JP2003282431A - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アライメントの容易・確実なリソグラフィ装
置およびデバイス製造方法の提供。 【解決手段】 リソグラフィ投影装置は、基板Ｗ上のア
ライメント・マーク１４に当たる電子ビーム１２を供給
するための電子ビーム供給源１０、およびアライメント
・マーク１４から後方散乱された電子を検出するための
後方散乱電子検出器１６を備えるアライメント・センサ
を備える。このアライメント・センサは、投影システム
および投影用放射から独立し、オフアクシス・アライメ
ント・センサである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射の投影ビーム
を供給するための放射システムと、所望のパターンに従
って投影ビームをパターン形成するように使用されるパ
ターン形成手段を支持するための支持構造と、基板を保
持するための基板テーブルと、パターン形成したビーム
を基板の目標部分に投影するための投影システムとを備
えるリソグラフィ投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本文で用いるような「パターン形成手
段」という用語は、基板の目標部分に作成すべきパター
ンに対応して、パターン形成した断面を入射放射ビーム
に与えるために使用することができる手段を称するもの
として、広く解釈すべきである。用語「光弁」も、この
関係で使用することができる。一般に、前記のパターン
は、集積回路または他のデバイスのような、目標部分に
作成するデバイスの特定の機能層に対応する（下を参照
されたい）。そのようなパターン形成手段の例は、次の
ものを含む。マスク。マスクの概念は、リソグラフィで
はよく知られており、２進位相シフト、交番位相シフ
ト、および減衰位相シフトのようなマスクの種類を、ま
た様々なハイブリッド・マスクの種類を含む。そのよう
なマスクを放射ビーム内に配置することで、マスクのパ
ターンに応じて、マスクに当たる放射の選択的な透過
（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）
が起こる。マスクの場合、支持構造は一般にマスク・テ
ーブルであり、このマスク・テーブルによって、マスク
は、確実に入射放射ビーム内の所望の位置に保持するこ
とができるようになり、さらに、望むならば、マスクを
ビームに対して移動させることができるようになる。プ
ログラム可能ミラー・アレイ。そのような仕掛けの一例
は、粘弾性制御層および反射表面を有するマトリック・
アドレス指定可能表面である。そのような装置の基本原
理は、（例えば）反射表面のアドレス指定された領域は
入射光を回折光として反射するが、アドレス指定されて
いない領域は入射光を非回折光として反射する。適切な
フィルタを使用して、前記の非回折光を、反射ビームか
らフィルタ除去して、後に回折光だけを残すことができ
る。このようにして、マトリックス・アドレス指定可能
表面のアドレス指定パターンに従って、ビームはパター
ン形成される。プログラム可能ミラー・アレイの他の実
施形態では、小さなミラーのマトリックス配列を使用す
る。小さなミラーの各々は、適当な局部電界を加えるこ
とで、または圧電作動手段を使用することで、軸のまわ
りに個々に傾斜させることができる。やはり、アドレス
指定されたミラーが、アドレス指定されていないミラー
に対して異なる方向に入射放射ビームを反射するよう
に、ミラーはアドレス指定可能なマトリックである。こ
のようにして、反射ビームは、マトリックス・アドレス
指定可能ミラーのアドレス指定パターンに応じてパター
ン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、
適当な電子的な手段を使用して行うことができる。上記
の両方の状況で、パターン形成手段は１つまたは複数の
プログラム可能ミラー・アレイを含むことができる。本
明細書で言及するミラー・アレイについて、例えば、米
国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５
２３，１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３
８５９７およびＷＯ９８／３３０９６からより多くの情
報を収集することができる。これらの特許は、参照によ
り本明細書に援用する。プログラム可能ミラー・アレイ
の場合、前記の支持構造は、例えば、フレームまたはテ
ーブルとして具体化することができ、それは、必要に応
じて、固定するか、可動にすることができる。プログラ
ム可能ＬＣＤアレイ。そのような構造の一例は、米国特
許第５，２２９，８７２号に与えられている。この特許
は、参照により本明細書に援用する。上記のように、こ
の場合の支持構造は、例えば、フレームまたはテーブル
として具体化することができ、それは、必要に応じて、
固定するか、可動にすることができる。簡単にするため
に、本明細書の残りは、特定の配置による、具体的に
は、マスクおよびマスク・テーブルを含む例を対象とす
る。しかし、そのような例で述べる一般的な原理は、上
で述べたようなパターン形成手段のより広い環境の中で
理解すべきである。

