JP2005148075A - リソグラフィツールの露光部内のシステム、リソグラフィツールでの、干渉整列測定中、不所望な反射からの干渉を低減する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的位置測定、殊に、干渉計での測定ビームに関するスプリアス又はゴースト反射とのコヒーレンスを実質的に低減及び／又は除去すること。
【解決手段】光学的位置測定システム（例えば、干渉計）は、スーパールミネッセントデバイス（ＳＬＤ）（例えば、少なくとも１つの反射防止コート表面を有するレーザダイオード）と検出器とを有している。ＳＬＤは、短コヒーレンス長（例えば、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍ、光学要素の光路長より短く、及び／又は、各光学要素間の距離よりも短い）の光ビームを形成する。短コヒーレンス長光ビームを使うことによって、通常の位置測定の際に生じるスプリアス又はゴースト反射からの干渉効果を実質的に低減したり、除去したりすることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、リソグラフィツールの露光部内のシステム、及び、リソグラフィツールでの、干渉整列測定中、不所望な反射からの干渉を低減する方法に関しており、殊に、干渉計技術を用いた光学位置測定に関しており、光学位置測定システム及び低コーヒレンス光源を使った方法に関する。

光学位置測定システムの精度の点での進歩は、位置決定の許容偏差がシビアになるに連れて、ここ数年に飛躍的に大きくなった。このことは、特に、リソグラフィ環境ではリアルである。フィーチュアサイズが劇的に小さくなるに連れて、パターンを基板、ウエーハ、フラットパネルディスプレイ、等の上に適切に配置するのに、非常に精確な整列システムが必要となる。整列システムは、後続してパターンを露光するために基板及び／又は基板ステージを精確に位置付けるために現在のパターン位置を測定するのに使われる。つまり、パターン毎の露光の際にほんの小さな整列誤りですら、装置が作動しなくなってしまうからである。

非常に高い精度を達成する位置測定方法の１つは、コヒーレント光を使った干渉計である。干渉計は、２つの、別個ではあるが、コヒーレント光ビームを結合して、干渉パターン又は信号を形成することに基づいている。測定ビームは、測定されるターゲットと相互に作用する（回折格子のように）。ターゲットとの相互作用により、２つの測定ビームが形成され、この２つの測定ビームは、ターゲットの位置に依存する位相関係を有している。２つの測定ビームは、結合されて、干渉パターン又は信号を形成して、検出且つ解析される。従って、干渉計の技術を使うと、２つのビーム間の種々の関係、例えば、強度差及び／又は位相差を、測定されるターゲットの位置、又は、ターゲットの一部分を決定するのに使うことができる。

コヒーレント光源（例えば、レーザなど）は、干渉計で使われている。コヒーレント光を使う場合、１つの問題点は、測定ビームと干渉した種々の表面からのゴースト又はスプリアス反射によって生じたコヒーレント干渉である。図１及び２から分かるように、これらの反射は、ターゲットに光を配向したり、ターゲットから光を配向するのに使われる光学要素からの反射であることがある（図２）。

図１及び２から分かるように、照射ビーム１００は、ウエーハ１０２上に配置されているターゲット１０４の方に配向される。測定ビームの所望部分は、ターゲット１０４との相互作用後、正の１次成分１０６（＋１次）と負の１次成分（−１次）を有している。高次成分、例えば、３次、５次、７次などは所望であり、測定される。しかし、スプリアス又はゴースト反射１１０及び１１２（図１）又は２００（図２）も形成される。スプリアス反射１１０は、ターゲット１０４から光要素１１４の方に初期配向されており、それから、光要素１１４からターゲット１０４の方に反射して戻され、スプリアス反射１１２を形成する。例えば、スプリアス反射１１０及び１１２は、光学要素１１４での１次測定ビームから形成され、スプリアス反射２００は、照射ビーム１００から形成される。スプリアス又はゴースト反射１１２は、全て、例えば、図１に円で囲まれた領域１１６での検出面を含む検出面への経路である、ターゲット面からの−１次測定ビーム１０８と干渉する。同様に、スプリアス反射２００は、全て、図２の領域２０２を含む検出面への経路である、ターゲット面からの正の１次測定ビーム１０６と干渉する。

