JP2006191064A - リソグラフィ装置の偏光した放射及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置の偏光した放射及びデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】リソグラフィ装置は、リソグラフィ装置の照明システムの寿命を維持及び延長しながら、露光許容範囲のような像形成特性を改善するように偏光を使用する。
【選択図】図３ａ

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びこの装置を例えば集積回路（ＩＣ）のようなデバイスの製造で使用する方法に関する。特に、本発明は、偏光を使用して、リソグラフィ装置の照明システムの寿命を維持しながら、また延ばしながら、像形成特性を改善することに関する。

リソグラフィ装置は、基板に、通常基板の目標部分に、所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その例では、代わりにマスク又はレチクルと呼ばれるパターン形成デバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコン・ウェーハ）の目標部分（例えば、１つ又は複数のチップの部分を含む）に転写することができる。パターンの転写は、一般に、基板上に設けられた放射敏感材料（レジスト）の層に像を形成することによっている。一般に、単一基板は、連続してパターン形成された網の目のような一面の隣り合う目標部分を含む。知られているリソグラフィ装置には、ステッパとスキャナがあり、ステッパでは、目標部分に全パターンを一度に露光して各目標部分に光が当てられ、スキャナでは、放射ビームによってパターンを所定の方向に走査し（「走査」方向）、同時に同期してこの方向に対して平行又は反平行に基板を走査して各目標部分に光が当てられる。パターンを基板に刻み込むことによって、パターン形成デバイスから基板にパターンを転写することもできる。

米国特許６，３９２，８００号には、入射ビームが、回転によって基本的に半径方向に直線偏光した光の全断面を有する励起ビームに変換される光学的配列が開示されている。この特許は、参照して本明細書に組み込む。

米国特許出願公表２００１／００１９４０４Ａ１には、レジストの入射面に対して垂直な偏光でコントラストの向上を実現する、大開口のマイクロリソグラフィ投影露光の方法及び配列が開示されている。この特許出願は、参照して本明細書に組み込む。

本発明の態様は、リソグラフィ装置の照明装置の寿命を維持し、また延ばすことである。

本発明の実施例に従って、リソグラフィ装置は、放射ビームを条件付けするように構成された照明システムと、パターン形成デバイスを支持するように組み立てられた支持物であって、そのパターン形成デバイスが放射ビームの断面にパターンを与えてパターン形成された放射ビームを形成するように構成されているものである支持物と、基板を保持するように組み立てられた基板テーブルと、パターン形成された放射ビーム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を備え、ここで、リソグラフィ装置は光学能動要素を含み、光学能動要素は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与えることができるか、又は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与えることができ、かつ放射ビームの第２の部分に第２の方向の直線偏光を与えることができ、第２の方向は第１の方向に対して実質的に垂直である。

本発明に従ったやり方で放射ビームを偏光させると、偏光を使用しながら照明システムの寿命を維持し、また延長できることがわかった。第１及び第２の方向の直線偏光をそれぞれ有する複数の部分を有する本発明の偏光ビームは、一般的にＸＹ偏光した放射と呼ばれることがある。ここで、第１及び第２の方向は互いに垂直である。したがって、以下でＸＹ偏光した放射を参照することは、第１及び第２の方向の直線偏光をそれぞれ有する複数の部分を有する放射を意味するつもりである。ここで、第１及び第２の方向は互いに垂直である。

基板テーブルがパターン形成デバイスに対して走査方向に動くことができるリソグラフィ装置では、偏光の第１の方向は走査方向に対して平行か垂直かのどちらかであることができる。

任意の適切な照明モードを照明システムで使用することができる。照明モードは、多極照明を有することができる。多極照明の極は、ひとみ内の回折放射の量を最大限にするように選ぶことができるが、極ごとにＸ偏光かＹ偏光かのどちらかを有するように選ぶことで、ＴＥ（すなわち、横向き電気）偏光の含有量を最大にすることができ、したがってコントラストが最大になる。

照明モードは、任意のセグメント化された点対称照明モード又は非対称照明モードであってもよい。例えば、照明モードは、下記のもののどれか、すなわち、従来型、双極型、ａ−対称型、四極型、六極型（すなわち、６個の極）、及び環状型のいずれかを含む。

実質的に放射ビームの全てが、第１の方向の偏光モードか第２の方向の偏光モードかのどちらかに偏光している。望ましくは、放射ビームの少なくとも９５％が第１の方向か第２の方向かのどちらかに偏光している。第１の方向と第２の方向に偏光した放射の比は、光学デバイスの偏光特性に依存することがある。一般に、放射の約５０％が第１の方向に偏光し、また約５０％が第２の方向に偏光していることがある。若しくは、第１の方向か第２の方向かのどちらからかの偏光が支配的であることがある。

