JP2006054460A - 位置合せマークを提供する方法、基板を位置合せする方法、デバイス製造方法、コンピュータ・プログラム及びデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】位置合せマークを提供する方法、基板を位置合せする方法、デバイス製造方法、コンピュータ・プログラム及びデバイスを提供すること。
【解決手段】一実施例による方法によれば、第１及び第２のセットの位置合せマークが基板の第１の面にエッチングされる。第１のセットの位置合せマークは、１つ又は複数の位置に、それらが第１のリソグラフィ装置の前面−裏面位置合せ光学系の対物窓の中に出現するように配置され、第２のセットの位置合せマークの１つ又は複数の位置は、もう１つのリソグラフィ装置の位置合せ装置の配置に基づいて選択される。基板が反転され、第１のセットの位置合せマーク及び前面−裏面位置合せ光学系を使用して位置合せされると、基板の第２及び第１のセットの位置合せマークとは正反対の位置に、第３及び第４のセットの位置合せマークがそれぞれエッチングされる。
【選択図】図６

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びリソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板の目標部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスク或いはレチクルとも呼ばれているパターン化デバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンが生成され、このパターンが、基板（たとえばシリコン・ウェハ）上の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイ部分からなる）に転送される。パターンの転送は、通常、基板に提供された放射線感応材料（レジスト）の層への画像化を介して実施される。通常、１枚の基板には、順次パターン化される目標部分に隣接する回路網が含まれている。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射される、いわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行に、或いは非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射される、いわゆるスキャナとがある。パターンを基板上へ転写することによってパターン化デバイスから基板へパターンを転送することも可能である。

本明細書においては、リソグラフィ装置の、とりわけＩＣの製造における使用が参照されているが、本明細書において説明するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」或いは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」或いは「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは、当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ、露光済みレジストを現像するツール）或いは度量衡学ツール若しくは検査ツール中で、露光前若しくは露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回に渡って処理することができるため、本明細書に使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍの放射）、極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、及びイオン・ビーム或いは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

本明細書に使用されている「パターン化デバイス」という用語は、投影ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するために使用することができる手段を意味するものとして広義に解釈されたい。また、投影ビームに付与されるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。通常、投影ビームに付与されるパターンは、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路内の特定の機能層に対応している。

パターン化デバイスは、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターン化デバイスの実施例には、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。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番位相及び減衰位相などのマスク・タイプ、及び様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう、個々に傾斜させることができるため、この方法によって反射ビームがパターン化される。パターン化デバイスのいずれの実施例においても、支持構造は、たとえば必要に応じて固定若しくは移動可能にすることができ、且つ、たとえば投影システムに対してパターン化デバイスを所望の位置に確実に配置することができるフレームであり、或いはテーブルである。本明細書における「レチクル」或いは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターン化デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語には、たとえば使用する露光放射に適した、或いは液浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック光学系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

また、照明システムには、投影放射ビームを導き、整形し、或いは制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント及びカタディオプトリック光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントが包含されており、このようなコンポーネントについても、以下、集合的若しくは個々に「レンズ」と呼ぶ。

リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であり、このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。

また、リソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体中、たとえば水中に浸され、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの第１のエレメントの間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。

基板の正確な位置への機能フィーチャの画像化を保証するためには、露光に先立って基板を正しく位置合せすることが望ましく、或いはその必要がある。従来、この位置合せは、図２に示す装置を使用して示されている。添付の図２に示すように、相補位置合せマークＭ_１、Ｍ_２（添付の図には詳細は示されていない）及び基板マークＰ_１、Ｐ_２がマスク上及び基板上にそれぞれ存在しており、位置合せシステムを使用して位置合せが検出される。従来のスルー・ザ・レンズ位置合せシステム、同時係属欧州出願第０２２５１４４０号及び第０２２５０２３５号に記載されている位置合せ方法及び装置、及びそれらとの使用に適したマスクは、この位置合せシステムの実施例の１つである。

