不均一サンプル分布に起因したフィットエラーの低減
【課題】スペースにおけるオブジェクトマークの空間像を測定するシステムおよび方法を使用してオーバーレイ制御を改善する。
【解決手段】複数のサンプルのサンプル密度に基づく重み付けされたフィットを使用してアライメントカーブを決定する。サンプルを生成するスキャンには、サンプル密度が高い部分と低い部分が含まれうる。ベストフィットカーブを生成するために補間を実行する一方で、閾値を上回る値に関連するサンプルポイントに関しては、複数の近接サンプルが各サンプルポイントについて選択される。所定のサンプルと選択された最近隣サンプルとの間の距離に基づいて重み付け関数を実施することができ、ここで、サンプルが密な領域で得られる測定値には、サンプルがまばらな領域で得られる測定値よりも小さな重みが与えられる。
【解決手段】複数のサンプルのサンプル密度に基づく重み付けされたフィットを使用してアライメントカーブを決定する。サンプルを生成するスキャンには、サンプル密度が高い部分と低い部分が含まれうる。ベストフィットカーブを生成するために補間を実行する一方で、閾値を上回る値に関連するサンプルポイントに関しては、複数の近接サンプルが各サンプルポイントについて選択される。所定のサンプルと選択された最近隣サンプルとの間の距離に基づいて重み付け関数を実施することができ、ここで、サンプルが密な領域で得られる測定値には、サンプルがまばらな領域で得られる測定値よりも小さな重みが与えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、リソグラフィ装置におけるアライメントのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] 本発明は、放射投影ビームを供給する放射システム、所望のパターンに従って投影ビームにパターン付けする働きをするパターニングデバイスを支持するサポート構造、基板を保持する基板テーブル、および、基板のターゲット部分上にパターン付きビームを投影する投影システムを備えるリソグラフィ投影装置の分野に関するものである。
【０００３】
[0003] 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に作り出されるパターンに対応するパターンが断面に付与されている入射ビームを与えるために使用することができるデバイスを指すものと広義に解釈すべきである。ここでの文脈においては「ライトバルブ」という用語も使用することができる。一般的に、パターンは、ターゲット部分に作り出されたデバイス、たとえば、集積回路やその他のデバイスなどの特定の機能層に対応する。このようなパターニングデバイスの例としては以下が含まれる。
【０００４】
[0004] マスク。マスクの概念はリソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、Alternating位相シフト、Attenuated位相シフトといったマスクタイプや、さまざまなハイブリッドマスクタイプを含むものである。放射ビーム中にこのようなマスクを置くことにより、マスク上のパターンに従ってマスクに当たる放射が選択的に透過される（透過マスクの場合）か、または反射される（反射マスクの場合）。マスクの場合、サポート構造は、一般的にマスクテーブルであり、このマスクテーブルによって、マスクが入射放射ビーム中の所望の位置に保持されること、また、マスクがビームに対して移動すること（そのように望む場合に）を確保する。
【０００５】
[0005] プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレサブル面がある。このような装置の背景にある基本原則は、反射面のアドレス領域は、たとえば、入射光を回折光として反射する一方、非アドレス領域は入射光を非回折光として反射する。適切なフィルターを使用して、非回折光を反射ビームから除去し、回折光のみを残すことができる。この態様において、ビームは、マトリクスアドレサブル面のアドレッシングパターンに従ってパターン付けされる。プログラマブルミラーアレイの別の実施形態では、マトリクス状に配置された小型ミラーであって、適切な局在電界を適用することにより、または、圧電アクチュエータを使用することにより、それぞれを軸を中心にして個別に傾斜させることができる小型ミラーを使用している。ここでも、ミラーはマトリクスアドレサブルであり、そのため、アドレスミラーは非アドレスミラーとは異なる方向に入射ビームを反射する。このように、反射ビームは、マトリクスアドレサブルミラーのアドレッシングパターンにしたがってパターン付けされる。必要とされるマトリクスアドレッシングは適切な電子回路を使用して行うことができる。
【０００６】
[0006] 上述の両方の場合において、パターニングデバイスは１つ以上のプログラマブルミラーアレイを備えることができる。本明細書において言及されているミラーアレイに関するさらなる情報は、たとえば、米国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５２３，１９３号ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号から得ることができ、これらはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。プログラマブルミラーアレイの場合、サポート構造は、たとえば、フレームまたはテーブルとして実施することができ、これらは必要に応じて固定式または可動式にすることができる。
【０００７】
[0007] プログラマブルＬＣＤアレイ。この構成の一例は米国特許第５，２２９，８７２号に記載されており、これはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。上述と同様に、この場合のサポート構造は、たとえば、フレームまたはテーブルとして実施することができ、これらは必要に応じて固定式または可動式にすることができる。
【０００８】
[0008] 説明を簡単にするために、本文章の残りの部分は、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルに関する例に特に向けられたものとなっている場合がある。しかしながら、そのような例において論じられている一般原則は、本明細書の上記に記載されているパターニングデバイスのより広義な内容で理解されるべきである。
【０００９】
[0009] リソグラフィ投影装置は、たとえば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、パターニングデバイスは、そのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンは、放射感応性材料（レジスト）層でコートされた基板（シリコンウェーハ）のターゲット部分（たとえば、１つ以上のダイを備えるもの）上で結像することができる。一般に、単一のウェーハが、投影システムを介して１つずつ連続的に照射された隣接するターゲット部分のネットワーク全体を含む。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを採用している現在の装置では、２つの異なるタイプの機械に区別することができる。リソグラフィ投影装置の１つのタイプでは、１回の露光でマスクバターン全体を各ターゲット部分に露光することによりターゲット部分の照射が行われる。このような装置を一般に、ウェーハステッパまたはステップアンドリピート装置という。
【００１０】
[0010] 一般にステップアンドスキャン装置と呼ばれる別の装置においては、各ターゲット部分は、投影ビーム下のマスクパターンを所定の基準方向（「スキャン方向」）に漸進的にスキャンすると同時に、この方向と平行または逆平行に基板テーブルをスキャンすることにより照射される。一般に、投影システムは、拡大係数Ｍ（通常＜１）を有するので、基板テーブルをスキャンする速度Ｖは、マスクテーブルをスキャンする速度のＭ倍の係数となる。本明細書に記載されているリソグラフィ装置に関するより詳細な情報は、たとえば、米国特許第６，０４６，７９２号から得ることができ、これはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。
【００１１】
[0011] リソグラフィ装置を使用した製造方法において、パターン（たとえば、マスク中のもの）は、放射感応性材料（レジスト）層によって少なくとも部分的に被覆された基板上に結像される。この結像段階より前に、下塗り、レジストコート、ソフトベークなど、さまざまな処理を基板に対して行うことができる。露光後には、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、結像されたフィーチャの測定および検査といった、他の処理を基板に対して行うことができる。この一連の処理は、たとえば、集積回路（ＩＣ）といったデバイスの個々の層にパターン付けする基礎として使用される。このようなパターン付けされた層に対しては、その後、エッチング、イオンインプランテーション（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学的機械研磨等のさまざまな処理を行うことができ、これらはすべて個々の層の仕上げを行うためのものである。複数の層が必要である場合、処理またはこれを変更したものが各新しい層に対して繰り返される。最終的には、デバイスのアレイが基板（ウェーハ）上に現れることとなる。これらのデバイスはその後ダイシング、ソーイングといった手法により分割され、それから、個々のデバイスをキャリアに搭載し、ピンに接続するなどを行うことができる。このような処理に関するさらなる情報は、たとえば、Peter van Zant, “Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing”, Third Edition, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4から得ることができ、これはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。
【００１２】
[0012] 説明を簡単にするために、以後、投影システムは「レンズ」と称する場合がある。但し、この用語は、たとえば、屈折光学システム、反射光学システムおよび反射屈折システムを含む、さまざまなタイプの投影システムを含むものと広義に解釈すべきものである。また、放射システムは、放射ビームの誘導、整形、または制御を行うために、上述のデザインタイプのいずれかに従って機能するコンポーネントを備えてよく、これらのコンポーネントは総称的にまたは単独で「レンズ」と呼んでもよい。
【００１３】
[0013] さらに、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプものであってよい。このような「マルチステージ」装置では、追加のテーブルを並行して使用してもよく、あるいは、一方の１つ以上のテーブル上で準備段階を実行する間に、他方の１つ以上のテーブルを露光に使用してもよい。デュアルステージリソグラフィ装置は、たとえば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１号に記載されており、これらはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。
【００１４】
[0014] 本明細書では、集積回路の製造において本発明による装置を使用することについて具体的に言及しているが、このような装置には他に多くの潜在的な用途があることは明らかである。この装置は、たとえば、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、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用することができる。当業者には分かることであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使われている用語「レチクル」、「ウェーハ」または「ダイ」はすべて、それぞれより一般的な用語「マスク」、「基板」または「ターゲット部分」に置き換えられるものと考えるべきである。
【００１５】
[0015] 本明細書において、「放射」および「投影ビーム」という用語は、とりわけ、紫外線（ＵＶ）放射（たとえば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有するもの）や極端紫外線（ＥＵＶ）放射（たとえば、５−２０ｎｍの範囲の波長を有するもの）を含む、あらゆる種類の電磁放射を包含するために使用されている。
【００１６】
[0016] リソグラフィ処理のために、ウェーハ上の後続の層のパターンの位置は基板上のデバイスフィーチャを正確に定義するために可能な限り正確であるべきである。これらのフィーチャはすべて、指定された公差内のサイズとするべきである。オーバーレイは機能デバイスをつくるために、特定された公差の範囲内とすべきである。この目的のため、リソグラフィ投影装置は、パターン上のレジスト層において定義されているように、マスクパターンとの基板上のパターンのオーバーレイを決定するオーバーレイ測定モジュールを備える。
【００１７】
[0017] オーバーレイシステムは通常、光エレメントによる測定を行う。基板上のパターンの位置に対するマスクパターンの位置が、光源により照明されている光マーカからの光応答を測定することにより、決定される。この光マーカによって発生された信号は、センサ構成により測定される。オーバーレイは、センサの出力から導き出すことができる。
【００１８】
[0018] 光マーカは、製造ライン全体に沿ったマイクロ電子デバイス処理（またはＩＣ処理）中に使用される。front end of line（ＦＥＯＬ）の間、マーカは、たとえば、トランジスタ構造の製造中のオーバーレイに使用される。back end of line（ＢＥＯＬ）中のその後の段階では、マーカは、たとえば、接続線等のメタライゼーション構造やビアのオーバーレイのために必要となる。注目すべきことは、両方の場合において、必要とされるオーバーレイの正確性に見合うようマーカの完全性を十分なものにしなければならないことである。
【００１９】
[0019] 従来のシステムでは、オーバーレイ制御用のマーカ構造が基板の一部の領域に存在することにより、さらなるパターンが基板に既に存在する状態で、（露光および現像の後に）レジスト層中のマスクパターンのオーバーレイを制御することが可能となっている。オーバーレイ制御用の公知構造とは、いわゆるオーバーレイメトロロジーターゲット(overlay metrology target)であり、これは、４つの長方形のブロックと架空の正方形の複数辺のうちの１辺に沿った長さで配置された構成部分とを有する第１構造および第１構造と同様であるがこれよりも小さい第２構造を含むことができる。２つの連続する層におけるパターンのオーバーレイを決定するために、第１構造および第２構造のうちの一方が第１の連続する層のパターンにおいて定義され、第１構造および第２構造のうちの他方が第２の連続する層のレジスト層のパターンにおいて定義される。使用の際は、第１構造および第２構造の両方について、位置（たとえば、重心）が、たとえば、第１および第２の構造内のそれぞれの長方形ブロックのエッジを検出することにより、あるいは、参照ターゲットに対する相関技術を使用して決定することができる。第１および第２の構造の重心位置の違いから、これら２つの構造のオーバーレイが決定される。従来のシステムでは、ボックスインボックスターゲット(box-in-box target)といった他のオーバーレイメトロロジーターゲットもまた公知である。
【００２０】
[0020] 適切な処理を行うために、マーカ構造の構成部分がデバイスフィーチャ（の一部）と同じ材料を含むべきであること、また、その大きさがマイクロ電子デバイスのフィーチャの大きさと同様であるべきであることが一般的に認識されている。同様の大きさを維持することにより、集積回路の処理中に生じるサイズに起因するずれを回避することができる。このことは、反応性イオンエッチング処理中のマイクロローディング効果から生じうるものである。サイズに起因するずれは広いマーカ領域の周囲にあるデバイス構造において生じる可能性があり、あるいは、構造の化学的機械研磨（ＣＭＰ）のサイズ依存性によって生じる場合もある。
【００２１】
[0021] 米国特許第５，９１７，２０５号は、回路パターンフィーチャに基づくフォトリソグラフィアライメントマークを開示している。アライメントマーカ構造は、そのエンベロープ(envelope)がマーカ構造に対応する態様で並べられた複数のサブエレメントにより模倣されたものとなっている。さらに、各サブエレメントは、マイクロ電子デバイスのクリティカルフィーチャサイズに相当する寸法を持っている。基本的に、マーカのサイズに起因する処理のずれの解決策は、大きなマーカを「細切れ」(“chop up”)にして、デバイス（または「製品」(“product”)）のフィーチャに似た多数の小さなサブエレメントをつくることである。その他の欠点は公知のシステムと同様に存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
