(57)【要約】【課題】放射線の位置合わせビームを供給する照明システムを有し、位置合わせビームの反射から位置データが導出される、光学位置評価装置および方法を提供する。【解決手段】基板を基板テーブル上に支持し、投影システムを使用して、位置合わせビームを基板の目標部分に投影する。位置決めシステムは、基板と投影システムとの相対運動を引き起こす。レンズのアレイは、アレイの各レンズが位置合わせビームの個々の部分を目標部分の個々の一部に集束するように配置構成される。検出器のアレイは、アレイの各検出器が、アレイの個々のレンズを通して基板から反射した光を検出し、個々のレンズを通して基板からそれに反射した光の強度を表す出力を提供する。プロセッサは、基板に対するレンズアレイの位置を表すデータを検出器の出力から導出するために、検出器の出力に接続される。【選択図】図５
2005354050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学位置測定装置であって、
放射線のビームを供給する照明システムと、
基板を支持する基板テーブルと、
放射線のビームを基板の目標位置に投影する投影システムと、
基板と投影システムとの相対運動を引き起こす位置決めシステムと、
基板に対する投影システムの少なくとも１つの構成要素の位置を求める測定システムとを有し、測定システムが、
アレイの各レンズがビームの個々の部分を目標部分の個々の一部に集束するように配置構成されたレンズのアレイと、
アレイの各検出器が、アレイの個々のレンズを通して基板から反射した光を検出し、個々のレンズを通して基板から検出器に反射した光の強度を表す出力を提供する検出器のアレイと、
検出器の出力から基板に対するレンズアレイの位置を表すデータを導出するために、検出器の出力に接続されたプロセッサとを有する装置。
【請求項２】
プロセッサが、検出された強度からレンズアレイの下にある基板の領域の特徴を求め、検出した強度から基板の位置の尺度を導出するように配置構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
プロセッサが、検出された強度に対応する強度パターンを導出し、導出した強度パターンを、位置合わせパターンに対応する記憶された強度パターンと比較して、記憶された強度パターンと同じであるパターンが導出されるレンズアレイ内のレンズの位置から、レンズアレイに対する基板の位置を求めるように配置構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
プロセッサが、記憶された強度パターンと同じであるパターンが導出されない場合に、障害を表示する出力を提供するように配置構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
レンズアレイが、基板に投影される露光ビームにパターンを形成するデバイスを備えるリソグラフィ装置の構成要素である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
パターン形成した露光ビームを生成する露光照明ソースと、
放射線のビームを生成する位置合わせ照明ソースとを有し、
パターン形成された露光ビームと放射線のビームとが異なる波長を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
投影システムが、放射線のビームと、パターン形成された露光ビームとの両方をレンズのアレイに投影する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
投影システムが、
それぞれ放射線のビームおよびパターン形成された露光ビームとに対応する第一および第二投影システムを有し、第一および第二投影システムが、放射線のビームおよびパターン形成した露光ビームをレンズのアレイに投影する、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
放射線のビームがレンズのアレイの周囲区間に投影される、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
投影システムが、それぞれ放射線のビームおよびパターン形成した露光ビームに対応する第一および第二投影システムを有し、
レンズのアレイが第一および第二アレイのレンズを有し、したがって第一および第二投影システムが、放射線のビームおよびパターン形成された露光ビームを個々のアレイのレンズに投影する、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
さらに、
放射線のビームでの基板表面の走査、および検出器からの出力の記憶を制御する位置合わせ走査制御システムと、
記憶した出力に応じた基板の露光中に、レンズのアレイに対する基板の位置を補正する露光制御システムとを有する、請求項６に記載の装置。
【請求項１２】
露光制御システムが、
基板上で検出されるパターンに対応する検出器出力の所定のパターンを、記憶された検出器出力と比較し、
所定のパターンと同じであるパターンのレンズのアレイに対する位置から、レンズアレイに対する基板の位置を決定し、
決定した位置を、基板の名目位置と比較し、
決定した位置と名目位置との差を補正する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
所定のパターンが、
反射した光の検出器に関連するレンズアレイのレンズのピッチと等しいピッチを有する形体のアレイを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
所定のパターンがスポットのアレイを有する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
所定のパターンが線のアレイを有する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
所定のパターンが、隣接する形体の間の間隔が異なる形体を有する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
パターン形成された露光ビームおよび放射線のビームが共通ソースから生成される、請求項５に記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの検出器が、検出器の非均一照明を検出するように配置構成された少なくとも２つの副検出器を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
基板とアレイの関連するレンズとの間の距離が適正でない場合のみ、関連するレンズを通って反射する光が少なくとも１つの検出器に入射するように、少なくとも１つの検出器が配置構成され、
プロセッサは、所定の最低強度の光が少なくとも１つの検出器に入射すると、基板とレンズアレイとの不適正な間隔を検出するように配置構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
基板とアレイの関連するレンズとの間の距離が適正でない場合のみ、関連するレンズを通って反射する光が検出器に入射するように、少なくとも２つの検出器が配置構成され、
プロセッサは、所定の最低強度の光が少なくとも２つの検出器のうちいずれか一方に入射すると、基板に対してレンズのアレイをレベリングするように、基板とレンズアレイとの間隔を補正するように配置構成される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
検出器が、アレイの個々のレンズに投影される位置合わせビームの個々の部分が通る開口を画定するように、検出器が環状である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
さらに、
放射線の露光ビームを供給するシステムを有し、レンズのアレイが、露光ビームを基板上に集束するように配置構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
光学位置測定方法であって、
放射線の位置合わせビームを生成することと、
投影システムからの位置合わせビームを基板の目標部分に投影することと、
基板および投影システムのうち少なくとも一方を他方に対して動作させることと、
基板に対する投影システムの少なくとも１つの構成要素の位置を決定することとを含み、決定するステップが、
アレイの各レンズが位置合わせビームの個々の部分を目標部分の個々の一部に集束するように配置構成されたレンズのアレイを照明することと、
アレイの個々の各レンズを通して基板から反射した光を検出し、各レンズを通して基板から反射した光の検出強度を表す出力を提供することと、
基板に対するレンズアレイの位置を表すデータを出力から導出することとを含む方法。
【請求項２４】
さらに、
検出した強度から、レンズのアレイの下にある基板領域の特徴を決定することと、
