JP2014513869A - ウェーハのようなターゲットを処理するためのリソグラフィシステム、及びウェーハのようなターゲットを処理するためのリソグラフィシステムを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ウェーハのようなターゲットを処理するためのリソグラフィシステムに関する。このリソグラフィシステムは、パターニングビームを与えるように構成されたビーム源と、ターゲット面にパターンを投影するように構成された最終投影システムと、ターゲットを支持するように構成されたチャックと、最終投影システムに接続され、面上の位置マークを検出するように構成されたマーク位置システムとを具備する。

Description

本発明は、ウェーハのようなターゲットを処理するためのリソグラフィシステム、及びウェーハのようなターゲットを処理するためのリソグラフィシステムを動作させる方法に関する。

ターゲットを処理するためのシステムが当技術分野において周知であり、このシステムは、通常、ターゲット面にパターンを投影するための最終投影システムと、最終投影システムに対するウェーハの位置を決定するためのシステムとを有する。一般的に、これらシステムは、ウェーハ上の位置マークを使用することができる。パターンを投影する第１のセッションと第２のセッションとの間には、リソグラフィシステムからウェーハを取り外すことが必要とされることができる。その場合には、第２のセッションのパターンの位置が第１のセッションのパターンの位置と合っていること、及び、最終投影システム（又はパターニングビーム）に対するウェーハの位置が、２回、即ち各セッションの開始時に決定されなければならないことが必要とされる。しかしながら、再現性の高い最終投影システムに対してウェーハの位置を決定することは困難でありうる。

本発明の目的は、ウェーハのようなターゲットを処理するための改良されたリソグラフィシステム及び方法を提供することである。

本発明の目的は、ウェーハのようなターゲットを処理するためのリソグラフィシステムを提供することによって満たされ、前記ターゲットは、ターゲット面を有し、このリソグラフィシステムは、
好ましくは、光ビーム又は電子ビームのような荷電粒子ビームであるパターニングビームを与えるように配置されたビーム源を具備し、前記ビームは、好ましくは、少なくとも２つの小ビームを含み、
前記パターニングビームで前記ターゲット面にパターンを投影するように構成された最終投影システムと、
前記ターゲットを支持するように構成されたチャックとを具備し、前記チャックは、ビーム測定センサと、チャック面とを有し、前記チャック面には、その上に少なくとも１つのチャック位置マークが設けられ、前記ビーム測定センサは、前記パターニングビームのビーム特性を測定するように構成され、前記ビーム特性は、前記パターニングビームの強度の空間分布と、好ましくは、前記２つの小ビームの空間分布との少なくとも一方を有し、
前記最終投影システムに対して少なくとも１次元で前記チャックを移動させるように構成されたアクチュエータシステムと、
チャック位置座標で前記最終投影システムに対する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センサシステムと、
前記最終投影システムに接続され、前記チャック面上の前記少なくとも１つのチャック位置マークのような面上の位置マークを検出するように構成されたマーク位置システムとを具備する。

本発明に係るリソグラフィシステムは、ビーム特性の空間的関係の決定を可能にする。これは、（ｉ）パターニングビームの位置と、（ｉｉ）小ビームの位置と、（ｉｉｉ）チャック位置マークに対するパターニングビームのビーム特性の空間分布と、（ｉｖ）小ビームの空間分布との少なくとも１つを含むことができる。これにより、チャック位置マークに対するビーム特性の空間的関係を与えることができる。

アクチュエータシステムは、チャック位置マークがマーク位置システムによって検出された位置にチャックを移動させることができる。チャック位置マークの位置は、チャック位置座標で決定されることができる。

アクチュエータシステムは、パターニングビームがビーム測定センサに入射された他の位置にチャックを移動させることができる。ビーム測定センサの位置は、チャック位置座標で決定されることができる。ビーム測定センサは、ビーム測定センサの測定面上の異なる位置でパターニングビームのビーム特性を測定するように構成されることができる。このようにして、パターニングビームのビーム特性の空間分布が、チャック座標で決定されるか計算されることができる。

チャック位置座標でのチャック位置マークの決定された位置を使用して、パターニングビームのビーム特性の空間分布が、チャック位置マークの位置に対して決定されることができる。

上で述べられた工程を用いたプロセスは、初期化フェーズと称されることができる。以下に説明される工程を用いたプロセスは、露光フェーズと称されることができる。

位置マークの位置に対するパターニングビームのビーム特性の空間分布は、ターゲット上のターゲット位置マークに対する、従ってターゲットに対するパターニングビームのビーム特性の空間分布を決定するために使用されることができる。これにより、ターゲット位置マークに対するビーム特性の空間的関係を与えることができる。

このようにして、パターニングビームの位置とそのビーム特性の空間分布との少なくとも一方が、ターゲット面にパターンを投影する際に決定され使用されることができる。

空間分布又は空間的関係の決定は、ターゲット上にパターンを投影する各セッションの前に行われることができる。

このようにして、リソグラフィシステムは、再現性の高いパターニングビームに対してターゲット又はウェーハの位置を決定するように構成されることができる。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、マーク位置システムは、支持体を介して、好ましくは、最終投影システムとマーク位置システムとの両方を支持している支持リングを介して、最終投影システムに接続されている。

最終投影システムのビーム軸とマーク位置システムのビーム軸とが初期化フェーズ及び露光フェーズ中に一定であるとき、少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の上の空間分布が、少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して決定されることができることが理解されることができる。

「最終投影システムのビーム軸」との用語は、最終投影システムが与えることができるビームのビーム軸を指すことができ、また、「マーク位置システムのビーム軸」との用語又は「アライメントセンサのビーム軸」との用語は、両方とも、マーク位置システム又はアライメントセンサがマークの位置を検出するために表面に向かって伝送される（光）ビーム軸を指すことができる。

支持体を介して最終投影システムにマーク位置システムを接続することの利点は、それらの間の距離が支持体の寸法によってのみ決定されることができることである。それ故、リソグラフィシステムの他の要素の動きや変形がないか、最終投影システムのビーム軸とマーク位置システムによって与えられるアライメント光ビームのビーム軸との間の距離の延長の影響を低減させることである。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、支持体は、ガラスセラミックスのような低熱膨張材料を含むか、前記マーク位置システムのビーム軸と最終投影システムのビーム軸との間の距離が、好ましくは、チャックの寸法と比べて比較的小さいか、１０ないし１００ｍｍの範囲に、又は、好ましくは３０ないし６０ｍｍの範囲に、又は、より好ましくは約４５ｍｍであるかの少なくとも１つである。

リソグラフィシステムの内部の温度又はリソグラフィシステムの要素の温度は、経時的に変化しうる。これらの温度変化は、これらの要素を変形させうる。低熱膨張材料を含む（即ち、低熱膨張係数を有する）支持体を与える利点は、温度変化がないか、支持体の、従って最終投影システムとマーク位置システムとの間の距離の寸法の延長の影響を低減させることである。

リソグラフィシステムの要素の（例えば、マイクロメートルでの）実際の変形は、素子の熱膨張係数ではなく、要素の寸法によって決まる。マーク位置システムと最終投影システムのビーム軸との間の距離が比較的小さいとき、実際の変形も小さいことができる。

本発明に係るリソグラフィシステムのさらなる一実施の形態では、ビーム測定センサの中心とチャック位置マークとの間の距離は、マーク位置システムのビーム軸と最終投影システムのビーム軸との間の距離に対応している。他の実施の形態では、ビーム測定センサの中心とチャック位置マークとの間の距離は、マーク位置システムのビーム軸と最終投影システムのビーム軸との間の距離にほぼ等しい。

