JP4277014B2 - リソグラフィー装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィー装置及びデバイス製造方法に関する。

リソグラフィー装置は、基板の標的部分上に望ましいパターンを描画する機械である。リソグラフィー装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。その場合に、マスクなどのパターン形成装置を使用して集積回路の個々の層に対応する回路パターンを作成することが可能であり、さらに、放射感応材料（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコン・ウェーハ）上の標的部分（例えば、１個又は数個のダイの一部を含む）の上に、このようなパターンを描画することができる。一般に、単一の基板は連続露光を受ける隣接する標的部分の網状構造を含む。知られたリソグラフィー装置には、１回の試みでパターン全体を標的部分上に露光することによって各標的部分を照明する、所謂ステッパと、投影ビームによって所与の方向（「走査」方向）にパターンを走査し、他方では、この方向に対して平行に又は逆平行に同期して基板を走査することによって各標的部分を照明する、所謂スキャナが含まれる。

投影系の最終要素と基板との間の空間を充填するように、相対的に大きな屈折率を有する液体（例えば、水）の中にリソグラフィー投影装置内の基板を液浸することが提案されてきた。この要点は、露光放射が液体中ではより短い波長を有するので、より微細な形状構成の描画を可能にすることである。（液体の効果はまた、システムの有効開口数を増加させ、さらに焦点深度も増大させることが考えられる。）固体粒子（例えば、水晶）を縣濁させた水を含めて他の浸液も提案されてきた。

しかし、基板、又は基板と基板テーブルとを液槽の中に液浸すること（例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第４５０９８５２号を参照されたい）は、走査露光時に加速しなければならない大量の水が存在することを意味する。これには追加的な又はより強力なモータが必要であり、さらに液体中の乱流が不要かつ予測不能の影響をもたらす恐れがある。

提案された解決策の１つは、液体供給システムが、液体密封システムを使用して基板の局部領域上のみにかつ投影系の最終要素と基板との間の中に液体を供給するものである（基板は一般に投影系の最終要素よりも大きい表面積を有する）。このように配置するために提案された１つの方法が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる国際公開第９９／４９５０４号に開示されている。図２及び３で例示するように、液体が、少なくとも１つの注入口ＩＮによって、好ましくは最終要素に対する基板の移動方向に沿って基板上に供給され、かつ投影系の下を通過した後に、少なくとも１つの排出口ＯＵＴによって除去される。即ち、基板が要素の下でマイナスＸ方向に走査されるとき、液体が要素のプラスＸ側で供給され、かつマイナスＸ側で吸い取られる。図２は、液体が、注入口ＩＮによって供給され、低圧源に連結する排出口ＯＵＴによって要素の他方の側で吸い取られる配置を模式的に示す図である。図２の例示では、液体が最終要素に対する基板の移動方向に沿って供給されるが、これはそうである必要はない。最終要素の周囲に位置決めされた注入口及び排出口の様々な配向及び個数が可能であり、１つの実施例を図３に例示するが、そこでは両側に排出口を備える注入口の４つの組が最終要素の周囲に規則的な配列で設けられている。

欧州特許出願第０３２５７０７２．３号明細書（その全体が参照により本明細に組み込まれる）では、双ステージ又は２連ステージ式液浸リソグラフィー装置の着想が開示されている。このような装置には、基板を支持するための２つの基板テーブルが設けられている。第１位置にある基板テーブル（浸液が存在しない）を使用して水準測定を実行すると共に、第２位置にある基板テーブル（浸液が存在する）を使用して露光を実行する。別法として、この装置は、第１位置と第２位置との間を移動する１つの基板テーブルのみを有し得る。

２連ステージ式の液浸装置に関する問題は、それが、製造施設、特にクリーン・ルーム内の空間に作用する圧力のために不利である大きな設置面積を有することである。単一ステージ式の装置に関する問題は、露光前に露光位置で水準測定を実施する必要性によって処理能力が低下することである。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第５８２５０４３号が１つの合焦装置を開示するが、それは、対物光学系の作用域の外側に位置決めされた第１の位置にある検出領域を有する第１検出システムと、対物光学系の作用域の外側に位置決めされ、かつ第１位置から離間された第２位置にある検出領域を有する第２検出システムと、対物光学系の作用域の外側に位置決めされ、かつ第１及び第２位置のそれぞれから離間された第３位置にある検出領域を有する第３検出システムとを有する。計算機が、第１焦点位置と標的焦点位置との間の偏差を計算し、かつ第１検出システムによって行われた検出時に第２焦点位置を一時的に格納する。第１検出システムの検出領域に対応する被加工物上の領域が、この被加工物と対物光学系との相対移動によって対物光学系の作用域内に位置決めされるとき、制御装置が、計算された偏差、格納された第２焦点位置、及び第３焦点位置に基づいて、この被加工物の表面上への合焦を制御する。しかし、このような方法は誤差を導入する恐れがあり、しかも２連ステージ方式ほど迅速ではあり得ない。

