JP2006128439A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＥＵＶ光を露光光源としながらも、レチクルとウェハとの位置合わせを高精度に行うことができる露光装置及びデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】 ５０ｎｍ以下の光で第１のステージに載置されたレチクルを照明する照明光学系と、当該レチクルのパターンを第２のステージに載置された被処理体に投影する投影光学系とを備える露光装置において、前記第２のステージ上に設けられ、前記レチクル又は第１のステージに設けられた前記レチクルと前記被処理体との位置合わせの基準となる基準マークで反射された基準光に対応する形状を持つアライメントパターンと、前記基準光が前記アライメントパターンに入射する入射側に設けられ、前記アライメントパターンで反射された反射光を検出する検出手段とを有することを特徴とする露光装置を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板、ＣＣＤ、磁気ヘッド等の各種デバイスを製造する際に使用される露光装置のレチクルと被処理体との位置合わせに関する。本発明は、特に、露光光源として極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用する露光装置に好適である。

近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。半導体素子を製造するためのフォトリソグラフィー（焼き付け）技術としては、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小露光装置が従来から使用されている。

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光源は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザー（波長約１５７ｎｍ）と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、非常に微細なパターンを鮮明に転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長５０ｎｍ程度以下の極端紫外線（ＥＵＶ）光を露光光源として用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。

ＥＵＶ光の波長領域では、ＥＵＶ光を透過する硝材が存在しないため、可視光や紫外線光で用いられるような光の屈折を利用した屈折型光学系（レンズを用いた光学系）は実用的ではない。そこで、光の反射を利用した反射型光学系（多層膜ミラーを用いた光学系）が用いられる。

一方、投影露光装置においては、解像度の向上に伴って、レチクルとウェハの相対的な位置を合わせるアライメントについても高精度化が必要とされている。特に、反射型光学系を用いるＥＵＶ露光装置は、転写する回路パターンが極めて微細であるため、例えば、レチクル上のアライメントマークとウェハ上のアライメントマークとを厳密に位置合わせする必要がある。

このようなレチクル上のアライメントマークとウェハ上のアライメントマークとの位置合わせを、ウェハ上の全てのショットで毎回行うアライメント方式（「ダイバイダイアライメント」とも呼ばれる。）もあるが、通常は、スループットに優れたグローバルアライメントが行われる。グローバルアライメントとは、ウェハ内の複数のショットのみでウェハのアライメントマークの位置を検出し、後は、ステージの送り精度で位置決めを行うものである。その際、レチクルステージとウェハステージとの位置関係を正確に知る必要がある。

図１３は、可視光や紫外線光を使用した露光装置におけるレチクルステージ１１００とウェハステージ１３００との位置合わせを説明するための図である。レチクルステージ１１００に支持されたレチクル１１１０上に基準パターン１１２０を設置し、基準パターン１１２０からの基準光を、投影光学系１２００を介してウェハステージ１３００上に設置された検出器１４００で検出する。検出器１４００は、スリット支持基板１４１０の上にスリット１４２０を形成した構成を有し、スリット１４２０を通過した光をフォトダイオード１４３０で光電変換して、電気信号として検出する。スリット１４１０は、基準パターン１１２０に対応した形状を有する。例えば、基準パターン１１２０が２００ｎｍのライン＆スペース形状で、投影光学系１２００の縮小倍率が１／４である場合、スリット１４１０は、５０ｎｍのライン＆スペース形状が好ましい。このような構成のもとで、ウェハステージ１３００を少しずつ移動させながら、フォトダイオード１４３０の信号を検出し、検出信号が最大（即ち、光量が最大）となるウェハステージ１３００の位置を、ウェハステージ１３００の基準位置とする。

スリットは、露光光を遮蔽するＣｒ等の金属を材料で構成され、スリット支持基板は、露光光を透過する材料で構成される。可視光や紫外線光は、物質を構成する原子の最外殻の電子と同程度のエネルギーを有するために、吸収される場合でも最外殻の電子に吸収される。そして、化学結合状態によって最外殻の電子のエネルギー準位が変化するために、物質の化学構造を変えれば可視光や紫外線光を透過する材料を得ることができる。事実、レンズやレチクルと同じ材料でスリット支持基板を作製すれば、可視光や紫外線光をよく透過することは明白である。

