JP2006352112A - リソグラフィ装置及び装置製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハ表面トポグラフィの補償を改善すること。
【解決手段】本発明は、基板を保持するように構築された基板テーブルと、露光スリット領域を通して放射ビームを基板の目標部分上に投影するように構成された投影システムと、放射ビームにその断面においてパターンを付与してパターン形成された放射ビームを形成するように構成されたパターン形成デバイスであって、パターン形成された放射ビームが、基板の目標部分において焦点深度（ＤＯＦ）にわたって合焦する、パターン形成デバイスと、目標部分の少なくとも一部分の表面トポグラフィを測定するように構成された測定システムと、を含み、露光スリット領域の寸法を調節して、表面トポグラフィ変動がその上で焦点深度に等しい又はそれより小さい、調節された露光スリット領域を形成するように、投影システムが構成される、リソグラフィ装置を提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、リソグラフィ装置及び装置を製造するための方法に関する。

リソグラフィ装置は、表面（たとえば基板の目標部分）上に所望のパターンを加えるために使用することができる。リソグラフィ投影装置は、たとえば、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、パターン形成構造は、ＩＣの個々の層に対応した回路パターンを生成することができ、このパターンは、投影システムによって、感放射線性材料（たとえばレジスト）の層を被覆された基板（たとえばシリコン・ウェハ又は他の半導体材料）の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイ及び／又はその部分を含む）上に結像することができる。一般に、単一ウェハは、投影システムによって連続的に（たとえば一時に１個）照射される隣接した目標部分のマトリックス又はネットワーク全体を含む。

マスク・テーブル上にあるマスクによるパターン形成を使用する現在の装置の中で、２つの異なるタイプの機械を区別することができる。一方のタイプのリソグラフィ投影装置では、各目標部分が、マスク・パターン全体を一時に目標部分上に露光することによって、照射される。そのような装置は、一般にウェハ・ステッパと呼ばれる。他方の装置、一般に走査ステップ式装置（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｃａｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ）と呼ばれている装置では、各目標部分が、所与の基準方向（「走査」方向）で放射ビームの下においてマスク・パターンを段階的に走査することによって照射され、その間、この方向に平行に又は反平行に基板テーブルを同期して走査する。というのは、一般に、投影システムは、倍率がＭ（一般に１未満）であり、基板テーブルが走査される速度が、マスク・テーブルが走査される速度の係数Ｍ倍であるからである。走査タイプの装置での放射ビームは、走査方向にスリット幅を有したスリットの形を取ることができる。本明細書で述べるリソグラフィ装置に関するより一層の情報は、たとえば米国特許第６，０４６，７９２号から収集することができ、それは、参照により本明細書に組み込まれる。

上述のように、リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、パターン（たとえばマスク中）は、感放射線性材料（たとえばレジスト）の層が少なくとも部分的に被覆された基板上に写像される。この写像処理に先立ち、基板は、下塗り、レジスト被覆及び／又はソフト・ベーキングなど、様々な他の処理を施すことができる。露光の後、基板は、露光後ベーキング（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーキング及び／又は写像されたフィーチャの測定／検査など、他の処理を施すことができる。この１組の処理は、デバイス（たとえばＩＣ）の個々の層をパターン形成するための基礎として使用することができる。たとえば、これらの転写処理によって、基板上にパターン形成されたレジスト層を得ることができる。堆積、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化や化学的機械的研磨など、１つ又は複数のパターン形成プロセスをその後に続けることができ、そのすべては、個々の層を生成し、修正し、又は仕上げることを意図することができる。いくつかの層が必要な場合、新しい層毎に全処理又はその変形形態を繰り返すことができる。最終的に、デバイスのアレイが、基板（ウェハ）上に存在することになる。次いで、これらのデバイスが、ダイシング又はソーイングなどの技法によって互いに分離され、そこで個々のデバイスは、キャリア上に搭載する、ピンに接続する、などすることができる。さらにそのようなプロセスに関する情報は、たとえば、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著の本「マイクロチップ製造；半導体処理の実用的指針（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，１９９７年、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、露光されることになる目標部分の高度マップが測定される。これらの測定値に基づき、光学要素に対する基板の位置及び／又は方向が、たとえば基板がその上に位置決めされた基板テーブルを移動することによって、調節される。基板は、完全に平坦な物体ではないので、目標部分全体に対して、光学系の焦点面内でレジスト層を正確に位置決めすることができない可能性があり、したがって基板は、可能な限り位置決めすることができるにすぎない。基板の上部表面又はレジスト層を可能な限り焦点面内で位置決めするために、基板テーブルは、自由度すべてで並進させる、回転する、又は傾けることができる。

基板の表面トポグラフィに従ってウェハ・テーブルの高さ及び傾きを調節することによって、トポグラフィのそのような変化を均一化することができる。修正不能焦点エラー（ＮＣＥ：ｎｏｎ−ｃｏｒｒｅｃｔａｂｌｅ ｆｏｃｕｓ ｅｒｒｏｒ）が、完全には補償することができないウェハ表面のトポグラフィの変化として定義される。静的露光では、修正不能焦点エラーは、焦点ずれエラーと直接対応する。走査しながらの露光中では、修正不能焦点エラーは、露光スリットがウェハの特定の位置の上で走査されるので、連続的に変化する。後者の場合、露光時間全体にわたる修正不能焦点エラーの平均値は、当該の位置が露光中に受ける平均焦点ずれを定義する。

