JP2006114904A - リソグラフィ装置、デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ投影装置のマスクの複屈折を補償する方法を提供する。
【解決手段】マスクの複屈折を測定し、複屈折データとしてデータ記憶デバイスに記憶する。複屈折補償要素をリソグラフィ投影装置の光路に配置する。補償要素の適切な調節は、基板レベルの偏光状態に及ぼすマスク複屈折の影響を最適に低下させるものとして決定される。
【選択図】図１

Description

本発明はリソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスは、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は、通常、基板上に設けた放射線感光原料（レジスト）の層への描像によって行われる。一般的に、１枚の基板は、順次照射される近接目標部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体を目標部分に１回露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の基準方向（「走査」方向）にパターンを放射線ビームで走査し、これと同時に基板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、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板に刻印することによって、パターンをパターニングデバイスから基板へ転写することも可能である。

パターンの描像は、電子磁気放射線でのパターニングデバイスの照明を含む。パターンを転写するために高い開口数（ＮＡ）の投影システムおよび高いＮＡの浸漬投影システムでは、偏光した、または少なくとも部分的に偏光した照明放射線を提供することが望ましい。これによって、偏光状態にある放射線でウェハレベルに像を形成することができ、これは像の最適なコントラストに適している。例えば、像形成放射線がｐ偏光成分、ｓ偏光成分および非偏向成分を有する場合、これは、像のコントラストに最も寄与するのは特にｓ偏光放射線成分である。その結果、リソグラフィ装置で使用する証明システムは、特にｓ偏光照明放射線を提供するように配置構成される。しかし、照明システムの下流にある光学要素は、例えば要素の材料中に残留複屈折または固有の光学複屈折が存在するか、光学（単層または多層）コーティングが要素の表面に影響を及ぼすので、これらの要素を通る放射線の偏光状態を破壊するか、それに影響を及ぼすことがある。リソグラフィ装置の光学システムの組立中に、偏光状態に影響を及ぼすパラメータを監視し、公差を制御することができる。しかし、例えばレチクルとして実現されるパターニングデバイスのような光学システムの固定部品ではない光学要素は、偏光を解消するか、偏光に影響する像のコントラストを公差の範囲外まで変化させることがある。

リソグラフィ装置の放射線の偏光状態に対する制御を基板レベルで改良することが望ましい。

本発明の態様によると、電磁放射線ビームを使用してパターニングデバイスからのパターンを基板上に投影するように配置構成されたリソグラフィ装置が提供され、装置は、
− パターニングデバイスの複屈折特性を特徴付けるデータを受信し、記憶するように配置構成されたデータ記憶デバイスと、
− 放射線が横断する路に配置された１つまたは複数の複屈折要素を備え、放射線ビームの偏光状態を変化させるために前記１つまたは複数の複屈折要素を調節するように配置構成されたマニピューレタと、
− 前記データに応答し、前記放射線の偏光状態に及ぼすパターニングデバイスの影響を基板レベルで補償するために前記調節を制御するように配置構成された制御装置とを有する。

本発明の態様によると、電磁放射線ビームを使用してパターニングデバイスからのパターンを基板上に投影するように配置構成されたリソグラフィ装置が提供され、装置は、
− パターニングデバイスの複屈折特性を特徴付けるデータを受信し、記憶するように配置構成されたデータ記憶デバイスと、
− 放射線が横断する路に配置された１つまたは複数の複屈折要素を備え、放射線ビームの偏光状態を変化させるために前記１つまたは複数の複屈折要素を調節するように配置構成されたマニピュレータと、
− 前記データに応答し、前記放射線の偏光状態に及ぼすパターニングデバイスの影響を基板レベルで補償するために前記調節を制御するように配置構成された制御装置とを有し、
これによって前記放射線ビームの偏光状態に及ぼすパターニングデバイスの影響を基板レベルで補償するために調節することが、目標放射線システムの偏光特性からの偏差および／または目標投影システムの偏光特性からの偏差について放射線ビームの偏光状態に及ぼす追加の影響を基板レベルで補償する調節をすることと組み合わされる。

本発明の別の態様によると、電磁放射線ビームを使用してパターニングデバイスからのパターンを基板上に投影することを含むデバイス製造方法が提供され、方法は、
− パターニングデバイスの複屈折特性を特徴付けるデータを記憶することと、
− 使用時に前記放射線ビームが横断する１つまたは複数の複屈折要素を調節することと、
− 前記放射線ビームの偏光状態に及ぼすパターニングデバイスの影響を基板レベルで補償するために前記調節を制御することとを含む。

