JP4310302B2 - 光学的に位置を評価する機器及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、リソグラフィ機器及びデバイス製造方法に関する。
リソグラフィ機器は、基板の目標部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ機器は、例えば、IC(集積回路)、フラット・パネル・ディスプレイ、及び微細構造を伴う他のデバイスの製造で使用することができる。従来型リソグラフィ機器では、マスク又はレチクルとも称するパターン化手段を使用して、IC(又は他のデバイス)の個々の層に対応する回路パターンを生成し得る。このパターンは、放射感受性材料(例えば、レジスト)の層を有する基板(例えばシリコン・ウエハ又はガラス・プレート)の(例えば、ダイの一部或いは1つ又は複数のダイを含む)目標部分に結像させることができる。マスクの代わりに、パターン化手段は、回路パターンを生成する個々に制御可能な素子のアレイを含むことができる。
一般に、1枚の基板は、次々に露光される隣接した網目状の目標部分を含む。周知のリソグラフィ機器の例は、目標部分にパターン全体を1回露光することによって各目標部分が照射されるステッパと、所与の方向(「走査」方向)にビームを通過してパターンを走査し、この方向と平行又は逆平行に基板を同期走査することによって各目標部分が照射されるスキャナである。
リソグラフィ機器がステップ・モード又は走査モードのいずれで動作するかに関わらず、1つ又は複数のパターン化されたビームが、基板表面の適切な目標部分に方向づけられることが望ましいことを理解されたい。多くの状況では、一連のリソグラフィ加工ステップの結果、基板の表面上に多層構造が形成される。当然のことながら、基板内に連続して形成された層は、互いに正しく位置合わせされることが望まれる。そのため、ビーム投影システムに対する相対的な基板の位置が正確にわかるようにすることに十分な注意が払われる。
様々な技術を利用して、ビーム投影システムに対する相対的な基板の位置が求められる。これらの技術は一般に、位置合わせマークが形成された基板に依存する。これらの位置合わせマークは、能動回路コンポーネントなどが形成される基板区域の外周の周辺に配置される。これらのマークを位置決定して基準点が提供され、これらの基準点に対して相対的に、基板上の目標部分の位置が求められる。これらの位置合わせマークは、基板にパターンを投影するのにも使用されるビーム投影システムを使用して光学的に検出することができる。位置合わせマークを位置決定する問題にこのような「スルー・ザ・レンズ」即ちTTLによる手法を用いることにより、位置が測定される場所と画像が形成される場所を同じにすることができる。こうすると、「アッベ」誤差が最小限に抑えられる。他のシステムでは、位置合わせマーク検出器及び主ビーム投影システムはそれぞれ異なる光軸を有し、この場合には、これらの軸の相対的な動きを補償するために何らかの手段を設けることがある。
走査型のシステムの実施例では、基板を移動させることによって、ビーム投影システム及び位置合わせマーク検出器を支持するフレームが基板の表面を横切って走査されるとき、位置合わせマークの測定位置に応じて、走査方向に直交する方向の基板の位置、並びに走査スピードが調整される。或いは、又はそれに加えて、投影されるデジタル像を調整することができる。パターン化手段が個々に制御可能な素子を含む場合、この調整は、このアレイに付与されるデジタル・パターンを並進移動させるか、その他の方法で調整することを含み得る。何らかのタイプのレベル・センサ構成を使用して、基板の高さを制御することもできる。
一般に、所与の生産設備のリソグラフィ機器は、固定サイズの基板とともに使用されるように設計される(又は、比較的柔軟性に乏しいやり方で構成される)。フラット・パネル・ディスプレイ又はカラー・フィルタ・プレートの場合、基板の寸法は、数メートル程度になることがあり、各基板上には複数枚のパネルが形成される。位置合わせマークは、この基板の外周の周辺、並びにパネルとパネルの間に設けられる。ただし、基板上のパネルの配置に柔軟性をもたせて、所与の生産設備を使用して異なる寸法のパネルを生産し得ることが望まれる。即ち、規格外のパネル配置の場合には、(すべての基板配置に共通な「何もない」領域は周辺部だけなので)基板の外周の周辺の位置合わせマークだけを使用することもできるし、手動による何らかの検出器の再位置合わせを実施しなければならないこともある。様々な中間位置で位置合わせマークを検出するには、基板全体にわたって位置決めされた位置合わせマーク検出器からなる連続アレイが望ましいことがあるが、これは、必要とされる極めて高い分解能と、必要とされる検出器の数のために実際的ではない。
熱の影響などいくつかの要因により、基板の形状に局所的な変動が生じることがある。したがって、基板の表面全体にわたって比較的短い間隔で位置合わせマークを設けることが望ましい。ただし、前の段落で述べた手法は、位置合わせマークを配置するのに基板の中央区域全体を有効に活用し得ないので不利である。
したがって、パターン化する基板の中央区域内に位置合わせマークを柔軟に配置することができるリソグラフィ機器及び方法が求められている。
