(57)【要約】【課題】  良好なアライメント再現性を提供すること。【解決手段】  デバイスを製造するための方法には、基板を提供する工程であって、基板が複数の露光フィールドを備え、個々の露光フィールドが１つまたは複数のターゲット部分および少なくとも１つのマーク構造を備え、マーク構造が露光フィールドのための位置マークとして配置される工程と、対応する個々の露光フィールドのためのアライメント情報を得るために個々の露光フィールドのマークをスキャンし、かつ、測定する工程と、対応する個々の露光フィールドのためのアライメント情報から個々の露光フィールドの絶対位置を決定する工程と、露光フィールドおよび少なくとも１つの他の露光フィールドの互いに対する相対パラメータに関する追加情報を使用して、少なくとも１つの他の露光フィールドに対する個々の露光フィールドの相対位置を決定する工程と、複数の露光フィールドの各々に対して、絶対位置および決定された相対位置を結合して改良型絶対位置にする工程が含まれている。【選択図】  図５
2010123949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスを製造するための方法であって、
基板を提供する工程であって、前記基板が複数の露光フィールドを備え、個々の露光フィールドが１つまたは複数のターゲット部分および少なくとも１つのマーク構造を備え、前記少なくとも１つのマーク構造が前記露光フィールドのための位置マークとして配置される工程と、
対応する個々の露光フィールドのためのアライメント情報を得るために個々の露光フィールドの前記少なくとも１つのマークをスキャンし、かつ、測定する工程と、
前記対応する個々の露光フィールドのための前記アライメント情報から個々の露光フィールドの絶対位置を決定する工程と、
前記露光フィールドおよび少なくとも１つの他の露光フィールドの互いに対する相対パラメータに関する追加情報を使用して、少なくとも１つの他の露光フィールドに対する個々の露光フィールドの相対位置を決定する工程と、
前記複数の露光フィールドの各々に対して、前記絶対位置および前記決定された相対位置を結合して改良型絶対位置にする工程と
を含む方法。
【請求項２】
前記マークが、１つの露光フィールドの第１のマーク部分および他の露光フィールドの第２のマーク部分からなる複合マークであり、前記他の露光フィールドが前記１つの露光フィールドに隣接し、
前記１つの露光フィールドおよび前記他の露光フィールドの互いに対する前記相対位置に関する前記追加情報が、前記第１のマーク部分の位置と前記第２のマーク部分の位置の差から決定される
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測定中、前記第１のマーク部分が第１のマーク応答信号を生成するようになされ、また、前記第２のマーク部分が第２のマーク応答信号を生成するようになされ、前記第２のマーク応答信号が前記第１のマーク応答信号とは異なる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のマーク部分が第１の周期構造を備えた回折格子であり、また、前記第２のマーク部分が第２の周期構造を備えた回折格子であり、前記第１の周期構造が前記第２の周期構造とは異なる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
光ビームによる前記複合マークの照明をさらに含み、前記第１のマーク部分で回折した光が実質的にある１つ周期の光として変調され、一方、前記第２のマーク部分で回折した光が実質的に前記１つの周期とは異なる他の周期の光として変調される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の露光フィールドの各々に対する改良型絶対位置を使用して前記基板の次の露光を実行する工程
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記１つの露光フィールドおよび前記他の露光フィールドの互いに対する前記相対位置に関する前記追加情報が、アプリオリフィールド間パラメータ傾向から決定される
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記アプリオリフィールド間パラメータ傾向が、前記１つの露光フィールドの一組の位置と前記他の露光フィールドの一組の位置との間の関数関係である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アプリオリフィールド間パラメータ傾向が傾向パラメータとしての１つまたは複数のプロセス変数の関数であり、前記プロセス変数が前記基板のリソグラフィ処理に関連している、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の露光フィールドの各々に対して、前記絶対位置および前記決定された相対位置を結合して改良型絶対位置にする工程が、
前記アライメント情報から決定される前記絶対位置の値および前記追加情報から決定される前記相対位置の値を前記複数の露光フィールドのための一組の一次方程式の中に配列する工程と、
個々の露光フィールドに対する位置を含む改良型絶対パラメータセットを生成するために、測定された位置データと前記複数の露光フィールドに対して計算された前記改良型位置との間の剰余が最小化されるように前記一組の一次方程式を解く工程と
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記測定データと前記改良型絶対位置の間の前記剰余が精度誤差で割った差からなり、前記精度誤差が、絶対位置に対する第１の精度誤差および相対位置に対する第２の精度誤差から選択され、前記第２の精度誤差の方が前記第１の精度誤差よりも小さい、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記デバイスが複数の層の中に製造され、前記アライメント情報が層毎に単一の方向に対して得られ、前記方向が、連続する個々の層の最後の層の方向に対して直角である、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記回折格子が、第１の方向Ｘおよび第２の方向Ｙに対して傾斜した少なくとも１つの角度に沿ってそれぞれ展開している複数の回折エレメントを有する回折パターンを備え、前記回折パターンから方向Ｘおよび方向Ｙの両方向のアライメント情報が得られるよう前記方向が直交している、請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
前記マーク部分の各々が、互いに９０度の角度をなしている２つの傾斜角で展開している回折パターンを有する回折格子を備えた、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記デバイスが複数の層の中に製造され、前記複数の層のうちのいくつか、またはそれらのすべてに対して、前記アライメントデータを使用して他の層に対する改良型位置が決定される、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記デバイスの製造に先立って、前記方法工程を初期キャリブレーションに使用して前記基板のための基準グリッドが決定され、前記初期キャリブレーションが、複数の前記複合マークを形成するために前記基板を複数回にわたって露光する初期工程を含み、前記第１および第２のマーク部分の各々が異なる露光から形成される、請求項１３から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記基板の前記初期露光工程が、対角線上に複数のマークを有するレチクルを使用して実施され、前記マークの各々が、第１の周期構造を備えた回折格子である第１のサブマーク、および第２の周期構造を備えた回折格子である第２のサブマークを備え、前記第１の周期構造が前記第２の周期構造とは異なる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記レチクルまたは基板のうちのいずれか一方が静止状態に保持された状態で前記初期露光工程が実施され、引き続いて、前記レチクルまたは基板のうちのもう一方が静止状態に保持された状態でスキャンおよび測定工程が実施される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記スキャンが複合マークの単一線上で実施され、複合マークの前記線が個々の露光からの少なくとも１つのマーク部分からなる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記基準グリッド情報を検証する他の工程が実施され、前記他の工程が、複数の傾斜セクションからなる他のマークを露光する工程であって、前記他のマークが実質的にＸ方向またはＹ方向のいずれかの前記レチクル長である工程と、前記基準グリッドに対する前記他のマークの任意のオフセットのパラメータを決定する工程とを含む、請求項１６から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
パターニングデバイスから基板の上にパターンを転写するようになされたリソグラフィ装置であって、さらに、
基板を提供する工程であって、前記基板が複数の露光フィールドを備え、個々の露光フィールドが１つまたは複数のターゲット部分および少なくとも１つのマーク構造を備え、前記少なくとも１つのマーク構造が前記露光フィールドのための位置マークとして配置される工程と、
対応する個々の露光フィールドのためのアライメント情報を得るために個々の露光フィールドの少なくとも１つのマークをスキャンし、かつ、測定する工程と、
前記対応する個々の露光フィールドのための前記アライメント情報から個々の露光フィールドの絶対位置を決定する工程と、
前記露光フィールドおよび少なくとも１つの他の露光フィールドの互いに対する相対パラメータに関する追加情報を使用して、少なくとも１つの他の露光フィールドに対する個々の露光フィールドの相対位置を決定する工程と、
前記複数の露光フィールドの各々に対して、前記絶対位置および前記決定された相対位置を結合して改良型絶対位置にする工程と
を実行するようになされたリソグラフィ装置。
【請求項２２】
パターニングデバイスから基板の上にパターンを転写するようになされたリソグラフィ装置であって、さらに、
基板を提供する工程であって、前記基板が複数の露光フィールドを備え、個々の露光フィールドが１つまたは複数のターゲット部分および少なくとも１つのマーク構造を備え、前記少なくとも１つのマーク構造が前記露光フィールドのための位置マークとして配置される工程と、
対応する個々の露光フィールドのためのアライメント情報を得るために個々の露光フィールドの少なくとも１つのマークをスキャンし、かつ、測定する工程と、
前記対応する個々の露光フィールドのための前記アライメント情報から個々の露光フィールドの絶対位置を決定する工程と、
前記露光フィールドおよび少なくとも１つの他の露光フィールドの互いに対する相対パラメータに関する追加情報を使用して、少なくとも１つの他の露光フィールドに対する個々の露光フィールドの相対位置を決定する工程と、
前記複数の露光フィールドの各々に対して、前記絶対位置および前記決定された相対位置を結合して改良型絶対位置にする工程と
を含む方法を実行するようになされたリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明の実施形態は、リソグラフィ装置およびデバイスを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、基板の上、一般的には基板のターゲット部分に所望のパターンを付与するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（IC）の製造に使用することができる。その場合、マスクまたはレチクルとも呼ばれているパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンが生成される。生成されたパターンが、基板（たとえばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（たとえば１つまたは複数のダイの一部が含まれている）に転写される。パターンの転写は、通常、基板の上に提供されている放射感応性材料（レジスト）の層への結像によるものである。通常、１枚の基板には、順次パターニングされる隣接するターゲット部分の回路網が含まれている。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を１回でターゲット部分に露光することによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「スキャンニング」方向）にスキャンし、かつ、基板をこの方向に平行または逆平行に同期スキャンすることによってターゲット部分の各々が照射されるいわゆるスキャナがある。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へパターンを転写することも可能である。
