(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のアライメントマークであって、該アライメントマークは第１の複数の第１のエレメントと第２の複数の第２のエレメントとの周期構造を備え、前記第１のエレメントおよび前記第２のエレメントは第１の方向で交互に繰り返す順序で配置され、前記周期構造の全体的なピッチは前記第１の方向で前記第１のエレメントの幅と前記第２のエレメントの幅との和に等しく、
各第１のエレメントが、第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、
各第２のエレメントが、第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、
放射ビームと相互作用するための前記第１のエレメントの光学特性が、前記第２のエレメントの前記光学特性と異なっており、前記放射ビームがある波長を有し、
前記全体的なピッチが前記波長より大きく、前記第１のサブピッチおよび前記第２のサブピッチのそれぞれが前記波長より小さい、アライメントマーク。
【請求項２】
前記第１の周期的なサブ構造が、複数の第１のサブラインと複数の第１のサブスペースとを備え、前記第１のサブラインおよび前記第１のサブスペースが、第１のサブピッチ方向で交互に繰り返す順序で配置され、前記第１の周期的なサブ構造の前記第１のサブピッチが、前記第１のサブピッチ方向で前記第１のサブラインの幅と前記第１のサブスペースの幅との和に等しく、前記第１のサブラインが、前記第１のサブピッチ方向に対して実質的に垂直な方向で前記基板の表面に沿って延びる、請求項１に記載のアライメントマーク。
【請求項３】
前記第２のサブ構造が、複数の第２のサブラインと複数の第２のサブスペースとを備え、前記第２のサブラインおよび前記第２のサブスペースが、第２のサブピッチ方向で交互に繰り返す順序で配置され、前記第２の周期的なサブ構造の前記第２のサブピッチが、前記第２のサブピッチ方向で前記第２のサブラインの幅と前記第２のサブスペースの幅との和に等しく、前記第２のサブラインが、前記第２のサブピッチ方向に対して実質的に垂直な方向で前記基板の表面に沿って延びる、請求項１に記載のアライメントマーク。
【請求項４】
前記第１のサブピッチ方向が前記第１の方向に対して平行である、請求項２に記載のアライメントマーク。
【請求項５】
前記第２のサブピッチ方向が前記第１の方向に対して平行である、請求項２に記載のアライメントマーク。
【請求項６】
前記第１のサブピッチ方向が前記第２の方向に対して平行である、請求項３に記載のアライメントマーク。
【請求項７】
前記第２のサブピッチ方向が前記第２の方向に対して平行である、請求項３に記載のアライメントマーク。
【請求項８】
前記第１のサブラインの前記幅と前記第１のサブスペースの前記幅との比である前記第１の周期的なサブ構造のデューティサイクルが、前記第１のエレメントの有効屈折率を生成するように、且つ前記放射ビームの前記波長について飽和モード条件を満たすように選択され、前記第１のサブピッチが、前記波長と、前記マークを構成する材料のそれぞれの屈折率の最大値との比より小さい、請求項１に記載のアライメントマーク。
【請求項９】
前記第１のサブラインの前記幅と前記第１のサブスペースの前記幅との比である前記第１の周期的なサブ構造のデューティサイクルが、前記第１のエレメントの有効屈折率を生成するように、且つ前記放射ビームの前記波長について共振モード条件を満たすように選択され、前記第１のサブピッチが、前記波長と、回折格子を構成する材料のそれぞれの屈折率の最大値との比より大きく、且つ前記波長より小さい、請求項１に記載のアライメントマーク。
【請求項１０】
前記第２のサブラインの前記幅と前記第２のサブスペースの前記幅との比である前記第２の周期的なサブ構造のデューティサイクルが、前記第２のエレメントの有効屈折率を生成するように、且つ前記放射ビームの前記波長について飽和モード条件を満たすように選択され、前記第２のサブピッチが、前記波長と、前記マークを構成する材料のそれぞれの屈折率の最大値との比より小さい、請求項１に記載のアライメントマーク。
【請求項１１】
前記第２のサブラインの前記幅と前記第２のサブスペースの前記幅との比である前記第２の周期的なサブ構造のデューティサイクルが、前記第２のエレメントの有効屈折率を生成するように、且つ前記放射ビームの前記波長について共振モード条件を満たすように選択され、前記第２のサブピッチが、前記波長と、前記マークを構成する材料のそれぞれの屈折率の最大値との比より大きく、且つ前記波長より小さい、請求項１に記載のアライメントマーク。
【請求項１２】
前記マークを構成する材料が、光学特性の第１の光学特性値を有する第１の材料と、前記光学特性の第２の光学特性値を有する第２の材料とを含み、前記第１の光学特性値が前記第２の光学特性値と異なる、請求項６に記載のアライメントマーク。
【請求項１３】
第１のアライメントマークおよび第２のアライメントマークの構成であって、
前記第１のアライメントマークが、
第１の複数の第１のエレメントと第２の複数の第２のエレメントとの第１の周期構造を備え、前記第１のエレメントおよび前記第２のエレメントが第１の方向で交互に繰り返す順序で配置され、前記周期構造の全体的なピッチが前記第１の方向で前記第１のエレメントの幅と前記第２のエレメントの幅との和に等しく、
前記第１のアライメントマークの各第１のエレメントが、第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、前記第１のアライメントマークの各第２のエレメントが、第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、
前記第２のアライメントマークが、
前記第１の複数の第１のエレメントと前記第２の複数の第２のエレメントとの第２の周期構造を備え、前記第１のエレメントおよび前記第２のエレメントが前記第１の方向に対して垂直な第２の方向で交互に繰り返す順序で配置され、前記第２のアライメントマークの前記第２の周期構造の全体的なピッチが、前記第１のアライメントマークの前記第１の周期構造の前記全体的なピッチに等しく、
前記第２のアライメントマークの各第１のエレメントが、第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、前記第２のアライメントマークの各第２のエレメントが、第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、
放射ビームと相互作用するための前記第１のエレメントの光学特性が、前記第２のエレメントの前記光学特性と異なっており、前記放射ビームがある波長を有し、
前記第１のアライメントマークの前記第１のサブピッチおよび前記第２のサブピッチが前記第１の方向で配向され、前記第２のアライメントマークの前記第１のサブピッチおよび前記第２のサブピッチが前記第１の方向で配向され、前記全体的なピッチが前記波長より大きく、前記第１のアライメントマークの、および前記第２のアライメントマークの前記第１のサブピッチおよび前記第２のサブピッチのそれぞれが前記波長より小さい、構成。
【請求項１４】
リソグラフィ装置であって、
少なくとも１つの放射ビームを調節する照明システムと、
前記少なくとも１つの放射ビームにその断面でパターンを与えて少なくとも１つのパターン付き放射ビームを形成することが可能なパターニングデバイスを支持するサポートと、
基板を保持する基板テーブルと、
前記少なくとも１つのパターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムとを備え、
前記基板が、第１の複数の第１のエレメントと第２の複数の第２のエレメントとの周期構造を有するアライメントマークを備え、前記第１のエレメントおよび前記第２のエレメントが第１の方向で交互に繰り返す順序で配置され、前記周期構造の全体的なピッチが、前記第１の方向で前記第１のエレメントの幅と前記第２のエレメントの幅との和に等しく、