図３は、信号１０８／１１２又は１０６／２００の位相比較を示す。１０８／１１２又は１０６／２００の同様の各点間の位相差は、ΔＺとして示されている。

図４は、スプリアス信号１１２又は２００が、各々測定ビーム１０８又は１０６と干渉する場合に形成される干渉パターンを示す。

コヒーレント光信号を位相変調する位相モジュレータを使用すると、スプリアス反射からの干渉計による測定に対する寄与を実質的に低減したり除去したりすることができる。しかし、位相モジュレータは、センサにかかる経済的コスト及びスペースの両方でコストが掛かることがあり、許容偏差レベルを大きくし続けるのに複雑である。

従って、光学的位置測定、殊に、干渉計での測定ビームに関するスプリアス又はゴースト反射とのコヒーレンスを実質的に低減及び／又は除去することができるシステム及び方法が必要である。

この課題は、リソグラフィツールの露光部内のシステムにおいて、システムサポート部と、システムサポート部に結合されたスーパールミネッセントデバイスと、システムサポート部に結合されたセンサとを有しており、スーパールミネッセントデバイスによって出力されて、ターゲットによって回折された光は、当該ターゲットの位置を測定するように前記センサによって検出されることにより解決される。

この課題は、リソグラフィツールでの、干渉整列測定中、不所望な反射からの干渉を低減する方法において、＋／−１次回折ビームを形成するために、ターゲットからスーパールミネッセント光を回折し、＋／−１次回折ビームを結合し、結合ステップから形成された干渉パターンを決定することにより解決される。

短コヒーレンス長光ビームを使うことによって、通常の位置測定の際に生じるスプリアス又はゴースト反射からの干渉効果を実質的に低減したり、除去したりすることができる。

本発明の実施例によると、リソグラフィツールの露光部分でのシステムが提供される。システムは、システムサポート部、該システムサポート部に結合されたスーパールミネッセントデバイス（ＳＬＤ）、前記サポートに結合されたセンサを含む。ＳＬＤによって出力されてターゲットから回折された光は、センサによって受光されて、ターゲットの位置を測定するように結合される。

本発明の他の実施例では、リソグラフィツールでの干渉計による整列測定中、不所望な反射を低減する方法が提供される。この方法は、以下の各ステップを含む。スーパールミネッセントデバイスからの光ビームを、ターゲットから回折すること。第１の回折ビームと第２の回折ビームとを結合すること。最終ステップにより、結合されたステップから形成された干渉パターンを決定することができる。

