JP2009188404A

JP2009188404A - アラインメントマーク及びこのようなアラインメントマークを備える基板の位置合わせ方法

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Publication number: JP2009188404A
Application number: JP2009019370A
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Inventors: Franciscus Godefridus Casper Bijnen; ビジネン，フランシスカス，ゴデフリドゥス，キャスパー; Manfred Gawein Tenner; テナー，マンフレッド，ガウェイン; Patrick Warnaar; ワーナール，パトリック; Kemenade Marc Van; ケメナデ，マルクヴァン
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Current assignee: ASML Netherlands BV
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Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2009-08-20
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Abstract

【課題】マークラインによって形成される周期的構造を含むアラインメントマークについて説明する。
【解決手段】アラインメントマークは基板のスクライブライン内に形成され、スクライブラインはスクライブライン方向に延在する。アラインメントマークは、第一方向に延在する第一マークラインによって形成された第一周期的構造を含む第一領域であって、第一方向がスクライブライン方向に対して第一角度αであり、０°＜α＜９０°である、第一領域と、第二方向に延在する第二マークラインによって形成された第二周期的構造を備える第二領域であって、第二方向がスクライブライン方向に対して第二角度βであり、−９０°≦β＜０°である、第二領域とを含む。
【選択図】図２

Description

[0001] 本発明は概してアラインメントマーク、このようなアラインメントマークを備える基板の位置合わせ方法、このようなアラインメントマークを備える基板、デバイス製造方法及びそれで製造されるデバイスに関する。

[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備える）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網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。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、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「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具備している。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] パターンを高い精度でターゲット部分に転写するために、転写前にターゲット部分の位置を測定する必要がある。そのために基板はアラインメントマークを備えることができ、これは例えば、アラインメントセンサを使用して位置を測定できるターゲット部分間のスクライブラインに形成される。アラインメントマークをスクライブラインマークと呼ぶこともある。したがって、アラインメントマークは、例えば投影システム及びパターニングデバイスに対して基板を位置決めするために使用することができる。

[0004] 通常は様々なタイプのアラインメントマークを提供する。第一アラインメントマークは、第一方向（例えばｘ方向）における位置を割り出すために提供し、第二アラインメントマークは、第二方向（例えばｙ方向）における位置を割り出すために提供することができる。実際には、正確な位置の割り出しのために、一般的に幾つかの第一及び第二アラインメントマークを提供する。

[0005] スクライブラインマークは、隣接するプロダクトイメージと並べてプロダクトイメージとともに露光できるので、
使用することができる。これらのスクライブラインマークは、１つのアラインメント方向（Ｘ又はＹ）に使用することができる。２つの別個のマークを異なる瞬間及び位置で検出すると、小さい計測誤差の原因となる。さらに、位置合わせのために占有する領域は大きすぎると認識され、２方向で区画を位置合わせするために必要な時間は長すぎる。

[0006] （フィールド内露光補正のための）フィールド内アラインメントは、スクライブラインの方向でのみ可能であり、したがって１つの方向を逸する。クロストークを犠牲にして、又は広いスクライブラインを使用するためにのみ、スクライブラインに対して垂直方向のアラインメント情報を獲得することができる。

[0007] 概して、ダブルパターニング及び露光のためにオーバレイを向上できるように、位置合わせの再現性を向上させる必要がある。

[0008] したがって、最新技術により幾つかの問題が識別されている。

[0009] −システムのオーバレイは、再現性の向上の恩恵を受ける。

[0010] −アラインメントマークの面積が比較的大きい。

[0011] −現在のスクライブラインマークは別個のＸアラインメント位置とＹアラインメント位置を有し、これは小さいオーバレイ誤差を引き起こすことがある。

[0012] −現在の特定方向（Ｘ又はＹ）におけるマークの検出は、干渉計ノイズの大半（空気の流れ）を引き起こす軸線に沿ったステージの動きに対応するのであって、ノイズレベルを多少低くするような非スキャン方向での位置の割り出しではない。

[0013] −現在、スクライブラインに垂直の方向におけるフィールド内位置合わせは、適切に実行することができず、同じスクライブラインのＸ位置とＹ位置の位置合わせは、実際的な方法では可能でない。

[0014] 上述した問題の少なくとも１つを克服するアラインメントマークを提供することが望ましい。

[0015] マークラインによって形成された周期的構造を備えるアラインメントマークが提供され、アラインメントマークは基板のスクライブライン内に形成され、スクライブラインはスクライブライン方向に延在し、アラインメントマークは、
−第一方向に延在する第一マークラインによって形成された第一周期的構造を備える第一領域であって、第一方向がスクライブライン方向に対して第一角度αにあり、０°＜α＜９０°である、該第一領域と、
−第二方向に延在する第二マークラインによって形成された第二周期的構造を備える第二領域であって、第二方向がスクライブライン方向に対して第二角度βにあり、−９０°≦β＜０°である、該第二領域とを備える。

[0016] 態様によれば、このようなアラインメントマークを備える基板を位置合わせする方法が提供され、方法は、
ａ）アラインメントマークの微細アライメントスキャンを、自己参照アラインメントセンサを使用して、スクライブライン方向に実質的に平行な方向で実行し、その結果、第一及び第二重ね合わせ周期的微細アライメントサブ信号を備える微細アライメント信号をもたらし、
ｂ）第一微細アライメントサブ信号の第一微細アライメント位置を割り出し、且つ第二微細アライメントサブ信号の第二微細アライメント位置を割り出し、
ｃ）第一及び第二微細アライメント位置を平均化することによって、スクライブライン方向に実質的に平行な方向でアラインメントマークの位置を割り出し、
ｄ）第一微細アライメント位置と第二微細アライメント位置との差を計算することによって、スクライブライン方向に実質的に垂直の方向でアラインメントマークの位置を割り出すことを含む。動作ｃ）及びｄ）の平均化は、重み付き平均化によって実行することができる。

[0017] 実施形態によれば、ステップａ）を実行する前に、アラインメントマークの少なくとも１つの捕捉アライメントスキャンを実行する。

[0018] 以上によるアラインメントマークを備える基板が提供される。

[0019] 実施形態によれば、パターン付き放射ビームを基板に投影することを含むデバイス製造方法が提供され、デバイス製造方法は、以上による方法の１つを含む。

[0020] 実施形態によれば、上述したような方法により製造されたデバイスが提供される。

[0021] 次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。
[0022]本発明の実施形態によりリソグラフィ装置を概略的に示した図である。 [0023]実施形態によるアラインメントマークを概略的に示した図である。 [0024]さらに詳細な実施形態によりサブセグメント化したアラインメントマークを概略的に示した図である。 [0025]図４ａ及び図４ｂは、Ｙｏｆｆの２つの値について、１タイプの斜め回折格子のマークＸ０の中心に対するアラインメント位置のシフトを概略的に示した図である。 [0026]中心Ｙ＝０位置に沿ったスキャン結果をｘ方向に沿って概略的に示した図であり、２つの回折格子の干渉を示す。 [0027]さらなる実施形態によるアラインメントマークを概略的に示した図である。 [0027]さらなる実施形態によるアラインメントマークを概略的に示した図である。 [0027]さらなる実施形態によるアラインメントマークを概略的に示した図である。 [0028]実施形態による信号の輪郭を概略的に示した図である。 [0029]実施形態による動作を概略的に示した図である。 [0029]実施形態による動作を概略的に示した図である。 [0030]異なる実施形態により測定し、計算したデータを概略的に示した図である。 [0030]異なる実施形態により測定し、計算したデータを概略的に示した図である。 [0030]異なる実施形態により測定し、計算したデータを概略的に示した図である。 [0030]異なる実施形態により測定し、計算したデータを概略的に示した図である。 [0030]異なる実施形態により測定し、計算したデータを概略的に示した図である。 [0030]異なる実施形態により測定し、計算したデータを概略的に示した図である。 [0030]異なる実施形態により測定し、計算したデータを概略的に示した図である。 [0030]異なる実施形態により測定し、計算したデータを概略的に示した図である。 [0030]異なる実施形態により測定し、計算したデータを概略的に示した図である。 [0031]さらなる実施形態を概略的に示した図である。

