(57)【要約】【課題】アライメント精度および／または耐久性の改良されたリソグラフィ装置用アライメント・システムを提供すること。【解決手段】リソグラフィ装置用アライメント・システムは、第１の波長および第２の波長のアライメント放射の供給源、第１の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第１の波長チャネルおよび第２の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第２の波長チャネル、および検出システムと連絡した位置決定ユニットを備える。位置決定ユニットは、第１の波長チャネルからの情報または第２の波長チャネルからの情報または組み合わせた第１および第２の波長チャネルからの情報を処理して、組み合わされた情報に基づいて、第２の物体上の基準位置に対して第１の物体のアライメント・マークの位置を決定する。【選択図】図１
2004282018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置用のアライメント・システムであって、
第１の波長と第２の波長を有するアライメント放射の供給源と、
前記第１の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第１の波長チャネル、および前記第２の波長で前記アライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第２の波長チャネルを備える検出システムと、
前記検出システムと連絡している位置決定ユニットとを備え、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長チャネルからの情報を組み合わせて処理して、前記第１の波長チャネルからの情報、前記第２の波長チャネルからの情報、および前記第２の波長で検出されたアライメント放射に対する前記第１の波長で検出された前記アライメント放射の相対的な強度に従って組み合わされた前記第１および第２の波長チャネルからの情報、のうちの１つに基づいて前記アライメント・マークの位置を決定するアライメント・システム。
【請求項２】
前記位置決定ユニットは、前記第１および第２の波長チャネルからの第１および第２の信号に、前記第２の信号に対する前記第１の信号の相対的な強度に依存する係数を重み付けすることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの情報を処理するように構成されている、請求項１に記載のアライメント・システム。
【請求項３】
前記第２の波長チャネルのための重み係数は、前記第２の信号に対する前記第１の信号の強度が所定の閾値を超えたとき、ゼロに設定される、請求項２に記載のアライメント・システム。
【請求項４】
アライメント放射の前記供給源が、前記第１の波長で放射を生成する第１のレーザと、前記第２の波長で放射を生成する第２のレーザとを備える、請求項１に記載のアライメント・システム。
【請求項５】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号に信号強度に依存する重み係数を前記第１および第２の波長チャネルに割り当てるように構成されている、請求項１に記載のアライメント・システム。
【請求項６】
前記検出システムの前記第１の波長チャネルが、前記第１の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、
前記検出システムの前記第２の波長チャネルが、前記第２の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント・マークの前記位置を第１の精密さで決定する、請求項１に記載のアライメント・システム。
【請求項７】
前記検出システムが、さらに、前記第１の波長の第３の信号チャネルおよび前記第１の波長の第２の回折次数の副ビームを備え、また、前記第２の波長の第４の信号チャネルおよび前記第２の波長の第２の回折次数の副ビームを備え、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント・マークの前記位置を、前記第１の精密さよりも精密な第２の精密さで決定する、請求項１に記載のアライメント・システム。
【請求項８】
前記検出システムの前記第１の波長チャネルが前記第１の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、前記第１の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択され、さらに、
前記検出システムの前記第２の波長チャネルが前記第２の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、前記第２の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択される、請求項１に記載のアライメント・システム。
【請求項９】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号からの情報を組み合わせるように選択可能なパラメータをさらに割り当てることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの前記情報を処理する請求項２に記載のアライメント・システム。
【請求項１０】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が信頼性の選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記位置決定から削除する、請求項９に記載のアライメント・システム。
【請求項１１】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が精密さの選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記位置決定から削除する、請求項９に記載のアライメント・システム。
【請求項１２】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての前に決定される、請求項９に記載のアライメント・システム。
【請求項１３】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての後に決定される、請求項９に記載のアライメント・システム。
【請求項１４】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な閾値に依存し、前記重み付け係数が、ゼロと１を含んだゼロから１までの範囲内であるように制約される、請求項２に記載のアライメント・システム。
【請求項１５】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、前記第１および第２の波長の各々での前記基板または前記基板上の材料の反射率に依存する、請求項１４に記載のアライメント・システム。
【請求項１６】
前記選択可能な閾値が、信号強度の選ばれた値に対して相対的な閾値である、請求項１４に記載のアライメント・システム。
【請求項１７】
前記選択可能な閾値が、絶対的な閾値である、請求項１４に記載のアライメント・システム。
【請求項１８】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な絶対的な閾値に依存する、請求項１６に記載のアライメント・システム。
【請求項１９】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号よりも優先されるように割り当てられる、請求項２に記載のアライメント・システム。
【請求項２０】
前記第１および第２の波長信号の前記重み付け係数は、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号より優先されるように前記重み係数が前に割り当てられたとき、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優位になった後で、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号よりも優先されるように再割り当てされて、ヒステリシス効果をもたらす、請求項１９に記載のアライメント・システム。
【請求項２１】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられた前記重み付け係数が、所定の基準に基づいて前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優先されるように、再割り当てされる、請求項１９に記載のアライメント・システム。
【請求項２２】
前記位置決定ユニットは、ｍｃｃ、ミニレプロ、信号対雑音比、信号形状、信号包絡線、焦点、傾き、次数チャネル位置の片寄り、波長チャネル位置の片寄り、セグメント間シフト、および粗−微細位置ずれから成る測定可能な量の組から選ばれた少なくとも１つの測定可能な量に依存する係数を前記第１および第２の波長チャネルからの第１および第２の信号に重み付けすることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの前記情報を処理するように構成されている、請求項１に記載のアライメント・システムであって、
パラメータｍｃｃは、完全なアライメント・マークに期待される信号に測定信号がどの程度十分に似ているかを示す重相関係数であり、ミニレプロは、アライメント測定のさまざまな区分または部分の位置合せされた位置の標準偏差であって位置合せされた位置の精度を示し、信号対雑音比は、測定信号のスペクトル全体にわたる雑音の相対レベルで該当信号を割ったものであり、さらに、信号形状は、このスペクトルの２〜３の個別周波数の、一般に基本周波数の倍数の、相対的なレベルであり、信号包絡線は、測定中の信号強度の変動であり、焦点は、測定中のウェーハ高さの片寄りであり、傾きは、測定中のウェーハ角度と検出器角度の間の角度であり、次数チャネル位置の片寄りは、１つの波長の様々なチャネルの位置合せされた位置の測定差であり、波長チャネル位置の片寄りは、様々な波長チャネルの位置合せされた位置の測定差であり、セグメント間シフトは、多数のセグメント化されたアライメント・マークの様々なセグメントの位置合せされた位置の測定差であり、さらに、粗−微細位置ずれは、粗いフェーズでのアライメント・マーク測定に基づいたそれの期待位置と微細フェーズでのアライメント・マークの位置の差である、請求項１に記載のアライメント・システム。
【請求項２３】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、検出された回折次数に従って選ばれる、請求項２に記載のアライメント・システム。
【請求項２４】
照明システムと、
前記照明システムからの照明放射の放射経路中に配列された基板ステージ・アセンブリと、
前記照明システムと前記基板ステージ・アセンブリの間の前記照明放射の前記放射経路中に配列されたレチクル・ステージ・アセンブリと、
前記レチクル・ステージ・アセンブリと前記基板ステージ・アセンブリの間に配列された投影システムと、
前記基板ステージ・アセンブリおよび前記レチクル・ステージ・アセンブリのうちの少なくとも１つに近接して配列されたアライメント・システムとを備えるリソグラフィ装置であって、前記アライメント・システムが、
第１の波長と第２の波長を有するアライメント放射の供給源と、
前記第１の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第１の波長チャネル、および前記第２の波長で前記アライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第２の波長チャネルを備える検出システムと、
前記検出システムと連絡している位置決定ユニットとを備え、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長チャネルからの情報を組み合わせて処理して、前記第１の波長チャネルからの情報、前記第２の波長チャネルからの情報、および前記第２の波長で検出されたアライメント放射に対する前記第１の波長で検出されたアライメント放射の相対的な強度に従って組み合わされた前記第１および第２の波長チャネルからの情報、のうちの１つに基づいて前記アライメント・マークの位置を決定するリソグラフィ装置。
【請求項２５】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長チャネルからの第１および第２の信号に、前記第２の信号に対する前記第１の信号の相対的な強度に依存する係数を重み付けすることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの前記情報を処理するように構成されている、請求項２４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２６】
前記第２の波長チャネルのための重み係数は、前記第２の信号に対する前記第１の信号の強度が所定の閾値を超えたとき、ゼロに設定される、請求項２５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２７】
アライメント放射の前記供給源が、第１の波長で放射を生成する第１のレーザと、第２の波長で放射を生成する第２のレーザとを備える、請求項２４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２８】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号の信号強度に依存する重み係数を前記第１および第２の波長チャネルに割り当てるように構成されている、請求項２４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２９】
前記検出システムの前記第１の波長チャネルが、前記第１の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、
前記検出システムの前記第２の波長チャネルが、前記第２の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント・マークの前記位置を第１の精密さで決定する、請求項２４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３０】
前記検出システムが、前記第１の波長の第３の信号チャネルおよび前記第１の波長の第２の回折次数の副ビームを備え、また前記第２の波長の第４の信号チャネルおよび前記第２の波長の第２の回折次数の副ビームをさらに備え、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント・マークの前記位置を、前記第１の精密さよりも精密な第２の精密さで決定する、請求項２４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３１】
前記検出システムの前記第１の波長チャネルが前記第１の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、前記第１の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択され、さらに、
前記検出システムの前記第２の波長チャネルが前記第２の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、前記第２の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択される、請求項２４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３２】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号からの情報を組み合わせるように選択可能なパラメータをさらに割り当てることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの前記情報を処理する、請求項２５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３３】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が信頼性の選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記位置決定から削除する、請求項３２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３４】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が精密さの選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記位置決定から削除する、請求項３２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３５】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての前に決定される、請求項３２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３６】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての後に決定される、請求項３２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３７】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な閾値に依存し、前記重み付け係数が、ゼロと１を含んだゼロから１までの範囲内であるように制約される、請求項２５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３８】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、前記第１および第２の波長の各々での前記基板または前記基板上の材料の反射率に依存する、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３９】
前記選択可能な閾値が、信号強度の選ばれた値に対して相対的な閾値である、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４０】
前記選択可能な閾値が、絶対的な閾値である、請求項３７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４１】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な絶対的な閾値に依存する、請求項３９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４２】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号よりも優先されるように割り当てられる、請求項２５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４３】
