(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に提供されている第一層上に設けられたアラインメントマークを使用するリソグラフィ方法であって、
複数のアライメントマークの位置の変化が、前記基板の方向の変化を反映することに基づいて、前記アラインメントマークの位置を決定し、前記複数のアラインメントマークのうち、前記基板に対して平坦である又は指定された角度範囲内に配向されたアラインメントマークのみを使用して、その後に適用されるパターンを位置合わせすること、
を含み、
前記第一層上に提供された前記アラインメントマークが第二層で覆われ、
前記アラインメントマークの位置の変化ＡＰＤが、下記式（１）及び／又は下記式（２）；
ＡＰＤ≒（ＴＨ＋ｄＴＨ）α／ｎ  …（１）、
ＡＰＤ≒ＴＨ（α／ｎ＋２θ）  …（２）、
（式（１）及び式（２）中、ＴＨは、前記第二層の厚さを示し、ｄＴＨは、前記第二層の厚さの変化を示し、αは、前記アラインメントマークの位置を決定するための入射放射ビームの入射角を示し、ｎは、前記第二層における前記入射放射ビームの屈折率を示し、θは、前記第一層の上面が前記基板に対してなす角度を示す。）、
で表される関係に起因する、
方法。
【請求項２】
前記角度範囲が０から３００μラジアンである、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記角度範囲が０から５０μラジアンである、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
放射ビームを提供する照明システムと、
前記放射ビームの断面にパターンを与える働きをするパターニングデバイスを支持する支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
使用時に、前記基板上に提供された第一層上に設けられたアラインメントマークを使用し、複数のアライメントマークの位置の変化が、前記基板の方向の変化を反映することに基づいて、前記アラインメントマークの位置を決定し、前記複数のアラインメントマークのうち、前記基板に対して平坦である又は指定された角度範囲内に配向されたアラインメントマークのみを使用して、その後に適用されるパターンを位置合わせするように構成された制御装置と、
を備え、
前記第一層上に提供された前記アラインメントマークが第二層で覆われ、
前記アラインメントマークの位置の変化ＡＰＤが、下記式（１）及び／又は下記式（２）；
ＡＰＤ≒（ＴＨ＋ｄＴＨ）α／ｎ  …（１）、
ＡＰＤ≒ＴＨ（α／ｎ＋２θ）  …（２）、
（式（１）及び式（２）中、ＴＨは、前記第二層の厚さを示し、ｄＴＨは、前記第二層の厚さの変化を示し、αは、前記アラインメントマークの位置を決定するための入射放射ビームの入射角を示し、ｎは、前記第二層における前記入射放射ビームの屈折率を示し、θは、前記第一層の上面が前記基板に対してなす角度を示す。）、
で表される関係に起因する、
リソグラフィ装置。
【請求項５】
基板上に提供されている第一層上に設けられたアラインメントマークを使用するリソグラフィ方法であって、
複数のアライメントマークの位置の変化が、前記基板の方向の変化を反映することに基づいて、前記アラインメントマークの位置を決定し、前記複数のアラインメントマークのうち、前記基板に対して平坦である又は指定された角度範囲内にある前記第一層の部分の中又は上に設けられたアラインメントマークのみを使用して、その後に適用されるパターンを位置合わせすること、
を含み、
前記第一層上に提供された前記アラインメントマークが第二層で覆われ、
前記アラインメントマークの位置の変化ＡＰＤが、下記式（１）及び／又は下記式（２）；
ＡＰＤ≒（ＴＨ＋ｄＴＨ）α／ｎ  …（１）、
ＡＰＤ≒ＴＨ（α／ｎ＋２θ）  …（２）、
（式（１）及び式（２）中、ＴＨは、前記第二層の厚さを示し、ｄＴＨは、前記第二層の厚さの変化を示し、αは、前記アラインメントマークの位置を決定するための入射放射ビームの入射角を示し、ｎは、前記第二層における前記入射放射ビームの屈折率を示し、θは、前記第一層の上面が前記基板に対してなす角度を示す。）、
で表される関係に起因する、
方法。
【請求項６】
前記角度範囲が０から３００μラジアンである、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記角度範囲が０から５０μラジアンである、
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
放射ビームを提供する照明システムと、
前記放射ビームの断面にパターンを与える働きをするパターニングデバイスを支持する支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
使用時に、前記基板上に提供された第一層上に設けられたアラインメントマークを使用し、複数のアライメントマークの位置の変化が、前記基板の方向の変化を反映することに基づいて、前記アラインメントマークの位置を決定し、前記複数のアラインメントマークのうち、前記基板に対して平坦である又は指定された角度範囲内にある前記第一層の部分の中又は上に設けられたアラインメントマークのみを使用して、その後に適用されるパターンを位置合わせするように構成された制御装置と、
を備え、
前記第一層上に提供された前記アラインメントマークが第二層で覆われ、
前記アラインメントマークの位置の変化ＡＰＤが、下記式（１）及び／又は下記式（２）；
ＡＰＤ≒（ＴＨ＋ｄＴＨ）α／ｎ  …（１）、
ＡＰＤ≒ＴＨ（α／ｎ＋２θ）  …（２）、
（式（１）及び式（２）中、ＴＨは、前記第二層の厚さを示し、ｄＴＨは、前記第二層の厚さの変化を示し、αは、前記アラインメントマークの位置を決定するための入射放射ビームの入射角を示し、ｎは、前記第二層における前記入射放射ビームの屈折率を示し、θは、前記第一層の上面が前記基板に対してなす角度を示す。）、
