JP2007251185A

JP2007251185A - リソグラフィ装置、アライメント方法、およびデバイス製造方法

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Publication number: JP2007251185A
Application number: JP2007113914A
Authority: JP
Inventors: Keith Best; ベストキース; Alex Friz; フリッツアレックス; Joe Consolini; コンソリーニジョー; Buel Henricus Wilhelmus Maria Van; ウィルヘルムスマリアヴァンブエルヘンリクス; Cheng-Qun Gui; − クンガイチェン
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2007-09-27
Also published as: US6914664B2; JP3972121B2; KR20030069070A; CN1450412A; US20030227604A1; KR100550031B1; DE60309524D1; CN1324405C; DE60309524T2; SG120912A1; EP1336899A1; JP2003273011A; TW575800B; TW200307188A

Abstract

【課題】例えばマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）やマイクロ光電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）の製造において、大きな垂直分離を有するマーカー間におけるアライメントの実行を可能にするアライメントツールを備えたリソグラフィ装置およびアライメントの工程を提供する。
【解決手段】大きな垂直分離のある層間において位置合わせを行うために、直角に入射する放射線で基準マークを照射するアライメントシステムが用いられる。アライメントシステムは基板サイドにテレセントリックな照明システムを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、− 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、− 所望するパターンに従い投影ビームをパターン化するパターニング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、− パターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、− 基準マークと前記基板に設けられたアライメントマーク間におけるアライメントを検出する、該アライメントマークをアライメントビームにて照射する光学系から成るアライメントシステムとにより構成されるリソグラフィ投影装置に関する。

ここに使用する「パターニング手段」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に作り出されるべきパターンと一致するパターン化断面を与えるために使用し得る手段に当たるものとして広義に解釈されるべきである。また、「ライトバルブ」なる用語もこうした状況下で使用される。一般的に、上記のパターンは、集積回路や他のデバイス（以下を参照）であるような、デバイスにおいて目標部分に作り出される特別な機能層に相当する。そのようなパターニング手段には以下が含まれる。すなわち、− マスク。マスクの概念はリソグラフィにおいてよく知られているところであり、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。放射線ビームにこのようなマスクを配置することにより、マスクに照射する放射線の、マスクパターンに従う選択的透過（透過性マスクの場合）や選択的反射（反射性マスクの場合）を可能にする。マスクの場合、その支持構造は一般的に、入射する放射線ビームの所望する位置にマスクを保持しておくことが可能であり、かつ、必要な場合、ビームに対して運動させることの可能なマスクテーブルである。
− プログラマブルミラーアレー。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレス可能面があげられる。こうした装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域は入射光を回折光として反射するが、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するといったことである。適切なフィルタを使用することにより、回折光のみを残して上記非回折光を反射ビームからフィルタすることが可能である。この方法において、ビームはマトリクスアドレス可能面のアドレスパターンに従ってパターン形成される。プログラマブルミラーアレーのまた別の実施形態では小さな複数のミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、適した局部電界を適用することによって、もしくは圧電作動手段を用いることによって、軸を中心に個々に傾けられている。もう一度言うと、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、それによりアドレスされたミラーはアドレスされていないミラーとは異なる方向に入射の放射線ビームを反射する。このようにして、反射されたビームはマトリクスアドレス可能ミラーのアドレスパターンに従いパターン形成される。必要とされるマトリクスアドレッシングは適切な電子手段を用いて実行される。上述の両方の状況において、パターニング手段は１つあるいはそれ以上のプログラマブルミラーアレーから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレーに関するより多くの情報は、参照までにここに引用を行うと、例えば、米国特許第ＵＳ５，２９６，８９１号および同第ＵＳ５，５２３，１９３号、並びに、ＰＣＴ特許種出願第ＷＯ９８／３８５９７および同ＷＯ９８／３３０９６から得ることが出来る。プログラマブルミラーアレーの場合、上記支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、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。
− プログラマブルＬＣＤアレー。このような構成の例が、参照までにここに引用を行うと、米国特許第ＵＳ５，２２９，８７２号に開示されている。上記同様、この場合における支持構造も、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これも必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。簡潔化の目的で、本文の残りを、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルを必要とする例に限定して導くものとする。しかし、こうした例において論じられる一般的な原理は、既に述べたようなパターニング手段のより広範な状況において理解されるべきである。

リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この場合、パターニング手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成する。そして、放射線感光原料（レジスト）の層が塗布された基板（シリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイから成る）にこのパターンを像形成することが出来る。一般的に、シングルウェハは、投影システムを介して１つずつ順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを用いる現在の装置は、異なる２つのタイプのマシンに区分される。リソグラフィ投影装置の一タイプでは、全体マスクパターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される。こうした装置は一般的にウェハステッパと称されている。ステップアンドスキャン装置と称されている別の装置では、所定の基準方向（「スキャニング」方向）にマスクパターンを投影ビーム下で徐々にスキャニングし、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは非並行にスキャニングすることにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影装置は倍率係数Ｍ（一般的に、＜１）を有することから、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスクテーブルが走査される速度の係数Ｍ倍となる。ここに記載を行ったリソグラフィデバイスに関するさらなる情報は、参考までにここに引用を行うと、例えば、米国特許第ＵＳ６，０４６，７９２号から得ることが出来る。

リソグラフィ投影装置を使用する製造工程において、パターン（例えばマスクにおける）は少なくとも部分的に放射線感光材（レジスト）の層で覆われた基板上に像形成される。この像形成ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種の工程を経る。露光後、基板は、ポストベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および結像フューチャの測定／検査といったような他の工程を通る。この一連の工程は、例えばＩＣといったような素子の個々の層をパターン化するため基本として使用される。このようなパターン形成された層は、それから、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。数枚の層が必要とされる場合には、全体工程、もしくはその変形をそれぞれの新しい層に繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレーが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらの素子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。それから個々の素子は、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。こうした工程に関するさらなる情報は、例をあげると、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、ＰｅｔｅｒｖａｎＺａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“ＭｉｃｒｏｃｈｉｐＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：ＡＰｒａｔｉｃａｌＧｕｉｄｅｔｏＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４より入手可能である。これは参考までにここに引用を行った。

簡潔化の目的で、これより投影システムを「レンズ」と称するものとする。しかし、この用語は、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折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。放射線システムはまた、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う、こうした設計タイプのいずれかに応じて稼動する構成要素も備える。そして、このような構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。さらに、リソグラフィ装置は２つあるいはそれ以上の基板テーブル（および／あるいは２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」デバイスにおいては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つあるいはそれ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つあるいはそれ以上のテーブルにて実行される。例えば、参考までに引用を行うと、デュアルステージリソグラフィク装置について、米国特許第ＵＳ５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号において記載がなされている。

リソグラフィの工程を用いるデバイスの製造においては、一般的に単一の基板上で何回にもおよぶ露光を行い、デバイスの形成に必要な何層もの層を作り出す必要がある。この工程において、前に行われた露光に対して、その後に続く露光の位置が正確に合わせられていることが重要である。層と層との間の正確なアライメントからのずれがオーバレイエラーである。オーバレイエラーを回避するため、基板は露光が行われる前にリソグラフィ装置において正確に位置合わせされていなくてはならない。既に知られている２つのタイプのアライメントツールがある。その既知のスルーザレンズ（TTL）タイプのアライメント装置では、基板にもうけた格子形状のアライメントマーカーをレーザ光で照射する。その回折光はリソグラフィ装置の投影レンズによって集光され、通常は位相格子の形状である、マスク上に設けられた対応するアライメントマークに導かれる。検出器がマスクマーカーの背後に配置されており、投影レンズの真下でウェハが走査されるとき、マスクマーカーを通過する放射線の強度がモニターされる。検出器からの出力の最大が、正確に合わせられた位置を示す。正確に合わせられた位置は、ステージの後続の動作を制御するために使用される干渉変位測定装置に有効にゼロ基準を与える。また、既知のオフアクシスタイプのアライメント装置においては、計測ステーションにおけるアライメントツールは、基板に設けられた複数のアライメントマーカーと、基板ステージに固定マウントされた１個あるいはそれ以上の基準マーカー間の位置関係を測定するために使用される。基板を搬送する基板ステージが露光ステーションに移されると、基板ステージに設けられた固定の基準マーカーがマスクのマーカーに位置合わせされ、それによって、マスクの像と基板との間の位置関係が得られる。