本発明の第1態様によれば、基板テーブル、フレーム、1つ又は複数の投影システム、1つ又は複数の位置合わせマーク検出器、及び位置センサを備えるリソグラフィ機器が提供される。基板テーブルは、位置合わせマークが表面上に設けられた基板を支持する。フレームは、この基板に対して相対的に移動可能である。1つ又は複数の投影システムは、基板の目標部分にパターン化されたビームを投影する。各投影システムは、フレームに取り付けられる。1つ又は複数の位置合わせマーク検出器は、フレームに取り付けられ、このフレームに関して移動可能である。位置センサは、各位置合わせマーク検出器に関連し、フレーム或いは1つ(又は複数)の投影システムに対する相対的な検出器の位置を求める。
この実施形態では、本発明により、安定した動作構成で、単一のリソグラフィ機器を使用して、様々な寸法のパネルその他のデバイスを生産することが可能になる。位置合わせマーク検出器は、位置合わせマークが基板中央区域内の様々な場所に配置された基板に対応するために、これらの検出器及び1つ(又は複数)の投影システムを支持するフレームに対して相対的に移動させることができる。もはや、外周の位置合わせマークだけに頼って、基板に対して1つ(又は複数)の投影システムを位置合わせする必要はなくなる。したがって、生産の精度及び柔軟性を改善することができる。
このフレームは、フレーム、又は基板、或いはその両方を移動させることによって、基板に対して相対的に移動可能とし得ることを理解されたい。
一実施形態では、このフレームは、基板の面に平行な第1の直線移動軸(「走査方向」)に沿って、基板に対して相対的に移動可能とし得る。このとき、各位置合わせマーク検出器は、第1の軸に実質的に直交し、且つこの場合も基板の面に平行な面内の第2の直線軸に沿って、フレームに対して相対的に移動可能である。
一実施形態では、各位置合わせマーク検出器は、第2の軸の方向の基板の全寸法を実質的にカバーするのに十分な範囲を移動し得る。複数の検出器がある場合、これらの検出器の動きは重なり合わない。各検出器は、検出された位置合わせマークの位置を示す出力信号を提供するように構成される。
一実施形態では、各位置合わせマーク検出器は、位置合わせ放射ビームを供給する照明システム、この位置合わせビームを基板の目標部分に投影する投影システム、及び基板から反射された放射を検出するセンサを含み得る。
一実施形態では、各位置センサは、レーザ干渉計を含み得る。一実施形態では、このレーザ干渉計は、関連する位置合わせマーク検出器に対して相対的に固定された反射体又はミラー面と、フレームに対して相対的に固定されたレーザ及び放射検出器とを備える。或いは、リニア・グレーティング・システムを使用することができる。
一実施形態では、リソグラフィ機器は、各位置合わせマーク検出器に関連するリニア・モータを含み得る。このリニア・モータは、フレームに対して相対的に検出器を直線運動させる。リソグラフィ機器はさらに、各リニア・モータに接続され、操作者の入力に応じてこれら1つ(又は複数)のモータの位置を制御する制御手段を含み得る。
一実施形態では、リソグラフィ機器は、前記位置センサ又は各位置センサの出力及び前記位置合わせマーク検出器又は各位置合わせマーク検出器の出力を受け取る位置合わせコントローラを含み得る。このコントローラは、受け取った信号に応じて、フレームに対する相対的な基板の位置、及び/又は基板の走査スピード、及び/又は前記投影システム又は各投影システムによって生成されたパターン化されたビームを調整するように構成される。
本発明の別の態様によれば、リソグラフィ機器の1つ又は複数の投影システムに基板を位置合わせする方法が提供される。各投影システムは、基板に対して相対的に移動可能なフレームに固定される。この方法は、基板の表面上に設けられた位置合わせマークのおおよその位置を決定するステップと、フレーム或いは1つ(又は複数)の投影システムに対して相対的に、これらの位置合わせマークを検出し得る位置に、1つ又は複数の位置合わせマーク検出器を移動させるステップとを含む。
一実施形態では、1つ又は複数の位置合わせマーク検出器を移動させるステップは、1つ又は複数の検出器位置センサの出力を監視して、検出器位置フィードバックを提供するステップを含む。この1つ(又は複数)の位置センサは、フレーム及び/又は1つ(又は複数)の位置合わせマーク検出器に固定される。
一実施形態では、1つ又は複数の位置合わせマーク検出器を移動させるステップは、各位置合わせマーク検出器に関連する直線駆動機構に駆動信号を印加するステップを含む。各直線駆動機構は、リニア・モータを含み得る。
様々な実施形態において、本発明は、投影ビームにパターンを付与するのにマスク又は個々に制御可能な素子のアレイに依存するリソグラフィ機器に適用可能である。
本発明のさらなる実施例、特徴、及び利点、並びに本発明の様々な実施例の構造及び動作を、添付の図面を参照して以下で詳細に説明する。
本明細書に組み込まれ、明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を図示し、さらに以下の説明と合わせて、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を理解し利用し得るのに役立つ。
次に、添付の図面を参照して本発明を説明する。図面では、同じ参照数字は、同じ又は機能的に類似の要素を示すことがある。
概要及び用語
