(57)【要約】【課題】広範囲な校正測定を行わなくても、処理の後で基板を整合した場合に起こる整合のずれによる誤差の正確な修正方法を提供すること。【解決手段】デバイス製造中、投影ビームがマスクを通して基板上に投影される。基板は基板上の整合構造によりマスクと整合される。整合構造から反射した光の特性は、基板の相対位置を決定するために使用される。基板の先行処理は、潜在的に反射光から決定した位置に誤差を生じる。反射光の特性の測定は、基板の処理による誤差を修正するために必要な修正の程度を決定するために使用される。好適には、整合構造の物理モデルのパラメータは、反射光から推定し、修正を決定するために使用することが好ましい。好適には、複数の異なる回折ピークの振幅は、修正を決定するために測定することが好ましい。【選択図】図４
2004343044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ投影装置であって、
所望するパターンにより投影ビームをパターン化する働きをするパターニング手段を支持するための支持構造と、
空間内で周期的に変化する光学的特性を有する整合構造を備える基板を保持するための基板テーブルと、
光学整合システムとを備え、該光学整合システムが、
前記パターニング手段に相対的な前記整合構造の位置を決定するために、前記基板により影響を受けた光からの位置情報を使用し、
前記位置に従って前記パターニング手段と前記基板の相対的位置決めを制御するように配置されているものにおいて、
前記光学整合システムが、
前記基板により影響を受けた光、または前記基板、または前記基板を処理するために使用した処理パラメータの同じ値と共有の１回またはそれ以上の処理ステップを受けたもう１つの基板により影響を受けた光の位置不変情報を測定し、
少なくとも前記位置に不変情報の制御下で、位相値から前記位置を決定するために使用する修正の程度を決定するようにされていることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項２】
前記光学整合システムが、
前記基板の相対位置の関数として、前記整合構造により回折された光の次数ペアの輝度の変動の位相値を測定し、
前記位相値から前記パターニング手段に相対的な前記整合構造の位置を決定し、
前記位置にもとづき前記パターニング手段および前記基板の相対的位置決めを制御するように配置されている位相格子整合システムであって、
前記位相格子整合システムが、
前記整合構造、または前記基板または前記基板上のまたは前記基板と共通の１回またはそれ以上の処理ステップを受けたもう１つの基板上の空間内での周期的光学的特性か処理するために使用した処理パラメータの同じ値の他の整合構造からの回折光の次数の複数の異なるペアそれぞれの相対位置の振幅に依存する輝度変動を測定し、
少なくとも前記測定した輝度値の制御下で、前記位相値から前記位置を決定するために使用する修正の程度を決定するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項３】
前記整合システムが、複数の波長の光に対する各位置不変情報を測定し、また前記修正を決定するために前記複数の波長に対して測定した各位置不変情報の組合わせを使用するように配置されている、請求項１または２に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項４】
少なくとも前記位置不変情報の制御下で、前記修正を決定するようにトレーニングされたニューラル・ネットワーク手段を備える、請求項１〜３の何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項５】
前記整合システムが、前記整合構造の位置に依存する反射または透過を示すパラメータで表示したモデルを表す情報を備え、前記整合システムが、
光学系の物理法則による振幅に対応する前記モデルの１つまたはそれ以上のパラメータの１つまたは複数の値を推定し、
前記推定した１つまたは複数の値により前記修正を決定するように配置されている、請求項１〜４の何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項６】
前記整合システムが、前記振幅の測定した値と、前記パラメータで表示したモデルおよび光学系の前記物理法則による振幅のモデルをベースとする値との間の差異に関する情報を計算し、前記差異を最小にするために、前記推定した１つまたは複数の値を決定するようになっている、請求項５に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項７】
前記整合システムが、回折次数の複数の異なるペアについての前記位相値を測定するようになっていて、前記修正が、回折次数の前記複数の異なるペアについて前記位相値と前記振幅値との組合わせにより識別される、請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項８】
前記整合システムが、前記整合構造の位置に依存する反射または透過を示すパラメータで表示したモデルを表す情報を備え、前記整合システムが、
前記振幅の測定値と、前記パラメータで表示したモデルおよび光学系の前記物理法則による前記振幅のモデルをベースとする値との間の差異に関する情報を計算し、
前記差異を最小にするために前記モデルの１つまたはそれ以上のパラメータとの組合わせで、前記位置の１つまたは複数の値を推定するようになっている、請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項９】
前記整合システムが、前記モデルの使用可能のパラメータのセットを供給するようになっていて、前記モデルの前記使用可能のパラメータのセットから前記修正を決定するための値が推定される前記１つまたは複数のパラメータを選択するためのインタフェースを備え、前記整合システムが、前記修正を決定するために前記選択した１つまたは複数のパラメータだけの１つまたは複数の値を推定する、請求項５、６または８に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１０】
前記モデルの前記１つまたはそれ以上のパラメータが、前記整合構造の幾何学的特性を記述する、請求項５、６、８または９の何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１１】
リソグラフィ投影装置であって、
所望するパターンにより投影ビームをパターン化する働きをするパターニング手段を支持するための支持構造と、
整合構造を備える基板を保持するための基板テーブルと、
整合システムとを備え、該整合システムが、
前記整合構造により反射または透過した光の特性を測定し、
前記光学的特性から前記パターニング手段に対する前記整合構造の位置を決定し、
前記位置に従って前記パターニング手段と前記基板の相対的位置決めを制御するように配置されていて、
前記整合システムが前記整合構造の物理的特性を記述するパラメータで表示したモデルを表す情報を含み、前記整合システムが、
光学系の前記物理法則により、ほぼ前記整合構造により測定した測定特性になるモデルの１つまたはそれ以上のパラメータの１つまたは複数の値を推定し、
前記推定した１つまたは複数の値により前記測定した特性に対応する位置を決定するように配置されていることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項１２】
前記整合システムが、前記特性の測定した値と、前記パラメータで表示したモデルおよび光学系の前記物理法則に対応する特性のモデル化した値の間の差異に関する情報を計算し、前記差異を最小にするために前記推定した１つまたは複数の値を決定するように配置されている、請求項１１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１３】
前記整合システムが、前記モデルから得られるパラメータのセットから前記修正を決定するために推定される前記１つまたは複数のパラメータを選択するためのインタフェースを有し、前記整合システムが前記選択したパラメータだけに対する１つまたは複数の値を推定する、請求項１１または１２に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１４】
前記モデルの前記１つまたはそれ以上のパラメータが、前記整合構造の幾何学的特性を記述する、請求項１１〜１３の何れか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１５】
デバイス製造方法であって、
投影ビームの断面をパターンでパターン化するためのパターニング手段を供給するステップと、
放射線感光材料の層で少なくとも一部が覆われている、空間的に周期性変化しうる光学的特性を有する整合構造を備える基板を供給するステップと、
前記パターニング手段に対する前記整合構造の位置を決定するために、前記基板の影響を受けた光からの位置情報を使用するステップと、
前記位置に依存して前記パターニング手段および前記基板の相対的位置決めを制御するステップとを含み、
前記位置を決定するステップが、
