(57)【要約】【課題】入射する放射ビームを出力面上により均一に再分布させることが可能な回折光学素子、リソグラフィ装置及び半導体デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】回折光学素子、回折光学素子を含むリソグラフィ装置、及び半導体デバイス製造方法が、放射ビームを出力面上に回折させる。回折光学素子は、入射する放射ビームの断面強度分布を所望の強度分布に調整する位相構造を各々含む複数の単位格子を有する。回折光学素子の単位格子は隣接して配置され、互いに関して鏡像又は反転像をなす対応する位相構造を有する。【選択図】  図７
2010045360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一断面強度分布を有する放射ビームを出力面上に回折させる光学素子であって、前記第一断面分布が、前記出力面で第二空間強度分布に空間再分布され、前記光学素子が、
前記放射ビームの第一部分を前記第二空間強度分布に回折させるように構成された第一単位格子と、
前記放射ビームの第二部分を前記第二空間強度分布に回折させるように構成された第二単位格子とを備え、
前記第一単位格子及び前記第二単位格子が、第一軸をはさんで両側に隣接して配置され、
前記第一単位格子が、第一位相構造を有し、前記第二単位格子が第二位相構造を有し、
前記第二位相構造が、前記第一位相構造の前記第一軸に関する鏡像である光学素子。
【請求項２】
前記第一位相構造及び前記第二位相構造の１つ又はそれ以上が、コンピュータ合成ホログラムである、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記放射ビームの第三部分を前記第二空間強度分布に回折させるように構成された第三単位格子をさらに備え、
前記第一及び第三単位格子が、第二軸をはさんで両側に隣接して配置され、前記第二軸が、前記第一軸に対して直交し、
前記第三単位格子の位相構造が、前記第一位相構造の前記第二軸に関する鏡像である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第三位相構造が、コンピュータ合成ホログラムである、請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記放射ビームの第四部分を前記第二空間強度分布に回折させるように構成された第四単位格子をさらに備え、
前記第二及び第四単位格子が、前記第二軸をはさんで両側に隣接して配置され、
前記第三及び第四単位格子が、前記第一軸をはさんで両側に隣接して配置され、
前記第四単位格子の位相構造が、前記第二位相構造の反転像である、請求項３に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第四単位格子の前記位相構造が、コンピュータ合成ホログラムである、請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第一、第二、第三及び第四単位格子が、第一複合位相構造を有する第一複合単位格子を形成する、請求項５に記載の光学素子。
【請求項８】
それぞれ第一、第二、第三及び第四単位格子を有する１つ又は複数の追加の複合単位格子をさらに備え、
前記追加の複合単位格子の各々の複合位相構造が、前記第一複合位相構造と実質的に同一であり、
前記第一複合単位格子及び前記追加の複合単位格子の各々が、アレイ内に配置される、請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記第二空間分布が、１つ又は複数の軸に関して対称である、請求項１に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記第二空間分布が、２つの軸に関して対称である、請求項９に記載の光学素子。
【請求項１１】
照明システムからの放射ビームにパターンを付与するように構成されたパターンデバイスを支持するように構成された支持構造と、
基板を支持するように構成された基板支持体に向けてパターン付ビームを投影するように構成された投影システムと、
第一断面強度分布を有する放射ビームを出力面上に回折させる光学素子であって、前記第一断面強度分布が、前記出力面で第二空間強度分布に空間再分布される光学素子とを備え、前記光学素子が、
前記放射ビームの第一部分を前記第二空間強度分布に回折させるように構成された第一単位格子と、
前記放射ビームの第二部分を前記第二空間強度分布に回折させるように構成された第二単位格子とを備え、
前記第一単位格子及び前記第二単位格子が、第一軸をはさんで両側に隣接して配置され、
前記第一単位格子が、第一位相構造を有し、前記第二単位格子が、第二位相構造を有し、
前記第二位相構造が、前記第一位相構造の前記第一軸に関する鏡像であるリソグラフィ装置。
【請求項１２】
前記第一位相構造及び前記第二位相構造の１つ又はそれ以上が、コンピュータ合成ホログラムである、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３】
前記放射ビームの一部を前記第二空間強度分布に回折させるように構成された第三単位格子をさらに備え、
前記第一及び第三単位格子が、第二軸をはさんで両側に隣接して配置され、前記第二軸が、前記第一軸に対して直交し、
