JP2004134756A - リソグラフ装置およびデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】好ましくはリアルタイムあるいはほぼリアルタイムで、投影システム内の反射体の位置の誤差および乱れを検出するための改善されたシステムを有するリソグラフ投影装置を提供すること。
【解決手段】反射体アライメント・システムは、ミラー群を備える投影システムＰＬ中を伝わるアライメント・ビームＡＢ１を使用して、投影システムの両側で基準フレームＲＦに固定された２つの基準マーカの見かけの相対位置を測定する。投影システムＰＬ内のミラーの動きが、基準マーカ１１、１４の見かけの位置のシフトとして検出される。
【選択図】図２
【解決手段】反射体アライメント・システムは、ミラー群を備える投影システムＰＬ中を伝わるアライメント・ビームＡＢ１を使用して、投影システムの両側で基準フレームＲＦに固定された２つの基準マーカの見かけの相対位置を測定する。投影システムＰＬ内のミラーの動きが、基準マーカ１１、１４の見かけの位置のシフトとして検出される。
【選択図】図２
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフ投影装置に関する。この装置は、放射投影ビームを供給する放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化する助けとなるパターン化手段を支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、基板の目標部分上にパターン化したビームを投影する複数の反射体を備える投影システムとを備える。
【背景技術】
【０００２】
ここで使用する「パターン化手段」という用語は、基板の目標部分に形成すべきパターンに相当するパターン化した横断面を、入射する放射ビームに付与するのに使用することができる手段を指すものと広く解釈すべきである。ここでは、「光バルブ」という用語を使用することもある。一般に、前記パターンは、集積回路その他のデバイス（下記参照）など、目標部分に形成されるデバイス中の特定の機能層に相当する。こうしたパターン化手段には、以下の例が含まれる。
−マスク：マスクの概念はリソグラフにおいては周知であり、バイナリー、交互配置型位相シフト型、ハーフトーン位相シフト型、ならびにさまざまなハイブリッド型などのマスク・タイプの例が含まれる。こうしたマスクを放射ビーム中に配置することにより、マスク上のパターンに従って、マスクに入射する放射の選択的な透過（透過性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）が生じる。マスクの場合、一般に、支持構造はマスク・テーブルであり、それによって入射する放射ビーム中で所望の位置にマスクを保持し、望まれる場合には、マスクがビームに対して相対的に移動できるようにする。
−プログラム可能なミラー・アレイ：このようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス・アドレス可能型表面である。こうした装置の基礎となる基本原理は、（たとえば）反射面のアドレスされた区域は入射光を回折光として反射し、アドレスされない区域は入射光を非回折光として反射するというものである。適当なフィルタを使用して、前記非回折光をフィルタリングして反射光から除去し、回折光のみを後に残すことができる。このようにして、マトリックス・アドレス可能型表面のアドレス・パターンに従ってビームがパターン化される。プログラム可能なミラー・アレイの代替実施形態では、適切な局所電界を印加し、あるいは圧電作動手段を使用することによってそれぞれ独立にある軸の周りで傾けることができる小ミラーのマトリックス配置を使用する。この場合も、ミラーはマトリックス・アドレス可能型であり、そのためアドレスされたミラーは、アドレスされないミラーとは異なる方向に、入射する放射ビームを反射する。このようにして、反射ビームは、マトリックス・アドレス可能型ミラーのアドレス・パターンに従ってパターン化される。必要とされるマトリックス・アドレス指定は、適当な電子的手段を使用して行うことができる。上記のいずれの状況でも、パターン化手段は、１つまたは複数のプログラム可能なミラー・アレイを備えることができる。ここで言及したミラー・アレイに関するより多くの情報は、たとえば、米国特許第５，２９６，８９１号および第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、参照によりここに援用する。プログラム可能なミラー・アレイの場合、前記支持構造は、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、必要に応じて、固定あるいは移動可能とすることができる。
−プログラム可能なＬＣＤアレイ：このような構造の一例が、米国特許第５，２２９，８７２号に示されており、参照によりここに援用する。上記の場合と同様に、この場合の支持構造も、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、必要に応じて、固定あるいは移動可能とすることができる。
簡単にするために、本明細書の残りの部分は、ある個所では、マスクおよびマスク・テーブルを含む例を具体的に取り上げる。しかし、こうした例で論じる一般原理は、上記のパターン化手段のより広い状況の中で理解すべきである。
【０００３】
リソグラフ投影装置は、たとえばＩＣ（集積回路）の製造に使用することができる。この場合、パターン化手段は、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、これらのパターンを、放射感応性材料（レジスト）の層を塗布した基板（シリコン・ウエハ）上の（たとえば１つまたは複数のダイを含む）目標部分上に結像させることができる。一般に、１枚のウエハは、投影システムにより１度に１つずつ次々に照射される網目状に並んだ隣接する目標部分全体を含んでいる。マスク・テーブル上のマスクによってパターン形成を行う現在の装置では、２つの異なるタイプの機械を区別することができる。１つのタイプのリソグラフ投影装置では、１回でマスク・パターン全体を目標部分上に露光することによって、各目標部分を照射する。通常、このような装置をウエハ・ステッパと称する。通常ステップ・アンド・スキャン装置と称する別の装置では、投影ビーム下でマスク・パターンを所与の基準方向（「走査」方向）に順次走査することによって各目標部分を照射し、基板テーブルをこの基準方向と平行または逆平行に同期走査する。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般に１未満）を有するので、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Ｍ倍となる。ここで述べたリソグラフ装置に関するより多くの情報は、たとえば、米国特許第６，０４６，７９２号から得ることができる。参照によりこれを本明細書に援用する。
【０００４】
リソグラフ投影装置を使用する製造プロセスでは、放射感応性材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に覆った基板上に、（たとえばマスク内の）パターンを結像させる。この結像ステップの前に、基板にさまざまな処理、たとえば、プライミング、レジスト塗布、およびソフト・ベークを施すことがある。露光後、基板を、その他の処理、たとえば、ＰＥＢ（露光後ベーク）、現像、ハード・ベーク、および画像形成したフィーチャーの測定／検査にかけることがある。この一連の処理をベースとして使用して、デバイスたとえばＩＣの個々の層のパターン形成を行う。次いで、このようなパターン形成された層を、さまざまなプロセス、たとえば、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などにかけることができる。これらの処理はどれも、個々の層を完成させるためのものである。複数の層が必要とされる場合には、それぞれ新しい層ごとにこの処理全体またはその変形を繰り返さなければならない。最終的に、デバイス・アレイが基板（ウエハ）上に得られる。次いで、これらのデバイスを、ダイシングまたはソーイングなどの技術によって互いに分離し、その後、個々のデバイスをキャリア上に実装し、ピンに接続する、などを行うことができる。こうしたプロセスに関するさらなる情報は、たとえば、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４、１９９７年から得ることができ、参照によりここに援用する。
