(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを基板に転写するためのリソグラフィ方法であって、
パターン付き放射ビームを提供するために、第１方向に沿って延びるパターニングデバイスのスリット形状の領域を放射ビームで照明するステップと、
前記放射ビームによって前記第１方向と垂直な走査方向にパターニングデバイスを走査するステップと、
投影系を用いて前記パターン付き放射ビームを基板の目標部分に結像するステップであって、前記投影系の特性が前記第１方向に沿った像倍率成分および前記走査方向に沿った像歪み成分であるステップと、
前記走査方向に沿って基板を同期して走査するステップと、
を備え、当該方法は、
前記スリット形状の領域に対応する前記放射ビームのフットプリントを横切って基板が走査されるときに、前記像倍率成分に調整を加えるとともに前記像歪み成分に補助的な調整を加えるステップであって、前記調整の大きさが前記目標部分の中心に対する前記フットプリントの位置の関数であり、前記補助的な調整の大きさが前記目標部分の中心に対する前記フットプリントの位置の関数であるステップと、
前記像倍率成分に対する調整の大きさは、前記目標部分の中心に対するフットプリントの位置への２次依存により特徴付けられ、
前記像歪み成分に対する調整の大きさは、前記目標部分の中心に対するフットプリントの位置への１次依存により特徴付けられ、
前記投影系は、複数のレンズを含み、複数のレンズの位置および／または方向を調整することにより、前記像倍率成分および前記像歪み成分が調整され、
前記像倍率成分に対する調整の大きさおよび前記像歪み成分に対する調整の大きさは、前記パターニングデバイスの加熱に帰因するイメージフィールドの歪みを低減するように設定され、前記イメージフィールドの歪みは、イメージフィールドの中心に対してイメージフィールドの長さおよび幅に沿って歪みが増加する樽状のプロファイルを有する、
ことを特徴とするリソグラフィ方法。
【請求項２】
前記基板上に投影されたアライメントマークの位置の変化を特定することにより歪みの程度を測定するステップであって、前記アライメントマークが前記目標部分の周囲に位置するステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パターン付き放射ビームを提供するために、第１方向に沿って延びるパターニングデバイスのスリット形状の領域を放射ビームで照明するよう構成された照明系と、
前記パターニングデバイスを保持するとともに、走査方向に沿って前記パターニングデバイスを移動するよう構成された支持構造と、
基板を保持するとともに、前記走査方向に沿って前記支持構造と同期して前記基板を移動するよう構成された基板テーブルと、
前記パターン付き放射ビームを基板の目標部分に投影するよう構成された投影系であって、投影系の特性が前記第１方向に沿った像倍率成分および前記走査方向に沿った像歪み成分である投影系と、
前記スリット形状の領域に対応する前記放射ビームのフットプリントを横切って前記基板が走査されるときに、前記像倍率成分に調整を加えるとともに前記像歪み成分に補助的な調整を加えるよう構成された制御部であって、前記調整の大きさが前記目標部分の中心に対する前記フットプリントの位置の関数であり、前記補助的な調整の大きさが、前記目標部分の中心に対する前記フットプリントの位置の関数である制御部と、
を備え、
前記像倍率成分に対する調整の大きさは、前記目標部分の中心に対するフットプリントの位置への２次依存により特徴付けられ、
前記像歪み成分に対する調整の大きさは、前記目標部分の中心に対するフットプリントの位置への１次依存により特徴付けられ、
前記投影系は、複数のレンズを含み、複数のレンズの位置および／または方向を調整することにより、前記像倍率成分および前記像歪み成分が調整され、
前記像倍率成分に対する調整の大きさおよび前記像歪み成分に対する調整の大きさは、前記パターニングデバイスの加熱に帰因するイメージフィールドの歪みを低減するように設定され、前記イメージフィールドの歪みは、イメージフィールドの中心に対してイメージフィールドの長さおよび幅に沿って歪みが増加する樽状のプロファイルを有する、
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
【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方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。この場合、マスク、レチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いて、ＩＣの個々の層（レイヤー）に対応する回路パターンを生成することができ、照射感受性材料（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコンウェハ）上の目標部分（例えば、一つまたは複数のダイの部分からなる）にこのパターンを転写することができる。一般に、単一の基板は、連続して露光される隣接する目標部分のネットワークを有する。既知のリソグラフィ装置には、いわゆるステッパといわゆるスキャナとがある。ステッパでは、各目標部分にパターンの全体を一度に露光することによって、各目標部分が照射される。スキャナでは、所与の方向（「走査」方向）にビームを用いてパターンを走査する一方、この方向と平行にまたは逆平行に基板を同期させて走査することによって、各目標部分が照射される。
【０００３】
