リソグラフィ装置用のレベルセンサアレンジメント、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法
【課題】改良されたレベルセンサアレンジメント及びその動作を提供する。
【解決手段】リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するための方法、並びに、関連付けられたレベルセンサ及びリソグラフィ装置が開示される。該方法は、広帯域光源を使用して少なくとも２つの干渉計測定を実行することを含む。各測定間で、広帯域ソースビームの成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルが変化し、強度レベルのみが変化する場合、強度変化はビームの成分波長の少なくとも一部について異なる。あるいは、成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルが異なる測定データを取得するための単一の測定及び後続の測定の処理を、位置を取得するためにも同様に適用することができる。
【解決手段】リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するための方法、並びに、関連付けられたレベルセンサ及びリソグラフィ装置が開示される。該方法は、広帯域光源を使用して少なくとも２つの干渉計測定を実行することを含む。各測定間で、広帯域ソースビームの成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルが変化し、強度レベルのみが変化する場合、強度変化はビームの成分波長の少なくとも一部について異なる。あるいは、成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルが異なる測定データを取得するための単一の測定及び後続の測定の処理を、位置を取得するためにも同様に適用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、リソグラフィ装置、及びデバイスを製造するための方法に関する。より具体的に言えば、本発明は、レベルセンサアレンジメント及び基板のレベル感知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナと、を含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003] 欧州特許出願ＥＰ−Ａ−１０３７１１７号は、リソグラフィ投影装置におけるオフアクシスレベリング構成について開示している。この構成を使用して、６００〜１０５０ｎｍの波長範囲内の格子光学系及び多色放射を使用するレベルセンサを使用することによって、リソグラフィ装置内の基板の高さマップが決定される。
【０００４】
[0004] 欧州特許出願ＥＰ−Ａ−２２２８６８５号は、光源が、リソグラフィ装置内の基板の処理に使用されるレジストが、例えば２００〜４００ｎｍの波長範囲内の放射に感応する波長範囲内の投影放射を放出するように構成された他のレベル感知構成について開示している。
【発明の概要】
【０００５】
[0005] 改良されたレベルセンサアレンジメント及びその動作を提供することが望ましい。
【０００６】
[0006] 本発明の態様によれば、リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、この方法は、
ａ）放射の広帯域ソースビームを、第１の経路に沿って誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って誘導される基準ビームと、に分割するステップと、
ｂ）反射測定ビームを取得するために測定ビームを基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｃ）反射測定ビーム及び反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｄ）組み合わされたビームの干渉パターンを検出するステップと、
を少なくとも２回実行することを含み、ステップａ）からｄ）は少なくとも２回実行され、強度レベルのみが変化する場合に強度変化はビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、広帯域ソースビームの成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルは各実行間で変化する、方法が提供される。
【０００７】
[0007] 本発明の他の態様によれば、リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための可変広帯域放射源と、
前記放射のソースビームを、第１の経路に沿って前記基板に誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って反射面に誘導される基準ビームと、に分割するように動作可能であるビームスプリッタと、
それぞれ前記基板から、及び前記反射面からの反射後に、前記測定ビーム及び前記基準ビームを組み合わせるように動作可能であるビームコンバイナと、
組み合わされたビームの干渉パターンを検出するための検出器と、
強度レベルのみが変化する場合に強度変化はビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、異なる成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルを有する広帯域ソースビームを使用し、かつ、少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように同じ基板上で測定を実行するように、動作可能であるコントローラと、
を備えるレベルセンサアレンジメントが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
[0008] 対応する参照符号が対応する部分を示す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。
【図１】[0009]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0010]投影格子を使用するレベルセンサアレンジメントを示す概略図である。
【図３】[0011]レベルセンサアレンジメントの測定ビームを含む層のスタックを有する基板を示す概略断面図である。
【図４】[0012]本発明の実施形態によるレベルセンサアレンジメントを示す概略図である。
【図５】[0013]図２のレベルセンサアレンジメントの変形を示す概略図である。
【図６】[0014]図６ａは、ウェーハ上の典型的なスタックを示す断面図であり、図６ｂは、図６ａのスタック用の基準ミラーの変位の関数として検出器上の強度をプロットしたグラフであり、検出器及び基準ミラーは、本発明の実施形態によるレベルセンサアレンジメントの一部を形成する。
【図７】[0015]図７ａは、ウェーハ上の典型的なフロントエンドスタックを示す断面図であり、図７ｂは、図７ａのスタック用の基準ミラーの変位の関数として検出器上の強度をプロットしたグラフであり、検出器及び基準ミラーは、本発明の実施形態によるレベルセンサアレンジメントの一部を形成する。
【図８】[0016]図７ａのスタック用の基準ミラーの変位の関数として検出器上の強度をプロットしたグラフであり、検出器及び基準ミラーは、本発明の実施形態によるレベルセンサアレンジメントの一部を形成し、使用される光源は、図７ｂのグラフを取得するために使用される波長範囲とは異なる波長範囲で光を放出する。
【図９】[0017]本発明の他の実施形態による、レベルセンサアレンジメントを示す概略図である。
【０００９】
[0019] 図では、同じ参照番号は同じ部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0020] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従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に構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、特定のパラメータに従って基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳと、
を備える。
【００１１】
[0021] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁、静電型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００１２】
[0022] 支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電式等のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造は、パターニングデバイスＭＡが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００１３】
[0023] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
【００１４】
[0024] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
【００１５】
[0025] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又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、磁気光学システム、電磁光学システム及び静電型光学システム、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」という用語と同義と見なすことができる。
【００１６】
[0026] 本明細書で示すように、本装置は（例えば透過マスクを使用する）透過タイプである。あるいは、装置は（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）反射タイプでもよい。
【００１７】
[0027] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ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）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００１８】
[0028] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００１９】
[0029] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤを用いて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２０】
[0030] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータＩＬを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００２１】
[0031] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持された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によってパターニングされる。パターニングデバイスＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めできる。一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの部分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）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合、（スキャナとは対照的に）支持構造ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２及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。図示のような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分Ｃの間の空間に位置してもよい（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）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２２】
[0032] 図示のリソグラフィ装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００２３】
[0033] １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００２４】
[0034] ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
【００２５】
[0035] ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００２６】
[0036] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００２７】
