(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定められた照明プロファイルを有する放射の照明ビームを用いてデバイスパターン及びアライメントマーカが形成されたパターニングデバイスを照明するように構成されている照明システムと、
前記パターニングデバイスの像を基板に投影させるように構成されている投影システムと、
前記基板の適所に選択的に位置決め可能であり、前記投影システムによって投影された前記アライメントマーカの像を検出するように構成されているセンサと、
前記照明ビームの経路に選択的に位置決め可能であり、前記照明ビームの放射が前記アライメントマーカに入射する角度範囲を広げるように構成されているディフューザとを備えるリソグラフィ投影装置。
【請求項２】
前記照明システムは、前記パターニングデバイスを有する物体面のフーリエ変換である瞳面を有し、前記ディフューザは、前記瞳面または前記物体面のどちらとも共役しない面に選択的に位置決め可能である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記照明システムは、前記照明ビームによって照明される前記パターニングデバイスのエリアを定めるように構成されている移動可能なマスキングブレードを備え、前記ディフューザは、移動可能な前記マスキングブレードに近接している請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ディフューザは、前記パターニングデバイスに近接している請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ディフューザは、前記照明システムが前記照明ビームの照明プロファイルを変更するより速く、前記照明ビームへ向かってまたは前記照明ビームより離れて移動可能であるように構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記センサは、所定の入射角範囲で到達した放射を受け入れるように構成されており、前記ディフューザは、光を拡散させ、実質的に所定の入射角範囲全体にわたって前記センサに光が到達するように構成されている請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記センサは、透過イメージセンサである請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記センサは、反射イメージセンサである請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記センサは、干渉計アライメントセンサである請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
デバイスパターン及びアライメントマーカが形成されたパターニングデバイスを照明ビームによって照明するように構成されている照明システムと、前記パターニングデバイスの像を基板に投影するように構成されている投影システムと、前記投影システムによって投影された前記アライメントマーカの像を検出するように構成されているセンサとを有するリソグラフィ投影装置を用いたデバイス製造方法であって、
照明プロファイルを有する前記照明ビームによって前記パターニングデバイスを照明するために前記照明システムを設定するステップと、
前記照明ビームの放射が前記パターニングデバイスの前記アライメントマーカに入射する角度範囲を広げるために、ディフューザを前記照明ビームの経路に挿入するステップと、
前記投影システムによって投影された前記アライメントマーカの像を検出するためにセンサを使用するステップと、
前記センサによる検出結果に基づいて、前記パターニングデバイスと前記基板との位置合わせを行なうステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
さらに、
前記センサを用いたステップの後、前記ディフューザを前記照明ビームの経路から取り出すステップと、
前記パターニングデバイスの像を前記基板に投影するステップとを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記パターニングデバイスは前記マスクであり、前記ディフューザは前記マスクに取り付けられる請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記パターニングデバイスは前記マスクであり、装置はさらに前記マスクを保持するように構成されているマスクテーブルを備え、
前記マスクを前記マスクテーブルに取り付けるステップと、前記ディフューザを前記マスクの前記アライメントマーカの上に位置決めするステップと、前記マスクと前記ディフューザとを前記照明ビームの経路に挿入するために前記マスクと前記ディフューザとを保持している前記マスクテーブルを移動させるステップとを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
リソグラフィ装置を用いるデバイス製造方法で使用するマスクであって、
マスク基板と、
前記マスク基板に形成されたデバイスパターン及びマーカパターンと、
前記マーカーパターンを覆い、前記マーカーパターンを照明する放射の入射角範囲を広げるように構成されているディフューザとを備えるマスク。
【請求項１５】
前記マスク基板が第１の側とそれとは反対の第２の側とを有し、前記デバイスパターン及び前記マーカーパターンが前記第１の側に設けられ、前記ディフューザが前記第２の側に設けられる請求項１４に記載のマスク。
【請求項１６】
前記ディフューザは、前記マスク基板に接着された付加材料片を含む請求項１４に記載のマスク。
【請求項１７】
前記ディフューザは、前記マスク基板上の表面レリーフを含む請求項１４に記載のマスク。
【請求項１８】
前記ディフューザは、注入された散乱中心を有する前記マスク基板の一部を含む請求項１４に記載のマスク。