で表される関係に起因する、
リソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明はリソグラフィ装置及び方法に関する。
【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のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射感応性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を備える）に結像することができる。一般的に、１枚の基板は、順次露光される網の目（ネットワーク）状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）にビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。
【０００３】
[0003]  例えば基板上にデバイスを生成するために、往々にして複数のパターンを基板のターゲット部分に適用する必要がある。複数のパターンを互いの上に重ねることができる。その結果のデバイスが正確に働くために、パターンを特定の精度で互いの上に重ねなければならない。これはオーバレイ要件として知られている。重ね合わせたパターンの配置における誤差は全て、オーバレイ誤差として知られている。
【０００４】
[0004]  パターンは、基板に以前に適用された１つ又は複数のパターン又は層の上又はその中に配置されたアラインメントマークを使用して、互いの上に重ねられる。したがって、パターンを重ね合わせる精度は、アラインメントマークの正確な位置合わせに依存し、その後に適用されるパターンの適用及び位置決めの基準（又はガイド）としてアラインメントマークを使用する場合に、これらのアラインメントマークの正確な決定（割り出し）にも依存する。アラインメントマークが、基板表面と同一平面にある表面に配置されず、基板表面に対して角度をつけて配向されている場合、アラインメントマークの位置の決定は悪影響を受けることがある。これは、その後に適用されるパターンのオーバレイ誤差の増加につながることがある。同様に、アラインメントマークを覆う層の厚さが変化しても、アラインメントマークの位置の決定が不正確になり、したがってオーバレイ誤差が増加することがある。誤差は、放射ビームが層に入射する角度に比例し、この角度はアラインメントマークの位置の決定に使用される。
【０００５】
[0005]  例えば本明細書で識別されていても、他で識別されていても、先行技術の１つ又は複数の問題を除去するか、緩和するリソグラフィ装置及び方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  本発明の第一の態様によれば、基板上に提供された層にアラインメントマークを提供するリソグラフィ方法が提供され、方法は、上に層が提供された基板の表面に対して特定の角度範囲内に配向された層の区域にアラインメントマークを提供することを含む。
【０００７】
[0007]  本発明の第二の態様によれば、リソグラフィ装置が提供され、リソグラフィ装置は、放射のビームを提供する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを与える働きをするパターニングデバイスを支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムと、リソグラフィ装置の少なくとも一部を制御して、基板上に提供される層の区域に提供されるアラインメントマークが、上に層が提供された基板の表面に対して特定の角度範囲内に配向された区域上に提供されることを保証するように構成された制御装置と、を備える。
【０００８】
[0008]  本発明の第三の態様によれば、基板上に提供されている第一層上に提供されたアラインメントマークを使用するリソグラフィ方法が提供され、方法は、第一層が提供されている基板の表面に対して特定の角度範囲内に配向された第一層上に提供されたアラインメントマークを使用し、第一層が提供されている基板の表面に対して特定の角度範囲外に配向された第一層上に提供されたアラインメントマークを使用しないことを含む。
【０００９】
[0009]  本発明の第四の態様によれば、放射のビームを提供する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを与える働きをするパターニングデバイスを支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムと、リソグラフィ装置に少なくとも一部を制御して、使用時に、基板上に提供された第一層上に設けられ、第一層が提供されている基板の表面に対して特定の角度範囲内に配向されたアラインメントマークが使用され、基板上に提供された第一層上に設けられ、第一層が提供されている基板の表面に対して特定の角度範囲外に配向されたアラインメントマークが使用されないことを保証するように構成された制御装置と、を備える。
【００１０】
[0010]  本発明の第五の態様によれば、基板に提供されている第一層上に提供されたアラインメントマークを使用するリソグラフィ方法が提供され、方法は、リソグラフィ装置の少なくとも一部を制御して、アラインメントマークを使用する場合に第一層が提供されている基板の表面に対してアラインメントマークが配向されている角度を考慮に入れることを含む。
【００１１】
