JP2001217191A - リソグラフィ投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空状態においてＩＣ等のデバイスを製造す
るリソグラフィ装置において、高精度のアライメントシ
ステムを提供すること。 【解決手段】 真空内に可動オブジェクトテーブルを有
するリソグラフィ装置において、このオブジェクトテー
ブルの位置を検出するための、干渉計ベースのアライメ
ントシステムが、真空チャンバ内の受動部分と真空チャ
ンバ外の能動部分とを有している。能動部分は、例えば
レーザー等のビーム発生器と、電子検出器とを備え、受
動部分は、照明光学要素と結像光学要素とを備えてい
る。この２つの部分は光ファイバーによって連結され
る。前記干渉計は、測定格子および基準格子からの各種
回折次数を使用することができ、次数分離装置は受動部
分内に含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は干渉計ベースのアラ
イメントおよび位置測定システムに関するものである。
より詳しくは、本発明は、放射線投影ビームを供給する
ための照明システムと、所望のパターンに従って投影ビ
ームをパターン化するためのパターン化装置と、基板を
保持するための基板テーブルと、パターン化されたビー
ムを基板のターゲット部分に結像させるための投影シス
テムと、を有するリソグラフィ投影装置に用いられるシ
ステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前記「パターン化装置」という用語は、
基板のターゲット部分に形成するパターンに対応したパ
ターン断面を有する入射放射線ビームを提供することが
可能な装置を指す用語として広範囲に解釈されるが、
「光弁」という用語もまたこの内容で用いられている。
一般に、前記パターンとは、集積回路またはその他のデ
バイスといったターゲット部分に生成されるデバイス
（下記参照）における、特定の機能を備えた層である。
一般に、そのようなパターン化装置は、下記を含む。 （１）マスクを保持するためのマスクテーブル マスクの概念はリソグラフィにおいて公知であり、各種
のハイブリッド型マスクのみならずバイナリー型、交互
位相偏移型、減衰位相偏移型といったタイプのマスクが
含まれる。そのようなマスクを放射線ビームの中へ配置
すると、マスク上のパターンに応じて、マスクに衝突し
た放射線を選択透過（透過マスクの場合）または反射
（反射マスクの場合）する。マスクテーブルは入射した
放射線ビーム中の所望の位置にマスクを保持することが
でき、必要であればマスクをビームに対して移動させる
こともできる。 （２）プログラム可能な鏡列（ミラー・アレイ） そのようなデバイスの例は、粘性と弾性を併せ持つ制御
層と反射面とを有するマトリックス・アドレス面であ
る。そのような装置に関する基本原理は、（例えば）反
射面のアドレス領域が入射光を回折光として反射し、他
方非アドレス領域が入射光を非回折光として反射させる
という点にある。適当なフィルターを用いると、前記非
回折光が反射ビームから濾過されて回折光のみが残り、
このようにしてビームがマトリックス・アドレス面のア
ドレスパターンに応じてパターン化される。必要とされ
るマトリックス・アドレスは適当な電子装置を用いて形
成することができる。そのような鏡列のさらなる情報
は、例えば米国特許ＵＳ５，２９６，８９１とＵＳ５，
５２３，１９３から明らかにされており、これらは引用
によって本明細書に組み込まれる。 （３）プログラム可能なＬＣＤ列 そのような構造の例が米国特許ＵＳ５，２２９，８７２
に示されており、引用によって本明細書に組み込まれ
る。本明細書では、簡略化のため、以下、パターン化装
置自体をマスクテーブルとマスクとからなる例に特定し
ているが、そのような例において論じられる一般原理
は、上述したパターン化装置の、より広範囲の概念にお
いても適用される。

【０００３】さらにまた、簡略化のため、前記投影シス
テムは以下で「レンズ」とも呼ばれるが、この用語は、
例えば屈折光学装置、反射光学装置、反射屈折光学シス
テムといった各種タイプの投影システムであるものとし
て広範囲に解釈されるべきものである。前記照明システ
ムはまた、放射線投影ビームを方向づけ、成形し、制御
するための、様々な設計に応じて動作する部品も有して
おり、そのような部品もまた以下集合的に、あるいは個
別に「レンズ」と呼ばれ得る。さらに、前記リソグラフ
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）を有していてもよい。そのよう
な「多段（マルチステージ）」装置では、付加的なテー
ブルを並列に用いてもよく、あるいは１つまたはそれ以
上のテーブルにおいて準備段階を実行しながら、他方で
１つまたはそれ以上の他のテーブルを照射のために用い
てもよい。この２段リソグラフィ装置は、例えば、ＵＳ
５，９６９，４４１および１９９８年２月２７日付の米
国特許出願第０９／１８０，０１１（ＷＯ９８／４０７
９１）に記載されており、本明細書に引用によって組み
込まれる。