前記第三単位格子の位相構造が、前記第一位相構造の前記第二軸に関する鏡像である、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１４】
前記第三位相構造が、コンピュータ合成ホログラムである、請求項１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１５】
前記放射ビームの第四部分を前記第二空間強度分布に回折させるように構成された第四単位格子をさらに備え、
前記第二及び第四単位格子が、前記第二軸をはさんで両側に隣接して配置され、
前記第三及び第四単位格子が、前記第一軸をはさんで両側に隣接して配置され、
前記第四単位格子の位相構造が、前記第二位相構造の反転像である、請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１６】
前記第四単位格子の前記位相構造が、コンピュータ合成ホログラムである、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１７】
前記第一、第二、第三及び第四単位格子が、第一複合位相構造を有する第一複合単位格子を形成する、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１８】
それぞれ第一、第二、第三及び第四単位格子を有する１つ又は複数の追加の複合単位格子をさらに備え、
前記追加の複合単位格子の各々の複合位相構造が、前記第一複合位相構造と実質的に同一であり、
前記第一複合単位格子及び前記追加の複合単位格子の各々が、アレイ内に配置される、請求項１７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１９】
前記第二空間分布が、１つ又は複数の軸に関して対称である、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２０】
前記第二空間分布が、２つの軸に関して対称である、請求項１９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項２１】
基板の少なくとも一部に放射感応性材料の層をコーティングするステップと、
第一強度分布を有する放射ビームを生成するステップと、
前記生成された放射ビームの前記第一強度分布を修正して第二強度分布を有する調節された放射ビームを形成するステップであって、
第一位相構造を有する第一単位格子を用いて前記放射ビームの第一部分を前記第二強度分布に回折させるステップと、
第二位相構造を有する第二単位格子を用いて前記放射ビームの第二部分を前記第二強度分布に回折させるステップであって、前記第一単位格子及び前記第二単位格子が第一軸をはさんで両側に隣接して配置され、前記第二位相構造が、前記第一位相構造の前記第一軸に関する鏡像であるステップとを含む修正ステップと、
調節された放射ビームにパターンを付与するステップと、
パターン付放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影するステップと、
を含む半導体デバイス製造方法。
【請求項２２】
第一断面強度分布を有する入射する放射ビームを出力面上に回折させる回折光学素子であって、前記第一断面強度分布が、前記出力面で第二空間強度分布に空間再分布され、
前記回折光学素子が、前記入射する放射ビームの一部を前記第二空間強度分布に回折させる第一及び第二位相構造をそれぞれ有する第一及び第二単位格子を少なくとも備え、
前記第一及び第二単位格子が、第一軸をはさんで両側に隣接して配置され、
前記第二位相構造が、前記第一軸に関して対称な第一位相構造に対応する回折光学素子。
【請求項２３】
前記入射する放射ビームの一部を前記第二空間強度分布に回折させる第三位相構造を有する第三単位格子を備え、
前記第一及び第三単位格子が、前記第一軸に直交する第二軸をはさんで両側に隣接して配置され、
前記第三位相構造が、前記第二軸に関して対称な第一位相構造に対応する、請求項２２に記載の回折光学素子。
【請求項２４】
前記入射する放射ビームの一部を前記第二空間強度分布に回折させる第四位相構造を有する第四単位格子を備え、
前記第四単位格子が、それぞれ前記第二及び第一軸に沿って前記第二及び第三単位格子に隣接して配置され、
前記第三位相構造が、第一位相構造の反転像に対応する、請求項２２又は２３に記載の回折光学素子。
【請求項２５】
前記第一、第二、第三及び第四単位格子が、第一位相構造成分を有する第一単位格子成分を形成し、前記回折光学素子が、同一の第一位相構造成分を有する別の単位格子成分を含み、
前記第一及び別の単位格子成分が、アレイ内に隣接して配置される、請求項２４に記載の回折光学素子。
【請求項２６】
前記第二空間分布が、少なくとも１つの軸に関して対称である、請求項２２から２６のいずれか一項に記載の回折光学素子。
【請求項２７】
前記第二空間分布が、２つの軸に関して対称である、請求項２２から２６のいずれか一項に記載の回折光学素子。
【請求項２８】
前記位相構造が、コンピュータ合成ホログラムである、請求項２２から２７のいずれか一項に記載の回折光学素子。
【請求項２９】
前記請求項のいずれか一項に記載の回折光学素子を備えるリソグラフィ装置。
【請求項３０】
少なくとも部分的に放射感応性材料の層に覆われた基板を提供するステップと、
第一強度分布を有する放射ビームを生成するステップと、
