JP6678253B2 - アライメントシステムウェーハスタックビーム分析器 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は２０１６年６月３日に出願された米国仮特許出願第６２／３４５，６７８号の優先権を主張し、この出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本開示は、例えばリソグラフィ装置で使用することができるアライメントシステムに関する。

[0003] リソグラフィ装置は、基板のターゲット部分に所望のパターンを施す機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用することができる。その状況では、マスク又はレチクルとも代替的に呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンは、放射感応性材料（レジスト）層を有する基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）上に結像することができる。一般的に、単一の基板は、連続的に露光される隣接するターゲット部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置は、いわゆるステッパ及びいわゆるスキャナを含み、ステッパでは、一度にターゲット部分上に全体パターンを露光することにより各ターゲット部分を照射し、またスキャナでは、所与の方向（「走査」方向）にビームによってパターンを走査しながら、同時にこの方向に平行に又は逆平行に基板を走査することより、各ターゲット部分を照射する。パターンを基板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にパターンを転写することも可能である。別のリソグラフィシステムとしては、干渉リソグラフィシステムがあり、このシステムでは、パターニングデバイスはなく、光ビームが２つのビームに分割され、これらの２つのビームは、反射システムの使用によって基板のターゲット部分で干渉するようになっている。この干渉により、基板のターゲット部分にラインが形成される。

[0004] リソグラフィ動作中、異なる処理ステップが、異なる層を基板上に順次形成することを必要とすることがある。従って、基板上に形成された以前のパターンに対して高精度で基板を位置決めする必要があることがある。一般的に、アライメントマークが、位置合わせされるべき基板上に置かれ、第２のオブジェクトを基準にして配置される。リソグラフィ装置は、アライメントマークの位置を検出するために、かつ、アライメントマークを使用して基板を位置合わせし、マスクからの正確な露光を確実にするために、アライメントシステムを使用することがある。２つの異なる層におけるアライメントマーク同士の間のミスアライメントは、オーバーレイ誤差として測定される。

[0005] 理想的には、オーバーレイ誤差は、専ら、リソグラフィシステム内での基板の位置合わせの結果である。しかしながら、実際には、オーバーレイ誤差は、アライメントシステムと基板との間の相互作用から発生する。アライメントシステム及び基板における変動が、アライメントマークの真の位置を評価する際に誤差を生むことがある。そのような誤差は、「処理上の」精度誤差として知られている。アライメントシステムの光学系は、製造収差を含んでいるので、全く同じにすることができない。同様に、基板（例えば、ウェーハスタック）は、製造プロセス及び製造後プロセスに由来する特性変動を有する。この「処理上の」精度問題は、アライメントシステムの堅牢性を制限する。

[0006] 従って、アライメントシステムの変動及び基板の処理変動を補償する必要がある。

[0007] 一実施形態によれば、アライメントシステムは、光を生成する放射源と、光変調ユニットと、光分波器と、干渉計と、１つ又は複数の検出器と、ビーム分析器と、プロセッサと、を含む。

[0008] 一実施形態では、放射源によって生成された光は、基板に向けられる。光分波器は、基板上のパターンから回折された、又は基板から反射された光ビームを複数の光サブビームに分割する。干渉計は、少なくとも１つの光サブビームを干渉させ、その干渉から出力光を生成する。１つ又は複数の検出器は、干渉計から出力光を受け取り、基板のアライメント状態を決定する。ビーム分析器は、基板上のパターンから回折された又は基板から反射された光サブビームのうちの少なくとも１本を光分波器から受け取り、そのパターンのオーバーレイオフセット測定値か又はビームプロファイルの光学的状態を提供する。ビーム分析器は、ビームプロファイルに基づいてプロダクトスタックプロファイルも決定することがある。プロセッサは、補正アルゴリズムを利用して、１つ又は複数の検出器及びビーム分析器から受け取った情報に基づいてオーバーレイオフセット誤差を決定し、決定したオーバーレイオフセット誤差及びプロダクトスタックプロファイルを使用して補正テーブルを生成する。プロセッサは、補正テーブルを使用して、各マークに対する補正値を決定し、オーバーレイオフセットにおける誤差を補正するために補正値をアライメントシステムにフィードバックする。プロセッサは、マーク毎に上記のプロセスを繰り返し、基板のアライメント状態を改善するための自己学習式フィードバックループを生成することがある。次いでプロセッサは、アライメント精度を改善するために、基板を更新された位置に配置するようにアライメントシステムに指示することがある。

[0009] 本発明の更なる特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施形態の構造及び動作について、添付の図面を参照して、以下で詳細に説明する。なお、本発明は、本明細書で説明する特定の実施形態に限定されない。そのような実施形態は、説明目的のためにのみ、本明細書で提示される。本明細書に含まれる教示に基づいて、更なる実施形態が、当業者には明らかになるであろう。

[0010] 本明細書に組み込まれ本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を例示し、また、説明文と併せて、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を実施し使用できるように更に機能する。

[0011]一実施形態による反射型リソグラフィ装置の概略図である。 [0012]一実施形態による透過型リソグラフィ装置の概略図である。 [0013]一実施形態による、反射型リソグラフィ装置のより詳細な概略図である。 [0014]一実施形態による、リソグラフィックセルの概略図である。 [0015]様々な実施形態による、強化されたアライメントシステムの概略図である。 [0015]様々な実施形態による、強化されたアライメントシステムの概略図である。 [0016]一実施形態による装置で使用することができるコンピュータシステムである。 [0017]様々な実施形態による、より正確なアライメントを提供するための情報を使用した、強化されたアライメントシステムを使用したウェーハの検査方法のフローチャートである。

[0018] 本発明の特徴及び利点は、図面と併せて以下に記載する詳細な説明から、より明らかになるであろう。図面では、同様の参照符号は、全体を通じて対応する要素を特定する。図面では、同様の参照番号は一般的に同一の、機能的に類似の、及び／又は、構造的に類似の、要素を示す。ある要素が最初に現れる図面は、対応する参照番号の左端の数字によって示される。特に断りの無い限り、本開示を通じて提供される図面は、縮尺通りの図面として解釈されるべきではない。

[0019] 本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ又は複数の実施形態について開示する。開示される実施形態は、本発明を単に例示するに過ぎない。本発明の範囲は、開示される実施形態に限定されない。本発明は、本明細書に添付の特許請求の範囲によって規定される。

[0020] 記載される実施形態、及び「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的な実施形態」等への明細書中での言及は、説明される実施形態が、特定の特徴、構造、又は特性を含み得ることを示すが、必ずしも全ての実施形態が、その特定の特徴、構造、又は特性を含んでいなくてもよい。更に、そのような語句は、必ずしも同一の実施形態を指してはいない。更に、ある実施形態に関連して特定の特徴、構造、又は特性が説明される場合、明示的に説明されていようといまいと、そのような特徴、構造、又は特性を他の実施形態に関連してもたらすことは、当業者の知識の範囲内であると理解される。

[0021] しかしながら、そのような実施形態をより詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示的な環境を提示することが有益である。

