JP5357219B2 - リソグラフィ装置、コンピュータプログラムプロダクト及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置、コンピュータプログラムプロダクト及びデバイス製造方法に関する。

[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。

[0003] リソグラフィ装置を用いたデバイス製造方法では、オーバレイが歩留まり、すなわち、正確に製造されたデバイスのパーセンテージにおける重要な要素である。オーバレイとは、以前に形成されている層に関連して層が印刷される精度である。オーバレイエラーバジェットは、多くの場合、１０ｎｍ以下であり、そのような精度を達成するには、極めて高精度に転写しなければならないレチクルパターン（したがってレチクルそれ自体）に基板を位置合わせしなければならない。通常、ＩＣは数十の層を有し、新しい層の画像が以前の画像／層に正確に位置合わせされるようにレチクルアライメント（レチクルパターンをウェーハ又はウェーハステージに位置合わせすること）を各々の基板の各々の層について実行しなければならない。ひずみ、変形又はその他のいかなるアライメントエラーもオーバレイに悪影響を与える可能性がある。

[0004] レチクルアライメントは、レチクル上の格子に放射ビームを投影することで実行される。格子の複数の開口から結果的に発せられる放射ビームは、リソグラフィ装置の投影レンズシステムを通過し、格子の画像がそれ自体がすでに基板に正確に位置合わせされた（又はその予定の）感光性デバイス上に生成される。感光性デバイスによって検出される光の強度は、感光性デバイス（したがって、基板）に対する格子（したがって、レチクル）の相対位置によって変化し、検出される光の最大強度はレチクルと基板が適切に位置合わせされていることを示す。代替的に又は追加的に、レチクル上の反転アライメントマークと組み合わせて適切なアライメントを示す最小限の光を検出する方法を用いてもよい。感光性デバイスで観察される投影された格子の画像は「空間像」と呼ばれ、３次元に延在する。

[0005] アライメント位置を検出するために、定義された個数のｚレベルの各々のレベルで、予想されるアライメント位置をほぼ中心とするｘ−ｙ平面内の移動が実行される水平／垂直スキャンが実行される。このスキャンは、各ｚレベルを往復する連続的な単一のスキャンとして実行される。パルスレーザを含む放射ビーム、又は連続する光源で離散的な瞬間に実行されるサンプリングの結果として、幾つかの離散的なサンプルがスキャン経路に沿ったサンプリングポイントで収集される。

[0006] 当技術分野の現在の状況では、直線的にスキャンした離散的な量のｚレベルで空間像近傍の領域が直線的に測定される。このタイプのスキャンの問題は、アライメント位置付近のすべての関連するサンプルが短い期間に測定されるということで、これは、測定ポイントが低周波域では、確実に部分的に相関するということを意味する。レチクルのアライメントに影響する雑音の大半は、例えば、液体レンズ及び光路に沿った空気内の低周波外乱によってこれらの低周波域で発生する。そのような外乱は、例えば、各々が異なる温度及び／又は化学成分を有する異なる空気及び／又は水のフローが混合した時に発生する可能性がある。

[0007] 上記のタイプのスキャンの別の問題は、画像センサが測定位置の雑音に高い感度を示す幾つかの特定の周波数が高周波域に存在するようにサンプリングが設計されているということである。これらの周波数で強烈な雑音寄与が偶発した場合、レチクルアライメント中の画像センサの性能は大幅に低下する。

[0008] したがって、レチクルアライメントに対する低周波雑音外乱の影響を制限し、及び／又はレチクルアライメントに対するレンズ、ウェーハステージ、レチクルステージの共振周波数での雑音寄与の影響を制限することで、レチクルアライメント中の画像センサの精度を向上させることが望ましい。

