JP5196669B2 - リソグラフィ装置 - Google Patents

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Description

[0001] 本発明はリソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板などのオブジェクトテーブルに適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路(IC)の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルなどのオブジェクトでもよいパターニングデバイスを使用して、ICの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板などのオブジェクト(例えばシリコンウェーハ)上のターゲット部分(例えば1つ又は幾つかのダイの一部を含む)に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料(レジスト)の層への結像により行われる。一般的に、1枚の基板は、順次パターンが与えられる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に1回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向(「スキャン」方向)と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向(「スキャン」方向)に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
[0003] リソグラフィ装置内では、パターニングデバイスの像を基板のターゲット部分に投影するために、投影システムの下に基板を配置することができる。パターニングデバイスの像を基板の様々なターゲット部分に投影し、投影システムの下で基板をスキャンするために、基板を動かす必要がある。したがって基板テーブルは、基板テーブルによって動作可能である基板ホルダを備える。基板は、基板ホルダを介して基板へとその動作を伝達する。基板ホルダは、例えば真空圧又は静電気圧によって予め加重した摩擦によるインターフェイスを介して基板チャックにクランプすることができる。投影システムの下で基板をより高速で動かすことにより、リソグラフィ投影装置のスループット増加を達成することができる。加速度の上昇によって動作の高速化が達成され、それは基板テーブルに対する基板ホルダの位置の(局所的)滑動及びヒステリシスを引き起こすことがある。基板テーブルと基板ホルダの間で(局所的)滑動及びヒステリシスが発生すると、基板が以前に決定された位置とは別の位置になることがあり、潜在的に歪むことがある。これは、加速の終了後に誤って露光された基板につながることがあり、オーバレイに不利な効果がある。
[0004] 局所的滑動及びヒステリシスが実質的に減少したリソグラフィ装置を提供することが望ましい。
[0005] 本発明の実施形態によれば、放射ビームを調整する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを与えてパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するサポートと、装置内で動作可能な、基板を保持する基板ホルダを備える基板テーブルと、ロングストロークムーバに力を加えるロングストロークモジュール及びロングストロークムーバと基板テーブルの間に力を加えるショートストロークモジュールを含む基板テーブルドライブと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムとを含み、基板テーブルが、基板ホルダを支持するベアリングを含み、ベアリングが、基板ホルダを基板テーブルに対して浮かす、リソグラフィ装置が提供される。
[0006] 本発明のさらなる実施形態によれば、装置内で動作可能なオブジェクトテーブルと、オブジェクトテーブル上に提供され、オブジェクトを保持するオブジェクトホルダと、ロングストロークムーバに力を加えるロングストロークモジュール及びロングストロークムーバとオブジェクトテーブルの間に力を加えるショートストロークモジュールを含むテーブルドライブを含むオブジェクトホルダ位置決めシステムとを含み、オブジェクトテーブルが、オブジェクトホルダを支持するベアリングを含み、ベアリングが、オブジェクトホルダをオブジェクトテーブルに対して摩擦のない状態で浮かす、装置が提供される。
[0007] 本発明のさらなる実施形態によれば、オブジェクトテーブルに提供されたオブジェクトホルダによりオブジェクトを保持すること、オブジェクトテーブルドライブに提供されたショートストロークモジュールによりロングストロークムーバとオブジェクトテーブルの間に力を加えること、オブジェクトテーブルドライブに提供されたロングストロークモジュールによりロングストロークムーバとマシンベースフレーム又はバランスマスの間に力を加えること、ベアリングによりオブジェクトに対するオブジェクトホルダの浮き状態を維持することを含む、デバイス製造方法が提供される。
[0008] 次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。
[0009] 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。 [0010] 本発明の実施形態による基板ホルダ及び基板テーブルの部分を示した図である。
[0011] 図1は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、放射ビームB(例えば、UV放射又は任意の他の適切な放射)を調整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、オブジェクト、マスク)MAを支持するように構成され、一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配置するように構成された位置決めデバイス又はパターニングデバイスドライブ(例えば、マスクテーブルドライブ)PMに接続されたパターニングデバイスサポート又は支持構造(例えば、マスクテーブル)MTとを含む。この装置は、また、基板(例えば、オブジェクト、レジストコートウェーハ)Wを保持するように構成された基板ホルダWH(例えば、オブジェクトホルダ)を備えた基板テーブル(例えば、オブジェクト又はウェーハテーブル)WTも含む。基板ホルダWHは、真空圧で基板テーブルWTにクランプされる。基板ホルダWHとのインターフェイスをとるために、基板WTの間に節を設ける。基板テーブルWTは、一定のパラメータに従って基板を正確に配置するように構成された基板テーブル位置決めデバイス又は基板テーブルドライブ(例えば、オブジェクトドライブ)PWに接続される。さらに、この装置は、基板Wのターゲット部分C(例えば、1つ又は複数のダイを含む)上にパターニングデバイスMAによって放射ビームBへ付与されたパターンを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を含む。
