(57)【要約】【課題】リソグラフィ投影装置において、基板をこの装置に整列するために要する基板上の整列マークのスペースを最小にして、基板を有効使用する整列システム・方法を提供すること。【解決手段】整列システムは、基板のスクライブレーン５の中にある、複数のライン・スペースを含む整列マーク１８を照明スポット７で照明し、その二つの像を空間フィルタリングなしに転送し、これらの像を互いに対して１８０°回転し、かつ二つの像を結合し、この結合した像から整列信号を検出し、この検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決める。整列マークは、基板の粗および微細整列の両方に使うことができ、両段階に別々のマークが必要ないので、整列目的で基板上に必要なスペースが少ししか要らない。【選択図】図３
2006114919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置であって、
放射線ビームを調節するように構成した照明システム、
パターン化した放射線ビームを作るために該放射線ビームの断面にパターンを与えることができるパターニング装置を支持するように構成した支持体、
基板を保持するように構成した基板テーブル、
パターン化したビームを基板の目標部分上に投影するように構成した投影システム、および
基板上の、複数のライン・スペースを含む、整列マークを照明スポットで照明するように構成した整列システム、を含み、該整列システムが、
照明した整列マークの二つの像を空間フィルタリングなしに転送し、これらの像を互いに対して１８０°回転し、かつ二つの像を結合するように構成したコンバイナシステム、および
結合した像から整列信号を検出し、かつ検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した検出システム（２８）、を含む装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記照明スポットの中心を貫通し且つ前記照明スポットの周辺で終るライン・セグメントの長さが前記基板のスクライブレーンの方向の前記整列マークの長さより短い装置。
【請求項３】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記整列マークが周期性ｐのＮ対のライン・スペースを含み、そして
前記照明スポットの中心を通り且つ前記基板のスクライブレーンの方向に測定した、前記照明スポットの幅が実質的にＭ対のライン・スペースに相当し、前記検出した整列信号が実質的に等しい振幅の複数の大域極値を含み、前記選択した極値が複数の大域極値の一つである装置。
【請求項４】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記整列マークが第１組の周期性ｐのライン・スペースのＮ１対および第２組の周期性ｐのライン・スペースのＮ２対の組合せを含み、そして
第１組および第２組が第１組の前記スペースの一つより広い幅のスペースで分けられている装置。
【請求項５】
請求項４に記載のリソグラフィ装置に於いて、Ｎ２がＮ１より小さく、
前記照明スポットの中心を通り且つ前記基板のスクライブレーンの方向に測定した、前記照明スポットの幅が実質的にＭ対のライン・スペースに相当し、そして
前記検出した整列信号が実質的に等しい振幅の複数の大域極値を含み、
前記検出システムが前記検出した整列信号のセグメントで前記第２組のＮ２対に相当する最大極値を選択するように構成してあり、そして
前記検出システムがこの選択した最大極値を基準値として使って複数の極値の一つを選択するように構成してある装置。
【請求項６】
請求項４に記載のリソグラフィ装置に於いて、Ｎ２がＮ１に等しく、
前記照明スポットの中心を通り且つ前記基板のスクライブレーンの方向に測定した、前記照明スポットの幅が実質的にＭ対のライン・スペースに相当し、Ｍが（Ｎ１＋Ｎ２）より小さく、
前記検出した整列信号が大域極値を有する二つのセグメントと二つのセグメントの間の局所セグメントを含み、そして
前記整列システムがこの局所セグメントの中の局所極値を前記選択した極値として選択するように構成してある装置。
【請求項７】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記整列マークがｍ対のライン・スペースをｎグループ含み、このｎグループの各々が周期性ｐを有し、
前記検出した整列信号が２ｎ−１の特性信号セグメントおよび複数の大域極値を含み、そして
該複数の大域極値の各々が実質的に同じ振幅を有し、
前記選択した極値が複数の大域極値の一つである装置。
【請求項８】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記整列マークが、
前記基板のスクライブレーンの方向の第１整列マーク構造体、および
ｍ対のライン・スペースのｎグループを１組を、含み、該ｎグループの各々が前記スクライブレーン方向に対して、０から９０°までの範囲内の角度の方向に周期性ｐを有する第２整列マーク構造体を含み、そして
前記整列システムは、前記整列マークを前記スクライブレーンに対して前記角度で走査しながら、前記整列信号を検出するように構成してある装置。
【請求項９】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記整列マークの長さが実質的に８０μｍに等しく、前記整列マークの幅が実質的に４０μｍに等しく、そして、前記整列マークの周期性が実質的に１μｍに等しい装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記整列システムが、前記照明スポットを前記整列マークと整列するために、前記整列マークの初期位置を得るように構成してある装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記コンバイナシステムが前記照明した整列マークの二つの像を空間フィルタリングなしに転送し、これらの像を互いに対して１８０°回転し、かつ二つの像を結合するように構成した、１組の光学素子を含む装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記検出システムが、前記結合した像から整列信号を検出するように構成した検出器およびこの検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した信号解析器を含む装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のリソグラフィ装置に於いて、前記検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することが、
所定のテンプレート間隔を有する整列マーカに関連するテンプレート関数を構成する工程、
一連の整列位置に対して、重相関係数を整列位置の関数として得るために上記検出した整列信号にこのテンプレート関数を適合する工程、
整列位置の関数としてのこの重相関係数からこの整列マーカテンプレートに関連する極値を決定する工程、および該極値から唯一の整列位置を決定する工程、を含む装置。
【請求項１４】
基板を整列するための整列システムであって、
基板上の整列マークを照明スポットで照明するように構成したスポット線源、
照明した整列マークの二つの像を空間フィルタリングなしに転送し、これらの像を互いに対して１８０°回転し、かつ二つの像を結合するように構成したコンバイナシステム、および
該結合した像から整列信号を検出し、かつ検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した検出システム（２８）、を含むシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記照明スポットの中心を貫通し且つ前記照明スポットの周辺で終るライン・セグメントの長さが前記基板のスクライブレーンの方向の前記整列マークの長さより短いシステム。
【請求項１６】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記照明スポットの面積が前記整列マークの面積より小さいシステム。
【請求項１７】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記整列マークが周期性ｐのＮ対のライン・スペースを含み、
前記検出した整列信号が実質的に等しい振幅の複数の大域極値を有し、そして
前記選択した極値が複数の大域極値の一つであるシステム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の整列システムに於いて、前記照明スポットの中心を通り且つ前記基板のスクライブレーンの方向に測定した、前記照明スポットの幅が実質的にＭ対のライン・スペースに相当するシステム。
【請求項１９】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記整列マークが第１組の周期性ｐのライン・スペースのＮ１対および第２組の周期性ｐのライン・スペースのＮ２対の組合せを含み、そして
前記第１組および第２組があるスペースで分けられているシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の整列システムに於いて、前記第１組および第２組を分けるスペースの幅が前記第１組の前記スペースの一つより広いシステム。
【請求項２１】
