JP3822072B2 - リソグラフィ投影装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線の投影ビームを供給する放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン付けするのに役立つパターン付け手段を支持する支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン付けされたビームを基板の標的部に投影する投影システムと、
前記放射システムおよび前記投影システムの一方または両方である光学系に含まれるアクティブ・リフレクタとを備えたリソグラフィ投影装置において、
前記アクティブ・リフレクタが本体部材と、反射多層部と、前記反射多層部の表面像を調整するよう制御可能な少なくとも１つのアクチュエータとを備えた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書中で使用する「パターン付け手段」という用語は、入射する放射線ビームに、基板の標的部に作られるべきパターンに対応するパターン付け断面を与えるのに使用できる手段と称するものとして広く解釈すべきであり、「光バルブ（ｌｉｇｈｔ ｖａｌｖｅ）」という用語もこの文脈で使用できる。一般に、前記パターンは標的部に作られるデバイスの特定の機能層、例えば集積回路またはその他のデバイス（下記参照）に対応する。斯かるパターン付け手段の例としては以下のものがある。
【０００３】
マスク。マスクの概念はリソグラフィではよく知られており、種々の混成マスク型だけでなく二値交替位相シフト（ｂｉｎａｒｙ，ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ）および減衰位相シフト（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ）等のマスク型も含まれる。斯かるマスクを放射線ビーム内に配置することにより、マスクのパターンに従ってマスクに当たる放射線が選択的に透過（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）されるようになる。マスクの場合、支持構造が一般にマスク・テーブルであり、それにより、入射する放射線ビームの所望の位置でマスクを確実に保持でき、希望する場合にはマスクをビームに対して移動できる。
【０００４】
プログラム可能なミラー配列。斯かるデバイスの一例として、粘弾性の制御層と反射面を有するマトリックス・アドレス指定可能面がある。斯かる装置の基本原則は、（例えば）反射面のアドレス指定区域が入射光を回折光として反射するのに対して、アドレス指定のない区域は入射光を非回折光として反射することである。適宜のフィルタを使用して、前記非回折光を反射光からフィルタに通して回折光のみが残るようにすることができ、このようにしてビームはマトリックス・アドレス指定可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン付けされる。必要なマトリックス・アドレス指定は適宜の電子手段を使用して行うことができる。そのようなミラー配列に関するより多くの情報を、例えば米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号から集めることができ、これらを本明細書に組み入れて参照する。プログラム可能なミラー配列の場合、前記支持構造を、例えば要求に応じて固定または移動できるフレームまたはテーブルとして実施してもよい。
【０００５】
プログラム可能なＬＣＤ配列。斯かる構造の例は米国特許第５，２２９，８７２号に挙げられており、これを本明細書に組み入れて参照する。前記と同様に、この場合の支持構造を、例えば必要に応じて固定または移動できるフレームまたはテーブルとして実施してもよい。
【０００６】
便宜上、本明細書の残りの部分は、ある位置で、特にマスクおよびマスク・テーブルに関する例に向けたものとすることもできるが、そのような例で述べられる一般的な原理を、前記したパターン付け手段のより広い文脈中で参照すべきである。
【０００７】
リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用される。このような場合、パターン付け手段はＩＣの各層に対応した回路パターンを作成することができ、このパターンを放射線感光材料（レジスト）の層で被覆された基板（シリコン・ウェーハ）上の標的部（例えば１つまたは複数のダイからなる）に投影することができる。一般に、１つのウェーハは投影システムを介して連続照射される隣接標的部のネットワーク全体を一度に含む。現行の装置では、マスク・テーブルのマスクによるパターン付けを使用して種類の異なる２つの機械を区別することができる。一方の型のリソグラフィ投影装置では、各標的部がマスク・パターン全体を一気に標的部に露光することにより照射される。斯かる装置は一般にウェーハ・ステッパとして言及される。ステップ・アンド・スキャン装置として一般に言及される代替装置では、各標的部がマスク・パターンを投影ビームの下で所与の参照方向（「走査」方向）に徐々に走査し、この方向に平行なまたは平行でない基板テーブルを同期して走査することにより照射される。これは、一般に投影システムが倍率Ｍ（一般に＜１）を有し、基板テーブルが走査される速度Ｖが、マスク・テーブルが走査される速度のＭ倍であるためである。本明細書に記載のリソグラフィ・デバイスに関するより多くの情報を米国特許第６，０４６，７９２号から集めることができ、本明細書にこれを組み入れて参照する。
【０００８】
リソグラフィ投影装置を使用する製造工程では、パターン（例えばマスク中の）が放射線感光材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に被覆された基板上に投影される。この投影ステップの前に、基板はプライミング（ｐｒｉｍｉｎｇ）、レジスト被覆、ソフトベイク等の種々の処理を受けることができる。露光後には、基板は露光後ベイク（ＰＥＢ）、現像、ハードベイク、および投影された特徴の測定／検査等の他の処理を受けることができる。この処理の配列はデバイス、例えばＩＣの各層をパターン付けする基礎として使用される。このようなパターン付けした層は、次いでエッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨等、すべて各層の仕上げを意図した種々の処理を受けることができる。複数の層が必要な場合には、全処理またはその変形を各新しい層について繰り返さなければならない。最終的にデバイスの配列は基板（ウェーハ）上に存在することになる。これらのデバイスはダイシングやソーイング等の技術によってその後互いに分離され、各デバイスはピン等に接続されたキャリヤに装着される。斯かる処理に関する更なる情報は、例えばＰｅｔｅｒ ｖａｎ ＺａｎｔによるＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，１９９７，ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４の「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎから得ることができ、これを本明細書に組み入れて参照する。
【０００９】
便宜上、本明細書中では投影システムを「レンズ」として言及するが、この用語は、屈折光学系、反射光学系および反射屈折光学系等を含む種々の型の投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。放射システムは、放射線の投影ビームを方向付け、形成または制御するためのこれら設計のいずれかに従って動作する構成要素をも含み、斯かる構成要素についても以下で集合的または個々に「レンズ」として言及する。更に、リソグラフィ装置は２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有する型としてもよい。斯かる「多段階」デバイスでは、追加のテーブルを並列させて使用してもよく、また１つまたは複数のテーブルを露光に使用する間に１つまたは複数のテーブルで準備ステップを行ってもよい。双段階リソグラフィ装置は、例えばＵＳ５，９６９，４４１およびＷＯ９８／４０７９１に記載されており、本明細書中にこれを組み入れて参照する。
【００１０】
