(57)【要約】【課題】マークごとの変化の影響が低減されたアライメント構成及びアライメント方法を提供する。【解決手段】アライメント測定構成は、光源、光学システム及び検出器を含む。光源は、複数の波長範囲を含む放射ビームを生成する。光学システムは、放射ビームを受光し、アライメントビームを生成し、アライメントビームをオブジェクト上に位置するマークに誘導し、そのマークから戻るアライメント放射を受光し、受光した放射を伝送する。検出器は、アライメント放射を受光し、アライメントマークの画像を検出し、各々が波長範囲の１つに関連付けられた複数のアライメント信号ｒを出力する。プロセッサは、検出器と通信し、アライメント信号を受信し、アライメント信号の信号品質を決定し、アライメント信号の整列位置を決定し、信号品質、整列位置、及び整列位置を波長範囲とマーク深さ及びマーク非対称性を含むマーク特性とに関連付けるモデルに基づいてアライメントマークの位置を計算する。【選択図】図７ｂ
2010232656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置と一緒に使用するアライメント測定方法であって、
ａ）複数の波長範囲を有する放射による照射時にオブジェクト上に位置する少なくとも１つのアライメントマークの画像を検出するステップと、
ｂ）各々が前記複数の波長範囲のうち対応する波長範囲で検出された前記画像に関連付けられた複数のアライメント信号を生成するステップと、
ｃ）少なくとも１つの信号品質表示パラメータを用いてそれぞれのアライメント信号の複数の信号品質を決定するステップと、
ｄ）少なくとも１つのマーク位置表示パラメータを用いてそれぞれのアライメント信号から複数の整列位置を決定するステップと、
ｅ）前記複数の信号品質のうち少なくとも２つの信号品質と前記複数の整列位置のうち少なくとも２つの整列位置に少なくとも基づいて、前記少なくとも１つのアライメントマークの位置（Ｐｏｓ）を決定するステップとを含み、
前記少なくとも１つのアライメントマークの前記位置の前記決定ステップが、複数の第１の式及び複数の第２の式を含む一組の式を解くステップを含み、
前記第１の式が、少なくとも前記信号品質（ＷＱ）と、前記放射の波長範囲と前記少なくとも１つのアライメントマークのマーク深さ（Ｄ）との間の第１の関係に関連付けられ、
前記第２の式が、少なくとも前記整列位置（ＡＰ）と、前記少なくとも１つのアライメントマークの前記位置（Ｐｏｓ）と、前記放射の前記波長範囲と前記少なくとも１つのアライメントマークの前記マーク深さ（Ｄ）との間の第２の関係に関連付けられたアライメント測定方法。
【請求項２】
前記第２の関係が、前記少なくとも１つのアライメントマークのマーク非対称性パラメータ（Ｂ）をさらに含む、請求項１に記載のアライメント測定方法。
【請求項３】
前記非対称性パラメータが、前記放射の波長の関数である、請求項２に記載のアライメント測定方法。
【請求項４】
前記第１の関係が
WQ(λ)=A(λ)・sin2(2πD /λ+φ）
に対応し、及び／又は前記第２の関係が
AP(λ)=Pos+B(λ)・tan(2πD/λ+1/2*π+φ)
に対応し、ここで、
λが前記放射の波長に対応し、
Ｄが前記マークの深さに関連し、
Ａ（λ）が正規化係数に関連し、
Ｂ（λ）が前記マーク非対称性パラメータに関連し、Ｂ（λ）＝０が対称のマークを表し、φが局所位相である、請求項２又は３に記載のアライメント測定方法。
【請求項５】
Ａ（λ）及びＢ（λ）の少なくとも１つが、それぞれの波長から独立した係数によって近似される、請求項４に記載のアライメント測定方法。
【請求項６】
前記式の組を解く際に使用される前記複数の信号品質と前記複数の整列位置が、事前選択された数の波長範囲の前記信号品質と整列位置とに対応し、前記事前選択された数が、前記複数の波長範囲の数より小さい、前記請求項のいずれか１項に記載のアライメント測定方法。
【請求項７】
前記式の組を解く際に使用される前記複数の信号品質と前記複数の整列位置が、対応する信号品質に基づいて選択される、請求項６に記載のアライメント測定方法。
【請求項８】
ａ’）前記少なくとも１つのアライメントマークの画像を検出するステップが、前記画像の各々の部分がそれぞれのアライメントマークに対応する前記画像の複数の部分を検出するステップを含み、
ｄ’）前記複数のアライメント信号の各々が、前記対応する波長範囲で検出される前記画像の前記対応する複数の部分に関連付けられた複数のアライメント信号成分を含む、前記請求項のいずれか１項に記載のアライメント測定方法。
【請求項９】
複数の波長範囲を含む放射ビームを生成するように構成された光源と、
生成された前記放射ビームを受光し、アライメントビームを生成し、前記アライメントビームをオブジェクト上に位置する少なくとも１つのマークに誘導し、前記少なくとも１つのマークから戻るアライメント放射を受光し、前記アライメント放射を伝送するように構成された光学システムと、
前記アライメント放射を受光し、前記オブジェクト上に位置する前記少なくとも１つのアライメントマークの画像を検出し、それぞれが対応する波長範囲に関連付けられた複数のアライメント信号を生成するように構成された検出器と、
前記検出器に接続されたプロセッサであって、
少なくとも１つの信号品質表示パラメータを用いてそれぞれのアライメント信号の複数の信号品質を決定するステップと、
少なくとも１つのマーク位置表示パラメータを用いてそれぞれのアライメント信号から複数の整列位置を決定するステップと、
前記複数の信号品質のうち少なくとも２つの信号品質と前記複数の整列位置のうち少なくとも２つの整列位置に少なくとも基づいて、前記少なくとも１つのアライメントマークの位置（Ｐｏｓ）を決定するステップとを含む方法を実行するように構成されたプロセッサとを含み、
前記少なくとも１つのアライメントマークの位置の前記決定ステップが、複数の第１の式及び複数の第２の式を含む一組の式を解くステップを含み、前記第１の式が、少なくとも前記信号品質（ＷＱ）と、前記放射の波長範囲と前記少なくとも１つのアライメントマークのマーク深さ（Ｄ）との間の第１の関係に関連付けられ、前記第２の式が、少なくとも前記整列位置（ＡＰ）と、前記少なくとも１つのアライメントマークの前記位置（Ｐｏｓ）と、前記放射の前記波長範囲と前記少なくとも１つのアライメントマークの前記マーク深さ（Ｄ）との間の第２の関係に関連付けられたアライメント測定構成。
【請求項１０】
前記光源が、スーパールミネッセントダイオード及び／又は広帯域レーザを含む、請求項９に記載のアライメント測定構成。
【請求項１１】
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ように構成されたリソグラフィ装置であって、前記リソグラフィ装置が、
前記プロセッサが、決定された前記少なくとも１つのアライメントマークの位置に基づいて位置信号を確立するようにさらに構成された請求項９〜１０のいずれか１項に記載されたアライメント測定構成と、
前記プロセッサに接続されたアクチュエータであって、
前記位置信号を受信し、
受信した前記位置信号に基づいて位置補正を計算し、
位置補正信号を確立するように構成されたアクチュエータと、
整列させる前記基板を支持するように構成され、前記アクチュエータに接続された支持構造とを含み、
前記アクチュエータが、確立された前記位置補正信号に応答して前記支持構造を移動させるように構成されるリソグラフィ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のリソグラフィ装置を用いて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。
【請求項１３】
リソグラフィ装置のプロセッサによってロードされるデータ及び命令を備え、前記リソグラフィ装置が請求項１から８のいずれか１項に記載のアライメント測定方法を実行することを可能にするように構成されるコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータプログラムプロダクトを備えるデータキャリア。
【請求項１５】
請求項１から８のいずれか１項に記載のアライメント測定方法を実行するためのマシン実行可能命令を備えるマシン可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[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】
[0003]  複数のアライメント構成を使用するリソグラフィ装置は周知である。例えば、米国特許ＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号を参照する。ＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号には、広帯域光源を有するアライメント測定構成、光学システム及び検出器及び関連するアライメント測定方法が記載されている。広帯域光源は、第１及び第２の波長範囲を含む放射ビームを生成するように構成されている。光学システムは、生成された放射ビームを受光し、アライメントビームを生成し、アライメントビームをオブジェクト上に位置するマークに誘導し、マークから戻るアライメント放射を受光し、アライメント放射を伝送するように構成されている。検出器は、アライメント放射を受光し、オブジェクト上に位置するアライメントマークの画像を検出するように構成されている。検出器は、さらに、それぞれ上記第１及び第２の波長範囲にそれぞれ関連付けられた第１及び第２のアライメント信号を生成する。アライメント測定構成は、最後に検出器に接続されたプロセッサを有する。プロセッサは、第１及び第２のアライメント信号を受信し、信号品質表示パラメータを用いてそれぞれ第１及び第２のアライメント信号のそれぞれ第１及び第２の信号品質を決定し、第１及び第２の信号品質に基づいてアライメントマークの位置を計算するように構成されている。
【０００４】
[0004]  ＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号の一実施形態では、最良の信号品質を有するアライメント信号を選択することにより別のアライメント信号を確立することができる。別の実施形態では、それぞれ決定された第１及び第２の信号品質に基づいて、それぞれ少なくとも第１及び第２の重み係数をそれぞれ上記第１及び第２のアライメント信号に割り当て、上記第１及び第２のアライメント信号の加重和を計算することにより別のアライメント信号が確立される。
【０００５】
[0005]  その性能が、例えば、異なるウェーハ上のマーク間及び／又は単一のウェーハ上の複数のマークとは別のマーク間のマーク深さ及び／又はマークの非対称性の変化によって依然として制約されることがあるという点が、周知のアライメント測定構成及び周知の方法の欠点である可能性がある。しかし、その変化は、場合によって大きすぎてアライメントマークの位置の決定に実質的に影響し、その結果、実質的なミスアライメント、それ故例えば、実質的なオーバレイエラーを引き起こし、製造されたデバイスの性能の低下につながるおそれがある。マーク深さ及び／又はマークの非対称性の変化は、例えば、リソグラフィ装置を用いて第１及び第２の所望のパターンの第１及び第２の印加の間に基板上に複数の層を塗布する一方で、エッチング及び研磨などの様々な工程が集積回路で施される基板上の集積回路の製造での処理ステップの結果として生起し得る。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  従来技術に鑑みて性能が向上したアライメント構成及びアライメント方法を提供することが望ましい。特に、マークごとの変化の影響が低減されたアライメント構成及びアライメント方法を提供することが望ましい。さらに、本発明は、改良型アライメント方法に関連付けられたアライメントアセンブリ、リソグラフィ装置、デバイス製造方法、コンピュータプログラムプロダクト、及びデータキャリアを提供する。
