(57)【要約】【課題】少なくとも２つのリソグラフィ投射装置のレベル・センサを較正して、機械ごとのレベル・センサのプロセス依存性を補正すること。【解決手段】補正方法は、基準基板について、第１のリソグラフィ投射装置を使用して第１組のレベリング・データを測定することと、選択したプロセスに従って処理された基板について、該第１の装置を使用して第２組のレベリング・データを測定することと、基準基板について、第２の装置を使用して第３組のレベリング・データを測定することと、該処理済みの基板について、第２の装置を使用して第４組のレベリング・データを測定することと、第１、第２、第３および第４の組のレベリング・データを使用して、該選択したプロセスについて機械間のレベル・センサの差に対応する一組のレベル・センサ・パラメータを算出することとを含む。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのリソグラフィ投射装置のレベル・センサを較正して、機械ごとのレベル・センサのプロセス依存性を補正する方法であって、
基準基板について、第１のリソグラフィ投射装置を使用して第１組のレベリング・データを測定することと、
選択したプロセスに従って処理された基板について、該第１の装置を使用して第２組のレベリング・データを測定することと、
基準基板について、第２の装置を使用して第３組のレベリング・データを測定することと、
該選択したプロセスに従って処理された該基板について、第２の装置を使用して第４組のレベリング・データを測定することと、
第１、第２、第３および第４組のレベリング・データを使用して、該選択したプロセスについて機械間のレベル・センサの差に対応する一組のレベル・センサ・パラメータを算出することとを含む方法。
【請求項２】
基準基板が裸基板である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
基準基板が、較正レジストを有する基板を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
基準基板が、所定のプロセスに従って処理された基板であり、
所定のプロセスの機械ごとのプロセス依存性を特徴付けることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
基準基板について、第３の装置を使用して第５組のレベリング・データを測定することと、
選択したプロセスに従って処理された基板について、第３の装置を使用して第６組のレベリング・データを測定して、さらなる測定を実行することと、
第１および第２組のレベリング・データならびに／または第３および第４組のレベリング・データを、第５および第６組のレベリング・データと併せて使用して、選択したプロセスについて機械ごとのレベル・センサの差に対応する一組のレベル・センサ・パラメータを算出することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
該測定が、複数の測定基板上の複数の点それぞれにおいて複数回測定を行うことを含む、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
該測定が、複数の測定基板上の各測定点において複数回測定を行うことをさらに含み、該複数の基板を測定ごとに交互に入れ換える、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
該測定が、測定中に基板をチャック上に載置し、測定の合間にチャック上に載置し直すことをさらに含む、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
該測定が、各装置のレベル・センサを使用することを含み、各前記レベル・センサがそれぞれのスポット・サイズを有し、各スポット・サイズがほぼ同じサイズである、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
パターン形成された放射ビームを放射線感応性材料の層を有する基板のターゲット領域上に結像させることを含む、リソグラフィ投射装置を使用するデバイス製造方法であって、
前記結像の前に、１組のプロセス依存性パラメータを提供して結像を調節することを含み、前記パラメータが、
未処理基板について、第１のリソグラフィ投射装置を使用して第１組のレベリング・データを測定し、
選択したプロセスに従って処理された基板について、第１の装置を使用して第２組のレベリング・データを測定し、
該未処理基板について、第２の装置を使用して第３組のレベリング・データを測定し、
該処理済み基板について、第２の装置を使用して第４組のレベリング・データを測定し、
