(57)【要約】【課題】良好なアラインメント性能を有するアラインメントを生成する。【解決手段】アライメントマークを生成する方法は、自己整合ダブルパターニングプロセスを使用する。アライメントマークパターンには、第１及び第２のサブセグメント化要素が提供される。ダイポール照明の配向を選択した後、ダイポールＸを使用してパターンが照明され、ウェーハ上に第１の要素を結像するが、第２の要素は結像しない。あるいは、ダイポールＹを使用してパターンが照明され、ウェーハ上に第２の要素を結像するが、第１の要素は結像しない。いずれの場合も、その後、自己整合ダブルパターニングプロセスを実行して、高いコントラスト及びウェーハ品質（ＷＱ）を有する製品様アライメントマークを生成することができる。その後、生成されたＸ及びＹのアライメントマークが、リソグラフィプロセスのアライメントステップに使用される。【選択図】図３
2011238919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にアライメントマークを生成する方法であって、
パターニングデバイス上にアライメントパターンを提供するステップであって、前記アライメントパターンが、複数の第１の要素及び複数の第２の要素を備えるステップと、前記アライメントパターンの像を形成するために、前記アライメントパターンを第１の配向を有するダイポール照明で照明するステップと、を含み、
前記アライメントパターンは、前記第１の配向を有する前記ダイポール照明の下では、前記第１の要素は前記アライメントマークを生成するために前記基板上で結像され、前記第２の要素は前記基板上で結像されないが、前記アライメントパターンが第２の配向を有するダイポール照明で照明される場合、前記第１の要素は前記基板上で結合されず、前記第２の要素が前記アライメントマークを生成するために前記基板上で結合される方法。
【請求項２】
前記第１の配向は、前記第２の配向と垂直である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の要素及び前記第２の要素は、前記第１の要素及び前記第２の要素が第１の方向に交互の反復配列で配置された周期構造を有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
各第１の要素が、第１のサブピッチを有する第１の周期サブ構造を有し、前記第１の周期サブ構造が、複数の第１のサブライン及び複数の第１のサブスペースを備え、前記第１のサブライン及び第１のサブスペースが、第１のサブピッチ方向に交互の反復配列で配置され、前記第１のサブラインが、前記第１のサブピッチ方向と垂直の方向に前記パターニングデバイスに沿って延在し、各第２の要素が、第２のサブピッチを有する第２の周期サブ構造を有し、前記第２の周期サブ構造が、複数の第２のサブライン及び複数の第２のサブスペースを備え、前記第２のサブライン及び第２のサブスペースが、第２のサブピッチ方向に交互の反復配列で配置され、前記第２のサブラインが、前記第２のサブピッチ方向と垂直の方向に前記パターニングデバイスに沿って延在し、
前記第１のサブピッチ方向と前記第２のサブピッチ方向とが異なる、
請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１のサブピッチ方向は、前記第２のサブピッチ方向と垂直である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のサブピッチ方向は、前記第２の方向と平行である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の周期サブ構造は、前記第１の配向を有する前記ダイポール照明の下で、前記アライメントマークを生成するために前記第１の要素が前記基板上に結像されるような大きさにされ、前記第２の周期サブ構造は、前記第１の配向を有する前記ダイポール照明の下で、前記第２の要素が前記基板上に結像されないような大きさにされる、請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の周期サブ構造は、前記アライメントパターンが前記第２の配向を有するダイポール照明で照明されると、前記第１の要素が基板上に結像されないような大きさにされ、前記第２の周期サブ構造は、前記第２の配向を有する前記ダイポール照明の下で、前記第２の要素が前記アライメントマークを生成するために前記基板上で結像されるような大きさにされる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アライメントマークを生成するためにスペーサダブルパターニングを使用するステップをさらに含み、前記第１のサブピッチは、第１のサブラインのスペーサの幅と前記第１のサブラインのスペーサ間のギャップの幅との比率が５０％である前記第１の周期サブ構造のスペーサのデューティサイクルが結果として生じるように選択され、前記第２のサブピッチは、前記アライメントパターンが前記第２の配向を有するダイポール照明で照明されると、前記第２のサブラインのスペーサの幅と前記第２のサブラインのスペーサ間のギャップの幅との比率が５０％である前記第２の周期サブ構造のスペーサのデューティサイクルが結果として生じるように選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