【０００３】リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回
路（ＩＣ）の製造に使用することができる。そのような
場合、パターン形成手段は、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。このパターンの
像が、放射線感応材料（レジスト）の層で覆った基板
（シリコン・ウェーハ）上の目標部分（例えば、１つま
たは複数のチップで構成する）に形成される。一般に、
単一のウェーハは全体として網の目状の隣接する目標部
分を含み、この隣接する目標部分が、投影システムによ
り、一度に１つずつ、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形成を使用する現在の
装置は、２つの異なる種類の機械に区別することができ
る。一方の種類のリソグラフィ投影装置では、全マスク
・パターンを一括して目標部分に露出させて、各目標部
分が照射される。そのような装置は、通常、ウェーハ・
ステッパと呼ばれる。走査ステップ式装置と通常呼ばれ
る他方の装置では、投影ビームの当たるマスク・パター
ンを所与の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査
し、同時に、同期して、この方向に対して平行または逆
平行に基板テーブルを走査することで、各目標部分が照
射される。一般に、投影システムは、拡大率Ｍ（一般
に、Ｍ＜１）を持つので、基板テーブルを走査する速度
Ｖは、マスク・テーブルを走査する速度の因数Ｍ倍とな
る。ここで説明したようなリソグラフィ装置に関して、
例えば、米国特許第６，０４６，７９２号から、もっと
多くの情報を収集することができる。この特許は、参照
により本明細書に援用する。

【０００４】リソグラフィ投影装置を使用する製造プロ
セスでは、放射線感応材料（レジスト）の層で少なくと
も部分的に覆った基板に、パターン（例えば、マスク内
の）の像が作られる。この像形成工程の前に、基板は、
下塗り、レジスト被覆、およびソフト・ベークのような
様々な手順を経ることができる。露出後に、基板は、露
出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、および
形成した像の特徴の測定／検査のような他の手順を受け
ることができる。この手順の配列は、デバイス、例えば
ＩＣの個々の層をパターン形成する基礎として使用され
る。次に、そのようなパターン形成層は、エッチング、
イオン打込み（ドーピング）、メタライゼーション、酸
化、化学機械研磨などのような、全て個々の層を仕上げ
るために意図された、様々なプロセスを経ることができ
る。いくつかの層が必要な場合には、この全手順または
その変形を、新しい層ごとに繰り返さなければならな
い。最終的に、デバイスの配列が基板（ウェーハ）上に
存在するようになる。次に、ダイシングまたは鋸引きの
ような方法で、これらのデバイスを互いに分離し、それ
から、個々のデバイスを、ピンなどに接続したキャリア
に取り付けることができる。そのようなプロセスに関す
るより多くの情報は、例えば、「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ
Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇ
ｕｉｄｅ ｔｏＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ（マイクロチップの製造：半導体処理への
実用的入門書）」、第３版、ピータ・フォン・ザント
（Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ）著、マクグローヒル
出版社、１９９７、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−
４の本から得ることができる。この本を参照により本明
細書に援用する。

【０００５】簡単にするために、投影システムを以下で
「レンズ」と呼ぶことがある。しかし、この用語は、例
えば、屈折光学システム、反射光学システム、およびカ
タディオプトリック・システムなどの様々な種類の投影
システムを包含するものとして広く解釈すべきである。
また、放射システムは、これらの設計方式のいずれかに
従って動作して放射の投影ビームを方向付け、整形し、
または制御する構成部品を含むことができる。さらに、
そのような構成部品もまた、下で一括してまたは単独
で、「レンズ」と呼ぶことがある。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）を有する種類のものである
ことがある。そのような「マルチ・ステージ」の装置で
は、追加のテーブルを並列に使用することがあり、また
は、他の１つまたは複数の他のテーブルを露出に使用し
ながら、１つまたは複数のテーブルで準備工程を行うこ
とがある。双子ステージ・リソグラフィ装置は、例え
ば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開Ｗ
Ｏ９８／４０７９１に記載されている。これらを参照に
より本明細書に援用する。

