(57)【要約】      （修正有）【課題】投影ビームのサイズおよび発散度をターゲット瞳サイズおよび形状と一致させるように制御できるリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】照明システムからの放射線ビームを調整するために、調整光学部品１７と調節可能アパーチャ１１が設けられ、アパーチャ１１を通して伝播された放射線ビームのサイズおよび発散度を検出し、かつ検出された放射線ビームのサイズおよび発散度に基づいてフィードバック信号を送るために、検出器２０が設けられる。アクチュエータ１８、１９は放射線ビームの少なくとも１つの光学特性を変化させるために、前記光学部品１７および前記アパーチャ１１のうち少なくとも一方を調節するという役割を果たし、そして検出器２０からのフィードバック信号に応じてアクチュエータ１８、１９を制御するために、制御デバイスが設けられる。【選択図】図３
2007194600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
放射線ビームに断面パターンを付与してパターン付き放射線ビームを形成するように構成されたパターニングデバイスを支持するように構成された支持体と、 
基板を保持するように構成された基板テーブルと、 
当該基板のターゲット部分に前記パターン付き放射線ビームを投影するように構成された投影システムと、 
放射線源から前記照明システムへの放射線ビームの伝播を可能にするように構成されたアパーチャと、
放射線ビームのサイズおよび発散度を変えるように構成されたビームエキスパンダと、
前記アパーチャを通して伝播された放射線ビームのサイズおよび発散度を検出し、かつ当該検出された放射線ビームのサイズおよび発散度に基づいてフィードバック信号を送るように構成された検出器と、 
前記ビームエキスパンダと前記アパーチャのうち少なくとも一方を調節して、前記放射線ビームの光学特性のうち少なくとも１つを変化させるように構成されたアクチュエータと、
前記検出器からの前記フィードバック信号に応じて前記アクチュエータを制御するように構成された制御デバイスと、
を備える、リソグラフィ装置。
【請求項２】
前記アクチュエータが、前記アパーチャのサイズを変えるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記放射線ビームのサイズを変えるために前記ビームエキスパンダを光学的に調節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４】
前記アクチュエータは、前記放射線ビームの発散度を変えるために前記ビームエキスパンダを光学的に調節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５】
前記アパーチャを通して伝播された放射線ビームを前記照明システムに誘導するために、可傾ビーム位置決めリフレクタが設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アパーチャが、前記ビーム位置決めリフレクタの上流に位置している、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの追加リフレクタが、前記ビーム位置決めリフレクタと前記照明システムとの間の放射線ビームの経路に設けられている、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記照明システムの上流で、前記放射線ビームの微少部分を前記検出器に分割するダイバータ（diverter）が設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ダイバータは部分的に透明である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記検出器は、前記放射線ビームのサイズおよび発散度をモニターするように構成されたビーム分析モジュールである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ビーム分析モジュールはＣＣＤカメラを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記制御デバイスは、前記装置のシグマを使用中ほぼ一定にするように前記アクチュエータを制御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１３】
前記制御デバイスは、必要とされる瞳形状に瞳を一致させるように前記アクチュエータを制御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１４】
放射線源から照明システムへと放射線ビームを誘導する工程と、
ビームエキスパンダとアパーチャを通して前記放射線を伝播する工程と、
前記アパーチャを通して伝播された放射線ビームのサイズおよび発散度を検出して、前記検出された放射線ビームのサイズおよび発散度に基づいて、フィードバック信号を送る工程と、 
前記ビームエキスパンダと前記アパーチャのうち少なくとも一方を調節して、当該フィードバック信号に応じて、前記放射線ビームの光学特性のうち少なくとも１つを変化させる工程と、
パターニングデバイスを用いて、前記放射線ビームを透過または反射させ、かつ前記放射線ビームの断面にパターンを付与する工程と、
前記パターン付き放射線ビームを基板のターゲット部分に投影する工程と、
を備える、デバイス製造方法。
【請求項１５】
