JP4308202B2 - 基板に関する情報を測定する方法及びリソグラフィ装置に使用する基板 - Google Patents

Description

本願は、２００４年１２月２９日に出願した「Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＡＢＯＵＴ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ，ＡＮＤ Ａ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＦＯＲ ＵＳＥ ＩＮ Ａ ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＩＣ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題する米国仮特許出願第６０／６３９８４７号の優先権の利益を主張するものであり、その全内容を、参照により本明細書に援用する。

本発明は、基板に関する情報を測定する方法、リソグラフィ装置に使用する基板、及びリソグラフィ装置と基板の組合せに関する。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分上に所望のパターンを形成する機械である。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。その場合、マスクなどのパターニング装置を使用して、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）層を有する基板（例えばシリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば、１つ又は複数のダイの部分）上に結像することができる。一般に、単一の基板は、連続的に露光される隣接した目標部分のネットワークを含んでいる。周知のリソグラフィ装置としては、全パターンを目標部分に１回露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所与の方向（「走査」方向）に投影ビームでパターンを走査し、基板をこの方向と平行に又は逆平行に同期走査することによって各目標部分が照射される、いわゆるスキャナがある。

ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用法を、本文では具体的に参照するが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は、光集積システム、磁気ドメイン・メモリ用ガイダンス及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造など他の用途もあり得ることを理解するべきである。こうした他の用途との関連で、本明細書で使用する「ウェハ」又は「ダイ」という用語が、それぞれ「基板」又は「目標部分」というより一般的な用語と同義であると見なすことができることを、当業者なら理解するであろう。本明細書で言及する基板は、例えばトラック（一般に、基板にレジストを塗布し、露光済みレジストを現像するツール）或いは測定ツール又は検査ツール内で、露光前後に処理することができる。該当する場合には、本明細書での開示は、かかる及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、この基板は、例えば多層ＩＣを形成するために、複数回処理することができ、従って、本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含んでいる基板も指す。

本明細書で使用する「放射線」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍ（ナノメートル）の波長を有する）及び極紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）並びにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅する。

本明細書で使用する「パターニング装置」という用語は、基板の目標部分にパターンを形成するように、断面にパターンを有する投影ビームを与えるように使用できる装置を指すものとして、広義に解釈されるべきである。この投影ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに厳密には対応しないことがあることに留意されたい。投影ビームに与えられるパターンは一般に、集積回路などの目標部分に形成されるデバイス内の特定機能層に対応する。

パターニング装置は、透過型でも反射型でもよい。パターニング装置の例としては、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいてよく知られており、これには、バイナリ・マスク、レベンソン（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ）・マスク、減衰位相シフト・マスクなどのマスク・タイプ並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが含まれる。プログラム可能ミラー・アレイの一例では、小さなミラーのマトリックス配置が使用され、このミラーのそれぞれは、入射する放射線ビームを異なる方向に反射するように、個々に傾けることができる。このようにして、反射ビームがパターン化される。パターニング装置の各実施例では、支持構造をフレーム又はテーブルとすることができ、これは、例えば、必要に応じて固定式又は可動式とすることができ、これによってパターニング装置を、例えば投影系に対して確実に所望の位置にすることができる。本明細書で「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合は、より一般的な「パターニング装置」という用語と同義であると見なすことができる。

本明細書で使用する「投影系」という用語は、例えば、露光放射線が使用される場合や浸漬流体の使用や真空の使用など他のファクタの場合に、必要に応じて、屈折光学系、反射光学系及び反射屈折光学系を含む様々なタイプの投影系を網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書で「レンズ」という用語を使用した場合は、より一般的な「投影系」という用語と同義であると見なすことができる。

また、照明系は、放射線の投影ビームを誘導、成形又は制御する屈折光学素子、反射光学素子、及び反射屈折光学素子を含む様々なタイプの光学素子を網羅することができ、かかる素子は、以下に、集合的に又は単独で「レンズ」と称することもできる。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアル・ステージ）又は３つ以上の基板テーブル（及び／又は、２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものでよい。このような「複数ステージ」の機械では、追加のテーブルを併用することができ、或いは、１つ又は複数の他のテーブルが露光に使用されている間に、準備工程を１つ又は複数のテーブル上で行うことができる。

リソグラフィ装置は、投影系の最後の素子と基板との間の空間を充填するように、基板が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水に浸漬されるタイプのものでもよい。浸漬液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影系の最初の素子との間に適用することもできる。浸漬技術は、投影系の開口数を増加させるため、当技術分野でよく知られている。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、（例えばマスクの）パターンが、放射線感光材料（レジスト）層で少なくとも部分的に覆われた基板上に結像される。この結像工程前に、基板は、プライミング、レジスト塗布、ソフト・ベークなど様々な工程を受けることができる。露光後、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、結像フィーチャの測定／検査など他の工程を受けることもできる。ここに列挙した工程は、デバイス例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基底として使用される。次いで、この種のパターン層は、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、化学機械研磨など様々な工程を受けることができ、これらは全て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は、工程全体又はその変形をそれぞれの新しい層に対して繰り返されなければならない。最終的に、デバイス・アレイが、基板（ウェハ）上に形成される。次いで、これらのデバイスは、ダイシングやソーイングなどの技法によって互いに分離され、その結果、個々のデバイスは、キャリヤに実装したり、ピンに接続したりすることができる。

