位置合わせ装置への２次元フォトニック結晶の応用
【課題】スクライブ・レーンのスペースを減少させることを可能にし、基板のスペースのより効率の良い使用を可能にする位置調整用マークを提供すること。
【解決手段】本発明は基板で使用するための位置調整用マークに関し、この位置調整用マークは、構造体の周期的な２次元配列からなり、構造体の間隔は位置合わせビームよりも小さいが、露光ビームよりも大きい。
【解決手段】本発明は基板で使用するための位置調整用マークに関し、この位置調整用マークは、構造体の周期的な２次元配列からなり、構造体の間隔は位置合わせビームよりも小さいが、露光ビームよりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置合わせ方法及び基板に関するものであり、とりわけ、リソグラフィ装置で使用するための方法及び基板に係るものである。
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板の目標部分に、所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その例では、代わりにマスク又はレチクルと呼ばれるパターン形成装置を使用して、ＩＣの個々の層に形成されるべき回路パターンを形成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコン・ウェハ）の目標部分（例えば、１つ又は複数のチップの部分を含む）に転写できる。パターンの転写は、一般に、基板上に設けられた放射敏感材料（レジスト）の層に像を形成することによっている。一般に、単一基板は、連続してパターン形成された網の目のような一面の隣り合う目標部分を含む。周知のリソグラフィ装置には、いわゆるステッパといわゆるスキャナがあり、ステッパでは、各目標部分に光が当てられて、目標部分に全パターンが一度に露光される。スキャナでは、各目標部分に光が当てられて、放射ビームによってパターンが所定の方向（「走査」方向）に走査され、同時に同期してこの方向に対して同方向又は逆方向に基板が走査される。パターンを基板にインプリント（押印）することによって、パターン形成装置から基板にパターンを転写することもできる。
【０００３】
多層構造体にその厚さ全体を通してパターンを構築するために、基板上のいくつかの連続するレジスト層にパターンが転写される。したがって、任意の層のパターンが前の層のパターンと正確に位置合わせされることの保証が重要である。具体的には、基板はレジスト層で覆われ、その後にパターンが（「露光」として知られるプロセスによって）その層に転写される。次に、この層は露光後処理され、パターンの露光された場所を除いてレジストが除去される。それから、次のレジスト層が塗布され、そして再びパターンが転写／露光され、再び露光後処理される。これは、レジスト及びパターンによるが、数十回行われる。一連の露光及び露光後処理の後に全体パターンが適切に形成されるために、新しいレジストが露光される度に、パターンを前のレジスト層のパターンと注意深く位置合わせしなければならない。連続するパターン形成層を位置合わせする方法は、層に位置調整用マークを含むことによって行われる。この位置調整用マークは、パターンを付与するために露光ビームが投影される前に、投影システムによって投影される位置合わせビームにより検出することができる。基板上のできるだけ多くのスペースを露光パターンに残しておくために、位置調整用マークは、例えば、スクライブ・レーンに位置付けされる。このスクライブ・レーンは、基板を個々のＩＣに分離するために鋸引きされる基板部分である。位置調整用マークは、従来、誘電体領域と交互に（いくつかの層又はすべての層で）積層された銅の領域の形態をとっていた。
【０００４】
リソグラフィ技術が進歩し、パターンをより小さくすることが可能になるにつれて、ＩＣの小型化も可能になり、それによりスクライブ・レーン間の領域が減少している。スクライブ・レーンが同じ大きさのままであり、一方でスクライブ・レーン間の「使用可能な」領域がいっそう小さくなれば、基板の使用不可能領域の使用可能領域に対する比が大きくなって、基板使用の効率が悪くなる。スクライブ・レーンの位置調整用マークに比較的大きな銅領域を使用すると、スクライブ・レーンの大きさを減少させることが難しいため、基板スペースの非効率的な使用が避けられないことになる。さらに、リソグラフィ装置の使用者は、スクライブ・レーン及び他のパターン非形成領域を、他のパターンでないマーク及び目標のために使用する。位置調整用マークは、小さければ小さいほど、又は再使用可能であればあるほどよい。
【０００５】
最先端技術で使用される位置調整用マークは、大きな（例えば、銅の）構造体を含んでいる（即ち、一般的なデバイスの寸法に比べて大きい）。加工上の理由により、位置調整用マークは、位置合わせ精度を保証するためにデバイス／製品寸法に類似しなければならない。したがって、マーク内の大きな領域（例えば、図２の構造体１０）に対して細分割が行われる。例えば、位置調整用マークは、誘電体領域と交互の銅領域からなっている。スペースを節約するように、より大きな位置調整用マークの細分割が行われると、このマークは（位置合わせに使用されるものなどの）特定の波長に対して半透明になる。したがって、積層された底部のマークが、積層体に当てられる放射ビームの回折に影響を及ぼすため、「マークの積層」はできない。しかし、マークの積層は、その場合に前のマークを除去する必要が無く時間及び機械が節約されるので、従来技術では好ましい方法である。さらに、マークの積層では、同じスペースにマークを繰り返して付けることができ、したがって、多重露光プロセスの長さにわたってスペースが節約される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スクライブ・レーンのスペースを減少させることを可能にし、それによって、基板のスペースのより効率の良い使用を可能にする位置調整用マークを基板に作ることが望ましい。
【０００７】
また、細分割され、より小さなスペースを取るが、透明でなく、それによってマークの積層を可能にする位置調整用マークを作ることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、構造体の周期的な配列を含む位置調整用マークを有する基板が提供され、その構造体は位置合わせ放射ビームの波長よりも小さな間隔で隔てられている。
【０００９】
本発明の他の観点によれば、基板を支持する基板テーブルと、放射ビームにパターンを付与するパターン形成手段と、パターンの付与された放射ビームを基板の目標部分に投影する投影システムとを含むリソグラフィ装置が提供され、この基板は、構造体の周期的な配列を有する位置調整用マークを有し、その構造体は位置合わせ放射ビームの波長よりも小さな間隔で隔てられている。
【００１０】
本発明のさらに他の観点によれば、基板上のパターンの位置合わせを検査するための検査方法が提供され、この検査方法は、基板に反射性構造体の周期的な配列を設ける段階と、構造体間の間隔よりも大きな波長を有する位置合わせ放射ビームにより配列を照射する段階と、反射された位置合わせ放射ビームを検出する段階と、反射ビームの特性から配列がパターンと位置合わせされているかどうかを決定する段階とを含む。
【００１１】
本発明のさらに他の観点によれば、基板に位置調整用マークを作製する方法が提供され、この方法は、屈折率の周期的な変化を有する構造体の周期的な２次元配列を含む層を基板に被着する段階を含み、その構造体間の間隔は、予定された位置合わせビームの波長よりも小さい。
【００１２】
本発明のさらに他の観点によれば、パターンの付与された放射ビームを基板に投影する段階を含むデバイス製造方法が提供され、この製造方法では、基板は、構造体の周期的な２次元配列で作られた位置調整用マークを含み、その構造体間の間隔は、位置合わせビームの波長よりも小さいが、前記パターンの付与されたビームの波長よりも大きい。
【実施例】
【００１３】
対応する符号が対応する部分を示す添付の模式的な図面を参照して、ただの一例として、本発明の実施例をここで説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に従ったリソグラフィ装置を模式的に示す。本装置は、
放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又は可視光放射）を調整するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬと、
パターン形成装置（例えば、マスク）ＭＡを支持するように組み立てられ、且つ特定のパラメータに従ってパターン形成装置を正確に位置付けするように構成された第１の位置決め装置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、レジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するように組み立てられ、且つ特定のパラメータに従って基板を正確に位置付けするように構成された第２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、