ところが、紫外線光に比べて１桁以上波長が短いＥＵＶ光では、物質による吸収が全く異なる。ＥＵＶ光の波長領域では、内殻電子の吸収により物質の吸収率が決まるため、化学結合状態が変わっても吸収率は変化せず、物質を構成する元素で吸収が決まってしまう。従って、材料を変えてもＥＵＶ光に対する透過率が高いスリット支持基板を得ることができない。なお、スリット支持基板を１μｍ以下にすることで、検出に必要な光量を得ることも考えられる。しかし、スリット支持基板を薄くすると歪みが生じ、更に、熱容量が小さくなるため吸収した熱量が小さくても高温となり、熱歪みも生じてしまう。上述したように、スリット支持基板は、ウェハステージの基準となるものであり、歪みはそのまま位置合わせ誤差やディストーション、デフォーカス誤差となる。

そこで、蛍光体によってＥＵＶ光を可視光の蛍光光に変換して検出するという放射線計測の分野ではよく知られた技術をＥＵＶ露光装置に適用した提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、ウェハステージ上に蛍光体を設け、かかる蛍光体から発せられる蛍光光をウェハステージの外に設けた検出器で検出することで、照度むらや露光量を得ることができる露光装置が開示されている。
特開２０００−３６４４８号公報

しかしながら、蛍光体の発光する蛍光光は、４π方向に均一に発光することに加えて、ＥＵＶ光から蛍光光への変換効率も低いため、検出器に入射する光量が弱くなり、Ｓ／Ｎ比が小さくなるという問題がある。従って、スリットの代わりに蛍光体を設けても、レチクルとウェハとの位置合わせに必要な光量を得ることができない。換言すれば、従来技術では、ＥＵＶ露光装置に要求されているレチクルとウェハとの位置合わせ精度（アライメント精度）を達成することができない。

そこで、本発明は、ＥＵＶ光を露光光源としながらも、レチクルとウェハとの位置合わせを高精度に行うことができる露光装置及びデバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、５０ｎｍ以下の光で第１のステージに載置されたレチクルを照明する照明光学系と、当該レチクルのパターンを第２のステージに載置された被処理体に投影する投影光学系とを備える露光装置において、前記第２のステージ上に設けられ、前記レチクル又は第１のステージに設けられた前記レチクルと前記被処理体との位置合わせの基準となる基準マークで反射された基準光に対応する形状を持つアライメントパターンと、前記基準光が前記アライメントパターンに入射する入射側に設けられ、前記アライメントパターンで反射された反射光を検出する検出手段とを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、ＥＵＶ光を露光光源としながらも、レチクルとウェハとの位置合わせを高精度に行うことができる露光装置、位置合わせ装置及びデバイス製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置を説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の露光装置１の構成を示す概略断面図である。

本発明の露光装置１は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル２０に形成された回路パターンを被処理体４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。

図１を参照するに、露光装置１は、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、被処理体４０を載置するウェハステージ４５と、位置合わせ装置１００とを有する。

また、図１に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は真空雰囲気ＶＣとなっている。

照明装置１０は、投影光学系３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりレチクル２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源１２と、照明光学系１４とを有する。

ＥＵＶ光源１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、かかるプラズマから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。

照明光学系１４は、集光ミラー１４ａ、オプティカルインテグレーター１４ｂから構成される。集光ミラー１４ａは、ＥＵＶ光源１２からほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター１４ｂは、レチクル２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系１４は、レチクル２０と共役な位置に、レチクル２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ１４ｃが設けられている。

レチクル２０は、反射型レチクルで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系３０で反射されて被処理体４０上に投影される。レチクル２０と被処理体４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、スキャナーであるため、レチクル２０と被処理体４０を走査することによりレチクル２０のパターンを被処理体４０上に縮小投影する。

