(57)【要約】【課題】パターニング手段を照明する放射線ビームがほぼ半径方向に偏光し、ダイアフラムが、パターン形成された放射線の半径方向に偏光した回折部分を遮断するよう構築、配置構成されるリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】リソグラフィ装置、および集積回路（ＩＣ）などのデバイスの製造に装置を使用する方法に関する。特に、本発明は、遠紫外線（ＤＵＶ）の波長を有する放射線で使用するように設計され、半径方向に偏光した光を使用して像のコントラストを向上させるリソグラフィ装置に関する。特に、本発明は、１次回折放射線を部分的にクリッピングすることに関する。【選択図】図１
2006135330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置であって、
放射線ビームを調整するように構成された照明システムと、
パターニングデバイスを支持するように構築された支持体を含み、パターニングデバイスが、放射線ビームの断面にパターンを与えることができ、さらに、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
ダイアフラムを有して、放射線ビームがパターン形成された後に、これを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムとを有し、
パターニング手段を照明する放射線ビームがほぼ半径方向に偏光し、ダイアフラムが、パターン形成された放射線の半径方向に偏光した回折部分を遮断するように構築されて、配置構成されるリソグラフィ装置。
【請求項２】
放射線ビームが、照明システムのほぼ瞳面で半径方向に偏光される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
放射線ビームがソースにて半径方向に偏光される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
放射線偏光が、リソグラフィ装置の照明装置の瞳面にて偏光光学要素を位置決めすることによって獲得される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
偏光光学要素が、電界ベクトルの方向を変更する、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
半径方向に偏光した照明構成が、ダイアモンド形軸上照明構成、円形軸上照明構成、星形軸上照明構成、長方形軸上照明構成、または十字形四重極形軸上照明構成のいずれかである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
パターン形成された放射線の半径方向に偏光した回折部分が、１次回折放射線の１２．５％を有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
ダイアフラムが可変開口数ダイアフラムである、請求項１から７いずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
リソグラフィ装置内で使用する放射線が、約１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍまたは３６５ｎｍの波長を有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
デバイス製造方法であって、
放射線のビームを半径方向に偏光することと、
放射線のビームにパターンを形成することと、
パターン形成した後に放射線のビームを基板の目標部分に投影することとを含み、放射線のビームを投影する投影システムはダイアフラムを有し、それによって方法はさらに、パターン形成した放射線の半径方向に偏光した回折部分をダイアフラムで遮断することを含むデバイス製造方法。
【請求項１１】
半径方向に偏光することがさらに、ほぼ半径方向の偏光を有する放射線のビームを生成することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
半径方向に偏光することがさらに、パターンを形成する前に放射線のビームを半径方向に偏光することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
放射線ビームが、約８０％以上半径方向に偏光される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、
ほぼ半径方向に偏光した放射線を形成するために、方法で使用するリソグラフィ装置の照明システムの瞳面にて偏光光学要素を位置決めすることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
偏光光学要素が電界ベクトルの方向を変更する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
半径方向に偏光した照明構成が、ダイアモンド形軸上照明構成、円形軸上照明構成、星形軸上照明構成、長方形軸上照明構成、または多極軸外照明構成のいずれかである、請求項１０に記載の方法。
