(57)【要約】      （修正有）【課題】基板を基準マークに位置合せする改善された方法を提供する。【解決手段】アラインメント・ビームの焦点を基板テーブル上のマークに合わせながら、基板テーブルを実質的にアラインメント・ビームに垂直に移動させる。マークのイメージが基準マークに対して相対的に移動すれば、基板とアラインメント・ビームが垂直ではない。基板テーブル上のマークの位置を複数の基準マークに合うように調整する。次いで、少なくとも２つの基板マークを単一の基準マークに位置合せする。アラインメント・ビームの傾きによる誤差が、基板に対して計算された拡大および回転値から排除される。【選択図】図５
2004279403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を複数の基準マークに対して位置合せする方法であって、
前記基板に第１および第２の基板マークを設けるステップと、
アラインメント・ビームを提供するステップと、
基板を保持するための基板テーブルを提供するステップであって、該基板テーブルが、基板テーブルに直接付着されたマークを有しており、且つ前記アラインメント・ビームに垂直であるステップと、
前記基板テーブルに対する前記アラインメント・ビームの傾きを検出するステップと、
前記アラインメント・ビームを前記基板テーブルに垂直になるように調整するステップと、
前記アラインメント・ビームを使用して、第１の基準マークを前記基板テーブル上の前記マークに位置合せするステップと、
前記アラインメント・ビームを使用して、第２の基準マークを前記テーブル上の前記マークに位置合せするステップと、
前記アラインメント・ビームを使用して、前記第１の基準マークを前記第１の基板マークに位置合せするステップと、
前記アラインメント・ビームを使用して、前記第１の基準マークを前記第２の基板マークに位置合せするステップと
を含む基板位置合せ方法。
【請求項２】
前記基板テーブルに対する相対的な前記アラインメント・ビームの傾きを検出する前記ステップが、
前記アラインメント・ビームに対する相対的な前記基板テーブル上の前記マークの第１の位置を検出するステップと、
前記基板テーブルを、該基板テーブルの上面に垂直な方向に移動させるステップと、
前記アラインメント・ビームに対する相対的な前記マークの第２の位置を検出するステップであって、前記第１の相対位置と前記第２の相対位置のずれが、前記基板テーブルに対する相対的なアラインメント・ビームの傾きを示しているステップとを含む、請求項１に記載の基板位置合せ方法。
【請求項３】
前記アラインメント・ビームを使用して、前記第２の基準マークを前記第１の基板マークに位置合せするステップをさらに含む、請求項１または請求項２に記載の基板位置合せ方法。
【請求項４】
前記位置合せステップは、前記アラインメント・ビームが前記基準マークを通して偏光されるように該アライメント・ビームを前記マークまたは前記基板マークに向けて投影するステップを含む、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の基板位置合せ方法。
【請求項５】
前記基準マークが配置されたマスクを提供するステップをさらに含む、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の基板位置合せ方法。
【請求項６】
前記基板は複数の層を有し、前記基板マークは第２の層の窓を通して見ることのできる第１の層上に存在する、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の基板位置合せ方法。
【請求項７】
前記アラインメント・ビームが前記基板に垂直になるように調整される、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の基板位置合せ方法。
【請求項８】
放射線感光材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、
放射線システムを使用して放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターニング手段を使用して前記投影ビームの断面にパターンを付与するステップと、
パターン付けされた放射線ビームを前記放射線感光材料の層のターゲット部分に投影するステップとを含むデバイスの製造方法であって、
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の方法によって前記基板を位置合せすることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法によって製造されたデバイス。
【請求項１０】
コンピュータ・システム上で実行した時に、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のステップを実施するようにリソグラフィ投影装置に対して指示するプログラム・コード手段を有しているコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
