JP4726232B2 - 露光方法、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、反射型レチクルを介して基板を極端紫外光で露光する露光方法、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。

従来、半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造するための焼き付け（リソグラフィー）方法として、紫外線を用いた縮小投影露光が行われてきた。縮小投影露光で転写できる最小の寸法は転写に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反比例する。このため微細な回路パターンを転写するためには用いる光の短波長化が進められ、水銀ランプｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）と、用いられる紫外光の波長は短くなってきた。

しかし半導体素子は急速に微細化しており、紫外光を用いたリソグラフィーでは縮小投影露光に限界がある状況となっていた。そこで０．１μｍを下回るような非常に微細な回路パターンを効率よく焼き付けるために、紫外線よりも更に波長が短い波長１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いた縮小投影露光装置が開発されている。

ＥＵＶ光領域では物質による光の吸収が非常に大きくなるので、可視光や紫外光で用いられるような光の屈折を利用したレンズ光学系は実用的ではなく、ＥＵＶ光を用いた露光装置では反射光学系が用いられる。この反射光学系においては、レチクルもミラーの上に吸収体によって転写すべきパターンを形成した反射型レチクルが用いられる。

ＥＵＶ光を用いた露光装置を構成する反射型光学素子としては、多層膜ミラーと斜入射全反射ミラーとがある。ＥＵＶ領域では屈折率の実部は１より僅かに小さいので、面にすれすれにＥＵＶ光を入射する斜入射で用いれば全反射が起きる。通常、面から測って数度以内の斜入射では数十％以上の高い反射率が得られる。しかし光学設計上の自由度が小さく、全反射ミラーを投影光学系に用いることは難しい。

直入射に近い入射角で用いるＥＵＶ光用のミラーとしては、光学定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜ミラーが用いられる。たとえば精密な面形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデンとシリコンを交互に積層する。その層の厚さは、たとえばモリブデン層の厚さは０．２ｎｍ、シリコン層の厚さは０．５ｎｍ程度、積層数は２０層対程度である。２種類の物質の層の厚さを加えたものを膜周期とよぶ。上記の例では膜周期は各物質の層の厚さを加えることにより、０．２ｎｍ＋０．５ｎｍ＝０．７ｎｍとなる。

このような多層膜ミラーにＥＵＶ光を入射すると、特定の波長のＥＵＶ光が反射される。入射角をθ、ＥＵＶ光の波長をλ、膜周期をｄとすると近似的にはブラッグの式（１）、
２×ｄ×ｓｉｎθ＝λ ・・・（１）
の関係を満足するようなλを中心とした狭いバンド幅のＥＵＶ光だけが効率よく反射される。このときのバンド幅は０．６〜１ｎｍ程度である。

反射されるＥＵＶ光の反射率は最大でも０．７程度であり、反射されなかったＥＵＶ光は多層膜中あるいは基板中で吸収され、そのエネルギーの大部分が熱になる。多層膜ミラーは可視光のミラーに比べて光の損失が大きいので、ミラーの枚数は最小限に抑えることが必要となる。このとき、少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、レチクルとウエハを同時に走査して広い面積を転写する方法（スキャン露光）が行われる。

図８に従来例としてＥＵＶ光を用いた縮小投影露光装置の概略図を示す。装置は、ＥＵＶ光源、照明光学系、反射型レチクル、投影光学系、レチクルステージ、ウエハステージ、アライメント光学系、真空系などで構成される。

ＥＵＶ光源は、たとえばレーザープラズマ光源が用いられる。これは真空容器中に置かれたターゲット材に光源８０１からの高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される例えば波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット供給装置８０２によって供給されるターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等の手段で真空容器内に供給される。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋHzの繰り返し周波数で運転される。

照明光学系は、複数の多層膜または斜入射ミラー（８０３，８０４、８０５）とオプティカルインテグレータ８０６、等から構成される。初段の集光レンズ８０７はレーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレータ８０６はマスクを均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また照明光学系のレチクルと共役な位置にはレチクル面で照明される領域を円弧状に限定するためのアパーチャが設けられる。