本明細書では、IC(集積回路)の製造でリソグラフィ機器を使用することを具体的に参照することがあるが、本明細書で説明するリソグラフィ機器は、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導/検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッドなどの製造など、他の応用が可能であることを理解されたい。このような代替応用例の状況では、本明細書で用いる「ウエハ」又は「ダイ」という用語は、それぞれより一般の用語である「基板」又は「目標部分」と同義とみ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、例えば、トラック(例えば典型的には、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール)、或いは計測又は検査用のツール内で、露光前又は露光後に処理することができる。該当する場合には、上記その他の基板処理ツールに本明細書の開示を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2回以上処理することがある。そのため、本明細書で用いる基板という用語は、複数の処理済み層をすでに含む基板を指すこともある。
ここで用いる「個々に制御可能な素子のアレイ」という用語は、基板の目標部分に所望のパターンを生成し得るように、入射する放射ビームの断面にパターンを付与するのに使用することができる任意の装置を指すと広く解釈すべきである。ここでは、「ライト・バルブ」及び「SLM(空間光変調器)」という用語を用いることもできる。以下、このようなパターン化装置の実施例を論じる。
プログラム可能なミラー・アレイは、粘弾性制御層及び反射面を有するマトリックス状にアドレス指定可能な表面を含み得る。このような機器の基礎となる基本原理は、例えば、反射面のアドレス指定された区域は入射光を回折光として反射し、アドレス指定されない区域は入射光を非回折光として反射するというものである。適切な空間フィルタを使用して、非回折光をフィルタリングして反射ビームから除去し、それによって、基板に到達する回折光のみを残すことができる。このようにして、マトリックス状にアドレス指定可能な表面のアドレス指定パターンに従ってビームがパターン化される。
代替手段として、フィルタにより回折光をフィルタリングして除去し、それによって、基板に到達する非回折光を残すことができることを理解されたい。これに対応するやり方で、回折型光MEMS(微小電気機械システム)デバイスのアレイを使用することもできる。回折型光MEMSデバイスはそれぞれ、相互に変形して入射光を回折光として反射するグレーティングを形成し得る複数の反射性リボン含み得る。
別の代替実施例は、適切な局所電界を印加するか、或いは圧電作動手段を使用することによって、それぞれ個別にある軸の周りで傾けることができるマトリックス状に配置した小さなミラーを使用するプログラム可能なミラー・アレイを含み得る。この場合も、これらのミラーはマトリックス状にアドレス指定可能であり、そのためアドレス指定されたミラーは、入射する放射ビームを、アドレス指定されないミラーと異なる方向に反射することになる。このようにして、反射ビームは、マトリックス状にアドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化される。必要とされるマトリックス・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して実施し得る。
ここで先に述べたいずれの状況においても、個々に制御可能な素子のアレイは、1つ又は複数のプログラム可能なミラー・アレイを含み得る。ここで言及したミラー・アレイに関するより多くの情報は、例えば、米国特許第5296891号及び第5523193号、並びにPCT特許出願WO98/38597号及びWO98/33096号から入手することができる。これら全体を参照により本明細書に組み込む。
プログラム可能なLCDアレイを使用することもできる。このような構造の実施例が、米国特許第5229872号に示されている。この特許全体を参照により本明細書に組み込む。
フィーチャのプリバイアス処理、光学近接効果補正用のフィーチャ、位相変化技術、及び多重露光技術を利用する場合、例えば、個々に制御可能な素子のアレイ上に「示される」パターンは、基板の層又は基板上の層に最終的に転写されるパターンとかなり異なることがあることを理解されたい。同様に、基板上に最終的に生成されるパターンは、任意のある瞬間に個々に制御可能な素子のアレイ上に形成されるパターンに対応しないことがある。このようなことが生じるのは、基板の各部分に形成される最終パターンが、所与の時間又は所与の回数の露光全体を通して形成され、その間に、個々に制御可能な素子のアレイ上のパターン及び/又は基板の相対位置が変化するように構成される場合である。
本明細書では、ICの製造でリソグラフィ機器を使用することを具体的に参照することがあるが、本明細書で説明するリソグラフィ機器は、例えば、DNAチップ、MEMS、MOEMS、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導/検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッドなどの製造など、他の応用が可能であることを理解されたい。このような代替応用例の状況では、本明細書で用いる「ウエハ」又は「ダイ」という用語は、それぞれより一般の用語である「基板」又は「目標部分」と同義とみ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、例えば、トラック(典型的には、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール)、或いは計測又は検査用のツール内で、露光前又は露光後に処理することができる。該当する場合には、上記その他の基板処理ツールに本明細書の開示を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2回以上処理することがある。そのため、本明細書で用いる基板という用語は、複数の処理済み層をすでに含む基板を指すこともある。