所望のパターンに従って放射線ビームにパターンを付与するように働くパターニング手段を支持するための支持構造体と、
マークを有する基板を保持するための基板テーブルと、
パターン付けしたビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、
放射線のアラインメント・ビームを使用して基準マークと前記マークとの間のアラインメントを検出するためのアラインメント・システムと
を含むリソグラフィ投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここに採用されている「パターニング手段」という言葉は、基板のターゲット部分に作成されるパターンに対応するパターン断面を入射放射線ビームに付与するのに使用することができる手段として広く解釈されるべきである。「光弁」という言葉もこのような観点で用いることができる。一般に、前記パターンは、集積回路または他のデバイス（以下参照）の如きターゲット部分に作成される、デバイス内の特定の機能層に対応している。当該パターニング手段の例としては、以下のものが挙げられる。
（１）マスク
マスクの概念はリソグラフィの分野においてよく知られており、バイナリ、交互移相および減衰移相の如きマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッド・マスク・タイプが含まれる。当該マスクを放射線ビーム内に配置すると、マスク上のパターンに応じて、マスクに衝突する放射線の選択的な透過（透過マスクの場合）、または選択的な反射（反射マスクの場合）が生じる。マスクの場合、一般に支持構造体がマスク・テーブルであり、入射放射線ビームの所望の位置にマスクを保持できるようにするとともに、要求に応じてマスクをビームに対して相対的に移動できるようにしている。
（２）プログラム可能なミラー・アレイ
当該デバイスの一例としては、粘弾性の制御層および反射面を有するマトリクス・アドレス可能表面が挙げられる。当該装置の背後にある基本原理は、（例えば）反射面のアドレス領域が入射光を回折光として反射するのに対して、非アドレス領域は入射光を非回折光として反射することにある。適切なフィルタを使用して、前記非回折光を反射ビームから濾去し、回折光のみを残すことができる。このように、ビームは、マトリクス・アドレス可能表面のアドレス・パターンに従ってパターン化される。プログラム可能ミラー・アレイの代替的な実施例は、それぞれ好適な局所電場を加えることによって、または圧電駆動手段を採用することによって、軸線の周りで個別に傾斜させることのできる小形ミラーのマトリクス構造を採用する。ここでも、ミラーはアドレス可能であり、それによってアドレス・ミラーが入射光を非アドレス・ミラーに対して異なる方向に反射するようになっている。このように、マトリクス・アドレス可能ミラーのアドレス・パターンに従って反射ビームにパターンが付与される。好適な電子手段を使用して、必要なマトリクス・アドレスを行うことができる。上述の状況のいずれにおいても、パターニング手段は、１つまたは複数のプログラム可能ミラー・アレイを備えることが可能である。ここで参照されるミラー・アレイに関する他の情報は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６から収集することが可能である。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前記支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または移動可能とすることができるフレームまたはテーブルとして具現化されることができる。
（３）プログラム可能なＬＣＤアレイ
当該構造体の例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，２２９，８７２号に示されている。上述のように、支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または移動可能とすることができるフレームまたはテーブルとして具現化されることができる。
簡潔化のために、本明細書の残りの部分では、特定の箇所で、マスクおよびマスク・テーブルを含む例に具体的に言及するかもしれないが、当該事例において述べられた一般原理は、上記に定めたパターニング手段の、より広い意味で理解されるべきである。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。そのような場合、パターニング手段は、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、放射線感光材料（レジスト）を塗布した基板（シリコン・ウェハ）上の（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分にこのパターンをイメージ（描写）することができる。一般に、単一のウェハは、投影システムを介して１つずつ連続的に放射される近隣ターゲット部分のネットワーク全体を含む。