JP2009295976A - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置における像特性を改善する。
【解決手段】リソグラフィ装置は、基板にパターンを露光する間に、位相調整器の光学素子を横断する光波の位相を調整する位相調整器を含む。実施形態において、光学素子は、リソグラフィ装置の投影系における熱制御可能な光学素子である。使用するとき、パターンは、オフアクシス放射ビームを含む照明モードで照明される。このビームは、光軸に対して逆向き且つ非対称に傾斜した０次および１次回折ビームに回折される。１次回折ビームが光学素子を横断する領域が特性される。パターンの像の像特性は、０次回折ビームの光位相に関して、望ましい１次回折ビームの光位相を計算することにより最適化される。位相調整器は、望ましい光位相を１次回折ビームに適用するよう制御される。
【選択図】図２

Description

本発明は、リソグラフィ装置およびデバイスを製造するための方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板に、通常は基板の目標部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。この場合、マスク、レチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いて、放射ビームの断面に、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンに対応するパターンを付与することができる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば、一つまたは複数のダイの部分からなる）に結像または転写され得る。パターンの転写は、一般的には基板上に設けられた放射線感受性材料（レジスト）の層への結像によりなされる。一般に、単一の基板は、連続してパターン形成される隣接する目標部分のネットワークを有する。既知のリソグラフィ装置には、いわゆるステッパといわゆるスキャナとがある。ステッパでは、各目標部分にパターンの全体を一度に露光することによって、各目標部分が照射される。スキャナでは、所与の方向（「走査」方向）に放射ビームを用いてパターンを走査する一方、この方向と平行にまたは逆平行に基板を同期させて走査することによって、各目標部分が照射される。パターンを基板にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

半導体製造業界においては、更に小さなフィーチャおよびフィーチャの高密度に対する要求が高まっている。限界寸法（ＣＤ）は急激に低下しており、上述したようなステッパやスキャナなどの最先端の露光ツールの理論的な解像限界に非常に近くなってきている。解像度の向上および印刷可能なＣＤを最小化することを目的とした従来技術は、露光放射線の波長を低下すること、リソグラフィ装置の投影系の開口数（ＮＡ）を大きくすること、および／または、基板には印刷されないが、コントラストを向上し微細フィーチャをシャープにすることができる回折効果を生じさせるように、パターニングデバイスにおいて露光ツールの解像限界よりも小さいフィーチャパターンを含むこと、を含んでいる。

しかしながら、このような従来の解像度を高める技術の適用は、例えば解像限界での所望パターンの結像を実行可能な焦点深度の低下をもたらす可能性がある。焦点深度の低下は、例えば露光の間に残りの基板の非平坦度を補償できないとき、許容範囲を超えた印刷パターン誤差をもたらす可能性がある。

本発明の実施形態を用いることにより、使用可能な焦点深度の制限範囲に関する問題を多少とも、少なくとも部分的に解決することが望ましい。

本発明のある態様によれば、照明極から出射し且つ光軸に対して傾斜したオフアクシス放射ビームを含む照明モードを備える放射ビームを調整するよう構成された照明系と、パターニングデバイスを支持するよう構成された支持体であって、パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成可能であり、さらにオフアクシス放射ビームを光軸に対して逆向き且つ非対称に傾斜した０次回折ビームおよび１次回折ビームに回折可能である、支持体と、瞳面を有し、パターン形成放射ビームを基板の目標部分に投影するよう構成された投影系と、位相調整器であって、瞳面に配置された該位相調整器の光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するよう構成および配置された位相調整器と、パターンおよび照明モードを表すデータを取り込み、１次回折ビームが瞳面を横断する領域を特定し、０次回折ビームの光位相に関して１次回折ビームの望ましい光位相を計算することにより、パターンの像の像特性を最適化し、光学素子の部分に領域をマップし、望ましい光位相に従って光学素子の部分の屈折率を変化させるために、部分に熱を印加または部分から熱を除去するよう構成および配置された制御部とを備えるリソグラフィ装置が提供される。

本発明の態様によれば、第１および第２ビームを含む四極照明モードを有する放射ビームを調整するよう構成された照明系であって、第１および第２ビームがそれぞれ第１極および隣接した第２極から出射しており、両者は光軸に対して傾斜している照明系と、パターニングデバイスを支持するよう構成された支持体であって、パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成可能であり、さらに第１ビームを、光軸に対して逆向き且つ対称に傾斜した第１の０次ビームおよび第１の１次ビームに回折可能であり、且つ第２ビームを、光軸に対して逆向き且つ非対称に傾斜した第２の０次ビームおよび第２の１次ビームに回折可能である、支持体と、瞳面を有し、パターン形成放射ビームを基板の目標部分に投影するよう構成された投影系と、位相調整器であって、瞳面に配置された該位相調整器の光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するよう構成および配置された位相調整器と、パターンおよび四極照明モードを表すデータを取り込み、第２の１次ビームが瞳面を横断する領域を特定し、望ましい第２の１次ビームの光位相を計算することにより、パターンの像の焦点深度を最適化し、光学素子の部分に領域をマップし、望ましい光位相に従って光学素子の部分の屈折率を変化させるために、部分に熱を印加または部分から熱を除去するよう構成および配置された制御部とを備えるリソグラフィ装置が提供される。

