JP3637024B2 - リソグラフィ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、
− 放射線の投射ビームを供給する放射線システムと、
− 所望のパターンに従い投射ビームをパターン化する目的にて使用されるパターニング手段を支持する支持構造と、
− 基板を保持する基板テーブルと、
− 基板の第二サイドが基板テーブルに面している一方、基板の第一サイドにあるターゲット部分にパターン化ビームを映像化する投射システムと、
− アライメント放射線を用いて、基板に設けられたアライメントマークとパターニング手段のパターンとの位置合わせを行うアライメントシステムとから成るリソグラフィ投影装置に関するものである。
【0002】
ここで使用されている「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り出されるパターンと一致するパターン化断面を、入射の放射ビームに与えるために使用可能な手段として、その意味は広く解釈されるべきものである。ライトバルブという言葉もこの概念において使用されることが出来る。一般的に、上記パターンは、集積回路や他のデバイス(以下参照)といったような、ターゲット部分に作り出されるデバイスの特定の機能層に相当する。そのようなパターニング手段の例には以下が含まれる。
【0003】
− マスク。マスクのコンセプトはリソグラフィにおいてよく知られている。これには、さまざまなハイブリッドタイプのマスクの他、バイナリーマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったタイプのマスクが含まれる。放射ビームにこのようなマスクを配置することで、マスク上のパターンによって、マスクに照射する放射線の選択的透過(透過性マスクの場合)や選択的反射(反射型マスクの場合)が可能となる。マスクの場合、支持構造は一般的にマスクテーブルであり、これは、入射する放射ビームの所望位置にマスクを確実に保持し、また、望む場合にはビームとの関連において動かすことも可能である。
【0004】
− プログラム可能ミラーアレー。このような装置の一例には、粘弾性制御層を有するマトリックスアドレス可能表面および反射面がある。そのような装置における基本原理は、(例えば)アドレスされていない領域が入射光を非回折光として反射するのに対して、反射面のアドレスされた領域は入射光を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、回折光のみを残して、上記の非回折光を反射光からフィルタアウトすることが出来る。この方法において、ビームはマトリックスアドレス可能表面のアドレスパターンに基づきパターン化される。プログラム可能ミラーアレーにおける他の実施形態では、小さなミラーのマトリックス配列を用いている。その各々に適切な局部的電界を加えるか、あるいは圧電作動手段を用いることで、軸を中心に個々に傾けることが出来る。繰返しとなるがミラーはマトリックスアドレス可能であり、これにより、アドレスされたミラーは異なる方向の入射の放射ビームをアドレスされていないミラーに反射させる。この方法により、反射光はマトリックスアドレス可能ミラーのアドレスパターンに基づいてパターン化される。必要なマトリックスアドレッシングが適切な電子手段を用いて実行されることが出来る。上記で説明した両方の状況において、パターニング手段は1つあるいはそれ以上のプログラム可能ミラーアレーにより構成されることが可能である。ここで言う行ったミラーアレーは詳しくは、例えば、米国特許番号US5,296,891およびUS5,523,193、さらにPCT特許出願番号WO98/38597およびWO98/33096に開示されているので参照されたい。プログラム可能ミラーアレーの場合、支持構造は例えばフレーム、あるいはテーブルであろう。これらは要求に応じて、固定されるか、あるいは可動式となろう。
【0005】
− プログラム可能LCDアレー。このような構造の例が米国特許番号US5,229,872に記載されているので参考とされたい。上記のように、この場合の支持構造は、例えばフレーム、あるいはテーブルであろう。これらは要求に応じて、固定されるか、あるいは可動式となろう。
【0006】
簡略化の目的で、当明細書の以下の説明では、ある構成においてそれ自身がマスクおよびマスクテーブルに関連する例に特定しているが、このような例において論じる一般的概念もまた、上記に述べるように、パターニング手段におけるより広義に理解されるべきである。
【0007】
簡略化のために、以降、投射システムを「レンズ」と称するものとする。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、さまざまなタイプの投射システムを包含し広範に解釈されるべきである。放射線システムはまた、放射線の投射ビームを導き、成形し、制御するための、これらにおけるいずれかのタイプの設計に従い動作するコンポーネントも含む。そしてそのようなコンポーネントもまた以下において集約的あるいは単一的に「レンズ」と呼ぶ。さらに、リソグラフィ装置は2つないしはそれ以上の基板テーブル(かつ/あるいは2つないしはそれ以上のマスクテーブル)を有するタイプのものでも良い。このようなマルチプルステージデバイスにおいて、追加のテーブルが並列に使用されるか、あるいは、露光に1つあるいはそれ以上の他のテーブルが使用されている間に、1つあるいはそれ以上のテーブルにおいて予備ステップを実行することが可能である。デュアルステージリソグラフィ装置については、例をあげると、1998年2月27日(WO98/40791)で出願の米国特許番号US5,969,441およびUSシリアル番号09/180,011に記載がなされているので参考とされたい。
