サポートの動きを向上させる。
【００３３】
本発明はさらに、マーク検出システムにおける測定ビームの所望の波長帯域幅を決定するための方法に関する。この方法は、マーク形状情報に基づいて所望の波長帯域幅を決定することを含む。本発明によれば、測定ビームの所望の波長帯域幅は、マークの形状を考慮して計算される。本発明者らは、測定ビームの波長帯域幅をマークの深さにアジャストすることにより、マークがより正確に決定されることを見出した。
【００３４】
一実施形態では、マーク形状情報は、マークの深さを表すマーク深さ情報を含む。マークの深さで所望の波長帯域幅を決定することは特に有利である。
【００３５】
一実施形態では、この方法は、前記マーク深さ情報に基づいて、マーク検出誤差関数の周期および／または分散パラメータを決定することをさらに含む。前記マーク検出誤差関数は、マークの実際の位置とマークの決定された位置との間の差を測定ビームの波長の関数として表す。この方法はさらに、前記周期および／または前記分散パラメータにそれぞれ基づいて、所望の波長帯域幅を決定することを含む。マーク検出誤差関数のこれらの特性を考慮に入れることにより、マーク検出誤差を低減できるのが有利である。
【００３６】
本発明はさらに、オブジェクト上またはオブジェクト内に存在するマークを検出するための方法に関する。この方法は、本発明による方法に従って測定ビームの所望の波長帯域幅を決定することと、測定ビームをマークに向けて放出することを含む。ここで、測定ビームは、所望の波長帯域幅に基づいて選択された幅を有する波長帯域幅の放射を含む。この方法は、マークによって反射される測定ビームの成分を含む反射ビームを検出することと、前記反射ビームに基づいてマークの位置を決定することをさらに含む。帯域幅計算システムによって決定された所望の波長帯域幅に基づいて測定ビームの波長帯域幅の選択された幅を調整することにより、マーク検出誤差が低減され、および／またはより予測可能となる。
【００３７】
本発明はさらに、基板上または基板内のマークを検出するための方法に関する。この方法は、本発明による方法に従って測定ビームの所望の波長帯域幅を決定することと、測定ビームをマークに向けて放出することを含む。測定ビームは、所望の波長帯域幅に基づいて選択された幅の波長帯域幅の放射を含む。前記距離は、マーク深さ情報によって表される。任意選択で、測定ビームが移動する材料の屈折率を乗じた前記距離は、１μｍより大きい。この方法は、マークによって反射される測定ビームの成分を含む反射ビームを検出することと、前記反射ビームに基づいてマークの位置を決定することをさらに含む。帯域幅計算システムによって決定された所望の波長帯域幅に基づいて測定ビームの波長帯域幅の選択された幅を調整することにより、マーク検出誤差が低減され、および／またはより予測可能となる。
【００３８】
一実施形態では、オブジェクト上またはオブジェクト内のマークを検出するための方法、または基板上または基板内のマークを検出するための方法は、所望の波長帯域幅に基づいてフィルタの動作設定を決定することをさらに含む。前記フィルタは、広帯域ビームの光路に配置され、広帯域ビームを測定ビームに変換するように構成される。測定ビームの波長帯域幅の選択された幅は、広帯域ビームの波長帯域幅の幅よりも小さい。この方法は、前記動作設定に従ってフィルタを制御することをさらに含む。有利なことに、放射源は、広帯域放射（例えば白色光）を放出するように構成された標準的な放射源とすることができる。フィルタは、測定ビームに、所望の幅に基づいて選択された幅の波長帯域幅を提供するために用いられる。
【００３９】
一実施形態では、オブジェクト上またはオブジェクト内のマークを検出する方法、または基板上または基板内のマークを検出する方法は、所望の波長帯域幅に基づいて複数の放射源のうちの１つを選択し、測定ビームを放出することをさらに含む。複数の放射源の波長帯域幅は、異なる幅を含む。そのため、最も適切な放射源を使用して、選択した幅を有する波長帯域幅で測定ビームを放射する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して、例としてのみ説明され、同様の符号は、同様の構成要素を示す。
【図１】リソグラフィ装置の概略図である。
【図２】既知のアライメントセンサの実施形態の概略ブロック図である。
【図３ａ】マークの可能な実施形態を示す図である。
【図３ｂ】マークの可能な実施形態を示す図である。
【図３ｃ】マークの可能な実施形態を示す図である。
【図３ｄ】マークの可能な実施形態を示す図である。
【図３ｅ】図３ｄに示されているマークの光路差を示す図である。
【図４ａ】測定ビームの波長の関数としてのマーク検出誤差を示す図である。
【図４ｂ】形状は似ているが深さが異なるマークの６つの異なるマーク検出誤差関数を示す図である。それぞれが測定ビームの波長の関数としてのマーク検出誤差を表す。
【図４ｃ】形状は似ているが非対称性が増しているマークの５つの異なるマーク検出誤差関数を示す。それぞれが測定ビームの波長の関数としてのマーク検出誤差を表す。
【図４ｄ】単一の基板上または単一の基板内のマークから発生する可能性のあるいくつかのマーク検出誤差関数の例を示す図である。
【図５ａ】測定ビームの波長帯域幅の幅の関数としてのマーク検出誤差関数の可能性のある値の例を示す図である。
【図５ｂ】図５ａに示されているマーク検出誤差関数の３σ標準偏差を示す図である。
【図５ｃ】測定ビームの波長帯域幅の幅の関数としての反射光信号強度の可能性のある値の例を示す図である。
【図６】本発明に係る帯域幅計算システムを示す図である。
【図７】本発明に係るマーク検出システムおよび位置測定システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本明細書では、「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（例えば、波長が３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍ）およびＥＵＶ（極端紫外線放射、例えば、約５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲の波長を有する）を含むすべてのタイプの電磁放射を包含するために使用される。例えばアライメントセンサにおいて、測定ビームに使用される放射は、例えば８５０ｎｍ以上の波長の放射を含む。本明細書で使用される「レチクル」、「マスク」または「パターニングデバイス」という用語は、入射放射ビームに基板の目標部分に作成されるべきパターンに対応するパターン化された断面を与えるために使用できる一般的なパターニングデバイスを指すと広く解釈され得る。「ライトバルブ」という用語もこの文脈で使用できる。標準的なマスク（透過型または反射型、バイナリ、位相シフト、ハイブリッドなど）に加えて、他のこのようなパターニングデバイスの例には、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤアレイが含まれる。