[0012] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
[0013] パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスMAの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。このパターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。パターニングデバイスサポートは、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
[0014] 本明細書において使用する「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生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
[0015] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。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、及びプログラマブルLCDパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
[0016] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意の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。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
[0017] 本明細書で示すように、本装置は透過タイプである(例えば透過マスクを使用する)。あるいは、装置は反射タイプでもよい(例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する)。
[0018] リソグラフィ装置は2つ(デュアルステージ)又はそれ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又は「マスクサポート」)を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブル又はサポートを並行して使用するか、1つ又は複数の他のテーブル又はサポートを露光に使用している間に1つ又は複数のテーブル又はサポートで予備工程を実行することができる。
[0019] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばパターニングデバイスと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
[0020] 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る。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び/又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムBDの助けにより、放射源SOからイルミネータILへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源SO及びイルミネータILは、必要に応じてビームデリバリシステムBDとともに放射システムと呼ぶことができる。
[0021] イルミネータILは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成されたアジャスタADを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側及び/又は内側半径範囲(一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる)を調節することができる。また、イルミネータILは、インテグレータIN及びコンデンサCOなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
[0022] 放射ビームBは、パターニングデバイスサポート(例えば、マスクテーブル)MT上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、パターニングデバイスによってパターニングされる。パターニングデバイス(例えば、マスク)MAを横断した放射ビームBは、投影システムPSを通過し、投影システムPSは、ビームを基板Wのターゲット部分C上に合焦させる。基板テーブルドライブPWと位置センサIF(例えば、干渉計デバイス、光学エンコーダ又は容量センサ)の助けを借りて、基板WTは、例えば、様々なターゲット部分Cを放射ビームBの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、パターニングデバイスドライブ(例えば、マスクテーブルドライブ)PMと別の位置センサ(図1には明示されていない)を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームBの経路に対してパターニングデバイス(例えば、マスク)MAを正確に位置決めできる。一般に、パターニングデバイスサポート(例えば、マスクテーブル)MTの移動は、パターニングデバイスドライブ(例えば、マスクテーブルドライブ)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)及びショートストロークモジュール(微動位置決め)の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルWTの移動は、ロングストロークムーバに力を加えるように構成されたロングストロークモジュール及びロングストロークムーバと基板テーブルの間に力を加えるように構成されたショートストロークモジュールを用いて実現できる。