請求項１９に記載の整列システムに於いて、Ｎ２がＮ１より小さく、
前記検出システムが前記検出した整列信号のセグメントで前記第２組のＮ２対に相当する最大極値を選択するように構成してあり、そして
前記検出システムが選択した最大極値を基準値として使って複数の極値の一つを選択するように構成してあるシステム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の整列システムに於いて、前記照明スポットの中心を通り且つ前記基板のスクライブレーンの方向に測定した、前記照明スポットの幅が実質的にＭ対のライン・スペースに相当し、そして
前記検出した整列信号が実質的に等しい振幅の複数の大域極値を含むシステム。
【請求項２３】
請求項１９に記載の整列システムに於いて、Ｎ２がＮ１に等しく、
前記検出した整列信号が大域極値を有する二つのセグメントと二つのセグメントの間の局所セグメントを含み、そして
前記整列システムが局所セグメントの中の局所極値を前記選択した極値として選択するように構成してあるシステム。
【請求項２４】
請求項２３に記載の整列システムに於いて、前記照明スポットの中心を通り且つ前記基板のスクライブレーン（５）の方向に測定した、前記照明スポットの幅が実質的にＭ対のライン・スペースに相当し、Ｍが（Ｎ１＋Ｎ２）より小さいシステム。
【請求項２５】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記整列マークがｍ対のライン・スペースをｎグループ含み、該ｎグループの各々が周期性ｐを有し、
前記検出した整列信号が２ｎ−１の特性信号セグメントおよび複数の大域極値を含み、そして
前記選択した極値が複数の大域極値の一つであるシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の整列システムに於いて、前記複数の大域極値の各々が実質的に同じ振幅を有するシステム。
【請求項２７】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記整列マークが、
前記基板のスクライブレーンの方向の第１整列マーク構造体、および
ｍ対のライン・スペースのｎグループを１組、を含み、該ｎグループの各々が前記スクライブレーン方向に対して、０から９０°までの範囲内の角度の方向に周期性ｐを有する第２整列マーク構造体を含み、そして
前記整列システムは、前記整列マークを前記スクライブレーン方向に対してこの角度で走査しながら、前記整列信号を検出するように構成してあるシステム。
【請求項２８】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記整列マークの長さが実質的に８０μｍに等しく、前記整列マークの幅が実質的に４０μｍに等しく、そして前記整列マークの周期性が実質的に１μｍに等しいシステム。
【請求項２９】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記整列システムが、前記照明スポットを前記整列マークと整列するために、前記整列マークの初期位置を得るように構成してあるシステム。
【請求項３０】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記コンバイナシステムが前記照明した整列マークの二つの像を空間フィルタリングなしに転送し、これらの像を互いに対して１８０°回転し、および二つの像を結合するように構成した、１組の光学素子を含むシステム。
【請求項３１】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記検出システムが、前記結合した像から整列信号を検出するように構成した検出器および検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した信号解析器を含むシステム。
【請求項３２】
請求項１４に記載の整列システムに於いて、前記検出システムは、前記検出した整列信号の中の複数の極値の一つを、
所定のテンプレート間隔を有する整列マーカに関連するテンプレート関数を構成する工程、
一連の整列位置に対して、重相関係数を整列位置の関数として得るために前記検出した整列信号にこのテンプレート関数を適合する工程、
整列位置の関数としての重相関係数から整列マーカテンプレートに関連する極値を決定する工程、および、極値から唯一の整列位置を決定する工程、によって選択するように構成してあるシステム。
【請求項３３】
デバイス製造方法であって、
放射線のパターン化したビームを基板上に投影する工程、
基板上のスクライブレーンの中の、複数のライン・スペースを含む、整列マークを照明スポットで照明する工程、
照明した整列マークの像を空間フィルタリングなしに転送する工程、
互いに対して１８０°回転した整列マークの二つの像を結合する工程、および
結合した像から整列信号を検出し、かつ該検出した整列信号の中の極値を選択することによって唯一の整列位置を決める工程、を含む方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載のデバイス製造方法に於いて、前記照明スポットの寸法がスクライブレーン方向の前記整列マークの長さより短い方法。
【請求項３５】
請求項３３に記載のデバイス製造方法に於いて、前記照明スポットの面積が前記整列マークの面積より小さい方法。
【請求項３６】
請求項３３に記載のデバイス製造方法に於いて、前記整列マークが周期性ｐのＮ対のライン・スペースを含み、
前記検出した整列信号が実質的に等しい振幅の複数の大域極値を含み、そして
前記選択した極値が複数の大域極値の一つである方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載のデバイス製造方法に於いて、前記照明スポットの中心を通り且つ前記基板のスクライブレーンの方向に測定した、前記照明スポットの幅が実質的にＭ対のライン・スペースに相当する方法。
【請求項３８】
請求項３３に記載のデバイス製造方法に於いて、前記整列マークが第１組の周期性ｐのライン・スペースのＮ１対および第２組の周期性ｐのライン・スペースのＮ２対の組合せを含み、そして
前記第１組および第２組があるスペースで分けられている方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載のデバイス製造方法に於いて、前記第１組および第２組を分けるスペースの幅が前記第１組の前記スペースの一つより広い方法。
【請求項４０】
請求項３８に記載のデバイス製造方法に於いて、Ｎ２がＮ１より小さく、
前記検出システムが前記検出した整列信号のセグメントで前記第２組のＮ２対に相当する最大極値を選択するように構成してあり、そして
前記検出システムが選択した最大極値を基準値として使って複数の極値の一つを選択するように構成してある方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載のデバイス製造方法に於いて、前記照明スポットの中心を通り且つ前記基板のスクライブレーンの方向に測定した、前記照明スポットの幅が実質的にＭ対のライン・スペースに相当し、そして
前記検出した整列信号が実質的に等しい振幅の複数の大域極値を含む方法。
【請求項４２】
請求項３８に記載のデバイス製造方法に於いて、Ｎ２がＮ１に等しく、
前記検出した整列信号が大域極値を有する二つのセグメントと二つのセグメントの間の局所セグメントを含み、そして
前記整列システムが局所セグメントの中の局所極値を前記選択した極値として選択するように構成してある方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載のデバイス製造方法に於いて、前記照明スポットの中心を通り且つ前記基板のスクライブレーンの方向に測定した、前記照明スポットの幅が実質的にＭ対のライン・スペースに相当し、Ｍが（Ｎ１＋Ｎ２）より小さい方法。
【請求項４４】
請求項３３に記載のデバイス製造方法に於いて、前記整列マークがｍ対のライン・スペースをｎグループ含み、該ｎグループの各々が周期性ｐを有し、
前記検出した整列信号が２ｎ−１の特性信号セグメントおよび複数の大域極値を含み、そして
前記選択した極値が複数の大域極値の一つである方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載のデバイス製造方法に於いて、前記複数の大域極値の各々が実質的に同じ振幅を有する方法。
【請求項４６】
請求項３３に記載のデバイス製造方法に於いて、前記整列マークが、
前記基板のスクライブレーンの方向の第１整列マーク構造体、
ｍ対のライン・スペースのｎグループを１組、を含み、該ｎグループの各々が前記スクライブレーン方向に対して、０から９０°までの範囲内の角度の方向に周期性ｐを有する第２整列マーク構造体を含み、そして
前記整列システムは、前記整列マークを前記スクライブレーン方向に対してこの角度で走査しながら、前記整列信号を検出するように構成してある方法。
【請求項４７】
請求項３３に記載のデバイス製造方法に於いて、前記整列マークの長さが実質的に８０μｍに等しく、前記整列マークの幅が実質的に４０μｍに等しく、そして前記整列マークの周期性が実質的に１μｍに等しい方法。
【請求項４８】
請求項３３に記載のデバイス製造方法であって、前記照明スポットを前記整列マークと整列するために、前記整列マークの初期位置を得る工程を含む方法。
【請求項４９】
請求項３３に記載のデバイス製造方法に於いて、極値を選択することが、