【０００６】アライメント（整合）とは、マスク上の特
定の点の像を、露光すべきウェーハ上の特定の点に位置
付けするプロセスである。これを行うために、ウェーハ
の位置および向きを確定することが必要であり、さら
に、このために、小さなパターンのような一般に１つま
たは複数のアライメント・マークを基板（ウェーハ）に
形成する。デバイスは多くの層から成り、これらの層
は、中間処理工程を有する連続した露光で作られる。各
露光の前に、新しい露光とそれ以前の露光の間の位置誤
差を最小にするようにアライメントが行われる。このよ
うな誤差は、重ね合せ誤差と呼ばれる。しかし、中間処
理工程のいくつかではアライメント・マークの上に材料
が堆積され、また、アライメント・マークはエネルギー
感応材料（レジスト）の層の下に少なくとも埋められ
る。これによって、アライメント・マークは不明瞭にな
ることがあり、重ね合せ誤差の原因となることがある。
これらの処理工程および他の処理工程は、また、測定し
たアライメント位置の望ましくないシフト（変移）をも
たらすことがある。

【０００７】リソグラフィ投影装置には、露光を行うた
めに電子ビーム放射を用いるものがあり、投影電子ビー
ムがアライメントのために使用される。しかし、これに
は、ビーム・エネルギーが一般にほぼ１００ＫｅＶであ
るために、投影電子ビームのエネルギーがアライメント
・マークおよびアライメント・マークの上に配置した特
定の層に合っていないという問題がある。このことは、
アライメント手順中に形状の損傷および／またはレジス
トの不要な露光、およびアライメント・マークを観察す
る際のコントラスト不足の問題をもたらすことがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題を少なくとも部分的に軽減することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的および他の目的
は、冒頭の段落に明示したようなリソグラフィ装置であ
って、基板テーブル上の基板のアライメント・マークに
当たる電子ビームを供給するための電子ビーム供給源
と、アライメント・マークから後方散乱された電子を検
出するための後方散乱電子検出器とを備えたアライメン
ト・センサをさらに備え、このアライメント・センサ
が、リソグラフィ投影装置の放射システムから独立して
いるが、リソグラフィ投影装置内の元の場所でアライメ
ントを行うことができるように、リソグラフィ投影装置
内に設けられることを特徴とするリソグラフィ装置によ
る本発明に従って達成される。

【００１０】本発明の有利な点は、レジストの層および
／または基板に堆積したさらに他のプロセス層によっ
て、アライメント・マークが覆い隠されたとき、または
横方向にシフトしたときでも、アライメント・センサを
使用して、アライメントを行うことができることであ
る。また、本発明の有利な点は、投影放射と無関係に、
かつ放射システムおよび投影システムと無関係に、アラ
イメント・センサで使用する電子ビームのエネルギー
を、特定のウェーハ、プロセス層およびアライメント・
マークに合わせることができることである。

【００１１】放射の投影ビームはＥＵＶ放射であるのが
好ましい。これは、アライメント・センサの電子ビーム
と投影放射が互いに無関係であるという点で有利であ
る。さらに、このことは、投影システムとアライメント
・システムの両方が真空中で動作することができるとい
う点で有利である。

【００１２】電子ビームおよび基板テーブルは、相互に
対して走査可能であることが好ましい。このことによっ
て、アライメント・マークの位置を示す検出信号を、走
査位置の関数として与えることができる。電子ビームを
基板テーブルに対して走査することができ、または、基
板テーブルを電子ビームに対して走査することができ
る。

【００１３】電子ビームは、単一スポットとして基板に
当たるように制御することができる。もしくは、電子ビ
ームは、例えば基板のアライメント・マークのパターン
の少なくとも一部と一致したパターンの所定の強度分布
として基板に当たるように、制御することができる。こ
のようにする場合、電子ビームをパターン形成するため
のマスクを形成することができ、このマスクは、基板の
アライメント・マークのパターンの実質的にネガである
パターンを備えるのが好ましい。

【００１４】電子ビーム供給源は、好ましくは１０から
１００ＫｅＶまでの範囲の、より好ましくは２０から５
０ＫｅＶまでの範囲のエネルギーを持った電子を供給す
るものである。このことが好都合である。その理由は、
電子は、後方散乱されないで、アライメント・マークの
上の層を通って貫入するように十分に高いエネルギーを
もつが、また、基板（例えば、シリコン）とマーカのよ
り大きな原子番号の材料（例えば、タングステン）との
間に後方散乱係数の十分な差異も与えるからである。電
子ビーム・エネルギーが高すぎる場合は、後方散乱の差
異が減少する。さらに、より高い電子ビーム・エネルギ
ーでは、アライメント・ユニットの光学コラムは、より
長くなければならないので、リソグラフィ装置の中にい
っそう組み込み難くなる。

