JP4323388B2 - リソグラフィ装置及び集積回路製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、投影ビームの照射を受けてこの投影ビームにパターンを与えるパターン形成手段を保持するように構築された支持構造と、パターン形成手段の照射部分を基板の目標部分に結像させるように構築及び配列された投影系と、投影系に対する相対的なパターン形成手段の空間位置を決定するアセンブリ（組立体）とを含むリソグラフィ投影装置であって、このアセンブリが該空間位置を決定するのに十分ないくつかのセンサを備えた測定ユニットを含むリソグラフィ投影装置に関する。

上記で用いた「パターン形成手段」という用語は、基板の目標部分に作成するパターンに対応したパターン形成断面を入射放射ビームに与えるために使用することができる手段を指すものとして広範に解釈されるものとし、このような意味合いで「光弁」という用語を用いることもできる。一般に、該パターンは、集積回路やその他のデバイス（以下参照）など、目標部分に作成しているデバイスの特定の機能層に対応する。このようなパターン形成手段の例としては、以下のようなものがある。
マスク。マスクの概念はリソグラフィでは周知であり、バイナリ、レベンソン型位相シフト、ハーフトーン型位相シフトなどのマスク・タイプのほか、様々なハイブリッド・マスク・タイプがある。こうしたマスクを放射ビーム中に置くと、マスクに当たった放射線は、マスクのパターンに応じて選択的に透過する（透過型マスクの場合）、あるいは反射される（反射型マスクの場合）。マスクの場合、支持構造は一般にマスク・テーブルである。マスク・テーブルは、入射放射ビーム中の所望位置にマスクを確実に保持できるようにし、必要ならビームに対して相対的にマスクを移動させることができるようにするものである。
プログラマブル・ミラー・アレイ。このような装置の一例として、粘弾性制御層及び反射表面を有するマトリクス・アドレス可能表面がある。この装置の基本原理は、（例えば）反射表面のアドレッシング（アドレス指定）された領域が入射光を回折光として反射し、アドレッシングされない領域が入射光を非回折光として反射するというものである。適当なフィルタを用いると、非回折光を反射ビームから除去して、回折光のみを残すことができる。こうして、マトリクス・アドレス可能表面のアドレッシング・パターンに応じてビームがパターン形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの代替実施例では、マトリクス配列した複数の小ミラーを利用する。これらの小ミラーは、適当な局所電界を印加する、又は圧電作動手段を用いることにより、それぞれ個別に軸周りに傾けることができる。この場合も、これらのミラーはマトリクス・アドレス可能であり、したがって、アドレッシングされたミラーは入射放射ビームをアドレッシングされないミラーとは異なる方向に反射する。こうして、マトリクス・アドレス可能ミラーのアドレッシング・パターンに応じて反射ビームがパターン形成される。所要のマトリクス・アドレッシングは、適当な電子手段を用いて行うことができる。上述した状況のいずれにおいても、パターン形成手段は、１つ又は複数のプログラマブル・ミラー・アレイを含むことができる。ここで述べたミラー・アレイに関するさらに詳細な情報は、例えば、参照により本明細書に援用する米国特許第５２９６８９１号及び第５５２３１９３号、並びにＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／３８５９７号及び第ＷＯ９８／３３０９６号から得ることができる。プログラマブル・ミラー・アレイの場合、支持構造は、例えば、必要に応じて固定式にも可動式にもすることができるフレーム又はテーブルとして実施することができる。
プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構造の一例は、参照により本明細書に援用する米国特許第５２２９８７２号に与えられている。上記と同様に、この場合の支持構造は、例えば、必要に応じて固定式にも可動式にもすることができるフレーム又はテーブルとして実施することができる。

簡潔にするために、本明細書の残りの部分では、マスク及びマスク・テーブルを用いた例に記述が限定される箇所もあるが、それらの例で述べる一般的な原理は、上述のパターン形成手段の広い意味合いで解釈されるものとする。

リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合には、パターン形成手段は、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、このパターンを、放射線感応材料（レジスト）の層で被覆した基板（シリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば１つ又は複数のダイを含む）に結像させることができる。一般に、１枚のウェハは、投影系を介して一度に１つずつ連続的に照射を受ける隣接した複数の目標部分全体を網状に含む。マスク・テーブルに載せたマスクによるパターン形成を採用する現在の装置は、異なる２つのタイプの機械に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、目標部分に対するマスク・パターン全体の露光を１回で行うことにより各目標部分の照射を行う。この装置は、一般に、ウェハ・ステッパ又はステップ・アンド・リピート型装置と呼ばれる。一般に走査ステップ式装置と呼ばれるもう一方の装置では、マスク・パターンを投影ビームの下で所与の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、それと同時にこの方向と平行又は逆平行な方向に基板テーブルを走査することにより各目標部分の照射を行う。一般に投影系は倍率Ｍ（一般に＜１）を有するので、基板テーブルの走査速度Ｖはマスク・テーブルの走査速度のＭ倍となる。ここで述べたリソグラフィ装置に関するさらに詳細な情報は、例えば参照により本明細書に援用する米国特許第６０４６７９２号から得ることができる。

リソグラフィ投影装置を用いた製造プロセスでは、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で被覆した基板上にパターン（例えばマスクのパターン）を結像させる。この結像段階の前に、プライミングやレジスト・コーティング、ソフト・ベークなど、様々な処置を基板に施しておくこともある。露光後には、露光後ベーク（ＰＥＢ）や現像、ハード・ベーク、結像形状の測定／検査など、その他の処置を施すことができる。この一連の処置は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン形成する基本として用いる。次いで、エッチングやイオン注入（ドーピング）、金属被覆、酸化、化学機械研磨など様々な処理を、このパターン形成された層に施すことができる。これらの処理は全て、個々の層を完成させるためのものである。複数の層が必要な場合には、この手順全体、又はそれに変更を加えた手順を、各層ごとに繰り返す必要がある。最終的に、基板（ウェハ）上にデバイスのアレイが形成されることになる。その後、ダイシングやソーイングなどの技術によりこれらのデバイスを１つずつ切り離し、そこから個々のデバイスをキャリアに取り付けたり、ピンに接続したりすることができる。このようなプロセスに関するさらなる情報は、例えば、参照により本明細書に援用する、「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、第３版、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。

簡潔にするために、以下では投影系を「レンズ」と呼ぶこともある。ただし、この用語は、例えば屈折光学部品、反射光学部品、反射屈折系を含む様々なタイプの投影系を含むものとして広範に解釈されるものとする。放射系は、これらの設計タイプのいずれかに従って動作して投影放射ビームの方向付け、成形又は制御を行う構成要素を含むこともでき、以下では、これらの構成要素を集合的に又は単数として「レンズ」と呼ぶこともある。さらに、リソグラフィ装置は、２つ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）を有するタイプであってもよい。このような「複数ステージ」装置では、追加のテーブルを並列に使用することもできるし、あるいは１つ又は複数のテーブル上で予備工程を行い、別の１つ又は複数のテーブルを露光に使用することもできる。デュアル・ステージ・リソグラフィ装置は、例えば、参照により本明細書に援用する米国特許第５９６９４４１号及びＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。

本発明による装置をＩＣの製造に使用することについて本明細書では特に述べるが、この装置はその他にも数多くの分野に適用することができることを理解されたい。例えば、この装置は、集積光学系、磁気ドメイン・メモリの誘導／検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に利用することができる。このような代替分野の文脈においては、本明細書で用いる「レチクル」、「ウェハ」又は「ダイ」という用語は、より一般的な「マスク」、「基板」及び「目標部分」という用語でそれぞれ置き換えられるものとみなされることを当業者なら理解するであろう。

本明細書では、「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば波長３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍを有する紫外線）や極紫外線（ＥＵＶ）（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する極紫外線）など全てのタイプの電磁放射、並びにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子線を含むものとして使用している。