[0037] 本発明の実施形態は、リソグラフィ装置内の基板に関するレベルセンサ測定を実行するための方法及び装置に関する。
【００２８】
[0038] 従来技術によるレベルセンサでは、レベルセンサは基板Ｗの表面高さ又は表面高さプロファイルを決定する。レベルセンサの一般概略図が図２に示されている。レベルセンサ測定は、例えば、基板Ｗが、酸化物、ポリシリコン、底部反射防止膜（Ｂａｒｃ）、金属層（例えば銅）、及びレジスト層などの層のスタック４をすでに有する場合を含むすべての基板処理段階で実行される。
【００２９】
[0039] エミッタ６（例えば光源の形の）は、パターン又は投影格子７（例えば３０μｍのピッチＰを有する格子）で放射を放出し、このように形成された放射ビームは、投影光学系（例えばレンズの形の）９を使用して、入射角θで、基板Ｗ（又は基板Ｗ上の層のスタック４の上面）上に投影される。リソグラフィ装置内でレベルセンサ測定に使用される放射は、通常、６００〜１０５０ｎｍの波長範囲、すなわち基板Ｗの処理に使用されるレジストが感応しない波長範囲を有する。反射された放射は、他のレンズ９を使用して基準格子８上で再度合焦される。その後、検出器５を使用して、基準格子８によって透過された放射が処理され、層のスタック４の高さを取得するために測定信号が処理される。このレベルセンサアレンジメントは、光学的三角測距方式技術に基づく。検出された高さは、検出器５によって測定される信号強度に直接関係し、入射角（Ｐ／２ ｓｉｎθ）に依存する周期性を有する。
【００３０】
[0040] 実際には、基板Ｗ上のレジスト及び下地スタックの処理層４は（部分的に）透明である。下地処理層から反射された特定の波長を有する光は、レジスト層から反射された光にコヒーレントに加えられ、これによって、精密な層厚さに依存する大きな測定エラーにつながり得るスタック干渉効果が引き起こされる。これらの干渉効果を平均化するために、約１オクターブの広い波長範囲を使用してもよい。これが、図３に概略的に示されている。入射ビーム１１は、部分的に（特定の例では、レジスト層のみを備える）スタック４の表面上で反射し、結果として反射ビーム１２が生じる。しかし、入射ビーム１１の一部はスタック４内に屈折し、基板Ｗとスタック４との間のインターフェイス上で反射される。スタック４の表面上で、このビームは再度屈折し、反射ビーム１２と平行な２次ビーム１３を形成する。結果として、これは、考慮に入れられるスタック４の正しい高さｈではなく、異なる値である。
【００３１】
[0041] 測定された高さと真のスタック高さ（この特定の例では真のレジスト高さ）との差は、「見掛け上の表面窪み」（ＡＳＤ）と呼ばれる。このＡＳＤは、波長範囲が、スタック干渉効果の有害な影響を平均化する、例えば６００〜１０５０ｎｍの広帯域光を使用することである程度低減される。ＡＳＤの影響は、ウェーハ表面とノズル（気圧計）との間の圧力又はフロー測定値に基づいて、補助センサによってさらに補正することができる。しかし、一般に、このセンサは比較的低速であるため、通常は、ウェーハ上のわずかなフィールド上で付随的較正を実行する際にのみ使用される。さらに、ＡＳＤの影響をさらに補正できるようにするために、センサは基板表面にかなり近接している（約２００μｍ）必要があり、これは、コストのかかる安全手段によってのみ解決することができる潜在的な機械の安全問題をもたらす。このセンサが比較的低速であるという問題を克服するために、これらのセンサを２つ使用するよう考慮する場合がある。しかし、これによって、全体的な製造コストが大幅に増加する。
【００３２】
[0042] これを解決するために、基板の上面の位置を検出するために干渉法を使用することによって、代替方法でＡＳＤの効果を補正することが提案される。図４は、これに適切な本発明の実施形態による装置を示す。（通常は、例えばフィルタで調整可能な、すなわち、２００ｎｍから６００ｎｍの成分波長を有する、波長範囲２００〜６００ｎｍの）調整可能広帯域光源４２０からの照明ビームは、ビームスプリッタ４６０によって２本のビームに分割される。第１のスプリットビームは経路ｐ１に沿ってウェーハ４４０に誘導され、第２のスプリットビームは、経路ｐ２に沿って基準ミラー４５０に誘導される。ミラー４５０から及びウェーハ４４０からの反射光は、経路ｐ３に沿って再度組み合わせられ、ここで干渉した結果、例えば、ＣＣＤ又はＣＣＤアレイ、あるいはフォトダイオード又はフォトダイオードアレイなどの検出器４３０上の干渉パターンが生じる。検出器４３０上の入射光の強さは、経路ｐ２の長さがスキャンされるにつれて変化する。入射光の広帯域性により、経路ｐ１及び経路ｐ２が実質的に等しい領域、すなわち経路ｐ１の長さと経路ｐ２の長さの差がソースのコヒーレンス長さの範囲内にある領域内でのみ干渉縞が視認できる。この位置は、基準ミラー４５０を変位又は傾斜させることによって見つけることができる。図５は、経路ｐ１が、ウェーハ４４０上の指定された位置へと光を案内するためのファイバ５００を備えることができることを示す。同様に、経路ｐ２は、ミラー４５０へと光を案内するためのファイバ接続５１０（カップリングレンズ５２０ａ、５２０ｂを有する）を備えることができる。
【００３３】
[0043] 図６ａは（単に例示のために）、９０ｎｍレジスト層Ｒ、４５ｎｍＢａｒｃ（底部反射防止膜）層、及び銅層Ｃｕからなるスタック６５０を示す。図６ｂは、厳密結合波分析に基づくシミュレーション、及び２００から６００ｎｍの範囲のスペクトルを有する照明源を使用し、スタック６５０に関する基準ミラー４５０の変位ｄの関数として検出器４３０上の強度Ｉを（任意の単位で）プロットするグラフである。スタックの上面は、シミュレーションにおいて、定義によりｄ＝０ｎｍに位置する。２つのメインピーク６００、６１０は、容易に解決される。第１のピーク６００は、レジスト層の頂部から、すなわちスタックの上面から生じる。このシミュレーションでは、このピーク６００は０μｍ（又はより正確には、４ｎｍ）である。したがって、シミュレーションで決定される上面の位置は、その正確な位置から４ｎｍの場所になる。第２のピークは、銅表面から０．２μｍに生じる。
【００３４】
[0044] 下地スタックが、基準ミラー４５０のある変位ｄで、スタック内の異なる反射面に属するピークが少なくとも部分的に重複するような特性を有する場合に、潜在的な問題が生じる。図７ａ及び図７ｂは、この問題を示している。図７ａは、図６ａのスタック６５０と同様のスタック６６０を示すが、銅ＣｕとＢＡＲＣ層との間に、さらに７０ｎｍの二酸化ケイ素ＳｉＯ２層を有する。
【００３５】
[0045] 図７ｂは、図６ｂと同様の、２００〜６００ｎｍの範囲のスペクトルを有するソースで照明されるスタック６６０に関するグラフである。ここでは、一方はレジストの頂部から生じるピーク６００’、もう一方はＳｉＯ２層から生じるピーク６２０’という２つの部分的に重複するピークが０ｎｍ付近に存在することがわかる。これらのピークは同様の位置を有するため、レジストの上面の正確な位置に関して曖昧さが生じ得る。さらに、銅表面から生じるピーク６１０は、このスタックの０．３４μｍに見ることができる。
【００３６】
[0046] 重複ピークを解決するために、図７ｂのグラフを取得するために使用されたものとは異なる波長スペクトルを有するソースで、すなわち照明源のスペクトルを変更することによってスタック６６０を照明することが提案される。例を挙げると、スタック６６０は、２度目は２００から４００ｎｍの範囲のソーススペクトルでシミュレートされる。図８は、結果として生じるグラフを示す。ソーススペクトルが変更された場合、反射面の層の頂部位置に対応するピークの位置は、変位軸上のその位置が変化しないが、他のすべてのピークの変位軸上の位置はシフトする。図８と図７ｂとを比較すると、銅層の頂部から生じるピーク６１０’’はピーク６１０’と同じ位置にあることがわかる。また、レジスト層の頂部から生じるピーク６００’’も、ピーク６００’と同じ位置にあることがわかる。これらのピークは、異なるソーススペクトルを使用するシミュレーション間で移動していない。しかし、他のすべての最大値が移動しているため、ピーク６００’’が容易に解決できることもわかる。
【００３７】
[0047] 図９では、本発明によるレベルセンサアレンジメントの他の実施形態が概略的に示されている。この構成では、基準ビームがたどる経路は、測定ビームがたどる経路と実質的に同じルートをたどるように構成される。これは以下のように実行される。例えば図４に示されたような基準ミラー４５０の代わりに、ビームスプリッタ４６０と基板４４０との間で基板４４０からの距離ｄ１に、半銀鏡などの部分的に透明な光学要素６００が提供される。ビームスプリッタ４６０から基板４４０に向けて送られた広帯域ソース４２０の照明ビームは、（経路ｐ１に沿って）基板に達する第１のビームと、要素６００の表面で反射され、経路ｐ２として示される経路をたどる第２のビームと、に分割される。その後、両方のビーム（すなわち、基板表面から反射されたビーム、及び、光学要素６００から反射されたビーム）が、ビームスプリッタ４６０を介して、第２のビームスプリッタ４６５へ向けて伝搬される。第２のビームスプリッタを離れた照明ビームは、その後、第２の部分的に透明な光学要素６１０（例えば半銀鏡）又は、要素６１０から距離ｄ２に配置された基準ミラーなどのミラー４５０のいずれかによって反射される。この構成を使用する場合、基準ビームは光学要素６１０及び基準ミラー４５０によって反射され、測定ビームは基板４４０及び光学要素６１０によって反射されるものと考えられる。その後、どちらのビームも、ビームスプリッタ（又はビーム結合器）４６５を介して、検出器４３０へ提供される。ｄ１とｄ２の差が、使用されるソースのコヒーレンス長さの範囲内である場合、干渉パターンは視認できるようになる。この位置は、例えば、基準ミラー４５０又は基板４４０を変位又は傾斜させることによって見つけることができる。したがって、検出器上の干渉パターンを観察することにより、基準ミラー４５０と光学要素６１０との間の距離に対する基板４４０と光学要素６００との間の距離に関する情報が提供される。完全を期すために、ビーム結合器４６５、第２の部分的に透明な光学要素６１０、及び反射面４５０のない構成も実現可能であることに言及すべきである。しかし、その場合、干渉パターンを取得するために、距離ｄ１はソースのコヒーレンス長さよりも短くなるはずである。図９に示された構成を使用すると、基板４４０と部分的に透明な光学要素との間の距離を長くすることができる。その後、基板４４０がスキャンされる、すなわち表面上に投影される照明ビームに対して実質的に垂直に変位する場合、高さマップを生成するための情報は、干渉パターンが維持されるようにスキャンする間に、ｄ１又はｄ２のいずれかを調整することによって取得できる。このような調整は、例えば、（圧電アクチュエータ又は他のタイプのアクチュエータなどのアクチュエータを使用して、基準ミラー４５０又は光学要素６１０のいずれかを変位させることによって）光学要素６１０に対して基準ミラー４５０の位置を調整することによって、あるいは（アクチュエータを使用して光学要素６１０を変位させること、又は図１に示されるようなポジショナＰＷなどの基板ポジショナを使用して基板を変位させることのいずれかによって）光学要素６００に対して基板の位置を調整することによって実現できる。
【００３８】
[0048] 上述のように、（上面の正確な位置に関する不確実さ又は曖昧さを生成することもできる）強度スペクトル内でのピークの重複の問題を解決するために、強度スペクトルは異なる波長スペクトルを使用して評価される。図６ａ〜図８で説明したような構成では、この評価は、例えば、（例えば図７ｂに示されたような）スペクトル２００〜６００ｎｍを使用する第１の測定、及び（例えば図８に示されたような）スペクトル２００〜４００ｎｍを使用する第２の測定の２つの異なる測定に基づいている。２つの測定を（異なるスペクトルで）実行することの代替として、（例えば、スペクトル２００〜６００ｎｍを使用して）単一の測定が実行され、測定信号の後続の処理を２つ以上の異なる強度スペクトルで提供する。
【００３９】
[0049] ある実施形態では、このような測定信号の処理（すなわち、測定ビーム及び基準ビームの組み合わせられたビーム）にスペクトロメータを使用することができる。したがって、本発明の実施形態では、図４、図５、及び図９に示されたような検出器４３０はスペクトロメータを備えることができる。このようなスペクトロメータは、例えば２００〜６００ｎｍの第１のスペクトル及び２００〜４００ｎｍの第２のスペクトルで、例えば強度スペクトルを提供する異なる波長又は波長範囲で測定信号を評価することができる。
【００４０】
[0050] 測定信号を処理するためのスペクトロメータを適用することの代替として、図４及び図５のビームスプリッタ４６０又は図９のビームスプリッタ４６５によって、検出器４３０に向かって出力される信号は、（例えばビームスプリッタを使用して）２つの実質的に同一の信号に分割することができる。その後、信号のうちの１つを検出器４３０（例えばＣＣＤ又はＣＣＤアレイ、あるいはフォトダイオード又はフォトダイオードアレイ）に直接提供することができ、他の信号は、他の検出器４３０（例えばＣＣＤ又はＣＣＤアレイ、あるいはフォトダイオード又はフォトダイオードアレイ）に提供される前にフィルタリングされる。上述のようなスペクトル範囲を参照すると、測定信号は、例えば２００〜６００ｎｍの範囲のスペクトルを含むことができ、上記信号は、信号のうちの１つとしてＣＣＤアレイなどの検出器に提供されるが、他の検出器は、２００〜４００ｎｍからの波長を通過させることができるようにするフィルタによってフィルタリングされた後に、上記測定信号を受信する。
【００４１】