チャック位置座標で２点間の距離の、チャック位置センサシステムによる測定の誤差は、とりわけ、距離によって決まり、即ち、より大きな測定された距離はより大きな誤差を含みうる。これらの構成の利点は、少なくとも１つのチャック位置マークが検出された所定の位置からビーム特性が測定された他の位置にチャックを移動させるのに必要とされる動きが、小さいか、ないことである。かくして、誤差もまた小さいことができる。ビーム特性が測定された後、少なくとも１つのチャック位置マークの位置が検出されることに留意する。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、リソグラフィシステムは、さらに、フレームと、少なくとも３つの撓み部とを有し、前記支持体は、前記少なくとも３つの撓み部で前記フレームから懸架されている。フレームは、アルミニウムのような高熱膨張材料を含むことができる。

この構成の利点は、ビーム軸が同じ位置に留まりながら、フレームと最終投影システムとの少なくとも一方が温度変化による膨張することができることである。その場合には、表面のパターニングの位置は、フレームキャリアと最終投影システムとの少なくとも一方の熱膨張から独立していることができる。

さらなる、又は好ましい一実施の形態では、撓み部は、ほぼ（又は少なくとも主に）垂直に配置されており、これは、最終投影システムのビーム軸にほぼ平行であることを暗示することができる。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、ビーム測定センサは、さらに、パターニングビームの測定されたビーム特性に基づいてビーム特性情報を与えるように構成され、チャック位置センサは、さらに、チャックの測定された位置に基づいてチャック位置情報を与えるように構成され、マーク位置システムは、さらに、検出されたマークに基づいてマーク検出情報を与えるように構成され、リソグラフィシステムは、さらに、プロセスユニットを有し、このプロセスユニットは、
前記アクチュエータを制御し、
前記マーク検出情報、前記チャック位置情報及び前記ビーム特性情報を受信し、
チャック座標で前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置を決定し、
チャック座標でビーム特性の空間分布を決定し、
前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を決定するように構成されている。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、ターゲット面には、その上に少なくとも１つのターゲット位置マークが設けられ、前記マーク位置システムは、さらに、ターゲット面上の前記少なくとも１つのターゲット位置マークを検出するように構成されている。本発明に係るリソグラフィシステムのさらなる一実施の形態では、リソグラフィシステムは、前記ターゲットを有する。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、前記プロセスユニットは、さらに、
チャック座標で少なくとも１つのターゲット位置マークの位置を決定し、
前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して、前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を決定し、
前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して前記面へのパターンの投影を制御するように構成されている。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、パターニングビームは、少なくとも２つの別個のパターニング小ビームを含み、前記ビーム特性は、少なくとも２つのパターニング小ビームの空間分布と、前記少なくとも２つのパターニング小ビームの光強度の空間分布との少なくとも一方を含むことができる。

少なくとも２つのパターニング小ビームの使用の利点は、複数のターゲット面が同時に処理されることができることである。ビーム測定センサは、互いに、あるいは基準ビームフレームに対して、前記少なくとも２つの小ビームの位置を測定するように構成されることができ、前記基準ビームフレームは、前記少なくとも２つの小ビームが位置決めされることを、即ち、投影誤差のないことを示している。

このようにして、小ビームの投影誤差が測定されることができ、例えば、最終投影システムによって、補正されることができる。それ故、本発明の一実施の形態に係るリソグラフィシステムは、ターゲット上で同時に数千又は数百万の小ビームを投影するように適切に適用されることができる。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、前記少なくとも１つのチャック位置マークが４つのチャック位置マークを有するか、前記少なくとも１つのターゲット位置マークが４つのターゲット位置マークを有するかの少なくとも一方である。これらの構成の利点は、（ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向での）位置や向き、又は回転位置（Ｒｘ、Ｒｚ、Ｒｙ）のより正確な決定をより可能にすることであることができる。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、前記マーク位置システムは、少なくとも１つのアライメントセンサを有し、前記アライメントセンサは、アライメントビームを与えて、反射されたアライメント光ビームの光強度を測定して、好ましくは、測定された光強度に基づいてマーク検出情報を与えるように構成され、前記反射されたアライメント光ビームは、前記面上での反射によって発生される。

この実施の形態の利点は、このアライメントセンサが（投影システムの最終寸法に関して）比較的小さな寸法で、比較的簡単であるようにして構成されることができることである。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、チャック位置マークとターゲット位置マークとの少なくとも一方が、少なくとも第１及び第２の反射領域を有し、前記第１の反射領域は、前記第２の反射領域よりも高い反射率を有する。この実施の形態の利点は、この種の位置マークが比較的簡単であるようにして構成されることができることである。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、前記アラインメントセンサは、所定の波長を備えた前記アライメント光ビームを与えるように構成され、前記第１及び第２の反射領域の少なくとも一方は、前記波長よりも小さな寸法を有する構造を含む。

この実施の形態の利点は、マークの反射率が正弦関数によって少なくとも部分的に記述されることができることであることができる。これは、反射された光ビームの光強度もまた正弦関数によって記述されることができることを暗示している。このような光強度の測定は、マークの位置に簡単かつ正確に合わせられることができる。このようにして、マークの位置がより正確に、又はより容易に決定されることができる。

本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態では、チャック位置マークとターゲット位置マークとの少なくとも一方が、ＮＶＳＭ−Ｘマークを有する。ＮＶＳＭ−Ｘマークは、位置をマークするためにウェーハ上に広く使用される。

本発明の目的はまた、ウェーハのようなターゲットを処理するためのリソグラフィシステムを動作させる方法を提供することによって満たされ、この方法は、
初期化フェーズ中、
ａ１）チャックを与えることを具備し、前記チャックは、ビーム測定センサとチャックとを有し、前記チャック面には、その上に少なくとも１つのチャック位置マークが設けられ、前記チャックは、チャック座標で移動可能であり、
ａ２）チャック座標で前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置を決定することと、
ａ３）好ましくは、少なくとも２つの小ビームを含むパターニングビームを与えることと、
ａ４）前記パターニングビームのビーム特性を測定することとを具備し、前記ビーム特性は、前記パターニングビームの強度の空間分布と、好ましくは、前記少なくとも２つの小ビームの空間分布との少なくとも一方を含み、
ａ５）チャック座標で前記ビーム特性の空間分布を決定することと、
ａ６）前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対する前記ビーム特性の空間分布を決定することとを具備する。

工程ａ２）もまた、工程ａ３）の前に代わって、工程ａ４）の後に行われてもよいことが理解されることができる。

本発明に係る方法のさらなる一実施の形態では、本方法は、さらに、
露出フェーズ中、
ｂ１）ターゲット面を有するターゲットを与えることを具備し、前記ターゲット面には、その上に少なくとも１つのターゲット位置マークが設けられ、
ｂ２）チャック座標で前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置を決定することと、
ｂ３）前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して、前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を決定することと、
ｂ４）前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して前記ターゲット面をパターニングすることとを具備する。

本発明に係る方法のさらなる一実施の形態では、本方法は、さらに、
初期化フェーズ及び露光フェーズ中、前記最終投影システムのビーム軸とマーク位置システムのビーム軸との間の距離と一定に維持する工程を含む。