基板上にアライメントマークを生成するためのパターニングデバイスであって、
アライメントパターンを備え、前記アライメントパターンが、複数の第１の要素及び複数の第２の要素を備え、
各第１の要素は、第１のサブピッチを有する第１の周期サブ構造を有し、前記第１の周期サブ構造が、複数の第１のサブライン及び複数の第１のサブスペースを備え、前記第１のサブライン及び第１のサブスペースが、第１のサブピッチ方向に交互の反復配列で配置され、前記第１のサブラインが、前記第１のサブピッチ方向と垂直の方向に前記パターニングデバイスに沿って延在し、各第２の要素は、第２のサブピッチを有する第２の周期サブ構造を有し、前記第２の周期サブ構造が、複数の第２のサブライン及び複数の第２のサブスペースを備え、前記第２のサブライン及び第２のサブスペースが、第２のサブピッチ方向に交互の反復配列で配置され、前記第２のサブラインが、前記第２のサブピッチ方向と垂直の方向に前記パターニングデバイスに沿って延在し、
前記第１のサブピッチ方向と前記第２のサブピッチ方向とが異なり、前記第１の周期サブ構造は、前記アライメントパターンの像を形成するために、前記第１の配向を有するダイポール照明の下で、前記アライメントマークを生成するために前記第１の要素が前記基板上に結像されるような大きさにされ、前記第２の周期サブ構造は、前記第１の配向を有する前記ダイポール照明の下で、前記第２の要素が前記基板上に結像されないような大きさにされ、前記第１の周期サブ構造は、前記アライメントパターンの像を形成するために、第２の配向を有するダイポール照明の下で、前記第１の要素が基板上に結像されないような大きさにされ、前記第２の周期サブ構造は、前記第２の配向を有する前記ダイポール照明の下で、前記第２の要素が前記アライメントマークを生成するために前記基板上で結像されるような大きさにされるパターニングデバイス。
【請求項１１】
前記第１のサブピッチは、前記アライメントマークを生成するためにスペーサダブルパターニングを使用する際に、第１のサブラインのスペーサの幅と前記第１のサブラインのスペーサ間のギャップの幅との比率が５０％である前記第１の周期サブ構造のスペーサのデューティサイクルが結果として生じるように選択され、前記第２のサブピッチは、前記アライメントパターンが前記第２の配向を有するダイポール照明で照明されると、前記アライメントマークを生成するためにスペーサダブルパターニングを使用する際に、前記第２のサブラインのスペーサの幅と前記第２のサブラインのスペーサ間のギャップの幅との比率が５０％である前記第２の周期サブ構造のスペーサのデューティサイクルが結果として生じるように選択される、請求項１０に記載のパターニングデバイス。
【請求項１２】
前記第１のサブピッチ方向が、前記第２のサブピッチ方向と垂直である、請求項１０又は１１に記載のパターニングデバイス。
【請求項１３】
前記第１のサブピッチ方向が、前記第２の方向と平行である、請求項１０又は１１に記載のパターニングデバイス。
【請求項１４】
基板上にアライメントマークを生成するためのリソグラフィ装置であって、
アライメントパターンを備えるパターニングデバイスであって、前記アライメントパターンが、複数の第１の要素及び複数の第２の要素を備えるパターニングデバイスと、
前記アライメントパターンの像を形成するために、前記アライメントパターンを第１の配向を有するダイポール照明で照明するように動作可能な照明システムと、
を備え、
前記アライメントパターンは、前記第１の配向を有する前記ダイポール照明の下では、前記第１の要素が前記アライメントマークを生成するために前記基板上で結像され、前記第２の要素は前記基板上で結像されないが、前記アライメントパターンが第２の配向を有するダイポール照明で照明される場合、前記第１の要素は前記基板上で結合されず、前記第２の要素が、前記アライメントマークを生成するために前記基板上で結合されるリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、基板上にアライメントマークを生成する方法、及びそのためのパターニングデバイス及びリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003]  通常、基板の層上に結像されるパターンは、それぞれの先行パターニングステップで結像された１つ又は複数のパターンとアライメントする必要がある。このため、位置及び配向の基準を入手するために基板上のアライメントマークを使用する光学アライメント方法が知られている。
【０００４】
[0004]  アライメントマークは、一般に、アライメント照明ビームの波長よりも長い周期性を有する格子からなる。アライメント手順中、アライメント照明ビームは格子に衝突し、アライメントセンサは、格子によって生成された回折光から基板の位置及び配向に関する情報を入手することができる。
【０００５】