所定のテンプレート間隔を有する整列マーカに関連するテンプレート関数を構成する工程、
一連の整列位置に対して、重相関係数を整列位置の関数として得るために前記検出した整列信号にこのテンプレート関数を適合する工程、
整列位置の関数としての重相関係数から整列マーカテンプレートに関連する極値を決定する工程、および、該極値から前記唯一の整列位置を決定する工程、を含む方法。
【請求項５０】
基板を整列する方法であって、
基板上の、交互する複数のライン・スペースを含む、整列マークをスポットで照明する工程、
照明したマークの二つの像の少なくとも一つを他に関して回転し、これらの像の一つの他に関する回転が実質的に１８０°に等しくて結合した像を作るようにし、前記結合した像が前記回転後の前記二つの像に基づく工程、
結合した像に基づき、実質的に振幅が等しい複数の局所極値を含む、整列信号を検出する工程、および
検出した整列信号の中の複数の局所極値の一つを選択する工程、を含む方法。
【請求項５１】
整列システムであって、
基板上の整列マークを照明スポットで照明するように構成したスポット線源、
照明したマークの二つの像の少なくとも一つを他に関して回転し、これらの像の一つの他に関する回転が実質的に１８０°に等しくて結合した像を作るように構成し、前記結合した像が前記回転後の前記二つの像に基づく複数の光学素子、
結合した像から、実質的に振幅が等しい複数の局所極値を含む、整列信号を検出するように構成した検出器、および
検出した整列信号の中の複数の局所極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した信号解析器、を含むシステム。
【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、例えば、リソグラフィ装置で使うための、整列システム、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】
リソグラフィ装置は、基板に、通常はこの基板の目標部分上に、所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。その場合、マスクまたはレチクルとも呼ぶ、パターニング装置を使ってこのＩＣの個々の層に作るべき回路パターンを創成してもよい。このパターンを基板（例えば、シリコンウエハ）上の目標部分（例えば、一つまたは幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。このパターンの転写は、典型的には基板上に設けた放射線感応材料（レジスト）の層上への結像による。一般的に、単一基板が、順次パターン化される、隣接目標部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置には、全パターンをこの目標部分上に一度に露光することによって各目標部分を照射する、所謂ステッパと、このパターンを投影ビームによって与えられた方向（“走査”方向）に走査することによって各目標部分を照射し、一方、この基板をこの方向と平行または逆平行に同期して走査する、所謂スキャナがある。このパターンを基板上に印写することによってこのパターンをパターニング装置から基板へ転写することも可能である。
【０００３】
典型的リソグラフィプロセスでの重要な工程は、マスクパターンの像を基板上の正しい位置に投影するように、基板をリソグラフィ装置に整列することである。リソグラフィ技術によって製造した、半導体およびその他のデバイスは、このデバイスに多層を作るために多重露光を必要とするかも知れず、それでこれらの層を正しく整列することが必要不可欠かも知れない。相変わらずより小さい形態を結像するので、重ね合せ要件、従って整列プロセスに要求される精度が益々厳しくなる。
【０００４】
参考までにここに援用する、ＥＰ−Ａ−０，９０６，５９０に記載してある、一つの既知の整列システムでは、基板上のマークが、一つはＸおよび一つはＹの、２対の参照回折格子を含み、この２対の格子は、周期が僅かに違う。これらの格子を空間的可干渉光で照明し、回折した光を集めて検出器アレイ上に結像し、対応する正と負の次数の回折が干渉するように異なる次数の回折が分離してある。このアレイの各検出器は、参照格子および光検出機構を含む。基板を走査すると、この検出器の出力が同時に変る。１対の両格子からの信号が同時にピークに達するとき、マークが整列される。この種のシステムは、ダイナミックレンジが広く、且つ高次回折を使うことによって、マークの非対称性に比較的鈍感である。しかし、二つの格子に異なる周期を与える必要があるので、基板上にこれらの整列マークのために要するスペースの量が増大する。整列マークに捧げ、従ってデバイスの生産またはその他の目的に使えない、そのような“シリコン土地”を最小にすることが望ましい。
【０００５】
参考までにここに援用する、ＥＰ−Ａ−１，１４８，３９０に記載してある、もう一つの既知の整列システムは、コンパクトな自己参照干渉計を使って、＋９０°および−９０°に亘って回転した二つの重なる像を作り、次にそれらを瞳面で干渉させる。光学システムおよび（任意に）空間フィルタが１次ビームを選択・分離し、それらを検出器上に再結像する。ＥＰ−Ａ−１，１４８，３９０に記載してある、このシステムは、整列マークの対称中心の自己参照とも呼ぶ、特別な手法を使う。また、この整列システムは、正しい整列位置を決めるために検出した信号の包絡線を使う。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施例によるリソグラフィ装置は、放射線ビームを調節するように構成した照明システム、パターン化した放射線ビームを作るためにこの放射線のビームの断面にパターンを与えることができるパターニング装置を支持するように構成した支持体、基板を保持するように構成した基板テーブル、このパターン化したビームを基板の目標部分上に投影するためように構成した投影システム、および基板上の、複数のライン・スペース、を含む、整列マークを照明スポットで照明するように構成した整列システム、を含む。この整列システムは、照明した整列マークの二つの像を空間フィルタリングなしに転送し、これらの像を互いに対して１８０°回転し、および二つの像を結合するように構成したコンバイナシステム、およびこの結合した像から整列信号を検出し、かつこの検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した検出システムを含む。
【０００７】
もう一つの実施例によれば、基板を整列するための整列システムが基板上の整列マークを照明スポットで照明するように構成したスポット線源；照明した整列マークの二つの像を空間フィルタリングなしに転送し、これらの像を互いに対して１８０°回転し、および二つの像を結合するように構成したコンバイナシステム、およびこの結合した像から整列信号を検出し、かつこの検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した検出システムを含む。
【０００８】
更なる実施例によるデバイス製造方法は、放射線のパターン化したビームを基板上に投影する工程、この基板上のスクライブレーンの中の、複数のライン・スペースを含む、整列マークを照明スポットで照明する工程、照明した整列マークの像を空間フィルタリングなしに転送する工程、互いに対して１８０°回転した整列マークの二つの像を結合する工程、およびこの結合した像から整列信号を検出し、およびこの検出した整列信号の中の極値を選択することによって唯一の整列位置を決める工程、を含む。
【０００９】
更なる実施例による基板を整列する方法は、この基板上の、交互する複数のライン・スペースを含む、整列マークをスポットで照明する工程、この照明したマークの二つの像の少なくとも一つを他に関して回転し、これらの像の一つの他に関する回転が実質的に１８０°に等しくて結合した像を作るようにし、上記結合した像が上記回転後の上記二つの像に基づく工程、この結合した像に基づき、実質的に振幅が等しい複数の局所極値を含む、整列信号を検出する工程、およびこの検出した整列信号の中の複数の局所極値の一つを選択する工程、を含む。
【００１０】
更なる実施例による整列システムは、基板上の整列マークを照明スポットで照明するように構成したスポット線源、この照明したマークの二つの像の少なくとも一つを他に関して回転し、これらの像の一つの他に関する回転が実質的に１８０°に等しくて結合した像を作るように構成し、上記結合した像が上記回転後の上記二つの像に基づく複数の光学素子、この結合した像から、実質的に振幅が等しい複数の局所極値を含む、整列信号を検出するように構成した検出器、およびこの検出した整列信号の中の複数の局所極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した信号解析器を含む。
【００１１】
次に、この発明の実施例を、例としてだけ、添付の概略図を参照して説明し、それらの図面で対応する参照記号は対応する部品を指す。
【実施例】
【００１２】
この発明の少なくとも幾つかの実施例は、正確且つ明確な整列位置を達成する整列システムを含むリソグラフィ装置を提供するために適用してもよい。
【００１３】
この発明の一実施例によるリソグラフィ装置および整列システムの少なくとも一つの用途では、捕捉だけのためには別のセンサもマークも必要ない。
【００１４】
図１は、この発明の一実施例によるリソグラフィ装置を概略的に描く。この装置は、
放射線ビームＢ（例えば、ＵＶ放射線またはＥＵＶ放射線）を調整するように構成した照明システム（照明器）ＩＬ、