本発明に係る方法のこれらの実施の形態の利点は、上で述べられたようなリソグラフィシステムの実施の形態の利点と同様であることができる。

アライメントセンサの一実施の形態では、アライメントセンサは、
アライメント光ビームを与えるように構成された光源と、
反射されたアライメント光ビームの光強度を決定するように構成された光強度検出器とを具備し、前記反射されたアライメント光ビームは、前記面に前記アライメント光ビームの反射によって発生され、
前記面に前記アライメント光ビームを集束させ、前記反射されたアライメント光ビームを前記光強度検出器に導くように構成された光学系とを具備する。

位置マーク（例えば、チャック位置マーク又はターゲット位置マーク）の一実施の形態では、前記位置マークは、少なくとも１つのトレンチ、又は、少なくとも第１及び第２の反射領域を有することができ、前記第１の反射領域は、第２の反射領域よりも高い反射率を有する。

アライメント光ビームが前記面でトレンチの縁で反射されたとき、トレンチの低い部分で反射された光とトレンチの高い部分で反射された光との間に位相差が発生する。トレンチの低い部分で反射された光及びトレンチの高い部分で反射された光の（破壊的な）干渉の結果として、反射されたアライメント光ビームの強度が影響を及ぼされる。アライメント光ビームの半分がトレンチの低い部分で反射され、アライメント光ビームの半分がトレンチの高い部分で反射されたとき、最大の効果が生じることができる。

光ビームがトレンチの底部で完全に反射されたとき、又は光ビームがトレンチの高い部分で完全に反射されたとき、このタイプの干渉は起こらない。

少なくとも第１及び第２の反射領域を有するマークの場合には、第１の反射領域は、第２の反射領域よりも高い反射率を有し、反射されたアライメント光ビームの光強度は、局所的な反射率によって決まる。

一実施の形態では、アラインメントセンサは、所定の波長を備えたアライメント光ビームを与えるように構成され、前記第１及び第２の反射領域の少なくとも一方は、前記波長よりも小さな寸法を備えた構造を有する。サブ波長構造、即ち、所定の波長よりも小さな寸法を備えた構造が、その上で反射される光の一部を吸収することが知られている。

それ故、前記反射されたアライメント光ビームの検出された光強度は、マークの存在によって決まる。このようにして、マークの位置が決定されることができる。

反射されたアライメント光ビームの光強度の変化が反射されたアライメント光ビームの中心軸で検出されることができるので、単一の光強度検出器が使用されることができ、この光強度検出器は、簡単であるようにして、反射されたアライメント光ビームの中心軸に配置されることができる。それ故、２次又はより高次の回折光の測定は必要とされない。

アライメントセンサの一実施の形態では、光源は、前記アライメント光ビームを発生させるように構成されたレーザと、前記レーザから前記光学系にアライメント光ビームを導光するための光ファイバとを有する。

レーザから光学系に光ビームを導光するための光ファイバの使用の利点は、レーザがリソグラフィシステムの真空チャンバの外部に配置されることを可能にすることであることができ、これにより、レーザが生じうる熱は、真空チャンバの内部の温度に影響を与えない。

アライメントセンサの一実施の形態では、光学系は、前記面に向かってアライメント光ビームの少なくとも一部を導光し、前記光強度検出器に向かって前記反射されたアライメント光ビームの少なくとも一部を導光するように構成されたビームスプリッタを有する。

ビームスプリッタの利点は、面に向かうアライメント光ビーム及び光強度検出器に向かう面からの反射された光ビームのために同じ光路が使用されることができることである。それ故、アライメントセンサは、比較的小さな大きさで構築されることができる。

アライメントセンサの一実施の形態では、光源は、光源からのアライメント光ビームをコリメートするためのコリメータレンズを有する。アライメントセンサの一実施の形態では、光学系は、さらに、面上のアライメント光ビームを集束させ、反射されたアライメント光ビームをコリメートするように構成されたフォーカスレンズを有する。

アライメントセンサの一実施の形態では、光学系はさらに、反射されたアライメント光ビームを光強度検出器に集束させるように構成された他のフォーカスレンズを有する。アライメントセンサの一実施の形態では、光学系は、さらに、ビームスプリッタと光強度検出器との間に位置される振動板を有する。

この実施の形態の利点は、振動板が、光強度検出の信号対雑音比を増加させることができることである。

アライメントセンサの一実施の形態では、前記光源は、偏光されたアライメント光ビームを、好ましくは、Ｓ偏光のアライメント光ビームを与えるように構成され、前記ビームスプリッタは、面に向かって偏光されたアライメント光ビームを導くように、好ましくは、面に向かって前記Ｓ偏光のアライメント光ビームを導くように構成され、前記光学系は、さらに、４分の１波長プレートを有し、前記４分の１波長プレートは、前記偏光ビームスプリッタと面との間で前記アライメント光ビームと前記反射されたアライメント光ビームとの両方の光路に位置され、好ましくは、Ｓ偏光のアライメント光ビームを右円偏光のアライメント光ビームに変換するように、及び、左円偏光の反射されたアライメントビームをＰ偏光の反射されたアライメント光ビームに変換するように構成され、前記左円偏光の反射されたアライメント光ビームは、面上の前記左円偏光のアライメント光ビームの反射によって発生され、前記ビームスプリッタは、前記光強度検出器に向かって偏光された反射されたアライメント光ビームを導くように、好ましくは、前記光強度検出器に向かって前記Ｐ偏光された反射されたアライメント光ビームを導くように構成されている。

この形態の利点は、偏光ビームスプリッタにおいて、導光が光の偏光によって決まることができることである。この場合には、アライメント光ビームからの実質的に全ての光が、表面に向かって導かれることができ、一方、反射されたアライメント光ビームからの実質的に全ての光が、光強度検出器に向かって導かれることができる。非偏光ビームスプリッタでは、アライメント光のかなりの部分が表面に向かって導かれないことがあり、従って、失われうる。また、反射されたアライメント光ビームのかなりの部分が、光強度検出器に向かって導かれないことがあり、従って、失われうる。

アライメントセンサの一実施の形態では、前記光源は、所定の波長を備えたアライメント光ビームを与えるように構成され、前記少なくとも１つのトレンチは、所定の深さを有し、前記深さは、前記波長の４分の１にほぼ等しい。この形態の利点は、トレンチが４分の１波長の深さを有するときに（破壊的な）干渉が最大であることができ、光路長差が半波長であることであることができる。

アライメントセンサの一実施の形態では、アラインメントセンサは、さらに、アライメントセンサと面との間の距離を測定するように構成された高さ測定システムを有する。

面でのアライメント光ビームのスポットサイズは、最適なコントラストのために小さくあるべきである。アライメントセンサは、マークを備えた面がアライメント光ビームのくびれに位置されるように配置されることができる。しかしながら、フォーカスレンズで集光されたアライメント光ビームの焦点深度は、比較的小さくてもよい。それ故、面とアライメントセンサとの間の距離は制御されることが必要であることができる。高さ測定システムは、この制御プロセスのための情報を与えることができる。

アライメントセンサの一実施の形態では、高さ測定システムは、さらに、面に対するアライメントセンサの傾きを測定するように構成されている。面に対するアライメントセンサの傾きは、とりわけ、アラインメントセンサに向かって面からの反射されたアライメント光ビームの方向に影響を及ぼしうる。光学系が所定の方向に反射されたアライメント光ビームに対してアライメントされることができるので、傾きは、反射されたアライメント光ビームの光強度の損失を引き起こしうる。それ故、面に対するアライメントセンサの傾きが制御されることが必要であることができる。高さ測定システムは、この制御プロセスのための情報を与えることができる。

