(57)【要約】【課題】アラインメント方法、前側から裏側へのアラインメントエラーを測定する方法、非直交性を検出する方法、校正方法、およびリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】１つの実施形態により表裏側アラインメントエラーを測定する方法では、透明な基板が、表裏側の両方に複数のマークを有する。基板の表裏側にあるマークの相対位置を求めて、基板全体での表裏側のアラインメントエラーを計算する。さらなる実施形態では、基板の面で基板を１８０°回転し、マークの表側の相対位置を再び求める。【選択図】図１
2006041531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アラインメントエラーを測定する方法であって、
放射線のビームの断面に第一パターンを与えるために、第一パターニング構造を使用することと、
第一マークを生成するために、第一パターンを有するビームを基板の第一側に投影することと、
前記第一パターンを有するビームの投影の後に、前記基板を回転させることと、
基準位置に対して前記基板を位置合わせすることと、
放射線のビームの断面に第二パターンを与えるために、第二パターニング構造を使用することと、
第二マークを生成するために、第二パターンを有するビームを前記基板の第二側に投影することとを含み、前記第二側は、前記第一側にほぼ対向し、さらに、
前記第一側にほぼ平行な面で、前記基板の第一側にある前記第一マークの位置を検出することと、
前記第二側にほぼ平行な面で、前記基板の第二側にある前記第二マークの位置を検出することとを含み、
前記基板が、放射線のアラインメントビームに対して透明であり、
前記第一マークの位置の検出と、前記第二マークの位置の検出との間に、基板が、前記基板を保持する基板テーブルに対して静止状態のままである方法。
【請求項２】
前記方法が、前記第一マークの位置の検出の結果、および前記第二マークの位置の検出の結果に基づき、前記第一側にほぼ平行な面で、前記第一マークと前記第二マークの間の変位を求めることを含む、請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記第二マークが前記第一マークの鏡像である、請求項１に記載の測定方法。
【請求項４】
前記第一パターンを有するビームの投影が、複数の第一マークを生成するために、第一パターンを有する少なくとも１つのビームを、前記基板の第一側に投影することを含み、
前記第二パターンを有するビームの投影が、複数の第二マークを生成するために、第二パターンを有する少なくとも１つのビームを、前記基板の第二側に投影することを含み、前記複数の第二マークがそれぞれ、複数の第一マークの１つに対応する、請求項１に記載の測定方法。
【請求項５】
前記複数の第二マークが前記複数の第一マークの鏡像である、請求項４に記載の測定方法。
【請求項６】
前記基板の回転が、前記複数の第二マークのうち少なくとも１つの対称軸に平行である軸を中心に、前記基板を回転させることを含む、請求項５に記載の測定方法。
【請求項７】
前記第一マークの位置の検出と、前記第二マークの位置の検出が、検出システムを使用して実行され、
前記第一マークの位置の検出中に、前記第一マークを前記検出システムの焦点面に配置し、
前記第二マークの位置の検出中に、前記第二マークを前記検出システムの焦点面に配置する、請求項１に記載の測定方法。
【請求項８】
前記第二マークが既知の量だけ前記第一マークからオフセットする、請求項１に記載の測定方法。
【請求項９】
前記第一および第二マークがほぼ同一である、請求項１に記載の測定方法。
【請求項１０】
前記位置合わせが、表裏側アラインメント光学機器を使用して実行される、請求項１に記載の測定方法。
【請求項１１】
前記方法が、
前記第一マークの位置の検出、および前記第二マークの位置の検出の後に、前記第一側に対してほぼ直角である軸線を中心に、ほぼ１８０°前記基板を回転することと、
前記回転の後に、前記第一側にほぼ平行な面で、前記基板の第一側にある前記第一マークの第二位置を検出し、前記第二側にほぼ平行な面で、前記基板の第二側にある前記第二マークの第二位置を検出することとを含む、請求項１に記載の測定方法。
【請求項１２】
前記方法が、前記第一マークの第二位置の検出、および前記第二マークの第二位置の検出の結果に基づき、前記第一側にほぼ平行な面で、前記第一マークと前記第二マークとの間の第二変位を求めることを含む、請求項１１に記載の測定方法。
【請求項１３】
前記方法が、前記第一変位と第二変位との差に基づいてオーバレイ値を計算することを含む、請求項１２に記載の測定方法。
【請求項１４】
基板テーブルの非直交性を検出する方法であって、
前記基板テーブル上で基板の第一セットの変位を測定することを含み、前記第一セットが、第一方向での第一変位と、第一平行に平行ではない第二方向での第二変位とを含み、さらに、
前記第一セットの変位の測定の後に、前記基板を反転させることと、
前記基板の第二セットの変位を測定することとを含み、前記第二セットが、第三方向での第三変位と、第三方向に平行ではない第四方向での第四変位とを含み、さらに、
前記第一セットの変位および前記第二セットの変位に基づいて、前記基板テーブルの非直交性を決定することを含む方法。
【請求項１５】
前記基板テーブルの非直交性の決定が、前記第一セットの変位と前記第二セットの変位との平均に基づいて、前記基板テーブルの非直交性を決定することを含む、請求項１４に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項１６】
前記基板の第二セットの変位の測定が、前記基板の反転の後に実行される、請求項１４に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項１７】
前記基板の第二セットの変位の測定が、表裏側アラインメント光学機器を使用して実行される、請求項１６に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項１８】
前記第一セットの変位の測定と、前記第二セットの変位の測定のうち少なくとも１つが、前記基板上の少なくとも３つのマーク間で変位を測定することを含む、請求項１４に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項１９】
前記第一セットの変位の測定と、前記第二セットの変位の測定のうち少なくとも１つが、検出ビームを使用することを含み、
前記基板が、前記検出ビームに対してほぼ透明である、請求項１４に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項２０】
前記第一セットの変位の測定が、前記基板上にある２つのマーク間の変位を測定することを含み、
前記第二セットの変位の測定が、前記２つのマーク間の変位を測定することを含む、請求項１４に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項２１】
前記第一セットの変位の測定と、前記第二セットの変位の測定のうち少なくとも１つが、前記基板上にある少なくとも３つのマーク間の変位を測定することを含み、
少なくとも３つのマークがそれぞれ対称である、請求項１４に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項２２】
前記少なくとも３つのマークが、第一セットの少なくとも３つのマーク、および第二セットの少なくとも３つのマークを有し、
前記第二セットのマークが、前記第一セットのマークから直線上に変位し、
前記第二セットの各マークが、前記第一セットの対応するマークの鏡像である、請求項２１に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項２３】