各第１のエレメントが、第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、
各第２のエレメントが、第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、
放射ビームと相互作用するための前記第１のエレメントの光学特性が、前記第２のエレメントの前記光学特性と異なっており、前記放射ビームがある波長を有し、
前記全体的なピッチが前記波長より大きく、前記第１のサブピッチおよび前記第２のサブピッチのそれぞれが前記波長より小さい、リソグラフィ装置。
【請求項１５】
前記照明システムが、前記パターニングデバイス上で収束するように２つの放射ビームを調節する極端ダイポール照明設定と共に構成され、入射面に対して垂直な方向で配向される前記第１のエレメントの前記第１のサブピッチおよび前記第２のエレメントの前記第２のサブピッチが、前記ダイポール照明の前記２つの放射ビームを含む、請求項１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１６】
前記第１のエレメントの前記第１のサブピッチが、共振状態となるように選択され、前記第１のエレメントのデューティサイクルが、アライメントビームによる照明中に、前記アライメントビームによって励起される前記第１のエレメントの２つの回折格子モードの有効屈折率が前記アライメントマークの底部で強め合う干渉を有し、前記第１のエレメントによって回折された光の、ゼロ透過回折次数の回折ビームとの最大結合を生み出すように選択され、
前記第２のエレメントの前記第２のサブピッチが、共振状態となるように選択され、前記第２のエレメントのデューティサイクルが、前記アライメントビームによる照明中に、前記アライメントビームによって励起される前記第２のエレメントの２つの回折格子モードの有効屈折率が前記アライメントマークの前記底部で弱め合う干渉を有し、前記第２のエレメントによって回折された光の、ゼロ反射回折次数の回折ビームとの最大結合を生み出すように選択される、請求項１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１７】
ある波長を有するアライメントビームと共に使用するために、その上にアライメントマークを有する基板であって、
前記アライメントマークが、複数の第１のエレメントと複数の第２のエレメントとの周期構造を備え、
前記第１のエレメントおよび前記第２のエレメントが、第１の方向で交互に繰り返す順序で配置され、
前記周期構造の全体的なピッチが、前記第１の方向で各第１のエレメントの幅と各第２のエレメントの幅との和に等しく、且つ前記波長より大きく、各第１のエレメントが、前記波長より小さい第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、各第２のエレメントが、前記波長より小さい第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、前記アライメントビームに対する前記第１のエレメントの光学特性が、前記アライメントビームに対する前記第２のエレメントの前記光学特性と異なる、基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、アライメントマーク、アライメントマーク構成、リソグラフィ装置、およびそのようなアライメントマークの使用法に関する。
【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上、通常は基板のターゲット部分上に付ける機械である。リソグラフィ装置は、たとえば、集積回路（ＩＣ）の製造時に使用することができる。その場合、代替的にマスクまた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、ＩＣの個々の層上に形成しようとする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（たとえば、シリコンウェーハ）上の（たとえば、ダイの一部、１つのダイ、またはいくつかのダイを含む）ターゲット部分上に転写することができる。パターンの転写は、一般に、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層上への結像による。一般に、単一の基板は、連続してパターニングされる隣り合うターゲット部分のネットワークを含むことになる。既知のリソグラフィ装置には、パターン全体を一度にターゲット部分上に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、所与の方向（「スキャン」方向）で放射ビームを介してパターンをスキャンし、一方、この方向に対して平行または逆平行で基板を同期スキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることによってパターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００３】
[0003]  一般に、基板の層上に結像しようとするパターンは、それぞれの先行するパターニングステップで結像された１つまたは複数のパターンと位置合わせすべきである。そのために、基板上のアライメントマークを使用し、位置および向きの基準を得る光学アライメント法が知られている。
【０００４】
[0004]  アライメントマークは、アライメント照明ビームの波長より大きい周期性を有する回折格子で構成される。アライメント手順の間には、アライメント照明ビームが回折格子に当たり、アライメントセンサが、回折格子によって生成される回折光から、基板の位置および向きに関する情報を得ることができる。
【０００５】
[0005]  適正な処理のために、一般にデバイスフィーチャ（の一部）と同じ材料からなるアライメントマークの構成部分は、通常、たとえば大きなマーカ領域の近辺のデバイス構造のところ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(micro-loading effect)による、または構造の化学的機械的研磨（chemical-mechanical polishing ＣＭＰ）のサイズ依存性による、集積回路の処理中のサイズに起因する逸脱を回避するために、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寸法と同様の寸法を有するべきである。処理条件および最新技術の設計規則を満たすために、サブセグメント化されたマークが使用されている。使用されるサブセグメント化されたマークは、垂直サブアライメント波長ライン(perpendicular sub-alignment wavelength lines)からなるマーク、たとえばポーラマーク（polar mark）、およびコンタクトホールを含むマークである。
【０００６】
[0006]  ダブルパターニング技術（double patterning technology ＤＰＴ）では、極端ダイポール照明設定（extreme dipolar illumination setting）を使用することができる。照明条件、アライメントマークなどにより、特にポーラマーク、およびコンタクトホールからなるマークは、適正に結像されない可能性がある。これにより、アライメントマークの画定が不十分になり、さらにはアライメントマークを作成することができなくなる。光学アライメント時に画定が不十分なマークを使用すると、信号の損失が生じるおそれがある。不十分なプリント適性により意図的でない非対称を有するアライメントマークが生じた場合、そのようなアライメントマークはアライメント位置シフトを引き起こすおそれがある。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]  極端ダイポール照明設定と、またリソグラフィ処理中の他のパターニングステップ中に使用することができるあまり極端でない設定と、改善された互換性を有するアライメントマークの構造を有することが望ましい。
