JP3983506B2 - リソグラフィ投影装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ投影装置であって、
伝播方向のある放射線の投影ビームを供給するための放射線システム、
所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体、
基板を保持するための基板テーブル、および
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に投影するための投影システムを含む投影装置に関する。
【０００２】
ここで使う“パターニング”という用語は、入射放射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきであり；“光バルブ”という用語もこのような関係で使うことができる。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス（以下参照）のような、この目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。そのようなパターニング手段の例には次のようなものがある。
マスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型を含む。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。マスクの場合、この支持構造体は、一般的にマスクテーブルであり、それがこのマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、およびもし望むなら
、それをこのビームに対して動かせることを保証する。
プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の例は、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である。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。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；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。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。そのようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、ＵＳ５，２９６，８９１およびＵＳ５，５２３，１９３から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。プログラム可能ミラーアレイの場合、上記支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよ
い、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、ＵＳ５，２２９，８７２で与えられ、それを参考までにここに援用する。上記のように、この場合、支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレー
ムまたはテーブルとして具体化してもよい。
簡単のために、この本文の残りは、ある場所で、マスクおよびマスクテーブルを伴う例を具体的に指向するかも知れないが、しかし、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すようなパターニング手段の広い文脈で見るべきである。
【０００３】
【従来の技術】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、パターニング手段がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で被覆した基板（シリコンウエハ）の目標部分（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらをこの投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを使う現在の装置では、機械の二つの異なる種類を区別することができる。一つの種類のリソグラフィ投影装置では、全マスク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し、そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。代替装置−普通ステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶ−では、このマスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用するＵＳ６，０４６，７９２から収集することができる。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、パターン（例えば、マスクの中の）を、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。
【０００５】
簡単のために、この投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが；この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、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。この放射線システムも放射線のこの投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。更に、このリソグラフィ装置は、二つ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”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、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に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、参考までにここに援用する、ＵＳ５，９６９，４４１およびＷＯ９８／４０７９１に記載してある。
【０００６】
露出中、放射線システムが放射線の投影ビームを供給してマスク（またはその他のパターニング手段）の一部を照射し、投影システムがこのマスクの被照射部分を基板の目標部分に結像する。このマスクの平面上の投影ビームの強度変動は、線量の変動、従って結像した基板の目標部分の品質の変動を生ずるだろう。この強度変動は、決定的寸法（即ち、結像した線の線幅）を変動させ、それは望ましくない。そのような決定的寸法が変動する基板は、製造工程で品質管理中にはねられるかも知れない。もし、この照射強度がマスクのある部分での通常の強度より高ければ、その部分から投影した像の決定的寸法は、その部分で通常の強度を使ったときより小さいだろう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、少なくとも部分的に、上記の問題を解決することである。更に詳しくは、この発明の目的は、マスク（またはその他のパターニング手段）の平面上の強度変動が非常に少ない装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、冒頭の段落によるリソグラフィ投影装置で、更に、この投影ビームのその伝播方向に実質的に垂直な動きを測定するように構成し且つ配列した測定手段および上記測定手段からの出力に応じてこの基板の目標部分が受ける上記投影ビームの線量を制御するように構成し且つ配列した制御手段を含むことを特徴とする装置を提供する。受ける線量は、基板の目標部分が受ける強度の積分として定義する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