したがって、例えば、迅速かつ正確な水準測定を行う方法を提供することは利点があろう。

一態様によれば、
放射のビームを供給するように構成された照明器と、
このビームの断面にパターンを与えるように構成されたパターン形成装置を保持するように構成された支持構造と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
パターン形成したビームを光軸に沿って基板の標的部分上に投影するように構成された投影系と、
基板の部分の高さを測定するセンサであって、同じ基板の異なる部分上にパターン形成したビームを投影するのと同時に測定が行われるように構成されたセンサと、
センサによって測定された部分の高さに関する情報を格納するように構成された記憶装置と、
記憶装置中の格納された情報から導出又は入手した、基板又は基板テーブル上の基準位置に対する基板の部分の高さに関する情報に基づいて、センサによる測定後に、その部分が投影系から実質的に所定の距離をおいて光軸の下まで移動されるように基板の位置決めを制御するように構成された制御装置と、を備えるリソグラフィー投影装置が提供される。

一実施例によれば、２連ステージ装置の必要性を排除することが可能であり、基板の表面は基板の露光時にマッピングされ得る。露光されるべき基板の各部分がセンサによってマッピングされるので、高い精度が実現可能である。基板が投影系の下で辿る必要がある経路は、描画されるべき基板の各部分が確実に最初にセンサの下を通過しなければならない点において僅かに処理量が犠牲になり得る。処理量を増大させる１つの方法は、例えば、投影系の両側に又は投影系の周りに間隔を置いて、恐らくは投影系の下の所与の基板経路に関して最適化された２つ以上のセンサを設けることである。センサは、投影系と基板との間に供給される浸液を介して又は大気（それが真空であれ又は気体であれ）を介して測定することができる。

一実施例では、センサは、光軸と直交する軸回りの部分の傾斜を測定するように構成され、さらに制御装置は、記憶装置の内容に基づいて、その部分が光軸と実質的に直交するように基板の位置決めを制御するように構成される。このような方法で基板の変動する形態特徴が考慮される（即ち、高さの変動ばかりでなく傾斜の変動も対処される）ので、描画精度はさらに向上し得る。

センサは、基板上の複数箇所の高さを実質的に同時に測定するためのセンサ・アレイを含み得る。これは、傾斜情報を導出することを可能にし、さらに露光域全体を平均することも可能にする。

必ずしも基板の全域を適宜に測定できない場合には、直接測定できない箇所の高さは、測定可能な測定値から補間又は外挿が可能である。このような補間の精度を高めるために、実質的に基板の周辺部全体を取り囲む輪を形成する箇所の高さを測定することによって全体的な水準測定値が得られる。

センサによって測定された部分は投影系の光軸上には存在しない。これは、センサを投影系から離して位置決めすることを可能にし、したがって本装置の構造は、投影系に近接する液浸装置内には余分のセンサのための余地がほとんど存在しないので大幅な簡素化が可能である。

他の一態様によれば、
放射のビームを供給するように構成された照明器と、
このビームの断面にパターンを与えるように構成されたパターン形成装置を保持するように構成された支持構造と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
パターン形成したビームを基板の標的部分上に投影するように構成された投影系と、
センサであって、このセンサから基板の、標的部分とは異なる測定部分までの距離を測定するように構成されたセンサと、
パターン形成したビームの投影とセンサを使用する測定とを同時に実行するように本装置を制御し、かつ標的部分になるべき基板の各部分が標的部分になる前に測定部分であるように、基板の位置決めを制御するように構成された制御装置と、を備えるリソグラフィー装置が提供される。

パターン形成したビームの投影と水準出し測定とを同時に行う利点は、基板の各部分が投影ビームによって照明される前に確実にセンサを通過する経路を基板が辿る必要性のために処理量の低下が生じ得るが、それはほんの僅かに過ぎないことである。

一実施例では、本装置は、センサの出力及び基板テーブルの位置に基づいて光軸方向における基板又は基板テーブル上の基準に対する測定部分の位置を計算するように構成された計算機を備える。この計算機は、基板を投影系の下で合焦状態で位置決めするために、生じる基板テーブルの高さ及び／又は傾斜の変動を算入することができる。本装置は、センサによって測定された測定部分に関する情報を格納するように構成された記憶装置を備えることができる。制御装置は、記憶装置の内容に基づいて、各標的部分が投影時に投影系から実質的に同一距離にあるように基板テーブルを位置決めするように構成可能である。これによって、描画される基板の各部分が確実に合焦状態で描画される。

一実施例では、センサは、投影系の光軸と直交する軸回りの基板の傾斜を測定するように構成される。これによって、さらに一段と描画精度が向上し得る。一実施例では、測定部分は標的部分よりも幅が広い。これは、標的部分の幾つかの領域が２回測定されることを可能にしてより高い精度が得られる。

一実施例では、本装置は、投影系と基板との間の空間に浸液を供給するように構成された液体供給システムを備える。随意選択的には、この液体供給システムは、水準出しが描画と同じ状況下で実行されるように、センサと基板との間に液体を供給することができる。しかし、これは必ずしもそうである必要はなく、センサと基板との間に液体が供給されなくてもよい。

