(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が２００ｎｍ未満の電磁放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
マスクを保持するマスク・ホルダを備えるマスク・テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備える基板テーブルと、
基板のターゲット部分上にマスクの照射部分を撮像する投影システムと、
基板レベルでの強度Ｉsの照射誘導ドリフトを補償することによって基板レベルでのエネルギー量Ｄsを一定の値に維持する手段であって、算出手段、メモリ手段、および露光コントローラを含む維持手段と
を有するリソグラフィ投影装置において、
前記算出手段が、（１）前記投影ビームの波長での、前記投影ビームの経路の少なくとも一部分に沿った瞬間透光率Ｔの決定と、（２）前記強度Ｉsのドリフトの補償の計算とを実行するように構成されており、
前記露光コントローラが、前記補償を適用するように構成されており、
前記瞬間透光率Ｔの決定が、照射経路に沿った透過および／または反射光学要素の照射の結果として得られる反応を特徴づけている透光率Ｔのモデルに基づいており、
前記モデルが前記メモリ手段に記憶されており、また
前記モデルが、前記投影ビームの供給を遮断した後の照射がない場合の透光率Ｔの増加のためのモデル・パラメータ特性と、前記投影ビームの供給を開始した後の透光率Ｔの減少のためのモデル・パラメータ特性とを含み、透光率Ｔの増加のための前記モデル・パラメータ特性が時間定数τであり、したがって単位時間当りのＴの変化がＴに比例し、且つτに反比例していることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項２】
放射線エネルギーＥｐを有する投影ビームの放射線パルスを供給している間の透光率Ｔの減少のための前記モデル・パラメータ特性が比例定数「ｃｏｎｓｔ」であり、したがって「透光率Ｔの減少」＝ｃｏｎｓｔ・Ｅｐである請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項３】
Ｉsの照射誘導ドリフトが、
前記放射線システムから放射される強度を変化させること、
前記放射線システムと前記基板との間に挿入した可変フィルタを調整すること、および
Ｄsを実質的に一定に維持するように露光時間ｔeを変化させること
のうちのいずれかによって補償されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項４】
前記マスク・テーブルを該テーブルの平面に平行な所与の基準方向へ移動させる第１の駆動手段と、
前記基板テーブルを前記マスク・テーブルの動きと同期するように速度ｖで前記基準方向と平行に移動させる第２の駆動手段とをさらに有しており、
Ｄsを実質的に一定に維持するようにｖを適切に変化させることによってＩsの照射誘導ドリフトを相殺することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項５】
前記電磁放射線の波長が１９３±５ｎｍである請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項６】
Ｉsの放射誘導ドリフトが、フィードフォワード制御回路によって補償される請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項７】
投影ビームの経路内の１または複数の箇所で放射線の強度を監視する少なくとも１つのエネルギー・センサをさらに有しており、また
該エネルギー・センサの照射に対する反応を特徴づけているモデルに基づいて、前記エネルギー・センサの瞬間感度を決定する手段を有している請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項８】
所与の時点のＴを決定し、決定したＴの値とモデルから得られたＴの予想値とを比較し、また前記決定したＴの値と予想したＴの値との間に存在し得る不一致を補償するようにＤsに対する補正を調整する手段を有している請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項９】
少なくとも部分的に放射感応材料の層で覆われた基板を提供する段階と、
パターンを有するマスクを提供する段階と、
波長が２００ｎｍ未満の電磁放射線の投影ビームを使用して前記マスク・パターンの少なくとも一部の画像を前記放射感応材料層のターゲット領域上に投影する段階と
を含む、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置で使用するためのデバイス製造方法であって、
前記投影ビームの供給を遮断した後で、照射経路に沿った透過および／または反射光学要素の照射の結果として得られる反応を特徴づけている透光率Ｔのモデルを使用して前記瞬間透光率Ｔを決定する段階であって、前記モデルが前記メモリ手段に記憶されており、また前記モデルが、前記投影ビームの供給を遮断した後の照射がない場合の透光率Ｔの増加のためのモデル・パラメータ特性を有し、透光率Ｔの増加のための前記モデル・パラメータ特性が時間定数τであり、したがって単位時間当りのＴの変化がＴに比例し、且つτに反比例している段階と、
