変位のための方法および装置

专利摘要:
本発明は、結像ビームの経路内に配置され、かつ具体的には平行平面板媒体またはガラス板として構成され、使用される放射線に関して周囲の媒体と異なる屈折率を有する、回転可能に配置される放射線屈折物体（２）を用いて、放射の方向と垂直な、電磁放射線（１４）により伝播させられる像（８）の変位のための方法に関する。本発明は、さらに方法を実行するための装置に関する。方法および装置は、最適化された正確な像変位が達成されるという点で改良されたものにされるべきである。この目的のために、本発明は、測定のために利用される別の電磁ビーム（１８）の角度変化により引き起こされる光路長の変化が、平面反射面（２４）により反射される放射線と、入射電磁放射線との重ね合わせを評価することにより決定されることで、および放射線屈折物体（２）の表面（４４）上で反射される電磁測定ビーム（１８）の一部（４２）が、電磁放射線（１８）の入射位置に応じて電気信号（４８）を供給する測定ユニット（４６）に衝突することで、変位を引き起こす放射線屈折物体（２）の回転を測定することを提案する。
公开号:JP2011514969A
申请号:JP2010550080
申请日:2009-03-10
公开日:2011-05-12
发明作者:カプラン，ローラント；フアンゲーラウ，ミヒヤエル；マンゴルト，アレクサンダー
申请人:ハイデルベルク・インストルメンツ・ミクロテヒニツク・ゲー・エム・ベー・ハー；
IPC主号:G01B11-26

专利说明:

[0001] 本発明は、特許請求項１で提供される特徴に従って電磁放射線を使用して転写される像を変位させる方法に関する。本発明は、さらに方法を実行するための装置に関する。]
背景技術

[0002] 米国特許第５６２５４３６号明細書から、電磁放射線を使用して、基板の感光層上のマスクに対応する像または複写物を転写するためのそのような方法およびそのような装置が知られている。マスクと基板の間のビーム経路に存在し、平行平面ガラス板として具体化されるのが、軸のまわりを回転可能に装置され、かつ屈折率が周囲の空気の屈折率と異なる物体である。前述の物体は、提供される像変位に応じて適切な駆動装置を用いて調節されることができる。]
[0003] 知られているように、ビーム屈折物体または周囲の媒体に埋め込まれ、かつ平面の表面を有し異なる密度を有する媒体に、ある角度で衝突する電磁ビームが、具体的には媒体中に入るときに屈折させられる。物体または媒体の反対側の界面が入射面に平行な場合、ビームが媒体を出るとき、ビームは、対称性により、再び同じ角度で反対方向に屈折させられる。したがって、ビームはオフセットされ、オフセットの大きさは、ビームと、具体的には平行平面ガラス板として具体化される物体または媒体の間の角度の関数である。この特性は、電磁ビーム、媒体、すなわち具体的には前述のビーム内に回転可能に配置される平行平面板を用いて、生成される複写物を調節できるように横方向に変位させるために使用される。複写位置がこの方法で調節されることができる精度は、物体、媒体、および平板の角度調節がどれだけ正確かつ再現性があるかということと相関関係がある。]
[0004] さらに、米国特許第５２１８４１５号明細書から、光ビームがウェーハの表面上で反射され、ウェーハの表面の傾きを光学的に測定するための装置が知られている。ウェーハの傾きに応じて異なる方向に反射されるビームは、レンズにより互いに平行に揃えられ、傾きの角度を決定するためのユニットに供給される。]
[0005] さらに、独国特許出願公開第３８２０１７０号明細書、および旧東独国特許出願公開第２３９６５８号明細書から、干渉計として具体化され、かつ放射線屈折物体を含むセンサが知られている。ビーム屈折物体は、放射線屈折物体の表面上への放射線の入射の角度が、その物体の動きに基づいて変化することができるように、基準放射線のビーム経路内に配置され、前述の物体の動きに対応する信号が、前述の物体を貫通する放射線と、結果として生じる干渉による基準放射線とを重ね合わせることにより生成される。]
先行技術

[0006] 米国特許第５６２５４３６号明細書
米国特許第５２１８４１５号明細書
独国特許出願公開第３８２０１７０号明細書
旧東独国特許出願公開第２３９６５８号明細書]
発明が解決しようとする課題