光学能動素子は、２枚の半波長板を含むことができる。

半波長板は、どのような適切な形であってもよく、好ましくは形が実質的に三角形であってもよい。複数の半波長板が、集光器（ＣＯ）、調整器（ＡＤ）、及び／又は積分器（ＩＮ）のうちのどれかにあってもよい。一般に、半波長板は、両方とも、集光器（ＣＯ）、調整器（ＡＤ）、及び／又は積分器（ＩＮ）にあってもよい。半波長板は、集光器（ＣＯ）、調整デバイス（ＡＤ）及び／又は積分器（ＩＮ）のうちのどれかのひとみ面内又はひとみ面の近くあってもよい。若しくは、集光器（ＣＯ）、調整デバイス（ＡＤ）及び／又は積分器（ＩＮ）のうちのどれかに、１つの半波長板があってもよい。

半波長板は、石英シリカ又は、活性波長で真性又は外部誘起複屈折光学特性を有する任意の他材料で形成することができる。半波長板は、必要な光学的偏光回転を入射放射に課すように方向付けすることができる。偏光の向きの回転は、線形複屈折（半波長板）又は円偏光複屈折（光学回転活性）の物理的原理に基づくことができる。

線形複屈折一軸結晶材料は、光学軸と呼ばれる唯一の対称軸を有することを特徴とし、この光学軸が結晶内の光ビームの伝播に制限を課す。光軸に対して垂直な面内に偏光した正常ビームとしてか、又は光軸を含んだ面内に偏光した異常ビームとして、２つのモードが許される。各ビームは関連した屈折率を有し、その結果、電界（波法線）速度とビーム（光線）屈折角度の両方が異なるようになる。複屈折材料でできた適切にカットされかつ方向付けされたプリズムが、リターダ、回転子、偏光子及び偏光ビーム・スプリッタとして機能することができるのは、この後者の特性によっている。

面偏光ビームが円偏光複屈折を示す材料の光学軸に沿って伝播する場合、その面偏光ビームは２つの同一線上の円偏光ビームに分解され、各々は僅かに異なった速度で伝播する。これらの２つの成分が材料から生じるとき、その２つの成分が再結合して、入射ビームの偏光面から回転した偏光面を有する面偏光ビームになる。経路長と共に偏光面の漸進的な回転が生じるこの効果は、旋光性と呼ばれ、光学回転子をつくるために使用される。

一般に、改善することができる像形成特性には、下記のもののどれか、すなわち、像コントラストの向上、露光許容範囲の増加改善、マスク誤差増加率（ＭＥＥＦ）の低減、及び線縁部粗さの減少のいずれかがある。

照明システムの寿命は、約３０×１０^９ショット（すなわち、３０ギガ・ショット）、約３５×１０^９ショット（すなわち、３５ギガ・ショット）、約４０×１０^９ショット（すなわち、４０ギガ・ショット）、又は約１１０×１０^９ショット（すなわち、１１０ギガ・ショット）まで延ばすことができる。４５°偏光（すなわち、互いに４５°離れた２つの偏光がある）を使用すると、照明装置の寿命は、２０×１０^９ショット（すなわち、２０ギガ・ショット）未満であることがある。望ましくは、照明システムの寿命は基本的に無限であることができる。したがって、ある数のショットの後に、照明システムを形成する材料は、非常に低い誘起された複屈折で効果的に飽和することがある。

リソグラフィ装置は、約１．０よりも大きな開口数（ＮＡ）を含むことができる。

リソグラフィ装置の少なくとも一部を水のような浸漬流体中に浸漬することができる。

本発明の他の実施例に従って、リソグラフィ装置は光学能動素子を含み、その光学能動素子は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与えることができ、又は、光学能動素子は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与え、かつ放射ビームの第２の部分に第２の方向の直線偏光を与えることができる。ここで、第２の方向は第１の方向に対して実質的に垂直である。

本発明のさらに他の実施例では、リソグラフィ装置は、放射源と照明装置の間に位置付けされた光学能動素子を含み、またリソグラフィ装置は、照明装置と投影システムの間に位置付けされた他の光学能動素子を備え、この他の光学能動素子は、放射ビームの第１の部分からの偏光状態を異なる偏光に変えることができる。例えば、他の光学能動素子は、半波長板又は４分の１波長板を含むことができる。

本発明のさらに他の実施例に従うと、デバイス製造方法は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与えるステップ、又は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与え、かつ放射ビームの第２の部分に第２の方向の直線偏光を与えるステップと、第２の方向は第１の方向に対して実質的に垂直であり、放射ビームをパターン形成するステップと、パターン形成された放射ビームを基板の目標部分に投影するステップと、を含む。