投影系に対するパターン形成手段の空間位置を決定するアセンブリを有するリソグラフィ投影装置は、例えば、米国特許第６３５９６７８号から既知である。しかし、米国特許第６３５９６７８号に開示のアセンブリについては、投影系に対するパターン形成手段の位置の測定確度が十分ではないという問題がある。この不正確さの理由の１つは、温度変化によってアセンブリの寸法が変化すると、これが熱機械応力及び／又は振動を引き起こし、投影系に対するパターン形成手段の位置の測定に影響を及ぼすことである。特に、投影系とセンサとの間のｘ軸及び／又はｙ軸周りの相対的な回転により、測定誤差が生じる可能性がある。パターン形成手段上でセンサを用いて直接測定すると、局所的に高さが変化し、小さな角度で反射が起きるので、その他の誤差も生じる。

Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅの２００１年１１月号に、１つのセンサが投影系上に直接設けられた、投影系に対するパターン形成手段の空間位置を決定するアセンブリが開示されている。この開示で与えられている解決策では投影系と各センサとの間の相対的な回転に関するいくつかの問題を解決するが、ここに提案された解決策では、投影系に対するパターン形成手段の相対的な力学的運動は部分的にしか補償することができない。

したがって、本発明の目的は、投影系に対するパターン形成手段の位置をより正確に決定するアセンブリを含むリソグラフィ投影装置を提供することである。特に、本発明は、力学的運動による熱機械応力及び回転変化の影響を比較的受けにくいアセンブリを含むリソグラフィ投影装置を提供することを目的とする。

これらの目的は、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置によって達成される。この装置は、投影放射ビームを供給する放射系と、所望パターンに従って投影ビームにパターン形成する働きをするパターン形成手段を支持する支持構造と、パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影する投影系と、投影系に対するパターン形成手段の空間位置を決定するアセンブリとを含み、アセンブリは前記空間位置を決定するのに十分ないくつかのセンサを有する測定ユニットを含み、該いくつかのセンサは投影系に取り付けられる。現況技術と比較すると、このアセンブリは、余分な構造バー（ＭＦバー）を必要とせず、これによりいくつかの利点がもたらされる。上記アセンブリは、真空状態でより良好に動作し、汚れる恐れが少ない。また、このアセンブリは、より安価で入手可能である。さらに、投影系を取り付けたフレームが揺動しても位置検出に異常が生じない。このアセンブリは、より良好な短時間安定性を有する。このアセンブリはそれほど複雑ではない。さらに、フレーム基準測定が不要である。さらに、真空チャンバ内の部品数が大幅に減少しており、その結果、脱ガス速度が低い。投影系にかかる熱負荷が低く、これは動的外乱力を軽減する冷却水が不要であることを意味する。投影系の周囲及び上方で、配置スペースが大幅に増加している。これら全ての利点を備えながら、リソグラフィ装置を据え付ける際の違いはほとんどない。

例えば、センサの取り付けは、ボルトによりかつ／又は締め付けにより行うことができる。センサは、少なくともその光学的構成部分は投影系に取り付けられている。

別の実施例では、本発明は、測定ユニットが、６自由度の干渉計測定システムを含むことを特徴とする。干渉測定技術は、信頼性が高く、堅調でかつ正確であることが分かっている。

別の実施例では、本発明は、センサの少なくとも１つが、パターン形成手段のパターン領域の外側にある該パターン形成手段の反射部分に当たるレーザ・ビームを使用することを特徴とする。このことには、位置測定に用いられる放射線がパターン形成手段のパターンの影響を受ける可能性がないという利点がある。パターンの局所的な形状により、またその形状で反射された後で、波面の変化が生じ、それにより測定誤差が生じる可能性がある。

本発明の別の実施例では、本発明は、上述のリソグラフィ投影装置であって、該リソグラフィ投影装置のパターン形成手段が走査方向に沿って照射を受け、投影系に対するパターン形成手段の空間位置が、走査方向に対して角度をなす第１の平面内にある少なくとも３つの測定点と、第１の平面内に存在しない第１の線上にある少なくとも２つの測定点と、第１の平面内に存在せず、かつ第１の線上にも存在しない少なくとも１つの点とを使用して決定されるリソグラフィ投影装置に関する。これにより、パターン形成手段の６つの自由度が正確に決定される。