図１は、本発明によって具体化される、および／または本発明による帯域幅計算システム、マーク検出システムおよび／または位置測定システムを含む、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。このリソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射、ＤＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調整するよう構成される照明システム（イルミネータとも呼ばれる）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するよう構築され、特定のパラメータにしたがってパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするよう構成される第１位置決め装置ＰＭに接続されるマスクサポート（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を保持するよう構築され、特定のパラメータにしたがって基板サポートを正確に位置決めするよう構成される第２位置決め装置ＰＷに接続される基板サポート（例えばウェハテーブル）ＷＴと；パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば一以上のダイを含む）目標部分Ｃに投影するよう構成される投影システム（例えば屈折型投影レンズシステム）ＰＳと、を含む。
【００４２】
動作中、照明システムＩＬは、例えばビームデリバリシステムBDを介して、放射源ＳＯからビームを受け取る。照明システムＩＬは、放射を方向付け、放射を成形し、および／または放射を制御するための屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型および／または他の形式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み合わせを含んでもよい。イルミネータＩＬは、パターニングデバイスＭＡの平面におけるその断面において所望の空間および角度強度分布を有するように放射ビームＢを調整するために使用されてもよい。
【００４３】
本明細書において使用する「投影システム」ＰＳという用語は、使用する露光放射、および／または液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、アナモルフィック光学システム、磁気光学システム、電磁光学システムおよび／または静電光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」ＰＳという用語と同義と見なすことができる。
【００４４】
リソグラフィ装置ＬＡは、投影システムＰＳと基板Ｗの間の隙間を埋めるように、基板の少なくとも一部が比較的高屈折率を有する液体（例えば水）により覆われる形式の装置であってよい。これは、液浸リソグラフィとも呼ばれる。液浸技術の詳細については、米国特許第６９５２２５３号に記載されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【００４５】
リソグラフィ装置ＬＡはまた、２つ以上の基板サポートＷＴ（「デュアルステージ」とも呼ばれる）を有するタイプのものであり得る。そのような「多段ステージ」のマシンでは、基板サポートＷＴを並行して使用することができ、および／または基板Ｗのその後の露光の準備におけるステップを、他の基板サポートＷＴ上の基板Ｗを他の基板Ｗ上のパターンを露光するために使用しながら、基板サポートＷＴの一方に配置された基板Ｗ上で実行することができる。
【００４６】
基板サポートＷＴに加えて、リソグラフィ装置ＬＡは、測定ステージを含み得る。測定ステージは、センサおよび／または洗浄装置を保持するように構成されている。センサは、投影システムＰＳの特性または放射ビームＢの特性を測定するように構成され得る。測定ステージは、複数のセンサを保持し得る。洗浄装置は、リソグラフィ装置の一部、例えば、投影システムＰＳの一部または液浸液を提供するシステムの一部を洗浄するように構成され得る。測定ステージは、基板サポートＷＴが投影システムＰＳから離れているときに、投影システムＰＳの下に移動することができる。
【００４７】
動作中、放射ビームＢは、マスクサポート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ＭＡ上にあるパターン（設計レイアウト）によりパターン化される。マスクＭＡの通過後、放射ビームＢはビームを基板Ｗの目標部分Ｃに合焦させる投影システムＰＳを通過する。第２位置決め装置ＰＷおよび位置測定システムＩＦ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がフォーカスされ且つ整列された位置に位置するように基板サポートＷＴを正確に移動できる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび場合により別の位置センサ（図１には明示されていない）は、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするために用いることができる。パターニングデバイス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Ｐ１，Ｐ２は専用のターゲット部分を占めるが、それらはターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい。基板アライメントマークＰ１，Ｐ２は、これらがターゲット部分Ｃの間に位置する場合、スクライブレーンアライメントマークとして知られている。
【００４８】
