(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の計測マークからの回折または散乱放射を収集するように構成された光学収集システムであって、前記収集された放射が少なくとも１つのパラメータ感度信号と少なくとも１つのノイズ信号とを含む、光学収集システムと、
前記収集された放射を処理するように動作可能な処理システムと、
前記処理システムを収容するモジュールハウジングと、
前記少なくとも１つのノイズ信号から分離された前記少なくとも１つのパラメータ感度信号を、前記処理システムから前記ハウジングの外側の検出システムに導くための少なくとも１つの光ファイバと、
前記分離された少なくとも１つのパラメータ感度信号を検出するように動作可能な少なくとも１つの検出器と、
を備え、
前記ハウジングの外側に位置する少なくとも１つのオブスキュレーションを備え、
前記オブスキュレーションは、前記光ファイバと前記検出器との間に位置する、
計測センサシステム。
【請求項２】
前記オブスキュレーションは、前記光ファイバの出力面の瞳面に位置する、請求項１に記載の計測センサシステム。
【請求項３】
前記瞳面を規定する光学システムを備える、請求項２に記載の計測センサシステム。
【請求項４】
前記光学システムは、前記少なくとも１つの検出器による検出の前に、前記収集された放射を縮小するように動作可能である、請求項３に記載の計測センサシステム。
【請求項５】
複数のチャネルのそれぞれに対して、検出器、光ファイバおよびオブスキュレーションを備え、各チャネルが異なるパラメータ感度光信号を検出する、請求項１から４のいずれかに記載の計測センサシステム。
【請求項６】
前記オブスキュレーションは、少なくとも選択的に、前記少なくとも１つのノイズ信号を遮断するように動作可能である、請求項１から５のいずれかに記載の計測センサシステム。
【請求項７】
前記オブスキュレーションは、前記パラメータ感度信号の経路に選択的に切り替え可能である、請求項１から６のいずれかに記載の計測センサシステム。
【請求項８】
前記オブスキュレーションのサイズ、形状、および／またはグレイレベル強度が調整可能である、請求項１から７のいずれかに記載の計測センサシステム。
【請求項９】
前記処理システムは、第１波長範囲にある前記収集された放射を処理するための第１処理サブシステムと、第２波長範囲にある前記収集された放射を処理するための第２処理サブシステムとを備える、請求項１から８のいずれかに記載の計測センサシステム。
【請求項１０】
リソグラフィプロセスを使用してデバイスパターンが基板に適用するデバイス製造方法であって、前記基板上に形成された１つ以上のマークの測定位置を参照して適用パターンを位置決めすることを含み、前記測定位置は、請求項１から９のいずれかに記載の計測センサシステムを用いて得られる、デバイス製造方法。
【請求項１１】
リソグラフィプロセスを使用してデバイスパターンを基板に適用するデバイス製造方法であって、前記基板上に形成された１つ以上のマークの測定位置を参照して適用パターンを位置決めすることを含み、前記測定位置は、請求項１から８のいずれかに記載の計測センサシステムを使用して得られ、前記位置決めすることは、粗い位置決めステップおよび細かい位置決めステップを実行することを含み、位置が測定される前記マークのピッチは、前記細かい位置決めステップよりも前記粗い位置決めステップの方が大きく、前記オブスキュレーションは、前記粗い位置決めステップを実行するときよりも前記細かい位置決めステップを実行するときに大きくなるように構成される、デバイス製造方法。
【請求項１２】
基板にパターンを適用する際に使用するためのリソグラフィ装置であって、請求項１から９のいずれかに記載の計測センサシステムを含む、リソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、２０１６年１２月１９日に出願された欧州出願１６２０４９２２．５号の利益を主張し、その全体が参照により本書に援用される。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、例えば、リソグラフィ技術によるデバイスの製造に使用可能な方法および装置、ならびにリソグラフィ技術を使用したデバイスの製造方法に関する。 本発明は、より詳細には、計測センサに関し、より具体的には、基板上のマークの位置を決定するための位置センサおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常基板のターゲット部分に与える機械である。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。このような場合、パターニングデバイス（代替的にマスクまたはレチクルと称される）を用いてＩＣの個々の層の上に形成されるべき回路パターンが生成されうる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェハ）のターゲット部分（例えばダイの一部、一つのダイまたは複数のダイを含む）に転写されることができる。パターンの転写は、典型的に、基板上に設けられる放射感受性材料（レジスト）の層上への結像を介する。一般に、一つの基板は、連続的にパターン化される隣接するターゲット部分のネットワークを含むであろう。
【０００４】
複雑なデバイスの製造において、典型的には多くのリソグラフィパターニングステップが実行され、それにより基板上の連続層に機能的フィーチャが形成される。したがって、リソグラフィ装置の性能の重要な側面は、（同じ装置または異なるリソグラフィ装置によって）前の層に形成されたフィーチャに関して、適用パターンを正確かつ精密に配置する能力である。この目的のために、基板には１組以上のアライメントマークが設けられる。各マークは、位置センサ、通常は光学式位置センサを使用して、後でその位置を測定できる構造である。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できる１つ以上のアライメントセンサを含む。様々なメーカおよび同じメーカの様々な製品から、様々なタイプのマークおよび様々な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で広く使用されているセンサのタイプは、ＵＳ６９６１１１６（den Boef等）に記載されているように、自己参照干渉計に基づいている。通常、マークはＸ位置とＹ位置を取得するために別々に測定される。しかしながら、公開特許出願ＵＳ２００９／１９５７６８Ａ（Bijnen等）に記載されている技術を使用して、ＸおよびＹの組み合わせ測定を実行することができる。そのようなセンサの修正および応用は、ＵＳ２０１５３５５５５４Ａ１（Mathijssen）、国際公開第２０１５／０５１９７０Ａ１号（Tinnemans等）に記載されている。これらの公開の全ての内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００５】
アライメントセンサなどの現在の計測センサでは、検出器に到達する「０次回折次数」の放射（例えば、スポットミラーのエッジ、表面粗さ、ターゲットエッジなどから散乱される光であり、測定されているパラメータに関する信号情報を含まない光）が、センサのダイナミックレンジを制限する。これを補償するために、０次絞りのサイズを大きくして、０次散乱光をより多く遮断し、十分なウェハアライメント性能を達成することができる。しかしながら、これは、センサモジュール内において所望の１次回折次数の遮断を回避するなど、体積、熱、振動および／または他の制約のために望ましくない場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、第１の態様において、改善されたパラメータ感度信号検出を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は、第２の態様において、低減された暗電流検出を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、計測センサシステムを提供する。このシステムは、基板上の計測マークからの回折または散乱放射を収集するように構成された光学収集システムであって、収集された放射が少なくとも１つのパラメータ感度信号と少なくとも１つのノイズ信号とを含む、光学収集システムと、収集された放射を処理するように動作可能な処理システムと、処理システムを収容するモジュールハウジングと、少なくとも１つのノイズ信号から分離された少なくとも１つのパラメータ感度信号を、処理システムからハウジングの外側の検出システムに導くための少なくとも１つの光学ガイドと、分離された少なくとも１つのパラメータ感度信号を検出するように動作可能な少なくとも１つの検出器と、を備える。
