JP6873271B2 - アライメントシステムにおける２次元アライメントのためのアライメントマーク - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
[0001] 本出願は、２０１７年５月２４日に出願された米国仮特許出願第６２／５１０，５０４号の優先権を主張し、参照により全体が本願に含まれる。

[0002] 本開示は、例えばリソグラフィ装置において使用することができるアライメントシステム及びアライメントマークに関する。

[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の個々の層上に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンを、放射感応性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に結像することができる。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。別のリソグラフィシステムは干渉リソグラフィシステムである。これにはパターニングデバイスは存在せず、光ビームは２つのビームに分割され、反射システムを用いてこれら２つのビームを基板のターゲット部分で干渉させる。干渉によって、基板のターゲット部分にラインが形成される。

[0004] リソグラフィ動作の間、様々な処理ステップによって基板上に様々な層を順次形成しなければならない場合がある。従って、以前形成されたパターンに対して基板を高精度で位置決めすることが必要となり得る。一般に、位置合わせされる基板上にはアライメントマークが配置され、第２の物体（例えば図１Ａ及び図１Ｂに示されている基板テーブル又はウェーハステージＷＴ）に対して位置付けられる。リソグラフィ装置は、例えば投影システム及び／又はパターニングデバイスに対して基板を位置合わせしてパターニングデバイスからの正確な露光を保証するため、アライメントマークの位置を検出するためのアライメントシステムを使用することができる。

[0005] アライメントプロセスは、粗ウェーハアライメント（ＣＷＡ：coarse wafer alignment）プロセスと微細ウェーハアライメント（ＦＷＡ：fine wafer alignment）プロセスを含み得る。ＦＷＡプロセスでは、極めて高いアライメント精度（例えば約１ｎｍ未満のアライメント精度）で多数の微細アライメントマークを測定することができる。この高いアライメント精度を保証するため、ＦＷＡプロセスの前に、ＣＷＡプロセスによって粗アライメントマークをスキャンして、ウェーハが位置決めされ得る場所の明確な指示を与えることができる。この情報を用いて、ＦＷＡプロセスの微動スキャンが実行される場所を決定できる。ＣＷＡプロセスは、約１００ｎｍ内のアライメント精度を与えることができる。

[0006] ＣＷＡプロセスは典型的に、第１の方向（例えばＸ軸に沿った方向）の位置を決定するため第１の粗アライメントマーク（ＣＡＭ：coarse alignment mark）をスキャンすると共に、第２の方向（例えばＹ軸に沿った方向）の位置を決定するため第２のＣＡＭをスキャンする。これらの第１及び第２のＣＡＭは相互に別個の位置に位置決めされ、異なる時点で別個にスキャンされる。異なる時点及び異なる位置における２つの別個のＣＡＭを検出することは、アライメントエラーを引き起こす恐れがあり、２つの方向で基板を位置合わせするために長い時間を要する場合もある。更に、２つの異なるＣＡＭを使用すると、そうでなければ例えば集積回路のデバイス又は他の機能要素を生成するため使用できる可能性のあった集積回路の「シリコンスペース（silicon real estate）」が低減する。

[0007] 従って、単一のスキャンで２つの方向（例えばＸ方向及びＹ方向）の位置を決定するため使用できる粗アライメントマーク（ＣＡＭ）が必要とされている。

[0008] 一実施形態によれば、基板の２次元アライメント位置を決定するためのアライメントマークは、パターンのアレイを含む。パターンのアレイは、第１のセットのパターン及び第２のセットのパターンを含む。第１のセットのパターンは、第１の方向に沿って第１のシーケンスに配置されている。第２のセットのパターンは、第１の方向に沿って第２のシーケンスに配置されている。第２のシーケンスは第１のシーケンスとは異なる。パターンのアレイの各パターンは、パターンのアレイの各パターンに隣接した他のパターンとは異なる。

[0009] 他の実施形態において、リソグラフィシステムは、基板テーブルと、パターニングデバイスと、投影システムと、基板アライメントシステムと、を含む。基板テーブルは、基板を保持しスキャン方向に沿って移動させるように構成されている。パターニングデバイスは、アライメントマークのパターンを第１の放射ビームに付与するように構成されている。パターンは、スキャン方向に沿って第１のシーケンスに配置された第１のセットのパターンと、スキャン方向に沿って第２のシーケンスに配置された第２のセットのパターンと、を含む。第２のシーケンスは第１のシーケンスとは異なる。第１及び第２のセットのパターンの各パターンは、第１及び第２のセットのパターンの他のパターンとはそれぞれ異なる。投影システムは、アライメントマークのパターンの像を基板上に投影するように構成されている。基板アライメントシステムは、アライメントマークのパターンを用いて、スキャン方向及びスキャン方向に垂直な非スキャン方向に沿った基板のアライメント位置を決定するように構成されている。

[0010] 更に別の実施形態において、デバイス製造方法は、第１の方向に沿って移動可能な基板テーブルを用いて基板を保持することと、リソグラフィプロセスを用いてパターニングデバイスから基板にアライメントマークのパターンを転写することと、を含む。パターンは、第１の方向に沿って第１のシーケンスに配置された第１のセットのパターンと、第１の方向に沿って第２のシーケンスに配置された第２のセットのパターンと、を含む。第２のパターンは第１のシーケンスとは異なる。方法は更に、第１の方向に沿って第１又は第２のセットのパターン上で測定ビームをスキャンすることと、スキャンした第１又は第２のセットのパターンで反射又は回折された光から生成されたアライメント信号を検出することと、アライメント信号に基づいて、第１の方向及び第１の方向に垂直な第２の方向に沿った基板のアライメント位置を決定することと、を含む。

[0011] 本発明の別の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作用は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されないことに留意されたい。このような実施形態は、例示のみを目的として本明細書に記載されている。本明細書に含まれる教示に基づいて当業者はさらなる実施形態を容易に思いつくであろう。

[0012] 本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付の図面は、本発明を図示し説明とともに、更に本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成して使用できるようにする働きをする。

[0013] 本発明の一実施形態に従った反射型リソグラフィ装置の概略図である。 [0014] 本発明の一実施形態に従った透過型リソグラフィ装置の概略図である。 [0015] 本発明の一実施形態に従った反射型リソグラフィ装置の、より詳細な概略図である。 [0016] 本発明の一実施形態に従ったリソグラフィセルの概略図である。 [0017] 本発明の実施形態に従ったアライメントマークの上面の概略図である。 [0017] 本発明の実施形態に従ったアライメントマークの上面の概略図である。 [0017] 本発明の実施形態に従ったアライメントマークの上面の概略図である。 [0018] 本発明の実施形態に従ったアライメントマークのパターンの概略図である。 [0018] 本発明の実施形態に従ったアライメントマークのパターンの概略図である。 [0018] 本発明の実施形態に従ったアライメントマークのパターンの概略図である。 [0019] 本発明の実施形態に従ったアライメントマークの断面の概略図である。 [0019] 本発明の実施形態に従ったアライメントマークの断面の概略図である。 [0020] 本発明の一実施形態に従ったアライメントシステムの概略図である。

