JP2009177159A - アラインメントシステムおよびアラインメントシステムと共に使用するためのアラインメントマーク - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置において使用されるアラインメントシステムを提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置が、基板またはレチクルを位置合わせするためのアラインメントシステムを備える。アラインメントシステムは、基板上またはレチクル上のアラインメントマークを照明する放射源を備え、アラインメントマークは、最大長シーケンスマークまたは多重周期的粗アラインメントマークを含む。アラインメントマークから生成されるアラインメント信号が、検出システムにより検出される。プロセッサが、アラインメント信号に基づいて基板またはレチクルのアラインメント位置を決定する。
【選択図】図２

Description

[0001] 関連出願の相互参照
本出願は、２００７年１２月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／０１８，０２５号の利益を主張し、同仮特許出願は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明の実施形態は、リソグラフィ装置と、例えばリソグラフィ装置において使用するためのアラインメントシステムと、デバイスを製造するための方法とに関する。

[0003] リソグラフィ装置は、基板上に、通常は基板のターゲット部分上に、所望のパターンを与える機械である。例えば、リソグラフィ装置は、集積回路（ＩＣ）の製造において使用することが可能である。その場合、マスクまたはレチクルと代替的に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。このパターンは、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つのまたはいくつかのダイ部分を含む）上に転写することが可能である。典型的には、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層の上へのイメージングによるものである。一般的には、単一の基板が、次々に露光される隣接するターゲット部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置としては、各ターゲット部分がターゲット部分上への全パターンの一度の露光により照射されるいわゆるステッパ、ならびに各ターゲット部分が放射ビームによるパターンの所与の方向（「スキャニング」方向）へのスキャニングと同時に、この方向に対して平行なまたは逆平行な基板の同期的なスキャニングとによって照射されるいわゆるスキャナが含まれる。また、基板上にパターンをインプリントすることにより、パターンをパターニングデバイスから基板に転写することが可能である。

[0004] リソグラフィ投影装置を使用する典型的な製造プロセスにおいては、（例えばマスク中の）パターンが、放射感応性材料（レジスト）の層により少なくとも部分的に覆われる基板上にイメージングされる。このイメージングの前に、基板は、プライミング、レジストコーティングおよびソフトベークなどの種々の処置を受けてよい。露光後には、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび、イメージングされたフィーチャの測定／検査などの他の処置を受けてよい。このような一連の処置は、例えばＩＣなどのデバイスの個々の層をパターニングするための基本として用いられる。次いで、このようなパターニングされた層は、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、化学機械研磨などの種々のプロセスを受けてよく、これらのプロセスはすべて、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である場合には、これらの全処置またはこれらの変形が、それぞれ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、一連のデバイスが基板（ウェーハ）上に現れる。次いで、これらのデバイスは、ダイシングまたはソーイングなどの技術によって互いより切り離され、それにより、個々のデバイスをキャリヤ上に装着する、ピンに接続する等が可能となる。このようなプロセスに関するより他の情報は、例えば”Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing”, 第３版, Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4という書籍より得ることが可能である。

[0005] リソグラフィにおいてさらに低減したクリティカルディメンション（ＣＤ）でマスクパターンをイメージングすることが可能になることに対する常に存在する要望によって、オーバーレイ精度（２つの連続する層が互いに対して位置合わせされることが可能な精度）の向上が必要とされる。これは、アラインメント精度のさらなる向上に対する必要性を高める。オーバーレイエラーはクリティカルディメンションよりもはるかに小さくなければならず、アラインメントエラーだけがオーバーレイエラーに対する唯一の原因ではないため、９０ｎｍのクリティカルディメンションは、１０ｎｍ以下のアラインメント精度を要求する。

[0006] 典型的なリソグラフィプロセスにおける１つの重要なことは、マスクパターンの像を基板上の正確な位置に投影するように、リソグラフィ装置に対して基板を位置合わせすることである。リソグラフィ技術により製造される半導体および他のデバイスは、デバイス中に複数の層を形成するために複数回の露光を要することがあり、これらの層が正確に整列することが不可欠である場合がある。さらに小さなフィーチャがイメージングされる場合には、オーバーレイ要件、したがってアラインメントプロセスに必要な精度がより厳しくなる。

[0007] 参照によりその文献が全体として本明細書に組み込まれるEP-A-0 906 590に記載される１つの既知のアラインメントシステムにおいては、基板上のマークが、一方がＸであり他方がＹである２対の参照格子を含み、対の２つの格子は、若干異なる周期を有する。これらの格子は空間的にコヒーレントな光で照明され、回折光がディテクタアレイ上に集められおよび結像され、異なる回折オーダが分離されて、対応する正のオーダと負のオーダとが干渉する。アレイ中の各ディテクタは、参照格子および光ディテクタを含む。基板がスキャンされる際に、ディテクタの出力が正弦波で変動する。対の両格子からの信号が同時にピークに達する際に、マークが位置合わせされる。このタイプのシステムは、ダイナミックレンジが大きくなり、高い回折オーダの使用によりマークの不均整に対する感度が比較的良くない。しかし、異なる周期を有する２つの格子を提供することが必要なため、基板上のアラインメントマークに必要なスペース量が増加する。アラインメントマークに充てられる、したがってデバイスの製造または他の目的のために使用不可能なこのような「シリコンリアルエステート」(“silicon real estate”)の量を最小限に抑えることが望ましい。

[0008] 参照によりその文献が全体として本明細書に組み込まれるEP-A-1 148 390に記載される別の既知のアラインメントシステムが、＋９０°および−９０°だけ回転され、次いで瞳面中で干渉させられる２つのオーバーレイする像を生成するために、小型の自己参照干渉計を使用する。光学系および（光学）空間フィルタが、第１のオーダのビームを選択して分離し、それをディテクタ上に再度イメージングする。EP-A-1 148 390に記載されるシステムは、アラインメントマークの対称中心を決定するための自己参照(self-referencing)としても記載される特別な技術を使用する。また、このアラインメントシステムは、正しいアラインメント位置を決定するために検出された信号のエンベロープだけを使用する。

[0009] 以下の説明は例示として意図され、限定的なものではない。したがって、以下に述べられる特許請求の範囲から逸脱することなく、説明される発明に変更をなし得ることが、当業者には明らかになろう。

[0010] 本発明の一実施形態は、基板またはレチクルを位置合わせするためのアラインメントシステムであって、基板上またはレチクル上のアラインメントマークを使用中に照明する放射源であって、アラインメントマークが最大長シーケンスアラインメントマーク、ランダムシーケンスマークまたは多重周期的粗アラインメントマークを含む、放射源と、アラインメントマークから生成されるアラインメント信号を検出する検出システムと、アラインメント信号からアラインメント位置を決定するプロセッサとを備え、最大長シーケンスマークは、複数の非周期的な隣接するラインアンドスペースを含み、多重周期的粗アラインメントマークは、第１の周期性を有する第１および第２の部分と第２の周期性を有する第３の部分とを少なくとも有する複数の隣接するラインアンドスペースを含む、アラインメントシステムを提供する。

[0011] 別の実施形態によれば、リソグラフィ投影装置が、放射ビームを調整する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを与えてパターン付き放射ビームを形成することが可能なパターニングデバイスを支持するサポートと、基板を保持する基板テーブルと、基板のターゲット部分上にパターン付き放射ビームを投影する投影システムと、基板上またはパターニングデバイス上のアラインメントマークを照明する放射源であって、アラインメントマークが最大長シーケンスアラインメントマーク、ランダムシーケンスマークまたは多重周期的粗アラインメントマークである、放射源と、アラインメントマークから生成されるアラインメント信号を検出する検出システムと、アラインメント信号からアラインメント位置を決定するプロセッサとを備える。

[0012] 他の実施形態によるデバイス製造方法が、パターニングデバイスを用いて放射ビームをパターン付けすることと、パターン付き放射ビームを基板上に投影することと、基板上またはパターニングデバイス上でアラインメントマークを照明することであって、アラインメントマークが最大長シーケンスアラインメントマーク、ランダムシーケンスマークまたは多重周期的粗アラインメントマークを含む、照明することと、アラインメントマークから生成されるアラインメント信号を検出することと、アラインメント信号に基づいてアラインメント位置を決定することとを含む。