[0022] オーバーレイ制御は、スペースにおけるオブジェクトマークの空間像を測定するシステムおよび方法を使用して改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
[0023] 本発明の一態様によると、透過イメージセンサのアライメントを採用してリソグラフィ投影装置の投影システムにおけるオーバーレイエラーを低減することによりオーパーレイ制御を改善するシステムおよび方法が提供される。特に、サンプルが空間的に不均一に分布されうる透過イメージセンサを使用した測定値から決定されるアライメント位置の正確性を改善するシステムおよび方法が提供される。
【００２４】
[0024] 本発明の別の態様によると、オーバーレイメトロロジーターゲットの位置合わせに関連する効率が向上される。一実施形態によると、アライメントカーブは、線速度を使用して取得したサンプル（データポイント）から得られ、このアライメントカーブはその中央部分が最大となっている。アライメントカーブは、位置の関数として、測定された放射強度を表すデータポイントに基づく曲線であり、そのピーク位置は最大のアライメント条件の決定に使用される。重み付け関数は、所定のサンプルと最近隣のサンプルとの距離に基づくアライメントカーブに対して実施することができる。ここで、サンプルが密な領域で行われた測定値に対して与える重みは、サンプルが疎な測定値に対するものよりも小さくなる。よって、本発明は、所定のサンプルと最寄りの近接サンプルとの間の距離に基づく不均一サンプル分布についての重み付けフィットをもたらす。重み付けフィットは、ベストフィットカーブであるアライメントカーブをもたらし、そのピーク位置はデータポイントに基づく最大値の位置により密接に近似するものとなっている。この最大値は、たとえば、公称線速度スキャンのためのアライメントセンサ位置の関数として記録された最大放射強度を表すことができる。この公称線速度スキャンの速度はスキャン中に変動するため、データポイント間の間隔にばらつきが生じる。
【００２５】
[0025] また、本発明の別の実施態様では、結像処理中にオーバーレイマークの位置合わせを行うシステムが提供される。このシステムは、マスク、投影システム、および、結像処理の実行中に機械のパラメータを制御および調節するよう構成された制御システムを備える。制御システムは、ホストプロセッサ、指示およびデータを記憶するメモリ、投影システムのアクチュエータおよびセンサとの間で送受信される信号を処理する入出力装置を備えてもよい。ホストプロセッサは、指示およびデータを処理するメモリと、信号を制御する入出力装置とに接続されている。
【００２６】
[0026] さらに、本発明の一態様では、結像処理中にオーバーレイマークの位置合わせを行うシステムによりロードされるコンピュータプログラムが提供される。このシステムは、マスク、投影システム、および、結像処理の実行中に機械パラメータを制御および調節するよう構成されている制御システムを備える。制御システムは、ホストプロセッサ、指示およびデータを記憶するメモリ、ならびに、投影システムのアクチュエータおよびセンサとの間で送受信される信号を処理する入出力装置を備えてもよい。ホストプロセッサは、指示およびデータを処理するメモリと、信号を制御する入出力装置とに接続されている。
【００２７】
[0027] また、本発明のさらなる態様では、放射の投影ビームをもたらす放射システム、パターンに従って投影ビームにパターン付けするために使用されるパターニングデバイスを支持するサポート構造、基板を保持する基板テーブル、および、基板のターゲット部分にパターン付きビームを投影するための投影システムが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
[0035] 図１は、本発明の一実施形態による、少なくとも1つのマーカ構造を含むリソグラフィ投影装置を概略的に示す。このリソグラフィ装置は以下を備える。
・ 放射（たとえば、ＵＶ（紫外線）またはＥＵＶ（極端紫外線）放射）の投影ビームＰＢをもたらす照明システムＩＬ。この特定の場合において、放射システムは放射ソースＳＯも含む。
・ 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第１のポジショナ（図示せず）に接続され、パターニングデバイスＭＡ（たとえば、マスク）を支持する第１のサポート構造ＭＴ（たとえば、マスクテーブル）。
・ アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２のポジショナＰＷに接続され、基板Ｗ（たとえば、レジストコートシリコンウェーハ）を保持する第２のサポート構造ＷＴ（たとえば、ウェーハテーブル）。
・ パターニングデバイスＭＡにより投影ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば、１つ以上のダイを備えるもの）上に結像させる投影システムＰＬ（たとえば、反射投影レンズ）。
【００２９】
[0036] 投影システムＰＬにはシステムの設定を調節するアクチュエーティングデバイスＡＤが設けられている。設定を調節する動作は以下に詳細に説明する。
【００３０】
[0037] 本明細書に記載されるとおり、リソグラフィ装置は透過タイプのもの（たとえば、透過型マスクを備える）である。しかし、この装置は反射タイプのもの（反射型マスクを備える）であってもよい。あるいは、この装置は、上述のタイプのプログラマブルミラーアレイといったその他の種類のパターニングデバイスを採用してもよい。
【００３１】
[0038] 放射ソースＳＯ（たとえば、水銀ランプまたはエキシマレーザ）は放射ビームを生成する。このビームは、直接、または、たとえば、ビームエキスパンダＥｘといったコンディショニングエレメントを通過した後に照明システム（イルミネータ）ＩＬに供給される。照明システムＩＬはさらにビームを条件付けし、ビームＰＢの強度分布の外側および／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）を設定するための調節可能な光エレメントＡＭを備えることができる。さらに、通常、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構成要素を含むことができる。このようにして、マスクＭＡに当たるビームＰＢの断面に任意の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００３２】
[0039] 図１に関して注目すべきことは、ソースＳＯが（ソースＳＯが、たとえば、水銀ランプである場合によく見られるように）リソグラフィ装置の筐体内にあってよいことである。あるいは、ソースＳＯは、リソグラフィ投影装置から離れていてもよく、ソースＳＯが生成するビームは（たとえば、適切な誘導ミラーを用いて）装置に供給される。後者の場合はソースＳＯがエキシマレーザであることが多い。本発明は両方の場合に適用することができる。
【００３３】
[0040] ビームＰＢは、マスクテーブルＭＴに保持されるマスクＭＡに入射する。マスクＭＡを通過した後、ビームＰＢはレンズＰＬを通過する。このレンズＰＬは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームＰＢを集束させる。第２のポジショナＰＷおよび干渉計ＩＦを用いて、基板テーブルＷＴを、たとえば、ビームＰＢの経路上に異なるターゲット部分Ｃを配置するように正確に移動させることができる。同様に、第1のポジショナ（マスクテーブルＭＡ上で動作する）を使用して、たとえば、マスクライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後に、あるいは、スキャン中に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に配置することができる。一般に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの移動は、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。これらのモジュールは図１に明示されていない。しかしながら、ウェーハステッパの場合（ステップアンドスキャン装置とは異なり）、マスクテーブルＭＴはロングストロークアクチュエータに接続されてよく、あるいは、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、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアラインすることができる。
【００３４】
[0041] 図示の装置は２つのモードで使用することができる。
【００３５】
[0042] 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は基本的に静止状態を保ちつつ、ビームＰＢに付けられたパターン全体が１回の動作（すなわち、一回の「フラッシュ」）でターゲット部分Ｃ上に投影される。基板テーブルＷＴは、次に、Ｘ方向および／またはＹ方向に移動され、それによってビームＰＢで別のターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００３６】
[0043] ２．スキャンモードにおいては、一定のターゲット部分Ｃが１回の「フラッシュ」で露光されないことを除いては、基本的に同じ内容が当てはまる。１回の「フラッシュ」で露光されるのではなく、マスクテーブルＭＴは、速度νで所定の方向（いわゆる「スキャン方向」、たとえば、Ｙ方向）に移動可能であり、それによって、投影ビームＰＢはマスクイメージ上をスキャンする。同時に、基板テーブルＷＴは、Ｖ＝Ｍνの速度で同じ方向または逆方向に移動する。ここで、ＭはレンズＰＬ（通常、Ｍ＝１／４または１／５）の倍率である。このように、解像度に関して妥協することなく、比較的大きなターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００３７】
[0044] ３．別のモードにおいては、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ながら基本的に静止状態を保っており、基板テーブルＷＴは移動されるかまたはスキャンされる一方、投影ビームに与えられたパターンはターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードにおいて、一般的に、パルス放射ソースが採用され、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の各移動の後に、または、スキャン中の連続する放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上述のタイプ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。
【００３８】
[0045] 上述の使用モードの組み合わせおよび／またはバリエーション、あるいは全く異なる使用モードもまた採用可能である。
【００３９】
[0046] 図示しない変形実施形態では、基板テーブルは、ツインスキャン構成に換えることができる。このツインスキャン構成はウェーハが連続して供給される２つのスキャンステージを備える。各ウェーハが露光ゾーン内にある時間を減らし、それによってシステムのスループットを向上させるために、１つのウェーハを、上述の異なるモードのうちの一方または他方のモードで露光する一方で、別のウェーハについては露光前に実施される必要な測定が行われる。より一般的に言うと、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものであってよい。このようなマルチステージ装置では、追加のテーブルを並行して使うことができ、あるいは、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。
【００４０】
[0047] 干渉計は、通常、レーザ（図示せず）といった光源、基板またはステージといった測定対象のオブジェクトに関する一定の情報（たとえば、位置、アライメント等）を測定する１つ以上の干渉計を備える。図１において、単一の干渉計ＩＦは、例として概略的に示されている。光源（レーザ）は、１つ以上のビーム操作装置によって干渉計ＩＦへの経路が付けられているメトロロジービームＭＴを生成する。１つ以上の干渉計が設けられている場合、異なる干渉計についてメトロロジービームを別々のビームに分割する光学を使用することにより、メトロロジービームをこれらの間で分け合うことができる。
【００４１】
[0048] テーブルＷＴ上の基板をマスクテーブルＭＴのマスクに位置合わせする基板アライメントシステムＭＳは、テーブルＷＴに近い例示の位置に概略的に示されており、基板Ｗ上のマーカ構造に向けられた光のビームを発生させる少なくとも１つの光源と、このマーカ構造から光信号を検知する少なくとも１つのセンサデバイスとを備える。注意すべきことは、基板アライメントシステムＭＳの位置が設計条件によって決まり、設計条件は、リソグラフィ投影装置の実際のタイプによって異なりうることである。
【００４２】
[0049] さらに、リソグラフィ投影装置は、結像および露光工程の実施中に装置設定を制御および調整することができる電子制御システムを備える。電子制御システムの例が図２に概略的に示されている。リソグラフィ投影装置は、高い精度を有するリソグラフィ装置の機能を制御する精巧なコンピューティング資源を備えている。図２は、本発明に関するコンピューティング資源の機能のみを示したものである。コンピューティング資源は、ここに図示されていない追加のシステムおよびサブシステムを備えてよい。
【００４３】
[0050] 機械設定を調整することにより、投影された像を垂直（ｚ）方向に移動させることによりフォーカスオフセットを補償することができる。あるいは、機械設定を調整することにより、水平面（ｘ、ｙ面）の像位置を横方向に移動させることによりアライメントを向上させることができる。
【００４４】
[0051] １つ以上の透過イメージセンサ（ＴＩＳ）を使用して、投影レンズ下のマスクから投影された像の横方向の位置および最適な焦点位置（すなわち、水平位置および垂直位置）を測定することができる。透過イメージセンサ（ＴＩＳ）は、基板テーブル（ＷＴ）と関連付けられた物理的参照面に挿入することができる。一つの実施形態によると、２つのセンサは、基準面上の、ウェーハＷによって覆われた領域の外側の斜め向かいの位置に置いてよい。センサは基板テーブル（ＷＴ）の基板保持面上に搭載することができ、また、これを使用して投影された像の空間像の垂直位置および／または平行位置を直接、測定することができる。
【００４５】
[0052] ＴＩＳは、スペース中のオブジェクトマークの空間像の位置を測定し、かつ該空間像の形状を測定する測定器具である。オブジェクトマークはレチクルまたはレチクルステージ基準上に配置することができる。位置情報を使用して、レチクルを基板テーブルに数学的に結合させることができる。位置情報を使用して、ベストフォーカス（ＢＦ）位置（ｚ位置）かつ正確な横方向の位置（オーバーレイ）に配置された、基板上の像を露光することができる。空間像の形状に関する情報は、機械設定、キャリブレーションおよびモニタリングに使用することができる。
【００４６】
[0053] ベストフォーカス（ＢＦ）位置、すなわち、像のｚ位置は実際のリソグラフィ投影装置を使用して測定することができる。ベストフォーカス位置は、最大のコントラストのｚ位置、たとえば、位置がデフォーカスからフォーカスを経て再びデフォーカスに至るまで移動する場合のコントラスト対位置の曲線の６次多項フィットの極大により定義される位置である。ベストフォーカスは、たとえば、空間像を直接測定する、透過イメージセンサ（ＴＩＳ）（以下に説明される）を使用する、あるいは、他の技術を使用するなどの周知の技術を使用して経験的に決定される。
【００４７】
[0054] 焦点面の位置を測定するために、投影レンズは、マスクＭＡ上（またはマスクテーブル基準面上）に設けられたパターンの像を空間に投影するよう構成してよく、ここで、像は対照的な（コントラスティングな）明るい領域と暗い領域とを備えてよい。基板ステージは、水平方向（１方向または場合によっては２方向、たとえば、ｘ方向およびｙ方向）および垂直方向にスキャンすることができ、それによりＴＩＳのアパーチャが、空間像が存在することが予測されるスペースを通過する。ＴＩＳのアパーチャがＴＩＳのパターンの像の明るい部分および暗い部分を通過するので、光ディテクタの出力は変動する（モアレ効果）。
【００４８】
