(57)【要約】      （修正有）【課題】より小さいアライメントマーカや異なる波長の放射を使用できるようにし、プロセス変動を受けたマーカを検出できる改良アライメントシステムを提供する。【解決手段】アライメントセンサは、放射ビームを角度分解スキャトロメータに供給する空間干渉性放射源を含む。瞳面は、放射の半径方向位置が基板での入射角を規定し、角度位置が放射の方位角を規定する。検出器は、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルを測定できるように、２次元検出器であることが好ましい。アライメントは、スキャトロメータに対して基板をスキャンしている間に、散乱スペクトル内でうなりを検出することによって実行される。【選択図】図３
2009094512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のアライメントマーカを検出するように構成されたアライメント装置であって、
放射ビームを放出するように構成された空間干渉性放射源と、
前記放射ビームを前記基板上の前記マーカに誘導し、前記マーカによって回折された放射を集光するように構成された対物レンズと、
前記対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出するように構成されたセンサと、
前記検出された角度分解スペクトルの空間及び／又は時間的変動を検出し、そこから前記対物レンズに対する前記アライメントマーカの位置を示す情報を導出するように構成された制御回路と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記基板と前記対物レンズとの相対運動を実行するように構成された位置決め装置をさらに備え、
前記制御回路が、前記基板と対物レンズとの相対運動と同期して、前記検出された角度分解スペクトルの変動を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記対物レンズの焦点から外れた位置に前記基板を配置するように構成された位置決め装置を備え、
前記制御回路が、前記検出された角度分解スペクトル内で干渉縞を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記放射源が、
第一波長範囲を有する第一放射ビームを放射するように構成された広帯域放射源と、
前記第一波長範囲より狭い第二波長範囲を有する放射ビームを出力ビームとして選択するように構成されたフィルタデバイスと、
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記フィルタデバイスが、
前記第一放射ビームを受けるように構成された音響光学結晶を備える音響光学波長可変フィルタと、
前記音響光学フィルタに結合し、自身内の音波を励起するように構成された変換器と、
第一ビーム、及び第二波長範囲を有する第二放射ビームとしての音波に応答して、音響光学結晶によって出力される複数のビームの１つを出力ビームとして選択するように構成されたビーム選択デバイスと、
を備え、前記第二波長範囲が前記第一波長範囲より狭い、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記フィルタデバイスが回折格子を備える、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記フィルタデバイスが１セットの交換可能な干渉フィルタを備える、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記広帯域放射源が、スーパコンティニュームレーザ、レーザダイオード、及び高輝度発光ダイオードで構成されたグループから選択される、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記センサが、ＣＣＤ画像カメラ及びＣＭＯＳセンサで構成されたグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記放射源が、前記マーカの環状照明を提供するように構成されたビーム調整光学システムを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記対物レンズが、前記マーカから＋１次及び−１次の回折次数の少なくとも一部を捕捉するのに十分な開口数を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御回路が、前記＋１次と−１次の回折次数が重なる前記検出角度分解スペクトルの一部で振動を検出するように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御回路が、前記０次と、前記＋１次及び−１次回折次数の少なくとも一方とが重なる前記検出角度分解スペクトルの少なくとも一部で振動を検出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記放射源が、所望の照明モードで前記基板を照明するように構成された調節可能なビーム調整光学システムを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
リソグラフィ装置であって、
パターンを照明するように構成された照明システムと、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
前記パターンの像を前記基板に投影するように構成された投影システムと、
前記基板上のアライメントマーカを検出するように構成されたアライメントシステムとを備え、前記装置が、
放射ビームを放出するように構成された空間干渉性光源と、
前記放射ビームを前記基板上の前記マーカに誘導して、前記マーカによって回折された放射を集光するように構成された対物レンズと、
前記対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出するように構成されたセンサと、
前記検出された角度分解スペクトルの空間、又は時間的変動又はその両方を検出するように構成された制御回路とを備え、さらに、
