(57)【要約】【課題】高速で低コントラスト格子を測定することができるアライメントセンサを提供する。【解決手段】波長に応じた角度で高次放射を回折するように動作可能な照明格子を有する白色光源などの照明源と、少なくとも２つの方位方向から回折放射をアライメント構造上に送るための照明光学系と、を含むアライメントセンサと、関連する方法と、が開示されている。アライメント格子上に入射する全成分波長について、また各方向について、２つの相対する方向の１つから入射する放射のゼロ次回折次数は、もう一方の方向から入射する放射の高次回折次数と重なる。これにより、重なり合うゼロ次で高次回折次数が光増幅する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントセンサであって、
波長に応じた角度で高次放射を回折するように動作可能な回折照明構造を備える少なくとも１つの照明源と、
少なくとも１対の相対する方位方向から、前記少なくとも１つの照明源からの前記回折照明放射を回折アライメント構造上の点に送るように動作可能である照明光学系と、を備え、
前記アライメントセンサは、前記回折アライメント構造による前記照明放射の回折に追従するように動作可能であり、前記照明放射における１つまたは複数の波長から独立しており、
相対する方位方向の各対の第１番目から入射する放射の前記ゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の第２番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、
相対する方位方向の各対の前記第２番目から入射する放射の前記ゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の前記第１番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、
それにより、前記重なり合うゼロ次で前記高次回折次数を光増幅する、アライメントセンサ。
【請求項２】
前記照明源は、多波長照明源であり、前記アライメントセンサは、前記回折アライメント構造上に入射する全成分波長について前記重なり合うゼロ次で前記高次回折次数を光増幅するように動作可能である、請求項１に記載のアライメントセンサ。
【請求項３】
相対する方位方向の各対の前記第１番目および前記第２番目から前記回折アライメント構造上に入射する前記放射は、コヒーレントである、請求項１または２に記載のアライメントセンサ。
【請求項４】
相対する方位方向の各対の前記第１番目および前記第２番目の両方から前記回折アライメント構造上に入射する前記放射は、各成分波長について同じ入射角度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項５】
前記照明光学系は、前記回折照明構造からの回折に追従するものであり、相対する方位方向の各対の前記第１番目からの前記回折アライメント構造上に入射する放射は、プラス高次回折次数の放射を含み、相対する方位方向の各対の前記第２番目からの前記回折アライメント構造上に入射する放射は、マイナス高次回折次数の放射を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項６】
前記回折照明構造は、前記照明光学系の拡大係数を掛けた前記回折アライメント構造のピッチの２倍のピッチを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項７】
前記回折照明構造は、空間光変調器を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項８】
前記空間光変調器は、前記空間光変調器が変調する前記光の前記振幅、位相および／または偏光を変調するように動作可能である、請求項７に記載のアライメントセンサ。
【請求項９】
前記空間光変調器は、前記空間光変調器の前記個別のスイッチ可能素子によって規定された分割不能グリッド要素を有するグリッドに所望の回折照明構造パターンをグリッドスナップするように動作可能である、請求項７または８に記載のアライメントセンサ。
【請求項１０】
前記所望の回折照明構造パターンは、前記照明構造パターンを形成する１つまたは複数の個別のパターン要素の前記幅が、各分割不能グリッド要素の前記関連のある寸法の整数倍ではない値を有することを必要とし、
前記空間光変調器は、前記個別のパターン構造の長さに沿って、１つまたは複数の前記個別のパターン要素の前記幅を各分割不能グリッド要素の前記関連する寸法の整数倍である値の間で変動させることにより１つまたは複数の前記個別のパターン要素を近似させるように動作可能である、請求項９に記載のアライメントセンサ。
【請求項１１】
前記所望の回折照明構造は、前記グリッドに対して非直交に配向されることにより前記回折照明構造内に構成された縁にエイリアシング効果をもたらし、前記空間光変調器は、前記縁におけるグリッド要素はトーンに中程度の変動を有するようにアンチエイリアシング技術を使用して前記エイリアシング効果を軽減するように動作可能である、請求項９または１０に記載のアライメントセンサ。
【請求項１２】
前記空間光変調器におけるずれを測定するように動作可能な基準ブランチを備える、請求項７〜１１のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項１３】
前記基準ブランチは、対向する方位方向の各対の前記第１番目および前記第２番目から前記回折アライメント構造上に入射する放射間の前記位相差を決定するように動作可能な干渉計を備える、請求項１２に記載のアライメントセンサ。
【請求項１４】
前記基準ブランチは、前記決定された位相差が変動するにつれて逆位相が変動する２つの基準ブランチ出力信号を出力するように動作可能であり、前記空間光変調器における前記ずれは、前記基準ブランチ出力信号の前記差から決定される、請求項１３に記載のアライメントセンサ。
【請求項１５】
前記基準ブランチは、前記基準ブランチ出力信号の前記合計から、前記照明源から発せられる放射における強度雑音を測定するように動作可能である、請求項１４に記載のアライメントセンサ。
【請求項１６】
暗視野モードで動作可能であり、前記暗視野モードでは、前記回折アライメント構造上に入射する前記放射の前記プラスおよびマイナス第１回折次数が前記回折格子に対して垂直に発せられ干渉するように、前記回折照明構造が、照明光学系の拡大係数を掛けた前記回折アライメント構造のピッチと同等のピッチを有する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項１７】
別個の検出器、光増幅されたプラス次数放射を検出するための第１検出器および光増幅されたマイナス次数放射を検出するための第２検出器を備える、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項１８】
前記センサは、前記別個に検出された光増幅されたプラスおよびマイナス次数から回折アライメント構造非対称性情報を取得するように動作可能である、請求項１７に記載のアライメントセンサ。
【請求項１９】
前記高次回折次数は、前記第１回折次数である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項２０】
前記回折された照明放射の前記経路において調整可能な偏光要素を備える、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項２１】
前記アライメントセンサの前記検出経路において調整可能な偏光要素を備える、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載のアライメントセンサを備える半導体製造プロセスにおいて使用するための装置。
【請求項２３】
放射ビームを生成するリソグラフィ装置と、基板のターゲット部位上に前記放射ビームを投影する投影チャンバ内の投影システムと、を備え、