【０００９】
「分離された」という用語は、「何らかの方法で分離された」または「任意の座標系で」を意味すると解釈されることに留意されたい。光学ガイドの内部では、光は通常、空間的に分離されておらず、伝搬方向に関してのみ分離されている。このような分離は、「分離された」という用語に含まれる。
【００１０】
計測センサシステムは、前記ハウジングの外側に配置された少なくとも１つのオブスキュレーションを備えてもよい。一実施形態では、オブスキュレーションは、光学ガイドと検出器の間に位置する。一実施形態では、オブスキュレーションは、前記光学ガイドの出力面の瞳面に位置する。一実施形態では、計測センサシステムは、前記瞳面を規定する光学システムを含む。一実施形態では、光学システムは、前記少なくとも１つの検出器による検出の前に、収集された放射を縮小するように動作可能である。一実施形態では、前記光学システムの倍率は、１／２ｘより小さい。一実施形態では、前記少なくとも１つの光学ガイドの断面に対する前記少なくとも１つの検出器の面積の比は少なくとも１：２である。一実施形態では、前記光学システムの倍率は約１／４ｘである。一実施形態では、前記少なくとも１つの光学ガイドの断面に対する前記少なくとも１つの検出器の面積の比は少なくとも１：１６である。一実施形態では、計測センサシステムは、複数のチャネルのそれぞれに対する検出器、光学ガイド、およびオブスキュレーションを備え、各チャネルは異なるパラメータ感度光信号を検出する。一実施形態では、異なるパラメータ感度光信号は、少なくとも、前記収集された放射の対応する検出された高次の合計から得られる和信号と、前記収集された放射の対応する検出された高次の差から得られる差信号を含む。
【００１１】
一実施形態では、オブスキュレーションは、少なくとも選択的に、前記少なくとも１つのノイズ信号を遮断するように動作可能である。
【００１２】
一実施形態では、オブスキュレーションは、パラメータ感度信号の経路に選択的に切り替え可能である。
【００１３】
一実施形態では、オブスキュレーションのサイズ、形状、および／またはグレイレベル強度は調整可能である。一実施形態では、前記オブスキュレーションは、サイズおよび／または構成が変化する複数の要素を含み、前記複数の要素のそれぞれは、パラメータ感度信号の経路に選択的に切り替え可能である。一実施形態では、前記オブスキュレーションは、設定可能な空間光変調装置を含む。
【００１４】
一実施形態では、前記少なくとも１つの検出器は、前記少なくとも１つのパラメータ感度信号を検出する少なくとも第１検出素子と、前記少なくとも１つのノイズ信号を検出する少なくとも第２検出素子とを備える。一実施形態では、前記少なくとも第１検出素子および前記少なくとも第２検出素子は、別個の検出器を含む。一実施形態では、前記少なくとも第１検出素子および前記少なくとも第２検出素子は、カメラ装置の少なくとも第１ピクセルおよび少なくとも第２ピクセルを含む。一実施形態では、計測センサシステムは、光学ガイドと少なくとも１つの検出器との間に光学デバイスを備え、前記光学デバイスは、前記少なくとも１つのパラメータ感度信号を前記第１検出素子に誘導し、前記少なくとも１つのノイズ信号を前記第２検出素子に誘導するよう動作可能である。
【００１５】
一実施形態では、前記少なくとも１つのパラメータ感度信号は、それぞれ異なる波長の複数のパラメータ感度信号を含み、前記少なくとも１つの検出器は、パラメータ感度信号の一部またはすべてに対して別個の検出素子を含む。
【００１６】
一実施形態では、計測センサシステムは位置センサである。一実施形態では、前記パラメータ感度信号は位置感度信号を含む。
【００１７】
一実施形態では、処理システムは干渉装置を含む。
【００１８】
一実施形態では、処理システムは自己参照干渉計を含む。
【００１９】
一実施形態では、収集された放射は、１１００ｎｍよりも長い波長を有する放射を含む。
【００２０】
一実施形態では、処理システムは、第１波長範囲にある前記収集された放射を処理する第１処理サブシステムと、第２波長範囲にある前記収集された放射を処理する第２処理サブシステムとを備える。一実施形態では、前記第２波長範囲は、１１００ｎｍよりも長い波長を有する赤外放射を含む。
【００２１】
本発明の第２の態様は、計測センサシステムを提供する。このシステムは、基板上の計測マークからの回折または散乱放射を収集するように構成された光学収集システムと、収集された放射を処理して、そこから少なくとも１つのパラメータ感度信号を導出するように動作可能な処理システムと、処理システムを収容するモジュールハウジングと、収集された放射を検出するための少なくとも１つの検出器と、少なくとも１つのパラメータ感度信号を処理システムから少なくとも１つの検出器に向けるための少なくとも１つの光学ガイドと、検出器による検出の前に、収集された放射を縮小するように動作可能な光学システムと、を備える。
【００２２】
一実施形態では、前記光学システムの倍率は、１ ／ ２ｘより小さい。一実施形態では、前記少なくとも１つの光学ガイドの断面に対する前記少なくとも１つの検出器の面積の比は少なくとも１：２である。一実施形態では、前記光学システムの倍率は約１／４ｘである。一実施形態では、前記少なくとも１つの光学ガイドの断面に対する前記少なくとも１つの検出器の面積の比は少なくとも１：４である。
【００２３】
一実施形態では、計測センサシステムは、複数のチャネルのそれぞれについて、検出器、光学ガイド、および光学システムを備え、各チャネルは、異なるパラメータ感度光信号を検出する。一実施形態では、異なるパラメータ感度光信号は、少なくとも、前記収集された放射の対応する検出された高次の合計から得られる和信号と、前記収集された放射の対応する検出された高次の差から得られる差信号を含む。
【００２４】
一実施形態では、計測センサシステムは位置センサである。一実施形態では、前記パラメータ感度信号は位置感度信号を含む。
【００２５】
一実施形態では、処理システムは干渉装置を備える。
【００２６】
一実施形態では、処理システムは自己参照干渉計を含む。
【００２７】
一実施形態では、収集された放射は、１１００ｎｍよりも長い波長を有する放射を含む。
【００２８】
一実施形態では、処理システムは、第１波長範囲にある前記収集された放射を処理する第１処理サブシステムと、第２波長範囲にある前記収集された放射を処理する第２処理サブシステムとを備える。一実施形態では、前記第２波長範囲は、１１００ｎｍよりも長い波長を有する赤外放射を含む。
【００２９】
本発明は、リソグラフィプロセスを使用してデバイスパターンが基板に適用されるデバイス製造方法も提供する。この方法は、基板上に形成された１つ以上のマークの測定位置を参照して適用パターンを位置決めすることを含む。測定位置は、第１または第２の態様の計測センサシステムを使用して取得される。
【００３０】
本発明は、リソグラフィプロセスを使用してデバイスパターンを基板に適用するデバイス製造方法も提供する。この方法は、前記基板上に形成された１つ以上のマークの測定位置を参照して適用パターンを位置決めすることを含む。測定位置は、第１の態様に係る計測センサシステムを使用して得られ、前記位置決めすることは、粗い位置決めステップおよび細かい位置決めステップを実行することを含み、位置が測定される前記マークのピッチは、前記細かい位置決めステップよりも前記粗い位置決めステップの方が大きく、オブスキュレーションは、粗い位置決めステップを実行するときよりも細かい位置決めステップを実行するときに大きくなるように構成される。一実施形態では、粗い位置決めステップを実行するときに、オブスキュレーションがパラメータ感度信号の経路から切り替えられる。一実施形態では、パターンは不透明層に適用され、測定位置は、１１００ｎｍよりも長い波長を有する放射を使用して得られる。