アライメントセンサの一実施の形態では、光学系は、さらに、フォーカスレンズと面との間に位置決めされた透明プレートを有する。この実施の形態の利点は、フォーカスレンズのいくつかの実施の形態は、透明プレートと組み合わせて光ビームを集束させるように構成されていることができることである。透明プレートの他の利点は、高さ測定システムが透明プレート上に構成されることができることである。アライメントセンサの一実施の形態では、高さ測定システムは、透明プレート上に配置されており、高さ測定システムは、表面に面している。

アライメントセンサの一実施の形態では、アライメント光ビーム及び面によって規定される入射角は、ほぼ９０度に等しい。この実施の形態の利点は、アライメント光ビーム及び反射されたアライメント光ビームに対していくつかの同一の光学要素の使用を可能にすることである。

本明細書に記載され示されるさまざまな態様並びに特徴は、可能な限り、個々に適用されることができる。これら個々の態様は、特に、添付の従属請求項に規定される態様並びに特徴は、分割特許出願の主題とされることができる。

本発明が、添付図面に示される例示的な実施の形態に基づいて説明される。

図１は、本発明に係るリソグラフィシステムの実施の形態の部分の概略図である。 図２は、チャックの一実施の形態の概略的な上面図である。 図３は、ビーム測定センサの一実施の形態の概略的な上面図である。 図４は、本発明の一実施の形態に係るアライメントセンサの概略図である。 図５は、本発明の一実施の形態に係る差動容量式高さ測定システム５１の一部の一実施の形態を概略的に示す図である。 図６は、本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態の横断面の一部を概略的に示す図である。 図７は、本発明の一実施の形態に係る、ターゲット位置マーク又はチャック位置マークのような位置マークを概略的に示す図である。 図８は、本発明の一実施の形態に係るリソグラフィシステムの概略図である。

図１は、本発明に係るリソグラフィシステムの実施の形態の部分の概略を示す図である。

最終投影システム１１は、ビーム源からのパターニングビームを受光するように構成されることができる。ビーム源は、図８には示されないが、一例が図８で見られることができる。最終投影システム１１は、コリメータ、レンズ又はパターニングビームを成形するか向けるかの少なくとも一方をする他の（電気）光学素子であることができる。最終投影システムは、投影カラムの（最後の）部分であることができ、投影カラムは、ビーム源、偏向器及び他の（電気）光学素子を含むことができる。投影カラムは、投影鏡筒又は荷電粒子投影鏡筒であることができる。

パターニングビーム１８は、表面１２に向けられる。この表面１２は、ウェーハのようなターゲット面、又はビーム測定センサの測定面であることができる。ビーム測定センサと、ターゲット／ウェーハとの少なくとも１つがチャック１３上に設けられることができる。

チャック１３は、少なくとも１次元（ｘ）、即ち一方向に移動可能であることができる。一実施の形態では、チャック１３は、２次元（ｘ、ｙ）又は３次元（ｘ、ｙ、z）で移動可能である。チャック１３は、少なくとも１つの回転方向（Ｒｚ）、２つの回転（Ｒｚ、Ｒｙ）又は３つの回転方向（Ｒｘ）に移動可能であることが可能である。チャックには、少なくとも１つのチャック位置鏡１４が設けられることができる。

リソグラフィシステムには、アクチュエータシステムが設けられることができる。アクチュエータシステムは、図１には示されないが、一例が図８に見られる。アクチュエータシステムは、上で述べられた方向のいずれか１にチャックを移動させるように構成されることができる。このようなアクチュエータシステムは、当従来分野において周知である。

図１には、チャック位置センサシステムの一実施の形態が微分干渉計１５を有するとして示されている。微分干渉計は、２つの鏡と、チャック位置鏡１４と、最終投影システムの位置鏡１６とを使用することができる。このようにして、干渉計は、最終投影システム１１に対するチャック１３の移動を検出又は測定するように構成されている。

チャック位置センサシステムは、複数の方向でチャックの位置を検出するために、複数の差動干渉計１５を有することができる。

他のタイプのチャック位置センサシステムが、最終投影システム１１に対するチャック１３の位置を決定するために使用されることができることが理解されることができる。

リソグラフィシステムには、マーク位置システム１７が設けられることができる。マーク位置システム１７は、表面上の位置マークを検出するように構成されている。このような位置マークは、チャック１３の表面に、即ち、チャック位置マークに設けられることができるか、ターゲット面に、即ち、ターゲット位置マークに設けられることができる。

図２は、チャック１３の一実施の形態の概略的な上面図である。チャック１３には、ビーム測定センサ２１及びチャック位置マーク２２が設けられている。図２において、チャック１３には、４つのチャック位置マークが設けているが、任意の数のチャック位置マーク２２が設けられることができる。図２のビーム測定センサは、矩形形状を有するが、円形又は他の形状を有してもよい。４つのチャック位置マークは、矩形形状の側面の端部に位置されることができ、チャック位置マークのいずれも互いに隣接しない。

チャック１３は、例えば、ウェーハであるターゲット２３を支持することができる。ターゲット面には、４つのターゲット位置マーク２４が設けられることができる。ターゲット位置マーク２４は、露光フィールド２４の周りに配置されている。ターゲットは、多くの露光フィールドを有することができる。露光フィールドは、矩形形状を有することができる。４つのターゲット位置マークもまた、矩形状の側面の両端に位置されることができ、ターゲット位置マークのいずれも互いに隣接しない。チャック１３には、２つのチャック位置鏡１４が設けられることができる。チャック１３は、ｘ方向及びｙ方向に移動可能であり、従ってビーム測定センサとターゲットもまた移動可能であることができる。

図３は、ビーム測定センサ２１の概略的な上面図である。ビーム測定センサは、表面３１に入射する位置の関数としての入射光の強度を検出するように構成されることができる（測定）面３１を有することができる。

ビームは、小ビームと称されるいくつかのビームを含むことができる。これら小ビームは、例えば、最終投影システムによって、ビームを分割することによって発生されることができる。また、最終投影システムは、個々に各小ビームを成形するように配置されてもよい。図３の例では、ビームは、１２本の小ビームを有する。これらの入射スポットが、１２個の白丸３２で示される。

ビーム測定センサは、基準ビームフレーム３３を有すると考えられることができる。基準ビームフレーム３３には、１２本の小ビームの意図された位置が点で示される。言い換えれば、最終投影システムが、表面に、複数の小ビームを含むビームを完全に投影することができるならば、これら小ビームは、意図された位置に入射する。しかしながら、投影誤差が生じる可能性があり、図３には、一例として、どのように多くの小ビームがその意図された位置と異なる位置で表面に衝突するかが示されている。意図された位置と測定位置との差は、ビーム又は小ビームの投影誤差と称されることができる。

ビーム測定センサは、ビーム又は小ビームの投影誤差を測定するように構成されることができる。ビーム測定センサは、小ビームの２以上の入射スポット間の距離を測定するように構成されることができる。両方のやり方で、ビーム強度の空間分布が、即ち、ビームの可能なビーム特性の１つが、決定されることができる。

例えば、図１、図２あるいは図３の実施の形態である本発明の一実施の形態に係るリソグラフィシステムの動作が、以下に説明される。動作は、初期化フェーズ及び露光フェーズと参照して説明されることができる。

初期化フェーズの第１の工程では、アクチュエータは、チャック位置マークの位置を決定するためにチャックを移動することができる。マーク位置システムがこれらを検出することができる位置にあるとき、チャック位置マークが検出されることができる。マーク位置システムは、複数のアライメントセンサを有することができる。その場合には、複数のチャック位置マークが同時に検出されることができる。チャック位置マークの数がアライメントセンサの数よりも多いとき、全てのチャック位置マークを検出するためにチャックを移動させる必要がありうる。

