JP2004349686A - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線ソースの変動がパラメータに深刻な影響を及ぼさず、放射線ビームパラメータの位置パラメータと指向パラメータとの結合が最終的にはなくなるリソグラフィシステムおよびデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】放射線ソースと、パターニング手段の支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、前記放射線ビームをコンディショニングする照明システムを備え、前記照明システムは、前記放射線ビームが前記照明システムの入口面を画定し、放射線ソースから前記照明システムへ前記投影ビームを再配向し、送出するため、再配向要素を備えるビーム送出システムを備えるリソグラフィ投影装置。前記ビーム送出システムが、前記入口面からある距離に位置する目標面から、前記入口面に、またはその付近の像面まで前記放射線ビームを描像する描像システムを備える。
【選択図】図３

Description

本発明はリソグラフィ投影装置で、
− 放射線の投影ビームを供給する放射線ソースと、
− パターニング（模様付け）手段を支持する支持構造とを備え、パターニング手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
− 基板を保持する基板テーブルと、
− パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムとを備え、前記放射線ソースがさらに、
− 前記パターニング手段を照明できるよう、コンディショニングした放射線ビームを提供するように前記放射線ビームをコンディショニングする照明システムを備え、前記照明システムは、前記放射線ビームが前記照明システムに入る入口面を画定し、さらに、
− 放射線ソースから前記照明システムへ前記投影ビームを再配向し、送出するため、再配向要素を備えるビーム送出システムを備えるリソグラフィ投影装置に関する。

本明細書において使用する「パターニング手段」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に作り出されるべきパターンと一致するパターン化断面を与えるために使用し得る手段に当たるものとして広義に解釈されるべきであり、「ライトバルブ」なる用語もこうした状況において使用される。一般的に、上記のパターンは、集積回路や他のデバイス（以下を参照）であるような、デバイスにおいて目標部分に作り出される特別な機能層に相当する。そのようなパターニング手段には以下が含まれる。すなわち、
− マスク。マスクの概念はリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。放射線ビームにこのようなマスクを配置することにより、マスクに照射する放射線の、マスクパターンに従う選択的透過（透過性マスクの場合）や選択的反射（反射性マスクの場合）を可能にする。マスクの場合、その支持構造は一般的に、入射する放射線ビームの所望する位置にマスクを保持しておくことが可能であり、かつ、必要な場合、ビームに対して運動させることの可能なマスクテーブルである。
− プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレス可能面があげられる。こうした装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域は入射光を回折光として反射するが、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するといったことである。適切なフィルタを使用することにより、回折光のみを残して上記非回折光を反射ビームからフィルタすることが可能である。この方法において、ビームはマトリクスアドレス可能面のアドレスパターンに従ってパターン形成される。プログラマブルミラーアレイのまた別の実施形態では小さな複数のミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、適した局部電界を適用することによって、もしくは圧電作動手段を用いることによって、軸を中心に個々に傾けられている。もう一度言うと、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、それによりアドレスされたミラーはアドレスされていないミラーとは異なる方向に入射の放射線ビームを反射する。このようにして、反射されたビームはマトリクスアドレス可能ミラーのアドレスパターンに従いパターン形成される。必要とされるマトリクスアドレッシングは適切な電子手段を用いて実行される。前述の両方の状況において、パターニング手段は１つ以上のプログラマブルミラーアレイから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレイに関するより多くの情報は、例えば、米国特許第ＵＳ５，２９６，８９１号および同第ＵＳ５，５２３，１９３号、並びに、ＰＣＴ特許種出願第ＷＯ９８／３８５９７および同ＷＯ９８／３３０９６に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。プログラマブルミラーアレイの場合、上記支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。
− プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構成の例が米国特許第ＵＳ５，２２９，８７２号に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。上記同様、この場合における支持構造も、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これも必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。

簡潔化の目的で、本文の残りを、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルを必要とする例に限定して説明することとする。しかし、こうした例において論じられる一般的な原理は、既に述べたようなパターニング手段のより広範な状況において理解されるべきである。

リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この場合、パターニング手段は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、このパターンを、放射線感光原料（レジスト）の層が塗布された基板（シリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイから成る）に描像することができる。一般的に、シングルウェハは、投影システムを介して１つずつ順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。この装置では、マスクテーブル上のマスクによるパターン形成を使用すると、２つの異なるタイプの機械を識別することができる。１つのタイプのリソグラフィ投影装置では、全体マスクパターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される。こうした装置は一般的にウェハステッパまたはステップアンドリピート装置と称されている。一般に走査ステップ式装置と称される別の装置では、所定の基準方向（「走査」方向）にマスクパターンを投影ビームで徐々に走査し、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影システムは倍率係数Ｍ（一般的に、＜１）を有することから、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスクテーブルが走査される速度の係数Ｍ倍となる。ここに記載を行ったリソグラフィデバイスに関するさらなる情報は、例えば、米国特許第ＵＳ６，０４６，７９２号から得ることが出来、これは参照により本明細書に組み込まれる。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスにおいて、パターン（例えばマスクにおける）は少なくとも部分的に放射線感光材（レジスト）の層で覆われた基板上に描像される。この描像ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種のプロセスを経る。露光後、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および描像フィーチャの測定／検査といったような他の工程を通る。このプロセスの配列は、例えばＩＣといったような素子の個々の層をパターン化するための基準として使用される。このようなパターン形成された層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経る。数枚の層が必要とされる場合には、全体プロセス、もしくはその変形をそれぞれの新しい層に繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらの素子はダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。それから個々の素子は、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。こうしたプロセスに関するさらなる情報は、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。

簡潔化の目的で、これより投影システムを「レンズ」と称するものとする。しかし、この用語は、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。放射線ソースはまた、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う、こうした設計タイプのいずれかに応じて稼動する構成要素も備えることが出来る。こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。さらに、リソグラフィ装置は２つあるいはそれ以上の基板テーブル（および、あるいは２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」デバイスにおいては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。デュアルステージリソグラフィ装置については、例えば米国特許第ＵＳ５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号において記載がなされており、これは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。

本発明による装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造において詳細なる参照説明を行うものであるが、こうした装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、本発明による装置は、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、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「レチクル」、「ウェハ」、「ダイ」といった用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることは当業者にとって明らかである。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、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線を網羅するものとして使用される。

先行技術のフォトリソグラフィシステムは、通常、実際の投影システムから特定の距離に配置された放射線ソースを備える。大抵の構成では、レーザシステムなどの放射線精製装置は別の場所に位置し、建物の異なる階にあることさえ多い。このようなリソグラフィシステムの普通の構成は、建物の１つの階に位置するレーザ、および別の階に位置する照明および投影システムである。大小を問わず、このような幾何学的距離のために、放射線ソースからフォトリソグラフィプロセスで入射放射線を実際に使用する位置へと、つまり最適な照明特性を提供するよう放射線ビームを最初にコンディショニングし、マスクなどのパターニング手段からのリソグラフィパターンを目標材料へと移送するためにビームを投影する照明システムへとビームを移送して送出するビーム送出システムの必要が生じる。先行技術のビーム送出システムは一般に１組の反射ミラーを備え、通常はここから少なくとも２つのミラーが傾斜可能であり、１つのミラーは照明システムの近傍に位置し、１つのミラーは照明システムから距離を置いて位置する。このような先行技術のビーム制御の例示的構成が、例えば図２に図示されている。

このような傾斜可能なミラー（ステアリングミラーとも呼ぶ）での放射線ビームの反射が、ビームの指向方向と、ビームが照明システムに入る位置との両方に影響することは明白である。特に、このような照明システムから比較的大きい距離に位置する傾斜可能ミラーで反射したビームは、そこで傾斜した後、変位した位置で照明システムに入り、ここでビームの指向方向の振れは比較的小さいままである。これに対して、このような照明システムから比較的小さい距離に位置する傾斜可能ミラーで反射したビームは、ほぼ変化しない位置に入り、ビームの指向は非常に劇的に変化する。したがって、両方のステアリングミラーを傾斜することにより、ビームの制御された指向方向および入口位置が可能になり、ここで両方のパラメータを最適設定に合わせて調整することができる。

