JP2017528757A - 測定方法、測定装置、リソグラフィ装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

測定装置は、周期構造上のスポットに照明放射を提供するため及び周期構造によってリダイレクトされた放射を受信するための光学システムであって、周期構造からのゼロ次放射をブロックするため及び非ゼロ次放射を通すことができるようにするための第１のストップと、第１のストップを通るゼロ次放射をブロックするため及び非ゼロ次放射を通すことができるようにするための第２のストップと、を含む、光学システムを備えるとともに、光学システムのダウンストリームの非ゼロ次放射を受信するための放射検出器を備える。【選択図】図５（Ｃ）

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１４年８月２５日出願の米国仮特許出願第６２／０４１，５１８号に関し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明は微細構造の測定に関する。本発明は、基板上のマークを測定するための改良された装置及び方法において具体化され得る。

[0003] 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含む）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、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。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、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行或いは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「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含む。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。

[0004] 基板上にデバイスフィーチャを正確に配置するようにリソグラフィプロセスを制御するために、基板上に１つ以上のアライメントマークが一般に提供され、リソグラフィ装置は、基板上のマークの位置を正確に測定する際に用いる１つ以上のアライメントセンサを含む。アライメントセンサは、事実上、位置測定装置である。異なる時期及び異なる製造業者からの、異なるタイプのマーク及び異なるタイプのアライメントセンサが知られている。現在のリソグラフィ装置において幅広く使用されるタイプのセンサは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第６，９６１，１１６号に記載されているような自己参照型干渉計に基づくものである。一般にマークは、Ｘ位置及びＹ位置を取得するために別々に測定される。しかしながら、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願第ＵＳ２００９／１９５７６８号に記載された技法を使用して、組み合わされたＸ測定及びＹ測定を実行することができる。

[0005] より正確な位置測定を提供すること、特に、製品特徴がますます小さくなるにつれてオーバーレイエラーを制御することが絶えず望まれる。アライメントにおけるエラーの一原因は、放射信号における雑音及びアライメント情報を担持していない放射の検出である。

[0006] したがって、例えば或る雑音を、除去しない場合は低減させること、及びアライメント情報を担持していない放射の検出を、除去しない場合は低減させることが望ましい。

[0007] 実施形態によれば、
周期構造上のスポットに放射を提供するため、及び、周期構造によってリダイレクトされた放射を受信するための、光学システムであって、
周期構造からのゼロ次放射をブロックするため、及び非ゼロ次放射を通すことができるようにするための、第１のストップ、及び、
第１のストップを通るゼロ次放射をブロックするため、及び非ゼロ次放射を通すことができるようにするための、第２のストップ、
を備える、光学システムと、
光学システムのダウンストリームの、非ゼロ次放射を受信するための放射検出器と、
を備える、測定装置が提供される。

[0008] 実施形態によれば、
パターンを基板に転写するように構成された、パターニングサブシステムと、
パターニングサブシステムに対して基板の位置を測定するように構成された、測定サブシステムと、
を備える、リソグラフィ装置が提供され、
パターニングサブシステムは、基板上の所望の位置にパターンを適用するために、測定サブシステムによって測定される位置を使用するように配置され、測定サブシステムは、本明細書で説明する測定装置を含む。

[0009] 実施形態によれば、
周期構造上のスポットに放射を提供すること、
周期構造によってリダイレクトされた放射を受信することであって、リダイレクトされた放射はゼロ次及び非ゼロ次の放射を含むこと、
非ゼロ次放射が第１のストップを通ることができるようにしながら、第１のストップを使用してリダイレクトされた放射のゼロ次放射をブロックすること、
非ゼロ次放射が第２のストップを通ることができるようにしながら、第２のストップを使用して第１のストップを通るゼロ次放射をブロックすること、及び、
第１及び第２のストップのダウンストリームの放射検出器において、非ゼロ次放射を受信すること、
を含む、測定の方法が提供される。

[0010] 実施形態によれば、デバイスパターンがリソグラフィプロセスを使用して基板に適用されるデバイスを製造する方法が提供され、方法は、基板上に形成された１つ以上の周期構造の測定される位置を参照することによって適用されたパターンを位置決めすることを含み、測定される位置は、本明細書で説明する方法によって取得される。

[0011] 本発明の実施形態を、添付の概略図を参照して、単なる例示として以下に説明する。

[0012]本発明の実施形態に従った、アライメントセンサの形の測定装置を含む、例示のリソグラフィ装置を示す図である。 [0013]図１の装置内の例えば基板又は基板テーブル上に提供され得る、アライメントマークの様々な形を示す図である。 [0013]図１の装置内の例えば基板又は基板テーブル上に提供され得る、アライメントマークの様々な形を示す図である。 [0014]図１の装置内のアライメントマークをスキャンするアライメントセンサの形の測定装置を示す、概略ブロック図である。 [0015]測定装置のストップの実施形態を示す概略図である。 [0015]測定装置のストップの実施形態を示す概略図である。 [0015]測定装置のストップの実施形態を示す概略図である。 [0016]測定装置の第１及び第２のストップの実施形態を示す概略図である。 [0016]測定装置の第１及び第２のストップの実施形態を示す概略図である。 [0016]測定装置の第１及び第２のストップの実施形態を示す概略図である。 [0017]測定装置内に移動すること及び／又は測定装置から取り除くことが可能な、ストップを示す概略図である。 [0018]測定装置内に移動すること及び／又は測定装置から取り除くことが可能な、ストップを示す概略図である。 [0019]測定装置内に移動すること及び／又は測定装置から取り除くことが可能な、ストップを示す概略下面図である。 [0020]図８のストップを示す概略上面図である。 [0021]ストップの側面及び外側下面を示す、図８のストップを示す概略側面図である。 [0022]ストップの側面及び外側上面を示す、図８のストップを示す概略側面図である。 [0023]ストップの側面、外側上面、及び内側下面を示す、図８のストップの概略内面図である。

[0024] 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ＭＡを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナ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Ｗを正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴａ又はＷＴｂ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つ以上のダイを含む）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、を備える。

[0025] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、又はその他のタイプの光学コンポーネント、或いはそれらの任意の組み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。

[0026] マスク支持構造は、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。このマスク支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式等のクランプ技術を使用することができる。マスク支持構造は、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。マスク支持構造は、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来るようにできる。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。

[0027] 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付与す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、放射ビームに付与されるパターンは、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、放射ビームに付与されるパターンは、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定の機能層に相当する。

[0028] 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、ハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）位相シフトマスクのようなマスクタイプ、更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、小型ミラーのマトリクス配列を使用し、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。

[0029] 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、又はその任意の組み合わ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、これは更に一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。

[0030] 本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。或いは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記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を使用する、又は反射マスクを使用する）。

[0031] 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つ以上のパターニングデバイステーブル）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つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行することができる。図１の例における２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂは、これの実例である。本明細書で開示される発明は、スタンドアローン方式で使用することができるが、特に、シングルステージ又はマルチステージいずれかの装置の露光前測定ステージにおいて追加の機能を提供することができる。

[0032] 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、例えばパターニングデバイス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適用することもできる。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。

[0033] 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、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。

[0034] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように設定されたアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータＩＬ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。イルミネータＩＬを用いて放射ビームを調節し、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。