本発明の他の実施例に従うと、デバイス製造方法は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与えるステップ、又は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与え、かつ放射ビームの第２の部分に第２の方向の直線偏光を与えるステップと、第２の方向は第１の方向に対して実質的に垂直であり、放射ビームをパターン形成するステップと、パターン形成された放射ビームを基板に投影するステップと、を含む。

本発明のさらに他の実施例に従うと、デバイス製造は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与えること、又は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与え、かつ放射ビームの第２の部分に第２の方向の直線偏光を与えることを含み、第２の方向は第１の方向に対して実質的に垂直であり、さらに、放射ビームをパターン形成すること、及びパターン形成された放射ビームを基板の目標部分に投影することを含む。

製造されたデバイスは、例えば、集積回路（ＩＣ）、集積光システム、磁気ドメイン・メモリ用の誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、及び薄膜磁気ヘッドであり得る。

ここで、添付の模式的な図面を参照して、本発明の実施例をただ実施例として説明する。図面では、対応する参照符号は対応する部分を示す。

図１は、本発明の実施例に従ったリソグラフィ装置を模式的に示す。本装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又はＤＵＶ放射）を条件付けするように構成された照射システム（照明装置）ＩＬを含む。支持物（例えば、マスク・テーブル）ＭＴは、パターン形成デバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように組み立てられ、かつ特定のパラメータに従ってパターン形成デバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されている。基板テーブル（例えば、ウェーハ・テーブル）ＷＴは、基板（例えば、レジスト被覆ウェーハ）Ｗを保持するように組み立てられ、かつ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２の位置決めデバイスＰＷに接続されている。投影システム（例えば、屈折投影レンズ・システム）ＰＳは、パターン形成デバイス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の目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のチップを含む）に投影するように構成されている。

照明システムは、放射の方向付け、整形、及び／又は制御を行うために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型又は他の型の光学部品、又はそれらの任意の組合せのような様々な型の光学部品を含むことができる。

支持物は、パターン形成デバイスを支持し、例えばそれの重さを支える。支持物は、パターン形成デバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び他の条件、例えばパターン形成デバイスが真空環境中に保持されるか否かに依存するやり方で、パターン形成デバイスを保持する。支持物は、機械技術、真空技術、静電技術又は他の締付け技術を使用して、パターン形成デバイスを保持することができる。支持物は、例えばフレーム又はテーブルであってもよく、これは、必要に応じて固定してもよく、又は可動であってもよい。支持物は、パターン形成デバイスが、例えば投影システムに対して、所望の位置にあることを保証することができる。本明細書での「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「パターン形成デバイス」と同義であると考えることができる。

本明細書で使用される「パターン形成デバイス」という用語は、基板の目標部分にパターンをつくるようなパターンを放射ビームの断面に与えるために使用することができる任意のデバイスを意味するものとして、広く解釈すべきである。留意すべきことであるが、放射ビームに与えられたパターンは、基板の目標部分の所望のパターンに正確に対応していないことがある。例えばパターンが位相シフト用特徴又は補助用の特徴を含む場合である。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路のような目標部分につくられているデバイスの特定の機能層に対応する。

パターン形成デバイスは透過型又は反射型であることができる。パターン形成デバイスの例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクは、リソグラフィではよく知られており、２値、交番位相シフト、及び減衰位相シフトのようなマスクの型、並びに様々なハイブリッド・マスクの型を含む。プログラム可能ミラー・アレイの例は、小さなミラーのマトリックス配列を使用し、この小さなミラーの各々は、入射放射ビームを様々な方向に反射するように個々に傾けることができる。傾いたミラーが、ミラー・マトリックスで反射された放射ビームでパターンを与える。

本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に、又は浸漬液の使用又は真空の使用のような他の要素に適切なような、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型及び静電型の光学システム、又はそれらの任意の組合せを含んだ投影システムのうちの任意の型を含むものとして広く解釈すべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義であると考えることができる。

ここで示すように、本装置は透過型である（例えば、透過マスクを使用する）。代わりに、本装置は反射型であることがある（例えば、先に言及したような型のプログラム可能ミラー・アレイを使用するか、又は反射マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は、２個（デュアル・ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２個以上のマスク・テーブル）を有する型であることがある。そのような「多ステージ」機械では、追加のテーブルは並列に使用することができ、又は、１つ又は複数のテーブルが露光に使用されている間に、準備プロセスを１つまた複数の他のテーブルで行うことができる。

また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間のスペースを満たすように基板の少なくとも部分が比較的大きな屈折率を有する液体、例えば水で覆われていることがある型のものであってもよい。浸漬液体は、また、リソグラフィ装置の他のスペース、例えばマスクと投影システムの間に塗布することができる。浸漬技術は、投影システムの開口数を大きくするために当技術分野でよく知られている。本明細書で使用されるような「浸漬」という用語は、基板のような構造物が液体中に沈められなければならないことを意味せず、それどころか、例えば露光中に投影システムと基板の間に液体があることを意味するだけである。