[0021] 本発明の特徴及び利点は、同様の参照符号は全体を通して対応する要素を識別する図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことで更に明白になろう。図面では、一般に、同様の参照番号が同一の、機能が類似した、及び／又は構造が類似する要素を示す。ある要素が最初に出現する図面は、対応する参照番号の左端の１つ又は複数の数字によって示される。他に示されない限り、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。

[0022] 本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される１つ又は複数の実施形態は本発明を例示するにすぎない。本発明の範囲は開示される１つ又は複数の実施形態に限定されない。本発明は、本明細書に添付される特許請求の範囲によって定義される。

[0023] 記載された実施形態、及び本明細書で「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などに言及した場合、それは記載された実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含むことができるが、それぞれの実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、又は特性を含まないことがあることを示す。更に、このようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態に言及するものではない。更に、ある実施形態に関連して特定の特徴、構造、又は特性について記載している場合、明示的に記載されているか、記載されていないかにかかわらず、このような特徴、構造、又は特性を他の実施形態との関連で実行することが当業者の知識の範囲内にあることが理解される。

[0024] このような実施形態を詳述する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示の環境を提示することが有用であろう。

[0025] 例示的な反射型及び透過型のリソグラフィシステム
[0026] 図１Ａ及び図１Ｂはそれぞれ、本発明の実施形態を実施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’の各々は、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、又は動的パターニングデバイス）ＭＡを支持するように構成され、パターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするよう構成された第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、基板Ｗを正確に位置決めするよう構成された第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）に投影するよう構成された投影システムＰＳも含む。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。

[0027] 照明システムＩＬは、放射ビームＢ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、ある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。

[0028] 支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの配向、リソグラフィ装置１００及び１００’の設計、及び、例えばパターニングデバイスＭＡが真空環境で保持されているか否か等の条件に応じた方法でパターニングデバイスＭＡを保持する。支持構造ＭＴは、機械式、真空式、静電式又はその他のクランプ技術を用いて、パターニングデバイスＭＡを保持することができる。支持構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定又は可動式にできるフレーム又はテーブルであってもよい。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが例えば投影システムＰＳに対して確実に所望の位置に来るようにしてもよい。

[0029] 「パターニングデバイス」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等、放射ビームＢの断面にパターンを付与するために使用し得るデバイスを指すと広く解釈されるべきである。放射ビームＢに付与されるパターンは、集積回路を形成するためにターゲット部分Ｃに作成されるデバイスの特定の機能層に相当する。

[0030] パターニングデバイスＭＡは、（図１Ｂのリソグラフィ装置１００’におけるような）透過型、又は（図１Ａのリソグラフィ装置１００におけるような）反射型とすることができる。パターニングデバイスＭＡの例には、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、例えば、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む。プログラマブルミラーアレイの一例は、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させることができる。傾斜したミラーは、小型ミラーのマトリ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。

[0031] 「投影システム」ＰＳという用語は、例えば使用する露光放射、又は基板Ｗ上での液浸液の使用や真空の使用のような他の要因に合わせて適宜、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包含することができる。その他のガスは放射又は電子を吸収しすぎる可能性があるので、ＥＵＶ又は電子ビーム放射用に真空環境が使用され得る。従って、真空壁及び真空ポンプを用いてビーム経路全体に真空環境を提供することができる。

[0032] 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）又はそれ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）を有するタイプとすることができる。このような「マルチステージ」機械においては、追加の基板テーブルＷＴを並行して使用するか、又は、１つ以上の基板テーブルＷＴを露光に使用している間に１つ以上の他のテーブルで準備ステップを実行することができる。状況によっては、追加のテーブルが基板テーブルＷＴでないこともある。

[0033] 図１Ａ及び図１Ｂ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光する。放射源ＳＯとリソグラフィ装置１００、１００’とは、例えば放射源ＳＯがエキシマレーザである場合、別々の物理的要素であってもよい。このような場合、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見なされず、放射ビームＢは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤ（図１Ｂ）を用いて、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ＳＯが水銀ランプである場合、放射源ＳＯはリソグラフィ装置１００、１００’の一体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ためのアジャスタＡＤ（図１Ｂ）を含むことができる。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側半径範囲及び／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のような他の種々のコンポーネント（図１Ｂ）を含むことができる。イルミネータＩＬを用いて、放射ビームが断面において所望の均一性と強度分布を有するように調整することができる。

[0035] 図１Ａを参照すると、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。リソグラフィ装置１００において、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、又は容量センサ）を用いて、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を用いて、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に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を用いて位置合わせすることができる。

[0036] 図１Ｂを参照すると、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上に集束させる。投影システムは、照明システム瞳ＩＰＵと共役な瞳ＰＰＵを有する。放射の部分は、照明システム瞳ＩＰＵにおいて強度分布から発し、マスクパターンで回折による影響を受けることなくマスクパターンを横断し、照明システム瞳ＩＰＵにおいて強度分布の像を生成する。

[0037] 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、又は容量センサ）を用いて、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には示されていない）を用いて、マスクＭＡを、（例えばマスクライブラリからの機械的な取り出し後に又はスキャン中に）放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。

[0038] 一般に、マスクテーブル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）を用いて実現できる。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、それらをターゲット部分間の空間に位置付けることも可能である（スクライブラインアライメントマークとして既知である）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイが設けられる状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置することも可能である。

[0039] 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配されることがあり、この場合、真空内ロボットＩＶＲを用いて、マスク等のパターニングデバイスを真空チャンバ内外へ移動させることができる。あるいは、マスクテーブルＭＴ及びパターニングデバイスＭＡが真空チャンバ外にある場合、真空内ロボットＩＶＲと同様の真空外ロボットを様々な搬送動作に用いることができる。真空内ロボット及び真空外ロボットは双方とも、任意のペイロード（例えばマスク）を移送ステーションの固定キネマティックマウント（kinematic mount）まで円滑に移送するため、較正を行う必要がある。

[0040] リソグラフィ装置１００及び１００’は、以下のモードのうち少なくとも１つで使用可能である。

[0041] １．ステップモードでは、支持構造（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維持しながら、放射ビームＢに付与されたパターン全体を１回でターゲット部分Ｃに投影する（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をＸ方向及び／又はＹ方向に移動させる。

[0042] ２．スキャンモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴを同期的にスキャンしながら、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（すなわち単一動的露光）。支持構造（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の拡大（縮小）及び像反転特性によって決定される。

[0043] ３．別のモードでは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴが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ると共に基板テーブル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、基板テーブルＷＴの各移動の後に又はスキャン中の連続した放射パルスと放射パルスとの間に、プログラマブルパターニングデバイスが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等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できる。