本発明を明確にするために、デカルト座標系が使用される。デカルト座標系には、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３つの軸がある。３つの軸のそれぞれは、他の２つの軸に直交している。ｘ軸を中心とした回転は、Ｒｘ回転と呼ばれる。ｙ軸を中心とした回転は、Ｒｙ回転と呼ばれる。ｚ軸を中心とした回転は、Ｒｚ回転と呼ばれる。ｘ軸とｙ軸は水平面を定義し、ｚ軸は垂直方向である。デカルト座標系は本発明を限定するものではなく、説明のためにのみ使用される。代わりに、円筒座標系などの別の座標系を使用して、本発明を明確にすることができる。デカルト座標系の方向は、例えばｚ軸が水平面に沿った成分を持つというように、異なってもよい。
【００４９】
図２は、例えば参照により組み込まれる米国特許第６９６１１１６号に記載されている、既知のアライメントセンサＡＳの実施形態の概略ブロック図である。放射源ＲＳＯは、狭帯域幅（例えば幅５ｎｍ以下）で１つ以上の波長の放射ビームＲＢを提供する。放射ビームは、迂回光学系（diverting optics）により基板Ｗ上のマークＡＭなどのマーク上に、照明スポットＳＰとして迂回される。この例では、迂回光学系は、スポットミラーＳＭと対物レンズＯＬで構成されている。マークＡＭが照射される照明スポットＳＰは、マーク自体の幅よりも直径がわずかに小さくてよい。
【００５０】
マークＡＭによって回折された放射は、（この例では、対物レンズＯＬを介して）情報伝達ビームＩＢにコリメートされる。「回折」という用語は、マークからのゼロ次回折（反射と呼ばれる）を含むことを意図している。例えば上記の米国特許第６９６１１１６号に開示されたタイプの自己参照干渉計ＳＲＩは、ビームＩＢをそれ自体と干渉させ、その後、ビームは、光検出器ＰＤによって受信される。放射源ＲＳＯによって複数の波長が生成される場合に別個のビームを提供するために、追加の光学系（図示せず）が含まれてもよい。光検出器は、単一の要素であってもよく、または必要に応じて、いくつかのピクセルを含んでもよい。光検出器は、センサアレイを含んでもよい。
【００５１】
この例ではスポットミラーＳＭを含む迂回光学系はまた、マークから反射されるゼロ次放射を遮断するのに役立ち、その結果、情報伝達ビームＩＢは、マークＡＭからの高次回折放射のみを含む（これは測定に必須ではないが、信号対雑音比を改善する）。
【００５２】
強度信号ＳＩは、処理ユニットＰＵに供給される。ブロックＳＲＩでの光学的処理とユニットＰＵでの計算処理の組み合わせにより、基準座標系に対する基板上のＸ位置とＹ位置の値が出力される。
【００５３】
図示されたタイプの単一の測定は、マークの１つのピッチに対応する特定の範囲内のマークの位置を固定するだけである。これと組み合わせて粗い測定技術を使用して、正弦波のどの周期がマークされた位置を含む周期であるかを識別する。さらに高い精度および／またはマークの堅調な検出のために、マークが作られる材料、およびマークが設けられる上および／または下の材料に関係なく、より粗いおよび／またはより細かいレベルでの同じプロセスが異なる波長で繰り返される。波長は、同時に処理されるように光学的に多重化および逆多重化することができ、および／またはそれらは、時分割または周波数分割によって多重化することができる。
【００５４】
この例では、移動するのは基板Ｗであるが、アライメントセンサおよびスポットＳＰは静止したままである。したがって、アライメントセンサは、基板Ｗの移動方向と反対の方向にマークＡＭを効果的に走査しながら、基準座標系（基準フレーム）に堅固かつ正確に取り付けることができる。基板Ｗは、基板サポートへの取り付けおよび基板サポートの動きを制御する基板位置決めシステムによって、この動きにおいて制御される。基板サポート位置センサ（例えば、干渉計）は、基板サポート（図示せず）の位置を測定する。一実施形態では、１つ以上の（アライメント）マークが基板サポート上に設けられる。基板サポート上に設けられたマークの位置の測定は、（例えば、アライメントシステムが接続されているフレームに対して）位置センサによって決定された基板サポートの位置を較正することを可能にする。基板上に設けられたアライメントマークの位置の測定により、基板サポートに対する基板の位置を決定することができる。
【００５５】
図３ａ、図３ｂおよび図３ｃはそれぞれマーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの可能な実施形態を示している。それぞれ、マークはオブジェクト１上に存在しておいり、概略的に図示されている。しかしながら、例えば図２のアライメントマークＡＭのように、マークについては多くの実施形態が可能であることに留意されたい。図３ａ〜図３ｃの実施例において、マーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、不透明材料１０３および第１透明材料１０４を含む。マーク１０１ｂは、第２透明材料１０６をさらに含み、マーク１０１ｃは、第３透明材料を含む。反射インタフェース（界面）１０２ａは、マーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの上面にさらに設けられ、一方、別の反射インタフェース１０２ｂは、底部反射インタフェースを規定する。反射インタフェース１０２ａ、１０２ｂは、例えば、その上の材料とその下の材料の間の大きな屈折率差によって形成される。マーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに放出される測定ビーム（図示せず）は、部分的に上面の反射インタフェース１０２ａによって反射され、部分的に底部反射インタフェースの反射インタフェース１０２ｂによって反射され、結果として、それぞれがマーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃで反射された測定ビームの成分を含む異なる反射ビームが生じる。実際には、反射はすべての材料から発生する可能性があるが、図に示されている反射インタフェース１０２ａ、１０２ｂは、支配的な反射ビームを引き起こすことに留意されたい。さらに、本発明の文脈において、反射は回折を含むことを意図しており、反射ビームは回折ビームを含むことを意図していることに留意されたい。従来、測定ビームは、レーザなどの放射源によって放出され、例えば幅が５ｎｍ以下などの狭い波長帯域幅の放射を含む。
【００５６】
マーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、位相格子として機能し、マーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの位置を決定することができる反射ビームの位相変化を引き起こす。マーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの形状（ジオメトリ）および適用された材料の屈折率に基づいて、マークの深さは、上面と底面の反射界面との間の距離として定義することができる。光路差１０５は、異なる反射ビームが移動する光路長の差を表すように定義することができる。前記光路差１０５は、例えば、マークの深さにビームが通過する材料（例えば透明材料１０４）の屈折率を掛けたものとして定義できる。ビームが第２透明材料も通過するマーク１０１ｂの場合、光路差は、各材料内を移動した距離の合計にそれぞれの屈折率を掛けたものである。
【００５７】
図３ｄは、マーク１０１ｄの別の可能な実施形態を示している。この実施形態では、単一の反射インタフェース１０２ｂが、底部反射インタフェースとして設けられている。反射インタフェース１０２の上且つマークの上面の下、すなわち、図３ｄに垂直に見られるように、マークの深さに実質的に等しく、異なる屈折率を有する第１透明材料１０４および第２透明材料１０６が設けられる。第１透明材料１０５ａを通る光路１０５ａは、前記第１透明材料１０５ａを通過した距離に前記第１透明材料１０５ａの屈折率を掛けたものとして定義することができ、第２透明材料１０５ｂを通る光路１０５ｂは、前記第２透明材料１０５ｂを通過した距離に前記第２透明材料１０５ｂの屈折率を掛けたものとして定義することができる。図３ｅに示されているように、光路差１０５は、光路１０５ａと光路１０５ｂとの間の差として定義することができる。
【００５８】
図３ａ〜図３ｄにおいて、矢印１０５、１０５ａ、１０５ｂは、光路１０５を表し、マークの深さは、これらの矢印１０５、１０５ａ、１０５ｂによって示される距離にも一致していることに留意されたい。
【００５９】
測定ビームの異なる反射ビーム間の光路差１０５は、例えば前記反射ビームを検出するように配置された検出器のセンサ（例えば図２の光検出器ＰＤ）に到達したときの前記反射間の位相差に基づいて、検出器がマーク検出信号を生成することを可能にする。しかしながら、光路差１０５が測定ビームの波長に等しい場合、反射インタフェース１０２ｂによって反射された反射ビームを反射インタフェース１０２ａによって反射された反射ビームと区別することができず、それによってマーク検出誤差がもたらされる。したがって、マーク検出誤差は、測定ビームの波長に依存する。
【００６０】
マーク検出誤差は、マークの形状とマークの変形、例えばマークの非対称性、によってさらに影響を受ける。これは、例えばマークの上面の傾き、マークの２つの側壁間の形状または傾きの違い、マークの底面の傾き、および／または材料の不均一性を含む。このようなマークの変形は、測定ビームと反射ビームに影響を及ぼし、マーク検出誤差に影響を与える。この影響は、マークの深さが増すにつれてより関連する。
【００６１】
図４ａは、任意のマークおよび任意の検出器に対するマーク検出誤差関数２０１を示している。前記マーク検出誤差関数２０１は、マークの実際の位置と、測定ビームの波長λの関数としてのマークの決定された位置との間の差として定義されるマーク検出誤差を表す。測定ビームが主に前記波長λの放射を含む場合、任意の波長λについての前記決定された位置は、検出器が決定するであろうマークの位置として定義される。
【００６２】
マーク検出誤差関数２０１は、測定ビームの波長λの関数としてほぼ周期的な形状を有する。その周期２０１．１は、光路差に依存し、その長さは、例えば以下の式を使用することにより、おおよそ決定することができる。
【数１】
2021524605.tif 000003
【００６３】
例えば、図４ｂは、前記マークの製造公差内で、同じマーク非対称性を有するが異なるマーク深さ、したがって異なる光路差を有するマークに対する６つの異なるマーク検出誤差関数２０１ａ〜２０１ｆを示す。示されている例では、マークの深さの変動は公称値の±５％以内である。見てわかるように、波長λの関数としてのマーク検出誤差関数２０１ａ〜２０１ｆの周期的形状は、互いに対してシフトされている。さらに、マークの深さが増すと、上記の式（１）の光路差が大きくなるため、周期の長さが短くなる。
【００６４】
マーク検出誤差関数２０１は、スイング曲線と呼ばれることもあり、マークの製造誤差などの他の要因にさらに依存している。図４ｃは、前記マークの製造公差内で、同じマーク深さを有するが非対称性が増加しているマークに対する５つの異なるマーク検出誤差関数２０１ｇ〜２０１ｋを示している。非対称性が大きくなると、異なる反射ビーム間の位相差が大きくなるため、マーク検出誤差が発生する。前記非対称性は、例えば、エッチングおよび／またはデポジションなどのステップを含むマークの製造プロセスの不正確さにつながる特定の処理ツールまたは技術制限に起因します。非対称性は、例えば、マークの傾斜および／または傾斜した側壁を含み、これらは示された例では、両方とも±１％の範囲内にある。図４ｃは、マーク検出誤差関数２０１ｇ〜２０１ｋの最大振幅が、非対称性が増加するにつれて増加することを示している。しかしながら、波長λの関数としての周期的形状の長さは実質的に同じままである。
【００６５】
実際には、基板上の（またはその中の）マークは、製造公差内で互いに異なる場合がある。例えば、さまざまなマーク深さの変化とマークの非対称性の変化の組み合わせにより、さまざまなマーク検出エラー関数が生じる。図４ｄは、単一の基板上または単一の基板内のマークから生じ得るいくつかのマーク検出誤差関数の例を示している。見てわかるように、測定ビームの任意の波長λのマーク検出誤差は大幅に変動する可能性があり、その結果、誤差が大きくなるだけでなく、誤差が予測不能になる。
【００６６】
さらに、満足のいく測定値が得られない場合、マークは不合格となる場合がある。これは、例えば、マーク検出誤差が大きすぎる、反射ビームが十分な放射強度を持たない、または検出器が検出された反射ビーム内で周期波（例えば正弦波）を検出できない、などの結果であり得る。実際には、基板は、複数のマーク（例えば７０マークまで）を含み得る。いくつかの実施形態では、基板の位置を正確に決定するためにすべてのマークを検出する必要はないが、不合格となるマークが多すぎると、例えばその位置を正確に決定できないため、基板自体が不合格となる可能性がある。次に、基板をリソグラフィマシンから取り外す必要があり、その結果、時間の損失と歩留まりの低下が発生する。
【００６７】
