JP4881426B2

JP4881426B2 - マーカの形成方法、マーカを有する基板及びデバイス製造方法

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Publication number: JP4881426B2
Application number: JP2009274065A
Authority: JP
Inventors: ハレン，リチャード，ヨハネス，フランシスカスヴァン; デルシャール，マウリッツヴァン
Original assignee: エーエスエムエルネザーランズビー．ブイ．
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: JP2010141315A; NL2003785A; US20100140816A1; US8252491B2

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置を使用してマーカを形成する方法及びマーカを有する基板に関する。

[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、順次パターンが与えられる互いに近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、基板を所定の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的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。

[0003] リソグラフィ技術を使用してデバイスを製造するには、パターンが与えられた幾つかの層を正確な相対位置に形成することが必要である。そのために、所望のデバイスを形成するために必要なパターンと同時に、基板上に複数のマーカを形成することが一般的である。このようなマーカには主に２つのタイプがある。つまりアラインメントマーカ及びオーバレイマーカである。アラインメントマーカは通常、１つの露光ステップ又はプロセス層にて形成され、その位置を適切なセンサデバイスで正確に測定できるように設計される。これらは、１つ又は複数のその後の層を印刷するために、基準位置の画定に使用される。オーバレイマーカは、様々な層に形成される２つのコンポーネントを有する。オーバレイマーカは、一般にオーバレイ誤差又は単純にオーバレイと呼ばれる２つの層の位置の違いがあれば、全て容易に測定可能であるように設計される。往々にして、オーバレイマーカの厳密な位置を正確に測定することは不可能である。

[0004] 改良されたマーカの形態、特にアラインメント及びオーバレイマーカ、及び基板上にこれらのマーカを形成する方法を提供することが望ましい。

[0005] 本発明の態様によれば、基板上にマーカを形成する方法が提供され、方法は、
基板の領域内でピッチＰ１を有する第一パターンを画定する第一露光ステップ、
交互してピッチＰ１を有する第一及び第二フィーチャのアレイを形成するために、第一パターンを基板に転写する転写ステップ、
交互する第一及び第二フィーチャのアレイ上で、第三フィーチャを備え、Ｐ１より大きいピッチＰ２を有する第二パターンを画定する第二露光ステップ、及び
第一及び第二フィーチャの他方に優先して、第二パターンの開放領域によって露光された第一及び第二フィーチャの一方を変質する選択的化学プロセスステップ、を備える。

[0006] 本発明の態様によれば、自身上にマーカを有する基板が提供され、マーカは、それぞれが交互する第一及び第二フィーチャのアレイを有する第一及び第二領域によって画定されたピッチＰ２を有し、第一及び第二フィーチャはピッチＰ１を有し、
第一領域内で、第一及び第二フィーチャが実質的に平坦な上面を画定し、
第二領域内で、第二領域の上面が平坦でないように、第二フィーチャは高さが少なくとも部分的に減少する。

[0007] 本発明の態様によれば、
基板の領域内でピッチＰ１を有する第一パターンを画定する第一露光ステップ、
交互してピッチＰ１を有する第一及び第二フィーチャのアレイを形成するために、第一パターンを基板に転写する転写ステップ、
交互する第一及び第二フィーチャのアレイ上で、第三フィーチャを備え、Ｐ１より大きいピッチＰ２を有する第二パターンを画定する第二露光ステップ、及び
第一及び第二フィーチャの他方に優先して、第二パターンの開放領域によって露光された第一及び第二フィーチャの一方を変質する選択的化学プロセスステップ、
によって基板上にマーカを形成し、
マーカの特性を測定することを含む、
デバイス製造方法が提供される。

[0008] 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。

[0009]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。 [0010]本発明の実施形態によりマーカを形成する方法を示したフロー図である。 [0011]図２の方法の過程で基板を示した断面図である。 [0012]図２の方法のその後のステージで図３の基板を示した断面図である。 [0013]図４の基板を示した平面図である。 [0014]図４の基板の部分を示した拡大図である。 [0015]図２の方法のその後のステージで図４の基板を示した断面図である。 [0016]図７の基板の部分を示した拡大図である。 [0017]図２の方法のその後のステージで図７の基板を示した断面図である。 [0018]請求項２の方法の変形を経ている基板を示した、図７と同様の図である。 [0018]請求項２の方法の変形を経ている基板を示した、図８と同様の図である。 [0018]請求項２の方法の変形を経ている基板を示した、図９と同様の図である。 [0019]本発明の別の実施形態によりマーカを形成する方法を示したフロー図である。