本明細書で用いる「放射」及び「ビーム」という用語は、(例えば、365、248、193、157、又は126nmの波長を有する)UV(紫外)放射、及び(例えば、5〜20nmの範囲の波長を有する)EUV(極紫外)放射、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含めて、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。
本明細書で用いる「投影システム」という用語は、例えば、用いられる露光放射に対して、或いは浸漬液の使用又は真空の使用などの他のファクタに対して適宜、屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折光学系を含めて、様々なタイプの投影システムを包含すると広く解釈すべきである。本明細書で用いる「レンズ」という用語は、「投影システム」というより一般の用語と同義とみなし得る。
照明システムも、放射ビームを方向づけ、整形し、また制御する屈折型、反射型、及び反射屈折型の光学コンポーネントを含めて、様々なタイプの光学コンポーネントを含み得る。このようなコンポーネントも、以下では総称して或いは単独で「レンズ」と称することがある。
リソグラフィ機器は、2つ以上の基板テーブル(例えば、2ステージ)(及び/又は2つ以上のマスク・テーブル)を有するタイプのものとし得る。このような「複数ステージ」型の機械では、追加のテーブルを並列に使用し得る。即ち、1つ又は複数のテーブルで準備ステップを実施しながら、1つ又は複数の他のテーブルを使用して露光を行うことができる。
リソグラフィ機器は、比較的高屈折率の液体(例えば、水)に基板を浸して、投影システムの最終要素と基板の間のスペースを満たすタイプのものとすることもできる。浸漬液は、リソグラフィ機器内の他のスペース、例えばマスクと投影システムの第1要素の間に適用することもできる。投影システムの開口数を大きくする液浸技術は、当技術分野では周知のものである。
さらに、この機器は、流体と基板の照射部分との間の相互作用を可能にする(例えば、基板に化学物質を選択的に付着させるか、或いは、基板の表面構造を選択的に改変する)流体処理セルを備えることがある。
リソグラフィ投影機器
図1に、本発明の実施例によるリソグラフィ投影機器100を概略的に示す。機器100は少なくとも、放射システム102、個々に制御可能な素子のアレイ104、物体テーブル106(例えば、基板テーブル)、及び投影システム(「レンズ」)108を備える。
放射システム102を使用して、放射(例えば、UV放射)ビーム110を供給することができる。この特定の場合には、放射システム102は、放射源112も備える。
個々に制御可能な素子のアレイ104(例えば、プログラム可能なミラー・アレイ)を使用して、ビーム110にパターンを付与することができる。一般に、個々に制御可能な素子のアレイ104の位置は、投影システム108に対して相対的に固定し得る。ただし、代替構成では、個々に制御可能な素子のアレイ104を(図示しない)位置決め装置に連結して、投影システム108に関して正確に位置決めすることができる。ここで示すように、個々に制御可能な素子104は、反射タイプのものである(例えば、反射性の個々に制御可能な素子のアレイを有する)。
物体テーブル106には、基板114(例えば、レジストを塗布したシリコン・ウエハ又はガラス基板)を保持する(具体的には図示しない)基板ホルダを設けることができる。物体テーブル106は、位置決め装置116に連結して、投影システム108に関して基板114を正確に位置決めし得る。
投影システム108(例えば、石英及び/又はCaFのレンズ系、又はこのような材料でできているレンズ要素を備える反射屈折光学系、或いはミラー系)を使用して、基板114の目標部分120(例えば、1つ又は複数のダイ)に、ビーム・スプリッタ118から受け取ったパターン化されたビームを投影することができる。投影システム108は、基板114に個々に制御可能な素子のアレイ104の像を投影し得る。或いは、投影システム108は、個々に制御可能な素子のアレイ104の素子がシャッタとして働く2次放射源の像を投影し得る。投影システム108は、このような2次放射源を形成し、且つ基板114に微小スポットを投影するMLA(マイクロ・レンズ・アレイ)も含み得る。
放射源112(例えば、エキシマ・レーザ)は、放射ビーム122を生成し得る。ビーム122は、直接、或いは例えばビーム・エキスパンダなどの調節装置126を横切った後で、照明システム(照明器)124内に供給される。照明器124は、ビーム122の強度分布の外側及び/又は内側の半径方向範囲(一般に、それぞれσ‐外側及びσ‐内側と称する)を設定する調整装置128を含み得る。さらに、照明器124は一般に、統合器130及びコンデンサ132など、他の様々なコンポーネントを備える。このようにして、個々に制御可能な素子のアレイ104に入射するビーム110の断面で、所望の均一性及び強度分布が得られる。