放射ビームがパターニングデバイス上に入射するとき、パターニングデバイスは、放射ビームによって加熱される。例えば、加熱は、放射ビームのエネルギーの一部がパターニングデバイス内に吸収されることにより生じる。パターニングデバイスの加熱は、パターニングデバイスの膨張を引き起こす可能性がある。パターニングデバイスの膨張が考慮されていない場合、パターンが誤って基板に転写される可能性がある。例えば、基板に転写されたオーバーレイパターン（overlaid pattern）は、全体的に互いにオーバーラップしておらず、その結果、連続して転写されたパターン間にオーバーレイエラー（overlay error）が存在する可能性がある。これは、連続する露光ごとに、パターニングデバイスが異なる温度を有する（そしてそれ故、異なる膨張の程度を有する）ことに帰因して生じる。周知の構成においては、パターニングデバイスの膨張は、パターニングデバイスにアライメントマークを設けることにより考慮されている。例えば、アライメントマークは、イメージフィールドを規定するパターニングデバイスの領域内またはその周囲に位置されている。アライメントマークの位置の変化を検出することにより、パターニングデバイス、そして特にイメージフィールドの膨張の程度を決定することができる。例えば、リソグラフィ装置の投影系のレンズなどのリソグラフィ装置のエレメントは、パターニングデバイスの膨張を補償するために調整することができる。これにより、パターンが正確に基板に転写されるようになる。
【０００４】
周知の構成において、投影系のレンズは、各露光の前に調整（例えば移動）される。レンズは、パターニングデバイスの均一な膨張を考慮して調整される。この調整は、基板に転写されるパターンフィーチャのサイズを所望のサイズに縮小することが要求される投影系の拡大係数（または縮小係数）の補正（すなわち変更）をもたらすよう構成されている。（静的露光または走査露光を用いて）パターンを基板に転写する間に、レンズ素子は調整されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ある周知の構成において、放射ビームによって加熱されることに帰因するパターニングデバイスの膨張は、均一であると考えられている。膨張が不均一であると考えられる構成において、例えば投影系のレンズの調整により得られる倍率補正は、（イメージフィールドの面内において）均一であり、露光の間に不変である。これは、投影系のレンズの調整が、例えば露光フィールド内におけるパターニングデバイスの実際の不均一な膨張を正確に反映していない可能性があることを意味する。これは、例えば、連続的な基板へのパターン転写においてオーバーレイエラーを引き起こす可能性がある。
【０００６】
本明細書または他の場所で特定される従来技術の１つまたは複数の問題点を除去するか軽減する、リソグラフィ装置または方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によれば、基板にパターンを転写するための方法が提供される。この方法は、パターン付き放射ビームを提供するために、第１方向に沿って延びるパターニングデバイスのスリット形状の領域を放射ビームで照明するステップと、放射ビームによって第１方向と垂直な走査方向にパターニングデバイスを走査するステップと、投影系を用いてパターン付き放射ビームを基板の目標部分に結像するステップであって、投影系の特性が第１方向に沿った像倍率成分であるステップと、走査方向に沿って基板を同期して走査するステップとを備える。この方法は、スリット形状の領域に対応する放射ビームのフットプリントを横切って基板が走査されるときに、像倍率成分に調整を加えるステップを含む。調整の大きさは、目標部分の中心に対するフットプリントの位置の関数である。
【０００８】
投影系の追加特性が走査方向に沿った像歪み成分であってもよい。そしてこの方法は、基板が放射ビームのフットプリントを横切って走査されるときに、像歪み成分に補助的な調整を加えるステップであって、補助的な調整の大きさが、目標部分の中心に対するフットプリントの位置の関数であるステップを含んでもよい。
【０００９】
像倍率成分への調整の大きさおよび／または補助的な調整の大きさは、パターンデバイスの加熱に帰因するイメージフィールドの歪みを低減するよう設定されてもよい。
【００１０】
本発明の態様によれば、リソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、  パターン付き放射ビームを提供するために、第１方向に沿って延びるパターニングデバイスのスリット形状の領域を放射ビームで照明するよう構成された照明系と、パターニングデバイスを保持するとともに、走査方向に沿ってパターニングデバイスを移動するよう構成された支持構造と、基板を保持するとともに、走査方向に沿って支持構造と同期して基板を移動するよう構成された基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板の目標部分に投影するよう構成された投影系であって、投影系の特性が第１方向に沿った像倍率成分である投影系と、スリット形状の領域に対応する放射ビームのフットプリントを横切って基板が走査されるときに、像倍率成分に調整を加えるよう構成された制御部であって、調整の大きさが目標部分の中心に対するフットプリントの位置の関数である制御部とを備える。
【００１１】
投影系の追加特性が走査方向に沿った像歪み成分であってもよい。そして制御部は、基板が放射ビームのフットプリントを横切って走査されるときに、像歪み成分に補助的な調整を加えるよう構成されていてもよい。補助的な調整の大きさは、目標部分の中心に対するフットプリントの位置の関数である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明の実施の形態は、例示のみを目的として、添付の図面を参照して説明される。図面では、対応する参照番号は、対応する部分を示す。
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】パターニングデバイスの異なる部分の仮定された均一な膨張を示す図である。
【図３Ａ】２つの異なるフィールドサイズに関する、パターニングデバイスの加熱の膨張により生じたオーバーレイエラーを示す図である。
【図３Ｂ】２つの異なるフィールドサイズに関する、パターニングデバイスの加熱の膨張により生じたオーバーレイエラーを示す図である。
【図４Ａ】基板の異なる領域の膨張を第１および第２の直交成分に分解した様子を示す図である。
【図４Ｂ】基板の異なる領域の膨張を第１および第２の直交成分に分解した様子を示す図である。
【図５】投影系の一部を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に係る方法が実行された後のオーバーレイエラーを示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係る方法が実行された後のオーバーレイエラーを示す図である。
