(57)【要約】      （修正有）【課題】局所的照明モードを使用する際に、投影系の要素の不均一な加熱の影響を少なくとも軽減または緩和するリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】放射ビームは、照明系の瞳面にわたって空間分布を有する第１偏光状態の１つ以上の第１領域と、瞳面にわたって領域に空間分布を有する第２偏光状態の１つ以上の第２領域とを有しており、第１領域は分離した領域の一部分とオーバラップし、第２領域は一部分以外の分離した領域の残り部分とオーバラップしている。この装置は、投影系の少なくとも一部と基板との間の放射ビームの経路に、分離した領域の一部分または残り部分のいずれか一方に対応する放射のみが基板のターゲット部分に入射するように、第１および第２偏光状態のうち一方のみの偏光状態を有する放射ビームの部分を選択的に通過させる偏光フィルタをさらに備える。【選択図】図４
2009010346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射ビームを調整する照明系と、
放射ビームの断面にパターンを付与して、パターン付き放射ビームを形成するパターニングデバイスを支持する支持体と、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影系と、
を備えるリソグラフィ装置であって、
当該装置は、前記照明系の瞳面において、放射強度が放射ビーム断面の複数の分離した領域内に実質的に含まれている放射分布を放射ビームに与えるように構成されており、放射ビームは、瞳面にわたって空間分布を有する第１偏光状態の１つ以上の第１領域と、瞳面にわたって領域に空間分布を有する第２偏光状態の１つ以上の第２領域とを有しており、前記第１領域は分離した領域の一部分とオーバラップし、前記第２領域は前記一部分以外の分離した領域の残り部分とオーバラップしており、
当該装置は、前記投影系の少なくとも一部と前記基板との間の放射ビームの経路に、分離した領域の前記一部分または前記残り部分のいずれか一方に対応する放射のみが前記基板のターゲット部分に入射するように、前記第１および第２偏光状態のうち一方のみの偏光状態を有する放射ビームの部分を選択的に通過させる偏光フィルタをさらに備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記放射分布は、双極分布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３】
前記双極分布は、実質的に９０°の開口角を有することを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記第１偏光状態の第１領域は、円形空間分布の対向するセグメントであり、該セグメントは、実質的に３０°の開口角を有することを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記双極分布の極は、環状セグメントであり、第１および第２領域は、前記環状セグメントと並べられた円形空間分布の円形セグメントであることを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
瞳面を有する投影系を用いて基板のターゲット部分に向かってパターン付き放射ビームを投影するステップであって、放射ビームは、前記瞳面において、放射強度が放射ビーム断面の複数の分離した領域内に実質的に含まれている放射分布を有しており、放射ビームは、瞳面にわたって空間分布を有する第１偏光状態の１つ以上の第１領域と、瞳面にわたって領域に空間分布を有する第２偏光状態の１つ以上の第２領域とを有しており、前記第１領域は分離した領域の一部分とオーバラップし、前記第２領域は前記一部分以外の分離した領域の残り部分とオーバラップしているステップと、
前記分離した領域の前記一部分または前記残り部分のいずれか一方に対応する放射のみが前記基板のターゲット部分に入射するように、前記第１および第２偏光状態のうち一方のみの偏光状態を有する放射ビームの部分を選択的に通過させるステップと、
を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項７】
前記放射分布は、双極分布であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記双極分布は、実質的に９０°の開口角を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１偏光状態の第１領域は、円形空間分布の対向するセグメントであり、該セグメントは、実質的に３０°の開口角を有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記双極分布の極は、環状セグメントであり、第１および第２領域は、前記環状セグメントと並べられた円形空間分布の円形セグメントであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置およびデバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィシステムは、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標部分に転写する機械である。リソグラフィシステムは、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。そのような場合においては、マスクまたはレチクルと称されるパターニング用デバイスを使用して、ＩＣの各層に形成されるべき回路パターンが形成される。このパターンは、基板（たとえば、シリコンウエハ）上の目標部分（たとえば、１つまたは複数のダイからなる部分）上に転写される。パターンの転写は通常、基板上に設けられた照射感応材料（レジスト）層上に結像することにより行われる。通常、単一の基板は、連続してパターン形成される隣接する目標部分のネットワークを含んでいる。従来知られた一般的なリソグラフィ装置は、所謂ステッパおよび所謂スキャナを含む。ステッパにおいては、各目標部分は、全体のパターンを目標部分に一度に露光することにより照射される。スキャナにおいては、各目標部分は、一定方向（スキャン方向）のビームによってパターンをスキャンすることにより、この方向に対して基板を平行または逆平行に同期してスキャンする間に、照射される。