回折光学素子を用いて前記第一強度分布を第二強度分布に修正して調節された放射ビームを形成するステップであって、
前記回折光学素子が、第一強度分布を有する第一単位格子を用いて前記放射ビームの第一部分を前記第二強度分布に回折させ、
前記回折光学素子が、第二位相構造を有する第二単位格子を用いて前記放射ビームの第二部分を前記第二強度分布に回折させ、
前記第一及び第二単位格子が、第一軸をはさんで両側に隣接して配置され、前記第二位相構造が、前記第一軸に関して対称な第一位相構造に対応するステップと、
前記調節された放射ビームにパターンを付与するステップと、
前記パターン付放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影するステップと、
を含む半導体デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、リソグラフィ装置で使用する回折光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる互いに近接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナを含む。
【０００３】
[0003]  マスクパターンが照明される角度を適切に選択することでマスクパターンの像を改良しプロセスウィンドウを拡張することができることがリソグラフィ技術分野では周知である。例えば、ケーラー照明装置を有する装置では、マスクを照明する光の角分布は、第二光源と考えられる対応する照明システムの瞳面内の強度分布によって決定される。照明モードは、瞳面内の強度分布の形状に言及することで一般に記述される。従来の照明、すなわち、ゼロから一定の最大角までのすべての角度の均一な照明は、均一なディスク状の瞳面内の強度分布を必要とする。他の一般に使用される強度分布は、ｉ）瞳面内の強度分布が円環である円環状照明、ｉｉ）瞳面内に２つの極がある双極照明、及びｉｉｉ）瞳面内に４つの極がある四極照明を含む。
【０００４】
[0004]  これらの照明方式を実施するための様々な方法が提案されている。例えば、ズームアキシコン、すなわち、ズームレンズとアキシコンの組み合わせを用いて制御可能な内側及び外側半径（σｉｎｎｅｒ及びσｏｕｔｅｒ）を備えた従来の照明又は円環状照明を形成することができる。さらに、空間フィルタを用いて双極及び四極タイプの照明モードを実施することができる。空間フィルタは、極を配置したい場所にアパーチャを備えた不透明なプレートである。しかし、結果としての光の損失は装置のスループットを低減し、従って、その所有コストを増大させるため、空間フィルタの使用は望ましくない。
【０００５】
[0005]  従って、回折光学素子又は屈折光学素子などの光学素子を使用して瞳面内に所望の強度分布を形成することが提案されている。例えば、回折光学素子（ＤＯＥ）を用いて四極タイプなどの多極照明モードを生成することができる。そのような回折光学素子は、入射する放射ビームを回折させるフレネルレンズセグメントを含むことができる。別の回折光学素子では、フレネルレンズセグメントをコンピュータ合成ホログラムに置き換えることで入射する放射ビームの回折が達成される。そのようなコンピュータ合成ホログラムは、不規則なパターンの回折縞で構成される。回折光学素子は、石英又はＣａＦ２基板の表面異なる部分に回折縞をエッチングすることでも製作することができる。
【０００６】
[0006]  通常、そのような回折光学素子は複数の単位格子を含み、各々の単位格子は同じ不規則なパターンの回折縞を有する。そのような回折光学素子では、単位格子の各々は、入射する放射ビームの一部を必要な照明モードに回折させる。複数の単位格子を有する回折光学素子の利点は、回折光学素子のフルサイズと比較して単位格子が小さいために必要な不規則なパターンの回折縞の計算がより簡単で高速であるという点である。しかし、そのような回折光学素子を使用することの欠点は、照明モードでの放射の強度分布の均一性が特定のＩＣを製造するには低すぎる場合があるという点である。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]  上記のことから、入射する放射ビームを出力面上により均一に再分布させることが可能な回折光学素子が必要である。
【０００８】
[0008]  ある実施形態では、光学素子は、第一断面強度分布を有する放射ビームを出力面上に回折させて、第一断面強度分布を出力面で第二空間強度分布に空間再分布する。光学素子は、放射ビームの第一部分を第二空間強度分布に回折させるように構成された第一単位格子と、放射ビームの第二部分を第二空間強度分布に回折させるように構成された第二単位格子とを含む。第一単位格子及び第二単位格子は、第一軸をはさんで両側に隣接して配置されている。第一単位格子は第一位相構造を有し、第二単位格子は第二位相構造を有し、第二位相構造は第一位相構造の第一軸に関する鏡像である。
【０００９】
