知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2022-69530アライメントセンサーとビーム測定センサーを備えている荷電粒子リソグラフィシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022069530
(43)【公開日】2022-05-11
(54)【発明の名称】アライメントセンサーとビーム測定センサーを備えている荷電粒子リソグラフィシステム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20220428BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20220428BHJP
H01J 37/147 20060101ALI20220428BHJP
H01J 37/20 20060101ALI20220428BHJP
H01J 37/244 20060101ALI20220428BHJP
【ＦＩ】
H01L21/30 541W
G03F7/20 504
H01J37/147 C
H01J37/20 A
H01J37/244
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022036220
(22)【出願日】2022-03-09
(62)【分割の表示】P 2019186915の分割
【原出願日】2013-03-08
(31)【優先権主張番号】61/608,513
(32)【優先日】2012-03-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】504151804
【氏名又は名称】エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ．
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】ポール・イェメルト・シェフェールス
(72)【発明者】
【氏名】ヤン・アンドリス・メイヤー
(72)【発明者】
【氏名】エルウィン・スロット
(72)【発明者】
【氏名】ビンセント・シルベスター・クイパー
(72)【発明者】
【氏名】ニールス・ベルゲール
(57)【要約】
【課題】基板の表面にパターンを転写するためのマルチビームレット荷電粒子ビームレットリソグラフィシステムを提供する。
【解決手段】前記システムは、前記基板の前記表面上に複数の荷電粒子ビームレットを投影するための投影系と、前記投影系に対して移動可能なチャックと、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上の一つ以上の特性を測定するためのビームレット測定センサーを備えており、前記ビームレット測定センサーは、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上を受けるための表面を有しており、さらに、位置マークの位置を測定するための位置マーク測定系を備えており、前記位置マーク測定系はアライメントセンサーを備えている。前記チャックは、前記基板を支持するための基板支持部分と、前記ビームレット測定センサーの前記表面を提供するためのビームレット測定センサー部分と、位置マークを提供するための位置マーク部分を備えている。
【選択図】図１３
【解決手段】前記システムは、前記基板の前記表面上に複数の荷電粒子ビームレットを投影するための投影系と、前記投影系に対して移動可能なチャックと、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上の一つ以上の特性を測定するためのビームレット測定センサーを備えており、前記ビームレット測定センサーは、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上を受けるための表面を有しており、さらに、位置マークの位置を測定するための位置マーク測定系を備えており、前記位置マーク測定系はアライメントセンサーを備えている。前記チャックは、前記基板を支持するための基板支持部分と、前記ビームレット測定センサーの前記表面を提供するためのビームレット測定センサー部分と、位置マークを提供するための位置マーク部分を備えている。
【選択図】図１３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の表面にパターンを転写するためのマルチビームレット荷電粒子ビームレットリソグラフィシステムであり、
前記基板の前記表面上に複数の荷電粒子ビームレットを投影するための投影系と、
前記投影系に対して移動可能なチャックと、
前記荷電粒子ビームレットの一つ以上の一つ以上の特性を測定するためのビームレット測定センサーを備えており、前記ビームレット測定センサーは、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上を受けるための表面を有しており、
さらに、位置マークの位置を測定するための位置マーク測定系を備えており、前記位置マーク測定系はアライメントセンサーを備えており、
前記チャックは、前記基板を支持するための基板支持部分と、前記ビームレット測定センサーの前記表面を提供するためのビームレット測定センサー部分と、位置マークを提供するための位置マーク部分を備えている、マルチビームレット荷電粒子ビームレットリソグラフィシステム。
前記基板の前記表面上に複数の荷電粒子ビームレットを投影するための投影系と、
前記投影系に対して移動可能なチャックと、
前記荷電粒子ビームレットの一つ以上の一つ以上の特性を測定するためのビームレット測定センサーを備えており、前記ビームレット測定センサーは、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上を受けるための表面を有しており、
さらに、位置マークの位置を測定するための位置マーク測定系を備えており、前記位置マーク測定系はアライメントセンサーを備えており、
前記チャックは、前記基板を支持するための基板支持部分と、前記ビームレット測定センサーの前記表面を提供するためのビームレット測定センサー部分と、位置マークを提供するための位置マーク部分を備えている、マルチビームレット荷電粒子ビームレットリソグラフィシステム。
【請求項2】
前記ビームレット測定センサーの表面は、前記位置マークと所定の空間的関係を有している、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記ビームレット測定センサーの前記表面と前記位置マークは、単一構造体に組み合わせられている、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記位置マークは、前記ビームレット測定センサーの表面に形成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記ビームレット測定センサーの前記表面と前記位置マークは、前記チャックの表面に固定されている、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項6】
前記アライメントセンサーは、前記位置マークを照明するための光発生源と、前記位置マークでの反射によって相互作用した光を検出するための検出器を備えている、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項7】
前記ビームレット測定センサーの前記表面は、荷電粒子を受けてそれに応じて光子を生成するためのコンバーター要素を備えている、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項8】
前記一つ以上の荷電粒子ビームレットを受けるための前記ビームレット測定センサーの前記表面には、遮断および非遮断領域の間の変わり目に一つ以上のナイフエッジを形成している所定のパターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体が設けられている、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項9】
前記所定のパターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体は、前記位置マークと所定の空間的関係を有している、請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記ビームレット測定センサーの前記表面にはさらに、前記位置マークを形成している所定のパターンの光遮断構造体が設けられている、請求項８に記載のシステム。
【請求項11】
前記所定のパターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体は、前記位置マークを形成している、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項12】
前記所定のパターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体の幾何学的中心は、前記位置マークの中心と一致している、請求項８～１１のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項13】
前記所定の二次元のパターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体は、前記基板表面に隣接する荷電粒子ビームレットの間の予期された距離に対応しているピッチに配置された複数の遮断構造体を備えている、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項14】
前記一つ以上の荷電粒子遮断構造体は、実質円形遮断構造体である、請求項８～１３のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項15】
前記位置マーク測定系は、第一の方向の前記位置マークの位置を測定するための第一のアライメントセンサーと、第二の方向の前記位置マークの位置を測定するための第二のアライメントセンサーを備えており、前記第二の方向は前記第一の方向に実質垂直である、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項16】
前記位置マークは、第一の方向の周期構造と第二の方向の周期構造を備えており、前記第二の方向は前記第一の方向に実質垂直である、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項17】
前記周期構造は、周期的に離間した盛り上げ構造体によって形成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項18】
前記周期構造は、第一の反射率をもつ領域が第二の反射率をもつ領域と交互に並んでいることによって形成されており、前記第二の反射率は前記第一の反射率と異なっている、請求項１６または１７に記載のシステム。
【請求項19】
前記投影系は、前記複数の荷電粒子ビームレットを生成するためのビームレット発生器と、前記基板の前記表面に転写されるパターンにしたがって前記荷電粒子ビームレットを変調するための変調システムを備えており、前記投影系は、前記基板の前記表面上に前記変調ビームレットを投影するようになっている、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項20】
チャック位置測定系と制御ユニットをさらに備えており、前記制御ユニットは、
前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられる第一の位置に前記チャックを移動させ、
前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられた一つ以上の荷電粒子ビームレットの一つ以上の特性を測定し、
前記第一の位置にある前記チャックの位置を測定して第一の測定されたチャック位置を決定し、
前記位置マークが前記アライメントセンサーと整列された第二の位置に前記チャックを移動させ、
前記第二の位置にある前記チャックの位置を測定して第二の測定されたチャック位置を決定し、
前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一の測定されたチャック位置と、前記第二の測定されたチャック位置の測定値に基づいて、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットと前記アライメントセンサーの間の相対位置を計算するようになっている、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられる第一の位置に前記チャックを移動させ、
前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられた一つ以上の荷電粒子ビームレットの一つ以上の特性を測定し、
前記第一の位置にある前記チャックの位置を測定して第一の測定されたチャック位置を決定し、
前記位置マークが前記アライメントセンサーと整列された第二の位置に前記チャックを移動させ、
前記第二の位置にある前記チャックの位置を測定して第二の測定されたチャック位置を決定し、