検出した強度から基板の位置の測定値を導出することとを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、
検出した強度に対応する強度パターンを導出することと、
位置合わせパターンに対応する記憶した強度パターンと導出した強度パターンを比較することと、
レンズアレイ内のレンズの位置から、レンズアレイに対する基板の位置を決定することとを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
さらに、
記憶した強度パターンと同じであるパターンが導出されない場合に、障害を表示する出力を提供することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
さらに、
露光ビームにパターンを形成することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
さらに、
露光照明ソースからパターン形成した露光ビームを生成することと、
位置合わせ照明ソースから位置合わせビームを生成することとを含み、ソースが異なる波長のビームを生成する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
さらに、
投影システムを使用して、位置合わせおよびパターン形成露光ビームをソースからレンズアレイへと投影することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
さらに、
投影システムの第一および第二投影デバイスを使用して、位置合わせおよびパターン形成露光ビームをソースからレンズアレイへと投影することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
さらに、
位置合わせビームをレンズアレイの周囲区間に投影することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
さらに、
投影システムの別個のデバイスを使用して、位置合わせおよびパターン形成露光ビームをソースからレンズアレイの別個かつ個々のレンズアレイへと投影することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
さらに、
位置合わせビームで基板の表面を走査することと、
検出器からの出力を記憶することと、
記憶するステップに基づいて、基板露光中にレンズのアレイに対する基板の位置を制御することとを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３４】
さらに、
基板上で検出されるパターンに対応する検出器出力の所定のパターンを、記憶された検出器出力と比較することと、
所定のパターンと同じであるパターンのレンズアレイに対する位置から、レンズアレイに対する基板の位置を決定することと、
決定された位置を基板の名目位置と比較することと、
所定の位置と名目位置との差を補償するために、基板の位置を補正することとを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
さらに、
反射した光の検出器に関連するレンズアレイのレンズのピッチと等しいピッチを有する形体のアレイを提供するために、所定のパターンを形成することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
さらに、スポットのアレイを所定のパターンとして使用することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
さらに、線のアレイを所定のパターンとして使用することを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
さらに、隣接する形体間の間隔が異なる形体を所定のパターンとして使用することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
さらに、パターン形成した露光ビームおよび位置合わせビームを共通ソースから生成することを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項４０】
さらに、
少なくとも１つの検出器について少なくとも２つの副検出器を使用することと、
検出器の非均一照明を検出するために副検出器の出力を監視することとを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４１】
さらに、
基板とレンズアレイの関連するレンズとの間の距離が適正でない場合のみ、関連するレンズを通って反射する光が少なくとも１つの検出器に入射し、所定の最低強度の光が少なくとも１つの検出器に入射すると、基板とレンズアレイとの間の不適正な間隔が表示されるように、少なくとも１つの検出器を配置構成することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４２】
さらに、
基板と少なくとも２つ検出器に対応するアレイの関連するレンズとの間の距離が適正でない場合のみ、関連するレンズを通って反射する光が検出器に入射するように、少なくとも２つの検出器を配置構成することと、
所定の最低強度の光が少なくとも２つの検出器のうちいずれか一方に入射すると、基板に対してレンズのアレイをレベリングするように、基板とレンズアレイとの間隔を補正することとを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４３】
さらに、
位置合わせビームの個々の部分を、検出器内に画定された開口を通してレンズアレイの個々のレンズに投影することを含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
さらに、
放射線の露光ビームを生成することと、
放射線の露光ビームをレンズのアレイを通して基板に投影することとを含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置に使用できる光学位置評価装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板の目標部分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）、フラットパネル表示装置、および微細構造を伴う他のデバイスの製造において使用可能である。従来のリソグラフィ装置では、代替的にマスクまたはレチクルと呼ばれるパターニング手段は、ＩＣ（または他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができ、このパターンを、放射線感光原料（例えばレジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェハまたはガラス板）上の目標部分（例えば１つあるいは幾つかのダイの一部を有する）に描像することができる。マスクの代わりに、パターニング手段は、回路パターンを生成し、個々に制御可能なエレメントのアレイを有してよい。
【０００３】
一般的に、１枚の基板は、順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、全体マスクパターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の基準方向（「走査」方向）にマスクパターンを投影ビームで徐々に走査し、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。
【０００４】
リソグラフィ装置の動作がステップモードか操作モードかにかかわらず、パターン形成したビームを基板表面の適切な目標部分に配向することが重要であることが理解される。多くの状況で、一連のリソグラフィ処理ステップの結果として、基板の表面上に多層構造が構築される。言うまでもなく、基板に形成される連続層を、相互に適正に位置合わせすることが重要である。基板の位置が、ビーム投影装置に対して正確に知るように注意を払う必要がある。
【０００５】
ビーム投影装置に対する基板の位置を測定するために、様々な技術が使用されている。一般的に、基板は自身上に形成された位置合わせマークを有し、これは能動回路素子などが形成される基板の区域の周囲に配置構成される。これらのマークは、基準点を提供するように配置され、基準点に対して基板上の目標部分の位置が決定される。位置合わせマークは、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理想的であり、これはパターンを基板上に投影するためにも使用される。このような位置合わせマークを配置する問題に対する「レンズを通す」、つまりＴＴＬアプローチは、位置測定場所が像形成場所と同じであるという利点を有する。したがって、誤差が最小限に抑えられる。
【０００６】