[0009]  別の実施形態では、リソグラフィ装置は、照明システムからの放射ビームにパターンを付与するように構成されたパターンデバイスを支持するように構成された支持構造と、基板を支持するように構成された基板支持体に向けてパターン付ビームを投影するように構成された投影システムとを含む。また、リソグラフィ装置は、第一断面強度分布を有する放射ビームを出力面上に回折させて、第一断面強度分布を出力面で第二空間強度分布に空間再分布する光学素子を含む。光学素子は、放射ビームの第一部分を第二空間強度分布に回折させるように構成された第一単位格子と、放射ビームの第二部分を第二空間強度分布に回折させるように構成された第二単位格子とを含む。第一単位格子及び第二単位格子は、第一軸をはさんで両側に隣接して配置されている。第一単位格子は第一位相構造を有し、第二単位格子は第二位相構造を有し、第二位相構造は第一位相構造の第一軸に関する鏡像である。
【００１０】
[0010]  別の実施形態では、半導体デバイス製造方法が、基板の少なくとも一部に放射感応性材料の層をコーティングする。第一強度分布を有する放射ビームが生成される。生成された放射ビームの第一強度分布は、修正されて第二強度分布を有する調節された放射ビームを形成する。この修正ステップは、第一位相構造を有する第一単位格子を用いて放射ビームの第一部分を第二強度分布に回折させるステップと、第二位相構造を有する第二単位格子を用いて放射ビームの第二部分を第二強度分布に回折させるステップとを含む。第二格子は、第一軸に隣接し、その対向側面に配置され、第二位相構造は第一位相構造の第一軸に関する鏡像である。調節された放射ビームにパターンが付与され、基板のターゲット部分に投影される。
【００１１】
[0011]  本発明の別の特徴及び利点ならびに本発明の様々な実施形態の構造及び作用を添付の図面を参照しながら以下に詳述する。本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されるものではないことに留意されたい。そのような実施形態は、本明細書にもっぱら例示的目的で記載されている。本明細書に含まれる教示に基づいて、当業者はさらなる実施形態を容易に思い付くであろう。
【００１２】
[0012]  本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付の図面は本発明を例示し、説明と共に、さらに本発明の原理を説明し当業者が本発明を実施ならびに使用することができるようにする役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】[0013]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置の概略図である。
【図２】[0014]本発明のある実施形態による放射ビームを出力面上に回折させる例示的な回折光学素子の概略図である。
【図３】[0015]位相構造を有する例示的な回折光学素子の概略図である。
【図４】[0016]出力面内の例示的な強度分布の概略図である。
【図５】[0017]回折光学素子の例示的な単位格子の概略図である。
【図６】[0018]複数の単位格子を含む既存の回折光学素子の概略図である。
【図７】[0019]本発明のある実施形態による複数の単位格子を含む例示的な回折光学素子の概略図である。
【図８】[0020]回折光学素子の単位格子の例示的な位相構造の概略図である。
【図９】[0021]既存の回折光学素子の位相構造の概略図である。
【図１０】[0022]本発明のある実施形態による例示的な回折光学素子の位相構造の概略図である。
【図１１】[0023]本発明のある実施形態による複数の単位格子を含む例示的な回折光学素子の概略図である。
【図１２ａ】[0024]回折光学素子の出力面内の所望の強度分布の概略図である。
【図１２ｂ】[0025]既存の回折光学素子の出力面内の強度分布の概略図である。
【図１２ｃ】[0026]本発明のある実施形態による例示的な回折光学素子の出力面内の強度分布の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0027]  本発明は、放射ビームを出力面上に回折させる回折光学素子、回折光学素子を含むリソグラフィ装置、及び半導体デバイス製造方法に関する。本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ又は複数の実施形態を開示する。開示された実施形態は本発明の例示にすぎない。本発明の範囲は開示された実施形態に限定されない。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００１５】
[0028]  本明細書に記載する実施形態と「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などの表記は、記載された実施形態が特定の特徴、構造又は特性を含むが、すべての実施形態が特定の特徴、構造又は特性を含むというわけではない。さらに、そのような字句は必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。また、特定の特徴、構造又は特性がある実施形態に関連して記載されている場合には、明示的に記載されているか否かを問わず、当業者はそのような特徴、構造又は特性を他の実施形態に関連して実施することができることを理解されたい。
【００１６】
