JP4264434B2 - 計測基板、基板テーブル、リソグラフィ装置、アライメントシステムにおけるアライメントビーム角度の算出方法、及びアライメント検証システム - Google Patents

Description

本発明は、計測基板、基板テーブル、リソグラフィ装置、アライメントシステムにおけるアライメントビームの角度の算出方法、およびアライメント検証システムに関する。

リソグラフィ装置は基板に、通常は基板の目標部分に、所望のパターンを与えるマシンである。リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この例において、マスクあるいはレチクルにも相当するパターニングデバイスは、ＩＣの個々の層に形成される回路パターンを生成するために使用される。そして、基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つまたは複数のダイの部分を含む）にこのパターンを転写することが可能である。パターン転写は一般的に基板上に設けられた放射線感光材料（レジスト）の層に結像することでなされる。一般的に、シングル基板は、順次パターン化される近接目標部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置には、全体パターンを目標部分に１回の作動にて露光することにより各目標部分が照射されるステッパと、所定の方向（「スキャニング」方向）にパターンを投影ビーム下でスキャニングし、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは非並行にスキャニングすることにより各目標部分が照射されるスキャナーとが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターニングデバイスから基板への転写もまた可能である。

基板の露光の前に、機能フィーチャが確実に基板の正確な位置に結像されるように基板の位置合わせが正確になされなくてはならない。アライメントは、マスクの特定のポイントの像を、露光される基板の特定のポイントに合わせる工程である。一般的には小さなパターンのような１つ以上のアライメントマークが基板とマスクの各々に設けられる。デバイスは中間処理ステップにおいて連続露光によってビルドアップする複数の層を含む。各露光の前に、基板のマークとマスクとのアライメントが実行され、新たな露光と前の露光間の位置エラーを最小限にする。このエラーはオーバレイエラーと称される。

マークは一般に基板の表面にあるが、基板の裏面でもあり得る。例えば露光が基板の反対側でなされるとき、基板の裏面のマークが使用される。これは、マイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）、マイクロ光電子機械システム（ＭＯＥＭＳ）、もしくはマイクロシステムズテクノロジ（ＭＳＴ）の製造において特に生じ得る。

表面−裏面アライメント（ＦＴＢＡ）アプリケーションにおいて、基板の両面が露光に使用される。このような場合、表面に対して裏面の一部分もしくは複数の部分が位置合わせされることによってオーバレイを明確にすることが出来る。これについて図１を参照してさらに詳しく説明する。図１は基板１０を示しており、該基板１０の第一面にて第一の層１１が処理される。第二の層１２は基板１０の第二面にて処理される。基板１０において第一の層１１が露光され、基板が反転された後、第二の層が位置１３にて露光される予定となっている。しかし、露光がなされる現実の、実際の位置は、位置１２である。予定位置１３と実際位置１２間の差はオーバレイと称される。予定位置１３が、第一の層１１の仮想位置（仮想層１４を参照）に対する予定相対距離を有するとき、オーバレイは仮想層１４と、従い層１１自体の位置によってきまる。層１１が基板の裏面にあって、層１２が表面にあるとき、上述のオーバレイは表裏位置合わせオーバレイ、すなわちＦＴＢＡオーバレイと称される。ＦＴＢＡオーバレイはＦＴＢＡオーバレイエラーとも称される。

特定のリソグラフィ装置において特定されたＦＴＢＡオーバレイを実際に検証するため、ＦＴＢＡオーバレイエラー計測方法が必要とされる。２００４年７月２８日に出願された、同一出願人による同時係属米国特許出願番号第１０／９００，３９３号において、ガラス検証基板を用いて表面−裏面アライメント（ＦＴＢＡ）検証を実行している。この検証基板は、検証基板の位置合わせのため、検証基板の一方の面にのみアライメントマークを有する。ＦＴＢＡオーバレイパターンの露光のための検証基板のアライメントは、それぞれ基板の他方の面で両方の層を処理することにより実行される。検証のためのオーバレイパターンは一セットの検証マークを含む。必要なアライメントのために基板の同一物理面にある同一セットのアライメントマークが使用される。この順序、すなわち、第一に裏面アライメントあるいは第一に表面アライメントを行うかが変えられる。従って、１つの層は表面アライメントによって露光されて、１つの層は裏面アライメントによって露光される。検証基板はアライメントシステムのレーザにより使用される放射線に対して透明である。これは、ＦＴＢＡオーバレイ値を決定するために必要な裏面検証マークを、アライメントシステムにより表面から計測可能であることを意味する。しかし、アライメントビーム（すなわちレーザビーム）の非垂直は、ＦＴＢＡオーバエラーの決定においてシフトをまねく。