【０００３】
[0003]  ＩＣの個々のパターン付き層は、その個々の層がその上に配置されることになる先行する１つまたは複数のパターン付き層に対して、アライメントエラーが可能な限り小さい特定の十分なアライメントまたはオーバーレイを有していることが重要である。このような特定のアライメントを得るために、リソグラフィ装置は、半導体基板上の１つまたは複数のマークの位置を決定するアライメントシステムを備えている。通常、個々のマークは、露光フィールドと関連している。このような露光フィールドは、リソグラフィプロセスの実際のセットアップに応じて１つまたは複数のターゲット部分（またはダイ）を含むことができる。
【０００４】
[0004]  マークは、回折格子として具体化することができる。その場合、アライメントシステムには、その回折格子に照準が合わされる光ビームが使用される。回折パターンは、光ビームとマークの回折格子の相互作用によって生成される。アライメントシステムのセンサは、基板上の基準位置に対するマークの位置に関連する情報を得るために、回折パターン中の回折次数を測定するように配置されている。このマークの位置から、対応するターゲット部分の位置が決定される。次に、既にパターニングされている層が露光されると、次のパターン付き層の像を基板の上に形成する際に、最小のアライメントエラーを有するようにターゲット部分を配置することができる。
【０００５】
[0005]  ウェーハが整列すると、回折パターンからの情報に基づいてアライメントデータが決定され、ウェーハグリッド中のマークの位置が参照される。より高い次数のグリッドモデルなどのグリッドモデルが使用され、対応する個々のターゲット部分にパターンを転写するための露光位置が計算される。このような方法は、ウェーハ上のいくつかの位置しか測定しない場合に有用である。
【０００６】
[0006]  しかしながら、現在の傾向は、ウェーハ毎により多くのアライメントを有することであり、また、可能な限り多くの露光フィールドからアライメントデータを得ることである。この傾向は、検出速度が速くなるにつれて、個々の露光フィールドに関連するアライメント位置情報を得るために、最終的にはその個々の露光フィールドが測定されることになる状況をもたらすことになるものと思われる。
【０００７】
[0007]  したがって、アライメントの精度は、すべてセンサの精度によって決定されている。センサのアライメント再現性は、得ることができる最も良好な位置情報であると見なされている。したがってアライメントおよびオーバーレイの精度は、センサのアライメント再現性に制限されている。しかしながら、この手法は、詳細には集積回路中のフィーチャサイズの縮小傾向に鑑みて、現在なされている、既にパターニングされている層とのパターン付き層のオーバーレイを改善するための努力のためにはおそらく十分ではない。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]  本発明者らは、センサの再現性よりも良好なアライメント再現性を発見した。
【０００９】
[0009]  本発明の一態様によれば、デバイスを製造するための方法が提供される。この方法には、基板を提供する工程であって、基板が複数の露光フィールドを備え、個々の露光フィールドが１つまたは複数のターゲット部分および少なくとも１つのマーク構造を備え、少なくとも１つのマーク構造が露光フィールドのための位置マークとして配置される工程と、対応する個々の露光フィールドのためのアライメント情報を得るために個々の露光フィールドの少なくとも１つのマークをスキャンし、かつ、測定する工程と、対応する個々の露光フィールドのためのアライメント情報から個々の露光フィールドの絶対位置を決定する工程と、露光フィールドおよび少なくとも１つの他の露光フィールドの互いに対する相対パラメータに関する追加情報を使用して、少なくとも１つの他の露光フィールドに対する個々の露光フィールドの相対位置を決定する工程と、複数の露光フィールドの各々に対して、絶対位置および決定された相対位置を結合して改良型絶対位置にする工程が含まれている。
【００１０】
[0010]  本発明の一態様によれば、パターニングデバイスから基板の上にパターンを転写するようになされたリソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、さらに、基板を提供する工程であって、基板が複数の露光フィールドを備え、個々の露光フィールドが１つまたは複数のターゲット部分および少なくとも１つのマーク構造を備え、少なくとも１つのマーク構造が露光フィールドのための位置マークとして配置される工程と、対応する個々の露光フィールドのためのアライメント情報を得るために個々の露光フィールドの少なくとも１つのマークをスキャンし、かつ、測定する工程と、対応する個々の露光フィールドのためのアライメント情報から個々の露光フィールドの絶対位置を決定する工程と、露光フィールドおよび少なくとも１つの他の露光フィールドの互いに対する相対パラメータに関する追加情報を使用して、少なくとも１つの他の露光フィールドに対する個々の露光フィールドの相対位置を決定する工程と、複数の露光フィールドの各々に対して、絶対位置および決定された相対位置を結合して改良型絶対位置にする工程を実行するようになされている。
【００１１】
[0011]  以下、本発明の他の特徴および利点、ならびに本発明の様々な実施形態の構造および動作について、添付の図面を参照して詳細に説明する。本発明は、本明細書において説明されてい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、単に説明を目的として本明細書において示されているにすぎない。１つまたは複数の関連する分野の技術者には、本明細書に包含されている教示に基づく追加実施形態が明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
[0012]  本明細書に組み込まれ、かつ、本明細書の一部をなしている添付の図面は、本発明の実施形態を示したもので、以下の説明と共に本発明の原理をさらに説明する役割を果しており、また、１つまたは複数の関連する分野の技術者による本発明の構築および使用を可能にしている。
【００１３】
【図１】[0013]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２ａ】[0014]本発明の一態様による露光フィールド内の第１のマーク構造のレイアウトを示す図である。
【図２ｂ】[0014]本発明の一態様による露光フィールド内の第１のマーク構造のレイアウトを示す図である。
【図２ｃ】[0014]本発明の一態様による露光フィールド内の第１のマーク構造のレイアウトを示す図である。
【図３ａ】[0015]本発明の一態様による露光フィールド内の第２のマーク構造のレイアウトを示す図である。
【図３ｂ】[0015]本発明の一態様による露光フィールド内の第２のマーク構造のレイアウトを示す図である。
【図３ｃ】[0015]本発明の一態様による露光フィールド内の第２のマーク構造のレイアウトを示す図である。
【図４ａ】[0016]本発明の態様によるマークのレイアウトを示す図である。
【図４ｂ】[0016]本発明の態様によるマークの他のレイアウトを示す図である。
【図４ｃ】[0016]本発明の態様によるマークの他のレイアウトを示す図である。
【図５】[0017]本発明の一態様による、互いに隣り合ってプリントされる隣接する露光フィールドのレイアウトを示す図である。
【図６】[0018]現在使用されているキャリブレーションレチクルのレイアウトを示す図である。
【図７】[0019]Ｙ方向における異なるオフセット位置で露光された、図６のキャリブレーションレチクルの６つの露光後にウェーハ上に得られたマークのパターンを示す図である。
【図８】[0020]本発明の一実施形態による方法を実行する際に使用されるレチクル上に使用される１つのタイプのマークを示す図である。
【図９】[0021]図８のマークを備えたレチクルを示す図である。
【図１０】[0022]Ｙ方向における異なるオフセット位置で露光された、図９のキャリブレーションレチクルの６つの露光後にウェーハ上に得られたマークのパターンを示す図である。
【図１１ａ】[0023]本発明の一実施形態による方法に使用される他のタイプの傾斜サブマークを示す図である。
【図１１ｂ】[0023]複合マークを得るために次の露光で一体に縫合された図１１ａのマークを示す図である。
【図１２】[0024]本発明の実施形態による方法に使用される他のタイプの傾斜サブマークを示す図である。
【図１３】[0024]本発明の実施形態による方法に使用される他のタイプの傾斜サブマークを示す図である。
【図１４】[0024]本発明の実施形態による方法に使用される他のタイプの傾斜サブマークを示す図である。
【図１５ａ】[0024]本発明の実施形態による方法に使用される他のタイプの傾斜サブマークを示す図である。
【図１５ｂ】[0024]本発明の実施形態による方法に使用される他のタイプの傾斜サブマークを示す図である。
【図１５ｃ】[0024]本発明の実施形態による方法に使用される他のタイプの傾斜サブマークを示す図である。
【図１５ｄ】[0024]本発明の実施形態による方法に使用される他のタイプの傾斜サブマークを示す図である。
【００１４】
[0025]  本発明の特徴および利点については、図面を参照して行う以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。図において、同様の参照文字は、すべての図を通して対応する素子を識別している。図において、同様の参照番号は、概ね、機能的に全く同じ類似素子および／または構造的に全く同じ類似素子を示している。ある素子が最初に出現する図面は、対応する参照番号中の最も左側の１つまたは複数の桁で示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[0026]  本明細書には、本発明の特徴を組み込んだ１つまたは複数の実施形態が開示されている。開示されている１つまたは複数の実施形態は、単に本発明の実例を示したものにすぎない。本発明の範囲は、開示されている１つまたは複数の実施形態に限定されない。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されている。
【００１６】
[0027]  説明されている１つまたは複数の実施形態、および本明細書における「一実施形態」、「一実施形態例」、等々の参照は、説明されている１つまたは複数の実施形態は、特定の特徴、構造または特性を備えることができるが、必ずしもすべての実施形態がこれらの特定の特徴、構造または特性を備える必要はないことを示している。さらに、このような語句は、必ずしも同じ実施形態を意味しているわけではない。また、特定の特徴、構造または特性がある１つの実施形態に関連して説明されている場合、明確に説明されているいないにかかわらず、このような特徴、構造または特性を他の実施形態に関連して実施することは当業者の知識の範囲内であることを理解されたい。
【００１７】