[0035] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、支持構造ＭＴ）上に保持されたパターニングデバイスＭＡ（例えば、マスク）に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイスＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２の位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂを、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めできる。一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１のポジショナ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ＷＴａ／ＷＴｂの移動は、第２のポジショナ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）、支持構造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、又は固定してもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマーク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位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0036] 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。
１．ステップモードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。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、単一静的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。
２．スキャンモードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂ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、単一動的露光におけるターゲット部分Ｃ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Ｃの（スキャン方向における）高さが決まる。
３．別のモードでは、支持構造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ＷＴａ／ＷＴｂ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ＷＴａ／ＷＴｂ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。

[0037] 上述した使用モードの組み合わせ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

[0038] リソグラフィ装置ＬＡは、少なくとも２つのテーブルＷＴａ及びＷＴｂと、少なくとも２つのステーション、例えば露光ステーション及び測定ステーションと、を有し、それらステーション間でテーブルが交換可能な、いわゆるマルチステージ型装置とすることができる。例えば、少なくとも２つの基板テーブルＷＴａ及びＷＴｂが存在する場合、一方の基板テーブル上の１つの基板が露光ステーションで露光されている間、別の基板は測定ステーションにある他方の基板テーブルに提供される（例えば、他方の基板テーブル上にロードされる）ため、様々な予備工程が実施可能である。予備工程は、レベルセンサＬＳを使用して基板の表面をマッピングすること、及び／又は、アライメントセンサＡＳを使用して基板上の１つ以上のアライメントマークの位置を測定することを含み得る。これにより、装置のスループットを大幅に増加させることができる。少なくとも１つのテーブルが基板テーブルであり、少なくとも１つの他のテーブルが測定テーブルである場合、１つの基板テーブル上の基板がアンロードされているか又はその他の方法で処理されている間、測定テーブルは、例えば投影システムを測定するために、露光ロケーションで使用することができる。或いは、基板テーブル上の基板が露光ロケーションで露光されている場合、測定テーブルは１つ以上の処理工程に使用可能である。位置センサＩＦが測定ステーション並びに露光ステーションにある間、基板テーブルの位置を測定できない場合、両方のステーションで基板テーブルの位置を追跡できるようにするために、第２の位置センサを提供することができる。

[0039] 装置は、本明細書で説明する様々なアクチュエータ及びセンサの移動及び測定を制御する、リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵを含む。制御ユニットＬＡＣＵは、装置の動作に関連する所望の計算を実施するための、信号処理及びデータ処理能力を含む。実際に、制御ユニットＬＡＣＵは、多くのサブユニットのシステムとして実現され、各々が、リアルタイムデータ獲得、処理、装置内のサブシステム又はコンポーネントの制御を扱う。例えば、１つの処理サブシステムを基板ポジショナＰＷのサーボ制御専用とすることができる。別々のユニットが、粗動アクチュエータ及び微動アクチュエータ、又は異なる軸を扱うことさえも可能である。別のユニットを、位置センサＩＦの読み出し専用とすることができる。装置の全体制御は、これらのサブシステム処理ユニット、オペレータ、及びリソグラフィ製造プロセスに関与する他の装置と通信する、中央処理ユニットによって制御可能である。

[0040] 図２（Ａ）は、それぞれＸ位置及びＹ位置の測定のために基板Ｗ上に提供された、アライメントマーク２０２、２０４の例を示す。この例における各マークは、基板に適用されたか又は基板内にエッチングされた、製品層又は他の層内に形成された一連のバーを備える。マークが既知の空間的周期（ピッチ）を伴う回析格子と見なすことができるように、バーは規則的に間隔が空けられ、格子線として動作する。Ｘ方向マーク２０２上のバーは、Ｘ方向に周期性を提供するためにＹ軸に対して平行であるが、Ｙ方向マーク２０４のバーは、Ｙ方向に周期性を提供するためにＸ軸に対して平行である。アライメントセンサＡＳ（図１に表示）は、正弦波などの周期的に変動する信号を取得するために、放射のスポット２０６、２０８を用いて、各マークを光学的にスキャンする。アライメントセンサに対するマークの位置、したがって基板Ｗの位置を測定するために、この信号の位相が分析され、次に装置の基準フレームＲＦに対して固定される。スキャニング移動は、点線の輪郭内に示されたスポット２０６又は２０８の位置の進行とともに、太矢印によって概略的に示される。アライメントパターンにおけるバー（格子線）のピッチは、典型的には、基板上に形成されるべき製品特徴のピッチよりもかなり大きく、アライメントセンサＡＳは、基板へのパターンの適用に使用される露光放射よりもかなり長い波長（又は通常、複数の波長）の放射を使用する。しかしながら、多数のバーは反復信号の位相を正確に測定できるようにするため、微細な位置情報が取得可能である。

[0041] 粗動マーク及び微動マークが提供可能であるため、アライメントセンサは、周期信号の異なるサイクル、並びにサイクル内の正確な位置（位相）を区別することができる。この目的で、異なるピッチのマークを使用することもできる。これらの技法は当業者に既知であるため、本明細書では詳細に説明しない。

[0042] 図２（Ｂ）は、同様のアライメントシステムとともに使用するための修正済みマークを示し、これにより、照明スポット２０６を伴う単一の光学スキャンを介してＸ位置及びＹ位置を取得することができる。マーク２１０は、Ｘ軸及びＹ軸の両方に対して４５度に配置されたバーを有する。この組み合わされたＸ及びＹ測定は、例えば米国特許出願第ＵＳ２００９／１９５７６８号に記載の技法を使用して実行可能である。

[0043] 様々な測定装置、例えばアライメント装置の設計及び動作は当分野において既知であり、各リソグラフィ装置は測定装置の独自の設計を有し得る。これを説明するために、本発明の実施形態は、一般に米国特許第６，９６１，１１６号に記載の形の、アライメントセンサＡＳの形の測定装置に関して説明される。しかしながら本発明の実施形態は、他の測定装置にも適用可能である。

[0044] 図３は、アライメントセンサＡＳの形の測定装置の概略ブロック図である。照明入力２２０は、１つ以上の波長の放射のビーム２２２を提供する。実施形態において、照明入力２２０は放射源（例えばレーザ）とするか、又は放射源に接続された入口とすることができる。照明入力からの放射は、スポットミラー２２３によって、対物レンズ２２４を介し、基板Ｗ上に配置されたマーク２０２などのマークへと方向転換される。図２に概略的に示されるように、本アライメントセンサの例において、マーク２０２を照らす際に用いられる照明スポット２０６の幅は、マーク自体の幅よりもわずかに小さくてよい。

[0045] マーク２０２によって散乱された放射は、対物レンズ２２４によってピックアップされ、情報担持ビーム２２６にコリメートされる。自己参照型干渉計２２８は上述の米国特許第６，９６１，１１６号に開示されたタイプであり、ビーム２２６を処理して別のビームをセンサアレイ２３０に出力する。実施形態において、情報担持ビーム２２６を処理するためのシステムは、自己参照型干渉計２２８及びセンサアレイ２３０とは異なり得る。

[0046] スポットミラー２２３は、情報担持ビーム２２６からのゼロ次放射をブロックするためのゼロ次ストップとして便利に働くため、センサアレイに提供される情報担持ビーム２２６は、マーク２０２からのより高次の回析された放射を含むことになる。これにより、信号対雑音比が向上する。実施形態において、スポットミラー２２３は情報担持ビーム２２６の光学経路内にある必要はないため、ゼロ次ストップは別々に提供可能である。

