(57)【要約】  マイクロリソグラフィ投影装置を作動させる方法は、マスク（１６）と、照明系（１２）と、マスク平面内でマスク（１６）上で照明される物体視野（１４）の像を感光面（２２）上に位置決めされた像視野上に形成するように構成された投影対物系（２０）とを与える段階を含む。像視野内の異なる視野点で縁部配置誤差が決定される。マスク（１６）は、次に、角度照射分布の改善された視野依存性を有する投影光で照明される。改善された視野依存性に従う角度照射分布は、段階ｂ）で決定された縁部配置誤差が異なる視野点で低減されるように物体視野にわたって変化する。【選択図】図１８
2018519535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影装置を作動させる方法であって、
ａ）マスク（１６）、
前記マスクを照明するように構成された照明系（１２）、及び
マスク平面内で前記マスク（１６）上で照明される物体視野（１４）の像を感光面（２２）上に位置決めされた像視野上に形成するように構成された投影対物系（２０）、
を与える段階と、
ｂ）前記像視野内の異なる視野点で縁部配置誤差を決定する段階と、
ｃ）角度照射分布の改善された視野依存性を有する投影光で前記マスク（１６）を照明する段階であって、該改善された視野依存性に従う該角度照射分布が、段階ｂ）で決定された前記縁部配置誤差が前記異なる視野点で低減されるように前記物体視野（１４）にわたって変化する前記照明する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
段階ｂ）は、
前記角度照射分布のオリジナル視野依存性を有する投影光で前記マスク（１６）を照明する段階と、
前記異なる視野点で前記感光面上の前記縁部配置誤差を模擬又は測定する段階と、
を含み、
段階ｃ）は、前記角度照射分布の前記改善された視野依存性が得られるように該角度照射分布の前記オリジナル視野依存性を変更する段階を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
段階ｃ）は、前記照射の改善された視野依存性を有する投影光で前記マスク（１６）を照明する段階を含み、
前記照射は、段階ｂ）で決定された前記縁部配置誤差が前記異なる視野点で低減されるように前記物体視野にわたって変化する、
ことを特徴とする請求項１から請求項２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
段階ｂ）は、
前記照射のオリジナル視野依存性を有する投影光で前記マスク（１６）を照明する段階と、
前記異なる視野点で前記感光面上の前記縁部配置誤差を模擬又は測定する段階と、
を含み、
段階ｃ）は、前記照射の前記改善された視野依存性が得られるように該照射の前記オリジナル視野依存性を変更する段階を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記マスク（１６）は、均一なマスクパターンを含む一部分を有し、
前記角度照射分布の前記改善された視野依存性に従う該角度照射分布は、段階ｃ）中の少なくとも一時点で前記部分に一致する前記物体視野の区域にわたって変化する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記マスクは、局所変化特性を有する不均一マスクパターンを含み、
前記改善された角度照射分布は、前記マスクパターンの前記局所変化特性に適応する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一部の視野点では、前記改善された視野依存性に従う前記角度照射分布は、非テレセントリックであり、
前記マスク及び前記感光面のうちの少なくとも一方が、段階ｃ）の前に前記投影対物系の光軸に沿って変位している、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
段階ａ）で与えられる前記照明系は、
前記照明系の瞳平面（７６）に位置付けられた複数の２次光源（１０６）を生成するように構成された光学インテグレータ（６０）であって、該光学インテグレータ（６０）が、該２次光源（１０６）のうちの１つに各々が関連付けられた複数の光入射ファセット（７５）を含み、該光入射ファセットの像が、前記マスク平面内で少なくとも実質的に重なる前記光学インテグレータ（６０）と、
光射出面（５７）を有し、かつ空間分解方式で入射投影光を伝達するように又は反射するように構成された空間光変調器（５２）と、
前記空間光変調器（５２）の前記光射出面（５７）を前記光学インテグレータ（６０）の前記光入射ファセット（７５）の上に結像する対物系（５８）と、
を含み、
段階ｃ）で、前記空間光変調器は、前記改善された角度照射分布が前記マスク平面に得られるように制御される、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
マイクロリソグラフィ投影装置（１０）の照明系であって、
ａ）瞳平面（７６）と、
ｂ）複数の２次光源（１０６）を前記瞳平面（７６）に生成するように構成され、該２次光源（１０６）のうちの１つに各々が関連付けられた複数の光入射ファセット（７５）を含む光学インテグレータ（６０）と、
ｃ）光射出面（５７）を有し、かつ空間分解方式で入射投影光を伝達するように又は反射するように構成された空間光変調器（５２）と、
ｄ）投影光を前記空間光変調器上に向けるように構成された瞳形成ユニット（３６）と、
ｅ）前記空間光変調器（５２）の前記光射出面（５７）を前記光学インテグレータ（６０）の前記光入射ファセット（７５）の上に結像する対物系（５８）と、
ｆ）マスクが、角度照射分布の改善された視野依存性を有する投影光で照明されるように、前記瞳形成ユニット（３６）及び前記空間光変調器（５２）を制御するように構成された制御ユニット（９０）であって、該改善された視野依存性に従う該角度照射分布が、像視野にわたって変化する縁部配置誤差が低減されるように物体視野にわたって変化する前記制御ユニット（９０）と、
を含むことを特徴とする照明系。
【請求項１０】
前記制御ユニットは、請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の方法が実施されるように前記瞳形成ユニット（３６）及び前記空間光変調器（５２）を制御するように構成されることを特徴とする請求項９に記載の照明系。
【請求項１１】
ａ）マスク（１６）と、
ｂ）前記マスクを照明するように構成された照明系（１２）と、
ｃ）マスク平面内で前記マスク上で照明される物体視野（１４）の像を感光面上に位置決めされた像視野上に形成するように構成された投影対物系（２０）と、
ｄ）角度照射分布の改善された視野依存性を有する投影光で前記マスクを照明するための手段（３８、５４、６０、９０）であって、該改善された視野依存性に従う該角度照射分布が、前記像視野にわたって変化する縁部配置誤差が低減されるように前記物体視野にわたって変化する前記照明するための手段（３８、５４、６０、９０）と、
を含むことを特徴とするマイクロリソグラフィ投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にマイクロリソグラフィの分野に関し、具体的には投影露光装置又はマスク検査装置に使用される照明系に関する。本発明は、ｗａｖｅｒ  ｌｅｖｅｌでの対物系の像平面内の望ましい及び実際の特徴部（ｆｅａｔｕｒｅ）縁部（ｅｄｇｅ）場所の差を表す縁部配置誤差（ＥＰＥ）を補正することに特に関連する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ（フォトリソグラフィ又は簡易的にリソグラフィとも呼ばれる）は、集積回路、液晶ディスプレイ、及び他の微細構造デバイスの製作のための技術である。マイクロリソグラフィ処理は、エッチング処理との併用で、基板、例えば、シリコンウェーハ上に形成された薄膜スタック内に特徴部をパターン化するのに使用される。製作の各層では、最初にウェーハは、深紫外（ＤＵＶ）光等の放射線に対して感受性を有する材料であるフォトレジストで被覆される。次いで、その上にフォトレジストを有するウェーハが、投影露光装置内で投影光に露光される。装置は、パターンを含有するマスクをフォトレジスト上にフォトレジストがマスクパターンによって決定されるある一定の場所でのみ露光されるように投影する。露光後に、フォトレジストが現像されてマスクパターンに対応する像が生成される。次いで、エッチング処理が、パターンをウェーハ上の薄膜スタック内に転写する。最後に、フォトレジストが除去される。様々なマスクを用いたこの処理の反復により、多層微細構造化構成要素（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒｅｄ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）がもたらされる。