位置決定精度という用語は、ｘ、ｙのオフセット、回転および倍率などを含めて位置決めマーク間の間隔の関数である。その間隔は小さいほど良好である。というのは、精度が、ビーム投影システムに対する基板の動作の制御精度に依存する程度が低くなるからである。しかし、位置決めマーク間で大きい間隔を回避することが困難な状境がある。例えば、大型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルは現在、対角線サイズ（通常はインチ単位で、例えば３２、４２、６０インチなどで言われる）で認識され、その結果、縁部の寸法が１メートルのオーダーになる。このような装置の表面は全て、能動素子で占有され、したがってパネルの周囲を除くと位置合わせマークに使用可能なスペースがない。つまり、位置合わせマーク間の間隔は、パネルの縁部の寸法と同じオーダーである。そのために、パネルの面積全体にわたって位置精度を維持することが非常に困難になる。
【０００７】
従来、リソグラフィ装置は、ビーム投影方向に沿って各レンズが直列に配置されるレンズアセンブリを通して、基板に投影ビームを送出する。基板に最も近いレンズ構成要素は、全ての投影ビームが通過する１枚のレンズである。しかし、同様に投影ビーム路に沿って一連のレンズを配置するが、基板に最も近いレンズ構成要素が、小さいレンズの２次元アレイの形態であるという代替設計のアプローチを使用することが提案されている。これらの小さいレンズはそれぞれ、投影ビームの個々の部分を基板の個々の部分に集束させる。この代替設計によるシステムは、一般的にマイクロレンズアレイ描像システムまたはＭＬＡシステムと呼ばれる。ＭＬＡシステムでは、露光すべき基板上の位置合わせマークの検出に、従来の「レンズを通す」アプローチを使用することが不可能であった。その結果、位置合わせの目的に別個の計量システムを提供することが必要と見なされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、必要なのは、マイクロレンズアレイ描像システムで使用できる、改善された位置評価（測定）装置および方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、照明システムが放射線の位置合わせビームを供給し、基板テーブルが基板を支持し、投影システムが、基板テーブル上に支持された基板の目標位置に位置合わせビームを投影し、位置決めシステムが、基板テーブル上に支持された基板と投影システムとの間の相対的運動を引き起こし、測定システムが、基板に対する投影システムの少なくとも一構成要素の位置を決定する光学位置評価装置および方法を含む。測定システムは、アレイ内の各レンズが位置合わせビームの個々の部分を目標部分の個々の一部に集束するように配置されたアレイ状のレンズと、アレイ内の各検出器が、アレイ内の個々のレンズを通して基板から反射した光を検出し、個々のレンズを通して基板からそれに反射した光の強度を表す出力を提供するアレイ状の検出器と、基板に対するレンズアレイの位置を表すデータを検出器の出力から導出するために、検出器の出力部に接続されたプロセッサとを有する。
【００１０】
この実施形態では、マイクロレンズアレイは、パターン形成したビームの基板への投影と、基板上の位置合わせマークの検出との両方に使用される。したがって、「レンズを通す」位置合わせ装置および方法が、マイクロレンズアレイ描像システムの状況で提供される。
【００１１】
検出器アレイの出力は、様々な反射性を有するレンズアレイ下の基板の領域の特徴を判断するために処理され得る。これらの領域は、純粋に位置合わせの目的で基板表面に設けた位置合わせマーク、またはデバイスの機能を提供するために形成されている表面構成の形態でよいが、その位置は、その後の処理ステップを効率的に実行するために正確に分かっていなければならない。
【００１２】
プロセッサは、レンズアレイ下の基板領域で検出された強度に対応する強度パターンを導出して、基板上で検出すべき位置合わせパターンに対応する記憶された強度パターンと、導出した強度パターンを比較し、記憶したパターンと同じであるパターンが導出されたレンズアレイ内で、レンズの位置からレンズアレイに対する基板の位置を判断するように配置構成することができる。したがって、システムは、パターンを「検索」するように設定することができ、その特徴は事前に決定されている。検索されたパターンが突き止められると、その位置は、突き止められたパターンに寄与するマイクロレンズアレイ内のレンズの位置から正確に決定することができる。これに対して、検索されるパターンが突き止められない場合、これは誤りがあることの表示と見なすことができる。例えば、以前の処理ステップ中に例えばレジストなどに形成されたパターンに対応するパターンを検索するようにシステムを設定すると、このようなパターンの不在は、デバイスの以前の処理ステップ、およびさらなる処理を終了しうる誤りを示している。
【００１３】
別個の照明ソースを設けることができ、その一は、例えば基板の露光などに使用する投影ビームを提供するために、他方は、位置合わせ目的に使用する投影ビームを提供するために設ける。照明ソースは、異なる波長のビームを生成することができ、したがって位置合わせビームは、位置合わせビームで走査されるレジストの露光などに影響しない。あるいは、露光および位置合わせビームを共通のソースから生成してもよい。露光および位置合わせビームは、単一の共通レンズシステムを通して、または別個のシステムを通して投影してよい。位置合わせビームは、露光ビームも投影される単一のマイクロレンズアレイの周囲区間に投影することができる。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態、形体および利点、さらに本発明の様々な実施形態の構造および動作を添付の図面を参照に、以下で詳細に説明する。
【００１５】
添付図面は、本明細書に組み込まれて、その一部を形成し、本発明を図示して、記述とともに本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成して、使用できるようにする働きをする。
【００１６】
次に、本発明の添付図面に関連して説明する。図面では、同様の参照番号は同一の、または機能的に類似する要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本明細書で使用する「個々に制御可能なエレメントのアレイ」という用語は、基板の目標部分に所望のパターンを生成できるように、入射放射線ビームにパターン形成した断面を与えるのに使用できる任意のデバイスを指すよう、広義に解釈されたい。「ライトバルブ」および「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用語もこの文脈で使用することができる。このようなパターニングデバイスの例について、以下で検討する。
【００１８】
プログラマブルミラーアレイは、粘弾性制御装置および反射層とを有するマトリクスアドレス可能表面を有してよい。このような装置の基本的原理は、例えば反射性表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、ということである。適切な空間フィルタを使用すると、非回折光を反射ビームからフィルタで除去し、回折光のみが基板に到達するようにすることができる。この方法で、ビームはマトリクスアドレス可能表面のアドレス指定パターンに従ってパターン形成される。
【００１９】
代替方法として、フィルタは回折光を除去し、非回折光のみが基板に到達できるようにすることが理解される。回折性光学超小型電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのアレイも、対応する方法で使用することができる。各回折性光学ＭＥＭＳデバイスは、入射光を回折光として反射する格子を形成するために相互に対して変形できる複数の反射性リボンを含むことができる。
【００２０】
さらなる代替実施形態は、微小ミラーのマトリクス構成を使用するプログラマブルミラーアレイを含むことができ、各ミラーは、適切な局所的電界を加えるか、圧電起動手段を使用することにより、軸線の周囲で個々に傾斜することができる。この場合も、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、したがってアドレス指定されたミラーは入射する放射線ビームをアドレス指定されないミラーとは異なる方向で反射し、この方法で、反射ビームは、マトリクスアドレス可能ミラーのアドレス指定されたパターンに応じてパターン形成される。必要なマトリクスのアドレス指定は、適切な電子手段を使用して実行することができる。
【００２１】
上述した状況では両方とも、個々に制御可能なエレメントのアレイは、１つまたは複数のプログラマブルミラーアレイを有することができる。本明細書で言及したようなミラーアレイに関するさらなる情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号、およびＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／３８５９７号および第ＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。
