JP2005020030A - 時間を節約する高さ測定を用いた、基板にマスク・パターンを繰り返し投影する方法および装置 - Google Patents
時間を節約する高さ測定を用いた、基板にマスク・パターンを繰り返し投影する方法および装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】投影ステーション105、108、111内でマスク129のパターンを第1基板120の領域に投影する間、第2基板121の領域の高さを測定ステーション133で測定する。測定ステーションでは、基板領域の高さおよび基板ホルダー113の高さを、それぞれ第1高さセンサー150および第2高さセンサー160によって測定し、基板領域の理想的高さに関連した基板ホルダーの高さを、各基板領域について求める。投影ステーションでは、第3高さセンサー180で基板ホルダー111の高さのみを制御する。第2および第3高さセンサーは、Z測定軸で拡張された複合XY干渉計システムの一部であることが好ましい。
【選択図】図1
Description
投影ビームの軸に平行な方向で高さを測定し、
基板ホルダーの基準面の高さを測定し、
基板領域の高さと基板ホルダーの基準面の高さとの関係を確立し、
この関係をメモリに保存することにより、基板の表面輪郭を求め、
各基板領域を照明するために、基板を伴う基板ホルダーを投影ビームに導入した後、この領域の高さを、基板ホルダーの基準面の高さを検査することにより調節する方法に関する。
本発明はまた、この方法によって製造された製品、およびこの方法を実行するのに適したリソグラフィ投影装置に関する。
投影ビームの軸は、投影放射線の対称軸を意味するものと理解される。この放射線は、丸い断面または環状断面または円形区画の形態の断面を有する1本のビームで構成してよい。あるいは、投影放射線は、例えば4つの象限に配置され、その対象について投影装置の解像力を向上させた4本のサブ・ビームで構成してよい。ここで、対称軸は、4つの象限の中心を通る軸である。マスク面の区域で円形の区画の形態の断面を有する投影ビームを、ステップ走査器に使用する。後者の場合、対称軸は、円の曲率中心を通る軸である。
上述した干渉計システムで実行できるXおよびY測定により、基板領域の位置が、この領域の高さと同時に干渉計システムで決定した座標系で測定される。この測定の結果は、投影ステーションで、特に基板領域の特定に使用することができる。さらに、Z軸の測定をXおよびY軸測定と組み合わせると、これらの測定の信頼性および精度が向上する。
既に述べたように、アラインメント手順の一部も、測定ステーションの高さ測定に加えて行えれば、非常に有利である。この機能を提供する装置は、測定ステーションが、基板領域に関連したアラインメント・マークを撮像する要素を備えた光アラインメント・システムと、アラインメント・システム内の基準マーク上にある少なくとも1つの基板ホルダー・アラインメント・マークを含むことを特徴とする。基板テーブル上で基板のアラインメントをとるのに使用するだけの測定ステーションのアラインメント・システムが、上述の日本特許出願公開第57−183031号に記載されている。
Z反射体がXY面に平行な場合、Z測定鏡は最小の幅を有することができる。というのは、Z測定ビームはZ反射体への出入りに同じ経路を横断するからである。
装置は、さらに、干渉計システムのZ測定鏡が、XまたはY測定鏡の面取り部分で構成されることを特徴としてもよい。
次に、この目的に適した基板ホルダーの側面を、直線部分と、直線部分に対して好ましくは45°の角度の面取り部分とに分割し、両方の部分は反射性である。
Z反射体は、投影システムのホルダーに当てて配置されているので、この反射体の一方端とリソグラフィ装置の投影システムの軸との間に、例えば約70mmの距離が与えられる。基板ホルダーの極端なX位置でも、Z測定鏡が反射した測定ビームがZ反射体に到達できるよう、投影システムの軸とZ測定鏡の中心との間の距離は、この極端な位置の前記距離と最小限で等しくなければならない。つまり、Z測定のために基板ホルダーを拡大しなければならない。このホルダーには所与の高さが必要であり、Z測定鏡を設ける側面にはXまたはY測定鏡も設けなければならないので、Z測定鏡のために基板ホルダーを拡大すると、その重量が大幅に増加することになる。Z測定鏡を、基板ホルダーに固定接続された薄いバーに設けることにより、このホルダーの重量を制限しておくことができる。