マスクの照射強度変動の主な原因の一つは、投影ビームのその伝播方向に垂直な移動であることが確定している。この移動は、投影システムに関して機械的に動く放射線システムまたは投影システムに関して動く投影ビーム源によって生ずるかも知れない。後者は、例えば、もしプラズマ源を使えば有り得ることである。投影ビームを放射するプラズマは、その伝播方向に垂直に動くことがある。このプラズマの移動がこのリソグラフィ装置の放射線システムを介して投影され、この投影ビームを投影システムに関して動かすだろう。
【００１０】
この発明は、上記支持構造体がこの伝播方向と実質的に垂直な走査方向に可動で、上記測定手段が上記走査方向に対応する方向の上記投影ビームの移動を測定するようにされた、リソグラフィ投影装置に都合よく使える。
【００１１】
先の段落で説明したようなリソグラフィ投影装置は、マスク（またはその他のパターニング手段）に関する投影ビームの相対移動がこのマスクの移動に投影ビームの移動を加えて決るので、上記走査方向の移動に非常に敏感なことがある。このマスクに関する投影ビームの相対移動は、マスクの一部分上の照射強度を決めるだろう。もし、例えば、マスクが投影ビームと同じ方向に動くと、そのビームのマスクに関する相対移動は小さく、従って照射強度がマスクのその部分で大きいだろう。もし、逆に、投影ビームがマスクと反対方向に動くと、この相対移動は大きく、照射強度は、マスクのその部分で小さいだろう。この制御手段は、マスクと基板テーブルの速度を調整することによって、上記基板の目標部分が受ける上記投影ビームの線量を制御できるので、上記支持構造体および基板テーブルの走査方向の移動を制御するようにしてもよい。
【００１２】
制御手段は、上記制御手段からの調整信号に応じて投影ビームの強度を調整するために、上記測定手段および調整手段に接続できる。この制御手段は、投影システムに関する投影ビームの移動についての測定手段の情報に応じて調整した放射線強度を計算できる。この調整した放射線強度（例えば、調整信号）を放射線ビーム源へ送り、それが続いてそのビームの強度を調整するだろう。もし、この投影ビームがパルス化している（例えば、この線源がパルスで放射する）なら、上記制御手段は、そのビームの強度を調整するためにパルスの反復率または周波数を調整できる。その代りに、上記制御手段をパルス当りのエネルギーを調整するように構成および配列してもよい。
【００１３】
もし、放射線システムと投影システムの間の機械的移動が投影ビームの移動を生ずるなら、この測定手段を機械的移動を測定するようにしてもよい。そのような測定には、加速度測定手段を使うことが有利かも知れない。測定手段のための放射線システムと投影システムの間の直接の機械的結合をこの方法で避けてもよい。
【００１４】
もし、投影ビームの線源の移動が投影ビームの移動を生ずるならば、測定手段がそのビームの強度を測定するための強度測定手段を含んでもよい。これは、投影ビーム内の固定位置にあって、示差測定に使用する、二つ以上の光強度測定センサを使うことによって行える。もし、第１センサでの光強度が第２センサが受けた光強度に対して増えているならば、この投影ビームは、第１センサの方向に動いているだろう。
【００１５】
上記測定手段は、線源測定手段に接続することができ、上記線源測定手段は、上記投影ビームの線源の、基準点に関する、動きを測定することができる。この線源測定手段は、この線源（例えば、プラズマ）の近くに置くことができ、この線源測定手段の結果を、この投影ビームの投影システムに関する動きを計算できるように、制御手段で処理することができる。
【００１６】
パルス線源の場合、この測定手段は、投影ビームの線源がパルスを出すとき、測定信号を出すだろう。もし、上記動きが揺動運動ならば、各パルス中の投影ビームの位置を測定し、投影ビームの投影システムに関する未来位置をこの制御手段によって決定できる。このため、この制御手段は、上記投影ビームの未来位置を計算するための計算手段を備えてもよい。この揺動運動が分り、計算手段が未来位置を計算するとき、この制御手段は、後のパルスのための投影ビームの位置を予測できる。上記後のパルスは、投影ビームが投影システムに関して必要な位置にある瞬間にトリガされるだろう。線源が照射した最初のパルスの間、この揺動運動は分らず、従ってこれらのパルスはランダムに位置するだろう。これらの最初のパルスによって生ずる強度の有り得る不均一性を緩和するために、上記測定手段および上記制御手段に接続したデータ記憶装置を使うことができる。このデータ記憶装置は、ランダムに放射した最初のパルス中、投影ビームの強度および位置についての情報を記憶するだろう。例えば、最初の五つのパルスを放射した後に、この揺動運動が分ったとき、最初のパルス中の強度変動を後のパルス中で補正するように、この投影ビームの次のパルスをトリガするためにこのデータを使うことができる。
【００１７】
この発明の更なる態様によれば、デバイス製造方法にして：
− 少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程；
− 放射線システムを使って伝播方向のある放射線の投影ビームを作る工程；
− この投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程；
− この放射線のパターン化したビームをこの放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程を含む方法であって：
この投影ビームのその伝播方向と実質的に垂直な動きを測定手段によって測定し、その測定手段が上記測定手段からの出力に応じて上記投影ビームの強度を調整するための制御手段に接続してあることを特徴とする方法が提供される。
【００１８】
この本文では、ＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照してもよいが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係では、この本文で使う“レチクル”、“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“マスク”、“基板”および“目標領域”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
【００１９】
本文書では、“放射線”および“ビーム”という用語を紫外放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長の）およびＥＵＢ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する超紫外放射線）、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ために使用する。
【００２０】
この発明およびそれに付随する利点を、実施例および添付の概略図を使って更に説明する。
【００２１】
【実施例１】
図１は、この発明の特別の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：
− 放射線（例えば、波長３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ若しくは１５７ｎｍのＵＶ線、またはＥＵＶ線、Ｘ線、電子若しくはイオン）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬ。この特別の場合は、放射線システムが放射線源ＬＡも含み、この放射線源ＬＡは勿論、この放射線システムが支持フレームＨＰにしっかりと固定してある；
− 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、このマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
− 基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、この基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
− マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための、支持フレームＨＯにしっかりと固定した投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、レンズ若しくは反射屈折システム、またはミラーシステム）を含む。
ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（反射性のマスクを備える）反射型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。
【００２２】
この放射線源ＬＡ（例えば、水銀灯、エキシマレーザ、レーザ誘起プラズマまたは放電プラズマ源、または貯蔵リング若しくはシンクロトロンの電子ビームの経路の周りに設けたウィグラ／アンジュレータ）が放射線のビームを作る。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、このビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含んでもよい。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
【００２３】
図１に関して、放射線源ＬＡは、（この放射線源ＬＡが、例えば、水銀灯、または例えば、レーザ励起プラズマ源である場合によくあることだが）このリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて支持フレームＨＰと別で、作った放射線ビームをこの装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注意すべきで；この後者のシナリオは、放射線源ＬＡがエキシマレーザである場合によくあることである。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包含する。
【００２４】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上にマスクホルダで保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横断してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）の助けをかりて、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。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、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（微細位置決め）の助けをかりて実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。
【００２５】
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；
走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“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がマスク像の上を走査させられ；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（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。
【００２６】
この発明によれば、投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する動きを測定するために測定手段ＭＭを使う。もし、これらの動きが線源ＬＡおよび放射線システムＥｘ、ＩＬの投影システムＰＬに関する機械的動作（例えば、支持フレームＨＰの移動による）によって生ずるならば、これらの動きを、支持フレームＨＰの支持フレームＨＯに関する動きを測定手段ＭＭ（例えば、干渉計、容量センサ、光センサまたは空気圧センサ）で測定することによって測定できる。その代りに、フレームＨＰの投影システムＰＬに関する加速度を測定するための測定手段を使ってもよい。
【００２７】
ステップアンドスキャン装置でのマスクの投影ビームＰＢに関する時間依存相対移動Ｍｒ（ｔ）は、次のように与えられる：
Ｍｒ（ｔ）＝Ｍｍ（ｔ）−Ｍｐｂ（ｔ）
ここでもし、投影ビームＭｐｂ（ｔ）の移動とマスクＭｍ（ｔ）の移動が同方向ならば、投影ビームの移動Ｍｐｂ（ｔ）は、正の符号を得、それが反対方向のとき、負の符号を得ると仮定する。マスクの移動Ｍｍ（ｔ）は、所定の値を有し、投影ビームの移動Ｍｐｂ（ｔ）は、制御手段ＣＭに接続した測定手段ＭＭによって測定する。両方の移動を投影システムＰＬに関して測定する。
【００２８】
実施例１によるリソグラフィ投影装置は、パルス化した線源ＬＡを含む。制御手段ＣＭは、計算した相対移動に応じて投影ビームＰＢの強度を調整するために、次の式によってこのパルス化した線源ＬＡの反復率の調整値を計算できる：
但し、ｆｌ（ｔ）は、制御手段ＣＭが制御する線源ＬＡの反復率およびｆｌｎは、線源ＬＡ（例えば、レーザ）の公称反復率である。もし、投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する測定した移動Ｍｐｂに応じてパルス間の時間間隔Δｔを調整したいなら、次の式が使える：
Δｔ（ｔ）＝Δｔ０×［１＋Ｍｐｂ（ｔ）／Ｍｍ（ｔ）］
ここでΔｔ（ｔ）は、時間ｔでのこの線源のパルスとこの線源の次のパルスの間の時間であり、Δｔ０＝１／ｆｌｎである。この式では、投影ビームＰＢの移動がパルス間ではそれ程変らない、即ち、ｆｌｎが投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する揺動運動の振動数より遙かに大きいと仮定する。
【００２９】
投影ビームＰＢの放射強度を調整するためのもう一つの可能性は、測定手段ＭＭからの測定信号に応じて制御手段ＣＭによってパルス当りのエネルギーを調整することである。以下の式は、投影ビームＰＢの移動を補償するために、パルス当りのエネルギーを如何に調整できるかを示す：
Ｅｌ（ｔ）＝Ｅｌｎ×［１−Ｍｐｂ（ｔ）／Ｍｍ（ｔ）］
但し、Ｅｌ（ｔ）は、時間（ｔ）でのパルス当りのエネルギーおよびＥｌｎは、パルス当りの公称レーザエネルギーである。
【００３０】
【実施例２】
図２は、実施例１によるリソグラフィ装置に使える、この発明の実施例２による放射線システムを描く。この放射線システムは：
・ ＵＶ線（例えば、波長３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、若しくは１５７ｎｍの）ＵＶ線、またはＥＵＶ線のような放射線の投影ビームＰＢを作るパルス放射線源ＬＡ；
・ 必要な強度および方向の投影ビームＰＢ’を作るためのビーム成形光学素子Ｅｘ；
・ この投影ビームＰＢの形を決めるためのマスキング手段ＭＢ；
・ １対の強度測定センサＩＭおよび比較手段ＤＭを含む、測定手段ＭＭ；
・ 制御手段ＣＭ；並びに
・ パルストリガ手段ＴＭからのパルストリガ信号ＴＳを調整するためのパルス調整手段ＡＭを含む。
【００３１】
この線源ＬＡは、安全または汚染の理由で、リソグラフィ投影装置から離して置くことができ、それで光ガイドを通してこの装置に投影ビームＰＢを供給できる。この投影ビームＰＢは、ビーム成形光学素子Ｅｘを横切ってマスキング手段ＭＢへ向い、その手段は、そのビームＰＢが（描いてない）マスク（またはその他のパターニング手段）の領域で、矩形断面を有するように、このビームＰＢを部分的に暗くすることができる。次に、必要な形状および方向を有するこの投影ビームＰＢ’をこのマスク上に投影する。
【００３２】
測定手段ＭＭを使って投影ビームＰＢのマスキング手段ＭＢに関する移動を測定することができる。強度測定センサＩＭが線源ＬＡから受けた放射線に応じて強度信号を出し、比較手段ＤＭが両強度測定センサＩＭからの強度信号を互いに比較して、投影ビームＰＢのマスキング手段ＭＢに関する移動を決定できるようにする。例えば、もし投影ビームＰＢが二つの強度測定センサＩＭ（例えば、ＣＣＤアレイ、フォトダイオードまたは光電子増倍管を含む）の一つの方へ動くならば、比較手段ＤＭが上記一つの強度測定センサＩＭでの測定強度の増加および他の強度測定センサＩＭでの測定強度の減少に気付くだろう。この比較手段ＤＭは、投影ビームＰＢのマスキング手段ＭＢに関する位置および移動を決定することができ、上記位置および移動に対応する信号を制御手段ＣＭへ出す。この制御手段ＣＭは、調整放射線強度を計算でき、パルストリガ手段ＴＭから来るパルスＴＳを調整したパルスＡＴに調整するために、調整手段ＡＭへ信号を送ることができる。これらのパルスＡＴが線源ＬＡからの放射線のパルスをトリガして投影ビームＰＢを作る。