各チャック位置マークの位置は、チャック位置座標で決定されることができる。これは、チャック位置マークが検出される度に、チャック座標でチャック位置センサシステムによって検出されたチャックの位置が、チャック座標でチャック位置マークの位置と称されることを暗示することができる。チャック位置マークもまた、チャック位置座標でビーム測定センサの位置と向きとの少なくとも一方に関する情報を与えることができる。

次の工程では、チャックは、ビーム測定センサが最終投影システムからパターニングビームを受光することができる位置に位置決めされる。この位置はまた、チャック位置座標で表現されることができる。そして、ビーム測定センサは、例えば、ビーム測定センサの表面上の入射スポット位置の関数としてのビームの強度であるビーム特性の空間分布を決定するために使用されることができる。

ビーム測定センサの位置及び向きは、チャック位置マークの位置に関連付けられることができるので、空間分布がチャック位置マークに対して決定されることができる。例えば、チャック位置マークは、座標系を定義するために使用されることができる。各小ビームの位置、又は各小ビームのビーム強度の最大の位置は、この座標系の脱座標（de coordinates）で表現されることができる。この座標系での小ビームの一連の位置は、チャック位置マークに対するビーム特性の空間分布と称されることができる。

上で述べられた初期化フェーズの後、露光フェーズが起こることができる。露光フェーズの第１の工程では、アクチュエータは、ターゲット位置マークの位置を決定するためにチャックを移動させることができる。マーク位置システムは、マーク位置システムがこれらを検出することができる位置にあるとき検出されることができる。ターゲット位置マークの数がアラインメントセンサの数よりも多いとき、全てのターゲット位置マークを検出するためにチャックを移動させる必要がありうる。

各ターゲット位置マークの位置は、チャック位置座標で決定されることができる。ターゲット位置マークが検出される度に、チャック座標でチャック位置センサシステムによって検出されたチャックの位置が、チャック座標でターゲット位置マークの位置座標と称される。ターゲット位置マークは、ターゲットの位置と、向きと、チャック位置座標の少なくとも１つの露光フィールドの情報の少なくとも１つを与えることができる。

複数のターゲット位置マークを設けられたとき、ターゲット位置マークは、ターゲット面上の前記座標系の位置と向きとの少なくとも一方を決定するために使用されることができる。ターゲット位置マークに対する、又は座標系に対するビーム特性の空間分布は、かくして、ターゲット位置マーク及びチャック位置マークに対するビーム特性の空間分布の位置を使用して決定されることができる。この場合もまた、座標系で一連の小ビームの位置が、チャック位置マークに対するビーム特性の空間分布と称されることができる。

次の工程では、ターゲット位置マークに対する、又は座標系に対するビーム特性の空間分布が、ターゲット面上にパターンを投影するために使用されることができる。

リソグラフィシステムの一実施の形態では、システムは、プロセスユニットを有することができる。プロセッサユニットの一例は、図８に示される。プロセスユニットは、上で述べられた工程又はアクティビティを実行するか制御するように構成されることができる。例えば、プロセスユニットは、以下の工程の少なくとも１つをするように構成されることができ、これら工程は、
アクチュエータを制御する工程と、
マーク検出情報、チャック位置情報及びビーム特性情報を受信する工程と、
チャック座標で少なくとも１つのチャック位置マークの位置を決定する工程と、
チャック座標でビーム特性の空間分布を決定する工程と、
少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を決定する工程と、
チャック座標で少なくとも１つのターゲット位置マークの位置を決定する工程と、
少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して、少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を決定する工程と、
少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して面上へのパターンの投影を制御する工程とを含む。

プロセスユニットは、以下の少なくとも１つを受信するように構成されることができる。これらは、（ｉ）パターニングビームの測定されたビーム特性に基づいて前記ビーム測定センサによって与えられる、ビーム特性情報と、（ｉｉ）チャックの測定された位置に基づいてチャック位置センサによって与えられる、チャック位置情報と、（ｉｉｉ）検出されたマークに基づいて前記マーク位置システムによって与えられる、マーク検出情報とを含むことができる。

図１（並びに図６）には、最終投影システムのビーム軸６４とマーク位置システムのアライメントビーム軸６５との間の距離がｄで示される。この距離ｄが露光フェーズ中に初期化フェーズ中の距離ｄとは異なるとき、位置誤差は、ターゲット面のパターニング中に起こりうる。

一実施の形態では、マーク位置システム１７は、図１（並びに図６）に示されるような支持体又は支持リング６３を介して最終投影システム１１に接続されることができる。支持リングは、ガラスセラミックス、パイレックス（登録商標）、ゼロデュアのような低熱膨張材料を含むことができる。さらに、最終投影システムのビーム軸６４とアライメントセンサのビーム軸６５との間の距離は、チャックの寸法と比べて比較的小さいことができるか、最終投影システムの寸法と比べて比較的小さいことができるか、１０〜１００ｍｍの範囲、又は、好ましくは３０〜６０ｍｍの範囲、又は、より好ましくは約４５ｍｍであることができる。このようにして、温度変化に起因する（例えば、マイクロメートルでの）支持リングの変形が制限されることができる。

図４は、本発明の一実施の形態に係るアライメントセンサを概略的に示す図である。

光源４０１は、アライメント光ビーム４０２を与えるためのレーザ４０２を有することができる。レーザ４０２は、６００ないし６５０ｎｍの範囲の、又は約６３５ｎｍの波長を備えたアライメント光ビーム４０３を与えるように構成されることができる。光源４０１は、光学系４０５に向かってレーザ４０２からの光ビーム４０３を導光するための光ファイバ４０４を有することができる。光ファイバ４０４を出たアライメント光ビームは、ほぼ完全なガウス分布特性を有することができ、容易にコリメートされることができる。光源は、光ファイバ４０４からの光ビーム４０３をコリメートするように構成されたコリメータレンズ４０６を有することができる。しかしながら、ファイバが使用されず、レーザ又は他の光発生装置がコリメートされた光ビームを与えるとき、このようなコリメートレンズ４０６は必要とされなくてもよい。

他の実施の形態では、光源４０１は、ベッセル光ビームを与えるように構成されている。ベッセル光ビームは、ベッセル光ビームのスポットにおいて、エネルギ特性（例えば、中心からの距離の関数としての協働）が、ガウス関数に代わってベッセル関数で記述されることができることを特徴とすることができる。ベッセル光の利点は、スポットが小さくあることができながら、焦点深度が大きいことである。

光学系４０５は、さらに、表面１２に光ビーム４０３を向けるように、ビームスプリッタ４０７を有することができる。光学系４０５は、表面１２上のアライメント光ビーム４０３を集束させるためのフォーカスレンズ４０８を有することができる。反射されたアライメント光ビーム４０９は、アライメント光ビーム４０３の表面１２での反射によって発生される。フォーカスレンズ４０８はまた、反射されたビーム４０９をコリメートするために使用されることができる。そして、ビームスプリッタは、反射されたビーム４０９を光強度検出器４１０に向けることができる。