[0029]  本発明の各実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの任意の組み合わせで実施することができる。本発明の各実施形態は、また、１つ又は複数のプロセッサから読み出して実行することができる機械読み取り可能な媒体上に記憶された命令として実施することができる。機械読み取り可能な媒体は、機械（例えば、コンピュータ装置）から読み出し可能な形式で情報を記憶又は伝達する任意の機構を含むことができる。例えば、機械読み取り可能な媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ），ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音響又は他の形式の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、ディジタル信号など）、及びその他を含むことができる。さらに、一定の動作を実行する要素として、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令を本明細書に記載してもよい。しかし、そのような説明は単に便宜を考えてのことであり、そのような動作は、実際にはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行するコンピュータ装置、プロセッサ、コントローラ、又は他のデバイスによって実行される。
【００１７】
[0030]  図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射、ＤＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成され、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に構成された第一ポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、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に構成された第二ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、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基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
【００１８】
[0031]  照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００１９】
[0032]  支持構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。該支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。本明細書において「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
【００２０】
[0033]  本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【００２１】
[0034]  パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。
【００２２】
[0035]  本明細書において使用する「投影システム」という用語は、使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして、広義に解釈されるべきである。
【００２３】
[0036]  リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のパターニングデバイステーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００２４】
[0037]  リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって覆われて、投影システムと基板との間の空間を満たすタイプであってもよい。投影システムの開口数を増加させる液浸技法は、当技術分野では周知である。
【００２５】
[0038]  図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
【００２６】
[0039]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するアジャスタＡＤを含む。アジャスタは、イルミネータＩＬの瞳面内の放射ビームの強度分布を調整する少なくとも１つの回折光学素子（ＤＯＥ）を含む。さらに、アジャスタは、ズームアキシコンなどの放射ビームの強度分布を調整する別の光学素子を含むことができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及び集光器ＣＯなどの他の様々なコンポーネントを含むことができる。イルミネータは、放射ビームを調節してその断面に所望の均一性及び強度分布を有する調節されたビームを生成するために使用することができる。
【００２７】