本発明の態様によれば、パターニングデバイスからパターンを基板に転写するステップを含むデバイス製造方法が提供される。この方法は、照明極から出射し且つ光軸に対して傾斜したオフアクシス放射ビームを含む照明モードを有する放射ビームでパターニングデバイスを照明するステップであって、パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成し、さらにオフアクシス放射ビームを光軸に対して逆向き且つ非対称に傾斜した０次回折ビームおよび１次回折ビームに回折する、ステップと、パターン形成放射ビームを瞳面を介して基板の目標部分に投影するステップと、瞳面に配置された光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するステップとを備える。位相調整ステップは、パターンおよび照明モードを表すデータを取り込むステップと、１次回折ビームが瞳面を横断する領域を特定するステップと、０次回折ビームの光位相に関して、１次回折ビームの望ましい光位相を計算することにより、パターンの像の像特性を最適化するステップと、光学素子の部分に領域をマップするステップと、望ましい光位相に従って光学素子の部分の屈折率を変化させるために、部分に熱を印加または部分から熱を除去するステップとを備える。

本発明の態様によれば、パターニングデバイスからパターンを基板に転写するステップを含むデバイス製造方法が提供される。この方法は、第１および第２ビームを含む四極照明モードを有する放射ビームでパターニングデバイスを照明するステップであって、第１および第２ビームがそれぞれ第１極および隣接した第２極から出射しており、両者は光軸に対して傾斜しており、パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成し、さらに第１ビームを光軸に対して逆向き且つ対称に傾斜した第１の０次回折ビームおよび第１の１次回折ビームに回折し、且つ第２ビームを光軸に対して逆向き且つ非対称に傾斜した第２の０次ビームおよび第２の１次ビームに回折する、ステップと、パターン形成放射ビームを瞳面を介して基板の目標部分に投影するステップと、瞳面に配置された光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するステップとを備える。位相調整ステップは、パターンおよび四極照明モードを表すデータを取り込むステップと、第２の１次ビームが瞳面を横断する領域を特定するステップと、望ましい第２の１次ビームの光位相を計算することにより、パターンの焦点深度を最適化するステップと、光学素子の部分に領域をマップするステップと、望ましい光位相に従って光学素子の部分の屈折率を変化させるために、部分に熱を印加または部分から熱を除去するステップとを備える。

本発明の実施の形態は、例示のみを目的として、添付の図面を参照して説明される。図面では、対応する参照番号は、対応する部分を示す。

本発明の実施形態に係るリソグラフィ装置を示す図である。 リソグラフィ装置の投影系を横断する電磁波の位相を変化させるよう構成された位相調整器を示す図である。 位相調整器に含まれる光学素子を示す図である。 位相調整器に含まれる光学素子の温度制御可能な部分を示す図である。 四極照明モードを示す図である。 パターニングデバイスにより生成されるパターンを示す図である。 四極照明モードの１つの極から発生した回折ビームを示す図である。 図７の極に隣接する四極照明モードの極から発生した回折ビームを示す図である。 実施形態において位相の変化が適用された回折ビームにより横断される領域を示す図である。 実施形態に係る、位相変化が適用された状態で図６のパターンをプリントした場合の露光許容範囲対焦点深度の第１の様子を示す図である。 実施形態に係る、位相変化が適用された状態で図６のパターンをプリントした場合の露光許容範囲対焦点深度の第２の様子を示す図である。 位相変化が無い状態で図６のパターンをプリントした場合の露光許容範囲対焦点深度の第１の様子を示す図である。 位相変化が無い状態で図６のパターンをプリントした場合の露光許容範囲対焦点深度の第２の様子を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係るリソグラフィ装置１００を模式的に示す。この装置１００は、以下の要素を含む。
−放射ビームＢ（例えば、例えば２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの波長で動作するエキシマレーザにより生成されたＵＶ放射、または、例えば約１３．６ｎｍの波長で動作するレーザ発火プラズマ源により生成されたＥＵＶ放射）を調整する照明系（照明器）ＩＬ。
−パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持し、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成された第１位置決め装置ＰＭに接続される支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ。
−基板（例えば、レジストコートされたウェハ）Ｗを保持するための基板テーブル（例えば、ウェハテーブル）ＷＴ。基板テーブルWTは、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構成された第２位置決め装置ＰＷに接続される。
−基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つまたは複数のダイからなる）に、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを投影するよう構成された投影系（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＳ。

照明系は、放射を導き、成形し、または制御するために、屈折光学素子、反射光学素子、磁気光学素子、電磁気光学素子、静電光学素子などの様々なタイプの光学素子、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