これらのパラメータは通常、前記放射線ビームが前記照明システムに入る入口面に対して制御され、したがって作業中のフォトリソグラフィ構成では、特に放射線ビームの入口位置および前記入口面における、またはその付近での前記ビームの指向に関して、正確な要件に適合することができる。これらの特性は、現在のシステムで生成されるパターンの所望の精密さを達成するための最適な照明特性を提供する放射線ビームを提供するために、非常に重要である。

しかし、先行技術のフォトリソグラフィシステムのステアリングミラーシステムで、このように指向と位置制御を結合するには、比較的複雑な補正方法が必要であり、これは１自由度で１つを補正すると、別の自由度で放射線ビームの変化を誘発するということを考慮しなければならない。さらに、現在の放射線ソースはほぼ一般的に、放射線の位置および方向の出力に本質的な時間変動があり、これは例えばソース自体のレーザプロセスによって報じる。例えばレーザ指向などのドリフトは、ビーム位置に比較的大きいドリフトを引き起こす。これらの変動も、閉ループ制御で検出し、制御する必要がある。これらの変化の時間枠は、数ピコ秒から数秒、さらにそれ以上までの範囲があり、全てのエラーを制御するには膨大な帯域幅が必要である。したがって、このような効果のために頑丈な閉ループ補正を有することは非常に困難である。したがって、方向と位置アライメントの変動と放射線ソースの不完全性とのこのような結合に対して感受性が低いリソグラフィ投影装置を提供する必要がある。

さらに、現在のシステムでは、位置の変化、つまり横方向でのビームの並進が、レチクルレベルでのビームの均一性および角度分布など、関連する照明パラメータに比較的大きい影響を及ぼす。したがって、ビームの入口位置を最大限に制御することが望ましい。

したがって、本発明は、放射線ソースの変動がこれらのパラメータにそれほど深刻な影響を及ぼさず、放射線ビームパラメータの位置パラメータと指向パラメータとの結合が最終的にはなくなるリソグラフィシステムを提供するという目的を有する。

本発明によると、序文の特徴によるフォトリソグラフィシステムは、ビーム送出システムが、前記入口面からある距離に配置された目標面から前記入口面に、またはその付近に配置された像面へと前記放射線ビームを描像する描像システムを備えるという特徴を有する。

この方法で、照明システムから特定の物理的距離に位置しても、ビームの指向方向の変動による並進効果は、目標面から像面までビームの指向および位置特性を効果的に移送し、描像する描像システムによって消滅する。したがって、目標面におけるビームの傾斜は、入口面付近での並進につながらない。というのは、目標面が描像され、並進が生じないからである。描像システムのパラメータを適切に組み合わせることにより、目標から像面までの距離、および目標ビームの倍率を制御できることが明白である。前記描像システムは１Ｘの描システムであることが好ましい。

前記描像システムは１対のレンズを備え、前記対の各レンズは、前記目標面から前記像面までの前記距離の１／４倍の焦点距離を有することが好ましい。このような描像システムは、倍率が１となる。このような描像システムの構成により、以下で説明するように、ビームの指向方向と位置との完全な分離が可能である。

本発明によるフォトリソグラフィシステムにより、傾斜可能ミラーを前記描像システムの目標面に位置する場合、傾斜と並進とが完全に分離される。これで、並進可能なミラーによって、つまり前記ビーム送出システムが、ビーム方向に対して横方向の少なくとも１方向で前記投影ビームを並進させる少なくとも１つの並進可能ミラーを備えるシステムにて、ビームの位置を制御することが可能である。