前記第１および第２の波長信号の前記重み付け係数は、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号より優先されるように前記重み係数が前に割り当てられたとき、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優位になった後で、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号よりも優先されるように再割り当てされて、ヒステリシス効果をもたらす、請求項４２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４４】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられた前記重み付け係数が、所定の基準に基づいて前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優先されるように、再割り当てされる、請求項４２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４５】
前記位置決定ユニットは、ｍｃｃ、ミニレプロ、信号対雑音比、信号形状、信号包絡線、焦点、傾き、次数チャネル位置の片寄り、波長チャネル位置の片寄り、セグメント間シフト、および粗−微細位置ずれから成る測定可能な量の組から選ばれた少なくとも１つの測定可能な量に依存する重み係数を前記第１および第２の波長チャネルに割り当てるように構成されている、請求項２４に記載のリソグラフィ装置であって、
パラメータｍｃｃは、完全なアライメント・マークに期待される信号に測定信号がどの程度十分に似ているかを示す重相関係数であり、ミニレプロは、アライメント測定のさまざまな区分または部分の位置合せされた位置の標準偏差であって位置合せされた位置の精度を示し、信号対雑音比は、測定信号のスペクトル全体にわたる雑音の相対レベルで該当信号を割ったものであり、さらに、信号形状は、このスペクトルの２〜３の個別周波数の、一般に基本周波数の倍数の、相対的なレベルであり、信号包絡線は、測定中の信号強度の変動であり、焦点は、測定中のウェーハ高さの片寄りであり、傾きは、測定中のウェーハ角度と検出器角度の間の角度であり、次数チャネル位置の片寄りは、１つの波長の様々なチャネルの位置合せされた位置の測定差であり、波長チャネル位置の片寄りは、様々な波長チャネルの位置合せされた位置の測定差であり、セグメント間シフトは、多数のセグメント化されたアライメント・マークの様々なセグメントの位置合せされた位置の測定差であり、さらに、粗−微細位置ずれは、粗いフェーズでのアライメント・マーク測定に基づいたそれの期待位置と微細フェーズでのアライメント・マークの位置の差である、請求項２４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４６】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、検出された回折次数に従って選ばれる、請求項２５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４７】
基板のアライメント・マークを検出する方法であって、
前記アライメント・マークに、少なくとも２つの異なる照明波長を有するアライメント放射を照射するステップと、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの第１の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出し、第１の波長信号を出力するステップと、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの第２の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出し、第２の波長信号を出力するステップと、
前記第１の波長信号、前記第２の波長信号、および前記第２の波長信号に対する前記第１の波長信号の相対的な強度に従った前記第１および第２の波長信号の組合せ、のうちの１つに基づいて前記アライメント・マークの位置を決定するステップとを含む方法。
【請求項４８】
さらに、
前記第１の信号の第１の信号強度を決定するステップと、
前記第２の信号の第２の信号強度を決定するステップとを含み、
前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント・マークの位置を決定する前記ステップが、前記第１および第２の信号強度に依存する重み付け係数を、前記第１および第２の波長信号に割り当てることを含む、請求項４７に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項４９】
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第１の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第１の波長で第１の回折次数の副ビームを検出することを含み、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第２の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第２の波長で第１の回折次数の副ビームを検出することを含み、さらに、
前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント・マークの前記位置を決定する前記ステップが、第１の精密さで前記位置を決定することを含む、請求項４７に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５０】
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第１の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第１の波長で第２の回折次数の副ビームを検出することを含み、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第２の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第２の波長信号で第２の回折次数の副ビームを検出することを含み、さらに、
前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント・マークの前記位置を決定する前記ステップが、前記第１の精密さよりも精密な第２の精密さで前記位置を決定することを含む、請求項４９に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５１】
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第１の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第１の波長の回折次数の副ビームを検出することを含み、前記第１の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板が受けた処理に基づいて動的に選択されるものであり、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第２の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第２の波長の回折次数の副ビームを検出することを含み、前記第２の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択されるものである、請求項４７に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５２】
前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント・マークの位置を決定する前記ステップが、前記第１および第２の波長信号からの情報を組み合わせるように選択可能なパラメータを割り当てることをさらに含む、請求項４８に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５３】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が信頼性の選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記位置決定から削除する、請求項５２に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５４】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が精密さの選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記位置決定から削除する、請求項５２に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５５】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての前に決定される、請求項５２に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５６】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての後に決定される、請求項５２に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５７】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な閾値に依存し、前記重み付け係数が、ゼロと１を含んだゼロから１までの範囲内であるように制約される、請求項４８に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５８】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、前記第１および第２の波長の各々での前記基板または前記基板上の材料の反射率に依存する、請求項５７に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項５９】
前記選択可能な閾値が、信号強度の選ばれた値に対して相対的な閾値である、請求項５７に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項６０】
前記選択可能な閾値が、絶対的な閾値である、請求項５７に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項６１】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な絶対的な閾値に依存する、請求項５９に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項６２】
前記第１および第２の波長信号に重み付け係数を割り当てることが、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号よりも優先されるように割り当てられる、請求項４８に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項６３】
前記第１および第２の波長信号への前記重み付け係数は、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号より優先されるように前記重み係数が前に割り当てられたとき、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優位になった後で、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号よりも優先されるように再割り当てされて、ヒステリシス効果をもたらす、請求項６２に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項６４】
前記第１および第２の波長信号に重み付け係数を割り当てることが、所定の基準に基づいて前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優先されるように、再割り当てされる、請求項６２に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項６５】
さらに、
前記第１の信号の第１の信号強度を決定するステップと、
前記第２の信号の第２の信号強度を決定するステップとを含み、
前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント・マークの位置の前記決定するステップが、ｍｃｃ、ミニレプロ、信号対雑音比、信号形状、信号包絡線、焦点、傾き、次数チャネル位置の片寄り、波長チャネル位置の片寄り、セグメント間シフト、および粗−微細位置ずれから成る測定可能な量の組から選ばれた少なくとも１つの測定可能な量に依存する重み付け係数を前記第１および第２の波長信号に割り当てることを含む、請求項４７に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法であって、
パラメータｍｃｃは、完全なアライメント・マークに期待される信号に測定信号がどの程度十分に似ているかを示す重相関係数であり、ミニレプロは、アライメント測定のさまざまな区分または部分の位置合せされた位置の標準偏差であって位置合せされた位置の精度を示し、信号対雑音比は、測定信号のスペクトル全体にわたる雑音の相対レベルで該当信号を割ったものであり、さらに、信号形状は、このスペクトルの２〜３の個別周波数の、一般に基本周波数の倍数の、相対的なレベルであり、信号包絡線は、測定中の信号強度の変動であり、焦点は、測定中のウェーハ高さの片寄りであり、傾きは、測定中のウェーハ角度と検出器角度の間の角度であり、次数チャネル位置の片寄りは、１つの波長の様々なチャネルの位置合せされた位置の測定差であり、波長チャネル位置の片寄りは、様々な波長チャネルの位置合せされた位置の測定差であり、セグメント間シフトは、多数のセグメント化されたアライメント・マークの様々なセグメントの位置合せされた位置の測定差であり、さらに、粗−微細位置ずれは、粗いフェーズでのアライメント・マーク測定に基づいたそれの期待位置と微細フェーズでのアライメント・マークの位置の差である、請求項４７に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項６６】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、検出された回折次数に従って選ばれる、請求項４８に記載の基板のアライメント・マークを検出する方法。
【請求項６７】
基板のアライメント格子を決定する方法であって、
複数のアライメント・マークに、少なくとも２つの異なる波長を有するアライメント放射を照射するステップと、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの第１の波長で前記複数のアライメント・マークの各々からの放射を検出するステップと、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの第２の波長で前記複数のアライメント・マークの各々からの放射を検出するステップと、
前記第１および第２の照明波長での前記検出の情報に基づいて前記アライメント格子を決定するステップとを含む方法。
【請求項６８】
前記検出するステップが、前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの第１の波長で前記複数のアライメント・マークからのアライメント・マークから放射を検出し、第１の波長信号を出力すること、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの第２の波長で前記アライメント・マークから放射を検出すること、および
少なくとも前記第１および第２の波長信号に基づいてアライメント格子パラメータを決定することを含む、請求項６７に記載のアライメント格子を検定する方法。
【請求項６９】
さらに、
前記第１の信号の第１の信号強度を決定するステップと、
前記第２の信号の第２の信号強度を決定するステップとを含み、
前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント格子パラメータを決定することが、前記第１および第２の信号強度に依存する重み付け係数を、前記第１および第２の波長信号に割り当てることを含む、請求項６８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７０】
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第１の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第１の波長で第１回折次数の副ビームを検出することを含み、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第２の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出するステップが、前記第２の波長で第１回折次数の副ビーム検出することを含み、さらに、
前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント格子パラメータ・マークを決定する前記ステップが、第１の精密さで前記アライメント格子パラメータを決定することを含む、請求項６８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７１】
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第１の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第１の波長で第２の回折次数の副ビームを検出することを含み、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第２の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出するステップが、前記第２の波長で第２の回折次数の副ビーム検出することを含み、さらに、
前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント格子パラメータを決定するステップが、前記第１の精密さよりも精密な第２の精密さで前記アライメント格子パラメータを決定することを含む、請求項７０に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７２】
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第１の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第１の波長で回折次数の副ビームを検出することを含み、前記第１の波長の前記回折次数の副ビームの値が、前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択されるものであり、