このような既知のアライメントツールかつ工程は、層と層との間の垂直差がそれほど大きくない半導体デバイスの製造においては十分に機能を果たすものである。しかし、既知のアライメントツールかつ技法では大きな垂直分離を有するアライメントマークに対する位置合わせが行えないことから、後に形成されたプロセス層を、ベア基板内にエッチングされたゼロマークに位置合わせするため、中間の垂直位置においてアライメントマーカー間にて連続するアライメントを形成する必要があった。しかしこれには、数回のアライメントステップを実行している間に計測エラーが蓄積するという欠点がある。さらに、層の厚さが半導体デバイスの製造における場合よりも著しく厚い、マイクロ電気機械システム（MEMS）やマイクロ光電気機械システム（MOEMS）の製造において問題が生じる。また、マイクロ電気機械システム（MEMS）やマイクロ光電気機械システム（MOEMS）の製造において起きることであるが、層がかなり厚いことにより、垂直に分離したアライメントマーカー間にて中間マーカーを用いてアライメントを実行することが不可能な場合がある。

本発明は、大きな垂直分離を有するマーカー間におけるアライメントの実行を可能にするアライメントツールを備えたリソグラフィ装置、およびアライメントの工程を提供することを目的とする。

本目的および他の目的は、冒頭の段落において特定したようなリソグラフィ装置において、上記光学系が、上記アライメントビームを上記基板に対してほぼ垂直となるように上記アライメントマークに導くようにされていることを特徴とする本発明に基づいて達成される。

確実にアライメントビームがアライメントマークに直角に入射することによって、例えば１０μｍよりも大きな垂直分離を有する層のマーク間における直接的アライメントを可能にして、正確なアライメント読み取りがどの垂直位置においても得られる。また、アライメントビームの入射角を確実に０．５ｍラジアンより小さくすることにより、例えば３００μｍから５００μｍまでの垂直分離上でのアライメントが達せられる。リニア補正あるいは二次式補正を加えることによって、またはアライメントビームが０．２５ｍラジアンより小さい入射角である場合においては、７００μｍまで、あるいは１ｍｍもの垂直分離上でのアライメントが達せられる。

本発明はまた、基板上に形成されたデバイスの第一層および第二層のそれぞれに設けられた第一アライメントマークおよび第二アライメントマークに対するアライメントの方法を提供する。ここで、第一層および第二層は該基板に対し直角方向における大きな分離を有し、また、該第二層は該第一層の後に形成されている。該方法は以下のステップから成る。すなわち、該第一アライメントマークが現れるよう、該第一層を覆った該デバイスの層にディープトレンチエッチングを行い、該基板に対してほぼ垂直なアライメントビームにより該第一アライメントマークを照射するアライメントシステムを用いて該第一アライメントマークに対するアライメントを実行し、該アライメントシステムを用いて該第二アライメントマークに対するアライメントを実行する。

本発明のさらなる態様に基づいて、次のステップから成るデバイスの製造方法が提供される。すなわち、− 放射線感光材料の層により少なくとも部分的に覆われた基板を提供し、− 放射線システムを用いて放射線の投影ビームを供給し、− パターニング手段を用いて、投影ビームのその断面にパターンを与え、− 放射線感光材料の層の目標部分に放射線のパターン化されたビームを投影するステップから成るデバイスの製造方法であり、ここで、該投影のステップに先立ち、上記方法に従うアライメント工程が実行される。

本発明による装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造において詳細な参照説明を行うものであるが、こうした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、本発明による装置は、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、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）、マイクロ光電気機械（ＭＯＥＭＳ）、ｇｅｎｅチップ等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「レチクル」、「ウェハ」、「ダイ」といった用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、「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は当該技術分野の専門家にとって明らかである。

本明細書において使用した「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（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）、およびＥＵＶ（極紫外線、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である。

本発明の実施の形態についての詳細説明を、添付の図面を参照に、例示の方法においてのみ行うものとする。尚、図面において、一致する参照符合はその対応する部分を示すものとする。