【図７Ａ】パターニングデバイスに設けられたパターンの様々な異なる実施例を示す図である。
【図７Ｂ】パターニングデバイスに設けられたパターンの様々な異なる実施例を示す図である。
【図７Ｃ】パターニングデバイスに設けられたパターンの様々な異なる実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ＩＣ製造時におけるリソグラフィ装置の使用について本文で特定した言及がなされるかもしれないが、本明細書で述べるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気領域メモリ用の誘導および検出パターン（guidance and detection pattern）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の応用形態も有していることを理解すべきである。当業者は、このような代替的な応用形態の文脈において、「ウェハ」または「ダイ」という用語のあらゆる使用が、より一般的な用語である「基板」または「目標部分」とそれぞれ同義であるとみなしうることを認められよう。本明細書で参照される基板を、例えばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し露光されたレジストを現像する工具）または計測工具または検査工具で、露光の前後に処理することができる。可能であれば、本明細書の開示をこれらのおよび他の基板処理工具に適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを作製するために基板を二回以上処理してもよく、したがって、本明細書で使用される基板という用語は、複数回処理された層を既に有している基板のことも指す場合がある。
【００１５】
本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、あらゆるタイプの電磁放射を包含しており、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、さらにイオンビームまたは電子ビーム等の粒子ビームを含む。
【００１６】
本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを与え、基板の目標部分にパターンを形成するために使用可能であるデバイスを参照するものとして、広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンが、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ていなくてもよいことに注意する。通常、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、目標部分に作成されるデバイス内の特定の機能層と対応している。
【００１７】
パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラム可能なミラーアレイ、プログラム可能なＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィ分野では周知であり、バイナリマスク、交互位相シフト（alternating phase-shift）マスク、ハーフトーン型位相シフト（attenuated phase-shift）マスク、および様々なハイブリッド型マスクタイプなどのマスクタイプがある。プログラム可能なミラーアレイの例では、小型ミラーがそれぞれ個別に傾斜して入射する放射ビームを異なる方向に反射させることが可能な、小型ミラーのマトリックス配列を使用する。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。
【００１８】
本明細書で使用される「投影系」という用語は、例えば、使用中の露光照射に適した、あるいは液浸の使用または真空の使用といった他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系を含む様々なタイプの投影系を包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影系」と同義であるとみなしてよい。
【００１９】
照明系は、放射ビームの進行方向を決め、成形し、または制御するための屈折光学部品、反射光学部品、または反射屈折光学部品を含む様々な種類の光学部品で構成されており、このような部品は、以下において集合的にまたは単独で「レンズ」と呼ばれることもある。
【００２０】
リソグラフィ装置は、二つの基板テーブルを有するタイプ（デュアルステージ）であっても、より多数の基板テーブル（および／または二つ以上のパターニングデバイステーブル）を有するタイプであってもよい。このような「マルチステージ」の装置では、追加のテーブルを並列して使用してもよいし、または、一以上のテーブルに対して準備ステップを実行する一方、一以上の他のテーブルを露光用として使用してもよい。
【００２１】
リソグラフィ装置は、投影系の最終構成要素と基板の間の空間を満たすように、比較的屈折率の高い液体（例えば、水）の中に基板が浸されているタイプの装置であってもよい。液浸技術は、投影系の開口数を増大する技術として周知である。
【００２２】
図１は、本発明の特定の実施形態に従ったリソグラフィ装置を模式的に示す。この装置は、以下の要素を含む。
−放射ビームＰＢ（例えば、ＵＶ、ＤＵＶまたはＥＵＶ放射）を調整する照明系（照明器）ＩＬ。
−パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持し、要素ＰＬに対してパターニングデバイスを正確に位置決めするよう第１位置決め装置ＰＭに接続される支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ。
−基板（例えば、レジストコートされたウェハ）Ｗを保持するための基板テーブル（例えば、ウェハテーブル）ＷＴ。基板テーブルWTは、ＰＬに対して基板を正確に位置決めするために第２位置決め装置ＰＷに接続される。