本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置が提供され、該リソグラフィ装置は、放射ビームを調節するように構成された照明システムと、基板を保持するように構築された基板テーブルと、画像センサと、パターニングデバイスを支持するように構築された支持体であって、前記装置は前記パターニングデバイスから前記基板上にパターンを転写するように配置され、前記パターニングデバイスはパターニングデバイスを画像センサに位置合わせする少なくとも１つのアライメント構造をさらに有する支持体と、放射ビームを投影する投影システムとを備え、前記装置は、投影システムを通して前記アライメント構造上に放射ビームを付与して結果として得られる空間像を得るように動作可能で、前記結果として得られる空間像を含む対象空間を通してスキャン方式に従って画像センサをスキャンして前記画像の特徴を測定し、それによって画像センサに対するアライメント構造の場所の決定を可能にし、前記スキャン方式は、対象空間の実質的に全体を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む単一の連続スキャンの実行と比較して、前記画像センサは対象空間の実質的に中央部分を通過する機会の時間的分離を増大させる。
[0009] 本発明の一態様によれば、パターニングデバイスから基板上にパターンを転写するステップを含むデバイス製造方法が提供され、該方法は、前記パターニングデバイス上のアライメント構造上に放射ビームを付与して結果として得られる空間像を得るステップと、前記結果として得られる空間像を含む対象空間を通してスキャン方式に従って画像センサをスキャンするステップであって、前記画像センサと前記基板の相対位置が周知であるか又はその後決定されるステップと、前記画像の特徴を測定し、それによって画像センサに対するアライメント構造の場所を決定するステップとを実行することで前記パターニングデバイスと前記基板とを位置合わせするステップをさらに含み、前記スキャン方式は、対象空間の実質的に全体を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む単一の連続スキャンの実行と比較して、前記画像センサは対象空間の実質的に中央部分を通過する機会の時間的分離を増大させる。

[0010] 本発明の一態様によれば、適切な装置上で実行されると、上記の方法を実行可能なプログラム命令を含むコンピュータプログラムプロダクトが提供される。

[0011] 対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
[0012]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0013]図１のリソグラフィ装置内に示す基板テーブルの可能な構成の概略図である。 [0014]図２の基板テーブル上に示す透過イメージ検出器の一例である。 [0015]レチクルアライメント方法で実行される従来の単一スキャン中に透過イメージ検出器がたどる経路の具体例である。 [0016]図４に示すタイプのスキャン中に透過イメージ検出器上に記録される結果として得られる強度プロファイルの一例である。 [0017]本発明の一実施形態によるレチクルアライメント方法中の、その間に接続動作が実行される２つの重なり合う単一スキャン中に透過イメージ検出器がたどる経路の具体例である。 [0018]図４及び図６に示すレチクルアライメント方法の雑音対再生感度と低周波域の周波数とを対比したグラフである。 [0019]高周波域での図７ａと同じグラフである。 [0020]図４及び図６に示すレチクルアライメント方法及び本発明の別の実施形態による２つの別の方法での雑音寄与と周波数の典型例の水平累積雑音寄与のグラフである。 [0021]図６の２つのスキャンの実施形態で透過イメージ検出器がたどる経路の変形形態を示す図である。

[0022] 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）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。

[0023] 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、又はその任意の組合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。

[0024] 支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支えている。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。

[0025] 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定の機能層に相当する。

[0026] 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。

[0027] 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、又はガスの組合せ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。

[0028] 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）。

[0029] 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）を有するタイプであってもよい。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。

[0030] 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、例えば投影システムと基板の間など、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。

[0031] 図１を参照すると、照明システムＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源及びリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、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から照明システム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及び照明システム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。

[0032] 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）を調整することができる。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。

[0033] 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形成される。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ＷＴ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の位置決めデバイス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１の位置決めデバイス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又は「基板支持体」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）、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、又は固定してもよい。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（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。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。

[0034] 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、単一静的露光で結像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）。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。
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。