前記アライメントセンサは、前記基板上の回折アライメント構造を検出するように動作可能である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
基板の検査のための検査装置を備え、
前記アライメントセンサは、前記基板上の回折アライメント構造を検査するように動作可能である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
少なくとも１つの回折アライメント構造を備える基板上でアライメント動作を実施する方法であって、前記方法は、
回折照明構造を照明放射によって照明することと、
前記回折照明構造から回折された照明放射を受信し、前記回折アライメント構造による前記放射の回折に追従するように、少なくとも１対の相対する方位方向から前記回折照明放射を回折アライメント構造上の点に誘導し、前記照明放射における１つまたは複数の波長から独立することと、を含み、
相対する方位方向の各対の前記第１番目から入射する放射の前記ゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の前記第２番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、
相対する方位方向の各対の第２番目から入射する放射の前記ゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の第１番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、
それにより、前記重なり合うゼロ次で前記高次回折次数を光増幅する、方法。
【請求項２６】
前記照明放射は、複数の成分波長を有し、前記重なり合うゼロ次数を用いた前記高次回折次数の前記光増幅は、前記回折アライメント構造上に入射する全ての成分波長について生じる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
相対する方位方向の各対の第１番目および前記第２番目の両方から、前記回折アライメント構造上に入射する前記放射は、コヒーレントである、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記回折された放射は、相対する方位方向の各対の第１および第２番目の両方から前記回折アライメント構造上に、各成分波長に関して同じ入射角度で入射するように誘導される、請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
相対する方位方向の各対の前記第１番目から前記回折アライメント構造上に入射するように誘導された前記回折された放射は、プラス高次回折次数の放射を含み、相対する方位方向の各対の前記第２番目から前記回折アライメント構造上に入射するように誘導された放射は、マイナス高次回折次数の放射を含む、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
照明光学系の拡大係数を掛けた前記回折アライメント構造のピッチの２倍のピッチを有するように前記回折照明構造を設定または選択することを含む、請求項２５〜２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記回折照明構造は、空間光変調器を備える、請求項２５〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記空間光変調器によって変調された前記光の前記振幅、位相および／または偏光を変調することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
所望の回折照明構造パターンを前記空間光変調器の前記個別のスイッチ可能素子によって規定された分割不能グリッド要素を有するグリッドにグリッドスナップすることを含む、請求項３１または３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記所望の回折照明構造パターンは、前記照明構造パターンを形成する１つまたは複数の個別のパターン要素の前記幅が、各分割不能グリッド要素の前記関連のある寸法の整数倍ではない値を有することを必要とし、
前記方法は、前記個別のパターン構造の長さに沿って、１つまたは複数の前記個別のパターン要素の前記幅を各分割不能グリッド要素の前記関連する寸法の整数倍である値の間で変動させることにより１つまたは複数の前記個別のパターン要素を近似させることを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記所望の回折照明構造は、前記グリッドに対して非直交に配向されることにより前記回折照明構造内に構成された縁にエイリアシング効果をもたらし、
前記方法は、前記縁におけるグリッド要素がトーンに中程度の変動を有するようにアンチエイリアシング技術を使用して前記エイリアシング効果を軽減することを含む、請求項３３または３４に記載の方法。
【請求項３６】
相対する方位方向の各対の前記第１方向および前記第２方向から前記回折アライメント構造上に入射する前記放射間の前記位相差を決定することにより前記空間光変調器におけるずれを測定することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記決定された位相差が変動するにつれて逆位相が変動する２つの基準ブランチ出力信号を出力することと、前記空間光変調器における前記ずれをこれらの基準ブランチ出力信号の前記差から決定することと、を含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
これらの基準ブランチ出力信号の前記合計から、前記照明源から発せられる放射における強度雑音を測定することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
光増幅されたプラス次数放射および光増幅されたマイナス次数放射を別個に検出することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記別個に検出された光増幅されたプラスおよびマイナス次数から回折アライメント構造非対称性情報を取得することを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記高次回折次数は、前記第１回折次数である、請求項２５〜４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記回折された照明放射の前記偏光を調整することを含む、請求項２５〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
検出の前までに前記光増幅された放射の前記偏光を調整することを含む、請求項２５〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１３年５月７日に出願されその全体が参照することにより本明細書に組み込まれる米国特許仮出願第６１／８２０，５６８号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、リソグラフィ装置で使用されるようなアライメントセンサおよびアライメント方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、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用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングさ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。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、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。
【０００４】