本発明の別の実施例、特徴、及び利点は、本発明の種々の実施例の構造及び操作について、以下、図示の実施例を用いて詳細に説明する。

図で、同じ要素、乃至、機能上同じ要素は、同じ参照番号で示している。付加的に、参照番号の最も左側の数字は、参照番号が最初に出てくる図面を示す。

以下、特定の形態及び構成について説明するが、この説明は、実施例を説明するためのみにすぎない。当業者は、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない限りで、他の形態及び構成を用いてもよいことは当然である。当業者は、種々異なる他のアプリケーションを採用してもよいことは明らかである。
概観
本発明の実施例によると、スーパールミネッセントデバイス（ＳＬＤ）（例えば、反射防止コーティングされた内壁を有するレーザダイオード）と検出器とを含む光学的位置測定システム（例えば、干渉計）が設けられている。ＳＬＤは、短いコヒーレント長（光学要素の光路長よりも短い、及び／又は、各光学要素間の間隔よりも短い、例えば、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍ）の光ビームを形成する。短いコヒーレント長の光ビームを使うけれども、通常の位置測定システムで生じるスプリアス又はゴースト反射は、実質的に所望の測定ビームとインコヒーレントであり、従って、干渉効果を一緒に実質的に低減又は除去することができる。
スーパールミネッセントデバイス
図５は、本発明の実施例によるスーパールミネッセント光源５００を示す。スーパールミネッセントデバイス５００（ＳＬＤ）は、表面５０６上にエミッティングボリューム５０２と反射防止部５０４とを有するレーザダイオード構造である。このような構成により、光源５０８で自発的な増幅された放射が生じることが可能となる（例えば、低コヒーレンスの光ビーム）。１実施例では、部分的にコヒーレントな光ビーム５０８は、長手方向にコヒーレントな、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲内の長さを有するようにするとよい。種々異なるパラメータを有する種々異なるＳＬＤ５００を使うと、他のコヒーレント長が可能となることは、当業者には明らかである。

レーザダイオードは、ＳＬＤ５００として使うことができるデバイスの一例でしかない。短いコヒーレンス長を示す、他のデバイス（既知又は将来開発される）も、本発明の範囲内と見なされる。

光ビーム５０８の所望のコヒーレンス長は、光ビーム５０８を使う特定のアプリケーションから決定することができる。いったん決定されると、ＳＬＤ５００を製造するために、所望のコヒーレンス長を利用することができる。例えば、コヒーレンス長は、スプリアス反射を生じる、光学的位置測定システム（例えば、干渉計）での光学要素（例えば、レンズなど）の光路差（例えば、厚みなど）から決定することができる。他の実施例としては、コヒーレンス長は、スプリアス反射を生じる光学的位置測定システム内での各光学要素（例えば、レンズなど）間の距離から決定することができる。

図６には、本発明の実施例による光ビーム５０８の出力値６０２の干渉計による縁部の視度データの図６００が示されている。１実施例では、ＳＬＤ５００は、約７８０ｎｍの波長で、約４．５ｍＷの出力電力である。他の波長及び出力電力も、本発明の範囲内とみなすことができる。

実施例のシステムは、ＳＬＤ５００を有することができ、コヒーレント照射源１２として使うことができ、米国特許第６６２８４０６号明細書、Ｋｒｅｕｚｅｒ（４０５パテント）に記載されており、その全体がレファレンスによってここにインコーポレートされている。
光学的位置測定用のスーパールミネッセント光源を使う方法
図７には、本発明の実施例によるリソグラフィツールでの干渉計による整列測定中、不所望な反射から生じる干渉効果を低減する方法７００を示す流れ図が示されている。方法７００は、’４０６パテントのシステム、又は、他のシステムによって実行することができる。ステップ７０２では、スーパールミネッセントデバイスからの第１の光ビームが、ターゲットに回折されて、＋／−１次回折ビーム（及び高次回折ビーム）を形成する。ステップ７０４では、＋／−１次回折ビームが結合される。ステップ７０６では、干渉パターンが前記結合ステップから形成される。

従って、この方法を実行することによって、短いコヒーレンス長の光ビームを使うことによって、通常の位置測定システムで生じるスプリアス又はゴースト反射からの干渉が、実質的に低減され、又は、全て除去される。
結論
本発明の種々異なる実施例について上述したが、例として示したにすぎず、限定ではない。当業者は、本発明の技術思想と範囲を逸脱しない限りで、形式及び詳細において、種々異なる変更を施してもよいことは明らかである。従って、本発明は、上述の実施例によって限定されるのではなく、請求の範囲に定義されている。

光学的位置測定システム（例えば、干渉計）は、スーパールミネッセントデバイス（ＳＬＤ）（例えば、少なくとも１つの反射防止コート表面を有するレーザダイオード）と検出器とを有している。ＳＬＤは、短コヒーレンス長（例えば、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍ、光学要素の光路長より短く、及び／又は、各光学要素間の距離よりも短い）の光ビームを形成する。