リソグラフィ装置では、ウェーハに投影できる特徴の大きさが、投影放射線の波長により限られる。よりデバイス密度の高い、従ってより操作速度の高い集積回路を製造するため、より小さい特徴を投影できることが望ましい。現行のリソグラフィ投影装置の多くは水銀ランプやエキシマ・レーザーにより発生される紫外線を使用しているが、約１３ｎｍの波長のより短い放射線を使用することが提案されてきた。そのような放射線は極紫外線（ＸＵＶまたはＥＵＶ）または軟Ｘ線と呼ばれ、可能な線源にはレーザー発生プラズマ源、放電プラズマ源または電子貯蔵リングからのシンクロトロン放射がある。シンクロトロン放射を用いるリソグラフィ投影装置の設計の概要は「Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒｓ ｆｏｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｘ−ｒａｙ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」ＪＢ Ｍｕｒｐｈｙ ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．２４ ｐｐ６９２０−６９２９ （１９９３）に記載されている。
【００１１】
ＥＵＶ放射線を使用するリソグラフィ投影装置は、９０ｎｍ以下の臨界寸法を持つマスク・パターンを投影するためのものである。これは照明、特に投影光学系に極めて厳格な精度基準を課すものである。投影システムに関し、必要な精度は、表面像誤差の２倍の大きさの波面収差（ＷＦＡ）により定義される。４ミラー・システムについて、ＷＦＡ公差≦１ｎｍ ｒｍｓでは低周波数誤差、すなわち１ｍｍよりも大きい空間波長の誤差が必要であることが計算された（Ｇｗｙｎ，Ｃ．Ｗ．ｅｔ ａｌ，Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ １６，（Ｎｏｖ／Ｄｅｃ） １９９８，ｐｐ ３１４２）。従って、Ｎミラーのシステムでは各ミラーの最大許容誤差がシステムの総誤差の（２√Ｎ）^-1倍であるので、各ミラーの個々の誤差は０．２５ｎｍ以下でなければならない。１ｍｍ〜１μｍの波長の中空間周波数誤差に関し、この空間周波数範囲の粗さが像のコントラストを低下させるので、表面粗さは０．２ｎｍ ｒｍｓ以下でなければならない。１μｍ未満の波長の高空間周波数誤差により、ビームの角度の大きな散乱や損失メカニズムが生じるため、これらの周波数の表面粗さは０．１ｎｍ ｒｍｓ以下でなければならない。
【００１２】
ＵＳ５，９８６，７９５およびＵＳ５，４２０，４３６のいずれにもＥＵＶ放射線を使用するフォトリソグラフィにおける適応ミラーの使用が開示されている。ＵＳ５，９８６，７９５に記載のミラーでは、リアクション・プレートと、リソグラフィ装置で使用される放射線に適した反射被覆を担持するフェース・プレートとの間にいくつかのアクチュエータが設けられている。アクチュエータは、圧電型、電気抵抗型、磁気抵抗型で、一般にフェース・プレートおよびリアクション・プレートに垂直に作用するものであってもよい。リアクション・プレートはフェース・プレートよりも可撓性がある。ＵＳ５，４２０，４３６には、リアクション・プレートとフェース・プレートとの間に垂直に作用する一列の圧電型アクチュエータを有する同様の構成が記載されているが、この場合、フェース・プレートの方がリアクション・プレートよりも可撓性がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ミラーの表面像、従って波面収差を改良制御できる、特に極紫外線放射のための適応したリフレクタまたはリフレクタ・システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的および他の目的は、
放射線の投影ビームを供給する放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン付けするのに役立つパターン付け手段を支持する支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン付けされたビームを基板の標的部に投影する投影システムと、
前記放射システムおよび前記投影システムの一方または両方である光学系に含まれるアクティブ・リフレクタとを備えたリソグラフィ投影装置において、
前記アクティブ・リフレクタが、本体部材と、反射多層部と、前記反射多層部の表面像を調整するよう制御可能な少なくとも１つのアクチュエータとを有し、前記アクチュエータが前記反射多層部の表面像に平行な方向にかなりの分力を加える装置において本発明により達成される。
【００１５】
アクティブ・ミラー内のアクチュエータは、反射多層部の表面像を制御するのに役立ち、従って光学系により送達される放射ビームの波面収差を最小にするのに使用できる。応力および特に応力変動が反射ＥＵＶ放射線用リフレクタの表面像誤差の主な原因として認識されており、本発明はこれを直接補償する。本発明は、外的要因により生じる応力だけでなく、製造の結果として多層部に内在する応力を補償するのに使用できる。アクチュエータは圧電スタックまたはパッチ・アクチュエータであり、反射多層部近くのリフレクタ体に組み入れられることが好ましい。