【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例えば集積回路（ＩＣ）のようなデバイスの製造などに装置を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標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）の製造において使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスは、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射線感光材料（レジスト）の層への描像を介する。一般的に、１枚の基板は、順次照射される近接目標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、パターン全体を目標部分に１回露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向（「走査」方向）にパターンを投影ビームで走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板に刻印することによって、パターニングデバイスからのパターンを基板へと転写することも可能である。
【０００３】
レチクルと基板の間には、レチクルの照射部分を基板の目標部分に描像する投影システムが配置される。投影システムは、照射する投影ビームを誘導、成形または制御する構成要素を含み、これらの構成要素は通常、例えば屈折光学系、反射光学系および／または反射屈折光学系を含む。
【０００４】
一般的に、移相マスク（ＰＳＭ）構造の描像は、０．４未満という低い瞳充填率（つまりσ）を有する軸上瞳充填を使用する。これによって、ｋ1＝０．２５に近づく非常に小さいピッチおよび／または限界寸法を使用することができる。このような先行技術の不偏光軸上設定をＰＳＭ構造と組み合わせることの重要な特徴は、同じ露光中に多くの方向で密集した形体を描像できることである。リソグラフィ機械で印刷可能な解像度は、往々にしてｋ1で表される。ｋ1の値は、印刷可能な解像度Ｒを、機械の波長λおよび開口数ＮＡとＲ＝ｋ1λ／ＮＡによって関連させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＰＳＭ形体のピッチが、例えば波長を開口数の２倍で割った値などのように、さらに小さくなると、１次（の回折放射線）の一部が開口数（つまりＮＡ）の外側になる。これは、像のコントラストが急速に低下するという欠点を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様によると、放射線ビームを調整するように構成された照明システム、パターニングデバイスを支持するように構築された支持体を含み、パターニングデバイスが、放射線ビームの断面にパターンを与えることができ、さらに、基板を保持するように構築された基板テーブル、およびダイアフラムを有して、放射線ビームがパターン形成された後に、これを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムを含むリソグラフィ装置が提供され、パターニング手段を照明する放射線ビームがほぼ半径方向に偏光し、ダイアフラムが、パターン形成された放射線の半径方向に偏光した回折部分を遮断するように構築されて、配置構成され、これが像のコントラストを改善する効果を有する。
【０００７】
半径方向偏光度（ＤＯＲＰ）は、本明細書では半径方向に投影された偏光ベクトルについて正規化された整数として表される。これは、下式で書くことができる（Ｅは電界ベクトル、ｒは瞳の座標である）。
【数１】
2006135330.tif 000003
【０００８】
ＤＯＲＰは、実際の半径方向偏光では１、不偏光照明では０．５、接線偏光では０、４象限のｘおよびｙ偏光では０．９である。半径方向偏光という用語は、本明細書では、ＤＯＲＰが０．５より大きい任意の照明モードに使用される。
【０００９】
通常、放射線ビームは、約５０％、６０％。７０％、８０％、９０％または９５％以上偏光している。放射線ビームは、約８０％以上半径方向に偏光することが好ましい。
【００１０】
通常、半径方向に偏光した軸上照明を使用すると、像のコントラストを改善することができ、それによって稠密な形態を形成することができる。偏光方向の半径方向は、偏光方向成形要素、つまり偏光光学要素をリソグラフィ装置の照明装置の瞳面に位置決めすることによって達成することができる。偏光方向成形要素または偏光光学要素は、電界ベクトルの方向を相互に独立して変更することができ、空間的に分離された要素で構成することができる。これらの要素は、減速要素、光学活性要素または偏光要素でよい。この偏光分布の重要な態様は、（ｘ偏光またはｙ偏光とは異なり）水平（Ｈ）と垂直（Ｖ）の線の両方に使用できることである。
【００１１】
半径方向に偏光した照明を使用すると、約０．５、０．４、０．３または０．２８未満まで下がったＫ1値を形成することができる（瞳の最小スポットサイズが０．１５の半径を有するものとする）。
【００１２】
一般的に、半径方向に偏光した照明は、例えばダイアモンド形、円形、星形、または長方形の軸上照明のように、任意の適切な形状でよい。
【００１３】
一般的に、１次（の回折放射線）は、開口数ダイアフラムによってクリッピングすることができ、約４０％、３０％、２０％、１０％または５％の量がクリッピングされる。１次は、約５％〜４０％または１０％〜２０％クリッピングすると都合がよい。１次は、約１２．５％クリッピングできることが好ましい。これは、像コントラストの改善につながる。スペクトルの小さい部分が開口数の外側になった場合に、半径方向偏光を使用すると、これは像コントラストの強化につながる。
【００１４】
一般的に、開口数を調整して、（絶対的意味で）約５％と３０％の間の値（例えば浸漬または乾式などの用途による）で像コントラストを強化することができる。特定の実施形態では、開口数は、可変開口数ダイアフラムを有してよい。
【００１５】
一般的に、リソグラフィ装置で使用する放射線は、遠紫外線（ＤＵＶ）のそれと対応する波長を有する。使用する放射線は、約５０ｎｍ〜５００ｎｍまたは約１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有してよい。好ましい波長は、約１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍまたは３６５ｎｍである。