【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、リソグラフィ装置を使用するデバイス製造方法、及びこのような方法で使用するマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上に付与する機械であり、通常は所望のパターンを基板のターゲット部分に付与する。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。このような場合、ＩＣの個々の層に形成する回路パターンを生成するには、マスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイス（patterning device）を使用しうる。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つまたは複数のダイ、またはその一部を含む部分）に転写することができる。一般に、パターンの転写は、基板上に設けられた放射線感応性材料（レジスト）層への結像によって行われる。通常、単一の基板は、隣接する複数のターゲット部分から成るネットワーク（network）を有し、これらのターゲット部分のパターンが順次形成される。公知のリソグラフィ装置として、パターン全体を各ターゲット部分に一度に露光することによって各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパと、放射ビームによって所定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンしながら、この方向に平行または非平行に同期して基板をスキャンすることによって、各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナとが挙げられる。パターンを基板にプレスインプリントすることによって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】
リソグラフィ装置を使用するデバイス製造方法において、歩留まり、すなわち正確に製造されるデバイスの割合における重要な因子は、先に形成された層に関連してプリントされるときの精度である。これは、オーバーレイとして公知であり、オーバーレイ誤差限度（budget）は１０ｎｍまたはそれより小さいことが多い。このような精度を達成するには、プリントするマスクパターンに基板を高精度でアライメントする必要がある。
【０００４】
基板とマスクとをアライメントするための１つの公知プロセスは、オフラインアライメント（off-line alignment）として知られており、測定ステーションと露光ステーションとが分離されたリソグラフィ装置で行われる。これは、２段階のプロセスである。最初に測定ステーションにおいて、基板テーブルに設けられた基準（fiducial）として既知の１つまたは複数の固定マーカに対する、基板にプリントされた複数、例えば１６個のアライメントマーカの位置が測定され、記憶される。次に、基板テーブルが、そこに堅固に固定された基板と共に、露光ステーションへと移動される。基準、ならびにアライメントセンサによって検出可能なマーカは、透過像センサ（ＴＩＳ）をさらに備えている。これは、基板に露光されるマスクパターンに含まれているマスクマーカの空間像（aerial image）位置を空間内で定めるために使用される。マスクマーカの像に対するＴＩＳの位置、ひいては固定マーカの位置、また、これらの固定マーカに対する基板アライメントマーカの位置とが分かると、基板をマスクパターンに正しく露光するための所望の位置に基板を位置決め出来るようになる。
【０００５】
他の公知のアライメント方法も勿論存在し、例えばＴＴＬ方式（through-the-lens method）が挙げられる。この方式では、装置の投影システムを使用してマスク上の格子マークの像を基板上の格子マークに投影するか、またはこの逆に投影し、得られた回折光を見てアライメントを検出する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
より高い部品密度のデバイスを作製するためには、結像パターンのさらなる小型化が絶え間なく要求され、オーバーレイ誤差の低減が迫られている。よって、改良されたアライメント方法およびアライメントシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によると、リソグラフィ投影装置が提供される。このリソグラフィ投影装置は、
照明プロファイルが定められた放射照明ビームによってパターニングデバイスを照明するように構成されている照明システムと、
パターニングデバイスの像を基板に投影するように構成されている投影システムと、
投影システムによって投影された像の特性を測定するように構成されているセンサであって、基板の適所に選択的に位置決め可能なセンサと、
照明ビームの放射光がパターニングデバイスに入射する角度範囲を広げるように構成されているディフューザであって、照明ビームの経路に選択的に位置決め可能なディフューザとを備える。
【０００８】
本発明の一態様によると、パターニングデバイスを照明ビームによって照明するように構成されている照明システムと、パターニングデバイスの像を基板に投影するように構成されている投影システムと、投影システムによって投影された像の特性を検出するように構成されているセンサとを備えたリソグラフィ投影装置を使用するデバイス製造方法が提供される。この方法は、
照明プロファイルを有する照明ビームによってパターニングデバイスを照明するために照明システムを設定するステップと、
照明ビームの放射光がパターニングデバイス上のマーカに入射する角度範囲を広げるように、ディフューザを照明ビームの経路に挿入するステップと、
投影システムによって投影されたマーカの像の特性を検出するためにセンサを使用するステップとを含む。
【０００９】
本発明の一態様によると、リソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法で使用するマスクが提供される。このマスクは、
マスク基板と、