前記投影ビームの供給を開始した後で、照射経路に沿った透過および／または反射光学要素の照射の結果として得られる反応を特徴づけている透光率Ｔのモデルを使用して前記瞬間透光率Ｔを決定する段階であって、前記モデルが前記メモリ手段に記憶されており、また前記モデルが、前記投影ビームの供給を開始した後の透光率Ｔの減少のためのモデル・パラメータ特性を有している段階と
のうちの少なくとも一方の段階をさらに含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、
・電磁放射投影ビームを供給する放射システムと、
・マスクを保持するマスク・ホルダを備えるマスク・テーブルと、
・基板を保持する基板ホルダを備える基板テーブルと、
・基板のターゲット部分上にマスクの照射部分を撮像する投影システムとを有するリソグラフィ投影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置は、たとえば、集積回路（ＩＣ）を製造する際に使用することができる。そのような場合、マスク（レチクル）はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含むことができ、この場合、感光材料（レジスト）層で覆われた基板（シリコン・ウェハ）上のターゲット領域（ダイ）上にこのパターンを撮像することができる。一般に、単一のウェハは、レチクルを介して一度に１つずつ連続的に照射される互いに隣接するダイの回路網全体を含む。ある種のリソグラフィ投影装置では、レチクル・パターン全体を１回の実行でダイ上に露光することによって各ダイが照射され、このような装置を一般にウェハステッパと呼ぶ。一般にステップ・アンド・スキャン（ｓｔｅｐ  ａｎｄ  ｓｃａｎ）装置と呼ばれる代替装置では、レチクル・パターンを投影ビームの下で所与の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、同時にウェハ・テーブルをこの方向に平行または非平行に同期的に走査することによって、各ダイが照射される。一般に、この投影システムは倍率Ｍ（一般にＭ＜１）を有するので、ウェハ・テーブルが走査される速度ｖは、レチクル・テーブルが走査される速度のＭ倍である。本明細書で説明するリソグラフィ装置に関する他の情報は、国際公開番号ＷＯ９７／３３２０５号から得ることができる。
【０００３】
つい最近まで、この種の装置には、単一のマスク・テーブルおよび単一の基板テーブルが含まれていた。しかし、現在では、少なくとも２つの互いに独立に移動することのできる基板テーブルが存在する機械を利用することができるようになっている。たとえば、国際公開番号ＷＯ９８／２８６６５号およびＷＯ９８／４０７９１号に記載された多段（マルチ・ステージ）装置を参照されたい。このような多段装置の基礎となる基本的な動作原理は、第１の基板テーブル上に配置された第１の基板の露光を可能にするように第１の基板テーブルが投影システムの下方にある間に、第２の基板テーブルが、装填位置に走行し、露光された基板を排出し、新しい基板を取り上げ、この新しい基板上でいくつかの初期アライメント測定を実行し、次いで待機状態に入り、第１の基板の露光が完了した直後にこの新しい基板を投影システムの下方の露光位置に移送するサイクルを繰り返すことができることにある。これよって、かなり高い機械装置処理量を達成することが可能であり、それによって機械装置の維持費用が改善される。
【０００４】
現在最も一般的に使用されているリソグラフィ投影装置は、露光波長３６５ｎｍ（いわゆるｉ線装置）または２４８ｎｍ（いわゆるＤＵＶ装置）で動作する。しかし、リソグラフィ装置を用いて達成できる分解能は露光波長λに反比例するので、集積回路がますます小型化されるとともに、より低い露光波長λが要求されている。したがって、２４８ｎｍよりも短い波長で動作する新しい放射源を見つけるために多くの研究が行われている。現在、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍなどのエキシマ・レーザによって発生される新しい波長が注目されており、研究者は、（適切な処理量が得られるように）リソグラフィ用の十分な強度を発生するようにこのようなレーザを改良できると考えている。この場合、現在利用可能なｉ線装置が一般に約３ｋＷから５ｋＷ程度のパワーを有する水銀ランプを使用し、それに対してＤＵＶ装置が通常約５Ｗから１０Ｗ、あるいはそれよりもずっと高いパワーを有するエキシマ・レーザを使用することに留意されたい。したがって、この新しい波長のエキシマ・レーザに対する強度要求は非常に高い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願の出願人は、最近、１９３ｎｍで動作する世界で初めて完全に機能的で、フィールドが広く、生産レベルにあるリソグラフィ投影装置の開発に成功したと発表した。それ以前には、１９３ｎｍで動作する比較的基本的な試験装置しか存在しなかった。この装置の導入に至るまでに、放射源開発、照明器設計、およびレンズ材料の面で多大な研究努力が払われた。この研究中に、後述のように、新規の１９３ｎｍ装置と既存の２４８ｎｍ装置との間に重要な相違が観察された。