[0040]  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ってパターンが与えられる。放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、投影システムＰＳを通過し、これは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する。第二ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一ポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、又はスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造ＭＴの移動は、第一ポジショナＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二ポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブラインアラインメントマークとして知られる）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２８】
[0041]  図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
[0042]  １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[0043]  ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
[0044]  ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
【００２９】
[0045]  上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
【００３０】
[0046]  図２は、本発明のある実施形態による例示的な回折光学素子１の概略図を示す。図２で、回折光学素子１は、入射する放射ビーム４を出力面２上に回折させる。ある実施形態では、出力面２は、図１に関して説明したように、リソグラフィ装置のイルミネータの瞳面であってもよい。ある実施形態では、回折光学素子１は、石英、ＣａＦ２又は波長がほぼ１９３ｎｍ、２４８ｎｍ又は３６５ｎｍの放射を十分に通過させる他の任意の材料で構成できる。図３に概略を示すように、回折光学素子は、入射する放射ビームの第一強度分布を出力面２上の第二強度分布に変換する位相構造６を有する。
【００３１】
[0047]  ある実施形態では、位相構造はコンピュータ合成ホログラム（ＣＧＨ）を含む。ＣＧＨは、所望のホログラムパターンを計算し、そのパターン又は再構築された波頭から必要な特定のホログラムに数学的に逆に演算することで作り出すことができる。当業者には明らかなように、ＣＧＨは一般に本来表面レリーフであり、ＣＧＨはホトリソグラフィ、エッチング、電子ビームライティング、又は他の任意の技法を用いて形成することができる。例えば、電子ビーム技術によって光学フィルムの解像度に近い解像度と、はるかに粗い振幅及び位相量子化レベルとを有するＣＧＨを形成することができる。さらに、ホトリソグラフィ手順はマルチレベルホログラムを提供できるが、層の数が増えるとそれぞれの層の間のアラインメントエラーが増加する。
【００３２】
[0048]  第二強度分布は、少なくとも１つの軸について対称な任意の分布であってもよい。図４は、ｘ軸及びｙ軸上に等距離に位置する４つの極を有する出力面２の強度分布７の概略図を示す。照明モードとも呼ばれる他の可能な強度分布は、双極、円環状、従来の、及び少なくとも１つの軸について対称な他の任意の照明モードを含む。
【００３３】
[0049]  図５は、回折光学素子の例示的な単位格子１ａの概略図を示す。図５で、単位格子１の位相構造は、もっぱら例示的目的で「Ｆ」という文字で表される。図６は、図５の単位格子１ａのような複数の単位格子を含む既存の回折光学素子８の概略図を示す。図６で、回折光学素子８は単一の光学材料から構成され、アレイ内に隣接して配置された同一の単位格子１ａを含む。単位格子１ａは、第一軸９及び第二軸１０に沿って互いに接触している。通常、そのような既存の回折光学素子は、約５０ｍｍ×３０ｍｍの底面積を有し、約１ｍｍ×１ｍｍから約３ｍｍ×３ｍｍの範囲の底面積を有する単位格子を含む。動作時に、ｚ軸（図示せず）に沿って放射ビームが回折光学素子８に入射する。単位格子１ａの各々は、入射する放射ビームの一部を必要な照明モードに回折させる。単位格子１ａの位相構造は、通常、単位格子全体で非対称のパターンを有する。位相構造が非対称であることで単位格子の位相構造が隣接して配置された軸９及び１０での不連続性が生まれる。境界９及び１０での不連続性によって回折効率が失われ、回折光学素子８によって不要なゼロ次放射が伝達される。
【００３４】
[0050]  図７は、本発明のある実施形態による複数の単位格子を含む例示的な回折光学素子１１の概略図を示す。図７で、回折光学素子１１は、それぞれアレイ内に隣接して配置された単位格子１ｂ、１ｃ、１ｄ、及び１ｅを含む。単位格子は、第一軸９及び第二軸１０に沿って互いに接触している。第一単位格子１ｂの位相構造は、単位格子内の「Ｆ」という文字に示されるように、図５に示す例示的な単位格子１ａの位相構造と類似である。
【００３５】
[0051]  図７で、第二単位格子１ｃは、第一単位格子１ｂと第二単位格子１ｃが軸９をはさんで両側に隣接して配置されるように、第一単位格子１ｂに隣接して配置されている。さらに、単位格子１ｃの位相構造は、第一単位格子１ｂの位相構造の軸９に関する鏡像である。そのような構成は、軸９に関して対称な文字「Ｆ」によって図７に示されている。第二単位格子１ｃの位相構造の対称性と第一及び第二単位格子１ｂ及び１ｃの軸９に沿った隣接した配置によって、第一単位格子１ｂの位相構造は不連続になることなく第二単位格子１ｃの位相構造に推移する。