例えばＩＣの製造プロセスの間に、デバイス構造を画定するように、具体的なプロセス・フローが設計される。デバイスの正常な動作は、個々のスタック層のアラインメントにしばしば依存する。この目的で、デバイス構造が下に存在しない場所にあるレジスト中のアラインメント・マークがしばしば露光される。現像後、位置決めのために、アラインメント・センサをアラインメント・マークの読取りに使用することができる。

位置合せのためには、アラインメント・マーク又はマーカ構造を使用することができ、それらが、衝突する光ビーム（又はアラインメント・ビーム）と相互作用することによって、１つ又は複数の回折ビームが生じる。この１つ又は複数の回折ビームから収集される情報から、マスク上のパターン位置に対するマーカの位置を求めることができる。マーカは、通常、一連のライン及び溝を含んでいる格子などの何らかの周期構造からなる。

デバイス構造の上部にあるマークを位置合せする間、アラインメント光（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）が、デバイス固有の下層で反射することがある。様々な信号応答を誘導することで知られる、下にある及び／又は周囲にあるフィーチャは、サイズ及び密度が変化するため、１つのダイの中でもクロストークがしばしば変化する。このようなクロストークは位置ずれを引き起こし、この位置ずれは、アラインメント・センサによる読取り後に不正確なマーク位置情報をもたらすことがある。

もちろん、マークを使用して、焦点情報、オーバーレイ情報、照射線量情報など他の情報を提供することもできる。下にあるそして／又は周囲にあるフィーチャに起因するクロストークは、マークによって提供される情報に誤りをもたらすこともある。

本発明の一態様は、読取り中の、レジスト・マークと下にあるそして／又は周囲にある構造との間のクロストークを防止する方法を提供する。

一実施例では、基板によって提供される情報を測定する方法が提供される。この基板は、リソグラフィ装置によって形成されるフィーチャを含んでいる。この方法は、基板上のフィーチャの上方及び／又は近傍に配置されるマーカ上に光ビームを投影すること、並びにこのマーカによって提供される情報をセンサで検出することを含む。あるコーティングが基板上に配置され、従って、このコーティングが光ビームとフィーチャの間にあると、光ビームが、フィーチャに反射し、マーカによって提供される情報を不正確に読み取る原因になることを実質的に防止する。

一実施例では、リソグラフ装置に使用する基板が提供される。この基板は、リソグラフィ装置によって形成されるフィーチャ、並びにこのフィーチャ上方及び／又は近傍のレジスト層中に形成されるマーカを含んでいる。このマーカは、基板に関する情報を提供するように配置される。基板は、マーカによって提供される情報を検出するために使用される光ビームが、フィーチャに反射し、マーカによって提供される情報を不正確に読み取る原因になることを実質的に防止するコーティングも含んでいる。

一実施例では、リソグラフィ装置とこれに使用する基板を組み合わせたものが提供される。このリソグラフィ装置は、放射線ビームを調整する照明系、及びパターニング装置を支持する支持体を備える。パターニング装置は、断面にパターンを有する放射線ビームを与えるように働く。この装置は、基板を支持する基板テーブル、基板の目標部分上にパターン化された放射線ビームを投影する投影系、及び基板に関する情報を測定するためのセンサも備える。基板は、パターニング装置で放射線ビームをパターン化し、投影系で基板の目標部分上にこのパターン化された放射線ビームを投影することによって形成されるフィーチャ、並びにこのフィーチャ上方及び／又は近傍のレジスト層中に形成されるマーカを含んでいる。このマーカは、基板に関する情報を提供するように配置される。基板は、リソグラフィ装置内のセンサからの光ビームが、フィーチャに反射し、マーカによって提供される情報を不正確に読み取る原因になることを実質的に防止するコーティングも含んでいる。

次に、本発明の実施例について、例のみとして添付概略図を参照して説明する。添付概略図では、一致する参照符号は一致する部分を示す。

図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ装置１０を概略的に示す。装置１０は、放射線（例えばＵＶ放射線又はＥＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを生成する照明系（照明装置）ＩＬと、パターニング装置（例えばマスク）ＭＡを支持し、品目ＰＬに対してパターニング装置ＭＡを正確に位置決めする第１の位置決め装置ＰＭに連結された第１の支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴと、基板（例えばレジスト塗布ウェハ）Ｗを保持し、品目ＰＬに対して基板Ｗを正確に位置決めする第２の位置決め装置ＰＷに連結された基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴと、基板Ｗの（例えば１つ又は複数のダイを含んでいる）目標部分Ｃ上にパターニング装置によって投影ビームＰＢに与えられたパターンを結像する投影系（例えば屈折投影レンズ）ＰＬとを備える。

ここで示すように、装置は、（例えば透過マスクを用いた）透過型である。或いは、装置１０は、（例えば、上述のタイプのプログラム可能ミラー・アレイのような反射マスクを用いた）反射型でもよい。