前記少なくとも２つの異なる照明波長のうちの前記第２の波長で前記アライメント・マークからの放射を検出する前記ステップが、前記第２の波長で回折次数の副ビームを検出することを含み、前記第２の波長の前記回折次数の副ビームの値が、前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択されるものである、請求項６８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７３】
前記第１および第２の波長信号に基づいてアライメント格子パラメータを決定する前記ステップが、前記第１および第２の波長信号からの情報を組み合わせるように選択可能なパラメータを割り当てることをさらに含む、請求項６９に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７４】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が信頼性の選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記アライメント格子パラメータの決定から削除する、請求項７３に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７５】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が精密さの選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記アライメント格子パラメータの決定から削除する、請求項７３に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７６】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての前に決定される、請求項７３に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７７】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての後に決定される、請求項７３に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７８】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な閾値に依存し、前記重み付け係数が、ゼロと１を含んだゼロから１までの範囲内であるように制約される、請求項６９に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項７９】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、前記第１および第２の波長の各々での前記基板または前記基板上の材料の反射率に依存する、請求項７８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８０】
前記選択可能な閾値が、信号強度の選ばれた値に対して相対的な閾値である、請求項７８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８１】
前記選択可能な閾値が、絶対的な閾値である、請求項７８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８２】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な絶対的な閾値に依存する、請求項７８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８３】
前記第１および第２の波長信号に重み付け係数を割り当てることが、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号よりも優先されるように割り当てられる、請求項６９に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８４】
前記第１および第２の波長信号への前記重み付け係数は、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号より優先されるように前記重み係数が前に割り当てられたとき、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優位になった後で、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号よりも優先されるように再割り当てされて、ヒステリシス効果をもたらす、請求項８３に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８５】
前記第１および第２の波長信号に重み付け係数を割り当てることが、所定の基準に基づいて前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優先されるように、再割り当てされる、請求項８３に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８６】
さらに、
前記第１の信号の第１の信号強度を決定するステップと、
前記第２の信号の第２の信号強度を決定するステップとを含み、
前記第１および第２の波長信号に基づいて前記アライメント格子パラメータの前記決定するステップが、ｍｃｃ、ミニレプロ、信号対雑音比、信号形状、信号包絡線、焦点、傾き、次数チャネル位置の片寄り、波長チャネル位置の片寄り、セグメント間シフト、および粗−微細位置ずれから成る測定可能な量の組から選ばれた少なくとも１つの測定可能な量に依存する重み付け係数を前記第１および第２の波長信号に割り当てることを含む、アライメント格子を決定する方法であって、
パラメータｍｃｃは、完全なアライメント・マークに期待される信号に測定信号がどの程度十分に似ているかを示す重相関係数であり、ミニレプロは、アライメント測定のさまざまな区分または部分の位置合せされた位置の標準偏差であって位置合せされた位置の精度を示し、信号対雑音比は、測定信号のスペクトル全体にわたる雑音の相対レベルで該当信号を割ったものであり、さらに、信号形状は、このスペクトルの２〜３の個別周波数の、一般に基本周波数の倍数の、相対的なレベルであり、信号包絡線は、測定中の信号強度の変動であり、焦点は、測定中のウェーハ高さの片寄りであり、傾きは、測定中のウェーハ角度と検出器角度の間の角度であり、次数チャネル位置の片寄りは、１つの波長の様々なチャネルの位置合せされた位置の測定差であり、波長チャネル位置の片寄りは、様々な波長チャネルの位置合せされた位置の測定差であり、セグメント間シフトは、多数のセグメント化されたアライメント・マークの様々なセグメントの位置合せされた位置の測定差であり、さらに、粗−微細位置ずれは、粗いフェーズでのアライメント・マーク測定に基づいたそれの期待位置と微細フェーズでのアライメント・マークの位置の差である、請求項６８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８７】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、検出された回折次数に従って選ばれる、請求項６９に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８８】
さらに、前記アライメント格子の前記決定において、格子残差、非直交性、Ｘ−Ｙ膨張差、およびウェーハ膨張のうちの少なくとも１つを使用することを含む、請求項６８に記載のアライメント格子を決定する方法であって、格子残差は、測定されたアライメント・マーク位置から位置決めされたウェーハ格子までのずれであり、非直交性およびＸ−Ｙ膨張差は、両方ともウェーハの変形の目安であり、ウェーハ膨張は、ウェーハの膨張の目安である、請求項６８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項８９】
さらに、第１の基板に対して得られた前記アライメント格子パラメータからの情報を格納することを含む、請求項６８に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項９０】
さらに、第２の基板のための前記アライメント格子パラメータの決定において、第１の基板で得られた前記アライメント格子パラメータの前記情報を取り出すことを含む、請求項８９に記載のアライメント格子を決定する方法。
【請求項９１】
リソグラフィ装置用のアライメント・システムであって、
第１の波長と第２の波長を有するアライメント放射の供給源と、
前記第１の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第１の波長チャネル、および前記第２の波長で前記アライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第２の波長チャネルを備える検出システムと、
前記検出システムと連絡している位置決定ユニットとを備え、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長チャネルからの情報を組み合わせて処理して、前記第１の波長チャネルからの情報、前記第２の波長チャネルからの情報、および前記第２の波長で検出されたアライメント放射に対する前記第１の波長で検出された前記アライメント放射の相対的な強度に従って組み合わされた前記第１および第２の波長チャネルからの情報、のうちの少なくとも１つに基づいて前記アライメント格子を決定するアライメント・システム。
【請求項９２】
前記位置決定ユニットは、前記第１および第２の波長チャネルからの第１および第２の信号に、前記第２の信号に対する前記第１の信号の相対的な強度に依存する係数を重み付けすることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの情報を処理するように構成されている、請求項９１に記載のアライメント・システム。
【請求項９３】
前記第２の波長チャネルの重み係数は、前記第２の信号に対する前記第１の信号の強度が所定の閾値を超えたとき、ゼロに設定される、請求項９２に記載のアライメント・システム。
【請求項９４】
アライメント放射の前記供給源が、前記第１の波長で放射を生成する第１のレーザと、前記第２の波長で放射を生成する第２のレーザとを備える、請求項９１に記載のアライメント・システム。
【請求項９５】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号の信号強度に依存する重み係数を前記第１および第２の波長チャネルに割り当てるように構成されている、請求項９１に記載のアライメント・システム。
【請求項９６】
前記検出システムの前記第１の波長チャネルが、前記第１の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、
前記検出システムの前記第２の波長チャネルが、前記第２の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号に基づいて、前記アライメント格子を第１の精密さで決定する、請求項９１に記載のアライメント・システム。
【請求項９７】
前記検出システムが、さらに、前記第１の波長の第３の信号チャネルおよび前記第１の波長の第２の回折次数の副ビームを備え、また、前記第２の波長の第４の信号チャネルおよび前記第２の波長の第２の回折次数の副ビームを備え、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号に基づいて、前記アライメント格子を、前記第１の精密さよりも精密な第２の精密さで決定する、請求項９１に記載のアライメント・システム。
【請求項９８】
前記検出システムの前記第１の波長チャネルが前記第１の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、前記第１の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択され、さらに、
前記検出システムの前記第２の波長チャネルが前記第２の波長の第１の回折次数副ビームに対応し、前記第２の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択される、請求項９１に記載のアライメント・システム。
【請求項９９】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号からの情報を組み合わせるように選択可能なパラメータをさらに割り当てることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの前記情報を処理する、請求項９２に記載のアライメント・システム。
【請求項１００】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が信頼性の選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記位置決定から削除する、請求項９９に記載のアライメント・システム。
【請求項１０１】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が精密さの選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記位置決定から削除する、請求項９９に記載のアライメント・システム。
【請求項１０２】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての前に決定される、請求項９９に記載のアライメント・システム。
【請求項１０３】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての後に決定される、請求項９９に記載のアライメント・システム。
【請求項１０４】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な閾値に依存し、前記重み付け係数が、ゼロと１を含んだゼロから１までの範囲内であるように制約される、請求項９２に記載のアライメント・システム。
【請求項１０５】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、前記第１および第２の波長の各々での前記基板または前記基板上の材料の反射率に依存する、請求項１０４に記載のアライメント・システム。
【請求項１０６】
前記選択可能な閾値が、信号強度の選ばれた値に対して相対的な閾値である、請求項１０４に記載のアライメント・システム。
【請求項１０７】
前記選択可能な閾値が、絶対的な閾値である、請求項１０４に記載のアライメント・システム。
【請求項１０８】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な絶対的な閾値に依存する、請求項１０６に記載のアライメント・システム。
【請求項１０９】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号よりも優先されるように割り当てられる、請求項９２に記載のアライメント・システム。
【請求項１１０】
前記第１および第２の波長信号の前記重み付け係数は、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号より優先されるように前記重み係数が前に割り当てられたとき、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優位になった後で、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号よりも優先されるように再割り当てされて、ヒステリシス効果をもたらす、請求項１０９に記載のアライメント・システム。
【請求項１１１】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、所定の基準に基づいて前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優先されるように、再割り当てされる、請求項１０９に記載のアライメント・システム。
【請求項１１２】
前記位置決定ユニットは、ｍｃｃ、ミニレプロ、信号対雑音比、信号形状、信号包絡線、焦点、傾き、次数チャネル位置の片寄り、波長チャネル位置の片寄り、セグメント間シフト、および粗−微細位置ずれから成る測定可能な量の組から選ばれた少なくとも１つの測定可能な量に依存する係数を、前記第１および第２の波長チャネルからの第１および第２の信号に重み付けすることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの前記情報を処理するように構成されている、アライメント・システムであって、
パラメータｍｃｃは、完全なアライメント・マークに期待される信号に測定信号がどの程度十分に似ているかを示す重相関係数であり、ミニレプロは、アライメント測定のさまざまな区分または部分の位置合せされた位置の標準偏差であって位置合せされた位置の精度を示し、信号対雑音比は、測定信号のスペクトル全体にわたる雑音の相対レベルで該当信号を割ったものであり、さらに、信号形状は、このスペクトルの２〜３の個別周波数の、一般に基本周波数の倍数の、相対的なレベルであり、信号包絡線は、測定中の信号強度の変動であり、焦点は、測定中のウェーハ高さの片寄りであり、傾きは、測定中のウェーハ角度と検出器角度の間の角度であり、次数チャネル位置の片寄りは、１つの波長の様々なチャネルの位置合せされた位置の測定差であり、波長チャネル位置の片寄りは、様々な波長チャネルの位置合せされた位置の測定差であり、セグメント間シフトは、多数のセグメント化されたアライメント・マークの様々なセグメントの位置合せされた位置の測定差であり、さらに、粗−微細位置ずれは、粗いフェーズでのアライメント・マーク測定に基づいたそれの期待位置と微細フェーズでのアライメント・マークの位置の差である、請求項９１に記載のアライメント・システム。
【請求項１１３】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、検出された回折次数に従って選ばれる、請求項９２に記載のアライメント・システム。
【請求項１１４】
照明システムと、
照明放射の前記供給源の放射経路中に配列された基板ステージ・アセンブリと、
前記供給源と前記基板ステージ・アセンブリの間の照明放射の前記供給源の前記放射経路中に配列されたレチクル・ステージ・アセンブリと、
前記レチクル・ステージ・アセンブリと前記基板ステージ・アセンブリの間に配列された投影システムと、
前記投影システムに隣接し、かつ前記基板ステージ・アセンブリに近接して配列されたアライメント・システムとを備えるリソグラフィ装置であって、前記アライメント・システムが、
第１の波長と第２の波長を有するアライメント放射の供給源と、
前記第１の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第１の波長チャネル、および前記第２の波長で前記アライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第２の波長チャネルを備える検出システムと、
前記検出システムと連絡している位置決定ユニットとを備え、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長チャネルからの情報を組み合わせて処理して、前記第１の波長チャネルからの情報、前記第２の波長チャネルからの情報、および前記第２の波長で検出されたアライメント放射に対する前記第１の波長で検出されたアライメント放射の相対的な強度に従って組み合わされた前記第１および第２の波長チャネルからの情報のうちの１つに基づいてアライメント格子を決定するリソグラフィ装置。