【０００７】
[0007]  第１の態様は、
リソグラフィ装置と一緒に使用するアライメント測定方法であって、
ａ）複数の波長範囲を有する放射による照射時にオブジェクト上に位置する少なくとも１つのアライメントマークの画像を検出するステップと、
ｂ）各々が複数の波長範囲のうち対応する波長範囲で検出された画像に関連付けられた複数のアライメント信号を生成するステップと、
ｃ）少なくとも１つの信号品質表示パラメータを用いてそれぞれのアライメント信号の複数の信号品質を決定するステップと、
ｄ）少なくとも１つのマーク位置表示パラメータを用いてそれぞれのアライメント信号から複数の整列位置を決定するステップと、
ｅ）複数の信号品質のうち少なくとも２つの信号品質と複数の整列位置のうち少なくとも２つの整列位置に少なくとも基づいて、上記少なくとも１つのアライメントマークの位置（Ｐｏｓ）を決定するステップとを含み、
上記少なくとも１つのアライメントマークの位置の上記決定ステップが、複数の第１の式及び複数の第２の式を含む一組の式を解くステップを含み、
第１の式が、少なくとも信号品質（ＷＱ）と、放射の波長範囲と少なくとも１つのアライメントマークのマーク深さ（Ｄ）との間の第１の関係に関連付けられ、
第２の式が、少なくとも整列位置（ＡＰ）と、上記少なくとも１つのアライメントマークの位置（Ｐｏｓ）と、放射の波長範囲と少なくとも１つのアライメントマークのマーク深さ（Ｄ）との間の第２の関係に関連付けられたアライメント測定方法を提供する。
【０００８】
[0008]  第２の態様は、
複数の波長範囲を含む放射ビームを生成するように構成された光源と、
生成された上記放射ビームを受光し、アライメントビームを生成し、上記アライメントビームをオブジェクト上に位置する少なくとも１つのマークに誘導し、上記少なくとも１つのマークから戻るアライメント放射を受光し、上記アライメント放射を伝送するように構成された光学システムと、
上記アライメント放射を受光し、上記オブジェクト上に位置する上記少なくとも１つのアライメントマークの画像を検出し、それぞれが対応する波長範囲に関連付けられた複数のアライメント信号を生成するように構成された検出器と、
上記検出器に接続されたプロセッサであって、少なくともアクションｃ）〜ｅ）を実行するように構成されたプロセッサとを備えるアライメント測定構成を提供する。
【０００９】
[0009]  第３の態様は、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ように構成されたリソグラフィ装置であって、
上記プロセッサが、決定された上記少なくとも１つのアライメントマークの位置に基づいて位置信号を確立するようにさらに構成された上記アライメント測定構成と、
上記プロセッサに接続されたアクチュエータであって、
上記位置信号を受信し、
受信した上記位置信号に基づいて位置補正を計算し、
位置補正信号を確立するように構成されたアクチュエータと、
整列させる上記基板を支持するように構成され、上記アクチュエータに接続された支持構造とを備え、
上記アクチュエータが確立された上記位置補正信号に応答して上記支持構造を移動させるように構成されるリソグラフィ装置を提供する。
【００１０】
[0010]  第４の態様は、上記のリソグラフィ装置を用いて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を提供する。
【００１１】
[0011]  第５の態様は、リソグラフィ装置のプロセッサによってロードされるデータ及び命令を備え、上記リソグラフィ装置が上記のアライメント測定方法を実行することを可能にするように構成されるコンピュータプログラムプロダクトを提供する。
【００１２】
[0012]  第６の態様は、上記のコンピュータプログラムプロダクトを備えるデータキャリアを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
[0013]  対応する参照符号が対応する部分を示す添付の図面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。
【図１】[0014]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】[0015]フィールド画像アライメント構成の一例の略図である。
【図３ａ】[0016]図２のアライメント構成で使用することができるマークの一例を示す図である。
【図３ｂ】[0016]図２のアライメント構成で使用することができるマークの一例を示す図である。
【図４】[0017]図２の構成で使用され、マークから戻るアライメント放射を受光する検出器の出力信号を示す図である。
【図５】[0018]図２の構成で使用することができるマークの別の例を示す図である。
【図６】[0018]図２の構成で使用することができるマークの別の例を示す図である。
【図７ａ】[0019]周知の方法によるアライメント測定方法のフローチャートである。
【図７ｂ】[0020]本発明の一実施形態によるアライメント測定方法のフローチャートである。
【図８】[0021]本発明の一実施形態によるフィールド画像アライメント構成の略図である。
【図９ａ】[0022]図８のアライメント構成で使用することができるフィルタユニットの一例の略図である。
【図９ｂ】[0022]図８のアライメント構成で使用することができるフィルタユニットの一例の略図である。
【図１０】[0023]マルチカラーＣＣＤカメラの分光感度に関する情報を提供するグラフである。
【図１１ａ】[0024]ＣＣＤカメラで使用することができる空間フィルタの一例を示す図である。
【図１１ｂ】[0024]ＣＣＤカメラで使用することができる空間フィルタの一例を示す図である。
【図１１ｃ】[0025]本発明と一緒に使用するのに適切な検出器の一実施形態を示す図である。
【図１２ａ】[0026]本発明によるアライメント構成で使用することができる例示的な光源の態様を示す図である。
【図１２ｂ】[0026]本発明によるアライメント構成で使用することができる例示的な波長範囲の態様を示す図である。
【図１２ｃ】[0026]本発明によるアライメント構成で使用することができる例示的な波長範囲の態様を示す図である。
【図１３】[0027]本発明の実施形態で使用されるプロセッサを備えるコンピュータを示す図である。
【図１４】[0028]本発明の別の実施形態によるアライメント測定方法のフローチャートである。
【図１５】[0029]本発明のさらに別の実施形態によるアライメント測定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0030]  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。
【００１５】
[0031]  照明システムＩＬ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。
【００１６】
[0032]  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。
【００１７】
[0033]  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。
【００１８】
[0034]  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。
【００１９】
[0035]  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。
【００２０】
[0036]  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）。
【００２１】
[0037]  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つ以上のパターニングデバイステーブル）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。
【００２２】
[0038]  リソグラフィ装置は、また、基板の少なくとも一部分が、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水に覆われて、投影システムと基板との間の空間が満たされるタイプのものであってもよい。液浸液は、マスクと投影システムとの間などのリソグラフィ装置内の他の空間に与えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増やす技術として当技術分野では周知である。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中に沈めなくてはならないことを必ずしも意味するものではなく、露光中に投影システムと基板との間に液体があることを意味するものに過ぎない。
【００２３】
[0039]  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ＳＯとリソグラフィ装置とは、例えば放射源ＳＯ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ＳＯ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ＳＯが水銀ランプの場合は、放射源ＳＯ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。
【００２４】
[0040]  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ＩＬ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。
【００２５】
[0041]  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ＭＡによってパターニングされる。パターニングデバイス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１のポジショナ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、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の経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めできる。一般に、支持構造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）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）、支持構造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。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイス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Ｃ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、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２６】