前記基板により影響を受けた光、または前記基板または前記基板を処理するのに使用した処理パラメータの同じ値と共有の１回またはそれ以上の処理ステップを受けたもう１つの基板により影響を受けた光の位置不変情報を測定するステップと、
少なくとも位置不変情報の制御下で、前記位相値から前記位置を決定するために使用する修正の程度を決定するステップとを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１６】
前記位置情報を使用するステップが、
前記基板の相対位置の関数として、位相格子整合構造により回折された光の次数ペアの輝度変動の位相値を測定するステップと、
前記位相値から前記パターニング手段に相対的な前記整合構造の位置を決定するステップとを含み、
位置不変情報を測定する前記ステップが、
前記整合構造、または前記基板または該基板上の、または該基板と共通の、又は該基板を処理するために使用した処理パラメータの同じ値と共通の１回またはそれ以上の処理ステップを受けたもう１つの基板上の空間周期的光学的特性を有するもう１つの整合構造からの回折光の複数の異なる次数のペアのそれぞれの相対位置の振幅に依存する輝度変動を測定するステップと、
少なくとも前記測定した輝度値の制御下で、前記位相値から前記位置を決定するために使用する修正を決定するステップとを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のデバイス製造方法。
【請求項１７】
位置不変情報を測定するステップが、複数の波長の光に対する各位置不変情報を測定するステップと、前記修正を決定するために前記複数の波長に対して測定した各位置不変情報の組合わせを使用するステップとを含む、請求項１５または１６に記載のデバイス製造方法。
【請求項１８】
少なくとも前記位置不変情報の制御下で、前記修正を決定するためにニューラル・ネットワーク手段を使用するステップと、必要な修正の測定値および位置不変情報の対応する測定値および／または修正と位置不変情報との組合わせの理論的な予測例を含む、トレーニング例により前記修正を決定するために、前記ニューラル・ネットワーク実施を学習するステップとを含む、請求項１５または１６に記載のデバイス製造方法。
【請求項１９】
前記整合構造の位置に依存反射または透過を示すパラメータで表示したモデルを供給するステップと、
光学系の物理法則による振幅に対応する前記モデルの１つまたはそれ以上のパラメータの１つまたは複数の値を推定するステップと、
前記推定した１つまたは複数の値により前記修正を決定するステップとを含む、請求項１５〜１７の何れか１項に記載のデバイス製造方法。
【請求項２０】
前記振幅の測定した値と、前記パラメータで表示したモデルおよび光学系の前記物理法則による振幅のモデルをベースとする値との間の差異に関する情報を計算するステップと、前記差異を最小にするために前記推定した１つまたは複数の値を決定するステップとを含む、請求項１９に記載のデバイス製造方法。
【請求項２１】
回折の複数の異なる次数ペアに対する前記位相値を測定するステップを含み、前記修正が、回折の前記複数の異なる次数ペアに対する前記位相値と前記振幅値との組合わせにより識別される、請求項１５に記載のデバイス製造方法。
【請求項２２】
前記整合構造の位置依存反射または透過を示すパラメータで表示したモデルを供給するステップと、
前記振幅の測定した値と前記測定位相値の間の総合的な差異と、前記パラメータで表示したモデルおよび光学系の前記物理法則による前記振幅および位相のモデルをベースとする値に関する情報を計算するステップと、
前記差異を最小にする前記モデルの１つまたはそれ以上のパラメータとの組合わせで前記位置の１つまたは複数の値を推定するステップとを含む、請求項２１に記載のデバイス製造方法。
【請求項２３】
前記モデルの使用できるパラメータのセットから前記修正を決定するための複数の値が推定される前記１つまたは複数のパラメータを選択するステップを含み、前記選択が前記基板が受けた処理ステップの性質に依存する、請求項１９、２０または２２に記載のデバイス製造方法。
【請求項２４】
前記モデルの前記１つまたはそれ以上のパラメータが、前記整合構造の幾何学的特性を記述する、請求項１５〜２３の何れか１項に記載のデバイス製造方法。
【請求項２５】
デバイス製造方法であって、
その断面のパターンにより投影ビームをパターン化するためにパターニング手段を使用するステップと、
放射線感光材料の層で少なくとも一部が覆われている整合構造を備える基板を供給するステップと、
前記整合構造により反射または透過された光の特性を測定するステップと、
前記測定した特性から前記整合構造の位置を計算するステップと、
前記位置により前記パターニング手段および前記基板の相対的位置決めを制御するステップとを含み、
前記位置を計算するステップが、
前記整合構造の物理的特性を記述するパラメータで表示したモデルを供給するステップと、
光学系の前記物理法則により、ほぼ前記測定した測定特性になる前記モデルの１つまたはそれ以上のパラメータの１つまたは複数の値を推定するステップと、
前記推定した１つまたは複数の値により、前記測定した特性に対応する位置を決定するステップとを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項２６】
前記特性の前記測定した値と、前記パラメータで表示したモデルおよび光学系の前記物理法則に対応する、前記特性のモデル化した値の間の差異に関する情報を計算するステップと、前記差異を最小にするために前記推定した１つまたは複数の値を決定するステップとを含む、請求項２５に記載のデバイス製造方法。
【請求項２７】
前記基板が受けた処理ステップの性質により、前記モデルの使用できるパラメータのセットから前記修正を決定するために、複数の値が推定される前記１つまたは複数のパラメータを選択するステップを含む、請求項２５または２６に記載のデバイス製造方法。
【請求項２８】
前記モデルの前記１つまたはそれ以上のパラメータが、前記整合構造の幾何学的特性を記述する、請求項２５〜２７の何れか１項に記載のデバイス製造方法。
【請求項２９】
ほぼ前記基板上または前記基板と共有の処理ステップを受けたもう１つの基板上のもう１つの整合マークの前記測定した特性を得る、他の１つのパラメータまたは他の複数のパラメータを探索する際に、初期値を選択するために前記推定した１つまたは複数のパラメータを使用するステップを含む、請求項２５、２６、２７または２８に記載のデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ投影装置および独立請求項の前文記載のデバイス製造方法に関する。このリソグラフィ投影装置は、放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、所望するパターンに従って投影ビームをパターン化する働きをするパターニング手段を支持するための支持構造と、整合構造を備える基板を保持するための基板テーブルと、基板の目標部分上にパターン化されたビームを投影するための投影システムと、整合システムとを備える。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において使用する「パターニング手段」という用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に形成される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することができる手段を指すものとして広義に解釈されるべきである。「ライト・バルブ」という用語もこの意味で使用することができる。一般的に、上記パターンは、集積回路または他のデバイス（下記の説明を参照）などの目標部分に形成中のデバイスの特定の機能層に対応する。このようなパターニング手段としては下記のものがある。すなわち、
−  マスク。マスクの概念は、リソグラフィにおいて周知のものであり、バイナリ・マスク・タイプ、レベンソン・マスク・タイプ、減衰位相シフト・マスク・タイプおよび種々のハイブリッド・マスク・タイプ等がある。放射線ビーム内にこのようなマスクを置くと、マスク上のパターンにより、マスク上に入射する放射線が選択的に透過（透過性マスクの場合）または選択的に反射（反射性マスクの場合）される。あるマスクの場合には、支持構造は、一般的に、確実にマスクを入射放射線ビーム内の所望する位置に保持することができ、必要に応じては、ビームに対してマスクが移動することができるようなマスク・テーブルである。