【０００３】
リソグラフィ技術分野では、マスクパターンを照射する角度を適切に選択することによってマスクパターンの像を改良し、プロセスウィンドウを拡大できることがよく知られている。ケーラー照明構成を有する装置では、マスクを照明する放射の角度分布は、２次光源と見なすことができる照明系の瞳面における強度分布によって決定される。照明モードは通常、瞳面における強度分布の形状に関して説明される。従来の照明、すなわち、光軸に対して０°からある最大角度までの範囲における全角度からの均等照明は、瞳面における均一な円盤状の強度分布を含んでいる。一般的に使用されているその他の強度分布は、瞳面における強度分布が環状（アニュラス）である環状分布、瞳面に２つの極がある双極照明（ダイポール照明）、および瞳面に４つの極がある四極照明である。これらの照明体系を生成するために、様々な方法が提案されている。たとえば、ズームレンズとアキシコンの組み合わせであるズームアキシコンを使用して、環の内側および外側半径（σinnerおよびσouter）が制御可能な輪帯照明を生成することができる。双極および四極タイプの照明モードを生成するには、空間フィルタの使用が提案されている。空間フィルタは、移動可能な光ファイバの束を使用する構成に加えて、極があることが望ましい場所に開口がある不透明なプレートから構成される。空間フィルタの使用は、結果として生じる放射損失が開口のスループットを低下させ、それ故に所有コストを増大させるため、望ましくない。光ファイバの束を備える構成は、複雑であり、堅くて曲がりにくい。それ故、瞳面に所望の強度分布を形成するために、回折光学素子（ＤＯＥ）を使用することが提案されている。たとえば、欧州特許出願公開第０９４９５４１Ａ号明細書および欧州特許出願公開第１１０９０６７Ａ号明細書を参照されたい。これらの文献は、とりわけ、異なる領域が異なる効果を有する回折光学素子を記載している。たとえば、混合または「ソフト」照明モードが生成されるように、四極または従来の照明モードを形成することを記載している。回折光学素子は、石英またはＣａＦ２基板の表面の異なる部分に、異なるパターンをエッチングすることにより作成される。欧州特許出願公開第１３６７４４６Ａ号明細書は、一組の小片からカスタムＤＯＥを作成する方法開示している。
【０００４】
たとえば１９８ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長の紫外線放射で使用可能なレンズなどの光学素子を作成可能な材料の選択肢は、極めて限られており、最良の材料ですら、この放射に対して大きな吸収係数を有している。これは、投影系のレンズが露光の間にエネルギーを吸収して熱くなり、結果としてそれらの形状、分離および屈折率が変化して、投影像に収差をもたらすことを意味する。それゆえ、多くのレンズ系には、１つまたは複数の駆動レンズ要素が設けられており、その形状、位置および／または方位は、レンズの加熱効果を補償するために、露光の間、または露光と露光の間に1以上の自由度で調整可能である。
【０００５】
投影ビームのエネルギーが照明系の瞳面で強力に局所化される双極などの照明モードを使用する場合、投影ビームのエネルギーも、投影系の瞳面で、またはその付近で強力に局所化される。このように局所化された照明モードを使用すると、レンズの加熱効果がさらに重大になる。というのは、影響を受けるレンズ要素の温度勾配が大きくなり、形状および／または屈折率の局所的変化につながり、投影ビームにおける波面収差の位相勾配を大きくしてしまうからである。収差は、投影系により投影系を横断する投影ビームに与えられる光学収差に関係し、像に存在する像収差として表されてもよいし、または同等に、放射ビームに存在する波面の波面収差として表されてもよい。波面収差は、波長の一部として、または位相として表されてもよく、上記の位相勾配は、波面収差の大きさの空間的な変化率に関係している。大きな位相勾配のこれらの効果は、往々にして既存の駆動レンズ要素では補正不可能である。これは、通常、たとえば最大Ｚ５またはＺ６までの、低次のゼルニケ係数（および対応するゼルニケ多項式）のみによって特徴付けられた収差の補正しか実行しない。同様の効果は、スキャンリソグラフィ装置で一般的であるように、スリット形照明フィールドを使用することによって引き起こされることがあるが、これらの効果は通常、低次であり、より簡単に補正可能である。同様の効果は、反射屈折および屈折投影系における１００％未満の反射率のミラーでも観測されうる。
【０００６】
このような不均一な加熱という問題に対応する過去の試みは、投影系の素子の「冷たい」部分、すなわち投影ビームの強力な部分が横断しない部分を加熱するために、たとえば赤外線などの追加の放射源を設けることを含む。米国特許第６５０４５９７号明細書および日本特許出願公開ＪＰ−Ａ−０８−２２１２６１号を参照すると、これらの文献の前者は、スリット形照明フィールドによって引き起こされる不均一な加熱を扱っており、後者は、帯状または改造照明によって引き起こされる不均一な加熱を扱っている。このような追加の放射源およびガイドを設けて、適正な位置への追加の熱放射を実行すると、装置が複雑化し、投影系の熱負荷が増加すると、より大きい容量の冷却システムを設ける必要がある。
【０００７】
スリット形照明フィールドによって引き起こされる不均一な加熱に対応する別の提案が、米国特許第６６０３５３０号明細書で開示され、これは、投影系のレンズ要素の照明が回転対称になるように、放射を発散するレチクル区域の外側のレチクルステージに設けられる特殊な「レンズ照明マーク」について説明している。レンズ要素は、生産露光前に特殊なマークを通る照明によって熱的に飽和し、したがってスリット形状の照明系によって引き起こされる非回転対称の加熱は、非回転対称の収差を引き起こさない。
【０００８】
局所的照明モードによって引き起こされる不均一なレンズ加熱の問題は、国際公開第０４／０５１７１６号が扱っている。この文献に記載された１つの提案では、基板交換中に「ダミー照射」を実行して、生産露光の際の不均一な加熱により影響を受けたレンズ要素の低温部分を加熱する。ダミー照射中に、照射モードは、回折光学素子または調節可能なダイアフラムを使用して、生産露光に用いられる照明モードとは逆になるように設定される。その結果、ダミー照射の加熱効果が生産露光の加熱効果の逆となり、且つ正味の加熱がより均一になる。この文献の別の提案は、追加の赤外線放射を使用して、選択されたレンズ要素を局所的に加熱することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
