(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス放射ビームを受けて調整する複数の照明系と、
パルス放射ビーム源と照明系との間に設けられ、放射ビームのパルスを各照明系に交互に向けるビームダイレクタと、
１つのパターンに関連する複数のパターニングデバイスであって、各々が調整された放射ビームの断面にパターンを付与しパターン付き放射ビームを形成する複数のパターニングデバイスを保持する支持テーブルと、
基板を保持する基板テーブルと、
各パターン付き放射ビームを一致させて基板の同一の目標部分に投影し、前記１つのパターンを基板の当該目標部分に形成する投影系と、を備え、
前記基板は、相変化材料層で実質的に被覆されており、
前記各パターン付き放射ビームは同一の光軸に沿って前記投影系を交互に通り、前記支持テーブルと前記基板テーブルとは同期して走査され、
前記支持テーブルと前記基板テーブルとの同期走査中に、前記複数のパターニングデバイスの各々の一部分が前記投影系を通じて前記同一の目標部分の前記相変化材料層に交互に投影され、その交互の投影が、前記同一の目標部分の前記相変化材料層に前記１つのパターンが投影されるまで行われることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記ビームダイレクタは、各照明系にパルスを１つずつ交互に向けることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記相変化材料層は、露光される前においては結晶状態または多結晶状態であることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記ビームダイレクタは、複数パルスからなるパルス群を各照明系に交互に向けることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
リソグラフィ装置は液浸リソグラフィ装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記ビームダイレクタはビームスプリッタであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
複数のパターン付き放射ビームを１つの光軸に沿って前記投影系へと向けるビームコンバイナをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
パルス放射ビームを生成する放射源をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
各照明系に対応してパルス放射ビームを供給する放射源を複数さらに備え、前記ビームダイレクタは、１つのパルスまたは複数のパルスを生成するトリガを各放射源に交互に与える制御ユニットを備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記複数の照明系は、各パターンに対応する放射ビームをそれぞれ個別的に調整することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
パルス放射ビームを供給することと、
各々が調整された放射ビームを生成する複数の照明系に放射ビームのパルスを交互に向けることと、
１つのパターンに関連する複数のパターニングデバイスのそれぞれに前記調整された放射ビームを向けることと、
前記調整された放射ビームの断面にパターンを付与して複数のパターン付き放射ビームを形成することと、
前記１つのパターンを基板の同一の目標部分に形成するように、複数のパターン付き放射ビームを一致させて基板の当該目標部分に投影系を使用して投影することと、を含み、
前記基板は、相変化材料層で実質的に被覆されており、
前記投影することは、前記複数のパターン付き放射ビームを同一の光軸に沿って前記投影系に交互に通過させることと、前記複数のパターニングデバイスと基板とを同期して走査することと、を含み、
前記複数のパターニングデバイスと基板との同期走査中に、前記複数のパターニングデバイスの各々の一部分が前記投影系を通じて前記同一の目標部分の前記相変化材料層に交互に投影され、その交互の投影が、前記同一の目標部分の前記相変化材料層に前記１つのパターンが投影されるまで行われることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１２】
各照明系にパルスを１つずつ交互に向けることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
相変化材料層は、露光される前においては結晶状態または多結晶状態であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