パターン形成装置ＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のチップを含む）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。
【００１５】
照明システムは、放射の方向付け、整形、又は制御を行うために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型又は他の型の光学部品、又はそれらの任意の組合などの様々な型の光学部品を含むことができる。
【００１６】
支持構造体は、パターン形成装置を支持する。即ち、パターン形成装置の重さを支える。支持構造体は、パターン形成装置の向き、リソグラフィ装置の設計、及び、例えばパターン形成装置が真空環境中に保持されるか否かなどの他の条件に依存する態様で、パターン形成装置を保持する。支持構造体は、機械技術、真空技術、静電技術又は他の締付け技術を使用して、パターン形成装置を保持することができる。支持構造体は、例えばフレーム(枠台)又はテーブルであってもよく、これは、必要に応じて固定又は可動にすることができる。支持構造体は、パターン形成装置が、例えば投影システムに対して、所望の位置にあることを保証できる。本明細書での「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「パターン形成装置」と同義であると考えることができる。
【００１７】
本明細書で使用される「パターン形成装置」という用語は、基板の目標部分のパターンを形成するように、パターンを放射ビームの断面に付与するために使用できる任意の装置を意味するものとして、広く解釈すべきである。留意すべきことであるが、放射ビームに付与されたパターンは、基板の目標部分の所望のパターンに必ずしも対応しないことがある。例えば、パターンが、位相シフト用の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である。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路などの目標部分に作られるデバイスの特定の機能層に対応している。
【００１８】
パターン形成装置は透過型又は反射型であることができる。パターン形成装置の例には、マスク、プログラム可能ミラー配列、及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィではよく知られており、マスクには、２値、交番位相シフト、及び減衰位相シフトなどのマスクの型、並びに様々なハイブリッド・マスクの型がある。プログラム可能ミラー配列の例は、小さなミラーのマトリックス配列を使用し、この小さなミラーの各々は、入射放射ビームを様々な方向に反射するように個々に傾けることができる。傾いたミラーが、ミラー・マトリックスで反射された放射ビームにパターンを付与する。
【００１９】
本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射又は、浸漬液の使用又は真空の使用などの他の要素に適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型及び静電型の光学システム、又はそれらの任意の組合せを含む任意の型の投影システムを含むものとして広く解釈すべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義であると考えることができる。
【００２０】
ここで示すように、本装置は（例えば、透過マスクを使用する）透過型である。代替として、本装置は（例えば、先に言及したような型のプログラム可能ミラー配列を使用するか、又は反射マスクを使用する）反射型であってもよい。
【００２１】
リソグラフィ装置は、２個（デュアル・ステージ）又はより多くの基板テーブル（及び／又は２個以上のマスク・テーブル）を有する型であってもよい。そのような「多ステージ」機械では、追加のテーブルは並列に使用することができ、又は、１つ又は複数のテーブルが露光に使用されている間に、１つまた複数の他のテーブルで準備工程を行うことができる。
【００２２】
また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間のスペースを満たすために、基板の少なくとも１部分が比較的大きい屈折率を有する液体（例えば水）で覆われる型のものであってもよい。また、浸漬液は、リソグラフィ装置の他のスペースに、例えばマスクと投影システムとの間に使用することができる。浸漬技術は、投影システムの開口数を大きくするために当技術分野でよく知られている。本明細書で使用される「浸漬」という語は、基板などの構造体が液体中に浸漬されなければならないことを意味するのではなく、むしろ露光中に、投影システムと基板との間に液体があることを意味するだけである。
【００２３】
図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源及びリソグラフィ装置は別個の構成要素でよい。例えば、放射源がエキシマ・レーザである場合である。その場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成すると考えられず、放射ビームは、例えば適切な方向付けミラー及び／又はビーム拡大器を含むビーム送出システムＢＤを使用して、放射源ＳＯから照明装置ＩＬに送られる。他の場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一体化部分でよい。例えば、放射源が水銀ランプである場合である。放射源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、必要な場合にはビーム送出システムＢＤとともに、放射システムと呼ぶことができる。
【００２４】
照明装置ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整する調整装置ＡＤを含むことができる。一般に、照明装置のひとみ面内の強度分布の少なくとも外側半径範囲及び／又は内側半径範囲（通常、σ−ｏｕｔｅｒ及びσ−ｉｎｎｅｒとそれぞれ呼ばれる）を調整できる。さらに、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮ及び集光器ＣＯなどの様々な他の部品を含むことができる。照明装置を使用して、断面内に所望の一様性及び強度分布を持つように放射ビームを条件付けできる。
【００２５】
放射ビームＢは、支持構造体（例えば、マスク・テーブルＭＴ）に保持されているパターン形成装置（例えば、マスクＭＡ）に入射し、そしてパターン形成装置によってパターンを付与される。マスクＭＡを通り抜けた放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過する。この投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる。第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉装置、直線エンコーダ、又は容量センサ）を使って、基板テーブルＷＴを正確に移動させて、例えば放射ビームＢの経路内に異なった目標部分Ｃを位置付けすることができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭ及び他の位置センサ（図１にはっきり示されていない）を使用して、例えばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後で、又は走査中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置付けできる。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの部分を形成する長行程モジュール（粗い位置決め）及び短行程モジュール（精密位置決め）を使って実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め装置ＰＷの部分を形成する長行程モジュール及び短行程モジュールを使用して実現できる。（スキャナに対して）ステッパの場合は、マスク・テーブルＭＴは、短行程用アクチュエータだけに接続することができ、又は、固定することができる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク位置調整用マークＭ１、Ｍ２及び基板位置調整用マークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせできる。図示のとおり基板位置調整用マークは専用の目標部分を占めるが、この専用目標部分は、目標部分と目標部分との間のスペースに位置付けできる（この専用目標部分はスクライブ・ライン位置調整用マークとして知られている）。同様に、２以上のチップがマスクＭＡに設けられる状況では、マスク位置調整用マークはチップ間に位置付けすることができる。
【００２６】
図示の装置は、下記のモードのうちの少なくとも１つで使用できる。
