(57)【要約】【課題】Ｚ方向オフセットおよび斜光照明によるマスク対象物シフトのＹ方向位置補正を提供すること。【解決手段】反射型リソグラフィ投影機器において、光軸に沿ってマスクのパターン表面の位置が変動することによって生じるマスクのパターン像の走査方向のシフトを、マスクおよび／または基板の相対位置を走査方向にシフトすることによって補正する。マスクおよび／または基板の相対位置を光軸の周りに回転することによって、像回転誤差の補正を行うこともできる。リソグラフィ投影機器にマスクを設置した後で、干渉計によって光軸に沿ったマスクのパターン表面の位置の変動を求めることができる。これらの変動をマッピングし記憶して、リソグラフィ投影機器を制御することができる。【選択図】図４
2004312002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射投影ビームを提供するように構成され配置された放射システムと、
パターン表面を含み、所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン化するように構成され配置された反射型パターン化装置を支持するように構成され配置された支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
前記基板の目標部分上に前記パターン化されたビームを投影するように構成され配置された投影システムとを備えるリソグラフィ投影機器であって、前記支持構造および前記基板テーブルが第１方向に相互に移動可能であり、前記パターン表面の位置の前記第１方向に直交する第２方向の変動を、前記パターン化装置の位置の前記第１方向の調整、前記基板位置の前記第１方向の調整、前記第２方向に平行な軸の周りの前記基板の回転、および前記第２方向に平行な前記軸の周りの前記パターン化装置の回転のうち少なくとも１つを行うことによって補正する、機器。
【請求項２】
前記パターン表面の前記位置の前記第２方向の前記変動を求めるように構成され配置された干渉計システムをさらに備える、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記干渉計システムが、前記投影システムに対する相対的な前記パターン表面の前記位置を求める２つの干渉計を含む、請求項２に記載の機器。
【請求項４】
前記パターン化装置および前記基板の前記位置を前記第１方向にΔＹ＝ΔＺ×ｔａｎαの量だけ相互に調整し、ΔＺが前記パターン表面の前記位置の前記第２方向の変動であり、αが前記パターン化装置上での前記投影ビームの入射角である、請求項１に記載の機器。
【請求項５】
前記パターン化装置および前記基板の前記位置を相互に調整することが、前記パターン化装置および前記基板が相互に移動する間に、前記パターン化装置および前記基板の少なくとも１つの速度を調整することを含む、請求項４に記載の機器。
【請求項６】
前記第２方向に平行な前記軸の周りで前記基板を回転することが、前記基板をΔθｚｗ＝±ｔａｎα×（ΔＺ２−ΔＺ１）／ｄの量だけ回転することを含み、αが前記パターン化装置上での前記投影ビームの入射角、ΔＺ１が前記パターン表面の位置の前記第２方向の第１変動測定値、ΔＺ２が前記パターン表面の位置の前記第２方向の第２変動測定値、ｄが前記第１および第２方向に直交する第３方向のΔＺ１およびΔＺ２の２つの測定位置間の距離である、請求項１に記載の機器。
【請求項７】
パターン化装置、基板およびミラーを第１方向に同期して移動させながら、パターン表面を含む反射型パターン化装置上に形成されたパターンを、所定の角度で前記パターン化装置上に入射する投影ビームを投影システムにより投影することによって、放射感受性材料を被覆した基板上に転写する方法であって、
前記パターン表面の位置の前記第１方向に直交する第２方向の変動を求めるステップと、
前記パターン化装置の少なくとも１つの位置を前記第１方向に調整し、前記基板の位置を前記第１方向に調整し、前記ミラーの位置を前記第１方向に調整し、前記第２方向に平行な軸の周りで前記基板を回転して、焦点面からの前記パターンの前記位置の前記変動を補正するステップとを含む、方法。
【請求項８】
前記パターン表面の前記位置の前記変動を求めることが、前記投影システムに対する相対的な前記パターン化装置の位置を求めることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記パターン化装置、前記基板および前記ミラーの前記位置を前記第１方向に相互に調整することが、前記相対位置をΔＹ＝ΔＺ×ｔａｎαの量だけ調整することを含み、ΔＺが前記焦点面からの前記パターンの前記変動の量であり、αが前記パターン化装置上での前記投影ビームの前記入射角である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記パターン化装置、前記基板および前記ミラーの前記位置を相互に調整することが、前記パターン化装置、前記基板および前記ミラーが相互に移動する間に、