ターゲットと相互作用した後に、コヒーレンスオフセットが導入された光学要素を有する位置測定システムの部分を示す図。 ターゲットと相互作用する前に、コヒーレンスオフセットが導入された光学要素を有する位置測定システムの部分を示す図。 所望の信号とスプリアス信号との間の位相関係を示す図。 図３の所望の信号とスプリアス信号との結合から形成された干渉パターンを、種々のΔＺで示す図。 本発明の実施例によるスーパールミネッセントデバイスを示す図。 本発明の実施例によるＳＬＤ光源用の光路差を変えるための干渉計による縁部の視度データを示す図。 本発明の実施例によるスーパールミネッセントデバイスを使って、光学的位置測定を実行する方法を示す流れ図。

符号の説明

１００ 照射ビーム
１０２ ウエーハ
１０４ ターゲット
１０６ 正の１次測定ビーム
１０８／１１２又は１０６／２００ 信号
１１０及び１１２ スプリアス又はゴースト反射
１１４ 光要素
２００ スプリアス反射
１１６ 領域
２０２ 領域
５００ スーパールミネッセント光源
５０６ 表面
５０２ エミッティングボリューム
５０４ 反射防止部
５０８ 光源

Claims (13)

1. リソグラフィツールの露光部内のシステムにおいて、
   システムサポート部と、
   前記システムサポート部に結合されたスーパールミネッセントデバイス（ＳＬＤ）と、
   前記システムサポート部に結合されたセンサとを有しており、
   前記スーパールミネッセントデバイス（ＳＬＤ）によって出力されて、ターゲットによって回折された光は、当該ターゲットの位置を測定するように前記センサによって検出される
   ことを特徴とするシステム。
2. 光は、所望の測定ビームの、ゴースト及びスプリアス反射の少なくとも１つから干渉を実質的に除去する縦方向コーヒレンス長を有している請求項１記載のシステム。
3. 更に、ＳＬＤと測定位置との間に配置された各光学要素を有しており、光のコーヒレンス長は、前記各光学要素間の最小間隔よりも小さい請求項１記載のシステム。
4. 更に、ＳＬＤとターゲットとの間に配置された光学要素を有しており、光のコーヒレンス長は、前記各光学要素の光路差よりも小さい請求項１記載のシステム。
5. ＳＬＤは、少なくとも一方の表面上に反射防止コーティングを有するレーザダイオードを有している請求項１記載のシステム。
6. ターゲットの位置は、干渉計法を用いて検出される請求項２記載のシステム。
7. 光のコーヒレンス長は、約０．５ｍｍ以下である請求項２記載のシステム。
8. リソグラフィツールでの、干渉整列測定中、不所望な反射からの干渉を低減する方法において、
   ＋／−１次回折ビームを形成するために、ターゲットからスーパールミネッセント光を回折し、
   前記＋／−１次回折ビームを結合し、
   前記結合ステップから形成された干渉パターンを決定する
   ことを特徴とする方法。
9. 更に、ＳＬＤを使用して、スーパールミネッセント光を形成する請求項８記載の方法。
10. 更に、少なくとも１つの反射防止表面を有するレーザダイオードを使用して、スーパールミネッセント光を形成することを含む請求項８記載の方法。
11. 更に、スーパールミネッセント光を、ターゲットの表面の方に配向するステップを有しており、前記スーパールミネッセント光のコーヒレンス長は、光学要素の光路差よりも短い請求項８記載の方法。
12. 更に、ＳＬＤを使って、０．５ｍｍ以下のコーヒレンス長のスーパールミネッセント光を形成することを含む請求項８記載の方法。
13. 更に、各光学要素を使って、ターゲットの表面の方にスーパールミネッセント光を配向することを含み、前記スーパールミネッセント光のコーヒレンス長は、前記各光学要素間の間隔よりも小さい請求項８記載の方法。

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