リソグラフィ工程を制御してデバイスフィーチャを正確に基板上に配置するために、基板上には一般にアライメントマークが提供され、リソグラフィ装置は基板上のマークの位置を正確に測定するための１つ又は複数のアライメントセンサを含む。これらのアライメントセンサは、有効な位置測定装置である。様々な時期および様々な製造者による異なるタイプのマークおよび異なるタイプのアライメントセンサが知られている。現在のリソグラフィ装置において広く使用されているセンサのタイプは、米国特許第６９６１１１６号（ｄｅｎ Ｂｏｅｆ他）に記載の自己参照干渉計に基づいている。一般的には、マークはＸ位置およびＹ位置を取得するために個別に測定される。しかしながら、公開された米国特許出願公開第００９／１９５７６８号（Ｂｉｊｎｅｎ他）に記載された技術を使用して、ＸおよびＹの組み合わせ測定が実施可能である。これら２つの出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００５】
現在のアライメント技術は、アライメントマークを照射することと、０次は遮断されて、＋１次および−１次回折次数から干渉パターンを取得することを含む。これは、時には暗視野検出とも称される。しかしながら、アライメントマークの１次回折効果は（アライメントマークコントラストが低くなるにつれ）小さくなる傾向にあり、それはつまり１次信号が一層弱くなっていることを意味する。これに加えて、より短い時間で各アライメントマークを測定する必要性が増している。そのため、短時間におけるそのような弱い信号のショット雑音限界での検出は、非現実的なほど強力なレーザなしでは不可能である。暗視野検出の別の限界は、アライメントマークの非対象変形を検出することについての能力に限りがあることである。エッチングや化学機械研磨（ＣＭＰ）などの処理工程は、マークを変形させることがありそれはアライメントオフセットに繋がる。この変形の検出は有益であり、＋１次および−１次間の強度不均衡を測定することによって実行可能である。しかしながら暗視野検出では、これらの次数が加算されることにより非対称性を検出することが不可能となっている。
【発明の概要】
【０００６】
高速で低コントラスト格子を測定することができるアライメントセンサを提供することが望ましい。また、極めて単純な方法で格子の非対称変形の存在を検出することが望ましい。
【０００７】
本発明の一態様によると、アライメントセンサであって、波長に応じた角度で高次放射を回折するように動作可能な回折照明構造を備える少なくとも１つの照明源と、少なくとも１対の相対する方位方向から、少なくとも１つの照明源からの回折照明放射を回折アライメント構造上の点に送るように動作可能である照明光学系と、を備え、アライメントセンサは、回折アライメント構造による照明放射の回折に追従するように動作可能であり、照明放射における１つまたは複数の波長から独立して、相対する方位方向の各対の第１番目から入射する放射のゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の第２番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、相対する方位方向の各対の第２番目から入射する放射のゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の第１番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、それにより、重なり合うゼロ次で高次回折次数を光増幅する、アライメントセンサが提供される。
【０００８】
本発明のさらなる態様によると、少なくとも１つの回折アライメント構造を備える基板上でアライメント動作を実施する方法であって、回折照明構造を照明放射によって照明することと、回折照明構造から回折された照明放射を受信し、回折アライメント構造による放射の回折に追従するように、少なくとも１対の相対する方位方向から回折照明放射を回折アライメント構造上の点に誘導し、照明放射における１つまたは複数の波長から独立することと、を含み、相対する方位方向の各対の第１番目から入射する放射のゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の第２番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、相対する方位方向の各対の第２番目から入射する放射のゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の第１番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、それにより重なり合うゼロ次で高次回折次数を光増幅する、方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。
【図１】本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す。
【図２】本発明の一実施形態によるリソグラフィックセルまたはクラスタを示す。
【図３】公知のアライメントセンサを示す。
【図４】高次回折放射を増幅するためのホモダイン検波技術を使用するように動作可能なアライメントセンサを示す。
【図５】本発明の第１実施形態によるアライメントセンサを示す。
【図６】本発明の第２実施形態によるアライメントセンサを示す。
【図７】本発明の第３実施形態によるアライメントセンサを示す。
【図８】暗モード構成で動作する図７のアライメントセンサを示す。
【図９】個別のＳＬＭ要素の整数倍ではないピッチを有する格子に近似の第１の例示的なグリッドスナップされたＳＬＭパターンを示す。
【図１０】個別のＳＬＭ要素によって規定されたグリッドに対して非直交の配向を有する格子に類似の第２の例示的なグリッドスナップされたＳＬＭパターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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ている。このリソグラフィ装置は、
放射ビームＢ（例えば紫外線またはＥＵＶ放射）を調整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築され、かつ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ポジショナＰＭに連結されているサポート構造（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ハ）Ｗを保持するように構築され、かつ特定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ポジショナＰＷに連結されている基板テーブル（例えば、ウェハテーブル）ＷＴと、
パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成されている投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。
【００１１】
照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
【００１２】
サポート構造は、パターニングデバイスの重量を支えるなどしてパターニングデバイスを支持する。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、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、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、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、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、例えば、必要に応じて固定または可動式に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を、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