複数パルスからなるパルス群を各照明系に交互に向けることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
複数の放射源から複数の照明系の各々にパルス放射ビームを供給し、１つのパルスまたは複数のパルスを生成するトリガを各放射源に交互に与えることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板の目標部分に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。この場合、例えばマスクまたはレチクルと称されるパターニングデバイスが、集積回路の各層に対応した回路パターンを形成するために使用され得る。このパターンが基板（例えばシリコンウエーハ）の（例えばダイの一部、あるいは１つまたは複数のダイからなる）目標部分に転写されることになる。パターンの転写は典型的には、基板に塗布された放射感応性材料（レジスト）層への像形成により行われる。一般に一枚の基板にはネットワーク状に隣接する一群の目標部分が含まれ、これらは連続的にパターン形成される。公知のリソグラフィ装置にはいわゆるステッパとスキャナとがある。ステッパにおいては、目標部分にパターン全体が一度に露光されるようにして各目標部分は照射を受ける。スキャナにおいては、所与の方向（いわゆるスキャン方向）に放射ビームによりパターンを走査するとともに基板をスキャン方向に平行または逆平行に走査するようにして各目標部分は照射を受ける。また、パターンを基板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】
パターンを高い解像度で生成できるようになることが求められている。一般に、パターンの解像度を高めるには波長の短い放射が使用される。特に１９３ｎｍ波長の放射を用いる場合において、ステップシステム及びスキャンシステムの解像度が限界に近づいている。液浸リソグラフィにより開口数（ＮＡ）をおよそ１．５６ＮＡに増すことで解像度が改善されている。この技術が３２ｎｍ（ハーフピッチ）の解像度を支えている。解像度を、特に１９３ｎｍ波長の照明のもとでさらに高めるには、新たなパターニング技術の開発が必要である。
【０００４】
解像度を高めるべく提案されているパターニング技術の１つが多重露光技術である。この技術においては基板の目標部分が２回以上露光される。多重露光は露光ごとに異なるパターンを使用してもよいし、リソグラフィ装置の投影系及び照明系の一方または両方の光学設定を露光ごとに変えてもよい。露光ごとに異なるパターンを使用する場合には例えば、パターニングデバイスを変えてパターンを与えてもよい。一例としては、位相シフトマスクを用いる露光とトリムマスクを用いる露光の両方を基板に行うことが好ましい。また、この両方の露光を異なる露光条件で行うことが好ましい。従来の二重露光では、第１のパターニングデバイス（例えば位相シフトマスク）で基板全体に第１の露光を行い、第１のパターニングデバイスを第２のパターニングデバイス（例えばトリムマスク）に交換して第２のパターニングデバイスで基板全体を露光する。この方法は時間を要するのでスループット（単位時間当たりの基板処理枚数）に関する性能に劣ることになる。
【０００５】
パターニングデバイスの交換により生じ得る欠点を軽減するために、多数のパターニングデバイスを１つのステージに設けてもよい。これは米国特許第６８００４０８号に記載されている。多数のパターニングデバイスを１つのステージに設けても、米国特許第６８００４０８号のパターニング技術は、露光が１回の技術に比べて装置のスループットに大きな影響がある。基板の目標部分への第１パターニングデバイスによるパターニングと第２パターニングデバイスによるパターニングとを連続的に行うからである。この欠点は、第１パターニングデバイス及び第２パターニングデバイスを基板の目標部分に同時にパターニングすることにより軽減される。これは米国特許第６６１１３１６号に記載されている。米国特許第６６１１３１６号には、２つのレチクル像を投影系のフィールド面に並列に生成するパターニング技術が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２つのレチクル像を別々に投影系のフィールド面に並列に生成する場合にも欠点がある。それは、投影系の光学収差を補正するときに考慮すべきフィールド面の面積が大きくなるということである。並列の２つの像は投影系の異なる部位を通過するので、投影系の光学収差は各像に異なる作用を及ぼす。光学収差補正能力に制限があるため、フィールド面の並列像をそれぞれ最適にすることは必ずしも可能でない。そうすると、並列の２つの像でそれぞれ妥協が必要になる。
【０００７】