図１を参照して、照明装置ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源及びリソグラフィ装置は別個の実体であってもよい。例えば、放射源がエキシマ・レーザであるとき、そうである。そのような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成していると考えられず、放射は、例えば適切な方向付けミラー及び／又はビーム拡大器を含んだビーム送出しステムＢＤを使用して、放射源ＳＯから照明装置ＩＬに送られる。他の場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一体化部分であることができる。例えば、放射源が水銀ランプであるとき、そうである。放射源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、必要な場合にはビーム送出システムＢＤと一緒にして、放射システムと呼ばれることがある。

照明装置ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成された調整デバイスＡＤを含むことができる。一般に、照明装置のひとみ面内の強度分布の少なくとも外側半径範囲及び／又は内側半径範囲（通常、それぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ、σ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調整することができる。さらに、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮ及び集光器ＣＯのような様々な他の部品を含むことができる。照明装置は、断面内に所望の一様性及び強度分布を持つように放射ビームを条件付けするために使用することができる。

放射ビームＰＢは、支持物（例えば、マスク・テーブルＭＴ）に保持されているパターン形成デバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、そしてパターン形成デバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過する。この投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに投影する。第２の位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、直線エンコーダ、又は容量センサ）を使って、例えば放射ビームＢの経路内に異なった目標部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭ及び他の位置センサ（図１にはっきり示されていないが、干渉デバイス、直線エンコーダ、又は容量センサであることがある）を使用して、例えばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後で、又は走査中に、放射ビーム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。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１の位置決めデバイスＰＭの部分を形成する長行程モジュール（粗い位置決め）及び短行程モジュール（精密位置決め）を使って実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決めデバイスＰＷの部分を形成する長行程モジュール及び短行程モジュールを使用して実現することができる。スキャナとは対照的にステッパの場合は、マスク・テーブルＭＴは、短行程用アクチュエータだけに接続することができ、又は、固定することができる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のように基板位置合わせマークは専用の目標部分を占めるが、この専用目標部分は、目標部分の間のスペースに位置付けすることができる（専用目標部分はスクライブ・ライン位置合わせマークとして知られている）。同様に、２以上のチップがマスクＭＡに設けられた状況では、マスク位置合わせマークはチップ間に位置付けすることができる。

図示の装置は、下記のモードのうちの少なくとも１つで使用されるだろう。
１． ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保たれるが、一方で、放射ビームに与えられた全パターンは一度に目標部分Ｃに投影される（すなわち、単一静的露光）。次に、異なる目標部分Ｃが露光されるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされる。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、単一静的露光で像が形成される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２． 走査モードでは、放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃに投影される間に、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期して走査される（すなわち、単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって決定することができる。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の（非走査方向の）幅が制限されるが、走査移動の長さによって目標部分の走査方向の高さが決定される。
３． 他のモードでは、マスク・テーブルＭＴは、プログラム可能パターン形成デバイスを保持して基本的に静止状態に保たれ、そして基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃに投影されている間に、動かされる、すなわち走査される。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、そしてプログラム可能パターン形成デバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後で、又は走査中に連続した放射パルスの間で、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に言及したような型のプログラム可能ミラー・アレイのようなプログラム可能パターン形成デバイスを使用するマスクレス・リソグラフィに容易に応用することができる。

上述の使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードを使用することもできる。

本発明に従って偏光した放射を使用すると、像コントラストが高められる。露光許容範囲（ＥＬ）の増加改善、マスク誤差増加率（ＭＥＥＦ）の低減、及び線縁部粗さの減少も得ることができる。

当技術分野に存在する問題は、偏光で生じる圧密化のために、照明システムの一部を形成する溶融石英材料に複屈折が焼き付くことである。偏光方向が複屈折方向に対して平行か直角でない場合、偏光方向が変化し、したがって限界寸法（ＣＤ）誤差につながることが分かっている。したがって、本発明で説明するように互いに実質的に垂直でない偏向状態の混合は、照明システムの寿命にとって制限するものであることが分かった。

したがって、本発明は、第１の方向に偏光した直線偏光放射か、又は第１の方向及び第２の方向に偏光した直線偏光放射を形成することに関し、ここで第２の方向は第１の方向に実質的に垂直である。後者の型の放射は、前に述べたように、一般に、ＸＹ偏光した放射と呼ぶことができる。特に、本発明は、放射が第１及び第２の方向に偏光している状態で、環状照明モードを使用することに関する。偏光の第１の方向は、走査方向と平行であるか垂直であるかのどちらであってよい。この出願では、第１の方向はＸ方向と呼び、第２の方向をＹ方向と呼ぶ。