[0051] したがって、本発明の実施形態によれば、組み合わせられたビーム（測定ビーム及び基準ビームを含む）の干渉パターンは、異なる波長範囲又は成分で評価される。上述のように、これは、異なる波長範囲（例えば、初期には比較的大きな範囲、及び（例えばフィルタリングによって縮小された）縮小範囲）で測定結果を取得するために、２つの異なる測定（例えば、広帯域ソース（例えばソース４２０）に対して２つの異なる波長範囲を使用すること）を実行することによって、又は（例えば比較的大きな範囲で取られた）単一の測定を処理することによって達成できる。
【００４２】
[0052] 反射性の高い金属を用いたスタックは、すでに説明されたように、測定時に見掛け上の表面窪みを生じさせ、本レベルセンサ技術にとって問題である。例を挙げると、本明細書で開示された方法を使用して、酸化層厚さの異なるいくつかのスタックがシミュレートされ、レジストピークに対応する最大値が観察された。各酸化層厚さについて、見掛け上の表面窪みは常に１０ｎｍ未満であった。これは、本レベルセンサを使用するよりも高い精度である。この説明は、最大値を見つけることに限定されてきたが、周期関数を用いた変位の関数として強度を適合させること、又は、照明スペクトルの関数として平均ピーク位置を測定すること、などのより高性能の方法を使用することも可能であり、本出願の範囲内である。
【００４３】
[0053] 現行のレベルセンサとは対照的に、入射スペクトルの関数としてピークの最大値を追跡することにより、レジストの上面を正確に決定することのみならず、完全なスタックに関する情報を取得することも可能である。プロセスフローの初期段階で処理エラーを検出できる初期警告システムが要求されている。レベルセンサを使用して複数のｘ−ｙ位置であらゆるウェーハを測定しなければならないため、この方法は、プロセスエラー（例えば、厚さ変化、材料定数の変化など）を検出するために使用することができる。
【００４４】
[0054] 照明源の波長スペクトルは、上記効果を達成するために、本発明の範囲内のいくつかの異なる方法で変化させることができる。いくつかのこのような例について以下で説明するが、ここで「第１のビーム」及び「第２のビーム」という用語は、それぞれ第１及び第２の測定のソースビームを説明するために使用される（もちろん、それぞれが異なるビームを用いる３つ以上の測定もできる）。
【００４５】
[0055] 第２のビームは、第１のビームに比べて任意数の異なる成分波長を含むことができる。したがって、第２のビームは（上述のように）異なるスペクトル幅を有することができる。代替的に又は追加的に、異なる中央波長を有してもよい。あるいは、第１、第２、又は両方のビームのスペクトルは非連続であってよいため、例えば、第１のビームに比べてそのスペクトルの一部を遮断することによって、第２のビームを第１のビームと異なるようにしてもよい。開示されたすべての例に加えて又は代替的に、スペクトル全体にわたって測定間のビーム強度を変化させてもよい。これは、いかなる変更もなしに、単にすべての波長に対して等しく強度を増加させることでは所望の効果が生じないことから、異なる波長に対して異なる変化となるように行わなければならない。例を挙げると、一実施形態は、測定間のビームのスペクトルの半分（又は他の部分）の強度を増大させることを含んでもよい。
【００４６】
[0056] 本明細書に開示された概念の非常に重要な他の利点は、垂直照明モードが使用されるため、並行ウェーハ測定が可能であるという点である。これは、１回の単一測定でウェーハ全体を測定できるため、測定時間は減少し、スループットが向上するということである。さらに、この高速測定は、比較的長い作業距離で取得できるため、ウェーハ表面に対してセンサが近接していることによる潜在的な機械の安全性の問題は、本発明では問題にはならない。これに比べて、従来のレベルセンサは、小規模な照明スポットのアレイを使用し、ウェーハ全体をカバーするようにスキャンしなければならない。このようなシリアル測定方法は、スループットを制限する。
【００４７】
[0057] 上記提案された照明源スペクトルは、好ましくは、測定光でウェーハを露光する場合のある紫外線波長を含むことに留意されたい。しかし、これは照明される完全なウェーハであるため、測定光の光子エネルギーは均一に分配される。測定光によるいかなる露光も、ウェーハ全体にわたる予測可能なＣＤオフセットを導入する。測定エネルギーの実際の分布が知られている場合、レベルセンサ測定時のエネルギーの分布に応じて、補償のために基板の実際の露光時に非常に簡単な線量減少を適用することが可能である。
【００４８】
[0058] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、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製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したが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む基板も指すことができる。
【００４９】
[0059] 光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例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、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
【００５０】
[0060] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【００５１】
[0061] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁及び静電型光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
【００５２】
[0062] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００５３】
[0063] 本発明は、以下のようにまとめることができる。
１．リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、
ａ）放射の広帯域ソースビームを提供するステップと、
ｂ）それぞれ、前記広帯域ソースビームの一部を部分的に透明な光学要素から反射させること及び前記広帯域ソースビームの一部に前記部分的に透明な光学要素を通過させることによって、前記広帯域ソースビームを基準ビーム及び測定ビームに分離するステップと、
ｃ）反射測定ビームを取得するために前記測定ビームを前記基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために前記基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｄ）前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｅ）前記組み合わせられたビームの少なくとも２つの異なる干渉パターンを検出するステップと、
を少なくとも２回実行することを含み、
前記異なる干渉パターンは、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する組み合わせられたビームに基づき、ここで、強度レベルのみが変化する場合、前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なる、方法。
２．ステップｄ）は、前記反射基準ビームに他の部分的に透明な光学要素を通過させること、前記反射基準ビームを反射面からさらに反射させること及び前記反射測定ビームを前記他の部分的に透明な光学要素からさらに反射させることによって先行される、条項１に記載の方法。
３．前記部分的に透明な光学要素は前記基板の距離ｄ１に配置され、前記他の部分的に透明な光学要素は前記反射表面の距離ｄ２に配置され、ステップｅ）を実行するために、ｄ１とｄ２の差が放射の前記広帯域ソースのコヒーレンス長さよりも短く維持される、条項２に記載の方法。
４．前記部分的に透明な光学要素及び／又は前記他の部分的に透明な光学要素は、半銀鏡を備える、条項２又は３に記載の方法。
５．前記異なる干渉パターンは、スペクトロメータを使用して単一の組み合わせられたビームを処理することによって取得される、条項１から４のいずれかに記載の方法。
６．前記少なくとも２つの異なる干渉パターンは、前記組み合わせられたビームを少なくとも２つの実質的に等しいビームに分割すること、及び、前記実質的に等しいビームの前記干渉パターンの検出に先立って前記実質的に等しいビームのうちの少なくとも１つをフィルタリングすること、によって取得される、条項１から５のいずれかに記載の方法。
７．前記検出された異なる干渉パターンを比較することと、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する前記異なる干渉パターンの特性を観察することと、をさらに含むが、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、前記ピーク値の位置は、対応する実質的な反射層表面の位置を示す、条項１から６のいずれかに記載の方法。
８．前記異なる干渉パターンの前記特性は、その強度に関係する、条項７に記載の方法。
９．リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのリソグラフィ装置内のレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための広帯域放射源と、
それぞれ、前記広帯域ソースビームの一部を部分的に透明な光学要素から反射させること及び前記広帯域ソースビームの一部に前記部分的に透明な光学要素を通過させることによって、前記広帯域ソースビームを基準ビーム及び測定ビームに分離するための部分的に透明な光学要素と、
それぞれ前記基板から及び前記部分的に透明な光学要素からの反射後に、前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせ、かつ、前記組み合わせられたビームを検出器に誘導するように動作可能であるビームスプリッタ又はコンバイナであって、前記検出器は、前記組み合わせられたビームの少なくとも２つの干渉パターンを検出し、前記異なる干渉パターンは、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する組み合わせられたビームに基づき、強度レベルのみが変化する場合、前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なる、ビームスプリッタ又はコンバイナと、
少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように、前記同じ基板上で測定を実行するように動作可能であるコントローラと、
を備える、レベルセンサアレンジメント。
１０．他の部分的に透明な光学要素を通過させ、前記反射された測定ビームを前記他の部分的に透明な光学要素からさらに反射させた後に、前記反射された基準ビームを通過させるための前記他の部分的に透明な光学要素と、
前記反射された基準ビームをさらに反射させるための反射面と、
を備える、条項９に記載のレベルセンサアレンジメント。
１１．前記部分的に透明な光学要素は前記基板の距離ｄ１に配置され、前記他の部分的に透明な光学要素は前記反射表面の距離ｄ２に配置され、前記干渉パターンを取得するために、ｄ１とｄ２の差は放射の前記広帯域ソースのコヒーレンス長さよりも短く維持される、条項１０に記載のレベルセンサアレンジメント。
１２．前記検出器が、前記少なくとも２つの干渉パターンを検出するためのスペクトロメータを有する、条項９から１１のいずれかに記載のレベルセンサアレンジメント。
１３．リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、該方法は、
ａ）放射の広帯域ソースビームを、第１の経路に沿って誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って誘導される基準ビームと、に分割するステップと、
ｂ）反射測定ビームを取得するために前記測定ビームを前記基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために前記基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｃ）前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｄ）前記組み合わされたビームの干渉パターンを検出するステップと、
を少なくとも２回実行することを含み、
ステップａ）からｄ）は少なくとも２回実行され、強度レベルのみが変化する場合に強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、前記広帯域ソースビームの成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルは各実行間で変化する、方法。
１４．各実行時に検出された前記干渉パターンを比較することと、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する前記干渉パターンの特性を観察することと、を含むが、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、前記ピーク値の位置は、対応する実質的な反射層表面の位置を示す、条項１３に記載の方法。