【０００３】
投影露光装置は、典型的には、光源と、それによって生成された投影光でマスクを照明する照明系と、マスクを位置合わせするためのマスク台と、投影対物系と、フォトレジストで被覆されたウェーハを位置合わせするためのウェーハ位置合わせ台とを含む。照明系は、例えば、矩形又は湾曲スリットの形状を有することができるマスク上の視野を照明する。
【０００４】
現在の投影露光装置では、２つの異なるタイプの装置の間で区別を付けることができる。一方のタイプでは、ウェーハ上の各ターゲット部分は、マスクパターン全体をこのターゲット部分の上に１回で露光することによって照射される。そのような装置は、一般的にウェーハステッパと呼ばれる。一般的にステップアンドスキャン装置又はスキャナと呼ばれる他方のタイプの装置では、各ターゲット部分は、マスクパターンを投影ビームの下で走査方向に徐々に走査し、一方、それと同期させて基板をこの方向と平行又は逆平行に移動することによって照射される。ウェーハの速度とマスクの速度の比は、通常は１よりも小さく、例えば、１：４である投影対物系の倍率に等しい。
【０００５】
「マスク」（又はレチクル）という用語は、パターン化手段として広義に解釈しなければならないことは理解されるものとする。一般的に使用されるマスクは、不透過性又は反射性のパターンを含み、例えば、バイナリ、交互位相シフト、減衰位相シフト、又は様々な混成マスクタイプとすることができる。しかし、能動マスク、例えば、プログラム可能ミラーアレイとして達成されたマスクも存在する。更に、プログラム可能ＬＣＤアレイを能動マスクとして使用することができる。
【０００６】
微細構造デバイスを製造するための技術が進歩するときに、照明系に対しても絶えず高まる要求が存在する。理想的には、照明系は、マスク上の照明視野の各点を明確に定められた空間照射分布及び角度照射分布を有する投影光で照明する。角度照射分布という用語は、マスク平面内の特定の点に向けて収束する光束の全光エネルギが、光束を構成する光線の異なる方向の間でどのように分布されるかを表している。
【０００７】
マスク上に入射する投影光の角度照射分布は、通常、フォトレジスト上に投影されるパターンのタイプに適応化される。多くの場合に、最適な角度照射分布は、パターン内に含有される特徴部のサイズ、向き、及びピッチに依存する。最も一般的に使用される投影光角度照射分布は、従来照明設定、環状照明設定、二重極（ｄｉｐｏｌｅ）照明設定、及び四重極（ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）照明設定と呼ばれる。これらの用語は、照明系の瞳平面内の照射分布を意味する。例えば、環状照明設定を使用すると、瞳平面内で環状領域だけが照明される。従って、投影光の角度照射分布には小さい角度範囲しか存在せず、全ての光線が、マスク上に類似の角度で斜方入射する。
【０００８】
当業技術では、望ましい照明設定を達成するためにマスク平面内の投影光の角度照射分布を修正するための様々な手段が公知である。最も単純な場合に、照明系の瞳平面に１又は２以上の開口を含む絞り（ダイヤフラム）が配置される。瞳平面内の場所は、マスク平面のようなフーリエ関連視野平面内の角度に変換されるので、瞳平面内の開口のサイズ、形状、及び場所は、マスク平面内の角度照射分布を決定する。しかし、照明設定のいかなる変更も、絞りの交換を必要とする。絞りの交換は、僅かに異なるサイズ、形状、又は場所を有する開口を有する非常に多くの個数の絞りを必要とすることになるので、照明設定を微調節することは困難になる。更に、絞りの使用は、光損失、従って、装置のスループットの低下を不可避にもたらす。
【０００９】
従って、多くの一般的な照明系は、瞳平面の照明を少なくともある程度まで連続的に変更することを可能にする調節可能要素を含む。多くの照明系は、瞳平面に望ましい空間照射分布を生成するために交換可能な回折光学要素を使用する。回折光学要素と瞳平面の間にズーム光学系とアキシコン要素の対とが位置付けられる場合に、この空間照射分布を調節することができる。
【００１０】
近年、瞳平面を照明するミラーアレイを使用することが提案されている。ＥＰ  １  ２６２  ８３６  Ａ１では、ミラーアレイは、１０００個よりも多い微小ミラーを含むマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）として達成されている。ミラーの各々は、互いに対して垂直な２つの異なる平面内で傾斜させることができる。従って、そのようなミラーデバイス上に入射する放射線は、（実質的に）あらゆる望ましい半球方向に反射することができる。ミラーアレイと瞳平面の間に配置されたコンデンサーレンズが、ミラーによって生成される反射角を瞳平面内の場所に変換する。この公知の照明系は、各々が１つの特定の微小ミラーに関連付けられ、当該ミラーを傾斜させることによって瞳平面にわたって自由に移動可能である複数のスポットで瞳平面を照明することを可能にする。
【００１１】
類似の照明系は、ＵＳ  ２００６／００８７６３４  Ａ１、ＵＳ  ７，０６１，５８２  Ｂ２、ＷＯ  ２００５／０２６８４３  Ａ２、及びＷＯ  ２０１０／００６６８７  Ａ１から公知である。ＵＳ  ２０１０／０１５７２６９  Ａ１は、マイクロミラーアレイがマスク上に直接結像される照明系を開示している。
【００１２】
上述のように、通常、マスク上の全ての点は、少なくとも走査積分の後には同じ照射分布及び角度照射分布を有するように照明することが望ましい。マスク上の複数の点が異なる照射で照明される場合に、通常、ウェーハレベル上で臨界寸法（ＣＤ）の望ましくない変化をもたらす。例えば、照射変化の存在下では、マスク上の均一な線の感光体上での像は、その長さに沿って照射変化を有する可能性もある。レジストの固定された露光閾値の理由から、そのような照射変化は、線の像によって定められることになる構造の幅変化に直接的に変換される。
【００１３】
角度照射分布がマスク上の照明視野にわたって意図せずに変化する場合に、感光面上に生成される像の品質に対しても悪影響を有する。例えば、角度照射分布の均衡が完全にはとれていない場合に、すなわち、マスク点上に一方の側からその反対側からよりも多い光が入射する場合に、感光面が完全に投影対物系の焦点面に配置されていないと、感光面上の共役像点が横方向にシフトされることになる。
【００１４】
ＵＳ  ６，４０４，４９９  Ａ及びＵＳ  ２００６／０２４４９４１  Ａ１は、照明視野内の空間照射分布（すなわち、照射の視野依存性）を修正するために、並列配置され、走査方向と平行に位置合わせされた不透明指状絞り要素の２つの対向するアレイを含む機械デバイスを提案している。互いに対向する絞り要素の各対は、これらの絞り要素の対向する端部間の距離が変更されるように、走査方向に沿って変位させることができる。このデバイスが、対物系によってマスク上に結像される照明系の視野平面に配置される場合に、走査方向に沿う幅が走査直交方向に沿って変化することが可能なスリット形照明視野を生成することができる。照射は走査処理中に積分されるので、照明視野内の複数の走査直交位置に関して積分照射（時に照明照射量とも呼ばれる）を微調節することができる。
【００１５】
残念ながら、これらのデバイスは、機械的に非常に複雑であり、更に高価である。これは、これらのデバイスを通常は可動視野絞りのブレードが配置される視野平面内又はその直近に配置しなければならないという事実にも起因する。
【００１６】
角度照射分布を視野依存方式で調節するのは、より困難である。なぜならば、主として、空間照射分布が空間座標ｘ，ｙのみの関数であるのに対して、角度照射分布が角度α，βにも依存することにある。
【００１７】
ＷＯ  ２０１２／１００７９１  Ａ１は、照明系の瞳平面に望ましい照射分布を生成するためにミラーアレイが使用される照明系を開示している。瞳平面の直近には、複数の光入射ファセットを有するフライアイ光学インテグレータが配置される。光入射ファセットの像がマスク上で重ね合わされる。ミラーアレイによって生成される光点は、光入射ファセットの全面積よりも少なくとも５倍小さい面積を有する。それによって光入射ファセット上に可変光パターンを生成すること、従って、照明視野の異なる部分に異なる角度照射分布を生成することが可能になる。例えば、照明視野の１つの部分にＸ二重極照明設定を生成し、照明視野の別の部分にＹ二重極照明設定を生成することができる。
【００１８】
ＷＯ  ２０１２／０２８１５８  Ａ１は、フライアイ光学インテグレータの光入射ファセット上の照射分布が、この光学インテグレータの前に配置された複数の変調器ユニットを用いて修正される照明系を開示している。各変調器ユニットは、光入射ファセットのうちの１つに関連付けられ、関連付けられた光入射ファセット上の空間照射分布及び／又は角度照射分布をいかなる光も遮断することなく変更可能に再分配する。このようにして、例えば、異なる半導体デバイスに関連付けられた単一ダイ上で２又は３以上の異なる部分を異なる照明設定を用いて照明することができる。
