(57)【要約】【課題】光近接効果によるＣＤ誤差を低減する。【解決手段】リソグラフィ装置は、基板にパターンを露光する間に、位相調整器の光学素子を横断する光波の位相を調整する位相調整器を含む。実施形態において、光学素子は、リソグラフィ装置の投影系における熱制御可能な光学素子である。使用するとき、パターンは、オフアクシス放射ビームを含む照明モードで照明される。このビームは、多数の１次回折ビームに回折される。あるビームは、パターンの第１の方向に沿った第１のピッチに関係し、別のビームは、パターンの異なる第２の方向に沿った第２のピッチに関係する。第１のピッチに関係する１次回折ビームが光学素子を横断する領域が特性される。パターンの像の像特性は、この１次回折ビームの望ましい光位相を他方の１次回折ビームの光位相に関して計算することにより最適化される。位相調整器は、望ましい光位相を１次回折ビームに適用するよう制御される。【選択図】図９
2010010674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明極から出射し且つ光軸に対して傾斜したオフアクシス放射ビームを含む照明モードを備える放射ビームを調整するよう構成された照明系と、
パターニングデバイスを支持するよう構成された支持体であって、前記パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成可能であり、さらに前記オフアクシス放射ビームを、前記パターンの第１の方向に沿った第１のピッチに関係する第１の１次回折ビームと、前記パターンの異なる第２の方向に沿った第２のピッチに関係する第２の１次回折ビームとに回折可能である、支持体と、
瞳面を有し、前記パターン形成放射ビームを基板の目標部分に投影するよう構成された投影系と、
位相調整器であって、前記瞳面に配置された該位相調整器の光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するよう構成および配置された位相調整器と、
前記パターンおよび前記照明モードを表すデータを取り込み、使用時に前記１次回折ビームが前記瞳面を横断する領域を特定し、前記第２の１次回折ビームの光位相に関して前記１次回折ビームの望ましい光位相を計算することにより、前記パターンの像の像特性を最適化し、前記光学素子の一部に前記領域をマップし、前記望ましい光位相に従って前記光学素子の屈折率を変化させるために、前記一部に熱を印加または前記一部から熱を除去するよう構成および配置された制御部と、
を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記照明モードは、第１および第２ビームを含む四極照明モードであり、前記第１および第２ビームはそれぞれ第１極および隣接した第２極から出射しており、両者は前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記像特性は、前記像における像−フィーチャ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
パターニングデバイスからパターンを基板に転写するステップを含むデバイス製造方法であって、
照明極から出射し且つ光軸に対して傾斜したオフアクシス放射ビームを含む照明モードを有する放射ビームでパターニングデバイスを照明するステップであって、前記パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成し、さらに前記オフアクシス放射ビームを前記パターンの第１の方向に沿った第１のピッチに関係する第１の１次回折ビームと、前記パターンの異なる第２の方向に沿った第２のピッチに関係する第２の１次回折ビームとに回折する、ステップと、
前記パターン形成放射ビームを瞳面を介して前記基板の目標部分に投影するステップと、
前記瞳面に配置された光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するステップであって、
前記パターンおよび前記照明モードを表すデータを取り込むステップと、
前記１次回折ビームが前記瞳面を横断する領域を特定するステップと、
前記第２の１次回折ビームの光位相に関して、前記１次回折ビームの望ましい光位相を計算することにより、前記パターンの像の像特性を最適化するステップと、
前記光学素子の一部に前記領域をマップするステップと、
前記望ましい光位相に従って前記光学素子の屈折率を変化させるために、前記一部に熱を印加または前記一部から熱を除去するステップとを備える、ステップと、
を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項５】
前記照明モードは、第１および第２ビームを含む四極照明モードであり、前記第１および第２ビームはそれぞれ第１極および隣接した第２極から出射しており、両者は前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のデバイス製造方法。
【請求項６】
前記像特性は、前記像における像−フィーチャ形状であることを特徴とする請求項４または５に記載のデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置およびデバイスを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板の目標部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。この場合、マスク、レチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いて、放射ビームの断面に、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンに対応するパターンを付与することができる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば、一つまたは複数のダイの部分からなる）に結像または転写され得る。パターンの転写は、一般的には基板上に設けられた放射線感受性材料（レジスト）の層への結像によりなされる。一般に、単一の基板は、連続してパターン形成される隣接する目標部分のネットワークを有する。既知のリソグラフィ装置には、いわゆるステッパといわゆるスキャナとがある。ステッパでは、各目標部分にパターンの全体を一度に露光することによって、各目標部分が照射される。スキャナでは、所与の方向（「走査」方向）に放射ビームを用いてパターンを走査する一方、この方向と平行にまたは逆平行に基板を同期させて走査することによって、各目標部分が照射される。パターンを基板にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００３】