【０００５】
簡単にするため、以下では、投影システムを「レンズ」と称する。ただし、この用語は、たとえば、屈折光学系、反射光学系、および反射屈折型システムを含むさまざまなタイプの投影システムを包含すると広く解釈すべきである。また、放射システムは、放射投影ビームを方向づけ、整形し、あるいは制御するための設計タイプのいずれかに従って動作する構成要素を含み、下記では、このような構成要素も総称してあるいは単独で「レンズ」と称する。さらに、リソグラフ装置は、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とすることもできる。このような「多段階」型の装置では、追加のテーブルを並列で使用し、あるいは準備ステップを１つまたは複数のテーブル上で実施しながら、１つまたは複数の他のテーブルを使用して露光を行うことができる。２段階型のリソグラフ装置が、たとえば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１号に記載されていて、参照によりここに援用する。
【０００６】
より小さなフィーチャーの画像形成を可能にするという常に存在する要求を満たすために、たとえば５〜２０ｎｍの範囲の波長のＥＵＶ（極紫外）放射を使用するリソグラフ装置が開発されつつある。ＥＵＶ放射用の屈折型光学要素を作製するのに適した材料は知られていないので、ＥＵＶリソグラフ装置では、反射光学系を使用してマスク像を基板上に投影しなければならない。反射光学系で投影される像の位置精度と、それよりも程度は低いが画質は、こうした系の性質上、光学系内の反射体の相対位置および絶対位置の誤差および乱れの影響を極めて大きく受ける。したがって、リソグラフ・システムの投影システム内で反射体を極めて正確かつ安定に装着することが必要となる。しかし、反射体の装着の安定性だけに頼ることはできず、したがって、反射体位置の誤差および乱れを検出できるようにすることが必要となる。こうした誤差および乱れは、基板上に投影させて生じた像から、あるいは基板の代わりに透過型イメージ・センサを使用して検出することができるが、時間がかかるばかりでなく、問題の指摘を遅らせるだけである。
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、好ましくはリアルタイムあるいはほぼリアルタイムで、投影システム内の反射体の位置の誤差および乱れを検出するための改善されたシステムを有するリソグラフ投影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上記その他の目的は、前記投影システムを通してアライメント放射ビームを送って、前記投影システムのパターン化手段側の固定位置に設けられた第１基準マークと投影システムの基板側の固定位置に設けられた第２基準マークの見かけの相対位置を測定する反射体アライメント・システムを特徴とする、冒頭の段落で規定したリソグラフ装置において達成される。
【０００９】
投影システム中を伝わるビームを使用して、２つの固定基準マークの見かけの相対位置を測定することによって、直接かつリアルタイムに、投影システム内の反射体の位置測定が可能になる。１つまたは複数の反射体の動きにより、基準マーカの見かけの相対位置がシフトするからである。この測定における遅延は信号処理による遅延だけであり、これは予想される反射体の乱れの周波数に比べて小さい。
【００１０】
アライメント・システムのＮＡ（開口数）を投影システムのＮＡよりも小さくして、基準マーク（またはアライメント・ビームを送るのに使用する折曲げミラー）を投影レンズの物体領域および像領域の外側に配置することができるようにし、それらが露光の妨げにならないことが好ましい。
【００１１】
このアライメント・システムは、アライメント・ビームを固定基準マークに送りそこから受けるための追加の光学系を備えた、マスク（パターン化手段）内および基板上の基準マーク間のＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）アライメントとして知られたタイプのものである。こうしたシステムは試行され試験されており、速やかに本発明で実施することができる。必要な追加の光学系は、２つの折曲げミラーという簡単なものでよい。動作するのに基準マークの相対走査が必要なアライメント・システムを使用する場合、マークの１つは、狭い角度で交わる２本のビームの干渉によって形成される移動する縞パターンとして実施することができる。あるいは、基準用および検出用回折格子にわずかに異なる周期をもたせて、うなりパターンを生成することもできる。このうなりパターンの位相は、２つの回折格子の相対位置によって決まり、たとえばＣＣＤで比較的容易に検出することができる。別の代替手段では、放射の正常（ｏ）成分および異常（ｅ）成分を分離して、それぞれわずかに異なる位置で検出用回折格子に当て、検出用回折格子とセンサの間にある変調器が、ｏ成分およびｅ成分を交互に送る。ｏ信号とｅ信号の差から、基準用および検出用回折格子の相対位置についての情報が得られる。
【００１２】
投影システムの物体面および像面すなわち露光中にパターン化手段および基板が置かれる場所と一致する面内に固定基準マークを設け、それによって、測定された位置の誤差が、直接、投影像内で生じる誤差に対応するようにすることが好ましい。
【００１３】
１つのこうしたアライメント・システムを使用して、ＸおよびＹ方向の横方向シフトを測定することができ、２つのこうしたアライメント・システムを使用して、横方向シフトのみならず回転および倍率の変化も測定することができる。
【００１４】
ほとんどの場合（たとえば、検出された誤差により像の単純な並進移動または回転が生じる場合）、こうしたアライメント・システムで検出された誤差は、パターン化手段、基板、および／または投影システム内の１つまたは複数の反射体の位置および／または向きを調整することによって補償することができる。投影システムがテレセントリック系でない場合、倍率の誤差も同じやり方で補償することができる。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、放射感応性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、放射システムを使用して放射投影ビームを提供するステップと、パターン化手段を使用して投影ビームの横断面にパターンを付与するステップと、複数の反射体を備える投影システムを使用して、放射感応性材料の層の目標部分上にパターン化した放射ビームを投影するステップとを含み、前記投影システムを通してアライメント・ビームを送って、前記投影システムのパターン化手段側および基板側にそれぞれ設けられた第１および第２基準マークの見かけの相対位置を測定することにより、前記投影システム内の反射体の位置の誤差または乱れを検出するステップを特徴とするデバイスの製造方法が提供される。
【００１６】
本明細書では、ＩＣ製造における本発明による装置の使用について具体的に参照するが、このような装置は他の多くの応用が可能であることを明確に理解されたい。たとえば、集積光学システムや、磁気ドメイン・メモリ、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッド用の誘導／検出パターンなどの製造に使用することができる。こうした代替応用例の状況では、本明細書において使用する「レチクル」、「ウエハ」あるいは「ダイ」という用語を、それぞれ「マスク」、「基板」および「目標部分」というより一般的な用語で置き換えて考えるべきであることが当業者には理解されよう。
【００１７】
この文章では、「放射」および「ビーム」という用語は、（たとえば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）紫外放射、および（極紫外放射、たとえば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ＥＵＶ、ならびにイオン・ビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射を包含するものとして使用する。