パターニング装置（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築し、且つこのパターニング装置をあるパラメータに従って正確に位置決めするように構成した第１位置決め装置ＰＭに結合した支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ、
基板（例えば、レジストを塗被したウエハ）Ｗを保持するように構築し、且つこの基板をあるパラメータに従って正確に位置決めするように構成した第２位置決め装置ＰＷに結合した基板テーブル（例えば、ウエハテーブル）ＷＴ、および
パターニング装置ＭＡによって放射線ビームＢに与えたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に投影するように構成した投影システム（例えば、屈折性投影レンズシステム）ＰＳを含む。
【００１５】
この照明システムは、放射線を指向し、成形し、または制御するための、屈折式、反射式、磁気式、電磁式、静電式若しくはその他の種類の光学要素、またはその任意の組合せのような、種々の型式の光学要素も包含してよい。
【００１６】
この支持構造体は、パターニング装置を支持、即ち、その重量を担持する。それは、パターニング装置を、その向き、リソグラフィ装置の設計、および、例えば、パターニング装置が真空環境に保持されているかどうかのような、その他の条件に依る方法で保持する。この支持構造体は、機械、真空、静電またはその他のクランプ手法を使ってパターニング装置を保持することができる。この支持構造体は、例えば、フレームまたはテーブルでもよく、それらは必要に応じて固定または可動でもよい。この支持構造体は、パターニング装置が、例えば投影システムに関して、所望の位置にあることを保証してもよい。ここで使う“レチクル”または“マスク”という用語のどれも、より一般的な用語“パターニング装置”と同義と考えてもよい。
【００１７】
ここで使う“パターニング装置”という用語は、放射線ビームの断面に、この基板の目標部分に創るようなパターンを与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきである。この放射線ビームに与えたパターンは、例えば、もしこのパターンが位相シフト形態または所謂補助形態を含むならば、基板の目標部分の所望のパターンと厳密には対応しないかも知れないことに注目すべきである。一般的に、放射線ビームに与えたパターンは、集積回路のような、この目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。
【００１８】
このパターニング装置は、透過性でも反射性でもよい。パターニング装置の例には、マスク、プログラム可能ミラーアレイ、およびプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクは、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型がある。プログラム可能ミラーアレイの一例は、小型ミラーのマトリックス配置を使用し、入射放射線ビームを異なる方向に反射するようにその各々を個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、このミラーマトリックスによって反射した放射線ビームにパターンを与える。
【００１９】
ここで使う“投影システム”という用語は、例えば使用する露光放射線に対して、または浸漬液の使用または真空の使用のような他の要因に対して適宜、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁式および静電式光学システム、またはその任意の組合せを含む、あらゆる型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。ここで使う“投影レンズ”という用語のどれも、より一般的な用語“投影システム”と同義と考えてもよい。
【００２０】
ここに描くように、この装置は、透過型（例えば、透過性のマスクを使用する）である。その代りに、この装置は、反射型（例えば、上に言及した型式のプログラム可能ミラーアレイを使用する、または反射性マスクを使用する）でもよい。
【００２１】
このリソグラフィ装置は、二つ（二段）以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”機械では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露光用に使ってもよい。
【００２２】
このリソグラフィ装置は、投影システムと基板の間のスペースを埋めるように、この基板の少なくとも一部を比較的屈折率の高い液体、例えば水によって覆う型式でもよい。浸漬液をこのリソグラフィ装置の他のスペース、例えば、マスクと投影システムの間にも加えてよい。浸漬法は、投影システムの開口数を増すためにこの技術でよく知られている。ここで使う“浸漬”という用語は、基板のような、構造体を液体の中に沈めなければならないことを意味するのではなく、それどころか露光中に投影システムと基板の間に液体があることを意味するだけである。
【００２３】
図１を参照して、照明器ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線ビームを受ける。この線源とリソグラフィ装置は、例えば、線源がエキシマレーザであるとき、別々の存在であってもよい。そのような場合、この線源がリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射線ビームは、線源ＳＯから、例えば適当な指向ミラーおよび／またはビーム拡大器を含むビーム送出システムＢＤを使って、照明器ＩＬへ送られる。他の場合、例えば、線源が水銀灯であるとき、線源がこの装置の一部分であってもよい。この線源ＳＯと照明器ＩＬは、もし必要ならビーム送出システムＢＤと共に、放射線システムと呼んでもよい。
【００２４】
照明器ＩＬは、放射線ビームの角強度分布を調整するための調整装置ＡＭを含んでもよい。一般的に、この照明器の瞳面での強度分布の少なくとも外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側およびσ内側と呼ぶ）を調整できる。その上、照明器ＩＬは、一般的に、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含んでもよい。この照明器は、その断面に所望の均一性および強度分布を有するように、この放射線ビームを調節するために使ってもよい。。
【００２５】
放射線ビームＢは、支持構造体（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニング装置（例えば、マスクＭＡ）に入射し、このパターニング装置によってパターン化される。マスクＭＡを横断してから、放射線ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計測装置、線形エンコーダまたは容量式センサ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め装置ＰＭおよびもう一つの位置センサ（図１にはっきりとは図示せず）を使ってマスクＭＡをビームＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成する、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）を使って実現してもよい。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成する、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）を使って実現してもよい。ステッパの場合は（スキャナと違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク整列マークＭ１、Ｍ２および基板整列マークＰ１、Ｐ２を使って整列してもよい。図示する基板整列マークは、専用の目標部分を占めるが、それらは目標部分の間のスペースにあってもよい（それらは、スクライブレーン整列マークとして知られる）。同様に、マスクＭＡ上に二つ以上のダイが設けてある場合は、マスク整列マークがダイ間にあってもよい。
【００２６】
図示する装置は、以下のモードの少なくとも一つで使うことができる。
１．ステップモードでは、放射線ビームに与えた全パターンを目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一静的露光で）投影しながら、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを本質的に固定して保持する。次に基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して異なる目標部分Ｃを露光できるようにする。ステップモードでは、露光領域の最大サイズが単一静的露光で結像する目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードでは、放射線ビームの与えたパターンを目標部分Ｃ上に投影（即ち、単一動的露光）しながら、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期して走査する。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（縮）倍率および像反転特性によって決める。走査モードでは、露光領域の最大サイズが単一動的露光での目標部分の（非走査方向の）幅を制限し、一方走査運動の長さが目標部分の（走査方向の）高さを決める。