【０００８】
[0008]  本発明の一態様によれば、基板上のアライメントマークであって、該アライメントは第１の複数の第１のエレメントと第２の複数の第２のエレメントとの周期構造を備え、第１のエレメントおよび第２のエレメントは第１の方向で交互に繰り返す順序で配置され、周期構造の全体的なピッチは第１の方向で第１のエレメントの幅と第２のエレメントの幅との和に等しく、各第１のエレメントが、第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、各第２のエレメントが、第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、放射ビームと相互作用するための第１のエレメントの光学特性が、第２のエレメントの前記光学特性と異なっており、放射ビームがある波長を有し、全体的なピッチがその波長より大きく、第１のサブピッチおよび第２のサブピッチのそれぞれがその波長より小さい、アライメントマークが提供される。
【０００９】
[0009]  本発明の一態様によれば、第１の周期的なサブ構造が、複数の第１のサブラインと複数の第１のサブスペースとを備え、第１のサブラインおよび第１のサブスペースが、第１のサブピッチ方向で交互に繰り返す順序で配置され、第１の周期的なサブ構造の第１のサブピッチが、第１のサブピッチ方向で第１のサブラインの幅と第１のサブスペースの幅との和に等しく、第１のサブラインが、第１のサブピッチ方向に対して実質的に垂直な方向で基板の表面に沿って延びる、上述のアライメントマークが提供される。
【００１０】
[0010]  本発明の一態様によれば、第２のサブ構造が、複数の第２のサブラインと複数の第２のサブスペースとを備え、第２のサブラインおよび第２のサブスペースが、第２のサブピッチ方向で交互に繰り返す順序で配置され、第２の周期的なサブ構造の第２のサブピッチが、第２のサブピッチ方向で第２のサブラインの幅と第２のサブスペースの幅との和に等しく、第２のサブラインが、第２のサブピッチ方向に対して実質的に垂直な方向で基板の表面に沿って延びる、上述のアライメントマークが提供される。
【００１１】
[0011]  本発明の一態様によれば、第１のサブピッチ方向が第１の方向に対して平行である、上述のアライメントマークが提供される。
【００１２】
[0012]  本発明の一態様によれば、第２のサブピッチ方向が第１の方向に対して平行である、上述のアライメントマークが提供される。
【００１３】
[0013]  本発明の一態様によれば、第１のサブピッチ方向が第２の方向に対して平行である、上述のアライメントマークが提供される。
【００１４】
[0014]  本発明の一態様によれば、第２のサブピッチ方向が第２の方向に対して平行である、上述のアライメントマークが提供される。
【００１５】
[0015]  本発明の一態様によれば、第１のサブラインの幅と第１のサブスペースの幅との比である第１の周期的なサブ構造のデューティサイクルが、第１のエレメントの有効屈折率を生成するように、且つ放射ビームの波長について飽和モード条件を満たすように選択され、第１のサブピッチが、その波長と、アライメントマークを構成する材料のそれぞれの屈折率の最大値との比より小さい、上述のアライメントマークが提供される。
【００１６】
[0016]  本発明の一態様によれば、第１のサブラインの幅と第１のサブスペースの幅との比である第１の周期的なサブ構造のデューティサイクルが、第１のエレメントの有効屈折率（ｎｒ）を生成するように、且つ放射ビームの波長について共振モード条件を満たすように選択され、第１のサブピッチが、その波長と、回折格子を構成する材料のそれぞれの屈折率の最大値との比より大きく、且つその波長より小さい、上述のアライメントマークが提供される。
【００１７】
[0017]  本発明の一態様によれば、第２のサブラインの幅と第２のサブスペースの幅との比である第２の周期的なサブ構造のデューティサイクルが、第２のエレメントの有効屈折率（ｎｒ）を生成するように、且つ放射ビームの波長について飽和モード条件を満たすように選択され、第２のサブピッチが、その波長と、アライメントマークを構成する材料のそれぞれの屈折率の最大値との比より小さい、上述のアライメントマークが提供される。
【００１８】
[0018]  本発明の一態様によれば、第２のサブラインの幅と第２のサブスペースの幅との比である第２の周期的なサブ構造のデューティサイクルが、第２のエレメントの有効屈折率を生成するように、且つ放射ビームの波長について共振モード条件を満たすように選択され、第２のサブピッチが、その波長と、アライメントマークを構成する材料のそれぞれの屈折率の最大値との比より大きく、且つその波長より小さい、上述のアライメントマークが提供される。
【００１９】
[0019]  本発明の一態様によれば、アライメントマークを構成する材料が、光学特性の第１の光学特性値を有する第１の材料と、前記光学特性の第２の光学特性値を有する第２の材料とを含み、第１の光学特性値が第２の光学特性値と異なる、上述のアライメントマークが提供される。
【００２０】
[0020]  本発明の一態様によれば、第１のアライメントマークおよび第２のアライメントマークの構成において、第１のアライメントマークが、第１の複数の第１のエレメントと第２の複数の第２のエレメントとの第１の周期構造を備え、第１のエレメントおよび第２のエレメントが第１の方向で交互に繰り返す順序で配置され、周期構造の全体的なピッチが、第１の方向で第１のエレメントの幅と第２のエレメントの幅との和に等しく、第１のアライメントマークの各第１のエレメントが、第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、第１のアライメントマークの各第２のエレメントが、第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、第２のアライメントマークが、第１の複数の第１のエレメントと第２の複数の第２のエレメントとの第２の周期構造を備え、第１のエレメントおよび第２のエレメントが第１の方向に対して垂直な第２の方向で交互に繰り返す順序で配置され、第２のアライメントマークの第２の周期構造の全体的なピッチが、第１のアライメントマークの第１の周期構造の全体的なピッチに等しく、第２のアライメントマークの各第１のエレメントが、第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、第２のアライメントマークの各第２のエレメントが、第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、放射ビームと相互作用するための第１のエレメントの光学特性が、第２のエレメントの前記光学特性と異なっており、放射ビームがある波長を有し、第１のアライメントマークの第１のサブピッチおよび第２のサブピッチが第１の方向で配向され、第２のアライメントマークの第１のサブピッチおよび第２のサブピッチが第１の方向で配向され、全体的なピッチが波長より大きく、第１のアライメントマークの、および第２のアライメントマークの第１のサブピッチおよび第２のサブピッチのそれぞれがその波長より小さい、構成が提供される。
【００２１】