１．ステップ・モードでは、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保たれるが、一方で、放射ビームに与えられた全パターンは一度に目標部分Ｃに投影される（即ち、単一静的露光）。次に、異なる目標部分Ｃが露光されるように、基板テーブルＷＴは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、単一静的露光で像が形成される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間に、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴとは同期して走査される（即ち、単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって決定できる。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光での目標部分の（非走査方向の）幅が制限されるが、走査移動の長さによって目標部分の（走査方向の）高さが決定される。
３．他のモードでは、マスク・テーブルＭＴは、プログラム可能パターン形成装置を保持して基本的に静止状態に保たれ、そして基板テーブルＷＴは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間に、動かされる（即ち走査される）。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、そしてプログラム可能パターン形成装置は、基板テーブルＷＴの各移動の後で、又は走査中に連続する放射パルスの間で、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に言及したような型のプログラム可能ミラー配列などのプログラム可能パターン形成装置を使用するマスクレス・リソグラフィに容易に応用できる。
【００２７】
上記の使用モードの組合せ及び／又は変形又はまったく異なる使用モードを使用することもできる。
【００２８】
露光ビームが基板に投影される度に、露光ビームを基板上に既に存在するパターンと確実に位置合わせすることが重要である。これを行うために、レジスト層が塗布される度に位置調整用マークが存在し、そして同じ投影システムから投影された位置合わせビームが、位置調整用マークを使用して、投影システム及びパターン形成手段が基板及び基板上の既存のパターン（及び位置調整用マーク）と位置合わされたことを保証するや否や、露光ビームによって露光が行われる。
【００２９】
位置調整用マークに使用されるスクライブ・レーンのスペースを減少させる鍵は、位置合わせビームの散乱により検出できるが露光ビームには影響しない位置調整用マークを設けることである。このことにより、パターンを犠牲にすることなしに、位置調整用マークがパターンに組み込まれることになる。そしてこのことにより、スクライブ・レーンの必要なスペースが減少し、スクライブ・レーンのスペースは単に鋸引きに必要なスペースに減少される。
【００３０】
代替として、位置調整用マークを互いに積み重ねるように作ることができ、その結果、レジストのすべての新しい塗布（又は層）におけるすべての位置調整用マークのために基板の同じ場所を使用することができる。これを行う方法は、以下に説明するとおり、位置合わせビームに対して透明でないが露光ビームに対して透明である位置調整用マークを作ることによっている。
【００３１】
本発明では、露光波長が位置合わせ波長よりも遥かに短いという事実が利用される。位置合わせ波長は、例えば赤外光又は可視光であってもよい（即ち、基板上のレジスト層に影響しない任意の波長）が、他方、露光波長は通常、紫外又は同様なものである。
【００３２】
したがって、位置合わせビームで検出できるが露光ビームで検出できない構造体のサブ波長周期配列を基板に作ることができる。その周期的な２次元（２−Ｄ）配列は、位置合わせ波長に対して人工結晶として作用する。その結晶の巨視的な光学特性、例えば屈折率の実効的な実数部及び虚数部は、構造体の形状及び２次元配列の周期性により正確に制御することができる。このことは、基板の巨視的光学特性を位置合わせ波長に合ったものにできることを意味する。とりわけ、位置調整用マークが、位置合わせビームを送出する投影システムと位置合わせされる際に、位置合わせビームが特定の散乱スペクトルで散乱するようにすることができる。そして、散乱スペクトルを検出するように位置付けられた検出器が、そのスペクトルを解析して位置合わせビームが位置合わせされているかどうかを、及びスペクトルのパラメータの変化によって位置合わせビームがどれだけずれているかを計算する。基板の光学特性の調整は、露光ビームの波長が位置合わせビームの波長よりも（かなり）短いという事実の結果である。位置合わせビームの波長に対する光学特性は、露光ビームの波長の像形成能力を利用して制御することができる。
【００３３】
この「人工結晶」は位置合わせビームに対して透明でないので（位置合わせビームの波長は、位置合わせビームが位置調整用マークによって散乱されるが、位置調整用マークを通過してより下の層の位置調整用マークの影響を受けることがない波長である）、この人工結晶で作られた位置調整用マークは積層でき、したがって、位置調整用マークのための新しいスペースをレジスト層ごとに見つけなければならない場合よりも遥かに使われるスペースが少なくなる。
【００３４】
位置調整用マークの反射率は巨視的な屈折率に直接関連付けられるので、位置調整用マークは、２つの「部分」、即ち柱状部１０である巨視的部分と構造体１２である微視的部分により事実上作製できる。巨視的部分は屈折率に影響し、微視的部分は人口結晶の特性を与える。
【００３５】
図２は、２次元フォトニック結晶に基づいた位置調整用マークの実施例を示す。この実施例では、薄黒い柱状部１０は、コンタクト・ホールの２次元配列１２でできている。構造体は、位置合わせビーム（１次元又は２次元）の波長に対して人工結晶を形成する任意の繰返しフィーチャであってもよい。実際には、このフィーチャは、コンタクト・ホールであろう。このフィーチャは、また、深いトレンチ用途に使用されるような「れんが」状構造体であってもよい。例えば、銅ダマシン・プロセスでは、穴の配列がシリコン酸化物に印刷され、エッチングされ、そして銅で埋められる。余分な銅は研磨除去される。
【００３６】
図２に示す配列のフィーチャの大きさｄ及びピッチｐは、位置合わせビームの波長よりも遥かに小さい。ピッチｐは位置合わせビームの波長よりも小さくなければならないが、フィーチャの大きさｄは場合によっては位置合わせビームの波長よりも小さくてもよい。位置合わせビームの波長よりも小さいが露光ビームの波長よりも大きなこの構造体即ちコンタクト・ホールを有することによって、制御された光学特性を有する人工材料が作製される。光学特性は、実効屈折率の実数部（屈折率又は反射率）と虚数部（吸収）であり得る。位置合わせ波長のために制御された光学特性を有する人工材料は、リソグラフィ技術を利用して作製できる。即ち、この位置合わせ技術がリソグラフィで使用されるが、リソグラフィ装置自体は、位置調整用マークを作るために使用することができる。位置合わせビームの波長よりも小さな構造体（格子周期）を使用することによって、入射（位置合わせ）光は、このフィーチャを分解できないので、この構造体を均一媒体として見る。この均一媒体は、構造体を構成する材料の屈折率及び構造体の幾何学的形態（即ち、周期とデューティ・サイクル）に依存した実効屈折率（実数部および虚数部の両方）を有する。
【００３７】
位置調整用マークの他の実施例を図３に示す。同じ柱状部１０は、図２と同じ形状及び配列１２の間隔を含んでいる。しかし、柱状部１０の間に柱状部１００が存在し、この柱状部１００は、柱状部１０の配列１２と異なる向き及び周期性を有する構造体即ちコンタクト・ホールを有する異なる配列１２０を含んでいる。異なる柱状部１０と１００とでは、光学特性（反射率、吸収、その他）が違っている。光学特性の差に基づいた位置調整用マークは、従来技術で知られている積層銅マークと取り替えるように設計することができる。
【００３８】
この位置調整用マーク方式の利点は、露光ビームの波長がより短く、したがって位置合わせビームが識別できるよりも小さなフィーチャを作ることができるので、露光ビーム波長を有する露光ビームを使用して、位置合わせ波長のために基板の光学特性を作り且つ調整できることである。さらに、基板表面に対して平行な方向での偏光の差を無くするか、又は制御することができる。最先端技術では、細分割は一方向（１−Ｄ）だけに追加されることが多い。位置合わせビームの波長の相互作用は偏光状態に依存する。２次元周期配列を利用することにより、結果として得られる材料の光学特性を位置合わせビームの波長に対して等方性にすることができる。偏光感度は構造体の幾何学的形態に依存し、この構造体は、一般に、正方形及び円などの対称的なフィーチャであり、そのために偏光の影響を受けないマークとなる。
【００３９】
また、位置調整用マークは、深いトレンチ層、局部相互接続層などの他の加工層（ｐｒｏｃｅｓｓ ｌａｙｅｒ）にも付加することができる。周期的な２次元配列は、位置調整用マークに適用できるが、反射防止層としても適用できる。
【００４０】