【請求項１１５】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長チャネルからの第１および第２の信号に、前記第２の信号に対する前記第１の信号の相対的な強度に依存する係数を重み付けすることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの前記情報を処理するように構成されている、請求項１１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１６】
前記第２の波長チャネルのための重み係数は、前記第２の信号に対する前記第１の信号の強度が所定の閾値を超えたとき、ゼロに設定される、請求項１１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１７】
アライメント放射の前記供給源が、第１の波長で放射を生成する第１のレーザと、第２の波長で放射を生成する第２のレーザとを備える、請求項１１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１８】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号の信号強度に依存する重み係数を前記第１および第２の波長チャネルに割り当てるように構成されている、請求項１１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１９】
前記検出システムの前記第１の波長チャネルが、前記第１の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、
前記検出システムの前記第２の波長チャネルが、前記第２の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号に基づいて、前記アライメント格子を第１の精密さで決定する、請求項１１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２０】
前記検出システムが、さらに、前記第１の波長の第３の信号チャネルおよび前記第１の波長の第２の回折次数の副ビームを備え、また、前記第２の波長の第４の信号チャネルおよび前記第２の波長の第２の回折次数の副ビームを備え、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号に基づいて、前記アライメント格子を、前記第１の精密さよりも精密な第２の精密さで決定する、請求項１１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２１】
前記検出システムの前記第１の波長チャネルが前記第１の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、前記第１の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択され、さらに、
前記検出システムの前記第２の波長チャネルが前記第２の波長の第１の回折次数の副ビームに対応し、前記第２の波長の前記回折次数の副ビームの値が前記基板の受けた処理に基づいて動的に選択される、請求項１１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２２】
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長信号からの情報を組み合わせるように選択可能なパラメータをさらに割り当てることによって、前記第１および第２の波長チャネルからの前記情報を処理する、請求項１１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２３】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が信頼性の選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記位置決定から削除する、請求項１２２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２４】
前記選択可能なパラメータが、前記第１の波長信号が精密さの選択可能なレベルを満たすことができないとき、前記第１の波長信号からの情報を前記アライメント格子の前記決定から削除する、請求項１２２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２５】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての前に決定される、請求項１２２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２６】
前記選択可能なパラメータが、前記重みの前記割当ての後に決定される、請求項１２２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２７】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な閾値に依存し、前記重み付け係数が、ゼロと１を含んだゼロから１までの範囲内であるように制約される、請求項１１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２８】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、前記第１および第２の波長の各々での前記基板または前記基板上の材料の反射率に依存する、請求項１２７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２９】
前記選択可能な閾値が、信号強度の選ばれた値に対して相対的な閾値である、請求項１２７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３０】
前記選択可能な閾値が、絶対的な閾値である、請求項１２７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３１】
前記第１および第２の信号強度に依存する、前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、さらに、選択可能な絶対的な閾値に依存する、請求項１２９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３２】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号よりも優先されるように割り当てられる、請求項１１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３３】
前記第１および第２の波長信号の前記重み付け係数は、前記第１の波長信号が前記第２の波長信号より優先されるように前記重み係数が前に割り当てられたとき、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優位になった後で、前記第２の波長信号が前記第１の波長信号よりも優先されるように再割り当てされて、ヒステリシス効果をもたらす、請求項１３２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３４】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられた前記重み付け係数が、所定の基準に基づいて前記第２の波長信号が前記第１の波長信号より優先されるように、再割り当てされる、請求項１３２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３５】
前記位置決定ユニットは、ｍｃｃ、ミニレプロ、信号対雑音比、信号形状、信号包絡線、焦点、傾き、次数チャネル位置の片寄り、波長チャネル位置の片寄り、セグメント間シフト、および粗−微細位置ずれから成る測定可能な量の組から選ばれた少なくとも１つの測定可能な量に依存する重み係数を前記第１および第２の波長チャネルに割り当てるように構成されている、請求項１１４に記載のリソグラフィ装置であって、
パラメータｍｃｃは、完全なアライメント・マークに期待される信号に測定信号がどの程度十分に似ているかを示す重相関係数であり、ミニレプロは、アライメント測定のさまざまな区分または部分の位置合せされた位置の標準偏差であって位置合せされた位置の精度を示し、信号対雑音比は、測定信号のスペクトル全体にわたる雑音の相対レベルで該当信号を割ったものであり、さらに、信号形状は、このスペクトルの２〜３の個別周波数の、一般に基本周波数の倍数の、相対的なレベルであり、信号包絡線は、測定中の信号強度の変動であり、焦点は、測定中のウェーハ高さの片寄りであり、傾きは、測定中のウェーハ角度と検出器角度の間の角度であり、次数チャネル位置の片寄りは、１つの波長の様々なチャネルの位置合せされた位置の測定差であり、波長チャネル位置の片寄りは、様々な波長チャネルの位置合せされた位置の測定差であり、セグメント間シフトは、多数のセグメント化されたアライメント・マークの様々なセグメントの位置合せされた位置の測定差であり、さらに、粗−微細位置ずれは、粗いフェーズでのアライメント・マーク測定に基づいたそれの期待位置と微細フェーズでのアライメント・マークの位置の差である、請求項１１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３６】
前記第１および第２の波長信号に割り当てられる前記重み付け係数が、検出された回折次数に従って選ばれる、請求項１１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３７】
照明システムと、
照明放射の前記供給源の放射経路中に配列された基板ステージ・アセンブリと、
前記照明システムからの照明放射の放射経路と測定位置の間で動くことができる基板ステージ・アセンブリと、
前記照明システムと前記基板・ステージ・アセンブリの間の前記照明放射の前記放射経路中に配列されたレチクル・ステージ・アセンブリと、
前記レチクル・ステージ・アセンブリと前記基板ステージ・アセンブリの間に配列された投影システムと、
前記基板ステージ・アセンブリが前記測定位置にあるとき、前記基板ステージ・アセンブリに近接しているように前記測定位置に位置づけされるアライメント・システムとを備えるリソグラフィ装置であって、前記アライメント・システムが、
第１の波長と第２の波長を有するアライメント放射の供給源と、
前記第１の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第１の波長チャネル、および前記第２の波長で前記アライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第２の波長チャネルを備える検出システムと、
前記検出システムと連絡している位置決定ユニットとを備え、
前記位置決定ユニットが、前記第１および第２の波長チャネルからの情報を組み合わせて処理して、前記第１の波長チャネルからの情報、前記第２の波長チャネルからの情報、および前記第２の波長で検出されたアライメント放射に対する前記第１の波長で検出されたアライメント放射の相対的な強度に従って組み合わされた前記第１および第２の波長チャネルからの情報、のうちの１つに基づいてアライメント格子を決定するリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置用のアライメント・システムおよびそのようなアライメント・システムを有するリソグラフィ装置に関し、より詳細には、少なくとも２つの別個の波長信号を使用してアライメント・マークの位置を検出することができるアライメント・システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、集積回路および／または微小デバイスの製造にとって不可欠な装置である。そのような装置を使用して、異なるマスクのパターンの像が、半導体ウェーハまたはＬＣＤパネルのような基板に正確に位置合せされた位置に連続して形成される。これらの連続した互いに位置合せされた像の間で、基板は物理的および化学的な変化を受ける。少なくとも１つのマスク・パターンの像を基板に露光した後で、この基板は装置から取り外され、そして、所望のプロセス・ステップを受けた後で、基板は、他のマスク・パターンの像を露光するために元の位置に戻されるなどである。この他のマスク・パターンの像と次のマスク・パターンの像は、基板上の少なくとも１つの既に露光された像に対して正確に位置合せされる。このために、リソグラフィ装置は、基板上のアライメント・マークをマスクのアライメント・マークに対して位置合せするアライメント・システムを備える。
【０００３】
リソグラフィ装置は、ＩＣの製造に使用することができるだけでなく、１マイクロメートル以下のオーダの精密な寸法を有する他の構造物の製造にも使用することができる。例として、集積または完全な光システム、または磁気ドメイン・メモリの誘導および検出パターン、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、および液晶表示パネルの構造がある。これらの構造物の製造においても、基板上に既に露光されている像に対して、マスク・パターンの像を非常に正確に位置合せしなければならない。
【０００４】
リソグラフィ装置は、ステップ式装置または走査ステップ式装置であることができる。ステップ式装置では、マスク・パターンの像は、ワン・ショットで基板の露光領域に形成される。その後で、次の露光領域がマスク・パターンおよび投影レンズ・システムの下に位置するように基板をマスクに対して移動し、そして、マスク・パターンの像がこの次の露光領域に形成される。このプロセスが繰り返されて、遂には、基板の全ての露光領域にマスク・パターンの像が形成される。走査ステップ式装置では、上述のステップ手順が同じく守られるが、マスク・パターンの像は、ワン・ショットで形成されないで、走査移動を介して形成される。マスク・パターンの像形成中に、投影システムの倍率を考慮して、基板は、マスクと同期して、投影システムおよび投影ビームに対して移動する。マスク・パターンの連続して露光される部分の一連の並置部分像が露光領域に形成される。マスク・パターンの像が露光領域に完全に形成された後で、次の露光領域にステップする。可能な走査手順は、雑誌「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ」、Ｍａｙ  １９８６、ｐｐ．１３７〜１４２のＤ．Ａ．Ｍａｅｒｋｌｅの論文「Ｓｕｂ−ｍｉｃｒｏｎ  １：１  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」に記載されている。
【０００５】
米国特許第５，２４３，１９５号では、アライメント・システムを備え、ＩＣの製造を目的とした光リソグラフィ装置が開示されている。このアライメント・システムは、アライメント・ユニットに対して基板アライメント・マークを位置合せするオフアクシス・アライメント・ユニットを備える。さらに、このアライメント・システムは、投影レンズ（ＴＴＬ）を介してマスク・マークに対して基板マークを位置合せする第２のアライメント・ユニットを備える。投影レンズを介したアライメント（オンアクシス・アライメント）は、多くの現世代の光リソグラフィ装置で使用されることが多く、基板とマスクを互いに直接位置合せすることができるという利点を実現する。オフアクシス・アライメント法が使用されるとき、米国特許第５，２４３，１９５号に記載されているようなベースラインの片寄りを考慮に入れなければならない。しかし、ＩＣの部品のサイズが減少し続け、さらに複雑さが増すにつれて、オンアクシス・アライメント・システムは、要求される精密さおよび正確さを十分に達成するように、改良するのが困難であることが分かった。
【０００６】
基板の単位表面積当たりの電子部品数の増加および結果としてのこれらの部品の小寸法化と関連して、集積回路を製作する精度に対してますます厳しい要求が課せられている。したがって、連続するマスクの像が基板に形成される位置は、ますます正確に固定していなければならない。より小さな線幅を有する新世代のＩＣの製造では、アライメント精度を高めなければならない。言い換えれば、アライメント・システムの分解能を高めるように、より小さなずれを検出することができなければならない。他方で、線幅を減少する場合、より大きな開口数（ＮＡ）の投影レンズ・システムが要求されるために、基板の平面度に対してより厳しい要求が課せられなければならない。このシステムの焦点深度は、ＮＡが増すにつれて減少する。投影レンズ・システムの所望の比較的大きな像フィールドでは、多少の像フィールド湾曲が生じるので、基板の不均一性に残された余裕はほとんどない。基板の所望の平面度を得るために、リソグラフィ装置での異なるマスク・パターンを用いた２つの連続した露光の間で、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスで基板を研磨することが提案されている。しかし、この研磨プロセスは、オンアクシス・アライメント方法の精度に影響を及ぼす。この方法では、基板アライメント・マークとして格子が使用され、この格子で１次で回折された副ビームが、基板マークの像をマスク・マーク上に形成するために使用される。このプロセスでは、基板の格子マークの重力点がマスク・アライメント・マークの重力点に対して位置合せされたときに、基板はマスクに対して適切に位置合せされたものとみなされる。その場合、各格子マークの重力点がその格子の幾何学的中心と一致するものと仮定している。しかし、ＣＭＰプロセスによって、基板の格子マークは非対称になるので、このアライメント方法はもはや信頼できない。さらに、様々な処理ステップは、基板の格子マークの溝の実効深さの非対称性および変化を生じさせるなどの、アライメント・マークの変化の一因となる。そのような位相格子で反射される単色光の信号強度は溝の深さと共に周期的に変化するので、ある場合には処理によって格子マークが検出できなくなり、または他の場合には弱い信号だけが生じることがある。このことは、信号強度の低下のために期待されたアライメント検出を行うことができない場合があることで、アライメント・システムの耐性の低下をもたらす。また、このことは、アライメント・マークの位置を決定するために弱い信号が使用される場合、アライメント精度の低下をもたらすことがある。この問題を軽減する１つの方法は、基板上のアライメント・マークの位置を照明し検出するために、２つの別個の波長を使用することである。しかし、スペクトルの可視領域にある光源、例えば赤および緑のレーザを、そのようなシステムで使用することは、結果として、両方の波長の信号が弱くて、結果として基板上のアライメント・マーク検出の耐性および精度の問題につながる状況になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、改良されたアライメント精度および／または耐性を有するリソグラフィ装置用アライメント・システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のこの目的および他の目的を達成するために、リソグラフィ装置用のアライメント・システムは、第１の波長および第２の波長のアライメント放射の供給源、第１の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第１の波長チャネルおよび第２の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第２の波長チャネルを有する検出システム、および検出システムと連絡した位置決定ユニットを備える。位置決定ユニットは、第１の波長チャネルまたは第２の波長チャネルまたは組み合わせた第１および第２の波長チャネルからの情報を処理して、組み合わされた情報に基づいて、第２の物体の基準位置に対して第１の物体のアライメント・マークの位置を決定する。