[0035] 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。

[0036] 図２は、図１のリソグラフィ装置内に示す基板テーブルＷＴの一構成を概略的に示す。基板テーブルＷＴ上には、ここでは２つの固定マークＴＩＳ１及びＴＩＳ２が提供されている。固定マークＴＩＳ１及びＴＩＳ２は、透過イメージ検出器又は透過イメージセンサとも呼ばれる透過イメージ検出デバイスをその内部に組み込んでいる。この透過イメージセンサを用いて、空間像を透過イメージセンサでスキャンすることでマスクＭＡ上にオブジェクトマークの空間像の位置を決定できる。透過イメージセンサは、実質的に基板平面、すなわち、基板Ｗが基板テーブルＷＴ上に位置する場合に基板Ｗがある平面内に位置する。したがって、マスクＭＡ上のオブジェクトマークの画像と固定マークＴＩＳ１及びＴＩＳ２との相対位置が決定できる。基板テーブルＷＴが基板マーク、すなわち、図２に示す基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を含む基板Ｗを備える場合、アライメントセンサ（図示せず）は、基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の相対位置を事前に得ることができる。アライメントセンサによって得られた基板マークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の相対位置の情報とＴＩＳ１、ＴＩＳ２内の透過イメージセンサによって測定されたマスクＭＡ上のオブジェクトマークの画像と固定マークＴＩＳ１及びＴＩＳ２との相対位置の情報を組み合わせることで、３つの直交する方向Ｘ、Ｙ、及びＺに高精度でマスクＭＡの投影画像に対する任意の所望する位置に基板Ｗを配置できる。

[0037] 図３は、上記の透過イメージセンサを概略的に示す。投影ビームＰＢが第１のオブジェクトＧ０、例えば、マスクＭＡ上の格子に入射する。第１の格子Ｇ０は、投影システムＰＢから画像を形成するように配置された複数の開口を備える。第１の格子の開口は各々、投影ビームＰＢから生成される放射ビームを発する。Ｇ０の複数の開口によって発せられた放射ビームは、レンズ、例えば、投影レンズシステムＰＳを通過する。そのような投影レンズシステムは、Ｇ０、Ｇ０’の画像が投影レンズシステムＰＳの下方の所与の平面に形成される光学特性を有する。透過イメージセンサＴＤは、投影レンズシステムＰＳの下方に位置する。透過イメージセンサＴＤは、スロットパターンＧＩとフォトセンサＰＨデバイスとを含む。スロットパターンＧＩは、スリット又は四角形の形状を有するフォトセンサＰＨデバイス上方の開口である。有利には、ＰＨデバイス上方の開口にパターンを印加すると縁部の数が増加し、それによってフォトセンサＰＨの信号レベル、それ故、信号対雑音比が向上する。

[0038] 基板Ｗに対するマスクＭＡ上のオブジェクトＧ０の位置を決定するために、画像Ｇ０’の強度を透過イメージセンサのＸＹＺ位置の関数としてマッピングできる。このマッピングは、例えば、サンプリング場所の座標と各場所でサンプリングされた強度とを含む画像マップ（３Ｄマップ）内でのＸ、Ｙ、及びＺ方向に沿ったスキャンによって実行することができる。３Ｄマップから、透過イメージセンサＴＤに接続された計算手段が、最小二乗適合法などの最大強度を示す位置の放物線適合を用いて画像の位置を導出できる。

[0039] 図４は、そのような従来の単一スキャンＡの具体例を示す。図示のスキャンは、定義された数のｚレベルの各レベルで予想アライメント位置を中心とするｘ及びｙ方向の移動が実行される水平／垂直スキャンである。このスキャンは各ｚレベルを往復して横断し、各横断が直線としてプログラミングされている連続の単一スキャンである。パラメータ、ｚレベルの数、ｚレベル当たりのサンプリングポイント数、及びスキャン領域のサイズは、空間像Ｇ０’のサイズ（照明設定及びマークの幅に依存する）と撮像範囲（空間像Ｇ０’がどこにあるかという情報の精度）によって定義される。