投影光学系は複数のミラーを用いている（８０８〜８１１）。ミラー枚数は少ない方がＥＵＶ光の利用効率は高いが、収差補正が難しくなる。収差補正に必要なミラー枚数は４枚から６枚程度である。ミラーの反射面の形状は凸面または凹面の球面または非球面である。開口数ＮＡは０．１〜０．３程度である。ミラーは低膨張率ガラスやシリコンカーバイド等の剛性が高く硬度が高く、熱膨張率が小さい材料からなる基板を、研削・研磨して所定の反射面形状を創生した後、反射面にモリブデン／シリコンなどの多層膜を成膜したものである。ミラー面内の場所によって入射角が一定でない場合、前述のブラッグの式から明らかなように、膜周期一定の多層膜では場所によって反射率が高くなるＥＵＶ光の波長がずれてしまう。そこでミラー面内で同一の波長のＥＵＶ光が効率よく反射されるように膜周期分布を持たせることが必要である。

レチクルステージ８１２とウエハステージ８１３は縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する機構を有する。ここでレチクル又はウエハ面内で走査方向をＸ、それに垂直な面内の方向をＹ、レチクル又はウエハ面に垂直な方向をＺとする座標系を設定する。

レチクル８１４は、レチクルステージ８１２上のレチクルチャック８１５に保持される。レチクルステージ８１２はＸ方向に高速移動する機構を有し、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、および各軸の回りの回転方向に角度の傾きを補正する微動機構をもち、レチクルの位置決めができるようになっている。レチクルステージの位置と姿勢はレーザ干渉計によって計測され、その結果に基いて、位置と姿勢が制御される。

ウエハ８１６はウエハチャック８１７によってウエハステージ８１３に保持される。ウエハステージ８１３はレチクルステージと同様にＸ方向に高速移動する機構を有する。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、および各軸の回りの回転方向に微動機構を有し、ウエハの位置決めができるようになっている。ウエハステージの位置と姿勢はレーザ干渉計によって計測され、その結果に基いて、位置と姿勢が制御される。

アライメント検出光学系（８１８、８１９）は、例えばArF露光装置と同様にオフアクシス方式の明視野照明の画像処理検出系によって行われ、所定のベースライン量を持ちながらウエハーアライメントを行うものが考えられる。

また、フォーカス位置検出光学系８２０によってウエハ面でＺ方向のフォーカス位置が計測され、ウエハステージの位置及び角度を制御することによって、露光中は常時ウエハ面を投影光学系による結像位置に保つことが可能になる。

ウエハ上で１回のスキャン露光が終わると、ウエハステージはＸ、Ｙ方向にステップ移動して次の走査露光開始位置に移動し、再びレチクルステージ及びウエハステージが投影光学系の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査する。このようにして、レチクルの縮小投影像がとウエハ上に結像した状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返される（ステップ・アンド・スキャン）。こうして、ウエハ全面にレチクルの転写パターンが転写される。

図９は従来のレチクルアライメントの構成図である。なお、本願明細書においては、以下、原版であるレチクルとマスクを合わせて、「レチクル」と記述することとする。

レチクルアライメントは、装置本体に正確に位置決めされている「レチクル基準マーク」とレチクル上の「レチクルアライメントマーク」の相対的な位置合わせを行うものである。図９において、露光光とは異なる波長を有するアライメント光は、プリズム８０でレチクル１側に反射せしめられ、レチクル基準マーク６０とレチクルアライメントマーク４を照明する。これらのマークからの光は折り曲げミラー７０で光路の方向を変えられ、光学系４０を介して撮像装置１０に向けられ、撮像装置１０上にレチクル基準マーク６０とレチクルアライメントマーク４の両マーク像が結像する。そして、両マークの像の位置関係によりレチクル１の本体に対する位置ずれ量を算出する。その結果をもとに、レチクルステージ８１２を不図示の駆動装置で駆動し、レチクルアライメントマーク４とレチクル基準マーク６０の位置合わせを行う。この位置合わせを行うと、レチクルと露光装置本体との位置合わせは終了する。