半導体製造業界においては、更に小さなフィーチャおよびフィーチャの高密度に対する要求が高まっている。リソグラフィにより印刷される最小フィーチャの求められる限界寸法（ＣＤ）は急激に低下しており、上述したようなステッパやスキャナなどの最先端の露光ツールの理論的な解像限界に非常に近くなってきている。解像度の向上および印刷可能なＣＤを最小化することを目的とした従来技術は、露光放射線の波長を低下すること、リソグラフィ装置の投影系の開口数（ＮＡ）を大きくすること、および／または、基板には印刷されないが、コントラストを向上し微細フィーチャをシャープにすることができる回折効果を生じさせるように、パターニングデバイスのパターンにおいて露光ツールの解像限界よりも小さいフィーチャを含むこと、を含んでいる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
所望の印刷パターンが２つの異なる方向に沿った繰り返しであるリソグラフィ印刷工程にこのような従来の解像度向上技術を適用する場合、その繰り返しが２つの対応するピッチが異なるという特徴を有していると、印刷されたフィーチャのサイズ誤差が許容範囲を超える可能性がある。これは、光近接効果として知られる問題が原因の可能性がある。これは、高密度のフィーチャに対する回折パターンと比較して、孤立したフィーチャの回折パターンが元々相違していることに帰因する。高密度のフィーチャは、入れ子になったパターンおよび密集した周期的なフィーチャを含んでいる。光近接効果は、例えば高密度なコンタクトホールまたはラインと、より孤立したコンタクトホールまたはラインとが同時に印刷されるときに、ＣＤの相違を引き起こす。
【０００５】
光近接効果は、照明設定にも依存している。元々、投影系の瞳において円盤状の照明放射強度分布を有する、所謂従来の照明モードが用いられていた。しかしながら、より小さなフィーチャを結像する傾向とともに、プロセス・ウィンドウ、すなわち焦点深度と組み合わせて露光許容範囲（exposure latitude）を改善するために、オフアクシス照明モード（軸外照明モード）が標準になった。しかしながら、光近接効果は、輪帯照明などのオフアクシス照明モードのためにより悪化した。
【０００６】
光近接効果の問題および・または本明細書に記載されていない１つ以上の他の問題を、例えば、多少とも、少なくとも部分的に解決することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によれば、リソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、
照明極から出射し且つ光軸に対して傾斜したオフアクシス放射ビームを含む照明モードを備える放射ビームを調整するよう構成された照明系と、
パターニングデバイスを支持するよう構成された支持体であって、前記パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成可能であり、さらに前記オフアクシス放射ビームを、前記パターンの第１の方向に沿った第１のピッチに関係する第１の１次回折ビームと、前記パターンの異なる第２の方向に沿った第２のピッチに関係する第２の１次回折ビームとに回折可能である、支持体と、
瞳面を有し、前記パターン形成放射ビームを基板の目標部分に投影するよう構成された投影系と、
位相調整器であって、前記瞳面に配置された該位相調整器の光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するよう構成および配置された位相調整器と、
前記パターンおよび前記照明モードを表すデータを取り込み、使用時に前記１次回折ビームが前記瞳面を横断する領域を特定し、前記第２の１次回折ビームの光位相に関して前記１次回折ビームの望ましい光位相を計算することにより、前記パターンの像の像特性を最適化し、前記光学素子の一部に前記領域をマップし、前記望ましい光位相に従って前記光学素子の屈折率を変化させるために、前記一部に熱を印加または前記一部から熱を除去するよう構成および配置された制御部とを備える。
【０００８】
本発明の態様によれば、パーニングデバイスからパターンを基板に転写するステップを含むデバイス製造方法が提供される。この方法は、
照明極から出射し且つ光軸に対して傾斜したオフアクシス放射ビームを含む照明モードを有する放射ビームでパターニングデバイスを照明するステップであって、前記パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成し、さらに前記オフアクシス放射ビームを前記パターンの第１の方向に沿った第１のピッチに関係する第１の１次回折ビームと、前記パターンの異なる第２の方向に沿った第２のピッチに関係する第２の１次回折ビームとに回折する、ステップと、
前記パターン形成放射ビームを瞳面を介して前記基板の目標部分に投影するステップと、
前記瞳面に配置された光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するステップであって、
前記パターンおよび前記照明モードを表すデータを取り込むステップと、
前記１次回折ビームが前記瞳面を横断する領域を特定するステップと、
前記第２の１次回折ビームの光位相に関して、前記１次回折ビームの望ましい光位相を計算することにより、前記パターンの像の像特性を最適化するステップと、
前記光学素子の一部に前記領域をマップするステップと、
前記望ましい光位相に従って前記光学素子の屈折率を変化させるために、前記一部に熱を印加または前記一部から熱を除去するステップとを備える、ステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施の形態は、例示のみを目的として、添付の図面を参照して説明される。図面では、対応する参照番号は、対応する部分を示す。
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】リソグラフィ装置の投影系を横断する電磁波の位相を変化させるよう構成された位相調整器を示す図である。
【図３】位相調整器に含まれる光学素子を示す図である。
