JP4897011B2 - 基板テーブル、センサおよび方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、基板をパターン付き放射ビームで露光するためにリソグラフィ露光装置中で基板を保持する基板テーブルに関する。本発明は、また、リソグラフィ露光装置中でパターン付き放射ビームを測定するセンサに関する。さらに、本発明は、基板のターゲット部分をパターン付き放射ビーム中に位置決めする方法に関する。

[0002] リソグラフィ露光装置は、基板に、通常基板のターゲット部分に、所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その場合には、代わりにマスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成されるべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つまたは複数のチップの部分を含む）に転写することができる。リソグラフィ露光装置は基板ステージと基板テーブルを備え、基板ステージは、例えば位置を決定するための複数のセンサが配置されたミラーブロックを備え、基板テーブル上には基板が配置される。

[0003] パターンの転写は、一般に、基板上に設けられた放射敏感材料（レジスト）の層に像を形成することによっている。一般に、単一基板は、連続してパターニングされた、ネットワーク状の一面の隣り合うターゲット部分を含む。公知のリソグラフィ装置には、いわゆるステッパといわゆるスキャナがあり、ステッパでは、各ターゲット部分に光が当てられて、ターゲット部分に全パターンが一度に露光され、スキャナでは、各ターゲット部分に光が当てられて、放射ビームによってパターンが所定の方向（「スキャン」方向）にスキャンされ、同時に同期してこの方向に対して平行または反平行に基板がスキャンされる。パターンを基板にインプリントすることによって、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することもできる。

[0004] 所望のパターンを基板のターゲット部分に正確に付けるために、レチクルは、基板に対して位置合せされなければならない。したがって、従来技術によれば、基板に対するレチクルの相対位置は、この相対位置を測定し調整することによって正確に設定される。最先端技術によれば、基板に対するパターンニングデバイスのアライメントは、２つのアライメント操作を使用して行うことができる。

[0005] 第１の操作では、基板が、基板を担持する基板ステージに対して位置合せされ、一方で、第２の操作では、レチクルが基板ステージに対して位置合せされる。これら２つの操作の結果として、レチクルは、望み通りに、基板に対して位置合せされる。

[0006] 単一ステージの機械が使用される場合には、第１および第２の操作は、露光位置で行われる。デュアルステージの機械が使用される場合、第１の操作は、露光位置から遠く離れた第１の位置で行うことができる。次に、基板が位置決めされた基板ステージが、第２の露光位置に移され、そこで第２の操作が行われる。

[0007] 第１の操作は、２つのセンサ組立品を用いて行われることがある。第１のセンサ組立品は、アライメントセンサを備え、基板ステージに対する基板の相対位置をＸ、ＹおよびＲｚ方向で測定する。ここで、ＸＹ面は、基板の表面に実質的に平行な平面として定義され、ＸおよびＹ方向は、実質的に互いに垂直である。Ｚ方向は、ＸおよびＹ方向に対して実質的に垂直であるので、Ｒｚは、ＸＹ面内でのＺ方向の回りの回転を表す。このセンサについてのより詳細な説明は、例えば、米国特許第６２９７８７６号によって提供される。通常レベルセンサと呼ばれる第２のセンサ組立品は、露光されるべき基板上の位置に依存して基板表面の高さを測定して、決定高さに基づいて高さマップを作成し、また、ＸおよびＹ軸の回りの回転Ｒｘ、Ｒｙを決定する。

[0008] 次に、第２の操作では、レチクルが、基板ステージに対して位置合せされる。これは、透過イメージセンサなどのイメージセンサを用いて行うことができるが、このことは、当業者には理解されるであろう。レチクルまたはレチクルを担持するレチクルステージ上に設けられた第１のアライメントパターン（マスクアライメントマーク）の像を、投影システム（レンズ）を通して、基板ステージにまたは基板ステージ内に設けられた１つまたは複数のプレート（すなわち、透過イメージセンサプレート）上に形成することによって、透過イメージセンサ測定は行われる。透過イメージセンサプレートは、第２のアライメントパターンを備える。これらのアライメントパターンは、いくつかの孤立線を含むことができる。透過イメージセンサプレート内の第２のアライメントパターンの後ろの基板ステージの内部に、結像された第１のアライメントパターンの光強度を測定する光敏感ディテクタ、例えばダイオードが設けられる。第１のアライメントパターンの投影像（すなわち、空間像）が第２のアライメントパターンに正確に合ったとき、センサは最大強度を測定する。基板ステージは、今や、様々なＺレベルでＸおよびＹ方向に移動され、同時にセンサが強度を測定する。したがって、実際には、透過イメージセンサは空間像センサであり、このセンサでは、多数の走査スリットが孤立線の空間像を探る。これらの測定に基づいて、基板ステージの最適な相対位置を決定することができる。一般的な透過イメージセンサは、以下で、図２および３を参照してさらに詳細に説明される。