前記パターン化装置、前記ウェハおよび前記ミラーの少なくとも１つの速度を調整することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記軸の周りで前記基板を回転することが、前記基板をΔθｚ＝±ｔａｎα×（ΔＺ２−ΔＺ１）／ｄの量だけ回転することを含み、αが前記パターン化装置上での前記投影ビームの前記入射角、ΔＺ１が前記パターン表面の前記第２方向の第１変動測定値、ΔＺ２が前記パターン表面の前記第２方向の第２変動測定値、ｄが前記第１および第２方向に直交する第３方向の２つの変位測定装置間の距離である、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも部分的に放射感受性材料の層で覆われた基板を提供するステップと、
放射システムを使用して放射投影ビームを提供するステップと、
パターン化装置を使用して前記投影ビームの横断面にパターンを付与するステップと、
ミラーを含む投影システムを使用して、放射感受性材料の前記層の目標部分上に前記パターン化された放射ビームを投影するステップと、
前記パターン化装置の位置の第１方向の調整、前記基板位置の前記第１方向の調整、前記ミラー位置の前記第１方向の調整、および前記第１方向に直交する第２方向に平行な軸の周りの前記基板テーブルの回転のうち少なくとも１つを行うステップとを含む、デバイスを製造する方法。
【請求項１３】
放射投影ビームを提供するように構成され配置された放射システムと、
パターン表面を含み、所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン化するように構成され配置された反射型パターン化装置を支持するように構成され配置された支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
前記基板の目標部分上に前記パターン化されたビームを投影するように構成され配置された、ミラーを含む投影システムとを備えるリソグラフィ投影機器であって、前記支持構造、前記基板テーブルおよび前記ミラーが第１方向に相互に移動可能であり、前記パターン表面の位置の前記第１方向に直交する第２方向の変動を、前記パターン化装置の位置の前記第１方向の調整、前記基板位置の前記第１方向の調整、前記ミラー位置の６自由度のうち少なくとも１つにおける調整、前記第２方向に平行な軸の周りの前記基板の回転、および前記第２方向に平行な前記軸の周りの前記パターン化装置の回転のうち少なくとも１つを行うことによって補正する、機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ投影機器の基板上に形成されるパターンの投影像が、機器の光軸に沿ってマスク・パターン表面の位置が変動することによってシフトするのを補正することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで使用する「パターン化装置」という用語は、入射する放射ビームに、基板の目標部分に生成すべきパターンに相当するパターン化した横断面を付与するのに使用することができる装置を指すと広く解釈すべきである。ここでは、「光バルブ」という用語を使用することもできる。一般に、このパターンは、集積回路その他のデバイスなど、目標部分に生成するデバイスの特定の機能層に相当する。このようなパターン化装置の実施例はマスクである。リソグラフィではマスクの概念は周知のものであり、マスクには、２値型、交互配置位相シフト型、ハーフトーン位相シフト型ならびに様々なハイブリッド型などのマスク・タイプが含まれる。こうしたマスクを放射ビーム中に配置することにより、マスク上のパターンに従って、マスク上に入射する放射を選択的に（透過性マスクの場合は）透過または（反射性マスクの場合は）反射させる。マスクの場合、一般に、支持構造は、入射する放射ビーム中で所望の位置にマスクを保持し、所望の場合にはマスクがビームに対して相対的に移動できるようにするマスク・テーブルである。
【０００３】
パターン化装置の別の実施例は、プログラム可能なミラー・アレイである。このようなアレイの一実施例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス状にアドレス可能な表面である。こうした機器の基礎となる基本原理は、たとえば、反射面のアドレスされた区域は入射光を回折光として反射し、アドレスされない区域は入射光を非回折光として反射することである。適当な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光から除去し、回折光のみを後に残すことができる。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。プログラム可能なミラー・アレイの代替実施例では、適切な局所電界を印加するか、あるいは圧電アクチュエータ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ミラーを使用する。