次に、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。

図１は、本発明の１つの実施形態によ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、
− 放射線ビームＢ（例えば１９３ｎｍまたは１５７ｎｍの放射線の波長で作動するエキシマレーザによって生成されるようなＵＶ放射線など）を調整するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、かつ、特定のパラメータに従って正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一位置決め装置ＰＭに連結を行った支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジスト塗布したウェハ）Ｗを支持し、かつ、特定のパラメータに従って正確に基板の位置決めを行うように構成された第二位置決め装置ＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射線ビームＢに与えられたパターンを基板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）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折性投影レンズシステム）ＰＳと、
− パターニングデバイスの複屈折特性を特徴付けるデータを受信し、記憶するように配置構成されたデータ記憶デバイスＤＳと、
− データ記憶デバイスＤＳに記憶されたデータに応答する制御装置ＣＮと、
− 放射線ビームＢに複屈折要素ＢＥを配置し、複屈折要素ＢＥを調節するマニピュレータＭＮとを含む。

照明システムは、放射線の誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学構成要素、またはその組み合わせなどの様々なタイプの光学構成要素を含むことができる。

支持構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を担持する。これは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、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、または他の締め付け技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルでよく、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。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。

本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、放射線ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る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。放射線ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが移相形態またはいわゆるアシスト形態を含む場合、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ないことがあることに留意されたい。一般的に、放射線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生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、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パネルがある。マスク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。プログラマブルミラーアレイの一例は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射線ビームにパターンを与える。

本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気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。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。

ここで示しているように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射性マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または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」機械においては、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。

リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するよう、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。浸漬液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用可能である。本明細書で使用する「浸漬」なる用語は、基板などの構造を液体に浸さなければいけないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体を配置するというだけの意味である。

図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線ビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な集光ミラーおよび／またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤとともに放射線システムと呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、放射線ビームの角度強度分布を調節するように構成された調節装置ＡＤを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面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）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、放射線ビームの調整に使用することができる。

放射線ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。放射線ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量性センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば放射線ビームＢ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、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に図示せず）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、放射線ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの運動は、第一位置決め装置ＰＭの部分を形成する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。同様に、基板テーブルＷＴの運動は、第二位置決め装置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使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、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、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板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。図示のような基板アラインメントマークは、専用の目標位置を占有するが、目標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呼ばれる）。同様に、マスクＭＡに複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

ここに表した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。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保たれている。そして、放射線ビームに与えたパターン全体が１回で目標部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。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が照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期走査する一方、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システム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、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する間に、基板テーブルＷＴが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルＷＴを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及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なしリソグラフィに容易に適用することができる。

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使用することができる。

投影リソグラフィで使用するレチクルは通常、石英基板で構成され、その一方端には描像すべきパターンを設ける。結晶質石英は複屈折であることが知られ、したがってレチクル素材は通常は融解石英で作成する。しかし、レチクル素材に融解石英を使用する場合でも、多少の残留複屈折の存在は実際的に不可避である。図２Ａで概略的に示すように、レチクルの一部の複屈折は、ここでは「レチクル複屈折」と呼ばれ、ＲＢで示されるが、レチクルＭＡの点（ｘ，ｙ）にて遅延部プレートの複屈折として高速軸線ＦＡ−ＭＡおよび低速軸線ＳＡ−ＭＡで、および通常は波長の分数として示される位相遅延でモデル化することができる。概して、レチクルの複屈折ＲＢはレチクルの座標ｘおよびｙの関数である。高速および低速軸線（ＦＡ−ＭＡ、ＳＡ−ＭＡ）の方向と位相遅延との両方は、値のｘ、ｙ分布を有する。このｘ、ｙ依存性は下表として表される。

ここで、Ａはｙ軸と高速軸との間の角度であり、Ｎは放射線ビームＢの波長の分数で表す位相遅延である。

レチクルＭＡの点（ｘ，ｙ）でレチクルを横断する放射線の偏光状態に及ぼす角度Ａの影響が、図２Ｂで概略的に図示されている。光の入射光線２０の入力偏光は直線偏光状態である。図では、入射放射線が、矢印２１で示すようにｙ軸に平行に直線偏光する。入射光線のレチクルとの交点（ｘ，ｙ）における高速軸ＦＡ−ＭＡは、ｙ方向に対して角度Ａの範囲を決定し、この光線に対するレチクル存在の影響は、楕円２２で示すように、その結果の楕円形偏光でレチクルから出ることである。楕円２２の正確な形状および方向を述べるパラメータは、点（ｘ，ｙ）における角度Ａ（ｘ，ｙ）および位相遅延Ｎ（ｘ，ｙ）に依存する。点（ｘ，ｙ）付近に存在するマスクパターンの形態（図２Ｂでは図示せず）における放射線の回折の影響は、複屈折が偏光状態におよぼす影響を変化させないことであり、その結果として回折した光線は全て、前記楕円偏光を有する。形態がｙ方向に沿って延在するパターンは、ｘ−ｚ面に回折した傾斜光線を持たらす。複屈折が存在しないと、これらの傾斜構成はｐ偏光される。レチクルの影響は、像の形成がここでは像のコントラストを低下させることになる楕円形の（したがって完全にはｐ偏光していない）放射線で達成される。

