JP3984428B2 - リソグラフィ投影装置、マスクテーブル及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、放射投影ビームを供給するための放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成する働きをするマスクをマスク担持面上に保持するためのマスク・テーブルと、基板を保持するための基板テーブルと、パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影するための投影システムとを含むリソグラフィ投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用できる。そのような場合、パターン形成手段は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、このパターンは放射感受性材料（レジスト）の層でコーティングされた基板（シリコン・ウエハ）上の目標部分（例えば、１つまたは複数のチップ）上に結像することができる。一般に、単一のウエハは投影システムによって１度に１つずつ連続して照射される隣接する目標部分のネットワーク全体を含む。最新の装置では、マスク・テーブル上でのマスクによるパターン形成を採用して、２つの異なるタイプの装置の区別が可能である。１つのタイプのリソグラフィ投影装置では、各目標部分はマスク・パターン全体を目標部分の上に同時にさらすことで各目標部分が照射される。そのような装置は一般にウエハ・ステッパと呼ばれる。ステップアンドスキャン装置と呼ばれる別の装置では、各目標部分は、投影ビーム下でマスク・パターンを所与の基準方向（「スキャン方向」）に漸次スキャンし、同時にこの方向に平行または逆平行に基板テーブルを同期してスキャンすることで照射される。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般に＜１）を有し、基板テーブルがスキャンされる速度Ｖはマスク・テーブルがスキャンされる速度に倍率Ｍを掛けた値である。本明細書に記載するリソグラフィ装置の詳細情報は、例えば、本明細書に参照によって援用される米国特許第６０４６７９２号から収集することができる。
【０００３】
リソグラフィ投影装置を使用する製造工程では、パターン（例えばマスク内の）が少なくとも部分的に放射感受性材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像される。この結像ステップに先立って、基板にプライミング、レジスト・コーティング、およびソフト・ベークなどの様々な処理を施すことができる。露光後、基板についてポスト露光ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベークおよび結像の測定／検査を行うことができる。この一連のプロセスは、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン形成する基礎として使用できる。そのようなパターン形成された層は、次に、すべて個々の層を完成するためのエッチング、イオン注入（ドーピング）、電極形成、酸化、化学機械研磨などの様々な工程を経ることができる。複数の層が必要な場合、手順全体、またはその変形手順を新しい層についていちいち繰り返す必要がある。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上に載る。これらのデバイスはダイシングまたはソーイングなどの技術によって互いに分離され、そこから個々のデバイスは端子などに接続されたキャリア上に担持できる。そのような工程に関する詳細情報は、例えば、本明細書に参照によって援用されたＰｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，１９９７、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。
【０００４】
話を分かりやすくするために、投影システムを以後「レンズ」と呼ぶ。ただし、この用語は例えば屈折光学装置、反射光学装置およびカタディオプトリック・システム（ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）を含む様々なタイプの投影システムを含むものと広く解釈しなければならない。放射システムもまた、放射投影ビームを指向し、整形し、または制御するためのこれらの設計タイプのいずれかに準拠して動作する構成要素を含み、そのような構成要素は集合的にまたは個々に「レンズ」と呼ぶことができる。さらに、リソグラフィ装置は複数の基板テーブル（および／または複数のマスク・テーブル）を有するタイプである。そのような「多段」装置では、追加のテーブルを並列に使用でき、すなわち１つ以上のの他のテーブルが露光に使用されている間に１つ以上のテーブルで準備ステップを実行してもよい。例えば、両方とも参照によって援用された米国特許第５９６９４４１号とＷＯ９８／４０７９１には２段リソグラフィ装置が記載されている。
【０００５】
マスクの概念はリソグラフィ分野ではよく知られており、このマスクの概念は２進、交互位相シフト、および減衰位相シフトと様々なハイブリッド・マスク・タイプを含む。そのようなマスクを放射ビームにさらすと、マスクのパターンに従って、マスクに当たる放射の選択的透過（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）が起こる。マスク・テーブルはマスクが入放射ビーム内の所望の位置にマスクを確実に保持し、また必要に応じてビームに対して移動することができる。
【０００６】
従来、マスク・テーブルは放射が放射システムからマスクと投影システムを通過し、基板に当たるように配置されている。そのようなマスクは透過マスクとして知られているが、それはこれらのマスクが選択的に放射を放射システムから透過させ、それによって基板上にパターンが形成されるためである。そのようなマスクはマスクを光が透過できるように支持されなければならない。これは、従来、大気圧でマスクをテーブルに圧着できるようにマスクの周辺部の下のテーブル内で真空を用いて達成できた。
【０００７】