[0047] センサ光子２３０内の個別のセンサからの強度信号２３２は、処理ユニットＰＵに提供される。ブロック２２８における光学処理とユニットＰＵにおける計算処理との組み合わせによって、基準フレームＲＦに対するマーク２０２のＸ位置及びＹ位置の値が出力される。処理ユニットＰＵは、図１に示される制御ユニットＬＡＣＵとは別であるか、又は、設計選択及び便宜上の問題として、同じ処理ハードウェアを共有することができる。ユニットＰＵが別である場合、信号処理の一部をユニットＰＵ内で実行し、別の部分をユニットＬＡＣＵ内で実行することができる。

[0048] 既に述べたように、例示されたタイプの単一測定は、マークの位置をマークの１ピッチに対応する或る範囲内に固定するのみである。これに関連して、正弦波のいずれの周期がマーク付けされた位置を含むものであるかを識別するために、より粗い測定技法が使用される。より粗いレベル及び／又は微細なレベルでの同じプロセスを、精度を上げるために、また、マークがそこから作られ、マークがその上及び／又は下に着座している材料に関係なく、マークのロバストな検出のために、異なる波長で反復することが可能である。波長は、同時に処理されるように光学的に多重化又は多重分離することが可能であり、更に／或いは、時分割又は周波数分割によって多重化することが可能である。

[0049] 測定プロセスをより詳細に参照すると、図３でｖ_ｗとラベル表示された矢印は、スポット２０６がマーク２０２の長さＬを横切るスキャン速度を示す。この例において、アライメントセンサＡＳ及びスポット２０６は実際には動かないままであり、速度ｖ_ｗで移動する基板Ｗである。アライメントセンサは、基板Ｗの移動方向とは反対の方向にマーク２０２を効果的にスキャンしながら、このように基準フレームＲＦ（図１）に厳密且つ正確に取り付けることが可能である。基板はこの移動において、基板テーブルＷＴ及び基板位置決めシステムＰＷ上への基板の取り付けによって制御される。その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，５９３，６４６号で論じられるように、リソグラフィ装置の高生産性要件は、アライメントマークの測定が多数の位置でできる限り迅速に実行されるべきであることを含み、これは、スキャン速度ｖ_ｗが高速であり、それに応じて各マーク位置の獲得に利用可能な時間Ｔ_ＡＣＱが短いことを示唆する。単純に言えば、式Ｔ_ＡＣＱ＝Ｌ／ｖ_ｗが適用される。米国特許第８，５９３，６４６号は、獲得時間を長くするように、スポットの反対のスキャン運動を付与するための技法を記述している。必要であれば、同じスキャニングスポット技法を、本明細書に開示されたタイプのセンサ及び方法で適用することができる。

[0050] 上述のように、実施形態において、アライメントセンサシステムは、スポットミラー２２３によって照明ビーム２２２を用いてマーク２０２（例えば、回析格子基準）を照らすことができる。すなわち、照明ビーム２２２は、スポットミラー２２３によってマーク２０２に向かってリダイレクトされ、ここで照明ビームは、情報担持ビーム２２６のプラス又はマイナス次数に回析される。これらのプラス及びマイナス次数に加えて、ゼロ次数が、マーク２０２上への入射照明ビームとほぼ同じ方向に沿って、後方にリダイレクト（例えば、反射）される。プラス及びマイナス次数は、残りのアライメントセンサシステムが使用するために、スポットミラー２２３のいずれかの側を通る。マーク２０２からのゼロ次放射は、スポットミラー２２３によって、照明ビーム２２２のビーム源に向かって後方にリダイレクトされる。したがってスポットミラー２２３は、ゼロ次放射にとってストップとして動作する。

[0051] スポットミラー２２３の実施形態が、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示される。スポットミラー２２３は、プリズム３００の一部である、内部にある、又は上にある。図４に示される実施形態において、プリズムの形は２つのウェッジを備える立方体タイプである。しかしながら、ウェッジのうちの１つは必須ではなく、この場合プリズムはウェッジ型である。

[0052] 図４（Ａ）は、スポットミラー２２３と、スポットミラー２２３上に入射する照明ビーム２２２と、ゼロ、＋１、及び−１の次数を含む様々な次数の情報担持ビーム２２６と、を示すプリズム３００の概略透視図である。図４（Ａ）を見ればわかるように、スポットミラー２２３はゼロ次放射に対するストップとして動作し、その上更に非ゼロ次放射を通すことができる。図４（Ｂ）は図４（Ａ）のプリズム３００の概略上面図である。照明ビーム２２２は、側面からプリズム３００に入り、スポットミラー２２３上に入射しているものと見られる。非ゼロ次放射（マーク２０２によるリダイレクトから生じる（明瞭にするために図示せず））は、スポットミラー２２３を通るものと見られる。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のプリズム３００の右側の概略側面図である。図４（Ｃ）において、照明ビーム２２２はページの外から来てスポットミラー２２３上に入射する。図４（Ｃ）を見ればわかるように、スポットミラー２２３はゼロ次放射に対するストップとして動作し、その上更に非ゼロ次放射を通すことができる。

[0053] スポットミラー２２３は、ウェッジのうちの少なくとも１つの対角面上に配置される。図４において、スポットミラー２２３はウェッジの対角面の接合部に配置される。例えばスポットミラー２２３は、一方又は両方のウェッジの対角面の「銀張り」部分とすることができる。

[0054] 更に、図４は、スポットミラー２２３が楕円又は円の形状を有するように示しているが、異なる形状（例えば、長方形、三角形、環状など）を有することもできる。また図４には単一のスポットミラー２２３のみが示されているが、ウェッジの対角面に２つ又はそれ以上のスポットミラー２２３を配置することも可能である。照明ビームが多極強度分布を有する、すなわち、スポットミラー２２３の各々が照明ビーム２２２の極のそれぞれのロケーションに配置されている場合、複数のスポットミラー２２３が有利であり得る。

[0055] スポットミラー２２３はマーク２０２からのゼロ次放射のすべてをブロックする訳ではないことがわかっている。スポットミラー２２３は大量のゼロ次放射をブロックする一方で、ゼロ次の別の部分をマーク２０２からリダイレクト（例えば、反射及び／又は回析）し、マーク２０２によってリダイレクトされた非ゼロ次放射と同じ一般的な方向にスポットミラー２２３の周りを通すことができる。更にいくつかのケースでは、ゼロ次放射はスポットミラー２２３の本体を通過することが可能であり、例えばゼロ次はミラー内の小さな穴を通過することが可能である。本明細書において、スポットミラー２２３を通るゼロ次放射は、スポットミラー２２３の周りを通る放射、又はスポットミラー２２３を通過する放射、或いはその両方である。更に、そうしたスポットミラー２２３を通る放射は、リークゼロ次放射と呼ばれることになる。

[0056] したがって、実施形態において、リークゼロ次放射がスポットミラー２２３の周りを通る場合、スポットミラー２２３を越えて、情報担持ビーム２２６内にリークゼロ次放射のリング状ビームが効果的に作成される。例えば、スポットミラー２２３がビーム経路内に円形プロファイルを有する場合（例えば、ビーム経路内に円形プロファイルを有するために、スポットミラー２２３は実際にはウェッジ形状の対角面に沿って楕円形状を有し得る）、リークゼロ次放射は、スポットミラー２２３を越えて環状又はドーナツ形状を有し得る。追加又は代替として、リークゼロ次放射がスポットミラー２２３を通過する場合、スポットミラー２２３を越えて、情報担持ビーム２２６の内部に連続又は離散リークゼロ次放射の低強度フィールドが効果的に作成される。リークゼロ次放射は、本来、測定信号を含まず、測定システムのダウンストリームに雑音を追加する。これは除去されることが望ましい。