前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一の測定されたチャック位置と、前記第二の測定されたチャック位置の測定値に基づいて、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットと前記アライメントセンサーの間の相対位置を計算するようになっている、先行請求項のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項21】
前記制御ユニットはさらに、
前記チャックは、前記チャックの前記基板支持部分に配置された基板を有しており、前記基板上の基板位置マークがアライメントセンサーと整列された第三の位置に前記チャックを移動させ、
前記第三の位置にある前記チャックの位置を測定して第三の測定されたチャック位置を測定するようになっている、請求項２０に記載のシステム。
前記チャックは、前記チャックの前記基板支持部分に配置された基板を有しており、前記基板上の基板位置マークがアライメントセンサーと整列された第三の位置に前記チャックを移動させ、
前記第三の位置にある前記チャックの位置を測定して第三の測定されたチャック位置を測定するようになっている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項22】
前記制御ユニットはさらに、露出される前記基板の所望の位置を前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が露出する第四の位置に前記チャックを移動させるようになっており、前記第四の位置は、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一、第二および第三の測定されたチャック位置に基づいて決定される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項23】
請求項１～１９のいずれか一つに記載の前記マルチビーム荷電粒子リソグラフィシステムを操作する方法であり、
前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられる第一の位置に前記チャックを移動させることと、
前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられた一つ以上の荷電粒子ビームレットの一つ以上の特性を測定することと、
前記第一の位置にある前記チャックの位置を測定して第一の測定されたチャック位置を決定することと、
前記位置マークが前記アライメントセンサーと整列された第二の位置に前記チャックを移動させることと、
前記第二の位置にある前記チャックの前記位置を測定して第二の測定されたチャック位置を決定することと、
前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一の測定されたチャック位置と、前記第二の測定されたチャック位置の測定値に基づいて、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットと前記アライメントセンサーの間の相対位置を計算することを有している、方法。
前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられる第一の位置に前記チャックを移動させることと、
前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられた一つ以上の荷電粒子ビームレットの一つ以上の特性を測定することと、
前記第一の位置にある前記チャックの位置を測定して第一の測定されたチャック位置を決定することと、
前記位置マークが前記アライメントセンサーと整列された第二の位置に前記チャックを移動させることと、
前記第二の位置にある前記チャックの前記位置を測定して第二の測定されたチャック位置を決定することと、
前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一の測定されたチャック位置と、前記第二の測定されたチャック位置の測定値に基づいて、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットと前記アライメントセンサーの間の相対位置を計算することを有している、方法。
【請求項24】
前記一つ以上の荷電粒子ビームレットと前記アライメントセンサーの間の前記相対位置を計算することは、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの基準点と前記アライメントセンサーの基準点の間のベクトル距離を計算することを有している、請求項２３に記載の方法。
【請求項25】
前記チャックの前記基板支持部分上に基板を配置することと、
前記基板上の基板位置マークがアライメントセンサーと整列された第三の位置に前記チャックを移動させることと、
前記第三の位置にある前記チャックの前記位置を測定して第三の測定されたチャック位置を測定することをさらに有している、請求項２３または２４に記載の方法。
前記基板上の基板位置マークがアライメントセンサーと整列された第三の位置に前記チャックを移動させることと、
前記第三の位置にある前記チャックの前記位置を測定して第三の測定されたチャック位置を測定することをさらに有している、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項26】
露出される前記基板の所望の位置を前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が露出する第四の位置に前記チャックを移動させることをさらに有しており、前記第四の位置は、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一、第二および第三の測定されたチャック位置に基づいて決定される、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パターンを基板の表面に転写するためのマルチビームレット荷電粒子リソグラフィシステムおよび方法に関し、特には、アライメントセンサーとビーム測定センサーを有しているリソグラフィシステムと、そのシステムを使用する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体産業では、より小さい構造体を高い精度および信頼性で製造したいという常に増大する要望が存在する。荷電粒子リソグラフィは、高い要求を満たす有望なテクノロジーである。この種のリソグラフィでは、荷電粒子が、基板（一般にウェーハ）のターゲット表面上に転写するように操作される。
【0003】
リソグラフィ処理は一般に、次々に形成される層の中に形成される特徴が、集積回路を作り出すように連結されるように、互いの上面の複数層の露出を内包している。したがって、後の露出セッションにおいて露出されるパターンは、十分に正確な手法で先に作り出された一つ以上のパターンと整列されるべきである。同一基板上の一つの層中のパターンと、先にパターニングされた層中のパターンの間の位置差は、オーバーレイと呼ばれる。
【0004】
リソグラフィ装置などのマルチビーム荷電粒子露出装置におけるオーバーレイを制御するため、露出される基板と荷電粒子放射の間の関係が測定される。この目的のため、アライメントマークが、処理される基板上に存在する。しかしながら、処理される基板と、荷電粒子放射、または、そのような放射を基板上に直接投影するために使用される投影系との間の関係を測定することは可能でない。したがって、貴重な時間を要するマルチプル測定が必要とされる。
【0005】
多数の荷電粒子ビームレットの特性を測定するための、特に、リソグラフィシステムにおいて使用される荷電粒子ビームレットのためのセンサーは、本出願人に譲渡された米国特許出願公開第２００７／０５７２０４号に説明されており、その内容は、参照によってそのままここに組み込まれる。
【0006】
米国第２００７／０５７２０４号は、蛍光スクリーンやドープドＹＡＧ材料などのコンバーター要素を使用して、荷電粒子ビームレットが光ビームに変換されるセンサーおよび方法を説明している。続いて、光ビームは、ダイオード、ＣＣＤまたはＣＭＯＳデバイスなどの光感応検出器のアレイによって検出される。多数の光感応検出器を単一動作で読み取ることによって比較的速い測定が達成され得る。加えて、センサー構造、特に光検出器のアレイは、リソグラフィシステムのステージ部分の領域中に過度に大きな構造の測定機なしで、測定される多数のビームの非常に小さいピッチを可能にする。
【0007】
しかしながら、スループットの損失のない小さい寸法に関する産業の連続的に増大する要求を考慮すると、リソグラフィシステムにおける、特には、高スループットを提供するために設計された多数の荷電粒子ビームレットを包含するリソグラフィ機械装置における、ビームレット特性の測定のためのより正確なデバイスおよび技術を提供する必要が依然としてある。
【発明の概要】
【0008】
基板と、基板をパターニングするために使用される放射のアライメントが、比較的容易かつ迅速なやり方でおこなわれることが可能であるマルチビームレット荷電粒子露出システムを提供することが本発明の目的である。この目的のため、本発明は、基板の表面にパターンを転写するためのマルチビームレット荷電粒子ビームレットリソグラフィシステムを提供する。前記システムは、前記基板の前記表面上に複数の荷電粒子ビームレットを投影するための投影系と、前記投影系に対して移動可能なチャックと、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上の一つ以上の特性を測定するためのビームレット測定センサーを備えており、前記ビームレット測定センサーは、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上を受けるための表面を有しており、さらに、位置マークの位置を測定するための位置マーク測定系を備えており、前記位置マーク測定系はアライメントセンサーを備えている。前記チャックは、前記基板を支持するための基板支持部分と、前記ビームレット測定センサーの前記表面を提供するためのビームレット測定センサー部分と、位置マークを提供するための位置マーク部分を備えている。
【0009】
前記荷電粒子ビームレットを受けるための前記ビームレット測定センサーの表面は、好ましくは、前記位置マークと所定の空間的関係を有している。さらに、前記ビームレット測定センサーの前記表面と前記位置マークは、単一構造体に組み合わせられていてよい。たとえば、前記位置マークは、前記ビームレット測定センサーの表面に形成されていてよい。前記ビームレット測定センサーの前記表面と前記位置マークは、前記チャックの表面に固定されていてよく、たとえば、前記ビームレット測定センサー表面と前記位置マークは、チャックの上部または側部表面に直接取り付けられていてもよく、または、取り付けハードウェアを介して上部または側部表面に固定されていてもよい。
【0010】
前記アライメントセンサーは、前記位置マークを照明するための光発生源と、前記位置マークでの反射によって相互作用した光を検出するための検出器を備えていてよい。前記光は、可視スペクトルの中または外にあってよい。
【0011】
前記ビームレットを受けるための前記ビームレット測定センサーの前記表面は、荷電粒子を受けてそれに応じて光子を生成するためのコンバーター要素を備えていてよい。前記ビームレット測定センサーはさらに、前記コンバーター要素によって生成された光子を検出し、それに応じて信号を生成するようになっている光子レセプターを備えていてよい。前記コンバーター要素は、前記投影系に面している前記チャックに取り付けられ、前記光子レセプターは、前記チャックの真下に前記投影系から離して配置されていてよい。前記チャックは、前記コンバーター要素によって生成された光子の前記光子レセプターに向けての通過を可能にする穴を有していてよい。
【0012】
前記荷電粒子ビームレットを受けるための前記ビームレット測定センサーの前記表面には、遮断および非遮断領域の間の変わり目に一つ以上のナイフエッジを形成している所定のパターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体が設けられていてよい。これらのナイフエッジは、ある荷電粒子ビームレットが前記ナイフエッジの一つを越えて走査されたときに前記ビームレット測定センサーによって生成される信号に変化を作り出すために使用され得る。前記所定のパターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体は、前記位置マークと所定の空間的関係を有していてよい。
【0013】
前記荷電粒子ビームレットを受けるための前記ビームレット測定センサーの前記表面にはさらに、前記位置マークを形成している所定のパターンの光遮断構造体が設けられていてよい。これらの光遮断構造体は、前記アライメントセンサーによって検出されるのに好適であり、たとえば、前記表面の残りの部分とは異なる高さまたは異なる反射率を有しており、それにより、前記アライメントセンサーは、高さの差または反射率の違いを検出して前記光遮断構造体の場所を決定することが可能である。代替的または付加的に、所定のパターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体がまた光遮断構造体を構成するならば、これらの荷電粒子遮断構造体は、位置マークを形成し得る。このように、前記パターンの遮断構造体は二つの機能をおこない、前記パターンは、前記アライメントセンサーによって検知可能であり、前記ビームレット測定センサーの一部として機能する。