【０００６】
本発明を完成するに至った実験において、本発明者は、１９３ｎｍの強い放射光束によって、経路に配置された屈折材料（たとえば、石英レンズ要素やＣａＦ2レンズ要素）の特性に過渡変化が起こることを観測した。さらに、本発明者は、光路に位置するレンズまたはミラー上に存在する様々な光学コーティングにも同じ効果を観測した。このような変化は、投影システムの透光率に影響を与え、したがって放射システム（エキシマ・レーザ）から供給される強度が一定に維持される場合でも、基板で受ける放射線強度に影響を与えることがわかった。したがって、このような効果は、基板上の重大な露光誤差（たとえば、レジスト層の露光不足）を生じさせる恐れがある。さらに悪いことには、本発明者は、このような透光率の変化が複雑な時間依存性を示すことを観測した。
【０００７】
通常、発明の詳細な説明の冒頭で説明した装置は、さらに１つまたは複数の強度（エネルギー）センサを備える。たとえば、マスクよりも前すなわち光源側の試験位置では、投影ビーム中の放射の小さな部分をビームの主光路から強度センサ上へ向け、したがって、放射システムによって生成される強度を連続的に監視することが可能である。同様に、基板の外周の外側に位置する強度センサを基板テーブルの上面に設けることが可能である。この場合、放射システムによって生成される強度と基板で受け取る実際の強度Ｉsとを周期的に比較することにより、このようなセンサを使用して装置を定期的に較正することができる。本発明者は、前の段落で説明した効果と同様に、このようなセンサの感度が、１９３ｎｍ放射線による照射の結果として顕著な時間ドリフトを示し、その結果、基板レベルで測定される強度に固有誤差を生じさせることを発見した。言うまでもなく、このような感度ドリフトのためにＩsに（可変の）固有誤差が存在する場合、装置が誤較正され、露光誤差を伴う恐れがある。
【０００８】
放射線波長が２４８ｎｍ以上である場合、前の２つのパラグラフで説明した効果は現在までの所、観測されていない。しかし、１９３ｎｍで動作する機械の場合、このような効果は非常に深刻である。たとえば、本発明者は、調査実験において、５Ｗ  ＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）と、石英要素および／またはＣａＦ2要素（特に、フライ・アイ（ｆｌｙ−ｅｙｅ）レンズまたは光混合ロッド、レチクル・マスキング・ブレードの近傍のレンズ、主投影レンズなど）を含む様々な光学構成要素とを使用するステップ・アンド・スキャン装置の場合、レーザと基板テーブルとの間の放射経路に沿った透光率Ｔが、照射を開始してから２分から３分以内に５％から７％程度減少し、次いで、照射を遮断するかあるいは他のレベルに設定すると、約５分程度以内に再び徐々に増加することを観測した。さらに、様々な光学材料および材料の組合せについて、振幅および経時的挙動の差が観測された。このような透光率の大きな変化によって、基板レベルでの重大な露光量誤差が生じ、特に、ＩＣ製造において多数の不良基板が製造される可能性がある。
【０００９】
本発明の目的は、これらの問題を解消することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的および他の目的は、電磁放射の波長が２００ｎｍ未満であり、装置が基板レベルでの強度Ｉsの照射誘導ドリフトをほぼ補償することによって、基板レベルでのエネルギー量Ｄsをほぼ一定の値に維持する手段をさらに備えることを特徴とする発明の詳細な説明の最初の段落で特定した装置によって達成される。
【００１１】
明確化のために、本明細書全体にわたって以下の定義を使用する。
（１）強度Ｉsは、基板レベルで受け取る単位時間ｔ当たりのエネルギーＥsである（Ｅs＝Ｉs×ｔ）。これは一般に、測定値または誘導値である。
（２）エネルギー量Ｄsは、特定の時間間隔ｔsに基板レベルで投影ビームによって伝達される放射エネルギーの量である（Ｄs＝Ｉs×ｔs）。特に明示しないかぎり、ｔsは、露光時間ｔe、すなわち基板上の単一のターゲット領域（ダイ）が所与の露光バッチ中に放射光束に露光される（ことが計画された）時間の長さとみなされる。
【００１２】
本発明を完成するに至った実験において、本発明者は、石英およびまたはＣａＦ2を含む光学要素を介してパルスＡｒＦレーザ光線を放射した。レーザ・パルスのデューティ・サイクル、エネルギー、および／または周波数が変化すると、光学要素を介して伝達される放射線強度Ｉも変化することが判明した。別法として、一定のデューティ・サイクルのパルスを光学要素を介して長時間（数分）にわたって放射した場合、Ｉの値が、開始値Ｉ0よりも約５％から７％低い漸近値に徐々に減衰するのが観測された。この挙動はレーザ・パルスの時間、エネルギ、長さ、周波数などの多くのパラメータおよび光学要素の以前の照射履歴（一種のヒステリシス効果）の複雑な関数と思われた。しかし、本発明者は、分析を重ねた後、１組の数式（たとえば、実施形態２を参照されたい）に基づいてこの挙動をモデル化することができた。したがって、ある照射サイクルの前の「履歴」に基づいて、この照射サイクル中の特定の点で観測される比Ｉ／Ｉ0を予測することが可能になった。