図３ａ〜３ｄにおいて、マーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄは、オブジェクト１０上、例えば基板上に提供される。オブジェクト１０は、マーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの上面から距離１１上に延びている。前記距離１１は、例えばオブジェクト１０が基板である場合、例えばオブジェクト１０に設けられる層が増えるにつれて増加する。前記層が平坦かつ均一にデポジットされる場合、測定ビームおよび反射ビームへの影響は限定される。しかしながら、例えばマーク１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄが、上の層がさらされる表面トポロジーを有する場合、これは、測定ビームおよび／または反射ビームに歪みをもたらし、マーク検出誤差および／または反射光信号強度の変動を引き起こす可能性がある。
【００６８】
本発明者らは、測定ビームの波長帯域幅を増加させることにより、マーク検出を改善できることを見出した。前記波長帯域幅により多くの波長の放射を含めることにより、マーク検出誤差を均一にすることができる。
【００６９】
図５ａは、代表的なオブジェクトにおける（例えば基板）１００個のマークに対する測定ビームの波長帯域幅（５、１０、２３、３５、４５および５５ｎｍ）の幅の関数としてのマーク検出誤差関数の可能性のある値の例を示す。マークはそれぞれ、製造公差内でマークの深さとマークの非対称性のランダムに生成された組み合わせを有する。図５ｂは、波長帯域幅（５、１０、２３、３５、４５および５５ｎｍ）の幅の関数としてのこれらのマーク検出誤差関数の３σ標準偏差２１１を示す。３σ標準偏差２１１は、マーク検出誤差関数の主値からの標準偏差の３倍以内のマーク検出誤差関数の可能な変動を表しており、可能性のあるマーク検出誤差の９９．７％を含む。図５ｂは、前記３σ標準偏差２１１が、波長帯域幅の幅が増加するにつれて、それが実質的に安定するまで最初に急激に減少することを示している。３σ標準偏差２１１の安定は、示された例では、約４５ｎｍ〜５０ｎｍの波長帯域幅で発生している。
【００７０】
図５ｃは、図５ａで示したのと同じ１００個のマークについて、測定ビームの波長帯域幅（５、１０、２３、３５、４５および５５ｎｍ）の幅の関数としての反射光信号強度の可能性のある値の例を示し、基準マークと比較したパーセンテージとして表されている。反射光信号強度は、前記検出器によって検出された反射ビームに基づいて検出器によって生成された信号の強度を表し、マークによって反射された測定ビームの放射を含む。反射光信号強度は、測定ビームの波長、マーク、特にマークの深さ、およびオブジェクト自体、例えばマークの上の層に依存する。反射光信号強度は、前記反射ビームを正しく検出し、特定のマークが不合格となるのを回避するために、反射ビームを検出する検出器、特に検出器のセンサに依存する閾値を超えなければならない。図５ｃは、マーク検出誤差関数と同様に、反射光信号強度の可能性のある値が、測定ビームの波長帯域幅の幅が増加するにつれて収束することを示している。例えば、図５ｃの例で使用するセンサの閾値が２５％の場合、狭い波長帯域幅での測定は、センサによって正しく検出できない多くのマークを含むであろう。しかしながら、約３５ｎｍの幅の波長帯域幅から、実質的にすべてのマークは、閾値を満たす反射光信号強度を有する。
【００７１】
本発明者らはさらに、３σ標準偏差が安定する波長帯域幅の幅が、例えば上記の式（１）を使用して決定できるマーク検出誤差関数の周期の長さにほぼ等しいことを見出した。したがって、測定ビームの波長帯域幅の幅を、前記長さ以上にほぼ等しくなるように選択することが有利である。
【００７２】
測定ビームの波長帯域幅の幅は、好ましくは制限されることにさらに留意されたい。より広い波長帯域幅は、例えばレンズ収差を含むセンサ誤差が増大することなどにより、信号により多くのノイズを伴い、反射ビームを検出するセンサにとって不利になる可能性がある。したがって、マークに放射される測定ビームが白色光などの広帯域放射を含むことは好ましくない。
【００７３】
図６は、マーク検出システムにおける測定ビームの所望の波長帯域幅を決定するための本発明に係る帯域幅計算システム３００を示している。帯域幅計算システム３００は、マーク形状（ジオメトリ）情報に基づいて所望の波長帯域幅を決定するように構成された処理ユニット３０２を備える。
【００７４】
マーク形状情報３０２は、例えば、マークの深さを表すマーク深さ情報、および／またはマークで使用される材料または前記材料の屈折率を表すマーク材料情報、および／または異なる反射ビームが移動する光路の差を表す光路差情報を含み、マークによって反射された測定ビームの成分、および／またはマークの製造プロセスにおける許容誤差に従ってマークの非対称性またはマークの起こり得る非対称性を表すマーク非対称性情報、および／またはマークの（特にマークの上の）材料、材料および／または厚さおよび／または層数を表すオブジェクト情報を含む。上記のように、これらのパラメータはすべてマーク検出誤差に影響を与えるので、これらのパラメータのいずれかに基づいて所望の波長帯域幅を決定することにより、前記マーク検出誤差または少なくともその予測可能性を低減することができる。
【００７５】
好ましい実施形態では、マーク形状情報３０２は、少なくともマーク深さ情報３０２を含む。マーク検出誤差は、測定ビームの波長帯域幅の幅およびマーク深さに依存するので、本発明は、所望の波長帯域幅を決定することによってマーク検出誤差を低減するための解決策を提供する。
【００７６】
一実施形態では、処理ユニット３０２は、前記マーク深さ情報３０２に基づいてマーク検出誤差関数の周期を決定し、該周期に基づいて所望の波長帯域幅を決定するように構成される。
【００７７】
例えば、処理ユニット３１０は、上記の式（１）を適用して周期を決定することができる。例えば、前記所望の波長帯域幅の選択された幅は、前記周期の前記長さにほぼ等しくてもよい。例えば、前記所望の波長帯域幅の選択された幅は、前記周期の長さの±２０％の範囲内、例えば前記周期の長さの±１０％の範囲内にある。上で説明したように、本発明者らは、マーク検出誤差がそのような波長帯域幅で著しく減少することを見出した。
【００７８】
一実施形態では、処理ユニットは、前記マーク深さ情報３０２に基づいてマーク検出誤差関数の分散パラメータを決定し、該分散パラメータに基づいて所望の波長帯域幅を決定するように構成される。分散パラメータは、例えば、標準偏差σまたは標準偏差σの３倍、つまり３σ標準偏差であってよい。上で説明したように、適切な波長帯域幅を選択することによって前記分散パラメータを減少させることにより、最大の可能性のあるマーク検出誤差が減少する。