【００１９】
非公開特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１４／００３０４９は、フライアイ光学インテグレータの光入射ファセット上の照射分布が、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）をこれらの光入射ファセット上に結像することによって修正される手法を開示している。この手法は、上述のＷＯ  ２０１２／１００７９１  Ａ１から公知の照明系の場合にそうであるようにアナログマイクロミラーアレイを用いて非常に小さい光点を生成する必要がないことで有利である。角度照射分布の視野依存性は、角度照射分布が照明視野にわたって完全に均一（すなわち、視野非依存）になるように調節される。
【００２０】
しかし、時として角度照射分布の視野依存性を意図的に導入することが望ましい場合があるとも言及される。この導入は、例えば、投影対物系が視野依存特性を有する場合に好適とすることができる。マスクに関する限り、通常、そのような視野依存特性は、様々な向き又は寸法を有する特徴部の結果である。そのような視野依存性からもたらされる悪影響は、角度照射分布の視野依存性を選択的に導入することによって首尾良く低減することができる。
【００２１】
集積回路及び他の電子デバイス又は微小機械デバイスの製造に向けてマイクロリソグラフィ投影装置を使用する業界は、より小さい特徴部寸法、より高い生産量、及びより高い収率を絶えず追求している。非常に重要な目的のうちの１つは、縁部配置誤差（ＥＰＥ）を低減することである。縁部配置誤差は、一方でウェーハ（又は類似の支持体）上にリソグラフィ的に定められる構造の実際の（又は模擬（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ）の）輪郭の場所と、他方で望ましい輪郭の場所との間の差を表している。縁部配置誤差は、臨界寸法（ＣＤ）及びオーバーレイ誤差等の他の一般的な量を決定する基本量である。縁部配置誤差の低減は、より高い収率及び／又はより小さい特徴部サイズを直接にもたらす。
【００２２】
図１６ａ、図１６ｂ、及び図１６ｃは、縁部配置誤差が通常どのように計算されるのかを示している。各図の上半分では、望ましい輪郭を有するターゲット構造ＳＴが示されている。下半分では、実線に示した矩形は、マイクロリソグラフィ処理においてウェーハ上に生成された実際の構造ＳＴ’を表している。
【００２３】
図１６ａに示す場合では、実際の構造ＳＴ’は、ターゲット構造ＳＴよりも広い。構造ＳＴ’の長手方向に沿って延びる縁部は、正の縁部配置誤差Ｅ＝ｄm−ｄtだけ変位しており、この場合に、ｄmは、対称線からの測定距離であり、ｄtは、対称線からのターゲット距離である。
【００２４】
図１６ｂに示すようにターゲット距離と測定距離が等しい場合に、縁部配置誤差Ｅはゼロである。
【００２５】
測定距離ｄmがターゲット距離ｄtよりも小さい場合に、像配置誤差Ｅは、図１６ｃにそれを示すように負になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】ＥＰ  １  ２６２  ８３６  Ａ１
【特許文献２】ＵＳ  ２００６／００８７６３４  Ａ１
【特許文献３】ＵＳ  ７，０６１，５８２  Ｂ２
【特許文献４】ＷＯ  ２００５／０２６８４３  Ａ２
【特許文献５】ＷＯ  ２０１０／００６６８７  Ａ１
【特許文献６】ＵＳ  ２０１０／０１５７２６９  Ａ１
【特許文献７】ＵＳ  ６，４０４，４９９  Ａ
【特許文献８】ＵＳ  ２００６／０２４４９４１  Ａ１
【特許文献９】ＷＯ  ２０１２／１００７９１  Ａ１
【特許文献１０】ＷＯ  ２０１２／０２８１５８  Ａ１
【特許文献１１】ＰＣＴ／ＥＰ２０１４／００３０４９
【特許文献１２】ＵＳ  ２００９／０１１６０９３  Ａ１
【特許文献１３】ＷＯ  ２００９／１００８５６  Ａ１
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著の論文「１次設計及びｙ，-ｙ図（Ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｙ，-ｙＤｉａｇｒａｍ）」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、１９６３年、第２巻第１２号、１２５１〜１２５６ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明の目的は、縁部配置誤差を低減することを可能にするマイクロリソグラフィ投影装置を作動させる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明により、上述の目的は、段階ａ）においてマスクと、マスクを照明するように構成された照明系と、投影対物系とが与えられる方法によって達成される。投影対物系は、マスク上のマスク平面内で照明される物体視野の像をレジスト等又はマスク検査装置の場合はＣＣＤセンサ等の感光面上に位置決めされた像視野上に形成するように構成される。
【００３０】
次の段階ｂ）において、像視野内の異なる視野点で縁部配置誤差が決定される。この段階は、測定又は模擬によって達成することができる。
【００３１】
最後の段階ｃ）において、角度照射分布の改善された視野依存性を有する投影光でマスクが照明される。改善された視野依存性に従う角度照射分布は、段階ｂ）で決定された縁部配置誤差が低減されるように物体視野にわたって変化する。
【００３２】
当業技術では、角度照射分布が、縁部配置誤差に対して影響を有することはそれ自体公知であるが、縁部配置誤差の視野依存性を決定し、これらの縁部配置誤差が視野依存方式で低減されるように決定された視野依存角度照射分布を照明視野内に生成することはこれまで提案されなかった。
【００３３】
段階ｂ）において決定される縁部配置誤差は、ＣＤ変動及びオーバーレイ変動から構成される群のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００３４】
段階ｂ）において縁部配置誤差が決定されると、角度照射分布のオリジナル視野依存性を有する投影光でマスクを照明することができる。次いで、像視野内の異なる視野点で感光面上の縁部配置誤差が模擬又は測定される。次いで、段階ｃ）において、角度照射分布の改善された視野依存性を達成するために、オリジナル角度照射分布の視野依存性を変更することができる。これらの段階は、１回又は数回繰り返すことができる。これは、角度照射分布の改善された視野依存性が、次の決定段階の角度照射分布のオリジナル視野依存性になることを意味する。このようにして、縁部配置誤差が非常に小さくなるか又は最小値にまで達するまで角度照射分布の視野依存性を再帰的に改善することができる。
【００３５】
最初に縁部配置誤差が決定される時には、オリジナル角度照射分布は一定である場合があり、すなわち、視野依存性が存在しない。しかし、既に視野依存性を有するオリジナル角度照射分布で開始することができる。このオリジナル視野依存性は、例えば、マスク上の特徴部サイズ及び向きに基づいて計算することができる。
【００３６】
段階ｃ）は、角度照射分布の改善された視野依存性だけではなく照射の改善された視野依存性も有する投影光でマスクを照明する段階を含むことができる。照射は、段階ｂ）で決定された縁部配置誤差が異なる視野点で低減されるように物体視野にわたって変化する。言い換えれば、共通の最適化処理において、角度照射分布の視野依存性と照射の視野依存性とは、縁部配置誤差が低減されるように改善される。
【００３７】
上述の場合に、段階ｂ）は、これに加えて、照射のオリジナル視野依存性を有する投影光でマスクを照明する段階と、異なる視野点で感光面上の縁部配置誤差を模擬又は測定する段階とを含むことができる。更に、段階ｃ）は、照射の改善された視野依存性が得られるように照射のオリジナル視野依存性を変更する追加の段階を含む。
【００３８】
マスクが、マスクパターンが均一な（すなわち、構造の幅、ピッチ、及び向きが変化しない）部分を有する場合に、従来手法は、この部分を視野非依存の角度照射分布及び均一な走査積分照射で照明するものであった。
【００３９】
しかし、本発明により、上述の照明にも関わらず、段階ｃ）中の少なくとも１つの時点で均一なマスクパターンを有するマスクのこの部分に一致する物体視野の区域にわたって角度照射分布を変えることができる。言い換えれば、投影対物系の欠陥によって引き起こされる可能性がある縁部配置誤差を低減するために、角度照射分布を均一なマスクパターンにわたって意図的に変化させる。
【００４０】
当然ながら、マスクが、局所変化特性を有する不均一なマスクパターンを含む場合に、改善された角度照射分布をマスクパターンの局所変化特性に適応させることができる。マスクパターンの局所変化特性は、構造幅、構造ピッチ、及び構造の向きから構成される群のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００４１】