[0057] 実施形態において、すべてではなくとも多くのリークゼロ次放射を除去するために、少なくとも２つのストップが提供され、各々がゼロ次放射をブロックし、非ゼロ次放射を通すことができるように配置される。したがって、実施形態において、スポットミラー２２３が、又はスポットミラー２２３がストップとして使用されていない場合は異なるストップが、（非ゼロ次放射を通すことができる一方で）ゼロ次放射に対する第１のストップとして動作し、（非ゼロ次放射を通すことができる一方で）第１のストップを通るゼロ次放射をブロックするために更なるストップが提供され、第２のストップとして動作する。実施形態において、第１のストップ及び第２のストップを組み合わせた動作は、ゼロ次放射の９５％又はそれ以上を除去する、ゼロ次放射の９８％又はそれ以上を除去する、ゼロ次放射の９９％又はそれ以上を除去する、ゼロ次放射の９９．５％又はそれ以上を除去する、ゼロ次放射の９９．９％又はそれ以上を除去する、ゼロ次放射の９９．９５％又はそれ以上を除去する、或いは、ゼロ次放射の９９．９９％又はそれ以上を除去するものである。実施形態において、第２のストップは、リークゼロ次放射の８０％又はそれ以上をブロックする、リークゼロ次放射の９０％又はそれ以上をブロックする、リークゼロ次放射の９５％又はそれ以上をブロックする、リークゼロ次放射の９８％又はそれ以上をブロックする、リークゼロ次放射の９９％又はそれ以上をブロックする、或いは、リークゼロ次放射の９９．５％又はそれ以上をブロックする。実施形態において、第１のストップ及び第２のストップを組み合わせた動作は、非ゼロ次放射の９５％又はそれ以上を通すことができる、非ゼロ次放射の９８％又はそれ以上を通すことができる、非ゼロ次放射の９９％又はそれ以上を通すことができる、非ゼロ次放射の９９．５％又はそれ以上を通すことができる、非ゼロ次放射の９９．９％又はそれ以上を通すことができる、非ゼロ次放射の９９．９５％又はそれ以上を通すことができる、或いは、非ゼロ次放射の９９．９９％又はそれ以上を通すことができる。

[0058] 図５は、ゼロ次放射をブロックするための第１及び第２のストップの実施形態を示す。スポットミラー２２３は、ゼロ次放射をブロックするための第１のストップとして使用される。第２のストップが、機械光学ブロック３１０として提供される。実施形態において、機械光学ブロックは、プリズム３００の一部として、その内部に、又はその上に提供される、ドットである。ブロック３１０は図５では円形として示されているが、ブロック３１０はスポットミラー２２３の形状に準拠するために異なる形状とすることができる。追加又は代替として、ブロック３１０は図５では連続的に示されているが、ブロック３１０はリークゼロ次放射の形状に準拠するためにリング状（例えば、環状）とすることができる。

[0059] 実施形態において、ブロック３１０は不透明である。実施形態において、ブロック３１０は吸収性とすることができ、すなわち、ブロック３１０によってブロックされるゼロ次放射の９０％又はそれ以上、９５％又はそれ以上、９８％又はそれ以上、９９％又はそれ以上、或いは９９．５％又はそれ以上を吸収する。実施形態において、ブロック３１０は反射性である。実施形態において、ブロック３１０は、ブロック３１０によってブロックされるゼロ次放射をスポットミラー２２３に向かって反射し、次にスポットミラー２２３は個の放射をプリズム３００の外側に反射するか、又は放射を吸収することができる。

[0060] 実施形態において、ブロック３１０は回析性又は拡散性である（したがって、不透明であるか又は不透明でない場合がある）。実施形態において、ブロック３１０は（例えば、スポットを「白色」にするように）放射を拡散的にリダイレクト（例えば、反射及び／又は回析）する。実施形態において、ブロック３１０はゼロ次放射を、指定された放射ダンプ又は一般に装置の側壁へ、情報担持ビーム２２６の経路の側面から外に回析する。

[0061] 図５（Ａ）は、スポットミラー２２３、ブロック３１０、スポットミラー２２３上に入射する照明ビーム２２２、並びに、ゼロ、＋１、及び−１の次数を含む様々な次数の情報担持ビーム２２６を示す、プリズム３００の概略透視図である。図５（Ａ）を見ればわかるように、スポットミラー２２３はゼロ次放射に対するストップとして動作し、その上更に非ゼロ次放射を通すことができる。更に、ブロック３１０は、スポットミラー２２３を通るゼロ次放射に対するストップとして動作し、その上更に非ゼロ次放射を通すことができる。図５（Ｂ）は図５（Ａ）のプリズム３００の概略上面図である。照明ビーム２２２は、側面からプリズム２００に入り、スポットミラー２２３上に入射しているものと見られる。非ゼロ次放射（マーク２０２によるリダイレクトから生じる（明瞭にするために図示せず））は、スポットミラー２２３を通るものと見られる。更に、いくつかのゼロ次放射（明瞭にするために具体的には識別せず）はスポットミラー２２３を通り、ブロック３１０によってブロックされる。ブロック３１０の内部は、単にスポットミラー２２３とのその関係を示すために、図５（Ｂ）では空として示されている。実施形態において、図５（Ｂ）のブロック３１０は中実となる。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のプリズム３００の右側の概略側面図である。図５（Ｃ）において、照明ビーム２２２はページの外から来てスポットミラー２２３上に入射する。図５（Ｃ）を見ればわかるように、スポットミラー２２３はゼロ次放射に対するストップとして動作し、その上更に非ゼロ次放射を通すことができる。更にいくつかのゼロ次放射（明瞭にするために具体的には識別せず）はスポットミラー２２３を通り、ブロック３１０によってブロックされる。

[0062] ある実施形態において、ビーム経路内のブロック３１０のプロファイルの幅は（同様にスポットミラー２２３に関して上記で論じたように、例えば、ブロック３１０がビーム経路に対して非直角にビーム経路の少なくとも一部を横断する場合、ビーム経路内のブロック３１０のプロファイルはその実際の形状とは異なり得る）、ビーム経路内のスポットミラー２２３のプロファイルの幅よりも広い（前述のように、スポットミラー２２３は、ビーム経路内の円形プロファイルを占有することができるが、実際には異なる形状（例えば、楕円形状）であり得る）。実施形態において、ビーム経路内のブロック３１０のプロファイルの幅は、ビーム経路内のスポットミラー２２３のプロファイルの幅の、少なくとも１０１％、少なくとも１０２％、少なくとも１０５％、又は少なくとも１１０％である。実施形態において、ビーム経路内のブロック３１０のプロファイルの幅は、ビーム経路内のスポットミラー２２３のプロファイルの幅の、１４０％未満であるか又は等しい、１３０％未満であるか又は等しい、１２０％未満であるか又は等しい、或いは、１１５％未満であるか又は等しい。ブロック３１０がリング状（例えば環状）である場合、ビーム経路内のブロック３１０のプロファイルの内部幅は、ビーム経路内のスポットミラー２２３のプロファイルの幅よりも小さい（前述のように、スポットミラー２２３は、ビーム経路内の円形プロファイルを占有することができるが、実際には異なる形状（例えば、楕円形状）であり得る）。実施形態において、ビーム経路内のブロック３１０のリング状プロファイルの内部幅は、ビーム経路内のスポットミラー２２３のプロファイルの幅の９９％又はそれ未満、９７％又はそれ未満、９５％又はそれ未満、９０％又はそれ未満、或いは８５％又はそれ未満である。