[0022] 反射型及び透過型リソグラフィシステムの例
[0023] 図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態を実施することができる、リソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’の概略図である。リソグラフィ装置１００及びリソグラフィ装置１００’は、それぞれ、以下のものを含む、即ち、放射ビームＢ（例えば、深紫外線又は極端紫外線放射）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、レチクル、又はダイナミックパターニングデバイス）ＭＡを支持するように構成され、かつ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、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジスト塗布ウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ基板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、を含む。リソグラフィ装置１００及び１００’は、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを、基板Ｗの（例えば、１つ又は複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに投影するように構成された、投影システムＰＳも有する。リソグラフィ装置１００では、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは反射型である。リソグラフィ装置１００’では、パターニングデバイスＭＡ及び投影システムＰＳは透過型である。

[0024] 照明システムＩＬは、放射ビームＢの方向決め、成形、又は制御のための、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁気型、静電気型などの様々な種類の光学コンポーネント、又は他の種類の光学コンポーネント、又はそれらの任意の組み合わせを含むことがある。

[0025] サポート構造ＭＴは、基準フレームに対するパターニングデバイスＭＡの向き、リソグラフィ装置１００及び１００’のうちの少なくとも１つの設計、及びパターニングデバイスＭＡが真空環境に保持されているか否かなどの他の条件、に依存するような態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造ＭＴは、機械式、真空式、静電気式、又は他のクランプ技術を使用して、パターニングデバイスＭＡを保持することがある。サポート構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定であることも又は可動であることもあるフレーム又はテーブルであり得る。センサを使用することにより、サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが、例えば投影システムＰＳに対して所望の位置にあることを確実にすることができる。

[0026] 「パターニングデバイス」ＭＡという用語は、基板Ｗのターゲット部分Ｃにパターンを生成するように、放射ビームＢの断面にパターンを付与するために使用することができる任意のデバイスを指すものとして、広く解釈されるべきである。放射ビームＢに付与されたパターンは、集積回路を形成するためにターゲット部分Ｃに生成されるデバイスの特定の機能層に対応することができる。

[0027] パターニングデバイスＭＡは、（図１Ｂのリソグラフィ装置１００’のように）透過型であっても、又は（図１Ａのリソグラフィ装置１００のように）反射型であってもよい。パターニングデバイスＭＡの例としては、レチクル、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パネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィではよく知られており、バイナリ型、レベンソン型（交互位相シフト型）、及びハーフトーン型（減衰位相シフト型）などのマスクタイプ、並びに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型のミラーのマトリックス配置が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように、個々に傾斜していることがある。傾斜したミラーは、小型ミラーのマトリックスによって反射される放射ビームＢにパターンを付与する。

[0028] 「投影システム」ＰＳという用語は、使用される露光放射に適した、又は基板Ｗ上での液浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁気型、及び静電気型の光学系、若しくはそれらの任意の組み合わせを含む、任意の種類の投影システムを包含することができる。真空環境は、ＥＵＶ又は電子ビーム放射用に使用することができる、というのも、他のガスは、放射線又は電子をあまりに多く吸収することがあるからである。従って、真空壁及び真空ポンプの助けを借りて、ビームパス全体に真空環境を提供することができる。

[0029] リソグラフィ装置１００及び／又はリソグラフィ装置１００’は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルＷＴ（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有する種類のものとすることができる。そのような「マルチステージ」の機械では、追加の基板テーブルＷＴを並行して使用することができ、又は、１つ又は複数のテーブルで準備工程を実行している間に、１つ又は複数の他の基板テーブルＷＴを露光用に使用することができる。場合によっては、追加のテーブルは基板テーブルＷＴではないことがある。

[0030] 図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、イルミネータＩＬが放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば、放射源ＳＯがエキシマレーザである場合、放射源ＳＯ及びリソグラフィ装置１００、１００’は、別個の物理的要素であることがある。そのような場合、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００又は１００’の一部を形成するとはみなされず、放射ビームＢは、例えば、適切な誘導ミラー及び／又はビーム拡大器を含む、ビームデリバリシステムＢＤ（図１Ｂ）の助けを借りて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと通過する。他の場合では、例えば放射源ＳＯが水銀ランプである場合には、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置１００、１００’の一体化された部分とすることができる。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とまとめて、放射システムと呼ばれることがある。

[0031] 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ためのアジャスタＡＤ（図１Ｂ）を含むことができる。一般的に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側の径方向範囲（一般的に、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。更に、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの様々な他の構成要素（図１Ｂ）を含むことができる。イルミネータＩＬを使用して、放射ビームＢの断面において所望の均一性及び強度分布になるように放射ビームＢを調節することができる。

[0032] 図１Ａを参照すると、放射ビームＢが、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ＭＡによってパターン付けされる。リソグラフィ装置１００では、放射ビームＢはパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡから反射される。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡから反射された後、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は放射ビームＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に集束させる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダ、又は静電容量センサ）の助けを借りて、基板テーブルＷＴを、（例えば、放射ビームＢの経路に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように）正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び別の位置センサＩＦ１を使用して、放射ビームＢの経路に対して正確にパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを位置決めすることができる。パターニングデバイス（例えば、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。

[0033] 図１Ｂを参照すると、放射ビームＢが、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ン付けされる。マスクＭＡを横断した後、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上に集束させる。投影システムは、照明システムの瞳ＩＰＵに結合した瞳ＰＰＵを有する。放射の部分は、照明システムの瞳ＩＰＵでの強度分布から放射され、マスクパターンでの回折による影響を受けることなくマスクパターンを通り抜け、照明システムの瞳ＩＰＵにおける強度分布の像を生成する。

[0034] 第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、リニアエンコーダ、又は静電容量センサ）の助けを借りて、基板テーブルＷＴを、（例えば、放射ビームＢの経路に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように）正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１Ｂには図示せず）を使用して、（例えば、マスクライブラリの機械検索の後で、又は走査中に）放射ビームＢの経路に対して正確にマスクＭＡを位置決めすることができる。

[0035] 一般的に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成する、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）の助けを借りて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成する、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することができる。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合、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接続されるか、又は固定されることがある。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。基板アライメントマークは（図示するように）専用のターゲット部分を占めるが、これらのマークはターゲット部分同士の間のスペースに配置することもできる（スクライブレー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２つ以上のダイが設けられる場合には、マスクアライメントマークはダイの間に配置されることがある。

[0036] マスクテーブルＭＴ及びパターニングデバイスＭＡは真空チャンバ内にあることがあり、真空チャンバでは、真空内ロボットＩＶＲを使用して、マスクなどのパターニングデバイスを真空チャンバの内外へ移動させることができる。或いは、マスクテーブルＭＴ及びパターニングデバイスＭＡが真空チャンバの外側にある場合、真空内ロボットＩＶＲと同様に、真空外ロボットを様々な運搬動作用に使用することができる。真空内及び真空外ロボットの両方とも、移送ステーションの固定されたキネマティックマウントへ任意のペイロード（例えば、マスク）をスムーズに移送するために、較正する必要がある。

[0037] リソグラフィ装置１００及び１００’は、以下のモードのうちの少なくとも１つで使用することができる。

[0038] １．ステップモードでは、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちながら、放射ビームＢに付与された全体パターンを、ターゲット部分Ｃに一度に投影する（即ち、単一静的露光）。次いで、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるように、Ｘ及び／又はＹ方向にシフトされる。

[0039] ２．スキャンモードでは、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴを同期して走査しながら、放射ビームＢに付与されたパターンを、ターゲット部分Ｃに投影する（即ち、単一動的露光）。サポート構造（例えば、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（縮小）倍率及び像反転特性によって決定されることがある。