[0042]  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。
【００２７】
[0043]  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。
【００２８】
[0044]  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Ｃ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Ｃの（スキャン方向における）高さが決まる。
【００２９】
[0045]  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。
【００３０】
[0046]  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。
【００３１】
[0047]  図２は、フィールド画像アライメント構成の一例を概略的に示す。このようなアライメント構成は、静的な測定に基づく。図２のフィールド画像アライメント構成は、広帯域光源である光源１を備える。光源１は、ファイバ２の一端に接続されている。送信機３が、ファイバ２の反対側の端部に接続されている。基板Ｗ上のマークＭ３（図３ａを参照）に向けてアライメントビームを提供する光学系は、半透明のミラー４と、ミラー５とを含む。マークＭ３から戻るアライメント放射を受光し、検出器７、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）に適切な光学像を提供する結像光学系６が提供される。検出器７は、プロセッサ８に接続されている。プロセッサ８は、アクチュエータ１１とメモリ１２とに接続されている。アクチュエータ１１は、基板Ｗをその上に配置することができる基板テーブルＷＴに接続されている。図２では、プロセッサ８とメモリ１２の両方が別のユニットとして提示されている。しかし、プロセッサ８及び／又はメモリ１２は、物理的に検出器７内にあってもよい。さらに、これらの一方は、図１３を参照して説明するコンピュータアセンブリの一部であってもよい。
【００３２】
[0048]  使用時に、光源１は、ファイバ２を介して送信機３へ出力される広帯域光ビームを生成する。送信機３は、ミラー４からミラー５へ反射される広帯域光ビーム９を提供する。ミラー５は、基板Ｗ上のマークＭ３へ誘導される広帯域アライメントビーム１０を生成する。マークＭ３に入射する広帯域光ビーム１０は、アライメント放射としてミラー５へ反射される。ミラー５は、受光した光を半透明のミラー４へ反射し、半透明のミラー４は、受光した光の少なくとも一部を結像光学系６へ送る。結像光学系６は、受光したアライメント放射を収集して適切な光学像を検出器７に提供するように構成されている。検出器７は、結像光学系６から受光した光学像の内容に応じた出力信号をプロセッサ８に提供する。検出器７から受光した出力信号とプロセッサ８によるアクションの結果は、メモリ１２に記憶することができる。プロセッサ８は、検出器７から受光する１つ又は複数の出力信号に基づいてアライメントマークＭ３の位置を計算する。検出器７は、次に、別の出力信号をアクチュエータ１１に提供する。アクチュエータ１１は、基板テーブルＷＴを移動させるように構成されている。別の出力信号１１を受信すると、アクチュエータ１１は、所望の位置へ向けて基板テーブルＷＴを移動させる。
【００３３】
[0049]  図３ａは、本発明で使用することができる基板Ｗ上にあるマークＭ３の上面図を示す。マークＭ３は、幅Ｗ３と長さＬ３とを有する複数の棒状の構造１５を備える。これらの寸法の代表値は、Ｗ３＝６μｍ、Ｌ３＝７５μｍである。棒状の構造１５は、ピッチＰ３を有する。ピッチＰ３の代表値は、Ｐ３＝１２μｍである。
【００３４】
[0050]  図３ｂは、図３ａの線ＩＩＩｂに沿ったマークＭ３の断面の一例を示す。マークＭ３は、マーク深さＤを有する。マーク深さＤは、例えば、研磨ステップなどを含む集積面の製造中の複数の材料の多層の塗布及びパターニングのために、基板Ｗのその後の処理中に異なる場合がある。マークＭ３は、実質的に対称の棒状の構造１５を有するように設計されているが、図３ｂに示すマークＭ３の棒状の構造１５は非対称である。この非対称性は、例えば、図３ｂにＢで示すように、棒状の構造１５の両側の側面の高さの差として表すことができる。このいわゆるマークの非対称性は、例えば、多層の塗布及びパターニングに起因する可能性がある。
【００３５】
[0051]  図４は、結像光学系６から受信し、マークＭ３の光学像に基づいてプロセッサ８へ送信される検出器７の出力信号を示す。出力信号は、プロセッサ８へ転送される２次元画像の形態をとることができることに留意されたい。図４に示す曲線は、広帯域アライメントビーム１０で照明されている時のマークＭ３の位置の関数としての信号強度を示す。この曲線は、強度レベルがＩ１の絶対最大値、強度レベルがＩ２の局所最大値及び強度レベルがＩ３の絶対最小値を示す。絶対最大値Ｉ１は、それぞれの棒状の構造１５の中心に関連付けられている。局所最大値Ｉ２は、隣接する棒状の構造１５間の空間の中心に関連付けられている。絶対最小値Ｉ３は、棒状の構造１５間の中間空間への棒状の構造１５の遷移のすぐ脇の位置に関連付けられている。したがって、絶対最大値Ｉ１と局所最大値Ｉ２との間の曲線の勾配は、棒状の構造１５間の遷移によるものである。これらの遷移部分、すなわち、棒状の構造１５の両側面に反射する光はほとんどない。
【００３６】
[0052]  したがって、検出器７は、マークＭ３の２Ｄ画像を受信する。検出器７のプロセッサ８への出力信号は、１Ｄ情報だけを含んでいてもよい。しかし、２Ｄ画像をプロセッサ８へ転送し、あるアルゴリズムを用いてこの画像に基づいて位置を決定することができる。様々なアルゴリズムを用いて、受信した画像情報から図４に示すように強度信号を得ることができる。例えば、検出器は、検出面を形成するマトリクスに配列されたカメラピクセルを含むＣＣＤカメラであってもよい。例えば、検出器７は、行列状に配置されたＣＣＤ素子を備えたＣＣＤであって、カラムのＣＣＤ素子によって受信される信号が平均されるＣＣＤであってもよい。詳細については、Ｋ．Ｏｔａ他の論文、「Ｎｅｗ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｗａｆｅｒ  Ｓｔｅｐｐｅｒ」、ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．１４６３、Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ＩＶ（１９９１年）、Ｐ．３０４〜３１４を参照されたい。別の例では、検出器は、マークの画像を検出器と共に基準構造として提供された基準パターンに一致させるように構成されていてもよい。基準構造は、例えば、複数の棒状の構造１５を備えるマークＭ３の画像に一致する基準格子であってもよい（図３ａに示す）。別の例と詳細については、軸外アライメントユニットについて記載するＥＰ０９０６５９０号及び自己参照型干渉計について記載するＥＰ１３７２０４０Ａ２号を参照されたい。
【００３７】
[0053]  さらに、様々なアルゴリズムを用いて図４に示す強度信号に基づくアライメント位置を得ることができる。１つのアルゴリズムでは、図４に示すスライスレベルを使用する。Ｉ１とＩ３との間の強度値が選択され、この選択された値（スライスレベル）に基づいてマークＭ３の位置が決定される。
【００３８】
[0054]  図５及び図６は、本発明で使用することができる別のマークＭ４及びＭ５をそれぞれ示す。図５に示すアライメントマークＭ４は、ｘ方向の位置を測定するためのマーク部分Ｍ４ｘとｙ方向の位置を測定するためのマーク部分Ｍ４ｙとを有する。マーク部分Ｍ４ｘは、マークＭ３と同様である。マーク部分Ｍ４ｘは、幅Ｗ４ｘ、長さＬ４ｘ、及びピッチＰ４ｘを有する複数の棒状の構造を備える。マーク部分Ｍ４ｙは、マーク部分Ｍ４ｘと同様であるが、９０°回転している。マーク部分Ｍ４ｙは、幅Ｗ４ｙ、長さＬ４ｙ、及びピッチＰ４ｙを有する棒状の構造を備える。幅Ｗ４ｘ、Ｗ４ｙ、長さＬ４ｘ、Ｌ４ｙ、及びピッチＰ４ｘ、Ｐ４ｙは、それぞれ、マークＭ３のそれぞれ幅Ｗ３、長さＬ３、及びピッチＰ３と同様の値を有する。一方向の位置だけを測定したい時には、マーク部分Ｍ４ｘ又はマーク部分Ｍ４ｙだけを提供すれば十分である。基板テーブルＷＴ上にそのようなアライメントマークＭ４が提供される時には、アライメントマークＭ４をオンライン較正の目的にも使用することができる。
【００３９】
[0055]  図６は、本発明で使用することができるアライメントマークＭ５の別の例を示す。このアライメントマークは、複数のカラムを有する。各々のカラムでは、複数の角形構造１７が位置する。角形構造１７は、ｘ方向に幅Ｗ５ｘと、ｙ方向にＷ５ｙを有する。ｘ方向のマークＭ５の長さはＬ５ｘで、ｙ方向のマークＭ５の長さはＬ５ｙである。マークＭ５は、ｘ方向の隣接するカラム間のピッチＰ５ｘと、ｙ方向のカラム間のピッチＰ５ｙとを有する。幅Ｗ５ｘ、Ｗ５ｙの代表値は、４μｍである。長さＬ５ｘ、Ｌ５ｙの代表値は、４０〜１００μｍである。ピッチＰ５ｘ、Ｐ５ｙの代表値は、８μｍである。図２のアライメント構成で使用する時には、図４に示すのと同様の強度信号がプロセッサ８のために検出器７によって生成される。マークＭ５は、信号対雑音比が低いためにＭ３又はＭ４より最適でないことがある。しかし、広帯域光源１を使用するため、これは小さい問題と予想される。その理由は、広帯域光源１を使用する結果、使用される帯域幅の一部で強めあう干渉が発生するからである。さらに、アライメントマークＭ５は、実際、ｘ方向とｙ方向の両方で使用することができることに留意されたい。
【００４０】
[0056]  半導体工程では、アライメントマークは様々に変更される。とりわけ、干渉によるコントラストがこれらのマークの変更の結果として劣化し、アライメントエラーを引き起こすことがある。コントラストの低下は、照明光の波長に左右される。マーク内の高さの変化が位相深さλ／２に対応する場合、弱め合う干渉が発生する。すなわち、マークは、平坦なミラーの役割を果たす。この場合、すべての光がゼロ次数に回折するため、コントラストは検出されない。さらに、λ／２に等しくない位相深さでは、光はより高い次数に回折する。
【００４１】
[0057]  フィールド画像アライメント構成では、図２に示すように、一般に広帯域照明源が使用される。波長によっては弱め合う干渉を発生させるが、広帯域照明源によって生成される波長範囲内の他の波長は、強めあう干渉を発生させる。したがって、常に強めあう干渉が発生する、すなわち、広帯域放射で照明されるアライメントマークの画像の検出時に検出器によって確立されるアライメント信号には、常にコントラストが存在する。フィールド画像アライメントを使用するアライメントシステムは、一般に５３０〜６５０ｎｍの固定照明帯域幅を使用し、固定量の回折次数を検出して全波長を単一の検出器上に一体化し、こうしてアライメントマークの画像が提供される。このようなアライメントシステムの精度には限界がある。特に、精度は、マーク間でのマーク深さの変化及び／又はマーク非対称性の変化などのマーク特性の変化によって阻害される。
【００４２】