照明装置ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線ビームを受ける。放射線源ＳＯ及びリソグラフィ装置は、例えば放射線源ＳＯがエキシマ・レーザである場合、別個のものでよい。そのような場合、放射線源は、リソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射線ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビーム拡大器を備えるビーム送出系ＢＤを用いて、放射線源ＳＯから照明装置ＩＬへ渡される。他の場合では、例えば放射線源ＢＤが水銀ランプである場合、この放射線源は、リソグラフィ装置１０の一体的な部分とすることができる。放射線源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出系ＢＤと共に、放射線系と呼ぶことがある。

照明装置ＩＬは、ビームの角度強度分布を調整するための調整装置ＡＭを備えることができる。一般に、照明装置の瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側放射範囲（一般にそれぞれσ−アウタ（ｏｕｔｅｒ）及びσ−インナ（ｉｎｎｅｒ）と呼ばれる）を調整することができる。さらに、照明装置ＩＬは一般に、インテグレータＩＮやコンデンサＣＯなど様々な他の構成要素を備える。照明装置ＩＬは、断面に所望の均一性及び強度分布を有する、投影ビームＰＢと呼ばれる調整済みの放射線ビームを生成する。

投影ビームＰＢは、支持構造ＭＴ上に保持されているパターニング装置ＭＡに入射する。投影ビームＰＢは、パターニング装置ＭＡを通って、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集中させるレンズＰＬを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉装置）を用いて、例えば様々な目標部分ＣをビームＰＢの経路内で位置決めするように、正確に移動することができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭ及び別の位置センサ（図示せず）を用いて、例えばマスク・ライブラリからの機械的検索後に、又は走査中に、ビームＰＢの経路に対してパターニング装置ＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、支持基板ＭＴ及び基板テーブルＷＴの移動は、位置決め装置ＰＭ及びＰＷの一部を形成するロングストローク・モジュール（粗動位置決め）及びショートストローク・モジュール（微動位置決め）を使用して実現される。しかし、（スキャナではなく）ステッパの場合、支持構造ＭＴは、ショート・ストローク・アクチュェータのみに連結することができ、又は固定することができる。パターニング装置ＭＡ及び基板Ｗは、パターニング装置のアラインメント・マークＭ１、Ｍ２及び基板のアラインメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して位置合せすることができる。

図示した装置は、以下の例モードで使用することができる。

１．ステップ・モードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴが本質的に静止状態に保たれ、投影ビームに与えられたパターン全体が目標部分上に１回投影される（すなわち１回の静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、Ｘ方向及び／又はＹ方向に動かされ、その結果、異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一静止露光で結像される目標部分Ｃのサイズを限定する。

２．走査モードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査され、投影ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影される（すなわち１回の動的露光）。支持基板ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影系ＰＬの（縮小）倍率及び画像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光の目標部分の（非走査方向の）幅を限定するが、走査動作の長さは、目標部分の（走査方向の）高さを決定する。

３．別のモードでは、支持構造ＭＴは、プログラム可能パターニング装置を保持しながら本質的に静止状態に保たれており、基板テーブルＷＴが移動又は走査され、投影ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般に、パルス放射線源が用いられ、プログラム可能パターニング装置は、基板テーブルＷＴを移動させるごとに、又は走査中の連続する放射線パルスの合間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上述のタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターニング装置を利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

上述の使用モード又は全く別の使用モードの組合せ及び／又は変形も使用することができる。

最近までは、リソグラフィ装置は、通常、単一のマスク・テーブル及び単一の基板テーブルを内蔵していた。しかし、今では、少なくとも２つの単独で移動可能な基板テーブルを有する装置が利用可能である。例として、米国特許第５９６９４４１号、同第６２６２７９６号、及び同第６７１０８４９号に記載されている複数ステージ式装置を参照のこと。このような複数ステージ式装置の基本的な動作原理は、以下の通りである。第１の基板テーブルが、このテーブルに置かれた第１の基板を露光するために、投影系の下の露光位置にある間、第２の基板テーブルは、ローディング位置まで進み、露光済み基板を降ろし、新しい基板を持ち上げ、この基板上でいくつかの初期測定を行い、次いで、第１の基板の露光が完了するとすぐにその新しい基板を投影系の下の露光位置に移動させるように待機することができる。次いで、このサイクルが繰り返される。このようにして、機械のスループットをかなり向上させることが可能となり、それによって、機械の所有コストが改善される。同原理が、露光位置と測定位置の間で移動するただ１つの基板テーブルで使用できることを理解されたい。

装置１０は、パターニング装置及び投影系ＰＬに対する基板の位置に関する情報を提供する様々なシステムの一部である複数のセンサ５０を設けることもできる。例えば、装置１０は、パターニング装置ＭＡ及び基板ＷをＸＹ平面内で互いに位置合せするためのアラインメント系６０と、投影系ＰＬの焦点面又は画像面と基板Ｗの表面との間の差異を求めるための焦点誤差検出系７０と、基板Ｗのトポグラフィをマップするためのレベル・センサ８０とを備えることができる。