[0040] ３．別のモードでは、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴを、プログラマブルパターニングデバイスを保持させながら実質的に静止状態に保ち、また、基板テーブルＷＴを移動させるか又は走査しながら、放射ビームＢに付与されたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。パルス放射源ＳＯを使用することができ、また、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後で、又は走査中の連続的な放射パルスの合間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、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適用することができる。

[0041] 説明された使用モードの組み合わせ及び／若しくは変形例、又は全く異なる使用モードを使用することもできる。

[0042] 更なる実施形態では、リソグラフィ装置１００は、ＥＵＶリソグラフィ用のＥＵＶ放射のビームを生成するように構成された、極端紫外線（ＥＵＶ）放射源を含む。一般的に、ＥＵＶ放射源は放射システム内に構成され、対応する照明システムは、ＥＵＶ放射源のＥＵＶ放射ビームを調節するように構成される。

[0043] 図２は、ソースコレクタ装置ＳＯ、照明システムＩＬ、及び投影システムＰＳを含めて、リソグラフィ装置１００をより詳細に示す。ソースコレクタ装置ＳＯは、ソースコレクタ装置ＳＯの封止構造２２０内に真空環境を維持することができるように、構成され配置される。ＥＵＶ放射放出プラズマ２１０が、放電生成プラズマ源によって形成されることがある。ＥＵＶ放射は、非常に高温のプラズマ２１０を生成して電磁スペクトルのＥＵＶ範囲で放射線を放出するガス又は蒸気、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、又はＳｎ蒸気によって、生成することができる。非常に高温のプラズマ２１０は、例えば、少なくとも部分的にイオン化されたプラズマを引き起こす放電によって、生成される。放射線の効率的な生成のために、例えば、１０Ｐａの分圧のＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎ蒸気又は他の適切なガス若しくは蒸気が必要とされることがある。一実施形態では、ＥＵＶ放射を生成するために、励起されたスズ（Ｓｎ）のプラズマが供給される。

[0044] 高温プラズマ２１０によって放出された放射線は、放射源チャンバ２１１の開口部の中又は後ろに位置する任意選択的なガスバリア又は汚染物質トラップ２３０（場合によっては、汚染物質バリア又はフォイルトラップとも呼ばれる）を介して、放射源チャンバ２１１からコレクタチャンバ２１２へ送られる。汚染物質トラップ２３０は、チャネル構造を含むことがある。汚染物質トラップ２３０は、ガスバリア、又はガスバリアとチャネル構造との組み合わせを含むこともある。本明細書で更に示される汚染物質トラップ又は汚染物質バリア２３０は、当技術分野で知られるように、少なくともチャネル構造を含む。

[0045] コレクタチャンバ２１２は、いわゆる斜入射型コレクタであり得る放射コレクタＣＯを含むことがある。放射コレクタＣＯは、上流放射コレクタ側２５１及び下流放射コレクタ側２５２を有する。コレクタＣＯを通り抜ける放射線は、格子スペクトルフィルタ２４０から反射されて、仮想光源点ＩＦに集束されることがある。仮想光源点ＩＦは一般的に中間焦点と呼ばれ、ソースコレクタ装置は、この中間焦点ＩＦが封止構造２２０の開口部２１９に又はその近傍に位置するように構成される。仮想光源点ＩＦは、放射放出プラズマ２１０の像である。格子スペクトルフィルタ２４０は、特に赤外線（ＩＲ）放射を抑制するために使用される。

[0046] 続いて、放射線は照明システムＩＬを通り抜け、照明システムＩＬは、パターニングデバイスＭＡにおいて放射ビーム２２１の所望の角度分布を提供するように、並びにパターニングデバイスＭＡにおいて所望の均一性の放射強度を提供するように構成された、ファセット付フィールドミラーデバイス２２２及びファセット付瞳ミラーデバイス２２４を含むことがある。サポート構造ＭＴによって保持されたパターニングデバイスＭＡにおいて放射ビーム２２１が反射されると、パターン付きビーム２２６が形成され、パターン付きビーム２２６は、反射要素２２８、２３０を介して投影システムＰＳによって、ウェーハステージ又は基板テーブルＷＴによって保持される基板Ｗ上に結像される。

[0047] 一般的に、図示しているものよりも多くの要素が、照明光学ユニットＩＬ及び投影システムＰＳ内に存在していることがある。格子スペクトルフィルタ２４０は、リソグラフィ装置の種類に応じて、任意選択的に存在することがある。更に、図に示したミラーよりも多くのミラーが存在してもよく、例えば、図２に示すものよりも、更に１〜６個の追加の反射要素が投影システムＰＳに存在することがある。

[0048] 図２に示すように、集光光学系ＣＯは、コレクタ（又は集光ミラー）の単なる一例として、斜入射型リフレクタ２５３、２５４、及び２５５を有する入れ子型コレクタとして示されている。斜入射型リフレクタ２５３、２５４、及び２５５は、光軸Ｏの周りに軸対称に配置されており、この種類の集光光学系ＣＯは、しばしばＤＰＰ源と呼ばれる放電生成プラズマ源と組み合わせて用いられるのが好ましい。

[0049] リソグラフィックセルの例
[0050] 図３は、リソグラフィックセル３００を示しており、これは、時にはリソセル又はクラスターとも呼ばれる。リソグラフィ装置１００及び１００’は、リソグラフィックセル３００の一部を形成することがある。リソグラフィックセル３００は、基板上で露光前及び露光後プロセスを実行するための装置を含むこともある。従来、これらの装置は、レジスト層を堆積させるためのスピンコータＳＣ、露光されたレジストを現像するための現像液ＤＥ、冷却プレートＣＨ、及びベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ又はロボットＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板をピックアップし、異なる処理装置の間で基板を移動させ、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに届ける。これらのデバイスは、しばしば総称してトラックと呼ばれ、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、トラック制御ユニットＴＣＵは、それ自体が監視制御システムＳＣＳによって制御され、監視制御システムＳＣＳは、リソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。従って、異なる装置を動作させて、スループット及び処理効率を最大化することができる。

[0051] アライメントシステムの例
[0052] デバイスフィーチャを正確に基板上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、通常、アライメントマークが基板上に設けられ、また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しなくてはならない１つ又は複数のアライメントシステムを含む。これらのアライメントシステムは、効果的に位置を測定する装置である。異なる時期及び異なる製造業者からの異なる種類のマーク及び異なる種類のアライメントシステムが知られている。現在のリソグラフィ装置で広範に使用されている種類のシステムは、米国特許第６，９６１，１１６号（den Boefら著）に記載されているような自己参照干渉計に基づいている。一般的に、複数のマークを別個に測定してＸ位置及びＹ位置を取得する。しかしながら、公開されている米国特許出願第２００９／１９５７６８Ａ号（Bijnenら著）に記載されている技術を使用して、Ｘ及びＹの組み合わせ測定を行うことができる。これらの両方の開示の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。

[0053] 図４Ａは、一実施形態による、リソグラフィ装置１００又は１００’の一部として実装することができるアライメントシステム４００の断面図の概略を示す。この実施形態の例では、アライメントシステム４００は、パターニングデバイス（例えば、パターニングデバイスＭＡ）を基準にして基板（例えば、基板Ｗ）を位置合わせするように構成されることがある。アライメントシステム４００は、基板上のアライメントマークの位置を検出するように、かつ、アライメントマークの検出された位置を用いて、パターニングデバイス、又はリソグラフィ装置１００若しくは１００’の他の構成要素を基準にして基板を位置合わせするように、更に構成されることがある。基板のそのようなアライメントにより、確実に、１つ又は複数のパターンを基板上に正確に露光させることができる。

