JP2007027758A - リソグラフィ装置、照射システム、照射制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照射レーザパルス出力の標準偏差を低下させ、基板上の各パルスウィンドウに対する一様なパルス照射を可能にする。
【解決手段】二重積分器ユニット３０９が測定されたパルス照射量を表す照射量信号を少なくとも二回積分することにより積分器出力信号３１３を生成して、積分器出力信号３１３により照射レーザパルス源に対する駆動入力３１５を調整制御する負フィードバック制御ループを実装する。
【選択図】図３

Description

本発明は、リソグラフィ装置、照射システム、照射パルス源からの出力制御装置及び方法に関するものである。

リソグラフィ装置は、所望するパターンを基板上、通常は基板の目標部位上、に転写する装置である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用し得る。そうした場合、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターン化素子を用いて、ＩＣの各層上に回路パターンを形成し得る。この回路パターンは、基板（例えば、シリコンウエハ）上の（例えば、一個又は数個のチップの一部を含む）目標部位上に転写される。パターンの転写は、典型的には、基板上に形成された照射感光性物質（即ち、レジスト）層上への画像化を介して遂行される。一般に、単一の基板は、連続的にパターン転写が為される相互に隣接する目標部位のネットワークから構成される。従来のリソグラフィ装置は、所謂ステッパと所謂スキャナから構成される。ステッパにおいては、全パターンを各目標部位に同時に照射する形態で、各目標部位は露光される。スキャナにおいては、照射ビームを介してパターンを任意方向（「走査」方向）に走査することにより（基板をこの方向に平行又は反平行に同期走査しながら）、各目標部位は照射される。又、パターンを基板上にインプリントすることにより、パターン化素子から基板上にパターンを転写することも可能である。

多くの他の装置と同様にリソグラフィ装置においても、基板表面即ちウエハ表面等の表面は、照射パルス源により照射される。パルスレーザ等の照射パルス源は、一連の複数個のパルスを例えばあるパルス反復率で出力する。照射の間、照射を受ける基板とか他の物体は、基板とか他の物体の表面の異なる部分が各々のパルスにより照射されるように位置を移動する。こうした一連の連続的なパルスに照射される表面は、ある程度量の照射重畳を呈するのが普通である。従って、一般に、照射を受ける基板表面の各位置は、少なくとも二個のパルスからの光学照射を受けることになる。通常、パルス反復周波数、即ち、照射を受ける基板とか他の物体の表面の一個のウィンドウの寸法、と照射を受ける基板とか他の物体の走査速度、の間の関係は、照射を受ける基板とか他の物体の表面の各点が複数個のパルスにより照射されるように選択される。物理的な拘束条件により、照射パルス源のパルスエネルギーはある程度量の偏差を呈する。換言すれば、一連の連続的なパルスにより提供されるエネルギーは、ある程度まで相互に異なる。しかしながら通常は、一様な照射の実施が所望される。一様な照射とは、即ち、照射を受ける基板とか他の物体の表面の各点が実質同量の照射を受けるように按配することである。この目的の為に、制御装置が設置される。制御装置は、照射パルス源を駆動して、照射パルス源のパルスエネルギーをより以前のパルスのパルスエネルギーと実質同量として利用する。この状態の実現の為に、制御装置は、積分器を組み込んだフィードバックループを有する。制御装置の積分器の積分作用により、ある位置での照射パルスの総量は、ある程度までで安定化する。この積分作用とは、照射を受ける基板とか他の物体の表面のある点を照射する一連の連続的なパルスがその点で加算されることによりその点で総量を形成する過程である、として容易に理解できよう。

より詳細には、レーザ照射パルス源が上記制御装置により制御される場合の、ウエハ上の任意点におけるレーザ照射パルス出力の積分された照射量の標準偏差ＳＤ、を以下のように表現する。

ここで、ＳＤ（出力）は、制御フィードバックループにおける場合の照射レーザパルス出力の標準偏差、を表す。ＳＤ（レーザ）は、従って、制御装置が設置されていない場合の照射レーザパルス源の標準偏差、を表す。Ｎは、一個のスリットにおけるレーザパルスの数、を表す。スリットは、基板とか他の物体の表面上に一個の照射ウィンドウを形成する為に使用される。Ｎは、スリットの勾配におけるレーザパルスの数、を表す。従って、以下の条件が満足されれば、レーザパルス出力の標準偏差を減少させ得ることが容易に理解できよう。即ち、レーザパルス源の標準偏差を減少させると共に、スリット内のレーザパルスの数を増加させる。これは、例えば、パルス反復周波数を増加させる、又は基板とか他の物体が走査される走査速度を減少させる、ことにより実現される。

上記のような制御原理は、多くの応用において長期に渡り利用されてきた。実際の所、上記のような制御装置の何らかの更なる改良は困難であろうと、技術に習熟した人により信じられている。

照射パルス源の制御の性能向上が所望される。

本発明の一実施例によると、以下の照射システムを備えたリソグラフィ装置が提供される。

即ち、照射ビームを調整する照射システムであって、照射システムは、照射パルス源と、照射パルス源の出力を制御する制御装置を備え、更に制御装置は、照射パルス源のパルス照射量を測定し、測定されたパルス照射量を表す照射量信号を提供する照射量センサと、照射量信号を少なくとも二回積分する積分器ユニットを備え、積分器ユニットの出力は少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供し、積分器ユニットの出力は積分器出力信号により照射パルス源の駆動入力を駆動する、ことを特徴とする照射システムである。

本発明の他の実施例によると、以下の照射システムが提供される。即ち、照射ビームを調整する照射システムであって、照射システムは、照射パルス源と、照射パルス源の出力を制御する制御装置を備え、更に制御装置は、照射パルス源のパルス照射量を測定し、測定されたパルス照射量を表す照射量信号を提供する照射量センサと、照射量信号を少なくとも二回積分する積分器ユニットを備え、積分器ユニットの出力は少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供し、積分器ユニットの出力は積分器出力信号により照射パルス源の駆動入力を駆動する、照射システムである。