少なくとも１つのデバイスパターンが定められた第１のエリアと、少なくとも１つのマーカパターンが定められており第１のエリアに重ならない第２のエリアとを有するパターン層と、
第２のエリアを少なくとも部分的に覆い、第２のエリアを照明する放射光の入射角範囲を広げるように構成されているディフューザとを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、添付の概略図面を参照しながら、本発明の複数の実施例を単なる例示として説明する。これらの図面において、対応する参照符号は対応する部分を示す。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
放射ビームＢ（例えばＵＶ放射線またはＤＵＶ放射線）を調整するように構成されている照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
（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応じ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ている第１の位置決め装置ＰＭに接続されている支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
基板（例えばレジスト被覆ウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに応じて基板を正確に位置決めするように構成されている第２の位置決め装置ＰＷに接続されている基板テーブル（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に付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む部分）に投影するように構成されている投影システム（例えば屈折式投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。
【００１２】
照明システムは、放射光の方向決め、成形、または制御のために、屈折式、反射式、磁気式、電磁式、静電式など、さまざまな方式の光学部材、またはこれらの組み合わせであってよい。
【００１３】
支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を支える。この支持構造は、パターニングデバイスの向き、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を保持する環境が真空環境か否かなどに応じた方法でパターニングデバイスを保持する。この支持構造は、機械的、真空、静電、または他のクランプ技術によってパターニングデバイスを保持することができる。この支持構造は、例えば必要に応じて固定または移動してもよいテーブルまたはフレームであってよい。この支持構造は、パターニングデバイスを所望の位置、例えば投影システムに対する所望の位置に確実に配置可能である。本願明細書で使用する用語「レチクル」または「マスク」は、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同義であると考えてもよい。
【００１４】
本願明細書で使用する用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを形成するように、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できる任意の装置を指すものと広く解釈されるべきである。なお、例えば位相シフト特徴（phase-shifting feature）、またはいわゆるアシスト特徴（assist feature）を有するパターンの場合は、放射ビームに付与されるパターンが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対応しないこともある。通常、放射ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に作成される集積回路などのデバイスの特定機能層に対応する。
【００１５】
パターニングデバイスは、透過式でも反射式でもよい。パターニングデバイスの例として、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パネルなどが挙げられる。マスクはリソグラフィでは周知であり、バイナリ型マスク、alternating型位相シフト式、減衰型位相シフト式などのマスク形式のほか、各種のハイブリッド型マスク形式が挙げられる。プログラマブルミラーアレイの一例は、複数の小さなミラー採用するマトリックス配列を使用し、入射した放射ビームがそれぞれ異なる方向に反射されるように個々のミラーを個別に傾けることができる。ミラーアレイによって反射された放射ビームは、これらの傾いたミラーによってパターンが付与されている。
【００１６】
本願明細書で使用される用語「投影システム」は、使用される露光用放射光、あるいは他の要素、例えば液浸液の使用または真空の使用などに適切な、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気光学系、電磁光学系、および静電光学系、あるいはこれらの組み合わせを含む各種の投影システムを包含するものと広く解釈されるべきである。本願明細書で使用する用語「投影レンズ」は、より総括的な用語「投影システム」と同義であると考えてもよい。
【００１７】
本願明細書に示す装置は、透過式である（例えば、透過式マスクを使用する）。あるいは、装置を反射式にしてもよい（例えば、上記形式のプログラマブルミラーアレイを使用するか、または反射式マスクを使用する）。
【００１８】
リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つまたはそれ以上のマスクテーブル）を有する形式でもよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加した複数のテーブルを並列に使用してもよいが、あるいは１つまたは複数のテーブルを露光に使用している間に、他の１つまたは複数のテーブルで準備工程を実行してもよい。