−  プログラマブル・ミラー・アレイ。このようなデバイスの一例としては、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス・アドレス可能面がある。このような装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域が入射光を回折光として反射し、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するという原理である。適当なフィルタを使用することにより、反射ビームから上記の非回折光をろ過して回折光だけを後に残すことができる。このようにして、ビームは、マトリックス・アドレス可能面のアドレス・パターンに従ってパターン形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの他の実施形態は、それぞれが、適当な集中した電界を加えることにより、または圧電作動手段を使用することにより、軸を中心にして個々に傾斜することができる小さなミラーのマトリックス配置を使用する。ここでもまた、アドレスされるミラーが、アドレスされないミラーとは異なる方向に入力放射線ビームを反射するように、ミラーは、マトリックス・アドレス指定することができる。このようにして、反射したビームは、マトリックス・アドレス指定することができるミラーのアドレス・パターンに従っ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、適当な電子手段により行うことができる。上記両方の状況において、パターニング手段は、１つまたはそれ以上のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書に記載したミラー・アレイのより詳細な情報については、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特許出願第ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。プログラマブル・ミラー・アレイの場合には、上記支持構造を、例えば、必要に応じて固定式にも移動式にもすることができるフレームまたはテーブルの形で実施することができる。
−  プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構造の一例は、引用によって本明細書の記載に援用する米国特許第５，２２９，８７２号に記載されている。すでに説明したように、この場合の支持構造は、例えば、必要に応じて固定式にも移動式にもすることができるフレームまたはテーブルの形で実施することができる。
【０００３】
説明を簡単にするために、本明細書の残りの部分のいくつかの箇所では、マスクおよびマスク・テーブルを含む例について集中的に説明する。しかし、このような例において説明する一般的原理は、すでに説明したように、パターニング手段の広義な意味で理解されたい。
【０００４】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造の際に使用することができる。このような場合、パターニング手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを形成することができ、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層でコーティングされた基板（シリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば、１つまたはそれ以上のダイを含む）に画像として形成することができる。一般的に、１つのウェハは、１回に１つずつ、投影システムにより連続的に照射される隣接する目標部分の全ネットワークを含む。１つのマスク・テーブル上に１つのマスクによりパターン形成を行う現在の装置の場合、２つの異なるタイプの機械を区別することができる。リソグラフィ投影装置の１つのタイプの場合には、１回の動作で目標部分上に全マスク・パターンを露光することにより各目標部分を照射することができる。このような装置は、通常、ウェハ・ステッパまたはステップアンドリピート装置と呼ばれる。通常、ステップアンドスキャン装置と呼ばれる別の装置の場合には、所与の基準方向（「走査」方向）の投影ビームの下で、マスク・パターンを順次走査し、一方この方向に平行または反平行に基板テーブルを同期状態で走査することにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影システムは、倍率計数Ｍ（一般的に、１より小さい）を有しているので、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に計数Ｍを掛けたものになる。本明細書に記載するリソグラフィ・デバイスについてのより詳細な情報は、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号を参照されたい。
【０００５】
リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスの場合には、パターン（例えば、マスクにおける）は、放射線感光材料（レジスト）の層で少なくとも一部が覆われている基板上に像形成される。この像形成ステップを行う前に、プライミング、レジスト・コーティングおよびソフトベークなどの種々の処理を基板に対して行うことができる。露光後、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび像形成特性の測定／検査などの他の種々の処理を基板に対して行うことができる。このような一連の処理は、例えば、ＩＣのようなデバイスの個々の層をパターン形成する際の基準として使用される。次に、このようにパターン化された層に対して、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨などの種々のプロセスを行うことができる。これらすべてのプロセスは、個々の層を仕上げるためのものである。いくつかの層が必要な場合には、全処理またはそれを修正したものを新しい各層に対して行わなければならない。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらのデバイスは、ダイシングまたはソーイングのような技術により相互に切り離され、それにより、個々のデバイスをキャリヤ上に装着することもできるし、ピン等に接続することもできる。このようなプロセスに関するより詳細な情報は、例えば、１９９７年にマグローヒル出版社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４を参照されたい。
【０００６】
説明を簡単にするために、今後は投影システムを「レンズ」と呼ぶことにする。しかし、この用語は、例えば、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系を含む種々のタイプの投影システムを含むものと広義に解釈されるべきである。放射線システムは、また、放射線の投影ビームの誘導、成形または制御のためのこれらの設計タイプのうちのどれかにより動作する構成要素を含むこともできる。これらの構成要素も、以下の説明においては、集合的にまたは単独で「レンズ」と呼ぶことにする。さらに、リソグラフィ装置は、２つまたはそれ以上の基板テーブル（および／または２つまたはそれ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものであってもよい。このような「多段」デバイスの場合には、追加テーブルを並列に使用することもできるし、または１つまたはそれ以上のテーブルを露光のために使用している間に、１つまたはそれ以上のテーブル上で準備ステップを実行することもできる。二段リソグラフィ装置については、米国特許第５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号を参照されたい。
【０００７】
パターン化されたビームを基板Ｗ上に投影する前に、投影されたビームが基板の必要な目標位置を照射するように、基板Ｗおよびパターニング手段を相互に位置決めしなければならない。この目的のために、パターニング手段またはパターニング手段用の支持構造に対して、基板の位置を非常に正確に測定することができるリソグラフィ装置を設置することが望ましい。
【０００８】
１９９８年のＩＣＣＡＳＰの議事録に掲載されている、「非対称の信号を位置決めする際の構造の使用」（Ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｉｎ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｏｆ  ｎｏｎ−ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｓｉｇｎａｌｓ）という名称の、Ａ．Ａ．ガザンファリアン他の論文が、リソグラフィ装置での基板の整合方法を記載している。ガザンファリアン他は、走査／画像化技術を使用している。整合マークが基板上に描かれていて、マークが走査されると、整合マスクから散乱した光が検出される。検出技術の詳細は開示されていないが、検出の結果は走査位置の関数として１つのピークを有する線形を有する検出信号である。上記ピークの位置は、名目上整合マークの位置に対応する。
【０００９】
ガザンファリアン他は、このタイプの測定の精度は、光学システムおよび基板に対して行われる処理ステップにより影響を受けるという事実を認識している。特に、システムの整合誤差は、光学システム内の非対称および基板上の構造の対称に影響を与える処理ステップによるものである。これらの誤差は、ウェハ処理条件内の変動の影響、ウェハ毎のまたはウェハ上の位置の違いによりバッチ毎に異なる。
【００１０】
