JP2007005794A - リソグラフィ装置の予備位置合わせ基板、デバイス製造方法、およびその製造方法で製造したデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置内で基板を予備位置合わせする方法を提供する。
【解決手段】基板は、基板の側部に設けた少なくとも１つの位置合わせマークを有する。方法は、少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を決定することを含む。基板を支持するために、基板支持体を設け、基板支持体は、基板の側部の一部を見るために、予め決定された位置に少なくとも１つの光学的ビューウィンドウを有する。少なくとも１つの光学的ビューウィンドウに少なくとも１つの位置合わせマークを位置決めするために、この関係に基づいて基板を基板支持体上に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リソグラフィ装置の予備位置合わせ基板、予備位置合わせ方法を実行するように構成された予備位置合わせデバイスを含む位置合わせシステムを含むリソグラフィ装置、デバイス製造方法、およびデバイス製造方法により製造したデバイスに関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスは、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいは幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射線感光材料（レジスト）の層への描像を介する。一般的に、１枚の基板は、順次照射される近接目標部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体を目標部分に１回露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向（「走査」方向）にパターンを投影ビームで走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板に刻印することによって、パターニングデバイスからのパターンを基板へと転写することも可能である。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、パターニングデバイスのパターンを、基板支持体上に位置決めされた基板に描像する。基板は、少なくとも部分的にエネルギ感受性材料（レジストとも呼ぶ）の層で覆われる。この描像ステップの前後に、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および描像した形体の測定／検査といったような様々な工程を通ってよい。これらの工程は、例えば集積回路（ＩＣ）のようなデバイスの個々の層にパターンを形成するための基礎として使用される。このようなパターン形成された層は、次に、全て個々の層を仕上げる目的である、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、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経る。幾つかの層が必要とされる場合には、行程全体、もしくはその変形をそれぞれの新しい層で繰り返さねばならない。最終的に、デバイスのアレイが基板上に存在する。次に、これらのデバイスはダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。その後、個々のデバイスは、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。

位置合わせは、パターニングデバイス上の特定点の像を、露光すべき基板上の特定点へと位置決めするプロセスである。通常、小型パターンのような１つまたは複数の位置合わせマークを、基板およびパターニングデバイスのそれぞれに設ける。上記で示したように、ＩＣのようなデバイスは、中間処理ステップがある連続的露光によって構築された多くの層で構成することができる。各露光前に、位置合わせを実行して、次の露光と前の露光との間の位置エラーを最小限に抑える。このようなエラーをオーバレイエラーとも呼ぶ。基板には通常、基板の両側に位置合わせマークを設けることができる。

位置合わせプロセスは、（通常は円形の）基板の縁部と中心を決定する予備位置合わせ工程、および基板上に設けた１つまたは複数の位置合わせマークを使用して、実際に基板を位置合わせする位置合わせ工程を含む。予備位置合わせデバイスで基板を予備に位置合わせした後、通常は基板を予備位置合わせデバイスから基板支持体へと移送するアームを有するロボットである基板ハンドラによって、基板を基板支持体へと移送する。

予備位置合わせ工程では、様々なデバイスを使用してよい。知られている基板予備位置合わせ工程では、基板の予め決定された縁部分と突き当たる機械的ピンを設けた予備位置合わせ支持体を有する予備位置合わせデバイスを使用する。このような予備位置合わせデバイスを使用するには、基板の直径が分かっていることを前提条件とする。基板の直径が変動し得る場合は、基板の中心の方向決定に、Ｘ方向のオフセット、Ｙ方向のオフセット、およびφ（角度）方向のオフセット（基板が基本的に、Ｘ−Ｙ面に延在する場合で、φは基板中心の回転角度を指す）の両方に関して、オフセットを導入することができる。実際、オフセットは、基板の幾何学的座標系と、基板上に設けた位置合わせマークに基づく座標系との差を画定する。あるいは、基板縁部検出器を有し、それに対して予備位置合わせデバイスの予備位置合わせ支持体上で基板を回転する予備位置合わせデバイスを使用してよい。基板を回転し、同時に縁部の位置を測定することにより、中心Ｘ、Ｙおよびφのオフセットを決定することができる。さらなる代替物として、基板の予想される縁部分に沿って隔置された幾つかの基板縁部検出器を有する予備位置合わせデバイスを使用することができる。基板の中心を決定するために、基板を回転する必要がないが、基板の直径が変動し得る場合は、基板の中心の方向決定に、Ｘ、Ｙおよびφのオフセットを導入してよい。これらのオフセットは、基板の直径が分かっている場合に決定することができる。