本発明の更なる実施例によると、以下の制御装置が提供される。即ち、照射パルス源の出力を制御する制御装置であって、制御装置は、照射パルス源のパルス照射量を測定し、測定されたパルス照射量を表す照射量信号を提供する照射量センサと、照射量信号を少なくとも二回積分する積分器ユニットを備え、積分器ユニットの出力は少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供し、積分器ユニットの出力は積分器出力信号により照射パルス源の駆動入力を駆動する、制御装置である。

本発明の更なる実施例によると、以下の方法が提供される。即ち、照射パルス源の出力を制御する方法であって、その方法は、照射パルス源のパルス照射量を測定する段階と、測定されたパルス照射量を少なくとも二回積分して、少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供する段階と、積分器出力信号により照射パルス源の駆動入力を駆動する段階、から成る方法である。

添付実質図面を参照しつつ例示目的のみとして、本発明の実施例を以下に説明する。なお、図面において対応参照符号は対応構成要素を示す。

図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を模式的に示す。リソグラフィ装置は、照射ビーム１００（例えば、ＵＶ照射ビーム又は他の適当な照射ビーム）を調整する照射システム（照射機）１０１と、パターン化素子（例えば、マスク）１０２を支持し第一位置決め素子１０３に接続されるマスクサポート構造（例えば、マスクテーブル）１０４、を有する。第一位置決め素子１０３は、あるパラメータに従ってパターン化素子を正確に位置決めする。リソグラフィ装置は又、基板（例えば、レジストが塗布されたウエハ）１０５を支持し第二位置決め素子１０６に接続される基板テーブル（例えば、ウエハテーブル）１０７、即ち「基板サポート」を有する。第二位置決め素子１０６は、あるパラメータに従って基板１０５を正確に位置決めする。リソグラフィ装置は更に、投写システム（例えば、屈折投写レンズシステム）１０８、を有する。投写システム１０８は、照射ビーム１００に付与されたパターンをパターン化素子１０２により基板１０５の（例えば、一個又は数個のチップの一部を含む）目標部位Ｃ１１９に投写する。

照射システムは、照射を方向付け、整形し、制御する為に、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、又その他の型の光学素子等の様々な型の光学素子、又その任意の組合わせ、を備え得る。

マスクサポート構造は、パターン化素子の重量を支持、即ち、それに耐え得るものである。構造体は、パターン化素子の方向、リソグラフィ装置の設計仕様、及び例えばパターン化素子が真空環境に支持されているか否かといった他の条件に依存する様態で、パターン化素子を支持する。マスクサポート構造は、パターン化素子を支持する為に、機械的、真空的、静電的、又はその他の締め付け技術を使用し得る。マスクサポート構造は、例えば、必要に応じて被固定又は可動な枠又はテーブルである。マスクサポート構造は、パターン化素子が例えば投写システムに対して所望する位置に位置することを保障する。本件において「レチクル」又は「マスク」という用語を如何様に用いても、それはより一般的な用語である「パターン化素子」と同義語であると考えて良い。

本件において使用される「パターン化素子」という用語は、パターンを照射ビームにその断面において付与し得て基板の目標部位にパターンを形成し得る任意の素子、を指すと広く解釈されるべきである。照射ビームに付与されたパターンは、例えばパターンが位相シフト特性、即ち所謂アシスト特性を含む場合には、基板の目標部位において所望するパターンとは必ずしも対応しない。一般的に、照射ビームに付与されたパターンは、集積回路等の目標部位において形成された素子の特定の機能層に対応する。

パターン化素子は、透過性又は反射性の素子である。パターン化素子の例として、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、が挙げられる。マスクはリソグラフィでは公知であり、そのマスク型として二進、交互位相シフト、減衰位相シフトマスク型、及び様々なハイブリッドマスク型、が挙げられる。プログラム可能ミラーアレイの例として、各々個別に傾斜し得て入射照射ビームを異なる方向に反射し得る微小ミラーの行列配置、が挙げられる。傾斜ミラーは、ミラー行列により反射された照射ビームにパターンを付与する。

本件において使用される「投写システム」という用語は、任意の型の投写システムを指すと広く解釈されるべきである。即ち、投写システムは、使用される露光照射ビーム又は浸漬液体の使用又は真空の使用等の他の因子に応じて、屈折、反射、カタディオプトリック、磁気、電磁気、及び静電型の光学システム、又その任意の組合わせ、を備え得る。本件において「投写レンズ」という用語を如何様に用いても、それはより一般的な用語である「投写システム」と同義語であると考えて良い。

リソグラフィ装置は、（例えば、透過性マスクを採用した）透過型装置である。代替的に、リソグラフィ装置は、（例えば、上記したような型のプログラム可能ミラーアレイを採用した、又は反射性マスクを採用した）反射型であり得る。

リソグラフィ装置は、二個（二重ステージ）以上の基板テーブル即ち「基板サポート」（且つ／又は、二個以上のマスクテーブル即ち「マスクサポート」）を有する型、の装置であり得る。そのような「多重ステージ」装置においては、追加テーブル即ちサポートは平行して使用し得る。又は、一個以上のテーブル即ちサポートに対して、一個以上の他のテーブル即ちサポートが露光に使用されている間に、準備処理が実施される。

リソグラフィ装置は又、基板の少なくとも一部が相対的に高屈折率を有する液体（例えば水）により被覆されて投写システムと基板の間の空間がこの液体により充填される型、の装置であり得る。浸漬液体の使用は、リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投写システムの間の空間、にも適用し得る。浸漬技術は、投写システムの開口数の増大に使用し得る。本件において使用される「浸漬」という用語は、基板等の構造が液体中に浸漬されねばならないということを意味せず、むしろ単に、露光の間液体が投写システムと基板の間に配置されるということを意味する。

さて図１を参照すると、照射機１０１は、照射ビームを照射源１１０から受け取る。例えば照射源がエキシマレーザである場合には、照射源とリソグラフィ装置は分離され得る。そのような場合には、照射源はリソグラフィ装置の一部を構成するとは見做されず、照射ビームはビーム搬送システム１１１の支援により照射源１１０から照射機１０１まで搬送される。ビーム搬送システム１１１は、例えば適当な指向性ミラー且つ／又はビーム拡大器、により構成される。これ以外の場合、例えば照射源が水銀ランプである場合には、照射源はリソグラフィ装置の一体的な一部であり得る。照射源１１０と照射機１０１は（必要ならビーム搬送システム１１１も一緒にして）、照射システムと呼ばれる。