例えば、特許文献１には反射型マスクの作成方法及び反射型マスクを利用した露光装置に関する技術が開示されている。
特開平７−２４０３６３号公報

しかしながら、特許文献１は、もっぱら反射型マスクの作成方法に関するものであり、反射型マスクとウエハとを正確に位置合わせする方法や装置を具体的に教示していない。Ｘ線縮小投影露光装置（EUVL）におけるレチクルアライメントを考えた場合、使用レチクルが反射型レチクルであるがゆえに、従来例のような「レチクル基準マーク」と「レチクルアライメントマーク」の両マーク像を“透過させて”同時に画像検出することが不可能となる。

また、反射型レチクル及び多層膜ミラーはＥＵＶ光で高反射率となるように最適化されているので、非露光光であるアライメント光に対しては充分な反射率が得られない可能性がある。つまり、非露光光による反射型レチクルと多層膜ミラーを介して行う、いわゆる“ＴＴＬ（Through The Lens）アライメント”を考えた場合、反射型レチクル上の“レチクルアライメントマーク”とウエハ側のマークとの位置合わせで、レチクルアライメントマークの反射率がアライメント光に対して低いために、画像検出信号が低下する可能性がある。

なお、ここで通常の投影露光装置においては、投影レンズを介してレチクルとウエハのアライメントを行う方式をＴＴＬアライメントと呼んでいるが、EUV露光装置では、投影光学系がレンズではなく多層膜ミラー光学系により構成されているのでＴＴＬとは一般には言い難いが、本願においては説明の容易さから、多層膜ミラー光学系を介するアライメント方式も広義のＴＴＬアライメントと定義して明細書の説明において使用するものとする。

本発明の目的は、精度よく反射型レチクルのアライメントを行えるようにすることにある。

上記の目的を達成する本発明にかかる、レチクルステージに保持された反射型レチクルと、投影光学系とを介して、基板ステージに保持された基板を極端紫外光で露光する露光方法は、
第１の撮像装置を含む第１の検出系を用いて、第１の位置にある前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルに設けられたアライメントマークからの反射光を前記第１の撮像装置により検出することにより、前記第１の撮像装置に対する前記アライメントマークの位置を検出する第１の検出ステップと、
前記第１の検出系を用いて、前記第１の位置とは異なる第２の位置にある前記レチクルステージに設けられた第１の基準マークからの反射光を前記第１の撮像装置により検出することにより、前記第１の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置を検出する第２の検出ステップと、
第２の撮像装置を含む第２の検出系を用いて、前記第１の位置および前記第２の位置とは異なる第３の位置にある前記レチクルステージに設けられた前記第１の基準マークからの反射光を、前記投影光学系と、第２の基準マークが露光軸上に位置するような位置にある前記基板ステージに設けられた前記第２の基準マークと、を介して前記第２の撮像装置により検出することにより、前記第２の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置を検出する第３の検出ステップと、
前記第２の位置と前記第３の位置と前記第２の検出ステップにおいて検出された前記第１の基準マークの位置と前記第３の検出ステップにおいて検出された前記第１の基準マークの位置とに基づいて、前記第１の検出系の光軸と露光軸との距離としてのベースラインを求めるベースラインステップと、
前記第１の位置と前記第１の検出ステップにおいて検出された前記アライメントマークの位置と前記ベースラインステップにおいて求められた前記ベースラインとに基づいて、前記露光軸に対して前記反射型レチクルを位置合わせするように、前記レチクルステージを位置決めする位置決めステップと、
前記位置決めステップにおいて位置決めされた前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルを介して前記基板を極端紫外光で露光する露光ステップと、を有することを特徴とする。