【００１９】
また、このリソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間が満たされるように、屈折率が比較的大きい液体、例えば水で基板の少なくとも一部を覆う形式でもよい。さらに、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムとの間に液浸液を用いても良い。液浸技術は、投影システムの開口数を大きくするための技術として当技術分野では周知である。本願明細書で使用する用語「液浸」は、基板などの構造を液体に浸漬する必要があることを意味するのではなく、露光中に投影システムと基板との間に液体が存在することを単に意味するものである。
【００２０】
図１において、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。この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の場合などは、それぞれ分離した構成要素であってよい。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は見なされず、放射源ＳＯからの放射ビームは、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダなどを備えたビームデリバリシステムＢＤを介して、イルミネータＩＬに送られる。これ以外の場合、例えば放射源が水銀灯の場合などは、放射源をリソグラフィ装置の一体部分としてもよい。放射源ＳＯとイルミネータＩＬとをまとめて、必要であればビームデリバリシステムＢＤも含めて、放射システムと呼んでもよい。
【００２１】
イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側および／または内側の半径方向範囲（それぞれσ-outerおよびσ-innerと一般に称される範囲）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなど、他の各種構成部材を備えてもよい。放射ビームの断面を所望の均一性および強度分布にするために、放射ビームをイルミネータによって調整してもよい。
【００２２】
放射ビームＢは、マスク支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）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が付与される。マスクＭＡを通過した放射ビームＢが投影システムＰＳを通過することによって、放射ビームＢが基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束する。第２の位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計測装置、リニアエンコーダ、またはキャパシティブセンサ）によって基板テーブルＷＴを正確に移動できるので、例えば複数の異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けることができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示せず）を使用することによって、例えばマスクがマスクライブラリから機械的に取り出された後、またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの一部を構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）によって実現しうる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め装置ＰＷの一部を構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によって実現しうる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストローク用アクチュエータのみに接続してもよく、固定してもよい。マスクＭＡと基板Ｗとのアライメントは、マスク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とを使用して行われる。図示の基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占有しているが、これらのマークをターゲット部分間のスペースに配置してもよい（これらは、けがき線（scribe-lane）アライメントマークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡに設けられている場合は、マスクアライメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２３】
図示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用できるであろう。
【００２４】
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴと基板テーブルＷＴとが基本的に静止状態に保持されている間に、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに一度に（すなわち単一の静止露光で）投影される。次に、別のターゲット部分Ｃが露光されるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／または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、単一の静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００２５】