アラインメント系６０は、米国特許第６２９７８７６号に記載されている間接的軸外アラインメント系などの構成とすることができる。同特許は、参照により本明細書に援用する。同特許は、別個のアラインメント・ユニットによって放射され、基板Ｗ上の格子状マーカに入射する、放射線のアラインメント・ビームを使用している。以下にさらに詳細に説明するように、この格子は、アラインメント・ビームを回折させて、格子の垂線に対して様々な角度で広がる多くのサブビームにする。相異なるサブビームは、アラインメント・ユニットのレンズである平面の様々な位置に導かれる。この平面には、この様々なサブビームをさらに分離させるために、あるエレメントを設けることができる。また、レンズ系を使用して、最後に基準面上に様々なサブビームを結像し、従ってマークの画像を形成する。この基準面には、基準マークを設けることができ、放射線感光検出器（すなわちセンサ）をこの基準マークの背後に配置することができる。検出器の出力信号は、基板マークの画像と基準マークが重なる範囲に依存する。このようにして、基板Ｗ上のマーカとアラインメント・ユニット内の基準マーカとの位置合せ範囲を測定し最適化することができる。この検出器は、様々な程度の強度及び整合位置を測定するために、分離する個別の検出器を含むことができる。位置合せを終えるには、アラインメント・ユニット内の基準を、第２の基準マーカ、例えばアラインメント・ユニットを備える基板テーブルに設けられた基準マーカと位置合せする必要がある。次いで、この第２の基準マーカを、露光照明を使用してパターニング装置ＭＡ内のマーカと位置合せすることができる。参照により本明細書に援用する米国特許第５１４４３６３号に記載されている装置及び方法を、その目的で使用することができる。

別法として、アラインメント・ビームを、投影系ＰＬを通って基板Ｗ上に設けたマーカに直接導く直接的軸上アラインメント系を使用することもできる。このビームは、基板Ｗ上のマーカによって回折されて様々なサブビームとなり、投影系ＰＬ内へ反射される。この様々なサブビームは、投影系ＰＬを通過した後、パターニング装置ＭＡに設けた基準アラインメント・マーカに集束される。サブビームによって形成された基板マーカの画像を、パターニング装置ＭＡ内の基準マーカ上に結像することができる。このようにして、基板Ｗ上のマーカとパターニング装置ＭＡ内の基準マーカとの位置合せ範囲を測定し最適化することができる。これは、パターニング装置ＭＡ内のマーカを通過するアラインメント・ビームを検出するように構成され配置された放射線感光検出器（すなわちセンサ）を使用して行うことができる。ここに記載の軸上アラインメント系に関する詳細については、例として米国特許第４７７８２７５号を参照のこと。同特許は、参照により本明細書に援用する。

装置１０は、投影系ＰＬの焦点面と基板Ｗの表面との間のずれを求めるための焦点誤差検出系７０を備えることもでき、従って、このずれは、例えば投影系ＰＬをその軸、Ｚ軸の方向に移動させることによって、修正することができる。焦点誤差検出系の実施例の広範な説明については、米国特許第４３５６３９２号を参照のこと。同特許は、参照により本明細書に援用する。

図２は、基板上の光学式マーカ構造２００の一実施例を示す。基板Ｗは、半導体デバイスの製造に使用されている半導体ウェハでよい。図２で分かるように、マーカ２００は、スペクトルの可視域内に十分入る波長λを有する衝突光ビーム１００の回折に適した周期性Ｐを有する格子２０２を含んでいる。衝突光１００は、センサ５０によって生成される。センサ５０は、アラインメント系、焦点誤差検出系、又は上述のレベル・センサ内に置くことができ、或いはマーカ２００によって提供される情報を測定するように構成し配置できる他のセンサでもよい。周期性Ｐが可視スペクトル内の光を回折させるのに適していること、及び本発明の実施例がより短い波長又はより長い波長に適した周期性Ｐで実施できることが必須ではないことを理解されたい。本明細書で使用する「光」という用語は、可視スペクトル内の波長には限定されず、可視波長よりも長い波長又は短い波長の光も含むことができる。

格子２０２は、基板Ｗ表面に挿入溝２０６を有する一連のライン２０４からなる。溝２０６は、ライン２０４の上面に対する深さｄ_ｔを有する。格子の周期性Ｐは、ライン幅Ｐ_Ｉ及び溝幅Ｐ_ＩＩからなる。

図２では、波長λの衝突光ビーム１００が、基板Ｗの表面とほぼ垂直の方向に向けられている。或いは、非垂直な傾斜角の衝突ビーム１００を使用することもでき、複数の波長を使用することもできる。一実施例では、白色光、すなわち広帯域波長を有する光を、他の非回折マーカ・パターンに使用することができる。

図２のマーカ格子２０２は、いわゆる位相格子である。回折パターンが２本の回折ビームで概略的に示してあり、各ビームは、表面に対する回折角度θを有する。この回折パターンでは、強度最大及び強度最小の位置は、格子の周期性によって支配される。衝突光１００の波長λが可視光の範囲内にあるとき、周期性Ｐを１６／ｎミクロン（ただし、ｎは１，２，・・・・７）にすると、位置合せに適した回折パターンを得ることができる。一実施例では、ライン幅Ｐ_Ｉ及び溝幅Ｐ_ＩＩは、８／ｎミクロン（ｎ∈｛１，２，・・・，７｝）である。