前記調節工程が、前記アパーチャのサイズを調節する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記調節工程が、前記放射線ビームのサイズを変えるために、前記ビームエキスパンダを光学的に調節する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記調節工程が、前記放射線ビームの発散度を変えるために、前記ビームエキスパンダを光学的に調節する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記放射線ビームを前記照明システムに向けて誘導するために、ビーム位置決めリフレクタを傾けることによって、前記アパーチャを通して伝播された前記放射線ビームを反射させる工程をさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記アパーチャを通して伝播された前記放射線ビームのサイズおよび発散度を検出するために、前記放射線ビームの微少部分を前記検出器に分割する工程をさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記ビームエキスパンダと前記アパーチャのうち少なくとも一方を調節する前記調節工程は、前記装置のシグマを使用中ほぼ一定にするために行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記ビームエキスパンダと前記アパーチャのうち少なくとも一方を調節する前記調節工程は、必要とされる瞳形状に瞳を一致させるために行われる、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置とデバイス製造方法に関する。特に本発明は、当該装置内で放射線ビームのビーム特性を調節する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板のターゲット部分上に付けるマシンを含む。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層に対応して回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスが用いられる。またこのパターンは、放射線感応性材料（レジスト）層を有する基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に結像（imaged）することができる。一般には、単一の基板は、連続的に露光される隣接したターゲット部分のネットワークを含む。リソグラフィ装置は、放射線がマスクを通過してパターンを形成する透過型でもよく、または放射線がマスクに反射してパターンを形成する反射型でもよい。公知のリソグラフィ装置には、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、およびある特定の方向（「スキャン」方向）の投影ビームによってパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより、各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上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】
投影イメージの品質を改良するためのリソグラフィ分野での開発により、放射線ビームの特定の光学特性の改良が必要であることが明らかにされてきた。一般に、この光学特性には、ビームの均質性もしくは均一性、ビームのサイズおよび／または形状、ビームの指向方向（pointing direction）、光軸に対するビームの位置、ならびにビームの発散度が含まれる。これらすべてを以下総称してビームの「光学特性」という。現在では、限られたオプションのみがリソグラフィ装置において当該ビーム光学特性を制御するために利用可能である。特に、ビーム分析モジュールから受け取った情報に基づいて、インストール中にねじを調節することによって、当該リソグラフィ装置の照明システムの光学部品を調節することができる。
【０００４】
放射線ビームの特性は、照明システムによって伝えられた角度分布（angular distribution）に影響を及ぼす。現在の最先端技術では、照明システム中の光学素子の位置を所定の方法で変更することによって、角度分布が変更される。しかしながら、入力された放射性ビームの光学特性は、角度分布の制御において考慮されていない。
【０００５】
米国特許第６８７０６０３号は、投影システムへと放射線ビームを誘導し、かつ投影システム内の回折光学部品によって形成されたアパーチャに対してＸ方向およびＹ方向にビームの横変位を調節する、可傾ステアリングミラー（tiltable steering mirror）を含むリソグラフィ装置を開示している。プロセッサは、ミラーの傾斜に関する情報と、照明システム内の検出器によって測定されるビーム強度に関する情報を受け取るために設けられる。ミラーの傾斜角を変え、かつ対応するビーム強度の測定を行うことによって、ビームサイズを決定することができる。さらに、ビームがミラーに供給される前に通過する光学調整ユニットによって、ビームサイズを調節することができる。しかしながら、ビームをターゲット瞳形状に一致させるために、ビームのサイズおよび発散度調節するための当該配置を用いることは実用的ではない。
【０００６】
米国特許第５１２１１６０号は、投影システムに供給された放射線ビームの形状およびサイズを調節するためのビームエキスパンダおよびズームエキスパンダを含む露光装置を開示している。さらに、投影システムの像面の照度を測定するために、露光される基板の支持体上に光検出器が設けられている。このような配置では、ビームの検出されたサイズおよび発散度に基づいてビームの調節を行うことはできない。
【０００７】