【００１８】
次に、添付の概略図面を参照して、単なる例として本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
図では、対応する参照記号はそれに対応する部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に、本発明の特定の実施形態によるリソグラフ投影装置を概略的に示す。この装置は、
放射投影ビームＰＢ（たとえばＥＵＶ放射）を供給し、この特定のケースでは放射源ＬＡも備える放射システムＥｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（たとえばレチクル）を保持するマスク・ホルダを備え、第１位置決め手段ＰＭに連結されて要素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めする第１対象物テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（たとえばレジストを塗布したシリコン・ウエハ）を保持する基板ホルダを備え、第２位置決め手段ＰＷに連結されて要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２対象物テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの（たとえば１つまたは複数のダイを含む）目標部分Ｃ上に、マスクＭＡの照射された部分を結像する（ミラー群を備える）投影システム（「レンズ」）ＰＬとを備える。
【００２１】
ここで示すように、この装置は、反射タイプの（たとえば反射性マスクを有する）ものである。しかし、一般に、（たとえば透過性マスクを備える）たとえば透過タイプのものとすることもできる。あるいは、この装置では、別の種類のパターン化手段、たとえば上記で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイを使用することもできる。
【００２２】
放射源ＬＡ（たとえば、レーザ生成または放電によるプラズマ源）は、放射ビームを生成する。このビームを、直接、あるいはビーム・エキスパンダＥｘなどの調節手段を通った後に、照明システム（照明器）ＩＬ内に供給する。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（通常、それぞれ外側σおよび内側σと称する）を設定する調節手段ＡＭを備えることができる。さらに、一般に、照明器ＩＬは、さまざまな他の構成要素、たとえば統合器ＩＮおよびコンデンサＣＯも備えている。このようにして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、所望の均一性および強度分布をその横断面に有する。
【００２３】
図１を参照すると、（放射源ＬＡが、たとえば水銀ランプであるときはしばしばそうであるが）、放射源ＬＡを、このリソグラフ投影装置のハウジング内に置くことができるが、リソグラフ投影装置から離し、放射源ＬＡが生成する放射ビームを（たとえば適当な方向づけミラーによって）装置内に導入することもできることに留意されたい。後者の状況が生じるのは、しばしば放射源ＬＡがエキシマ・レーザのときである。本発明および特許請求の範囲は、どちらの状況も包含するものとする。
【００２４】
その後、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されるマスクＭＡに当たる。マスクＭＡで選択的に反射されたビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、基板Ｗの目標部分Ｃ上に結像する。第２位置決め手段（および干渉計測手段ＩＦ）により、基板テーブルＷＴは正確に動き、たとえば異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めすることができる。同様に、第１位置決め手段を使用して、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、あるいは走査中に、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、対象物テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、長ストローク・モジュール（粗い位置決め用）および短ストローク・モジュール（精密位置決め用）によって行われる。これらのモジュールは、図１に明示的に示していない。ただし、ウエハ・ステッパの場合には（ステップ・アンド・スキャン装置と異なり）、マスク・テーブルＭＴを、短ストローク・アクチュエータだけに連結し、あるいは固定とすることもできる。
【００２５】
図の装置は、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・モードでは、マスク・テーブルＭＴはほぼ固定したまま、目標部分Ｃ上にマスク像全体を１回で（すなわち１回の「フラッシュ」で）投影する。次いで、基板テーブルＷＴを、ｘ方向および／またはｙ方向に移動し、それによってビームＰＢで異なる目標部分Ｃを照射することができる。
２．スキャン・モードでは、所与の目標部分Ｃが１回の「フラッシュ」で露光されない点を除き、ほぼ同じ状況が当てはまる。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」、たとえばｙ方向）に速度ｖで移動可能であり、それによって、投影ビームＰＢがマスク像の上を走査する。それに並行して、基板テーブルＷＴが同時に同方向または反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで移動する。ただし、ＭはレンズＰＬの倍率（通常、Ｍ＝１／４または１／５）である。このようにして、比較的大きな目標部分Ｃを、解像力を損なわずに露光することができる。
【００２６】
図２に、マスクＭＡ、基準フレームＲＦ上に装着された投影システムＰＬ、および基板Ｗを示す。投影システムＰＬは、いくつか、たとえば６つの反射体を備え、それらによって投影ビームＰＢが送られ結像されて、マスクＭＡ内のマスク・パターンの縮小像が基板Ｗ上に投影される。本発明で使用することができる投影システム内の反射体の配置を図２に示す。上記その他の可能なシステムについてのさらなる詳細が、欧州特許第１ ２０９ ５０３号から得られ、参照によりここに援用する。反射体の位置および向き、特にそれらの変化は、投影像の位置に影響を及ぼし、その他の点で像を歪ませることもある。たとえば、１つまたは複数の反射体の位置がシフトすると、投影像の倍率に影響を及ぼすことがある。製造中のデバイス内に誤差を発生させることになる投影像のゆがみおよび変位を最小限に抑えるために、反射体を能動的なマウント内に保持し、それによって基準フレームＲＦに対するそれらの相対的な位置をできるだけ安定に維持させる。マスクＭＡおよび基板Ｗの位置も、基準フレームＲＦに対して相対的に制御する。
【００２７】
しかし、こうした能動的な制御にもかかわらず、反射体位置の望ましくない誤差および乱れが生じることがあり、これらを検出できることが望ましく、それらによって生じた投影像のシフトおよび／または投影像のゆがみを補正または補償することが好ましい。したがって、反射体アライメント・システム１０および２０が提供される。これらのシステムは、投影システムＰＬ中を伝わり、投影システムの反射体で反射されるアライメント・ビームＡＢ１、ＡＢ２を使用して、投影システムＰＬのマスク側に設けられたマーカ１１、２１および基板側のマーカ１４、２４の見かけの相対位置を測定する。マーカ１１、１４、２１、２４は相互に固定されており、基準フレームＲＦに固定することが好ましい。投影レンズ内の反射体の位置または向きの変化は、これらマーカの見かけの相対位置の変化として現れ、アライメント・システム１０、２０で検出される。
【００２８】
この実施形態では、マーカ１１、１４、２１、２４と、アライメント・ビームを投影システムＰＬ内のマーカに送りマーカから受ける折曲げミラー１２、１３、２２、２３は、マスク側のマーカが投影レンズの物体面と光学的に一致する面内に含まれ、基板側のマーカが像面と光学的に一致する面内に含まれるように配置される。この配置では、これらマーカの見かけの位置のシフトは、直接、基板上に投影された像のシフトに対応するので、位置の誤差信号を、直接、マスクおよび／または基板の位置の補正として使用することができる。他の配置では、おそらくは非線形な変換を位置の誤差信号に適用する必要があろう。