【００３３】
もし、パルス線源ＬＡを使うなら、制御手段ＣＭは、線源ＬＡがパルスを放射するときにだけ、測定手段ＭＭから測定信号を受け；これらのパルスの間では、強度測定センサに放射線がないので、移動または位置を測定できない。しかし、投影ビームＰＢの移動が揺動運動であり、それで最初のパルスの後に、そのビームＰＢの揺動を計算でき、且つそのビームＰＢの未来位置を計算できることを期待されることが屡々ある。この制御手段ＣＭは、投影ビームＰＢの未来位置を計算でき、マスクを均一な強度で照射するようにパルスＴＳを調整できる。最初に照射したパルス（即ち、揺動を決めるために必要なパルス）によって生じた不均一強度を示す情報を、パルス当りのこの投影ビームＰＢの強度および位置に関するデータを記憶することによって、データ記憶装置に記憶できる。このデータ記憶装置を測定手段ＭＭおよび制御手段ＣＭに接続する。後に、揺動が決ったとき、このデータをデータ記憶装置から検索でき、後のパルスが最初に照射したパルスによって生じた不均一性を補正できるように、調整手段ＡＭ用にパルスの調整タイミングを計算するために制御手段ＣＭが使うことができる。
【００３４】
【実施例３】
この発明による実施例３では、測定手段（例えば、図２の測定手段ＭＭ）が、放射線源ＬＡの近くに位置してその線源ＬＡの動きを測定するための線源測定手段を含んでもよい。この線源測定手段ＭＭからのデータは、計算装置によって投影ビームＰＢの移動のためのデータに変換する必要があり、その装置は、制御手段ＣＭが含んでもよい。この制御手段ＣＭは、測定手段ＭＭからの測定信号に応じて調整放射線強度を計算でき、パルストリガ手段ＴＭから来るパルスＴＳを調整したパルスＡＴに調整するために、調整手段ＡＭへ信号を送ることができる。後者は、実施例１および実施例２で説明した方法と同様に行うことができる。上に説明したように測定手段ＭＭが線源測定手段を含むとき、実施例２の強度測定センサＩＭおよび比較手段ＤＭを実施例から除外してもよい。
【００３５】
【実施例４】
図３に示し且つ以下に説明することを除いては実施例１と同じでもよい、この発明による実施例４では、アクチュエータＡＣを導入してフレームＨＰのフレームＨＯに関する位置調整を行う。制御手段ＣＭは、アクチュエータＡＣを制御するようにしてある。上記位置調整は、少なくとも、投影ビームＰＢの伝播方向と実質的に垂直な方向の調整を含む。一般的に、フレームＨＯは、例えば、このリソグラフィ投影装置を支持する床の振動の影響を緩和するために、空気台座によって支持する。この実施例では、フレームＨＰが、フレームＨＯと同様に、空気台座（図３には示さず）によって支持してあり、アクチュエータＡＣは、例えば、空気台座アクチュエータでもよい。フレームＨＯの移動は、原理的に、フレームＨＰのフレームＨＯに対する移動を生ずるだろう。そのような移動は、原理的に、投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する移動を生じ、上に説明したように、これが露出線量変動に繋がるかも知れない。制御手段ＣＭは、この実施例では、フレームＨＰが実質的にフレームＨＯの移動に追従するように、アクチュエータＡＣへ信号を出すようになっている。すると、原理的に、投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する位置が実質的に時間に安定であり、露出線量変動の問題が多少とも解決する。
【００３６】
【実施例５】
以下に説明することを除いては実施例１および実施例４と同じでもよい実施例５では、線源ＬＡおよび放射線システムＥｘ、ＩＬが二つの対応する、別々の支持フレームにしっかりと固定してあり、各フレームは、アクチュエータによって位置が調整可能である。そのような支持フレームのモジュール型構成は、保守の観点から、単一支持フレームＨＰを使うより実用的である。すると、測定手段ＭＭが上記二つ支持フレームのフレームＨＯに関する位置を測定し、且つ制御手段ＣＭが、上記二つ支持フレームの少なくとも一つの位置をフレームＨＯの移動に追従するように調整するために、アクチュエータに信号を出すようにすることが可能である。同様に、この放射線システムＥｘ、ＩＬが含み、且つこの投影ビームが横切る、一つ以上の個々の光学素子、例えばミラーを、対応する光学素子位置アクチュエータによって、位置を調整可能にできる。投影ビームＰＢの投影システムＰＬに対する位置の変化を上記個々の光学素子の位置の対応する調整に関係付ける係数を計算して表に保存することができる。そこで制御手段ＣＭが、上記係数を使って、上記個々の光学素子の少なくとも一つの位置の必要な調整値を計算し、対応する光学素子位置アクチュエータのために対応する信号を出し、投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する位置が実質的に時間に安定であるようにできる。
【００３７】
上にこの発明の特定の実施例を説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが判るだろう。この説明は、この発明を制限することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリソグラフィ投影装置を図示する。
【図２】本発明によるリソグラフィ投影装置に使うための放射線システムを図示する。
【図３】本発明によるリソグラフィ投影装置を図示し、この装置における制御手段は、放射線システムを保持するための支持フレームおよび投影ビームを提供するための線源の、位置を調整するためのアクチュエータを含む。
【符号の説明】
ＡＣ アクチュエータ
Ｃ 目標部分
ＣＭ 制御手段
Ｅｘ ビーム拡大器
ＨＰ 支持フレーム
ＩＬ 照明システム
ＬＡ 放射線源
ＭＡ パターニング手段、マスク
ＭＭ 測定手段
ＭＴ 支持構造体、マスクテーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ投影装置であって、
伝播方向のある放射線の投影ビームを供給するための放射線システム、
所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体、
基板を保持するための基板テーブル、および
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に投影するための投影システムを含む投影装置に関する。
【０００２】
ここで使う“パターニング”という用語は、入射放射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきであり；“光バルブ”という用語もこのような関係で使うことができる。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス（以下参照）のような、この目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。そのようなパターニング手段の例には次のようなものがある。
マスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型を含む。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。マスクの場合、この支持構造体は、一般的にマスクテーブルであり、それがこのマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、およびもし望むなら
、それをこのビームに対して動かせることを保証する。
プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の例は、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である。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。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；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。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。そのようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、ＵＳ５，２９６，８９１およびＵＳ５，５２３，１９３から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。プログラム可能ミラーアレイの場合、上記支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよ
い、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、ＵＳ５，２２９，８７２で与えられ、それを参考までにここに援用する。上記のように、この場合、支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレー
ムまたはテーブルとして具体化してもよい。
簡単のために、この本文の残りは、ある場所で、マスクおよびマスクテーブルを伴う例を具体的に指向するかも知れないが、しかし、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すようなパターニング手段の広い文脈で見るべきである。
【０００３】
【従来の技術】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、パターニング手段がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で被覆した基板（シリコンウエハ）の目標部分（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらをこの投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを使う現在の装置では、機械の二つの異なる種類を区別することができる。一つの種類のリソグラフィ投影装置では、全マスク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し、そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。代替装置−普通ステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶ−では、このマスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用するＵＳ６，０４６，７９２から収集することができる。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、パターン（例えば、マスクの中の）を、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。
【０００５】
簡単のために、この投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが；この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、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。この放射線システムも放射線のこの投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。更に、このリソグラフィ装置は、二つ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”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、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に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、参考までにここに援用する、ＵＳ５，９６９，４４１およびＷＯ９８／４０７９１に記載してある。
【０００６】
露出中、放射線システムが放射線の投影ビームを供給してマスク（またはその他のパターニング手段）の一部を照射し、投影システムがこのマスクの被照射部分を基板の目標部分に結像する。このマスクの平面上の投影ビームの強度変動は、線量の変動、従って結像した基板の目標部分の品質の変動を生ずるだろう。この強度変動は、決定的寸法（即ち、結像した線の線幅）を変動させ、それは望ましくない。そのような決定的寸法が変動する基板は、製造工程で品質管理中にはねられるかも知れない。もし、この照射強度がマスクのある部分での通常の強度より高ければ、その部分から投影した像の決定的寸法は、その部分で通常の強度を使ったときより小さいだろう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、少なくとも部分的に、上記の問題を解決することである。更に詳しくは、この発明の目的は、マスク（またはその他のパターニング手段）の平面上の強度変動が非常に少ない装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、冒頭の段落によるリソグラフィ投影装置で、更に、この投影ビームのその伝播方向に実質的に垂直な動きを測定するように構成し且つ配列した測定手段および上記測定手段からの出力に応じてこの基板の目標部分が受ける上記投影ビームの線量を制御するように構成し且つ配列した制御手段を含むことを特徴とする装置を提供する。受ける線量は、基板の目標部分が受ける強度の積分として定義する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
マスクの照射強度変動の主な原因の一つは、投影ビームのその伝播方向に垂直な移動であることが確定している。この移動は、投影システムに関して機械的に動く放射線システムまたは投影システムに関して動く投影ビーム源によって生ずるかも知れない。後者は、例えば、もしプラズマ源を使えば有り得ることである。投影ビームを放射するプラズマは、その伝播方向に垂直に動くことがある。このプラズマの移動がこのリソグラフィ装置の放射線システムを介して投影され、この投影ビームを投影システムに関して動かすだろう。
【００１０】
この発明は、上記支持構造体がこの伝播方向と実質的に垂直な走査方向に可動で、上記測定手段が上記走査方向に対応する方向の上記投影ビームの移動を測定するようにされた、リソグラフィ投影装置に都合よく使える。
【００１１】
先の段落で説明したようなリソグラフィ投影装置は、マスク（またはその他のパターニング手段）に関する投影ビームの相対移動がこのマスクの移動に投影ビームの移動を加えて決るので、上記走査方向の移動に非常に敏感なことがある。このマスクに関する投影ビームの相対移動は、マスクの一部分上の照射強度を決めるだろう。もし、例えば、マスクが投影ビームと同じ方向に動くと、そのビームのマスクに関する相対移動は小さく、従って照射強度がマスクのその部分で大きいだろう。もし、逆に、投影ビームがマスクと反対方向に動くと、この相対移動は大きく、照射強度は、マスクのその部分で小さいだろう。この制御手段は、マスクと基板テーブルの速度を調整することによって、上記基板の目標部分が受ける上記投影ビームの線量を制御できるので、上記支持構造体および基板テーブルの走査方向の移動を制御するようにしてもよい。
【００１２】
制御手段は、上記制御手段からの調整信号に応じて投影ビームの強度を調整するために、上記測定手段および調整手段に接続できる。この制御手段は、投影システムに関する投影ビームの移動についての測定手段の情報に応じて調整した放射線強度を計算できる。この調整した放射線強度（例えば、調整信号）を放射線ビーム源へ送り、それが続いてそのビームの強度を調整するだろう。もし、この投影ビームがパルス化している（例えば、この線源がパルスで放射する）なら、上記制御手段は、そのビームの強度を調整するためにパルスの反復率または周波数を調整できる。その代りに、上記制御手段をパルス当りのエネルギーを調整するように構成および配列してもよい。
【００１３】
もし、放射線システムと投影システムの間の機械的移動が投影ビームの移動を生ずるなら、この測定手段を機械的移動を測定するようにしてもよい。そのような測定には、加速度測定手段を使うことが有利かも知れない。測定手段のための放射線システムと投影システムの間の直接の機械的結合をこの方法で避けてもよい。