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可能であり、そのためアドレスされたミラーは、アドレスされないミラーとは異なる方向に、入射する放射ビームを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。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子回路を用いて行うことができる。上記いずれの状況でも、このようなパターン化装置は、１つまた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、たとえば、米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号ならびにＰＣＴ公開ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号に示されている。プログラム可能なミラー・アレイの場合、支持構造は、たとえばフレームまたはテーブルとして実施することができ、必要に応じて、固定または移動可能とすることができる。
【０００４】
パターン化装置の別の実施例は、プログラム可能なＬＣＤアレイである。このような構造の一実施例が、米国特許第５，２２９，８７２号に示されている。上記の場合と同様に、この場合の支持構造も、たとえばフレームまたはテーブルとして実施することができ、必要に応じて、固定または移動可能とすることができる。
【０００５】
簡単にするために、本明細書の残りの部分のある個所では、マスクおよびマスク・テーブルを含む実施例を具体的に取り上げる。しかし、こうした例で論じる一般原理は、上記パターン化装置のより広い状況の中で理解すべきである。
【０００６】
リソグラフィ投影機器は、たとえばＩＣ（集積回路）の製造に使用することができる。この場合、パターン化装置により、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、これらのパターンを、放射感受性材料（レジスト）の層を被覆した基板（シリコン・ウェハ）上の（たとえば１つまたは複数のダイを含む）目標部分上に結像させることができる。一般に、１枚のウェハは、投影システムによって１度に１つずつ次々に照射される隣接した目標部分からなる回路全体を含む。マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を用いる現在の機器では、２つの異なるタイプの機械を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機器では、１回でマスク・パターン全体を目標部分上に露光することによって各目標部分を照射する。一般に、このような機器をウェハ・ステッパと称する。一般にステップ・アンド・スキャン機器と称する代替機器では、投影ビーム下で所与の基準方向（「走査」方向）にマスク・パターンを順次走査することによって各目標部分を照射し、この方向と平行または逆平行に基板テーブルを同期走査する。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般に１未満）を有するので、基板テーブルを走査する速度Ｖは、マスク・テーブルを走査する速度のＭ倍となる。ここで述べたリソグラフィ装置に関するより多くの情報は、たとえば、米国特許第６，０４６，７９２号に示されている。
【０００７】
リソグラフィ投影機器を使用する周知の製造プロセスでは、少なくとも部分的に放射感受性材料（レジスト）の層で覆われた基板上に、（たとえばマスク内の）パターンを画像形成する。この画像形成の前に、プライミング、レジスト被覆およびソフト・ベークなど様々な手順に基板をかけることがある。露光後、この基板を、ＰＥＢ（露光後ベーク）、現像、ハード・ベークおよび画像形成したフィーチャの測定および／または検査など他の手順にかけることがある。この一連の手順をベースとして用いて、デバイスたとえばＩＣの個々の層のパターン形成を行う。次いで、このようにパターン形成された層を、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨など様々な処理にかけることができる。これらの処理はどれも、個々の層を完成させるためのものである。いくつかの層が必要な場合には、それぞれの新しい層ごとにこの手順全体またはその変形を繰り返さなければならない。様々な層をできるだけ正確に重ね合わせて（並置して）積み重ねるようにすることが重要である。そのために、ウェハ上の１つまたは複数位置に小さな基準マークを設けて、ウェハ上で座標系の原点を定義する。光学的かつ電子的な装置と基板ホルダ位置決め装置を併用して（以下、「位置合わせシステム」と称する）、既存の層上に新しい層を並置しなければならないたびにこのマークを配置し直すことができ、位置合わせ基準として用いることができる。最終的に、デバイス・アレイが基板（ウェハ）上に得られる。次いで、これらのデバイスを、ダイシングまたはソーイングなどの技術によって互いに分離し、その後、個々のデバイスのキャリア上への実装、ピンへの接続などを行うことができる。こうした工程に関するさらなる情報は、たとえば、Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ著の書籍「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．、ＩＳＢＮ  ０−０７−０６７２５０−４、１９９７年から入手することができる。