前記アライメントシステムによる前記アライメントマーカの前記検出に応答して、前記投影システムの像フィールドで前記基板を位置決めするように構成された位置決めシステムを備える、装置。
【請求項１６】
露光ステーション及び測定ステーションを備え、前記基板テーブルが、前記露光ステーションと前記測定ステーションの間で移動可能であり、前記アライメント装置が前記測定ステーションに配置されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
基板の特性を測定するように構成された計測装置であって、
前記基板上の既知の位置でターゲットの特性を測定するように構成されたセンサシステムと、
前記基板上のアライメントマーカを検出するように構成されたアライメントシステムと、を備え、前記装置が、
放射のビームを放出するように構成された空間干渉性光源と、
前記放射ビームを前記基板上の前記マーカに誘導して、前記マーカによって回折された放射を集光するように構成された対物レンズと、
前記対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出するように構成されたセンサと、
前記検出された角度分解スペクトルの空間、又は時間的変動又はその両方を検出するように構成された制御回路とを備え、さらに、
前記アライメントシステムによる前記アライメントマーカの前記検出に応答して、前記センサシステムの視界で前記基板を位置決めするように構成された位置決めシステムを備える装置。
【請求項１８】
基板上のマーカの位置を検出する方法であって、
空間干渉性放射ビームで前記マーカを照明すること、
対物レンズを使用して前記マーカから回折した放射を集光すること、
前記対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出すること、
前記基板と前記対物レンズを相対的に移動させること、および、
前記角度分解スペクトルの振動信号を検出すること、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記マーカを照明することが、前記マーカの環状照明を提供することを含み、振動信号を検出することが、前記マーカからの＋１次と−１次回折次数が重なる前記スペクトルの一部で振動を検出することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記マーカを照明することが、前記マーカの瞳全体の照明を提供することを含み、振動信号を検出することが、前記マーカからの前記０次と、前記＋１次及び−１次回折次数の少なくとも一方とが重なる前記スペクトルの少なくとも一部で振動を検出することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
投影システムを有するリソグラフィ装置を使用するデバイス製造方法であって、
基板上のマーカの位置を検出することを含み、前記検出することは、
空間干渉性放射ビームでマーカを照明すること、
対物レンズを使用して前記マーカから回折した放射を集光すること、
前記対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出すること、
前記基板と前記対物レンズを相対的に移動させること、および、
前記角度分解スペクトルの振動信号を検出すること
を含み、さらに、
前記マーカの前記検出位置を参照することにより、前記投影システムに対して前記基板を位置決めすること、および、
前記投影システムを使用してパターンの像を前記基板に投影することを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  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などに使用可能な位置合わせの方法及び装置に、及びリソグラフィ技術を使用したデバイス製造方法に関する。
【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に、通常は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の個々の層上に形成すべき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（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）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる網の目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）に放射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。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
【０００３】
[0003]  基板のターゲット部分を露光する前に、ターゲット部分をそれに投影される空間像に位置合わせすることが望ましい。本来これは、顕微鏡又はレーザ系システムで投影レンズを通して観察し、パターニングデバイス（又はレチクル又はマスク）上のマーカを対応する基板上のマーカと並べることによって実行されていた。これはスルーザレンズ・アライメントとして知られている。しかし本明細書を書いている時点では、オフアクシスアライメントと呼ばれるプロセスが一般的である。これは、基板を有する基板テーブルを露光ステーションへと移送する前に、アライメントシステムを使用して、基板テーブルに装着された１つ又は複数の永久基準マーカ又はフィデューシャルに対して基板テーブル上に保持された基板上のアライメントマークの相対位置を測定することを含む。露光ステーションでは、露光されるパターンの空間像に対するフィデューシャルの相対位置を割り出すだけであることが望ましい。これで、露光するために各ターゲット部分を正確に位置決めするための基板テーブルの軌跡を計算することができる。
【０００４】