[0007] この点から生まれ、本発明の目的は、最適化されたおよび／または正確な像変位が達成されるように、複雑度の低い前述のタイプの方法および装置を改良されたものにすることである。さらにまた、像位置の高分解能調節および／または像変位のために提供される、放射線屈折物体の回転の高分解能制御が提供されるべきである。方法は実行するのが簡単であるべきであり、再現できる値で方法を実行することができるべきであり、装置は構造的に複雑であってはならない。]
課題を解決するための手段

[0008] 特許請求項１の特徴に従い、かつ装置に言及する特許請求項の特徴にさらに従う方法に関してこの目的は達成される。]
[0009] 提案される方法、および前記方法を実行するために提案される装置は、像位置の高分解能で正確な調節、回転の高分解能な制御および／または調節、ならびに／あるいは干渉計を用いることにより行う放射線屈折物体の調節を可能にする。方法および装置は、複写ビームの位置を制御するためにも、また角度の変化、および／または物体の角度の変化を測定するためにも、同じオフセットの効果を使用する。像変位と測定の組合せが、連携して、および／または同じ放射線屈折物体で行われ、測定については、干渉計ユニットを用いて追加的に生成されるビームが、特に電磁ビームが、放射線屈折物体を通って、反射する表面上に、特に平らな表面上に、特に平面鏡上に向けられ、そこから干渉計ユニット上に反射され、そうして前述の物体の回転角度の調節または変化に対応する信号が生成される。]
[0010] 好ましい方法では、複写ビーム、および／または干渉計ユニットからのビームが、少なくともほぼ同じ領域内で放射線屈折物体に、および／または放射線屈折物体の表面上の、および／または少なくともほぼ本質的に放射線屈折物体の回転軸上の同じ位置に衝突する。さらに、干渉計からの測定ビームが、入射面、および／または回転可能な放射線屈折物体の表面で部分的に反射され、具体的には電磁測定ビームの入射方向および／または位置に応じて電気信号を提供する測定装置上に向けられることが特に重要である。本発明によれば、測定ユニットは、具体的には位置検出器として具体化される、またはそれを含むが、回転角度に対する定義された起点および／または基準信号、ならびに／あるいは放射線屈折物体の位置をきわめて正確に供給する。これにより、物体の回転角度の絶対的な調節、ならびに変位される複写物および／または像の絶対的変位、および／または絶対的な予め指定された値を有する変位の調節を可能にする。好ましい方法では、３つの機能、特に像変位、角度測定、および基準値の確認のために同じ物体が使用される。基準値も、角度測定のための測定信号も、予め指定された目標値に応じて絶対的像変位を調節および／または制御するための閉回路内で使用される。]
[0011] 絶対的像変位は、放射線屈折物体の制御されたおよび／または調整された回転を用いて、特に本発明に従って予め指定されたおよび／または測定されたおよび／または定義されたゼロ点または基準値を考慮して、複写ビームに垂直な軸および／または方向で行うことが好ましい。本発明によれば、放射線屈折物体の回転の高分解能制御および／または調整が像変位のために行われ、物体の１回または複数回の回転のための定義された基準値および／または起点が、きわめて正確に提供され、および／または考慮され、起点および／または基準値から生じる物体の絶対的変位ができるようにされる。]
[0012] 提案される方法および装置は、特に調節手順の間に、複写ビームの位置を制御するために、また物体の角度変化を測定するために使用されるオフセットという同じ効果を使用し、物体を通り抜ける測定ビームの経路長の変化が、干渉計で測定される。たとえば物体を動かす駆動装置またはモータの回転シャフトに取り付けられたエンコーダディスクを使用する測定とは対照的に、能動的な放射線屈折物体はセンサの役割も果たすので、方法および装置は直接測定を可能にし、その結果、角度変化の高分解能検出および／または決定が、移動中に有利に行うことが可能になることに留意すべきである。さらに、物体の表面上で反射されるビームの位置はまた、物体の移動に対する絶対的なゼロ点または基準値を確立するためにも使用されることに留意すべきである。]
[0013] 本発明の特別な実施形態および改良形態が従属請求項、および特別な例示的実施形態についての以下の説明で提供される。]
[0014] 図面中で一例として図示される構成を使用して、絶対的像変位の方法および装置が、具体的には特に平行平面ガラス板として具体化される放射線屈折物体の位置を測定するために方法および装置と共に使われる方法が、以下で説明されるが、この説明は、本発明の制限を設けるものではない。]
図面の簡単な説明