【0014】
前記所定のパターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体のある特徴または部分は、前記位置マークのある特徴または部分と一致するようになっていてよい。たとえば、前記パターンの荷電粒子遮断構造体の幾何学的中心は、前記位置マークの幾何学的中心と一致するようになっていてよい。前記所定の（二次元の）パターンの一つ以上の荷電粒子遮断構造体は、前記基板表面に隣接する荷電粒子ビームレットの間の予期された距離に対応しているピッチに配置された複数の遮断構造体を備えていてよい。前記一つ以上の荷電粒子遮断構造体は、実質円形遮断構造体など、さまざまな形状に形成されていてよい。
【0015】
前記荷電粒子ビームレットを受けるための前記ビームレット測定センサーの前記表面と前記位置マークの間の（たとえば前記ビームレット測定センサーの前記荷電粒子遮断構造体と前記位置マークの前記光遮断構造体の間の）の既知の空間的関係は、前記システムが、前記ビームレット測定センサーを使用して得られた測定値と、前記位置マーク測定系を使用して得られた測定値の相関を取ることを可能にする。たとえば、（たとえば荷電粒子遮断構造体によって形成された前記ナイフエッジの一つ以上をビームレットが横切るときに）に前記ビームレット測定センサーよってなされたビームレット位置の測定と、ビームレット位置測定がなされたときに得られるチャック位置の測定は、ビームレット位置とチャック位置の間の関係を定めるために使用されることが可能である。前記ビームレット位置は、ただ一つのビームレットの位置、または一群のビームレットまたは前記ビームレットのすべての基準点であってよい。たとえば、一群のビームレットの幾何学的中心が基準点として使用されてよい。
【0016】
前記位置マーク測定系の前記アライメントセンサーが前記位置マークに対してある位置にあるときに（たとえば前記位置マークの光遮断構造体によって反射された光が前記アライメントセンサーに対する前記チャックのあるアライメントを示すときに）得られるチャック位置の測定は、チャック位置とアライメントセンサー位置の間の関係を定めるために使用されることが可能である。前記アライメントセンサー位置は、前記アライメントセンサーの基準点、たとえば前記アライメントセンサーの光ビームプロジェクターの位置であってよい。
【0017】
総合して、これらの二つの関係は、前記アライメントセンサーに対するビームレット位置の計算を可能にする。これは、前記アライメントセンサーと最終レンズ素子を保持している構造体の熱膨張、前記ビームレットのドリフト、その他などの影響に起因する前記ビームレットと前記アライメントセンサーの相対位置の変化のため、重要である。前記アライメントセンサーは、前記基板上の位置マークを測定するため、それから、前記基板と、前記基板に前に形成されたパターンに対するビームレットの正確な位置決めを可能にするために使用されることができる。
【0018】
前記位置マーク測定系は、第一の方向の前記位置マークの位置を測定するための第一のアライメントセンサーと、第二の方向の前記位置マークの位置を測定するための第二のアライメントセンサーを備えており、前記第二の方向は前記第一の方向に実質またはほぼ垂直であってよい。前記位置マークは、第一の方向の周期または交互構造体と第二の方向の周期または交互構造体を備えており、前記第二の方向は前記第一の方向に実質またはほぼ垂直であってよい。前記位置マークの構造体のこの配列は、前記第一および第二のアライメントセンサーの同じ配列に対応していてよい。前記周期または交互構造体は、（周期的に）離間した盛り上げ構造体によって形成されていてよく、それらは、第一の反射率をもつ領域が第二の反射率をもつ領域と交互に並んでいることによって形成されていてよく、前記第二の反射率は前記第一の反射率と異なっている。
【0019】
前記投影系は、前記複数の荷電粒子ビームレットを生成するためのビームレット発生器と、前記基板の前記表面に転写されるパターンにしたがって前記荷電粒子ビームレットを変調するための変調システムを備えていてよく、前記投影系は、前記基板の前記表面上に前記変調ビームレットを投影するようになっている。
【0020】
前記システムはさらに、チャック位置測定系と制御ユニットを備えていてよい。前記制御ユニットは、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられる第一の位置に前記チャックを移動させ、前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられた一つ以上の荷電粒子ビームレットの一つ以上の特性を測定し、前記第一の位置にある前記チャックの位置を測定して第一の測定されたチャック位置を決定し、前記位置マークが前記アライメントセンサーと整列された第二の位置に前記チャックを移動させ、前記第二の位置にある前記チャックの位置を測定して第二の測定されたチャック位置を決定し、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一の測定されたチャック位置と、前記第二の測定されたチャック位置の測定値に基づいて、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットと前記アライメントセンサーの間の相対位置を計算するようになっていてよい。
【0021】
前記制御ユニットはさらに、前記チャックは、前記チャックの前記基板支持部分に配置された基板を有しており、前記基板上の基板位置マークがアライメントセンサーと整列された第三の位置に前記チャックを移動させ、前記第三の位置にある前記チャックの位置を測定して第三の測定されたチャック位置を測定するようになっていてよい。また、前記制御ユニットはまたさらに、露出される前記基板の所望の位置を前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が露出する第四の位置に前記チャックを移動させるようになっていてよく、前記第四の位置は、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一、第二および第三の測定されたチャック位置に基づいて決定される。
【0022】
別の側面では、本発明は、上に説明された前記マルチビーム荷電粒子リソグラフィシステムを操作する方法に関しており、前記方法は、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられる第一の位置に前記チャックを移動させることと、前記ビームレット測定センサーの前記表面によって受けられた一つ以上の荷電粒子ビームレットの一つ以上の特性を測定することと、前記第一の位置にある前記チャックの位置を測定して第一の測定されたチャック位置を決定することと、前記位置マークが前記アライメントセンサーと整列された第二の位置に前記チャックを移動させることと、前記第二の位置にある前記チャックの前記位置を測定して第二の測定されたチャック位置を決定することと、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一の測定されたチャック位置と、前記第二の測定されたチャック位置の測定値に基づいて、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットと前記アライメントセンサーの間の相対位置を計算することを有している。前記第二の位置は、前記位置マークの特定の特徴または部分が前記アライメントセンサーの特定の部分の下に整列される位置であってよく、たとえば、前記位置マークの（幾何学的）中心は、前記アライメントセンサーの前記ビームの下に整列されてよい。または、前記位置マークと前記アライメントセンサーのアライメントは、たとえば、前記アライメントセンサーが前記位置マークの少なくとも一つの部分を読み取ることを可能にするように十分に近くにあってよい。前記一つ以上の荷電粒子ビームレットと前記アライメントセンサーの間の相対位置を計算する方法ステップは、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの基準点と前記アライメントセンサーの基準点の間のベクトル距離を計算することを有していてよい。
【0023】
前記方法はさらに、前記チャックの前記基板支持部分上に基板を配置することと、前記基板上の基板位置マークがアライメントセンサーと整列された第三の位置に前記チャックを移動させることと、前記第三の位置にある前記チャックの前記位置を測定して第三の測定されたチャック位置を測定することをさらに有していてよい。前記チャックの前記基板支持部分の上に基板を配置するステップは、前記手続を始める前に、たとえば、前記チャックを前記第一の位置に移動させる前におこなわれてよく、または、後にだが、前記チャックを前記第三の位置に移動させるステップの前におこなわれてもよい。前記方法はまたさらに、露出される前記基板の所望の位置を前記荷電粒子ビームレットの一つ以上が露出する第四の位置に前記チャックを移動させることをさらに有していてよく、前記第四の位置は、前記一つ以上の荷電粒子ビームレットの前記一つ以上の特性と、前記第一、第二および第三の測定されたチャック位置に基づいて決定される。
【図面の簡単な説明】
【0024】
図面に示された実施形態に関連して本発明のさまざまな側面がさらに説明される。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下は、本発明のさまざまな実施形態の説明であり、それらは、単なる例として図に関連して与えられている。図は、スケールどおりに描かれておらず、単に説明目的のために意図されている。
【0026】
図１は、荷電粒子マルチビームレットリソグラフィシステム１の実施形態の簡略概略図を示している。そのようなリソグラフィシステムは、たとえば、米国特許第６，８９７，４５８号、第６，９５８，８０４号、第７，０１９，９０８号、第７，０８４，４１４号、第７，１２９，５０２号、第７，７０９，８１５号、第７，８４２，９３６号、第８，０８９，０５６号、第８，２５４，４８４号、米国特許出願公開第２００７／００６４２１３号、第２００９／０２６１２６７号、米国第２０１１／００７３７８２号、米国第２０１１／００７９７３９号、米国第２０１２／００９１３５８号に説明されており、それらは、本出願の出願人に譲渡されており、またそれらは、参照によってそのままここに組み込まれる。
【0027】
そのようなリソグラフィシステム１は、複数のビームレットを生成するビームレット発生器と、ビームレットをパターニングして変調ビームレットを形成するビームレットモジュレータと、変調ビームレットをターゲットの表面上に投影するためのビームレットプロジェクターを適切に備えている。
【0028】
ビームレット発生器は一般に、発生源と、少なくとも一つのビームスプリッターを備えている。図１の発生源は、実質的に一様な膨張する電子ビーム４を作り出すようになっている電子発生源３である。電子ビーム４のビームエネルギーは、好ましくは、約１～１０のｋｅＶの範囲内に比較的低く維持される。これを達成するため、加速電圧は好ましくは低く、また、電子発生源３は、グラウンド電位にあるターゲットに対して約－１ないし－１０ｋＶの間の電圧に維持されてよいが、他のセッティングが使用されてもよい。
【0029】
図１において、電子発生源３からの電子ビーム４は、電子ビーム４をコリメートするためのコリメータレンズ５を通る。コリメータレンズ５は、どんなタイプのコリメート光学系であってよい。コリメート前に、電子ビーム４は、ダブルオクタポール（図示せず）を通ってもよい。
【0030】
続いて、電子ビーム４は、ビームスプリッター、図１の実施形態では開口アレイ６に衝突する。開口アレイ６は、好ましくは、複数の貫通孔を有しているプレートを備えている。開口アレイ６は、ビーム４の一部を遮断するようになっている。加えて、アレイ６は、複数の平行電子ビームレット７を作り出すように複数のビームレット７が通過することを可能にする。
【0031】
図１のリソグラフィシステム１は、多数のビームレット７、好ましくは１０，０００ないし１，０００，０００のビームレットを生成するが、もちろん、それよりも多数または小雨数のビームレットが生成されることも可能である。コリメートされたビームレットを生成するために他の既知の方法が使用されてもよいことに注意されたい。第二の開口アレイがシステムに追加され、それによって、電子ビーム４から複数のサブビームを作り出し、サブビームから複数の電子ビームレット７を作り出してもよい。これは、さらなる下流でのサブビームの操作を可能にし、それは、特にシステムにおけるビームレットの数が５，０００以上であるとき、システム動作に有益である。
【0032】
ビームレットモジュレータは、変調システム８として図１に表示されており、一般に、複数のブランカーの配列を備えているビームレットブランカーアレイ９と、ビームレットストップアレイ１０を備えている。ブランカーは、一つ以上の電子ビームレット７を偏向させることが可能である。本発明の実施形態では、複数のブランカーは、より明確には、第一の電極と第二の電極と開口を備えた複数の静電偏向器である。そして、開口を横切って電場を生成するため、電極は、開口の反対側に配置されている。一般に、第二の電極は、グラウンド電極、すなわちグラウンド電位に接続されている電極である。