【００２９】
図３に示すように、アライメント・システム１０、２０の光学系の開口数ＮＡＡＢは、開口数ＮＡＰＢよりも小さくなっている。たとえば、ＮＡＡＢは約０．０５とし、ＮＡＰＢは約０．２５とすることができる。これにより、投影ビームＰＢの一部を遮ることなく、アライメント・ビームＡＢ１、ＡＢ２がマーカに送られるように折曲げミラーを配置することができる。ミラーの移動および／または回転が、主に投影像のシフトを伴う投影システムでは、１つの反射体アライメント・システムで十分であろう。しかし、２つの反射体アライメント・システムを使用して、さらに回転および倍率の変化を測定することができ、それ以上のシステムでは、より高次の影響たとえば３次のゆがみを測定することができる。
【００３０】
また、図３に、透明ロッドの端部に角度をつけて折曲げミラー１３を形成することができ、他方の端部にマーカ１４を固定するところを示し、この場合、回折格子１４１および光電セル１４２も備える。もちろん、光検出器を離して配置し、光ファイバで放射を検出器に伝えることもできる。同様に、反射体アライメント・システムの第１回折格子を照明する照明源を離して配置し、１つ（または複数）の光ファイバで照明用の放射を適当なスペースに伝えることもできる。これにより、一定温度に維持しなければならない基準フレーム上に、熱を発生する可能性がある構成要素を装着する必要がなくなる。さらに、照明源および検出器の位置は相互に変更することができる。
【００３１】
アライメント・システム１０、２０は、さまざまに異なった形態をとることができ、特に、マスク内および基板上に設けられた基準マーク間でＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）アライメントを行うのに使用するアライメント・システムを適合させることができる。１つのこうしたアライメント・システムでは、基準マーカを回折格子として形成し、一方の回折格子の像を他方の回折格子上に投影する。第２回折格子の背後に光電セルを配置し、マーカが相互に走査される間、光電セルからの信号出力強度を監視する。固定マーカを使用する本発明では、このような相対走査を行うのは可能でないことが明らかである。その代わり、２本の傾いたビーム間で生じる移動する干渉パターンで、マーカの１つを形成することができる。図４に、このような干渉パターンが生成される配置を示す。コヒーレントな光源２１、たとえば可視光レーザからビームが放出され、ビーム・スプリッタ２２で２本のサブビームに分離される。次いで、一方のサブビームは、折曲げミラー２３によって電気音響変調器２４を介して送られる。オーバーラップ領域に干渉パターンが形成され、これにより１つの基準マーカ１１が形成される。この干渉パターンの間隔は、使用する放射の波長および２本のサブビームがオーバーラップする角度によって決まる。電気音響変調器２４により、一方のサブビーム中に、干渉パターンを制御可能な形で移動させる可変の位相遅延が導入される。このような配置についてのさらなる情報が、米国特許第５，４８５，２７２号から得られ、参照によりここに援用する。
【００３２】
移動する干渉パターンを形成するための代替手段は、レーザ・キャビティに加えられる磁界の強度によって決まる間隔だけ離れた異なる波長をもつ２つの成分を含むビームを放出するゼーマン・レーザを使用することである。この２つの成分は、反対の向きに円偏光されており、したがって、偏光ビーム・スプリッタを使用して分離し、波長板および偏光子を使用するか、あるいは一方の成分を他方よりも奇数回多く反射させるようにすることによって干渉させることができる。
【００３３】
回折格子の相対走査の必要がない別のアライメント・システムでは、わずかに異なるピッチをもつ投影用回折格子を使用する。これにより、図６に示すようなうなり信号が生じ、ＣＣＤアレイなどの検出器で検出することができる。たとえば、相対変位によって生じる２つの回折格子間の位相変化はうなり信号における類似した位相変化となる。周期がより大きいので、うなりの位相変化を検出するのは容易である。
【００３４】
別の代替アライメント・システムでは、変調技術を使用して、低ノイズ・レベルの静的な測定またはゼロ測定が可能になる。たとえば、検出用回折格子に入射する光は、光を正常（ｏ）成分と異常（ｅ）成分に分離する複屈折材料を用いて、２つの同等の成分に分けられる。これにより、検出用回折格子上に、投影用回折格子の相対的に変位した２つの像が生じる。（たとえば、光弾性原理で動作する）光学変調器を検出用回折格子と検出器の間に置き、ｏ成分とｅ成分を交互に通過させる。ｏ信号とｅ信号の差は、投影用回折格子と検出用回折格子の相対変位に関係している。このタイプの検出器は、米国特許第４，２５１，１６０号にさらに詳しく記載されていて、参照によりここに援用する。
【００３５】
アライメント・ビームの波長は、投影ビームの波長と同じである必要がないことに留意されたい。投影システムＰＬ内の反射体の反射率は、投影ビームの波長で最適化されるが、依然として反射体は他の波長、たとえば可視および紫外でも適度に高い反射率を有することになる。十分に強力な光源および感度の高い検出器を使用することによって、投影システムＰＬ内で非常に大きな損失がある場合でも、使用可能な信号を確保することができる。
【００３６】
走査マーカの必要がなく、アライメント・システムが損失に対処できる場合、マーカの１つは、キャッツ・アイまたはコーナー・キューブなどの逆反射体で置き換えることができ、それによって、アライメント・ビームが投影システム中を２回通過することになり、測定精度が倍になる。
【００３７】
上記に本発明の特定の実施形態を説明してきたが、説明した以外の形でも本発明が実施できることを理解されたい。この説明は、本発明を限定するものではない。たとえば、完全反射型の投影システムの代わりに反射屈折型の投影システムを有する装置に本発明を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフ投影装置を示す図である。
【図２】図１の装置の投影システムを形成する反射体システムを示す図である。
【図３】図１の装置の投影システムおよび反射体アライメント・システムを示す図である。
【図４】投影ビームおよびアライメント・ビームの周辺光線を示し、基板および基板側基準マークを示す拡大図である。
【図５】基準マークとして移動する干渉パターンを生成する配置を示す図である。
【図６】本発明の実施形態で検出される強度パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０、２０ 反射体アライメント・システム
１１、１４ マーカ
１２、１３、２３ 折曲げミラー
２１ マーカ、光源
２２ 折曲げミラー、ビーム・スプリッタ
２４ マーカ、電気音響変調器
１４１ 回折格子
１４２ 光電セル
ＡＢ１、ＡＢ２ アライメント・ビーム
ＭＡ マスク
ＮＡＡＢ アライメント・システムの開口数
ＮＡＰＢ 投影システムの開口数
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
ＲＦ 基準フレーム
Ｗ 基板
【０００１】
本発明は、リソグラフ投影装置に関する。この装置は、放射投影ビームを供給する放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化する助けとなるパターン化手段を支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、基板の目標部分上にパターン化したビームを投影する複数の反射体を備える投影システムとを備える。
【背景技術】
【０００２】
ここで使用する「パターン化手段」という用語は、基板の目標部分に形成すべきパターンに相当するパターン化した横断面を、入射する放射ビームに付与するのに使用することができる手段を指すものと広く解釈すべきである。ここでは、「光バルブ」という用語を使用することもある。一般に、前記パターンは、集積回路その他のデバイス（下記参照）など、目標部分に形成されるデバイス中の特定の機能層に相当する。こうしたパターン化手段には、以下の例が含まれる。