前記第一および第二変位が、相互に対してほぼ直角である、請求項１４に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項２４】
前記方法が、
前記基板にマークを設けることと、
前記マークを設ける前に、マークが基板の薄い区域に設けられるように、基板をエッチングすることとを含み、
前記第一、第二、第三および第四変位のうち少なくとも１つが、前記マークに対して測定される、請求項１４に記載の非直交性を検出する方法。
【請求項２５】
リソグラフィ装置を校正する方法であって、
放射線のビームの断面に第一パターンを与えるために、第一パターニング構造を使用することと、
基板上に第一パターンを生成するために、第一パターンを有するビームを基板の第一側に投影することと、
前記第一パターンを有するビームの投影の後に、前記基板を反転させることと、
表裏側アラインメント光学機器を使用して、基準位置に対して前記基板を位置合わせすることと、
放射線のビームの断面に第二パターンを与えるために、第二パターニング構造を使用することと、
基板上に台にパターンを生成するために、第二パターンを有するビームを前記基板の第二側に投影することとを含み、前記第二側が、前記第一側にほぼ対向し、前記第一および第二パターンがデバイスを生成し、さらに、
前記デバイスの動作に基づいて、基板上の前記第一パターンと基板上の前記第二パターンとの間のオーバレイの品質を決定することを含む校正方法。
【請求項２６】
基板上の前記第二パターンと基板上の前記第一パターンとの間のオフセットが分かっている、請求項２５に記載の校正方法。
【請求項２７】
前記第一パターンを有するビームの投影が、基板上に第一セットのデバイス層を生成するために、少なくとも１つのビームを投影することを含み、前記少なくとも１つのビームが複数の第一パターンを有し、
前記第二パターンを有するビームの投影が、基板上に台にセットのデバイス層を生成するために、少なくとも１つのビームを投影することを含み、前記少なくとも１つのビームが複数の第二パターンを有し、前記第二セットの各デバイス層が、第一セットのデバイス層に対応する、請求項２６に記載の校正方法。
【請求項２８】
前記第二セットの各デバイス層が、異なる量だけ、第一セットの対応するデバイス層からオフセットする、請求項２７に記載の校正方法。
【請求項２９】
前記第一セットのデバイス層と第二セットの対応するデバイス層との各対が、デバイスを生成し、
前記方法が、各前記デバイスの動作に基づいて、最適なオーバレイ量を決定することを含む、請求項２８に記載の校正方法。
【請求項３０】
前記方法を複数回反復することを含み、複数回のそれぞれで異なるオフセットを使用する、請求項２６に記載の校正方法。
【請求項３１】
前記オフセットが、基板の主要表面にほぼ平行な面での直線平行移動、基板の主要表面にほぼ平行な面での回転、および拡大のうち少なくとも１つを有する、請求項２６に記載の校正方法。
【請求項３２】
第一パターンを有するビームと、第二パターンを有するビームとが同じパターンを有する、請求項２５に記載の校正方法。
【請求項３３】
表裏側アラインメント光学機器を校正する方法であって、
表裏側アラインメント光学機器を使用して、前記基板の主要表面にほぼ平行な面で、基板上のマークの位置を検出することを含み、
前記マークの位置の検出が、表裏側アラインメント光学機器のオブジェクトウィンドウに永久的にマークされたアラインメントマークを使用することを含む校正方法。
【請求項３４】
アラインメントマークを前記オブジェクトウィンドウにエッチングする、請求項３３に記載の校正方法。
【請求項３５】
前記方法が、
前記表裏側アラインメント光学機器を通る第一光学路を介して、前記アラインメントマークの位置の第一検出を実行することと、
前記表裏側アラインメント光学機器を通らない第二光学路を介して、前記アラインメントマークの位置の第二検出を実行することとを含む、請求項３３に記載の校正方法。
【請求項３６】
前記アラインメントマークが中心軸で対称である、請求項３３に記載の校正方法。
【請求項３７】
前記アラインメントマークが、アラインメントマークを含む面の２つの直交軸それぞれで対称である、請求項３３に記載の校正方法。
【請求項３８】
リソグラフィ装置であって、
パターニング構造を支持するように構成された支持構造を有し、前記パターニング構造は、放射線のビームの断面にパターンを与えるように構成され、さらに、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
パターン形成したビームを基板の第一側にある目標位置に投影するように構成された投影システムと、
前記基板の裏側の像を反射するように構成された表裏側アラインメント光学機器とを有し、前記裏側が、前記第一側にほぼ対向し、
アラインメントマークが、前記表裏側アラインメント光学機器のオブジェクトウィンドウにエッチングされるリソグラフィ装置。
【請求項３９】
リソグラフィ装置を校正する方法であって、
基板の第一側にある第一マークと、基板の第二側にある第二マークとの間の第一距離を測定することを含み、前記第二側が、前記第一側にほぼ対向し、前記測定が、前記基板を保持する基板テーブルに対して、前記基板の位置を維持しながら、前記第一マークの位置の第一検出、および前記第二マークの位置の第二検出を実行することを含み、さらに、
前記第一側にほぼ平行な面で、前記基板を平行移動させることと、
第一マークと第二マークの間の第二距離を測定することとを含み、前記測定が、前記基板を保持する基板テーブルに対して前記基板の位置を維持しながら、前記第一マークの位置の第二検出と、前記第二マークの位置の第二検出との両方を実行することを含み、さらに、
第一距離と第二距離との差に基づいて、回転アラインメントエラーを決定することを含み、
前記基板の対応する側にある前記第一および第二マークのうち少なくとも１つの位置が、前記対応する側の中心から隔置される校正方法。
【請求項４０】
前記第一および第二マークが相互にほぼ対向する、請求項３９に記載の校正方法。
【請求項４１】
前記第二マークの位置の第一検出の実行と、前記第二マークの位置の第二検出の実行とのうち少なくとも一方が、表裏側アラインメント光学機器を使用して実行される、請求項３９に記載の校正方法。
【請求項４２】
前記第二マークの位置の第一検出の実行が、前記表裏側アラインメント光学機器の第一ブランチを使用することを含み、
前記第二マークの位置の第二検出の実行が、前記表裏側アラインメント光学機器の第二ブランチを使用することを含む、請求項４１に記載の校正方法。
【請求項４３】
リソグラフィ装置を校正する方法であって、
基板の第一側にある第一マークと、基板の第二側にある第三マークとの間の第一相対位置を検出することを含み、前記第二側が、前記第一側にほぼ対向し、さらに、
前記第一側にほぼ平行な面で、基板を平行移動することと、
基板の第一側にある第二マークと、基板の第二側にある第四マークとの間の第二相対位置を検出することと、
第一装置位置と第二相対位置との差に基づいて、回転アラインメントエラーを決定することとを含む校正方法。
【請求項４４】
前記第一相対位置の検出と、前記第二相対位置の検出とのうち少なくとも一夫が、前記第三および第四マークのうち対応する１つを検出するために、表裏側アラインメント光学機器を使用することを含む、請求項４３に記載の校正方法。
【請求項４５】
前記第一および第三マークが、相互にほぼ対向する、請求項４３に記載の校正方法。
【請求項４６】
前記平行移動が、基板を少なくとも２センチメートル平行移動することを含む、請求項４３に記載の校正方法。
【請求項４７】
アラインメントエラーを測定する方法であって、