ゆえに、基板の異なる面に配置されるマーク間の横方向距離を判断するために、アライメントシステムにおけるアライメントビームのビーム角度を決定することが望ましい。ビーム角度の値は、アライメントビームの非垂直の影響を修正するのに使用可能である。これら修正は、ＦＴＢＡオーバレイエラーを算出する際に使用可能である。しかし、ビームが当たる表面に対するビーム角度の決定は、他の状況においても重要であることは明らかである。ゆえに、ビーム角度の決定することが本発明の一般概念である。

本発明の第一態様に従って、被カバーアライメントマークと非被カバーアライメントマークが設けられる計測基板と、被カバーアライメントマークをカバーする透明板とを提供する。

本発明の別の態様に従って、被カバーアライメントマークと非被カバーアライメントマークが設けられ透明板が被カバーアライメントマークをカバーする計測基板を保持するように構成された基板テーブルを提供する。

本発明の別の態様に従って、被カバーアライメントマークと非被カバーアライメントマークが設けられ透明板が、被カバーアライメントマークをカバーする計測基板を保持するように構成された基板テーブルから成るリソグラフィ装置を提供する。

本発明のまた別の態様に従って、計測基板に複数のアライメントマークを配置し、全数より少ないアライメントマークを透明板でカバーして、被カバーアライメントマークと非被カバーアライメントマークを提供し、非被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、第二アライメントマークの第一実際位置と第一計測位置間の被カバーアライメントマークの第一シフトを算出し、被カバーアライメントマーク各々の第一シフトを使用して角度の第一値を算出することを含む、所定ラインに対するアライメントシステムにおけるアライメントビームの角度を算出する方法を提供する。

本発明の別の態様に従って、アライメントシステムを用いて放射線のアライメントビームを供給し、放射線のアライメントビームに対して透明な検証基板を提供し、放射線ビームのその断面に第一パターンを形成し、検証基板の第一面に第一パターン化放射線ビームを投影して第一検証マークを作り出し、検証基板を反転させ、検証基板の位置合わせを行い、放射線ビームのその断面に第二パターンを形成し、検証基板の第二面に第二パターン化放射線ビームを投影して第二検証マークを作り出し、アライメントシステムを用いて検証基板の第一面の第一マークの位置を検出し、アライメントシステムを用いて該基板の第二面の第二検証マークの位置を検出し、ここで、該検証基板は、基板の面における第一検証マークと第二検証マーク間のずれを計測するために、第一検出と第二検出の間、検証基板を保持する基板テーブルに対して静止状態を保っており、そして、上に記載の方法に従ってアライメントシステムにおけるアライメントビームの角度を算出し、表面−裏面アライメントエラーを判断する目的に、該角度を用いて、計測されたずれを修正することを含む検証方法を提供する。

添付図を参照して、本発明を実施例の形で詳細に説明する。添付図中類似部品は、同一参照番号を用いて表示している。
図２は、本発明の実施形態に基づくリソグラフィ装置を示したものである。本装置は、放射線ビームＢ（例えばＵＶ放射線あるいは可視光波長を有する放射線）を調整するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬを含む。支持（例えばマスクテーブル）は、ＭＴ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ており、かつ、特定のパラメータに基づいて正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一ポジショナＰＭに連結を行っている。基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴは、基板（例えばレジスト塗布ウェハ）を保持するように構成され、かつ、特定のパラメータに基づいて正確に基板の位置決めを行うように構成された第二ポジショナＰＷに連結を行っている。投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳは、パターニングデバイスＭＡにより投影ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイからを含む）に投影するように構成されている。

照明システムには、放射線の誘導、成形、あるいは調整を行う、屈折、反射、磁気、電磁、静電、また他のタイプの光学部品、もしくはこれらの組み合わせといったような様々なタイプの光学部品が含まれる。

支持MTはパターニングデバイスを支持する（例えば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位置、リソグラフィ装置の設計、かつ、例えば、パターニングデバイスが真空環境に保持されているか否かといったような他の条件に基づく方法でパターニングデバイスを保持する。支持構造には、パターニングデバイスを保持する目的に、機械、真空、静電、または他のクランプ技術が使用され得る。支持構造は、例えば、その要求に応じて、固定されるか、あるいは可動式であるフレームもしくはテーブルであろう。支持構造はパターニングデバイスを例えば投影システムに対して所望の位置に配置可能にする。本明細書において使用する「レチクル」あるいは「マスク」なる用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義とみなされる。