[0028]  本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたはそれらの任意の組合せの中で実施することができる。また、本発明の実施形態は、機械読取可能媒体に記憶された、１つまたは複数のプロセッサによって読み取ることができ、かつ、実行することができる命令として実施することも可能である。機械読取可能媒体は、情報を機械（たとえば計算デバイス）が読み取ることができる形態で記憶し、あるいは転写するための任意の機構を備えることができる。たとえば、機械読取可能媒体は、リードオンリメモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気式、光学式、音響式または他の形態の伝搬信号（たとえば搬送波、赤外信号、ディジタル信号、等々）などを備えることができる。また、本明細書においては、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチンおよび命令は、特定のアクションを実行するものとして記述することも可能である。しかしながら、このような説明は単に便宜上のものにすぎないこと、また、このようなアクションは、実際、計算デバイス、プロセッサ、コントローラ、またはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令、等々を実行する他のデバイスによるものであることを理解すべきである。
【００１８】
[0029]  しかしながら、このような実施形態の詳細な説明に入る前に、本発明の実施形態を実施することができる環境の一例を提供しておくことは有意義である。
【００１９】
[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略図で示したものである。この装置は、
[0031]  −  放射ビームＢ（たとえばUV放射またはEUV放射）を条件付けるように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
[0032]  −  パターニングデバイス（たとえばマスク）ＭＡをサポートするように構築されたサポート構造（たとえばマスクテーブル）ＭＴであって、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に配置するように構成された第１ポジショナＰＭに接続されたサポート構造（たとえばマスクテーブル）ＭＴと、
[0033]  −  基板（たとえばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築された基板テーブル（たとえばウェーハテーブル）ＷＴであって、特定のパラメータに従って基板を正確に配置するように構成された第２ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェーハテーブル）ＷＴと、
[0034]  −  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のターゲット部分Ｃ（たとえば１つまたは複数のダイが含まれている）に投影するように構成された投影システム（たとえば屈折投影レンズシステム）ＰＳと
を備えている。
【００２０】
[0035]  照明システムは、放射を導き、整形し、あるいは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネントまたは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合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。
【００２１】
[0036]  サポート構造はパターニングデバイスをサポートしている。つまり、サポート構造はパターニングデバイスの重量を支えている。サポート構造は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計および他の条件、たとえばパターニングデバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニングデバイスを保持している。サポート構造には、パターニングデバイスを保持するための、機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法または他のクランプ技法を使用することができる。サポート構造は、たとえば必要に応じて固定または移動させることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスをたとえば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語の同義語と見なすことができる。
【００２２】
[0037]  本明細書において使用されている「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。たとえばパターンに位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャが含まれている場合、放射ビームに付与されるパターンは、基板のターゲット部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、ターゲット部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。
【００２３】
[0038]  パターニングデバイスは、透過型であってもあるいは反射型であってもよい。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およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフトおよびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプが知られている。プログラマブルミラーアレイの例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが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微小ミラーが使用されている。これらの傾斜したミラーによって、ミラーマトリックスで反射した放射ビームにパターンが付与される。
【００２４】
[0039]  本明細書において使用されている「投影システム」という用語は、たとえば使用する露光放射に適した、もしくは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に適した、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、電磁光学システムおよび静電光学システムまたはそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。
【００２５】
[0040]  図に示されているように、この装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、この装置は、反射型（たとえば上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用した、あるいは反射型マスクを使用した）タイプの装置であってもよい。
【００２６】
[0041]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または複数のマスクテーブル）を有するタイプの装置であってもよい。このような「マルチステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つまたは複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。
【００２７】
[0042]  また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率が大きい液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの間の空間に液浸液を加えることも可能である。液浸技法は、当分野では、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。本明細書において使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体中に浸さなければならないことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。
【００２８】
[0043]  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取っている。放射源がたとえばエキシマレーザである場合、放射源およびリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。
【００２９】
[0044]  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を備えることができる。通常、イルミネータの瞳面内における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えることができる。このイルミネータを使用して、所望の均一性および強度分布をその断面に有するように放射ビームを条件付けることができる。
【００３０】
[0045]  サポート構造（たとえばマスクテーブルＭＴ）の上に保持されているパターニングデバイス（たとえばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。マスクＭＡを通過した放射ビームＢは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（たとえば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよびもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、たとえばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成しているロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使用し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ポジショナＰＷの一部を形成しているロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナではなく）、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することができ、あるいは固定することも可能である。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図には専用ターゲット部分を占有している基板アライメントマークが示されているが、基板アライメントマークは、ターゲット部分とターゲット部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメントマークは、スクライブラインアライメントマークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に提供される場合、ダイとダイの間にマスクアライメントマークを配置することができる。
【００３１】
[0046]  図に示されている装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
【００３２】
[0047]  １．ステップモード：マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃが露光される。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、単一静止露光で結像するターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００３３】