【００１６】
本発明のさらなる態様によると、放射線のビームを半径方向に偏光することと、放射線のビームにパターンを形成することと、パターン形成した後に放射線のビームを基板の目標部分に投影することとを含むデバイス製造方法が提供され、放射線のビームを投影する投影システムは開口数ダイアフラムを有し、それによって方法はさらに、パターン形成した放射線の半径方向に偏光した回折部分を開口数ダイアフラムで遮断することを含む。
【００１７】
一般的に、放射線ビームは約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、または８５％以上偏光することができる。特定の実施形態では、放射線ビームは、約８０％以上半径方向に偏光することができる。
【００１８】
一般的に、半径方向に偏光した軸上照明を使用すると、像コントラストを改善し、それによって稠密な形態を形成することができる。偏光方向の半径方向は、リソグラフィ装置の照明装置の瞳面にて偏光方向整形要素を位置決めすることによって達成することができる。偏光方向整形要素は、相互に独立した状態で電界ベクトルの方向を変更することができる、空間的に分離された要素で構成することができる。これらの要素は、遅延要素、光学活性要素または偏光要素でよい。この偏光分布の重要なのは、（ｘ偏光またはｙ偏光とは異なり）水平（Ｈ）と垂直（Ｖ）の線の両方に使用できることである。
【００１９】
半径方向に偏光した照明を使用すると、約０．５、０．４、０．３または０．２８未満まで下がったＫ1値を形成することができる（瞳の最小スポットサイズが０．１５の半径を有するものとする）。
【００２０】
一般的に、半径方向に偏光した照明は、例えばダイアモンド形、円形、星形、または長方形の軸上照明のように、任意の適切な形状でよい。
【００２１】
一般的に、１次は、開口数ダイアフラムによってクリッピングすることができ、約４０％、３０％、２０％、１０％または５％の量がクリッピングされる。１次は、約５％〜４０％または１０％〜２０％クリッピングすると都合がよい。１次は、約１２．５％クリッピングできることが好ましい。これは、像コントラストの改善につながる。スペクトルの小さい部分が開口数の外側になった場合に、半径方向偏光を使用すると、これは像コントラストの強化につながる。
【００２２】
一般的に、開口数を調整して、（絶対的意味で）約５％と３０％の間の値（例えば浸漬または乾式などの用途による）で像コントラストを強化することができる。開口数は、可変開口数ダイアフラムを有することが好ましい。
【００２３】
一般的に、リソグラフィ装置で使用する放射線は、遠紫外線（ＤＵＶ）のそれと対応する波長を有する。使用する放射線は、約５０ｎｍ〜５００ｎｍまたは約１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有してよい。好ましい波長は、約１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍまたは３６５ｎｍである。
【００２４】
次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の１つの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、
−  放射線ビームＢ（例えばＵＶ放射線またはＥＵＶ放射線）を調整するように構成された照明システム（照明装置）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、かつ、特定のパラメータに従って正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一位置決め装置ＰＭに連結を行った支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
−  基板（例えばレジスト塗布したウェハ）Ｗを支持するように構成され、かつ、特定のパラメータに従って正確に基板の位置決めを行うように構成された第二位置決め装置ＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、
−  パターニングデバイスＭＡによって放射線ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折性投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
【００２６】
照明システムは、放射線の誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学構成要素、またはその組み合わせなどの様々なタイプの光学構成要素を含むことができる。
【００２７】
支持構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を担持する。これは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、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。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気、または他の締め付け技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。
【００２８】