[0013] 別の実施形態によれば、アラインメントマークから生成されるアラインメント信号を検出することであって、アラインメントマークが最大長シーケンスアラインメントマーク、ランダムシーケンスマークまたは多重周期的粗アラインメントマークを含む、検出することと、アラインメント信号に基づいてアラインメント位置を決定することとを含む方法を実施するように、コンピュータ上で実行される際にコンピュータを制御するプログラムを記憶するコンピュータ読取可能記憶媒体が提供される。

[0014] 別の実施形態によれば、複数の隣接するラインアンドスペースを有する少なくとも１つのアラインメントマークを含むアラインメント構造であって、アラインメントマークが、第１の周期性を有する第１の周期的部分および第２の周期的部分と、第１の周期性とは異なる第２の周期性を有し、第１の周期的部分と第２の周期的部分との間に配置される第３の周期的部分とをさらに含む、アラインメント構造が提供される。

[0015] 別の実施形態によれば、複数の隣接するラインアンドスペースを有する少なくとも１つのアラインメントマークを含むアラインメント構造において、アラインメントマークが、第１の周期性を有する第１の周期的部分および第２の周期的部分と、第１の周期性とは異なる第２の周期性を有し、第１の周期的部分と第２の周期的部分との間に配置される第３の周期的部分と、第２の周期性および第１の周期性とは異なる第３の周期性を有する第４の周期的部分および第５の周期的部分であって、第４の周期的部分が第１の周期的部分と第３の周期的部分との間に配置され、第５の周期的部分が第２の周期的部分と第３の周期的部分との間に配置される、第４の周期的部分および第５の周期的部分とをさらに含む、アラインメント構造が提供される。

[0016] 別の実施形態によれば、アラインメントマークの正弦波周期の最大局所強度、またはアラインメントマークテンプレートとのオーバーレイを決定することであって、アラインメントマークの第１の部分が第１の周期性を有し、アラインメントマークの第２および第３の部分が第１の周期性とは異なる第２の周期性を有する、決定することと、周期に対する正弦波フィッティングを実施して、正確なピッチでアラインメント位置を決定することと、アラインメントマークが上に配置される基板のアラインメント位置を、ピッチの正弦波フィッティングの結果に基づいて決定することとを含む、基板またはレチクルを位置合わせするための方法が提供される。適切なアラインメント位置およびピッチは、例えばノギス原理を用いて決定することができる。

[0017] 本発明の他の態様によれば、アラインメントマークの第１の像をアラインメントマークの第２の像に対して１８０°だけ回転させる回転システムと、第１の像および第２の像を結合して、アラインメント位置を決定するためのアラインメント信号を生成するコンバイナとが提供され、検出システムが、自己参照センサであり、または検出が、自己参照センサによって実施され、アラインメントマークのシーケンスが、状態２ｎ−１を有するｎシーケンスを生成する最大リニアフィードバックシフトレジスタにより再現可能な擬似ランダムシーケンスであり、アラインメントマークが、最大長シーケンスのミラーコピーに付加される最大長シーケンスであり、アラインメントマークが、最大長シーケンスのミラーコピーにインターレースされる最大長シーケンスであり、アラインメントマークが、周期的部分および非周期的部分を含み、周期的部分が、回折オーダコンポーネントが強度において実質的に均一になるように最大長シーケンスにしたがってセグメント化され、アラインメント信号の自己参照が、単位インパルス関数を実質的に生成し、アラインメント信号のフーリエスペクトルが、実質的に平坦であり、アラインメントマークが、最大長シーケンスである。

[0018] 以下、添付の図面を参照として、本発明の実施形態が単なる例示として説明される。

[0019]本発明の一実施形態によるリソグラフィ投影装置の図である。 [0020]図１のリソグラフィ装置のアラインメントシステムの概略図である。 [0021]本発明の一実施形態によるアラインメントマークの概略図である。 [0022]図３に図示されるアラインメントマークに関連付けされるアラインメントシステムの位置に対する検出された強度信号グラフである。 [0023]本発明の一実施形態による最大長フィードバックレジスタの概略図である。 [0024]本発明の別の実施形態による最大長シーケンスアラインメントマークの概略図である。 [0025]図７Ａは、図６に図示されるアラインメントマークに関連付けされるアラインメントシステムの位置に対する強度信号の数理シミュレーションのグラフである。[0026]図７Ｂは、０のオフセットの周辺で拡大した図７Ａのグラフである。 [0027]図８Ａは、本発明の一実施形態によるアラインメントマークの概略図である。[0028]図８Ｂは、図８Ａに図示されるアラインメントマークに関連付けされるアラインメントシステムの位置に対する検出された強度信号のグラフである。 [0029]本発明の一実施形態による方法の流れ図である。 [0030]図１０Ａは、本発明の一実施形態によるアラインメントマークの概略図である。[0031]図１０Ｂは、図１０Ａに示されるアラインメントマークに関連付けされるアラインメントシステムの位置に対する検出された強度信号のグラフである。 [0032]１１Ａは、本発明の一実施形態によるアラインメントマークの概略図である。[0033] 図１１Ｂは、図１１Ａに図示されるアラインメントマークに関連付けされるアラインメントシステムの位置に対する検出された強度信号のグラフである。

[0034] 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図示する。この装置は、
放射ビームＢ（例えば紫外線または放射）を調整するように配置構成される照明システム（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、いくつかのパラメータにしたがってパターニングデバイスを正確に位置決めするように配置構成される第１のポジショナＰＭに連結される、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、いくつかのパラメータにしたがって基板を正確に位置決めするように配置構成される第２のポジショナＰＷに連結される、基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃ上に、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投影するように配置構成される投影システム（例えば屈折型投影レンズシステム）ＰＳと
を備える。

[0035] 照明システムは、放射を誘導し、整形しまたは制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型または他のタイプの光学コンポーネント、また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含んでよい。

[0036] 支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。支持構造は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計および、例えばパターニングデバイスが真空環境内に保持されるかどうかなどの他の条件に応じて、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式または他のクランプ技術を使用することが可能である。支持構造は、フレームまたはテーブルであってよく、例えばこれらは、必要に応じて固定式または可動式のものであってよい。支持構造によって、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して所望の位置に位置することを確実にすることができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という語はいずれも、より一般的な語である「パターニングデバイス」と同義であると見なしてよい。

[0037] 本明細書において使用される「パターニングデバイス」という語は、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することが可能な任意のデバイスを指すものとして、広く解釈されるべきである。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またはいわゆるアシストフィーチャを含む場合には、基板のターゲット部分の所望のパターンと正確には一致しないことがある点に留意すべきである。一般的には、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、ターゲット部分中に生成されるデバイスにおける特定の機能層に一致する。

[0038] パターニングデバイスは、透過型または反射型のものであってよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフトおよびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドのマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例が、小さいミラーのマトリックス構成を使用し、各ミラーは、入射する放射ビームをそれぞれに異なる方向に反射するように個別に傾斜させることが可能である。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスにより反射される放射ビームにパターンを与える。

[0039] 本明細書において使用される「投影システム」という語は、露光放射の使用に適したまたは、液浸液の使用もしくは真空室の使用などの他の要素に適した、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型および静電型光学システム、あるいはそれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という語はいずれも、より一般的な語である「投影システム」と同義であると見なしてよい。

[0040] 本明細書にて示されるように、装置は透過型のもの（例えば透過型マスクの使用）である。代替として、装置は反射型のもの（例えば上記に参照されるタイプのプログラマブルミラーアレイの使用、または反射型マスクの使用）であってよい。

[0041] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものであってよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを同時に使用することができ、すなわち予備ことを１つまたは複数のテーブル上で実施する一方で、１つまたは複数の他のテーブルを露光用に使用することができる。