局所的照明モードを使用する際に、投影系の要素の不均一な加熱の影響を少なくとも軽減または緩和する改善された方法を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様によれば、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、
放射ビームを調整する照明系と、
放射ビームの断面にパターンを付与して、パターン付き放射ビームを形成するパターニングデバイスを支持する支持体と、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影系と、を備える。
当該装置は、照明系の瞳面において、放射強度が放射ビーム断面の複数の分離した領域内に実質的に含まれている放射分布を放射ビームに与えるように構成されており、放射ビームは、瞳面にわたって空間分布を有する第１偏光状態の１つ以上の第１領域と、瞳面にわたって領域に空間分布を有する第２偏光状態の１つ以上の第２領域とを有しており、第１領域は分離した領域の一部分とオーバラップし、第２領域は一部分以外の分離した領域の残り部分とオーバラップしており、
当該装置は、投影系の少なくとも一部と基板との間の放射ビームの経路に、分離した領域の一部分または残り部分のいずれか一方に対応する放射のみが基板のターゲット部分に入射するように、第１および第２偏光状態のうち一方のみの偏光状態を有する放射ビームの部分を選択的に通過させる偏光フィルタをさらに備える。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、デバイス製造方法が提供される。この方法は、瞳面を有する投影系を用いて基板のターゲット部分に向かってパターン付き放射ビームを投影するステップであって、放射ビームは、瞳面において、放射強度が放射ビーム断面の複数の分離した領域内に実質的に含まれている放射分布を有しており、放射ビームは、瞳面にわたって空間分布を有する第１偏光状態の１つ以上の第１領域と、瞳面にわたって領域に空間分布を有する第２偏光状態の１つ以上の第２領域とを有しており、第１領域は分離した領域の一部分とオーバラップし、第２領域は一部分以外の分離した領域の残り部分とオーバラップしているステップと、
分離した領域の一部分または残り部分のいずれか一方に対応する放射のみが基板のターゲット部分に入射するように、第１および第２偏光状態のうち一方のみの偏光状態を有する放射ビームの部分を選択的に通過させるステップと、を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調節するように構成された照明系（イルミネータ）ＩＬと、
パターニングデバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従っ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た第一位置決め装置ＰＭに接続された支持構造体（たとえばマスクテーブル）ＭＴと、
基板（たとえばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（たと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に与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば１つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影系（たとえば屈折投影レンズ系）ＰＬとを備える。
【００１３】
照明系は、放射の誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、またはその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
【００１４】
支持構造体は、パターニングデバイスを保持している。支持構造体は、パターニングデバイスの幾何学的配置（オリエンテーション）、リソグラフィ装置の設計、および、たとえばパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否かなどのその他の条件に応じたやり方で、パターニングデバイスを保持している。この支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、たとえばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持構造体は、パターニングデバイスがたとえば投影系などに対して確実に所望の位置となるようにしてもよい。本明細書における「レチクル」または「マスク」なる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」と同じ意味と見なしてよい。
【００１５】
本明細書において使用する「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にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、たとえばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、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は対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に対応する。
【００１６】