本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、放射線ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る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。放射線ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが移相形態またはいわゆるアシスト形態を含む場合、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ないことがあることに留意されたい。一般的に、放射線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生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【００２９】
パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。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、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射線ビームにパターンを与える。
【００３０】
本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、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および静電気光学システムならびにこれらの組合せシステムを含むさまざまな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。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。
【００３１】
ここで示しているように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記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を使用する、または反射性マスクを使用する）。
【００３２】
リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。
【００３３】
リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するよう、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うタイプでもよい。浸漬液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用可能である。本明細書で使用する「浸漬」なる用語は、基板などの構造を液体に浸さなければいけないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体を配置するというだけの意味である。
【００３４】
図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線ビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な集光ミラーおよび／またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、ビーム送出システムＢＤ（要すれば）とともに放射線システムと呼ぶことができる。
【００３５】
照明装置ＩＬは、放射線ビームの角度強度分布を調節するように構成された調節装置ＡＤを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、放射線ビームの調整に使用することができる。
【００３６】
放射線ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されている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形成される。放射線ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二位置決め装置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性センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば放射線ビームＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に図示せず）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、あるいは走査運動の間に、放射線ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの運動は、第一位置決め装置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）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。同様に、基板テーブルＷＴの運動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２およ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、専用の目標位置を占有するが、目標部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡに複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００３７】