−基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つまたは複数のダイからなる）に、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに与えられたパターンをイメージングするように構成された投影系（例えば、屈折投影レンズ）ＰＬ。
−投影系ＰＬの構造（例えば、投影系ＰＬの１つまたは複数のエレメントの位置または方向）を制御するよう構成された制御部ＣＲ。
【００２３】
図示するように、リソグラフィ装置は透過型（例えば、透過型マスクを使用）である。代替的に、リソグラフィ装置は反射型（例えば、上述したタイプのプログラム可能なミラーアレイを使用）であってもよい。
【００２４】
支持構造ＭＴは、パターニングデバイスを保持する。支持構造ＭＴ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、例えばパターニングデバイスが真空環境に保持されているか否かなどの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ＭＴは、機械的クランプ、バキューム、または真空条件下での静電気クランプなどの他の固定技術を使用することができる。支持構造ＭＴは、フレーム状またはテーブル状であってもよく、例えば、必要に応じて固定されていても移動可能でもよい。支持構造ＭＴにより、例えば投影系に対してパターニングデバイスを確実に所望の位置に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であるとみなしてよい。
【００２５】
照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は別個のものであってもよい。この場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、例えば適切な配向ミラー（directing mirror）および／またはビーム・エキスパンダを備えるビーム伝送系ＢＤを用いて、放射源ＳＯから照明器ＩＬに放射ビームが渡される。他の場合、例えば放射源が水銀灯である場合、放射源はリソグラフィ装置と一体的な部品であってもよい。放射源ＳＯと照明器ＩＬ、必要であればビーム伝送系ＢＤを合わせて、放射系と称してもよい。
【００２６】
照明器ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節するよう構成された調節器ＡＭを備えてもよい。一般に、照明器の瞳面における強度分布の外径範囲および／または内径範囲（一般に、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を少なくとも調節することができる。加えて、照明器ＩＬは、インテグレータＩＮおよび集光器ＣＯ等の様々な他の構成要素を通常備えている。照明器は、その断面において所望の均一性および強度分布を有する調節された放射ビームＰＢを提供する。
【００２７】
放射ビームＰＢは、支持構造上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡを横切ると、ビームＰＢは投影系ＰＬを通過し、そこでビームが基板Ｗの目標部分Ｃに合焦される。第２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）を用いて、基板テーブルＷＴを正確に移動して、例えば異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置することができる。同様に、第１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）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械的復帰の後にまたは走査中に、ビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に配置することができる。一般に、オブジェクトテーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決め装置ＰＭおよびＰＷの一部を形成する長ストロークモジュール（粗い位置決め）と短ストロークモジュール（微細な位置決め）を用いて達成することができる。しかしながら、ステッパの場合には、スキャナとは対照的に、支持構造ＭＴが短ストロークのアクチュエータにのみ接続されていてもよいし、または固定されていてもよい。パターニングデバイス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とを用いて、パターニングデバイスＭＡと基板Ｗを位置合わせしてもよい。
【００２８】
図示する装置は、以下の好適なモードで使用することができる。
１．ステップモードでは、支持構造ＭＴと、基板テーブルＷＴとが本質的に静止状態を保つ一方、ビームＰＢに与えられたパターン全体が目標部分Ｃ上に一度に投影される（つまり、単一の静的露光）。続いて、基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して、異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光領域の最大サイズにより、単一の静的露光で像が与えられる目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モードでは、支持構造ＭＴと基板テーブルＷＴとが同期して走査される一方、ビームＰＢに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影系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、露光領域の最大サイズが単一の動的露光における目標部分の（非走査方向における）幅を制限するのに対して、走査移動の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
【００２９】