【００２２】
プログラマブルＬＣＤアレイも使用することができる。このような構成の詳細は、米国特許第５，２２９，８７２号を参照されたい。
【００２３】
例えば形体の事前バイアス付与、光学的近接補正形体、位相変動技術および複数露光技術を使用する場合、個々に制御可能なエレメントのアレイ上に「表示」されるパターンは、最終的に基板の層に、または基板上に転送されるパターンとは大きく異なることがあることを理解されたい。同様に、最終的に基板上に生成されるパターンは、ある瞬間に個々に制御可能なエレメントのアレイ上に形成されるパターンには対応しないことがある。これは、基板の各部分に形成される最終的なパターンが、任意の期間にわたって、または任意の露光数にて構築され、その間に個々に制御可能なエレメントのアレイ上のパターンおよび／または基板の相対的位置が変化してしまう構成の場合である。
【００２４】
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が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、ＤＮＡチップ、ＭＥＭＳ、ＭＯＥＭＳ、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネル表示装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、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）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およ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。
【００２５】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（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線を網羅するものとして使用される。
【００２６】
本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体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、および反射屈折光学システムを含むさまざまな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「レンズ」なる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」なる用語と同義と見なされる。
【００２７】
照明システムは、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う屈折、反射、および反射屈折光学構成要素などの様々なタイプの光学構成要素も含むことができ、こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。
【００２８】
リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。
【００２９】
リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するよう、基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に浸漬するタイプでもよい。浸漬液は、例えばマスクと投影システムの第一要素との間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるため、当技術分野で周知である。
【００３０】
さらに、装置には流体と基板の被照射部分との相互作用を可能にする流体処理セルを設けてもよい（例えば化学物質を基板に選択的に付着させるか、基板の表面構造を選択的に改造する）。
【００３１】
例示的リソグラフィ投影装置
図１は、本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置１００を概略的に示したものである。装置１００は、少なくとも放射線システム１０２、個々に制御可能なエレメントのアレイ１０４、オブジェクトテーブル１０６（例えば基板テーブル）、および投影システム（「レンズ」）１０８を含む。
【００３２】
放射線システム１０２は、放射線（例えばＵＶ放射線）の投影ビーム１１０を供給するために使用することができ、これはこの特定の場合では放射線ソース１１２も有する。
【００３３】
個々に制御可能なエレメント１０４のアレイ（例えばプログラマブルミラーアレイ）は、投影ビーム１１０にパターンを提供するために使用することができる。概して、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイの位置を、投影システム１０８に対して固定することができる。しかし、代替構成では、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイは、投影システム１０８に対してこれを正確に位置決めするために、位置決めデバイス（図示せず）に接続してよい。本明細書で示すように、個々に制御可能なエレメント１０４は、反射タイプ（例えば個々に制御可能なエレメントの反射性アレイを有する）である。
【００３４】
オブジェクトテーブル１０６には、基板１１４（例えばレジスト塗布したシリコンウェハまたはガラス基板）を保持する基板ホルダ（特に図示せず）を設けることができ、オブジェクトテーブル１０６は、投影システム１０８に対して基板１１４を正確に位置決めするために位置決めデバイス１１６に接続することができる。
【００３５】
投影システム１０８（例えばクォーツおよび／またはＣａＦ２レンズシステムまたはこのような材料から作成したレンズエレメントを有する反射屈折システム、またはミラーシステム）を、ビーム分割器１１８から受け取ったパターン形成ビームを基板１１４の目標部分１２０（例えば１つまたは複数のダイ）に投影するために使用することができる。投影システム１０８は、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイの像を基板１１４に投影することができる。あるいは、投影システム１０８は、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイがシャッタとして作用する２次ソースの像を投影することができる。投影システム１０８は、２次ソースを形成し、微小スポットを基板１１４に投影するマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）も有する。
【００３６】
ソース１１２（例えばエキシマレーザ）は、放射線ビーム１２２を生成することができる。ビーム１２２は、直接的に、または例えばビーム拡大器１２６などの調整デバイス１２６を通過した後に、照明システム（照明装置）１２４に供給される。照明装置１２４は、ビーム１２２の強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定する調節デバイス１２８を有してよい。また、照明装置１２４は一般的に、積分器１３０およびコンデンサ１３２などの他の様々な構成要素を含む。この方法で、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイに当たる投影ビーム１１０は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有する。
【００３７】
図１に関して、ソース１１２はリソグラフィ装置１００のハウジング内にあってよい（これは例えばソース１１２が水銀ランプである場合に多い）。代替実施形態では、ソース１１２はリソグラフィ投影装置１００から離してもよい。この場合、放射線ビーム１２２は（例えば適した誘導ミラーの助けにより）装置１００内に導かれる。この後者のシナリオでは、ソース１１２がエキシマレーザである場合が多い。これらのシナリオは本発明の範囲に入ると想定されることを理解されたい。
【００３８】
ビーム１１０はその後、ビーム分割器１１８を使用して誘導された後に個々に制御可能なエレメント１０４のアレイに入射する。個々に制御可能なエレメント１０４のアレイによって反射したら、ビーム１１０は投影システム１０８を通過し、これはビーム１１０を基板１１４の目標部分１２０に集束させる。
【００３９】