【0008】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路(IC)の製造において使用することが出来る。このような場合には、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。かつ、このパターンは、感光材料(レジスト)の層でコーティングされた基板(シリコンウェーハ)上のターゲット部分(1つあるいはそれ以上のダイから成る)上に結像させることが出来る。一般的に、シングルウェーハは、一つずつ、投射システムを経由して連続的に照射される近接ターゲット部分の全体ネットワークを含む。現在の装置においては、マスクテーブル上のマスクによるパターニングを用いて、2つの異なるタイプの機械間で識別がなされることが出来る。リソグラフィ投影装置の一タイプでは、一動作でターゲット部分に全体マスクパターンを露光することにより、各ターゲット部分が照射される。このような装置は通常ウェーハステッパーと呼ばれている。通常ステップアンドスキャン装置と呼ばれるまた別の装置では、基準方向(「走査」方向)に平行あるいは反平行に基板テーブルを同期させて走査する一方で、投射ビーム下で所定の基準方向(「走査」方向)に連続的にマスクパターンを走査することで各ターゲット部分が照射される。一般に、投射システムは倍率係数M(一般的に、<1)を有することから、基板テーブルが走査されるスピードVは、マスクテーブルが走査されるスピードの係数M倍となる。ここに説明を行ったリソグラフィ装置に関しては、例をあげると、米国特許番号US6,046,792に詳細な記載があるので参考とされたい。
【0009】
本発明に基づくリソグラフィ投影装置を使用する製造工程においては、パターン(例えばマスクにおける)は、少なくとも部分的にエネルギー感応材料(レジスト)の層で覆われる基板上に結像される。この結像ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったさまざまな工程を経る。露光後、基板は、ポストベーク、現像、ハードベーク、および結像されたフューチャの計測/外観検査といった他の工程を受ける。この工程のアレーは原則としてデバイス(例えばIC)の個々の層をパターン化することにおいて用いられる。こうしてパターン化された層は次に、個々の層を仕上げる目的で、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、化学的機械ポリシング等といったさまざまな工程を経る。複数の層が必要である場合には、全体工程、あるいはそれの変更工程が新しい層のそれぞれに繰り返される。結果的に、デバイスのアレーが基板(ウェーハ)上に形成される。これらのデバイスは次に、ダイシングあるいはソーイング(切断)といった技法により互いに分離される。それから、個々のデバイスはキャリアに取り付けされたり、ピンに連結されたりする。このような工程に関しては、例えば、1997年にMcGraw Hill Publishing Co.,より出版された本であるPetervan Zant著“Microchip Fabrication:A Practical Guide to Semiconductor Processing”(「マイクロチップ製造:半導体処理工程の実際ガイド」)第3版、ISBN0−07−067250−4に詳細に記載させられているので参考とされたい。
【0010】
アライメントは、露光されるウェーハ上の特定のポイントに対してマスク上の特定ポイントの像の位置を合わせる工程である。小さなパターンのような、一般的に1つあるいはそれ以上のアライメントマークが基板およびマスクの各々に設けられる。デバイスは中間の処理ステップを有する連続的な露光によって作り出されるたくさんの層から成る。各露光前に、アライメントが実行され、新しい露光と前のものとの間における位置的エラーを最小限化に抑える。このようなエラーはオーバーレイエラーと呼ばれる。
【0011】
しかし、化学機械的研磨、瞬時熱アニール、積層蒸着およびディープトレンチエッチングといったような中間の処理ステップにより、基板上のアライメントマークが歪められるか、あるいはこれらが不透明な層の下に覆い隠されてしまう場合がある。これがオーバーレイエラーの原因となる。
【0012】
マイクロシステムズテクノロジーおよびマイクロ電子機械システムといったようないくつかの技法において、デバイスは基板の両サイドから製造される。しかし、基板の一方側に露光を行う際、基板のもう一方側に以前に露光されたフューチャとの位置を正確に合わせることに関して問題がある。一般的に0.5ミクロンのオーダあるいはそれ以上のアライメントの正確が要求される。
【0013】
本発明の目的は、上記における問題を、少なくとも部分的に軽減することにある。