一実施形態では、少なくとも一部の視野点では、改善された視野依存性に従う角度照射分布は非テレセントリックである。マスク及び感光面のうちの少なくとも一方は、段階ｃ）の前に投影対物系の光軸に沿って変位される。それによって像の場所の横方向シフトがもたらされる。このようにして、縁部配置誤差、特にオーバーレイ誤差を視野依存方式で低減することができる。
【００４２】
走査サイクル中の段階ｃ）においてマスクが連続的に移動する場合に、角度照射分布は、走査サイクル中に変えることができる。この場合に、角度照射分布は、視野座標だけではなく時間にも依存する。
【００４３】
視野依存角度照射分布を生成し、かつ視野依存照射を生成することができる照明系は、好ましくは、照明系の瞳平面に位置付けられた複数の２次光源を生成するように構成された光学インテグレータを含む。光学インテグレータは、２次光源のうちの１つに各々が関連付けられた複数の光入射ファセットを含む。光入射ファセットの像は、マスク平面内で少なくとも実質的に重なる。光射出面を有し、入射投影光を空間分解方式で伝達（ｔｒａｎｓｍｉｔ）又は反射するように構成された空間光変調器（ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）が与えられる。対物系が、空間光変調器の光射出面を光学インテグレータの光入射ファセット上に結像する。段階ｃ）において、マスク平面内で改善された角度照射分布が得られるように空間光変調器が制御される。
【００４４】
照明系は、投影光を空間光変調器上に向ける調節可能瞳形成ユニットを更に含むことができる。瞳形成ユニットは、それ自体、第１のビーム偏向アレイ又は反射性又は透過性の第１のビーム偏向要素を含むことができる。両方のビーム偏向要素は、ビーム偏向要素によって生成される偏向角を変更することによって変更可能な空間光変調器上の位置にスポットを照明するように構成される。
【００４５】
空間光変調器は、反射性又は透過性の第２のビーム偏向要素の第２のビーム偏向アレイを含むことができる。各第２のビーム偏向要素は、入射光を光学インテグレータに向けて誘導する「オン」状態と、入射光を他の箇所に向けて誘導する「オフ」状態とに入ることができる場合がある。第２のビーム偏向アレイは、例えば、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）として実現することができる。
【００４６】
本発明の主題はまた、照明系の瞳平面に複数の２次光源を生成するように構成された光学インテグレータを含むマイクロリソグラフィ投影装置の照明系である。光学インテグレータは、２次光源のうちの１つに各々が関連付けられた複数の光入射ファセットを含む。空間光変調器は、光射出面を有し、かつ入射投影光を空間分解方式で伝達又は反射するように構成される。瞳形成ユニットは、投影光を空間光変調器上に向けるように構成される。対物系は、空間光変調器の光射出面を光学インテグレータの光入射ファセット上に結像する。制御ユニットは、角度照射分布の改善された視野依存性を有する投影光でマスクが照明されるように瞳形成ユニット及び空間光変調器を制御するように構成される。改善された視野依存性に従う角度照射分布は、像視野にわたって変化する縁部配置誤差が低減されるように物体視野にわたって変化する。
【００４７】
本発明の主題はまた、マスクを含むマイクロリソグラフィ投影装置、マスクを照明するように構成された照明系、及びマスク上のマスク平面内で照明される物体視野の像を感光面上に位置決めされた像視野上に形成するように構成された投影対物系である。角度照射分布の改善された視野依存性を有する投影光でマスクを照明するための手段が与えられ、改善された視野依存性に従う角度照射分布は、像視野にわたって変化する縁部配置誤差が低減されるように物体視野にわたって変化する。
【００４８】
定義
本明細書では、いずれかの電磁放射線、特に可視光、ＵＶ光、ＤＵＶ光、ＶＵＶ光、及びＥＵＶ光、並びにＸ線を表す上で「光」という用語を使用する。
【００４９】
本明細書では、線で表すことができる伝播経路を有する光を表す上で「光線」という用語を使用する。
【００５０】
本明細書では、視野平面に共通の起点を有する複数の光線を表す上で「光束」という用語を使用する。
【００５１】
本明細書では、特定のレンズ又は別の光学要素を通過する全ての光を表す上で「光ビーム」という用語を使用する。
【００５２】
本明細書では、３次元空間内の物体の基準点の場所を表す上で「位置」という用語を使用する。通常、位置は、１組の３つの直交座標によって示される。従って、向きと位置は、３次元空間内の物体の配置を完全に説明する。
【００５３】
本明細書では、３次元空間内のいずれかの平面又は曲面を表す上で「面」という用語を使用する。面は、物体の一部とすることができ、又は視野平面又は瞳平面の場合に通常そうであるように物体から完全に切り離されたものとすることができる。
【００５４】
本明細書では、マスク平面又はマスク平面に対して光学的に共役なあらゆる他の平面を表す上で「視野平面」という用語を使用する。
【００５５】
「瞳平面」という用語は、視野平面に対して（少なくとも近似的に）フーリエ関係が確立される平面のことである。一般的に瞳平面内では、マスク平面内の異なる点を通過する周辺光線が交わり、主光線が光軸と交わる。当業技術では通例であるように、瞳平面が実際には数学的な意味で平面ではなく、若干湾曲しており、従って、厳密な意味では瞳面と呼ぶべきである場合でも「瞳平面」とう用語を使用する。
【００５６】
本明細書では、位置に依存しない特性を表す上で「均一」という用語を使用する。
【００５７】
本明細書では、「光学ラスタ要素」という用語は、複数の隣接する光学チャネルのうちの１つに各光学ラスタ要素が関連付けられるように他の同一又は同様な光学ラスタ要素と共に配置されたあらゆる光学要素、例えば、レンズ、プリズム、又は回折光学要素を表す上で使用する。
【００５８】
本明細書では、ＮＡが開口数であり、ａが照明視野面積である時に、積ＮＡ・ａを増大させる光学系を表す上で「光学インテグレータ」という用語を使用する。
【００５９】
本明細書では、２つの平面の間、例えば、視野平面と瞳平面の間にフーリエ関係を確立する（少なくとも近似的に）光学要素又は光学系を表す上で「コンデンサー」という用語を使用する。
【００６０】
本明細書では、結像関係がその間に確立される複数の平面を表す上で「共役平面」という用語を使用する。共役平面の概念に関するより多くの情報は、Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著の論文「１次設計及び
2018519535.tif 000003
図（Ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  ｔｈｅ  
2018519535.tif 000004
Ｄｉａｇｒａｍ）」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、１９６３年、第２巻第１２号、１２５１〜１２５６ページに記載されている。
【００６１】
本明細書では、視野平面内の位置への物理量のいずれかの関数依存性を表す上で「視野依存性」という用語を使用する。
【００６２】
本明細書では、光束の照射が、光束を構成する光線の角度に依存してどのように変化するかを表す上で「角度照射分布」という用語を使用する。通常、角度照射分布は、α，βが光線の方向を表す角座標である時に、関数Ｉa（α，β）によって表すことができる。角度照射分布が、異なる視野点で変化するような視野依存性を有する場合に、Ｉaは、視野座標の関数にもなり、すなわち、Ｉa＝Ｉa（α，β，ｘ，ｙ）になる。角度照射分布の視野依存性は、ｘ，ｙにおけるＩa（α，β，ｘ，ｙ）のテイラー（又は別の適切な）展開の１組の展開係数ａijによって表すことができる。
【００６３】
本明細書では、特定の視野点で測定することができる全体照射を表す上で「照射」という用語を使用する。照射は、角度照射分布から全ての角度α、βにわたって積分を行うことによって推定することができる。通常は照射も視野依存性を有し、従って、ｘ、ｙが視野点の空間座標である時にＩs＝Ｉs（ｘ，ｙ）が成り立つ。照射の視野依存性を空間照射分布とも呼ぶ。スキャナタイプの投影装置では、視野点での光照射量は、照射を時間積分することによって得られる。
【００６４】
以下の詳細説明を添付図面に関連付けて参照することで、本発明の様々な特徴及び利点をより容易に理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態による投影露光装置の概略斜視図である。
【図２】マスク上の角度照射分布の局所変化を示す図１に示す投影露光装置によって投影されるマスクの拡大斜視図である。
【図３】図１に示す装置の一部である照明系を通る子午断面図である。