あるいは、上記の目的を達成する本発明にかかる、 反射型レチクルを介して基板を極端紫外光で露光する露光装置は、
前記反射型レチクルを保持し、かつ移動するレチクルステージと、
前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルに設けられたパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
前記基板を保持し、かつ移動する基板ステージと、
第１の撮像装置を含む第１の検出系と、
第２の撮像装置を含む第２の検出系と、を有し、
前記第１の検出系を用いて、第１の位置にある前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルに設けられたアライメントマークからの反射光を前記第１の撮像装置により検出することにより、前記第１の撮像装置に対する前記アライメントマークの位置を検出し、
前記第１の検出系を用いて、前記第１の位置とは異なる第２の位置にある前記レチクルステージに設けられた第１の基準マークからの反射光を前記第１の撮像装置により検出することにより、前記第１の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置を検出し、
前記第２の検出系を用いて、前記第１の位置および前記第２の位置とは異なる第３の位置にある前記レチクルステージに設けられた前記第１の基準マークからの反射光を、前記投影光学系と、第２の基準マークが露光軸上に位置するような位置にある前記基板ステージに設けられた前記第２の基準マークと、を介して検出することにより、前記第２の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置を検出し、
前記第２の位置と前記第３の位置と前記第１の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置と前記第２の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置とに基づいて、前記第１の検出系の光軸と露光軸との距離としてのベースラインを求め、
前記第１の位置と前記アライメントマークの位置と前記ベースラインとに基づき、前記露光軸に対して前記反射型レチクルを位置合わせするように、前記レチクルステージを位置決めし、
前記位置決めされた前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルと、前記投影光学系とを介して前記基板を極端紫外光で露光する、ことを特徴とする。

本発明によれば、精度よく反射型レチクルのアライメントを行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は本発明にかかる位置合わせ装置にかかる第1の実施形態を説明する図であり、縮小Ｘ線露光装置（EUV）におけるレチクルアライメントの構成図である。レチクルアライメントはレチクルステージ６上のレチクルステージ基準マーク（２，３）とレチクル１上のレチクルアライメントマーク（４，５）の位置ずれをレチクルステージ６をスキャンさせることで画像検出することを特徴とする。図１０は、位置合わせ方法の手順を示す処理の概略を示すフローチャートである。

処理の内容を以下、具体的に説明する。照明源２０から発せられた、露光光とは異なる波長を有するアライメント光は（ステップＳ１０１０）、光学系４０で方向を変えられ（ステップＳ１０２０）、折り曲げミラー５０へ導光される。折り曲げミラー５０は、露光光を遮光しない領域に配置され、その位置は固定かあるいは移動可能である。折り曲げミラー５０によって光路の方向を変えられたアライメント光は、その主光線がレチクルステージ６およびレチクル１に対して垂直に入射される（ステップＳ１０３０）。

レチクルステージ６上のレチクルステージ基準マーク２で反射したアライメント光は折り曲げミラー５０および光学系４０を介して撮像装置１０に向けられ、撮像装置１０上にレチクルステージ基準マーク２が結像する。

続いて、順次、レチクルステージを所定方向へ所定量スキャンさせてレチクルアライメントマーク４、５およびレチクルステージ基準マーク３を撮像装置１０に結像させ（ステップＳ１０４０）、それぞれの位置ずれを算出する（ステップＳ１０５０）。ここで、レチクルステージ基準マーク２、３およびレチクルアライメントマーク４、５は構成の容易さから、予めZ方向を同じ高さに配置している。しかしながら、各マーク像のデフォーカス特性を検収して、Z方向の高さ検出を行ってもよい。

なお、レチクル基準マーク６０については、装置本体系に正確に位置決めされており、別の照明源３０からの照明光でレチクル基準マーク６０を撮像装置１０に結像させることにより、撮像装置１０を含めた検出光学系の経時変化を定期的に計測することを可能にしている。

また、レチクルステージ基準マーク２、３は、レチクルステージ６上に配置されているため、“レチクルレス”（レチクルステージに原版たるレチクルを保持しない状態）で、レチクルステージのスキャン方向の走り誤差の経時変化をみることができる。この経時的変化を捕捉することにより、ステージの位置決めをキャリブレーションすることが可能となる。

図２はＥＵＶマスクアライメントにおいて、Z方向から基準マークの配置をみた平面図である。先ず、レチクルステージ６上には、レチクルステージ基準マークを2つ以上配置するものとする。また、レチクル１上のレチクルアライメントマークは、露光領域を避けた領域で2つ以上を配置する。たとえば、レチクルステージ基準マークはMS1〜MS4、レチクルアライメントマークはMA1〜MA4である。