マスク・テーブル上のマスクによるパターニングを採用する現行の装置では、２つの異なるタイプの装置を区別することができる。１つのタイプのリソグラフィ投影装置では、マスク・パターン全体を一気にターゲット部分に露光することによって、各ターゲット部分が照射される。当該装置は、一般にウェハ・ステッパと呼ばれる。一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれる代替的な装置では、投影ビームによってマスク・パターンを所定の基準方向（「走査」方向）に徐々に走査しながら、この方向に対して平行または反平行に基板を同期的に走査することによって各ターゲット部分が照射される。投影システムは一般にＭ倍（Ｍは概して１未満）であるため、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倍になる。ここに記載されているリソグラフィ・デバイスに関する他の情報は、例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，０４６，７９２号から収集することが可能である。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を用いた製造方法では、放射線感光材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に覆われた基板に（例えばマスク内の）パターンがイメージされる。このイメージ工程に先立って、下塗、レジスト・コーティングおよびソフト・ベーキングのような様々な処理を基板に施すことができる。露光後は、基板に露光後ベーキング（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーキング、およびイメージ・フィーチャの測定／検査の如き他の処理を施すことができる。この一連の処理をベースとして、例えばＩＣといったデバイスの個々の層にパターンを付与する。次いで、当該パターン層に、エッチング、イオン注入（ドーピング）金属蒸着、酸化、化学的機械研磨など、いずれも個々の層の仕上げを行うことを目的とした様々な処理を施すことができる。いくつかの層を必要とする場合は、すべての処理またはそれに代わる処理をそれぞれの新しい層に対して繰り返す必要がある。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に存在することになる。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といった技術によって互いに分離することで、個々のデバイスをキャリアに搭載したり、ピンに接続することが可能になる。当該処理に関するさらに詳しい情報は、例えば参照により本明細書に組み込まれるピーター・ファン・ツァント（Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ）の著書「マイクロチップの製造；半導体処理のための実用ガイド（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」、第３版、マグローヒル出版社、１９９７年、ＩＳＢＮ  ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。
【０００５】
簡素化のために、以降は投影システムを「レンズ」と呼ぶこともある。しかし、この言葉は、例えば屈折光学系、反射光学系および反射屈折光学系を含む様々なタイプの投影システムを包括するものとして広く解釈されるべきである。放射線システムは、これらの設計タイプのいずれかに従って動作して放射線の投影ビームを誘導、成形または制御するコンポーネントを含むこともでき、当該コンポーネントも以降は集約的または単独的に「レンズ」と呼ぶことができる。さらに、リソグラフィ装置は、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）を有するタイプであってもよい。当該「マルチ・ステージ」デバイスにおいて、追加的な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に対して準備工程を実施しながら他のテーブルを露光に使用することもできる。例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，９６９，４４１号およびＷＯ９８／４０７９１には、２ステージ・リソグラフィ装置が記載されている。
【０００６】
基板を露光する前に正しく位置合せをしておく必要がある。したがってマークが基板テーブルに設けられ、アラインメント・ビームがマークに向けて投影され、アラインメント・システムを通じて部分的に反射される。アラインメント・ビームを基準マークにイメージして、マークと基準マークの間のアラインメントを検出する。
【０００７】