【０００４】リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路
（ＩＣ）の製造に用いられる。その場合、パターン化装
置はＩＣの個々の層に応じて回路パターンを作り出し、
この回路パターンを放射線感光材料（レジスト）層が被
覆された基板（シリコンウエハ）上のターゲット部分
（１つまたはそれ以上のダイを含む）に結像させること
ができる。一般に、単一のウエハは、隣接するターゲッ
ト部分のネットワーク全体を含んでおり、それらターゲ
ット部分は、一時に１回、投影システムを介して連続的
に照射される。マスクテーブル上のマスクによるパター
ン化を採用している従来の装置は、２つの異なるタイプ
の機械装置に区別することができる。１つのタイプのリ
ソグラフィ投影装置では、各々のターゲット部分が、マ
スクパターンの全体を１度にターゲット部分上に露光す
ることによって照射され、そのような装置はウエハステ
ッパーと呼ばれる。一般的にステップ・アンド・スキャ
ン装置と呼ばれる他の装置においては、各々のターゲッ
ト部分は、マスクパターンを投影ビームの下で所与の基
準方向（「スキャン」方向）へ連続的に走査することに
よって照射され、同時に、この方向に対して平行あるい
は反平行的に基板テーブルを同期的に走査する。一般に
投影システムが倍率Ｍ（一般に１より小）を有するの
で、基板テーブルの走査速度Ｖはマスクテーブルが走査
される場合の速度のＭ倍となる。ここで記述したような
リソグラフィ装置に関するさらなる情報は、例えばＵＳ
６，０４６，７９２によって明らかにされており、引用
によって本明細書に組み込まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】半導体産業では、構成
要素の密度が高く、寸法の小さい集積回路（ＩＣ）を製
造することが継続的な希望である。リソグラフィ投影装
置に、より小さな像を結像させるために、より短い波長
の投影放射線を用いる事が必要である。１０〜２０ｎｍ
領域の超紫外線（ＥＵＶ）や、電子ビーム、イオンビー
ム、およびその他の荷電粒子束などからなる多数の異な
るタイプの投影放射線ビームが提案されている。これら
のタイプの放射線ビームは、マスク、基板および光学要
素からなるビーム通路を高真空状態に保持することを必
要とする。これはビームの吸収および／または散乱を防
ぐためであり、約１０^-6ミリバール以下の総圧であるこ
とが必要である。ＥＵＶ放射線のための光学要素は、そ
の表面に炭素の層が堆積することによって劣化すること
があり、このため炭化水素の分圧を１０^-8または１０ ^-9
ミリバール以下に保持しなければならないという付加的
な要求が生じる。

【０００６】そのような高真空での作業は、真空中へ入
れなければならない構成要素、および真空チャンバのシ
ールに対して、また特に外部からチャンバの内部の部品
を動作させなければならない装置の部分の周囲の構成要
素に対して、非常に面倒な状態を作り出す。チャンバの
内部の部品には、材料自体から、またはその表面に吸収
されたガスからの汚染ガスの放出が、最少または零であ
る材料を用いなければならない。

【０００７】照射されている基板（ウエハ）をマスク
（レチクル）に関して極めて高い精度で位置決めしなけ
ればならないこともよく知られている。１枚のウエハは
製造中に２０回または３０回の照射を受けることがあ
り、従って、たとえ異なる照射のために異なるリソグラ
フィ装置が用いられたとしても、各種の像が適正に整列
していることが本質的なことである。このオーバーレイ
精度に対する要求は、寸法の減少およびより短い波長の
放射線に対する要求とともに増大するばかりである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、例えば
リソグラフィ投影装置に用られる、真空中で対象物の位
置を高精度で測定することが可能なアライメントおよび
／または位置測定装置を提供することにある。

【０００９】本発明によれば、放射線投影ビームを供給
するための照明システムと、所望のパターンに従って投
影ビームをパターン化するためのパターン化装置と、基
板を保持するための基板テーブルと、パターン化された
ビームを基板のターゲット部分に結像させるための投影
システムとを有するリソグラフィ投影装置において、前
記パターン化装置と前記基板テーブルのうちの少なくと
も１つを内部に含む真空チャンバであって、前記オブジ
ェクトテーブルが可動である真空チャンバと、有するこ
とを特徴とするリソグラフィ投影装置が提供される。

【００１０】本発明は、アライメントシステムの受動部
分のみを真空チャンバ内に位置決めすることによって、
アライメントシステムの能動部分を真空に調和させる上
での困難を避け、また、照射を妨害したり位置決めの不
正確さの原因となる真空システム内の熱と振動の発生を
軽減させている。

【００１１】本発明の実施例では、システムの能動部分
と受動部分とが光ファイバーによって共に連結されてい
る。アライメント装置は、基準格子に対する測定格子
（ウエハマーク）の位置を検出するための干渉計システ
ムであってもよい。そのようなシステムは、測定格子に
よって回折された少なくとも２次数の放射線を基準格子
上へ結像させることができ、また、基準格子によって回
折された放射線であって測定格子によって回折された１
次数の放射線を、測定格子によって回折された他の次数
の回折放射線から分離するためのビームスプリッターを
有していてもよい。

【００１２】本発明の他の観点によれば、少なくとも部
分的に放射感光材料層で覆われた基板を提供する段階
と、照明システムを用いて放射線投影ビームを提供する
段階と、投影ビームの断面にパターンを与えるためにパ
ターン化装置を用いる段階と、前記パターン化された放
射線ビームを前記放射線感光材料層のターゲット部分上
に投影する段階と、基板を保持するための可動基板テー
ブルを有する真空チャンバを提供する段階と、を含むデ
バイスの製造方法において、前記照射および結像段階の
前またはその最中に、前記真空チャンバ内に設けた受動
部分と該真空チャンバの外に設けた能動部分とを有する
アライメントシステムを用いて、前記パターン化装置と
前記基板テーブル上の基板とを整列させる段階を含むこ
とを特徴とするデバイス製造方法が提供される。