２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴと基板テーブルＷＴとが同期してスキャンされている間に、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一の動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの方向および速度は、投影システムＰＳの拡大（縮小率）および像反転特性によって決定されて良い。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単一の動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向）が制限される一方で、スキャン動作の長さによってターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
【００２６】
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でプログラマブルパターニングデバイスを保持し、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンしながら、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴの各移動後に、またはスキャン中の連続する放射光パルスの間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この作動モードは、上で言及した形式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適用できる。
【００２７】
上記の使用モードの組み合わせおよび／または変形、あるいは全く異なる使用モードが用いられてもよい。
【００２８】
本装置は、基板Ｗにプリントされたアライメントマーカと、基板テーブルに設けられた固定マーカ（基準）とを検出するためのアライメントセンサＡＳをさらに備える。アライメントセンサＡＳは、デュアルステージ装置の測定ステーションに取り付けてもよい。これは図２から分かる。この図には、基板にプリントされた４つのアライメントマーカＰ１〜Ｐ４と、基板テーブルＷＴに設けられた２つの固定マーカＴＩＳ１およびＴＩＳ２とが示されている。基板テーブルには、投影システムの収差などの諸特性を測定する干渉システム用センサＩＡと、投影システムＰＬによって投影された像特性の検出などを行う他システム用のセンサとをさらに設けてもよい。アライメントセンサＡＳの下で基板テーブルＷＴをスキャンしながら、その移動量を移動量測定システムＩＦによってトラッキングすることで、固定マーカＴＩＳ１、ＴＩＳ２に対する基板マーカＰ１〜Ｐ４の位置、すなわち破線で示されている位置が求められ得る。
【００２９】
固定マーカＴＩＳ１およびＴＩＳ２には、イメージセンサが組み込まれており、空間像を介して当該イメージセンサをスキャンすることによって、マスクマーカの像位置を求めることができる。したがって、マスクマーカの像と固定マーカとの相対位置が求められるので、先に得られた基板マーカの相対位置によって、投影像に対するいかなる所望の位置であっても基板が高精度で位置決めされることが可能である。
【００３０】
マスクパターンの投影像に影響する１つの要素は、放射光がマスクに入射するときの角度、すなわちマスクの照明プロファイル（Illumination profile）である。大半のリソグラフィ装置は、図３に模式的に図示されている周知のケーラー（Ｋｏｈｌｅｒ）の照明構成を使用する。このような構成においては、瞳面ＰＰと称される１つの面（場合によっては複数の面）が照明システムＩＬに存在する。これは、マスクＭＡが配置される投影システムＰＬの物体面のフーリエ変換である。周知のように、瞳面における位置（正規化された変数σｘおよびσｙを用いて表される）が、物体面における角度（θ、ψ）へと変換されるので、瞳面の強度分布を定義することによってマスクの照明の角度分布を求めることができる。瞳面における強度分布を定義するには、ズームレンズ、アキシコン（axicon）、ズームアキシコン（zoom-axicon）、回折光学素子、マスキングブレード、およびアパーチャプレート（aperture plate）など、さまざまな装置を用いることができる。
【００３１】
照明プロファイルは、一般に、瞳面における強度分布の形状として示される。例えば、従来の照明（しばしばσ−セッティング（σ-setting）とも称される瞳のfilling factorによって定義）、輪帯照明（σｉおよびσｏとも称される内側および外側半径によって定義）、二極照明（dipole illumination）、および四極照明（quadrupole illumination）、ならびにこれらの組み合わせ、およびさらに複雑な分布の形状によって示される。リソグラフィ装置に、共通パターンを結像するために適した調整可能なパラメータを有しているもしくは有していない、標準照明プロファイルを定義するための装置や、または特定のパターン用のカスタム照明プロファイルを定義するための装置を設けてもよい。本発明は、１つまたは複数のデバイスに照明プロファイルを制御または調整させるすべてのリソグラフィ装置で用いられても良い。
【００３２】
図４に示すように、基板テーブルのイメージセンサまたは他のセンサは、特定のサイズおよび形状の開口を定めるためのアパーチャプレート４１と、入射した放射光を電気信号に変換するためのトランスデューサ４２とを備えてもよい。アパーチャプレートは無視できない厚さを有し、投影ビームの短波長の放射光をトランスデューサ４２が検出しうるより長い波長に変換するためにフォトルミネセンス変換層（photo-luminescent conversion layer）を設けるなどの設計上の制約を有するので、トランスデューサ４２は、点線で示すように比較的狭い角度範囲で開口に入射する放射光しか受け入れることができない。
【００３３】