支持構造ＭＴは、パターニングデバイスを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、例えばパターニングデバイスが真空環境に保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスを保持するために、機械的クランプ、バキュームクランプ、またはその他のクランプ技術を使用することができる。支持構造ＭＴは、フレーム状またはテーブル状であってもよく、例えば、必要に応じて固定されていても移動可能でもよい。支持構造ＭＴにより、例えば投影系に対してパターニングデバイスを確実に所望の位置に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義であるとみなしてよい。

本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを与え、基板の目標部分にパターンを形成するために使用可能であるデバイスを参照するものとして、広く解釈されるべきである。例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆる補助フィーチャを含む場合には、放射ビームに与えられるパターンが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ていなくてもよいことに注意されたい。通常、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、目標部分に形成されるデバイス内の特定の機能層と対応している。

パターニングデバイスは、透過型でも反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラム可能なミラーアレイ、プログラム可能なＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィ分野では周知であり、バイナリマスク、交互位相シフト（alternating phase-shift）マスク、ハーフトーン型位相シフト（attenuated phase-shift）マスク、および様々なハイブリッド型マスクタイプなどのマスクタイプがある。プログラム可能なミラーアレイの例では、小型ミラーがそれぞれ個別に傾斜して入射する放射ビームを異なる方向に反射させることが可能な、小型ミラーのマトリックス配列を使用する。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスにより反射された放射ビームにパターンを付与する。

本明細書で使用される「投影系」という用語は、例えば、使用中の露光照射に適した、あるいは液浸の使用または真空の使用といった他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気光学系、電磁気光学系、および静電光学系、またはそれらの任意の組み合わせを含む様々なタイプの投影系を包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影系」と同義であるとみなしてよい。

図示するように、装置１００は透過型（例えば、透過型マスクを使用）である。代替的に、装置は反射型（例えば、上述したタイプのプログラム可能なミラーアレイを使用、または反射型マスクを使用）であってもよい。

リソグラフィ装置１００は、二つの基板テーブルを有するタイプ（デュアルステージ）であっても、より多数の基板テーブル（および／または二つ以上のパターニングデバイステーブル）を有するタイプであってもよい。このような「マルチステージ」の装置では、追加のテーブルを並列して使用してもよいし、または、一以上のテーブルに対して準備ステップを実行する一方、一以上の他のテーブルを露光用として使用してもよい。

リソグラフィ装置１００は、投影系と基板の間の空間を満たすように、例えば水などの比較的屈折率の高い液体により基板の少なくとも一部が覆われるタイプの装置であってもよい。液浸露光用の液体は、例えばマスクと投影系との間などのリソグラフィ装置の他の空間に適用されるものであってもよい。液浸技術は投影系の開口数を増大させる技術として周知である。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されているということを意味するのではなく、露光の際に投影系と基板との間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。

図１に示されるように、照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は別個のものであってもよい。この場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、例えば適切な配向ミラー（directing mirror）および／またはビーム・エキスパンダを備えるビーム伝送系ＢＤを用いて、放射源ＳＯから照明器ＩＬに放射ビームが渡される。他の場合、例えば放射源が水銀灯である場合、放射源はリソグラフィ装置と一体的な部品であってもよい。放射源ＳＯと照明器ＩＬ、必要であればビーム伝送系ＢＤを合わせて、放射系と称してもよい。

照明器ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するよう構成された調節器ＡＤを備えてもよい。一般に、照明器の瞳面における強度分布の外径範囲および／または内径範囲（一般に、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を少なくとも調節することができる。加えて、照明器ＩＬは、インテグレータＩＮおよび集光器ＣＯ等の様々な他の構成要素を通常備えてもよい。照明器は、その断面において所望の均一性および強度分布を有するよう放射ビームを調整するために用いられてもよい。

放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持された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りパターン形成される。パターニングデバイスＭＡを横切ると、放射ビームＢは投影系ＰＳを通過し、そこでビームが基板Ｗの目標部分Ｃに合焦される。第２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、または容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴを正確に移動して、例えば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの経路に配置することができる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示せず）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械的復帰の後にまたは走査中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に配置することができる。一般に、パターニングデバイステーブルＭＴの移動は、位置決め装置ＰＭおよびＰＷの一部を形成する長ストロークモジュール（粗い位置決め）と短ストロークモジュール（微細な位置決め）を用いて達成することができる。これらは、第１位置決め装置ＰＭの一部を形成する。同じように、基板テーブルＷＴの移動は、長ストロークモジュールおよび短ストロークモジュールを用いて達成することができる。これらは、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成する。ステッパの場合には、スキャナとは対照的に、パターニングデバイステーブルＭＴが短ストロークのアクチュエータにのみ接続されていてもよいし、または固定されていてもよい。パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２とを用いて、パターニングデバイスＭＡと基板Ｗを位置合わせしてもよい。図示されるように、基板アライメントマークは専用の目標部分を占有しているが、これらは目標部分の間のスペースに配置されてもよい（これらはスクライブレーンアライメントマークとして知られる）。同じように、二つ以上のダイがパターニングデバイスＭＡ上に設けられる場合には、パターニングデバイスのアライメントマークはダイの間に配置されてもよい。