[0042] また、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満たすように、基板の少なくとも一部分を比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆うことができるタイプのものであってよい。また、液浸液を、例えばマスクと投影システムとの間などの、リソグラフィ装置内の他の空間に適用することができる。液浸技術は、当技術において、投影システムの開口数を増加させることでよく知られている。本明細書において使用される「液浸」という語は、基板などの構造体が液体中に浸漬されなければならないことを意味するのではなく、液体が露光の際に投影システムと基板との間に配置されることを意味するにすぎない。

[0043] 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。この放射源およびリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマレーザである場合には、分離されたものであってよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤの補助により、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに進む。他の場合では、例えば放射源が水銀ランプである場合には、放射源はリソグラフィ装置の一体部分であってよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要であればビームデリバリシステムＢＤを加えて放射システムと呼ぶことができる。

[0044] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するためのアジャスタＡＤを含んでよい。一般的には、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）は、調節することが可能である。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他のコンポーネントを含んでよい。イルミネータは、放射ビームを調整して、その断面における所望の均一性および強度分布を得るために使用することができる。

[0045] 放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持される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によりパターン付けされる。マスクＭＡを横断すると、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、同システムは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束させる。第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）の補助により、例えば放射ビームＢの経路中に個々のターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることが可能となる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１に明確には図示されない）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械検索の後に、またはスキャンの最中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることが可能である。一般的には、マスクテーブルＭＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の補助により実現することができ、これらのモジュールが、第１のポジショナＰＭの一部を形成する。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、ロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができ、これらのモジュールが、第２のポジショナＰＷの一部を形成する。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータのみに連結することができ、または固定することができる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。基板アラインメントマークは専用ターゲット部分に位置を占めてよいが、これらはターゲット部分間のスペースに配置することができる（それらはスクライブレーンアラインメントマークとして知られる）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアラインメントマークはダイ間に配置することができる。

[0046] 図示される装置は、以下のモードの少なくとも１つにおいて使用することが可能である。

[0047] ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが、実質的に静止状態に保たれ、放射ビームに与えられた全パターンが、一度でターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、別のターゲット部分Ｃを露光することが可能となるようにＸ方向および／またはＹ方向にシフトされる。ことモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一静止露光においてイメージングされるターゲット部分Ｃのサイズを限定する。

[0048] スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが、同期してスキャンされ、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される（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の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大率（縮小率）および像反転特性により決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャニング方向の）幅を限定し、スキャニング動作の長さが、ターゲット部分の（スキャニング方向の）高さを決定する。

[0049] 別のモードでは、マスクテーブルＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ実質的に静的状態に保たれ、基板テーブルＷＴが、移動されまたはスキャンされるとともに、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般的にはパルス放射源が使用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後で、またはスキャン中の連続放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この作動モードは、上記に参照される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適用することが可能である。

[0050] 上述のモードの使用もしくは全く異なるモードの使用の組合せおよび／または変形を使用することもできる。

[0051] リソグラフィ装置におけるウェーハのアラインメントを含む用途において、粗いおよび／または微細なウェーハアラインメントのために、本発明の一実施形態によるアラインメントマークを使用することが可能である。アラインメントのために、異なる周期を有する追加の格子は必要ではなく、その結果必要なスペースが少なくなる。本発明の実施形態によるウェーハアラインメントは、いくつかの最新技術のアラインメントシステムに存するいかなる曖昧さも伴うことなく、アラインメント位置の正確な決定をもたらすことが可能である。追加のキャプチャー格子またはマークをスキャンしなくてもよいため、実地使用のスループットコスト（例えばウェーハのアラインメントに費やされる時間）が短縮される。

[0052] 本装置および本方法の実施形態は、例えばアラインメントシステムが空間フィルタを使用しないアラインメントシステムである場合に適用することが可能である。アラインメントにおいて空間フィルタリング技術を使用しないことによって、さらなる処理のためのアラインメントマークによるシャープな像が可能となる。このような空間フィルタリングを使用しないアラインメントシステムの一例が、EP-A-1,148,390の特許出願に記載されており、これは参照により全体として本明細書に組み込まれる。このアラインメントシステムは、１８０°の対称性を有するマークの対称中心を自己参照とするアラインメントセンサを含む。アラインメントマークの像は、２つの像に分割され、次いでこれらは互いに対して１８０°回転され、次いで干渉計を用いてコヒーレントに再結合される。干渉計経路の適切な位相整合によって、再結合された像は、振幅において建設的にまたは相殺的に干渉する。プリズムを使用して、２つの像を形成し、互いに対して２つの像を回転させ、２つの像を干渉的に再結合することができる。

[0053] Ａ． 自己参照干渉計(Self Referencing Interferometers)

[0054] 図２には、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置において使用されるアラインメントシステム１０の簡略化された概略図が示される。アラインメントシステム１０は、ビームスプリッタ１４に電磁放射１３を供給する、レーザなどの照明源１２を含む。電磁放射の一部分が、コーティング１６から反射されて、アラインメントマークすなわちターゲット１８を照明する。アラインメントマーク１８は、感光性基板すなわちウェーハ２０の上にまたはその中に配置される。感光性基板２０は、ステージ２２の上に配置される。ステージ２２は、矢印２４により示される方向にスキャンされてよい。アラインメントマーク１８により回折される電磁放射は、ビームスプリッタ１４を通過し、像回転デバイス２６によって集められる。良好な品質の画像を形成する必要はないが、アラインメントマーク１８のフィーチャを解像すべきであることを理解すべきである。像回転デバイス２６は、アラインメントマーク１８の２つの像を形成し、一方の像に対して他方の像を１８０°だけ回転させ、次いで２つの像を再結合する、例えばプリズムの組合せなどの任意の適切なセットの光学エレメントであってよい。像回転デバイス２６により確立される回転中心を通過する光線が、センサアラインメント軸２７を規定する。ディテクタ２８が、像回転デバイス２６から電磁放射を受光する。次いで、ディテクタ２８は、信号アナライザ３０に信号を供給する。信号アナライザ３０は、アラインメントマーク１８の中心が決定される際にステージの位置が（例えば位置センサ１５を使用して）認識されるように、ステージ２２に結合される。それによって、アラインメントマーク１８の位置が、ステージ２２を参照として正確に認識される。したがって、アラインメントマーク１８の中心の位置が、参照位置に対して実質的に正確に認識される。さらに、マークの中心が、比較的劣悪な像に関してさえも非常に正確に決定され得る。

[0055] 図示される実施形態は、ビームスプリッタ１４を使用して、アラインメントマーク１８の方に照明ビームを誘導し、マーク１８から像回転デバイス２６の方に像を誘導することを指摘しておく。他の（光学）構成を使用して、ウェーハ２０上へのアラインメントマーク１８の照明およびアラインメントマーク１８の像の誘導の同一の結果が得られ得ることが、当業者には明らかであろう。

[0056] 図２に図示される光学構成は、欧州特許出願EP-A-1,148,390の中の複数の実施形態を参照としてより詳細に記述されており、参照によりその記述は全体として本明細書に組み込まれる。この文献は、コヒーレント照明源と、像対の干渉的結合と、干渉特性に基づく検出を伴う検出システムとを用いるアラインメントシステムの実施形態を説明する。

[0057] 検出システムまたはディテクタ２８は、例えば結合された像が上に投影されるディテクタなどの、結合された像の強度測定に基づくものであってよい。図３を参照として説明されるように（下記参照）アラインメントマーク１８が照明スポット７に対して移動する際に、照明されたアラインメントマーク１８の像が互いに対して重畳されるため、回転された像の結合は、重畳測定法と見なすことが可能である。従来のアラインメントシステムにおいては、参照格子を使用するが、その上に周期的アラインメントマークがイメージングされ、その後にいくつかの格子オーダのみが検出のために使用される。本発明の少なくともいくつかの実施形態によるアラインメントシステム１０においては、瞳フィルタリング（または空間フィルタリング）がないため、全ての像情報を使用することが可能である。これは、本発明の少なくともいくつかの実施形態によるキャプチャリング方法がいかなる中間ステップも必要とせず、すなわち（必要な場合には）微細なウェーハアラインメントおよび粗いウェーハアラインメントが共に同一の種類の照明および検出を用いる、という他の利点を有する。格子をアラインメントマークとして使用する場合のオーダフィルタリング(order filtering)のようないかなる中間ステップも必要ではない。