[0004]  様々なアライメントシステムが知られている。その１つでは、基板上のアライメントマーカが、検査ビームによって照明される回折格子である。回折格子によって回折された様々な次数が分離され、対応する次数を再結合して（つまり＋ｎを−ｎと結合して）、対応する透過性基準回折格子に重なるアライメントマーカの像を形成する。システムに対して基板をスキャンするにつれ、基準回折格子の背後にあるセンサによって出力された信号が像として振動し、基準回折格子の位相が合ったり外れたりする。異なるピッチの複数の回折格子によって中心周期を捕捉することができ、スキャン中の複数のサンプルによってアライメント精度を回折格子のピッチよりはるかに向上させることができる。複雑なプロセストラック中のマーカで位置合わせできるように、２つの異なる波長を使用することが知られている。別の形態のアライメントセンサは、自己参照干渉計を使用して、アライメントマーカの像を１８０°回転したその像のコピーと重ね合わせる。これには、回折格子ばかりでなく、１８０°回転対称の任意のマーカで使用できるという利点を有する。
【０００５】
[0005]  既知のアライメントセンサは高速で正確であるが、半導体デバイスのフィーチャの密度を上げたいという要求が常にあるので、例えばより小さいアライメントマーカや異なる波長の放射を使用できるようにし、「より弱い」マーカ（例えばフィーチャの高さが低くなったマーカ、又は重なった層及び／又は基板上で実行されるプロセスの効果を原因とする）を検出するために、アライメントシステムを改良する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]  例えばリソグラフィ技術によるデバイスの製造に使用できるように、改良型のアライメントシステムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]  本発明の一態様によれば、基板上のアライメントマーカを検出するように構成されたアライメント装置が提供され、装置は、放射ビームを放出するように構成された空間干渉性放射源と、放射ビームを基板上のマーカに誘導し、マーカによって回折された放射を集光するように構成された対物レンズと、対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出するように構成されたセンサと、検出された角度分解スペクトルの空間及び／又は時間的変動を検出し、そこから対物レンズに対するアライメントマーカの位置を示す情報を導出するように構成された制御回路と、を備える。
【０００８】
[0008]  本発明の一態様によれば、リソグラフィ装置が提供され、装置はパターンを照明するように構成された照明光学システムと、パターンの像を基板に投影するように構成された投影光学システムと、基板上のアライメントマーカを検出するように構成されたアライメントシステムとを備え、装置が、放射のビームを放出するように構成された空間干渉性光源と、放射ビームを基板上のマーカに誘導して、マーカによって回折された放射を集光するように構成された対物レンズと、対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出するように構成されたセンサと、検出された角度分解スペクトルの空間及び／又は時間的変動を検出するように構成された制御回路とを備え、さらに装置は、アライメントシステムによるアライメントマーカの検出に応答して、投影システムの像フィールドで基板を位置決めするように構成された位置決めシステムを備える。
【０００９】
[0009]  本発明の一態様によれば、基板の特性を測定するように構成された計測装置が提供され、装置は、基板上の既知の位置でターゲットの特性を測定するように構成されたセンサシステムと、基板上のアライメントマーカを検出するように構成されたアライメントシステムと、を備え、装置は、放射のビームを放出するように構成された空間干渉性光源と、放射ビームを基板上のマーカに誘導して、マーカによって回折された放射を集光するように構成された対物レンズと、対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出するように構成されたセンサと、検出された角度分解スペクトルの空間及び／又は時間的変動を検出するように構成された制御回路とを備え、さらに装置は、アライメントシステムによるアライメントマーカの検出に応答して、センサシステムの視界で基板を位置決めするように構成された位置決めシステムを備える。
【００１０】
[0010]  本発明の一態様によれば、基板上のマーカの位置を検出する方法が提供され、方法は、空間干渉性放射ビームでマーカを照明すること、対物レンズを使用してマーカから回折した放射を集光すること、対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出すること、基板と対物レンズを相対的に移動させること、および、角度分解スペクトルの振動信号を検出することを含む。
【００１１】
[0011]  本発明の一態様によれば、投影システムを有するリソグラフィ装置を使用するデバイス製造方法が提供され、方法は、基板上のマーカの位置を検出することを含み、検出することは、空間干渉性放射ビームでマーカを照明すること、対物レンズを使用してマーカから回折した放射を集光すること、対物レンズの瞳面で角度分解スペクトルを検出すること、基板と対物レンズを相対的に移動させること、および、角度分解スペクトルの振動信号を検出することを含み、方法はさらに、マーカの検出位置を参照することにより、投影システムに対して基板を位置決めすること、および、投影システムを使用してパターンの像を基板に投影することを含む。
【００１２】