【００１４】
もし、投影ビームの線源の移動が投影ビームの移動を生ずるならば、測定手段がそのビームの強度を測定するための強度測定手段を含んでもよい。これは、投影ビーム内の固定位置にあって、示差測定に使用する、二つ以上の光強度測定センサを使うことによって行える。もし、第１センサでの光強度が第２センサが受けた光強度に対して増えているならば、この投影ビームは、第１センサの方向に動いているだろう。
【００１５】
上記測定手段は、線源測定手段に接続することができ、上記線源測定手段は、上記投影ビームの線源の、基準点に関する、動きを測定することができる。この線源測定手段は、この線源（例えば、プラズマ）の近くに置くことができ、この線源測定手段の結果を、この投影ビームの投影システムに関する動きを計算できるように、制御手段で処理することができる。
【００１６】
パルス線源の場合、この測定手段は、投影ビームの線源がパルスを出すとき、測定信号を出すだろう。もし、上記動きが揺動運動ならば、各パルス中の投影ビームの位置を測定し、投影ビームの投影システムに関する未来位置をこの制御手段によって決定できる。このため、この制御手段は、上記投影ビームの未来位置を計算するための計算手段を備えてもよい。この揺動運動が分り、計算手段が未来位置を計算するとき、この制御手段は、後のパルスのための投影ビームの位置を予測できる。上記後のパルスは、投影ビームが投影システムに関して必要な位置にある瞬間にトリガされるだろう。線源が照射した最初のパルスの間、この揺動運動は分らず、従ってこれらのパルスはランダムに位置するだろう。これらの最初のパルスによって生ずる強度の有り得る不均一性を緩和するために、上記測定手段および上記制御手段に接続したデータ記憶装置を使うことができる。このデータ記憶装置は、ランダムに放射した最初のパルス中、投影ビームの強度および位置についての情報を記憶するだろう。例えば、最初の五つのパルスを放射した後に、この揺動運動が分ったとき、最初のパルス中の強度変動を後のパルス中で補正するように、この投影ビームの次のパルスをトリガするためにこのデータを使うことができる。
【００１７】
この発明の更なる態様によれば、デバイス製造方法にして：
− 少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程；
− 放射線システムを使って伝播方向のある放射線の投影ビームを作る工程；
− この投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程；
− この放射線のパターン化したビームをこの放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程を含む方法であって：
この投影ビームのその伝播方向と実質的に垂直な動きを測定手段によって測定し、その測定手段が上記測定手段からの出力に応じて上記投影ビームの強度を調整するための制御手段に接続してあることを特徴とする方法が提供される。
【００１８】
この本文では、ＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照してもよいが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係では、この本文で使う“レチクル”、“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“マスク”、“基板”および“目標領域”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
【００１９】
本文書では、“放射線”および“ビーム”という用語を紫外放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長の）およびＥＵＢ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する超紫外放射線）、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ために使用する。
【００２０】
この発明およびそれに付随する利点を、実施例および添付の概略図を使って更に説明する。
【００２１】
【実施例１】
図１は、この発明の特別の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：
− 放射線（例えば、波長３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ若しくは１５７ｎｍのＵＶ線、またはＥＵＶ線、Ｘ線、電子若しくはイオン）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬ。この特別の場合は、放射線システムが放射線源ＬＡも含み、この放射線源ＬＡは勿論、この放射線システムが支持フレームＨＰにしっかりと固定してある；
− 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、このマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
− 基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、この基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
− マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための、支持フレームＨＯにしっかりと固定した投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、レンズ若しくは反射屈折システム、またはミラーシステム）を含む。
ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（反射性のマスクを備える）反射型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。
【００２２】
この放射線源ＬＡ（例えば、水銀灯、エキシマレーザ、レーザ誘起プラズマまたは放電プラズマ源、または貯蔵リング若しくはシンクロトロンの電子ビームの経路の周りに設けたウィグラ／アンジュレータ）が放射線のビームを作る。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、このビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含んでもよい。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
【００２３】
図１に関して、放射線源ＬＡは、（この放射線源ＬＡが、例えば、水銀灯、または例えば、レーザ励起プラズマ源である場合によくあることだが）このリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて支持フレームＨＰと別で、作った放射線ビームをこの装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注意すべきで；この後者のシナリオは、放射線源ＬＡがエキシマレーザである場合によくあることである。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包含する。
【００２４】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上にマスクホルダで保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横断してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）の助けをかりて、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。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、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（微細位置決め）の助けをかりて実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。