パターニングデバイスは、透過型であってもよいし、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例は、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パネルを含む。マスクはリソグラフィにおいてはよく知られており、様々なハイブリッドタイプのマスクだけでなく、バイナリ、交互位相シフト（alternating phase-shift）、減衰位相シフト（attenuated phase-shift）などのタイプのマスクを含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、微少ミラーのマトリクス配列を使用している。微少ミラーのそれぞれは、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリクスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。
【００１７】
本明細書において使用する「投影系」という用語は、使用される露光放射、または液浸露光用液体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気光学系、電磁気光学系および静電気光学系、またはその任意の組合せを含む任意のタイプの投影系を包含するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語は、より一般的な「投影系」という用語と同義に用いられ得る。
【００１８】
ここに示している本装置は、（たとえば透過マスクを使用した）透過型のものである。あるいは、装置は、（たとえば上述したようなプログラマブルミラーアレイを使用した、または反射マスクを使用した）反射型のものであってもよい。
【００１９】
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）を有するタイプでもよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１以上のの他のテーブルを露光に使用している間に１以上のテーブルで予備工程を実行することができる。
【００２０】
リソグラフィ装置は、投影系と基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うタイプでもよい。液浸液は、たとえばマスクと投影系の間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影系の開口数を増大させる技術として周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影系と基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
【００２１】
図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。たとえば放射源がエキシマレーザである場合には、放射源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を構成するとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダなどを備えるビーム搬送系ＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の例では、たとえば放射源が水銀ランプの場合には、放射源がリソグラフィ装置と一体に構成されてもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム搬送系ＢＤとともに放射系と総称される。
【００２２】
イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、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などの他の種々の構成要素を備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
【００２３】
放射ビームＢは、支持構造体（たとえばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（たとえばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターンが与えられる。放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡを横断した後、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影系ＰＬを通過する。第２位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（たとえば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、たとえば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、たとえばマスクライブラリから機械的に検索した後に、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造体ＭＴの移動は、第１位置決めデバイスＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗い位置決め）およびショートストロークモジュール（精密な位置決め）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２位置決め装置ＰＷの部分を形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を用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造体ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスのアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板のアラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板のアラインメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークとして知られている）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスのアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
【００２４】