[0009] 上で言及したように、第１の操作では、アライメントセンサは、基板を担持する基板ステージに対して基板の位置を測定する。また、アライメントセンサは、透過イメージセンサプレートのＸＹ位置、より具体的には、透過イメージセンサプレート上の基準マークの位置を測定し、一方で、レベルセンサは、他のセンサ（Ｚ干渉計）と協力して、透過イメージセンサプレートのＺ位置を測定する。基板ステージに対する基板の位置と、基板ステージに対する透過イメージセンサの位置とに基づいて、透過イメージセンサに対する基板の位置を決定することができる。

[0010] 同じく先に言及したように、第２の操作では、レチクルは、基板ステージに対して位置合せされる。空間像の位置は、透過イメージセンサを使って測定することができ、これによって、透過イメージセンサに対する空間像の位置が与えられる。両操作からの情報を組み合わせて、空間像と基板を最もよく合わせる基板ステージの最適位置を計算することができる（さらに、おそらくレンズ補正も決定することができる）。

[0011] アライメントセンサを用いて測定されるような透過イメージセンサ位置も、透過イメージセンサに対する空間像の位置も、透過イメージセンサの（石英）上部プレート上にリソグラフィで付けられた構造（「回折格子」）によって決定される。透過イメージセンサプレート上のこのリソグラフィで付けられた構造は、基板ステージのミラーブロック中に配置され、一方で、基板自体は、基板ステージの他の部分である基板テーブル上に配置される。

[0012] 透過イメージセンサ（および、おそらく、１つまたは複数の他のセンサも）は、基板ステージのミラーブロック上に位置し、一方で、基板は基板テーブル上に存在するために、この配置は、ミラーブロックに対する基板のどんな変位にも敏感である。変位は、基板ステージの移動および交換中の加速によって引き起こされることがある。変位は、また、基板ステージの様々な素子の熱膨張の違いによって生じることもある。同様に、センサの取付け台の不安定さ（例えば、「第１の走査の影響」、透過イメージセンサプレートの滑り）が、測定の結果に影響を及ぼすことがある。というのは、この取付け台は、回折格子に直接接続されているからである。

[0013] リソグラフィ露光装置中でパターン付き放射ビームを測定する、より正確なセンサを提供することが望ましい。

[0014] 本発明の一実施形態によれば、基板をパターン付き放射ビームで露光するためにリソグラフィ露光装置中で基板を保持する基板テーブルが提供され、本基板テーブルでは、センサの光学部分が基板テーブルと一体化されており、センサの光学部分は、パターン付き放射ビームを受け取り、光学部分とパターン付き放射ビームの相対位置に依存してパターン付き放射ビームの特性を決定し、さらに、光学部分を介してパターン付き放射ビームの少なくとも一部分を受け取るように配置されたセンサの他の部分と協力するように配置されている。

[0015] 本発明の他の実施形態によれば、リソグラフィ露光装置中でパターン付き放射ビームを測定するセンサが提供され、本センサは、パターン付き放射ビームを受け取るための受容部分と、受容部分を介してパターン付き放射ビームの少なくとも一部分を受け取るように配置された処理部分とを備え、受容部分が、基板を保持するための基板テーブル中に一体化されていることを特徴とする。

[0016] 本発明の一実施形態によれば、パターン付き放射ビーム中に基板のターゲット部分を位置決めする方法は、
− 基板テーブル上に基板を位置決めするステップと、
− アライメントセンサを使用して基板上の複数のアライメントマークの位置を測定することによって、ターゲット部分の位置を決定するステップと、
− アライメントセンサを使用して放射センサの位置を決定するステップと、
− 基板テーブル上に一体化されたセンサの受容部分に対するパターン付き放射ビームの位置を測定するステップと、
− ターゲット部分の決定位置、放射センサの決定位置およびパターン付き放射ビームの決定位置を使用して、ターゲット部分をパターン付き放射ビーム中に位置決めするステップとを含む。

[0017] これから本発明の実施形態が、添付の模式的な図面を参照して、ただ例としてだけ説明され、図面では、対応する参照符号は対応する部分を示している。
[0018]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0019]従来技術の基板ステージチャックを示す透視側面図である。 [0020]レチクルステージの一部分および図２に示された基板ステージチャックを示す断面図である。 [0021]本発明の実施形態による基板ステージチャックを示す側面図である。 [0022]図４の実施形態を示す断面図である。

[0023] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を模式的に示す。本装置は、
− 放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を条件付けするように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように組み立てられ、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されたサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように組み立てられ、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のチップを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを備える。

[0024] 照明システムは、放射の誘導、整形、または制御を行うために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型または他の型の光学コンポーネント、またはそれらの任意の組合せなどの様々な型の光学コンポーネントを含むことがある。