[0005]  適切な処理のために、通常、デバイスフィーチャ（の部分）と同じ材料からなるアライメントマークの構成部分は、例えば、広いマーカ区域付近のデバイス構造で発生し得る反応性イオンエッチングプロセス中のマイクロローディング効果により、又は構造の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）のサイズ依存性により、集積回路の処理中にサイズによって引き起こされる偏差を避けるために、一般に、リソグラフィ処理によって製造されるデバイスフィーチャのサイズと同様のサイズを有する必要がある。処理条件及び従来の設計ルールに従うために、通常、サブセグメント化マークが使用されている。使用されているサブセグメント化マークは、垂直サブアライメント波長ラインからなるマークを含む。
【０００６】
[0006]  １９３ｎｍ波長のレーザ及び１．３５の開口数を使用する現在の最先端のフォトリソグラフィスキャナは、４０〜４５ｎｍ（ハーフピッチ）の本質的限界に達している。しかし、デバイスは、より小さいフィーチャサイズを目指そうとする傾向にあるため、ＩＣ製造業者の中には、ダブルパターニング技術に取り組み始めた者もある。既知のダブルパターニング技術は「自己整合ダブルパターニング（ＳＡＤＰ）」と呼ばれ、この技術は、「側壁スペーサダブルパターニング（ＳＳＤＰ）」又は「スペーサ技術（ＳＰＴ）」としても知られている。
【０００７】
[0007]  標準的な非サブセグメント化アライメントマークを用いたＳＡＤＰ処理の使用に関しては問題がある。ＳＡＤＰ処理後、アライメントパターン内にミクロン規模の配線を伴う標準アライメントマークの空間周波数及びデューティサイクルは、通常、大幅に変化する。空間周波数及びデューティサイクルの両方における変化が、アライメント信号の強度を著しく低下させるため、基本的には、これによって、標準アライメントマークが検出できなくなる。信号強度は、基準マークによって生成される信号を基準にした実際のアライメント信号強度のパーセンテージであるウェーハ品質（ＷＱ）によって定量化される。ＳＡＤＰ処理を用いて達成できる最高ＷＱは、通常、良好なアライメント性能を確保するためのＷＱのしきい値をはるかに下回るため、従来の非サブセグメント化アライメントマークはＳＡＤＰ処理には有用でない。
【０００８】
[0008]  また、サブセグメント化アライメントマークを用いたＳＡＤＰ処理の使用に関しては、さらに２つの問題がある。
【０００９】
[0009]  第１の問題は、印刷適性である。スペーサ技術（ＳＰＴ）では、極端ダイポール照明設定、すなわち、パターニングデバイス（レチクル）上に集光する２つのビームを使用する照明モードを使用することができる。ほとんどの製造業者は、拡張ノードにおけるクリティカル層に、ダイポールＸ又はダイポールＹなどのこれらの照明設定を使用する。これらの極端照明条件により、サブセグメント化アライメントマーク、及び特に極性マークは適切に結像されない場合がある。その結果、サブセグメント化の方向に対するダイポール照明の配向に応じて、アライメントマークが適切に画定されないか、又はアライメントマークの作成に失敗することもある。光学アライメントにおいて適切に画定されないマークを使用することは、アライメント位置誤差につながり得る。印刷適性の不良が、結果として偶発的非対称を伴うアライメントマークを生じさせる場合、このようなアライメントマークは、アライメント位置をシフトさせ得る。
【００１０】
[0010]  第２の問題は、極性マークがＳＰＴで使用されると、信号強度が低くなることである。これは、ＳＰＴ処理後に、十分なスペーサ窒化物パターン密度が残っていないためである。また、ラインとスペースの間にもわずかな屈折率差があり、その結果、反射率の低い信号が生じる。
【００１１】
[0011]  米国特許出願公開ＵＳ２００９／０３１０１１３号は、極端ダイポール照明設定を伴うサブセグメント化アライメントマークの使用を開示している。基板上に交互の反復配列で配置された第１及び第２のサブセグメント化要素の周期構造を有する基板上のアライメントマークが開示されている。それぞれ２つの照明ビームを含む入射面に垂直の第１及び第２の要素のセグメント化サブピッチを有するサブセグメント化を使用することにより、これらアライメントマークの印刷適性がかなり強化されたことが開示されている。この方法の問題は、ダイポールＸ又はダイポールＹ照明にそれぞれ異なるマークが必要なことである。これには、使用されるマークとダイポール照明設定との一致を考慮する必要がある。レチクルが２つのダイポール照明設定、ダイポールＸ又はダイポールＹと共に使用するためのものである場合、両方の設定にマークを提供することで、レチクル上の貴重なスペースが使用される。
【００１２】
[0012]  しかし、ＵＳ２００９／０３１０１１３号に開示されているマークには、ＳＰＴで使用される場合に極性マークが抱える信号強度が低いという問題がある。これも、ＳＰＴ処理後に、十分なスペーサ窒化物パターン密度が残っていないためである。さらにまた、ラインとスペースの間にもわずかな屈折率差があり、その結果、反射率の低い信号が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