本文において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを作り出すべく、投影ビームの断面にパターンを与えるために使用可能なデバイスに相当するものとして広義に解釈されるべきである。ビームに与えられたパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャあるいは所謂アシストフィーチャを含む場合、基板の目標部分における所望のパターンとは必ずしも完全には一致しないことを注記する。一般に、投影ビームに与えられるパターンは、集積回路といったような、目標部分に作り出されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過型か反射型である。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラム可能ミラーアレイ、およびプログラム可能ＬＣＤパネルが含まれる。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、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラム可能ミラーアレイの例では、入射の放射線ビームを異なる方向に反射させるよう、それぞれ傾斜した小さなミラーのマトリクス配列を用いている。傾斜ミラーは、ミラーマトリクスによって反射される放射線ビームにパターンを与える。

本文に使用する「投影システム」なる用語は、使用される露光放射線に適した、もしくは浸液の使用または真空の使用といったような他のファクタに適した、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、電磁光学システム、および静電光学システム、あるいはこれらの組み合わせを含めた様々な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。本文において「投影レンズ」なる用語がどのように使用されていても、より一般的な用語である「投影システム」と同義とみなされる。

ここで示しているように、この装置は透過タイプ（例えば透過マスクを使用する）である。あるいは、該装置は反射タイプの（例えば上述のようなタイプのミラーアレイを使用する、あるいは反射マスクを使用する）ものも可能である。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）の基板テーブル、あるいはこれ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る。このような「多段」マシンにおいて追加のテーブルが並行して使用され得る。もしくは、１つ以上のテーブルが露光に使用されている間、予備工程が他の１つ以上のテーブルで実行され得る。

リソグラフィ装置もまた、投影システムと基板間のスペースを充填するよう、例えば水といったような比較的高い屈折率を有する液体によって基板の少なくとも部分が覆われるタイプのものである。浸液は、例えばマスクと投影システム間といった、リソグラフィ装置の他のスペースにも用いられる。液浸技術は投影システムの開口数を増す目的に従来技術において周知のものである。本文において使用する「液浸」なる用語は、基板のような構造を液体に沈下させねばならないことを意味するのでなく、露光中、例えば投影システムと基板間に、液体が配置されていることのみを意味する。

図２を参照に説明すると、照明装置ＩＬは放射線源ＳＯから放射線のビームを受け取る。この放射線源とリソグラフィ装置は、例えばソースがエキシマレーザである場合、別々の構成要素である。こうしたケースでは、放射線源がリソグラフィ装置の一部を構成するとはみなされず、放射線ビームは、例えば適した誘導ミラーかつ／またはビームエキスパンダを備えるビーム配給システムＢＤにより、放射線源ＳＯから照明装置ＩＬに進む。別のケースにおいては、例えば放射線源が水銀ランプである場合、放射線源はリソグラフィ装置に統合された部分である。放射線源ＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム配給システムＢＤと共に、放射線システムとみなされる。

照明装置ＩＬは、放射線ビームの角強度分布を調整する調整装置ＡＤを備える。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の少なくとも外部かつ／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒに相当する）が調整可能である。さらに、照明装置ＩＬは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯといったような、他のさまざまな構成要素を備える。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するよう、投影ビームを調整するために使用可能である。

投影ビームＢは支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）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形成される。放射線ビームＢはマスクＭＡを横断して基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を合わせる投影システムＰＳを通過する。第二位置決め手段ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計、リニアエンコーダ、あるいは容量センサ）により、基板テーブルＷＴは、例えば放射線ビームＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび他の位置センサ（例えば、図２には明示しておらない干渉計、リニアエンコーダ、あるいは容量性センサ）が、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に放射線ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用され得る。一般的に、マスクテーブルＭＴの運動は、第一位置決め装置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）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。同様に、基板テーブルＷＴの運動は第二位置決め装置ＰＷの部分を形成する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にて行われる。しかし、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されるか、あるいは固定される。

マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされる。基板アライメントマークP1、P2はアライメントシステムASにより検出される。図示のような基板アライメントマークが専用目標部分を占めるが、これらは目標部分間のスペースに配置される。これらはスクライブレーンアライメントマークとして知られている。同様に、１つ以上のダイがマスクＭＡに配備される状況において、マスクアライメントマークはダイ間に配置される。