[0025] サポート構造は、パターニングデバイスの重さを支持する、すなわち支える。サポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境中に保持されるか否かなどの他の条件に依存したやり方で、パターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械技術、真空技術、静電技術または他のクランプ技術を使用して、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えばフレームまたはテーブルであってもよく、これは、必要に応じて固定されても、または可動であってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスが、例えば投影システム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。本明細書での「レチクル」または「マスク」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義であると考えることができる。

[0026] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを作るなどためにパターンを放射ビームの断面に与えるように使用することができる任意のデバイスを意味するものとして、広く解釈されるべきである。留意すべきことであるが、放射ビームに与えられたパターンは、基板のターゲット部分の所望のパターンに正確に対応していないことがある。例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合が、そうである。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路などのターゲット部分に作られる、デバイスの特定の機能層に対応する。

[0027] パターニングデバイスは透過型または反射型であってもよい。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ではよく知られており、マスクには、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフトのようなマスクの型、並びに様々なハイブリッドマスクの型がある。プログラマブルミラーアレイの例は、小さなミラーのマトリックス配置を使用し、この小さなミラーの各々は、入射放射ビームを様々な方向に反射するように個々に傾けることができる。傾いたミラーが、ミラーマトリックスで反射された放射ビームにパターンを与える。

[0028] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射または、液浸液の使用または真空の使用のような他の要素に適切であるような、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型および静電型の光学システム、またはこれらの任意の組合せを含んだ投影システムの任意の型を含むものとして広く解釈されるべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義であると考えることができる。

[0029] ここで示すように、本装置は透過型である（例えば、透過マスクを使用する）。代わりに、本装置は反射型であってもよい（例えば、上で言及したような型のプログラマブルミラーアレイを使用するか、または反射マスクを使用する）。

[0030] リソグラフィ装置は、２個（デュアルステージ）またはもっと多くの基板テーブル（および／または２以上のマスクテーブル）を有する型であってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルは並列に使用することができ、または、１つまたは複数のテーブルが露光に使用されている間に、１つまた複数の他のテーブで準備ステップを行うことができる。

[0031] リソグラフィ装置は、また、投影システムと基板の間のスペースを満たすように比較的高屈折率の液体、例えば水で基板の少なくとも一部分が覆われることがある型のものであってもよい。液浸型リソグラフィ装置の例は、米国特許第４５０９８５２号に開示されており、これによってこの特許全体が、参照により組み込まれる。液浸液は、リソグラフィ装置の他のスペース、例えばマスクと投影システムの間にも利用されてもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を高めるために当技術分野ではよく知られている。本明細書で使用されるような「液浸」という用語は、基板などの構造物が液体中に沈められなければならいことを意味するのではなく、それどころか、露光中に投影システムと基板の間に液体があることを意味するだけである。

[0032] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源およびリソグラフィ装置は別個の実体であってもよい。例えば、放射源がエキシマレーザであるとき、そうである。そのような場合に、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成していると考えられず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含んだビームデリバリシステムＢＤを使用して、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに送られる。他の場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一体化部分であることがある。例えば、放射源が水銀ランプであるとき、そうである。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要な場合にはビームデリバリシステムＢＤと一緒にして、放射システムと呼ばれることがある。

[0033] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、σ−ｏｕｔｅｒ、σ−ｉｎｎｅｒとそれぞれ呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使用して、断面内に所望の一様性および強度分布を持つように放射ビームを条件付けすることができる。

[0034] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、そしてパターニングデバイスによってパターニングされる。マスクＭＡを通り抜けた放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、この投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる。第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、以下で説明される干渉位置測定システムの部分のような干渉デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使って、例えば放射ビームＢの経路の中に異なったターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび他の位置センサ（図１にはっきり示されていない）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で、またはスキャン中に、放射ビーム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。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナ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）を使って実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナ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（スキャナに対して）の場合には、マスクテーブルＭＴは、ショートストローク用アクチュエータだけに接続されてもよく、または、固定されてもよい。マスクＭＡと基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合せすることができる。図示のような基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占めるが、これらの専用ターゲット部分は、ターゲット部分とターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい（これらの専用ターゲット部分は、けがき線アライメントマークとして知られている）。同様に、２以上のチップがマスクＭＡに設けられた状況では、マスクアライメントマークはチップ間に配置されてもよい。

[0035] 図示の装置は、下記のモードのうちの少なくとも１つで使用することができる。
[0036] １．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保たれるが、一方で、放射ビームに与えられた全パターンは一度にターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、単一静的露光）。次に、異なるターゲット部分Ｃが露光されるように、基板テーブルＷＴはＸ方向および／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[0037] ２．スキャンモードでは、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間に、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期してスキャンされる（すなわち、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の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）および像反転特性によって決定されることがある。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光でのターゲット部分の（非スキャン方向の）幅が制限されるが、スキャン移動の長さによってターゲット部分の（スキャン方向の）縦幅が決定される。
[0038] ３．他のモードでは、マスクテーブルＭＴは、プログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に保たれ、そして基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、動かされるか、スキャンされる。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、そしてプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後で、またはスキャン中に連続した放射パルスの間で、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に言及したような型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レスリソグラフィに容易に応用することができる。