ここに表した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。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保たれている。そして、放射線ビームに与えたパターン全体が１回で目標部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に基板テーブルＷＴがＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期走査する一方、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分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の速度および方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する間に、基板テーブルＷＴが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルＷＴを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、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なしリソグラフィに容易に適用することができる。
【００３８】
上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。
【００３９】
描像用移相マスク（ＰＳＭ）構造およびＰＳＭ形体のピッチが、例えば波長を開口数の２倍で割った値などと小さくなると、回折の１次の部分が開口数から外れ、像のコントラストが急速に低下することが分かっている。
【００４０】
本発明は、像のコントラストを強化するために、約８０以上の半径方向に偏光した軸上ソースを使用することと、開口数（ＮＡ）を調整することに関する。
【００４１】
偏光の半径方向は、偏光光学要素、つまり偏光器または偏光光学要素の組み合わせを、リソグラフィ装置の瞳面にて位置決めすることによって達成される。特定の実施形態では、偏光光学要素は、相互から独立した状態で電界ベクトルの方向を変更し、空間的に分離された要素で構成される。これらの要素は、遅延要素、光学活性要素または偏光要素のいずれかである。これによって、水平方向（Ｈ）および垂直方向（Ｖ）の線両方ともにつき可能になる。半径方向の偏光を使用すると、ｋ1値を約０．２８まで下げることができる（瞳の最小スポットサイズが０．１５の半径を有するものとする）。他方で、放射線ソース自体は、半径方向に偏光する光のソースにして、追加的な偏光光学要素の必要性をなくしてよい。
【００４２】
複数の次数を完全に捕捉するＰＳＭ形体を描像する場合、偏光軸上ソースは、不偏光ソースと同様に挙動することに留意されたい。
【００４３】
形体のピッチが、開口数ダイアフラムでの１次のクリッピングを引き起こすほど十分に小さくなった場合は、半径方向偏光軸上照明を使用すると有利であることに留意されたい。
【００４４】
図３は、本発明の半径方向偏光照明に関し、ここで開口数ダイアフラムによる回折の１次の約１２．５％クリッピングが実行される。１次の全ては捕捉されないように、クリッピングが実行される。投影システムの瞳にて１次回折放射線２００をクリッピングすることを示す図２では、円２０２の半径は、それを超えると１次放射線２００がクリッピングされる区域を指す。例えば、円２０２は、投影システムの開口数ダイアフラムの縁部を表す。矢印２０３は半径方向偏光放射線を、矢印２０４は接線方向偏光を示す。放射線のクリッピングは、図２で示すように、半径方向偏光放射線の一部のクリッピングに関する。
【００４５】
特定のピッチについて開口数を能動的に調整することによって、像のコントラストを改善できることが判明している。それと同時に、クリッピングのせいで焦点深度が増加する。重要なことは、水平方向（Ｈ）と垂直方向（Ｖ）の線の両方で、等しい改善が達成されることである。
【００４６】
複数の回折次数がクリッピングされ、それによって部分的にしか捕捉されない場合、半径方向偏光は、不偏光より良好な性能であることが判明している。つまり、これは像のコントラストを約１０％〜２０％強化する。
【００４７】
露光寛容度の改善がコントラストの改善と比例することも判明した。例えば、コントラストが約１０％改善すると、露光寛容度も約１０％改善する。特に、本発明では、６０ｎｍの稠密線で７％の改善を達成することができる。
【００４８】
図３ａから図３ｃは、ダイアモンド形照明での交番移相マスク（ａｌｔ−ＰＳＭ）の空中像に関する。図３ａから図３ｃで示す空中像のパラメータは以下の通りである。つまり、図３ａおよび図３ｂでは、λ（つまり波長）＝１９３ｎｍ、ＮＡ（つまり開口数）＝クリッピングした場合は０．９３、クロム幅＝５５．５ｎｍ、ｐ（つまりピッチ）＝１１１ｎｍ、図３ｃでは、ＮＡ＝１およびダイアモンドの面積が、従来通りのσ＝０．１（完全に捕捉したケース）と同じである。図から、複数の次数をクリッピングした場合に焦点深度が向上することが明白である。さらに、最適焦点（図の標題で示す）のコントラスト数は、（絶対的な意味で）半径方向に偏光した場合の方が偏光しない同じケースより２５％良好である。コントラストは、リソグラフィ装置が１という比較的大きいＮＡを有すべき場合のコントラストより（絶対的な意味で）２１％優れていることも明白である。
【００４９】
図３ａは、半径方向偏光放射線を使用し、開口数で１次の部分的クリッピングが実行される、図２で示すような構成に関する。
【００５０】
図３ｂは、ダイアモンド形照明で不偏光を使用する場合の空中像である。
【００５１】
図３ｃは、不偏光を使用し、１次が開口数のすぐ内側にある空中像である。したがって、この状況では１次の回折のクリッピングがない。
【００５２】
図３ａから図３ｃから、図３ａで示すような半径方向偏光の焦点深度（ＤＯＦ）が、図３ｂおよび図３ｃの構成の場合より大きいことが明白である。