【００１３】
このような予測を比較的良好な精度で行うことができるようになった後、Ｉ／Ｉ0のこのような過渡変化を補正することの可能性が具体化してきた。信頼できる予測が可能になったので、本発明者は、フィードバック補正（反応方式）ではなくフィードフォワード補正（予想方式）を選択した。これは特に、フィードバック補正が必然的に、フィードフォワード補正よりも大きな時間損失をもたらすからである。
【００１４】
本発明によれば、本発明者は、個別に使用することも、あるいは組み合わせて使用することもできる、請求項１に記載の補正を行ういくつかの異なる方法を企図した。これらの方法はさらに、以下のように説明することができる。
（ａ）たとえば、パルス・レーザ源によって生成されるパルスの振幅を変化させたり、このレーザ源のパルス周波数を調整することによって、放射システムの強度出力を調整することが可能である。
（ｂ）放射システムと基板との間のある点（たとえば、照明器内あるいはマスクの上方）に可変フィルタを配設し、このフィルタを使用して、基板に到達する強度を変化させることが可能である。このようなフィルタは、たとえば、透光率Ｔが入射放射線の入射角θの関数である部分透過光学要素の形をとることができる。この場合、θを変化させることによって、Ｔを変化させることが可能である。
（ｃ）露光時間ｔeを調整することが可能である。この場合、Ｄsをほぼ一定に維持するようにｔeに関する逆傾向を課すことによって、Ｉsのドリフト傾向が相殺される。
（ｄ）（従来型のウェハステッパに対して）ステップ・アンド・スキャン装置の場合、本発明による補正を行う他の方法がある。このようなステップ・アンド・スキャン装置は、
テーブルの平面に平行な所与の基準方向へマスク・テーブルを移動させる第１の駆動手段と、
基板テーブルを、マスク・テーブルの動きと同期するように基準方向に平行に速度ｖ（いわゆる走査速度）で移動させる第２の駆動手段も備える。
この場合、この補正方法は、Ｉsの照射誘導ドリフトが、Ｄsをほぼ一定に維持するように走査速度ｖを適切に変化させることによって相殺されることを特徴とする。
【００１５】
方法（ａ）に対する方法（ｃ）および（ｄ）の大きな利点は、例えば方法（ｃ）および（ｄ）では一般に、レーザの最適な動作状態を妨害する必要なしにＩsの広範囲な変動を補正できることである。本発明によれば、Ｉsの値が低ければ低いほど、ｔeの値が高くなり（方法（ｃ））、あるいは選択する必要のあるｖの値が低くなり（方法（ｄ））、逆もまた同様である。このように、強度Ｉsは基板レベルで変化することができるが、このレベルでの放射線量Ｄsはほぼ一定のままである。
【００１６】
一般に、本発明者は、たとえば、約１００個から２００個程度の複数のダイを用いてＳｉウェハ（たとえば、２０ｃｍウェハ）を露光する際、最初のダイの露光と最後のダイの露光との間に、Ｉsが顕著に（たとえば、数％程度）変化する可能性があることを見出した。しかし、単一のダイの露光中、Ｉsの変動は通常、小規模であり（たとえば、約０．１％から０．５％程度）、多くの場合、重大な露光量誤差を生じさせず、無視することができる。一般に、このことは、通常、Ｉsを評価し、各ダイまたは小さなダイ群の露光の直前に（上記の方法（ａ）から（ｄ）までのような）補正処置を施し、この特定の露光中にこの補正値を一定のままにしておけば十分であることを意味する。それにもかかわらず、単一の露光中の照射誘導ドリフトの影響をさらに制限する必要があるか、あるいはそうすることが望ましい場合、本発明では、所与の露光中に補正度を調整すること（「ダイ内」補正）も可能とする。
【００１７】
本発明によれば、基本的なフィードフォワード補正方法と、本発明の装置の性能をさらに向上させる助けとなるいくつかの可能な拡張機能とを区別することができる。たとえば、
基本的な方法は、過渡効果を記述したモデルに、完全に基づくことができる。このような場合、光学系の実際の瞬間透光率を考慮に入れるように（たとえば、基準に対して中間自動較正を使用することによって）補正パラメータを更新する試みは行われない。これを「静的方法」と呼ぶ。
このような基本的な方法の拡張機能として、通常の自動較正を使用して、上記のモデルの結果と測定された（実際の）透光状況との間の偏差が調整される。これを「動的方法」と呼ぶことができる。
この動的方法のさらに他の拡張機能では、自動較正の結果を使用して上記のモデルの１つまたは複数のパラメータが微調整される。したがって、この装置を使用している間の（例えば光学材料の劣化による）過渡効果の挙動の緩慢な変化は、モデル・パラメータを適切に調整することによって自動的に補正することができる。これを「学習効果を有する動的方法」と呼ぶことができる。
【００１８】