【００１５】本発明のさらに他の態様にしたがって、放
射感応材料の層で少なくとも部分的に覆われている基板
を供給する段階と、放射システムを使用して放射の投影
ビームを供給する段階と、投影ビームの断面にパターン
を与えるパターン形成手段を使用する段階と、パターン
形成した放射のビームを放射感応材料の層の目標部分に
投影する段階とを含む方法において、パターン形成した
放射のビームに対して基板をアライメントするために、
前記の投影ビームと無関係な電子ビームを供給する段階
と、この電子ビームを基板のアライメント・マークに当
てる段階と、このアライメント・マークから後方散乱し
た電子を検出する段階とによって、前記の投影する段階
の前に、基板の位置を決定することを特徴とするデバイ
ス製造方法が提供される。

【００１６】この本発明のさらに他の態様は、上に言及
した好ましい特徴を１つまたは複数組み込むことができ
る。

【００１７】この明細書では、本発明による装置をＩＣ
の製造に使用することを特に参照するであろうが、その
ような装置が他の多くの可能な用途を有することは明確
に理解すべきである。例えば、集積光システム、磁気ド
メイン・メモリの誘導および検出、液晶表示パネル、薄
膜磁気ヘッド、その他の製造で使用することができる。
当業者は理解するであろうが、そのような他の用途の環
境では、この明細書での用語「レチクル」、「ウェー
ハ」または「チップ」の使用は、より一般的な用語「マ
スク」、「基板」および「目標部分」でそれぞれ置き換
えられるものとして考えるべきである。

【００１８】本文献において、用語「放射」および「ビ
ーム」は、紫外線放射（波長が、３６５、２４８、１９
３、１５７または１２６ｎｍである）およびＥＵＶ（極
端紫外線放射、例えば、波長が５〜２０ｎｍの範囲にあ
る）ならびにイオンビームや電子ビームなどの粒子ビー
ムを含んだ、全ての種類の電磁放射を包含するように使
用する。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、ただ単なる
例示として添付の図面を参照して説明する。

【００２０】図において、対応する参照符号は対応する
部分を示す。

【００２１】図１は、本発明によるリソグラフィ投影装
置１を概略的に示す。本装置は、放射（例えば、ＵＶま
たはＥＵＶ放射、電子、またはイオン）の投影ビームＰ
Ｂを供給するための放射源ＬＡを備える、放射システム
ＬＡ、ＩＬと、マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持
するための第１の物体（マスク）ホルダを備え、かつ要
素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１
の位置決め手段ＰＭに接続した第１の物体テーブル（マ
スク・テーブル）ＭＴと、基板Ｗ２（例えば、レジスト
被覆シリコン・ウェーハ）を保持するための第２の物体
（基板）ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対して基板を正
確に位置決めするための第２の位置決め手段Ｐ２Ｗに接
続した第２の物体テーブル（基板テーブル）Ｗ２Ｔと、
基板Ｗ３（例えば、レジスト被覆シリコン・ウェーハ）
を保持するための第３の物体（基板）用ホルダを備え、
かつ基板を正確に位置決めするための第３の位置決め手
段Ｐ３Ｗに連結した第３の物体テーブル（基板テーブ
ル）Ｗ３Ｔであって、全体をＡＬとして示すアライメン
ト・システムが第３の物体テーブルの上に設けられてい
る第３の物体テーブル（基板テーブル）Ｗ３Ｔと、マス
クＭＡの放射照射部分の像を、基板Ｗの目標部分Ｃに形
成す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、ミラー・グループ、
または電磁偏向器のアレイ）とを備える。

【００２２】放射システムは、放射のビームを生成する
ビーム供給源ＬＡ（例えば、蓄積リングまたはシンクロ
トロンの電子ビームの経路の周りに設けたアンジュレー
タまたはウィグラー、プラズマ供給源、電子またはイオ
ン供給源、水銀ランプまたはレーザ）を備える。放射の
ビームは、ＥＵＶビームであるのが好ましいが、任意の
他の適切なビームであることもできる。ビームは、結果
として得られたビームＰＢの断面が所望の形状および強
度分布を有するように、照明システムＩＬに含まれた様
々な光学部品を通される。