上記で言及したオフセットが決定されたら、位置合わせ工程を実行するために基板を基板支持体上に適正に配置できるように、特定の基板の方向を選択することができる。

予備位置合わせ手順の後に、基板支持体上での基板の位置合わせ工程で、パターニングデバイス上の位置合わせマークの像を、基板上の位置合わせマークの像に正確に位置決めする。

超小型システム技術（ＭＳＴ）および超小型電子機械的システム（ＭＥＭＳ）のような幾つかの技術では、デバイスは基板の両側から作成する。基板の一方側で実行する露光は、基板の他方側で以前に露光した形体と正確に位置合わせしなければならない。

本明細書を通して、基板の特定側に位置合わせマークがあると言う場合、これは言うまでもなく、位置合わせマークが基板のその側にエッチングされていることを含み、その後の材料が埋め込まれ、必ずしももう表面に露光しないように、位置合わせマークがその上に付着したその材料を有することも含む。

参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第２００２／０１０９８２５Ａ１号は、基板の後側、つまり基板テーブルに面する基板の側に設けた位置合わせマークの像を生成するために、基板テーブルに内蔵された１つまたは複数のレーザビームを使用するシステムのような光学システムを設けたリソグラフィ装置を開示している。像は、基板の前側の面に配置され、基板の前側から位置合わせシステムによって見ることができる。基板の後側と前側のマークの同時位置合わせが、既存の位置合わせシステムによって実行することができる。

基板を処理してデバイスを生成する生産施設では、様々な供給業者のリソグラフィ機器を使用することがある。異なる供給業者は通常、位置合わせ工程の前に、基板上の１つまたは複数の位置合わせマークの認識に基づいて基板の縁部および中心を決定するために異なる予備位置合わせ工程を使用する。したがって、異なる機器で基板を処理する場合に、位置合わせマークの予想外または少なくとも基本的に不明の位置偏差に遭遇することがある。さらに、基板の後側の１つまたは複数の位置合わせマーク（位置合わせ目標と呼ぶこともある）を使用する場合には、このような位置合わせマークの位置決めに制約がある。この制約は、位置合わせマークの位置を決定するために使用する光学システムのビューウィンドウの制限された物理的サイズに由来する。したがって、予備位置合わせ方法は、特定のデバイスを生産するために異なる供給業者からのリソグラフィ機器を使用しても、光学システムのビューウィンドウで基板の後側にある位置合わせマークを見ることができるように、基板を基板支持体に配置するために指定しなければならない。

複雑な予備位置合わせプロセスを回避しながら、異なる供給業者からの機器を使用可能にする予備位置合わせ方法および装置を提供することが望ましい。

本発明の一態様では、リソグラフィ装置内で基板を予備位置合わせする方法が提供され、基板は、基板の側に設けた少なくとも１つの位置合わせマークを有し、方法は、少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を決定することと、基板を支持するために基板支持体を提供することとを含み、基板支持体は、基板の側部の一部を見るために、所定の位置に少なくとも１つの光学的ビューウィンドウを有し、さらに少なくとも１つの位置合わせマークを少なくとも１つの光学的ビューウィンドウに位置決めするために、関係に基づいて基板支持体上に基板を配置することを含む。