位置決めデバイス１１６（および任意選択で、ビーム分割器１４０を介して干渉計によるビームを受け取るベースプレート１３６上の干渉測定デバイス１３４）の助けにより、ビーム１１０の路の様々な目標位置１２０に位置決めするように、基板テーブル１０６は正確に移動することができる。使用時には、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイの位置決めデバイスを使用して、例えば走査中にビーム５１０の路に対する個々に制御可能なエレメント１０４のアレイの位置を正確に補正することができる。概して、オブジェクトテーブル１０６の動作は、図１には明示的に図示されていないロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現される。同様のシステムも使用して、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイを位置決めすることができる。オブジェクトテーブル１０６および／または個々に制御可能なエレメント１０４のアレイが固定位置を有する一方、投影ビーム１１０を代替的／追加的に移動可能にして、必要な相対運動を提供してよいことが理解される。
【００４０】
実施形態の代替構成では、基板１１４が基板テーブル１０６上で移動可能である状態で、基板テーブル１０６を固定してよい。こうする場合、基板テーブル１０６には平坦な上面に複数の開口を設け、気体を開口に通して供給し、基板１１４を支持可能な気体クッションを提供する。これは従来、空気支承構成と呼ばれている。基板１１４は、１つまたは複数のアクチュエータ（図示せず）を使用して基板テーブル１０６上を移動し、これはビーム１１０の路に対して基板１１４を正確に位置決めすることができる。あるいは、基板１１４は、開口を通る気体の通過を選択的に開始し、停止することにより、基板テーブル１０６上で移動することができる。
【００４１】
本発明によるリソグラフィ装置１００は、本明細書では基板上のレジストを露光するように記載されているが、本発明はこの使用法に制限されず、装置１００は、レジストのないリソグラフィで使用するためにパターン形成した投影ビーム１１０を投影するために使用してよいことが理解される。
【００４２】
ここに表した装置１００は４つの好ましいモードにて使用可能である。
１．ステップモード。個々に制御可能なエレメント１０４のアレイ上のパターン全体が１回の作動（すなわち１回の「フラッシュ」）で目標部分１２０に投影される。次に基板テーブル１０６がｘ方向および／あるいはｙ方向で異なる位置へと移動し、異なる目標部分１２０がパターン形成した投影ビーム１１０により照射される。
２．走査モード。基本的にステップモードと同じであるが、所与の目標部分１２０が１回の「フラッシュ」で露光しない。代わりに、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイが、速度ｖで所与の方向（いわゆる「操作方向」、例えばｙ方向）に移動可能であり、したがってパターン形成した投影ビーム１１０が、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイを走査する。同時に、基板テーブル１０６が同じ方向または反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで同時に移動し、ここでＭは投影システム１０８の倍率である。この方法で、比較的大きい目標部分１２０を、解像度を妥協せずに露光することができる。
３．パルスモード。個々に制御可能なエレメント１０４のアレイは、基本的に静止状態に維持され、パルス状放射線システム１０２を使用してパターン全体が基板１１４の目標部分１２０に投影される。基板テーブル１０６は、基本的に一定の速度で移動し、したがってパターン形成された投影ビーム５１０が基板１０６にわたって線を走査する。個々に制御可能なエレメント１０４のアレイ上のパターンは、放射線システム１０２のパルス間で必要に応じて更新され、パルスは、連続する目標部分１２０が基板１１４上の必要な位置で露光するようにタイミングがとられる。その結果、パターン形成した投影ビーム１１０は、基板１１４にわたって走査し、基板１１４の細片で完全なパターンを露光することができる。プロセスは、線を１本ずつ完全な基板１１４が露光されるまで繰り返される。
４．連続操作モード。基本的にパルスモードと同じであるが、ほぼ一定の放射線システム１０２を使用し、パターン形成した投影ビーム１１０が基板１１４にわたって、走査し、それを露光するにつれ、個々に制御可能なエレメント１０４のアレイ上のパターンが更新される。
【００４３】
上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。
【００４４】
図２は、本発明の１つの実施形態による概略的リソグラフィ装置を示す。装置は、コントラストデバイス１を有し、その下側表面はエレメント２の２次元アレイを支持し、これはそれぞれ、放射線の吸収体または反射体として作用するように選択的に制御することができる。ビーム分割器３がコントラストデバイス１の下に位置決めされる。照明ソース４は、放射線のビーム５をビーム分割器３へと配向する。放射線ビーム５は、コントラストデバイス１の下面へと反射する。
【００４５】
コントラストデバイス１の要素２の１つは、ビーム分割器３と、レンズ６、７および８によって画定された投影光学系を通してビーム５の成分の一部を反射するように図示されている。レンズ８は、マイクロレンズアレイ９へと配向されるほぼテレセントリック系のビームを生成する視野レンズである。
【００４６】
マイクロレンズアレイ９は小型レンズの２次元アレイを有し、各レンズは、入射した光を基板１０の上面に集束するように配置構成される。したがって、コントラストデバイス１内でミラーとして作用するコントラストエレメント２それぞれに対して、アレイ９中の個々のレンズが照明され、光の個々のスポットが、アレイ９中のレンズによって基板１０の上面に投影される。
【００４７】
図３は、本発明の１つの実施形態による概略的リソグラフィ装置を示す。図３では、基板１０が、マイクロレンズアレイ９の下で基板テーブル１１上に支持された状態で図示されている。投影光学系は単純な長方形１２で表される。図２のコントラストデバイス１の３つのコントラストエレメント２が、投影光学系１２の上に図示されている。図示の配置構成では、基板テーブル１１が、マイクロレンズアレイ９の下で矢印１３の方向に直線上に運動する。
【００４８】
図４は、本発明の１つの実施形態により、図２および図３のマイクロレンズアレイ９の個々のレンズの配置と、図３の基板テーブル１１の変位方向との関係を示す。この場合も、変位方向は図４の矢印１３で表される。その方向は、マイクロレンズアレイ９のレンズの列に平行に延在するさらなる線１５に対して傾斜した線１４に平行である。
【００４９】
各レンズは、スポットの長方形アレイのうち異なるアレイに光を投影し、その１つが数字１６で識別される。レンズは、基板テーブルの運動の変位方向１３に対してわずかに傾斜した規則的２次元アレイにて配置される。基板１０の表面全体が、コントラストデバイス１の個々のエレメント２によって個々のレンズに送出される照明ビームを適切に制御することによって露光することができる。各レンズは、実際には連続的な線を基板１０の表面に「書き込む」ことができる。基板の運動方向に対してレンズが配置されると、これらの線は、オバーラップするほどに十分相互に接近する。基板１０の選択した２次元区域を露光するために、基板１０をマイクロレンズアレイ９下で前進させる。コントラストデバイス１の関連するエレメント２を反射性にすることにより、露光すべき区域の下にある個々のレンズを照明する。
【００５０】
基板１０の表面の適切な部分を露光することが重要である。例えば、異なる露光パターンの相対的位置の間に高い精度が必要な状態で、基板表面を比較的多い回数露光する場合に、これは特に当てはまる。
【００５１】
この位置合わせの問題は、基板上に位置合わせマークを形成して、基準位置を画定することによって対処されており、この位置に対して露光すべき基板表面の区域の位置を決定することが可能である。位置合わせマーク間の間隔が小さいほど、基板上のポイントの相対的位置を決定できる精度が高くなる。残念ながら、大型ＬＣＤアレイの製造のように、状況によっては、高い位置精度を維持するのに十分なだけ接近して位置合わせマークを設けることが不可能である。
【００５２】
したがって、本発明の１つまたは複数の実施形態は、マイクロレンズアレイに組み込まれるようなレンズのアレイを使用して、高い精密さで基板の表面上の形体の位置を決定する。
【００５３】
例示的リソグラフィシステムおよびマイクロレンズアレイ使用方法
図５は、本発明の１つの実施形態によるリソグラフィシステムを示す。図５では、適宜、図２で使用したものと同じ参照番号を使用する。図２と図５との主要な違いは、図５のシステムが３つの追加的構成要素を組み込んでいることである。これらの３つの構成要素は、位置合わせ照明ソース１７、第二ビーム分割器１８、および検出器の２次元アレイ（特に図示せず）である。一例では、検出器の２次元アレイは、プロセッサ１９への入力デバイスに組み込まれる２次元ＣＣＤアレイである。
【００５４】
第一の例では、この実施形態のシステムは、露光照明ソース４が活動し、位置合わせ照明ソース１７が活動していない場合に、図２のシステムと同様に動作する。このような方法で動作すると、ビーム分割器１８はほぼ影響を及ぼさない。