[0013]  従来技術の問題のうちの少なくともいくつかを克服するアライメントマークを生成する方法を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
[0014]  本発明の第１の態様によれば、基板上にアライメントマークを生成する方法であって、上記方法は、
パターニングデバイス上にアライメントパターンを提供するステップであって、上記アライメントパターンが、複数の第１の要素及び複数の第２の要素を備えるステップと、
上記アライメントパターンの像を形成するために、上記アライメントパターンを第１の配向を有するダイポール照明で照明するステップと、
を含み、
上記アライメントパターンは、上記第１の配向を有する上記ダイポール照明の下では、上記第１の要素は上記アライメントマークを生成するために上記基板上で結像され、上記第２の要素は上記基板上で結像されないが、上記アライメントパターンが第２の配向を有するダイポール照明で照明される場合、上記第１の要素は上記基板上で結合されず、上記第２の要素は上記アライメントマークを生成するために上記基板上で結合される方法が提供される。
【００１５】
[0015]  本発明の第２の態様によれば、基板上にアライメントマークを生成するためのパターニングデバイスであって、上記パターニングデバイスは、
アライメントパターンを備え、上記アライメントパターンは、複数の第１の要素及び複数の第２の要素を備え、
各第１の要素は、第１のサブピッチを有する第１の周期サブ構造を有し、上記第１の周期サブ構造は、複数の第１のサブライン及び複数の第１のサブスペースを備え、上記第１のサブライン及び第１のサブスペースは、第１のサブピッチ方向に交互の反復配列で配置され、上記第１のサブラインは、上記第１のサブピッチ方向と垂直の方向に上記パターニングデバイスに沿って延在し、各第２の要素は、第２のサブピッチを有する第２の周期サブ構造を有し、上記第２の周期サブ構造は、複数の第２のサブライン及び複数の第２のサブスペースを備え、上記第２のサブライン及び第２のサブスペースは、第２のサブピッチ方向に交互の反復配列で配置され、上記第２のサブラインは、上記第２のサブピッチ方向と垂直の方向に上記パターニングデバイスに沿って延在し、
上記第１のサブピッチ方向と上記第２のサブピッチ方向とが異なり、上記第１の周期サブ構造は、上記アライメントパターンの像を形成するために、上記第１の配向を有するダイポール照明の下で、上記アライメントマークを生成するために上記第１の要素が上記基板上に結像されるような大きさにされ、上記第２の周期サブ構造は、上記第１の配向を有する上記ダイポール照明の下で、上記第２の要素が上記基板上に結像されないような大きさにされ、上記第１の周期サブ構造は、上記アライメントパターンの像を形成するために、第２の配向を有するダイポール照明の下で、上記第１の要素が基板上に結像されないような大きさにされ、上記第２の周期サブ構造は、上記第２の配向を有する上記ダイポール照明の下で、上記第２の要素が上記アライメントマークを生成するために上記基板上で結像されるような大きさにされるパターニングデバイスが提供される。
【００１６】
[0016]  本発明の第３の態様によれば、基板上にアライメントマークを生成するためのリソグラフィ装置であって、
アライメントパターンを備えるパターニングデバイスであって、上記アライメントパターンが、複数の第１の要素及び複数の第２の要素を備えるパターニングデバイスと、
上記アライメントパターンの像を形成するために、上記アライメントパターンを第１の配向を有するダイポール照明で照明するように動作可能な照明システムと、
を備え、
上記アライメントパターンが、上記第１の配向を有する上記ダイポール照明の下では、上記第１の要素は上記アライメントマークを生成するために上記基板上で結像され、上記第２の要素が上記基板上で結像されないが、上記アライメントパターンが第２の配向を有するダイポール照明で照明される場合、上記第１の要素は上記基板上で結合されず、上記第２の要素が、上記アライメントマークを生成するために上記基板上で結合されるリソグラフィ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
[0017]  対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
【図１】[0018]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】[0019]従来技術からのアライメントマークを示す図である。
【図３】[0020]本発明の実施形態による、２２ｎｍノードの自己整合ダブルパターニングプロセスを使用するアライメントマークの生成を示す図である。
【図４】[0021]本発明の実施形態により提供されるサブセグメント化アライメントパターンを示す図である。
【図５】[0022]９０ｎｍピッチ及び４５ｎｍクリティカルディメンション並びにダイポールＸ照明設定を含む垂直ライン及び水平ラインのシミュレートしたコントラストを示すグラフである。