格子２０２から十分な回折光を得ると共に、明確な回折最大及び回折最小の角分布（回折パターン）を得るには、格子２０２が衝突光ビームで照射されるライン及び中間溝を最小限含んでいることが望ましいかもしれない。例えば、このタイプのマーカは、照射領域内に少なくとも１０本の溝を含むことができる。もちろん、当業者には理解されるように、他のタイプのマーカを使用することもできる。

さらに、回折ビームの強度は、ライン２０４の上面２０８に対する溝２０６の深さによって決まる。回折光のある方向では、ライン２０４の上面２０８で散乱する光線と溝２０６の底面２１０で散乱する光線が、その方向にあるこれらの光線の間で正の干渉が得られるように、周期性Ｐとは無関係の特定の位相関係を有するべきである。ライン２０４の上面２０８に対する溝２０６の深さは、正の干渉が起こるようにすべきであり、そうでなく干渉が負の場合には、信号が消滅するようにすべきである。これは、位相深さ条件として知られる。

位相格子２０２内では、回折パターン内の干渉を、次のように概略的に推定することができる。角度θで、光子の第１組がライン２０４の上面で反射し、光子の第２組が溝２０６の底面で反射する。所与の角度θでは、ライン上面２０８から散乱する光線と溝底面２１０から散乱する光線との位相差が、回折ビームの伝搬面ＰＦでほぼゼロになったとき、強度が最大になる。

もちろん、測定基準を提供する任意のタイプのマーカ構造を使用することもできる。図に示し本明細書に記載のマーカ２００は、位置合せ目的で使用することができるが、何かに限定するものではない。例えば、基板Ｗ全体にわたって装置１０の焦点及び／又はレベリング性能をマップする試験を行うために、特殊なパターニング装置を使用して、投影系ＰＬの入射瞳内の画像源を移動させることができる。これにより、ある位置で焦点に従属して横方向に移動することになる基板Ｗレベルで結像させることができる。最良焦点の画像を得るには、横方向に移動させるべきではない。画像の焦点が完全でない場合、Ｘ方向の横移動もＹ方向の横移動もセンサ５０によって検出されることになる。

一実施例では、マーカは、他の焦点情報を含むように配置することができ、従って、このマーカを焦点誤差検出系７０と共に使用して、焦点情報、例えば投影系ＰＬに対する基板Ｗのアラインメントを推定することができる。以下に論じる実施例は、図１の装置１０又は本明細書で述べた他のタイプのリソグラフィ装置と共に使用できる任意のタイプのマーカに適用する。

一実施例では、マーカは、オーバーレイ及び／又は焦点測定に使用されるボックスインボックス構造とすることができる。ボックスインボックス構造は、単一ラインで構成することができ、又は格子で構成することもできる。当業者には理解されるように、以下に述べる基板Ｗの実施例は、リソグラフィ装置１０にも、又はオフライン光学計測ツール（すなわち、特にリソグラフィ装置１０にではなく、これに関連するもの）にも使用される光学センサに情報を提供する任意のマーカに適用することができる。

図３は、本発明の一実施例による基板Ｗの断面を示す。基板Ｗは、図１のリソグラフィ装置を使用してリソグラフィ手法によって形成された少なくとも１つのフィーチャ３００を含んでいる。すなわち、当業者には理解されるように、パターン化された放射線ビームを投影系ＰＬで基板の目標部分上に投影してフィーチャ３００を形成する。

図３には、少なくとも１つのフィーチャ３００の上に堆積されたレジスト３１０も示してある。レジスト３１０は、これと少なくとも１つのフィーチャ３００との間に配置される、一般に「ＢＡＲＣ」と呼ばれる底部反射防止膜３２０を含むことができる。マーカ２００は、アラインメント・マーカを含むパターニング装置を使用して放射線ビームをパターン化することによって、フィーチャ３００を覆うレジスト３１０上に直接結像される。マーカ２００が現像された後、レジスト３１０は、マーカ２００全体にわたってそれがほぼ一様になるような不透明なコーティング３３０で被覆されている。言い換えれば、マーカ２００の溝２０６は、完全には充填されず、代わりに、溝２０６の底面２１０は、ライン２０４の上面２０８とほぼ同じ厚みのコーティング３３０を有する。このように、マーカ２００のプロファイルは、不透明コーティング３３０が存在しても、実質的には変化しない。

一実施例では、マーカ２００がフィーチャ３００の近傍すなわち隣になるように、レジスト３１０を設け、マーカ２００を結像することができる。この状況での「近傍」は、フィーチャ３００がセンサ５０から放射された光ビーム１００を反射し、それによって、マーカ２００によって提供される情報の測定で起こり得る誤差の一因となるくらい、マーカ２００がフィーチャ３００に十分近接していることを意味すると理解されたい。

不透明コーティング３３０は、センサ５０から放射された光ビーム１００が、下にあるフィーチャ３００に反射し、パターニング装置ＭＡに対する基板Ｗの位置合せを不正確にする原因になることを実質的に防止する。従って、センサ５０の光ビーム１００とフィーチャ３００との間にコーティングを設けることによって、マーカ２００を、フィーチャを含まない基板部分に分離せず、フィーチャ全体にわたって直接結像することができる。この能力により、製品基板がより正確な結果を用いて適格になることが可能になる。当業者には理解されるように、この能力により、その製品が、それをさらに適格なものにするように使用できるデフォーカス・マッピングに、並びにオーバーレイ（Ｘ，Ｙ）情報や照射線量情報を得るために使用されることも可能になる。