【００１３】本発明によるリソグラフィ投影装置を用い
た製造過程においては、マスク内のパターンが、少なく
とも部分的に放射線感光材料（レジスト）によって被覆
された基板上に結像される。この結像段階の前に、基板
はプライミング、レジスト塗布、ソフトベーキングとい
った各種の処理を受けていてもよい。照射後は、基板は
照射後ベーキング（ＰＥＢ）、現像、ハードベーキン
グ、結像された像の測定／点検といった他の処理を受け
てもよい。これら一連の処理は例えばＩＣ等のデバイス
の個々の層をパターン化するための基礎としてなされ
る。そのようなパターン化された層は、次にエッチン
グ、イオン打ち込み（ドーピング）、メタライズ、酸
化、および化学的−機械的研削等の各種処理を受ける
が、これら全ては個々の層を仕上げ加工しようとするも
のである。もし複数の層が必要な場合は、全ての処理ま
たはその変形処理が各々の新しい層について繰り返され
なければならない。そして、実際に基板（ウエハ）上に
一列になったデバイスが存在することになるであろう。
次に、これらのデバイスはダイシングまたはソーイング
のような技術によって互いに他から分離され、個々のデ
バイスはキャリヤ上に取り付けられたり、ピンに接続さ
れたりする。そのような過程に関するさらなる情報は、
例えば１９９７年マグロウヒル出版社から出版されたピ
ーター・ファン・ツァントによる書籍「マイクロチップ
の製造：半導体処理の実際ガイド」の第３版、ＩＳＢＮ
０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。

【００１４】ＩＣの製造における本発明の装置の使用に
対して、特定の参照が本明細書中においてなされている
が、本発明のそのような装置は多くの他の応用可能性を
有していることが明らかに理解される。例えば、一体型
光学装置、磁気ドメインメモリのためのガイダンスおよ
び検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッド等の
製造に採用されてもよい。そのような他の適用例の概念
の中で、本明細書の中で用いる用語「レチクル」、「ウ
エハ」および「ダイ」はそれぞれ、より一般的な用語
「マスク」、「基板」および「ターゲット領域」に置き
換えられると考えるべきである。

【００１５】本明細書では、用語「放射線」および「ビ
ーム」は全てのタイプの電磁放射線または粒子束を包含
して用いられ、それらは紫外線（ＵＶ）（例えば、波長
３６５ｎｍ，２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍまた
は１２６ｎｍ）、超紫外線（ＥＵＶ）、Ｘ線、電子線、
およびイオン線からなるが、これらに限定されない。

【００１６】本発明について、以下例示実施例と添付概
略図を参照しながら説明する。図中、同一の参照数字は
同一の部品を示している。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明による
リソグラフィ投影装置を概略的に示す。該装置は、放射
線投影ビームＰＢ（例えばＵＶまたはＥＵＶ線）を供給
するための放射線システムＬＡ、ＥＸ、ＩＮ，ＣＯと、
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク
ホルダーを備え、且つアイテムＰＬに関してマスクを正
確に位置決めするための第１位置決め装置に連結された
第１オブジェクトテーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えばレジストを被覆されたシリコンウエハ）
を保持するための基板ホルダーを備え、且つアイテムＰ
Ｌに関して基板を正確に位置決めするための第２位置決
め装置に連結された第２オブジェクトテーブル（基板テ
ーブル）ＷＴと、前記マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの
ターゲット部分Ｃ上に結像させるための投影システム
（「レンズ」）ＰＬ（例えば、屈折または反射屈折シス
テム、鏡群またはフィールドディフレクターの列）とを
具備している。ここで示したように、該装置は透過型で
ある（すなわち透過マスクを有している）。しかしなが
ら、一般的には、該装置はまた、例えば反射型であって
もよい。

【００１８】前記放射線システムは放射線ビームを発生
させる光源ＬＡ（例えば、水銀ランプ、エキシマレーザ
ー、貯蔵リングまたはシンクロトロンの中で電子ビーム
通路の周りに設けられたアンジュレータ、プラズマ源、
または電子ビーム源、またはイオンビーム源）を有して
いる。このビームは照明システムの中に含まれる各種の
光学要素（例えば、ビーム成形光学要素ＥＸ、インテグ
レータＩＮ、およびコンデンサＣＯ）に沿って通過し、
結果として得られるビームＰＢはその断面に所望の形状
と強度分布を有することになる。

【００１９】前記ビームＰＢは次にマスクテーブルＭＴ
上のマスクホルダー内に保持されているマスクＭＡを通
過する。該ビームＰＢはマスクＭＡを通過した後、レン
ズＰＬを通過し、該レンズが基板Ｗのターゲット部分Ｃ
上にビームＰＢの焦点を合わせる。干渉変位測定装置Ｉ
Ｆと第２位置決め装置とによって、基板テーブルＷＴ
は、例えばビームＰＢの通路中に別々のターゲット部分
Ｃを位置決めするように、正確に移動されることができ
る。同様に、該干渉変位測定装置ＩＦと第１位置決め装
置とは、例えばマスクＭＡをマスクライブラリーから機
械的に取り出した後に、マスクＭＡをビームＰＢの通路
に関して正確に位置決めするために用いることができ
る。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの動き
は、図１には明確に示されてはいないが、長行路モジュ
ール（粗位置決め）と短行路モジュール（微位置決め）
とによって行われる。図示した装置は、下記の２つの異
なるモードで使用することができる。 （１）ステップモード マスクテーブルＭＴは本質的に静止保持され、マスク像
全体がターゲット部分Ｃ上に一回で投影される（すなわ
ち単一フラッシュで）。次に基板テーブルＷＴがｘおよ
び／またはｙ方向に移動されて、別のターゲット部分Ｃ
がビームＰＢによって照射される。 （２）スキャンモード 所与のターゲット部分Ｃが単一フラッシュで照射されな
いという点以外は同一のシナリオが適用される。その代
わりに、マスクテーブルＭＴが所与の方向（いわゆる走
査方向、例えばｘ方向）へ速度νで移動することがで
き、従って投影ビームＰＢはマスク像の上を走査するこ
とになり、同時に、基板テーブルＷＴが同一または反対
方向へ速度Ｖ＝Ｍνで移動される。ここで、Ｍはレンズ
ＰＬの倍率（典型的にはＭ＝１／４または１／５）であ
る。このようにして、比較的大きなターゲット部分Ｃ
を、解像度を妥協することなく照射することができる。