実施形態１
図１は、本発明の特別な実施形態に基づいたリソグラフィ投影装置を示したものである。この装置は、特別な本実施形態において放射線源ＬＡも備えた、放射線の投影ビームＰＢ（例えばＵＶ放射線）を供給する放射線システムＥｘ、ＩＬと、マスクＭＡ（例えばレクチル）を保持するマスクホルダーを備え、かつ、品目ＰＬに対して正確にマスクの位置合わせを行う第一位置決め手段に連結を行った第一オブジェクト・テーブル（マスクテーブル）ＭＴと、基板Ｗ（例えば、レジスト塗布シリコンウェハ）を保持する基板ホルダーを備え、かつ、品目ＰＬに対して正確に基板の位置合わせを行う第二位置決め手段に連結を行った第二オブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴと、マスクＭＡの照射部分を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に像形成する投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば屈折レンズシステム）とにより構成されている。ここで示しているように、この装置は透過タイプ（すなわち、透過マスクを有する）である。しかし、一般的には、例えば反射マスクを有する反射タイプのものも可能である。あるいは、本装置は、上記に関連するタイプであるプログラマブルミラーアレイといったような、他の種類のパターニング手段も使用し得る。

ソースＬＡ（例えばＨｇランプ）は放射線のビームを作り出す。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビームエキスパンダーＥｘといったようなコンディショニング手段を横断した後に、照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームにおける強度分布の外部かつ／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に相当する）を設定する調整手段ＡＭから成る。さらに、照明装置ＩＬは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯといったような、他のさまざまな構成要素を備える。このようにして、マスクＭＡに照射するビームＰＢ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。

図１に関して、ソースＬＡはリソグラフィ装置のハウジング内にある（これは例えばソースが水銀ランプである場合に多い）が、しかし、リソグラフィ投影装置から離して配置することも可能であることを注記する。この場合、ソースＬＡが作り出す放射線ビームは（適した誘導ミラーにより）装置内に導かれる。この後者のシナリオでは、ソースＬＡがエキシマレーザである場合が多い。本発明および請求項はこれら両方のシナリオを網羅するものである。

続いてビームＰＢはマスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡと衝突する。ビームＰＢはマスクＭＡを横断して、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。第二位置決め手段（および干渉計測手段ＩＦ）により、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢ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、第一位置決め手段は、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、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ように使用可能である。一般的に、オブジェクト・テーブルＭＴおよびオブジェクト・テーブルＷＴの運動はロングストロークモジュール（粗調整の位置合わせ）およびショートストロークモジュール（微調整の位置合わせ）にて行われる。これについては図１に明示を行っていない。しかし、ウェハステッパの場合（ステップアンドスキャン装置とは対照的に）、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。

ここに表した装置は２つの異なるモードにて使用可能である。
１．ステップモードにおいて、マスクテーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が１回の作動（すなわち１回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴ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がビームＰＢにより照射され得る。
２．スキャンモードにおいて、基本的に同一シナリオが適用されるが、但し、ここでは、所定の目標部分Ｃは１回の「フラッシュ」では露光されない。その代わり、マスクテーブルＭＴが、速度ｖにて所定方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能であり、それによってビームＰＢがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的にＭ＝１／４あるいは１／５）である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Ｃを露光することが可能となる。

アライメントシステム１０の略図、および基板のアライメントマークＰｘの形状を図２に示す。アライメントシステム１０は６３３ｎｍレーザから成り、そのレーザ光は投影レンズを通って基板上に投射され、基板のアライメントマークＰｘを照射する。拡大にて示すように、基板のアライメントマークＰｘは４つの格子で構成されている。そのうちの２つは１６μｍピッチであり、あとの２つは１７．６μｍピッチであり、各タイプの１つが各ステージの座標軸（Ｘ，Ｙ）と位置合わせされている。基板のアライメントマークＰｘからの第一オーダ反射光は投影システムＰＬにより集光され、マスク上の類似する構造のコンプリメンタリマークＭｘに焦点が合わせられる。多重基板と、そして、ＰｘおよびＭｘのｘに与える数字の数だけマスクマークのあることが理解されよう。マスクマークＭｘと干渉する基板マークＰｘからの第一オーダ反射光により作り出される干渉信号はフィルタされ、続いて検出ブランチ１３、１４において検出される干渉信号を作り出す。投影システムＰＬには特別なフィルタ１２を配置し、第一オーダ回折ビームのみを選択する。