放射線のパターン形成したビームを基板の第一側に投影し、そこから第一マークを生成することと、
前記第一マークの生成の後に、前記基板を反転させることと、
基準位置に対して前記基板を位置合わせすることと、
放射線のパターン形成したビームを前記基板の第二側に投影することとを含み、前記第二側が前記第一側にほぼ対向し、さらに、そこから第二マークを生成することと、
前記第一側にほぼ平行な面で、前記基板の第一側にある前記第一マークの位置を検出することと、
前記第二側にほぼ平行な面で、前記基板の第二側にある前記第二マークの位置を検出することとを含み、
前記基板が、放射線のアラインメントビームに対して透明であり、
前記第一マークの位置の検出と、前記第二マークの位置の検出との間に、基板が、前記基板を保持する基板テーブルに対してほぼ静止したままである測定方法。
【請求項４８】
リソグラフィ装置を校正する方法であって、
放射線のパターン形成したビームを基板の第一側に投影して、そこから基板上に第一パターンを生成することと、
前記放射線のパターン形成したビームを基板の第一側に投影した後に、前記基板を反転させることと、
表裏側アラインメント光学機器を使用して、基準位置に対して前記基板を位置合わせすることと、
放射線のパターン形成したビームを前記基板の第二側に投影することとを含み、前記第二側が、前記第一側にほぼ対向し、さらに、そこから基板上に台にパターンを生成することを含み、前記第一および第二パターンがデバイスを生成し、さらに、
前記デバイスの動作に基づいて、基板上の前記第一パターンと基板上の前記第二パターンとの間のオーバレイの品質を決定することを含む校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置およびそのような装置を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板の目標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）の製造において使用可能である。この状況で、マスクなどのパターニング構造は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができ、このパターンを、放射線感光原料（レジスト）の層を有する基板（シリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイの一部を有する）に描像することができる。一般的に、１枚の基板は、順次照射される隣接目標部分のネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、全体パターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向（「走査」方向）にマスクパターンをビームで走査し、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。
【０００３】
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が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、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）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およ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。
【０００４】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（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線を網羅するものとして使用される。
【０００５】
本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分にパターンを生成するよう、投影ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスまたは構造を指すものとして広義に解釈されるべきである。投影ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、投影ビームに与えられるパターンは、集積回路などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【０００６】
パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。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、およびプログラマブル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、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったような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は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。このようにして、反射されたビームはパターン形成される。パターニングデバイスの各例では、支持構造はフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となり、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所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。
【０００７】
本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜に、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまな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「レンズ」なる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」なる用語と同義と見なされる。
【０００８】
照明システムは、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う屈折、反射、および反射屈折光学構成要素などの様々なタイプの光学構成要素も含むことができ、こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。
【０００９】
リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。
【００１０】
リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するよう、基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に浸漬するタイプでもよい。浸漬液は、例えばマスクと投影システムの第一要素との間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるため、当技術分野で周知である。
【００１１】
基板を露光する前に、例えば基板上の適正な位置に機能的形体が描像されることを保証するために、これを正確に位置合わせすることが望ましいか、そうする必要がある。マスクおよび基板それぞれには相補的なアラインメントマークＭ1、Ｍ2、および基板マークＰ1、Ｐ2が存在し、アラインメントシステムを使用してアラインメントを検出する。アラインメントシステムの例には、従来のレンズを通すアラインメントシステム、および共願欧州特許出願第０２２５１４４０号および第０２２５０２３５号に記載されたアラインメント方法および装置もある。