【図６】[0023]本発明の実施形態による、ダイポールＸ照明設定及び自己整合ダブルパターニングプロセスを使用したＸアライメントマークの生成を示す図である。
【図７】[0024]本発明の実施形態による、ダイポールＸ照明設定及び自己整合ダブルパターニングプロセスを使用して生成されたＸ及びＹアライメントマークを示す図である。
【図８】[0025]本発明の実施形態による、ダイポールＹ照明設定及び自己整合ダブルパターニングプロセスを使用したＸアライメントマークの生成を示す図である。
【図９】[0026]本発明の実施形態による、ダイポールＹ照明設定及び自己整合ダブルパターニングプロセスを使用して生成されたＸ及びＹアライメントマークを示す図である。
【図１０】[0027]本発明の実施形態による、自己整合ダブルパターニングプロセスを使用するアライメントマークの生成及びアライメントのためのその使用を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[0028]  図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
−  放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
−  パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
−  基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
−  パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
【００１９】
[0029]  照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００２０】
[0030]  支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００２１】
[0031]  本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
【００２２】
[0032]  パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
【００２３】
[0033]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
【００２４】
[0034]  本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）。
【００２５】
[0035]  リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル又は「基板支持体」（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００２６】
[0036]  リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えば投影システムと基板の間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００２７】
[0037]  図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２８】
[0038]  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アジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータＩＬを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００２９】
[0039]  放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスＭＡによってパターニングされる。パターニングデバイスＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めできる。一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分Ｃの間の空間に位置してもよい（スクライブレーンアライメントマークとして周知である）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００３０】
[0040]  図示のリソグラフィ装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００３１】
[0041]  １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[0042]  ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
[0043]  ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００３２】