本アライメントシステムを用いるアライメント工程において、基板は基板テーブルに配置され、プリアライメント装置（この装置は本発明とは関連しないことからここでは特に説明を行わない）による機械的かつ光学的プリアライメントを経る。プリアライメントでは粗調整のアライメントのみを行うことから、精密なアライメントもまた実行されなくてはならない。そのための工程を図３に示している。図３においては、アライメントマーカーＦ１（基準とすることもある）を付けた基板テーブルＷＴとさらに、アライメントマーカーＭ１およびＭ２を付けたマスクＭＡ、そしてアライメントマーカーＷ１およびＷ２を付けた基板Ｗを示している。まず初めに、基準（フィデューシャル）Ｆ１をマスクにおけるマスクマークＭ１、Ｍ２に合わせることにより、干渉変位測定システムＩＦがゼロに合わせられる。次に、基板マークＷ１をマスクマークＭ１およびＭ２に合わせ、かつ、基板マークＷ２をマスクマークＭ１に合わせることによって全体アライメント工程が実行される。初めの２ステップでマスクの回転、およびレンズの倍率を決定することが出来る。基板マークＷ１をマスクマークＭ１に合わせ、基板マークＷ２をマスクマークＭ１に合わせ、それから基板マークＷ１をマスクマークＭ１に合わせ、そして基板マークＷ１をマスクマークＭ２に合わせることにより、基板とマスクは完全に位置合わせされる。これらのアライメントの後は、さらなるアライメントを必要とすることなく基板は露光される。

実際上異なるＺ位置における高精度のアライメントが実行可能となるよう、投影システムＰＬから放出されるアライメントビームはテレセントリックになるように設定される。この要求が満たされなかった場合の影響を図４に示しており、ここで、アライメントビームＡＢが、投影システムからのその出射においてレンズの底部に対し直角ではなく、基板の法線に対して角度φをなす場合、例えば次のプロセス層Ｌのトレンチのすぐ下にある基板に設けられた深い凹状の基板マークＰｘに対する位置合わせにおいて位置エラーのあることが分かる。このエラーは、ｓｉｎφおよびアライメントマークＰｘの深度に比例する。従い、アライメントシステムの照明部分は、アライメント格子ＰｘのＺ位置にかかわらず、直角の入射でアライメントマークＰｘを照射するように設定される。これは、基板から看て、アライメントシステムの照明部分をテレセントリックにすることによって達成される。アライメントビームの経路に１つあるいはそれ以上の面プレートを導入することによりアライメントシステムにおける照明部分をテレセントリックにすることが可能である。厚さ、楔角、および面プレートの位置は、所望の入射角が達成されるまで調整がされる。好ましくは、２個の面プレートを使用し、１つは入射角を調整し、もう１つはアライメントシステムのＸ、Ｙオフセットを調整する。このようにして、アライメントビームの入射角を、０．５ｍラジアン未満もしくは０．２５ｍラジアン未満となるように調整することが可能である。

図５に示すように、基板Ｗのトップに１層あるいは複数層のプロセス層Ｌが形成された後、トレンチがエッチングされ、基板内にエッチングされたゼロ層マークＰ０，１およびＰ０，２を現す。そこで本発明のアライメントツールにより、これらと、ｎ番めのプロセス層にもうけられたマークＰｎ，１とが位置合わせ可能となる。

上述のように、アライメントビームの入射角を最小にすることに加えて、較正による実証データに基づくソフトウェア補正を用いることによって、アライメントシステム性能をさらに改善することが可能である。図６に示すように、入射角△φは、△ｘ、△ｙ量（値）による、そのフレーム位置から凹状マークＰＭのオフセットの測定位置になる。オフセットは、較正基板を用いて複数の異なる垂直（Ｚ）位置において測定される。次にこのデータはモデルの係数を決定するために使用される。シンプルな線形モデルは次のフォームとなる；
△ｘ＝ａｚ＋ｂ△ｙ＝ｃｚ＋ｂ次のフォームの二次式モデルを用いることにより、より高い精度が得られる。
△ｘ＝ａｚ²＋ｃｚ＋ｂ△ｙ＝ｄｚ²＋ｅｚ＋ｂ