マークは、通常、基板の前面に設けられているが、基板の裏面に設けることも可能である。基板の裏面のマークは、たとえば基板の両面を露光する場合に使用される。このような両面露光は、とりわけ超小型電子機械システム（ＭＥＭＳ）或いは超小型光電子機械システム（ＭＯＥＭＳ）の製造に使用されている。基板マークＰ_１及びＰ_２（本明細書においては、同じく「位置合せマーク」として参照されている）が基板の裏面に設けられている場合、これらの基板マークは、基板Ｗ側の前面−裏面位置合せ光学系２２によって再画像化され、添付の図面の図２にＰ_２で示す画像Ｐ_ｉが形成される（Ｐ_１は、前面−裏面位置合せ光学系の他の分岐によって再画像化されることになる）。前面−裏面位置合せ光学系を位置合せシステムＡＳと共に使用して、基板の裏面のマークに対する前面のマークの相対位置が正確に測定される。このような正確な測定により、基板の前面に露光される機能フィーチャと基板の裏面に露光される機能フィーチャを正しく整列させることができる。

しかしながら、このような前面−裏面位置合せ機能を備えた装置には、厳格なオーバレイ精度の機能或いは微細幾何学フィーチャ機能などの他の機能は含まれていない。一方、微細幾何学フィーチャ機能及び厳格なオーバレイ精度を備えたリソグラフィ装置には、前面−裏面位置合せ装置は含まれていない。したがって従来の方法を使用して他の機能を組み合わせること、たとえば厳格なオーバレイ精度と、適切に位置合せされた露光の両方を基板の両面で組み合わせることは不可能である。

一実施例によれば、基板に位置合せマークを提供する方法には、前記基板の第１の面に第１の位置合せマークを提供するステップと、前記基板の前記第１の面に、前記第１の位置合せマークから既知の変位で第２の位置合せマークを提供するステップと、前記基板を反転させるステップと、前記第１の位置合せマークを使用して前記基板を位置合せするために前面−裏面位置合せ光学系を使用するステップと、前記基板の第２の面に第３の位置合せマークを提供するステップが含まれており、前記第１の位置合せマークは、前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができる位置に配置される。

他の実施例によれば、基板を位置合せするための、上で説明した方法を備えた方法が提供される。

他の実施例によれば、デバイス製造方法には、基板の第１の面に第１の位置合せマークを提供するステップと、前記基板の前記第１の面に、前記第１の位置合せマークから既知の変位で第２の位置合せマークを提供するステップと、前記基板を反転させるステップと、前記第１の位置合せマークを使用して前記基板を位置合せするために前面−裏面位置合せ光学系を使用するステップと、前記基板の第２の面に第３の位置合せマークを提供するステップであって、前記第１の位置合せマークが前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができる位置に配置されるステップと、前記基板をもう１つの装置へ移動させるステップと、前記基板を位置合せするために前記第２の位置合せマークを使用するステップと、パターン化されたビームを前記基板に投射するステップと、前記基板を反転させるステップと、前記基板を位置合せするために前記第３の位置合せマークを使用するステップと、パターン化されたビームを前記基板に投射するステップが含まれている。

他の実施例によれば、上で説明した方法に従って製造されたデバイスが提供される。

他の実施例による基板は、基板の第１の面に第１の位置合せマーク及び第２の位置合せマークを備え、基板の第２の面に第３の位置合せマークを備えており、第１の位置合せマークは、リソグラフィ装置の前面−裏面位置合せ光学系のオブジェクト順になるように基板上に配置され、第２及び第３の位置合せマークは、別のリソグラフィ装置による検出が可能であるように配置されている。

以下、本発明の実施例について、単なる実施例に過ぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は、対応する部品を表している。