[0054] 一実施形態によれば、アライメントシステム４００は、照明システム４１２、ビーム分波器４１４、干渉計４２６、検出器４２８、ビーム分析器４３０、及びオーバーレイ計算プロセッサ４３２を、この実施形態の例に従って、含むことがある。照明システム４１２は、１つ又は複数の通過帯域を有する電磁狭帯域放射ビーム４１３を供給するように構成されることがある。一例では、１つ又は複数の通過帯域は、約５００ｎｍ〜約９００ｎｍの間の波長の範囲内にあることがある。別の例では、１つ又は複数の通過帯域は、約５００ｎｍ〜約９００ｎｍの間の波長の範囲内の、別個の狭い通過帯域であることがある。照明システム４１２は、長期間に渡って（例えば、照明システム４１２の寿命に渡って）実質的に一定の中心波長（ＣＷＬ）値を有する１つ又は複数の通過帯域を供給するように、更に構成されることがある。照明システム４１２のそのような構成は、現在のアライメントシステムにおいて、上述のように、実際のＣＷＬ値が所望のＣＷＬ値からシフトするのを防止するのに役立つことがある。その結果として、一定のＣＷＬ値を使用することにより、現在のアライメントシステムと比べて、アライメントシステム（例えば、アライメントシステム４００）の長期安定性及び精度を改善することができる。

[0055] 一実施形態によれば、ビーム分波器４１４は、放射ビーム４１３を受け取り、放射ビーム４１３を少なくとも２つの放射サブビームに分割するように構成されることがある。一例では、図４Ａに示すように、放射ビーム４１３は、放射サブビーム４１５及び４１７に分割されることがある。ビーム分波器４１４は、放射サブビーム４１５を、ステージ４２２上に載置された基板４２０に向けるように更に構成されることがある。一例では、ステージ４２２は方向４２４に沿って可動である。放射サブビーム４１５は、基板４２０上に配置されたアライメントマーク又はターゲット４１８を照射するように構成されることがある。この実施形態の例では、アライメントマーク又はターゲット４１８は、放射線感受性フィルムで覆われていることがある。別の例では、アライメントマーク又はターゲット４１８は、１８０度の対称性を有することがある。即ち、アライメントマーク又はターゲット４１８が、アライメントマーク又はターゲット４１８の面に垂直な対称軸の周りに１８０度回転されると、回転したアライメントマーク又はターゲット４１８は、回転していないアライメントマーク又はターゲット４１８と実質的に同一になることがある。基板４２０上のターゲット４１８は、（ａ）ソリッドなレジストラインから形成されるバーを含むレジスト層回折格子、又は、（ｂ）プロダクト層回折格子、又は、（ｃ）プロダクト層回折格子上に重ね合わされた又は交互配置されたレジスト回折格子を含むオーバーレイターゲット構造内の複合回折格子スタック、であり得る。或いは、バーを基板中にエッチングすることがある。このパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬにおける色収差に敏感であり、照明対称性及びそのような収差の存在は、プリントされた回折格子においてそれら自体のばらつきとなって現れる。ライン幅、ピッチ、及び限界寸法を測定するためにデバイスの製造で使用されるインライン式の方法の１つは、「スキャトロメトリ（光波散乱計測）」として知られる技術を使用する。スキャトロメトリ法は、Raymond et al., “Multiparameter Grating Metrology Using Optical Scatterometry”, J. Vac. Sci. Tech. B, Vol. 15, no. 2, pp. 361-368 (1997)、及びNiu et al., “Specular Spectroscopic Scatterometry in DUV Lithography”, SPIE, Vol. 3677 (1999)に記載されており、これらの文献は両方とも、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。スキャトロメトリでは、光はターゲット中の周期的構造によって反射され、結果として得られる所与の角度での反射スペクトルが検出される。その反射スペクトルを生じさせる構造が、例えば、厳密結合波解析（ＲＣＷＡ：Rigorous Coupled-Wave Analysis）を使用して、又はシミュレーションによって導出されたパターンのライブラリと比較することによって、再構築される。従って、プリントされた回折格子のスキャトロメトリデータを使用して、それらの回折格子を再現する。プリント工程及び／又は他のスキャトロメトリプロセスの知識に由来して、処理ユニットＰＵによって行われる復元プロセスに、ライン幅及び形状などの回折格子のパラメータを入力することがある。

[0056] 一実施形態によれば、ビーム分波器４１４は、回折放射ビーム４１９を受け取り、回折放射ビーム４１９を少なくとも２つの放射サブビームに分割するように更に構成されることがある。一例では、図４Ａに示すように、放射ビーム４１９は、回折放射サブビーム４２９及び４３９に分割されることがある。

[0057] なお、ビーム分波器４１４は、放射ビーム４１５をアライメントマーク又はターゲット４１８に向け、回折放射サブビーム４２９を干渉計４２６に向けるように示されているが、本開示はそのように限定されない。基板４２０上のアライメントマーク又はターゲット４１８を照射し、アライメントマーク又はターゲット４１８の像を検出するのと同様の結果を得るために、他の光学的構成を使用することができることは、当業者には明らかであろう。

[0058] 図４Ａに示すように、干渉計４２６は、ビーム分波器４１４を介して放射サブビーム４１７及び回折放射サブビーム４２９を受け取るように構成されることがある。例示的な実施形態では、回折放射サブビーム４２９は、アライメントマーク又はターゲット４１８から反射されることがある放射サブビーム４１５の少なくとも一部であることがある。この実施形態の例では、干渉計４２６は、任意の適切な光学素子の組、例えば、受け取った回折放射サブビーム４２９に基づいてアライメントマーク又はターゲット４１８の２つの像を形成するように構成することができるプリズムの組み合わせ、を含む。なお、高品質の像を形成する必要はないが、アライメントマーク４１８のフィーチャが分離されるべきであることを理解されたい。干渉計４２６は、この２つの像のうちの一方を、この２つの像のうちの他方を基準にして１８０度回転させ、回転した像と回転していない像とを干渉法によって再結合するように、更に構成されることがある。

[0059] 一実施形態では、検出器４２８は、アライメントシステム４００のアライメント軸４２１がアライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心（図示せず）を通過するときに、再結合された像を受け取り、再結合された像の結果として干渉を検出するように構成されることがある。そのような干渉は、例示的な実施形態によれば、アライメントマーク又はターゲット４１８が１８０度対称であり、再結合された像が強め合うように又は弱め合うように干渉することに起因していることがある。検出された干渉に基づいて、検出器４２８は、アライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心の位置を決定し、その結果、基板４２０の位置を検出するように、更に構成されることがある。一例によれば、アライメント軸４２１は、基板４２０に垂直でかつ像回転干渉計４２６の中心を通過する光ビームと位置合わせされることがある。検出器４２８は、センサ特性を実装し、かつウェーハマークの処理変動と相互作用することによって、アライメントマーク又はターゲット４１８の位置を推定するように、更に構成されることがある。