[0011]  本発明の第六の態様によれば、リソグラフィ装置が提供され、リソグラフィ装置は、放射のビームを提供する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを与える働きをするパターニングデバイスを支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムと、リソグラフィ装置の少なくとも一部を制御して、アラインメントマークを使用する場合に、層が提供されている基板の表面に対して、基板上に提供された第一層上に提供されているアラインメントマークの配向の方向を考慮に入れるように構成された制御装置と、を備える。
【００１２】
[0012]  本発明の第七の態様によれば、基板上に提供されている第一層上に提供されたアラインメントマークを使用するリソグラフィ方法が提供され、アラインメントマークは第二層で覆われ、方法は、リソグラフィ装置の構成部品を制御して、アラインメントマークの位置を決定する場合に、第二層の厚さを考慮に入れることを含む。
【００１３】
[0013]  本発明の第八の態様によれば、リソグラフィ装置が提供され、リソグラフィ装置は、放射のビームを提供する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを与える働きをするパターニングデバイスを支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムと、リソグラフィ装置の少なくとも一部を制御して、基板上に提供されて第二層に覆われた第一層上に提供されているアラインメントマークの位置を決定する場合に、基板上に提供された材料の第二層の厚さを考慮に入れるように構成された制御装置と、を備える。
【００１４】
[0014]  本発明の第九の態様によれば、基板上に提供されている第一層上に提供されたアラインメントマークを使用するリソグラフィ方法が提供され、アラインメントマークは第二層に覆われ、方法は、リソグラフィ装置の構成部品を制御して、アラインメントマークの位置を決定する場合に、第二層の屈折率を考慮に入れることを含む。
【００１５】
[0015]  本発明の第十の態様によれば、リソグラフィ装置が提供され、リソグラフィ装置は、放射のビームを提供する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを与える働きをするパターニングデバイスを支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムと、リソグラフィ装置の少なくとも一部を制御して、基板上に提供されて第二層で覆われた第一層上に提供されているアラインメントマークの位置を決定する場合に、基板上に提供された材料の第二層の屈折率を考慮に入れるように構成された制御装置と、を備える。
【００１６】
[0016]  本発明の第十一の態様によれば、本発明の以上の態様のいずれかによる方法を使用することを含むデバイス製造方法が提供される。
【００１７】
[0017]  本発明の第十二の態様によれば、以上で言及したデバイス製造方法に従って、及び／又は以上で言及したリソグラフィ装置によって製造されたデバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
[0018]  次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。
【００１９】
【図１】[0019]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示した図である。
【図２ａ】[0020]基板上に提供されている層の厚さ又は平坦さの変化を概略的に示した図である。
【図２ｂ】[0020]基板上に提供されている層の厚さ又は平坦さの変化を概略的に示した図である。
【図２ｃ】[0020]基板上に提供されている層の厚さ又は平坦さの変化を概略的に示した図である。
【図２ｄ】[0020]基板上に提供されている層の厚さ又は平坦さの変化を概略的に示した図である。
【図２ｅ】[0020]基板上に提供されている層の厚さ又は平坦さの変化を概略的に示した図である。
【図３】[0021]基板上に提供された材料の層に適用されたアラインメントマークの位置の位置を決定する方法を概略的に示した図である。
【図４】[0022]アラインメントマークを覆う材料の層の厚さが変化した結果として、アラインメントマークの決定された位置の変化を概略的に示した図である。
【図５】[0023]中又は上にアラインメントマークが提供されている材料の層が基板に対して平坦でない結果として、アラインメントマークの決定された位置の変化を概略的に示した図である。
【図６】[0024]本発明の第一の実施形態によるアラインメント方法を概略的に示した図である。
【図７】[0025]本発明の別の態様によるアラインメント方法を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0026]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどである。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、又は計測ツール又は検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００２１】
[0027]  本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【００２２】
[0028]  本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【００２３】
[0029]  パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができ、この方法で、反射するビームにパターンを与える。