[0044]  上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００３３】
[0045]  図２は、従来技術からのアライメントマークの断面図を示す。基板１００上に、水平方向Ｄ１に交互の反復配列で配置された一連の平行ラインＢ及び一連のトレンチＡを備える格子Ｇが配置される。トレンチの深さｈは、垂直方向Ｚに沿って測られる。
【００３４】
[0046]  ラインＢ及びトレンチＡは、水平方向Ｄ１及び垂直方向Ｚと直交する方向Ｄ２に沿って互いに平行に延在する。
【００３５】
[0047]  従来技術のアライメントマークは、１つのトレンチＡの幅Ｗ１及び１つのラインＢの幅Ｗ２に等しいマークピッチ又はマーク周期Ｐを有する。
【００３６】
[0048]  アライメント手順中、波長λを備える実質的に単色の放射ビームが格子上に衝突するために提供され、回折パターンを生成する。放射ビームは、レーザデバイスなどの任意の好適な光源によって生成される。回折パターンはセンサ（センサデバイス）によって検出され、測定済みパターンから格子Ｇの位置及び配向に関する情報を入手できる。従来技術では、ピッチＰは、衝突する放射ビームの波長λよりも長くなるように選択される。
【００３７】
[0049]  トレンチＡの幅Ｗ１と、アライメントマークのデューティサイクルとも呼ばれるラインＢの幅Ｗ２との比率は、信号強度、すなわち、センサによって測定又は受信される時の回折光の強度に対する影響を有する。
【００３８】
[0050]  図３は、本発明の実施形態による、自己整合ダブルパターニング処理を使用してアライメントマークのサブセグメント化要素を生成する際のステップを示す。説明のために、２２ｎｍリソグラフィノードという数値例が使用されている。クロム線ＣＲが、４ｘ９０ｎｍピッチでレチクル上の格子３０２内に配置される。４ｘ縮小スキャナを使用してウェーハ上に結像した後、格子３０４内のフォトレジスト線ＰＲが基板上に結像される。フォトレジスト線は、サブセグメント化アライメントマークの「ライン」要素内の垂直ラインである。これらは、４５ｎｍのラインＣＤ（ＬＣＤ）及び９０ｎｍのラインピッチ（ＬＰ）を有する。フォトレジストトリミング、次にＳＡＤＰ処理のスペーサ堆積及びエッチングステップ後に、格子３０６内には、窒化物スペーサ（ＮＳ）によって囲まれたライン幅２３ｎｍの非晶質炭素（α−Ｃ）テンプレートラインＴが残る。最後に、テンプレートＴが除去された後、格子３０８内には窒化物スペーサ（ＮＳ）のみが残る。格子３０２から３０８は、縦スケールで示されていない。実際には、ラインは垂直に延在し、かなり大きなアスペクト比を与える。最終的な窒化物スペーサラインＮＳの水平ピッチＰは４５ｎｍであり、ハーフピッチ１／２Ｐは２２ｎｍである。これにより、５０％のライン対スペースデューティサイクルが得られ、結果としてウェーハ品質（ＷＱ）が改善される。
【００３９】
[0051]  図４は、本発明の実施形態により提供されるサブセグメント化アライメントパターンを示す。アライメントパターンは、スキャナ又はステッパレチクルなどのパターニングデバイス上に提供される。これは、アライメントマーク上のサブセグメント化ラインＬ及びスペースＳに対応する複数の第１の要素Ｅ１及び複数の第２の要素Ｅ２を備える。
【００４０】
[0052]  第１の要素Ｅ１及び第２の要素Ｅ２は、第１及び第２の要素が第１の方向Ｄ１に交互の反復配列で配置された周期構造を有する。各第１の要素Ｅ１は、第１のサブピッチＬＰを有する第１の周期サブ構造を有し、第１のサブピッチ方向Ｓ−ＰＤ１に交互の反復配列で配置された第１のサブラインＳＬ１及び第１のサブスペースＳＳ１を備える。第１のサブラインＳＬ１は、第１のサブピッチ方向Ｓ−ＰＤ１と垂直方向に、レチクルの表面に沿って延在する。各第２の要素Ｅ２は、第２のサブピッチＳＰを有する第２の周期サブ構造を有し、第２のサブピッチ方向Ｓ−ＰＤ２に交互の反復配列で配置された第２のサブラインＳＬ２及び第２のサブスペースＳＳ２を備える。第２のサブラインＳＬ２は、第２のサブピッチ方向Ｓ−ＰＤ２と垂直方向に、レチクルの表面に沿って延在する。第１のサブピッチ方向Ｓ−ＰＤ１は第２のサブピッチ方向Ｓ−ＰＤ２とは異なる。この実施形態では、第１のサブピッチ方向Ｓ−ＰＤ１は第２のサブピッチ方向Ｓ−ＰＤ２と垂直であり、第１のサブピッチ方向Ｓ−ＰＤ１は第１の方向Ｄ１と平行である。
【００４１】
[0053]  本発明の一実施形態では、サブセグメント化アライメントマークは、メモリデバイスフィーチャ（製品）と同じフィーチャサイズを有するような大きさにされ、３２ｎｍハーフピッチの場合、１３０ｎｍのピッチ及び６５ｎｍのＣＤを有する。２２ｎｍハーフピッチの場合、サブセグメント化アライメントマークは、９０ｎｍのピッチ／４５ｎｍのＣＤを有する。したがって、ＳＡＤＰ処理後、最大量のスペーサが生成される。その他の結果として、アライメントマークのフィーチャサイズが製品のフィーチャサイズと同じであるため、アライメントマークはプロセス最適化される。
【００４２】
[0054]  本発明の実施形態によりアライメントパターンが提供されると、結果として、露光後に、ＷＱを高めるために重要な、ラインとスペースとの間に大きな屈折率デルタを有するための空きライン又はスペースが生じる。