【図４】位相調整器に含まれる光学素子の温度制御可能な部分を示す図である。
【図５】四極照明モードを示す図である。
【図６Ａ】パターニングデバイスにより生成されるコンタクトホールのパターンを示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａのパターンのコンタクトホールの望ましい形状と、印刷されたコンタクトホールのシミュレーション形状を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ａのパターンのコンタクトホールの像の相違部分を示す図である。
【図６Ｄ】実施形態において得られる図６Ａのパターンのコンタクトホールの形状の変化を示す図である。
【図７】四極照明モードの１つの照明ビームから発生した回折ビームを示す図である。
【図８】図７の極に隣接する四極照明モードの極から発生した回折ビームを示す図である。
【図９】図７の１つのビームから発生した追加的な回折ビームを示す図である。
【図１０】実施形態において位相変化が与えられた回折ビームにより横断される領域を示す図である。
【図１１Ａ】実施形態に係る光位相変化が与えられていない場合の、図６Ａのパターンのコンタクトホールの２つの像断面における２つの強度分布を示す図である。
【図１１Ｂ】実施形態に係る光位相変化が与えられた場合の、図６Ａのパターンのコンタクトホールの２つの像断面における２つの強度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係るリソグラフィ装置１００を模式的に示す。この装置１００は、以下の要素を含む。
−放射ビームＢ（例えば、２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの波長で動作するエキシマレーザなどにより生成されたＵＶ放射、または、例えば１３．６ｎｍの波長で動作するレーザ発火プラズマ源により生成されたＥＵＶ放射）を調整する照明系（照明器）ＩＬ。
−パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持し、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成された第１位置決め装置ＰＭに接続される支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ。
−基板（例えば、レジストコートされたウェハ）Ｗを保持するための基板テーブル（例えば、ウェハテーブル）ＷＴ。基板テーブルWTは、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするよう構成された第２位置決め装置ＰＷに接続される。
−基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つまたは複数のダイからなる）に、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを投影するよう構成された投影系（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＳ。
【００１２】
照明系は、放射を導き、成形し、または制御するために、屈折光学素子、反射光学素子、磁気光学素子、電磁気光学素子、静電光学素子などの様々なタイプの光学素子、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００１３】
支持構造ＭＴは、パターニングデバイスを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、例えばパターニングデバイスが真空環境に保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスを保持するために、機械的クランプ、バキュームクランプ、またはその他のクランプ技術を使用することができる。支持構造ＭＴは、フレーム状またはテーブル状であってもよく、例えば、必要に応じて固定されていても移動可能でもよい。支持構造ＭＴにより、例えば投影系に対してパターニングデバイスを確実に所望の位置に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であるとみなしてよい。
【００１４】
本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを与え、基板の目標部分にパターンを形成するために使用可能であるデバイスを参照するものとして、広く解釈されるべきである。例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆる補助フィーチャを含む場合には、放射ビームに与えられるパターンが基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応していなくてもよいことに注意されたい。通常、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、目標部分に形成されるデバイス内の特定の機能層と対応している。
【００１５】
パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラム可能なミラーアレイ、プログラム可能なＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィ分野では周知であり、バイナリマスク、交互位相シフト（alternating phase-shift）マスク、ハーフトーン型位相シフト（attenuated phase-shift）マスク、および様々なハイブリッド型マスクタイプなどのマスクタイプがある。プログラム可能なミラーアレイの例では、小型ミラーがそれぞれ個別に傾斜して入射する放射ビームを異なる方向に反射させることが可能な、小型ミラーのマトリックス配列を使用する。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスにより反射された放射ビームにパターンを付与する。
【００１６】
本明細書で使用される「投影系」という用語は、例えば、使用中の露光照射に適した、あるいは液浸の使用または真空の使用といった他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気光学系、電磁気光学系、および静電光学系、またはそれらの任意の組み合わせを含む様々なタイプの投影系を包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影系」と同義であるとみなしてよい。