一実施例では、不透明コーティング３３０は、アルミニウムなどの金属を含んでおり、約２０ｎｍを超える厚みのレジスト３１０上に被覆することができる。不透明コーティング３３０の厚みは、約４０ｎｍより大きいことが好ましい。もちろん、他の金属や材料を含むコーティングを使用することもでき、このコーティングの厚みは、最適結果を得るために変更することもできる。これらの実施例は、何かに限定するものではない。

一実施例では、不透明コーティング３３０は、不透明金属の最適結晶成長を可能にするシード層を最初に成長させることによって形成することができる。例えば、シード層はタンタルとすることができ、及び／又は不透明金属はアルミニウムとすることができる。これにより、粒子サイズをより小さくすることが可能となり、それによって、マーカ２００によって提供される情報を読み取るときに起こり得る粒子の障害を低減することが可能になる。この実施例が何かに限定するものではないことを理解されたい。シード層に異なる材料を使用することもでき、不透明金属として異なる金属を使用することもできる。

位置合せ及び／又は焦点測定が行われた後、コーティング３３０を除去することができ、その結果、基板Ｗをさらに処理することができる。言い換えれば、当業者には理解されるように、本発明によって提供される実施例は、基板Ｗを非破壊で試験する方法を提供することができる。ＢＡＲＣ３２０が含まれていると、コーティング３３０を除去する間、下にあるフィーチャ３００を保護する手助けをすることができる。

図４に示す他の実施例では、基板Ｗは、上述のリソグラフィ・プロセスによって形成されたフィーチャ４００を含む。この実施例では、コーティング４２０は、センサ５０からの光ビーム１００とフィーチャ４００との間に配置されると共に、レジスト４１０の下に設けられる。このようなコーティング４２０は、リソグラフィ装置の有効な露光放射線やアラインメント・センサによって生成される光ビームに対して反射防止特性をもたらす反射防止膜（「ＡＲＣ」）であることが好ましいが、基板Ｗのトポグラフィをマップするために使用されるレベル・センサで使用される放射線の波長に対して透明であることも好ましい。例えば、有効な露光放射線は、２４８ｎｍの波長を有することができるが、アラインメント・センサによって生成される光ビームの波長は、５３３ｎｍ及び／又は６３２．８ｎｍとすることができ、レベル・センサは、約９００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長を有する光ビームを使用することができる。従って、ＡＲＣは、２４８ｎｍ、５３３ｎｍ及び６３２．８ｎｍを含む波長で反射防止性である（すなわち吸収する）が、約９００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長で透明であるべきである。一実施例では、ＡＲＣは非感光性である。リソグラフィに使用されているＡＲＣはしばしば感光性であり、ＡＲＣが基板の各層及びフィーチャに確実に有効となるように、屈折率整合が使用される。非感光性のＡＲＣを設けることによって、このＡＲＣは、実質的に全ての層及びフィーチャに使用することができる。

図５は、基板Ｗによって提供される情報を測定する方法５００の一実施例を示す。基板Ｗは、図１に示したリソグラフィ装置１０によって形成されたフィーチャ３００、４００を含んでいる。方法５００は、５１０で開始する。５２０で、光ビーム１００が、基板Ｗ上のフィーチャ３００、４００の上方及び／又は近傍に配置されたマーカ２００上に投影される。マーカ２００によって提供される情報は、５２０でセンサ５０によって検出される。この情報は、アラインメント情報、焦点情報、オーバーレイ情報、照射線量情報、又はセンサと共にマーカによって提供され得る他のタイプの情報とすることができる。光がマーカ２００上に投影される前に、コーティング３３０、４２０が基板Ｗ上に配置され、従って、コーティング３３０、４２０は、光ビーム１００とフィーチャ３００、４００との間にあり、光ビーム１００が、フィーチャ３００、４００に反射し、マーカ２００によって提供される情報を不正確に読み取る原因になることを実質的に防止する。この方法は５３０で終了する。

一実施例では、マーカ２００によって提供される情報のタイプに応じて、基板Ｗの位置を、検出に基づいて調整することができる。例えば、提供される情報が、Ｘ−Ｙ平面におけるパターニング装置ＭＡに対する基板Ｗのアラインメント情報である場合、基板Ｗの位置を、Ｘ−Ｙ平面内で調整することができる。また、提供される情報が、Ｚ軸方向での投影系ＰＬに対する基板Ｗの焦点情報又はアラインメント情報である場合、基板Ｗの位置を、投影系ＰＬに対してＺ軸方向に調整することもできる。

本発明の精神から逸脱することなく本発明の他の実施例を思いつき実行できることは、当業者には明らかになるであろう。本明細書に記載の方法は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はこれらの何らかの組合せで（例えば、ディスクやコンピュータ・メモリなどのデータ記憶媒体に格納される１組又は複数組のマシン実行可能命令の形で）実行することもできる。一実施例では、コンピュータ・システムで実行されるとき、そのコンピュータ・システムに本明細書に記載の１つ又は複数の方法を実施するように命令するプログラム・コードを含むコンピュータ・プログラムが提供される。