【００２４】
[0030]  支持構造は、パターニングデバイスを保持している。該支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持体は、機械的クランプ、真空、又は他のクランプ技術、例えば真空状態の静電気クランプ技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよく、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００２５】
[0031]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、及び反射屈折光学システムを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
【００２６】
[0032]  照明システムは、放射ビームを誘導、成形、又は制御するために屈折、反射、及び反射屈折光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントも網羅することができ、このようなコンポーネントを以下ではまとめて、又は単独で「レンズ」とも呼ぶことができる。
【００２７】
[0033]  リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上の支持構造）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００２８】
[0034]  リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に浸すタイプでもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。
【００２９】
[0035]  図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
−  放射ビームＰＢ（例えばＵＶ放射、ＤＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調節する照明システム（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を支持し、アイテムＰＬに対し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一位置決め装置ＰＭに接続された支持構造（例えば支持構造）ＭＴと、
−  基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持し、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
−  パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に結像するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬと、
−  リソグラフィ装置の少なくとも一部を制御して、アラインメントマークを含む層上に提供された１つ又は複数の層の厚さ又は屈折率、又はこれらの層の平坦度、又はアラインメントマークを含む層の平坦度を考慮に入れる制御装置ＣＲとを備える。
【００３０】
[0036]  ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する）。
【００３１】
[0037]  イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００３２】
[0038]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節する調節可能な光学要素ＡＭを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータは、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とを有する調整済みの放射ビームＰＢを提供する。
【００３３】
[0039]  放射ビームＰＢは、支持構造ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射する。ビームＰＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束するレンズＰＬを通過する。第二位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えばビームＰＢの経路に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決め装置ＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、又はスキャン中に、ビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴ及びＷＴの移動は、第一位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現される。しかし、ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。
【００３４】
[0040]  図示のリソグラフィ装置は以下の好ましいモードで使用可能である。
【００３５】
[0041]  １．ステップモードにおいては、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、ビームＰＢに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００３６】