−マスク：マスクの概念はリソグラフにおいては周知であり、バイナリー、交互配置型位相シフト型、ハーフトーン位相シフト型、ならびにさまざまなハイブリッド型などのマスク・タイプの例が含まれる。こうしたマスクを放射ビーム中に配置することにより、マスク上のパターンに従って、マスクに入射する放射の選択的な透過（透過性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）が生じる。マスクの場合、一般に、支持構造はマスク・テーブルであり、それによって入射する放射ビーム中で所望の位置にマスクを保持し、望まれる場合には、マスクがビームに対して相対的に移動できるようにする。
−プログラム可能なミラー・アレイ：このようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス・アドレス可能型表面である。こうした装置の基礎となる基本原理は、（たとえば）反射面のアドレスされた区域は入射光を回折光として反射し、アドレスされない区域は入射光を非回折光として反射するというものである。適当なフィルタを使用して、前記非回折光をフィルタリングして反射光から除去し、回折光のみを後に残すことができる。このようにして、マトリックス・アドレス可能型表面のアドレス・パターンに従ってビームがパターン化される。プログラム可能なミラー・アレイの代替実施形態では、適切な局所電界を印加し、あるいは圧電作動手段を使用することによってそれぞれ独立にある軸の周りで傾けることができる小ミラーのマトリックス配置を使用する。この場合も、ミラーはマトリックス・アドレス可能型であり、そのためアドレスされたミラーは、アドレスされないミラーとは異なる方向に、入射する放射ビームを反射する。このようにして、反射ビームは、マトリックス・アドレス可能型ミラーのアドレス・パターンに従ってパターン化される。必要とされるマトリックス・アドレス指定は、適当な電子的手段を使用して行うことができる。上記のいずれの状況でも、パターン化手段は、１つまたは複数のプログラム可能なミラー・アレイを備えることができる。ここで言及したミラー・アレイに関するより多くの情報は、たとえば、米国特許第５，２９６，８９１号および第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、参照によりここに援用する。プログラム可能なミラー・アレイの場合、前記支持構造は、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、必要に応じて、固定あるいは移動可能とすることができる。
−プログラム可能なＬＣＤアレイ：このような構造の一例が、米国特許第５，２２９，８７２号に示されており、参照によりここに援用する。上記の場合と同様に、この場合の支持構造も、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、必要に応じて、固定あるいは移動可能とすることができる。
簡単にするために、本明細書の残りの部分は、ある個所では、マスクおよびマスク・テーブルを含む例を具体的に取り上げる。しかし、こうした例で論じる一般原理は、上記のパターン化手段のより広い状況の中で理解すべきである。
【０００３】
リソグラフ投影装置は、たとえばＩＣ（集積回路）の製造に使用することができる。この場合、パターン化手段は、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、これらのパターンを、放射感応性材料（レジスト）の層を塗布した基板（シリコン・ウエハ）上の（たとえば１つまたは複数のダイを含む）目標部分上に結像させることができる。一般に、１枚のウエハは、投影システムにより１度に１つずつ次々に照射される網目状に並んだ隣接する目標部分全体を含んでいる。マスク・テーブル上のマスクによってパターン形成を行う現在の装置では、２つの異なるタイプの機械を区別することができる。１つのタイプのリソグラフ投影装置では、１回でマスク・パターン全体を目標部分上に露光することによって、各目標部分を照射する。通常、このような装置をウエハ・ステッパと称する。通常ステップ・アンド・スキャン装置と称する別の装置では、投影ビーム下でマスク・パターンを所与の基準方向（「走査」方向）に順次走査することによって各目標部分を照射し、基板テーブルをこの基準方向と平行または逆平行に同期走査する。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般に１未満）を有するので、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Ｍ倍となる。ここで述べたリソグラフ装置に関するより多くの情報は、たとえば、米国特許第６，０４６，７９２号から得ることができる。参照によりこれを本明細書に援用する。
【０００４】
リソグラフ投影装置を使用する製造プロセスでは、放射感応性材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に覆った基板上に、（たとえばマスク内の）パターンを結像させる。この結像ステップの前に、基板にさまざまな処理、たとえば、プライミング、レジスト塗布、およびソフト・ベークを施すことがある。露光後、基板を、その他の処理、たとえば、ＰＥＢ（露光後ベーク）、現像、ハード・ベーク、および画像形成したフィーチャーの測定／検査にかけることがある。この一連の処理をベースとして使用して、デバイスたとえばＩＣの個々の層のパターン形成を行う。次いで、このようなパターン形成された層を、さまざまなプロセス、たとえば、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などにかけることができる。これらの処理はどれも、個々の層を完成させるためのものである。複数の層が必要とされる場合には、それぞれ新しい層ごとにこの処理全体またはその変形を繰り返さなければならない。最終的に、デバイス・アレイが基板（ウエハ）上に得られる。次いで、これらのデバイスを、ダイシングまたはソーイングなどの技術によって互いに分離し、その後、個々のデバイスをキャリア上に実装し、ピンに接続する、などを行うことができる。こうしたプロセスに関するさらなる情報は、たとえば、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４、１９９７年から得ることができ、参照によりここに援用する。
【０００５】
簡単にするため、以下では、投影システムを「レンズ」と称する。ただし、この用語は、たとえば、屈折光学系、反射光学系、および反射屈折型システムを含むさまざまなタイプの投影システムを包含すると広く解釈すべきである。また、放射システムは、放射投影ビームを方向づけ、整形し、あるいは制御するための設計タイプのいずれかに従って動作する構成要素を含み、下記では、このような構成要素も総称してあるいは単独で「レンズ」と称する。さらに、リソグラフ装置は、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とすることもできる。このような「多段階」型の装置では、追加のテーブルを並列で使用し、あるいは準備ステップを１つまたは複数のテーブル上で実施しながら、１つまたは複数の他のテーブルを使用して露光を行うことができる。２段階型のリソグラフ装置が、たとえば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１号に記載されていて、参照によりここに援用する。
【０００６】
より小さなフィーチャーの画像形成を可能にするという常に存在する要求を満たすために、たとえば５〜２０ｎｍの範囲の波長のＥＵＶ（極紫外）放射を使用するリソグラフ装置が開発されつつある。ＥＵＶ放射用の屈折型光学要素を作製するのに適した材料は知られていないので、ＥＵＶリソグラフ装置では、反射光学系を使用してマスク像を基板上に投影しなければならない。反射光学系で投影される像の位置精度と、それよりも程度は低いが画質は、こうした系の性質上、光学系内の反射体の相対位置および絶対位置の誤差および乱れの影響を極めて大きく受ける。したがって、リソグラフ・システムの投影システム内で反射体を極めて正確かつ安定に装着することが必要となる。しかし、反射体の装着の安定性だけに頼ることはできず、したがって、反射体位置の誤差および乱れを検出できるようにすることが必要となる。こうした誤差および乱れは、基板上に投影させて生じた像から、あるいは基板の代わりに透過型イメージ・センサを使用して検出することができるが、時間がかかるばかりでなく、問題の指摘を遅らせるだけである。