ガザンファリアン他は、モデル化ステップを導入することにより、これらの誤差を克服している。多数の「隠れた」パラメータの関数としての検出信号のモデル化した線形が使用されている。通常の整合中、ガザンファリアン他は、測定した線形を最も正確に近似するために隠れたパラメータの値を適合させる。整合マークの位置のずれは、測定した線形にモデル化した線形を適合させるためには、どのずれをモデル化した線形に適用しなければならないのかを決定することにより決まる。
【００１１】
実際に整合する前に、隠れているパラメータとモデル化した線形との間の関係が決定され、隠れているパラメータの数が選択される。この決定および選択は、多数の整合マークのサンプルが使用され、ある信頼できる方法で位置が測定され、検出信号の線形が測定される学習段階を含む。サンプルは、異なる線形および通常の整合中に起こる場合がある通常のずれの広がりを表す。ガザンファリアン他は、この広がりおよび隠れているパラメータの最小数により、対応する位置誤差を表すことができるモデルを生成するために特異な値分解技術を使用している。
【００１２】
ガザンファリアン他が使用した技術は多くの欠点を有している。第１の欠点は、モデル形成ステップ中に整合マークの実際の位置を正確に測定しなければならないことである。このような測定は実際に行うのが難しく、モデル形成ステップ中にこのような測定をかなりの回数行わなければならない。基板の製造中、各リソグラフィ・ステップに対して異なる組の測定値を入手しなければならない。そのためこの技術を使用すると、コストが非常に高いものになる。
【００１３】
第２の欠点は、ガザンファリアン他の技術は、線形のピークの位置誤差を修正する目的で、隠れているパラメータの決定を十分行うことができるように、走査位置の関数として十分な情報を含む線形を生成するあるタイプの測定を行わなければならない。そのため、不十分な情報しか含んでいない線形を修正することができない。
【００１４】
整合を行うためのある技術は、位相格子整合測定を使用する。この場合には、周期的に変化する光学的特性を有する整合マークが基板上に表示されている。整合マークにより散乱する光の輝度が測定され、整合マークの位置を測定するために、リソグラフィ装置内のある定義した位置に対する整合マークについて観察した周期の位相が決定される。
【００１５】
誤差を除去するために回折技術が使用される。整合マークの空間内での周期的光学的特性は、回折格子により多くの回折の異なる次数の光の回折が起こる。位相格子の整合の測定を行っている間、整合マークは単色光により照射され、異なる次数の光が整合マークから回折する。ペアの次数の光が分離され、整合マークの周期的性質により、整合マークのずれの関数として輝度が周期的に変化する検出信号に対して使用される。輝度は、それにより（整合マークの周期の整数まで）整合マークの位置が決定される検出信号を生成するために使用される。回折次数の異なるペアからの位置測定の組合わせは、もっと信頼性の高い位置測定を行うために使用することができる。
【００１６】
この技術は、また、基板処理効果により誘起される非対称により、整合のずれによる誤差を起こすことが分かっている。ガザンファリアン他は、このタイプの測定の修正については言及していない。しかし、回折のペアの次数に対する検出信号に適用した場合には、整合のずれによる誤差を修正する目的で、十分な数の隠れているパラメータを適合するために、この検出信号で通常使用することができる情報は不十分なものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の１つの目的は、広範囲な校正測定を行わなくても、処理の後で基板を整合した場合に起こる整合のずれによる誤差の正確な修正方法を提供することである。
【００１８】
本発明のもう１つの目的は、位相格子整合システムを使用する場合の整合のずれによる誤差を正確に修正する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、請求項１に記載のリソグラフィ装置を提供する。
【００２０】
少なくとも均質な光を使用した場合には、基板により影響を受けた光は、位置により変化する情報、すなわち基板の変位による影響を受ける情報と、変位があっても変化しない、位置により変化しない情報の両方を含む。位置により変化する情報の例としては、格子により回折された光の位相または基板上のフィーチャの画像の位置がある。位置により変化しない情報の例としては、位置の関数としての回折光または反射光の最大輝度等がある。通常、整合用には位置情報だけが使用される。請求項に記載の本発明の装置は、基板の影響を受けた光の位置により変化しない情報は、処理ステップ中に発生する変動の特性であり、そのため、位置により変化する情報に適用しなければならない結果として得られる修正の変動および大きさを識別するために使用することができるという洞察に基づいている。
【００２１】
特に、整合マークにより回折した光の複数の異なる次数ペアのそれぞれの振幅の組合わせは、任意の１つまたはそれ以上の次数ペアからの位置測定を修正するために使用することができる。任意の整合構造に対する光学的理論的考察だけに基づいた場合、振幅から位相修正を決定することを期待する理由はほとんどないか全然ないが、任意の所与の処理ステップは、それぞれが異なるペアに対する振幅および位置測定上組合せた効果を有して整合マークの光学的特性の変動の所定の範囲しか導くことができないことが分かっている。それ故、位置の測定精度を改善するために使用することができる振幅と位置誤差との間に相関関係が生じる。
【００２２】
輝度は、変形のタイプを識別することにより位置の修正を間接的に決定するために使用することができるので、１つの波長の光に対する位置測定の修正は、その波長の光により測定した輝度をベースとする必要もないし、またはその波長の光で測定した輝度だけをベースとする必要もない。いくつかの位置として同じ整合構造上で輝度を測定する必要もなければ、実際同じ基板上で測定する必要もない。同様に、同じ処理を受けたもう１つの基板を、必要な修正を決定するために使用することができる。ある実施形態の場合には、ある多数の異なる波長の光の回折次数の振幅測定を使用することができる。それ故、位置修正のタイプをもっと正確に識別することができる。
【００２３】
回折の異なる次数ペアの位相測定は、輝度の他に修正の大きさを決定するためにも使用することができる。この場合、振幅からの修正の計算と位相からの位置測定の修正の計算とを厳格に区別する必要がない。請求項が位置修正の程度を決定するために「使用すべき」修正の決定を記述している場合には、この表現は明示の修正と、振幅および位相からの位置測定の決定中に暗黙に決定する修正の両方を含む。両方の場合とも、位置に依存しない情報は、位置依存位相情報が変化しない場合でも修正の程度に影響を与える。
【００２４】
修正を決定するために、好適には、パラメータで表示したモデルによる整合構造の位置の関数としての整合構造の物理的特性を特徴とするモデルを使用することが好ましい。パラメータは、例えば、整合構造のリッジの周期のデュティサイクル、リッジの深さ、リッジのどちらかの側面上の縁部の勾配、リッジおよびリッジ間の平らな部分の凹凸の高さ、およびリッジの頂部上のレジスト層内の凹凸の位置および振幅等であってもよい。好適には、このような構造を記述するパラメータは、光学の専門家でない人々がアクセスすることができるモデルを制作するために使用することが好ましい。しかし、代わりに、位置の関数として基板の反射率のパラメータで表示した近似のような他のタイプのパラメータも使用することができる。
【００２５】
マクスウェルの方程式と一致する計算により、回折の異なる次数に対する振幅、および整合構造の位置の決定の修正の両方のパラメータの値の各組合わせを予測することができる。好適には、その後で、選択したパラメータに対応する修正を選択が行われる測定した振幅に最もよく適合する予測した輝度になるパラメータの値を探索することにより、修正を決定することが好ましい。
【００２６】
このようなモデルをベースとするアプローチは、同様に、位置測定を入手するために周期的整合構造および／または回折振幅を使用しない整合システムに適用することもできる。任意のタイプの光学的特性を、修正位置測定中に使用するために、基板上の整合構造のパラメータで表示したモデルのパラメータの値を決定するために使用することができる。しかし、周期的整合構造を使用する測定への適用は、比較的広い面積を有する整合構造を依然として記述しながら、比較的少ない数のパラメータだけで構造の物理的特性を特徴づけることができるという利点を有する。
【００２７】
リソグラフィ装置の他の実施形態の場合には、上記装置は、モデルの１つまたはそれ以上のパラメータ間の関係、および整合システムに対する（マクスウェルの方程式のような数式で表される）光学系の物理法則と一致する整合システムの検出信号を計算するように、また、上記値が上記関係により測定した検出信号に対応するように、１つまたはそれ以上のパラメータの値を決定するように構成される。位置の測定は、値により修正される。リソグラフィ装置の光学系の物理法則と一致する基板のパラメータ間の関係を実施することにより、異なるリソグラフィ処理ステップに対する関係の広範囲な校正を行う必要がなくなる。
【００２８】