米国特許第５７２４１２２号および米国特許第５９９１０１６号も、露光システムにおいて放射線ビームを調節するための配置を開示しているが、これらの配置によっても、ビームの検出されたサイズおよび発散度に基づいてビームの調節を行うことはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態の様々な態様により、上記リソグラフィ装置内における投影ビームのサイズおよび発散度をターゲット瞳サイズおよび形状と一致させるように制御することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に従い、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、放射線ビームに断面パターンを付与して、パターン付き放射線ビームを形成するように構成されたパターニングデバイスを支持するように構成された支持体と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、当該基板のターゲット部分に前記パターン付き放射線ビームを投影するように構成された投影システムと、放射線源から前記照明システムへの放射線ビームの伝播を可能にするように構成されたアパーチャと、放射線ビームのサイズおよび発散度を変えるように構成されたビームエキスパンダと、前記アパーチャを通して伝播された放射線ビームのサイズおよび発散度を検出し、かつ当該検出された放射線ビームのサイズおよび発散度に基づいて、フィードバック信号を送るように構成された検出器と、前記ビームエキスパンダと前記アパーチャのうち少なくとも一方を調節して、前記放射線ビームの光学特性のうち少なくとも１つを変化させるように構成されたアクチュエータと、前記検出器からの前記フィードバック信号に応じて前記アクチュエータを制御するように構成された制御デバイスとを備える、リソグラフィ装置が提供される。
【００１０】
当該配置により、たとえば、ビームがアパーチャを通って照明システムに向かって通過するようにビームを調整するための回折光学部品（ＤＯＥ）のレベルで、ビームサイズおよび／または発散度を調節することが可能になる。これによって、たとえば、特定の製造手順において用いられる各リソグラフィマシンについて、ビームのシグマが同一となるように、所望の瞳形状および発散度が得られる。このことは有用である。なぜならば、ウェーハ上の同一層の露光のために２つ以上のマシンが使われる場合、異なるマシンによって露光されるイメージには一切差があってはならず、あるいはごくわずかな差であるべきだからである。従って、複数のマシンのシグマが高い精度レベルで一致すべきことが重要である。同じタイプのシステム間で、または異なるタイプのシステム間で瞳形状を一致させるため、そして非常に小さい極角度または極瞳の解像度（resolution）を改良するために、このような配置を使用することができる。
【００１１】
前記配置を使用することにより、ＦＤＥベースシステムのために安定したスリット形状を形成することができる。ここでＦＤＥとはフィールド定義素子を意味し、これは所望の形状の均一強度分布に光を混合する光学素子である。特に、このような配置により、シグマについてのset/getの差（set-get differences）を補うようにビームの発散度を調整することができ、また極角度に一致するようにビームのサイズを調整することができる。複数のマシンが予測可能な態様で動作することが非常に重要である。プロセスが１つのシステム上で開発され、かつ同一タイプの複数のシステムを用いて製造の稼動が実施された場合、当該プロセスは、各システム上で完全に同じように稼動しなければならない。また、当該プロセスが異なるタイプのマシン（より良い光学性能を有するより新しいマシン）に移された場合、そのより新しいマシンは、当該プロセスが開発されたマシンの角度分布（「瞳形状」ともいう）を再現できなければならない。この理由は、レチクルの調整（光学近接補正（optical proximity correction））が必要であり、かつこの調整には時間がかかるからである。従って、同一タイプの複数のマシン（マシン内タイプ(intra-machine-type)）を一致させること、および異なるタイプのマシン（マシン間タイプ(inter-machine-type)）を一致させることが重要である。また、ビームサイズを一定に維持するために、フィードバック配置を制御することも可能である。特に、ズームおよびビーム形状の機能としてのコンボリューション効果（convolution effect）を補うことができ、これによってＦＤＥベースシステムのための、安定したスリット形状と、改良されたＤＣおよび均一性補正がもたらされる。
【００１２】
最先端のリソグラフィツールの投影システムは、一般的には、ＮＡ＞０.９０であるか、または液浸システムについてはＮＡ＞１.０である場合さえある。ＮＡは、投影システムが受けることのできる最大放射角を示している。一般的に、投影レンズの倍率は−０.２５、すなわち、レチクル上の像は４倍縮小される。照明システムが供給する角度分布は通常シグマに関して説明される。レチクル像平面（reticle-image plane）のフーリエ変換である平面において、角度分布とは、図４に示されるような強度分布である。この面は通常、「瞳面」という。この図では、投影システムのＮＡを通過できる最大角度は、半径１の円上の位置によって表される。レチクルレベルの角度は、asin（ＮＡ*投影レンズ_倍率）（asin(NA*projectionlens_magnification)によって与えられる。
【００１３】
図に示される瞳からシグマ値を求めるためには、いくつかの異なる規則を用いることができる。この場合、シグマアウター（sigma outer）は、瞳の中のエネルギーの９０％を取り囲む円の半径として定義され、一方、シグマインナー（sigma inner）は、瞳の中のエネルギーの１０％を取り囲む円の半径として定義される。
【００１４】
多くの場合、高いシグマを有することが効果的である。しかしながら、シグマが非常に高い値であるよりも、シグマが変化しないことのほうがより重要である場合もある。たとえば、多くのマシンについて０.９のシグマが特定されている場合、０.９１のシグマが得られることは非常に望ましくない。なぜならば、これがそのマシンの様々な特性に悪影響を及ぼし、かつ投影パターンに違いをもたらすからである。