[0063] 実施形態において、ビーム経路内のブロック３１０のプロファイルの幅は、全体でない場合、非ゼロ次数について１つ以上の開口を備えるビーム経路のほとんどの幅とすることができる。例えばブロック３１０は、非ゼロ次数が０°、＋４５°、＋９０°、＋１３５°、＋１８０°、＋２２５°、＋２７０°、及び＋３１５°などで通ることになるロケーションに開口を備えるビーム経路の幅全体にわたって延在することができる。

[0064] 実施形態において、ブロック３１０はプリズム３００の一部である、内部にある、又は上にあり得る。

[0065] 実施形態において、ブロック３１０は、コーティング、ボールベアリング、或いは他の不透明な材料又は構造などの、不透明なフィーチャとすることができる。

[0066] 実施形態において、ブロック３１０は反射構造又は散乱構造とすることができる。反射ブロック３１０はミラー、反射コーティングなどとすることができる。散乱ブロック３１０は、表面（例えば、プリズム３００の表面）に取り付けるか又は彫刻することができる。そうした散乱ブロック３１０は、表面（例えば、ガラス板表面）に研削することができる。そうした散乱ブロック３１０は、入射放射を分散させ、放射を検出器から送り出す、任意の材料又は構造とすることができる。実施形態において、散乱ブロック３１０は、格子とすることができる。

[0067] 実施形態において、第１のストップ及び／又は第２のストップは、測定装置内に比較的永続的にインストールすることができる。例えばスポットミラー２２３及び／又はブロック３１０は、測定装置内に固定することができる。

[0068] 実施形態において、第１のストップ及び／又は第２のストップは、測定装置内に移動すること及び／又は測定装置から取り除くことが可能である。実施形態において、第１のストップ及び／又は第２のストップは、ビーム経路内に移動すること及び／又はビーム経路の外へ取り除くことが可能である。したがって実施形態において、スポットミラー２２３が大きいか又は最大のマークピッチ範囲用に（例えば、可能な限り小さく）設計された測定装置（例えば、アライメントセンサ）は、ブロック３１０を所定の位置に置くことによって、低いか又は最小のゼロ次リーケージ用に設計された測定装置に、容易に変換することができる。ブロック３１０が所定の位置に置かれると、測定装置は、ブロック３１０を光学経路の外へ移動させることによって、元の配置に容易に戻すことができる。このようにして測定装置は、ブロック３１０が光学経路内にあるか否かに依存して、様々な測定スキーム（例えば、粗動アライメント、微動アライメント、オーバーレイ測定など）、様々なセットアップ（例えば、焦点）などとの適合性を維持することができる。例えば測定装置は、ブロック３１０が光学経路の外にある測定装置について、現在所定の位置にある粗動アライメント、焦点、又は他のセットアップと依然として適合していることが可能であり、その後、ゼロ次放射が効果的に完全にブロックされることが望ましい場合、ブロック３１０を光学経路内に移動させることによって、ブロック３１０を所定の位置に置くことができる。

[0069] 実施形態において、ブロック３１０をビーム経路内に移動すること及び／又はビーム経路の外へ取り除くことが可能であるため、ブロック３１０は、使用される測定ターゲットの特定のピッチにとって最適にすることができる。

[0070] 図６は、ブロック３１０を測定装置内に移動すること及び／又は測定装置から取り除くことが可能な実施形態を示す。図６の実施形態において、ブロック３１０は透明板３２０の一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、板３２０はガラス、融解石英、又はクォーツである。板３２０は、板３２０（及びブロック３１０）がヒンジ軸の周りを回転できるように、ヒンジ３３０に接続される。１つの位置において、ブロック３１０はスポットミラー２２３のダウンストリームで光学経路内に位置決めすることが可能であり、別の位置において、ブロック３１０は光学経路の外に位置決めすることが可能である。実施形態において、板３２０は、プリズム３００の上面上、又は上面近くのロケーションまで回転させることができる。実施形態において、例えば異なるブロック３１０を使用できるように、板３２０をヒンジ３３０に取り外し可能に接続するか、又はヒンジ３３０から取り外すことができる。

[0071] 図７は、ブロック３１０を装置内に移動すること及び／又は装置から取り除くことが可能な更なる実施形態を示す。図７の実施形態において、ブロック３１０は、ブロック３１０が測定装置にインストールされた時に、支持フレーム３４０へと延在する支持アーム構造３５０に接続される。このようにして支持フレーム３４０は、支持アーム構造３５０を介してブロック３１０を支持する。実施形態において支持アーム構造は、ブロック３１０を適切な位置に位置決めするために、２本、４本、又は８本のアーム３７０を備える。しかしながら、異なる数のアームが使用可能であり、すなわち１本以上のアームが使用可能である。支持アーム構造３５０の１本以上のアームは、放射をほとんど損なわないように十分薄くすることができるか、又は、非ゼロ次放射は、依然として支持アーム構造３５０を通過している間に、支持アーム構造３５０の１本以上のアームに当たらないように適切に角度を付けることができる。実施形態において、アームの光学的影響（あればすべて）が対称的であるように、８本のアームが使用される。実施形態において、１本以上のアームは支持されておらず、１本以上の他のアームは支持されていることが可能である。例えばアームが８本の例において、５本のアームは支持されておらず、３本のアームは支持されているため、８本アームの対称的な光学的影響と組み合わされた安定した機械的３本アーム構造が提供されることになる。

[0072] 支持アーム構造３５０は、フレーム３４０上に緩く着座するか、又はフレーム３４０にクランプすることができる。支持アーム構造３５０が、Ｘ及びＹ方向に大幅に変位すること、又はＺ方向の周りを大幅に回転することを機械的に防止するために、１つ以上のストップ３６０を提供することができる。フレーム３４０は、Ｘ及びＹ軸の周りでの大幅な回転を防止し、Ｚ軸の下方方向への移動を制約する。支持アーム構造３５０及びブロック３１０は手によって、又は自動式ツール、例えば操作ロボットによって、取り除くことができる。実施形態において、非ゼロ次放射は支持アーム構造３５０を通過するように配置される。支持アーム構造３５０を介して、異なるタイプ及び／又はサイズのブロック３１０を光学経路内に導入することができる。

[0073] 図８は、測定装置内に移動すること及び／又は測定装置から取り除くことが可能な、ストップの概略下面図である。このストップは図７の設計と同様である。図を見ればわかるように、ブロック３１０は支持アーム構造３５０の一部であるか、又はその上に取り付けられている。この実施形態において、支持アーム構造３５０は４本のアーム３７０を有する。支持アーム構造３５０の下部は、或る実施形態ではプリズム３００の最も近くにあるため、支持フレーム３４０（明瞭にするために図８には図示せず）は、支持アーム構造３５０が取り付けられている支持フレーム３４０表面から支持アーム構造の鏡筒が「垂れ下がる」ように、プリズム３００から変位されることになる。実施形態において、支持アーム構造は、支持フレーム３４０と係合するための１つ以上の突起３８０を有する。実施形態において、１つ以上の突起３８０のうちの１つ以上は、１つ以上のストップ３６０と係合するための穴を有することができる。実施形態において、１つ以上のストップ３６０は、突起３８０の穴を貫通するねじ又はボルトとすることができる。図９は、図８のストップの概略上面図である。図１０は、ストップの側面及び外側下面を示す、図８のストップの概略側面図である。図１１は、ストップの側面及び外側上面を示す、図８のストップの概略側面図である。図１２は、ストップの側面、外側上面、及び内側下面を示す、図８のストップの概略内面図である。