他の一態様によれば、
基板の部分の高さを測定しかつ結果を記憶装置に格納するステップと、
その部分の測定後に、記憶装置中の結果から導出又は入手した、基板又は基板テーブル上における基準上方の部分の高さに基づいて、その部分が実質的に投影系から所定の距離にあるように、その部分を投影系の光軸の下まで移動させるステップと、
投影系を使用して、放射のパターン形成したビームを基板の部分上に投影し、かつ同時に同じ基板の異なる部分の高さを測定するステップと、を含むデバイス製造方法が提供される。

他の一態様によれば、
放射のパターン形成したビームを基板の標的部分上に投影するステップと、
投影するステップと同時に、この基板の、標的部分とは異なる測定部分の高さを測定するステップと、
各標的部分が標的部分になる前に測定部分であるように基板を位置決めするステップと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本文では、集積回路の製造にリソグラフィー装置を使用することに特定的に言及する場合があるが、本明細書で説明されるリソグラフィー装置には、集積光学系、磁気ドメイン記憶装置用の誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等々の製造など、他の応用例もあり得ることを理解されたい。このような別法による応用例の関連では、本明細書の「ウェーハ」又は「ダイ」という用語の使用はいずれも、より一般的な「基板」又は「標的部分」という用語とそれぞれに同義であると見なし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及する基板は、露光の前に又は後で、例えば、トラック（典型的にレジストの層を基板に塗布しかつ露光済みのレジストを現像する手段）又は計測若しくは検査手段において処理可能である。応用可能であれば、本発明の開示をこのような手段及び他の基板処理手段に応用することができる。さらには、本明細書で使用される基板という用語は、複数回処理された層を既に含んでいる基板を指し得るように、例えば、多層集積回路を作成するために、基板が２回以上処理される場合もある。

本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）を含めて電磁放射のすべての種類を包摂する。

本明細書で使用される「パターン形成装置」という用語は、基板の標的部分中にパターンを作成するためなどに、投影ビームの断面にパターンを付与するために使用可能な任意の装置を指すものと広義に解釈されるべきである。投影ビームに付与されたパターンは、基板の標的部分中の望ましいパターンに厳密に対応しない場合もあることに留意されたい。一般には、投影ビームに付与されたパターンは、集積回路のような、標的部分中に作成されているデバイス中の特定機能層に対応することになる。

パターン形成装置は透過型又は反射型であり得る。パターン形成装置の実施例には、マスク、プログラマブル・ミラー・アレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィーではよく知られており、バイナリ型、交番移相型、及び減衰移相型などのマスクの種類ばかりでなく、様々な複合型のマスクの種類も含まれる。プログラマブル・ミラー・アレイの１つの実施例は微小ミラーのマトリックス配置を使用し、これらのそれぞれのミラーは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個々に傾斜させることが可能であり、このような様態で反射されたビームはパターン形成される。パターン形成装置のそれぞれの実施例では、支持構造が架台又はテーブルであり得るが、例えば、それは必要に応じて固定式又は可動式が可能であり、例えば、投影系に対して望ましい位置にパターン形成装置を確保することができる。本明細書の「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はいずれも、より一般的な「パターン形成装置」という用語と同義であると見なし得る。

本明細書で使用される「投影系」という用語は、屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折光学系を含め、例えば、使用されている露光放射に適切な又は浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要素に適切な様々な種類の投影系を包含するものと広義に解釈されたい。本明細書の「レンズ」という用語の使用はいずれも、より一般的な「投影系」という用語と同義であると見なし得る。

照明系も、屈折光学要素、反射光学要素、及び反射屈折要素を含めて、放射の投影ビームを誘導、成形、又は制御するための様々な種類の光学要素を包含するものと広義に解釈されるべきであり、このような要素を以下では集合的に又は単独で「レンズ」と呼ぶこともできる。

リソグラフィー装置は、２つ（２連ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類であり得る。このような「多連ステージ」機械では、追加的なテーブルを並行して、即ち、１つ又は複数のテーブル上で予備工程を実行し、他方では１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用することができる。

ここで、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の模式的な図面を参照して、例示としてのみ本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の特定の一実施例に従うリソグラフィー装置を模式的に示す。本装置は、
放射（例えば、紫外線放射）の投影ビームＰＢを供給するための照明系（照明器）ＩＬ、
パターン形成装置（例えば、マスク）ＭＡを支持し、かつ要素ＰＬに対してパターン形成装置を正確に位置決めするための第１の位置決め装置に連結された第１の支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴ、
基板（例えば、レジスト塗布ウェーハ）Ｗを保持し、かつ要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め装置ＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハ・テーブル）ＷＴ、及び
パターン形成装置ＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば、１個又は複数のダイを含む）の上に描画するための投影系（例えば、屈折投影レンズ）ＰＬを備える。

図示のように、本装置は透過型である（例えば、透過型マスクを使用するもの）。別法として、本装置は反射型であってもよい（例えば、上で言及した種類のプログラマブル・ミラー・アレイを使用するもの）。