【００７９】
一実施形態では、処理ユニットは、前記マーク形状情報３０２および／またはマーク深さ情報３０２に基づいて、測定ビームの成分を含む反射ビームの反射光信号強度を決定し、該反射光信号強度に基づいて所望の波長帯域幅を決定するように構成される。上で説明したように、適切な波長帯域幅を選択することにより、実質的にすべての測定値が検出器のセンサの閾値を満たすことを保証でき、それによってマークの不合格を回避できる。
【００８０】
一実施形態では、帯域幅計算システム３００は、マーク形状情報３０２を受信するように構成された入力端子３０１．２を備える。前記入力端子３０１．２は、例えば、 入力モジュールに有線または無線で接続されてよい。入力モジュールを介して、マークに関する（例えば形状、製造プロセス、および／またはオブジェクトの製造に関する）入力情報を提供することができ、そこから、例えばマーク深さ情報が導出される。前記入力情報は、例えば、オペレータによって、または例えばデータベースへの接続を介して自動的に提供されてよい。入力端子３０１．２はまた、例えばオブジェクトに対して実行された測定に関する情報、および／またはオブジェクト自体に関する情報、例えばオブジェクトが基板である場合のオブジェクト上の層の数および／または形状に関する情報を提供する、リソグラフィプロセスの他の部分の１つ以上の処理ユニットに接続することができる。
【００８１】
図示の実施形態では、処理ユニット３０１．２は、入力端子３０１．２を介してマーク深さ情報３０２を受信するが、処理ユニット３０１が、例えば入力端子３０１．２を介して受信したデータに基づいて、マーク深さ情報３０２および／または光路差情報、および／またはマーク非対称性情報、および／またはオブジェクト情報自体を決定することも可能であることに留意されたい。
【００８２】
一実施形態では、帯域幅計算システム３００は、所望の波長帯域幅に関してオペレータに通知するように構成されたオペレータ情報モジュール３０３を備える。示される例では、処理ユニット３０２は、所望の波長帯域幅信号３０１．４をオペレータ情報モジュール３０３の入力端子３０３．１に送信するための出力端子３０１．３を備える。オペレータ情報モジュール３０３は、例えば、所望の波長帯域幅を表すことができる例えばコンピュータのようなデバイスのスクリーンなどの視覚表示モジュールを備えてもよい。所望の波長帯域幅に基づいて、オペレータは、例えば、測定ビームを放射する適切な放射源を選択できる、または、測定ビームの波長帯域幅を決定するフィルタの適切な設定を選択できる。オペレータ情報モジュール３０３はまた、リソグラフィプロセスの他の部分のために、他の機能を提供し得ることに留意されたい。
【００８３】
一実施形態では、オブジェクトは基板であり、マーク深さ情報は、図３ａ〜図３ｅを参照して説明したように、測定ビームがマークの上面から下部反射インタフェースまで移動するように構成された距離を表す。さらなる実施形態では、測定ビームが通過する材料の屈折率を掛けた前記距離は、１μｍよりも大きく、したがって、例えば光路差は、１μｍより大きい。特にそのようなマークについては、マークの深さが増加するとマーク検出誤差が増加するので、本発明は有利であることが見出された。
【００８４】
図７は、本発明に係る帯域幅計算システム３００を含む、オブジェクト４０１上またはその中に存在するマーク４０２を検出するための本発明に係るマーク検出システムを概略的に示す。マーク検出システムは、放射源４０５を収容するように構成された放射源ホルダ（図示せず）と、前記放射源４０５を制御するように構成された制御ユニット４０４とを備える放射ユニット４０３をさらに備える。放射源４０５は、所望の波長帯域幅に基づいて選択された幅を有する波長帯域幅の放射を含む測定ビーム４０６をマーク４０２に向けて放出するように構成される。マーク検出システムは、マーク４０２によって反射される測定ビーム４０６の成分を含む反射ビーム４１０を検出するように構成された検出器４１１．１を含む検出ユニット４１１と、検出器４１１．１によって検出された反射ビーム４１０に基づいて、マーク４０２の位置を決定するように構成された処理ユニット４１１．２とをさらに備える。
【００８５】
上に述べたように、本発明は、測定ビーム４０６の波長帯域幅の選択された幅が、帯域幅計算システム３００によって決定される所望の波長帯域幅に基づくマーク検出システムを提供する。その結果、マーク検出誤差が低減される、および／または、より予測可能となる。
【００８６】
示される実施形態では、放射ユニット４０３の制御ユニット４０４は、帯域幅計算システム３００の処理ユニット３０１の出力端子３０１．３から所望の波長帯域幅信号３０１．４を受信するための入力端子４０４．３を備える。制御ユニット４０４は、制御信号４０４．５を放射源４０５の入力端子４０５．１に送信するための出力端子４０４．４をさらに備える。しかしながら、他の構成が可能である。
【００８７】
一実施形態では、マーク検出システムは、放射源をさらに含み、測定ビームの波長帯域幅の選択された幅は、１０ｎｍから１００ｎｍの間、任意選択で１５ｎｍから８０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから７０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから４０ｎｍの間、または３５ｎｍから５５ｎｍの間である。そのような波長帯域幅は、現在使用されている基板のための従来の放射源よりも改善を提供することが見出された。通常、測定ビームの波長帯域幅は中心波長を含み、その周囲に例えばガウス曲線に従って残りの放射が提供されることに留意されたい。例えばここで、帯域幅は半値全幅（ＦＷＨＭ）法に従って決定される。つまり、帯域幅の幅は、放出されたエネルギーまたは光強度が最大値の半分に等しくなる２つの波長値の差によって与えられ、これはたとえば中心波長の周囲で生じる。しかしながら、他の配置も可能であり、例えばここで、例えばフィルタを用いて、波長帯域幅内のすべての波長の放出エネルギーは実質的に等しく、波長帯域幅の外側では実質的にゼロである。
【００８８】