【００１３】
本明細書において使用される「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にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、その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一致しない場合もある。通常、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り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。
【００１４】
パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。
【００１５】
本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われてい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といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
【００１６】
本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
【００１７】
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）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
【００１８】
また、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満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、マスクと投影システムとの間）に液浸液を加えてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。
【００１９】
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。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
【００２０】
イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。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（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。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といったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００２１】
放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１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）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２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って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２と、を使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブレーンアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
【００２２】
例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
【００２３】
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００２４】
２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（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の速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
【００２５】
３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、マスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利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。
【００２６】
上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
【００２７】
リソグラフィ装置ＬＡは、２つの基板テーブルＷＴａおよびＷＴｂと、２つのステーション、すなわち、露光ステーションおよび測定ステーションと、を有するいわゆるデュアルステージタイプのものであり、これらのステーション間で基板テーブルを交換することができる。１つの基板テーブル上の１つの基板が露光ステーションにおいて露光されている間、別の基板が、測定ステーションにおいてもう１つの基板テーブル上にロードされて様々な予備工程が行われる。予備工程には、レベルセンサ（図示されず）を用いて基板の表面制御をマッピングすることや、アライメントセンサＡＳを用いて基板上のアライメントマーカーの位置を測定することが含まれ得る。これにより、リソグラフィ装置のスループットを大幅に増加することができる。基板テーブルが測定ステーションおよび露光ステーションにある間に、位置センサＩＦが基板テーブルの位置を測定することができない場合には、両方のステーションにおいて基板テーブルの位置が追跡可能となるように、第２位置センサが設けられ得る。
【００２８】
図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセルまたはクラスタとも呼ばれることがあるリソグラフィセルＬＣの一部を形成し、またリソグラフィセルＬＣは、基板に対して露光前および露光後の処理を行う装置を備える。従来、これらの装置としては、レジスト層を堆積するスピンコータＳＣ、露光されたレジストを現像するデベロッパＤＥ，冷却プレートＣＨ、およびベークプレートＢＫが含まれる。基板ハンドラまたはロボットＲＯは、入力／出力ポートＩ／Ｏ１およびＩ／Ｏ２から基板を持ち上げ、異なる処理装置間で基板を移動させ、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢへ基板を送る。総称してトラックと呼ばれることが多いこれらのデバイスは、それ自身が監視制御システムＳＣＳによって制御されるトラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、また監視制御システムＳＣＳは、リソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置を制御する。従って、別の装置を動作させてスループットおよび処理効率を最大化することができる。
【００２９】