[0015] 請求項で示される追加の構成要素を含む全体装置の概略図を示す。
平行平面板の角度変化を測定するために使用される、ビームの経路長の変化を計算するために使用される記号を説明するための略図を示す。
平行平面板の角度変化を測定するために使用される、ビームの経路長の変化を計算するために使用される記号を説明するための略図を示す。]
実施例

[0016] 図１による例示的実施形態では、平行平面板２が、複写光学ユニット４を用いて生成される物体６の複写の横方向の位置決めのための放射線屈折物体の役割を果たす。物体および／または像は、放射線源（図ではそれほど詳細に図示されていない）を、具体的にはレーザを、好ましくはフォトリソグラフィシステムのプログラム可能マスクを用いて生成され、たとえば基板またはウェーハ上の像８として複写される。横方向の位置は、電磁放射線または複写ビーム１４に対する平行平面板２の角度位置１２の関数である。たとえば角度１２が９０°である場合、複写ビーム１２は平板２内で屈折されず、像８は、実線で図示される位置をとる。対照的に、図示されるように平板１２が傾けられた場合、位置８’は、破線で示されるようになる。実際の角度位置について状況を高分解能でかつ絶対的に決定することができるためには、干渉計装置または干渉計ユニット１６が提供され、それを用いて測定ビーム１８が、予め指定された角度２０で平板２に向けられる。干渉計ユニット１６は、別の放射線源（特に別のレーザ）、干渉計光学ユニット、および検出器を含む。] 図１
[0017] 第１のビーム成分２２が平板２を通過し、反射面および／または平面鏡２４に衝突し、自体の上におよび／または同じ経路上に反射され、干渉計装置１６に戻る。平板２が回転されているので、測定ビーム１８の光路長が変化するために、干渉計装置１６は、具体的には計数ユニットとして具体化される干渉計電子機器ユニット２８に供給される干渉信号２６を生み出す。電子機器ユニット２８からの出力信号３０は、評価電子機器ユニット３２に供給され、平板２の移動中の、具体的には回転中の角度１２および／または角度変化を決定するために使用される。外部の目標値生成器３４を用いて、目標値信号が評価電子機器ユニット３２に入力される。目標値信号３６および実際値信号３０からの制御偏差が、制御電子機器ユニット、または平板２のための回転駆動装置を有する電子的回転ユニット３８に提供される。このように閉制御回路が作り上げられ、評価電子機器ユニット３２はコントローラを形成し、および／または具体的には目標値／実際値の比較を可能にする。平板２は、複写ビーム１４および測定ビーム１８により交差されることが好ましい軸４０のまわりに、回転駆動装置を用いて回転されることがある。軸４０は、本質的に図面の平面と垂直に動く。]
[0018] 測定ビーム１８の第２のビーム成分４２が、表面４４で反射され、測定装置および／または位置検出器４６上に向けられる。位置検出器４６は、たとえば微分ダイオードを含み、微分ダイオードの信号強度および信号極性が、中央点に対するビーム成分４２の位置の関数となる。このように得られる位置信号４８はまた、評価電子機器ユニットおよび／またはコントローラ３２に供給される。本発明によれば、基準信号、ならびに／または平板２の定義されたおよび／もしくは予め指定された位置に対する定義されたゼロ点が、位置検出器４６を用いて生成される。]
[0019] このように得られる基準値、および／またはこのように定義された平板２の移動に対する絶対的ゼロ点を考慮し、平行平面板２は、特に測定装置４６を用いて、および／または測定装置４６を介して、予め指定された定義されたゼロ点から動き出し、具体的には外部目標値生成器３４を用いて入力される目標値信号３６（複数可）に応じて制御された方法でまたは調整された方法で回転され、その結果として絶対的像変位が実行される。]
[0020] 具体的には外部目標値生成器４から入力される目標値により、絶対的像変位を調節するための工程が開始される。第１の方法ステップでは、平板２のための作動または回転電子機器ユニット３８が、反射された一部のビーム４４が、微分ダイオードの中心に導かれるように、位置検出器４６から得られる信号を使用して、評価電子機器ユニット３２を介して作動される。次に、第２のステップでは、この定義された起点または基準信号から、角度変化を表す、干渉計電子機器ユニット２８からの出力信号または計数信号３０が目標値３６と同じになるまで、平板２自体が、所望の方向に十分な距離におよび／または十分に離して移動させられる。測定ビーム１８のために使用される電磁放射線のタイプに応じて、または位置検出器４６内で使用される検出器に応じて、第２のビーム成分４２のための位置検出器４６の上流に、ウェーブフィルタ５０および／または偏光フィルタ５２が、配置されることがある。]