第１、第２、第３および第４組のレベリング・データを使用して、選択したプロセスについて機械ごとのレベル・センサの差に対応する一組のレベル・センサ・パラメータを算出することによって決定されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法によって製造されたデバイス。
【請求項１２】
リソグラフィ投射装置であって、
投射放射ビームを提供する放射システムと、
所望のパターンに従って投射ビームをパターン形成する働きをするパターン形成手段を支持する支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン形成されたビームを基板の目標部分に投射する投射システムとを含み、
基準基板について、第１のリソグラフィ投射装置を使用して第１組のレベリング・データを測定する手段と、
選択したプロセスに従って処理された基板について、第１の装置を使用して第２組のレベリング・データを測定する手段と、
基準基板について、第２の装置を使用して第３組のレベリング・データを測定する手段と、
選択したプロセスに従って処理された基板について、第２の装置を使用して第４組のレベリング・データを測定する手段と、
第１、第２、第３および第４組のレベリング・データを使用して、選択したプロセスについて機械ごとのレベル・センサの差に対応する一組のレベル・センサ・パラメータを算出する手段とをさらに含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射放射ビームを供給する放射システムと、所望のパターンに従って投射ビームをパターン形成する働きをするパターン形成手段を支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、パターン形成したビームを基板の目標部分に投射する投射システムとを含むリソグラフィ投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ここで用いるような「パターン形成手段」という用語は、基板の目標部分に作成すべきパターンに対応するパターン形成された断面を、入射放射ビームに与えるために使用することができる手段のことを言うものとして、広く解釈すべきである。また、用語「光弁」は、この背景で使用することができる。一般に、前記のパターンは、集積回路または他のデバイスのような目標部分に作られるデバイス内の特定の機能層に対応する（下を参照されたい）。そのようなパターン形成手段の実施例は、次のものを含む。すなわち、
マスク。マスクの概念は、リソグラフィではよく知られており、様々な混成マスクの種類はもちろんのこと、２進位相シフト、交番位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスクの種類が含まれる。そのようなマスクを放射ビーム内に配置することで、マスクのパターンに応じて、マスクに当る放射の選択的な透過（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）が起こる。マスクの場合、支持構造は一般にマスク・テーブルであり、このマスク・テーブルによって、マスクは、確実に入射放射ビーム内の所望の位置に保持することができるようになり、さらに、望むならば、マスクをビームに対して移動させることができるようになる。
プログラム可能ミラー・アレイ。そのようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射表面を有するマトリックス・アドレス指定可能表面である。そのような装置の基本原理は、（例えば）反射表面のアドレス指定された領域は入射光を回折光として反射するが、アドレス指定されない領域は入射光を非回折光として反射する。適当なフィルタを使用して、前記の非回折光を、反射ビームからフィルタ除去して、後に回折光だけを残すことができる。このようにして、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従って、ビームはパターン形成されるようになる。プログラム可能ミラー・アレイの他の実施形態では、小さなミラーのマトリックス配列が使用される。この小さなミラーの各々は、適当な局部電界を加えることで、または圧電作動手段を使用することで、軸のまわりに個々に傾斜させることができる。再び、アドレス指定されたミラーが、アドレス指定されないミラーに対して異なる方向に入射放射ビームを反射するように、ミラーはアドレス指定可能なマトリックである。このようにして、反射ビームは、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに応じてパターン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子的な手段を使用して行うことができる。上記の両方の状況で、パターン形成手段は１つまたは複数のプログラム可能ミラー・アレイを含むことができる。ここで言及したようなミラー・アレイについて、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５２３，１９３号、およびＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６からより多くの情報を収集することができる。これらは参照して本明細書に援用する。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前記の支持構造は、例えば、フレームまたはテーブルとして具体化することができ、必要に応じて、固定するか、可動にすることができる。
プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構造の実施例は、米国特許第５，２２９，８７２号に与えられている。この特許は、参照して本明細書に援用する。上記のように、この場合の支持構造は、例えば、フレームまたはテーブルとして具体化することができ、それは、必要に応じて、固定するか、可動にすることができる。
簡単にするために、本明細書の残りは、ある場所で、特別に、マスクおよびマスク・テーブルを含む実施例に向けられる。しかし、そのような例で述べる一般的な原理は、上で述べたようなパターン形成手段のより広い背景の中で理解すべきである。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場合、パターン形成手段は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンの像が、放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板（シリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば、１つまたは複数のダイで構成される）に形成される。一般に、単一のウェハは全体として網の目のような隣接する目標部分を含み、この隣接する目標部分が、投影システムにより、一度に１つずつ、連続的に放射を照射される。マスク・テーブルのマスクによるパターン形成を使用する現在の装置は、２つの異なる種類の機械に区別することができる。一方の種類のリソグラフィ投影装置では、全マスク・パターンを一括して目標部分に露出させることで、各目標部分が放射を照射される。そのような装置は、通常、ウェハ・ステッパと呼ばれる。走査ステップ式装置と通常呼ばれる他方の装置では、投影ビームの当るマスク・パターンを特定の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、同時に、同期して、この方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを走査することで、各目標部分が放射を照射される。一般に、投影システムは、拡大率Ｍ（一般に、Ｍ＜１）を持つので、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスク・テーブルが走査される速度の因数Ｍ倍となる。ここで説明したようなリソグラフィ装置に関して、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号から、もっと多くの情報を収集することができる。この特許は、参照して本明細書に援用する。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、放射線感応材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に覆われた基板に、パターン（例えば、マスク内の）の像が作られる。この像形成工程の前に、基板は、下塗り、レジスト被覆、およびソフト・ベークのような様々な手順を経る可能性がある。露出後に、基板は、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、および形成された像の特徴の測定／検査のような他の手順に供される可能性がある。この手順の配列は、デバイス例えばＩＣの個々の層をパターン形成する基礎として使用される。次に、そのようなパターン形成層は、エッチング、イオン打込み（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などのような、全て個々の層を仕上げるために意図された、様々なプロセスを経る可能性がある。いくつかの層が必要な場合には、この全手順またはその変形を、新しい層ごとに繰り返さなければならない。最終的に、デバイスの配列が基板（ウェハ）上に存在するようになる。次に、ダイシングまたは鋸引きのような方法で、これらのデバイスを互いに分離し、それから、個々のデバイスは、ピンなどに接続されたキャリアに取り付けることができる。