示される実施形態では、放射ユニット４０３は、オプションのフィルタ４０８を含む。この実施形態では、放射源４０５は、広帯域ビーム４０７を放出するように構成される。フィルタ４０８は、前記広帯域ビーム４０７の光路に配置され、広帯域ビーム４０７を測定ビーム４０６に変換する。測定ビーム４０６の波長帯域幅の選択された幅は、広帯域ビーム４０７の波長帯域幅の幅よりも小さい。有利には、放射源４０５は、広帯域放射（例えば白色光）を放出するよう構成された標準放射源とすることができる。フィルタ４０８は、測定ビーム４０６に、所望の幅に基づいて選択された幅の波長帯域幅を提供するために使用される。
【００８９】
さらなる実施形態では、フィルタ４０８は、測定ビーム４０６の波長帯域幅の選択された幅が適応可能であるように、調整可能に構成される。帯域幅計算システム３００の処理ユニット３０１は、所望の波長帯域幅に基づいてフィルタ４０８の動作設定を決定するように構成され、放射ユニット４０３の制御ユニット４０４は、前記動作設定に従ってフィルタ４０８を制御するように構成される。この実施形態では、波長帯域幅の選択された幅は、所望の波長帯域幅に基づいてフィルタ４０８を制御することによって制御される。有利には、単一の放射源４０５、例えば、広帯域放射を放出し、広範囲の測定ビーム、したがって広範囲のマーク４０６に使用することができる。図示の実施形態では、制御ユニット４０４は、制御信号４０４．２をフィルタ４０８の入力端子４０８．１に送信するための出力端子４０４．１を備える。任意選択で、処理ユニット３０１はまた、測定ビーム４０６の所望の中心波長を決定するように構成され、これに基づいて、制御ユニットは、フィルタ４０８を制御するように構成される。
【００９０】
一実施形態では、マーク検出システムは、放射源ホルダ内に配置されるように適合された複数の放射源４０５を含み、各放射源４０５は、異なる幅の波長帯域幅で放射を放出するように構成される。この実施形態では、複数の放射源４０５のうち最も適切なものが、所望の波長帯域幅に基づいて選択され、放射源ホルダ内に配置され、測定ビーム４０６を放出するために使用される。例えば、オペレータ情報モジュールによって通知されたオペレータは、所望の波長帯域幅に基づいて、放射源ホルダに配置される複数の放射源４０５のうちの１つを選択することができる。例えば、複数の放射源、例えば、４つ、５つ、６つ、またはそれ以上の放射源は、１０ｎｍから１００ｎｍの間、任意選択で１５ｎｍから８０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから７０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから４０ｎｍの間、または３５ｎｍから５５ｎｍの間の幅を有する波長帯域幅で放射を放出するように配置され得る。複数の放射源４０５のうちの別の１つは、例えば、マーク検出システムが異なるマーク深さのマークを検出するように配置されている場合は、放射源ホルダ内で選択および配置されてよい。
【００９１】
一実施形態では、放射ユニット４０３は、複数の放射源ホルダと、その中に配置されるように構成された複数の放射源４０５とを含み、各放射源４０５は、中心波長を含む波長帯域幅の放射を含む測定ビーム４０６をマーク４０２に向けて放出するように構成される。複数の放射源４０５の波長帯域幅は、異なる中心波長および／または異なる幅を含み、帯域幅計算システム３００の処理ユニット３０１は、所望の波長帯域幅に基づいて複数の放射源４０５のうちの１つを選択するように構成される。放射ユニット４０３の制御ユニット４０４は、選択された放射源４０５を制御して、測定ビーム４０６を放出するように構成される。有利には、所望の波長帯域幅に基づいて、適切な放射源４０５を選択することができる。放射源４０５はすでに放射源ホルダ内に配置されているので、複数の放射源のうちの別の１つが選択されるたびに較正を実行する必要はない。選択された放射源４０５でのみ放射を放出することが可能であることに留意されたい。しかし、複数の放射源４０５のより多くまたはすべてで、それぞれの波長帯域幅は重複せずに、同時に放射を放出することも可能である。ここで、検出ユニット４１１は、マーク４０２の位置を決定するために、選択された放射源４０５の測定ビーム４０６の成分を含む反射ビーム４１０のみを使用するように配置される。好ましくは、放射源４０５は、ミラーなどの光学部品を使用して、どの放射源４０５が選択されているかに関係なく測定ビーム４０６が同じ光路をたどるように、放射ユニット４０３内に配置されている。一実施形態では、複数の放射源は、例えば緑、赤、近赤外線、遠赤外線を放出する４つの放射源を備える。この実施形態は、フィルタ４０８と組み合わせて、またはフィルタ４０８なしで使用することができることに留意されたい。各光源４０５に対して個別のフィルタ４０８を設けることも可能である。
【００９２】
一実施形態では、放射ユニット４０３は、例えば対応する中心波長が実質的に５３２ｎｍに等しい緑色光、および／または、例えば対応する中心波長が６３４ｎｍに実質的に等しい赤色光、および／または、例えば対応する中心波長が実質的に７７６ｎｍに等しい近赤外光、および／または、例えば対応する中心波長が実質的に８３６ｎｍに等しい遠赤外光の放射を放出するように構成される。
【００９３】
一実施形態では、検出器４１１．１は、反射ビーム４１０を検出するための１つ以上のセンサ（図示せず）、例えば光検出器を含み得る。一実施形態では、検出ユニット４１１の処理ユニット４１１．２は、反射ビーム４１０と参照ビームとの間の位相差に基づいてマーク４０２の位置を決定するように構成される。例えば、検出ユニット４１１は、図２に示されるもののような自己参照干渉計ＳＲＩを備えていてもよい。一実施形態では、検出ユニット４１１の処理ユニット４１１．２は、正および負の次数の反射ビーム４１０間の位相差に基づいて、マーク４０２の位置を決定するように構成される。前記反射ビーム４１０は、マーク４０２上で反射または回折された測定ビーム４０６の成分を含む。正および負の次数の反射ビーム４１０は、正および負の次数の回折ビームとも呼ばれ得ることに留意されたい。
【００９４】
図７に示すマーク検出ユニットは、さらに、図２に示すスポットミラーＳＭおよび対物レンズＯＬと同様に機能するスポットミラー４５１および対物レンズＯＬを含む迂回光学系を備える。
【００９５】
図７に示される帯域幅計算システム３００はオペレータ情報モジュールを含まないが、処理ユニット３０１に第２出力端子を提供することによって、帯域幅計算システムの処理ユニット３０２と放射ユニット４０３の制御ユニット４０４との間の接続と組み合わせてこれを提供することも可能であることに留意されたい。さらに、帯域幅計算システムの処理ユニット３０１と放射ユニット４０３の制御ユニット４０４との間の接続なしに、オペレータ情報モジュールを提供することも可能である。例えば、オペレータは、所望の波長帯域幅に基づいて、適切な放射源４０５またはフィルタ４０８の設定を選択することができる。