照射機１０１は、照射ビームの角強度分布を調整する調整器１１２を有し得る。一般的に、照射機の瞳孔面における角強度分布の少なくとも外且つ／又は内半径範囲（通常各々、外σと内σと呼ばれる）は、調整し得る。更に、照射機１０１は、積分器１１３と集光器１１４等の様々な他の素子を有し得る。照射機１０１は、照射ビームを調整してその断面において所望の一様性と角強度分布を実装する。

照射ビーム１００は、マスクサポート構造（例えば、マスクテーブル１０４）上に支持されたパターン化素子（例えば、マスク１０２）上に入射して、パターン化素子によりパターンを付与される。照射ビーム１００は、マスク１０２を横切り、投写システム１０８を通過する。投写システム１０８は、照射ビーム１００を基板１０５の目標部位Ｃ１０９に集束させる。第二位置決め素子１０６と位置センサ１１５（例えば、干渉素子、線形エンコーダ、又は容量センサ）の支援により、基板テーブル１０７は正確に移動し得て、例えば異なる目標部位Ｃ１０９を照射ビーム１００の経路に位置決めし得る。同様に、第一位置決め素子１０３と（図１では陽には図示されていない）他の位置センサを用いて、例えばマスクライブラリからの又は走査中の機械的検索後、マスク１０２を照射ビーム１００の経路に対して正確に位置決めし得る。一般に、マスクテーブル１０４の移動は、第一位置決め素子１０３の一部を構成する長ストロークモジュール（粗位置決め）と短ストロークモジュール（微細位置決め）、の支援により実現され得る。同様に、基板テーブル１０７即ち「基板サポート」の移動は、第二位置決め素子１０６の一部を構成する長ストロークモジュールと短ストロークモジュール、の支援により実現され得る。（スキャナと対向的な意味合いの）ステッパの場合、マスクテーブル１０４は短ストロークアクチュエータのみと接続されるか、又は固定される。マスク１０２と基板１０５は、マスクアラインメントマーク１１６と１１７と基板アラインメントマーク１１８と１１９を用いて整列される。図示された基板アラインメントマークは特定の目標部位を占めているが、基板アラインメントマークは目標部位間の空間に配置されても良い（これらは、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、一個以上のチップがマスク１０２上に付与された状況では、マスクアラインメントマークはチップ間に配置され得る。

図示されたリソグラフィ装置は、以下のモードの内少なくとも一個のモードにおいて使用され得る。

１．ステップモードにおいて、マスクテーブル１０４即ち「マスクサポート」と基板テーブル１０７即ち「基板サポート」は、本質的に定常状態に維持される。一方、照射ビームに付与された全パターンは、目標部位Ｃ１０９に一度に投写される（即ち、単一スタティック露光）。次に基板テーブル１０７即ち「基板サポート」は、異なる目標部位Ｃ１０９が露光され得るようにＸ且つ／又はＹ方向に移動される。ステップモードにおいて、露光フィールドの最大寸法は、単一スタティック露光における目標部位Ｃ１０９の寸法を限定する。

２．スキャンモードにおいて、マスクテーブル１０４即ち「マスクサポート」と基板テーブル１０７即ち「基板サポート」は、同期走査される。一方、照射ビームに付与されたあるパターンは、目標部位Ｃ１０９に投写される（即ち、単一ダイナミック露光）。マスクテーブル１０４即ち「マスクサポート」に対する基板テーブル１０７即ち「基板サポート」の速度と方向は、投写システム１０８の（縮小）率と画像反転特性により決定される。スキャンモードにおいて、露光フィールドの最大寸法は、単一ダイナミック露光における目標部位の（非走査方向における）幅を限定する。一方、走査動作の長さは、目標部位の（走査方向における）高さを決定する。

３．別のモードにおいて、マスクテーブル１０４即ち「マスクサポート」は、本質的に定常状態に維持されて、あるプログラム可能パターン化素子を支持する。基板テーブル１０７即ち「基板サポート」は、移動され又は走査される。一方、照射ビームに付与されたあるパターンは、目標部位Ｃ１０９に投写される。このモードにおいては一般に照射パルス源が採用され、基板テーブル１０７即ち「基板サポート」の各移動後又は走査中の引き続く照射パルス間において、プログラム可能パターン化素子は必要に応じて更新される。この操作モードは、上記したような型のプログラム可能ミラーアレイ等のプログラム可能パターン化素子を利用するマスク無しのリソグラフィに容易に適用可能である。

上記モードの使用の組み合わせ且つ／又は変更、又は完全に異なるモードの使用、も採用され得る。

図２Ａは、照射を受ける基板１０５とか他の物体の表面の一部の上面図を模式的に図示し、パルスウィンドウ２０１，パルスウィンドウ２０３，及びパルスウィンドウ２０５により示される連続パルスの形状を図示する。走査方向は、矢印２０７で示されている。走査は、基板１０５とか他の物体を照射パルス源に対して移動させることにより遂行される。この移動は、図１で示された投写システム１０８等の光学システムにおける適当な操作とか、又は照射パルス源を基板１０５に対して移動させることにより実装される。走査は矢印２０７で示される方向に遂行されるので、第一パルスはウィンドウ２０１を照射し、第二パルスはウィンドウ２０３を照射し、第三パルスはウィンドウ２０５を照射する。図２Ａに図示されているように、ウィンドウ２０１，２０３，及び２０５は、ある程度量の照射重畳を呈する。実際の実施形態においては、多かれ少なかれこうした照射重畳が存在し得る。例えば、リソグラフィ装置の実施例においては、数十（例えば、２０、４０、６０、又は８０）個のパルスが相互に重畳することが想像し得る。図２Ａの簡略図表現においては、三個のパルスの重畳が図示されている。