リソグラフィ工程を制御してデバイスフィーチャを正確に基板上に配置するため、一般的に基板上にはアライメントマークが提供され、リソグラフィ装置は基板上のマークの位置を正確に測定することができる１つ又は複数のアライメントセンサを含む。これらのアライメントセンサは、有効な位置測定装置である。様々な時期および様々な製造者による異なるタイプのマークおよび異なるタイプのアライメントセンサが知られている。現在のリソグラフィ装置において広く使用されているセンサのタイプは、米国特許第６９６１１１６号（ｄｅｎ Ｂｏｅｆ他）に記載の自己参照干渉計に基づいている。一般的には、マークはＸ位置およびＹ位置を取得するために別個に測定される。しかしながら、公開された米国特許出願公開第２００９／１９５７６８号（Ｂｉｊｎｅｎ他）に記載された技術を使用して、ＸおよびＹの測定の組み合わせが実施可能である。これら２つの出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３０】
市販のアライメントセンサを用いた高度なアライメント技術は、Ｊｅｒｏｅｎ Ｈｕｉｊｂｒｅｇｔｓｅらによる「Ｏｖｅｒｌａｙ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗｉｔｈ Ａｄｖａｎｃｅｄ ＡＴＨＥＮＡＴＭ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ」Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ, Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ, ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ＸＶＩＩ,Ｄａｎｉｅｌ Ｊ.Ｈｅｒｒ編集，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ  第５０３８号（２００３）に記載されている。これらの戦略は、上記した米国特許第６，９６１，１１６号および米国特許出願公開第２００９／０１９５７６８号に記載された種類のセンサにまで広げられかつ商業的に適用することができる。市販のセンサの特徴の１つは、（１つ以上の）同じターゲット格子上でいくつかの波長（色）および放射偏光（光）を用いて位置を測定することができることである。全ての状況に対して１つの色で測定することは非現実的であるため、市販のシステムは、最も信頼性のある位置情報を提供する信号を多数の信号から選択する。
【００３１】
図３は、公知のアライメントセンサＡＳの概略ブロック図である。照明源２２０により１つまたは複数の波長の放射ビーム２２２が提供され、放射ビーム２２２はスポットミラー２２３により、対物レンズ２２４を通過してマーク２０２などの基板Ｗ上に位置するマーク上にそらされる。マーク２０２によって散乱した放射２０４は、対物レンズ２２４により取り上げられ情報担持ビーム２２６にコリメートされる。情報担持ビーム２２６は、センサにおける基準点に対するマーク２０２の位置を測定するために使用される。この基準点は、格子２０６または自己参照干渉計における「中性線」であってよい。検出器２３０は、結果として生じる信号２４０を検出する。この時点では、スポットミラー２２３は便宜的にゼロ次ストップとして働き、それにより情報担持ビーム２２６はマーク２０２からの高次の回折放射のみを含む（これは「暗視野」測定と称されることが多い）。センサグリッド２３０における個別のセンサからの強度信号２４０は処理ユニットＰＵに提供され、処理ユニットＰＵから基板上のＸおよびＹ位置の値が出力される。代替的には、検出器２３０は単一のフォトダイオードであってよく、格子２０６はその上に結像された像と同じピッチを有する。格子２０６によって送られる放射の量は、アライメント格子がＸ方向にスキャンされるにつれ変動する。
【００３２】
設計の選択の都合上および便宜上、処理ユニットＰＵは、図１に示される制御ユニットＬＡＣＵとは別個であってよく、あるいは処理ユニットＰＵおよび制御ユニットＬＡＣＵは同じ処理ハードウェアを共有し得る。ユニットＰＵが別個である場合は、信号処理の一部をユニットＰＵにおいて実施し、他の部分をユニットＬＡＣＵにおいて実施することができる。
【００３３】
より一層、多くのリソグラフィプロセスが、吸収層またはプロセスセグメンテーションにより非常に低い光学コントラストを有するアライメント格子を使用している。その結果、格子は非常に低い１次回折効率Ａ１、Ａ−１を有する。現在の暗視野法を使用すると、検出された信号レベルは
【数１】
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に等しく、Ф１およびФ−１は、それぞれ＋１次および−１次の位相である。信号レベルのスケールは、|A１|２とおおむね対応することが理解される（格子深さによる）。この信号は通常は、光電流がレジスタを通過するように送られるトランスインピーダンス増幅器を使用して検出される。ショット雑音限界検出を達成するためには、帰還抵抗器にわたって少量の寄生静電容量が存在することにより最大信号帯域幅を制限する、超高帰還抵抗器が必要とされる。
【００３４】
これに加えて、適切にウェハの変形を捕えるためにより多くのアライメント格子を測定する必要性が増してきている。スループットを維持しながらウェハ上の多くのアライメントターゲットを測定するためには、アライメントをスキャンする速度を（１００倍速の順に、現在典型的に使用されている１０ｍｍ／ｓから１ｍ／ｓ以上まで）著しく向上させる必要がある。これは、アライメント信号周波数をＭＨｚ領域にまで増加させる。しかしながらこのことは、ショット雑音限界検出に必要とされる高帰還抵抗器では検出することができない。
【００３５】
暗視野法の別の欠点は、検出された信号は共に干渉された＋１次および−１次回折次数からなり、そのことから専用の装置なしでは格子の非対称性情報が簡単に取得できないことである。
【００３６】
図４は、上記問題点に対処することを目的とする配置を示す。この配置は、各１次回析信号を別個に光増幅するためにホモダイン検波技術を使用する。示される特定の配置は、２つのコヒーレントビーム４００、４００’（単一のオフアクシス照明源から得られ得るビーム）を有し、これらはレンズＬ１を有する照明光学系を介してアライメント格子ＡＧなどの回折アライメント構造上に送られかつ集束される。ビーム４００、４００’の入射角θは同等であるが、相対する方位方向に入射するものであり、それによりビーム４００が方位角Фで入射する場合には、ビーム４００’は方位角Ф＋１８０°で入射する。明確さのために、アライメント格子ＡＧはここでは透過性であるとして示されているが、実際のアライメント用途においては反射格子が使用される。アライメント格子ＡＧのピッチPおよび照明ビームの波長λは、以下の関係性を満たすように選択される。
【数２】
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【００３７】
この特定の照明条件については、結果として生じる０次放射および１次放射はコヒーレントに重なり合い、同じ方向に伝搬する。その結果、１次放射は０次放射によって光学的に増幅される。図では、ビーム４００およびその結果として生じる回析されたビーム４１０、４２０は実線として示され、ビーム４００’およびその結果として生じる回析されたビーム４１０’、４２０’は点線を用いて示される。強い０次ビーム４１０、４１０’は、太線を用いて示され、それぞれ複素振幅Ａ０を有する。より弱い±１次ビーム４２０、４２０’は細線を用いて示され、それぞれ複素振幅Ａ±１を有する。
【００３８】
レンズＬ２およびＬ３は、検出器Ｄ−１およびＤ＋１上にアライメント格子ＡＧの像を作る。くさびＷｇにより、２つの空間的に離れた像が確実に形成される。検出器Ｄ−１およびＤ＋１上の強度は、それぞれ以下の通りである。
【数３】
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【数４】
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【００３９】
ここで、位相項Φは、ｘ＝０の場合には０次放射および±１次放射間の位相差である。この位相差は、光学コントラストが低い浅い位相格子に対してはπ／２である。２つの強度を減算することによって以下が生み出される。