[0048]  ２．スキャンモード：放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期スキャンされる（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の速度および方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）および画像反転特性によって決まる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向の幅）が制限され、また、スキャン運動の長さによってターゲット部分の高さ（スキャン方向の高さ）が決まる。
【００３４】
[0049]  ３．その他のモード：プログラマブルパターニングデバイスを保持するべくマスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、スキャン中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、あるいは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照した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利用してい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。
【００３５】
[0050]  上で説明した使用モードの組合せおよび／または変形形態、あるいは全く異なる使用モードを使用することも可能である。
【００３６】
[0051]  本発明の実施形態では、露光フィールドのアライメント位置情報およびその露光フィールドならびに隣接する露光フィールドに関連する追加関連位置情報を単一のスキャンで露光フィールド毎に測定すると、個々の露光フィールドのアライメント位置情報の精度を改善することができることが分かる。２つの露光フィールド間の追加関連位置情報を使用することにより、これらの露光フィールドのマーク位置を既知の精度で結合することができ、また、アライメント位置情報のみから得られる精度よりも高い精度でフィールドの絶対位置を計算することができる。
【００３７】
[0052]  以下で説明する第１の例示的リソグラフィ装置は、測定された露光フィールド位置と、隣接する露光フィールド対と対の間の測定された相対位置とからアライメントデータを検出するようになされたアライメントシステムを備えている。アライメントシステムは、さらに、アライメントデータに基づいて基板の位置を調整するようになされている。
【００３８】
[0053]  以下で説明する第２の例示的リソグラフィ装置は、測定された露光フィールド位置と、ある露光フィールド位置から次に露光される他の露光フィールド位置までの関係を記述しているアプリオリフィールドパラメータ知識とからアライメントデータを検出するようになされたアライメントシステムを備えている。アライメントシステムは、さらに、アライメントデータに基づいて基板の位置を調整するようになされている。
【００３９】
[0054]  アライメントシステムは、アライメントを測定している間、マークからマーク応答信号を検出するようになされたセンサを備えている。マーク応答信号は、マークの位置に対する測度である。
【００４０】
[0055]  第１の例は、マークの単一スキャンで、１つまたは複数の隣接する露光フィールドからマークの絶対位置およびマークの相対位置の両方を決定するための手法に関している。一実施形態では、図２ａ〜２ｃに示されているマークレイアウトを使用して、単一スキャンでこれらの相対位置を決定することができる。
【００４１】
[0056]  図２ａは、本発明の一態様による露光フィールド内の第１のマーク構造のレイアウトを示したものである。図２ｂは、本発明の一態様による一対の隣接する露光フィールド内に生成された第１の複合マークを示したものである。図２ｃは、本発明の一態様による一対の隣接する露光フィールド内に生成された第２の複合マークを示したものである。
【００４２】
[0057]  図２ａには、関連するマーク１２０、１３０、１４０および１５０を備えた露光フィールド１１０のレチクルレイアウトが略図で示されている。露光フィールドに関連するマークは、露光フィールド１１０を取り囲んでいるスクライブライン領域１１５の中に配置されている。
【００４３】
[0058]  通常、露光フィールド１１０は、第１の方向Ｘおよび該第１の方向Ｘに対して実質的に直角の第２の方向Ｙに沿って導かれた直角の形状を有している。本発明の一実施形態によれば、マーク１２０は、露光フィールドの第１の側の第１の位置Ｌ１に配置されている。マーク１２０は、第１のサブマーク１２４および第２のサブマーク１２６を備えている。露光フィールドの第１の側とは反対側の第２の側には、付随マーク１４０が第２の位置Ｌ２に配置されている。
【００４４】
[0059]  第２の位置Ｌ２と第１の位置Ｌ１は、ある１つの露光フィールドの付随マーク１４０と、その１つの露光フィールドに隣接して第１の方向Ｘに沿って水平方向に配置されている他の露光フィールドのマーク１２０とを一致させるために互いに相関している。他の露光フィールドのマーク１２０とその１つの露光フィールドの付随マーク１４０との一致は、それぞれの部分としてマーク１２０および付随マーク１４０を含む複合マークが形成されるようになっている。
【００４５】
[0060]  図２ｂは、第１の複合マーク１０として、ある１つの露光フィールドの第１および第２のサブマーク１２４、１２６および水平方向に隣接する他の露光フィールドの付随マーク１４０の配列を略図で示したものである。
【００４６】
[0061]  同様の方法で、露光フィールドの第３の側には、第３の位置Ｌ３にマーク１３０が配置されている。マーク１３０は、第３のサブマーク１３４および第４のサブマーク１３６を備えている。露光フィールドの第３の側とは反対側の第４の側には、付随マーク１５０が第４の位置Ｌ４に配置されている。
【００４７】
[0062]  同様に、第４の位置Ｌ４と第３の位置Ｌ３は、ある１つの露光フィールドの付随マーク１５０と、その１つの露光フィールドに隣接して第２の方向Ｙに沿って垂直方向に配置されている他の露光フィールドのマーク１３０とを一致させるために互いに相関している。
【００４８】
[0063]  図２ｃは、第２の複合マーク２０として、ある１つの露光フィールドの第３および第４のサブマーク１３４、１３６および垂直方向に隣接する他の露光フィールドの付随マーク１５０の配列を略図で示したものである。
【００４９】
[0064]  以下でより詳細に説明するように、個々の複合マーク内では、１つの露光フィールドのマークは、（光学）スキャンに対して第１のマーク応答信号を生成するように配置されており、一方、第２のマーク応答信号は、スキャン中、隣接する他の露光フィールドの付随マークによって生成されるようになっている。
【００５０】
[0065]  さらに、複合マーク内では、１つの露光フィールドのマークおよび隣接する他の露光フィールドの付随マークは、マークと付随マークとの間にギャップが全く存在することなく連続的に配置することができることに留意されたい。別法としては、１つの露光フィールドのマークおよび隣接する他の露光フィールドの付随マークは、それらの間に中間ギャップを設けて配置することも可能である。
【００５１】
[0066]  限定されない例では、このような中間ギャップの範囲は、０ミクロン（連続している）から約２ミクロンまでである。
【００５２】
[0067]  図３ａ〜３ｃは、本発明の一態様による露光フィールド内の第２のマーク構造のレイアウトを示したものである。
【００５３】
[0068]  第２のマーク構造は、スクライブライン領域１１５の露光フィールド１１０の第１の側の位置Ｌ５およびＬ６に、それぞれマーク１６０およびマーク１７０を備えており、また、第１の側とは反対側の第２の側の位置Ｌ７および位置Ｌ８に、それぞれ付随マーク１８０および付随マーク１９０を備えている。
【００５４】
[0069]  さらに、第２のマーク構造は、スクライブライン領域１１５の露光フィールド１１０の第３の側の位置Ｌ９およびＬ１０に、それぞれマーク２００およびマーク２１０を備えており、また、第３の側とは反対側の第４の側の位置Ｌ１１およびＬ１２に、それぞれ付随マーク２２０および付随マーク２３０を備えている。
【００５５】
[0070]  位置Ｌ５と位置Ｌ７は、ある１つの露光フィールドの付随マーク１８０と、その１つの露光フィールドに隣接して第１の方向Ｘに沿って水平方向に配置されている他の露光フィールドのマーク１６０とを一致させるために互いに相関しており、第３の複合マークが形成される。
【００５６】
[0071]  同様の方法で、位置Ｌ６と位置Ｌ８も互いに相関しており、したがって１つの露光フィールドのマーク１７０と、その１つの露光フィールドに隣接して第１の方向Ｘに沿って水平方向に配置されている他の露光フィールドの付随マーク１９０は複合マークを形成することになる。
【００５７】
[0072]  位置Ｌ９と位置Ｌ１１は、ある１つの露光フィールドの付随マーク２２０と、その１つの露光フィールドに隣接して第２の方向Ｙに沿って垂直方向に配置されている他の露光フィールドのマーク２００とを一致させるために互いに相関している。
【００５８】
[0073]  同様の方法で、１つの露光フィールドの付随マーク２３０と、その１つの露光フィールドに隣接して第２の方向Ｙに沿って垂直方向に配置されている他の露光フィールドのマーク２１０のために、位置Ｌ１０と位置Ｌ１２も互いに相関している。
【００５９】
[0074]  付随マーク１８０は、第５のサブマーク１８２および第６のサブマーク１８４を備えている。同様に、付随マーク１９０、付随マーク２２０および付随マーク２３０は、それぞれ、第７および第８のサブマーク１９２、１９４、第９および第１０のサブマーク２２２、２２４、および第１１および第１２のサブマーク２３２、２３４を備えている。
【００６０】
[0075]  この第２のマーク構造（図３ａ）は、マーク構造中のマークの数がより多いため、また、より多くの数のマークによってアライメントデータに冗長性を提供することができるため、第１のマーク構造（図２ａ）と比較すると、よりロバストで、かつ、より正確な構造にすることができるマーク構造に関している。
【００６１】
[0076]  図３ｂは、第３の複合マーク３０として、１つの露光フィールドのマーク１６０および水平方向に隣接する他の露光フィールドの付随マーク１８０の配列を示したものである。
【００６２】
[0077]  図３ｃは、第４の複合マーク４０として、１つの露光フィールドのマーク２００および垂直方向に隣接する他の露光フィールドの付随マーク２２０の配列を示したものである。
【００６３】
[0078]  当業者には理解されるように、同様の方法で、マーク１７０および２１０ならびに付随マーク１９０および２３０の各々に対しても複合マークが構築されている。
【００６４】
[0079]  図２ａ〜２ｃおよび３ａ〜３ｃに示されている実施形態では、１つの露光フィールドのマークは、隣接する他の露光フィールドの付随マークが位置することになるギャップによって分離された２つの部分を備えている。
【００６５】
[0080]  図４ａ〜４ｃは、本発明の実施形態によるマークまたはサブマークのレイアウトの様々な例を示したものである。
【００６６】
[0081]  一実施形態では、使用されているマーク１４０、１５０、１６０、１７０、２００、２１０またはサブマーク１２４、１２６、１３４、１３６、１８２、１８４、１９２、１９４、２２２、２２４、２３２、２３４は、空間によって互いに分離された複数の平行線などの周期構造の回折格子である。このような周期構造は、光ビームによる照明の間、第１の方向Ｘまたは第２の方向Ｙに沿って、あるいはＸ方向またはＹ方向に対して傾斜した方向に沿って展開する回折パターンが生成されるように配置することができる。
【００６７】
[0082]  図４ａは、Ｙ方向に沿った回折に適した線回折格子を略図で示したものである。回折格子の線は、Ｙ方向に沿って平行に配置されており、また、Ｘ方向に沿って展開している。
【００６８】
[0083]  図４ｂは、Ｘ方向に沿った回折に適した線回折格子を略図で示したものである。回折格子の線は、Ｘ方向に沿って平行に配置されており、また、Ｙ方向に沿って展開している。
【００６９】
[0084]  別法としては、光ビームによる照明の間、第１の方向Ｘおよび第２の方向Ｙに対して一定の傾斜角で展開する回折パターンが生成されるように回折格子の周期構造を配置することも可能である。
【００７０】