Ａ（ｘ，ｙ）およびＮ（ｘ，ｙ）を記述するデータは、例えばレチクルの複屈折の測定によって獲得することができ、データ記憶デバイスＤＳに提供することができる。この実施形態では、これらのデータは、これらのデータを使用して、マスクパターンを有するレチクルＭＡの区域にわたるこれらの値を平均することによって獲得されるようなＡおよびＮの平均値を最初に計算し、これはＡａｖおよびＮａｖで示される。

ＡａｖおよびＮａｖで特徴付けられる平均複屈折を有するレチクルが、そのレチクルを横断する放射線の偏光に及ぼす影響は、放射線ビームＢの路にＮａｖと等しくなるように遅延を選択した遅延部プレートＢＥを、要素ＢＥの低速軸ＳＡ−ＢＥがレチクルの複屈折に特徴的な高速軸ＦＡ−ＭＡの平均方向Ａａｖと平行になるようにｚ軸に対する回転方向を選択した状態で配置することによって補償することができる。要素ＢＥおよびレチクルＭＡのこの配置構成が図２Ｃに図示され、その結果、レチクルＭＡと、平均でゼロの（または少なくとも大幅に減少した）位相遅延を有する遅延部プレートＢＥとの組み合わせになる。したがって、ウェハレベルにおける偏光状態に及ぼすレチクルの影響が低下し、像のコントラストが改良される。

データ記憶デバイスＤＳに記憶され、Ａ（ｘ，ｙ）およびＮ（ｘ，ｙ）を表す選択されたレチクル複屈折データが、制御装置ＣＮによって検索される。制御装置ＣＮは、平均値ＡａｖおよびＮａｖを計算して、入手可能で予め選択された複数の結晶質石英遅延部（予め選択された対応する複数の位相遅延を有する）から、位相遅延Ｎａｖと最も近く一致する遅延部ＢＥを同定し、選択した遅延部ＢＥを獲得してこの遅延部ＢＥを放射線ビームＢが横断する路に配置するようにマニピュレータＭＮに命令するように配置構成される。各遅延部ＢＥは、その高速軸ＦＡ−ＢＥおよび低速軸ＳＡ−ＢＥの方向に対して校正する。マニピュレータＭＮは、予め選択した（高速および低速軸の）回転方向で遅延部プレートＢＥを保持する回転可能な電動式マウントを有し、低速軸ＳＡ−ＢＥがＡａｖを表す信号に応答してレチクルの方向Ａａｖと位置合わせされるように、選択された遅延部ＢＥを回転するように配置構成される。この位置合わせに必要な回転量は、制御装置ＣＮによって決定され、遅延部ＢＥを光路に配置する前、その最中またはその後にマニピュレータＭＮによって遅延部ＢＥに適用することができる。

複数のレチクルの複屈折データはデータ記憶デバイスＤＳに記憶することができ、したがって特定のレチクルを使用中に、対応する複屈折の適切な補償を上述した方法で提供することができる。

補償遅延部ＢＥを光路に配置する光路に沿った位置は重要ではない。これは主に、マニピュレータＭＮの装置内で使用可能なスペース、および遅延部要素ＢＥの必要な透明開口の横方向範囲などの態様によって決定される。後者のパラメータは、光学システムの設計パラメータであり、光軸に沿って異なる位置ごとに異なる。ステッパおよび走査ステップ式装置それぞれのレチクルに近い位置で必要な透明開口は、マスクパターンおよびスリット形照明区域それぞれが前記透明開口内に完全に囲まれるようなものである。

光路に沿ったある位置で透明開口が小さくなるほど、遅延部要素の直径を小型化することができる。結晶質石英の遅延部要素ＢＥの費用は直径とともに上昇するので、必要な透明開口が比較的小さい位置に遅延部ＢＥを配置することが好ましい。棒タイプの光学積分器を使用する装置では、積分器棒の出口面の開口が比較的小さい透明開口である。図１に示す本発明の実施形態は、この好ましい位置での遅延部ＢＥの配置を概略的に示す。

しかし、遅延部の位置は、例えばレチクルと共役である面内またはレチクル自体の近傍（レチクルの上流または下流）、または照明システムＩＬまたは投影レンズＰＳの瞳面内など、選択することもできることが理解される。

予め選択した使用可能な複数の遅延部を有するのではなく、該当するレチクルのグループの複屈折特性ＡａｖおよびＮａｖが十分に小さい帯域内に分布している場合は、わずか１つの遅延部ＢＥを使用することが可能である。