[0042]  ２．スキャンモードにおいては、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、ビームＰＢに与えられたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（つまり１回の動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
【００３７】
[0043]  ３．別のモードでは、支持構造ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、ビームＰＢに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００３８】
[0044]  上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００３９】
[0045]  基板上にデバイスを生成する場合は、往々にして連続的に適用し、重ね合わせた幾つかのパターンを基板に適用する必要がある。パターンは、既に基板上に提供されている材料の層に以前に適用されたアラインメントマークを使用して、相互に重ね合わせる。連続的に適用され、重ね合わせたパターンの位置決めの誤差は、オーバレイ誤差として知られている。オーバレイ誤差は、基板を保持する装置の不正確な位置決め、基板への放射ビームの不正確な投影、パターニングデバイスの変形などを含め、幾つかの理由のうち１つから生じることがある。オーバレイ誤差の別の原因は、以前に適用したアラインメントマークの決定が不正確な場合である。以前に適用したアラインメントマークの位置は、以下でさらに詳細に説明するように、幾つかの理由で不正確に決定されることがある。
【００４０】
[0046]  図２ａは、第一材料層１２が提供されている基板１０を示す。第一材料層１２には複数のアラインメントマークが提供されている。次に、第二材料層１６を第一材料層１２の頂部に提供する。第一及び第二層１２、１４は、最終的に例えばハードディスクドライブの薄膜ヘッドなどの部分を形成することができる。第一及び第二層１２、１４は、例えばＡｌ2Ｏ3の層でよい。
【００４１】
[0047]  パターンを第二材料層１６に適用することができ、第一層１２内に提供されたアラインメントマーク１４を使用して、以前に適用したパターンに対してパターンを配置することができる。図２ａで見られるように、第一層１２及び第二層１６の表面は、基板１０のそれと同一平面にある。また、第一層１２と第二層１６の厚さが相互に同じであることが分かる。このような均一性によって、アラインメントマーク１４の位置を正確かつ一貫して決定することができ、それによって第二層１６に適用されるパターンを小さいオーバレイ誤差で正確に配置することができる。しかし、基板１０に適用された層の厚さ又は平坦さが均一でない場合は、適用されるアラインメントマークの位置を正確かつ一貫して決定することがさらに困難になり、したがってその後に適用されるパターンを正確に配置することがさらに困難になり得る。
【００４２】
[0048]  図２ｂから図２ｅは、基板上に提供された層の様々な不均一性を示し、それはこれらの層のうち１つ又は複数に適用されるアラインメントマークの位置の正確かつ一貫した決定に影響することがある。図２ｂは、基板１０上に提供された第二層１６が第一層１２より厚いことを示す。図２ｃは、基板１０上に提供された第二層１６の厚さが均一ではなく、第二層１６の上面が基板１０の表面に対して平坦ではないことを示す。図２ｄは、基板１０上に提供された第一層１２の厚さが均一ではなく、第一層１２の上面が基板１０に対して平坦ではないことを示す。
【００４３】
[0049]  図２ｅは、図２ｂから図２ｄに示した不均一性の全てが、基板に適用された層内にいかに存在できるかを示す略図である。基板１０に適用された第一層１２が不均一な厚さを有し、第一層１２の上面が基板１０に対して平坦ではないことが見られる。さらに、基板１０上に提供された第二層１６も不均一な厚さを有し、第二層１６の上面も基板１０に対して平坦ではないことが見られる。
【００４４】
[0050]  図２ｂから図２ｅの検討から、基板上に提供された層の不均一性が、これらの層の中又はその上に提供されたアラインメントマークの位置又は方向に影響するか、中又は上にアラインメントマークが提供された層の上にある層の材料の厚さに影響し得ることが認識される。このような不均一性は、次に説明するように、アラインメントマーク１４の位置の正確かつ一貫した決定に影響することがある。
【００４５】
[0051]  図３は、第一層１２及び第二層１６が提供された基板１０を示す。第一層１２の中（又は上）には、アラインメントマーク１４が提供される。図は、アラインメントマーク１４の位置を決定することができる方法を概略的に示す。入射する放射ビーム１８が、第二層１６に入射するように図示されている。第二層１６の表面から直角に延在する線に対して、第二層１６に入射放射ビーム１８が当たる角度をαとする。入射放射ビーム１８は、屈折率ｎを有する第二層１６に入り、通過する。入射放射ビーム１８は第二層１６で屈折し、これは入射放射ビーム１８が第一層１２及びアラインメントマーク１４に当たる角度に影響する。第一層１２及びアラインメントマーク１４から直角に延在する線に対して、入射放射ビーム１８がアラインメントマーク１４に当たる角度をβとすることが分かる。入射放射ビーム１８は、アラインメントマーク１４から反射すると、出射放射ビーム２０になる。出射放射ビーム２０は、入射放射ビーム１８に対して実質的に対称であることが分かる。したがって、出射放射２０は、アラインメントマーク１４から直角に延在する線に対して角度βで、アラインメントマーク１４から反射する。出射放射ビーム２０が第二層１６を出た後、これは第二層１６の表面から直角に延在する線に対して異なる角度で、特に角度αで第二層１６を出るように屈折する。