本発明の他の態様によれば、リソグラフィ装置は、照明放射の供給源と、前記照明供給源からの照明放射の放射経路中に配列された基板ステージ・アセンブリと、前記照明供給源と前記基板ステージ・アセンブリの間の前記照明放射の前記放射経路中に配列されたレチクル・ステージ・アセンブリと、前記レチクル・ステージ・アセンブリと前記基板ステージ・アセンブリの間に配列された投影システムと、前記基板ステージ・アセンブリおよび前記レチクル・ステージ・アセンブリのうちの少なくとも１つに近接して配列されたアライメント・システムとを備える。このアライメント・システムは、第１の波長と第２の波長のアライメント放射の供給源と、第１の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第１の波長チャネルおよび第２の波長でアライメント・マークからアライメント放射を受け取るように配列された第２の波長チャネルを有する検出システムと、検出システムと連絡している位置決定ユニットとを含む。位置決定ユニットは、第１および第２の波長チャネルからの情報を組み合わせて処理して、組み合わされた情報に基づいて、第２の物体の基準位置に対して第１の物体のアライメント・マークの位置を決定する。アライメント・システムは、照明放射の前記放射経路から離れて位置するかもしれない。必要とされることは、アライメント・システムからのアライメント放射が基板ステージ・アセンブリに到達することができることだけである。本発明の他の態様は、基板のアライメント・マークを検出する方法を提供し、この方法は、少なくとも２つの異なる照明波長を有する照明放射のビームでアライメント・マークを照明するステップと、少なくとも２つの異なる照明波長のうちの第１の波長でアライメント・マークからの照明放射を検出し第１の波長信号を出力するステップと、少なくとも２つの異なる照明波長のうちの第２の波長でアライメント・マークからの照明放射を検出し第２の波長信号を出力するステップと、第１および第２の波長信号に基づいてアライメント・マークの位置を決定するステップとを含む。
【実施例】
【０００９】
ここで、本発明に従った方法およびデバイスは、例として特定の実施例に関連して説明する。本発明の広い概念は、これらの具体的に説明する実施例だけに限定されない。本発明はリソグラフィ・システム用のアライメント・システムに関連して説明するが、このアライメント・システムは、基板（「被加工物」）に対してマスクの適切なアライメントを得るように組み合わせて使用することができるオンアクシス（「アキシアル」とも呼ばれる）とオフアクシス（「オフアキシアル」）の両方のアライメント・システムを含む。アキシアル・アライメント・システムは、例えばスルーザレンズ（ＴＴＬ）・システムまたはスルーザレチクル（ＴＴＲ）・システムでアライメント・マークを照明するために、別個の放射源を有することができるし、または露光放射と同じ放射を使用することができる。下記の例では、本発明の実施例として、オフアキシアル・システム（ＯＡＳ）と組み合わせたＴＴＬシステムを説明する。さらに、本発明が考えている応用は、屈折投影システムを有するリソグラフィ・システム、並びに、現在使用されているものよりも短い波長の電磁放射を使用する他の型のリソグラフィ・システム、反射および／または回折像形成光学系を使用するシステム、および／または、例えば磁気、電磁、および／または静電光学系で像を形成する電子ビームまたはイオン・ビームなどの荷電粒子ビームのような他の型の放射を使用するシステムである。
【００１０】
本発明の実施例を組み込むことができるシステムの例として、オンアクシス・アライメント・ユニットおよび他の測定システムを有するリソグラフィ装置をここで説明する。
【００１１】
図１は、マスク・パターンの像を基板上に走査ステップ式に形成するそのような装置の実施例の光学要素を図示する。この装置は、主な構成要素として、投影システムＰＬを組み込む投影カラムを備える。投影システムの一方の側に、像を形成すべきマスク・パターンＣが形成されているマスクＭＡのためのマスク・ホルダＭＨが位置している。マスク・ホルダは、マスク・ステージＭＴの一部である。基板ステージＷＴは、投影レンズ・システムＰＬの他方の側に配列されている。このステージは、光敏感層が形成された基板Ｗのための基板ホルダＷＨを備える。マスク・パターンＣの像は、異なる領域すなわち基板領域Ｗdごとに、光敏感層に何度か形成されなければならない。第１の基板領域にマスク・パターンの像を形成した後で、次の基板領域がマスク・パターンの下に位置づけされるように、基板テーブルはＸおよびＹ方向に移動することができる。
【００１２】
本装置はさらに照明システムを備え、この照明システムは、放射源ＬＡ例えばフッ化クリプトン・エキシマ・レーザまたは水銀ランプ、レンズ・システムＬＳ、ミラーＲＥ、および集光レンズＣＯを備えている。照明システムによって供給された投影ビームＰＢは、マスク・パターンＣを照らす。このパターンの像が、投影レンズ・システムＰＬによって、基板Ｗの基板領域に形成される。投影レンズ・システムは、例えば、倍率Ｍ＝１／４、開口数ＮＡ＝０．６、および２２ｍｍの直径の回折制限像フィールドを有する。
【００１３】
本装置は、さらに、いくつかの測定システムを備える。すなわち、ＸＹ平面内でマスクＭＡと基板Ｗを互いに位置合せするためのシステム、基板ホルダしたがって基板の位置および向きを決定するための干渉計システム、投影レンズ・システムＰＬの焦点面すなわち像面と基板Ｗの表面の間の差を決定するための焦点誤差検出システムを備える。これらの測定システムはサーボシステムの一部であり、このサーボシステムは電子信号処理制御回路および駆動回路、またはアクチュエータを備え、これを用いて、測定システムで供給される信号に応じて、基板の位置および向き、および焦点合せを修正することができる。
【００１４】
アライメント・システムは、図１の右上に示すマスクＭＡ内の２つのアライメント・マスクＭ1およびＭ2を使用する。これらのマークは、図２に示すように回折格子であってもよいが、代わりに、周囲と一般に光学的に識別される正方形または帯状のもののようなマークであってもよい。アライメント・マークは、２次元であってもよい。すなわち、２つの互いに垂直な方向、例えば図１のＸおよびＹ方向に延びる。または、アライメント・マークは、２つの互いに垂直な方向、例えばＸおよびＹ方向に延びる他のマークと共に使用することができる。基板Ｗ、例えば半導体基板は、少なくとも２つのアライメント・マークを有し、このアライメント・マークは２次元回折格子であることができる。その２つＰ1およびＰ2を図１に示す。マークＰ1およびＰ2は、基板Ｗのデバイス領域の外に位置している。格子マークＰ1およびＰ2は、好ましくは位相格子として実現され、格子マークＭ1およびＭ2は、好ましくは振幅格子として実現される。他の型のアライメント・マークを、隣り合う回路の間のスクライブ・ラインに沿って形成することができる。
【００１５】
図１は、オンアクシス・アライメント・ユニットの特定の実施例、すなわち二重アライメント・ユニットを示す。この二重アライメント・ユニットでは、それぞれ、基板アライメント・マークＰ2をマスク・アライメント・マークＭ2に位置合せし、かつ基板アライメント・マークＰ1をマスク・アライメント・マークＭ1に位置合せするために、２つのアライメント・ビームｂおよびｂ’が使用される。ビームｂは、反射要素例えばミラー３０でプリズム２６の反射面２７に向けて反射される。この表面２７は、ビームｂを基板アライメント・マークＰ2に向けて反射し、この基板アライメント・マークＰ2はその放射の一部をビームｂ1として関連するマスク・マークＭに送り、このマスク・マークＭにマークＰ2の像が形成される。反射要素１１例えばプリズムで方向付けされる放射は、放射敏感検出器１３に向かってマークＭ2を素通りする。
【００１６】
第２のアライメント・ビームｂ’は、ミラー３１によって、投影レンズ・システムＰＬの反射鏡２９に向かって反射される。この反射鏡はビームｂ’をプリズム２６の第２の反射面２８に送り、この反射面２８はビームｂ’を基板アライメント・マークＰ1に向けて送る。このマークＰ1で、ビームｂ’の放射の一部がビームｂ’1としてマスク・アライメント・マークＭ1に反射され、このマスク・アライメント・マークＭ1にマークＰ1の像が形成される。マークＭ1を通過するビームｂ’1の放射は、反射鏡１１’によって、放射敏感検出器１３’の方に向けられる。
【００１７】
図２は、位相格子の形の２つの同一基板マークのうちの１つの実施例を拡大して示す。そのような格子は、４つの副格子Ｐ1,a、Ｐ1,b、Ｐ1,c、およびＰ1,dから成ることができ、そのうちの２つＰ1,bおよびＰ1,dはＸ方向のアライメントに使われ、他の２つＰ１，ａおよびＰ１，ｃはＹ方向のアライメントに使われる。２つの副格子Ｐ1,bおよびＰ1,cは、例えば１６μｍの格子周期を有し、副格子Ｐ1,aおよびＰ1,dは、例えば１７．６μｍの格子周期を有する。各副格子は、例えば２００×２００μｍの寸法を有することができる。この格子マークと適切な光学システムを用いて、原理的に０．１μｍよりも小さな位置合せ精度を達成することができる。異なる格子周期を選ぶことで、アライメント・ユニットの認識範囲を拡大することができる。この範囲は、例えば４４μｍである。
【００１８】
図３は、僅かに修正されたアライメント・ユニットの光学要素をより詳細に示す。二重アライメント・ユニットは、２つの別個の同一アライメント・システムＡＳ1およびＡＳ2を備え、この２つのアライメント・システムは、投影レンズ・システムＰＬの光軸ＡＡ’に対して対称に位置づけされている。アライメント・システムＡＳ1は、マスク・アライメント・マークＭ2に関連し、アライメント・システムＡＳ2は、マスク・アライメント・マークＭ1に関連する。２つのアライメント・システムの対応する要素は、同じ参照数字で示され、システムＡＳ2の参照数字には、システムＡＳ1のものと区別されるようにプライム符号が付いている。
【００１９】
システムＡＳ1の構造、並びに、このシステムを用いてマスク・マークＭ2と例えば基板マークＰ2の相互位置を決定する方法をここで説明する。
【００２０】
アライメント・システムＡＳ1は、アライメント・ビームｂを放射する放射源１、例えばヘリウムネオン・レーザを備える。このビームは、ビーム・スプリッタ２で基板Ｗに向けて反射される。ビーム・スプリッタは、半透明ミラーまたは半透明プリズムから成ることができるが、好ましくは、λ／４板３の前の偏光敏感スプリット・プリズム２で構成される。ここで、λはビームｂの波長である。投影レンズ・システムＰＬで、ビームｂは、基板Ｗ上の１ｍｍ程度の直径の小さな放射スポットＶに集束される。この基板は、ビームの一部をビームｂ1としてマスクＭＡに向けて反射する。ビームｂ１は、放射スポットＶの像をマスク上に形成する投影レンズ・システムＰＬを通過する。基板がリソグラフィ装置に配列される前に、基板は、放射スポットＶが基板マークＰ2上に位置するように、リソグラフィ装置に結合された事前アライメント・ステーション、例えばＥＰ特許出願０１６４１６５に記載されているステーションで、既に事前位置合せされている。次に、このマークの像が、ビームｂ1によってマスク・マークＭ2上に形成される。投影レンズ・システムの倍率Ｍを考慮して、マスク・マークＭ2の寸法を基板マークＰ2の寸法に適合させるので、その結果、２つのマークが互いに適正に位置決めされたとき、基板マークＰ2の像はマスク・マークＭ2と正確に一致する。
【００２１】
基板Ｗへの、および基板Ｗからの経路で、ビームｂおよびｂ1は、λ／４板３を二度通過している。このλ／４板の光軸は、光源１から来る直線偏光ビームｂの偏光方向に対して４５℃の角度になっている。そのとき、λ／４板を通過するビームｂ1は、ビームｂに対して９０°回転した偏光方向を持つので、ビームｂ1は偏光スプリット・プリズムを通過する。偏光スプリット・プリズムをλ／４板と組み合わせて使用することで、アライメント・ビームをアライメント・システムの放射経路に結合するとき、放射損失が最小限になるという利点が得られる。
【００２２】
アライメント・マークＭ2を通過したビームｂ1は、プリズム１１で反射され、例えばさらに他の反射プリズム１２によって、放射敏感検出器１３の方に向けて送られる。この検出器は、図２に示す副格子の数と一致した、例えば４つの別個の放射敏感領域を有する例えば複合フォトダイオードである。検出領域の出力信号は、基板マークＰ2の像とマークＭ2の一致の目安である。この信号を電子的に処理し使用して、駆動システム（図示しない）でマスクと基板を相互に動かすことができ、その結果、マークＰの像がマークＭと一致するようになる。このように、自動アライメント・システムが得られる。
【００２３】
ビームｂ1の一部をビームｂ2として分割する例えば部分的に透明なプリズムの形のビーム・スプリッタ１４を、プリズム１１と検出器１３の間に配列することができる。分割されたビームは、例えば２個のレンズ１５および１６を介してテレビジョン・カメラ１７に入射する。このテレビジョン・カメラはモニタ（図示しない）に結合され、このモニタ上で、リソグラフィ装置のオペレータはアライメント・マークＰ2およびＭ2を見ることができる。そのとき、このオペレータは、２つのマークが一致しているかどうかを確かめ、マークを一致させるようにマニピュレータで基板Ｗを動かすことができる。
【００２４】
マークＭ2およびＰ2について以上で説明したのと同様に、マークＭ1とＰ2およびマークＭ1とＰ1を互いに位置合せすることができる。アライメント・システムＡＳ2は、つい先ほど述べた２つのアライメントに使用される。
【００２５】
二重アライメント・ユニットの構成およびアライメント手順についてさらに他の詳細に関しては、米国特許第４，７７８，２７５号を参照する。この特許を参照して、本明細書に組み込む。
【００２６】
図１に示すオンアクシス・アライメント・ユニットの実施例は、短波長例えば２４８ｎｍの投影ビームＰＢと相当に長い波長例えば６３３ｎｍのアライメント・ビームが使用される装置に特に適している。
【００２７】
投影レンズ・システムは投影ビームＰＢの波長に対して設計されるので、このシステムＰＬを使用して、アライメント・ビームでアライメント・マークＰ1、Ｐ2およびＭ1、Ｍ2の像を互いの上に形成するとき、差が生じる。例えば、基板アライメント・マークは、マスク・アライメント・マークが位置しているマスク・パターンの面に位置しないで、基板アライメント・マークの像はマスク・パターンの面からある距離のところに形成される。そして、この距離は、投影ビームとアライメント・ビームの波長の差、およびその２つの波長での投影レンズ要素の材料の屈折率の差に依存している。投影ビームが例えば２４８ｎｍの波長であり、アライメント・ビームが６３３ｎｍの波長である場合、この距離は２ｍｍであるかもしれない。さらに、前記の波長差のために、基板アライメント・マークの像は、所望の倍率と違った、波長差の増加につれて大きくなる倍率でマスク・アライメント・マーク上に形成される。
【００２８】
前記の差を補正するために、投影レンズ・システムＰＬは余分なレンズ、すなわち補正レンズ２５を実装する。補正レンズが配列される投影レンズ中の高さは、一方では、基板アライメント・マークから生じさらに基板アライメント・マークでの回折でも生じる、アライメント・ビームの異なる回折次数の副ビームが、補正レンズの面内においてこれらの副ビームに別個に影響を及ぼすことができるほどに十分に分離され、かつ他方では、この補正レンズが投影ビームおよび投影ビームで形成されるマスク・パターンの像に及ぼす影響が無視できるような高さである。補正レンズは、投影レンズ・システムのフーリェ面内に位置するのが好ましい。図３に示すように、補正レンズ２５が、アライメント・ビームｂおよびｂ’の主要な光線が互いに交差する面内に位置する場合、このレンズは両方のアライメント・ビームを補正するために使用することができる。
【００２９】
望ましい場合には、回折要素のようなウェッジまたは異なる偏向要素を、アライメント・マークの近傍のアライメント・ビームの経路に配列することができる。図３に示さないそのような偏向要素で、検出器１３または１３’が受け取る選ばれたアライメント・ビーム部分内の意図しない位相差に起因するアライメント誤差を防止することができる。この位相差は、基板アライメント・マークから来るアライメント・ビーム部分の対称軸がマスク板に垂直でない場合に生じる可能性があるので、偽反射がこのマスク板内で生じるかもしれない。そのような偏向要素を備えるアライメント・ユニットは、ＥＰ特許出願０４６７４４５に記載されている。
【００３０】
全体アライメントと呼ばれるマスクに対する基板全体の位置合せに使用される、図１に示す全体アライメント・マークＰ1およびＰ2に加えて、基板は、デバイス領域ごとに他のアライメント・マークを備えて、マスク・パターンに対して各デバイス領域を個別に位置合せすることができる。マスクは、また、２を超えるアライメント・マークを備えることができ、この場合、さらに他のアライメント・マークを使用して、例えば、Ｚ軸のまわりのマスクの回転を、この回転を補正することができるように測定することができる。
【００３１】
リソグラフィ装置は、さらに、投影レンズ・システムＰＬの焦点面と基板Ｗの表面の間のずれを決定するための焦点誤差検出システムを備えるので、例えば投影レンズ・システムをその軸、すなわちＺ軸に沿って動かして、このずれを補正することができる。この焦点誤差検出システムは、投影レンズ・システムに固定して結合されたホルダ（図示しない）に配列された要素４０、４１、４２、４３、４４、４５および４６で構成することができる。参照数字４０は、焦点合せビームｂ3を放射する放射源、例えばレーザ・ダイオードを示す。このビームは、反射プリズム４２によって小さな角度で基板に向けられる。基板で反射したビームは、プリズム４３で再帰反射鏡４４の方に向けられる。この要素４４は、ビーム（ｂ3’）がプリズム４３、基板Ｗおよびプリズム４２での反射によって、もう一度同じ経路を通っていくように、そのビーム自体を反射する。
【００３２】
ビームｂ3’は、部分反射要素４１および反射要素４５を介して放射敏感検出システム４６に達する。この検出システムは、例えば位置依存検出器、または２つの別個の検出器から成る。このシステムでビームｂ3’によって形成される放射スポットの位置は、投影レンズ・システムの焦点面が基板Ｗの面に一致する程度に依存している。焦点誤差検出システムについての詳細にわたる説明は、米国特許第４，３５６，３９２号を参照する。
【００３３】
基板ホルダのＸおよびＹ位置を正確に決定するために、ステップ式リソグラフィ装置は、多軸干渉計システムを備える。米国特許第４，２５１，１６０号には２測定軸を有するシステムが記載され、米国特許第４，７３７，２８３号には３測定軸を有するシステムが記載されている。図１で、要素５０、５１、５２および５３でそのような干渉計システムを図示するが、１測定軸すなわちＸ軸だけを示す。レーザの形の放射源５０で放射されたビームｂ4は、ビーム・スプリッタ５１で測定ビームｂ4,mおよび基準ビームｂ4,rに分割される。測定ビームは、基板ホルダＷＨの反射側面５４に達し、反射された測定ビームは、ビーム・スプリッタ５１で、静止した再帰反射鏡例えばコーナ・キューブで反射された基準ビームと結合される。結合されたビームの強度を検出器５３で測定し、この検出器の出力信号から、この場合には基板ホルダＷＨのＸ方向の変位を得ることができ、また、このホルダの瞬時位置を決定することができる。