本発明のリソグラフィ装置の他の実施形態の場合には、上記装置は、必要な修正を決定するために使用することができる値を有する一組の使用可能なパラメータを、又使用可能なパラメータから１つまたはそれ以上のパラメータを選択するためのインタフェースを有する。上記装置は、測定した検出信号に対応して、選択した１つまたはそれ以上の形状パラメータだけの値を決定することによりサブセットの選択に応答するように構成されている。このような構成により、リソグラフィ装置のユーザは、整合システムの光学的特性の知識を必要としない物理パラメータにより、処理ステップ後に修正を行わなければならない誤差のタイプを識別することができる。さらに、ユーザは、処理ステップの後で変化しないだろうと思われる他の形状パラメータに対する値を使用することができる。
【００２９】
この目的のために使用されるパラメータの組合わせの選択は、好適には、整合の前に基板に対して行われるある１つのまたは複数の処理により、又はこの処理による生ずる変動の範囲の性質に、依存することが好ましい。
【００３０】
パラメータの関数として光学的特性を表示するモデルを使用する場合には、最善のパラメータ値に対する探索を任意の周知の方法で行うことができる。例えば、シミュレートしたアニーリング技術が使用される。何故なら、この技術は、整合構造の関連するパラメータで表示した光学的特性、および回折次数の輝度に関連するモデルで発生することが分かっている局部的な最小値を克服するからである。
【００３１】
しかし、位相測定の修正の決定が行われている限りは、物理パラメータの項で明白な整合構造の変形の性質を必ずしも決定する必要はない。例えば、輝度の異なる組合わせに対して、位相修正を割り当てられる関数の計算を使用することができる。このような関数は、整合の前にすでに行われた１つまたは複数の処理ステップに対して特に定義することができる。例えば、パラメータで表示した関数を用いて、パラメータの値を理論的根拠によりまたは１つまたは複数の処理ステップに対する測定により決定する。このような関数の簡単な例としては、輝度の比と位相の修正との間の線形関係がある。パラメータは、この線形関係の係数である。しかし、もちろん、１つのまたは複数の処理ステップに対して、「トレーニング」済みのニューラル・ネット関数のような他のタイプの関数、または輝度の異なる組合わせに対するエントリを含むルックアップ・テーブルを使用することもできる。上記エントリは、対応する位相修正を含む。このような関数および特にニューラル・ネット関数は、個々の基板に対する計算時間を少しだけ追加するだけですむという利点を有する。
【００３２】
他の態様によれば、本発明は、請求項１３に記載のデバイス製造方法を提供する。
【００３３】
もう１つの実施形態の場合には、位置修正の識別は、上記修正または修正を決定する少なくとも上記パラメータは、例えば、同じバッチ内または同じ基板上で共有の処理済みの構造についてほぼ同じであるという事実を利用して、２つまたはそれ以上の段階で行われる。この実施形態の場合には、整合構造のために計算したパラメータまたは修正は、以降の整合マークに対するパラメータを探索するための最初の値として使用される。もっと一般的には、基板またはバッチ全体の平均値に基づいて推定した推定パラメータまたは修正は、個々の整合マークまたは整合マークのグループに対しての推定値をバイアスするために使用することができる。ある実施形態は、この予備選択段階においては、使用できる修正のサブセットが、回折次数の輝度および／または他のパラメータの第１の測定値から（共通の処理ステップで処理された）複数の基板のバッチに対して選択される予備選択段階、および上記個々の基板上または上記領域内の上記整合マーク、または１つまたはそれ以上の整合マークに対する回折の次数の輝度の第２の測定値から個々の整合構造または個々の基板またはこのような基板上の個々の領域に対する特定の修正を選択するための以降の段階を含む。同様に、バッチ・レベルでの予備選択の代わりに、またはそれに加えて、基板レベルまたは領域レベルでの予備選択を、個々の整合構造または基板上の領域に対する最終選択を行う前に使用することができる。それ故、個々の整合マークに対する修正を発見するための計算が簡単になり、修正の一貫性が改善される。
【００３４】
ＩＣ製造の際の本発明による装置の使用について、本明細書において具体的に説明するが、このような装置は、多くの他の可能な用途を有することをはっきりと理解されたい。例えば、本発明の装置は、集積光学システム、磁気領域メモリ用の案内および検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッド等の製造の際に使用することができる。当業者であれば、このような別の用途の場合には、「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」のような用語の代わりに、それぞれ、もっと一般的な用語である「マスク」、「基板」および「目標部分」を使用することができることを理解することができるだろう。
【００３５】
本明細書においては、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長の）、および極紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長の）、およびイオン・ビームまたは電子ビームのような粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射線を含む。
【００３６】
添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。対応する参照符号はその対応する部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ投影装置１の略図である。この装置は、
放射線（例えば、レーザ放射線）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬを備える。この特定の実施形態の場合には、放射線システムは、また、放射線源ＬＡと、
マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスク・ホルダーを備え、品目ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段ＰＭに接続している第１の対象物テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えば、レジストでコーティングされたシリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダーを備え、品目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ＰＷに接続している第２の対象物テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つまたはそれ以上のダイを備える）上にマスクＭＡの照射部分を画像形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬを備える。
【００３８】
本明細書で説明するように、上記装置は透過タイプのものである（すなわち、透過性マスクを有している）。しかし、一般的にいって、上記装置は、例えば、反射性タイプの（反射性マスクを有する）ものであってもよい。別の方法としては、上記装置は、上記のようなあるタイプのプログラマブル・ミラー・アレイのような他のタイプのパターニング手段を使用することもできる。
【００３９】
放射線源ＬＡ（例えば、レーザ）は、放射線ビームを生成する。このビームは、直接、または、例えば、ビーム・エクスパンダＥｘのようなコンディショニング手段を通過した後で、照明システム（照明装置）ＩＬに送られる。照明装置ＩＬは、ビーム内の輝度分布の（通常、それぞれσアウタおよびσインナと呼ばれる）外部および／または内部の半径方向の広がりを設定するための、調整手段ＡＭを備えることができる。さらに、照明装置は、一般的に、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯのような種々の他の構成要素を備える。このようにして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面内に必要な均一性と輝度分布を有する。
【００４０】
図１の場合、放射線源ＬＡは、リソグラフィ投影装置のハウジング内に収容することができるが（例えば、放射線源ＬＡが水銀ランプの場合、多くの場合そうであるように）、リソグラフィ投影装置から離れたところに設置することもでき、放射線源ＬＡが発生する放射線ビームは装置内に導入される（例えば、適当な方向づけミラーにより）。この後者のシナリオは、多くの場合、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザの場合に使用される。本発明および特許請求の範囲はこれらのシナリオの両方を含む。
【００４１】