[0085]  図４ｃは、Ｘ方向およびＹ方向の両方に沿った回折に適した回折格子を略図で示したものである。このような回折格子は、第１および第２の方向Ｘ、Ｙの両方に対して傾斜した方向に展開している複数の平行線を備えている。これらの複数の平行線は、Ｘ方向およびＹ方向に対して第１の傾斜角Ａ１で傾斜した第１の部分Ｑ１と、Ｘ方向およびＹ方向に対して第２の傾斜角Ａ２で傾斜した第２の部分Ｑ２に仕切ることができる。第２の傾斜角Ａ２は、第１の傾斜角Ａ１とは異なっている。
【００７１】
[0086]  他の実施形態では、第１の傾斜角Ａ１は、第２の傾斜角Ａ２に対してＸ方向またはＹ方向に鏡映された角度である。
【００７２】
[0087]  回折格子のタイプおよび／または形状には、図４ａ〜４ｃに示されているタイプおよび／または形状以外のタイプおよび／または形状を使用することも可能であることは当業者には理解されよう。
【００７３】
[0088]  複合マーク１０、２０、３０および４０は、図２ａ〜２ｃに示されている第１のマーク構造または図３ａ〜３ｃに示されている第２のマーク構造などのマーク構造をウェーハの上に使用することによってウェーハのスクライブラインの中に形成することができ、それにより複数の被露光フィールドのパターンを生成することができる。
【００７４】
[0089]  複合マーク１０、２０、３０および４０は、第１のマーク応答信号を生成するために配置された１つの露光フィールドのマークと、異なる第２のマーク応答信号を生成するために配置された隣接する他の露光フィールドの付随マークとの配列で構築されているため、複合マークの１つの位置で、１回の単一スキャンで、１つの露光フィールドからアライメント位置情報を測定し、かつ、隣接する他の露光フィールドからさらにアライメント位置情報を測定することができる。
【００７５】
[0090]  たとえば、１つのフィールドのマーク１２０は、他の露光フィールドの付随マーク１４０のスキャンと同じスキャンで測定される。スキャン中、複合マーク１２０、１４０が光ビームに露光され、複合マークで光ビームが回折する。回折した光の異なる回折次数の位置を決定することができるセンサを使用して、回折した光が様々な回折次数として測定される。マーク１２０から発信される信号と付随マーク１４０から発信される信号とを区別することができるよう、マーク１２０の周期構造と付随マーク１４０の周期構造が異なっているか、あるいはさもなければ、スキャン方向に対して、１つの露光フィールドのマークの照明によって生成される変調検出信号の変調周期と、隣接する他の露光フィールドの付随マークの照明によって生成される変調検出信号の変調周期が異なる方法で、１つの露光フィールドのマークと隣接する他の露光フィールドの付随マークとの間の傾斜角が異なっている。
【００７６】
[0091]  この方法によれば、複合マークで回折した光には、２つの異なるマーク応答信号、つまり１つの露光フィールドのマークに関連する第１のマーク応答信号および隣接する他の露光フィールドの付随マークに関連する第２のマーク応答信号が含まれている。
【００７７】
[0092]  たとえば、１つの露光フィールドのマークは、所与の波長の光ビームによって実質的に５次回折次数の変調光がスキャン方向に生成される周期構造を有することができ、一方、付随マークは、その光ビームの波長で実質的に７次回折次数の変調光が生成される付随周期構造を有することができる。変調光のこのような２つの回折次数は、空間的に分離することが可能であり、個別に測定することができる。
【００７８】
[0093]  同じスキャンにおける複合マークの測定から、１つの露光フィールドおよびその複合マークと結合した隣接する露光フィールドの絶対位置に関する情報が得られる。さらに、１つの露光フィールドの位置および隣接する露光フィールドの位置に関する情報が相対関係で得られる。露光フィールド毎の相対位置測定は、１回のスキャンで同時に実施されるため、位置再現性誤差（マークおよび付随マークに対する）は同じである。したがって、１つの変調信号から他の変調信号へのセンサ再現性誤差によって精度が決定される。一例では、センサ再現性誤差は、場合によっては絶対位置再現性誤差の約１０％である。したがって、追って示すように、より正確に絶対位置を決定することができる改善された精度で露光フィールドの相対位置が決定される。
【００７９】
[0094]  さらに、高速のスキャン速度、したがって安定性にかけるスキャンでは、差動方式を使用して同じスキャンで出現する信号トレースの共通誤差が除去されるため、相対フィールド位置に対する影響は、絶対フィールド位置に対する影響よりも小さい。
【００８０】
[0095]  図５は、本発明による方法の一実施形態を示すために、互いに隣り合ってプリントされる隣接する露光フィールドのレイアウトを示したものである。
【００８１】
[0096]  図５には、それぞれ図３ａに示されているように構築された多数の露光フィールドが示されている。ウェーハ上の１つのアレイ露光フィールドから４つの露光フィールドＦ（ｍ−１、ｎ−１）、Ｆ（ｍ−１、ｎ）、Ｆ（ｍ、ｎ−１）およびＦ（ｍ、ｎ）が示されている。第１の方向Ｘでは、露光フィールドＦ（ｍ−１、ｎ−１）は露光フィールドＦ（ｍ、ｎ−１）に隣接しており、また、露光フィールドＦ（ｍ−１、ｎ）は露光フィールドＦ（ｍ、ｎ）に隣接している。第２の方向Ｙでは、露光フィールドＦ（ｍ−１、ｎ−１）は露光フィールドＦ（ｍ−１、ｎ）に隣接しており、また、露光フィールドＦ（ｍ、ｎ−１）は露光フィールドＦ（ｍ、ｎ）に隣接している。スクライブライン領域１１５には、複合マーク３００、３０４、３０８、３１２、４００、４０１、４０２および４０３が示されており、これらは、図２ａ〜２ｃおよび３ａ〜３ｃを参照して上で説明したように構築されている。
【００８２】
[0097]  複合マーク３００は、露光フィールドＦ（ｍ−１、ｎ）のマーク３０１、３０３および露光フィールドＦ（ｍ、ｎ）の付随マーク３０２を備えている。同様に、複合マーク３０４は、露光フィールドＦ（ｍ−１、ｎ−１）のマーク３０５、３０７および露光フィールドＦ（ｍ、ｎ−１）の付随マーク３０６を備えている。複合マーク３０８は、露光フィールドＦ（ｍ、ｎ−１）のマーク３０９、３１１および露光フィールドＦ（ｍ、ｎ）の付随マーク３１０を備えている。複合マーク３１２は、露光フィールドＦ（ｍ−１、ｎ−１）のマーク３１３、３１５および露光フィールドＦ（ｍ−１、ｎ）の付随マーク３１４を備えている。
【００８３】
[0098]  矢印Ｓは、複合マーク３０４のスキャンを示している。このスキャンから以下の情報を得ることができる（マーク３０５、３０６および３０７は傾斜回折格子であることが仮定されている）。
１）Ｍｘ、ｍ−１、ｎ−１、Ｍｙ、ｍ−１、ｎ−１で表される、Ｘ方向およびＹ方向におけるフィールドＦ（ｍ−１、ｎ−１）のマーク３０５、３０７に関する絶対位置情報
２）Ｘ方向およびＹ方向におけるフィールドＦ（ｍ、ｎ−１）の付随マーク３０６に関する絶対位置情報、Ｍｘ、ｍ、ｎ−１、Ｍｙ、ｍ、ｎ−１
３）Ｍｒｘ＝Ｍｘ、ｍ、ｎ−１−Ｍｘ、ｍ−１、ｎ−１およびＭｒｙ＝Ｍｙ、ｍ、ｎ−１−Ｍｙ、ｍ−１、ｎ−１であるＭｒｘ、Ｍｒｙで表される、Ｘ方向およびＹ方向における２つのマークの相対位置情報
【００８４】
[0099]  複合マーク３００、３０８および３１２も同様の方法でスキャン中に測定することができ、同様の絶対位置情報および相対位置情報を得ることができる。
【００８５】
[00100]  ウェーハ上の個々の露光フィールドは、少なくとも１つの他の露光フィールドに関連する少なくとも１つの複合マークを有していることは理解されよう。
【００８６】
[00101]  本発明の一実施形態による複合マークのマーク構造と共に使用するためのウェーハアライメントの方法には、次のような工程が含まれている。
[00102]  −ウェーハをウェーハステージに装荷する工程。本発明の一実施形態による複合マークを使用することにより、＋−４０ミクロンよりも良好な精度でこの装荷を実施することができる。
[00103]  −ウェーハを捕捉し、かつ、ウェーハの粗動アライメントを実施する工程。この段階で、ウェーハのアライメントマークの位置精度が約４００ｎｍ以内まで高める。この段階は、２つのＸ（COWA）マークおよび２つのＹ（COWA）マークに対するアライメントを実行し、かつ、適切な精度で４つのウェーハパラメータを決定することによって実行される。このようにして形成されたＣＯＷＡ（粗動ウェーハアライメント）グリッドを使用してＦＩＷＡ（微動ウェーハアライメント）複合マークの期待位置が計算される。真のＦＩＷＡ複合マーク位置の約４００ｎｍ以内の期待位置を得るためには、ＣＯＷＡグリッドは十分な精度を有していなければならない。
[00104]  −ウェーハ上の本発明の一実施形態による複数のフィールドのＦＩＷＡ複合マークをスキャンし、かつ、測定する工程。
[00105]  −ウェーハ上の複数のフィールドの各々の絶対マーク位置を決定する工程。
[00106]  −スキャン中に得られた、１つの露光フィールドと隣接する露光フィールドの互いの相対位置に関する情報を使用して、隣接するフィールドとの相互の相対マーク位置を決定する工程。
[00107]  −アライメントデータ情報の精度誤差値を考慮することにより、複数のフィールドの各々に対して、絶対位置および決定された相対位置の結果を矛盾しない方法で結合して改良型絶対マーク位置にする工程。および、
[00108]  −複数の露光フィールドの各々に対する改良型絶対位置を使用してウェーハの次の露光を実行する工程。
【００８７】
[00109]  個々の複合マークから、別様に変調された信号をスキャン方向に測定することができる。傾斜した複合マークのスキャンニングは、本発明の実施形態による３つの異なるスキャンシナリオに従って実行することができる。
【００８８】
[00110]  シナリオＩ：すべてのスクライブラインをＸ方向およびＹ方向（第１および第２の方向）の両方向にスキャンする。それにより、スループットを犠牲にして最良のオーバーレイが引き渡され、キャリブレーションの目的には場合によっては有用である。個々の露光フィールドは、８つの絶対Ｘ、Ｙ位置決定および４つの独自の相対Ｘ、Ｙ位置決定を有している。個々の露光フィールドは、絶対位置毎に相対位置決定を有している（つまり８つの相対位置決定を有している）が、これらのすべての相対方程式を隣接する露光フィールドのうちの１つと共有しており、したがって１つのフィールド当たりに４つの独自の方程式が残されることに留意されたい。
【００８９】
[00111]  シナリオＩＩ：すべてのＸスクライブラインまたはすべてのＹスクライブラインのみをスキャンする（第１または第２の方向）。測定値の数はシナリオＩの測定値の数の半分である。したがってオーバーレイ損失の一部が２倍良好なスループットによって補償される。１つのフィールド当たりの絶対マーク位置決定の数が８個であるため、このスキームの場合、最大８つのパラメータフィールド特性化が可能である。もっと少ない数のフィールドパラメータ特性化も可能であることは当業者には理解されよう。４パラメータモデルは、並進ｘ、並進ｙ、倍率および回転を考慮することができる。６パラメータモデルは、並進ｘ、並進ｙ、倍率ｘ、倍率ｙ、回転および非直交性を含むことができる。４パラメータモデルの場合、少なくとも４つのマーク位置が使用され、また、６パラメータモデルの場合、少なくとも６つのマーク位置が使用される。
【００９０】
[00112]  シナリオＩＩＩ：ＸスクライブラインまたはＹスクライブラインを１つ置きにスキャンする（第１の方向または第２の方向のスクライブラインを１つ置きにスキャンする）。シナリオＩＩＩは、測定値の数を制限し、また、スキャンするスクライブラインを最小限に制限する。しかしながら、すべてのフィールドのマークが、スキャン毎にフィールドの異なる側でスキャンされる（これは最小限の要求事項である）。個々の露光フィールドは、フィールドパラメータとして２つの絶対Ｘ、Ｙ位置決定および１つの独自の相対Ｘ、Ｙ位置によって特性化される。ここでは、互いに直後に露光された露光フィールドのアプリオリフィールド間パラメータ傾向の影響、およびこの傾向が認識される精度は、フィールドの最終位置／パラメータ決定に対するよりも大きい影響を有している。
【００９１】