いくつかの用途、特にマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（ＭＥＭＳ）では、パターンを基板に転写し、次いでさらなる基板層を基板に接着し、「貼合せウェハ」とする。この状況では、２つの基板層のパターンが互いに正しく位置合せされることが重要であるため、両方の位置合せおよび露光に対して同一のアラインメント・マークが使用される。しかし、それでも第１の基板層と第２の基板層のパターンがずれることがある。露光放射線ビームが基板に対して厳密に垂直になっていない場合は、第１の層と第２の層の高さの違いは、それらの層の表面が異なるＸＹ位置でアラインメント・ビームと交差することを意味する。したがって、それら２つの層のパターンは正確に位置合せされないことになる。さらに、アラインメント・マークがアラインメント・ビームの焦点平面にきっちりとおさめられていないと、アラインメントがさらに損なわれることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、基板を基準マークに位置合せする改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的および他の目的は、基板を複数の基準マークに位置合せする本発明であって、
前記基板に第１の基板マークおよび第２の基板マークを設ける工程と、
アラインメント・ビームを提供する工程と、
基板を保持するための基板テーブルを設ける工程であって、この基板テーブルが、そこに直接付着されたマークを有しており、且つ前記アラインメント・ビームに垂直である工程と、
前記基板テーブルに対する前記アラインメント・ビームの傾きを検出する工程と、
前記アラインメント・ビームを前記基板テーブルに垂直になるように調整する工程と、
前記アラインメント・ビームを使用して、第１の前記基準マークを前記基板テーブル上の前記マークに位置合せする工程と、
前記アラインメント・ビームを使用して、第２の前記基準マークを前記テーブル上の前記マークに位置合せする工程と、
前記アラインメント・ビームを使用して、前記第１の基準マークを前記第１の基板マークに位置合せする工程と、
前記アラインメント・ビームを使用して、前記第１の基準マークを前記第２の基板マークに位置合せする工程と
を含む本発明によって達成される。
【００１０】
アラインメント・ビームが基板テーブルに厳密に垂直になっていない場合、基板テーブルの（基板テーブルの表面に対する垂直な）「縦方向」の移動は、アラインメント・ビームに対するマークの横方向の移動を生じさせる。アラインメント・ビームを基板の表面に垂直にすることは、したがってこの問題を緩和する。基板テーブル上のマークを２つの基準マークに合わせることで、基準マークと基板テーブルの相対的な位置を確認する。基板マークを単一の基準マークに位置合せすることで、（先の測定から把握された基準マークに対する）基板の回転および拡大が確認される。単一の基準マークに対する２つの基板マークの位置を測定するため、得られる回転および拡大値に誤差は存在しない。基板マークがアラインメント・ビームの焦点平面にきっちりとおさまっていなくても、基板を正確に位置合せすることができる。基板マークを基準マークに位置合せする工程をさらに他の基板マークに対して繰り返すことにより、おそらく２つの基板マークの値を使用すると計算するのが困難ないくつかの回転または拡大要素を含めて、回転および拡大をより正確に計算することができる。この方法を用いて、第２の基板層および後続の基板層のパターンを、２５０ｎｍ未満の精度で前層に対して位置合せすることができる。したがって、これにより、前層に厚さが５００μｍの層を貼り合わせた貼合せウェハを正確に位置合せすることが可能になる。
【００１１】
前記基板テーブルに対して相対的な前記アラインメント・ビームの傾きを検出する工程は、
前記アラインメント・ビームに対して相対的な前記基板テーブル上の前記マークの第１の位置を検出する工程と、
前記基板テーブルの上面に垂直な方向に前記基板テーブルを移動させる工程と、
前記アラインメント・ビームに対して相対的な前記マークの第２の位置を検出する工程であって、前記第１の相対位置と前記第２の相対位置の差が、前記基板テーブルに対する相対的なアラインメント・ビームの傾きを示す工程と
を含む。
【００１２】
随意的に、前記アラインメント・ビームを使用して前記第２の基準マークを前記第１の基板マークに位置合せするさらなる工程がある。これは、基板を２つの異なる基準マークに位置合せするため、基準マークに対する基板のより正確なアラインメントを提供するものである。さらなる基準マークが存在する場合は、他の基準マークに対してこれを繰り返すことができる。
【００１３】
位置合せ工程は、前記アラインメント・ビームを、それが前記基準マークを通って偏光されるように、前記マークまたは前記基板マークに向けて投影することを含む。
【００１４】
基準マークは、基板上にパターンを投影するのに使用されるマスクに設けられるのが好ましい。基板は複数の層を有し、基板マークは、第２の層の窓から見ることができる第１の層の上に存在する。
【００１５】