前記ビームの指向方向は、それぞれが異なる回転軸を中心とした異なる回転を制御する複数の傾斜可能ミラーによって制御可能であるが、前記ミラーは２つの異なる方向に傾斜可能であることが好ましい。さらに、前記ミラーは、ビームの位置を制御するよう前記ビームの少なくとも１つの動作方向を制御するために並進可能でよい。

本発明は、デバイス製造方法で、放射線感光材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、放射線ソースを使用して放射線の投影ビームを提供するステップと、前記投影ビームを前記放射線ソースから前記照明システムへと送出するステップと、照明システムを使用して前記投影ビームをコンディショニングするステップとを含み、前記照明システムは、前記放射線ビームが照明システムに入る入口面を画定し、さらにコンディショニング（調整）した投影ビームの断面にパターンを与えるためにパターニング手段を使用するステップと、放射線感光材料の層の目標部分にパターン形成した放射線ビームを投影するステップとを含む製造方法にも関する。本発明によると、方法は、前記入口面からある距離に位置する目標面から、前記入口面に、またはその付近に位置する像面へと前記放射線ビームを描像するステップを含む。好ましい実施形態では、方法は、入口面でのビームの指向方向を制御するよう、前記放射線ビームの目標面に傾斜可能ミラーを配置するステップを含み、方法はさらに、入口面でのビーム位置を制御するよう、並進可能ミラーで前記放射園ビームを反射するステップを含む。

本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。

実施形態１
図１は、本発明の独自の実施形態に基づくリソグラフィ投影装置１を概略的に示したものである。この装置は、
− この特別なケースでは放射線源ＬＡも備えた、放射線の投影ビームＰＢ（例えば遠紫外線領域の光）を供給する放射線ソースＥｘ、ＢＤ、ＩＬと、
− マスクＭＡ（例えばレクチル）を保持するマスクホルダを備え、かつ、品目ＰＬに対して正確にマスクの位置決めを行う第一位置決め手段ＰＭに連結を行った第一オブジェクトテーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
− 基板Ｗ（例えば、レジスト塗布シリコンウェハ）を保持する基板ホルダを備え、かつ、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行う第二位置決め手段ＰＷに連結を行った第二オブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴと、
− マスクＭＡの照射部分を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に描像する投影システム（「レンズ」）ＰＬとにより構成されている。

ここで示しているように、本装置は反射タイプである（すなわち反射マスクを有する）。しかし、一般的には、例えば（透過マスクを有する）透過タイプのものも可能である。あるいは、本装置は、上記に関連するタイプであるプログラマブルミラーアレイといったような、他の種類のパターニング手段も使用可能である。

ソースＬＡ（例えばエキシマレーザソース）は放射線のビームを作り出す。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビームエキスパンダＥｘといったようなコンディショニング手段および図１に示すようなビーム送出システムＢＤを横断した後に、照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームにおける強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定する調整手段ＡＭから成る。さらに、これは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯといったような、他のさまざまな構成要素を備える。このようにして、マスクＭＡに照射するビームＰＢは、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有する。

図１に関して、ソースＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にある（これは例えばソースＬＡが水銀ランプである場合に多い）が、リソグラフィ投影装置から離して配置することも可能であることを注記する。この場合、ソースＬＡが作り出す放射線ビームは（例えば前記ビーム送出システムにより）装置内に導かれる。この後者のシナリオでは、ソースＬＡがエキシマレーザである場合が多い。本発明および請求の範囲はこれら両方のシナリオを網羅するものである。

続いてビームＰＢはマスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。ビームＰＢはマスクＭＡを横断して、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。第二位置決め手段ＰＷ（および干渉計測手段ＩＦ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め手段ＰＭは、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするように使用可能である。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの運動はロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。これについては図１に明示を行っていない。しかし、ウェハステッパの場合（走査ステップ式装置とは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置を合わせることができる。

