(57)【要約】【課題】大型デバイスを製造用のリソグラフィ装置で複数の基準により、熱膨張による整列誤差低減し、基板の製造中に温度の補償可能なシステムおよび方法を提供する。【解決手段】基板１上に広く分布する整列マーク２０のパターン２、ドットの列２１、２２を、一方ビームパターニングおよび投影システム３によりパターン化放射線ビームを基板１上に投影する。作動システム４により基板と上記投影システムの相対運動を行い、検出システム５により整列マークを個々に検出する。作動システム４により基板１を投影システム３に対して位置決めし、パターン化放射線ビームを基板１の目標部分上に投影し、検出結果に基づいてパターンデータを調整して温度補償する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス製造方法であって：
基板（Ｗ）上に個々の、分離不能の整列マーク（２０）のパターンを作り、上記整列マーク（２０）が上記基板（Ｗ）の領域上に分布している工程；
個々に制御可能な素子のアレイ（ＰＰＭ）を使って放射線のビーム（ＰＢ）をパターン化する工程；
投影システム（ＰＬ）を使って上記パターン化したビームを上記基板（Ｗ）上に投影する工程；
作動システム（ＰＷ（４））を使って上記基板（Ｗ）と上記投影システム（ＰＬ）の間の相対運動を行う工程；
上記整列マーク（２０）を個々に検出する工程；
上記検出工程に基づいて上記投影システム（ＰＬ）に対する上記基板（Ｗ）の相対位置を決める工程；
上記作動システム（ＰＷ（４））を使って上記基板（Ｗ）を上記投影システム（ＰＬ）に対して位置決めする工程；および
上記パターン化した放射線ビームを上記基板（Ｗ）の目標部分（Ｃ）上に投影する工程含む方法。
【請求項２】
請求項１の方法に於いて、上記整列マーク（２０）の少なくとも一つが円形である方法。
【請求項３】
請求項１の方法に於いて、上記整列マーク（２０）の少なくとも一つがスポットである方法。
【請求項４】
請求項１の方法に於いて、上記整列マーク（２０）の少なくとも一つが直線である方法。
【請求項５】
請求項１の方法に於いて：
上記パターン化したビームが共通サイズの複数のスポットを含み；および
上記整列マーク（２０）の少なくとも幾つかが実質的に同じサイズである方法。
【請求項６】
請求項１の方法に於いて、上記整列マーク（２０）が上記基板（１）からの実質的に異なる反射特性を有する方法。
【請求項７】
請求項１の方法に於いて、上記整列マーク（２０）のパターンが整列マークの列（２１、２２、２３、２４）を含む方法。
【請求項８】
請求項７の方法に於いて、上記列（２１、２２、２３、２４）が上記基板（１）の長さに沿って伸びる方法。
【請求項９】
請求項７の方法であって、更に：
放射線量パターンを上記基板（１）の目標領域（１１）の全面に送出するために、上記パターン化したビーム（３１）を一つ以上の上記目標部分（Ｃ）上へ投影する工程を含み、上記列（２１、２２）が上記目標領域（１１）の外部に配置してある方法。
【請求項１０】
請求項９の方法に於いて、上記列が（２１、２２、２３）上記目標領域（１１）に隣接する方法。
【請求項１１】
請求項９の方法に於いて、上記列（２１、２２、２３）が上記基板（１）の縁に隣接する方法。
【請求項１２】
請求項７の方法であって、更に：
放射線量パターンを上記基板（１）の目標領域（１１）上に送出するために、上記パターン化したビームを一つ以上の上記目標部分（Ｃ）上へ投影する工程を含み、上記列（２１、２２、２３、２４、２５、２６）が上記目標領域（１１）の内部にある方法。
【請求項１３】
請求項８の方法に於いて、上記列（２１、２２、２３、２４）の隣接する整列マーク（２０）間の間隔が上記基板（１）の長さに沿って所定の方法で変動するように、上記列（２１、２２、２３、２４）のマークが離間している方法。
【請求項１４】
請求項１３の方法に於いて：
上記列が第１列（２１）あり、
上記整列マーク（２０）のパターンが整列マーク（２０）の第２の、関連する列（２２）を含み、上記関連する列（２２）が上記第１列（２１）と平行であり、および
上記関連する列（２２）の隣接する整列マーク（２０）間の間隔が上記基板（１）の長さに沿って上記第１列（２１）の方法に関係する所定の方法で変動するように、上記関連する列（２２）のマークが離間している方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法であって、更に：
上記第１列（２１）および上記関連する列（２２）をモニタするために検出システム（５）を使う工程；および
上記両列（２１、２２）に平行方向の上記基板（１）の位置を決めるために上記両列（２１、２２）を使う工程を含む方法。
【請求項１６】
請求項１５の方法に於いて、上記第１列（２１）および関連する列（２２）の上記間隔が変動する上記所定の方法は、上記両列（２１、２２）に平行方向の上記基板（１）の位置の上記決定が実質的に一定の分解能で達成するように構成してある方法。
【請求項１７】
請求項１４の方法であって、更に：
上記第１列（２１）および上記関連する列（２２）をモニタするために検出システム（５）を使う工程；および
上記両列（２１、２２）に垂直方向の上記基板（１）の位置を決めるために上記両列（２１、２２）を使う工程を含む方法。
【請求項１８】
請求項１７の方法に於いて、上記列（２５、２６、２７、２８）が上記基板（１）の幅を横切って伸びるように配置してある方法。
【請求項１９】
請求項１８の方法に於いて、上記列（２５、２６、２７、２８）が、各々上記列と直角方向に伸びる、複数の直線整列マークを含む方法。
【請求項２０】
請求項１９の方法に於いて：
上記整列マーク（２０）の列（２５、２６、２７、２８）が実質的に均一なピッチを有し；
上記検出システム（５）が実質的に均一な異なるピッチを有するレンズのアレイ（５５）を含み；および
上記整列マーク（２０）を検出するために上記検出システム（５）を使う上記工程が上記レンズのアレイ（５５）を通して整列マーク（２０）の上記列（２５、２６、２７、２８）を観測する工程を含む方法。
【請求項２１】
請求項１の方法に於いて、上記整列マーク（２０）のパターン（２）が整列マーク（２０）の複数の列（２１、２２）を含む方法。
【請求項２２】
請求項２１の方法に於いて、上記複数の列が第１列（２１）およびこの第１列（２１）に平行な第２列（２２）を含む方法。
【請求項２３】
請求項２２の方法であって、更に：
放射線量パターンを上記基板（１）の目標領域（１１）の全面に送出するために、上記パターン化したビームを一つ以上の上記目標部分（Ｃ）上へ投影する工程を含み、上記第１および第２列は、上記目標領域（１１）がそれらの間にあるように配置してある方法。
【請求項２４】
請求項２２の方法に於いて、上記第１列（２１）が上記基板（１）の一つの縁に近接して配置してあり、および上記第２列（２２）が上記基板（１）の反対縁に近接して配置してある方法。
【請求項２５】
請求項２１の方法に於いて、上記複数の列が四つの平行列（２１、２２、２３、２４）を含み、並びに更に：
四つの列全て（２１、２２、２３、２４）をモニタするために上記検出システム（５）を使う工程；および
これらの列（２１、２２、２３、２４）に垂直方向の上記基板（１）の位置を決めるために四つの列全て（２１、２２、２３、２４）を使う工程を含む方法。
【請求項２６】
請求項２５の方法に於いて：
上記検出システム（５）が実質的に均一なピッチを有するレンズのアレイ（５５）を含み；
上記四つの列が上記レンズアレイ（５５）のピッチに関係する距離だけ離間し；および
上記整列マーク（２０）を検出するために上記検出システム（５）を使う工程が上記レンズのアレイ（５５）を通して整列マーク（２０）の上記四列（２１、２２、２３、２４）を観測する工程を含む方法。
【請求項２７】
請求項１の方法に於いて、整列マーク（２０）の上記パターンが上記基板（１）の長さおよび幅の少なくとも一つの少なくとも８０％を超えて伸びるように配置してある方法。
【請求項２８】
請求項１の方法であって、更に：
放射線量パターンを上記基板（１）の目標領域（１１、１２）上に送出するために、上記パターン化したビームを一つ以上の上記目標部分（Ｃ）上へ投影する工程を含み、上記パターンが上記目標領域（１１、１２）の内部に配置した整列マーク（２０）を含む方法。
【請求項２９】
請求項２８の方法であって、更に：
上記目標領域（１１、１２）内部に、デバイス層を作らない基板位置に整列マーク（２０）を用意する工程を含む方法。
【請求項３０】