[0074] 光学経路内にブロック３１０を選択的に有するための他の機構を使用することができる。例えばブロック３１０は、ブロック３１０を経路内に選択的に回転させる、水平又は垂直回転構造上に取り付けることができる。更なる実施形態において、装置は電気活動型デバイス、例えば可動素子を備える空間光変調器又は液晶型デバイスを有することができる。デバイスは、１つの状態では、デバイスが光学経路全体にわたって透明であるように配置され、別の状態では、光学経路内にブロック３１０を形成するように選択的に配置される、素子を有することができる。

[0075] 更に、実施形態において、ブロック３１０はプリズム３００の一部でない、内部にない、又は上にない場合がある。実施形態において、第２のストップは第１のストップと検出器との間のどこかにあるものとすることができる。実施形態において、ブロック３１０はスポットミラー２２３のダウンストリームにあるものとすることができる。例えばブロック３１０は、スポットミラー２２３と干渉計２２８との間に配置される、干渉計２２８の一部である、内部にある、又は上にある、或いは、干渉計２２８とセンサ２３０との間にあるものとすることができる。

[0076] 実施形態において、スポットミラー２２３は第２のストップとして動作し、スポットミラー２２３とマーク２０２との間に配置されたブロック３１０は第１のストップとして動作する。例えばブロック３１０は、図５（Ａ）に示されたプリズム３００の下部表面上、又は下部表面に配置することができる。その場合、ブロック３１０は、照明ビームをその内部を介してマーク２０２まで通すことができるようにするために、リング状とすることができる。ビーム経路内のブロック３１０のプロファイルの幅は、ビーム経路内のスポットミラー２２３のプロファイルの幅よりも広くなる。更に、照明放射がマーク上に入射する前のリダイレクトを最小限にするために、ビーム経路内のブロック３１０のリング状プロファイルの内部幅は、ビーム経路内のスポットミラー２２３のプロファイルの幅に等しいか又はその幅よりもわずかに小さくなる。

[0077] 実施形態において、図４（ｃ）を参照すると、スポットミラー２２３上に入射する照明ビーム２２２は、照明ビーム２２２のビーム経路内のスポットミラー２２３の断面よりも大きな断面を有することができる。したがって、照明ビーム２２２の放射のうちのほとんどではない場合、そのうちのいくらかは、スポットミラー２２３によって反射され、他の放射は、例えば照明ビーム２２２がプリズム３００に入射したプリズム３００の反対側表面へと、スポットミラー２２３を通ることになる。このようにしてスポットミラー２２３を通る放射は、測定装置の１つ以上の光学構成要素を診断するために使用することができる。例えば検出器が、スポットミラー２２３を通るそうした放射を受信し、そうした放射の量、形状、位置などから、１つ以上のアップストリーム構成要素（例えば、放射源、スポットミラー２２３など）が不適切に位置決めされているかどうか、又は適切に動作していないかどうかを決定することができる。その後、結果に応じてアライメント動作などのアクションを実行することができる。そこで、リークゼロ次放射を削減又は除去する目的でスポットミラー２２３をより大きくすることにより、そうした測定技法が不可能になる可能性がある。したがって、本明細書で説明する第２のストップを使用することで、測定装置の既存の診断（例えば、アライメント）技法に与える影響を少なくすることから無くすことまでが可能である。

[0078] 実施形態において、測定装置の光学システムは、マークを照らすために軸外照明を使用することができる。軸外照明を使用することは、１つ以上の放射源領域が瞳の周辺部、すなわち光学軸からある程度離れた部分に限定されることを意味している（例えば、双極子照明、環状照明、四極子照明など）。照明を瞳の周辺に限定することによって、マークの最小可能ピッチがほぼλ／ＮＡからほぼλ／２ＮＡに減少させ、ここでλは使用される放射の波長であり、ＮＡは計器（例えば、アライメントセンサ又はより一般的には位置測定装置）の対物レンズの開口数である。例えば軸外照明は、入射角の制限領域（瞳面内の制限半径範囲）で使用することができる。とりわけ、軸外照明を使用することによって、精度を上げるために、及び任意選択で測定装置の検出器側の空間分解能の必要なしに、マークの格子ピッチを減らすことが可能である。軸外照明を提供するための照明光学装置は、様々な形をとることが可能であり、そのうちのいくつかは、ＰＣＴ特許出願第ＷＯ２０１３／１５２８７８号及び第ＷＯ２０１４／０２６８１９号に開示されており、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0079] したがって、実施形態において、照明光学装置は、対物レンズ２２４の瞳内の少なくとも第１及び第２の放射源領域から、コヒーレント放射を供給するように構成される。第１及び第２の領域は、瞳の（少なくとも光学軸から離れているという意味において）周辺部に限定される。それらの領域は、各々角度範囲において制限され、光学軸に関して互いに正反対に位置決めされる。放射源領域は、非常に小さなスポットの形をとるか、又はより拡張された形であってよい。更なる放射源領域、特に第３及び第４の放射源領域は、第１及び第２の領域から９０°回転させて提供することができる。装置は、概して、これらの特定照明プロファイルを提供することに限定する必要はない。既知であるか又は今なお開発途中であるかの双方の、異なるプロファイルの使用を好む、他の使用モードを有することができる。

[0080] 実施形態において、測定装置の光学システムは、光学システムの光学軸と位置合わせされたビーム放射によってスポットが形成される、軸上照明モードと、光学システムの光学軸から離れた方向から入射する放射の１つ以上のビームによってスポットが形成される、軸外モードの照明（例えば、双極子照明、環状照明、四極子照明など）と、の間で選択的に動作可能である。

[0081] 実施形態において、軸外照明は、所望の照明を提供すること、及びゼロ次回析放射に対するフィールドストップとして動作することの両方が可能な、装置の１つ以上のスポットミラーの特定の分布又はロケーションによって作成可能である。例えば、入射ビームの幅は、１つ以上のスポットミラーのそれぞれの幅よりも広いことが可能であり、したがって、ビームの一部は１つ以上のスポットミラーによってマークに送達される一方で、残りの部分は１つ以上のスポットミラーを通り越えて、例えばビームダンプに入射することになる。

[0082] 実施形態において、軸上照明及び／又は軸外照明は、１つ以上のスポットミラー２２３上に入射する前に定義することができる。軸上照明及び／又は軸外照明は、カスタマイズされた光学素子によって、可動素子を備えた空間光変調器によって、などで作成可能である。照明は、放射を大幅に無駄にすることなく、対物レンズ２２４の瞳面において所望の照明プロファイルを提供するように、１つ以上のスポットミラー２２３と一致させることができる。

[0083] 照明モードを変更することなく、Ｘ、Ｙ、及びＸＹマークのいずれかの上で位置合わせすることが可能な、「ユニバーサル」照明プロファイルが設計可能であるが、これは必然的に、性能における何らかの妥協及び／又は装置内での何らかの複雑さをもたらす。代替として、専用モードを設計し、（例えば、スポットミラーの配置を変更すること及び／又は入力放射分布を変更することによって）異なるマークタイプで使用するように選択可能にすることができる。照明の異なる偏光も選択可能である。