さらに、図２における撮像装置２００，２０１は、装置本体系に正確に位置決めされた位置に配置されている。レチクルステージをX軸のマイナス方向へスキャンさせながら、撮像装置２００、２０１に結像されたそれぞれのマークの位置ずれ量からレチクルステージ基準マークに対するレチクルアライメントマークのずれ、すなわちレチクルのずれを算出することができる。具体的には、まず、レチクルステージ６をX軸のマイナス方向にスキャンさせて、撮像装置２００、２０１を用いてレチクルステージ上のレチクルステージ基準マークMS1,MS2を検出する。なお、検出方法は、明視野の画像処理を用い、このときの撮像装置２００，２０１の中心からのずれ量を求めることによる。

次に、レチクル１が“設計値とおりにレチクルステージに設置”されていれば、撮像装置２００，２０１の真下にレチクルアライメントマークMA1〜MA4がくるように、レチクルステージをX軸のマイナス方向へスキャンさせ、撮像装置２００、２０１に結像されたレチクルアライメントマークMA1〜MA4の位置ずれ量（X1,Y1）〜（X4,Y4）およびレチクルステージ基準マークMS3,MS4の位置ずれ量を、明視野の画像処理を用いて求める。最終的には、レチクルステージ基準マークに対するレチクルアライメントマークのずれ、すなわちレチクルのずれ量を算出する。このずれは、例えば後述するように、レチクルステージ基準マークとウエハステージ基準マークとを利用してレチクルとウエハとを位置合わせする際に、レチクルが正規にレチクルステージ上に配置されている場合からのずれとして位置合わせ制御量に加味される。尚、このずれを利用してレチクルが設計値位置に配置されるようにレチクルステージ側を変位させたり、レチクルを規定配置になるようにレチクルステージ上に（不図示のレチクル搬送機構を用いて）再設置したりすることで補正するようにしてもよい。

図３は、本発明にかかる位置決め装置において、レチクルアライメントの具体的な動作を説明する図である。アライメントを実行するために、任意の基準マークを２点選択し、この基準マークと撮像装置２００、２０１との幾何学的な位置関係を算出する。ここで、選択されたレチクルアライメントマークMA1、およびレチクルアライメントマークMA2の位置ずれ量をそれぞれ（X1、Y１）（X2、Y2）とすると、これらレチクルアライメントマークMA1,MA2の位置ずれ量を用いて、レチクルのずれ量（X,Y,θ）を算出すると、以下のようになる。

なお、レチクルのずれ量（X、Y、θ）を算出するには、計測ポイントが面内に2点あればレチクルのずれ量を算出するのに十分であるが、例えば、レチクルアライメントマークMA3、MA4の位置ずれ量を撮像装置で撮像し、その位置ずれ量（X3、Y3）、（X4、Y4）を算出することで、レチクルのずれ量（X、Y、θ）を算出することもできる。また、本実施形態のように多点計測を行うことにより統計処理が可能になり、例えば平均化効果が期待できるなど、有利な効果を期待することができる。

＜第２の実施形態＞
図４は本発明にかかる位置合わせ装置及び方法の第2の実施形態を説明する図である。図２では、撮像装置２００，２０１がX軸のマイナス方向に２つ配置されている構成を示したが、本実施形態では図２の撮像装置の配置に限らず、図４で示されるように、例えば撮像装置２０２、２０３をX軸のプラス方向にも配置してもよい。このとき、レチクルステージをX軸のマイナス方向にスキャンする際に、レチクルステージ基準マークMS1,MS2およびレチクルアライメントマークMA1,MA2の検出には、撮像装置２００,２０１を用い、X軸のプラス方向にスキャンする際に、レチクルステージ基準マークMS3,MS4およびレチクルアライメントマークMA3,MA4の検出には撮像装置２０２、２０３を用いることができる。これにより、レチクルステージがEUV光を露光するのに必要なスキャン領域だけで、アライメント検出が可能となり、レチクルステージの不要なスキャン誤差が低減され、さらなる精度向上が期待できる。