そのようなプロセスに関するより多くの情報は、例えば、「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ｇｕｉｄｅ　ｔｏ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（マイクロチップの製造：半導体処理への実用的入門書）」、Ｔｈｉｒｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ、ｂｙ　Ｐｅｔｅｒ　ｖａｎ　Ｚａｎｔ、ＭｃＧｒａｗ　Ｈｉｌｌ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏ．、１９９７、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４の本から得ることができる。この本を参照して本明細書に援用する。
【０００５】
簡単にするために、投影システムを以下で「レンズ」と呼ぶことがある。しかし、この用語は、例えば、屈折光学システム、反射光学システム、およびカタディオプトリック・システムなどの様々な種類の投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。また、放射システムは、これらの設計方式のいずれかに従って動作して放射の投影ビームを方向付け、整形し、または制御する部品を含むことができる。さらに、そのような部品もまた、下で一括してまたは単独で、「レンズ」と呼ぶことがある。さらに、リソグラフィ装置は、２以上の基板テーブル（および／または２以上のマスク・テーブル）を有する種類のものであることがある。そのような「マルチ・ステージ」の装置では、追加のテーブルは、並列に使用されることがあり、または、他の１つまたは複数の他のテーブルを露出に使用しながら、１つまたは複数のテーブルで準備工程が行われることがある。双子ステージ・リソグラフィ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１に記載されている。これらを参照して、本明細書に援用する。
【０００６】
投射レンズの焦点面内に基板テーブルを正確に位置決めするために、レベル・センサを使用する。リソグラフィ投射装置で使用するレベル・センサには、少なくとも２種類のプロセス依存性がある。プロセス依存性とは、測定中の基板がどのように処理されてきたかによってレベル・センサによる測定結果が異なるという種類の誤差である。例えば、レジスト・コーティングを有する基板は、実際には完全に水平であっても（すなわち傾いていなくても）、レベル・センサから見ると傾いているように見えることがある。同様に、レジストの表面が裸基板の表面と全く同じ高さにある場合でも、レベル・センサが、異なる高さを有する２枚の基板として測定することもある。第１の種類の誤差は、傾斜プロセス依存性と呼ばれ、第２の種類の誤差は、高さプロセス依存性と呼ばれる。
【０００７】
さらに、見かけ上は同一であるウェハ処理機械でも、所与のプロセスについて異なる傾斜プロセス依存性および／または高さプロセス依存性を示すことがある。すなわち、特定のプロセスに従って処理された特定の基板について、測定された高さプロセス依存性および／または傾斜プロセス依存性が機械ごとに異なることがある。これは、機械のタイプが異なる場合にも当てはまる。製造施設では、ある特定のプロセスを多数の機械に実行させることは一般的である。このような機械ごとの依存性を測定し、補正する利用可能な方法としては、各プロセスごとに全ての機械についてＦＥＭ（焦点エネルギー・マトリックス）を行うことが挙げられる。ＦＥＭ（および外部装置におけるその読取り）は、時間がかかり、各プロセスごとに各機械について１回ずつ行うと、機械の中断時間が望ましくない長さになる。したがって、機械ごとのプロセス依存性の差異を特徴付けて、全てのプロセスの全ての機械について完全な焦点エネルギー・マトリックスを測定する必要がないようにすると有用である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、少なくとも２つのリソグラフィ投射装置のレベル・センサを較正し、各プロセスごとに各機械についてＦＥＭを実行することなく機械ごとのレベル・センサのプロセス依存性の差異を補正する方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記その他の目的は、冒頭の段落に記載したリソグラフィ装置であって、
基準基板について、第１のリソグラフィ投射装置を使用して第１組のレベリング・データを測定する手段と、
選択したプロセスに従って処理された基板について、第１の装置を使用して第２組のレベリング・データを測定する手段と、
基準基板について、第２の装置を使用して第３組のレベリング・データを測定する手段と、
選択したプロセスに従って処理された基板について、第２の装置を使用して第４組のレベリング・データを測定する手段と、