【００５３】
図４、図５、図６ａおよび図６ｂは、本発明で使用可能な様々な半径方向偏光照明の形状に関する。
【００５４】
図４は、半径方向に偏光したダイアモンド形軸上照明に関する。（最大許容強度密度で制限されるような）最小サイズの極を使用することが好ましい。
【００５５】
図５は、半径方向に偏光した長方形の軸上照明に関する。
【００５６】
図６ａおよび図６ｂは、半径方向に偏光した円形軸上照明に関する。様々な程度の半径方向偏光も図示されている。図６ａは１に近い程度に関する。図６ｂは約０．９の程度に関する。
【００５７】
半径方向に偏光した瞳形の構成は、複数の次数が開口数ダイアフラムによって部分的に約１２．５％曖昧にされた（つまりクリッピングされた）場合に、コントラストが向上することが判明している。
【００５８】
図７は、さらなる照明の形状に関する。図７の形状は全て、形態（ｘn＋ｙn）1/n＝一定という特殊なケースである。面積は同じに維持される。ｎが１より多少小さいと、性能が向上すること（最適なｎ＝０．３８）も示される。
【００５９】
（実施例）
像のコントラストを向上させる上で半径方向偏光照明の利点を検証するために、コントラストシミュレータプログラムを使用した。
【００６０】
この例は、ＴＭ偏光でコントラスト反転（空気中）がある特定の状況に関する。例は、６０ｎｍの稠密な線構造を設け、従来通りの照明を使用し、瞳充填率（つまりσ）が装置では０．２に等しく、開口数が０．９３であるａｌｔ−ＰＳＭのものである。
【００６１】
図８は、６０ｎｍの交番移相マスク（ａｌｔ−ＰＳＭ）線構造について、シミュレーション用の瞳充填に関する。
【００６２】
図９ａから図９ｄは、図８で示す瞳充填にわたる線の強度プロフィールを表す。
【００６３】
図９ａおよび図９ｃは、空気中の強度のプロットである。
【００６４】
図９ｂおよび図９ｄは、屈折率（ｎ）が１．７に等しい薄膜の強度のプロットである。
【００６５】
図９ａおよび図９ｂは、従来通りの照明を使用する強度のプロットを示し、図９ｃおよび図９ｄは、同じ面積のダイアモンド形照明を使用する強度のプロットを示す。
【００６６】
この状況で、図９ａおよび図９ｃで示すように空中での方位角照明より、半径方向または不偏光照明を有する方が良い。これは、様々な偏光状態について、回折波の角度変化およびフレネル反射率の違いの効果を考慮すべき薄膜にも当てはまる。しかし、図９ｂおよび図９ｄで示すような薄膜の状況では、違いがはるかに小さくなり、ＴＭ偏光の逆転がない。これは、−１次と＋１次の間の角度が、薄膜で９０°より小さくなるからである。
【００６７】
ここで、半径方向偏光の利点は、開口数から外れた１次回折の部分が小さくなった場合、開口絞りから外れるのは、望ましくない偏光方向を有する１次回折の一部であり、したがってコントラストがそれほど影響を受けないことである。１次回折のフィルタリングされた部分は、描像にとって望ましくない偏光状態を有する。形態の方向に対して直角に偏光するからである。
【００６８】
図９ａから図９ｄで、図９ｃおよび図９ｄのダイアモンド形照明の方がｘ偏光またはｙ偏光より良好の性能を有することが分かる。また、ダイアモンド形照明と組み合わせた半径方向偏光は、スペクトルが部分的に開口数から外れた（つまりクリッピングがある）場合に、構造にとってさらに良好であることが明白である。
【００６９】
以下で示す表１は、図９ａから図９ｄで示すような従来通りの照明とダイアモンド形照明に関する値の表である。空気と薄膜について異なるコントラストを、個々のｘ偏光およびｙ偏光、方位角偏光および半径方向放射線および不偏光放射線とともに示す。
【表１】
2006135330.tif 000004
【００７０】
表１から、スペクトルの小さい部分が開口数から外れた場合に、半径方向偏光の方が不偏光の状況より良好であることが明白である。
【００７１】
半径方向偏光と組み合わせたダイアモンド形照明が、従来通りの照明より優れていることも明白である。
【００７２】
したがって、半径方向偏光と組み合わせたダイアモンド形照明を使用することにより、従来のモードよりさらに解像度を押すことができる。
【００７３】
本発明の態様によると、例えば稠密線のパターンを描像するようにパターン形成されるようなａｌｔ−ＰＳＭを、十字形の四重極照明モードで照明する。十字形の四重極照明モードが図１０に図示され、各極１０１の放射線は、図１０の矢印１０２で示すように偏光される。いずれの十字形四重極照明モードも、照明システムの光軸に対してセンタリングされ、ｘ軸およびｙ軸上に比較的高い強度の軸ずれ区域を有し、比較的低い強度の区域に埋め込まれた照明システムの瞳の放射線強度分布によって特徴付けられる。図１０でさらに示すように、極の形状は、極の正規化された内径１０３、正規化された外径１０４、および開口角度１０５によって特徴付けることができる。この実施形態では、図１１で示すように、稠密線のピッチは、照明放射線の波長を考慮に入れて、（ａｌｔ−ＰＳＭの照明された区域から放射した状態で）１次回折放射線ビーム１１４の部分１１２が、上述した実施形態と同様に、投影システムの開口数ダイアフラムの縁部２０２によって遮断されるように選択される。レチクルの上流にある極の半径方向偏光は、極の内側に引いた矢印で示される。前記稠密線のパターンで回折した後、投影システムの瞳における半径方向偏光放射線の内容が（放射線の遮断のせいで）減少し、従来通りの軸上照明でａｌｔ−ＰＳＭを使用することを含むリソグラフィプロセスに対して、像のコントラストと焦点深度を向上させる。図１２では、プロセスの改善が図示され、これは、（９０ｎｍのピッチで配置構成された）稠密線のパターンの線の４５ｎｍという任意の線幅について、ｎｍ単位の対応する照明深度ＤＯＦに対する露光寛容度（ＥＬ）（パーセンテージで表す）を計算したプロットを使用する。プロットは、投影システムの開口数１．３、およびレジスト層の屈折率１．