【0033】
電子ビームレット７をブランカーアレイ９の平面内に合焦させるため、リソグラフィシステムは、コンデンサーレンズアレイ（図示せず）をさらに備えていてよい。
【0034】
図１の実施形態では、ビームレットストップアレイ１０は、ビームレットが通過することを可能にするための開口のアレイを備えている。ビームレットストップアレイ１０は、その基本形態では、貫通孔が設けられた基板を備えており、貫通口は一般に丸穴であるが、他の形が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、ビームレットストップアレイ１０の基板は、貫通孔の規則的に離間したアレイを備えたシリコンウェーハから形成され、表面帯電を防止するために金属の表面層で覆われていてよい。いくつかのさらなる実施形態では、金属は、ＣｒＭｏなど、自然酸化物被膜を形成しないタイプである。
【0035】
ビームレットブランカーアレイ９とビームレットストップアレイ１０は一緒に動作してビームレット７を遮断するか通過させる。いくつかの実施形態では、ビームレットストップアレイ１０の開口は、ビームレットブランカーアレイ９中の静電気偏向器の開口と整列されている。ビームレットブランカーアレイ９がビームレットを偏向させると、それは、ビームレットストップアレイ１０中の対応の開口を通過しない。代わりに、ビームレットは、ビームレット遮断アレイ１０の基板によって遮断される。ビームレットブランカーアレイ９がビームレットを偏向させないと、ビームレットは、ビームレットストップアレイ１０中の対応の開口を通過する。いくつかの代替実施形態では、ビームレットブランカーアレイ９とビームレットストップアレイ１０の間の共働は、ブランカーアレイ９中の偏向器によるビームレットの偏向が、ビームレットストップアレイ１０中の対応の開口を通るビームレットの通過をもたらし、その一方で、非偏向が、ビームレットストップアレイ１０の基板による遮断をもたらすようなものである。
【0036】
変調システム８は、制御ユニット６０によって供給される入力に基づいてビームレット７にパターンを追加するようになっている。制御ユニット６０は、データストレージユニット６１と読み出しユニット６２とデータコンバーター６３を備えていてよい。制御ユニット６０は、システムの残りから離れて、たとえばクリーンルームの内側部分の外側に配置されていてよい。光ファイバー６４を使用して、パターンデータを保持している変調光ビーム１４が、（プレート１５として概略的に描かれた）ファイバーアレイ内のファイバーの端から、破線ボックスと参照番号１８によって概略的に示されているリソグラフィシステム１の電子光学部分の中に光を投影するプロジェクター６５に送信されてよい。
【0037】
図１の実施形態では、変調光ビームは、ビームレットブランカーアレイ９上に投影される。特に、光ファイバー端からの変調光ビーム１４は、ビームレットブランカーアレイ９上に配置された対応の光感応素子上に投影される。光感応素子は、光信号を異なるタイプの信号たとえば電気信号に変換するようになっている。変調光ビーム１４は、対応の光感応素子に接続された一つ以上のブランカーを制御するためのパターンデータの一部分を運ぶ。適切には、対応の光感応素子上に光ビーム１４を投影するため、プロジェクター６５などの光学素子が使用されてよい。加えて、適切な入射角での光ビーム１４の投影を可能にするため、たとえばプロジェクター６５とビームレットブランカーアレイ９の間に適切に配置されたミラーが含まれていてよい。
【0038】
プロジェクター６５は、制御ユニット６０の制御下でプロジェクター位置決めデバイス１７によってプレート１５と適切に整列され得る。その結果、プロジェクター６５とビームレットブランカーアレイ９内の光感応素子の間の距離も変化し得る。
【0039】
いくつかの実施形態では、光ビームは、少なくとも部分的に、光導波路によってプレートから光感応素子の方に搬送されてもよい。光導波路は、光感応素子に非常に近い、適切には１センチメートル未満の、好ましくは１ミリメートルほど離れた位置に光を導き得る。光導波路と対応の光感応素子の間の短い距離は光損失を低減する。他方では、荷電粒子ビームレットによって占領され得る空間から離して配置されたプレート１５とプロジェクター６５の使用は、ビームレット外乱が最小化されるとともに、ビームレットブランカーアレイ９の構築が複雑でない、という長所を持つ。
【0040】
ビームレットモジュレータから出て来る変調ビームレットは、ビームレットプロジェクターによってターゲット２４のターゲット表面１３上にスポットとして投影される。ビームレットプロジェクターは、一般に、変調ビームレットをターゲット表面１３上で走査するための走査偏向器と、変調ビームレットをターゲット表面１３上に合焦させるための投影レンズ系を備えている。これらのコンポーネントは、シングルエンドモジュール内にあってよい。
【0041】
そのようなエンドモジュールは、好ましくは、挿入可能な交換可能ユニットとして構成されている。エンドモジュールは、したがって、偏向器アレイ１１と投影レンズ装置１２を備えていてよい。挿入可能な交換可能ユニットはまた、ビームレットモジュレータと関連して上に論じられたようなビームレットストップアレイ１０を有していてよい。エンドモジュールをあとに残した後、ビームレット７は、ターゲット面に配置されたターゲット表面１３に衝突する。リソグラフィ用途において、ターゲットは、通常、荷電粒子感応層またはレジスト層が設けられたウェーハである。
【0042】
偏向器アレイ１１は、ビームレットストップアレイ１０を通った各ビームレット７を偏向させるようになっている走査偏向器アレイの形を取っていてよい。偏向器アレイ１１は、比較的小さい駆動電圧の印加を可能にする複数の静電気偏向器を備えていてよい。偏向器アレイ１１は、投影レンズ装置１２の上流に描かれているけれども、偏向器アレイ１１はまた、投影レンズ装置１２とターゲット表面１３の間に配置されてもよい。
【0043】
投影レンズ装置１２は、偏向器アレイ１１による偏向の前または後に、ビームレット７を合焦させるようになっていてよい。好ましくは、合焦は、直径約１０ないし３０ナノメートルの幾何学的スポットサイズをもたらす。そのような好ましい実施形態では、投影レンズ装置１２は、好ましくは、約１００ないし５００倍、最も好ましくは可能な限り大きい、たとえば３００ないし５００倍の範囲内の縮小率を提供するようになっている。この好ましい実施形態では、投影レンズ装置１２は、好都合に、ターゲット表面１３に接近して配置されていてよい。
【0044】
いくつかの実施形態では、ビームプロテクター（図示せず）は、ターゲット表面１３と投影レンズ装置１２の間に配置されていてよい。ビームプロテクターは、複数の適切に配置された開口が設けられたホイルまたはプレートであってよい。ビームプロテクターは、解放されたレジスト粒子状物質がリソグラフィシステム１中の感応素子のいずれかに到達し得る前に、それらを吸収するようになっている。
【0045】
投影レンズ装置１２は、ターゲット表面１３上の単一のピクセルのスポットサイズが正確であることを確実にし得る一方、偏向器アレイ１１は、適切な走査動作によって、ターゲット表面１３上のピクセルの位置がマイクロスケールで正確であることを確実にし得る。特に、偏向器アレイ１１の動作は、ターゲット表面１３上のパターンを最終的に構成するピクセルのグリッドにピクセルを合わせるようなものである。ターゲット表面１３上のピクセルのマクロスケールの位置決めは、ターゲット２４の下方にあるウェーハ位置決めシステムによって適切に可能であることが理解される。
【0046】
一般的に、ターゲット表面１３は、基板の上にレジスト膜を備えている。レジスト膜の部分は、荷電粒子すなわち電子のビームレットの照射によって化学的に改変される。その結果、膜の照射部分は、現像液にいくぶん可溶性になり、ウェーハ上にレジストパターンをもたらす。ウェーハ上のレジストパターンは、続いて、すなわち、半導体製造の分野で知られているインプルメンテーション、エッチングおよび／または堆積ステップによって、下層に転写されることが可能である。明らかに、照射が均一でない場合、レジストは均一に現像されず、パターンの間違いを生じさせることがある。したがって、高品質投影が、複製可能な結果を提供するリソグラフィシステムを得るために問題とされる。照射の違いは、偏向ステップに起因しないはずである。
【0047】
図２は、モジュール式リソグラフィシステムの簡略ブロック図を示している。リソグラフィシステムは、好ましくは、保守の容易さを可能にするためにモジュール様式に設計されている。主要サブシステムは、好ましくは、自己完結型の取り外し可能なモジュールに構成されており、それにより、他のサブシステムに対する外乱が可能な限りなくリソグラフィ機械装置から取り除かれることが可能である。これは、機械装置へのアクセスが制限されている、真空チャンバーの中に閉じ込められているリソグラフィ機械装置にとって特に有利である。したがって、不完全なサブシステムは、不必要に他のシステムを分解または妨害することなく、すばやく取り外され交換されることが可能である。
【0048】
図２に示された実施形態では、これらのモジュール式サブシステムは、荷電粒子ビーム発生源１０１とビームコリメート系１０２を有している照明光学モジュール２０１と、開口アレイ１０３とコンデンサーレンズアレイ１０４を有している開口アレイおよびコンデンサーレンズモジュール２０２と、ビームレットブランカーアレイ１０５を有しているビーム切換モジュール２０３と、ビームストップアレイ１０８とビーム偏向器アレイ１０９と投影レンズアレイ１１０を有している投影光学モジュール２０４を有している。これらのモジュールは、アライメントフレームにスライドさせて出し入れされるようになっていてよい。図２に示された実施形態では、アライメントフレームは、アライメント内側サブフレーム２０５とアライメント外側サブフレーム２０６を備えている。図３を参照して論じられるように、投影光学モジュール２０４は、一つ以上のたわみ部によって、アライメント内側サブフレーム２０５とアライメント外側サブフレームの少なくとも一つに連結されていてよい。
【0049】
照明光学モジュール２０１と、開口アレイおよびコンデンサーレンズモジュール２０２と、ビーム切換モジュール２０３と、投影光学モジュール２０４の上記コンポーネントは、図１のリソグラフィシステム１に対して同様のコンポーネントの機能に相当して動作するようになっている。
【0050】
図２の実施形態では、フレーム２０８は、振動減衰マウント２０７を介して、アライメントサブフレーム２０５および２０６を支持している。この実施形態では、ウェーハ１３０は、ウェーハテーブル２０９の上に乗っており、テーブルは、今度は、さらなる支持構造体２１０に載せられている。ウェーハテーブル２０９とさらなる支持構造体２１０の組み合わせは、以下では、チャック２１０とも称され得る。チャック２１０は、ステージショートストローク２１１およびロングストローク２１２の上に鎮座している。リソグラフィ機械装置は、真空チャンバー２５０の中に閉じ込められおり、チャンバーは、好ましくは、一つまたは複数のミューメタルシールド層２１５を有している。機械装置は、フレーム部材２２１によって支持された共通ベッド２２０の上に乗っている。
【0051】
各モジュールは、多数の電気信号および／または光信号と、その動作のための電力を必要とすることがある。真空チャンバーの内側のモジュールは、一般にチャンバーの外側に配置されている一つ以上の制御システム２２４からこれらの信号を受け取る。真空チャンバー２５０は、ケーブルのまわりの真空シールを維持しつつ、信号を運ぶケーブルを制御システムから真空ハウジングの中に通すための、ポートと称される開口を有している。各モジュールは、好ましくは、そのモジュールに専用の一つ以上のポートを通って取り回された電気的、光学的および／または電力ケーブル接続の集まりを有している。これは、特定のモジュールのためのケーブルが、他のモジュールのいずれかのためのケーブルを乱すことなく、切断され取り外され交換されることを可能にする。いくつかの実施形態では、パッチパネルが、真空チャンバー２５０内に設けられていてよい。そのパネルは、モジュールの一つ以上の接続を取り外し可能に接続するための一つ以上のコネクターを備えている。真空チャンバーの中に取り外し可能なモジュールの一つ以上の連結を通すため、一つ以上のポートが使用されてもよい。
【0052】
図３は、本発明の実施形態において使用され得るマルチビーム荷電粒子露出装置の一部分を概略的に示している。特に、図３は、チャック３１３とも称される基板支持構造体の上方に配置された投影系３１１を示している。
【0053】
投影系３１１は、パターニングビーム３１８を受け取り、パターニングビーム３１８を表面に向けて方向付けるようになっている。パターニングビーム３１８は、ここにおいて「ビームグリッド」と称される表面上のエリアを照明するようになっている。パターニングビーム３１８は複数の荷電粒子ビームレット７を備えており、それらのビームレットは、好ましくは、グリッドフォーメーションに配された表面上のスポットに方向付けられてビームグリッドを形成する。基板表面３１２などの表面に対するビームグリッドの位置および方位を定めるため、ビームグリッドの起点または基準点は、たとえば、ビーム３１８のすべてのビームレットにわたって適合された最小二乗グリッドに配置された基準ビームの公称の合焦位置として定められてよい。
【0054】