リソグラフィ装置では、ウエハ上に結像できる形の大きさは投影放射の波長によって制限されている。より高密度のデバイス、したがってより速い動作速度をもつ集積回路を製造するには、より小さい形を結像できることが望ましい。最新のリソグラフィ投影装置は水銀灯またはエキシマ・レーザによって生成される紫外線光を採用しているが、約１３ｎｍというより短い波長放射を使用することが提案されている。そのような放射は極紫外線（ＥＵＶ）またはソフトＸ線と呼ばれ、可能な光源はレーザ生成プラズマ源、放電源またはシンクロトロン放射源を含む。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＵＶ放射を使用する場合、投影システムは物体側で中心からずれる。したがって、マスクの高さが変化すると基板上の像の水平および垂直位置が変化する。また、光の吸収を防止するため、光伝搬経路に真空を用いる必要がある。したがって、従来の真空圧着方式は有効でない。
【０００９】
本発明の一目的は、正確な位置決めおよび改善された平坦さを達成するために、マスクを正確に保持するために使用することができるマスク・テーブルを含むリソグラフィ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記その他の目的は、本発明によれば、放射投影ビームを供給するための放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成する働きをするマスクをマスク担持面上に保持するためのマスク・テーブルと、基板を保持するための基板テーブルと、パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影するための投影システムとを含むリソグラフィ投影装置であって、前記マスク・テーブルが、マスク担持面を含む順応性膜と、マスク担持面にほぼ直角な方向に膜を変形させるために膜に力を加えるように動作可能な少なくとも１つのアクチュエータとを含むリソグラフィ投影装置において達成される。
【００１１】
したがって、反射マスクの表面の変化は容易かつ正確に補正できる。
【００１２】
好ましくは、アクチュエータは、膜の、マスク担持面に対向する、膜の裏面上で動作可能であり、いくつかのそのようなアクチュエータを使用して、膜を変形させることができる精度を高めることができる。さらに、アクチュエータと膜との間にばねを使用して、加えられる力を緊密に制御することができる。
【００１３】
マスク・レベル・センサが好ましくはマスク表面の３次元マップを構成するために複数のポイントでマスクの表面をスキャンするために使用される。次いでコントローラを使用してアクチュエータにマスク表面のいかなる非平坦さも低減されるように膜に力を加えるように指示することができる。
【００１４】
また本発明は、静電気力を用いて前記順応性膜にマスクを取り付けるための手段をさらに含む上記のリソグラフィ投影装置を提供する。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を準備するステップと、放射システムを用いて放射投影ビームを供給するステップと、マスクを用いて投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、パターン形成された放射ビームを放射感受性材料の層の目標部分に投影するステップとを含むデバイス製造方法であって、マスクの形状を制御するためにマスク担持面にほぼ直角な方向にマスクが支持されるマスク担持面を含む順応性膜を変形させるステップを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
【００１６】
本明細書ではＩＣ製造での本発明による装置の使用に特に言及してはいるが、そのような装置は他の可能な応用分野を数多く有することを明確に理解されたい。例えば、そのような装置は統合光システム、磁気ドメイン・メモリの誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどに使用できる。そのような代替応用分野に関して、本明細書での「レチクル」、「ウエハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用も、それぞれ「マスク」、「基板」および「目標部分」というより一般的な用語に置き換えるべきであるということを当業者は理解するであろう。
【００１７】
本明細書では、「放射」と「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、波長が３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍのもの）と極紫外線（ＥＵＶまたはＸＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有するもの）と、イオン・ビームまたは電子ビームなどの分子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射を含むように使用される。
【００１８】
以下、同様の参照番号が同様の部分を示す添付図面を参照する本発明の例示的な実施形態について説明する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明によるリソグラフィ投影装置１を示す。この装置は、マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持し、第１の位置決め手段ＰＭに接続されて品目ＰＬに関してマスクを正確に位置決めする第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、基板Ｗ（例えばレジストコーティングされたシリコン・ウエハ）を保持し、第２の位置決め手段ＰＷに接続されて品目ＰＬに関して基板を正確に位置決めする第２のオブジェクト・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の目標部分Ｃ（チップ）上に結像するための投影システム（「レンズ」）ＰＬとを含む。本明細書に示すように、投射システムは反射タイプである。
【００２０】
光源ＬＡ（例えば、レーザ生成プラズマ源、放電源またはストレージ・リングまたはシンクロトロン内の電子ビームの経路周辺に設けられたアンジュレータまたはウィグラ）は放射ビームを生成する。このビームは、直接またはビーム・エキスパンダなどの調節手段を横切った後で照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬはビーム強度分散の外部および／または内部半径の大きさ（それぞれ一般にσ−ｏｕｔｅｒまたはσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定する調整手段を含むことができる。さらに、インテグレータおよびコンデンサなどの様々なその他の構成要素を一般に含む。このようにして、マスクＭＡに当たるビームＰＢは断面での所望の一様性と強度分散を有する。