[0020] 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ＤＵＶ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に接続されたサポート構造（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。

[0021] 照明システムは、放射の誘導、整形、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。

[0022] サポート構造は、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。該サポート構造は、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。このサポート構造は、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。サポート構造は、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。サポート構造は、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。

[0023] 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厳密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。

[0024] 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、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。

[0025] 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すことができる。

[0026] 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）。あるいは、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）。

[0027] 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。

[0028] 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。

[0029] 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。

[0030] 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少なくとも外側及び／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。

[0031] 放射ビームＢは、サポート構造（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ニングされる。マスク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。第二ポジショナＰＷと位置センサ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）の助けを借りて、基板テーブルＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第一ポジショナ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、例えば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の経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めできる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第一ポジショナ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（スクライブラインアライ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、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0032] 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。

[0033] 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。

[0034] 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）。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、単一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。

[0035] 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。

[0036] 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。

[0037] コンプレックスデバイスを形成する様々な層を蓄積するために使用される露光の位置を制御するために、デバイス又はプロダクトのパターンを印刷する場合、基板上に様々なマーカを印刷する。このようなマーカの２つの重要な形態が、アラインメントマーカ及びオーバレイマーカである。アラインメントマーカは、その位置が特定のセンサデバイスで正確に測定でき、その後の層を印刷するための基準位置を画定するのに使用されるように設計される。オーバレイマーカは、様々な層に印刷される２つのコンポーネントを有する。オーバレイマーカのコンポーネントを含む２つの層間にオーバレイ誤差又は単にオーバレイと呼ばれる位置オフセットがあれば、全て特定のセンサを使用して測定できるように設計される。様々な異なるタイプのアラインメントセンサ及びオーバレイセンサが知られている。アラインメント及びオーバレイマーカは、使用される特定のセンサに合わせて最適化することができる。例えば、一形態のアラインメントマーカは、異なるアラインメント及び異なるピッチの複数の回折格子を組み込んでいる。このようなアラインメントマーカは、回折格子によって回折した光の様々な回折次数を、背後にセンサが配置された基準回折格子へと結像することによって検出することができる。オーバレイマーカは、走査電子顕微鏡を使用して結像し、オーバレイを求めることができる。アラインメントマーカとオーバレイマーカの両方で、スキャトロメータを使用することができる。アラインメントマーカは、アラインメントセンサを使用して例えば焦点又はドーズ量などの特定の結像パラメータを測定できるようにするために、このようなパラメータに対する感度を上げるように変更することができる。このようなマーカは一般的に、プロダクトフィーチャに通常使用される領域の外側のいわゆるスクライブライン内に形成されるが、プロダクトフィーチャの間に形成することもできる。

[0038] アラインメント及びオーバレイマーカには様々な限界がある。特に、大部分のアラインメント及びオーバレイセンサは、検出するために、プロダクトフィーチャの露光に使用される放射の例えば１９３ｎｍという波長より長い例えば５３２ｎｍという波長を有する放射を使用する。マーカのピッチ及びサイズは、マーカを検出可能にするために検出放射の波長と同等でなければならず、プロダクトフィーチャのピッチは、露光放射の波長と同等、又はそれより小さい。このようにサイズ及び／又はピッチが異なることは、露光及びプロセスパラメータに対するマーカの感度がプロダクトフィーチャの感度と異なり得ることを意味する。例えば、投影システム内の収差は、マーカがその名目位置からプロダクトフィーチャとは異なる変位にて印刷されることを意味することがある。また、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）及びエッチングなどの幾つかのプロセスステップは、大きいピッチに小さいピッチとは異なる影響を与える。したがって、マーカで実行する測定は、プロダクトピッチの状態を正確に反映しないことがある。

[0039] 本発明の目的は、プロセスパラメータに対するマーカのフィーチャ縁部の位置の感度がプロダクトフィーチャの感度とさらに同様になるように、マーカ及びマーカの形成方法を提供することである。本発明の実施形態では、プロダクトフィーチャのピッチと同様のピッチを有するフィーチャのアレイを型として使用し、より大きい規模及び／又はピッチのフィーチャを有するマーカを生成する。

[0040] 本発明の実施形態によりアラインメントマーカを形成する方法が図２に図示されており、これは方法の特定のステップを示すフロー図である。図２に示すステップはそれぞれが幾つかの、場合によっては多数のサブステップを含むことができ、それはそれぞれ従来通りであり、したがってさらなる説明は省略される。図２の方法が実行される基板が、方法の様々なステージで図３から図９に描かれている。