[0032] 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ＥＵＶ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成され、特定のパラメータに従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構成された第一ポジショナ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成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第二ポジショナ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つ又は複数のダイを含む）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とを含む。

[0033] 照明システムは、放射の誘導、成形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組み合わ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。

[0034] 支持構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。該支持構造は、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、静電気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。

[0035] 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別な機能層に相当する。

[0036] 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(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。

[0037] 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、電磁気光学システム及び静電気光学システム、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される。

[0038] ここに示している本装置は反射タイプである（例えば反射マスクを使用する）。あるいは、装置は透過タイプでもよい（例えば透過マスクを使用する）。

[0039] 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つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。

[0040] 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使用してもよい。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。

[0041] 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、それぞれ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の助けにより、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。

[0042] 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アジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータ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。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、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。

[0043] 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によってパターンが与えられる。放射ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ２（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）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一ポジショナＰＭ及び別の位置センサ１を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、又はスキャン中に、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できる。一般的に、マスクテーブルＭＴの移動は、第一位置決めデバイス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）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二ポジショナ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）、マスクテーブル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、固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２及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。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブラインアラインメントマークとして知られる）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0044] 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。

[0045] 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１回の静止露光）。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、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0046] 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たパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。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、１回の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。

[0047] 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。

[0048] 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。

アラインメントセンサ
[0049] 多くのタイプのアラインメントセンサが知られている。

[0050] アラインメントセンサの一例は、相互に対するマスクと基板の位置を割り出すために使用される透過イメージセンサである。マスクはマスクマークを備える。マスクマークの像は、投影システムによって、基板テーブルに配置された透過イメージセンサ（ＴＩＳ）上に形成され、像は放射ビームを使用して形成される。透過イメージセンサ（ＴＩＳ）は、透過及び反射（又は吸収）要素（例えばクロミウム層の透過パターン）がある回折格子構造を備える。像が回折格子構造にて焦点が合い、それに位置合わせされている場合、透過要素は像に対応する。検出器（光ダイオードなど）が回折格子構造の背後に配置され、前記検出器は、回折格子構造の背後で放射の強度を測定するように構築される。

[0051] 像が、構造にて焦点が合い、それに位置合わせされている場合、全ての放射はこの構造を通過し、その結果、検出器にて最大強度になる。像が回折格子構造にて焦点が合わないか、構造との位置合わせが不良である場合、放射の一部が反射（又は吸収）要素に当たり、構造の背後で検出器によって測定される強度が低下する。

[0052] マスクと基板ステージの間の幾つかの相対的位置で、マスクマーク及び回折格子を通過した放射の強度を検出器で測定し、測定強度が最大である位置を見つける。この相対的位置は、透過イメージセンサ（ＴＩＳ）の構造にて焦点が合い、それと位置合わせされたマスクマークに対応する。代替実施形態も可能である。例えば、マスクテーブルを基板テーブルと位置合わせするために、マスクテーブル上に、又はマスクテーブル上の基準部分上にマークを設けることができる。また、投影システムを限定するために、マスク上又はマスクテーブル上に幾つかのマークが存在するか、マスクテーブル上に基準部分が存在してよい。これは、例えば回折格子構造及び検出器を使用してマスク上にある幾つかのマスクマークの像の位置を１つずつ測定し、測定位置間の距離をマスク上にある幾つかのマークの距離と比較することによって、投影システムの倍率を割り出すことにより実行することができる。また、基板テーブルに対するマスクの回転を割り出すために、基板テーブル上に幾つかの回折格子構造が存在してよい。

[0053] 使用できる別のタイプのアラインメントセンサは、アラインメントマークの位置を測定する回折アラインメントセンサである。位置合わせ中に、アラインメントマークをアラインメント放射ビームで照明する。アラインメント放射ビームは、アラインメントマークによって回折し、＋１、−１、＋２及び−２などの幾つかの回折次数になる。光学要素を使用して、基準板上にアラインメントマークの像を形成するために、対応する回折次数の幾つかのセット（例えば＋１及び−１）を使用する。基準板は、測定すべき対応する回折次数の各セットの基準回折格子を備える。各基準回折格子の背後には、別個の検出器が配置されて、基準回折格子を通過する像内の放射の強度を測定する。基準板に対してアラインメントマークを動かすことにより、１つ又は複数の像について最大強度の位置が見出され、これは位置合わせされた位置を与える。

[0054] 性能を向上させるために、幾つかの像の強度を測定し、アラインメント放射ビームは複数の色で構成することができる。

[0055] 別のタイプのアラインメントセンサは自己参照センサであり、これは例えば参照により全体が本明細書に組み込まれる欧州特許第ＥＰ１３２７０４０号で詳細に説明されている。

実施形態
[0056] 実施形態の説明では、微細アライメントと捕捉アライメントとを区別する。捕捉アライメントは、マークを「見つける」ために実行され、微細アライメントはマークの位置を割り出すために実行される。通常、基板をステージ上に配置する場合、最初に捕捉アライメントを実行してマスクの位置を割り出し、捕捉アライメントの結果に基づいて、より正確な微細アライメントを実行することができる。捕捉アライメントの結果、アラインメントマークの捕捉位置が測定されて、微細アライメントの結果、アラインメントマークの微細位置が測定され、微細アライメント位置は捕捉アライメント位置より正確である。

実施形態１
[0057] 以下の実施形態では、マークラインによって形成された周期的構造を備えるアラインメントマークＡＭが提供され、マークは基板のスクライブライン内に形成され、スクライブラインはスクライブライン方向に延在し、マークは、
−第一方向に延在する第一マークラインによって形成された第一周期的構造を備える第一領域であって、第一方向がスクライブライン方向に対して第一角度αにあり、０°＜α＜９０°である、第一領域と、
−第二方向に延在する第二マークラインによって形成された第二周期的構造を備える第二領域であって、第二方向がスクライブライン方向に対して第二角度βにあり、−９０°≦β＜０°である、第二領域とを備える。

[0058] 以下の実施形態は、このようなアラインメントマークＡＭの幾つかの変形について説明する。

[0059] 図２は、実施形態によるアラインメントマークＡＭを概略的に示す。アラインメントマークＡＭは、スクライブライン内に配置することができる。アラインメントマークＡＭのスキャンはマークの長さに沿って、つまりスクライブライン方向に実行される。

[0060] アラインメントマークＡＭはマークラインＭＬによって形成された周期的構造を備え、アラインメントマークＡＭは基板Ｗのスクライブライン内に形成され、スクライブラインはスクライブライン方向に延在する。アラインメントマークは、
−第一方向に延在する第一マークラインＭＬによって形成される第一周期的構造を備える第一領域Ｉを備え、第一方向はスクライブライン方向に対して第一角度αにあって、０°＜α＜９０°であり、
−第二方向に延在する第二マークラインＭＬによって形成される第二周期的構造を備える第二領域ＩＩをさらに備え、第二方向はスクライブライン方向に対して第二角度βにあって、−９０°＜β＜０°であり、
−第三周期的構造を備える第三領域ＩＩＩをさらに備え、第三周期的構造は、第二周期的構造に類似している。また、以下のさらなる実施形態で説明するように、さらなる実施形態により、−９０°≦β＜０°である。