[0055] ＴＩＳのアパーチャの相対的なステージ位置は、水平スキャン中の光ディテクタ出力の振幅の変化率が最も高くなる位置であり、像の空間横方向位置を示すものである。このタイプのＴＩＳの検出構成の一例が米国特許４，５４０，２７７号により詳細に記載されており、同特許は、ここに言及することにより本明細書に組み込まれる。
【００４９】
[0056] 一実施形態によると、ＴＩＳセンサマークに関連付けられた信号は、一次元（１−Ｄ）スキャンまたは二次元スキャン（２−Ｄ）として発生されうる。１−Ｄスキャンに関して、図３は、位置の関数としてのＴＩＳ強度のグラフを示す。たとえば、図３は、ベストフォーカス位置において行われた水平スキャン、または、最適な水平アライメント位置における垂直スキャンに関する１−Ｄスキャンを示しうる。一実施形態によると、水平面（ｘ-ｙ方向）および垂直面（ｘ、ｙ−ｘ方向）の両方のスキャンの組み合わせである２−Ｄスキャンを行うことができる。１−Ｄスキャンについては、最適な水平アライメント位置において垂直スキャンを行うことができる。別の実施形態によると、水平スキャンを、ｘ、ｙ方向または斜め方向に１つのｚレベルで行うことができる。選択されたＴＩＳ格子からの信号をフィットのために使用することができ、ここで、このフィット手順では、所定の閾値を上回る点を通った１−Ｄ放物線をフィットする。以下に使用される「サンプル」という用語は、測定中に収集されうるサンプルポイントまたはデータポイントであって、サンプル位置およびサンプル値によって表すことができるものを指す。たとえば、放物曲線を生成するために使用される一連のデータポイントは一連の「サンプル」と称することができる。スキャン中に最小限の強度が発見されることを確保するために、より少ないサンプルを得るスキャンの範囲をスキャンの両側に設けることができる。
【００５０】
[0057] 一実施形態によると、図３は、ウェーハテーブルに適用される線速度で取得したサンプルを含む中央部分を有する水平方向のスキャンを示す。スキャンの中央部分のピークは、ＴＩＳセンサの最大アライメントの位置に相当する。以下にさらなる検討がなされるとおり、一実施形態によると、重み付け関数を、一定のサンプルおよび最近隣のサンプルとの間の距離に基づいて実行することができる。この実施形態において、密なサンプリングの領域において得られた測定値には、疎なサンプリングの領域において採られた測定値に対する重みよりも小さい重みを与える。本明細書において使用される「密なサンプル」(“dense samples”)または「密なサンプリング」(“dense sampling”)とは、「疎なサンプル」(“sparse samples”)に対して間隔がより密であるサンプルのことをいう。本発明の一実施形態において、図３に示される水平スキャンは、ＴＩＳがベストフォーカス（ＢＦ）位置、すなわち、ベストフォーカスの水平距離に相当する像のｚ位置に位置する場合に行われる。この位置は、たとえば、レチクルを含む面に対して決定することができる。したがって、水平スキャン中に、ＴＩＳマスク部分は、ベストフォーカスの水平面（または「ベストフォーカス面」）内を移動する。ベストフォーカス面は、ＴＩＳマスク部分が図１に示される垂直方向ｚに移動するので、たとえば、ＴＩＳセンサにより検出される放射の最大強度の位置によって決定することができる。たとえば、図４は、コンビネーションキャプチャスキャンのためにＴＩＳセンサマーク上の信号を２−Ｄスキャンした結果を示す。一実施形態によると、コンビネーションキャプチャスキャンは、水平スキャンおよび垂直スキャンの組み合わせである。図４の等高線(contour)はＴＩＳによって測定された強度の等高線であり、白い領域は最大強度の位置を示している。したがって、地点Ｖ付近の垂直位置をＢＦ位置として使用することができる。したがって、図３のスキャンは、ＶとＶ２を結ぶ線の一部を越えてＨ方向に沿って行われる。
【００５１】
[0058] 図５aないし図６ｂは、本発明の実施形態のサンプリング動作を示すために使用される１−Ｄスキャンの例である。図５aおよび図５ｂでは、一連のデータポイントがｘ位置の関数としてプロットされている。Ｙ値は、たとえば、ＴＩＳセンサで受信した光信号の強度を表すことができる。ｘ値は、ウェーハテーブルといったサンプルステージ上の位置を表すことができる。アライメントを行うために使用される多くの測定スキームでは、たとえば、サーボモーターがステージを駆動するので、サンプルポイントが一定間隔で記録される（放射強度測定が行われる）。このステージは、たとえば、水平の「ｘ」方向に駆動することができる。サンプルポイントは、ｘ方向に一定間隔の距離で記録されることが多い。しかしながら、図５ａないし図６ｂに示されるように、ステージのトランスレーション(translation)速度が公称速度から実際は変化することにより、データポイントの実際の間隔に変動が生じる。図５ａおよび図５ｂは、サンプル間隔のゆるやかな摂動(perturbation)がＸ位置の関数として生じる場合を示す。すなわち、近隣データポイントのｘ方向に沿った間隔がポイント−０．８からポイント０．８までゆるやかに拡大および縮小する。さらに、−Ｘ領域では、サンプルポイントの全体の密度が＋Ｘ領域とは異なりうる。
【００５２】
[0059] アライメントは、最大のＹ値のｘ位置に基づいて決定することができる。この最大のＹ値とは、放射強度のピークに相当するものである。通常の方法では、最大のＹ値と対応するＸ位置（アライメント位置）を決定することができる曲線を生成するためにフィットが行われる。多くの関数を使用してサンプルデータをモデル化し、アライメント位置を決定するために使用する最良のフィットを生成することができる。図５aないし図６ｂには、データをモデル化するために正弦関数を使用した一例が示されている。図５aおよび図５ｂにおけるゆるやかに変化するサンプル位置の摂動は、相対度数(relative frequency)１に相当し、ここで、相対度数とは、サンプル測定の期間に対する摂動の期間の測度である。図５aおよび図５ｂの例において、あるサンプルとその近隣のサンプルとの相対的間隔の摂動はゆるやかに変化する正弦関数に従っている。スキャン全体の長さに相当する期間中、相対度数が１であるので、サンプル間隔における正弦関数の摂動も１つの周期となる。したがって、サンプル間隔はスキャンの開始時に第１の値で始まり、１つの周期を経て正弦関数にしたがって増加および減少し、スキャンの終了時には第１の値に戻る。このゆるやかに変化する摂動を使用して、公称線速度でのスキャン中のテーブル速度のゆるやかに変化するエラーを近似させることができる。
【００５３】
[0060] 図５ａおよび図５ｂの垂直線は、適用した密度摂動に基づいて計算されたアライメント位置のずれを示す。図５ａの場合において、サンプル密度全体に基づいて、マイナスＸ方向にわずかな移動が見られ、一方、図５ｂの場合は、プラスＸ方向にわずかな移動が生じている。これらの差（フィットエラー）は、測定されたピーク強度の位置に対して、計算されたアライメント位置が曲線フィットから移動しているを示す。
【００５４】
[0061] 図６ａおよび図６ｂでは、正弦関数のサンプル密度摂動の相対度数は、図５aおよび図５ｂの場合よりも大幅に高い（相対度数＝７．５、−１から１までのフルスキャン内で正弦関数の摂動が７．５周期であることを意味する）。すなわち、Ｘ方向に沿ったサンプル測定の密度は、密に集まったポイントと疎に集まったポイントとの間で急激に拡大および縮小する。この場合、図示される別のサンプル分布については、ピーク強度位置からの、計算されたアライメント位置のずれは、−Ｘまたは＋Ｘ方向のいずれかに大幅に大きくなる。したがって、サンプル密度の急激な変動は、計算されたアライメント位置の移動にはるかに大きな影響を及ぼす。
【００５５】
[0062] 図５ａないし図６ｂの例では、各一連のデータポイントについて計算されたベストフィットカーブは、最大強度を有するサンプルに相当する位置に対してＸ方向に移動したピーク位置を有する。データポイント間の距離が変化する相対的な割合に応じて、ピーク位置を判定するために使用される曲線のフィットエラーが大きくまたは小さくなりうる。すなわち、ベストフィットカーブのピーク位置は、多かれ少なかれ、最大強度のサンプル位置から移動する。
【００５６】
[0063] 図７は、本発明の一実施形態による方法を使用する効果を示す曲線（カーブ）の例である。２つの曲線が示されている。第１の曲線は、標準的なフィット方法を使用して摂動の頻度の関数として、摂動の異なる位相による平行移動(translation)の標準偏差を示す。標準偏差はフィットエラーの適切な測度を表すものである。本発明の一実施形態によると、第２の曲線は、適用される重み付けされたフィットを使用するトランスレーションの標準偏差を示す。この標準偏差は、所定のサンプルと最近隣のサンプルとの間の距離に基づく不均一なサンプル分布を示すものである。この場合、標準偏差（フィットエラーを示す）は全体的に小さいものとなる。適用される本発明の重み付け訂正を行わなければ、サンプル測定値に基づく曲線フィットのサンプル密度摂動の影響は、図示されている相対度数の範囲の大部分に関して、重み付け訂正が適用される場合よりも明らかに大きい。そのため、ウェーハスキャン中（図示の相対度数の範囲）の理想的なスキャン速度(scan rate)に対する周期的な摂動の可能性のある頻度のほとんどについて、本発明は、サンプル密度の重み付けがなされていないカーブフィットによる方法とは異なり、実際のアライメント位置を決定する際によりフィットエラーをより低くするよう動作する。さらに、平均して、サンプル密度の加重がなされたフィットエラーは、図示の相対度数の範囲にわたり、加重がなされないフィットエラーよりも実質的に少ない。
【００５７】
[0064] 表Iは本発明の実施形態によるサンプルデータの重み付けされたフィットを行うためのルーティンの例を示す。重み付け係数(weighting factor)は、最近隣サンプルへの距離に基づいて各サンプルに適用される後、最小二乗線形フィット(least squares linear fit)が適用される。
表I
% generate sampling positions（サンプル位置生成）
% prepare local dense/sparse sampling（ローカル密／疎サンプル準備）
dx = 0.05 * sin(pi*(x1*fi(i)+pj(j)));
x2 = x1 + dx;
% Calculate function sinc^2（関数sinc^2計算）
f1 = sinc( x1 ).^2;
f2 = sinc( x2 ).^2;
% perform thresholding for quadratic fit（二次フィット用閾値化実行）
ind1 = find( f1 > 0.5 );
ind2 = find( f1 > 0.5 );
% Set up fit matrices (quadratic)（フィットマトリックスセットアップ（二次））
A1 = [ones(1,length(ind1)); x1(ind1)'; x1(ind1)'.^2];
A2 = [ones(1,length(ind1)); x2(ind2)'; x2(ind2)'.^2];
% Perform fit（フィット実行）
C1 = f1(ind1)'/A1;
C2 = f2(ind2)'/A2;
% Calculate "aligned position"（「アラインド位置」計算）
ax1(i,j) = -C1(2) / (2*C1(3));
ax2(i,j) = -C2(2) / (2*C2(3));
% Perform weighted fit, （重み付けフィット実行）
% step 1, sort original x values;（ステップ１，オリジナルｘ値ソート）
[x, ind] = sort(x2);
% step 2, determine weight factor for each sample（ステップ２，各サンプルの重み係数決定）
xx = abs(x * ones(1, length(x)) - ones(length(x),1) * x');
for cnt=1:length(x);
tmp = sort(xx(cnt,:));
tmp(1) = [];
if (tmp(1) == 0)
w(ind(cnt)) = 0;
else
% distance to nearest neighbours（最近隣サンプルまでの距離）
w(ind(cnt)) = mean( tmp(1:2) );
end
end;
w = sqrt(0.2 + (w - min(w))/(max(w)-min(w)) );
% step 3, select only those samples according to threshold & perform fit （ステップ３，閾値に従うサンプルのみの選択及びフィット実行）
f = f2(ind2);
w = w(ind2);
A2w = (ones(3,1)*w) .* A2;
C2w = (w.*f') / A2w;
% Calculate "aligned position" after weighted fit（重み付けフィット後「アラインド位置」計算）
ax2w(i,j) = -C2w(2) / (2*C2w(3));
end
【００５８】
[0065] 本発明の例示的な実施形態において、アライメントカーブを生成するために選択されたデータポイントは、閾値を上回る放射強度と関連付けられたデータポイントに相当する。ベストフィットカーブ（アライメントカーブ）を生成するための補間は、放射強度が閾値を超えているデータポイントを使用して行う。ここで、各データポイントについて複数の近隣データポイントが選択され、それにより、重み付け係数は、上述のとおり、データポイントの密度に基づいて調節される。遠く離れたサンプルが重み付けに対して大きく影響することはないので、使用されている近隣サンプルの量は比較的小さい数値に限定することができる。おそらく、各データポイントと関連して使用される近隣データポイントの量はおよそ１０を下回る。本発明の例示的な実施態様において、使用されている近隣データポイントの量は、およそ５を下回る。対象となっているデータポイント近くのデータポイントの密度の変化に応じて、データポイントの一方の側で選択されている近隣データポイントの数は、データポイントの他方の側において選択されたデータポイントの数と同じあってよく、あるいは、異なっていてもよい。たとえば、公称線速度がウェーハテーブルに適用されるＴＩＳスキャン中、公称線速度に対する摂動によって、図６ａまたは図６ｂに示されるデータポイントの不均一な分布が生じることになりうる。対象となっているデータポイントによって、４つの最近隣データポイントのグループ、たとえば、所定のデータポイントを中心として各側に２つずつ、あるいは、一方の側に３つとその反対側に１つが分布されうる。
【００５９】
[0066] 本発明の一実施形態において、カーブフィッティングが各データポイントについて少数の近隣データポイントを使用して採用される場合、データポイントは、ＴＩＳスキャンなどのウェーハスキャン中に収集することができる。また、アライメントカーブを生成するための補間は、リアルタイムで、あるいは、リアルタイムに近い状態で行うことができる。そのため、各データポイントについて少ない計算量に基づいて決定されたアライメントカーブによって、フィットカーブの各データポイントについてより広範な計算を必要とする公知の方法と比較して、アライメント動作の時間が短縮される。
【００６０】
[0067] 注目すべきことは、本発明の範囲が、データポイント間の間隔に変化がある１セットのサンプルデータに基づいてベストフィットカーブを決定するために適用することができる正弦関数以外のその他の関数を含むことである。さらに注目すべきことは、本発明の特定の実施形態に関して本明細書に記載されているベストフィットカーブを決定する手順がアライメントデバイスに関連して使用されるシステム以外のシステムに適用できることである。不均一サンプル間隔（密度）に基づいてフィットカーブのピーク位置を決定することは、カーブフィッティングに使用されるデータポイントの分布が均一分布と異なる多くのシステムに適用可能である。
【００６１】
[0068] 図２は、本発明の特定の実施形態において使用されるコンピュータ構成８を概略的に示したものである。このコンピュータ構成は、周辺機器を有するホストプロセッサ２１を含む。ホストプロセッサ２１は、指示やデータを記憶するメモリユニット１８、１９、２２、２３、２４、１つ以上の読み出しユニット３０（たとえば、フロッピーディスク１７、ＣＤ−ＲＯＭ２０、ＤＶＤ等を読み出すためのもの）、キーボード２６およびマウス２７といった入力装置、モニタ２８ならびにプリンタ２９といった出力装置に接続されている。トラックボール、タッチスクリーンまたはスキャナといったその他の入力デバイスおよびその他の出力装置を設けてもよい。
【００６２】
[0069] 入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置３１は、リソグラフィ投影装置への接続のために設けられている。Ｉ／Ｏ装置３１は、アクチュエータおよびセンサとの間で送受信された信号を処理するよう構成されている。これらのアクチュエータおよびセンサは、本発明による投影システムＰＬの制御に関与している。さらに、ネットワークＩ／Ｏ装置３２はネットワーク３３への接続のために設けられている。