【数５】
2016518609.tif 000007
【００４０】
この検出された差分信号は、「古典的」位相格子アライメントの場合には、|A１|２よりもむしろ|A０||A１|に対応するアライメント信号を生み出す。これにより、高速なアライメントスキャン速度での光子制限された検出を可能とする著しい光増幅がもたらされる。振幅光子が使用されている場合、位置を検出するためにＬ１およびＬ＋１強度が共に加算されることができる。
【００４１】
Ｌ１およびＬ＋１強度から別個に位置を決定することも可能である。最終位置は、その後これらの個別の２つの位置の平均から求められる。この方法は、アライメント格子の非対称性に対する感受性が低くなるという利点を有する。また、＋１次および−１次は別個に検出されるため、この非対称性を検出し測定することは単純なことである。
【００４２】
しかしながら、この特定の配置は柔軟性に欠ける。固定された格子ピッチＰおよび入射角θを有する配置は、単一波長λに対してのみ作用する。現在の市販のセンサの特徴の１つは、（１つ以上の）同じターゲット格子上でいくつかの波長（色）および放射偏光（光）を用いて位置を測定することができることである。全ての状況に対して１つの色で測定することは非現実的であるため、市販のシステムは、最も信頼性のある位置情報を提供する信号を多数の信号から選択する。
【００４３】
図５は、図４の実施形態の単一波長制約に対処する、図４の配置のバリエーションを示し、そのため白色光照明光源５００（あるいは任意の波長の照明光源）の使用を可能とする。この配置では、照明源（ここでは白色光源）は照明格子ＩＧなどの回折照明構造を照らすために使用される。照明格子ＩＧはアライメント格子ＡＧのピッチがＰである場合にピッチ２Ｐを有する。照明格子ＩＧは、その波長に依存した角度で入射放射を回折する。白色光を形成する、３つの波長５１０、５１０’、５１０’’の放射の＋１次および−１次回折次数が示される（当然ながらこれは純粋に説明を意図したものであり、白色光源５００より多くの波長を含み得る）。照明格子ＩＧからの０次放射は、ミラー／ストップＭＳによって遮断される。レンズＬ１およびＬ２などの照明光学系は、ストップＭＳと組み合わさって、アライメント格子ＡＧ上に等倍で照明格子ＩＧの暗視野像を作る。
【００４４】
図４の配置に関しては、（少なくとも）２つの相対する方位方向から放射が照射される。しかしながら、この場合各方位方向からの放射は多数の異なる波長の放射を含むようになり、これらの各波長は異なる入射角θで入射する（入射角θは各成分波長λの関数である）。さらには、照明格子ＩＧがアライメント格子ＡＧのピッチＰの２倍のピッチを有する場合、以下の関係
【数６】
2016518609.tif 000008
が全ての波長λに関して満たされることが示される。そのため、アライメント格子５３０から回折された放射に関しては、全ての色について弱い１次放射が強い０次放射にコヒーレントに加算される。１次放射の光増幅が記述されてはいるが、いかなる高次の放射がこの方法によって光増幅可能であることを理解されたい。当然ながら、単一波長源は使用可能であり、配置は波長源の波長を問わず作動する。
【００４５】
光増幅された放射５３０は、検出器Ｄ＋１、Ｄ−１によって検出される。多くの実際的な適用においては、これらの検出器はホモダイン信号の波長分解検出を可能にするために付加的な光学系を含む。
【００４６】
上記例においては、２つの対向する方位方向のみからの放射が示されているが、合計２Ｎの照明ビームを使用することが可能であり、その場合Ｎビームは（平均して）入射角θiおよび方位角Фiを有し、その他のNビームは、（平均して）入射角θiおよび方位角Фi＋１８０°を有する点鏡映されたコピーである。このようにして、例えば、２次元周期格子が測定可能であるか、あるいは０次放射はアライメント格子により回析されたその他の高い次数からの放射と融合可能である。
【００４７】
図６は、図５に示される配置のより実際的な実施形態を示す。ここでは、高速でプログラム可能となるように、照明格子は空間光変調器ＳＬＭによって置き換えられている。これにより、ピッチの異なるアライメント格子はリソグラフィプロセスの異なる層上で使用可能であることから、照明格子のピッチおよび配向がアライメント格子ＡＧのピッチまたは配向の変更に従って変更されることを可能にする。また、レンズシステムの倍率（Ｆ１／Ｆ２、Ｆ１はレンズＬ１の焦点距離であり、Ｆ２はレンズＬ２の焦点距離である）は、必ずしも単一である必要性はない（あるいは調整可能であってよい）。この実施形態では、空間光変調器ＳＬＭのピッチＰＳＬＭが以下の
【数７】
2016518609.tif 000009
を満たす場合には、全ての波長に対して、重なり合う０次および１次が取得される（ＰＡＧはアライメント格子のピッチである）。
【００４８】
ここでは、アライメント格子ＡＧおよび空間光変調器ＳＬＭは（多くの場合そうであるように）反射性であるとして示されている。またウェハＷ、ビームスプリッタＢＳ、ビームダンプＢＤ、レンズＬ２、単一モード照明ファイバ６１０おとびスポットミラー６２０（レンズＬ１の後焦点面にあるミラー）を介して空間光変調器ＳＬＭに送られるスーパーコンティニウム光源６００、光増幅された回折ビームをマルチモード検出用ファイバ６４０を介して取り上げる検出電子機器６３０、増幅された＋１次および−１次回析次数を空間的に分離するためのくさび６５０、およびレンズＬ３が示される。当然ながら、この特定の配置は純粋に例として示されているものであり、その他の光学素子、照明源または検出装置も使用され得る。ＳＬＭは、例えば、異なるピッチを有する多数の異なる格子を含む基板によって置き換えられ得る。そのような配置では、特定のピッチの選択は適切な格子を照明源によって照明される位置に移動することによって実施される。各格子の配向もまた変動可能である。
【００４９】
空間光変調器ＳＬＭがいくらかのエネルギーを散逸させており、システム内に長い経路長が含まれている結果、空間光変調器ＳＬＭがずれる可能性がありそれによりシステムが正常に機能しなくなることがもたらされ得る。これは、ビームダンプを、空間光変調器ＳＬＭのいかなる変位を監視することができる基準ブランチに置き換えることにより対処可能である。基準ブランチにおいては、ＳＬＭのずれを監視することができる任意の装置が使用可能である。
【００５０】
図７は、基準ブランチ７００を含む配置の例を示す。この例における基準ブランチ７００は自己参照干渉計７１０、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、レンズＬ４、Ｌ５、マルチモード検出用ファイバ７２０および検出電子機器７３０Ａ、７３０Ｂを含む。自己参照干渉計は、米国特許第６９６１１１６号に記載の通りのものであってよい。
【００５１】
自己参照干渉計７１０は、照明ビーム間（例えば、図５におけるビーム５１０＋、５１０−）の位相差の測定に使用される。基準ブランチは、位相差が変動するにつれて逆位相も変動する２つの信号を出力する。この位相差は、位置誤差として直接的に表れるため、位相差は修正されるべきである。２つの信号は、マルチモード検知用ファイバ７２０および検出電子機器７３０Ａ、７３０Ｂを用いて検出される。この２つの信号を減算することにより、ＳＬＭのずれを（位相変化から）測定することが可能となる。
【００５２】
基準ブランチは小さい１次信号をしのぐことができるソースビームにおける強度雑音を測定するためにも使用されることができ、この雑音が検出された信号から取り除かれることを可能にする。これは、検出電子機器７３０Ａ、７３０Ｂによって検出された２つの信号を加算することによって実施される。
【００５３】
別の利点は、装置７４０（干渉計７２０、レンズＬ２およびビームスプリッタＢＳを含む）は少量の臨界容積を有する点である。臨界容積内でのずれのみが測定位置でのずれに寄与する。臨界容積外でのずれ（例えば、ＳＬＭ）は、基準ブランチによって検出されるため修正可能である。これは、アライメントセンサをナノメートルスケールに固定したまま保持することの方が簡単であることを意味する。