【００２１】
図１に関して、光源ＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内に収容できるが、リソグラフィ投影装置のハウジングから離れていてもよく、光源ＬＡが生成する放射ビームは装置内に導かれる（例えば、適切な指向ミラーによって）。本発明および特許請求の範囲はこれらのシナリオの両方を含む。
【００２２】
その後、ビームＰＢはマスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡを捕らえる。マスクＭＡによって選択的に反射されたビームＰＢはレンズＰＬを通過し、レンズＰＬはビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃ上に合焦する。第２の位置決め手段（および干渉法測定手段ＩＦ）の助けを借りて、基板テーブルＷＴを正確に、例えば、ビームＰＢの経路内に異なる目標部分Ｃを配置するように移動することができる。同様に、第１の位置決め手段を用いて、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で、またはスキャン中に、ビームＰＢの経路内に関してマスクＭＡを正確に配置することができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１には明示していない長ストローク・モジュール（粗位置決め）と短ストローク・モジュール（精密位置決め）の助けを借りて実現できる。
【００２３】
図示の装置は次の２つの異なるモードで使用できる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に固定され、マスク像全体が目標部分Ｃ上に同時に（すなわち、単一の「フラッシュ」で）投影される。基板テーブルＷＴは次いでｘおよび／またはｙ方向にシフトされて異なる目標部分ＣがビームＰＢによって照射される。
２．スキャン・モードでも、所与の目標部分Ｃが単一「フラッシュ」にさらされないことを除いて、基本的に同じシナリオが適用される。その代わりに、マスク・テーブルＭＴは所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えば、ｙ方向）に速度ｖで移動でき、したがって、放射ビームＰＢはマスク像をスキャンさせる。同時に、基板テーブルＷＴは速度Ｖ＝Ｍｖ−ただしＭはレンズＰＬの倍率（通常、Ｍ＝１／４または１／５）−で同じまたは逆の方向に同時に移動する。このようにして、解像度を犠牲にすることなく比較的大きい目標部分Ｃを露光することができる。
【００２４】
本発明は、とりわけ、マスクの高さの変化が基板上の最終的な像の水平位置の変化を引き起こす（このために、製造するデバイスの先行および／または後続の層に関してオーバレイ誤差が引き起こされる）という問題を緩和する。
【００２５】
添付の図面の図２はこの現象を示す。照明ビームＰＢ１およびＰＢ２は固定角度（図示の実施形態では表面の垂線に対して６度）でマスクに当たる。ただし、マスクの高さの変化は、反射ビームが投影システムの入射ひとみの異なる位置に入射することを意味する。図２に示す反射ビーム１はビームＰＢ１が第１の垂直位置にあるマスクから反射した時に生成される。マスクの高さ位置が変化した（例えば、図２に示すようにΔ１＝５００ｎｍ）とすると、マスクの同じポイントにはビームＰＢ２が当たり、反射ビーム２が生成されるであろう。マスクの高さ位置の変化は、照明ビームＰＢ１およびＰＢ２が反射するマスクのポイントの像が投影システムの入射ひとみ上で水平に移動する（図２ではΔ＝５００×ｔａｎ（６°）＝５０ｎｍ）ことを意味する。この水平移動は、投影システムの倍率に対応する量によって投影システム内で縮尺変更する。したがって、図２の例では、倍率は０．２５であるので、ウエハ上の水平移動はΔ３＝５０×０．２５＝１３ｎｍとなる。例えば、わずか３ｎｍのオーバレイ誤差でウエハ上に多数の層を設けなければならないことが認識される時には、マスクの高さを制御することが重要であることが分かる。
【００２６】
マスク・テーブルの詳細を図３に示す。図から分かるように、テーブル自体が断面Ｕ字形の構成を有するボックス状の筺体１００を含む。柔軟な膜１１０がマスク・テーブルの開口部の上に配置され、マスクＭＡが膜の外部表面（マスク担持面）に取り付けられている。真空力は使用できないので、マスクは静電気力を用いて膜に取り付けられている。言い換えれば、マスクと膜とは相互に引き合うように逆の電荷をかけられている。膜の裏側はばね１３０とアクチュエータ１４０のシステムに取り付けられ、このシステムはボックス状の筺体１００の底面に取り付けられている。膜はアクチュエータ１４０によって加えることができる力によって変形できる。アクチュエータはピストンまたはリニア・モータなどのリニア・アクチュエータでよい。さらに、圧電アクチュエータも適している。調整式ばね、調整式空気シリンダまたは調整式バランス・マスなどの受動力アクチュエータを用いて熱放散なしに膜の一部に力を加えることができる。したがって、本発明のマスク・ホルダにおいてそのような受動力アクチュエータが使用できることが有利である。膜に正確な力がかかってマスクが正しい垂直位置にあって平坦であることが保証されるように、アクチュエータはコントローラ（図示せず）によって制御される。
【００２７】
膜とばねの構成は、マスクの裏のいかなる微量の汚染も膜の柔軟性によって補償され、またこの構造に修正的な変形を加えることが比較的容易であるという点で有利である。図３で、膜と４つのアクチュエータのセットが使用されているが、これは限定的なものではない。これより数が多くても少なくてもよいが、一般にアクチュエータの数が増えると膜の変形がより正確にできるため、有利である。
【００２８】
マスクは高度の平坦さで製造されるが、それでも、著しく位置決めの精度に影響するほど十分な大きさの完全な平坦さからのマスク表面のかなりの偏り（「非平坦さ」と呼ばれる）が発生する可能性がある。非平坦さは、例えば、マスクの厚みの変動、マスクの形状の歪みまたはマスク・ホルダ上の汚れによって発生する。特に断りのない限り、以下の「マスク表面」は放射が当たるマスクの上表面を指す。
【００２９】