図示する装置１００は、以下のモードのうち少なくとも１つで使用することができる。

ステップモードでは、支持構造ＭＴと、基板テーブルＷＴとが本質的に静止状態を保つ一方、放射ビームＢに与えられたパターン全体が目標部分Ｃ上に一度に投影される（つまり、単一の静的露光）。続いて、基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して、異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光領域の最大サイズにより、単一の静的露光で像が与えられる目標部分Ｃのサイズが制限される。

走査モードでは、支持構造ＭＴと基板テーブルＷＴとが同期して走査される一方、放射ビームＢに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）および像反転特性によって決定されてもよい。走査モードでは、露光領域の最大サイズが単一の動的露光における目標部分の（非走査方向における）幅を制限するのに対して、走査移動の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。

別のモードでは、支持構造ＭＴは、プログラム可能なパターニングデバイスを基本的に静止状態で保持し続け、基板テーブルＷＴは移動または走査される一方、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される。このモードでは、通常、パルス放射源が採用され、プログラム可能なパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後に、または走査中の連続放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述したようなプログラム可能なミラーアレイのタイプなどのプログラム可能なパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。

上述の使用モードの組み合わせおよび／または変形や、または全く異なる使用モードも利用することができる。

図１の装置の光学的構成は、ケーラー照明を用いている。ケーラー照明では、照明系ＩＬ内の瞳面ＰＰ_ｉは投影系ＰＳの瞳面ＰＰ_ｐと共役である。瞳面ＰＰ_ｐは、パターニングデバイスＭＡが位置している対物面のフーリエ変換面である。従来のように、この装置の照明モードは、照明系の瞳面ＰＰ_ｉにおける放射ビームＢの強度分布を参照することにより説明することができる。投影系ＰＳの瞳面ＰＰ_ｐにおける強度分布は、照明系の瞳面ＰＰ_ｉにおける強度分布と実質的に同じであり、パターニングデバイスＭＡのパターンの回折効果の影響を受けやすい。

投影系ＰＳは、投影系を横切る光学放射ビームの電界の位相を調整するよう構成および配置された位相調整器１１０を備える。図２に模式的に示されるように、位相調整器１１０は、放射ビームＢを実質的に透過する材料の光学素子３１０を備えてもよい。実施形態において、光学素子３１０は、放射ビームＢを反射してもよい。位相調整器１１０は、さらに制御部３４０を備えてもよい。素子３１０を横断する波の光路長は、制御部３４０により供給される信号に応じて調整可能である。光学素子３１０は、例えば、実質的に瞳ＰＰ_ｐ等のフーリエ変換面に配置されてもよい、または配置可能である。その結果、使用中において、光学素子３１０はパターニングデバイスから生じる回折ビームにより横断される。

図３は、より詳細に位相調整器１１０を示している。図３は、光学素子３１０のＺ軸に沿った平面図である。素子３１０を横切る光波の位相の調整は、光学素子３１０の部分３２０に熱を印加することにより、または部分３２０から熱を除去することにより行うことができる。それによって、部分３２０に隣接した材料の屈折率と比較した、素子の材料の屈折率の局所的な変化がもたらされる。熱の印加は、例えばオーミック抵抗を有するワイヤ３３０を介して電流を流すことにより実現することができる。ワイヤ３３０は、素子の部分３２０と、電流をワイヤ３３０に提供するよう構成された制御部３４０とに接触するよう配置されている。

光学素子における複数の隣接部分には、他の部分とは独立して部分を加熱するために、対応する複数のワイヤが設けられてもよい。例えば、図４に模式的に示されるように、隣接部分３２０−１から３２０−４４は、左から右までおよび最上部から最下部まで隣接した列を成して配置されており、番号付けされている。部分３２０−１から３２０−４４の各部分３２０は、対応するように番号付けられたヒーティングワイヤ３３０−１から３３０−４４が設けられている（図４は単に明確にするために部分３２０−４と３２０−３７のみヒーティングワイヤを図示している）。制御部３４０は、各ワイヤに独立して通電できるように構成され且つ配置されている。これにより、素子３１０のＸＹ平面にわたる温度の空間分布に応じて、素子３１０を横切る光波に対して空間的な位相分布を与えることが可能となる。