[0058] 照明スポット７の寸法は、本発明の実施形態においては、スクライブレーン(scribe lane)方向においてアラインメントマーク１８の長さよりも短い。これが、正確でかつ不明瞭でないアラインメントのための十分な信号データ特性を実現する。しかし、照明スポット７がスクライブレーン方向においてアラインメントマーク１８の長さよりも長いこともまた可能である。

[0059] Ｂ． マークのタイプ

[0060] 複数の種々のアラインメントマークのタイプをアラインメントシステム１０と共に使用してよく、複数の種々のタイプが以下で説明される。

[0061] １．最大長シーケンスマーク(Maximum Length Sequence Marks)

[0062] 図３には、アラインメントマーク１８の第１の実施形態が図示される。アラインメントマーク１８は、ウェーハ２０の上のスクライブレーン５中に配置される（ウェーハ２０のダイ部分６が、スクライブレーン５の両側に図示される）。また、図３においては、スクライブレーン方向Ｘ＋と、スクライブレーン方向に垂直な方向Ｙ＋とが示される。

[0063] 典型的な例示の一実施形態においては、スクライブレーン５の幅は約４０μｍである。アラインメントマーク１８の長さは、約８０μｍであり、例えば約１μｍのピッチを有する多数のラインアンドスペース(lines and spaces)を含む。一般的に、アラインメントマーク１８は、長さＬと、ピッチＰを有する複数のＮ個のライン／スペースの対すなわちマークエレメントとを有する。したがって、ライン／スペースの対の数Ｎは、長さＬをピッチＰで割ることによっても決定し得る。

[0064] アラインメントシステム１０は、ウェーハ上に照明スポット７を生成し、ウェーハステージ２２の移動により、アラインメントマーク１８は、照明スポット７に対して図３中の矢印により示される方向に進む。照明スポット７は、スクライブレーンの幅に概して一致する寸法を有するが、アラインメントマーク１８の長さよりも短い。換言すると、アラインメントマーク１８は、スクライブレーン方向Ｘ＋において照明スポット７の寸法よりも長い。

[0065] アラインメントマーク１８がスクライブレーン５中で照明スポット７の下に移動すると、ディテクタ２８が、図４に図示される強度信号を供給する。図４は、Ｘ方向におけるウェーハステージ２２の位置に対するディテクタ２８の強度信号値を示す。像回転デバイス２６およびディテクタ２８が重畳ディテクタ(convolution detector)として作動するため、信号は、２つの像のラインアンドスペースが位置合わせされない（すなわち一方の像のラインが他方の像のスペースにオーバーレイする）ときに、照明スポット７が最大強度値までアラインメントマーク１８を照明しない場合には、実質的にゼロから外れる。一方の像のラインが他方の像のラインとオーバーレイする場合には、相殺的干渉によって、検出される強度信号の低下が生じる。重畳タイプの信号検出により、Ｎ個のライン／スペースの対を有するアラインメントマーク１８は、２Ｎ−１の最小値を有する強度信号をもたらす。２つの形成された像のライン／スペースの対がいくつオーバーレイするかに応じて、信号の強度がより強まる。照明スポット７が完全にアラインメントマーク１８に重なる（照明スポット７が最大数のラインを照明する）場合に、全体の最大値が得られる。

[0066] 理想的な一実施形態においては、照明スポット７は、スクライブレーン方向において直線の前縁および後縁を有し、これは、アラインメントマーク１８の整数本のラインの照明をもたらす。しかし、より実際的な実施形態においては、照明スポット７は、円形のスポットであってよく、または実質的に円形のスポットであってもよい。アラインメントマーク１８が、照明スポット７により「命中」(“hit”)される場合、初めはこれによってアラインメントマーク１８の全てのラインが照明されるわけではない。他方で、これにより検出される信号の振幅が幾分小さなものとなるにすぎない。以下のさらなる説明は、照明スポット７の理想的な実施形態と実際的な実施形態との両方について有効なものである。

[0067] 図５に図示される本発明の一実施形態によれば、本発明の一実施形態によるアラインメントマークを生成するためのシステムが提供される。図５は、改良されたアラインメントマークシーケンスを生成するためのシステムの一例を示す。エレメントａ０、ａ１、ａ２およびａ３は、エレメント（ａ０、ａ１およびａ２）の後続値が、レジスタエレメントの直ぐ左のレジスタエレメントの現在値（ａ１、ａ２およびａ３のそれぞれ）であるフィードバックレジスタであることが可能である。例えば、ａ０の次の値は、ａ１の現在値になる。さらに、エレメントａ４の後続値は、数理演算ａ０ ＸＯＲ ａ１の結果になる。

[0068] シーケンスを生成するために、レジスタは、ゼロベクトル（すなわち００００）を除く任意の値に初期化することが可能である。生成されるシーケンスは、擬似ランダムであり、再現可能な状態のレジスタエレメントの全てを含む（すなわちゼロベクトルを含まない）。シーケンスは、全状態が生成された後に反復される。例えば、レジスタエレメントが時間ｔ０にて１１１１（ｍ＝４）に初期化される場合には、フィードバックレジスタは、１５の状態（２ｍ−１）を有し、以下のシーケンス、すなわちｔ０＝１１１１、ｔ１＝０１１１、ｔ２＝００１１、ｔ３＝０００１、ｔ４＝１０００、ｔ５＝０１００、ｔ６＝００１０、ｔ７＝１００１、ｔ８＝１１００、ｔ９＝０１１０、ｔ１０＝１０１１、ｔ１１＝０１０１、ｔ１２＝１０１０、ｔ１３＝１１０１、ｔ１４＝１１１０、ｔ１５＝１１１１・・・を生成する。例えば、シーケンスは、ｎシーケンス、または最大リニアフィードバックシフトレジスタにから生成される最大長シーケンスであることが可能である。他の最大長シーケンスを使用することが可能であるので、上述の例を限定的なものとして見なすべきではない。さらに、例えば最大長シーケンスの一部分のみを使用するなどの最大長シーケンスに対する修正は、その修正によってアラインメントマークが実質的に異なる特性を有する事態が生じない場合には、行うことができる。

[0069] 図６は、図５のシステムの原理にから生成されるシーケンスに対応する、例えば＋１および−１などの値のシーケンスを有する本発明の一実施形態のアラインメントマーク５８を図示する。本発明の一実施形態においては、アラインメントマーク５８は、既存の自己参照干渉計と共に使用することが可能である。従来の自己参照干渉計は、対称的なアラインメントマークの２つの像を生成し、互いに対して１８０°像を回転させ、アラインメントマークの中心を決定するために２つの像が互いに合致する時を決定する。例えば自己参照干渉計と共に使用するのに適した最大長シーケンスおよび対称性を有するアラインメントマーク５８を生成することが可能である。

[0070] 特に、図６に図示される一実施形態の一例によれば、アラインメントマーク５８は、２つの最大長シーケンスコンポーネントの組合せより生成することが可能である。例えば、−２０μｍから０μｍまでの第１の領域においては、アラインメントマークは、ある特定の最大長シーケンスに対応することが可能である。さらに、０μｍから２０μｍまでの第２の領域においては、アラインメントマークは、シーケンスを反転させるために反射された最大長シーケンスのミラーコピーに対応することが可能である。最大長シーケンスのミラーコピーに本来の最大長シーケンスを付加することにより、対称的で、不規則で、かつ非周期的なアラインメントマーク５８が生成される。

[0071] 別の実施形態（図示せず）によれば、アラインメントマーク５８は、上述のように、本来の最大長シーケンスおよび最大長シーケンスのミラーコピーより生成することが可能である。しかし、最大長シーケンスのミラーコピーに本来の最大長シーケンスを付加する代わりに、本来の最大長シーケンスおよび最大長シーケンスのミラーコピーがインターレースされる。アラインメントマーク５８の長さは、例えば最大長シーケンスの長さの増大や、アラインメントマーク５８のコピー同士を互いに対して付加することによるアラインメントマーク５８の反復などの様々な技法によって増大させることが可能である。