ウェハ表面トポグラフィの補償を向上させたリソグラフィ装置を提供することが望ましい。

本発明の実施例によれば、基板を保持するように構築された基板テーブルと、露光スリット領域を通して放射ビームを基板の目標部分上に投影するように構成された投影システムと、放射ビームにその断面においてパターンを付与してパターン形成された放射ビームを形成することが可能なパターン形成デバイスであって、パターン形成された放射ビームが、基板の目標部分において焦点深度（ＤＯＦ）にわたって合焦する、パターン形成デバイスと、目標部分の少なくとも一部の表面トポグラフィを測定するように構成された測定システムとを含み、露光スリット領域の寸法を調節し、表面トポグラフィ変動がその上で焦点深度に等しい又はそれより小さい調節された露光スリット領域を形成するように、投影システムが構成される、リソグラフィ装置が提供される。

本発明の他の実施例では、パターン形成デバイスからパターンを基板上に投影するように構成されており、表面トポグラフィ変動が露光スリット領域の上で焦点深度を超えた場合、露光スリット領域の寸法を減少することによって、調節された露光スリット領域の寸法を最大にするように、投影システムが構成された、リソグラフィ投影装置が提供される。

本発明の他の実施例では、表面トポグラフィ変動が、露光スリット領域の上で焦点深度より小さい場合、露光スリット領域の寸法を増加することによって、調節された露光スリット領域の寸法を最大にするように、投影システムが構成された、リソグラフィ装置が提供される。

本発明の別の実施例によれば、パターン形成デバイスからパターンを基板上に転写するように構成されており、露光スリット領域が、実質的に長方形であり、幅及び長さ寸法を有する、リソグラフィ装置が提供される。露光スリット領域の寸法調節には、露光スリット領域の幅及び長さ寸法の少なくとも１つを減少することが含まれる。

本発明の他の態様によれば、露光スリットを通してパターン形成された放射ビームを基板の目標部分上に投影するステップであって、基板を保持するように構築された基板テーブル上にその基板が配置され、放射ビームが焦点深度（ＤＯＦ）にわたって合焦する、ステップと、測定システムを使用して基板の少なくとも一部分の表面トポグラフィを測定するステップと、表面トポグラフィの高さ変化が焦点深度に等しい又はそれより小さい領域に、露光スリットの幅及び長さの寸法の少なくとも１つを調節するステップとを含む、装置製造方法が提供される。

本発明の実施例によれば、トポグラフィ変動が焦点深度（ＤＯＦ）に等しい距離より小さいサイズに、露光スリットの幅及び長さの寸法の少なくとも１つを減少するステップを含む、装置製造方法が提供される。

本発明の実施例によれば、露光前に像を２又はそれ以上の部分に分割するステップを含む、方法が提供される。

ここで、例としてだけで、添付の概略図面を参照して本発明の実施例を説明する。図面では、対応する参照記号は、対応する構成要素を表す。

図１に、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を概略的に表す。装置は、放射ビームＰＢ（たとえばＵＶ放射又はすべての他の適切な放射）を調整するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬと、パターン形成デバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構築されており、いくつかのパラメータによってパターン形成デバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決め装置ＰＭに接続されたマスク支持構造（たとえばマスク・テーブル）ＭＴとを含む。装置は、また、基板（たとえばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するように構築されており、いくつかのパラメータによって基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル）ＷＴ又は「基板支持部」を含む。装置は、パターン形成デバイスＭＡによって放射ビームＰＢに付与されたパターンを、基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（屈折投影レンズ・システム）ＰＬをさらに含む。

照明システムは、放射を導き、整形し、又は制御するために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気や他のタイプの光学的構成要素、或いはそのすべての組み合わせなど、様々なタイプの光学的構成要素を含むことができる。

マスク支持構造は、パターン形成デバイスを支持する、すなわち重量を担持する。それは、パターン形成デバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、及び、たとえばパターン形成デバイスが真空環境下で保持されるのかどうかなどの他の条件に依存して、パターン形成デバイスを保持する。マスク支持構造は、パターン形成デバイスを保持するために、機械的、真空、静電気や他のクランプ技法を使用することができる。マスク支持構造は、たとえばフレーム又はテーブルでよく、それは、必要に応じて固定又は可動としてもよい。マスク支持構造によって、パターン形成デバイスが、たとえば投影システムに対して所望の位置にあることが保証できる。用語「レチクル」又は「マスク」のすべての使用は、本明細書では、より一般的な用語「パターン形成デバイス」と同義と見なすことができる。

本明細書で使用される用語「パターン形成デバイス」は、放射ビームにその断面においてパターンを付与して基板の目標部分中にパターンを生成するために使用することができるすべての装置を言及するものとして、広く解釈すべきである。放射ビームに付与されたパターンは、たとえばパターンが位相シフト・フィーチャやいわゆる補助フィーチャを含む場合、基板の目標部分中に所望するパターンと正確には対応しないことがあることに留意すべきである。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路など、目標部分中に生成されているデバイス中の特定の機能層に対応することになる。