[00113]  シナリオＩＩＩでは、任意選択により、１つの追加スクライブライン（このシナリオのために選択されるＸ方向またはＹ方向のいずれかのスクライブライン）がスキャンされる。この追加スクライブラインは、１つ置きにスキャンされるスクライブラインのうちの１つに隣接して配置され、また、この追加スクライブラインは、実質的にウェーハの中心を通る条件を満たしている。この追加スクライブラインに対するスキャンにより、シナリオＩＩＩにおける露光フィールドパラメータを決定する精度を改善することができる。
【００９２】
[00114]  以下に示す例示的方法を使用して、測定された（スキャンされた）複合マークからマーク位置を決定することができる。
【００９３】
[00115]  Ｐｍ、ｎを露光フィールドＦ（ｍ、ｎ）のためのマーク位置とする。Ｍｘ、ｍ、ｎ、Ｍｙ、ｍ、ｎをそれぞれＸ方向およびＹ方向の対応するマーク位置に対する測定値とし、また、σｍ、ｎをそのマーク位置が関連している隣接する露光フィールドを示すポインタとし、また、そのマーク位置におけるスキャンが実施されている場合、スキャンシナリオのうちの１つが使用されるものとする。
【００９４】
[00116]  行列形式では、ウェーハ上のすべての露光フィールドに対して、次のように形式化することができる。
Ｍ＝Σ・Ｐ        ［式１］
上の式で、Ｐはマーク位置Ｐｉ、ｊの行列表記であり、Ｍは測定値Ｍｘ、ｉ、ｊの行列表記である。また、Ｍｙ、ｉ、ｊおよびΣは、測定されたすべての露光フィールドＦ（ｉ、ｊ）に対するポインタσｉ、ｊの行列表記である。
【００９５】
[00117]  行列Ｐ、ΣおよびＭを構築する方法については当業者には理解されよう。また、式１が優決定系と結合した一組の一次方程式を表していることについても理解されよう。
【００９６】
[00118]  その場合、式１に対する解は、
Ｐ＝（Σ＋Σ）−１・Σ＋・Ｍ        ［式２］
で与えられる。上の式で、行列Σ＋は行列Σの転置行列であり、（Σ＋Σ）−１は行列（Σ＋Σ）の逆行列を表している。
【００９７】
[00119]  解は剰余が最小化される特性を有している。
【００９８】
[00120]  剰余は、
Ｒ＝Ｍ−Σ・Ｐ                    ［式３］
によって行列表記で与えられる。
【００９９】
[00121]  式２の解は、式４に従って総剰余が最小化される特性を有している。
Σ｛ρｉ、ｊ｝２は最小である        ［式４］
通常、精度誤差が同じであると仮定すると、露光フィールドＦ（ｉ、ｊ）の剰余ρｉ、ｊは、その原点には無関係に最小化される。したがって式４は、その測定値／データを利用することができる異なるレベルの精度を反映していない。
【０１００】
[00122]  行列要素が絶対位置の決定または相対位置の決定のいずれかと関連していることに依存してこれらの式に対する異なるレベルの精度を反映するために、以下の修正剰余を最小化するべく最小二乗最小化が修正される。
【０１０１】
【数１】
2010123949.tif 000003
上の式で、
【０１０２】
【数２】
2010123949.tif 000004
であり、また、Ｄ（ｓ）は測定値の精度誤差を表している。測定値は、絶対位置精度誤差がＤａの絶対位置測定値であるか、あるいは相対位置精度誤差がＤｒの相対位置測定値であってもよい。上で説明したように、相対精度誤差は、通常、絶対精度誤差よりも小さい。
【０１０３】
[00123]  式１は、
ΣＤ・Ｐ＝ＭＤ            ［式６］
を評価することによってこの新しい制約条件を反映するべく容易に修正することができる。上の式で、測定されたすべての露光フィールドＦ（ｉ、ｊ）に対して、ＭＤは、精度Ｄ（ｓ）で割った測定値Ｍｘ、ｉ、ｊおよび精度Ｄ（ｓ）で割った測定値Ｍｙ、ｉ、ｊの行列表記であり、ΣＤは、Ｄ（ｓ）で割ったポインタσｉ、ｊの行列表記である。
【０１０４】
[00124]  式６の解も上記と同様であり、したがって、
Ｐ＝（ΣＤ＋ΣＤ）−１・ΣＤ＋・ＭＤ        ［式７］
である。
【０１０５】
[00125]  式７を使用して計算されるマーク位置Ｐは、測定が実施された精度のレベルを考慮することによって形成される。
【０１０６】
[00126]  したがって絶対位置のみを評価した場合よりも正確なマーク位置が得られる。
【０１０７】
[00127]  新しい露光のための入力を形成するフィールドパラメータは、式７の解Ｐを、個々の露光フィールドの少なくとも並進、倍率、回転および非直交性を定義している式に代入することによって計算することができる。
【０１０８】
[00128]  並進、倍率、回転および非直交性を定義している式の形成は、場合によっては、個々の露光フィールドの実際のレイアウトおよび複合マークの数に左右されることは当業者には理解されよう。
【０１０９】
[00129]  他の実施形態では、測定されたフィールド位置からのアライメントデータおよびアプリオリフィールドパラメータ知識を使用するための方法を構成することができる。
【０１１０】
[00130]  アプリオリフィールドパラメータ知識は、一組のフィールドパラメータから、他のフィールドからのパラメータまでの関係を記述したものである。この関係により、１つの露光フィールドの一組のフィールドパラメータと他の露光フィールドの一組のパラメータとの間の関数関係の予測傾向が提供される。
【０１１１】
[00131]  他の実施形態では、アプリオリフィールドパラメータ傾向は、１つまたは複数のプロセス変数パラメータの関数であってもよい。
【０１１２】
[00132]  このアプリオリフィールドパラメータ傾向により、１つの露光フィールドのマーク位置と他の露光フィールドのマーク位置を既知の精度で結合することができる。プロセス変数は、リソグラフィ処理工程のうちの任意の工程に関連付けることができる。パラメータをベースとする傾向の例は、温度誘導倍率傾向および露光レンズの変化である。このような傾向は、プロセス時間の関数であってもよい。
【０１１３】
[00133]  パラメータの傾向に関する詳細な知識が全くない場合であっても、フィールド間パラメータ精度誤差（Ｄｐ）の知識だけでも、以下で説明する行列表現に使用するための最も重要な値になり得ることに留意されたい。
【０１１４】
[00134]  アプリオリフィールドパラメータ傾向を記述するために、アライメントが生じる層の露光ルーティングに対するパラメータの依存性が反映されるよう、パラメータ可変性レベルで方程式をセットアップすることができる。アプリオリに、フィールドパラメータは、フィールドＦ（ｍ、ｎ）の露光後、概ね、ある傾向に従ってデルタΔＭで変化することになることを容易に確立することができる。この変化は、ウェーハ上の他の露光フィールドＦ（ｍ２、ｎ２）に影響を及ぼすことになる。したがってフィールドパラメータの変化は、
Ｐａｒｍ２、ｎ２−Ｐａｒｍ、ｎ＝ΔＭ（ｓ、ｍ２、ｎ２、ｍ、ｎ）    ［式８］
で与えられる。上の式で、Ｐａｒｍ２、ｎ２はフィールドＦ（ｍ２、ｎ２）に関連するフィールドパラメータであり、Ｐａｒｍ、ｎは、フィールドＦ（ｍ２、ｎ２）の直前または直後に露光されるフィールドＦ（ｍ、ｎ）に関連するフィールドパラメータである。また、ΔＭ（ｓ、ｍ２、ｎ２、ｍ、ｎ）は、これらの２つのフィールドパラメータの間の差であり、この差は、アプリオリフィールドパラメータ傾向によって定義される。
【０１１５】
[00135]  式８から、式１〜式７によって記述される関係を使用して、測定値Ｍｉ、ｊとして露光フィールドＦ（ｉ、ｊ）のためのフィールドパラメータＰａｒｉ、ｊを使用することにより、露光フィールド毎に改良型精度でマーク位置Ｐを計算することができる。この場合、式５〜７の精度誤差Ｄ（ｓ）は、フィールド間パラメータ精度誤差Ｄｐに設定される。
【０１１６】
[00136]  露光フィールドのアライメント位置情報を単一スキャンで露光フィールド毎に測定すると、個々の露光フィールドのアライメント位置情報の精度を改善することができ、また、アプリオリフィールドパラメータ情報を使用してその露光フィールドおよび他の露光フィールド（必ずしも隣接している必要はない）に関連する追加関連位置情報が計算される。２つの露光フィールド間の追加関連位置情報を使用することにより、これらのフィールドのマーク位置を既知の精度で結合することができ、また、アライメント位置情報のみから得られる精度よりも高い精度でフィールドの絶対位置を計算することができる。
【０１１７】
[00137]  一実施形態では、微動ウェーハアライメント（FIWA）の方法には、
[00138]  −ウェーハ上の複数のフィールドのＦＩＷＡマークをスキャンし、かつ、測定する工程と、
[00139]  −ウェーハ上の複数のフィールドの各々のＦＩＷＡマークの絶対位置を決定する工程と、
[00140]  −マークの相対位置を決定する工程であって、一組のフィールドパラメータから（引き続いて露光された）他の一組のフィールドパラメータまでの関係を記述したアプリオリフィールド間パラメータ知識から得られる情報を使用して、互いに引き続いて露光されるすべてのフィールドパラメータを決定する工程と、隣接するフィールドからのマークから構成される複合マークを使用して、互いに隣り合って露光されるすべてのフィールドの相対マーク位置を決定する工程とを含むグループのうちの少なくとも１つを実行することによってマークの相対位置を決定する工程と、
[00141]  −アライメントデータ情報の精度誤差値を考慮することにより、すべてのフィールドに対して、絶対位置および決定された相対位置の結果を矛盾しない方法で結合して改良型絶対位置にする工程と、
[00142]  −改良型絶対位置に基づいてフィールドパラメータを決定する工程と、
[00143]  −複数の露光フィールドの各々に対する修正絶対位置を使用してウェーハの次の露光を実行する工程
が含まれている。
【０１１８】
[00144]  他の実施形態では、本明細書において説明されている技法は、通常は数日を要するリソグラフィシステムのキャリブレーションおよびセットアップに使用することができる。リソグラフィシステムのキャリブレーションおよびセットアップに長い時間を要する理由は、一部にはＸおよびＹキャリブレーションに個別のスキャンが必要であることによるものである。ＸおよびＹスキャンは、通常、個々のマークに対して実施され、したがってＸ位置決定とＹ位置決定との間にずれが生じることになる。相対精度が必要であることがしばしばであり、この相対精度は、絶対決定位置の減算に基づいていることがしばしばである。
【０１１９】
[00145]  キャリブレーションは、しばしば、絶対ステージグリッドキャリブレーション（ASG）とそれに続くステージグリッド検証の２つの全く異なる段階で実施される。最初にＡＳＧを考察すると、これには、レチクルの異なるＹ位置におけるブランクウェーハ上のマークを露光し、次に、ウェーハテーブルの異なる位置でマークの位置を読み取るための専用レチクル設計が使用されている。
【０１２０】
[00146]  図６は、キャリブレーションレチクルのレイアウトを示したものである。これは、対角線上のｎ＝５個のマークからなっている。
【０１２１】
[00147]  図７は、グリッドサイズがｄｙのＹセットポイントに対するウェーハ上のマークのパターンを示したものである。個々の記号は、露光側の異なるＹステージ位置と一致している。長方形の中のｎ＝５個のマークは、すべて、露光側の異なるステージＹ位置を使用して露光されることに留意されたい。また、これらのｎ＝５個のマークは、測定側の１つのステージＹ位置を使用して読み取ることができることに留意されたい。言い換えると、露光側の１つのステージＹ位置を使用して露光される５個のマークは、測定領域におけるｎ＝５個の異なるステージＹ位置を使用して読み取ることができる。
【０１２２】
[00148]  しかしながら、このＡＳＧキャリブレーションの場合、これらのパラメータの測定値を読み取るのに８時間が必要であり、これは望ましくない量の機械時間である。詳細には、Ｘ方向およびそれとは別のＹ方向のスキャンニング位置はむだである。また、相対位置の差を得るための絶対位置決定および減算は、アライメント雑音が２倍になるため、どちらかと言えば不正確である。
【０１２３】