マスク・レベルの詳細を測定するためのマスク・レベル・センサは図３には示されていない。レベル・センサは、例えば、本明細書に参照によって援用された米国特許第５１９１２００号、または本明細書に参照によって援用された欧州特許出願ＥＰ １ ０３７ １１７（Ｐ−１０２８）に記載の該特許では焦点誤差検出システムと呼ばれる光センサである。レベル・センサは、複数の横方向の位置で垂直位置を同時に測定でき、各々について小さい領域の平均高さを測定し、そうすることで空間的に頻発する非平坦さを平均化できる。
【００３０】
光レベル・センサは光ビームまたはそのような光ビームのグループを２次元領域上で動かすことによってその領域の高さをスキャンすることができる。光ビームは反射し、反射したビームが測定されて反射した表面の高さが決定される。１度に表面の小さい領域だけがマッピングされるが、反射のポイントは入射光ビームが動くにつれて動くので、スキャン・プロセスで表面全体がマッピングできる。
【００３１】
コントローラはマスク・レベル・センサからの情報を用いてアクチュエータへの指示の方法を決定する。例えば、マスク・レベル・センサがマスクの一部が高すぎることを示す時には、コントローラはアクチュエータにそのマスク部分が低くなるように動くように指示し、それによって平坦さを増してマスクの平均高さを改善するであろう。マスク・レベル・センサはマスク上の複数のポイントで測定値を収集できるセンサであって、コントローラはマスクが正しい垂直位置にあるだけでなく平坦さが増すように力を加えるようにアクチュエータに指示することができる。さらに、アクチュエータはマスクの傾きを補正でき、これは応用分野によっては重要である。
【００３２】
本発明による１つの方法について説明する。まず、マスク・レベル・センサを用いてマスクの外部表面をマッピングして高さのばらつきまたは誤差を確認する。次いでコントローラはアクチュエータの各々によってどんな力を加える必要があるかを計算し、それに従ってアクチュエータを制御する。アクチュエータ自体にも指示の通りに動作したことを検出するセンサを設けることができる。この場合、コントローラはアクチュエータのセンサに問い合わせてアクチュエータが正確な量だけ移動したか否かを判定することができる。あるいは、マスク表面の第２のスキャンを実行して調整によって平坦さ、傾きおよび高さのばらつきと誤差が十分に解消されたことを検出できる。コントローラがマスク・センサでマスク表面を絶えず検査し、いかなる外部変化（例えば、温度変化によって引き起こされた）が絶えずモニタされて補正されるように絶えずアクチュエータを更新するという点で、このプロセスは連続的にできる。あるいは、このプロセスはウエハの露光の前に１回だけ実行できる。
【００３３】
上記の発明はリソグラフィ露光動作の前後およびその間にリソグラフィ投影装置内にマスクを保持する場合について説明している。ただし、より一般的には、本発明はマスクを保持することが必要な任意の状況に適用可能である。例えば、本発明のマスク・テーブル（またはホルダ）はマスクを作成する装置（ｅビーム・ライタ）に都合良く使用できる。これはマスクの製造中にマスクが完全に平坦になっているためである。また、有利に、本発明のマスク・テーブルをマスクに埃の付着、損傷または誤差がないかを検査するためのマスク（レチクル）検査装置内で使用することもできる。
【００３４】
以上、本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明はこれ以外の実施形態も可能であることを理解されたい。上記の説明は本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図２】マスクの高さを変更する効果を示す２つの可能な放射ビーム経路を表す図である。
【図３】本発明によるマスク・テーブルの断面図である。
【符号の説明】
１ リソグラフィ投影装置
１１０ 膜
１３０ ばね
１４０ アクチュエータ
Ｃ 目標部分
ＩＦ 干渉法測定手段
ＩＬ 照明システム
ＬＡ 光源
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
ＰＢ ビーム
ＰＢ１ 照明ビーム
ＰＢ２ 照明ビーム
ＰＬ レンズ
ＰＷ 第２の位置決め手段
Ｗ 基板
ＷＴ オブジェクト・テーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射投影ビームを供給するための放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成する働きをするマスクをマスク担持面上に保持するためのマスク・テーブルと、基板を保持するための基板テーブルと、パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影するための投影システムとを含むリソグラフィ投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用できる。そのような場合、パターン形成手段は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、このパターンは放射感受性材料（レジスト）の層でコーティングされた基板（シリコン・ウエハ）上の目標部分（例えば、１つまたは複数のチップ）上に結像することができる。一般に、単一のウエハは投影システムによって１度に１つずつ連続して照射される隣接する目標部分のネットワーク全体を含む。最新の装置では、マスク・テーブル上でのマスクによるパターン形成を採用して、２つの異なるタイプの装置の区別が可能である。１つのタイプのリソグラフィ投影装置では、各目標部分はマスク・パターン全体を目標部分の上に同時にさらすことで各目標部分が照射される。そのような装置は一般にウエハ・ステッパと呼ばれる。ステップアンドスキャン装置と呼ばれる別の装置では、各目標部分は、投影ビーム下でマスク・パターンを所与の基準方向（「スキャン方向」）に漸次スキャンし、同時にこの方向に平行または逆平行に基板テーブルを同期してスキャンすることで照射される。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般に＜１）を有し、基板テーブルがスキャンされる速度Ｖはマスク・テーブルがスキャンされる速度に倍率Ｍを掛けた値である。本明細書に記載するリソグラフィ装置の詳細情報は、例えば、本明細書に参照によって援用される米国特許第６０４６７９２号から収集することができる。
【０００３】