上述の使用モードの組み合わせおよび／または変形や、または全く異なる使用モードも利用することができる。
【００３０】
上述したように、パターニングデバイスＭＡの照射は、パターニングデバイスＭＡを加熱する効果も有する可能性がある。パターニングデバイスＭＡの加熱は、パターニングデバイスＭＡを膨張させるかもしれない。パターニングデバイスＭＡの膨張が考慮されていない場合（または補償されていない場合）、連続的に基板Ｗに転写されたパターン（例えば基板の目標部分に転写されたオーバーレイパターン）は、互いに対して正確に位置していない可能性がある。オーバーレイパターンの間には、技術的にオーバーレイエラーとして知られるものがある可能性がある。投影系ＰＬの全体的な倍率に影響を及ぼすよう投影系ＰＬのエレメント（例えば投影系内のレンズの位置または方向）を調整することにより、各露光より前にｘおよびｙ方向のパターニングデバイスＭＡの均一な膨張を補償することは知られている。これにより、パターニングデバイスＭＡの均一な膨張が補償される。図２は、パターニングデバイスＭＡの膨張を補償する構成および方法が基礎としている仮定を示す。
【００３１】
図２は、パターニングデバイス１０を示す。この図において、パターニングデバイス１０は透過型のマスクであるが、下記の仮定は、例えば透過型、反射型、または屈折型のパターニングデバイス等に適用可能である。パターニングデバイス１０の２つの領域１２、１４が確認される。パターニングデバイス１０の均一な膨張を補償するよう投影系の倍率が変化される周知の方法および装置においては、パターニングデバイス１０の異なる領域１２、１４が、矢印１６で示されているように、均一且つ共通の膨張を受けると仮定されている。この仮定に従って、パターニングデバイス１０（放射ビームによって加熱されている）は、全ての方向に均一に膨張している。しかしながら、この仮定は正確ではない。パターニングデバイスの異なる領域の膨張は、実際には常に均一且つ共通な膨張ではない。
【００３２】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ異なるフィールドサイズを有する２つのフィールド１８、２０を用いて基板に転写されたパターンに関するオーバーレイエラーを示す。フィールド１８または２０等のフィールドは、以下イメージフィールド、または露光フィールドとも称される。フィールドは、例えば、パターニングデバイスによるパターンの１回の走査露光または静的露光が完了し、それによってパターンが基板に転写された後に、放射ビームが投影された基板の一部である。上述したように、目標部分は、露光フィールドであってもよいし、露光フィールドを含んでもよい。本願明細書および特許請求の範囲において、フィールドおよび目標部分の概念は同じである。
【００３３】
オーバーレイエラーの大きさおよび方向は、矢印２２により示されている。点２４は、オーバーレイエラーがほとんど無いか、少しも無いことを示している。
【００３４】
オーバーレイエラーを表す矢印２２は、加熱されていないパターニングデバイスと加熱されたパターニングデバイスとをそれぞれ用いて基板に転写されたパターン間（例えばパターンの対応部分間）の相対変位を表すものとして説明される。図３Ａおよび図３Ｂを解釈する別の方法は、各矢印２２が、その矢印２２の近傍のパターニングデバイスの膨張の大きさおよび方向を表していると考えることである。この膨張は、矢印２２により表されるように、オーバーレイエラーの大きさおよび方向につながるからである。
【００３５】
図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、オーバーレイエラーは、フィールド１８または２０にわたって均一に分布しているわけではない。図３Ａおよび図３Ｂにおいて、矢印２２は、測定されたオーバーレイエラーを概略的に表している。従って、パターニングデバイスの膨張は、フィールド１８または２０にわたって均一には分布していない。その代わりに、パターニングデバイスの膨張は、（フィールド１８および２０のエッジ近傍またはエッジに沿ったオーバーレイエラーの分布に示されるように）ｘｙ平面において「樽状」（barrel-like）のプロファイルを有している.。その結果、オーバーレイエラーは、フィールド１８、２０の中心の、または中心近傍のオーバーレイエラーに対して、フィールド１８、２０の長さおよび幅に沿って増加している。フィールド１８、２０の長さ方向に沿った（ｙ軸に沿った）増加は、フィールド１８、２０の幅方向の（ｘ軸方向に沿った）増加とは異なっている。
【００３６】
パターニングデバイスの実際の膨張は、以下、「パターニングデバイスの歪み（distortion）」とも称される。（方向的に均一な縮小における理想的な結像の場合の）フィールドの対応する歪みは、以下単に「歪み」と称される。パターニングデバイスの歪み、および対応するオーバーレイエラーへの影響は、均一ではなく、代わりにより複雑な形状を有している。それ故、各露光の前にリソグラフィ装置の投影系の倍率の一様な変化を用いることによりこのようなエラーを補償する周知の方法は、パターニングデバイスの加熱によるパターニングデバイスの歪みを正確に反映しておらず、それ故これを正確に補償しないことが理解されるであろう。
【００３７】
本発明の実施形態によれば、例えば基板の走査露光が行われるときに、投影系の（エレメントの）構成が変化される。基板の走査露光は、パターン形成された放射ビームを提供するために、パターニングデバイスMAの第１方向（例えば図１および図４のｘ方向）に沿って延びるスリット形状の領域を放射ビームＰＢで照明すること、第１方向に対して垂直な走査方向（例えば図１および図４のｙ方向）に放射ビームでパターニングデバイスＭＡを走査すること、および基板Ｗを走査方向に沿って同期して走査すること、を含む。スリット形状の領域のみが照明されるので、投影系ＰＬを用いて基板Ｗの目標部分にパターン付き放射ビームを結像することは、走査中のどの瞬間においても、スリット形状領域に対応する放射ビームのフットプリント内での結像にまさに限定される。スリット形状領域は、例えば矩形領域であってもよく、その場合基板レベルでのフットプリントは縮小された矩形領域となる。その結果、フットプリントの領域外における投影系の構成の変化の結像への影響は無視できるのに対して、フットプリントの領域内における結像への影響は、基板にパターンを転写するときにパターニングデバイスの異なる領域の膨張の変化をより正確に考慮するよう動的に変化できる。動的に変化する結像への影響は、基板が放射ビームのフットプリントを横切って走査されるときに投影系の特性に調整を加えることに言及する。調整の大きさは、目標部分またはイメージフィールドの中心に対するフットプリントの位置の関数である。投影系の特性は、例えば、投影系がマスクパターンの像をもたらす際の拡大（または縮小）や、投影系が像に対してもたらす像収差（例えば、歪み）などの結像特性であってよい。