[0058]  図７ａは、ＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号に記載された周知の方法によるアライメント測定方法のフローチャートを示す。図７ｂは、本発明の一実施形態によるアライメント測定方法のフローチャートである。これらのアライメント方法は、図２に示すフィールド画像アライメント構成で実行することができる。３つのフローチャートのすべてで、検出器７は、最初にアクション２０で複数の所定の波長範囲を有する放射、例えば、アライメントビーム１０で照明されたアライメントマークの画像を検出する。検出すると、検出器７は、アクション２１でアライメント信号の選択を生成する。すなわち、各アライメント信号は、異なる所定の波長範囲によって形成される少なくとも１つのアライメントマークの検出された画像に関連する。アライメント信号の選択は、少なくとも１つのアライメントマークを選択された異なる所定の波長範囲で連続的に照明することにより、例えば、各々が所定の波長範囲のみを通過させるように設計された広帯域光源１によって生成された広帯域光ビーム９をフィルタリングする異なるタイプのフィルタを連続的に当てることにより得ることができる。いくつかのフィルタを備えるフィルタユニットの例を図９ａ、図９ｂに概略的に示す。後述するように、別の実施形態では、異なる所定の波長範囲の画像が、上記の範囲を並列に測定することができる検出器７を提供することにより得られる。検出器７によって生成されるアライメント信号がアクション２２でプロセッサ８によって受信される。次に、すべての生成されたアライメント信号の信号品質が、アクション２３で１つ又は複数の品質表示パラメータを用いて決定される。信号品質は、ウェーハ品質ＷＱとも呼ばれる。これは、アライメントマークがウェーハ上のマークである時に、現在の波長範囲でウェーハ上のアライメントマークを検出する品質を示すからである。以下、式と簡単な参照のために頭辞語ＷＱを使用する。このような品質表示パラメータの例は、アライメント信号の信号強度、雑音レベル及び適合品質を含む。当業者には明らかなように、アライメント信号の信号品質は、プロセッサ８によって自動的に決定することができる。
【００４３】
[0059]  図７ａに示すＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号に記載する方法では、次に各アライメント信号の決定された信号品質を用いて、アクション２４で別のアライメント信号が確立される。ＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号の方法の一実施形態では、別のアライメント信号は、最良の決定された信号品質を有するアライメント信号と同一である。ＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号の方法の別の実施形態では、その値がアライメント信号ごとの決定された信号品質に基づく重み係数が、各アライメント信号に割り当てられる。次に、別のアライメント信号は、すべてのアライメント信号の加重和に対応する。最後に、少なくとも１つのアライメントマークの位置が、確立された別のアライメント信号に基づいてアクション２５で計算される。複数のマークの測定、すなわち、複数マーク測定の場合、アクション２４及び２５をマークごとに実行して各アライメントマークに対して異なる加重和を得ることができる。アクション２４及び２５は、当業者には明らかなように、プロセッサ８によって自動的に実行することもできる。
【００４４】
[0060]  本発明の方法の一実施形態を図７ｂに示す。アクション２３の後で、この方法はアクション３６へ進む。アライメントマークの位置推定値がアクション３６で各アライメント信号について決定される。以下、位置推定値を整列位置ＡＰと呼ぶ。整列位置ＡＰは、マークが波長範囲を使用しているように見える位置であって、オブジェクト上のアライメントマークの（実際の）位置とは異なるということを明示するために、見かけの位置とも呼ばれる。複数のマークの測定の場合、マークごとにアクション３６が実行される。整列位置は、関連付けられたアライメント信号が最適な信号品質を有する位置に対応する。続いて、各々の確立されたアライメント信号の計算された位置推定値ＡＰと決定された信号品質ＷＱの両方に基づいて、プロセッサ８はアクション３７でアライメントマークの位置を決定する。このために、プロセッサ８は、複数の第１の式及び複数の第２の式を含む一組の式を解く。第１の式は、少なくとも信号品質ＷＱ、放射の波長範囲及びアライメントマークのマーク深さＤの第１の関係に関連付けられ、第２の式は、少なくとも整列位置ＡＰ、上記少なくとも１つのアライメントマークの位置Ｐｏｓ、放射の波長範囲及びアライメントマークのマーク深さＤの第２の関係に関連付けられている。
【００４５】
[0061]  したがって、（図７ａに関連して上述したＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号の周知の方法のように）信号品質ＷＱは、アライメント信号を単に選択するか又は重み付けするのに使用されず、信号品質ＷＱの情報内容が使用され、信号品質ＷＱ、使用される波長範囲、及びマーク深さＤを含むマーク特性間のモデル化された関係に関連付けられている。整列位置のモデル化された関係は、例えばマークの非対称性も含む。この手法によってアライメントマークの真の位置を決定する性能が向上する。複数のアライメントマークの異なるマーク間のマーク深さの変化とマークの非対称性の変化による影響は、各々の信号品質が複数のアライメントマークの１つに対応する複数の信号品質を備えたモデルを用いて波長範囲ごとに説明することができる。
【００４６】
[0062]  一実施形態では、画像検出ステップは、複数の波長範囲での同時の照明時にすべての複数の波長範囲について実質的に同時に実行される。
【００４７】
[0063]  別の実施形態では、画像検出ステップは、複数の波長範囲の各々の波長範囲での順次照明時に複数の波長範囲について順次実行される。
【００４８】
[0064]  モデルの実施形態をいくつかの例で以下に示す。選択されたモデルでは、各波長範囲は、１つの波長によってパラメータ化されることがあるため、以下の例では、波長範囲を波長と呼ぶ。
【００４９】
例１−単一のアライメントマークの位置の決定
[0065]  第１の例では、単一のアライメントマーク上の、互いに近くにある、例えば、数ｎｍ離れた２つ以上の波長（λ１，λ２，．．．）でウェーハ品質（ＷＱ）と整列位置（ＡＰ）とを測定することによりマーク深さの変化（Ｄ）からの独立を可能にする。
【００５０】
[0066]  アライメントによって以下のデータが得られる。
WQ(λ１),WQ(λ２),...及び
AP(λ１),AP(λ２),...
【００５１】
[0067]  ＷＱ、マーク深さ、位相及び波長の適切な（１次の次数までの）関係が以下の式によって与えられる。
WQ(λ)=A(λ)・sin2(2πD/λ+φ）                式（ａ）
整列位置、「真の」アライメントマーク位置（Ｐｏｓ）、マーク深さ（Ｄ）、位相及び波長の適切な（１次の次数の）関係が以下の式によって与えられる。
AP(λ）=Pos+B(λ)・tan(2πD/λ+1/2*π+φ)      式（ｂ）
ここで、
Ｄは、マーク深さ、
Ａ（λ）は、通常、波長の関数としてのゆっくりと変化する係数であって、例えば、波長に依存する吸収を含んでいてもよい。
Ｂ（λ）は、マークの非対称に依存する係数であって、非対称性がない時には、Ｂ（λ）は０であり、Ｂ（λ）の代表値は０〜１０ｎｍであり、
φは、局所位相（エッチングされたウェーハでは、φ＝０）である。
【００５２】
[0068]  この考え方を説明するために、２つの波長の簡単な例と、φ＝０を取り上げる。２つの波長の場合、あるマークについて以下の一組の式を得る。
−ウェーハ品質ＷＱ、マーク深さ、位相及び波長の関係に関連付けられた第１の複数の式：
WQ(λ1)=A(λ1)・sin2(2πD /λ1）
WQ(λ2)=A(λ2)・sin2(2πD /λ2）      式（１〜２）
−整列位置ＡＰ、「真の」アライメントマーク位置（Ｐｏｓ）、マーク深さ（Ｄ）、位相及び波長に関連付けられた第２の複数の式：
AP(λ1）=Pos+B(λ1)・tan(2πD/λ1+1/2*π)
AP(λ2）=Pos+B(λ2)・tan(2πD/λ2+1/2*π)      式（３〜４）
波長は互いに近くにあるため、式１及び２について以下の近似が可能である。
A(λ1)=A(λ2)
式（１〜２）を式５に転換することができる。
WQ(λ1)/WQ(λ2)=sin2(2πD/λ1)/sin2(2πD/λ2）   式（５）
これを解いて（有効）マーク深さＤを得る。
【００５３】
[0069]  次に、（数字的に又は分析的に）発見されたＤの解を式３及び４に代入することができる。また、ここで非対称係数Ｂ（λ）がλのゆっくりと変化する係数であると仮定し、近似を行うことができる。
B(λ1)=B(λ2)
次に、式５から得たＤの解を式３〜４に代入することにより、この式の組を解いてマークの位置Ｐｏｓを得ることができる。
【００５４】
[0070]  位相モデル化を含めた場合には、３波長検出システムを使用する。実際の用途としては、この手法をとる必要がある。
【００５５】
[0071]  その場合、解くことでアライメントマークの位置Ｐｏｓを決定する式の組は以下の通りである。
WQ(λ1)=A(λ1)・sin2(2πD/λ1+φ）
WQ(λ2)=A(λ2)・sin2(2πD/λ2+φ）
WQ(λ3)=A(λ3)・sin2(2πD/λ3+φ）                式（ｃ）
AP(λ1）=Pos+B(λ1)・tan(2πD/λ1+1/2*π+φ)
AP(λ2）=Pos+B(λ2)・tan(2πD/λ2+1/2*π+φ)
AP(λ3）=Pos+B(λ3)・tan(2πD/λ3+1/2*π+φ)      式（ｄ）
Ａ及びＢがλから独立していると仮定して、６つの式を有する５つのパラメータが得られる。これは、様々な方法で解くことができる。例えば、
−この式の組は過剰決定系（over-determined system）として解くことができ、次に、例えば、任意の余りの尺度（最適な色の組合せのための選択に使用することができる）も提供することができる。
−５つの式を完全決定系（fully determined system）として解き、Ａは定数である、及び／又はＢは定数であるという仮定を検査することができる。
−別のパラメータを追加しながら６つの式を完全決定系として解く。
例えば、マークの非対称性に依存する係数は、Ｂ（λ）＝Ｂ０＋Ｂｃ＊λとしてパラメータ化でき、ここで、Ｂ０及びＢｃは、波長から独立したパラメータである。その場合、Ｂ０及びＢｃを解く必要がある。
【００５６】
[0072]  （３波長）検出（位相決定を含む）によって、これらの式による局所近似に基づいて位置を計算することができる。
【００５７】
[0073]  また、上記の式ａ、ｂ、ｃ及びｄの関数形状の選択は、１次モデルに基づいていることに留意されたい。予測深さＤのテイラー展開などの別の適切な関数を使用してもよい。
【００５８】
例２−単一のウェーハ上の複数のアライメントマークの位置の決定
[0074]  一実施形態によれば、この方法によって測定を単一のウェーハ上の異なるマーク間のマーク深さの変化から独立させることができる。マーク深さは、ウェーハ上の位置の関数Ｄ（ｘ，ｙ）として表すことができる。
【００５９】
[0075]  ウェーハ品質（ＷＱ）及び整列位置（ＡＰ）は、ここでも少なくとも２つ以上の波長（λ）を用いてウェーハ上の複数のマークについて測定することができる。波長は、大きく離間していてもよい。
【００６０】
[0076]  一組の関係式を（局所的に）真であると仮定することで結合し、解くことができるアライメントマーク結果を組み込んだ一組の式を含むモデルを使用する。
【００６１】
[0077]  アライメント信号から、以下のデータが確立される。
WQ1(λ1),WQ1(λk),...WQ1(λk0)
AP1(λ1),AP1(λk),...AP1(λk0)
...