請求項１の方法に於いて、上記整列マーク（２０）を検出するために検出システム（５）を使う工程が上記マーク（２０）を観測するために少なくとも一つのカメラ（５１）を使う工程を含む方法。
【請求項３１】
請求項１の方法に於いて、上記整列マーク（２０）を検出するために検出システム（５）を使う工程が上記基板（１）から反射した放射線（Ｌ）を、上記基板（１）の領域上に分布したレンズのアレイ（５５）を通して検出するために少なくとも一つの検出器（５６）を使う工程を含む方法。
【請求項３２】
請求項３１の方法であって、更に、上記パターン化したビーム（３１）を上記基板（１）上へ投影するために上記レンズのアレイ（５５）を使う工程を含む方法。
【請求項３３】
請求項１の方法であって、更に：
上記基板（Ｗ（１））を上記投影システム（ＰＬ（３））に対して動かすために上記作動システム（ＰＷ（４））を使う工程；および
上記運動の速度を制御するために検出システム（ＤＳ（５））からの信号を使う工程を含む方法。
【請求項３４】
請求項１の方法であって、更に：
上記基板（Ｗ（１））を上記投影システム（ＰＬ（３））に対して動かすために上記作動システム（ＰＷ（４））を使う工程；および
上記基板（１）を動かしながら、上記個々に制御可能の素子のアレイ（ＰＰＭ）を制御するために検出システム（５）からの信号を使う工程を含む方法。
【請求項３５】
リソグラフィ装置であって：
放射線のビーム（ＰＢ）を供給する照明システム；
上記ビーム（ＰＢ）をパターン化する、個々に制御可能な素子のアレイ（ＰＰＭ）；
上記パターン化したビームを基板（Ｗ（１））の目標部分（Ｃ）上へ投影する投影システム（ＰＬ（３））；
上記基板（１）と上記投影システム（３）の間の相対運動を生じる作動システム（４）；および
上記投影システム（３）に対する上記基板（１）の相対位置を決めるように、上記基板（１）の領域上にパターン状に分布した、個々の、分離不能の整列マーク（２０）を検出するように構成した検出システム（５）を含む装置。
【請求項３６】
請求項３５の装置に於いて、上記検出システム（５）が上記基板（１）上の上記整列マーク（２０）の列（２１、２２）を検出する装置。
【請求項３７】
請求項３５の装置に於いて、上記検出システム（５）が上記基板（１）上の縁部に沿って離間した上記整列マーク（２０）の列（２１、２２）を検出する装置。
【請求項３８】
請求項３５の装置に於いて、上記検出システム（５）が上記基板（１）を横切る複数の位置で上記整列マーク（２０）の列（２１、２２、２３）を検出する装置。
【請求項３９】
請求項３５の装置に於いて、上記検出システム（５）が少なくとも一つのカメラ（５１）を含む装置。
【請求項４０】
請求項３５の装置に於いて、上記検出システム（５）が：
レンズのアレイ（５５）；および
上記基板（１）から反射した放射線（Ｌ）を上記レンズのアレイ（５５）を通して検出するための少なくとも一つの検出器（５６）を含む装置。
【請求項４１】
請求項３５の装置に於いて：
上記投影システム（５４）が上記パターン化したビーム（３１）を上記基板（１）の目標表面上へ集束するように構成したレンズアレイ（５５）を含み；および
上記検出システム（５）が上記基板（１）から反射した放射線（Ｌ）を、上記レンズのアレイ（５５）を通して検出するように構成した少なくとも一つの検出器（５６）を含む装置。
【請求項４２】
請求項３５の装置であって、更に：
上記個々に制御可能な素子のアレイ（ＰＰＭ）を制御するように構成した制御装置（ＥＣ）を含み、
上記検出システム（ＤＳ）が上記制御装置（ＥＣ）に信号を提供し、上記信号は、上記投影システム（ＰＬ）に対する上記基板（Ｗ）の位置を示し、上記制御装置（ＥＣ）は、上記検出システム（ＤＳ）からの上記信号に従って上記素子（ＰＰＭ）を制御するように構成してある装置。
【請求項４３】
請求項３５の装置であって、更に：
上記作動システム（ＰＷ（４））を制御するように構成した制御装置（ＭＣ）を含み、
上記検出システム（ＤＳ）は、上記制御装置（ＭＣ）に信号を提供し、上記信号は、上記投影システム（ＰＬ）に対する上記基板（Ｗ）の位置を示し、上記制御装置（ＭＣ）は、上記検出システム（ＤＳ）からの上記信号に従って上記作動システム（ＰＷ（４））を制御するように構成してある装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板の目標部分上に所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）、フラットパネルディスプレイおよび微細構造を伴うその他のデバイスの製造に使うことができる。従来のリソグラフィ装置では、マスクまたはレチクルとも呼ぶ、パターニング手段を使ってこのＩＣ（またはその他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンを創成することができ、このパターンを、放射線感応材料（例えば、レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコンウエハまたはガラス板）上の目標部分（例えば、一つまたは幾つかのダイの一部を含む）に結像することができる。マスクの代りに、このパターニング装置は、回路パターンを創成する、個々に制御可能な素子のアレイを含むことができる。この後者のアプローチをマスクレス・リソグラフィと呼ぶ。
【０００３】
一般的に、単一基板が隣接する目標部分のネットワークを含み、それらを順次露出する。既知のリソグラフィ装置には、全パターンをこの目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射する、ステッパと、このパターンを投影ビームによって与えられた方向（“走査”方向）に走査することによって各目標部分を照射し、一方、この基板をこの方向に平行または逆平行に同期して走査する、スキャナがある。
【０００４】
リソグラフィ装置がステッパモードで動作しようと、スキャナモードで動作しようと、パターン化したビームを基板表面の適切な目標部分上へ向けることが必須であることが分るだろう。多くの場合、一連のリソグラフィ処理工程の結果として基板の表面上に多層構造体を形成し、そして勿論基板に作った逐次層を互いに正しく整列することが必須である。そこで、ビーム投影システムに対して基板の正確な位置を確実に得るように充分注意を払わねばならない。過去に、マスクに基づくリソグラフィシステムでは、これを、一般的に、例えば、基板の縁を基板テーブルの支持面と係合させ、次に基板上の基準マークを使って基板がこの基板テーブルに対して正確にどこにあるかを特定して、基板を基板テーブル上の既知の位置に位置決めすることによって達成させている。次に計測システムを使って基板とビーム投影システムの間の相対変位を制御し、この基準マークが全ての変位を測定する元となるデータム位置を確立する。この基準マークは、典型的には格子を含み、且つ適当な波長の入射ビームについてのその回折効果を観測することによって検出されている。それで、これらの効果は、入射ビームと格子の全ての素子との間の相互作用の結果である。
【０００５】
基板のサイズが増すと、基板上の単一基準マークに依存するだけです。基板がデータム位置に対して正確にどこにあるかを決めることがより困難になる。
【０００６】
十分な精度で基板位置を確立することは、多数の液晶デバイス（ＬＣＤ）または制御可能画素を備えるその他のデバイスに依存する大型フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のような、大型デバイスの製造では重要な問題である。ＦＰＤの場合、例えば、厚さ約１ｍｍ未満で、約１．８５×２．２ｍの非常に大きな薄いガラス基板が処理される。各ガラス基板上に、一つ以上のパネルを形成することができ、各パネルが単一の製品となり、現在１０インチ（２５ｃｍ）から５５インチ（１４０ｃｍ）（角隅から角隅まで対角線で測定して）に及ぶサイズのコンピュータモニタスクリーンまたはテレビ（ＴＶ）スクリーンに相当する。単一基板上の各パネル領域内に、個々の画素を形成するＬＣＤが配置してある。高光透過効率を保証し且つ不規則な視覚的に明白な光学的作用を避けるために、どのパネル内にも整列格子を作れない。これは、格子が終局的にできるデバイス上の像に目に見える欠陥を生じさせるかも知れないからである。
【０００７】