[0072] 図６で分かるように、アラインメントマーク５８は、非周期的で、非常に不規則で、０μｍに関して対称的である。アラインメントマーク５８の非周期的および不規則的な構造によって、他のウェーハフィーチャにより引き起こされるクロストークが大きく低下する。比較すると、多くの場合、従来のアラインメントマークは、高度の周期性を有し、したがってしばしば周期的である他のウェーハフィーチャにより引き起こされるクロストークをより被りやすい。

[0073] アラインメントマーク５８は、ランダムに変動するまたは頻繁に減衰する傾向がなく、概して比較的大きな強度の高オーダ回折コンポーネントを有する実質的に平坦なフーリエスペクトルを有するアラインメント信号を生成することが可能である。高オーダ回折コンポーネントの強度は、アラインメント信号を使用して算出されるアラインメント位置の決定の精度を高めるために使用することが可能であるため、重要である。アラインメントマーク５８は、最大長シーケンスのスペクトル特性により、低オーダ回折コンポーネントと実質的に同様に強い高オーダ回折コンポーネントを有する。したがって、アラインメント信号のエネルギーは、それが所与の振幅に対して任意の他の信号よりも多くのエネルギーを含み、高オーダコンポーネントを強化するためにアラインメントマークをセグメント化することが必要ではなく、キャプチャー範囲を増大させるために例えば８．０μｍおよび８．８μｍなどの別個の格子を必要としなくてもよいため、最大化される傾向がある。

[0074] 例えば、自己参照アラインメントシステムは、アラインメントマークの中心を検出するために、アラインメントマークの本来の像とミラー像との間の相関関係の度合を決定する。概して、アラインメントマークの位置の決定は、例えば周期的なアラインメントマークが様々な位置で反復するアラインメント信号を生成することが可能であるため、一意的なものとはならない。

[0075] しかし、アラインメントマーク５８は、アラインメントマーク５８の対称性から特定の位置を決定するために使用することの可能な信号を生成する。特に、自己相関関数および相関関数は、対称的な信号に関して本来のものとミラーコピーとの間で同一である。さらに、実質的には、アラインメントマーク５８についての自己相関関数は、帯域限定されるディラックデルタ関数になる。その結果、アラインメントマーク５８は、アラインメントマーク５８が中心に位置している場合には、アラインメント信号に急激な変化をもたらす傾向がある。

[0076] 図７Ａおよび図７Ｂは、アラインメントマーク５８の高い方のオーダ強度のシミュレーションについての結果を示す。分かるように、概して、強度は、オフセットが０μｍに近づくにつれて（例えば第１の領域においては−２０μｍから−１μｍまで、および第２の領域においては１μｍから２０μｍまで）、低下するまたは安定した状態を保つ。しかし、アラインメントマーク５８が０μｍのオフセットを中心とする狭い領域内に位置合わせされると（例えば−１μｍから１μｍまで）、強度は急激に０に近づく。例えばアラインメントマーク５８のアラインメント信号のこの特徴は、アラインメントマーク５８の位置を一意的なものとして決定するために使用することが可能である。

[0077] さらに、アラインメントマーク５８の使用においては、例えば周期的マークについての格子周期の選択のように、キャプチャー解像度と、キャプチャー比と、キャプチャー範囲との間において折り合いをつける必要がない。アラインメントマーク５８は、任意の詳細度を有するように作成することが可能であり、例えばアラインメント信号を検出するディテクタの解像度に等しい、またはその解像度よりも高いことが可能である。アラインメントマーク５８の詳細度は、ウェーハ構造体を現像するために用いられるウェーハ処理ことに適合させることが可能である。その結果、アラインメントマーク５８は、アラインメントマーク５８とは大幅に異なるフィーチャサイズを有する構造体に最適化された、例えば化学処理などの処理ことによって劣化する傾向がない。

[0078] 本発明の別の態様によれば、周期的アラインメントマークが提供される。上述のように、典型的には、アラインメントマークは、高い方の回折オーダについては急激に低下するアラインメント信号を生成する。アラインメント位置の精度を高めるために、高い方の回折オーダの信号強度を増大させることが望ましい場合がある。例えば周期的マーク（ＲＭ、ＰＭ、ＸＰＡまたはＳＰＭ）あるいは非周期的マーク（ＷｘＷｙまたはＧＵＭ）などのアラインメントマークのセグメント化によって、ある特定の回折オーダの信号強度を増大させることにより、アラインメント信号を強調することが可能である。例えば、第５の回折オーダを、第７の回折オーダの強調のためとは異なるパターンのセグメント化を用いて強調することが可能である。

[0079] しかし、全ての回折オーダの信号強度は、最大長シーケンスを使用して従来のアラインメントマークをパターニングすることによって、均等に強めることが可能である。さらに、この場合、均一オーダの回折を使用することが可能である。

[0080] また、ＭＬＳシーケンスの代替として、＋１および−１の値のランダムシーケンスを生成すること、ならびにシーケンスのミラーコピーを加えることによってこれから対称性マークを構築することが可能である。典型的には、ランダムシーケンスマークは、ＭＬＳマークと同様には作用しない。しかし、多数のシーケンスが生成され、最も際立った下落を示すアラインメント信号を有するシーケンスが選択されて使用される場合には、良好な代替を得ることが可能である。ランダムシーケンスマークの１つの利点は、ＭＬＳマークは（２^ｎ−１）に限定されるが、シーケンスの長さを任意に選択することができる点である。１つの例示のランダムシーケンスアラインメントマークが図１１Ａに図示される。図１１Ｂは、図１１Ａに図示されるランダムシーケンスアラインメントマークに関連付けされるアラインメントシステムの位置に対する検出された強度信号のグラフを示す。

[0081] ２．多重周期的粗アラインメントマーク(Multi Periodic Coarse Alignment Marks)

[0082] 上述のＭＬＳマークなどのいくつかのアラインメントマークは、サブセグメント化が困難なため、参照アラインメント信号に対するテンプレートフィッティングを用いてのみ位置合わせすることが可能である。本発明の一実施形態による第２のタイプのアラインメントマークは、多重周期的粗アラインメントマーク（ＭＰＣＭ）である。ＭＰＣＭは、自己参照アラインメントシステムおよび周期的アラインメントシステムの両方において用いることができる。ＭＰＣＭを用いるシステムは、以下でさらに説明するように、テンプレートフィッティング、正弦波フィッティング、またはテンプレート／正弦波フィッティングの組合せを用いて位置合わせすることができる。

[0083] 本発明の一実施形態によれば、ＭＰＣＭは、少なくとも２つの異なる周期またはピッチを有する周期的構造を含み、周期的構造は対称的に組み合わされる。２つの例示のマーク、すなわち二重周期的粗アラインメントマーク（ＤＰＣＭ）および三重周期的粗アラインメントマーク（ＴＰＣＭ）を以下で説明する。これらのマークは単なる例示として説明され、限定的なものと見なすべきではない。

[0084] ａ． 二重周期的粗アラインメントマーク（Double Periodic Coarse Alignment Mark ＤＰＣＭ）

[0085] 図８Ａは、二重周期的粗アラインメントマーク（ＤＰＣＭ）８００の一例を示す。ＤＰＣＭにおいては、第１のピッチを有する複数のラインが、第１のピッチとは異なる第２のピッチを有する２部の複数のラインの間に挿入される。例示のＤＰＣＭ８００は、例示のマークの３つの異なるセクションにおいて、複数の隣接するラインアンドスペースを含む。図８Ａにおいて分かるように、ＤＰＣＭ８００は、周期的であり、中心ラインに関して対称である。セクション８１０は、第１のピッチＰ１を有する５本のラインを含む。セクション８１０の両側には、セクション８０５および８０５’が位置する。セクション８０５および８０５’はそれぞれ、第１のピッチＰ１とは異なる第２のピッチＰ２を有する４本のラインを含む。図８Ａに図示される例においては、第１のピッチＰ１は２．４ミクロンにほぼ等しく、第２のピッチＰ２は３ミクロンにほぼ等しい。このアラインメントマークにおいて使用される実際のピッチは、ある特定のアラインメントニーズまたはシステムに基づいて選択することが可能であり、本明細書において説明される特定のピッチまたはピッチ比に限定されないことが、当業者には理解されよう。