本発明の好ましい実施例を示し説明してきたが、それらは、何ら限定するものではない。逆に、本発明は、添付の特許請求の趣旨及び範囲にある全ての変形形態及び変更形態を包含するものとする。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 図１の装置にアラインメント情報を提供するために使用される基板のマーカ構造の概略断面図である。 図１の装置にアラインメント情報を提供するために使用される基板の一実施例の概略断面図である。 図１の装置にアラインメント情報を提供するために使用される基板のもう１つの実施例の概略断面図である。 図１のリソグラフィ装置によって形成されたフィーチャを含んでいる基板に関する情報を測定する方法の一実施例を示す図である。

符号の説明

ＡＭ 調整装置
ＢＤ ビーム送出系、放射線源
Ｃ 目標部分
ＣＯ コンデンサ
ＩＦ 位置センサ
ＩＬ 照明系、照明装置
ＩＮ インテグレータ
Ｍ１ アラインメント・マーク
Ｍ２ アラインメント・マーク
ＭＡ パターニング装置、マスク
ＭＴ 支持構造
Ｐ１ アラインメント・マーク
Ｐ２ アラインメント・マーク
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影系
ＰＭ 位置決め装置
ＰＷ 位置決め装置
ＳＯ 放射線源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル、ウェハ・テーブル
１０ リソグラフィ装置
５０ センサ
６０ アラインメント系
７０ 焦点誤差検出系
８０ レベル・センサ
１００ 衝突光ビーム
２００ マーカ
２０２ 格子
２０４ ライン
２０６ 溝
２０８ 上面
３００ フィーチャ
３１０ レジスト
３２０ 底部反射防止膜、ＢＡＲＣ
３３０ 不透明コーティング
４００ フィーチャ
４１０ レジスト
４２０ コーティング
５００ 方法
５１０ 開始
５４０ 終了

Claims (57)