[0041] 図２の方法の第一ステップＳ１では、プロダクトフィーチャのピッチ及び／又は限界寸法と同じ又は同等のピッチＰ１及び／又は限界寸法を有する第一パターンを、マーカが形成される領域内で露光する。実施形態では、この第一露光は、プロダクトフィーチャの露光に使用されるマスク上に適切な追加のパターンを提供することにより、プロダクトフィーチャを露光するのと同時に実行される。ピッチＰ１は、実施形態では同時に露光される複数のプロダクトフィーチャ内に含まれる最小ピッチの１５０％以下、さらに特段にはその１２５％以下、最も特段にはそれと実質的に等しい。次にステップＳ２で、第一パターンを基板に転写して、図３に示すように基板Ｗ内にピッチＰ１を有するフィーチャ１０のアレイを形成する。フィーチャ１０は背景１３と化学的に異質である。フィーチャ１０は、例えばシリコン基板の選択的酸化によって形成された二酸化珪素（ＳｉＯ₂）の領域、又は基板Ｗに重なる多結晶シリコン層でよい。フィーチャ１０として可能なタイプの他の例は、ＳｉＯ₂層（又は別の低誘電率（low-k）材料）内の多結晶シリコンプラグ、ＳｉＯ₂内のタングステン（Ｗ）プラグ、イオン注入領域、選択的にエッチングした領域、又は選択的に成長した領域である。フィーチャ１０は、原子層蒸着によって形成することもできる。フィーチャ１０は、背景領域１３に対して選択的にエッチング可能である材料で形成しなければならない。フィーチャ１０は、その後のステップで第二パターンに覆われる領域では省略することができるが、縁効果を回避するためにフィーチャ１０の完全なアレイを生成することが有用なこともあることが明白になる。フィーチャ１０はライン、トレンチ、コンタクトホール、ＳＲＡＭセル又は任意の他の反復フィーチャの形態をとることができる。

[0042] フィーチャ１０の第一パターンを形成した後、レジストの層を基板Ｗ上に付着させ、ピッチＰ２を有する第二パターンを露光する（Ｓ３）。現像したレジストが、その後のエッチングステップで使用されるエッチング液によってエッチングされない場合は、それを直接使用するか、さもなければ第一パターン上でハードマスク層にパターンを与えるために使用することができる。現像したレジスト又はパターンが与えられたハードマスクが、図４から図６に描かれている。図４及び図５は、このステージの基板をそれぞれ断面図及び平面図で図示し、図６は図４の部分の拡大図である。レジスト又はハードマスク１１内の第二パターンは、形成されるマーカの最上レベルの構造を画定し、したがってピッチＰ２はピッチＰ１よりはるかに大きい。これは、測定ビームのうち長い方の波長の放射による回折が使用されることを保証する。以下で説明するように、レジスト又はハードマスク１１内のパターンの縁部の厳密な位置は、図６に示す公差ｔがあるので重大ではない。この公差は事実上、フィーチャ１０間の背景領域１３の幅である。ピッチＰ２、フィーチャ１１の幅及びその配置は、フィーチャ１１の縁部が全て背景フィーチャ１３のうち１つに位置するように選択される。実施形態では、ピッチＰ２はピッチＰ１の整数倍である。実施形態では、Ｐ２はＰ１の４倍以上である。したがって、第二露光ステップＳ３はより低い精度で、例えば第一露光Ｓ１より低い仕様の装置で実行することができる。実施形態では、第二露光Ｓ３を「マーク開」、「キー開」又は「マーク修理」露光ステップと組み合わせる。異なる技術を用いて、２つの露光又はパターン形成ステップを実行することも可能である。例えば、第一パターニングステップをインプリントリソグラフィ又は電子ビームリソグラフィで実行し、第二パターニングステップを光学リソグラフィで実行することができる。