[0021]  本発明の一態様によれば、少なくとも１つの放射ビームを調節する照明システムと、少なくとも１つの放射ビームにその断面でパターンを与えて少なくとも１つのパターン付き放射ビームを形成することが可能なパターニングデバイスを支持するサポートと、基板を保持する基板テーブルと、少なくとも１つのパターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影する投影システムとを備えるリソグラフィ装置であって、基板が、第１の複数の第１のエレメントと第２の複数の第２のエレメントとの周期構造を有するアライメントマークを備え、第１のエレメントおよび第２のエレメントが第１の方向で交互に繰り返す順序で配置され、周期構造の全体的なピッチが、第１の方向で第１のエレメントの幅と第２のエレメントの幅との和に等しく、各第１のエレメントが、第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、各第２のエレメントが、第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、放射ビームと相互作用するための第１のエレメントの光学特性が、第２のエレメントの前記光学特性と異なっており、放射ビームがある波長を有し、全体的なピッチがその波長より大きく、第１のサブピッチおよび第２のサブピッチのそれぞれがその波長より小さい、リソグラフィ装置が提供される。
【００２２】
[0022]  本発明の一態様によれば、照明システムが、パターニングデバイス上で収束するように２つの放射ビームを調節する極端ダイポール照明設定と共に構成され、入射面に対して垂直な方向で配向される第１のエレメントの第１のサブピッチおよび第２のエレメントの第２のサブピッチが、ダイポール照明の２つの放射ビームを含む、上述のリソグラフィ装置が提供される。
【００２３】
[0023]  本発明の一態様によれば、第１のエレメントの第１のサブピッチが、共振状態となるように選択され、第１のエレメントのデューティサイクルが、アライメントビームによる照明中に、アライメントビームによって励起される第１のエレメントの２つの回折格子モードの有効屈折率がアライメントマークの底部で強め合う干渉を有し、第１のエレメントによって回折された光の、ゼロ透過回折次数の回折ビームとの最大結合を生み出すように選択され、第２のエレメントの第２のサブピッチが、共振状態となるように選択され、第２のエレメントのデューティサイクルが、アライメントビームによる照明中に、アライメントビームによって励起される第２のエレメントの２つの回折格子モードの有効屈折率がアライメントマークの底部で弱め合う干渉を有し、第２のエレメントによって回折された光の、ゼロ反射回折次数の回折ビームとの最大結合を生み出すように選択される、上述のリソグラフィ装置が提供される。
【００２４】
[0024]  本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置における、基板上のアライメントマークの使用法であって、アライメントマークが、第１の複数の第１のエレメントと第２の複数の第２のエレメントとの周期構造を備え、第１のエレメントおよび第２のエレメントが第１の方向で交互に繰り返す順序で配置され、周期構造の全体的なピッチが、第１の方向で第１のエレメントの幅と第２のエレメントの幅との和に等しく、各第１のエレメントが、第１のサブピッチを有する第１の周期的なサブ構造を備え、各第２のエレメントが、第２のサブピッチを有する第２の周期的なサブ構造を備え、放射ビームと相互作用するための第１のエレメントの光学特性が、第２のエレメントの前記光学特性と異なっており、放射ビームがある波長を有し、全体的なピッチがその波長より大きく、第１のサブピッチおよび第２のサブピッチのそれぞれがその波長より小さい、使用法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
[0025]  次に、例示にすぎないが、本発明の諸実施形態について、対応する参照記号が対応する部分を示す添付の概略図面を参照して述べる。
【００２６】
【図１】[0026]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】[0027]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】[0028]本発明の一実施形態によるサブセグメント化されたアライメントマークの一部分を示す図である。
【図４】[0029]本発明の一実施形態による１対のサブセグメント化されたアライメントマークの構成を示す図である。
【図５】[0030]本発明の一実施形態によるサブセグメント化されたアライメントマークの光学特性を示す図である。
【図６】[0031]飽和モード設計でのアライメントマークに関する１次回折ビームの信号強度を示す図である。
【図７】[0032]共振モード設計でのデューティサイクルの関数としての１次回折ビームの信号強度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
[0033]  図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ投影装置を概略的に示す。この装置は、
−放射ビームＢ（たとえば、ＵＶ放射またはＥＵＶ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（たとえば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、且つ、いくつか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に接続されたサポート構造（たとえば、マスクテーブル）ＭＴと、
−基板（たとえば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、且つ、いくつかのパラメータに従って基板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（たとえば、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（たとえば、１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃ上に投影するように構成された投影システム（たとえば、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを備える。
【００２８】
[0034]  照明システムは、放射を誘導、整形、または制御するために、屈折タイプ、反射タイプ、磁気タイプ、電磁タイプ、静電タイプ、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなど様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
【００２９】
[0035]  サポート構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支承する。サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、また、たとえばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否かなど他の条件によって決まる仕方でパターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空、静電気、または他のクランプ技法を使用し、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、たとえば必要に応じて固定または可動とすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスが、たとえば投影システムに対して確実に所望の位置にあるようにすることができる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語の使用は「パターニングデバイス」というより一般的な用語と同義と見なすことができる。
【００３０】