[0061] 第一周期的構造は第一ピッチＡを有することができ、第二及び第三周期的構造は第二ピッチＢを有することができる。

[0062] 第一領域は第二及び第三領域に隣接している。

[0063] スクライブライン方向は、スキャン方向に実質的に平行又は垂直である。

[0064] 図３は、（図２に示すアラインメントマークＡＭの）アラインメント構造をサブセグメント化できる方法の例を示す。図３は、斜めではない幾つかのサブマークラインによって斜めマークラインＭＬを形成できるが、これはスキャン方向又はスクライブライン方向の方向であり、これによって容易に形成できることを示す。他の方向又は極性の設計(polar design)も可能である。波長より小さい分割にて、この構造は通常のアラインメント構造として作用する。これは、（斜めの実線とは対照的に）比較的容易に露光される。

[0065] したがって実施形態によると、マークラインはスクライブライン方向に平行又は垂直に延在する複数のサブセグメントラインによって形成される。他の実施形態によれば、マークラインは、極性設計の複数のサブセグメントラインによって形成される。

[0066] 図２に示すようなアラインメントマークは反転対称性（１８０°回転）を有し、これによって自己参照アラインメントセンサと位置合わせすることができる。別のセンサ（回折アラインメントセンサ、レンズ通過型（ＴＴＬ）アラインメントセンサ）による位置合わせは、マーク形状に類似した回折格子構造を使用すると有利である。

[0067] 図３に示すように、実質的にアラインメントマーク上のスクライブライン方向でのアラインメントスキャンは、２つの周期的信号を与える。

及び

[0068] この実施形態によれば、第一周期的構造は第一周期を有し、第二周期的構造は第二周期を有して、第一周期は第二周期とは異なる。

[0069] これらの２つの信号は、以下によって検出し、相互から識別することができる。

−自己参照センサの電子機器
−追加的に、専用マスク／基準マーク（ＴＴＬ）、又は追加的に
−専用空間分離(dedicated spatial separation)（修正回折アラインメントセンサタイプ(modified Diffraction alignment sensor type)）。

[0070] したがって、２つのアラインメント位置（Ｘａ及びＸｂ）が見つかる。スキャンをＸ方向で実行すると仮定すると、マークの中心軸（Ｙ０）をスキャンした場合、マークの設計は、位置Ｘａ及びＸｂを同一にできるような設計である。これは、マークの中心、つまりＸ０と定義される。Ｙ方向にオフセットがある状態（Ｙｏｆｆ）で位置合わせした場合、位置合わせされた位置は中心位置Ｘ０から反対方向にシフトしている。

[0071] １タイプの斜め回折格子について、マークの中心Ｘ０に対するアラインメント位置Ｘａのシフトが、図４ａ及び図４ｂでＹｏｆｆの２つの値について図示されている。

[0072] 基準像／回折格子と基板Ｗ上のマークとの間にオフセットＹｏｆｆがある状態で位置合わせを実行した場合、下式に対応する２つの異なるアラインメント位置が見つかる。

[0073] α及びβが（図２のように）異なる記号を有する場合、２つのアラインメント位置は、中心アラインメント位置に対して反対方向に変位している。式３及び４はＸ０及びＹｏｆｆについて解くことができる。というのは、設計（α及びβ）又は測定値（Ｘ_a及びＸ_b）から、他の全てのパラメータが分かっているからである。

[0074] アラインメントの基準として回折格子を使用する場合（回折アラインメントセンサ、ＴＴＬアラインメントセンサ）、値Ｙｏｆｆは、アラインメントマークＡＭをその中心位置Ｙ０で位置合わせするためにステージによって修正されるオフセットに直接対応する。

[0075] 自己参照センサの場合、自己参照原理により、ステージは、アラインメント位置から

だけ離れた距離にある。中心アラインメントマークの位置Ｙ０は、下式によって求めることができる。

[0076] 下式の場合に、好ましい状態が生じる。

[0077] その場合は（式５から）、下式のようになる。

及び

[0078] これらは、下式の例を述べる最終式である。

誤差バジェットの考慮事項
[0079] 位置合わせした位置Ｘａ及びＸｂの誤差は、センサのノイズ、スキャン方向／スクライブライン方向（ｘ）における干渉計の誤差、モデリングのノイズ、及び非スキャン方向（ｙ）における干渉計のノイズである新しい項で構成される。

[0080] １つの（有利な）不確定性は、ステージが非スキャン方向ではスキャン方向ほど多くの空気を妨害しないことである。べつの（有利でない）主張は、傾斜が浅いグリッドのＸにおけるアラインメント位置の方が、Ｙにおける実際のステージ位置よりもノイズに対して敏感なことである。Ｘａ及びＸｂの誤差は、角度α：δｘ（α）の関数になる。

[0081] これで、Ｘ０の誤差を式１１から計算することができる。

[0082] 基準回折格子アラインメントシステム（例えば上述した回折アラインメントシステム）のＹ０の位置における誤差は、式７、９及び１２から導かれ（第１次近似で２次方程式で合計される誤差）、

自己参照システムでは、状態は（式８、９及び１２から）さらに有利になる。

[0083] 一例として、δｘ＝１ｎｍ及びδｙ＝０．１ｎｍという単純なケースで、表１は式１、２、３、４、１１、１２、１３、１４により設定される。

[0084] 幾つかの例示的な例では、表１を自己参照センサについて計算する。入力及び出力の表の第一例は、（検出レベルの）固有の７次ピッチに対応し、これは斜めに設定されると、固有の１次信号として検出される（ピッチ測定値参照）。レバレッジ作用により減少したノイズは、非スキャン方向での干渉計ノイズに近づく（ｘの再現ノイズ＝１．２ｎｍと仮定し、非スキャン方向での干渉計ノイズを仮に０．５ｎｍと設定する）。

[0085] ２列目は、４５°（０．７９ｒａｄ）の角度の同じマークグリッドに対応する。その場合、Ｘ０に対してＹ０＿ｓｅｌｆｒｅｆで低下するノイズレベルは、自己参照原理によりファクタ２からである（式８を参照）。

[0086] 図５は、中心位置Ｙ＝０に沿ったスキャン結果をｘ方向に沿って概略的に示し、２つの回折格子の干渉を示す。１ステップは３００ｎｍである。

捕捉
[0087] 上述したようなアラインメントマークＡＭの捕捉は、ピッチＡ２〜ピッチＢ１、ピッチＢ２＝ピッチＡ１、β２＝−α１、α２＝−β１であるスクライブラインで追加のアラインメントマークＡＭ２を使用することによって実行することができる。ここでは、数字の１は上述したアラインメントマークＡＭを指す。

[0088] Ｙでのオフセットによるアラインメント位置のシフトにより、回折格子Ａ１及びＡ２は、Ｂ１及びＢ２とともにＸ及びＹにおける捕捉位置を与える。しかし、非スキャン方向（つまりスキャン方向に実質的に垂直）でアラインメントマークＡＭを求めるために、ジグザグスキャンの回数を、全幅が同じである標準的アラインメントマークと比較して多くする必要があることに留意されたい。しかし、ＸとＹとで別個のスキャンをする必要はなく、これで多少のスキャンが節約される。図６に与えられた設計は、同じ幅の標準的なＸ又はＹスクライブラインマークでは同じ数のスキャンを与えると予想される。以上の例では、その結果、スキャン方向における第一例の捕捉は、ピッチ測定値Ａ１＊ピッチ測定値Ａ２＝ピッチ測定値Ｂ１＊ピッチ測定値Ｂ２＝８８μｍとなる。第二の例では、実際的でない小さい捕捉範囲が獲得される。回折格子により大きい傾斜を追加することに加えて、既知の技術を適用して、捕捉範囲を拡大することができる（ＡＨの変形を使用するか、より低い固有次数を使用する）。

マークの設計
[0089] この概念は、以上では自己参照センサで使用できるようにする典型的なマークの設計に基づいて説明されている。他の解決法は、相互に印刷された２つのグリッドＡ及びＢを使用することである（図６参照）。この設計は、図２のマークよりも、異なる自己参照グリッドに対して良好な重なりを有し、良好な捕捉特性を有することができる。