図２に示すように、第１及び第２の方向の放射を有する環状照明が形成され、第１と第２の方向は実質的に互いに垂直である。偏光放射の第１の方向と第２の方向の比は、１：１である。放射の少なくとも９５％が、第１の方向か第２の方向かのどちらかに偏光している。

図３ａは、本発明に従った装置の集光器ＣＯにある２枚の半波長板（すなわち、回転子）を示す。図３ｂは、調整デバイスＡＤにある２枚の半波長板（すなわち、回転子）を示す。図３ｃは、積分器ＩＮにある２枚の半波長板を示す。

図４は偏光の効果を示し、高開口数ＮＡを有することが顕著な像形成偏光効果を有することが明らかである。図４は、ＴＥ（横向き電気）偏光の場合、像コントラストは開口数ＮＡの増加と共に減少しないことを示す。しかし、図４は、非偏光及びＴＭ（横向き磁気）偏光の場合、開口数ＮＡの増加と共に像コントラストが減少することを示す。したがって、図４は、ＴＥ偏光を使用するとき、像コントラスト及びマスク誤差率（ＭＥＦ）の改善が向上することがあることを示す。

図５は、減衰位相シフト・マスク（減衰−ＰＳＭ）を使用する本発明の実施例に従った双極型照明モードの場合のひとみ像を表す。

図６は、露光許容範囲（ＥＬ）が非偏光に比べて偏光の場合により大きいことを示す。偏光と非偏光の両方で、図５の双極型が使用され、偏光方向は図５のＹ方向に対して平行であるように選ばれている。

図７ａ及び７ｂは、偏光についての説明を図示する一般的な説明図である。偏光の品質は、２つの値を使用して定義することができる。最初に、偏光の程度ＤＯＰは偏光を定量化するために使用することができ、偏光した光の部分を表す。第２に、正しい方向に偏光した光の部分に関係する偏光純度ＰＰを使用することもできる。

図８は、様々な偏光の程度及び偏光純度ＰＰを有する様々な偏光状況の表を示す。表において、偏光の程度ＤＯＰ及び偏光純度ＰＰは、所望の偏光状態の強度ＩＰＳを形成するように組み合わされる。ＩＰＳは、選ばれた偏光方向の強度を示す。

図９は、偏光した放射線照射を取り扱う様々な照明装置材料について、複屈折対年単位の寿命のグラフを示す。様々な材料等級の関数として溶融石英劣化（すなわち、複屈折焼き付き）を示す。

図１０は、Ｘ偏光についての焼き付き複屈折を占めす。

図１１は、ＩＰＳの変化が露光許容範囲にどのように影響するかを示す。完全偏光（ＩＰＳ変化＝０）の場合、偏光を使用することによって、ＥＬにある特定の改善がある。像フィールド全体にわたってＩＰＳ変化があるとき、特徴を露光するために、フィールド点ごとに異なる絶対エネルギーが必要である。このことは、変化なしで最大利得よりも小さな全てのフィールド点の露光窓を重ね合わせることになる。

図１２は、従来型、双極型、四極型、環状型及び非対称型のような本発明に従った様々な照明モードを示す。従来型照明モードは、第１の方向、Ｘ方向か又は第１の方向に対して垂直な第２の方向、Ｙ方向かに向けられた直線偏光を有する。双極型照明モードは、Ｘ方向の軸上に位置付けされた２つの照明極を有し、その照明極の直線偏光の方向はＹ方向に平行である。もう一方の双極型モードは、Ｙ方向の軸上に位置付けされた２つの照明極を有し、その照明極の直線偏光の方向はＸ方向に平行である。Ｃ−Ｑｕａｄは、正方形に配列された４つの照明極を有し、２つの相対する極を通る軸はＸ方向又はＹ方向に平行であり、そして、Ｘ方向に平行な軸上の２つの極の照明の直線偏光の方向は、Ｙ方向に対して平行になっている。さらに、Ｙ方向に平行軸上の２つの極の照明の直線偏光の方向は、Ｘ方向に対して平行になっている。その上、図１２は、四極型照明モードを示し、それによって、２つの相対する極を通る軸はＸ又はＹ方向に対して４５°であり、それらの極の照明の直線偏光の方向はＸ方向に対して平行であるか、又はＹ方向に対して平行であるかのどちらかである。四極型照明の２つの異なる構成が示されており、一方の構成はＸ偏光であり、他方はＹ偏光である。さらに、図１２は環状型照明モードを示し、ここでは、その環は４つの部分に分割されており、２つの相対する部分の照明の直線偏光の方向はＸ又はＹ方向に対して平行であり、２つの隣り合う部分の直線偏光の方向は互いに垂直である。また、図１２は、Ｘ方向に対して平行直線偏光の方向を有する半環状部と、Ｙ方向に対して平行軸上の２つの極とを含む不規則な照明モードの例を示し、２つの極の照明の偏光方向はＹ方向に平行である。