本発明の態様によると、偏光要素ＢＥは使用可能な位相遅延プレートとして実現することができる。可変位相遅延プレートの例は、位相遅延を予め選択した位相遅延の値に合わせて調節するように配置構成されたバビネおよびソレイユの補償板である。マニピュレータＭＮは、前記回転式マウント以外に、補償すべき平均位相遅延Ｎａｖを表す制御装置ＣＮによって提供される信号に従い、可変遅延部プレートを所望の位相遅延に設定するためのドライブを有する。この実施形態では、対応する複数の移相遅延を有する複数の使用可能な遅延部プレートを有する必要性が緩和される。電気光学物質および圧電光学材料も遅延プレート基板として使用することができる。その複屈折が、それぞれ基板内の電界または圧力を変更させることによって変化できるからである。

本発明の実施形態では、リソグラフィ装置はスキャナであり、マニピュレータＭＮは基板レベルで放射線ビームの偏光状態に及ぼす電界依存の偏光の影響を補償するように複数の複屈折要素を調節ために配置構成される。スキャナ内では、照明システムＩＬが放射線ビームＢを成形し、したがってレチクルＭＡ上のスリット形フィールド３０が照明される。図３参照。スリットは、走査方向に対応するＹ方向に対して直角なＸ方向に沿って延在する。その幅は、図３で示すようにＳＬＷで表され、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に対して固定される。

レチクル複屈折ＲＢにｘ依存性があると、レチクルのフィールド依存の偏光が（Ｘ方向にて）基板レベルで放射線ビームの偏光状態に影響を及ぼす。同様にＲＢのｙ依存性により、フィールド依存の偏光が基板レベルでＹ方向にて影響を及ぼすが、多くの場合、幅ＳＬＷのオーダーの距離にわたるレチクルの複屈折変動は無視できるか、公差内であり、スリットの長さのオーダーにわたる変動は公差を超えることがある。図４で示すように、このような公差外の変動を補償するために、偏光要素ＢＥはこの実施形態では、複数の複屈折フィンガ、つまり複数の細長い複屈折要素ＢＥｉ（指数ｉは１からフィンガの合計数まで及ぶ）を有するアセンブリ４０として配置構成される。複屈折要素ＢＥｉは例えば走査ｙ方向に沿って共通の伸張方向を有し、前記共通の伸張方向に平行に配置される。さらに、前記共通伸張方向に直角な方向で、相互に対して相互変位する。各複屈折要素ＢＥｉは、図４の矢印４１で示すようにその伸張方向に沿って移動可能であるように配置構成され、各複屈折要素ＢＥｉは伸張方向に沿って１つまたは複数の複屈折特性が不均一に分布する。

例えば、複屈折要素ＢＥｉはフィンガの長さに沿って直線変動する位相遅延Ｎｉ（ｙ’）を有する。ここでｙ’は伸張軸線に沿ったフィンガに関連する座標である（図４のＮ−ｙ’プロット参照）。複屈折の結晶質石英基板で作成し、（長さ寸法に沿って直線変動する厚さを獲得するように）楔形状を設けたフィンガは、伸張軸線に沿ってこのように不均一な（直線変動する）位相遅延の分布を提供する。

フィンガのアセンブリ４０は、レチクル付近に、あるいはレチクルに光学的に共役の面に、またはその付近に配置することができ、したがって静止状態では、各フィンガの一部しか（図４で示すように）照射されず、調節４１が複屈折特性の局所的変化を効果的に提供することができる。

要素ＢＥｉごとに、伸張軸線に沿った前記１つまたは複数の複屈折特性の特定の不均一な分布を表すデータは、記憶デバイスＤＳに記憶される。フィンガＢＥｉでは、これらのデータは、例えばＡｉ（ｙ’）および／またはＮｉ（ｙ’）の値を表すことができる。レチクルの複屈折データＲＢは、レチクルＭＡ上の点（ｘｉ，ｙｉ）のグリッドの値ＲＢ（Ａ（ｘｉ，ｙｉ），Ｎ（ｘｉ，ｙｉ））として提供することができる。座標ｘｉは、フィンガＢＥｉのｘ位置と一致するように選択することができる。走査中に、スリット区域３０はその後に座標ｙｉのアレイを横断する。したがって、座標ｙｉは照明されたスリット区域３０に対するレチクルの様々な走査位置を表す。走査位置ｙｉごとに、制御装置ＣＮはスリット区域３０に対する複数のフィンガＢＥｉの複数の望ましい位置を計算し、これによって照射されるフィンガＢＥｉの部分の特性Ａｉ（ｙ’）およびＮｉ（ｙ’）が、対応する局所的なレチクルの複屈折ＲＢ（Ａ（ｘｉ，ｙｉ），Ｎ（ｘｉ，ｙｉ））を最適に補償する。マニピュレータＭＮは、要素ＢＥｉについて計算した複数の望ましい位置に従って図４の矢印４１で概略的に示した設定を調節する。