【００１５】
アクチュエータは、アパーチャのサイズを変えるように構成されてもよい。あるいは、またはさらに、アクチュエータは、放射線ビームのサイズおよび／または放射線ビームの発散度を変えるためにビームエキスパンダを光学的に調節するように構成されてもよい。
【００１６】
特定の実施形態では、アパーチャを通して伝播された放射線ビームを照明システムに誘導するために、可傾ビーム位置決めリフレクタ（tiltable beam-positioning reflector）が設けられる。
【００１７】
アパーチャは、ビーム位置決めリフレクタの上流に位置付けられることが好ましい。アパーチャをビーム位置決めリフレクタの下流に位置付けてもよい。
【００１８】
さらに、ビーム位置決めリフレクタと照明システムとの間の放射線ビームの経路に、少なくとも１つの追加リフレクタを設けてもよい。
【００１９】
照明システムの上流で、放射線ビームの微少部分を検出器に分割するために、ダイバータ（diverter）を設けてもよい。このダイバータは、部分的に透明であってもよい。
【００２０】
本発明の他の態様に従い、基板を設ける工程と、放射線源から照明システムへと放射線ビームを誘導する工程と、ビームエキスパンダとアパーチャを通して当該放射線を伝播する工程と、当該開口度を通して伝播された放射線ビームのサイズおよび発散度を検出して、当該検出された放射線ビームのサイズおよび発散度に基づいて、フィードバック信号を送る工程と、前記ビームエキスパンダと前記アパーチャのうち少なくとも一方を調節して、当該フィードバック信号に応じて、前記放射線ビームの光学特性のうち少なくとも１つを変化させる工程と、パターニングデバイスを用いて、前記放射線ビームを透過もしくは反射させ、かつ前記放射線ビームの断面にパターンをつける工程と、当該パターン付き放射線ビームを基板のターゲット部分に投影する工程とを備える、デバイス製造方法が提供される。
【００２１】
本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドの製造といった他の用途を有することは明らかである。そのような別の用途においては、本明細書で使われている「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義とみなすことができると当業者は理解するであろう。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、たとえば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、またはメトロロジーツールもしくはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板処理ツールおよびその他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、積層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使われる基板という用語は、すでに多重処理層を含む基板を表すものとしてもよい。
【００２２】
本明細書で使われている「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射線（たとえば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）、および極端紫外（ＥＵＶ）放射線（たとえば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含している。
【００２３】
本明細書において使われる「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内にパターンを作り出すように放射線ビームに断面パターンを付けるために使うことができるあらゆる手段を指していると広く解釈されるべきである。なお、投影ビームに付けたパターンは、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、投影ビームに付けたパターンは、集積回路などの、ターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。
【００２４】
パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、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パネルが含まれる。マスクは、リソグラフィィでは公知であり、バイナリ、alternating位相シフト（alternating phase-shift）、および減衰型位相シフト（attenuated phase-shift）などのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射線ビームが様々な方向に反射するように、個別に傾斜させることができる。このようにして、反射されたビームにパターンが付与される。
【００２５】
支持構造体は、パターニングデバイスの重量を支持するもの、すなわち支えるものである。支持構造体は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、およびパターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどといった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。支持構造体は、機械式クランプ技術、真空式クランプ技術、またはたとえば真空条件での静電式クランプ技術などのその他のクランプ技術を用いることができる。支持構造体は、たとえば、必要に応じて固定または可動式にすることができ、かつパターニングデバイスを、たとえば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる、フレームまたはテーブルであってもよい。本明細書において使われる「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であるとみなしてよい。