加えてまたは代えて、光学素子３１０は、冷却液を収容するよう構成されたチャネルを含んでもよい。位相調整器１１０は、冷却液の供給および回収システムを含んでもよい。該システムは、チャネルに接続されており、チャネルを介して制御された温度で冷却液を循環させるよう構成される。ワイヤ３３０と同じように、冷却チャネルは、各部分３２０と関係していてもよい。しかしながら、その代わりに、単一の冷却チャネルが全ての部分３２０のために構成されてもよい。素子３１０の冷却は、素子３１０の部分３２０の加熱と組み合わせて、部分３２０の温度を公称温度の上限および下限までの温度範囲内において調整できるようにしてもよい。公称温度は、例えば、装置１００または投影系ＰＳの光学素子の材料の特定の望ましい動作温度であってよい。

位相調整器１１０の実施形態は、米国特許出願番号第１１／５９３，６４８号から収集することができる。部分３２０の総数は、４４に限られない。その代わりとして、部分３２０の総数は、一般に、温度分布の所望の空間分解能に依存してもよい。例えば、投影系ＰＳの瞳面ＰＰ_ｉにおける透明領域の大きさに対する各部分３２０の領域の比は、１００から１０００の間であってよい。

本発明は、上述の位相調整器１１０の特定の実施形態に限定されないことを留意されたい。このような実施形態は、本明細書において説明のためにのみ示されている。本明細書に含まれている技術に基づくことにより、追加の実施形態は当業者にとって明らかであろう。例えば、代わりとなる位相調整器１１０は、レンズの瞳ＰＰ_ｐの近傍に配置された光学素子３１０の部分３２０を選択的に加熱するよう構成された赤外線レーザを含んでもよい。赤外線放射は、例えば中空光ファイバを用いて光学素子の選択された部分に導かれてもよい。この実施形態の詳細は、特開２００７−３１７８４７号公報から収集することができる。冷却手段を欠く場合、異なる部分３２０の温度は、対応する互いに異なる赤外線放射エネルギー量を対応する異なる部分に供給することにより、互いに異ならせることができる。その場合、公称温度は、例えば互いに異なる温度の平均温度として規定されてもよい。

本実施形態において、パターニングデバイスＭＡにより提供されたパターニングデバイスパターンは、図５に示されるように、従来の四極照明モードを用いて照明される。ビームＢは、第１入射面ＰＩ１において（パターニングデバイスＭＡに対して実質的に垂直な）Ｚ軸に対して角度α１傾斜した第１放射ビームＢ１と、第２入射面ＰＩ２においてパターニングデバイスに対して同様に角度α１傾斜した第２放射ビームＢ２とを含む。第２入射面ＰＩ２は、第１入射面ＰＩ１に対して角度φで配置されている。ビームＢはさらに、それぞれビームＢ１およびビームＢ２と対称に向かい合って配置されたビームＢ１’およびビームＢ２’を含む。本実施形態においては角度φは９０度であるが、この値に限定されない。本実施形態において、面ＰＩ１およびＰＩ２はそれぞれＸ−Ｚ平面およびＹ−Ｚ平面であるが、Ｚ軸に関して別の回転配置（rotational orientation）が選択されてもよい。

パターニングデバイスパターン６００は、図６に示されるような、煉瓦壁型のＤＲＡＭパターンで構成されてもよい。ラインセグメント６１０の軸（煉瓦の長軸）は、Ｙ方向に対して実質的に平行である。ラインセグメント６１０は、（煉瓦の長軸に垂直な）Ｘ方向に沿ってピッチＰｘで配置されている。ギャップ６２０は、単一ラインに沿った２つの隣接するラインセグメント間の距離により規定される。ギャップ６２０の配置は、Ｙ方向に沿ったピッチＰｙを規定している。

本実施形態において、ピッチＰｘの値は１００ｎｍであり、ラインセグメント６１０の幅は５０ｎｍである。ギャップ６２０の幅は６５ｎｍである。パターン６００をプリントする投影プロセスは、ＮＡが１．２で波長が１９３ｎｍの放射ビームを有する投影系ＰＳを特徴としている。

図７に示されるように、パターニングデバイスパターン６００は、ビームＢ１を０次回折ビーム（ビームＤＢ１０）および１次回折ビーム（ビームＤＢ１１）に回折する。ビームＤＢ１０およびＤＢ１１は、投影系ＰＳにおけるフーリエ変換面、例えば瞳面ＰＰ_ｐを横切る。角度α１は、瞳面ＰＰ_ｐの横断が（Ｚ軸に平行な）光軸ＯＡに対して対称に配置されたそれぞれ向かい合う領域ＡＥ１０およびＡＥ１１で発生するように設定される。領域ＡＥ１０およびＡＥ１１は、光軸ＯＡからそれぞれ等しい距離ｄ１０およびｄ１１（ｄ１０＝ｄ１１）に配置されている。