[0021] 以下に、平行平面板２を貫通する測定ビーム１８の経路長の変化の干渉計測定を用いて角度変化を測定する方法が、図２および図３で示される符号を使用してより詳細に説明される。測定ビーム１８の光路長は、干渉計装置１６のためのビーム源から平板２上の入射点までの距離、平板２内部の経路、および平板２からの出口点と平面鏡２４の間の経路に起因し、それぞれ、ビームが通過する媒体の光学濃度により修正される。一般に本発明を制限することなく、ビームが平行平面板２の外側のｎ＝１である大気を通過するとさらに仮定される。平板２内部の経路長も、平板２と鏡２４の間の経路長も、平板２の角度位置に依存する。図２によれば、平板２が入射ビームまたは測定ビーム１８と垂直である場合、ビームは屈折されない。] 図２ 図３
[0022] 経路長Ｌは、入射ビーム１８の軸に沿った距離Ｓ１およびＳ２、ならびに平板の厚さｄから得られる。]
[0023] 図３によれば、平板２が回転軸４０のまわりに角度εだけ回転された場合、平板２は、平板２内部のビーム１８を入射方向に対して角度γだけ屈折させる。ビーム１８は、平板２を垂線に対して角度ε’で通過し、含まれる経路は次式となる。] 図３
[0024] 平板２からの出口から鏡２４までの部分は、次式から得られる。]
[0025] 式中、ｓは、最初の軸に平行な平板２内部を移動した部分である。]
[0026] 回転後の光路長が、次式から得られる。]
[0027] したがって、これらの２つの具体例の光路長の差は、ΔＬ＝Ｌ’—Ｌ＝ｎＧｌａｓｓ・（Ｄ−ｄ）＋ｄ−ｓとなり、式（１）および（２）を挿入し、屈折の法則ｓｉｎε＝ｎＧｌａｓｓ、ｓｉｎε’により、再整理の結果、次式となる。]
[0028] 十分小さな角度εについては、近似的に次式が適用される。]
[0029] 角度の変化に応じての光路長の変化は、この関係の微分から得られる。]
[0030] したがって、分解能ｘｔｉｃを有する干渉計では、約Δεの角度変化で、]
[0031] のインパルス計数がトリガされる。必要とされるインパルス数が、図１中の項目３２のコントローラ電子機器ユニット内で、必要とされる角度位置から計算されることができ、動きが適切にトリガされることができる。] 図１
[0032] 像変位において達成可能な分解能は、干渉計による経路長測定の分解能により制限され、小さな角度を仮定する上記の公式から得られる。]
[0033] 典型的な干渉計の９．８９ｎｍという分解能に関しては、この分解能は、たとえばエンコーダディスクを用いる角度測定の場合に達成されることができる分解能よりもきわめて高い。]
[0034] ２放射線屈折物体／平行平面板
４複写光学ユニット
６物体
８ 像
１２ ２の角度位置
１４複写ビーム
１６干渉計装置／干渉計ユニット
１８ １６の測定ビーム
２０ １４と１８の間の角度
２２ １８の第１のビーム成分
２４反射面／平面鏡
２６ 干渉計信号
２８ 干渉計電子機器／計数ユニット
３０ ２８からの出力信号／実際値
３２評価電子機器／コントローラ
３４外部目標値生成器
３６目標値信号
３８ ２のための制御電子機器ユニット／回転電子機器ユニット
４０ ２の回転軸
４２ １８の第２のビーム成分
４４ ２の入射面／表面
４６測定装置／位置検出器
４８位置信号
５０波長フィルタ
５２偏光フィルタ
Ｓ１放射線源から、測定ビームまたは光ビーム１８が平行平面板２に入る点までの部分
ｄ 平行平面板２の厚さ
Ｓ２直立の平行平面板２出口点から鏡２４までの部分
ε垂線に対する入射ビームの角度、入射面または表面４４の垂線に対する出るビームの角度に等しい
ε’ 垂線に対する平板２を通過するビームの角度
γ 入射ビーム１８に対する平板２を通過するビームの角度
Ｄ 平行平面板２内部のビームの経路部分
ｓ 平行平面板２内のビーム経路部分の、入射ビーム１８の軸上への投影
Ｓ２’ 傾けられた平行平面板上の出口点から鏡２４までの部分]