前述の過渡透光率変動のため、適時エネルギー・センサＥ1およびＥ2の相対較正を実行することが望ましい。このような較正をゼロ・オーダーで行う場合は、マスク・テーブル上にレチクルがない状態で行う必要がある。現在の機械では、この場合、マスク・テーブルからレチクルを取り外す必要があり、この作業は時間がかかり、したがって、処理量を低下させる。本発明者が提案する、より優れた手法は、マスク・テーブルのマスクの領域の外側に小さな貫通穴を設けることである。この場合、この貫通穴が投影ビーム中に位置決めされ、したがって、放射がレチクルを横断せずにセンサＥ2に到達することを可能にするように、マスク・テーブルを移動するだけでよい。このように、ゼロ・オーダー補正を行うときにマスク・テーブルからレチクルを取り外すことが不要になる。
【００１９】
本発明によるリソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、少なくとも部分的にエネルギー感応材料（レジスト）層で覆われた基板上にマスクのパターンが撮像される。この撮像ステップの前に、プライミング、レジスト・コーティング、ソフト・ベークなど様々な手順を基板に施すことができる。露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、撮像された形状の測定／検査など他の手順を基板に施すことができる。この一連の手順は、デバイス、たとえばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として用いられる。次いで、このようなパターン化層に、エッチング、イオン打込み（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨など様々なプロセスを施すことができる。すべてのこれらのプロセスは個々の層を仕上げるためのプロセスである。複数の層が必要である場合、新しい各層ごとに手順全体またはその変形形態を繰り返す必要がある。最終的に、基板（ウェハ）上にデバイスの配列が存在する。次いで、ダイシングや切断などの技法によってこれらのデバイスを互いに分離することができ、次いで、ピンなどに接続された担体上に個々のデバイスを取り付けることができる。このようなプロセスに関する他の情報は、たとえば文献「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」第３版、Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．，１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。
【００２０】
Ｎ．Ｌｅｃｌｅｒｅ等による論説（Ｊ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｏｌｉｄｓ１４９（１９９２年）、１１５ページから１２１ページまで）は、高ＯＨ溶融シリカ立方体に２１５ｎｍ放射線を照射すると、この溶融シリカで過渡的な透光率低下が起こることを報告している。しかし、この論文は、ＣａＦ2や、光学素子上の光学コーティングや、エネルギー・センサにおける同様な効果は報告しておらず、またリソグラフィ装置で使用される複雑な光学系に関する特定の研究を報告しておらず、高強度１９３ｎｍ放射線を使用したＩＣ製造にこのような装置を使用する際のエネルギー制御および製品品質に対する、場合によっては重大な結果を認識していない。この論文は、補正を行うことを目的とする、観測された効果のモデル化も試みておらず、また本明細書で説明する補正フィードフォワードも示唆していない。
【００２１】
本発明者の１９３ｎｍで実施した広範囲な研究は、過渡効果による同様な問題が１５７ｎｍまたは１２６ｎｍで動作するリソグラフィ投影装置でも起こるという仮定を導いた。
【００２２】
これまで、特にＩＣを製造する際に本発明による装置を使用することについて言及してきたが、このような装置が多数の他の可能な応用例を有することを明快に理解されたい。たとえば、本発明の装置は、光集積回路、磁気ドメイン・メモリ用案内検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッドなどを製造する際に使用することができる。当業者なら、このような代替応用例では、本明細書で使用した「レチクル」、「ウェハ」、または「ダイ」の語を、それぞれ、より一般的な語「マスク」、「基板」、および「ターゲット領域」で置き換えられるものとみなすべきであることが理解されよう。
【００２３】
本発明およびそれに伴う利点について、例示的な実施形態および添付の概略図の助けを得てさらに詳しく説明する。
【００２４】
図において、対応する参照符号は対応する部品を指す。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明によるリソグラフィ投影装置を概略的に示す。この装置は、
・放射投影ビームＰＢ（たとえば、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する紫外線）を供給する放射システムＬＡ、Ｅｘ、ＩＮ、ＣＯと、