【００１６】
アクチュエータが多層部の表面像に平行な方向にかなりの分力を加えることが重要である。著しく湾曲したミラーの場合、分力は、アクチュエータと多層部または多層部を担持する部材との接続点のまたは近くの表面像に平行とすべきである。多層部または多層部を担持する部材の剛性は、表面像に垂直な方向よりも（ミラーを説明する直交のｘ、ｙ、ｚ軸を有する局部座標システムでは、ミラー中央の表面像に垂直な方向がｚ方向と呼ばれることに注意）、表面像に平行な方向の方が高い。このことは、リフレクタの平面に平行に加えられる所与の力の方が、垂直に加えられる同じ力よりも表面像の変形を小さくすることを意味する。所要の変形が非常に小さく所要の強度が容易に得られるので、本発明は、ミラーの過度の変形の危険を減らすと共に表面像を一層正確に制御することを可能にする。
【００１７】
アクチュエータは、特にアクチュエータがパッチ・アクチュエータの場合にはリフレクタの平面内に完全に位置することができる。しかし、アクチュエータは反射層とベース部材との間に斜めに配置されるロッド・アクチュエータとしてもよい。斯かる構成では、アクチュエータは、反射層には同じ点で、ベース・プレートには離れた位置で接続される対として配置され、各対により反射層に加えられる合力が完全にリフレクタの平面内に位置するように制御される。アクチュエータを個々に接続することもできるが、その場合、各アクチュエータにより表面像に加えられる力のうち表面に垂直な分力が、そのアクチュエータに加えられる全ての力の５０％未満、好ましくは２０％未満である。
【００１８】
アクチュエータは、多層部の反射面を局部的に曲げて表面像を制御するように、前記アクティブ・リフレクタにトルクを加える動作をするよう配置することもできる。トルクを加えることは表面像の制御に非常に効率的であることがわかっており、トルクが反射多層部内のまたは近くの点の周りに加えられることが有利である。反射多層部と反対の裏側にあるアクティブ・リフレクタの突出部に力を加えることによりトルクを加えることができる。ある実施形態では、トルクを生じる力を加えるアクチュエータが突出部の間に配置されている。突出部はアクティブ・リフレクタの裏側にあるキャビティの壁としてもよく、突出部に力を加える空気圧または油圧アクチュエータを形成するように、空気圧または油圧をキャビティに加えることができる。一般に突出部は表面像にほぼ垂直であり、表面像に平行な力が突出部に加えられる。
【００１９】
本発明の更なる態様によれば、
放射線感光材料の層により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、
放射システムを使用して放射線の投影ビームを提供するステップと、
投影ビームの断面にパターンを与えるパターン付け手段を使用するステップと、
パターン付けされた放射線ビームを、投影システムを使用して放射線感光材料の層の標的部に投影するステップとを含むデバイス製造方法において、
前記放射システムおよび前記投影システムの一方または両方である光学系が、本体部分と、反射多層部と、前記反射多層部の表面像を調整するよう制御可能な少なくとも１つのアクチュエータとを有するアクティブ・リフレクタを備え、前記アクチュエータが前記反射多層部の表面像に平行な方向にかなりの分力を加え、
さらに前記アクティブ・リフレクタを制御して、前記アクティブ・リフレクタにより反射される放射線ビームの波面収差を最小にするステップを含む方法が提供される。
【００２０】
本明細書では、本発明による装置をＩＣの製造に用いることについて言及しているが、斯かる装置はその他多くの適用が可能であることを明白に理解すべきである。例えば、集積光学システム、磁区メモリ用の案内および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に採用してもよい。斯かる代替の適用についての文脈では、本明細書中の用語「レチクル」、「ウェーハ」、「ダイ」のいずれかの使用は、それぞれより一般的な用語「マスク」「基板」「標的部」に置き換えるものとみなすべきであることを当業者は認識するだろう。
【００２１】