WQn(λ1),...WQn(λk),...WQn(λk0)
APn(λ1)....APn(λk)....APn(λk0)
...
WQn0(λ1)....WQn0(λk),...WQn0(λk0)
APn0(λ1)....APn0(λk),....APn0(λk0)
ここで、
ＷＱｎ（λk）は、波長λkでのマークｎのウェーハ品質；
ＡＰｎ（λk）は、波長λkでのマークｎの整列位置；
ｎ0は、アライメントマークの数を示す；
ｋ0は、使用する波長の数を示す；
これらの測定データを結合して簡単な（局所的な）状況で成立する追加のパラメータを含む式を導入することができる。
【００６２】
[0078]  ウェーハ品質ＷＱｎ（λk）、マーク深さＤｎ，ｋ、位相φｎ（λk）及び波長λkの適切な（１次の次数までの）関係が以下の式によって与えられる。
WQn(λk)=An(λk)・sin2(2πDn,k/λk+φn(λk)）              式（ａａ）
整列位置ＡＰｎ（λk）、「真の」アライメントマーク位置Ｐｏｓn、マーク深さＤｎ，ｋ、及び波長λkの適切な（１次の次数の）関係が以下の式によって与えられる。
APn(λk）=Posn+Bn(λk)・tan(2πDn,k/λk+1/2*π+φn(λk))    式（ｂｂ）
ここで、
Ｄｎ，ｋは、波長λkでのマークｎの有効深さ；
Ａｎ（λk）は、通常、波長の関数としてのゆっくりと変化する係数である。波長に依存する吸収とマークに依存する吸収層の厚さの変化は、この係数の一部である；
Ｂｎ（λk）は、マークの非対称性に依存する係数である。非対称性がない時には、Ｂ（λ）は０である；Ｂｎ（λk）の代表値は０〜１０ｎｍである；
φn（λk）は局所位相である；エッチングされたウェーハでは、φ＝０である；
Ｐｏｓnは、アライメントマークｎの「真の」アライメントマーク位置（すなわち、使用される波長から独立したアライメントマークの位置）である。
【００６３】
[0079]  次に、過小決定された（underdetermined）この式の系の解を見つける必要がある。
この系は
ｋ0*ｎ0(WQ)+ｋ0*ｎ0(AP)=2*ｋ0*ｎ0個の式
に等しいいくつかの式と、
ｎ0(Pos)+ｎ0*ｋ0(A)+ｎ0*ｋ0(B)++ｎ0*ｋ0(D)+ｎ0*ｋ0(φ)
=(4*ｋ0+1)*ｎ0個の変数
に等しいいくつかの未知数（変数）とを有する。
【００６４】
[0080]  この過小決定された式の組の解は、変数の数を低減できるセンシブルな近似をすることにより見つけることができる。上記の式（ａａ）及び（ｂｂ）の解を得るためには、少なくとも２つの色の結果の間に相関関係が存在する必要があるので、光信号の光源は等しくなければならない。これは、信号が同一の層から伝送されなければならないことを意味する。これは、常にそうであるということではないことに留意されたい。１つの色が層の重なりを通して印刷されたマーク（例えば、ＦＩＲ）までを探り、別の色（例えば、緑）がウェーハの上面のトポロジの変化しか探れない場合（層がこの光を通さないため）、各色の信号の相関は十分でないという予想ができる。したがって、これらの色は、ＩＣ製造工程の段階に応じて、特に層のタイプ（材料）と厚さに応じて選択することができる。いくつかの色の相関は限られた量の波長について成立し、波長は、満足する波長の数ｋｒ０＝k0である一組の満足する波長｛ｋｒ｝として選択される。
【００６５】
[0081]  この仮定は、変数の数としての両方の数を代入した式を低減し、したがって、各色がこの手法で有用であるための必要条件であることに留意されたい。
【００６６】
[0082]  各色が相関すると、各変数について以下のようにいくつかの仮定が成り立つ。
−同一の（埋め込み）マーク構造に整列し、したがって相関する色の場合、有効マーク深さＤは波長から独立している。
−処理は局所的な現象であるため、Ｄはさらにウェーハ上のマークの位置に依存する。したがって、Ｄｎは、Ｍ次の次数モデルによって近似できる。ｍの選択は、例えばｍ＝１０であってもよい。ｍの最適な値は、例えば、使用される処理装置に応じて決定することができる。したがって、
波長k∈｛ｋｒ｝では、Dn,k=D(x,y,k)=d1(k)+d2*x+d3*y+......dm*fm(x,y)
−信号振幅（Ａ）、非対称性変数（Ｂ）及び位相（φ）については、有効マーク深さ（Ｄ）のパラメータ化に関して同様の議論が成立する。
Ｑ次の次数のモデルをＡを説明するデータに適合させることができ、
Ｓ次の次数のモデルをＢを説明するデータに適合させることができ、
Ｆ次の次数のモデルをφを説明するために適合させることができる。
Ｑ、Ｓ及びＦの選択の例は１０である。
−信号振幅Ａ、非対称性パラメータＢ及び位相φは、以下の式によって近似できると仮定する。
波長k∈｛kr｝では、An,k=A｛kr｝(x,y,k)=a1(k)+a2*x+a3*y+......aq*fq(x,y)
波長k∈｛kr｝では、Bn,k=B｛kr｝(x,y,k)=b1(k)+b2*x+b3*y+......bs*fs(x,y)
波長k∈｛kr｝では、φn,k=φ｛kr｝(x,y,k)=c1(k)+c2*x+c3*y+......cf*ff(x,y)
−さらに、異なる色で測定された位置間の任意の固定色オフセットが当業者には周知の標準の工程補正を適用して取り出される。
【００６７】
[0083]  以上実行されたすべての近似によって、代入式の数は、
２＊ｋｒ０＊ｎ0個の式になり、
パラメータ数は、
ｎ０｛Posより｝+(m+kr0-1)｛Dより｝+(s+kr0-1)｛Ｂより｝
+(f+kr0-1)｛φより｝+(q+kr0-1)｛Ａより｝
となる。
典型例は、ｎ０＝１００、ｋｒ０＝２およびｍ、ｓ、ｆ及びｑはすべて１０である。この結果、４００の式と１４１の変数が得られる。これによって、すべてのフィールドが整列しアライメントマークの数が１００以上である高速アライメントの典型的な状況が提供される。
【００６８】
[0084]  マークの最小数を決定するのに使用する仮定の数は大きいことに留意されたい。その上に、ウェーハに関するパラメータの変化は比較的小さい。したがって、一実施形態では、強度の過剰決定系を用いて変数が計算される。
【００６９】
[0085]  一実施形態では、Ｘ及びＹ方向のアライメントマーク間の変数の数をさらに低減するリンクが作成される。ウェーハ位置の関数Ｄ（ｘ，ｙ）としてのマーク深さ変化は、Ｘ及びＹ方向で同じであるとみなしてもよい。残りの変数（Ａ，Ｂ，φ）についても、同様の結合を使用することができる。
【００７０】
[0086]  いくつかのマークは、その１次の次数応答上に高次の信号（例えば、２次及び３次）を有していてもよい。いくつかの実施形態では、これらの信号を組み込んで結果を改善するためにモデルが適合される。
【００７１】
[0087]  多数のマークが有益であるため、多数のアライメントマークがウェーハの実質的に表面全体に実質的に均一に分散されている格子アライメント手法を使用することが有利である。
【００７２】
[0088]  図８は、本発明の一実施形態によるフィールド画像アライメント構成を概略的に示す。図２に概略的に示すフィールド画像アライメント構成と比較して、図９のフィールド画像アライメント構成は、フィルタユニット２７を備える。フィルタユニット２７は、基板Ｗ上のマーク（図示せず）に入射する前に、広帯域光ビーム９と、したがって、選択された異なる所定の波長範囲を有する広帯域アライメントビーム１０とを提供するように構成されている。フィルタユニット２７は、広帯域光源１と検出器７との間の広帯域光ビーム９の光路内の別の位置にあってもよいことに留意されたい。
【００７３】
[0089]  図９ａ及び図９ｂは、図８のアライメント構成で使用することができるフィルタユニットの２つの例を概略的に示す。図９ａに、フィルタユニット２７の第１の例が示されている。このフィルタユニット２７は、いくつかのフィルタ２９ａ〜ｄを備えた回転自在のホイール２８を備える。上述したように、これらのフィルタは、図７のアクション２１を可能にするために本発明の一実施形態で使用される。各フィルタ２９ａ〜ｄは、広帯域光ビーム９の波長範囲の異なる部分を吸収する。したがって、広帯域光ビームは、様々な所定の選択された波長範囲を備える。
【００７４】
[0090]  図９ｂは、フィルタユニット２７の第２の例を概略的に示す。ここでもフィルタユニット２７は、いくつかのフィルタ２９ａ〜ｄを含む。しかし、この例では、フィルタは、回転自在のホイール２８上ではなく、図８の広帯域光ビーム９の方向に実質的に垂直の一次元方向に移動することができるストリップ３０上に配置されている。当業者には明らかなように、フィルタ２９ａ〜ｄは、他のタイプの担持体上に配置されていてもよい。さらに、図９ａ、図９ｂでは、４つのフィルタ２９ａ〜ｄが示されている。当業者には明らかなように、フィルタの数は４に等しくなくてもよい。
【００７５】
[0091]  フィルタユニット２７は、手動で又はプロセッサによって自動で制御することができる。このプロセッサは、プロセッサ８でなくてもよいがそうであってもよい。
【００７６】
[0092]  フィルタユニット２７の代わりに、検出器７内にフィルタを施してもよい。図１０は、検出器７として使用されるマルチカラーＣＣＤカメラの分光感度に関する情報を提供するグラフを示す。ＣＣＤは、行列状に配置されたＣＣＤ素子（カメラピクセルとも呼ぶ）を備え、したがって検出面を形成する。各素子のサイズは、数ミクロン程度である。マルチカラーＣＣＤは、個別の素子に所定の波長範囲の感度を与えるいわゆるフィルタを使用している。すなわち、素子は、（部分的に）「青」、「緑」及び「赤」を感知する。グラフで分かるように、マルチカラーＣＣＤ素子の感度は１つ又は２つの波長に限定されず、ある波長範囲をカバーすることに留意されたい。したがって、「赤」の感度とは、ＣＣＤ素子が可視光スペクトルの赤の部分の波長範囲に対して感度があるということを意味する。同じことが「青」及び「緑」の感度についても言える。複数の波長範囲を有するアライメントビームで照明されたマークの画像をマルチカラーＣＣＤで検出することで、例えば、マークの３つの画像を並行して得ることができる。