【００１２】
マークは一般的に基板の前側にあるが、基板の裏側にもあってよい。基板の裏側にあるマスクは、例えば基板の両側で露光を実行すべき場合などに使用される。このようなことは特に、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）または微小光学電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）の製造時に生じる。
【００１３】
基板マークＰ1およびＰ2が基板の裏面にある場合、これは基板Ｗの側で表裏側アラインメント光学機器２２にて再描像して、添付図面の図２のＰ2で図示されているような像Ｐiを形成することができる（Ｐ1は、例えば表裏側アラインメント光学機器の別のブランチなどによって再描像する）。装置ごとに、像Ｐiと基板マークＰ2との間の距離が分かり、したがって表裏側アラインメント光学機器の各ブランチの表裏側アラインメントオフセットが分かる。したがって、表裏側アラインメント光学機器を、アラインメントシステムＡＳとともに使用して、基板の前側にあるマークと基板の裏側にあるマークとの相対的位置を求める。これによって、基板の前側で露光する機能的形体を、基板の裏側で露光する機能的形体と正確に並べることができる。
【００１４】
露光中に基板の位置決めが可能な限り正確であることを保証するために、多大な努力が払われてきたが、なお位置エラーは残っている。これは、ステッパで１０〜２０ｎｍのオーダー、またはスキャナで５〜１０ｎｍのオーダーでよく、一般的に恐らく１００〜５００ｎｍの全体的オーバレイ収支内で許容可能である。さらに、多くの場合、位置決めエラーは体系的であり、ステージの動作速度および／または方向について特徴的であることが判明しているので、ステージ動作の同じシーケンスを使用して、デバイスの全層を描像する場合、各層の位置決めエラーは、同じまたは同様の大きさおよび方向を有すると予想され、したがってオーバレイエラーを縮小することができる。多くの場合、基板上のデバイスの絶対位置は、表裏側のアラインメントエラー、つまり上の層および下の層に対する層の位置エラーほど重要ではなく、その場合、残留位置決めエラーは許容可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
基板の表側と裏側の両方（つまり基板の両方の主要表面）にデバイスを印刷するには、絶対位置決め精度に対する要件が、はるかに厳しくなる。これは例えば、表側デバイスと裏側デバイスとの間のオーバレイエラーが、最大で絶対位置決めエラーの２倍になるからである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
１つの実施形態によると、表裏側アラインメントエラーを測定する方法は、照明システムを使用して放射線の投影ビームを提供することと、放射線のアラインメントビームに対して透過性である基板を提供することと、投影ビームの断面に第一パターンを与えるために、第一パターニング構造を使用することと、第一マークを生成するために、基板の第一側に放射線の第一パターンビームを投影することと、ウェハを反転させることと、基板を位置合わせすることと、投影ビームの断面に第二パターンを与えるために、第二パターニング構造を使用することと、第二マークを生成するために、基板の第二側に放射線の第二パターンビームを投影することと、前記アラインメントビームを使用して、基板の第一側上で第一マークの位置を検出することと、前記アラインメントビームを使用して、基板の第二側で第二マークの位置を検出することとを含み、基板は、基板テーブルに対して静止したままで、第一検出ステップと第二検出ステップとの間で基板を保持して、基板の面で第一マークと第二マークとの間の変位ｄ1を測定する。
【００１７】
さらなる実施形態によると、基板テーブルの非直交性を検出する方法は、基板テーブル上に基板を配置して、前記基板の少なくとも２つの非平行変位の第一セットを測定することと、基板を反転させることと、前記基板の少なくとも２つの非平行変位の第二セットを測定することとを含み、第一変位セットと第二変位セットとの平均が、基板テーブルの非直交性を示す。
【００１８】
したがって、このような実施形態に少なくとも幾つかの配置構成では、基板テーブルの動作の非直交性を正確に計算し、補償することができる。例えば、ソフトウェアで補償することができる。
【００１９】
さらなる実施形態によると、リソグラフィ装置を校正する方法は、基板を提供することと、照明システムを使用して放射線の第一投影ビームを提供することと、投影ビームの断面にパターンを与えるために、第一パターニング構造を使用することと、第一パターンを生成するために、基板の第一側の目標位置に放射線の第一パターン形成ビームを投影することと、基板を反転させることと、表裏側アラインメント光学機器を使用して、基板を位置合わせすることと、照明システムを使用して、放射線の第二投影ビームを提供することと、第二投影ビームの断面に第二パターンを与えるために、第二パターニング構造を使用することと、第二パターンを生成するために、前記基板の第二側の目標部分に放射線の第二パターン形成ビームを投影することを含み、前記第一と第二のパターンでデバイスが構成され、さらに、第一パターンと第二パターン間のオーバレイの有効性を判断するために、デバイスの動作を試験することとを含む。
【００２０】
このような方法の実行は、表裏側アラインメント光学機器を通さずにアラインメントマークの位置を検出することと、表裏側アラインメント光学機器を通してアラインメントマークの位置を検出することとを含む。
【００２１】
さらなる実施形態によると、リソグラフィ装置は、放射線の投影ビームを提供する照明システムと、パターニング構造を支持する支持構造とを有し、パターニング構造は、投影ビームの断面にパターンを与える働きをし、さらに基板を保持する基板テーブルと、パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、基板の裏側の像を反射する表裏側アラインメント光学機器と、表裏側アラインメント光学機器のオブジェクトウィンドウにエッチングしたアラインメントマークとを有する。
【００２２】
さらなる実施形態によると、リソグラフィ装置を校正する方法は、基板の第一側に第一マーク、基板の第二側に第二マークを有する基板を提供することを含み、第一および第二マークの少なくとも一方が、基板の表面の中心ではない位置に設けられ、さらに第一マークと第二マークの間の第一距離を測定するために、基板を保持する基板テーブルに対して基板を移動させずに、基板の第一マークの第一位置を検出し基板の第二マークの第一位置を検出することと基板の平面で基板を並進させることと、第一マークと第二マークの間の第二距離を測定するために、基板を保持する基板テーブルに対して基板を移動させずに、基板の第一マークの第二位置を検出し基板の第二マークの第二位置を検出することとを含み、第一マークと第二マークの間の第一距離と、第一マークと第二マークの間の第二距離との差が、アラインメントの回転エラーを示す。
【００２３】
さらなる実施形態によると、リソグラフィ装置を校正する方法は、第一側に第一マークおよび第二マークを、第二側に第三マークおよび第四マークを有する基板を提供することと、第一マークと第三マークの間の第一相対位置を検出することと、前記基板の面にて基板を平行移動させることと、第二マークと第四マークの間の第二相対位置を検出することとを含み、前記相対位置間の差が、アラインメントの回転エラーを示す。
【００２４】