【００３８】
これは、パターンを基板に転写するときに、パターニングデバイスの異なる領域の膨張の変化をより正確に考慮できることを意味する。これは、基板へのパターン転写の間に投影系の構成が調整されず、代わりに各露光の前に調整される従来技術と全く対照的である。
【００３９】
図３Ａを再び参照すると、矢印２２は、パターニングデバイスの膨張に関するオーバーレイエラーを表すものとして図示されていた。今度は図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、イメージフィールドの歪みが（パターニングデバイスの歪みの結果として）２つの直交成分に分離されている。図４Ａは、ｘ方向に分離された歪みの成分を示し、一方図４Ｂは、ｙ方向に分離された歪みの成分を示す。フィールド１８に対する放射ビームのフットプリントは、矩形状スリット２６の形で示されており、以下において、走査スリット２６とも称される。走査モードにて用いられるとき、リソグラフィ装置は、矢印２８で示されるように、スリット２６をｙ方向に走査するよう構成される。技術的に知られるように、パターニングデバイスおよび基板は、確実にスリット２６が全フィールド１８にわたって走査されるようにするために、互いに反対方向に走査されてもよい。このようにして、確実に全パターンが基板上に投影され、基板に転写される。
【００４０】
上述したように、パターニングデバイス（またはオーバーレイエラープロファイルの）の歪みは、「樽状」である。歪みのｘ成分２９は、（図４Ａに示されるように）数学的に１次の電界効果として表すことができる。例えば、歪みのｘ成分は、ｘ方向と平行な線に沿ってｘ座標に対して直線的に変化すると表すことができる。ｘ座標の変化に対する歪みのｘ成分の変化率は、ｘ倍率係数または単にｘ倍率と称される。樽形状を考慮すると、このｘ倍率は、フィールド１８のｙ方向と平行な線に沿って一定ではない（その代わりに変化する）。
【００４１】
歪みのｙ成分３１は、（図４Ｂに示されるように）数学的に２次の電界効果として表すことができる。歪みのｙ成分３１は、例えば、フィールド１８のｘ方向と平行な線に沿ってｘ座標に対して２次的（quadratic）に変化すると表すことができる。このような２次依存の強度の重み付けをする係数は、以下、ｙ歪み係数と称される。ｙ歪み係数は、フィールド１８のｙ方向と平行な線に沿って値を変化させる。
【００４２】
上述したように、図４Ａは、歪みのｘ成分２９を概略的に示している。歪みを補正するために、走査スリット２６に生じる可能性のある最大歪みを考慮する必要がある。例えば、ｘ方向と平行な走査スリット２６の中心線に沿って生じる可能性のある最大歪みを考慮してもよい。この最大歪みはｄｘｍａｘであり、これは、フィールド１８を横切るｘ方向における、走査スリットのエッジ（図４Ａにおける垂直なエッジ）と走査スリット２６の中心（図４Ａには図示せず）との間の距離ｘｅの関数であることを認めることができる。上述の１次の電界効果を考慮すると、ｄｘｍａｘは以下のように記載することができる。
【数１】
0004944910.tif 000002
ここで、Ｍｘは、ｘ倍率係数である。投影系ＰＬの特性は、走査スリット２６の延長方向（図４Ａおよび図４Ｂのｘ方向）に沿った像倍率成分ＭＰＬｘであることが理解されるであろう。本実施形態においては、像倍率成分ＭＰＬｘへの調整は、基板が放射ビームのフットプリントを横切って走査されるときに加えられる。例えば、調整の大きさが−Ｍｘである調整は、走査スリット２６の方向に沿った像倍率成分ＭＰＬｘ−Ｍｘを有する投影系をもたらすであろう。この調整を加えることにより、最大歪みｄｘｍａｘを低減または原理上は補正することができる。
【００４３】
ｘ倍率Ｍｘは、フィールドを横切ったｙ方向における走査スリットの中心とフィールド１８の中心との間の距離ｙｃの関数として、ｙ方向において変化することをさらに認めることができる。本実施形態においては、ｙ方向における変化は、ｙｃへのＭｘの２次依存により（すなわち、ｙｃ２を含む項により）特徴付けられる。その結果、像倍率成分ＭＰＬｘへの調整（調整の大きさは−Ｍｘ）は、同様にｙｃへのＭｘの２次依存により望ましく特徴付けられる。このような２次の関係は、図４Ａにおいて放物曲線３０により図示されており、以下のように規定することができる。
【数２】
0004944910.tif 000003
ここで、ａ、ｂ、およびｃは、定数である。
【００４４】
本実施形態においては、パターンを基板に転写する方法は、像倍率成分ＭＰＬｘに動的に調整を加えることに加えて、放射ビームのフットプリントを横切って基板が走査されるときに、像歪み成分に補助的な調整を加えることを含む。パターニングデバイスの加熱により、図４Ｂに概略的に示されるようにｙ成分３１により特徴付けられる歪みが存在する可能性があることが理解される。さらに、投影系の特性（すなわち調整可能な特性）は、走査方向に沿った像歪み成分である。従って、歪みのｙ成分３１を低減または補償するために、基板が走査されるときの像歪み成分への調整を用いることができる。
【００４５】
図４Ｂは、歪みのｙ成分３１を概略的に示す。（走査スリット２６において発生する）ｙ方向の歪みｄｙは、例えば、走査スリット２６における中心線（図４Ｂには図示せず）に沿ったｘ座標の関数である。本実施の形態においては、この関数は、ｘ２の項を含むｘの２次関数により特徴付けられてもよい。この関数は、図４Ｂにおいて放物曲線３２として概略的に図示されており、以下のように規定することができる。
【数３】
0004944910.tif 000004