ショートストロークモジュールとロングストロークモジュールは両方とも、基板テーブルドライブPWの部分を形成する。ロングストロークモジュールは、リソグラフィ装置内でほぼ自由に動作することにより反力を吸収するように構築及び配置されたバランスマスに力を加えることができる。ロングストロークモジュールは、リソグラフィ装置の残りの部分にも力を加えることができる。ステッパの場合(スキャナとは対照的に)、パターニングデバイスサポート(例えば、マスクテーブル)MTをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。パターニングデバイス(例えば、マスク)MA及び基板Wは、パターニングデバイスアライメントマークM1、M2及び基板アライメントマークP1、P2を使用して位置合わ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有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい(スクライブラインアライメントマークとして周知である)。同様に、パターニングデバイス(例えば、マスク)MA上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
[0023] 図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも1つにて使用可能である。
[0024] 1.ステップモードにおいては、パターニングデバイスサポート(例えば、マスクテーブル)MT又は「マスクサポート」及び基板テーブルWT又は「基板サポート」は、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が1回でターゲット部分Cに投影される(すなわち単一静的露光)。次に、別のターゲット部分Cを露光できるように、基板テーブルWT又は「基板サポート」がX方向及び/又はY方向に移動される。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。
[0025] 2.スキャンモードにおいては、パターニングデバイス(例えば、マスク)MT又は「マスクサポート」及び基板テーブルWT又は「基板サポート」は同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Cに投影される(すなわち単一動的露光)。パターニングデバイスサポート(例えば、マスクテーブル)MT又は「マスクサポート」に対する基板テーブルWT又は「基板サポート」の名目速度及び方向は、投影システムPSの拡大(縮小)及び像反転特性によって求めることができる。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、単一動的露光におけるターゲット部分の(非スキャン方向における)幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の(スキャン方向における)高さが決まる。
[0026] 3.別のモードでは、パターニングデバイスサポート(例えば、マスクテーブル)MT又は「マスクサポート」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維持され、基板テーブルWT又は「基板サポート」を移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Cに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルWT又は「基板サポート」を移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプ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利用できる。
[0027] 上述した使用モードの組合せ及び/又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
[0028] 基板テーブルWTと基板ホルダWHとの間の滑動は、基板テーブルドライブPWが基板テーブルWTに加える力による基板ホルダWHに対する基板テーブルWTの局所的変形によって引き起こされることがある。基板テーブルドライブPWが基板ホルダWHに接続される基板テーブルWTの領域は、基板テーブルドライブPWによって引き起こされる最大の変形に苦しめられることがあり、したがって基板テーブルと基板ホルダとの間の位置の滑動及びヒステリシスに最も苦しめられることがある。
[0029] 基板ホルダWHと基板テーブルWTの間にベアリングAB(図2参照)を設けることができる。ベアリングABは、基板ホルダWHが基板テーブルWTに対して浮くことができるように構築及び配置される。基板テーブルドライブPWによってWTに加えられる力は、基板テーブルWTの側部を介して基板ホルダWHに伝達することができる。基板テーブルWTに面内変形があっても、それはもはや基板テーブルWTと基板ホルダWHの間のインターフェイスにおける滑動及びヒステリシスにつながらない。というのは、ベアリングが摩擦のないインターフェイスを提供するからである。本明細書で開示するように基板テーブルと基板ホルダの間に浮動関係を提供するベアリングABは、幾つかの実施形態では、エアベアリング(air bearing)、撓みベアリング(flexure bearing)、磁気ベアリング(magnetic bearing)、又は粘弾性ベアリング(visco-elastic bearing)とすることができる。
[0030] ベアリングは、基板ホルダを支持するように構成された非接触ベアリングとすることができ、非接触ベアリングは基板テーブルに対する基板ホルダの相対運動を可能にする。非接触ベアリングは、基板ホルダの下面によって画定された面に対して実質的に直角の方向に沿って、基板テーブルに対する基板ホルダの相対運動を可能にするように構成することができる。
[0031] 基板ホルダWH及び基板テーブルWTの側部を、一連のいわゆる折り曲げた板ばね(folded leaf spring)LSなどの撓み部に接続することができる。撓み部は、基板ホルダWHを、基板テーブルWTに対して少々、特に基板ホルダと基板チャックとの熱膨張の差により半径方向に動作可能にすることができる。基板ホルダWHは非常に高い精度で位置決めすることが望ましいので、基板テーブルWTと基板ホルダWHの間にディファレンシャルセンサDSを設けることが望ましいことがある。ディファレンシャルセンサDSは、基板ホルダWHと基板テーブルWTとの間の相対運動を測定することができ、これを使用して、必要に応じて基板テーブルドライブPWで基板テーブルWTの面内位置及び方向を修正することができる。実施形態では、センサは基板テーブルに対する基板ホルダの位置及び方向を測定するように構成される。センサは容量センサ又は光学エンコーダとすることができる。