[0039] 上述の使用モードの組合せおよび／または変形、またはまったく異なる使用モードを使用することもできる。

[0040] 図２および３は、既存の基板ステージ９の１つの例をより詳細に示す。基板ステージ９は、基板テーブル１０および第２のポジショナを備え、第２のポジショナは、サポート素子１１と、基板ステージ担体モジュール１２と、サポート素子１１（およびサポート素子に取り付けられた基板テーブル１０）を基板ステージ担体モジュール１２に対して位置決めするためのいくつかの位置決めモータとを備える。この実施形態では、サポート素子１１は複数のミラーを備えたミラーブロックであり、これらのミラーを使用して、ミラーブロックおよびこの上に設けられた基板テーブル１０を位置決めすることができる。

[0041] 基板テーブル１０は、例えば真空によって、基板（図２に示されない）をクランプするように構成されている。さらに、基板テーブル１０は、穴１３（図２）の中を誘導される３個の可動ピンを備えている。これらのピンは、基板テーブル１０の上に基板（Ｗ）を載せ、または基板テーブル１０から基板（Ｗ）を取り去るために使用される。このために、ピンは、基板テーブル１０より上に上がって基板を受け取るか、離すことができる。基板テーブル１０は、ミラーブロック１１の上面の上に、より具体的にはミラーブロック１１に形成された凹部２５（図３を参照されたい）の上面に配置されている。本発明の実施形態では、ミラーブロック１１および基板テーブル１０は、別個の素子であり、互いに重なって配置されている。

[0042] １つの実施形態では、基板テーブル１０はまた、例えば真空によって、ミラーブロック１１にクランプされる。この実施形態では、基板テーブルは、耐磨耗性材料（例えば、炭化珪素）から作られ、極めて平坦に研磨され、さらに、基板を特定の点で支持するための複雑な構造（突起）を含んでいる。基板（Ｗ）自体は、再び真空によって、基板テーブル１０にクランプされる。この実施形態では、基板テーブルは、ミラーブロック１１と基板（Ｗ）の間に特殊な機械的インターフェースを実現する。

[0043] ミラーブロック１１は、基板テーブル１０を支持するだけでなく、干渉計位置測定システムの部分でもある。ミラーブロックのミラー、例えばミラー面１４〜１６は、干渉計レーザビームを干渉計（ＩＦ）の方に反射する。ミラーブロック１１は、今度は、先に言及した位置決めモータを使用して基板ステージ担体モジュール１２によって支持されている。

[0044] 結像性能を評価し最適化するために、いくつかのセンサが基板レベルで使用される。これらのセンサには、透過イメージセンサ、照射線量を測定するためのスポットセンサ、およびスキャナにおける一体型レンズ干渉計（ＩＬＩＡＳ）センサがある可能性がある。そのような透過イメージセンサおよびＩＬＩＡＳセンサの例が、以下でより詳細に説明される。

[0045] リソグラフィ装置は、基板レベルに配置された１つまたは複数の透過イメージセンサ１８、１８’を含んだ透過イメージセンサモジュール１７を備えることができる。一般に、リソグラフィ装置は、基板テーブル１０の２つの向かい合う角に配置された２つの透過イメージセンサ１８、１８’を備える。先に言及したように、透過イメージセンサ１８、１８’は、レチクルステージ２６と基板ステージ９を互いに位置合せするために、および投影像の品質を測定するために使用される。

[0046] 図３を参照すると、レチクル２７またはレチクルステージ２６は、１つまたは複数のレチクル回折格子またはレチクルマーク２８を備えることができる（図１のＭ１、Ｍ２を参照されたい）。レチクルマーク２８の像は、投影システムＰＳによって、透過イメージセンサ１８、１８’のプレート３２上に形成される。この像は放射ビーム２９によって形成される。センサ１８、１８’のプレート３２は、ミラーブロック１１中に配置され、透過および反射（または吸収）素子（例えば、クロム層の中の透過パターン）を持った回折格子構造３１を備えている。像が、透過イメージセンサプレート３２の回折格子構造３１でピントが合い、かつこの回折格子構造３１に位置合せされているとき、透過素子は像に対応する。ディテクタ３０（フォトダイオードなど）は、回折格子構造３１の後ろに位置決めされている。ディテクタ３０は、回折格子構造の後ろで放射の強度を測定するように配置され、組み立てられている。

[0047] 像が、この構造でピントが合い、かつこの構造に位置合せされている場合、すべての放射はこの構造を通過し、ディテクタでの強度が最大になる。像が、回折格子構造３１でピントが合っていないか、または像が構造に対して位置合せ不良である場合、放射の部分は反射（または吸収）素子に当たり、この構造の後ろのディテクタ３０によって測定される強度は小さくなる。

