(57)【要約】【課題】光学的に位置を評価する機器及び方法を提供すること。【解決手段】リソグラフィ機器は、表面上に位置合わせマークを有する基板を支持する基板テーブルを備える。この機器はさらに、走査動作モード又はステップ動作モードを実現するために、この基板に対して相対的に移動可能なフレームを備える。基板の目標部分にそれぞれのパターン化されたビームを投影するために、このフレーム全体にわたって投影システムのアレイを配設する。このフレームに取り付けられた複数の位置合わせマーク検出器は、それぞれの直線駆動機構を使用してこのフレームに関して移動可能である。各位置合わせマーク検出器に関連する位置センサは、フレームに対する相対的な検出器の位置を求める。制御システムは、基板上の位置合わせマーク・パターンの上でこれらの検出器の初期位置決めを行うことと、リソグラフィ工程中にフレームと基板を動的に位置合わせする役割を担う。【選択図】図２
2010268005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
複数の位置合わせマークが表面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第１の方向に移動させる駆動装置と、
前記フレームに結合され、前記第１の方向に垂直な第２の方向に移動可能な少なくとも３つの位置合わせマーク検出器と、を備えるリソグラフィ機器。
【請求項２】
前記位置合わせマーク検出器の１つ又は複数に関連しており、前記フレームに対する位置合わせマーク検出器の位置を求める位置センサをさらに備える請求項１に記載のリソグラフィ機器。
【請求項３】
前記位置合わせマーク検出器の１つ又は複数に関連しており、前記第２の方向に位置合わせマーク検出器を移動させる駆動機構と、
前記位置合わせマークの列の数と該列の前記第２の方向の位置とを含む前記基板の特徴に基づいて、前記複数の位置合わせマーク検出器のうち作動されるべき適切な数を決定し、作動されるべき位置合わせマーク検出器を前記駆動機構により前記第２の方向の適切な位置に移動させる制御システムと、をさらに備える請求項１または２に記載のリソグラフィ機器。
【請求項４】
フレームと、
複数の位置合わせマークが表面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第１の方向に移動させる駆動装置と、
前記フレームに結合され、前記第１の方向に垂直な第２の方向に配列された複数の位置合わせマーク検出器と、
前記位置合わせマークの列の数を含む前記基板の特徴に基づいて、前記複数の位置合わせマーク検出器のうち作動されるべき適切な数を決定する制御システムと、を備えるリソグラフィ機器。
【請求項５】
フレームと、
複数の位置合わせマークが表面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第１の方向に移動させる駆動装置と、
前記フレームに結合され、前記第１の方向に垂直な第２の方向に移動可能な複数の位置合わせマーク検出器と、
前記位置合わせマーク検出器の１つ又は複数に関連しており、前記第２の方向に位置合わせマーク検出器を移動させる駆動機構と、
前記位置合わせマークの列の前記第２の方向の位置を含む前記基板の特徴に基づいて、前記複数の位置合わせマーク検出器を前記駆動機構により前記第２の方向の適切な位置に移動させる制御システムと、を備えるリソグラフィ機器。
【請求項６】
フレームと、
複数の位置合わせマークが表面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第１の方向に移動させる駆動装置と、
前記フレームに結合され、前記第１の方向に垂直な第２の方向に移動可能な複数の位置合わせマーク検出器と、
各位置合わせマーク検出器に関連しており、前記フレームに対して相対的に検出器を前記第２の方向に直線運動させ、各検出器の直線運動が重なり合わないよう構成されている複数のリニア・モータと、を備えるリソグラフィ機器。
【請求項７】
各位置合わせマーク検出器の前記第２の方向の移動範囲は、検出器を組み合わせることによって前記第２の方向に前記基板の全体をカバーするようになっている請求項１から６のいずれかに記載のリソグラフィ機器。
【請求項８】
複数の位置合わせマーク検出器を有するリソグラフィ装置のためのアライメント方法であって、
表面の第１の方向に配列されている位置合わせマークの複数の列を有する基板を準備し、
前記位置合わせマークの列の数を含む前記基板の特徴に基づいて、前記複数の位置合わせマーク検出器のうち作動されるべき適切な数を決定することを含む方法。
【請求項９】
複数の位置合わせマーク検出器を有するリソグラフィ装置のためのアライメント方法であって、
表面の第１の方向に配列されている位置合わせマークの複数の列を有する基板を準備し、
前記位置合わせマークの列の前記第１の方向に垂直な第２の方向の位置を含む前記基板の特徴に基づいて、前記複数の位置合わせマーク検出器の前記第２の方向の適切な位置を決定し、
決定された前記第２の方向の位置に位置合わせマーク検出器を移動させることを含む方法。
【請求項１０】
フレームと、
複数の位置合わせマークが表面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第１の方向に移動させる駆動装置と、
前記フレームに結合され、前記第１の方向に垂直な第２の方向に移動可能な複数の位置合わせマーク検出器と、を備えるリソグラフィ機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】矢印Ａの方向から見た図２の機器の側面図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】本発明の一実施例による操作方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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）。
【００４５】
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。
【００４６】
投影システム１０８（例えば、石英及び／又はＣａＦ２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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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）。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【符号の説明】
【００７５】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010268005.tif 000008
【図７】
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【外国語明細書】
2010268005000001.pdf