図８に示されるように、パターニングデバイスパターンはさらに、ビームＢ２を０次回折ビーム（ビームＤＢ２０）および１次回折ビーム（ＤＢ２１）に回折する。ビームＤＢ２０およびＤＢ２１は、投影系ＰＳのフーリエ変換面、例えば瞳面ＰＰ_ｐを、それぞれ異なる領域ＡＥ２０およびＡＥ２１において横切る。領域ＡＥ１０およびＡＥ１１とは異なり、領域ＡＥ２０およびＡＥ２１は光軸ＯＡに対して非対称に配置されている。領域ＡＥ２０およびＡＥ２１は、光軸ＯＡからそれぞれ異なる距離ｄ２０およびｄ２１に配置されている。Ｂ１およびＢ２から発生した回折ビーム間の違いは、ラインセグメント６１０およびギャップ６２０のピッチＰｘおよびＰｙ間の違いに関係する。特に、短ピッチで配置されたフィーチャと比較して、長ピッチで配置されたフィーチャは、パターニングデバイスの照明ビームの０次回折ビームの方向から離れるよう放射を回折する効果が弱い。

図５に示されるような四極照明の場合、ラインセグメント６１０およびギャップ６２０の像は、４つの像の和として表される。４つの像は、照明系の瞳面ＰＰ_ｉにおける四極照明の強度分布の４つの各極から発生する放射によりそれぞれ形成される。第１像ｉｍ１は、図７に示すように、基板Ｗの真上においてＢ１から回折されたビームＤＢ１０およびＤＢ１１が再結合することにより形成される。この像は、主に煉瓦パターン６００の像におけるＸ方向に沿ったコントラストおよび解像度に貢献し、Ｘ方向に沿った煉瓦６１０間の線形スペースを煉瓦６１０間のギャップ６２０よりも良好に解像する。同じように、ビームＢ１’の回折により発生した回折ビームは、類似の第１追加像ｉｍ１’をもたらす。第２像ｉｍ２は、図８に示すように、基板の真上においてＢ２から回折されたビームＤＢ２０およびＤＢ２１が再結合することにより形成される。この第２像は、主にパターン６００の像におけるＹ方向に沿ったコントラストおよび解像度に貢献し、煉瓦６１０間のギャップ６２０をＸ方向に沿った煉瓦６１０間の線形スペースよりも良好に解像する。同じように、第２追加像ｉｍ２’は、パターニングデバイスパターン６００においてビームＢ２’の回折により生成された回折ビームを源とする。

像面の近傍において、ビームＤＢ１０およびＤＢ１１のＺ軸に対する傾斜は、瞳面ＰＰ_ｐにおける距離ｄ１０およびｄ１１にそれぞれ比例している。従って、像面の近傍において、ビームＤＢ１０およびＤＢ１１は、（基板Ｗに対して実質的に垂直な）Ｚ軸に関して逆向き且つ実質的に等しい傾斜角で再結合し、第１像が形成される。２つのビームが等しいが逆向きの傾斜角で再結合する結像のタイプは、対称２ビーム結像（symmetric two-beam imaging）と称される。第１追加像ｉｍ１’の形成は、このような対称２ビーム結像と同様な特徴を有する。

結合された２つの像ｉｍ１とｉｍ１’に関して、本明細書においてＤｏＦｘで表される関連した焦点深度が存在する。これは、露光中における基板Ｗの焦点ズレがラインセグメント６１０の幅のトレランスを超えた誤差を生じさせない範囲内のＺ軸に沿った距離である。この幅は限界寸法ＣＤであり、パターンの最小のプリント可能寸法である。本実施形態において、焦点深度ＤｏＦｘは３００ｎｍである。同じように、焦点深度を、ギャップ６２０の結像、すなわち結合像ｉｍ２およびｉｍ２’と結びつけて考えることができる。ビームＢ１およびＢ１’から生じる放射と関係する結像とは異なり、（ビームＢ２から生じた）ビームＤＢ２０およびＤＢ２１により像ｉｍ２の像形成は、対称２ビーム結像ではない。なぜなら、Ｚ軸に対するビームＤＢ２０およびＤＢ２１の傾斜角度が像面の近傍において異なるからである。このような非対称２ビーム結像は、対称性の欠如が焦点深度の低下を引き起こす可能性があるため、望ましくない。本実施形態において、結論は、結合像ｉｍ１およびｉｍ１’の焦点深度は、結合像ｉｍ２およびｉｍ２’の焦点深度よりも大きいということになる。後者の焦点深度は、ＤｏＦｙと称される。本実施形態において、このような焦点深度ＤｏＦｘとＤｏＦｙの違いを実質的に回避するために、光位相の第１の変化がビームＤＢ２１に与えられ、光位相の第２の変化がビームＤＢ２１’に与えられる。これらの光位相の変化は、０次ビームＤＢ２０およびＤＢ２０’のそれぞれの位相と比較した変化である。さらに、このような相対的な位相変化は、他の０次および１次の回折ビームＤＢ１０、ＤＢ１１、ＤＢ１０’およびＤＢ１１’には与えられない。