【００２３】ビームＰＢは、その後、マスク・テーブル
ＭＴ上のマスク・ホルダに保持されているマスクＭＡに
衝突する。マスクＭＡにより選択的に反射された（また
は透過した）ビームＰＢは、「レンズ」ＰＬを通り抜け
る。このレンズＰＬは、基板Ｗ２、Ｗ３の目標部分Ｃに
ビームＰＢを収束させる。位置決め手段Ｐ２Ｗ、Ｐ３Ｗ
および干渉測定手段ＩＦを使って、基板テーブルＷ２
Ｔ、Ｗ３Ｔは、例えば、ビームＰＢの経路内に異なった
目標部分Ｃを位置決めするように、正確に移動させるこ
とができる。同様に、位置決め手段ＰＭおよび干渉測定
手段ＩＦを使用して、例えば、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で、または走査動作
中に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位
置決めすることができる。一般に、物体テーブルＭＴ、
ＷＴの移動は、長行程モジュール（粗い位置決め）と短
行程モジュール（精密位置決め）を使って行われる。こ
れらのモジュールは、図１に明示的に示さない。

【００２４】図示の装置は、２つの異なるモードで使用
することができる。ステップ・モードでは、マスク・テ
ーブルＭＴは基本的に静止したままであり、全マスク像
が一括して（すなわち、単一「フラッシュ」で）目標部
分Ｃに投影される。次に、異なる目標部分ＣがビームＰ
Ｂで照射されるように、基板テーブルＷ２ＴがＸおよび
／またはＹ方向に移動される。走査モードでは、基本的
に同じシナリオが当てはまるが、ただ、特定の目標部分
Ｃが単一「フラッシュ」で露出されないことが異なる。
代わりに、マスク・テーブルＭＴが、特定の方向（いわ
ゆる「走査方向」、例えば、Ｙ方向）に速度ｖで移動可
能であり、その結果、投影ビームＰＢはマスク像全体を
走査することができるようになる。これと並行して、基
板テーブルＷ２Ｔが、速度Ｖ＝ｍｖで、同じ方向または
反対方向に同時に移動する。ここで、ＭはレンズＰＬの
拡大率である（例えば、Ｍ＝１／４または１／５）。こ
のようにして、分解能で妥協する必要なく、比較的大き
な目標部分Ｃを露出させることができる。

【００２５】図２は、本発明を具現するアライメント・
システムの原理を示す。アライメント・システムは、ウ
ェーハ・テーブルＷＴに支えられたウェーハＷに向けて
電子ビーム１２を供給する電子ビーム供給源１０を備え
る。電子ビーム１２がウェーハＷの適当なアライメント
・マーク１４に当たるとき、後方散乱電子が生成され、
検出器１６で検出される。適切な電子ビーム供給源１０
および後方散乱電子検出器１６の詳細は、例えば、電子
顕微鏡の分野で知られている。

【００２６】アライメント・マーク１４の後方散乱効率
は、このマークを形成するために使用した元素の原子番
号に依存する。比較的大きな原子番号の材料、例えば、
タングステン、タンタル、コバルトまたはチタンを使用
するのが好ましいが、銅などの他の材料もまたアライメ
ント・マークに使用することができる（これらの金属の
シリサイドまたは窒化物も使用することができる）。ア
ライメント・マークは多層構造から成ることができる。
後方散乱効率およびそれの電子ビーム位置依存性は、こ
のマークの横方向および断面の形状寸法にも依存する。
特に、アライメント・マークを形成し、かつ大きな原子
番号の材料で作られた線の深さ、厚さ、幅、および空間
的な分離が重要である。

【００２７】後方散乱プロセスは特定の指向性がないの
で、後方散乱電子検出器１６の正確な位置は重要ではな
い。

【００２８】電子ビーム１２は、ウェーハＷに対して走
査される。走査は、静止した電子ビーム１２の下のウェ
ーハ・テーブルＷＴを動かすことで、または、電界およ
び／または磁界を使用して電子ビーム１２を偏向させる
ことで、または両者の組合せで行うことができる。