本実施形態の態様によると、フィンガの低速軸線は、相互に平行に実現することができ、各フィンガの位相遅延は、上述したようにｙ’の一次関数でよい。フィンガのアセンブリ４０は、マニピュレータＭＮの一部である回転式マウント内に配置構成され、したがって原則的に、前記低速軸線と、レチクルの高速軸線ＦＡ−ＭＡの平均方向Ａａｖとの位置合わせが（方向Ａａｖの制限された範囲内で）可能である。さらに、要素ＢＥｉを最適に位置決めすることによって、レチクルの公差外のいづれの位相遅延Ｎ（ｘ，ｙ）も走査中にフィールド全体について補償することができる。

典型的なレチクルの複屈折分布を図５に概略的に示す。像のコントラストがなくなるのは、主に局所的な高速軸線Ａ（ｘ，ｙ）の方向におけるｘ、ｙの変動によるものであり、位相遅延Ｎ（ｘ，ｙ）は平均値Ｎａｖに、ｘ，ｙと独立な定数と見なされるほど十分に狭いピークを有する。したがって、ＲＢ（Ａ（ｘ，ｙ），Ｎａｖ）とモデル化されるこのタイプのレチクル複屈折を補償するために、各フィンガＢＥｉは位相遅延Ｎａｖを有することが好ましく、低速軸線（Ａｉ（ｙ’）＋π／２）の方向は、走査中にその後の対応するレチクル点（ｘｉ，ｙｉ）が照明される場合にウェハレベルで偏光状態に影響を及ぼすＡ（Ｘｉ，ｙｉ）のその後の値に従って、フィンガ全体で変動することが好ましい。

図６で概略的に示すように、ｘｉが定数である線上にて幾つかの別個の高速軸線方向Ａｉを同定することができ、これはフィンガＢＥｉ内で説明される。図６の定数である線ｘｉに沿って作動し、調節されるべきフィンガＢＥｉは、複屈折の結晶質石英区画６２のアレイとして実現することができ、これはそれぞれ位相遅延Ｎａｖを有し、それによって連続的区画６２の低速軸線が、定数である線ｘｉに沿ったレチクルの局所的高速軸線の対応する連続的方向と位置合わせされる。図６では、これは線区画５０（レチクルにおける局所的高速軸線方向を表す）に平行である線区画６１（低速軸線方向を表す）によって示される。

複屈折要素ＢＥおよび上記実施形態のいずれかの前記フィンガＢＥｉも、上述した波長の放射線に対して透過性である複屈折材料で作成することができる。例えば結晶質石英、ＣａＦ_２、およびＭｇＦ_２である。

上述した実施形態のいずれでも、リソグラフィ装置はさらに、レチクルなどのパターニングデバイスの複屈折分布ＲＢ（ｘ，ｙ）を測定する複屈折測定デバイスを有してよい。測定結果は、レチクルの露光前に得られ、デバイスＤＳに記憶することができる。複屈折想定デバイスは、レチクルステージのレチクル取り扱いシステムの一部でよい。図６は、複屈折測定デバイスＢＭＤを概略的に示す。デバイスは反射タイプ、つまりＨｅＮｅレーザであり、図７では図示せず、プローブビーム７４を生成し、これはマスクＭＡ上にマスクパターンを形成するクロム形態７０で反射し、マスク表面で反射して、放射線検出器（図７には図示せず）に捕捉される。共通の偏光測定構成は直線偏光器、１／４波長プレート、および分析器を有し、これは図７のそれぞれ要素７１、７２および７３である。ＨｅＮｅレーザで生成したプローブビーム７４を使用し、マスク基板を偏光測定構成でサンプリングして、偏光器７１は１／４波長プレートで４５°にある。分析器のプローブビームと一致する軸線を中心とする回転角度は、レチクルの複屈折に関する情報を提供する。他の（透過または反射の）複屈折測定方法も使用してよい。

本発明の態様によると、複屈折測定デバイスＢＭＤは、プローブで検査したレチクルがレチクル複屈折に関して公差外である場合に、装置の使用者に警告するフラグを生成する警告システムを有する。あるいは、リソグラフィ装置は、警告システムを有し、さらにレチクル複屈折を補償する手段は有さない前記複屈折測定デバイスＢＭＤを装備することができる。これで、レチクルの複屈折に関して公差外のレチクルを使用することが回避される。

本発明の態様によると、基板レベルにおける前記放射線ビームの偏光状態に及ぼすパターニングデバイスの影響を補償するための調節を、目標放射線システムの偏光特徴からの偏差および／または目標投影システムの偏光特徴からの偏差に対して基板レベルにおける放射線ビームの偏光状態に及ぼす追加の影響を補償するための調節と組み合わせる。