アラインメント・ビームは基板に垂直になるように調整される。最初に基板に対して相対的なアラインメント・ビームの傾きを検出し、それによりアラインメント・ビームを調整する。基板に対する相対的なアラインメント・ビームの傾きは、
アラインメント・ビームに対する相対的な（例えば第１の）基板マークの第１の位置を検出し、
基板の上面に垂直な方向に前記基板を移動させ、そして
アラインメント・ビームに対する相対的な基板マークの第２の位置を検出すること
によって検出される。第１の相対位置と第２の相対位置との差は、基板に対して相対的なアラインメント・ビームの傾きを示している。
【００１６】
アラインメント・ビームを基板に垂直になるように調整することは、露光を行う直前（すなわち、アラインメント・ビームを基板に垂直になるように位置合せした後に露光）に行われる。あるいは、基準マークを基板マークに位置合せする工程の直前に行うこともできる。
【００１７】
本発明のさらに他の観点によれば、
放射線感光材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供する工程と、
放射線システムを使用して、放射線の投影ビームを提供する工程と、
パターニング手段を使用して投影ビームに断面パターンを付与する工程と、
パターン付けされた放射線ビームを放射線感光材料の層のターゲット部分に投影する工程とを含み、
上述の方法によって前記基板を位置合せすることを特徴とするデバイス製造方法が存在する。
【００１８】
本発明のさらに他の観点によれば、コンピュータ・システム上で実行すると、リソグラフィ投影装置に対して、上述の位置合せ方法またはデバイス製造方法の工程を実施するよう指示するプログラム・コード手段を備えたコンピュータ・プログラムが存在する。
【００１９】
本発明のさらに他の観点によれば、冒頭の段落に特定されたリソグラフィ投影装置であって、基板テーブルをアラインメント・ビームに実質的に平行な方向に移動させることができるリソグラフィ投影装置が提供される。
【００２０】
本明細書には、ＩＣの製造における本発明による装置の使用に対する具体的な言及がなされているが、当該装置は他の多くの可能な応用形態を有することが明確に理解されるべきである。例えば、集積光学システム、磁気ドメイン・メモリに対する誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドの製造に採用することができる。当該代替的な応用形態の範囲において、本明細書における「レクチル」、「ウェハ」または「ダイ」という言葉の代わりに、それぞれ、より一般的な言葉である「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」が用いられるものと見なされることを当業者なら理解するであろう。
【００２１】
本明細書において、「放射線」および「ビーム」は、（例えば波長が３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの）紫外線および（例えば波長が５から２０ｎｍの範囲の）ＥＵＶ、ならびにイオン・ビームまたは電子ビームの如き粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射線を包括するのに用いられる。
【００２２】
次に、添付の概略図面を参照しながら、専ら例示を目的として本発明の実施例を説明する。
【００２３】
上記図面において、対応する参照符号は対応する部分を示している。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に示す図である。この装置は、
この特定の場合では放射線源ＬＡをも備えた、放射線の投影ビームＰＢ（例えばＥＵＶ放射線）を供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備え、且つＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えばレジスト塗布シリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダが設けられた、ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分ＣにマスクＭＡの照射部分をイメージするための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えばカタジオプトリック・レンズ・システム）と
を備える。
ここに示されるように、この装置は（例えば透過マスクを有する）透過型装置である。しかし、一般に、例えば（反射マスクを有する）反射型装置であってもよい。あるいは、装置は、上述したようなタイプのプログラム可能ミラー・アレイの如き他の種類のパターニング手段を採用していてもよい。
【００２５】