・マスクＭＡ（たとえば、レチクル）を保持するマスク・ホルダを備えるマスクテーブルＭＴと、
・基板Ｗ（たとえば、レジスト被覆シリコン・ウェハ）を保持する基板ホルダを備える基板テーブルＷＴと、
・マスクＭＡの照射部分を基板Ｗのターゲット部分Ｃ（ダイ）上に撮像する投影システムＰＬ（たとえば、レンズ系またはカタジオプトリック系、あるいはミラー群）とを備える。
【００２６】
放射システムは、放射ビームを生成する放射源ＬＡ（たとえば、エキシマ・レーザ）を備える。このビームは、様々な光学構成要素、たとえばビーム形成光学機器Ｅｘ、積分器ＩＮ、コンデンサＣＯに沿って進み、結果として得られるビームＰＢは、その断面全体にわたって所望の形状および強度分布を有する。たとえば、ビーム断面は、一様な円盤または環形状、あるいは多重極構成（四極子や双極子など）をとることができる。
【００２７】
その後で、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上のマスク・ホルダ内に保持されたマスクＭＡに入射する。マスクＭＡを通過した後、ビームＰＢは投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬはビームＰＢを基板Ｗのターゲット領域Ｃ上で焦点が合うようになっている。干渉計によって制御される変位測定手段ＩＦの助けを得て、たとえば、様々なターゲット領域ＣをビームＰＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。
【００２８】
装置は、さらに２つのエネルギー・センサＥ1およびＥ2を備える。センサＥ1の場合、投影ビーム中の放射の一部をこのビームの主経路から軸外センサＥ１の方へ偏向させるために偏向手段（たとえば、部分反射光学構成要素など）が使用される。したがって、このセンサＥ1は、放射源ＬＡから放出される強度の連続モニタとして使用することができる。一方、センサＥ2は、ビームＰＢに面する基板テーブルＷＴの面上で、基板Ｗ自体の外周の外側に取り付けられる。手段ＩＦの助けにより、このエネルギー・センサＥ2をビームＰＢを遮るように適時移動させることができ、したがって、基板ＷのレベルでＩs（またはＥs）の実際の値について規則的に較正測定を行うことができる。
【００２９】
図の装置は以下の様々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、マスク・テーブルＭＴが固定され、マスク画像全体が１度に（すなわち、単一の「フラッシュ」で）ターゲット領域Ｃ上に投影される。次いで、異なるターゲット領域Ｃを（静止）ビームＰＢで照射できるように、基板テーブルＷＴがｘ方向および／またはｙ方向にシフトされる。
（２）走査モードでは、所望のターゲット領域Ｃが単一の「フラッシュ」では露光されないことを除いてほぼ同じ方式が適用される。その代わり、投影ビームＰＢにマスク画像を走査させるようにマスク・テーブルＭＴを速度ｖで所与の方向（いわゆる「走査方向」、たとえばｘ方向）へ移動させることができる。これと並行して、基板テーブルＷＴが同時に、同じ方向または異なる方向へ速度Ｖ＝Ｍｖで移動される。この場合、Ｍは投影システムＰＬの倍率である（通常、Ｍ＝１／４または１／５）。このようにして、分解能に関して妥協する必要なしに比較的大きなターゲット領域Ｃを露光することができる。
【００３０】
図の装置の動作中に、基板レベルでの放射強度Ｉsは放射誘導ドリフトを示す。これはたとえば、光学要素Ｅｘ、ＩＮ、ＣＯおよびＰＬの要素のうちの１つまたは複数の透光率の過渡変化によるものであり、これらの要素屈折材料（本体）および／またはこれらが一般に備える光学コーティングの固有の変化によって引き起こされる。これに代って、あるいはこれと並行して、エネルギー・センサＥ１、Ｅ２の一方または両方の感度が過渡変化を受け、Ｉsと放射源ＬＡによって生成される強度との相関付けが不正確になる恐れがある（得られるＩsの値がもはやＩsの実際の値に対応しなくなるため）。所与の基板Ｗまたは基板のバッチの露光中に、このようなドリフトによって重大な露光誤差（露光量誤差）が生じ、それによって、１つまたは複数のターゲット領域Ｃに対する露光がかなり不足するか、あるいはかなり過度になる可能性がある。
【００３１】
本発明は、モデルを使用して、装置の使用中の任意の時間ｔでのＩsのドリフトを予想し、このドリフトを自動的に補償し、すなわち、前述の方法（ａ）から（ｄ）までのうちの１つまたは複数を使用することによってこのような効果を回避する。
【００３２】
（実施形態２）
以下に、（たとえば、図１に示す装置などの）光学系（の構成要素）の透光率Ｔを時間ｔの関数として使用できるモデルの基本構造について説明する。
【００３３】
使用する遷移モデルは一般に、以下に定義する数式を満足する。
【数１】
0003843197.tif 000002
【数２】
0003843197.tif 000003
【数３】
0003843197.tif 000004
【００３４】