照明器ＩＬは放射源から放射のビームを受け取る。放射源及びリソグラフィー装置は、例えば、この放射源がエキシマ・レーザであるとき、別体の独立要素であり得る。このような場合には、放射源はリソグラフィー装置の一部を構成するものとは見なされず、放射ビームは、例えば、適切な誘導ミラー及び／又はビーム拡張器を備えるビーム送出システムの補助によって照明源から照明器ＩＬに送られる。他の場合では、例えば、放射源が水銀ランプであるとき、放射源はこの装置の一体部分であり得る。ビーム送出システム（必要ならば）と併せて、放射源及び照明器ＩＬを放射系と呼ぶことができる。

照明器ＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整手段ＡＭを備えることができる。一般に、照明器のひとみ平面内における強度分布の少なくとも外半径及び／又は内半径範囲（通常はそれぞれσ外半径及びσ内半径と呼ぶ）を調整することができる。さらに、照明器ＩＬは、積分器ＩＮ及び集光器ＣＯなどの様々な他の構成要素を備える。照明器は放射の条件付けしたビームを供給するが、それは投影ビームＰＢと呼ばれ、その断面に望ましい均一性及び強度分布を有する。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴの上に保持されているマスクＭＡ上に入射する。投影ビームＰＢは、マスクＭＡを横切った後で、このビームを基板Ｗの標的部分Ｃの上に合焦する投影系ＰＬを通過する。第２位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉型素子）の補助によって、例えば、異なる標的部分ＣをビームＰＢの経路中に位置決めするために、基板テーブルＷＴは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及び別の位置センサ（これは図１に明示されていない）を使用して、例えば、マスク・ライブラリから機械的に取り出した後に又は走査時に、マスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般には、物体テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決め装置ＰＭ及びＰＷの一部を構成する長行程モジュール（大まかな位置決め）並びに短行程モジュール（微細な位置決め）の補助によって実現されることになる。しかし、ステッパの場合は（スキャナとは異なり）、マスク・テーブルＭＴを短行程アクチュエータのみに連結するだけでもよいし、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせ標識Ｍ１、Ｍ２及び基板位置合わせ標識Ｐ１、Ｐ２を使用して位置合わせ可能である。

図示の装置を次の好ましい方式で使用することができる。

１．ステップ方式では、投影ビームに付与されたパターン全体が１回で標的部分Ｃの上に投影される間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが本質的に静止状態に保持される（即ち、単一静的露光）。次いで、異なる標的部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴはＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップ方式では、露光領域の最大のサイズが、単一静的露光で描画される標的部分Ｃのサイズを制限する。

２．走査方式では、投影ビームに付与されたパターンが標的部分Ｃ上に投影される間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期して走査される（即ち、単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影系ＰＬの（縮小／）拡大率と画像反転特徴によって決定される。走査方式では、露光領域の最大のサイズが、単一動的露光における標的部分の幅（非走査方向における）を制限するのに対して、走査移動の長さが標的部分の高さ（走査方向における）を決定する。

３．別の方式では、投影ビームに付与されたパターンが標的部分Ｃ上に投影される間、プログラム可能なパターン形成装置を保持するマスク・テーブルＭＴが本質的に静止状態に維持され、かつ基板テーブルＷＴが移動又は走査される。この方式では、一般にパルス放射源が使用され、プログラム可能なパターン形成装置は、基板テーブルＷＴのそれぞれの移動後に又は走査時の連続的な放射パルスの合間に必要に応じて更新される。このような動作方式は、上で言及した種類のプログラマブル・ミラー・アレイなどのプログラム可能なパターン形成装置を利用するマスクレス・リソグラフィーに直ちに応用可能である。

以上に説明した使用方式に関する組合せ及び／若しくは変形、又は全く異なる使用方式を用いることも可能である。

本発明の１つ又は複数の実施例は、他の種類のリソグラフィー投影装置でも使用可能であるが、液浸型のリソグラフィー投影装置で使用することが意図されている。

図５は、障壁部材１０（これは、例えば、環状である）を備える液浸リソグラフィー投影装置を例示する。この障壁部材１０は、投影系ＰＬの最終要素を包囲して投影系ＰＬと基板Ｗと障壁部材１０の内側との間に空間を形成する。この空間に浸液２０が供給される。障壁部材１０の外側下方の周辺部周りの封止装置、例えば、ガス・シールが、この空間の中に液体が閉じ込められるように障壁部材１０を基板Ｗに対して封止することができる。このような液体供給システムが、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる欧州特許出願第０３２５７０７０．７号に説明されている。本発明の１つ又は複数の実施例は、このような液体供給システム及び液体を基板Ｗの局部域に供給する他の種類の局部域液体供給システム、並びに他の種類の液体供給システム、例えば、基板Ｗの全体が浸液槽の中に液浸される液槽型の方策でも使用可能である。