本明細書では、「放射線」、「ビーム」という用語は、イオン・ビームまたは電子ビーム等の粒子ビームだけでなく、紫外線（ＵＶ）（例えば３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有するもの）や極紫外線（ＸＵＶまたはＥＵＶ）放射線（例えば５〜２０ｎｍの波長を有するもの）を含むあらゆる型の電磁放射を包含するのに使用されている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、対応する参照符号が対応部分を示す添付の概略図を参照して、単に例として説明する。
【００２３】
実施形態１
図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ投影装置を概略的に示している。この装置は、
放射線（例えば紫外線（ＵＶ）または極紫外線（ＥＵＶ放射線））の投影ビームＰＢを供給する放射システムＥｘ、ＩＬを備えている。この場合、前記放射システムは、
放射線源ＬＡと、
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備え、アイテムＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェーハ）を保持する基板ホルダを備え、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
マスクＭＡの照射された部分を基板Ｗの標的部Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば反射または反射屈折システム）と
を備えている。
【００２４】
ここで示すように、装置は反射型である（すなわち反射マスクを有する）。しかし、一般に、例えば（透過マスクを有する）反射型であってもよい。あるいは、装置は、前記した型のプログラム可能なミラー配列等の他の種類のパターン付け手段を使用してもよい。
【００２５】
線源ＬＡ（例えばエキシマ・レーザー、レーザー発生プラズマ源または放電プラズマ源）は放射線ビームを発生させる。このビームは照明システム（照明器）ＩＬに直接、または例えばビーム拡大器等の条件付け手段を通過した後に供給される。照明器ＩＬはビームの輝度分布の外側および／または内側の放射状の広がり（一般にそれぞれσ外側、σ内側と呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを備えている。加えて、照明器は積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯ等の種々のその他の構成要素を一般に備えている。このように、マスクＭＡに当たるビームＰＢの断面は所望の均一性と輝度分布とを有する。
【００２６】
図１に関し、（線源ＬＡが例えば水銀ランプのときによくあるように）線源ＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、リソグラフィ投影装置から離れていて、発生する放射線ビームが（例えば適宜の方向付けミラーの助けにより）装置内に導入されるようにしてもよいことに注目すべきである。この後者の筋書きは、線源ＬＡがエキシマ・レーザーのときによくある。現行の発明および請求の範囲はこれらの筋書きの両方を包含している。
【００２７】
ビームＰＢはその後マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡと交差する。ビームＰＢはマスクＭＡにより選択的に反射された後にレンズＰＬを通過し、レンズＰＬはビームＰＢを基板Ｗの標的部Ｃに集束する。第２の位置決め手段（干渉測定手段ＩＦ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば別の標的部ＣをビームＰＢの光路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１の位置決め手段は、例えばマスク・ライブラリからのマスクＭＡの機械検索後または走査中に、ビームＰＢの光路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするのに使用することができる。一般に物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１には明白に示されていないロング・ストローク・モジュール（粗い位置決め）およびショート・ストローク・モジュール（細かい位置決め）により実現される。しかし、ウェーハ・ステッパの場合は（ステップ・アンド・スキャン装置とは逆に）、マスク・テーブルＭＴを単にショート・ストローク・アクチュエータに接続または固定することができる。