[0036]  本明細書で使用される「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内でパターンを生み出すように、放射ビームにその断面でパターンを与えるために使用することができる任意のデバイスを指すものとして広く解釈するべきである。放射ビームに与えられるパターンは、たとえば、パターンが位相シフトフィーチャ、またはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に対応しない可能性があることに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路など、ターゲット部分内で生み出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
【００３１】
[0037]  パターニングデバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの諸例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィで周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、小さなミラーのマトリックス構成を使用し、ミラーのそれぞれは、入来放射ビームを様々な方向で反射するように個別に傾けることができる。傾斜式ミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビーム内でパターンを与える。
【００３２】
[0038]  本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射にとって、あるいは、液浸液の使用または真空の使用など他の要因にとって適切なように、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁光学システム、静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを含めて、任意のタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈するべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語の使用は「投影システム」というより一般的な用語と同義と見なすことができる。
【００３３】
[0039]  本明細書では、本装置は、（たとえば、透過マスクを使用する）透過タイプのものである。別法として、本装置は、（たとえば、上記で参照されているタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）反射タイプのものとすることができる。
【００３４】
[0040]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものとすることができる。そのような「マルチステージ」機では、追加のテーブルを同時に使用することができ、あるいは、１つまたは複数の他のテーブルが露光用に使用されている間に、１つまたは複数のテーブル上で準備ステップを実施することができる。
【００３５】
[0041]  リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板の間の空間を満たすように、比較的高い屈折率を有する液体、たとえば水によって基板の少なくとも一部分を覆うことができるタイプのものとすることができる。また、液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえば、マスクと投影システムの間で与えることもできる。液浸技法は、投影システムの開口数を増大することで、当技術分野で周知である。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などある構造を液体内に沈めなければならないことを意味しておらず、むしろ液体が露光中に投影システムと基板の間に位置することを意味するにすぎない。
【００３６】
[0042]  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は、たとえば放射源がエキシマレーザであるとき、別体とすることができる。そのような場合、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、たとえば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備え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に渡される。他の場合には、たとえば放射源が水銀ランプであるとき、放射源をリソグラフィ装置の一体部分とすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ばれることがある。
【００３７】
[0043]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えることができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなど、様々な他のコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用し、その断面において所望の均一性および強度分布を有するように、放射ビームを調節することができる。
【００３８】
[0044]  放射ビームＢは、サポート構造（たとえば、マスクテーブルＭＴ）上で保持されているパターニングデバイス（たとえば、マスクＭＡ）上に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。放射ビームＢは、マスクＭＡを横切って、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上に集束する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（たとえば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）の助けにより、たとえば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内で位置決めするように、正確に移動することができる。同様に、第１のポジショナＰＭと（図１には明示的に図示されない）別の位置センサを使用し、マスクＭＡを、たとえばマスクライブラリから機械的に取り出した後で、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。（スキャナではなく）ステッパの場合には、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータだけに接続することも、固定とすることもできる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図の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しているが、ターゲット部分間の空間内に位置してもよい（これらは、スクライブラインアライメントマークとして知られる）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークは、ダイ間に位置してもよい。
【００３９】
[0045]  図の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用することができる。
【００４０】