本発明はさらに、
放射線源から発出される放射線から投影放射ビームを形成する放射系を提供する段階と、
投影ビームの照射を受けて投影ビームをパターン形成するパターン形成手段を保持するように構成された支持構造を提供する段階と、
基板を保持するように構成された基板テーブルを提供する段階と、
パターン形成手段の照射部分を基板の目標部分に結像するように構成及び配列された投影系を提供する段階とを含む、リソグラフィ・プロセスで集積回路（ＩＣ）を製造する方法であって、
支持構造に対するパターン形成手段の位置を少なくとも１回決定すること、及び
リソグラフィ投影装置の動作中に、支持構造の位置の測定値から、投影系に対するパターン形成手段の位置を決定することを特徴とする方法に関する。

次に、例示のみを目的とし、保護範囲を限定するものではない添付の図面と関連付けて、本発明を説明する。

図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置１を示す概略図である。

この装置は、
この特定の場合には放射線源ＬＡも含む、投影放射ビームＰＢ（例えば波長１１〜１４ｎｍのＥＵＶ放射）を供給する放射系Ｅｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するマスク・ホルダを備え、マスクをアイテムＰＬに対して正確に位置決めする第１の位置決め手段ＰＭに接続された第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェハ）を保持する基板ホルダを備え、基板をアイテムＰＬに対して正確に位置決めする第２の位置決め手段ＰＷに接続された第２のオブジェクト・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つ又は複数のダイを含む）に結像する投影系（「レンズ」）ＰＬとを含む。ここで述べる装置は反射型である（すなわち反射性マスクを有する）。ただし、一般には、この装置は例えば（透過性マスクを用いた）透過型であってもよい。あるいは、この装置は、上記で述べたようなタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、別の種類のパターン形成手段であってもよい。

放射線源ＬＡ（例えばレーザ生成プラズマＥＵＶ放射線源又は放電プラズマＥＵＶ放射線源）は、放射ビームを生成する。このビームは、直接、又は例えばビーム・エキスパンダＥｘなどの状態調節手段を通過した後で、照明系（イルミネータ）ＩＬに供給される。イルミネータＩＬは、ビームの強度分布の外側径方向範囲及び／又は内側径方向範囲（それぞれ一般にσ外及びσ内と呼ばれる）を設定する調節手段ＡＭを含むことができる。さらに、イルミネータは、一般に、積分器ＩＮや集光器ＣＯなど、その他の様々な構成要素を含む。このようにして、マスクＭＡに当たるビームＰＢの断面は、所望の均一さ及び強度の分布を有する。

図１を参照して、放射線源ＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内に置くこともできるが（例えば放射線源ＬＡが水銀ランプである場合によく見られる）、リソグラフィ投影装置から離して置き、放射線源が生成する放射ビームを（例えば適当な方向付けミラーを援用して）装置内に導くようにすることもできることに留意されたい。後者の手法は、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザである場合によく見られる。本発明及びその特許請求の範囲は、これらの手法を両方とも包含する。

ビームＰＢは、その後、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡに当たる。ビームＰＢは、マスクＭＡを横切った後でレンズＰＬを通過し、このレンズが、基板Ｗの目標部分ＣにビームＰＢを合焦させる。第２の位置決め手段ＰＷ（及び干渉型測定手段ＩＦ）を援用して、基板テーブルＷＴを正確に移動させ、様々な目標部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めすることができる。同様に、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後で、又は走査中に、第１の位置決め手段ＰＭを使用して、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ことができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１には明示しない長行程モジュール（荒い位置決め）及び短行程モジュール（細かい位置決め）を援用して行う。ただし、ウェハ・ステッパ（走査ステップ式装置ではなく）の場合には、マスク・テーブルＭＴは、短行程アクチュエータに接続するだけでよい、あるいは固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク・アラインメント・マークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメント・マークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせすることができる。