【００２９】アライメント・システムによって、ウェー
ハＷ上のアライメント・マークの位置および向き、した
がってウェーハＷ自体の位置および向きを、ウェーハ・
テーブルＷＴに対して正確に決定することができるよう
になる。図１を参照すると、アライメント・システム
は、ウェーハ・テーブルＷ３Ｔ上のウェーハＷ３の位置
および向きを決定するように使用される。それから、ウ
ェーハ・テーブルＷ３Ｔは、位置決め手段Ｐ３Ｗの平行
移動によって、投影レンズＰＬの下の場所に移される。
この場所は、図１でＰ２Ｗが占めた場所である（Ｐ２Ｗ
は、図１でＰ３Ｗが占めた場所に実質的に同時に平行移
動される）。位置決め手段Ｐ３Ｗは、投影ビームに対し
て位置合わせされる。位置決め手段Ｐ３Ｗに対するアラ
イメント・マーク（およびウェーハＷ３）の位置は知ら
れているので、このことによって、投影ビームに対して
ウェーハを正しく位置合わせして、露光を行うことがで
きるようになる。

【００３０】本発明の他の実施形態（図示しない）で
は、アライメント・システムを投影レンズＰＬに近接し
て配置することができるので、その結果、ウェーハを動
かす必要なく、かつ代わりの置換え場所に対する位置決
め手段なしに、アライメントを行うことができるように
なる。

【００３１】いくつかの例では、図１に示すように配置
した第１のアライメント・システムと投影レンズＰＬに
近接して配置した第２のアライメント・システムの、２
つのアライメント・システムを設けるのが好ましいかも
しれない。

【００３２】アライメント・マークの位置／向きの決定
については、下記のさらに他の実施形態の背景で述べ
る。

【００３３】本発明のこの実施形態に従った上述の電子
ビーム・アライメント・センサは、電子ビーム放射が投
影レンズの光学中心を通過しないので、いわゆるオフア
クシス・アライメント・センサである。実際は、本発明
のこの実施形態では、投影ビームは、ＥＵＶ放射である
ので、電子ビーム・アライメント放射と完全に無関係な
光学系を有する。電子ビーム供給源１０で生成される電
子ビーム１２の電子は、１０から１００ＫｅＶの範囲、
通常は２０から５０ＫｅＶの間、一般的にほぼ３０Ｋｅ
Ｖに設定されたエネルギーを有する。

【００３４】図２に示す本発明の実施形態は、図３に示
すように実施することができる。図３を参照すると、電
子ビーム１２は、単一スポットとしてウェーハＷに当た
るように制御される。この例では、ウェーハＷは、アラ
イメント・マーク１４がある基板２０を含む。アライメ
ント・マーク１４は、タングステンのストライプで作ら
れた周期的な格子の形である。このストライプのうちの
３本１４．１、１４．２および１４．３だけを、図３の
断面の端にぴったり寄せて図示する。基板２０およびア
ライメント・マーク１４の表面に、ウェーハＷ上にすで
に覆われたレジストおよび任意のプロセス層を表す層２
２がある。電子ビーム１２が、矢印２４で示すように、
ウェーハＷに対して走査される（上で述べた通りである
が、代わりに、ウェーハＷを反対方向に走査することが
できるし、または、実際はウェーハと電子ビーム１２の
両方を動かすことができる）。

【００３５】結果として得られた信号は、走査位置の関
数として検出器１６で検出された後方散乱電子の強度に
関係しており、これを図４に示す。図から理解できるよ
うに、アライメント・マーク１４のパターンと図４の信
号の間には対応関係がある。図３のアライメント・マー
ク１４は、長方形断面の金属ストライプ１４．１、１
４．２、１４．３から成るが、検出器１６で検出した実
際の信号は、アライメント・マークのパターンと電子ビ
ーム分布のたたみこみ（コンゴルーション）であるの
で、図４の検出信号にはいくらか平滑化がある。平滑化
の程度は、例えば、電子ビーム１２の幅および分布に依
存する。この信号のさらに他の広がり、すなわち電子ビ
ーム位置の関数として検出した後方散乱電子強度は、ス
タック中の電子散乱プロセスによって生じる。検出信号
から、アライメント・マーク１４の位置および向きを求
めることができる。光学アライメント・マークとして、
アライメント・マーク、したがってウェーハの位置と向
きを一意的に決定するために、いくつかの格子が、例え
ば異なる周期で、そして例えば異なる向きで形成される
ことがある。