【００３１】
本発明は、基板にパターンを適用する際に使用するリソグラフィ装置も提供し、リソグラフィ装置は、第１または第２の態様の計測センサシステムを含む。一実施形態では、リソグラフィ装置は、計測センサシステムに本発明に係る方法を実行させるように構成されたコントローラを備える。
【００３２】
本発明は、計測センサシステムなどのセンサシステムも提供する。このシステムは、基板上の計測マークから回折および散乱された放射を収集するように構成された光学収集システムであって、収集された放射が少なくとも１つのパラメータ感度信号を含む、光学収集システムと、収集された放射を処理するように動作可能な処理システムと、処理システムを収容するモジュールハウジングと、少なくとも１つのパラメータ感度信号を処理システムからハウジングの外側の検出システムに導くための少なくとも１つの光学ガイドと、少なくとも１つのパラメータ感度信号を検出するように動作可能な少なくとも１つの検出器と、を備える。光学ガイドは入力および出力を有し、収集された放射は入力から出力へ伝播し、少なくとも１つのパラメータ感度信号は１つまたは複数の角度範囲に含まれ、各角度範囲は、出力での軸方向と出力での伝播する放射との間の角度の角度範囲である。
【００３３】
一実施形態では、システムは、少なくとも１つの検出器を含む検出器システムを備え、検出器システムは、１つ以上の角度範囲内の放射を少なくとも１つの検出器に導くように構成される。
【００３４】
一実施形態では、システムは、少なくとも１つの検出器を含む検出器システムを備え、検出器システムは、少なくとも一部の放射を、少なくとも１つの検出器から離れた１つ以上の角度範囲の外側に導くように構成される。
【００３５】
一実施形態では、システムは、少なくとも１つの検出器を含む検出器システムを備え、検出器システムは、１つ以上の角度範囲の外側の少なくとも一部の放射を、少なくとも１つの検出器から遮断するよう構成される。
【００３６】
本発明の上記および他の態様は、以下に記載される実施例を考慮することにより理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明の実施の形態は、単なる例示として、添付の以下の図面とともに説明されるであろう。
【図１】リソグラフィ装置を示す図である。
【図２】図１の装置における測定および露光プロセスを概略的に示す図である。
【図３】基板上に形成されたターゲット構造の位置を測定するための位置センサの使用と、不透明な上に重なる構造の問題を概略的に示す図である
【図４】本発明の一実施形態に従って適合可能な位置センサを概略的に示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る位置センサの光学系を概略的に示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る位置センサの光学系を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の実施の形態を詳細に説明する前に、本発明の実施の形態を実施しうる環境例を提示することが有益である。
【００３９】
図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調整するよう構成される照明システム（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を支持するよう構築され、特定のパラメータにしたがってパターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成される第１位置決め装置ＰＭに接続されるパターニングデバイスサポートまたはサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと；基板（例えばレジストコートされたウェハ）Ｗをそれぞれが保持するよう構築され、特定のパラメータにしたがって基板を正確に位置決めするよう構成される第２位置決め装置ＰＷにそれぞれが接続される二つの基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴａおよびＷＴｂと；パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されるパターンを基板Ｗの（例えば一以上のダイを含む）ターゲット部分Ｃに投影するよう構成される投影システム（例えば屈折型投影レンズシステム）ＰＳを備える。基準フレームＲＦは、様々な構成要素を接続し、パターニングデバイスおよび基板およびそれら上のフィーチャの位置の設定および測定の基準として機能する。
【００４０】
照明システムは、放射を方向付け、成形し、または、制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型または他の形式の光学素子、もしくは、これらの任意の組み合わせといった様々な形式の光学素子を含んでもよい。
【００４１】
パターニングデバイスサポートＭＴ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、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否かといった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。パターニングデバイスサポートは、機械式、真空式、静電式または他の固定技術を用いてパターニングデバイスを保持することができる。パターニングデバイスサポートＭＴは、フレームまたはテーブルであってもよく、例えば、必要に応じて固定式または可動式であってもよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して所望の位置にあることを確実にする。
【００４２】
本書で用いる「パターニングデバイス」の用語は、放射ビームの断面にパターンを付与して基板のターゲット部分にパターンを生成するように用いることのできる任意のデバイスを称するものとして広く解釈されるべきである。放射ビームに付されるパターンは、例えば、パターンが位相シフトフィーチャや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の所望のパターンと正確に一致しなくてもよいことに留意されよう。一般に、放射ビームに付されるパターンは、集積回路といったターゲット部分に生成されるデバイス内の特定の機能層に一致するであろう。
【００４３】
図示されるように、装置は透過型である（例えば透過型パターニングデバイスを用いる）。代わりに、装置は反射型であってもよい（例えば、上述したようなプログラマブルミラーアレイを用いるか、反射型マスクを用いる）。パターニングデバイスの例は、マスク、プログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルを含む。本書での「レチクル」または「マスク」の用語の任意の使用は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義とみなされてもよい。「パターニングデバイス」の用語は、プログラマブルパターニングデバイスなどの制御に用いるためのパターン情報をデジタル形式で記憶するデバイスを参照するものと解釈されることもできる。
【００４４】
本書で用いる「投影システム」の用語は、用いられる露光放射や、液浸液の使用または真空の使用といった他の要素について適切であれば、屈折型、反射型、屈折反射型、磁気型、電磁気型および静電型の光学システムまたはこれらの任意の組み合わせを含む、任意の形式の投影システムを包含するもの広く解釈されるべきである。本書での「投影レンズ」の用語の任意の使用は、より一般的な用語である「投影システム」と同義とみなしてもよい。
【００４５】
リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高屈折率を有する液体（例えば水）でカバーされ、投影システムと基板の間の空間が満たされる形式であってもよい。液浸液はリソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムの間に適用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増大するための技術として周知である。
【００４６】
動作中、照明システムＩＬは放射ビームを放射源ＳＯから受ける。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマレーザである場合、別体であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとみなされず、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに向けて、例えば適切な方向付けミラーおよび／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の助けを借りて通過する。別の場合、例えば放射源が水銀ランプの場合、放射源がリソグラフィ装置の一体的な部分であってもよい。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とともに放射システムと称されてもよい。
【００４７】
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と、インテグレータＩＮと、コンデンサＣＯとを含んでもよい。イルミネータは、放射ビームを調整して、その断面に所望の均一性および強度分布を有するようにするために用いられてもよい。
【００４８】
放射ビームＢは、パターニングデバイスサポートＭＴ上に保持されるパターニングデバイスＭＡに入射し、パターニングデバイスによりパターン化される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通過すると、放射ビームＢは、基板Ｗのターゲット部分Ｃにビームを合焦させる投影システムＰＳを通過する。第２位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計装置、リニアエンコーダまたは静電容量センサ）の助けを借りて、例えば放射ビームＢの経路上に異なるターゲット部分Ｃが位置するように基板テーブルＷＴａまたはＷＴｂを正確に移動させることができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（これは図１に明示されていない）を用いて、例えばマスクライブラリからの機械検索後またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。
【００４９】
パターニングデバイス（例えばマスク）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を用いてアライメントされうる。基板アライメントマークが専用のターゲット部分を占めるように描かれているが、それらがターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい（これ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、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに二以上のダイが設けられる場合には、マスクアライメントマークがダイの間に配置されてもよい。小さなアライメントマークがダイの内側のデバイスフィーチャの間に含まれもてよく、この場合、マーカが可能な限り小さく、かつ、隣接するフィーチャとは異なる任意の結像条件またはプロセス条件を必要としないことが望ましい。アライメントマーカを検出するアライメントシステムは、以下にさらに記載される。
【００５０】
図示される装置は、様々なモードで使用されることができる。スキャンモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期してスキャンされる間、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（つまり、単一動的露光）。パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）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の拡大（縮小）特性および像反転特性により決定されうる。スキャンモードにおいて、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向の）幅を制限する一方で、スキャン動作の長さは、ターゲット部分の（スキャン方向の）高さを決定する。当業者に周知であるような他の型式のリソグラフィ装置および動作モードも可能である。例えば、ステップモードが知られている。いわゆる「マスクレス」リソグラフィにおいて、プログラマブルパターニングデバイスが静止して保持されるが、パターンの変化を伴っており、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。
【００５１】
上述の使用モードを組み合わせてもよいし、および／または、上述の使用モードに変更を加えてもよく、または完全に異なる使用モードを用いてもよい。
【００５２】
リソグラフィ装置ＬＡは、二つの基板テーブルＷＴａ，ＷＴｂおよび二つのステーションを有するいわゆるデュアルステージ形式のものであり、露光ステーションＥＸＰおよび測定ステーションＭＥＡの間で基板テーブルを交換できる。一方の基板テーブル上の一方の基板が露光ステーションにて露光されている間、別の基板が測定ステーションにて他方の基板テーブル上に装填されることができ、様々な準備ステップが実行される。これは、装置のスループットの実質的な増大を可能にする。準備ステップは、レベルセンサＬＳを用いて基板の表面の等高線をマップすること、および、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の位置を測定することを含んでもよい。仮に位置センサＩＦが測定ステーションまたは露光ステーションにある間に基板テーブルの位置を測定できなければ、基準フレームＲＦに対して双方のステーションにて基板テーブルの位置の追跡を可能にするように第２位置センサが設けられてもよい。他の構成も知られており、図示されるデュアルステージ構成の代わりに使用可能である。例えば、基板テーブルおよび測定テーブルが設けられる他のリソグラフィ装置が知られている。これらは、予備的な測定が実行されるときに一緒にドッキングされる一方、基板テーブルが露光されるときに切り離される。
（アライメントプロセスの背景）
【００５３】
図２は、図１のデュアルステージ装置内の基板Ｗ上のターゲット部分（例えばダイ）に露光するステップを模式的に示す。破線の箱内の左手側に測定ステーションＭＥＡにて実行されるステップが示される一方、右手側は露光ステーションＥＸＰにて実行されるステップを示す。上述のように、随時、基板テーブルＷＴａ，ＷＴｂの一方が露光ステーションに位置する一方、他方が測定ステーションに位置する。この記載の説明のため、基板Ｗがすでに露光ステーションに搭載されていることを仮定する。ステップ２００にて、新しい基板Ｗ’が図示しない機構により装置に搭載される。これら二つの基板は、リソグラフィ装置のスループットを増大させるために並行して処理される。
【００５４】
最初に新しく搭載された基板Ｗ’を参照すると、これは事前に処理されていない基板であってよく、装置での初回露光用の新しいフォトレジストとともに準備されてもよい。しかしながら、たいていの場合、説明するリソグラフィプロセスは、一連の露光および処理ステップのうちの一つのステップにすぎないため、基板Ｗ’がこの装置および／または他のリソグラフィ装置をすでに複数回通過しており、同様の後続の処理を受けるかもしれない。特にオーバレイ性能を改善するという問題に対しては、一以上のパターニングおよび処理のサイクルがすでになされた基板上の真に正確な位置に新しいパターンが付与されることを確実にすることが課題である。これら処理ステップは、良好なオーバレイ性能を達成するために測定および補正されるべき歪みを基板に徐々に導入する。