[00149]  図８は、本発明の一実施形態によるＡＳＧキャリブレーションのための専用レチクル上に使用されるマークを示したものである。この実施形態では、レチクルの上に単一のマークを使用する代わりに、傾斜した縫合マークからなるマークが使用されている。下側のエレメントと上側のエレメントとではピッチが異なっており（それぞれ知られているアライメントマーク設計ＡＡ４およびＡＡ５）、互いの中にプリントすることができる。２つのセグメントからなる全体の長さが３２０μｍの傾斜したＡＡ４検出グリッドは、長手方向に沿ってスキャンされると、長さが８０μｍの単一位置ＡＡ５セグメントと同様の精度でＸ位置およびＹ位置を提供する。
【０１２４】
[00150]  図９は、図６と同様、対角線上に５個のこのようなマークを備えた専用レチクルを示したものである。図１０は、Ｙ方向の異なるオフセット位置を使用して露光されたウェーハ上のマークを示したもので、図７に示されているウェーハマークと等価である。したがって、いずれの場合においても異なる露光からのサブマークからなる（交番露光によって暗い陰と明るい陰が交番する陰影がマーク上に使用されている）一行の複合マークがウェーハ上で露光される（長方形で示されている）。
【０１２５】
[00151]  これらのマークのアライメントに必要であるのは、単一方向のアライメントを実施することのみである。これは、高速のアライメントに極めて適している。個々の複合マークによって、２つのＸ位置、２つのＹ位置およびこれらの両方の位置の間の相対差が次数間精度で得られる。マーク回折格子を使用してアライメントを実行すると、マークのピッチの半分（第１次数）、第３次数（３分の一半マークピッチ）、第５次数（５分の一半ピッチ）、等々における強度信号が得られる。これは、そのフーリエ成分中への方形パルス（マーク形状）の分解である。これらの次数間の再生（つまり（ａｐｏｓ（３）〜ａｐｏｓ（５））の再生は、通常、次数ｉの整列位置に等しいａｐｏｓ（ｉ）の再生よりも１０倍良好であることが分かる）。
【０１２６】
[00152]  次数間再生がよりも良好である理由は、次数間再生では控除されない共通雑音係数によるものである。標準精度よりも１０倍良好であるこの次数間精度が得られる理由は、ＡＡ４トレースに対する雑音と（同時にスキャンされる）ＡＡ５トレースの雑音が等しいことによるものである。したがって、Ｙ方向の場合と同様、最初の１つの位置を計測することによって得られる精度よりもはるかに良好な精度で、Ｘ方向におけるデルタ位置（つまり異なるマークから引き出される両方の次数の位置の間の距離であり、同じく両方のマークの間の距離を表している）が得られ、次いでもう一方が得られ、その後で差が決定される。この実施形態にはＡＡ４およびＡＡ５以外のタイプのアライメントマークを使用することも可能であることを理解されたい。
【０１２７】
[00153]  図１０の長方形の内側の５つの複合マークに沿ってスキャンすることにより、６つの異なる露光位置の間の差に対応するＸｄＸ、ＹｄＹ、ＸｄＹおよびＹｄＸの５倍の長い単一スキャンが提供されることに留意されたい。
【０１２８】
[00154]  上では、上で説明したマーク以外の異なるタイプのマークを使用することができることが言及されている。図１１ａは、次の露光で一体に縫合し、図１１ｂに示されている複合マークを得ることができる他のタイプの傾斜サブマークを示したものである。この場合の整列させるべきマーク構造の幅は、依然として３８μｍである。このマークレイアウトは、アライメントシステムのセンサスポット径に無関係であり、また、検出される信号の中心におけるマーク縁効果に悩まされることがないため、好ましいレイアウトである。
【０１２９】
[00155]  複合傾斜マークを機械セットアップに使用することにより、現在の（想定されている）実践と比較すると、より正確で、より迅速な、かつ、より信頼性の高い結果を得ることができる。ＸＹキャリブレーションのためのこの新しい方法と古い方法とを比較し、かつ、１×１ｍｍのグリッド密度の場合の測定時間に対する影響を計算すると、実行する必要のあるスキャンが一方向（ｘ方向またはｙ方向）のみであるため、読取り時間が約１／２に短縮されることを単純に立証することができる。さらに、停止−開始を必要とすることなくスキャンを継続することができるため、精度が改善される。
【０１３０】
[00156]  しかしながら、読取り時間のこの約１／２の短縮は、アンダーサンプリングを実施することができるため、さらに短縮することができる（約１／１０）。情報に関係しているのは１ｍｍの範囲にすぎない。現在は３００個のサンプルを使用して、４０μｍスキャン長スクライブラインマーク（サンプル距離１５０ｎｍ）からＸ位置またはＹ位置が決定されている。同じ数のサンプルを取得して１ｍｍスキャンのｘ−ｙ位置を決定する場合、１．５μｍ毎に１個のサンプルが必要である（２×３００サンプル／１ｍｍ）。したがって、取得するサンプルの数が過剰に減少する危険を伴うことなく、また、サンプリング周波数をより高くする必要なく、移動速度を１０倍速くすることができる（３ｍｍ／ｓから３０ｍｍ／ｓにすることができる）。２つのサブセグメント（それぞれ５００μｍ）のうちの一方での総休止時間は、１００Ｈｚの低周波雑音成分のため、１０ｍｓよりも短くしてはならない。これは、より高いサンプリング周波数（十分なデータポイントを得るため）と相俟って、アライメントの速度を５００μｍ／１０ｍｓ＝５０ｍｍ／ｓへさらに改善することができることを意味している。図１２に示されている縦続サブセグメントマークによってさらに２倍の速度を達成することができる。結果として得られる、サブセグメントのすべてのエレメントの信号を結合することにより、１ｍｍ／１０ｍｓ＝１００ｍｍ／ｓの速度を達成することができる（個々のサブセグメントの全体の長さは、〜１ｍｍである）。
【０１３１】
[00157]  提案されている手法の範囲内では、マークサブセグメント上での総休止時間は同じ総休止時間が維持され、したがって１ｍｍグリッド当たりのサンプル数を同じサンプル数に維持することができるため、精度は同じ期待精度が維持されるが、アライメント時間が３０倍に改善される（３ｍｍ／ｓから１００ｍｍ／ｓに改善される）。１００ｍｍ／ｓの速度を使用して特定の例を提供すると、ウェーハの直径が３００ｍｍである場合、１×１ｍｍのグリッド分解能での合計ＸＹのグリッド決定は、｛３００ｍｍ＊３００ライン｝／｛１００ｍｍ／ｓ｝＝１０００秒になる。
【０１３２】
[00158]  ＡＳＧキャリブレーションが完了すると、トレースがウェーハ上で露光され、次に、較正されたグリッドの有効性を確認するためにトレースが測定されるトレース試験によってキャリブレーションの結果が検証される。この方法は、レチクルを移動させる必要なくウェーハを露光し、かつ、測定グリッドを決定するためのエレガントな方法であるが、この検出方法には、ｎｍレベルで位置オフセットに向かう振幅信号の解釈が利用されている。この方法は、場合によっては極めて困難であることが分かっている。さらに、ＸｄＹおよびＹｄＸに関連する情報しか得られず、したがってＸｄＸおよびＹｄＹに関連する情報は得られない。
【０１３３】
[00159]  次に、このトレース試験に対する代替を提案する。この提案には、３８μｍ×３０ｍｍ（つまりレチクルのＹ方向の全長）のマークの露光が含まれている。３８μｍが選択されている理由は、それがアライメントシステムのセンサスポット径であることによるものである。この傾斜ＸＹマークの形状は、＋４５度および−４５度のグリッドのセクションからなっている。十分な空間分解能を可能にするために、０．５ｍｍのスリットを使用してスキャンモードでこの大きいマークが露光される。ウェーハは、フルフィールドの場合と同様の方法で露光される。ＸおよびＹは単一の位置から同時に決定されるため、これは、測定グリッドに対する露光済みパターンのＸｄＸオフセット、ＹｄＹオフセット、ＸｄＹオフセットおよびＹｄＸオフセットの現実に即した露光状況における決定を可能にしている。レチクルによって誘導されるあらゆる系統的オフセットは、それらの特性が反復性であるため、容易に認識することができる。次にそれらを控除することによって測定グリッドを得ることができる。
【０１３４】
[00160]  上で説明した全長３０ｍｍのマークは、異なるウェーハ位置で露光されるマークから構築される複合マークであり、図１２の縦続マークに類似していてもよい。別法としては、それらは、図１３に示されている異なる設計からなっていてもよい。図１３に示されている２つのマークの利点は、マーク上のすべての位置に対するＸ位置およびＹ位置を決定することができることである（この場合も相対位置は決定されない）。これらのマークは、それらの角度が別様に配向されており、また、それらが単一の露光でプリントされる点で、図１１および１２に示されているマークとは異なっている（また、以下で説明する図１４および１５に示されているマークとも異なっている）ことに留意されたい。
【０１３５】
[00161]  したがって、測定グリッドが試験されるだけではなく、レチクル（ステージ）によって誘導されるオフセットも試験される。トレース試験とは対照的に、レチクル動的誤差は、場合によっては結果の望ましくない部分である。しかしながら、これらのレチクル動的誤差は、いくぶんかより低速の露光スキャン速度を使用することによって最小化することが可能である。あたかもスクライブラインの上を走っているかのように露光マークの上を走らせることによってアライメントを実施することができるため、この試験の測定速度は速く、上で説明した（同じく高速の）トレース試験と比較してもひけを取らない。トレース試験の場合のように、振幅の変化とｎｍオフセットを関連付けるための特殊なキャリブレーションは不要である。
【０１３６】
[00162]  上で説明した実施形態の利点の１つは、２つの露光で露光されるマーク構造の場合、これらの２つの露光と露光の間で正確な値のＸｄＸ、ＹｄＹ、ＸｄＹおよびＹｄＸが決定されることである。これらのパラメータは、オーバーレイの観点からすると、実際に最も重要である。リソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法の場合、オーバーレイは、歩留まり、つまり適切に製造されるデバイスの割合の点で重要な要因である。オーバーレイは、既に形成済みの層に対する関係で層がプリントされる精度である。オーバーレイエラーバジェットは、場合によっては１０ｎｍ以下であることがしばしばであり、このような精度を達成するためには、優れた精度で基板を転写されるマスクパターンに整列させなければならない。オーバーレイ決定が１０倍改善されることを期待することができる（これは次数間再生に対応している）。
【０１３７】
[00163]  オーバーレイ測定は極めて頻繁に実施される。オーバーレイ測定は、回復シーケンスの一部であることがしばしばであり、したがってこの試験の速度を速くすることは、すべて、回復時間を短くすることになる。また、この方法で得られる精度（約１ｎｍ）は限定されており、したがって特定のアプリケーションには場合によっては不十分である。
【０１３８】
[00164]  ウェーハ上のオーバーレイの測定に要する現在の時間は６〜８分である。このオーバーレイは、４４個のフィールド上で決定され、この決定から２５個の（ｘ、ｙ）オーバーレイデータポイントが得られる。次に、１つのフィールドが３〜４つの位置の７行に分割される（合計２５個）。この測定値の精度は、２つの個別の測定データの減算に基づいている。１つのターゲットに対するアライメントによって、たとえば１ｎｍのレプロが得られ、また、他のターゲットに対するアライメントによって同じく１ｎｍのレプロが得られる。独立して測定されたこれらの値を減算することにより、減算されたアライメント信号の精度、ｓｑｒｔ（１＾２＋１＾２）＝ｓｑｒｔ（２）が得られ、したがって精度は約ｓｑｒｔ（２）＊レプロ］に制限されている。
【０１３９】
[00165]  図１４は、第１の層を露光している間にプリントされたマークおよび第２の層を露光している間にプリントされたマークを、層１と２の間で読み取られたオーバーレイと共に示したものである。
【０１４０】
[00166]  上で説明した実施形態では、オーバーレイマークの長さを１ｍｍにすることができる。１００Ｈｚの雑音を回避するためには、縦続マークセグメント上での滞留時間を１０ｍｓにしなければならない。したがってアライメント速度を１００ｍｍ／ｓにすることができる。（必要に応じて）精度を損なうことなくアンダーサンプリングが許容される。１００Ｋｈｚのサンプリングでは、アンダーサンプリングは不要であることに留意されたい。
【０１４１】