【００５５】
別の例では、ビーム分割器１８によって投影光学系の視野レンズ８およびマイクロレンズアレイ９を通して基板１０上へ反射する放射線のビーム２０を生成するように、露光ソース４を非活動状態にし、ソース１７を活動状態にすることができる。照明装置１７からの光は、マイクロレンズアレイ９のほぼ全部を照明し、したがって図４で示すような照明スポットの２次元セット全体が、基板１０の上面へと配向される。光はこれらの各スポットから反射し、反射光の強度は、基板１０の表面の局所的反射率の関数である。反射光はマイクロレンズアレイ９および投影光学系を通過して、ビーム分割器３へと至り、ビーム分割器３によって検出器の２次元アレイへと反射して、プロセッサ１９への入力を提供する。この例では、検出器アレイの検出器とマイクロレンズアレイ９のレンズとの間には１対１の関係がある。
【００５６】
図６は、基板テーブル１１上に装着された基板１０からの光の反射を概略的に示す。図６は、マイクロレンズアレイ９の一方縁に隣接する３列のレンズそれぞれからの１つのレンズを示す。照明ソース１７からの光は、レンズ２２によってスポット２１へ、レンズ２４によってスポット２４へ、レンズ２６によってスポット２５へ集束する。例えば基板１０の以前の露光などの結果として形成されている表面の形体２７が、基板１０の表面内に画定される。基板テーブルが矢印２８の方向に前進するにつれて、形体２７がレンズ２６、２４および２２の下を続いて通過する。図示のように形体２７がレンズ２４の下にあり、形体２７の反射率が比較的高いと仮定すると、光は光線２９で示すように基板表面から反射する。基板１０の残りの表面が入射放射線に対して高度に吸光性である場合、レンズ２２および２６を通して反射する放射線はほとんどない。レンズ２４に関連する検出器は、比較的高い強度の放射線ビームを受け取り、レンズ２２および２６に関連する検出器は、放射線のほぼ受け取らない。これら３つの検出器の出力を監視することによって、基板１０の表面に比較的高い反射性の形体があり、これが少なくともレンズ２４によって照明される領域にわたって延在し、レンズ２２および２６によって照明される領域には延在していないことを知ることが可能である。したがって、基板上の表面形体のレンズアレイに対する位置について、正確な情報を導き出すことができる。
【００５７】
この実施形態では、形体２７が残りの表面より反射性が高いと仮定する。一般的に、基板１０は、基板１０上に形成されるレジストパターンより反射性が高い。しかし、特定の区域が隣接する区域より反射性が高いか低いかに関係なく、本発明によってこのような区域を区別することが可能である。
【００５８】
図７および図８は、基板表面上の長方形形体の境界を検出するために、基板の移送方向に対して横方向に延在するレンズ９個のアレイの使用法を示す。
【００５９】
図７は、検出される形体３０の輪郭を長方形で表す。形体３０は、９個のレンズＬ１からＬ９のアレイ２の下で矢印３１の方向に移動する基板の表面上に形成される。レンズＬ１からＬ９は所定の位置に固定される。図７は、時間ｔ＝０における形体３０に対するレンズアレイ２の相対的位置を示す（時間のプロットについては図８参照）。時間ｔ＝１にて、レンズアレイ２は、数字１で示した垂直軸と位置合わせされ、時間ｔ＝２では、レンズアレイ２は垂直軸２と位置合わせされ、時間ｔ＝３では、レンズアレイ２は垂直軸３と位置合わせされ、以下同様となる。
【００６０】
図８は、レンズＬ１からＬ９それぞれから反射した光を監視する９個の検出器Ｄ１からＤ９の出力の図である。数字０は閾値より低い検出強度を示し、数字１は、その閾値より高い検出強度を示す。したがって、時間ｔ＝１では、検出器Ｄ４は比較的高い強度の放射線ビームを検出して、レンズＬ４が形体３０の１つの隅部の上にあることを示す。さらなる例により、ｔ＝６では、検出器Ｄ５、Ｄ６およびＤ７が、比較的高い強度のビームを示す。その時間に、レンズＬ５、Ｌ６およびＬ７が形体３０の上にあるからである。図８の数字１の分布は、輪郭が形体３０の輪郭に対応し、したがって図８で示したデータから、形体３０の位置情報を導き出せることが分かる。
【００６１】
図９および図１０は、本発明の別の実施形態によるレンズのアレイの形状および出力をそれぞれ示す。図１０の出力は、これらのレンズの下にある基板の前進方向で位置合わせされたレンズのアレイから導出される。例えば、矢印３２の方向に移動し、自身上に形体３３および３４が形成された基板上で、６個のレンズＬ１からＬ６を位置決めする。時間ｔ＝１で形体に対するレンズアレイの位置は図９で示す通りである。時間ｔ＝１では、レンズＬ１は時間軸上の数字１と垂直方向に位置合わせされ、時間ｔ＝２では、レンズＬ１は時間軸上の２と位置合わせされ、以下同様となる。
【００６２】
上記で検討したように、図１０は個々のレンズＬ１からＬ６それぞれを通して反射した光に基づく検出器Ｄ１からＤ６の出力を概略的に示す。例えば、時間ｔ＝３では、検出器Ｄ１およびＤ２が比較的高い強度のビームを受け取り、時間ｔ＝６では、検出器Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４およびＤ５が比較的高い強度の反射ビームを受け取る。基板が連続する期間中の等間隔で等しい距離を移動すると仮定すると、検出器Ｄ１からＤ６の出力は、個々のレンズＬ１からＬ６の間の間隔に応じた適切な位相偏移を除いて同一になる。しかし、検出器Ｄ１からＤ６を規則的な間隔でサンプリングするが、プロセスに多少の分裂があるので、基板が連続的速度で移動しない場合、様々な検出器Ｄ１からＤ６の出力が異なるのは、位相ばかりではなくなる。したがって、基板の移送方向に位置合わせされたレンズＬ１からＬ６のリニアアレイを使用して、基板移送の非均一性、さらに基板形体の位置を検出することができる。
【００６３】
図１１は、リソグラフィシステムの別の構成を概略的に示す。基板テーブル３５が基板３６を支持し、これは投影システム３８によって照明されたマイクロレンズアレイ３７の下で前進する。例えば基板３６の表面上に形成されたレジストの層などを露光したい場合は、基板テーブル３５が矢印３９の方向に前進するにつれ、投影システム３８を通して適切な照明パターンを送出する。これに対して、以前のレジストの露光で生じた形体などの基板表面上の形体を検出したい場合は、投影システム３８を通して投影された位置合わせ光でレジストを露光することができる。
【００６４】
代替例では、レジストを十分に現像しないように、光が十分に低い強度でなければならないか、あるいは過剰露光が問題ではないように、位置合わせ評価目的のみ使用する基板表面の部分のみを露光するか、位置合わせビームは、レジストが露光に反応しないような波長を有していなければならない。
【００６５】
例えば、レジストは青い光を使用して露光することができ、その表面形体の位置は赤い光を使用して監視することができる。このような状況では、言うまでもなく投影システム３８の色効果を補償する必要がある。
【００６６】
図１１で示す構成では、表面形体を第一「位置合わせ」走査で検出し、その後の「露光」走査で使用する形体位置情報を生成する。
【００６７】
図１２は、リソグラフィシステムのさらなる構成を概略的に示す。この実施形態では、１回の走査中に形体位置情報を生成し、その情報に基づいて基板３６を露光する。基板表面は、投影システム３８およびマイクロレンズアレイ３７を使用して露光する。エレメント３７および３８の上流には、マイクロレンズアレイ４０および投影システム４１で構成された位置合わせ光学システムを設ける。基板３６の表面から反射し、マイクロレンズアレイ４０を通して戻る光は、基板表面上にある様々な反射性の形体の位置に関する必要な位置情報を生成するように検出される。
【００６８】
図１３は、リソグラフィシステムのさらなる構成を概略的に示す。この実施形態では、エレメント３７および３８を、位置合わせ光学系４０、４１の下流で、マクロレンズアレイ４２および投影システム４３を有する障害検出光学系の上流に配置する。基板３６の表面からマイクロレンズアレイ４２を通して反射した光が検出され、基板３６上に形成された形体を示す位置情報の生成に使用される。したがって、エレメント３７および３８に障害があり、したがって基板３６の表面上に適切な形体が形成されない場合、これは、障害検出光学系４２、４３の出力を監視することによって即座に検出される。一例では、これは潜像を使用して実行することができ、それは露光によって形成されているが、まだ現像されていない像である。
【００６９】
したがって、図１１は形体の監視と露光との両方に共通の光学構成要素を使用する配置構成を示すが、図１２および図１３では、異なる構成要素が使用される。図１２および図１３では、これらの構成要素は完全に別個のアセンブリとして図示されている。しかし、このようなシステムは、例えば図１４で示すように、異なる構成要素と共通の構成要素との組み合わせを使用することができる。
【００７０】