[0044] 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。

[0045] 別の実施形態において、リソグラフィ装置１００は、極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィのためＥＵＶ放射ビームを発生するように構成されたＥＵＶ源を含む。一般に、ＥＵＶ源は放射システムにおいて構成され、対応する照明システムはＥＵＶ源のＥＵＶ放射ビームを調節するよう構成されている。

[0046] 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を含むリソグラフィ装置１００を更に詳細に示す。ソースコレクタ装置ＳＯは、このソースコレクタ装置ＳＯの閉鎖構造２２０内に真空環境を維持できるように構築及び配置されている。放電生成プラズマ源によって、ＥＵＶ放射を発するプラズマ２１０を形成することができる。ＥＵＶ放射を生成するには、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、又はＳｎ蒸気のようなガス又は蒸気によって、極めて高温のプラズマ２１０を生成して、電磁スペクトルのＥＵＶ範囲内の放射を放出させればよい。極めて高温のプラズマ２１０は、例えば放電によって少なくとも部分的に電離したプラズマを生じることにより生成される。効率的な放射発生のため、例えば分圧が１０ＰａのＸｅ、Ｌｉ、Ｓｎの蒸気、又は他のいずれかの適切なガスもしくは蒸気が必要となり得る。一実施形態では、励起したスズ（Ｓｎ）のプラズマを供給してＥＵＶ放射を生成する。

[0047] 高温プラズマ２１０が発した放射は、ソースチャンバ２１１からコレクタチャンバ２１２内へ、ソースチャンバ２１１の開口内又は開口の後ろに位置決めされた任意選択のガスバリア及び／又は汚染トラップ２３０（場合によっては汚染バリア又はホイルトラップとも称される）を介して送出される。汚染トラップ２３０はチャネル構造を含むことができる。汚染トラップ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んでもよい。本明細書で更に示す汚染トラップ又は汚染バリア２３０は、少なくとも、当技術分野において既知のチャネル構造を含む。

[0048] コレクタチャンバ２１２は、いわゆるかすめ入射コレクタとすることができる放射コレクタＣＯを含み得る。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を横断した放射は、格子スペクトルフィルタ２４０で反射して、仮想光源点ＩＦに集束させることができる。仮想光源点ＩＦは一般に中間焦点と称される。ソースコレクタ装置は、中間焦点ＩＦが閉鎖構造２２０の開口２１９に又はその近傍に位置するように構成されている。仮想光源点ＩＦは、放射を発するプラズマ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用いられる。

[0049] この後、放射は照明システムＩＬを横断する。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与えると共にパターニングデバイスＭＡにおいて所望の放射強度均一性を与えるように配置されたファセットフィールドミラーデバイス２２２及びファセット瞳ミラーデバイス２２４を含むことができる。支持構造ＭＴによって保持されたパターニングデバイスＭＡで放射ビーム２２１が反射されると、パターン付きビーム２２６が形成され、このパターン付きビーム２２６は、投影システムＰＳによって、反射要素２２８、２３０を介して、ウェーハステージ又は基板テーブルＷＴにより保持された基板Ｗ上に結像される。

[0050] 一般に、照明光学ユニットＩＬ及び投影システムＰＳには、図示するよりも多くの要素が存在し得る。格子スペクトルフィルタ２４０は、リソグラフィ装置のタイプに応じて任意に存在し得る。更に、図示するよりも多くのミラーが存在する場合があり、例えば投影システムＰＳには、図２に示すものに比べて１つから６つの追加の反射要素が存在することがある。

[0051] 図２に示すようなコレクタ光学部品ＣＯは、コレクタ（又はコレクタミラー）の単なる一例として、かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、及び２５５を有する入れ子状のコレクタとして示されている。かすめ入射リフレクタ２５３、２５４、及び２５５は、光軸Ｏを中心として軸方向に対称配置され、このタイプのコレクタ光学部品ＣＯは、ＤＰＰ放射源と呼ばれることが多い放電生成プラズマ源と組み合わせて好適に用いられる。

[0052] 例示的なリソグラフィセル
[0053] 図３は、リソセル又はクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセル３００を示す。リソグラフィ装置１００又は１００’はリソグラフィセル３００の一部を形成し得る。また、リソグラフィセル３００は、基板に露光前プロセス及び露光後プロセスを実行する装置も含み得る。従来、これらには、レジスト層を堆積するためのスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像するためのデベロッパＤＥ、冷却プレートＣＨ、及びベークプレートＢＫが含まれる。基板ハンドラすなわちロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り出し、それらを様々なプロセス装置間で移動させた後、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに引き渡す。これらのデバイスは、まとめてトラックと称されることも多く、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。ＴＣＵ自体は監督制御システムＳＣＳによって制御され、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、これら様々な装置はスループット及び処理効率を最大化するように動作させることができる。

[0054] 粗アライメントマークの例示的な実施形態
[0055] 本開示は、基板（例えばウェーハＷ）上の粗アライメントマーク（ＣＡＭ）の様々な実施形態を提供する。ＣＡＭは、上記で検討した粗ウェーハアライメント（ＣＷＡ）プロセスのためアライメントシステムで使用することができる。ＣＡＭのこれらの実施形態の各々を用いて、ＣＡＭの位置を決定することができ、その結果として、基板を保持しているウェーハステージ（例えばウェーハステージＷＴ）、ウェーハステージの基準マーク、及び／又はアライメントシステムの要素に対して、基板の位置を２方向で決定できる。これら２方向は、ウェーハステージのスキャン方向（例えばＸ方向）及び非スキャン方向（例えばＹ方向）とすることができる。これら２方向の位置は、アライメントシステムの測定ビーム下でスキャン方向（例えばＸ方向）に沿ってウェーハステージを移動させることによりＣＡＭ全体に実行される単一の測定スキャンから決定できる。このため、ＣＡＭのこれらの実施形態は、アライメントシステムにおいて２つの別個のＣＡＭを用いて基板の２Ｄ位置を決定することに伴う時間及び空間の問題（上記で検討した）を克服するのに役立ち得る。ＣＡＭのこれらの実施形態を用いて達成されるアライメント精度は、約１００ｎｍ内とすることができる。

[0056] 一実施形態に従って、図４ＡはＣＡＭ４００の概略上面図を示している。ＣＡＭ４００を用いて、スキャン方向（例えばＸ方向）及び非スキャン方向（例えばＹ方向）の双方でＣＡＭ４００の位置を決定することができる。これらの位置は、ＣＡＭ４００が形成されている基板（例えばウェーハＷ）を保持しているウェーハステージ（例えばウェーハステージＷＴ）に対して決定できる。ＣＡＭ４００は、例えばリソグラフィ装置１００又は１００’のようなリソグラフィ装置を用いたリソグラフィプロセスで基板上に形成することができる。リソグラフィプロセスは、パターニングデバイスから基板にＣＡＭ４００のパターンを転写することを含み得る。いくつかの実施形態では、基板上のスクライブラインに及び／又はデバイスパターンエリア内にＣＡＭ４００を形成することができる。いくつかの実施形態では、ウェーハステージ上に及び／又はウェーハステージの基準部分上にＣＡＭ４００を形成してもよい。