上述の装置は、異なる２つのモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれ、マスク像全体を１回で（すなわち１度の「フラッシュ」で）目標部分Ｃに投影する。次いで、別の目標部分ＣにビームＰＢを照射できるように、基板テーブルＷＴをｘ方向及び／又はｙ方向に変移させる。
２．走査モードでは、基本的には同じ手法を適用するが、所与の目標部分Ｃが１度の「フラッシュ」で露光されない点が異なる。その代わりに、マスク・テーブルＭＴが所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度ｖで可動であり、投影ビームＰＢでマスク像を走査し、それと同時に基板テーブルＷＴを同じ又は逆の方向に速度Ｖ＝Ｍｖで移動させる。ここでＭはレンズＰＬの倍率である（通常はＭ＝１／４又は１／５）。このようにして、解像度を損なうことなく比較的大きな目標部分Ｃを露光することができる。図１には、リソグラフィ投影装置１の一部を構成する、投影系に対するパターン形成手段の空間位置を決定するアセンブリ１２が示されている。図２を参照して、アセンブリ１２についてさらに説明する。

以下の説明では、ｙ方向がリソグラフィ投影装置１の走査方向と平行になっているデカルト座標フレームを使用する。

図２には、現況技術（ＵＳ−Ｂ１−６３５９６７８）による、投影光学部品を含む部分１１に対するパターン形成手段（レチクル）２３の位置を決定するアセンブリ１２が示してある。部分１１は、投影系１１又は「レンズ」アセンブリ１１とも呼ばれる。レチクル２３は、レチクル・ステージ１３の下側に取り付けられる。レチクル２３は、図２では見えないので、破線で示してある。ｚ方向には、センサ２１からのレーザ・ビーム１５が、部分１１からレチクル２３に向けて送られる。ｘ方向には、レーザ・ビーム１７が、部分１１及びレチクル・ステージ１３に向けて送られる。ｙ方向には、レーザ・ビーム１９が、部分１１及びレチクル１３に向けて送られる。図２では、レーザ・ビーム１７及び１９が対になってアセンブリ１２に向かって送られるものとして示してある。理論的には、一方のビーム１７、１９のみを使用することもできるが、実用上の理由から一対のビームを使用している。

部分１１に対するレチクル２３の位置は、直接レチクル２３上におけるｚ測定値から決定される。部分１１に対するレチクル２３のｘ方向及びｙ方向の位置は、レーザ・ビーム１７及び１９による測定から得られる。これが可能なのは、レチクル・ステージ１３上のレチクル２３のｘｙ平面内の位置が既知であるからである。レーザ・ビーム１７及び１９の出所であるセンサは、部分１１上にはない。

図３には、本発明による、投影光学部品を含む部分１１に対するレチクル２３の位置を決定する図１のアセンブリ１２が示してある。部分１１には、レチクル・ステージ１３の位置を直接測定するセンサ２７及び２５が取り付けられる。これらの測定には、レーザ・ビーム２６及び２８を使用する。２対のレーザ・ビームで１つの測定点を構成する。分かりやすくするために、例えばセンサ２５のレーザ・ビーム２８のように、１対のレーザ・ビームを１本の線で示す（すなわち合計は４となる）。

図３の構成では、アセンブリ１２は、図２に示すセンサ２１とは異なるセンサ２１’を含む。センサ２１’は、２対ではなく３対のレーザ・ビームを有する。３対のうち２対はレチクル２３上の２本の反射ストリップに向けて送られ、残りの１対はレチクル・ステージ１３の底面にある反射ストリップ３３に向けて送られるが、これについては以下で図４を参照しながらさらに説明する。さらに、センサ２５によって２対のレーザ・ビーム２８が生成され、センサ２７によって３対のレーザ・ビーム２６が生成される。これについては、図５を参照しながら詳細に説明する。