【0014】
この目的および他の目的もまた、冒頭の項目で特徴を述べたようなリソグラフィ装置において、本発明に基づいて達成される。さらに本発明のリソグラフィ装置は、アライメントシステムにより使用される上記アライメントマークの像を提供する光学システム追加したことに特徴がある。該光学システムは、基板の第二サイドを経由してアライメント放射線を導くように構成、かつ配列されている。
【0015】
望ましくは、アライメントマークの像は基板の第一サイドの面に設けられる。これにより、基板の両サイドのマークのアライメントに共通のアライメントシステムが使用されることが出来る。アライメントシステムは基板のフロントサイドにあるフューチャとバックサイドにあるフューチャ間のアライメントを実行することが可能であることが望ましい。これにより、一方のサイドの露光の正確さが、もう一方のサイドのフューチャに関して、0.5ミクロンのオーダもしくはそれ以上となる。
【0016】
本発明のさらなる態様に基づいて、以下のステップから成るデバイスの製造方法が可能となる。
【0017】
− 放射線感応材料の層に少なくとも部分的に覆われた基板を提供する。
− 放射線システムを用いて放射線の投射ビームを供給する。
− パターニング手段を使用して、その断面において投射ビームにパターンを与える。
− 上記基板の第一サイドにある放射線感応材料の層のターゲット部分に放射線のパターン化ビームを投射する。一方、上記基板の第二サイドは支持基板テーブルに面している。
− アライメントシステムの使用により、パターニング手段のパターンと基板に設けられたアライメントマークとの位置合わせを行う。
【0018】
以上の方法において次のステップを特徴とする。
− 光学システムを用いて、アライメントシステムにより使用される上記アライメントマークの像を提供する。それにより上記光学システムは基板の第二サイドを経由してアライメント放射線を導く。
− 上記アライメントマークの上記像と、上記パターニング手段の上記パターンとの位置合わせを行う。
【0019】
この仕様全般にわたり、基板の特定サイドにあるアライメントマークに関して、もちろん基板のそのサイドにエッチングされているアライメントマークを含んでおり、かつ、そのトップに蒸着される次の材料を有するアライメントマークを含んでいる。よって、それが埋め込まれ、もはや表面で露光されることはない。
【0020】
ICあるいはマイクロ電子機械システムの製造における、本発明に基づく装置の使用について詳細なる説明が本文においてなされてきたが、このような装置が他の多くの用途において使用可能であることは明確に理解されよう。例えば、インテグレート光学システム、磁気ドメインメモリのガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造において用いられることも出来る。そうしたまた別のアプリケーションにおける状況では、本文で使用した「ウェーハ」あるいは「ダイ」といった言葉が、より一般的な言葉で、それぞれ「基板」および「ターゲット部分」といった言葉に置き換えられることは従来技術分野において明白である。
【0021】
本書類において使用した放射線およびビームという言葉は、(例えば365、248、193、157、あるいは126nmの波長を有する)紫外線やEUVを含めたあらゆるタイプの電子磁気放射線を包含するものである。
【0022】
本発明の実施形態を添付の略図を参照にしながら、例示の方法によってのみ、詳細なる説明を行うものとする。
【0023】
【発明の実施の形態】
<実施形態1>
図中、一致する参照番号はその対応する部分を示すものとする。
【0024】
図1は、本発明の特別な実施形態に基づくリソグラフィ投影装置を示したものである。この装置は、放射線(例えば紫外線)の投射ビームPBを供給する放射システムLA、Ex、ILと、マスクMA(例えばレクチル)を支えるための、部分PLとの関連においてマスク位置を正確に定める第一ポジショニング手段に連結された第一目標テーブル(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ーハ)を支えるための、部分PLとの関連において基板の位置を正確に定める第二ポジショニング手段に連結された第二目標テーブル(基板テーブル)WTと、マスクMAの照射部分を基板Wのターゲット部分C(1つあるいはそれ以上のダイから成る)上に結像するための投射システム(「レンズ」)PL(例えば、クオーツレンズシステム、反射屈折光学系システムあるいはミラーシステム)とにより構成されている。
【0025】
ここに示しているように、本装置は透過タイプのものである。(すなわち、透過性マスクを備えている。)しかし、一般的に、例えば反射タイプ(反射マスク)のものでも可能である。あるいは、本装置に、上記において参照を行ったタイプのプログラム可能ミラーアレーといったような、他の種類のパターニング手段を用いることも可能である。
【0026】