【００２５】
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；
走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“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がマスク像の上を走査させられ；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（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。
【００２６】
この発明によれば、投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する動きを測定するために測定手段ＭＭを使う。もし、これらの動きが線源ＬＡおよび放射線システムＥｘ、ＩＬの投影システムＰＬに関する機械的動作（例えば、支持フレームＨＰの移動による）によって生ずるならば、これらの動きを、支持フレームＨＰの支持フレームＨＯに関する動きを測定手段ＭＭ（例えば、干渉計、容量センサ、光センサまたは空気圧センサ）で測定することによって測定できる。その代りに、フレームＨＰの投影システムＰＬに関する加速度を測定するための測定手段を使ってもよい。
【００２７】
ステップアンドスキャン装置でのマスクの投影ビームＰＢに関する時間依存相対移動Ｍｒ（ｔ）は、次のように与えられる：
Ｍｒ（ｔ）＝Ｍｍ（ｔ）−Ｍｐｂ（ｔ）
ここでもし、投影ビームＭｐｂ（ｔ）の移動とマスクＭｍ（ｔ）の移動が同方向ならば、投影ビームの移動Ｍｐｂ（ｔ）は、正の符号を得、それが反対方向のとき、負の符号を得ると仮定する。マスクの移動Ｍｍ（ｔ）は、所定の値を有し、投影ビームの移動Ｍｐｂ（ｔ）は、制御手段ＣＭに接続した測定手段ＭＭによって測定する。両方の移動を投影システムＰＬに関して測定する。
【００２８】
実施例１によるリソグラフィ投影装置は、パルス化した線源ＬＡを含む。制御手段ＣＭは、計算した相対移動に応じて投影ビームＰＢの強度を調整するために、次の式によってこのパルス化した線源ＬＡの反復率の調整値を計算できる：
Δｔ（ｔ）＝Δｔ０×［１＋Ｍｐｂ（ｔ）／Ｍｍ（ｔ）］
ここでΔｔ（ｔ）は、時間ｔでのこの線源のパルスとこの線源の次のパルスの間の時間であり、Δｔ０＝１／ｆｌｎである。この式では、投影ビームＰＢの移動がパルス間ではそれ程変らない、即ち、ｆｌｎが投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する揺動運動の振動数より遙かに大きいと仮定する。
【００２９】
投影ビームＰＢの放射強度を調整するためのもう一つの可能性は、測定手段ＭＭからの測定信号に応じて制御手段ＣＭによってパルス当りのエネルギーを調整することである。以下の式は、投影ビームＰＢの移動を補償するために、パルス当りのエネルギーを如何に調整できるかを示す：
Ｅｌ（ｔ）＝Ｅｌｎ×［１−Ｍｐｂ（ｔ）／Ｍｍ（ｔ）］
但し、Ｅｌ（ｔ）は、時間（ｔ）でのパルス当りのエネルギーおよびＥｌｎは、パルス当りの公称レーザエネルギーである。
【００３０】
【実施例２】
図２は、実施例１によるリソグラフィ装置に使える、この発明の実施例２による放射線システムを描く。この放射線システムは：
・ ＵＶ線（例えば、波長３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、若しくは１５７ｎｍの）ＵＶ線、またはＥＵＶ線のような放射線の投影ビームＰＢを作るパルス放射線源ＬＡ；
・ 必要な強度および方向の投影ビームＰＢ’を作るためのビーム成形光学素子Ｅｘ；
・ この投影ビームＰＢの形を決めるためのマスキング手段ＭＢ；
・ １対の強度測定センサＩＭおよび比較手段ＤＭを含む、測定手段ＭＭ；
・ 制御手段ＣＭ；並びに
・ パルストリガ手段ＴＭからのパルストリガ信号ＴＳを調整するためのパルス調整手段ＡＭを含む。
【００３１】
この線源ＬＡは、安全または汚染の理由で、リソグラフィ投影装置から離して置くことができ、それで光ガイドを通してこの装置に投影ビームＰＢを供給できる。この投影ビームＰＢは、ビーム成形光学素子Ｅｘを横切ってマスキング手段ＭＢへ向い、その手段は、そのビームＰＢが（描いてない）マスク（またはその他のパターニング手段）の領域で、矩形断面を有するように、このビームＰＢを部分的に暗くすることができる。次に、必要な形状および方向を有するこの投影ビームＰＢ’をこのマスク上に投影する。
【００３２】
測定手段ＭＭを使って投影ビームＰＢのマスキング手段ＭＢに関する移動を測定することができる。強度測定センサＩＭが線源ＬＡから受けた放射線に応じて強度信号を出し、比較手段ＤＭが両強度測定センサＩＭからの強度信号を互いに比較して、投影ビームＰＢのマスキング手段ＭＢに関する移動を決定できるようにする。例えば、もし投影ビームＰＢが二つの強度測定センサＩＭ（例えば、ＣＣＤアレイ、フォトダイオードまたは光電子増倍管を含む）の一つの方へ動くならば、比較手段ＤＭが上記一つの強度測定センサＩＭでの測定強度の増加および他の強度測定センサＩＭでの測定強度の減少に気付くだろう。この比較手段ＤＭは、投影ビームＰＢのマスキング手段ＭＢに関する位置および移動を決定することができ、上記位置および移動に対応する信号を制御手段ＣＭへ出す。この制御手段ＣＭは、調整放射線強度を計算でき、パルストリガ手段ＴＭから来るパルスＴＳを調整したパルスＡＴに調整するために、調整手段ＡＭへ信号を送ることができる。これらのパルスＡＴが線源ＬＡからの放射線のパルスをトリガして投影ビームＰＢを作る。
【００３３】
もし、パルス線源ＬＡを使うなら、制御手段ＣＭは、線源ＬＡがパルスを放射するときにだけ、測定手段ＭＭから測定信号を受け；これらのパルスの間では、強度測定センサに放射線がないので、移動または位置を測定できない。しかし、投影ビームＰＢの移動が揺動運動であり、それで最初のパルスの後に、そのビームＰＢの揺動を計算でき、且つそのビームＰＢの未来位置を計算できることを期待されることが屡々ある。この制御手段ＣＭは、投影ビームＰＢの未来位置を計算でき、マスクを均一な強度で照射するようにパルスＴＳを調整できる。最初に照射したパルス（即ち、揺動を決めるために必要なパルス）によって生じた不均一強度を示す情報を、パルス当りのこの投影ビームＰＢの強度および位置に関するデータを記憶することによって、データ記憶装置に記憶できる。このデータ記憶装置を測定手段ＭＭおよび制御手段ＣＭに接続する。後に、揺動が決ったとき、このデータをデータ記憶装置から検索でき、後のパルスが最初に照射したパルスによって生じた不均一性を補正できるように、調整手段ＡＭ用にパルスの調整タイミングを計算するために制御手段ＣＭが使うことができる。
【００３４】
【実施例３】
この発明による実施例３では、測定手段（例えば、図２の測定手段ＭＭ）が、放射線源ＬＡの近くに位置してその線源ＬＡの動きを測定するための線源測定手段を含んでもよい。この線源測定手段ＭＭからのデータは、計算装置によって投影ビームＰＢの移動のためのデータに変換する必要があり、その装置は、制御手段ＣＭが含んでもよい。この制御手段ＣＭは、測定手段ＭＭからの測定信号に応じて調整放射線強度を計算でき、パルストリガ手段ＴＭから来るパルスＴＳを調整したパルスＡＴに調整するために、調整手段ＡＭへ信号を送ることができる。後者は、実施例１および実施例２で説明した方法と同様に行うことができる。上に説明したように測定手段ＭＭが線源測定手段を含むとき、実施例２の強度測定センサＩＭおよび比較手段ＤＭを実施例から除外してもよい。
【００３５】
【実施例４】
図３に示し且つ以下に説明することを除いては実施例１と同じでもよい、この発明による実施例４では、アクチュエータＡＣを導入してフレームＨＰのフレームＨＯに関する位置調整を行う。制御手段ＣＭは、アクチュエータＡＣを制御するようにしてある。上記位置調整は、少なくとも、投影ビームＰＢの伝播方向と実質的に垂直な方向の調整を含む。一般的に、フレームＨＯは、例えば、このリソグラフィ投影装置を支持する床の振動の影響を緩和するために、空気台座によって支持する。この実施例では、フレームＨＰが、フレームＨＯと同様に、空気台座（図３には示さず）によって支持してあり、アクチュエータＡＣは、例えば、空気台座アクチュエータでもよい。フレームＨＯの移動は、原理的に、フレームＨＰのフレームＨＯに対する移動を生ずるだろう。そのような移動は、原理的に、投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する移動を生じ、上に説明したように、これが露出線量変動に繋がるかも知れない。制御手段ＣＭは、この実施例では、フレームＨＰが実質的にフレームＨＯの移動に追従するように、アクチュエータＡＣへ信号を出すようになっている。すると、原理的に、投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する位置が実質的に時間に安定であり、露出線量変動の問題が多少とも解決する。