本記載の装置は次のモードにおける少なくとも１つのモードにおいて使用され得る。
１．ステップモードにおいて、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に維持されており、投影ビームに与えられた全体パターンが１回の作動（すなわちシングル静的露光）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴがｘ方向および／あるいはｙ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが露光可能となる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズにより、シングル静的露光にて結像される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモードにおいて、投影ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは同時走査される（すなわちシングル動的露光）。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（縮小）および像反転特性により判断される。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズにより、シングル動的露光における目標部分の幅（非走査方向における）が制限される。一方、走査動作長が目標部分の高さ（走査方向における）を決定する。
３．他のモードにおいて、マスクテーブルＭＴは、プログラム可能パターニング手段を保持し、基本的に静止状態が維持される。そして、基板テーブルＷＴは、放射線ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、移動あるいは走査される。このモードにおいては、一般にパルス放射線ソースが用いられ、プログラム可能パターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各運動後、もしくは走査中の連続的放射線パルスの間に、要求に応じて更新される。この稼動モードは、上述のようなタイプのプログラム可能ミラーアレイといった、プログラム可能パターニング手段を使用するマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。

上に述べた使用モードを組み合わせたもの、かつ／または変更を加えたもの、あるいはそれとは全く異なる使用モードもまた使用可能である。

本発明において、アライメントシステムにおけるアライメントビームの角度を計算する方法を提供する。アライメントシステムはリソグラフィ投影装置の部分であるが、例えばウェハボンダといったような他の投影装置もしくはアライメント装置の部分ともなり得ることは理解される。実施形態において、リソグラフィ装置の基板テーブルＷＴに配置可能な計測基板（例えば計測ウェハ）に２つのマークが配置される。図３Ａは本発明に従う計測基板３０の断面を示したものである。計測基板３０は、計測基板３０の第一位置に第一アライメントマーク３２を、第二位置に第二アライメントマーク３３を有する。第一マークおよび第二マークは格子マークであるが、他のタイプのマークでも可能である。図３Ａに示すように、計測基板３０上に透明板３４が配置され、第二アライメントマーク３３をカバーする。実施形態において、透明板３４はガラス製であるが、他の適切な透明材料も使用され得る。透明板３４は好ましくは６３２．８ｎｍの波長を有する光に対し約１．５の屈折率を有するが、他の屈折率でも可能である。透明板３４の厚さは５００μｍから２ｍｍの間である。第一アライメントマーク３２と第二アライメントマーク３３は同一であるが、異なるタイプであっても可能である。

本発明の他の実施形態において、アライメントマーク３２、３３および透明板３４は基板テーブルＷＴの計測基準に配置される。図３Ｂは、計測基準３５を有する基板テーブルＷＴの上面図である。計測基準３５は、第一アライメントマーク３２および第二アライメントマーク３３のそれぞれと、第二アライメントマーク３３上面の透明板３４とを含む。２つのアライメントマーク３２、３３が基板テーブルＷＴの基準３５に配置される場合、計測基板は必要ではない。

図３Ｃは、本発明の他の実施形態に従う計測基板３６の上面図である。計測基板３６はカバーされない複数のアライメントマーク３７と、カバーされる複数のアライメントマーク３８を含む。被カバーアライメントマーク３８は透明板３９でカバーされる。以下においてより詳細に説明を行うように、計測基板３６に透明板３９が配置された後にのみ、被カバーアライメントマーク３８の位置が計測される場合、複数の非被カバーアライメントマーク３７を用いることが有効である。

アライメントシステムのアライメントビームの角度を計算する方法について、２つのみのアライメントマーク３２、３３を有した基板３０を用いて詳細に記載を行う。この方法は、計測基板３０に２つのアライメントマーク３２、３３を配置することにより開始する。ここで第二アライメントマーク３３が透明板３４でカバーされる。次に計測基板３０が基板テーブルＷＴに配置されて、位置合わせされる。実施形態においては、透明板３４が第二アライメントマーク３３上に配置される前に、第一アライメントマーク３２と第二アライメントマーク３３の両方の位置がそれぞれ計測される。図３Ａに示すように、このようにして第一アライメントマーク３２と第二アライメントマーク３３間の距離ｄ_ｐｒｅｄの判断が可能となる。これがなされると、第二アライメントマーク３３上面に透明板３４が配置される。