本放射線システムは、放射線のビームを生成するソースLA(例えばUVレーザあるいはプラズマソース)を備えている。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビーム拡大器といったようなコンディショニング手段を通過した後に、イルミネーションシステム(イルミネータ)に照射される。イルミネータILは、ビーム配光の外部かつ/あるいは内部放射範囲(一般的にそれぞれ、σ−アウター、σ−インナーに当たる)を設定する調整手段AMを備えている。これはさらに、一般的に、積分器INかつコンデンサCOといったような、さまざまな他のコンポーネントも備えている。このような方法で、マスクMAに照射するビームPBはその断面において所望の均一性と所望の強度分布を有する。
【0027】
図1に関して、ソースLAがリソグラフィ投影装置のハウジング内にあるが(これは例えばソースLAが水銀ランプである場合に多い)、しかし、ソースをリソグラフィ投影装置から切離すことも可能であり、この場合、ソースが作り出す放射ビームは(例えば適切な方向付けミラーにより)装置に導かれることを注記する。この後者の構成は、ソースLAがエキシマレーザである場合が多い。本発明および上記記載の請求項はこれら両方の場合の構成を包含するものである。
【0028】
続いて、ビームPBは、マスクテーブルMT上でマスクホルダーにより保持されているマスクMAにさえぎられる。マスクMAを通過することで、ビームPBはレンズPLを通過する。それにより基板Wのターゲット部分C上にビームPBの焦点が合わせられる。第二ポジショニング手段(および干渉計測手段)により、例えば異なるターゲット部分CをビームPBのパスに位置させるように、基板テーブルWTを正確に移動させることが出来る。同様に、第一ポジショニング手段は、例えば、スキャン中、あるいはマスクライブラリからのマスクMAの機械検索後に、ビームPBのパスに関してマスクMAを正確にポジショニングする目的に使用することが出来る。一般的に、目標テーブルMT、WTの移動は、ロングストロークモジュール(粗調整)とショートストロークモジュール(微調整)により行われる。これに関しては図1において明確には示しておらない。しかし、ウェーハステッパーの場合(ステップアンドスキャン装置とは異なり)、マスクテーブルMTはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。
【0029】
ここに示した装置は2つの異なるモードにおいて使用されることが出来る。
1. ステップモードにおいては、マスクテーブルMTは基本的に固定された状態にある。そして、全体のマスク像がターゲット部分C上に1作動(すなわちシングルフラッシュ)にて投射される。次に、ビームPBが異なるターゲット部分Cに照射されるよう、基板テーブルWTがx方向および/あるいはy方向にシフトされる。
2. スキャンモードにおいては、所定のターゲット部分Cがシングル「フラッシュ」で露光されないこと以外には、基本的に同一構成を用いている。変わりに、マスクテーブルMTは速度νで所定の方向(いわゆる「スキャン方向」、例えばx方向)に移動可能であり、それにより投射ビームPBがマスク像上を走査することが出来る。これと同時に、基板テーブルWTが速度V=Mνにて同一方向あるいは反対方向に同時に移動する。ここで、MはレンズPLの倍率(一般的に、M=1/4あるいは1/5)を表す。この方法において、解像度を妥協することなく、比較的大きなターゲット部分Cを露光することが出来る。
【0030】
図2は、ウェーハテーブルWT上にあるウェーハWを示したものである。ウェーハWの第一サイド(「フロントサイド」)にウェーハマークWM3およびWM4が設けられている。そして、上記WM3およびWM4の矢印で示されているように、これらのマークから光が反射される。また、後に記載を行うようなアライメントシステム(図示せず)との関連にて、マスク上のマークとのアライメントにおいて使用される。かつ、ウェーハWの第二サイド(「バックサイド」)にウェーハマークWM1およびWM2が設けられている。光学システムがウェーハテーブルWT内に構成され、ウェーハWのバックサイドのウェーハマークWM1およびWM2への光アクセスを可能にしている。光学システムはペアのアーム10A、10Bを備えている。各アームは、2個のミラー12、14、および、2個のレンズ16、18とにより構成されている。各アームのミラー12、14は、水平を作り出し、アングルの合計が90Eとなるように傾けられている。この方法により、ミラーの1つに垂直に照射する光のビームは、他のミラーに反射される時に垂直のままである。
【0031】
使用時に、光はウェーハテーブルWT上から、ミラー12へ、そして、レンズ16、レンズ18を通ってミラー14に導かれ、それからそれぞれのウェーハマークWM1とWM2へと導かれる。光はウェーハマークの部分に反射されて、ミラー14、レンズ18およびレンズ16、そしてミラー12を経由して光学システムのアームに沿って返ってくる。ミラー12、14、およびレンズ16、18は、ウェーハマークWM1およびWM2の像20A、20Bが、ウェーハWのフロントサイドに設けられたウェーハマークWM3およびWM4の垂直位置に一致する、ウェーハWのフロント(トップ)サイドの面に形成されるように調整される。当然、レンズ16、18およびミラー12、14の順序はその光学システムに合わせる必要があり、それにより異なる。例えば、レンズ18をミラー14とウェーハW間に配置することも可能である。(後述する実施形態の図解説明を参照にされたい。)
【0032】