３．もう一つのモードでは、プログラム可能パターニング装置を保持するマスクテーブルＭＴを本質的に固定し、放射線ビームに与えたパターンを目標部分Ｃ上に投影しながら、基板テーブルＷＴを動かしまたは走査する。このモードでは、一般的にパルス化した放射線源を使用し、プログラム可能パターニング装置を基板テーブルＷＴの各運動後または走査中の連続する放射線パルスの間に必要に応じて更新する。この作動モードは、上に言及した型式のプログラム可能ミラーアレイのような、プログラム可能パターニング装置を利用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用できる。
上に説明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った使用モードも使ってよい。
【００２７】
リソグラフィ装置でのウエハの整列を含む用途では、本発明の実施例による整列マークを粗および微細ウエハ整列の両方に使うことができる。そのような使用法は、両段階に別々のマークが必要ないので、整列目的でウエハ（土地）上に必要なスペースが少ししか要らない結果となる。この微細ウエハ整列は、この技術の整列システムのある状態で存在する曖昧さなしの整列位置の正しい決定に繋がる。特に捕捉用に使う周期性の異なる追加の格子が必要ないかも知れないことが必要な土地が少ない結果となる。操作使用のスループットコスト（即ち、ウエハの整列に消費する時間）は、追加の捕捉格子またはマークを走査する必要がないので、負に影響しない。また、リソグラフィ装置に別の捕捉センサを必要とすることもなくなる。
【００２８】
本装置および方法は、整列システムが空間フィルタリングを使わない整列システムであるときに有利に適用することができる。整列に空間フィルタリング技術を使わない結果として、更なる処理のために整列マークから鮮明な像が可能である。そのような空間フィルタリングを使わない整列システムの例は、参考までにここに援用する、特許出願ＥＰ−Ａ−１，１４８，３９０に記載してある。この整列システムは、１８０°の対称性を持つマークの対称中心を自己参照する整列センサを含む。この整列マークの像を二つに分け、次にそれらを互いに関して１８０°回転し、次に干渉計で可干渉性に再結合する。干渉計経路の適正な位相調整によって、再結合した像は、振幅で建設的にまたは相殺的に干渉する。プリズムを使って二つの像を作り、これら二つの像を互いに関して回転し、およびこれら二つの像を干渉計的に再結合してもよい。
【００２９】
図２に、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置に使う整列システム１０の簡略化した概略図を示す。整列システム１０は、ビームスプリッタ１４に電磁放射線１３を供給する、レーザのような、照明源１２を含む。この電磁放射線の一部は、コーティング１６から反射され、整列マークまたはターゲット１８を照明する。整列マーク１８は、感光性基板またはウエハ２０上または内に置いてある。感光性基板２０は、ステージ２２の上に置いてある。ステージ２２は、矢印２４で示す方向に走査してもよい。整列マーク１８から回折した電磁放射線は、ビームスプリッタ１４を通過し、像回転装置２６が集める。良い品質の像を作る必要はないが、整列マーク１８の形態を解像すべきであることを理解すべきである。像回転装置２６は、整列マーク１８の二つの像を作り、これらの像の一つを他に関して１８０°回転し、および次に二つの像を再結合する、光学素子の何か適当なセットでよく、プリズムの組合せが好ましい。像回転装置２６が確立する回転中心を通過する光線がセンサ整列軸２７を形成する。検出器２８が像回転装置２６から電磁放射線を受ける。検出器２８は、次に信号解析器３０に信号を与える。信号解析器３０は、ステージ２２に結合してあり、整列マーク１８の中心を確定したとき、整列マーク１８の中心が（例えば、位置センサ１５を使って）分るようになっている。従って、整列マーク１８の位置が、ステージ２２に関して非常に正確に分る。従って、整列マーク１８の中心の位置は、参照位置に対して実質的に正確に分る。その上、このマークの中心は、比較的悪い像ででも非常に正確に確定するかも知れない。
【００３０】
図示する実施例は、照明ビームを整列マーク１８の方へ向け且つこのマーク１８からの像を像回転装置２６の方へ向けるためにビームスプリッタ１４を使うことを注記する。当業者には、他の（光学的）装置を使ってウエハ２０上の整列マーク１８を照明し且つこの整列マーク１８の像を検出するという同じ結果を得てもよいことが明白だろう。
【００３１】
図２に示すような光学装置は、ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−１，１４８，３９０に多数の実施例を参照して更に詳しく説明してあり、その説明を参考までにここに援用する。この明細書は、可干渉性照明源、像対の干渉計的組合せ、および干渉計的性質に基づく検出による検出システムを備える整列システムの実施例を記載する。
【００３２】
検出システムまたは検出器２８は、結合した像の強度測定に基づいてもよく、例えば、その上に結合した像を投影する検出器でもよい。この回転した像の組合せは、整列マーク１８が照明スポット７（以下参照）に関して動くとき、照明した整列マーク１８の像が互いに重なるので、畳込み測定法と見做すことができる。従来の検出システムでは、参照格子を使い、その上に周期的整列マークを結像し、その後ある格子次数だけを検出用に使う。現発明の少なくとも幾つかの実施例による整列システム１０に瞳フィルタリング（または空間フィルタリング）がないので、全ての像情報が使える。これは、更なる利点として現発明の少なくとも幾つかの実施例による捕捉方法が中間工程：即ち、（必要なとき）同じ種類の照明および検出を使う微細ウエハ整列と祖ウエハ整列の両方を何も必要としないということがある。整列マークとして格子を使うときの次数フィルタリングのような中間工程が必要ない。
【００３３】
照明スポット７の寸法は、本発明の実施例では、スクライブレーン方向に整列マーク１８の長さより小さい。これは、正確且つ明確な整列のために十分な信号データ特性をもたらすだろう。しかし、照明スポット７の寸法は、スクライブレーン方向に整列マーク１８の長さより大きいことも可能である。
【００３４】
多数の異なる種類の整列マークを本整列システム１０に関して使ってもよく、それで多数の異なる種類を以下に説明する。
【００３５】
特別の実施例で、整列マーク１８は、所定の周期性ｐのＮ対のライン・スペースを含み、照明スポット７は、スクライブレーン方向の寸法がＭ対のライン・スペースに相当し、検出した信号が実質的の同じ値の所定数の大域極値（例えば、（２Ｎ−１）−２（Ｍ−１））を有する結果となり、および極値の特定の一つが大域極値の一つである。この実施例は、エッジ検出を使うことを可能にするが、メサ型信号包絡線を伴う。全ての整列マーク１８を（微細）整列用に使う。一例として、中間大域極小値を選ぶことができる。
【００３６】
更なる組の実施例では、整列マーク１８が第１組の所定の周期性のライン・スペースのＮ１対、および第２組の所定の周期性のライン・スペースのＮ２対を含み、この第１および第２組が所定のスペースによって分離されている。このスペースは、例えば、この周期性ピッチの整数倍に等しい。そのようなスペースは、整列マーク１８に、検出した整列信号に別の特性を生じる、追加の特徴を与えるために使ってもよく、それは明確な整列位置を決める際に更に支援できる。
【００３７】
例えば、Ｎ２＜Ｎ１の特別な実施例では、照明スポット７のスクライブレーン方向の大きさがＭ対のライン・スペースに等しく、検出した信号が実質的に等しい値の所定数の大域極値を有する結果となり、および第２組のＮ２対は、特別な追加の信号セグメントを生じ、その場合整列システムは、更にこの追加の信号セグメントで最大極値を最初に選択し、次にこの最初に選択した最高値を基準値として使って極値の特別な一つを選択するように更に構成してある。この追加のセグメントは、検出した信号の関連する追加の特性から検出するのが容易であり、それでより頑強な整列システムを提供する。
【００３８】
Ｎ２＝Ｎ１であるもう一つの実施例では、照明スポット７の大きさがスクライブレーン方向にＭ対のライン・スペースに等しく、Ｍは（Ｎ２＋Ｎ１）より小さく、検出した信号が大域極値の二つのセグメントと二つのセグメントの間の局所セグメントを有する結果となり、および整列システムは、この局所セグメントの局所的極値を極値の特別な一つとして選択するように更に構成してある。
【００３９】
整列マーク１８の更なる実施例では、周期的格子のサブセグメンテーションを使い、それは検出した信号に非常に特殊なパターンを生じるかも知れない。整列マーク１８は、所定の周期性のライン・スペースのｍ対をｎグループ含み、２ｎ−１の特性信号セグメントを有する整列信号を生じ、および極値の特別な一つが大域極値の一つである。これらの特性信号セグメントは、例えば、上昇極小値が続く下降極小値のダイヤモンド形を含んでもよい。照明スポット７は、スクライブレーン方向にｋが整数である、ｋグループに相当する寸法を有し、検出した整列信号が非常に予測しやすい予測通りの形になる。
【００４０】