【００２０】マスク像をターゲット部分Ｃ上へ投影して
いる間、マスクＭＡと基板Ｗとは正確に整列させなけれ
ばならない。正確な整列すなわちアライメント作業は、
マスクＭＡ上に設けた１以上のマークＭ₁，Ｍ₂を、図２
に示したようなウエハテーブルＷＴ上に設けた１以上の
対応する基準マークＭ_Rに関して整列させることによっ
て行われる。それによってマスクに対する基板テーブル
の位置が分かる。そのようなアライメント作業はマーク
Ｍ₁，Ｍ₂を基準マークＭ_R上に結像させるための投影
（光化学）放射線と投影システムとを用いることによっ
て行われる。該基準マークは基板（ウエハ）テーブルＷ
Ｔ上に設けられた像センサーであってもよい。図にはそ
のような像センサーの詳細は示されていない。該像セン
サーに関するさらなる情報は、ヨーロッパ特許出願００
２０２９６０.１から明らかにされており、本明細書に
おいても引用によって組み込まれる（出願人参照番号：
Ｐ０２０３）。前記マスクテーブルおよび／またはウエ
ハテーブルは位置を整列するように移動されてもよく、
該位置は干渉変位測定装置ＩＦによって記録される。し
かしながら、マスクＭＡと、基板テーブルＷＴとを整列
させるための他の装置を採用することもできる。

【００２１】さらに、ウエハＷをマスクＭＡに関して整
列するために、ウエハテーブルＷＴに対するウエハＷの
位置を知らなければならない。この目的のために、本発
明を実施するための付加的なアライメントシステム１０
が用いられる。該アライメントシステム１０を用いて、
ウエハとウエハテーブル上に設けた回折格子の形をした
１以上のマークＰ₁，Ｐ₂，Ｐとが、ウエハテーブルＷＴ
を移動させることにより、アライメントシステム１０の
基準マークまたは格子１３に関して整列されるであろ
う。干渉変位測定装置ＩＦによるそれぞれの整列位置の
記録が、ウエハテーブルに対するウエハの位置をもたら
す。図２においては、ウエハテーブルＷＴ上のマークＰ
とＭ_Rが、ウエハテーブル上に取り付けられた共通のプ
レート上に示されている。該整列過程の一部分またはそ
の全てが装置の主軸（投影システムＰＬの光学軸腺）か
ら離れたところで実行されるようなタイプの装置は、し
ばしば「軸外」アライメントシステムと呼ばれる。

【００２２】前記ウエハＷとウエハテーブルＷＴは、装
置の、運転中真空状態に保持される真空チャンバＶＣ内
に収納されている。前記アライメントシステム１０は該
真空チャンバ内に封入された受動部分１０ａと真空チャ
ンバＶＣ外に配置された能動部分１０ｂとからなってい
る。

【００２３】図３には前記アライメントシステム１０の
光学要素が示されている。該アライメントシステム１０
の真空チャンバＶＣ内に封入されている受動部分１０ａ
は、３つの主要な区域（すなわち照明部２０、結像部３
０、および検出部４０）を有する。これらの各部は、測
定ビーム１２を平行化および調節する機能と、該測定ビ
ーム１２をウエハマークＰ上に投影するとともに回折放
射線を固定された基準格子１３上へ結像させる機能と、
その結果得られた回折ビームを分離して電子信号に転換
し、リソグラフィ装置の制御システムで使用することが
できるようにする機能とを実行する。本実施例における
真空チャンバＶＣの外部に設けた能動部分１０ｂは、図
３に示されたレーザーモジュール８０と、前記検出部に
よって分離されたサブビームを電子制御信号に転換する
ための光検出装置（図示せず）とからなる。

【００２４】前記レーザーモジュール８０は、例えば、
波長６３３ｎｍのビームを放出する１０ｍＷのヘリウム
・ネオンレーザーであるレーザー８１を有している。最
初に、該ビームは、制御目的のために設けられた安全シ
ャッター８２と、ファラデーアイソレータ９０と、モジ
ュレータ８３と、偏光ビームスプリッター９１と、減衰
器８４とを通過する。該安全シャッター８２は、レーザ
ービームが必要でないとき、および例えば補修または安
全上の理由のために装置が特別に開放されている時に
は、レーザービームを完全にブロックする。ファラデー
アイソレータ９０は、システム内の全ての光学要素から
の望ましくない背面反射がレーザー８１に到達して、例
えば周波数の引き寄せまたはモードホッピング等によっ
てその作動を妨害するのを防ぐ。圧電モジュレーター８
３と偏光ビームスプリッター９１とは、センサーのノイ
ズ比に対する信号を強化するために、変調および復調検
出系統の中で用いられる。該ビームは、ファイバーマニ
ピュレータ８５を介して、放射線の波長に対して最適化
された単一モード偏光保持ファイバー２１の中へ送り込
まれ、これが真空チャンバの中へ入り込んでいる。前記
レーザーモジュール８０はまた、都合よくは、同じパッ
ケージの中にレーザー動力源８６と、モジュレータドラ
イバー８７と、制御電子装置８８とを有している。