パターン形成デバイスは、透過又は反射型としてよい。パターン形成デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能なミラー・アレイやプログラム可能なＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィではよく知られており、バイナリ、レベンソン型位相シフトやハーフトーン型位相シフトなどのマスクのタイプ、並びに様々なハイブリッドのマスクのタイプが含まれる。プログラム可能なミラー・アレイの実施例は、小さなミラーの行列構成を使用し、各ミラーは、個々に傾けて、入射放射ビームを様々な方向に反射することができる。傾けられたミラーによって、ミラー行列によって反射された放射ビーム中にパターンが付与される。

本明細書で使用される用語「投影システム」は、使用されている露光放射に適した、又は浸漬液の使用や真空の使用などの他の要因に適したような、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気や静電気の光学的システム、或いはそのどのような組み合わせをも含め、すべてのタイプの投影システムを含むものとして、広く解釈すべきである。本明細書での用語「投影レンズ」のすべての使用は、より一般的な用語「投影システム」と同義であると見なすことができる。

本明細書で示すように、装置は、透過タイプ（たとえば透過型マスクを使用する）のものである。或いは、装置は、反射タイプ（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・アレイや反射型マスクを使用する）のものとしてもよい。

リソグラフィ装置は、２台（デュアル・ステージ）又はそれより多い基板テーブル又は「基板支持部」（及び／又は複数のマスク・テーブル又は「マスク支持部」）を有したタイプのものでもよい。そのような「マルチ・ステージ」の機械では、追加のテーブル又は支持部は、並列で使用することができ、或いは準備段階が、１台又は複数のテーブル又は支持部上で実施することができ、その間１台又は複数の他のテーブル又は支持部が露光のために使用されている。

リソグラフィ装置は、比較的高い屈折率を有した液、たとえば水によって基板の少なくとも一部分を覆い、投影システムと基板の間の空間を充填することができるタイプのものでもよい。浸漬液は、リソグラフィ装置中の他の空間に、たとえばマスクと投影システムの間の空間に施すこともできる。浸漬技法は、投影システムの開口数を増加するために使用することができる。用語「浸漬」は、本明細書で使用されるとき、基板などの構造を液中に沈めなければならないということを意味するのではなく、むしろ、液が、露光中、投影システムと基板の間に配置されるということだけを意味する。

図１を参照すると、照明装置ＩＬが放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源及びリソグラフィ装置は、たとえば放射源がエキシマ・レーザのとき、別々の実体としてよい。そのような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部になるとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラー及び／又はビーム拡大器を含むビーム配給システムＢＤの助けによって、放射源ＳＯから照明装置ＩＬへ送られる。他の場合、放射源は、たとえば放射源が水銀ランプのとき、リソグラフィ装置と一体としてもよい。放射源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、必要ならビーム配給システムＢＤとともに、放射システムと呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するように構成された調節器ＡＤを含むことができる。一般に、照明装置の瞳面上の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側の半径方向範囲（一般に、それぞれ外側σ及び内側σと言われる）は、調節することができる。さらに、照明装置ＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなど、様々な他の構成要素を含むことができる。照明装置は、放射ビームを調整して、その断面において所望の一様性及び強度分布を得るために使用することができる。露光スリットは、照明ビームに続く、放射システムの最後の部品の一つである。露光スリットは、たとえばブレード又はＲＥＭＡブレードから形成され、それらは、可動に構成され、それらの間で露光スリットを開いた状態にしておく。

放射ビームＰＢは、マスク支持構造部（たとえばマスク・テーブルＭＴ）上に保持されたパターン形成デバイス（たとえばマスクＭＡ）上に入射し、それは、パターン形成デバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを横切った後、放射ビームＰＢは、投影システムＰＬを通過し、それによって、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームが合焦される。第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（たとえば干渉計、リニア・エンコーダや容量性センサ）の助けを得て、基板テーブルＷＴは、たとえば様々な目標部分Ｃを放射ビームＰＢの経路中に位置決めするために、正確に移動することができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭ及び他の位置センサ（図１には明示されていない）は、たとえばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後、又は走査中に、放射ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために、使用することができる。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、長行程モジュール（粗い位置決め用）及び短行程モジュール（細かい位置決め用）の助けによって、実現することができ、それらは、第１の位置決め装置ＰＭの一部を形成する。同様に、基板テーブルＷＴ又は「基板支持部」の移動は、長行程モジュール及び短行程モジュールを使用して実現することができ、それらは、第２の位置決め装置ＰＷの一部を形成する。ステッパの場合（スキャナとは異なり）、マスク・テーブルＭＴは、短行程アクチュエータだけに接続してよく、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を使用して、位置合わせすることができる。この図に示す基板位置合わせマークは、専用の目標部分を占めるが、それらは、目標部分間のスペース中に位置決めすることができる（これらは、スクライブ・レーン位置合わせマークとして知られる）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられたような状況下では、マスク位置合わせマークは、ダイ間に配置してもよい。

述べてきた装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用することができるはずである。

ステップ・モードではマスク・テーブルＭＴ又は「マスク支持部」、並びに基板テーブルＷＴ又は「基板支持部」は、基本的に静止状態に保たれ、一方、放射ビームに付与されたパターン全体が、目標部分Ｃ上に１回で投影される（すなわち、１回の静的露光）。次に、基板テーブルＷＴ又は「基板支持部」は、異なる目標部分Ｃを露光することができるように、Ｘ及び／又はＹ方向にシフトされる。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静的露光で写像される目標部分Ｃのサイズが限定される。