レチクルステージ２５は、レチクルチャック２５ａを介してレチクル２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。レチクルステージ２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にレチクルステージ２５を駆動することでレチクル２０を移動させることができる。露光装置１は、レチクル２０と被処理体４０を同期した状態で走査する。ここで、レチクル２０又は被処理体４０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチクル２０又は被処理体４０面内に垂直な方向をＺとする。

投影光学系３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）３０ａを用いて、レチクル２０面上のパターンを像面である被処理体４０上に縮小投影する。反射ミラー３０ａの枚数は、４枚乃至６枚程度である。少ない枚数の反射ミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、レチクル２０と被処理体４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度である。

被処理体４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体４０には、フォトレジストが塗布されている。

ウェハステージ４５は、ウェハチャック４５ａによって被処理体４０を支持する。ウェハステージ４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体４０を移動する。レチクル２０と被処理体４０は、同期して走査される。また、レチクルステージ２５の位置とウェハステージ４５の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。

ここで、露光装置１におけるレチクルステージ２５とウェハステージ４５との位置合わせについて説明する。上述したように、ＥＵＶ露光装置におけるレチクルステージとウェハステージとの位置合わせの問題（即ち、スリット支持基板の歪みに起因する位置合わせ誤差など）は、基準光を透過させるためにスリット支持基板を薄くする必要があることから生じる。従って、基準光がスリット支持基板に入射する面、即ち、基準光が入射する媒質と同じ媒質側に検出器を配置し、かかる検出器で反射又は回折した基準光を検出すればスリット支持基板を薄くする必要がなくなり、問題を解決することができる。

本発明の露光装置１では、所定の形状の多層膜で構成されたアライメントマーク１１０をウェハステージ４５上に有する。かかる多層膜は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層をミラーの反射面に交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜、又は、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層をミラーの反射面に交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜などが考えられる。波長１３．４ｎｍ付近の波長域を用いた場合、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は６７．５％の反射率を得ることができる。また、波長１１．３ｎｍ付近の波長域を用いた場合、Ｍｏ／Ｂｅ多層膜は、７０．２％の反射率を得ることができる。但し、本発明の多層膜は、上記した材料に限定されず、これと同様の作用及び効果を有する多層膜の使用を妨げるものではない。レチクル２０又はレチクルステージ２５上に設置された基準パターン１２０で反射及び整形された基準光がアライメントマーク１１０で反射され、かかる反射光（の光量）をフォトダイオードなどの検出器１３０で検出する。従って、基準光は、アライメントマーク１１０を支持する支持定板を透過する必要がなく、支持定板を厚くすることができる。これにより、支持定板の厚さによるアライメントマーク１１０の歪みを抑えることができると共に、支持基板の熱容量が大きくなり、更に、支持基板の裏面を冷却することができるため、アライメントマーク１１０の熱歪みも抑えることができる。

アライメントマーク１１０は、所定の形状の多層膜に限定されず、所定の形状にパターニングされた回折格子でもよい。回折格子は、複数の溝が所定の周期で形成された周期構造を有し、単色の光が入射した場合、回折条件を満たす方向のみに回折する。かかる回折条件は、回折角をθ、回折格子の溝のピッチをｐ、入射する光の波長をλ、入射角をβとすると、整数ｎを用いて、以下の数式１で表される。

従って、入射光（アライメントマーク１１０で反射された反射光）に対して入射角β＋回折角θの角度に検出器１３０を配置すれば、基準光が回折格子で構成されたアライメントマーク１１０に入射したときのみ検出器１３０の方向に基準光が回折され、検出器１３０の検出信号が得られる。また、回折格子に対して垂直に入射する（入射角β＝０）場合、ｎ＝１で、波長λ＝１３．５ｎｍ、回折角θ＝３０度とすると、回折格子の溝のピッチｐ＝２７ｎｍとなる。