目標放射線システムの偏光特徴は、例えば１組の予め選択されたストークスパラメータとして表すことができ、これはストークスベクトルとも呼ばれ、マスクレベルにおける放射線の望ましい偏光状態を述べる。あるいは、目標放射線システムの偏光特徴は、例えば予め選択されたミュラー行列として表すことができ、これはストークスパラメータおよびミュラー行列の係数に関してこのシステムを横断する放射線ビームの偏光状態に及ぼすシステムの効果を記述する。例えば、ソースＳＯから放射する放射線の偏光状態が明瞭に画定されている場合、放射線システムの偏光特徴に関するこの代替定義の方が、本発明で使用するのに適切であり、その場合、照明システムＩＬおよび／またはビーム送出システムＢＤの望ましい偏光特性は、対応するミュラー行列で表すことができる。同様に、投影システムＰＳの目標投影システム偏光特徴は、対応するミュラー行列で表すことができる。

目標放射線システム偏光特徴および目標投影システム偏光特徴からの偏差は、例えば照明システムまたは投影システムのレンズ要素の曲線表面で屈折時、放射線のｓ偏光成分とｐ偏光成分との間で放射線エネルギの透過性の差が発生する可能性があることによって生じる。マスクレベルでの点を基板レベルでの点に描像する光線束の入射角および屈折は、マスクレベルにおける点（Ｘ，Ｙ）の座標ＸおよびＹとともに変化する（および装置のＸ，Ｙ，Ｚ座標系におけるレチクルの位置を通して、レチクルの対応するオブジェクト点の座標ｘおよびｙとともに変化する）ので、透過したｘ偏光放射線とｐ偏光放射線との前記差は概ねＸ、Ｙに依存する。同様の効果が、図１に示す放射線システム（ソースＳＯ、ビーム送出システムＢＤおよび照明システムＩＬを有する）を横断する放射線で生じる。その結果、基板レベルにおける偏光状態は概ねＸ、Ｙに依存し（つまり特徴的なストークスパラメータがＸおよびＹの関数である）、一方目標照明システム偏光特徴および目標投影システム偏光特徴は、空間によって不変であり、例えばダイの区域にわたって望ましいリソグラフィプロセスの均一性を保証する。

図８は、本発明の態様によるリソグラフィ装置の偏光制御に関連する要素を示す。データ記憶デバイスＤＳと、制御装置ＣＮと、放射線ビームが横断する路に配置された複屈折要素を有し、前記１つまたは複数の複屈折要素を調節して、放射線ビームの偏光状態を変化させるように配置構成されたマニピュレータＭＮを有するシステム（図１参照）は、これ以降、偏光均一性制御装置と呼び、図８の要素ＰＵＣで概略的に示す。式１で表したようにレチクル複屈折ＲＢのｘ、ｙ依存の効果を補償するために使用するのと同様に、偏光均一性制御装置ＰＵＣを使用して、上述したように、放射線システム偏光特徴および／または投影システム偏光特徴のＸ、Ｙ依存性による基板レベルにおける放射線ビームの偏光状態に及ぼすＸ、Ｙ依存性の効果を補償することができる。

放射線システムの偏光特徴を制御するために、放射線システムの光路に偏光マニピュレータＰＭＡを配置してよい。図８参照。制御は、例えばビーム送出システムＢＤの光学要素の残留複屈折の効果を補正するために必要であり、これによって前記残留複屈折は、図８のエキシマレーザＳＯによって送出される直線偏光した光を、レーザ放射線がビーム送出システムＢＤを横断した場合に、わずかに楕円形に偏光した光に変形することができる。マニピュレータＰＭＡは、１／２波長プレートおよび１／４波長プレートを有してよく、それぞれは放射線システム（図８参照）の光軸ＯＡに平行な軸線の周囲で回転可能であり、（前記楕円偏光を特徴付ける長軸および短軸に対する１／４波長プレートの高速および低速軸線の回転位置を調節することによって）前記楕円偏光した光を直線偏光の光に戻す。マニピュレータＰＭＡはさらに、（１／２波長プレートに当たる直線偏光光の方向に対して１／２波長プレートの高速および低速軸線の回転位置を調節することによって）直線偏光の望ましい方向に従って直線偏光した光の偏光軸を回転するように配置構成することができる。その結果、直線偏光した光を照明システムＩＬに提供することができ、それによって直線偏光した光の偏光方向が好ましい照明モードに従って予め選択される。例えば、２極照明が選択された照明モードである場合、直線偏光の好ましい方向は、２つの極を結ぶ線に対して直角の方向でよく、したがってｓ偏光した軸外し照明放射線がマスクＭＡに提供され、それによってマスクパターンの形態の像のコントラストを改良する。