[0090] 図６は、任意のＹｏｆｆ位置について重なりを向上させ、センサ内での位置依存の構造変動を減少させることができる代替設計を示す。したがって、実施形態によれば、第一領域と第二領域が実質的に重なるアラインメントマークが提供される。

[0091] 図２のグリッドの様々なピッチが（Ｙｏｆｆによる）重なりを生じる場合、これはこれらの信号から重なりレベル（したがってオフセットＹｏｆｆの追加情報）を導き出すのに有益になることがある。重なりは妨害信号を生じる結果となることもあり、これは信号を発生しないマーク構造に例えば１μｍのギャップを許容することによって最小限にすることができる。これは、図７にさらに詳細に図示され、これは回折格子タイプＡが大きいＹｏｆｆの値でタイプＢと重なる場合に、潜在的な妨害信号を防止する代替設計を示す。したがって、この構造は場合によっては正確で微細なウェーハ位置合わせにとってさらに良好になり得る。したがって、実施形態によれば第一領域は、第二及び第三領域の両方からギャップによって分離される。

[0092] 図８は、捕捉Ｘ−Ｙ及び微細アライメントＸ及びＹを与えることができる４つのスクライブライン・アラインメントマーク・セグメントの組合せを示す。これは最高強度の信号を与え、再現性を向上させることができる。スクライブラインの使用を減少させるために、セグメントを隣同士に配置することができる。その場合、同じグリッドで反対の角度のセグメント２つの境界面において、２つのセグメント間の正確な交差点における信号追跡の鏡面対称性から、捕捉情報を推定することができる。このようなセグメント２つのみで、微細アライメント情報を提供することができる。

[0093] したがって、この実施形態によれば、マークラインによって形成された周期的構造を備えるアラインメントマークが提供され、アラインメントマークは基板のスクライブライン内に形成され、スクライブラインはスクライブライン方向に延在し、アラインメントマークは、
−第一方向に延在する第一マークラインによって形成された第一周期的構造を備える第一領域を備え、第一方向はスクライブライン方向に対して第一角度αであり、０°＜α＜９０°であり、
−第二方向に延在する第二マークラインによって形成された第二周期的構造を備える第二領域をさらに備え、第二方向はスクライブライン方向に対して第二角度βであり、−９０°＜β＜０°であり、アラインメントマークは、
−第一方向に延在する第三マークラインによって形成された第三周期的構造を備える第三領域と、
−第二方向に延在する第四マークラインによって形成される第四周期的構造を備える第四領域をさらに備える。第三及び第四領域は、任意の目的のために備えることができる。第三及び第四領域は、それぞれ第二及び第一周期を有してよい。以下に与えられる実施形態によれば、−９０°≦β＜０°である。

[0094] 第一角度αは、第二角度βのマイナス値に実質的に等しくてよい。つまりα＝−βである。第一周期的構造は第一周期を有してよく、第二周期的構造は第二周期を有してよく、第一周期は第二周期とは異なる。

[0095] 図８に示すような４つのスクライブラインアラインメントマークを使用するという可能性もある。その場合、信号は、分析の複雑性が緩和され、ソフトウェアによって別個に扱うことができる。捕捉を含め、これは通常、４つのアラインメントマークを伴う。

[0096] 基準回折格子を備えるアラインメントセンサ（回折アラインメントセンサ又はレンズ通過センサなど）の場合、スクライブラインの２つの回折格子周期は任意の位置で選択することができ、自己参照センサの場合のように自己参照原理を満たす必要はない。

備考
[0097] 上述した実施形態は、１つのスクライブラインマークからＸＹの検出を提供する。また、再現性が向上する結果になる。Ｘ及びＹの位置合わせに１つのスクライブライン領域しか必要ないので、基板上のスペースが節約される。さらに、フィールド内露光を補正するための最適位置合わせ（ＸＹ）が実現する。

[0098] 回折格子が斜めの方向であると、複数の次数が標準的なＸ−Ｙ方向とは異なる方位角でセンサを通過する。これは追加の較正を必要とすることがある。

[0099] ウェーハ上の固有次数は高くなるが（この例では７）、検出はより大きいピッチ（低い周波数）で実行される。したがって、１／ｆのノイズの寄与率は、スキャン方向に対して回折格子の垂直方向（α＝９０°）で純粋により高い次数で検出するより、小さい角度の回折格子の方が大きくなる。

[00100] 与えられた例は例示にすぎない。より大きい捕捉領域又は最適化した次数での他の組合せを、容易に想定することができる。

[00101] 粗及び微細アライメントの解釈は、Ｘ情報とＹ情報が混合しているので、さらに複雑になる。

[00102] 上述した実施形態は、任意の適切なアラインメントセンサで使用することができる。

[00103] 実施形態は、先行技術による自己参照アラインメントセンサを使用して、システム内で単純に実現することができる。レンズ通過アラインメントセンサの場合は、異なるマスクセットが必要なことがある。回折アラインメントセンサと組み合わせて使用する場合は、追加的に異なるハードウェアセンサが必要なことがある。

[00104] 以上を要約すると、以上で提示したような斜めアラインメントマークの原理は、アラインメントマークの長さに沿ってスキャンすると、結果的に２つの重ね合わされた変調信号を生じる、ということである。これらの２つの周期的信号の位置がＸ及びＹを決定する。（スクライブライン方向における）両方のグリッド位置の平均は、スキャン／スクライブライン方向におけるマークの位置を与える。両方のグリッド位置の（スクライブライン方向で、角度αの傾斜によって増幅された）位置の差は、Ｙ位置を与える。

[00105] このマークの追加の魅力的な特性は、角度を使用して、再現数を標準的マークのそれより下まで低下できることである。方向に依存する干渉計／グリッド板のノイズは、グリッドの角度が最終位置合わせ位置における最強のノイズ原因を決定するという最適なマーク設計につながり得る。

実施形態２
[00106] 上述したように、先行技術のアラインメントマーク及び方法は、特定の欠点を有する。

[00107] 先行技術のスクライブラインマークは、１つのアラインメント方向（Ｘ又はＹ）にしか使用することができない。また、各アラインメント方向（Ｘ及びＹ）は、微細アライメント区画及び追加の粗／捕捉区間（例えば１７．６μｍのセグメント）を有する。

[00108] スキャン方向での粗アラインメント毎に、少なくとも２つのセグメントをスキャンする必要がある。

[00109] 例えば、自己参照アラインメントセンサで３８μｍのアラインメントマーク（Ｘ又はＹ）を捕捉するために、スキャンの弱気筋の最小数は３である。現在の推奨スキャン数はこれより高く、例えば６又は１２である。

[00110] 現在の傾向は以下の通りである。

●ウェーハ露光の合計時間は減少している。

●計測モデリングを最適化するために、ウェーハのアラインメント戦略が（例えばグリッドマッパ、ゾーンアラインメント、改良されたフィールド内アラインメント補正によって）さらに改良される。

●オーバレイが向上している。

●スクライブライン内の試験構造のタイプが増加している。

●スクライブラインの幅が（８０μｍから４０μｍへと）減少している。

●アラインメントの能力及び融通性が向上している。

○自己参照センサと回折アラインメントセンサを比較する。

○視野がさらに改良されている。

[00111] 以上の結果、以下の難問が生じる。

−基板上のアラインメントマークが増加する。

○局所的に、より微細なグリッドを（強い勾配で）生成する。

−より多くの潜在的なマークを配置できる領域が必要である。

−スクライブラインに使用可能なスペースが減少する。

−完全なウェーハアラインメントのための時間が短くなる。

−完全なウェーハアラインメントのためのアラインメント数が増加する。

−捕捉／粗アラインメントが、したがってＷＧＡマークがさらに堅牢になり、オペレータの介入がなくなる。

−再現性及びＲＰＮが向上する（ＲＰＮは残留プロセスノイズである）。

以上の難問は、以下の条件の少なくとも１つを満たすことによって対処することができる。

−ＸＹマークの表面積が小さい。

−ＸＹ位置情報当たりのスキャン数を減少させる。

−Ｘ及びＹ情報が個々のＹ及びＸスクライブラインにも由来する。

−（再現性向上のために）マークレイアウトを変更する。

これは、先行技術のマークタイプとは異なる設計及び他の信号処理を必要とする。

実施例
[00112] 実施例に従って、図２に関して図示し、上述したような１つのアラインメントマークＡＭを説明する。アラインメントマークＡＭは（スクライブライン方向に実質的に垂直に）３９μｍの幅及び８０μｍの長さを有し、したがって約３１００μｍ²の面積を有する。このアラインメントマークＡｍで、以下が可能になる。