光強度検出器４１０は、フォトダイオード又は光起電力モードで動作する非バイアスのシリコンＰＩＮダイオードを含むことができる。このモードでは、フォトダイオードのバイアスされたモード動作に対して発生される熱の量を下げることができる。光強度検出器は、フォトダイオードからの電流をフィルタされうる電圧に変換する演算増幅器を有することができる。フィルタされた電圧は、プロセスユニット、例えば、アライメントセンサの一部であるリソグラフィシステムのプロセスユニットによって使用されることができるデジタル信号に変換されることができる。

光強度検出器４１０の活性領域は、ビームスプリッタ４０７を出る反射されたアライメント光ビーム４０９の直径よりも大きいことができる。（図４に示されない）他のフォーカスレンズが、ビームスプリッタ４０７を出る全てのエネルギを使用するために、活性領域で反射されたアライメント光ビームを集束させるように、ビームスプリッタ４０７と光強度検出器４１０との間に位置されることができる。

非偏光ビームスプリッタでは、アライメント光ビーム１１の５０％が表面１２に向けられ、他の５０％が失われる場合がある。また、反射されたアライメント光ビームの５０％のみが、光強度検出器に向けられることができ、一方、他の５０％が失われうる。これは、アライメント光ビーム４０３の７５％が失われる、即ち、位置検出に使用されないことを暗示している。

それ故、偏光ビームスプリッタ４０７は、アライメントセンサの一実施の形態で使用されることができる。その場合、光源は、偏光されたアライメント光ビーム４０３を与えることができる。光源は、非偏光の光ビームを偏光された光ビームに変換するように構成された偏光子４１２を有することができる。アライメント光ビーム４０３は、点によって図４に示されるＳ偏光光ビームであることができる。

偏光ビームスプリッタ４０７は、表面に向かってＳ偏光のアライメント光ビームを導くように構成されることができる。光学系は、さらに、偏光ビームスプリッタ４０７とフォーカスレンズ４０８との間に配置されることができる４分の１波長プレート４１１を有することができる。アライメント光ビーム４０３が４分の１波長プレート４１１を通って進行したとき、アライメント光ビームは、図４に曲線の矢印で示されるように、Ｓ偏光からの偏光を右円偏光に変えることができる。また、アライメント光ビーム４０３が表面１２によって反射されたとき、偏光が再び変わることができ、反射されたアライメント光ビーム４０９は、図４に別の曲線の矢印で示されるように、左円偏光を有することができる。反射されたアライメント光ビーム４０８が４分の１波長プレート４１１を通過したとき、アライメント光ビームは、左円偏光からの偏光を図４に直線の矢印で示されるＰ偏光に変えることができる。偏光ビームスプリッタ４０７は、光強度検出器４１０に向かってＰ偏光の反射されたアライメント光ビームを導くように構成されることができる。

偏光されたアライメント光ビームの使用により、偏光され反射されたアライメント光ビーム及び偏光ビームスプリッタは、ビームスプリッタでの迷光、後方反射及びエネルギ損失の減少をもたらすことができる。さらに、偏光フィルタ４１２が、光源に戻る光の反射を最小にするように構成されることができる。

アライメントセンサの一実施の形態では、フォーカスレンズ４０８は、透明プレート４１３と協働して表面１２にアライメント光ビーム４０３を集束するように配置されており、アライメント光ビーム４０３と反射されたアライメント光ビーム４０９との両方を屈折させることができる。屈折は、透明プレート４１の材質によって決まる。

高さ測定システムは、アライメントセンサと表面１２との間の距離ｈと、表面に対する高さ測定システム又はアライメントセンサの傾きとの少なくとも一方を測定するために設けられることができる。

アライメントセンサと表面との間の距離ｈと、表面に対するアライメントセンサの傾きとの少なくとも一方についての情報に関して、距離ｈと傾きとの少なくとも一方が、所望の距離と傾きとの少なくとも一方を得るか維持するように適合されることができる。

一実施の形態では、アクチュエータは、距離ｈと傾きとの少なくとも一方を変化させるように構成されることができる。さらなる一実施の形態では、プロセスユニットは、高さ測定システムからの距離と傾きとの少なくとも一方に関する情報を受信するように構成されることができる。

高さ測定システムは、光学式高さ測定システム又は容量式高さ測定システムであることができる。容量式高さ測定システムは、差動容量式高さ測定システムであることができる。

図５は、本発明の一実施の形態に係る差動容量式高さ測定システム５１の一部の一実施の形態を概略的に示す図である。差動容量式高さ測定システムは、第１の測定電極５２と、第２の測定電極５３と、ガード５４とを有し、これらの全てが互いに電気的に絶縁されている。

第１の測定電極５２、第２の測定電極５３及びガード５４は、銅のような金属を含む薄膜層を有することができる。第１及び第２の測定電極の両方が、半月形状を有することができ、円形開口５５を一緒になって囲むことができる。

第１の測定電極５２、第２の測定電極５３及びガード５４は、上で述べられた距離と傾きとの少なくとも一方を決定するように構成されることができる（図５に示されない）高さ測定プロセスユニットに接続されることができる。差動容量式高さ測定システムは、このようなプロセスユニットを有することができる。上で述べられた傾きを決定するために、２対の測定電極が、例えば、図５に示されるような２つの構造で必要とされることができる。

円形開口５５は、アライメント光ビーム及び反射されたアライメント光ビームがアライメントセンサの動作中に円形開口５５を通過することができるように配置されることができる。前記差動容量式高さ測定システムのこの構成により、高さ測定システムと表面との間の距離は、円形開口５５の中心の位置で、従って、光ビーム及び反射された光ビームが表面に向かって進行するか、表面から進行するか、あるいはビーム軸の位置から進行することができる位置で測定されることができる。また、上で述べられた傾きは、２対の測定電極を使用して、円形開口５５の中心の位置で測定されることができる。これらは、一方が他方の上に配置されることができ、両方が円形開口５５の周りに配置されてもよい。第１の対の測定電極の向きが、例えば、９０°だけ、第２の対の測定電極に対してシフトされることができる。

図５の差動容量式高さ測定システム５１は、図４に示されるようにして透明プレート４１３上に配置されることができ、差動容量式高さ測定システムは、表面に面している。このようにして、差動容量式高さ測定システム５１と焦点１２の焦点面（表面が位置決めされるべきである）との間の距離が最小にされることができ、これは、差動容量式高さ測定システムのパフォーマンスが、差動容量式高さ測定システムとこの場合には表面１２である面している対象物との間の距離と共に減少しうるので、有利であることができる。

光源がベッセル光ビームを与えるように構成されている場合には、このようなビームの比較的大きな焦点深度がアライメントセンサと表面との間の距離のより不正確さを与えるので、高さ測定システムは必要でないことができる。

一実施の形態では、マーク位置システムは、２つのアライメントセンサを有し、各アライメントセンサは、本明細書に記載されたアライメントセンサの実施の形態に従うことができる。２つのアライメントセンサに関して、２つの位置マークを有する表面の位置は、２次元で、ｘ方向及びｙ方向で、又は偏向方向及び走査方向で決定されることができる。

走査方向又は軸は、ウェーハのようなターゲットがパターニング中に走査される方向に電子ビームリソグラフィに関連することができ、一方、偏向方向又は軸は、電子ビームがパターニング中に偏向される方向に関連することができる。

図６は、本発明に係るリソグラフィシステムの一実施の形態の横断面の一部を示す図である。第１のアライメントセンサ６１は、ｙ方向で表面の位置を検出するように構成されることができ、また、第２のアライメントセンサ６２は、ｘ方向で表面の位置を検出するように構成されることができる。ビーム１８は、図６の中央に示される。ビーム１８の中心には、ビーム軸が点６４で示され、一方、アライメントセンサ６１、６２のビーム軸が、それらのそれぞれの中心に見られることができる。最終投影システム１１のビーム軸とアライメントセンサ６２のビーム軸との間の上で述べられた距離ｄが図６に示される。また、リング形状を有することができる支持体６３が図６に示される。