【００１７】
図示するように、装置１００は透過型（例えば、透過型マスクを使用）である。代替的に、装置は反射型（例えば、上述したタイプのプログラム可能なミラーアレイを使用、または反射型マスクを使用）であってもよい。
【００１８】
リソグラフィ装置１００は、二つの基板テーブルを有するタイプ（デュアルステージ）であっても、より多数の基板テーブル（および／または二つ以上のパターニングデバイステーブル）を有するタイプであってもよい。このような「マルチステージ」の装置では、追加のテーブルを並列して使用してもよいし、または、一以上のテーブルに対して準備ステップを実行する一方、一以上の他のテーブルを露光用として使用してもよい。
【００１９】
リソグラフィ装置１００は、投影系と基板の間の空間を満たすように、例えば水などの比較的屈折率の高い液体により基板の少なくとも一部が覆われるタイプの装置であってもよい。液浸露光用の液体は、例えばマスクと投影系との間などのリソグラフィ装置の他の空間に適用されるものであってもよい。液浸技術は投影系の開口数を増大させる技術として周知である。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されているということを意味するのではなく、露光の際に投影系と基板との間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。
【００２０】
図１に示されるように、照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は別個のものであってもよい。この場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、例えば適切な配向ミラー（directing mirror）および／またはビーム・エキスパンダを備えるビーム伝送系ＢＤを用いて、放射源ＳＯから照明器ＩＬに放射ビームが渡される。他の場合、例えば放射源が水銀灯である場合、放射源はリソグラフィ装置と一体的な部品であってもよい。放射源ＳＯと照明器ＩＬ、必要であればビーム伝送系ＢＤを合わせて、放射系と称してもよい。
【００２１】
照明器ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するよう構成された調節器ＡＤを備えてもよい。一般に、照明器の瞳面における強度分布の外径範囲および／または内径範囲（一般に、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を少なくとも調節することができる。加えて、照明器ＩＬは、インテグレータＩＮおよび集光器ＣＯ等の様々な他の構成要素を通常備えてもよい。照明器は、その断面において所望の均一性および強度分布を有するよう放射ビームを調整するために用いられてもよい。
【００２２】
放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによりパターン形成される。パターニングデバイスＭＡを横切ると、放射ビームＢは投影系ＰＳを通過し、そこでビームが基板Ｗの目標部分Ｃに合焦される。第２位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴを正確に移動して、例えば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの経路に配置することができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示せず）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械的復帰の後にまたは走査中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に配置することができる。一般に、パターニングデバイステーブルＭＴの移動は、位置決め装置ＰＭおよびＰＷの一部を形成する長ストロークモジュール（粗い位置決め）と短ストロークモジュール（微細な位置決め）を用いて達成することができる。これらは、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成する。同じように、基板テーブルＷＴの移動は、長ストロークモジュールおよび短ストロークモジュールを用いて達成することができる。これらは、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成する。ステッパの場合には、スキャナとは対照的に、パターニングデバイステーブルＭＴが短ストロークのアクチュエータにのみ接続されていてもよいし、または固定されていてもよい。パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２とを用いて、パターニングデバイスＭＡと基板Ｗを位置合わせしてもよい。図示されるように、基板アライメントマークは専用の目標部分を占有しているが、これらは目標部分の間のスペースに配置されてもよい（これらはスクライブレーンアライメントマークとして知られる）。同じように、二つ以上のダイがパターニングデバイスＭＡ上に設けられる場合には、パターニングデバイスのアライメントマークはダイの間に配置されてもよい。
【００２３】
図示する装置１００は、以下のモードのうち少なくとも１つで使用することができる。
【００２４】
ステップモードでは、支持構造ＭＴと、基板テーブルＷＴとが本質的に静止状態を保つ一方、放射ビームＢに与えられたパターン全体が目標部分Ｃ上に一度に投影される（つまり、単一の静的露光）。続いて、基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して、異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光領域の最大サイズにより、単一の静的露光で像が与えられる目標部分Ｃのサイズが制限される。
【００２５】
走査モードでは、支持構造ＭＴと基板テーブルＷＴとが同期して走査される一方、放射ビームＢに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）および像反転特性によって決定されてもよい。走査モードでは、露光領域の最大サイズが単一の動的露光における目標部分の（非走査方向における）幅を制限するのに対して、走査移動の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