１５．第１の経路に対する第２の経路の長さの関数として干渉パターンの前記特性を測定するステップと、使用されるソースビームの成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立した位置を有するピーク値を観察するステップと、このようなそれぞれのピーク値について、前記ピーク値の位置から対応する実質的な反射層表面の位置を決定するステップと、を含む、条項１３に記載の方法。
１６．干渉パターンの前記特性は、その強度に関係する、条項１４又は１５の方法。
１７．測定ビームは、前記基板表面に対して実質的に垂直な角度で前記基板から反射され、実質的な基板表面全体にわたって少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置の並行測定を実行することを含む、条項１３から１６のいずれかの方法。
１８．方法は、製造プロセスの欠点を決定するように、基板表面の異なる部分から測定された位置を比較するステップをさらに含む、条項１７の方法。
１９．前記少なくとも１つの実質的な反射層表面は、感光性であり、少なくとも１つの前記実行時に使用される前記ソースビームは、感光性層の材料が感応する波長範囲内の波長を含み、前記方法は、前記基板の実際の露光時に前記感光性層上の前記ソースビームの効果を補償するステップを含む、条項１３から１８のいずれかの方法。
２０．リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのリソグラフィ装置内のレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための可変広帯域放射源と、
前記放射のソースビームを、第１の経路に沿って前記基板に誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って反射面に誘導される基準ビームと、に分割するように動作可能であるビームスプリッタと、
それぞれ前記基板から及び前記反射面からの反射後に、前記測定ビーム及び前記基準ビームを組み合わせるように動作可能であるビームコンバイナと、
前記組み合わされたビームの干渉パターンを検出するための検出器と、
強度レベルのみが変化する場合に強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する広帯域ソースビームを使用し、かつ、少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように前記同じ基板上で測定を実行する、ように動作可能であるコントローラと、
を備える、レベルセンサアレンジメント。
２１．成分波長全体にわたって異なる成分波長及び／又は強度レベルを有する前記ソースビームを使用して、検出された干渉パターンを比較し、使用されるソースビームの成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する干渉パターンの特性を観察するように動作可能であり、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、使用されるソースビームの成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、ピーク値の位置が対応する実質的な反射層表面の位置を示す、条項２０のレベルセンサアレンジメント。
２２．第１の経路に対する第２の経路の長さの関数として干渉パターンの前記特性を測定し、使用されるソースビームの成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立した位置を有するピーク値を観察し、このようなそれぞれのピーク値について、前記ピーク値の位置から対応する実質的な反射層表面の位置を決定するように動作可能である、条項２０のレベルセンサアレンジメント。
２３．干渉パターンの前記特性は、その強度に関係する、条項２１又は２２のレベルセンサアレンジメント。
２４．測定ビームを前記基板表面に対して実質的に垂直な角度で前記基板から反射させ、実質的な基板表面全体にわたって少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置の並行測定を実行するように動作可能である、条項２０から２３のいずれかのレベルセンサアレンジメント。
２５．製造プロセスの欠点を決定するように、基板表面の異なる部分から測定された位置を比較するように動作可能である、条項２４のレベルセンサアレンジメント。
２６．条項２０から２５のいずれかに記載のレベルセンサアレンジメントを含む、リソグラフィ装置。
２７．前記少なくとも１つの実質的な反射層表面が感光性である場合、前記干渉パターンを取得するために少なくとも１つの前記実行時に使用される前記ソースビームが、感光性層の材料が感応する波長範囲内の波長を含むように動作可能であり、前記リソグラフィ装置は、基板の実際の露光時に前記感光性層上の前記ソースビームの効果を補償するようにさらに動作可能である、条項２６に記載のリソグラフィ装置。
２８．適切な装置上で実行された場合、条項１から６又は１３から１９のいずれかの方法を実施するように動作可能なプログラム命令を含む、コンピュータプログラムプロダクト。
【００５４】
[0064] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、リソグラフィ装置、及びデバイスを製造するための方法に関する。より具体的に言えば、本発明は、レベルセンサアレンジメント及び基板のレベル感知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナと、を含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003] 欧州特許出願ＥＰ−Ａ−１０３７１１７号は、リソグラフィ投影装置におけるオフアクシスレベリング構成について開示している。この構成を使用して、６００〜１０５０ｎｍの波長範囲内の格子光学系及び多色放射を使用するレベルセンサを使用することによって、リソグラフィ装置内の基板の高さマップが決定される。
【０００４】
[0004] 欧州特許出願ＥＰ−Ａ−２２２８６８５号は、光源が、リソグラフィ装置内の基板の処理に使用されるレジストが、例えば２００〜４００ｎｍの波長範囲内の放射に感応する波長範囲内の投影放射を放出するように構成された他のレベル感知構成について開示している。
【発明の概要】
【０００５】
[0005] 改良されたレベルセンサアレンジメント及びその動作を提供することが望ましい。
【０００６】
[0006] 本発明の態様によれば、リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、この方法は、
ａ）放射の広帯域ソースビームを、第１の経路に沿って誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って誘導される基準ビームと、に分割するステップと、
ｂ）反射測定ビームを取得するために測定ビームを基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｃ）反射測定ビーム及び反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｄ）組み合わされたビームの干渉パターンを検出するステップと、
を少なくとも２回実行することを含み、ステップａ）からｄ）は少なくとも２回実行され、強度レベルのみが変化する場合に強度変化はビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、広帯域ソースビームの成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルは各実行間で変化する、方法が提供される。
【０００７】
[0007] 本発明の他の態様によれば、リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための可変広帯域放射源と、
前記放射のソースビームを、第１の経路に沿って前記基板に誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って反射面に誘導される基準ビームと、に分割するように動作可能であるビームスプリッタと、
それぞれ前記基板から、及び前記反射面からの反射後に、前記測定ビーム及び前記基準ビームを組み合わせるように動作可能であるビームコンバイナと、
組み合わされたビームの干渉パターンを検出するための検出器と、
強度レベルのみが変化する場合に強度変化はビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、異なる成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルを有する広帯域ソースビームを使用し、かつ、少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように同じ基板上で測定を実行するように、動作可能であるコントローラと、
を備えるレベルセンサアレンジメントが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
[0008] 対応する参照符号が対応する部分を示す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。
【図１】[0009]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0010]投影格子を使用するレベルセンサアレンジメントを示す概略図である。
【図３】[0011]レベルセンサアレンジメントの測定ビームを含む層のスタックを有する基板を示す概略断面図である。
【図４】[0012]本発明の実施形態によるレベルセンサアレンジメントを示す概略図である。
【図５】[0013]図２のレベルセンサアレンジメントの変形を示す概略図である。
【図６】[0014]図６ａは、ウェーハ上の典型的なスタックを示す断面図であり、図６ｂは、図６ａのスタック用の基準ミラーの変位の関数として検出器上の強度をプロットしたグラフであり、検出器及び基準ミラーは、本発明の実施形態によるレベルセンサアレンジメントの一部を形成する。
【図７】[0015]図７ａは、ウェーハ上の典型的なフロントエンドスタックを示す断面図であり、図７ｂは、図７ａのスタック用の基準ミラーの変位の関数として検出器上の強度をプロットしたグラフであり、検出器及び基準ミラーは、本発明の実施形態によるレベルセンサアレンジメントの一部を形成する。
【図８】[0016]図７ａのスタック用の基準ミラーの変位の関数として検出器上の強度をプロットしたグラフであり、検出器及び基準ミラーは、本発明の実施形態によるレベルセンサアレンジメントの一部を形成し、使用される光源は、図７ｂのグラフを取得するために使用される波長範囲とは異なる波長範囲で光を放出する。
【図９】[0017]本発明の他の実施形態による、レベルセンサアレンジメントを示す概略図である。
【０００９】
[0019] 図では、同じ参照番号は同じ部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0020] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従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に構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、特定のパラメータに従って基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳと、
を備える。
【００１１】
[0021] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁、静電型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００１２】
[0022] 支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電式等のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造は、パターニングデバイスＭＡが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００１３】
[0023] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
【００１４】
[0024] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
【００１５】
[0025] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又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、磁気光学システム、電磁光学システム及び静電型光学システム、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」という用語と同義と見なすことができる。
【００１６】
[0026] 本明細書で示すように、本装置は（例えば透過マスクを使用する）透過タイプである。あるいは、装置は（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）反射タイプでもよい。
【００１７】
[0027] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ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）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００１８】