しかし、上記で説明したように、残留偏光誤差、つまりこの例では直線偏光からの偏差は、上記で説明したような目標放射線システム偏光特徴からの偏差のために、マスクに当たる照明放射線内に存在することがある。本発明によると、偏光均一性制御装置ＰＵＣは、等式１に記載されたようなレチクル複屈折ＲＢの存在のために生じたレチクル偏光誤差の補償を獲得したのと同様の方法で、このような偏光の誤差を補償する。

現場の偏光測定デバイスＰＭＤＡおよびＰＭＤＢ（図８参照）を使用して、目標放射線システム偏光特徴および目標投影システム偏光特徴からの偏差を特徴付けるデータを取得することができる。例えば、照明システムＩＬは内蔵偏光モニタを有し、これによってミラーを横断する個々のｓ偏光およびｐ偏光放射線ごとに異なる反射率を有する部分反射ミラーＰＲＭを光路に配置して、放射線ビームから放射線の一部を分割し、その部分を、前記放射線部分の強度の信号を検出するために、測定デバイスＰＲＭＡで構成された検出器に配向する。強度の信号を使用して、放射線ビームのｐ偏光に対するｓ偏光の比率を推定することができる。測定デバイスＰＲＭＡはさらに、偏光システムおよび／または偏光状態偏光要素（例えば回転可能な遅延波プレートおよび直線偏光分析器要素）を有することができ、放射線の偏光状態を分析するために一般に知られている偏光解析技術を使用して、ストークスベクトルの成分を測定するように配置構成することができる。測定したストークスベクトルの成分は、データとしてメモリデバイスＤＳに記憶し、予め選択した目標偏光特徴と比較することができる。測定したストークスベクトル成分とこれらの成分の目標値との差は、レチクルの複屈折特性を特徴付けるデータと有効に等価である。したがって、本発明によると、マニピュレータＭＮ（放射線ビームが横断する路に配置された１つまたは複数の複屈折要素を有し、放射線ビームの偏光状態を変更するために前記１つまたは複数の複屈折要素を調節するように配置構成される）を使用して、基板レベルにおける放射線ビームの偏光状態に及ぼす目標放射線システム偏光特徴からの偏差の追加的影響を補償することができ、これによって前記調節を制御するように、前記データに応答する制御装置ＣＮを配置構成する。

本発明の態様によると、投影システム偏光特徴からの偏差を特徴付けるデータも取得される。基板レベルで偏光状態を測定する補足的な偏光モニタＰＭＤＢを提供して、これらのデータを取得する。図８参照。基板レベルでの現場偏光測定デバイスＰＭＤＢは、例えば偏光状態を分析するために一般的に知られている偏光解析技術を使用する描像偏光計として実現することができる。従来のフーリエ分析を使用して、放射線の偏光状態を表すストークスベクトルを計算することができる。偏光計デバイスＰＭＤＢは、自身の高速および低速軸線に対して直角である軸線の周囲で回転可能である遅延波プレート（実施形態では、図８の光軸ＯＡに平行な軸線を中心とする回転に対応する）、および固定した分析器とを有する偏光要素のシステムを有する。遅延部および固定分析器は図８には図示されていない。偏光計ＰＭＤＢの実施形態では、分析器の回転位置が、図８の光軸ＯＡの周囲でシステムＰＭＤＢを全体として追加的に回転することによって選択可能である。例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）のような（図８の点線で示すような）空間分解能検出器８０上に、投影システムＰＳの瞳ＰＵの像を形成することによって、ＣＣＤの複数の検出器ピクセルについて、したがって検出器ピクセルに光学的に共役である瞳の対応する複数の区域について偏光解析を実行することができる。像形成は、ＣＣＤの検出器表面上に瞳ＰＵの像を投影するように、レンズの対物システム、つまり図８の要素ＬＳを配置構成することによって実行することができる。レンズ対物システムＬＳの開口数は、投影システムＰＳに対する偏光計ＰＭＤＢの位置決めおよび位置合わせ要件を緩和するために、投影システムＰＳの開口数より大きいことが好ましい。基板レベルにおける偏光モニタＰＭＤＢは、図１の基板支持体ＷＴに固定かつ／または一体化したデバイスとして実現するか、あるいは偏光状態の測定が望ましい場合に、基板支持体ＷＴに提供できる携帯用デバイスとして実現することができる。

偏光計ＰＭＤＢで取得した測定結果は、偏光測定デバイスＰＭＤＡにで取得したデータについて上述した処理および使用法と同様の方法で処理し、使用することができる。

本文では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、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）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「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が当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（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）または計測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、例えば多層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。

本明細書で使用する「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍ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。

「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折および反射光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素のいずれか、またはその組み合わせを指す。

以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、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。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる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、または自身内に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（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。