【００４６】
[0052]  入射放射ビーム１８及び出射放射ビーム２０を使用して、アラインメントマーク１４の位置を決定することができる。入射放射ビーム１８及び出射放射ビーム２０を提供し、検出するアラインメントシステムは通常、第二層１６の上面（つまり基板上に提供された層の最上面）と一致する焦点面を有するように構成される。図から、アラインメントマーク１４の実際の位置をＲＰで表すことが分かる。しかし、入射放射ビーム１８及び出射放射ビーム２０が第一及び第二層１２、１６で反射、屈折及び通過しなければならないので、アラインメントマーク１４の決定された位置ＤＰは、実際の位置ＲＰから逸脱ＡＰＤしている（ＡＰＤはアラインメント位置の逸脱を示す）。幾つかのアラインメントシステムでは、入射放射ビームは、基板上に提供された層の最上面に対して可能な限り垂直になり、したがってアラインメントマーク１４の決定された位置ＤＰと実際の位置ＲＰとの間の逸脱ＡＰＤを最小にするように制御される。しかし、入射放射ビームを最上面に対して確実に垂直にすることは、往々にして困難であるか、不可能である。つまり、入射放射ビームはほぼ常に、最上表面から直角に延在する線に対してわずかな角度がある。要するに、例えば図３に示すような方法を使用すると、アラインメントマークの決定された位置は、アラインメントマークの実際の位置に等しくない。
【００４７】
[0053]  図３に示す逸脱ＡＰＤが補正されていない場合、ガイド又は基準点としてアラインメントマーク１４の決定された位置ＤＰを使用して基板上に提供された層に適用されるパターンは、不正確に適用され、オーバレイ誤差を引き起こすことがある。決定されたアラインメントマーク位置ＤＰの逸脱ＡＰＤを補償するために、基板又はリソグラフィ装置の要素を配置して、重なったパターンを提供する場合に、この逸脱ＡＰＤを考慮に入れることができる。例えば、図から下式を認識することができる。
ＡＰＤ≒ＴＨ（α／ｎ）
ここで、ＴＨは第二層１６の厚さである。第二層１６の厚さが、さらに入射放射ビーム１８の屈折率ｎ及び入射角が一定である場合、アラインメントマーク１４の決定された位置ＤＰの逸脱ＡＰＤも、基板１０全体で一定で、一貫している。つまり、アラインメントマークの決定された位置ＤＰを使用して、基板１０上に提供された層にパターンを適用する場合、例えば１つ又は複数の要素を逸脱ＡＰＤに比例する、又はそれに対応する量だけ移動させることによって、逸脱ＡＰＤを考慮することができる。
【００４８】
[0054]  図３に関して説明した方法は、幾つかの状況では役に立つが、常に役に立つわけではない。上述したように、アラインメントマーク１４の決定された位置ＤＰの逸脱ＡＰＤを考慮するために、第二層１６の厚さＴＨ、入射放射ビーム１８の入射角α、及び第二層１６の屈折率が基板全体で一定であると仮定する。しかし実際には、これらの要素が常に一定であるわけではない。例えば、屈折率は（全くではないにしても）それほど大きくは変化しないが、基板上に提供した層の厚さは、（入射放射ビーム１８の入射角に影響する）層の微細構造と同様に変化することがある。このような変化（又は言い換えると不均一性）は、基板全体に（及び異なる基板の間で）一定ではない逸脱ＡＰＤがあることを意味する。逸脱ＡＰＤが一定ではないので、逸脱ＡＰＤの一定の補正はオーバレイ誤差につながる。
【００４９】
[0055]  図４は、第二層１６の厚さが、例えば量ｄＴＨだけ意図された厚さより大きい状況を示す。厚さの変化ｄＴＨは、処理状態により、例えばスピンコーティングの異常又は化学的又は機械的研磨の不一致により生じることがある。アラインメントマーク１４の位置を決定するために、図３に関して以上で説明したのと同じ方法を企図する。図４の構成に対する違いは、入射放射ビーム１８及び出射放射ビーム２０が通過する第二層１６の方が量ｄＴＨだけ厚いことである。これは、アラインメントマーク１４の決定された位置ＤＰと実際の位置ＲＰとの間の逸脱ＡＰＤが増大するという効果を有する。例えば、図４では下式のことが分かる。
ＡＰＤ≒（ＴＨ＋ｄＴＨ）α／ｎ
又は言い換えると、図３と比較して、逸脱ＡＰＤは下式の量だけ増加している。
ＡＰＤの増加≒（ｄＴＨ）α／ｎ
厚さの変化ｄＴＨが第二層１６の全体で一定であった場合は、再び逸脱ＡＰＤを考慮に入れた補正が、基板及び第二層１６の全体で一定になる。しかし、厚さの変化が一定になる可能性は低く、例えば回転付着効果（spinning deposition effects）、又は機械的又は化学的研磨プロセスなどの処理状態により、基板全体で変化することがある。つまり、補正が必要な逸脱ＡＰＤが、実際には基板１０全体で一定ではない。予想される一定の逸脱ＡＰＤに対して一定の補正をすると、実際には基板全体で（及び異なる基板にわたって）様々な程度のオーバレイ誤差が生じることになる。
【００５０】
[0056]  図５は、第一層１２が基板１０全体で均一ではない厚さを有し、第一層１２の上面が基板１０の上面に対して平坦ではない状況を示す。このような不均一性は、処理状態により、例えばスピンコーティングの異常又は化学的又は機械的研磨の不一致により生じることがある。
【００５１】