【００７７】
[0093]  マルチカラーＣＣＤで使用することができるフィルタの２つの例を図１１ａ、図１１ｂに示す。図１１ａでは、検出面がいわゆるベイヤフィルタで覆われている。図示の実施形態では、ベイヤフィルタは、ＣＣＤカメラでこの実施形態が広く使用されているように、「青」又は「赤」の感度があるＣＣＤ素子の２倍の数の「緑」の感度があるＣＣＤ素子を有している。「緑」又は「赤」のＣＣＤ素子の２倍の数の「青」のＣＣＤ素子を備えた類似の構成や「青」又は「緑」のＣＣＤ素子の２倍の数の「赤」のＣＣＤ素子を備えた構成を提供することも可能であることを理解されたい。図１１ｂで、フィルタは、同じ色の感度があるＣＣＤ素子の線を形成する。多くの他の構成も可能であることに留意されたい。
【００７８】
[0094]  図１１ｃに概略的に示すように、マルチカラーＣＣＤを使用する代わりに、ＣＣＤを複数のモノクローム検出面３０、３１、３２を含む検出器７として使用することができる。結像光学系６からのアライメント放射３５は、スプリッタ３３によって少なくとも２つのアライメント放射ビーム３４に分割される。図１２では、スプリッタ３３は、アライメント放射を３つのアライメント放射ビーム３４ａ〜ｃに分割する。各アライメント放射ビーム３４ａ〜ｃは、異なる波長範囲を含む光を搬送する。各アライメント放射ビーム３４ａ〜ｃは、関連する検出面３０〜３２で検出することができる。検出面３０は、アライメント放射ビーム３４ａで搬送される波長範囲で形成されるアライメントマークの画像を検出する。同様に、アライメント放射ビーム３４ｂは、検出面３１上にアライメントマークの画像を形成し、アライメント放射ビーム３４ｃは、検出面３２上にアライメントマークの画像を形成する。図１１ｃで、検出面３０は「赤」を感知し、検出面３１は「緑」を感知し、検出面３２は「青」を感知する。この場合、ある「色」の感度は上記と同じ意味である。
【００７９】
[0095]  一実施形態では、複数の波長範囲のうち少なくとも２つの波長範囲が２〜１００ｎｍの幅を有する。別の実施形態では、幅は２〜３０ｎｍである。図１２ａは、本発明のこのような実施形態によるフィールド画像アライメント構成で使用される広帯域光源１の一例を示す。図２に概略的に示すフィールド画像アライメント構成と比較して、図１２ａのフィールド画像アライメント構成の広帯域光源１は、第１の光源１Ｒと第２の光源１Ｂとを備える。
【００８０】
[0096]  第１及び第２の光源は、最大３０ｎｍの波長範囲内の放射を生成する狭帯域光源であってもよい。一例では、第１の１Ｒは、広帯域光ビーム９に、したがって、広帯域アライメントビーム１０にも所定の選択された赤の波長範囲を提供するように構成された赤色レーザ源であり、第２の狭帯域光源１Ｂは、広帯域光ビーム９に、したがって、広帯域アライメントビーム１０にも所定の選択された青の波長範囲を提供するように構成された青色レーザ源である。
【００８１】
[0097]  第１及び第２の光源は、例えば、３０〜１００ｎｍの波長範囲内の放射を生成する広帯域光源であってもよい。一例では、第１の１Ｒは、広帯域光ビーム９に、したがって、広帯域アライメントビーム１０にも所定の選択された赤の波長範囲を提供するように構成された赤色スーパールミネッセントダイオードであり、第２の狭帯域光源１Ｂは、広帯域光ビーム９に、したがって、広帯域アライメントビーム１０にも所定の選択された青の波長範囲を提供するように構成された青色スーパールミネッセントダイオードである。
【００８２】
[0098]  図１２ｂは、本発明によるアライメント構成で使用することができる複数の例示的な波長範囲を概略的に示す。図１２ｂは、第１の例示的な広帯域光源１によって生成された広帯域光ビームのスペクトルＳＢを示す。スペクトルＳＢは、ｗ０で示す幅を備えた連続スペクトルである。スペクトルＳＢを含む放射は、フィルタ２７によってフィルタリングされ、幅ｗ１を有する第１の中心波長λ１を中心とする第１の波長範囲と幅ｗ２を有する第２の中心波長λ２を中心とする第２の波長範囲として示される２つの狭帯域波長範囲が放射に与えられる。第１及び第２の波長範囲は、Δλ１２として示す中心波長離隔距離だけ離間している。
【００８３】
[0099]  一実施形態では、広帯域光源１は、広帯域光ビームに、したがって、広帯域アライメントビーム１０にも少なくとも２００ｎｍの総スペクトル幅にわたる複数の所定の波長範囲を提供するように構成されたブロードスペクトルレーザを含む。
【００８４】
[00100]  一実施形態では、広帯域光源１は、広帯域光ビーム９に、したがって、広帯域アライメントビーム１０にも少なくとも１００ｎｍの総スペクトル幅にわたる複数の所定の波長範囲を提供するように構成されたスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を含む。ＳＬＤは、例えば、６００〜６８０ｎｍの範囲の赤色放射を提供する赤色ＳＬＤであってもよい。フィルタユニット２７は、例えば、５０ｎｍ未満、又は２０ｎｍ未満の第１の狭い波長範囲と第２の狭い波長範囲の両方を選択するように構成されていてもよい。赤色ＳＬＤを使用する時には、フィルタユニット２７は、例えば、６２０〜６４０ｎｍの第１の狭い波長範囲と６５０〜６８０ｎｍの第２の狭い波長範囲を選択するように構成されていてもよい。
【００８５】
[00101]  図１２ｃは、本発明によるアライメント構成で使用することができる複数の例示的な波長範囲を概略的に示す。図１２ｃは、例えば、図１２ａに示すように、第１のスペクトルｓ１と第２のスペクトルｓ２を含む放射を提供する２つの光源を含む例示的な広帯域光源１によって生成された広帯域光ビームのスペクトルＳ１２を示す。したがって、スペクトルＳ１２は、２つのピークを含む不連続スペクトルである。スペクトルＳ１２を含む放射はフィルタ２７によってフィルタリングされ、第１の中心波長λ１を中心とする第１の波長範囲と第２の中心波長λ２を中心とする第２の波長範囲として示される２つの狭帯域波長範囲と、第３の中心波長λ３を中心とする第３の波長範囲と第４の中心波長λ３を中心とする第４の波長範囲として示される第２のスペクトルｓ３内の２つの狭帯域波長範囲が放射に与えられる。第１及び第２の波長範囲の離隔距離をΔλ１２と呼ぶことができる。第３及び第４の波長範囲の離隔距離をΔλ３４と呼ぶことができる。
【００８６】
[00102]  一実施形態では、広帯域光源１は、広帯域光ビーム９に、したがって、広帯域アライメントビーム１０にも複数の所定の波長範囲を提供するように構成された複数のＳＬＤ、例えば、赤色ＳＬＤ及び緑色ＳＬＤを含み、赤色ＳＬＤは、第１のスペクトル幅にわたる第１の複数の所定の赤色波長範囲を提供するように構成され、緑色ＳＬＤは、第２のスペクトル幅にわたる第２の複数の所定の緑色波長範囲を提供するように構成されている。フィルタユニット２７は、第１の複数の所定の赤色波長範囲から２つの狭い波長範囲と、第２の複数の所定の緑色波長範囲から２つの狭い波長範囲を選択するように構成されていてもよい。この結果、アライメント信号は、赤色波長の第１の狭い波長範囲、赤色波長の第２の狭い波長範囲、緑色波長の第３の狭い波長範囲及び緑色波長の第４の狭い波長範囲に対応する。プロセッサ８は、例えば、赤色波長の２つの狭い波長範囲、又は緑色波長の２つの狭い波長範囲、あるいは赤色及び緑色波長の４つの狭い波長範囲のすべてを選択するように構成してもよい。赤色波長の２つの狭い波長範囲は互いに近接して離間していてもよいが、緑色波長の２つの狭い波長範囲からは比較的大きく離間していてもよい。緑色波長の２つの狭い波長範囲は互いに近接して離間していてもよい。この文脈では、近接して離間する範囲は、非重畳範囲、又は一部が重畳しているが中心値が異なる範囲に対応していてもよい。
【００８７】
[00103]  近接して離間する非重畳波長範囲は、特に、複数の波長範囲のうち最小の２つの波長範囲が、隣接する波長範囲間で最大３０ｎｍだけ離間する実施形態に対応していてもよい。
【００８８】
[00104]  したがって、実施形態では、複数の波長範囲を有する放射は、複数の光源によって生成することができ、各々の光源は、複数の波長範囲のうち少なくとも２つの波長範囲を含む放射を生成するように構成され、少なくとも２つの波長範囲は、２〜１００ｎｍの幅を有し、最大５０ｎｍ離間した単一の光源によって生成され、少なくとも２つの波長範囲は、他の任意の光源によって生成される少なくとも２つの波長範囲から少なくとも５０ｎｍ離間した単一の光源によって生成される。
【００８９】
[00105]  一実施形態では、複数の波長範囲が、青紫波長範囲、赤色波長範囲、緑色波長範囲、近赤外波長範囲及び遠赤外波長範囲から選択した少なくとも２つの波長範囲に対応する。この文脈で、青紫波長範囲は、波長が３８５〜４５０ｎｍの波長範囲であり、緑色波長範囲は、波長が４５０〜５９０ｎｍの波長範囲であり、赤色波長範囲は、波長が５９０〜６８０ｎｍの波長範囲であり、近赤外波長範囲は、波長が６８０〜８００ｎｍの波長範囲であり、遠赤外波長範囲は、波長が８００〜１５００ｎｍの波長範囲である。複数の波長範囲が上記明示した波長範囲と別の波長範囲に対応してもよいことを理解されたい。
【００９０】