基板Ｗの正確な描画を行うために、投影系ＰＬと基板Ｗの最上表面との間の距離Ｄは、投影ビームＰＢが基板Ｗの最上表面の上に合焦するように調整されることが重要である。距離Ｄは、典型的には変動しない所定の長さである。一実施例では、基板Ｗのどの部分が描画されていても距離Ｄが実質的に所定の距離に維持されるように、基板Ｗを保持する基板テーブルＷＴは投影系の光軸方向であるＺ方向に調整される。この目的のためにセンサ３０が設けられ、このセンサ３０から基板Ｗの最上表面までの距離を測定する。センサ３０は、投影系ＰＬの光軸外に位置決めされて、センサ３０に隣接する基板Ｗの測定部分までの距離を測定するが、例えば、センサ３０と基板Ｗとの間の垂直距離が測定される。投影系ＰＬに対する基板テーブルＷＴの位置及び投影系ＰＬに対するセンサ３０の位置を知ることにより、計算機６０が、投影系ＰＬの光軸方向における基板Ｗ又は基板テーブルＷＴ上の基準４０に対する測定部分の位置を計算することができる。この情報は記憶装置６５の中に格納される。測定位置を投影系ＰＬの下で所定の距離Ｄに位置決めできる情報が抽出可能である限り、情報は任意の方法で格納可能である。さらには又は別法として、センサ３０は、例えば、測定部分上及び基準４０上にビームを同時に投射することによって、投影系ＰＬの光軸方向における基板Ｗ又は基板テーブルＷＴ上の基準４０に対する測定部分の位置を直接測定することも可能である。この情報も同様に又は別様に記憶装置６５に格納することができる。

基準点４０に対する測定部分の位置に関する記憶装置６５からの情報によって、制御装置７０が、基板テーブルＷＴの１つ又は複数のアクチュエータ５０を駆動して、直ちに測定部分が投影系ＰＬによって照明される標的部分になるように、測定部分を投影系ＰＬの光軸の下まで移動させる。標的部分（直前の測定部分）の位置に関する情報によって、制御装置７０は、標的部分（直前の測定部分）を投影系ＰＬから所定の距離Ｄに調整できるように、光軸方向（Ｚ方向）に基板テーブルＷＴの高さを調整することも可能である。

したがって、制御装置７０は、描画されるべき基板Ｗの各部分が描画前に最初にセンサ３０の下を通過して、描画されるべき各部分の位置情報が描画前に記憶装置６５に格納されるように基板テーブルＷＴを制御する。これは図７を参照して後段で説明される。

図５では、センサ３０が、液体供給システムの一部である障壁部材１０に装着されるように例示されている。これはそうである必要はなく、センサ３０は投影系ＰＬ自体に装着され得る。事実、センサ３０が障壁部材１０に装着されている場合は、計算機６０によるさらなる計算を使用してＺ（並びにＸ及びＹ）方向に自由移動が可能な障壁部材１０のこれらの方向における投影系ＰＬに対する移動が考慮される。センサ３０が投影系ＰＬに固着されている場合は、一般にこのようなさらなる計算の必要がない。

図５で例示されているように、センサ３０は液体２０を介して基板Ｗまでの距離を測定する。これはそうである必要はなく、これらの測定は真空であるか又は気体であり得る大気を介しても実行可能である。

図５では、２つのセンサ３０が例示されている。これらは投影系ＰＬの両側に位置決めされる。このような位置決めは、その場合に基板はＸ軸を２つの方向に移動可能であり、他方では、センサ３０は依然として、基板Ｗの各部分が照明される前にその部分の上を通過できるので、投影系ＰＬの下の基板Ｗの経路選択により大きな自由を与える。

適切な描画を確保するには、Ｚ軸に対する基板Ｗの表面の角度も重要であり得る。描画される基板Ｗの表面はＺ軸と直交することが望ましい。これは、正確な高さが実現される方法と同じ方法、即ち、センサ３０が傾斜を測定できるようにし、計算機６０を使用して、センサ３０によって測定された基板又は基板テーブル上の基準軸に対する表面の傾斜を計算し、次いで測定部分が標的部分になるときにこの標的部分がＺ軸と直交する最上表面を有するように、制御装置７０を使用して基板テーブルＷＴをＲｚ軸及びＲｙ軸回りに傾斜させることよって実現可能である。

センサ３０は、第１の格子の上で、基板Ｗによって反射される前に水準出しビームを横切ることができる水準出しビーム源から構成可能である。次いで、第２の格子が、基板Ｗによって反射されて戻って来る水準出しビームの経路中に配置される。第１の格子と第２の格子の像が重なる度合いが、水準測定センサによって測定されかつ基板Ｗの高さ及び／又は傾斜によって求められる（したがってＺ、Ｒｘ、及びＲｙの座標が決定される）。基板の水準測定に関するさらなる説明には、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０１２３０３５号を参照されたい。

したがって、図５の装置を使用して、浸液２０を介しても又は介さなくても、軸外「その場」（即ち、パターン形成したビームの投影と水準出し測定とを同時に）水準出しを行うことができる。