【０００８】
半導体デバイスの集積度を増し、ムーアの法則についてゆくためには、２５〜１００ｎｍの実効最小線幅を印刷することができるリソグラフィ投影機器を提供する必要があろう。１９３ｎｍおよび１５７ｎｍを用いる現在入手可能なフォトリソグラフィ機器は、周知のＲ＝ｋ１×λ／ＮＡの式による（ｎｍで表した）分解能を有するパターン・フィーチャを生成することができる。ただし、Ｒは分解能、ｋ１は使用する放射感受性材料（レジスト）によって決まる定数、λは放射波長、ＮＡは開口数である。ｋ１の下限値は０．２５であり、現在、０．８５のＮＡを有するリソグラフィ投影機器が入手可能である。光学設計が難しいことから、ＮＡを大きくすることは難しい。一般に、ｋ１およびＮＡは限界に達しているとみなされており、リソグラフィ投影機器の分解能を小さくする能力、すなわちより小さなパターン・フィーチャを印刷する能力は、放射波長λを短くすることに依存していると思われる。
【０００９】
位相シフト・マスク、光学的な近接効果補正、超解像を補助するフィーチャおよび軸外照明などの分解能増強技術により、１９３および１５７ｎｍ放射を用いるリソグラフィ投影機器では、１００ｎｍの分解能のパターン・フィーチャを印刷することができるようになった。１００ｎｍ未満のパターン・フィーチャを印刷するために、しばしばＥＵＶ（極紫外）と称する５〜１５ｎｍの波長を有する軟Ｘ線領域の放射を用いたリソグラフィ投影機器の開発が現在進められている。
【００１０】
リソグラフィ投影機器にＥＵＶ放射を用いると、いくつかの問題が生じる。ＥＵＶ放射は空気を含めてあらゆる材料に吸収される。ＥＵＶ放射源、照明システム、投影システム、マスク（レチクル）およびマスク・テーブル、ならびに基板（ウェハ）および基板テーブルを真空中に配置して、ＥＵＶ投影ビームの吸収を防がなければならない。ＥＵＶ放射が吸収されずに効率的に透過することができるマスク形成材料が存在しないので、ＥＵＶリソグラフィ投影機器では反射性マスクを使用する。ＥＵＶ放射用のビーム・スプリッタを準備することも難しい。したがって、マスクに対してＥＵＶ投影ビームを斜めに放射し、それによって、反射ビームが、照明システムの光学系に遮断されずに投影系に到達することができることが必要である。
【００１１】
マスクに対して投影ビームを斜めに放射するので、マスクのパターン面ではテレセントリックにならない。光（Ｚ）軸に沿ってマスクが変位すると、倍率が変化し、露光区域が走査（Ｙ）方向に変位して、ウェハ上で像の位置が変化する。マスク・パターンのＺ方向の変動には、いくつかの原因がある。
【００１２】
Ｚ方向の変動の原因の１つは、マスクの非平坦性である。図２を参照すると、平坦でないマスクＭＡ１により、点Ｂに角度α（たとえば５０ｍｒａｄ）でマスクＭＡ１上に入射する投影ビームＰＢが反射するところが示されている。投影ビームＰＢは、マスクＭＡ１から反射し、放射感受性材料（フォトレジスト）ＲＳＭを被覆したウェハＷ上に至る。簡単にするため、投影システムは割愛する。点Ｂは、マスクが全く平らな場合に結像するはずの点Ａから距離ΔＹＭＡ＝ｔａｎα×ΔＺだけ変位する。このマスクの非平坦性により、ウェハ上でマスク・パターン像がΔＹＷ＝±ｔａｎα×ΔＺ／Ｍの量だけシフトする。ただし、Ｍは、（図示しない）投影システムの倍率であり、ΔＹＷの量の符号は、投影システムの像反転特性によって決まる。ウェハ上でのパターン像のシフトΔＹＷにより、半導体製造工程でオーバレイ（重ね合わせ）誤差が生じる。最小線幅寸法が１００ｎｍの半導体デバイスでは、最大オーバレイ誤差は３０ｎｍ以下である。Ｚ方向の変動以外のオーバレイ誤差の原因には、マスクとウェハの間の位置決め／位置合わせ精度、ステップ送り精度を含むウェハ・ステージの位置決め精度、および約１０ｎｍのオーバレイ誤差が生じ得る投影システムの歪みが含まれる。
【００１３】
ＥＵＶリソグラフィ機器におけるＺ方向の変動の別の原因は、パターン化した表面の反対側の裏面を介してマスクを載せる必要があることである。マスクは真空中に収容しなければならないので、たとえば静電チャックによってマスク裏面でマスクをクランプしなければならない。真空を使用する必要がないリソグラフィ機器では、マスクのパターン面と取付け面は同じである。そのため、マスクの焦点面は、マスク・ステージのプラテン面に確定される。したがって、６自由度すべてにおけるマスク・ステージ位置がわかると、６自由度すべてにおけるマスクのパターン化した表面がわかる。ＥＵＶリソグラフィ機器で必要とされるとおりに、マスクをその裏面上でクランプすると、マスク・ステージ位置に対するマスク焦点面位置はマスクの平坦性、マスクの厚さおよびマスクの厚さ変動の関数になる。さらに、マスク焦点面のところで視野絞りとしてフレーミング・ブレードが用いられ、現在の面外れゲージでは、マスク焦点面の決定が難しくなる。