【００６３】
[0070] メモリユニットは、ＲＡＭ２２、（Ｅ）ＥＰＲＯＭ２３、ＲＯＭ２４、テープユニット１９およびハードディスク１８を備える。しかし、当然のことながら、当業者には公知であるその他のメモリユニットを設けてもよい。さらに、１つ以上のメモリユニットをプロセッサ２１から離れた位置に物理的に配置してもよい。プロセッサ２１は、１つのボックスとして図示されているが、当業者には既知であるように、並行して機能するかあるいは１つのメインプロセッサによって制御されているいくつかの処理ユニットを備えてよく、また、これらの処理ユニットは、互いに離れて配置されてもよい。
【００６４】
[0071] さらに、コンピュータ構成８は、リソグラフィ投影装置の位置から離れた位置に配置することができ、また、さらなるネットワーク接続を介してリソグラフィ投影装置に機能を与えることができる。
【００６５】
[0072] 投影装置は、投影システム内の光エレメントおよびステージ位置を操作することにより投影システムの光学的な設定を調節することができるアチュエーティングデバイスＡＤを備えている。アチュエーティングデバイスＡＤはコントロールシステム（図示せず）と制御信号を交換するための入力ポートおよび出力ポートを備えている。本発明のコンピュータ構成８は、露光中、フィーチャのオーバーレイのずれを可能な限り低減する態様で投影システムの設定を制御および調整することができる。注目すべきことは、コンピュータ構成８がリソグラフィ投影装置からのステータス信号を受信できることである。ステータス信号は、投影システムおよび／またはリソグラフィ投影装置の他の部分の状態および／または設定に関係するものである。当業者には分かるように、ステータス信号は、電子制御システムのタイミングおよび／または応答に影響を与えうる。
【００６６】
[0073] 一実施形態によると、Advanced Process Control（ＡＰＣ）システムを使用して良好なオーバーレイをもたらすことができる。ＴＩＳ測定の結果に基づいて、ＡＰＣシステムは、オーバーレイ訂正を計算することができる。このオーバーレイ訂正は、オーバーレイエラーを最小限にするようスキャナを調整するために使用される。
【００６７】
[0074] 本発明の一実施形態によると、リソグラフィ装置におけるアライメントカーブを生成する方法は、アライメントカーブがウェーハテーブルとともに移動するオブジェクトと関連付けられた複数のデータポイントを測定することに基づいており、該データポイントが位置および該位置と関連付けられた放射強度を含む方法であって、ベストフィットカーブを生成するために複数のデータポイントの補間を行うことと、間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔の疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、補間中に複数のデータポイントに割当てられた重み付けを調節することと、を特徴としている。
【００６８】
[0075] 本発明の別の実施形態によると、マスクを支持するよう構成されたマスクテーブルと、ウェーハを支持するよう構成されたウェーハテーブルと、投影システムとを備える、アライメントカーブを生成するデバイスは、その制御システムが、（ｉ）ウェーハスキャン中に生成された放射強度測定値から複数のデータポイントを生成し、（ｉｉ）ベストフィットカーブを生成するために複数のデータポイントの補間を行い、（ｉｉｉ）間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、補間中に複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節する、ように構成されている、ことを特徴としている。
【００６９】
[0076] 本発明のさらなる実施形態によると、リソグラフィ装置におけるオーバーレイを制御する方法は、ベストフォーカスの面内でイメージセンサを使用して一次元（１−Ｄ）スキャンを行うことと、一次元スキャンに基づいてデータポイントのセットを生成することとを備え、各データポイントが測定された強度および位置を表す方法であって、データポイントのセットに適用されている密度に関して重み付けされたフィットに基づいてベストフィットカーブを生成するステップと、ベストフィットカーブのピーク位置に基づいて最適なアライメントに相当する最大強度の位置を決定するステップとを特徴とする。
【００７０】
[0077] 本発明の別の実施形態によると、リソグラフィ装置におけるオーバーレイを制御するシステムであって、マスクを支持するよう構成されたマスクテーブルと、ウェーハを支持するよう構成されたウェーハテーブルと、ウェーハテーブルに合わせて移動し、検出された光強度のピークに基づいてアライメント位置を決定するよう構成されたイメージセンサと、投影システムとを備え、制御システムが、（ｉ）イメージセンサを使用してウェーハスキャン中に生成される複数のデータポイントを生成し、（ｉｉ）ベストフィットカーブを生成するために複数のデータポイントの補間を行い、（ｉｉｉ）密なデータポイントに対して小さな重みを与え、疎なデータポイントに対して大きな重みを与えるように、補間中に複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節する、よう構成されている、ことを特徴とする。
【００７１】
[0078] 本発明のさらなる実施形態によると、不均一に分布したデータポイントに基づいて曲線におけるフィットエラーを低減させる方法であって、それぞれが位置および値に関連付けられている複数のデータポイントを生成することと、ベストフィットカーブを生成するために複数のデータポイントの補間を行うこととを含む方法は、間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、補間中に複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節することを特徴とする。
【００７２】
[0079] 本発明の好ましい形態を開示してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の効果の一部を達成するさまざまな変更および修正を行うことができることは当業者には明らかである。また、合理的な当業者にとっては、同じ機能を実行する他のコンポーネントを適切に代用できることは明らかである。さらに、本発明の方法は、同じ結果を達成できる、適切なプロセッサ指示を使用するすべてのソフトウエアの実装で、あるいは、ハードウェハ論理とソフトウエア論理の組み合わせを利用した混合の実装で達成することができる。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ決定される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】[0028] 少なくとも１つのマーカ構造を含むリソグラフィ投影装置を示す。
【図２】[0029] 本発明の一実施形態によるコンピュータ構成を概略的に示す。
【図３】[0030] 透過イメージセンサにより生成された一次元の強度対位置のグラフを示す。
【図４】[0031] 透過イメージセンサの水平方向および垂直方向に位置合わせされた（ベストフォーカス）位置の決定に使用することができる二次元スキャンを示す。
【図５ａ】[0032] サンプル密度がＸ方向に沿ってゆるやかに変化しているサンプル分布の例を示す。
【図５ｂ】[0032] サンプル密度がＸ方向に沿ってゆるやかに変化しているサンプル分布の例を示す。
【図６ａ】[0033] サンプル密度がＸ方向に沿って急激に変化しているサンプル分布の例を示す。
【図６ｂ】[0033] サンプル密度がＸ方向に沿って急激に変化しているサンプル分布の例を示す。
【図７】[0034] 本発明の一実施形態による方法の使用の効果を示す曲線の例を示す。
【技術分野】
【０００１】
[0001] 本発明は、リソグラフィ装置におけるアライメントのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002] 本発明は、放射投影ビームを供給する放射システム、所望のパターンに従って投影ビームにパターン付けする働きをするパターニングデバイスを支持するサポート構造、基板を保持する基板テーブル、および、基板のターゲット部分上にパターン付きビームを投影する投影システムを備えるリソグラフィ投影装置の分野に関するものである。
【０００３】
[0003] 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に作り出されるパターンに対応するパターンが断面に付与されている入射ビームを与えるために使用することができるデバイスを指すものと広義に解釈すべきである。ここでの文脈においては「ライトバルブ」という用語も使用することができる。一般的に、パターンは、ターゲット部分に作り出されたデバイス、たとえば、集積回路やその他のデバイスなどの特定の機能層に対応する。このようなパターニングデバイスの例としては以下が含まれる。
【０００４】
[0004] マスク。マスクの概念はリソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、Alternating位相シフト、Attenuated位相シフトといったマスクタイプや、さまざまなハイブリッドマスクタイプを含むものである。放射ビーム中にこのようなマスクを置くことにより、マスク上のパターンに従ってマスクに当たる放射が選択的に透過される（透過マスクの場合）か、または反射される（反射マスクの場合）。マスクの場合、サポート構造は、一般的にマスクテーブルであり、このマスクテーブルによって、マスクが入射放射ビーム中の所望の位置に保持されること、また、マスクがビームに対して移動すること（そのように望む場合に）を確保する。
【０００５】
[0005] プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレサブル面がある。このような装置の背景にある基本原則は、反射面のアドレス領域は、たとえば、入射光を回折光として反射する一方、非アドレス領域は入射光を非回折光として反射する。適切なフィルターを使用して、非回折光を反射ビームから除去し、回折光のみを残すことができる。この態様において、ビームは、マトリクスアドレサブル面のアドレッシングパターンに従ってパターン付けされる。プログラマブルミラーアレイの別の実施形態では、マトリクス状に配置された小型ミラーであって、適切な局在電界を適用することにより、または、圧電アクチュエータを使用することにより、それぞれを軸を中心にして個別に傾斜させることができる小型ミラーを使用している。ここでも、ミラーはマトリクスアドレサブルであり、そのため、アドレスミラーは非アドレスミラーとは異なる方向に入射ビームを反射する。このように、反射ビームは、マトリクスアドレサブルミラーのアドレッシングパターンにしたがってパターン付けされる。必要とされるマトリクスアドレッシングは適切な電子回路を使用して行うことができる。
【０００６】
[0006] 上述の両方の場合において、パターニングデバイスは１つ以上のプログラマブルミラーアレイを備えることができる。本明細書において言及されているミラーアレイに関するさらなる情報は、たとえば、米国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５２３，１９３号ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号から得ることができ、これらはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。プログラマブルミラーアレイの場合、サポート構造は、たとえば、フレームまたはテーブルとして実施することができ、これらは必要に応じて固定式または可動式にすることができる。
【０００７】
[0007] プログラマブルＬＣＤアレイ。この構成の一例は米国特許第５，２２９，８７２号に記載されており、これはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。上述と同様に、この場合のサポート構造は、たとえば、フレームまたはテーブルとして実施することができ、これらは必要に応じて固定式または可動式にすることができる。
【０００８】
[0008] 説明を簡単にするために、本文章の残りの部分は、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルに関する例に特に向けられたものとなっている場合がある。しかしながら、そのような例において論じられている一般原則は、本明細書の上記に記載されているパターニングデバイスのより広義な内容で理解されるべきである。
【０００９】
[0009] リソグラフィ投影装置は、たとえば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、パターニングデバイスは、そのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンは、放射感応性材料（レジスト）層でコートされた基板（シリコンウェーハ）のターゲット部分（たとえば、１つ以上のダイを備えるもの）上で結像することができる。一般に、単一のウェーハが、投影システムを介して１つずつ連続的に照射された隣接するターゲット部分のネットワーク全体を含む。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを採用している現在の装置では、２つの異なるタイプの機械に区別することができる。リソグラフィ投影装置の１つのタイプでは、１回の露光でマスクバターン全体を各ターゲット部分に露光することによりターゲット部分の照射が行われる。このような装置を一般に、ウェーハステッパまたはステップアンドリピート装置という。
【００１０】
[0010] 一般にステップアンドスキャン装置と呼ばれる別の装置においては、各ターゲット部分は、投影ビーム下のマスクパターンを所定の基準方向（「スキャン方向」）に漸進的にスキャンすると同時に、この方向と平行または逆平行に基板テーブルをスキャンすることにより照射される。一般に、投影システムは、拡大係数Ｍ（通常＜１）を有するので、基板テーブルをスキャンする速度Ｖは、マスクテーブルをスキャンする速度のＭ倍の係数となる。本明細書に記載されているリソグラフィ装置に関するより詳細な情報は、たとえば、米国特許第６，０４６，７９２号から得ることができ、これはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。
【００１１】
[0011] リソグラフィ装置を使用した製造方法において、パターン（たとえば、マスク中のもの）は、放射感応性材料（レジスト）層によって少なくとも部分的に被覆された基板上に結像される。この結像段階より前に、下塗り、レジストコート、ソフトベークなど、さまざまな処理を基板に対して行うことができる。露光後には、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、結像されたフィーチャの測定および検査といった、他の処理を基板に対して行うことができる。この一連の処理は、たとえば、集積回路（ＩＣ）といったデバイスの個々の層にパターン付けする基礎として使用される。このようなパターン付けされた層に対しては、その後、エッチング、イオンインプランテーション（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学的機械研磨等のさまざまな処理を行うことができ、これらはすべて個々の層の仕上げを行うためのものである。複数の層が必要である場合、処理またはこれを変更したものが各新しい層に対して繰り返される。最終的には、デバイスのアレイが基板（ウェーハ）上に現れることとなる。これらのデバイスはその後ダイシング、ソーイングといった手法により分割され、それから、個々のデバイスをキャリアに搭載し、ピンに接続するなどを行うことができる。このような処理に関するさらなる情報は、たとえば、Peter van Zant, “Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing”, Third Edition, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4から得ることができ、これはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。
【００１２】