ＥＵＶ光の波長領域では、平面ミラーの反射率が、０．００１乃至０．０００１と小さいため、アライメントマーク１１０に回折格子を用いた場合、検出器１３０に入射する光量が小さくなる。そこで、アライメントマーク１１０への入射強度が小さい場合や、検出器１３０に通常のフォトダイオードを用いる場合、回折格子を多層膜で構成することで、回折光の光量を増やすことができる。例えば、回折格子を５対のＭｏ／Ｓｉ多層膜で構成しただけで、反射率は１０％以上になる。このように、回折格子を多層膜で構成する場合、多層膜の層間の回折条件から回折角θは、膜周期をｄとすると、以下の数式２で示される。

従って、数式１及び２に示される条件を満足するように、多層膜の膜周期ｄを設定すればよい。例えば、波長λ＝１３．５ｎｍ、入射角β＝０、ｎ＝１、回折角θ＝３０度とすると、膜周期ｄ＝７．２ｎｍ、回折格子の溝のピッチｐ＝２７ｎｍとなる。

このように、露光装置１では、アライメントマーク１１０、基準パターン１２０及び検出器１３０が位置合わせ装置１００を構成する。以下、図２乃至図１０を参照して、本発明の位置合わせ装置１００について具体的に説明する。

図２は、本発明の一側面としての位置合わせ装置１００の構成を示す概略断面図である。図２において、ＳＬは基準パターン１２０で反射されたＥＵＶ光である基準光、１１０Ａはアライメントマーク１１０としてＭｏ層とＳｉ層を交互に積層した多層膜、１４０は低膨張ガラスで作製した支持基板、ＲＬは多層膜１１０Ａで反射された反射光、１３０はフォトダイオードなどで構成された検出器である。

基準光ＳＬは、レチクル２０上に形成された基準パターン１２０で反射されているため、基準パターン１２０の形状に対応した形状に整形されている。多層膜１１０Ａは、基準パターン１２０の形状に対応した形状を有し、支持基板１４０上に設けられる。例えば、レチクル２０上の基準パターン１２０が２００ｎｍのライン状パターンである場合、基準光ＳＬは、縮小倍率１／４倍の投影光学系３０を通過したウェハステージ４５上において、５０ｎｍのライン状の光束となるため、多層膜１１０Ａは５０ｎｍのライン形状であることが好ましい。

このような構成において、ウェハステージ４５を徐々に移動させながら検出器１３０で反射光ＲＬの光量を検出すると、基準光ＳＬが多層膜１１０Ａで反射され、基準パターン１２０で反射された基準光ＳＬと多層膜１１０Ａの位置とが一致した位置において、検出器１３０に入射する反射光ＲＬが最大となり（即ち、検出器１３０の検出信号が極大となり）、レチクルステージ２５の位置とウェハステージ４５の位置との対応をとることができる。なお、基準パターン１２０で反射された基準光ＳＬと多層膜１１０Ａの位置とがずれている位置では、基準光ＳＬは多層膜１１０Ａで反射されずに支持基板１４０で吸収されるため、検出器１３０に検出信号は現れない。また、本実施形態では、多層膜１１０Ａがライン状パターンである場合を示したが、ライン＆スペースパターンであってもよい。

また、図３に示すように、基準光ＳＬの入射角がブルースター角θｂとなるように、多層膜１１０Ａの角度を設定して支持基板１４０に配置し、多層膜１１０Ａで反射された反射光ＲＬを検出器１３０で検出することにより、光学系の光軸調整が可能となる。ここで、図３は、図２に示す位置合わせ装置１００の別の構成を示す概略断面図である。

よく知られているように、ブルースター角θｂで反射された光は、入射面（ＸＹ平面）に垂直な成分のみが反射される。従って、検出器１３０をＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って、１つずつ配置することで、ウェハステージ４５に到達する基準光ＳＬの偏光度を測定することができ、光学系の光軸調整が可能となる。

アライメントマーク１１０に回折格子１１０Ｂを用いた位置合わせ装置１００を図４に示す。回折格子１１０Ｂは、周期的な溝からなる。１１２Ｂは、回折格子１１０Ｂが所定の形状に形成された回折格子状パターンである。