基板のこれらのフォトニック結晶位置調整用マークは、また、シリコン基板中にエッチングされ反射防止特性を示すサブ波長表面として知られている。サブ波長表面は、交差格子をフォトレジスト・マスクにホログラフィ記録し、続いて主マスクを基板に転写する（例えば、露光ビームを使用して）ために反応性イオン・エッチングを行うことによって作製できる。この種の構造体をどのようにして作製するかについては、「Ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ（可視光に対するシリコンサブ波長周期構造体の反射防止挙動）」、Ｌａｌａｍｅ ａｎｄ Ｍｏｒｒｉｓ、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ナノテクノロジー)、８、（１９９７年）、第５３〜５６頁に、より多くの情報を見出すことができる。
【００４１】
この明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及することがあるが、本明細書で説明したリソグラフィ装置には、集積光システム、磁気ドメイン・メモリの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、その他の製造などの他の用途があることを理解すべきである。当業者なら理解するであろうが、そのような他の用途の文脈では、本明細書での用語「ウェハ」又は「チップ」の使用はいずれも、より一般的な用語「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義であると考えることができる。本明細書で参照する基板は、例えばトラック（一般にレジスト層を基板に塗布し、さらに露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール、及び／又は検査ツールで、露光前又は後に処理することができる。応用可能な場合、本明細書の開示は、そのような及び他の基板処理ツールに応用できる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作るために２回以上処理されることがあるので、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理された層を既に含む基板も意味することができる。
【００４２】
光リソグラフィの状況で本発明の実施例の使用について上記で特に言及したが、理解されることであろうが、本発明は他の用途で、例えばインプリント（押印）リソグラフィで使用することができ、状況が許す場合には、光リソグラフィに限定されない。インプリント・リソグラフィでは、パターン形成装置のトポグラフィ（凹凸形状）が、基板に作られるパターンを規定する。パターン形成装置のトポグラフィを基板に供給されたレジスト層に押し込むことができ、それから、電磁放射、熱、圧力又はこれらの組合せを利用してレジストを硬化させる。レジストが硬化された後に、パターン形成装置をレジストから出して、レジストにパターンを残す。
【００４３】
本明細書で使用された用語「放射」及び「ビーム」は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５、３３５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）及び（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外線（ＥＵＶ）放射、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含むすべての種類の電磁放射を包含する。
【００４４】
用語「レンズ」は、状況が許す場合、屈折光学部品、反射光学部品、磁気光学部品、電磁光学部品及び静電光学部品を含む様々な型の光学部品のいずれか１つ又は組合せを意味することができる。
【００４５】
本発明の特定の実施例を上記で説明したが、理解されるであろうが、本発明は説明と違った態様で実施することができる。例えば、本発明は、先に開示されたような方法を記述する機械可読命令の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、又は格納されたそ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、磁気ディスク又は光ディスク）の形態を取ることができる。
【００４６】
上記の説明は、例示であり制限する意図でなされていない。したがって、当業者には明らかなことであろうが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなしに、説明された本発明に対して変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例に従ったリソグラフィ装置を示す図。
【図２】本発明の第１の実施例に従った位置調整用マークを示す図。
【図３】本発明の第２の実施例に従った位置調整用マークを示す図。
【符号の説明】
【００４８】
ＳＯ 放射源
ＷＴ 基板テーブル（ウェハ・テーブル）
ＭＴ マスク支持構造体（マスク・テーブル）
ＭＡ パターン形成装置（マスク）
ＩＬ 照明システム（照明装置）
Ｂ 放射ビーム
Ｗ 基板
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置調整用マーク
１０、１００ 柱状部
１２、１２０ コンタクト・ホールの２次元配列
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置合わせ方法及び基板に関するものであり、とりわけ、リソグラフィ装置で使用するための方法及び基板に係るものである。
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板の目標部分に、所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その例では、代わりにマスク又はレチクルと呼ばれるパターン形成装置を使用して、ＩＣの個々の層に形成されるべき回路パターンを形成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコン・ウェハ）の目標部分（例えば、１つ又は複数のチップの部分を含む）に転写できる。パターンの転写は、一般に、基板上に設けられた放射敏感材料（レジスト）の層に像を形成することによっている。一般に、単一基板は、連続してパターン形成された網の目のような一面の隣り合う目標部分を含む。周知のリソグラフィ装置には、いわゆるステッパといわゆるスキャナがあり、ステッパでは、各目標部分に光が当てられて、目標部分に全パターンが一度に露光される。スキャナでは、各目標部分に光が当てられて、放射ビームによってパターンが所定の方向（「走査」方向）に走査され、同時に同期してこの方向に対して同方向又は逆方向に基板が走査される。パターンを基板にインプリント（押印）することによって、パターン形成装置から基板にパターンを転写することもできる。
【０００３】
多層構造体にその厚さ全体を通してパターンを構築するために、基板上のいくつかの連続するレジスト層にパターンが転写される。したがって、任意の層のパターンが前の層のパターンと正確に位置合わせされることの保証が重要である。具体的には、基板はレジスト層で覆われ、その後にパターンが（「露光」として知られるプロセスによって）その層に転写される。次に、この層は露光後処理され、パターンの露光された場所を除いてレジストが除去される。それから、次のレジスト層が塗布され、そして再びパターンが転写／露光され、再び露光後処理される。これは、レジスト及びパターンによるが、数十回行われる。一連の露光及び露光後処理の後に全体パターンが適切に形成されるために、新しいレジストが露光される度に、パターンを前のレジスト層のパターンと注意深く位置合わせしなければならない。連続するパターン形成層を位置合わせする方法は、層に位置調整用マークを含むことによって行われる。この位置調整用マークは、パターンを付与するために露光ビームが投影される前に、投影システムによって投影される位置合わせビームにより検出することができる。基板上のできるだけ多くのスペースを露光パターンに残しておくために、位置調整用マークは、例えば、スクライブ・レーンに位置付けされる。このスクライブ・レーンは、基板を個々のＩＣに分離するために鋸引きされる基板部分である。位置調整用マークは、従来、誘電体領域と交互に（いくつかの層又はすべての層で）積層された銅の領域の形態をとっていた。
【０００４】
リソグラフィ技術が進歩し、パターンをより小さくすることが可能になるにつれて、ＩＣの小型化も可能になり、それによりスクライブ・レーン間の領域が減少している。スクライブ・レーンが同じ大きさのままであり、一方でスクライブ・レーン間の「使用可能な」領域がいっそう小さくなれば、基板の使用不可能領域の使用可能領域に対する比が大きくなって、基板使用の効率が悪くなる。スクライブ・レーンの位置調整用マークに比較的大きな銅領域を使用すると、スクライブ・レーンの大きさを減少させることが難しいため、基板スペースの非効率的な使用が避けられないことになる。さらに、リソグラフィ装置の使用者は、スクライブ・レーン及び他のパターン非形成領域を、他のパターンでないマーク及び目標のために使用する。位置調整用マークは、小さければ小さいほど、又は再使用可能であればあるほどよい。