−Ｘ−Ｙ捕捉能力±４４μｍ
−Ｘ−Ｙ微細スキャン能力
[00113] この情報全て（ＸＹ粗及び微細）は、３つのスキャンのみによって取得される。つまり、非スクライブライン方向における捕捉／粗２回、及びスクライブライン方向における捕捉／粗及び微細アライメント１回である。捕捉範囲を小さくする（例えば±２０μｍ）か、アラインメントマークＡＭを長くする（例えば１３２μｍの長さを有する）必要がある場合に、１つの捕捉スキャンしか使用しないと、２つのスキャンしか実現することができない。

[00114] 以下では、±０．５μｍ未満の精度まで捕捉／粗のためにこの斜めアラインメントマークＡＭを使用する方法について説明する。

[00115] 特定の実施形態では、斜めアラインメントマークを構成する両方の回折格子周期の結果、センサで検出されたものと同様の信号強度になる。３６μｍ幅のビームで位置合わせされた４０μｍのスクライブラインの場合、３つのセグメントで特に有用な寸法は、３９μｍ幅のマークで１３μｍである。

[00116] 基板を最初にロードする場合にアラインメントマークの位置を決定するために、アラインメントマークがＸスクライブラインに沿っている場合は、以下のシーケンスを辿る。このシーケンスでは、粗マーク位置の検出がいかに作用するかを説明する。

非スクライブライン方向に沿った捕捉／粗
[00117] ±４４μｍという完全な全捕捉範囲をカバーするために、アラインメントマーク上の非スクライブライン（Ｙ）方向で１３０μｍ毎に２回スキャンする。そのために、特に有用なスキャン開始位置は（±２０、−６５）又は（±２０、＋６５）ｕｍである。取得された自己参照センサ信号は、図１０ａの信号のように見える。図１０ａは、アラインメントマーク上を非スクライブライン方向（Ｙ：上から下）にスキャンした場合に、Ｘスクライブラインに位置するマークの形状（左）及び信号のトレース（右）を示す。

[00118] 図９ａのマーク上で非スクライブライン方向（Ｙ）にスキャンすると、以下に比例する２つの周期的信号が生じる。

−セグメントＡ／Ｃのピッチ
−セグメントＢのピッチ
[00119] この場合、図９ａのアラインメントマークの設計は、セグメントＢがスクライブライン方向（この場合はＸ）に沿って、ＡＡ５セグメント（信号周期１．６μｍ）のそれに対応する信号を与えるような設計である。グリッドの接線は３／４であり、したがってＹ軸線に沿ったセグメントＢの検出信号は１．６＊３／４＝１．２μｍである。Ａ／Ｃセグメントは、Ｘ方向でのＡＡ４セグメント（２μｍ信号）に対応し、したがってＹの検出ピッチは１．５ｕｍである。ＡＡ４及びＡＡ５は、既知のアラインメントマーク設計である。

[00120] 図９ａの右手側にある信号の輪郭は３つの部分で構成される。第一（１）部分及び最終（３）部分は類似し、包絡線内の１つの周波数成分で構成される。部分１は、ゾーンＣと自身の基準像との干渉による。部分３は部分Ａの自己干渉に由来する。マークゾーンとその自己参照像とが完全に重なっている場合に、（部分１及び３の中心の）最大変調が取得される。部分２は、ＡとＣの自己参照像、ＣとＡの自己参照像、及びＢの自己参照と自身との重ね合わせである。ＢはＡ及びＣとは異なる周期を有するので、２つの変調周波数の重ね合わせが見られる。

[00121] 様々なＸ位置でＹスキャンを実行すると、周期的信号の位相が変化する（２００ｎｍ間隔の７つのスキャンについては、図１０参照）。マーク中心の周囲で、２つの周期が明らかに干渉している。マークの中心、つまりゾーンＢの中心を割り出すために、以下の２つの方法を実行することができる。

[00122] 図１０は、それぞれがスキャン方向に沿ったｘ位置に応じて異なる位相を有する、（２００ｎｍシフトした）異なる横方向位置での７つのスキャンを示す。図の左側は全体的信号を示し、図の右側は位置＝０の周囲の詳細を示す。

方法１
[00123] 第一の方法に従って以下の動作を実行する。

[00124] １）帯域通過フィルタ（位相変化を回避する有限インパルス応答（ＦＩＲ）タイプ）を、中心ゾーンＢの予想変調（１．２μｍ）の信号に重ねる。その結果、図１２となる。これは、プロダクト構造による信号の影響を軽減し、その結果、１つの変調信号になる。図１１は、測定された信号がＦＩＲ帯域通過フィルタを通過することを示す。その結果の中心のトレースは、右手側にさらに詳細に図示されている。

[00125] ２）各位置（ｉ）で、信号トレースから引いた鏡映信号トレースの絶対値を取得する。

ここで、
Ｓ（ｉ）は位置ｉにおける信号であり、
ｎｍは元の合計範囲から鏡映信号トレースを引いた値である。

ｎｍの最適値はマークの形状に依存する。この最適値が（同じタイプからの場合の）センサ及びプロセスに依存しないのは、期待値の線内である。図９ｂは、信号トレースに対するこのオペレータの作業の図を示す。図９ｂは、式１６のオペレーションの図を示し、上のトレースは位置合わせした信号のスケッチである。その下には鏡映トレースが図示され、最も下の列は両方のトレース間の絶対差を示す。各ｉについて、２＊ｎｍの位置でこの曲線を合計（積分）すると、曲線の中心（マークの中心がある位置）が最小になる。

[00126] ３）この後に、相互から固定の距離で信号を引く。この固定距離は、検出周期の倍数である。

ここで２＊ｎ_dは、遅延期間内のサンプリングポイントの数に対応する。ｎ_dの最適値は、マークの周期及び形状に依存する。この最適値が（同じタイプからの場合の）センサ及びプロセスに依存しないのは、期待値の線内である。図９ｃは、信号トレースに対するこのオペレータの作業の図を示す。トレースは、このオペレーションではマークの中心で最小になる。点線は、少なくとも１周期にわたって積分された信号を示す。

[00127] ４）次に、結果を平均化するために、ある期間にわたる積分を実行する。

[00128] ５）その結果、スキャンが実行されたＸ位置に依存しない最小値になる（図１２参照）。図１２は、トレースがスキャンのＸ位置にそれほど依存しないことを示す。マークの振幅に等しい大きさのノイズを追加しても、最小位置に有意に影響しない。

[00129] ６）最小位置は、二次曲線（ここでは図示せず）への当てはめによって割り出すことができる。

方法２
[00130] 方法２は、非スクライブライン方向で捕捉するために提供される。方法２は、以下の動作を含むことができる。

[00131] １）外側のセグメント（３／４＊ＡＡ４グリッド）をフィルタリングする。これで、図１３に示すような信号が与えられる。図１３は、３つの構造になるＡＡ４フィルタリング信号を示す。