【００３４】
図１に図示するように、単純にするために１つの信号Ｓ53で表される干渉計信号および二重アライメント・ユニットの信号Ｓ13とＳ’13は、信号処理ユニットＳＰＵ例えばマイクロコンピュータに供給される。この処理ユニットＳＰＵは前記の信号をアクチュエータＡＣの制御信号に処理し、この制御信号で、基板テーブルＷＴを介して基板ホルダをＸＹ平面内で移動させる。
【００３５】
図１に示すＸ測定軸だけでなくＹ測定軸および、ことによると第３の測定軸を有する干渉計システムを使って、マスクと基板の初期相互位置合せすなわち全体相互位置合せ中に、アライメント・マークＰ1、Ｐ2およびＭ1、Ｍ2の位置およびそれらのマーク間の相互距離を、静止干渉計システムで定義される座標系中に確定することができる。この干渉計システムは、また、基板テーブルを非常に正確に動かすためにも使用される。このことは、第１のＩＣ領域から第２のＩＣ領域に非常に正確に進むことができるために、ステップ式リソグラフィ装置にとって不可欠である。
【００３６】
図１に示すように、リソグラフィ装置が走査ステップ式の装置であって、デバイス領域にマスク・パターンを投影している間はマスクと基板が同期して移動されなければならない場合、マスクはまた、１つの方向すなわち走査方向に移動されなければならない。投影レンズ・システムの倍率Ｍを考慮すると、この移動は基板の対応する移動と同期していなければならない。そのとき、投影中は、マスクと基板は互いに静止した状態でなければならないし、さらに両方とも投影レンズ・システムおよび投影ビームに対して移動されなければならない。マスクの移動を測定するために、装置は第２の干渉計システムを備えなければならない。この干渉計システムは要素６０、６１、６２、６３および６４を備え、これらの要素は、要素５０、５１、５２、５３および５４と同様な機能を有する。単純にするために図１で信号Ｓ63で表される、マスク干渉計システムからの信号は、信号処理ユニットＳＰＵに供給され、この処理ユニットＳＰＵで、これらの信号は基板干渉計システムからの対応する信号と比較される。そのとき、マスクと基板が互いに適正な位置にあるかどうか、および／または同期して動いているかどうかを確かめることができる。
【００３７】
マスクのＸおよびＹ方向の位置をＸr、Ｙrで表し、基板のそれをＸw、Ｙwで表し、さらにＺ軸のまわりの回転をψz,rおよびψz,wで表す場合、マスクと基板が互いに適正に位置づけされたとき、下記の条件が満足される。すなわち、
Ｘw−Ｍ．Ｘr＝０                                              （１）
Ｙw−Ｍ．Ｙr＝０                                              （２）
ψz,w−ψz,r＝０                                                （３）
ここで、Ｍは、投影レンズ・システムの倍率である。マスクと基板は反対方向に移動するものと仮定した。これらの要素が同じ方向に移動する場合には、上記の条件のＭの前のマイナス符号をプラス符号に置き換えるべきである。
【００３８】
これらの条件が満たされているかどうかを確かめるのには、基板用の干渉計システムとマスク用の干渉計システムの両方が３つの測定軸を有することで十分である。
【００３９】
しかし、基板干渉計システムは、Ｘw、Ｙwおよびψz,wだけでなくψx,wおよびψy,wを測定することが好ましい。すなわち、Ｘ軸およびＹ軸のまわりの傾斜角度を測定することができるのが好ましい。
【００４０】
基板干渉計システムと類似して、マスク干渉計システムは、また、Ｘr、Ｙrおよびψz,rだけでなくψx,rおよびψy,rを測定することができる。そのようなマスクの傾斜角度を測定することができるために、５軸マスク干渉計システムを使用することができ、またはＸr、Ｙrおよびψz,rを決定するための３軸干渉計システムとψx,rおよびψy,r測定のための容量センサのような他のセンサとの組合せを使用することができる。
【００４１】
Ｘw、Ｙw、ψx,w、ψy,wおよびψz,w、およびＸr、Ｙr、ψz,r、ψx,r、ψy,rを測定することができ、かつ焦点誤差検出システムを使用してＺｗおよびＺｒすなわち基板とマスクのＺ軸に沿った位置を測定することができる場合、条件（１）、（２）および（３）だけでなく、次の条件が満たされているかどうかを確かめることができる。すなわち、
Ｍ2．Ｚw−Ｚr＝０                                            （４）
Ｍ．ψx,w−ψx,r＝０                                          （５）
Ｍ．ψy,w−ψy,r＝０                                          （６）。
【００４２】
マスク・アライメント・マークおよび基板アライメント・マークを互いに相互位置合せするための、図３に関連して説明したオンアクシス・アライメント・ユニットは、ある特定の最小値までの線幅の像を形成するステップ式および走査ステップ式両方のリソグラフィ装置に非常に適していることが分かった。しかし、知られているアライメント・ユニットの精度および信頼性に関する限り、ＩＣ製造における新規な技術の使用および像の線幅の減少は問題をまねくと予想される。線幅を減少するとき、アライメント精度を高めなければならない。前記のＣＭＰプロセスを使用するとき、基板格子マークに非対称性が生じるので、結果として、１次の副ビームが使用されるアライメント方法は信頼性がなくなる。さらに、１波長のアライメント・ビームを使用するとき、アライメント・マークの格子溝の深さに厳密な要求条件を課さなければならず、この条件はますます困難になるだけである。
【００４３】
これらの問題の全ては、基板マークを位置合せするためにオフアクシス・アライメント・ユニットを使用し、さらに、より高次の副ビームすなわち１よりも高い回折次数の副ビームをアライメントで使用することによって、解決することができる。ここで、理解されるであろうが、１より高い回折次数の副ビームについての言及は、いくつかの例では、それぞれの負の回折次数（例えば、−３次、および−５次）の副ビームを含むかもしれない。基板マークのアライメントは、もはや投影レンズ・システムを通して行われないので、より多くの副ビーム、特により高次の副ビームを使用する自由度がより大きくなる。副ビームの次数が高くなるにつれてアライメント・ユニットの分解能が高くなるので、アライメントの精度を相当に高めることができる。特により高次の副ビームは基板格子マークの縁部によって決定され、さらに、格子に中心部と比べて、この縁部は、格子の対照性に影響を及ぼす前記のＣＭＰプロセスおよび他の測定の影響をあまり受けないので、格子マークの非対称性の問題はほとんど無くなる。さらに、１より多い波長を有するアライメント放射を使用することもできるので、格子溝の深さに課せられる要求条件を相当に軽減することができる。
【００４４】
以下で説明するように、本発明に従ったアライメント・ユニット内の光学要素によって、回折次数は互いに分離される。したがって、信号の振幅を測定することが必要でなく、この種の方法でより好都合な位相測定を使用することができる。
【００４５】
図４は、オフアクシス・アライメント・システムを有するリソグラフィ・システムの概略説明図である。オフアクシス・アライメント・システムは、２つの異なる波長でアライメント・マークを照明する２個の放射源７０、例えば赤のレーザと緑のレーザを有する。両方のレーザが実質的に同時にアライメント・マークを照明し、反射光が別個の検出器チャネル（例えば、赤チャネルと緑チャネル）に向けられる。もちろん、１つのレーザが、特に高周波で、波長間を切り換わるようになっていれば、１つのレーザで実質的に同じ効果が達成されるだろう。そのような変更は、本発明の範囲内で考えられる。このように、２つの波長チャネルの各々の信号が実質的に並列に得られる。位置決定ユニットＰＤＵは、少なくとも２つの異なる波長に対して少なくとも１つの波長チャネルを含む検出器、例えば、少なくとも１つの赤チャネルと少なくとも１つの緑チャネルを含む検出器とつながっている。位置決定ユニットＰＤＵは、特定の機能を行うハードワイヤード特定用途デバイスであるかもしれないし、または、所望の機能を行うようにプログラムされるプログラム可能コンピュータを含むかもしれない。さらに、位置決定ユニットＰＤＵは、図１に示すＳＰＵと別個のユニットであるかもしれないし、または、ＳＰＵ中にソフトウェアによって実現されるかもしれない。位置決定ユニットＰＤＵは、２つの波長チャネルのいずれか一方からの信号処理して、または両方の信号を一緒に処理して、検出されるアライメント・マークの位置を決定する。
【００４６】
図５は、本発明の実施例に従ったオフアクシス・アライメント・ユニットの概略説明図である。ここで説明するアライメント・システムの多くの構造上の特徴は、米国特許第６，２９７，８７６号に記載されるものと同様であるかまたは同じである。この特許の全内容を参照して本明細書に組み込む。格子の形の基板マークは、Ｐ1で示す。この格子に入射する波長λを有する並列アライメント・ビームｂは、格子の法線に対して異なる角度αnで伸びるいくつかの副ビーム（図示しない）に分割される。この角度は、次式の知られている格子の式で定義される。
【００４７】
【数１】
2004282018.tif 000003
ここで、Ｎは回折次数であり、Ｐは格子周期である。
【００４８】
格子で反射された副ビームの経路には、レンズ・システムＬ1が組み込まれ、このレンズ・システムＬ1は、角度αnの副ビームの異なる方向を、平面７３内のこれら副ビームの異なる位置ｕnに変換する。この位置ｕnは、次式で与えられる。
ｕn＝ｆ1．αn                                                  （８）
ここで、ｆ1はレンズＬ1の焦点距離である。
【００４９】
この平面内に、異なる副ビームをさらに分離する手段が設けられる。このために、この面に、例えばウェッジの形の偏向要素を備えた板を配列することができる。図５において、ウェッジ板をＷＥＰで示す。ウェッジは、例えばウェッジ板の裏側に形成される。そのとき、ウェッジ板の前側にプリズム７２を設けることができ、このプリズムで放射源７０例えばＨｅ−Ｎｅレーザから来るアライメント・ビームを、アライメント・ユニットに結合することができる。このプリズムは、また、０次の副ビームが検出器に達しないようにすることができる。ウェッジの数は、使用されることになる副ビームの数に対応する。図示の実施例では、副ビームが最大７次までの副ビームをアライメントに使用できるようにプラス次数の次元当たり６つのウェッジがある。異なる副ビームの最適分離が得られるように、全てのウェッジは異なるウェッジ角を有する。
【００５０】
ウェッジ板の後ろに第２のレンズ・システムＬ2が配列される。このレンズ・システムは、マークＰ1の像を基準板ＲＧＰの面に形成する。ウェッジ板の無いときには、全ての副ビームは基準板内で重畳される。ウェッジ板を通過した異なる副ビームは異なる角度で偏向されるので、副ビームで形成される像は基準板内の異なる位置に達する。この位置Ｘnは次式で与えられる。
Ｘn＝ｆ2．γn                                                  （９）
ここで、γnは副ビームがウェッジ板で偏向される角度である。
【００５１】
図６に示すように、これらの位置に基準格子Ｇ90〜Ｇ96を形成することができる。これらの基準格子の各々の後ろに別個の検出器９０〜９６を配列することができる。各検出器の出力信号は、基板格子Ｐ1の像が関係した基準格子と一致する程度に依存する。したがって、基板格子のアライメントの程度、したがって基板のアライメントの程度は、各検出器９０〜９６で測定することができる。しかし、測定が行われる精度は、使用される副ビームの次数に依存する。この次数が大きいほど、精度は高くなる。図６において、単純にするために、全ての基準格子Ｇ90〜Ｇ96は同じ格子周期を持つものと仮定した。しかし、実際には、各格子の格子周期は、関連する副ビームの次数に適合する。次数が高いほど、格子周期は小さくなり、さらに検出されるアライメント誤差は小さくなる。
【００５２】
これまで、一組だけの回折次数を考えた。知られているように、回折格子は、＋１、＋２、＋３などの次数の副ビームに加えて、−１、−２、−３などの回折次数の副ビームも形成する。プラス次数の副ビームとマイナス次数の副ビームの両方を使用して、格子像を形成することができる。すなわち、格子マークの第１の像は＋１次と−１次の副ビームの共同で形成され、第２の像は＋２次と−２次の副ビームの共同で形成される、などである。＋１次と−１次の副ビームには、ウェッジを使用する必要はないが、経路長差を補償する面平行板をウェッジ板の面内のこれらの副ビームの位置に設けることができる。したがって、プラス次数とマイナス次数の両方のための６個のウェッジが、次数２〜７のために必要である。
【００５３】
図７は、図５の実施例のウェッジの機能をより明らかに示す。より模式化された図７において、第１のレンズ・システムＬ1および第２のレンズ・システムＬ2は波状の線で表す。より明瞭にするために、１次ｂ（＋１）およびｂ（−１）の副ビーム、７次ｂ（＋７）およびｂ（−７）の副ビーム、および例えば５次の他の次数ｂ（＋ｉ）およびｂ（−ｉ）の副ビームだけを示す。図７が示すように、ウェッジ８０および８０’のウェッジ角、すなわちウェッジの斜面がウェッジ板ＷＥＰの平面に対して作る角度は、副ビームｂ（＋７）およびｂ（−７）が平行に偏向され第２のレンズ・システムで１つの基準格子Ｇ96に集束されるようなものである。また、副ビームｂ（＋ｉ）およびｂ（−ｉ）は、関連したウェッジ８２および８２’で平行な方向に偏向され１つの基準格子Ｇ91に集束される。１次の副ビームは偏向されないで第２のレンズ・システムによって基準格子Ｇ93に集束される。各回折次数のプラス次数とマイナス次数の両方を使用して、基板格子マークＰ1の本当の像が、関連した基準格子に形成され、使用可能な放射が最大限に使用される。
【００５４】
図８は、マークＰ1の面および基準格子板ＲＧＰに対するレンズ・システムＬ1およびＬ2の好ましい位置およびこれらのレンズ・システムの焦点距離を示す。レンズ・システムは焦点距離ｆ1を有し、このシステムはマークＰ1の面から距離ｆ1に配列されている。レンズ・システムＬ1は、副ビームの主光線を、光軸ＯＯ’に平行な方向に偏向する。第１のレンズ・システムと第２のレンズ・システムの間の距離はｆ1＋ｆ2に等しい。ここで、ｆ2は第２のレンズ・システムの焦点距離である。基準格子板は、第２のレンズ・システムから距離ｆ2のところに配列する。２つのレンズ・システムの間の経路で、副ビームの主光線は光軸ＯＯ’に平行であるので、ウェッジ板の位置はクリティカルでない。
【００５５】
図５の実施例で、同じ回折次数のプラスとマイナスの次数の副ビームが、第２のレンズ・システムによって関連した基準格子で適正に重ね合わされるように、偏向されるために、厳しい要件は、２つの関連したウェッジの相互の品質に課せられることになる。この品質要件は、ウェッジの斜面の品質およびウェッジ角に関係する。
【００５６】
前記の要件を少なくし、かつアライメント・ユニットの許容誤差を開放するために、図９に示す偏向要素の構造を使用するのが好ましい。副ビームごとに１つの個別ウェッジの代わりに、全ての副ビームに共通ないくつかの、例えば３つの、ウェッジ板１９０、１９１、１９２を使用する。図９は、透視図を示し、図９は、ウェッジ板の側面図を示す。ウェッジ角は、すなわち板の上の面と下の面の間の角度、板１９２については面１９２ａと面１９２ｂの間の角度は、３つの板で異なっている。板の１つ、例えば板１９０は、他の板のウェッジ角度と反対のウェッジ角度を有する。板はいくつかの開口２００を備え、そのうちの２〜３だけを図９に示す。これらの開口は、副ビームが関係する板に入射する位置に配列される。しかし、そのような位置全てには開口は存在しない。副ビームが板の開口に入射すると、この板によって偏向されない。
【００５７】
板を通過する途中で、副ビームはゼロ、１または２の開口に遭遇する。１次の副ビームだけがゼロ個の開口に遭遇し、どの板によっても偏向されない。図１０に、副ビームの１つが板を通過する経路を示す。この副ビームは、第１の板１９０によって右に偏向される。その後で、この副ビームは、より小さな角度で左に偏向される。最後に、この副ビームは板１９２の開口２００を通過するので、それ以上の偏向は起こらない。副ビームごとに、開口の数、およびそのような開口が存在する板の次数が、他の副ビームのものと異なっているので、副ビームは全て異なる方向に偏向される。３つの板の組合せで、２3＝８の異なる偏向方向を実現することができる。同じ回折次数の副ビームの対が同じウェッジ板で偏向されるので、これらの副ビームが平行な方向に偏向されない可能性は最小化される。
【００５８】
図５および６の実施例で、１から７までの次数の副ビームが使用されるので、その結果、７つの基準格子Ｇ90〜Ｇ96がＸ方向のアライメントのために必要になる。Ｙ方向のアライメントのために、図６に示すように、７つのさらに他の基準格子Ｇ98〜Ｇ104と共に、また、７つの副ビームを使用することができる。そのとき、図５の実施例で、ウェッジ板にＹ方向に第２シリーズの１２個のウェッジを配列する。そのとき、図９の実施例で、第２シリーズの３つのウェッジ板を、第１シリーズのウェッジ板の前または後の副ビームの経路中に配列し、この第２シリーズのウェッジ板で副ビームはＹ方向に偏向される。基板マークは、図２に示すマークまたは他の型のマーク、例えばスクライブ・ラインに沿って形成されたマークであってもよい。１次の副ビームについて、同様な基準格子を４つの格子部で使用することができる。４つの格子部のうちの２つは、８．０μｍの格子周期を有し、他の２つの格子部は、図６に示すように８．８μｍの周期を有する。他の基準格子は１つの格子周期だけを有し、この格子周期は、基板格子Ｐ1の１６μｍの周期を有する格子部の関係する回折次数に対応する。そのとき、図２の格子マークＰ1に関連する４４μｍの認識範囲は維持される。
【００５９】
図５および６の実施例で、最も高い次数を有する副ビームは、偏向要素によって最も大きな角度で偏向される。しかし、このことは必須ではない。いくつかの条件の下では、この次数は、例えば格子像の光収差を最小限にするために修正することができる。それが、また、次数が高くなるにつれて、図６に示すように、副ビームがウェッジによって交互に正の角度および負の角度に偏向される理由であるかもしれない。
【００６０】
基板マークＰ1の特定の非対称性において十分に正確な方法で位置合せすることができるように検出されなければならない回折次数の最小数は、コンピュータ・シミュレーションで決定することができる。例えば、１次の副ビームが使用されたときに依然として残っている１５０ｎｍのアライメント誤差は、５次の副ビームを使用したとき２０ｎｍに減少できることが、そのようなシミュレーションで分かった。
【００６１】
原理的に、検出することができる次数の最大数は、依然として検出することができる最小強度およびレンズ・システムＬ1、Ｌ2の開口数によって決定される。知られているように、回折格子で形成される副ビームの強度は、この副ビームの次数の増加とともに急速に減少する。副ビームの強度は、この副ビームの次数の二乗に逆比例する。したがって、７次の副ビームでは、強度は１次の副ビームの強度のほぼ１／５０である。しかし、オフアクシス・アライメント・ユニットを通っていくときアライメント・ビームが受ける反射による強度損失は、オンアクシス・アライメント・ユニットを通っていくときに比べて相当に小さい。オンアクシス・アライメント・ユニットでは、アライメント・ビームは、例えば、反射損失が生じる可能性のあるほぼ百の表面に会い、オフアクシス・アライメント・ユニットでは、例えば、これらの表面のうちのたった２０だけに会う。オフアクシス・アライメント・ユニットで全反射損が４分の１であれば、７次のアライメント副ビームは、オンアクシス・アライメント・ユニットの１次のアライメント・ビームと同じ程度の強度を持つことができる。