リソグラフィ投影装置を使用する製造工程では、パターン（例えばマスク内の）が少なくとも部分的に放射感受性材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像される。この結像ステップに先立って、基板にプライミング、レジスト・コーティング、およびソフト・ベークなどの様々な処理を施すことができる。露光後、基板についてポスト露光ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベークおよび結像の測定／検査を行うことができる。この一連のプロセスは、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン形成する基礎として使用できる。そのようなパターン形成された層は、次に、すべて個々の層を完成するためのエッチング、イオン注入（ドーピング）、電極形成、酸化、化学機械研磨などの様々な工程を経ることができる。複数の層が必要な場合、手順全体、またはその変形手順を新しい層についていちいち繰り返す必要がある。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上に載る。これらのデバイスはダイシングまたはソーイングなどの技術によって互いに分離され、そこから個々のデバイスは端子などに接続されたキャリア上に担持できる。そのような工程に関する詳細情報は、例えば、本明細書に参照によって援用されたＰｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，１９９７、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。
【０００４】
話を分かりやすくするために、投影システムを以後「レンズ」と呼ぶ。ただし、この用語は例えば屈折光学装置、反射光学装置およびカタディオプトリック・システム（ｃａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）を含む様々なタイプの投影システムを含むものと広く解釈しなければならない。放射システムもまた、放射投影ビームを指向し、整形し、または制御するためのこれらの設計タイプのいずれかに準拠して動作する構成要素を含み、そのような構成要素は集合的にまたは個々に「レンズ」と呼ぶことができる。さらに、リソグラフィ装置は複数の基板テーブル（および／または複数のマスク・テーブル）を有するタイプである。そのような「多段」装置では、追加のテーブルを並列に使用でき、すなわち１つ以上のの他のテーブルが露光に使用されている間に１つ以上のテーブルで準備ステップを実行してもよい。例えば、両方とも参照によって援用された米国特許第５９６９４４１号とＷＯ９８／４０７９１には２段リソグラフィ装置が記載されている。
【０００５】
マスクの概念はリソグラフィ分野ではよく知られており、このマスクの概念は２進、交互位相シフト、および減衰位相シフトと様々なハイブリッド・マスク・タイプを含む。そのようなマスクを放射ビームにさらすと、マスクのパターンに従って、マスクに当たる放射の選択的透過（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）が起こる。マスク・テーブルはマスクが入放射ビーム内の所望の位置にマスクを確実に保持し、また必要に応じてビームに対して移動することができる。
【０００６】
従来、マスク・テーブルは放射が放射システムからマスクと投影システムを通過し、基板に当たるように配置されている。そのようなマスクは透過マスクとして知られているが、それはこれらのマスクが選択的に放射を放射システムから透過させ、それによって基板上にパターンが形成されるためである。そのようなマスクはマスクを光が透過できるように支持されなければならない。これは、従来、大気圧でマスクをテーブルに圧着できるようにマスクの周辺部の下のテーブル内で真空を用いて達成できた。
【０００７】
リソグラフィ装置では、ウエハ上に結像できる形の大きさは投影放射の波長によって制限されている。より高密度のデバイス、したがってより速い動作速度をもつ集積回路を製造するには、より小さい形を結像できることが望ましい。最新のリソグラフィ投影装置は水銀灯またはエキシマ・レーザによって生成される紫外線光を採用しているが、約１３ｎｍというより短い波長放射を使用することが提案されている。そのような放射は極紫外線（ＥＵＶ）またはソフトＸ線と呼ばれ、可能な光源はレーザ生成プラズマ源、放電源またはシンクロトロン放射源を含む。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＵＶ放射を使用する場合、投影システムは物体側で中心からずれる。したがって、マスクの高さが変化すると基板上の像の水平および垂直位置が変化する。また、光の吸収を防止するため、光伝搬経路に真空を用いる必要がある。したがって、従来の真空圧着方式は有効でない。
【０００９】
本発明の一目的は、正確な位置決めおよび改善された平坦さを達成するために、マスクを正確に保持するために使用することができるマスク・テーブルを含むリソグラフィ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記その他の目的は、本発明によれば、放射投影ビームを供給するための放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成する働きをするマスクをマスク担持面上に保持するためのマスク・テーブルと、基板を保持するための基板テーブルと、パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影するための投影システムとを含むリソグラフィ投影装置であって、前記マスク・テーブルが、マスク担持面を含む順応性膜と、マスク担持面にほぼ直角な方向に膜を変形させるために膜に力を加えるように動作可能な少なくとも１つのアクチュエータとを含むリソグラフィ投影装置において達成される。
【００１１】
したがって、反射マスクの表面の変化は容易かつ正確に補正できる。
【００１２】
好ましくは、アクチュエータは、膜の、マスク担持面に対向する、膜の裏面上で動作可能であり、いくつかのそのようなアクチュエータを使用して、膜を変形させることができる精度を高めることができる。さらに、アクチュエータと膜との間にばねを使用して、加えられる力を緊密に制御することができる。
【００１３】