その後で、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡを照射する。マスクＭＡを横切った後で、ビームＰＢはレンズＰＬを通過する。このレンズは基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を結ぶ。第２の位置決め手段ＰＷ（および干渉計測定手段ＩＦ）の助けにより、例えば、ビームＰＢの経路内に異なる目標部分Ｃを位置決めするために、基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後で、または走査中に、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ために、第１の位置決め手段ＰＭを使用することができる。通常、対象物テーブルＭＴ、ＷＴの運動は、図１には明示していないがロング・ストローク・モジュール（粗位置決め用）、およびショート・ストローク・モジュール（微細位置決め用）を用いて行われる。しかし、ウェハ・ステッパ（ステップアンドスキャン装置とは対照的な）の場合には、マスク・テーブルＭＴは、ショート・ストローク・アクチュエータに単に接続することもできるし、固定することもできる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク整合マークＭ１、Ｍ２および基板整合マークＰ１、Ｐ２を使用して整合することができる。
【００４２】
図の装置は、下記の２つの異なるモードで使用することができる。
１．ステップ・モードの場合には、マスク・テーブルＭＴは、本質的に固定状態に維持され、全マスク画像は、１回で（すなわち、１回の「照射」で）目標部分Ｃ上に投影される。次に、異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射することができるように、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向にシフトされる。
２．走査モードの場合には、所与の目標部分Ｃが１回の「照射」で露光されない点を除けば、本質的には同じシナリオが適用される。代わりに、マスク・テーブルＭＴを、速度ｖで所与の方向（例えば、ｙ方向のような、いわゆる「走査方向」）に移動することができ、その結果、投影ビームＰＢはマスク画像上を走査する。同時に、基板テーブルＷＴは、速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向または反対方向に同時に移動する。ここで、Ｍは、レンズＰＬの倍率（通常、Ｍ＝１／４または１／５）である。このようにして、解像度を犠牲にしないで比較的広い目標部分Ｃを露光することができる。
【００４３】
整合サブシステム（図１には図示せず）は、投影中基板Ｗが必ず正しく整合するように、基板Ｗの位置を正確に測定するための装置に内蔵されている。整合サブシステムは、例えば、基板テーブルＷＴ上の基板Ｗの位置が十分な精度で制御できないという理由で必要になる場合がある。処理ステップの変動は、異なる基板の位相シフトに異なる影響を与える恐れがある。半導体製造プロセス中に、例えば、基板Ｗ（ウェハ）に対して多くの処理ステップが行われ、処理ステップの複数のグループ間において、ウェハは基板テーブル上に置かれ、位置依存処理を確実に行うためにマスクを通して照射される。照射を行う前に、マスクがウェハ上に投影される位置が、必ず前のマスクが投影された位置および／または後のマスクが投影される位置に対応するようにマスクおよび基板を整合しなければならない。
【００４４】
図２は、放射線源２０、画像形成構造２４、基準構造２６、２６ａ、検出器２８、２８ａ、および処理ユニット２９を備える光学サブシステムを含む整合サブシステムのある実施形態の略図である。この図では、処理ユニット２９は１つの素子であるが、処理ユニット２９を多数の相互に接続しているプロセッサから構成することができることを理解することができるだろう。
【００４５】
例えば、レーザのような放射線源２０は、基板Ｗ上の整合マーク２２上にライトスポットを生成するように配置されている。正確に整合するために、基板Ｗは整合マーク２２内に空間的に周期的な反射特性を有する整合構造を含む。画像形成構造２４は、基準構造２６上に整合マーク２２を画像形成するためのレンズ装置２４０、２４２を含む。基準構造２６は空間的に周期的な透過特性を有する。検出器２８は、基準構造２６を透過した放射線の空間的に平均された輝度を検出するように配置されている。検出器２８は、処理ユニット２９の入力に結合している出力を有し、処理ユニット２９の制御出力は第２の位置決め手段ＰＷに結合されている。また、第２の位置決め手段ＰＷは基板Ｗに結合している。干渉計測定手段ＩＦは、処理ユニット２９に結合している出力を有する。
【００４６】
その機能に影響を与えないで、整合サブシステムに対して種々の変更を行うことができることを理解することができるだろう。例えば、もっといい位置に整合サブシステムの素子を移動することができるようにミラーを追加することができる。一実施形態の場合には、整合サブシステムは投影レンズのすぐ隣に隣接しているが、投影レンズからさらに遠くに移動させることができることを理解することができるだろう。整合中、投影ビームの経路内に基板を位置させる必要はない。実際には、別の基板テーブル上のもう１つの基板が、整合中に投影ビームの経路内に位置させることもできる。
【００４７】
動作中、放射線源２０からの放射線は、整合マーク２２から反射し、画像形成構造２４は、基準構造２６上に整合マーク２２の画像を形成するためにこの反射した放射線を使用する。画像形成された放射線の一部は、検出器２８上の基準構造２６を透過し、検出器２８は透過放射線の空間内の平均輝度を示す電気信号を生成する。
【００４８】
整合中、この整合構造は、基準構造２６上に画像形成される。基準構造２６を透過した光の空間的平均量は、整合構造および基準構造２６の画像の相対位相に周期的に依存する。画像形成構造２４は、基準構造２６上に回折次数の選択したペアだけを通過させる。図に示すように、画像形成構造２４は、整合マーク２２からの選択した回折次数をろ過するように設計されている。この目的のために、画像形成素子は、回折次数を間に狭持してフィルタ２４４を備えるレンズ２４０、２４２を含む。第１のレンズ２４０は、回折次数フィルタ２４４上の各位置に各方向に回折した光をマッピングする。上記フィルタは、選択した位置からの光だけを透過する。第２のレンズは透過光から整合マーク２２の画像を形成する。それ故、回折次数の選択したペアだけが、基準構造２６上へ画像を形成するために使用される。原理的には、このような選択透過を行わなくても位置測定を行うことができるが、そのような測定値は信号対雑音比が悪い信号を含む。
【００４９】
図に示すように、整合マーク２２からの光の回折次数多数のペアは別々に処理される。別々に処理するために、回折次数の異なるペアが、それぞれがそれ自身の検出器２８、２８ａを備える異なる基準構造２６、２６ａ上に必ず画像形成されるようにウェッジ２４６が設けられている。例を挙げて説明すると、光の輝度を測定するための素子は、回折次数の２つのペアしか示していないが、同様な方法で、もっと多数の回折次数のペア用の素子も同じ方法で実現することができる。図には、それぞれ回折次数±１および±２のペアに対して、２つの基準構造２６、２６ａおよび対応する検出器２８、２８ａしか図示していないが、実際には、例えば、それぞれ基準構造および検出器を備えて、回折次数±ｎ（ｎ＝１，２，３，４，５，６，７．．）の７つのペアなどもっと多数の回折次数を別々に処理することができることを理解されたい。
【００５０】
処理ユニット２９は、位置決め手段ＰＷ用の制御信号を発生するために、検出器２８からの電気信号を使用する。処理ユニット２９は、相対的な基板Ｗおよび整合システムの位置を測定する。すなわち、処理ユニット２９は、干渉計測定手段ＩＦの基板Ｗの出力値および整合サブシステムの出力値が、相互に対して特定の整合状態にあるものを決定する。その後で、処理ユニット２９は、この測定値を用いて投影ビームＰＢによる照射を受けるために基板が移動して向う位置すなわち、基板Ｗおよび整合サブシステムが整合する位置に対して所定のずれで１つまたはそれ以上の位置を制御する。
【００５１】
理解を容易にするために、図には単一素子２４０、２４２しか図示されていないが、実際には、画像形成構造２４はレンズまたは画像形成ミラーの組合わせを含むことができることを理解されたい。
【００５２】
さらに、放射線が最初基板Ｗから反射し、次に検出される前に基準構造２６を透過する構成を図示してきたが、他の構成も使用することができることを理解されたい。例えば、基準構造２６から反射した放射線を検出することができるし、および／または基板Ｗにもよるが、基板Ｗを透過した放射線を使用することができる。同様に、最初に、放射線を検出する以前で基板Ｗに送る前に、放射線を（反射または透過のために）基準構造２６に供給することもできる。また、もちろん、本発明は図２に示す垂直な入射に限定されない。
【００５３】
基板Ｗが、整合構造２２の光学的特性が周期的に変化する方向に、整合サブシステムから変位し場合には、基準構造２６、２６ａの相対位相および整合構造２２の画像の周期は変位に比例して変化する。その結果、基準構造２６、２６ａを通過する光の空間内の平均輝度も、基準構造２６、２６ａの周期の阻止部分が、整合構造２２の画像の周期の比較的高い輝度部分を阻止する程度に依存して周期的に変化する。
【００５４】
処理ユニット２９は、これらの周期的変動の振幅および位相を決定する。位相は変位の周期的関数であり、基板Ｗが整合構造２２の全周期だけ変位する度に、測定した位相値が反復する。このことは、原則的には位置は、周期の整数があいまいでなければ、位相から決定することができることを意味する。