リソグラフィ投影装置の動作中には、レチクル２３は放射線源によって照明される。センサ２１’は、そのレーザ・ビーム１５を用いてレチクル２３及びレチクル・ステージ１３のｚ位置を決定するように構成される。このようにして、部分１１に直接接続されたセンサを用いて、レチクル・ステージ１３のｘ位置、ｙ位置及びｚ位置が測定される。レチクル・ステージ１３に対するレチクル２３の位置は既知であるので、この測定により、レンズ・アセンブリ１１に対するレチクル２３のｘ位置及びｙ位置も得られる。１実施例では、部分１１に対するレチクル２３のｚ位置の決定は、放射ビームの外側にあり、かつパターン形成領域の外側にあるレチクル２３の一部分からの距離を少なくとも１度測定することにより行われる。この場合、さらに、レチクル・ステージ１３に対するレチクル２３のｚ位置が走査中に変化しないものと仮定する。その結果として、リソグラフィ投影装置１の動作中にレチクル２３のｚ位置を絶えず監視する必要はなくなる。

当業者には明らかであろうが、レチクル２３の位置に関する情報は、図３に示す以外の方法で位置決めしたセンサ２１、２５及び２７から得ることもできる。例えば、センサ２５及び２７を一体化して、センサ２５及び２７が個別に決定するのと同じ位置情報を決定することができる１つのセンサにすることもできる。

図４は、レチクル・ステージ・チャック（ＲＳチャック）３１の底面図である。ＲＳチャック３１は、反射部分３３、３５及び３７を含む。ＲＳチャック３１には、それ自体既知の方法でレチクル２３が取り付けられる。レチクル２３上には、マスク領域の外側に位置する２本の追加反射ストリップ４１、４３がある。当業者には既知のように、レチクル２３上には参照番号４５で示すパターンがあり、参照番号４７は、パターン４５に沿って走査する放射ビームを示す。

ここで、図２の現況技術とは異なり、全ての反射ストリップ３３、４１、４３がパターンの外側にあり、したがって動作中に投影ビームＰＢによって照明される領域の外側にあることを強調しておく。これにより、ビームから得られる情報の測定確度に影響を及ぼす恐れのある、３対のレーザ・ビーム１５にパターンが及ぼす任意の悪影響が防止される。

センサ２１’、２５、２７は、それぞれのレーザ・ビーム１５、２８、２６を反射部分３３、３５及び３７に向けて送る。反射されたレーザ・ビームは、図３の投影系１１に対するＲＳチャック３１の位置に関する情報を与える。反射部分３３、３７及び３５は、それぞれ基準座標フレームのｚ方向、ｘ方向及びｙ方向に光を反射する。

図５は、レチクル・ステージ・チャック３１の斜視図である。この図は、本発明がどのように機能するのかをさらに説明するのに役立つ。ｘ方向には、反射ストリップ３７がレチクル・ステージ・チャック３１に取り付けられている。矢印３９で示す走査方向であるｙ方向には、スポット形状の反射表面３５がレチクル・ステージ・チャック３１に取り付けられている。ｚ方向に光を伝播するための反射ストリップ３３は、レチクル・ステージ・チャック３１の底部に取り付けられ、図５の斜視図では直接見ることができないので、破線で示してある。レチクル２３自体、並びにレチクル２３上の反射ストリップ４１及び４３についても同様である。ｙ方向の反射表面３５を小さなスポットとした理由は、リソグラフィ投影装置１の動作中に、レチクル・ステージ・チャック３１がｘ方向には最低限しか移動しないからである。逆に、ｘ方向に反射ストリップ３７が必要であるのは、レチクル・ステージ・チャックがｙ方向に大きく移動するからである。露光光がマスクに当たっている間にこれらの反射ストリップ３７に向けて送られるレーザ・ビーム２８の適切な反射を確保するためには、はるかに大規模な移動を反射ストリップ３７によってカバーしなければならない。露光光がマスクに当たる長さは、パターンの長さとｙ方向のスリットの長さの合計である。