図２Ａにおいてはパルスウィンドウ２０１，２０３，及び２０５は長方形を有すると図示したが、円形、楕円形、三角形、正方形等の如何なる形状も可能である。図２Ｂは、基板上のある位置における一連の連続的パルスの強度分布を図示する。図２Ｂにおいては、グラフの横軸が時間を示し、一連の連続的パルスの強度分布が図示されている。図２Ｂの縦軸が、基板上のある一点で測定された一連の連続的パルスの強度分布を示している。図２Ｂに図示されている例は、図２Ａに図示されている例に比較して相当多大な重畳を含んでいることを注意しておく。換言すれば、走査中に基板上の一点がより多数のパルスにより照射されているのである。図２Ｂに図示されているように、一連のパルスは、中央領域で相対的に一定量のエネルギー分布を呈する（この領域での一連のパルスの数をＮで表す）。一方、端部付近では、エネルギー分布に勾配が観測される（この領域での一連のパルスの数をｎで表す）。数Ｎはある一点における中央領域でのパルスの強度の５０％以上の強度をその一点で有するパルスの数、と理解され得ることを注意しておく。従って、端部では、パルスの強度は中央領域での値からゼロに至るまで徐々に変化する。これと代替的に、Ｎを以下のように定義し得る。即ち、一定量のエネルギーを有する部分（即ち、中央領域）が値１に正規化されるように図２Ｂのパルス強度分布が正規化された場合の、パルス強度分布における全強度の合計、とＮを定義し得る。パルスウィンドウ２０１，２０３，及び２０５は通常、スリットにより形成され得る。スリットは、例えばマスク１０２等のパターン化素子内に位置、形成される。例えば回折等の物理的効果により、勾配が生ずる。

さて図１を参照すると、照射パルス源は一例として照射源１１０内に構成され得る。次に、照射システムの更なる詳細に関して、図３と図４Ａ乃至図４Ｅを参照しつつ説明する。

図３は、この例による照射パルス源、即ちパルスレーザ３０１、を図示する。しかしながら照射パルス源は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、ダイオードレーザ、ラマン変換等の反転システムを含むレーザ、ガス放電ランプ、フィラメントランプ等の他の任意の型の照射源を含み得る。レーザは、例えば固体レーザ等の任意の型のレーザを含み得る。従って、「照射パルス源」という用語は、パルスの形態で光エネルギーを提供して間欠的に光エネルギーを提供し得る任意の型の照射源、と理解され得る。パルスレーザ３０１等の照射パルス源は、制御装置により制御される。この例では制御装置は、照射パルス源３０１のパルス３０３の照射量を測定する照射量センサ３０５、を備え得る。照射量センサ３０５は、例えば（限定はされないが）フォトダイオード、フォト抵抗素子、フォト伝導素子等の他の任意の型の光センサを含み得る。一般に、照射量センサは、光エネルギーを例えば電気信号、光信号等の信号に変換する任意の測定素子、を備え得る。ここで指摘された信号は測定されたパルス照射量を表す照射量信号であり、照射量センサ出力３０７において照射量センサ３０５により提供される。照射量センサ出力３０７は従って、電気出力、光出力を含み得る。

制御装置は更に、積分器ユニット３０９と積分器ユニット３０９の積分器入力３１１を備え得る。ここで、積分器入力３１１は照射量センサ出力３０７に接続されている。積分器ユニット３０９は（以下により詳細に説明するが）、照射量センサ出力３０７において照射量センサ３０５により提供された照射量信号を積分し得る。積分器ユニット３０９の積分器出力３１３は、（この例ではレーザ３０１である）照射パルス源の駆動入力３１５に提供される。この例では更に、設定点３１７を備え得る。設定点３１７は、（積分器出力３１３が照射パルス源の駆動入力３１５に提供される以前に）積分器出力３１３において提供された積分器出力信号と結合されている。この例では、積分器出力信号は設定点信号から差し引かれる。設定点３１７と積分器出力３１３における積分器出力信号の差は、照射パルス源の駆動入力３１５に提供される。積分器出力信号が設定点信号から差し引かれるというこの例における効果は、照射パルス源（この例ではレーザ３０１）と制御装置（この例では照射量センサ３０５と積分器ユニット３０９）により形成される制御ループにおいて負フィードバックが得られる、という望ましい結果である。負フィードバックを得る減算の代替構成となる他の可能性として、例えば、積分器ユニットが負ゲインを持つことが挙げられる。しかしながらその負符号は、模式上且つ説明上の目的の為、設定点と積分器出力の組み合わせ内に組み込んである。

図３の設定点３１７に対する代替構成として、照射パルス源が、設定点が接続される分離設定点入力と、積分器出力信号が接続される駆動入力として機能する分離変調入力を備え得る、ことが理解されよう。本発明の一実施例に従って、積分器ユニット３０９は照射量信号を少なくとも二回積分する、二重積分器を構成する。従って積分器出力３１３は、少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供する。発明者らが解明したことは、積分器ユニット３０９が照射量信号を少なくとも二回積分することにより、一重積分器から成る照射パルス源の従来制御システムと比較して出力レーザパルス３０３のより低下した標準偏差が実装され得る、という事実である（即ち、ちなみに、従来の積分器ユニットは一重積分器から構成されていた）。特に発明者らが解明したことは、（レーザ等の）照射パルス源が上記制御装置により制御される場合の、基板上の任意点における積分された照射量の標準偏差は、以下の式で表現され得る、という事実である。

上記数式中の記号の説明は、（数１）の部分で与えた。本発明のこの実施例による制御装置の利点の一つは、照射レーザパルス出力の標準偏差をより低下させ、（レーザ３０１自体のパルスの任意の標準偏差、スリットにおける任意のレーザパルス数、スリットの端部の勾配における任意のレーザパルス数において）照射を受ける基板１０５とか他の物体に対するより一定した照射を可能にする、ということである。更なる利点は、基板１０５とか他の物体の表面に対する照射の（同一量の）一様性が、照射パルス源のより低いパルス反復周波数且つ／又は基板１０５とか他の物体のより高い走査速度において実装され得る、ということである。従って、本発明の実施例は、照射の一様性を向上させ、走査速度を高め、それにより照射パルス源と制御装置から成るリソグラフィ装置とか他の装置による処理量を増大させる。且つ／又は、実施例は、コストの低下を可能にする。その根拠は、ある一定量の照射一様性においてより低いパルス反復周波数が適用可能であり、それにより低コストの照射パルス源（例えば、より低いパルス反復周波数の低コストレーザ）の使用を可能にするからである。