【００２５】真空チャンバＶＣ内に位置する前記照明部
２０においては、測定ビーム１２は平行ビームを提供す
るための平行化光学要素を備えたファイバー端子２２か
ら出て行く。平行化された該ビームは、平凸レンズ２３
によって、結像部３０の瞳平面の中心に焦点が合わせら
れる。結像部の瞳部における測定ビームの角度、すなわ
ちウエハの平面におけるビームの位置を調節するため
に、前記平凸レンズ２３の前方で第１平面板２４が用い
られる。この初期粗調節は、光ファイバーの出力のＸ−
Ｙ変換によって行われる。前記平凸レンズ２３の後方に
第２の平面板２５が配置され、瞳平面における測定ビー
ム１２の位置、すなわちウエハの平面における入射角を
調節するために用いられる。最後に９０度鏡２６が測定
ビームを結像部３０の中へ投入する。

【００２６】前記測定ビームは、結像部内に入ると、小
鏡３１によって光学軸腺（Ｚ軸）に沿って集められる。
該小鏡３１は、都合よく第１の次数ダイアフラム３２の
中心に取り付けられており、その目的については以下に
述べる。

【００２７】前記結像部は倍率Ｍ＝１の場合の４周波二
重テレセントリック光学システムである。これは第１お
よび第２の空気間隙二重レンズ３３，３４の形態の光学
要素からなり、その各々は約５０ｍｍの焦点距離を有
し、且つＳＦ１でできている。単純な色消し二重レンズ
において見られるような光学セメントは真空状態に適さ
ないので、空気間隙二重レンズが好ましい。二重レンズ
における単一レンズの間隙はシステムの特性の主な決定
要因であり、正確に機械加工されたセラミック製のスペ
ーサーボール（半径の誤差＜１μｍ）を用いることによ
って確保され、これが高い取り付け精度（すなわち間隙
距離）と、真空適合性と温度安全性とを保証する。ＳＦ
１は屈折率が約１.７の重鉛ガラスであり、曲率半径を
過大にしなくても適当な焦点距離を有するレンズとする
ことができる。ＳＦ１ガラスの屈折率における不確実性
によって生じる全ての収差をシステムの対称性が減少さ
せる。この目的のために、これら全てのレンズは同じ一
群の（同一バッチの）ガラスから作られる。

【００２８】前記第１および第２の二重レンズ３３，３
４の間に第１の次数ダイアフラム３２とベアリング鏡３
１が取り付けられ、それによって測定ビームが第１二重
レンズ３３によってウエハＷ上のウエハマークＰ上に平
行光線として入射される。前方鏡３５が設けられ、それ
によってアライメントシステムを都合のいい場所に配置
することができ、また測定ビーム１２が基準マークＰ上
に直角に入射される。該前方鏡３５は（温度安全性のた
め）ゼロダー（Ｚｅｒｏｄｕｒ；登録商標）基板であっ
てもよく、約５４度以下の角度における戻り回折線だけ
でなく４５度の入射角におけるＳ−偏光照明ビームをも
効率的に反射させるために金属被覆されていてもよい。
前記鏡は付加的な温度安定性のためにゼロダー（Ｚｅｒ
ｏｄｕｒ；登録商標）フレームに取り付けてもよい。

【００２９】前記照明ビームは、前記ウエハマークＰに
おいて反射され、ＸＹ平面およびＹＺ平面内において特
定の角度の回折次数に回折される。前記第１二重レンズ
３３は、４番目までの回折次数を選択し且つ４番目の回
折次数を含むような寸法とされた口径を有し、平行とさ
れた次数のものをその後部焦点面に焦点合わせする。該
平行とされた次数は、１次数１２ａと４次数１２ｂのみ
を通過させる口径の第１の次数ダイアフラム３２を通過
する。両次数１２ａ，１２ｂの偏光は前方鏡３５による
反射によって若干楕円形となっているので、線形偏向器
３６が偏光を整えるために用いられ、その後１次数１２
ａのみが半波長板３７を通過し、それによって２つの次
数の線形偏光状態が９０度離れる。前記偏向器３６は整
列して銀粒子を含むホウケイ酸ガラスからなっていても
よく、これは真空適合要素であり、２つのビーム間の混
線を効果的に減少させる。前記半波長板３７は測定ビー
ム１２の単一波長に対する適当な厚さの水晶板であって
もよい。

【００３０】第２二重レンズ３４は１次数および４次数
１２ａ，１２ｂを、固定基準格子１３が配置された後部
焦点面上に結像させる。基準格子１３の基準パターンは
ガラス上にクロムで形成されており、ウエハマークＰか
らの１次数ビームのプラスおよびマイナスのサブビーム
の空中像（ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｅ）のハードコピー
である。ウエハとウエハテーブルＷＴすなわちウエハマ
ークＰをＸ−Ｙ方向に移動させている間、すなわち例え
ばアライメント走査をしている間は、基準パターンにお
けるウエハマークの全像も対応して移動するであろう。
透過光は次に捕獲されて検出部４０において測定され
る。