Z測定鏡をホルダーの下側に、XまたはY測定鏡をその上に配置することにより、XおよびY方向の動的アッベ(Abbe)誤差の危険性を低下させることができる。さらに、基板ホルダーの該当する側面の最大部分、およびZ測定鏡と投影システムとの間の最大スペースが、他の測定に適している。
Z測定ビームに関連する基準ビームの別個の基準鏡を、干渉計システムに配置してもよい。次に、Z測定ビームおよびZ基準ビームを受けるZ検出器は、Z測定鏡が基板ホルダーのX測定鏡と同じ側面に配置されていれば、Z位置に関する情報をX位置に関する情報と混合した信号を、Z測定鏡がY測定鏡と同じ側面に配置されていれば、Y位置に関する情報と混合した信号を供給する。次に、X位置信号またはY位置信号との電子的微分を、まだこの信号で実行しなければならない。つまり、この信号をX位置またはY位置の信号と組み合わせて、純粋なZ位置を獲得しなければならない。
次に光学的微分を実行し、Z検出器の出力信号は純粋なZ位置情報を含む。電子的部分を実行する必要はない。光学的微分は、干渉計システムに関連する電子回路の処理速度にもう依存しなくてもよいという利点を有する。
X測定軸については、測定ビームとそれに関連する基準ビームとがそれぞれ測定鏡および基準鏡で反射した後、このビームがZ検出器の面で形成する放射線スポットが可能な限り満足できるよう一致するよう、ビーム分割器がそれらを組み合わせなければならない。これで、この検出器によって供給される信号は、最大振幅を有する。しかし、これらのビームに関連する測定鏡の望ましくない傾斜のため、この放射線スポットが検出器に対して偏ることがあり、したがってこれらのビームの方向が変化する。この現象は「ビームの飛び」として知られる。Z測定ビームは、Z反射体ばかりでなくZ測定鏡でも反射するので、Z測定ビームのビームの飛びは、Z基準ビームの飛びより大きい。上述した光学的微分法を用いると、つまりZ基準ビームをXまたはY測定鏡に送ると、ビームの飛びを減少させることができる。実際、ビームの飛びは、両方のビームで同じ方向に変化する。したがって、光学的微分法は第2の利点を提供する。
このようにZ測定ビームが測定鏡上で特別に反射するので、このビームの経路にある鏡の傾斜に関係なく、測定ビームの元の方向が維持される。
このシステムでは、最高測定精度の利点を、特別な測定機能、つまりZ測定と組み合わせる。
干渉計の測定を、測定ビームが伝搬する媒体の屈折率の変化に依存しないようにするため、干渉計システムは、さらに、システムが、異なる波長の2本の測定ビームが伝搬する測定軸を有することを特徴としてよい。
波長が異なる2本のビームで同じ距離を測定し、媒体の屈折率はこの測定ビームの波長に依存するので、起こりうる屈折率の変化を測定することができ、干渉計システムの測定結果をそれで補正することができる。前記測定軸は、別個の基準測定軸または他の測定軸の1つでよい。
この測定は、所望の測定精度を実現するのに大いに寄与する。干渉計ユニットは、投影システムを妨害することなく、固定結合される。計測学用枠とも呼ばれる前記枠が、装置に動的に隔離されるか、振動のない状態で吊り下げられるので、この装置にある干渉計ユニットの位置は、基板ホルダーが一部を形成している基板テーブル、およびマスク・ホルダーが一部を形成しているマスク・テーブルの駆動力などの外力の影響をもはや受けない。
これで、基板のXおよびY位置は、もはや干渉計要素に関しては測定されず、投影システムに関して測定される。次に、計測学用枠に起こりうる変形が位置測定に与える影響は、無視できるほど小さい。
図1は、基板上にマスク・パターンを繰り返し撮像するフォトリソグラフィ装置の実施形態の光学的要素を概略的に示す。この装置の主な構成要素は、投影レンズ・システムPLを収容する投影柱である。マスク・パターンCが撮像されるマスクMAのマスク・ホルダーMHが設けられ、このシステムの上に配置される。マスク・ホルダーは、マスク・テーブルMT内にある。基板テーブルWTが、投影レンズ・システムPLの下に配置される。このテーブルは、感光層を備えて、何回もその都度異なるIC区域Wdにマスク・パターンを撮像しなければならない基板Wの基板ホルダーWHを収容する。基板テーブルはXおよびY方向に移動することができ、したがってマスク・パターンをIC区域に撮像した後、その後のIC区域をマスク・パターンの下に配置することができる。