[0012]  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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[0018]  図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ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（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、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一位置決め装置ＰＭに接続された支持構造体（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ーハ）Ｗを保持するように構成され、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）ＷＴａ又はＷＴｂ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のターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に投影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）ＰＳとを含む。リソグラフィ装置ＬＡは基準フレームＲＦも含む。
【００１４】
[0019]  照明システムは、放射の誘導、成形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００１５】
[0020]  支持構造体は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。該マスク支持構造体は、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。この支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、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い。支持構造体は、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。
【００１６】
[0021]  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、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又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。
【００１７】
[0022]  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(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る。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
【００１８】
[0023]  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、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せ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される。
【００１９】
[0024]  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、又は反射マスクを使用する）。
【００２０】
[0025]  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つ以上のマスクテーブル）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。
【００２１】
[0026]  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充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００２２】
[0027]  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。
【００２３】
[0028]  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アジャスタＡＤ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。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００２４】
[0029]  放射ビームＢは、支持構造体（例えばマスクテーブル）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に入射し、パターニングデバイスによってパターンが与えられる。放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）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投影システムＰＳ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、リニアエンコーダ、２次元エンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに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、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。一般的に、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴ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）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴａ及び／又はＷＴｂの移動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールの助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。
【００２５】
[0030]  パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及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。図示のような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するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアライメントマークと呼ばれる）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。小さいアライメントマークをデバイスフィーチャの中でもダイ内に含めることができ、その場合、マーカは可能な限り小さいことが望ましく、隣接するフィーチャと異なる結像又はプロセス状態は必要でない。アライメントマークを検出するアライメントシステムについて、以下でさらに説明する。
【００２６】
[0031]  図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００２７】
[0032]  １．ステップモードにおいては、支持構造体（例えばマスクテーブル）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、放射ビーム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ＷＴａ及び／又はＷＴｂ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。
【００２８】
[0033]  ２．スキャンモードにおいては、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴａ及び／又はＷＴｂは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴａ及び／又はＷＴｂの速度及び方向は、投影システムＰＳ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。
【００２９】
[0034]  ３．別のモードでは、支持構造体（例えばマスクテーブル）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ＷＴａ及び／又はＷＴｂを移動又はスキャンさせながら、放射ビーム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ＷＴａ及び／又はＷＴｂ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。
【００３０】
[0035]  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。
【００３１】
[0036]  リソグラフィ装置ＬＡはいわゆるデュアルステージタイプで、２つの基板テーブルＷＴａ、ＷＴｂ及び２つのステーション、つまり露光ステーション及び測定ステーションを有し、その間で基板テーブルを交換することができる。１つの基板又は１つの基板テーブルを露光ステーションで露光している間に、別の基板を測定ステーションの他の基板テーブルに装填し、様々な準備手順を実行することができる。準備手順は、レベルセンサＬＳを使用して基板の表面制御をマッピングし、アライメントセンサＡＳを使用して基板上のアライメントマークの位置を測定することを含んでよい。これによって、装置のスループットを大幅に増加させることができる。位置センサＩＦが、測定ステーション、さらに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い場合は、第二位置センサを設けて、両方のステーションで基板テーブルの位置を追跡可能にすることができる。
【００３２】
[0037]  図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル又はクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセルＬＣの一部を形成し、これは基板で露光前及び露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これはレジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像する現像器ＤＥ、チルプレートＣＨ及びベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラ、つまりロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り上げ、これを異なるプロセス装置間で移動させ、これをリソグラフィ装置の装填ベイＬＢへと送出する。これらの装置は、往々にしてまとめてトラックと呼ばれ、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にあり、これ自体が監視制御システムＳＣＳに制御され、これ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も制御する。したがって、様々な装置を操作して、スループット及び処理効率を最大限にすることができる。
【００３３】
[0038]  スキャトロメータの一形態であるアライメントセンサＡＳが、図３に図示されている。このセンサ内では、放射源ユニット２（以下でさらに説明する）によって放射された放射が、レンズシステム１２を使用して要素１３及び（光学）偏光器１７を通って集束し、部分反射性表面１６で反射して、顕微鏡の対物レンズ１５を介して基板Ｗに集束し、対物レンズは高い開口数（ＮＡ）、好ましくは少なくとも０．９、さらに好ましくは少なくとも０．９５の開口数を有する。液浸センサは、開口数が１を超えるレンズを有することさえある。レンズシステム１２は、所望の照明モード、例えば環状又は通常モードを提供するように、及び好ましくはそのモードのパラメータ、例えばΦinner、Φouter又はΦを調節可能であるように構成される。反射した放射は次に、散乱スペクトルを検出させるために、部分反射表面１６を透過して検出器１８に入る。検出器は、逆投影された瞳面１１に配置することができ、これはレンズシステム１５の焦点距離にあるが、瞳面は補助光学系（図示せず）で検出器に再結像することができる。検出器１８は処理ユニットＰＵと連絡する。瞳面は、放射の半径方向位置が基板での入射角を規定し、角度位置が放射の方位角を規定する面である。検出器は、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトルを測定できるように、２次元検出器であることが好ましい。検出器１８は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのアレイでよく、例えば１フレーム当たり１ミリ秒未満という積分時間を使用してよい。