[0060] 更なる実施形態では、検出器４２８は、以下の測定法のうちの１つ又は複数を実施することにより、アライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心の位置を決定する。１．様々な波長の位置変動（色間の位置シフト）を測定すること、２．様々な次数の位置変動（回折次数間の位置シフト）を測定すること、及び、３．様々な偏光の位置変動（偏光間の位置シフト）を測定すること。このデータは、任意の種類のアライメントセンサ、例えば、単一の検出器及び４つの異なる波長を用いた自己参照干渉計を採用し、アライメント信号をソフトウェアで抽出する、米国特許第６，９６１，１１６号に記載されているようなＳＭＡＳＨ（SMart Alignment Sensor Hybrid）センサ、又は、７つの回折次数のそれぞれを専用の検出器に向ける、米国特許第６，２９７，８７６号に記載されているような、Ａｔｈｅｎａ（Advanced Technology using High order ENhancement of Alignment）などを用いて取得することができる。これらの特許は両方とも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

[0061] 一実施形態では、ビーム分析器４３０は、回折放射サブビーム４３９を受け取り、回折放射サブビーム４３９の光学的状態を決定するように構成されることがある。光学的状態とは、ビーム波長、偏光、又はビームプロファイルの尺度であり得る。ビーム分析器４３０は、ステージ４２２の位置を決定し、ステージ４２２の位置をアライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心の位置と対応付けるように、更に構成されることがある。このようにして、アライメントマーク又はターゲット４１８の位置、ひいては基板４２０の位置を、ステージ４２２を基準にして正確に知ることができる。或いは、ビーム分析器４３０は、アライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心がアライメントシステム４００又は任意の他の基準要素を基準にして分かるように、アライメントシステム４００又は任意の他の基準要素の位置を決定するように構成されることがある。ビーム分析器は、何等かの形態の波長帯域選択性を有するポイント又はイメージング偏光計であり得る。一実施形態によれば、ビーム分析器４３０は、アライメントシステム４００に直接的に組み込まれるか、又は、他の実施形態によれば、偏光保存シングルモード、マルチモード、又はイメージングという幾つかの種類の光ファイバを介して接続されることがある。

[0062] 一実施形態では、ビーム分析器４３０は、基板４２０上の２つのパターン間のオーバーレイデータを決定するように、更に構成されることがある。これらのパターンのうちの一方は、基準層上の基準パターンであり得る。他方のパターンは、露光された層上の露光パターンであり得る。基準層は、基板４２０上に既に存在する、エッチングされた層であり得る。基準層は、リソグラフィ装置によって基板上に露光された基準パターンによって生成されることがある。露光された層は、基準層に隣接して露光されたレジスト層であり得る。露光された層は、リソグラフィ装置によって基板４２０上に露光された露光パターンによって生成されることがある。基板４２０上の露光パターンは、ステージ４２２による基板４２０の移動に相当することがある。一実施形態では、測定されたオーバーレイデータが、基準パターンと露光パターンとの間のオフセットを示すこともある。測定されたオーバーレイデータを較正データとして使用して、リソグラフィ装置によって露光された露光パターンを較正することができ、その結果、較正の後では、露光された層と基準層との間のオフセットを最小限に抑えることができる。

[0063] 一実施形態では、ビーム分析器４３０は、基板４２０のプロダクトスタックプロファイルのモデルを決定するように更に構成されることがあり、一度の測定でターゲット４１８のオーバーレイ、限界寸法、及び焦点を測定するように構成されることがある。プロダクトスタックプロファイルは、アライメントマーク、ターゲット４１８、又は基板４２０などの積み重ねられたプロダクトの情報を含んでおり、また、照明変動の関数である、マーク処理変動に誘導された光学特徴計測を含むことがある。プロダクトスタックプロファイルは、プロダクト回折格子プロファイル、マークスタックプロファイル、及びマーク非対称性情報を含むこともある。ビーム分析器４３０の一例としては、米国特許第８，７０６，４４２号に記載されているような、オランダのVeldhovenのASML社によって製造されている、Yieldstar（商標）があり、この特許は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。ビーム分析器４３０は、その層内の露光パターンの特定の特性に関連した情報、並びに、その層内の描写された像のオーバーレイパラメータ（基板上の前の層を基準にしたその層の位置決め精度、又は基板上のマークを基準にした第１の層の位置決め精度の度数）、焦点パラメータ、及び／又は限界寸法パラメータ（ライン幅及びその変動）であり得る情報を処理するように更に構成されることがある。他のパラメータとしては、露光パターンの描写された像の品質に関連した像パラメータがある。検出器のアレイが、ビーム分析器４３０に接続されていることがあり、以下で考察するように正確なスタックプロファイルの検出を可能にする。検出器のアレイについては、幾つかの選択肢、即ち、マルチモードファイバの束、チャネル毎に個別のピン検出器、又はＣＣＤ若しくはＣＭＯＳ（リニア）アレイ、が可能である。マルチモードファイバの束を使用することにより、安定性上の理由のために、放散素子を離して配置することが可能になる。個別のＰＩＮ検出器は、大きなダイナミックレンジを提供するが、そのそれぞれが別々のプリアンプを必要とする。従って、素子の数は限られる。ＣＣＤリニアアレイは、高速で読み出すことができる多数の素子を提供し、また、位相ステッピング検出が使用される場合には、特に関心が持たれる。

[0064] 一実施形態では、図４Ｂに示すように、第２のビーム分析器４３０’が、回折放射サブビーム４２９を受け取り、回折放射サブビーム４２９の光学的状態を決定するように構成されることがある。光学的状態とは、ビーム波長、偏光、又はビームプロファイルの尺度であり得る。第２のビーム分析器４３０’は、ビーム分析器４３０と同一であってもよく、又は、ステージ４２２の位置を決定すること、及び、ステージ４２２の位置をアライメントマーク若しくはターゲット４１８の対称中心の位置と対応付けること、などのビーム分析器４３０の少なくとも全ての機能を実施するように構成されてもよい。このようにして、アライメントマーク又はターゲット４１８の位置、ひいては基板４２０の位置を、ステージ４２２を基準にして正確に知ることができる。第２のビーム分析器４３０’はまた、アライメントマーク又はターゲット４１８の対称中心がアライメントシステム４００又は任意の他の基準要素を基準にして分かるように、アライメントシステム４００又は任意の他の基準要素の位置を決定するように構成されることがある。第２のビーム分析器４３０’は、２つのパターン間のオーバーレイデータ、及び基板４２０のプロダクトスタックプロファイルのモデルを決定するように、更に構成されることがある。第２のビーム分析器４３０’は、一度の測定で、ターゲット４１８のオーバーレイ、限界寸法、及び焦点を測定するように構成されることもある。

[0065] 一実施形態では、第２のビーム分析器４３０’は、アライメントシステム４００に直接的に組み込まれるか、又は、他の実施形態によれば、偏光保存シングルモード、マルチモード、又はイメージングという幾つかの種類の光ファイバを介して接続されることがある。或いは、第２のビーム分析器４３０’及びビーム分析器４３０は、回折放射サブビーム４２９及び４３９の両方を受け取りこれらの光学的状態を決定するように構成された単一の分析器を形成するように、結合されることがある。