図４および図５は、アライメントシステムＡＳの部分と共に示した、基板テーブルＷＴに配置された計測基板３０の２つの部分断面図である。図４は、アライメントビーム４１が入射する第一アライメントマーク３２を示している。計測基板３０の表面におけるアライメントビーム４１と垂線４２間の角度をαとする。アライメントビーム４１は第一アライメントマーク３２で反射され、反射アライメントビーム４３となる。アライメントマーク３２を正確に検出する目的に、反射アライメントビーム４３はアライメントシステムＡＳのデテクタによって検出される。第一アライメントマーク３２は、計測基板３０の表面側の第一位置に配置される。次に、アライメントシステムＡＳが第二アライメントマーク３３を検出するよう、基板テーブルＷＴが移動される。図５は、透明板３４でカバーされた第二アライメントマーク３３の断面を示している。図４に示すように、アライメントビーム４１および垂線４２が角度αと同様示されている。透明板３４が在ることからアライメントビーム４１は図５に示すように屈折する。垂線４２に関して透明板３４におけるアライメントビーム４１の角度をβとする。図５では、カバー用の透明板３４がない場合の、アライメントビーム４１の伝搬路を示す破線４７も示している。また、透明板３４の厚さをｔにて示している。シフトした反射アライメントビーム４９は、図５に示すように第二アライメントマーク３３から離れる。シフトした反射アライメントビーム４９は破線４７に対するシフト量だけずれる。反射アライメントビーム４９のシフトは垂線４２に対する本来の位置を反映しない、アライメントシステムＡＳによる位置計測となる。しかし、第一アライメントマーク３２と第二アライメントマーク３３間の実際の距離が予め決定される。図３Ａのｄ_ｐｒｅｄを参照されたい。透明板３４における屈折によるシフトは、アライメントマーク３３の計測位置とアライメントマーク３３の実際の位置との差である。ここで、角度αは、標準的な光学法則を用いて、かつ透明板３４の厚さｔを用いて、次の等式により算出できる。
α＝ａｔａｎ（ｓｈｉｆｔ／ｔ＋ｔａｎ（β）） （１）
ここで、ｔ＝ガラス板３４の厚さ、α＝垂線４２に対する空気中のアライメントビーム４１の角度、β＝垂線４２に対する透明板３４におけるアライメントビーム４１の角度である。

変数βは次の等式より直接得られる。
β＝ａｒｃｓｉｎ（ｎｌ／ｎｇ）^＊ｓｉｎ（α）） （２）
ここで、ｎｌ＝空気の屈折率、ｎｇ＝ガラス板３４のガラスの屈折率である。

ここで、等式（１）および（２）を用いて角度αが算出可能となる。ガラス板３４にはＢＫ７ガラスもしくはコーニング１７３７ガラスが使用され得る。コーニング１７３７ガラスの屈折率は６３２．８ｎｍ（＝アライメントビームの波長）にて１．５１６５である。ＢＫ７ガラスの屈折率は、前述の波長にて１．５１５０９である。この両方のガラスタイプは良い結果をもたらす。

第二実施形態において、図３Ｃに示した計測基板３６が使用され、そして、非被カバーアライメントマーク３７と被カバーアライメントマーク３８両方の位置が一度だけ、すなわち、被カバーアライメントマーク３８上に透明板３９が配置された後にのみ計測される。非被カバーアライメントマーク３７の位置計測がなされると、それらの位置を用いて、例えば外挿法により、透明板３にてカバーされている場合、被カバーアライメントマーク３８の実際の位置が判断可能となる。アライメントマークを露光する目的に、通常の格子パターンを有するレチクルが使用され、被カバーアライメントマーク３８は計測基板３６の通常の位置に配置される。しかし、アライメントシステムＡＳのアライメントビームの屈折によって、被カバーマークの正確な位置を計測することは出来ない。しかし、複数の非被カバーアライメントマーク３７を正確に計測することは可能である。これらの位置はデータファイルへの入力が可能であり、被カバーアライメントマーク３８の実際の位置の算出に使用することができる。これは、非被カバーアライメントマーク３７の部分もしくは全部の位置の外挿法によってなされる。

別の実施形態に従い、角度αの第一値の計算後、計測基板３０は１８０°回転を行う。これは例えば基板テーブルＷＴを１８０°回転させることにより実行可能である。次に角度αの算出工程が繰り返される。これは角度αの第二値となる。最終的に、第一値と第二値の平均を求めることにより角度αの第三値が算出される。計測基板３０を回転させて、２つの算出角度の平均値を求めることにより、透明板３４の位置決めの間の、基板表面に対する透明板３４の傾斜による計測エラーが解消され、角度αの値がより正確なものとなる。好ましくは、角度αを決定するため、被カバーマーク全部の一連のシフトを使用することにより、計測エラーを低減することができる。