【０００５】
最先端技術で使用される位置調整用マークは、大きな（例えば、銅の）構造体を含んでいる（即ち、一般的なデバイスの寸法に比べて大きい）。加工上の理由により、位置調整用マークは、位置合わせ精度を保証するためにデバイス／製品寸法に類似しなければならない。したがって、マーク内の大きな領域（例えば、図２の構造体１０）に対して細分割が行われる。例えば、位置調整用マークは、誘電体領域と交互の銅領域からなっている。スペースを節約するように、より大きな位置調整用マークの細分割が行われると、このマークは（位置合わせに使用されるものなどの）特定の波長に対して半透明になる。したがって、積層された底部のマークが、積層体に当てられる放射ビームの回折に影響を及ぼすため、「マークの積層」はできない。しかし、マークの積層は、その場合に前のマークを除去する必要が無く時間及び機械が節約されるので、従来技術では好ましい方法である。さらに、マークの積層では、同じスペースにマークを繰り返して付けることができ、したがって、多重露光プロセスの長さにわたってスペースが節約される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スクライブ・レーンのスペースを減少させることを可能にし、それによって、基板のスペースのより効率の良い使用を可能にする位置調整用マークを基板に作ることが望ましい。
【０００７】
また、細分割され、より小さなスペースを取るが、透明でなく、それによってマークの積層を可能にする位置調整用マークを作ることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、構造体の周期的な配列を含む位置調整用マークを有する基板が提供され、その構造体は位置合わせ放射ビームの波長よりも小さな間隔で隔てられている。
【０００９】
本発明の他の観点によれば、基板を支持する基板テーブルと、放射ビームにパターンを付与するパターン形成手段と、パターンの付与された放射ビームを基板の目標部分に投影する投影システムとを含むリソグラフィ装置が提供され、この基板は、構造体の周期的な配列を有する位置調整用マークを有し、その構造体は位置合わせ放射ビームの波長よりも小さな間隔で隔てられている。
【００１０】
本発明のさらに他の観点によれば、基板上のパターンの位置合わせを検査するための検査方法が提供され、この検査方法は、基板に反射性構造体の周期的な配列を設ける段階と、構造体間の間隔よりも大きな波長を有する位置合わせ放射ビームにより配列を照射する段階と、反射された位置合わせ放射ビームを検出する段階と、反射ビームの特性から配列がパターンと位置合わせされているかどうかを決定する段階とを含む。
【００１１】
本発明のさらに他の観点によれば、基板に位置調整用マークを作製する方法が提供され、この方法は、屈折率の周期的な変化を有する構造体の周期的な２次元配列を含む層を基板に被着する段階を含み、その構造体間の間隔は、予定された位置合わせビームの波長よりも小さい。
【００１２】
本発明のさらに他の観点によれば、パターンの付与された放射ビームを基板に投影する段階を含むデバイス製造方法が提供され、この製造方法では、基板は、構造体の周期的な２次元配列で作られた位置調整用マークを含み、その構造体間の間隔は、位置合わせビームの波長よりも小さいが、前記パターンの付与されたビームの波長よりも大きい。
【実施例】
【００１３】
対応する符号が対応する部分を示す添付の模式的な図面を参照して、ただの一例として、本発明の実施例をここで説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に従ったリソグラフィ装置を模式的に示す。本装置は、
放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又は可視光放射）を調整するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬと、
パターン形成装置（例えば、マスク）ＭＡを支持するように組み立てられ、且つ特定のパラメータに従ってパターン形成装置を正確に位置付けするように構成された第１の位置決め装置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、レジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するように組み立てられ、且つ特定のパラメータに従って基板を正確に位置付けするように構成された第２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、
パターン形成装置ＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のチップを含む）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。
【００１５】
照明システムは、放射の方向付け、整形、又は制御を行うために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型又は他の型の光学部品、又はそれらの任意の組合などの様々な型の光学部品を含むことができる。
【００１６】
支持構造体は、パターン形成装置を支持する。即ち、パターン形成装置の重さを支える。支持構造体は、パターン形成装置の向き、リソグラフィ装置の設計、及び、例えばパターン形成装置が真空環境中に保持されるか否かなどの他の条件に依存する態様で、パターン形成装置を保持する。支持構造体は、機械技術、真空技術、静電技術又は他の締付け技術を使用して、パターン形成装置を保持することができる。支持構造体は、例えばフレーム(枠台)又はテーブルであってもよく、これは、必要に応じて固定又は可動にすることができる。支持構造体は、パターン形成装置が、例えば投影システムに対して、所望の位置にあることを保証できる。本明細書での「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「パターン形成装置」と同義であると考えることができる。
【００１７】
本明細書で使用される「パターン形成装置」という用語は、基板の目標部分のパターンを形成するように、パターンを放射ビームの断面に付与するために使用できる任意の装置を意味するものとして、広く解釈すべきである。留意すべきことであるが、放射ビームに付与されたパターンは、基板の目標部分の所望のパターンに必ずしも対応しないことがある。例えば、パターンが、位相シフト用の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である。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路などの目標部分に作られるデバイスの特定の機能層に対応している。
【００１８】
パターン形成装置は透過型又は反射型であることができる。パターン形成装置の例には、マスク、プログラム可能ミラー配列、及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィではよく知られており、マスクには、２値、交番位相シフト、及び減衰位相シフトなどのマスクの型、並びに様々なハイブリッド・マスクの型がある。プログラム可能ミラー配列の例は、小さなミラーのマトリックス配列を使用し、この小さなミラーの各々は、入射放射ビームを様々な方向に反射するように個々に傾けることができる。傾いたミラーが、ミラー・マトリックスで反射された放射ビームにパターンを付与する。
【００１９】
本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射又は、浸漬液の使用又は真空の使用などの他の要素に適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型及び静電型の光学システム、又はそれらの任意の組合せを含む任意の型の投影システムを含むものとして広く解釈すべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義であると考えることができる。
【００２０】
ここで示すように、本装置は（例えば、透過マスクを使用する）透過型である。代替として、本装置は（例えば、先に言及したような型のプログラム可能ミラー配列を使用するか、又は反射マスクを使用する）反射型であってもよい。
【００２１】
リソグラフィ装置は、２個（デュアル・ステージ）又はより多くの基板テーブル（及び／又は２個以上のマスク・テーブル）を有する型であってもよい。そのような「多ステージ」機械では、追加のテーブルは並列に使用することができ、又は、１つ又は複数のテーブルが露光に使用されている間に、１つまた複数の他のテーブルで準備工程を行うことができる。
【００２２】
また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間のスペースを満たすために、基板の少なくとも１部分が比較的大きい屈折率を有する液体（例えば水）で覆われる型のものであってもよい。また、浸漬液は、リソグラフィ装置の他のスペースに、例えばマスクと投影システムとの間に使用することができる。浸漬技術は、投影システムの開口数を大きくするために当技術分野でよく知られている。本明細書で使用される「浸漬」という語は、基板などの構造体が液体中に浸漬されなければならないことを意味するのではなく、むしろ露光中に、投影システムと基板との間に液体があることを意味するだけである。