そこで、多重露光パターニング技術、及び／またはリソグラフィ装置の改良がなされることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、パルス放射ビームを受けて調整する複数の照明系と、パルス放射ビーム源と照明系との間に設けられ、放射ビームのパルスを各照明系に交互に向けるビームダイレクタと、１つのパターンに関連する複数のパターニングデバイスであって、各々が調整された放射ビームの断面にパターンを付与しパターン付き放射ビームを形成する複数のパターニングデバイスを保持する支持テーブルと、基板を保持する基板テーブルと、各パターン付き放射ビームを一致させて基板の目標部分に投影し、前記１つのパターンを基板に形成する投影系と、を備えるリソグラフィ装置が提供される。
【０００９】
一実施形態においては、ビームダイレクタは、各照明系にパルスを１つずつ交互に向けるよう構成される。
【００１０】
一実施形態においては、基板は、相変化材料層で実質的に被覆されている。相変化材料層は、露光される前においては結晶状態または多結晶状態であってもよい。
【００１１】
一実施形態においては、支持テーブルと基板テーブルとは同期して走査されるテーブルである。
【００１２】
一実施形態においては、ビームダイレクタは、複数パルスからなるパルス群を各照明系に交互に向けるよう構成される。
【００１３】
一実施形態においては、リソグラフィ装置は液浸リソグラフィ装置である。
【００１４】
一実施形態においては、ビームダイレクタはビームコンバイナまたはビームスプリッタである。
【００１５】
一実施形態においては、リソグラフィ装置は、パルス放射ビームを生成する放射源を備える。
【００１６】
一実施形態においては、リソグラフィ装置は、各照明系に対応してパルス放射ビームを供給する放射源を複数備え、ビームダイレクタは、１つのパルスまたは複数のパルスを生成するトリガを各放射源に交互に与える制御ユニットを備える。
【００１７】
一実施形態においては、複数の照明系は、各パターンに対応する放射ビームをそれぞれ個別的に調整するよう構成される。
【００１８】
本発明の一態様によれば、パルス放射ビームを供給し、各々が調整された放射ビームを生成する複数の照明系に放射ビームのパルスを交互に向け、各々がパターンを有する複数のパターニングデバイスのそれぞれに前記調整された放射ビームを向け、前記調整された放射ビームの断面にパターンを付与して複数のパターン付き放射ビームを形成し、複数のパターン付き放射ビームを一致させて基板の目標部分に投影することを含むデバイス製造方法が提供される。
【００１９】
一実施形態においては、デバイス製造方法は、各照明系にパルスを１つずつ交互に向けることを含む。
【００２０】
一実施形態においては、基板が相変化材料層で被覆されている。
【００２１】
一実施形態においては、デバイス製造方法は、パターニングデバイスと基板とを同期して走査することを含む。
【００２２】
一実施形態においては、デバイス製造方法は、複数パルスからなるパルス群を各照明系に交互に向けることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置の投影系における瞳を模式的に示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るリソグラフィ装置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を模式的に示す図である。この装置は、パルス化された放射ビーム１０７を生成する放射源１０１を備える。放射源１０１は例えば、パルスＵＶ（紫外）放射またはパルスＤＵＶ（深紫外）放射を生成するエキシマレーザであってもよく、レジストを露光するいかなる照明源であってもよい。放射源とリソグラフィ装置とが別体であってもよい。この場合、放射源はリソグラフィ装置の一部であるとはみなされず、放射ビームは放射源１０１からビーム搬送系（図示せず）を介してビームダイレクタ１０２（後述）へと進む。
【００２５】
ビームダイレクタ１０２は、放射ビーム１０７を受光し、第１照明系１０５ａと第２照明系１０５ｂとに交互に放射ビームパルスを向ける。第１照明系に向けられたパルスは第１放射ビーム１２５ａを形成し、第２照明系に向けられたパルスは第２放射ビーム１２５ｂを形成する。第１照明系１０５ａは第１放射ビーム１２５ａを調整して調整済放射ビーム１２７ａを形成し、第２照明系１０５ｂは第２放射ビーム１２５ｂを調整して調整済放射ビーム１２７ｂを形成する。支持テーブル１０９が第１照明系及び第２照明系の下流に設けられており、第１パターニングデバイス１０４ａ及び第２パターニングデバイス１０４ｂを支持する。第１パターニングデバイス１０４ａ及び第２パターニングデバイス１０４ｂはそれぞれ調整済放射ビーム１２７ａ、１２７ｂにパターンを付与し、パターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂを形成する。ビームコンバイナ１０６はパターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂを受光し、１つの光軸に沿って投影系１１２へとパターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂを向ける。投影系１１２はパターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂを基板（図示せず）の目標部分に設けられた放射感応性材料（レジスト）層に投影する。基板は基板テーブル１１４に支持されている。