[0012] 説明を簡単にするために、以後、投影システムは「レンズ」と称する場合がある。但し、この用語は、たとえば、屈折光学システム、反射光学システムおよび反射屈折システムを含む、さまざまなタイプの投影システムを含むものと広義に解釈すべきものである。また、放射システムは、放射ビームの誘導、整形、または制御を行うために、上述のデザインタイプのいずれかに従って機能するコンポーネントを備えてよく、これらのコンポーネントは総称的にまたは単独で「レンズ」と呼んでもよい。
【００１３】
[0013] さらに、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプものであってよい。このような「マルチステージ」装置では、追加のテーブルを並行して使用してもよく、あるいは、一方の１つ以上のテーブル上で準備段階を実行する間に、他方の１つ以上のテーブルを露光に使用してもよい。デュアルステージリソグラフィ装置は、たとえば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１号に記載されており、これらはここに言及することにより本明細書に組み込まれる。
【００１４】
[0014] 本明細書では、集積回路の製造において本発明による装置を使用することについて具体的に言及しているが、このような装置には他に多くの潜在的な用途があることは明らかである。この装置は、たとえば、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、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用することができる。当業者には分かることであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使われている用語「レチクル」、「ウェーハ」または「ダイ」はすべて、それぞれより一般的な用語「マスク」、「基板」または「ターゲット部分」に置き換えられるものと考えるべきである。
【００１５】
[0015] 本明細書において、「放射」および「投影ビーム」という用語は、とりわけ、紫外線（ＵＶ）放射（たとえば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有するもの）や極端紫外線（ＥＵＶ）放射（たとえば、５−２０ｎｍの範囲の波長を有するもの）を含む、あらゆる種類の電磁放射を包含するために使用されている。
【００１６】
[0016] リソグラフィ処理のために、ウェーハ上の後続の層のパターンの位置は基板上のデバイスフィーチャを正確に定義するために可能な限り正確であるべきである。これらのフィーチャはすべて、指定された公差内のサイズとするべきである。オーバーレイは機能デバイスをつくるために、特定された公差の範囲内とすべきである。この目的のため、リソグラフィ投影装置は、パターン上のレジスト層において定義されているように、マスクパターンとの基板上のパターンのオーバーレイを決定するオーバーレイ測定モジュールを備える。
【００１７】
[0017] オーバーレイシステムは通常、光エレメントによる測定を行う。基板上のパターンの位置に対するマスクパターンの位置が、光源により照明されている光マーカからの光応答を測定することにより、決定される。この光マーカによって発生された信号は、センサ構成により測定される。オーバーレイは、センサの出力から導き出すことができる。
【００１８】
[0018] 光マーカは、製造ライン全体に沿ったマイクロ電子デバイス処理（またはＩＣ処理）中に使用される。front end of line（ＦＥＯＬ）の間、マーカは、たとえば、トランジスタ構造の製造中のオーバーレイに使用される。back end of line（ＢＥＯＬ）中のその後の段階では、マーカは、たとえば、接続線等のメタライゼーション構造やビアのオーバーレイのために必要となる。注目すべきことは、両方の場合において、必要とされるオーバーレイの正確性に見合うようマーカの完全性を十分なものにしなければならないことである。
【００１９】
[0019] 従来のシステムでは、オーバーレイ制御用のマーカ構造が基板の一部の領域に存在することにより、さらなるパターンが基板に既に存在する状態で、（露光および現像の後に）レジスト層中のマスクパターンのオーバーレイを制御することが可能となっている。オーバーレイ制御用の公知構造とは、いわゆるオーバーレイメトロロジーターゲット(overlay metrology target)であり、これは、４つの長方形のブロックと架空の正方形の複数辺のうちの１辺に沿った長さで配置された構成部分とを有する第１構造および第１構造と同様であるがこれよりも小さい第２構造を含むことができる。２つの連続する層におけるパターンのオーバーレイを決定するために、第１構造および第２構造のうちの一方が第１の連続する層のパターンにおいて定義され、第１構造および第２構造のうちの他方が第２の連続する層のレジスト層のパターンにおいて定義される。使用の際は、第１構造および第２構造の両方について、位置（たとえば、重心）が、たとえば、第１および第２の構造内のそれぞれの長方形ブロックのエッジを検出することにより、あるいは、参照ターゲットに対する相関技術を使用して決定することができる。第１および第２の構造の重心位置の違いから、これら２つの構造のオーバーレイが決定される。従来のシステムでは、ボックスインボックスターゲット(box-in-box target)といった他のオーバーレイメトロロジーターゲットもまた公知である。
【００２０】
[0020] 適切な処理を行うために、マーカ構造の構成部分がデバイスフィーチャ（の一部）と同じ材料を含むべきであること、また、その大きさがマイクロ電子デバイスのフィーチャの大きさと同様であるべきであることが一般的に認識されている。同様の大きさを維持することにより、集積回路の処理中に生じるサイズに起因するずれを回避することができる。このことは、反応性イオンエッチング処理中のマイクロローディング効果から生じうるものである。サイズに起因するずれは広いマーカ領域の周囲にあるデバイス構造において生じる可能性があり、あるいは、構造の化学的機械研磨（ＣＭＰ）のサイズ依存性によって生じる場合もある。
【００２１】
[0021] 米国特許第５，９１７，２０５号は、回路パターンフィーチャに基づくフォトリソグラフィアライメントマークを開示している。アライメントマーカ構造は、そのエンベロープ(envelope)がマーカ構造に対応する態様で並べられた複数のサブエレメントにより模倣されたものとなっている。さらに、各サブエレメントは、マイクロ電子デバイスのクリティカルフィーチャサイズに相当する寸法を持っている。基本的に、マーカのサイズに起因する処理のずれの解決策は、大きなマーカを「細切れ」(“chop up”)にして、デバイス（または「製品」(“product”)）のフィーチャに似た多数の小さなサブエレメントをつくることである。その他の欠点は公知のシステムと同様に存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
[0022] オーバーレイ制御は、スペースにおけるオブジェクトマークの空間像を測定するシステムおよび方法を使用して改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
[0023] 本発明の一態様によると、透過イメージセンサのアライメントを採用してリソグラフィ投影装置の投影システムにおけるオーバーレイエラーを低減することによりオーパーレイ制御を改善するシステムおよび方法が提供される。特に、サンプルが空間的に不均一に分布されうる透過イメージセンサを使用した測定値から決定されるアライメント位置の正確性を改善するシステムおよび方法が提供される。
【００２４】
[0024] 本発明の別の態様によると、オーバーレイメトロロジーターゲットの位置合わせに関連する効率が向上される。一実施形態によると、アライメントカーブは、線速度を使用して取得したサンプル（データポイント）から得られ、このアライメントカーブはその中央部分が最大となっている。アライメントカーブは、位置の関数として、測定された放射強度を表すデータポイントに基づく曲線であり、そのピーク位置は最大のアライメント条件の決定に使用される。重み付け関数は、所定のサンプルと最近隣のサンプルとの距離に基づくアライメントカーブに対して実施することができる。ここで、サンプルが密な領域で行われた測定値に対して与える重みは、サンプルが疎な測定値に対するものよりも小さくなる。よって、本発明は、所定のサンプルと最寄りの近接サンプルとの間の距離に基づく不均一サンプル分布についての重み付けフィットをもたらす。重み付けフィットは、ベストフィットカーブであるアライメントカーブをもたらし、そのピーク位置はデータポイントに基づく最大値の位置により密接に近似するものとなっている。この最大値は、たとえば、公称線速度スキャンのためのアライメントセンサ位置の関数として記録された最大放射強度を表すことができる。この公称線速度スキャンの速度はスキャン中に変動するため、データポイント間の間隔にばらつきが生じる。
【００２５】
[0025] また、本発明の別の実施態様では、結像処理中にオーバーレイマークの位置合わせを行うシステムが提供される。このシステムは、マスク、投影システム、および、結像処理の実行中に機械のパラメータを制御および調節するよう構成された制御システムを備える。制御システムは、ホストプロセッサ、指示およびデータを記憶するメモリ、投影システムのアクチュエータおよびセンサとの間で送受信される信号を処理する入出力装置を備えてもよい。ホストプロセッサは、指示およびデータを処理するメモリと、信号を制御する入出力装置とに接続されている。
【００２６】
[0026] さらに、本発明の一態様では、結像処理中にオーバーレイマークの位置合わせを行うシステムによりロードされるコンピュータプログラムが提供される。このシステムは、マスク、投影システム、および、結像処理の実行中に機械パラメータを制御および調節するよう構成されている制御システムを備える。制御システムは、ホストプロセッサ、指示およびデータを記憶するメモリ、ならびに、投影システムのアクチュエータおよびセンサとの間で送受信される信号を処理する入出力装置を備えてもよい。ホストプロセッサは、指示およびデータを処理するメモリと、信号を制御する入出力装置とに接続されている。
【００２７】
[0027] また、本発明のさらなる態様では、放射の投影ビームをもたらす放射システム、パターンに従って投影ビームにパターン付けするために使用されるパターニングデバイスを支持するサポート構造、基板を保持する基板テーブル、および、基板のターゲット部分にパターン付きビームを投影するための投影システムが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
[0035] 図１は、本発明の一実施形態による、少なくとも1つのマーカ構造を含むリソグラフィ投影装置を概略的に示す。このリソグラフィ装置は以下を備える。
・ 放射（たとえば、ＵＶ（紫外線）またはＥＵＶ（極端紫外線）放射）の投影ビームＰＢをもたらす照明システムＩＬ。この特定の場合において、放射システムは放射ソースＳＯも含む。
・ 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第１のポジショナ（図示せず）に接続され、パターニングデバイスＭＡ（たとえば、マスク）を支持する第１のサポート構造ＭＴ（たとえば、マスクテーブル）。
・ アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２のポジショナＰＷに接続され、基板Ｗ（たとえば、レジストコートシリコンウェーハ）を保持する第２のサポート構造ＷＴ（たとえば、ウェーハテーブル）。
・ パターニングデバイスＭＡにより投影ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば、１つ以上のダイを備えるもの）上に結像させる投影システムＰＬ（たとえば、反射投影レンズ）。
【００２９】
[0036] 投影システムＰＬにはシステムの設定を調節するアクチュエーティングデバイスＡＤが設けられている。設定を調節する動作は以下に詳細に説明する。
【００３０】
[0037] 本明細書に記載されるとおり、リソグラフィ装置は透過タイプのもの（たとえば、透過型マスクを備える）である。しかし、この装置は反射タイプのもの（反射型マスクを備える）であってもよい。あるいは、この装置は、上述のタイプのプログラマブルミラーアレイといったその他の種類のパターニングデバイスを採用してもよい。
【００３１】
[0038] 放射ソースＳＯ（たとえば、水銀ランプまたはエキシマレーザ）は放射ビームを生成する。このビームは、直接、または、たとえば、ビームエキスパンダＥｘといったコンディショニングエレメントを通過した後に照明システム（イルミネータ）ＩＬに供給される。照明システムＩＬはさらにビームを条件付けし、ビームＰＢの強度分布の外側および／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）を設定するための調節可能な光エレメントＡＭを備えることができる。さらに、通常、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構成要素を含むことができる。このようにして、マスクＭＡに当たるビームＰＢの断面に任意の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００３２】
[0039] 図１に関して注目すべきことは、ソースＳＯが（ソースＳＯが、たとえば、水銀ランプである場合によく見られるように）リソグラフィ装置の筐体内にあってよいことである。あるいは、ソースＳＯは、リソグラフィ投影装置から離れていてもよく、ソースＳＯが生成するビームは（たとえば、適切な誘導ミラーを用いて）装置に供給される。後者の場合はソースＳＯがエキシマレーザであることが多い。本発明は両方の場合に適用することができる。
【００３３】
[0040] ビームＰＢは、マスクテーブルＭＴに保持されるマスクＭＡに入射する。マスクＭＡを通過した後、ビームＰＢはレンズＰＬを通過する。このレンズＰＬは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームＰＢを集束させる。第２のポジショナＰＷおよび干渉計ＩＦを用いて、基板テーブルＷＴを、たとえば、ビームＰＢの経路上に異なるターゲット部分Ｃを配置するように正確に移動させることができる。同様に、第1のポジショナ（マスクテーブルＭＡ上で動作する）を使用して、たとえば、マスクライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後に、あるいは、スキャン中に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に配置することができる。一般に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの移動は、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。これらのモジュールは図１に明示されていない。しかしながら、ウェーハステッパの場合（ステップアンドスキャン装置とは異なり）、マスクテーブルＭＴはロングストロークアクチュエータに接続されてよく、あるいは、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、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアラインすることができる。
【００３４】
[0041] 図示の装置は２つのモードで使用することができる。
【００３５】
[0042] 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は基本的に静止状態を保ちつつ、ビームＰＢに付けられたパターン全体が１回の動作（すなわち、一回の「フラッシュ」）でターゲット部分Ｃ上に投影される。基板テーブルＷＴは、次に、Ｘ方向および／またはＹ方向に移動され、それによってビームＰＢで別のターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００３６】
[0043] ２．スキャンモードにおいては、一定のターゲット部分Ｃが１回の「フラッシュ」で露光されないことを除いては、基本的に同じ内容が当てはまる。１回の「フラッシュ」で露光されるのではなく、マスクテーブルＭＴは、速度νで所定の方向（いわゆる「スキャン方向」、たとえば、Ｙ方向）に移動可能であり、それによって、投影ビームＰＢはマスクイメージ上をスキャンする。同時に、基板テーブルＷＴは、Ｖ＝Ｍνの速度で同じ方向または逆方向に移動する。ここで、ＭはレンズＰＬ（通常、Ｍ＝１／４または１／５）の倍率である。このように、解像度に関して妥協することなく、比較的大きなターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００３７】