【００６２】
光学システムＬ1、Ｌ2がＮ次の回折次数の副ビームを通すために持たなければならない開口数は、次式で与えられる。
【００６３】
【数２】
2004282018.tif 000004
【００６４】
７次の副ビームおよび、格子周期ｐ＝１６μｍで波長λ＝５４４ｎｍである基板格子マークの場合、所望の開口数はほぼ０．２４であり、これは全く許容できる数である。
【００６５】
十分に安定なシステムを保証するために、図６の実施例に示すように、様々な基準格子は、好ましくは石英から成る単一板ＲＧＰに形成される。この板の寸法は、したがって第２レンズ・システムの像フィールドは、基準格子の寸法ｄ1およびその相互間隔ｄ2によって決定される。この間隔および寸法は、例えば両方とも０．２ｍｍであるので、板ＲＧＰのＸおよびＹ方向の寸法ｄxおよびｄyは２．８ｍｍであり、さらに所望のフィールドの直径は、ほぼ３ｍｍである。
【００６６】
図５の実施例の個別ウェッジは、ガラスまたは石英で作り、石英板に固定することができる。この構造は、高い安定性を示す。また、ウェッジは、透明な合成材料、例えばＵＶ硬化可能プラスチックで作ることもできる。この場合、それ自体で光学部品において知られている複製技術を使用して、ウェッジ構造全体をこの材料の薄い層に金型で一度に押し付けるのが好ましい。そして、この層を例えば石英基板に貼り付ける。既に述べたように、個別のウェッジではなくて、開口を備えたウェッジ板を使用するのが好ましい。個別ウェッジまたはウェッジ板ではなくて、１次だけが使用される回折格子のような他の偏向要素を代わりに使用することができる。さらに、板材料内の屈折率変化のパターンで構成される偏向構造を使用することも可能であり、このパターンは、例えばイオン打ち込みで形成される。
【００６７】
余りにも厳しい要件が基板マークの溝深さに課せられる必要がないようにするために、２つの波長、例えば６３３ｎｍと５２２ｎｍを有するアライメント放射を使用するのが好ましい。式（７）および（８）から明らかなように、アライメント格子が副ビームを偏向させる角度およびこれらのビームがレンズ・システムＬ1の後方焦点面に占める位置は波長に依存するということを利用することができる。原理的に、異なる波長の次数は互いに区別することができる。しかし、それ以上の対策なしでは、ある特定の次数、例えば第１の波長（６３３ｎｍ）の２次が、例えば、第２の波長（５３２ｎｍ）の２次と３次の間に来るかもしれない。異なる波長の次数を互いにより適切に分離するために、異なる波長のビームが確実に異なる角度で基板格子Ｐ1に入射するようにすることができる。７つの回折次数が使用される場合には、レンズ・システムＬ1の後方焦点面に図１１に示すような状況が生じる。ここで、第１の波長の異なる次数についての位置１１０〜１３７の第１の十字形パターン、および第２の波長の異なる次数についての位置１３８〜１６５の第２の十字形パターンがある。図１１の両方向矢印で示すように、これらのパターンは互いにずれている。これは、異なる波長のアライメント・ビームの入射角が異なっていることによる。焦点はずれ効果のために生じるアライメント誤差を防止するために、これらの角度は、できるだけ最小に維持されるべきである。２つの波長を使用するとき、偏向要素を有する板は、もちろん、図１１に示すような状況に適合されなければならない。このことは、特に、２４個の個別ウェッジの代わりに４８個のウェッジを使用しなければならないこと、または６個のウェッジ状板の代わりに１２個のそのような板を使用しなければならないことを意味する。
【００６８】
２波長を用いるアライメントのより適切な代替え方法を図１２に示す。この図で、参照数字１６０は、偏光敏感ビーム・スプリッタを示す。このビーム・スプリッタは、第１の波長λ1、例えばＨｅ−Ｎｅレーザからの６３３ｎｍ、を有し、かつ第１の偏光方向を有する第１のアライメント・ビームｂを受け取り、このビームを基板アライメント・マークＰ1に向けて通過させる。また、第２の波長λ2、例えば５３２ｎｍを有し周波数２倍器の前のＹＡＧレーザから来る第２のアライメント・ビームｂ5も、このビーム・スプリッタに入射する。ビームｂ5は、ビームｂの偏光方向に対して垂直な偏光方向を有するので、ビームｂ5は基板マークＰ1に向けて反射される。ビームｂおよびｂ5の主光線は、１つのビームとしてマークＰ１に進むように、ビーム・スプリッタで一致するようになることが保証されている。基板マークで反射した後、ビームｂおよびｂ5は、再びビーム・スプリッタで分割される。これらのビーム各々に対して、別個のアライメント・ユニット１７０、１８０が存在する。これらのユニットの各々は、アライメント・ビームを放射し、ビーム・スプリッタを介して、基板マークから来る異なる回折次数の副ビームを受け取る。これらのユニットの各々において、図５に関連して説明したように、基板マークの像は、異なる基準格子上に異なる副ビームで形成される。このために、各ユニットは、レンズ・システムＬ1、Ｌ2、（Ｌ1’、Ｌ2’）、ウェッジ板ＷＥＰ（ＷＥＰ’）および図９すなわち一連のウェッジ状板、基準格子ＲＧＰ（ＲＧＰ’）を有する板、いくつかの検出器９０〜９６（９０’〜９６’）、および放射源７０（７０’）を備え、これらの放射源のビームは、結合プリズム７２（７２’）を介してこのシステムに結合される。
【００６９】
図１３は、アライメント・ユニットの実施例の一部を示し、ここでは特定の好ましい種類のビーム・スプリッタ１６０が使用されている。このビーム・スプリッタは、偏光敏感ビーム・スプリッティング・プリズム２１０、４分の１波長板２１１、および反射鏡２１２を備える。異なる波長を有し図示しない光源から来るビームｂ10およびｂ11を太線で示し、格子マークＰ1で反射されたビームを細い線で示す。ビームｂ10およびｂ11は同じ偏光方向を有する。第１のビームｂ10は、反射鏡２１５で、プリズム２１０の偏光敏感ビーム・スプリッティング層２１３の方に反射される。この層は、ビーム１０を格子マークＰ1の方に反射する。格子マークで反射され、かつ異なる回折次数の副ビームに分けられた放射を、１つの単一ビーム光線ｂ15で表す。ビームｂ15は、層２１３によって、図１３に示さない偏向要素および検出器の関連構造の方に向けて反射される。
【００７０】
第２のビームｂ11は、反射鏡２１６でビーム・スプリッティング層２１３の方に反射され、さらにこのビームは、ビーム・スプリッティング層２１３で４分の１波長板２１１の方に反射される。ビームｂ11は、この４分の１波長板を通過した後、この４分の１波長板の裏側の反射層２１２で反射される。その結果、このビームｂ11は４分の１波長板２１１を２度目に通過する。４分の１波長板２１１を離れるビームｂ12は、元のビームｂ11の偏光方向に対して９０°を超えて回転した偏光方向を有する。このビームｂ12は、ビーム・スプリッティング層２１３を通過し、格子マークＰ1に達する。この格子マークで反射された放射は、また、単一ビーム光線ｂ16で示す。このビームは最初にビーム・スプリッティング層２１３を通過し、それから４分の１波長板２１１を２度通り、最後に層２１３で、図１３に示さないウェッジおよび検出器の関連構造の方に反射される。図１３で、反射ビームｂ16およびｂ17を空間的に分離されたビームとして表したのは、ただ明瞭にするためだけである。実際には、これらのビームは一致している。マークＰ1の位置でのｂ10およびｂ11についても同じである。
【００７１】
図１２および１３の実施例で、第１のレンズ・システムＬ1は、好ましくは、図１３に示すように、ビーム・スプリッタ２１６と格子マークＰ1の間に配列される。この配列は、波長の異なる２つのビームのためにそのようなレンズ・システムが１つだけ必要になるという追加の利点を有する。反射ビームについて、図１３に示さない別個の第２のレンズ・システムＬ2が依然として必要である。
【００７２】
以上で説明した様々な実施例において、検出器は、基準格子の直ぐ後ろに配列されている。しかし、実際には、基準格子の後に撮像ファイバの束が配列されるかもしれない。この撮像ファイバは、基準格子の各々、および基板格子マークの重畳された像を遠く離れた場所にある検出器に結像する。このことは、装置全体の設計に関して、およびこの装置の性能に関して、より好都合である。例えば、異なる回折次数の副ビームで形成される像の間のクロストークを低減することができ、さらに、信号増幅器および電子プロセッサで発生される熱を、アライメント・ユニットおよび装置から離すことができる。また、放射源は、アライメント・ユニットから遠く離れた位置に配列することができ、その放射を、ファイバの照明用の束で前述のユニットに導くことができる。このようにして、放射源で発生される熱を、アライメント・ユニットおよびリソグラフィ装置から離すことができる。
【００７３】
プリズム２１６と第２のレンズ・システムＬ２の間に、ビームｂ15およびｂ17のうちの１つに対して、部分透過反射鏡を配列し、このビームの一部をカメラの方に分離することができる。このカメラは、モニタと共に働いて、装置のオペレータに基板マークの可視像を提供することができる。
【００７４】
様々な検出器信号を使用する別の可能性がある。一次の副ビームに関連した検出器の信号を処理して、一次の副ビームによるアライメントから始めることができる。続いて、２次の副ビームに関連した検出器の信号を、より高精度のアライメントを行うために使用することができる。それから、３次の副ビームに関連した検出器の信号を、さらに高精度のアライメントを行うために使用することができるなどである。使用される副ビームが、依然として、信頼性の高いやり方で検出するのに十分な強度を有する限りで、これを続けることができる。
【００７５】
他の可能性は、基板に所定のプロセス層が形成されたとき、他の回折次数を犠牲にして、ある特定の回折次数の強度が高められるということの認識に基づいている。その場合、アライメントのために、好ましい次数を直接に選択することができる。状況のもとで、前記の可能性を組み合わせることもできる。
【００７６】
これまで、基準格子の形の装置基準に対する基板のアライメントだけを説明した。同じアライメント・ユニットを用いて、基板ホルダまたはテーブルの位置も決定することができる。そのために、このホルダまたはテーブルは、基板アライメント・マークと同様なアライメント・マークを備える。（例えば、図４に模式的に示す基準マークを参照されたい。）アライメント・ユニットの基準に対して基板ホルダ・マークの位置を決定する。そのとき、基板ホルダ・マークに対する基板マークの位置は知られている。マスク・パターンと基板の相互位置を固定することができるために、さらに他の測定が必要である。すなわち、基板ホルダまたはテーブルに対するマスク・パターンの位置の測定が必要である。この他の測定を行うために、図１、２、および３に関連して説明したオンアクシス・アライメント・ユニットを使用することができ、このアライメント・ユニットを用いて、基板ホルダのマークに対してマスク・マークを位置合せする。図３に示すような二重アライメント・ユニットだけでなく、米国特許第４，２５１，１６０号に記載されているような単一アライメント・ユニットも使用することができる。
【００７７】
基板テーブルに対してマスク・パターンを位置合せする他の可能性は、例えば米国特許第４，５４０，２７７号に記載されているイメージ・センサ・ユニットの使用である。そのようなユニットでは、マスク・アライメント・マークの像が投影放射によって基板テーブルの対応する透明な基準マーク上に形成される。このテーブルに、基準マークの後ろに検出器を配列して、基準マークを通過した放射を電気信号に変換することができる。第１の例で、このイメージ・センサ・ユニットは、例えば、投影放射の波長と相当に異なっている波長を有するアライメント放射で動作するオンアクシス・アライメント・ユニットを較正するため、または、投影レンズ・システムで形成される像の像品質を検査するため、および生じる可能性のある歪および収差を測定するためのものである。しかし、このイメージ・センサ・ユニットは、基板テーブルに対してマスク・パターンを位置合せするためにも著しく適している。米国特許第４，５４０，２７７号に記載されている透過イメージ・センサ・ユニットの代わりに、反射で動作するイメージ・センサ・ユニットを代替えに使用して、基板テーブル・マークに対してマスク・マークを位置合せすることができる。そのようなユニットは、米国特許第５，１４４，３６３号に記載されており、テーブル上の反射マークで動作し、比較的多数の検出器を備えている。これらの検出器は、反射マークを異なる角度で観察し、また、関連した光学システムとともに、投影レンズ・システムと基板テーブルの間に配列されたセンサ板内に設けられる。本発明に従ったオフアクシス・アライメント・ユニットは、また、この空間に設けられなければならない。このユニットは、基板テーブルの中心にできるだけ近接して配列されなければならないし、例えば０．３の開口を有した円錐形の組立空間を必要とする。実際には、基板テーブルのＹ方向スライドの長さは、リソグラフィ装置が設計された基板の半径、例えば８インチ基板に対して１０２ｍｍ、にほぼ対応するので、この方向でアライメント・ユニット内に組立のための余裕はほとんどない。しかし、基板テーブルのＸ方向スライドは、Ｙ方向スライドよりも例えば２５ｍｍ長いので、その結果、８インチ基板を処理することができるアライメント・ユニットは、投影レンズ・システムの光軸から２５ｍｍの距離に配置することができる。これを図１４に非常に図解的に示す。この図１４は、投影レンズ・システムＰＬの一部とこれの光軸ＯＯ’を示す。投影レンズ・システムと基板の間の部分は、投影ビームによって占有される空間であり、ｂと印を付けた矢印はアライメント放射の副ビームを示す。アライメント・ビームは、軸ＯＯ’から距離ｄｘにある基板に入射し、したがって、この距離ｄｘは例えば２５ｍｍである。参照ＣＳは、使用できる組立空間の限界位置を示す。この位置で、その中に異なる回折次数の副ビームが位置する円錐の直径は、基板までの距離に開口数の値の２倍を掛けたものに等しい。開口数が０．２５で前記距離の値が３２ｍｍである場合、前記の直径、したがってＣＳの場所で要求される垂直方向の空間は、１６ｍｍである。これは実際に合理的な要求条件である。しかし、この垂直方向の空間は完全には利用できないかもしれない。その場合、互いに正反対に配列され、各々基板の一部を含むことができる２つのオフアクシス・アライメント・ユニットを使用することができる。
【００７８】
これまで説明したように、オフアクシス・アライメント・ユニットは、リソグラフィ装置の投影カラムに配列され、この投影カラムはマスク・ホルダ、投影システムおよび基板ホルダを備える。より小さな細部を有する、したがってより多くの電子部品を備えるより大きなＩＣの需要が増すにつれて、アライメント手順はますます時間のかかるものになる。したがって、さらに他の対策が講じられない場合、この装置の処理能力は減少する傾向がある。そのような装置に別個の測定ステーションを追加することは、既に提案されている。このステーションで、基板の例えばＸ、ＹおよびＺ方向の位置を測定し、その後で、このウェーハを投影コラムまたは投影ステーションに持ち込む。測定ステーションで、基板ホルダまたはテーブルのアライメント・マークに対して基板マークを位置合せすることができる。ホルダと共に基板を投影システムに配置した後で、マスク・アライメント・マークだけを基板ホルダ・マークに対して位置合せする必要があり、これにはほんの短い時間がかかるだけである。別個の測定ステーションおよび投影ステーションを備える装置では、投影ステーションで第１の基板を照明している間に、第２の基板が測定ステーションで測定されているので、この装置の処理能力は、別個の測定ステーションのない装置よりも相当に大きくなる。基板ホルダ・マークに対して基板マークを位置合せするために測定ステーションで使用されるアライメント・ユニットは、ここで説明したようにオフアクシス・アライメント・システムであるのが好ましい。
【００７９】
本発明に従って、アライメント・マークの位置は、検出システムの２つの波長チャネルからの情報を使用して決定することができる。上で言及したように、製造中の基板のアライメントは、多くの場合基板内または基板上に形成された一連の溝であるアライメント・マークの位置を決定することで行われることが多い。例えば、アライメント・マークは位相格子であってもよく、この位相格子では、溝の底部から反射されるアライメント光は、溝の上部で反射される光に対して、２つの光路間の光路長差による位相差を有する。そのようなアライメント・マークは、基板上のデバイスの処理中に変化を受ける。そのような処理で、ＣＭＰおよび／または格子の上への材料層の堆積のような処理ステップにより位相格子の実効的な深さに変化が生じる可能性がある。そのようなマークからの光の強度は、溝の深さがレジスト中の実効波長の２分の１の倍数であるとき、最小になる。これによって、デバイス処理のある特定の段階で、特定のアライメント・マークのアライメント信号の減少または劣化がもたらされるかもしれない。この問題を解決する１つの方法は、少なくとも２つの波長を有するアライメント光で基板上のアライメント・マークを照らすことである（図１２を参照されたい）。例えば、６３３ｎｍの波長を有する赤のレーザと、５３２ｎｍの波長を有する緑のレーザとでアライメント・マークを照らすことができる。
【００８０】
図１５は、そのような赤と緑のレーザ波長について、アライメント・マークの深さの関数としてアライメント信号の強度を示す。留意されたいことであるが、一方の波長の信号強度が他方の波長の信号強度よりも実質的に強い領域がある。例えば、ほぼ１５０ｎｍまたは僅かに小さなところでの赤の信号強度は、緑の信号強度に比べて比較的強い。対照的に、約２１０から２２０ｎｍでの緑の信号強度は、赤の信号強度に比べて強い。１つの方法では、どちらの信号強度でもより強い方にアライメント・プロセスを基づかせることができる。１つの照明波長に対応する信号から別の照明波長に切り換えるこの方法は、アライメント信号強度ディジタル波長切換え、すなわちＡＳＳＤＷＳと呼ばれるだろう。実施例では、ＳＰＵおよび／または上の図１および４に示した位置決定ユニットで、これが実施される。アライメント信号強度ディジタル波長切換えは、マーク深さのかなり大きな範囲にわたってアライメント結果の改善をもたらす。この実施例では、信号強度は、基準に対しての相対的な信号強度である。本発明の範囲内で、信号強度は、絶対的な信号強度または信号の変調深さまたは信号の物理的な振幅であることができる。本発明に従って、２つの異なる波長の両方の信号からの情報を組み合わせることで、アライメントの正確さおよび精密さのさらなる向上を達成することができる。図１５は、都合よく入手できるレーザからの赤と緑の照明波長の例を示すが、本発明の広い概念は、波長の特定の値に限定されない。
【００８１】
図１６は、アライメント・マークの深さの関数として、非対称性アライメント・マークのアライメント位置のシフトを図示する。非対称性は、ＣＭＰ、エッチング、レジスト回転、ＳＴＩのようなウェーハ処理で導入されることがある。１５０ｎｍから２００ｎｍまでの深さ範囲のマークに、アライメント信号強度ディジタル波長切換え、すなわちＡＳＳＤＷＳを使用することができるが、１５０ｎｍと２００ｎｍの間に中間不連続があり、ここでは、アライメント位置のシフトが、不連続な急激な変化で、正の最大値から負の最小値に動く。また、図１６は、また、両方の波長からの信号がアライメント・マークの位置を決定するために共に使用される実施例を図示する。マーク深さが１５０ｎｍから２００ｎｍまでの範囲で変化する場合、非対称マークについてのアライメント性能および精度を高めるために、２つの異なる波長の両方の信号からの情報を組み合わせる。信号強度を重み係数として使用して、位置合せ位置のシフトの範囲を減らすことができるが、これは、実質的に信号強度のない波長の位置合せ位置情報の一部の使用を含み、組み合わされた位置合せ位置の不正確さの重大な一因となる。位置情報を組み合わせて、精度の性能を低下させることなく、位置決め性能の向上を行うことができるために、計算で余分なパラメータが使用される。