[0057] いくつかの実施形態において、ＣＡＭ４００は、９個のセグメント４０２のアレイを含むことができる。明確さのため、図４ＡにはＣＡＭ４００の３×３のセグメント４０２のアレイが示されている。本明細書の開示に基づいて、セグメント４０２のアレイの他の大きさが本開示の精神及び範囲内であることは当業者には認められよう。様々な実施形態に従って、ＣＡＭ４００は、セグメント４０２のアレイの各行及び／又は各列に１つ以上のセグメントを含むことができる。セグメント４０２のアレイの大きさは、特定のアライメント精度及び／又はアライメントシステムに基づいてＣＡＭ４００のために選択することができ、本明細書に記載されるセグメントのアレイの特定の大きさに限定されない。

[0058] いくつかの実施形態において、セグメント４０２のアレイ内の各セグメントは、図４Ａの文字によって表されたパターンを有することができる。異なる文字は異なるパターンを示し、同様の文字は同様のパターンを示す。セグメント４０２のアレイ内の各セグメントは、セグメント４０２のアレイ内の他のセグメントの垂直方向寸法及び水平方向寸法のそれぞれと実質的に等しい垂直方向寸法及び水平方向寸法（例えば高さ及び長さ）を有することができる。

[0059] 図４Ａに示されているように、いくつかの実施形態に従って、セグメント４０２のアレイの各行は、セグメント４０２のアレイの他の行とは異なるパターンシーケンスを有することができる。例えばＣＡＭ４００は、行１における第１のパターンシーケンス（例えばシーケンスＡＢＣ）、行２における第２のパターンシーケンス（例えばＤＥＦ）、及び行３における第３のパターンシーケンス（例えばＧＨＩ）を有することができ、第１、第２、及び第３のシーケンスは相互に異なる。このため、セグメント４０２のアレイの各行は、他の行とは明らかに異なる組み合わせの信号を提供できる。

[0060] パターンシーケンス内のそれぞれの異なるパターンは、例えばＣＷＡプロセス中に測定放射ビームによって照明された場合、他のパターンによって生成される信号とは明らかに異なる信号を生成できる。いくつかの実施形態において、これらの信号は、測定ビームによって照明された場合にパターン（パターンＡからパターンＩ）から生成される像、回折パターン、及び／又は反射光の形態であり得る。異なるパターンから検出される信号間の差は、例えば像間の差、像の特性（例えば強度又はコントラスト）間の差、回折パターン間の差、回折パターンの特性（例えば回折次数、強度、偏光状態、又は位相）間の差、及び／又は異なるパターンの反射特性間の差に起因したものであり得る。

[0061] これらの明らかに異なる信号の組み合わせの各々が、スキャン方向及び非スキャン方向におけるウェーハステージに対するＣＡＭ４００の特定の位置を表すことができる。従って、ＣＡＭ４００のような、スキャン方向及び非スキャン方向の双方に沿って異なるパターンにセグメント化されたＣＡＭを有することは、これら双方の方向におけるＣＡＭの位置を単一の測定スキャンで決定するために役立つ。

[0062] いくつかの実施形態では、図４Ａに示されているように、セグメント４０２のアレイの各セグメントは、セグメント４０２のアレイの他のセグメントのパターンとは異なるパターンを有することができる。代替的な実施形態（図示せず）では、各セグメントは、隣接セグメントのパターンとは異なるパターンを有するが、セグメント４０２のアレイの隣接していないセグメントのパターンと同様とすることも可能である。

[0063] ＣＷＡプロセス中にＣＡＭ４００のようなＣＡＭのアライメント位置を決定するため、スキャン方向（例えばＸ方向）のスキャン経路に沿ってＣＡＭ４００全体に測定スキャンを実行することができる。測定スキャンは、ウェーハステージをＸ方向に移動させ、スキャン経路を測定ビームで照明し、スキャン経路に沿って照明されたパターンにより反射及び／又は回折された光からの信号を検出することを含み得る。基板上の測定ビームスポットの寸法によっては、スキャン経路がセグメント４０２のアレイの１つ以上の行に重複することがある。測定ビームスポットは、セグメント４０２のアレイ内の各セグメントの垂直方向寸法（例えばＹ軸に沿った寸法）以上の寸法（例えばＹ軸に沿った直径又は寸法）を有し得る。

[0064] 次いで、検出された信号を、以前に測定又はシミュレーションされたＣＡＭ４００の信号と比較して、それらの間の最良適合（best fit）を見出すことができる。以前に測定又はシミュレーションされたＣＡＭ４００の信号は、ウェーハステージに対するＣＡＭ４００の予想位置に対応し得る。最良適合が決定された場合、その最良適合の以前に測定又はシミュレーションされた信号に対応するスキャン方向及び非スキャン方向の双方のＣＡＭ４００の予想位置を、ウェーハステージに対するＣＡＭ４００のアライメント位置と見なすことができる。従って、ＣＡＭ４００のような、スキャン方向及び非スキャン方向の双方に沿って異なるパターンにセグメント化されたＣＡＭを有することは、これら双方の方向におけるＣＡＭのアライメント位置を単一の測定スキャンで決定するために役立つ。

[0065] いくつかの実施形態では、非スキャン方向（例えばＹ方向）において約１００ｎｍ内のいっそう高いアライメント精度を得るため、各行の垂直方向寸法は、セグメント４０２のアレイの２つ以上の隣接した行を測定ビームによって照明できるようなものであり、その結果として、単一の測定スキャン中にこれら２つ以上の隣接した行からの信号を検出することが可能となる。このように、いくつかのデータポイントを検出して、以前に測定又はシミュレーションされた信号と比較し、約１００ｎｍ精度内で非スキャン方向の位置に対する最良適合を見出すことができる。

[0066] いくつかの実施形態では、非スキャン方向（例えばＹ方向）において約１００ｎｍ内のいっそう高いアライメント精度を得るため、異なる行に沿った２回以上の測定スキャンをＣＡＭ４００に実行することができる。いくつかの実施形態において、異なる行は非スキャン方向に沿って相互に隣接した行とすることができる。

[0067] ＣＡＭ４００は、例えば自己参照干渉計ベースのアライメントシステム、回折アライメントセンサベースのアライメントシステム、又はカメラベースのアライメントシステム等、任意の適切なアライメントシステムにおいて使用することができる。

[0068] 図４Ｂは、ＣＡＭ４００の代替的な実施形態となり得るＣＡＭ４００＊の概略上面図を示す。特に他の指示がない限り、ＣＡＭ４００の説明はＣＡＭ４００＊にも当てはまる。いくつかの実施形態において、ＣＡＭ４００＊は９個のセグメント４０２＊のアレイを含むことができる。本明細書の開示に基づいて、セグメント４０２＊＊のアレイの他の大きさが本開示の精神及び範囲内であることは当業者には認められよう。