制御装置、特に積分器ユニットは、例えばアナログ積分器、乗算器、増幅器、加算器から構成されるアナログエレクトロニクスを用いて実装され得る。しかしながら、積分器ユニットはプログラム可能な集積回路、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等のデジタルエレクトロニクスを含み得る、ことが理解されよう。積分器ユニットはハードウェアで構成されるが、積分器ユニットは又マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または他のプログラム可能な装置により実行されるソフトウェア命令を用いて少なくとも部分的には実装され得る、ことが理解されよう。本発明の一実施例において、アナログ且つ／又はデジタルハードウェア及びソフトウェアの組み合わせは、等しく充分に可能である。更に、上述したように、照射量センサ３０５は任意の型の光センサを含み得る。更に、照射量センサ３０５は又、適当な読み取りエレクトロニクス、又は例えば読み取り増幅器、バッファ、サンプル支持素子、パルスのパルスエネルギーを表す値を格納するパルスメモリ等の他の読み取り装置、を含み得る。又、図３で説明されたような設定点が積分器出力３１３に加算される加算又は減算機能は、アナログ且つ／又はデジタルハードウェアを用いて実装され得る、又ソフトウェアを用いて少なくとも部分的には実装され得る。

図４Ａ乃至図４Ｄは各々、図３で示され説明された積分器ユニット３０９の実施例の模式図である。図３で説明された積分器入力３１１と積分器出力３１３も、図４Ａ乃至図４Ｄで図示されている。従って、図４Ａ乃至図４Ｄは各々、図３で図示された積分器ユニット３０９の具体例を提供するものである。図４Ａ乃至図４Ｄにおいて図示され説明される例示例の素子に加えて、これらの実施例は更に、例えば増幅器、加算器、乗算器、積分器、除算器等の素子や構造を有し得る。

図４Ａによる積分器ユニット３０９の実施例は、第一積分器ステージ４０１と第二積分器ステージ４０３を備える。第一増幅器４０５が第一積分器ステージ４０１に直列に接続され、第二増幅器４０７が第二積分器ステージ４０３に直列に接続される。更に、バイパス増幅器４０９が備えられ、第二積分器ステージ４０３と第二増幅器４０７を迂回する。バイパス増幅器４０９の出力信号は、加算器４１１により第二積分器ステージ４０３と第二増幅器４０７の直列接続の出力に接続される。第一及び第二積分器ステージ４０１及び４０３は各々一重積分器から構成されており、各々一回の積分を与える。この例での積分器出力信号３１３は、積分器出力３１３に提供された二回積分された照射量信号の組み合わせから構成される。二回積分された照射量信号は、第一及び第二積分器ステージ４０１及び４０３と第一及び第二増幅器４０５及び４０７の直列接続により提供される。更に、積分器出力３１３で提供される積分器出力信号は、バイパス増幅器４０９、第一積分器ステージ４０１、及び第一増幅器４０５から成る経路を介して提供される一回積分された照射量信号から構成される。増幅器４０５、４０７、及び４０９は、任意の増幅係数を有し得る。一実施例では増幅はゼロに設定し得て、その場合には各増幅器は省実質し得る。増幅器４０５、４０７、及び４０９の各々に対してゲインを選択することにより、一回積分された照射量信号と二回積分された照射量信号の混合信号を、積分器出力で提供し得る。例えば４０９をゼロに設定した場合には、積分器出力信号は二回積分された照射量信号のみを含むことになる。この例では４０５と４０７は任意の非ゼロ値に設定し得て、これらの増幅器のゲインは、図３で説明された制御装置と照射パルス源により形成される制御ループのループゲインに影響を与える。４０７をゼロに設定した場合には、積分器出力信号は４０９と４０５から成る経路のみを介して提供され、この時一回積分された照射量信号を含むことになる。

図４Ａで説明された実施例と図４Ｂ乃至図４Ｄで説明される実施例は、以下の利点を提供する。即ち、各増幅器に対して適当なゲイン係数を選択することにより、積分器出力で提供される積分器出力信号は、一回積分された照射量信号、二回積分された照射量信号、且つ／又はその任意の組み合わせを含み得る。これは、（照射システムと制御装置が組み込まれた、又は（レーザ等の）照射パルス源の特性が関与する）その応用の際の必要要件に対処する制御装置の次元での柔軟性、を提供するものである。柔軟性を更に高める為に、増幅器４０５、４０７、及び４０９は、又は少なくともその内の一つは、プログラム可能な増幅係数を含み得る。プログラム可能な増幅係数により、増幅用の所望の値を例えばコンピュータとかマイクロプロセッサにより各増幅器にプログラムし得る。この達成の為に、増幅器は、ソフトウェアを用いて完全に又は少なくとも部分的に実装され得る。この事実は、増幅係数を数値的に変更可能にするものである。又、一実施例において、増幅器は、複数個の増幅係数を含み得る。その際、例えば抵抗器のラダーネットワークから成る抵抗ネットワークを用い、制御素子、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサにより制御されるスイッチにより適当な一個又は複数個の抵抗器を選択する。又、プログラム可能な増幅器は、（例えば、電界効果トランジスタ又はポテンシオメータから成る）可変抵抗器を含み得る。可変抵抗器は、例えば制御素子、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサにより駆動される。増幅係数の利点を呈する選択が得られるのは、バイパス増幅器４０９が実質１のゲインを有し、第二増幅器４０７が実質１のゲインを有し、且つ第一増幅器４０５が実質０．５のゲインを有する場合である。この事実は、スリットに多数のレーザパルスが存在し、基板とか他の物体上に投写される連続するウィンドウ間に高程度量の照射重畳が存在する場合に、充分な性能を保障する。特に、勾配におけるレーザパルス数ｎが２より大（即ち、ｎ＞２）の場合、従来の制御装置と比較して利点を呈する性能が得られる（これは一般に、スリットにおけるレーザパルス数Ｎが３０より大の場合に、実現される）。レーザパルス数が大になるにつれ、特にこれらの値の二倍以上の場合に、制御装置の性能は従来の制御装置と比較して顕著な改善を呈する。バイパス増幅器４０９の増幅係数を１、第一増幅器４０５の増幅係数を１、及び第二増幅器４０７の増幅係数を０に設定することにより、従来の一重積分器はエミュレートされ得る。従って、図４Ａで説明された実施例は、ゲイン係数の適当な設定により、一重積分器を有する制御装置に復帰させることも可能である。一般に、増幅器４０５、４０７、及び４０９の増幅係数の有益な範囲は、０から２の間である。