[0028] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００１９】
[0029] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤを用いて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２０】
[0030] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータＩＬを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００２１】
[0031] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持された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によってパターニングされる。パターニングデバイスＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めできる。一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの部分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）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合、（スキャナとは対照的に）支持構造ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２及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。図示のような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分Ｃの間の空間に位置してもよい（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）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２２】
[0032] 図示のリソグラフィ装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００２３】
[0033] １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００２４】
[0034] ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
【００２５】
[0035] ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００２６】
[0036] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００２７】
[0037] 本発明の実施形態は、リソグラフィ装置内の基板に関するレベルセンサ測定を実行するための方法及び装置に関する。
【００２８】
[0038] 従来技術によるレベルセンサでは、レベルセンサは基板Ｗの表面高さ又は表面高さプロファイルを決定する。レベルセンサの一般概略図が図２に示されている。レベルセンサ測定は、例えば、基板Ｗが、酸化物、ポリシリコン、底部反射防止膜（Ｂａｒｃ）、金属層（例えば銅）、及びレジスト層などの層のスタック４をすでに有する場合を含むすべての基板処理段階で実行される。
【００２９】
[0039] エミッタ６（例えば光源の形の）は、パターン又は投影格子７（例えば３０μｍのピッチＰを有する格子）で放射を放出し、このように形成された放射ビームは、投影光学系（例えばレンズの形の）９を使用して、入射角θで、基板Ｗ（又は基板Ｗ上の層のスタック４の上面）上に投影される。リソグラフィ装置内でレベルセンサ測定に使用される放射は、通常、６００〜１０５０ｎｍの波長範囲、すなわち基板Ｗの処理に使用されるレジストが感応しない波長範囲を有する。反射された放射は、他のレンズ９を使用して基準格子８上で再度合焦される。その後、検出器５を使用して、基準格子８によって透過された放射が処理され、層のスタック４の高さを取得するために測定信号が処理される。このレベルセンサアレンジメントは、光学的三角測距方式技術に基づく。検出された高さは、検出器５によって測定される信号強度に直接関係し、入射角（Ｐ／２ ｓｉｎθ）に依存する周期性を有する。
【００３０】
[0040] 実際には、基板Ｗ上のレジスト及び下地スタックの処理層４は（部分的に）透明である。下地処理層から反射された特定の波長を有する光は、レジスト層から反射された光にコヒーレントに加えられ、これによって、精密な層厚さに依存する大きな測定エラーにつながり得るスタック干渉効果が引き起こされる。これらの干渉効果を平均化するために、約１オクターブの広い波長範囲を使用してもよい。これが、図３に概略的に示されている。入射ビーム１１は、部分的に（特定の例では、レジスト層のみを備える）スタック４の表面上で反射し、結果として反射ビーム１２が生じる。しかし、入射ビーム１１の一部はスタック４内に屈折し、基板Ｗとスタック４との間のインターフェイス上で反射される。スタック４の表面上で、このビームは再度屈折し、反射ビーム１２と平行な２次ビーム１３を形成する。結果として、これは、考慮に入れられるスタック４の正しい高さｈではなく、異なる値である。
【００３１】
[0041] 測定された高さと真のスタック高さ（この特定の例では真のレジスト高さ）との差は、「見掛け上の表面窪み」（ＡＳＤ）と呼ばれる。このＡＳＤは、波長範囲が、スタック干渉効果の有害な影響を平均化する、例えば６００〜１０５０ｎｍの広帯域光を使用することである程度低減される。ＡＳＤの影響は、ウェーハ表面とノズル（気圧計）との間の圧力又はフロー測定値に基づいて、補助センサによってさらに補正することができる。しかし、一般に、このセンサは比較的低速であるため、通常は、ウェーハ上のわずかなフィールド上で付随的較正を実行する際にのみ使用される。さらに、ＡＳＤの影響をさらに補正できるようにするために、センサは基板表面にかなり近接している（約２００μｍ）必要があり、これは、コストのかかる安全手段によってのみ解決することができる潜在的な機械の安全問題をもたらす。このセンサが比較的低速であるという問題を克服するために、これらのセンサを２つ使用するよう考慮する場合がある。しかし、これによって、全体的な製造コストが大幅に増加する。
【００３２】
[0042] これを解決するために、基板の上面の位置を検出するために干渉法を使用することによって、代替方法でＡＳＤの効果を補正することが提案される。図４は、これに適切な本発明の実施形態による装置を示す。（通常は、例えばフィルタで調整可能な、すなわち、２００ｎｍから６００ｎｍの成分波長を有する、波長範囲２００〜６００ｎｍの）調整可能広帯域光源４２０からの照明ビームは、ビームスプリッタ４６０によって２本のビームに分割される。第１のスプリットビームは経路ｐ１に沿ってウェーハ４４０に誘導され、第２のスプリットビームは、経路ｐ２に沿って基準ミラー４５０に誘導される。ミラー４５０から及びウェーハ４４０からの反射光は、経路ｐ３に沿って再度組み合わせられ、ここで干渉した結果、例えば、ＣＣＤ又はＣＣＤアレイ、あるいはフォトダイオード又はフォトダイオードアレイなどの検出器４３０上の干渉パターンが生じる。検出器４３０上の入射光の強さは、経路ｐ２の長さがスキャンされるにつれて変化する。入射光の広帯域性により、経路ｐ１及び経路ｐ２が実質的に等しい領域、すなわち経路ｐ１の長さと経路ｐ２の長さの差がソースのコヒーレンス長さの範囲内にある領域内でのみ干渉縞が視認できる。この位置は、基準ミラー４５０を変位又は傾斜させることによって見つけることができる。図５は、経路ｐ１が、ウェーハ４４０上の指定された位置へと光を案内するためのファイバ５００を備えることができることを示す。同様に、経路ｐ２は、ミラー４５０へと光を案内するためのファイバ接続５１０（カップリングレンズ５２０ａ、５２０ｂを有する）を備えることができる。
【００３３】
[0043] 図６ａは（単に例示のために）、９０ｎｍレジスト層Ｒ、４５ｎｍＢａｒｃ（底部反射防止膜）層、及び銅層Ｃｕからなるスタック６５０を示す。図６ｂは、厳密結合波分析に基づくシミュレーション、及び２００から６００ｎｍの範囲のスペクトルを有する照明源を使用し、スタック６５０に関する基準ミラー４５０の変位ｄの関数として検出器４３０上の強度Ｉを（任意の単位で）プロットするグラフである。スタックの上面は、シミュレーションにおいて、定義によりｄ＝０ｎｍに位置する。２つのメインピーク６００、６１０は、容易に解決される。第１のピーク６００は、レジスト層の頂部から、すなわちスタックの上面から生じる。このシミュレーションでは、このピーク６００は０μｍ（又はより正確には、４ｎｍ）である。したがって、シミュレーションで決定される上面の位置は、その正確な位置から４ｎｍの場所になる。第２のピークは、銅表面から０．２μｍに生じる。
【００３４】
[0044] 下地スタックが、基準ミラー４５０のある変位ｄで、スタック内の異なる反射面に属するピークが少なくとも部分的に重複するような特性を有する場合に、潜在的な問題が生じる。図７ａ及び図７ｂは、この問題を示している。図７ａは、図６ａのスタック６５０と同様のスタック６６０を示すが、銅ＣｕとＢＡＲＣ層との間に、さらに７０ｎｍの二酸化ケイ素ＳｉＯ２層を有する。
【００３５】
[0045] 図７ｂは、図６ｂと同様の、２００〜６００ｎｍの範囲のスペクトルを有するソースで照明されるスタック６６０に関するグラフである。ここでは、一方はレジストの頂部から生じるピーク６００’、もう一方はＳｉＯ２層から生じるピーク６２０’という２つの部分的に重複するピークが０ｎｍ付近に存在することがわかる。これらのピークは同様の位置を有するため、レジストの上面の正確な位置に関して曖昧さが生じ得る。さらに、銅表面から生じるピーク６１０は、このスタックの０．３４μｍに見ることができる。
【００３６】
[0046] 重複ピークを解決するために、図７ｂのグラフを取得するために使用されたものとは異なる波長スペクトルを有するソースで、すなわち照明源のスペクトルを変更することによってスタック６６０を照明することが提案される。例を挙げると、スタック６６０は、２度目は２００から４００ｎｍの範囲のソーススペクトルでシミュレートされる。図８は、結果として生じるグラフを示す。ソーススペクトルが変更された場合、反射面の層の頂部位置に対応するピークの位置は、変位軸上のその位置が変化しないが、他のすべてのピークの変位軸上の位置はシフトする。図８と図７ｂとを比較すると、銅層の頂部から生じるピーク６１０’’はピーク６１０’と同じ位置にあることがわかる。また、レジスト層の頂部から生じるピーク６００’’も、ピーク６００’と同じ位置にあることがわかる。これらのピークは、異なるソーススペクトルを使用するシミュレーション間で移動していない。しかし、他のすべての最大値が移動しているため、ピーク６００’’が容易に解決できることもわかる。
【００３７】
[0047] 図９では、本発明によるレベルセンサアレンジメントの他の実施形態が概略的に示されている。この構成では、基準ビームがたどる経路は、測定ビームがたどる経路と実質的に同じルートをたどるように構成される。これは以下のように実行される。例えば図４に示されたような基準ミラー４５０の代わりに、ビームスプリッタ４６０と基板４４０との間で基板４４０からの距離ｄ１に、半銀鏡などの部分的に透明な光学要素６００が提供される。ビームスプリッタ４６０から基板４４０に向けて送られた広帯域ソース４２０の照明ビームは、（経路ｐ１に沿って）基板に達する第１のビームと、要素６００の表面で反射され、経路ｐ２として示される経路をたどる第２のビームと、に分割される。その後、両方のビーム（すなわち、基板表面から反射されたビーム、及び、光学要素６００から反射されたビーム）が、ビームスプリッタ４６０を介して、第２のビームスプリッタ４６５へ向けて伝搬される。第２のビームスプリッタを離れた照明ビームは、その後、第２の部分的に透明な光学要素６１０（例えば半銀鏡）又は、要素６１０から距離ｄ２に配置された基準ミラーなどのミラー４５０のいずれかによって反射される。この構成を使用する場合、基準ビームは光学要素６１０及び基準ミラー４５０によって反射され、測定ビームは基板４４０及び光学要素６１０によって反射されるものと考えられる。その後、どちらのビームも、ビームスプリッタ（又はビーム結合器）４６５を介して、検出器４３０へ提供される。ｄ１とｄ２の差が、使用されるソースのコヒーレンス長さの範囲内である場合、干渉パターンは視認できるようになる。この位置は、例えば、基準ミラー４５０又は基板４４０を変位又は傾斜させることによって見つけることができる。したがって、検出器上の干渉パターンを観察することにより、基準ミラー４５０と光学要素６１０との間の距離に対する基板４４０と光学要素６００との間の距離に関する情報が提供される。完全を期すために、ビーム結合器４６５、第２の部分的に透明な光学要素６１０、及び反射面４５０のない構成も実現可能であることに言及すべきである。しかし、その場合、干渉パターンを取得するために、距離ｄ１はソースのコヒーレンス長さよりも短くなるはずである。図９に示された構成を使用すると、基板４４０と部分的に透明な光学要素との間の距離を長くすることができる。その後、基板４４０がスキャンされる、すなわち表面上に投影される照明ビームに対して実質的に垂直に変位する場合、高さマップを生成するための情報は、干渉パターンが維持されるようにスキャンする間に、ｄ１又はｄ２のいずれかを調整することによって取得できる。このような調整は、例えば、（圧電アクチュエータ又は他のタイプのアクチュエータなどのアクチュエータを使用して、基準ミラー４５０又は光学要素６１０のいずれかを変位させることによって）光学要素６１０に対して基準ミラー４５０の位置を調整することによって、あるいは（アクチュエータを使用して光学要素６１０を変位させること、又は図１に示されるようなポジショナＰＷなどの基板ポジショナを使用して基板を変位させることのいずれかによって）光学要素６００に対して基板の位置を調整することによって実現できる。