【図４】図３に示す照明系内に含まれる第１のミラーアレイの斜視図である。
【図５】図３に示す照明系内に含まれる第２のミラーアレイの斜視図である。
【図６】図３に示す照明系内に含まれる光学インテグレータの斜視図である。
【図７】図４及び図５に示す第１及び第２のミラーアレイを通る概略子午断面図である。
【図８】図５に示す第２のミラーアレイであるが、２つの極によって照明されたミラーアレイの斜視図である。
【図９】図６に示す光学インテグレータであるが、２つの極によって照明された光学インテグレータの斜視図である。
【図１０】ミラーアレイ、コンデンサー、及び光学ラスタ要素アレイのみを示す照明系の一部分を通る概略子午断面図である。
【図１１ａ−１１ｂ】図１１ａは、図３に示す第２のミラーアレイの上面図であり、図１１ｂは、図３に示す光学インテグレータの上面図である。
【図１２】光学インテグレータの光入射ファセット上の照射分布を示す図である。
【図１３】図１２に示す光入射ファセットによって生成されたＸ方向に沿う走査積分照射分布を示すグラフである。
【図１４】光学インテグレータの光入射ファセット上の別の照射分布を示す図である。
【図１５】図１４に示す光入射ファセットによって生成されたＸ方向に沿う走査積分照射分布を示すグラフである。
【図１６ａ−１６ｃ】図１６ａ〜１６ｃは、縁部配置誤差の定義を示す図である。
【図１７ａ−１７ｂ】図１７ａ、図１７ｂは、テレセントリック性誤差を生成し、かつマスク又はウェーハを変位させることによってどのように縁部配置誤差を補正することができるかを示す図である。
【図１８】異なるマスクパターンが異なる角度照射分布でどのように照明されるかを示す図２と類似のマスクの拡大斜視図である。
【図１９】重要な方法段階を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
Ｉ．投影露光装置の一般構成
図１は、本発明による投影露光装置１０の非常に簡略化した斜視図である。装置１０は、例えば、エキシマレーザとして実現することができる光源１１を含む。この実施形態では、光源１１は、１９３ｎｍの中心波長を有する投影光を生成する。他の波長、例えば、１５７ｎｍ又は２４８ｎｍも想定される。
【００６７】
装置１０は、光源１１によって供給される投影光を下記でより詳細に説明する方式で調整する照明系１２を更に含む。照明系１２から射出する投影光は、マスク１６上で照明視野１４を照明する。マスク１６は、図１に細線として示す複数の小さい特徴部１９によって形成されたパターン１８を含む。この実施形態では、照明視野１４は矩形の形状を有する。しかし、他の形状、例えば、リングセグメントの照明視野１４も考えられる。
【００６８】
レンズＬ１からＬ６を含む投影対物系２０は、照明視野１４の範囲のパターン１８を基板２４によって支持された感光層２２、例えば、フォトレジスト上に結像する。シリコンウェーハによって形成することができる基板２４は、感光層２２の上面が投影対物系２０の像平面に正確に位置付けられるようにウェーハ台（図示せず）上に配置される。マスク１６は、マスク台（図示せず）を用いて投影対物系２０の物体平面に配置される。投影対物系２０は、｜β｜＜１である倍率βを有するので、感光層２２上には照明視野１４の範囲のパターン１８の縮小像１８’が投影される。
【００６９】
投影中に、マスク１６及び基板２４は、図１に示すＹ方向に対応する走査方向に沿って移動する。照明視野１４は、次に、それよりも大きいパターン付き区域を連続的に結像することができるようにマスク１６にわたって走査する。基板２４の速度とマスク１６の速度の間の比は、投影対物系２０の倍率βに等しい。投影対物系２０が像を反転させない場合（β＞０）には、図１に矢印Ａ１及びＡ２に示すように、マスク１６と基板２４は同じ方向に沿って移動する。しかし、本発明は、マスクの投影中にマスク１６及び基板２４が移動しないステッパツールに対して使用することができる。
【００７０】
ＩＩ．視野依存性角度照射分布
図２は、別の例示的なパターン１８を含むマスク１６の拡大斜視図である。簡略化の目的で、パターン１８は、Ｙ方向に沿って延びる特徴部１９のみを含み、すなわち、Ｙ方向に沿って延びて同じ距離だけ分離した同一の特徴部１９のみを含むと仮定する。更に、Ｙ方向に沿って延びる特徴部１９は、感光層２２上にＸ二重極照明設定を用いて最適に結像されると仮定する。
【００７１】
図２では、光束に関連付けられた射出瞳２６ａを円で例示している。光束は、走査サイクル中の最初の時点で照明視野１４のある一定のＸ位置に位置付けられた視野点に向けて収束する。射出瞳２６ａ内でＸ方向に沿って離間した２つの極２７ａは、投影光がこの視野点に向けて伝播する方向を表している。各極２７ａ内に集中する光エネルギは等しいと仮定する。従って、＋Ｘ方向から入射する投影光は、−Ｘ方向から入射する投影光と同じエネルギを有する。特徴部１９がパターン１８にわたって均一に分布されると仮定しているので、このＸ二重極照明設定がマスク１６上の各点上に生成されると予想すべきである。
【００７２】
しかし、このＸ二重極照明設定が走査サイクルを通して、かつ照明視野１４の全長にわたって維持される場合に、露光及びその後のエッチング段階の後に生成される構造が意図する場所に配置されない結果になる場合がある。より具体的には、構造の縁部は、図１６ａ及び図１６ｃを参照して上述した方式でＸ方向に沿って変位する場合がある。言い換えれば、同一の特徴部１９が同じ照射及び同じ角度照射分布で照明されるが、縁部配置誤差が発生する場合がある。通常、縁部配置誤差は、臨界寸法（ＣＤ）割当量に悪影響を及ぼし、及び／又は深刻なオーバーレイ問題をもたらす場合がある。
【００７３】
そのような縁部配置誤差に寄与する可能性がある様々な原因が存在する。例えば、特徴部１９に関連付けられる散乱光等のある一定の近接効果は、マスク１６の円周に位置付けられた特徴部１９が、中心に位置付けられた特徴部１９と比較した場合に別様に結像される場合があるという結果を有する場合がある。縁部配置誤差の他の原因は、投影対物系２０内のレンズ加熱効果を含む。例えば、投影対物系２０内で視野平面の近くに位置付けられた光学要素は、非回転方式（ｎｏｎ−ｒｏｔａｔｉｏｎａｌｌｙ  ｍａｎｎｅｒ）で照明される。投影光のうちの少しの分量が（少しであるにも関わらず）各光学要素によって吸収されて非回転対称熱分布をもたらし、その結果、これらの光学要素の非回転対称変形をもたらす場合がある。光学要素が視野平面の近くに（しかし、視野平面内ではなく）位置付けられる場合に、そのような変形は、歪曲等の視野関連収差をもたらす場合がある。
【００７４】
本発明は、その様々な態様のうちの１つにより、これらの原因及び類似の原因の結果として発生する可能性がある縁部配置誤差を排除又は少なくとも低減することに関する。驚くべきことに、多数の異なる効果によって引き起こされる縁部配置誤差は、角度照射分布及び好ましくは更に照射を視野依存方式で僅かに修正することによって非常に有意に低減することができることが見出されている。原理的には、マスク１６上の各点を照射と角度照射分布との異なる組合せで照明することさえも可能である。通常、この補正の必要性は、パターン１８が、図２に示すような均一のものではなく、マスク１６にわたって変化する場合は一層強い。しかし、図２に示すような均一なパターン１９の場合であっても、視野依存性縁部配置誤差は多くの場合に見受けられ、少なくとも部分的な補正を必要とする。
【００７５】
図２では、異なる視野点での異なる照明状態は、走査サイクル中の異なるＸ位置及び異なる時点で生成される２つの更に別の射出点２６ｂ、２６ｃによって表されている。射出瞳２６ｂでは、各極２７ｂ内に集中する光エネルギは依然として等しい。しかし、極２７ｂに関連付けられる光円錐は、射出瞳２６ａに関連付けられる光の光円錐と比較して傾斜している。
【００７６】
射出瞳２６ｃ内では、極２７ｃが極２７ａと同じ位置に位置付けられる。従って、投影光がそれぞれの視野点上に入射する方向は同一である。しかし、極２７ｃは均衡がとれておらず、すなわち、極２７ｃ内に集中する光エネルギは互いに異なる。この場合に、＋Ｘ方向から入射する投影光は、−Ｘ方向から入射する投影光よりも少ないエネルギを有する。
【００７７】
両方の射出瞳２６ｂ、２６ｃは、テレセントリック性誤差をもたらす。これは、光円錐のエネルギ中心線がマスク１６上に垂直ではなく斜方から入射することを意味する。この斜方入射は、マスク１６及び／又は基板２４を軸線方向に変位させることと共に基板レベルにおける縁部の場所に下記でより詳細に説明する方式で影響を及ぼすために使用することができる。
【００７８】
角度照射分布の視野依存性は、照明視野１４内でＸ方向だけではなくＹ方向に沿っても必要とされる場合がある。従って、マスク１６上の１つの点は、走査サイクル中に照明視野１４を通過する間に異なる角度照射分布に遭遇する。Ｙ方向（すなわち、走査方向）に沿う視野依存性が発生する場合に、特定の視野点に対する全体効果は、異なる角度照射分布を時間積分することによって得られることを考慮しなければならない。