第１、第２、第３および第４組のレベリング・データを使用して、選択したプロセスについて機械ごとのレベル・センサの差に対応する一組のレベル・センサ・パラメータを算出する手段とをさらに含むことを特徴とする装置により、本発明によって達成される。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、デバイスを製造する方法であって、
放射線感応性材料の層で少なくとも部分的に被覆された基板を提供することと、
放射システムを使用して、投射放射ビームを供給することと、
パターン形成手段を使用して投射ビームの断面にパターンを与えることと、
パターン形成された放射ビームを放射線感応性材料の層の目標部分に投射することとを含み、
前記結像の前に１組のプロセス依存性パラメータを提供して結像を調節し、前記パラメータが、
基準基板について、第１のリソグラフィ投射装置を使用して第１組のレベリング・データを測定し、
選択したプロセスに従って処理された基板について、第１の装置を使用して第２組のレベリング・データを測定し、
該基準基板について、第２の装置を使用して第３組のレベリング・データを測定し、
該選択したプロセスに従って処理された基板について、第２の装置を使用して第４組のレベリング・データを測定し、
第１、第２、第３および第４組のレベリング・データを使用して、選択したプロセスについて機械ごとのレベル・センサの差に対応する一組のレベル・センサ・パラメータを算出することによって決定されることを特徴とする方法が提供される。
【００１１】
本明細書では、本発明による装置をＩＣの製造に使用する場合について特に言及するが、この装置はその他にも多くの分野に適用することができることを理解されたい。例えば、本発明の装置は、集積光学系、磁区メモリの誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に利用することもできる。当業者なら、このような代替の適用分野の状況では、本明細書で任意に使用した「レチクル」、「ウェハ」、「ダイ」などの用語はそれぞれ「マスク」、「基板」、「目標部分」など、より一般的な用語で置き換えられているものと見なすべきであることを理解するであろう。
【００１２】
本明細書では、「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線放射（例えば３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長を有する）やＥＵＶ（極紫外線例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）などの全ての種類の電磁放射、ならびにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含むものとして使用している。
【００１３】
以下、例示のみを目的として、添付の概略図を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図面では、対応する参照符は対応する部分を指している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ投射装置１を示す概略図である。この装置は以下を含む。
投射放射ビームＰＢ（例えばＥＵＶ、ＤＵＶ、電子ビームまたはＸ線放射）を供給する放射システムＥｘ、ＩＬ。この特定の場合では、放射システムは、放射線源ＬＡも含む。
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するマスク・ホルダを備え、アイテムＰＬに対して正確にマスクを位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴ。
基板Ｗ（例えばレジストで被覆したシリコン・ウェハ）を保持する基板ホルダを備え、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴ。
マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影する投射システム（レンズ）ＰＬ（例えばカタディオプトリック要素、屈折要素、反射要素、および／または回折要素）とを含む。ここで述べたように、この装置は透過タイプである（すなわち透過性マスクを有する）。しかし、一般には、例えば反射タイプ（反射性マスクを備える）であってもよい。あるいは、この装置では、上述のようなタイプのプログラム可能なミラー・アレイなど、別の種類のパターン形成手段を利用することもできる。
【００１６】
放射源ＬＡ（例えばレーザ、ランプ、Ｘ線、イオン、または電子源）は、放射ビームを生成する。このビームは、直接、または例えばビーム拡大器などの調整手段を通った後で、照明システム（照明器）ＩＬに送られる。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側の径方向範囲（それぞれ一般にσ外径、σ内径と呼ばれる）を設定する調節手段ＡＭを含むことができる。さらに、一般に照明器は、積分器ＩＮや集光レンズＣＯなど、その他の様々な構成部品を含むことになる。このようにして、マスクＭＡに入射したビームＰＢは、その断面で所望の均一性および強度分布を有する。