位相調整器１１０は、所望の位相変化をビームＤＢ２１およびＤＢ２１’に与えるために用いられる。まず始めに、パターニングデバイスのデータファイルおよび照明モードの設定データを含むファイルから、パターニングデバイスパターン６００および照明モードを表すデータが制御部３４０により読み出される。次に、投影系の瞳面ＰＰ_ｐにおける強度分布が、パターンを含むデータおよび照明データに基づいて予測される。領域ＡＥ２１およびＡＥ２１’（後者は図８には図示せず）は、ビームＤＢ２１およびビームＤＢ２１’が位相調整期１１０の光学素子３１０を横切る場所で特定される。例えば焦点深度を最適化するといったリソグラフィプロセスの最適化は、制御部３４０により実行される。最適化に用いられる最適化変数は、上述の光位相の第１および第２の変化を含む。望ましい第１および第２の光位相が計算され、記憶される。特定された領域ＡＥ２１およびＡＥ２１’は、光学素子３１０の部分３２０上にマップされ、各ビームＤＢ２１およびＤＢ２１’により実質的に横断された部分３２０が特定され、対応するヒーティングワイヤおよび／または冷却チャネルに関連するそれらのアドレスが記憶される。実施形態において、領域ＡＥ２１は、図９に示されるように、部分３２０−１２および３２０−１９に対応すると考えられる。同様に、領域ＡＥ２１’は部分３２０−２６および３２０−３３に対応すると考えられる。

本実施形態において、ビームＤＢ２１に対する望ましい位相変化は、２πの９０／１９３であり、ビームＤＢ２１’に対する望ましい位相変化は、大きさは等しいが、第１の位相変化と比較して符号は逆である。制御部は、この望ましい位相変化を、部分３２０−１２および３２０−１９に対する望ましい第１の温度と、部分３２０−２６および３２０−３３に対する望ましい第２の温度とにそれぞれ変換する。第１の温度と第２の温度は、その他の部分３２０−１から３２０−４４のいずれかに対する所望の公称温度から逆向きの温度間隔である。制御部は、対応する電流をヒーティングワイヤに印加する（および／または冷却液温度をチャネルに供給する）。

上述したように、本発明は位相調整期１１０の特定の実施形態に限定されない。代わりとなる位相調整期１１０は、レンズの瞳ＰＰ_ｐの近傍に配置された光学素子３１０の部分３２０を選択的に加熱するよう構成された赤外線レーザを含んでもよい。

シミュレーションは、上述したような第１および第２の位相変化の適用が、像ｉｍ２およびｉｍ２’に対する焦点深度の増加をもたらす可能性があることを予測する。

図１０Ａは、第１および第２の位相変化が適用された状態でＸ方向におけるラインセグメント６１０の幅をプリントした場合の露光許容範囲（exposure latitude）対焦点深度ＤｏＦｘのシミュレーションを示す。縦軸にそって露光許容範囲がパーセンテージでプロットされている。横軸に沿って焦点深度がマイクロメートル（μｍ）でプロットされている。

図１０Ｂは、第１および第２の位相変化が適用された状態でラインセグメント６１０間のギャップ６２０をプリントした場合の露光許容範囲対焦点深度ＤｏＦｙのシミュレーションを示す。縦軸にそって露光許容範囲がパーセンテージでプロットされている。横軸に沿って焦点深度がマイクロメートル（μｍ）でプロットされている。

図１０Ｃは、第１および第２の位相変化を適用しない状態でＸ方向におけるラインセグメント６１０の幅をプリントした場合の露光許容範囲対焦点深度ＤｏＦｘのシミュレーションを示す。縦軸にそって露光許容範囲がパーセンテージでプロットされている。横軸に沿って焦点深度がマイクロメートル（μｍ）でプロットされている。

図１０Ｄは、第１および第２の位相変化を適用しない状態でラインセグメント６１０間のギャップ６２０をプリントした場合の露光許容範囲対焦点深度ＤｏＦｙのシミュレーションを示す。縦軸にそって露光許容範囲がパーセンテージでプロットされている。横軸に沿って焦点深度がマイクロメートル（μｍ）でプロットされている。

これらの図１０Ａ〜Ｄに示されるように、第１および第２の位相変化を適用することにより、１％の露光許容範囲において、ギャップの像に対する焦点深度ＤｏＦｙは約１２５ｎｍから１８０ｎｍに増加している。焦点深度の増加は、オーバーレイ性能に実質的に影響を与えることなく、すなわち、基板ＷのＸ−Ｙ平面においてギャップ６２０の像の位置が関連してシフトすることなく、得られる。さらに、焦点深度ＤｏＦｙの増加は、パターン６００の像におけるＸ方向に沿ったコントラストに関係する焦点深度ＤｏＦｙを実質的に低下させることなく得られる。このコントラストは、トレランス内の位置に煉瓦６１０の長軸に沿ったラインセグメント６１０のエッジをプリントするために必要とされる。