走査モードではマスク・テーブルＭＴ又は「マスク支持部」、並びに基板テーブルＷＴ又は「基板支持部」は、同期して走査され、その間放射ビームに付与されたパターンが、目標部分Ｃ上に投影される（すなわち、１回の動的露光）。マスク・テーブルＭＴ又は「マスク支持部」に対する基板テーブルＷＴ又は「基板支持部」の速度及び方向は、投影システムＰＬの倍率（縮小率）及びイメージ反転特性によって、決定することができる。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光での目標部分の幅（非走査方向）が限定され、一方走査運動の距離によって、目標部分の高さ（走査方向）が決定される。

他のモードではマスク・テーブルＭＴ又は「マスク支持部」は、基本的に静止状態に保たれてプログラム可能なパターン形成デバイスを保持し、基板テーブルＷＴ又は「基板支持部」は、放射ビームに付与されたパターンが、目標部分Ｃ上に投影されている間、移動又は走査される。このモードでは、一般に、パルス化された放射源が使用され、基板テーブルＷＴ又は「基板支持部」の移動後毎に、又は走査中の連続した放射パルスの間の中で、プログラム可能なパターン形成デバイスが必要に応じて更新される。このモードの動作は、上記で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイなどのプログラム可能なパターン形成デバイスを利用した、マスクを使用しないリソグラフィに容易に適用することができる。

上述した使用モードについての組み合わせ及び／又は変更、或いはまったく異なる使用モードも、用いることができる。

図２に、リソグラフィ投影装置のマスクＭＡと基板テーブルＷＴの間の区域１４を示す。区域１４中に、いわゆる投影システムＰＬ（たとえば図１に示されたような）が存在する。投影システムＰＬは、当業者に知られているように、放射ビームＰＢを誘導し調整するためのいくつかの要素を含む。投影システムＰＬを通過した後、投影された放射ビームＰＢは、基板テーブルＷＴ上の基板Ｗの表面に衝突する。

基板テーブルＷＴは、アクチュエータ１２、２３に接続される。これらのアクチュエータ１２、２３は、中央処理装置（ＣＰＵ）８及びメモリ９を有した制御装置６に接続される。中央処理装置８は、さらに、ウェハ・テーブルＷＴ又はウェハ・テーブル・ホールダの実際の位置を、たとえば電気的に（容量性、誘導性）又は光学的に（たとえば図１に示すように干渉法により）測定するセンサ２５から情報を受け取る。制御装置６によって制御されるアクチュエータ１２、２３は、ウェハ・テーブルＷＴの位置を高さ及び／又は傾きで調節し、光学系の焦点面内でウェハＷの表面を位置決めするように構成される。

ＣＰＵ８は、放射ビーム１６が基板表面に衝突するウェハ上の目標領域からの高さ及び／又は傾き情報を測定するレベル・センサからの入力も受け取る。レベル・センサは、たとえば、センサ１５又は類似の検出光学系と、放射ビーム１６を生成するための光源２と、投影光学系（図示せず）とを含む光学的レベル・センサとしてもよい（図２）。この具体的なケースでは、レベル・センサ２、１５は、目標領域の照明された部分の局部的な高さ及び傾きを決定するために、ウェハＷ上で測定しなければならない８個のスポット１１を生成する（図３）。センサ１５は、ＣＰＵ８に送られる高さ依存の信号を生成する。他の数のスポットを有したレベル・センサを代わりに適用することができることを理解されるはずである。或いは、空気式又は容量性センサ（たとえば）が考えられる。

センサが、米国特許第５，１９１，２００号に記載されているように、ウェハ表面によって反射された投影格子の像と固定検出格子の間に形成されたモアレ・パターンを使用した、光学的レベル・センサであることが望ましいことがある。レベル・センサが、複数の位置の垂直方向高さを同時に測定し、及び／又は位置毎に微小領域の平均高さを測定する、すなわち高空間周波数の非平面度を平均することが望ましいことがある。

レベルを検出する方法は、複数スポットのセンサ１５（たとえば４又は８個の検知領域）を使用し、図３に示すような露光スリット１０などの微小領域の平均高さを測定することができ、以下にさらに議論する。

レベル・センサでは正確に測定することができない基板Ｗ上の領域についての高さマップを決定するときに使用される、平均高さマップを構築することができる。平均高さマップは、バッチ（ｂａｔｃｈ）からの基板Ｗの既知の形状など、様々な情報に基づくことができるはずである。また、基板Ｗを研磨するために使用される方法など、基板Ｗに施す処理段階の既知の作用が、平均高さマップを構築するための基礎になることもできる。平均高さマップは、基板Ｗがその上に配置される基板テーブルの平面度マップに、さらに基づくことができるはずである。下にある石（ｓｔｏｎｅ）の湾曲の曲率さえ計算に入れることができるはずである。

図３に、いくつかの目標部分Ｃ_ｉ（ｉ＝１、２、・・）に分割された基板Ｗを概略的に示す。本明細書で使用される用語「基板Ｗ」は、たとえば焦点縁部のクリアランス領域を除き、露光のために使用可能な基板Ｗの領域として広く解釈すべきである。