本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
表裏側アラインメント光学機器の現在の使用法の結果生じるような一つの問題は、表裏側アラインメントエラーが、表裏側アラインメント光学機器のオブジェクトウィンドウに対する基板の位置でしか分からないことである。さらに、表裏側アラインメントエラーの検出に使用するビームの非直交性の結果、表裏側アラインメントエラーの計算が不正確になることがある。
【００２６】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態を適用して、表裏側アラインメントエラーの改良型の測定方法を提供することができる。
【００２７】
図１は、本発明の特定の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、放射線（例えばＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを供給するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、かつ、品目ＰＬに対して正確にパターニングデバイスの位置決めを行う第一位置決めデバイスＰＭに連結を行った第一支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジスト塗布したシリコンウェハ）Ｗを保持するように構成され、かつ、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行う第二位置決めデバイスＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって投影ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に描像する投影システム（例えば反射性投影レンズ）ＰＬを有する。
【００２８】
ここで示しているように、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）。
【００２９】
照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線のビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な集光ミラーおよび／またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤとともに放射線システムと呼ぶことができる。
【００３０】
照明装置ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節する調節手段ＡＭを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、投影ビームＰＢと呼ばれ、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有する、調整された投影ビームを提供する。
【００３１】
投影ビームＰＢは、マスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。ビームＰＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集束するレンズＰＬを通過する。第二位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば干渉計デバイス）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に図示せず）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴおよびＷＴの運動は、位置決めデバイスＰＭおよびＰＷ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）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。しかし、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はショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。
【００３２】
ここに表した装置は以下の好ましいモードにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保たれている。そして、投影ビームに与えたパターン全体が１回の作動（すなわち１回の静止露光）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴがＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期走査する一方、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。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ＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する間に、基板テーブルＷＴを動作するか、走査する。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルＷＴを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、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なしリソグラフィに容易に適用することができる。
【００３３】
上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。
【００３４】
マスクＭ1は反復パターンを有し、投影ビームＰＢの経路に配置される。したがって、反復パターンＩ1は、投影ビームＰＢの放射線に対して透明である基板Ｗに描像され、それにエッチングされる。基板Ｗ上には、反復パターンとは異なる２つのアラインメントマークＰ1およびＰ2もある。図３Ａおよび図３Ｂで示すように、特定の用途は、少なくともパターン自体と同じ大きさであるパターンの各反復要素間の空間を含む。パターンは、基板Ｗの表面全体にわたって延在する。次に、基板をひっくり返し、再び基板テーブルＷＴに配置する。表裏側アラインメント光学機器を使用して、アラインメントマークＰ1、Ｐ2の像を表側に投影し、これらの像およびアラインメントシステムＡＳを使用して、基板を位置合わせする。
【００３５】
マスクＭ1を投影ビームＰＢから外し、マスクＭ2を代わりに投影ビームＰＢに配置する。マスクＭ2は反復パターンを有し、その要素は、マスクＭ1上の反復パターンの要素の鏡像である。反復パターンＩ1からの既知のオフセットで、および反復パターンＩ1間の空間にて、Ｍ2の反復パターンを透明な基板Ｗの第二側に描像して、それにエッチングし、像Ｉ2を形成する。Ｍ2の反復要素は、Ｍ1の反復要素の鏡像であるので、図４Ａおよび図４Ｂで示すように、Ｉ1とＩ2とは同じに見える。
【００３６】
アラインメントシステムを使用して、反復パターンＩ2の要素の位置を検出する。次に、透明基板Ｗの他方側がアラインメントシステムの焦点面にあるように、基板テーブルＷＴをシフトして、Ｉ2の検出した要素に対応するＩ1の要素を検出する。Ｉ1とＩ2の相対的位置を、パターンＩ1とＩ2の間で分かっているオフセットと比較して、基板上のその位置の表裏側アラインメントエラーを求める。このプロセスを、パターンＩ2の反復要素ごとに反復して、基板上の全位置で表裏側アラインメントエラーを求める。
【００３７】