[0040] 図５は、レベル当たりｉ個のサンプルの１３のｚレベル（Ｚ−１〜Ｚ−１３）のそのようなスキャンの後の結果として得られる強度プロファイル対時間の関係の一例を示す。スキャンＺ−１〜Ｚ１−３に対応する継続期間が最も下の軸に沿って記されている。これらのパスの各々において、強度の明確なピークが観察される。各々のパスの中心ピークは、特定の焦点レベルＺでＸ／Ｙ方向のアライメント位置に対応する。各々のパスの中心ピークは、特定の焦点レベルＺでフォトセンサＰＨに入射する放射の最大量に対応する。異なるパスの間で、パスＺ−７に対応する強度のピークが最も高いことが分かる。したがって、簡単な信号処理によって、Ｘ／Ｙ方向のアライメント位置がベストフォーカスで決定できる。ここで、ベストフォーカス（Ｚ）位置は、Ｚ−７レベルによって決定される。

[0041] 最高の中心ピークの位置を基板テーブルＷＴを駆動する位置決めサブシステムから受信した移動信号に相関させることで、データが確立でき、それによって、原則として、パターニングデバイスの空間像に対して基板テーブルと基板Ｗの任意の位置が達成できる。

[0042] 空間像Ｇ０’は、位置依存関数で既述できる。この関数、

は、

（但し、ｎはサンプル数）をサンプリングすることでレチクルアライメント中に再構成される。位置外乱δ_ｉを考慮して、関数

は、

から再構成される。位置外乱は、空間像のこの再構成を不正確なアライメント位置に導くことがある。１つの外乱の第１の次数で、すべての交差項を無視して、

であることを示すことができる。理想的には、＜ΔＦ＞は最適検出方法を開発して最小化しなければならない。

[0043] いかなる誤差も位置外乱対時間の直線ドリフトから生じると分かっている状況を考えてみる。そのような状況では、位置外乱は、

と記述でき、一方向にスキャンを実行し同じルートを戻ることで正確なアライメント位置が得られる。これは、位置外乱の総計にこれらの外乱に対する感度を掛けるとゼロになるためである。同様に、周知の周期的位置外乱対時間の場合、位置外乱は、

と記述できる。したがって、理論的には、外乱周期の整数倍にあたる継続期間にわたってスキャンを実行することで、位置外乱の総計にその感度を掛けるとゼロになる。振動周期の半分だけ互いに間隔を空けた均一な量の測定サンプルを採集することで、これらの位置外乱の影響を除去することができる。

[0044] しかし現実的には、将来も外乱は、不明であり及び／又は複雑であろう。不明な外乱の場合、上記の理論的な例を用いて特定のスキャン方法を調整することは不可能である。したがって、提案される解決策は、基本的に何らかの方法で位置サンプリンクを「ランダム化」して空間像関数を適合させる時にすべてのサンプルの個別の位置エラーの総計の影響を最小限にすることである。しかし、ハードウェアを制御し、基板の完全なスキャン範囲を確保することが困難なために、完全にランダムなスキャン（本発明の範囲内ではあるが）は理想的でない。

[0045] したがって、一実施形態では、総スキャン継続期間が従来の単一スキャンのスキャン継続期間以下になるように、すべてのｚレベルについて連続して実行される従来の単一スキャンに代えてスキャン継続期間がより短い数回のスキャンを実行することが提案される。しかし、万一、スループットを犠牲にしてさらに精度を上げることが望ましい場合に、上記の従来の単一スキャンより長い総計スキャン継続期間を有するより短い継続期間のスキャンを数回実行することは、本発明の範囲外ではないことを理解されたい。