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、好ましくはリアルタイムあるいはほぼリアルタイムで、投影システム内の反射体の位置の誤差および乱れを検出するための改善されたシステムを有するリソグラフ投影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、上記その他の目的は、前記投影システムを通してアライメント放射ビームを送って、前記投影システムのパターン化手段側の固定位置に設けられた第１基準マークと投影システムの基板側の固定位置に設けられた第２基準マークの見かけの相対位置を測定する反射体アライメント・システムを特徴とする、冒頭の段落で規定したリソグラフ装置において達成される。
【０００９】
投影システム中を伝わるビームを使用して、２つの固定基準マークの見かけの相対位置を測定することによって、直接かつリアルタイムに、投影システム内の反射体の位置測定が可能になる。１つまたは複数の反射体の動きにより、基準マーカの見かけの相対位置がシフトするからである。この測定における遅延は信号処理による遅延だけであり、これは予想される反射体の乱れの周波数に比べて小さい。
【００１０】
アライメント・システムのＮＡ（開口数）を投影システムのＮＡよりも小さくして、基準マーク（またはアライメント・ビームを送るのに使用する折曲げミラー）を投影レンズの物体領域および像領域の外側に配置することができるようにし、それらが露光の妨げにならないことが好ましい。
【００１１】
このアライメント・システムは、アライメント・ビームを固定基準マークに送りそこから受けるための追加の光学系を備えた、マスク（パターン化手段）内および基板上の基準マーク間のＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）アライメントとして知られたタイプのものである。こうしたシステムは試行され試験されており、速やかに本発明で実施することができる。必要な追加の光学系は、２つの折曲げミラーという簡単なものでよい。動作するのに基準マークの相対走査が必要なアライメント・システムを使用する場合、マークの１つは、狭い角度で交わる２本のビームの干渉によって形成される移動する縞パターンとして実施することができる。あるいは、基準用および検出用回折格子にわずかに異なる周期をもたせて、うなりパターンを生成することもできる。このうなりパターンの位相は、２つの回折格子の相対位置によって決まり、たとえばＣＣＤで比較的容易に検出することができる。別の代替手段では、放射の正常（ｏ）成分および異常（ｅ）成分を分離して、それぞれわずかに異なる位置で検出用回折格子に当て、検出用回折格子とセンサの間にある変調器が、ｏ成分およびｅ成分を交互に送る。ｏ信号とｅ信号の差から、基準用および検出用回折格子の相対位置についての情報が得られる。
【００１２】
投影システムの物体面および像面すなわち露光中にパターン化手段および基板が置かれる場所と一致する面内に固定基準マークを設け、それによって、測定された位置の誤差が、直接、投影像内で生じる誤差に対応するようにすることが好ましい。
【００１３】
１つのこうしたアライメント・システムを使用して、ＸおよびＹ方向の横方向シフトを測定することができ、２つのこうしたアライメント・システムを使用して、横方向シフトのみならず回転および倍率の変化も測定することができる。
【００１４】
ほとんどの場合（たとえば、検出された誤差により像の単純な並進移動または回転が生じる場合）、こうしたアライメント・システムで検出された誤差は、パターン化手段、基板、および／または投影システム内の１つまたは複数の反射体の位置および／または向きを調整することによって補償することができる。投影システムがテレセントリック系でない場合、倍率の誤差も同じやり方で補償することができる。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、放射感応性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、放射システムを使用して放射投影ビームを提供するステップと、パターン化手段を使用して投影ビームの横断面にパターンを付与するステップと、複数の反射体を備える投影システムを使用して、放射感応性材料の層の目標部分上にパターン化した放射ビームを投影するステップとを含み、前記投影システムを通してアライメント・ビームを送って、前記投影システムのパターン化手段側および基板側にそれぞれ設けられた第１および第２基準マークの見かけの相対位置を測定することにより、前記投影システム内の反射体の位置の誤差または乱れを検出するステップを特徴とするデバイスの製造方法が提供される。
【００１６】
本明細書では、ＩＣ製造における本発明による装置の使用について具体的に参照するが、このような装置は他の多くの応用が可能であることを明確に理解されたい。たとえば、集積光学システムや、磁気ドメイン・メモリ、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッド用の誘導／検出パターンなどの製造に使用することができる。こうした代替応用例の状況では、本明細書において使用する「レチクル」、「ウエハ」あるいは「ダイ」という用語を、それぞれ「マスク」、「基板」および「目標部分」というより一般的な用語で置き換えて考えるべきであることが当業者には理解されよう。
【００１７】
この文章では、「放射」および「ビーム」という用語は、（たとえば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）紫外放射、および（極紫外放射、たとえば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ＥＵＶ、ならびにイオン・ビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射を包含するものとして使用する。
【００１８】
次に、添付の概略図面を参照して、単なる例として本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
図では、対応する参照記号はそれに対応する部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に、本発明の特定の実施形態によるリソグラフ投影装置を概略的に示す。この装置は、
放射投影ビームＰＢ（たとえばＥＵＶ放射）を供給し、この特定のケースでは放射源ＬＡも備える放射システムＥｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（たとえばレチクル）を保持するマスク・ホルダを備え、第１位置決め手段ＰＭに連結されて要素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めする第１対象物テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（たとえばレジストを塗布したシリコン・ウエハ）を保持する基板ホルダを備え、第２位置決め手段ＰＷに連結されて要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２対象物テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの（たとえば１つまたは複数のダイを含む）目標部分Ｃ上に、マスクＭＡの照射された部分を結像する（ミラー群を備える）投影システム（「レンズ」）ＰＬとを備える。
【００２１】
ここで示すように、この装置は、反射タイプの（たとえば反射性マスクを有する）ものである。しかし、一般に、（たとえば透過性マスクを備える）たとえば透過タイプのものとすることもできる。あるいは、この装置では、別の種類のパターン化手段、たとえば上記で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイを使用することもできる。
【００２２】