従来のレチクルアライメントでは、図９に示すように、精度上、レチクル基準マーク６０とレチクルアライメントマーク４の間のギャップをあまり広くとることは好ましくなかったが、第1及び第2の実施形態におけるレチクルアライメントでは、折り曲げミラー５０とレチクルステージ基準マーク２との間のワーキングディスタンスを自由にとれるためレチクル上のペリクルの設計に自由度を与えることができる。

＜第３の実施形態＞
図５は第３の実施形態を説明する、位置合わせ装置を含む露光装置の構成を示す図である。撮像装置１０ａ，１０ｂ、照明源２０ａ，２０ｂ、照明源３０ａ，３０ｂ、光学系４０ａ，４０ｂ、折り曲げミラー５０ａ、レチクル基準マーク６０ａ，６０ｂは，それぞれ前出の撮像装置１０、照明源２０，照明源３０，光学計４０，折り曲げミラー５０，レチクル基準マーク６０に対応する部材である。１１０はウエハ１００を保持するウエハチャック、１２０，１３０はそれぞれθＺチルトステージ、ＸＹステージである。照明系８０からの露光光であるＥＵＶ光をレチクル１と反射ミラー光学系９０を介してウエハ１００上に照射しながら、レチクルステージ６とＸＹステージ１３０（θＺチルトステージ１２０も使用される）とを同期させて走査することで、レチクル１上のパターンがウエハ１００上に走査投影露光される。非露光光であるアライメント光は、照明源20bから照射され、ハーフミラー50bで非露光光は反射されレチクルステージ基準マーク２を照明する。さらに、レチクルステージ基準マーク２で反射したアライメント光は、反射ミラー光学系９０を通過し、ウエハステージ上のステージ基準マーク１４０を照射する。

ステージ基準マーク１４０で反射したアライメント光は、再び反射ミラー光学系９０を通過し、レチクルステージ基準マーク２で反射したあと、ハーフミラー50bで反射され、撮像装置１０ｂに向けられる。検出されたステージ基準マーク１４０とレチクルステージ基準マーク２の相対位置関係からレチクルとウエハのアライメントを実行する。（本明細書ではこれをオンアクシスＴＴＬアライメントの定義に含める。）
ここで、レチクル１とレチクルステージ基準マーク２との相対位置関係は、実施形態１に記載した方法により、予め検出されており、両者の位置関係は正確に位置合わせ或はずれ状態を正確に把握されているものとする。

続いて、ステージ基準マーク１４０とウエハ１００上のウエハアライメントマーク（不図示）との相対位置関係も同様に、光学系１６０を介して撮像装置１５０によって撮像するオフアクシス顕微鏡を用いて、別にオフアクシス方式により検出され、位置合わせ或は把握されている。

次に、図中ΔAに相当する露光軸とオフアクシス検出系との距離（ベースライン）をよく知られているベースライン計測方法を用いて求める。具体的には、例えば照明源20bから照射された非露光光アライメント光によって検出したステージ基準マーク１４０の位置と、オフアクシス顕微鏡を用いて検出したステージ基準マーク１４０の位置、及びそれぞれの検出位置に配置する間のステージ移動距離からΔAを正確に求めることが出来る。

さらに、本実施例では、レチクルアライメントも、露光軸とは外れた場所で行うため、図中ΔBに相当する露光軸とレチクルアライメント検出系との距離が存在する。これをレチクル側のベースラインと定義する。このレチクル側ベースラインΔBもレチクルステージ基準マーク２の位置を、照明源20bから照射された非露光光アライメント光による検出と第１実施例で記載した検出系による検出とを実行することで、通常のベースライン計測同様に正確に検出出来る。