投影システムと基板の間の位置誤差の一つの原因は、熱膨張である。整列マークを二つの別々の露出工程でビーム投影システムに関して正確に同じ位置に置いても、最初の工程で基板の表面に作った構造体は、基板の温度が変れば、第２工程で基板の表面に作った構造体と整合しないだろう。これは、良く知られた問題であり過去基板を所定のデータム温度に維持するように非常な注意を払っている。しかし、これは、特に大きな基板では、達成するのが困難である。今や、非常に大きいサイズの基板、例えば、外側寸法が約２ｍのオーダの基板を処理することが可能である。そのようなサイズの基板の全域に亘って温度変動が非常に小さくても、例えば、ＬＣＤディスプレイパネルの関係でかなり大きい伸縮を生じることがである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、基板の製造中に温度の影響の補償を考慮に入れたシステムおよび方法が必要である。
（概要）
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施例によれば、以下の工程を含むデバイス製造方法が提供される。基板に不離不能の個々の整列マーク（即ち、明確に区別できる部分に分けてなく且つ下部構造のないマーク）のパターンを設け、これらの整列マークがこの基板の領域上に分布している工程。照明システムを使って放射線のビームを用意する工程。個々に制御可能な素子のアレイを使ってこのビームの断面にパターンを与える工程。このパターン化したビームを基板上に投影するために投影システムを用意する工程。この基板と投影システムの間の相対運動を行うために作動システムを用意する工程。これらの整列マークを個々に検出できる検出システム（例えば、それは放射線ビームと複数の間の相互作用の結果を検出することに依存しない）を用意する工程。この投影システムに対する基板の相対位置を決めるためにこれらの整列マークを検出するためにこの検出システムを使う工程。この基板を上記投影システムに対して位置決めするためにこの作動システムを使う工程。このパターン化した放射線ビームを基板の目標部分上に投影するためにこの投影システムを使う工程。
【発明の効果】
【００１０】
一例で、整列マーク（以後、“マーク”とも呼ぶ）およびそれらを個々に検出できる検出システムを使うことにより、パターン化工程中に正確な位置情報を得られるようにするために、非常に小さいマークを使い且つ最大基板の広い領域上にさえ分布することができる。フラットパネルディスプレイのパネル領域の内部に位置付けるに十分小さいマークを使うことができ、これらのマークは、例えば、完成したデバイスで目立たない。これらのマークは、既知の場所に、広く且つ密に分布することができ、これは、局所的熱膨張でさえ（例えば、パターニング装置に加えるデータおよび／または基板運動制御を適当に調整することによって）補償できるようにする。それで基板状態調節についての要求事項を厳しくなくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
多種多様の形態の整列マークをこの発明の実施例に使うことができる。例えば、これらの整列マークの少なくとも幾つかは、円形、スポット、ドット、または直線でもよい。
【００１２】
一例で、投影システムは、基板上に投影した放射線パターンが共通サイズの複数のスポットを含み、および整列マークの少なくとも幾つかが実質的に同じサイズのスポットであるように構成してある。このサイズは、放射線パターンを投影するために使うマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）のレンズの視野サイズでもよい。
【００１３】
一例で、これらの整列マークは、基板からの実質的に異なる反射特性を有するように構成してある。
或る実施例では、整列マークのパターンが整列マークの少なくとも一つの列を含む。この列は、基板の長さに沿って（例えば、走査方向に）、または幅を横切って（例えば、走査方向と直角に）伸びるように構成することができる。
【００１４】
一例で、この方法は、放射線量パターンを基板の目標領域の全面に送出するために、パターン化したビームを一つ以上の目標部分上へ投影する工程を含むことができる。この列は、その目標領域の外部に、例えばそれに隣接しておよび／または基板の縁に隣接して配置することができる。その代りに、この列を目標領域の内部に配置することができる。
一例で、この整列マークのパターンは、マークの組合せを含むことができ、その幾つかはパターンを付ける領域内部にあり、幾つかはデバイス構造体を作らない基板の部分にある。
【００１５】
一例で、このパターンの列の整列マークは、それらの間の間隔が基板の長さに沿って所定の方法で変動するように離間している。この例では、関連する列をこの第１列の隣に配置することができ、この関連する列での間隔は、一定の分解能の位置情報を提供するためにこれら二つの列を一緒に観測できるように、関連する方法で変動する。これらの列と平行方向の位置情報を提供することに加えて、これらの列と垂直方向の基板の位置についての情報を得るために、これら二つの列をモニタすることができる。
【００１６】
一例で、このパターンは、この基板の幅を横切って伸びるように配置した一つ以上の列を含むことができる。これらの列は、この列とを横切る方向に伸びる、複数の直線整列マークを含むことができる。そのような場合、整列マークの列が実質的に均一なピッチを有することができ、この検出システムが実質的に均一な異なるピッチを有するレンズのアレイを含むことができる。この例で、整列マークを検出するためにこの検出システムを使う工程は、このレンズのアレイを通して整列マークの列を観測する工程を含む。
【００１７】
一例で、整列マークのパターンが整列マークの複数の列を含み、それらは平行な列を含むことができる。或る列は、目標領域を通過することができ、またはその代りに目標領域を列の間に配置することができる。
【００１８】
一例で、このマークのパターンは、基板の各辺に沿って一つ、少なくとも二つの平行列を含む。四つの列を使うことができ、よってこの方法は、四つの列全てをモニタするために検出システムを使う工程、およびこれらの列に垂直方向の基板の位置を決めるために四つの列全てを使う工程を含む。この検出は、これらの列の間隔に関係するピッチを有するレンズのアレイを使って行うことができる。
一例で、この整列マークのパターンは、基板の長さおよび／または幅の少なくとも８０％を超えて伸びるように配置してある。
【００１９】
上述のように、このパターンは、基板の目標領域内部または目標領域に配置した整列マークを含むことができる。そのようなマークは、デバイス層を作らない基板位置に配置してあるが、或る実施例では、整列マークをデバイス層の位置に設けることができる。
【００２０】
一例で、これらのマークの検出には、基板から反射した放射線を、例えば、基板の領域上に分布したレンズのアレイを通して検出するために、少なくとも一つのカメラ、および／または少なくとも一つの検出器（例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ））を使うことができる。このレンズのアレイは、この検出と投影システムに共通であることができ、即ち、それは、放射線スポットを基板上に投影するために使うＭＬＡでもよい。
【００２１】
一例で、この整列マークの検出は、作動システムを制御するために（例えば、走査速度を調整するために）および／または制御可能素子のアレイに加えるパターンのタイミングおよび／または位置を調整するために使うことができる。
【００２２】
本発明の別の実施例によれば、照明システム、個々に制御可能な素子のアレイ、投影システム、作動システム、および検出システムを含むソグラフィ装置が提供される。この照明システムは、放射線のビームを供給する。この個々に制御可能な素子のアレイは、このビームの断面にパターンを与える。この投影システムは、このパターン化したビームを基板の目標部分上へ投影する。この作動システムは、基板と投影システムの間に相対運動を生じる。この検出システムは、この投影システムに対する基板の相対位置を決めるように、基板の領域上にパターン状に分布した、分離不能の個々の整列マークを検出するように構成してある。
【００２３】
一例で、この検出システムは、基板上の整列マークの列を検出し、基板上の縁部に沿って離間した整列マークの列を検出しおよび／または基板を横切る複数の位置で整列マークの列を検出するように構成することができる。
【００２４】