【００３８】
[0048] 上述のように、（上面の正確な位置に関する不確実さ又は曖昧さを生成することもできる）強度スペクトル内でのピークの重複の問題を解決するために、強度スペクトルは異なる波長スペクトルを使用して評価される。図６ａ〜図８で説明したような構成では、この評価は、例えば、（例えば図７ｂに示されたような）スペクトル２００〜６００ｎｍを使用する第１の測定、及び（例えば図８に示されたような）スペクトル２００〜４００ｎｍを使用する第２の測定の２つの異なる測定に基づいている。２つの測定を（異なるスペクトルで）実行することの代替として、（例えば、スペクトル２００〜６００ｎｍを使用して）単一の測定が実行され、測定信号の後続の処理を２つ以上の異なる強度スペクトルで提供する。
【００３９】
[0049] ある実施形態では、このような測定信号の処理（すなわち、測定ビーム及び基準ビームの組み合わせられたビーム）にスペクトロメータを使用することができる。したがって、本発明の実施形態では、図４、図５、及び図９に示されたような検出器４３０はスペクトロメータを備えることができる。このようなスペクトロメータは、例えば２００〜６００ｎｍの第１のスペクトル及び２００〜４００ｎｍの第２のスペクトルで、例えば強度スペクトルを提供する異なる波長又は波長範囲で測定信号を評価することができる。
【００４０】
[0050] 測定信号を処理するためのスペクトロメータを適用することの代替として、図４及び図５のビームスプリッタ４６０又は図９のビームスプリッタ４６５によって、検出器４３０に向かって出力される信号は、（例えばビームスプリッタを使用して）２つの実質的に同一の信号に分割することができる。その後、信号のうちの１つを検出器４３０（例えばＣＣＤ又はＣＣＤアレイ、あるいはフォトダイオード又はフォトダイオードアレイ）に直接提供することができ、他の信号は、他の検出器４３０（例えばＣＣＤ又はＣＣＤアレイ、あるいはフォトダイオード又はフォトダイオードアレイ）に提供される前にフィルタリングされる。上述のようなスペクトル範囲を参照すると、測定信号は、例えば２００〜６００ｎｍの範囲のスペクトルを含むことができ、上記信号は、信号のうちの１つとしてＣＣＤアレイなどの検出器に提供されるが、他の検出器は、２００〜４００ｎｍからの波長を通過させることができるようにするフィルタによってフィルタリングされた後に、上記測定信号を受信する。
【００４１】
[0051] したがって、本発明の実施形態によれば、組み合わせられたビーム（測定ビーム及び基準ビームを含む）の干渉パターンは、異なる波長範囲又は成分で評価される。上述のように、これは、異なる波長範囲（例えば、初期には比較的大きな範囲、及び（例えばフィルタリングによって縮小された）縮小範囲）で測定結果を取得するために、２つの異なる測定（例えば、広帯域ソース（例えばソース４２０）に対して２つの異なる波長範囲を使用すること）を実行することによって、又は（例えば比較的大きな範囲で取られた）単一の測定を処理することによって達成できる。
【００４２】
[0052] 反射性の高い金属を用いたスタックは、すでに説明されたように、測定時に見掛け上の表面窪みを生じさせ、本レベルセンサ技術にとって問題である。例を挙げると、本明細書で開示された方法を使用して、酸化層厚さの異なるいくつかのスタックがシミュレートされ、レジストピークに対応する最大値が観察された。各酸化層厚さについて、見掛け上の表面窪みは常に１０ｎｍ未満であった。これは、本レベルセンサを使用するよりも高い精度である。この説明は、最大値を見つけることに限定されてきたが、周期関数を用いた変位の関数として強度を適合させること、又は、照明スペクトルの関数として平均ピーク位置を測定すること、などのより高性能の方法を使用することも可能であり、本出願の範囲内である。
【００４３】
[0053] 現行のレベルセンサとは対照的に、入射スペクトルの関数としてピークの最大値を追跡することにより、レジストの上面を正確に決定することのみならず、完全なスタックに関する情報を取得することも可能である。プロセスフローの初期段階で処理エラーを検出できる初期警告システムが要求されている。レベルセンサを使用して複数のｘ−ｙ位置であらゆるウェーハを測定しなければならないため、この方法は、プロセスエラー（例えば、厚さ変化、材料定数の変化など）を検出するために使用することができる。
【００４４】
[0054] 照明源の波長スペクトルは、上記効果を達成するために、本発明の範囲内のいくつかの異なる方法で変化させることができる。いくつかのこのような例について以下で説明するが、ここで「第１のビーム」及び「第２のビーム」という用語は、それぞれ第１及び第２の測定のソースビームを説明するために使用される（もちろん、それぞれが異なるビームを用いる３つ以上の測定もできる）。
【００４５】
[0055] 第２のビームは、第１のビームに比べて任意数の異なる成分波長を含むことができる。したがって、第２のビームは（上述のように）異なるスペクトル幅を有することができる。代替的に又は追加的に、異なる中央波長を有してもよい。あるいは、第１、第２、又は両方のビームのスペクトルは非連続であってよいため、例えば、第１のビームに比べてそのスペクトルの一部を遮断することによって、第２のビームを第１のビームと異なるようにしてもよい。開示されたすべての例に加えて又は代替的に、スペクトル全体にわたって測定間のビーム強度を変化させてもよい。これは、いかなる変更もなしに、単にすべての波長に対して等しく強度を増加させることでは所望の効果が生じないことから、異なる波長に対して異なる変化となるように行わなければならない。例を挙げると、一実施形態は、測定間のビームのスペクトルの半分（又は他の部分）の強度を増大させることを含んでもよい。
【００４６】
[0056] 本明細書に開示された概念の非常に重要な他の利点は、垂直照明モードが使用されるため、並行ウェーハ測定が可能であるという点である。これは、１回の単一測定でウェーハ全体を測定できるため、測定時間は減少し、スループットが向上するということである。さらに、この高速測定は、比較的長い作業距離で取得できるため、ウェーハ表面に対してセンサが近接していることによる潜在的な機械の安全性の問題は、本発明では問題にはならない。これに比べて、従来のレベルセンサは、小規模な照明スポットのアレイを使用し、ウェーハ全体をカバーするようにスキャンしなければならない。このようなシリアル測定方法は、スループットを制限する。
【００４７】
[0057] 上記提案された照明源スペクトルは、好ましくは、測定光でウェーハを露光する場合のある紫外線波長を含むことに留意されたい。しかし、これは照明される完全なウェーハであるため、測定光の光子エネルギーは均一に分配される。測定光によるいかなる露光も、ウェーハ全体にわたる予測可能なＣＤオフセットを導入する。測定エネルギーの実際の分布が知られている場合、レベルセンサ測定時のエネルギーの分布に応じて、補償のために基板の実際の露光時に非常に簡単な線量減少を適用することが可能である。
【００４８】
[0058] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、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製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したが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む基板も指すことができる。
【００４９】
[0059] 光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例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、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
【００５０】
[0060] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【００５１】
[0061] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁及び静電型光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
【００５２】
[0062] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００５３】
[0063] 本発明は、以下のようにまとめることができる。
１．リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、
ａ）放射の広帯域ソースビームを提供するステップと、
ｂ）それぞれ、前記広帯域ソースビームの一部を部分的に透明な光学要素から反射させること及び前記広帯域ソースビームの一部に前記部分的に透明な光学要素を通過させることによって、前記広帯域ソースビームを基準ビーム及び測定ビームに分離するステップと、
ｃ）反射測定ビームを取得するために前記測定ビームを前記基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために前記基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｄ）前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｅ）前記組み合わせられたビームの少なくとも２つの異なる干渉パターンを検出するステップと、
を少なくとも２回実行することを含み、
前記異なる干渉パターンは、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する組み合わせられたビームに基づき、ここで、強度レベルのみが変化する場合、前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なる、方法。
２．ステップｄ）は、前記反射基準ビームに他の部分的に透明な光学要素を通過させること、前記反射基準ビームを反射面からさらに反射させること及び前記反射測定ビームを前記他の部分的に透明な光学要素からさらに反射させることによって先行される、条項１に記載の方法。
３．前記部分的に透明な光学要素は前記基板の距離ｄ１に配置され、前記他の部分的に透明な光学要素は前記反射表面の距離ｄ２に配置され、ステップｅ）を実行するために、ｄ１とｄ２の差が放射の前記広帯域ソースのコヒーレンス長さよりも短く維持される、条項２に記載の方法。
４．前記部分的に透明な光学要素及び／又は前記他の部分的に透明な光学要素は、半銀鏡を備える、条項２又は３に記載の方法。
５．前記異なる干渉パターンは、スペクトロメータを使用して単一の組み合わせられたビームを処理することによって取得される、条項１から４のいずれかに記載の方法。
６．前記少なくとも２つの異なる干渉パターンは、前記組み合わせられたビームを少なくとも２つの実質的に等しいビームに分割すること、及び、前記実質的に等しいビームの前記干渉パターンの検出に先立って前記実質的に等しいビームのうちの少なくとも１つをフィルタリングすること、によって取得される、条項１から５のいずれかに記載の方法。
７．前記検出された異なる干渉パターンを比較することと、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する前記異なる干渉パターンの特性を観察することと、をさらに含むが、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、前記ピーク値の位置は、対応する実質的な反射層表面の位置を示す、条項１から６のいずれかに記載の方法。
８．前記異なる干渉パターンの前記特性は、その強度に関係する、条項７に記載の方法。
９．リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのリソグラフィ装置内のレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための広帯域放射源と、
それぞれ、前記広帯域ソースビームの一部を部分的に透明な光学要素から反射させること及び前記広帯域ソースビームの一部に前記部分的に透明な光学要素を通過させることによって、前記広帯域ソースビームを基準ビーム及び測定ビームに分離するための部分的に透明な光学要素と、
それぞれ前記基板から及び前記部分的に透明な光学要素からの反射後に、前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせ、かつ、前記組み合わせられたビームを検出器に誘導するように動作可能であるビームスプリッタ又はコンバイナであって、前記検出器は、前記組み合わせられたビームの少なくとも２つの干渉パターンを検出し、前記異なる干渉パターンは、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する組み合わせられたビームに基づき、強度レベルのみが変化する場合、前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なる、ビームスプリッタ又はコンバイナと、