[0046] 例えば、開始ポイント、初期スキャン方向及び／又はたどるスキャン経路を含む１つ又は複数のパラメータに関して、各々のより短いスキャンはランダム又は擬似ランダムであってもよい。最後の要素に関して、各パスを直線的に実行するようにプログラミングする代わりに、異なるパスをプログラミングしてもよく、又は経路それ自体を（擬似）ランダム化してもよく、例えば、各サンプルの後に、又は数サンプルごとにランダムな方向を選択してもよい。

[0047] 一実施形態では、従来の単一スキャンを各々が異なるパラメータを有していてもよい有限数の少なくとも部分的に重なり合ったより短いスキャンに置き換えることが提案される。例えば、従来の単一スキャンは継続期間が２０ｍｓであってもよいが、重なり合うより短いスキャンの例は、２回の１０ｍｓスキャン又は１回の８ｍｓのスキャンと１回の１２ｍｓのスキャン又は１回の７ｍｓのスキャン、１回の５ｍｓのスキャン及び２回の４ｍｓのスキャンを含んでいてもよい。本発明の範囲に入るこれらの例には、ほぼ無限のバリエーションがあることは明らかである。いずれにせよ、各々のスキャンは、従来の単一のスキャンでカバーされる部分の量のほんの一部しかカバーできず、そうでなければほぼ同じ量をすべてカバーでき（各々のスキャンがより少ないサンプル／レベルを採集して同じ量をカバーし）、又は上記オプションのいずれかの組合せとなる。より短いスキャンの少なくとも２回は、それらがほぼ同じ量の空間を通過する限りほぼ重なり合うはずである。

[0048] 図６は、その間に接続動作Ｂが実行される２つの重なり合う単一スキャン、すなわち第１のスキャンＡ及び第２のスキャンＣの具体例のｚ位置対ｘ及びｙ位置を示す。この例の両方のスキャンＡ及びＣは基本的に図４の従来の単一スキャンと同じ量の空間をカバーする。しかし、いずれのケースでもスキャンは従来の単一スキャンよりも徹底せず、レベルの数もそのレベルにわたって採集するサンプルの数も少ない。

[0049] 図７ａ及び図７ｂは、図４の従来の単一スキャンと対比して図６に示す２つのスキャン方法の影響を示す。図７ａは、従来のスキャンＡ及び２つのより短いスキャンＢでの低周波域の周波数に対する感度のグラフである。図７ｂは、より高い周波数域での同じグラフである。導入部分で説明したように、レチクルアライメントの不正確さは、その大部分が低周波雑音によって引き起こされる。さらに、特定の高周波域での雑音感度スパイクは、レチクルアライメントの精度に悪影響を与えることがある。

[0050] 最初に図７ａを参照すると、従来の単一スキャン方法Ａの結果としての低周波域での一般的な雑音パターンは、１／周波数（１／ｆ）雑音として振舞う。スキャン時間を増やせば、図面の低周波部分の感度は、より急峻になるであろう。しかし、低周波域では大きい雑音寄与がいまだに存在する。その結果、従来の単一スキャンと同じ量の時間にわたって有限数のスキャン（この例では２回）でレチクルアライメントの総計スキャンを実行することで、図７ａのグラフから、低周波感度曲線は、公称感度とゼロ感度との間で変動することが分かる。この変動する感度曲線を液浸スキャナの通常の雑音方式で逓倍すると、従来の単一スキャン感度曲線と比較して正味の不正確さは低下する。この理由は、アライメント位置付近の（また適合に使用される）測定ポイントがより長い期間にわたって「塗り付けられ」、測定サンプルの相関は減少し、レチクルアライメントの精度が向上するという事実を考慮することでも理解できる。