[0069] いくつかの実施形態において、セグメント４０２＊のアレイの各行は、セグメント４０２＊のアレイの他の行とは異なるパターンシーケンスを有し、各パターンシーケンスは非スキャン方向（例えばＹ方向）に対して対称とすることができる。例えばＣＡＭ４００＊は、行１における第１のパターンシーケンス（例えばシーケンスＡＢＡ）、行２における第２のパターンシーケンス（例えばＣＤＣ）、及び行３における第３のパターンシーケンス（例えばＥＦＥ）を有することができ、第１、第２、及び第３のシーケンスは相互に異なると共にＹ軸に対して対称である。これに加えて又はこの代わりに、セグメント４０２＊のアレイの各列のパターンシーケンスをスキャン方向（例えばＸ方向）に対して対称とすることも可能である。

[0070] ＣＡＭ４００＊は、例えば自己参照干渉計ベースのアライメントシステムを用いてアライメント精度の向上を達成するのに役立ち得る。通常、自己参照干渉計は、ＣＡＭ４００＊のような対称アライメントマークの２つの像を発生し、これら２つの像を相互に対して１８０度回転させ、アライメントマークの中心を決定するため、これら２つの像が相互に一致する時を決定する。いくつかの実施形態において、ＣＡＭ４００＊は、例えば回折アライメントセンサベースのアライメントシステム又はカメラベースのアライメントシステム等、他の適切なアライメントシステムにおいて使用してもよい。

[0071] 図４Ｃは、ＣＡＭ４００及び／又は４００＊の代替的な実施形態となり得るＣＡＭ４００＊＊の概略上面図を示す。特に他の指示がない限り、ＣＡＭ４００及び４００＊の説明はＣＡＭ４００＊＊にも当てはまる。いくつかの実施形態において、ＣＡＭ４００＊＊は１８個のセグメント４０２＊＊のアレイを含むことができる。本明細書の開示に基づいて、セグメント４０２＊＊のアレイの他の大きさが本開示の精神及び範囲内であることは当業者には認められよう。

[0072] いくつかの実施形態において、セグメント４０２＊＊のアレイの２つ以上の行は、相互に異なるパターンシーケンスを有することができる（例えばＣＡＭ４００＊＊の行１、行３、行４、及び行６）。更に、セグメント４０２＊＊のアレイの２つ以上の行は、相互に同様のパターンシーケンスを有することができる（例えばＣＡＭ４００＊＊の行２及び行５）。しかしながら、同様のパターンシーケンスを有する各行（例えば行２及び行５）は、パターンシーケンスが相互に異なる２つの行（例えば行１及び行３、行４及び行６）の間に挿入することができる（例えば行２は行１と行３との間に、行５は行４と行６との間に）。このような行の配置は、同様のパターンシーケンスを有する行から検出された信号間を区別するのに役立ち得る。すなわち、同様のパターンシーケンスを有する行に隣接した行のパターンからの信号は、ＣＡＭ４００＊の行の位置を識別すること、従って、非スキャン方向において正確にＣＡＭ４００＊＊の位置を決定することに役立ち得る。

[0073] いくつかの実施形態において、セグメント４０２＊＊のアレイの１つ以上の行（例えば行４及び行６）は、非スキャン方向（例えばＹ方向）に対して対称のパターンシーケンスを有することができる。いくつかの実施形態において、セグメント４０２＊＊のアレイの１つ以上の行（例えば行１〜行３及び行５）は、非スキャン方向（例えばＹ方向）に対して非対称のパターンシーケンスを有することができる。これに加えて又はこの代わりに、セグメント４０２＊＊のアレイの１つ以上の列のパターンシーケンスは、スキャン方向（例えばＸ方向）に対して対称とすることも可能である。

[0074] いくつかの実施形態では、図５に示されているように、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊の各セグメントは、ライン５０４、スペース５０６、及びピッチＰを含むパターンを有することができる。ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊の異なるパターンの各々は、ピッチＰの値に基づいて相互に異なるものとすることができる。例えば、図４Ａ〜図４ＣのパターンＡからパターンＩの各々は、ライン及びスペース（例えばライン５０４及びスペース５０６）を含み、それぞれ異なる値のピッチＰを有することができる。上記で検討したように測定ビームによってパターンが照明された場合、異なるパターンにおける異なる値のピッチＰが、異なる像及び／又は異なる回折次数を有する信号を生成することができる。

[0075] 本明細書の開示に基づいて、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊のパターンが、図５に示されている４つのライン及びスペースとは異なる数のライン及びスペースを有し得ることは、当業者には認められよう。本明細書で用いられる「ピッチ」という用語は、図５に示されているように、ライン５０４のうち１つのライン上の所与のポイントから隣接ライン５０４上の同一ポイントまでの距離を指す。

[0076] ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊のパターンにおける上述のラインは、いくつかの実施形態に従って、金属のような第１の材料から形成することができる。ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊のパターンにおける上述のスペースは、空隙とするか、又は第１の材料とは異なる光学特性を有する第２の材料を含むことができる。第２の材料は二酸化ケイ素を含み得る。第１及び第２の材料の適切な組み合わせは、反射率が異なる材料を含み得る。また、いくつかの実施形態に従って、ラインとスペースとの間で位相コントラストの差を生じる特性を有する第１及び第２の材料を使用してもよい。

[0077] いくつかの実施形態において、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊のライン（例えばライン５０４）及びスペース（例えばスペース５０６）を有する異なるパターンの各々は、ピッチＰ及びデューティサイクルの値に基づいて相互に異なるものとすることができる。ライン及びスペースを有するパターンのデューティサイクルは、スペース厚さに対するライン厚さの比を変えることによって変動させることができる。例えば、図５のパターンは５０４ｔ：５０６ｔの第１のデューティサイクルを有し、５０４ｔ及び５０６ｔはライン５０４及びスペース５０６のそれぞれの厚さである。図６のパターンは５０４ｔ＊：５０６ｔ＊の第２のデューティサイクルを有し、５０４ｔ＊及び５０６ｔ＊はライン５０４＊及びスペース５０６＊のそれぞれの厚さである。パターンが測定ビームによって照明された場合、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊の異なるパターンにおける異なる値のピッチＰ及びデューティサイクルは、異なる像、及び／又は異なる強度と回折次数を有する回折パターンを有する信号を生成することができる。

[0078] 代替的な実施形態では、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊の異なるパターンの各々は、同一のピッチＰを有するが、異なる値のデューティサイクルを有することができる。パターンが測定ビームによって照明された場合、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊の異なるパターンにおける同一のピッチＰ及び異なるデューティサイクルは、異なる像、及び／又は同一の回折次数と異なる強度を有する回折パターンを有する信号を生成することができる。