【００２３】
図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源及びリソグラフィ装置は別個の構成要素でよい。例えば、放射源がエキシマ・レーザである場合である。その場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成すると考えられず、放射ビームは、例えば適切な方向付けミラー及び／又はビーム拡大器を含むビーム送出システムＢＤを使用して、放射源ＳＯから照明装置ＩＬに送られる。他の場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一体化部分でよい。例えば、放射源が水銀ランプである場合である。放射源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、必要な場合にはビーム送出システムＢＤとともに、放射システムと呼ぶことができる。
【００２４】
照明装置ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整する調整装置ＡＤを含むことができる。一般に、照明装置のひとみ面内の強度分布の少なくとも外側半径範囲及び／又は内側半径範囲（通常、σ−ｏｕｔｅｒ及びσ−ｉｎｎｅｒとそれぞれ呼ばれる）を調整できる。さらに、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮ及び集光器ＣＯなどの様々な他の部品を含むことができる。照明装置を使用して、断面内に所望の一様性及び強度分布を持つように放射ビームを条件付けできる。
【００２５】
放射ビームＢは、支持構造体（例えば、マスク・テーブルＭＴ）に保持されているパターン形成装置（例えば、マスクＭＡ）に入射し、そしてパターン形成装置によってパターンを付与される。マスクＭＡを通り抜けた放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過する。この投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる。第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉装置、直線エンコーダ、又は容量センサ）を使って、基板テーブルＷＴを正確に移動させて、例えば放射ビームＢの経路内に異なった目標部分Ｃを位置付けすることができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭ及び他の位置センサ（図１にはっきり示されていない）を使用して、例えばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後で、又は走査中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置付けできる。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの部分を形成する長行程モジュール（粗い位置決め）及び短行程モジュール（精密位置決め）を使って実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め装置ＰＷの部分を形成する長行程モジュール及び短行程モジュールを使用して実現できる。（スキャナに対して）ステッパの場合は、マスク・テーブルＭＴは、短行程用アクチュエータだけに接続することができ、又は、固定することができる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク位置調整用マークＭ１、Ｍ２及び基板位置調整用マークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせできる。図示のとおり基板位置調整用マークは専用の目標部分を占めるが、この専用目標部分は、目標部分と目標部分との間のスペースに位置付けできる（この専用目標部分はスクライブ・ライン位置調整用マークとして知られている）。同様に、２以上のチップがマスクＭＡに設けられる状況では、マスク位置調整用マークはチップ間に位置付けすることができる。
【００２６】
図示の装置は、下記のモードのうちの少なくとも１つで使用できる。
１．ステップ・モードでは、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保たれるが、一方で、放射ビームに与えられた全パターンは一度に目標部分Ｃに投影される（即ち、単一静的露光）。次に、異なる目標部分Ｃが露光されるように、基板テーブルＷＴは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、単一静的露光で像が形成される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間に、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴとは同期して走査される（即ち、単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって決定できる。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光での目標部分の（非走査方向の）幅が制限されるが、走査移動の長さによって目標部分の（走査方向の）高さが決定される。
３．他のモードでは、マスク・テーブルＭＴは、プログラム可能パターン形成装置を保持して基本的に静止状態に保たれ、そして基板テーブルＷＴは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間に、動かされる（即ち走査される）。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、そしてプログラム可能パターン形成装置は、基板テーブルＷＴの各移動の後で、又は走査中に連続する放射パルスの間で、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に言及したような型のプログラム可能ミラー配列などのプログラム可能パターン形成装置を使用するマスクレス・リソグラフィに容易に応用できる。
【００２７】
上記の使用モードの組合せ及び／又は変形又はまったく異なる使用モードを使用することもできる。
【００２８】
露光ビームが基板に投影される度に、露光ビームを基板上に既に存在するパターンと確実に位置合わせすることが重要である。これを行うために、レジスト層が塗布される度に位置調整用マークが存在し、そして同じ投影システムから投影された位置合わせビームが、位置調整用マークを使用して、投影システム及びパターン形成手段が基板及び基板上の既存のパターン（及び位置調整用マーク）と位置合わされたことを保証するや否や、露光ビームによって露光が行われる。
【００２９】
位置調整用マークに使用されるスクライブ・レーンのスペースを減少させる鍵は、位置合わせビームの散乱により検出できるが露光ビームには影響しない位置調整用マークを設けることである。このことにより、パターンを犠牲にすることなしに、位置調整用マークがパターンに組み込まれることになる。そしてこのことにより、スクライブ・レーンの必要なスペースが減少し、スクライブ・レーンのスペースは単に鋸引きに必要なスペースに減少される。
【００３０】
代替として、位置調整用マークを互いに積み重ねるように作ることができ、その結果、レジストのすべての新しい塗布（又は層）におけるすべての位置調整用マークのために基板の同じ場所を使用することができる。これを行う方法は、以下に説明するとおり、位置合わせビームに対して透明でないが露光ビームに対して透明である位置調整用マークを作ることによっている。
【００３１】
本発明では、露光波長が位置合わせ波長よりも遥かに短いという事実が利用される。位置合わせ波長は、例えば赤外光又は可視光であってもよい（即ち、基板上のレジスト層に影響しない任意の波長）が、他方、露光波長は通常、紫外又は同様なものである。
【００３２】
したがって、位置合わせビームで検出できるが露光ビームで検出できない構造体のサブ波長周期配列を基板に作ることができる。その周期的な２次元（２−Ｄ）配列は、位置合わせ波長に対して人工結晶として作用する。その結晶の巨視的な光学特性、例えば屈折率の実効的な実数部及び虚数部は、構造体の形状及び２次元配列の周期性により正確に制御することができる。このことは、基板の巨視的光学特性を位置合わせ波長に合ったものにできることを意味する。とりわけ、位置調整用マークが、位置合わせビームを送出する投影システムと位置合わせされる際に、位置合わせビームが特定の散乱スペクトルで散乱するようにすることができる。そして、散乱スペクトルを検出するように位置付けられた検出器が、そのスペクトルを解析して位置合わせビームが位置合わせされているかどうかを、及びスペクトルのパラメータの変化によって位置合わせビームがどれだけずれているかを計算する。基板の光学特性の調整は、露光ビームの波長が位置合わせビームの波長よりも（かなり）短いという事実の結果である。位置合わせビームの波長に対する光学特性は、露光ビームの波長の像形成能力を利用して制御することができる。