[0046]  １．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが本質的に静止したままであり、一方、放射ビームに与えられたパターン全体がターゲット部分Ｃ上に１回で投影される（すなわち、１回の静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向でシフトされ、その結果、異なるターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、１回の静止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。
【００４１】
[0047]  ２．スキャンモードでは、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されている間に、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期してスキャンされる（すなわち、１回の動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）倍率と像反転特性によって決定される可能性がある。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向での）幅が制限され、一方、スキャン運動の長さにより、ターゲット部分の（スキャン方向での）高さが決定される。
【００４２】
[0048]  ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを保持して本質的に静止したままであり、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されている間に、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴの各移動の後で、またはスキャン中、連続する放射パルスの間で、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上記で参照されているタイプのプログラマブルミラーアレイなど、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適用することができる。
【００４３】
[0049]  上述の使用モードに対する組合せおよび／または変形形態、または全く異なる使用モードをも使用することができる。
【００４４】
[0050]  図２は、従来技術からのアライメントマークの断面を示す。基板１００上には、水平方向Ｄ１で交互に繰り返す順序で配置される一連の平行ラインＢおよび一連のトレンチを備える回折格子Ｇが配置される。トレンチの深さｈは、垂直方向Ｚに沿ってとられる。
【００４５】
[0051]  ラインＢおよびトレンチは、互いに平行に、水平方向Ｄ１および垂直方向Ｚに対して直交する（Ｄ２で示される）方向に沿って延びる。
【００４６】
[0052]  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と１つのラインＢの幅Ｗ２に等しいマークピッチまたはマーク周期性Ｐを有する。
【００４７】
[0053]  アライメント手順中には、波長λを有する実質的に単色の放射ビームが、回折格子上に入射するように送られ、回折パターンを生成する。この放射ビームは、レーザデバイスなど適切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、測定されたパターンから、回折格子Ｇの位置および向きに関する情報を得ることができる。従来技術では、ピッチＰが、入射する放射ビームの波長λより大きくなるように選択される。
【００４８】
[0054]  トレンチＡの幅Ｗ１とラインＢの幅Ｗ２の比は、アライメントマークのデューティサイクルとも呼ばれ、信号強度、すなわちセンサによって測定される、または受け取られる回折光の強度に対して影響を有する。
【００４９】
[0055]  図３は、本発明の一実施形態によるサブセグメント化されたアライメントマークＡＭの一部分を断面で示す。
【００５０】
[0056]  サブセグメント化されたアライメントマークＡＭは、基板１００上で配置され、水平方向Ｄ１に沿って複数の第１のエレメントＡおよび第２のエレメントＢを備え、それらのエレメントは、水平方向Ｄ１で交互に繰り返す順序で配置され、この方向において、２つの隣り合う第１のエレメントＡそれぞれが、１つの中間の第２のエレメントＢによって互いに分離される。
【００５１】
[0057]  各第１のエレメントＡは、水平方向Ｄ１で第１の寸法Ｗ１を有し、各第２のエレメントＢは、水平方向Ｄ１で第２の寸法Ｗ２を有する。このようにして、周期的な回折格子構造が水平方向Ｄ１で形成され、この回折格子構造は、第１の寸法Ｗ１と第２の寸法Ｗ２との和に等しいマークピッチＰを有する。図２を参照して上述したように、マークピッチＰは、アライメント手順中に使用される放射ビームの波長λより大きい。すなわち、
Ｐ＞λ          ［１］
【００５２】
[0058]  各第１のエレメントＡは第１の周期的なサブ構造を、また各第２のエレメントＢは第２の周期的なサブ構造を、それぞれ水平方向Ｄ１で、各それぞれのエレメントＡ、Ｂ内でサブセグメンテーションを形成するように備える。
【００５３】
[0059]  第１のエレメントＡの第１の周期的なサブ構造は、第１のサブライン幅ＳＬＷ１を有する複数の第１のサブラインＬ１と、第１のサブスペース幅ＳＳＷ１を有する第１のサブスペースＳ１とを備える。第１のサブラインＬ１は、水平方向Ｄ１および垂直方向Ｚに対して直交する方向で互いに平行であり、第１のサブライン幅ＳＬＷ１と第１のサブスペース幅ＳＳＷ１との和に等しい第１のサブピッチＰ１を有する第１の周期的なサブ構造を形成するように、１つの中間の第１のサブスペースＳ１によって互いに分離される。すなわち、
Ｐ１＝ＳＬＷ１＋ＳＳＷ１          ［２］
【００５４】
[0060]  同様に、第２のエレメントＢの第２のサブ構造は、第２のサブライン幅ＳＬＷ２を有する複数の第２のサブラインＬ２と、第２のサブスペース幅ＳＳＷ２を有する第２のサブスペースＳ２とを備える。第２のサブラインＬ２は、水平方向Ｄ１および垂直方向Ｚに対して直交する方向で互いに平行であり、第２のサブライン幅ＳＬＷ２と第２のサブスペース幅ＳＳＷ２との和に等しい第２のサブピッチＰ２を有する第２の周期的なサブ構造を形成するように、１つの中間の第２のサブスペースＳ２によって互いに分離される。すなわち、
Ｐ２＝ＳＬＷ２＋ＳＳＷ２          ［３］
【００５５】
[0061]  第１のサブピッチＰ１と第２のサブピッチＰ２は共に、アライメント手順中に使用される放射ビームの波長λより小さく設計される。すなわち、
Ｐ１＜λ          ［４］
Ｐ２＜λ          ［５］
【００５６】
[0062]  Ｐ１＜λ、およびＰ２＜λであるとき、デューティサイクルを変更することにより、サブセグメント化された領域内でのサブラインとサブトレンチの相対貢献量が変更され、これは、サブセグメント化された領域の（ｎｒで示される）屈折率を事実上変更することと見なすことができる。
【００５７】
[0063]  一実施形態では、第１のサブピッチＰ１が、第２のサブピッチＰ２に実質的に等しくないように設計される。
Ｐ１≠Ｐ２          ［６］
【００５８】
[0064]  したがって、結果として、第１のエレメントＡの（光学）特性は、第２のエレメントＢの（光学）特性と異なるものであり、マークピッチＰを有する周期構造を有する回折格子ＡＭが得られる。
【００５９】
[0065]  他の実施形態では、第１のサブピッチＰ１が、第２のサブピッチＰ２に実質的に等しくなるように設計される。
Ｐ１＝Ｐ２          ［７］
【００６０】
[0066]  この条件［７］下で、第１のエレメントＡ内の第１のサブラインＬ１の寸法ＳＬＷ１が、第２のサブラインＬ２の寸法ＳＬＷ２に等しくないように設計される。すなわち、
ＳＬＷ１≠ＳＬＷ２          ［８］
【００６１】