[0079] 図７は、いくつかの実施形態に従った複数のサブセグメント７１０〜７１３を有するライン７０８の各々を示す。ライン５０４に加えて又はその代わりに、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊における異なるパターンの各々は、ライン７０８のようなラインを有することも可能である。異なるパターンのラインをライン７０８としてサブセグメント化することができる。異なるパターンの各々は、ラインに含まれるサブセグメントの数に基づいて相互に異なるものとすることができる。パターンが測定ビームによって照明された場合、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊の異なるパターンにおける異なる数のサブセグメントは、異なる像及び／又は偏光状態を有する信号を生成することができる。

[0080] 図８は、いくつかの実施形態に従った、図４のラインＶ−Ｖに沿った行１の断面図を示す。いくつかの実施形態では、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊における異なるパターンの各々は、Ｚ軸に沿った高さに基づいて相互に異なるものとすることができる。例えば、パターンＡは基板８２０上に第１の高さを有する反射性材料８２２を含み、パターンＢは基板８２０上に第２の高さを有する反射性材料８２４を含み、パターンＣは基板８２０上に第３の高さを有する反射性材料８２６を含み得る。第１、第２、及び第３の高さは相互に異なるものとすることができる。いくつかの実施形態において、反射性材料８２２、８２４、及び８２６は、相互に同一であるか又は異なる場合がある。基板８２０は、ウェーハステージ（例えばウェーハステージＷＴ）によって保持された基板（例えばウェーハＷ）、ウェーハステージの表面、及び／又はウェーハステージの基準部分とすることができる。

[0081] いくつかの実施形態において、上述のパターンＡからパターンＩは、パターンライン（例えばライン５０４）の高さに基づいて相互に異なるものとすることができる。異なるパターンのラインはＺ軸に沿って異なる高さを有し得る。

[0082] 代替的な実施形態においては、基板（例えばウェーハＷ）を異なる深さにエッチングし、エッチングした表面上に上述のパターンのうち１つ以上を形成することによって、異なるパターンに異なる高さを形成することができる。例えば図９は、一実施形態に従った、図４のラインＶ−Ｖに沿った行１の断面図を示す。明確さのため、図９にはパターンＡ、Ｂ、及びＣは示されていない。パターンＡは、基板９２０の上面９２０ａ上に形成することができる。パターンＢは、基板９２０のエッチングされた表面９２０ｂ上に形成することができる。エッチングされた表面９２０ｂは表面９２０ａよりも第１の距離だけ低くすることができる。パターンＣは、基板９２０のエッチングされた表面９２０ｃ上に形成することができる。エッチングされた表面９２０ｃは表面９２０ｂよりも第２の距離だけ低くすることができる。第１及び第２の距離は、いくつかの実施形態に従って、同一であるか又は異なる場合がある。基板９２０は、ウェーハステージ（例えばウェーハステージＷＴ）によって保持された基板（例えばウェーハＷ）、ウェーハステージの表面、及び／又はウェーハステージの基準部分とすることができる。

[0083] パターンが測定ビームによって照明された場合、異なるパターンの異なる高さは、異なる像、及び／又は異なる強度を有する回折パターンを有する信号を生成することができる。

[0084] 本明細書の開示に基づいて、ＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊のパターンフィーチャにおける他のパターン及び変形が本開示の精神及び範囲内であることは、当業者には認められよう。

[0085] 実施形態に従ったアライメントシステム
[0086] 図１０は、一実施形態に従った、リソグラフィ装置１００又は１００’を有するリソグラフィシステムの一部として実施できるアライメントシステム１０００の断面図の概略を示す。アライメントシステム１０００は、本発明の粗アライメントマーク（ＣＡＭ）の実施形態を使用できる例示的な環境である。

[0087] アライメントシステム１０００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）に対して基板（例えば基板Ｗ）を位置合わせするように構成できる。アライメントシステム１０００は更に、例えば基板上のＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊のようなアライメントアークの位置を検出し、検出したアライメントマークの位置を用いて、パターニングデバイス又はリソグラフィ装置１００又は１００’の他のコンポーネントに対して基板を位置合わせするように構成できる。このような基板の位置合わせは、基板上の１つ以上のパターンの正確な露光を保証することができる。

[0088] 一実施形態に従って、アライメントシステム１０００は、照明システム１０１２、光学系１０１４、対物系１０１７、検出システム１０２６、及び解析器１０３０を含むことができる。照明システムは、１つ以上の通過帯域を有する電磁狭帯域放射ビーム１０１３を提供するように構成できる。一例において、１つ以上の通過帯域は、約５００ｎｍ〜約９００ｎｍの間の波長スペクトル内とすればよい。別の例では、１つ以上の通過帯域は、約５００ｎｍ〜約９００ｎｍの間の波長スペクトル内の離散的通過帯域とすればよい。更に別の例では、放射ビーム１０１３は、例えば照明システム１０１２内のレーザ光源のような単色光源によって与えられる単色ビームとすることができる。しかしながら、照明システム１０１２においてＬＥＤ等の多色光源を使用して多色放射ビーム１０１３を与えることも可能である。

[0089] 光学系１０１４は、放射ビーム１０１３を受光し、放射ビーム１０１３を、方向１０２４に沿って移動可能なステージ１０２２上に配置された基板１０２０上へ誘導するよう構成できる。光学系１０１４は、放射ビーム１０１３を基板１０２０上の測定ビームスポットに集束させて、基板１０２０上に位置付けられたアライメントマーク（例えばＣＡＭ４００、４００＊、及び／又は４００＊＊）を照明するよう構成できる。光学系１０１４はビームスプリッタ（図示せず）を含むことができる。一例においては、放射ビーム１０１３を基板１０２０へ誘導する前に放射サブビームに分割することができる。

[0090] 図１０に示されているように、対物系１０１７は、一実施形態に従って、反射及び／又は回折された放射ビーム１０１９を検出システム１０２６の方へ誘導するように構成できる。対物系１０１７は、反射及び／又は回折された放射ビーム１０１９を誘導するのに適した任意の数の光学要素を含み得る。放射ビーム１０１９は、アライメントマーク１０１８から反射及び／又は回折された放射ビーム１０１３の少なくとも一部であり得る。図１０では放射ビーム１０１９が光学系１０１４の外側を通るように図示されているが、本開示はそのように限定されないことに留意するべきである。光学系１０１４は放射ビーム１０１９に対して実質的に透明であり、放射ビーム１０１９の特性を実質的に変化させることなく放射ビーム１０１９を通過させることができる。更に、対物系１０１７が放射ビーム１０１９を検出システム１０２６の方へ誘導するように図示されているが、本開示はそのように限定されないことに留意するべきである。アライメントマーク１０１８からの信号を検出する同様の結果を得るために他の光学構成も使用され得ることは、当業者には明らかであろう。