[0043] 図２の方法における次のステップは、第二パターン１１に覆われていないフィーチャ１０の選択的エッチングである。これが図７及び図８に図示され、後者は前者の部分の拡大図である。エッチング液は、フィーチャ１０が基板背景より優先してエッチングされるように選択される。エッチング液は等方性又は異方性とすることができる。図７及び図８に見られるように、エッチングした結果、レジスト又はハードマスク１１内に形成された第二パターンの開放領域内に窪んだフィーチャ１２が形成される。フィーチャ１０を開放領域内でエッチングにより完全に除去するか、そうなる前にエッチングを停止することができる。エッチングしたフィーチャとエッチングしていないフィーチャとの間に検出可能な高さの差を生成するだけでよい。しかし図８に見られるように、エッチング液の選択性により、有効なマーカフィーチャの縁部Ｅは、第二パターンではなく、第一露光で形成された第一パターンによって画定される。エッチングの目的は、開放領域と第二パターンに覆われた領域の間に、センサによって検出できる差を生成することである。エッチングではなく、フィーチャ１０又は背景に対して選択的で、１タイプのフィーチャの屈折率又は吸光率を変化させる化学プロセスを使用することができる。可能な別の方法は、選択的付着を使用することであり、それにより追加の材料を１タイプのフィーチャ上に優先的に付着させる（成長させる）。

[0044] 剥ぎ取りステップＳ５によってレジスト又はハードマスク１１を除去すると、図９に示す位置に到達する。既に形成され、測定ステップＳ６で測定ツールによって「見られる」マーカは、縁部Ｅによって画定された領域ＡとＢとの光学的対比によって形成される。この光学的対比は、領域Ａ、つまりエッチングが実行された領域が高さの変動を有し、領域Ｂが有していないという事実によって提供することができる。測定ビームの波長がピッチＰ１、つまり第一パターンのピッチより有意に大きい場合は、領域Ａの高さ変動が効果的に平均化され、したがってセンサは、領域Ｂの高さより低い領域Ａで、点線に示す平均高さを「見る」。これで、領域Ａ及びＢは、測定ビームの放射に対してピッチＰ２の回折格子を形成するが、その厳密な位置は縁部Ｅによって画定される。

[0045] フィーチャの縁部Ｅは、プロダクトフィーチャのピッチ及び／又は限界寸法に近いピッチＰ１及び／又は限界寸法を有するリソグラフィステップで画定されるので、最小ピッチ又は限界寸法を有するプロダクトフィーチャの特定の実施形態では、露光又はプロセスパラメータに対するマーカ縁部の感度がプロダクトフィーチャの感度と同様になる。したがって、適切なセンサで測定したままのマーカ位置は、プロダクトフィーチャの実際の位置をよりよく表す。

[0046] 図２の方法の変形では、フィーチャ１０より優先して背景領域１３を選択的にエッチングするエッチング液を使用する。この変形と上述した方法の違いが、図７から図９に対応する図１０から図１１に図示されている。さもなければ、変形の方法は上述した方法と同じにすることができる。図１０及び図１１に示すように、変形では第二パターンのフィーチャ１１が、その縁部が背景フィーチャ１３の１つではなくフィーチャ１０の１つに位置するように配置される。したがって、選択的エッチングステップは、背景領域１３の高さを減少させて、第二パターンのフィーチャ１１が存在しない落ち込んだフィーチャ１４を形成する。図１２に示すように、最終結果はこれも、ピッチＰ２を有するフィーチャによって画定されたマーカであるが、フィーチャの縁部は、ピッチＰ１の露光で画定されたフィーチャ１０の縁部によって画定される。したがって、マーカ位置はプロダクトフィーチャの実際の位置をよりよく表す。

[0047] 本発明の別の実施形態による方法が図１３に描かれ、これは方法のフロー図である。この実施形態は、プロダクトの第一及び第二層内にコンポーネントを有するオーバレイマーカを形成し、その相対位置が測定されるように変更される。それは、以上の方法のステップに対応するステップを含み、したがって再び詳述しない。

[0048] 図１３の方法では、ステップＳ１１からＳ１５が図２の方法のステップＳ１からＳ５に対応するが、第二露光ステップＳ１３で形成されるパターンが異なる。この実施形態では、第二パターンはオーバレイマーカの第一コンポーネントである。例えば第二パターンは、標準的なボックスインボックスマーカの部分を形成するボックス、シェブロン、フレーム構造又は回折格子のバーを備えることができる。第一露光ステップは、第一プロダクト層の露光の部分として実行され、第一層のプロダクトフィーチャのピッチと同様のピッチＰ１を有するパターンを形成する。第一パターンのフィーチャの形状は、形成されるマーカと適合するように変更することができる。