【００１７】
図１に関して、放射源ＬＡはリソグラフィ投射装置のハウジング内にあることもある（放射源ＬＡが例えば水銀ランプである場合にはよく見られる）が、リソグラフィ投射装置から離れており、放射源が生成した放射ビームを（例えば適当な方向ミラーを援用して）装置に導入することもできることに留意されたい。この後者のケースは、放射源ＬＡがエキシマ・レーザである場合によく見られる。本発明およびその特許請求の範囲は、この両方のケースを含む。
【００１８】
その後、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡに当る。ビームＰＢは、マスクＭＡを横切った後で、レンズＰＬを通過し、このレンズによって基板Ｗの目標部分Ｃ上に収束する。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を援用して基板テーブルＷＴを正確に移動させ、例えば様々な目標部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めすることができる。同様に、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後で、または走査中に、第１の位置決め手段を使用して、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１には明示していないが、長行程モジュール（粗い位置決め）および短行程モジュール（精密な位置決め）を援用して実現する。しかし、ウェハ・ステッパの場合（走査ステップ装置とは対照的）には、マスク・テーブルＭＴは、短行程アクチュエータに接続するだけでよい、または固定してもよい。結像中には、レチクル整列マスクＭ１、Ｍ２および基板整列マスクＰ１、Ｐ２を使用してレチクルと基板を整列させることができる。
【００１９】
図示の装置は、以下の異なる２つのモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止状態に保ち、マスク像全体を一度で（すなわち一度の「フラッシュ」で）目標部分Ｃ上に投射する。次いで、基板テーブルＷＴをｘ方向および／またはｙ方向に変位させ、別の目標部分ＣにビームＰＢを照射できるようにする。
２．走査モードも、基本的には同じ流れで行われるが、所与の目標部分Ｃを一度の「フラッシュ」で露光しない。そのかわりに、マスク・テーブルＭＴを速度ｖで所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に移動可能とし、投射ビームＰＢでマスク像を走査できるようにしている。同時に、基板テーブルＷＴを速度Ｖ＝Ｍｖで同じまたは反対の方向に移動させる。ここでＭはレンズＰＬの倍率（通常はＭ＝１／４または１／５）である。このようにして、解像度を落とすことなく、比較的大きな目標部分Ｃを露光することができる。
【００２０】
リソグラフィ装置の結像の質に影響を及ぼす重要な要因の１つは、マスク像を基板上に合焦させる際の確度である。実際には、投射システムＰＬの焦点面の位置の調整範囲が限られており、このシステムの焦点深度が浅いので、ウェハ（基板）の露光領域を、投射システムＰＬの焦点面内で精密に位置決めしなければならないことになる。これを行うためには、投射システムＰＬの焦点面の位置およびウェハの最上部表面の位置が両方とも分かっていることが望ましい。ウェハは、きわめて高い平坦度まで研磨されるが、それでも、ウェハ表面の完全な平坦さからのずれ（非平坦性と呼ぶ）が、合焦の確度に顕著な影響を及ぼす大きさで生じる可能性がある。非平坦性は、例えば、ウェハの厚さのばらつき、ウェハの形状の歪み、またはウェハ保持器上の汚れなどによって生じることがある。それ以前のプロセス工程による構造物の存在も、ウェハの高さ（平坦性）に大きな影響を及ぼす。本発明では、非平坦性の原因は、それほど重要ではない。以下では、文脈上特に必要でない限り、「ウェハ表面」と言えば、マスク像が投射されるウェハの最上部表面を指すものとする。
【００２１】
レベル・センサの動作の一例では、レベル・センサは、物理的基準表面の垂直（Ｚ）位置およびウェハ表面の垂直位置ＺＬＳを複数の点で測定し、これと同時に、例えばＺ干渉計などの第２のセンサが、同じ複数の点で基板テーブルの垂直位置ＺＩＦを測定する。ウェハ表面の高さは、Ｚウェハ＝ＺＬＳ−ＺＩＦで求められる。次いで、ウェハを担持する基板テーブルを露光ステーションに移送し、物理的基準表面の垂直位置を再度決定する。その後、露光プロセス中にウェハを正しい垂直位置に位置決めする際には、高さマップを参照することができる。本発明で使用することができるレベル・センサの一例は、米国特許第５１９１２００号および２０００年３月６日に出願された米国特許出願第０９／５１９８７５号に開示されている。これらはともに、その全ての内容を参照により本明細書に援用する。