本発明の実施例を適用して位置合せマークを提供し、それにより前面−裏面位置合せ機能を備えた装置と他のリソグラフィ装置の両方を使用して基板を露光することができる。

図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。このリソグラフィ装置は、以下に示すアイテムを備えている。
− 放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射）を調節するようになされた照明システム（イルミネータ）ＩＬ。
− パターン化デバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構築された、パターン化デバイスを特定のパラメータに従って正確に位置決めするようになされた第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（たとえばマスク・テーブル）ＭＴ。
− 基板（たとえばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するように構築された、基板を特定のパラメータに従って正確に位置決めするようになされた第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル）ＷＴ。
− パターン化デバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイが含まれている）に投影するようになされた投影システム（たとえば屈折投影レンズ系）ＰＳ。

照明システムは、放射を導き、整形し、或いは制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネント及び他のタイプの光学コンポーネント若しくはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。

支持構造は、パターン化デバイスを支持している。つまりパターン化デバイスの重量を支えている。支持構造は、パターン化デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、たとえばパターン化デバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターン化デバイスを保持している。支持構造には、パターン化デバイスを保持するための機械式締付け技法、真空締付け技法、静電締付け技法或いは他の締付け技法を使用することができる。支持構造は、たとえば必要に応じて固定若しくは移動させることができるフレームであっても、或いはテーブルであっても良い。支持構造は、たとえば投影システムに対してパターン化デバイスを確実に所望の位置に配置することができる。本明細書における「レチクル」或いは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターン化デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用されている「パターン化デバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するために使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。また、放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンに位相フィーチャ即ちいわゆる補助フィーチャが含まれている場合、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。通常、放射ビームに付与されるパターンは、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路中の特定の機能層に対応している。

パターン化デバイスは、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターン化デバイスの実施例には、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。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、及び様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう、個々に傾斜させることができ、傾斜したミラーによって、ミラー・マトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語には、使用する露光放射に適した、或いは液浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系若しくはそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

図に示すように、このリソグラフィ装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフィ装置は、反射型（たとえば上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイ若しくは反射型マスクを使用した）タイプの装置であっても良い。

リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であり、このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。

また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。本明細書で使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造が液体に浸されることを意味しているのではなく、露光の間、投影システムと基板の間に液体が存在していることを単に意味しているに過ぎない。

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取っている。放射源がたとえばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。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しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な集光ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源をリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。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などの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを調節し、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。

放射ビームＢは、支持構造（たとえばマスク・テーブルＭＴ）上に保持されているパターン化デバイス（たとえばマスクＭＡ）に入射し、パターン化デバイスによってパターン化される。マスクＭＡを透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（たとえば干渉デバイス、直線エンコーダ若しくは容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの光路内に位置決めすることができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及びもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、たとえばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、若しくは走査中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に位置決めすることができる。通常、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されている。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成している長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現されている。ステッパ（スキャナではなく）の場合、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合せマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合せマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合せすることができる。図に示すように、基板位置合せマークは専用目標部分を占有しているが、基板位置合せマークは、目標部分と目標部分の間の空間に配置することも可能である（これらの位置合せマークは、スクライブ・レーン位置合せマークとして知られている）。同様に、マスクＭＡに複数のダイが提供される場合、ダイとダイの間にマスク位置合せマークを配置することができる。

図に示す装置は、以下に示す複数のモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃに１回で投影される（即ち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査される（即ち単一動的露光）。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ＰＳの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の）が制限され、また、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の）が左右される。
３．その他のモードでは、プログラム可能パターン化デバイスを保持するためにマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動若しくは走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターン化デバイスが更新される。この動作モードは、上で参照した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ン化デバイス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。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態若しくは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