[0067]  上述のように、周期的なエレメント内のライン幅とスペース幅との比は、その周期的なエレメントの屈折率に対して影響を有する。第１のエレメントＡ（第１の周期構造）内の第１のサブライン幅ＳＬＷ１と第１のサブスペース幅ＳＳＷ１との比が第２のエレメントＢ（第２の周期構造）内の第２のサブライン幅ＳＬＷ２と第２のサブスペース幅ＳＳＷ２との比と異なる場合には、第１のエレメントＡの有効屈折率ＮＲ１が、第２のエレメントＢの有効屈折率ＮＲ２と異なることになり、それにより、サブセグメント化されたアライメントマークＡＭが、マークピッチＰを有する周期構造を有することになる。
【００６２】
[0068]  第１および第２の周期的なサブ構造のそれぞれの構造は、サブ波長ライン（サブライン）およびサブ波長スペース（サブスペース）によって上述されていることに留意されたい。広い意味では、各周期的なサブ構造（すなわち、エレメントＡまたはエレメントＢ）は、実際のラインおよび（材料がない）スペースの代わりに、第１の材料および第２の材料の周期的な構成から形成することもできることを、当業者なら理解するであろう。そのような周期的な構成では、アライメント用に使用される放射ビームと相互作用するための第１の材料の光学特性が、その放射ビームと相互作用するための第２の材料の光学特性と異なるように選択される。この態様では、本願の範囲内において、「サブ波長ライン」(sub-wavelength line)または「サブライン」(sub-line)という用語は、第１の材料のサブ波長ラインと解釈することができ、「サブ波長スペース」(sub-wavelength space)または「サブスペース」(sub-space)という用語は、第１の材料と異なる第２の材料の他のサブ波長ラインと解釈することができる。したがって、このマークは、たとえば相異なる屈折率を有する（それぞれサブラインおよびサブスペースとすることができる）第１および第２の材料から構成することができる。
【００６３】
[0069]  図３では、第１のサブピッチ方向、すなわち第１のサブピッチＰ１の方向は、アライメントマークＡＭのマークピッチＰ（または全体的なピッチ）の方向に対して平行である。同様に、第２のサブピッチ方向（第２のサブピッチＰ２の方向）は、マークピッチ方向に対して平行である。第１のサブピッチＰ１は、全体的なピッチＰの方向に対して垂直な第１のサブピッチ方向を有することができることに留意されたい。また、第２のサブピッチＰ２は、全体的なピッチＰの方向に対して垂直な第１のサブピッチ方向を有することができる。
【００６４】
[0070]  図４は、本発明の一実施形態による１対のサブセグメント化されたアライメントマークの構成の上面図を示す。
【００６５】
[0071]  アライメントマークの構成は、第１のアライメントマークＡＭ１と、第２のアライメントマークＡＭ２とを備える。この対のアライメントマークの第１のアライメントマークＡＭ１は、第１の水平方向Ｄ１に沿って配向され、第２のアライメントマークＡＭ２は、第１の水平方向に対して垂直な第２の水平方向Ｄ２に沿って配向される。
【００６６】
[0072]  第１のアライメントマークＡＭ１および第２のアライメントマークＡＭ２のそれぞれは、第１のエレメントＡが、１つの中間の第２のエレメントＢによって互いに分離される、複数の第１のエレメントＡおよび第２のエレメントＢの周期構造によって構築される。各第１のエレメントＡは、第１の周期的なサブ構造を備え、各第２のエレメントＢは、第２の周期的なサブ構造を備える。
【００６７】
[0073]  第１のアライメントマークＡＭ１では、周期構造の周期性Ｐが第１の水平方向Ｄ１で配向され、第１のエレメントの、また第２のエレメントＢの周期的なサブ構造の第１および第２のサブピッチＰ１、Ｐ２の第１および第２のサブピッチ方向は、第１の水平方向Ｄ１に対して平行に、すなわち第１のアライメントマークの周期性と実質的に同じ方向で配向される。
【００６８】
[0074]  第２のアライメントマークＡＭ２では、周期構造の周期性Ｐが第２の水平方向Ｄ２で配向され、一方、第１のエレメントの、また第２のエレメントＢの周期的なサブ構造の第１および第２のサブピッチＰ１、Ｐ２の第１および第２のサブピッチ方向は、第１の水平方向Ｄ１に対して平行に、すなわち第１のアライメントマークの第１および第２のサブピッチの方向と実質的に同じ方向で配向される。
【００６９】
[0075]  極端ダイポール照明設定、すなわち、レチクル上で収束する２つのビームを利用する照明モードの場合には、リソグラフィ処理中に、それぞれ２つの照明ビームを含む入射面に対して垂直な、サブセグメント化された第１および第２のエレメントＡ、ＢのサブピッチＰ１、Ｐ２を有するサブセグメンテーションを使用することにより、アライメントマークのプリント適性が非常に高められる。
【００７０】
[0076]  したがって、第１のアライメントマークＡＭ１および第２のアライメントマークＡＭ２の構成は、第１および第２のアライメントマークのそれぞれにおいて、サブセグメント化された第１および第２のエレメントＡ、Ｂの第１および第２のサブピッチＰ１、Ｐ２の方向が、それぞれ、２つの照明ビームを含む入射面に対して垂直な方向に実質的に等しくなるように選択されるものである。
【００７１】
[0077]  図５は、本発明の一実施形態によるサブセグメント化されたアライメントマークの光学特性の図を示す。
【００７２】
[0078]  図５では、ＳＴＩ（シャロートレンチアイソレーション shallow trench isolation）フローにおける、提案されているアライメントマークＡＭ、ＡＭ１の一部分の断面が示されている。アライメントマークＡＭ、ＡＭ１は、上述のように、第１の周期的なサブ構造を有する複数の第１のエレメントＡと、第２の周期的なサブ構造を有する第２のサブセグメント化されたエレメントＢとを備える。
【００７３】
[0079]  本発明によるアライメントマークＡＭ、ＡＭ１の信号強度を最適化するために、第１のサブセグメント化されたエレメントＡおよび／または第２のサブセグメント化されたエレメントＢの回折格子モードの共振効果を利用することができ、それについてここで述べる。
【００７４】
[0080]  基本的に、共振効果については、いわゆる飽和モードと、いわゆる共振モードとの間で区別される。
【００７５】
[0081]  飽和モードでは、第１のエレメントＡまたは第２のエレメントＢの周期的なサブ構造の周期性ＰＳが、回折格子を構成する材料（または上述のようにサブラインおよびサブスペース）のそれぞれの屈折率ｎｒの最大値で波長λを割った商より小さくなるように選択される。
飽和モード：ＰＳ＜λ／ｍａｘ（ｎｒ）          ［９］
【００７６】
[0082]  共振モードでは、周期的なサブ構造（ＡまたはＢ）の周期性ＰＳが、波長λと、回折格子を構成する材料のそれぞれの屈折率ｎｒの最大値で波長λを割った商との間で選択される。
共振モード：λ／ｍａｘ（ｎｒ）＜ＰＳ＜λ          ［１０］
【００７７】
[0083]  共振モードでは、周期的なサブ構造（ＡまたはＢ）のサブ波長回折格子のピッチおよびデューティサイクルが、λ／ｍａｘ（ｎｒ）＜ＰＳ＜λである式［１０］の条件が満たされるように選択される。これは、入射する照明ビームＩＢ，λの、垂直方向Ｚで伝播する回折格子モード（すなわち、回折格子モードは、２つの波動ベクトルｋｚ＝２π・ｎｅｆｆ／λに関し、ただし、ｎｅｆｆは、それぞれのモードの有効屈折率である）との結合を引き起こす。この共振状態におけるピッチおよびデューティサイクルは、入射する照明ビームＩＢ，λが回折格子モードの２つだけに結合されるように選択される。
【００７８】
[0084]  励起モードは、回折格子をＺ方向で伝播し、ちょうど通常のマッハ−ツェンダー干渉計内と同様に、互いに干渉することになる。
【００７９】