ここで位置マーカーは、Ｘ方向およびＹ方向のその各方向に対して異なるピリオドの２つの格子を有するタイプのマーカーであり、２つの格子の明らかな分離によるアライメントシステムにおける垂直位置での大きさの変化の影響もまた考慮に入れる必要がある。これは、次のフォームのモデルを使用して得られる。
△ｓｈｉｆｔ−ｘ＝ｆ・Ｚ・ｓｈｉｆｔ−ｘ△ｓｈｉｆｔ−ｙ＝ｇ・Ｚ・ｓｈｉｆｔ−ｙここで、ｆおよびｇはマシンあるいはマシンタイプ従属定数である。

所定のマシンに対する係数が決定されると、アライメント結果は、マーカーの垂直位置を基にしてアライメントごとに計算された△ｘ値、△ｙ値を用いて補正される。

以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく他の方法でも具体化できることは当業者にとって明らかである。ここに行った詳細説明は本発明を制限するものではない。

本発明の実施の形態に基づくリソグラフィ投影装置を示したものである。図１のリソグラフィ投影装置に含まれるアライメントシステムの略図である。アライメント工程における３つのステップを示した図である。非テレセントリックなアライメントツールにおけるテレセントリシティエラーの起源を示した図である。本発明による方法において位置合わせされる高レベルの、凹状アライメントマークを示した図である。非テレセントリックなアライメントツールにおけるテレセントリシティエラーの影響を示した図である。

Claims

放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
所望するパターンに従い投影ビームをパターン化するパターニング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、
パターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、
基準マークと前記基板に設けられたアライメントマーク間におけるアライメントを検出するアライメントシステムとにより構成されたリソグラフィ投影装置であり、ここで、該アライメントシステムは該アライメントマークをアライメントビームで照射する光学系とを有するリソグラフィ投影装置において、該光学系は該アライメントビームを該基板に対しほぼ垂直になるよう該アライメントマークに導くようにされていることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
前記光学系は基板サイドにほぼテレセントリックであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記アライメントビームは、前記基板の法線に対して０．５ｍラジアンより小さい、好ましくは０．２５ｍラジアンより小さい、入射角を有することを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の装置。
前記光学系は、前記投影システムの少なくとも部分を通り、光を前記アライメントマークに導くことを特徴とする請求項１、請求項２、あるいは請求項３に記載の装置。
前記基準マークは、前記支持構造および前記パターニング手段の１つに設けられ、前記アライメントマークからの光は前記投影システムを通って該基準マークに導かれることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、あるいは請求項４に記載の装置。
第一層と第二層が該基板に対し垂直方向にかなり分離しており、該第二層は該第一層の後に形成されたものである、基板上に形成されたデバイスの該第一層および該第二層のそれぞれに設けられた第一アライメントマークおよび第二アライメントマークに対するアライメント方法であり、該方法は、該第一アライメントマークが現れるように、該第一層を覆った該デバイスの層にディープトレンチエッチングを行うステップと、該基板に対してほぼ垂直なアライメントビームにより該第一アライメントマークを照射するアライメントシステムを用いて該第一アライメントマークに対するアライメントを実行するステップと、該アライメントシステムを用いて該第二アライメントマークに対するアライメントを実行するステップとから成るアライメント方法。
前記第二マークは、前記トレンチエッチングのステップに先立ち、前記第二層にエッチングされていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記第一アライメントマークおよび第二アライメントマークは回折格子であることを特徴とする請求項６あるいは請求項７に記載の方法。
前記第一層は前記基板であることを特徴とする請求項６、請求項７、あるいは請求項８に記載の方法。
前記第一層は前記基板上に形成された層であることを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８、あるいは請求項９のいずれか一項に記載の方法。
基準面に垂直な方向におけるアライメントマーカーの位置の関数として、前記基板の基準面に平行な方向における位置オフセットのモデルを用いてアライメントを補正するステップをさらに有することを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、あるいは請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
前記デバイスはマイクロ電気機械デバイスまたはマイクロ光電気機械デバイスであることを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、あるいは請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
放射線感光材料の層により少なくとも部分的に覆われた基板を提供し、− 放射線システムを用いて放射線の投影ビームを供給し、− パターニング手段を用いて、投影ビームのその断面にパターンを与え、− 放射線感光材料の層の目標部分に放射線のパターン化されたビームを投影するステップから成り、ここで、該投影のステップに先立ち、請求項６から請求項１２のいずれか一項に記載の方法に従うアライメント工程が実行されることを特徴とするデバイス製造方法。