いかなるデバイスもその露光に先立って、図３に示す２つの第１の位置合せマーク２１、２２を使用して基板がエッチングされる。第１の位置合せマーク２１、２２は、基板を反転させた際に、前面−裏面位置合せ光学系の対物窓の中にこれらの第１の位置合せマークが出現するように配置されている。基板の反転に先立って、同じく第２のセットの位置合せマーク２３、２４を使用して基板がエッチングされる。第２の位置合せマークは、もう１つのリソグラフィ装置（たとえば前面−裏面位置合せ光学系を備えていない装置）との使用に適した位置に配置されている。つまり、第２の位置合せマークは、他のリソグラフィ装置がそれらを検出することができる位置に配置されている。また、第２の位置合せマークの形状は、同じく他のリソグラフィ装置の要求事項に適した形状にすることができる。

次に、保護被覆として第１の表面（つまり、第１及び第２のセットの位置合せマーク２１、２２、２３、２４がエッチングされる表面）にフォトレジストの層４０が塗布される。図４に示すように、次に基板が反転され、前面−裏面位置合せ光学系３０の対物窓の中に第１の位置合せマーク２１、２２が位置する。位置合せシステムＡＳは、この前面−裏面位置合せ光学系３０を通して第１の位置合せマーク２１、２２の位置、延いては基板Ｗの位置を検出する。次に、図５及び６に示すように、基板の第２の表面の、第２の位置合せマーク２３、２４とは正反対の位置に、第２の位置合せマークの形状と同じ形状の第３の位置合せマーク２５、２６がエッチングされる。次に、基板の第１の位置合せマーク２１、２２とは正反対の位置に第４の位置合せマーク２７、２８がエッチングされる。したがって基板Ｗが反転されると、第４の位置合せマーク２７、２８は、前面−裏面位置合せ光学系の対物窓の中に位置することになる。

基板は、位置合せマークの露光に使用されるリソグラフィ装置と一致する位置合せマークを有しているため、後続する（デバイス）の露光は、同様の装置若しくは全く同じ装置を使用して実行することができる。

第２及び第３の位置合せマーク２３、２４、２５、２６の位置は、前面−裏面位置合せ光学系によって正確に測定する必要がないため、これらの位置には、他のリソグラフィ装置との使用に適した位置を選択することができる。たとえば、前面−裏面位置合せ光学系を備えた装置では利用することができない他の特性を有するもう１つのリソグラフィ装置が存在している場合、第２及び第３の位置合せマークの位置は、他のリソグラフィ装置に対する位置合せマークの所望の位置によって統制することができる。また、第２及び第３の位置合せマーク２３、２４、２５、２６の実際の形状及び性質は、その装置との使用に適した形状及び性質を選択することができる。したがって第２及び第３の位置合せマーク２３、２４、２５、２６は、他のリソグラフィ装置を使用した基板の露光を可能にしている。さらに、他の装置が前面−裏面位置合せ機能を一切有していない場合であっても、第２の位置合せマーク２３、２４と第３の位置合せマーク２５、２６の互いの変位が分かっているため、基板の第１の面に対する露光と基板の第２の面に対する露光を適切に位置合せすることができる。したがって任意のリソグラフィ装置による露光のための前面及び裏面の位置合せが可能である。

第２及び第３の位置合せマークは、互いに正反対に位置するものとして説明されているが、第２及び第３の位置合せマークは、それらの互いの変位が分かっている場合、必ずしも正反対に位置している必要はない。

基板にマークを施すためにエッチングが広く使用されているが、基板にマークを施すための任意の方法が可能であり、たとえば基板にマークを固定する方法及び／又は基板にマークを転写する方法が可能である。

あらゆるひずみを最小化するためには、位置合せマークの露光に使用されるマスクは、露光ビームの中心に配置されることが好ましい。

ここで説明されている位置合せマークの各々のセットは、２つの位置合せマークを備えているが、個々のセットの位置合せマークは、１つでも、３つでも、或いは４つでも可能であり、さらには５つ以上の位置合せマークでも可能である。