図1に関して、放射源112は、(放射源112が、例えば水銀ランプのときしばしばそうであるが)リソグラフィ投影機器100のハウジング内に含めることができることに留意されたい。代替実施例では、リソグラフィ投影機器100から放射源112を離隔することもできる。この場合、放射ビーム122は、(例えば、適当な方向づけミラーを用いて)機器100内に方向づけられることになる。後者の状況は、放射源112がエキシマ・レーザのときにしばしば生じるものである。これらいずれの状況も、本発明の範囲内で企図されていることを理解されたい。
その後、ビーム110は、ビーム・スプリッタ118を使用して方向づけられた後で、個々に制御可能な素子のアレイ104に当たる。個々に制御可能な素子のアレイ104によって反射されたビーム110は、投影システム108を通過し、基板114の目標部分120に結像する。
位置決め装置116(及び任意選択で、ビーム・スプリッタ140を介して干渉ビーム138を受け取るベース・プレート136上の干渉計測装置134)を使用して、基板テーブル106を正確に移動させ、それによって、ビーム110の経路内で異なる目標部分120を位置決めすることができる。個々に制御可能な素子のアレイ104用の位置決め装置を使用する場合、これを使用して、例えば走査中に、ビーム110の経路に関して個々に制御可能な素子のアレイ104の位置を正確に補正することができる。一般に、物体テーブル106の移動は、(粗い位置決め用の)長ストローク・モジュール及び(精密位置決め用の)短ストローク・モジュールを使用して実現される。これらのモジュールは、図1に明示的に示していない。類似のシステムを使用して、個々に制御可能な素子のアレイ104を位置決めすることもできる。或いは/それに加えて、ビーム110を移動可能とし、物体テーブル106及び/又は個々に制御可能な素子のアレイ104の位置を固定して、必要とされる相対運動を実現し得ることを理解されたい。
この実施例の代替構成では、基板テーブル106を固定し、基板テーブル106の上で基板114を移動可能にすることができる。これを行う場合、基板テーブル106は平坦な最上面に複数の開口を設け、これらの開口を通してガスを供給して、基板114を支持し得るガス・クッションを設ける。従来方式では、これを空気支承配置と称する。ビーム110の経路に関して基板114を正確に位置決めし得る(図示しない)1つ又は複数のアクチュエータを使用して、基板テーブル106の上で基板114を移動させる。或いは、これらの開口を通るガスの移動を選択的に開始/停止することによって、基板テーブル106の上で基板114を移動させることができる。
本明細書では、基板上のレジストを露光するためのものとして本発明によるリソグラフィ機器100を説明するが、本発明はこのような使用法に限定されず、機器100を使用して、レジストレス・リソグラフィで使用するパターン化されたビーム110を投影し得ることを理解されたい。
図に示す機器100は、以下の4つの好ましいモードで使用し得る。
1.ステップ・モード:個々に制御可能な素子のアレイ104上のパターン全体を1回で(即ち、1回の「フラッシュ」で)目標部分120に投影する。次いで、基板テーブル106をx方向及び/又はy方向に異なる位置に移動させて、パターン化されたビーム110によって異なる目標部分120を照射することができる。
2.スキャン・モード:所与の目標部分120が1回の「フラッシュ」で露光されない点を除き、ステップ・モードと本質的に同じである。その代わりに、パターン化されたビーム110が、個々に制御可能な素子のアレイ104の上を走査するように、個々に制御可能な素子のアレイ104を、所与の方向(いわゆる「走査方向」、例えばy方向)に速度vで移動可能とする。それと並行して、基板テーブル106が同時に同方向又は反対方向に速度V=Mvで移動する。ただし、Mは投影システム108の倍率である。このようにして、比較的大きな目標部分120を、解像力を損なわずに露光し得る。
3.パルス・モード:個々に制御可能な素子のアレイ104を本質的に固定し、パルス化された放射システム102を使用して、基板114の目標部分120にパターン全体を投影する。基板テーブル106は、パターン化されたビーム110が基板114を横切るラインを走査するように、本質的に一定のスピードで移動する。放射システム102のパルスとパルスの間に、個々に制御可能な素子のアレイ104上のパターンが必要に応じて更新される。これらのパルスは、基板114の必要とされる場所で、連続した目標部分120が露光されるように時間間隔が設定される。その結果、基板114のある帯状部分について完全なパターンが露光されるように、基板114を横切ってパターン化されたビーム110を走査することができる。基板114がライン1本ずつ最後まで露光されるまで、この工程を繰り返す。
4.連続スキャン・モード:実質的に一定の放射システム102を使用する点と、パターン化されたビーム110が基板114を横切って走査し、基板114を露光するときに、個々に制御可能な素子のアレイ104上のパターンを更新する点とを除き、パルス・モードと本質的に同じである。
上記で説明した使用モードの組合せ及び/又は変形、或いは全く異なる使用モードを用いることもできる。
走査及び検出用のシステムの実施例