[00132] ２）これらの信号の最大振幅の位置（図１４の点）を割り出す。

[00133] ３）テンプレート当てはめ手順（既に、自己参照センサ技術で特にＷＧＡマークに使用されている）と同様の方法で、これらの位置を予想される構造（図１４の線）に当てはめる。図１４は、最大予想信号の測定値を示す。

[00134] ４）これで、マークの中心が容易に求められる。つまり中央のピークの中心である。

[00135] 方法１と同様に、この方法もｘ位置に依存しない。

スクライブライン方向に沿った捕捉／粗
[00136] スクライブライン（Ｘ）方向でマークの約１３０μｍでスキャンを実行する。スキャンは、（−Ｘ及び＋Ｘの）縁部を含み、±４４μｍの完全な全捕捉範囲をカバーすることができる。取得できる自己参照信号の例が、図１５に図示されている。同じ物理的スキャンを、後ほど捕捉／粗アラインメントの後に、微細アライメントにも使用することができる。

[00137] 図１５は１つのスキャン信号を示す。（１．６μｍと２μｍの）ピッチの組合せである８μｍの周期を明らかに見ることができる。

[00138] スキャンは１．６μｍと２μｍの周期を与え、これが干渉して８μｍの周期的信号になる。

[00139] スキャンは、中心からＹ＝±０．５μｍ内の任意の位置で実行することができる。図１６では、スキャンが非スキャン方向に分布している場合の信号トレースが図示されている。上述した方法１と同様に、以下の動作を実行して、０．５μｍより良好な精度でマークの中心を求めることができる。

[00140] １）いずれかの周期をフィルタリングする（図１７参照）。

[00141] ２）ミラー動作、遅延動作及び積分を実行する。遅延の良好な選択肢は、８０μｍのマーク長さ及び３６μｍのスポットサイズに対して４０又は４８μｍである。これは、異なる信号が完全に重なる範囲が短く、その結果、マーク位置の中心で信号の下降がさらに急になることを保証する。

[00142] ３）その結果、図１８となる。ｘ方向で求められた中心位置は、ｙオフセットに依存しない。スキャン非対称性ノイズを導入しても、中心位置に顕著な影響は及ぼさない。

[00143] 図１６は重ね合わされたＡＡ４信号とＡＡ５信号で構成された信号トレースを示す（左側は全体的信号、右側は位置＝０の周囲の詳細）。色は、（非スキャン）ｙ方向に異なるオフセットがある７つのスキャンを±０．６μｍ（７つのスキャン、ステップ０．２μｍ）の距離にわたって表す。

[00144] 図１７は、フィルタリングされたスキャン結果を示す。１．６μｍ周期の周囲の通過帯域フィルタの結果、シヌソイド信号トレースになる。

[00145] 図１８は、各位置で鏡映信号トレースを引き、４８μｍだけ遅延した信号を引くことによって、±０．５μｍの捕捉範囲でマークの中心が容易に求められる（±０．５μｍの捕捉範囲は、同じスキャンからの正確な微動ウェーハ位置合わせ結果を解釈するために有用である）。

[00146] 以上は、
ａ）以下でさらに詳細に説明するように、自己アラインメントセンサを使用して、重ね合わされた第一及び第二周期的微細アライメントサブ信号を備える微細アライメント信号をもたらすアラインメントマークの微細アライメントスキャンを、スクライブライン方向に実質的に平行な方向で実行する前に、
アラインメントマークの少なくとも１つの捕捉アライメントスキャンを実行する方法を提供する。

[00147] 実施形態によれば、少なくとも１つの捕捉アライメントスキャンは、自己参照アラインメントセンサを使用して、個々の第一、第二及び第三部分を備える第一捕捉アライメント信号をもたらすアラインメントマークのスキャンを、スクライブライン方向に実質的に垂直の方向で実行することを含み、
−第一部分は第一及び第三周期的構造に関連し、
−第二部分は第一、第二及び第三周期的構造に関連し、
−第三部分は第一及び第三周期的構造に関連する。

[00148] 実施形態によれば、方法は、フィルタリングされた捕捉アライメント信号をもたらす第一及び第三部分のフィルタリングを実行し、フィルタリングされた捕捉アライメント信号についてミラー動作、遅延動作及び積分動作を実行して、スクライブライン方向に実質的に垂直の方向で捕捉アライメント位置を計算することを含む。

[00149] 実施形態によれば、方法は、フィルタリングされた捕捉アライメント信号をもたらす第二部分のフィルタリングを実行し、フィルタリングされた捕捉アライメント信号についてミラー動作、遅延動作及び積分動作を実行して、スクライブライン方向に実質的に垂直の方向で捕捉アライメント位置を計算することを含む。

[00150] 実施形態によれば、少なくとも１つの捕捉アライメントスキャンは、自己参照アラインメントセンサを使用して、重ね合わされた第一及び第二周期的捕捉アライメントサブ信号を備える第二捕捉アライメント信号をもたらすアラインメントマークのスキャンを、スクライブライン方向に実質的に平行な方向で実行することを含む。

[00151] 実施形態によれば、方法は、第二フィルタリング捕捉アライメント信号をもたらす重ね合わされた第一又は第二周期的捕捉アライメントサブ信号のフィルタリングを実行し、第二フィルタリング捕捉アライメント信号についてミラー動作、遅延動作及び積分動作を実行して、スクライブライン方向に実質的に平行な方向で捕捉アライメント位置を計算することを含む。

[00152] 実施形態によれば、微細アライメントスキャンは、スクライブライン方向に実質的に平行な方向における捕捉アライメントスキャンと同じであり、第二捕捉アライメント信号は、微細アライメント信号と同じである。

[00153] 実施形態によれば、スクライブラインに実質的に平行な方向における少なくとも１つの捕捉アライメントスキャンは、第一捕捉アライメント位置でスクライブライン方向に実質的に垂直の方向にて実行される。

スクライブライン方向に沿った微細
[00154] アラインメントマークが捕捉されたら、スクライブラインに沿った粗アラインメントで実行したのと同じ物理的スキャンから、Ｘ及びＹの微細アライメント信号を割り出すことができる。Ｘ及びＹ情報の両方の割り出しは上述されている。

較正
[00155] 捕捉／粗スキャンの（スクライブライン／プロダクト構造とのクロストークによる）残りのオフセットの較正は、微細アライメントスキャンによって実行することができる。微細アライメントは、現在のマークと同様に透過イメージセンサに合わせて較正する必要がある。

[00156] 限定子(Qualifiers)
[00157] 微細アライメント位相及びＷＱについて、現在のアラインメントスキャンと同じ限定子を作成することができる。捕捉／粗スキャンについては、ＭＣＣ（テンプレートを新しい信号に当てはめることによって計算される重相関計数）のために新しいタイプの限定子を設定する必要がある（様々な位置でテンプレートのＭＣＣを計算することによって、ＭＣＣ曲線が取得される）。しかし、これは、現在のＭＣＣの定義に似せるように作成することができる。つまり、変換した測定信号を２次当てはめ曲線と相関させることが提案されている。１００％の相関は、曲線がシミュレーションした曲線に正確に対応することを示す。

[00158] さらなる実施形態によれば、マークラインによって形成された周期的構造を備えるアラインメントマークが提供され、アラインメントマークは基板のスクライブライン内に形成され、スクライブラインはスクライブライン方向に延在し、アラインメントマークは、
−第一方向に延在する第一マークラインによって形成された第一周期的構造を備える第一領域であって、第一方向がスクライブライン方向に対して第一角度αにあり、０°＜α＜９０°である、第一領域と、
−第二方向に延在する第二マークラインによって形成された第二周期的構造を備える第二領域であって、第二方向がスクライブライン方向に対して第二角度βにあり、第一角度αが第二角度βとは実質的に異なり、第二角度βが−９０°に実質的に等しい、第二領域とを備える。以上の実施形態及び式は、第二がスクライブライン方向に実質的に垂直の線を備える状況でも働くことが分かる。このような実施形態は、斜めマークラインで使用するのに適していない位置決め技術と組み合わせて、第二領域を使用できるようにする。