マスクＭ2上の反復エラーは、本明細書ではＭ1上の反復要素の鏡像として説明されているが、必ずしもそうである必要はない。実際、例えば各反復要素が鏡面対称を有する状態で、基板の両側の露光に１つのマスクＭ1を使用することができる。実際、パターンを反復する必要がなく、各要素が異なってもよいが、このような配置構成は、相対的位置の決定を複雑にすることがある。
【００３８】
本明細書では、反復パターンとは異なるアラインメントマークＰ1およびＰ2について説明しているが、反復パターンの要素を位置合わせ目的に同等に使用することが十分にできる。
【００３９】
プロセスのアラインメント部分に使用する装置は、本明細書で説明するように、プロセスの露光部分に使用するものと同じであっても、異なってもよいが、校正される装置は、プロセスの露光部分で使用するものである。投影システムは、実際にアラインメントシステムの部分を形成する。
【００４０】
したがって、表裏側アラインメントエラーは、単純かつ簡単に測定することができる。基板は、２つの検出ステップ間で基板テーブルに対して静止したままであるが、検出は、校正すべき装置で実行する必要はない。マークの検出に使用する装置は、基板の深さの全範囲にわたって集束できることが好ましい。あるいは、焦点外れアラインメントマークの位置合わせに関するエラーを計算し、使用して、いかなるエラーの補償にも使用することができる。あるいは、さらに高い屈折率の材料を使用して、焦点を延長することができる。検出ステップは、検出システムで実行し、基板と検出システムの相対位置を検出ステップ間で変更して、第一および第二マークが検出ステップ中に検出システムの焦点面にあることを保証することができる。
【００４１】
本発明のこのような実施形態によると、表裏側アラインメント光学機器を使用して、ウェハを位置合わせする。したがって、表裏側アラインメント光学機器の使用によって発生するエラーを測定する。しかし、この校正方法を使用して、基板の位置合わせ方法を校正することができる。
【００４２】
複数の第一マークおよび複数の第二マークがあり、各第二マークが第一マークに対応することが好ましい。マークは、基板の区域を可能な限り大きく覆うように配置構成することが理想的である。各第一マークと対応する第二マークとの間の変位を測定し、ウェハ表面全体にわたる表裏側アラインメントエラーを測定し、したがってレンズの鏡像力場全体の表裏側アラインメントエラーを測定する。
【００４３】
第二マークは第一マークの鏡像であることが好ましい。これで、検出システムは、基準マークを一切変化させる必要なく、第一マークと第二マークの両方を容易に検出することができる。基板を、第二マークが第一軸に対して対称である軸を中心に回転する。第一および第二マークは、実際に同一であってよい。
【００４４】
第二マークの簡単な検出を促進するために、第二マークは、既知の量だけ第一マークからオフセットする。
【００４５】
第二の実施形態２は、上述した第一の実施形態の拡長である。図５Ａで示すように、アラインメントビームが直角でないと、表裏側アラインメントエラーの測定ｄ1が不正確になる。このエラーを補正するために、基板Ｗを基板の面にて図５Ｂで示す位置まで１８０°回転する。基板上の特定の位置で、アラインメントシステムＡＳを使用するＩ2の要素の検出、次にＩ1の検出そして表裏側アラインメントエラーｄ2の決定するプロセスを反復する。図５Ａおよび図５Ｂから見られるように、ｄ1はｄ2と異なり、したがって表裏側アラインメントエラーの真の値は、ｄ0によって与えられる。
ｄ0＝１／２（ｄ1−ｄ2）
再び、Ｉ1およびＩ2の反復要素全てについて、このプロセスを反復する。
【００４６】
この方法のエラーは、基板材料の屈折率変動によって誘発されることがある。基板は、高品質の材料で作成するか、非常に薄い、またはその両方であることが好ましい。また、ビームの直交性のエラーは、気体の周囲と基板との屈折率の変化により、表裏側アラインメントエラーの測定にエラーを持ち込む。したがって、ビーム角度を可能な限り直角にするか、角度変化の計算によって求めたビーム角度およびそれによってエラーを補正するか、あるいはその両方行うことが好ましい。基板の２つの表面間の反射、および基板テーブルによる反射も、マークの像をシフトさせ、測定にエラーを引き起こすマークの追加像も引き起こす。反射を最小限に抑えるために、ビーム角度は可能な限り直角にするか、反射防止コーティングを基板の表面に塗布するか、基板テーブルまたは基板の裏側に黒いコーティングを塗布するか、反射の効果を軽減する位相変調器を使用するか、あるいはそれを組み合わせて実行することができる。また、信頼できる測定値を入手するために、基板の厚さは均一であることが有利である。あるいは、マッピング装置および補償したエラーを使用して、基板の非均一性を求めることができる。
【００４７】
さらに正確な読み取りのために、検出ステップの後に、基板の面で基板を１８０°回転し、第一マークを再び検出して、第二マークを再び検出し、第一マークと第二マークの間の変位ｄ2、およびｄ0によって与えられた表裏側アラインメントエラーを測定する。
ｄ0＝１／２（ｄ1−ｄ2）
【００４８】
したがって、検出ビームの非直交性、基板の非均一性、基板の表面間の反射、および屈折率の変動によって導入されるエラーが減少する。この問題は、表裏側アラインメント光学機器を使用する用途に特に関係がある。表側に非直交性があると、裏側に反映し、それによって非直交性によるエラーが２倍になるからである。
【００４９】
第三の実施形態では、透明基板Ｗに、それぞれが鏡面対称を有するマークｅ1、ｅ2、ｅ3およびｅ4をエッチングする。図６で示すように、ｅ3とｅ4に中心を結ぶ線は、ｅ1とｅ2の中心を結ぶ線に対してほぼ直角である。
【００５０】
次に、アラインメントシステムＡＳを使用して、ｅ1の位置を検出する。次に、基板テーブルＷＴを移動して、ｅ2をアラインメントシステムＡＳの焦点に運び、ｅ2の位置を検出する。次に、基板テーブルＷＴを移動して、ｅ3をアラインメントシステムＡＳの焦点に運び、ｅ3の位置を検出する。マークｅ4について、このプロセスを再び反復する。
【００５１】
基板テーブルを移動する方向は、精密には直交していないので、ｅ1、ｅ2、ｅ3およびｅ4の検出位置は、図７Ａで示すように、直交しない線に沿っていることがある。これは、基板テーブルの動作の非直交性を示す。しかし、基板上でｅ3とｅ4を結ぶ線と、基板上のｅ1とｅ2を結ぶ線が精密に直角でない場合は、測定にエラーがある。したがって、透明基板Ｗをひっくり返して、マークｅ1、ｅ2、ｅ3およびｅ4の位置を再び検出する。このような検出位置の例を図７Ｂに示す。第一検出非直交性と第二検出非直交性との平均は、基板テーブル動作の真の非直交性を示す。さらに、第一検出非直交性と第二検出非直交性との差の半分は、基板の非直交性を示す。
【００５２】
マークｅ1、ｅ2、ｅ3およびｅ4はそれぞれ鏡面対称を有するので、アラインメントシステムＡＳは、基板Ｗをひっくり返しても、それを検出することができる。あるは、マークｅ1、ｅ2、ｅ3およびｅ4は、鏡面対称でないことがあり、マークｅ1、ｅ2、ｅ3およびｅ4の鏡像を、個々の各マークに隣接して基板にエッチングする。
【００５３】
最適な結果を出すためには、非常に薄い基板を使用して、光学的歪みおよび／または反射によるエラーを低下させねばならない。
【００５４】
さらなる実施形態は、この方法を使用して、基板を正確に校正することと、次に他のリソグラフィ装置の校正にこの基板を使用することを含む。
【００５５】
基板を担持する基板テーブルを、基板の面に平行な面で移動させることができる。基板テーブルは、この面で２つの直交軸に沿って移動するように設計され、したがってこの面で完全な移動範囲を有する。しかし、基板テーブルが移動する軸が完全に直交していない場合は、アラインメントのエラーが発生する。