本発明の実施形態によると、リソグラフィ装置または他の適切な装置のようなマーキング装置内で、基板の側部に１つまたは複数の位置合わせマークを設ける。少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部と中心との位置の関係を決定し、例えば制御可能な取り扱い装置などによって、マーキング装置とは異なることがある既知の特徴を有するリソグラフィ装置の基板支持体上に基板を配置する場合、この関係を使用することにより、基板は、リソグラフィ装置の位置合わせシステムのビューウィンドウに配置した１つまたは複数の位置合わせマークで、基板支持体上に正確に予備位置合わせすることができる。その関係は、中心の周囲での基板の平行移動および回転を示すデータを含んでよい。データは、リソグラフィ装置の制御システムに記憶するか、それに入力することができる。

本発明の別の態様では、基板の予備位置合わせ方法が提供され、方法は、基板の縁部の少なくとも一部、および基板の中心の位置を決定することと、少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を予め決定することと、その関係に基づいて基板の側部に少なくとも１つの位置合わせマークを設けることと、基板を支持するためにリソグラフィ装置内に基板支持体を設けることとを含み、基板支持体は、基板の側部の一部を見るために、予め決定した位置に少なくとも１つの光学的ビューウィンドウを有し、さらに、少なくとも１つの位置合わせマークを基板支持体の少なくとも１つの光学的ビューウィンドウ内に位置決めするために、基板を基板支持体上に配置することを含む。

ここでは、１つまたは複数の位置合わせマークの特定の位置は、リソグラフィ装置の位置合わせシステムのビューウィンドウに配置された１つまたは複数の位置合わせマークで、基板を基板支持体上に適正に予備位置合わせするように、基板を処理するリソグラフィ装置の要件に適合するような所望の関係に基づいて選択することができる。この場合も、その関係は、中心の周囲におけるウェハの平行移動および回転を示すデータを含んでよく、この場合は１つまたは複数の位置合わせマークを適用する前である。

次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。

図１は、本発明の１つの実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、放射線ビームＢ（例えばＵＶ放射線または任意の他の適切な放射線）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、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、かつ、特定のパラメータに従って正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一位置決めデバイスＰＭに連結を行ったマスク支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴとを含む。装置は、基板（例えばレジスト塗布したウェハ）Ｗを支持するように構築され、かつ、特定のパラメータに従って正確に基板の位置決めを行うように構成された第二位置決めデバイスＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴまたは「基板支持体」も含む。装置はさらに、パターニングデバイスＭＡによって放射線ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折性投影レンズシステム）ＰＳを含む。

照明システムは、放射線の誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学構成要素、またはその組み合わせなどの様々なタイプの光学構成要素を含むことができる。

マスク支持構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を担持する。これは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。マスク支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気、または他の締め付け技術を使用することができる。マスク支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。マスク支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。

本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、放射線ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。放射線ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが移相形体またはいわゆるアシスト形体を含む場合、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、放射線ビームに与えられるパターンは、集積回路などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射線ビームにパターンを与える。

本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。

ここで示しているように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射性マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブルまたは「基板支持体」（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブルまたは「マスク支持体」）を有するタイプのものでよい。このような「多段」機械においては、追加のテーブルまたは支持体が並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルまたは支持体が露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルまたは支持体にて実行される。

以上で説明したように、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するよう、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うタイプでもよい。浸漬液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用可能である。本明細書で使用する「浸漬」なる用語は、基板などの構造を液体に浸さなければいけないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体を配置するというだけの意味である。

図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線ビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な集光ミラーおよび／またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤとともに放射線システムと呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、放射線ビームの角度強度分布を調節するように構成された調節装置ＡＤを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、放射線ビームの調整に使用することができる。

放射線ビームＢは、マスク支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。放射線ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量性センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば放射線ビームＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に図示せず）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、放射線ビームＢ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。一般的に、マスクテーブルＭＴの運動は、第一位置決め装置ＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより行われる。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の運動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用の目標位置を占有するが、目標部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡに複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