図１４は、リソグラフィシステムの一部のさらなる構成を概略的に示す。この実施形態では、マイクロレンズアレイ４４が、基板テーブル４６上に支持された基板４５の上で位置決めされて図示されている。マイクロレンズアレイ４４の３個のレンズ４７、４８および４９が図示されている。レンズ４７は、マイクロレンズアレイの一方側に沿って延在するレンズの列の１つであり、レンズ４８および４９は、２つのさらなる列の部分を形成することが分かる。レンズ４７を組み込んだレンズの列は、形体監視目的に使用される。プリズム５０によってレンズ４７を通して投影されている光、および基板４５の表面から反射する光は、同じプリズム５０によって反射し、検出器（図示せず）に戻る。これに対して、レンズ４８は露光ビームを基板４５の表面上に集束する働きをする。したがって、マイクロレンズアレイの周囲部分は、基板の表面に投影される露光放射線のスポットの位置を測定する同じレンズアレイの位置に直接関連する位置情報を導出するために使用することができる。用途に応じて、レンズ４９はレンズ４７または４８と同様に動作し、一例では位置合わせレンズとして使用される。
【００７１】
図１４で示すような配置構成から導出した表面形体の情報は、一般的に、同じ走査手順中に同じ基板の露光を「実行中」に制御するのには使用することができない。これは、システムには、形体位置監視システムが位置合わせ不良を検出しても、（マイクロレンズアレイが非常に大きく、レンズ４７とレンズ４８／４９の間に十分な反応時間を提供するのに十分なだけの距離がある場合でない限り）それに反応する十分な時間がないからである。これに対して、図１２または図１３の実施形態に関して述べたような配置構成では、より良い「実行中」制御を達成することができる。
【００７２】
マイクロレンズアレイの様々な列を、マイクロレンズアレイの下流側と上流側との両方で使用して、基板の形体がアレイの下を通過するにつれて、それを検出し、基板の形体がアレイの下から現れるにつれ、それを検出することができる。したがって、図１３で概略的に示したような構成を、単一のマイクロレンズアレイで達成することができる。
【００７３】
例示的マイクロレンズアレイおよび検出構成
図１５、図１６および図１７は、マイクロレンズアレイと、このようなレンズアレイを通して反射した光を検出するように設計された検出器アレイと、このようなアレイがある基板上の位置合わせマークとして使用するのに適切なスポットパターンを示す。図１５は、６×６のマイクロレンズアレイを示し、図１５の円はそれぞれ単一のマイクロレンズに対応する。一例では、各マイクロレンズは約５０から約５００マイクロメートルの直径を有する。別の例では、各マイクロレンズは約８０マイクロメートルの直径を有する。アレイは、自身内に適切な数のレンズ、例えば５１２×５１２アレイのレンズを有し、レンズのサイズは、用途に応じて適宜選択することができる。
【００７４】
図１６は、図１５のレンズアレイからの光ビームを検出するのに適した６×６アレイの検出器を示す。図１６の円はそれぞれ単一の検出器を示す。各検出器の直径は、受け取る光の元となるレンズアレイの個々のレンズの直径と同じでよいか、レンズアレイと検出器アレイの間に挿入された投影システムの倍率に適した任意のサイズでよい。同様に、各検出器は、一連の副検出器として配置構成され、これは図１６では、各検出器を４個の１／４円扇形に分割するものとして表されている。副検出器はそれぞれ、別個の検出信号を生成するように使用され、その信号の相対強度は、照明放射線が４つの副検出器の中心にセンタリングされる度合いの尺度を提供する。監視中の基板上にあるスポットの像の強度分布を測定する能力により、システムは、小さい位置合わせ不良に対してさらに敏感になる。
【００７５】
図１７は、監視される基板の表面に形成できるパターンを示す。図１７のパターンは、図１５のマイクロレンズアレイおよび図１６の検出器アレイの構成に一致した６×６のアレイである。図１７のスポットアレイパターンのピッチは、レンズアレイのピッチと同じであり、したがって各スポットから反射する光は、スポットとレンズが十分に位置合わせされている場合、アレイの各レンズを同時に通過することが理解される。
【００７６】
位置合わせ目標を露光するには、位置検出に使用されている同じＭＬＡを使用することが望ましい。こうすることにより、マイクロレンズアレイの個々のレンズの位置決めエラーを最小限に抑えることができる（ＭＬＡの「指紋」が除去される）。
【００７７】
図１８は、位相格子位置合わせ用途に使用する２つの異なるピッチを有する代替マイクロレンズアレイを示す。この実施形態では、図１８の左上隅と右下隅が３×３アレイのレンズを示し、これは例えば約８０マイクロメートルの直径である。右上および左下隅は、同じ８０マイクロメートルの直径の３×３アレイを示すが、隣接する列の間のピッチは約８８ミクロンである。このようなレンズアレイを通して反射する光を検出するには、同様の検出器の分布が必要となる。
【００７８】
図１９は、この実施形態により図１８のマイクロレンズアレイで使用するのに適切なスポットアレイパターンを示す。スポットアレイパターンのピッチは、図１８のマイクロレンズアレイにあるレンズの列のピッチ、および検出器のパターンに一致する。
【００７９】
例示的位置合わせマーク
図２０は、基板上の位置合わせマークとして使用できる位相偏移格子パターンを示す。一例では、格子のピッチは、図１５のマイクロレンズアレイにあるレンズのピッチと同じである。
【００８０】
図２１は、代替的な位相偏移格子位置合わせパターンを示す。この実施形態は、左上および右下に６列の間隔が狭いレンズのアレイを、左下および右上に５列の間隔が比較的広いレンズのアレイを有するマイクロレンズアレイで使用するのに適切である。例えば、図２１の格子のピッチは、左上の線６本のセットで約８０μｍ、右上の線５本のセットで約８８μｍ、左下の線５本のセットで約８８μｍ、右下の線６本のセットで約８０μｍでよい。図２１の相互に直角である線のセットを、既知の位相格子位置合わせ原理に従って使用し、非常に正確な位置応答を生成することができる。
【００８１】
図１７、図１９、図２０および図２１は、本発明による装置を使用して容易に検出できるパターンの例を示す。このようなパターンを基板の表面上に形成して、位置合わせマークを提供し、例えば電子デバイスには機能的に重大な構造を提供しないでいることができる。しかし、本発明は、単に位置合わせの目的ではなく、主に機能的目的のために形成した形体を検出するために使用することができる。
【００８２】
例示的フラットパネルディスプレイの測定
図２２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶フラットパネルディスプレイ装置に形成する露光パターンのレイアウトを概略的に示す。長方形の区域５１は、通常は約１００マイクロメートル以上の幅の液晶エレメントを示す。エレメント５１の隣接する横列は、アドレス線５２によって分離され、エレメント５１の隣接する縦列は、データ線５３によって分離される。
【００８３】
構造には非常に高度に開発された規則性があり、その構造は差し渡し１ｍのオーダーでよい。線５２および５３などのその構造を構成する形体は、構造の直に隣接する領域と比較すると、有意に異なる反射特性を有するように、比較的容易に形成することができる。このような構造がマイクロレンズアレイの下で前進し、上記で検討した本発明の１つまたは複数の実施形態に従って動作する表面上に位置合わせ投影ビームを集束すると、マイクロレンズアレイに対する制御線の位置を比較的容易に検出することができる。事前に形成した位置合わせマークに頼るのではなく、連続的な一連の処理ステップは、先行する処理ステップで形成した形体を位置合わせ目的に使用することができる。例えば、第一形体が事前に形成された位置合わせマークの基部に配置されているが、第一形体がわずかに位置合わせ不良であった場合は、第二形体が初期位置合わせマークではなく第一形体に位置合わせされていると保証することにより、第二形体を一不良の第一形体に対して適切な位置に配置することができる。
【００８４】
例示的監視動作および配置構成
図２３、図２４および図２５は、マイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイに対して動作中の基板との間の距離を監視するために本発明を使用する方法を示す。アレイと基板との間の距離は、例えば３つの異なる位置で測定して、基板に対するアレイのレベリングを制御可能にすることができる。
【００８５】
図２３は、平行な光のビーム５６が基板表面上のスポットに集束されるように、基板５５上に正確に位置決めされたマイクロレンズアレイ５４を示す。ビーム５６は、図２４で示した環状検出器５７によって画定された開口を通して投影され、検出器５７の開放中心は、マイクロレンズアレイの中心レンズ５８上で中心に配置される。レンズ５８と基板５５の表面との間の間隔が適正であると仮定すると、基板５５から反射したほぼ全ての光が、検出器５７の開放中心を通過する。したがって、環状検出器５７に到達する光の強度を表す出力は非常に小さくなる。
【００８６】