【００２６】
ビームダイレクタ１０２は、方向変更素子１０２ａ及び反射素子１０３ａ、１０３ｂを備える。方向変更素子１０２ａは、第１照明系１０５ａと第２照明系１０５ｂとに交互にパルスを向ける。パルスは、反射素子１０３ａ、１０３ｂをそれぞれ経由して第１照明系１０５ａ及び第２照明系１０５ｂに向かう。方向変更素子１０２ａは、放射源１０１のパルス出力に同期された回転可能ミラーであってもよい。また、ビームダイレクタ１０２は第１照明系及び第２照明系にパルスを向ける１つまたは複数の他の光学素子を備えてもよい。
【００２７】
第１照明系１０５ａ及び第２照明系１０５ｂはそれぞれ、第１放射ビーム１２５ａ及び第２放射ビーム１２５ｂの角強度分布を調整するアジャスタＡＤを備えてもよい。アジャスタは、ズーム素子及びアキシコン素子またはマイクロミラーアレイを備える光学系であってもよい。また、第１照明系及び第２照明系はそれぞれ、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯ等の１つまたは複数の他の光学素子を備えてもよい。各照明系は、放射ビーム断面に所望の均一性及び強度分布を与えるよう放射ビームを調整するために使用されてもよい。また、第２照明系１０５ｂの構成が第１照明系１０５ａとは異なっていてもよい。本実施例では、第１パターニングデバイス１０４ａ及び第２パターニングデバイス１０４ｂのパターンに対して第１放射ビーム１２５ａ及び第２放射ビーム１２５ｂを最適に調整するよう第１照明系及び第２照明系が個別的に最適化されていてもよい。
【００２８】
支持テーブル１０９は第１パターニングデバイス１０４ａ及び第２パターニングデバイス１０４ｂの両方を保持する。支持テーブル１０９は、パターニングデバイスの向きやリソグラフィ装置の構成、あるいはパターニングデバイスが真空環境下で保持されるか否かなどのその他の条件に応じた方式でパターニングデバイスを保持する。支持テーブルにおいてはパターニングデバイスを保持するために、機械的固定、真空固定、静電固定、または他の固定用技術が用いられる。支持テーブルは、必要に応じて固定されていてもよいし移動可能であってもよい。一般に支持テーブルの移動はロングストロークモジュール（粗い位置決め）及びショートストロークモジュール（精密位置決め）により実現される。一実施形態においては、パターニングデバイス１０４ａ、１０４ｂは別々の支持テーブルに支持されていてもよい（図示せず）。この場合、２つの別々の支持テーブルは、第１パターニングデバイス及び第２パターニングデバイスの対応部位を露光するよう同期がとられる。
【００２９】
本明細書では「パターニングデバイス」という用語は、例えば基板の目標部分にパターンを形成すべく放射ビームの断面にパターンを付与するために使用され得るいかなるデバイスをも指し示すよう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は、例えば仮にパターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを含む場合には、基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に対応していなくてもよい。一般に、放射ビームに付与されるパターンは、目標部分に形成される集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応する。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く、マスクまたはレチクルと称されてもよい。マスクはリソグラフィの分野では周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクが含まれる。
【００３０】
ビームコンバイナ１０６は、パターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂをビームコンバイナキューブ１０６ｄに向ける反射素子１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを備える。また
、パターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂの方向を変更して結合するその他の方向変更構造が設けられていてもよい。
【００３１】
投影系１１２は、使用される露光光あるいは液浸や真空の利用などのその他の要因に関して適切とされる限り、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。図示されるように、リソグラフィ装置は透過型のパターニングデバイスを用いる透過型である。あるいは、リソグラフィ装置は反射型のパターニングデバイスを用いる反射型であってもよい。
【００３２】
基板テーブル１１４は、投影系１１２に対して基板を位置決めする。基板テーブルＷＴの移動はロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールにより実現される。リソグラフィ装置は２つ以上の基板テーブルを備えてもよい。このような多重ステージ型の装置においては追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に他の１以上のテーブルで準備工程を実行するようにしてもよい。
【００３３】
リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が液体で覆われるものであってもよい。この液体は比較的高い屈折率を有する例えば水などの液体であり、投影系と基板との間の空隙を満たす。液浸液は、例えばパターニングデバイスと投影系との間などのリソグラフィ装置の他の空間に適用されるものであってもよい。液浸技術は投影系の開口数を増大させる技術として公知である。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されていなければならないということを意味するのではなく、露光の際に投影系と基板との間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。
【００３４】
装置の動作を説明する。放射源はパルス放射ビーム１０７を生成する。パルス放射ビーム１０７のパルスのうち第１のパルスは第１照明系１０５ａ及び第１パターニングデバイス１０４ａへと向けられる。第２のパルスは第２照明系１０５ｂ及び第２パターニングデバイス１０４ｂへと向けられる。第１照明系に向けられたパルスは第１放射ビーム１２５ａを形成し、第２照明系に向けられたパルスは第２放射ビーム１２５ｂを形成する。第１照明系１０５ａは第１放射ビーム１２５ａを調整して調整済放射ビーム１２７ａを形成し、第２照明系１０５ｂは第２放射ビーム１２５ｂを調整して調整済放射ビーム１２７ｂを形成する。第１放射ビーム１２７ａ及び第２放射ビーム１２７ｂはそれぞれ第１パターニングデバイス１０４ａ及び第２パターニングデバイス１０４ｂに入射する。第１パターニングデバイス１０４ａ及び第２パターニングデバイス１０４ｂはそれぞれ調整済放射ビーム１２７ａ、１２７ｂにパターンを付与し、パターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂを形成する。パターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂはビームコンバイナ１０６により空間的に結合される。その結果、パターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂはビームコンバイナ１０６から出射したときに互いに一致して伝播する。ここで、「一致」とは、２つのベクトルの関係についての通常の幾何学的な意味に解釈されたい。大きさが異なるが方向が実質的に同一であるときに２つのベクトルが一致するということができる。パターン付き放射ビームは大きさ及び方向を有するベクトルとみなすことができる。すなわち、ビームコンバイナから出射したときに、２つのパターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂは同一の光軸に沿って投影系１１２に向かって伝播するが、それぞれ異なる強度を有していてもよい。投影系は各パターン付き放射ビームを基板の目標部分に投影する。上述のように、ビームダイレクタ１０２は第１照明系及び第２照明系に交互にパルスを向ける。各照明系、パターニングデバイス、ビームコンバイナの各部位、及び投影系を通る光路においてパルス伸張はほとんど生じないから、パターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂは基板に入射するときに時間的に分離されている。よって、第１パターニングデバイスのパターンと第２パターニングデバイスのパターンとは基板の目標部分に交互に投影されることになる。
【００３５】
リソグラフィ装置はステップモードまたはスキャンモードで使用され得る。