ここに表した装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」は、基本的に静止状態に保たれている。そして、放射線ビームに与えたパターン全体が１回で目標部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」がＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を同期走査する一方、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の速度および方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴまたは「マスク支持体」が基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する間に、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」が動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」を動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなし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の組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。

図２は、これも以降で基板支持体と呼ばれるウェハテーブルＷＴ上にある基板Ｗを示す。ウェハマークＷＭ１およびＷＭ２をウェハＷの側部（「後側」）に設ける。ウェハＷの後側にあるウェハマークＷＭ１、ＷＭ２に光学的アクセスを提供するために、ウェハテーブルＷＴに光学的システムを内蔵する。光学的システムは、１本のアームまたは複数のアーム１０Ａ、１０Ｂを有する。各アームは、２つのミラー１２、１４および２つのレンズ１６、１８で構成してよい。各アームのミラー１２、１４は、これと水平とで作る角度の合計が９０°になるように傾斜する。この方法で、ミラーの１つに垂直に当たる光のビームは、他のミラーから反射した場合も垂直のままになる。

使用時には、光はウェハテーブルＷＴの上からミラー１２へ、レンズ１６および１８を通してミラー１４へ、次に個々のウェハマークＷＭ１、ＷＭ２へと配向される。光は、ウェハマークの一部で反射し、光学システムのアームに沿ってミラー１４、レンズ１８および１６、およびミラー１２を介して戻る。ミラー１２、１４およびレンズ１６、１８は、ウェハマークＷＭ１、ＷＭ２の像２０Ａ、２０Ｂが、ウェハＷの前側に対応するウェハＷの前（上）表面の面に形成されるように配置構成される。レンズ１６、１８およびミラー１２、１４の順序は、光学システムに応じて適宜、異なってよい。例えば、レンズ１８は、ミラー１４とウェハＷの間にあってよい。また、アーム内で任意の数のレンズを使用することができる。

光学システムのアームは、ウェハＷの後側に平行な面で見て様々な方向を有してよく、アームの一方端は、ウェハＷの下になるように配置され、アームの反対端は、ウェハＷに（完全には）覆われていないウェハテーブルＷＴの区域に位置することが分かる。さらに、光学システムのアームのミラー１２、１４は、別個の構成要素として設ける必要はなく、ウェハテーブルＷＴと一体でよいことが分かる。そのために、適切な面を機械加工してウェハテーブルＷＴにし、次にこれにコーティングを設けて、反射率を改善し、したがってミラー１２、１４を形成することができる。さらなる代替物として、光学システムのアームは、光ファイバまたはコヒーレント光ファイバ束およびレンズを使用し、放射線をファイバに出し入れして、光学システムのアームを実現することができる。

（予備位置合わせの後に）正確な位置合わせを実行する位置合わせシステムは、レンズ通過（ＴＴＬ）構成でよく、したがってマスクＭＡとウェハＷとの間のレンズシステムＰＬは実際、露光放射線に使用する投影レンズである。しかし、位置合わせシステムは軸外し（ＯＡ）でもよい。

本発明の実施形態による方法では、基板上の少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を決定する。このような関係は、幾何学的座標系と、少なくとも１つの位置合わせマークに結合された位置合わせ座標系との間のオフセットを示すデータで表現することができる。オフセットは、平行移動および回転の値で表すことができる。平行移動値は、幾何学的座標系の中心と位置合わせ座標系の中心との間の距離でよく、Ｘ座標およびＹ座標で表され、平行移動はＸ−Ｙ面である。回転値は、中心の１つの周囲における回転角度でよく、回転角度φで表され、基板の縁部の少なくとも一部（切り欠きまたは平坦な縁部分など）が基準角度を決定することができる。この関係は、様々な方法で確立することができる。