表面は、チャック３１３の上に配置されたウェーハなどの露出される基板の表面３１２であってよい。代替的または付加的に、そのような表面は、チャック３１３に少なくとも部分的に連結され、好ましくはその中に組み込まれたビームレット測定センサーの測定面であってよい。好ましくは、チャック３１３は、たとえば制御ユニットに通信可能に結合された一つ以上の適切なアクチュエーターを使用することによって、投影系３１１に対して制御可能に移動可能である。
【0055】
投影系３１１は支持体３６３によって支持されている。図３の実施形態では、支持体３６３は、多数の好ましくは三つのたわみ部３７２を介してフレーム３７１に連結されている。少なくとも三つのたわみ部３７２を使用することによって、支持体３６３の位置は、空間中に正確に定められ得る。たわみ部３７２は、弾性材料で構成されていてよい。たわみ部３７２は、図３に概略的に示されるように、支持体３６３に凹部に接着されていてよい。加えて、たわみ部３７２は、フレーム３７１上に働く外力の支持体３６３の方への伝達を制限し得る。これは、フレーム３７１が、アルミニウムなどの高い熱膨張物質で構成されることを可能にする。アルミニウムの使用は、フレーム３７１を比較的軽量にするであろう。
【0056】
チャック位置は、チャック位置測定系によって測定され得る。図３において、チャック位置測定系は、一つ以上の干渉計３１５を備えている。しかしながら、当業者に知られているように、他の位置センサー、また追加位置センサーが、同様に使用されてもよい。図３の微分干渉計３１５は、チャック３１３に連結されたチャック位置ミラー３１４と、投影系３１１に連結された投影系位置ミラー３１６を備えている。微分干渉計３１５は、投影系３１１に対してチャック３１３の運動を検出または測定するようになっている。チャック位置センサー系は、二以上の方向の投影系３１１に対するチャック３１３の位置を検出する二つ以上の微分干渉計３１５を備えていてよい。マルチプル非微分干渉計が、チャック３１３の位置を測定するために使用されてもよい。
【0057】
図３の露出装置は、位置マークを検出および／または測定するための位置マーク測定系３１７をさらに備えている。一般に、そのような位置マークは、表面、たとえばチャック３１３のまたはチャックに取り付けられた表面、または処理される基板３１２の表面に設けられる。以下において、チャック３１３の表面にマークが設けられた場合、チャック位置マークが参照されてよい。加えて、処理される基板３１２にマークが配置された場合、ウェーハ位置マークが参照されてよい。
【0058】
いくつかの実施形態では、支持体３６３には、アライメントセンサー３６１，３６２と表面の間の距離を測定するようになっている高さ測定系３２０が設けられている。高さ測定系は、一つ以上の静電容量式センサーを備えている静電容量式高さ測定系であってよい。高さ測定系は、アライメントセンサー３６１，３６２の中に組み込まれていてもよい、別体であってもよい。チャック３１３の運動を制御するための一つ以上の適切なアクチュエーターは、アライメントセンサー３６１，３６２と表面の間の距離を変化させるようになっていてよい。図２中の処理ユニット２２４などの制御ユニットは、高さ測定系３２０からの距離についての情報を受け取るようになっており、測定された距離を考慮して任意の望ましい調節をおこなうために一つ以上のアクチュエーターに運動情報を提供してよい。
【0059】
図４は、投影系３１１、たとえば、パターニングビーム３１８を基板３１３上に合焦させるための投影レンズの最終要素を示している図３のリソグラフィシステム部分の実施形態の断面の一部を概略的に示している。この実施形態では、図３の位置マーク測定系３１７は、第一のアライメントセンサー３６１と第二のアライメントセンサー３６２を備えている。第一のアライメントセンサー３６１は、ｙ方向の位置マークの位置を検出するようになっている。第二のアライメントセンサー３６２は、ｘ方向の位置マークの位置を検出するようになっている。両アライメントセンサー３６１，３６２は、位置マークを照明するための光発生源と、位置マークでの反射によって相互作用した光を検出するための検出器を備えていてよい。
【0060】
参照番号３１８はパターニングビームを指しており、その中心がドット３６４によって表示されている。アライメントセンサー３６１，３６２は、さらに、図３に見られ得るように、投影系３１１を支持することにも関与する支持体３６３に取り付けられていてよい。この実施形態では、支持体３６３は、リング形状にされている。
【0061】
図３および４から、たとえば熱膨張による径方向の投影系３１１の膨張は、支持体３６３の膨張をもたらし得ることが理解され得る。しかしながら、ビーム３１８の位置は、必ずしも同様に変化せず、またはまったく変化しないこともある。ビーム３１８の位置とアライメントセンサー３６１，３６２の間の距離の変化を低減するため、支持体３６３は、好ましくは、ガラスセラミック、パイレックス（登録商標）および／またはゼロデュア（登録商標）などの低熱膨張材料で作られている。
【0062】
図５は、図４中のアライメントセンサー３６１または３６２などのアライメントセンサーの実施形態を概略的に示している。アライメントセンサーは、光ビーム４０３を提供するための光発生源４０１と、光強度検出器４１０を備えている。好ましくは、アライメントセンサーはさらに、アライメントセンサーパフォーマンスの改善のための光学系４０５を備えている。
【0063】
光発生源は、所定の波長たとえば６００～６５０ｎｍの範囲内の波長の光を提供するようになっている、レーザーなどの光発生器４０２を備えている。光発生源４０１は、光発生器４０２によって生成された光を光学系４０５の方に導くための光ファイバー４０４を備えていてよい。光発生源４０１のいくつかの実施形態は、光発生器４０２によって生成された光ビーム４０３をコリメートするためのコリメータレンズ４０６を有している。
【0064】
図２のアライメントセンサーの光学系４０５は、ビームスプリッター４０７と合焦レンズ４１０を備えている。ビームスプリッター４０７は、興味のある物体の表面、図５ではチャック３１３上に配置された基板表面３１２に配置された位置マークに向けて光ビーム４０３を方向付けるようになっている。合焦レンズ４０８は、光ビーム４０３を表面３１２上に合焦させるようになっている。光ビーム４０３は、反射光ビーム４０９をもたらす表面３１２上の位置マークで反射する。ビームスプリッター４０７は、それから、反射光ビーム４０９を光強度検出器４１０に向けて方向付け得る。
【0065】
光強度検出器４１０は、光起電力モードで働くフォトダイオードまたは非バイアスシリコンＰＩＮダイオードを備えていてよい。このモードは、生成される熱量を、フォトダイオードのバイアスモード動作に対して低下させ得る。光強度検出器４１０はまた、フォトダイオードから電流を電圧に変換する演算増幅器を備えていてよい。そのような電圧はフィルター処理されてよい。フィルター処理された電圧は、それから、デジタル信号に変換されてよく、デジタル信号は、処理ユニット、たとえばアライメントセンサーが一部分であるリソグラフィシステムの処理ユニットによって使用されてよい。光強度検出器４１０の活性エリアは、ビームスプリッター４０７を去る反射光ビーム４０９の直径よりも小さいことがある。したがって、光学系４０５は、反射光ビーム４０９を光強度検出器４１０の活性エリア上に合焦させる、ビームスプリッター４０７と光強度検出器４１０の間に配置されたさらなる合焦レンズを備えていてよい。その結果、ビームスプリッター４０７を去る反射光ビーム４０９内のすべてのエネルギーが、光強度検出器４１０によって使用され得る。
【0066】
非偏光ビームスプリッターの場合では、アライメント光ビーム４０３の５０％が表面３１２に向けて方向付けられる一方、他の５０％は損失され得る。加えて、反射アライメント光ビーム４０９の５０％だけが光強度検出器４１０に方向付けられる一方、他の５０％は損失され得る。したがって、アライメント光ビーム４０３の７５％は、位置検出に使用されない。
【0067】
したがって、偏光ビームスプリッター４０７は、アライメントセンサーの実施形態に使用され得る。その場合、光発生源４０１は、偏光アライメント光ビーム４０３を提供し得る。光発生源４０１は、非偏光ビームを偏光ビームに変換するようになっている、偏光フィルター４１２などの偏光子を備えていてよい。アライメント光ビーム４０３はＳ偏光ビームであってよく、それは図５中にドットによって示されている。
【0068】
偏光ビームスプリッター４０７は、Ｓ偏光アライメント光ビームを表面に向けて導くようになっている。光学系は、四分の一波長板４１１を備えていてよく、それは、偏光ビームスプリッター４０７と合焦レンズ４０８の間に配置されていてよい。アライメント光ビーム４０３は、四分の一波長板４１１を通って移動したとき、その偏光をＳ偏光から右まわり円偏光に変え得、その円偏光は、図５中に湾曲矢印によって示されている。アライメント光ビーム４０３が表面３１２によって反射されたとき、偏光が再び変わり得る。反射アライメント光ビーム４０９は左まわり円偏光を有し得、その円偏光は、図５中に別の湾曲矢印によって示されている。反射アライメント光ビーム４０９が四分の一波長板４１１を通って移動したとき、その偏光は左まわり円偏光から、図５中に直線矢印によって示されているＰ偏光に変わり得る。偏光ビームスプリッター４０７は、Ｐ偏光反射アライメント光ビームを光強度検出器４１０に向けて導くようになっていてよい。
【0069】
偏光アライメント光ビームと偏光反射アライメント光ビームと偏光ビームスプリッターの使用は、ビームスプリッター４０７における迷光と後方反射とエネルギー損失の低減をもたらし得る。さらに、偏光フィルター４１２は、光発生源４０１に戻る光の反射を最小にするようになっていてよい。
【0070】
アライメントセンサーのある実施形態では、合焦レンズ４０８は透明プレート４１３と協力してアライメント光ビーム４０３を表面３１２上に合焦させるようになっており、そのプレートは、アライメント光ビーム４０３と反射アライメント光ビーム４０９の両方を屈折させ得る。屈折は、透明プレート４１３の材料に依存する。
【0071】
高さ測定系４２０が、アライメントセンサーと表面３１２の間の距離ｈおよび／または表面３１２に対する高さ測定系４２０またはアライメントセンサーの傾斜を測定するために設けられてよい。高さ測定系４２０は、光学式高さ測定系または静電容量式高さ測定系であってよい。静電容量式高さ測定系は、微分静電容量式高さ測定系であってよい。
【0072】
アライメントセンサーと表面の間の距離ｈおよび／または表面３１２に対するアライメントセンサーの傾斜についての情報を使って、距離ｈおよび／または傾斜は、希望の距離および／または傾斜を得るまたは維持するように適合されてよい。
【0073】
ある実施形態では、チャック３１３の運動を制御するための一つ以上の適切なアクチュエーターが、距離ｈおよび／または傾斜を変化させるようになっていてよい。図２中の処理ユニット２２４などの制御ユニットは、高さ測定系４２０から距離および／または傾斜についての情報を受け取り、その距離および／または傾斜上方を考慮して一つ以上のアクチュエーターに運動情報を提供して任意の所望の調整をおこなうようになっていてよい。
【0074】
図６は、チャック３１３に対するリソグラフィシステムの一つの可能な次元の定義を概略的に示しており、ｘ、ｙおよびｚ方向と、Ｒｘ、ＲｙおよびＲｚ回転方向を示している。この示された配列では、ｘ方向の運動は、チャックの水平並進移動を、ｙ方向の運動は、ｘ方向に垂直なチャックの水平並進移動を、ｚ方向の運動は、ｘｙ方向に垂直なチャックの鉛直並進移動を表わしている。Ｒｘ方向の運動は、ｘ軸周りのチャックの回転を、Ｒｙ方向の運動は、ｙ軸周りのチャックの回転を、Ｒｚ方向の運動は、ｚ軸周りのチャックの回転を表わしている。
【0075】
図６中の矢印は、各方向の符号の定義すなわち正の運動を示している。それから、矢印の反対の方向は、その方向の負の運動と定義されてよい。本発明の実施形態は、この定義に合致する座標系に従って説明されるが、ここに説明される測定および運動方向を説明するために他の定義が使用されてもよい。さらに、図６に描かれた方向の定義は、リソグラフィシステムの異なる座標フレームに使用されてもよい。たとえば、図６の場合では、定義は、チャック３１３の位置と運動を定義するためのチャックの座標フレームを定義するために使用されてよい。この座標フレームはチャック座標フレームと称されてよく、この座標フレーム内の位置は、チャック座標で定義されると称されてよい。
【0076】
あるいは、図６に描かれた方向の定義は、基板３１３などのターゲットの位置と運動を定義するためのターゲットの座標フレームを定義するために使用されてよい。
【0077】
また別の代案では、図６に描かれた方向の定義は、マルチプルビームレットのビームグリッドの位置と、パターニングビーム３１８などのそのようなビームグリッドの起点または基準点を定義するためのビームグリッド座標フレームを定義するために使用されてよい。それから、ビームグリッドのｘ軸は、たとえば、起点を通って、ビームグリッド上のビームレットの列に平行に延びており、一方、ｙ軸は、起点を通ってｘ軸に垂直に延びている。それから、ｚ軸は、起点を通って延びており、パターニングビーム３１８の焦点面に垂直である軸と定義されてよい。
【0078】