【００１４】
図３を参照すると、（破線で示すように）Ｚ方向にΔＺだけ変位したマスクＭＡ２により、点Ｃの像がΔＹＭＡ＝ｔａｎα×ΔＺだけシフトして点Ｄになる。マスクＭＡ２の非平坦性と、ＸおよびＹ軸の周りのマスクＭＡ２の回転により、Ｚ方向の変動およびＹ（走査）方向のパターン像のシフトも生じる。マスクＭＡ２のＺ方向変位により、ウェハ上のマスク・パターン像がΔＹＷ＝±ｔａｎα×ΔＺ／Ｍの量だけシフトする。ただし、Ｍは、（図示しない）投影システムの倍率であり、ΔＹＷの量の符号は、投影システムの像反転特性によって決まる。
【００１５】
簡単にするため、以下では、投影システムを「レンズ」と称する。ただし、この用語は、たとえば、屈折光学系、反射光学系および反射屈折系を含めて、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。また、放射システムは、これらの設計タイプのいずれかに従って動作し、それによって、放射投影ビームを方向づけ、整形し、あるいは制御する構成要素を含む。下記では、このような構成要素も総称してあるいは単独で「レンズ」と称する。さらに、このリソグラフィ機器は、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものとすることができる。このような「マルチ・ステージ」型の装置では、これら追加のテーブルを並行して使用することもできるし、１つまたは複数のテーブル上で準備ステップを実行しながら、１つまた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。２ステージ型のリソグラフィ機器が、たとえば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の一態様は、リソグラフィ投影機器の光軸に沿ってパターン面が変動することによって生じる、マスク上のパターンの像の走査方向のシフトを補正することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、上記その他の態様は、放射投影ビームを提供するように構成され配置された放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するように構成され配置されたパターン化装置を支持するように構成され配置された支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、基板の目標部分上にパターン化されたビームを投影するように構成され配置された、ミラーを含む投影システムとを備え、支持構造、基板テーブルおよびミラーが第１方向に相互に移動可能であり、パターン表面の位置の第１方向に直交する第２方向の変動を、パターン化装置の位置の第１方向の調整、基板位置の第１方向の調整、ミラー位置の第１方向の調整、および第２方向に平行な軸の周りの基板テーブルの回転のうち少なくとも１つによって補正するリソグラフィ機器において実現される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、パターン化装置、基板およびミラーを第１方向に同期して移動させながら、パターン表面を含む反射型パターン化装置上に形成されたパターンを、所定の角度でパターン化装置上に入射する投影ビームを投影システムにより投影することによって、放射感受性材料を被覆した基板上に転写する方法が提供される。この方法は、パターン表面の位置の第１方向に直交する第２方向の変動値を求めるステップと、パターン化装置の少なくとも１つの位置を第１方向に調整し、基板の位置を第１方向に調整し、ミラーの位置を第１方向に調整し、第２方向に平行な軸の周りで基板を回転して、焦点面からのパターン位置の変動を補正するステップとを含む。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、少なくとも部分的に放射感受性材料の層で覆われた基板を提供するステップと、放射システムを使用して放射投影ビームを提供するステップと、パターン化装置を使用して投影ビームの横断面にパターンを付与するステップと、放射感受性材料の層の目標部分上にパターン化した放射ビームを投影するステップと、パターン化装置の位置の第１方向の調整、基板位置の第１方向の調整、ミラー位置の第１方向の調整、第１方向に直交する第２方向に平行な軸の周りの基板テーブルの回転のうち少なくとも１つを行うステップとを含む、デバイスを製造する方法が提供される。
【００２０】