【００５５】
都合の悪いことに、変位と測定した位相との関係は、処理ステップを基板Ｗがいかに受けたかにより変化する場合がある。処理ステップが位相測定に影響を与える場合には、正確な整合を行うことは難しい。何故なら、同じ整合マークの異なる場合が、回折次数に依存して変化し、また整合マークに依存して変化するからである。これは基板が受けた処理の影響である。
【００５６】
図３は、整合構造２２の高さのプロフィールの断面図の一例である。この図では、下側プロフィール層４０は、このプロフィール層をカバーするレジスト層４２を備える。レジスト層４２は、整合サブシステムの動作波長に対して実質的に透明であり、そのため、回折光の位相に影響を与えるだけである。プロファイルは、基本周期Ｌで何回も反復するリッジ４６を含む。理想的には、レジスト層４２は、どの場所でも同じ高さを有し、その結果、ライン４４の周囲の側面から見た層４０のミラー対称により全構造が対称になることが望ましい。
【００５７】
基板上の対称な整合構造２２の場合には、整合構造２２の位置は、光学的特性の詳細な知識がなくても決定することができる。この対称の場合には、対称ライン４４は、基板Ｗが整合システムに対して変位した場合、周期的に変化における対称となる。この位置は基準構造２６、２６ａが定義する位置で整合構造２２の対称ライン４４の整合に対応する。それ故、対称な構造の場合には、整合構造２２の光学的特性のもっと詳細な知識がなくても正確な整合を行うことができる。
【００５８】
しかし、スピニング効果または研磨効果により、ライン４４の異なる側でのレジスト層４２の厚さは異なる。一例として、リッジ４６の一方の側での凹凸４８（誇張した振幅）を示す。また、基板を研磨すると、ある場合には、リッジ４６の一方の側での厚さが変動することも分かっている。このため、対称線４４を中心にした整合構造２２が対称でなくなる。このように非対称になると、処理ユニット２９が決定した輝度情報の位相がシフトする。この場合、正確な整合を行うためには、整合構造の詳細についての知識が必要になる。上記詳細により、位相測定により決定した整合位置に異なる修正を行わなければならない。このことはスピニング効果または研磨効果に対してだけ当てはまるばかりではなく、整合構造２２の対称性に影響を与えるその他の処理効果にも当てはまることを理解することができるだろう。
【００５９】
処理ユニット２９は、回折光のの複数の異なるペアに対する輝度の変動の振幅の一組の測定値を使用して、回折次数の任意の１つのペアの位相、または回折次数の複数のペアの組合わせの位相から決定した位置に対する必要な修正を認識する。このアプローチを基本的に正しいものにしているのは、修正と振幅との間にはある相関関係があるという考え方である。何故なら、基板の処理の結果として、所与の一組の振幅との組合わせの際に特定の修正が発生する場合があるからである。輝度への修正の依存性は、理論的にまたは基板の処理により起こる恐れがある異なる可能な詳細な整合構造用のモデルを使用して決定され、その後で、輝度の所与の組合わせとの組合わせの際にどの位相修正が発生するのかを決定するために、マクスウェルの方程式（または、これら式の任意の適当な光学的近似）と一致する位相修正および振幅の計算が行われる。別の方法としては、別々に決定した位置による整合構造のトレーニング・セットに対する輝度と位相修正の可能な組合わせを観察することにより、修正を実験により決定することができる。
【００６０】
図４は、基板Ｗを整合するためのフローチャートである。最初のステップ５１において、処理ユニット２９は、回折次数の複数のペアのうちの各ペアに対する基準構造２６、２６ａを通過した光の輝度の周期的変動から、±ｎの回折次数の各ペアの位相値φnを決定する。従来技術により周知のように、位相値は、φn＝２πｎｘn／ｄにより整合構造２２のオフセット値ｘnに関連する。（ｄは整合構造の周期の長さである。）第２のステップ５２において、処理ユニット２９は、基板Ｗが整合システムに対して移動した場合、検出器２８ａ−ｇの出力の変動の振幅から、回折の異なる次数の振幅Ｉnを決定する。
【００６１】
第３のステップ５３において、処理ユニット２９は、第１のステップ５１からの位相値φnにより決定した位置ｘnに適用しなければならない一組の修正Δｘnを決定するために、第２のステップ５２からの一組の振幅Ｉnを使用する。第３のステップ５３は、多くの方法で実施することができる。一実施形態の場合には、整合構造２２の光学的特性のパターンで表示したモデルが、パラメータＰの関数としての輝度Ｉn（Ｐ）の予測を計算するための第１のアルゴリズムと一緒に、可変パラメータＰと共に使用される。この実施形態の場合には、処理ユニット２９は、測定した輝度Ｉnと予測Ｉn（Ｐ）との間の違いを最小にするモデルの一組のパラメータ値Ｐを探索する。探索は、例えば、シミュレートしたアニーリング・アルゴリズムを使用して行うことができる。その後で、処理ユニット２９は、第２のパラメータで表示したモデルにより発見した、パラメータに対する修正Δｘn（Ｐ）を計算するために第２のアルゴリズムを使用する。
【００６２】
第４のステップ５４において、第３のステップ５３で決定した修正Δｘnが、第１のステップ５１で決定した位置ｘnに適用される。それ故、位置測定値の一貫した一組が入手され、例えば、回折の異なる次数の位置ｘnの平均をとることにより全整合位置Ｘを決定することができる。第５のステップ５５において、計算した全整合位置Ｘから決定した整合構造２２の位置に対する指定の位置のところに、パターンが投影されるように、相互に対して基板テーブルＷＴおよびパターニング手段Ｍを位置決めした後で、１つまたはそれ以上の位置のところに、ビームＰＢにより基板Ｍが照射される。
【００６３】
図４のところで説明した整合プロセスは、種々に修正することができることを理解されたい。例えば、個々の次数に対する修正を計算し、適用する代わりに、異なる次数の未修正の測定値の組合わせからある位置を計算し、その後で、結合した結果を修正することもできる。もう１つの例としては、振幅測定の他に、異なる次数の位相値の変動など基板測定した特性を、必要な修正を決定するために使用することができる。それ故、例えば、位相値および振幅値の双方の予測と測定値との間の違いを最小にするように、モデル・パラメータを適合させることができる位相測定では無く。同じ光または他の波長の光で行った輝度測定値を、単独でまたは他の同じ波長のところで行った輝度測定と組合わせて、修正を決定するために使用することができる。通常、回折次数の多くのペアからの振幅を使用すると、精度が向上する。
【００６４】
同様に、修正を決定するために、修正が決定される基準構造以外の１つまたはそれ以上の他の基準構造からの複数の回折次数の回折光の輝度測定値を使用することもできる。これらの他の基準構造は、同じ基板上に位置していてもよいし、修正がなされる基準構造を含む基板と一緒に、１つのバッチとして処理が行われた異なる基板上に位置していてもよい。しかし、好適には、処理ユニット２９は、位相値の決定と一緒に、すなわち、同じ波長の同じ光と一緒に行った少なくとも振幅測定値を使用することが好ましい。それ故、修正に対して測定オーバーヘッドはほとんど必要なくなる。
【００６５】
さらに、第３のステップ５３のパラメータ値Ｐを適合する代わりに、振幅値および修正を決定するために使用される他のどんな測定値も、修正値に関する記憶している情報を検索するための指数として使用することができる。このことは、例えば、振幅のパラメータで表示した関数として修正を生成することにより行うことができる。関数のパラメータは、上記のように対応する輝度および修正を計算することによりトレーニングすることができる。ニューラル・ネットワークを類似の方法でトレーニングした後で、ニューラル・ネットワーク関数を特殊なタイプの関数として使用することができる。
【００６６】
例えば、試験基板に対する振幅を測定し、マスクＭに対してある位置に試験基板Ｗを位置決めし、照射し、その後で、マスクにより決定した第１のフィーチャおよび下に位置する基板の第２のフィーチャの相対位置が検出することができるようになるように試験基板を処理することによりこのようなニューラル・ネットワークをトレーニングすることができ、またはパラメータで表示した関数のパラメータを推定することができる。第１のフィーチャとしては、第２のフィーチャとして使用される第２の長方形を含む第１の長方形を使用することができる。第１および第２のフィーチャの相対位置を測定することにより、上記一組の測定した振幅に対する修正を記述している一組のトレーニング・データを入手することができる。別の方法としてはまたはさらに、理論モデルを使用することができるし、このモデルと一致するトレーニング・データを生成することができる。この一組のトレーニング・データは、周知のニューラル・ネットワーク・トレーニング・アルゴリズムにより、ニューラル・ネットワークをトレーニングするために使用することができる。
【００６７】