[0057]  アラインメントマーク１４の位置ＤＰの決定は、図３及び図４に関して以上で説明したのと同じ方法で決定される。しかし、第一層１２の厚さが基板１０全体で変化するので、第一層１２の上面は、基板１０の上面と比較して平坦ではない。つまり、第一層１２上に提供されたアラインメントマーク１４は実際に、基板の表面に対して平坦ではない。つまり、入射放射ビーム１０がアラインメントマーク１４から反射する角度は、アラインメントマーク１４が基板１０に対して平坦な表面に配置された場合とは異なる。例えば、図から、第一層１２の上面は基板１０に平行ではなく、角度θにあることが分かる。アラインメントマーク１４が基板１０に対して角度θにあるので、アラインメントマーク１４は出射放射ビーム１８を、アラインメントマーク１４が基板１０に平行である場合より大きい角度で反射する。例えば、入射放射ビーム１０は基板１０から直角に延在する線に対して角度βで入射することが分かる。出射放射ビーム１８は、（図３の場合のように）同じ角度βで反射するのではなく、出射放射ビーム１８は角度β＋２θで反射する。出射放射ビーム１８がアラインメントマーク１４で反射する角度が大きくなるので、アラインメントマーク１４の決定された位置ＤＰとアラインメントマーク１４の実際の位置ＲＰとの間の逸脱ＡＰＤも大きくなる。特に、下式であることが分かる。
ＡＰＤ≒ＴＨ（α／ｎ＋２θ）
したがって、基板が提供されている１つ又は複数の層が均一の厚さではないか、基板に対して平坦ではなく、これらの不均一性が基板全体で変化する場合、アラインメントマーク１４の決定された位置ＤＰと実際の位置ＲＰとの間の逸脱ＡＰＤも、基板全体で変化することが分かる。
【００５２】
[0058]  パターンを正確かつ一貫して重ね合わせることを保証するために、アラインメントマークの位置を正確に決定することができる、又は決定された位置が実際の位置から逸脱していることが分かった場合は、正確に補償できることを保証することが望ましい。
【００５３】
[0059]  アラインメントマークの決定された位置が変化するという問題に対する１つの解決法は、基板に平行な（又は言い換えると基板に対して平坦な）表面の中又は上にあるアラインメントマークのみを使用して、重ね合わせるパターンの位置を決定することを保証することである。これは２つの方法のうち一方で達成することができる。図６は、第一層１２及び第二層１６が提供された基板１０を示す。第一層１２内には、複数のアラインメントマーク１４が提供されている。アラインメントマーク１４の位置を決定することにより、アラインメントマーク１４が基板１０に平行な表面内又は表面上に位置するか否かを決定することができる。例えば、アラインメントマーク１４を覆っている第二層１６の厚さが比較的一定である場合、図５でさらに詳細に説明するように、アラインメントマーク１４の決定された位置の変化は、基板１０に対するその方向の変化を反映することになる。したがって、アラインメントマーク１４の位置を決定することにより、基板１０に対して平坦であるアラインメントマーク１４（又は基板に対して指定された角度範囲内に配向されたアラインメントマーク）のみを使用して、その後に適用されるパターンを位置合わせすることができる。例えば、図６から、複数のアラインメントマーク２２は、その後に適用されるパターンのその後の位置決め及び位置合わせに使用されるほど十分に平坦であるが、別の複数のアラインメントマーク２４は、その後に適用されるパターンのその後の位置決め及び位置合わせに使用されるほど十分に平坦ではないことが分かる。つまり、第一層上に提供された複数のアラインメントマーク１４のサブセットを使用することができ、別のサブセットは使用することができない。
【００５４】
[0060]  図７は、図６に図示され、それに関して説明されたアプローチと同様であるが、わずかに異なるアプローチを示す。（図６の場合のように）どのアラインメントマークが、その後に適用されるパターンの位置合わせ及び位置決めに使用されるほど十分に平坦かを選択するのではなく、図７では、基板１０に対して十分に平坦である表面の中又は上にアラインメントマークを適用するだけである。図７を参照すると、基板１０には第一層１２が提供されている。第一層の上面は基板１０に対して完全には平坦でなく、基板１０に対して平坦である幾つかの領域及び基板１０に対して平坦ではない幾つかの領域を有した不均一な微細構造を有することが分かる。第一層１２の上面の平坦さは、例えばレベルセンサ又は他の適切な機器を使用して決定することができる。アラインメントマーク２６は、その後に適用されるパターンのその後の位置合わせ及び位置決めに使用するために基板１０に対して十分に平坦であるとされる第一層１２の区域の中又は上に提供することができる。したがって、アラインメントマークは、基板１０に対して十分に平坦ではないとされる区域には提供されない。点線の輪郭のフィーチャ２８は、本発明の実施形態による方法を適用しなかった場合に適用されるような（しかし実際には適用されていない）アラインメントマークの位置を示している。これらのアラインメントマーク２８の位置は、基板１０に対して平坦ではなく、アラインメントマークの決定された位置に様々な変化する逸脱をもたらし、その後に適用される重ね合わせたパターンの適用をさらに困難にするような第一層１２の区域の上又は中にあることが分かる。これらのアラインメントマーク２８は使用されないので、平坦なアラインメントマーク２６を使用して位置決めされ、その後に適用されるパターンは、さらに正確で、オーバレイ誤差が小さくなった状態で配置することができる。
【００５５】