光源ＬＡ（例えば、レーザ生成または放電プラズマ光源）は、放射線ビームを生成する。このビームは、直接、または例えばビーム拡大器Ｅｘのような調整手段を通過した後に照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームにおける強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（一般に、それぞれσ外側およびσ内側と呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＭを含むことができる。加えて、それは、一般に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々なコンポーネントを含む。このように、マスクＭＡに衝突するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
【００２６】
図１に関して、光源ＬＡは、（光源ＬＡが、例えば水銀灯である場合によく見られるように）リソグラフィ投影装置のケース内におさめられていてもよいが、リソグラフィ投影装置から離れて配置され、それによって生成される放射線ビームが（例えば好適な誘導ミラーによって）装置内に導かれるようにしてもよいことに留意されたい。後者のシナリオは、光源ＬＡがエキシマ・レーザである場合によく見られる例である。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包括する。
【００２７】
ビームＰＢは、続いて、マスク・テーブルＭＴに保持されたマスクＭＡを遮る。ビームＰＢは、マスクＭＡを横切った後、基板Ｗのターゲット部分ＣにビームＰＢを集中させるためのレンズＰＬを通る。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を利用して、例えば異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、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の位置決め手段を使用して、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後、または走査時に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に配置することができる。概して、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１に明示されていない長行程モジュール（位置粗調節）および短行程モジュール（位置微調整）によって実現される。しかし、ウェハ・ステッパの場合は、（ステップ・アンド・スキャン装置と異なり）マスク・テーブルＭＴを単に短行程アクチュエータに接続するか、または固定することもできる。
【００２８】
ここに示される装置は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を基本的に静止状態に保ち、マスク・イメージ全体を一気に（単一の「フラッシュ」で）ターゲット部分Ｃに投影する。次いで異なるターゲット部分ＣにビームＰＢを照射できるように基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向にシフトさせる。
（２）スキャン・モードでは、所定のターゲット部分Ｃを単一のフラッシュで露光しない点を除いては、基本的に同じシナリオが適用される。その代わり、マスク・テーブルＭＴは、投影ビームＰＢにマスク・イメージを走査させるように、所定の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度νで移動可能である。それとともに、基板テーブルＷＴは、速度Ｖ＝Ｍν（ただし、ＭはレンズＰＬの倍率である（典型的にはＭ＝１／４または１／５））で同じかまたは反対方向に同時に移動する。このようにして解像度を損なうことなく比較的大きなターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００２９】
基板を露光する前に、マスクＭＡと基板Ｗの位置合せ（整合）が行われる。相補的な基準マークＭ１とマークＷ１が、それぞれマスクＭＡと基板テーブルＷＴに存在する。図２において、アラインメント・ビームＡＢは、投影システムＰＬを通して投影され、アラインメント・システムＡＳを通して一部がＰ１から反射される。次いでアラインメント・ビームは基準マークＭ１にイメージされる。マークＷ１および基準マークＭ１のアラインメントを検出して、基板Ｗのアラインメントを求めることができる。
【００３０】
図３において、基板は、第１の基板層ＷＡと、第１の基板層ＷＡの上面に接着した厚さＴの第２の基板層ＷＢとから構成されている。（基準マークと呼ばれることもある）マークＰ１が、基板Ｗに隣接する基板テーブルＷＴ上に配置されている。ここに見られるように、アラインメント・ビームＡＢは、基板Ｗの上面に垂直になっていない。アラインメント・ビームＡＢが基板Ｗに対してこの角度を保ったまま第２の基板層ＷＢへの投影が行われると、第２の基板層ＷＢの実測位置は、以下の式で与えられるオフセットΔだけ、第２の基板層ＷＢの真の位置からずれることになる。
Δ ＝ φ.Ｔ
【００３１】
これは、図４に見ることができる。第２の基板層ＷＢに対する印刷が行われると、第１の基板層ＷＡへの印刷からΔだけずれることになる。