【００８２】
２つの異なる波長からの信号は、本発明の範囲内で、多くのやり方で組み合わせることができる。一般に、位置決定ユニットは、実質的に同時に得られる２つの波長チャネルからの信号の情報を使用する。本発明の実施例では、位置決定ユニットは、選択可能なパラメータも使用する。ある場合には、一方の波長チャネルの信号は、他方のチャネルに比べて信頼性がない、または不正確であると考えることができるので、その結果、システムは、最も信頼性の高い、または最も正確な信号だけを使用することを選ぶ。他の場合には、アライメント・マークの位置の決定を実現するように、信号を組み合わせることができる。
【００８３】
本発明の実施例では、２つの波長の信号を組み合わせるための重み係数は、第１の波長での測定信号強度および第２の波長での測定信号強度の関数であるように選ばれる。さらに、アライメント信号強度可変波長切換えすなわちＡＳＳＶＷＳとよばれる、本発明のこの実施例に従った重み係数は、また、使用者が選択することができる最大相対閾値ＭＲＴ係数に依存する。この実施例では、赤および緑の信号各々の重み付け係数は、次式で表される。
【００８４】
【数３】
2004282018.tif 000005
この実施例の延長において、波長チャネルの最適組合せを保証するために、次式で表されるように、信号強度は、ウェーハ表面の材料の（相対）反射率に対して補正される。
【００８５】
【数４】
2004282018.tif 000006
【００８６】
さらに、重み係数が１の値を超えた場合、重み係数を修正する。重み係数は、１の値を超えた場合、１に等しく設定される。さらに、重み係数は、負になることを許されない。言い換えれば、どちらかの重み係数が式１１から０より小さいと計算された場合、その重み係数は１に等しいように設定される。式１１または１２において、最大相対閾値係数ＭＲＴは、使用者が選択することができる（ＭＲＴ＞１）。可変ＳＳgreenは、緑信号の信号強度であり、ＳＳredは赤信号の信号強度である。可変ＷＲgreenは、基準に対する緑波長の相対的なウェーハ反射率であり、ＷＲredは、基準に対する赤波長の相対的なウェーハ反射率である。
【００８７】
図１７は、最大相対閾値係数ＭＲＴのいくつかの異なる値について、本発明のこの実施例に従った重み係数を示す。注目されたいことであるが、一方の波長チャネルの重み係数が１の値に達したとき、その波長だけを使用してアライメント・マークの位置が決定される。それは、他方の波長の対応する重み係数が０だからである。最大相対閾値係数が無限大になる場合、常に両方の波長を使用してアライメント・マークの位置が決定される。しかし、最大相対閾値係数が無限大値の場合、波長の一方だけの信号を使用してアライメント・マークが決定される領域と、信号の他方だけを使用してアライメント・マークの位置が決定される領域とがある。さらに、アライメント・マークの位置を決定するために、両方の波長からの信号が組み合わされる中間領域がある。最大相対閾値係数ＭＲＴは、両方の波長チャネルの組合せを使用してアライメント・マークの位置を決定するために、最高信号強度を有する波長チャネルの信号強度の他方の信号強度に対する比に許される最大値である。この比がＭＲＴ（閾値）よりも大きければ、最低信号を有するチャネルは無視する。アライメント・マークの位置を決定するために、両方のチャネルが使用される領域と一方だけのチャネルが使用される領域の間に緩やかな変化がある。式１１で注目されたいことであるが、信号強度の一方がゼロであるときを除いて、赤と緑の重み係数の和は常に１に等しく、この場合には最高信号強度を有する波長だけが使用される。また、式１１を用いて重み係数を計算する前に、信号強度のＭＲＴ係数に対する比を比較して、アライメント・マークの位置を決定する際に２つの波長チャネルの一方だけが使用される場合を識別することができる。例えば、赤信号の信号強度を緑信号の信号強度で割ったものがＭＲＴ係数以上であるとき、赤信号の重み係数は１に等しく選ばれ、緑信号の重み係数はゼロに等しく選ばれる。同様に、緑信号の信号強度を赤信号の信号強度で割ったものがＭＲＴ係数以上であるとき、赤信号の重み係数は０に等しく選ばれ、緑信号の重み係数は１に等しく選ばれる。議論した相対的な閾値の代わりに絶対閾値を使用することができるが、低反射率のアライメント・マークに対する安全の向上のために、相対的な閾値と組み合わせて絶対閾値を使用するのが好ましい。低反射率のマークに関して、波長の相対的な信号強度は依然として指定された最大相対閾値内にあるかもしれないが、最低信号強度の波長の絶対信号強度は、この波長チャネルの位置合せされた位置は信頼性がなくアライメント・マーク位置の決定に使用するのに不適当であることを示すかもしれない。
【００８８】
図１６は、一方の波長の一方の信号から他方の波長の他方の信号への急激な変化だけが起こるアライメント信号強度ディジタル波長切換えの場合と対比して、本発明のこの実施例に基づいたアライメント信号強度可変波長切換えの場合の位置合せされた位置のシフトの例を、アライメント・マーク深さの関数として示す。アライメント信号強度ディジタル波長切換えの場合と比較してアライメント信号強度可変波長切換えの場合の位置合せされた位置のシフトの範囲が小さくなること、および図１６に示す例で１５０ｎｍから２００ｎｍまでの中間領域における傾斜の緩やかな変化に、注目されたい。注目されたいことであるが、信号強度が（ほとんど）０である波長チャネルの信頼性のない位置は、アライメント・マークの位置を決定するために決して使用されない。アライメント信号強度可変波長切換えによって、非対称アライメント・マークについて優れた結果が得られるが、それの使用はこれに限定されない。性能の向上は、さまざまなマーク深さを有する対称アライメント・マークに対しても顕著である。これは、信頼性のない情報を使用しないで、ＡＳＳＤＷＳの場合に比べて、より大量の信頼性の高い情報を使用するＡＳＳＶＷＳの効率のよいやり方のためである。
【００８９】
センサのドリフトまたは不正確な較正によって、または何か他の方法で生じることがある、第１の波長チャネルで決定される位置と第２の波長チャネルで決定される位置の間の食い違いが存在する場合には、ＡＳＳＶＷＳは緩やかな変化を実現するが、一方で、ＡＳＳＤＷＳは、１つの波長から別の波長に切り換わるときに、望ましくない急激なジャンプを示す。
【００９０】
他の実施例では、複数の波長チャネル間で切り換わるときに緩やかな変化を実現するかわりに、波長切り換わりの周波数が減少されて、検出システムのより安定な使用を実現し、同時に切換え能力は依然として可能である。このことは、部品のエージングまたは層厚さの調整のようなＩＣ製造プロセスのゆっくりした変化に自動的に適応するために特に有用である。一実施例では、波長の一方が優先波長として特徴づけられ、そして、優先波長の信号強度に対する他方の波長の信号強度の比が相対切換え閾値比ＲＳＴＲを超えた場合に、別の波長への切換えが許可されるだけである。この実施例では、常に、一方の波長を優先波長とし、使用者定義のＲＳＴＲの値に依存して、位置合せ位置の大部分または実質的に全てが優先波長で決定される。この実施例の延長で、ヒステリシスが導入される。その結果、優先の第１の波長の信号強度に対する第２の波長の信号強度の比が相対切換え閾値比ＲＳＴＲを超えるまで、優先の第１の波長が使用されるようになる。上述の比がＲＳＴＲを超えた瞬間に、優先は第１の波長から第２の波長に移されて、第２の波長が優先波長にされる。これによって、次のアライメントにおいて第１の波長に切り換えて戻る可能性が減少するので、ヒステリシスは波長切換えの回数をさらに減少させるのに役立つ。また、他の理由で、例えば履歴データに基づいて、優先は、一方の波長から他方の波長に移すことができる。
【００９１】
ＡＳＳＶＷＳの実施例における重み係数は、式１１および１２で与えられ、１の最大値およびゼロの最小値を持つように制限されるが、本発明の広い概念はその実施例だけに限定されない。本発明は、複数の波長チャネルからの情報を様々な方法で組み合わせることを考えている。式１１および１２の重み付け係数は信号強度に依存し、選択可能な最大相対閾値係数を含む。本発明の範囲から逸脱することなく、他の測定可能な量に依存する重み係数を選ぶことができる。また、優先波長の実施例は、信号強度に依存し、選択可能な相対切換え閾値比を含む。本発明の範囲から逸脱することなく、他の測定可能な量に依存する変化の条件を選ぶことができる。
【００９２】
例えば、「ｍｃｃ」、「ミニレプロ」、「信号対雑音比」、「信号形状」、「信号包絡線」、「焦点」、「傾き」、「次数チャネル位置の片寄り」、「波長チャネル位置の片寄り」、「セグメント間シフト」、および／または「粗−微細位置ずれ」のような他の入力パラメータの、ことによると使用者入力パラメータと組み合わせた使用によって、性能を高めることができる。
【００９３】
これらのパラメータの多くは、位置合せされた位置の決定の精度に関係する。パラメータ「ｍｃｃ」は、完全なアライメント・マークに期待される信号に測定信号がどの程度十分に似ているかを示す重相関係数である。「ミニレプロ」は、アライメント測定のさまざまな区分または部分の位置合せされた位置の標準偏差であり、位置合せされた位置の精度を示す。「信号対雑音比」は、測定信号のスペクトル全体にわたる雑音の相対レベルで該当信号を割ったものである。さらに、「信号形状」は、このスペクトルの２〜３の個別周波数の、一般に基本周波数の倍数の、相対的なレベルである。「信号包絡線」は、測定中の信号強度の変動である。「焦点」は、測定中のウェーハ高さの片寄りである。「傾き」は、測定中のウェーハ角度と検出器角度の間の角度である。「次数チャネル位置の片寄り」は、１つの波長の様々なチャネルの位置合せされた位置の測定差である。「波長チャネル位置の片寄り」は、様々な波長チャネルの位置合せされた位置の測定差である。「セグメント間シフト」は、多数のセグメント化されたアライメント・マークの様々なセグメントの位置合せされた位置の測定差である。そして、「粗−微細位置ずれ」は、粗いフェーズでのアライメント・マーク測定に基づいた期待位置と微細フェーズでのアライメント・マークの位置の差である。
【００９４】
本発明に従ったアライメント・システムは、様々なアライメント装置で実施することができる。特定の例では、図３、５、７、１２および１３に示すアライメント・システムで実施することができる。この例では、アライメント・システムは、位置決定ユニットを有する。一般に、位置決定ユニットは、ハードワイヤード特定用途部品であってもよいし、プログラム可能部品であってもよい。プログラム可能ユニットでは、位置決定ユニットは、ＣＰＵ、メモリ、およびデータ記憶領域を備える。さらに、位置決定ユニットは、他の機器との通信および／または使用とのインタフェースを行うためのＩ／Ｏポートを有する。
【００９５】
この実施例では、ＸおよびＹの位置ごとに、およびアライメント放射の２つの波長ごとに、７つの回折次数の信号を検出することができる。同じ次数であるが異なる波長の信号からの情報を、本発明に従って組み合わせることができ、さらに単一次数か複数の次数かいずれかを使用してマークの最終的な位置を決定することができる。複数の次数を使用する場合には、次数ごとに別個に重み係数を最適に決定することができる。
【００９６】
アライメント・マークの位置は、測定が行われるときに、マークごとに決定することができ、アライメント・マークごとに１つの位置合せされた位置という結果になる。もしくは、ウェーハ上のアライメント・マークについて、上で指摘した入力パラメータのような入力パラメータを得ることができ、そのとき、アライメント・マークごとに位置合せされた位置を計算しないで、格子計算を行うことができる。これによって、ウェーハ上の異なるアライメント・マーク間の相対的な信号強度または他の入力パラメータを考慮に入れることができるように、複数のアライメント・マークからデータを集めることができるようになる。位置合せされた位置は格子計算で重み付けされるので、その結果、計算された格子はウェーハ位置をより正確に表すようになる。それは、信号強度の高いアライメント・マークほど正確に測定され、格子計算で重く重み付けされるからである。格子計算は、個々の波長について、または波長の組合せについて行うことができる。重み係数は、ウェーハ上の異なるアライメント・マーク間の相対的な信号強度または任意の他の入力パラメータで決定される。
【００９７】
「格子残差」、「非直交性」、「Ｘ−Ｙ膨張差」、および「ウェーハ膨張」のような追加の入力パラメータを、格子計算で使用することができる。これらのパラメータ全ては位置合せされた位置の決定の精度を示すので、格子計算での重み係数にとって有用な入力パラメータである。格子残差は、測定アライメント・マークの位置から位置決めされたウェーハ格子までのずれであり、したがって、アライメント・マーク位置決定の正確さの目安である。非直交性およびＸ−Ｙ膨張は、両方ともウェーハの変形の目安であるが、これらの変形は一般にアライメント・マーク位置ずれよりもはるかに小さいので、格子残差と同じようにアライメント・マーク位置決定の正確さの目安として使用することができる。そして、ウェーハ膨張は、膨張の目安したがってウェーハの温度の目安であり、この温度は適切に制御されるので、ウェーハ膨張はアライメント・マーク位置決定の正確さの目安として使用することができる。さらに、この方法によって、アライメント・マークごとに個々の位置合せされた位置を計算することなく、一手順で最適格子を計算することができるようになり、ウェーハ上の測定アライメント・マークの様々な入力パラメータと上で言及した追加の格子パラメータを組み合わせることで自由度が大きくなる。
【００９８】
この実施例の延長においては、ウェーハごとに最適格子を決定することが有用であり、アライメント・マークごとの入力パラメータの変化およびウェーハごとの入力パラメータを追加の入力パラメータとして使用することができる。履歴データの使用は、一時的な変動または長期にわたる傾向である処理のばらつきを示す。バッチ内のそのようなパラメータのばらつきは、現在リソグラフィ装置に一般に格納されるデータであるが、一方で、バッチ間の変化は自動プロセス制御（ＡＰＣ）装置との連結で得ることができる。履歴データは、個々の波長または波長の組合せについて格納することができる。
【００９９】
以上で説明した数多くのシステムはコヒーレントなアライメント放射源を使用するので、米国特許第６，３８４，８９９号に記載されている位相変調技術は、ここで説明したシステムと組み合わせて使用することもできる。このようにして、米国特許第６，３８４，８９９号の全内容は、その全体を参照してここに組み込む。本発明は、ＩＣを製造するための基板上にマスク・パターンの像を走査ステップ式に形成する装置における本発明の使用に関連して説明したが、このことは、本発明がそれに限定されることを意味しない。集積化されたすなわち完全な光学システム、磁気ドメイン・メモリの誘導検出パターン、または液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッド、ＭＥＭＳデバイスなどを製造するそのような装置で、本発明を、代わりになるべきものとして、使用することができる。リソグラフィ装置は、投影ビームが電磁放射のビームであり投影システムが光投影レンズ・システムである光学装置であってもよいだけでなく、投影ビームが電子ビーム、イオン・ビーム、またはＸ線ビームのような荷電粒子ビームであり関連した投影システム、例えば電子レンズ・システムが使用される装置であってもよい。一般に、本発明は、非常に小さな細部を有する像を形成しなければならない像形成システムで使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施例に従ったリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】基板アライメント・マークの実施例を示す図である。
【図３】マスク・マークと基板マークを互いに位置合せする二重アライメント・ユニットの実施例を示す図である。
【図４】本発明の実施例に従ったオフアキシャル・アライメント・システムを有するリソグラフィ装置を示す概略説明図である。
【図５】本発明に従ったオフアクシス・アライメント・ユニットの実施例を示す図である。
【図６】本発明の実施例で使用される基準格子のある板を示す図である。
【図７】本発明の実施例のウェッジ要素による偏向を示す図である。
【図８】本発明の実施例に従ったアライメント・ユニットの第１および第２のレンズ・システムの配列を示す図である。
【図９】アライメント・ユニットの第２の実施例で屈折要素の構造として使用される一連のウェッジ状板を示す図である。
【図１０】この一連のウェッジ状板によって副ビームがどのように偏向されるかを示す図である。
【図１１】２波長を有するアライメント放射が使用されるアライメント・ユニットの実施例において、そのようなウェッジ状板の平面内の副ビームの位置を示す図である。
【図１２】２波長が使用されるアライメント・ユニットの実施例を示す図である。
【図１３】この実施例で使用するための好ましいビーム・スプリッタを示す図である。
【図１４】投影レンズと基板に対するアライメント・ユニットの位置を示す図である。
【図１５】赤（６３３ｎｍ）および緑（５３２ｎｍ）のアライメント放射について、マーク深さの関数としてアライメント信号強度の例を示す図である。
【図１６】アライメント信号強度ディジタル波長切換え方式およびアライメント信号強度可変波長切換え方式と共に、マーク深さに対して、非対称マークの位置合せされた位置のシフトを示す図である。
【図１７】ＭＲＴ係数のいくつかの値（選択可能閾値）について、アライメント信号強度可変波長切換えの重み係数を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
ＭＴ  マスク・ステージ
ＭＨ  マスク・ホルダ
ＭＡ  マスク
Ｍ1、Ｍ2  マスク・アライメント・マーク（回折格子マーク）
Ｃ  マスク・パターン
ＬＡ  放射源
ＰＬ  投影レンズ・システム
ＬＳ、Ｌ1、Ｌ2  レンズ・システム
ＰＢ  投影ビーム
ＷＴ  基板ステージ
Ｗ  基板（ウェーハ）
Ｗd  基板領域
Ｐ1、Ｐ2  基板アライメント・マーク（回折格子マーク）
ｂ、ｂ’  アライメント・ビーム
１３、１３’  放射敏感検出器
ＡＳ1、ＡＳ2  アライメント・システム
ＰＤＵ  位置決定ユニット
（５０、５１、５２、５３）  干渉計システム
Ｓ53  干渉計からの信号
Ｓ13  アライメント・ユニットからの信号
ＳＰＵ  処理ユニット
ＡＣ  アクチュエータ
ＷＥＰ、ＷＥＰ’、１９０、１９１、１９２  ウェッジ板
８０、８０’  ウェッジ
ＲＧＰ、ＲＧＰ’、Ｇ90〜Ｇ96  基準格子
７０、７０’  放射源（赤レーザ、緑レーザ）
１７、１７’  テレビジョン・カメラ
【図１】
2004282018.tif 000007
【図２】
2004282018.tif 000008
【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】
2004282018.tif 000013
【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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