少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように、前記同じ基板上で測定を実行するように動作可能であるコントローラと、
を備える、レベルセンサアレンジメント。
１０．他の部分的に透明な光学要素を通過させ、前記反射された測定ビームを前記他の部分的に透明な光学要素からさらに反射させた後に、前記反射された基準ビームを通過させるための前記他の部分的に透明な光学要素と、
前記反射された基準ビームをさらに反射させるための反射面と、
を備える、条項９に記載のレベルセンサアレンジメント。
１１．前記部分的に透明な光学要素は前記基板の距離ｄ１に配置され、前記他の部分的に透明な光学要素は前記反射表面の距離ｄ２に配置され、前記干渉パターンを取得するために、ｄ１とｄ２の差は放射の前記広帯域ソースのコヒーレンス長さよりも短く維持される、条項１０に記載のレベルセンサアレンジメント。
１２．前記検出器が、前記少なくとも２つの干渉パターンを検出するためのスペクトロメータを有する、条項９から１１のいずれかに記載のレベルセンサアレンジメント。
１３．リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、該方法は、
ａ）放射の広帯域ソースビームを、第１の経路に沿って誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って誘導される基準ビームと、に分割するステップと、
ｂ）反射測定ビームを取得するために前記測定ビームを前記基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために前記基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｃ）前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｄ）前記組み合わされたビームの干渉パターンを検出するステップと、
を少なくとも２回実行することを含み、
ステップａ）からｄ）は少なくとも２回実行され、強度レベルのみが変化する場合に強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、前記広帯域ソースビームの成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルは各実行間で変化する、方法。
１４．各実行時に検出された前記干渉パターンを比較することと、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する前記干渉パターンの特性を観察することと、を含むが、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、前記ピーク値の位置は、対応する実質的な反射層表面の位置を示す、条項１３に記載の方法。
１５．第１の経路に対する第２の経路の長さの関数として干渉パターンの前記特性を測定するステップと、使用されるソースビームの成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立した位置を有するピーク値を観察するステップと、このようなそれぞれのピーク値について、前記ピーク値の位置から対応する実質的な反射層表面の位置を決定するステップと、を含む、条項１３に記載の方法。
１６．干渉パターンの前記特性は、その強度に関係する、条項１４又は１５の方法。
１７．測定ビームは、前記基板表面に対して実質的に垂直な角度で前記基板から反射され、実質的な基板表面全体にわたって少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置の並行測定を実行することを含む、条項１３から１６のいずれかの方法。
１８．方法は、製造プロセスの欠点を決定するように、基板表面の異なる部分から測定された位置を比較するステップをさらに含む、条項１７の方法。
１９．前記少なくとも１つの実質的な反射層表面は、感光性であり、少なくとも１つの前記実行時に使用される前記ソースビームは、感光性層の材料が感応する波長範囲内の波長を含み、前記方法は、前記基板の実際の露光時に前記感光性層上の前記ソースビームの効果を補償するステップを含む、条項１３から１８のいずれかの方法。
２０．リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのリソグラフィ装置内のレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための可変広帯域放射源と、
前記放射のソースビームを、第１の経路に沿って前記基板に誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って反射面に誘導される基準ビームと、に分割するように動作可能であるビームスプリッタと、
それぞれ前記基板から及び前記反射面からの反射後に、前記測定ビーム及び前記基準ビームを組み合わせるように動作可能であるビームコンバイナと、
前記組み合わされたビームの干渉パターンを検出するための検出器と、
強度レベルのみが変化する場合に強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する広帯域ソースビームを使用し、かつ、少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように前記同じ基板上で測定を実行する、ように動作可能であるコントローラと、
を備える、レベルセンサアレンジメント。
２１．成分波長全体にわたって異なる成分波長及び／又は強度レベルを有する前記ソースビームを使用して、検出された干渉パターンを比較し、使用されるソースビームの成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する干渉パターンの特性を観察するように動作可能であり、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、使用されるソースビームの成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、ピーク値の位置が対応する実質的な反射層表面の位置を示す、条項２０のレベルセンサアレンジメント。
２２．第１の経路に対する第２の経路の長さの関数として干渉パターンの前記特性を測定し、使用されるソースビームの成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立した位置を有するピーク値を観察し、このようなそれぞれのピーク値について、前記ピーク値の位置から対応する実質的な反射層表面の位置を決定するように動作可能である、条項２０のレベルセンサアレンジメント。
２３．干渉パターンの前記特性は、その強度に関係する、条項２１又は２２のレベルセンサアレンジメント。
２４．測定ビームを前記基板表面に対して実質的に垂直な角度で前記基板から反射させ、実質的な基板表面全体にわたって少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置の並行測定を実行するように動作可能である、条項２０から２３のいずれかのレベルセンサアレンジメント。
２５．製造プロセスの欠点を決定するように、基板表面の異なる部分から測定された位置を比較するように動作可能である、条項２４のレベルセンサアレンジメント。
２６．条項２０から２５のいずれかに記載のレベルセンサアレンジメントを含む、リソグラフィ装置。
２７．前記少なくとも１つの実質的な反射層表面が感光性である場合、前記干渉パターンを取得するために少なくとも１つの前記実行時に使用される前記ソースビームが、感光性層の材料が感応する波長範囲内の波長を含むように動作可能であり、前記リソグラフィ装置は、基板の実際の露光時に前記感光性層上の前記ソースビームの効果を補償するようにさらに動作可能である、条項２６に記載のリソグラフィ装置。
２８．適切な装置上で実行された場合、条項１から６又は１３から１９のいずれかの方法を実施するように動作可能なプログラム命令を含む、コンピュータプログラムプロダクト。
【００５４】
[0064] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、
ａ）放射の広帯域ソースビームを提供するステップと、
ｂ）それぞれ、前記広帯域ソースビームの一部を部分的に透明な光学要素から反射させること及び前記広帯域ソースビームの一部に前記部分的に透明な光学要素を通過させることによって、前記広帯域ソースビームを基準ビーム及び測定ビームに分離するステップと、
ｃ）反射測定ビームを取得するために前記測定ビームを前記基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために前記基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｄ）前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｅ）前記組み合わせられたビームの少なくとも２つの異なる干渉パターンを検出するステップと、
を少なくとも２回実行することを含み、
前記異なる干渉パターンは、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する組み合わせられたビームに基づき、ここで強度レベルのみが変化する場合、前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なる、方法。
【請求項２】
ステップｄ）は、前記反射基準ビームに他の部分的に透明な光学要素を通過させること、前記反射基準ビームを反射面からさらに反射させること及び前記反射測定ビームを前記他の部分的に透明な光学要素からさらに反射させることによって先行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分的に透明な光学要素は前記基板の距離ｄ１に配置され、前記他の部分的に透明な光学要素は前記反射表面の距離ｄ２に配置され、ステップｅ）を実行するために、ｄ１とｄ２の差が放射の前記広帯域ソースのコヒーレンス長さよりも短く維持される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記部分的に透明な光学要素及び／又は前記他の部分的に透明な光学要素は、半銀鏡を備える、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記異なる干渉パターンは、スペクトロメータを使用して単一の組み合わせられたビームを処理することによって取得される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも２つの異なる干渉パターンは、前記組み合わせられたビームを少なくとも２つの実質的に等しいビームに分割すること、及び前記実質的に等しいビームの前記干渉パターンの検出に先立って前記実質的に等しいビームのうちの少なくとも１つをフィルタリングすること、によって取得される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記検出された異なる干渉パターンを比較することと、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する前記異なる干渉パターンの特性を観察することと、をさらに含み、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、前記ピーク値の位置は、対応する実質的な反射層表面の位置を示す、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記異なる干渉パターンの前記特性は、その強度に関係する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのリソグラフィ装置内のレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための広帯域放射源と、
それぞれ、前記広帯域ソースビームの一部を部分的に透明な光学要素から反射させること及び前記広帯域ソースビームの一部に前記部分的に透明な光学要素を通過させることによって、前記広帯域ソースビームを基準ビーム及び測定ビームに分離するための部分的に透明な光学要素と、
それぞれ前記基板から及び前記部分的に透明な光学要素からの反射後に、前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせ、かつ、前記組み合わせられたビームを検出器に誘導するように動作可能であるビームスプリッタ又はコンバイナであって、前記検出器は、前記組み合わされたビームの少なくとも２つの干渉パターンを検出し、前記異なる干渉パターンは、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する組み合わせられたビームに基づき、強度レベルのみが変化する場合に前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なる、ビームスプリット又はコンバイナと、
少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように、前記同じ基板上で測定を実行するように動作可能であるコントローラと、
を備える、レベルセンサアレンジメント。
【請求項１０】