[0066] 一実施形態では、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、検出器４２８及びビーム分析器４３０から情報を受け取る。この情報は、ビーム分析器４３０によって構築されたプロダクトスタックプロファイルのモデルを含むことがある。或いは、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、プロダクトマークに関する受け取った情報を使用して、プロダクトマークプロファイルのモデルを構築することがある。いずれにしても、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、プロダクトマークプロファイルのモデルを使用して又は組み込んで、積み重ねられたプロダクト及びオーバーレイマークプロファイルのモデルを構築する。次いで、スタックモデルを使用して、オーバーレイオフセットを決定し、オーバーレイオフセット測定へのスペクトル効果を最小限に抑える。プロセッサ４３２は、照明ビームの光学的状態、アライメント信号及び関連する位置推定値、瞳面、像面、及び追加の面での光学的状態を含むがこれらには限定されない、検出器４２８及びビーム分析器４３０から受け取った情報に基づいて、基本的な補正アルゴリズムを生成することがある。プロセッサ４３２は、その基本的な補正アルゴリズムを利用して、ウェーハマークに照らしてアライメントシステム４００を特徴付けることがある。

[0067] 一実施形態では、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、検出器４２８及びビーム分析器４３０から受け取った情報に基づいて、各マークに対するセンサ推定値を基準にしてプリントされたパターンの位置オフセット誤差を決定するように、更に構成されることがある。この情報には、プロダクトスタックプロファイル、基板４２０上の各アライメントマーク又はターゲット４１８のオーバーレイ、限界寸法、及び焦点の測定値が含まれるが、これらに限定はされない。オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、クラスタリングアルゴリズムを利用して、マークを類似の一定のオフセット誤差の組にグループ分けし、その情報に基づいて、アライメント誤差オフセット補正テーブルを生成することがある。クラスタリングアルゴリズムは、オーバーレイ測定値、位置推定値、及び、オフセット誤差の各組に関連した追加の光学スタック処理情報に基づいていることがある。オーバーレイは、幾つかの異なるマーク、例えば、プログラムされたオーバーレイオフセットの周辺の正及び負のバイアスを有するオーバーレイターゲットについて、計算される。最小のオーバーレイであると測定されるターゲットは、基準として用いられる（最高の精度で測定されるからである）。この測定された小さなオーバーレイと、その対応するターゲットの既知のプログラムされたオーバーレイから、オーバーレイ誤差を推定することができる。表１は、これをどのように行うことができるかを示す。示した例において測定された最小のオーバーレイは、−１ｎｍである。しかしながら、これは、プログラムされたオーバーレイが−３０ｎｍであるターゲットに関係している。その結果、プロセスは２９ｎｍのオーバーレイ誤差を持ち込んだに相違ない。

最小の値を基準点として使用することができ、これを基準にして、測定されたオーバーレイとプログラムされたオーバーレイに起因して予測されるオーバーレイとの間のオフセットを計算することができる。このオフセットは、各マークに対する、又は類似のオフセットを有するマークの組に対するオーバーレイ誤差を決定する。従って、表１の例では、測定された最小のオーバーレイは、プログラムされたオーバーレイが３０ｎｍであるターゲット位置において、−１ｎｍであった。他のターゲットにおける予測されたオーバーレイと測定されたオーバーレイとの間の差を、この基準と比較する。表１などのテーブルは、異なる照明設定の下でのマーク及びターゲット４１８から取得することもでき、最小のオーバーレイ誤差をもたらす照明設定、及びその対応する較正係数を、決定し選択することがある。これに続いて、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、マークを類似のオーバーレイ誤差の組にグループ分けすることがある。マークをグループ分けする基準は、異なる処理に対する異なる誤差範囲などの異なる処理制御に基づいて調節されることがある。

[0068] 一実施形態では、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、グループの全ての又は殆どのメンバーが類似のオフセット誤差を有することを確認し、また、追加の光学スタック計測に基づいて、クラスタリングアルゴリズムからの個別のオフセット補正を各マークに適用することがある。オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、各マークに対する補正値を決定し、例えば、補正値をアライメントシステム４００に供給することによってオーバーレイにおける誤差を補正するために、それらの補正値をリソグラフィ装置１００にフィードバックすることがある。

[0069] オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、図５に示すような１つ又は複数のコンピュータシステム５０で実装することができることを理解されたい。コンピュータシステム５０は、幾つかの実施形態によれば、オーバーレイ計算プロセッサ４３２の形態での専用コンピュータであることがあり、或いはその代わりに、リソグラフィ装置を制御する中央コンピュータであることがある。コンピュータシステム５０は、コンピュータ実行可能コードを含むコンピュータプログラムをロードするように構成されることがある。これにより、コンピュータプログラムがダウンロードされると、コンピュータシステム５０がリソグラフィ装置及び検査装置の前述の使用を制御することが可能になる。

[0070] プロセッサ２７に接続されたメモリ２９は、選択に利用可能な基板アライメントマーク又はオーバーレイ計測ターゲットの１つ又は複数の組の位置と、この少なくとも１つの組から適切な基板アライメントマーク又はオーバーレイ計測ターゲットを選択するための選択規則と、を記憶することがある。選択規則は、どの基板アライメントマーク又はオーバーレイ計測ターゲットの位置が、１つ又は複数の選択基準に応じて最適であるのかについての実験的又は理論的知識に基づいている。メモリ２９は、ハードディスク３１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）６２、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）６３、又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６４のような幾つかのメモリ部品を含むことがある。前述のメモリ部品の全てが存在する必要はない。更に、前述のメモリ部品が、プロセッサ２７に又は互いに物理的に近接していることは必須ではない。それらは、ある距離をおいて離れて配置してもよい。

[0071] プロセッサ２７は、ユーザインターフェース、例えばキーボード６５又はマウス６６に接続されることもある。タッチスクリーン、トラックボール、音声変換器、又は当業者に既知の他のインターフェースが使用されることもある。

[0072] プロセッサ２７は、フロッピーディスク６８又はＣＤＲＯＭ６９のようなデータ記憶媒体から、例えばコンピュータ実行可能コードの形態のデータを読み出し、かつ、状況によってはデータ記憶媒体にデータを記憶するように構成された、読み出しユニット６７に接続されることがある。また、ＤＶＤ又は当業者に既知の他のデータ記憶媒体が使用されることもある。

[0073] プロセッサ２７は、出力データを紙に印刷するためにプリンタ７０に、並びにディスプレイ７１、例えば、モニター又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、又は当業者に既知の任意の他の種類のディスプレイに、接続されることもある。

[0074] プロセッサ２７は、入出力（Ｉ／Ｏ）を担っている送信機／受信機７３によって、通信ネットワーク７２、例えば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）等に接続されることがある。プロセッサ２７は、通信ネットワーク７２を介して他の通信システムと通信するように構成されることがある。本発明の一実施形態では、外部のコンピュータ（図示せず）、例えばオペレータのパーソナルコンピュータが、通信ネットワーク７２を介してプロセッサ２７にログインすることができる。

[0075] プロセッサ２７は、独立したシステムとして、又は並列に動作する幾つかの処理ユニットとして実装されることがあり、後者の場合、各処理ユニットは、より大きなプログラムのサブタスクを実行するように構成される。処理ユニットは、幾つかのサブ処理ユニットを有する１つ又は複数のメイン処理ユニットに分割されることもある。プロセッサ２７の幾つかの処理ユニットは、他の処理ユニットから離れて配置され、通信ネットワーク７２を介して通信することがある。