αの第一値と第二値の平均値を求める代わりに、第一シフトと第二シフトとの差を使用することができる。１つだけの非被カバーアライメントマークと１つだけの被カバーアライメントマークの場合、次に等式により角度αを決定することができる。
２^＊ｔ^＊ｔａｎ（β）＝ｓｈｉｆｔ_１−ｓｈｉｆｔ_２ （２ａ）
ここで、ｔ＝ガラス板３４の厚さであり、ｓｈｉｆｔ_１は回転前の被カバーアライメントマーク３３の計測されたシフトであり、ｓｈｉｆｔ_２は回転後の被カバーマーク３３の計測されたシフトである。

ここで、（２）と（２ａ）の式を用いて角度αの算出が可能となる。

さらなる実施形態に従い、リソグラフィ装置において明確になった表面−裏面アライメントエラーを検証するためのアライメント検証法を提供する。この方法は、例えば装置製造者より提供されたＦＴＢＡオーバレイの仕様が正確であるかどうかを検証するために、リソグラフィ装置のユーザにより用いられる。図６を参照に、該方法のフローチャートを提示する。該方法が開始して、Ｓ５０に進み、ここでアライメントシステムＡＳのアライメントビームの角度αが算出される。角度αは、例えば計測基板３０もしくは計測基板３６を用いて、上述の方法の一つに基づいて決定される。次に、Ｓ５１において放射線ビームが供給される。次に、Ｓ５２において放射線のアライメントビームが供給される。次に、Ｓ５３においてアライメントビームの放射線に対して透明な検証基板が提供される。該方法はＳ５４に進み、放射線ビームのその断面に第一パターンが与えられる。次に、Ｓ５５において放射線の第一パターン化ビームが検証基板の第一面に投影され、第一検証マークを作り出す。検証マークは米国特許申請番号第１０／９００，３９３号に記載されているように配置される。次に、Ｓ５６において検証基板が反転される。次に、Ｓ５７において適切なアライメントストラテジを用い検証基板が位置合わせされ、例えば基板のフラットエッジ（あるいはウェッジ）に合わせることにより、マークなしに基板を位置合わせする。露光された検証マークを用いて検証基板の裏面位置合わせを行うことも可能である。次に、Ｓ５８において放射線ビームのその断面に第二パターンが与えられる。次に、Ｓ５９において放射線の第二パターン化ビームが基板の第二面に投影され、第二検証マークを作り出す。Ｓ６０においてアライメントシステムを用いて基板の第一面の第一検証マークの位置が検出され、そしてＳ６１において基板の第二面の第二検証マークの位置が検出される。第一検出アクションと第二検出アクションの間（すなわちＳ６０とＳ６１の間）、基板は基板テーブルＷＴに対し静止したままの状態にある。Ｓ６２において基板の面における第一検証マークと第二検証マーク間のずれが算出される。

上述のアクションは米国特許申請番号第１０／９００，３９３号に記載されている。第一検証マークと第二検証マーク間のずれを用いて、製造者により明示がなされているようにリソグラフィ装置がＦＴＢＡオーバレイエラーを有するかどうかを検証することが可能である。第二検証マークは透明基板により検出されることから、アライメントビームは基板の面に垂直でなくてはならない。しかし、上述のように、これは現実にそうなるとは限らない。ゆえに、本発明に従い、Ｓ６３において角度αの情報が用いられて、第一検証マークと第二検証マーク間の計測されたＦＴＢＡオーバレイエラーを修正する。このようにして、検証目的に、より正確なＦＴＢＡオーバレイエラーを使用することができる。

図７を参照に、Ｓ６３についてより詳細に説明を行う。図７は、透明検証基板７０の部分的断面を示したものである。検証基板７０は少なくとも、検証基板７０の表面に第一検証マーク７１を、そして検証基板７０の裏面に第二検証マーク７２を有する。アライメントシステムＡＳは、第二検証基板７２を検出する目的に、検証基板７０にアライメントビーム７５を送る。アライメントビーム７５は検証基板７０上で垂線７６に対する角度αを有する。アライメントビーム７５は、垂線７６に対して角度β’で導かれるように、検証基板７０で屈折される。これは第二検証マーク７２に入射し、かつここで反射されて、反射ビーム７８として検証基板７０から離れる。反射ビーム７８はアライメントシステムＡＳによって検出される。第二検証マークは、第一検証マーク７１に対するオフセットｄ_{ｏｆｆｓｅｔ}にて露光される。理想的な状態においては、第二検証マークは検証マーク７２”として処理される。しかし、ＦＴＢＡオーバレイエラーにより、第二検証マークは位置７２にて露光される。しかし、ｄ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}で示すように、アライメントビーム７５の角度により、アライメントシステムＡＳは位置７２’の第二検証マークを計測する。実際のオーバレイｄ_ＦＴＢＡは次の等式によって算出可能である。
ｄ_ＦＴＢＡ＝ｄ_{ｍｅａｓｕｒｅｄ}−ｄ_{ｏｆｆｓｅｔ}−ｄ_{ａｎｇｌｅ} （３）
ここで、ｄ_{ａｎｇｌｅ}＝ｔ・（ｔａｎ（α）−ｔａｎ（β’）） （４）
β’は、等式（２）および透明検証基板７０の屈折率を使用して判断可能である。