[0084] 実施形態において、光学システムは、測定装置を用いて散乱タイプの測定を実行できるように構成される。例えば、測定装置を使用して角度分解散乱法を実行できるようにするために、共役瞳面内に空間分解能を有する検出器が使用可能である。

[0085] マークは、所望であれば、例えば２つの異なる偏光を使用して位置を測定するために、２回以上のスキャンが必要な場合がある。また、ＸＹマークのスキャンの途中で、照明モードを切り替えることが有用な場合もある。他の実施形態において、２つの測定を同時に実行できるように、光信号の多重化を使用することができる。同様に、照明モードを切り替えることなくＸＹマークの異なる部分をスキャン及び測定できるように、多重化を適用することができる。そうした多重化を実行するための単純な方法は、周波数分割多重化によるものである。この技法において、スポット及び／又は偏光の各ペアからの放射は、位置情報を担持している時変信号の周波数よりもかなり高くなるように選択された、特性周波数を用いて変調される。検出器に到達する回析及び処理済み光信号は、２つの信号の混合となるが、それらは、放射源放射のそれぞれの周波数に同調された１つ以上のフィルタを使用して電子的に分離することができる。時分割多重化も使用可能であるが、これは、放射源と検出器との間の正確な同期化を含む傾向がある。各周波数での変調は、例えば単純な正弦波又は方形波とすることができる。

[0086] 前述の例において、測定装置の光学経路内で典型的に使用される１つ以上の偏光素子は省略されていることに留意されたい。この省略は、本発明の実施形態の記述の説明を簡略化するためにのみ行われている。実際の実装では、典型的には１つ以上の偏光素子が含まれることになる。本明細書で説明するストップのうちの１つ以上は、そうした偏光素子の一部である、内部にある、又は上にあるものとすることができる。加えて、マークタイプに従った異なる偏光を用いて測定を行うこと、及び／又は、各マーク上の複数の偏光を用いて測定を行うことが慣例である。所望の偏光を達成するための機能は、当業者であれば想定可能である。

[0087] 円偏光でマークを照らすことが望ましい場合、位置感知又は何らかの他の形の方法のいずれの場合であっても、スポットミラー２２３と対物レンズ２２４との間に４分の１波長板（図示せず）を挿入することができる。これは線形偏光を円偏光に変化させる（また、マークによる回析後に再度元に戻す）効果を有する。円偏光の方向（時計回り／反時計回り）は、照明出力２２０又は照明出力とスポットミラー２２３との間の他の光学装置内で、異なる線形偏光を選択することによって変更可能である。

[0088] 実施形態において、スポットミラー２２３と検出器との間に偏光素子を配置することができる。例えば、プリズム３００の上面又は上面上に、例えば４分の１波長板又は２分の１波長板の形の偏光素子を配置することができる。実施形態において、ブロック３１０は、そうした偏光素子の一部として、内部に、又は上に、例えばそうした偏光素子の上面に、提供することができる。

[0089] 照明出力２２０から出現する照明は単色であり得るが、典型的には、例えば白色光など本来広帯域であるか、又は多色である。ビーム内の波長の多様性は、測定のロバスト性を向上させる。センサは、例えば緑、赤、近赤外、及び遠赤外と名付けられる４つの波長のセットを使用することができる。異なる４つの波長、或いは４つよりも多いか又は少ない波長を使用することができる。

[0090] 本明細書における「正及び負の回析次数」という語句は、１次及びそれより高次数の回析次数のうちのいずれかを指す。回析次数は、正でも負でもないゼロ次数（鏡面反射）と、便宜上、正及び負と呼ばれる相補的ペア内に存在するより高い次数とを含む。非ゼロ次は、高次数と呼ぶことができる。したがって、＋１次及び−１次は、正及び負の次数の例であり、＋２次及び−２次、＋３次及び−３次、なども同様である。本明細書の例は、便宜上、主に＋１次及び−１次に関連して示されるが、他の非ゼロ次数が透過及び／又は処理され得る制限はない。言い換えれば、本明細書で説明する例は０次及び＋／−１次の回析信号に集中しているが、本開示はより高次の、例えば＋／−２次、より一般的には＋／−ｎ次のキャプチャ及び分析にまで及ぶことを理解されよう。この例において、１次数は単に、簡単にするために図示及び考察されている。

[0091] 本明細書における上面、下面、及び側面の言及は、単に便宜上のものである。本明細書で言及される部材は、記述された向きとは異なる向きでもよい。例えば、垂直に配置された部材は水平に配置されるか、又は記述されたものと逆さに配置されてもよい。したがって、適切な環境において、部材の上面又は上面上にある何かの記述は、その部材の向きに依存してその部材の側面又は下面にあってもよい。

[0092] 本説明及び特許請求の範囲は、例えばアライメントマークを形成する構造上に形成される放射のスポットに言及する一方で、「スポット」という用語は、照らされるエリアの任意の特定のサイズ又は形状を必要とするものと理解されるべきではない。照明スポットは、例えば円形であるか又は細長くてもよい。同様に、スポットのイメージは１つ以上の検出器上にかかるように形成することができる一方で、スポットのイメージはスポット自体と同じ形状を有しても又は有さなくてもよい。それぞれの検出器を伴う多数のスポットは除外されない。

[0093] アライメントセンサを制御し、それによって検出された信号を処理し、リソグラフィパターニングプロセスを制御する際に使用するのに好適な測定をこれらの信号位置から計算する処理ユニットＰＵは、典型的には何らかの種類のコンピュータアセンブリを含むことを理解されたい。コンピュータアセンブリは、装置外部の専用コンピュータであってよく、アライメントセンサ専用の処理ユニットであってよく、或いは代替として、リソグラフィ装置を全体として制御する中央処理ユニットＬＡＣＵであってよい。コンピュータアセンブリは、コンピュータ実行可能コードを備えるコンピュータプログラム製品をロードするように配置可能である。これは、コンピュータプログラム製品がダウンロードされた時、コンピュータアセンブリが前述のアライメントセンサＡＳを備えるリソグラフィ装置を制御できるようにすることができる。

[0094] 実施形態において、周期構造上のスポットに照明放射を提供するため、及び、周期構造によってリダイレクトされた放射を受信するための、光学システムであって、周期構造からのゼロ次放射をブロックするため、及び非ゼロ次放射を通すことができるようにするための、第１のストップ、並びに、第１のストップを通るゼロ次放射をブロックするため、及び非ゼロ次放射を通すことができるようにするための、第２のストップを備える、光学システムと、光学システムのダウンストリームの非ゼロ次放射を受信するための放射検出器と、を備える、測定装置が提供される。

[0095] 実施形態において、第１のストップはミラーを備える。実施形態において、測定装置は照明放射をミラーに提供するための放射入力を更に備え、ミラーは周期構造上のスポットに向けて照明放射を提供するように構成される。実施形態において、第１のストップはプリズムの一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、第２のストップはプリズムの一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、第２のストップはプリズムの一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、第２のストップは板の一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、板はヒンジ上に取り付けられる。実施形態において、第２のストップは、フレームによって解放可能に支持される支持アーム構造の一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、第２のストップは不透明なフィーチャである。実施形態において、第２のストップは散乱又は反射フィーチャである。実施形態において、第２のストップは、リダイレクトされる放射の経路内及び経路外に移動可能である。実施形態において、検出器は、受信された非ゼロ次放射からアライメントを決定するように構成される。