例えば、２色の色に対する回折次数の７つのペアの振幅（１４信号）およびこれらの次数のペアの位相（他の１４信号）をコード化する入力信号を使用するニューラル・ネットワークにより優れた結果を得た。この例の場合には、これら入力信号の加重合計が、例えば、Ｓ形の応答関数と一緒に６つのニューロンに適用される。これらのニューロンの出力の加重合計は、推定位置を表す線形応答関数と一緒に出力ニューロンに送られる。加重合計で使用している加重値は、いくつかの例を用いたニューラル・ネットワーク・トレーニングにより決定される。それ故、有意に改善された位置決めが達成された。位置に対する１つの出力ニューロンの他に、整合マークの形状パラメータのような他のパラメータを推定するために、もっと多くの出力ニューロンを使用することができる。
【００６８】
別の方法としては、例えば、複数のトレーニング・セットに対する予測修正および測定修正間の最小自乗差を最小にする推定値を使用して、パラメータで表示した関数のパラメータを推定する（例えば、線形または多項式関数の係数）ことができる。
【００６９】
同様に、トレーニング・データを、例えば、感光層の一部を除去し、層が存在する場所および層を除去した場所で行った測定値間の修正を測定することでなされる実際の修正の他の測定値から入手することができる。
【００７０】
同様に、振幅以外の他の測定値を使用している場合には、このタイプのトレーニング・データをオフセットの計算のトレーニングのために入手することができる。
【００７１】
原則的には、各整合構造２２に対して、新たに修正を計算することができる。修正は全基板Ｗまたはこのような基板のバッチに対する処理ステップにより決定されるので、同じ基板上のまたは異なる基板上の異なる整合構造に対して必要な修正を相互に関連させることができる。従って、同じバッチからの上記基板または他の基板上の１つまたはそれ以上の異なる基準構造に対する輝度の測定は、その輝度測定値に最もよく適合するパラメータの値Ｐに対する探索を初期化したり、限定するのに使用することができる。それ故、探索時間が短くてすむ。
【００７２】
好適には、処理ユニット２９を、整合マーク２２の形状パラメータをマクスウェルの方程式に従う検出器２８、２８ａでの輝度の周期的な変動の位相および振幅のような測定したパラメータと関連づける物理モデルでプログラムすることが好ましい。このような物理モデルはそれ自身周知のものである。例えば、このような物理モデルは、基板Ｗでの任意の仮想面内の位置の座標ｒ＝（ｘ，ｙ）の関数として、複素反射係数Γk（ｒ）を使用することができる。（ｋは入力光の波数ベクトルである）Γk（ｘ，ｙ）は、入射フィールドｅｘｐ（ｊｋ．ｒ）に応じて、上記面内の位置ｘ，ｙのところの光の屈折振幅および位相ｅｘｐ（ｊｋ．ｒ）＊Γk（ｘ，ｙ）を決定する。Γk（ｘ，ｙ）が既知である場合には、Γk（ｘ，ｙ）から検出器２８、２８ａでの測定したパラメータを計算するための周知の簡単な数学的関係が存在する。整合マーク２２およびその材料の光学的特性が分かっている場合には、Γk（ｘ，ｙ）を容易に計算することができる。
【００７３】
例えば、図３の例の場合には、これは、リッジ４６の大きさおよび高さ、プロフィール層４０の材料の反射率、レジスト４２の透過係数および振幅を特徴づけるパラメータ、および／またはスピニングまたは研磨による凹凸４８を特徴づけるスケール・パラメータを必要とする。処理ユニット２９は、これらのパラメータの値からΓk（ｘ，ｙ）を計算するように、また光源２０の特性を与えたΓk（ｘ，ｙ）から、検出器２８、２８ａでの輝度変動の振幅および位相を計算するようにプログラムされる。Γk（ｘ，ｙ）を計算するために、ＲＣＷＡ技術のような周知の技術を使用することができるが、多くの場合、被覆層を通しての伝搬を表す位相修正により、その層の材料の特性およびその局部的位置からの入射から、また層の所与の点および所与の入射角でのプロフィール層４０の反射係数からΓk（ｘ，ｙ）を計算する垂直伝搬モデルのような簡単なモデルで十分である。逆モデル化により、測定した振幅を計算した振幅に適合するパラメータの値を推定することができる。処理ユニット２９は、位相値から得られた位置測定値の計算パラメータ修正を計算する。
【００７４】
この技術は図２に示す位相格子整合センサに限定されないことを理解することができるだろう。この技術は他のセンサにも適用でき、例えば、非周期的整合構造の画像を形成し、この画像と基準画像との間の相関係数を計算し、相関係数の最大値位置基板の位置を推定する、相関センサ適用することができ、または（必ずしも周期的でない）整合構造の画像内のフィーチャ間の縁部を検出し、整合構造の位置を推定するセンサなどの他の光センサが含まれる。それぞれの場合、パラメータを推定することができ、測定位置の修正に使用できる、位置や画像縁部プロフィール等の関数としての相関のような測定量に整合構造の形状パラメータを関連づけるようにモデルをプログラムすることができる。
【００７５】
（整合構造の光学的特性に関する限りは）整合中に調整することができる基板のパラメータにより表示したモデルを供給し、またこれらのパラメータおよび整合中に整合システムにより測定した量の間の光学的関係を計算することにより、位置の修正の校正のために広範多大な位置の測定値を提供する必要がなくなる。モデルは任意の事項で表すことができる。好適には、リッジのような基板上の構造の幾何学的形状をパラメータで表示する形状パラメータを使用することが好ましい。このようなパラメータの例としては、リッジのどちらかの側面のリッジの縁部の勾配、リッジの頂部のプラットフォームおよびリッジ間の谷間の勾配、縁部の高さまたは深さ、リッジの頂部上の層の厚さ等を示すパラメータ等がある。さらに、固定値が整合の前に先験的に設定される他のパラメータも与えられる。
【００７６】
別の方法としては、または追加的に、基板上の層内の材料の屈折率、または構造用に使用する材料の反射係数のような非幾何学的パラメータも使用することができる。これらのパラメータは、通常先験的に設定することができる。整合構造が周期的に変化する方向に（例えば、多項近似により）、整合構造の面のところでまたは近くでΓk（ｘ，ｙ）の各片毎の近似を記述する係数のようなさらにもう１つの別の光学パラメータも使用することができる。この場合の片毎の近似の各片は、整合構造の基板上の連続している構造にほぼ対応する。このようなパラメータは、光学効果が関連する限りは、もっと多くの構造上のパラメータと等価のものである。もちろん、このようなパラメータの場合には、同様に、パラメータの中のあるものを先験的に固定することができ、他の値に対して整合中に決定することができる。
【００７７】
好適には、パラメータのプログラムされた組の任意の組合わせにより、このタイプの計算をすることができるように、処理ユニット２９をプログラムすることが好ましい。他の実施形態の場合には、処理ユニット２９は、使用できるパラメータの組のどれを使用すべきかを選択するために、処理ユニット２９にコマンドを送るためのインタフェースを備える。このインタフェースは、例えば、パラメータから選択したものを入力するためのキーボード、またはコンピュータ援用製造システムが処理ユニット２９にこれらのパラメータから選択したものを送るネットワーク接続（図示せず）である。それ故、基板を処理するために使用するプロセス、およびこれらのプロセスから得られる可能性があるパラメータの値、および変化する可能性があるパラメータを知っている技術者は、整合サブシステムの光学的特性を知らなくても整合システムの動作を適応させることができる。
【００７８】
整合中に値を選択することができるパラメータを毎回はっきりと選択する必要はない。そうする代わりに、処理ユニット２９は、インタフェースが記憶しているサブセットの中の１つを指定するだけでいいように、記憶しているサブセットの選択を含むことができる。さらに、インタフェースは、選択しなかったパラメータの値および選択したパラメータの範囲または中間値を指定するために使用することができる。
【００７９】
インタフェースからの情報を使用して、処理ユニット２９は、選択したパラメータの計算を適応させ、このように計算されたパラメータにより位置測定値を修正することができる。このようにして、ユーザは、整合の前に基板Ｗが受けた処理のタイプにより処理ユニットの動作を修正することができる。
【００８０】
以上、本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明は上記以外の方法でも実施することができることを理解することができるだろう。上記説明は本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明のある実施形態によるリソグラフィ投影装置である。
【図２】整合システムである。
【図３】高さプロファイルの断面図の一例である。
【図４】基板を整合するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
Ｅｘ，ＩＬ  放射線システム
ＭＡ  マスク
ＭＴ  マスク・テーブル
ＷＴ  基板テーブル
ＰＢ  投影ビーム
ＩＦ  干渉計測定手段
２０  放射線源
２２  整合マーク
２４  画像形成構造
２６，２６ａ  基準構造
２８，２８ａ  検出器
２９  処理ユニット
４０  層
４２  レジスト層
４４  ライン
４６  リッジ
２４０，２４２  レンズ装置
２４６  ウェッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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