【００７９】
縁部配置誤差を低減するのに必要である可能性がある角度照射分布の広範な他の視野依存変動が存在する。例えば、一部の視野点に関連付けられた射出瞳内の極は、変形され、ぼかされ、又は望ましい不均一照射分布を有することができる。
【００８０】
上述のように、照明視野１４にわたる角度照射分布だけではなく、可能な全ての角度にわたって角度照射分布を積分することによって得られる照射も変更することが必要である可能性もある。照射及び角度照射分布の望ましい変化をどのように達成することができるかに関して、次の２つの節ＩＩＩ及びＩＶでより詳細に説明する。
【００８１】
ＩＩＩ．照明系の一般構成
図３は、図１に示す照明系１２を通る子午断面図である。明瞭化の目的で、図３の図は有意に簡略化したものであり、正確な縮尺のものではない。特に、これは、異なる光学ユニットが１つ又は非常に少数の光学要素だけによって表されていることを意味する。実際には、これらのユニットは、有意に多くのレンズ及び他の光学要素を含むことができる。
【００８２】
図示の実施形態では、光源１１によって放出された投影光はビーム拡大ユニット３２に入射し、ビーム拡大ユニット３２は、拡大されてほぼ平行化された光ビーム３４を出力する。この目的に対して、ビーム拡大ユニット３２は、いくつかのレンズを含むことができ、又は例えばミラー配置として実現することができる。
【００８３】
次いで、投影光ビーム３４は、その後の平面に可変空間照射分布を生成するのに使用される瞳形成ユニット３６に入射する。この目的に対して、瞳形成ユニット３６は、アクチュエータを用いて２つの直交軸の周りに個々に傾斜させることができる非常に小さいミラー４０の第１のミラーアレイ３８を含む。図４は、２つの平行光ビーム４２、４４が、これらの光ビームが入射するミラー４０の傾斜角に依存して異なる方向にどのように反射されるかを示す第１のミラーアレイ３８の斜視図である。図３及び図４では、第１のミラーアレイ３８は６×６個のミラー４０のみを備え、実際には第１のミラーアレイ３８は、数百個又は数千個のミラー４０さえも含むことができる。
【００８４】
瞳形成ユニット３６は、照明系１２の光軸ＯＡに対して両方共に傾斜した第１の平面４８ａと第２の平面４８ｂとを有するプリズム４６を更に含む。これらの傾斜面４８ａ、４８ｂでは、入射光は内部全反射によって反射される。第１の面４８ａは、入射光を第１のミラーアレイ３８のミラー４０に向けて反射し、第２の面４８ｂは、ミラー４０から反射された光をプリズム４６の射出面４９に向けて誘導する。従って、射出面４９から射出する光の角度照射分布は、第１のミラーアレイ３８のミラー４０を個々に傾斜させることによって変更することができる。瞳形成ユニット３６に関するより多くの詳細は、ＵＳ  ２００９／０１１６０９３  Ａ１から集めることができる。
【００８５】
瞳形成ユニット３６によって生成された角度照射分布は、第１のコンデンサー５０を用いて空間照射分布に変換される。他の実施形態では省略することができるコンデンサー５０は、入射光を空間分解方式で反射するように構成されたデジタル空間光変調器５２に向けて入射光を誘導する。この目的に対して、デジタル空間光変調器５２は、ミラー平面５７に配置されたマイクロミラー５６の第２のミラーアレイ５４を含み、かつ図３の拡大抜粋図Ｃ及び図５の拡大抜粋図Ｃ’で最も明確に見ることができる。しかし、第１のミラーアレイ３８のミラー４０とは対照的に、第２のミラーアレイ５４の各マイクロミラー５６は、単に２つの安定した作動状態、すなわち、入射光を第１の対物系５８を通して光学インテグレータ６０に向ける「オン」状態と、入射光を光吸収面６２に向けて誘導する「オフ」状態とを有する。
【００８６】
第２のミラーアレイ５４は、例えば、プロジェクターにおいて一般的に使用される場合のように、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）として実現することができる。そのようなデバイスは、２つの作動状態の間で毎秒何千回も切り換えを行うことができる数百万個までのマイクロミラーを含むことができる。
【００８７】
瞳形成ユニット３６と同様に、空間光変調器５２は、光軸ＯＡと垂直に配置された入射面６５と、両方共に照明系１２の光軸ＯＡに対して傾斜した第１の平面６６ａ及び第２の平面６６ｂとを有するプリズム６４を更に含む。これらの傾斜面６６ａ、６６ｂでは、入射光は内部全反射によって反射される。第１の面６６ａは、入射光を第２のミラーアレイ５４のマイクロミラー５６に向けて反射し、第２の面６６ｂは、マイクロミラー５６から反射された光をプリズム６４の面６８に向けて誘導する。
【００８８】
第２のミラーアレイ５４の全てのマイクロミラー５６が「オン」状態にある場合に、第２のミラーアレイ５４は、実質的に平面ビーム折り返しミラーの効果を有する。しかし、１又は２以上のマイクロミラー５６が「オフ」状態に切り換えられた場合に、ミラー平面５７から射出する光の空間照射分布が修正される。この修正は、マスク１６上の角度光分布の視野依存の修正をもたらすために、下記でより詳細に説明する方式で使用することができる。
【００８９】
既に上述のように、プリズム６４から射出した光は第１の対物系５８を通して光学インテグレータ６０上に入射する。第１の対物系５８を通過する光はほぼ平行化されるので、第１の対物系５８は、非常に低い開口数（例えば、０．０１又は更に低い）を有することができ、従って、少数の小さい球面レンズを用いて実現することができる。第１の対物系５８は、空間光変調器５２のミラー平面５７を光学インテグレータ６０上に結像する。
【００９０】
光学インテグレータ６０は、図示の実施形態では光学ラスタ要素７４の第１のアレイ７０と第２のアレイ７２とを含む。図６は、２つのアレイ７０、７２の斜視図である。各アレイ７０、７２は、Ｘ方向及びＹ方向それぞれに沿って延びる円柱レンズの平行アレイを支持板の各面に含む。２つの円柱レンズが交差する空間領域は光学ラスタ要素７４を形成する。従って、各光学ラスタ要素７４は、円柱曲面を有するマイクロレンズと見なすことができる。円柱レンズの使用は、特に光学ラスタ要素７４の屈折力がＸ方向に沿ってかつＹ方向に沿って異なるべきである場合に有利である。異なる屈折力は、通常当て嵌まるように、光学インテグレータ６０上の正方形の照射分布がスリット形照明視野１４に変換される場合に必要である。以下では、空間光変調器５２の方向に向く光学ラスタ要素７４の面を光入射ファセット７５と呼ぶ。
【００９１】
第１及び第２のアレイ７０、７２それぞれの光学ラスタ要素７４は、第１のアレイ７０の１つの光学ラスタ要素７４が、第２のアレイ７２の１つの光学ラスタ要素７４と１対１の対応で関連付けられるように互いに前後に配置される。互いに関連付けられた２つの光学ラスタ要素７４は共通軸に沿って位置合わせされ、光学チャネルを定める。光学インテグレータ６０内では、１つの光学チャネル内で伝播する光ビームは、他の光学チャネル内で伝播する光ビームと交差又は重ならない。従って、光学ラスタ要素７４に関連付けられた光学チャネルは互いから光学的に分離される。
【００９２】
この実施形態では、照明系１２の瞳平面７６は第２のアレイ７２の背後に位置付けられるが、その前にも等しく配置することができる。第２のコンデンサー７８は、瞳平面７６と、内部に調節可能視野絞り８２が配置された視野絞り平面８０との間にフーリエ関係を確立する。
【００９３】
視野絞り平面８０は、光学インテグレータ６０の光入射ファセット７５内又はその直近に位置付けられたラスタ視野平面８４と光学的に共役である。これは、ラスタ視野平面８４内の各光入射ファセット７５が、それに関連付けられた第２のアレイ７２の光学ラスタ要素７４と第２のコンデンサー７８とによって視野絞り平面８０全体の上に結像されることを意味する。全ての光学チャネル内の光入射ファセット７５上の照射分布の像が視野絞り平面８０内で重なり、それによってマスク１６の非常に均一な照明がもたらされる。マスク１６の均一な照明を説明する別の手法は、瞳平面７６内の各光学チャネルによって生成される照射分布に基づくものである。この照射分布は、多くの場合に２次光源と呼ばれる。全ての２次光源は、異なる方向からの投影光で視野絞り平面８０を共通して照明する。２次光源が「暗い」場合に、マスク１６上には、この特定の光源に関連付けられた（小さい）方向範囲からは光が入射しない。従って、瞳平面７６内に形成される２次光源を単純にオン及びオフに切り換えることにより、マスク１６上に望ましい角度光分布を設定することができる。この切り換えは、瞳形成ユニット３６を用いて光学インテグレータ６０上の照射分布を変更することによって達成される。
【００９４】
視野絞り平面８０は、ママスク台（図示せず）を用いてスク１６が内部に配置されたマスク平面８８上に第２の対物系８６によって結像される。調節可能視野絞り８２もマスク平面８８上に結像され、走査方向Ｙに沿って延びる照明視野１４の少なくとも短側辺を定める。
【００９５】