ここで、ｂｙｘｘは、ｙ歪み係数であり、ｆは定数である。係数ｂｙｘｘは、ｙ方向の歪みを表すパラメータである。係数ｂｙｘｘは、フィールド１８のｘ方向と平行な線に沿ったｘ座標へのｙ成分３１の（２次）依存の強度の尺度である。
【００４６】
ｙ歪み係数ｂｙｘｘは、図４Ｂのｙ方向と平行な線に沿って値を変化させる。図４Ｂにおいては、ｙ歪み係数がｙ方向の距離ｙｃの関数として変化することが概略的に示されている。従って、ｙ成分３１を有するパターニングデバイスの歪みの影響を低減または補償するために、補助的な調整の大きさは、フィールド１８の中心（図４Ｂには図示せず）に対する走査スリット２６（フットプリント）の位置ｙｃの関数であることが望ましい。本実施形態においては、ｙ方向におけるｂｙｘｘの変化は、ｙｃへの１次依存により特徴付けられてもよく、以下のように規定することができる。
【数４】
0004944910.tif 000005
ここで、ｄおよびｅは定数である。
【００４７】
走査スリット２６の中心がｙ座標ｙｃに位置しているとき、歪みｄｙは、オフセット項ｆ・ｅ（ｙｃに依存しない）、ｙｃの線形項ｄ・ｆ・ｙｃ、および歪みの寄与を表す項ｂｙｘｘ・ｘ２を含むことが理解される。
【数５】
0004944910.tif 000006
【００４８】
オフセット項は、例えばオーバーレイ補正（例えばマスクＭＡのシフト）により低減または補正されうる均一なパターンシフトを表す。ｙｃの線形項は、パターニングデバイスの膨張の効果のうち、ｙ倍率変化−Ｍｙ＝−ｄ・ｆを投影系のｙ倍率（または縮小率）ＭＰＬｙに加えることにより低減可能なものを説明する。ｂｙｘｘ・ｘ２の項は、上述したように、走査の間にｙｃ座標に応じて＋ｂｙｘｘの歪み変化を投影系の対応する歪み率ｂＰＬｙｘｘ（ｘの２次の歪み特性）に加えることにより低減または補償可能なｙ方向の歪みの寄与を表す。
【００４９】
Ｍｘおよびｂｙｘｘは、それ故、オーバーレイエラーを低減または除去するために、スリット２６がフィールド１８を横切って走査されるときに、望ましい（動的な）倍率および歪み補正を規定する。これらの補正は、スリット２６がフィールド１８を横切って走査させるときに連続的に変化してもよいことが理解されるであろう。倍率および歪み率の調整は、例えば図１に示す投影系ＰＬ等の投影系の適切な制御によりもたらされる。これは、このような制御が露光の前に行われるが、露光の間においては一定に保たれる周知の構成とは対照的である。
【００５０】
図５は、本実施形態に係る投影系ＰＬの一部を概略的に示す。投影系ＰＬは、複数のレンズ３４を含むように示されている。これらのレンズ３４の位置および／または方向は、倍率ＭＰＬｘまたは歪み率ｂＰＬｙｘｘを調整するために調整可能である。原理的に、全てのレンズは何らかの方法で倍率ＭＰＬｘを生じさせることができる。「オフアクシスレンズ」として知られるレンズもまた、歪み率ｂＰＬｙｘｘを考慮に入れるために用いることができる。投影系ＰＬのエレメントは、それ故、パターニングデバイスを横切ったスリットの走査（言い換えれば基板の走査露光）の間に調整されてもよく、その結果、上述の倍率および／または歪みの変化が考慮される。図１に示される制御部ＣＲは、歪みを考慮に入れるために、投影系ＰＬの構成（例えば、投影系ＰＬの１つまたは複数の光学素子の位置または方向）を制御するよう構成されている。本実施形態によれば、制御部ＣＲは、基板の走査露光の間に投影系の光学素子の構成を連続的に変化させるよう構成されている。あるいは、制御部は、走査露光の間に１つのステップまたは一連の連続的なステップにおいて、光学素子の構成を変化させるよう構成されてもよい。また、連続的な変化および階段状の変化が走査露光の間に組み合わされてもよい。制御部ＣＲは、装置の専用の一部分であってもよいし、または別のタスクも実行するように構成されてもよい。制御部ＣＲは、例えば、コンピュータ、プロセッサ、または組み込みプロセッサであってよい。制御部は、投影系ＰＬの構成を制御することを可能とする情報（例えば、歪みの１つまたは複数の数学的定義）を格納してもよいし、与えられてもよいし、または読み出すことも可能である
【００５１】
図６Ａおよび図６Ｂは、上述の方法の結果生じる可能性のある残余のオーバーレイエラーの大きさおよび方向を概略的に示す。上述の方法では、パターニングデバイスの全体的な歪みを考慮するよう投影系の構成は、走査露光の間に調整される。図６Ａおよび図６Ｂにおいては、（矢印３６および点３８により示される）歪みが、何の投影系の補正もなされていない場合の歪み（図３Ａおよび図３Ｂに示される）と比較して大幅に低減されていることを認めることができる。点３８は、ほとんど歪みのない、または少しの歪みもないことを示している。
【００５２】
パターニングデバイスの歪みを考慮するよう投影系の構成を調整する上述の方法を実行するために、任意のタイプの光学素子が用いられてもよいことが理解されるであろう。例えば、投影系の調整は、屈折光学素子、反射光学素子、反射屈折光学素子、および回折光学素子などのタイプの光学素子の１つまたは複数の位置または方向を調整することを含んでもよい。
【００５３】
上述の実施例においては、歪みは「樽状」であるものとして説明された。これは、よくあるケースである。しかしながら、例えば、パターニングデバイスの歪みの正確な性質は、パターニングデバイス上にまたは内に与えられるパターンに依存するであろう。例えば、図７Ａ〜図７Ｃは、複数の透過型パターニングデバイス（例えばマスク）４０、４２、４４を示す。各パターニングデバイス４０、４２、４４は、放射ビームに対して不透明な領域４６が設けられていることを認めることができる。（そしてそれ故、マスクから出た放射ビームは）パターンを基板上に与えることができる。これらの不透明な領域４６は、放射ビームからエネルギの一部を吸収し、熱くなる。不透明な領域４６が熱くなっているとき、それらは膨張し、吸収の領域においてパターニングデバイス４０、４２、４４の歪みを引き起こす。しかしながら、不透明な領域４６がパターニングデバイス４０、４２、４４にわたって均一に分布していない場合（これはよくあるケースである）、熱吸収、およびその結果のパターニングデバイスの膨張は、均一ではなくなる。それ故、歪みプロファイルの「樽状」の近似は、特に正確ではないかもしれない。より正確な歪みプロファイルを規定し、パターニングデバイス全体としての歪みの正確な数学的記述を規定するために、アライメントマークの位置、およびパターニングデバイスの歪みに帰因するこれらの位置の変化は、監視される必要がある。それでもなお、パターニングデバイスが与えられるパターンにかかわらず、「樽状」の歪みプロファイルは依然として歪み／オーバーレイエラーの大部分を補正することが可能である。