[0032] 本発明による代替実施形態では、ベアリングABにアクティブベアリングシステムを使用することができる。例えば、アクティブベアリングとして可変リラクタンス型又はローレンツアクチュエータを使用し、基板テーブルWTに対して基板ホルダWHを浮動させることができる。追加のディファレンシャルセンサDSを使用して、アクティブベアリングシステムに制御信号を提供し、面外自由度で基板ホルダWHを位置決めすることができる。
[0033] 本文ではICの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、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製造である。当業者であれば、こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことを理解することができるだろう。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック(通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール)、メトロロジーツール及び/又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに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、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
[0034] 以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。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微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力又はその組合せを適用することにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。
[0035] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線(UV)放射(例えば、365nm、248nm、193nm、157nm若しくは126nm、又はこれら辺りの波長を有する)及び極端紫外線光(EUV)放射(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を網羅する。
[0036] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。基板、ウェーハ、マスク又はレチクルという用語を使用した場合は全て、より一般的なオブジェクトという用語と同義と見なすことができる。
[0037] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明の実施形態は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の1つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に格納したデータ記憶媒体(例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク)の形態をとることができる。
[0038] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。それ故、下記に示す特許請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

Claims (9)

  1. 放射ビームを調整する照明システムと、
    前記放射ビームの断面にパターンを与えてパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するサポートと、
    基板を保持する基板ホルダを備える基板テーブルと、
    前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、を備え、
    前記基板テーブルが、
    前記基板ホルダを前記基板テーブルに対して摩擦のない状態で浮かして支持するベアリングと、
    前記基板ホルダの複数の側部にて前記基板テーブル固定する撓み部と、
    前記基板テーブルに対する前記基板ホルダの位置及び方向を測定する1つ又は複数のセンサと、
    ロングストロークムーバに力を加えるロングストロークモジュールと、前記ロングストロークムーバ及び前記基板テーブルの間に力を加えるショートストロークモジュールと、を備えるテーブルドライブを備える基板ホルダ位置決めシステムと、
    を備え、
    前記撓み部は、前記基板ホルダを前記基板テーブルに対して前記基板の半径方向に移動可能に保持するものであり、
    前記基板ホルダ位置決めシステムは、前記センサが測定した前記基板テーブルに対する前記基板ホルダの位置及び方向に基づいて前記基板ホルダを位置決めするように構成されている、
    リソグラフィ装置。
  2. 前記センサが容量センサ又は光学エンコーダである、請求項1に記載の装置。
  3. 前記ベアリングがガスベアリングである、請求項1に記載の装置。
  4. 前記ベアリングが撓みベアリングを備える、請求項1に記載の装置。
  5. 前記ベアリングがアクティブベアリングを備える、請求項1に記載の装置。
  6. 前記アクティブベアリングが1つ又は複数の可変リラクタンス型アクチュエータを備える、請求項に記載の装置。
  7. 前記アクティブベアリングが1つ又は複数のローレンツアクチュエータを備える、請求項に記載の装置。
  8. 前記ロングストロークモジュールが、前記ロングストロークムーバと前記リソグラフィ装置の残りの部分との間に力を加える、請求項に記載の装置。
  9. 前記ロングストロークモジュールが、前記ロングストロークムーバと前記リソグラフィ装置内で動作可能なバランスマスとの間に力を加える、請求項1に記載の装置。
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