一例で、この検出システムは、基板から反射した放射線を、レンズのアレイを通して検出するために、少なくとも一つのカメラおよび／またはこのレンズのアレイおよび／または少なくとも一つの検出器（例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ））を含むことができる。
【００２５】
一例で、この投影システムは、パターン化したビームを基板の目標表面上へ集束するように構成したレンズアレイを含み、およびこの検出システムは、基板から反射した放射線を、このレンズのアレイを通して検出するように構成した少なくとも一つの検出器を含む。
【００２６】
一例で、この装置は、更に、個々に制御可能な素子のアレイを制御するように構成した制御装置を含むことができる。この例で、この検出システムは、この制御装置に信号を提供するように構成してあり、この信号は、投影システムに対する基板の位置を示す。この制御装置は、この検出システムからの信号に従ってこれらの素子を制御するように構成してある。その代りに、またはそれに加えて、この検出システムは、作動システムを制御するように構成した制御装置へ信号を提供するように構成することができる。
【００２７】
本発明の種々の実施例の構造および作用と共に、本発明の更なる実施例、特徴、および利点を以下に添付の図面を参照して以下に詳しく説明する。
【００２８】
ここに包含し且つこの明細書の一部を構成する、添付の図面は、本発明を例示し、この説明と共にこの発明の原理を説明し且つ当業者にこの発明を利用できるようにするのに更に役立つ。
【００２９】
次にこの発明を添付の図面を参照して説明する。それらの図面で、類似の参照番号は同じまたは機能的に類似の要素を示すことができる。
（実施例の詳細な説明）
（概観および用語）
【００３０】
以下の説明では、“整列マーク”という用語は、特記せぬ限り、一つ以上の個々分離不能の整列マークを表すために使用する。“個々の”意味は、各整列マークがその種の他のものから（即ち、他の整列マークから）離れていて全く別であるということである。“分離不能”の意味は、各整列マークが分断してない（例えば、各整列マークが単一の、分割してない実体である）ということである。多種多様なそのようなマークをこの発明の実施例に使うことができ、説明中にあるドット、スポットおよびラインは、単に特定の例に過ぎず、その他の形態を使うこともできる。
【００３１】
この本文では、集積回路（ＩＣ）の製造でリソグラフィ装置を使用することを具体的に参照することができるが、ここで説明するリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロおよびマクロ純流体素子等の製造のような、他の用途が有り得ることを理解すべきである。当業者は、そのような代替用途の関係で、ここで使う“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“基板”または“目標部分”と同義と理解できる。ここで言及する基板は、露出の前または後に、例えば、トラック（典型的には基板にレジストの層を付け且つ露出したレジストを現像する器具）または計測若しくは検査器具で処理することができる。その他必要に応じ、この開示をそのようなおよび他の基板処理器具に適用することができる。更に、この基板を、例えば、多層ＩＣを創るために、一度を超えて処理することができ、それでここで使う基板という用語は既に多重処理した層を含む基板も指すことができる。
【００３２】
ここで使う“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ができるように、入射放射線ビームにパターン化した断面を与えるために使えるあらゆる装置を指すと広く解釈すべきである。“光バルブ”および“空間光変調器”（ＳＬＭ）という用語もこの文脈で使うことができる。そのようなパターニング手段の例を以下に議論する。
【００３３】
プログラム可能ミラーアレイは、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面を含むことができる。そのような装置の背後の基本原理は、例えば、この反射面の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、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当な空間フィルタを使って、未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを基板に達するように後に残すことができる。この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。
【００３４】
代案として、このフィルタが回折光を濾過して取除き、未回折光を基板に達するように残してもよいことが分るだろう。回折光学式マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのアレイも対応する方法で使うことができる。各回折光学式ＭＥＭＳデバイスは、互いに対して変形して入射光を回折光として反射する格子を形成することができる複数の反射リボンを含むことができる。
【００３５】
更なる代替実施例は、極小ミラーのマトリックス配置を使用するプログラム可能ミラーアレイを含むことができ、適当な局部電界を印加することにより、または圧電作動装置を使うことにより、それらの各々を軸線周りに個々に傾斜することができる。やはり、これらのミラーは、マトリックスアドレス可能で、アドレス指定したミラーが入射放射線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し；この様にして、反射ビームをこれらのマトリックスアドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化する。必要なマトリックスアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。
【００３６】
上に説明した両方の場合に、個々に制御可能な素子のアレイは、一つ以上のプログラム可能ミラーアレイを含むことができる。ここで言及したようなミラーアレイについての更なる詳細情報は、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号、並びにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６を参照されたい。
【００３７】
プログラム可能ＬＣＤアレイも使うことができる。そのような構成の例は、米国特許第５，２２９，８７２号を参照されたい。
【００３８】
形態の予備バイアス、光学的近接補正形態、層変異技術および多重露出技術を使う場合、例えば、個々に制御可能な素子のアレイ上に“表示する”パターンは、基板の層にまたは基板の上に結局転写するパターンと実質的に違うことがあることを理解すべきである。同様に、基板上に結局創成するパターンは、個々に制御可能な素子のアレイ上に任意の一瞬間に作るパターンに対応することができない。これは、基板の各部分に作る結果パターンを、個々に制御可能な素子のアレイ上のパターンおよび／または基板の相対位置が変る与えられた期間または与えられた露出数に亘って形成する装置の場合であることができる。
【００３９】
この本文では、ＩＣの製造でリソグラフィ装置を使用することを具体的に参照することができるが、ここで説明するリソグラフィ装置は、例えば、ＤＮＡチップ、ＭＥＭＳ、ＭＯＥＭＳ、集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド等の製造のような、他の用途が有り得ることを理解すべきである。当業者は、そのような代替用途の関係で、ここで使う“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“基板”または“目標部分”と同義と考えてもよいことが分るだろう。ここで言及する基板は、露出の前または後に、例えば、トラック（典型的には基板にレジストの層を付け且つ露出したレジストを現像する器具）、または計測若しくは検査器具で処理することができる。該当すれば、この開示をそのようなおよび他の基板処理器具に適用することができる。更に、この基板を、例えば、多層ＩＣを創るために、一度を超えて処理することができ、それでここで使う基板という用語は既に多重処理した層を含む基板も指すことができる。
【００４０】