基板Ｗへのパターンの写像は、通常レンズやミラーなどの光学要素を使用して行われる。シャープな像を生成するために、基板上のレジスト層は、光学要素の焦点面内であるべきである。基板Ｗの表面は、しばしば湾曲していることがある。この湾曲は、基板Ｗ自体の形状から起きることがあるが、基板Ｗが受けてきた研磨などの処理からもまた生じることがあり、或いは基板Ｗがそこに固定される下にある基板ステージから生じることがある。湾曲には様々な原因があるはずであり、したがってその後の湾曲の形状は様々になり得る、すなわち、２次作用に加えて、湾曲は、より高次作用を受けることもある。

基板Ｗの表面トポグラフィについての情報を得るために、露光されることになる目標部分Ｃ_ｉの高さの差（表面トポグラフィの変動）が測定される。これらの測定値に基づき、たとえば基板Ｗがその上に位置決めされた基板テーブル（図示せず）を移動することによって、光学要素に対する基板Ｗの位置及び／又は方向を調整することができる。基板Ｗが完全に平坦な物体でないので、基板Ｗの表面又はレジスト層を、目標部分Ｃ_ｉ全体について光学系の焦点面内で正確に位置決めすることができない可能性があり、したがって基板Ｗは、可能な限り位置決めすることができるにすぎない。

基板Ｗの上部表面を焦点面内で可能な限り位置決めするために、基板テーブルは、並進させる、回転する又は傾けることができる。

光学要素に対する基板Ｗの最善の位置決めを決定するために、基板Ｗの表面は、たとえば米国特許第５，１９１，２００号に記載されているように、レベル・センサを使用して測定することができ、その特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。この処理は、露光中に（オンザフライ（ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）で）、露光されている又は次に露光される基板Ｗの一部分を測定することによって、行うことができるが、基板Ｗの表面はまた、前もって（オフラインで）測定することができる。この後者の手法は、また、離れた場所において行うこともできる。後者の場合、測定結果は、いわゆる高さマップの形で格納され、露光中に使用して、光学要素の焦点面に対して基板Ｗを位置決めすることができる。

両方の場合（オンザフライ及びオフライン）、基板Ｗの上部表面は、ある領域の高さを決定するレベル・センサによって、測定することができる。この領域は、図３に示すように、露光スリット１０とすることができ、幅が目標部分Ｃ_ｉの幅にほぼ等しく、長さが目標部分Ｃ_ｉの一部分だけの長さである。目標部分Ｃ_ｉの高さマップは、矢印Ａの方向に目標部分Ｃ_ｉを走査することによって、測定することができる。レベル・センサは、たとえば４個又は８個のスポット測定などの複数スポットの測定を適用することによって、基板の高さを決定する。基板表面トポグラフィについての情報は、基板を露光する前に必要である。実際の実施例を以下に説明する。

本発明の実施例は、一方では生産性及び歩留まりと、他方では回転率との関係に関するものである。リソグラフィ・システムは、より小さな露光スリットを適用することによって、より精密になる。言い換えると、より小さい露光スリットのサイズを使用して、すべてのフィールドを露光すると、歩留まりを増加させることになる。というのは、修正不能焦点エラー（ＮＣＥ）の数を低減することによって、精度が増加するからである。しかし、これは、生産性に厳しい影響を及ぼす、すなわち、生産性を低下させる。生産性の低下は、回転率の低下を意味する。本発明は、表面トポグラフィがそのような縮小を必要とする場合だけ露光スリットのフィールド又はサイズを縮小し、可能な場合はスリットのサイズを拡大するという方法を提供することによって、このバランスを最適化し、したがって生産性への影響を最低限に限定することを追求するものである。露光スリット領域を表面トポグラフィの限度内で最大限にして、修正不能焦点エラーを防止し、生産性を最大にする。

個々の可動ブレードＸ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１の内側縁部５０、５２、５４、５６（図４）が、露光スリット１０の幅及び長さの寸法を決定する。ブレードは、ＲＥＭＡブレードとも呼ばれる。ブレードＸ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１は、互いに垂直に配置され、したがってその間のその中に長方形の露光スリットを形成する。ブレードＸ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１は、互いに対して移動することができ、駆動ビーム６０、６２、６４、６６に接続される。ブレードＸ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１を位置決めするために、駆動ビームにはその末端部において、摺動可能でブレードに接続された位置決め装置７０、７２、７４、７６が設けられる。ブレードの位置を決定するために、各位置決め装置は、ブレード位置エンコーダに接続される。図４に、１つのブレード位置エンコーダ８２だけを示す。ブレード位置エンコーダは、計数（ｃｏｕｎｔｓ）９２を中央処理装置に供給し、ブレード位置を決定する。駆動ビーム６０、６２、６４、６６は、摩擦車１０２に移動可能に接続され、駆動ビームを、したがってブレードを移動する。摩擦車１０２は、モータ１１２に回転可能で接続される。モータ１１２は、電源１２２及びモータ・エンコーダ１３２に接続される。モータ・エンコーダ１３２は、計数１４２を中央処理装置に送り、モータ位置を決定する。