したがって、本明細書において開示した一実施例の一アプリケーションでは、前面−裏面位置合せ機能を備えたリソグラフィ装置或いは他のリソグラフィ装置のいずれかによって基板を露光することができる。第２及び第３の位置合せマークは、前面−裏面位置合せ機能を備えていないリソグラフィ装置を使用して基板を露光する場合に備えて互いの変位が分かっており、前面のデバイスの位置と裏面のデバイスの位置を依然として関連付けることが可能である。従来、第２及び第３の位置合せマークは、基板の両面に互いに正反対に配置されている。

第１の位置合せマークと第２の位置合せマークの間の変位が測定されることが好ましい。

このような方法は、さらに、基板の第２の面に、前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができるように配置された第４の位置合せマークを提供するステップを含むことができる。したがって、どちらの面が下向きであっても、前面−裏面位置合せ光学系を使用して位置合せマークを検出することができる。第１及び第４の位置合せマークは、互いに反対側に位置していることが好ましい。

読み値の精度を改善するために、複数の第１、第２、第３及び／又は第４の位置合せマークを存在させることができる。第１、第２、第３及び／又は第４の位置合せマークは、広く使用されている。

第２及び／又は第３の位置合せマークは、基板がもう１つのリソグラフィ装置によって露光されている間に検出すべき位置に配置することができる。

本明細書においては、リソグラフィ装置の、とりわけＩＣの製造における使用が参照されているが、本明細書において説明したリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための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）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」或いは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」或いは「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは、当業者には理解されよう。本明細書において参照した基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ、露光済みレジストを現像するツール）、度量衡学ツール及び／又は検査ツール中で、露光前若しくは露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回に渡って処理することができるため、本明細書に使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

以上の説明においては、とりわけ光学リソグラフィのコンテキストにおける本発明の実施例の使用が参照されているが、本発明は、他のアプリケーション、たとえば転写リソグラフィに使用することができ、また、コンテキストが許容する場合、本発明は光学リソグラフィに限定されないことは理解されよう。転写リソグラフィでは、パターン化デバイスのトポグラフィが基板に生成されるパターンを画定している。基板に供給されているレジスト層にパターン化デバイスのトポグラフィが押し付けられ、電磁放射、熱、圧力若しくはそれらの組合せを印加することによってレジストが硬化する。パターン化デバイスがレジストから移動して離れ、レジストが硬化すると、パターンがレジスト中に残される。

本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍの放射或いはこれらの波長に近い波長の放射）、極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、及びイオン・ビーム或いは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

「レンズ」という用語は、コンテキストが許容する場合、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント及び静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つ若しくは組合せを意味している。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。たとえば本発明は、上で説明した方法を記述した機械可読命令の１つ又は複数のシーケンスを含んだコンピュータ・プログラムの形態を取ることができ、或いはこのようなコンピュータ・プログラムを記憶したデータ記憶媒体（たとえば半導体メモリ、磁気ディスク若しくは光ディスク）の形態を取ることができる。

以上の説明は、単に本発明の説明を目的としたものに過ぎず、本発明の制限を意図したものではない。したがって、下に述べる特許請求の範囲に示す本発明の範囲を逸脱することなく、上で説明した本発明に改変を加えることができることは、当業者には明らかであろう。

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。 前面−裏面位置合せ光学系の使用を示す略図である。 基板の第１の面の第１及び第２の位置合せマークを示す図である。 前面−裏面位置合せマークを使用して位置合せされた、図３に示す基板を示す図である。 図３に示す基板の第２の面の第３及び第４の位置合せマークを示す図である。 第１、第２、第３及び第４の基板マークを備えた基板の断面図である。