[0044] ３．別のモードにおいては、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ながら基本的に静止状態を保っており、基板テーブルＷＴは移動されるかまたはスキャンされる一方、投影ビームに与えられたパターンはターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードにおいて、一般的に、パルス放射ソースが採用され、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の各移動の後に、または、スキャン中の連続する放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上述のタイプ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。
【００３８】
[0045] 上述の使用モードの組み合わせおよび／またはバリエーション、あるいは全く異なる使用モードもまた採用可能である。
【００３９】
[0046] 図示しない変形実施形態では、基板テーブルは、ツインスキャン構成に換えることができる。このツインスキャン構成はウェーハが連続して供給される２つのスキャンステージを備える。各ウェーハが露光ゾーン内にある時間を減らし、それによってシステムのスループットを向上させるために、１つのウェーハを、上述の異なるモードのうちの一方または他方のモードで露光する一方で、別のウェーハについては露光前に実施される必要な測定が行われる。より一般的に言うと、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものであってよい。このようなマルチステージ装置では、追加のテーブルを並行して使うことができ、あるいは、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。
【００４０】
[0047] 干渉計は、通常、レーザ（図示せず）といった光源、基板またはステージといった測定対象のオブジェクトに関する一定の情報（たとえば、位置、アライメント等）を測定する１つ以上の干渉計を備える。図１において、単一の干渉計ＩＦは、例として概略的に示されている。光源（レーザ）は、１つ以上のビーム操作装置によって干渉計ＩＦへの経路が付けられているメトロロジービームＭＴを生成する。１つ以上の干渉計が設けられている場合、異なる干渉計についてメトロロジービームを別々のビームに分割する光学を使用することにより、メトロロジービームをこれらの間で分け合うことができる。
【００４１】
[0048] テーブルＷＴ上の基板をマスクテーブルＭＴのマスクに位置合わせする基板アライメントシステムＭＳは、テーブルＷＴに近い例示の位置に概略的に示されており、基板Ｗ上のマーカ構造に向けられた光のビームを発生させる少なくとも１つの光源と、このマーカ構造から光信号を検知する少なくとも１つのセンサデバイスとを備える。注意すべきことは、基板アライメントシステムＭＳの位置が設計条件によって決まり、設計条件は、リソグラフィ投影装置の実際のタイプによって異なりうることである。
【００４２】
[0049] さらに、リソグラフィ投影装置は、結像および露光工程の実施中に装置設定を制御および調整することができる電子制御システムを備える。電子制御システムの例が図２に概略的に示されている。リソグラフィ投影装置は、高い精度を有するリソグラフィ装置の機能を制御する精巧なコンピューティング資源を備えている。図２は、本発明に関するコンピューティング資源の機能のみを示したものである。コンピューティング資源は、ここに図示されていない追加のシステムおよびサブシステムを備えてよい。
【００４３】
[0050] 機械設定を調整することにより、投影された像を垂直（ｚ）方向に移動させることによりフォーカスオフセットを補償することができる。あるいは、機械設定を調整することにより、水平面（ｘ、ｙ面）の像位置を横方向に移動させることによりアライメントを向上させることができる。
【００４４】
[0051] １つ以上の透過イメージセンサ（ＴＩＳ）を使用して、投影レンズ下のマスクから投影された像の横方向の位置および最適な焦点位置（すなわち、水平位置および垂直位置）を測定することができる。透過イメージセンサ（ＴＩＳ）は、基板テーブル（ＷＴ）と関連付けられた物理的参照面に挿入することができる。一つの実施形態によると、２つのセンサは、基準面上の、ウェーハＷによって覆われた領域の外側の斜め向かいの位置に置いてよい。センサは基板テーブル（ＷＴ）の基板保持面上に搭載することができ、また、これを使用して投影された像の空間像の垂直位置および／または平行位置を直接、測定することができる。
【００４５】
[0052] ＴＩＳは、スペース中のオブジェクトマークの空間像の位置を測定し、かつ該空間像の形状を測定する測定器具である。オブジェクトマークはレチクルまたはレチクルステージ基準上に配置することができる。位置情報を使用して、レチクルを基板テーブルに数学的に結合させることができる。位置情報を使用して、ベストフォーカス（ＢＦ）位置（ｚ位置）かつ正確な横方向の位置（オーバーレイ）に配置された、基板上の像を露光することができる。空間像の形状に関する情報は、機械設定、キャリブレーションおよびモニタリングに使用することができる。
【００４６】
[0053] ベストフォーカス（ＢＦ）位置、すなわち、像のｚ位置は実際のリソグラフィ投影装置を使用して測定することができる。ベストフォーカス位置は、最大のコントラストのｚ位置、たとえば、位置がデフォーカスからフォーカスを経て再びデフォーカスに至るまで移動する場合のコントラスト対位置の曲線の６次多項フィットの極大により定義される位置である。ベストフォーカスは、たとえば、空間像を直接測定する、透過イメージセンサ（ＴＩＳ）（以下に説明される）を使用する、あるいは、他の技術を使用するなどの周知の技術を使用して経験的に決定される。
【００４７】
[0054] 焦点面の位置を測定するために、投影レンズは、マスクＭＡ上（またはマスクテーブル基準面上）に設けられたパターンの像を空間に投影するよう構成してよく、ここで、像は対照的な（コントラスティングな）明るい領域と暗い領域とを備えてよい。基板ステージは、水平方向（１方向または場合によっては２方向、たとえば、ｘ方向およびｙ方向）および垂直方向にスキャンすることができ、それによりＴＩＳのアパーチャが、空間像が存在することが予測されるスペースを通過する。ＴＩＳのアパーチャがＴＩＳのパターンの像の明るい部分および暗い部分を通過するので、光ディテクタの出力は変動する（モアレ効果）。
【００４８】
[0055] ＴＩＳのアパーチャの相対的なステージ位置は、水平スキャン中の光ディテクタ出力の振幅の変化率が最も高くなる位置であり、像の空間横方向位置を示すものである。このタイプのＴＩＳの検出構成の一例が米国特許４，５４０，２７７号により詳細に記載されており、同特許は、ここに言及することにより本明細書に組み込まれる。
【００４９】
[0056] 一実施形態によると、ＴＩＳセンサマークに関連付けられた信号は、一次元（１−Ｄ）スキャンまたは二次元スキャン（２−Ｄ）として発生されうる。１−Ｄスキャンに関して、図３は、位置の関数としてのＴＩＳ強度のグラフを示す。たとえば、図３は、ベストフォーカス位置において行われた水平スキャン、または、最適な水平アライメント位置における垂直スキャンに関する１−Ｄスキャンを示しうる。一実施形態によると、水平面（ｘ-ｙ方向）および垂直面（ｘ、ｙ−ｘ方向）の両方のスキャンの組み合わせである２−Ｄスキャンを行うことができる。１−Ｄスキャンについては、最適な水平アライメント位置において垂直スキャンを行うことができる。別の実施形態によると、水平スキャンを、ｘ、ｙ方向または斜め方向に１つのｚレベルで行うことができる。選択されたＴＩＳ格子からの信号をフィットのために使用することができ、ここで、このフィット手順では、所定の閾値を上回る点を通った１−Ｄ放物線をフィットする。以下に使用される「サンプル」という用語は、測定中に収集されうるサンプルポイントまたはデータポイントであって、サンプル位置およびサンプル値によって表すことができるものを指す。たとえば、放物曲線を生成するために使用される一連のデータポイントは一連の「サンプル」と称することができる。スキャン中に最小限の強度が発見されることを確保するために、より少ないサンプルを得るスキャンの範囲をスキャンの両側に設けることができる。
【００５０】
[0057] 一実施形態によると、図３は、ウェーハテーブルに適用される線速度で取得したサンプルを含む中央部分を有する水平方向のスキャンを示す。スキャンの中央部分のピークは、ＴＩＳセンサの最大アライメントの位置に相当する。以下にさらなる検討がなされるとおり、一実施形態によると、重み付け関数を、一定のサンプルおよび最近隣のサンプルとの間の距離に基づいて実行することができる。この実施形態において、密なサンプリングの領域において得られた測定値には、疎なサンプリングの領域において採られた測定値に対する重みよりも小さい重みを与える。本明細書において使用される「密なサンプル」(“dense samples”)または「密なサンプリング」(“dense sampling”)とは、「疎なサンプル」(“sparse samples”)に対して間隔がより密であるサンプルのことをいう。本発明の一実施形態において、図３に示される水平スキャンは、ＴＩＳがベストフォーカス（ＢＦ）位置、すなわち、ベストフォーカスの水平距離に相当する像のｚ位置に位置する場合に行われる。この位置は、たとえば、レチクルを含む面に対して決定することができる。したがって、水平スキャン中に、ＴＩＳマスク部分は、ベストフォーカスの水平面（または「ベストフォーカス面」）内を移動する。ベストフォーカス面は、ＴＩＳマスク部分が図１に示される垂直方向ｚに移動するので、たとえば、ＴＩＳセンサにより検出される放射の最大強度の位置によって決定することができる。たとえば、図４は、コンビネーションキャプチャスキャンのためにＴＩＳセンサマーク上の信号を２−Ｄスキャンした結果を示す。一実施形態によると、コンビネーションキャプチャスキャンは、水平スキャンおよび垂直スキャンの組み合わせである。図４の等高線(contour)はＴＩＳによって測定された強度の等高線であり、白い領域は最大強度の位置を示している。したがって、地点Ｖ付近の垂直位置をＢＦ位置として使用することができる。したがって、図３のスキャンは、ＶとＶ２を結ぶ線の一部を越えてＨ方向に沿って行われる。
【００５１】
[0058] 図５aないし図６ｂは、本発明の実施形態のサンプリング動作を示すために使用される１−Ｄスキャンの例である。図５aおよび図５ｂでは、一連のデータポイントがｘ位置の関数としてプロットされている。Ｙ値は、たとえば、ＴＩＳセンサで受信した光信号の強度を表すことができる。ｘ値は、ウェーハテーブルといったサンプルステージ上の位置を表すことができる。アライメントを行うために使用される多くの測定スキームでは、たとえば、サーボモーターがステージを駆動するので、サンプルポイントが一定間隔で記録される（放射強度測定が行われる）。このステージは、たとえば、水平の「ｘ」方向に駆動することができる。サンプルポイントは、ｘ方向に一定間隔の距離で記録されることが多い。しかしながら、図５ａないし図６ｂに示されるように、ステージのトランスレーション(translation)速度が公称速度から実際は変化することにより、データポイントの実際の間隔に変動が生じる。図５ａおよび図５ｂは、サンプル間隔のゆるやかな摂動(perturbation)がＸ位置の関数として生じる場合を示す。すなわち、近隣データポイントのｘ方向に沿った間隔がポイント−０．８からポイント０．８までゆるやかに拡大および縮小する。さらに、−Ｘ領域では、サンプルポイントの全体の密度が＋Ｘ領域とは異なりうる。
【００５２】
[0059] アライメントは、最大のＹ値のｘ位置に基づいて決定することができる。この最大のＹ値とは、放射強度のピークに相当するものである。通常の方法では、最大のＹ値と対応するＸ位置（アライメント位置）を決定することができる曲線を生成するためにフィットが行われる。多くの関数を使用してサンプルデータをモデル化し、アライメント位置を決定するために使用する最良のフィットを生成することができる。図５aないし図６ｂには、データをモデル化するために正弦関数を使用した一例が示されている。図５aおよび図５ｂにおけるゆるやかに変化するサンプル位置の摂動は、相対度数(relative frequency)１に相当し、ここで、相対度数とは、サンプル測定の期間に対する摂動の期間の測度である。図５aおよび図５ｂの例において、あるサンプルとその近隣のサンプルとの相対的間隔の摂動はゆるやかに変化する正弦関数に従っている。スキャン全体の長さに相当する期間中、相対度数が１であるので、サンプル間隔における正弦関数の摂動も１つの周期となる。したがって、サンプル間隔はスキャンの開始時に第１の値で始まり、１つの周期を経て正弦関数にしたがって増加および減少し、スキャンの終了時には第１の値に戻る。このゆるやかに変化する摂動を使用して、公称線速度でのスキャン中のテーブル速度のゆるやかに変化するエラーを近似させることができる。
【００５３】
[0060] 図５ａおよび図５ｂの垂直線は、適用した密度摂動に基づいて計算されたアライメント位置のずれを示す。図５ａの場合において、サンプル密度全体に基づいて、マイナスＸ方向にわずかな移動が見られ、一方、図５ｂの場合は、プラスＸ方向にわずかな移動が生じている。これらの差（フィットエラー）は、測定されたピーク強度の位置に対して、計算されたアライメント位置が曲線フィットから移動しているを示す。
【００５４】
[0061] 図６ａおよび図６ｂでは、正弦関数のサンプル密度摂動の相対度数は、図５aおよび図５ｂの場合よりも大幅に高い（相対度数＝７．５、−１から１までのフルスキャン内で正弦関数の摂動が７．５周期であることを意味する）。すなわち、Ｘ方向に沿ったサンプル測定の密度は、密に集まったポイントと疎に集まったポイントとの間で急激に拡大および縮小する。この場合、図示される別のサンプル分布については、ピーク強度位置からの、計算されたアライメント位置のずれは、−Ｘまたは＋Ｘ方向のいずれかに大幅に大きくなる。したがって、サンプル密度の急激な変動は、計算されたアライメント位置の移動にはるかに大きな影響を及ぼす。
【００５５】
[0062] 図５ａないし図６ｂの例では、各一連のデータポイントについて計算されたベストフィットカーブは、最大強度を有するサンプルに相当する位置に対してＸ方向に移動したピーク位置を有する。データポイント間の距離が変化する相対的な割合に応じて、ピーク位置を判定するために使用される曲線のフィットエラーが大きくまたは小さくなりうる。すなわち、ベストフィットカーブのピーク位置は、多かれ少なかれ、最大強度のサンプル位置から移動する。
【００５６】
[0063] 図７は、本発明の一実施形態による方法を使用する効果を示す曲線（カーブ）の例である。２つの曲線が示されている。第１の曲線は、標準的なフィット方法を使用して摂動の頻度の関数として、摂動の異なる位相による平行移動(translation)の標準偏差を示す。標準偏差はフィットエラーの適切な測度を表すものである。本発明の一実施形態によると、第２の曲線は、適用される重み付けされたフィットを使用するトランスレーションの標準偏差を示す。この標準偏差は、所定のサンプルと最近隣のサンプルとの間の距離に基づく不均一なサンプル分布を示すものである。この場合、標準偏差（フィットエラーを示す）は全体的に小さいものとなる。適用される本発明の重み付け訂正を行わなければ、サンプル測定値に基づく曲線フィットのサンプル密度摂動の影響は、図示されている相対度数の範囲の大部分に関して、重み付け訂正が適用される場合よりも明らかに大きい。そのため、ウェーハスキャン中（図示の相対度数の範囲）の理想的なスキャン速度(scan rate)に対する周期的な摂動の可能性のある頻度のほとんどについて、本発明は、サンプル密度の重み付けがなされていないカーブフィットによる方法とは異なり、実際のアライメント位置を決定する際によりフィットエラーをより低くするよう動作する。さらに、平均して、サンプル密度の加重がなされたフィットエラーは、図示の相対度数の範囲にわたり、加重がなされないフィットエラーよりも実質的に少ない。
【００５７】
[0064] 表Iは本発明の実施形態によるサンプルデータの重み付けされたフィットを行うためのルーティンの例を示す。重み付け係数(weighting factor)は、最近隣サンプルへの距離に基づいて各サンプルに適用される後、最小二乗線形フィット(least squares linear fit)が適用される。
表I
% generate sampling positions（サンプル位置生成）
% prepare local dense/sparse sampling（ローカル密／疎サンプル準備）
dx = 0.05 * sin(pi*(x1*fi(i)+pj(j)));
x2 = x1 + dx;
% Calculate function sinc^2（関数sinc^2計算）
f1 = sinc( x1 ).^2;
f2 = sinc( x2 ).^2;
% perform thresholding for quadratic fit（二次フィット用閾値化実行）