使用する照明モードが、放射光の大半が大きな入射角でマスクに入射するモード、例えばσｉ値が大きい輪帯照明モード、または各極が瞳面の縁部に近接した二極または四極照明モードの場合、図４に示すように、トランスデューサ４２に結合される放射光はほとんどないか、全くない。このことは、結果として、低い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）や、測定結果の精度が低下するという効果となって現われる。十分な放射光がトランスデューサに結合された場合でも、トランスデューサの感度が入射角に対して一様でなければ、精度が低下しうる。要するに、照明モードとセンサの受け入れＮＡ（acceptance NA）とのミスマッチは精度の低下を招き得る。投影システムの倍率の縮小（例えば１／４または１／５）が基板レベルでの入射角を増加させるという点で、この問題が深刻化する。
【００３４】
この問題に対処するために採りうる１つの方法は、必要な測定を行っている間はセンサとより相性のよい照明モードを設定し、その後に相性が良くない製造露光（production exposure）用の所望の照明モードに戻すというものである。ただし、照明モードを設定するために用いられる装置によっては、照明モードの設定から露光が可能になるまでの安定化にかなり時間がかかる場合がある。したがって、このアプローチはスループットの低下を招くかもしれない。
【００３５】
したがって、この実施例においては、ディフューザモジュール１０を照明システムＩＬに設ける。ディフューザモジュール１０は、ディフューザ１１とアクチュエータシステム１２とを備えており、ディフューザを投影ビームの経路に比較的高速で出し入れできる。図５に示すように、ディフューザ１１の作用によって、マスクへの放射光の入射角範囲が広がり、ひいてはセンサ４１、４２への放射光の入射角範囲が広がる。これによって、十分な放射光がセンサへと確実に結合されるばかりでなく、センサのあらゆる角感度の影響を緩和するのに十分である入射角均一性が保証される。ビームに対してディフューザを素早く出し入れできるので、ディフューザを測定時に挿入し、製造露光時に抜き取っても、スループットの低下は見られない、もしくは殆どない。
【００３６】
これらの図においては、ディフューザがマスクＭＡに比較的近い位置にあるが、実際にはディフューザをマスクの上流、例えば照明システム内に配置してもよい。複数のケースでは、ムーバブルマスクマスキングブレード（movable mask masking blade）が測定中に照明されるエリアを制御するのに用いられ得るので、ディフューザをマスクの近くに配置することは好都合であり得る。
【００３７】
ディフューザの形態は、照明モードとセンサの許容範囲との間のミスマッチの程度および性質に起因し得る。多くの場合、一面または両面を放射光が散乱するように無作為にエッチングまたは研磨した（grind）ガラス板または水晶板で十分である。別のケースでは、回折パターンまたはホログラフィックパターンが用いられても良い。あらゆる照明ビームの偏光をスクランブルするようにディフューザが構成されれば良く、例えば複屈折材料（birefringent material）で作ってもよい。
【００３８】
ディフューザのさらなる利点は、測定される空間像内の形状の範囲が減少する点である。これは、ディフューザによって照明瞳（illumination pupils）間の類似性が増すという事実に起因して生じる。このことは、可能なすべての照明モードを考慮する必要がある場合（特に、二極照明などのモードに留意する場合）と比較して、測定結果を解釈するために使用するモデル関数をはるかに良好に最適化できることを意味している。この結果、適合精度が向上する。
【００３９】
ディフューザによってもたらされる諸利点は、システムのＮＡによってセンサの臨界角度を超える照明モードが可能になる液浸リソグラフィ装置で、特に重要である。
【００４０】
本発明による方法を図６に示す。この方法は、
所望とする照明モードを設定するステップＳ１と、
ディフューザを照明ビームの経路に挿入するステップＳ２と、
ＴＩＳに対するマスクマーカのアライメント処理を実行するステップＳ３と、
ディフューザを投影ビームの経路から取り出すステップＳ４と、
基板の１つまたは複数のターゲット部分の製造露光を実行するステップＳ５とを含む。
【００４１】
状況に応じて、照明モードの設定は、ディフューザの挿入および／またはマスクまたは基板の取り付けと並行して実行されても良い。また照明モードは、同一もしくは別基板の前の露光時に設定したモードのままでもよい。
【００４２】
本発明の第２の実施例を図７乃至１０に示す。この実施例においては、マスクマーカＴＩＳ−Ｍｌ乃至ＴＩＳ−Ｍ４の位置に配置されたディフューザを使用する。４つのディフューザモジュール２０−１乃至２０−４が図示されているが、使用するディフューザモジュール数は、マスク上のマーカ数に応じてこれより多くても少なくてもよい。各ディフューザモジュールは、ディフューザプレート２１とアクチュエータシステムとを備える。ディフューザプレート２１は、第１の実施例のディフューザと同一であってよい。アクチュエータシステムは、ディフューザプレートを作業位置（operative position）と収納位置（retracted position）との間で移動させるように構成されている。図９および図１０に示す作業位置においては、ディフューザプレート２１はそれぞれ対応するマーカを覆って、そこに入射した放射光を基板レベルのセンサの要件に合うように必要に応じて拡散させている。図７および図８に示す収納位置において、ディフューザは従来のマスクロボットによるマスクの取り付けおよび取り外しを妨害しない。マスクマーカとマスクのデバイスパターンエリアとの相対的な位置によっては、ディフューザを所定位置に配置したまま製造露光を行っても良い。
【００４３】