【００５５】
前のおよび／または後続のパターニングステップは、今述べたように他のリソグラフィ装置で実行されてもよいし、異なる形式のリソグラフィ装置でさえ実行されてもよい。例えば、分解能やオーバレイなどのパラメータが非常に厳しく要求されるデバイス製造プロセスのいくつかの層は、要求がそれほど厳しくない他の層よりも高度なリソグラフィツールで実行されうる。したがって、いくつかの層が液浸型のリソグラフィ装置で露光される一方、残りは「ドライ」ツールで露光されてもよい。いくつかの層がＤＵＶ波長で動作するツールで露光される一方、残りがＥＵＶ波長の放射を用いて露光されてもよい。
【００５６】
２０２にて、基板マークＰ１等を用いるアライメント測定および画像センサ（不図示）は、基板テーブルＷＴａ／ＷＴｂに対する基板のアライメントの測定および記録に用いられる。加えて、基板Ｗ’にわたる複数のアライメントマークがアライメントセンサＡＳを用いて測定されるであろう。これらの測定は、一実施の形態において「ウェハグリッド」を確立するために用いられる。ウェハグリッドは、基板にわたるマークの分布をきわめて正確にマップ化し、名目上の矩形グリッドに対する任意の歪みを含む。
【００５７】
ステップ２０４にて、レベルセンサＬＳを用いてＸ−Ｙ位置に対するウェハ高さ（Ｚ）のマップも測定される。さらに、それは他の目的に使用されてもよい。
【００５８】
基板Ｗ’が搭載されたとき、実行すべき露光を定義するとともに、基板の特性および事前に作られたパターンないしその上に作られるべきパターンを定義するレシピデータ２０６が受信される。これらレシピデータに対して、２０２，２０４にてなされたウェハ位置、ウェハグリッドおよび高さマップの測定結果が追加され、その結果、レシピおよび測定データ２０８の完全なセットを露光ステーションＥＸＰに送信できる。アライメントデータの測定結果は、例えばリソグラフィプロセスで製造される製品パターンに対して固定または名目上固定された関係性で形成されるアライメントターゲットのＸおよびＹ位置を備える。露光直前に取得されるこれらのアライメントデータを使用して、モデルをデータに適合させるパラメータを持つアライメントモデルを生成する。これらパラメータおよびアライメントモデルは、現行のリソグラフィステップで付与されるパターンの位置を補正するために露光動作中に用いられるであろう。使用中のモデルは、測定位置間の位置偏差を補間する。従来のアライメントモデルは、「理想」グリッドの並進、回転および拡大縮小を異なる次元で定義する４、５または６のパラメータを備えうる。より多くのパラメータを用いる高度なモデルが知られている。
【００５９】
２１０にて、ウェハＷ’およびＷが交換され、測定された基板Ｗ’が露光ステーションＥＸＰに入る基板Ｗとなる。図１の装置例において、この交換は、装置内のサポートＷＴａおよびＷＴｂの交換により実行され、その結果、基板Ｗ，Ｗ’はそれらのサポート上に正確に固定および位置決めされたままとなり、基板テーブルと基板自体の間の相対的なアライメントが維持される。したがって、いったんテーブルが交換されると、投影システムＰＳと基板テーブルＷＴｂ（以前はＷＴａ）の間の相対位置を決定することが、露光ステップの制御にて基板Ｗ（以前はＷ’）についての測定情報２０２，２０４を使用するのに必要なことの全てである。ステップ２１２にて、マスクアライメントマークＭ１，Ｍ２を用いてレチクルアライメントが実行される。ステップ２１４，２１６，２１８にて、多数のパターンの露光を完了するために、基板Ｗを横切る連続的なターゲット位置にてスキャン動作および放射パルスが適用される。
【００６０】
露光ステップの実行時に測定ステーションにて得られるアライメントデータおよび高さマップを用いることにより、これらのパターンが所望の場所に対して、特に同じ基板上に事前に配置されているフィーチャに対して正確にアライメントされる。露光された基板（ここでＷ”の符号が付される）は、ステップ２２０にて装置から取り外され、露光されたパターンにしたがってエッチングや他のプロセスを受ける。
【００６１】
当業者であれば、上記の説明が実際の製造状況の一例に含まれるいくつかの非常に詳細なステップの簡略化された概要であることを知っているであろう。例えば、単一の経路でアライメントを測定するのではなく、同じまたは異なるマークを使用して、粗い測定と細かい測定の別々のフェーズがあることがよくある。粗いおよび／または細かいアライメント測定ステップは、高さ測定の前または後に実行するか、インターリーブすることができる。
【００６２】
現在、アライメントセンサＡＳなどの光学位置センサは、可視および／または近赤外（ＮＩＲ）放射を使用してアライメントマークを読み取る。一部のプロセスでは、アライメントマークが形成された後の基板上の層の処理により、信号強度が低いかないために、このようなアライメントセンサでマークを検出できない状況が発生していた。低いまたはゼロの信号強度は、例えばマークの上の不透明層により生じる可能性があり、これは可視／ＮＩＲ波長帯域の放射を遮断し、したがってアライメントセンサの動作を妨げる。この問題に対処するために、後続の層で追加のマークを作成して、マークの検出を容易にすることが知られている。しかしながら、これらの追加マークの作成には費用がかかる。いくつかのプロセスは、マークの上にある材料のみが除去され、その結果マークを測定できるように、既存のマークの上に光学窓を作成することに依存している。しかしながら、これらは追加の処理ステップと費用を必要とする。
【００６３】
図３は、不透明層３０２を貫通することができるはるかに長い波長の放射を使用するアライメントセンサＡＳ−ＩＲの使用に基づく代替ソリューションを示す。不透明層３０２は、基板３０８上の他の材料層３０４およびアライメントマーク３０６上に形成される。現在のアライメントセンサは目下、５００〜９００ｎｍの波長で動作する。この波長範囲には可視範囲に近い赤外線波長が含まれるが、これらは一般的な不透明層を透過できない。このような不透明な層を通る透過率は、ＩＲ波長が長いほど相対的に高くなる。これを軽減するために、例えば、１５００〜２５００ｎｍの範囲における１０００ｎｍよりも長い波長の放射を使用して動作できるアライメントセンサＡＳ−ＩＲが与えられてもよい。アライメントマーク３０６は、従来のピッチを有する従来のアライメントマークであってもよく、または、例えばこれらのより長い波長での測定によりよく適合したより長い格子ピッチを有する特別なマークであってもよい。
【００６４】
本開示の一例に係る位置センサまたはアライメントセンサの一例の簡略化された概略図を図４に示す。照明源４２０は、１つの波長の放射のビーム４２２を提供する。この放射ビーム４２２は、スポットミラーを介して、対物レンズ４２４によって基板Ｗ上に位置するアライメントマーク４０２などのアライメントマーク上に向けられる。アライメントマーク４０２によって散乱された放射は、対物レンズ４２４によってピックアップされ、情報搬送ビーム４２６にコリメートされる。光学アナライザ４２８は、ビーム４２６を処理し、光学ガイド（例えば、光ファイバ）４２９を介してセンサアレイ４３０に別々のビームを出力する。センサグリッド４３０の個々のセンサからの強度信号４３２は、処理ユニットＰＵに提供される。ブロック４２８での光学処理とユニットＰＵでの計算処理の組み合わせにより、センサに対する基板上のＸおよびＹ位置の値が出力される。代替的に、または追加的に、オーバーレイＯＶおよび／または限界寸法ＣＤなどの他のパラメータが測定されてもよい。
【００６５】
図５は、本開示の一例に係る位置センサまたはアライメントセンサの例をより詳細に示す。これは、基板５０４上のアライメントマーク５０２の位置を測定するように動作可能なアライメントセンサを示す。位置センサは、アライメントマークから位置信号を得るために放射を送達、収集および処理するように動作可能な光学システム５００を含む。