[0048] レチクルと基板ステージの間のいくつかの相対位置で、レチクルマーク２８および回折格子構造３１を通過した放射の強度がディテクタ３０によって測定されて、測定強度が最大である位置が見出される。この相対位置は、レチクルマークが透過イメージセンサ１８、１８’の構造でピントが合いかつこの構造に位置合せされていることに該当する。

[0049] 透過イメージセンサモジュール１７の透過イメージセンサ１８各々は、光学部分３４（すなわち、回折格子３１を含んだプレート３２）および電気光学部分３５（すなわち、空間像と回折格子３１の相互作用に起因する光の量および分布を測定するためのフォトディテクタ３０、およびフォトディテクタ３０に関連した電気回路３６）を備える。センサ１８、１８’の精度は、主に、光学部分３４（回折格子などの位置）によって決定される。現在、センサの光学部分および電気光学部分は、すべて、ミラーブロック１１中に一体化され、すなわち第２のポジショナに一体化されており、このことは図３に示されている。透過イメージセンサは基板ステージ９のミラーブロック１１中に一体化され、さらに基板（Ｗ）は基板テーブル１０上に存在するので、センサは、ミラーブロックに対する基板テーブルのどんな変位に対しても敏感であり、例えば、ミラーブロックの熱膨張および／または動きによって生じる変位に対して敏感である。

[0050] 図４および５は、本発明の実施形態を示す。図４は、第２のポジショナの基板テーブル１０およびミラーブロック１１を示す。本実施形態では、少なくとも１つの透過イメージセンサ１８、１８’の少なくとも一部分は、ミラーブロック１１ではなく基板テーブル１０と一体化されている。本発明の実施形態では、基板テーブル１０は、全体的に円形のプレートを備え、このプレートの上に基板を配置することができ、また、このプレートは、センサを収容するための１つまたは複数の突出プレート部を備える。基板テーブルの他の形状も可能である。より一般的に、基板テーブルは、基板を受け入れるように構成された中心テーブル部と、この中心テーブル部から半径方向に延びる少なくとも１つの周囲テーブル部とを備え、周囲テーブル部は、センサの少なくとも一部分を受け入れるように配置され、組み立てられている。装置が２以上のセンサを備えるとき、テーブルは、第１および第２のセンサをそれぞれ収容するための第１の周囲部と、第２の向かい合う周囲部とを備えることができる。

[0051] 図４および５に示された実施形態では、ダイオードなどの光敏感ディテクタ４０は、センサ回折格子４１の後ろのセンサプレート４２上に配置されている。ディテクタ４０は、測定データを電子回路４６、例えばプロセッサ４４および記憶デバイス４５に伝えるためのケーブル４３を備えてもよい。センサの光学部分３４（例えば、センサ回折格子４１を含んだセンサプレート４２）は、パターン付き放射ビームを受け取るための受容部分として機能するように配置されている。光学部分が、透過イメージセンサモジュール１７によって行われる測定の精度を大部分決定する。光学部分３４は基板テーブル１０の中に配置されているが、センサの残り部分、すなわち電気光学部分３５（例えば、光ディテクタ４０および電子回路４６）はミラーブロック１１の中に設置されたままである。

[0052] より具体的には、本発明の実施形態では、透過イメージセンサプレート４２は、基板テーブル１０の局部延長部分５０、５０’に配置されている。しかし、他の実施形態では、センサを収容するために十分な面積が空くように基板テーブル全体がより大きく作られる。

[0053] アライメントビーム２９をマスクアライメントマーク２８に供給し、マスクアライメントマーク２８の像を、レンズシステムＰＳを介して、センサプレート４２の上のセンサ回折格子４１上に形成することによって、アライメント測定は行われる。好ましくは、アライメントビーム２９は、基板Ｗ（図４に示されない）を露光するために使用されるのと同じ放射源から生じる。基板テーブルアライメントマーク４１は透過型であり、さらに、両方のマーク２８および４１は、レンズシステムＰＳによって基板テーブルアライメントマーカ４１上に投影されたマスクアライメントマーカ２８のパターンと、基板テーブルアライメントマーク４１のパターンとが合うように、所定の対応するパターンを有する。このことは、レチクルＭＡと基板テーブル１０の相対的な位置決めが正しい場合、最大量の光が基板テーブルアライメントマーク２１を透過することを意味する。この場合、ディテクタ４０は、最大量の光を感知する。

[0054] 使用中に、基板Ｗ上のアライメントマークの位置は、リソグラフィ露光装置の測定ステーションでアライメントセンサを用いて第２のポジショナの座標系で決定される。これらの位置は、基板Ｗ上のターゲット領域の位置を決定するために使用される。

