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JP-2026514567-A - オブジェクトの表面のトポグラフィを測定するための方法及び装置

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Abstract

基板の高さプロファイルの補正値を決定するための方法は、基板を基板ホルダに固定すること、第１の高さプロファイルの第１の測定値を作成すること、基板を表面のグローバル法線周りに回転させること、第２の高さプロファイルの第２の測定値を作成すること、第１及び第２の測定値を基板ホルダの形状について補正して第１及び第２の補正済み測定値をそれぞれ決定すること、及び第１の補正済み測定値と第２の補正済み測定値とを組み合わせて高さプロファイルの補正値を決定することを備える。第１の高さプロファイルの第１及び第２の測定値を作成することは、各々が、パターン付き放射ビームをビームスポット領域上に投影すること、基板を、現在の配向にある間に、ビームスポット領域に対して移動させること、基板から反射されたパターン付き放射ビームの一部を受光し、そこから第１の高さプロファイルの第１の測定値を決定することを備える。 【選択図】 図１０

Inventors

  • ポピンチュク，ミハイタ
  • ポンジャーズ，ウィレム，リチャード
  • メドラー，カーステン
  • デンダス，ピーター，フェルナンド，ウィリアム，ヨゼフ

Assignees

  • エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ．

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20240415
Priority Date
20230512

Claims (15)