本発明の更なる実施例では、整列マーク１８は、スクライブレーン方向の第１整列マーク構造、およびスクライブレーン方向と０と９０°の間の角度（例えば、垂直）の方向に所定の周期性のライン・スペースのｍ対のｎグループを１組含む第２整列マーク構造を含み、並びにこの整列システムは、この整列マークをスクライブレーン方向に対してこの角度で走査しおよび極値のこの特別な一つを決めるように構成してある。これは、ＸおよびＹ方向整列のために別のマークが必要ないので、クロスセグメンテーションで捕捉することを可能にし、スクライブレーンのスペースを節約する。再び、任意にこの照明スポットは、スクライブレーン方向にｋグループに相当する寸法を有する。
【００４１】
更なる実施例では、検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することが、所定のテンプレート間隔を有する整列マーカに関連するテンプレート関数を構成する工程、一連の整列位置に対して、重相関係数を整列位置の関数として得るために、検出した整列信号にテンプレート関数を適合する工程、整列位置の関数としてのこの重相関係数から整列マーカテンプレートに関連する極値を決定する工程およびこの極値から唯一の整列位置を決定する工程を含む。そのようなテンプレート適合実施例を使うことによって、この捕捉を任意且つ非周期的構造まで拡げることができる。この捕捉頑強性は強化され、このテンプレート適合実施例を微細調整に対しても使ってよく、それは、整列マーク選択に関する追加の柔軟性をもたらす。
【００４２】
使用する整列マーク、およびこの整列マークの周辺領域の種類に依って、決定アルゴリズムを二つの変形の一つで使ってもよい。第１変形では、極値を、閾値を超える全ての極値を決めて最も急峻な極値を選択することによって決める。第２変形では、極値の一つが最大値を有し、それでこの極値を選択する。
【００４３】
図３に、整列マーク１８の第１実施例を示す。整列マーク１８は、ウエハ２０（そのダイ部をスクライブレーン５の両側に示す）上のスクライブレーン５に配置してある。図３に、スクライブレーン方向Ｘ＋、およびこのスクライブレーン方向に垂直な方向Ｙ＋も示す。
【００４４】
典型的実施例では、スクライブレーン５の幅が約４０μｍである。整列マーク１８の長さは、約８０μｍであり、例えば、約１μｍピッチの、多数のライン・スペースを含む。一般的に、整列マーク１８は、長さｌで、ピッチｐの複数のＮライン／スペース対またはマーク要素を有する。それでライン／スペース対の数も長さｌをピッチｐで割ることによって決めてもよい。
【００４５】
整列システム１０は、ウエハ上に照明スポット７を作り、および、ウエハステージ２２の運動によって、整列マーク１８は、照明スポット７に対して図３に矢印で示す方向に移動する。照明スポット７は、一般的にスクライブレーン幅に相当する寸法を有するが、整列マーク１８の長さより小さい。言換えれば、整列マーク１８は、スクライブレーン方向Ｘ＋に照明スポット７の寸法より長い。
【００４６】
整列マーク１８がスクライブレーン５の中を照明スポット７の下で動くとき、検出器２８は、図４に示すような強度信号をもたらす。図４は、検出器２８の強度信号値対Ｘ方向のウエハステージ２２の位置を示す。像回転装置２６および検出器２８が畳込み検出器として作動するので、信号は、照明スポット７が整列マーク１８を照明していないときの実質的にゼロから、二つの像のライン・スペースが整列していない（即ち、一つの像のラインが他の像のスペースに重なる）ときの最大強度値まで変動する。一つの像のラインが他の像のラインに重なるとき、相殺的干渉が検出した強度信号を減少するだろう。信号検出器が畳込み型であるために、Ｎライン／スペース対を有する整列マーク１８は、２Ｎ−１の極小値を有する強度信号を生じる。作った二つの像の幾つのライン／スペース対が重なるかに依って、この信号の強度が高くなる。照明スポット７が完全に整列マーク１８の上にある（照明スポット７が最大数のラインを照明する）とき、大域最大値が得られる。
【００４７】
理想的実施例では、照明スポット７がスクライブレーン方向に直線前縁および後縁を有し、それが整列マーク１８の整数のラインの照明をするだろう。しかし、より実際的実施例では、照明スポット７が丸くなったまたはそれどころか実質的に丸いスポットである。整列マーク１８に照明スポット７が‘当る’とき、これは、最初、整列マーク１８の全部ではないラインを照明するという事実を生じる。しかし、これは、検出した信号の振幅が幾らか低いことにしかならない。以下の更なる説明は、照明スポット７の理想的実施例と実際的実施例の両方に有効である。
【００４８】
図３に描くような整列マーク１８を使うとき、結果の検出した強度信号は、図４に示すような特性を有し：全部で２Ｎ−１の極値の内、限られた数の極値が大域極小値を有し、図４のメサ型グラフを生じる。この検出した信号の包絡線の傾斜は、検出器２８の感度、および照明スポット７の寸法（多くの光がマーク１８に当れば当るほど、検出器の出力信号が大きくなる）に依るだろう。スクライブレーンの中の照明スポット７の寸法が全整列マーク１８を覆うに十分であるとき、結果の検出信号は、ピラミッド型の包絡線を有するだろうことを注記する。
【００４９】
整列マーク１８がＮ対のライン・スペースを有する周期的マークである（図３に示す実施例）とき、この整列システムの基準（例えば、図２に示す整列軸２７）に関する整列マーク１８の中間位置は、この強度グラフの中間大域極小値の位置Ｘａによって決めることができる。スクライブレーン方向の照明スポットの寸法がＭライン／スペース対の寸法に相当するとき（Ｍ＜Ｎ）、一般的に、この強度グラフに（２Ｎ−１）−２（Ｍ−１）の大域極値（ピーク）がある。
【００５０】
この強度グラフに存在する全ての極小値（ピーク）の中の（２Ｎ−１）／２番目の極小値を採ることも可能である。しかし、ノイズおよびその他の欠陥のために、この強度グラフの先端および末端傾斜で一つ以上の小さい値の極値を失い、整列位置Ｘａが不正確になるかも知れない。大域極小値（図４のグラフの包絡線のメサ状部分のグラフの低部）だけに注目することによって、この間違いを防ぐことが可能である。
【００５１】
図４に示すグラフの極値の数は、図３に示す例示寸法に、または明確にするために上に説明した例示寸法に対応しない。整列マーク１８のピッチが、例えば、上に説明したように１μｍであるとき、図４のグラフの二つの大域極小値の間の距離は、０．５μｍだろう。
【００５２】
図４のグラフから右上部を抜取ることは別にして、図４のグラフの包絡線の傾斜部、または検出した信号の極値のない初期部分のような、このグラフの他の特色を使うことも可能である。
【００５３】
図５に、整列マーク１８の更なる実施例を示し、その整列マーク１８は、Ｎ１対のライン・スペースを有する第１部分２１、および１組のＮ２ライン・スペースを含む第２部分２３（例えば、Ｎ２＝３、即ち、第２部分２３はトリプレット）を含み、この第１および第２部分は、少なくとも１対のライン・スペースのスペースによって分離されている。この実施例による整列マーク１８は、長さｌ、およびピッチｐの複数のライン／スペース対を有し、その中のある数のライン／スペース対の数が除外してあると見做すこともできる。尚、検出した信号は、全部で２Ｎ−１の極小値を有し、そのＮ＝ｌ／ｐ、およびＮ１＋Ｎ２＜Ｎ。
【００５４】
この整列マーク１８は、図６に示す検出信号を生じる。このグラフで、このトリプレットによって生じる特色、即ち、種々の極小値の減少および増加勾配によるダイヤモンド状包絡線が見える。このダイヤモンド状包絡線の最深極小値を検出することは比較的容易かも知れず、これから、照明スポット７の整列軸２７が正確にトリプレット第２部分２３の中心の上にある位置が分る。この位置から、再び、整列マーク１８の寸法および特性に依って、大域極小値の組の正しい頂点を選択できる。
【００５５】
この明細書で説明した実施例に対して、このリソグラフィ装置に関する整列マーク１８の正しい整列位置を決めるために相関手法を使うことも可能である。そこでこの全信号をこの整列システムによって得たと見做し（図４、図６、図８図１０および図１３のグラフ）、この信号を所定の信号（パターン）と相関または整合させ、およびこの相関関係から適正に整列した位置を検出することが望ましいかも知れない。この相関手法代案を使う更なる実施例を以下に図１４〜図１７を参照して更に詳しく議論する。
【００５６】
図５に示す実施例で整列マーク１８の全長が図３の整列マーク１８の長さに等しい（同じピッチを使って）とき、大域極小値の総数は小さいだろうが、明確な整列位置を提供することはまだ可能である。
【００５７】
図５に示す実施例は、第２部分２３によって生じる特性信号包絡線の振幅が比較的小さく、それが適正な捕捉に問題があるようにするかも知れないという事実に難点があるかも知れない。これを解決するために、図７に示す実施例を提案する。ここでは、整列マーク１８が、例えば、各々所定のピッチｐ（例えば、１μｍ）のｎ対のライン・スペースを有する、二つの同じ部分２５を含み、それらが中間で同じ所定のピッチｐの幾つかのライン・スペースに等しい寸法のスペース領域２７によって分離されている。言換えれば、この整列マーク１８は、中間で幾つかのライン／スペース対が省略してある、多数のＮライン／スペース対（Ｎ＞２ｎ）と見做してもよい。代替実施例では、所謂位相ジャンプマーク１８も使ってよく、その場合二つのマーク部２５は、同じ周期であるが異なる位相を有する。位相ジャンプマーク１８は、ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−１，４３４，１０３で議論してあり、それを参考までにここに援用する。