基板上の少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を決定する一つの方法は、複数の基板の位置についてオフライン測定を実行し、基板の中心のＸ位置、Ｙ位置および回転角度φのオフセットの平均値を求め、複数の基板の平均オフセット値を記憶することに見られる。各基板は、自身に割り当てられた同じ（平均）関係を有する。

複数の基板の平均値を求める代わりに、オフライン測定で基板ごとに値Ｘ、Ｙおよびφの特定のセットを求め、値の各セットを対応する基板に結合することができ、これは自身に割り当てられた適切な識別子によって識別することができる。

基板の少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を求める代替方法は、基板に位置合わせマークを設ける前に、値Ｘ、Ｙおよびφの選択したセットに関して、この関係を予め求め、その後でのみ予め決定した値のセットに対応する少なくとも１つの位置合わせマークを基板に設けることに見られる。これもオフライン工程と見なすことができる。

基板の少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を求めるさらなる方法は、基板の露光を実行する前に、リソグラフィ装置の予備位置合わせデバイス内にてインライン測定にて値Ｘ、Ｙおよびφの特定のセットを求めることに見られる。位置合わせマークを、基板の露光側とは反対側の基板の側部（後側とも呼ばれる）に設ける場合、予備位置合わせデバイスは、位置合わせマークが予備位置合わせ支持体に面する間、位置合わせマークの像を捕捉するように構成されたマークセンサを必要とする。予備位置合わせデバイスのさらなる詳細について、以下で開示する。

図３および図４は、以下で説明する予備位置合わせ工程を実行する予備位置合わせデバイス３０を示す。予備位置合わせデバイス３０は、基板３３を支持する予備位置合わせ支持体３２（図４では、基板を破線で示す）を含み、予備位置合わせ支持体３２は、軸線３４の周囲で回転可能であり、したがって予備位置合わせ支持体３２の回転角度は、本質的に知られ、これ以上詳細には図示または説明されていない方法で測定し、制御することができる。予備位置合わせ支持体３２は、基板３３に面する側で開放している真空室３６を含む。周囲の気体圧力に対して真空室３６の気体圧力を低下させることにより、基板３３を予備位置合わせ支持体３２にしっかり係合させることができる。予備位置合わせデバイス３０はさらに、基板３３に面する側で開放している真空室４０を有するアーム形の平行移動アクチュエータを含む。平行移動アクチュエータ３８は、本質的に知られ、これ以上詳細には図示または説明されていない駆動デバイスによって二重矢印４２の方向に動作可能である。平行移動アクチュエータ３８の動作は、本質的に知られ、これ以上詳細には図示または説明されていない方法で測定し、制御することができる。周囲気体圧力に対して真空室４０の気体圧力を低下させることにより、基板３３は、平行移動アクチュエータ３８上にしっかり係合させ（それと同時に予備位置合わせ支持体３２から基板３３を係合解除し）、必要に応じて平行移動させることができる。他方で、基板３３は、予備位置合わせ支持体に係合させながら、平行移動アクチュエータから係合解除することができる。

予備位置合わせデバイス３０はさらに、縁部センサ４４を含み、これは例えばリニアＣＣＤ（電荷結合素子）センサとして実現され、図示されていない構造に装着され、この構造には予備位置合わせ支持体３２も装着される。縁部センサ４４は任意選択で、縁部センサ４４の窪みに配置された基板３３の縁部の一部を測定することができる。予備位置合わせ支持体３２上にしっかり係合した基板３３を回転することにより、基板３３の縁部の予め決定された部分を測定し、縁部センサによって生成されたデータから、基板３３の幾何学的中心、さらに切り欠きまたは平坦な縁部分（実際には「平坦部」とも呼ばれる）のような特定の縁部分の位置を求めることができる。