たとえば座標［ｘ，ｙ，ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］を有している位置測定系３１７の座標フレームは、ビーム３１８のビームグリッドの起点に配置されたチャック座標フレームの座標［ｘ，ｙ，ｚ］を指してよく、一方、位置測定系３１７によって測定されたチャック３１３の回転［Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］は、ビームグリッド座標フレームに対して測定されてよい。
【0079】
図７は、図３のリソグラフィシステム部分に使用され得るチャック３１３の上面図を概略的に示している。チャック３１３は、パターニングされる基板３１２たとえばウェーハを支持するために使用される基板支持部分４５０を備えている。チャック３１３はさらに、一つ以上のビームレットパラメーターを検出するためのビームレット測定センサーの少なくとも一部を提供するためのビームレット測定センサー部分４６０を備えている。ビームレット測定センサー部分４６０は、荷電粒子ビームレットの受けるためのビームレット測定センサー５００の表面５０１を支持し得るかそれを付着し得た。ビームレット測定センサーの実施形態に関するさらなる詳細は、図８と図９ａと図９ｂと図１２を参照して論じられる。チャックはまた、位置マーク６１０，６２０，６３５を提供するための、たとえば支持するため、またはそれに付着させた位置マーク部分４７０を備えている。位置マークの実施形態に関するさらなる詳細は、図１０ａと図１０ｂと図１１と図１２を参照して論じられる。位置マーク部分４７０は、図７の実施形態ではビームレット測定センサー部分４６０に描かれているが、これらは、チャック３１３の個別のエリアに代替的に配置されてもよい。
【0080】
好ましくは、チャック３１３はまた、表面４８５と基準チャック位置マーク４９０，４９５を備えている基準プレート４８０が設けられている。基準チャック位置マーク４９０，４９５は、好ましくは、表面上は、第一および第二のアライメントセンサー３６１，３６２の間のセパレーションと同じセパレーションに、好ましくは同じ空間的配列になっている。基準チャック位置マーク４９０，４９５は、たとえばｘ方向とｙ方向の読み取りおよびアライメントのための２次元マークであってよい。別のオプションは、別々に方向づけられた１次元基準チャック位置マーク４９０，４９５を使用することである。基準プレート４８０の使用に関するさらなる詳細は、図１４ａと図１４ｂを参照して論じられる。
【0081】
図８は、荷電粒子ビームレットの一つ以上の特性の測定のためのセンサー５００の動作を概略的に示している。センサーは、荷電粒子ビームレットの受けるための表面５０１を備えており、それは、この実施形態では、コンバーター要素から成る。表面５０１には、荷電粒子遮断構造体５０８と、非遮断領域とも称される荷電粒子透過領域を備えているパターンが設けられている。コンバーター要素５０１は、荷電粒子５０２を受け、受けた荷電粒子のエネルギーを使用して光子５０３を生成するようになっている。光子５０３は、光学系５１１によって光子レセプター５０５の方に方向付けられ得る。光子レセプター５０５は、計算ユニット、たとえば荷電粒子５０２の一つ以上の特性を測定するためのコンピューター５１３に通信可能に連結されている。
【0082】
表面５０１のコンバーター要素は、蛍光要素、たとえば蛍光スクリーン、または、シンチレーティング要素、たとえばドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）材料の基板の形を取っていてよい。以下では、コンバーター要素５０１としてＹＡＧスクリーンが使用されている本発明の実施形態が説明されるが、そこでは、ＹＡＧスクリーンはＹＡＧ５０１とも称され得る。
【0083】
光子レセプター５０５は、複数のダイオード、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯ）カメラなど、任意の適切な光感応検出器を有していてよい。以下では、光子レセプター５０５はカメラ５０５とも称され得る。
【0084】
本発明の実施形態は、任意のタイプの荷電粒子５０２に対して使用されてよいが、以下では、本発明の実施形態は、電子に関連して論じられる。
【0085】
ビームレットサイズがナノメートル範囲にある電子ビームレットデバイス、たとえば電子顕微鏡、電子ビームリソグラフィー装置、電子ビームパターン発生器では、コンバーター要素５０１の波長によって分解能が制限されるので、コンバーター要素５０１による変換によって作り出された光子の直接観測は、電子ビームレットの位置などの特性の測定を可能にするには不十分である。
【0086】
精度を改善するため、電子ビームレットは、ナイフエッッジとも称される鋭いエッジが設けられた電子遮断構造体を横切って走査され得る。ナイフエッジを備えたコンバーター要素を使用しているセンサーの一例は、米国特許出願２００７／０５７２０４に説明されており、それは、参照によってそのままここに組み込まれる。
【0087】
図９ａは、電子遮断構造体が設けられた電子ビームレット受け表面を備えているＹＡＧ５０１の断面を概略的に示している。電子遮断構造体は、電子を遮断することが可能である層５２１が設けられた複数の電子遮断領域を備えている。遮断層５２１は金属層であってよい。電子を遮断するための適切な金属はタングステンである。遮断領域の間には、非遮断領域がある。電子遮断構造体の非遮断領域上に衝突する電子ビームレット５２７は、ＹＡＧ５０１の表面上に、またはＹＡＧ５０１の表面上のコーティングに実際に衝突する。
【0088】
電子を遮断するための部分内では、遮断層５２１に加えて、追加層５２５が存在していてよい。追加層５２５は、金属層であってよく、遮断層５２１のエッジ鮮明度を増大させる目的に役立ち得る。これは、遮断層エッチングプロセスに耐性がある追加層材料を選択することによって達成される。タングステンが遮断層材料に選択されたとき、追加層５２５に適切な材料はクロムである。
【0089】
ＹＡＧ５０１は、入って来る荷電粒子ビームレットたとえば電子ビームレット５２７の結果としてＹＡＧ５０１の帯電を防止するための導電コーティング層５２３で覆われていてよい。代替的に、または付加的に、コーティング層５２３は、背景放射、特に電子などの荷電粒子の受け取りに応じてＹＡＧ５０１によって生成される光と同様の波長をもつ周辺光を防止するために使用される。コーティング層５２３の適切な材料は、アルミニウムとチタンを含んでいる。
【0090】
前述したように、電子ビームレット５２７の位置を測定するため、電子ビームレット５２７は、ＹＡＧ５０１上に設けられた遮断構造体上を（図９ＡではＸ方向と表示された方向に）走査され得る。それに応じて、ＹＡＧ５０１内で生成された光が、カメラによって検出され得る。そのような走査および検出動作の代表的結果が、図９ｂに概略的に描かれている。
【0091】
図９ｂは、ＹＡＧ５０１などのコンバーター要素によって発せられた光の強度を、コンバーター要素の表面上の電子ビームレットのｘ位置の関数として表わしているグラフを示している。電子ビームレットが非遮断領域に完全に配置されたときに最大の応答が観察され、また、電子ビームレットが遮断構造体の上面に完全に配置された場合に最小の光が生成される。ナイフエッジの横断は、光強度の急激な変化をもたらす。
【0092】
コンバーター要素表面の電子受け表面に設けられたナイフエッジパターンの知識は、ビームレット位置やビームレットスポットサイズなどのビームレット特性の測定を可能にし、ここで、スポットサイズは、ＹＡＧ５０１の表面上のビームレットのサイズに関係している。
【0093】
ビームレット位置は、コンバーター要素の表面を横切ってｘ方向にビームレットを走査するとともに、コンバーター要素によって発せられた光の強度が、図９ｂに示されるように、最大値から最小値に、または最小値から最大値に変化する位置を測定することによって測定されることが可能である。たとえば、強度が最大値から最小値に変化するとき、これは、ビームレットがナイフエッジを越えて走査され、非遮断領域から遮断領域にｘ方向に推移することを示している。
【0094】
ビームレットスポットサイズは、ビームレットがナイフエッジを横切って走査された時に、強度が最大値から減少し始めた点と、強度が最小値に到達した点の間の距離を測定することによって測定されることが可能である。これは、ビームレットが部分的に遮断されており、かつ部分的に遮断されていない距離を示している。同様に、ビームレットサイズは、ビームレットがナイフエッジを横切って走査された時に、最大強度を感知したときと最小強度を感知したときの間の時間を測定し、ビームレットの走査速度を乗算することによって測定されることが可能である。これらの測定は、ビームレットが最小強度から最大強度に動く反対側のナイフエッジについておこなわれることも可能である。
【0095】
図９ｂに示された測定は、関係する遮断領域と非遮断領域の幅よりも小さい寸法を有しているビームレットに関していることに注意されたい。これらの寸法と幅は、使用される走査方向に平行な方向に沿って取られている。
【0096】
チップ設計は一般にマルチプルパターン層を備えており、これは、同じ基板が、複数回、すなわち１層あたり一つ以上のセッション、パターニングされなければならいことを意味している。パターンを提供する第一および第二のセッションの間、リソグラフィシステムから基板が取り除かれる必要があることがある。その場合、第二のセッションのパターン位置が第一のセッションのパターン位置と一致することが要請され得る。このいわゆるオーバーレイ要請は、位置マーク測定系で検出されることが可能である基板上の位置マークを使用することによって満たされることが可能である。この処置は、一つ以上の基板位置マークを検出する位置マーク測定系とビームグリッドの間のベクトル距離が時間経過とともに著しく変化しないという前提のもと、パターニングされるすべての基板層が、同じリソグラフィシステムにおいてパターニングされるならば、十分に正確であり得る。しかしながら、複数の基板層のパターニングのために複数のリソグラフィシステムが使用されるならば、または、図２に示されるシステムなどのモジュール式リソグラフィシステムの場合に、異なる投影光学モジュールが使用されるならば、位置マーク測定系と複数のパターニングビームレットの間のベクトル距離は、１層ごとに著しく変わってしまうであろう。
【0097】
荷電粒子ビームレットと基板の間の関係を直接測定することは可能ではない。しかしながら、この発明の発明者らは、そのような関係が、上に説明されたようなビームレット測定センサー５００と一つ以上のアライメントセンサー３６１，３６２を備えている位置マーク測定系３１７を使用して定められ得ることを悟った。さらに、ビームレット測定センサー５００のコンバーター要素表面５０１に、ビームレット測定センサーによって使用されることが可能である二次元パターンと、位置マーク測定系によって使用されることが可能である二次元パターンが設けられてよい。
【0098】
十分に正確なオーバーレイを達成するため、本発明者らは、チャックのあらゆる位置においてビームグリッド対位置マーク測定系ベクトルを再生することが可能であること、すなわち、基板表面上のビームレットとチャック位置の相対位置を再生することが可能であることが重要であることを悟った。いろいろのアライメントセンサー測定の間またはビームセンサー測定とアライメントセンサー測定の間に、チャックが回転するならば、この再生可能性は、はるかに複雑である。筋書きを可能な限りシンプルに保つため、チャック３１３のＲｘ、ＲｙおよびＲｚ位置は、すべての位置マーク測定系およびビームレットセンサー測定について固定されていてよい。
【0099】
図１０ａは、本発明の実施形態において使用され得るビームレット測定センサー５００のコンバーター要素５０１の一部分に設けられた荷電粒子遮断構造体６１０ａ，６１０ｂの二次元パターン６１０の配列６００の概略上面図を示している。パターン６１０は、チャック３１３上のビームレット測定センサー部分４６０上に設けられていてよい。二次元パターンは、遮断および非遮断領域の間の変わり目に一つ以上のナイフエッジを形成する。図８と図９ａと図９ｂを参照して説明されたように、一つ以上の荷電粒子ビームレットの特性たとえばそれらの位置は、二次元パターン６１０上にビームレットを適切に走査し、それに応じてコンバーター要素５０１によって生成される光を評価によって測定され得る。
【0100】
荷電粒子遮断構造体６１０ａ，６１０ｂの二次元パターンはさらに、チャック位置マークとして使用されることが可能であるようなやり方で形づくられている。これは、たとえば、荷電粒子遮断構造体の二次元パターン６１０が、異なる高さレベルまたは異なる反射率をもつ、またはアライメントセンサーによって（それらを）識別可能にする他の適切な特質をもつ複数のエリアをもたらすことを手配することによって定められ得る（注、この文脈における二次元は、構造体がさまざまな高さを有していることが可能でないことを示してはいない）。
【0101】
たとえば、荷電粒子遮断構造体６１０ａ，６１０ｂは、コンバーター要素表面５０１の上部に一つ以上の追加層を提供し、遮断構造体６１０ａ，６１０ｂの上部表面と、遮断構造体によって覆われていないコンバーター要素の表面５０１との間の高低差をもたらしてもよい。したがって、荷電粒子遮断構造体に衝突するアライメントセンサー３６１やアライメントセンサー３６２などのアライメントセンサーから発生する光は、より小さい軌道に沿って移動し、したがって、荷電粒子遮断構造体によって覆われていないエリアに衝突する光よりも早く反射する。二次元パターン６１０が周期構造の形を取る場合、位相格子が作られることがある。別の例では、荷電粒子遮断構造体６１０ａ，６１０ｂの上部表面は、荷電粒子遮断構造体によって覆われていないコンバーター要素の表面５０１とは違った、アライメントセンサーによって使用される波長に対して異なる反射率を有している。したがって、荷電粒子遮断構造体に衝突するアライメントセンサー３６１やアライメントセンサー３６２などのアライメントセンサーから発生する光は、荷電粒子遮断構造体によって覆われていないエリアに衝突する光とは違った、異なる仕方で反射する。パターンが周期構造の形を取る場合、反射振幅格子が作られることがある。