[0076] アライメントシステムの較正方法の例
[0077] 図６は、一実施形態による、強化されたアライメントシステムを使用して基板上のターゲットの位置を測定するためのフローチャート６００を示す。強化されたアライメントシステムは、前述の従来の精度誤差でマーク位置の従来の測定を提供する。更に、強化されたアライメントシステムは、製造上のアライメント誤差を低減するために使用することができるマーク及びセンサの両方についての追加の光学的情報を提供する。単に例示目的のために、図６に示す工程について、図１〜図５に示した例示的な動作環境を参照して説明する。しかしながら、フローチャート６００はこれらの実施形態に限定されない。なお、工程は、異なる順序で実施することができ、又は、特定の用途に応じて実施されないことがあることを理解されたい。

[0078] 工程６０２では、基本的な補正較正が、モニターウェーハを使用してアライメントシステム４００上で行われる。モニターウェーハは、特別なスキャトロメトリマークを含んだ特別なレチクルを使用して、予め露光されている。一実施形態によれば、複数のモニターウェーハのうちの少なくとも１つは、基板４２０である。プロセッサ４３２は、照明ビームの光学的状態、アライメント信号及び関連する位置推定値、瞳面、像面、及び追加の面での光学的状態を含むがこれらには限定されない、検出器４２８及びビーム分析器４３０から受け取った情報に基づいて、基本的な補正アルゴリズムを生成することがある。プロセッサ４３２は、その基本的な補正アルゴリズムを利用して、ウェーハマークに照らしてアライメントシステム４００を特徴付けることがある。

[0079] 工程６０４では、プロセスウェーハを使用してアライメントシステム４００上で基本的なアライメントシステムの較正が行われる。プロセッサ４３２は、照明ビームの光学的状態、アライメント信号及び関連する位置推定値、瞳面、像面、及び追加の面での光学的状態を含むがこれらには限定されない、検出器４２８、ビーム分析器４３０、及び第２のビーム分析器４３０’から受け取った情報に基づいて、基本的な補正アルゴリズムを更新し、ウェーハマークに照らしてアライメントシステム４００を特徴付けることがある。

[0080] 工程６０６では、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、検出器４２８及びビーム分析器４３０から受け取った情報に基づいて、各マークに対するセンサ推定値を基準にしてプロセスウェーハ上のプリントされたパターンの位置オフセット誤差を決定することがある。オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、クラスタリングアルゴリズムを利用して、マークを類似の一定のオフセット誤差の組にグループ分けし、その情報に基づいて、アライメント誤差オフセット補正テーブルを生成することがある。オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、工程６０２及び６０４から得られた較正情報を利用して、各マークに対する補正値を決定することもある。

[0081] 工程６０８では、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、例えば、補正値をアライメントシステム４００に供給することによってオーバーレイオフセットにおける誤差を補正するために、補正値をリソグラフィ装置１００にフィードバックし、較正されたシステムを使用して基板４２０を処理することがある。基板４２０は、リソグラフィ投影装置によって既知の製造プロセスを使用して処理されることがあり、パターン（例えば、オーバーレイマーカ又はレチクルにおけるプロダクトパターン）が、放射感応性材料（レジスト）層によって少なくとも部分的に覆われる基板４２０上に結像される。この結像に先立って、基板４２０は、プライミング、レジストコーティング、及びソフトベークなどの様々な処置を施されることがある。基板４２０は、露光に先立って、較正済みのアライメントシステム４００内で位置合わせされることがある。露光後、基板４２０は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、及び結像されたフィーチャの測定／検査などの、他の処置を施されることがある。従って、基板４２０は、プロダクトパターンと共にオーバーレイマーカを伴って露光され、レジストは現像されて、積み重ねられたウェーハ上にオーバーレイマーカをプリントする。

[0082] 工程６１０では、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、露光された基板４２０上の各アライメントマーク又はターゲット４１８に対するセンサ推定値を基準にして、プリントされたパターンの位置オフセット誤差を測定することがある。この測定情報には、プロダクトスタックプロファイル、基板４２０上の各アライメントマーク又はターゲット４１８のオーバーレイ、限界寸法、及び焦点の測定値が含まれるが、これらに限定はされない。オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、クラスタリングアルゴリズムを利用して、マークを類似の一定のオフセット誤差の組にグループ分けし、その情報に基づいて、アライメント誤差オフセット補正テーブルを生成することがある。クラスタリングアルゴリズムは、オーバーレイ測定値、位置推定値、及び、オフセット誤差の各組に関連した追加の光学スタック処理情報に基づいていることがある。この測定されたオーバーレイと、その対応するターゲットの既知のプログラムされたオーバーレイと、からオーバーレイ誤差を推定することができる。

[0083] 工程６１２では、オーバーレイ計算プロセッサ４３２は、各マークに対する補正値を決定し、例えば、補正値をアライメントシステム４００に供給することによってオーバーレイにおける誤差を補正するために、補正値をリソグラフィ装置１００にフィードバックすることがある。従って、このプロセスは、アライメントシステム４００を較正するための自己学習式フィードバックループを生成する。

[0084] 最終的な備考
[0085] 本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的に言及されていることがあるが、本明細書で説明するリソグラフィ装置は、磁区メモリ、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ためのガイダンス及び検出パターン、集積光学システムの製造などの、他の用途を有することがあることを理解されたい。当業者であれば、そのような代替の用途の文脈において、本明細書での「ウェーハ」又は「ダイ」という用語の使用は、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の同義としてみなすことができることを、理解するであろう。本明細書で言及される基板は、露光の前又は後で、例えば、トラック（通常、レジストの層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール及び／又は検査ツールで処理されることがある。適用可能である場合、本明細書の開示は、そのような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２度以上処理されることがあり、その結果、本明細書で使用する基板という用語は、複数の処理済層を既に包含している基板を指すこともある。

[0086] 光リソグラフィに関連して本発明の実施形態の使用について上記で具体的に言及してきたが、本発明は他の用途、例えばインプリント、Ｅビーム、及び粒子リソグラフィにおいても使用することができ、状況が許せば、光リソグラフィに限定は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、基板上に生成されるパターンを規定する。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の層にプレスされることがあり、基板上では、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により、レジストが硬化される。パターニングデバイスはレジストから外部に移動され、レジストが硬化された後でレジストにパターンを残す。

[0087] 本明細書の語句又は用語は、説明の目的のためのものであり、限定するものではなく、本明細書の用語又は語句は、関連技術分野の当業者によって、本明細書の教示に照らし合わせて解釈されるべきものであることを、理解されたい。

[0088] 本明細書で説明した実施形態では、状況が許す場合、「レンズ」及び「レンズ素子」という用語は、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、及び静電気型の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うちのいずれか１つ又は組み合わせを指すことがある。