予備位置合わせデバイス３０はさらに、光学的デバイス４８と相互作用する光学的マークセンサ４６を含む。光学的デバイス４８は基本的に、図２で示す光学的アーム１０Ａまたは１０Ｂに対応し、位置合わせマーク端５０およびマークセンサ端５２を有する。位置合わせマーク端５０は、予備位置合わせ支持体３２に面する基板の側の像を取得するように構成される。マークセンサ端５２は、像をマークセンサ４６に提供するように構成される。

ある実施形態では、光学的デバイス４８の位置合わせマーク端５０は、基板３３の後側に設けた位置合わせマークを探すために、（基板３３を回転した場合に）予備位置合わせ支持体３２に対して二重矢印４２の方向に移動させ、基板３３の後側のリング形またはリング断片形の区域を走査することができる。さらなる実施形態では、光学的デバイス４８は、基板３３の後側に設けた位置合わせマークを探すために、（基板３３を回転した場合に）二重矢印４２の方向で予備位置合わせ支持体３２に対して全体として移動させ、基板３３の後側のリング形またはリング断片形の区域を走査することができる。さらなる実施形態では、基板３３の後側に設けた位置合わせマークを探すために、（基板３３を回転した場合に）マークセンサ４６を二重矢印４２の方向で光学的デバイス４８に対して移動させ、基板３３の後側のリング形またはリング断片形の区域を走査することができる。さらなる実施形態では、これらの動作の２つまたは３つの組合せを確立することができる。これらの動作のいずれでも、可動部分の位置を測定し、制御する。

縁部センサ４４、およびマークセンサ４６と光学的デバイス４８の組合せによって実行した測定で、基板３３の（後側にある）少なくとも１つの位置合わせマークと基板３３の縁部の少なくとも一部と基板３３の中心との位置の関係を決定し、特定の基板３３について、オフセット値Ｘ、Ｙおよびφのセットで表すことができ、ここで基板はＸ−Ｙ面に延在し、軸線３４は回転軸である。

式では、直径Ｄ_wを有する基板の基板中心オフセットΔx、Δyは、下式のように表すことができる。

ここで、Ｄ_nは正規化した定数であり、ａ、ｂ、ｅおよびｆは、使用するリソグラフィ装置の関数であるプロセスパラメータである。基板の側部基準部分（切り欠きまたは平坦部）で基板を使用する場合、側部基準部分とウェハの中心との間に距離ｄ_wを有する基板の基板中心オフセットΔｘ、Δｙは、下式のように表すことができる。

ここで、ｄ_nは正規化した定数であり、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、使用するリソグラフィ装置の関数であるプロセスパラメータである。正規化した定数Ｄ_nおよびｄ_nは、校正用または正規化用基板のサイズ値である。

その後、基板をまだ予備位置合わせデバイス３０内で支持しながら、基板を予備位置合わせ支持体３２から基板支持体ＷＴへの移動を実行する前に、少なくとも１つの位置合わせマークが、基板支持体の少なくとも１つの光学的ビューウィンドウ内に位置決めされるように、予備位置合わせデバイス３０によって基板３３の所望の方向を確立することができる。このプロセスで、制御デバイスを使用して、予備位置合わせ支持体３２の回転角度、おおよび平行移動デバイス３８の平行移動を、縁部センサ４４およびマークセンサ４６からの測定値に基づいて制御する。予備位置合わせデバイス３０の所望の方向に到達するために、平行移動アクチュエータ３８を使用して、必要な平行移動を提供し、予備位置合わせ支持体３２を使用して、必要な回転を提供することができる。この工程によって、ピックアンドプレース・ロボット（詳細には図示せず）のような単純な移送構造を使用して移送することができる。

さらに、最初に基板３３の所望の方向を確立せずに、基板３３を移送構造によって予備位置合わせデバイス３０から基板支持体ＷＴへと移送することができる。この状況で、予備位置合わせデバイス３０から基板３３を取り上げた後、基板３３を基板支持体ＷＴと接触させる前に、少なくとも１つの位置合わせマークが、基板支持体の少なくとも１つの光学的ビューウィンドウ内に位置決めされるように、移送構造によって所望の方向が確立される。この工程には、基板３３を予備位置合わせデバイス３０から基板支持体ＷＴへと移送する間に所望の方向を設定するように構成された移送構造が必要である。