ind1 = find( f1 > 0.5 );
ind2 = find( f1 > 0.5 );
% Set up fit matrices (quadratic)（フィットマトリックスセットアップ（二次））
A1 = [ones(1,length(ind1)); x1(ind1)'; x1(ind1)'.^2];
A2 = [ones(1,length(ind1)); x2(ind2)'; x2(ind2)'.^2];
% Perform fit（フィット実行）
C1 = f1(ind1)'/A1;
C2 = f2(ind2)'/A2;
% Calculate "aligned position"（「アラインド位置」計算）
ax1(i,j) = -C1(2) / (2*C1(3));
ax2(i,j) = -C2(2) / (2*C2(3));
% Perform weighted fit, （重み付けフィット実行）
% step 1, sort original x values;（ステップ１，オリジナルｘ値ソート）
[x, ind] = sort(x2);
% step 2, determine weight factor for each sample（ステップ２，各サンプルの重み係数決定）
xx = abs(x * ones(1, length(x)) - ones(length(x),1) * x');
for cnt=1:length(x);
tmp = sort(xx(cnt,:));
tmp(1) = [];
if (tmp(1) == 0)
w(ind(cnt)) = 0;
else
% distance to nearest neighbours（最近隣サンプルまでの距離）
w(ind(cnt)) = mean( tmp(1:2) );
end
end;
w = sqrt(0.2 + (w - min(w))/(max(w)-min(w)) );
% step 3, select only those samples according to threshold & perform fit （ステップ３，閾値に従うサンプルのみの選択及びフィット実行）
f = f2(ind2);
w = w(ind2);
A2w = (ones(3,1)*w) .* A2;
C2w = (w.*f') / A2w;
% Calculate "aligned position" after weighted fit（重み付けフィット後「アラインド位置」計算）
ax2w(i,j) = -C2w(2) / (2*C2w(3));
end
【００５８】
[0065] 本発明の例示的な実施形態において、アライメントカーブを生成するために選択されたデータポイントは、閾値を上回る放射強度と関連付けられたデータポイントに相当する。ベストフィットカーブ（アライメントカーブ）を生成するための補間は、放射強度が閾値を超えているデータポイントを使用して行う。ここで、各データポイントについて複数の近隣データポイントが選択され、それにより、重み付け係数は、上述のとおり、データポイントの密度に基づいて調節される。遠く離れたサンプルが重み付けに対して大きく影響することはないので、使用されている近隣サンプルの量は比較的小さい数値に限定することができる。おそらく、各データポイントと関連して使用される近隣データポイントの量はおよそ１０を下回る。本発明の例示的な実施態様において、使用されている近隣データポイントの量は、およそ５を下回る。対象となっているデータポイント近くのデータポイントの密度の変化に応じて、データポイントの一方の側で選択されている近隣データポイントの数は、データポイントの他方の側において選択されたデータポイントの数と同じあってよく、あるいは、異なっていてもよい。たとえば、公称線速度がウェーハテーブルに適用されるＴＩＳスキャン中、公称線速度に対する摂動によって、図６ａまたは図６ｂに示されるデータポイントの不均一な分布が生じることになりうる。対象となっているデータポイントによって、４つの最近隣データポイントのグループ、たとえば、所定のデータポイントを中心として各側に２つずつ、あるいは、一方の側に３つとその反対側に１つが分布されうる。
【００５９】
[0066] 本発明の一実施形態において、カーブフィッティングが各データポイントについて少数の近隣データポイントを使用して採用される場合、データポイントは、ＴＩＳスキャンなどのウェーハスキャン中に収集することができる。また、アライメントカーブを生成するための補間は、リアルタイムで、あるいは、リアルタイムに近い状態で行うことができる。そのため、各データポイントについて少ない計算量に基づいて決定されたアライメントカーブによって、フィットカーブの各データポイントについてより広範な計算を必要とする公知の方法と比較して、アライメント動作の時間が短縮される。
【００６０】
[0067] 注目すべきことは、本発明の範囲が、データポイント間の間隔に変化がある１セットのサンプルデータに基づいてベストフィットカーブを決定するために適用することができる正弦関数以外のその他の関数を含むことである。さらに注目すべきことは、本発明の特定の実施形態に関して本明細書に記載されているベストフィットカーブを決定する手順がアライメントデバイスに関連して使用されるシステム以外のシステムに適用できることである。不均一サンプル間隔（密度）に基づいてフィットカーブのピーク位置を決定することは、カーブフィッティングに使用されるデータポイントの分布が均一分布と異なる多くのシステムに適用可能である。
【００６１】
[0068] 図２は、本発明の特定の実施形態において使用されるコンピュータ構成８を概略的に示したものである。このコンピュータ構成は、周辺機器を有するホストプロセッサ２１を含む。ホストプロセッサ２１は、指示やデータを記憶するメモリユニット１８、１９、２２、２３、２４、１つ以上の読み出しユニット３０（たとえば、フロッピーディスク１７、ＣＤ−ＲＯＭ２０、ＤＶＤ等を読み出すためのもの）、キーボード２６およびマウス２７といった入力装置、モニタ２８ならびにプリンタ２９といった出力装置に接続されている。トラックボール、タッチスクリーンまたはスキャナといったその他の入力デバイスおよびその他の出力装置を設けてもよい。
【００６２】
[0069] 入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置３１は、リソグラフィ投影装置への接続のために設けられている。Ｉ／Ｏ装置３１は、アクチュエータおよびセンサとの間で送受信された信号を処理するよう構成されている。これらのアクチュエータおよびセンサは、本発明による投影システムＰＬの制御に関与している。さらに、ネットワークＩ／Ｏ装置３２はネットワーク３３への接続のために設けられている。
【００６３】
[0070] メモリユニットは、ＲＡＭ２２、（Ｅ）ＥＰＲＯＭ２３、ＲＯＭ２４、テープユニット１９およびハードディスク１８を備える。しかし、当然のことながら、当業者には公知であるその他のメモリユニットを設けてもよい。さらに、１つ以上のメモリユニットをプロセッサ２１から離れた位置に物理的に配置してもよい。プロセッサ２１は、１つのボックスとして図示されているが、当業者には既知であるように、並行して機能するかあるいは１つのメインプロセッサによって制御されているいくつかの処理ユニットを備えてよく、また、これらの処理ユニットは、互いに離れて配置されてもよい。
【００６４】
[0071] さらに、コンピュータ構成８は、リソグラフィ投影装置の位置から離れた位置に配置することができ、また、さらなるネットワーク接続を介してリソグラフィ投影装置に機能を与えることができる。
【００６５】
[0072] 投影装置は、投影システム内の光エレメントおよびステージ位置を操作することにより投影システムの光学的な設定を調節することができるアチュエーティングデバイスＡＤを備えている。アチュエーティングデバイスＡＤはコントロールシステム（図示せず）と制御信号を交換するための入力ポートおよび出力ポートを備えている。本発明のコンピュータ構成８は、露光中、フィーチャのオーバーレイのずれを可能な限り低減する態様で投影システムの設定を制御および調整することができる。注目すべきことは、コンピュータ構成８がリソグラフィ投影装置からのステータス信号を受信できることである。ステータス信号は、投影システムおよび／またはリソグラフィ投影装置の他の部分の状態および／または設定に関係するものである。当業者には分かるように、ステータス信号は、電子制御システムのタイミングおよび／または応答に影響を与えうる。
【００６６】
[0073] 一実施形態によると、Advanced Process Control（ＡＰＣ）システムを使用して良好なオーバーレイをもたらすことができる。ＴＩＳ測定の結果に基づいて、ＡＰＣシステムは、オーバーレイ訂正を計算することができる。このオーバーレイ訂正は、オーバーレイエラーを最小限にするようスキャナを調整するために使用される。
【００６７】
[0074] 本発明の一実施形態によると、リソグラフィ装置におけるアライメントカーブを生成する方法は、アライメントカーブがウェーハテーブルとともに移動するオブジェクトと関連付けられた複数のデータポイントを測定することに基づいており、該データポイントが位置および該位置と関連付けられた放射強度を含む方法であって、ベストフィットカーブを生成するために複数のデータポイントの補間を行うことと、間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔の疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、補間中に複数のデータポイントに割当てられた重み付けを調節することと、を特徴としている。
【００６８】
[0075] 本発明の別の実施形態によると、マスクを支持するよう構成されたマスクテーブルと、ウェーハを支持するよう構成されたウェーハテーブルと、投影システムとを備える、アライメントカーブを生成するデバイスは、その制御システムが、（ｉ）ウェーハスキャン中に生成された放射強度測定値から複数のデータポイントを生成し、（ｉｉ）ベストフィットカーブを生成するために複数のデータポイントの補間を行い、（ｉｉｉ）間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、補間中に複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節する、ように構成されている、ことを特徴としている。
【００６９】
[0076] 本発明のさらなる実施形態によると、リソグラフィ装置におけるオーバーレイを制御する方法は、ベストフォーカスの面内でイメージセンサを使用して一次元（１−Ｄ）スキャンを行うことと、一次元スキャンに基づいてデータポイントのセットを生成することとを備え、各データポイントが測定された強度および位置を表す方法であって、データポイントのセットに適用されている密度に関して重み付けされたフィットに基づいてベストフィットカーブを生成するステップと、ベストフィットカーブのピーク位置に基づいて最適なアライメントに相当する最大強度の位置を決定するステップとを特徴とする。
【００７０】
[0077] 本発明の別の実施形態によると、リソグラフィ装置におけるオーバーレイを制御するシステムであって、マスクを支持するよう構成されたマスクテーブルと、ウェーハを支持するよう構成されたウェーハテーブルと、ウェーハテーブルに合わせて移動し、検出された光強度のピークに基づいてアライメント位置を決定するよう構成されたイメージセンサと、投影システムとを備え、制御システムが、（ｉ）イメージセンサを使用してウェーハスキャン中に生成される複数のデータポイントを生成し、（ｉｉ）ベストフィットカーブを生成するために複数のデータポイントの補間を行い、（ｉｉｉ）密なデータポイントに対して小さな重みを与え、疎なデータポイントに対して大きな重みを与えるように、補間中に複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節する、よう構成されている、ことを特徴とする。
【００７１】
[0078] 本発明のさらなる実施形態によると、不均一に分布したデータポイントに基づいて曲線におけるフィットエラーを低減させる方法であって、それぞれが位置および値に関連付けられている複数のデータポイントを生成することと、ベストフィットカーブを生成するために複数のデータポイントの補間を行うこととを含む方法は、間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、補間中に複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節することを特徴とする。
【００７２】
[0079] 本発明の好ましい形態を開示してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の効果の一部を達成するさまざまな変更および修正を行うことができることは当業者には明らかである。また、合理的な当業者にとっては、同じ機能を実行する他のコンポーネントを適切に代用できることは明らかである。さらに、本発明の方法は、同じ結果を達成できる、適切なプロセッサ指示を使用するすべてのソフトウエアの実装で、あるいは、ハードウェハ論理とソフトウエア論理の組み合わせを利用した混合の実装で達成することができる。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ決定される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】[0028] 少なくとも１つのマーカ構造を含むリソグラフィ投影装置を示す。
【図２】[0029] 本発明の一実施形態によるコンピュータ構成を概略的に示す。
【図３】[0030] 透過イメージセンサにより生成された一次元の強度対位置のグラフを示す。
【図４】[0031] 透過イメージセンサの水平方向および垂直方向に位置合わせされた（ベストフォーカス）位置の決定に使用することができる二次元スキャンを示す。
【図５ａ】[0032] サンプル密度がＸ方向に沿ってゆるやかに変化しているサンプル分布の例を示す。
【図５ｂ】[0032] サンプル密度がＸ方向に沿ってゆるやかに変化しているサンプル分布の例を示す。
【図６ａ】[0033] サンプル密度がＸ方向に沿って急激に変化しているサンプル分布の例を示す。
【図６ｂ】[0033] サンプル密度がＸ方向に沿って急激に変化しているサンプル分布の例を示す。
【図７】[0034] 本発明の一実施形態による方法の使用の効果を示す曲線の例を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置のためのアライメント方法であって、
ウェーハテーブルとともに移動するオブジェクトと関連付けられた複数のデータポイントを測定することであって、該データポイントが位置および該位置と関連付けられた放射強度を含む、該測定することと、
ベストフィットカーブを生成するために前記複数のデータポイントの補間を行うことと、を含み、
前記補間を行うことが、間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、前記補間中に前記複数のデータポイントに割当てられた重み付けを調節することを含む、方法。
【請求項２】
前記補間を行うことは、
放射強度の閾値を選択することと、
複数のデータポイントを選択することであって、各データポイントが前記閾値を上回る放射強度に相当する、該選択することと、
前記各データポイントの近くの複数の近隣データポイントを選択し、重み付けを調節するステップを実行することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の近隣データポイントが約１０個のデータポイントよりも少ない、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記オブジェクトの移動が、公称線速度に対する摂動により特徴付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
フィットを実行することが、放物線補間を実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記オブジェクトが、格子、ディテクタ、およびイメージセンサのうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のデータポイントが、透過イメージセンサの透過イメージセンサマークを使用して測定される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ベストフィットカーブが、前記複数のデータポイントを含む一次元カーブを備える、請求項１の方法。
【請求項９】
最大アライメントの位置が、前記透過イメージセンサにより検出された最大強度に相当する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ベストフィットカーブのピーク位置を計算することと、