図示の装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
【００２５】
１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターン全体が１回の照射でターゲット部分Ｃに投影される間、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される（すなわち１回の静的な露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、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、１回の静的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。
【００２６】
２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期してスキャンされる（すなわち１回の動的な露光）。支持構造体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）特性および像反転特性によって定められる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
【００２７】
３．別のモードでは、支持構造体ＭＴは、プログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴは、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間に、移動またはスキャンされる。このモードでは、一般にパルス状放射源が用いられ、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中の連続する放射パルス間に、要求に応じて更新される。この動作モードは、上述したようなタイプ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利用できる。
【００２８】
上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用できる。
【００２９】
図２は、図１の装置に組み込むことのできる光学的構成のＹ−Ｚ面の概略図である。この光学的構成は、ケーラー照明を使用しており、照明系ＩＬの瞳面ＰＰiは、パターニングデバイスＭＡが配置されたオブジェクト面のフーリエ変換面であり、投影系ＰＬの瞳面ＰＰｐと共役である。従来通りに、ＤＩと図示された双極照明素子によって形成されたこの装置の照明モードは、照明系の瞳面ＰＰiにおける放射ビームの放射の強度分布を参照することにより説明することができる。投影系ＰＬの瞳面ＰＰｐにおける強度分布は、照明系ＩＬの瞳面ＰＰiにおける強度分布と同じであり、パターニングデバイスＭＡによって生成されるパターンにより作り出される回折効果の影響を受けやすいことが理解される。
【００３０】
基本的に１方向のラインで構成されたパターンの場合、投影系の瞳面ＰＰｐにて、照明系の２つの極それぞれから得られる１次回折ビームの一方が、他方の極から得られる０次ビームと一致するように極が配置された双極照明を使用することによって、良好な結像および大きいプロセスウィンドウを得ることができる。他方の１次ビームおよびそれより高次のビームは、投影系ＰＬでは捕捉されない。
【００３１】
照明系ＩＬの瞳面ＰＰiに形成された双極構成の形態が、図３に図示されている。２つの極３１、３２は、ビームの内側半径範囲であるσ-innerを規定する内側半径３３と、ビームの外側半径範囲であるσ-outerを規定する外側半径３４とを含み、約３０°の角度をもつ環状のセグメントの形をとる。この強度分布は、良好な結像を提供し、回折光学部品およびズームアキシコンを使用して容易に生成できるので、便利である。しかしながら、このような強度分布は、投影系ＰＬの瞳面ＰＰｐにある、またはそれに隣接するたとえばレンズ要素などの光学部品ＬＥの不均一な加熱によって引き起こされる収差を生じさせることがある。この収差は、図２でＡＬＥとして図示されている既知の調節可能な光学部品では補正することができない。環状であるが、たとえば９０°などの大きな角度に対する双極を含む強度分布によって引き起こされる加熱の影響は、許容可能であるか、既知の調節可能な光学部品ＡＬＥによって補正可能である。しかしながらその他の点では、このような強度分布は、結像性能が劣る。というのは、１次回折の多くが瞳から外れてしまうので、像のコントラストが低下するからである。
【００３２】
図４は、本発明の実施の形態に係るリソグラフィ装置を示している。第１の狭開口角を有する双極設定を用いて加熱の影響を軽減または緩和するために、本発明の実施の形態に係るリソグラフィ装置は、特定の偏光モードを有する第１開口角内の放射、および別の偏光モードを有する第２開口角内の残りの放射で、第１開口角よりも大きい第２開口角を用いて双極照明（ダイポール照明）を形成するよう構成されている。その後、別の偏光モードの放射は、基板Ｗに投影された放射が第１の狭開口角からの放射に限定されるように、投影系ＰＬの終端またはその近傍で取り除かれる。たとえば、第１の狭開口角は３０°であってよく、第２の広開口角は９０°であってよい。その後、別の偏光モードの放射は、基板Ｗに投影された放射が３０°の開口角からの放射に限定されるように、投影系ＰＬの終端またはその近傍で取り除かれる。
【００３３】
図５は、図４に示された光学的構成の瞳面ＰＰiに形成される双極照明を示す。図５に示されるように、２つの環状の極５１、５２は、それぞれ９０°の開口角を有する。部品ＰＳＥとして示される偏光形成素子は、照明系ＩＬの上流、図４の照明系ＩＬの放射入口開口（図４には図示せず）に配置されている様子が示されているが、放射ビームによって横断される経路において照明系内の任意の位置に組み込むことができることを理解されたい。偏光形成素子ＰＳＥは、ビームのＸ−Ｙ断面の偏光状態の空間分布を表している図６に示されるように、３０°の開口角内の放射が領域６１および６２に第１偏光を有し、一方、残りの領域６３、６４の放射がＸ−Ｙ面内において第１偏光に垂直な第２偏光を有するように構成される。たとえば、第１偏光は、領域６１および６２においてＹ方向に沿った偏光である垂直偏光であり、第２偏光は、Ｘ方向に沿った偏光である。
【００３４】