ここに表した装置は２つの異なるモードにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が１回の作動（すなわち１回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴがｘ方向および／あるいはｙ方向にシフトされ、異なる目標部分ＣがビームＰＢにより照射され得る。
２．走査モードにおいては、基本的に同一シナリオが適用されるが、但し、ここでは、所定の目標部分Ｃは１回の「フラッシュ」では露光されない。代わって、マスクテーブルＭＴが、速度ｖにて所定方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能であり、それによってビームＰＢがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的にＭ＝１／４あるいは１／５）である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Ｃを露光することが可能となる。

図２は、ビーム送出システムＢＤの典型的な先行技術の構成を示し、放射線ソース２がレーザビーム３を生成し、これは複数のミラーおよび他の光誘導要素４を介して図１のＩＬで図示された照明システムの入口面５へと誘導される。

実際、前記入口面は極めて機械的な構造であり、照明システムから特定の距離に位置する面、または照明システム内またはその後に位置する面でも、任意の面が入口面を形成することができる。このような入口面は、ゼロベース面を画定する基準面の働きをすることができ、ここからビームはさらに誘導され、コンディショニングされる一方、関連する描像パラメータは引き続き詳細に制御される。したがって、本発明では、このような面を概ね「入口面」と呼ぶが、面は他の様々な位置にあってよい。

一般的な構成では、好ましい実施形態として、前記入口面は通常、いわゆるＤＯＥ要素と一致するか、ほぼ一致し、これは通常は図１の照明システムＩＬの部品である光学要素である。このＤＯＥレベルの近傍で、ビーム測定システム（図示せず）は特にビーム位置およびその指向方向を測定する。この情報は、ミラー７および８を定期的に補正するために必要である。本システムでは、このような補正は、その後の２つのウェハ露光間に実行される。また、指向および位置におけるレーザのドリフトは、ステアリングミラー２の制御で推定し、組み込むことができる。

図２では、点線は「ビーム回転中断部」６の存在を示す。つまり、前記中断部の前の区間、つまりレーザ２から中断部６までの区間を、中断部６から入口面５までの区間とは異なる方向に配向することができる。この方向は通常、偏向方向とレーザビーム３の方向との両方に９０°の差を導入する。

図１のステアリングミラーは、図２に示す「位置決め」ステアリングミラー７および「指向」ステアリングミラー８で構成される。両方のミラーは、この例では（曲線の矢印記号で示すように）２つの方向に回転可能なミラーとして図示され、これによりビーム方向に対して２つの横断方向に傾斜を提供する。位置決めミラー７の回転または傾斜は、入口面５においてビーム３の並進をもたらし、逆に指向ミラー８の回転は、入口面５で、またはその付近でビームの指向方向の変化をもたらすことが明白である。明らかに、位置決めミラーは、ビームの指向方向にもわずかな変化をもたらし、指向ミラーはビームにわずかな並進ももたらして、このようにミラー７および８の並進および指向効果が結合される。

レチクルレベルに対して均一性および角度分布の量が優勢な要素であるのは、レーザ指向のドリフトのためであることが判明している。この点で、均一性はレチクルレベルにおける放射線の空間的分布に関係がある。しかし、照明装置入口におけるレーザビームの望ましくない位置シフトは、放射線の角度分布にも望ましくない変化を引き起こし、この分布はシフトしていないビームの角度分とは異なる。したがって、ＤＯＥレベルから離れた距離にあるレーザの指向方向の小さい変動Δαは、レーザとＤＯＥ間の距離Ｌだけ拡大される。つまり、ビーム３の横方向並進はＬΔαの大きさで発生する。このような並進は無視できず、これはこのドリフトが発生するタイムスケールによって決定されることは明白であり、ビーム測定ユニットが偏差を測定し、補正信号が生成されて、このような偏差を補償するためにステアリングミラー７および８を制御する閉ループのビームステアリング設定では、この効果を補償することが極めて困難である。

図３の構成では、幾何学的距離は変更しないままであるが、レーザビーム３がレーザから照明システムまで進む光学的距離が、ビーム送出路に描像システム９を導入することにより短縮されている。描像システムは様々な代替装置を含んでよいことが当業者には理解されるが、基本的解決法を図３に示す実施形態で例示する。この実施形態は、目的から像までの距離Ｆおよび倍率係数Ｍを導入する２つのプラスのレンズを備える。したがって、これで光学的距離は、描像システムの距離Ｆだけ縮小し、幾何学的距離には変化がない。