上記の説明は例示的であり、制限的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示したものである。 複屈折の局所的な高速および低速軸線特性があるマスクを示したものである。 マスクを横断する放射線の偏光状態に対する複屈折マスクの影響を示したものである。 別個の複屈折要素を使用したマスク複屈折の補償を示したものである。 スキャナとともに使用した場合のマスク上のスリット形照明区域を示したものである。 本発明の実施形態によりマスクの複屈折を補償する複屈折要素のアレイ、および本発明の実施形態による複屈折要素の軸線に沿った位相遅延のプロットを示したものである。 複屈折マスクの高速軸線方向の分布を示したものである。 本発明の実施形態によるマスクの走査方向に沿って方向の高速軸変動を局所的に補償する複屈折要素を示したものである。 マスク複屈折測定デバイスを示したものである。 本発明の態様によるリソグラフィ装置の偏光制御の関連する存在を示したものである。

Claims (17)

1. 電磁放射線ビームを使用してパターニングデバイスからのパターンを基板上に投影するように配置構成されたリソグラフィ装置であって、
   パターニングデバイスの複屈折特性を特徴付けるデータを受信し、記憶するように配置構成されたデータ記憶デバイスと、
   放射線が横断する路に配置された１つまたは複数の複屈折要素を備え、放射線ビームの偏光状態を変化させるために前記１つまたは複数の複屈折要素を調節するように配置構成されたマニピュレータと、
   前記データに応答し、前記放射線の偏光状態に及ぼすパターニングデバイスの影響を基板レベルで補償するために前記調節を制御するように配置構成された制御装置とを有するリソグラフィ装置。
2. パターニングデバイスの前記複屈折特性が位相遅延である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記調節が、前記１つまたは複数の複屈折要素の位相遅延を変更するか、位相遅延を選択することを含む、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. パターニングデバイスの前記複屈折特性が高速軸線の方向である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記調節が、前記１つまたは複数の複屈折要素の高速軸の方向を変更することを含む、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 装置が走査ステップ式装置であり、これによってマニピュレータが複数の細長い複屈折要素を調節するように配置構成され、前記複屈折要素が、共通の伸張方向を有し、前記共通の伸張方向に平行に配置され、前記共通の伸張方向に対して直角の方向で相互に対して相互変位し、各複屈折要素がその伸張方向に沿って移動可能であり、各複屈折要素が、伸張軸線に沿って１つまたは複数の複屈折特性の不均一な分布を有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記不均一な分布が位相遅延の分布である、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記不均一な分布が低速軸線の方向の分布である、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
9. さらに、パターニングデバイスの複屈折を測定し、パターニングデバイスの複屈折特性を特徴付ける前記データを提供する複屈折測定デバイスを有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記放射線ビームの偏光状態に及ぼすパターニングデバイスの影響を基板レベルで補償するために調節することが、目標放射線システムの偏光特性からの偏差および目標投影システムの偏光特性からの偏差で構成された偏差グループのうち少なくとも１つの偏差について放射線ビームの偏光状態に及ぼす追加の影響を基板レベルで補償するために調節することと組み合わされる、請求項１または６に記載のリソグラフィ装置。
11. さらに、放射線ビームをパターニングデバイスに提供する放射線システムと、放射線システムの光路に配置され、放射線システムの偏光特徴を制御するように配置構成された偏光マニピュレータと、目標放射線システムの偏光特徴からの偏差を測定するように配置構成された偏光測定デバイスとを有する、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. さらに、放射線ビームを調整するように配置構成された照明システムを有し、これによって自身を縦断する個々のｓ偏光放射線およびｐ偏光放射線ごとに異なる屈折率を有する部分反射ミラーが、放射線ビームが縦断する光路に配置されて、放射線ビームの一部を偏光測定デバイスに指向する、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. 偏光マニピュレータが１／２波長プレートおよび１／４波長プレートを有し、それぞれが放射線システムの光軸に平行な軸線の周囲で回転可能である、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
14. さらに、パターニングデバイスによって放射線ビームに与えられたパターンを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、目標投影システムの偏光特徴からの偏差を測定するように配置構成された偏光測定デバイスとを有する、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
15. 偏光測定デバイスが基板レベルに提供され、高速および低速軸線を有し、これら軸線に対して直角の軸線の周囲で回転可能である遅延波プレート、および直線偏光分析器構成要素を有する、請求項１４に記載のリソグラフィ装置。
16. 偏光測定デバイスがさらに、空間分解能検出器、および投影システムの瞳の像を空間分解能検出器に投影するように配置構成されたレンズ対物システムを有する、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
17. 電磁放射線ビームを使用してパターニングデバイスからのパターンを基板上に投影することを含むデバイス製造方法であって、
    パターニングデバイスの複屈折特性を特徴付けるデータを記憶することと、
    使用時に前記放射線ビームが縦断する１つまたは複数の複屈折要素を調節することと、
    前記放射線ビームの偏光状態に及ぼすパターニングデバイスの影響を基板レベルで補償するために前記調節を制御することとを含む方法。

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