回折格子状パターン１１２Ｂは、レチクル２０上の基準パターン１２０の形状に対応した形状を有する。従って、レチクル２０上の基準パターン１２０で反射され、ウェハステージ４５上に到達する基準光ＳＬが回折格子状パターン１１２Ｂに照射されると、基準光ＳＬは検出器１３０の方向に回折され、回折光ＤＬが生じる。回折光ＤＬを検出することにより、レチクルステージ２５の位置とウェハステージ４５の位置との対応をとることができる。

回折格子状パターン１１２Ｂは、例えば、レジストが塗布された支持基板１４０に電子線描画装置などで所望の形状を描画、現像した後、エッチングによって溝を形成することで作製される。

回折格子１１０Ｂの溝のピッチＰｗは、回折角をθ、入射する光の波長をλ、入射角をβとすると、ｎを用いて、以下の数式３で示される。

しかし、基準光ＳＬの波長λを１３．５ｎｍ、回折格子状パターン１１２Ｂの線幅Ｌｗを５０ｎｍとすると、多くても２本乃至３本の溝で回折格子状パターン１１２Ｂを構成することになる。そこで、図５に示すように、回折方向を回折格子状パターン１１２Ｂの長手方向にとることで、複数の溝で回折格子状パターン１１２Ｂを構成することが可能となり、回折効率を高めて、検出器１３０で多くの光量を検出することができる。ここで、図５は、回折格子１１０Ｂ（回折格子状パターン１１２Ｂ）の配置の一例を示す概略斜視図である。

回折格子１１０Ｂを用いた位置合わせ装置１００は、格子平面を入射光に対して直角に、即ち、入射角β＝０にすることで、同一平面上に複数の回折格子状パターン１１２Ｂを配置することが可能となり、検出器１３０に入射する光量を容易に稼ぐことができるという特徴がある。

なお、本実施形態では入射光を平面波として説明したが、実際には、投影光学系３０のＮＡ分だけ広がった光束が回折格子１１０Ｂに入射する。従って、入射角βが単一の値ではなく幅を有するため、数式１から、回折角θ（回折方向）が幅をもつことになる。そこで、検出器１３０（の受光面）の面積を大きくし、全ての回折光ＤＬを受光できるようにすればよい。しかし、検出器１３０の面積が小さくても、基準光ＳＬが回折格子１１０Ｂに入射した場合のみ回折光ＤＬが生じることに変わりはなく、全ての回折光ＤＬを受光できなくても光量が小さくなるだけであるため何ら問題ない。

また、回折光ＤＬの強度を上げるために、図６及び図１０に示すように、回折格子１１０Ｂを多層膜１１０Ｂ’で構成してもよい。回折格子状の多層膜１１０Ｂ’は、支持基板１４０上にＭｏ層とＳｉ層の周期構造からなるＭｏ／Ｓｉ多層膜を形成し、レジストを塗布して電子線描画装置などで回折格子形状に描画、現像した後、不要な多層膜をエッチングで除去して作製される。ここで、多層膜１１０Ｂ’の膜周期ｄ及びピッチＰｗは、数式１及び２を満足するものとする。例えば、波長λ＝１３．５ｎｍ、入射角β＝０、ｎ＝１、回折角θ＝３０度とすると、多層膜１１０Ｂ’は、膜周期ｄ＝７．２ｎｍ、ピッチｐ＝２７ｎｍとなる。なお、図７に示すように、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜１５０の上に回折格子状にパターニングされた遮光層１６０を形成しても、回折格子状の多層膜１１０Ｂ’と同じ効果を得ることができる。遮光層１６０は、支持基板１４０上にＭｏ／Ｓｉ多層膜１５０を形成し、更に、レジストパターンを形成した後、リフトオフなどでタングステン（Ｗ）を２５ｎｍ程度蒸着すればよい。ここで、図６は、多層膜１１０Ｂ’で構成した回折格子１１０Ｂ（回折格子状パターン１１２Ｂ）を示す概略断面図である。図７は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜１５０上に遮光層１６０を蒸着して構成した回折格子１１０Ｂ（回折格子状パターン１１２Ｂ）を示す概略断面図である。図１０は、回折格子状の多層膜１１０Ｂ’のピッチＰｗ、回折角θ、膜周期ｄ及び基準光ＳＬの入射角β及び回折角θの定義を示す図である。