透光率Ｔは、数式１のように、一定部分Ｔ0および過渡項Ｔ＿ｔｒによって記述される。時間ｔのＴ＿ｔｒに対する影響は、数式２によって与えられ、数式２で、τは時間定数である。光学系に入射するエネルギーＥｐを有する単一のレーザ・パルスの効果は数式３で与えられる。
【００３５】
透光率の過渡部分の計算は以下の例のように実行することができる。
【００３６】
Ｔ＿ｔｒの最後の既知の値がｔ＝ｔ0で算出され、値Ｔ＿ｔｒ＿０であったと仮定する。エネルギーＥｐを有する連続したＮ個のパルス（列）が、ｔ＝ｔ1から光学系に入射していく場合、この連続したパルスの平均透光率を算出するには以下の算出ステップを実行しなければならない。
１）ｔ＝ｔ0からｔ＝ｔ1までの間に光学系を通過した光はない。次いで、Ｔ＿ｔｒ＿０は数式２のみに従って変化する。この微分方程式をｔ0からｔ1まで数値的に解かなければならない。これは、個別のステップに時間Δｔを代入することによって行われ、その結果微分方程式が以下の差分方程式になる。
【数４】
0003843197.tif 000005
【００３７】
２）ｔ＝ｔ1からｔ＝ｔ2までの間にＮ個のパルスが光学系を通過する。次に、連続したパルスの開始時間の過渡効果Ｔ＿ｔｒ＿１が、数式２と数式３の両方に従って変化する。一般に、各レーザ・パルスごとに数式３を解くことは必要とされない。ΔＮ個のパルスに対して同時に計算を行うことができる。すべてのＮ個のパルスの効果が判定されるまでこの計算を繰り返さなければならない。レーザ・パルスの影響を算出するだけでなく、時間の影響も考慮しなければならない。ΔＮ個のパルスが時間間隔Δｔ（Δｔ＝ΔＮ／ｆ。この場合、ｆはレーザのパルス周波数である）に対応する場合、数式５のように両方の効果を同時に算出することができる。
【数５】
0003843197.tif 000006
【００３８】
この計算の結果は、Ｎ個のパルスの連続列の開始時間（Ｔ＿ｔｒ＿１）および終了時間（Ｔ＿ｔｒ＿２）での透光率の過渡部分の値である。この計算の結果として得られる出力変数は、以下のように算出／定義される。
【数６】
0003843197.tif 000007
【数７】
0003843197.tif 000008
【００３９】
計算完了後、Ｔ＿ｔｒの最後の既知の値（Ｔ＿ｔｒ＿２）およびそれに対応する時間座標（ｔ2）を記憶しなければならない。以後のパルス連続列が光学系に入射する際、Ｔ＿ｔｒのこの値が計算用の入力として使用される。
【００４０】
これらの計算の精度および速度は、個別のステップΔｔおよびΔＮのサイズに依存する。より小さなステップの場合、計算はより正確になるが、全体的により低速にもなる。一般に、速度と精度の兼ね合いをとるべきである。
【００４１】
（実施形態３）
センサＥ1および／またはＥ2の感度の照射誘導ドリフトは、実施形態２に示したのとほぼ同じモデルを使用して説明することができる。この場合、透光率「Ｔ」は、当該センサの感度を定量化する項で置き換えるべきである。
【００４２】
（実施形態４）
本発明によれば、自動較正手順を使用して、特に、
（１）基本的なモデルの予想と実際の状況との間にある（小さな）差異を補正し、
（２）たとえば、経時的な光学コーティングの漸進的な劣化によって起こる装置の照射誘導ドリフトに対する比較的低速の寄与を追加補正することができる。
このような自動較正中に、エネルギー・センサＥ1およびＥ2からのそれぞれの信号Ｓ1およびＳ2が測定される。次いで、これらの信号を以下の計算に用いることができる。
【数８】
0003843197.tif 000009
【数９】
0003843197.tif 000010
上式で、
・下付き文字「ｃｏｒｒ」は補正値を示す。
・Ｓ1convおよびＳ2convは、それぞれセンサＥ1およびＥ2用の変換係数である。
・下付き文字「ｏｌｄ」は、新しい反復で使用される前の値を指す。
・ＴＣＦは過渡補正係数である。これは、過渡効果に関する全体的な補正係数を表わし、システムの明確に定義されたある状態（たとえば、放射源ＬＡを使用せずに３０分よりも長い時間が経過する）に対する相対変化を表わす数である。この場合の計算では、係数はレーザ・パルスの連続列に対する平均補正係数である。ＴＣＦ2は特に、センサＥ2の感度の過渡効果を指し、それに対して、ＴＣＦ0は放射源ＬＡと基板テーブルＷＴとの間のシステム全体の過渡効果を指す。
【００４３】
自動較正の結果として、センサＥ1からの補正信号とセンサＥ2からの信号との比が１に設定（再設定）される。これは、センサＥ1の変換係数Ｓ1convを調整することによって実現される。新しい値（Ｓ1conv）newは以下のように求められる。
【数１０】
0003843197.tif 000011
【００４４】
先の自動較正（これはいかなる過渡効果も考慮に入れない）との違いは、補正係数ＴＣＦ0が存在することである。数式１０は以下のように書くこともできる。
【数１１】
0003843197.tif 000012
【００４５】
（半）標準放射線計を使用して（たとえば、イスラエルのＯｐｈｉｒ社から供給される）、較正実験に基づいて係数Ｓ2convを求めることができることに留意されたい。Ｓ2convが分かった後、後続の較正実験でＳ1conv、ＴＣＦ2、およびＴＣＦ0を求めるため、これを使用することができる。すべてのこれらの値は、メモリ手段に記憶することができ、本発明による補正手順を実施するために使用されるプロセッサ手段によってアクセスおよび更新することができる。