図６及び７は、本発明の一実施例に係る本装置の実際の動作様態をさらに詳細に例示する。

図６はスリットを例示するが、それらを通して投影ビーム及びセンサ・ビームが投射される。領域１００は、液体２０が存在する領域である。中央のスリット１１０は露光スリットであり、それはビームＰＢが上に当たるか又は通過して当たる領域を例示する。例示されたように、この露光スリットの左側及び右側のスリット１３０が、水準センサのためのスリットである。見て分かるように、これらのスリット１３０は、露光スリットよりも走査方向に幅が広いが、露光スリットほど深くはない。水準出しスリット１３０が確実に露光スリット１１０よりも幅が広いことは、図７を参照して説明するように、適切な水準出しの重ね合わせを確保する上で利点がある。

上述したことから理解されるように、単一のセンサ３０又は複数のセンサが使用可能である。図６では、他のセンサの位置決めが、破線によって表したスリット１５０の他の配向に関連して例示されている。これらのスリットは、実線で描かれたスリットに追加されるか又はそれらの代用となり得る。

図７は、基板Ｗが投影系ＰＬの下で経過する蛇行路２００を示す。制御装置７０は、基板Ｗが投影系ＰＬの下でこの経路を画するようにアクチュエータ５０によって基板テーブルＷＴを駆動する。制御装置は、この経路を辿るように基板テーブルＷＴをＸ及びＹ方向に移動させると同時に、確実に所定の距離Ｄが実質的に一定に留まるように基板テーブルＷＴの高さをＺ方向に調整し、かつ描画されている基板Ｗの表面が確実にＺ軸と実質的に直交するようにＲｘ及びＲｙ方向にも調整している。図７から分かるように、この図は、単一のセンサ３０のみが存在し、かつそのセンサが、例示されているように投影系ＰＬの右側に位置決めされるときに使用するための典型的な蛇行路であるが、標的部分２０５の列を左側から右側へ横断することのみが可能であり、列と列の間では、描画されるべき部分が投影系ＰＬの下を通過する前にセンサ３０がそれらの部分の上を通過できるように、基板Ｗは投影系ＰＬの右側まで移動されねばならない。領域２１０はスリット１１０を通る投影ビームＰＢの走査を例示し、領域２３０はセンサ・ビームの同等の走査スリットである。斜めの細分線の領域２３５によって分かるように、センサ・スリット２３０は、１回の走査で単一の標的部分２０５よりも多くの部分を網羅するほど十分に広い。水準出しが行われた部分２３５は、それぞれの標的部分２０５の一部が２回水準出しされるので、確実に精度が向上するように重ね合わせが可能であることが斜めに細分された部分２３５から分かる。

異なる蛇行路、特に、投影系ＰＬに対して異なる位置にセンサ３０を備える蛇行路が可能であることが理解されよう。例えば、図６の上部垂直スリット１５０が使用される場合は、基板Ｗの下部沿いの第１列を横断するのは、水準出しのみを行うためであるが、その後で、それぞれの走査が、露光のみを含む最終列の横断とは異なり、水準出しと露光の両方を含み得ることが理解されよう。投影系ＰＬの右側のセンサ３０と垂直のセンサ・スリット１５０とを使用しても、走査される基板Ｗの最初の半分に関して、基板Ｗの外縁部においてのみ、測定するための走査移動にほんの僅かな無駄が存在するだけであるので、本発明の一実施例に係る本方法を使用することによって極めて僅かな性能低下に留め得ることが理解されよう。

提案されている別の液浸リソグラフィーの方策は、投影系の最終要素と基板テーブルとの間における空間の境界の少なくとも一部に沿って延在する封止部材を浸液供給システムに設けるものである。この封止部材は、Ｚ方向に（光軸方向に）多少の相対移動があり得るが、ＸＹ平面内では投影系に対して実質的に静止している。封止は、封止部材と基板表面との間に形成される。一実施例では、この封止はガス・シールなどの非接触封止である。このようなシステムが、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１０／７０５７８３号に開示されている。

局部浸液供給システムを備える別の液浸リソグラフィーの方策が、図４に示されている。液体は、投影系ＰＬの両側に２つの溝型注入口ＩＮによって供給され、注入口ＩＮの径方向外側に配置された複数の個別排出口ＯＵＴによって除去される。注入口ＩＮ及び排出口ＯＵＴは１つの平面内に配置可能であり、その平面の中心には穴が備わり、その穴を通して投影ビームが投射される。液体は、投影系ＰＬの一方側の溝型注入口ＩＮによって供給され、投影系ＰＬの他方側の複数の個別排出口ＯＵＴによって除去されて、投影系ＰＬと基板Ｗとの間に液体の薄膜の流れを引き起こす。使用すべき注入口ＩＮと排出口ＯＵＴの組合せの選択は、基板Ｗの移動方向次第である（注入口ＩＮと排出口ＯＵＴの他方の組合せは動作停止の状態にある）。