ここで使用する“放射線”および“ビーム”という用語は、紫外（ＵＶ）放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外（ＥＵＶ）放射線（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のような、粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含する。
【００４１】
ここで使う“投影システム”という用語は、例えば、使用する露出放射線に対して、または浸漬液の使用若しくは真空の使用のような他の要因に対して適宜、屈折性光学システム、反射性光学システム、および反射屈折性光学システムを含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。ここで使う“レンズ”という用語のどれも、より一般的な用語“投影システム”と同義と考えてもよい。
【００４２】
この照明システムも放射線の投影ビームを指向し、成形し、または制御するための屈折性、反射性、および反射屈折性光学要素を含む、種々の型式の光学要素も包含することができ、そのような要素も以下で集合的または単独に“レンズ”とも呼ぶことができる。
【００４３】
このリソグラフィ装置は、二つ（例えば、二段）以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”機械では、追加のテーブルを並列に使うことができ、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露出用に使うことができる。
【００４４】
このリソグラフィ装置は、投影システムの最終素子と基板の間のスペースを埋めるように、この基板を比較的屈折率の高い液体、例えば水に浸漬する型式でもよい。浸漬液をこのリソグラフィ装置の他のスペース、例えば、基板と投影システムの最初の素子との間にも加えてよい。浸漬法は、投影システムの開口数を増すためにこの技術でよく知られている。
【００４５】
更に、この装置は、（例えば、この基板に化学薬品を選択的に付けるためにまたはこの基板の表面構造を選択的に修正するために）流体と基板の被照射部分の間の相互作用を許容するために流体処理セルを備えることができる。
【実施例１】
【００４６】
（リソグラフィ投影装置）
図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は、照明システム（照明器）ＩＬ、個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭ、基板テーブル（例えば、ウエハテーブル）ＷＴ、および投影システム（“レンズ”）ＰＬを含む。この照明システムＩＬは、放射線（例えば、ＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを提供する。この個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭは、この投影ビームにパターンを付ける。一般的に、この個々に制御可能な素子のアレイの位置は、部材ＰＬに対して固定である。しかし、それは、その代りに部材ＰＬに関して正確に位置決めするために位置決め手段に結合することができる。この基板テーブルＷＴは、基板（例えば、レジストを塗被したウエハ）を支持し、且つこの基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために位置決め手段ＰＷに結合してある。投影システムＰＬは、投影ビームＰＢに与えたパターンを個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭによって基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像する。この投影システムは、個々に制御可能な素子のアレイをこの基板上に結像できる。その代りに、この投影システムは、個々に制御可能な素子のアレイの素子がシャッタとして作用する対象である２次線源を結像することができる。この投影システムは、例えば、これらの２次線源を形成し且つマイクロスポットを基板上に結像するために、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡとして知られる）も含むことができる。
【００４７】
一例で、この装置は、反射型である（即ち、個々に制御可能な素子の反射性アレイを有する）。別の例で、それは、例えば、透過型（個々に制御可能な素子の透過性アレイを備える）でもよい。
【００４８】
照明器ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線ビームを受ける。この線源とリソグラフィ装置は、例えば、線源がエキシマレーザであるとき、別々の存在であってもよい。そのような場合、この線源がリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射線ビームは、線源ＳＯから、例えば適当な指向ミラーおよび／またはビーム拡大器を含むビーム送出システムＢＤを使って、照明器ＩＬへ送られる。他の場合、例えば、線源が水銀灯であるとき、線源がこの装置の一部分であることができる。この線源ＳＯと照明器ＩＬは、もし必要ならビーム送出システムＢＤと共に、放射線システムと呼ぶことができる。
【００４９】
照明器ＩＬは、このビームの角強度分布を調整するための調整手段ＡＭを含むことができる。一般的に、この照明器の瞳面での強度分布の少なくとも外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側およびσ内側と呼ぶ）を調整できる。その上、照明器ＩＬは、一般的に、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この照明器は、その断面に所望の均一性および強度分布を有する、投影ビームＰＢと呼ぶ、放射線の状態調節したビームを提供する。
【００５０】
ビームＰＢは、次に、個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭと交差する。個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭで反射されてから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。位置決め手段ＰＷ（例えば、干渉計測定手段ＩＦを含む）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。
【００５１】
一例では、個々に制御可能な素子のための位置決め手段を、この個々に制御可能な素子のアレイＰＰＭの位置を、例えば走査中に、ビームＰＢの経路に関して正確に補正するために使うことができる。
【００５２】
物体テーブルＷＴの移動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（精密位置決め）を使って実現する。類似のシステムを使って個々に制御可能な素子のアレイを配置することもできる。投影ビームが、その代りに／それに加えて、可動であって、一方物体テーブルおよび／または個々に制御可能な素子のアレイが固定位置を採ることができて、必要な相対運動を得られることが分るだろう。フラットパネルディスプレイの製造に特に適用可能な、更なる代案として、基板テーブルおよび投影システムの位置が固定で、基板をこの基板テーブルに対して動かすように構成することができる。例えば、基板テーブルが基板をその全域に亘ってほぼ一定の速度で走査するためのシステムを備えることができる。
【００５３】
位置決め手段ＰＷは、基板Ｗの上面の個々の整列マークを検出するように構成した検出システムＤＳからの信号を受ける運動システム制御装置ＭＣによって制御する。その信号は、投影システムＰＬに対する基板Ｗの位置を示す。この検出システムからの対応する信号を、プログラム可能パターニング装置ＰＰＭの素子を制御する素子制御装置ＥＣへも提供する。
【００５４】
この発明によるリソグラフィ装置をここでは基板上のレジストを露出するためと説明するが、この発明は、この使用法に限定されず、この装置をレジストレス・リソグラフィで使うためにパターン化した投影ビームを投影するために使うことができることが分るだろう。
【００５５】
図示する装置は、五つの好適モードで使うことができる：