[0051] 図７ｂを参照すると、従来の単一スキャンＡの結果は上記のような急峻なピークであることが分かる。しかし、アライメント位置近傍での空間像をサンプリングする有減数の異なるパス方法を選択した（例えば、スキャンごとに異なるパラメータが選択され、接続動作内でさらに多くのサンプルが採集される）結果として、各々の異なるパス方法で強雑音感度最大値が異なる。その結果、周波数に対する感度プロファイルＢはより平坦になる。少数の最大値を有する感度プロファイルと比較して同じ又は同様の積分値を有するより平坦な感度プロファイルは、固有の変動（ウェーハステージ、レチクルステージ、レンズなど）又は偶発的な変動に対してレチクルアライメントがより堅牢であるということを意味する。継続期間が異なる幾つかのスキャンを実行することで、これらのスキャンの各々は全体感度が低下する周波数の関数として異なる感度を示すため、レチクルアライメントの堅牢さはさらに増加する。

[0052] 図８は、従来の単一スキャンＡ及び上述の３つの具体的な例、すなわち、２回の１０ｍｓスキャンＢ；１回の８ｍｓのスキャン及び１回の１２ｍｓのスキャンＣ；１回の７ｍｓのスキャン、１回の５ｍｓのスキャン及び２回の４ｍｓのスキャンＤにおける累積雑音寄与対周波数のグラフである。非連続的なスキャンは、３つともすべて従来の単一スキャンよりも小さい累積雑音の影響を示し、したがって、本明細書に記載する方法でも全体として雑音の影響が減少することを示している。したがって、レチクルアライメントの再現性が向上する。

[0053] 図９は、図６の２つのスキャンの実施形態の変形形態を示す。ここでも、その間に接続動作Ｂが実行される２つの重なり合う単一スキャン、すなわち第１のスキャンＡ及び第２のスキャンＣが実行される。この例では、各横断（各レベルでの）が直線でなく起伏のある経路（当然、任意の経路プロファイルを使用できる）をたどるようにことさらにプログラミングがなされている。こうすることで、さらに改良された結果が得られ、雑音はさらに低減し、及び／又は感度プロファイルはさらに平坦になる。

[0054] 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。

[0055] 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合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。

[0056] 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、１ｎｍ〜５０ｎｍ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。