[0061]  その後に適用されるパターンの位置決め又は位置合わせに使用するアラインメントマークを選択するか、基板に対して十分に平坦である区域にのみアラインメントマークを適用するのではなく、リソグラフィ装置を制御して、表面の平坦度の変化、層の厚さ、又はアラインメントマークの方向の変化を考慮に入れることができる。これは、幾つかの方法のうちいずれか１つで達成することができる。例えば、アラインメントマークが提供されて、覆われていない表面の微細構造を決定することが望ましい場合、レベルセンサ又は他のスキャン構成を使用して、微細構造を決定することができる。アラインメントマークが上に提供されている層が別の層の下に位置する場合は、１つ又は複数の測定値を組み合わせることによって、微細構造を決定することができる。例えば、上にある層の上面の微細構造は、レベルセンサ、及びアラインメントシステム又はスキャン構成を使用して決定することができ、上にある層の厚さは、当技術分野で知られている方法で（例えば偏光解析法、スキャトロメータなどを使用して）決定することができる。これらの微細構造と厚さの測定値を組み合わせることにより、例えばアラインメントマークが提供されているような、下にある層の上面の微細構造を決定することが可能になる。アラインメントマークが上に提供されている層の微細構造は、上にある層の厚さ又は微細構造を決定せずに、決定することができる。例えば、アラインメントマークが基板に対して異なる角度にある場合でも、アラインメントマークは基板全体の特定の位置に配置されていることが分かる。したがって、上述した方法を使用してこれらのアラインメントマークの位置を決定する場合、例えばアラインメントマークが提供されている表面の不均一性などによる各アラインメントマークの位置の逸脱を使用して、アラインメントマークの決定された位置が、実際の位置又は予想される位置からどの程度逸脱しているかを決定することができる。これらの逸脱によって、アラインメントマークが上又は中に提供されている表面の微細構造のマップを計算し、例えばリソグラフィ装置の１つ又は複数の要素の構成を変化させることによって補正することができる。
【００５６】
[0062]  基板上に提供される層の厚さ又は平坦さの不均一性を考慮に入れるために、基板に対して容易に平坦になるアラインメントマークを使用又は提供するだけで、又はリソグラフィ装置の構成を調節する（例えば基板の方向又は放射ビームの特性を変化させる）ことにより、オーバレイ誤差を軽減することができる。
【００５７】
[0063]  以上の実施形態では、基板の表面に対して十分に平坦な基板にアラインメントマークを使用又は提供できるだけであると述べてきた。つまり、アラインメントマークは基板に対して完璧に平坦にすることはできないが、基板に対して特定の角度範囲内に配向することができる。許容可能であると指定される角度範囲は、リソグラフィ装置によって提供又は生成された対応するパターン又はデバイスで許容可能なオーバレイ誤差に対応する。例えば、基板に対して数マイクロラジアン以内に配向された表面上にアラインメントマークを使用又は提供することが望ましいことがある。アラインメントマークは、基板に対して０から３００μラジアンに配向することができる。特に、アラインメントマークは基板に対して０から５０μラジアンに配向してよい。この要件は、特定のプロセス、バッチ、又は他の機械又は加工物の状態に従って予め決定するか、オンザフライで指定することができる。
【００５８】
[0064]  以上の実施形態では、層の屈折率ｎについて説明してきた。以上で与えられた式から、屈折率が変化すると、アラインメントマークの実際の位置から決定された位置への逸脱ＡＰＤも変化することが認識される。したがって、層の屈折率の変化は、オーバレイ誤差の変化も誘発又は引き起こすことがある。上又は中にアラインメントマークが提供されている層の頂部に提供された層の屈折率を決定することができる。これで、アラインメントマークの位置を決定して、パターンを最上層に適用する場合に、屈折率又は屈折率の変化を考慮に入れることができる。つまり、本発明の実施形態によれば、基板上に提供されている第一層上に提供されたアラインメントマークを使用するリソグラフィ方法が提供され、アラインメントマークは第二層で覆われ、方法は、リソグラフィ装置の構成部品を制御して、アラインメントマークの位置を決定する場合に、第二層の屈折率を考慮に入れることを含む。
【００５９】
[0065]  図１に関して以上で言及したように、リソグラフィ装置には、アラインメントマークを含む層上に提供される１つ又は複数の層の厚さ又は１つ又は複数の屈折率、又はこれらの層の平坦度、又はアラインメントマークを含む層の平坦度を考慮に入れるために、リソグラフィ装置の少なくとも一部を制御する制御装置ＣＲを提供することができる。制御装置は、リソグラフィ装置を制御して、層が特定の角度範囲内にある領域内で層にアラインメントマークを適用するように構成することができる。制御装置は、リソグラフィ装置を制御して、特定の角度範囲内にある層内の１つ又は複数のアラインメントマークを使用するのみであるように構成することができる。制御装置は、リソグラフィ装置を制御して、アラインメントマークの様々な方向、例えばアラインメントマークが配向されている角度を考慮に入れるように構成することができる。制御装置は、リソグラフィ装置を制御して、１つ又は複数のアラインメントマークの位置をより正確に決定するために、これらのアラインメントマークを備えた層の上に配置された１つ又は複数の層の厚さを考慮に入れるように構成することができる。制御装置はコンピュータ、埋め込み式処理装置、又は他の制御装置でよい。制御装置には、リソグラフィ装置の制御に使用される情報が提供されるか、情報を受信するように構成するか、情報を取得するように構成することができる。
【００６０】
[0066]  以上で本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明は説明した以外の方法で実践できることが認識される。この説明は本発明を制限するものではない。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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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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