[0049] 剥ぎ取りステップＳ１５の後、任意選択のステップＳ１６を実行して、測定されるオーバレイを有する任意の層を第一層と第二層の間に生成することができる。第一層と第二層が連続的である場合は、任意選択のプロセスを省略することができ、方法はオーバレイマーカの第二コンポーネントの形成へと進む。これは、図２の方法のステップＳ１からＳ５に対応するステップＳ１７からＳ２１で実行される。第三露光ステップＳ１７で形成された第三パターンはピッチＰ３を有し、これは第二層内のプロダクトフィーチャと同様であり、実施形態では第二層の露光の部分として形成される。この場合も、第三パターンの厳密な形態は、オーバレイマーカの第二コンポーネントと適合するように決定される。実施形態では、Ｐ３はＰ１に等しい。第四露光ステップＳ１９で形成された第四パターンは、オーバレイマーカの第二コンポーネントに対応し、例えばボックス又はシェブロンとすることができる。

[0050] ステップＳ２１で第四パターンを剥ぎ取った後、マーカの形状に従って適切なセンサを使用し、第一層と第二層の間のオーバレイを測定する。オーバレイマーカの大規模形状は、オーバレイセンサの要件に適合するように形成されているが、そのフィーチャの実際の縁部は、関連するプロダクトフィーチャのピッチに対応するピッチを有する露光で画定される。したがって、測定されたオーバレイは、第一及び第二層内の実際のプロダクトフィーチャのオーバレイをより正確に表す。

[0051] 以上の記述は本発明をアラインメント及びオーバレイマーカに適用することに集中してきたが、本発明は他の形態のマーカにも適用可能であることが認識される。

[0052] 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。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。

[0053] 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細構成によって、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細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を適用することにより、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。

[0054] 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。

[0055] 「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コンポーネントを含む様々なタイプの光コンポーネントのいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。

[0056] 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。

[0057] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、下記に示す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

基板上にマーカを形成する方法であって、
前記基板の領域内でピッチＰ１を有する第一パターンを画定する第一露光ステップ、
交互してピッチＰ１を有する第一及び第二フィーチャのアレイを形成するために、前記第一パターンを前記基板に転写する転写ステップ、
前記交互する第一及び第二フィーチャのアレイ上で、第三フィーチャを備え、Ｐ１より大きいピッチＰ２を有する第二パターンを画定する第二露光ステップ、及び
前記第一及び第二フィーチャの他方に優先して、前記第二パターンの開放領域によって露光された前記第一及び第二フィーチャの一方を変質する選択的化学プロセスステップ、を備える方法。
前記転写ステップが、前記第一フィーチャに対応する前記基板の部分を選択的に酸化することを含む、請求項１に記載の方法。
前記選択的化学プロセスステップが、前記第二フィーチャに優先して前記第一フィーチャを変質する、請求項２に記載の方法。
前記第三フィーチャの縁部が第二フィーチャに重なる、請求項３に記載の方法。
前記選択的化学プロセスステップが、前記第一フィーチャに優先して前記第二フィーチャを変質する、請求項２に記載の方法。
前記第三フィーチャの縁部が第一フィーチャに重なる、請求項５に記載の方法。
Ｐ２がＰ１の整数倍に実質的に等しい、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
Ｐ２がＰ１の４倍以上である、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
前記第一露光が、最小ピッチを有する複数のプロダクトフィーチャも露光し、Ｐ１が前記最小ピッチの１５０％以下、さらに好ましくは１２５％以下、及び最も好ましくはそれに実質的に等しい、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
前記第三フィーチャがアラインメントマーカの前記フィーチャに対応する、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
前記第三フィーチャが、オーバレイマーカのコンポーネントの前記フィーチャに対応する、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
前記基板の領域内でピッチＰ３を有する第三パターンを画定する第三露光ステップ、
交互してピッチＰ３を有する第四及び第五フィーチャのアレイを形成するために、前記第三パターンを前記基板に転写する転写ステップ、
前記交互する第四及び第五フィーチャのアレイ上で、第六フィーチャを備え、Ｐ３より大きいピッチＰ４を有する第四パターンを画定する第四露光ステップ、及び
前記第四及び第五フィーチャの他方に優先して、前記第四パターンの開放領域によって露光された前記第四及び第五フィーチャの一方を変質する選択的化学プロセスステップ、をさらに備え、
前記第六フィーチャがオーバレイマーカの第二コンポーネントの前記フィーチャに対応する、
請求項１１に記載の方法。
自身上にマーカを有し、前記マーカが、それぞれ自身内に交互する第一及び第二フィーチャのアレイを有する第一及び第二領域によって画定されたピッチＰ２を有し、前記第一及び第二フィーチャがピッチＰ１を有し、前記マーカが、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法により形成される基板。
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法で基板上にマーカを形成し、前記マーカの特性を測定することを含む、デバイス製造方法。