【0102】
図１０ａに示された二次元パターン６１０は、二つの格子６１０ａ，６１０ｂたとえば位相格子または反射振幅格子を備えている。格子６１０ａは、ｘ位置を測定するためのアライメントセンサーたとえば図３のアライメントセンサー３６２に対してチャック位置マーク６１０を整列させるために使用されてよい。同様に、格子６１０ｂは、ｙ位置を測定するためのアライメントセンサーたとえば図３のアライメントセンサー３６１に対して位置マークを整列させるために使用されてよい。
【0103】
図１０ｂは、本発明の他の実施形態において使用され得るビームレット測定センサー５００のコンバーター要素５０１の一部分上に設けられた二次元パターンの別の配列６０５の概略上面図を示している。パターンは、アライメントセンサーによって検出可能なチャック位置マークを形成している二次元パターン６２０と、荷電粒子遮断構造体６３１の二次元パターン６３０を備えている。
【0104】
チャック位置マークを形成しているパターン６２０は、格子６２０ａと格子６２０ｂを備えている。格子６２０ａ，６２０ｂは、位相格子、反射振幅格子、またはアライメントセンサーと一緒の使用に適切な分野の当業者に知られているいかなる他の格子であってよい。格子６２０ａは、ｘ位置を測定するためのアライメントセンサーたとえば図３のアライメントセンサー３６２に対してチャック位置マークを整列させるために使用されてよい。同様に、格子６２０ｂは、ｙ位置を測定するためのアライメントセンサーたとえば図３のアライメントセンサー３６１に対して位置マークを整列させるために使用されてよい。
【0105】
荷電粒子遮断構造体のパターン６３０は、複数の円形遮断構造体６３１を備えている。好ましくは、円形遮断構造体６３１は、ビームレット測定センサー５００のコンバーター要素の表面に、隣接する荷電粒子ビームレットの間に予期されたまたは理論的な距離に対応しているピッチをもって配置されている。その場合、各ビームレットは、ビームレット位置などの一つ以上の問題とされるビームレットパラメーターを識別するため、対応の円形遮断構造体６３０上に走査されてよい。図面には、均一サイズの円形遮断構造体６３１が示されているが、構造体は変動するサイズを有していてもよく、また、円形構造体以外の形状が使用されてもよい。
【0106】
表面５０１上のパターンの異なる部分が、一つまたは複数のアライメントセンサーと一つのビームレット測定センサーのために使用されるとき、チャック位置マークを形成しているパターン６２０と、荷電粒子遮断構造体６３１のパターン６３０は、互いに所定の空間的関係を有していることが好ましい。所定の空間的関係を知ることは、一つまたは複数のアライメントセンサーと一つのビーム測定系によってなされた測定の相関を可能にし、ビームグリッドと位置マーク測定系の間の相対位置が測定されることが可能である速度を改善し得る。
【0107】
好ましくは、二つのパターン６２０，６３０の間の空間的関係は、チャック位置マークの中心が遮断構造体の二次元パターンの幾何学的中心と一致するようなものである。遮断構造体のパターンの幾何学的中心は、すべての周囲の遮断構造体に向かう距離の平方の和が最小である位置として定義されてよい。図１０ｂの二次元パターンの遮断構造体の幾何学的中心は、参照番号６４０によって示されている。
【0108】
複数の遮断構造体の代わりに、複数の開口を備えた荷電粒子遮断層が使用されてもよい。
【0109】
図１１は、本発明の実施形態において使用され得るビーム測定センサーのセンサー表面５０１上に設けられた荷電粒子遮断構造体６３５の概略上面図を示している。特に、複数の荷電粒子遮断構造体６３５は、図１０ｂに示された円形遮断構造体６３１の代わりに使用されて得る。荷電粒子遮断構造体６３５は、遮断構造体６３５内の遮断および非遮断領域の間の変わり目にマルチプルナイフエッジを形成している。荷電粒子遮断構造体６３５上に走査される荷電粒子ビームレットは、一般に、構造体６３１などの実質円形構造体上に走査されるよりも多くのナイフエッジ変わり目を通過する。その結果、ビームレットの位置は、より多くの精度で測定され得る。
【0110】
図１０ｂと図１１に示された構造体は、ビームレット測定センサー表面部分４６０全体を覆っておらずに、その表面４６０のある領域を単に覆っていてもよい。図１２は、図１０ｂに示された二次元パターンを有している四つの領域６０５を備えているチャック３１３上のビームレット測定センサー部分４６０全体の概略上面図を示している。複数の領域６０５の使用は、測定の信頼度を改善する。たとえば、領域６０５の一つが汚れたならば、別の領域６０５が使用されてよい。さらに、複数の領域６０５で得られた測定値は、アライメントの精度を改善し得る。さらに、いくつかの領域６０５は、スケールパラメーターを測定する可能性を生み出すために他のものとは異なる寸法を有していてよい。
【0111】
図１３は、上に説明したような、ビームレット測定センサー５００と、アライメントセンサー３６１，３６２と、位置マーク６１０，６２０，６３５と、投影系３１１と、チャック３１３の配列を示している。この実施形態では、ビームレット測定センサー５００の表面５０１と位置マーク６１０，６２０，６３５は、チャックの同じエリアに配置されており、単一構造に組み合わせられていてよく、たとえば位置マーク６１０，６２０，６３５は、ビームレット測定センサー５００の表面５０１に形成されていてよい。ビームレット測定センサーの表面５０１と位置マークは、チャックの表面に固定され、たとえば、チャックの上部または側部表面に直接取り付けられていても、または、取り付けブラケットを使用して上部または側部表面に固定されていてもよい。表面５０１は、投影系３１１に面して据えられており、位置マークは、アライメントセンサー３６１，３６２の少なくとも一つに面して据えられている。
【0112】
この実施形態では、表面５０１は、先に説明されたように、荷電粒子ビーム５０２によってその上部表面がたたかれたときにその底面から発せられる光子５０３を生成するコンバーター要素を備えている。光学系５１１と光子レセプター５０５はチャック３１３の下方に配置されており、また、コンバーター要素５０１によって発せられた光子５０３の光学系５１１と光子レセプター５０５に向けての通過を可能にするためにチャック３１３に穴が形成されている。
【0113】
チャック３１３の運動をリソグラフィシステムが正確に測定し、チャック位置の軌道を保つことを可能にするためにチャック初期化処置が使用されてよい。チャック位置センサー系が、図３の微分干渉計３１５などの微分干渉計を使用する場合、そのような干渉計は相対位置を単に測定するので、システムは、チャック３１３の現在位置を測定することが可能であるために初期化される必要がある。チャックの初期化は、リソグラフィシステムのあるパーツが交換される場合か、干渉計がその測定信号を失ったときにおこなわれてよい。
【0114】
チャック３１３を移動させるためのアクチュエーターシステムは、チャック３１３の大まかな位置を測定するセンサーまたはエンコーダを有していてよい。初期化は、さらなるチャックの運動が干渉計からの測定データを使用して制御されることが可能である十分に正確な限度内でチャックに３１３を既知の位置に持って来る粗い初期化処置から始まってよい。
【0115】
チャック初期化の第一のステップにおいて、チャック３１３は、図１４ａに示されるように配置されていてよく、基準チャック位置マーク４９０，４９５が、それぞれ、アライメントセンサー３６２，３６１によって読み取られることが可能であるように、アライメントセンサー３６２，３６１の真下の位置に移動させる（概略的に矢印６５０によって示される）。この位置は、図１４ｂに概略的に示されている。
【0116】
チャック３１３を移動させるためのアクチュエーターシステムは、それから、アライメントセンサー３６２，３６１に対する基準チャック位置マーク４９０，４９５の最良の適合アライメントを得させるようにチャック３１３を移動させる。たとえば、マーク４９０，４９５の位置の四つのマーク読み取り、二つのアライメントセンサー３６２，３６１のおのおのについてｘ方向にひとつとｙ方向にひとつがとられてよく、チャックは、アライメントセンサー３６２，３６１の位置からのマーク４９０，４９５の位置の偏差の平方の和を最小化にする位置に、ｘおよびｙ方向に移動され、Ｒｚ方向に（ｚ軸の周りに）回転されてよい。これは、アライメントセンサー３６１，３６２に対するチャック３１３の既知のｘ、ｙおよびＲｚ位置を定義する。
【0117】
好ましくは、第二のステップにおいて。チャック３１３は、基準プレート４８０がアライメントセンサー３６１，３６２の下に配置され、高さ測定系３２０または４２０などの高さ測定系は、基準プレート４８０の表面４８５までのアライメントセンサー３６１，３６２の距離を測定する。この高さ測定に基づいて、チャック３１３は、基準プレート表面４８５が高さ測定系の所定の平面内にあるように、必要なときに、ｚ方向に移動され、Ｒｘ方向とＲｙ方向に回転され得る。この第二のステップは、したがって、アライメント水準センサー３６１，３６２に対するｚ、Ｒｘ方向およびＲｙ方向のｚのチャック３１３の基準位置を定義し得る。
【0118】
最後に、最後に得られた位置に関する測定値が、ｘ、ｙ、ｚ、Ｒｘ、ＲｙおよびＲｚ方向のチャック初期化位置として格納されてよい。そのような格納された位置は、その中の［ｘ，ｙ，ｚ，Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ］座標として表わされてよい。初期化位置は、微分干渉計の開始位置として使用されてよく、６自由度位置であり、アライメントセンサー３６１，３６２に対する（ｘ、ｙおよびＲｚについての）、また好ましくは所定の高さ測定系平面に対する（ｚ、ＲｘおよびＲｙについての）基準プレート４８０のアライメントによって得られたチャックの座標を定義している。
【0119】
チャック初期化位置の再現性は、リソグラフィシステムの測定系の較正の再現性に影響し、それはまた、すべての他の位置測定の精度に影響を与える。
【0120】
たとえば、図１４ａと図１４ｂを参照して論じられた初期化手順の実行によって、チャック上の基準位置が既知であるならば、チャック３１３は、初期化位置に対して所定の位置に移動されてよい。そのような所定の位置は、ビームレット測定センサー部分４６０とそこに配置されたマークの場所を含んでいる。さらに、リソグラフィシステムのプロセッサーユニットは、一つ以上のアライメントセンサー３６１，３６２を備えたチャック位置マークのアライメントが、期待されている位置についての知識を有している。
【0121】
位置マーク測定系すなわちアライメントセンサー３６１，３６２に対するパターニングビーム３１８またはビームグリッドの相対位置を得るため、第一の動作において、チャック３１３は、ビームレット測定センサー部分４６０をビームレット投影系の下に位置決めするように移動されてよい。それから、パターニングビーム３１８またはその所定の部分は、たとえば図１０ａと図１０ｂと図１１と図１２を参照して論じられたような遮断構造体の二次元パターンに対して整列される。この位置におけるチャック３１３の座標は、図１５ａに示されており、それから、たとえば初期化位置に対する位置として、パターニングビーム位置として格納される。
【0122】
次のステップにおいて、チャック３１３は、ビームレット測定センサー部分４６０にチャック位置マークをアライメントセンサーの下に位置決めするように移動されてよい。好ましくは、チャック位置マークは、パターニングビーム位置を測定するために使用される荷電粒子遮断構造体の二次元パターンと所定の空間的関係を有している。図１５ｂは、チャック位置マークがアライメントセンサー３６１と整列された状態を示している。アライメントが得られたチャック位置は、たとえば初期化位置に対する位置として格納されてよい。
【0123】
次のステップにおいて、チャック３１３は、アライメントセンサー３６２がチャック位置マークに対して粗く整列される位置に移動されてよい。図１５ｃは、この状態を示している。それから、チャック位置マークがアライメントセンサー３６２と整列されたチャック位置が得られ、たとえば初期化位置に対する位置として格納される。
【0124】
上述の手順は、特定の順番で、パターニングビーム位置の第一の測定に、一つのアライメントセンサー３６１のアライメント位置の測定を続けて、それに今度は他のアライメントセンサー３６２のアライメント位置の測定を続けて論じられたが、これらの測定は、任意の順番でおこなわれてよい。
【0125】
測定されたパターニングビーム位置とアライメント位置の一方または両方に基づいて、アライメントセンサー３６１のアライメント位置に対するパターニングビームの相対位置と、アライメントセンサー３６２のアライメント位置に対するパターニングビームの相対位置が導かれることが可能である。これらの相対位置は、ベクトル距離として計算されてよい。たとえば、パターニングビームの第一の基準位置［ｘ１，ｙ１］（ビームレットのグリッドの幾何学的中心など）が、ビームレット測定センサーとチャック位置センサー系によって得られた測定値から決定され得る。アライメントセンサーの第二の基準位置［ｘ２，ｙ２］が、アライメントセンサーとチャック位置センサー系によって得られた測定値から決定され得る。これらの二つの基準位置は、単一の座標系と、座標系中の二つの基準位置の間で測定されたベクトル、たとえばベクトル［ｘ，ｙ］第一のアライメントセンサーに対するビームグリッド中心で表現されてよい。