[00106]  本明細書を通して使用されるプロセッサ８が図１３に示すコンピュータアセンブリ４０で実施することができることを理解されたい。プロセッサ８に接続されたメモリ１２は、ハードディスク４１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）４２、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）４３及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのいくつかのメモリ構成要素を備えていてもよい。上記のすべてのメモリ構成要素が存在しなくてもよい。さらに、上記のように、上記のメモリ構成要素は、物理的にプロセッサ８に、又は互いに近接していなくてもよい。それらは離間していてもよい。
【００９１】
[00107]  プロセッサ８は、ある種類のユーザインターフェイス、例えば、キーボード４５又はマウス４６に接続していてもよい。当業者には周知のタッチスクリーン、トラックボール、音声変換装置又は他のインターフェイスも使用することができる。
【００９２】
[00108]  プロセッサ８は、フロッピーディスク４８又はＣＤＲＯＭ４９などのデータキャリアからデータを読み出し、状況に応じてデータキャリア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４７に接続されていてもよい。当業者には周知のＤＶＤ又はその他のデータキャリアも使用することができる。
【００９３】
[00109]  プロセッサ８は、出力データを紙に印字するプリンタ５０及びディスプレイ５１、例えば、モニタ又はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）又は当業者には周知の任意の他のタイプのディスプレイに接続されていてもよい。
【００９４】
[00110]  プロセッサ８は、通信ネットワーク５２、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）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などに、入出力（Ｉ／Ｏ）を行う送信機／受信機５３によって接続することができる。プロセッサ８は、通信ネットワーク５２を介して他の通信システムと通信するように構成されていてもよい。本発明の一実施形態では、外部コンピュータ（図示せず））、例えば、オペレータのパーソナルコンピュータは、通信ネットワーク５２を介してプロセッサ８にログインできる。
【００９５】
[00111]  プロセッサ８は、独立したシステムとして、又は各処理ユニットがより大きいプログラムのサブタスクを実行するように構成された並列に動作するいくつかの処理ユニットとして実施することができる。処理ユニットは、いくつかのサブ処理ユニットを備えた１つ又は複数のメイン処理ユニットに分割することもできる。プロセッサ８のいくつかの処理ユニットは、他の処理ユニットから距離を置いて配置することができ、通信ネットワーク５２を介して通信することができる。
【００９６】
[00112]  図１４は、本発明の第２の実施形態によるフローチャートを概略的に示す。この実施形態では、図１４に示すように、単一の基板ではなく一群のＮ個の基板、ｉ＝１，．．．，Ｎを連続して整列させる必要がある。この方法の上記実施形態は、一群の基板中の個別の基板上のアライメントマークの位置を測定するために使用される。こうして、基板ｉごとに少なくとも１つのアライメントマークを測定することによりすべての基板ｉが整列する。
【００９７】
[00113]  Ｎ個の基板のうち第１の基板、すなわち、ｉ＝１に関して、アライメント測定方法は、図７に示し、それに関連して説明した方法に対応する。したがって、最初に、アクション６０で、第１の基板、すなわち、ｉ＝１の基板上のアライメントマークの画像が検出器７によって複数の所定の波長範囲を含む光を用いて検出される。続いて、アクション６１で、上記複数の所定の波長範囲のうち各々の選択された波長範囲で、検出された画像に対してその選択された波長範囲でアライメント信号が生成される。すべての生成されたアライメント信号がアクション６２でプロセッサによって受信される。続いて、この方法は、アクション６４へ進み、ここで、受信されたアライメント信号の各々の信号品質ＷＱが、信号品質表示パラメータを用いて決定される。このような品質表示パラメータの例は、アライメント信号の信号強度、雑音レベル及び適合品質を含む。当業者には明らかなように、アライメント信号の信号品質は、プロセッサ８によって自動的に決定することができる。次に、各アライメント信号を用いてアクション６５でいわゆる整列位置ＡＰが確立される。整列位置は、図４に関連してすでに説明したように、アライメント信号が所定の条件を満たす位置に対応する。整列位置は、例えば、アライメント信号が最大値を示す位置に対応していてもよい。最後に、少なくとも１つのアライメントマークの位置Ｐｏｓが各々の選択された波長範囲の信号品質ＷＱ及び整列位置ＡＰと、波長範囲とマーク特性、特にマーク深さＤ及びマーク非対称性Ａと、別の実施形態では、例えば、局所位相φ及び／又は局所吸収Ｂとの間のモデル化された関係に関連付けられた式に基づいてアクション６６で決定される。アクション６６は、例えば、上記の例１及び例２に関して説明した数組の式を使用する。
【００９８】
[00114]  整列させる基板が１つのみの場合、上記シーケンスは終了するであろうが、整列させる基板はＮ個あるため、Ｎ個の基板のうち第１の基板のアライメントの後、多くの場合は、この整列した第１の基板上の連続パターニングの後、アクション６７で、最後のウェーハが整列したか否かが検査される。ここまでは１つの基板しか整列しておらず、Ｎ個の基板を整列させる必要があるため、検査結果は否であり、アクション６８で指数ｉが１だけ増加する。
【００９９】
[00115]  次の基板、すなわち、ｉ＝１＋１＝２で、アライメント測定方法が繰り返され、したがって各々の選択された波長範囲に対して検出器７によってアライメント信号が生成され、すべてのアライメント信号がそれぞれプロセッサ８によって受信される。
【０１００】
[00116]  基板の指数がＮに等しくなるまで、アクション６８、６０、６１、６２、６４、６５及び６６が繰り返される。したがって、各々の基板に対して独立して位置を決定することができ、したがって異なる基板上のマーク間の差を考慮することができる。基板の各々に対して、第１の基板に対応するアライメント信号に関して決定された信号品質を用いて異なる波長範囲に対応するアライメント信号が選択又は重み付けされて、したがって異なる基板間の差が大幅に無視されるＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号に記載する方法と比べてこの方法は有利である。
【０１０１】
[00117]  アライメント信号の１つ以上で信号品質ＷＱがしきい値を下回る場合、上記アライメント測定方法をさらに拡張して、対応するアライメント信号を使用不可にすることができる。その場合、アクション６５で整列位置ＡＰを確立した後、プロセッサは、アクション６６で基板上のアライメントマークの位置を計算するだけでなく、検出器７へ向けて帰還信号を送信し、検出器は、それについてアクション６１でアライメント信号を生成すべき所定の波長範囲の選択をアクション６９で適合させることができる。この実施形態は、拡張実施形態であることを強調するために、この問題に関連する図１４のフローチャートの中の矢印は破線になっている。あるいは、アクション６４で信号品質ＷＱを確立した後で、プロセッサは、検出器７へ向けて帰還信号を送信してもよく、検出器は、それについてアクション６１でアライメント信号を生成すべき所定の波長範囲の選択をアクション６９で適合させることができる。
【０１０２】
[00118]  適合は、整列位置ＡＰ及び信号品質ＷＱからマークの位置を決定する際のアライメント信号の使用の有効性に基づく。したがって、ある所定の波長範囲に対応するアライメント信号が有効に使用されない場合、アクション６９での適合によって、検出器７はそのアライメント信号をもはや生成しない。
【０１０３】
[00119]  図９ａ、図９ｂに示すように、フィルタユニット２７を使用する場合、異なる所定の波長範囲の選択を適合させるそのような帰還信号もフィルタユニット２７の制御ユニット（図示せず）へ送信することができることを理解されたい。したがって、フィルタユニット２７の制御ユニットは、アクション６１で生成される対応するアライメント信号が、アクション６６で、測定する別の基板ｉ上のアライメントマークマーク上での整列位置の確立に使用されないフィルタ２９ａ〜ｄをもはや適用しない。
【０１０４】
[00120]  図１５は、本発明の第３の実施形態によるアライメント測定方法のフローチャートを示す。この実施形態では、図１４に示すのと同様のフローチャートが使用されているが、この方法は、いくつかの基板の代わりにいくつかのマークｊ（ｊ＝１，．．．，Ｍ）上で使用される。この実施形態では、少なくとも１つのアライメントマークの画像を検出するステップは、画像の各々の部分がそれぞれのアライメントマークに対応する画像の複数の部分を検出するステップを含み、複数のアライメント信号の各々が、対応する波長範囲で検出される画像の対応する複数の部分に関連付けられた複数のアライメント信号成分を含む。以下、少なくとも１つのアライメントマークのｊ番目のアライメントマークに対応する画像の部分をｊ番目のアライメントマークの画像と呼び、それに関連付けられたアライメント信号成分を関連付けられたアライメント信号と呼んで、図１４と図１５の間の参照を容易にする。
【０１０５】