【００３１】１次数ビーム１２ａの光は基準格子１３に
おいて回折次数形成ビームの中へ回折される。該次数形
成ビームは、４次数ビーム１２ｂ内の光が回折される回
折次数で形成されたビームから空間的によく分離されて
いる。１次数ビーム１２ａのプラスおよびマイナスのサ
ブビームの回折次数は、４次数ビーム１２ｂのプラスお
よびマイナスのサブビームの回折次数と重なるであろ
う。１次数ビーム１２ａから派生した回折成分と、４次
数ビーム１２ｂから派生した回折成分とは、空間的によ
く分離されるばかりではなく、９０度異なる偏光状態を
有し、このため１次数ビーム１２ａと４次数ビーム１２
ｂの線形偏光状態は９０度離れている。前記検出部４０
では、１次数ビーム１２ａからの回折成分と４次数ビー
ム１２ｂからの回折成分とは、それぞれ第１および第２
の偏光ビームスプリッター４１，４２と、別の次数ダイ
アフラム４３，４４とによって、第１および第２の信号
サブビーム１２ｃ、１２ｄに分離される。

【００３２】このような分離を行うために、基準パター
ン１３によって回折されたビームは最初に第２レンズ４
５によって平行とされ、次に第１偏光ビームスプリッタ
ー４１に入射されるが、これは１次数ビーム１２ａから
の成分をほぼ透過させ、且つ４次数ビーム１２ｂからの
成分をほぼ偏向させる。１次数ビーム１２ａからの選択
された成分は第２の次数ダイアフラム４３（４次数ビー
ム１２ｂからの成分はブロックされる）を透過し、次に
第３レンズ４６によって、ファイバー端子４７ａに取付
けられた第１検出ファイバーセット４７からなる４本の
光ファイバーまたはファイバー束セット上に結像され
る。これらのファイバーまたはファイバー束、基準マー
クＰの４つの四分区域に対応するように位置づけられ
る。

【００３３】４次数ビーム１２ｂからの成分は第１偏光
ビームスプリッター４１によって第２偏光ビームスプリ
ッター４２へほぼ偏向されるが、該スプリッターは該ビ
ームに第３の次数ダイアフラム４４を透過させ、これは
４次数ビーム１２ｂからの選択された成分のみを透過さ
せる。第３レンズ４８は、該選択成分をファイバー端子
４９ａに取付けられた第２検出ファイバーセット４９上
へ結像させる。

【００３４】前記第２ビームスプリッター４２を透過し
た成分は第４レンズ５０と９０度屈曲プリズム５１とに
よって、端子５２ａに取付けられた密着性のあるファイ
バー束５２上に投影される。結果として得られる像ビー
ムである第３信号のサブビーム１２ｅは基準パターン１
３の像を運ぶ。

【００３５】前記第１、第２、および第３の信号のサブ
ビーム１２ｃ、１２ｄ、１２ｅは、それぞれのファイバ
ー束４７，４９，５２によって真空チャンバから出る。
第１および第２の信号のサブビームは、既知のアライメ
ント走査方法で基準マークの位置を正確に測定するため
に、既知のタイプの検出器へ送られる。第３の信号のサ
ブビームは整列の状況を装置のオペレーターに可視的に
示すために、ＣＣＤカメラへ送られる。

【００３６】図４は４つの四分区域Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，
Ｐｄを示すウエハマークＰの空間図である。これらは、
２つの対角線方向に反対の四分区域Ｐａ，ＰｃがＸ軸に
対して平行な格子線を有し、他の２つの四分区域Ｐｂ、
ＰｄがＹ軸に平行な格子線を有するように配置されてい
る。

【００３７】（実施例２）本発明の第２の実施例が図５
および図６に示されている。この実施例は多数の要素を
第１の実施例と共有しており、以下特別に記述しない部
分は第１実施例の対応部品と同一である。例えば、第２
実施例におけるレーザーモジュール８０と、照明部２０
と、結像部３０とは、第１実施例のそれらと本質的に同
一である。これら２つの実施例の間の主たる相違点は、
検出部７０が真空チャンバＶＣの外側に配置されている
点である。

【００３８】図５に示したように、第２実施例において
は、基準格子１３を透過した、格子Ｐと１３の結合像を
現す光は、ファイバーテーパ６０によって集められ、こ
れが像を増倍させて、ファイバー束６１へ送り、図６に
示したように、真空チャンバの外へ出して検出部７０ま
で取り出す。該ファイバーテーパにおいて、ファイバー
の端部は、像が束の中へ伝達されるしたがって像が増大
するように傾斜がつけられており、より密接に包装され
ている。

【００３９】ファイバー束６１は端子６２のところで終
っており、真空チャンバＶＣの壁部の窓６３を通して、
結合像の信号を放出する。真空壁の他の側においては、
該結合像はレンズ７１，７２によって既知のタイプの光
ダイオード検出器７３上に投影される。該検出器は装置
の制御システムに対して電子アライメント信号を送るプ
リアンプを有する。該光ダイオード検出器７３は、ウエ
ハの４つの格子と基準格子Ｐ，１３とを分離的に検出す
るために、４つの四分区域を有している。オペレーター
に対して整列状況の可視的表示を提供するために、結合
像の一部分がレンズ７１，７２の間に配置された偏光ビ
ームスプリッター７４によって転向される。このビーム
は、レンズ７５によって、ビームをＣＣＤカメラ７８に
焦点合わせするレンズ７７の焦点内のクロスヘア基準７
６上に焦点合わせされる。検出部７０の要素の配置の便
宜のためにコーナープリズム７９がレンズ７５の後方に
配置され、カメラ部分を信号部分と平行になるようにし
ている。