１．ステップモード：個々に制御可能な素子のアレイが全パターンを投影ビームに与え、それを目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一静的露出で）投影する。次基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動し、異なる目標部分Ｃをビーム露出できるようにする。このステップモードでは、露出領域の最大サイズが単一静的露出で結像する目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モード：個々に制御可能な素子のアレイが与えられた方向（“走査方向”、例えば、Ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがこの個々に制御可能な素子のアレイ上を走査させられ、同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率である。走査モードでは、露出領域の最大サイズが単一動的露出での目標部分の（非走査方向の）幅を制限し、一方走査運動の長さが目標部分の（走査方向の）高さを決める。
【００５６】
３．パルスモード：個々に制御可能な素子のアレイを本質的に固定し、パルス化した放射線源を使って全パターンを基板の目標部分Ｃ上に投影する。基板テーブルＷＴを本質的に一定速度で動かして投影ビームＰＢに基板Ｗを横切る線を走査させるようにする。個々に制御可能な素子のアレイ上のパターンを放射線システムのパルス間で必要に応じて更新し、これらのパルスは、連続する目標部分Ｃを基板上の必要な場所で露出するように時間が決めてある。従って、投影ビームは、基板Ｗのストリップに対して完全なパターンを露出するために基板を横切って走査できる。全基板を露出するまで１行ずつこのプロセスを繰返す。
４．連続走査モード：実質的に一定の放射線源を使い、個々に制御可能な素子のアレイ上のパターンを、投影ビームが基板を横切って走査し且つそれを露出するとき更新することを除いて、本質的にパルスモードと同じである。
【００５７】
５．画素格子結像モード：基板上に作るパターンを、スポット発生器によって作った、個々に制御可能な素子のアレイ上へ向けるスポットを順次露出することによって実現する。露出したスポットは、実質的に同じ形状を有する。基板上に、これらのスポットを実質的に格子状にプリントする。一例で、このスポットサイズは、プリントした画素格子のピッチより大きいが、露出スポット格子より遥かに小さい。プリントしたスポットの強度を変えることによって、パターンを実現する。露出フラッシュの間に、これらのスポットに関する強度分布を変える。
上に説明した使用モードの組合せおよび／または変形または全く異なった使用モードも使ってよい。
【実施例２】
【００５８】
図２は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を描く。図３は、本発明の一実施例による、図２の装置の側面図である。基板１の中央部を固定支持テーブル６によって支持する。この支持テーブル６は、それがフレーム３５に対してＸ方向にもＹ方向にも動かないという意味で固定である。作動システム４が支持テーブル６上で基板１を動かすように構成してある。
【００５９】
一例で、作動システム４は、基板１を一方向に（例えば、Ｙ方向の走査）だけ動かすように構成することができる。別の例で、作動システム４は、基板に二方向以上の制御可能な運動を与えるように構成することができる。例えば、それは、ＸおよびＹ方向の運動を与えることができ且つ基板の、例えば、Ｚ軸周りの制御可能な運動を与えるように構成することもできる。
【００６０】
基板１の上面１０は、個々の、分離不能の整列マーク２０のパターン２を備え、このパターンは、この基板の広範囲に亘って分布している。この例で、分離不能の整列マークは、小さいスポットまたはドット２０である。パターン２は、基板表面の一辺に沿って伸びる整列マークの第１列２１および基板の反対辺に沿って伸びる第２列２２を含む。この第１および第２列２１、２２は、互いに平行でありおよびパターン化すべき基板の領域１１の外部に且つ両側に配置してある（例えば、領域１１をパターン化領域と呼ぶこともできる）。フレーム３５がテーブル６によって支持された基板１の部分の上に配置してある。フレーム３５は、複合放射線ビームパターニングおよび投影システム３を支持する。このシステム３は、少なくとも一つのプログラム可能（即ち、制御可能）ビームパターニング装置およびパターン化したビームを基板上へ投影するための投影システムを含む。この複合システム３は、それでパターン化した放射線量を基板の幅を横切って伸びる領域へ送出する。
【００６１】
この実施例で、この装置は、カメラ５１（例えば、顕微鏡カメラ）を有する検出システム５も含み、カメラ５１、複合ビームパターニングおよび投影システム３からのパターン化したビームに露出する基板の領域の前で且つ両側でフレーム３５に取付けられている。。これらの顕微鏡カメラ５１は、各々個々の整列マーク２０を検出するように構成してあり、従って基板の両側の整列マークの列をモニタするように構成してある。顕微鏡カメラ５１は、パターン化したビーム３１に露出する基板の目標部分の前の位置で基板からの反射光Ｌを検出する。
【００６２】
整列マーク２０の二つの列２１、２２をモニタすることによって、この検出システムは、Ｙ方向の基板１の運動の表示をもたらすことが分るだろう。一例で、この検出システムは、垂直Ｘ方向の基板１のあらゆる変位の表示をもたらすために二つのライン２１、２２もモニタできるように構成してある。放射線パターンを基板の正しい部分上へ投影することを保証するために（最初の露出工程でか、または先に作ったパターン上へパターンを重ね合せるために後の露出工程で）、検出システムからの信号を使ってＹ方向の基板１の運動の速度を制御／調整することができ（例えば、粗補正をもたらすため）、および／または複合ビームパターニングおよび投影システム３でのビームのパターニングを制御することができる。
【００６３】
例えば、検出システムがＸ方向の移動が起ったことを示すならば、投影したパターンに対応する移動を与えるように、この検出システムからの信号を使ってこのビームパターニングおよび投影システムの制御可能素子への制御信号を調整することができる。
【００６４】
その上、またはその代りに、特定の時間に基板上へ投影する放射線ビームがＹ方向の基板の現位置で適当となるように、検出システムからの信号を使って制御可能素子へ送る制御データのタイミングを調整することができる。
【００６５】
この検出システムをＺ方向の基板１の回転を検出するためにも使え、及び個々の回転を補正するためにこの作動システムを制御でき、またはその代りこの回転を補正するためにこのビームパターニングを調整できることが分るだろう。
【実施例３】
【００６６】
図４は、本発明の一実施例による、個々の、分離不能の整列マークを検出するのに適した検出システムの一部を示す。基板１の一部は、その上面に分布した整列マーク２０のアレイを有する。これらの整列マークは、基板から異なる反射特性を有するように構成してある。この実施例で、検出システムは、放射線のビーム５２を提供する放射線源（この図には示さず）を含む。ビームスプリッタ５３を使い、この放射線を投影システム５４に供給する。システム５４は、ビーム拡大器装置を含む場合がある。次に投影システム５４は、このビームをレンズのアレイ５５へ供給する。これは、ある例で、普通マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）と呼ばれる種類のレンズアレイでもよい。このレンズアレイ５５は、この放射線ビームを基板表面上へ複数の放射線スポットとして集束する。この例で、整列マーク２０は、一般的に投影した放射線スポットのサイズと一致するサイズを有するように構成してある。基板およびレンズアレイ５５の下のあらゆる整列マークからの反射光を投影システム５４を通しおよびビームスプリッタ５３を介して検出装置５６へ向け回帰される。検出装置は、基板上の個々の整列マーク２０を検出できるような構造を有するＣＣＤアレイでもよい。検出装置５６は、基板作動システムの制御に使うためのおよび／または基板の領域を露出するためのビームをパターン化するために使うプログラム可能装置の素子の制御に使うための出力信号を提供する。
【００６７】
一例で、ビームスプリッタ５３、投影システム５４、およびレンズアレイ５５は、基板へパターン化した放射線量を供給するためのビームパターニングおよび投影システムに共通の部品でもよい。あるいは、それらは、このビームパターニングおよび投影システムと別のものでもよい。