合計で６対のレーザ・ビームを使用するので、６自由度（６ＤＯＦ）の干渉計測定システムが得られる。ｙ方向には３対のレーザ・ビーム、ｘ方向には２対のレーザ・ビームがあるので、レーザ・ビーム２８と２６とにより、レチクル・ステージ１３のｘ方向及びｙ方向の位置についての情報だけでなく、ｘ方向の傾斜（Ｒｙ、すなわちｙ軸周りの回転）、ｙ方向の傾斜（Ｒｘ、すなわちｘ軸周りの回転）、及びｚ軸周りの回転（Ｒｘ）についての情報も与えられる。そのために、３つの反射部分３５は一直線上に位置しないこともある。３つの反射部分は、直角三角形の３つの角に位置することが好ましい。

図６ａ、図６ｂ及び図６ｃは、レチクル・ステージ・チャック３１の概略断面図である。これらの図は、それぞれｙ方向、ｘ方向、及びｙ方向から見た図であり、レチクル１３の正確な位置の計算に使用することができる様々なパラメータ及び変数を規定している。図示のパラメータ及び変数の意味は以下の通りである。
ｘ１＝２対のビーム２８の一方によって測定されるｘ位置
ｘ２＝２対のビーム２８の他方によって測定されるｘ位置
ｙ１、ｙ２、ｙ３＝３対のビーム２６のうちの１つによってそれぞれ測定されるｙ位置
ｚ１＝反射ストリップ３３に向けて送られるビーム１５によって測定されるｚ位置
ｚｒ１、ｚｒ２＝反射ストリップ４１、４３に向けて送られるビーム１５によって測定されるｚ位置
以上の位置は非実時間で測定される。
ａ１、ａ２、ｂ１、ｅ１、ｅ２、ｚｘ、ｚｙ＝図６ａ、６ｂ、６ｃで規定される所定の定数

レチクル・ステージ・チャック３１の位置ｘ、ｙ、ｚは、レーザ・ビーム１５、２８、２６によって測定される基準点からの距離から、理想的な場合を表す以下の一般式によって決定される。反射ストリップ／表面が小さい場合には、余弦依存補正をさらに行わなければならない。
ｘ＝ｘ１＋Ｒｙ＊ａ１
ｙ＝｛（ｙ１＋ｙ２）／２｝＋｛Ｒｘ＊（ａ１＋ａ２）／２｝
ｚ＝ｚ１＋Ｒｘ＊ｚｙ＋Ｒｙ＊ｚｘ
Ｒｘ＝（ｙ１−ｙ３）／ｂ１
Ｒｙ＝（ｘ１−ｘ２）／ｂ１
Ｒｚ＝（ｙ１−ｙ２）／（ｅ１＋ｅ２）

レーザ・ビームは、１つの共通の発出点をもつこともできるし、あるいは個々に独立したレーザ源から発生させることもできる。

追加の反射ストリップ４１及び４３を使用して、基準点に対するレチクル３９自体のｚ方向の位置及びＲｙ配向を非実時間で決定する。

ｘ方向及びｚ方向には行程が制限されているので、反射部分３５は反射器として働く３つの立方体の角からなることもできる。

リソグラフィ投影装置の概略全体図である。 現況技術による、図１のリソグラフィ投影装置の一部を示す詳細図である。 本発明による、図２に示すリソグラフィ投影装置と同じ部分を示す図である。 本発明によるレチクルを備えたレチクル・ステージ（ＲＳ）チャックを示す図である。 本発明によるレチクル・ステージ・チャックを示す斜視図である。 前の図に示すレチクル・ステージの側面図である。 前の図に示すレチクル・ステージの側面図である。 前の図に示すレチクル・ステージの側面図である。

符号の説明

１３ レチクル・ステージ
２１ センサ
２１’ センサ
２３ レチクル
２５ センサ
２７ センサ
３１ レチクル・ステージ・チャック
３３ 反射部分
３５ 反射部分
３７ 反射部分

Claims (14)