第3の実施形態においては、オンアクシスＴＴＬアライメントを行い、レチクル側のベースラインおよびウエハ側のベースラインを補正することにより露光軸とレチクル側及びウエハ側オフアクシス検出系の配置関係がわかる。よってレチクル交換時或は定期的に、第１実施形態にて説明した方式にてレチクルステージ基準マークとレチクルアライメントマークの位置関係を検出し、一方ウエハ交換毎に上述オフアクシス顕微鏡によってステージ基準マークとウエハアライメントマークの位置関係を検出すれば、後はこれらすべての相互配置関係を加味した上で、各オフアクシス系によって得られているレチクルステージ基準マーク２とステージ基準マーク１４０の位置を基準にステージの移動精度を頼りに相対位置合わせを実行する、所謂オフアクシスグローバルアライメントを実行することで、レチクル１とウエハ１００の位置合わせを行うことができる。この場合はオンアクシスＴＴＬアライメントは、各ベースラインを確認するためにのみ使用すればよい。

この手法とは別に、本実施形態においては、レチクル交換時或は定期的に、第１実施形態にて説明した方式にてレチクルステージ基準マークとレチクルアライメントマークの位置関係を検出し、一方ウエハ交換毎に上述オフアクシス顕微鏡によってステージ基準マークとウエハアライメントマークの位置関係を検出した上で、このデータをもとにオンアクシスＴＴＬアライメントを各ウエハ露光時毎に行う事も可能である。この場合、オンアクシスＴＴＬでの位置検出結果に基づいてステージの移動精度頼りの相対位置合わせ（グローバルアライメント）が実行出来る。この際にはベースラインの測定は不要である。なお、ハーフミラー50bは照明光学系８０から照射されるEUV露光光を遮光しないように移動機構を備えている。又、ウエハアライメントマークとステージ基準マークもレチクル側同様に複数設け、複数のオフアクシススコープでそれぞれを検出する構成としておけば尚好ましい。

本実施形態によれば、図５のように、オンアクシスＴＴＬアライメントに必要なレチクル側の基準を非露光光では反射率即ちマークコントラストが期待しにくいレチクルアライメントマークからレチクルステージ基準マークに移すことができる。これにより、アライメント光に対して反射率（マークコントラスト）を最適化したレチクルステージ基準マークでオンアクシスＴＴＬアライメントができ、アライメント精度が向上する。特に、本実施形態では反射ミラー光学系を介してレチクルステージ基準マークとステージ基準マークとを検出するための光源と、レチクルステージ基準マークとレチクルアライメントマークとを検出するための光源、ステージ基準マークとウエハアライメントマークとを検出するための光源、とを別にしているので、オンアクシスＴＴＬアライメント用に適した波長光と、レチクルのマーク検出用、ウエハのマーク検出用、それぞれに適した波長光とを別に選択することが可能となる。

＜第４の実施形態＞
次に上記説明した露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図６は微小デバイス（ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造フローを示す。

ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを制作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）では前工程 と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次にステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図７は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（CVD）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することができる。

本発明にかかるレチクルアライメントの構成を示す位置合わせ装置の概略側面図である。 本発明にかかるレチクルアライメントの処理を説明する図である。 本発明におけるレチクルアライメントの処理を説明する図である。 本発明にかかる第２の実施形態を説明する図である。 位置合わせ装置をEUV露光装置に適用した場合の構成を示す図である。 半導体デバイスの製造フローを示す図である。 ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。 従来のEUV露光装置の構成を示す図である。 従来のレチクルアライメントの構成を示す図である。 位置合わせ方法の手順を示す処理の概略を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 反射型レチクル
２、３ レチクルステージ基準マーク
４、５ レチクルアライメントマーク
６ レチクルステージ
１０ 撮像装置
２０ 照明源
３０ 照明源
４０ 光学系
５０ 折り曲げミラー
６０ レチクル基準マーク
９０ 縮小投影光学系
１００ ウエハ
１１０ ウエハチャック
１２０ θ、Z、Tiltステージ
１３０ X、Yステージ
１４０ ステージ基準マーク
１５０ オフアクシススコープ
１６０ 対物レンズ

Claims (5)