【００２６】
本明細書において使われる「投影システム」という用語は、たとえば、使用される露光放射線にとって、または浸液の使用あるいは真空の使用などの他の要因にとって適切な、屈折型光学システム、反射型光学システムおよび反射屈折型光学システムを含む、様々な型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使われる「レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であるとみなしてよい。
【００２７】
照明システムは、放射線投影ビームを誘導し、形成し、あるいは制御するために、屈折型、反射型および反射屈折型光学部品を含む、様々な型の光学部品を含むことができる。これら光学部品は、以下総称してまたは個別に「レンズ」という場合もある。
【００２８】
リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプであってもよい。そのような「マルチステージ（multiple stage）」マシンにおいては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。
【００２９】
また、リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を満たすような比較的高屈折率を有する液体、たとえば、水に基板が液浸されるタイプであってもよい。さらに、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえば、マスクと投影システムの最終要素との間の空間に浸液を適用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させる技術において公知である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は様々な修正および代替形態が可能であるが、本発明の特定の実施形態が、添付の図面において一例として示されており、以下にその詳細を説明する。但し、当然のことながら、本明細書は、本発明を本明細書に開示されている特定の形態に制限することを意図したものではなく、逆に本発明は、添付の請求項で定義されるとおり、本発明の範囲内に含まれるすべての修正、同等物および代替案を包含する。
【００３１】
図２は、以下の構成要素を含むリソグラフィ装置の一例を概略的に示している。
【００３２】
−  投影ビームＰＢ（たとえば、紫外線（ＵＶ））を供給するための照明システム（イルミネータ）ＩＬ
−  パターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡを支持し、かつ投影システムＰＬに対してパターニングデバイスを正確に位置付けるための第１位置決め手段ＰＭに連結されている、第１支持構造体（たとえば、マスクテーブル）ＭＴ
−  基板（たとえば、レジスト塗布ウェーハ）Ｗを保持し、かつ投影システムＰＬに対して基板を正確に位置付けるための第２位置決め手段ＰＷに連結されている、基板テーブル（たとえば、ウェーハテーブル）ＷＴ
−  パターニングデバイスＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば、１つ以上のダイを含む）上に結像するための、投影システム（たとえば、屈折または反射投影レンズ）ＰＬ
図２に示されるとおり、この装置は反射型である（すなわち、プログラマブルミラーアレイを用いている）。
【００３３】
イルミネータＩＬは、放射線源ＳＯから放射線ビームを受ける。たとえば、放射線源がエキシマレーザである場合、放射線源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射線源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また、放射線ビームは、放射線源ＳＯからイルミネータＩＬへ、たとえば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。図２に示される反射型システムの場合、放射線源は、プラズマ放電源であってもよく、また放射線ビームを放射線源ＳＯからイルミネータＩＬに送るために、たとえば適切な集光鏡および／またはスペクトル純度フィルタを含む放射線コレクタ（図示されていない）を使用してもよい。その他の場合においては、たとえば、放射線源が水銀灯である場合、放射線源は、装置の一体型部品とすることもできる。放射線源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤまたは放射線コレクタとともに、放射線システムと呼んでもよい。
【００３４】
イルミネータＩＬは、ビームの角度強度分布を調節するための調節手段ＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側径方向範囲（通常、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。さらに、イルミネータＩＬは、一般に、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといった様々な他の構成要素を含むことができる。イルミネータは、断面に所望の均一性および強度分布を有する、調整された放射線ビーム（「投影ビームＰＢ」という）を供給する。