図４Ｂは、積分器ユニット３０９の代替実施例を示す。積分器入力３１１で提供される照射量信号は第一積分器ステージ４０１により第一積分される。第一積分器ステージ４０１の出力は、この例では第二増幅器４０７に直列に接続された第二積分器ステージ４０３に提供される。図４Ｂの実施例を示されているように、第一増幅器４０５が第一積分器ステージ４０１に直列に接続され得る。第二積分器ステージ４０３と第二増幅器４０７はバイパス増幅器４０９により迂回されて、第一積分器ステージ４０１の出力はバイパス増幅器４０９の入力にも提供される。第二積分器ステージ４０３と第二増幅器４０７の直列接続の出力は、加算器４１１によりバイパス増幅器４０９の出力に加算されて、積分器出力信号３１３を提供する。図４Ｂに示された例示実施例において、積分器出力３１３での積分器出力信号は、第一積分器ステージ４０１と増幅器４０５及び４０９を介して提供される一回積分された照射量信号、且つ／又は、第一及び第二積分器ステージ４０１及び４０３と第一及び第二増幅器４０５及び４０７により提供される二回積分された照射量信号、を含み得る。第一及び第二増幅器４０５及び４０７とバイパス増幅器４０９の増幅係数に対して適当な値を選択することにより、一回積分された照射量信号と二回積分された照射量信号の任意の組み合わせを積分器出力で提供し得る。更に、図４Ａの実施例に関して説明された利点は、勿論、図４Ｂの実施例にも適用可能である。発明者らが解明したことは、バイパス増幅器４０９と第二増幅器４０７の増幅係数を実質１に選んだ場合に利点を呈する操作が得られる（一方、第一増幅器４０５の増幅係数は実質０．５と選び得る）、という事実である。

図４Ｃは、三個の積分器ステージ４０１、４０３、及び４１３を備える積分器ユニット３０９の実施例を示す。この例では、積分器ステージ４０１、４０３、及び４１３は直列に接続されている。積分器出力３１３での積分器出力信号は従って、積分器入力３１１に提供された三重積分器照射量信号から構成される。図４Ｃの実施例は、（例えば積分器ステージ４０１、４０３、及び４１３の直列接続と直列に接続されている）一個以上の増幅器と、積分器ステージ４０１、４０３、及び４１３の内一個以上を迂回する一個以上のバイパス増幅器、を更に含む。このような制御装置においては、例えば図２Ｂに図示されている強度分布が、低次（例えば、０次と１次）分布からのみ成る台形分布に加えて、高次分布（例えば２次分布を含む、例えば放物線形状部分）を含む。このような制御装置は、特定の設定点信号３１７、又はセンサにより検出され得るパルス源３０１の外乱等の特定の外乱信号と、利点を呈する形で結合し得る。そのような特定の設定点信号３１７の例は、
（一個の積分器を含む）ステップサイズ即ちスタテイック信号、
（二個の積分器を含む）勾配形状信号、及び
（三個の積分器を含む）放物線形状信号、である。

図４Ｄは、積分器ユニット３０９の更なる代替実施例を示す。図４Ｄの実施例は、二個の分岐の並列接続である。第一分岐は、第一積分器ステージ４０１と第一増幅器４０５を含む。第二分岐は、第二積分器ステージ４０３、第三積分器ステージ４１３、及び第二増幅器４０７を含む。第一及び第二分岐の双方は、積分器入力で照射量信号を提供される。第一及び第二分岐の双方の出力は、加算器４１１により加算される。第一分岐は、第一積分器ステージ４０１と第一増幅器４０５により、一回積分された照射量信号を積分器出力３１３に提供する。第二分岐は、第二積分器ステージ４０３、第三積分器ステージ４１３、及び第二増幅器４０７を介して、二回積分された照射量信号を積分器出力３１３に提供する。図４Ａと図４Ｂで説明したように、第一及び第二増幅器４０５及び４０７に対して適当な増幅係数を選択することにより、一回積分された照射量信号と二回積分された照射量信号の所望の組み合わせを積分器出力３１３で提供し得る。図４Ｂと図４Ｄの実施例の若干異なるアーキテクチャの為に、増幅係数は図４Ａで説明した増幅係数と若干異なる。

図４Ｅは、一個の積分器ステージの実施例の模式図である。この例では第一積分器ステージ４０１を具体例として挙げるが、内容は図４Ａ乃至図４Ｄで共通である。図４Ｅの実施例は、ｚ^−１と表示される遅延４１５を含む。遅延ｚ^−１４１５は、照射パルス源の一連の連続的パルス間の時間間隔に実質等しい。遅延ｚ^−１４１５の出力は、積分器ステージの出力に提供され、その入力にフィードバックされる。入力で、積分器ステージへの入力信号は単位遅延ｚ^−１４１５の出力信号に加算器４１１により加算され、単位遅延への入力として提供される。特にデジタル又は数値的実装においては、図４Ｅの積分器ステージは例えばソフトウェア又は専用ハードウェアにより実装されて、（例えば大型コンデンサ、高精度で低漏洩のエレクロニクス等を必要とする）そのアナログ的実装を余分なものとする。一つの好適実装として、積分器ステージは図４Ｆに示されているような所謂後方オイラー近似で実装され得る。好適には、例えば米国特許出願第２００４／００２１８４０号で開示されているように、パルス間のサンプル時間間隔を使用せずに積分器ステージを近似する。