【００２２】
図２に示すように、レベル・センサの測定において測定誤差を引き起こす要因は数多く存在する。図示の例では、エアフット２０が基部２２に載っている。基部自体が元々傾いていることもある。さらに、基部の非平坦性２４（トポグラフィ）により、エアフット２０がどのように基部２２に載っているかによって、局所的な傾斜がさらに生じる可能性もある。エアフットは、１組のチャック・アクチュエータ（図示せず）によってチャックに結合される。チャック・アクチュエータ自体がある程度の傾斜２６を有することもあり、一部のアクチュエータが不適切に作動した場合には、この傾斜はさらに大きくなることもある。チャック２８自体は、トポグラフィ３０においても傾斜においても完全に平坦ではないこともある。チャック２８が完全には平坦でない場合には、これはウェハ３２の非平坦性につながる可能性がある。さらに、ウェハ３２自体が平坦でないこともあり、ウェハ３２はくさび形またはその他のトポロジを有することがある。これら全ての要因の結果として、レベル・センサは、ウェハの表面を、その実際の高さｈａからｈｍだけ異なる高さにあるものとして測定することがある。さらに、実際の傾斜ｔａからｔｍだけ異なる傾斜を測定することもある。このような高さおよび傾斜の測定値の誤差の結果として、結像用放射線の焦点面が間違った平面内に位置し、結像装置の解像度が低下する可能性がある。さらに、図２から分かるように、測定した傾斜が実際の基板の傾斜とは反対であった場合には、どのような補正をチャックに適用しても、傾斜を補正するのではなく、逆に状況を悪化させてしまうことになる。
【００２３】
図３のａからｃは、２種類のプロセス依存性の例を示す概略図である。最初の裸基板４０は物理高さｈに位置し、この場合はフォトレジスト層４４で被覆された基板である処理済み基板４２も同じ物理高さｈに位置する。理論上の理想的な高さ測定システムであれば、裸基板の表面は、処理済み基板のレジストの表面と全く同じ高さであると判定するはずである。しかし、現実には、裸基板４０の測定高さｈａが、しばしば処理済み基板４２の測定高さｈｂと異なることが観察されている（プロセス依存性以外の測定誤差を表すために、ｈａはｈからわずかに異なるものとして示してあることに留意されたい）。さらに、図３のｃに示すように、処理済み基板４２’の測定値ｍがさらにある程度の傾斜を示し、平均高さｈｃも物理高さｈとは異なることになる可能性もある。
【００２４】
図３のａからｃでは、平坦な基板がＸＹ平面内にあり、Ｚ方向がＸＹ平面に対して直角に延びるように座標を示してある。この座標系を使用すると、プロセス依存性は３つのパラメータを使用して特徴付けることができる。３つのパラメータとは、Ｚ方向の変位、Ｙ軸の周りの回転、およびＸ軸の周りの回転である。これら３つのパラメータを基板表面上の複数の点で測定し、基板全体を特徴付ける１組のパラメータを構成することができる。測定点の数は、所望の解像度を実現するように選択することができ、例えば、基板上のショット領域の数に合わせることもできる。
【００２５】
本発明の実施形態による方法の一例では、ある特定のプロセスを、一対の機械について特徴付ける。各機械（ＭＡおよびＭＢ）ごとに、基準基板についての高さ測定ｚ１、および特徴付けようとするプロセスに従って処理した基板の第２の高さ測定ｚ２を行う。測定は、基板表面上の一連の点（ｘ、ｙ）について行うことができ、単純に各点（ｘ、ｙ）においてｚ２からｚ１を引くことにより、Δｚ（ｘ、ｙ）の組を算出することができる。この組は、その機械についての高さプロセス依存性（非理想的なウェハの場合にはウェハの厚さの差も含む）のマップに相当する。同様に、ＲｘおよびＲｙの組の測定も、各機械ごとに行うことができる。本明細書ではデータ組として説明するが、このような一連の点ではなく、単一の点（ｘ、ｙ）で測定を実行するだけで十分であることもある。このような単一点は、構成要素が１つしかない組であると考えるものとする。
【００２６】
一例では、基準基板は、プロセス依存性が全くないことが期待されるので、裸基板、または較正コーティングを有する基板にすることができる。あるいは、基準基板は、例えばＦＥＭなどの別の方法で特徴付けられた何らかの所定の方法で既に処理された基板にすることもできる。このような処理済みの基準基板の場合には、その基板についてのプロセス依存性が分かった後で、別のタイプの基準基板を使用する場合と同様に使用することができる。下記の方程式では、「未処理」という用語を用いるが、これらの方程式は、本明細書で論じるようにその他の任意の種類の基準基板を含むものと理解されたい。
【００２７】