本発明を用いることにより、ＦＴＢＡオーバレイの検証は、従来の技術で達成されていたよりもさらに信頼性の高いものとなる。さらに、米国特許申請番号第１０／９００，３９３号に記載されているように、第二検証マークを検出する際に基板に再び焦点を合わせる必要はない。

リソグラフィ装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造において詳細なる参照説明を行うものであるが、本文に記載を行うリソグラフィ装置は、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンス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といった、他の用途においても使用可能であることは理解されるべきである。こうした代替的な用途において、本文に使用する「ウェハ」、「ダイ」なる用語は、それぞれ「基板」、「目標部分」といった、より一般的な用語と同義とみなされることを理解されたい。本文に記載の基板は、露光の前あるいは後に、例えばトラック（一般に基板にレジストの層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、あるいは、測定および／または検査ツールにて処理される。適用可能である場合、本開示はこうした基板処理ツールもしくは他の基板処理ツールに適用されうる。さらに、例えば多層ＩＣを作り出すために基板は２回以上処理される。ゆえに、本文に使用される基板なる用語はすでに複数の処理層を含んだ基板にも当てはまる。

上記において、光学リソグラフィの状況における本発明の実施形態の使用について詳細なる参照説明を行ったが、本発明は、例えばインプリントリソグラフィといったような他の用途においても使用可能であり、可能とされる状況は光リソグラフィに限定されるものではないことを理解されたい。インプリントリソグラフィにおいて、パターニングデバイスにおけるトポグラフィは基板に作り出されるパターンを形成する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されるレジストの層にプレスされる。それからレジストは電磁放射線、熱、圧力、もしくはこれの組み合わせを与えることでキュアされる。レジストがキュアされた後、パターニングデバイスはレジストにパターンを残してレジストから移動される。

本文において使用する「放射線」および「ビーム」なる用語は、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）（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍ前後の波長を有する）、および極紫外線（ＥＵＶ）（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線を網羅するものである。

本状況における「レンズ」なる用語は、屈折、反射、磁気、電磁および静電光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはこれらの組み合わせに相当する。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明を他の方法においても具体化できることは理解されよう。角度αの算出は、埋込みマークの検出におけるエラーを最小限にするために使用され得る。さらに、本発明は、上に記載の方法を記述する機械読取り可能インストラクションの１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、もしくは、そのようなコンピュータプログラムを格納したデータ格納媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、あるいは光ディスク）の形態をとり得る。

上述の詳細説明は一例であって制限を行う意図ではない。従い、本提示の請求項の範囲を逸脱することなく、本記載の発明に修正を加えることも可能であることは明らかである。例えば、上記において角度αは表面の垂線に対して確定されている。しかし、他の適したラインに対して角度αを確定することも可能である。

ＦＴＢＡオーバレイエラーがどのように定義されるかを示したものである。 本発明の実施形態に従うリソグラフィ装置を示したものである。 本発明に従う計測基板の断面図である。 本発明に従う計測基準を有する基板テーブルの上面図である。 本発明の実施形態に従う計測基板の上面図である。 アライメントビームが当たる第一アライメントマークの断面図である。 透明板でカバーされた第二アライメントマークの断面図である。 本発明の実施形態に従う方法を記載したフローチャートである。 ２つの検証マークを有した検証基板の断面図である。

Claims (9)