マスク・レベル・センサが好ましくはマスク表面の３次元マップを構成するために複数のポイントでマスクの表面をスキャンするために使用される。次いでコントローラを使用してアクチュエータにマスク表面のいかなる非平坦さも低減されるように膜に力を加えるように指示することができる。
【００１４】
また本発明は、静電気力を用いて前記順応性膜にマスクを取り付けるための手段をさらに含む上記のリソグラフィ投影装置を提供する。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を準備するステップと、放射システムを用いて放射投影ビームを供給するステップと、マスクを用いて投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、パターン形成された放射ビームを放射感受性材料の層の目標部分に投影するステップとを含むデバイス製造方法であって、マスクの形状を制御するためにマスク担持面にほぼ直角な方向にマスクが支持されるマスク担持面を含む順応性膜を変形させるステップを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
【００１６】
本明細書ではＩＣ製造での本発明による装置の使用に特に言及してはいるが、そのような装置は他の可能な応用分野を数多く有することを明確に理解されたい。例えば、そのような装置は統合光システム、磁気ドメイン・メモリの誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどに使用できる。そのような代替応用分野に関して、本明細書での「レチクル」、「ウエハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用も、それぞれ「マスク」、「基板」および「目標部分」というより一般的な用語に置き換えるべきであるということを当業者は理解するであろう。
【００１７】
本明細書では、「放射」と「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、波長が３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍのもの）と極紫外線（ＥＵＶまたはＸＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有するもの）と、イオン・ビームまたは電子ビームなどの分子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射を含むように使用される。
【００１８】
以下、同様の参照番号が同様の部分を示す添付図面を参照する本発明の例示的な実施形態について説明する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明によるリソグラフィ投影装置１を示す。この装置は、マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持し、第１の位置決め手段ＰＭに接続されて品目ＰＬに関してマスクを正確に位置決めする第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、基板Ｗ（例えばレジストコーティングされたシリコン・ウエハ）を保持し、第２の位置決め手段ＰＷに接続されて品目ＰＬに関して基板を正確に位置決めする第２のオブジェクト・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の目標部分Ｃ（チップ）上に結像するための投影システム（「レンズ」）ＰＬとを含む。本明細書に示すように、投射システムは反射タイプである。
【００２０】
光源ＬＡ（例えば、レーザ生成プラズマ源、放電源またはストレージ・リングまたはシンクロトロン内の電子ビームの経路周辺に設けられたアンジュレータまたはウィグラ）は放射ビームを生成する。このビームは、直接またはビーム・エキスパンダなどの調節手段を横切った後で照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬはビーム強度分散の外部および／または内部半径の大きさ（それぞれ一般にσ−ｏｕｔｅｒまたはσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定する調整手段を含むことができる。さらに、インテグレータおよびコンデンサなどの様々なその他の構成要素を一般に含む。このようにして、マスクＭＡに当たるビームＰＢは断面での所望の一様性と強度分散を有する。
【００２１】
図１に関して、光源ＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内に収容できるが、リソグラフィ投影装置のハウジングから離れていてもよく、光源ＬＡが生成する放射ビームは装置内に導かれる（例えば、適切な指向ミラーによって）。本発明および特許請求の範囲はこれらのシナリオの両方を含む。
【００２２】
その後、ビームＰＢはマスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡを捕らえる。マスクＭＡによって選択的に反射されたビームＰＢはレンズＰＬを通過し、レンズＰＬはビームＰＢを基板Ｗの目標部分Ｃ上に合焦する。第２の位置決め手段（および干渉法測定手段ＩＦ）の助けを借りて、基板テーブルＷＴを正確に、例えば、ビームＰＢの経路内に異なる目標部分Ｃを配置するように移動することができる。同様に、第１の位置決め手段を用いて、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で、またはスキャン中に、ビームＰＢの経路内に関してマスクＭＡを正確に配置することができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１には明示していない長ストローク・モジュール（粗位置決め）と短ストローク・モジュール（精密位置決め）の助けを借りて実現できる。
【００２３】
図示の装置は次の２つの異なるモードで使用できる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に固定され、マスク像全体が目標部分Ｃ上に同時に（すなわち、単一の「フラッシュ」で）投影される。基板テーブルＷＴは次いでｘおよび／またはｙ方向にシフトされて異なる目標部分ＣがビームＰＢによって照射される。