【００５４】
上述の記載では、オーバーレイエラーは、パターニングデバイスの歪み（すなわち膨張）から生じるものとして説明されている。パターンが連続的に基板に転写されたときの基板に転写されたパターンの歪みおよび続いて起こるオーバーレイエラーは、パターニングデバイスの膨張以外の歪みを原因として生じる可能性があることが理解されるであろう。例えば、基板の歪みがオーバーレイエラーを生じさせる可能性があり、または、加熱以外の理由によるパターニングデバイスの歪みがオーバーレイエラーを生じさせる可能性がある（例えば、パターニングデバイスの曲がり）。リソグラフィ装置または基板のエレメントの歪みが検出できるならば、リソグラフィ装置の１つまたは複数のエレメント、および／または基板の全体的な歪みを決定するために、歪みは全体として組み合わされてもよい。そして、歪みは数学的に記述することができ、投影系は、全体として、リソグラフィ装置の１つまたは複数のエレメント、および／または基板の歪みを説明するために、歪みの数学的記述に従って露光の間に調整可能である。
【００５５】
例えばパターニングデバイスの歪みは、測定、シミュレーション、実験、または同じパターニングデバイス（すなわち、例えば同じバッチのパターニングデバイスからの類似のパターニングデバイス）から得られた以前の結果を通じて得られることが理解されるであろう。パターニングデバイスの測定は、例えばパターニングデバイス上のアライメントマークの位置の実際の変化を測定することにより、またはパターニングデバイスの使用に帰因して生じる転写または投影パターンの変化を測定することにより、直接的にまたは間接的に行われてもよい。歪みプロファイルの形状が「樽状」である場合、必ずしも露光フィールド内のアライメントマークまたはパターニングデバイスの位置の変化を測定しなくてもよく、フィールドまたはパターニングデバイスの周囲のアライメントマークの位置のみ測定すればよい。これは、パターニングデバイスの「樽状」歪みの大きさを測定するためには、少数のアライメントマークしか必要とされないことを意味し、歪みプロファイルおよびその数学的記述が迅速且つ正確に測定され、これによりアライメントマークの位置を測定することがリソグラフィ装置のスループットに与える影響が低減されることを意味する。
【００５６】
上述の実施形態では、放射ビームが基板を横切って走査されるか、または基板に転写されるときに、投影系の構成が調整されるとして説明した。この調整は、連続的な調整、段階的な調整、またはこれら２つのタイプの調整の組み合わせとして構成されてもよい。例えば、例えばパターニングデバイスの歪みを考慮するために必要とされる投影系の所要の調整の数学的記述は、露光フィールドの一部において何の調整も必要としないまたは規定しないかもしれない。例えば、露光フィールドの一部は、少しのオーバーレイエラーもなく、従って投影系に対して少しの調整も必要ないかもしれない。あるいはまた、例えばパターニングデバイスの歪みを考慮するために用いられる投影系の調整の数学的記述は、露光フィールドの全ての部分において調整を規定するかもしれない。例えば、露光フィールドの全ての部分がオーバーレイエラーを有する可能性があり、それ故これらのエラーを低減または補償するために投影系に対する調整が必要かもしれない。
【００５７】
上述の実施形態においては、倍率および歪みの数学的記述が与えられた。一般的に、ｘ倍率Ｍｘは、ｙｃの２次より高次の、ｙ方向の移動距離の関数ｇ（ｙｃ）とすることができる。ｂｙｘｘは、ｙｃの１次より高次の、ｙ方向の移動距離の関数ｈ（ｙｃ）とすることができる。従って、以下のように記載できる。
【数６】
0004944910.tif 000007
ここで、ｇ（ｙｃ）およびｈ（ｙｃ）は、例えば、それぞれｎ次およびｍ次の多項式（ｎ＞２且つｍ＞１）であってよい。投影系のエレメントは、ｘ倍率Ｍｘまたはｙ歪みｂｙｘｘに関連する歪みの低減または補償を考慮するために、異なる構成に変化されてもよいことも理解されるであろう。しかしながら、別の、または追加の歪み効果が考慮されてもよい。例えば、（図４Ａに図示されるような）歪みのｘ成分２９は、１次より高次の電界効果として数学的に記載されてもよい。このような歪みは、パターニングデバイスの加熱に帰因して存在する可能性があり、潜在的に投影系の構成を変化させることにより補正可能である。例えば、構成は、Ｄ３・ｘｅ３の項からなる、または含む歪みｄｘｍａｘを考慮するよう制御されてもよい（すなわちリソグラフィにおいて「Ｄ３」として知られる歪みを補正または低減する）。ここで、ｄｘ＝Ｄ３・ｘ３である。
【００５８】
上述の実施形態においては、放射ビームは、基板を横切って走査されるものとして説明された。これは、基板に対して放射ビームを動かす（または走査する）か、または放射ビームに対して基板を動かす（または走査する）ことにより達成されてもよい。
【００５９】
本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明は、説明した以外の方法でも実施可能であることは理解されるであろう。この説明は、本発明を限定することを意図するものではない。
【図１】
0004944910.tif 000008
【図２】
0004944910.tif 000009
【図３Ａ】
0004944910.tif 000010
【図３Ｂ】
0004944910.tif 000011
【図４Ａ】
0004944910.tif 000012
【図４Ｂ】
0004944910.tif 000013
【図５】
0004944910.tif 000014
【図６Ａ】
0004944910.tif 000015
【図６Ｂ】
0004944910.tif 000016
【図７Ａ】
0004944910.tif 000017
【図７Ｂ】
0004944910.tif 000018
【図７Ｃ】
0004944910.tif 000019