【００３６】
１．ステップモードにおいては、各放射ビームに付与されたパターンの全体が目標部分に交互に投影される間、支持テーブル１０９及び基板テーブル１１４は実質的に静止状態とされる。そして基板テーブル１１４がＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップモードでは、１回の静止露光で結像される目標部分Ｃのサイズが露光フィールドの最大サイズによって制限されることになる。
【００３７】
２．スキャンモードにおいては、各放射ビームに付与されたパターンが目標部分に交互に投影される間、支持テーブル１０９及び基板テーブル１１４は同期して走査される。支持テーブル１０９に対する基板テーブル１１４の速度及び方向は、投影系１１２の拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが１回の動的露光での目標部分の（非走査方向の）幅を制限し、スキャン移動距離が目標部分の（走査方向の）長さを決定する。スキャンモードにおいては、１つのパターニングデバイスのパターンの一部分と他のパターニングデバイスのパターンの一部分とが基板の目標部分に交互に投影される。
【００３８】
基板の露光が完了するとレジストが現像される。第１パターン付き放射ビーム及び第２パターン付き放射ビームによりレジストのしきい値レベルを超えて露光された領域のみが、ポジ型レジストの場合、溶解可能となる。ネガ型レジストの場合、レジストの露光されていない領域が現像される。よって、現像後にレジストには、第１パターニングデバイスのパターンと第２パターニングデバイスのパターンとが重ね合わされたパターンに等しいパターンが形成される。
【００３９】
図２は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置の投影系における瞳２１を模式的に示す図である。レンズの瞳２１において、投影系のフィールド面に照明スリット２１が模式的に示されている。フィールド面とはすなわち、パターニングデバイス面及び基板面に共役な平面である。本実施例においてリソグラフィ装置は、Ｙ方向を走査方向とするスキャンモードで動作するリソグラフィ装置である。照明スリット２２はパターン付き放射ビーム１２４ａ、１２４ｂを示す。これらのビームは同一の光軸に沿って投影系を交互に通るからである。同一の光軸に沿ってパターン付き放射ビームが交互に通るので、投影系の光学収差及びその他の光学パラメタは、瞳の断面積のうち照明スリット２２に重なる部分だけを最適化すればよい。
【００４０】
一実施形態においては、使用されるレジストは、高速閾値化レジスト系である。つまり、パターン付き放射ビームにより露光されたレジストにおける化学作用が高速に完了するということである。これは、２つの像を露光してレジスト系に化学反応を引き起こす場合に互いに影響を及ぼさないこととなるので好ましい。例えば、第１の放射ドーズ量で露光されたレジスト領域の隣接領域は、当該第１の放射ドーズ量により悪影響を受けるおそれがある。その隣接領域が第１の放射ドーズ量をいわば「記憶」して保持し、次の第２の放射ドーズ量をその領域に与えるときのパターニング精度に有害となりうる。
【００４１】
一実施形態においては、基板を被覆するレジスト系は、相変化材料を備える。相変化材料は、ゲルマニウム−アンチモン−テルル（ＧｅＳｂＴｅ）または銀−インジウム−アンチモン−テルル（ＡｇＩｎＳｂＴｅ）などのカルコゲナイドガラスであってもよい。あるいは、相変化材料は、結晶成長処理またはその他の成膜技術により基板に与え得るいかなる相変化材料であってもよい。相変化材料は、結晶状態からアモルファス状態へ、またはアモルファス状態から結晶状態へと熱の作用により変化する材料である。第１状態から第２状態への転移は、しきい値レベルを超える熱量が与えられたときに生じる。しきい値レベルは明確であるが、選択された相変化材料によって異なる。本実施例においては、第１状態から第２状態への転移を生じさせるためのしきい値レベルを超える熱量は、パターン付き放射ビームによりもたらされる。熱のしきい値レベルは、パターン付き放射ビームから得られる放射強度のしきい値レベルに正確に換算することができる。しきい値レベルを超える放射で露光された相変化材料の領域だけがアモルファス状態から結晶状態に、または結晶状態からアモルファス状態に変化する。しきい値レベルは境界が明確であるので、目標パターン領域の隣接するしきい値レベルに満たない放射で露光された領域は状態が変化せず、その露光の「記憶」が実質的に保持されない。冷却後の相変化材料は、多重露光のいずれの回の露光でも空間像周縁部による不完全な露光を実質的に「記憶」しないことになる。しきい値レベルを超える放射で露光された相変化材料の領域だけがデベロッパで溶解可能（あるいは溶解不能）となる。
【００４２】