[00121]  Ｋ個のマークのうち第１のマーク、すなわち、ｊ＝１に関して、アライメント測定方法は、図７ｂに示し、それに関連して説明した方法に対応する。したがって、最初に、アクション７０で、第１のアライメントマーク、すなわち、ｊ＝１の画像が、検出器７によって複数の所定の波長範囲を含む光を用いて検出される。続いて、アクション７１で、上記複数の所定の波長範囲のうち各々の選択された波長範囲で、検出された画像に関してその選択された波長範囲でアライメント信号が生成される。すべての生成されたアライメント信号が、アクション７２でプロセッサによって受信される。続いて、この方法はアクション７４へ進み、ここで、すべての受信されたアライメント信号の信号品質ＷＱが、信号品質表示パラメータを用いて決定される。このような品質表示パラメータの例は、アライメント信号の信号強度、雑音レベル及び適合品質を含む。当業者には明らかなように、アライメント信号の信号品質は、プロセッサ８によって自動的に決定することができる。次に、図１４のアクション６５と同様に、各アライメント信号を用いてアクション７５でいわゆる整列位置ＡＰが確立される。
【０１０６】
[00122]  測定するマークが１つだけであったら、上記シーケンスは終了するであろうが、測定するマークはＫ個あるため、Ｋ個のマークのうち第１のマークの測定の後、アクション７７で、最後のマークを測定したか否か、すなわち、ｊ＝Ｋであるか否かが検査される。ここまでのように、第１のマークしか測定されておらず、Ｋ個のマークを整列させる必要がある場合、検査結果は否であり、アクション７８で指数ｊが１だけ増加する。
【０１０７】
[00123]  次のアライメントマーク、すなわち、ｊ＝１＋１＝２で、アライメント測定方法はアクション７０で再開する。すなわち、次のアライメントマーク、すなわち、第２のアライメントマークの画像が複数の所定の波長範囲を含む光で検出される。続いて、上記のように、アクション７１及び７２、すなわち、各々の選択された波長範囲に対して検出器７によってアライメント信号を生成し、すべてのアライメント信号をそれぞれプロセッサ８によって受信するステップが実行される。続いて、アクション７４で、すべての受信されたアライメント信号の信号品質ＷＱが、信号品質表示パラメータを用いて決定される。
【０１０８】
[00124]  マークの指数がＫに等しくなるまで、アクション７８、７０、７１、７２、７４及び７５が繰り返される。
【０１０９】
[00125]  最後に、アライメントマークｊ＝１．．．Ｋの各々の位置が、各々の選択された波長範囲のすべてのアライメントマークの信号品質ＷＱ及び整列位置ＡＰと、波長範囲とマーク特性、特にマーク深さＤ及びマーク非対称性Ａと、別の実施形態では、例えば、局所位相φ及び／又は局所吸収Ｂとの間のモデル化された関係に関連付けられた式に基づいてアクション７６で決定される。
【０１１０】
[00126]  したがって、基板上の各々のアライメントマークの位置を決定することができ、したがって基板の異なる場所にあるマーク間の差を考慮することができる。すべてのアライメントマークに対して、第１のアライメントマークに対応するアライメント信号に関して決定された信号品質を用いて異なる波長範囲に対応するアライメント信号が選択及び重み付けされる、すなわち、異なるアライメントマーク間の差が大幅に無視されるＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号に記載する方法と比べてこの方法は有利である。アライメントマークの１つ以上が第１のアライメントマークと実質的に異なった時には、例えば、研磨又はエッチングによって引き起こされる局所の差により実質的に異なるマーク深さ又はマーク非対称性を有する時には、この周知の方法は、低品質のアライメント信号を使用する危険がある。
【０１１１】
[00127]  アライメント信号の１つ以上で信号品質ＷＱがしきい値を下回る場合、上記アライメント測定方法をさらに拡張して対応するアライメント信号を使用不可にすることができる。その場合、アクション７４で信号品質ＷＱを確立した後、プロセッサは、検出器７へ向けて帰還信号を送信し、検出器は、それについてアクション７１でアライメント信号を生成すべき所定の波長範囲の選択をアクション７９で適合させることができる。この実施形態が拡張実施形態であることを強調するために、この問題に関連する図１５のフローチャートの中の矢印は破線になっている。あるいは、アクション７７でマーク位置を確立した後で、プロセッサは、検出器７へ向けて帰還信号を送信してもよく、次の基板上の複数のアライメントマークについてその後同じ方法を使用する時には、検出器は、それについてアクション７１でアライメント信号を生成すべき所定の波長範囲の選択をアクション７９で適合させることができる。適合は、整列位置ＡＰ及び信号品質ＷＱからマークの位置を決定する際のアライメント信号の使用の有効性に基づく。したがって、ある所定の波長範囲に対応するアライメント信号が第１のマークのための別のアライメント信号を確立するために使用されない場合、アクション７９での適合の結果、検出器７はそのアライメント信号をもはや生成しない。
【０１１２】
[00128]  図９ａ、図９ｂに示すように、フィルタユニット２７を使用する場合、異なる所定の波長範囲の選択を適合させるそのような帰還信号もフィルタユニット２７の制御ユニット（図示せず）へ送信することができることを理解されたい。したがって、フィルタユニット２７の制御ユニットは、アクション６１で生成される対応するアライメント信号が、測定する別のアライメントマークｊ上のアクション６５での別のアライメント信号の確立に使用されないフィルタ２９ａ〜ｄをもはや適用しない。
【０１１３】
[00129]  ＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号に記載されたその図１４及び図１５を参照する例では、第１のアライメントマークの信号品質を用いて複数のアライメントマークの各々に対応するアライメント信号の選択又は重み付けが実行されることに留意されたい。本発明による方法は、ＵＳ７，４１４，７２２Ｂ２号の周知の方法よりも有利である。何故なら、周知の方法はマーク間の信号品質の差を考慮せず、異なる波長範囲間の信号品質の差だけを考慮するからである。さらに、信号品質、波長及びマークパラメータ、特にマーク深さの関係と、整列位置、マーク位置、波長及びマークパラメータ、特にマーク深さ及びマーク非対称性の関係を用いて、個別のマークに対して、アライメント信号から抽出することができる情報が最適に使用される。
【０１１４】
[00130]  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。
【０１１５】
[00131]  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、他の用途、例えばインプリントリソグラフィにも使用することができ、文脈によっては、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ロジが基板上に作成されるパターンを形成する。パターニングデバイスのトポロジは、基板に供給されたレジスト層内に押圧し、電磁放射、熱、圧力又はこれらの組合せを印加することにより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。
【０１１６】
[00132]  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。
【０１１７】
[00133]  「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部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
【０１１８】
[00134]  本明細書で使用する「広帯域光」及び「広帯域照明」という用語は、可視スペクトル及び赤外領域内の波長を含む複数の波長範囲を含む光を包含する。さらに、複数の波長範囲は、必ずしも隣り合っている必要はないことを理解されたい。
【０１１９】
[00135]  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。
【０１２０】
[00136]  図２に関連して示す構成は、アクチュエータ１１が基板テーブルＷＴを移動させて基板Ｗを横切るアライメントビーム１０の運動を生成することを示すが、アライメントビーム１０は、適切なデバイスによって、例えば、基板Ｗ全体にアライメントビーム１０を掃引するために起動されたミラーによって移動させることが可能であることを理解されたい。次に、基板テーブルＷＴ及び基板Ｗは、固定した場所に残る。あるいは、別の実施形態では、基板テーブルＷＴとアライメントビーム１０の両方が測定を実行しながら移動していてもよい。
【０１２１】
[00137]  上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、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。特許請求の範囲では、括弧に括られたいかなる参照符号も特許請求の範囲を限定すると解釈してはならない。本明細書を通して、「及び／又は」という用語は、関連付けられたリスト項目の１つ以上のいずれか又はすべてを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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