ウェーハマークWM1およびWM2の像20A、20Bは仮想ウェーハマークとして作用し、ウェーハWのフロント(トップ)サイドに設けられた本物のウェーハマークと全く同様の方法で、既存のアライメントシステム(図示せず)によるアライメントに使用されることが出来る。
【0033】
図2に示すように、光学システム10A、10Bのアームは、ウェーハWの面に像20A、20Bを作り出し、この像20A、20Bは、ウェファの一側に向けて変位されそれによって、アライメントシステムによりこれらをウェーハW上で見ることが出来る。図3および図4において、光学システム10A、10Bにおけるアームの2つの望ましい向きを示している。これらはウェーハWの平面図であり、XY平面にある。図3および図4においては、簡明化する目的でウェーハテーブルWTを省いている。図3において、光学システム10A、10BのアームはX軸沿いに整列されている。図4において、光学システム10A、10BのアームはY軸と平行になっている。両方のケースにおいて、ウェーハマークWM1およびWM2はX軸上にある。そして、ウェーハマークWM1およびWM2はウェーハWの底面側にあり、よって、これらはウェーハWのトップサイドの視点からは逆となっている。しかし、光学システムのアームのミラーの配置により、ウェーハマークWM1およびWM2の像20A、20Bが逆にならずに、もう一度反転して正しい方向にもどるように意図されている。それによって、これらがまるでウェーハWのトップサイドにあるかのように、像は全く同じように見える。光学システムはまた、ウェーハマークWM1およびWM2のサイズとその像20A、20Bとの比が1:1になるように調整される。すなわち、拡大や縮小は行われない。従って、像20A、20Bを、ウェーハWのフロントサイドにある本物のウェーハマークと同様に使用することが出来る。マスク上に設けられた共通のアライメントパターンあるいはキーを使用し、本物のウェーハマークと仮想のウェーハマーク両方とによりアライメントを実行することが可能である。
【0034】
本例において、図2に示すように、ウェーハマークはウェーハWのフロントサイドおよびバックサイド両方の一致する位置に設けられる。図3および図4においては、分かりやすくするため、ウェーハWのバックサイドにあるウェーハマークだけを示している。この配置において、X軸かY軸のいずれかを軸にした回転によってウェーハWが反転されると、ウェーハWのトップサイドにあったウェーハマークは下側になるが、光学システム10A、10Bのアームにより結像されることが可能な位置となる。
【0035】
光学システムのアーム10A、10Bに平行な一方向にウェーハを変位した場合、ミラーの配置により、ウェーハマークWM1およびWM2の対応する像20A、20Bは反対方向のウェーハ下側に変位されることを注記する。例えば、図3において、ウェーハWが右に変位された場合、像20A、20Bは左側に変位される。アライメントシステムを制御するソフトウェアは、ウェーハマークWM1およびWM2の位置を決定する時に、そして、アライメント実行時のウェーハWとマスクの相対位置を調整する時に、これを考慮に入れる。光学システムの10A、10Bの2つのアームが対称をなしている場合、像20Aおよび像20B間は実際、ウェーハが配置されている時には一定距離を保つ。
【0036】
また、ウェーハWのサイド毎に少なくとも2つのウェーハマークが設けられる。1つだけのマークは、ウェーハの特定ポイントに対するマスク上の特定ポイントの像の相対的ポジショニングについての情報を与えることが出来る。しかし、正確なオリエンテーションアライメントと倍率を確定するために、少なくとも2つのマークが使用される。
【0037】
図5は、ウェーハテーブルWTの部分を横断面図で示したものである。本発明における本実施形態において、ウェーハのバックサイドにあるウェーハマークを結像する光学システム10A、10Bは、特別の方法でウェーハテーブル内に形成されている。図5に示すように、光学システムにおけるアームのミラー12、14は個別の構成部品としてではなく、ウェーハテーブルWTと一体化されている。適当な面がウェーハテーブルWT内において加工され、反射性を改善するためにコーティングされ、こうしてミラー12、14が作り出される。この光学システムは、ZerodurTMといったような、ウェーハテーブルと同一素材から作られており、これは、熱膨張係数が非常に低いことから、アライメントにおける高度の正確さを確実に維持することが出来る。
【0038】
<実施形態2>
図6は、各光ファイバー30(あるいは干渉光ファイバー束)と、光を光ファイバー30に/から連結するレンズ32、34とを用いて具体化される光学システムのアーム10A、10Bを有する、図2に対応した図である。ウェーハWのバックサイドにあるウェーハマークWM1およびWM2の像20A、20Bを提供するために、ファイバーとレンズが使用される。この像20A、20Bは、ウェーハWのフロントサイドにあるウェーハマークWM3およびWM4と同一面に配置される。
【0039】