さらなる実施形態
[00159] サブセグメント化され、先行技術のアラインメントマークの欠点を克服するアラインメントマークを提供することが望ましい。

[00160] 態様によれば、マークラインによって形成された周期的構造を備えるアラインメントマークＡＭが提供され、マークは基板のスクライブライン内に形成され、スクライブラインはスクライブライン方向に延在し、マークは、
−第一方向に延在する第一マークラインによって形成された第一周期的構造を備える第一領域であって、第一方向がスクライブライン方向に対して第一角度αにあり、０＜α＜９０である、第一領域と、
−第二方向に延在する第二マークラインによって形成された第二周期的構造を備える第二領域であって、第二方向がスクライブライン方向に対して第二角度βにあり、−９０＜β＜０である、第二領域とを備え、
−第一マークラインは第一周期を有して、第二マークラインは第二周期を有し、スキャン方向に沿って解像される第一周期は、スキャン方向に沿って解像される第二周期と同一であり、
−各第一マークの線端は、隣接する第二線マークの線端に突き当たる。

[00161] さらなる実施形態によれば、βは−９０°に実質的に等しい。

[00162] 第一マークラインの線端を第二マークラインと接触させることにより、マークラインを規定する処理（つまりマークラインのエッチング）によって線端に及ぼす悪影響が、大幅に減少する。線端がさらに精密に規定され、これはアラインメントマークの測定位置の精度を改良する。

[00163] したがって、第一線端と第二線端を接続すると、細いサブセグメント化線が崩壊して汚染を引き起こす傾向が低下する。

[00164] 図１９は、本発明の実施形態によりサブセグメント化した（解像されていない）双方向アラインメントマークのレイアウトを示す。

[00165] アラインメントマークＡＭは、
−スクライブライン方向に対して０°＜α＜９０°である第一角度αの第一方向に延在する第一マークラインＭＬ１によって形成された第一周期的構造を備える第一領域Ｉと、
−スクライブライン方向に対して−９０°≦β＜０°である第二角度βの第二方向に延在する第二マークラインＭＬ２によって形成された第二周期的構造を備える第二領域ＩＩと、
−第一方向に延在する第三マークラインＭＬ３によって形成され、第一周期的構造に類似した第三周期的構造を備える第三領域ＩＩＩ
の周期的構造を備える。

[00166] したがって、第三周期的構造の方向及び周期に関して、第三マークラインＭＬ３は第一マークラインＭＬ１と実質的に同一である。

[00167] この実施形態では、第一マークラインＭＬ１は第一周期を有し、第二マークラインＭＬ２は第二周期を有する。第一周期は第二周期と実質的に同一である。

[00168] さらに、各第一マークラインの線端の位置Ｑは、隣接する第二マークラインの線端の同じ位置と一致する。

[00169] また、各第三マークラインの線端の位置Ｑ’は、隣接する第二マークラインの線端の同じ位置と一致する。

[00170] この方法で、第一マークラインＭＬ１の線端は、隣接する第二マークラインＭＬ２の線端に接続するか、それに突き当たる。その結果、各第一マークライン、隣接する第二マークライン、及び第三マークラインは連結線を形成する。

[00171] 第一マークラインの線端が第二マークラインの線端と一致し、第二マークラインの線端が第三マークラインの線端と一致しているので、個々の各線端の位置の不正確さが低下する。その結果、アラインメントマークのスキャン測定の精度が改良される。

[00172] また、第一マークラインと第二マークライン、及び第二マークラインと第三マークラインの線端を接続することにより、比較的長く細いマークラインが崩壊する傾向を大幅に低下させることができる。

備考
[00173] 以上の実施形態は、アラインメントマーク及び特殊なデータ処理に関して、以下のような幾つかの特徴を含むことができる。

−同じ量の情報を取得するために、基板上の合計マーク面積を１０〜２０分の１に減少させることができる。

−スキャン数を５〜１５分の１に減少させることができる。

−（周期的構造に基づいているので）ＣＯＷＡがさらに堅牢になり、オペレータの介入がなくなる。

−（強度に傾斜した斜めマークを使用した場合に）特定の現在のマーク設計と比較して、再現性が比較的良好である。

−例えばフィールド内露光の補正のために、幾つかの既存のシステムよりフィールドアラインメントの有効範囲（つまりＸスクライブラインからの微動Ｙマーク）が改良される。

[00174] 他の周期的マークの特殊なデータ処理による有用な結果は、より高次にセグメント化した１つのスクライブラインセグメントのＣＯＷＡが、（Ｘ情報でもＹ情報でもない）スクライブライン方向で可能なことである。非スクライブライン方向に周期的構造（例えばＧＵＭマーク）も存在する場合は、提案されたデータ処理によってＸ−ＹのＣＯＷＡを実行することができる。

さらなる備考
[00175] 細いアラインメントマークではスキャン数が減少するが、粗ウェーハアラインメントでは、スキャンの長さが、したがって継続時間が長くなる。純粋な（準備及び搬入を除く）スキャン時間は、現在の１つのＣＯＷＡセグメント１６μｍ／（０．１５０μｍ＊２０ｋＨｚ）＝５．５ｍｓかかる。これは現在、１３０μｍ（０．１５０μｍ＊２０ｋＨｚ）＝４５ｍｓに変化している。しかし、現在のスキャンを準備する（搬入して、据え付ける）最短時間は、最短で３０ｍｓかかり、実際には（１つの方向マークのＣＯＷＡに）スキャンを２４回実行する場合、毎回５０ｍｓもかかる（合計１．２秒）。したがって、スキャン時間が長くなると、位置合わせした位置を獲得するための時間が比例して長くなる。

[00176] 斜めマークによって提供されるような１つのアラインメント方向があると、ステージは、別個のＸマークとＹマークの場合のようにその方向を変更する必要がなく、したがって速度を制限する加速（減速）動作を実行する必要がない。

[00177] スキャン毎の計算時間は、増加すると予想される追加の操作によるものである。したがって、斜めマークによって与えられる機会を利用するために、機会には追加の計算力がなければならない。新しいボードがこの欠点を解決することができる。

[00178] 斜めアラインメントマークの信号強度は、ＡＨタイプのマークより良好であるが、ＡＡマークより低い。つまり、斜めマークによって測定できる最小のマーク深さは、ＡＡマークのそれより５０％大きい（ＡＡマークは、ＡＡ４、ＡＡ５及びＡＡ７マークのような既知のマークのグループである）。

[00179] これらの斜めマークを露光するために、マークをサブセグメント化すると役立つことがある。これはアラインメントマークをプロダクトとしてサブセグメント化する現在の傾向と一致する。

[00180] ウェーハ／マークの回転及び拡大は、信号処理の自己参照（１８０°の回転）特徴により、粗でも微細でも、位置合わせされる位置に影響しない。

[00181] 図２に示すようなアラインメント構造は反転対称性（１８０°の回転）を有し、これによって自己参照センサと位置合わせすることができる。別のセンサ（回折アラインメントセンサＴＴＬ）による位置合わせは、ハードウェアの改造を伴う傾向がある。上述したようなアラインメントマークは
−改造されたレチクル基準回折格子及び瞳面フィルタ（ＴＴＬタイプ）、
−専用空間分離（修正回折アラインメントセンサのタイプ）。

−ビジョンシステム又は
−自己参照センサ
によって検出することができる。

[00182] 現在の設計の解説アラインメントセンサ及びＴＴＬは、図２のマークタイプを検出できることに留意されたい。しかし、そのためにアラインメントマークを基板上で４５°に配置することになり、これはスクライブライン方向の観点から望ましくない。