放射源ＬＡ（たとえば、レーザ生成または放電によるプラズマ源）は、放射ビームを生成する。このビームを、直接、あるいはビーム・エキスパンダＥｘなどの調節手段を通った後に、照明システム（照明器）ＩＬ内に供給する。照明器ＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（通常、それぞれ外側σおよび内側σと称する）を設定する調節手段ＡＭを備えることができる。さらに、一般に、照明器ＩＬは、さまざまな他の構成要素、たとえば統合器ＩＮおよびコンデンサＣＯも備えている。このようにして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、所望の均一性および強度分布をその横断面に有する。
【００２３】
図１を参照すると、（放射源ＬＡが、たとえば水銀ランプであるときはしばしばそうであるが）、放射源ＬＡを、このリソグラフ投影装置のハウジング内に置くことができるが、リソグラフ投影装置から離し、放射源ＬＡが生成する放射ビームを（たとえば適当な方向づけミラーによって）装置内に導入することもできることに留意されたい。後者の状況が生じるのは、しばしば放射源ＬＡがエキシマ・レーザのときである。本発明および特許請求の範囲は、どちらの状況も包含するものとする。
【００２４】
その後、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されるマスクＭＡに当たる。マスクＭＡで選択的に反射されたビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、基板Ｗの目標部分Ｃ上に結像する。第２位置決め手段（および干渉計測手段ＩＦ）により、基板テーブルＷＴは正確に動き、たとえば異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めすることができる。同様に、第１位置決め手段を使用して、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、あるいは走査中に、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、対象物テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、長ストローク・モジュール（粗い位置決め用）および短ストローク・モジュール（精密位置決め用）によって行われる。これらのモジュールは、図１に明示的に示していない。ただし、ウエハ・ステッパの場合には（ステップ・アンド・スキャン装置と異なり）、マスク・テーブルＭＴを、短ストローク・アクチュエータだけに連結し、あるいは固定とすることもできる。
【００２５】
図の装置は、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・モードでは、マスク・テーブルＭＴはほぼ固定したまま、目標部分Ｃ上にマスク像全体を１回で（すなわち１回の「フラッシュ」で）投影する。次いで、基板テーブルＷＴを、ｘ方向および／またはｙ方向に移動し、それによってビームＰＢで異なる目標部分Ｃを照射することができる。
２．スキャン・モードでは、所与の目標部分Ｃが１回の「フラッシュ」で露光されない点を除き、ほぼ同じ状況が当てはまる。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」、たとえばｙ方向）に速度ｖで移動可能であり、それによって、投影ビームＰＢがマスク像の上を走査する。それに並行して、基板テーブルＷＴが同時に同方向または反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで移動する。ただし、ＭはレンズＰＬの倍率（通常、Ｍ＝１／４または１／５）である。このようにして、比較的大きな目標部分Ｃを、解像力を損なわずに露光することができる。
【００２６】
図２に、マスクＭＡ、基準フレームＲＦ上に装着された投影システムＰＬ、および基板Ｗを示す。投影システムＰＬは、いくつか、たとえば６つの反射体を備え、それらによって投影ビームＰＢが送られ結像されて、マスクＭＡ内のマスク・パターンの縮小像が基板Ｗ上に投影される。本発明で使用することができる投影システム内の反射体の配置を図２に示す。上記その他の可能なシステムについてのさらなる詳細が、欧州特許第１ ２０９ ５０３号から得られ、参照によりここに援用する。反射体の位置および向き、特にそれらの変化は、投影像の位置に影響を及ぼし、その他の点で像を歪ませることもある。たとえば、１つまたは複数の反射体の位置がシフトすると、投影像の倍率に影響を及ぼすことがある。製造中のデバイス内に誤差を発生させることになる投影像のゆがみおよび変位を最小限に抑えるために、反射体を能動的なマウント内に保持し、それによって基準フレームＲＦに対するそれらの相対的な位置をできるだけ安定に維持させる。マスクＭＡおよび基板Ｗの位置も、基準フレームＲＦに対して相対的に制御する。
【００２７】
しかし、こうした能動的な制御にもかかわらず、反射体位置の望ましくない誤差および乱れが生じることがあり、これらを検出できることが望ましく、それらによって生じた投影像のシフトおよび／または投影像のゆがみを補正または補償することが好ましい。したがって、反射体アライメント・システム１０および２０が提供される。これらのシステムは、投影システムＰＬ中を伝わり、投影システムの反射体で反射されるアライメント・ビームＡＢ１、ＡＢ２を使用して、投影システムＰＬのマスク側に設けられたマーカ１１、２１および基板側のマーカ１４、２４の見かけの相対位置を測定する。マーカ１１、１４、２１、２４は相互に固定されており、基準フレームＲＦに固定することが好ましい。投影レンズ内の反射体の位置または向きの変化は、これらマーカの見かけの相対位置の変化として現れ、アライメント・システム１０、２０で検出される。
【００２８】
この実施形態では、マーカ１１、１４、２１、２４と、アライメント・ビームを投影システムＰＬ内のマーカに送りマーカから受ける折曲げミラー１２、１３、２２、２３は、マスク側のマーカが投影レンズの物体面と光学的に一致する面内に含まれ、基板側のマーカが像面と光学的に一致する面内に含まれるように配置される。この配置では、これらマーカの見かけの位置のシフトは、直接、基板上に投影された像のシフトに対応するので、位置の誤差信号を、直接、マスクおよび／または基板の位置の補正として使用することができる。他の配置では、おそらくは非線形な変換を位置の誤差信号に適用する必要があろう。
【００２９】
図３に示すように、アライメント・システム１０、２０の光学系の開口数ＮＡＡＢは、開口数ＮＡＰＢよりも小さくなっている。たとえば、ＮＡＡＢは約０．０５とし、ＮＡＰＢは約０．２５とすることができる。これにより、投影ビームＰＢの一部を遮ることなく、アライメント・ビームＡＢ１、ＡＢ２がマーカに送られるように折曲げミラーを配置することができる。ミラーの移動および／または回転が、主に投影像のシフトを伴う投影システムでは、１つの反射体アライメント・システムで十分であろう。しかし、２つの反射体アライメント・システムを使用して、さらに回転および倍率の変化を測定することができ、それ以上のシステムでは、より高次の影響たとえば３次のゆがみを測定することができる。
【００３０】
また、図３に、透明ロッドの端部に角度をつけて折曲げミラー１３を形成することができ、他方の端部にマーカ１４を固定するところを示し、この場合、回折格子１４１および光電セル１４２も備える。もちろん、光検出器を離して配置し、光ファイバで放射を検出器に伝えることもできる。同様に、反射体アライメント・システムの第１回折格子を照明する照明源を離して配置し、１つ（または複数）の光ファイバで照明用の放射を適当なスペースに伝えることもできる。これにより、一定温度に維持しなければならない基準フレーム上に、熱を発生する可能性がある構成要素を装着する必要がなくなる。さらに、照明源および検出器の位置は相互に変更することができる。
【００３１】