実施形態では、レーザ２が図示されている。レーザ２の後に、レーザビームの適切な形状を画定するためにビームエキスパンダユニット１０を配置する。この例では、ユニット１０は従来のビームエキスパンダ光学システムを備える。ビームエキスパンダユニット１０の後には、並進可能ミラー１１がビーム方向に対して４５°の角度で配置される。したがって、ビームは区間の中断部６に向かって９０°の角度で反射する。中断部６の後、システムは基準座標系で示すようにＹ軸に沿って配向される。

中断部６の前の区間はＺ方向に配向されるが、例示の目的でＹ方向にあるように図示されている。

この構成では、ミラー１１のＺ方向での並進（平行移動）が、Ｚ方向の並進を導入する。レーザビーム３は、第２並進可能ミラ１２で反射し、ビーム方向に対して４５°の角度で配向され、再びＹ方向に９０°の角度でビームを反射する。これで、ミラー１２のＸ方向での小さい並進は、Ｘ方向での並進を導入する。したがって、ミラー１１および１２双方の並進の組合せが、ビームをＸ−Ｚ面で概ねビーム方向Ｙに対して直角に移動させる。さらにビームは、傾斜可能ミラーでも反射し、これはこの実施形態では、同様に並進可能なミラー１２であることが好ましい。このように、ビームの方向に小さい偏差は、ミラーの回転によって補償することができる。言うまでもなく、ミラーが像システムの目標面付近に位置していない場合、このような回転は、図２に関して説明したように、ビームの並進も導入する。

図４では、本発明で使用することが好ましい１Ｘの描像システム９の描像特性に関して詳細図が与えられている。

好ましい実施形態の描像システム９は、焦点距離ｆを有して２ｆの距離だけ隔置された１対の同一のプラスレンズ１３、１４を備える。

このシステムでは、レンズ１３の前方の距離ｆに位置する目標面１５が、レンズ１４から後方ｆの距離に描像される。したがって、ビームの光学距離は４ｆの量だけ減少する。１Ｘの描像は、距離２ｆだけ離れている場合、両レンズの正確な位置にそれほど影響されない。

したがって図４のシステムは、目標面１５の光線の指向および位置を、像面１６で正確に反対の位置および指向方向に転送する。したがって、目標面で方向が変化しても、像面での位置が変化せず、レーザビーム４の指向および位置特性を効果的に分離する。レーザの指向ドリフトによって誘発される比較的小さい偏差は、ここではシステムによって実質的に解消されていることに留意されたい。というのは、このような偏差は、入口面付近の非常に小さい並進しか招かず、最終的にこれはなくなる。したがって、指向偏差を補正する必要性がはるかに小さくなる。というのは、指向偏差を描像システム９の目標面に投影できれば、このような偏差は並進を持ち込まないからである。

目標から像までの距離Ｆ＝４ｆ、および倍率Ｍ＝１を有する描像システム９を導入することにより、これで指向偏差ΔαはΔα（Ｌ−Ｆ）／Ｍの並進しか持ち込まない。

目標から像までの距離が幾何学的距離Ｌと等しい場合は、照明ユニットの入口面付近に並進偏差がないことが理解される。その場合、ビーム位置と指向の制御とを完全に分離することができる。したがって、ビームの指向および位置のステアリングおよび制御は、はるかに単純化することができ、レーザの指向ドリフトによる位置エラーを強力に減衰することができ、それによってレチクルレベルでの放射線ビームの均一性および角度分布の両方で安定性が増大する。