図２５は、マイクロレンズアレイ５４と基板５５との間の間隔が小さすぎる場合に生じる事を示す。基板５５の表面上に形成されるスポットのサイズが有意に増加する。その結果、表面から反射する光が、マイクロレンズアレイ５４上で発散する。その光の一部は検出器５７の下側に当たる。その光が検出され、出力を提供する。したがって、検出器５７の下側に当たる光の検出強度を制御機構に使用することができ、これにより検出した強度が例えば所定の閾値より低くなるまで、基板５５からマイクロレンズアレイ５４を持ち上げる。
【００８７】
図２６および図２７は、検出された反射スポットおよび流れ図をそれぞれ示す。
【００８８】
図２６では、５×５アレイの円５９は、アレイにある２５個のレンズそれぞれが位置合わせビームで照明された場合に５×５のマイクロレンズアレイによって基板上に生成される照明のスポットの位置を示す。破線６０で示した３×３アレイの円の形態の位置合わせマークは、５×５アレイの円５９の中心の３×３部分と重なる。円６１は、１個の円５９と１個の円６０との精密な見当合わせを示す。円５９と６０とが重なる領域を陰付きで示す。円５９は、線６２に平行な５つの横列と線６２に直角な５つの縦列で配置される。これに対して、円６０は、線６３に平行な３つの横列と線６３に直角な３つの縦列で配置される。線６２および６３は、小さい角度で相互に傾斜し、したがって３×３アレイの位置合わせスポットを担持する基板が動作する間に、これらのスポットは、線６３の方向でマイクロレンズアレイに対して動作する。
【００８９】
図２６は、位置合わせマークの右上隅にあるスポットが、上から数えて２列目、右から数えて２列目にある照明スポットと完全に位置合わせされた瞬間における状況を示す。この瞬間に、位置合わせビームを投影するマイクロレンズアレイに対して位置合わせスポットを担持する基板の位置は、軸線Ｘ，Ｙで示した面において精密に測定することができる。
【００９０】
この実施形態では、位置合わせマークの性質が事前に知られ、したがってマイクロレンズアレイのレンズに関連する検出器の３×３アレイが、位置合わせビームの煩瑣部分を検出するようにするパターンを探すように、システムを設定することができる。各検出器の出力は、投影されたスポットと位置合わせマークのスポットとが重なる面積が最大程度にまで重なるにつれてピークになり、そのピークの高さは重なる面積の関数である。したがって、図２６で示したケースの最高ピークは、図２６の中心にある３×３アレイの右上隅のスポット６２に関連する。
【００９１】
３×３アレイの右下隅にある検出器からの出力は、ピークを過ぎたばかりであり、３×３アレイの左上隅に関連する検出器からの出力は、そのピークに近づいている。システムのプロセッサを３×３アレイを探すように設定するものと仮定すると、図２６で示す５×５アレイに関連する検出器の５×５アレイの出力を見ることにより、マイクロレンズアレイに対して３×３位置合わせマークがどこにあるか容易に分かる。それにより、その３×３アレイから反射した光の相対的強度に関して、３×３アレイの位置合わせスポットのいずれかに最も正確に位置合わせされたレンズの位置を容易に識別することができ、したがってレンズ例に対する位置合わせマークのＸ、Ｙ座標を正確に求めることができる。
【００９２】
図２３から図２５で示した方法で設定した別個の検出器は、マイクロレンズアレイと基板との間隔、つまりマイクロレンズアレイに対する基板のＺ座標を検出することができる。これで、マイクロレンズアレイに対する基板の位置が十分に決定される。
【００９３】
次に図２７を参照すると、方法２７００はプロセッサの動作の図である。
【００９４】
ステップ２７０２で、認識すべきパターンを基板上に形成する。例えば、図２６で示したケースでは、これは３×３アレイの反射性スポットであり、アレイのピッチはマイクロレンズアレイのレンズのピッチに等しい。本発明は３×３アレイに制限されない。他のアレイ構成も使用できることが当業者には明白である。ステップ２７０４では、将来に参照するためにパターンを記憶する。
【００９５】
ステップ２７０６では、所定のパターンを担持する基板をレンズアレイの下に配置し、レンズアレイに対して変位させる。
【００９６】
ステップ２７０８では、基板テーブル上の基板の名目位置およびマイクロレンズアレイに対する基板の名目変位が与えられたら、リソグラフィ装置の計測システムが、レンズアレイに対する基板の名目Ｘ、Ｙ位置を測定する。
【００９７】
ステップ２７１０では、検出器の出力が検出されるパターンを生成し、これをステップ２７１２で記憶したパターンと比較する。ステップ２７１４では、その比較によって検出したパターンから基板のＸ、Ｙ位置を決定することができる。ステップ２７１６では、決定したＸ、Ｙ位置を名目Ｘ、Ｙ位置と比較する。ステップ２７１８では、その比較によって明白になった差を考慮に入れるために、基板の位置に適切な補正を実行する。
【００９８】
この例では、基板の少なくとも２カ所で位置合わせを測定する。したがって、基板のＸＹのオフセット、回転および倍率を決定することができる。
【００９９】
ステップ２７２０では、レンズアレイに対する名目基板Ｚ位置を求める。ステップ２７２２では、例えば図２３から図２５で記載したようなＺレベル検出器を使用して、実際のＺレベルを求める。ステップ２７２４では、Ｚレベル検出器の出力を閾値と比較する。ステップ２７２６では、基板の位置を適宜補正して、基板の位置がＺ方向での所望の名目位置に従うことを保証する。
【０１００】
したがって、方法２７００によってレンズアレイに対する基板の位置を３次元で十分に制御することができる。
【０１０１】
結論
以上で本発明の様々な実施形態を説明したが、これは例示によってのみ提示されたもので、制限するものではないことを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および細部に様々な変更を実施できることが当業者には明白である。したがって、本発明の広さおよび範囲は、上述した例示的実施形態のいずれからも制限されず、請求の範囲およびその均等物に従ってのみ定義されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明を使用することができる従来のリソグラフィ装置を示したものである。
【図２】マイクロレンズアレイを組み込んだ図１に図示の一般的タイプの光学投影システムの単純化した図である。
【図３】図２で図示され、変位可能な基板テーブルを含むシステムの構成要素の単純化した図である。
【図４】図３で示したシステム内で基板に投影される光のスポットを配向する略図である。
【図５】本発明の１つの実施形態の略図である。
【図６】図５の装置に組み込まれたマイクロレンズアレイの一部によって光が投影される基板の区域の略図である。
【図７】レンズの横方向リニアアレイを使用して基板表面上の長方形形体を検出することを概略的に示したものである。
【図８】レンズの横方向リニアアレイを使用して基板表面上の長方形形体を検出することを概略的に示したものである。
【図９】長手方向に延在するレンズのアレイを使用して基板表面上の形体を検出することを概略的に示したものである。
【図１０】長手方向に延在するレンズのアレイを使用して基板表面上の形体を検出することを概略的に示したものである。
【図１１】本発明の代替実施形態を概略的に示したものである。
【図１２】本発明の代替実施形態を概略的に示したものである。
【図１３】本発明の代替実施形態を概略的に示したものである。
【図１４】マイクロレンズアレイの周囲部分を通して位置合わせビームを基板に送出する１つの配置構成を示したものである。
【図１５】マイクロレンズアレイを示したものである。
【図１６】図１５のマイクロレンズアレイとともに使用する検出器アレイを示したものである。
【図１７】図１５のマイクロレンズアレイおよび図１６の検出器アレイを使用して検出するパターンを示したものである。
【図１８】本発明の１つの実施形態による２つの異なるピッチを有するマイクロレンズアレイを示したものである。
【図１９】本発明の１つの実施形態により図１８のマイクロレンズアレイで検出するパターンを示したものである。
【図２０】マイクロレンズアレイで検出する代替位相偏移格子構成を示したものである。
【図２１】マイクロレンズアレイで検出する代替位相偏移格子構成を示したものである。
【図２２】フラットパネルディスプレイで形成される構造を示したものである。
【図２３】監視されるマイクロレンズアレイと基板との間の間隔を監視することを示す。
【図２４】監視されるマイクロレンズアレイと基板との間の間隔を監視することを示す。
【図２５】監視されるマイクロレンズアレイと基板との間の間隔を監視することを示す。
【図２６】マイクロレンズアレイ、およびそのマイクロレンズアレイで検出される３×３のパターンを示したものである。
【図２７】図２６で示したパターンを認識する方法を示す流れ図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【外国語明細書】
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