符号の説明

ＡＤ 放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタ
ＡＳ 位置合せシステム
Ｂ 放射ビーム
ＢＤ ビーム引渡しシステム
Ｃ 基板の目標部分
ＣＯ コンデンサ
ＩＦ 位置センサ
ＩＬ 照明システム（イルミネータ）
ＩＮ インテグレータ
Ｍ_１、Ｍ_２ 相補位置合せマーク
Ｍ１、Ｍ２ マスク位置合せマーク
ＭＡ パターン化デバイス（マスク）
ＭＴ 支持構造（マスク・テーブル）
Ｐ_１、Ｐ_２ 基板マーク
Ｐ_ｉ 画像
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置合せマーク
ＰＭ 第１のポジショナ
ＰＳ 投影システム
ＰＷ 第２のポジショナ
ＳＯ 放射源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
２１、２２ 第１の位置合せマーク
２２、３０ 前面−裏面位置合せ光学系
２３、２４ 第２の位置合せマーク
２５、２６ 第３の位置合せマーク
２７、２８ 第４の位置合せマーク
４０ フォトレジスト層

Claims (25)

1. 基板に位置合せマークを提供する方法であって、前記方法が、
   前記基板の第１の面に第１の位置合せマークを提供するステップであって、前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができるように前記第１の位置合せマークが配置されるステップと、
   前記基板の前記第１の面に、前記第１の位置合せマークから既知の変位で第２の位置合せマークを提供するステップと、
   前記基板を反転させるステップと、
   前記基板を位置合せするために前面−裏面位置合せ光学系及び前記第１の位置合せマークを使用するステップと、
   前記基板の第２の面に第３の位置合せマークを提供するステップとを含む方法。
2. 前記方法が、前記第１の位置合せマークと前記第２の位置合せマークの間の変位を測定するステップを含む、請求項１に記載の位置合せマークを提供する方法。
3. 前記第３の位置合せマークと前記第２の位置合せマークの間の変位が既知である、請求項１に記載の位置合せマークを提供する方法。
4. 前記第２及び第３の位置合せマークが前記基板の両側の正反対の位置に位置する、請求項３に記載の位置合せマークを提供する方法。
5. 前記方法が、前記基板の前記第２の面に第４の位置合せマークを提供するステップであって、前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができるように前記第４の位置合せマークが配置されるステップを含む、請求項１に記載の位置合せマークを提供する方法。
6. 前記基板が複数の第４の位置合せマークを備えた、請求項５に記載の位置合せマークを提供する方法。
7. 前記基板が複数の第１の位置合せマークを備えた、請求項１に記載の位置合せマークを提供する方法。
8. 前記基板が複数の第２の位置合せマークを備えた、請求項１に記載の位置合せマークを提供する方法。
9. 前記基板が複数の第３の位置合せマークを備えた、請求項１に記載の位置合せマークを提供する方法。
10. 前記基板を位置合せする前記ステップが、前記基板を基準位置に対して位置合せするステップを含む、請求項１に記載の位置合せマークを提供する方法。
11. 前記第１の位置合せマークが、前記基板の位置合せに使用される前面−裏面位置合せ光学系と同じ前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができるように配置される、請求項１に記載の位置合せマークを提供する方法。
12. 前記第１の位置合せマークが、前記基板の位置合せに使用される前記前面−裏面位置合せ光学系とは異なる前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができるように配置される、請求項１に記載の位置合せマークを提供する方法。
13. 請求項１に記載の方法を含んだ、基板を位置合せするための方法。
14. デバイス製造方法であって、前記方法が、
    基板の第１の面に第１の位置合せマークを提供するステップであって、前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができるように前記第１の位置合せマークが配置されるステップと、
    前記基板の前記第１の面に、前記第１の位置合せマークから既知の変位で第２の位置合せマークを提供するステップと、