【００５４】
上述の技術は従来の暗視野技術よりも多くの利点を提供するものであるが、現在の装置との後方互換性も望まれる。図６および７の装置は、暗視野アライメントモードが選択されることを可能にするように非常に単純に改造され得る。
【００５５】
図８はそのようなモードを示す。空間光変調器ＳＬＭは、そのピッチＰＳＬＭが以下を満たすようにプログラムされる（あるいは、照明格子が変更／選択される）。
【数８】
2016518609.tif 000010
【００５６】
この場合、＋１次および−１次回折次数８００は共に、これらが干渉する場所においてアライメント格子ＡＧに対して垂直に回折される。干渉する１次回折次数８００は、その後検出用ファイバ６４０により取り上げられ検出電子機器６３０によって検出されることができる。１次回折次数８００の経路における光学系は、ビームが阻害されることなく通過できるようにわずかに変更されてよい（例えば、くさび６５０はその真中に開口部を有してよい）。
【００５７】
照明格子のピッチおよび配向が、アライメント格子のピッチまたは配向の変化に応じて変更可能となるように、照明格子の代わりにＳＭＬを使用することできることが上述されている。しかしながら、ＳＬＭは有限次元の分割できないグリッド要素に空間的に量子化されることが理解されるべきである。このことは、以下の２つの潜在的な問題につながる。
【００５８】
・アライメント格子は、ＳＬＭの最大分解能に起因して正確に複製されることのできないピッチおよび／またはデューティサイクルを有し得る。このことの一例は、所望のピッチが、ＳＬＭの個別のスイッチ可能素子の関連性のある寸法の整数倍でない場合である。別の例は、所望のピッチがＳＬＭの個別のスイッチ可能素子の関連性のある寸法の奇整数倍である場合である。
【００５９】
・アライメント格子は、ＳＬＭの配向とは異なるように（ホモダインアライメントセンサの光軸の周りに）配向され得る。このアライメント格子回転とＳＬＭ回転との間の相対的な回転は、例えば約２２．５または４５度であってよい。この場合には、所望の格子パターンがＳＬＭグリッドに対して非直交に配向されることができ、結果として各格子の縁は鋸歯状に見え得る。
【００６０】
ピッチおよび相対的な回転に、より一層の柔軟性を提供するために、所望の照明格子パターンをグリッドスナップすることが提案されている。そのような配置では、ピッチ／デューティサイクルおよび／または配向などの格子のいかなる態様も、ＳＬＭの利用可能な個別の切替可能な素子に対してグリッドスナップされることができる（すなわち、所望のピッチおよび所望の配向）。この文脈においてグリッドスナップするということは、例えばコンピュータグラフィックおよびデジタル写真技術などの用途において使用される光学アンチエイリアシング技術に密接に関連する。そのような用途では、使用される特定のデバイスの分解能限界に起因して、理想的には直線で現れるべき縁が鋸歯状に現れ得る。アンチエイリアシング技術は、基本的には縁を不鮮明にすることにより鋸歯状に見えることを制限する。
【００６１】
図９は、第１の例示的なグリッドスナップされたＳＬＭパターンを示す。ここで示されるＳＬＭパターンは、個別のＳＬＭ要素の偶整数倍ではないピッチを有する格子パターンに近似している。各個別のパターン要素（すなわち「格子」線９１０）の幅および「格子」線９１０の各対の間の空間９２０が、それらの長さに沿って、第１幅Ｗ１と第２幅Ｗ２とを交互に繰り返している、ＳＬＭ「格子」パターン９００が示される。Ｗ２およびＷ１の違いは、例えば、単一のＳＬＭ要素９３０の幅である。隣接する線９１０の交互の反復がジグザグ状であるのは、格子９００の長さに沿ってピッチがＰ１およびＰ２を交互に繰り返すようにするためである。幅Ｗ１およびＷ２ならびにピッチＰ１およびＰ２の適切な選択により、それ以外では取得し得ない、（例えば）ピッチ（またはデューティサイクル）に近似する格子パターンが取得され得る。
【００６２】
示される特定の例では、所望のピッチはＳＬＭを構成する各個別要素９３０の幅の奇整数倍（例えば、７）である。結果として、正確にパターンを描画するためには、各「格子」線９１０および「格子」線９１０の対の間の各空間９２０は、各個別要素９３０の幅の３．５倍の幅を有する必要性がある。例えば、ＳＬＭを構成する各個別要素９３０の幅が８μｍである場合を考慮されたい。そのようなＳＬＭを用いて、例えばピッチが３２μｍまたは４８μｍ（８μｍの偶数倍）を有する格子パターンを提供することは簡単である。しかしながら、４０μｍまたは５６μｍ（８μｍの奇数倍）が所望される場合には、解はそのように単純なものではない。この例によると、５６μｍのピッチは、各「格子」線９１０の幅および「格子」線の各対の間の空間９２０をそれらの長さに沿って交互に繰り返すことによって、２４μｍおよび３２μｍの間（すなわち、３つから４つの間のＳＬＭの個別要素）で近似されることができる。「格子」線９１０の長さと比較して小さく交互に繰り返される幅のピッチｐを提供することにより、結果として生じる格子パターン９００はピッチ（Ｐ１＋Ｐ２）／２（本例では５６μｍ）の規則的な格子パターンに近似する。ここでは、この交互に繰り返される幅のピッチｐは、ＳＬＭが分解することのできる最小のものであり、そのデューティサイクルは概ね５０％である。当然ながら、これらの値のすべては例として、また本明細書に記載されるＳＬＭのグリッドスナップ技術の基本的なコンセプトの純粋な説明するためにのみ提示される。
【００６３】
本明細書に開示されるグリッドスナップの技術は、ＳＬＭ放射の振幅、位相および／または偏光の変調によって実施可能であることを理解されたい。図９に示されるように、変調／スナップは白黒で行われ得るか、あるいは中間値（すなわち、グレートーン）を用いて実施され得る。
【００６４】
図１０は、アライメント格子に対して２２．５度回転させた（従ってＳＬＭグリッドに対して回転させた）格子パターン９４０をより近似させるために、中間値を使用するこのグリッドスナップのコンセプトのさらなる実施形態を示す。この実施形態では、各格子線９５０の線の縁を不鮮明にするためにアンチエイリアシング技術と類似するグリッドスナップ技術が使用される。これを実施するためには、線の縁にある個別のＳＬＭ要素は、格子線９５０の中央領域のトーンおよび格子線９５０の対の間の空間９６０の中心領域のトーンとの間にある中間値（グレートーン）を用いて変調され得る。これは、アンチエイリアシングフィルタリング技術を用いて実行され得る。
【００６５】
ＳＬＭの個別要素の形状は、必ずしも長方形に限定される必要はなく、例えば六角形をも含み得ることに留意されたい。
【００６６】
暗視野技術などの現在のアライメント技術は、偏光ロバストではない。ナノメートル−クリティカル・パスにおいて調製可能な偏光要素を有する解は、「高リスク」である。臨界容積が少量である可能性があることに伴い、本明細書に記載されるコンセプトは偏光の柔軟性の利点をさらに提示する。ＳＬＭとビームスプリッタとの間の照明ビームに（調整可能な）偏光要素を挿入することによって照明偏光が選択可能である。また（調整可能な）偏光要素は、検出器の前にある検出経路内に挿入可能である。これらの要素は、ナノメートル−クリティカル・パスの外側にあるため、調整可能であり得る。
【００６７】
要約すると、本明細書に記載される技術の利点は以下を含む。
・高速（１ｍ／ｓ）で低コントラスト（ウェハ品質−＜０．０１％）の短いアライメント格子（４８μｍのスキャン長）を測定する能力（再現性は１ｎｍをはるかに下回る）。
・後方互換性のための暗視野検出能力を含んでいること。
・任意の格子配向。ピッチ範囲は０．６μｍから２０μｍ程度であること。
・格子の非対称性情報が位置測定チャネル内ですでに入手可能であることから、専用の非対称性検出ハードウェアが必要ないこと。
・回転対称であり臨界ビームストップまたは調整可能な要素を一切含まない少量の臨界容積。
・迷光レベルが低いことが期待され、ゼロ次漏効果が一切ないこと。
【００６８】