図４に示されるように、投影系ＰＬの終端すなわち下流には、選択可能な偏光フィルタＦＩが配置されている。このフィルタＦＩは、第１偏光の放射だけを通過させるように構成される。その結果、パターンの結像に対して、図７に示されるような有効照明モードとなる。ここで、「有効」とは、それが基板Ｗ上の結像に影響を及ぼす照明モードであるという事実に関係している。従って、有効照明モードは、２つの照明パッチ７１、７２を有する。これらは、図３に示されるような従来の双極光源によって生成され得る瞳ＰＰｐにおける空間分布に対応しており、さらに従来の双極光源の使用により生じるであろう要素ＬＥおよびＡＬＥの加熱の問題を軽減または回避する。
【００３５】
本発明の実施の形態に係る装置若しくは方法によって、またはその他の利用可能な調整可能な光学素子を用いて、このような加熱によって引き起こされる収差を完全に除去できるわけではないことを理解されたい。従って一般に、結像に重要な瞳ＰＰｐの一部における波面収差を最小化するために、広開口角を有する照明光源と基板Ｗ上に投影される放射の開口角を制限する偏光構成との組み合わせが、その他の利用可能な調整可能な素子と組み合わせて構成されるべきである。他方、瞳ＰＰｐにおける波面収差が、たとえば２次元の瞳位相マニピュレータを用いて好適に補正できる場合には、本発明の実施の形態は、波面収差の電界変化を最小化するために用いられてもよい。２次元の瞳位相マニピュレータの使用については、米国特許出願公開第２００８／００２４８７４号明細書から情報を収集することができる。
【００３６】
上述の実施の形態では、３０°の開口角を有する双極照明モードは、９０°の開口角を有する双極照明を形成する双極照明光源から形成されるが、収差を生じさせる大きな、または修正不可能な加熱を生じさせない、第２の比較的広い開口角であれば、任意の適切な角度が選択してもよい。また、本発明は、たとえば適切な分極分布の四極照明などの他の強度分布にも適用可能であることを理解されたい。また、２つの異なる偏光の４つの別個の領域の使用は、双極照明構成に特に適しているが、基板上に投影される放射の開口角を低減するために効果的な分極分布と偏光フィルタの組み合わせを条件として、同じ偏光の領域が結合されてもよい。
【００３７】
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に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることは言うまでもない。たとえば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンス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である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前または露光後に、たとえばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、計測ツールおよび／または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
【００３８】
以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施の形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことを理解されたい。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によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスのトポグラフィを基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。
【００３９】
本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（たとえば、約３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線（ＥＵＶ）放射（たとえば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。
【００４０】
「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組合せを指す。
【００４１】
以上、本発明の特定の実施の形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実行できることを理解されたい。たとえば、本発明は、上記で開示したような方法を記載した機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはその内部に記憶されたこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（たとえば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。
【００４２】
上記の説明は例示であって、限定するものではない。従って、請求の範囲から逸脱することなく記載された本発明に変更を加えてもよいことは、当業者には明らかなことである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。
【図２】図１の装置に組み込まれる組み込むことのできる光学的構成の概略図である。
【図３】双極照明モードを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る図２に示す光学的構成の改良を示す図である。
【図５】図４の光学的構成によって形成される照明モードを示す図である。
【図６】図４の光学的構成における偏光子によって形成される偏光モードを示す図である。
【図７】図４の光学的構成によって形成される照度分布を示す図である。
【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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【外国語明細書】
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