【００４３】
[0055]  図５は、９０ｎｍピッチ及び４５ｎｍクリティカルディメンション並びにダイポールＸ照明設定を備えるアライメントマークの垂直ライン及び水平ラインのシミュレートしたコントラストＣのグラフを示す。垂直ラインに関するシミュレートしたデータは、ＶＰ９０（垂直、ピッチ９０ｎｍ）とラベル表示される。水平ラインに関するシミュレートしたデータはＨＰ９０（水平、ピッチ９０ｎｍ）とラベル表示される。平板ラインＨＰ９０で示されるように、水平ラインについてはコントラストがなく、これは水平ラインがまったく結像されないことを意味する。ＶＰ９０とラベル表示された垂直ラインに関するシミュレートしたデータは、この照明によって垂直ラインが結像されることを予測するある範囲のコントラストを示す。結果として印刷されるアライメントマークは、パターンの垂直ラインは印刷されるが水平ラインは印刷されないことから、間に空きスペースを伴う垂直ラインのみから構成される。したがってマークパターンは、図６及び図７の６０８及び７０２で示されるように、「製品様垂直マーク」として印刷される。あるいは、ダイポールＹが使用される場合、マークは、図８及び図９の８０８及び９０２で示されるように、「製品様水平マーク」として印刷される。これらのマークは、またそれぞれビット線又はワード線を両立させることもできる。
【００４４】
[0056]  図６は、本発明の実施形態による、ダイポールＸ照明設定及び自己整合ダブルパターニングプロセスを使用したＸアライメントマークの生成を示す。
【００４５】
[0057]  また、図４に示すアライメントパターン６０２は、上記アライメントパターンの像を形成するために、第１の配向、ダイポールＸを有するダイポール照明によって照明され、アライメントパターンは、アライメントマーク６０４を生成するために第１の要素（図４にＥ１として示される）は基板上に結像されるが、第２の要素（シミュレートしたデータに従って図５に示される）は基板上に結像されないように設計される。アライメントパターン６０２は、第２の配向、ダイポールＹを有するダイポール照明によって照明されると、第１の要素は基板上に結像されず、第２の要素は図８のアライメントマーク８０４を生成するために基板上で結像される。この実施形態では、第１の配向、ダイポールＸは、第２の配向、ダイポールＹと垂直である。
【００４６】
[0058]  図６の結像されたアライメントマーク６０４は、図３に関して説明した自己整合ダブルパターニングプロセスで使用することができる。フォトレジスト格子６０４、テンプレート及び窒化物スペーサ構造６０６、並びに最終的なアライメントマーク６０８は、それぞれ、図３の構造３０４、３０６、及び３０８に対応する。
【００４７】
[0059]  アライメントパターン６０２で、「ライン」Ｌ内の第１の周期サブ構造は、ダイポールＸ照明のステップ時に、アライメントマーク６０４を生成するために第１の要素が基板上に結像されるような大きさにされ、「スペース」Ｓ内の第２の周期サブ構造は、照明ステップ時に第２の要素が基板上に結像されないような大きさにされる。
【００４８】
[0060]  さらに、「ライン」Ｌ内の第１の周期サブ構造は、アライメントパターンがダイポールＹ照明で照明されると、第１の要素が基板上に結像されないような大きさにされ、「スペース」Ｓ内の第２の周期サブ構造は、図８のアライメントマーク８０４を生成するために第２の要素が基板上に結像されるような大きさにされる。
【００４９】
[0061]  アライメントマークを生成するために自己整合ダブルパターニングを使用する場合、図４の第１のサブピッチＬＰが選択され、結果として、第１のサブラインのスペーサＮＳの幅（１／２Ｐ）と、第１のサブラインのスペーサＮＳ間のギャップの幅（Ｐ−１／２Ｐ）との比率が５０％であるスペーサＮＳのデューティサイクルが、第１の周期サブ構造内に生じる。第２のサブピッチＳＰは、アライメントパターンが第２の配向を有するダイポール照明で照明されると、第２のサブラインのスペーサの幅と、第２のサブラインのスペーサ間のギャップの幅との比率が５０％である第２の周期サブ構造のスペーサのデューティサイクルが生じるように選択される。
【００５０】
[0062]  したがって、マークのライン及びスペースの両方を所与の配向のダイポール照明で解像することはできないため、自己整合ダブルパターニングリソグラフィ後のアライメントマークが６０８に示される。図６に示されるように、ダイポールＸを使用することで、結果として「製品様垂直マーク」６０８が生じる。
【００５１】
[0063]  図７は、本発明の実施形態による、ダイポールＸ照明設定及び自己整合ダブルパターニングプロセスを使用して生成されたＸ６０８及びＹ７０２のアライメントマークを示す。
【００５２】
[0064]  図８を参照すると、結像されたアライメントマーク８０４を、図３に関して説明した自己整合ダブルパターニングプロセスで使用することができる。フォトレジスト格子８０４、テンプレート及び窒化物スペーサ構造８０６、並びに最終的なアライメントマーク８０８は、それぞれ、図３の構造３０４、３０６、及び３０８に対応する。したがって、ダイポールＹを使用することで「製品様水平マーク」８０８が生じる。