本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターン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）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ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で処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
【００６９】
光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。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の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【００７０】
本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）紫外線（ＵＶ）、および、（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外線（ＥＵＶ）、ならびに、イオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
【００７１】
「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光コンポーネントを含む様々な種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
【００７２】
以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこ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（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。
【００７３】
上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年11月30日(2015.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントセンサであって、
波長に応じた角度で高次放射を回折するように動作可能な回折照明構造を備える少なくとも１つの照明源と、
少なくとも１対の相対する方位方向から、前記少なくとも１つの照明源からの前記回折照明放射を回折アライメント構造上の点に送るように動作可能である照明光学系と、を備え、
前記アライメントセンサは、前記回折アライメント構造による前記照明放射の回折に追従するように動作可能であり、前記照明放射における１つまたは複数の波長から独立しており、
相対する方位方向の各対の第１番目から入射する放射の前記ゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の第２番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、
相対する方位方向の各対の前記第２番目から入射する放射の前記ゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の前記第１番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、
それにより、前記重なり合うゼロ次で前記高次回折次数を光増幅する、アライメントセンサ。
【請求項２】
前記照明源は、多波長照明源であり、前記アライメントセンサは、前記回折アライメント構造上に入射する全成分波長について前記重なり合うゼロ次で前記高次回折次数を光増幅するように動作可能である、請求項１に記載のアライメントセンサ。
【請求項３】
相対する方位方向の各対の前記第１番目および前記第２番目から前記回折アライメント構造上に入射する前記放射は、コヒーレントである、請求項１または２に記載のアライメントセンサ。
【請求項４】
前記回折照明構造は、空間光変調器を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項５】
前記空間光変調器は、前記空間光変調器が変調する前記光の前記振幅、位相および／または偏光を変調するように動作可能である、請求項４に記載のアライメントセンサ。
【請求項６】
前記空間光変調器は、前記空間光変調器の前記個別のスイッチ可能素子によって規定された分割不能グリッド要素を有するグリッドに所望の回折照明構造パターンをグリッドスナップするように動作可能である、請求項４又は５に記載のアライメントセンサ。
【請求項７】
前記空間光変調器におけるずれを測定するように動作可能な基準ブランチを備える、請求項４〜６のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項８】
前記基準ブランチは、対向する方位方向の各対の前記第１番目および前記第２番目から前記回折アライメント構造上に入射する放射間の前記位相差を決定するように動作可能な干渉計を備える、請求項７に記載のアライメントセンサ。
【請求項９】
暗視野モードで動作可能であり、前記暗視野モードでは、前記回折アライメント構造上に入射する前記放射の前記プラスおよびマイナス第１回折次数が前記回折格子に対して垂直に発せられ干渉するように、前記回折照明構造が、照明光学系の拡大係数を掛けた前記回折アライメント構造のピッチと同等のピッチを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項１０】
前記回折された照明放射の前記経路又は前記アライメントセンサの前記検出経路において調整可能な偏光要素を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアライメントセンサ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアライメントセンサを備える半導体製造プロセスにおいて使用するための装置。
【請求項１２】
放射ビームを生成するリソグラフィ装置と、基板のターゲット部位上に前記放射ビームを投影する投影チャンバ内の投影システムと、を備え、
前記アライメントセンサは、前記基板上の回折アライメント構造を検出するように動作可能である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
基板の検査のための検査装置を備え、
前記アライメントセンサは、前記基板上の回折アライメント構造を検査するように動作可能である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの回折アライメント構造を備える基板上でアライメント動作を実施する方法であって、前記方法は、
回折照明構造を照明放射によって照明することと、
前記回折照明構造から回折された照明放射を受信し、前記回折アライメント構造による前記放射の回折に追従するように、少なくとも１対の相対する方位方向から前記回折照明放射を回折アライメント構造上の点に誘導し、前記照明放射における１つまたは複数の波長から独立することと、を含み、
相対する方位方向の各対の前記第１番目から入射する放射の前記ゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の前記第２番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、
相対する方位方向の各対の第２番目から入射する放射の前記ゼロ次回折次数は、相対する方位方向の各対の第１番目から入射する放射の高次回折次数と重なり、
それにより、前記重なり合うゼロ次で前記高次回折次数を光増幅する、方法。
【請求項１５】
前記回折照明構造は、空間光変調器を備える、請求項１４に記載の方法。
【国際調査報告】
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