図６において、１０層の回折格子状の多層膜１１０Ｂ’を形成したとすると、多層膜１１０Ｂ’の全体の厚さＨは、７２ｎｍである。一方、回折格子のピッチＰｗが２７ｎｍであるので、多層膜１１０Ｂ’の幅ｓは２７ｎｍの半分の１３．５ｎｍとなる。このように、多層膜１１０Ｂ’の厚さＨが、多層膜１１０Ｂ’の幅ｓの数倍になると、多層膜１１０Ｂ’の倒壊の恐れがあり、作製が困難となる。

そこで、図８に示すように、レチクル２０上の基準パターン１２０を分割して（例えば、基準光ＳＬがウェハ１４０面でピッチ２７ｎｍになるように）構成する。これにより、レチクル２０上の基準パターン１２０で反射された基準光ＳＬは、投影光学系３０を通って所定の縮小倍率で縮小され、ウェハステージ４５上の多層膜１１０Ｂ’にピッチ２７ｎｍの分割された光束となって入射する。従って、ウェハステージ４５上の多層膜１１０Ｂ’を、幅ｓ＝２７ｎｍの回折格子形状としなくても、基準光ＳＬは回折条件を満たす角度に回折され、検出器１３０に入射する。ここで、図８は、レチクル２０上の基準パターン１２０を分割した場合の多層膜１１０Ｂ’の構成を示す図である。

ここで、投影光学系３０の縮小倍率を１／４倍とすると、レチクル２０上の基準パターン１２０を分割するピッチＰｍは、ウェハステージ４５上の多層膜１１０Ｂ’の幅ｓ＝２７ｎｍを４倍した１０８ｎｍとなる。従って、レチクル２０上の基準パターン１２０を分割した個々の幅ｗは、ピッチＰｍの半分の５４ｎｍとなる。従って、基準パターン１２０の幅ｗは、高さｈの同程度となる。これにより、ウェハステージ４５上の多層膜パターン１１０Ｂ’を、レチクル２０上の分割した基準パターン１２０の一群の幅Ｌｍに縮小倍率をかけたものを全体幅Ｌｗとして構成することができるため、多層膜１１０Ｂ’の倒壊の恐れはなくなり、作製が容易となる。

また、露光装置の設計によっては、ウェハステージ４５の近傍にミラー等が配置され、ウェハステージ４５上に検出器１３０を配置するスペースがない場合がある。この場合、図９に示すように、ウェハステージ４５上に回折格子状の多層膜１１０Ｂ’を設置し、ウェハステージ４５と別に検出器１３０を配置する。検出器１３０は、基準光ＳＬがアライメントパターン１１０に入射して生じる回折光ＤＬを検出することができる位置に配置する。検出器１３０の位置精度は、ウェハステージ４５の位置決め精度とは関係せず、多層膜１１０Ｂ’がウェハステージ４５に固定されていれば、ウェハステージ４５の位置を正確に求めることができる。また、回折格子状の多層膜１１０Ｂ’と検出器１３０との距離が離れている場合、回折光ＤＬは広がってしまう。そこで、多層膜１１０Ｂ’で構成する回折格子にパワーをもたせてもよい。これにより、多層膜１１０Ｂ’で回折された回折光ＤＬを収束することができ、検出器１３０を小さくすることが可能となると共に、Ｓ／Ｎ比が向上する。ここで、図９は、ウェハステージ４５上に検出器１３０を配置するスペースがない場合の検出器１３０の配置を示す概略斜視図である。

以上、説明したように、露光装置１に構成される位置合わせ装置１００は、基準マーク１２０の形状に対応したアライメントマーク１１０を多層膜及び／又は回折格子で構成し、かかるアライメントマーク１１０に基準光ＳＬが入射する入射側に検出器１３０を配置することで、レチクルステージ２５とウェハステージ４５との位置合わせに必要な光量を十分に得ることができ、レチクル２０と被処理体４０との位置合わせを高精度に行うことができる。