図2に、本発明の一実施例による走査型リソグラフィ機器を平面図で示す。図3に、矢印Aの方向から見た図2の機器を側面図で示す。これらの図は、走査型走査モードを対象とするものである。
図2では、リソグラフィ機器は、基板2の表面を横切って一方向(「x」方向)に2次元パターンを走査するように構成される。この機器は、基板2を装着する基板テーブル1を備える。基板テーブル1は、制御システム3の制御下で動作する(図2には示さない)駆動装置によって、走査方向即ちx方向、並びにy(及びz)方向に移動可能である。
基板2及び基板テーブル1の上には、基板テーブル1に対して相対的に固定されたトロリー・フレーム4が装着される。図3に示すように、フレーム4は、支持脚5a、5b及びガントリ6を含む。ガントリ6は、支持脚5a、5b上で支持され、基板テーブル1の上のスペースを横切る。ガントリ6は、1組の投影システム7を支持する(図2では、11個のこのようなシステムを示す)。各投影システムは、図1を参照して上記で説明したものである。フレーム4は基板2の上を走査するので、投影システム7は、ガントリ6の後縁近くに配置され、生成されたパターン化ビームが組み合わされて、y方向に基板2を完全にカバーするように配置される。
一実施例では、各投影システム7を個々に制御して、基板2上でパターン化された光が当たる位置を変化させ、且つ、ビームの形状を変化させることができる。先に述べたように、これは一般に、パターン化手段104を形成する個々に制御可能な素子のアレイに適用するデジタル・パターンをシフトさせることによって実現される。投影システム7に印加されるデジタル信号は、制御システム3によって生成される。
1組の位置合わせマーク検出器9は、ガントリ6の前縁近くに配置される。図2及び図3には、5つのこのような検出器を示すが、この数は変化し得ることを理解されたい。各検出器9は、基板2の表面上の位置合わせマーク10の位置を検出するように配置される。また、各検出器9は、トロリー・フレーム4の位置に対して相対的に、どの位置合わせマーク10が検出器9の視野を通過したかを検出して、投影システム7の位置を求めることができる。
図4に、本発明の一実施例による位置合わせマーク検出器409を概略的に示す。検出器409は、検出器9の構成の一実施例である。各位置合わせマーク検出器409は、基板2の表面上のフォトレジストを露光しない波長で動作する放射源11を備える。例えば、放射源11は、投影システム7が使用する露光ビーム(例えば、350〜450nm)を形成する光に関してシフトさせた赤い光を生成し得る。この放射は、ビーム・スプリッタ12を介し、投影光学系13を使用して基板2の表面に投影される。基板2の表面から反射した光を検出するために、放射センサ14を設ける。典型的には、(図4には示さない)位置合わせマーク10は、基板2上のフォトレジストの領域を露光し現像することによって設ける。位置合わせマーク10によって、高レベルの反射が生じることになる。センサ14は、低レベルの反射から高レベルの反射に変化し、低レベルに戻るのを見つけることによって、位置合わせマーク10を検出する。センサ14は、制御システム3に出力信号を供給する(即ち、この制御システムは、トロリー・フレーム4に関して検出された位置合わせマーク10の位置と、その位置の予想位置からの偏差とを求めるように構成される)。
各検出器9の間で放射源などのコンポーネントを共有するものを含めて、他の検出器構成を使用し得ることを理解されたい。
再度図3を参照すると、この実施例では、各位置合わせマーク検出器9は、リニア・モータを備える直線駆動機構15上に装着される。駆動機構15は、y方向にガントリ6を横切って、ある移動範囲にわたって検出器9を駆動することができる。こうすると一般に、各検出器9の間のスペースの中間に各検出器9を移動させることができ、検出器9を組み合わせることによって、y方向に基板2全体が完全にカバーされる。
各駆動機構15は、検出器9の位置を制御する制御システム3に接続される。この実施例では、制御システム3は、1組のレーザ干渉計システム16から検出器の位置情報を受け取る。干渉計システム16は、各位置合わせマーク検出器9ごとに、検出器9に固定されたミラーと、フレーム4に固定されたレーザ及びセンサの構成を備える。制御システム3は、検出器9が動くときに、それぞれのセンサの出力を監視して、干渉縞を数え、検出器9の位置を求める。見やすいように、図2及び図3には干渉計システム16を1つしか示さないが、各検出器9ごとに1つのこのようなシステムを設けることができることを理解されたい。
別の実施例では、制御システム3は、操作者の入力から位置情報を受け取る。
基板の実施例
図5及び図6にそれぞれ、本発明の様々な実施例による、パネルが様々に配置された基板17及び18を平面図で示す。基板17、18の全体寸法は同じだが、これらの基板は、異なるフラット・パネル・ディスプレイ・サイズに対応するように設計される。図5の基板17は、4つの等しいサイズのパネル19に対応するように設計され、図6の基板18は、9つの等しいサイズのパネル20に対応するように設計される。各パネル上の位置合わせマーク10は、これらのパネル配置に適するように、且つ、露光中に基板17、18を位置合わせし得る精度が最大になるように配置される。
動作の実施例