【００３６】図５に示す代替実施では、図３のウェーハ
構造を使用するが、電子ビーム１２が同様な方法でアラ
イメント・マーク１４の少なくとも一部に合わせてパタ
ーン形成されるように、電子ビーム１２は複数の小ビー
ム１２．１、１２．２、１２．３などで構成される。電
子ビーム１２およびウェーハＷは、上で述べたように相
互に対して走査され、その結果として検出器１６から得
られる検出信号を図６に示す。電子ビーム１２のパター
ンとアライメント・マーク１４の間に対応がある走査位
置に、検出信号のピークがある。再び、実際の検出信号
は、アライメント・マーク１４のパターンと電子ビーム
１２の強度分布とのたたみこみである。ウェーハＷの位
置および向きを一意的に決定するように、アライメント
・マーク１４でいくつかの格子を使用することに関し
て、上記の実施形態と同じ説明が当てはまる。

【００３７】この実施形態に従った、パターン形成した
電子ビーム１２を得る１つの方法は、アライメント・マ
ーク１４の所望の部分の基本的にネガであるマスク（図
示しない）に初期の電子ビームを通すことである。この
マスクの形状は、例えば、アライメント・マーク１４の
形状の間の隙間に対応したパターンの特定部分で電子を
遮るように、タングステンまたは他の適切な材料を使用
して画定することができる。

【００３８】光ビーム・アライメントに比べて、アライ
メントを行うために電子ビームを使用することの有利な
点は、光ビームを介して見い出すことのできないアライ
メント・マークに対して、電子ビームでアライメントを
行うことができることである。図３を参照すると、層２
２が光学的に不透明であれば、光ビームを使用してアラ
イメント・マークを見い出すことはできないだろう。電
子ビームは、光学的に不透明な層２２を直接通過して、
アライメントを達成することができるようにする。

【００３９】電子ビームを使用することのさらに他の有
利な点は、アライメント・マークによるビームの散乱
は、アライメント・マークの体積の関数であり、アライ
メント・マークの上面だけ（光アライメントの場合のよ
うに）でないことである。これによって、アライメント
は、光アライメントに比べて、アライメント・マークの
非対称に敏感でなくなる。

【００４０】ＥＵＶは真空条件の下で申し分なく動作す
るので（ガス分子によるＥＵＶの吸収を避けるために、
真空はＥＵＶにとって必要である）、本発明はＥＵＶを
使用するリソグラフィ装置での使用に特に適している。

【００４１】本発明の特定の実施形態を説明したが、本
発明は、説明したようなものとは別の方法で実施できる
ことが高く評価されるであろう。この説明は本発明を制
限する意図ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置
を示す。

【図２】図１の実施形態で使用するための、電子ビーム
を使用したアライメント・センサを示す概略図である。

【図３】本発明の一実施形態に従った、電子ビームが入
射するアライメント・マークを有するウェーハの断面を
示す図である。

【図４】図３の実施形態で電子ビームがアライメント・
マークを横切って走査されるときの後方散乱電子検出信
号を示す図である。

【図５】本発明の他の実施形態に従った、パターン形成
した電子ビームが入射するアライメント・マークを有す
るウェーハの断面を示す図である。

【図６】図５の実施形態で電子ビームがアライメント・
マークを横切って走査されるときの後方散乱電子検出信
号を示す図である。

【符号の説明】

ＬＡ 放射源 ＩＬ 照明システム ＰＬ 投影システム（投影レンズ） ＰＢ ビーム ＭＴ マスク・テーブル ＰＭ 第１の位置付け手段 ＭＡ マスク Ｗ３Ｔ、Ｗ２Ｔ 基板テーブル Ｐ３Ｗ、Ｐ２Ｗ 位置決め手段 ＡＬ アライメント・システム Ｗ、Ｗ２、Ｗ３ ウェーハ ＷＴ ウェーハ・テーブル １０ 電子ビーム供給源 １２ 電子ビーム １４ アライメント・マーク １６ 後方散乱電子検出器 ２０ 基板 ２２ レジストおよびプロセス層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピエテル ヴィレム ヘルマン デ ヤゲ ル オランダ国 ロッテルダム、ブイテンバシ ンヴェク 142 (72)発明者 ミヒエル ダヴィド ニユケルク オランダ国 アムステルダム、シャセスト ラート 12−３ Ｆターム(参考） 5F046 BA05 EB01 FA18 GA03 GA18