一実施形態においては、露光前の相変化材料層は、結晶状態または多結晶状態である。好ましくは、相変化材料層は結晶質薄膜層（フィルム）である。この層は熱結像層と考えることができる。層への像形成に熱が使用され、現像が適切な条件下でなされるからである。また、この層は、露光のしきい値に達しない不完全な前回の露光の「記憶」を実質的に有しないという特性を有する。
【００４３】
ステップモードにおいては、第１のパターンの露光により結晶質フィルムが選択的に加熱され、相変化材料の選択された第１領域がアモルファス状態に変化する。結晶質フィルムは局所的に高精度に実質的に溶解して液溜まりを形成する。溶解領域は急速に冷却されてアモルファス状態に再度固化する。このようにして、相変化材料は、しきい値を有するレジストのようにふるまう。続いて、第２のパターンの露光により結晶質フィルムが選択的に加熱され、相変化材料の選択された第２領域がアモルファス状態に変化する。第１パターンの露光のときと同様に第２の露光においても結晶質フィルムは実質的に局所的に溶解し、溶解領域は急速に冷却されてアモルファス状態に再度固化する。第２のパターンの露光がなされるときには、結晶質フィルムは第１のパターン露光でしきい値を超えアモルファス状態に変化したパターン領域を除いて第１のパターン露光を実質的に「記憶」していない。よって、複数のパターンを連続して露光するときに像の周縁による不完全な露光が引き起こす近接効果が生じない。相変化材料の現像後の基板は、第１パターニングデバイス及び第２パターニングデバイスのパターンを重ね合わせたものに等しいパターンを有する結晶質相変化材料（あるいは、第１パターニングデバイス及び第２パターニングデバイスのパターンを重ね合わせたものに等しいパターンを有する非晶質相変化材料）を備える。
【００４４】
スキャンモードにおいては、第１パターンのうち第１部分の露光により結晶質フィルムが選択的に加熱され、相変化材料の選択された第１領域がアモルファス状態に変化する。結晶質フィルムは局所的に高精度に実質的に溶解して液溜まりを形成する。溶解領域は急速に冷却されてアモルファス状態に再度固化する。このようにして、相変化材料は、しきい値を有するレジストのようにふるまう。続いて、第２パターンのうち第２部分の露光により結晶質フィルムが選択的に加熱され、相変化材料の選択された第２領域がアモルファス状態に変化する。第１パターンの露光のときと同様に第２の露光においても結晶質フィルムは実質的に局所的に溶解し、溶解領域は急速に冷却されてアモルファス状態に再度固化する。この処理は、第１パターニングデバイスの一部分及び第２パターニングデバイスの一部分を交互に露光して第１パターン及び第２パターンの全体が相変化材料に投影されるまで繰り返される。相変化材料の現像後の基板は、第１パターニングデバイス及び第２パターニングデバイスのパターンを重ね合わせたものに等しいパターンを有する結晶質相変化材料（あるいは非晶質相変化材料）を備える。
【００４５】
露光時間は、使用される放射源の種類、放射源のパルス幅、及びビーム出力を含む各種のパラメタの関数である。交互に露光される領域における継続露光時間は１ナノ秒程度から１マイクロ秒程度の範囲、または５０ナノ秒から２００ナノ秒の範囲であることが好ましい。第１照明系及び第２照明系に交互にパルスを向ける代わりに、複数パルスからなるパルス群を第１照明系及び第２照明系に交互に向けるようにしてもよい。
【００４６】
図３は、本発明の他の実施形態に係るリソグラフィ装置を模式的に示す図である。本実施例においては、リソグラフィ装置は、第１放射源３０１と、第２放射源３０２と、第１放射源３０１及び第２放射源３０２の出力を制御する制御ユニット３０３と、を備える。第１照明系、第２照明系、支持テーブル、ビームコンバイナ、投影系、及び基板テーブルは図１に示す実施例と同様であってもよい。本実施例では、制御ユニット３０３は、第１放射源及び第２放射源に放射パルスを生成するよう交互にトリガを与える。第１放射源により生成されたパルスは第１照明系へと向けられ、第２放射源により生成されたパルスは第２照明系へと向けられる。本実施例によれば、パルス出射の周波数を高くすることが可能となり、リソグラフィ装置のスループットを大きくすることができるという利点がある。また、パターニングデバイスと基板テーブルとのスキャンの同期をよりよくすることもできる。
【００４７】
一実施形態においては、リソグラフィ装置は液浸リソグラフィ装置である。つまり、投影系と基板との間の空間が満たされるよう基板の少なくとも一部が液体で覆われる。動作時においては、入射するパターン付き放射ビームにより基板が加熱される。基板と投影系との間に液体を設けることの利点は、液体が基板から熱を吸収し、液浸液の連続的な流れによって露光領域外に熱が移送されるということである。これにより基板の加熱が軽減され、パターニングデバイスから基板に転写されるパターンのオーバレイやパターン品質などのプロセスパラメタが改善される。