  1. 基板の表面の高さプロファイルの補正値を決定するための方法であって、 前記基板を基板ホルダに固定すること、 第１の高さプロファイルの第１の測定値を、パターン付き放射ビームをビームスポット領域上に投影することと、前記基板を、第１の配向にある間に、前記ビームスポット領域に対して移動させることと、前記基板から反射された前記パターン付き放射ビームの一部を受光し、そこから前記第１の高さプロファイルの前記第１の測定値を決定することと、によって作成すること、 前記基板を前記表面のグローバル法線周りに第２の配向まで回転させること、 第２の高さプロファイルの第２の測定値を、パターン付き放射ビームを前記ビームスポット領域上に投影することと、前記基板を、前記第２の配向にある間に、前記ビームスポット領域に対して移動させることと、前記基板から反射された前記パターン付き放射ビームの一部を受光し、そこから前記第２の高さプロファイルの前記第２の測定値を決定することと、によって作成すること、 前記第１及び第２の測定値を前記基板ホルダの形状について補正して第１及び第２の補正済み測定値をそれぞれ決定すること、及び 前記第１の補正済み測定値と前記第２の補正済み測定値とを組み合わせて前記高さプロファイルの前記補正値を決定すること を備える方法。
  2. 高さプロファイルの測定値を前記基板ホルダの形状について補正して補正済み測定値を決定することは、 基準基板を前記基板ホルダに固定すること、 前記基準基板の前記高さプロファイルの基準測定値を、パターン付き放射ビームをビームスポット領域上に投影することと、前記基板を、前記基板ホルダが補正される前記測定値を決定したときと同じ配向にある間に、前記ビームスポット領域に対して移動させることと、前記基板から反射された前記パターン付き放射ビームの一部を受光し、そこから前記高さプロファイルの前記基準測定値を決定することと、によって作成すること、及び 前記高さプロファイルの前記補正済み測定値を、前記測定値と前記基準測定値との間の差として決定すること を備える、請求項１の方法。
  3. 前記基板を前記表面のグローバル法線周りに第２の配向まで回転させるステップは、前記基板を前記表面のグローバル法線周りに１８０°回転させることを備える、請求項１から２のいずれかの方法。
  4. 前記補正値は、前記高さプロファイルの前記第１の補正済み測定値と前記第２の補正済み測定値との間の差の半分として決定される、請求項１から３のいずれかの方法。
  5. 前記高さプロファイルの前記第１及び第２の測定値の各々を作成することは、オブジェクト上の複数の位置で前記表面の前記高さを測定することを備える、請求項１から４のいずれかの方法。
  6. 前記表面の前記高さプロファイルの前記第１及び第２の測定値の各々を作成することは、実質的に前記基板の前記表面全体について前記表面の高さマップを測定することを備える、請求項１から５のいずれかの方法。
  7. 前記高さプロファイルの前記第１及び第２の測定値の各々を作成することは、同じパターンが適用される前記オブジェクトの前記表面の複数の領域のうちの１つ以上について前記表面の高さマップを測定することを備える、請求項１から５のいずれか一項の方法。
  8. 前記高さプロファイルの前記第１及び第２の測定値を前記基板の前記表面の傾斜の局所的な変動について補正することと、請求項２に従属する場合に、前記高さプロファイルの前記第１及び第２の測定値を前記基板ホルダの前記形状について補正する前に、前記高さプロファイルの前記第１及び第２の基準測定値を前記基準基板の前記表面の傾斜の局所的な変動について補正することと、 を更に備える、請求項１から７のいずれかの方法。
  9. 基板の表面のトポグラフィを測定する方法であって、 前記表面の高さプロファイルの測定値を、パターン付き放射ビームをビームスポット領域上に投影することと、オブジェクトを、第１の配向にある間に、前記ビームスポット領域に対して移動させることと、前記オブジェクトから反射された前記パターン付き放射ビームの一部を受光し、そこから前記高さプロファイルを判定することと、によって作成すること、及び 前記高さプロファイルの前記測定値を、請求項１から８のいずれかの方法を使用して決定された基板の高さプロファイルの補正値と組み合わせて、前記高さプロファイルの補正済み測定値を決定すること を備える方法。
  10. 前記基板から反射されたパターン付き放射ビームの一部から高さプロファイルの測定値を決定することは、 前記基板から反射された前記放射ビームの前記一部を受光し、前記反射された放射を第１の部分と第２の部分とに分割すること、 前記放射の前記第１及び第２の部分の強度を判定すること、及び 前記放射の前記第１の部分の前記強度と前記放射の前記第２の部分の前記強度とを組み合わせることによって前記基板の高さを判定すること を備える、請求項１から９のいずれかの方法。
  11. 前記反射された放射を第１の部分と第２の部分とに分割することは、分割光学系上に前記パターンの像を形成することと、前記分割光学系を使用して第２の像の第１及び第２の部分から放射を誘導して空間的に分離させることと、を備える、請求項１０の方法。
  12. リソグラフィ露光方法であって、 請求項９に直接的又は間接的に従属する場合に請求項１から８のいずれかの方法を使用して基板の表面のトポグラフィを測定すること、 パターニングデバイスを使用して放射ビームにパターン付与すること、及び 前記パターン付き放射を前記基板上に投影して前記パターニングデバイスの像を前記基板上に形成すること を備え、 前記パターン付き放射が前記基板上に投影されている間の前記基板の位置は、前記基板の前記表面の前記測定されたトポグラフィに依存して制御される、方法。
  13. 基板の表面のトポグラフィを測定するための装置であって、 基板を支持するためのサポートと、 放射ビームを用いてビームスポット領域上にパターンの第１の像を形成するように動作可能な投影光学系と、 前記サポートと前記ビームスポット領域との相対移動を生じさせるように動作可能な移動機構と、 前記基板から反射された前記放射ビームの一部を受光するように動作可能な検出光学系と、 前記基板から反射された前記放射ビームから前記基板の高さを判定するように動作可能であり、且つ請求項１から１１のいずれか一項の方法を実装するように更に動作可能なコントローラと、 を備える装置。
  14. 前記検出光学系は、前記基板から反射された前記放射ビームの一部を受光するように、また、前記反射された放射を第１の部分と第２の部分とに分割し、それによって前記第１の像の第１の部分に対応する前記放射の第１の部分が前記第１の像の第２の部分に対応する前記放射の第２の部分から空間的に分離されるように、動作可能であり、前記装置は、 前記放射の前記第１の部分の強度を判定するために配置された第１の検出器、及び 前記放射の前記第２の部分の強度を判定するために配置された第２の検出器 を更に備え、 前記コントローラは、前記放射の前記第１の部分の前記強度と前記放射の前記第２の部分の前記強度とを組み合わせることによって前記基板の高さプロファイルを判定するように動作可能である、請求項１３の装置。
  15. 請求項１３又は１４のいずれか一項の装置を備えるリソグラフィ装置。