【００４０】図６はまた、レーザーモジュール８０から
の光がどのようにしてファイバー８９を介して真空チャ
ンバの壁の窓６４に至り、ファイバー２１へ伝達され、
真空チャンバ内の照明部分へ導かれるかを示している。

【００４１】第２実施例の変形例では、１次数ビームと
４次数ビームを真空チャンバＶＣの外側で分離して、分
離的に検出することができ、ここでファイバー６１が偏
光保護されていれば、アライメント精度を改良すること
ができる。

【００４２】今までの本発明の特別の実施例について説
明してきたが、本発明が説明した以外のものについても
実施できることは明らかであろう。この説明は本発明を
限定しようとするものではない。特に、本発明がリソグ
ラフィ装置の基板またはマスクテーブルのいずれか、ま
たはその両者とともに使用してもよいことは明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるリソグラフィ投影装
置を示す図である。

【図２】本発明の第１実施例の基板テーブルの平面図で
ある。

【図３】本発明の第１実施例におけるアライメントシス
テムの光学要素の略図である。

【図４】本発明の第１実施例において用いられる基準マ
スクの拡大図である。

【図５】本発明の第２実施例によるアライメントシステ
ムの真空チャンバ内の光学要素の略図である。

【図６】本発明の第２実施例における真空チャンバの外
の光学要素の略図である。

【符号の説明】

ＭＡ マスク ＭＴ マスクテーブル ＷＴ 基板テーブル Ｗ 基板 Ｃ ターゲット部分 ＰＬ 投影システム，レンズ ＬＡ 光源 ＥＸ ビーム成形光学要素 ＩＮ インテグレータ ＣＯ コンデンサ ＰＢ ビーム ＩＦ 干渉変位測定装置 ＶＣ 真空チャンバ Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ 四分区域 １０ アライメントシステム １０ａ 受動部分 １０ｂ 能動部分 １２ 測定ビーム １２ａ １次数 １２ｂ ４次数 １２ｃ，１２ｄ，１２ｅ 信号サブビーム １３ 基準格子 ２０ 照明部 ２１ ファイバー ２２ ファイバー端子 ２３ 平凸レンズ ２４ 第１平面板 ２５ 第２平面板 ２６ ９０度鏡 ３０ 結像部 ３１ 小鏡 ３２ 次数ダイアフラム ３３，３４ 空気間隙二重レンズ ３５ 前方鏡 ３６ 線形偏向器 ３７ 半波長板 ４０ 検出部 ４１，４２ 偏光ビームスプリッター ４３，４４ 次数ダイアフラム ４５，４６，４８，５０ レンズ ４７，４９，５２ ファイバーセット ４７ａ，４９ａ ファイバー端子 ５１ ９０度屈曲プリズム ５２ａ 端子 ６０ ファイバーテーパ ６１ ファイバー束 ６２ 端子 ６３，６４ 窓 ７０ 検出部 ７１，７２ レンズ ７３ 光ダイオード検出器 ７４ 偏光ビームスプリッター ７５ レンズ ７６ クロスヘア基準 ７７ レンズ ７８ ＣＣＤカメラ ７９ コーナープリズム ８０ レーザーモジュール ８１ レーザー ８２ 安全シャッター ８３ モジュレータ ８４ 減衰器 ８５ ファイバーマニピュレータ ８６ レーザー動力源 ８７ モジュレータドライバー ８８ 制御電子装置 ８９ ファイバー ９０ ファラデーアイソレータ ９１ 偏光ビームスプリッター