[0089] 更に、本明細書で使用する「放射」「ビーム」及び「光」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長λを有する）、極端紫外線（ＥＵＶ又は軟Ｘ線）放射（例えば、１３．５ｎｍなど５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、又は５ｎｍ未満で動作する硬Ｘ線、並びにイオンビーム、電子ビーム、原子、又は分子などの粒子ビームを含む、全ての種類の電磁放射を包含する。それらは、レジスト層を露光したり、又は直接的にパターンを生成したりすることができる。一般的に、約４００〜約７００ｎｍの間の波長を有する放射は、可視放射とみなされ、約７８０〜３０００ｎｍ（又はそれ以上）の間の波長を有する放射は赤外放射とみなされる。ＵＶは、約１００〜４００ｎｍの波長を有する放射を指す。リソグラフィの中では、「ＵＶ」という用語は、水銀放電ランプによって生成することができる波長、即ち、Ｇ線４３６ｎｍ、Ｈ線４０５ｎｍ、及び／又はＩ線３６５ｎｍ、にも当てはまる。真空ＵＶ、又はＶＵＶ（即ち、ガスによって吸収されるＵＶ）は、約１００〜２００ｎｍの波長を有する放射を指す。深紫外線（ＤＵＶ）は、一般的に、１２６ｎｍから４２８ｎｍまでの範囲の波長を有する放射を指し、一実施形態では、エキシマレーザは、リソグラフィ装置内部で使用されるＤＵＶ放射を生成することができる。例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する放射は、少なくともその一部が５〜２０ｎｍの範囲内にある特定の波長帯域を有する放射に関係することを理解されたい。

[0090] 本明細書で使用する「基板」という用語は、一般的に、その上に後続の材料層が追加される材料を表す。実施形態では、基板自体がパターン付けされることがあり、基板の上部に追加された材料もパターン付けされることがあるか、又はパターン付けされないままであることがある。

[0091] 本発明の具体的な実施形態について上記で説明したが、本発明は、説明したものとは別の態様で実施されることがあることを、理解されたい。説明は、本発明を限定することを意図したものではない。

[0092] 「発明の概要」及び「要約」の章ではなく、「発明を実施するための形態」の章が、請求項を解釈するために使用されるように意図されていることを理解されたい。「発明の概要」及び「要約」の章は、発明者らによって企図された本発明の例示的な実施形態の、全てではないが１つ又は複数を記載していることがあり、従って、いかなる態様でも、本発明及び添付の特許請求の範囲を限定することを意図していない。

[0093] 本発明について、具体的な機能の実装及びそれらの関係を示す機能的構成ブロックの助けを借りて、上述した。これらの機能的構成ブロックの境界は、説明の便宜上、本明細書では任意に規定される。特定の機能及びそれらの関係が適切に実行される限り、代替の境界を規定することができる。

[0094] 特定の実施形態についての前述の説明は、本発明の一般的性質を完全に明らかにしているので、当分野の技術の範疇の知識を応用することによって、他者が、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、不適当な実験を行うことなしに、そのような特定の実施形態を容易に修正する、及び／又は、様々な用途へ適合させることができる。従って、そのような適合及び修正は、本明細書で提示された教示及び指導に基づいて、開示された実施形態の均等物の趣旨及び範囲の内部にあることが意図されている。

[0095] 本発明の具体的な実施形態について上記で説明したが、本発明は、説明したものとは別の態様で実施されることがあることを、理解されたい。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を記述する機械可読命令の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の形態を取ることがあり、又は、内部にそのようなコンピュータプログラムを記憶するデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気若しくは光ディスク）の形態を取ることがある。

[0096] 本発明の広さ及び範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以降の請求項及びそれらの均等物に従ってのみ、規定されるべきである。

Claims (16)

1. アライメントシステムであって、
   光を生成するように構成された放射源と、
   前記生成された光を受け取り、複数のターゲットを上に有する基板に前記生成された光を向けるように構成された対物系投影システムと、
   前記基板から光を受け取り、前記受け取った光を第１及び第２のビームに分割するように構成された光分波器と、
   前記複数のターゲットから反射された前記第１のビームを測定するように構成されたビーム分析器と、
   前記基板上の回折格子から反射された前記第２のビーム、及び前記放射源から生成された基準ビームに基づいて、干渉パターンを生成するように構成された干渉計と、
   前記干渉計から前記干渉パターンを受け取るように構成された検出器と、
   前記第１のビームの測定値及び前記干渉パターンを受け取って処理し、前記基板を前記処理結果に基づく位置に配置するように前記アライメントシステムに指示するように構成されたプロセッサと、
   を含む、アライメントシステム。
2. 前記ビーム分析器は、前記第２のビームを測定するように更に構成される、請求項１に記載のアライメントシステム。
3. 前記ビーム分析器は、前記第１のビームの波長、偏光、及びビームプロファイルを測定し、前記第１のビームの測定結果に基づいて、前記複数のターゲットのそれぞれのオーバーレイオフセットを決定するように更に構成される、請求項２に記載のアライメントシステム。
4. 前記プロセッサは、製造プロセス中にプリントされたパターンと前記複数のターゲットのそれぞれとの間の距離を測定することにより、前記複数のターゲットのそれぞれに関連したオーバーレイオフセットを決定するように更に構成される、請求項３に記載のアライメントシステム。
5. 前記プロセッサは、前記オーバーレイオフセットを基準と比較することにより、前記複数のターゲットのそれぞれについてオーバーレイオフセット誤差を決定するように更に構成される、請求項４に記載のアライメントシステム。
6. 前記プロセッサは、前記複数のターゲットのそれぞれについての前記オーバーレイオフセット誤差のうち、類似のオーバーレイオフセット誤差を組にしてグループ分けするように更に構成される、請求項５に記載のアライメントシステム。
7. 前記プロセッサは、前記オーバーレイオフセット誤差の組を使用して、オフセット補正テーブルを生成するように更に構成される、請求項６に記載のアライメントシステム。
8. 前記プロセッサは、前記オフセット補正テーブルを使用して、前記アライメントシステムを較正するように更に構成される、請求項７に記載のアライメントシステム。
9. 基板を位置合わせする方法であって、
   放射源を使用して光を生成することと、
   前記生成された光を対物系投影システム内で受け取り、複数のターゲットを上に有する基板に前記生成された光を向けることと、
   前記受け取った光を第１及び第２のビームに分割する光分波器において前記基板からの光を受け取ることと、
   前記複数のターゲットから反射された前記第１のビームを測定することと、
   前記基板上の回折格子から反射された前記第２のビーム、及び前記放射源から生成された基準ビームに基づいて、干渉パターンを生成することと、
   検出器において、干渉計から前記干渉パターンを受け取ることと、
   前記第１のビームの前記測定値及び前記干渉パターンをプロセッサにおいて受け取って処理することと、
   前記基板を前記処理結果に基づく位置に配置するようにアライメントシステムに指示することと、
   を含む、方法。
10. 前記第２のビームを測定することを更に含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１のビームを測定することは、前記第１のビームの波長、偏光、及びビームプロファイルを測定すること、並びに、前記第１のビームの測定結果に基づいて、前記複数のターゲットのそれぞれのオーバーレイオフセットを決定すること、を更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記処理することは、製造プロセス中にプリントされたパターンと前記複数のターゲットのそれぞれとの間の距離を測定することにより、前記複数のターゲットのそれぞれに関連したオーバーレイオフセットを決定することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記処理することは、前記オーバーレイオフセットを基準と比較することにより、前記複数のターゲットのそれぞれについてオーバーレイオフセット誤差を決定することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記処理することは、前記複数のターゲットのそれぞれについての前記オーバーレイオフセット誤差のうち、類似のオーバーレイオフセット誤差を組にしてグループ分けすることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記処理することは、前記オーバーレイオフセット誤差の組を使用して、オフセット補正テーブルを生成することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記処理することは、前記オフセット補正テーブルを使用して、前記アライメントシステムを較正することを更に含む、請求項１５に記載の方法。

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