【００３４】
[0039]  基準ビームは、例えば入射放射の強度を測定するために使用されることが多い。それを実行するには、放射ビームがビームスプリッタ１６に入射すると、その一部が基準ビームとして基準ミラー１４に向かってビームスプリッタを透過する。次に、基準ビームを同じ検出器１８の異なる部分に投影する。
【００３５】
[0040]  検出器１８は、１つの波長（又は狭い波長範囲）で散乱光の強度を測定するか、複数の波長で別個に強度を測定するか、ある波長の範囲にわたって積分した強度を測定することができる。さらに、検出器は、ＴＭ(transverse magnetic)分極放射、及びＴＥ(transverse electric)分極光を別個に測定することができる。
【００３６】
[0041]  基板Ｗ上のターゲット３０は、回折格子の形態のアライメントマーカである。通常スキャトロメータでは、ターゲットのスキャトロメータデータを使用して、それを再構築する。しかし以下で検討するように、本発明によって、マーカを再構築せずにマーカの中心位置を検出することができる。
【００３７】
[0042]  放射源ユニット２が、図４にさらに詳細に図示されている。放射源は、例えばレーザダイオード（好ましくは高輝度発光）又はスーパコンティニュームレーザなどの空間干渉性光源２１を含み、これは光を音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）、回折格子又は１セットの交換可能な干渉フィルタに誘導し、これは図４にＳＭで図示されたスキャトロメータの残りの部分で検査ビームを形成するために、放射源２１の広帯域（白色光）出力から狭い範囲の波長を選択するために使用される。
【００３８】
[0043]  音響光学波長可変フィルタは、高周波ドライバ回路２４によって駆動された圧電変換器２３及び吸音装置２５が接続された音響光学結晶２２を含む。変換器２３は結晶２２内で、結晶の機械的特性（音速）及び駆動周波数によって決定された波長の音波を生成する。これらの音波は、結晶を通って伝播するにつれて、結晶格子の交互の拡張及び収縮のせいで、結晶の屈折率の周期的再分布を形成する。これは、自身を通過する光を回折する回折格子を形成するが、回折は１つの点ではなく相互作用の領域全体で生じ、位相及び／又は運動量整合条件に適合する放射のみが回折される。その正味の効果は、狭帯域波長の放射が回折して主ビームから離れ、空間及び／又は偏光フィルタ２６によって選択できることである。回折したビームの中心波長は変換器の駆動周波数に依存し、したがってドライバ回路２５、変換器及び結晶の応答時間に応じて、非常に広範囲で非常に迅速に制御することができる。回折ビームの強度は、音波の強度によっても制御される。
【００３９】
[0044]  音響光学結晶に使用できる適切な材料は、水晶（ＳｉＯ2）、ＫＤＰ（ＫＨ2ＰＯ4）、パラテルライト又は二酸化テルル（ＴｅＯ2）、ＬｉＮｂＯ3、甘汞又は塩化水銀（Ｈｇ2Ｃｌ2）、ＴＡＳ（Ｔａ3ＡｓＳｅ3）及びＴｅ（テルル）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ）、及びサファイア（酸化アルミ、Ａｌ2Ｏ3）を含む。選択された結晶が、音響光学波長可変フィルタの詳細な幾何学的形状を決定する。複屈折結晶を使用すると、フィルタは特定の偏光状態を選択することもできる。
【００４０】
[0045]  高周波駆動ユニット２４はスキャトロメータの制御ユニットＣＵに接続され、これは、所与の測定での必要に応じて所望の波長を中心とする狭帯域波長を選択するために、変換器に適切な周波数の音波を放出させる駆動信号を提供する。透過ビームの帯域幅は２０ｎｍ未満、１５ｎｍ未満、１０ｎｍ未満又は５ｎｍ未満であることが好ましい。駆動信号の周波数と選択された波長との正確な関係は、使用される特定の結晶、及び装置の幾何学的形状に依存する。場合によっては、様々な波長Ω1からΩnの２つ以上の成分を有する駆動信号を適用することによって、それぞれがほぼ異なる波長を中心とし、複数の測定を同時に実行できるようにする多色ビームを形成する複数の成分を選択するように、フィルタを動作させることができる。駆動信号の様々な周波数成分の強度を変化させ、多色ビームの様々な波長の強度を個々に制御することができる。
【００４１】
[0046]  本発明の実施形態で使用できる光源は、図５に図示されたスーパコンティニュームレーザである。この光源は、例えば結晶光ファイバなどの非線形媒体２１ｂに供給される出力を有するパルス状レーザ光源２１ａを含む。パルス状光源２１ａは、狭帯域波長のフェムト秒又はピコ秒などの継続時間の非常に短いパルスを放出し、これは非線形媒体２１ｂによって広がって、広帯域放射ビームになる。このタイプの光源は、低いエタンデュで適切な範囲の波長の強力なビームを提供することができる。
【００４２】
[0047]  調節マーカの位置を検出するために、先行技術のアライメントセンサの場合と同様の方法で、アライメントセンサの下方で基板をスキャンする。スキャンを実行するにつれ、検出器１８によって検出されたスペクトルの特定の部分が、基板と対物レンズ１５の相対的運動と同期した強度振動を呈する。この振動信号、及びそれに付随する基板の動作に関する知識は、先行技術でマークの中心を割り出すのと同じ方法で処理することができる。先行技術と同様に、振動信号は、ターゲット回折格子のピットに関連する周期性を有し、したがってこの場合も、ピッチがわずかに異なる２つの回折格子を使用して、中心期間を識別することができる。振動信号の発生は、２つの方法で説明することができ、これは等しいが、同じ物理現象の異なる見方である。