Description

（関連出願の相互参照） [0001] 本願は２０２３年５月１２日に提出された欧州出願第２３１７３０２４．３号の優先権を主張するものであり、同出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。 [0002] 本発明は、基板の表面の高さプロファイルの補正値を決定するための方法に関する。本発明は、基板の表面のトポグラフィを測定する方法にも関する。本発明は、基板の表面のトポグラフィを測定するための対応する装置にも関する。本発明は、リソグラフィの分野において特定の用途を有する。基板は、リソグラフィ装置内の基板であり得る。そのような基板は、フォトレジストでコーティングされたシリコンウェーハを備え得る。装置は、レベルセンサと称されることがあり、リソグラフィ装置の一部を形成し得る。本発明は、基板の表面のトポグラフィを測定するための方法又は装置を使用するリソグラフィ露光方法にも関する。 [0003] リソグラフィ装置は、基板に所望のパターンを適用するように構築された機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。リソグラフィ装置は、例えばパターニングデバイス（例えばマスク）のパターン（「設計レイアウト」又は「設計」と称されることも多い）を、基板（例えばウェーハ）上に提供された放射感応性材料（レジスト）層に投影し得る。 [0004] 半導体製造プロセスが進歩し続けるにつれ、回路素子の寸法は継続的に縮小されてきたが、その一方で、デバイス毎のトランジスタなどの機能素子の量は、「ムーアの法則」と通称される傾向に従って、数十年にわたり着実に増加している。ムーアの法則に対応するために、半導体産業はますます小さなフィーチャを作り出すことを可能にする技術を追求している。基板上にパターンを投影するために、リソグラフィ装置は電磁放射を使用し得る。この放射の波長が、基板上にパターン形成されるフィーチャの最小サイズを決定する。現在使用されている典型的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、及び１３．５ｎｍである。例えば１９３ｎｍの波長を有する放射を使用するリソグラフィ装置よりも小さなフィーチャを基板上に形成するためには、４ｎｍ～２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍ又は１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置が使用され得る。 [0005] リソグラフィ装置においてパターン付き放射にウェーハを露光する前に、レベルセンサと称されることがある装置を使用して、ウェーハのトポグラフィが判定され得る。このウェーハのトポグラフィの測定は、例えばウェーハがウェーハステージにクランプされると、リソグラフィ装置内で実施され得る。この情報は、ウェーハのうち露光されている部分をベストフォーカス面内に保つために、ウェーハの後続の露光中に使用することができる。 [0006] ウェーハのトポグラフィを判定するための新しい方法及び／又は装置であって、本明細書において特定されているか否かに関係なく、既存の構成に関連する１つ以上の問題に少なくとも部分的に対処し得るものを提供することが、望ましいであろう。 [0007] 本開示の第１の態様によれば、基板の表面の高さプロファイルの補正値を決定するための方法が提供され、この方法は、基板を基板ホルダに固定すること、第１の高さプロファイルの第１の測定値を、パターン付き放射ビームをビームスポット領域上に投影することと、基板を、第１の配向にある間に、ビームスポット領域に対して移動させることと、基板から反射されたパターン付き放射ビームの一部を受光し、そこから第１の高さプロファイルの第１の測定値を決定することと、によって作成すること、基板を表面のグローバル法線周りに第２の配向まで回転させること、第２の高さプロファイルの第２の測定値を、パターン付き放射ビームをビームスポット領域上に投影することと、基板を、第２の配向にある間に、ビームスポット領域に対して移動させることと、基板から反射されたパターン付き放射ビームの一部を受光し、そこから第２の高さプロファイルの第２の測定値を決定することと、によって作成すること、第１及び第２の測定値を基板ホルダの形状について補正して第１及び第２の補正済み測定値をそれぞれ決定すること、及び第１の補正済み測定値と第２の補正済み測定値とを組み合わせて高さプロファイルの補正値を決定することを備える。 [0008] 第１の態様による方法は、次に述べるように有利である。 [0009] 基板は、オブジェクトと称されることがある。基板は、リソグラフィ装置内の基板であってもよい。そのような基板は、フォトレジストでコーティングされたシリコンウェーハを備え得る。そのような基板は、２つの対向する概ね円形の表面を備える材料の、比較的薄い平坦な円板を備えることが理解されよう。基板の表面は完全に平坦ではなく、したがって基板の表面に対するローカル法線にはいくらかの変動があることも理解されよう。ただし、基板のグローバル法線は、基板の表面のグローバル平面又は平均平面に対する法線である。リソグラフィ装置は、基板をレチクル又はマスクによってパターン付与された放射に露光するために使用され得る。基板がパターン付き放射に露光される前に、基板の表面のトポロジーが判定され得る。例えば、基板の表面の高さマップが、例えばレベルセンサを使用して決定されてもよい。その後、測定された基板の表面のトポグラフィは、基板がパターン付き放射に露光されている間に基板の高さを制御するため、例えば基板をパターニングデバイスの像のベストフォーカス面内に保つために、使用することができる。 [0010] あるタイプのレベルセンサは、パターン付き放射ビームをビームスポット領域に投影することと、基板をビームスポット領域に対して移動させることと、オブジェクトから反射されたパターン付き放射ビームの一部を受光し、そこから高さの第１の測定値を決定することと、によって基板の表面の高さプロファイルを測定するために使用することができる。基板の高さが変動するにつれ、反射された放射のパターンの位置は、例えば、反射された放射を第１の部分と第２の部分とに分割するために配置された分割光学系に対して変動し得る。 [0011] 本発明の発明者らは、このようにして決定された高さマップが、一般に、（ａ）基板がクランプされる基板ホルダ（例えばクランプ）の形状（クランプされると、基板はクランプの形状に従うため）と、（ｂ）表面上に形成されたプロセス層と、の両方からの寄与を有するであろうことを認識した。シリコンウェーハは、例えばリソグラフィプロセスを使用して以前に形成された１つ以上の層を備え得る。一般に、様々な異なる材料及び／又は異なる密度のフィーチャが、そのようなウェーハの表面にわたって存在することになる。さらに、発明者らは、プロセス層上のフィーチャが高さ測定においていくつかの誤差を生じさせ得ること、また、層はビームスポット領域を通してスキャンされるときの基板の配向に依存することを認識した。例えば、プロセス層上のフィーチャに起因する高さ測定値のいくつかの誤差は、基板がそのグローバル法線周りに１８０°回転すると、符号が変わる（したがって、本明細書では反対称性誤差と呼ばれ得る）。対照的に、クランプの形状からの高さ測定への（実際の）寄与は、反対称性ではない。高さの第１及び第２の測定値をクランプの形状について補正して表面の高さの第１及び第２の補正済み測定値をそれぞれ決定することによって、データはクランプの形状とは無関係になる。その後、高さの第１の補正済み測定値と第２の補正済み測定値とが組み合わせられると、反対称性プロセス依存誤差の正確な決定を行うことができる。例えば、２つの配向が反対である（すなわち、基板が２回の測定の間にそのグローバル法線周りに１８０°回転している）場合、高さプロファイルの第１及び第２の補正済み測定値は、ｈ０＋Δｈ及びｈ０－Δｈによって求めることができ、ここで、Δｈは反対称性誤差である。反対称性誤差は、高さの第１の補正済み測定値と第２の補正済み測定値との間の差の半分として決定することができる。 [0012] 異なる材料は異なる割合の入射放射を吸収し得ること、及び異なる密度のフィーチャは異なる量の入射放射の散乱をもたらす可能性があることから、ウェーハの表面にわたる反射率には変化が生じ得る。例えば、３Ｄ－ＮＡＮＤウェーハは、放射の鏡面反射の量を最大で５０％低減させることができるフィーチャを含み得る。基板の反射率の変化に起因して、移行領域では高さプロファイルの測定値の変化Δｈがある。 [0013] オブジェクトの高さプロファイルを判定することは、基準高さ又は基準位置に対するオブジェクトの高さプロファイルを判定することを備えることが理解されよう。 [0014] 高さプロファイルの測定値を基板ホルダの形状について補正して補正済み測定値を決定することは、基準基板を基板ホルダに固定すること、基準基板の高さプロファイルの基準測定値を、パターン付き放射ビームをビームスポット領域上に投影することと、基板を、基板ホルダが補正される測定値を決定したときと同じ配向にある間に、ビームスポット領域に対して移動させることと、基板から反射されたパターン付き放射ビームの一部を受光し、そこから高さプロファイルの基準測定値を決定することと、によって作成すること、及び高さプロファイルの補正済み測定値を、測定値と基準測定値との間の差として決定することを備え得る。 [0015] 基準基板は、基準オブジェクトと称されることがある。基準基板はベアウェーハであり得る。すなわち、基準オブジェクトは、プロセス層が適用されていないシリコンウェーハであり得る。 [0016] 基板を表面のグローバル法線周りに第２の配向まで回転させるステップは、基板を表面のグローバル法線周りに１８０°回転させることを備え得る。 [0017] そのような実施形態については、プロセス層上のフィーチャに起因する高さ測定値の誤差の多くは、同じ大きさで、しかし反対の符号で、第１及び第２の測定値に寄与する（すなわち反対称性誤差）。例えば、そのような実施形態については、反対称性誤差は、高さの第１の補正済み測定値と第２の補正済み測定値との間の差の半分として決定することができる。 [0018] 補正値は、高さプロファイルの第１の補正済み測定値と第２の補正済み測定値との間の差の半分として決定され得る。 [0019] 高さプロファイルの第１及び第２の測定値の各々を作成することは、オブジェクト上の複数の位置で表面の高さを測定することを備え得る。 [0020] 高さプロファイルの第１の補正済み測定値と第２の補正済み測定値とを組み合わせてオブジェクトの表面の高さプロファイルの補正値を決定することは、オブジェクト上の同じ位置に対応する高さプロファイルの第１及び第２の補正済み測定値からの測定値を組み合わせることを備え得ることが理解されよう。 [0021] 表面の高さプロファイルの第１及び第２の測定値の各々を作成することは、実質的に基板の表面全体について表面の高さマップを測定することを備え得る。すなわち、高さマップ（と、したがって補正値と）は、実質的にオブジェクト（ウェーハ）全体について決定され得る。 [0022] あるいは、高さプロファイルの第１及び第２の測定値の各々を作成することは、同じパターンが適用されるオブジェクトの表面の複数の領域のうちの１つ以上について表面の高さマップを測定することを備え得る。 [0023] すなわち、高さマップ（と、したがって補正値と）は、基板（ウェーハ）の１つ以上のフィールド又はダイについて決定され得る。いくつかの実施形態においては、高さマップ（と、したがって補正値と）は、同じパターンが適用さ