1. レチクルステージに保持された反射型レチクルと、投影光学系とを介して、基板ステージに保持された基板を極端紫外光で露光する露光方法であって、
   第１の撮像装置を含む第１の検出系を用いて、第１の位置にある前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルに設けられたアライメントマークからの反射光を前記第１の撮像装置により検出することにより、前記第１の撮像装置に対する前記アライメントマークの位置を検出する第１の検出ステップと、
   前記第１の検出系を用いて、前記第１の位置とは異なる第２の位置にある前記レチクルステージに設けられた第１の基準マークからの反射光を前記第１の撮像装置により検出することにより、前記第１の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置を検出する第２の検出ステップと、
   第２の撮像装置を含む第２の検出系を用いて、前記第１の位置および前記第２の位置とは異なる第３の位置にある前記レチクルステージに設けられた前記第１の基準マークからの反射光を、前記投影光学系と、第２の基準マークが露光軸上に位置するような位置にある前記基板ステージに設けられた前記第２の基準マークと、を介して前記第２の撮像装置により検出することにより、前記第２の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置を検出する第３の検出ステップと、
   前記第２の位置と前記第３の位置と前記第２の検出ステップにおいて検出された前記第１の基準マークの位置と前記第３の検出ステップにおいて検出された前記第１の基準マークの位置とに基づいて、前記第１の検出系の光軸と露光軸との距離としてのベースラインを求めるベースラインステップと、
   前記第１の位置と前記第１の検出ステップにおいて検出された前記アライメントマークの位置と前記ベースラインステップにおいて求められた前記ベースラインとに基づいて、前記露光軸に対して前記反射型レチクルを位置合わせするように、前記レチクルステージを位置決めする位置決めステップと、
   前記位置決めステップにおいて位置決めされた前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルを介して前記基板を極端紫外光で露光する露光ステップと、
   を有することを特徴とする露光方法。
2. 前記第３の検出ステップにおいて、前記第２の基準マークからの反射光を、前記投影光学系と前記第１の基準マークとを介して前記第２の撮像装置により検出することにより、前記第２の撮像装置に対する前記第２の基準マークの位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 反射型レチクルを介して基板を極端紫外光で露光する露光装置であって、
   前記反射型レチクルを保持し、かつ移動するレチクルステージと、
   前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルに設けられたパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
   前記基板を保持し、かつ移動する基板ステージと、
   第１の撮像装置を含む第１の検出系と、
   第２の撮像装置を含む第２の検出系と、を有し、
   前記第１の検出系を用いて、第１の位置にある前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルに設けられたアライメントマークからの反射光を前記第１の撮像装置により検出することにより、前記第１の撮像装置に対する前記アライメントマークの位置を検出し、
   前記第１の検出系を用いて、前記第１の位置とは異なる第２の位置にある前記レチクルステージに設けられた第１の基準マークからの反射光を前記第１の撮像装置により検出することにより、前記第１の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置を検出し、
   前記第２の検出系を用いて、前記第１の位置および前記第２の位置とは異なる第３の位置にある前記レチクルステージに設けられた前記第１の基準マークからの反射光を、前記投影光学系と、第２の基準マークが露光軸上に位置するような位置にある前記基板ステージに設けられた前記第２の基準マークと、を介して検出することにより、前記第２の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置を検出し、
   前記第２の位置と前記第３の位置と前記第１の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置と前記第２の撮像装置に対する前記第１の基準マークの位置とに基づいて、前記第１の検出系の光軸と露光軸との距離としてのベースラインを求め、
   前記第１の位置と前記アライメントマークの位置と前記ベースラインとに基づき、前記露光軸に対して前記反射型レチクルを位置合わせするように、前記レチクルステージを位置決めし、
   前記位置決めされた前記レチクルステージに保持された前記反射型レチクルと、前記投影光学系とを介して前記基板を極端紫外光で露光する、
   ことを特徴とする露光装置。
4. 前記第２の基準マークからの反射光を、前記投影光学系と前記第１の基準マークとを介して前記第２の撮像装置により検出することにより、前記第２の撮像装置に対する前記第２の基準マークの位置を検出することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 請求項３または４に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
   前記工程で露光された基板を現像するステップと、
   を有することを特徴とするデバイスの製造方法。

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