【００３６】
[0052]  さらに、第三単位格子１ｄは、第一単位格子１ｂと第三単位格子１ｄが軸１０をはさんで両側に隣接して配置されるように、第一単位格子１ｂに隣接して配置されている。第三単位格子１ｄの位相構造は、軸１０に関して対称な文字「Ｆ」によって図７に示されているような、第一単位格子１ｂの位相構造の軸１０に関する鏡像である。第三単位格子１ｄの位相構造の対称性と第一及び第三単位格子１ｂ及び１ｄの軸１０に沿った隣接した配置によって、第一単位格子１ｂの位相構造は不連続になることなく第三単位格子１ｄの位相構造に推移する。
【００３７】
[0053]  第四単位格子１ｅは、第二及び第三単位格子１ｃ及び１ｄのそれぞれ隣りに配置されている。第四単位格子１ｅの位相構造は、図７に文字「Ｆ」の反転像で示すように、第一単位格子１ｂの位相構造の反転像である。さらに、第四単位格子１ｅの反転した位相構造は、軸９に関して対称の第三単位格子１ｄの位相構造に対応する。また、第四単位格子１ｅの反転した位相構造は、軸１０に関して対称の第二単位格子１ｂの位相構造に対応する。第四単位格子１ｅは、それぞれ軸９及び１０に沿って第二及び第三単位格子１ｃ及び１ｄに隣接して配置されているので、第二及び第三単位格子１ｃ及び１ｄの位相構造は不連続になることなく第四単位格子１ｅの位相構造に推移する。
【００３８】
[0054]  上記のように、単位格子１ａ及び１ｂによって生成される放射ビームの出力面２上の強度分布は、少なくとも１つの軸に関して対称である。第二及び第三単位格子１ｃ及び１ｄの位相構造は、第一単位格子１ｂの位相構造の鏡像に対応するため、第二及び第三単位格子１ｃ及び１ｄによってそれぞれ生成される放射ビームの出力面２上の強度分布は、第一単位格子１ｂによって生成される放射ビームの出力面２上の強度分布と類似である。さらに、第四単位格子１ｅの位相構造は、第一単位格子１ｂの位相構造の反転像に対応するため、第四単位格子１ｅによって生成される放射ビームの出力面２上の強度分布は、第一単位格子１ｂによって生成される放射ビームの出力面２上の強度分布と類似である。従って、出力面上の全体の強度分布は、図６の既存の回折光学素子８によって生成される強度分布と類似である。しかし、図７の例示的な回折光学素子１１を用いて放射ビームを回折させる時には、２つの単位格子が隣接して配置される単位格子の境界での位相構造の不連続性による回折効率の損失及び不要なゼロ次放射の伝達は起こらない。そのような利点を、さらに、図８、図９及び図１０に示す。
【００３９】
[0055]  図８は、回折光学素子の単位格子１ａの例示的な位相構造の概略図を示す。図８で、位相構造は非対称で、もっぱら例示的目的で大きい寸法のグレースケールパターンで表されている。動作時に、位相構造は、回折光学素子の表面の様々な部分にエッチングされた回折縞を含む。これらの回折縞は、例えば数ミクロン程度の寸法を有する。
【００４０】
[0056]  図９は、アレイ内に隣接して配置された図８の単位格子１ａなどの４つの個別の単位格子を含む既存の回折光学素子８の位相構造の概略図を示す。図１０は、本発明のある実施形態による例示的な回折光学素子１１の位相構造の概略図を示す。回折光学素子１１は、４つの単位格子１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅを含む。ある実施形態では、単位格子１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅは、図７に関連する上記の単位格子と類似である。図１１の実施形態では、単位格子１ｂ及び単位格子１ｃは、第一軸（図示せず）をはさんで両側に隣接して配置され、単位格子１ｃの位相構造は、その第一軸に関して対称の単位格子１ｂの位相構造に対応する。さらに、単位格子１ｂ及び単位格子１ｄは、第二軸（図示せず）をはさんで両側に隣接して配置され、単位格子１ｄの位相構造は、その第二軸に関して対称の単位格子１ｂの位相構造に対応する。単位格子１ｅは、単位格子１ｅ及び単位格子１ｄの両方に隣接して配置され、単位格子１ｅの位相構造は、単位格子１ｂの位相構造の反転像に対応する。図１０では、図９とは対照的に、位相構造の非対称パターンは、単位格子１ｂ、１ｃ、１ｄ及び１ｅの境界にまたがって（すなわち、第一及び第二軸にまたがって）不連続になることなく延びている。
【００４１】
[0057]  図７及び図１０の実施形態では、回折光学素子は４つの単位格子を含む。しかし、別の実施形態では、回折光学素子は、２つの単位格子だけを含んでいてもよい。そのような実施形態では、回折光学素子は、第一位相構造を有する第一単位格子１ｂと、軸の単位格子１ｂの反対側に第一単位格子１ｂに隣接して配置された第二単位格子１ｃとを含む。第二単位格子１ｃは、その軸に関して対称の第一単位格子１ｂの位相構造の像に対応する位相構造を有する。
【００４２】
[0058]  図１１は、本発明のある実施形態による複数の単位格子を含む例示的な回折光学素子１２の概略図を示す。回折光学素子１２は、回折光学素子１２の位相構造が不連続になることなくそれぞれの単位格子の境界にまたがって延びるように配置された単位格子１ｂ、１ｃ、１ｄ及び１ｅを含む。さらに、回折光学素子１２は、単位格子の正方形のｎ×ｎのアレイ又は矩形のｎ×ｍのアレイの任意の組み合わせに配置された任意の数の単位格子を含むことができる。