【００２６】
別のモードでは、支持構造ＭＴは、プログラム可能なパターニングデバイスを基本的に静止状態で保持し続け、基板テーブルＷＴは移動または走査される一方、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される。このモードでは、通常、パルス放射源が採用され、プログラム可能なパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後に、または走査中の連続放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述したようなプログラム可能なミラーアレイのタイプなどのプログラム可能なパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。
【００２７】
上述の使用モードの組み合わせおよび／または変形や、または全く異なる使用モードも利用することができる。
【００２８】
図１の装置の光学的構成は、ケーラー照明を用いている。ケーラー照明では、照明系ＩＬ内の瞳面ＰＰｉは投影系ＰＳの瞳面ＰＰｐと共役である。瞳面ＰＰｐは、パターニングデバイスＭＡが位置している対物面のフーリエ変換面である。従来のように、この装置の照明モードは、照明系の瞳面ＰＰｉにおける放射ビームＢの強度分布を参照することにより説明することができる。投影系ＰＳの瞳面ＰＰｐにおける強度分布は、照明系の瞳面ＰＰｉにおける強度分布と実質的に同じであり、パターニングデバイスＭＡのパターンの回折効果の影響を受けやすい。
【００２９】
投影系ＰＳは、投影系を横切る光学放射ビームの電界の位相を調整するよう構成および配置された位相調整器１１０を備える。図２に模式的に示されるように、位相調整器１１０は、放射ビームＢを実質的に透過する材料の光学素子３１０を備えてもよい。実施形態において、光学素子３１０は、放射ビームＢを反射してもよい。位相調整器１１０は、さらに制御部３４０を備えてもよい。素子３１０を横断する波の光路長は、制御部３４０により供給される信号に応じて調整可能である。光学素子３１０は、例えば、実質的に瞳ＰＰｐ等のフーリエ変換面に配置されてもよい、または配置可能である。その結果、使用中において、光学素子３１０はパターニングデバイスから生じる回折ビームにより横断される。
【００３０】
図３は、より詳細に位相調整器１１０を示している。図３は、光学素子３１０のＺ軸に沿った平面図である。素子３１０を横切る光波の位相の調整は、光学素子３１０の部分３２０に熱を印加することにより、または部分３２０から熱を除去することにより行うことができる。それによって、部分３２０に隣接した材料の屈折率と比較した、素子の材料の屈折率の局所的な変化がもたらされる。熱の印加は、例えばオーミック抵抗を有するワイヤ３３０を介して電流を流すことにより実現することができる。ワイヤ３３０は、素子の部分３２０と、電流をワイヤ３３０に提供するよう構成された制御部３４０とに接触するよう配置されている。
【００３１】
光学素子における複数の隣接部分には、他の部分とは独立して部分を加熱するために、対応する複数のワイヤが設けられてもよい。例えば、図４に模式的に示されるように、隣接部分３２０−１から３２０−４４は、左から右までおよび最上部から最下部まで隣接した列を成して配置されており、番号付けされている。部分３２０−１から３２０−４４の各部分３２０は、対応するように番号付けられたヒーティングワイヤ３３０−１から３３０−４４が設けられている（図４は単に明確にするために部分３２０−４と３２０−３７のみヒーティングワイヤを図示している）。制御部３４０は、各ワイヤに独立して通電できるように構成され且つ配置されている。これにより、素子３１０のＸＹ平面にわたる温度の空間分布に応じて、素子３１０を横切る光波に対して空間的な位相分布を与えることが可能となる。
【００３２】
加えてまたは代えて、光学素子３１０は、冷却液を収容するよう構成されたチャネルを含んでもよい。位相調整器１１０は、冷却液の供給および回収システムを含んでもよい。該システムは、チャネルに接続されており、チャネルを介して制御された温度で冷却液を循環させるよう構成される。ワイヤ３３０と同じように、冷却チャネルは、各部分３２０と関係していてもよい。しかしながら、その代わりに、単一の冷却チャネルが全ての部分３２０のために構成されてもよい。素子３１０の冷却は、素子３１０の部分３２０の加熱と組み合わせて、部分３２０の温度を公称温度の上限および下限までの温度範囲内において調整できるようにしてもよい。公称温度は、例えば、装置１００または投影系ＰＳの光学素子の材料の特定の望ましい動作温度であってよい。
【００３３】
位相調整器１１０の実施形態は、米国特許出願番号第１１／５９３，６４８号から収集することができる。部分３２０の総数は、４４に限られない。その代わりとして、部分３２０の総数は、一般に、温度分布の所望の空間分解能に依存してもよい。例えば、投影系ＰＳの瞳面ＰＰｉにおける透明領域の大きさに対する各部分３２０の領域の比は、１００から１０００の間であってよい。
【００３４】
本発明は、上述の位相調整器１１０の特定の実施形態に限定されないことを留意されたい。このような実施形態は、本明細書において説明のためにのみ示されている。本明細書に含まれている技術に基づくことにより、追加の実施形態は当業者にとって明らかであろう。例えば、代わりとなる位相調整器１１０は、レンズの瞳ＰＰｐの近傍に配置された光学素子３１０の部分３２０を選択的に加熱するよう構成された赤外線レーザ（または複数の赤外線レーザ）を含んでもよい。赤外線放射は、例えば中空光ファイバを用いて光学素子の選択された部分に導かれてもよい。この実施形態の詳細は、特開２００７−３１７８４７号公報から収集することができる。冷却手段を欠く場合、異なる部分３２０の温度は、対応する互いに異なる赤外線放射エネルギー量を対応する異なる部分に供給することにより、互いに異ならせることができる。その場合、公称温度は、例えば互いに異なる温度の平均温度として規定されてもよい。
【００３５】