【００５８】
この種のマーク１８は、図８に示すような検出器２８の信号を生じるだろう。整列マーク１８の中間の欠落ラインは、検出した信号の極小値のサイズに低下を生じるだろう。抜かしたライン・スペース対の数が大き過ぎないとき（例えば、３または４対）、結果のグラフは、図４に示すようなグラフとは明確な差があるだろう。走査方向Ｘの照明スポット７の寸法に関する欠落ラインの数は、どの効果が見えるかを決めるだろう。そこで図８の信号グラフの影響された領域で包絡線の局所的極値を選択することによって整列位置Ｘａを決められる。
【００５９】
局所的極値を決めることによって、検出した信号がノイズを含むとき（例えば、整列マーク１８の汚染、または照明スポット７がスクライブレーン５の隣のダイ６上の構造体も照明する、非ゼロ走査オフセットによって）、正しい整列位置Ｘａを決めることがより容易である。
【００６０】
本発明のその上更なる実施例を図９に示す。この実施例は、多分捕捉機構をなお一層頑強にするだろう。ここでは、整列マーク１８が、第１ピッチ距離ｐで幾つかのライン／スペースグループ２９（図９の実施例には９グループを示す）を有する、所謂“サブセグメンテーションを伴う周期的格子”であり、その各ライン／スペースグループ２９は、第２ピッチ距離ｐ２の幾つか（例えば、図９に示すように三つ：トリプレット）のライン・スペース対を含む。この第１ピッチ距離ｐが第２ピッチ距離ｐ２の整数倍であるとき、検出器２８からの結果強度信号は、図１０に示す通りだろう。多数のダイヤモンド状包絡線ができ、その極小値の数は、各ライン／スペースグループのライン／スペース対の数、および各グループ間の距離に依る。再び、ｌが全整列マーク１８の長さであるとき、存在するまたは存在しないライン／スペース対の総数は、ｌ／ｐに等しく、それはこの強度信号に全部で２Ｎ−１の極小値（ピーク）を生じるだろう。また、ｐ２のピッチを有する第２の周期性構造体に対しても、強度信号に２（ｌ／ｐ２）−１の独特な特徴があるだろう。
【００６１】
図９に示す実施例は、トリプレットのグループ２９を九つ有し、照明スポット７は、Ｘ＋方向に最大限四つのグループを包含する寸法を有する。これは、図１０に示す強度グラフが１７シリーズの昇降極大値を有し、各シリーズが五つの極小値を有し、合計８５のピークを有する結果となる。図９の整列マークは、各３ライン／スペース対の九つのサブグループを含み、各サブグループは、２ライン／スペース対に等しい距離だけ離れている。それで、この場合、２×９−１＝１７の特性信号特徴で、Ｎ＝ｌ／ｐ＝８×５＋３＝４３および２×４３−１＝８５のピークがこの強度信号に存在する。
【００６２】
１７のシリーズの内、１１シリーズが大域極小値を示す。この場合、この中間極小値を選ぶことによって整列位置Ｘａを容易に決められる。
【００６３】
本発明の更なる実施例は、サブセグメンテーションをした周期的構造体を有すする更なる整列マーク構造体で増大した従来の整列マーク１８を使う。この実施例を図１１に示し、その図は、ダイ６の間のウエハのスクライブレーン５に配置した整列マーク１８を示す。スクライブレーン５のＸ方向に、整列マーク１８は、１組の周期性（同じピッチ）を有する複数のライン・スペース３２を含む。それに垂直な方向（Ｙ方向）に、この整列マーク１８は、幾つかのライン／スペースグループ３３を含む、交差セグメンテーションを含む。この例では、各グループ３３が所定のピッチの三つのラインを含み、各グループ３３間に所定の距離がある。当業者は、グループ３３当りにより少ないまたはより多いライン／スペース対は勿論、より多くのグループ３３を設けてもよいことが分るだろう。また、この交差セグメンテーションが垂直以外の別の角度でもよいことが明白だろう。一般的に、この交差セグメンテーションは、実質的に０と９０°の間の角度でよい。
【００６４】
照明スポット７がこのスクライブレーンをＹ＋方向に走査するとき、整列システム１０は、図９を参照して説明した整列マーク１８に匹敵する整列マーク１８を実際に感知するだろう（図１２参照）。このウエハステージ位置に対して検出器２８が検出した結果強度信号を図１３に示す。この信号は、二重周期を示し、この細かい周期はラインの細かい分離によって与えられ、一方粗い周期はグループの分離によって与えられる。再び、幾つかのダイヤモンド状包絡線（一連の昇降極小値の）が生じ、その内の、この場合は、中間ダイヤモンド状包絡線の最低ピークを選択してＹ＋方向の整列位置Ｙａを示す。しかし、走査方向および整列システムの軌跡は、検出した信号が上に議論したような特徴を示さないように整列する可能性があることを注記する。
【００６５】
この実施例は、例えば、ＸおよびＹ両方向に各々周期的構造体（事によるとサブセグメンテーションを伴う）を有する、１組の二つの整列マーク１８について粗ウエハ整列をできるようにする。このＸ方向の二つの構造体は、Ｙ方向の初期整列をもたらし、Ｙ方向の二つの構造体は、Ｘ方向の初期整列をもたらすだろう。これらの初期整列は、粗ウエハ整列グリッドをもたらし、それから微細ウエハ整列のための初期位置を同じ走査結果を使って決めてもよい。
【００６６】
整列マーク１８の上の実施例を参照して説明した整列方法を使えるためには、スクライブレーン５に関する照明スポット７の適正な出発位置をもつことが必要かも知れない。従って、整列システム１０は、照明スポット７を整列マーク１８と整列するために整列マーク１８の初期位置を得るように更に構成してあってもよい。初期位置決めは、リソグラフィ装置の初期ウエハ装填精度が十分に正確であるとき、既に得られているかも知れない。その代りに、この初期位置決めを従来の粗ウエハ整列法、例えば、対角線走査手法（例えば、ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−１，４３４，１０３のそのような手法の説明参照、その説明を参考までにここに援用する）を使って得てもよい。
【００６７】
図４、図６、図８図１０および図１３の検出した信号のグラフは、検出した信号の極値を極小値（ピーク）として示す。整列センサの特定の構造に依って、検出した信号が二つの相互に回転した像の相殺的干渉の結果で、それで極小位置を極値として生じるのかも知れない。しかし、当業者には、代案が可能であること（例えば、上記の図に示すように定数値マイナスこの信号になる）、および上の説明で、極小（または極小値）という用語は、特定の環境に従って極大（または極大値）でもよいことが明白だろう。
【００６８】
上述のように、本発明の更なる実施例は、明確な整列位置を決めるために信号整合法を使うことを構想してもよい。この実施例のグループは、使用する整列マーク１８が、他の整列マークのような、他の計測対象によって囲まれているときに使うことができる。
【００６９】
図１４に、第１方向の整列に使う、スクライブレーン５の中の整列マーク１８の例を、第２方向の整列に使える（通常、同じ照明スポット７を使って逐次）、更なる計測マーク１９と共に示す。
【００７０】
捕捉のための信号処理の目標は、多量の未知の信号特性の中でこの捕捉マーク信号の特性を認識することである。この仕事を行うための最も明白な方法は、この整列信号全体のあらゆる間隔を、孤立した捕捉マークまたは整列マーク１８からの信号と比較することである。信号のこの特徴を示す部分を“テンプレート”と呼ぶ。
【００７１】
この整列信号全体のあらゆる間隔で、このテンプレートをデータ点に適合し、この適合の残差を評価する。これは、自乗残差（またはχ２）の和を位置の関数として与える。これを図１４の例で示す。
【００７２】
孤立した整列マーク１８からの信号が図１５にプロットしてあり、それは、整列方向と垂直な方向の種々のオフセットΔｘに対する整列信号を示す。テンプレートとして、この信号の内側の三つのピークがクロストークがないので、それらを選ぶ。
【００７３】
捕捉走査中、整列マーク１８があると予想される領域全体に亘って長走査（または一連の長走査）を行う。図１６は、他の計測対象に囲まれた図１４の整列マーク１８からのような信号の計算例を示す。第１グラフ（中間線）は、図１４の整列マーク１８とその右側の（図１４に示すように）追加の（類似であるが垂直な）整列マーク１９に対する整列信号を示す。この追加の整列マーク１９によって生じる、この整列信号の（周期的）外乱は、Ｙの負値ではっきり分る。また、他の種類の更なる計測マーク１９があってもよい。図１６に、３ラインマークによって囲まれた（太線）、および２ラインマークによって囲まれた（細線）整列マーク１８に対する更なるグラフを示す。中央位置から更に離れたＹの値での信号は、これらの計測マーク１９によって生じる異なる外乱を示す。
【００７４】
この整列マーク１８を見付けるために、測定したデータにこのテンプレートを適合する。この適合の品質は、ＭＣＣ（重相関係数）によって与えられ、ある種の正規化したＭＣＣ＝１は、理想的適合に相当し、ＭＣＣ＝０は、有り得る最悪の適合である。これをこの走査の全ての位置に繰返す。この処置の結果は、図１７に示すように位置の関数としてのＭＣＣである。第１グラフ（破線）は、上に説明したように孤立した整列マーク１８に与えられ、第２グラフ（太線）は、追加の整列マーク１９を伴う整列マーク１８（図１４に示す）に、および第３および第４グラフは、それぞれ、３ラインマークによって囲まれた（細線）、および２ラインマークによって囲まれた（一点鎖線）整列マーク１８に対して示す。
【００７５】
整列マーク１８のこの例に対して、整列マーク１８が最も高いだけでなく、最も鮮鋭なＭＣＣピークを示すことが明らかである。この場合の決定アルゴリズムは、
i  第１：ある閾値を超える全てのピークを検出する。