[0055] また、センサ回折格子４１の位置は、測定ステーションで決定される。センサ回折格子４１の位置は、アライメントセンサを用いてセンサアライメント回折格子の位置を測定することによって決定される。センサ回折格子４１およびセンサアライメント回折格子の相対位置は、従来から非常に正確に決定されている。次に、センサアライメント回折格子の測定位置と、センサ回折格子４１およびセンサアライメント回折格子の相対位置とを組み合わせることによって、センサ回折格子の位置が決定される。センサアライメント回折格子の位置は、基板上のアライメントマークの位置を測定するためにも使用されたアライメントセンサを使用して測定されたので、センサ回折格子４１の位置は、ターゲット領域の位置と同じ座標系で知られている。すなわち、これらの相対位置が知られている。

[0056] 次に、第２のポジショナは、リソグラフィ露光装置内の露光ステーションに移動されて、センサ回折格子４１を用いて基板がさらされるべき空間像の位置を決定するためにセンサが使用される。センサ回折格子４１およびターゲット領域の相対位置は知られているので、今や空間像の位置は、基板Ｗ上のターゲット領域の位置に関連付けられる。次に、第２のポジショナは、露光のためにターゲット領域を１つずつ空間像に位置決めするために使用される。

[0057] 基板テーブルミラーブロック１１（したがって、これに取り付けられている基板テーブル１０も）を３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）すべてに動かすことによって、例えば、ディテクタ４０で受け取られるように光強度を常に測定しながら、ＸおよびＹ方向にスキャン移動を行い、さらにＺ方向の異なる位置でこのスキャンを行うことによって、空間像の位置は決定される。ミラーブロック１１の移動は、図１を参照して説明されたように、位置決めモータを含んだ第２の位置決めデバイスＰＷを用いて行われる。ディテクタ４０が最大量の光を測定する、ミラーブロック１１および基板テーブル１０の位置は、ミラーブロック１１および基板テーブル１０のレチクル２７に対する最適相対位置であると考えられる。

[0058] 本発明の実施形態のメリットの１つは、基板（ウェーハ）とセンサ回折格子４１（例えば、透過イメージセンサ回折格子４１および／またはＩＬＩＡＳ回折格子）の関係が、ミラーブロック１０に対する基板テーブル１０の変位（本質的に機械的または熱的なものであることがある）に対してもはや敏感でないことである。この理由は、センサ回折格子が基板テーブル上に一体化され、かつ基板（ウェーハ）が基板テーブルにしっかりクランプされているからである。このことは、測定プロセスの精度および堅固性によい影響を及ぼし、結果として、基板の次の露光プロセスにもよい影響を及ぼす。

[0059] 他の有利点は、センサ上面、すなわちセンサプレート４２がウェーハテーブルの一体化部分であるので、液浸型リソグラフィ装置にセンサを別個に張ることが必要でなく、かつ液浸フード（ＩＨ）が基板テーブルとミラーブロックの間およびミラーブロックとセンサの間の境界を横切ることで生じる影響が無くなるか、少なくとも減少することであろう。ある実施形態では、ロット生産時に液浸フードの横断を避けることさえも可能であることがある。さらに、基板テーブル１０の大きさをミラーブロック１１上面のもっと大きな面積に広げることができ、このことは、平面度および製造性の観点から有利である可能性がある。他の有利点は、ミラーブロック１１中の固定位置からの基板テーブルおよびセンサの独立膨張の場合に比べて、一体化された場合に熱膨張がより適切に制御可能であることである。

[0060] 本発明の実施形態では、センサの電気光学部分３５（すなわち、透過イメージセンサプレート４２の下に配置されたディテクタ４０および回路４６）が、図２および３に示された本来の位置に、例えばミラーブロック１１に設けられた凹部に、位置決めされるように、１つまたは複数の局部延長部分は形作られてもよい。このことは、基板テーブル１中に配置された光学部分３４とミラーブロック１１中に配置された電気光学部分３５の間の接続線の長さを比較的短くかつ単純にできることを意味する。

[0061] 本発明の実施形態の他の有利点は、マークが基板テーブル上に設けられた場合に、アライメントシステムを用いてマークを測定することができ、ミラーブロック１１と基板テーブル１０の間の起こり得る滑りを診断することが容易になることである。ミラーブロック１１とウェーハテーブル１０の間のクランプが十分に満足できるものでないと、ミラーブロックが動かされたとき基板テーブルが滑ることがある。露光を行うためにステージが動いている間に滑りが起こると、オーバーレイ偏りが生じることがある。