本発明の１つ又は複数の実施例はいずれの液浸リソグラフィー装置にも応用可能であり、限定するものではないが、特に上記の種類に応用可能である。

以上に本発明の特定の実施例を説明してきたが、本発明は上記以外でも別様に実施可能である。本明細書は本発明を限定しようとするものではない。

本発明の一実施例に係るリソグラフィー装置を示す図である。 本発明の一実施例に使用するのに適切な液体供給システムを示す断面図である。 図２の液体供給システムを示す平面図である。 別の種類の液体供給システムを示す平面図及び断面図である。 本発明の一実施例に係るリソグラフィー投影装置の細部を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る標的部分及び測定部分の構成を示す図である。 本発明の一実施例に係る露光順序を示す図である。

符号の説明

１０ 障壁部材
２０ 浸液
３０ センサ
４０ 基準
５０ アクチュエータ
６０ 計算機
６５ 記憶装置
７０ 制御装置
１００ 浸液が存在する領域
１１０ 中央の露光スリット
１３０ 水準センサのスリット
１５０ 他のセンサのスリット
２００ 基板の蛇行路
２０５ 基板の標的部分
２１０ 露光スリットを通る投影ビームの走査領域
２３０ センサ・ビームの走査スリット領域
２３５ 水準出しが行われた部分
Ｃ 標的部分
ＩＬ 照明系
ＩＮ 注入口
ＭＡ パターン形成装置（マスク）
ＭＴ 位置決め装置（マスク・テーブル）
ＯＵＴ 排出口
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影系
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル

Claims (28)