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線投影ビームを供給するための照明
   システムと、 所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するた
   めのパターン化装置と、 基板を保持するための基板テーブルと、 パターン化されたビームを基板のターゲット部分に結像
   させるための投影システムと、を有するリソグラフィ投
   影装置において、 前記パターン化装置と前記基板テーブルのうちの少なく
   とも１つを内部に含む真空チャンバと、 前記パターン化装置と基板とを前記基板テーブルの上に
   整列させるように構成および配置されたアライメントシ
   ステムであって、前記真空チャンバ内に含まれる受動部
   分と、前記真空チャンバの外部の能動部分とを有するア
   ライメントシステムと、を有することを特徴とするリソ
   グラフィ投影装置。
2. 【請求項２】 前記受動部分が、本質的に、受動光学要
   素と支持装置だけを有する、請求項１に記載のリソグラ
   フィ投影装置。
3. 【請求項３】 前記受動光学要素が、本質的に、光ビー
   ムを反射させ、回折させ、屈折させ、方向づけし、選択
   し、偏光させ、または濾過するための要素のみによって
   構成されている、請求項２に記載のリソグラフィ投影装
   置。
4. 【請求項４】 前記受動部分が本質的に光発生要素を有
   していない、請求項１から請求項３までのいずれか１項
   に記載のリソグラフィ投影装置。
5. 【請求項５】 前記受動部分が本質的に電流搬送要素を
   有していない、請求項１から請求項４までのいずれか１
   項に記載のリソグラフィ投影装置。
6. 【請求項６】 前記アライメントシステムが、基板テー
   ブル上の基板を基準に関して整列させるように構成およ
   び配置された軸外アライメントシステムからなる、請求
   項１から請求項５までのいずれか１項に記載のリソグラ
   フィ投影装置。
7. 【請求項７】 前記能動部分が、放射線測定ビームを発
   生するように構成および配置された測定ビーム発生装置
   と検出装置とを有し、前記受動部分が、該測定ビームを
   マーク上へ方向づけ、該マークによって反射された放射
   線を受け、該放射線を信号ビーム中に方向づけるように
   構成および配置された光学装置を有する、請求項１から
   請求項６までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影
   装置。
8. 【請求項８】 前記アライメントシステムが光学的干渉
   計システムであり、 前記受動部分が、測定格子の形態の前記マークによって
   回折された放射線の少なくとも２つの異なる次数を選択
   するように構成および配置されたある次数ダイアフラム
   であって、前記選択された次数がプラスおよびマイナス
   の回折サブビームを有する次数ダイアフラムと、基準格
   子と、前記選択された次数を前記基準格子の上に方向づ
   けるように構成および配置された光学システムとを有
   し、 前記基準格子によって回折された放射線が前記信号ビー
   ムを形成することを特徴とする、請求項７に記載のリソ
   グラフィ投影装置。
9. 【請求項９】 前記アライメントシステムが、前記信号
   ビームを複数のサブビームに分離するように構成および
   配置されたビームスプリッターをさらに有し、各分離さ
   れた信号サブビームが前記基準格子によって回折された
   放射線から構成され、且つ前記測定格子によって回折さ
   れた１つの次数から派生したものである、請求項８に記
   載のリソグラフィ投影装置。
10. 【請求項１０】 前記基準格子が、本質的に、前記測定
    格子によって回折され且つ前記次数ダイアフラムによっ
    て選択された最も低い次数のプラスおよびマイナスのサ
    ブビームの空間像のハードコピーである、請求項８また
    は請求項９に記載のリソグラフィ投影装置。
11. 【請求項１１】 前記次数ダイアフラムが、前記測定格
    子によって回折された偶数および奇数の次数を選択する
    ように構成および配置されている、請求項１０に記載の
    リソグラフィ投影装置。
12. 【請求項１２】 前記次数ダイアフラムが、前記測定格
    子によって回折された１次数および４次数を選択するよ
    うに構成および配置されている、請求項１１に記載のリ
    ソグラフィ投影装置。
13. 【請求項１３】 前記アライメントシステムが、２つの
    選択された次数を９０度離間した線形偏光状態にするよ
    うに構成および配置された偏向装置を有し、前記ビーム
    スプリッターが、前記基準格子によって回折され且つ前
    記測定格子によって回折された１つの次数から派生した
    放射線を選択的に通過または偏向させるように構成およ
    び配置された少なくとも１つの偏光ビームスプリッター
    を有する、請求項１１または請求項１２に記載のリソグ
    ラフィ投影装置。
14. 【請求項１４】 前記偏向装置が、線形偏向器と半波長
    板とを有する、請求項１３に記載のリソグラフィ投影装
    置。
15. 【請求項１５】 前記ビームスプリッターが、前記偏光
    ビームスプリッターの後方に配置されたダイアフラムで
    あって、前記基準格子によって回折され且つ前記測定格
    子によって回折された１つの次数から派生した放射線を
    選択的に通過させるように構成されたダイアフラムをさ
    らに有する、請求項１１または請求項１２に記載のリソ
    グラフィ投影装置。
16. 【請求項１６】 前記ビームスプリッターが前記受動部
    分の一部を形成しており、前記アライメントシステム
    が、前記能動部分からの前記測定ビームを前記受動部分
    に連結するように構成および配置された第１光ファイバ
    ー装置と、分離した複数の光ファイバーまたはファイバ
    ー束であって、各々が前記受動部分からの前記分離され
    た信号サブビームの１つを前記能動部分に連結するよう
    に構成および配置された光ファイバーまたはファイバー
    束からなる第２光ファイバー装置とをさらに有する、請
    求項９から請求項１５までのいずれか１項に記載のリソ
    グラフィ投影装置。
17. 【請求項１７】 前記アライメントシステムが、前記能
    動部分からの前記測定ビームを前記受動部分に連結する
    ように構成および配置された第１光ファイバーと、前記
    受動部分からの前記信号サブビームを前記能動部分に連
    結するように構成および配置された第２光ファイバー装
    置とを有する、請求項７から請求項１６までのいずれか
    １項に記載のリソグラフィ投影装置。
18. 【請求項１８】 前記アライメントシステムが、前記基
    準格子の像を前記能動部分に連結するように構成および
    配置された第２光ファイバー装置を有し、前記能動部分
    が、該第２光ファイバー装置からの前記信号ビームを検
    出するように構成および配置された光検出器を有する、
    請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
19. 【請求項１９】 前記能動部分がカメラを有する請求項
    １から請求項１８までのいずれか１項に記載のリソグラ
    フィ投影装置。
20. 【請求項２０】 少なくとも部分的に放射感光材料層で
    覆われた基板を提供する段階と、 照明システムを用いて放射線投影ビームを提供する段階
    と、 投影ビームの断面にパターンを与えるためにパターン化
    装置を用いる段階と、 前記パターン化された放射線ビームを前記放射線感光材
    料層のターゲット部分上に投影する段階と、 基板を保持するための可動基板テーブルを有する真空チ
    ャンバを提供する段階と、を含むデバイス製造方法にお
    いて、 前記照射および結像段階の前またはその最中に、前記真
    空チャンバ内に設けた受動部分と該真空チャンバの外に
    設けた能動部分とを有するアライメントシステムを用い
    て、前記パターン化装置と前記基板テーブル上の基板と
    を整列させる段階を含むことを特徴とするデバイス製造
    方法。