【００４６】
（実施形態５）
図２は、試験実験中に実施された様々な照射セッションの結果として得られた基板レベルでの強度の照射誘導ドリフトを示す図である。この図の下側には、デューティ・サイクル［パルス／秒］と、介在ポーズＰを用いてパルス・レーザ（例えば図１の放射源ＬＡ）から連続的に放射されるいくつかの放射連続列Ｂの時間［分単位］との関係を示すグラフがある。この図の上側は、同じ時間軸に関するＥ2／Ｅ1のグラフがあり、これは、図１に示す光学要素Ｅｘ、ＩＮ、ＣＯおよびＰＬの透光率Ｔを示す働きをする。図２から、
・開始照射によってＥ2／Ｅ1が比較的急激に低下し、
・照射を停止すると、Ｅ2／Ｅ1が初期値に向かって指数関数的に上昇し、
・Ｅ2／Ｅ1の相対変化がデューティ・サイクルにほぼ比例し、この場合、デューティ・サイクルが照射強度を示すことは明白である。
【００４７】
図３は、図２の上側に対応し、図２のデータだけでなく、これらのデータに対する基本的な適合線Ｆも示す。適合線Ｆは、実施形態２に示すようなモデルに基づいて算出され、データに厳密に一致する。適合線Ｆとデータとの間の差異は、たとえば、実施形態４に示すより高度な（自動補正）手順を使用して低減／除去することができる。
【００４８】
（実施形態６）
図４は、本発明を実施するための制御の概略図を示す。この制御概略図は２つの主要な部分、すなわち、リソグラフィ投影装置の様々なハードウェア要素を示す部分Ｈと、部分Ｈで使用される制御アルゴリズムおよびフィードフォワード補正を表わす部分Ａとを含む。部分Ｈでは、放射源（レーザ）ＬＡ、基板Ｗ、およびエネルギー・センサＥ1およびＥ2は、図１に示す放射源、基板、およびエネルギー・センサに対応する。項目ＯＰＴは、センサＥ1とセンサＥ2との間の様々な光学構成要素を概略的に表わし、たとえば、図１の項目Ｅｘ、ＩＮ、ＣＯ、およびＰＬと、それらのコーティングを含む。
【００４９】
次に、図４の部分Ａについて詳しく説明する。
・ボックス１は、装置Ｈのユーザ・インタフェースで要求される露光量を表わす。この露光量は、放射源ＬＡの固有のパワー、レジスト感度、ダイ寸法などの因子によって決定される。
・ボックス３で、本発明者による過渡効果の数学的モデル（「過渡モデル」）に基づいて補正値が算出される。
・ボックス５で、露光コントローラは、ボックス３の結果を使用して露光を実行する。前述の方法（ａ）から（ｄ）までのうちの１つまたは複数によって、必要な露光制御を行うことができる。
・ボックス７で、エネルギー・センサＥ1からの出力を使用して、実現された露光が測定される。
・ボックス７の出力がボックス９に渡され、ボックス９が、必要に応じて過渡モデルを更新する（すでに本明細書で引用した「動的方法」）。
・過渡モデルを、ボックス３によって使用できるように記憶するメモリ手段を表わすボックス１１に、ボックス９からの補正値が渡される。
【００５０】
（実施形態７）
図５は、本発明の助けを得て実施した露光セッションの結果（黒丸）と、本発明の助けなしに実施した対応する結果（白丸）と共に示す。この図は、以下の露光量についての、露光量誤差（％単位）と露光値の関係を示すグラフである。
Ｉ：      ２０ｍＪ／ｃｍ2
ＩＩ：    ２ｍＪ／ｃｍ2
ＩＩＩ：  ２０ｍＪ／ｃｍ2
ＩＶ：    １０ｍＪ／ｃｍ2
Ｖ：      ５０ｍＪ／ｃｍ2
グラフにおいて数Ｉから数Ｖは区間として示されている。
【００５１】
補正フィードフォワードを適用しない場合（下の曲線、白丸）、最高で約４．５％に達する大きな露光量誤差が起こることがはっきりわかる。しかし、本発明による補正方法を使用して行われる対応する露光（上の曲線、黒丸）は、約０．５％に過ぎない非常に小さな露光量誤差を示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリソグラフィ投影装置を概略的に示す図である。
【図２】実験中に行われた様々な照射セッションの結果として得られた基板レベルでの強度の照射誘発ドリフトを示す図である。
【図３】図２の上側グラフにほぼ対応し、また、本発明者によって開発された予想モデルに基づいて実験データに適合することを示す図である。
【図４】本発明を実施するための制御の概略図である。
【図５】本発明の助けを得て行われた露光セッションの結果を、本発明を用いずに得られた対応する結果と共に示す図である。
【符号の説明】
ＬＡ  放射源
Ｅｘ  ビーム形成光学機器
ＩＮ  積分器
ＣＯ  コンデンサ
ＰＢ  投影ビーム
ＭＴ  マスク・テーブル
ＭＡ  マスク
ＷＴ  基板テーブル
Ｗ  基板
Ｃ  ターゲット部分
ＰＬ  投影システム
Ｅ1、Ｅ2  エネルギー・センサ
Ｄ  偏向手段
Ｔ  透光率
ｔ  時間
【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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