一つの供給業者の装置で生産した基板を、本発明の実施形態による予備位置合わせ方法およびデバイスを使用して、異なる供給業者の装置で処理することができる。

本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその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、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指す。

以上では光学リソグラフィの状況における本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、刻印リソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに制限されないことが分かる。刻印リソグラフィでは、パターニングデバイスの構造が、基板上に生成されるパターンを画定する。パターニングデバイスの構造を、基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射線、熱、圧力またはその組み合わせを適用して、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。

「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素のいずれか、またはその組み合わせを指す。

以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、または自身内にこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。

上記の説明は例示的であり、制限的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。 本発明で使用する基板支持体を示す概略断面図である。 本発明の実施形態による予備位置合わせデバイスを示す略側面図である。 図３の予備位置合わせデバイスの略上面図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ アーム
１２、１４ ミラー
１６、１８ レンズ
２０Ａ、２０Ｂ 像
３０ 予備位置合わせデバイス
３２ 予備位置合わせ支持体
３３ 基板
３６、４０ 真空室
３８ 平行移動アクチュエータ
４４ 縁部センサ
４８ 光学的デバイス
４６ 光学的マークセンサ
５０ 位置合わせマーク端

Claims (16)

1. リソグラフィ装置の基板を予備位置合わせする方法であって、基板は、基板の側部に設けた少なくとも１つの位置合わせマークを有し、
   （ａ）少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を決定することと、
   （ｂ）基板を支持するために基板支持体を設けることとを含み、基板支持体は、基板の前記側部の一部を見るために、予め決定された位置に少なくとも１つの光学的ビューウィンドウを有し、さらに、
   （ｃ）少なくとも１つの位置合わせマークを少なくとも１つの光学的ビューウィンドウ内に位置決めするために、前記関係に基づいて基板を基板支持体上に配置することを含む方法。
2. 前記決定の後で、前記配置の前に、基板を前記関係に基づいて再位置決めする、請求項１に記載の方法。
3. 前記決定が、予備位置合わせデバイス内で実行され、予備位置合わせデバイスが、前記関係に基づいて基板を再位置決めするように構成される、請求項２に記載の方法。
4. さらに、移送デバイスによって移送することを含み、移送デバイスは、基板を基板支持体上に配置する前に、前記関係に基づいて基板を再位置決めするように構成される、請求項２に記載の方法。
5. 前記決定において、基板の縁部、および少なくとも１つの位置合わせマークを含む基板の前記側部の少なくとも一部を走査する、請求項１に記載の方法。
6. 基板が回転される、請求項５に記載の方法。
7. 前記関係が平行移動および回転の値を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記関係が、複数の基板の平均として決定される、請求項１に記載の方法。
9. リソグラフィ装置であって、
   放射線の投影ビームを提供する放射線システムと、
   所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成するパターニング構造を支持するパターニング支持体と、
   基板を支持する基板支持体とを有し、基板支持体は、基板の側部の一部を見るために予め決定された位置に少なくとも１つの光学的ビューウィンドウを有し、さらに、
   パターン形成した投影ビームを基板の目標部分に描像する投影システムと、
   位置合わせ放射線を使用して、パターニング構造のパターンを基板の前記側部に設けた位置合わせマークと位置合わせする位置合わせシステムと、