【００５６】
表裏側アラインメント光学機器は、少なくとも２つの平行しない変位を含む第二セットを測定するために使用することが好ましい。したがって、基板の下側のマークが容易に検出される。
【００５７】
本発明の実施形態によると、検出ビームがあり、検出ビームに対して透明な基板がある。したがって、基板の表側のマークを表側と裏側から同時に見ることができる。
【００５８】
基板上に少なくとも３つのマークがあってよく、その変位は、基板上のマークの変位である。第一および第二セットの測定変位は、このように同じマーク間で測定する。あるいは、少なくとも３つのマークでできた第一セットと、少なくとも３つのマークでできた第二セットがあり、第二セットが第一セットから直線上に変位し、各第二マークが、第一セットの対応するマークの鏡像である。したがって、検出システムは、使用する装置を変更する必要なく、第二セットのマークを容易に検出することができる。あるいは、各マークが対称でよい。変位のエラーは、ウェハを反転させると鏡像となるので、変位のこのようなミラーが解消される。
【００５９】
単純にするために、変位は相互にほぼ直角である。これによって、基板テーブルの非直交性を容易に計算することができる。
【００６０】
上述したように、光学的歪みおよび反射は、測定の正確さを低下させる。したがって、薄い基板を使用し、検出ビームが基板に対して直角であることを保証することが好ましい。光学的歪みおよび／または反射を最小限に抑えるために、さらに基板をエッチングして、マークを作成しようとするポイントに、非常に薄い膜しか残さないことができる。
【００６１】
幾つかのデバイスでは、デバイスの性能をデバイス層間のオーバレイに非常に強力に相関する。したがってデバイス層間の最適のオーバレイを求め、使用することが望ましい。
【００６２】
第四の実施形態では、デバイスの１つの層を、図８で示すような基板の複数の位置ｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4およびｆ5に印刷する。次に基板をひっくり返し、表裏側アラインメント光学機器およびアラインメントシステムＡＳを使用して位置合わせする。デバイスの第一層ｆごとに、デバイスの第二層ｇを基板の他方側に印刷する。しかし、デバイスの第一層ごとに、第二層は異なる量だけｙ方向にオフセットする。例えば、第１の第二デバイス層ｇ1は、第１の第一デバイス層ｆ1から−２００ｎｍオフセットし第一第二デバイス層ｇ1は第二第一デバイス層から−１００ｎｍオフセットする。第三第二デバイス層ｇ1は、第三第一デバイス層からオフセットしない。このパターンが全てのデバイスで継続し、図９Ａで図示されている。
【００６３】
次に、基板をリソグラフィ装置から取り出し、５つのデバイスそれぞれの性能を試験し、定量化する。デバイスの性能は、図１０のグラフで示す通りである。ここで見られるように、プラスｙ方向への＋１００ｎｍのオフセットが、最適な性能を生じる。これで、常にｙ方向に＋１００ｎｍのオフセットがあることを保証するように、リソグラフィ装置を設定することができる。これは、例えば機械の定数を変更することによって達成される。この方法は、オブジェクトベクトルに対して像のエラーを補償するためにも使用することができる。
【００６４】
最適なオフセットをさらに正確に計算するために、例えば５０ｎｍまたは２０ｎｍのように、使用するインクリメントを小さくすることができる。この方法は、ｙオフセットとの組み合わせで使用するように説明しているが、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄおよび図９Ｅでそれぞれ示すように、最適なｘオフセット、回転、拡大またはｘオフセットとｙオフセットの組み合わせの計算にも、同等に十分使用することができる。
【００６５】
概して、表裏側アラインメントエラーは、校正用基板を使用して測定され、その結果、校正用基板の品質によって決定される表裏側アラインメントエラー測定になる。使用する表裏側アラインメントエラーの値は、このように、生成中のデバイスに依存しない。幾つかのデバイスの性能は、表裏側アラインメントエラーに強力に相関し、したがってこれを最適にすることが望ましい。
【００６６】
第五の実施形態では、基準マーク３０をアルミにエッチングした状態のガラスプレート３１を、図１１で示すように表裏側アラインメント光学機器３５のオブジェクトウィンドウに配置する。図１２で示すように、基準マーク３０はｘ方向とｙ方向の両方で対称である。アラインメントシステムＡＳは、上から基準マーク３０を検出し、表裏側アラインメント光学機器を通して、描像した光学ベクトルを求める。装置がその後に再校正を必要とする場合は、同じガラスプレートを再び校正に使用することができる。
【００６７】
上から読み取った場合と（表裏側アラインメント光学機器を通して）下側から読み取った場合の基準マーク３０の不一致は、従来の校正方法を使用して求めることができる。基板テーブルの高さは、基準マーク３０がアラインメントシステムＡＳの焦点にあることを保証するために、これら２つの読み取りの間で調節する必要がある。
【００６８】
あるいは、表裏側アラインメント光学機器のオブジェクトウィンドウに、基準マーク３０をエッチングすることができる。これで、基準マークが永久的に存在し、校正が容易かつ単純になる。
【００６９】
このような方法は、オーバレイを測定したり、表裏側アラインメント光学機器の性能を評価したりせず、デバイスの動作を直接試験して、オーバレイの有効性を求める。したがって、これは表裏側アラインメント光学機器に依存しない。デバイスの動作を最適化するためにオーバレイを調節することによって、デバイスが生成される。このような手順は、デバイス自体を試験することによって、例えば表裏側アラインメント光学機器などの問題を打ち消すが、これは明らかに処理するデバイスに特定のものである。
【００７０】
第二パターンは、第一パターンから既知のオフセットにあることが好ましい。したがって、既知のオフセットの有効性を測定することができる。複数の第一パターンまたはデバイス層があって、第一セットのデバイス層を形成し、複数の第二パターンまたはデバイス層が、第二セットのデバイス層を形成し、各第二デバイス層は、第一デバイス層に対応する。各第二デバイス層は、異なる量だけ対応する第一デバイス層からオフセットすることが好ましい。したがって、生成される各デバイスは、異なるオーバレイを有し、最適のオーバレイを求めるために、デバイスを試験する。あるいは、上述した方法を反復し、反復するごとに異なるオフセットを使用することができる。使用する様々なオフセットは、基板の面における平行移動、基板の面の回転および／または拡大でよい。
【００７１】
基板の校正は、従来はオフセットが分かっている校正用基板を使用して実行している。したがって、校正は校正用基板の正確さに依存し、校正用基板が損傷すると、装置の校正に反映される。校正は時間および費用もかかる。校正用基板を特別に装置に装填しなければならないからである。装置の校正は、装置の「ドリフト」のせいで、時間の経過とともに正確さが低下することがある。
【００７２】
このような実施形態の実現により表裏側アラインメント光学機器を校正する方法は、表裏側アラインメント光学機器のオブジェクトウィンドウに永久的にマークされたアラインメントマークを使用することを含む。アラインメントマークは、表裏側アラインメント光学機器のオブジェクトウィンドウにエッチングすることが好ましい。
【００７３】
この方法を使用すると、校正用基板を機械に装填する必要がない。手順は単純、迅速かつ正確である。リソグラフィ装置の校正は、校正のドリフトを回避するために、一定の間隔で実行することができる。
【００７４】