【００３６】
【実施例５】
以下に説明することを除いては実施例１および実施例４と同じでもよい実施例５では、線源ＬＡおよび放射線システムＥｘ、ＩＬが二つの対応する、別々の支持フレームにしっかりと固定してあり、各フレームは、アクチュエータによって位置が調整可能である。そのような支持フレームのモジュール型構成は、保守の観点から、単一支持フレームＨＰを使うより実用的である。すると、測定手段ＭＭが上記二つ支持フレームのフレームＨＯに関する位置を測定し、且つ制御手段ＣＭが、上記二つ支持フレームの少なくとも一つの位置をフレームＨＯの移動に追従するように調整するために、アクチュエータに信号を出すようにすることが可能である。同様に、この放射線システムＥｘ、ＩＬが含み、且つこの投影ビームが横切る、一つ以上の個々の光学素子、例えばミラーを、対応する光学素子位置アクチュエータによって、位置を調整可能にできる。投影ビームＰＢの投影システムＰＬに対する位置の変化を上記個々の光学素子の位置の対応する調整に関係付ける係数を計算して表に保存することができる。そこで制御手段ＣＭが、上記係数を使って、上記個々の光学素子の少なくとも一つの位置の必要な調整値を計算し、対応する光学素子位置アクチュエータのために対応する信号を出し、投影ビームＰＢの投影システムＰＬに関する位置が実質的に時間に安定であるようにできる。
【００３７】
上にこの発明の特定の実施例を説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが判るだろう。この説明は、この発明を制限することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリソグラフィ投影装置を図示する。
【図２】本発明によるリソグラフィ投影装置に使うための放射線システムを図示する。
【図３】本発明によるリソグラフィ投影装置を図示し、この装置における制御手段は、放射線システムを保持するための支持フレームおよび投影ビームを提供するための線源の、位置を調整するためのアクチュエータを含む。
【符号の説明】
ＡＣ アクチュエータ
Ｃ 目標部分
ＣＭ 制御手段
Ｅｘ ビーム拡大器
ＨＰ 支持フレーム
ＩＬ 照明システム
ＬＡ 放射線源
ＭＡ パターニング手段、マスク
ＭＭ 測定手段
ＭＴ 支持構造体、マスクテーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
Claims (13)
- 伝播方向のある放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
前記投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持する支持構造体と、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン化したビームを前記基板の目標部分上に結像する投影システムと、
前記投影ビームの前記伝播方向と実質的に垂直な方向についての、前記パターニング手段に対する前記投影ビームの時間依存相対移動を測定する測定手段と、
前記測定手段からの出力に応じて、前記放射線システムにより供給される前記投影ビームの強度を制御して、基板の目標部分が受ける前記投影ビームの線量を制御する制御手段と、
を有するリソグラフィ投影装置。 - 伝播方向のある放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
前記投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持する、前記伝播方向と実質的に垂直な走査方向に可動な支持構造体と、
基板を保持する、前記走査方向に可動な基板テーブルと、
パターン化したビームを前記基板の目標部分上に結像する投影システムと、
前記走査方向についての、前記パターニング手段に対する前記投影ビームの時間依存相対移動を測定する測定手段と、
前記測定手段からの出力に応じて、前記支持構造体および前記基板テーブルの走査方向の動きを制御して、基板の目標部分が受ける前記投影ビームの線量を制御する制御手段と、
を有するリソグラフィ投影装置。 - 前記投影ビームが反復頻度で照射される放射線のパルスを含み、前記制御手段が前記反復頻度を調整するようになっている、
請求項１に記載のリソグフィ投影装置。 - 前記放射線の投影ビームがパルス当りにあるエネルギーを有する放射線のパルスを含み、前記制御手段がパルス当りのエネルギーを調整するようになっている、
請求項１に記載のリソグフィ投影装置。 - 前記制御手段が、放射線システム、該放射線システムに投影ビームを提供するための線源、前記放射線システムの光学素子、前記放射線システムを保持するための支持フレーム、前記線源を保持するための支持フレーム、および前記放射線システムおよび前記線源を保持するための支持フレームから成る構成要素のグループから選択した少なくとも一つの構成要素の、投影システムに関連する基準点に関する位置を調整するためのアクチュエータを少なくとも一つを含む、
請求項１〜４のいずれかに記載のリソグフィ投影装置。 - 前記測定手段が、放射線システム、該放射線システムに投影ビームを提供するための線源、放射線システムを保持するための支持フレーム、前記線源を保持するための支持フレーム、および放射線システムおよび前記線源を保持するための支持フレームから成る構成要素のグループから選択した少なくとも一つの構成要素の、前記投影システムに関連した基準点に関する動きを測定するようになっている、
請求項１〜５のいずれかに記載のリソグフィ投影装置。 - 前記測定手段が加速度測定手段を含む、
請求項１〜６のいずれかに記載のリソグフィ投影装置。 - 前記測定手段が前記投影ビームの強度を測定するための強度測定手段を含む、
請求項１または２に記載のリソグフィ投影装置。 - 前記制御手段が、前記投影ビームの未来位置を計算するようになっていて、パルス放射線源からの投影ビームをトリガするために、出力としてパルストリガ信号を有する、
請求項５〜８のいずれかに記載のリソグフィ投影装置。 - 既に放射したパルスの間、前記投影ビームの強度および位置についての情報を記憶するために、前記測定手段および前記制御手段に接続したデータ記憶装置を含む、
請求項９に記載のリソグラフィ投影装置。 - 支持構造体がマスクを保持するためのマスクテーブルを含む、
請求項１〜１０のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。 - 放射線システムが線源を含むリソグラフィ投影装置、
請求項１〜１１のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。 - 少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を用意する工程と、
放射線システムを使って伝播方向のある放射線の投影ビームを作る工程と、
投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段を使う工程と、
この放射線のパターン化したビームをこの放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程と、を有し、
前記投影ビームのその伝播方向と実質的に垂直な方向についての、前記パターニング手段に対する前記投影ビームの時間依存相対移動を測定手段によって測定し、前記測定手段が上記測定手段からの出力に応じて上記投影ビームの強度を調整するための制御手段に接続してあることを特徴とするデバイス製造方法。
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