1. リソグラフィ装置によって形成されたフィーチャを含む基板によって提供される情報を測定する方法であって、
   前記基板上の前記フィーチャの上方に配置されるマーカ上に光ビームを投影する段階であって、前記マーカが、前記マーカ内で反復的な順序で配列される複数のライン及び複数の溝を含み、かつ、前記基板のうち前記フィーチャを含む範囲に配置されている段階と、
   前記マーカによって提供される情報をセンサで検出する段階とを含み、
   コーティングが前記基板上に配置され、従って、前記コーティングが前記光ビームと前記フィーチャとの間にあり、前記光ビームが、前記フィーチャに反射し、前記マーカによって提供される前記情報を不正確に読み取る原因になることを実質的に防止し、
   前記コーティングが、不透明金属の結晶を成長させるためのシード層を含み、
   前記シード層がタンタルを含み、前記金属がアルミニウムを含む、方法。
2. 前記コーティングが、前記マーカ上に堆積される不透明材料層を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記不透明層が金属を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記金属がアルミニウムを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記コーティングが、前記マーカと前記フィーチャとの間に配置される反射防止膜である、請求項１に記載の方法。
6. 前記反射防止膜が非感光性である、請求項５に記載の方法。
7. 前記反射防止膜が、前記光ビームの波長に対して反射防止性である、請求項５に記載の方法。
8. 前記光ビームの波長が約５３３ｎｍである、請求項７に記載の方法。
9. 前記光ビームの波長が約６３２．８ｎｍである、請求項７に記載の方法。
10. 前記センサがアラインメント・センサである、請求項１に記載の方法。
11. 前記センサが焦点センサである、請求項１に記載の方法。
12. 前記センサが光学センサである、請求項１に記載の方法。
13. 前記マーカによって提供される前記情報が、Ｘ−Ｙ平面における前記マーカの位置を含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記位置が、前記リソグラフィ装置におけるパターニング装置に対する前記基板の整合位置を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記検出に基づいて前記基板の位置を調整する段階をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記マーカによって提供される前記情報が、焦点情報を含む、請求項１に記載の方法。
17. 前記焦点情報が、前記基板全体にわたり焦点及び／又はレベリング性能をマップする試験に使用される、請求項１６に記載の方法。
18. 前記マーカによって提供される前記情報が、照射線量情報を含む、請求項１に記載の方法。
19. 前記検出段階が、前記マーカによって回折された光を前記センサで検出する段階を含む、請求項１に記載の方法。
20. 前記リソグラフィ装置内で実施される、請求項１に記載の方法。
21. 計測ツール内で実施される、請求項１に記載の方法。
22. リソグラフィ装置に使用される基板であって、
    前記リソグラフィ装置によって形成されるフィーチャと、
    前記フィーチャ上方のレジスト層中形成され、反復的な順序で配列される複数のライン及び複数の溝を含むことにより前記基板に関する情報を提供するように構成され、さらに前記基板のうち前記フィーチャを含む範囲に配置されている、マーカと、
    前記マーカによって提供される前記情報を検出するために使用される光ビームが、前記フィーチャに反射し、前記マーカによって提供される前記情報を不正確に読み取る原因になることを実質的に防止するコーティングと
    を含み、
    前記コーティングが、不透明金属の結晶を成長させるためのシード層を含み、
    前記シード層がタンタルを含み、前記金属がアルミニウムを含む、基板。
23. 前記コーティングが、前記マーカ上に堆積される不透明層を含む、請求項２２に記載の基板。
24. 前記不透明層が金属を含む、請求項２３に記載の基板。
25. 前記金属がアルミニウムを含む、請求項２４に記載の基板。
26. 前記コーティングが、前記フィーチャと前記マーカとの間に配置される反射防止膜を含む、請求項２２に記載の基板。
27. 前記反射防止膜が非感光性である、請求項２６に記載の基板。
28. 前記反射防止膜が、前記光ビームの波長に対して反射防止性である、請求項２６に記載の基板。
29. 前記光ビームの波長が約５３３ｎｍである、請求項２８に記載の基板。
30. 前記光ビームの波長が約６３２．８ｎｍである、請求項２８に記載の基板。
31. 前記マーカによって提供される前記情報が、Ｘ−Ｙ平面における前記マーカの位置を含む、請求項２２に記載の方法。
32. 前記マーカの前記位置が、前記リソグラフィ装置におけるパターニング装置に対する前記基板の整合位置に関する情報を提供する、請求項３１に記載の基板。
33. 前記マーカによって提供される前記情報が、焦点情報を含む、請求項２２に記載の基板。
34. 前記焦点情報が、前記基板全体にわたる焦点及び／又はレベリング性能をマップする試験に使用される、請求項３３に記載の基板。
35. 前記マーカによって提供される前記情報が、照射線量情報を含む、請求項２２に記載の基板。
36. 前記光ビームが、前記リソグラフィ装置内で生成される、請求項２２に記載の基板。
37. 前記光ビームが計測ツール内で生成される、請求項２２に記載の基板。
38. リソグラフィ装置とこれに使用する基板との組合せであって、
    放射線ビームを調整する照明系と、
    断面にパターンを有する放射線ビームを与えるように働くパターニング装置を支持する
    支持体と、
    前記基板を支持する基板テーブルと、
    前記基板の目標部分上にパターン化された放射線ビームを投影する投影系と、
    前記基板に関する情報を測定するためのセンサとを備え、
    前記基板が、
    前記パターニング装置で前記放射線ビームをパターン化し、前記投影系で前記基板の目標部分上に前記パターン化された放射線ビームを投影することによって形成されるフィーチャと、
    前記フィーチャ上方のレジスト層中に形成され、反復的な順序で配列される複数のライン及び複数の溝を含むことにより前記基板に関する前記情報を提供するように構成され、さらに前記基板のうち前記フィーチャを含む範囲に配置されている、マーカと、
    前記リソグラフィ装置内の前記センサからの光ビームが、前記フィーチャに反射し、前記マーカによって提供される前記情報を不正確に読み取る原因になることを実質的に防止するコーティングと
    を含み、
    前記コーティングが、不透明金属の結晶を成長させるためのシード層を含み、
    前記シード層がタンタルを含み、前記金属がアルミニウムを含む、組合せ。
39. 前記コーティングが、前記マーカ上に堆積される不透明層を含む、請求項３８に記載の組合せ。
40. 前記不透明層が金属を含む、請求項３９に記載の組合せ。
41. 前記金属がアルミニウムを含む、請求項４０に記載の組合せ。
42. 前記コーティングが、前記フィーチャと前記マーカとの間に配置される反射防止膜を含む、請求項３８に記載の組合せ。
43. 前記反射防止膜が非感光性である、請求項４２に記載の組合せ。
44. 前記反射防止膜が、前記センサによって提供される前記光ビームの波長に対して反射防止性である、請求項４２に記載の組合せ。
45. 前記光ビームの波長が約５３３ｎｍである、請求項４４に記載の組合せ。
46. 前記光ビームの波長が約６３２．８ｎｍである、請求項４４に記載の組合せ。
47. 前記リソグラフィ装置が、前記基板のトポグラフィをマップするためのレベル・センサをさらに備える、請求項３８に記載の組合せ。
48. 前記反射防止膜が、前記レベル・センサによって生成される光ビームの波長に対して透明である、請求項４７に記載の組合せ。
49. 前記波長が約９００ｎｍ〜約１１００ｎｍである、請求項４８に記載の組合せ。
50. 前記センサがアラインメント・センサである、請求項３８に記載の組合せ。
51. 前記センサが焦点センサである、請求項３８に記載の組合せ。
52. 前記センサが光学センサである、請求項３８に記載の組合せ。
53. 前記マーカによって提供される前記情報が、Ｘ−Ｙ平面における前記マーカの位置を含む、請求項３８に記載の組合せ。
54. 前記マーカの前記位置が、前記リソグラフィ装置内の前記パターニング装置に対する前記基板の整合位置に関する情報を提供する、請求項５３に記載の組合せ。
55. 前記マーカによって提供される前記情報が、焦点情報を含む、請求項３８に記載の組合せ。
56. 前記焦点情報が、前記基板全体にわたる焦点及び／又はレベリング性能をマップする試験に使用される、請求項５５に記載の組合せ。
57. 前記マーカによって提供される前記情報が、照射線量情報を含む、請求項３８に記載の組合せ。

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