[0086] 図８Ｂは、例示のＤＰＣＭ８００のスキャンより得られるアラインメント信号８９０を示す。ＤＰＣＭ８００が位置合わせされると、信号８９０の強度は最大強度まで増大する。信号８９０のセクション８５５および８５５’は、ＤＰＣＭ８００のセクション８０５および８０５’によるシグネチャにそれぞれ対応する。信号８９０のセクション８５０は、セクション８０５、８１０、８０５’によるシグネチャの組合せに対応する。セクション８０５および８０５’（すなわち信号セクション８５５および８５５’）によるシグネチャは、信号８９０のセクション８５０から分離させて、ＤＰＣＭ８００のセクション８１０についてのシグネチャを生成することが可能である。ＤＰＣＭ８００のセクション８１０による信号の最小（または極値）強度が、ＤＰＣＭ８００に関するアラインメント位置を表す。

[0087] 一実施形態においては、ＤＰＣＭ８００のアラインメント位置は、ＤＰＣＭ８００の一度のスキャンにおいて決定される。一実施形態においては、正弦波フィッティングを用いて、ＤＰＣＭ８００のアラインメント位置を決定する。正弦波フィッティングにおいては、デバイス（例えば基板、レチクルまたは他のコンポーネントなど）の上の周期性パターンによって生成される信号が、この周期性パターンと同一の周期性を有する正弦関数と比較される。パターン信号が正弦関数と実質的に合致する場合には、基板は位置合わせされていると見なされる。この実施形態においては、測定されるＤＰＣＭ８００による信号は、スキャンされるマークに沿って一定の間隔で適切な正弦関数にフィッティングされる。正弦関数と測定される信号を比較することによって、ＤＰＣＭ８００のセクション８１０によるシグネチャについての近似最大値を決定し、アラインメント位置の初期表示を提供することが可能となる。このような初期表示波は、例えば約３ミクロンの範囲内のアラインメント位置を提供することができる。

[0088] ＤＰＣＭ８００などのＭＰＣＭをより正確に位置合わせするために、アラインメントマークのより狭い部分（これは依然として両周期のセクションによる信号を含む）に対応するシグネチャ間の比較を利用して、より正確なアラインメント位置を決定することができる。ＤＰＣＭ８００のセクション８０５および８０５’によるシグネチャは、ＤＰＣＭ８００のセクション８１０によるシグネチャと同相であり得るが、ピッチＰ１とＰ２との間の差異により、若干異なる周波数を有する。周波数におけるこの差異を決定することによって、およびノギス原理測定を用いて、ＤＰＣＭ８００にから生成される２つの異なる周期シグネチャの位相を整合して、例えば１００ｎｍの範囲内の精度を有する位置をもたらすことができる。

[0089] ２つの周期シグネチャの位相に基づいてＤＰＣＭ８００が位置合わせされると、ＤＰＣＭ８００のセクション８１０についてのシグネチャのみに基づく正弦波フィッティングを実施することができる。ＤＰＣＭ８００の中心に位置決めされることで、セクション８１０は、基板上の周囲の製作物による最小限の影響を被り、したがって製作物のノイズ（例えばクロストーク）による最低限の干渉を有する。その結果、このセクションのみにおいて実施される正弦波フィッティングにより、最終アラインメント位置がもたらされる。

[0090] 別の実施形態においては、測定される信号のエンベロープが以前に測定されたまたはシミュレートされた信号と比較されるテンプレートフィッティングを用いて、アラインメント位置を決定する。テンプレートフィッティングにおいては、基板上のアラインメントマークより検出される信号が、以前に測定されたまたはシミュレートされた信号（すなわち「テンプレート」信号）と比較される。アラインメントマークより検出される信号がテンプレート信号に最も近似して対応する場合に、基板は位置合わせされたと見なされる。

[0091] 他の実施形態においては、テンプレートフィッティングを用いて初期アラインメント位置を決定し、正弦波フィッティングを用いてアラインメント位置を最終決定する。

[0092] 上述にしたがって、本発明の一実施形態による基板を位置合わせするために基板上に配置されるＤＰＣＭを使用する方法が、図９に図示される。ステップ９０２においては、アラインメントマークの正弦波周期の最大局所強度、またはアラインメントマークテンプレートとのオーバーレイを決定するが、ここではアラインメントマークの第１の部分が第１の周期性を有し、アラインメントマークの第２および第３の部分が第１の周期性とは異なる第２の周期性を有する。

[0093] ステップ９０４においては、周期に対する正弦波フィッティングを実施して、正確なピッチでアラインメント位置を決定する。適切なアラインメント位置およびピッチは、例えばノギス原理を使用して決定することができる。

[0094] ステップ９０６においては、アラインメントマークが上に配置される基板のアラインメント位置を、選択されたピッチの正弦波フィッティングの結果に基づいて決定する。

[0095] ＤＰＣＭの一態様では、２つだけの異なる周期部分を有することにより、他のＭＰＣＭと比較してより多数のラインが各周期部分内で使用可能となる。各周期部分中のこの増加したライン数により、アラインメントの精度を高めることができる。

[0096] ｂ． 三重周期的粗アラインメントマーク（Triple Periodic Coarse Alignment Mark ＴＰＣＭ）

[0097] 図１０Ａは、三重周期的粗アラインメントマーク（ＴＰＣＭ）１０００の一例を示す。ＴＰＣＭにおいては、第１のピッチを有する複数のラインが、第１のピッチとは異なる第２のピッチを有する２部の複数のラインの間に挿入される。次いで、こうして得られたラインのセットが、第１および第２のピッチの両方と異なる第３のピッチを有する２部の複数のラインの間に挿入される。例示のＴＰＣＭ１０００は、５つの異なるセクションにおいて、複数の隣接するラインアンドスペースを含む。セクション１０１０が、第１のピッチＴＰ１を有する４本のラインを含む。セクション１０１０の両側には、セクション１００７および１００７’が位置する。セクション１００７および１００７’はそれぞれ、第１のピッチＴＰ１とは異なる第２のピッチＴＰ２を有する２本のラインを含む。セクション１００７、１０１０および１００７’の組合せの両側には、セクション１００５および１００５’が位置する。セクション１００５および１００５’はそれぞれ、第１のピッチＴＰ１および第２のピッチＴＰ２の両方と異なる第３のピッチＴＰ３を有する２本のラインを含む。このアラインメントマークにおいて使用される実際のピッチは、ある特定のアラインメントニーズまたはシステムに基づいて選択することが可能であり、本明細書において説明される特定のピッチまたはピッチ比に限定されないことが、当業者には理解されよう。

[0098] 図１０Ｂは、例示のＴＰＣＭ１０００のスキャンより得られるアラインメント信号１０９０を示す。ＭＬＳマークについてのアラインメント信号（図６を参照）と同様に、概して、ＴＰＣＭ１０００によるアラインメント信号１０９０の強度は、オフセットが０μｍに近づくにつれて（例えば第１の領域においては−２０μｍから−１μｍまで、および第２の領域においては１μｍから２０μｍまで）、低下するまたは安定した状態を保つ。しかし、０μｍのオフセットを中心とする狭い領域（例えば−１μｍから１μｍまで）について、アラインメント信号１０９０の強度は急激に０に近づく。その結果、ＴＰＣＭ１０００は、これが中心に位置している場合には、アラインメント信号に急激な変化をもたらす傾向がある。アラインメント信号のこの特徴を利用して、高い精度でＴＰＣＭ１０００の位置を決定することが可能である。アラインメント信号１０９０をフィッティングするために、ＤＰＣＭ８００に関して説明されたものと同様の測定およびアラインメント方法を、２つだけではなく３つの正弦関数の解析に関して使用することができる。さらに、テンプレートフィッティングまたはテンプレート／正弦波フィッティングの組合せを使用して、ＴＰＣＭ１０００を位置合わせすることができる。一実施形態においては、ＴＰＣＭ１０００のアラインメント位置は、ＴＰＣＭ１０００の一度のスキャンにおいて決定される。