所与のレベル・センサは、いくつかの装置では可変であることもあるそれぞれのスポット・サイズを有する。レベル・センサのデータは、ある場合にはスポット・サイズとともに変化することが分かっているので、本発明の１実施形態では、特徴付けようとする各リソグラフィ装置においてほぼ同じスポット・サイズを有する複数のレベル・センサを利用する。いくつかの場合では、スポット・サイズが大きな影響を持たず、各リソグラフィ装置のレベル・センサのスポット・サイズが異なることもある。
【００２８】
その後、収集されたデータは、下記の方程式１〜３に従って解釈することができる。
【数１】
2004006892.tif 000003
【００２９】
方程式１は、一方が処理済みで一方が未処理の一対の基板について、測定したΔＺが、厚さの差と、処理済み基板のレベル・センサ測定値の高さプロセス依存性と、２種類の誤差（一方は検出器のノイズに関係する誤差、もう一方はドリフトによる誤差）との和に等しいことを示している。方程式２および３は同様の式であり、ある軸の周りの回転の変化の測定値が、処理済み基板のくさびから未処理基板のくさびを引き、これに傾斜プロセス依存性およびノイズおよびドリフトに関する誤差因子を加えたものに等しいことを示している。
【００３０】
次いで、方程式４、５および６を使用して、測定したプロセスについて２つの機械を関係づけることができる。
【数２】
2004006892.tif 000004
【００３１】
方程式４では、ε処理済みおよびε基準が測定厚さの全体の誤差であり、それぞれ各機械Ｍ１、Ｍ２ごとに値を有する。同様に、一群の機械のそれぞれについて２組の測定を行った後で、方程式４、５および６を用いて任意の２つの機械を比較することができる。データ組が収集され、各方程式について評価した後で、その結果を使用して装置の焦点面を調節し、各露光が最良の焦点面内、またはその近くで行われるようにすることができる。さらに別の装置について基準基板および処理済み基板のそれぞれについてのさらに多くのデータ組を測定して、３つ以上の装置を同様に特徴付けることもできる。複数の装置を特徴付ける際には、例えば、第３の装置を、第１および第２の装置のいずれか一方またはそれら２つの組合せと比較することができる。
【数３】
2004006892.tif 000005
【００３２】
状況によっては、高さプロセス依存性が、２種類の傾斜プロセス依存性のいずれかよりも大きな問題を引き起こすことがある。このような場合には、本発明の実施形態による方法を利用して、測定した各点について高さの測定値のみを測定することもできる。発明者等は、約９５０ｎｍ未満の波長を有する光を使用することにより、レベル・センサのプロセス依存性をさらに低減することができると判断した。
【００３３】
ドリフトの較正を行って、機械のドリフトを補正することができる。同様に、ノイズ誤差は、一連の測定値を平均化することによって低減することができる。両方の技法を用いることにより、各方程式の誤差（ε）部分をきわめて低いレベルにまで低減させ、プロセス依存性の本質をとらえた測定値を残すことができる。実際には、これらの補正により、測定を行うのに必要な全体的な時間を大幅に短縮しながら、ＦＥＭより高い確度の測定値が得られる。ドリフト補正方法の一例では、各基板について各装置で複数の測定を行い、測定のたびに２枚の基板を交互に入れ換える。その結果生じるデータ点をプロットして、ドリフト曲線を示すことができる。この実験的に決定した曲線を使用して、ドリフト・データを外挿することができる。あるいは、場合によっては、この曲線にある関数を当てはめ、これを使用して予想されるドリフトを計算することもできる。
【００３４】
さらに、複数の基準基板を利用して誤差の低減を実現することができることが考えられる。同様に、測定する基板を水平にする前に複数の様々な角度で位置合わせすることができることも考えられる。
【００３５】
以上、本発明の特定の実施形態について述べたが、上述以外の方法で本発明を実施することもできることを理解されたい。上記の説明は、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ投射装置を示す図である。
【図２】レベル・センサの誤差の様々な要因を示す概略図である。
【図３】ａはプロセス依存性を説明する概略図である。
ｂはプロセス依存性を説明する概略図である。
ｃはプロセス依存性を説明する概略図である。
【符号の説明】
２０　エアフット
２２　基部
２８　チャック
３０　トポグラフィ
４０　裸基板
４２　処理済み基板
４４　フォトレジスト層
【図１】
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【図２】
2004006892.tif 000007
【図３】
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【外国語明細書】
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