【0126】
図１６ａは、パターニングされる基板３１２がチャック３１３の基板支持部分４５０内に配置されているチャック３１３の概略上面図を示している。基板３１２には、明りょうさのために一つだけが示されている複数のフィールド７００が設けられている。一般に、パターンは、そのようなフィールド７００内において基板３１２上に転写されるものである。基板３１２上の所定の位置には、たとえば、図１６ａ～図１６ｃに描かれているように、フィールド７００のエッジのまわりには、一つ以上の基板位置マーク７０５，７０６が配置されている。フィールド７００と基板位置マーク７０５，７０６の寸法は、明りょうさの理由から、基板３１２の寸法に比べて誇張されていることに注意されたい。
【0127】
アライメントセンサー３６１，３６２はいま、一つ以上の基板位置マーク７０５，７０６の位置を測定し、また、基板３１２上のフィールド７００が配置されているそれらの位置に基づいて、好ましくはそれらの方位も測定する。そのような測定の一例が図１６ｂに描かれており、そこでは、アライメントセンサー３６１が基板位置マーク７０５と整列されている。
【0128】
基板７００上の一つ以上の基板位置マーク７０５，７０６のアライメント位置を定めた後、チャック３１３は、フィールド７００のパターニングを可能にする走査運動（矢印によって描かれている）の開始に適切な位置に移動されることが可能である。パターニングのための適切な位置は、一つ以上の基板位置マーク７０５，７０６の定められたアライメント位置と、一つ以上の基板位置マーク７０５，７０６とフィールド７００の間の所定の空間的関係と、図１５ａ～図１５ｃを参照して論じられた手順を使用して定められたアライメントセンサー３６１，３６２に対するパターニングビーム３１８の相対位置に基づいて決定される。
【0129】
上に論じられたいくつかの実施形態に関連して本発明が説明された。これらの実施形態は、本発明の要旨から逸脱することなく、この分野の当業者に良く知られているさまざまな修正および代替形態が可能であることと認められ、本発明は、添付の請求の範囲に定められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0130】
【特許文献1】米国特許出願公開第２００７／０５７２０４号
【特許文献2】米国特許第６，８９７，４５８号
【特許文献3】米国特許第６，９５８，８０４号
【特許文献4】米国特許第７，０１９，９０８号
【特許文献5】米国特許第７，０８４，４１４号
【特許文献6】米国特許第７，１２９，５０２号
【特許文献7】米国特許第７，７０９，８１５号
【特許文献8】米国特許第７，８４２，９３６号
【特許文献9】米国特許第８，０８９，０５６号
【特許文献10】米国特許第８，２５４，４８４号
【特許文献11】米国特許出願公開第２００７／００６４２１３号
【特許文献12】米国特許出願公開第２００９／０２６１２６７号
【特許文献13】米国特許出願公開第２０１１／００７３７８２号
【特許文献14】米国特許出願公開第２０１１／００７９７３９号
【特許文献15】米国特許出願公開第２０１２／００９１３５８号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9a】
【図9b】
【図10a】
【図10b】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14a】
【図14b】
【図15a】
【図15b】
【図15c】
【図16a】
【図16b】
【図16c】
【手続補正書】
【提出日】2022-04-08
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の表面にパターンを転写するためのマルチビームレット荷電粒子ビームレットリソグラフィシステムであり、
前記基板の前記表面上に複数の荷電粒子ビームレットを投影するための投影系と、
前記投影系に対して移動可能なチャックと、
前記荷電粒子ビームレットの一つ以上の一つ以上の特性を測定するためのビームレット測定センサーを備えており、前記ビームレット測定センサーは、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上を受けるための表面を有しており、
さらに、位置マークの位置を測定するための位置マーク測定系を備えており、前記位置マーク測定系はアライメントセンサーを備えており、
前記チャックは、前記基板を支持するための基板支持部分と、前記ビームレット測定センサーの前記表面を提供するためのビームレット測定センサー部分と、位置マークを提供するための位置マーク部分を備えている、マルチビームレット荷電粒子ビームレットリソグラフィシステム。
前記基板の前記表面上に複数の荷電粒子ビームレットを投影するための投影系と、
前記投影系に対して移動可能なチャックと、
前記荷電粒子ビームレットの一つ以上の一つ以上の特性を測定するためのビームレット測定センサーを備えており、前記ビームレット測定センサーは、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上を受けるための表面を有しており、
さらに、位置マークの位置を測定するための位置マーク測定系を備えており、前記位置マーク測定系はアライメントセンサーを備えており、
前記チャックは、前記基板を支持するための基板支持部分と、前記ビームレット測定センサーの前記表面を提供するためのビームレット測定センサー部分と、位置マークを提供するための位置マーク部分を備えている、マルチビームレット荷電粒子ビームレットリソグラフィシステム。
【手続補正書】
【提出日】2022-04-19
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ビームグリッドとして、基板の表面上に複数の荷電粒子ビームレットを投影するためのマルチビームレット荷電粒子露光装置であって、
ターゲットのターゲット表面に複数の荷電粒子ビームレットを投影するように構成された投影系と、
移動可能なチャックであって、前記チャックの表面に設けられた少なくとも第一の位置マークおよび第二の位置マークを含む、移動可能なチャックと、
前記チャックを移動するように構成されたアクチュエーターシステムと、
前記チャックの位置を測定するように構成されたチャック位置測定系であって、前記投影系に対して前記チャックの前記位置を測定するように構成された二つ以上の干渉計を備える、チャック位置測定系と、
位置マークの位置を測定するための位置マーク測定系であって、前記第一の位置マークおよび前記第二の位置マークを検出するように構成された、少なくとも第一のアライメントセンサーおよび第二のアライメントセンサーを含む、位置マーク測定系と、
高さ測定系であって、前記高さ測定系に対する基準表面の距離、および／または、傾斜に関する少なくとも一つの値を測定するように構成され、前記基準表面は前記チャック上に設けられ、前記基準表面は前記第一の位置マークおよび前記第二の位置マークを提供する、高さ測定系と、
前記チャック上に設けられ、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上のパラメーターを検出して、前記位置マーク測定系に対する前記荷電粒子ビームレットの位置を決定するように構成された、ビームレット測定センサーと
を含む、マルチビームレット荷電粒子露光装置。
ターゲットのターゲット表面に複数の荷電粒子ビームレットを投影するように構成された投影系と、
移動可能なチャックであって、前記チャックの表面に設けられた少なくとも第一の位置マークおよび第二の位置マークを含む、移動可能なチャックと、
前記チャックを移動するように構成されたアクチュエーターシステムと、
前記チャックの位置を測定するように構成されたチャック位置測定系であって、前記投影系に対して前記チャックの前記位置を測定するように構成された二つ以上の干渉計を備える、チャック位置測定系と、
位置マークの位置を測定するための位置マーク測定系であって、前記第一の位置マークおよび前記第二の位置マークを検出するように構成された、少なくとも第一のアライメントセンサーおよび第二のアライメントセンサーを含む、位置マーク測定系と、
高さ測定系であって、前記高さ測定系に対する基準表面の距離、および／または、傾斜に関する少なくとも一つの値を測定するように構成され、前記基準表面は前記チャック上に設けられ、前記基準表面は前記第一の位置マークおよび前記第二の位置マークを提供する、高さ測定系と、
前記チャック上に設けられ、前記荷電粒子ビームレットの一つ以上のパラメーターを検出して、前記位置マーク測定系に対する前記荷電粒子ビームレットの位置を決定するように構成された、ビームレット測定センサーと
を含む、マルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項2】
前記ビームレット測定センサーは、荷電粒子遮断構造体の二次元パターンを含む、請求項１に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項3】
前記ビームレット測定センサーは、前記ビームレット測定センサーによって使用される二次元パターンを含み、かつ、前記位置マーク測定系によって使用される二次元パターンを含む、請求項２に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項4】
前記第一の位置マークおよび前記第二の位置マークは、前記荷電粒子遮断構造体の二次元パターンと所定の空間的関係を有する、請求項２または３に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項5】
前記高さ測定系は、一つ以上の静電容量式センサーを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項6】
前記高さ測定系は、微分静電容量式高さ測定系である、請求項１～５のいずれか一項に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項7】
前記第一の位置マークおよび前記第二の位置マークは、表面上は、前記第一のアライメントセンサーと前記第二のアライメントセンサーとの間のセパレーションと同じセパレーションに配置される、請求項１～６のいずれか一項に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項8】
前記第一の位置マークおよび前記第二の位置マークは、前記第一のアライメントセンサーと前記第二のアライメントセンサーとの間の同じ空間的配列を有するように配置される、請求項１～７のいずれか一項に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項9】
前記第一の位置マークおよび前記第二の位置マークは、二次元マークである、請求項１～８のいずれか一項に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項10】
前記第一の位置マークおよび前記第二の位置マークは、チャック初期化において、前記第一のアライメントセンサーおよび前記第二のアライメントセンサーの真下に配置され、かつ、それぞれ、前記第一のアライメントセンサーおよび前記第二のアライメントセンサーによって読み取られるためのものである、請求項１～９のいずれか一項に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項11】
チャック初期化において、前記基準表面が前記アライメントセンサーの下に配置されるとき、前記高さ測定系は、前記基準表面までの前記第一のアライメントセンサーおよび前記第二のアライメントセンサーの距離を測定する、請求項１０に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項12】
前記チャックは、前記チャック初期化およびチャック初期化位置の決定後、前記投影系の下に前記ビームレット測定センサーが配置される位置に移動するためのものである、請求項１０または１１に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項13】
前記チャックは、前記第一のアライメントセンサーおよび前記第二のアライメントセンサーの一つまたは両方の下に、前記ビームレット測定センサー上の前記位置マークが配置される位置に移動するためのものである、請求項１０～１２のいずれか一項に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項14】
前記ビームレット測定センサー上の前記位置マークは、前記ビームグリッド位置を決定するためのものであり、前記位置マークは、荷電粒子遮断構造体の二次元パターンと所定の空間的関係を有する、請求項１３に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【請求項15】
前記装置は顕微鏡に含まれる、請求項１～１４のいずれか一項に記載のマルチビームレット荷電粒子露光装置。
【外国語明細書】