1. 透明板でカバーされる被カバーアライメントマークと、前記透明板でカバーされない非被カバーアライメントマークとが配置された計測基板と、
   前記計測基板を保持する基板テーブルと、
   アライメントビームを前記計測基板に供給するアライメントシステムと、を有し、
   前記アライメントシステムは、
   前記非被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、前記透明板でカバーされた状態で前記被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、
   前記透明板でカバーされていない状態で前記被カバーアライメントマークの実際の位置を計測した第一実際位置と、前記第一計測位置との間の第一シフトを算出し、
   前記第一シフトを使用して前記非被カバーアライメントマークに照射するアライメントビームの角度の第一値を算出する、リソグラフィ装置。
2. アライメントエラーを検証するために放射線のアライメントビームを供給するアライメントシステムと、
   前記アライメントビームに対して透明な検証基板と、
   透明板でカバーされる被カバーアライメントマークと、前記透明板でカバーされない非被カバーアライメントマークとが配置された計測基板と、
   前記検証基板を保持する基板テーブルと、を有し、
   前記アライメントシステムは、
   前記検証基板の第一面に、放射線ビームの断面に第一パターンが形成された第一パターン化放射線ビームを投影して、前記検証基板の第一面に作り出される第一検証マークの位置を検出し、
   前記検証基板を反転させ且つ位置合わせを行った後の検証基板の第二面に、前記放射線ビームの断面に第二パターンが形成された第二パターン化放射線ビームを投影して、前記第二面に作り出される第二検証マークの位置を検出し、
   前記第一検証マークと前記第二検証マーク間のずれを計測し、
   前記計測基板上の前記非被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、前記透明板でカバーされた状態で前記被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、
   前記透明板にカバーされていない状態で前記被カバーアライメントマークの実際の位置を計測した第一実際位置と、前記第一計測位置との間の第一シフトを算出し、前記第一シフトを使用して前記アライメントビームの角度の第一値を算出し、
   前記第一値を用いて、計測された前記第一検証マークと前記第二検証マーク間のずれを修正する、リソグラフィ装置。
3. 計測基板に複数のアライメントマークを配置し、全てのアライメントマークより少ない数のアライメントマークを透明板でカバーして、被カバーアライメントマークと非被カバーアライメントマークを提供し、前記非被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、前記被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、前記被カバーアライメントマークの第一実際位置と前記被カバーアライメントマークの第一計測位置と間の第一シフトを算出し、算出した前記第一シフトを使用して角度の第一値を算出することから成る、所定ラインに対するアライメントシステムにおけるアライメントビームの角度を算出する方法。
4. 前記被カバーアライメントマーク各々の実際の位置は、前記被カバーアライメントマークの各々が前記透明板にてカバーされる前に計測される請求項３に記載の方法。
5. 前記リソグラフィ装置の基板テーブルの基準に前記計測基板を配置する請求項３に記載の方法。
6. 前記計測基板を１８０°回転させ、前記非被カバーアライメントマーク各々の第二位置を計測し、前記被カバーアライメントマーク各々の第二位置を計測し、前記被カバーアライメントマーク各々の第二実際位置と第二計測位置間における前記被カバーアライメントマーク各々の第二シフトを算出する請求項３に記載の方法。
7. 前記第二シフトを用いて角度の第二値を算出し、前記第一値と前記第二値の平均値である、角度の第三値を算出する請求項６に記載の方法。
8. 前記被カバーアライメントマーク各々の前記第一シフトと前記第二シフト間の差を用いて角度の前記第一値を算出する請求項６に記載の方法。
9. アライメントシステムを用いて放射線のアライメントビームを供給し、
   前記アライメントビームに対して検証基板を提供し、
   放射線ビームの断面に第一パターンを形成し、
   前記検証基板の第一面に第一パターン化放射線ビームを投影して第一検証マークを作り出し、
   前記検証基板を反転させ、
   前記検証基板の位置合わせを行い、
   前記放射線ビームの断面に第二パターンを形成し、
   前記検証基板の第二サイドに第二パターン化放射線ビームを投影して第二検証マークを作り出し、
   前記アライメントシステムを用いて前記検証基板の第一面の第一検証マークの位置を検出し、
   前記アライメントシステムを用いて該基板の第二面の第二検証マークの位置を検出し、
   該検証基板は、基板の面における前記第一検証マークと前記第二検証マーク間のずれを計測し、
   計測基板に複数のアライメントマークを配置し、全てのアライメントマークより少ない数のアライメントマークを透明板でカバーして、被カバーアライメントマークと非被カバーアライメントマークを提供し、前記非被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、前記透明板でカバーされた状態で前記被カバーアライメントマークの第一位置を計測し、前記透明板にカバーされていない状態の前記被カバーアライメントマークの第一実際位置と前記被カバーアライメントマークの第一計測位置と間の第一シフトを算出し、前記第一シフトを使用して前記アライメントビームの角度の第一値を算出する算出方法に従って、前記アライメントシステムにおける前記アライメントビームの角度を算出し、
   前記第一値を用いて、計測された前記第一検出マークと前記第二検出マークとのずれを修正する前記アライメントシステムを備えたリソグラフィ装置において、
   前記第一面と前記第二面とのアライメントエラーを検証する、アライメント検証方法。

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