【００５３】
[0065]  図９は、本発明の実施形態により、ダイポールＹ照明設定及び自己整合ダブルパターニングプロセスを使用して生成されたＸ８０８及びＹ９０２の両方のアライメントマークを示す。
【００５４】
[0066]  したがって、本発明により提供されたアライメントパターンは、Ｘ及びＹの両方のアライメントマークに関して、印刷適性の問題なしに、ダイポールＸ及びダイポールＹの両方の極端照明設定向けに適切に印刷することができる。
一例として、３２ｎｍノードのＳＡＤＰにおける製品様垂直「Ｘ」マーク６０８を挙げると、アライメントマークの「スペース」Ｓは空であるが、「ライン」Ｌは高密度の直線窒化物スペーサを含む。ラインとスペースとの相違は、屈折率デルタを挙げる意図で設計される。アライメント信号波がマークに沿って伝搬される間、このデルタによって反射率が上昇し、これはアライメント信号の強度を増強することができることを意味する。さらに、ＬＰ＝１３０ｎｍ及びＬＣＤ＝６５ｎｍであり、これは３２ｎｍノードの場合の、ほぼ最も微細な印刷可能なラインである。ＳＡＤＰ処理後、マークは標準マークよりもかなり高い窒化物スペーサのパターン密度を維持し、これによって信号強度（又はウェーハ品質、ＷＱ）も増強することができる。本発明の実施形態により生成されるアライメントマークは、標準マークのＷＱ（Ｒ５及びＧ５で０．００１％未満）と比較して、かなり良好なアライメント信号強度を示す。
【００５５】
[0067]  本発明の実施形態により、腐食、わん状変形、及び汚染などの処理上の問題を防ぐために、アライメントマーク内にさらに小さなフィーチャを生成してもよい。さらに、処理による損傷からアライメントマークを保護するために（アライメントマークの形状を維持するための）特別な層を追加する必要もないことから、製造業者の製造工程で経費及び時間の両方を節約することができる。その上、アライメント信号の強度をさらに上げるために、追加のトポグラフィも生成することができる。例えば、ＰＲ／ＢＡＲＣ（フォトレジスト、底反射防止膜）のコーティング後、アライメントマーク上部に粗いトポグラフィを作成することができ、これによってアライメント信号の強度をさらに増強することができる。
【００５６】
[0068]  図１０は、本発明の実施形態による、自己整合ダブルパターニング（ＳＡＤＰ）プロセスを使用するアライメントマークの生成、及びアライメントのためのその使用を示すフローチャートである。ステップ１００２は、アライメントマークパターン１００４に図４に示されるような第１及び第２のサブセグメント化された要素を提供することである。ステップ１００６で、ダイポール照明配向を選択した後、ステップ１００８でダイポールＸ照明を使用して、パターン１００４を照明し、図６及び図７に示されるようにウェーハ上で第１の要素は結像するが、第２の要素は結像しない。あるいは、ステップ１００６でダイポール照明配向を選択した後、ステップ１０１０でダイポールＹ照明を使用して、パターン１００４を照明し、図８及び図９に示されるようにウェーハ上で第２の要素は結像するが、第１の要素は結像しない。いずれの場合も、その後、ステップ１０１２で自己整合ダブルパターニングプロセスを実行し、高いコントラスト及びウェーハ品質（ＷＱ）を有する製品様アライメントマーク１０１４、１０１６を生成することができる。その後、生成されたＸ及びＹの製品様アライメントマーク１０１４及び１０１６は、リソグラフィプロセスにおけるアライメントステップ１０１８に使用される。
【００５７】
[0069]  この方法は、図１を参照しながら説明したパターニングデバイス及びリソグラフィ装置で実施してもよい。
【００５８】
[0070]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００５９】
[0071]  光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。
【００６０】
[0072]  本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【００６１】
[0073]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
【００６２】
[0074]  以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００６３】
[0075]  上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、下記に示す特許請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
【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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【外国語明細書】
2011238919000001.pdf