   位置合わせシステムで使用するために、基板の前記側部からの位置合わせマークの像を目標部分の反対側に転送する光学システムとを有し、
   位置合わせシステムが、
   （ａ）少なくとも１つの位置合わせマークと縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を決定し、
   （ｂ）少なくとも１つの位置合わせマークを少なくとも１つの光学的ビューウィンドウに位置決めするために、前記関係に基づいて基板を基板支持体上に配置する
   ように構成された予備位置合わせデバイスを有するものであるリソグラフィ装置。
10. デバイス製造方法であって、
    （ａ）少なくとも１つの位置合わせマークを基板の第一側に設けることと、
    （ｂ）少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を決定することと、
    （ｃ）リソグラフィ装置内に基板を支持する基板支持体を設けることとを含み、基板支持体は、基板の前記第一側の一部を見るために、予め決定された位置に少なくとも１つの光学的ビューウィンドウを有し、さらに、
    （ｄ）少なくとも１つの位置合わせマークを少なくとも１つの光学的ビューウィンドウに位置決めするために、前記関係に基づいて基板を基板支持体上に配置することと、
    （ｅ）位置合わせに使用するために、基板の前記第一側からの前記位置合わせマークの像を透過することと、
    （ｆ）放射線のパターン形成ビームを前記第一側とは反対の基板の第二側にある放射線感光性材料の層の目標区域に投影する際に使用するパターニング構造のパターンに、前記位置合わせマークの前記像を位置合わせすることとを含む方法。
11. 請求項１０に記載の方法により製造したデバイス。
12. 基板の予備位置合わせ方法であって、
    （ａ）基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置を決定することと、
    （ｂ）少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を予め決定することと、
    （ｃ）前記関係に基づいて、少なくとも１つの位置合わせマークを基板の側部に設けることと、
    （ｄ）リソグラフィ装置内に基板を支持する基板支持体を設けることとを含み、基板支持体が、基板の前記側部の一部を見るために、予め決定された位置に少なくとも１つの光学的ビューウィンドウを有し、さらに、
    （ｅ）少なくとも１つの位置合わせマークを基板支持体の少なくとも１つの光学的ビューウィンドウに位置決めするために、基板を基板支持体上に配置することを含む方法。
13. デバイス製造方法であって、
    （ａ）基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置を決定することと、
    （ｂ）少なくとも１つの位置合わせマークと基板の縁部の少なくとも一部と基板の中心との位置の関係を予め決定することと、
    （ｃ）リソグラフィ装置内に基板を支持する基板支持体を設けることとを含み、基板支持体は、基板の第一側の一部を見るために、予め決定された位置に少なくとも１つの光学的ビューウィンドウを有し、さらに、
    （ｄ）少なくとも１つの位置合わせマークを基板支持体の少なくとも１つの光学的ビューウィンドウに位置決めするために、基板を基板支持体上に配置することと、
    （ｆ）位置合わせに使用するために、基板の前記第一側からの前記位置合わせマークの像を透過することと、
    （ｇ）放射線のパターン形成ビームを前記第一側とは反対の基板の第二側上にある放射線感光性材料の層の目標区域に投影する際に使用するパターニング構造のパターンに、前記位置合わせマークの前記像を位置合わせすることとを含む方法。
14. 請求項１３に記載の方法により製造したデバイス。
15. リソグラフィ装置内で基板を予備に位置合わせする予備位置合わせデバイスであって、基板は、基板の側部に設けた少なくとも１つの位置合わせマークを有し、
    基板を支持する回転式の予備位置合わせ支持体と、
    基板を平行移動させる平行移動デバイスと、
    基板の縁部の少なくとも一部を測定する縁部センサと、
    予備位置合わせ支持体に面する基板の側に配置された少なくとも１つの位置合わせマークの位置を測定するマークセンサおよび光学的デバイスと、
    前記予備位置合わせ支持体の回転角度、および前記平行移動デバイスの平行移動を、前記縁部センサおよび前記マークセンサからの測定値に基づいて制御する制御デバイスとを有する予備位置合わせデバイス。
16. 前記予備位置合わせ支持体が回転軸を有し、前記マークセンサと前記光学的デバイスの少なくとも１つ、またはその一部が、前記回転軸に対して半径方向に動作可能である、請求項１５に記載の予備位置合わせデバイス。

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