【００９６】
本発明はさらに、帯域幅計算システムを伴わないが、放射源ホルダに配置され、選択された幅を有する波長帯域幅の放射を含む測定ビーム４０６をマーク４０２に向けて放出するように構成された放射源４０５を備えるマーク検出システムに関する。ここで、前記波長帯域幅の選択された幅は、１０ｎｍから１００ｎｍの間、任意選択で１５ｎｍから８０ｎｍの間、例えば、２０ｎｍから７０ｎｍの間、例えば２０ｎｍから４０ｎｍの間、例えば３５ｎｍから５５ｎｍの間である。そのような波長帯域幅は、現在使用されている基板のための従来の放射源よりも改善を提供することが見出された。もちろん、特定のオブジェクト４０１の所望の波長帯域幅を決定し、前記所望の波長帯域幅に近い波長帯域幅を選択することによって、さらなる改善を得ることができる。
【００９７】
図７は、少なくとも１つのマーク４０２を含むオブジェクト４０１の位置を決定するための本発明に係る位置測定システムをさらに示す。この位置測定システムは、本発明に係るマーク検出システムと、マーク検出システムによって検出された少なくとも１つのマーク４０２に基づいてオブジェクト４０１の位置を決定するよう構成された処理ユニット５０１とを備える。
【００９８】
示される実施形態では、検出ユニット４１１の処理ユニット４１１．２は、位置測定システムの処理ユニット５０１の入力端子５０１．４にマーク検出信号４１１．３を送信するための出力端子４１１．４を備える。しかしながら、位置測定システムの処理ユニット５０１および検出ユニット４１１の処理ユニット４１１．２は、単一の処理ユニットとして組み込まれてもよいことに留意されたい。
【００９９】
本発明はさらに、例えば図１に示すようなリソグラフィ装置ＬＡに関する。本発明に係るリソグラフィ装置ＬＡは、少なくとも１つのマークを含む基板Ｗ上にパターンを投影するように構成された投影システムＰＳと、基板Ｗを保持するように構成された基板サポートＷＴと、基板Ｗ上の少なくとも１つのマークの位置を決定することによって基板Ｗの位置を決定するように構成された本発明に係る位置測定システムとを備える。
【０１００】
さらなる実施形態では、リソグラフィ装置ＬＡは、位置測定システムによって決定された基板Ｗの位置に基づいて基板サポートＷＴの動きを制御するように構成された基板位置決めシステムを備える。
【０１０１】
単一の処理ユニットまたは他のユニットが、明細書および特許請求の範囲に記載されたいくつかのアイテム、例えば処理ユニットまたは制御ユニット装置の機能を果たし得ることに留意されたい。同様に、明細書および特許請求の範囲に記載されている単一のアイテムで説明されている機能、例えば処理ユニットまたは制御ユニットは、実際には、複数の構成要素、例えば複数の処理ユニットまたは制御ユニットによって実現され得る。機能間の通信は、既知の方法に従って有線または無線で行うことができる。
【０１０２】
本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特定の言及がなされ得るが、本明細書に記載されるリソグラフィ装置は、他の用途を有し得ることを理解するべきである。他の可能な用途には、統合光学システム、磁区メモリ、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ガイダンスと検出パターンの製造が含まれる。
【０１０３】
本明細書では、リソグラフィ装置との関連で本発明の実施形態を具体的に参照することができるが、本発明の実施形態は、他の装置で使用することができる。本発明の実施形態は、マスク検査装置、計測装置、またはウェハ（または他の基板）またはマスク（または他のパターニングデバイス）などの物体を測定または処理する任意の装置の一部を形成することができる。これらの装置は、一般にリソグラフィツールと呼ばれることがある。そのようなリソグラフィツールは、真空条件または周囲（非真空）条件を使用することができる。
【０１０４】
上記では、光学リソグラフィの文脈での本発明の実施形態の使用について具体的に言及してきたが、文脈が許せば、本発明は光学リソグラフィに限定されず、その他のアプリケーション、たとえばインプリントリソグラフィでも使用することができる。
【０１０５】
文脈が許す場合、本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装され得る。本発明の実施形態はまた、機械可読媒体に格納された命令として実装され得、これは、１つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行され得る。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピューティングデバイス）によって可読可能な形式で情報を格納または送信するための任意のメカニズムを含み得る。たとえば、機械可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気的、光学的、音響的また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、特定のアクションを実行するものとして本明細書に記載され得る。しかしながら、そのような説明は単に便宜上のものであり、そのようなアクションは実際には、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ティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、または他のデバイスに起因し、それを行うとアクチュエータや他のデバイスが物理的な世界と相互作用する可能性があることを理解されたい。
【０１０６】
本発明の特定の実施形態が上記で説明されたが、本発明は、説明された以外の方法で実施されてもよいことが理解されよう。上記の説明は、限定ではなく例示を意図したものである。したがって、以下に記載される特許請求の範囲から逸脱することなく、記載された本発明に変更を加えることができることが当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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