【００６６】
光学システムは、共通の照明経路（破線５０６で示す）に沿ってアライメントマーク５０２に放射を送達し、共通の収集経路（破線５０８で示す）に沿って基板からの回折または散乱放射を収集し、処理経路（破線５１０で示す）で収集された放射を処理するように構成される。処理経路５１０の光学システムは、アライメントマーク５０２が光学システム５００に対して移動するときに少なくとも１つの位置感度信号５１２を導出するように動作可能である。５１２と符号が付された信号は、この例では光信号であり、最終的に電気信号５１４に変換され、プロセッサ５１６により処理されて、１つ以上の位置測定値５１８を生成する。
【００６７】
このようなアライメントセンサの構造および動作の詳細は、背景技術で言及した先行特許公報に見出すことができ、ここでは繰り返さない。簡潔に言えば、照明経路５０６には、ＬＥＤまたはレーザ源５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃなどの複数の個別の波長源が設けられている。この例では、３つの源が示されている。しかしながら、１つのみの光源、または３つ以外の多数の光源が存在してもよい。ここに示す特定の例では、光源５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃは、例えば、１つ以上の緑および赤の可視光、近赤外（ＮＩＲ）波長、および／または範囲１５００〜２５００ｎｍ、オプションで２０００ｎｍより長い波長を持つ波長を含む赤外線放射などの異なる波長の放射を供給するよう構成される。光源の数を増やしたり、可動部品を使用したりせずに検出能力の多様性を高めるために、これらの異なる波長は、異なるように偏光されてもよい。例えば、ＵＳ２０１５３５５５５４Ａ１に記載されている例では、可視／近赤外波長帯（５００〜９００ｎｍ）の４つの波長にＲ、Ｇ、ＮおよびＦの符号が付されている。ＲとＦは第１の偏光方向を有し、一方、ＧとＮは第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する。必要な性能と予想される動作条件に応じて、追加の光源を設けることができる。光源は、狭帯域光源または広帯域光源であってよく、固定周波数または可変周波数、コヒーレントまたはインコヒーレントであってよい。別々の光源が示されているが、これらの波長の一部またはすべてが単一の広帯域光源から生じ、異なる波長範囲に分割される可能性もある。光源は、レーザ、ガス放電光源、プラズマ光源、スーパーコンティニウム光源、逆コンプトン散乱光源を含むことができる。異なる波長がフィルタによってではなく時間とともに多重化されるように、単一の光源が異なる波長間で切り替え可能であってもよい。
【００６８】
光源のタイプが何であれ、両方の波長帯の放射は、照明サブシステム５３２で組み合わされて、共通の照明経路５０６に続く単一ビーム５３４を形成する。光源は同時に動作してもしなくてもよいが、共通の照明サブシステムは、位置センサのハウジング内、およびリソグラフィツールＬＡまたは他の装置内のコンパクトな構造を可能にする。ビーム５３４は、スポットミラー５３６によって対物レンズ５３８に曲げられ、対物レンズ５３８は、ビームをアライメントターゲット５０２上のスポットに集束させる。この例の照明サブシステム５３２は、各波長の放射をビーム５３４に向けるダイクロイックミラー５４０のスタックを含む。ビームを調整し、スポットを集束するために対物レンズ５３８と協働するレンズ５４２、５４４が設けられる。また、照明サブシステムでは、自己参照干渉計での処理に適した照明偏光特性を与えるために、１／２波長板546または１／４波長板が設けられる。
【００６９】
アライメントマーク５０２によって反射および回折された放射は、対物レンズ５３８によって収集経路５０８に収集される。収集された放射は光軸上の単一ビームとして示されるが、この情報搬送ビームは実際には散乱および回折によって広がっている。ノイズ信号を表す軸方向成分は、スポットミラー５３６によって少なくとも部分的に遮断される。このスポットミラー５３６は、したがって、このノイズ信号を遮断するためのオブスキュレーションとして機能する。残りの高次回折放射（およびいくつかの浮遊ノイズ信号）は、処理システム５５２に入る。ノイズ信号は、所望の信号情報を含まない、および／またはパラメータ感度（sensitive）情報が「スクランブル」され、抽出することが困難または不可能である、すべての散乱放射を含み得る。このような放射は、本質的にノイズを追加するだけである。このノイズ信号は、とりわけ０次反射放射を含み得る。もちろん、高次のパラメータ感度信号にもノイズが含まれるが、このような信号は、容易に抽出可能なパラメータ感度情報を含むため、本明細書ではノイズ信号ではない。
【００７０】
処理システムの性質は、所望の性能および設けられるマークの種類に依存する。処理システムは、干渉法、イメージング、または技術の組み合わせに基づいてもよい。処理システムは、互いに実質的に同じタイプであっても、完全に異なるタイプであってもよい。本実施例では、処理システムは干渉法に基づいており、参考文献に記載されているタイプの自己参照干渉計を備えていると想定される。
【００７１】
処理システム５５２内で、自己参照干渉計５５６は、オブスキュレーション（obscuration）５５７を介して収集された放射線を受け取る。オブスキュレーション５５７の目的は、スポットミラーと対物レンズの自然開口によって提供される空間フィルタリングに加えて、反射および回折放射のどの部分を処理システムに入れるかを制御することである。
【００７２】
干渉計５５６の入口では、１／２波長板５５８が放射の偏光を４５度に調整する。その後、干渉計は参考文献に記載された方法でそれを処理し、反対の回折次数が建設的および破壊的に干渉するように、ビームをそれ自体の回転したコピーで干渉する。偏光ビームスプリッタ５６０は、「和」チャネルと「差」チャネルを分離し、それらのチャネルは、逆多重化および／または検出のためのより便利な位置に光信号をルーティングするために使用可能な光ファイバ５６３または他の適切な光学ガイド（中空金属チューブなどを含む）を介して、位置感度光信号５１２を検出システム５６２に提供する。検出システム５６２は、和チャネルおよび差チャネルのそれぞれに対して、所望の電気位置信号５１４を取得するための光検出器を含む。波長帯域が複数の波長を含む場合、波長デマルチプレクサが検出システムに含まれ、各波長に対する電気信号５１４を取得するために個々の光検出器が設けられる。
【００７３】
検出システム５６２について説明したのと同じ方法で、光源５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃなどは、図５に既に示されているように、光ファイバまたは他の適切な光学ガイドを使用して遠隔に配置することができる。
【００７４】
非常に低いウェハ品質のために、不透明層を通して位置合わせするとき、信号レベルは、透明層を通して位置合わせするときの典型的なアライメントセンサ信号レベルよりも桁違いに低い。したがって、許容可能なアライメント性能を達成するには、ノイズ信号の抑制における対応する改善が必要となる。現在のところ、これに対する良い解決策はない。アライメントセンサモジュール内の任意のオブスキュレーションを非常に大きくすることは望ましくない。それは、アライメントセンサのピッチの柔軟性を低下させ、例えば、その粗いウェハアライメント（ＣＯＷＡ）能力を悪化させるためである。また、対応する振動と熱の影響により、アライメントセンサモジュール内に可動／調整可能なオブスキュレーションを配置することは望ましくない。実際、本オブスキュレーション５５７はピッチの柔軟性をすでに低下させている。したがって、これを除去することが望ましいであろう（モジュール内のスポットミラー５３６のみに依存）。ここで説明する提案は、これを可能にする。
【００７５】