[0099] ＴＰＣＭ１０００は、これがＴＰＣＭ１０００と同一の基板上の製作物による信号とのクロストークに対してより頑健であるという点において、ＤＰＣＭ８００を上回る利点を提供する。ＤＰＣＭ８００およびＴＰＣＭ１０００などのアラインメントマークは、基板上に含まれる１つまたは複数のパターニングされた製作物の近くにこれらが位置するように、基板のスクライブレーン中に配置することができる。アラインメントマークのスキャンの最中に、特に製作物の信号がアラインメントマークの信号と同様の周期性を有する場合に、製作物のパターン上のフィーチャによる信号が、アラインメントマークの信号と干渉することがある。このクロストークは、アラインメント測定の精度を低下させることがあり、または正確なアラインメント測定を不可能にすることがある。ＤＰＣＭ８００に関して説明したように、例えば正弦波フィッティングを実施するためには、２つだけの周期エレメントが必要となる。ＴＰＣＭ１０００は、追加の周期エレメントを有しており、ＴＰＣＭ１０００の周期エレメントの１つが、基板の製作物によるクロストークのために使用不可能である場合にも、２つの周期エレメントは、解析を完了するために依然として利用可能である。したがって、ＴＰＣＭ１０００は、２つの周期シグネチャ、またはクロストークがない場合には３つ全ての周期シグネチャのフィッティングに基づいて位置合わせすることができる。各周期エレメントに含まれるラインの数は、ＤＰＣＭ８００中よりもＴＰＣＭ１０００中の方が少ないため、ＴＰＣＭ１０００を用いて測定されるアラインメント位置は、ＤＰＣＭ８００を用いて測定されるアラインメント位置よりも精度が低いことがあることを指摘しておく。

[0100] また、本発明により、中心ラインに関して対称に構成される異なる数の周期セクションを有する他のＭＰＣＭが予期される。

[0101] 一実施形態において、ＤＰＣＭ８００およびＴＰＣＭ１０００などのＭＰＣＭを使用して、従来のディテクタシステムを位置合わせすることができる。例えば、ＭＰＣＭを使用して、周期的アラインメントマークの使用を要する従来のディテクタシステムを位置合わせすることができる。このような従来のディテクタシステムの位置合わせのためのＭＰＣＭマークを作成する場合には、ピッチまたは周期を含むＭＰＣＭマークの寸法を選択して、特定の従来のシステムに対応させることができる。代替としては、ＭＰＣＭマークを自己参照アラインメントシステムにおいて使用することができる。一般的に、各タイプのアラインメントシステムについて、一度のスキャンでＭＰＣＭマークを位置合わせすることが可能である。

[0102] 一実施形態においては、いずれのタイプのＭＰＣＭを使用するかについての決定は、製作物またはアプリケーションに左右され得る。例えば、各ＭＰＣＭの各部分に対して使用するための周期またはピッチの決定は、製作物またはアプリケーションにおいて使用されるパターンのピッチまたは他の寸法に左右され得る。

[0103] 上述のアラインメントマークおよびアラインメント方法は、単なる例示のものであり、限定的なものとして意図されない。例えば、上述の例においては、微細なアラインメントについては中央のピッチを用いた。これは限定的なものとして意図されず、任意のピッチまたは部分のアラインメントシグネチャがアラインメントに対して使用し得る。

[0104] 本発明の特定の実施形態が上述で説明されたが、本発明は説明されたもの以外の形態において実施し得ることが理解されよう。例えば、本発明は、上記で開示された方法を記述する１つまたは複数の連続的な機械読取可能命令を含むコンピュータプログラム、またはそのようなコンピュータプログラムを記憶するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとってよい。

[0105] 本文章では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特定の参照をする場合があるが、本明細書で説明されるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導および検出パターン、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、他の用途を有し得ることを理解すべきである。それらのような代替の用途において、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という語はいずれも、より一般的な語である「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると見なしてよいことが、当業者には理解されよう。本明細書で参照される基板は、例えばトラック（典型的には、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツールにおいて、露光の前または後に処理されてよい。適用可能であれば、本明細書において開示されるものは、それらのおよび他の基板処理ツールに適用してよい。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを製造するために２度以上処理されてよく、したがって本明細書で使用される基板という語は、複数の処理された層を既に含む基板を指してもよい。

[0106] 光リソグラフィにおける本発明の実施形態の使用に対して上述で特定の参照がなされたが、本発明は、例えばインプリントリソグラフィなどの他の用途において使用することができ、場合が許すならば、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス中のトポグラフィが、基板上に生成されるパターンを画成する。パターニングデバイスのトポグラフィを基板に塗布されたレジスト層中に押し付けることができ、同時にレジストは、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せを与えられることによって硬化される。パターニングデバイスがレジストから取り外され、レジストが硬化した後にレジスト中にパターンが残る。

[0107] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば３６５、３５５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの、またはほぼそれらの値の波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含む全てのタイプの電磁放射、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを包含する。

Claims (30)