[0057] 「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、又はその組合せを指すことができる。

[0058] 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。

[0059] 上記の説明は例示的であり限定的ではない。例えば上記説明は位置外乱の例を用いて記載されている。しかし、開示された概念は、電源及び温度変動から生じた外乱などの他の外乱にも適用することができる。したがって、添付の特許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。
１．リソグラフィ装置であって、放射ビームを調節するように構成された照明システムと、基板を保持するように構築された基板テーブルと、画像センサと、パターニングデバイスを支持するように構築された支持体であって、前記装置が前記パターニングデバイスから前記基板上にパターンを転写するように配置され、前記パターニングデバイスが前記パターニングデバイスを前記画像センサに位置合わせする少なくとも１つのアライメント構造をさらに有する支持体と、前記放射ビームを投影する投影システムとを備え、前記装置が、前記投影システムを通して前記アライメント構造上に前記放射ビームを付与して結果として得られる空間像を得るように動作可能で、前記結果として得られる空間像を含む対象空間を通してスキャン方式に従って画像センサをスキャンして前記画像の特徴を測定し、それによって前記画像センサに対する前記アライメント構造の場所の決定を可能にし、前記スキャン方式が、前記対象空間の実質的に全体を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む単一の連続スキャンの実行と比較して、前記画像センサが対象空間の実質的に中央部分を通過する機会の時間的分離を増大させるリソグラフィ装置。
２．前記代替スキャン方式が複数のスキャンを含み、各々のスキャンが対象空間の少なくとも一部を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含むように動作可能である、実施形態１に記載のリソグラフィ装置。
３．前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ、前記対象空間の実質的に同じ部分を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含むように動作可能である、実施形態２に記載のリソグラフィ装置。
４．前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ、前記対象空間の実質的に全部を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含むように動作可能である、実施形態３に記載のリソグラフィ装置。
５．前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ異なる継続期間である、実施形態２、３又は４に記載のリソグラフィ装置。
６．前記複数のスキャンの総計継続時間が同様の精度の従来の単一連続スキャンの総計継続時間を超えないように動作可能である、実施形態２から５のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
７．高い精度のための前記複数のスキャンの総計継続時間が１０〜５００ｍｓの範囲内に収まるように動作可能である、実施形態２から６のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
８．連続スキャンを結びつける任意の接続動作が前記対象空間の実質的に中央部分を通過するように動作可能である、実施形態２から７のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
９．前記接続動作が１つのスキャンの終了と次のスキャンの開始との間の直接の経路から逸脱し、前記対象空間の前記実質的に中央部分内の移動を最大限にするように動作可能である、実施形態８に記載のリソグラフィ装置。
１０．前記複数のスキャンの少なくとも１つで、各々の横断が直線からことさらに逸脱するようにプログラミングされる、実施形態２から９のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
１１．前記対象空間が擬似ランダム化方式で水平及び垂直方向にスキャンされるように動作可能である、実施形態１に記載のリソグラフィ装置。
１２．前記画像センサと前記基板との相対位置も決定されるように動作可能である、前記実施形態のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
１３．パターニングデバイスから基板上にパターンを転写するステップを含むデバイス製造方法であって、前記方法が、前記パターニングデバイス上のアライメント構造上に放射ビームを付与して結果として得られる空間像を得るステップと、前記結果として得られる空間像を含む対象空間を通してスキャン方式に従って画像センサをスキャンするステップであって、前記画像センサと前記基板の相対位置が周知であるか又はその後決定されるステップと、前記画像の特徴を測定し、それによって前記画像センサに対する前記アライメント構造の場所を決定するステップとを実行することで前記パターニングデバイスと前記基板とを位置合わせするステップをさらに含み、前記スキャン方式が、前記対象空間の実質的に全体を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む単一の連続スキャンの実行と比較して、前記画像センサが前記対象空間の実質的に中央部分を通過する機会の時間的分離を増大させるデバイス製造方法。
１４．前記代替スキャン方式が複数のスキャンを含み、各々のスキャンが前記対象空間の少なくとも一部を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む、実施形態１３に記載のデバイス製造方法。
１５．前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ、前記対象空間の実質的に同じ部分を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む、実施形態１４に記載のデバイス製造方法。
１６．前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ、前記対象空間の実質的に全部を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む、実施形態１５に記載のデバイス製造方法。
１７．前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ異なる継続期間である、実施形態１４、１５又は１６に記載のデバイス製造方法。
１８．前記複数のスキャンの総計継続時間が同様の精度の従来の単一連続スキャンの総計継続時間を超えない、実施形態１４から１７のいずれかに記載のデバイス製造方法。
１９．高い精度のための前記複数のスキャンの総計継続時間が１０〜５００ｍｓの範囲内に収まる、実施形態１４から１８のいずれかに記載のデバイス製造方法。
２０．連続スキャンを結びつける任意の接続動作が前記対象空間の実質的に中央部分を通過する、実施形態１４から１９のいずれかに記載のデバイス製造方法。
２１．前記接続動作が１つのスキャンの終了と次のスキャンの開始との間の直接の経路から逸脱し、前記対象空間の前記実質的に中央部分内の移動を最大限にする実施形態２０に記載のデバイス製造方法。
２２．前記複数のスキャンの少なくとも１つで、各々の横断が直線からことさらに逸脱するようにプログラミングされる、実施形態１４から２１のいずれかに記載のデバイス製造方法。
２３．前記対象空間が擬似ランダム化方式で水平及び垂直方向にスキャンされる、実施形態１３から２２のいずれかに記載のデバイス製造方法。
２４．適切な装置上で実行された時に実施形態１３から２３のいずれかに記載の方法を実行するように動作可能なプログラム命令を含むコンピュータプログラムプロダクト。
２５．実施形態１３から２３のいずれかに記載の方法に従ってリソグラフィ装置を動作させるマシン実行可能命令を有するマシン可読媒体。