[0062] 現在では、基板を載せ、基板アライメントマークを測定し、基板ステージを揺るがし、再びアライメントマークを測定してシフトを調べることによって、基板テーブル滑りは診断される。しかし、そのとき、基板テーブルに対する基板の滑りとミラーブロックに対する基板テーブルの滑りを区別することができない。基板テーブル上のアライメントマーク、例えば先に言及した透過イメージセンサ回折格子４１および／またはＩＬＩＡＳ回折格子を用いて、２つの影響（すなわち、基板／基板テーブル間滑りおよび基板テーブルミラーブロック間滑り）を、切り離して測定することができる。例えば、透過イメージセンサの光学部分を、使用中に基板で覆われない基板テーブルの領域に位置決めすることができるように、基板テーブル１０が構成されているとき、透過イメージセンサを使用して、ミラーブロックに対する基板テーブルの位置を測定することができる。決定位置に基づいて、コントローラ、例えば、図５に示されたコントローラ４６は、ミラーブロックに対する基板テーブルの滑りを決定することができる。

[0063] プレート４２のセンサ回折格子４１と、電気光学部分例えばフォトディテクタ４０との間の距離は、また、もっと大きくすることができる。この場合、中継光学部品は、ミラーブロック１１中に配置される。光学部分３４と電気光学部分３５の間の距離を大きくすることによって生じたスペースは、例えばコリメーティング光学部品をそこに一体化することによって、有利に使用することさえ可能である。

[0064] 他の実施形態では、その上または代わりに、「スキャナにおける一体型レンズ干渉計（ＩＬＩＡＳ）」型センサの１つまたは複数のセンサが使用される。ＩＬＩＡＳセンサ４７（図２を参照されたい）は、フィールド点ごとにレンズ収差を測定するために使用される波面センサである。波面センサは、シヤリング干渉法の原理に基づいており、ソースモジュールとセンサモジュールを備えている。ソースモジュールは、投影システムの物体面に配置されたパターン付きクロム層を有し、このクロム層の上に追加の光学部品が設けられている。この組合せが、投影システムの瞳全体に放射の波面を生成する。センサモジュールは、投影システムの像面に配置されたパターン付きクロム層と、前記クロム層の後ろのある距離に配置されたカメラとを有する。センサモジュールのパターン付きクロム層は、放射をいくつかの回折次数に回折し、これらの回折次数が互いに干渉して、インターフェログラムを引き起こす。インターフェログラムはカメラによって測定される。投影レンズの収差は、測定されたインターフェログラムに基づいてソフトウェアで決定することができる。本発明の実施形態に従って、ＩＬＩＡＳセンサ４７のセンサモジュールの光学素子は、基板ステージの基板テーブル１０中に配置され、一方で、センサモジュールの電気光学素子はミラーブロック１１中に配置される。これらの実施形態においてＩＬＩＡＳセンサの取付けの安定性がより高いために、収差は、非常に高い精度で決定することができる。

[0065] この明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及することがあるが、本明細書で説明されたリソグラフィ装置には、集積光システムの製造、磁気ドメインメモリの誘導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）、薄膜磁気ヘッドなどの他の用途がある可能性があることは理解すべきである。当業者は理解することであろうが、そのような他の用途の背景では、本明細書での用語「ウェーハ」または「チップ」の使用はどれも、より一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると考えることができる。本明細書で参照される基板は、例えばトラック（一般にレジスト層を基板に塗布し、さらに露光されたレジストを現像するツール）、測定ツール、および／または検査ツールで、露光前または後に処理されることがある。応用可能な場合、本明細書の開示は、そのようなおよび他の基板処理ツールに利用されることがある。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作るために一度より多く処理されることがあるので、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理された層をすでに含む基板も意味することができる。

[0066] 光リソグラフィの背景での本発明の実施形態の使用について上で特に言及された可能性があるが、理解されることであろうが、本発明は他の用途、例えばインプリントリソグラフィで使用されてもよく、背景が許す場合、光リソグラフィに限定されない。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に作られるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に供給されたレジスト層の中に押し込まれることがあり、それから、電磁放射、熱、圧力またはこれらの組合せを加えることによってレジストが硬化される。パターニングデバイスは、レジストから外に移動され、レジストが硬化された後でレジストにパターンが残る。

[0067] 本明細書で使用される用語「放射」および「ビーム」は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含んだ、すべての種類の電磁放射を包含する。

[0068] 用語「レンズ」は、背景が許す場合、屈折、反射、磁気、電磁および静電光学コンポーネントを含んだ様々な種類の光学コンポーネントのどれか１つまたは組合せを意味することができる。

[0069] 本発明の特定の実施形態を上で説明したが、理解されることであろうが、本発明は説明されたのと違ったやり方で実施される可能性がある。例えば、本発明は、先に開示されたような方法を記述する機械読取可能命令の１つまたは複数のシーケンスを含んだコンピュータプログラム、またはそのようなコンピュータプログラムの格納されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形を取ることがある。この点に関して、データ記憶媒体は、本明細書で説明された方法を実施するための機械実行可能命令を有する機械読取可能媒体であることがある。

[0070] 上述の説明は、例示であり制限しない意図である。したがって、当業者には明らかなことであろうが、以下で明らかにされる特許請求の範囲の範囲から逸脱することなしに、説明されたような本発明に修正が加えられる可能性がある。

Claims (14)