本発明の第３の実施例を図１１および図１２に示す。このケースでは、ディフューザ３１はマスクＭＡに統合され、第１の実施例と同様、測定時間に対応する位置ではなく、マスクマーカの位置に配置される。ディフューザ３１がマスクと一体化されるので、製造露光に干渉しないようにディフューザ３１を小型化できる。最も透明なマスク（transparent mask）は、例えばクロムおよび／または位相レリーフ（phase relief）パターン層を一方の側に有する水晶製等の基板である。このような場合は、ディフューザを反対の側に位置付けることが好ましい。これによって、パターン層の損傷が防止されるほか、ディフューザがパターンから離れることで照明角度がさらに広がる。ディフューザは、マスクに追加された付加材料片であってもよく、あるいはマスクの裏面に対しエッチングもしくは研削などの表面処理を行うことで形成してもよい。散乱中心の局部的な注入（implantation）を採用してもよい。
【００４４】
本文においては、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たが、本願明細書で説明したリソグラフィ装置は上記以外の用途、例えば集積光学系、磁気ドメインメモリのガイド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）、薄膜磁気ヘッドなどの製造にも使用しうることを理解されたい。このような代替用途に関連して、本願明細書で使用された用語「ウェーハ」または「ダイ」は、より総括的な用語「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると見なしうることを当業者は理解されるであろう。本願明細書で言及した基板の処理は、露光の前または後に、例えばトラック（一般に、レジスト層を基板に付与し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールにおいて行ってもよい。本願明細書の開示内容は、このような基板処理ツール、および他の基板処理ツールに適宜適用しうる。さらに、例えば多層ＩＣを作製するには基板の処理を複数回行いうるので、本願明細書で使用した用語「基板」は、既に複数回の処理がなされた層を有する基板を表していても良い。
【００４５】
上記では、本発明の各実施例を光学リソグラフィに関連して使用することに具体的に言及してきたが、本発明は他の用途、例えばインプリントリソグラフィにも適用しうる。また、状況が許せば光学リソグラフィに限定されるものではないことをご理解頂きたい。インプリントリソグラフィにおいては、基板上に作成されるパターンは、パターニングデバイスのトポグラフィによって定められる。基板上に用意されたレジスト層にパターニングデバイスのトポグラフィを押し付けてから、直ちに電磁放射、熱、圧力、またはこれらの組み合わせを加えることによってレジストを硬化する。レジストの硬化後にパターニングデバイスをレジストから離すと、パターンがレジストに残る。
【００４６】
本願明細書で使用した用語「放射」および「ビーム」は、あらゆる種類の電磁放射を含む。電磁放射の例として、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、波長が約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍ）および極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、波長が５〜２０ｎｍ）、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームが挙げられる。
【００４７】
用語「レンズ」は、状況次第で、さまざまな種類の光学部材の何れか１つまたは組み合わせを指すこともある。光学部材の種類として、屈折式、反射式、磁気式、電磁式、および静電式の光学コンポーネントが挙げられる。
【００４８】
本発明の具体的実施例を上で説明してきたが、本発明は上記以外の実施形態でも実施しうる。例えば、本発明は、上記の方法を記述した機械読取可能命令のシーケンスを１つまたは複数含むコンピュータプログラム、あるいはこのようなコンピュータプログラムが記録されているデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光学ディスク）の形態であっても良い。
【００４９】
上記の説明は、例示を目的としたものであり、限定するためのものではない。したがって、添付の請求の範囲を逸脱せずに上記の発明を変更しうることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】図１の装置の基板ステージを示す図である。
【図３】図１の装置の光学的な構成を示す図である。
【図４】ディフューザが投影ビームの経路に配置されていない場合の、基板レベルのセンサへの放射光の結合を示す図である。
【図５】ディフューザが投影ビームの経路に配置されている場合の、基板レベルのセンサへの放射光の結合を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による方法を示す図である。
【図７】ディフューザが収納位置にあるときの、本発明の第２の実施形態のマスクテーブルの平面図である。
【図８】ディフューザが収納位置にあるときの、本発明の第２の実施形態のマスクテーブルの立面図である。
【図９】ディフューザが作業位置にあるときの、本発明の第２の実施形態のマスクテーブルの平面図である。
【図１０】ディフューザが作業位置にあるときの、本発明の第２の実施形態のマスクテーブルの立面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態によるマスクの平面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態によるマスクの立面図である。
【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６】
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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１１】
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【図１２】
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