【００３５】
投影ビームＰＢは、マスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡ上に入射する。マスクＭＡを通過した後（図１Ａ〜図１Ｄ）、またはマスクＭＡによって反射された後（図２）、投影ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、このレンズＰＬは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決め手段ＰＷおよび位置センサＩＦ２（たとえば、干渉装置）を使って、たとえば、様々なターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決め手段ＰＭおよび別の位置センサＩＦ１（図２では示されているが、図１Ａ〜図１Ｄでは明確に示されていない）を使い、たとえば、マスクライブラリからマスクを機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、対象テーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決め手段ＰＭおよびＰＷの一部を形成するロングストロークモジュール（粗位置決め）およびショートストロークモジュール（微細位置決め）を使って達成することができる。しかし、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は、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。
【００３６】
例示の装置は、以下の好適なモードで使うことができる。
【００３７】
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を基本的に静止状態に保ちつつ、投影ビームに付けられたパターン全体を一度に（すなわち、単一静止露光）ターゲット部分Ｃ上に投影する。基板テーブルＷＴは、次にＸおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃが露光されることが可能になる。ステップモードにおいては、露光領域の最大サイズよって、単一静止露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
【００３８】
２．  スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、投影ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。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（縮小）拡大率および画像反転特性によって決まる。スキャンモードにおいては、露光領域の最大サイズよって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、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。
【００３９】
３．  別のモードにおいては、プログラマブルパターニング手段を保持しつつ、マスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かし、すなわちスキャンする一方で、投影ビームに付与されるパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射線源が採用されており、さらにプログラマブルパターニング手段は、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射線パルスと放射線パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニング手段を利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００４０】
本実施形態は、上述の使用モードの組合せおよび／または変形形態、あるいは完全に異なる使用モードにも適用可能である。
【００４１】
上述のとおり、イルミネータは、断面に所望の均一性と強度分布を有する調整された放射線ビーム（「投影ビーム」という）を供給する。しかし、瞳形状(小さい極またはリング幅を有する)の複雑化の傾向が高まることによって、同一タイプの複数のリソグラフィシステムまたは異なるタイプの複数のリソグラフィシステムにとって必要な瞳形状に、瞳形状を一致させる必要性が高まる。小さい極の瞳形状は、非常に小さい（一般的に正方形の）ビームサイズと、Ｘ方向およびＹ方向において低い発散度を必要とする。すべてのリソグラフィシステムがこの点について同じ程度に必要性があるわけではなく、異なるシステムタイプ間での瞳の一致を向上させるため、これを補うためにビーム補正を用いることができる。
【００４２】
図１Ａ〜図１Ｄは、マシンタイプＡおよびマシンタイプＢとして表示されている２つのマシンタイプである２つのリソグラフィシステムの異なるレスポンスを示している。それぞれのタイプについて、２つの可能なビームサイズについて瞳面のビーム形状が示されているが、これは０*０ｍｍというごく小さいビームの理想的なケースと、２４*１６ｍｍという現実的なビームサイズについてのものである。２つのマシンタイプのレスポンスが互いに異なるということ、そしてマシンタイプＢのほうがマシンタイプＡよりもビーム形状への感応性が低いということがわかるであろう。これらマシンのうちの一方に、本発明に従ったビーム調節配置を設けることにより、二つのシステムの瞳形状をより良好に一致させることができる。この図は、より小さいビームサイズのほうが、瞳形状解像度を向上させることを示している。従って、特定の状況では、瞳形状精度を向上させるためにより小さいビームサイズ（および結像のための光がより少ないもの）を選ぶことが効果的であろう。