したがって、検出システムはノイズ信号から角度的に分離された所望の光信号を検出するように構成されることが提案される。検出システムは、所望の光信号のみを検出し、したがってノイズ信号を遮断するように構成されてもよく、そうでなければ両方を検出してもよい。ノイズ信号が遮断される場合、検出システムは、光ファイバ／ライトガイド５６３の出力と検出システム５６２内のそれぞれの検出器との間のオブスキュレーション（obscuration）を含み得る。したがって、検出システム５６２は、検出器ごとのオブスキュレーションを含み得る。このオブスキュレーションは、アライメントシステムモジュール（その境界は二点鎖線５８１で示される）内にあるオブスキュレーション５５７よりも大きく、または大きくなるように調整可能であってよい。このオブスキュレーションは、モジュール内のオブスキュレーション５５７を置き換え得る。オブスキュレーションは、光信号５１２の経路に選択的に調整可能（例えば、形状またはサイズ）または切り替え可能（例えば、必要に応じて出入り可能）であり得る。そのようなオブスキュレーションは、光ファイバ５６３の出力のフーリエ面または瞳面（図示せず）に配置（または配置可能）され得る。したがって、検出システム５６２は、フーリエ面を規定する光ファイバ出力の後にイメージングシステムを備えてもよい。光ファイバ５６３の出力のフーリエ面は、オブスキュレーションの好ましい位置であり得るが、フーリエ面以外の場所に配置されてもよい（光ファイバ５６３の出力の正確な像平面を除く）。オプションの実施形態では、光学システムは、光信号を縮小し、より小さな検出器（より少ない暗電流カウントを有する）の使用を可能にし得る。そのような縮小イメージングシステムは、本明細書で開示されるオブスキュレーションがない場合でも、検出システム５６２内に含まれ得る。このオブスキュレーションおよび／またはイメージングシステムは、それがアライメントシステムモジュールの外部にある場合（例えば、光ファイバ５６３の出力と検出システム５６２内のそれぞれの検出器との間にある場合）、検出システム５６２の一部を実際に形成する必要はないことに留意すべきである。
【００７６】
開示された概念は、アライメントマークの位置を測定するための位置またはアライメントセンサに関して上記で説明されてきた。このような位置センサは、オーバーレイや限界寸法（ＣＤ）などの他のパラメーターを測定するために使用でき、概念はそのような測定にも等しく適用できることを理解されたい。すでに述べたように、実際のアライメントセンサ／位置センサの配置は、図５の例の配置とは異なってもよい。センサ配置は、自己参照干渉計タイプ以外のタイプであってもよい。この概念は、ターゲットから散乱される高次回折放射を測定する他のタイプの計測センサにも同様に適用できるため、ノイズ信号を可能な限りブロックする必要がある。ダイナミックレンジの増加および／または暗電流カウントの低減（検出器の小型化）は、このようなすべての計測センサで有利であることを理解されたい。
【００７７】
計測センサの構成は、図示のように単一の処理システム５５２のみ、または複数の処理システム５５２を含むことができる。場合によっては、異なる波長帯域に対して異なる処理経路を有することの利点があり、本明細書に開示する計測センサがそのように構成されてもよい。例えば、可視／ ＮＩＲ波帯用の第１の処理システムと、赤外波長帯用の第２の処理システムが設けられてもよい。
【００７８】
図６は、単一の検出器分岐のために提案された構成の詳細を示す簡略化された概略図である。放射源６３０から得られた放射６３４をスポットミラー６３６を介して基板６０４上のアライメントマーク６０２上に集束する対物レンズ６３８が示されている。アライメントマーク６０２からの散乱放射は、１次（または他の高次）回折次数６７０およびノイズ信号６７２を含む。図５のオブスキュレーション５５７に相当し得るオブスキュレーション６７４が示されている。
いずれにせよ、オブスキュレーション６７４は、ノイズ信号６７２をすべて遮断するのに不十分なサイズであることが示されており、いくらかの浮遊ノイズ信号６７２’が干渉計６５６（自己参照干渉計、例えば図５の自己参照干渉計５５６であってもよい）に入ることを可能にする。すでに説明した理由により、オブスキュレーション６７４を浮遊ノイズ信号６７２’を遮断するのに十分な大きさにすることは望ましくない場合が多い。したがって、この浮遊ノイズ信号６７２’の一部は干渉計６５６を出て、レンズ６７６によって（所望の光信号６７０’とともに）光ファイバ６６３に集束される。光ファイバは、光信号および浮遊ノイズ信号６７２’を検出器６７８（図５の処理システム５５２に相当する処理システムの一部を形成し得る）に輸送する。この例では、（オブスキュレーション６８０がない場合）、所望の光信号６７０’の放射よりも多くの浮遊ノイズ信号６７２’が検出器６７８に到達することがわかる。
【００７９】
本発明者は、座標（ｘ，ｙ，φ，θ）でマルチモードファイバに入射する光線に対して（ここでｘ，ｙは位置を示し、φは方位角を示し、θは法線に対する角度を示す）、出力でのθは、入力でのθと等しく（ｘ，ｙ，およびφはスクランブルされるのに対して）、その結果、新たに発生する光線は、広がり、円錐の環を２度角度θで満たすことを認識した。これは、光ファイバ６６３に入射する角度的に分離されたノイズ信号と高次（たとえば、１次）が、光ファイバ６６３から出るときに角度的に分離されたままになることを意味する。これは、マルチモードファイバ以外の他のタイプの光学ガイドにも当てはまり、そして、本明細書で説明される概念は、そのような光学ガイドに等しく適用可能であることを留意されたい。
【００８０】
浮遊ノイズ信号６７２’は、一般に、所望の光信号（一次／高次回折次数）６７０’の入射角θ１よりも比較的小さな角度θ２で光ファイバ６６３に入射する。この角度分離は、光ファイバ６６３によって保存される。したがって、出現する浮遊ノイズ信号６７２”および所望の光信号６７０”も、それぞれ角度θ２および角度θ１で出現し、分離されたままである。もちろん、所望の光信号の入射角θ１よりも大きい角度θ２で入射する浮遊ノイズ信号６７２’を除去することが可能であることに留意されたい。また、例えば、他のより高い回折次数がある場合、複数の信号角度θ１が存在する可能性がある。複数の波長放射が使用されていることに起因して、複数の信号角度θ１が存在する場合もある。
【００８１】
第２の（例えば、ディスク形状またはφ不変）オブスキュレーション６８０は、アライメントセンサの外側のフーリエ面（瞳面）、例えば、光ファイバ６６３と検出器６７８との間に設けられる。具体的には、フーリエ面は、レンズ（例えば、レンズ６８２ａ）の後焦点面を含む。レンズの前焦点面は、ファイバ６６３の出射面と一致する。このオブスキュレーション６８０は、浮遊ノイズ信号６７２”を遮断するのに十分に大きい。オブスキュレーション６８０はアライメントセンサーモジュールの外側にあるため、これは問題を起こさない。したがって、この２番目のオブスキュレーション６８０のサイズは、モジュール内のボリュームの制約によって制限されない。すでに述べたように、オブスキュレーション６８０は正確にフーリエ平面にある必要はない。実際、レンズ６８２ａ（またはレンズ６８２ｂ）がある必要はない。例えば、オブスキュレーション６８０は、ファイバ出力面から少し離れたところに位置し（光学系を介在させず）、放射を捕捉するために、オブスキュレーション６８０の背後に大きな検出器が位置してもよい。そのような平面は、依然としてフーリエ平面と本質的に同等である。
【００８２】
一実施形態では、オブスキュレーション６８０は、調整可能および／または移動可能であってもよく、これは、振動、加熱、および空間の制約のためにアライメントセンサモジュールの内部で実装するのが難しい。調整可能なオブスキュレーション６８０は、大きなピッチのマーク（ＣＯＷＡなど）で測定するときに、小さな絞り（または絞りなし）の使用を可能とするが、一方で、小さなピッチのマークで細かいアライメント（ＦＩＷＡ）を実行するときには、大きな絞りを使用することができる。そのような可動／調整可能なオブスキュレーション６８０には、いくつかの可能な実装が存在する。１つの可能な実装は、例えばフィルタホイールを用いてビームの内外に移動できるさまざまなサイズの一組のディスクを含む。別の可能な実装は、ピクセルを「オン」（光が検出器に送信される）または「オフ」（光がビームダンプに向けられる）にすることができるデジタルマイクロミラーデバイスなどの空間光変調器を含む。さらなる実装は、可変のサイズ、形状、および／またはグレイレベル強度を有するオブスキュレーションまたはアパーチャディスクであってよい。