1. 基板またはレチクルを位置合わせするためのアライメントシステムであって、
   前記基板上または前記レチクル上のアラインメントマークを使用中に照明する放射源であって、前記アラインメントマークが最大長シーケンスアラインメントマーク、ランダムシーケンスアラインメントマークまたは多重周期的粗アラインメントマークを含む、放射源と、
   前記アラインメントマークから生成されるアラインメント信号を検出する検出システムと、
   前記アラインメント信号からアラインメント位置を決定するプロセッサとを備え、
   前記最大長シーケンスマークは、複数の非周期的な隣接するラインアンドスペースを含み、
   前記多重周期的粗アラインメントマークは、中心ラインに関して対称に配置された第１の周期性を有する第１および第２のセクションと第２の周期性を有する第３のセクションとを少なくとも有する複数の隣接するラインアンドスペースを含む、アラインメントシステム。
2. 前記アラインメントマークの第１の像を前記アラインメントマークの第２の像に対して１８０°だけ回転させる回転システムと、
   前記第１の像および前記第２の像を結合して、アラインメント位置を決定するための前記アラインメント信号を生成するコンバイナと
   をさらに備える、請求項１に記載のアラインメントシステム。
3. 前記検出システムは自己参照センサである、請求項１に記載のアラインメントシステム。
4. 前記アラインメントマークは、最大長シーケンスマークであり、前記アラインメントマークのシーケンスは、状態２ｎ−１を有するｎシーケンスを生成する最大リニアフィードバックシフトレジスタによって再現可能な擬似ランダムシーケンスである、請求項１に記載のアラインメントシステム。
5. 前記アラインメントマークは、最大長シーケンスのミラーコピーに付加されるまたはそれとインターレースされる前記最大長シーケンスである、請求項１に記載のアラインメントシステム。
6. 前記アラインメントマークは、周期的部分および非周期的部分を含む最大長シーケンスマークであり、前記周期的部分は、回折オーダコンポーネントが強度において実質的に均一になるように最大長シーケンスにしたがってセグメント化される、請求項１に記載のアラインメントシステム。
7. 前記アラインメント信号の自己相関が単位インパルス関数を実質的に生成する、請求項１に記載のアラインメントシステム。
8. 前記アラインメントマークは、多重周期的粗アラインメントマークであり、前記多重周期的粗アラインメントマークは、
   第１の周期性を有する第１の周期的セクションおよび第２の周期的セクションと、
   前記第１の周期性とは異なる第２の周期性を有し、前記第１の周期的セクションと前記第２の周期的セクションとの間に配置される第３の周期的セクションとを含む、請求項１に記載のアラインメントシステム。
9. 前記多重周期的粗アラインメントマークは、
   前記第１の周期性および前記第２の周期性とは異なる第３の周期性を有する第４の周期的セクションおよび第５の周期的セクションであって、前記第４の周期的セクションが前記第１の周期的セクションと前記第３の周期的セクションとの間に配置され、前記第５の周期的セクションが前記第２の周期的セクションと前記第３の周期的セクションとの間に配置される、第４の周期的セクションおよび第５の周期的セクションをさらに含む、請求項８に記載のアラインメントシステム。
10. 放射ビームを調整する照明システムと、
    前記放射ビームの断面にパターンを与えてパターン付き放射ビームを形成することが可能なパターニングデバイスを支持するサポートと、
    基板を保持する基板テーブルと、
    前記基板のターゲット部分上に前記パターン付き放射ビームを投影する投影システムと、
    前記基板上または前記パターニングデバイス上のアラインメントマークを照明する放射源であって、前記アラインメントマークが最大長シーケンスアラインメントマーク、ランダムシーケンスアラインメントマークまたは多重周期的粗アラインメントマークである、放射源と、
    前記アラインメントマークから生成されるアラインメント信号を検出する検出システムと、
    前記アラインメント信号からアラインメント位置を決定するプロセッサと
    を備える、リソグラフィ投影装置。
11. 前記アラインメントマークの第１の像を前記アラインメントマークの第２の像に対して１８０°だけ回転させる回転システムと、
    前記第１の像および前記第２の像を結合して、アラインメント位置を決定するための前記アラインメント信号を生成するコンバイナと
    をさらに備える、請求項１０に記載のリソグラフィ投影装置。
12. 前記検出システムは自己参照センサである、請求項１０に記載のリソグラフィ投影装置。
13. 前記アラインメントマークは、最大長シーケンスマークであり、前記アラインメントマークのシーケンスは、状態２ｎ−１を有するｎシーケンスを生成する最大リニアフィードバックシフトレジスタによって再現可能な擬似ランダムシーケンスである、請求項１０に記載のリソグラフィ投影装置。
14. 前記アラインメントマークは、最大長シーケンスのミラーコピーに付加されるまたはそれとインターレースされる前記最大長シーケンスである、請求項１０に記載のリソグラフィ投影装置。
15. 前記アラインメントマークは、周期的部分および非周期的部分を含む最大長シーケンスマークであり、前記周期的部分は、回折オーダコンポーネントが強度において実質的に均一になるように最大長シーケンスにしたがってセグメント化される、請求項１０に記載のリソグラフィ投影装置。
16. 前記アラインメント信号の自己相関が単位インパルス関数を実質的に生成する、請求項１０に記載のリソグラフィ投影装置。
17. 前記アラインメントマークは、多重周期的粗アラインメントマークであり、前記多重周期的粗アラインメントマークは、
    第１の周期性を有する第１の周期的セクションおよび第２の周期的セクションと、
    前記第１の周期性とは異なる第２の周期性を有し、前記第１の周期的セクションと前記第２の周期的セクションとの間に配置される第３の周期的セクションとを含む、請求項１０に記載のリソグラフィ投影装置。
18. 前記多重周期的粗アラインメントマークは、
    前記第１の周期性および前記第２の周期性とは異なる第３の周期性を有する第４の周期的セクションおよび第５の周期的セクションであって、前記第４の周期的セクションが前記第１の周期的セクションと前記第３の周期的セクションとの間に配置され、前記第５の周期的セクションが前記第２の周期的セクションと前記第３の周期的セクションとの間に配置される、第４の周期的セクションおよび第５の周期的セクションをさらに含む、請求項２１に記載のリソグラフィ投影装置。
19. パターニングデバイスを用いて放射ビームをパターン付けすることと、
    前記パターン付き放射ビームを基板上に投影することと、
    前記基板上または前記パターニングデバイス上でアラインメントマークを照明することであって、前記アラインメントマークが最大長シーケンスアラインメントマーク、ランダムシーケンスアラインメントマークまたは多重周期的粗アラインメントマークを含む、該照明することと、
    前記アラインメントマークよから成されるアラインメント信号を検出することと、
    前記アラインメント信号に基づいてアラインメント位置を決定することと
    を含む、デバイス製造方法。
20. 前記アラインメントマークの第１の像を前記アラインメントマークの第２の像に対して１８０°だけ回転させることと、
    前記第１の像および前記第２の像を結合して、アラインメント位置を決定するための前記アラインメント信号を生成することと
    をさらに含む、請求項１９に記載のデバイス製造方法。
21. 前記検出することは自己参照センサにより実施される、請求項１９に記載のデバイス製造方法。
22. 前記アラインメントマークは、最大長シーケンスマークであり、前記アラインメントマークのシーケンスは、状態２ｎ−１を有するｎシーケンスを生成する最大リニアフィードバックシフトレジスタによって再現可能な擬似ランダムシーケンスである、請求項１９に記載のデバイス製造方法。
23. 前記アラインメントマークは、最大長シーケンスのミラーコピーに付加されるまたはそれとインターレースされる前記最大長シーケンスである、請求項１９に記載のデバイス製造方法。
24. 前記アラインメントマークは、周期的部分および非周期的部分を含む最大長シーケンスマークであり、前記周期的部分は、回折オーダコンポーネントが強度において実質的に均一になるように最大長シーケンスにしたがってセグメント化される、請求項１９に記載のデバイス製造方法。
25. 前記アラインメント信号の自己相関が単位インパルス関数を実質的に生成する、請求項１９に記載のデバイス製造方法。
26. 前記アラインメントマークは、多重周期的粗アラインメントマークであり、前記多重周期的粗アラインメントマークは、
    第１の周期性を有する第１の周期的セクションおよび第２の周期的セクションと、
    前記第１の周期性とは異なる第２の周期性を有し、前記第１の周期的セクションと前記第２の周期的セクションとの間に配置される第３の周期的セクションとを含む、請求項１９に記載のデバイス製造方法。
27. 前記多重周期的粗アラインメントマークは、
    前記第１の周期性および前記第２の周期性とは異なる第３の周期性を有する第４の周期的セクションおよび第５の周期的セクションであって、前記第４の周期的セクションは、前記第１の周期的セクションと前記第３の周期的セクションとの間に配置され、前記第５の周期的セクションは、前記第２の周期的セクションと前記第３の周期的セクションとの間に配置される、第４の周期的セクションおよび第５の周期的セクションをさらに含む、請求項２６に記載のデバイス製造方法。
28. 複数の隣接するラインアンドスペースを有する少なくとも１つのアラインメントマークを含むアラインメント構造であって、前記アラインメントマークが、
    第１の周期性を有する第１の周期的部分および第２の周期的部分と、
    前記第１の周期性とは異なる第２の周期性を有し、前記第１の周期的部分と前記第２の周期的部分との間に配置される第３の周期的部分とをさらに含む、アラインメント構造。
29. 複数の隣接するラインアンドスペースを有する少なくとも１つのアラインメントマークを含むアラインメント構造であって、前記アラインメントマークが、
    第１の周期性を有する第１の周期的部分および第２の周期的部分と、
    前記第１の周期性とは異なる第２の周期性を有し、前記第１の周期的部分と前記第２の周期的部分との間に配置される第３の周期的部分と、
    前記第２の周期性および前記第１の周期性とは異なる第３の周期性を有する第４の周期的部分および第５の周期的部分であって、前記第４の周期的部分が前記第１の周期的部分と前記第３の周期的部分との間に配置され、前記第５の周期的部分が前記第２の周期的部分と前記第３の周期的部分との間に配置される、第４の周期的部分および第５の周期的部分とをさらに含む、アラインメント構造。
30. 基板またはレチクルを位置合わせするための方法であって、
    アラインメントマークの正弦波周期の最大局所強度、またはアラインメントマークテンプレートとのオーバーレイを決定することであって、前記アラインメントマークの第１の部分が第１の周期性を有し、前記アラインメントマークの第２および第３の部分が前記第１の周期性とは異なる第２の周期性を有する、該決定することと、
    前記周期に対する正弦波フィッティングを実施して、ノギス原理を用いて正確なピッチでアラインメント位置を決定することと、
    アラインメントマークが上に配置される基板のアラインメント位置を、前記ピッチの正弦波フィッティングの結果に基づいて決定することと
    を含む、方法。

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