本実施形態において、パターニングデバイスＭＡにより提供されたパターニングデバイスパターンは、図５に示されるように、従来の四極照明モードを用いて照明される。ビームＢは、第１入射面ＰＩ１において（パターニングデバイスＭＡに対して実質的に垂直な）Ｚ軸に対して角度α１傾斜した第１放射ビームＢ１と、第２入射面ＰＩ２においてパターニングデバイスに対して同様に角度α１傾斜した第２放射ビームＢ２とを含む。第２入射面ＰＩ２は、第１入射面ＰＩ１に対して角度φで配置されている。ビームＢはさらに、それぞれビームＢ１およびビームＢ２と対称に向かい合って配置されたビームＢ１’およびビームＢ２’を含む。本実施形態においては角度φは９０度であるが、この値に限定されない。本実施形態において、面ＰＩ１およびＰＩ２はそれぞれＸ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面であるが、Ｚ軸に関して別の回転配置（rotational orientation）が選択されてもよい。
【００３６】
図６Ａに示されるように、パターン６００は、コンタクトホール６１０の列を含んでいる。この列は、Ｘ方向に揃えられており、各列はピッチＰｘで配置されたコンタクトホール６１０を含んでいる。コンタクトホール６１０は、Ｙ方向にも列状に配置されている。Ｙ方向の列に沿って、コンタクトホール６１０はピッチＰｙで配置されている。ピッチＰｙは、ピッチＰｘよりも大きい。このようなコンタクトホールのパターンは、例えば、２つの露光ステップを含む所謂二重露光リソグラフィ法を用いて高密度なコンタクトホールのパターンを印刷するのに用いられるパターンであってよい。２つの露光ステップは、２つのリソグラフィ印刷工程それぞれの一部である。第１のリソグラフィ印刷工程において、コンタクトホールの第１パターン６００が基板上に形成される。続く第２のリソグラフィ工程において、コンタクトホールの第２パターン６００が基板上に形成される。この第２工程は、コンタクトホールの第２パターン６００をコンタクトホールの第１パターン６００に対して組み合わせた位置に位置付けるよう構成される。このような二重露光法は、米国特許第６，４５５，４３８号明細書から情報を集めることができる。
【００３７】
マスクテーブル上のマスクによるパターニングを採用する現在の装置においては、投影系は、倍率Ｍ（通常＜１）を有するであろう。例えば、従来のリソグラフィ投影系による基板の目標部分へのパターンの結像は、倍率Ｍ＝−０．２５で構成されている。本明細書で説明および示すように、倍率Ｍは１と仮定されており、従って図６Ａのパターンは、リソグラフィにより印刷されるコンタクトホールの所望のパターンの像も表している。しかしながら、本発明の実施形態は、単位倍率（unit magnification）の投影系の使用に限定されるものではない。本実施形態において、１とは異なる実際の倍率を容易に考慮することができる。本明細書および請求項の文脈において、フィーチャのサイズは、フィーチャが通常基板レベルにおいて有するサイズについて言及している。
【００３８】
実際には、パターニングデバイスにおいて具体化されるコンタクトホール６１０の形状は、円形から逸脱していてもよい。例えば、コンタクトホールを表すパターニングデバイスのフィーチャの形状は、光近接効果を補償するように構成されてもよい。一般的に、パターニングデバイスにおける追加的なサイズ偏位（size deviation）は、例えば、パターンの投影および露光の間に発生する誤差を補償するために導入される。このようなオブジェクトパターンのフィーチャのサイズ変更は、以下において、バイアス（biasing）および／または光近接効果補正（「ＯＰＣ」）と称される。このようなバイアスは図６Ａには図示されていない。
【００３９】
ピッチＰｙがピッチＰｘよりも大きくなると、光近接効果に帰因して、印刷パターンは所望のパターン６００から外れる可能性がある。図６Ｂに示すように、光近接効果は、本実施形態において、実質的な円形状ではなく楕円形状を有するコンタクトホール６１０をもたらすであろう。例えば任意のコンタクトホール６１０は、望ましくは円形のエッジ６１１を有する。「円形」は、実質的な円形も意味している。一方、印刷されたコンタクトホール６１０は、楕円形のエッジ６１１’を有する可能性がある。従って、Ｘ方向に沿った印刷されたコンタクトホール６１０のサイズは、Ｙ方向に沿ったコンタクトホールのサイズと異なっている。このようなサイズの違いは、以下、「楕円度（ellipticity）」とも称される。本実施形態において、従来の光近接効果補正を適用可能であるが、その場合は、図６Ｂに示すようなコンタクトホールの楕円度などのＣＤ誤差の残余量が存在すると仮定される。
【００４０】
本実施形態において、ピッチＰｘの値は８０ｎｍであり、ピッチＰｙの値は１６０ｎｍから３２０ｎｍの間である。コンタクトホール６１０の望ましい直径は、４０ｎｍである。パターン６００を印刷するための投影工程は、１．３５のＮＡ、１９３ｎｍの波長を有する放射ビームＢ、および、３０°の方位角（azimuthal angular subtend）を備える極、σｉｎｎｅｒ＝０．７５により規定される内径範囲、およびσｏｕｔｅｒ＝０．８７により規定される外径範囲を有する四極照明モード、を有する投影系ＰＳにより特徴付けられる。
【００４１】
図７に示すように、パターニングデバイスＭＡのパターニングデバイス・パターン６００（図７には図示せず）は、ビームＢ１を０次回折ビーム（ビームＤＢ１０）および１次回折ビーム（ビームＤＢ１１）に回折する。ビームＤＢ１０およびＤＢ１１は、投影系ＰＳにおけるフーリエ変換面、例えば瞳面ＰＰｐを横切る。角度α１は、瞳面ＰＰｐの横断が（Ｚ軸に平行な）光軸ＯＡに対して対称に配置されたそれぞれ向かい合う領域ＡＥ１０およびＡＥ１１で発生するように設定される。領域ＡＥ１０およびＡＥ１１は、光軸ＯＡからそれぞれ等しい距離ｄ１０およびｄ１１（ｄ１０＝ｄ１１）に配置されている。
【００４２】
図８に示すように、パターン６００はさらに、ビームＢ２を０次回折ビーム（ビームＤＢ２０）および１次回折ビーム（ビームＤＢ２１）に回折する。ビームＤＢ２０およびＤＢ２１は、投影系ＰＳのフーリエ変換面、例えば瞳面ＰＰｐを、それぞれ異なる領域ＡＥ２０およびＡＥ２１において横切る。領域ＡＥ１０およびＡＥ１１とは異なり、領域ＡＥ２０およびＡＥ２１は光軸ＯＡに対して非対称に配置されている。領域ＡＥ２０およびＡＥ２１は、光軸ＯＡからそれぞれ異なる距離ｄ２０およびｄ２１に配置されている。Ｂ１およびＢ２から発生した回折ビーム間の違いは、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれに平行な列に配置されたコンタクトホール６１０のピッチＰｘおよびＰｙ間の違いに関係する。特に、短ピッチで配置されたフィーチャと比較して、長ピッチで配置されたフィーチャは、パターニングデバイスの照明ビームの０次回折ビームの方向から離れるよう放射を回折する効果が弱い。