アライメント・システム１０、２０は、さまざまに異なった形態をとることができ、特に、マスク内および基板上に設けられた基準マーク間でＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）アライメントを行うのに使用するアライメント・システムを適合させることができる。１つのこうしたアライメント・システムでは、基準マーカを回折格子として形成し、一方の回折格子の像を他方の回折格子上に投影する。第２回折格子の背後に光電セルを配置し、マーカが相互に走査される間、光電セルからの信号出力強度を監視する。固定マーカを使用する本発明では、このような相対走査を行うのは可能でないことが明らかである。その代わり、２本の傾いたビーム間で生じる移動する干渉パターンで、マーカの１つを形成することができる。図４に、このような干渉パターンが生成される配置を示す。コヒーレントな光源２１、たとえば可視光レーザからビームが放出され、ビーム・スプリッタ２２で２本のサブビームに分離される。次いで、一方のサブビームは、折曲げミラー２３によって電気音響変調器２４を介して送られる。オーバーラップ領域に干渉パターンが形成され、これにより１つの基準マーカ１１が形成される。この干渉パターンの間隔は、使用する放射の波長および２本のサブビームがオーバーラップする角度によって決まる。電気音響変調器２４により、一方のサブビーム中に、干渉パターンを制御可能な形で移動させる可変の位相遅延が導入される。このような配置についてのさらなる情報が、米国特許第５，４８５，２７２号から得られ、参照によりここに援用する。
【００３２】
移動する干渉パターンを形成するための代替手段は、レーザ・キャビティに加えられる磁界の強度によって決まる間隔だけ離れた異なる波長をもつ２つの成分を含むビームを放出するゼーマン・レーザを使用することである。この２つの成分は、反対の向きに円偏光されており、したがって、偏光ビーム・スプリッタを使用して分離し、波長板および偏光子を使用するか、あるいは一方の成分を他方よりも奇数回多く反射させるようにすることによって干渉させることができる。
【００３３】
回折格子の相対走査の必要がない別のアライメント・システムでは、わずかに異なるピッチをもつ投影用回折格子を使用する。これにより、図６に示すようなうなり信号が生じ、ＣＣＤアレイなどの検出器で検出することができる。たとえば、相対変位によって生じる２つの回折格子間の位相変化はうなり信号における類似した位相変化となる。周期がより大きいので、うなりの位相変化を検出するのは容易である。
【００３４】
別の代替アライメント・システムでは、変調技術を使用して、低ノイズ・レベルの静的な測定またはゼロ測定が可能になる。たとえば、検出用回折格子に入射する光は、光を正常（ｏ）成分と異常（ｅ）成分に分離する複屈折材料を用いて、２つの同等の成分に分けられる。これにより、検出用回折格子上に、投影用回折格子の相対的に変位した２つの像が生じる。（たとえば、光弾性原理で動作する）光学変調器を検出用回折格子と検出器の間に置き、ｏ成分とｅ成分を交互に通過させる。ｏ信号とｅ信号の差は、投影用回折格子と検出用回折格子の相対変位に関係している。このタイプの検出器は、米国特許第４，２５１，１６０号にさらに詳しく記載されていて、参照によりここに援用する。
【００３５】
アライメント・ビームの波長は、投影ビームの波長と同じである必要がないことに留意されたい。投影システムＰＬ内の反射体の反射率は、投影ビームの波長で最適化されるが、依然として反射体は他の波長、たとえば可視および紫外でも適度に高い反射率を有することになる。十分に強力な光源および感度の高い検出器を使用することによって、投影システムＰＬ内で非常に大きな損失がある場合でも、使用可能な信号を確保することができる。
【００３６】
走査マーカの必要がなく、アライメント・システムが損失に対処できる場合、マーカの１つは、キャッツ・アイまたはコーナー・キューブなどの逆反射体で置き換えることができ、それによって、アライメント・ビームが投影システム中を２回通過することになり、測定精度が倍になる。
【００３７】
上記に本発明の特定の実施形態を説明してきたが、説明した以外の形でも本発明が実施できることを理解されたい。この説明は、本発明を限定するものではない。たとえば、完全反射型の投影システムの代わりに反射屈折型の投影システムを有する装置に本発明を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフ投影装置を示す図である。
【図２】図１の装置の投影システムを形成する反射体システムを示す図である。
【図３】図１の装置の投影システムおよび反射体アライメント・システムを示す図である。
【図４】投影ビームおよびアライメント・ビームの周辺光線を示し、基板および基板側基準マークを示す拡大図である。
【図５】基準マークとして移動する干渉パターンを生成する配置を示す図である。
【図６】本発明の実施形態で検出される強度パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０、２０ 反射体アライメント・システム
１１、１４ マーカ
１２、１３、２３ 折曲げミラー
２１ マーカ、光源
２２ 折曲げミラー、ビーム・スプリッタ
２４ マーカ、電気音響変調器
１４１ 回折格子
１４２ 光電セル
ＡＢ１、ＡＢ２ アライメント・ビーム
ＭＡ マスク
ＮＡＡＢ アライメント・システムの開口数
ＮＡＰＢ 投影システムの開口数
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
ＲＦ 基準フレーム
Ｗ 基板
Claims (8)
- 放射投影ビームを供給する放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン化する助けとなるパターン化手段を支持する支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
基板の目標部分上にパターン化したビームを投影する投影システムとを備えるリソグラフ投影装置において、
前記投影システムを通してアライメント放射ビームを送って、前記投影システムのパターン化手段側の固定位置に設けられた第１基準マークと、投影システムの基板側の固定位置に設けられた第２基準マークの見かけの相対位置を測定する反射体アライメント・システムを特徴とするリソグラフ投影装置。 - アライメント・システムの開口数が投影システムの開口数よりも小さい、請求項１に記載のリソグラフ投影装置。
- 前記基準マークが回折格子を含む、請求項１または請求項２に記載のリソグラフ投影装置。
- 前記基準マークの１つが、ある角度で交わる２本のビームの干渉によって形成される移動する縞パターンを含む、請求項１、請求項２または請求項３に記載のリソグラフ投影装置。
- 前記基準マークが、投影システムの物体面および像面に一致する面内に設けられる、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載のリソグラフ投影装置。
- 前記反射体アライメント・システムに応答して、パターン化手段および／または基板の位置を制御して、前記反射体アライメント・システムによって検出される誤差を補償または低減する制御手段をさらに備える、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のリソグラフ投影装置。
- 前記投影システムを通して第２アライメント放射ビームを送って、前記投影システムのパターン化手段側の固定位置に設けられた第３基準マークと、投影システムの基板側の固定位置に設けられた第４基準マークの見かけの相対位置を測定する第２反射体アライメント・システムをさらに備え、前記第２アライメント・ビームが第１アライメント・ビームと異なる光路に沿って前記投影システム中を伝わる、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のリソグラフ投影装置。
- 放射感応性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、
放射システムを使用して放射投影ビームを提供するステップと、
パターン化手段を使用して投影ビームの横断面にパターンを付与するステップと、
複数の反射体を備える投影システムを使用して、放射感応性材料の層の目標部分上にパターン化した放射ビームを投影するステップとを含むデバイス製造方法において、
投影システムを通してアライメント・ビームを送って、前記投影システムのパターン化手段側と基板側にそれぞれ設けられた第１および第２基準マークの見かけの相対位置を測定することにより、前記投影システム内の反射体の位置の誤差または乱れを検出するステップを特徴とするデバイス製造方法。
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