他の部分的に透明な光学要素を通過させ、前記反射された測定ビームを前記他の部分的に透明な光学要素からさらに反射させた後に、前記反射された基準ビームを通過させるための前記他の部分的に透明な光学要素と、
前記反射された基準ビームをさらに反射させるための反射面と、
を備える、請求項９に記載のレベルセンサアレンジメント。
【請求項１１】
前記部分的に透明な光学要素は前記基板の距離ｄ１に配置され、前記他の部分的に透明な光学要素は前記反射表面の距離ｄ２に配置され、前記干渉パターンを取得するために、ｄ１とｄ２の差は放射の前記広帯域ソースのコヒーレンス長さよりも短く維持される、請求項１０に記載のレベルセンサアレンジメント。
【請求項１２】
前記検出器が、前記少なくとも２つの干渉パターンを検出するためのスペクトロメータを有する、請求項９から１１のいずれか一項に記載のレベルセンサアレンジメント。
【請求項１３】
リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、該方法が、
ａ）放射の広帯域ソースビームを、第１の経路に沿って誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って誘導される基準ビームと、に分割するステップと、
ｂ）反射測定ビームを取得するために前記測定ビームを前記基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために前記基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｃ）前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｄ）前記組み合わされたビームの干渉パターンを検出するステップと、
を実行することを含み、
ステップａ）からｄ）は少なくとも２回実行され、強度レベルのみが変化する場合に前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、前記広帯域ソースビームの成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルは、各実行間で変化する、方法。
【請求項１４】
各実行時に検出された前記干渉パターンを比較することと、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する前記干渉パターンの特性を観察することと、を含み、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、前記ピーク値の位置は、対応する実質的な反射層表面の位置を示す、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのリソグラフィ装置内のレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための可変広帯域放射源と、
前記放射のソースビームを、第１の経路に沿って前記基板に誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って反射面に誘導される基準ビームと、に分割するように動作可能であるビームスプリッタと、
それぞれ前記基板から、及び前記反射面からの反射後に、前記測定ビーム及び前記基準ビームを組み合わせるように動作可能であるビームコンバイナと、
前記組み合わされたビームの干渉パターンを検出するための検出器と、
強度レベルのみが変化する場合に前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する広帯域ソースビームを使用し、かつ、少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように前記同じ基板上で測定を実行する、ように動作可能であるコントローラと、
を備える、レベルセンサアレンジメント。
【請求項１】
リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、
ａ）放射の広帯域ソースビームを提供するステップと、
ｂ）それぞれ、前記広帯域ソースビームの一部を部分的に透明な光学要素から反射させること及び前記広帯域ソースビームの一部に前記部分的に透明な光学要素を通過させることによって、前記広帯域ソースビームを基準ビーム及び測定ビームに分離するステップと、
ｃ）反射測定ビームを取得するために前記測定ビームを前記基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために前記基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｄ）前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｅ）前記組み合わせられたビームの少なくとも２つの異なる干渉パターンを検出するステップと、
を少なくとも２回実行することを含み、
前記異なる干渉パターンは、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する組み合わせられたビームに基づき、ここで強度レベルのみが変化する場合、前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なる、方法。
【請求項２】
ステップｄ）は、前記反射基準ビームに他の部分的に透明な光学要素を通過させること、前記反射基準ビームを反射面からさらに反射させること及び前記反射測定ビームを前記他の部分的に透明な光学要素からさらに反射させることによって先行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分的に透明な光学要素は前記基板の距離ｄ１に配置され、前記他の部分的に透明な光学要素は前記反射表面の距離ｄ２に配置され、ステップｅ）を実行するために、ｄ１とｄ２の差が放射の前記広帯域ソースのコヒーレンス長さよりも短く維持される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記部分的に透明な光学要素及び／又は前記他の部分的に透明な光学要素は、半銀鏡を備える、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記異なる干渉パターンは、スペクトロメータを使用して単一の組み合わせられたビームを処理することによって取得される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも２つの異なる干渉パターンは、前記組み合わせられたビームを少なくとも２つの実質的に等しいビームに分割すること、及び前記実質的に等しいビームの前記干渉パターンの検出に先立って前記実質的に等しいビームのうちの少なくとも１つをフィルタリングすること、によって取得される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記検出された異なる干渉パターンを比較することと、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する前記異なる干渉パターンの特性を観察することと、をさらに含み、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、前記ピーク値の位置は、対応する実質的な反射層表面の位置を示す、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記異なる干渉パターンの前記特性は、その強度に関係する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのリソグラフィ装置内のレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための広帯域放射源と、
それぞれ、前記広帯域ソースビームの一部を部分的に透明な光学要素から反射させること及び前記広帯域ソースビームの一部に前記部分的に透明な光学要素を通過させることによって、前記広帯域ソースビームを基準ビーム及び測定ビームに分離するための部分的に透明な光学要素と、
それぞれ前記基板から及び前記部分的に透明な光学要素からの反射後に、前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせ、かつ、前記組み合わせられたビームを検出器に誘導するように動作可能であるビームスプリッタ又はコンバイナであって、前記検出器は、前記組み合わされたビームの少なくとも２つの干渉パターンを検出し、前記異なる干渉パターンは、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する組み合わせられたビームに基づき、強度レベルのみが変化する場合に前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なる、ビームスプリット又はコンバイナと、
少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように、前記同じ基板上で測定を実行するように動作可能であるコントローラと、
を備える、レベルセンサアレンジメント。
【請求項１０】
他の部分的に透明な光学要素を通過させ、前記反射された測定ビームを前記他の部分的に透明な光学要素からさらに反射させた後に、前記反射された基準ビームを通過させるための前記他の部分的に透明な光学要素と、
前記反射された基準ビームをさらに反射させるための反射面と、
を備える、請求項９に記載のレベルセンサアレンジメント。
【請求項１１】
前記部分的に透明な光学要素は前記基板の距離ｄ１に配置され、前記他の部分的に透明な光学要素は前記反射表面の距離ｄ２に配置され、前記干渉パターンを取得するために、ｄ１とｄ２の差は放射の前記広帯域ソースのコヒーレンス長さよりも短く維持される、請求項１０に記載のレベルセンサアレンジメント。
【請求項１２】
前記検出器が、前記少なくとも２つの干渉パターンを検出するためのスペクトロメータを有する、請求項９から１１のいずれか一項に記載のレベルセンサアレンジメント。
【請求項１３】
リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定する方法であって、該方法が、
ａ）放射の広帯域ソースビームを、第１の経路に沿って誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って誘導される基準ビームと、に分割するステップと、
ｂ）反射測定ビームを取得するために前記測定ビームを前記基板に反射させ、反射基準ビームを取得するために前記基準ビームを反射面に反射させるステップと、
ｃ）前記反射測定ビーム及び前記反射基準ビームを組み合わせるステップと、
ｄ）前記組み合わされたビームの干渉パターンを検出するステップと、
を実行することを含み、
ステップａ）からｄ）は少なくとも２回実行され、強度レベルのみが変化する場合に前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、前記広帯域ソースビームの成分波長及び／又は成分波長全体にわたる強度レベルは、各実行間で変化する、方法。
【請求項１４】
各実行時に検出された前記干渉パターンを比較することと、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルに大きく依存する前記干渉パターンの特性を観察することと、を含み、前記干渉パターン特性のピーク値の位置は、前記使用されるソースビームの前記成分波長全体にわたって前記成分波長及び／又は強度レベルとは実質的に独立しており、前記ピーク値の位置は、対応する実質的な反射層表面の位置を示す、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
リソグラフィ装置内の基板上の少なくとも１つの実質的な反射層表面の位置を測定するためのリソグラフィ装置内のレベルセンサアレンジメントであって、
放射のソースビームを放出するための可変広帯域放射源と、
前記放射のソースビームを、第１の経路に沿って前記基板に誘導される測定ビームと、第２の経路に沿って反射面に誘導される基準ビームと、に分割するように動作可能であるビームスプリッタと、
それぞれ前記基板から、及び前記反射面からの反射後に、前記測定ビーム及び前記基準ビームを組み合わせるように動作可能であるビームコンバイナと、
前記組み合わされたビームの干渉パターンを検出するための検出器と、
強度レベルのみが変化する場合に前記強度変化は前記ビームの成分波長の少なくとも一部について異なるように、異なる成分波長及び／又は前記成分波長全体にわたる強度レベルを有する広帯域ソースビームを使用し、かつ、少なくとも１つの実質的な反射層表面の前記位置が決定できる干渉パターンを取得するように前記同じ基板上で測定を実行する、ように動作可能であるコントローラと、
を備える、レベルセンサアレンジメント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５５３３８（Ｐ２０１３−５５３３８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１８４６８３（Ｐ２０１２−１８４６８３）
【出願日】平成２４年８月２４日（２０１２．８．２４）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８４６８３（Ｐ２０１２−１８４６８３）
【出願日】平成２４年８月２４日（２０１２．８．２４）
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
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