本実施形態では、基準パターン１２０は、レチクル２０に設置されていたが、レチクルステージ２５に設置してもよい。また、アライメントマーク１１０は、基準パターン１２０の形状に対応した形状を有するが、実質的な形状が基準パターン１２０に対応していればよい。例えば、基準光ＳＬよりも大きい多層膜を形成し、かかる多層膜上に基準パターン１２０に対応した形状の金属等をパターニングしてもよい。これは、回折格子についても同様である。なお、回折格子では、光束が入射する面と格子平面とのブレーズ角度を、特定の次数に回折光が集中し回折効率を上げるように設定したブレーズ格子が知られているが、かかるブレーズ格子の上に多層膜を形成してもよい。

露光において、照明装置１０から射出されたＥＵＶ光はレチクル２０を照明し、レチクル２０面上のパターンを被処理体４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、レチクル２０と被処理体４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル２０の全面を露光する。なお、露光の際に、露光装置１は、位置合わせ装置１００によって、レチクル２０と被処理体４０との位置合わせを行うことができ、転写ずれなどを防止して、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

次に、図１１及び図１２を参照して、露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１１は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図１２は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。 本発明の一側面としての位置合わせ装置の構成を示す概略断面図である。 図２に示す位置合わせ装置の別の構成を示す概略断面図である。 図本発明の一側面としての位置合わせ装置の構成を示す概略断面図である。 図４に示す回折格子（回折格子状パターン）の配置の一例を示す概略斜視図である。 多層膜で構成した回折格子（回折格子状パターン）を示す概略断面図である。 Ｍｏ／Ｓｉ多層膜上に遮光層を蒸着して構成した回折格子（回折格子状パターン）を示す概略断面図である。 レチクル上の基準パターンを分割した場合の多層膜の構成を示す図である。 ウェハステージ上に検出器を配置するスペースがない場合の検出器の配置を示す概略斜視図である。 図６に示す多層膜１１０のピッチ、回折角、膜周期及び基準光の入射角及び回折角の定義を示す図である。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１１に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 可視光や紫外線光を使用した露光装置におけるレチクルステージとウェハステージとの位置合わせを説明するための図である。

符号の説明

１ 露光装置
２０ レチクル
２５ レチクルステージ
４０ 被処理体
４５ ウェハステージ
１００ 位置合わせ装置
１１０ アライメントマーク
１１０Ａ 多層膜
１１０Ｂ 回折格子
１１０Ｂ’ 多層膜
１１２Ｂ 回折格子状パターン
１２０ 基準マーク
１３０ 検出器
１４０ 支持基板
１５０ Ｍｏ／Ｓｉ多層膜
１６０ 遮光層
ＳＬ 基準光
ＲＬ 反射光
ＤＬ 回折光

Claims (8)

1. ５０ｎｍ以下の光で第１のステージに載置されたレチクルを照明する照明光学系と、当該レチクルのパターンを第２のステージに載置された被処理体に投影する投影光学系とを備える露光装置において、
   前記第２のステージ上に設けられ、前記レチクル又は第１のステージに設けられた前記レチクルと前記被処理体との位置合わせの基準となる基準マークで反射された基準光に対応する形状を持つアライメントパターンと、
   前記基準光が前記アライメントパターンに入射する入射側に設けられ、前記アライメントパターンで反射された反射光を検出する検出手段とを有することを特徴とする露光装置。
2. 前記アライメントパターンは、前記５０ｎｍ以下の光を反射する多層膜で構成されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記多層膜は、前記基準光の入射角がブルースター角となるように設けられることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
4. 前記アライメントパターンは、前記基準パターンの形状に対応する形状の回折格子で構成されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
5. 前記回折格子は、前記５０ｎｍ以下の光を反射する多層膜で構成されることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
6. 前記アライメントパターンは、前記基準パターンの形状に対応する形状を有し、前記５０ｎｍ以下の光を反射する多層膜で構成され、
   前記基準パターンは、前記基準光が前記アライメントパターンに照射されたときに回折光が発生する周期構造を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
7. 前記検出手段は、前記レチクル又は第１のステージと前記第２のステージとの位置関係を検出することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
8. 請求項１乃至７記載のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
   露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。