図１には、支持体６３が３つの撓み部７２（図１には２つの撓み部のみが示される）を介してフレーム７１にどのように接続されることができるかが示されている。支持体６３は、フレーム７１から懸架されることができる。少なくとも３つの撓み部は、空間内でリングの位置を規定するために必要とされることができる。これら撓み部７２は、弾性材料を含むことができる。これら撓み部７２は、図１に見られることができるように、支持体６３の凹部に接着されることができる。

最終投影システムが例えば温度変化に起因して径方向（即ち、最終投影システムのビーム軸に垂直な方向）に広がっているならば、ビーム軸が表面１２に対してその位置にとどまることが図１並びに図６から理解されることができる。径方向の最終投影システムのこの膨張は、支持体６３を径方向にも膨張させることができる。撓みのおかげで、これは、このフレーム７１上の径方向に膨張力を引き起こさない。同様に、径方向のフレーム７１のいずれかの拡張は、撓み部７２のおかげで支持体６３に膨張力を引き起こさない。それ故、フレーム７１は、アルミニウムのような高熱膨張材料を含むことができる。

図７は、本発明の一実施の形態に係る、ターゲット位置マーク又はチャック位置マークのような位置マーク７３を概略的に示す図である。位置マーク７３は、いくつかの領域７４を有することができ、第１の反射領域は、第２の反射領域よりも高い反射率を有するか、その逆である。

図８は、本発明の一実施の形態に係るリソグラフィシステムを概略的に示す図である。図８は、本明細書に記載されるような、リソグラフィシステムの要素の実施の形態を含むことができる、リソグラフィシステムの概要を与える。

リソグラフィシステムは、好ましくは、メンテナンスを容易にするために、モジュール方式で設計されている。主要なサブシステムは、好ましくは、自蔵式で取り外し可能なモジュールで構成され、これにより、これらは、可能な限り他のサブシステムへの外乱を少なくしてリソグラフィマシンから取り外されることができる。これは、特に、マシンへのアクセスが制限されている真空チャンバ内に囲まれたリソグラフィマシンにとって有利である。このように、障害のあるサブシステムが、不必要に他のシステムを切断又は妨害することなく、速やかに取り外して交換されることができる。

図８に示される実施の形態では、これらのモジュール式サブシステムは、ビーム源８０２とビームコリメーティングシステム８０３とを有することができる照明光学モジュール８０１と、アパーチャアレイ８０５及びコンデンサレンズアレイ８０６を含むアパーチャアレイ及びコンデンサレンズモジュール８０４と、小ビームブランカアレイ８０８を含むビーム切替モジュール８０７と、ビーム停止アレイ８１０、ビーム偏向器アレイ８１１及び投影レンズアレイ８１２を含む投影光学モジュール８０９とを有する。

上で述べられた最終投影システムは、投影レンズアレイ８１２を指すことができる。

モジュールは、アライメントフレームから内外に摺動するように設計されることができる。図８に示される実施の形態では、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８１３とアライメント外側サブフレーム８１４とを有することができる。

上では、撓み部は、フレーム７１に最終投影システムを接続するとして説明された。図８では、この接続、かくして撓み部は、図示されていない。しかしながら、フレーム７１は、アライメント内側サブフレーム８１３又はアライメント外側サブフレーム８１４に対応することができる。

メインフレーム８１５は、振動減衰マウント８１６を介してアライメントサブフレーム８１３、８１４を支持することができる。ウェーハ又はターゲットがウェーハテーブル８１７上に載置され、ウェーハテーブルがチャック１３に装着される。明確化のために、ウェーハテーブル８１７は、上では言及されていない。チャック１３は、ステージのショートストローク８１８及びロングストローク８１９にある。ステージのショートストローク８１８とロングストローク８１９との両方に対して、上でアクチュエータシステムと称されている。

リソグラフィマシンは、真空チャンバ８２０に囲まれることができ、真空チャンバは、１又は複数のミューメタルシールド層８２１を含むことができる。システムは、ベースプレート８２２に載置することができ、フレーム部材８２３によって支持されることができる。

各モジュールは、その動作のために多数の電気信号、光信号、電力を必要としうる。真空チャンバの内部のモジュールは、代表的にはチャンバの外部に位置されるプロセッサユニット８２４からのこれら信号であることができる。

パターニングビームは、コリメータレンズ系８０３によってコリメートされることができる。コリメートされたビームは、アパーチャアレイ８０５に衝突し、例えば、少なくとも２つの小ビームである複数の小ビームを形成するためにビームの一部を遮断する。しかしながら、リソグラフィシステムは、多数の小ビームを、好ましくは約１０，０００ないし１，０００，０００の小ビームを発生させるように構成されることができる。

これら小ビームは、少なくとも１つの小ビームを偏向させるための複数のブランカを有するビームブランカアレイ８０８の平面内に小ビームの集束させるコンデンサレンズアレイ８０６を通過することができる。

偏向された及び偏向されない小ビームが、ビーム停止アレイ８１０に到達することができ、ビーム停止アレイは、複数の開口を有することができる。小ビームブランカアレイ８０８及びビーム停止アレイ８１０は、小ビームを遮断したり通過させたりするために一緒に動作することができる。

小ビームブランカアレイ８０８が小ビームを偏向させたとき、小ビームはビーム停止アレイ８１０内の対応するアパーチャを通過しないが、代わりに遮断される。しかし、小ビームブランカアレイ８０８が小ビームを偏向しないならば、小ビームは、ビーム停止アレイ８１０の対応する開口を通過して、ビーム偏向器アレイ８１１及び投影レンズアレイ８１２を通過する。ビーム偏向器アレイ８１１は、ターゲット面にわたって小ビームを走査するように、偏向されていない小ビームの方向にほぼ垂直なｘ方向とｙ方向との少なくとも一方に各小ビームの偏向を与えることができる。

小ビームは、投影レンズアレイ８１２を通過することができ、ターゲット上に投影されることができる。投影レンズアレイ８１２は、好ましくは、（特定の電子光学レイアウトによって決まる）２５ないし５００倍のオーダの縮小を与える。これら小ビームは、ターゲットを運ぶ移動可能なチャック１３上に配置されたターゲット面に衝突することができる。リソグラフィのアプリケーションのために、ターゲットは、通常、荷電粒子感応層、即ちレジスト層が設けられたウェーハである。

リソグラフィシステムは、真空環境で動作することができる。真空は、ビームによってイオン化されてソースに引き付けられることができ、解離されてマシンの構成要素に堆積させることができ、ビームを分散させることができる粒子を除去することが望ましい。真空環境を維持するために、リソグラフィシステムは、真空チャンバ内に位置されることができる。ビーム源、鏡筒と可動チャックを含む、リソグラフィシステムの主要な要素の全ては、好ましくは、共通の真空チャンバ内に収容される。

ターゲットをパターニングするために電子ビームを使用するリソグラフィシステムの説明された実施の形態もまた、必要な変更を加えて、ターゲットをパターニングするために光ビームを使用してリソグラフィシステムに適用されることができることが理解されることができる。

上の説明は、好ましい実施の形態の動作を説明することを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことが理解されるべきである。上の説明から、多くの変形が本発明の意図及び範囲に包含されることが当業者に明らかである。