【００４３】
２４*１６ｍｍの現実的なビームサイズについて図１Ａ〜図１Ｄで示される瞳は、異なる結像の挙動をもたらす。ビームは歪められず、完全に矩形とみなされる。２つのマシンのレスポンスにおける違いは、光学設計における違いによって引き起こされる。
【００４４】
Ｘ方向またはＹ方向のいずれか、または両方向における投影ビームの発散度の変化は、たとえばＹ方向のシグマよりもＸ方向により大きいシグマを生じさせるなど、シグマの変形をもたらすことがある。一般に、ビームの発散角度が大きくなると、ビーム発散度の効果によってビームの縁部がぼやけてしまうという点で、ビーム形状に悪影響をもたらす。しかしこれは、ビーム調整ユニットの光学部品を調節して、ビームのシグマを減らすことによって補正することができる。多くの場合、ビーム発散度を低下させることが望ましいが、ビーム発散度を高める必要がある場合もある。
【００４５】
倍率光学部品は投影ビームのサイズを大きくするが、これと同時にビームの発散角度を小さくするということを理解することが重要である。角度の縮小は倍率に直接関係し、たとえば２倍の倍率は発散角度を半分にする。このことは、そのような多くのマシンで直面する小さい発散角度に当てはまる。以下においては、ビームの外側部分を取り除くためにアパーチャが使われる。このアパーチャは、たとえば、その前と同じ直径のビームだが、より小さい発散角度を有するビームを得るために使うことができる。発散角度は単独で変更することはできないので、ビームサイズも制御しなければならない。
【００４６】
図３は、レーザ源１０からのレーザビームが、ビーム調整ユニットのビームエキスパンダ光学部品１７を通して送られた後、調節可能なアパーチャ１１を通して送られる、好適なビーム制御配置を概略的に示している。アパーチャ１１に隣接した可傾ミラー１２は、ビームを屈折させて照明システム１３に向かわせる役割を果たし、かつ照明システム１３の入口でのビーム位置を調整するためにＸ方向とＹ方向に傾けることができる。ビームエキスパンダ光学部品１７は、ビームのサイズと発散度を変える役割を果たし、その一方で、ビームの周縁はアパーチャ１１の縁部によって遮断されるという事実により、アパーチャ１１はビームのサイズを変える役割を果たす。別の実施形態では、ビームエキスパンダ光学部品１７とアパーチャ１１の順番は逆でもよい。また、他の実施形態では、ビームエキスパンダ光学部品１７とアパーチャ１１は、ミラー１２の下流に位置付けられてもよいが、これは好ましくはない。なぜならば、ミラー１２の調節に応じて、ビームは異なる位置でビームエキスパンダ光学部品１７とアパーチャ１１に入射させられることになるため、照明システム１３への入口でのビーム位置に影響を与えるミラー１２の効果が低くなるためである。
【００４７】
ミラー１２に反射したビームは、その後、固定ビームデリバリミラー１４に反射して追加ミラー１５に向かい、このミラー１５はビームを反射して照明システム１３の入口に向かわせる。部分反射ミラー１６は、ミラー１５と照明システム１３の入口との間のビームの経路に配され、ビームの微少部分（たとえば１％）を分割させて、分割されたビームを、ビームの形状、位置、指向方向および発散度を測定できるビーム分析モジュール２０に誘導する役割を果たす。このようなビーム分析モジュール２０は、たとえば米国特許第６８７０６０３号に記載されている。ビームのビームサイズと発散角度の両方が、照明システム１３によって形成される瞳形状に影響を与え、そして発散角度を大きくする効果は、理想ビームで得られるであろう瞳と、実際のビームの角度分布に対応した瞳とを合成積する（convolving）効果に相当する。円錐プリズム（conical prism）（いわゆる「アキシコン」投影システム）を取り入れた照明システムを使用した場合、投影ビームに非対称の形状は、照明システムによって形成される瞳形状を非対称にする。なぜならば、円錐プリズムはちょうど瞳面の中には配置されないからである。その結果として、フィールドサイズも瞳に影響を与え、大きなビームサイズは瞳の解像度を低下させる。
【００４８】
ビーム分析モジュール２０から、アパーチャ１１とビームエキスパンダ光学部品１７を調節するためのアクチュエータ１８および１９へと、電気フィードバック信号が送られる。アクチュエータ１８および１９は、ビームサイズとその発散角度を能動制御するように、ビーム形状とビームの発散角度を示すビーム分析モジュール２０からのフィードバック信号に応じて作動可能である。照明システム１３によって形成された瞳形状をターゲット瞳形状（同一タイプまたは異なるタイプの別のマシンの瞳形状に相当し得る）に一致させるために、ビームの発散角度を大きくまたは小さくすることができる。従って、ターゲット瞳形状を形成するために必要とされる形状および発散度により近い形状および発散度を有するビームを生成するため、照明システムのターゲット瞳形状に応じて必要な調節を行うために、制御電子機器を使用することができる。
【００４９】
以上、本発明の特定の実施形態を説明してきたが、本発明は、説明された方法以外の別の方法で実行可能であることが明らかである。上記の記載は、本発明を制限することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１Ａ〜図１Ｄは、非理想的ビームに対する２つの異なるリソグラフィシステムの異なる反応を示している。
【図２】図２は、反射型マスクを有するリソグラフィ装置を示している。
【図３】図３は、本発明の好適実施形態にかかるビーム制御配置の図である。
【図４】図４は、当該装置の照明システムによって送られる角度分布を示す。
【図１】
2007194600.tif 000003
【図２】
2007194600.tif 000004
【図３】
2007194600.tif 000005
【図４】
2007194600.tif 000006
【外国語明細書】
2007194600000001.pdf