図2、図3、及び図5を参照すると、露光の準備に際して、基板17を基板テーブル1上に載せる。この工程は通常、数ミリメートルの精度で行うことができる。一実施例では、操作者は、位置合わせマーク10の列の数及びこれらの列の(y方向の)位置など、基板17の特徴を制御システム3にプログラムする。別の実施例では、操作者は、基板のタイプのコードを入力する。この場合、各基板タイプごとの位置合わせマークのデータは、制御システム3にあらかじめプログラムされている。いずれの実施例でも、この操作により、適切な数の、この場合には3つの位置合わせマーク検出器9が作動し、それぞれの直線駆動機構15によって、位置合わせマーク10の列の上の適切な位置に移動する。一実施例では、検出器9の視野は、基板テーブル1上での基板17の、数ミリメートル程度以内の位置決め誤差に対応することができる。或いは、各検出器9に対応する位置合わせマークの列の上で、検出器9の中心出しを行う何らかの走査手順を実施することが可能であろう。
この実施例では、検出器9の位置決め中に、レーザ干渉計システム16を使用して、検出器9の位置を正確に記録することができる。最終位置情報は、制御システム3に供給される。典型的には、走査を行う前に基板テーブル1をy方向にシフトさせ、制御システム3はこの情報を用いて投影システムと基板を正確に位置合わせする。検出器9の視野は、基板17のこのわずかなシフトに対応することができる。次いで、基板17は、トロリー・フレーム4の下でx方向に走査されながら、露光が開始される。各検出器9が位置合わせマーク10の通過を検出すると、位置情報が制御システム3に供給される。すでに述べたように、制御システム3は、投影システムの光学系の調整、個々に制御可能な素子のアレイに付与されるデジタル・パターンの調整、基板テーブルの位置の調整、又はこれらの調整を任意に組み合わせることによって、投影システム7と基板17が正確に位置合わせされるように、受け取った位置合わせマークの位置データに従って動作する。
図2、図3、及び図6を再度参照すると、操作者によって入力されたデータにより、ガントリ6上の検出器9のうち4つが作動され、定位置に移動する。パネル20の配置及び数によって、基板18上の4列の位置合わせマーク10の使用が容易になる。さらに、これら4列の位置合わせマークを使用することは一般的に、露光手順中の位置合わせ精度を向上させる。
図7は、本発明の一実施例による操作方法700を示す流れ図である。ステップ702で、基板テーブル上に基板を位置決めする。ステップ704で、適切な数の位置合わせマーク検出器を選択し、使用位置に移動させる。ステップ706で、走査露光を実施する。
結論
以上、本発明の様々な実施例を説明してきたが、これらは単なる実施例として提示したものであり、限定的なものではないことを理解されたい。本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、これらの実施例において形態及び細部の様々な変更を加えることができることが当業者には明らかであろう。そのため、本発明の広さ及び範囲は、上記で説明した実施例のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ定義すべきである。
本発明の一実施例によるリソグラフィ機器を示す図である。 本発明の一実施例による走査型リソグラフィ機器を示す平面図である。 矢印Aの方向から見た図2の機器の側面図である。 本発明の一実施例による位置合わせマーク検出器を概略的に示す図である。 本発明の実施例による、パネルが配置された基板を示す平面図である。 本発明の実施例による、パネルが配置された基板を示す平面図である。 本発明の一実施例による操作方法を示す流れ図である。
符号の説明
1 基板テーブル
2 基板
3 制御システム
4 トロリー・フレーム
5a 支持脚
5b 支持脚
6 ガントリ
7 投影システム
9 位置合わせマーク検出器
10 位置合わせマーク
11 放射源
12 ビーム・スプリッタ
13 投影光学系
14 放射センサ
15 直線駆動機構
16 レーザ干渉計システム
17 基板
18 基板
19 パネル
20 パネル
100 リソグラフィ投影機器
102 放射システム
104 個々に制御可能な素子のアレイ、パターン化手段
106 物体テーブル、基板テーブル
108 投影システム、レンズ
110 放射ビーム
112 放射源
114 基板
116 位置決め装置
118 ビーム・スプリッタ
120 目標部分
122 放射ビーム
124 照明システム、照明器
126 調節装置、ビーム・エキスパンダ
128 調整装置
130 統合器
132 コンデンサ
134 干渉計測装置
136 ベース・プレート
138 干渉ビーム
140 ビーム・スプリッタ
409 位置合わせマーク検出器

Claims (15)

  1. リソグラフィ機器であって、
    放射ビームを生成する照明システムと、
    個々に制御可能な素子のアレイを含み、該アレイを使用して前記ビームをパターン化するパターン生成装置と、
    位置合わせマークが表面上に設けられた基板を支持する基板テーブルと、
    前記基板テーブルを移動させて前記パターン化されたビームに対して基板を位置決めする位置決め装置と、
    前記基板に対して相対的に第1の方向に移動可能であるフレームと、
    前記フレームに結合され、前記基板の目標部分に前記パターン化されたビームを投影することができる1つ又は複数の投影システムと、
    前記フレームに結合され、前記第1の方向に直交する第2の方向に前記フレームに関して移動可能な1つ又は複数の位置合わせマーク検出器と、