露光スリットの幅を変えるために、ブレードＸ０、Ｘ１を移動して互いに接近又は離れさせる。露光スリットの長さを変えるために、ブレードＹ０、Ｙ１を移動して互いに接近させ又は離れさせる。ブレードは、互いに全体的に摺動し、又は互いに部分的に摺動でき、並びにローラ１５０、１５２、１５４、１５６の位置において互いに対して部分的に回転することができる。

上述のように、ウェハ形状が露光前に測定され、各フィールドの曲率が、露光前に知られる。トポグラフィ変動は、ウェハ・テーブルの高さ又は傾きを調節することによって、補償することができる。しかし場合によっては、ウェハ表面の高さの変化は、ウェハ・テーブルの位置及び傾きを調節することによって、レベルを出すことができない。

本発明の実施例によれば、基板のフィールドの露光は複数段階で行い、露光毎にフィールドの一部分だけを露光することができる。これは、要するに、フィールドを効果的に分割し、トポグラフィ変動が、リソグラフィ装置の焦点深度（ＤＯＦ）に等しくなる距離より小さいサイズに、露光スリットのサイズを縮小することである。強く湾曲したフィールドは、合焦が向上されて露光される。これによって、歩留まりが増大し、焦点ずれエラーから生じる欠陥デバイスが減少する。前述したように、単に露光スリットのサイズを縮小して、基板全体についてフィールドのサイズを分割するだけでは、たとえば半分まで生産性を低下させるはずである。本発明の実施例によれば、フィールドは、表面トポグラフィのレベル変化を補償するのに必要な場合だけ分割される。表面トポグラフィが許容する場合は、露光スリットのサイズを拡大又は最大にする。実際に標準のスリット・サイズが使用され、それが、必要な場合縮小される。表面トポグラフィの高さの差が許容する場合、露光スリットの領域は、拡大することもできる。

本発明の装置及び方法の実施例では、ウェハ・テーブルの位置決めは、露光中毎に、その露光のために最適化される。ウェハ・テーブルは、隣接するフィールドのつぎ合わせが、スクライブ・レーンやレチクルの非パターン形成レーンなど、比較的影響を受けないパターン形成構造上で行われるように、好ましくは位置決めされる。

好ましくは改良、すなわち修正不能焦点エラーの数を低減することは、非走査方向で投影される像のサイズを縮小することによって、スキャナについても、また行われる。したがって、修正不能焦点エラーは、さらにもっと減少される。像全体をいくつか、たとえば３個や４個の平行走査でつなぎ合わせて、露光領域全体を露光する。

実際、修正不能焦点エラーは、スリット幅を、たとえば２６ｍｍから約８ｍｍまで減少することによって、たとえば３の係数で減少される。そのような場合、修正不能焦点エラーは、約１５０ｎｍから約５０ｎｍまで減少される。

そのような場合、パターン形成デバイス上の像パターンは、たとえば３又は４個の部分に分割することができる。この部分は、遮蔽要素を有した非投影像部分の遮蔽部を収容するのに十分大きい非透過部分によって、好ましくは分離される。そのような遮蔽要素は、これに限定されないが、レマ（ｒｅｍａ）を含む。より小さい露光スリットを使用した複数の平行走査によって、露光領域上で像全体をつぎ合わすことができる。

本発明の実施例は、焦点バジェットへのウェハ表面高さの差による寄与分を減少する。というのは、最大露光スリットの寸法を減少すると、修正不能焦点エラーが減少するからである。したがって、写像システムの使用可能な焦点深度（ＵＤＯＦ）は、いくつかの走査をつぎ合わせることによって、減少することができる。つぎ合わせを向上するために、平行走査が、基板のスクライブ・レーン上で重なることが好ましい。

本発明の実施例は、幅が３０ｍｍであり、長さが１ｍｍから３０ｍｍまでの露光スリットを使用して、模擬された。修正不能焦点エラーは、約１５０ｌ／ｍ以下の空間周波数又は約６．６ｍｍより大きい周期について、殊にスリット長さに依存することが立証される。限定するものでない実施例では、スリット長さを３０ｍｍから、すなわちステッパのための３０ｍｍ×３０ｍｍの正方形フィールドから１０ｍｍのスリット長さに減少することによって、修正不能焦点エラーが比較的大きく減少することが示された。露光スリット長さを１０ｍｍより小さく減少すると、さらにもっと歩留まり及び性能が増加する。

さらに試験によって、スリット長さに依存する修正不能焦点エラーの依存関係が、８０ｌ／ｍより低い空間周波数、又は約１２．５ｍｍより大きい周期についてはかなり大きいことが示された。ＭＡエラーについては、スリット長さは、１０ｍｍまで減少することができる。ＭＳＤエラーを減少するために、スリット長さを２ｍｍ又はさらに１ｍｍまで減少することが、有益である。

スリット長さを減少する代わりに、スリットの幅を減少することもできる。スリットの幅を変え、修正不能焦点エラーが、ウェハ表面トポグラフィの空間周波数の関数として、決定された。非走査方向でスリットのサイズを減少すると、走査方向のスリット・サイズより大きい周期をもつ空間周波数、すなわち、１５０ｌ／ｍ又は８ｍｍ未満に対して修正不能焦点エラーのかなりの減少を生じる。したがって、つぎ合わせによって、露光装置のレベリング性能の向上が得られる。スリット幅を減少すると、修正不能焦点エラーが減少する。