図１３は、さらに他の可能な照明モードを示す。Ｃ−Ｑｕａｄ、Ｑｕａｓａｒ（「商標」）及び注文製作の照明モードが示されている。

図１４は、本発明に従ったＸＹ偏光（すなわち、放射は第１及び第２の方向に偏光し、かつ第２の方向は第１の方向に対して実質的に垂直である）を照射された照明材料Ａ及びＢに関する偏光寿命効果、及び走査方向に対して４５°の角度を成す偏光方向の偏光を有する従来型照明の寿命効果を示す。図１４は、ＸＹ偏光を使用すると、照明材料の効率の純度損が相当に減少することを示す。すなわち、照明システムの寿命が増す。最悪のケースである４５°偏光の偏光純度の損失について、２つの異なるシリカの型（Ａ及びＢ）が示されている。ＸＹ偏光の使用と比較して、ＸＹ偏光を使用するとき、照明システムの寿命が５倍改善される。明らかなことであるが、４５°偏光を使用するとき、照明システムは２０×１０^９ショット（すなわち、２０ギガ・ショット）の寿命を有し、そして、ＸＹ偏光を使用すると、照明システムは約３５×１０^９ショット（すなわち、３５ギガ・ショット）を超える、好ましくは約１００×１０^９ショット（すなわち、１００ギガ・ショット）を超える寿命を有する。例えば、図１４の材料Ｂは、非常に低い誘起された複屈折レベルで飽和するのが示されている。留意すべきことであるが、図１４に示すデータは、材料改善の進歩による変化、シミュレーション条件の変化を受けるので、教育的でかつ説明に役立つように表されているだけである。

図１５は、リソグラフィ装置のさらに他の実施例を示す。リソグラフィ装置ＬＡは、放射源ＳＯ、光学能動素子例えば半波長板ＨＷＰ１Ａ、ＨＷＰ１Ｂ、照明システムＩＬ、及び他の光学能動素子例えば半波長板ＨＷＰ２Ａ、ＨＷＰ２Ｂ、及び投影システムＰＳを含む。動作中に、放射源ＳＯは、放射ビームを照明システムＩＬに放射し、それによって、ＸＹ偏光を有する放射ビームを生じさせるために、放射ビームの第１の部分は半波長板ＨＷＰ１Ａを介して送られ、そして放射ビームの第２の部分は半波長板ＨＷＰ１Ｂを介して送られる。

照明システムＩＬは、放射ビームの断面及び強度分布を適合させ、そして他の光学能動素子例えば半波長板ＨＷＰ２Ａ、ＨＷＰ２Ｂを介して、放射ビームを投影システムＰＳに送る。半波長板ＨＷＰ２Ａは、ビームの第１の部分の偏光方向を異なる方向に変え、半波長板ＨＷＰ２Ｂは、ビームの第２の部分の偏向方向を他の異なる方向に変える。半波長板ＨＷＰ２Ａ、ＨＷＰ２Ｂを使用して、照明装置寿命を最大限にするように照明装置の偏光を変化しない状態のままにしておきながら、非垂直及び非水平パターンに対して露光許容範囲を最適化するように、ビームの第１及び第２の部分の偏光方向を設定することができる。半波長板ＨＷＰ２Ａ、ＨＷＰ２Ｂの代わりに、照明システムＩＬと投影システムＰＳの間の他の光学要素に４分の１波長板を使用することができる。この実施例で、４分の１波長板は、放射ビームの第１及び第２の部分の直線偏光を、第１及び第２の部分の左旋方向及び右旋方向をそれぞれ有する円偏光に変える。さらに、光学能動素子はデポラライザであってもよい。

以上のことをまとめると、本発明は、リソグラフィ装置の照明システムの寿命を維持しまた延長しながら、偏光を使用して像形成特性例えば露光許容範囲を改善することに関する。

この明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を特に参照することができるが、本明細書で説明したリソグラフィ装置には、集積光システム、磁気ドメイン・メモリの誘導及び検出パターン、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、その他の製造のような他の用途があることは理解すべきである。理解すべきことであるが、そのような他の用途の背景では、本明細書での用語「ウェーハ」又は「チップ」の使用はどれも、より一般的な用語「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義であると考えることができる。本明細書で参照する基板は、例えばトラック（レジスト層を基板に塗布し、さらに露光されたレジストを現像するルール）、計測ツール、及び／又は検査ツールで、露光前又は後に処理することができる。応用可能な場合、本明細書の開示は、そのような及び他の基板処理ツールに応用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣをつくるために一度より多く処理することができるので、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理された層をすでに含む基板も意味することができる。