[0085]  回折格子Ｇ内で最大のコントラストを達成するために、周期的なサブ構造の一方（たとえば、第１の周期的なサブ構造Ａ）におけるサブ波長セグメンテーションのデューティサイクル（ＳＬＷ／ＳＳＷ）は、２つのモードが基板側で強め合うように干渉することになり、したがって光のほとんどが基板に結合されることになり、反射して戻ることにならないように選択されることになる。同時に、他方の周期的なサブ構造（たとえば、第２の周期的なサブ構造Ｂ）のサブ波長回折格子のサブピッチおよびデューティサイクルは、ＰＳ＜λ／ｍａｘ（ｎｒ）である式［９］の条件が満たされるように選択される。第２の周期的なサブ構造Ｂ内のサブ波長セグメンテーションのデューティサイクル（ＳＬＷ／ＳＳＷ）は、２つのモードがマークの基板側で弱め合うように干渉することになるように選択されることになる。このようにして、光が基板に結合されない、または最悪の場合でも非常に少ない光が結合されることになる。大抵の光は、反射して戻り、サブ波長セグメントの反射ゼロ回折次数に結合されることになる。
【００８０】
[0086]  アライメントマークの第１のエレメントＡと第２のエレメントＢとの間の光コントラストを増大するために、一実施形態では、アライメントマークＡＭ、ＡＭ１は、第１のエレメントＡが飽和モード条件および共振モード条件から選択された一方の条件を満たし、一方、第２のエレメントＢが飽和モード条件および共振モード条件からの他方の条件を満たす第１のエレメントＡと第２のエレメントＢとを備える。
【００８１】
[0087]  このようにして、照明中に、アライメントマークは、比較的高い光学コントラストを有し、回折光の比較的高い信号強度を生成することができる。
【００８２】
[0088]  図６は、飽和モード設計での周期的なサブ構造に関して有効屈折率の関数として信号強度ＷＱを示す。信号強度ＷＱは、飽和モード条件下でセグメンテーションを適用することによって得ることができる有効屈折率変化の関数として示されている。
【００８３】
[0089]  図７は、共振モード設計での周期的なサブ構造に関してデューティサイクルの関数として信号強度ＷＱを示す。信号強度ＷＱは、サブ波長ピッチの共振モード条件におけるデューティサイクル、λ／ｎｒ≦ピッチ≦λの関数として示されている。図６と図７の比較から、後者の共振モード設計は、前者の飽和モード設計に比べてはるかに大きな信号改善をもたらすことができることが理解されるであろう。
【００８４】
[0090]  上述のように、極端ダイポール照明設定と、また、アライメントマークＡＭ、ＡＭ１のピッチＰならびに第１および第２のエレメントＡ、Ｂが大きいものである、たとえばアライメント波長λ程度以上である、あまり極端でない方法と互換であるマークを提供することができることが有利である。
【００８５】
[0091]  さらに、照明中にアライメントマークによって生成される信号強度が高められ、これは、不透明なハードマスクを介した、マークの上部でのアライメントに有用となる。
【００８６】
[0092]  信号強度の最適化は特定のアライメント波長に関して行うことができるが、そのような最適化されたアライメントマークは、信号強度が最適化されない可能性があるが別の波長にも使用することができることが理解されるであろう。
【００８７】
[0093]  本文中では、ＩＣの製造時におけるリソグラフィ装置の使用について具体的に言及することがあるが、本明細書で述べられているリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイドおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造など、他の応用分野があり得ることを理解されたい。そのような代替の応用分野の文脈において、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用は、それぞれより一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」と同義と見なすことができることを、当業者なら理解するであろう。本明細書で参照されている基板は、露光の前後に、たとえば、トラック（一般に、レジストの層を基板に付け、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツール内で処理することができる。適用可能な場合、本明細書における開示は、そのような、また他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、たとえば多層ＩＣを作成するために複数回処理することができ、その結果、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理済みの層をすでに含む基板を指すこともある。
【００８８】
[0094]  上記では、光リソグラフィの文脈で本発明の実施形態の使用について具体的に言及されていることがあるが、本発明は、他の応用分野、たとえばインプリントリソグラフィで使用することができ、状況において可能な場合、光リソグラフィに限定されないことが理解されるであろう。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により、基板上に生み出されるパターンが画定される。パターニングデバイスのトポグラフィを、基板に供給されたレジストの層に押し込むことができ、そのとき、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを加えることによってレジストが硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後で、レジストから移動され、レジスト内にパターンを残す。
【００８９】
[0095]  本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（たとえば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、若しくは１２６ｎｍ、またはこれら辺りの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射、および（たとえば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）放射、ならびに、イオンビームまたは電子ビームなど粒子ビームを含めて、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。
【００９０】
[0096]  「レンズ」という用語は、状況において可能な場合、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、および静電光学コンポーネントを含めて、様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか１つ、または組合せを指すことがある。
【００９１】
[0097]  上記では、本発明の特定の実施形態について述べたが、本発明は、述べられているものとは別の方法で実施することができることが理解されるであろう。たとえば、本発明は、上述の方法について説明する機械可読命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、あるいは、そのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（たとえば、半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形態をとることができる。
【００９２】
[0098]  上記の説明は、制限するものでなく、例示的なものであるものとする。したがって、以下で述べられている特許請求の範囲から逸脱することなしに、述べられている本発明に修正を加えることができることが、当業者には明らかであろう。
【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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