既知のように、干渉計は、測定しなければならない対象に固定された測定鏡に向けられ、これから反射する測定ビームばかりでなく、静止基準鏡に向けられ、これから反射する基準ビームも含む。複合XYZ干渉計システムの場合、XおよびY基準鏡は、欧州特許出願公開第0 498 499号に記載されたような干渉計システムを構成する干渉計ユニットに配置することができる。Z測定ビームの基準鏡も、このようなユニットに配置することができる。しかし、Z基準鏡は、図5に示すようにXまたはY測定鏡で形成することが好ましい。
bz,1,rで示す。このビームは、干渉計ユニット200から出るが、これは2本のX測定軸MAX,1およびMAX,2に加えてZ測定軸MAX,7も備え、この測定軸は基板ホルダーWHの上面に可能な限り近づけて配置される。Z測定鏡260は測定軸MAX,7のZ測定ビームをZ反射体264へと反射し、これは投影システムのホルダーLHに固定されたプレート263上に配置され、これより大きい計測学的枠の一部を形成してもよい。Z反射体はZ測定ビームをZ測定鏡260へと反射させ、これは測定ビームを干渉計ユニット200へと反射させる。このユニットは、Z測定ビーム用の別個の検出器を収容する。他の信号とともに、この検出器の出力信号を処理して、Z測定信号にすることができる。
図5でも図示されているように、干渉計システムは、2つのZ測定を実行できるような方法で実現してもよい。
Claims (20)
- 投影ビームおよび投影システムによって、放射線感応層を設けた基板の複数の領域にマスク・パターンを投影する方法で、基板を伴う基板ホルダーを投影ビーム中および投影システムの下に導入する前に、
投影ビームの軸に平行の方向で高さを測定することと、
基板ホルダーの基準面の高さを測定することと、
基板領域の高さと基板ホルダーの基準面の高さとの関係を確立することと、
この関係をメモリに保存することによって、各基板領域について基板の表面輪郭を判別し、
基板を伴う基板ホルダーを、各基板領域の照明のために投影ビーム中に導入した後、基板ホルダーの基準面の高さを検査することにより、各基板領域の高さを調節する方法において、各基板領域の高さの測定にて、前記領域および第1高さセンサーを、投影ビームの軸に対して垂直の面で互いに対して移動させ、第2高さセンサーを、基板支持基準面の高さを測定するために使用し、該当する基板領域の理想的高さに関連する基板支持基準面の高さを、その後、計算して保存し、基板を投影ビーム中に導入した後、各該当する基板領域の理想的高さに関連する基板支持基準面の高さの値のみを第3高さセンサーで検査して、各基板領域の高さを調節することを特徴とする方法。 - 基板領域ごとに、この基板領域の高さおよび基板ホルダー基準面の高さを同時に測定することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 基板を伴う基板ホルダーを投影ビーム中に導入する前後両方、および基板ホルダー基準面の高さを測定する時に、X軸およびY軸に沿って基板の位置も測定し、X軸およびY軸は3軸直交座標系の軸であり、そのZ軸が投影ビームの軸に平行であることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の方法。
- 基板を伴う基板ホルダーを投影ビーム中に導入する前に、各基板領域について、前記基板領域に関連するアラインメント・マークと基板ホルダー上の少なくとも1つの基準マークとの間の関係を求め、基板を伴う基板ホルダーを投影ビーム中に導入した後、照明する前に、前記関係を用いながら、マスク上の対応するマークに対して前記基準マークのアラインメントをとることにより、各基板領域のアラインメントをとることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 請求項1、請求項2、請求項3または請求項4に記載の方法を用いる、リソグラフィ技術によって製造される製品。
- マスク・パターンを基板ホルダー上に配置された基板の複数の領域に投影する投影ステーションと、各基板領域の高さおよび基板ホルダーの基準面の高さを測定する測定ステーションとを備える装置で、装置を通る基板の経路が、測定ステーションを介して投影ステーションへと延在する装置であって、測定ステーションが、それぞれ基板領域および基板ホルダー基準面の高さを測定する第1および第2高さセンサーを収容し、投影ステーションが、基板ホルダー基準面の高さを測定する第3高さセンサーを収容することを特徴とする、請求項1に記載の方法を実行するのに適したリソグラフィ投影装置。