i  第２：最鮮鋭ピークを見付ける。
この最鮮鋭ピークに放物線を適合すれば、このピーク位置、従って捕捉位置を得る。
【００７６】
このテンプレート適合および決定アルゴリズムは、このテンプレートの（および従って整列マーク１８の）特定の特性に依ることを注記する。特定の微細整列マークに対して、微細捕捉を行い：小領域（〜２０×２０μｍ）で、整列信号の一連のピークの中央ピークを見付けるべきである。位置の関数としてのＭＭＣは、ここでは一連のピークとして機能し、その最高のものが中央ピーク位置に対応する。この実施例では、決定アルゴリズムがこの最高ピークにだけ注目する。
【００７７】
このテンプレート適合実施例は、信号認識アルゴリズムであるが、原理的に非周期的信号に微細整列アルゴリズムとしても使える。それは以下の工程からなる。
１．較正（一度）：テンプレートを構成する。
２．整列：テンプレート間隔の全体に亘る測定信号にテンプレート関数を適合し、ＭＣＣを計算する。
３．これを全ての走査位置に対して繰返す。
４．位置の関数としてのこのＭＣＣから、選択したマーク（２例が示してある）に対応するピークを見付ける。
５．このピーク位置を決める。
【００７８】
上の例では、１次元ＭＣＣを適用することを注記する。しかし、この整列法で同様な方法で２次元ＭＣＣを使うことも可能である。
【００７９】
このテンプレート適合は、所定の信号形状またはテンプレートを一連の位置に亘る測定信号と比較する数値アルゴリズムである。これに、各位置に対する適合を認定し、この適合が最良である位置を見付ける決定アルゴリズムが続く。
【００８０】
このテンプレート適合で、捕捉を任意且つ非周期的構造体に拡げることができる。これは、捕捉頑強性を強化する。このテンプレート適合は、究極的整列マーク柔軟性を実現する微細整列に対しても結局使える。
【００８１】
一実施例によるリソグラフィ装置は、放射線ビームを調節するように構成した照明システム、パターン化した放射線ビームを作るためにこの放射線のビームの断面にパターンを与えることができるパターニング装置を支持するように構成した支持体、基板を保持するように構成した基板テーブル、このパターン化したビームを基板の目標部分上に投影するためように構成した投影システム、および基板上の、複数のライン・スペースを含む、整列マークを照明スポットで照明するように構成した整列システム、を含み、この整列システムは、照明した整列マークの二つの像を空間フィルタリングなしに転送し、これらの像を互いに対して１８０°回転し、および二つの像を結合するように構成したコンバイナシステム、並びにこの結合した像から整列信号を検出し、およびこの検出した整列信号の中の極値の特定の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した検出システムを含む。この唯一の（即ち、明確な）整列位置の決定は、例えば、信号整合手法を使って達成してもよい。
【００８２】
もう一つの実施例によれば、例えば、リソグラフィ装置で、基板を整列するための整列システムが基板上の、複数のライン・スペースを含む、整列マークを照明スポットで照明するように構成した照明器システム、照明した整列マークの二つの像を空間フィルタリングなしに転送し、これらの像を互いに対して１８０°回転し、および二つの像を結合するように構成したコンバイナシステム、並びにこの結合した像から整列信号を検出し、およびこの検出した整列信号の中の複数の極値の一つを選択することによって唯一の整列位置を決めるように構成した検出システムを含む。
【００８３】
更なる実施例によるデバイス製造方法は、放射線のパターン化したビームを基板上に投影する工程、この基板上のスクライブレーンの中の、複数のライン・スペースを含む、整列マークを照明スポットで照明する工程、照明した整列マークの像を空間フィルタリングなしに転送する工程、互いに対して１８０°回転した整列マークの二つの像を結合する工程、並びにこの結合した像から整列信号を検出し、およびこの検出した整列信号の中の極値を選択することによって唯一の整列位置を決める工程を含む。
【００８４】
この本文では、ＩＣの製造でリソグラフィ装置を使用することを具体的に参照するかも知れないが、ここで説明するリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造のような、他の用途があることを理解すべきである。当業者は、そのような代替用途の関係で、ここで使う“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“基板”または“目標部分”と同義と考えてもよいことが分るだろう。ここで言及する基板は、露光の前または後に、例えば、トラック（典型的には基板にレジストの層を付け且つ露光したレジストを現像する器具）、計測器具および／または検査器具で処理してもよい。該当すれば、この開示をそのようなおよび他の基板処理器具に適用してもよい。更に、この基板を、例えば、多層ＩＣを創るために、一度を超えて処理してもよく、それでここで使う基板という用語は既に多重処理した層を含む基板も指すかも知れない。
【００８５】
以上では、この発明の実施例を光リソグラフィの関係で使うことを具体的に参照したかも知れないが、この発明を他の用途、例えば、印写リソグラフィで使ってもよく、従って事情が許せば、光リソグラフィに限定されないことが分るだろう。印写リソグラフィでは、パターニング装置の微細構造が基板上に創るパターンを決める。このパターニング装置の微細構造を基板に供給するレジストの層に押付け、そこで電磁放射線、熱、圧力またはその組合せを加えることによってこのレジストを硬化してもよい。このレジストが硬化してから、パターニング装置をレジストから外へ移動させ、それにパターンを残す。
【００８６】
ここで使用する“放射線”および“ビーム”という用語は、紫外（ＵＶ）放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍ位の波長を有する）および超紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオンビームまたは電子ビームのような、粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含する。
【００８７】
“レンズ”という用語は、事情が許せば、屈折式、反射式、磁気式、電磁式および静電式光学要素を含む、種々の型式の光学要素の何れかまたは組合せを指してもよい。
【００８８】
本発明の特定の実施例を上に説明したが、本発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが分るだろう。例えば、本発明は、以上において開示した方法を記述する機械可読命令の一つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはそのようなコンピュータプログラムを記憶したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気若しくは光ディスク）を含んでもよい。
【００８９】
以上の説明は、例示であることを意図し、限定を意図しない。それで、当業者には、特許請求の範囲に示す請求項の範囲から逸脱することなく、説明した発明に修正を施すことができることが明白だろう。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例によるリソグラフィ装置を描く。
【図２】図１のリソグラフィ装置の整列システムの概略図を示す。
【図３】本発明の実施例による整列マークの概略図を示す。
【図４】検出した強度信号対図３に示す整列マークに関連する整列システムの位置のグラフを示す。
【図５】本発明の第２実施例による整列マークの概略図を示す。
【図６】検出した強度信号対図５に示す整列マークに関連する整列システムの位置のグラフを示す。
【図７】本発明の第３実施例による整列マークの概略図を示す。
【図８】検出した強度信号対図７に示す整列マークに関連する整列システムの位置のグラフを示す。
【図９】本発明の第４実施例による整列マークの概略図を示す。
【図１０】検出した強度信号対図９に示す整列マークに関連する整列システムの位置のグラフを示す。
【図１１】本発明の第５実施例による整列マークの概略図を示す。
【図１２】整列システムが感知した、素１１の整列マークの概略図を示す。
【図１３】検出した強度信号対図１１に示す整列マークに関連する整列システムの位置のグラフを示す。
【図１４】本発明の第６実施例による整列マークの概略図を示す。
【図１５】幾つかのオフセットに対する、検出した強度信号対図１４に示す整列マークに関連する整列システムの位置のグラフを示す。
【図１６】近くに更なる計測マークがある、検出した強度信号対図１４に示す整列マークに関連する整列システムの位置のグラフを示す。
【図１７】図１４の整列マークに関連する、３ピークテンプレートを使う、計算した重相関係数テンプレート適合のグラフを示す。
【符号の説明】
【００９１】
Ｂ  放射線ビーム
Ｃ  目標部分
ＩＬ  照明システム
ＭＡ  パターニング装置
ＭＴ  支持体
ＰＳ  投影システム
Ｗ  基板
ＷＴ  基板テーブル
５  スクライブレーン
７  照明スポット
１０  整列システム
１８  整列マーク
２８  検出システム
３０  信号解析器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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