図7および図8は、アライメントシステムのまた別の態様である。図7においては、レーザ40(例えば、HeNeレーザ)のような放射線のソースがアライメント光のビームを第一ビームスプリッタBS1上に導く。これにより、光位置は、ウェーハテーブルWT内の光学システムのアーム10Aを通って下方に導かれ、ウェーハWのバックサイドにある第一ウェーハマークWM1に反射されて、アライメントマークの像20Aが形成される。この像20Aからの光は、第一ビームスプリッタBS1を通って返り、レンズシステムPLを通って、それからマスクMA設けられた第一マスクマークMM1を通って第一ディテクタD1に戻ってくる。ディテクタD1により作り出される信号は、第一マスクマークMM1と像20Aとの間の正確なレジストレーションを判断するために使用可能である。像20AとウェーハマークWM1間の関係は光学システム10Aにより分かり、それにより、第一マスクマークMM1と第一ウェーハマークWM1間のアライメントを判断することが出来る。ウェーハWかつ/あるいはマスクMAは互いに関連し合って移動し、アライメントを達成する。
【0040】
本例におけるアライメントシステムはTTL配列である。よってマスクMAとウェーハW間のレンズシステムPLは実際に露光放射線に使用される投射レンズである。しかし、アライメントシステムはオフアクシス(OA)であってもよい。
【0041】
図8において、第二ビームスプリッタBS2と、光学システムのもう一方のアーム10Bを使用して、第二ウェーハマークWM2が第二マスクマークMM2と位置合わせされる。例えば、第一マスクマークMM1を第二ウェーハマークWM2等に位置合わせするためなどの工程を繰り返すことが可能である。ウェーハのフロント(トップ)サイドに設けられたウェーハマークと、同一マスクマーク、あるいはさらに設けられたマスクマークとによりアライメントを行うことも可能である。
【0042】
ダブルサイドアライメント方法の例を次に示す。最初にウェーハマークをウェーハの第一サイドに設ける。通常の方法によりアライメントを行うために、第一ウェーハマークを用いてそのサイドに1回あるいはそれ以上の照射を行う。こうして、これら第一ウェーハマークに関連するウェーハの第一サードにあるフューチャの位置がうまく確定される。次に、ウェーハは第一サイドが下向きになるように向きを変え、こうして第二サイドへの露光が行われる。ウェーハテーブルの光学システムを使用することにより、第一ウェーハマークが結像され、そしてマスク上のマークとの関連において位置合わせされることが出来る。これにより、マスクとの関連におけるウェーハの第一サイド(今は下側)にあるフューチャの位置と方向が確定される。次に、第二ウェーハマークがウェーハの第二サイド(今はトップサイド)に露光される。(あるいはすでに第二ウェーハマークは設けられている。)第一ウェーハマークとの関連における第二ウェーハマークの相対位置と向きはマスクマークとアライメントシステムを通して判断することが出来る。第二ウェーハマークを使用して、かつ、ウェーハの第一サイド上のフューチャと確実に正確に位置合わせするために必要な修正を行い、ウェーハの第二サイド上にフューチャの露光が行われる。一旦、ウェーハ第一サイドのウェーハマークとウェーハ第二サイドのウェーハマーク間の相対関係が分かると、ウェーハの反対サイド上にあるフューチャとの正確なアライメントを確実に行いながら、マークのどちらかのセット、あるいは両方のセットを用いて両サイドに露光行うことが出来る。
【0043】
デバイスフューチャがウェーハの一方の側だけに形成される場合にも、同じ装置を使用することが出来るが、その場合は、アライメントを行う際にウェーハのバックサイドにあるウェーハマークだけを使用する。フロントサイドにおける全露光のためのマスクは、バックサイドのウェーハマークの像を使用して位置合わせされることが出来る。フロントサイドにある露光のための全てのマスクが、バックサイドのウェーハマークの像を使用して一貫して位置合わせされるならば、バックサイドにあるウェーハマークとフロントサイドに露光されたフューチャとの間の絶対的な関係を知る必要はない。処理がウェーハのフロントサイドでのみ行われることから、バックサイドのウェーハマークが劣化することはない。
【0044】
<実施形態3>
図9は、図2および図6の実施形態と基本的に同様のものであるが、異なる点は、ウェーハWのバックサイドを経由してウェーハWを通って放射線を伝達することにより、ウェーハWのフロントサイドにあるウェーハマークWM3およびWM4を結像する目的において光学システム10A、10Bのアームが配列されていることである。例えば、シリコンウェーハの場合、シリコンは赤外線を通過させることが出来るため、アライメントシステムにおいて赤外線が用いられる。
【0045】
ウェーハWのバックサイドからの光アクセスを可能にする光学システムを使用して、ウェーハを通って結像するアライメントを実行することにおける長所に、アライメントのクオリティが、ウェーハのフロントサイドで実行される一連の処理によって起きる劣化の影響をうけにくいということがある。そして、(例えば金属の)不透明な層であってもアライメントの妨げとなることなくウェーハマークのトップに置くことが出来る。もちろん、本実施形態はウェーハWのバックサイドにさらに追加のウェーハマークを設けて使用されることも可能である。しかし、フロントサイドのウェーハマーカーを使用することは、望まないかぎり、ウェーハマークを設けるためにウェーハのバックサイドを処理する必要がないことを意味する。
【0046】