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射の投影ビームを供給するための放射
   システムと、 所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン形成
   するように働くパターン形成手段を支持するための支持
   構造と、 基板を保持するための基板テーブルと、 前記パターン形成したビームを前記基板の目標部分に投
   影するための投影システムとを備えたリソグラフィ投影
   装置において、さらに、 前記基板テーブル上の基板のアライメント・マークに当
   たる電子ビームを供給するための電子ビーム供給源と、
   前記アライメント・マークから後方散乱された電子を検
   出するための後方散乱電子検出器とを有するアライメン
   ト・センサを備え、前記アライメント・センサがリソグ
   ラフィ投影装置の前記放射システムから独立している
   が、リソグラフィ投影装置内の元の場所でアライメント
   を行うことができるように、リソグラフィ投影装置内に
   設けられていることを特徴とするリソグラフィ投影装
   置。
2. 【請求項２】 前記放射の投影ビームがＥＵＶ放射であ
   る、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記電子ビームおよび前記基板テーブル
   が相互に対して走査可能である、請求項１または請求項
   ２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記基板テーブルが固定され、前記電子
   ビームが前記基板テーブルに対して走査可能である、請
   求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記電子ビームが固定され、前記基板テ
   ーブルが前記電子ビームに対して走査可能である、請求
   項３に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記電子ビームが、単一スポットとして
   前記基板に当たるように制御可能である、前記請求項の
   いずれか一項に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記電子ビームが、所定の強度分布とし
   て前記基板に当たるようにパターン形成可能である、請
   求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記強度分布が、前記基板上の前記アラ
   イメント・マークのパターンの少なくとも一部と一致す
   るように予め決められている、請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記電子ビームをパターン形成するため
   のマスクをさらに備える、請求項７または請求項８に記
   載の装置。
10. 【請求項１０】 前記マスクには、前記基板上の前記ア
    ライメント・マークのパターンの実質的にネガであるパ
    ターンが設けられている、請求項８に従属する請求項９
    に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記電子ビーム供給源が、１０から１
    ００ＫｅＶまでの範囲、より好ましくは２０から５０Ｋ
    ｅＶまでの範囲のエネルギーを有する電子を供給するた
    めのものである、前記請求項のいずれか一項に記載の装
    置。
12. 【請求項１２】 前記支持構造がマスクを保持するため
    のマスク・テーブルを備える、前記請求項のいずれか一
    項に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記放射システムが放射供給源を備え
    る、前記請求項のいずれか一項に記載の装置。
14. 【請求項１４】 デバイス製造方法であって、 放射感応材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を
    供給する段階と、 放射システムを使用して放射の投影ビームを供給する段
    階と、 前記投影ビームの断面にパターンを与えるためにパター
    ン形成手段を使用する段階と、 前記放射感応材料の層の目標部分に前記パターン形成し
    た放射のビームを投影する段階とを有する方法におい
    て、 前記パターン形成した放射のビームに対して前記基板を
    位置合わせするために、前記投影ビームと無関係な電子
    ビームを供給する段階と、前記電子ビームを前記基板の
    アライメント・マークに当てる段階と、前記アライメン
    ト・マークから後方散乱した電子を検出する段階とによ
    って、前記投影する段階の前に前記基板の位置を決定す
    ることを特徴とするデバイス製造方法。
15. 【請求項１５】 前記放射の投影ビームがＥＵＶ放射で
    ある、請求項１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記電子ビームおよび前記基板テーブ
    ルが相互に対して走査可能である、請求項１４または請
    求項１５に記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記基板テーブルが固定され、前記電
    子ビームが前記基板テーブルに対して走査される、請求
    項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記電子ビームが固定され、前記基板
    テーブルが前記電子ビームに対して走査可能である、請
    求項１６に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記電子ビームが、単一スポットとし
    て前記基板に当たるように制御される、請求項１４から
    請求項１８までのいずれか一項に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記電子ビームが、所定の強度分布と
    して前記基板に当たるようにパターン形成される、請求
    項１４から請求項１８までのいずれか一項に記載の方
    法。
21. 【請求項２１】 前記強度分布が、前記基板上の前記ア
    ライメント・マークのパターンの少なくとも一部に一致
    するように予め決められる、請求項２０に記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記電子ビームをパターン形成するた
    めにマスクが使用される、請求項２０または請求項２１
    に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記マスクには、前記基板上の前記ア
    ライメント・マークのパターンの実質的にネガであるパ
    ターンが設けられている、請求項２１に従属する請求項
    ２２に記載の方法。
24. 【請求項２４】 前記電子ビームの電子が、１０から１
    ００ＫｅＶまでの範囲、より好ましくは２０から５０Ｋ
    ｅＶまでの範囲のエネルギーを有する、請求項１４から
    請求項２３までのいずれか一項に記載の方法。