２．スキャン・モードでも、所与の目標部分Ｃが単一「フラッシュ」にさらされないことを除いて、基本的に同じシナリオが適用される。その代わりに、マスク・テーブルＭＴは所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えば、ｙ方向）に速度ｖで移動でき、したがって、放射ビームＰＢはマスク像をスキャンさせる。同時に、基板テーブルＷＴは速度Ｖ＝Ｍｖ−ただしＭはレンズＰＬの倍率（通常、Ｍ＝１／４または１／５）−で同じまたは逆の方向に同時に移動する。このようにして、解像度を犠牲にすることなく比較的大きい目標部分Ｃを露光することができる。
【００２４】
本発明は、とりわけ、マスクの高さの変化が基板上の最終的な像の水平位置の変化を引き起こす（このために、製造するデバイスの先行および／または後続の層に関してオーバレイ誤差が引き起こされる）という問題を緩和する。
【００２５】
添付の図面の図２はこの現象を示す。照明ビームＰＢ１およびＰＢ２は固定角度（図示の実施形態では表面の垂線に対して６度）でマスクに当たる。ただし、マスクの高さの変化は、反射ビームが投影システムの入射ひとみの異なる位置に入射することを意味する。図２に示す反射ビーム１はビームＰＢ１が第１の垂直位置にあるマスクから反射した時に生成される。マスクの高さ位置が変化した（例えば、図２に示すようにΔ１＝５００ｎｍ）とすると、マスクの同じポイントにはビームＰＢ２が当たり、反射ビーム２が生成されるであろう。マスクの高さ位置の変化は、照明ビームＰＢ１およびＰＢ２が反射するマスクのポイントの像が投影システムの入射ひとみ上で水平に移動する（図２ではΔ＝５００×ｔａｎ（６°）＝５０ｎｍ）ことを意味する。この水平移動は、投影システムの倍率に対応する量によって投影システム内で縮尺変更する。したがって、図２の例では、倍率は０．２５であるので、ウエハ上の水平移動はΔ３＝５０×０．２５＝１３ｎｍとなる。例えば、わずか３ｎｍのオーバレイ誤差でウエハ上に多数の層を設けなければならないことが認識される時には、マスクの高さを制御することが重要であることが分かる。
【００２６】
マスク・テーブルの詳細を図３に示す。図から分かるように、テーブル自体が断面Ｕ字形の構成を有するボックス状の筺体１００を含む。柔軟な膜１１０がマスク・テーブルの開口部の上に配置され、マスクＭＡが膜の外部表面（マスク担持面）に取り付けられている。真空力は使用できないので、マスクは静電気力を用いて膜に取り付けられている。言い換えれば、マスクと膜とは相互に引き合うように逆の電荷をかけられている。膜の裏側はばね１３０とアクチュエータ１４０のシステムに取り付けられ、このシステムはボックス状の筺体１００の底面に取り付けられている。膜はアクチュエータ１４０によって加えることができる力によって変形できる。アクチュエータはピストンまたはリニア・モータなどのリニア・アクチュエータでよい。さらに、圧電アクチュエータも適している。調整式ばね、調整式空気シリンダまたは調整式バランス・マスなどの受動力アクチュエータを用いて熱放散なしに膜の一部に力を加えることができる。したがって、本発明のマスク・ホルダにおいてそのような受動力アクチュエータが使用できることが有利である。膜に正確な力がかかってマスクが正しい垂直位置にあって平坦であることが保証されるように、アクチュエータはコントローラ（図示せず）によって制御される。
【００２７】
膜とばねの構成は、マスクの裏のいかなる微量の汚染も膜の柔軟性によって補償され、またこの構造に修正的な変形を加えることが比較的容易であるという点で有利である。図３で、膜と４つのアクチュエータのセットが使用されているが、これは限定的なものではない。これより数が多くても少なくてもよいが、一般にアクチュエータの数が増えると膜の変形がより正確にできるため、有利である。
【００２８】
マスクは高度の平坦さで製造されるが、それでも、著しく位置決めの精度に影響するほど十分な大きさの完全な平坦さからのマスク表面のかなりの偏り（「非平坦さ」と呼ばれる）が発生する可能性がある。非平坦さは、例えば、マスクの厚みの変動、マスクの形状の歪みまたはマスク・ホルダ上の汚れによって発生する。特に断りのない限り、以下の「マスク表面」は放射が当たるマスクの上表面を指す。
【００２９】
マスク・レベルの詳細を測定するためのマスク・レベル・センサは図３には示されていない。レベル・センサは、例えば、本明細書に参照によって援用された米国特許第５１９１２００号、または本明細書に参照によって援用された欧州特許出願ＥＰ １ ０３７ １１７（Ｐ−１０２８）に記載の該特許では焦点誤差検出システムと呼ばれる光センサである。レベル・センサは、複数の横方向の位置で垂直位置を同時に測定でき、各々について小さい領域の平均高さを測定し、そうすることで空間的に頻発する非平坦さを平均化できる。
【００３０】
光レベル・センサは光ビームまたはそのような光ビームのグループを２次元領域上で動かすことによってその領域の高さをスキャンすることができる。光ビームは反射し、反射したビームが測定されて反射した表面の高さが決定される。１度に表面の小さい領域だけがマッピングされるが、反射のポイントは入射光ビームが動くにつれて動くので、スキャン・プロセスで表面全体がマッピングできる。
【００３１】
コントローラはマスク・レベル・センサからの情報を用いてアクチュエータへの指示の方法を決定する。例えば、マスク・レベル・センサがマスクの一部が高すぎることを示す時には、コントローラはアクチュエータにそのマスク部分が低くなるように動くように指示し、それによって平坦さを増してマスクの平均高さを改善するであろう。マスク・レベル・センサはマスク上の複数のポイントで測定値を収集できるセンサであって、コントローラはマスクが正しい垂直位置にあるだけでなく平坦さが増すように力を加えるようにアクチュエータに指示することができる。さらに、アクチュエータはマスクの傾きを補正でき、これは応用分野によっては重要である。
【００３２】
本発明による１つの方法について説明する。まず、マスク・レベル・センサを用いてマスクの外部表面をマッピングして高さのばらつきまたは誤差を確認する。次いでコントローラはアクチュエータの各々によってどんな力を加える必要があるかを計算し、それに従ってアクチュエータを制御する。アクチュエータ自体にも指示の通りに動作したことを検出するセンサを設けることができる。この場合、コントローラはアクチュエータのセンサに問い合わせてアクチュエータが正確な量だけ移動したか否かを判定することができる。あるいは、マスク表面の第２のスキャンを実行して調整によって平坦さ、傾きおよび高さのばらつきと誤差が十分に解消されたことを検出できる。コントローラがマスク・センサでマスク表面を絶えず検査し、いかなる外部変化（例えば、温度変化によって引き起こされた）が絶えずモニタされて補正されるように絶えずアクチュエータを更新するという点で、このプロセスは連続的にできる。あるいは、このプロセスはウエハの露光の前に１回だけ実行できる。