1. 投影放射ビームを供給する放射系と、所望パターンに従って前記投影ビーム（ＰＢ）にパターン形成する働きをするパターン形成手段を支持する支持構造（ＭＴ）と、パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影する投影系（ＰＬ）と、前記投影系（ＰＬ）に対する前記パターン形成手段の空間位置を決定するアセンブリとを含み、該アセンブリが前記空間位置を決定するのに十分ないくつかのセンサを有する測定ユニットを含むリソグラフィ投影装置（１）であって、前記いくつかのセンサが前記投影系（ＰＬ）に取り付けられかつ少なくとも一つのビームをパターン形成手段の一部分に向け、該部分は、前記パターン形成手段のパターン領域と同一面上であってかつ該パターン領域の外側に設けた反射ストリップ（４１、４３）であることを特徴とするリソグラフィ投影装置（１）。
2. ＥＵＶ放射線源とともに動作することを特徴とする、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
3. 前記測定ユニットが、６自由度の干渉計測定システムを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
4. 前記センサの少なくとも１つが、前記パターン形成手段のパターン領域の外側にある該パターン形成手段の前記反射ストリップに当たるレーザ・ビームを使用することを特徴とする、請求項１から３までのいずれかに記載のリソグラフィ投影装置（１）。
5. 前記パターン形成手段の反射部分とパターン領域とが前記パターン形成手段上の同じ側に位置することを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
6. 前記測定ユニットは、前記投影系（ＰＬ）に対する前記パターン形成手段のｚ位置を決定することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載のリソグラフィ投影装置（１）。
7. 前記パターン形成手段が走査方向に沿って照射を受けるリソグラフィ投影装置（１）であって、前記投影系（ＰＬ）に対する前記パターン形成手段の空間位置が、走査方向に対して角度をなす第１の平面内にある少なくとも３つの測定点と、前記第１の平面内に存在しない第１の線上にある少なくとも２つの測定点と、前記第１の平面内に存在せず、かつ前記第１の線上にも存在しない少なくとも１つの点とを使用して決定されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれかに記載のリソグラフィ投影装置（１）。
8. 前記測定点が前記支持構造（ＭＴ）上に位置することを特徴とする、請求項７に記載のリソグラフィ投影装置（１）。
9. 少なくとも２つの測定点が、前記パターン形成手段上において該パターン形成手段のパターン領域の外側に位置することを特徴とする、請求項７又は８のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置（１）。
10. 放射線源（６）から発出される放射線から投影放射ビーム（６）を形成する放射系（３、４）を提供する段階と、
    前記投影ビームの照射を受けて前記投影ビームをパターン形成するパターン形成手段を保持するように構成された支持構造（ＭＴ）を提供する段階と、
    基板を保持するように構成された基板テーブル（ＷＴ）を提供する段階と、
    前記パターン形成手段の照射部分を前記基板の目標部分に結像するように構成及び配列された投影系（５）を提供する段階とを含む、リソグラフィ・プロセスで集積回路（ＩＣ）を製造する方法であって、
    パターン形成手段のｚ位置が、パターン形成手段の一部分に向けられた少なくとも一つのビームにより決定され、該部分は、前記パターン形成手段のパターン領域と同一面上であってかつ該パターン領域の外側に設けた反射ストリップ（４１、４３）であることを特徴とする方法。
11. 少なくとも一つのビームがパターン形成手段のｚ方向に向けられることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記ｚ位置は、前記投影系（５）に対するパターン形成手段の空間位置の一つである請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記リソグラフィ・プロセスで用いられる装置は、投影系に取り付けられたいくつかのセンサを有し、当該いくつかのセンサは、少なくとも一つのビームをパターン形成手段の一部分に向け、該部分は、前記パターン形成手段のパターン領域と同一面上であってかつ該パターン領域の外側にあることを特徴とする請求項１０から１２までのいずれかに記載の方法。
14. 前記センサは、２対のレーザービームをパターン形成手段上の２つの反射ストリップに向け、１対のレーザービームを支持構造（ＭＴ）の底面にある反射ストリップに向ける請求項１０から１３までのいずれかに記載の方法。

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