【００８３】
上記の例は、ノイズ信号を遮断するためのオブスキュレーションを開示しているが、概念はオブスキュレーションを伴う構成に限定されない。ノイズ信号から角度的に分離された所望の光信号を検出する検出装置を含む任意の構成は、本開示の範囲内に含まれる。例えば、オブスキュレーションの代わりに、信号を２つの部分：例えば、第１検出器で検出される所望の信号を含む第１部分と、ノイズ信号および／または第２検出器へのその他の情報を含む第２部分、に分離する光学素子が設けられてもよい。他の実施形態では、追加の物理デバイスは不要である。例えば、小さな検出器を使用して中央（ノイズ信号）部分を検出し、「より大きい」検出器で所望の信号を含む周辺を検出できる。または、２つの検出器の代わりに、中央（ノイズ信号）部分を検出する中央ピクセルと所望の信号を検出する外側ピクセルを備えたカメラを使用できる。そのような実施形態の変形では、追加の検出器またはピクセルの領域を使用して、所望の信号の異なる部分を検出することができる。特に、複数の波長の放射が同時に使用される場合、各波長に対応する高次の回折信号は、異なる入射角θ１でファイバに入射する。この角度分離が維持されるため、異なる波長に対応する各高次回折信号を個別に検出できる。これは、波長デマルチプレクサが不要な場合があることを意味する。
【００８４】
アライメント検知における赤外放射の使用に関する別の問題は、暗電流検出が、可視光検出器よりも赤外検出器の方が非常に高いことである。暗電流は検出器の面積に比例するため、小さな検出器が推奨される。しかしながら、現在の検出装置は特定の直径の光ファイバ５３６ａ、５３６ｂ、６６３を使用しており、これらの光ファイバを単純に小さくすることは簡単ではない。ファイバのサイズは、ターゲット上のスポットサイズによって制限される。ターゲット上のスポットサイズは比較的大きく、すべての光をキャプチャしなければならない。通常、各検出器６７８は光ファイバに取り付けられているため、検出器は同程度の直径（たとえば直径３００μｍ）のものでなければならない。
【００８５】
これに対処するために、フーリエ面を規定するイメージングシステム６８２ａ、６８２ｂは、光ファイバ６６３の出力を縮小するように配置することもできる。一実施形態では、この縮小率は、４（例えば１／４ｘ倍率）であり得る。これがエタンデュのカンバセーション（conversation of etendue）による物理的上限に近いためである（例えば、シリコン固体液浸レンズまたは同様のものを使用すると、非常に高屈折率のため、これを（およそ）４倍に改善し得る）。これは、検出器面積、したがって暗電流を４２＝１６の係数で（１６分の１に）減少できることを意味する。ウェハ品質が低く、暗電流が制限されている場合（これは重要なレジームである）、これは、アライメント位置の再現性を４倍向上する。
【００８６】
本開示の原理には、具体的に説明および図示されたもの以外の多くの可能な実施が存在する。センサモジュールの外側のオブスキュレーションに関する実施形態および縮小イメージングシステムに関する実施形態は、それぞれ単独で実施されてもよい。本開示の原理は、アライメントセンサだけでなく、他のタイプの計測センサ、および自己参照干渉計を備えた計測センサ、またはより一般的に干渉計に適用することができる。波長範囲は、上記の例とは異なる場合がある。将来のアプリケーションでは、たとえば、検出波長を紫外線波長に拡張することが検討されてもよい。本開示の原理は、先行特許および背景技術で言及された特許出願で導入されたものを含む他の技術と組み合わせて使用することができる。例えば、国際公開第２０１５／０５１９７０Ａ１号は、偏光分解機能（polarization-resolving capability）を含む既知の位置センサの修正を開示している。偏光ビームスプリッタは、収集された放射を、その偏光に応じて２つの異なる経路に分割する。そして、各経路は、自己参照干渉計を備えた独自の処理サブシステムを有する。同様に、位置センサは、波長帯（たとえば、可視／ＮＩＲ波長帯および赤外線波長帯）ごとに自己参照干渉計を備えた異なる処理サブシステムを備えてもよい。これらの概念を組み合わせて、４つの（またはそれ以上の）処理サブシステムを提供することができる。１つの処理サブシステムは、各波長帯／偏光の組み合わせに対応している。
【００８７】
以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実施できることを理解されたい。
【００８８】
マークとして上述した例示的な構造は、位置測定の目的のために特別に設計および形成された格子構造であるが、他の実施形態では、基板上に形成されたデバイスの機能部分である構造上で位置を測定してもよい。多くのデバイスには、規則的な格子状の構造がある。本明細書で使用される「マーク」および「格子構造」という用語は、実施される測定のために構造が特に提供されていることを必要としない。不透明層は、従来の波長でマークを観察することによってマークの位置の測定を妨害する可能性がある唯一の種類のオーバーレイ構造ではない。例えば、表面粗さ、またはコンフリクトする周期構造は、１つまたは複数の波長での測定に干渉する可能性がある。
【００８９】
基板およびパターニングデバイス上で実現される位置測定ハードウェアおよび適切な構造に関連して、実施形態は、上を覆う構造により覆われたマークの位置についての情報を得るために、上記のタイプの測定方法を実施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を含み得る。このコンピュータプログラムは、例えば、その目的専用のプロセッサ６０６などによって実行されるか、図１の制御ユニットＬＡＣＵに統合される。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（例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク）も提供され得る。
【００９０】
上記では光学リソグラフィの文脈で本発明の実施の形態の使用について特定の言及がなされたが、本発明はインプリントリソグラフィなどの他の用途に用いることもでき、文脈上許されれば光学リソグラフィに限定されない。インプリントリソグラフィにおいて、パターニングデバイスの形状は、基板上に形成されるパターンを定義する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されるレジスト層に押し付けされてもよく、その後、レジストは、電磁放射、熱、圧力またはこれらの組み合わせを加えることにより硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後、パターンが残るレジストから除去される。
【００９１】
本書で用いられる「放射」および「ビーム」の用語は、いかなる種類の電磁的な放射を包含し、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍ、または、その近傍の波長を有する）、極短紫外（ＥＵＶ）放射（例えば１−１００ｎｍの範囲の波長を有する）、および、イオンビームや電子ビームといった粒子ビームを含む。
【００９２】
「レンズ」の用語は、文脈が許される場合において、屈折型、反射型の光学素子を含む任意の種類の光学素子の任意の一つまたは組み合わせと称されてもよい。反射素子は、ＵＶおよび／またはＥＵＶ範囲で動作する装置で使用される可能性がある。
【００９３】
本発明の広さおよび範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。
【図１】
0006864096.tif 000002
【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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