    前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器のそれぞれに関連し、前記フレーム及び前記1つ又は複数の投影システムの少なくとも1つに対する相対的な前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器の位置を求める位置センサと、
    位置合わせマークが検出されるように前記位置合わせマーク検出器の前記第2の方向の位置を制御し、前記基板の目標部分に前記パターン化されたビームを投影しているときに、前記位置合わせマーク検出器及び前記位置センサの出力に基づいて、前記パターン化されたビームに対し前記第2の方向に基板位置を調整する制御システムと、を備えるリソグラフィ機器。
  2. 前記フレームは、前記基板の面に実質的に平行な面内の第1の軸に沿って、前記基板に対して相対的に移動可能であり、
    前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器は、前記第1の軸に実質的に直交し、且つ前記基板の前記面に平行な面内の第2の軸に沿って、前記フレームに対して相対的に移動可能である、請求項1に記載の機器。
  3. 前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器は、前記第2の軸の方向の前記基板の全寸法を実質的にカバーするのに十分な範囲を移動する、請求項2に記載の機器。
  4. 前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器は、
    位置合わせ放射ビームを供給する照明システムと、
    前記位置合わせビームを前記基板の位置合わせ目標部分に投影する投影システムと、
    前記基板から反射された放射を検出するセンサとを備える、請求項1に記載の機器。
  5. 前記位置センサはそれぞれ、レーザ干渉計を含む、請求項1に記載の機器。
  6. 前記レーザ干渉計は、
    前記関連する位置合わせマーク検出器に対して相対的に固定された反射体又はミラー面と、
    前記フレームに対して相対的に固定されたレーザ及び放射検出器とを備える、請求項5に記載の機器。
  7. 前記位置センサはそれぞれ、リニア・グレーティング・システムを備える、請求項1に記載の機器。
  8. 前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器のそれぞれに関連するリニア・モータをさらに備え、前記リニア・モータは、前記位置合わせマーク検出器をそれぞれ、前記フレームに対して相対的に直線運動させる、請求項1に記載の機器。
  9. 操作者の入力及び前記位置センサのそれぞれからのフィードバックの少なくとも1つに基づいて、前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器の位置を制御するコントローラをさらに備える、請求項1に記載の機器。
  10. 前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器から出力を受け取る位置合わせコントローラをさらに備え、前記受け取った信号に基づいて、(i)前記フレームに対する相対的な前記基板の位置、(ii)前記基板の走査スピード、(iii)前記1つ又は複数の投影システムのそれぞれによって生成された前記パターン化されたビームの少なくとも1つを調整する請求項1に記載の機器。
  11. 前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器の少なくとも5つ及びそれぞれの位置センサを使用する、請求項1に記載の機器。
  12. 個々に制御可能な素子のアレイを使用して放射ビームをパターン化するステップと、
    基板の表面上に設けられた位置合わせマークのおおよその位置を決めるステップと、
    (i)前記基板に対して相対的に移動可能なフレーム、及び(ii)1つ又は複数の投影システム、の少なくとも1つに対して相対的に、1つ又は複数の位置合わせマーク検出器を移動させるステップを含み、前記位置合わせマークを検出し得る位置に前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器を移動させるステップと、
    前記位置合わせマークを検出し、基板を走査方向に移動しているときに前記検出器の移動量及び前記位置合わせマークの検出結果に基づいて基板に投影される放射ビームに対し前記走査方向に直交する方向に、基板を支持する基板テーブルを移動させて前記パターン化されたビームに対して基板を位置決めする位置決め装置を使用して基板位置を調整するステップと、を含む方法。
  13. 1つ又は複数の位置合わせマーク検出器を移動させる前記ステップは、
    1つ又は複数の検出器位置センサの出力を監視して、検出器位置フィードバックを提供するステップを含み、前記1つ又は複数の位置センサは、前記フレーム及び前記位置合わせマーク検出器の少なくとも1つに固定される、請求項12に記載の方法。
  14. 1つ又は複数の位置合わせマーク検出器を移動させる前記ステップは、
    前記1つ又は複数の位置合わせマーク検出器のそれぞれに関連する直線駆動機構に駆動信号を印加するステップを含む、請求項12に記載の方法。
  15. 前記1つ又は複数の直線駆動機構はそれぞれ、リニア・モータを使用する、請求項14に記載の方法。
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