【００３３】
上記の発明はリソグラフィ露光動作の前後およびその間にリソグラフィ投影装置内にマスクを保持する場合について説明している。ただし、より一般的には、本発明はマスクを保持することが必要な任意の状況に適用可能である。例えば、本発明のマスク・テーブル（またはホルダ）はマスクを作成する装置（ｅビーム・ライタ）に都合良く使用できる。これはマスクの製造中にマスクが完全に平坦になっているためである。また、有利に、本発明のマスク・テーブルをマスクに埃の付着、損傷または誤差がないかを検査するためのマスク（レチクル）検査装置内で使用することもできる。
【００３４】
以上、本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明はこれ以外の実施形態も可能であることを理解されたい。上記の説明は本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図２】マスクの高さを変更する効果を示す２つの可能な放射ビーム経路を表す図である。
【図３】本発明によるマスク・テーブルの断面図である。
【符号の説明】
１ リソグラフィ投影装置
１１０ 膜
１３０ ばね
１４０ アクチュエータ
Ｃ 目標部分
ＩＦ 干渉法測定手段
ＩＬ 照明システム
ＬＡ 光源
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
ＰＢ ビーム
ＰＢ１ 照明ビーム
ＰＢ２ 照明ビーム
ＰＬ レンズ
ＰＷ 第２の位置決め手段
Ｗ 基板
ＷＴ オブジェクト・テーブル
Claims (14)
- 放射投影ビームを供給するための放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成する働きをするマスクをマスク担持面上に保持するためのマスク・テーブルと、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影するための投影システムとを含むリソグラフィ投影装置であって、
前記マスク・テーブルが、
マスク担持面を含む順応性膜と、
マスク担持面にほぼ直角な方向に膜を変形させるために膜に力を加えるように動作可能な少なくとも１つのアクチュエータと、
膜上のアクチュエータと直列に動作可能なようにアクチュエータに接続されたばねとを含むリソグラフィ投影装置。 - アクチュエータが、マスク担持面に対向する、膜の裏面上で動作可能である請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
- マスク・テーブルが、それぞれ膜の異なる部分に接続された複数のアクチュエータを含む請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
- ばねが、アクチュエータと膜の間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。
- マスク担持面にほぼ直角な方向にマスク・テーブル上で保持されるマスクの表面の位置を測定するためのマスク・レベル・センサをさらに含む請求項１から４のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- マスク・レベル・センサが、マスクの表面上の複数の異なるポイントで位置を測定するように構成され配置されている請求項５に記載のリソグラフィ投影装置。
- 少なくとも１つのアクチュエータとマスク・レベル・センサとに動作可能に接続され、マスクを所定のレベルに保持するように少なくとも１つのアクチュエータを制御するコントローラをさらに含む請求項５または請求項６に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記少なくとも１つのアクチュエータとマスク・レベル・センサとに動作可能に接続され、マスクの平坦さを増大させるかまたは維持するように前記少なくとも１つのアクチュエータを制御するコントローラをさらに含む請求項５または請求項６に記載のリソグラフィ投影装置。
- 静電気力を用いてマスクを順応性膜に取り付けるための手段をさらに含む請求項１から８のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- マスクが反射マスクである請求項１から９のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- 放射システムが５０ｎｍより短い波長の投影放射ビームを供給するように構成され配置されている請求項１から１０のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- 放射システムが放射源を含む請求項１から１１のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
- マスク・テーブルが、
マスク担持面を含む順応性膜と、
マスク担持面にほぼ直角な方向に膜を変形させるために膜に力を加えるように動作可能な少なくとも１つのアクチュエータと、
膜上のアクチュエータと直列に動作可能なようにアクチュエータに接続されたばねとを含むことを特徴とする、マスク担持面上にマスクを保持するためのマスク・テーブル。 - 放射感受性材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を準備するステップと、
放射システムを用いて放射投影ビームを供給するステップと、
マスクを用いて投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、
パターン形成された放射ビームを放射感受性材料の層の目標部分に投影するステップとを含むデバイス製造方法であって、
マスクの形状を制御するためにマスク担持面にほぼ直角な方向にマスクが支持されるマスク担持面を含む順応性膜を、マスク担持面にほぼ直角な方向に膜を変形させるために膜に力を加えるように動作可能な少なくとも１つのアクチュエータ、及び、膜上のアクチュエータと直列に動作可能なようにアクチュエータに接続されたばねに基づいて変形させるステップを特徴とするデバイス製造方法。
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