図５および図６は、並進可能ミラー１１および１２を示す図３で示したミラー構成の２つの異なる斜視図を示す。

図５では、このような並進可能ミラー構成を備えるシステムが、直交する屈曲部を示す。というのは、入力ビーム（レーザソースから来る）が、ビーム送出システムの残りの部分とは異なる方向を指向するからである。概ね長手方向に配向されたシステムに到達するため、図６は、さらなるミラー７がビームの所望の長手方向に反射する構成を開示する。両方の解決法とも、レーザビームの方位と極性との両方を回転し、これは必要に応じて周知の方法で回転し、元に戻すことができる。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。実施形態では、描像システムは１Ｘの描像システムである。他の倍率も、さらに照明ユニットに入る前に他のビーム成形およびコンディショニングも導入することができる。本説明は本発明を制限する意図ではない。

本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。 先行技術によるビーム送出システムを示したものである。 本発明によるビーム送出システムを示したものである。 目標面から像面への傾斜光線の描像の詳細図を示したものである。 並進可能ミラーを示す第１ミラー構成の略斜視図を示したものである。 並進可能ミラーを示す第２ミラー構成の略斜視図を示したものである。

Claims (11)

1. リソグラフィ投影装置で、
   − 放射線の投影ビームを供給する放射線ソースと、
   − パターニング手段を支持する支持構造とを備え、パターニング手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
   − 基板を保持する基板テーブルと、
   − パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する投影システムとを備え、
   前記放射線ソースがさらに、
   ○ 前記パターニング手段を照明できるよう、コンディショニングした放射線ビームを提供するように前記放射線ビームをコンディショニングする照明システムを備え、前記照明システムは、前記放射線ビームが前記照明システムに入る入口面を画定し、さらに、
   ○ 放射線ソースから前記照明システムへ前記投影ビームを再配向し、送出するため、再配向要素を備えるビーム送出システムを備え、
   − 前記ビーム送出システムが、前記入口面からある距離に位置する目標面から、前記入口面に、またはその付近に位置する像面まで前記放射線ビームを描像する描像システムを備えることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
2. 前記描像システムが１Ｘの描像システムである、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記描像システムが１対のレンズを備え、前記対の各レンズが、前記目標面から前記像面までの前記距離の１／４倍の焦点距離を有する、請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記ビーム送出システムが、前記投影ビームを、ビーム方向を横断する少なくとも１つの方向で並進させるため、少なくとも１つの並進可能ミラーを備える、請求項１から３いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
5. ２つの並進可能ミラーが、ビーム送出路のその後の位置に配置され、第１ミラーが前記ビームを第１方向に並進させ、第２ビームが前記ビームを第２方向に並進させて、前記第１および第２方向は、相互および前記ビーム方向を横断する、請求項４に記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記並進可能ミラーが前記目標面に配置される、請求項４から５に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 傾斜可能ミラーが前記描像システムの目標面に位置する、請求項１から６いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
8. 前記傾斜可能ミラーが２つの異なる方向で回転可能である、請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
9. 前記傾斜可能ミラーが並進可能である、請求項７または８に記載のリソグラフィ投影装置。
10. デバイス製造方法で、
    − 放射線感光材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、
    − 放射線ソースを使用して放射線の投影ビームを提供するステップと、
    − 前記放射線ビームから前記照明システムまで前記投影ビームを送出するステップと、
    − 照明システムを使用して前記投影ビームをコンディショニングするステップとを含み、前記照明システムは、前記放射線ビームが前記照明システムに入る入口面を画定し、さらに、
    − コンディショニングした投影ビームの断面にパターンを与えるためにパターニング手段を使用するステップと、
    − パターン形成した放射線ビームを放射線感光材料の層の目標部分に投影するステップとを含む方法で、
    方法が、
    − 前記入口面からある距離に位置する目標面から前記入口面に、またはその付近に位置する像面へと前記放射線ビームを描像するステップを含むことを特徴とする方法。
11. 方法が、入口面にてビームの指向方向を制御するよう、前記放射線ビームの目標面に傾斜可能ミラーを位置決めするステップを含み、方法がさらに、入口面でビーム位置を制御するよう、並進可能ミラーで前記放射線ビームを反射するステップを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

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