[00167]  また、これらのキャリブレーションおよびオーバーレイ実施形態のために選択される手法は、最適の長さ（つまり１ｍｍ以上）のマークを選択することができるため、低周波攪乱（１００Ｈｚ）には無関係であることに留意されたい。上で言及したように、４４個のフィールド（たとえば１ウェーハ当たり６行）および１フィールド当たり７行のマークが存在している。したがって総スキャン長は、３００ｍｍ（１スキャン）＊７×６＝１２メートルである。総オーバーレイアライメント時間は、１２０ｍ／（１００ｍｍ／ｓ）＝２分になる。
【０１４２】
[00168]  また、マーク位置を賢明に選択することにより、１フィールド当たりの行数を少なくすることができることは明らかであろう。また、１ｍｍよりも長いマークを選択することにより、アライメント速度をさらに速くすることができる。
【０１４３】
[00169]  他の実施形態では、マークのＸ位置と第１の層が整列し、また、Ｙ位置と（異なる）第２の層が整列するよう（あるいはその逆で整列するよう）、層と層の間でアライメントを分割することができる。これは、いくつかの製品がそうであるが、コンタクト層がすべての層のうちの大きな割合を占めている場合（３０〜５０％）、とりわけ有用である。
【０１４４】
[00170]  標準のマークタイプの場合（１アライメント方向当たり１スキャン）、スループットに全く影響を及ぼすことなく、この方法で容易にアライメント分割を実施することができる。傾斜マークの場合、これは、アライニングの利点によって、同じ時間フレーム内の位置の量の２倍が失われることになることを意味している。これは、個々の層に傾斜マークが含まれていても、１つのスキャンによって提供されるのは１つの有用な方向位置情報ｘまたはｙのみであることによるものである。他の有用な方向位置情報は、異なる層からの他の傾斜マークに対するアライニングから得なければならない。したがってこの技法は、標準（一方向）マークを使用して同じように実施することができる。
【０１４５】
[00171]  個々の層に対して単一タイプのマーク設計を使用することが有利であり、また、１枚のウェーハに対して、所与のタイムスパンで決定すべき有用なマーク位置の数を同じ数に維持しなければならないため、いくつかの新しいマークタイプが設計されている。これらのマークタイプを使用することにより、依然として単一スキャンを使用することができ、また、依然として層１のＸ位置および層２のＹ位置（またはその逆）を決定することができる。これは、既に上で説明した実施形態に関連して説明したように、層１のマークの中に層２のマークをプリントすることによって実行される。
【０１４６】
[00172]  図１５ａ〜１５ｄは、整列を分割するために特別に設計された４つのタイプの新しいマークを示したものである。図１５ａおよび１５ｂの各々には、それぞれ知られているマークＢＦ２ｕ６７およびＢＦ４ｕ０（ＡＡ６ピッチおよびＡＡ４ピッチ）を組み合わせた異なるタイプのマークが示されている。また、図１５ｃおよび１５ｄには、それぞれ知られているマークＢＦ３ｕ２およびＢＦ５ｕ３３（ＡＡ５ピッチおよびＡＡ３ピッチ）を組み合わせた異なるタイプのマークが示されている。個々の設計は２つの露光でプリントされる。
【０１４７】
[00173]  単一スキャンされると、個々の設計によって、層１のＸ、Ｙおよび層２のＸ、Ｙである２個のＸ位置および２個のＹ位置が与えられる。これらの２つの異なる層のＸ位置およびＹ位置は、次数選択検出によって分離されている。分割整列の場合、整列した位置（層３を露光するための）は、層１からのＸおよび層２からのＹ（またはその逆）から構成される。
【０１４８】
[00174]  タイプ２設計（図１５ｂおよび１５ｄ）と比較した場合のタイプ１設計（図１５ａおよび１５ｃ）の利点は、タイプ２の記録信号にはマークエッジ信号が存在しないこと（つまりマークエッジとアライメントシステムのセンサスポットがオーバラップしていること）である。
【０１４９】
[00175]  タイプ１設計（図１５ａおよび１５ｃ）と比較した場合のタイプ２設計（図１５ｂおよび１５ｄ）の利点は、アライメントシステムのセンサスポット内の次数混合のレベルが低いことである（サブマークが空間的に分離されているために）。
【０１５０】
[00176]  タイプ１設計に、次数ＡＡ５およびＡＡ３ではなく、ＡＡ４およびＡＡ６を使用する利点は、より同次の信号トレースが得られることである。これは、ＡＡ６／ＡＡ４が８μｍ毎に反復され、また、ＡＡ５／ＡＡ３が１６μｍ毎に反復されることによるものである。
【０１５１】
[00177]  本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明されているリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリのための誘導および検出パターン、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、等々の製造などの他のアプリケーションを有することができることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を加え、かつ、露光済みのレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツール中で、露光前または露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツールおよび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、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。
【０１５２】
[00178]  また、本発明による実施形態の使用について、とりわけ光リソグラフィのコンテキストの中で参照されているが、本発明は、他のアプリケーション、たとえばインプリントリソグラフィに使用することができ、コンテキストが許容する場合、光リソグラフィに限定されないことは理解されよう。インプリントリソグラフィの場合、基板に生成されるパターンは、パターニングデバイスのトポグラフィによって画定される。パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に供給されているレジストの層にプレスされ、次に、レジストを硬化させるべく、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せが印加される。レジストが硬化すると、パターニングデバイスがレジストから除去され、後にパターンが残される。
【０１５３】
[00179]  本明細書において使用されている「放射」および「ビーム」という用語には、紫外（UV）放射（たとえば３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する放射またはその近辺の波長を有する放射）および極端紫外（EUV）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。
【０１５４】
[00180]  コンテキストが許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネントおよび静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つまたは組合せを意味している。
【０１５５】
[00181]  以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明は、説明されている方法以外の方法で実践することも可能であることは理解されよう。たとえば、本発明は、上で開示した方法を記述した１つまたは複数の機械読取可能命令シーケンスを含んだコンピュータプログラムの形態を取ることができ、あるいはこのようなコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読取可能データ記憶媒体（たとえば半導体記憶装置、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態を取ることができる。このようなコンピュータプログラムは、上で開示した方法に従ってリソグラフィ装置を制御するように構成することができる。
【０１５６】
[00182]  以上の説明は、実例による説明を意図したものであり、本発明を限定するものではない。したがって、特許請求の範囲に示されている各請求項の範囲を逸脱することなく、上で説明した本発明に修正を加えることができることは当業者には明らかであろう。
結び
【０１５７】
[00183]  特許請求の範囲を解釈するために使用されることが意図されているのは「発明を実施するための形態」の節であり、「発明の概要」および要約書の節ではないことを理解されたい。「発明の概要」および要約書の節には、一人または複数の発明者が企図している本発明の例示的実施形態の１つまたは複数を示すことは可能であるが、そのすべてを示すことは不可能であり、したがってこれらの節には本発明および添付の特許請求の範囲を限定することは一切意図されていない。
【０１５８】
[00184]  以上、特定の機能およびそれらの関係の実施態様を示す機能ビルディングブロックを使用して本発明の実施形態について説明した。本明細書においては、これらの機能ビルディングブロックの境界は、説明の便宜上、任意に画定されている。特定の機能およびそれらの関係が適切に実施される限り、代替境界を画定することも可能である。
【０１５９】
[00185]  特定の実施形態についての以上の説明は、本発明の一般的な性質を余すところなく開示しており、したがって当業者は、当分野における知識を適用することにより、不適切な過度の実験作業を必要とすることなく、また、本発明の一般概念から逸脱することなく、様々なアプリケーションのためにこのような特定の実施形態に容易に修正を加え、および／または適合させることができる。したがって、このような適合および修正は、開示されている実施形態の、本明細書において示されている教示および手引きに基づく等価物の意味および範囲の範疇であることが意図されている。本明細書における表現または専門用語は、説明を目的としたものであって本発明を限定するためのものではなく、したがって本明細書の専門用語または表現は、当業者によって、教示および手引きに照らして解釈されるべきものであることを理解されたい。
【０１６０】
[00186]  本発明の広さおよび範囲は、上で説明したいずれの例示的実施形態によっても限定されず、唯一添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物によってのみ定義されるものとする。
【図１】
2010123949.tif 000005
【図２ａ】
2010123949.tif 000006
【図２ｂ】
2010123949.tif 000007
【図２ｃ】
2010123949.tif 000008
【図３ａ】
2010123949.tif 000009
【図３ｂ】
2010123949.tif 000010
【図３ｃ】
2010123949.tif 000011
【図４ａ】
2010123949.tif 000012
【図４ｂ】
2010123949.tif 000013
【図４ｃ】
2010123949.tif 000014
【図５】
2010123949.tif 000015
【図６】
2010123949.tif 000016
【図７】
2010123949.tif 000017
【図８】
2010123949.tif 000018
【図９】
2010123949.tif 000019
【図１０】
2010123949.tif 000020
【図１１ａ】
2010123949.tif 000021
【図１１ｂ】
2010123949.tif 000022
【図１２】
2010123949.tif 000023
【図１３】
2010123949.tif 000024
【図１４】
2010123949.tif 000025
【図１５ａ】
2010123949.tif 000026
【図１５ｂ】
2010123949.tif 000027
【図１５ｃ】
2010123949.tif 000028
【図１５ｄ】
2010123949.tif 000029
【外国語明細書】
2010123949000001.pdf