[00183] 専用のデータ処理方法は、より高次のマークにも適用することができる。その場合は、より高次の１つのセグメント（例えばＡＡ５又はＡＡ７）で捕捉及び微細アライメントを実行することができる。

[00184] データ処理方法の少なくとも一部は、回折アラインメントセンサのより高次のマークにも適用することができる。

[00185] 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は言うまでもない。例えば、これは、集積光学装置、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は、当業者に明らかである。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。

[00186] 以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微動構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微動構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力又はその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

[00187] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はそ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。

[00188] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、又はその組合せを指す。

[00189] 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つ又は複数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。

[00190] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、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。

Claims

マークラインによって形成された周期的構造を備えるアラインメントマークであって、該アラインメントマークが基板のスクライブライン内に形成され、該スクライブラインがスクライブライン方向に延在し、該アライメントマークが、
−第一方向に延在する第一マークラインによって形成された第一周期的構造を含む第一領域であって、前記第一方向が前記スクライブライン方向に対して第一角度αにあり、０°＜α＜９０°である、該第一領域と、
−第二方向に延在する第二マークラインによって形成された第二周期的構造を含む第二領域であって、前記第二方向が前記スクライブライン方向に対して第二角度βにあり、−９０°≦β＜０°である、該第二領域とを備える、アラインメントマーク。
前記第一角度αが前記第二角度βのマイナスに実質的に等しいα＝−βである、請求項１に記載のアラインメントマーク。
前記第一角度αが前記第二角度βとは実質的に異なり、前記第二角度βが−９０°に実質的に等しい、請求項１に記載のアラインメントマーク。
−９０°＜β＜０°である、請求項１から２のいずれか１項に記載のアラインメントマーク。
前記第一周期的構造が第一周期を有し、前記第二周期的構造が第二周期を有し、該第一周期が該第二周期と異なる、前記請求項のいずれか１項に記載のアラインメントマーク。
前記第一領域と前記第二領域が実質的に重なる、前記請求項のいずれか１項に記載のアラインメントマーク。
前記第一領域と前記第二領域が相互に隣接する、前記請求項のいずれか１項に記載のアラインメントマーク。
前記アラインメントマークが、第三周期的構造を備える第三領域をさらに備え、該第三周期的構造が前記第二周期的構造に類似している、請求項７に記載のアラインメントマーク。
前記第一領域が前記第二及び第三領域の両方に隣接する、請求項８に記載のアラインメントマーク。
前記第一領域がギャップによって前記第二及び第三領域の両方から分離される、請求項８に記載のアラインメントマーク。
前記アラインメントマークが、
−前記第一方向に延在する第三マークラインによって形成された第三周期的構造を備える第三領域と、
−前記第二方向に延在する第四マークラインによって形成された第四周期的構造を備える第四領域と
をさらに備える、請求項５に記載のアラインメントマーク。
マークラインが、前記スクライブライン方向に平行又は垂直に延在する複数のサブセグメントラインによって形成される、前記請求項のいずれか１項に記載のアラインメントマーク。
マークラインが極性設計の複数のサブセグメントラインによって形成される、請求項１から１１のいずれか１項に記載のアラインメントマーク。
前記スクライブライン方向が前記スキャン方向に実質的に平行又は垂直である、前記請求項のいずれか１項に記載のアラインメントマーク。
前記第一マークラインが第一周期を有し、前記第二マークラインが第二周期を有し、該第一周期が該第二周期に実質的に等しく、各第一マークラインの線端が隣接する第二マークラインの線端に接続する、前記請求項のいずれか１項に記載のアラインメントマーク。
前記第一マークラインと前記第二マークラインの連結線を形成するように、各第一マークラインの線端が隣接する第二マークラインの線端の同じ位置と一致する、請求項１５に記載のアラインメントマーク。
前記アラインメントマークが、第三周期的構造を備える第三領域をさらに備え、該第三周期的構造が前記第一周期的構造と類似し、各第二マークラインのさらなる線端が隣接する第三マークラインの線端に接続する、請求項１５から１６のいずれか１項に記載のアラインメントマーク。
請求項９に記載のアラインメントマークを備える基板を位置合わせする方法であって、
ａ）前記アラインメントマークの微細アライメントスキャンを、自己参照アラインメントセンサを使用して、前記スクライブライン方向に実質的に平行な方向で実行し、その結果、第一及び第二重ね合わせ周期的微細アライメントサブ信号を備える微細アライメント信号をもたらし、
ｂ）前記第一微細アライメントサブ信号の第一微細アライメント位置を割り出し、且つ前記第二微細アライメントサブ信号の第二微細アライメント位置を割り出し、
ｃ）前記第一及び第二微細アライメント位置を平均化することによって、前記スクライブライン方向に実質的に平行な方向で前記アラインメントマークの位置を割り出し、
ｄ）前記第一微細アライメント位置と前記第二微細アライメント位置との差を計算することによって、前記スクライブライン方向に実質的に垂直の方向で前記アラインメントマークの位置を割り出す、ことを含む方法。
ａ）を実行する前に、前記アラインメントマークの少なくとも１つの捕捉アライメントスキャンを実行する、請求項１８に記載の方法。
前記少なくとも１つの捕捉アライメントスキャンが、前記アラインメントマークのスキャンを、前記自己参照アラインメントセンサを使用して、捕捉アライメント前記スクライブライン方向に実質的に垂直の方向で実行し、その結果、個々の第一、第二及び第三部分を備える第一捕捉アライメント信号をもたらすことを含み、
−前記第一部分が前記第一及び第三周期的構造に関連し、
−前記第二部分が前記第一、第二及び第三周期的構造に関連し、
−前記第三部分が前記第一及び第三周期的構造に関連する、請求項１９に記載の方法。
フィルタリングされた捕捉アライメント信号をもたらす前記第一及び第三部分のフィルタリングを実行し、前記フィルタリング捕捉アライメント信号についてミラー動作、遅延動作及び積分動作を実行して、前記スクライブライン方向に実質的に垂直の方向で捕捉アライメント位置を計算することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
フィルタリングされた捕捉アライメント信号をもたらす前記第二部分のフィルタリングを実行し、前記フィルタリング捕捉アライメント信号についてミラー動作、遅延動作及び積分動作を実行して、前記スクライブライン方向に実質的に垂直の方向で捕捉アライメント位置を計算することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
前記少なくとも１つの捕捉アライメントスキャンが、前記アラインメントマークのスキャンを、前記自己参照アラインメントセンサを使用して、前記スクライブライン方向に実質的に平行な方向で実行し、重ね合わされた第一及び第二周期的捕捉アライメントサブ信号を備える第二捕捉アライメント信号をもたらすことを含む、請求項２１に記載の方法。
第二フィルタリング捕捉アライメント信号をもたらす前記第一又は第二重ね合わせ周期的捕捉アライメントサブ信号のフィルタリングを実行し、前記第二フィルタリング捕捉アライメント信号についてミラー動作、遅延動作及び積分動作を実行して、前記スクライブライン方向に実質的に平行な方向で捕捉アライメント位置を計算することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
前記微細アライメントスキャンが、前記スクライブライン方向に実質的に平行な前記方向での前記捕捉アライメントスキャンと同じであり、前記第二捕捉アライメント信号が前記微細アライメント信号と同じである、請求項２３に記載の方法。
前記スクライブラインに実質的に平行な前記方向での前記少なくとも１つの捕捉アライメントスキャンが、前記スクライブライン方向に実質的に垂直の方向で前記第一捕捉アライメント位置にて実行される、請求項２３及び請求項２０又は２１の１項に記載の方法。
請求項１から１７のいずれか１項に記載のアラインメントマークを備える基板。
パターン付き放射ビームを基板に投影することを含むデバイス製造方法であって、請求項１８から２６に記載の方法の１つを含むデバイス製造方法。
請求項２８に記載の方法により製造されたデバイス。