実用的な第１の実施例は、ウェハ表面のトポグラフィのオンザフライ測定を含む。基板の露光中に表面トポグラフィを測定するために、トポグラフィ測定のためのセンサが、露光スリットに密に接近して配置される。たとえば、センサは、ブレード又はレマ・ブレード上に配置して、露光スリットを形成することができる。最初の粗測定中に、センサが、修正不能焦点エラー（ＮＣＥ）を生じる可能性のあるトポグラフィのレベル変化を検出した場合、フィールドは、再び測定される。第２の測定は、より詳細であり、本発明による露光スリットのサイズを減少する過程は、起こり得るＮＣＥを修正するために使用される。

第２の実用的な実施例は、オフライン測定を含む。これは、たとえば、上述したような２ステージを有したリソグラフィ装置に適している。第１のステージ上に配置された第１の基板を露光する間に、第２のステージ上に配置された、実質的に第２の基板の表面トポグラフィ全体が、測定される。したがって、実質的に基板トポグラフィ全体が、基板露光前に、知られる。基板のいくつかの部分において、修正不能焦点エラーが予想される場合、フィールド及び露光スリットは、これらの部分において、縮小されてＮＣＥを防止する。

実際、本発明のプロセスを実施するために、いくつかのアルゴリズムを使用することができる。したがって、以下に、そのようなプロセスの実用的な実施例の限定しない例を示す。最初に、露光されるフィールドの表面トポグラフィが、測定される。フィールドは、その後、測定された表面トポグラフィに適合するように最小二乗法を使用して、照明装置の焦点面内で配置される。残余（ｒｅｓｉｄｕｅｓ）によって、最大焦点ずれの距離がもたらされる。次の段階で、これらの残余が、焦点深度（ＤＯＦ）と比較される。残余が焦点深度より大きい場合、修正不能焦点エラーが予想される。そこで、本発明のリソグラフィ装置は、露光スリットのサイズを減少する、又は言い換えると、露光フィールドを２、３、又はより多くに分割する。トポグラフィ変動が焦点深度に等しい距離より、露光スリットのサイズが小さくなるように、露光スリットのサイズが減少される。

焦点深度がいくつかの条件に依存することに留意すべきである。たとえば、ＤＯＦは、或る構造と他の構造では異なる。実施例はＤＯＦが１５０ｎｍ程度のメモリ構造を含むが、一方、論理構造は３００ｎｍ程度のＤＯＦを有することができる。

本文では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について、具体的に参照することがあるが、本明細書で述べられたリソグラフィ装置は、光集積システム、磁気領域メモリ用誘導及び検出パターン、フラット・パネル表示装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなど、他の用途を有することができることを理解すべきである。当業者は、そのような他の用途の文脈では、本明細書での用語「ウェハ」又は「ダイ」のすべての使用が、それぞれより一般的な用語「基板」又は「目標部分」と同義として考えられることを理解するはずである。本明細書で言及される基板は、露光の前又はその後で、たとえばトラック（通常、レジスト層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール及び／又は検査ツール中で処理することができる。適用可能な場合、本明細書における開示は、そのような及び他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、たとえばマルチ層のＩＣを生成するために、一度より多く処理することができ、したがって本明細書で使用される用語「基板」は、処理された複数の層をすでに含む基板を言及することもある。

光学的リソグラフィの文脈で本発明の実施例の使用について、上記で具体的に参照されたかもしれないが、本発明は、他の用途、たとえばインプリント・リソグラフィで使用することができ、文脈が許す場合、光学的リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリント・リソグラフィでは、パターン形成デバイス中のトポグラフィは、基板上にパターンを画定し生成する。パターン形成デバイスのトポグラフィは、基板に塗布されたレジスト中に押圧し、その基板上でレジストが電磁気放射、熱、圧力やその組み合わせを加えることによって、硬化することができる。パターン形成デバイスは、レジストから取り外され、レジストが硬化した後、パターンがそこに残される。

本明細書で使用される用語「放射」及び「ビーム」は、紫外線（ＵＶ）（たとえば波長が、約３６５、２４８、１９３、１５７や１２６ｎｍ）及び極紫外線（ＥＵＶ）（たとえば波長範囲が５から２０ｎｍ）、並びにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含め、すべてのタイプの電磁気放射を含む。

文脈が許す場合、用語「レンズ」は、屈折、反射、磁気、電磁気や静電気の光学的構成要素を含め、様々なタイプの光学的構成要素のいずれか１つ又はその組み合わせを言うことができる。

本発明の具体的な実施例が上記で述べられたが、本発明は、述べたようにではなく別のやり方で実施することができることを理解されたい。たとえば、本発明は、上記で開示された方法を記述した機械可読命令の１つ又は複数のシーケンスを含んだコンピュータ・プログラム、或いはそのようなコンピュータ・プログラムをその中に格納したデータ格納媒体（たとえば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形を取ることができる。

上記の記述は、例示するものであって限定するものでない。したがって、特許請求の範囲に述べられた請求項の範囲から逸脱せずに、述べられた本発明に変更を行うことができることは、当業者に明らかなはずである。

本発明の実施例によるリソグラフィ装置を表す図である。 本発明の実施例によるリソグラフィ投影装置の一部分を概略的に表す図である。 いくつかの目標部分に分割された基板を概略的に表す図である。 本発明の実施例による露光スリットを概略的に表す図である。