权利要求:

請求項1
複写ビームの進路内に配置され、かつ具体的には、使用される放射線に関して周囲の媒体と異なる屈折率を有する平行平板媒体またはガラス板として具体化される、回転可能に配置される放射線屈折物体（２）を用いて、放射方向と垂直な電磁放射線（１４）を使用して転写される像（８）を変位させる方法であって、測定のために使用される別の電磁ビーム（１８）の角度変化により引き起こされる光路長の変化が、平らな反射面（２４）により反射される放射と入射電磁放射線との重ね合わせを評価することにより決定されることで、および放射線屈折物体（２）の表面（４４）上で反射される電磁測定ビーム（１８）の一部（４２）が、電磁放射線（１８）の入射位置に応じて電気信号（４８）を供給する測定装置（４６）に衝突することで、変位を引き起こす放射線屈折物体（２）の回転が測定されることを特徴とする、方法。
請求項2
放射された放射線（２２）と反射された放射線（４２）との重ね合わせの評価が、時間的に一定の重ね合わせパターンの強度を測定することにより行われる（マイケルソン干渉計）、または重ね合わせパターンの強度における時間的変化を測定することにより行われる（ヘテロダイン干渉計）ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
請求項3
放射線屈折物体（２）上で直接反射される放射線（４２）のための測定装置（４６）が、電磁放射線に反応する少なくとも２つの検出器からの強度の違いから位置に依存する電気信号（４８）を作り出すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
請求項4
放射線屈折物体（２）上で直接反射される放射線（４２）のための測定装置（４６）が、電磁放射線に反応する少なくとも１つの検出器から直接、位置に依存する電気信号（４８）を作り出すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
請求項5
測定装置（４６）の位置信号（４８）、ならびに放射線屈折物体（２）の回転および／または位置決めに対応する信号（２６）が、評価電子機器ユニットまたは制御電子機器ユニット（３２）に供給されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
請求項6
複写ビームの経路内に配置され、かつ具体的には、使用される放射に関して周囲の媒体と異なる屈折率を有する平行平面媒体またはガラス板として具体化される、回転可能に配置される放射線屈折物体（２）を用いて、放射方向と垂直な電磁放射線（１４）を使用して転写される像（８）を変位させるための、請求項１から５に記載の方法を実行するための装置であって、測定のために使用される別の電磁ビーム（２）の角度変化により引き起こされる光路長の変化が、平らな反射面（２４）により反射される放射線と入射電磁放射線との重ね合わせを評価することにより決定されることで、および測定装置（４６）が提供されることで、変位を引き起こす放射線屈折物体（２）の回転が測定される干渉計（１６）が提供され、放射線屈折物体（２）の表面（４４）上で反射される電磁測定ビーム（１８）の一部（４２）が測定装置（４６）上に衝突し、測定装置（４６）が、電磁放射線の入射位置に応じて電気信号（４８）を供給することを特徴とする、装置。
請求項7
波長に依存するフィルタ（５０）および／または偏光に依存するフィルタ（５２）が、放射線屈折物体（２）上で直接反射される放射線（４２）のための測定装置（４６）の上流に取り付けられることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
請求項8
直接反射される放射線（４２）のための測定装置（４６）が、電磁放射線に反応する検出器を含み、検出器を用いて、位置に依存する信号（４８）が、強度の違いから作り出されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
請求項9
直接反射される放射線のための測定装置（４６）が、電磁放射線に反応する少なくとも１つの検出器を含み、検出器を用いて、直接、位置に依存する信号（４８）が作り出されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
請求項10
放射線屈折物体（２）の回転軸（４０）が、複写ビーム（１４）および／または測定ビーム（１８）が衝突する放射線屈折物体（２）の表面（４４）を少なくとも近似的に通り抜け、ならびに／あるいは複写ビーム（１４）および／または測定ビーム（１８）が、少なくとも近似的に回転軸（４０）と交差することを特徴とする、請求項６から９のいずれか一項に記載の装置。