<実施形態4>
図10は本発明のさらなる別の実施形態を示したものである。ここで、アライメント放射線はウェーハのバックサイドを経由してウェーハを通過し、フロントサイドにあるウェーハマークWM3、WM4に伝わる。かつ、ウェーハテーブルWT内のディテクタ42、44は、ウェーハテーブルWTとの関連においてウェーハW上のウェーハマークの位置を得る。この配列は、フロントサイドへ/からアライメント放射線をウェーハを通過して伝達するアライメントシステムを使用して、ウェーハのバックサイドのウェーハマークに等しく適用することが出来る。
【0047】
<実施形態5>
バックサイドアライメントオプティクス(BSAO)としても知られている、アライメントシステムがマスクのバックサイドへの光アクセスを有するように光学システムが提供されている、例えば図2、図6、および図9に示すような本発明の実施形態においては、較正技術を必要とする。いくつかの異なる較正方法を以下に記載する。
【0048】
1. BSAOの実際長さを較正するため、BSAOの公称の長さを仮定することが知られている。
ここではウルトラフラットブランクテストシリコンウェーハ一式(例えば3個)が使用される。
ステップ1: ウェーハ一方側のマークのセットがレジストに露出され、ウェーハ上でマークが現像され、かつ、エッチングされる。
ステップ2: 各ウェーハが反転され、装置に対するパラメータ(機械定数)としてBSAOの公称の長さを用い、ステップ1からマークの位置合わせを行うためにBSAOを使用して、各ウェーハのもう一方サイドにマークのセットが露光される。
ステップ3: ウェーハの各々がもう一度反転され、所定のオフセット(例えば500nm)にてマークのセットが露光される。マークの第一セットとこのマークのセット間のオーバーレイエラーが平均化され、そしてこの値がBSAOの実際の長さを計算するために使用される。
【0049】
2. BSAOの光性能が、ウルトラフラットブランクテストシリコンウェーハ一式(例えば3個)を使用して、次の方法において較正される。それによって、BSAOの実際の長さが分かる。
ステップ1: ウェーハ一方側のマークのセットがレジストに露出され、ウェーハ上でマークが現像され、かつ、エッチングされる。
ステップ2: ウェーハは反転され、そして、その時に各ウェーハのバックサイドにある第一マークに対してのアライメントを実行するBSAOを使用して、かつ、機械定数として既に分かっているBSAOの実際長を使用して、マークのセットが各ウェーハのもう一方の側に露光される。
ステップ3: ウェーハはもう一度反転され、マークのセットが一定のオフセット(例えば500nm)にて各ウェーハの第一サイドに露光される。マークの第一セットとこのマークのセット間のオーバーレイエラーはBSAOのクオリティに関係する。また、BSAOの歪みは既知の技法を用いて計算することが出来る。
【0050】
3. 環境的な気温変動や基板温度差による、ウェーハテーブルにおける、もしくは直接的にBSAOにおける小さな温度変化は、BSAOの変動長となり、これはオーバーレイの度を与える。このエラーは次のように減じることが出来る。
【0051】
熱プローブ一式がBSAOに埋め込まれ、そしてBSAOとウェーハテーブルの温度変化がモニターされる。BSAOの変動長が温度計測から推定され、かつ、それがリアルタイムでモニターされ、補正されることが出来る。
【0052】
4. 基準アライメントマークによるBSAOの較正
BSAO(10(a)、10(b))の各アームの長さが機械定数として設定されることが出来る。BSAOとウェーハテーブルにある基準マーク間の距離もまた機械定数として設定されることが出来る。
【0053】
基準アライメントマーク一式がBSAOの両端に作られる。これらの基準マークに対してレチクルアライメントマークを位置合わせすることにより、BSAOの実際長を較正することが出来る。
【0054】
ステージ上の基準マークと、BSAOのいずれか側のそれとの間の距離を同様に較正することが出来る。
【0055】
このような較正はBSAOのブランチごとに行われる。
【0056】
また、このような較正は、例えば、一日一回、あるいは週単位に、あるいは月単位にといった具合に、規則的に所望の周期で実行することが出来る。それによって、この短い較正が実行され、かつこれにより、長期ドリフトをモニターすることが可能となり、機械定数を更新することによって補正が可能となる。
【0057】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく他の方法でも具体化できることは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に基づくリソグラフィ投影装置を図示したものである。
【図2】本発明の実施形態に基づいて、ダブルサイドアライメントを行うために光学システムの2つのブランチを組み込んだ基板テーブルの略断面図である。
【図3】本発明の実施形態に基づくダブルサイドアライメントオプティクスの位置と方向性を示したウェーハの平面図である。
【図4】本発明の実施形態に基づくダブルサイドアライメントオプティクスのまた別の位置と方向性を示したウェーハの平面図である。
【図5】本発明の実施形態に基づく一体型光コンポーネントを備えた基板テーブルの部分断面図である。