[0091] いくつかの実施形態において、検出システム１０２６は、任意の適切な光学要素セットを含む自己参照干渉計（図示せず）を含むことができる。適切な光学要素セットは例えば、受光した放射ビーム１０１９に基づいてアライメントマーク１０１８の２つの像を形成するよう構成され得るプリズムの組み合わせである。自己参照干渉計は更に、２つの像のうち一方を他方に対して１８０度回転させ、回転した像と回転していない像を干渉により（interferometrically）再結合するよう構成できる。

[0092] 検出システム１０２６は更に、再結合した像を受光し、アライメントシステム１０００のアライメント軸１０２１がアライメントマーク１０１８の対称中心（図示せず）を通る場合、再結合した像の結果として干渉を検出するように構成できる。検出された干渉に基づいて、検出システム１０２６は更に、アライメントマーク１０１８の対称中心の位置を決定し、その結果として、スキャン方向１０２４及び非スキャン方向（例えばＹ方向）の双方におけるアライメントマーク１０１８のアライメント位置を検出するように構成できる。一例に従って、アライメント軸１０２１は、基板１０２０に垂直であり検出システム１０２６の中心を通る光ビームと位置合わせすることができる。

[0093] 代替的な実施形態において、検出システム１０２６は、例えば自己参照干渉計の代わりにカメラ（図示せず）のような結像デバイスを含み得る。結像デバイスは、受光した放射ビーム１０１９からアライメントマーク１０１８の照明エリアの１つ以上の像をキャプチャすることができる。キャプチャした１つ以上の像に基づいて、検出システム１０２６は更に、スキャン方向１０２４及び非スキャン方向（例えばＹ方向）の双方におけるアライメントマーク１０１８のアライメント位置を検出するように構成できる。

[0094] 代替的な実施形態において、検出システム１０２６は、上記で検討した自己参照干渉計又は結像デバイスの代わりに回折アライメントセンサ（図示せず）を含み得る。回折アライメントセンサは、受光した放射ビーム１０１９から１つ以上の回折パターンを検出することができる。検出した１つ以上の回折パターンに基づいて、検出システム１０２６は更に、スキャン方向１０２４及び非スキャン方向（例えばＹ方向）の双方におけるアライメントマーク１０１８のアライメント位置を検出するように構成できる。

[0095] 更に別の実施形態において、解析器１０３０は、アライメントマーク１０８０のアライメント位置の情報を含む信号１０２９を受信するように構成できる。解析器１０３０は更に、ステージ１０２２の位置を決定し、このステージ１０２２の位置をアライメントマーク１０１８の決定されたアライメント位置と相関付けるように構成できる。このため、ステージ１０２２に対するアライメントマーク１０１８の位置、従って基板１０２０の位置を正確に知ることができる。

[0096] 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ガイダンス及び検出パターン、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プロセス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。

[0097] 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適用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。

[0098] 本明細書における表現又は用語は限定でなく記載のためのものであるので、本明細書の用語又は表現は、当業者によって本明細書の教示に照らして解釈されるべきであることは理解されよう。

[0099] 本明細書に記載される実施形態において、「レンズ」及び「レンズ要素」という用語は、文脈上許される場合、屈折、反射、磁気、電磁気、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いずれか１つ又はいずれかの組み合わせを指すことができる。

[00100] 更に、本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、もしくは１２６ｎｍの波長λを有する）、極端紫外線（ＥＵＶもしくは軟Ｘ線）放射（例えば１３．５ｎｍ等、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）、又は５ｎｍ未満で作動する硬Ｘ線、及びイオンビームもしくは電子ビームのような粒子ビームを含む、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。一般に、約４００〜約７００ｎｍの波長を有する放射は可視放射と見なされる。約７８０〜３０００ｎｍ（又はそれ以上）の波長を有する放射はＩＲ放射と見なされる。ＵＶとは、約１００〜４００ｎｍの波長を有する放射を指す。リソグラフィ内では、「ＵＶ」という用語は、水銀放電ランプによって生成可能な波長、すなわちＧ線４３６ｎｍ、Ｈ線４０５ｎｍ、及び／又はＩ線３６５ｎｍにも適用される。真空ＵＶ、又はＶＵＶ（すなわちガスにより吸収されるＵＶ）とは、約１００〜２００ｎｍの波長を有する放射を指す。深紫外線（ＤＵＶ）とは、一般に１２６ｎｍ〜４２８ｎｍまでの範囲の波長を有する放射を指し、一実施形態においては、エキシマレーザが、リソグラフィ装置内で用いられる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、少なくとも一部が５〜２０ｎｍの範囲内に収まる特定の波長帯域を有する放射に関連することは認められよう。

[00101] 本明細書で使用される「基板」という用語は一般に、その上に以降の材料層が追加される材料を記述する。実施形態において、基板自体にパターンが付与されると共に、その上に追加された材料にもパターンが付与されるか、又はパターン付与されないままである場合がある。

[00102] 本明細書で使用される「実質的に接触状態である」という用語は、概ね、複数の要素又は構造が、典型的にはミスアライメント公差によって生じるわずかな間隔のみを空けて、相互に物理的な接触状態にあることを表す。本明細書で使用される１つ以上の特定のフィーチャ、構造、又は特性部（characteristics）間の相対的な空間の記述（例えば「垂直に位置合わせされた」、「実質的な接触状態」等）が例示のみを目的としていること、並びに、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載されるそれらの構造の実際的な実施がミスアライメント公差を含み得ることは理解されよう。

[00103] 本明細書で使用される「光学的に結合される」という用語は、一般に、１つの結合される要素が別の結合される要素に直接又は間接的に光を付与するよう構成されていることを指す。

[00104] 本明細書で使用される「光学材料」という言葉は、一般に、光又は光エネルギを内部で伝搬すること又は貫通させることができる材料を指す。

[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。説明は、本発明を限定することを意図していない。

[00106] 特許請求の範囲を解釈するには、「発明の概要」及び「要約書」の項ではなく、「発明を実施するための形態」の項を使用するよう意図されていることを理解されたい。「発明の概要」及び「要約書」の項は、本発明者が想定するような本発明の１つ以上の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって本発明及び添付の特許請求の範囲をいかなる意味でも限定しないものとする。

[0100] 以上では、特定の機能の実施態様を例示する機能的構成要素及びその関係を用いて本発明について説明してきた。これらの機能的構成要素の境界は、本明細書では説明の便宜を図って任意に画定されている。特定の機能及びその関係が適切に実行される限り、代替的境界を画定することができる。

[0101] 特定の実施形態の前述の説明は、本発明の全体的性質を十分に明らかにしているので、当技術分野の知識を適用することにより、過度の実験をせず、本発明の全体的な概念から逸脱することなく、このような特定の実施形態を容易に変更及び／又はこれを様々な用途に適応させることができる。従って、このような適応及び変更は、本明細書に提示された教示及び案内に基づき、開示された実施形態の同等物の意味及び範囲に入るものとする。

[0102] 本発明の幅及び範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ規定されるものである。

Claims (21)