光リソグラフィの背景での本発明の実施例の使用を上で特に参照したが、理解されることであろうが、本発明は、他の用途で、例えばインプリント・リソグラフィで使用することができ、背景が許す場合には、光リソグラフィに限定されない。インプリント・リソグラフィでは、パターン形成デバイスのトポグラフィが基板につくられるパターンを確定する。パターン形成デバイスのトポグラフィを基板に供給されたレジスト層に押し込むことができ、それから、電磁放射、熱、圧力又はこれらの組合せを加えてレジストを硬化させる。パターン形成デバイスをレジストから出して、レジストが硬化された後でレジストにパターンを残す。

本明細書で使用した用語「放射」及び「ビーム」は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオン・ビーム又は電子ビームのような粒子ビームを含んだ、全ての種類の電磁放射を包含する。

用語「レンズ」は、背景が許す場合、屈折光学部品、反射光学部品、磁気光学部品、電磁光学部品及び静電光学部品を含んだ様々な型の光学部品のどれか１つ又は組合せを意味することができる。

本発明の特定の実施例を上で説明したが、理解されるであろうが、本発明は説明されたのと違ったやり方で実施することができる。例えば、本発明は、先に開示されたような方法を記述する機械可読命令の１つ又は複数のシーケンスを含んだコンピュータ・プログラム、又は格納されたそ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、磁気ディスク又は光ディスク）の形を取ることができる。

上述の説明は、例示であり制限しない意図である。したがって、当業者には明らかなことであるが、以下に述べる特許請求の範囲の範囲から逸脱することなしに、説明したような本発明に対して修正物をつくることができる。

本発明の一実施例に従ったリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施例に従って、２枚の半波長板を用いて環状型照明モードの直線偏光を実質的に互いに垂直な第１及び第２の方向の偏光に変換することを示す図である。 本発明の一実施例に従った装置内の２枚の半波長板の配列を示す図である。 本発明の一実施例に従った装置内の２枚の半波長板の配列を示す図である。 本発明の一実施例に従った装置内の２枚の半波長板の配列を示す図である。 本発明の一実施例に従ってＴＥ偏光の部分を最小限にすることによって像コントラストが向上することを示す偏光効果を示す図である。 本発明の一実施例に従った双極型照明における偏光の像を示す図である。 非偏光及び偏光放射に対する減衰位相シフト・マスクについて露光許容範囲（ＥＬ）対開口数（ＮＡ）を示す図であり、偏光及び非偏光放射の両方に図５の双極型照明が使用され、偏光方向は図のＹ方向に対して平行であるように選ばれている。 偏光の程度（ＤＯＰ）を表す図である。 偏光純度（ＰＰ）を表す図である。 偏光の程度（ＤＯＰ）及び偏光純度の両方を組み合わせて所望の偏光状態の強度（ＩＰＳ）にするように偏光の程度（ＤＯＰ）及び偏光純度を表す表であり、ＩＰＳは選ばれた偏光方向の強度を示す。 本発明の一実施例に従って様々な照明材料について複屈折対寿命を示すグラフである。 Ｘ偏光について焼き付き複屈折を示す図である。 ＩＰＳの変化が露光許容範囲（ＥＬ）にどのように影響するかを示す図である。 本発明の一実施例に従って様々な照明モードを示す図である。 本発明の実施例に従ってさらに他の照明モードを示す図である。 本発明の実施例に従った偏光の偏光寿命効果、及び走査方向に対して４５°の角度を成す偏光方向を有する偏光の従来型照明の寿命効果を示す図である。 本発明の一実施例に従った装置における２枚の半波長板及び２枚の他の半波長板の配列を示す図である。

符号の説明

ＳＯ 放射源
ＩＬ 照明システム（照明装置）
ＰＳ 投影システム
ＭＡ パターン形成デバイス（マスク、レチクル）
ＭＴ 支持物（マスク・テーブル）
Ｃ 目標部分
Ｂ 放射ビーム
Ｗ 基板（ウェーハ）
ＷＴ 基板テーブル
ＰＭ 第１の位置決め装置
ＰＷ 第２の位置決め装置
ＡＤ 調整デバイス（調整器）
ＩＮ 積分器
ＣＯ 集光器
ＨＷＰ１Ａ、ＨＷＰ１Ｂ 半波長板（光学能動素子）
ＨＷＰ２Ａ、ＨＷＰ２Ｂ 半波長板（他の光学能動素子）

Claims (30)