- 測定ステーションが、基板領域に関連したアラインメント・マークを撮像する要素を備える光学的アラインメント・システムと、アラインメント・システム内の基準マーク上の少なくとも1つの基板ホルダー・アラインメント・マークとを含むことを特徴とする、請求項6に記載のリソグラフィ投影装置。
- 3つの高さセンサーが光学的高さセンサーであることを特徴とする、請求項6または請求項7に記載のリソグラフィ投影装置。
- 第2および第3高さセンサーのうちの少なくとも1つが、基板のXおよびY変位および位置を測定する別個の複合XYZ干渉計システムの一部を形成して、幾つかのXおよびY測定軸を有し、その数が、少なくとも干渉計で求める基板の変位数に等しく、前記測定軸が、基板ホルダー上に配置されたXおよびY測定鏡と協力し、前記干渉計システムが、さらに、XY面に対して鋭角で基板ホルダー上に配置されたZ測定鏡と協力し、前記Z測定軸およびZ測定鏡が、Z反射体およびZ検出器とともに高さセンサーを構成することを特徴とする、請求項8に記載のリソグラフィ投影装置。
- 干渉計システムのZ測定鏡が、XY面に対してほぼ45°の角度で基板ホルダー上に配置されることを特徴とする、請求項9に記載のリソグラフィ投影装置。
- 干渉計システムのZ測定鏡が、XまたはY測定鏡の面取り部分で構成されることを特徴とする、請求項9または請求項10に記載のリソグラフィ投影装置。
- 干渉計システムのZ測定鏡が、Xまたはy測定鏡も配置された基板ホルダーの側面に配置された面取り棒で構成され、前記棒が、Z方向に前記側面の小さい部分のみ、およびこれに垂直の方向で側面全体に延在することを特徴とする、請求項9または請求項10に記載のリソグラフィ投影装置。
- 干渉計システムのZ測定鏡が、基板から遠い基板ホルダーの部分に配置されることを特徴とする、請求項12に記載のリソグラフィ投影装置。
- Z測定ビームに関連した基準ビームの基準鏡が、Z測定鏡も配置された基板ホルダーの側面に配置されたXまたはY測定鏡で構成されることを特徴とする、請求項9から請求項13のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- Z測定ビームの経路が、Z測定鏡で反射してZ検出器に向けられるZ測定ビームを、前記測定鏡でさらに反射させるために前記鏡に反射させる逆反射体を組み込むことを特徴とする、請求項9から請求項14のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- Z測定軸に加えて、干渉計システムがさらに少なくとも5本の測定軸を備えることを特徴とする、請求項9から請求項15のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- 干渉計システムが、波長の異なる2本の測定ビームが伝搬する測定軸を有する、請求項9から請求項16のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- 測定鏡を除き、投影ステーションと干渉計ステーション、さらにZ反射体の構成要素が、投影ステーションも固定されている剛性の枠内に配置され、枠が装置の他の構成要素から動的に隔離されて吊り下げられることを特徴とする、請求項9から請求項17のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- XおよびY測定ビームに関連する基準ビームの基準鏡が、投影システムのホルダー上に配置されることを特徴とする、請求項9から請求項18のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- 基板を投影ビーム中に導入する前に、複数の基板領域の表面輪郭を求める際、連続的に検査した領域が互いに対して配置された順序によって規定された特定のルートに従い、その後、基板を投影ビーム中および投影ステーションの下に導入する時、領域の照明中に同じルートを辿ることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法。
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