【００４３】
図９に示すように、パターニングデバイスＭＡに入射するビームＢ１から発生する第１の１次回折ビームＤＢ１１に加えて、２つの追加的な回折ビームＤＢ１０（＋１）およびＤＢ１０（−１）がビームＢ１から発生する。第１の１次回折ビームＤＢ１１は、パターン６００の相対的に短いピッチＰｘに関係している。第２の１次回折ビームＤＢ１０（＋１）および第３の１次回折ビームＤＢ１０（−１）は、パターン６００の長ピッチＰｙに関係している。回折ビームＤＢ（＋１）およびＤＢ（−１）は、それぞれ正の１次回折ビームおよび負の１次回折ビームであり、面ＰＩ１に対して向かい合い且つ対称的に傾斜している。面ＰＩ１は、０次回折ビームＤＢ１０および光軸ＯＡを含む仮想面である。ビームＤＢ１０（＋１）およびＤＢ１０（−１）の少なくとも一部は、投影系ＰＳにおけるフーリエ変換面、例えば瞳面ＰＰｐを横切る。図９には示していないが、同じように、回折ビームＤＢ１０（＋１）’およびＤＢ（−１）’がビームＢ１’から発生する。
【００４４】
使用の際に、ビームＤＢ１０（＋１）およびＤＢ１０（−１）は、入射面ＰＩ１に対して向かい合い且つ対称的に配置された領域ＡＥ１０（＋１）およびＡＥ１０（−１）のそれぞれにおいて、瞳面ＰＰｐを横切る。領域ＡＥ（＋１０）およびＡＥ１０（−１）は、瞳面ＰＰｐにおいてそれぞれＸ軸から等しい距離ｄ１０（＋１）およびｄ１０（−１）にある。図９には領域ＡＥ１０（＋１）のみが図示されている。
【００４５】
図５に示すような四極照明の場合、コンタクトホール６１０の像は、４つの構成要素である像（像ｉｍ１、ｉｍ１’、ｉｍ２およびｉｍ２’）の和として表される。４つの像は、照明系の瞳面ＰＰｉにおける四極照明の強度分布の４つの各極およびビームＢ１、Ｂ１’、Ｂ２およびＢ２’から発生する放射によりそれぞれ形成される。図６Ｃは、コンタクトホール６１０の像を示す。この像は、エッジ６１１（このエッジは、例えば一定強度の等高線であってよい）と、エッジ６１１の一部を含む領域６２０および６３０を有する。
【００４６】
４つの像の和の第１像ｉｍ１は、基板Ｗの真上においてビームＤＢ１０、ＤＢ１１、ＤＢ１０（＋１）およびＤＢ１０（−１）が再結合することにより形成される。像ｉｍ１における３つの異なる１次回折ビームのビームＤＢ１０との再結合は、コンタクトホールパターン６００の像のＸ軸に沿ったコントラスト、解像度、および結像忠実度（image fidelity）に主に寄与し、コンタクトホール６１０の部分６２０（Ｙ方向に実質的に平行なコンタクトホール６１０のエッジ６１１の一部を含む）を、コンタクトホール６１０の部分６３０（Ｘ方向に実質的に平行なコンタクトホール６１０のエッジ６１１の一部を含む）よりも良好に解像する。ビームＢ１’から発生する回折ビームは、同様の像ｉｍ１’をもたらす。
【００４７】
図８に示すように、第２像ｉｍ２は、基板の真上においてビームＤＢ２０およびＤＢ２１の再結合することにより形成される。この第２像は、パターン６００の像のＹ方向に沿ったコントラスト、解像度および結像忠実度に主に寄与し、コンタクトホール６１０の部分６３０（Ｘ方向に実質的に平行なコンタクトホール６１０のエッジ６１１の一部を含む）を、コンタクトホール６１０の部分６２０（Ｙ方向に実質的に平行なコンタクトホール６１０のエッジ６１１の一部を含む）よりも良好に解像する。類似の第２像ｉｍ２’は、パターン６００でのビームＢ２’の回折により生成される回折ビームから発生する。
【００４８】
本実施形態において、図６Ｂに示されるような楕円度（ellipticity）に帰因するＣＤ誤差は、コンタクトホール６１０の部分６３０の結像への寄与に影響を与えることにより補償される。この寄与は、第１の１次回折ビームＤＢ１１を第２の１次回折ビームＤＢ１０（＋１）および第３の１次回折ビームＤＢ（−１）と再結合することから生じる。本実施形態において、ビームＤＢ１０（＋１）およびＤＢ１０（−１）に、ビームＤＢ１１に対する光位相の変化が与えられる。さらに、ビームＤＢ１０（＋１）’およびＤＢ１０（−１）’に、ビームＤＢ１１’に対する同様の光位相の変化が与えられる。このような位相変化の影響が図６Ｄに示されている。図６Ｄにおいて、Ｘ，Ｙ軸は、位相シフトが与えられないで印刷されたコンタクトホールのエッジ６１１’に対して中心に合わせられている。そのようなコンタクトホールは、パターンの像においてエッジ６１１’により規定される形状を有する像−フィーチャを表している。位相変化は、Ｘ軸近傍において、エッジ６１１’の向かい合った部分を、Ｘ方向に沿った反対方向にシフトさせる。このシフトは、矢印６１２により示されており、Ｙ軸に対して鏡像対称（mirror symmetric）であり、その結果、コンタクトホールのエッジを望ましくは円形エッジ６１１を生じるように引き伸ばす。
【００４９】
例えば、第１の光位相変化がビームＤＢ１０（＋１）およびＤＢ１０（−１）に与えられてもよく、第２の光位相変化がビームＤＢ１１に与えられてもよい。所望の位相変化をビームＤＢ１０（＋１）およびＤＢ１０（−１）に与えるために、位相調整器１１０が用いられる。まず始めに、パターニングデバイスのデータファイルおよび照明モードの設定データを含むファイルから、パターニングデバイスパターン６００および照明モードを表すデータが制御部３４０により読み出される。次に、投影系の瞳面ＰＰｐにおける強度分布が、パターンを含むデータおよび照明データに基づいて予測される。領域ＡＥ１０（＋１）およびＡＥ１１は、ビームＤＢ１０（＋１）、ＤＢ１０（−１）およびＤＢ１１が位相調整期１１０の光学素子３１０を横切る場所で特定される。例えばフィーチャのＣＤ誤差を最小化するといったリソグラフィプロセスの最適化は、制御部３４０により実行される。最適化に用いられる最適化変数は、上述の第１および第２の光位相変化を含む。望ましい第１および第２の光位相が計算され、記憶される。特定された領域ＡＥ１０（＋１）、ＡＥ１０（−１）およびＡＥ１１は、光学素子３１０の部分３２０上にマップされ、各ビームＤＢ１０（＋１）、ＤＢ１０（−１）およびＤＢ１１により実質的に横断された部分３２０が特定され、対応するヒーティングワイヤおよび／または冷却チャネルに関連するそれらのアドレスが記憶される。一実施形態において、領域ＡＥ１０（＋１）は、図１０に示されるように、部分３２０−８および３２０−１４に対応すると考えられる。図１０にさらに示されるように、領域ＡＥ１０（−１）は、部分３２０−３５および３２０−４１に対応すると考えられ、領域ＡＥ２１は、部分３２０−１７および３２０−２４に対応すると考えられる。ＤＢ１０（＋１）’、ＤＢ１０（−１）’およびＤＢ１１’に関しても、同様の判定をすることができる。