【００２８】
図示した装置は２つの異なる態様で使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは本質的に固定に維持され、マスク像全体が標的部Ｃに一気に（すなわち１「フラッシュ」で）投影される。その後基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向に移動するので、別の標的部ＣをビームＰＢにより照射することができる。
２．スキャン・モードでは、所与の標的部Ｃが１「フラッシュ」で露光されないことを除けば本質的に同じ筋書きが適用される。代わりに、マスク・テーブルＭＴが所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度Ｖで移動できるので、投影ビームＰＢがマスク像上を走査するようになり、それに伴い基板テーブルＷＴが同時に同方向または逆方向に速度Ｖ＝Ｍｖで移動する。ここでＭはレンズＰＬの倍率（一般にＭ＝１／４またはＭ＝１／５）である。このように、解像度について妥協する必要なく、比較的大きな標的部Ｃを露光することができる。
【００２９】
図２に概略的に示すように、投影システムＰＬは、マスクＭＡから反射（またはマスクＭＡを透過）する露光放射線を集めてウェーハＷに集束させる一連のミラー（リフレクタ）Ｒ１〜Ｒ４を備えている。このシステムの光学設計の更なる詳細は（先に言及した）Ｇｗｙｎ ｅｔ ａｌ．に示されており、この文献を本明細書に組み入れて参照する。この投影システムＰＬは、特にウェーハに非常に近いミラーＲ１については薄いミラーを必要とする。
【００３０】
投影システムＰＬで使用できる適宜のアクティブ・ミラー１０ａ〜１０ｃが図３Ａ〜３Ｃに概略的に示されている。各ミラーは、機械的支持および剛性を提供するミラー本体１１と、アクチュエータを含みミラー表面構成を制御するアクチュエータ層１２と、実際の反射面を形成する多層被覆１３とを本質的に備えている。
【００３１】
現行の設計では、ミラー本体１１が比較的厚く、例えば２５ｍｍ以上であってミラーの横幅の３倍にまで達し、重力や多層被覆１３の応力により表面像が変化するのを避けている。しかし、本発明を使用すれば、アクティブ制御を使用してそのような影響による変化を補償することにより、これをかなり減らすことができる。ミラー本体は厚いものも薄いものも、その好適な材料はガラス、ＵＬＥ（ＴＭ）、Ｚｅｒｏｄｕｒ（ＴＭ）、アルミニウムであり、ミラー本体は中実または例えば要望に応じてハニカム状であってもよい。
【００３２】
アクチュエータ層１２は、表面像に直接影響を与えるために、多層部１３に近いミラー本体に埋め込まれることが好ましい。図３Ａはそのような構成を示しており、それによりアクチュエータ層１２はミラー本体１１と多層部１３との間に配置され平板形状を有している。表面像は完全に多層部１３内に形成されている。図３Ｂは同様の構成であるが、ミラー本体１１と、ミラー表面像と同様の像をもつアクチュエータ層１２とを有している。アクチュエータ層１２をミラー本体１１に埋め込むことができない場合には、図３Ｃに示すようにミラー本体１１底部に取り付けることができる。
【００３３】
アクチュエータ層１２は適宜の数と構成のアクチュエータを含み、ミラーの形状に対して所望の制御を行う。これについて更に以下に述べる。アクチュエータ自体は適宜のいかなる形状であってもよく、例えば圧電気、電歪、磁歪、または可動磁石あるいは可動コイルのいずれかの永久磁石およびコイルの使用による適宜のいかなる作動原理を使用するものであってもよい。
【００３４】
目下、圧電材料の圧電アクチュエータが好ましく、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）が二フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）を覆うことが好ましい。ＰＺＴはユニット量毎の大きな力、静止力能力、高い非制約歪み／閉止力製品、無視できるＤＣ抵抗、比較的広い利用可能性、および、寸法、材料、電極構成の柔軟性を有し、これらの特徴により本発明での使用に望ましいものとなっている。
【００３５】