1. 基板をパターン付き放射ビームで露光するためにリソグラフィ露光装置中で基板を保持するとともにサポート素子に支持される基板テーブル（１０）であって、
   センサの光学部分（３４、４１、４２）が前記基板テーブルと一体化され、前記センサの前記光学部分が、
   前記パターン付き放射ビームを受け取り、
   前記光学部分および前記パターン付き放射ビームの相対位置に依存して前記パターン付き放射ビームの位置を測定し、
   前記光学部分を介して前記パターン付き放射ビームの少なくとも一部分を受け取るように配置された前記センサの他の部分（３５、４０）に透過させるように、配置され、
   前記光学部分は、前記サポート素子に対する前記基板テーブルの位置を測定するためにも用いられる、
   ことを特徴とする基板テーブル（１０）。
2. リソグラフィ露光装置中でパターン付き放射ビームを測定するセンサであって、
   受容部分（３４）であって、前記パターン付き放射ビームを受け取って、前記受容部分および前記パターン付き放射ビームが対応する相対位置を有するとき放射の最大部分を透過させ、かつ他の相対位置においてより小さい部分を透過させる受容部分（３４）を備え、
   放射の前記透過部分を受け取るように配置された処理部分（３５、４０）をさらに備え、
   前記受容部分が、基板（Ｗ）を保持するとともにサポート素子に支持される基板テーブル（１０）中に一体化され、
   前記受容部分は、前記受容部分および前記パターン付き放射ビームの相対位置に依存して前記パターン付き放射ビームの位置を測定するように配置され、前記サポート素子に対する前記基板テーブルの位置を測定するためにも用いられる、
   ことを特徴とするセンサ。
3. 前記処理部分が、電気光学部分を備える、
   請求項２に記載のセンサ。
4. 前記電気光学部分が、放射ディテクタ（４０）を備える、
   請求項３に記載のセンサ。
5. 前記受容部分（３４）が、センサ回折格子（４１）の付いた透過プレートを備え、
   さらに、前記処理部分が、前記センサ回折格子（４１）によって前記透過プレートを透過させられた放射を受け取るように配置されている、
   請求項２から４のいずれか１項に記載のセンサ。
6. 前記基板テーブルが、
   前記基板を受け取るように構成された中心テーブル部と、
   前記センサの前記受容部分を収容する外方突出部と、
   を備える、
   請求項２から５のいずれか１項に記載のセンサ。
7. 前記基板テーブルが、基板を前記基板テーブルにクランプするために少なくとも１つのクランプ素子を備える、
   請求項２から６のいずれか１項に記載のセンサ。
8. 前記センサが、透過イメージセンサまたは一体型レンズ干渉計である、
   請求項２から７のいずれか１項に記載のセンサ。
9. 請求項２から８のいずれか１項に記載のセンサを備える、リソグラフィ露光装置の基板ステージであって、
   前記サポート素子が前記処理部分を備える、
   基板ステージ。
10. 前記パターン付き放射ビームを受け取るための他の受容部分を備える他のセンサを備え、
    前記他の受容部分が前記基板テーブルと一体化されている、
    請求項９に記載の基板ステージ。
11. 前記基板テーブルと前記サポート素子の間の滑りを決定するためのコントローラを備える、
    請求項９または１０に記載の基板ステージ。
12. 基板のターゲット部分をパターン付き放射ビーム中に位置決めする方法であって、
    サポート素子に支持される基板テーブル上に前記基板を位置決めするステップと、
    アライメントセンサを使用して前記基板上の複数のアライメントマークの位置を測定することによって、前記ターゲット部分の位置を決定するステップと、
    前記アライメントセンサを使用して放射センサの位置を決定するステップと、
    前記基板テーブル上に一体化された前記放射センサの受容部分および前記パターン付き放射ビームの相対位置に依存して前記パターン付き放射ビームの位置を測定するステップと、
    前記放射センサの前記受容部分を用いて前記サポート素子に対する前記基板テーブルの位置を測定するステップと、
    前記ターゲット部分の前記決定位置、前記放射センサの前記決定位置、前記パターン付き放射ビームの前記測定位置および前記サポート素子に対する前記基板テーブルの前記測定位置を使用して、前記ターゲット部分を前記パターン付き放射ビーム中に位置決めするステップと、
    を含む方法。
13. 前記アライメントセンサを用いてセンサアライメントマークの位置を決定するステップを含み、
    前記放射センサの位置を決定する前記ステップが、前記センサアライメントマークの前記決定位置と、前記センサアライメントマークおよび前記受容部分の相対位置についての情報とを使用することを含む、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記受容部分が、回折格子を備え、
    さらに、前記パターン付き放射ビームの位置が、前記パターン付き放射ビームと前記受容部分の間の複数の相対位置について放射強度を測定し、前記測定放射強度が最大である相対位置を決定することによって決定される、
    請求項１２または１３に記載の方法。

Images