【００４８】
上述のモードを組み合わせて用いてもよいし、変形して用いてもよい。また、まったく異なるモードを用いてもよい。上述の実施例ではリソグラフィ装置は２つのパターニングデバイスを露光するために２つの照明系を備えているが、本発明の実施形態における照明系の数はこれに限定されない。３つ以上の照明系を用いて、これら複数の照明系に交互にパルスを向けるようにしてもよい。
【００４９】
本明細書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を例として説明しているが、リソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積光学システム、磁区メモリ用案内パターン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がある。当業者であればこれらの他の適用に際して、本明細書における「ウエーハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。基板は露光前または露光後においてトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールにより処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本明細書における基板という用語は既に処理されている多数の処理層を含む基板をも意味する。
【００５０】
ここでは特に光学的なリソグラフィを本発明に係る実施形態に適用したものを例として説明しているが、本発明は例えばインプリントリソグラフィなど文脈が許す限り他にも適用可能であり、光学的なリソグラフィに限られるものではない。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィーが基板に生成されるパターンを決める。パターニングデバイスのトポグラフィーが基板に塗布されているレジスト層に押し付けられ、電磁放射や熱、圧力、あるいはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化されてから、パターニングデバイスは、パターンが生成されたレジストから外されて外部に移動される。
【００５１】
本明細書において「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば約３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）、極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５乃至２０ｎｍの範囲の波長を有する）、及び、イオンビームまたは電子ビーム等の粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を示す。
【００５２】
「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁的光学素子、及び静電的光学素子を含む１つまたは各種の光学素子の組み合わせを指し示すものであってもよい。
【００５３】
本発明の具体的な実施形態が上述のように説明されたが、本発明は上述の形式以外の形式でも実施可能であると理解されたい。例えば本発明は、上述の方法が記述された機械で読み取り可能な１以上の一連の指示を含むコンピュータプログラムの形式、またはこのようなコンピュータプログラムが記録されたデータ記録媒体（例えば半導体メモリや磁気・光ディスクなどのコンピュータ読み取り可能媒体）の形式をとってもよい。機械で読み取り可能な指示は、２以上のコンピュータプログラムにより具現化されてもよい。この２以上のコンピュータプログラムは１つまたは複数の異なるメモリ及び／またはデータ記録媒体に記録されていてもよい。
【００５４】
上述のコントローラは信号を受信し、処理し、送信するのに適した構成を有してもよい。例えば、各コントローラは、上述の方法のための機械読取可能命令を含むコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプロセッサを含んでもよい。コントローラは、コンピュータプログラムを記憶するデータ記録媒体及び／またはこの媒体を受け付けるハードウェアを含んでもよい。
【００５５】
本発明の種々の実施例を上に記載したが、それらはあくまでも例示であって、それらに限定されるものではない。本発明の請求項の範囲から逸脱することなく種々に変更することができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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