【００３３】
この「人工結晶」は位置合わせビームに対して透明でないので（位置合わせビームの波長は、位置合わせビームが位置調整用マークによって散乱されるが、位置調整用マークを通過してより下の層の位置調整用マークの影響を受けることがない波長である）、この人工結晶で作られた位置調整用マークは積層でき、したがって、位置調整用マークのための新しいスペースをレジスト層ごとに見つけなければならない場合よりも遥かに使われるスペースが少なくなる。
【００３４】
位置調整用マークの反射率は巨視的な屈折率に直接関連付けられるので、位置調整用マークは、２つの「部分」、即ち柱状部１０である巨視的部分と構造体１２である微視的部分により事実上作製できる。巨視的部分は屈折率に影響し、微視的部分は人口結晶の特性を与える。
【００３５】
図２は、２次元フォトニック結晶に基づいた位置調整用マークの実施例を示す。この実施例では、薄黒い柱状部１０は、コンタクト・ホールの２次元配列１２でできている。構造体は、位置合わせビーム（１次元又は２次元）の波長に対して人工結晶を形成する任意の繰返しフィーチャであってもよい。実際には、このフィーチャは、コンタクト・ホールであろう。このフィーチャは、また、深いトレンチ用途に使用されるような「れんが」状構造体であってもよい。例えば、銅ダマシン・プロセスでは、穴の配列がシリコン酸化物に印刷され、エッチングされ、そして銅で埋められる。余分な銅は研磨除去される。
【００３６】
図２に示す配列のフィーチャの大きさｄ及びピッチｐは、位置合わせビームの波長よりも遥かに小さい。ピッチｐは位置合わせビームの波長よりも小さくなければならないが、フィーチャの大きさｄは場合によっては位置合わせビームの波長よりも小さくてもよい。位置合わせビームの波長よりも小さいが露光ビームの波長よりも大きなこの構造体即ちコンタクト・ホールを有することによって、制御された光学特性を有する人工材料が作製される。光学特性は、実効屈折率の実数部（屈折率又は反射率）と虚数部（吸収）であり得る。位置合わせ波長のために制御された光学特性を有する人工材料は、リソグラフィ技術を利用して作製できる。即ち、この位置合わせ技術がリソグラフィで使用されるが、リソグラフィ装置自体は、位置調整用マークを作るために使用することができる。位置合わせビームの波長よりも小さな構造体（格子周期）を使用することによって、入射（位置合わせ）光は、このフィーチャを分解できないので、この構造体を均一媒体として見る。この均一媒体は、構造体を構成する材料の屈折率及び構造体の幾何学的形態（即ち、周期とデューティ・サイクル）に依存した実効屈折率（実数部および虚数部の両方）を有する。
【００３７】
位置調整用マークの他の実施例を図３に示す。同じ柱状部１０は、図２と同じ形状及び配列１２の間隔を含んでいる。しかし、柱状部１０の間に柱状部１００が存在し、この柱状部１００は、柱状部１０の配列１２と異なる向き及び周期性を有する構造体即ちコンタクト・ホールを有する異なる配列１２０を含んでいる。異なる柱状部１０と１００とでは、光学特性（反射率、吸収、その他）が違っている。光学特性の差に基づいた位置調整用マークは、従来技術で知られている積層銅マークと取り替えるように設計することができる。
【００３８】
この位置調整用マーク方式の利点は、露光ビームの波長がより短く、したがって位置合わせビームが識別できるよりも小さなフィーチャを作ることができるので、露光ビーム波長を有する露光ビームを使用して、位置合わせ波長のために基板の光学特性を作り且つ調整できることである。さらに、基板表面に対して平行な方向での偏光の差を無くするか、又は制御することができる。最先端技術では、細分割は一方向（１−Ｄ）だけに追加されることが多い。位置合わせビームの波長の相互作用は偏光状態に依存する。２次元周期配列を利用することにより、結果として得られる材料の光学特性を位置合わせビームの波長に対して等方性にすることができる。偏光感度は構造体の幾何学的形態に依存し、この構造体は、一般に、正方形及び円などの対称的なフィーチャであり、そのために偏光の影響を受けないマークとなる。
【００３９】
また、位置調整用マークは、深いトレンチ層、局部相互接続層などの他の加工層（ｐｒｏｃｅｓｓ ｌａｙｅｒ）にも付加することができる。周期的な２次元配列は、位置調整用マークに適用できるが、反射防止層としても適用できる。
【００４０】
基板のこれらのフォトニック結晶位置調整用マークは、また、シリコン基板中にエッチングされ反射防止特性を示すサブ波長表面として知られている。サブ波長表面は、交差格子をフォトレジスト・マスクにホログラフィ記録し、続いて主マスクを基板に転写する（例えば、露光ビームを使用して）ために反応性イオン・エッチングを行うことによって作製できる。この種の構造体をどのようにして作製するかについては、「Ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ（可視光に対するシリコンサブ波長周期構造体の反射防止挙動）」、Ｌａｌａｍｅ ａｎｄ Ｍｏｒｒｉｓ、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ナノテクノロジー)、８、（１９９７年）、第５３〜５６頁に、より多くの情報を見出すことができる。
【００４１】
この明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及することがあるが、本明細書で説明したリソグラフィ装置には、集積光システム、磁気ドメイン・メモリの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、その他の製造などの他の用途があることを理解すべきである。当業者なら理解するであろうが、そのような他の用途の文脈では、本明細書での用語「ウェハ」又は「チップ」の使用はいずれも、より一般的な用語「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義であると考えることができる。本明細書で参照する基板は、例えばトラック（一般にレジスト層を基板に塗布し、さらに露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール、及び／又は検査ツールで、露光前又は後に処理することができる。応用可能な場合、本明細書の開示は、そのような及び他の基板処理ツールに応用できる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作るために２回以上処理されることがあるので、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理された層を既に含む基板も意味することができる。
【００４２】
光リソグラフィの状況で本発明の実施例の使用について上記で特に言及したが、理解されることであろうが、本発明は他の用途で、例えばインプリント（押印）リソグラフィで使用することができ、状況が許す場合には、光リソグラフィに限定されない。インプリント・リソグラフィでは、パターン形成装置のトポグラフィ（凹凸形状）が、基板に作られるパターンを規定する。パターン形成装置のトポグラフィを基板に供給されたレジスト層に押し込むことができ、それから、電磁放射、熱、圧力又はこれらの組合せを利用してレジストを硬化させる。レジストが硬化された後に、パターン形成装置をレジストから出して、レジストにパターンを残す。
【００４３】
本明細書で使用された用語「放射」及び「ビーム」は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５、３３５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）及び（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外線（ＥＵＶ）放射、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含むすべての種類の電磁放射を包含する。
【００４４】
用語「レンズ」は、状況が許す場合、屈折光学部品、反射光学部品、磁気光学部品、電磁光学部品及び静電光学部品を含む様々な型の光学部品のいずれか１つ又は組合せを意味することができる。
【００４５】
本発明の特定の実施例を上記で説明したが、理解されるであろうが、本発明は説明と違った態様で実施することができる。例えば、本発明は、先に開示されたような方法を記述する機械可読命令の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、又は格納されたそ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、磁気ディスク又は光ディスク）の形態を取ることができる。
【００４６】