【００６８】
図４のレンズアレイは、四つだけのレンズ部品を有するように示すが、これは図示を容易にするための単純化であることが分るだろう。一例で、このレンズアレイまたはＭＬＡは、数千の個々のレンズのアレイでもよい。
【実施例４】
【００６９】
図５は、本発明の一実施例に従って、専用整列形態のパターンが付けてある基板１の上面の図を示す。一例で、このパターンの独特の整列マークは、一般的に円形である。それらは、スポットまたはドットと呼んでもよい。これらの整列マークは、四列２１、２２、２３および２４に配置してあり、各列は、基板長さ（Ｙ方向の）のほぼ全体に渡って伸びる。この例で、各列は、基板長さの約９０％に及ぶ。全ての列を同数の整列マーク（この単純化した表現で１６）を有するとして示す。
【００７０】
他の例で、異なる列の整列マークの数は、それ自体異なることがあることが分るだろう。また、各列は、この図に示すより更に多くの整列マークを含むことができる。整列マークの数は、１００、１０００を上回ることができ、非常に大きな基板に対しては更に大きくてもよい。例えば、整列マークをそれらの間の平均距離約１０ｍｍで配置することができ、この場合平方メートル当り約１００００マーク（例えば、ドット）の密度になる。必要な重ね合せ精度と共に、二つの露出の間の変形などの基板の変形を考慮して勿論この密度を増減することもできる。
【００７１】
この実施例で、四列の整列マークは、互いに平行である。二列２１、２２が基板の片側（第１縁に隣接）に配置してあり、他の二列２３、２４がこの基板の反対側（第２縁に隣接）に配置してある。図２では、二列の整列マーク２０がこの基板に沿ってほぼ規則的間隔で配置してあった。対照的に、図５の各列で、隣接するマークの間の間隔は、基板に沿って所定の方法で変動するように配置してある。それで、基板をリソグラフィ法で露出するとき、隣接するスポットの間の間隔の測定値が投影装置に関してＹ方向の基板の位置についての情報を提供することができる。
【００７２】
第１列２１に注目し、且つ図で基板の左隅下部に示す整列マークから始め、Ｙ方向に基板に沿って進むと、マーク間の間隔がこの長さの第１部分に亘って次第に小さくなり、次にこの長さの第２部分に亘って次第に大きくなり、次にこの長さの第３および最終部分に亘って再び次第に小さくなる。説明目的で、第１列２１の五番目と六番目のマークの間の間隔を文字ｔによって表し、四番目と五番目のマークの間の間隔は２ｔであり、三番目と四番目のマークの間の間隔は３ｔであり、二番目と三番目のマークの間の間隔は４ｔであり、および一番目と二番目のマークの間の間隔は５ｔである。この列の長さに沿う間隔変動のこれと同じ一般的パターンを遥かに多数の整列マークを含む列に使うことができる。
【００７３】
変動する間隔は、マークの測定値により多くに位置情報を与えられるようにするが、一列だけを観測するならば、Ｙ方向の測定分解能もこの列の長さに沿って変動することが分るだろう。これを補償するために、第１列２１の隣の第２列２２が関連列で、その隣接するマーク間の間隔は、異なるが関連する所定の方法で変動する。
【００７４】
図５に示す例では、この第２列で、マーク間の間隔が次第に増加し、一方第１列に対するそれらは次第に減少し、逆もまた同様である。この第２の、関連列の間隔変動のパターンは、第１列のそれと同じと考えることができるが、１８０度位相外れしている。基板をパターン化するとき、この基板のＹ位置について更なる情報を提供するために、この第１および第２列２１、２２を同時にモニタできる検出システムを有することが望ましい。その測定の分解能は、この基板の長さに沿ってほぼ一定である。同様に、第３および第４列２３、２４が関連する。第３列２３に沿う間隔変動のパターンは、第４列２４のそれと位相外れしている。
【００７５】
多数の異なる検出システムを図５に示す整列マークのパターンを観測するために使うことができるが、このパターンは、特に均一レンズピッチＰのマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）を組込んだ検出システムと共に使うことを意図する。この例の第２および第３列２２、２３の間の間隔は、約（ｍ−０．１）Ｐであり、但しｍは整数である。第１および第４列２１、２４の間隔は、（ｍ＋２＋０．１）Ｐであり、第１および第２列ならびに第３および第４列２３、２４の間の間隔は、約１．１Ｐである。
【００７６】
一例で、この検出システムは、Ｙ方向に沿って四つのライン（即ち、最大＋Ｘおよび−Ｘ位置での二対のライン）の全てをモニタするように構成してあり、これらのラインのピッチ（Ｘ）は、Ｘのレンズアレイピッチ（Ｐ）と僅かに違う。この基板は、このＭＬＡを通して見て、四つのラインからの反射強度が等しいならば、適正な方法で整列される。それらが同じでないなら、Ｘで移動が残っているか、またはＸ方向に基板の膨張が起っている（例えば、熱膨張の結果として）。それで、基板がＹ方向に動くとき四つのライン全てをモニタするように適正に配置した検出システムを使うことによって、この基板のＹ位置およびＸ位置の両方についての表示を得ることができる。
【００７７】
上に説明した０．１のオフセットは、例に過ぎず、それで、勿論、他のオフセットを代替実施例で使うことができることが分るだろう。
【００７８】
一例で、図５のドットのパターンをレンズアレイの直ぐ前（および端）の顕微鏡カメラによるか、またはレンズアレイおよび基板からの反射光を観測するように配置した検出器によってモニタすることができる。基板が（このレンズアレイに関して）Ｙに動き、回転しおよび膨張する速度をモニタし、プログラム可能ビームパターニング装置（例えば、ディジタルミラー装置（ＤＮＤ））の露出パターンで絶えず調整することができる。これは、整列ドットからの強度パルスのパターンをモニタすることによって達成できる。関連ラインを使うことは、ピッチが増加する一つのラインとピッチが減少する一つのラインを並列におよび互いに隣り合せて持つことによって、各列の変動する整列マークピッチの関数として変動するＹ分解能に補償を施すことを可能にする。
【実施例５】
【００７９】
図６は、本発明の一実施例による、公称Ｘ方向に基板を整列するための手法を示す。この手法は、基板をこの基板の初めおよび終りに、または実際にその中間のある位置で位置付けるために使うことができる。この方法は、基板の幅を横切って伸びる、整列マーク２０の列２１を用意する工程を含む。各整列マークは、直線であり、これらのラインマークは、互いに平行で、それぞれこの基板に沿って伸びる（即ち、公称Ｙ方向に）。列２１のマーク間の間隔は、全て同じである。次に、このマークの列をピッチＰのレンズのアレイ（例えば、ＭＬＡ）を通して観測する。列２１の整列マークのピッチは、レンズアレイのピッチと僅かに違うように（例えば、それは約０．９Ｐでもよい）構成してある。この例で、各直線整列マーク２０の幅は、各レンズ５７のマイクロレンズ視野サイズ５８に相当する。このマーク２０の列２１をレンズアレイを通して観測するとき、列２１とレンズアレイのピッチが違う結果としてバーニヤ効果があり、従って最大強度を観測するレンズの位置は、Ｘ方向のマークの列の位置決めを示す。一例で、ある位置で最大反射強度を観測するとき、基板を投影システムのビームに関して正しく整列するように、マークの列２１を基板上に配置してある。
【実施例６】
【００８０】
図７は、本発明の一実施例による、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法を示す。基板１は、個々の、分離不能の整列マークのパターンが設けてあり、そのパターンは、この基板に沿って伸びる整列スポット２１、２２、２３、２４の複数の平行列、およびこの基板の幅を横切って伸びる直線整列マーク２５、２６、２７、２８の複数の平行列を含む。検出システム５がフレーム３５に取付けてあり、且つこの基板の全幅を横切る、両種類の、個々の整列マークを検出できる。フレーム３５に結合してあるのは、この基板幅の一部を横切って伸びる、複合ビームパターニングおよび投影システム３である。基板１を適正に動かしおよびこのビームパターニングおよび投影システム３のビームパターニング装置にある制御可能素子を適正に制御することによって、基板表面の目標領域１１および１２をパターン化する（即ち、所望の放射線量パターンをそれらに送出する）。検出システム５からの情報を使って、これらの放射線パターンが基板におよび何れかの先に書込んだ形態に関して正しく位置していることを保証する。これらの整列マークの幾つか（特に平行列２２および２３からのスポットの幾つか）は、目標領域１１、１２の内部に位置し、一方他は、これらのパターン化した領域の外部にある。