図４Ａ乃至図４Ｄでの例示実施例に示された積分器ユニット３０９の素子に加えて、制御装置は、照射量センサが（実質）校正された測定する場合に備えて、照射パルス源の増幅係数の実質逆数又はその逆数以下の増幅係数を有する増幅器、を更に備える。この増幅器の設置により、図３で示された照射パルス源３０１、照射量センサ、及び積分器ユニット３０９で構成された制御ループにおける最適ループ増幅係数、が得られる。増幅器は、図４Ａ乃至図４Ｄの実施例に、例えば積分器入力３１１と積分器出力３１３で直列に接続されている。制御ループにおいて高安定性を実現する為には、増幅器の増幅係数は、照射パルス源の増幅係数の逆数以下であることが好適である。

本発明の更なる実施例として、図４Ａ乃至図４Ｄで示され説明された積分器ユニット３０９の任意の実施例において、少なくとも一個の積分器ステージが漏洩用積分器ステージを含むことが可能である。この漏洩用積分器ステージは、積分器ユニットへの入力が高値を呈するとか平均時間以上に持続して積分器ステージの出力が高値を呈する場合の、所謂ワインドアップ即ち飽和、を防止せんとするものである。本件で説明した制御装置は、リソグラフィ装置の照射システムで使用され得るものであるが、一方その無数の実施例を有し得るものである。一実施例として、制御装置は、照射パルス源を有する任意の照射システムで使用され得る。

本発明の一実施例によると、以下の方法が提供される。即ち、その方法は、照射パルス源３０１のパルス３０３の照射量を測定する段階と、測定されたパルス照射量を少なくとも二回積分して、少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分出力信号を提供する段階と、積分出力信号により照射パルス源３０１の駆動入力３１５を駆動する段階、から成る。

図５は、本発明の一実施例による照射パルス源と制御装置を示す第二の制御図、を模式的に示す。この実施例において、設定点３１７は、図３と比較して異なる位置に配置される。更に、フィードフォワードパス５０１が制御図に含まれ、改善された制御性能を可能にする。図５において、素子５０３は段落（００４８）で説明した増幅器を示す。

特定の参照がＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の利用に関して為され得るが、本明細書で説明したリソグラフィ装置は他の応用と適用を有し得る。例えば、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導検出パターン、平板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、がそれらである。こうした代替的応用と適用という文脈においてならば、本件において「水」又は「チップ」という用語を如何様に用いても、それらはより一般的な用語である「基板」又は「目標部位」と各々同義語であると考えて差し支えないことは、技術に習熟した人であれば理解するであろう。本件で言及されている基板は、例えばトラック（レジスト層を基板に塗布して露光されたレジストを現像する機器）、計測学機器、且つ／又は検査機器において、露光の前又は後で処理され得る。適用可能な時はいつでも、本件での開示はそうした他の基板処理機器に適用し得る。更に、基板は、例えば多層ＩＣの製造の為に、一回以上処理され得る。その結果、本件で使用されている「基板」という用語は、多層処理層を既に含む基板も指し得る。

光学リソグラフィの文脈において特定の参照が本発明の実施例の利用に関して為され得たが、本発明は他の応用と適用を有し得ることが理解されるであろう。例えばインプリントリソグラフィがそれであって、文脈の許す範囲で光学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においては、パターン化素子の形態が、基板上に形成されるパターンを定義する。パターン化素子の形態は、基板上に塗布されたレジスト層に押印される。更に、電磁照射、熱、圧力、又はそれらの組み合わせを作用させることにより、レジストが硬化される。更に、パターン化素子はレジストから離反されて、レジストが硬化した後にレジスト中にパターンを残す。

本件で使用されている「照射」と「ビーム」という用語は、（例えば、約３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）紫外（ＵＶ）照射と（例えば、５乃至２０ｎｍの波長を有する）極紫外（ＥＵＶ）照射を含めた全ての型の電磁照射と、イオンビーム又は電子ビーム等の粒子ビーム、を包含するものである。

「レンズ」という用語は、文脈の許す範囲で、屈折、反射、磁気、電磁気、静電の光学素子を含む様々な型の光学素子の任意のいずれか又はその任意の組合わせ、を指すものである。

上記で本発明の特定の実施例が説明されてきたが、本発明は説明された以外の仕方でも実施され得ることが理解されるであろう。例えば、本発明は、上記で開示した方法を記述した一個以上のマシン読み取り可能な命令を含むコンピュータプログラムの形態、又はそのようなコンピュータプログラムを格納したデータ格納媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態を取り得る。

上記した説明は、限定ではなく例示を意図したものである。従って、技術に習熟した人にとり、添付請求範囲から乖離することなく本発明に変更を為し得ることは明白であろう。

図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を模式的に示す。 図２Ａは、本発明の一実施例によるパルスウィンドウの形状を模式的に示す。 図２Ｂは、照射パルス源により提供される一個以上のパルスの強度分布を模式的に示す。 図３は、本発明の一実施例による照射パルス源と制御装置を示す制御図、を模式的に示す。 図４Ａは、図３に示された制御装置（の一部）の詳細を模式的に示す。 図４Ｂは、図３に示された制御装置（の一部）の詳細を模式的に示す。 図４Ｃは、図３に示された制御装置（の一部）の詳細を模式的に示す。 図４Ｄは、図３に示された制御装置（の一部）の詳細を模式的に示す。 図４Ｅは、図３に示された制御装置（の一部）の詳細を模式的に示す。 図４Ｆは、図３に示された制御装置（の一部）の詳細を模式的に示す。 図５は、本発明の一実施例による照射パルス源と制御装置を示す第二の制御図、を模式的に示す。