【図6】本発明のさらに別の実施形態に基づいたダブルサイドアライメントを行うための光学システムを示した基板テーブルの略断面図である。
【図7】2つのマスクマークと、2つのウェーハマークのアライメントを行うためのアライメントオプティクスを図示したものである。
【図8】2つのマスクマークと、2つのウェーハマークのアライメントを行うためのアライメントオプティクスを図示したものである。
【図9】アライメント放射線がウェーハを通過して伝わる、本発明のさらに別の実施形態に基づいた、アライメントの実行のための、基板テーブル、ウェーハ、および光学システムの略断面図である。
【図10】本発明のさらに別の実施形態に基づく、アライメント実行のための、基板テーブル、ウェーハ、および光学システムの略断面図である。
Claims (10)
- 所望のパターンに基づいて投射ビームをパターン化するために使用することのできるパターニング手段と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記基板の第一サイドにあるターゲット部分に前記パターン化したビームを結像するための投射システムと、
前記基板の、前記投射システムと同じ側に位置するアライメントシステムであって、アライメント放射線を使用して、前記基板に設けられたアライメントマークと前記パターニング手段のパターンとを位置合わせするアライメントシステムと
を有するリソグラフィ投影装置において、
前記基板テーブルは、前記基板の第二サイドに位置するアライメントマークが前記アライメントシステムによって検出され得るように前記基板の前記第二サイドから光を導く光学システムを有し、該光学システムは、少なくとも前記基板テーブルを通して且つ前記基板の前記第二サイドに実質的に平行な経路に沿って前記光を移送するように、前記基板テーブルと一体に構成されていることを特徴とするリソグラフィ投影装置。 - 前記光学システムが、前記基板の前記第一サイドの平面内に前記アライメントマークの像を提供するように配置されている請求項1に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記光学システムが、複数の像を提供する手段を有し、前記各像が、複数のアライメントマークのそれぞれ1つに一致している請求項1または請求項2に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記光学システムが少なくとも2つのミラーおよび少なくとも2つのレンズを有している請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記光学システムが少なくとも1つの光ファイバーを有している請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記光学システムが、対応する前記アライメントマークから側方に、且つ前記基板で占められた領域を超えて、変位されたアライメントマーク像を提供するように配置されている請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記アライメントシステムは、前記光学システムにより提供された前記アライメントマーク像を使用するとともに、前記基板の前記第一サイドに設けられた基準マークをも使用して位置合わせを行うように具体化されている請求項1に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記アライメント放射線と前記投射ビームとが実質的に同一の波長を有している請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載のリソグラフィ投影装置。
- 放射線感応材料の層によって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、
放射線システムを用いて放射線の投射ビームを提供するステップと、
パターニング手段を用いて投射ビームの断面にパターンを与えるステップと、
前記基板の第一サイドにある前記放射線感応材料の層のターゲット部分に前記放射線のパターン化ビームを投射するステップであって、このとき前記基板の第二サイドが支持基板テーブルに面しているステップと、
前記投射システムと同じ側に位置するアライメントシステムを用いて前記パターニング手段のパターンと前記基板上に設けられたアライメントマークとを位置合わせするステップと
を含むデバイス製造方法において、
前記支持基板テーブルと一体に構成された光学システムであって、少なくとも前記支持基板テーブルを通して且つ前記基板の前記第二サイドに実質的に平行な経路に沿って前記光を移送する光学システムを用いて、前記基板の第二サイドに位置する前記アライメントマークが前記アライメントシステムによって検出され得るように前記基板の第二サイドから光を導くステップをさらに含むことを特徴とするデバイス製造方法。 - 前記第一サイドと前記第二サイドとが交換されるように前記基板を反転させるステップと、
前記位置合わせを繰り返すステップと
をさらに含む請求項9に記載のデバイス製造方法。
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