前記ピーク位置に基づいてアライメント位置を決定することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ベストフィットカーブの前記ピーク位置が、前記複数のデータポイントに割り当てられた前記重み付けを調節することを実行せずに構成されたフィットカーブのピーク位置よりも、最大アライメントに近似する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
最高放射強度と関連付けられたデータポイントおよび２つの近隣データポイントを選択することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
リソグラフィ装置においてアライメントカーブを生成するデバイスであって、
マスクを支持するように構成されたマスクテーブルと、
ウェーハを支持するように構成されたウェーハテーブルと、
投影システムと、
（ｉ）ウェーハスキャン中に生成された放射強度測定値から複数のデータポイントを生成し、（ｉｉ）ベストフィットカーブを生成するために前記複数のデータポイントの補間を行い、（ｉｉｉ）間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、前記補間中に前記複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節する、ように構成された制御システムと、
を備える、デバイス。
【請求項１４】
前記制御システムが、放射強度閾値に基づいて前記複数のデータポイントを選択するようにさらに構成されている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記制御システムが、放射線補間を行うように構成されている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記制御システムが、前記複数のデータポイントを含む一次元カーブを生成するように構成されている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記マスクが透過イメージセンサマーカを含む、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１８】
リソグラフィ装置におけるオーバーレイを制御する方法であって、
ベストフォーカスの面内でイメージセンサを使用して一次元（１−Ｄ）スキャンを行うことと、
前記一次元スキャンに基づいてデータポイントのセットを生成することであって、各データポイントが測定された強度および位置を表す、該生成することと、
前記データポイントのセットに適用されている密度重み付けフィットに基づいてベストフィットカーブを生成することと、
前記ベストフィットカーブのピーク位置に基づいて最適アライメントに相当する最大強度の位置を決定することと、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記一次元スキャンを行う前にベストフォーカスの面を決定することをさらに備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ベストフィットカーブを生成することが、密なデータポイントよりも大きな重みを疎なデータポイントに与えることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記イメージセンサが透過イメージセンサである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
リソグラフィ装置におけるオーバーレイを制御するシステムであって、
マスクを支持するように構成されたマスクテーブルと、
ウェーハを支持するように構成されたウェーハテーブルと、
前記ウェーハテーブルに合わせて移動し、検出された光強度のピークに基づいてアライメント位置を決定するように構成されたイメージセンサと、
投影システムと、
（ｉ）前記イメージセンサを使用してウェーハスキャン中に生成される複数のデータポイントを生成し、（ｉｉ）ベストフィットカーブを生成するために前記複数のデータポイントの補間を行い、（ｉｉｉ）密なデータポイントに対して小さな重みを与え、疎なデータポイントに対して大きな重みを与えるように、前記補間中に前記複数のデータポイントに割り当てられた重みを調節する、ように構成された制御システムと、
を備える、システム。
【請求項２３】
システムが、放射強度閾値に基づいて前記複数のデータポイントを選択するようにさらに構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記イメージセンサが透過イメージセンサである、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記イメージセンサが、垂直スキャンに基づいてベストフォーカスコンディションを検出するようにさらに構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記複数のデータポイントが、サンプル間隔における摂動により特徴付けられ、該摂動は前記ウェーハスキャン中の公称速度からのウェーハテーブル速度の偏差に相当する相対度数を有する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記相対度数が約２０よりも少なく、密なデータポイントに対する重みを少なくし、疎なデータポイントに対する重みを多くするために前記補間を使用したフィットエラーが、平均して、前記補間を行わないで決定されたフィットエラーよりも少ない、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
不均一に分布したデータポイントに基づいてカーブにおけるフィットエラーを低減させる方法であって、
それぞれが位置および値に関連付けられている複数のデータポイントを生成することと、
ベストフィットカーブを生成するために前記複数のデータポイントの補間を行うことと、
間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、前記補間中に前記複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節することと、
を含む方法。
【請求項２９】
閾値に基づいて前記複数のデータポイントを選択することと、
前記ベストフィットカーブのピーク位置を計算することと、
をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
最高値に関連付けられているデータポイントおよび２つの近隣データポイントを選択することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項１】
リソグラフィ装置のためのアライメント方法であって、
ウェーハテーブルとともに移動するオブジェクトと関連付けられた複数のデータポイントを測定することであって、該データポイントが位置および該位置と関連付けられた放射強度を含む、該測定することと、
ベストフィットカーブを生成するために前記複数のデータポイントの補間を行うことと、を含み、
前記補間を行うことが、間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、前記補間中に前記複数のデータポイントに割当てられた重み付けを調節することを含む、方法。
【請求項２】
前記補間を行うことは、
放射強度の閾値を選択することと、
複数のデータポイントを選択することであって、各データポイントが前記閾値を上回る放射強度に相当する、該選択することと、
前記各データポイントの近くの複数の近隣データポイントを選択し、重み付けを調節するステップを実行することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の近隣データポイントが約１０個のデータポイントよりも少ない、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記オブジェクトの移動が、公称線速度に対する摂動により特徴付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
フィットを実行することが、放物線補間を実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記オブジェクトが、格子、ディテクタ、およびイメージセンサのうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のデータポイントが、透過イメージセンサの透過イメージセンサマークを使用して測定される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ベストフィットカーブが、前記複数のデータポイントを含む一次元カーブを備える、請求項１の方法。
【請求項９】
最大アライメントの位置が、前記透過イメージセンサにより検出された最大強度に相当する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ベストフィットカーブのピーク位置を計算することと、
前記ピーク位置に基づいてアライメント位置を決定することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ベストフィットカーブの前記ピーク位置が、前記複数のデータポイントに割り当てられた前記重み付けを調節することを実行せずに構成されたフィットカーブのピーク位置よりも、最大アライメントに近似する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
最高放射強度と関連付けられたデータポイントおよび２つの近隣データポイントを選択することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
リソグラフィ装置においてアライメントカーブを生成するデバイスであって、
マスクを支持するように構成されたマスクテーブルと、
ウェーハを支持するように構成されたウェーハテーブルと、
投影システムと、
（ｉ）ウェーハスキャン中に生成された放射強度測定値から複数のデータポイントを生成し、（ｉｉ）ベストフィットカーブを生成するために前記複数のデータポイントの補間を行い、（ｉｉｉ）間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、前記補間中に前記複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節する、ように構成された制御システムと、
を備える、デバイス。
【請求項１４】
前記制御システムが、放射強度閾値に基づいて前記複数のデータポイントを選択するようにさらに構成されている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記制御システムが、放射線補間を行うように構成されている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記制御システムが、前記複数のデータポイントを含む一次元カーブを生成するように構成されている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記マスクが透過イメージセンサマーカを含む、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１８】
リソグラフィ装置におけるオーバーレイを制御する方法であって、
ベストフォーカスの面内でイメージセンサを使用して一次元（１−Ｄ）スキャンを行うことと、
前記一次元スキャンに基づいてデータポイントのセットを生成することであって、各データポイントが測定された強度および位置を表す、該生成することと、
前記データポイントのセットに適用されている密度重み付けフィットに基づいてベストフィットカーブを生成することと、
前記ベストフィットカーブのピーク位置に基づいて最適アライメントに相当する最大強度の位置を決定することと、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記一次元スキャンを行う前にベストフォーカスの面を決定することをさらに備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ベストフィットカーブを生成することが、密なデータポイントよりも大きな重みを疎なデータポイントに与えることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記イメージセンサが透過イメージセンサである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
リソグラフィ装置におけるオーバーレイを制御するシステムであって、
マスクを支持するように構成されたマスクテーブルと、
ウェーハを支持するように構成されたウェーハテーブルと、
前記ウェーハテーブルに合わせて移動し、検出された光強度のピークに基づいてアライメント位置を決定するように構成されたイメージセンサと、
投影システムと、
（ｉ）前記イメージセンサを使用してウェーハスキャン中に生成される複数のデータポイントを生成し、（ｉｉ）ベストフィットカーブを生成するために前記複数のデータポイントの補間を行い、（ｉｉｉ）密なデータポイントに対して小さな重みを与え、疎なデータポイントに対して大きな重みを与えるように、前記補間中に前記複数のデータポイントに割り当てられた重みを調節する、ように構成された制御システムと、
を備える、システム。
【請求項２３】
システムが、放射強度閾値に基づいて前記複数のデータポイントを選択するようにさらに構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記イメージセンサが透過イメージセンサである、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記イメージセンサが、垂直スキャンに基づいてベストフォーカスコンディションを検出するようにさらに構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記複数のデータポイントが、サンプル間隔における摂動により特徴付けられ、該摂動は前記ウェーハスキャン中の公称速度からのウェーハテーブル速度の偏差に相当する相対度数を有する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記相対度数が約２０よりも少なく、密なデータポイントに対する重みを少なくし、疎なデータポイントに対する重みを多くするために前記補間を使用したフィットエラーが、平均して、前記補間を行わないで決定されたフィットエラーよりも少ない、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
不均一に分布したデータポイントに基づいてカーブにおけるフィットエラーを低減させる方法であって、
それぞれが位置および値に関連付けられている複数のデータポイントを生成することと、
ベストフィットカーブを生成するために前記複数のデータポイントの補間を行うことと、
間隔が密であるデータポイントに対して小さな重みを与え、間隔が疎であるデータポイントに対して大きな重みを与えるように、前記補間中に前記複数のデータポイントに割り当てられた重み付けを調節することと、
を含む方法。
【請求項２９】
閾値に基づいて前記複数のデータポイントを選択することと、
前記ベストフィットカーブのピーク位置を計算することと、
をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
最高値に関連付けられているデータポイントおよび２つの近隣データポイントを選択することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３２９４６２（Ｐ２００７−３２９４６２Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−１２０６３７（Ｐ２００７−１２０６３７）
【出願日】平成１９年５月１日（２００７．５．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２０６３７（Ｐ２００７−１２０６３７）
【出願日】平成１９年５月１日（２００７．５．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．フロッピー
【出願人】（５０４１５１８０４）エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． (1,856)
【Ｆターム（参考）】
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