【実施例７】
【００８１】
図８は、本発明の一実施例による、リソグラフィ装置の一部を示す。長い基板１（その縦部分だけを示す）は、三つの列２１、２２、２３を含む、個々の整列スポットのパターンを備えている。この第１および第３列２１、２３は、この基板の縁部に沿って位置し、一方第２列２２は、一般的にこの基板の中央部に沿って伸びる。この基板は、ビームパターニングおよび投影装置のアレイを担持するフレーム３５を通過して動くように構成してある。このアレイは、この基板幅の一部を横切って伸びる。各装置３６は、制御可能素子のアレイを含むそれぞれのビームパターニング装置およびパターン化したビームを基板上へ投影するための投影システムを含む。検出システムがこれらの整列スポットの列をモニタするように構成してある。この検出システムは、整列マークの外側列をモニタするためにフレーム３５に対して固定位置に固定した検出器５１、および中央列２２をモニタするための可動検出器５７（公称Ｘ方向に可動）を含む。
【実施例８】
【００８２】
図９は、本発明の一実施例による、フレーム３５内に位置するビームパターニングおよび投影システムを示す。このビームパターニングおよび投影システムは、光“エンジン”３６のアレイを含み、その各々は、このビームをパターン化するための制御可能素子のそれぞれのアレイ、およびそれぞれのマイクロレンズアレイを含むそれぞれのビーム投影システムを含む。基板１は、複数の列２１〜２６を含む、整列マークのパターンを備えている。各光エンジン３６に対して少なくとも一つの列がある。この例では、別々の検出システムを有するのではなく、この目標領域全体に亘る露出パターンを形成するためにパターン化したビームを基板上に投影するために使うのと同じマイクロレンズアレイによって、整列マークの列を検出し且つモニタする。
【００８３】
この発明のある実施例では、基板の走査方向（例えば、Ｙ）の整列を、基板にこの基板のＸ方向の端に位置する、Ｙ方向に沿って周期的に変動するオンオフ・ドットを設けることによって達成できることが分るだろう。これらのドットのラインを、顕微鏡カメラのような適当な手段、または例えば、ＭＬＡによってモニタすることができる。基板の初めおよび終りでの走査方向に垂直な基板の整列は、マークをモニタするために使うレンズアレイのピッチと僅かに違うピッチでＸ方向に分離した、１組の線（例えば、長さ約１ｍｍの）を含む整列マークのパターンを設けることによって達成できる。このレンズアレイを通して見たときの、整列線からの反射光の強度がこのレンズアレイに関する基板の位置の正確な表示を与えることができる。この発明の実施例は、多くの異なる種類の基板（例えば、丸、四角、矩形等）に対して、基板の正確な整列を達成できるようにする。個々の、分離不能の整列マークのパターンを他の種類の整列マーク（例えば、回折格子を組込んだもの）に関連して使うことができる。
【００８４】
一つ以上の実施例および／または実例では、基板をパターン化できる前に予備整列しない走査が必要である。個々の整列マークのパターンを適切に検出することによって基板を直ちに適正な位置に置いて露出を開始することができる。
【００８５】
一つ以上の実施例および／または実例では、基板の縁で小さい表面領域しか必要ない（整列マークのパターンの位置付け用に）。
【００８６】
一つ以上の実施例および／または実例では、独特の整列マークが小さいので、これらのマークを目標領域に内部で（例えば、ＬＣＤデバイスの中央で）使うことができる。それらは、終局的に完成したデバイスで見ることが出来ない。これは、特に大型フラットパネルディスプレイスクリーンの生産に有用である。個々の、分離不能の整列マークをパネル有効面積内部に配置することは、デバイス生産中にパターンの重ね合せを先行技術の装置より精度よく制御できるようにする。
【００８７】
一つ以上の実施例および／または実例では、基板上の規則的位置のマークを測定することによって重ね合せを制御できる。一つ以上の列を使用することができる。粗補正は、基板の走査速度を調整することによって行うことができる。微細補正（Ｘの、Ｙの、Ｚの回転、倍率誤差等）は、結像アレイを動かすか、またはこのアレイ上の像を変える（即ち、ビームをパターン化する制御可能素子を制御するデータを調整する）ことによって行うことができる。
【００８８】
整列マークを列に配置したが、整列マークの他のパターンを使えることが分るだろう。必ず必要なのは、マークを作る位置が分っていることである。例えば、整列マークは、基板上の、終局的に完成したデバイスでデバイス層によって覆われない位置にある。言換えれば、整列マークは、終局デバイスの“フラット領域”と一致する場所に位置する。それで、整列スポットの列を基板に沿って規則的間隔で単純に配置するのではなく、マーク間の間隔を、デバイスラインまたはトラックと干渉が全くないか、最小であるように調整することができる。言換えれば、整列マークの少なくとも幾つかの位置は、目標領域の内部にあることができるが、デバイス構造体を作ることになっている領域を避けるように選んである。
【００８９】
デバイス形態との干渉を避けるもう一つの手法は、整列形態のサイズ若しくは向きを調整することか、または基板がどんどん動くときに整列マークを観測するとき、デバイス情報が来ないことが確実なものとして選んだ、限られた時間窓内でデータを処理することである。
【００９０】
一例で、基板の処理の初めから終りまでの間、全ての整列マークに対して最適位置を提供できない場合、第２のまたは更なる組の整列マーク（例えば、スポット）をこのデバイスの新しい平面領域に配置する。
（結論）
【００９１】
本発明の種々の実施例を上に説明したが、それらは、例としてだけ呈示し、限定ではないことを理解すべきである。当業者には、この発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細に種々の変更を施すことができることは明白だろう。それで、本発明の幅および範囲は、上に説明した実施例のどれによっても制限されるべきでなく、以下の請求項およびそれらの同等物によってのみ定義されるべきである。
【００９２】
詳細な説明の節は、請求項の解釈に使うことを意図し、概要および要約の節は意図しないことを理解すべきである。この概要および要約は、発明者が企図する本発明の実施例の一つ以上を示すことができるが、全てはできないので、本発明および添付の請求項をどの様にも限定することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を描く。
【図２】本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を描く。
【図３】本発明の一実施例による、図２の装置の側面図である。
【図４】本発明の一実施例による、リソグラフィ装置に使うための検出システムの一部を描く。
【図５】本発明の一実施例による、整列マークのパターンを付けた基板を描く。
【図６】本発明の一実施例による、整列マークの検出を描く。
【図７】本発明の一実施例による、リソグラフィ装置を描く。
【図８】本発明の一実施例による、リソグラフィ装置を描く。
【図９】本発明の一実施例による、リソグラフィ装置を描く。
【符号の説明】
【００９４】
１  基板
２  パターン
３  ビームパターニングおよび投影システム
４  作動システム
５  検出システム
１１  目標領域
１２  目標領域
２０  整列マーク
２１  整列マークの列
２２  整列マークの列
２３  整列マークの列
２４  整列マークの列
２５  整列マークの列
２６  整列マークの列
２７  整列マークの列
２８  整列マークの列
３１  パターン化したビーム
５１  カメラ
５５  レンズアレイ
５６  検出器
Ｃ  目標部分
ＤＳ  検出システム
ＥＣ  制御装置
ＩＬ  照明システム
Ｌ  反射光
ＭＣ  制御装置
ＰＢ  放射線ビーム
ＰＬ  投影システム
ＰＰＭ  個々の制御可能な素子のアレイ
ＰＷ  位置決め手段
Ｗ  基板
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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