【００４３】
[0059]  図１２ａは、回折光学素子の出力面の放射ビームの所望の強度分布の概略図を示す。図１２ａで、所望の強度分布は、等しく均一な強度を有する全体が６で示された４つの極を含む。さらに、例示的目的で、図示の所望の強度は正規化されている。図１２ｂは、図６及び図９の既存の回折光学素子８のような既存の回折光学素子の出力面内のシミュレーションされた強度分布の概略図を示す。図１２ｂのシミュレーションでは、既存の回折光学素子は、図６に示す配置の４つの単位格子を含む。
【００４４】
[0060]  ある実施形態では、入射する放射ビームは、回折光学素子の断面サイズに等しい断面サイズを有し、均一な強度分布を有する。さらに、本発明の特徴を例示するため、強度分布は低いサンプリングで実施している。図１２ｃは、本発明のある実施形態による例示的な回折光学素子の出力面内の強度分布のシミュレーションの概略図を示す。図１２ｃのシミュレーションでは、例示的な回折光学素子は、図７に示す配置の４つの単位格子を含む。さらに、他のすべてのシミュレーションパラメータは、図１２ｂのシミュレーションパラメータと同じである。図１２ｂの強度分布のシミュレーションを図１２ｃのそれと比較すると、本発明の回折光学素子によって既存の回折光学素子を用いた場合よりも出力面での強度分布の均一性が向上していることが分かる。
【００４５】
[0061]  本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００４６】
[0062]  光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィでも使用することができ、文脈によっては、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組み合わせを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると内部にパターンが残される。
【００４７】
[0063]  本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
【００４８】
[0064]  「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
【００４９】
[0065]  以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
【００５０】
結論
[0066]  概要及び要約書の項ではなく、詳細な説明の項を用いて特許請求の範囲を解釈するように企図されていることを理解されたい。概要及び要約書の項は、発明者らが考える本発明の１つ又は複数の例示的実施形態を記載できるがそのすべては記載できないため、本発明及び添付の特許請求の範囲を制限するものではない。
【００５１】
[0067]  以上、特定の機能の実施態様及びそれらの関係を示す機能構成単位（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｂｌｏｃｋ）の助けを借りて本発明を説明してきた。これらの機能構成単位の境界は、説明の便宜のために本明細書では任意に画定されている。指定の機能及びそれらの関係が適当に実施されている限り、別の境界を画定することもできる。
【００５２】
[0068]  特定の実施形態の上記説明は、本発明の全体的な本質を十分に明らかにしているため、当業の専門知識を適用することで、様々な用途のために、過度の実験なしに、本発明の一般概念から逸脱することなく、それらの特定の実施形態を修正及び／又は改造することが可能である。従って、そのような改造及び修正は、本明細書に記載する教示及び手引きに基づく開示された実施形態の等価物の意味及び範囲内に含まれる。本明細書での言い回し又は用語は説明のためであって本発明を制限するためのものではなく、本明細書内の言い回し又は用語は、上記教示及び手引きに照らして当業者によって解釈されるべきであることを理解されたい。
【００５３】
[0069]  本発明の広さ及び範囲はいかなる上記例示的実施形態によっても制限されるものではなく、添付の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ定義される。
【図１】
2010045360.tif 000003
【図２】
2010045360.tif 000004
【図５】
2010045360.tif 000005
【図６】
2010045360.tif 000006
【図７】
2010045360.tif 000007
【図１１】
2010045360.tif 000008
【図３】
2010045360.tif 000009
【図４】
2010045360.tif 000010
【図８】
2010045360.tif 000011
【図９】
2010045360.tif 000012
【図１０】
2010045360.tif 000013
【図１２ａ】
2010045360.tif 000014
【図１２ｂ】
2010045360.tif 000015
【図１２ｃ】
2010045360.tif 000016
【外国語明細書】
2010045360000001.pdf