本明細書では、ＩＣの製造において本発明による機器を使用することについて具体的に参照するが、このような機器は他の多くの応用が可能であることを明確に理解されたい。たとえば、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導／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使用することができる。こうした代替応用例の状況では、本明細書で用いる「レチクル」、「ウェハ」または「ダイ」という用語を、それぞれ「マスク」、「基板」および「目標部分」というより一般的な用語で置き換えて考えるべきであることが当業者には理解されよう。
【００２１】
この文章では、「放射」および「ビーム」という用語は、（たとえば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）紫外放射、および（たとえば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ＥＵＶ（極紫外放射）、ならびにイオン・ビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含めて、あらゆるタイプの電磁放射を包含するものとして用いる。
【００２２】
次に、添付の概略図面を参照して、単なる実施例として本発明の実施例を説明する。
【００２３】
図では、対応する参照記号は、それに対応する部品を示す。
【実施例】
【００２４】
図１に、本発明の実施例によるリソグラフィ投影機器１を概略的に示す。機器１は、ベース・プレートＢＰと、放射投影ビームＰＢ（たとえばＥＵＶ放射）を供給するように構成され配置され、この特定の例では放射源ＬＡも備える放射システムＥｘ、ＩＬと、マスクＭＡ（たとえばレチクル）を保持するように構成され配置されたマスク・ホルダを備え、投影システムまたはレンズＰＬに対してマスクを正確に位置決めする第１位置決め装置ＰＭに連結された第１対象物（マスク）テーブルＭＴと、基板Ｗ（たとえばレジストを被覆したシリコン・ウェハ）を保持するように構成され配置された基板ホルダを備え、投影システムＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２位置決め装置ＰＷに連結された第２対象物（基板）テーブルＷＴとを備える。投影システムまたはレンズＰＬ（たとえばミラー群）は、基板Ｗの（たとえば１つまたは複数のダイを含む）目標部分Ｃ上に、マスクＭＡの照射部分を結像するように構成され配置される。
【００２５】
ここで示すように、この機器は、反射タイプの（すなわち、反射型マスクを有する）ものである。しかし、一般に、たとえば透過型マスクを備えた透過タイプのものとすることもできる。あるいは、この機器には、別の種類のパターン化装置、たとえば上記で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイを使用することもできる。
【００２６】
放射源ＬＡ（たとえば、放電またはレーザにより生成されるプラズマ源）は、放射ビームを生成する。このビームを、直接、あるいは、たとえばビーム・エキスパンダＥｘなどの調節装置を通した後で、照明システム（照明器）ＩＬ内に供給する。照明器ＩＬは、（一般に、それぞれ外側σおよび内側σと称する）ビーム強度分布の外側および／または内側半径方向範囲を設定する調節手段ＡＭを含み得る。一般に、照明器ＩＬは、統合器ＩＮおよびコンデンサＣＯなど様々な他の構成要素をさらに備える。このようにして、マスクＭＡ上に入射するビームＰＢの横断面に、所望の均一性および強度分布が得られる。
【００２７】
図１に関して、放射源ＬＡが、たとえば水銀ランプであるときにしばしばそうであるように、リソグラフィ投影機器のハウジング内に放射源ＬＡを置くことができるが、リソグラフィ投影機器から放射源ＬＡを離し、放射源ＬＡが生成する放射ビームを（たとえば適当な方向づけミラーを用いて）機器内に導入することもできることに留意されたい。後者の状況が生じるのは、しばしば放射源ＬＡがエキシマ・レーザのときである。本発明はいずれの状況も包含する。
【００２８】
その後、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上で保持されたマスクＭＡに当たる。ビームＰＢは、マスクＭＡを横切り、レンズＰＬを通過して基板Ｗの目標部分Ｃ上に結像する。第２位置決め装置ＰＷおよび干渉計ＩＦを用いて、基板テーブルＷＴを正確に移動させ、たとえば、ビームＰＢの経路内に異なる目標部分Ｃを位置決めすることができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭを使用して、たとえば、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、あるいは走査中に、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、対象物テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、（粗い位置決め用の）長ストローク・モジュールおよび（精密位置決め用の）短ストローク・モジュールを用いて行われるが、図１にはこれらのモジュールを明示的に示していない。ただし、（ステップ・アンド・スキャン機器と異なり）ウェハ・ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータだけに連結するか、あるいは固定とすることができる。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク位置決めマークＭ１、Ｍ２および基板位置決めマークＰ１、Ｐ２を用いて位置決めすることができる。