ＩＣ製造時におけるリソグラフィ装置の使用について本文で特定した言及がなされるかもしれないが、本明細書で述べるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気領域メモリ用の誘導および検出パターン（guidance and detection pattern）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の応用形態も有していることを理解すべきである。当業者は、このような代替的な応用形態の文脈において、「ウェハ」または「ダイ」という用語のあらゆる使用が、より一般的な用語である「基板」または「目標部分」とそれぞれ同義であるとみなしうることを認められよう。本明細書で参照される基板を、例えばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し露光されたレジストを現像する工具）または計測工具または検査工具で、露光の前後に処理することができる。可能であれば、本明細書の開示をこれらのおよび他の基板処理工具に適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを作製するために基板を二回以上処理してもよく、したがって、本明細書で使用される基板という用語は、複数回処理された層を既に有している基板のことも指す場合がある。

本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、あらゆるタイプの電磁放射を包含しており、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含む。

文脈が許す場合、「レンズ」という用語は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気光学素子、電磁気光学素子、静電気光学素子を含む様々なタイプの光学素子のいずれか１つまたは組み合わせを参照してもよい。

本発明の具体的な実施形態を上述したが、本発明は説明したのとは別の方法で実行されてもよいことを理解されたい。例えば、本発明は、上述の方法を記載したコンピュータ読取可能な指示の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、またはこのようなコンピュータプログラムを格納したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形をとってもよい。

上述の記載は、説明を意図しており、限定するものではない。従って、下記の請求項の精神から逸脱することなしに、上述の本発明に対して修正が施されてもよいことは当業者には明らかである。

Claims (6)

1. 照明極から出射し且つ光軸に対して傾斜したオフアクシス放射ビームを含む照明モードを備える放射ビームを調整するよう構成された照明系と、
   パターニングデバイスを支持するよう構成された支持体であって、前記パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成可能であり、さらに前記オフアクシス放射ビームを前記光軸に対して逆向き且つ非対称に傾斜した０次回折ビームおよび１次回折ビームに回折可能である、支持体と、
   瞳面を有し、前記パターン形成放射ビームを基板の目標部分に投影するよう構成された投影系と、
   位相調整器であって、前記瞳面に配置された該位相調整器の光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するよう構成および配置された位相調整器と、
   前記パターンおよび前記照明モードを表すデータを取り込み、前記１次回折ビームが前記瞳面を横断する領域を特定し、前記０次回折ビームの光位相に関して前記１次回折ビームの望ましい光位相を計算することにより、前記パターンの像の像特性を最適化し、前記光学素子の部分に前記領域をマップし、前記望ましい光位相に従って前記光学素子の部分の屈折率を変化させるために、前記部分に熱を印加または前記部分から熱を除去するよう構成および配置された制御部と、
   を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記照明モードは、第１および第２ビームを含む四極照明モードであり、前記第１および第２ビームはそれぞれ第１極および隣接した第２極から出射しており、両者は前記光軸に対して傾斜しており、
   前記オフアクシス放射ビームは、前記第２ビームであり、
   前記パターニングデバイスは、前記第１ビームを、前記光軸に対して逆向き且つ対称に傾斜した０次ビームおよび１次ビームに回折可能であることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記像特性は、焦点深度であることを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
4. パターニングデバイスからパターンを基板に転写するステップを含むデバイス製造方法であって、
   照明極から出射し且つ光軸に対して傾斜したオフアクシス放射ビームを含む照明モードを有する放射ビームでパターニングデバイスを照明するステップであって、前記パターニングデバイスが、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン形成放射ビームを形成し、さらに前記オフアクシス放射ビームを前記光軸に対して逆向き且つ非対称に傾斜した０次回折ビームおよび１次回折ビームに回折する、ステップと、
   前記パターン形成放射ビームを瞳面を介して前記基板の目標部分に投影するステップと、
   前記瞳面に配置された光学素子を横断する放射ビームの電界の位相を調整するステップであって、
   前記パターンおよび前記照明モードを表すデータを取り込むステップと、
   前記１次回折ビームが前記瞳面を横断する領域を特定するステップと、
   前記０次回折ビームの光位相に関して、前記１次回折ビームの望ましい光位相を計算することにより、前記パターンの像の像特性を最適化するステップと、
   前記光学素子の部分に前記領域をマップするステップと、
   前記望ましい光位相に従って前記光学素子の部分の屈折率を変化させるために、前記部分に熱を印加または前記部分から熱を除去するステップとを備えるステップと、
   を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
5. 前記照明モードは、第１および第２ビームを含む四極照明モードであり、前記第１および第２ビームはそれぞれ第１極および隣接した第２極から出射しており、両者は前記光軸に対して傾斜しており、
   前記オフアクシス放射ビームは、前記第２ビームであり、
   前記パターニングデバイスは、前記第１ビームを、前記光軸に対して逆向き且つ対称に傾斜した０次ビームおよび１次ビームに回折することを特徴とする請求項４に記載のデバイス製造方法。
6. 前記像特性は、焦点深度であることを特徴とする請求項４または５に記載のデバイス製造方法。

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