1. 基板の２次元アライメント位置を決定するためのアライメントマークであって、
   第１の方向に沿って第１のシーケンスに配置された第１のセットのパターンと、
   前記第１の方向に沿って、前記第１のシーケンスとは異なる第２のシーケンスに配置された第２のセットのパターンと、
   を含むパターンのアレイを備え、
   前記パターンのアレイの各パターンは、前記パターンのアレイの前記各パターンに隣接した他のパターンとは異なり、
   前記第１及び第２のセットのパターンの各パターンはそれぞれ、
   前記第１及び第２のセットのパターンの他のパターンのパターンピッチとは異なるパターンピッチ、および／または、
   前記第１及び第２のセットのパターンの他のパターンのパターンデューティサイクルとは異なるパターンデューティサイクル
   を含む、アライメントマーク。
2. 前記第１及び第２のセットのパターンの各パターンはそれぞれ前記第１及び第２のセットのパターンの他のパターンとは異なる、請求項１に記載のアライメントマーク。
3. 前記第１及び第２のセットのパターンの各パターンはそれぞれ、前記第１及び第２のセットのパターンの他のパターンの垂直方向寸法とは異なる垂直方向寸法を有する、請求項１に記載のアライメントマーク。
4. 前記第１又は第２のセットのパターンのパターンはサブパターンを有する、請求項１に記載のアライメントマーク。
5. 前記第１及び第２のセットのパターンは前記第１の方向に垂直な第２の方向に対して対称である、請求項１に記載のアライメントマーク。
6. 前記第１の方向に沿って前記第１のシーケンスに配置された第３のセットのパターンを更に備え、前記第３のセットのパターンは前記第１のセットのパターンから前記パターンのアレイの少なくとも２セットのパターンだけ離れ、前記少なくとも２セットのパターンの各々は、相互に異なるシーケンスに配置されている、請求項１に記載のアライメントマーク。
7. 前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って第３のシーケンスに配置された第３のセットのパターンを更に備える、請求項１に記載のアライメントマーク。
8. 前記パターンのアレイは前記基板上にある、請求項１に記載のアライメントマーク。
9. 前記パターンのアレイは、前記基板の前記２次元アライメント位置の前記決定の間に前記基板を保持及び移動させるように構成された基板テーブル上にある、請求項１に記載のアライメントマーク。
10. 基板を保持しスキャン方向に沿って移動させるように構成された基板テーブルと、
    アライメントマークのパターンを第１の放射ビームに付与するように構成されたパターニングデバイスであって、前記パターンは、
    前記スキャン方向に沿って第１のシーケンスに配置された第１のセットのパターンと、
    前記スキャン方向に沿って、前記第１のシーケンスとは異なる第２のシーケンスに配置された第２のセットのパターンと、
    を含み、
    前記第１及び第２のセットのパターンの各パターンは前記第１及び第２のセットのパターンの他のパターンとは異なり、前記第１及び第２のセットのパターンの各パターンはそれぞれ、
    前記第１及び第２のセットのパターンの他のパターンのパターンピッチとは異なるパターンピッチ、および／または、
    前記第１及び第２のセットのパターンの他のパターンのパターンデューティサイクルとは異なるパターンデューティサイクル
    を含む、パターニングデバイスと、
    前記アライメントマークの前記パターンの像を前記基板上に投影するように構成された投影システムと、
    前記アライメントマークの前記パターンを用いて、前記スキャン方向及び前記スキャン方向に垂直な非スキャン方向に沿った前記基板のアライメント位置を決定するように構成された基板アライメントシステムと、
    を備えるリソグラフィシステム。
11. 前記基板アライメントシステムは、前記基板上の測定ビームスポットに第２の放射ビームを集束させるように構成された光学系を備え、前記測定ビームスポットは、前記基板アライメントシステムの動作中に前記第１又は第２のセットのパターンを照明するよう構成されている、請求項１０に記載のリソグラフィシステム。
12. 前記測定ビームスポットの寸法は前記非スキャン方向に沿った前記第１又は第２のセットのパターンの寸法よりも大きい、請求項１１に記載のリソグラフィシステム。
13. 前記基板アライメントシステムは検出システムを備え、前記検出システムは、
    前記基板アライメントシステムの動作中に照明された場合に前記第１又は第２のセットのパターンで反射又は回折された光から生成された信号を検出するように、また、
    前記検出した信号に基づいて、前記スキャン及び非スキャン方向に沿った前記基板の前記アライメント位置を決定するように構成されている、請求項１０に記載のリソグラフィシステム。
14. 前記検出システムは自己参照干渉計を含む、請求項１３に記載のリソグラフィシステム。
15. 前記検出システムはカメラベースの撮像デバイスを含む、請求項１３に記載のリソグラフィシステム。
16. 前記検出システムは回折アライメントセンサを含む、請求項１３に記載のリソグラフィシステム。
17. 第１の方向に沿って移動可能な基板テーブルを用いて基板を保持することと、
    リソグラフィプロセスを用いてパターニングデバイスから前記基板にアライメントマークのパターンを転写することであって、前記パターンは、
    前記第１の方向に沿って第１のシーケンスに配置された第１のセットのパターンと、
    前記第１の方向に沿って、前記第１のシーケンスとは異なる第２のシーケンスに配置された第２のセットのパターンと、
    を含む、パターンを転写することと、
    前記第１の方向に沿って前記第１又は第２のセットのパターン上で測定ビームをスキャンすることと、
    前記スキャンした第１又は第２のセットのパターンで反射又は回折された光から生成されたアライメント信号を検出することと、
    前記アライメント信号に基づいて、前記第１の方向及び前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿った前記基板のアライメント位置を決定することと、
    を含む、デバイス製造方法において、
    前記第１及び第２のセットのパターンの各パターンはそれぞれ、
    前記第１及び第２のセットのパターンの他のパターンのパターンピッチとは異なるパターンピッチ、および／または、
    前記第１及び第２のセットのパターンの他のパターンのパターンデューティサイクルとは異なるパターンデューティサイクル
    を含む、デバイス製造方法。
18. 前記アライメント信号は前記スキャンした第１又は第２のセットのパターンの各パターンからの信号を含む、請求項１７に記載のデバイス製造方法。
19. 前記アライメント信号は前記スキャンした第１又は第２のセットのパターンの各パターンからの回折信号を含む、請求項１７に記載のデバイス製造方法。
20. 前記第１の方向に沿って前記第１及び第２のセットのパターン上で第１及び第２の測定ビームをそれぞれスキャンすることと、
    前記スキャンした第１及び第２のセットのパターンで反射又は回折された光から生成された第１及び第２のアライメント信号をそれぞれ検出することと、
    前記第１及び第２のアライメント信号に基づいて、前記第１及び第２の方向に沿った前記基板のアライメント位置を決定することと、
    を更に含む、請求項１７に記載のデバイス製造方法。
21. 前記第１及び第２のセットのパターンは前記第２の方向に沿って相互に隣接している、請求項２０に記載のデバイス製造方法。
    

Images