【００２９】
図に示す機器は、下記の２つの異なる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は本質的に固定したまま、目標部分Ｃ上にマスク像全体を１回で、すなわち１回の「フラッシュ」で投影する。次いで、基板テーブルＷＴをＸ方向および／またはＹ方向に移動して、ビームＰＢで異なる目標部分Ｃを照射することができる。
２．スキャン・モードでは、所与の目標部分Ｃが１回の「フラッシュ」で露光されない点を除き、本質的に同じ状況が当てはまる。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」、たとえばＹ方向）に速度ｖで移動可能であり、それによって、投影ビームＰＢがマスク像の上を走査する。それと並行して、基板テーブルＷＴが同時に同方向または反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで移動する。ただし、ＭはレンズＰＬの倍率（通常、Ｍ＝１／４または１／５）である。このようにして、解像力を損なわずに比較的大きな目標部分Ｃを露光することができる。
【００３０】
図４を参照すると、投影ビームＰＢは、照明システムＩＬのミラーＭによって反射して、マスクＭＡ上に入射する。投影システムＰＬに対する相対的なマスク表面位置を測定するために１対の干渉計ＩＦＺを構成する。干渉計は、投影システム以外、たとえばベース・プレート上でリソグラフィ投影機器に装着することができることを理解されたい。マスクＭＡが照明されたスリットＩＬＳを走査する間に、マスク・パターン区域ＭＰのすぐ外側のマスクＭＡのトラックＴの位置を測定する１対の干渉計ＩＦＺを用いて、マスク表面の非平坦性またはＺ高さ位置変動をマッピングすることができる。図４では、照明されたスリットのパターンを弧状に示すが、照明されるスリットは他の形状のものを用いることができることが当業者には理解されよう。このマップは、リソグラフィ投影機器１の動作を制御するコントローラのメモリに記憶することができる。たとえば、残りの自由度におけるマスク位置を求める追加の干渉計を使用することによって、６自由度すべてにおいてマスクの位置を求め、このマップからマスク焦点面を決定することができる。
【００３１】
マッピングしたマスク位置誤差ΔＺを、ΔＺ＝（ΔＺ１＋ΔＺ２）／２と定義する。ただし、ΔＺ１およびΔＺ２は、干渉計ＩＦＺで測定したトラックＴの誤差である。マスクにおけるパターンのシフトをΔＹＭＡ＝ｔａｎα×ΔＺ、ウェハ上のパターンのシフトをΔＹＷ＝±ｔａｎα×ΔＺ／Ｍと定義する。ただし、Ｍは、投影システムＰＬの倍率であり、ΔＹＷの量の符号は、投影システムＰＬの像反転特性によって決まる。パターン・シフトΔＹは、マスク・テーブルＭＴをΔＹＭＡに等しい量だけ移動させるか、ウェハ・テーブルＷＴをΔＹＷに等しい量だけ移動させるか、あるいは、マスク・テーブルＭＴおよびウェハ・テーブルＷＴをそれぞれ、パターンのシフトを補正する量だけ移動させることによって補正することができる。
【００３２】
斜光マスク照明を用いるので、ＸＺ面内でマスク・パターン表面が回転すると、ＸＹ（ウェハ）面内のウェハＷ上でマスク・パターンの投影像の回転誤差が生じることになる。ウェハ面における投影像の回転誤差をΔθｚｗ＝±ｔａｎα×Δθｙと定義する。ここで、Δθｙは、マッピングしたマスク回転誤差であり、Δθｙ＝（ΔＺ２−ΔＺ１）／ｄと定義する。ただし、ｄは干渉計ＩＦＺのＸ軸方向の間隔である。投影システムＰＬの倍率は、像回転誤差Δθｚｗの量に影響を及ぼさず、像回転誤差Δθｚｗの符号は、投影システムＰＬの像反転特性によって決まる。
【００３３】