瞳形成ユニット３６及び空間光変調器５２は制御ユニット９０に接続され、更に制御ユニット９０は、パーソナルコンピュータとして示す全体システム制御器９２に接続される。制御ユニット９０は、走査サイクル中にマスク平面８８内の角度照射分布が照明視野１４の範囲で意図する方式で変化するように瞳形成ユニット３６のミラー４０及び空間光変調器５２のマイクロミラー５６を制御するように構成される。次節では、照明系の機能及び制御を説明する。
【００９６】
ＩＶ．照明系の機能及び制御
１．瞳形成
図７は、瞳形成ユニット３６が空間光変調器５２のマイクロミラー５６上にどのように照射分布を生成するかを示している。簡略化の目的でプリズム４６、６４を示していない。
【００９７】
第１のミラーアレイ３８の各ミラー４０は、それぞれのミラー４０によって生成される偏向角を変更することによって変更することができる位置で空間光変調器５２のミラー平面５７上のスポット９４を照明するように構成される。従って、ミラー４０をその傾斜軸の周りに傾斜させることにより、スポット９４は、ミラー平面５７にわたって自由に移動することができる。このようにして、ミラー平面５７上に広範な異なる照射分布を生成することができる。９５の場所に示すように、スポット９４が部分的又は完全に重なることも可能である。この場合に、段階的な照射分布を生成することができる。
【００９８】
図８は、空間光変調器５２内に含まれる第２のミラーアレイ５４の図５と類似の斜視図である。この図では、瞳形成ユニット３６が、各々が正確に６ｘ６個のマイクロミラー５６にわたって延びる２つの正方形の極２７の照射分布を第２のミラーアレイ５４上に生成したと仮定している。極２７は、Ｘ方向に沿って点対称に配置される。
【００９９】
対物系５８は、図９に示すように、光学インテグレータ６０の光入射ファセット７５上に上述の照射分布の像を形成する。この場合に、第２のミラーアレイ５４上に形成される照射分布は、光学インテグレータ６０の光入射ファセット７５上で同一に再現されるように（対物系５８の倍率に起因する可能なスケーリングを除いて）、全てのマイクロミラー５６が「オン」状態にあると仮定している。光入射ファセット７５上に示す規則的なグリッドは、マイクロミラー５６の境界の像を表すが、この像は、極２７の外側には出現せず、図９には、単に例示の理由で示している。
【０１００】
２．視野依存性
光入射ファセット７５は、ラスタ視野平面８４内に位置付けられるので、光入射ファセット７５上の照射分布は、第２のアレイ７２の光学ラスタ要素７４と第２のコンデンサー７８とを通して視野絞り平面８０上に結像される。
【０１０１】
次いで、この結像を図３からの拡大抜粋図であって正確な縮尺のものではない図１０を参照して以下に説明する。この図では、光学インテグレータ６０の光学ラスタ要素７４の２対のみと、第２のコンデンサー７８と、中間視野絞り平面８０とを示している。
【０１０２】
以下では、単一光学チャネルに関連付けられた２つの光学ラスタ要素７４を第１のマイクロレンズ１０１及び第２のマイクロレンズ１０２と呼ぶ。時にマイクロレンズ１０１、１０２を視野ハニカムレンズ及び瞳ハニカムレンズと呼ぶ。特定の光学チャネルに関連付けられたマイクロレンズ１０１、１０２の各対は、瞳平面７６内に２次光源１０６を生成する。図１０の上側半分では、それぞれ実線、点線、及び破線で示す収束する光束Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、及びＬ３ａが、第１のマイクロレンズ１０１の光入射ファセット７５の異なる点の上に入射すると仮定している。２つのマイクロレンズ１０１、１０２、及びコンデンサー７８を通した後に、各光束Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、及びＬ３ａは、焦点Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３にそれぞれ収束する。図１０の上側半分からは、光線が光入射ファセット７５上に入射する点と、これらの光線が視野絞り平面８０（又はあらゆる他の共役視野平面）を通過する点とが光学的に共役であることが明らかになる。
【０１０３】
図１０の下側半分は、平行化された光束Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、及びＬ３ｂが、第１のマイクロレンズ１０１の光入射ファセット７５の異なる領域上に入射する場合を示している。光学インテグレータ６０上に入射する光は、通常は実質的に平行化されるので、この場合はかなり現実的な場合である。光束Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、及びＬ３ｂは、第２のマイクロレンズ１０２に位置付けられた共通の焦点Ｆに集束され、次いで、視野絞り平面８０をここでも再度平行化された状態で通過する。この場合にも、光学的共役性の結果として、光束Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、及びＬ３ｂが光入射ファセット７５上に入射する領域は、視野絞り平面８０内で照明される領域に対応することを見ることができる。当然ながら、マイクロレンズ１０１、１０２がＸ方向とＹ方向の両方に沿って屈折力を有する場合に、これらの考察は、Ｘ方向とＹ方向で別個に適用される。
【０１０４】
従って、光入射ファセット７５上の各点は、中間視野絞り平面８０内（従って、マスク１６上の照明視野１４内）の共役点に直接的に対応する。すなわち、光入射ファセット７５上の点上の照射に選択的に影響を及ぼすことができる場合に、照明視野１４内の共役点上に照明系の光軸ＯＡに対する光入射ファセット７５の位置に依存する方向から入射する光線の照射に影響を及ぼすことができる。光軸ＯＡから光入射ファセット７５の間の距離が大きい程、当該光線がマスク１６上の点上に入射する際の角度は大きい。
【０１０５】
３．光入射ファセット上の照射の修正
照明系１２では、光入射ファセット７５上の点上の照射を修正するのに空間光変調器５２が使用される。図９では、各極２７が、マイクロミラー５６の像である複数の小区域にわたって延びていることを見ることができる。マイクロミラーが「オフ」状態に入れられた場合に、光入射ファセット７５上の共役区域は照明されなくなり、その結果、この特定の光入射ファセット７５に関連付けられた（小さい）方向範囲からは、投影光がマスク上の共役区域上に入射することがなくなる。
【０１０６】
これをそれぞれ空間光変調器５２のマイクロミラー５６及び光学インテグレータ６０の光入射ファセット７５の上面図である図１１ａ及び１１ｂを参照してより詳細に以下に説明する。
【０１０７】
第２のミラーアレイ５４上の太い点線は、このアレイのミラー平面５７を各々が３ｘ３個のマイクロミラー５６を含む複数の物体区域１１０に分割する。対物系５８は、光学インテグレータ６０上に各物体区域１１０の像を形成する。以下ではこの像を像区域１１０’と呼ぶ。各像区域１１０’は、光入射ファセット７５と完全に一致し、すなわち、像区域１１０’は、光入射ファセット７５と同じ形状、サイズ、及び向きを有し、光入射ファセット７５上で完全に重ね合わされる。各物体区域１１０は３ｘ３個のマイクロミラー５６を含むので、像区域１１０’も同じくマイクロミラー５６の３ｘ３個の像５６’を含む。
【０１０８】
図１１ａでは、瞳形成ユニット３６による投影光で完全に照明される８つの物体区域１１０が存在する。これら８つの物体区域１１０は、２つの極２７を形成する。物体区域１１０の一部内では、黒色の正方形として表す１、２、又は３以上のマイクロミラー５６ｄは、入射投影光が対物系５８ではなく吸収体６２に向けて誘導される「オフ」状態になるように制御ユニット９０によって制御されることを見ることができる。従って、マイクロミラーを「オン」状態と「オフ」状態の間で切り換えることにより、図１１ｂに示すように、投影光が光入射ファセット７５上の像区域１１０’の範囲の対応する領域上に入射することを可変的に阻止することができる。以下ではこれらの領域を暗スポット５６ｄ’と呼ぶ。
【０１０９】
図１０を参照して上述したように、光入射ファセット７５上の照射分布は視野絞り平面８０上に結像される。図１２の上側部分に示すように、光入射ファセット７５が１又は２以上の暗スポット５６ｄ’を含む場合に、関連の光学チャネルによってマスク平面８８内に生成される照射分布もまた、ある一定のＸ位置で暗スポットを有することになる。従って、マスク上の点が照明視野１４を通過する場合に、全体走査積分照射は、図１３のグラフに示すように、照明視野１４内の点のＸ位置に依存することになる。照明視野１４の中心にある点は、暗スポットを通過しないことで最も高い走査積分照射を受けることになり、照明視野１４の長手方向端部にある点は、異なる程度まで低減された全体照射を受け入れることになる。従って、空間光変調器５２の１又は２以上のマイクロミラー５６を選択的に「オン」状態から「オフ」状態に入れることにより、マスク１６上の角度光分布、更に空間照射分布の視野依存性を修正することができる。