[0096] 実施形態において、パターンを基板に転写するように構成されたパターニングサブシステムと、パターニングサブシステムに対して基板の位置を測定するように構成された測定サブシステムと、を備えるリソグラフィ装置が提供され、パターニングサブシステムは、基板上の所望の位置にパターンを適用するために、測定サブシステムによって測定される位置を使用するように配置され、測定サブシステムは、本明細書で説明する装置を備える。

[0097] 実施形態において、測定の方法が提供され、方法は、周期構造上のスポットに放射を提供すること、周期構造によってリダイレクトされた放射を受信することであって、リダイレクトされた放射はゼロ次及び非ゼロ次の放射を含むこと、非ゼロ次放射が第１のストップを通ることができるようにしながら、第１のストップを使用してリダイレクトされた放射のゼロ次放射をブロックすること、非ゼロ次放射が第２のストップを通ることができるようにしながら、第２のストップを使用して第１のストップを通るゼロ次放射をブロックすること、及び、第１及び第２のストップのダウンストリームの放射検出器において、非ゼロ次放射を受信すること、を含む。

[0098] 実施形態において、第１のストップはミラーを備え、ミラーに照明放射を提供することを更に備え、ミラーは周期構造上のスポットに向けて照明放射を提供する。実施形態において、第１のストップはプリズムの一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、第２のストップはプリズムの一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、第２のストップはプリズムの一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、方法は、リダイレクトされた放射の経路内及び経路外に第２のストップを移動させることを更に含む。実施形態において、第２のストップはヒンジ上に取り付けられた板の一部であり、内部にあり、又は上にあり、更に第２のストップを移動させることは、ヒンジを中心に板を回転させることを含む。実施形態において、第２のストップは、フレームによって解放可能に支持される支持アーム構造の一部である、内部にある、又は上にある。実施形態において、第２のストップは散乱又は反射フィーチャである。

[0099] 実施形態において、デバイスを製造する方法が提供され、デバイスパターンがリソグラフィプロセスを使用して基板に適用され、方法は、基板上に形成された周期構造の測定される位置を参照することによって適用されたパターンを位置決めすることを含み、測定される位置は、本明細書で請求される方法によって取得される。

[00100] 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を理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、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の製造である。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が、当業者には認識される。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）、メトロロジーツール及び／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。更に基板は、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。

[00101] 光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組み合わせを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。

[00102] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの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、又はこ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。

[00103] 「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コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組み合わせを指すことができる。

[00104] 本発明の実施形態は、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つ以上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。

[00105] 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。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 (24)

1. 周期構造上のスポットに照明放射を提供するため及び前記周期構造によってリダイレクトされた放射を受信するための光学システムであって、前記周期構造からのゼロ次放射をブロックするため及び非ゼロ次放射を通すことができるようにするための第１のストップと、前記第１のストップを通るゼロ次放射をブロックするため及び前記非ゼロ次放射を通すことができるようにするための第２のストップと、を有する、光学システムと、
   前記光学システムのダウンストリームの前記非ゼロ次放射を受信するための放射検出器と、
   を備える、測定装置。
2. 前記第１のストップは、ミラーを備える、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記照明放射を前記ミラーに提供するための放射入力を更に備え、
   前記ミラーは、前記周期構造上の前記スポットに向けて前記照明放射を提供するように構成される、請求項２に記載の測定装置。
4. 前記第１のストップは、プリズムの一部であるか、前記プリズムの内部にあるか、又は、前記プリズムの上にある、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。
5. 前記第２のストップは、前記プリズムの一部であるか、前記プリズムの内部にあるか、又は、前記プリズムの上にある、請求項４に記載の測定装置。
6. 前記第２のストップは、プリズムの一部であるか、前記プリズムの内部にあるか、又は、前記プリズムの上にある、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定装置。
7. 前記第２のストップは、板の一部であるか、前記板の内部にあるか、又は、前記板の上にある、請求項１から６のいずれか一項に記載の測定装置。
8. 前記板は、ヒンジ上に取り付けられる、請求項７に記載の測定装置。
9. 前記第２のストップは、フレームによって解放可能に支持される支持アーム構造の一部であるか、前記支持アーム構造の内部にあるか、又は、前記支持アーム構造の上にある、請求項１から６のいずれか一項に記載の測定装置。
10. 前記第２のストップは、不透明なフィーチャである、請求項１から９のいずれか一項に記載の測定装置。
11. 前記第２のストップは、散乱又は反射フィーチャである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の測定装置。
12. 前記第２のストップは、前記リダイレクトされる放射の前記経路内及び前記経路外に移動可能である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の測定装置。
13. 前記検出器は、前記受信された非ゼロ次放射からアライメントを決定するように構成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の測定装置。
14. パターンを基板に転写するように構成されたパターニングサブシステムと、
    前記パターニングサブシステムに対して前記基板の位置を測定するように構成された測定サブシステムと、を備え、
    前記パターニングサブシステムは、前記基板上の所望の位置に前記パターンを適用するために、前記測定サブシステムによって測定される前記位置を使用するように配置され、
    前記測定サブシステムは、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置を備える、
    リソグラフィ装置。
15. 測定する方法であって、
    周期構造上のスポットに放射を提供すること、
    前記周期構造によってリダイレクトされた放射を受信することであって、前記リダイレクトされた放射はゼロ次及び非ゼロ次の放射を含むこと、
    非ゼロ次放射が第１のストップを通ることができるようにしながら、前記第１のストップを使用して前記リダイレクトされた放射のゼロ次放射をブロックすること、
    非ゼロ次放射が第２のストップを通ることができるようにしながら、前記第２のストップを使用して前記第１のストップを通るゼロ次放射をブロックすること、及び、
    前記第１及び第２のストップのダウンストリームの放射検出器において、前記非ゼロ次放射を受信すること、
    を含む、方法。
16. 前記第１のストップは、ミラーを備え、
    前記ミラーに照明放射を提供することを更に備え、
    前記ミラーは、前記周期構造上の前記スポットに向けて前記照明放射を提供する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１のストップは、プリズムの一部であるか、前記プリズムの内部にあるか、又は、前記プリズムの上にある、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 前記第２のストップは、前記プリズムの一部であるか、前記プリズムの内部にあるか、又は、前記プリズムの上にある、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第２のストップは、プリズムの一部であるか、前記プリズムの内部にあるか、又は、前記プリズムの上にある、請求項１５又は１６に記載の方法。
20. 前記リダイレクトされた放射の前記経路内及び前記経路外に前記第２のストップを移動させることを更に含む、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記第２のストップは、ヒンジ上に取り付けられた板の一部であるか、前記板の内部にあるか、又は、前記板の上にあり、
    更に前記第２のストップを移動させることは、前記ヒンジを中心に前記板を回転させることを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記第２のストップは、フレームによって解放可能に支持される支持アーム構造の一部であるか、前記支持アーム構造の内部にあるか、又は、前記支持アーム構造の上にある、請求項２０に記載の方法。
23. 前記第２のストップは、散乱又は反射フィーチャである、請求項１５から２２のいずれか一項に記載の方法。
24. デバイスパターンがリソグラフィプロセスを使用して基板に適用されるデバイスを製造する方法であって、
    前記基板上に形成された周期構造の測定される位置を参照することによって前記適用されたパターンを位置決めすることを含み、
    前記測定される位置は、請求項１５から２３のいずれか一項に記載の方法によって取得される、方法。
    

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