【００５０】
本実施形態において、ビームＤＢ１０（＋１）、ＤＢ１０（−１）に対する望ましい第１の位相変化は、２πの９０／１９３であり、ビームＤＢ１１に対する望ましい位相変化は、大きさは等しいが、第１の位相変化と比較して符号は逆である。制御部は、この望ましい位相変化を、部分３２０−８、３２０−１４、３２０−３５および３２０−４１に対する望ましい第１の温度と、部分３２０−１７および３２０−２４に対する望ましい第２の温度とにそれぞれ変換する。第１の温度と第２の温度は、その他の部分３２０−１から３２０−４４のいずれかに対する望ましい公称温度から逆向きの温度間隔である。次に、制御部は、対応する電流を決定し、ヒーティングワイヤに印加する（および／または冷却液温度をチャネルに供給する）。同様にして、望ましい位相変化がビームＢ１’から発生するビームＤＢ１０（＋１）’、ＤＢ１０（−１）およびＤＢ１１’に与えられる。
【００５１】
上述したように、本発明は位相調整期１１０の特定の実施形態に限定されない。代わりとなる位相調整期１１０は、レンズの瞳ＰＰｐの近傍に配置された光学素子３１０の部分３２０を選択的に加熱するよう構成された赤外線レーザ（または複数の赤外線レーザ）を含んでもよい。
【００５２】
本実施形態は、コンタクトホールの形状を引き伸ばすことに限定されない。コンタクトホールに代えて、フィーチャはラインセグメントまたはビームＢ１およびＢ１’を生じる極をつなぐラインに垂直なエッジ部を有する任意形状のフィーチャであってもよい。また、本実施形態は、フィーチャを引き伸ばすことに限定されない。位相変化の符号を反転させることにより、フィーチャのサイズの縮小も同様に実現できる。
【００５３】
シミュレーションは、上述したような第１および第２の位相変化の適用が、コンタクトホールの像６１０に対する楕円度の低下をもたらすことができることを示している。
【００５４】
図１１Ａは、本実施形態に係るＣＤ誤差の補償を行わない場合の、コンタクトホール６１０の像の強度分布を示す。縦軸に沿って強度が任意単位でプロットされている。曲線１は、ＸＺ平面における強度分布を表しており、曲線２は、ＹＺ平面における強度分布を表している。ＸＺ平面における曲線の幅が４２ｎｍである強度レベルにおいて、ＹＺ平面における曲線の幅は９１ｎｍである。この強度レベルは、レジスト閾値強度（resist threshold intensity）を表しているので、コンタクトホールの楕円度は約５０ｎｍである。コンタクトホールの楕円度は、Ｙ軸に沿った印刷されたＣＤとＸ軸に沿った印刷されたＣＤとの間の差として表される。
【００５５】
図１１Ｂは、本実施形態に係るＣＤ誤差の補償を行った場合の、コンタクトホール６１０の像の強度分布を示す。縦軸沿って強度が任意単位でプロットされている。図１０Ａのように、曲線１および曲線２は、それぞれＸＺ平面、ＹＺ平面における強度分布を表している。ＸＺ平面における曲線の幅が４１ｎｍである強度レベルにおいて、ＹＺ平面における曲線の幅は５２ｎｍである。この強度レベルも先と同様に、レジスト閾値強度を表しているので、シミュレーションは、コンタクトホール６１０の楕円度（同様の定義を使用）は、５０ｎｍから約１１ｎｍに減少することを示している。
【００５６】
ＩＣ製造時におけるリソグラフィ装置の使用について本文で特定した言及がなされるかもしれないが、本明細書で述べるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気領域メモリ用の誘導および検出パターン（guidance and detection pattern）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の応用形態も有していることを理解すべきである。当業者は、このような代替的な応用形態の文脈において、「ウェハ」または「ダイ」という用語のあらゆる使用が、より一般的な用語である「基板」または「目標部分」とそれぞれ同義であるとみなしうることを認められよう。本明細書で参照される基板を、例えばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し露光されたレジストを現像する工具）または計測工具または検査工具で、露光の前後に処理することができる。可能であれば、本明細書の開示をこれらのおよび他の基板処理工具に適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを作製するために基板を二回以上処理してもよく、したがって、本明細書で使用される基板という用語は、複数回処理された層を既に有している基板のことも指す場合がある。
【００５７】
本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、あらゆるタイプの電磁放射を包含しており、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含む。
【００５８】
文脈が許す場合、「レンズ」という用語は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気光学素子、電磁気光学素子、静電気光学素子を含む様々なタイプの光学素子のいずれか１つまたは組み合わせを参照してもよい。
【００５９】
本発明の具体的な実施形態を上述したが、本発明は説明したのとは別の方法で実行されてもよいことを理解されたい。例えば、本発明は、上述の方法を記載したコンピュータ読取可能な指示の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはこのようなコンピュータプログラムを格納したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形をとってもよい。
【００６０】
上述の記載は、説明を意図しており、限定するものではない。従って、下記の請求項の精神から逸脱することなしに、上述の本発明に対して修正が施されてもよいことは当業者には明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【外国語明細書】
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