【０１１０】
上記では、光入射ファセット７５のうちの１つの上に結像される各物体区域１１０が３ｘ３個のマイクロミラー５６のみを含むと仮定しなければならなかった。従って、角度光分布の視野依存性を修正するのに使用することができる走査直交方向Ｘに沿う分解能は比較的粗い。各物体区域１１０内のマイクロミラー５６の個数を増大すると、この分解能を改善することができる。
【０１１１】
図１４は、各物体区域１１０内に２０ｘ２０個のマイクロミラー５６が含まれる実施形態に関する光入射ファセット７５のうちの１つの上面図を示している。この場合に、図１５に示すグラフに示すように、マスク１６上でＸ方向に沿ってより複雑な走査積分照射分布を達成することができる。
【０１１２】
Ｖ．縁部配置誤差の低減
１．ＣＤ均一性
最初の段階で、照明視野１４内で走査直交方向Ｘに沿う照射を注意深く定めることによってＣＤ均一性を改善することが試みられる。この手法は当業技術においてそれ自体公知であるので、本明細書でより詳細に説明することはしない。次いで、照明視野１４内で照射のターゲット視野依存性が得られるようにマイクロミラー５６が制御される。ウェーハレベルでの照射の視野依存性に対する投影対物系２０の影響は容易に予想することができないので、この処理を数回繰り返す必要がある場合がある。通常は何回かの反復の後に、ＣＤの視野依存変動は最小値に達する。
【０１１３】
照射のターゲット視野依存性の決定の後に、角度照射分布のターゲット視野依存性を決定しなければならない。
【０１１４】
照明設定の様々な欠陥がウェーハレベルでの臨界寸法にどのように影響を及ぼすかは知られているので、それによって臨界寸法のパターン依存変動及び視野依存変動を低減するためには角度照射分布のオリジナル視野依存性のどの修正を引き起こさなければならないかを決定することができる。通常、一般的に発生するような臨界寸法の変化を低減するためには角度照射分布の僅かな視野依存性しか必要ではない。
【０１１５】
次いで、照明視野１４内に角度照射分布のターゲット視野依存性が生成されるようにマイクロミラー５６が制御される。「オン」状態と「オフ」状態の間の各マイクロミラーの設定は、角度照射分布の視野依存性に対してだけではなく、照射の視野依存性に対しても影響を有するので、照射及び角度照射分布の照射の視野依存性を１回の処理を用いて実施することができる。
【０１１６】
照射だけではなく角度照射分布も異なる視野位置で別々に最適化される場合に、臨界寸法変動を密線ピッチに関してほぼ２の因子で（ａｌｍｏｓｔ  ｂｙ  ａ  ｆａｃｔｏｒ  ｏｆ  ２）低減することができることが実験によって明らかにされている。
【０１１７】
２．オーバーレイ制御
視野依存オーバーレイ誤差が補正されるべきである場合に、上記で概説したものと類似の手法を使用することができる。
【０１１８】
最初の段階で、ウェーハレベルでのオーバーレイ誤差の視野依存性が測定又は模擬される。図２を参照して上述したように、角度照射分布の非対称性はテレセントリック性誤差をもたらす。この場合に、投影光のエネルギ中心は像点上に斜方入射する。像平面内でウェーハ面をその理想位置から軸線方向に変位させることによって像点を正確にシフトさせるためにこの斜方入射を利用することができる。
【０１１９】
これは、図１７ａ及び１７ｂに例示している。図１７ａの上側部分には、テレセントリック光束１２０が投影対物系２０の像平面１２２をどのように通過するかが示されている。図１７Ｂの中段部分では、像点１２４が像平面１２２内で最小直径を有することを見ることができる。像平面１２２に対して軸線方向に変位した平行平面１２６内では、像点１２８の直径は大きめであるが、Ｘ座標及びＹ座標は変位による影響を受けていない（図１７ａの下側部分を参照されたい）。
【０１２０】
図１７ｂは、テレセントリックではない光束１２０’の場合に関して同じ配置を示している。この非テレセントリック性は、像平面１２２における像点１２４’のサイズ及び位置には影響を及ぼさない。しかし、平行平面２６内では、像点は大きめであるだけではなく、Ｘ方向に沿って横方向に変位している。
【０１２１】
従って、角度照射分布内に非対称性を注意深く導入し、ウェーハを光軸に沿って僅かに変位させることにより、縁部配置誤差の視野依存性を補正するために使用することができる像の視野依存横方向シフトを生成することが可能である。ウェーハのいかなるデフォーカス配置も像コントラストの低下を有するので、一方で視野依存縁部配置誤差の補正と他方でコントラスト低下との間で妥協点を見つけなければならない。
【０１２２】
ＶＩ．ＥＵＶ
上記では、本発明は、ＶＵＶ投影光を使用する投影露光装置１０を参照して記述した。しかし、上記で概説した概念は、ＥＵＶ投影装置に対して使用することができる。
【０１２３】
ＷＯ  ２００９／１００８５６  Ａ１は、照射及び角度照射分布の望ましい視野依存性を生成することを可能にするＥＵＶ照明系を記載している。この場合にも、望ましい視野依存性を達成するために小さいミラーを個々に制御しなければならない。
【０１２４】
ＶＩＩ．マルチデバイスダイ
図１８は、単一ダイ上に異なる集積回路又は他のデバイスを製造するために使用することができるマスク１６の図２と類似の概略図である。この目的に対して、マスク１６は、走査方向Ｙに沿って互いに前後に配置された３つの第１のパターン区域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃと３つの第２のパターン区域１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃとを含む。図示の簡略化した実施形態では、第１のパターン区域と第２のパターン区域は、Ｙ方向に沿って延びる線特徴部１９の密度によって互いに異なる。
【０１２５】
ここでは、第１のパターン区域１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃは、二重極設定に対応する角度照射分布で照明されると仮定する。従って、瞳２６ａは、走査直交方向Ｘに沿って離間した２つの極２７ａを含む。
【０１２６】
第２のパターン１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃは、二重極設定と従来設定との組合せに対応する角度照射分布を有する投影光で照明される。従って、第２のパターン区域上に入射する光束に関連付けられた射出瞳２６ｂは、２つの極２７ｂだけではなく中心極２７ｂ’も含む。従って、射出瞳２６ｂに関連付けられた照明設定は、射出瞳２６ａに関連付けられた照明設定を完全に組み込んでいる。
【０１２７】
照明系１２のマイクロミラー５６は、照明視野１４内のそれぞれの視野点で射出瞳２６ａ、２６ｂだけを生成するのではないように制御することができる。更に、制御手法は、走査サイクル中に照明視野１４の二等分内で射出瞳２６ａ、２６ｂを若干修正することによって視野依存縁部配置誤差を補正する。この複雑なタスクは、非常に多数のマイクロミラー５６の場合であってもマイクロミラー５６を非常に高速かつ確実に制御することができることに起因して可能である。
【０１２８】
他の実施形態では、照明設定は急激に変化せず、中間視野点で直近の照明設定が生成されるように連続的に変形される。
【０１２９】
ＶＩＩ．重要な方法段階
次いで、本発明の重要な方法段階を図１９に示す流れ図を参照して要約する。
【０１３０】
第１の段階Ｓ１において、マスク、照明系、及び投影対物系が与えられる。投影対物系は、マスク上のマスク平面内で照明される物体視野の像を感光面上に位置決めされた像視野上に形成するように構成される。
【０１３１】
第２の段階Ｓ２において、像視野内の異なる視野点で縁部配置誤差が決定される。
【０１３２】
第３の段階Ｓ３において、段階Ｓ２で決定された縁部配置誤差が低減されるように角度照射分布の改善された視野依存性を有する投影光でマスクが照明される。
【符号の説明】
【０１３３】
１４  照明視野
１６  マスク
１８  パターン
１９  特徴部
２７ａ、２７ｂ  極
【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１１ａ−１１ｂ】
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【図１２．１４】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１７ａ−１７ｂ】
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【図１８】
2018519535.tif 000023
【図１９】
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【国際調査報告】
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