符号の説明

ＳＯ 放射源
ＢＤ ビーム配給システム
ＩＬ 照明システム（照明装置）
ＡＤ 調節器
ＩＮ インテグレータ
ＣＯ コンデンサ
ＭＴ マスク支持構造、マスク・テーブル
ＭＡ パターン形成デバイス、マスク
ＰＭ 第１の位置決め装置
Ｗ 基板、ウェハ
ＷＴ 基板テーブル、ウェハ・テーブル
ＰＷ 第２の位置決め装置
ＩＦ 位置センサ
Ｍ１、Ｍ２ マスク位置合わせマーク
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置合わせ
Ｃ、Ｃ_ｉ 目標部分
Ｘ０、Ｘ１ 可動ブレード
Ｙ０、Ｙ１ 可動ブレード
２ レベル・センサ、光源
６ 制御装置
８ 中央処理装置、ＣＰＵ
９ メモリ
１０ 露光スリット
１１ スポット
１２ アクチュエータ
１４ 区域
１５ レベル・センサ
１６ 放射ビーム
２３ アクチュエータ
２５ センサ
５０、５２、５４、５６ 内側縁部
６０、６２、６４、６６ 駆動ビーム
７０、７２、７４、７６ 位置決め装置
８２ ブレード位置エンコーダ
９２ 計数
１０２ 摩擦車
１１２ モータ
１２２ 電源
１３２ モータ・エンコーダ
１４２ 計数
１５０、１５２、１５４、１５６ ローラ

Claims (17)

1. リソグラフィ装置であって、
   基板を保持するように構築された基板テーブルと、
   露光スリット領域を通して放射ビームを前記基板の目標部分上に投影するように構成された投影システムと、
   前記放射ビームにその断面においてパターンを付与してパターン形成された放射ビームを形成することが可能なパターン形成デバイスであって、前記パターン形成された放射ビームが、前記基板の前記目標部分において、焦点深度（ＤＯＦ）にわたって合焦する、パターン形成デバイスと、
   前記目標部分の少なくとも一部分の表面トポグラフィを測定するように構成された測定システムとを含み、
   前記露光スリット領域の寸法を調節し、表面トポグラフィ変動がその上で前記焦点深度に等しい又はそれより小さい調節された露光スリット領域を形成するように、前記投影システムが構成される、リソグラフィ装置。
2. 前記表面トポグラフィの変動が、前記露光スリット領域の上で、前記焦点深度を超えた場合、前記投影システムが、前記露光スリット領域の寸法を減少することによって、前記調節された露光スリット領域の前記寸法を最大にするように構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記表面トポグラフィ変動が、前記露光スリット領域の上で、前記焦点深度より小さい場合、前記投影システムが、前記露光スリット領域の前記寸法を増加することによって、前記調節された露光スリット領域の前記寸法を最大にするように構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記露光スリット領域が、幅及び長さの寸法を有する実質的に長方形である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記露光スリット領域の前記寸法の調節が、前記露光スリット領域の前記幅及び長さの寸法の少なくとも１つを減少することを含む、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記露光スリット領域の前記幅及び長さの寸法の少なくとも１つを、前記表面トポグラフィ変動が前記焦点深度（ＤＯＦ）に等しくなる距離より小さいサイズに減少するように、前記投影システムが構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記放射ビームを前記基板上に投影する前に、実質的に前記基板全体の前記表面トポグラフィを測定するように、前記測定システムが構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記投影システムが前記放射ビームを第２の基板上に投影する間に、第１の基板の表面トポグラフィを測定するように、前記測定システムが構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記放射ビームの前記基板上への前記投影中に、前記測定システムが、前記表面トポグラフィを測定するように構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記基板テーブルの高さを調節するために、少なくとも１つのアクチュエータをさらに含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記基板テーブルの傾きを調節するために、少なくとも１つのアクチュエータを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
12. 露光中毎に、前記基板テーブルの位置決めをその露光に最適化するように構成された、少なくとも１つのアクチュエータを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記露光スリットの前記寸法が、走査方向に垂直な方向で減少される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
14. 装置製造方法であって、
    露光スリット領域を通してパターン形成された放射ビームを基板の目標部分上に投影するステップであって、前記基板を保持するように構築された基板テーブル上に当該基板が配置され前記パターン形成された放射ビームが焦点深度（ＤＯＦ）にわたって合焦する、ステップと、
    測定システムを使用して、前記基板の少なくとも一部分の表面トポグラフィを測定するステップと、
    前記露光スリット領域の幅及び長さの寸法のうちの少なくとも１つを調節し、表面トポグラフィ変動がその上で前記焦点深度に等しい又はそれより小さい調節された露光スリット領域を形成するステップと
    を含む装置製造方法。
15. 前記表面トポグラフィ変動が前記焦点深度（ＤＯＦ）に等しい距離より小さいサイズに、前記露光スリット領域の前記幅及び長さの寸法のうちの前記少なくとも１つが減少される、請求項１４に記載の方法。
16. 露光前に、前記基板上に投影されるパターンを２又はそれ以上の部分に分割するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
17. 前記部分をスクライブ・レーンにおいてつぎ合わせるステップを含む、請求項１６に記載の方法。

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