1. リソグラフィー投影装置であって、
   放射のビームを供給するように構成された照明器と、
   前記ビームの断面にパターンを与えるように構成されたパターン形成装置を保持するように構成された支持構造と、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   前記パターン形成したビームを光軸に沿って前記基板の標的部分に投影するように構成された投影系と、
   前記基板の部分の高さを測定するセンサであって、前記標的部分の露光中に、同じ前記基板の、前記標的部分とは異なる測定部分の高さの測定が行われるように構成されたセンサと、
   前記センサによって測定された前記測定部分の高さに関する情報を格納するように構成された記憶装置と、
   前記記憶装置中の前記格納された情報から導出又は入手した、前記基板又は前記基板テーブル上の基準位置に対する前記基板の前記測定部分の高さに関する情報に基づいて、前記センサによる測定後に、前記測定部分が前記投影系から実質的に所定の距離をおいて前記光軸の下まで移動されるように前記基板の位置決めを制御するように構成された制御装置と、を備え、
   前記基板には、複数の露光領域が設定されており、
   前記標的部分は、所定方向に一つの前記露光領域を露光する幅を有しており、
   前記測定部分は、前記所定方向に前記露光領域より広い幅を有しており、
   前記標的部分が一つの前記露光領域を露光している間に、前記測定部分により、次に露光されることになる露光領域およびさらにその次に露光されることになる露光領域の一部の高さが測定されること、
   を特徴とする装置。
2. 前記センサは、前記光軸と直交する軸回りの前記測定部分の傾斜を測定するように構成され、さらに前記制御装置は、前記センサの出力に基づいて、前記測定部分が前記光軸と実質的に直交するように前記基板の前記位置決めを制御するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記制御装置は、前記パターン形成したビームが上に投影される前記基板の各測定部分が、前記投影系の下に位置決めされる前に前記センサによる測定のために位置決めされるように、前記基板の位置決めを制御するように構成される、請求項１に記載の装置。
4. 前記センサは、前記基板上の複数箇所の高さを測定するように構成されたセンサ・アレイを含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記装置は、前記センサの出力及び前記基板テーブルの位置に基づいて、前記光軸の方向における前記基板又は前記基板テーブル上の前記基準に対する前記測定部分の位置を計算するように構成された計算機をさらに備える、請求項１に記載の装置。
6. 前記装置は、前記投影系と前記基板との間の空間に液体を供給するように構成された液体供給システムをさらに備える、請求項１に記載の装置。
7. 前記液体供給システムは、前記センサと前記基板との間の空間に液体を供給するように構成される、請求項６に記載の装置。
8. リソグラフィー装置であって、
   放射のビームを供給するように構成された照明器と、
   前記ビームの断面にパターンを与えるように構成されたパターン形成装置を保持するように構成された支持構造と、
   前記基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   前記パターン形成したビームを前記基板の標的部分に投影するように構成された投影系と、
   センサであって、前記センサから、同じ前記基板の、前記標的部分とは異なる測定部分までの距離を測定するように構成されたセンサと、
   前記パターン形成したビームの投影と前記センサを使用する測定とを同時に実行するように前記装置を制御し、かつ前記標的部分になるべき前記基板の各露光領域が前記標的部分になる前に測定部分となるように、前記基板の位置決めを制御するように構成された制御装置と、を備え、
   前記標的部分は、所定方向に一つの前記露光領域を露光する幅を有しており、
   前記測定部分は、前記所定方向に前記露光領域より広い幅を有しており、
   前記標的部分が一つの前記露光領域を露光している間に、前記測定部分により、次に露光されることになる露光領域およびさらにその次に露光されることになる露光領域の一部の高さが測定されること、
   を特徴とする装置。
9. 前記センサの出力及び前記基板テーブルの位置に基づいて、前記投影系の光軸の方向における前記基板又は前記基板テーブル上の基準に対する前記測定部分の位置を計算するように構成された計算機をさらに備える、請求項８に記載の装置。
10. 前記センサによって測定された前記測定部分に関する情報を格納するように構成された記憶装置をさらに備え、前記制御装置は、前記記憶装置の内容に基づいて、各測定部分が投影時に前記投影系から実質的に同一距離にあるように前記基板の位置決めを制御するように構成される、請求項８に記載の装置。
11. 前記センサは、前記投影系の前記光軸と直交する軸回りの前記基板の傾斜を測定するように構成される、請求項８に記載の装置。
12. 前記投影系と前記基板との間の空間に液体を供給するように構成された液体供給システムをさらに備える、請求項８に記載の装置。
13. 前記液体供給システムは、前記センサと前記基板との間の空間に液体を供給するように構成される、請求項１２に記載の装置。
14. 前記センサは、前記基板上の複数箇所の高さを測定するように構成されたセンサ・アレイを含む、請求項８に記載の装置。
15. デバイス製造方法であって、
    基板の測定部分の高さを測定しかつ結果を記憶装置に格納するステップと、
    前記測定部分の測定後に、前記記憶装置中の前記結果から導出又は入手した、前記基板又は基板テーブル上における基準上方の前記測定部分の高さに基づいて、前記測定部分が実質的に投影系から所定の距離にあるように、前記測定部分を前記投影系の光軸の下まで移動させるステップと、
    前記投影系を使用して、放射のパターン形成したビームを前記基板の標的部分に投影し、かつ同時に同じ基板の異なる測定部分の高さを測定するステップと、を含み、
    前記基板には、複数の露光領域が設定されており、
    前記標的部分は、所定方向に一つの前記露光領域の幅を有しており、
    前記測定部分は、前記所定方向に前記露光領域の幅より広い幅を有しており、
    前記測定部分の高さを測定するステップでは、
    前記標的部分が一つの前記露光領域を露光している間に、次に露光されることになる露光領域およびさらにその次に露光されることになる露光領域の一部の高さを測定すること、
    を含む方法。
16. 前記測定時に、前記光軸と直交する軸回りの前記部分の傾斜を測定し、位置決め時に、前記測定された傾斜に基づいて、前記部分が前記光軸と実質的に直交するように前記部分を移動させるステップをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
17. 放射のパターン形成したビームによって投影されるべき前記基板の各標的部分が、放射のパターン形成したビームによって投影される前に最初に測定されるように、前記基板の位置決めを制御するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記測定するステップは、前記基板上の複数箇所の高さを測定するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記測定部分の前記測定された高さ及び前記基板テーブルの位置に基づいて、前記光軸の方向における前記基板又は前記基板テーブル上の前記基準に対する前記測定部分の位置を計算するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
20. 前記投影系と前記基板との間の空間に液体を供給するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
21. 前記測定部分の高さを測定するために使用されるセンサと前記基板との間の空間に液体を供給するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
22. デバイス製造方法であって、
    放射のパターン形成したビームを基板の標的部分に投影するステップと、
    投影するステップと同時に、前記基板の、前記標的部分とは異なる測定部分の高さを測定するステップと、
    各標的部分が標的部分になる前に測定部分であるように前記基板を位置決めするステップと、を含み、
    前記基板には、複数の露光領域が設定されており、
    前記標的部分は、所定方向に一つの前記露光領域の幅を有しており、
    前記測定部分は、前記所定方向に前記露光領域の幅より広い幅を有しており、
    前記測定部分の高さを測定するステップでは、
    前記標的部分が一つの前記露光領域を露光している間に、次に露光されることになる露光領域およびさらにその次に露光されることになる露光領域の一部の高さを測定すること、
    を含む方法。
23. 前記測定時に、前記パターン形成したビームを投影するために使用される投影系の光軸と直交する軸回りの前記測定部分の傾斜を測定し、かつ前記位置決め時に、前記測定された傾斜に基づいて、前記測定部分が前記光軸と実質的に直交するように前記測定部分を移動させるステップをさらに備える、請求項２２に記載の方法。
24. 前記測定するステップは、前記基板上の複数箇所の高さを測定するステップを含む、請求項２２に記載の方法。
25. 前記測定部分の前記測定された高さ及び基板テーブルの位置に基づいて、前記パターン形成したビームを投影するために使用される投影系の光軸の方向における前記基板及び前記基板テーブル上の基準に対する前記測定部分の位置を計算するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
26. 前記パターン形成したビームを投影するために使用される投影系と前記基板との間の空間に液体を供給するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
27. 前記測定部分の前記高さを測定するために使用されるセンサと前記基板との間の空間に液体を供給するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
28. 各標的部分が、投影時に、前記パターン形成したビームを投影するために使用される投影系から実質的に同じ距離にあるように、前記測定部分に関する測定された情報を記憶装置に格納するステップと、前記記憶装置の内容に基づいて前記基板の位置を制御するステップとをさらに含む、請求項２２に記載の方法。

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