【００４３】
[0048]  ターゲット回折格子は、光円錐（環状照明の場合は中空、通常照明の場合は中実）によって照明される。光源は空間干渉性であるので、円錐の対向する側から到着した光線の間に干渉があり、したがって干渉パターンが形成される。その干渉パターンが、回折格子に対して、放射の波長及び入射光線の角度によって割り出された適正なピッチを有する場合、回折格子と干渉パターンの相対運動に基づいて、瞳面に強度のうなりが形成される。うなりの周期性は、瞳面で検出されている回折次数に依存し、回折次数ｎ及びｍが使用されている場合、うなりのピットは、回折格子のピッチをｎとｍとの差の大きさで割った値と等しい。
【００４４】
[0049]  この状況に対する他の見方は、回折格子が放射を様々な異なる次数０、０．１などに回折し、これが瞳面で部分的に重なることである。放射源の空間干渉性とは、重なった次数間に干渉があるという意味である。回折格子と対物レンズとの相対運動は、異なる次数の位相を変化させ、異なる次数の位相変化は異なるので、振動強度の変動が生じる。異なる次数ｍとｎの間の位相差（Φn−Φm）は、特に下式のように、アライメントマークの位置ｘの情報を含む。
【数１】
2009094512.tif 000003
ここでｐはターゲット回折格子のピッチである。
【００４５】
[0050]  瞳面における位置、及びターゲットと対物レンズの相対運動により生じたうなりの大きさは、幾つかの要素によって決定されることがある。例えば、照明モード、特にΦ又はΦouter、放射の波長、及び回折格子の強度（回折格子を形成するトラック又は線の深さ／高さ）である。本発明の実施形態では、うなり信号の強度を最適化できるように、ＡＯＴＦ及びレンズシステム１２を介した照明モードを使用して放射の波長を調節することができる。例えば強力な回折格子があるなど、場合によっては、ターゲット回折格子と同じピッチの干渉パターンを形成するように選択されたΦouter及び波長を有する環状照明を使用して、最大信号を獲得することができる。うなりは、＋１次と−１次が重なる位置に現れる。例えば弱い回折格子があるなど、他の場合では、０次と±１次が重なる位置でうなりが最強になり、したがって強力な０次を獲得するためには通常照明が好ましい。
【００４６】
[0051]  うなりは瞳面の局所部分にしか観察されないことが認識される。場合によっては、うなり信号の位置を事前に計算することができ、したがってＣＣＤからの幾つかのピクセルに関するデータしか記録又は処理する必要がない。例えば回折格子の正確なピッチが分からないなど、他の場合は、正確な位置を事前に識別することができない。しかし、信号処理技術をＣＣＤ画像の全体又は一部に適用し、うなりの位置を識別することができる。一連のＣＣＤ画像及び対応するステージの位置を記録することにより、スループットを低下させないように、測定プロセスをオフラインで実行することが可能になる。
【００４７】
[0052]  例えば放射源のショット雑音により、うなり信号の信号対雑音比が小さすぎる場合、基準ビーム、又はうなりを呈さないＣＣＤ画像の部分を使用して、信号を正規化し、雑音を軽減することができる。
【００４８】
[0053]  本発明の実施形態では、ターゲットがセンサ内の焦点から外れないように、基板を位置決めすることが望ましい。この方法で、回折次数が重なる区域に干渉縞パターンを生成することが可能であり、そこから回折格子の位置を、基板をスキャンせずに割り出すことができる。また、ターゲット上のスポットサイズが拡大し、これは線縁粗さの平均化を改良する。
【００４９】
[0054]  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は言うまでもない。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）、メトロロジツール及び／又はインスペクション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。
【００５０】
[0055]  以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力又はその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。
【００５１】
[0056]  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、３５５ｎｍ、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。
【００５２】
[0057]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、又はその組合せを指す。
【００５３】
[0058]  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践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はその内部に記憶されたこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００５４】
[0059]  上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】[0013]  本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。
【図２】[0014]  リソグラフィセル又はクラスタを示した図である。
【図３】[0015]  本発明の実施形態によるアライメントセンサを示した図である。
【図４】[0016]  図３のアライメントセンサの放射源を示した図である。
【図５】[0017]  スーパコンティニュームレーザを示した図である。
【図１】
2009094512.tif 000004
【図２】
2009094512.tif 000005
【図３】
2009094512.tif 000006
【図４】
2009094512.tif 000007
【図５】
2009094512.tif 000008
【外国語明細書】
2009094512000001.pdf