符号の説明

１００ 照射ビーム
１０１ 照射システム（照射機）
１０２ パターン化素子（マスク）
１０３ 第一位置決め素子
１０４ マスクサポート構造（マスクテーブル）
１０５ 基板（ウエハ）
１０６ 第二位置決め素子
１０７ 基板テーブル（ウエハテーブル）
１０８ 投写システム
１０９ 目標部位
１１０ 照射源
１１１ ビーム搬送システム
１１２ 調整器
１１３ 積分器
１１４ 集光器
１１５ 位置センサ
１１６、１１７ マスクアラインメントマーク
１１８、１１９ 基板アラインメントマーク
２０１ パルスウィンドウ
２０３ パルスウィンドウ
２０５ パルスウィンドウ
２０７ 矢印
３０１ 照射パルス源（パルスレーザ）
３０３ パルス
３０５ 照射量センサ
３０７ 照射量センサ出力
３０９ 積分器ユニット
３１１ 積分器入力
３１３ 積分器出力
３１５ 駆動入力
３１７ 設定点
４０１ 第一積分器ステージ
４０３ 第二積分器ステージ
４０５ 第一増幅器
４０７ 第二増幅器
４０９ バイパス増幅器
４１１ 加算器
４１３ 第三積分器ステージ
４１５ 遅延
５０１ フィードフォワードパス
５０３ 増幅器

Claims (15)

1. 照射ビームを調整する照射システムを備えたリソグラフィ装置であって、前記照射システムは、照射パルス源と前記照射パルス源の出力を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、
   （ａ） 前記照射パルス源のパルス照射量を測定し、前記測定されたパルス照射量を表す照射量信号を提供する照射量センサと、
   （ｂ） 前記照射量信号を少なくとも二回積分する積分器ユニットとを備え、
   前記積分器ユニットの出力は前記少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供し、前記積分器ユニットの前記出力は前記積分器出力信号により前記照射パルス源の駆動入力を駆動する、前記リソグラフィ装置。
2. 前記積分器ユニットは、
   前記照射量信号を積分する第一積分器ステージと、
   前記二回積分された照射量信号を提供する第二積分器ステージと、
   前記二回積分された照射量信号を増幅する増幅器と、
   を備える、請求の範囲第１項記載のリソグラフィ装置。
3. 前記増幅器はプログラム可能な増幅係数を備える、請求の範囲第２項記載のリソグラフィ装置。
4. 前記積分器ユニットは、前記二個の積分器ステージと前記増幅器の内の二個の増幅器との直列接続を備え、
   前記積分器ユニットは、前記二個の積分器ステージの内の第一積分器ステージと前記二個の増幅器の内の第一増幅器を迂回するバイパス増幅器を更に備える、請求の範囲第２項記載のリソグラフィ装置。
5. 前記バイパス増幅器は実質１の増幅係数を有し、前記増幅器の内の前記直列接続された二個の増幅器の内の前記迂回された増幅器は実質１の増幅係数を有し、前記直列接続された二個の増幅器の内の前記他方の増幅器は実質０．５の増幅係数を有する、請求の範囲第４項記載のリソグラフィ装置。
6. 前記積分器ユニットは、前記二個の積分器ステージと、前記増幅器の内の第一増幅器と、前記増幅器の内の第二増幅器との直列接続を備え、
   前記第一増幅器は、前記第一積分器ステージの出力からの一回積分された照射量信号を増幅し、
   前記第二増幅器は、前記第二積分器ステージの出力からの前記二回積分された照射量信号を増幅する、請求の範囲第２項記載のリソグラフィ装置。
7. 前記制御装置は、前記照射パルス源の増幅係数の実質逆数である増幅係数を有する増幅器を更に備える、請求の範囲第１項記載のリソグラフィ装置。
8. 前記制御装置は、前記照射パルス源の増幅係数の逆数より実質的に小さい増幅係数を有する増幅器を更に備える、請求の範囲第１項記載のリソグラフィ装置。
9. 前記積分器ユニットは少なくとも一個の漏洩用積分器ステージを備える、請求の範囲第１項記載のリソグラフィ装置。
10. 前記積分器ユニットは第三積分器ステージを更に備え、
    前記第三積分器ステージは前記二回積分された照射量信号を更に積分して三回積分された照射量信号を生成し、
    前記積分器出力における前記積分器出力信号は前記三回積分された照射量信号を備える、請求の範囲第１項記載のリソグラフィ装置。
11. 前記積分器ユニットはノッチフィルターを更に備える、請求の範囲の任意の先行項記載のリソグラフィ装置。
12. 照射ビームを調整する照射システムであって、
    照射パルス源と、
    前記照射パルス源の出力を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    前記照射パルス源のパルス照射量を測定し、前記測定されたパルス照射量を表す照射量信号を提供する照射量センサと、
    前記照射量信号を少なくとも二回積分する積分器ユニットとを備え、
    前記積分器ユニットの出力は前記少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供し、前記積分器ユニットの前記出力は前記積分器出力信号により前記照射パルス源の駆動入力を駆動する、前記照射システム。
13. 照射パルス源の出力を制御する制御装置であって、
    前記照射パルス源のパルス照射量を測定し、前記測定されたパルス照射量を表す照射量信号を提供する照射量センサと、
    前記照射量信号を少なくとも二回積分する積分器ユニットとを備え、
    前記積分器ユニットの出力は前記少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供し、前記積分器ユニットの前記出力は前記積分器出力信号により前記照射パルス源の駆動入力を駆動する、前記制御装置。
14. 照射パルス源の出力を制御する方法であって、
    前記照射パルス源のパルス照射量を測定する段階と、
    前記測定されたパルス照射量を少なくとも二回積分して、少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供する段階と、
    前記積分器出力信号により前記照射パルス源を制御する段階と、
    を含む、前記方法。
15. 照射ビームを出力する照射パルス源と前記照射パルス源の前記出力を制御する制御装置を備えたリソグラフィ装置であって、
    前記制御装置は、
    （ａ） 前記照射パルス源のパルス照射量を測定し、前記測定されたパルス照射量を表す照射量信号を提供する照射量センサと、
    （ｂ） 前記照射量信号を少なくとも二回積分する積分器ユニットとを備え、
    前記積分器ユニットの出力は前記少なくとも二回積分された照射量信号から成る積分器出力信号を提供し、前記積分器ユニットの前記出力は前記積分器出力信号により前記照射パルス源の駆動入力を駆動し、
    前記リソグラフィ装置は、
    前記照射ビームを調整する照射システムと、
    前記照射ビームをパターン化してパターン化された照射ビームを生成するパターン化素子を支持するサポート部材と、
    前記パターン化された照射ビームを基板表面上に投写する投写システムとを更に備える、前記リソグラフィ装置。
    

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