1. 放射ビームを条件付けするように構成された照明システムと、
   パターン形成デバイスを支持するように組み立てられた支持物であって、前記パターン形成デバイスが前記放射ビームの断面にパターンを与えてパターン形成された放射ビームを形成するように構成されているものである支持物と、
   基板を保持するように組み立てられた基板テーブルと、
   前記パターン形成された放射ビームを前記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、を備えるリソグラフィ装置であって、光学能動素子を備え、前記光学能動素子が、前記放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を選択的に与えるように、又は前記放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与え、かつ前記放射ビームの第２の部分に第２の方向の直線偏光を与えるように構成され、前記第２の方向が前記第１の方向に対して垂直である、リソグラフィ装置。
2. 前記光学能動素子が、前記放射源と前記照明システムとの間に位置付けられている、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記基板テーブルが、前記パターン形成デバイスに対して走査方向に動くことができ、前記第１の偏光方向が前記走査方向に対して垂直であるか、又は平行である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 照明モードが、複数極を与えるように構成されている、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記照明システムが、レンズひとみ内の回折放射の量を最大限にするように構成された複数の極を与えるように構成され、かつ横向き電気偏光の含有量を最大限にするように第１の方向か第２の方向かのどちらかに偏光した放射を極ごとに選ぶ、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記照明システムが、セグメント化された点対称照明モード及び／又は非対称照明モードを与えるように構成されている、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記照明システムが、従来型、双極型、ａ−対称型、四極型、六極型、及び環状型のモードを与えるように構成されている、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記光学能動素子が、２つの半波長板を備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記放射ビームの少なくとも９５％が、前記第１の方向か第２の方向かのどちらかに偏光している、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記リソグラフィ装置が、前記照明装置と投影システムの間に位置付けされた他の光学能動素子を備え、前記他の光学能動素子が、前記放射ビームの前記第１の部分からの偏光状態を、前記光学能動素子に入る前の前記放射ビームの偏光状態と異なっている偏光状態に変えるように構成されている、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記他の光学要素が、半波長板を備える、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記他の光学能動素子が、４分の１波長板を備える、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記他の光学能動素子が、デポラライザを備える、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記半波長板は、形が実質的に三角形である、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
15. 前記２つの半波長板が、前記リソグラフィ装置の集光器、調整デバイス、又は積分器にある、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
16. 前記２つの半波長板が、両方とも、前記リソグラフィ装置の集光器に配置されている、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
17. 前記２つの半波長板が、両方とも、前記リソグラフィ装置の調整デバイスに配置されている、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
18. 前記２つの半波長板が、両方とも、前記リソグラフィ装置の積分器に配置されている、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
19. 前記２つの半波長板が、前記リソグラフィ装置の集光器のひとみ面内又はひとみ面の近くに配置されている、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
20. 前記２つの半波長板が、前記リソグラフィ装置の調整デバイスのひとみ面内又はひとみ面の近くに配置されている、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
21. 前記２つの半波長板が、前記リソグラフィ装置の積分器のひとみ面内又はひとみ面の近くに配置されている、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
22. 前記２つの半波長板が石英シリカで形成されている、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
23. 前記照明システムの寿命が、少なくとも約３０×１０^９ショットである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
24. 前記投影システムが、約１．０よりも大きな開口数を有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
25. 前記リソグラフィ装置の少なくとも一部が、浸漬流体中に浸漬されている、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
26. 前記浸漬流体が水である、請求項２５に記載のリソグラフィ装置。
27. 光学能動素子を備えるリソグラフィ装置であって、前記光学能動素子が、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を選択的に与えるように、又は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与え、かつ放射ビームの第２の部分に第２の方向の直線偏光を与えるように構成され、前記第２の方向が前記第１の方向に対して実質的に垂直であるリソグラフィ装置。
28. デバイス製造方法であって、
    放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を選択的に与えるステップか、又は、放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与え、かつ前記放射ビームの第２の部分に第２の方向の直線偏光を与えるステップであって、前記第２の方向が前記第１の方向に対して実質的に垂直であるステップと、
    前記放射ビームにパターンを与えるステップと、
    前記パターン形成された放射ビームを基板の目標部分に投影するステップと、を備える方法。
29. デバイス製造方法で製造されたデバイスであって、前記デバイス製造方法が、
    放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を選択的に与えるステップか、又は、
    放射ビームの第１の部分に第１の方向の直線偏光を与え、かつ前記放射ビームの第２の部分に第２の方向の直線偏光を与えるステップであって、前記第２の方向が前記第１の方向に対して実質的に垂直であるステップと、
    前記放射ビームにパターンを与えるステップと、
    前記パターン形成された放射ビームを基板の目標部分に投影するステップと、を備える、デバイス。
30. 前記製造されたデバイスが集積回路、集積光システム、磁気ドメイン・メモリ用の誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ、及び薄膜磁気ヘッドである、請求項２８に記載の方法に従って製造されたデバイス。