【００３２】
このオフセットを検出するために、基板テーブルＷＴは、図５に示すように、垂直に移動することが可能である。アラインメント・ビームＡＢのずれを検出するために、工程Ｓ１において、最初にアラインメント・ビームをマークＰ１に合焦させ、基準マークＭ１に向けて反射させる。基板テーブルＷＴを移動させて、正しいＸＹ方位を確立する。基準マークＭ１に対して相対的なマークＰ１のイメージの位置を走査し、次いで基板テーブルＷＴをＺ方向の上方に向かって１００μｍ移動させる。基準マークＭ１に対して相対的なマークＰ１のイメージの位置を再び走査し、第１の走査の結果と比較する。マークＰ１のイメージを基準マークＭ１に対して相対的に移動させると、アラインメント・ビームＡＢと基板テーブルＷＴが垂直にならなくなる。したがって、アラインメント・ビームＡＢの傾きを変えてこのずれを補正する。再度アラインメントを調べるために同じ手順が繰り返される。
【００３３】
工程Ｓ２において、装置は、マークＰ１に焦点を合わせたアラインメント・ビームＡＢを第２の基準マークＭ２に向けて反射させるように調整される。これによって、基準マークＭ１に対する相対的な基準マークＭ２の変位が定まる。アラインメント・ビームＡＢが、基板Ｗの第１の基板層ＷＡに配置された基板マークＷ１に合焦し、工程Ｓ３において基準マークＭ１のほうへ反射されるように、再び装置が調整される。アラインメント・ビームが基板Ｗの表面に垂直になると、これによって基準マークＭ１と基板マークＷ１の相対位置（および基板Ｗの絶対位置）が定まる。基板Ｗの拡大および回転を測定するために、アラインメント・ビームＡＢを第１の基板層に配置された第２の基板マークＷ２のほうへ投影し、第１の基準マークＭ１のほうへ反射させるように装置を調整する。これは工程Ｓ４である。Ｗ１およびＷ２の位置がともに同じ基準マークＭ１に対して測定されると、（例えば基板マークの焦点がわずかにずれることによる）微小誤差は、どちらの測定に対しても同じになるため、計算された拡大および回転値は影響を受けない。
【００３４】
基板Ｗの絶対位置の計算を改善するために、工程Ｓ５において、基板マークＷ１を基準マークＭ２に整合させる。アラインメント・ビームが基板マークＷ１のほうへ投影され、基準マークＭ２のほうへ反射されるように装置を調整する。
【００３５】
さらに他の基板マークに対して、工程Ｓ３およびＳ４を必要なだけ繰り返す。Ｗ２およびさらに他の基板マークに対して工程Ｓ５を繰り返すこともできる。同様に、基板テーブルＷＴ上のあらゆる追加的なマークに対して工程Ｓ２を繰り返すことができる。これらの追加的な工程は、すべてアラインメントの精度を向上させる。
【００３６】
このアラインメント処理を、第３の基板層以降の層のために、合計厚さ２ｍｍまで繰り返すことができる。
【００３７】
この処理は、任意の基板層に任意の印刷を行う前に実行されるのが好ましい。
【００３８】
この傾き検出方法の精度を評価するために走査型電子顕微鏡を使用した。上述の方法を用いて、図７に示される基板層ＷＣとアラインメント・ビームが垂直になるようにした。第２の基板層ＷＤを第１の基板層に接着させた。基準マークＭ１を垂直アラインメント・ビームとともに使用して、Ｐ１の位置を推定した。Ｐ１、ＰＸの推定位置で、第２の基板層を酸化物層ＯＬに対してエッチングする。次いで、ＳＥＭを使用して、これらのアラインメント・マークの断面を走査する。Ｐ１の推定位置のずれ、Ｘ方向のＰ１の活動位置は以下の式で与えられる。
【数１】
2004279403.tif 000003
ずれを完全に計算するために、アラインメント・マークの断面を少なくとも２つの垂直方向で走査しなければならない。この評価技術を用いて、本発明は、１００μｍまでの距離に対して２５０ｎｍ未満のオリジナルと推定マークの重複を生じることが証明された。
【００３９】
本発明の具体的な実施例を説明してきたが、ここに記載された方法以外の方法でも本発明を実施できることが理解されるであろう。本説明は、本発明を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例によるリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図２】アラインメント機構を示す図である。
【図３】基板に垂直でないアラインメント・ビームを示す図である。
【図４】図２の設定から得られるアラインメント・オフセットを示す図である。
【図５】本発明による基板テーブルの動作を示す図である。
【図６】基板を１組の基準マークに整合させるのに必要な工程を示す図である。
【図７】本発明の精度を評価するのに使用される複合ウェハの概略的な断面を示す図である。
【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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【外国語明細書】
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