Claims (15)

1. リソグラフィ装置であって、
   放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
   基板を保持するように構築された基板テーブルと、
   画像センサと、
   パターニングデバイスを支持するように構築された支持体であって、前記装置が前記パターニングデバイスから前記基板上にパターンを転写するように配置され、前記パターニングデバイスが前記パターニングデバイスを前記画像センサに位置合わせする少なくとも１つのアライメント構造をさらに有する支持体と、
   前記放射ビームを投影する投影システムと
   を備え、
   前記装置は、前記投影システムを通して前記アライメント構造上に前記放射ビームを付与して結果として空間像を得るように動作可能であり、前記画像の特徴を測定して前記画像センサに対する前記アライメント構造の場所の決定を可能にするために、前記空間像を含む対象空間を通してスキャン方式に従って前記画像センサをスキャンし、
   前記スキャン方式は、前記対象空間の実質的に全体を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む単一の連続スキャンの実行と比較して、前記画像センサが対象空間の実質的に中央部分を通過する機会の時間的な分離を増加させるリソグラフィ装置。
2. 前記代替スキャン方式は複数のスキャンを含み、各々のスキャンが対象空間の少なくとも一部を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含むように動作可能である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ、前記対象空間の実質的に同じ部分を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含むように動作可能である、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ、前記対象空間の実質的に全部を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含むように動作可能である、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記複数のスキャンの総計継続時間が同様の精度の従来の単一連続スキャンの総計継続時間を超えないように動作可能である、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
6. 連続スキャンを結びつける任意の接続動作が前記対象空間の実質的に中央部分を通過するように動作可能である、請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記対象空間が擬似ランダム化方式で水平及び垂直方向にスキャンされるように動作可能である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
8. パターニングデバイスから基板上にパターンを転写するステップを含むデバイス製造方法であって、前記方法が、
   前記パターニングデバイス上のアライメント構造上に放射ビームを付与して結果として空間像を得るステップと、
   前記空間像を含む対象空間を通してスキャン方式に従って画像センサをスキャンするステップであって、前記画像センサと前記基板の相対位置が知られているか又はその後決定されるステップと、
   前記画像の特徴を測定し、それによって前記画像センサに対する前記アライメント構造の場所を決定するステップと
   を実行することで前記パターニングデバイスと前記基板とを位置合わせするステップをさらに含み、
   前記スキャン方式は、前記対象空間の実質的に全体を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む単一の連続スキャンの実行と比較して、前記画像センサが対象空間の実質的に中央部分を通過する機会の時間的な分離を増加させるデバイス製造方法。
9. 前記代替スキャン方式が複数のスキャンを含み、各々のスキャンが前記対象空間の少なくとも一部を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む、請求項８に記載のデバイス製造方法。
10. 前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ、前記対象空間の実質的に同じ部分を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む、請求項９に記載のデバイス製造方法。
11. 前記スキャンの少なくとも２つがそれぞれ、前記対象空間の実質的に全部を通して配置された連続するレベルでの複数の横断パスを含む、請求項１０に記載のデバイス製造方法。
12. 前記複数のスキャンの総計継続時間が同様の精度の従来の単一連続スキャンの総計継続時間を超えない、請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
13. 連続スキャンを結びつける任意の接続動作が前記対象空間の実質的に中央部分を通過する、請求項９から請求項１２のいずれかに記載のデバイス製造方法。
14. 前記接続動作は、前記対象空間の前記実質的に中央部分内の移動を最大限にするように、１つのスキャンの終了と次のスキャンの開始との間の直接の経路からそれる、請求項１３に記載のデバイス製造方法。
15. 前記対象空間が擬似ランダム化方式で水平及び垂直方向にスキャンされる、請求項８から請求項１４のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。