Claims (19)

1. ウェーハのようなターゲットを処理するためのリソグラフィシステムであって、前記ターゲットは、ターゲット面を有し、このリソグラフィシステムは、
   好ましくは、光ビーム又は電子ビームのような荷電粒子ビームであるパターニングビームを与えるように配置されたビーム源を具備し、前記ビームは、好ましくは、少なくとも２つの小ビームを含み、
   前記パターニングビームで前記ターゲット面にパターンを投影するように構成された最終投影システムと、
   前記ターゲットを支持するように構成されたチャックとを具備し、前記チャックには、ビーム測定センサと、チャック面とが設けられ、前記チャック面の上に少なくとも１つのチャック位置マークが設けられ、前記ビーム測定センサは、前記パターニングビームのビーム特性を測定するように構成され、前記ビーム特性は、前記パターニングビームの強度の空間分布と、好ましくは、前記２つの小ビームの空間分布との少なくとも一方を含み、
   チャック位置座標で前記最終投影システムに対する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センサシステムと、
   前記最終投影システムに接続され、前記チャック面上の前記少なくとも１つのチャック位置マークのような面上の位置マークを検出するように構成されたマーク位置システムとを具備し、前記マーク位置システムは、支持体を介して前記最終投影システムに接続され、
   フレーム及び少なくとも３つの撓み部を具備し、前記支持体は、前記少なくとも３つの撓み部で前記フレームから懸架されているリソグラフィシステム。
2. 前記支持リングは、前記最終投影システムと前記マーク位置システムとの両方を支持している請求項１のリソグラフィシステム。
3. 前記支持体は、ガラスセラミックスのような低熱膨張材料を含むことと、
   前記マーク位置システムのビーム軸と前記最終投影システムのビーム軸との間の距離が、前記チャックの寸法と比べて比較的小さいことと、
   前記距離が、１０ないし１００ｍｍの範囲に、又は、好ましくは、３０ないし６０ｍｍの範囲に、又は、より好ましくは約４５ｍｍであることとの少なくとも１つである請求項１又は２のリソグラフィシステム。
4. 前記ビーム測定センサの中心と前記チャック位置マークとの間の距離は、前記マーク位置システムの前記ビーム軸と前記最終投影システムのビーム軸との間の距離に対応している請求項３のリソグラフィシステム。
5. 前記最終投影システムに対して少なくとも１次元で前記チャックを移動させるように構成されたアクチュエータシステムをさらに具備する請求項１ないし４のいずれか１のリソグラフィシステム。
6. 前記フレームは、アルミニウムのような高熱膨張材料を含む請求項５のリソグラフィシステム。
7. 前記ビーム測定センサは、さらに、前記パターニングビームの前記測定されたビーム特性に基づいてビーム特性情報を与えるように構成され、
   前記チャック位置センサは、さらに、前記チャックの測定された位置に基づいてチャック位置情報を与えるように構成され、
   前記マーク位置システムは、さらに、検出されたマークに基づいてマーク検出情報を与えるように構成され、
   リソグラフィシステムは、プロセスユニットをさらに具備し、このプロセスユニットは、
   前記アクチュエータを制御し、
   前記マーク検出情報、前記チャック位置情報及び前記ビーム特性情報を受信し、
   チャック座標で前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置を決定し、
   チャック座標でビーム特性の空間分布を決定し、
   前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビームの１０の特性の空間分布を決定するように構成されている請求項１ないし６のいずれか１のリソグラフィシステム。
8. 前記ターゲット面には、その上に少なくとも１つのターゲット位置マークが設けられ、
   前記マーク位置システムは、さらに、前記ターゲット面上の前記少なくとも１つのターゲット位置マークを検出するように構成されている請求項１ないし７のいずれか１のリソグラフィシステム。
9. 前記ターゲットをさらに具備する請求項８のリソグラフィシステム。
10. 前記プロセスユニットは、さらに、
    チャック座標で前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置を決定し、
    前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して、前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を決定し、
    前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して前記面へのパターンの投影を制御するように構成されている請求項７ないし９のいずれか１のリソグラフィシステム。
11. 前記パターニングビームは、少なくとも２つの別個のパターニング小ビームを有し、
    前記ビーム特性は、さらに、前記少なくとも２つのパターニング小ビームの空間分布と、前記少なくとも２つのパターニング小ビームの光強度の空間分布との少なくとも一方を含む請求項１ないし１０のいずれか１のリソグラフィシステム。
12. 前記少なくとも１つのチャック位置マークが４つのチャック位置マークを有するか、前記少なくとも１つのターゲット位置マークが４つのターゲット位置マークを有するかの少なくとも一方である請求項１ないし１１のいずれか１のリソグラフィシステム。
13. 前記マーク位置システムは、少なくとも１つのアライメントセンサを有し、
    前記アライメントセンサは、アライメント光ビームを与えて、反射されたアライメント光ビームの光強度を測定して、好ましくは、測定された光強度に基づいてマーク検出情報を与えるように構成され、前記反射されたアライメント光ビームは、前記面上での反射によって発生される請求項１ないし１２のいずれか１のリソグラフィシステム。
14. 前記チャック位置マークと前記ターゲット位置マークとの少なくとも一方が、少なくとも第１及び第２の反射領域を有し、
    前記第１の反射領域は、前記第２の反射領域よりも高い反射率を有する請求項１ないし１３のいずれか１のリソグラフィシステム。
15. 前記アライメントセンサは、所定の波長を備えた前記アライメント光ビームを与えるように構成され、
    前記第１及び第２の反射領域の少なくとも一方は、前記波長よりも小さな寸法を有する構造を含む請求項１３又は１４のリソグラフィシステム。
16. 前記チャック位置マークと前記ターゲット位置マークとの少なくとも一方は、ＮＶＳＭ−Ｘマークを有する請求項１ないし１５のいずれか１のリソグラフィシステム。
17. ウェーハのようなターゲットを処理するためのリソグラフィシステムを動作させる方法であって、この方法は、
    初期化フェーズ中、
    ａ１）チャックを与えることを具備し、前記チャックには、ビーム測定センサとチャック面とが設けられ、前記チャック面には、その上に少なくとも１つのチャック位置マークが設けられ、前記チャックは、チャック座標で移動可能であり、
    ａ２）チャック座標で前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置を決定することと、
    ａ３）好ましくは、少なくとも２つの小ビームを有するパターニングビームを与えることと、
    ａ４）前記パターニングビームのビーム特性を測定することとを具備し、前記ビーム特性は、前記パターニングビームの強度の空間分布と、好ましくは、前記少なくとも２つの小ビームの空間分布との少なくとも一方を含み、
    ａ５）チャック座標でビーム特性の空間分布を決定することと、
    ａ６）前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を決定することとを具備する方法。
18. 露出フェーズ中、さらに、
    ｂ１）ターゲット面を有するターゲットを与えることを具備し、前記ターゲット面には、その上に少なくとも１つのターゲット位置マークが設けられ、
    ｂ２）チャック座標で前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置を決定することと、
    ｂ３）前記少なくとも１つのチャック位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を決定することと、
    ｂ４）前記少なくとも１つのターゲット位置マークの位置に対するビーム特性の空間分布を使用して前記ターゲット面をパターニングすることとを具備する請求項１７の方法。
19. 前記初期化フェーズ及び前記露光フェーズ中、前記最終投影システムのビーム軸とマーク位置システムのビーム軸との間の距離を一定に維持する工程をさらに具備する請求項１７又は１８の方法。

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