７として計算する。この実施形態では、極の正規化した内径１０３は０．２、正規化した外径１０４は０．４５、開口角度１０５は２０°である。プロット１２１はこの実施形態の結果を表し、ここで極内の放射線は半径方向に偏光される。プロット１２２は、同じ実施形態のＤＯＦ結果に対する露光寛容度を表すが、極１０１の放射線は不偏光とする。プロット１２３は、十字形四重極照明の代わりに従来通りの軸上不偏光照明を使用して、従来のプロセスのＤＯＦ結果に対する露光寛容度を表す。（例えば軸ずれ照明を使用する）描像中に、パターニングデバイスの下流の位置で半径方向に偏光した回折放射線の一部を遮断すると、図１２で示すようにプロセスウィンドウが改善される。図１２で図示され、この実施形態で獲得されるようなプロセスウィンドウの改善は、本発明によると、正規化した内径１０３について０．２と０．３５の間の任意の値を、正規化した外径と内径の差について０．２と０．３の間の任意の値と組み合わせることによって獲得可能である。
【００７４】
本発明の態様によると、上述した半径方向に偏光した十字形四重極照明を、半径方向に偏光した従来通りの軸上照明モードと組み合わせて、十分な像コントラストを維持しながら、獲得可能な焦点深度をさらに向上させる。
【００７５】
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が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、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）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およ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。
【００７６】
以上では光学リソグラフィの状況における本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、刻印リソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに制限されないことが分かる。刻印リソグラフィでは、パターニングデバイスの構造が、基板上に生成されるパターンを画定する。パターニングデバイスの構造を、基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射線、熱、圧力またはその組み合わせを適用して、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。
【００７７】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（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線を網羅するものとして使用される。
【００７８】
「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素のいずれか、またはその組み合わせを指す。
【００７９】
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、または自身内にこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。
【００８０】
上記の説明は例示的であり、制限的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示したものである。
【図２】本発明の実施形態によるクリッピングを表す半径方向偏光照明を示したものである。
【図３】ａからｃは、本発明の実施形態によるダイアモンド照明で交番移相マスク（ａｌｔ−ＰＳＭ）の空中像を示したものである。
【図４】本発明の実施形態による半径方向偏光照明で使用する構成を示したものである。
【図５】本発明の実施形態による半径方向偏光照明で使用する構成を示したものである。
【図６】図６ａおよび図６ｂは、本発明の実施形態による半径方向偏光照明で使用する構成を示したものである。
【図７】本発明の実施形態による照明形状を示したものである。
【図８】本発明の実施形態により、従来の照明での６０ｎｍ稠密交番移相マスク(ａｌｔ−ＰＳＭ)構造の瞳充填を示したものである。
【図９】図９ａから図９ｄは、本発明の実施形態による交番移相マスクの稠密な６０ｎｍ線の強度プロフィールを示したものである。
【図１０】本発明の実施形態による半径方向に偏光した十字形四重極照明構成を示したものである。
【図１１】本発明の実施形態による十字形四重極照明を使用した投影システムの瞳における１次回折ビームの位置を示したものである。
【図１２】十字形四重極照明を使用して、任意の線幅の稠密線を印刷するプロセスで、ｎｍ単位の焦点深さに対するパーセンテージで表した露光寛容度のプロットを示したものである。
【図１】
2006135330.tif 000005
【図２】
2006135330.tif 000006
【図３】
2006135330.tif 000007
【図４】
2006135330.tif 000008
【図５】
2006135330.tif 000009
【図６】
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【図７】
2006135330.tif 000011
【図８】
2006135330.tif 000012
【図１０】
2006135330.tif 000013
【図１１】
2006135330.tif 000014
【図１２】
2006135330.tif 000015
【図９】
2006135330.tif 000016
【外国語明細書】
2006135330000001.pdf