    前面−裏面位置合せ光学系を有する第１の装置では、前記基板を反転させるステップと、
    前記基板を位置合せするために前記第１の位置合せマーク及び前記第１の装置の前記前面−裏面位置合せ光学系を使用するステップと、
    前記第１の装置では、前記位置合せ済み基板の第２の面に第３の位置合せマークを提供するステップと、
    前記基板を第２の装置へ移動させるステップと、
    前記第２の装置では、前記基板を位置合せするために前記第２の位置合せマークを使用し、且つ、パターン化されたビームを前記位置合せ済みの基板に投射するステップと、
    前記第２の装置では、前記基板を反転させるステップと、
    前記第２の装置では、前記基板を位置合せするために前記第３の位置合せマークを使用し、且つ、パターン化されたビームを前記位置合せ済みの基板に投射するステップとを含む方法。
15. 前記第１の位置合せマークが、前記第１の装置の前記前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができるように配置される、請求項１４に記載のデバイス製造方法。
16. 前記第１の位置合せマークが、前記第１の装置の前記前面−裏面位置合せ光学系とは異なる前面−裏面位置合せ光学系を使用して検出することができるように配置される、請求項１４に記載のデバイス製造方法。
17. 請求項１４に記載の方法に従って製造されたデバイス。
18. 前記基板の第１の面に第１の位置合せマーク及び第２の位置合せマークを備え、且つ、
    前記第１の面とは異なる前記基板の第２の面に第３の位置合せマークを備えた基板であって、
    第１のリソグラフィ装置の前面−裏面位置合せ光学系の対物窓の中に位置するように前記第１の位置合せマークが前記基板上に配置され、
    前記第１のリソグラフィ装置とは異なる第２のリソグラフィ装置によって検出することができるように前記第２及び第３の位置合せマークが配置された基板。
19. 位置合せマークを適用する方法であって、前記方法が、
    基板の第１の面に第１の位置合せマークを適用するステップと、
    前記基板の前記第１の面に、前記第１の位置合せマークから既知の変位で第２の位置合せマークを適用するステップと、
    前面−裏面位置合せ光学系及び前記第１の位置合せマークを使用し、且つ、前記基板を基準位置に対して位置合せするステップと、
    前記位置合せ済みの基板の前記第１の面とは実質的に反対側の第２の面に第３の位置合せマークを適用するステップとを含む方法。
20. 第１の位置合せマークを適用する前記ステップ、第２の位置合せマークを適用する前記ステップ及び第３の位置合せマークを適用する前記ステップのうちの少なくとも１つが、対応する位置合せマークの画像を前記基板の対応する面に向けて投影するステップを含む、請求項１９に記載の位置合せマークを適用する方法。
21. 第１の位置合せマークを適用する前記ステップ、第２の位置合せマークを適用する前記ステップ及び第３の位置合せマークを適用する前記ステップのうちの少なくとも１つが、対応する位置合せマークを前記基板の対応する面に転写するステップを含む、請求項１９に記載の位置合せマークを適用する方法。
22. 第１の位置合せマークを適用する前記ステップ、第２の位置合せマークを適用する前記ステップ及び第３の位置合せマークを適用する前記ステップのうちの少なくとも１つが、対応する位置合せマークを前記基板の対応する面に固定するステップを含む、請求項１９に記載の位置合せマークを適用する方法。
23. 前記基板を基準位置に対して位置合せする前記ステップの間、前記基板の前記第１の面が前記基準位置とは反対側に面する、請求項１９に記載の位置合せマークを適用する方法。
24. 前記第２及び第３の位置合せマークの一方の位置合せマークが、前記第２及び第３の位置合せマークのもう一方の位置合せマークの、前記第１及び第２の面の少なくとも一方の面に対して直角をなす方向の実質的に真上に位置する、請求項１９に記載の位置合せマークを適用する方法。
25. 前記方法が、前記基板の前記第２の面に第４の位置合せマークを適用するステップを含み、前記第１及び第４の位置合せマークの一方の位置合せマークが、前記第１及び第４の位置合せマークのもう一方の位置合せマークの、前記第１及び第２の面の少なくとも一方の面に対して直角をなす方向の実質的に真上に位置する、請求項１９に記載の位置合せマークを適用する方法。

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