アラインメントマークは、上下から直接読み取るので、表裏側アラインメントのオフセットは直接決定される。上下から読み出しているアラインメントマークによるオフセットを全て校正し、補正することができる。
【００７５】
アラインメントマークは、鏡面対称を有することが好ましく、これによって基準マークを変更せずに上下から検出することができる。
【００７６】
装置は、投影ビームの伝搬方向に平行な方向にて正確に移動でき、アラインメントマークを両方の側から、つまり表裏側アラインメント光学機器を使用し、表裏側アラインメント光学機器を使用せずに、焦点へと運べることが好ましい。
【００７７】
第六の実施形態では、上側にマーク４０が、下側にマーク４１がある基板Ｗを、マーク４１が図１３で示すように表裏側アラインメント光学機器のオブジェクトウィンドウの１つに入るように、基板テーブルＷＴに配置する。アラインメントシステムＡＳを使用してマーク４０を検出し、次にアラインメントシステムＡＳを使用して、表裏側アラインメント光学機器３５を通してマーク４１を検出する。マーク４０とマーク４１との間の変位を、このように計算する。次に、マーク４１が表裏側アラインメント光学機器の別のブランチのオブジェクトウィンドウに入るように、基板を平行移動させ、マーク４０とマーク４１の間の変位を計算する。２つの変位計算値の差が、非対称の回転エラーを示す。
【００７８】
リソグラフィ装置の校正は、平行移動エラー、回転エラーおよび／または拡大エラーの測定を伴う。そのうち最大のエラーは回転エラーであり、これは５００ｎｍの正確さまでしか測定することができず、平行移動または拡大エラーの値よりはるかに大きい。回転を校正する現在の方法は、ガラス基板の使用を含む。しかし、これはガラスの特性によるエラーを持ち込む。
【００７９】
したがって、装置の回転エラーは、より高い正確さで検出される。第一および第二マークは、基板の対向する側で相互にほぼ対向することが好ましい。
【００８０】
第二マークは、表裏側アラインメント光学機器を使用して検出することが好ましい。第二マークの第一位置は、表裏側アラインメント光学機器の第一ブランチを使用して検出することが好ましく、第二マークの第二位置は、表裏側アラインメント光学機器の第二ブランチを使用して検出する。
【００８１】
第七の実施形態では、第一側には第一および第二マーク５１、５２で、第一マークの反対側の第二側では第三および第四マーク５３、５４で基板をマークする。図１４で示すように、第一および第三マークは相互にほぼ対向し、第二および第四マークが相互にほぼ対向する。
【００８２】
アラインメントシステムＡＳを使用して、第一マーク５１および第二マーク５２の位置を検出し、表裏側アラインメント光学機器を使用して、第三マーク５３の位置を検出する。第一マーク５１と第三マーク５３の間の変位ベクトルｄaをこのように計算する。次に、図１４Ｂで示すように、第四マーク５４が表裏側アラインメント光学機器の同じブランチのオブジェクトウィンドウに入るように、基板Ｗの面で基板を平行移動させる。表裏側アラインメント光学機器を使用して、第一および第二マーク５１、５２の位置を再び検出し、第四マーク５４の位置を検出する。第三マーク５３と第四マーク５４の間の第二変位ベクトルｄbを求める。これで、回転エラーが下式によって与えられる。
Ｒｏｔ＊ｄｘ＝ｄa−ｄb
ここで、ｘは第一アラインメントマーク５１と第二アラインメントマーク５２の間の距離である。
【００８３】
この方法を、基板の第一および第二側にあるマーク１つのみを使用するように説明してきたが、より多くのマークを使用し、校正すると、さらに正確さが向上する。基板の裏側にある補足的マークを、表裏側アラインメント光学機器の異なるブランチに通して投影し、その位置を同時に検出することができる。
【００８４】
第一および第二マークは、可能な限り離すことが好ましい。つまり、ｘは可能な限り大きくなければならない。
【００８５】
さらなる実施例では、このような方法を使用して正確に校正してある基板を使用して、特に回転エラーに関して、他のリソグラフィ装置の校正に使用する。
【００８６】
したがって、１つの基板を使用して、装置の平行移動、拡大および回転エラーを求めることができる。この方法のさらなる利点は、ウェハ上のマークの位置に関して、事前の知識が必要ないことである。
【００８７】
アラインメントは、表裏側アラインメント光学機器を使用してよいが、これを使用して他のアラインメント方法を特徴付けることもできる。
【００８８】
第一および第三マーク（および第二および第四マーク）は、相互に対してほぼ対向することが好ましい。基板は、少なくとも２ｃｍだけ平行移動することが好ましい。平行移動量が大きいほど、装置が校正される正確さが向上する。
【００８９】
以上、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。また、実施形態は、本明細書で説明するような方法を実行するためにリソグラフィ装置を制御するコンピュータプログラム（例えば１つまたは複数のセットまたはシーケンスの命令）、および機械で読み取り可能な形態で１つまたは複数のこのようなプログラムを記憶する記憶媒体（例えばディスク、半導体メモリ）も含む。本説明は本発明を制限する意図ではない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示したものである。
【図２】典型的な表裏側アラインメント光学機器を示したものである。
【図３Ａ】本発明の第一の実施形態による方法の途中である透明基板の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａで示した基板の断面図である。
【図４Ａ】本発明の第一の実施形態による方法のその後のステージにおける図３の基板の平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａで示した基板の断面図である。
【図５Ａ】本発明の第二の実施形態を示したものである。
【図５Ｂ】本発明の第二の実施形態を示したものである。
【図６】本発明の第三の実施形態で使用する基板を示したものである。
【図７Ａ】図６で示した基板上のマークの検出位置を示したものである。
【図７Ｂ】図６で示した基板上のマークの検出位置を示したものである。
【図８】複数の第一デバイス層が印刷された基板を示したものである。
【図９Ａ】各第二デバイス層が、第一デバイス層から異なるｙオフセットを有する状態で、図８で示した基板を示したものである。
【図９Ｂ】各第二デバイス層が、第一デバイス層から異なるｘオフセットを有する状態で、図８で示した基板を示したものである。
【図９Ｃ】各第二デバイス層が第一デバイス層から異なる回転オフセットを有する状態で、図８で示した基板を示したものである。
【図９Ｄ】各第二デバイス層が第一デバイス層から異なる拡大オフセットを有する状態で、図８で示した基板を示したものである。
【図９Ｅ】各第二デバイス層がマトリクスアレイで異なるｘおよびｙオフセットを有する状態で、図８で示した基板を示したものである。
【図１０】様々なオフセットについてデバイスの性能を示すグラフである。
【図１１】表裏側アラインメント光学機器の校正におけるガラス基板の使用を示したものである。
【図１２】図１１で使用するようなガラス基板の平面図である。
【図１３】回転エラーの計算に関わる装置を示したものである。
【図１４Ａ】本発明の第七の実施形態で使用するような基板上のマークを示したものである。
【図１４Ｂ】平行移動している図１４Ａで示したような基板を示したものである。
【図１】
2006041531.tif 000003
【図２】
2006041531.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【外国語明細書】
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