マッピングしたマスク位置誤差ΔＺおよびマッピングしたマスク回転誤差Δθｙは、マスク・テーブルＭＴをＺ方向に−ΔＺの量だけ変位させ、マスク・テーブルＭＴを角度−Δθｙだけ回転することによって直接補正することができる。これらの誤差を直接補正するには、マスク・テーブルＭＴの位置を補正することが必要である。しかし、マスク・テーブルＭＴ、基板テーブルＷＴあるいはこれら両方のテーブルをパターン・シフトΔＹおよび像回転誤差Δθｚｗと反対の方向にシフトおよび／または回転することにより、マスク・テーブルＭＴ、基板テーブルＷＴあるいはそれらの組合せのいずれかの位置を補正することによって、パターン・シフトΔＹおよび像回転誤差Δθｚｗだけを補正することが可能である。この手法では、マッピングした位置誤差ΔＺおよびマッピングしたマスク回転誤差Δθｙが、ウェハにおける像の焦点に及ぼす影響を無視するが、ＥＵＶリソグラフィ機器では、ＮＡが比較的小さく、焦点深度が比較的大きいので、焦点は許容可能な制限内に入る。さらに、マスク・テーブルＭＴの位置をＹ軸方向に移動させてパターン・シフトΔＹを補正する場合、補正量は投影システム倍率だけ小さくならない。また、マスク・テーブルＭＴの位置決めによるパターン・シフトΔＹおよび像回転誤差Δθｚｗの補正は、投影システムＰＬの像反転特性に依存しない。パターン・シフトΔＹおよび像回転誤差Δθｚｗをともに補正することに加えて、それらのいずれかだけを補正することが可能であることを理解されたい。
【００３４】
図５を参照すると、リソグラフィ投影機器１の照明システムＩＬは、反射型統合器ＲＩおよび放物面ミラーＰＭを含む。投影システムＰＬは、ミラーＭ１〜Ｍ６を含む。ＥＵＶ投影システムでは少なくとも６枚のミラーが必要であるが、６枚以上のミラーを含む投影システムを使用することができることを理解されたい。走査方向のパターン・シフトΔＹは、走査中に、６自由度の少なくとも１つにおいて投影システムＰＬの第１ミラーＭ１を動かすことによって補正することができる。第１ミラーＭ１は、マスクＭＡおよびウェハＷの走査中にミラー位置決め機構ＭＰＭによって移動させる。走査中にミラーＭ１の位置を調整することは、走査中にこのミラーを移動または回転することを含み得る。ウェハＷ上の放射感受性材料上に形成されるパターン像の位置を決めるのは、ミラーＭ１、マスクＭＡおよびウェハＷの相対位置なので、マスクＭＡおよびウェハＷに対して相対的にミラーＭ１を移動または回転することができることと、このミラーに対するマスクＭＡおよびウェハＷの調整は、走査中にマスクＭＡおよびウェハＷの速度を調整することを含み得ることを理解されたい。パターン・シフトΔＹおよび／または像回転誤差Δθｚｗを補正するミラーＭ１、マスクＭＡおよびウェハＷの位置調整を任意の組合せで用いることができる。
【００３５】
光（Ｚ）軸に沿ってマスクが変動することによって生じる走査（Ｙ）方向のパターン・シフトを補正するために上記で開示した技術は、単独で、または組み合わせて用いることができることを理解されたい。
【００３６】
以上、本発明の特定の実施例を説明してきたが、説明した以外の形でも本発明を実施することができることを理解されたい。この説明は本発明を限定するためのものではない。（おそらくは、Ｙ方向にＲＳ（レチクル・ステージ）を移動させることに加えて）Ｙ方向にＷＳ（ウェハ・ステージ）を移動させることによって、ＲＳ（レチクル・ステージ）のＺ誤差の補償を行うことが可能であることに留意されたい。さらに、干渉測定値を生成するために干渉計を使用する代わりに、等価な測定値を生成する光学センサその他のタイプのセンサを用いることもできることを指摘しておく。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】リソグラフィ投影機器を示す概略図である。
【図２】マスクの非平坦性による像パターンのシフトを示す概略図である。
【図３】Ｚ（光）軸に沿ってマスクが変位することによる像パターンのシフトを示す概略図である。
【図４】図１のリソグラフィ投影機器の一部を示す概略図である。
【図５】投影システムの細部を含めて、リソグラフィ投影機器を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  リソグラフィ投影機器
Ａ  点
ＡＭ  調節手段
Ｂ  点
ＢＰ  ベース・プレート
Ｃ  点、目標部分
ＣＯ  コンデンサ
Ｄ  点
Ｅｘ  放射システム、ビーム・エキスパンダ
ＩＦ  干渉計
ＩＦＺ  干渉計
ＩＬ  放射システム、照明システム、照明器
ＩＬＳ  スリット
ＩＮ  統合器
ＬＡ  放射源
Ｍ  ミラー
ＭＡ  マスク
ＭＡ１  マスク
ＭＡ２  マスク
ＭＰ  マスク・パターン区域
ＭＰＭ  ミラー位置決め機構
ＭＴ  第１対象物テーブル、マスク・テーブル
Ｍ１  マスク位置決めマーク
Ｍ２  マスク位置決めマーク
Ｍ１  ミラー
Ｍ２  ミラー
Ｍ３  ミラー
Ｍ４  ミラー
Ｍ５  ミラー
Ｍ６  ミラー
ＰＢ  投影ビーム
ＰＬ  投影システム、レンズ
ＰＭ  第１位置決め装置、放物面ミラー
ＰＷ  第２位置決め装置
Ｐ１  基板位置決めマーク
Ｐ２  基板位置決めマーク
ＲＩ  反射型統合器
ＲＳ  レチクル・ステージ
ＲＳＭ  放射感受性材料、フォトレジスト
Ｔ  トラック
Ｗ  基板、ウェハ
ＷＳ  ウェハ・ステージ
ＷＴ  第２対象物テーブル、基板テーブル
【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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【外国語明細書】
2004312002000001.pdf