上記の説明は、例示であり制限する意図でなされていない。したがって、当業者には明らかなことであろうが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなしに、説明された本発明に対して変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例に従ったリソグラフィ装置を示す図。
【図２】本発明の第１の実施例に従った位置調整用マークを示す図。
【図３】本発明の第２の実施例に従った位置調整用マークを示す図。
【符号の説明】
【００４８】
ＳＯ 放射源
ＷＴ 基板テーブル（ウェハ・テーブル）
ＭＴ マスク支持構造体（マスク・テーブル）
ＭＡ パターン形成装置（マスク）
ＩＬ 照明システム（照明装置）
Ｂ 放射ビーム
Ｗ 基板
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置調整用マーク
１０、１００ 柱状部
１２、１２０ コンタクト・ホールの２次元配列
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体の周期的配列を含む位置調整用マークを有する基板において、前記構造体が位置合わせ放射ビームの波長よりも小さな間隔で隔てられている基板。
【請求項２】
前記周期的配列が、フォトニック結晶を含む、請求項１に記載された基板。
【請求項３】
前記構造体がコンタクト・ホールである、請求項１に記載された基板。
【請求項４】
前記位置調整用マークが２次元である、請求項１に記載された基板。
【請求項５】
前記位置調整用マークが、構造体の第１の配列を含む第１の柱状部と、構造体を含まない第２の柱状部とを有する、請求項１に記載された基板。
【請求項６】
前記位置調整用マークが、交互に配置された第１及び第２の柱状部を含む、請求項５に記載された基板。
【請求項７】
前記位置調整用マークが、構造体の第１の配列を含む第１の柱状部と、前記第１の配列とは異なるパターン及び／又は異なる周期で配列された構造体の第２の配列を含む第２の柱状部とを有する、請求項１に記載された基板。
【請求項８】
前記位置調整用マークが、交互に配置された第１及び第２の柱状部を含む、請求項７に記載された基板。
【請求項９】
前記位置調整用マークが、所定の屈折率を有する第１の柱状部と、前記第１の柱状部とは異なる屈折率を有する第２の柱状部とを含む、請求項１に記載された基板。
【請求項１０】
前記位置調整用マークが、交互に配置された第１及び第２の柱状部を含む、請求項９に記載された基板。
【請求項１１】
前記位置調整用マークが、前記基板上の１つ又は複数のレジスト層に設けられている、請求項１に記載された基板。
【請求項１２】
前記位置調整用マークが、深いトレンチ層に設けられている、請求項１に記載された基板。
【請求項１３】
前記位置調整用マークが、リソグラフィ装置内で加工層に設けられる、請求項１に記載された基板。
【請求項１４】
前記位置調整用マークが、積層構成で使用されている、請求項１に記載された基板。
【請求項１５】
前記周期的配列のパターン及び周期性が、前記周期的配列を含む材料の屈折率の実数部及び虚数部に影響するようになっている、請求項１に記載された基板。
【請求項１６】
露光ビームを使用して前記基板にパターンを露光する露光ツールを含むリソグラフィ装置で使用するために、前記構造体が前記露光ビームの波長よりも大きい、請求項１に記載された基板。
【請求項１７】
基板上のパターンの位置合わせを検査するための検査方法において、
基板に反射性構造体の周期的配列を設ける段階と、
前記構造体間の間隔よりも大きな波長を有する位置合わせ放射ビームにより、前記配列を照射する段階と、
前記反射された位置合わせ放射ビームを検出する段階と、
前記反射ビームの特性から前記配列が前記パターンと位置合わせされているかどうかを決定する段階とを含む検査方法。
【請求項１８】
基板に位置調整用マークを作製する方法において、
構造体の周期的な２次元配列を含む層を前記基板に被着する段階を含み、前記配列が屈折率の周期的な変化を有し、前記構造体間の間隔が、予定された位置合わせビームの波長よりも小さい、位置調整用マークの作製方法。
【請求項１９】
前記構造体間の間隔が、予定された露光ビームの波長よりも大きい、請求項１８に記載された位置調整用マークの作製方法。
【請求項２０】
パターンを付与形成された放射ビームを基板に投影する段階を含むデバイスの製造方法において、前記基板が、構造体の周期的な２次元配列で作られた位置調整用マークを含み、前記構造体間の間隔が、位置合わせビームの波長よりも小さいが、前記パターン形成されたビームの波長よりも大きい、デバイス製造方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載されたデバイス製造方法に従って製造されたデバイス。
【請求項１】
構造体の周期的配列を含む位置調整用マークを有する基板において、前記構造体が位置合わせ放射ビームの波長よりも小さな間隔で隔てられている基板。
【請求項２】
前記周期的配列が、フォトニック結晶を含む、請求項１に記載された基板。
【請求項３】
前記構造体がコンタクト・ホールである、請求項１に記載された基板。
【請求項４】
前記位置調整用マークが２次元である、請求項１に記載された基板。
【請求項５】
前記位置調整用マークが、構造体の第１の配列を含む第１の柱状部と、構造体を含まない第２の柱状部とを有する、請求項１に記載された基板。
【請求項６】
前記位置調整用マークが、交互に配置された第１及び第２の柱状部を含む、請求項５に記載された基板。
【請求項７】
前記位置調整用マークが、構造体の第１の配列を含む第１の柱状部と、前記第１の配列とは異なるパターン及び／又は異なる周期で配列された構造体の第２の配列を含む第２の柱状部とを有する、請求項１に記載された基板。
【請求項８】
前記位置調整用マークが、交互に配置された第１及び第２の柱状部を含む、請求項７に記載された基板。
【請求項９】
前記位置調整用マークが、所定の屈折率を有する第１の柱状部と、前記第１の柱状部とは異なる屈折率を有する第２の柱状部とを含む、請求項１に記載された基板。
【請求項１０】
前記位置調整用マークが、交互に配置された第１及び第２の柱状部を含む、請求項９に記載された基板。
【請求項１１】
前記位置調整用マークが、前記基板上の１つ又は複数のレジスト層に設けられている、請求項１に記載された基板。
【請求項１２】
前記位置調整用マークが、深いトレンチ層に設けられている、請求項１に記載された基板。
【請求項１３】
前記位置調整用マークが、リソグラフィ装置内で加工層に設けられる、請求項１に記載された基板。
【請求項１４】
前記位置調整用マークが、積層構成で使用されている、請求項１に記載された基板。
【請求項１５】
前記周期的配列のパターン及び周期性が、前記周期的配列を含む材料の屈折率の実数部及び虚数部に影響するようになっている、請求項１に記載された基板。
【請求項１６】
露光ビームを使用して前記基板にパターンを露光する露光ツールを含むリソグラフィ装置で使用するために、前記構造体が前記露光ビームの波長よりも大きい、請求項１に記載された基板。
【請求項１７】
基板上のパターンの位置合わせを検査するための検査方法において、
基板に反射性構造体の周期的配列を設ける段階と、
前記構造体間の間隔よりも大きな波長を有する位置合わせ放射ビームにより、前記配列を照射する段階と、
前記反射された位置合わせ放射ビームを検出する段階と、
前記反射ビームの特性から前記配列が前記パターンと位置合わせされているかどうかを決定する段階とを含む検査方法。
【請求項１８】
基板に位置調整用マークを作製する方法において、
構造体の周期的な２次元配列を含む層を前記基板に被着する段階を含み、前記配列が屈折率の周期的な変化を有し、前記構造体間の間隔が、予定された位置合わせビームの波長よりも小さい、位置調整用マークの作製方法。
【請求項１９】
前記構造体間の間隔が、予定された露光ビームの波長よりも大きい、請求項１８に記載された位置調整用マークの作製方法。
【請求項２０】
パターンを付与形成された放射ビームを基板に投影する段階を含むデバイスの製造方法において、前記基板が、構造体の周期的な２次元配列で作られた位置調整用マークを含み、前記構造体間の間隔が、位置合わせビームの波長よりも小さいが、前記パターン形成されたビームの波長よりも大きい、デバイス製造方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載されたデバイス製造方法に従って製造されたデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３３９６４７（Ｐ２００６−３３９６４７Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５０７６２（Ｐ２００６−１５０７６２）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【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１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【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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