アクチュエータ層１２に含まれるアクチュエータは、パッチ・アクチュエータ、すなわち、プレートに取り付けられるとバイモル・アセンブリとして作用する、薄板状の曲げモード・アクチュエータであることが好ましい。斯かるアクチュエータを使用してアセンブリに湾曲が作られる主な原理は、圧電材料で発生する面内力である。本発明で使用できる圧電パッチ・アクチュエータには主に２種類あり、１つは電界が厚さ方向すなわち面外方向に加えられるアクチュエータで、もう１つは電界が面内方向に加えられるアクチュエータである。後者の型の特に適当な形状の１つとしては、アメリカ合衆国、マサチューセッツ州のＣｏｎｔｉｎｕｕｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されるアクティブ・ファイバー・コンポジット（ＲＴＭ）（活性繊維複合物）アクチュエータがある。アクティブ・ファイバー・コンポジット（ＡＦＣ）アクチュエータは面内方向に平行に配置され交互に嵌合した電極をもつ薄いロッドまたは繊維を含む。電極間の距離は比較的大きく、高い電圧を必要とするが、アクチュエータの静電容量は比較的小さいので、動作中の電流も同様に小さい。ＡＦＣアクチュエータはその長さに沿ってのみアクティブであり、反応電気入力電力により分割される荷重に送達される動力として表される、従来のパッチ・アクチュエータと同様の総合効率を有する。本発明におけるＡＦＣアクチュエータの特定の利点は、比較的大きい湾曲率をもつ表面に適用できる機械的柔軟性である。
【００３６】
本発明で使用されるパッチ・アクチュエータはほぼ全ての動作力を多層部１３の平面に及ぼしている。多層部１３の面内剛性は面外剛性よりも高いので、この構成により、所与の力がより小さい変化を表面像に与えるため、より正確な表面像の制御が可能になる。従ってアクチュエータに加えられる電圧をより高い精密度で制御することができ、例えばアクチュエータの非線型電圧応答の結果としてのいかなる誤差も、表面像により小さい誤差を与える。
【００３７】
アクチュエータ層１２内のアクチュエータの数やレイアウトは、正確なミラー構造、特にミラー本体厚さおよび多層部１３の定格応力だけでなくその大きさおよび形状によっても左右される。制御された表面像の必要精度も重要である。出発点として、アクチュエータを適宜の規則的配列のミラーに亘って均一に配列することができる。しかし、表面像誤差が波面誤差に不釣合いに寄与し、より大きな表面像誤差が予測されるミラー区域にアクチュエータを集中させることもできる。
【００３８】
本発明のアクティブ・ミラーのための制御システムが図４に概略的に示されている。この制御システムは干渉計波面感知およびゼロ参照インターフェログラムに基づいているが、他の感知方式および参照を使用してもよい。レーザー光源２１は適宜の周波数の２本のコヒーレント・レーザー・ビームを出力する。２本のビームが再結合されてインターフェログラム検出器２２で干渉される前に、一方のビームが本発明による適応光学系１００、例えば投影システムＰＬを通過する。インターフェログラム検出器２２の出力を、減算器２３によりゼロ干渉インターフェログラムｚｒｉと比較し、その差が適応光学系１００を通過したビームの波面情報を提供するフリンジ・パターン分析器２４に供給される。減算器２５はこの波面情報を所望の波面情報ｄｗから減算して波面誤差ｗｅを発生させ、この誤差がコントローラ２６に供給される。コントローラ２６は次に駆動信号を発生させて、適応光学系１００のアクチュエータが波面誤差を最小にするようにする。
【００３９】
前記波面感知構成の代替形態として、例えば干渉計を使用して点の配列を介して表面像を直接測定すること、または誤差の原因であるとわかっているため多層部中の応力を測定することにより、表面像を直接感知することもできる。適宜位置のミラーに組み込まれた圧電ＰＶＤＦセンサをこのために使用してもよい。
【００４０】
アクティブ・ミラーのための制御システムはオンラインまたはオフラインのいずれの方法で操作することもできる。オフライン方法では、ミラー表面像を修正するのに必要な作動力が機械据付け時およびその後の機械メンテナンス中に周期的に決まる。オフライン制御方法では、帰納的アプローチを使用して、それにより一連の制御信号が近似値として決められて表面像を修正するようにしてもよく、その後波面収差が再び測定され、制御信号が調整されて修正を改善する。この処理は光学系の必要公差を満たすのに適したいくつかの繰返しを通して繰り返される。
【００４１】
オンライン制御方法により、ミラー表面像のリアルタイム修正または準リアルタイム修正が可能であり、環境状態、例えば露光または一連の露光および構成部品の移動中に変化し得る外気温度の変化を補償する。オンライン制御については、波長内（すなわち露光波長での操作中）干渉計を投影光学系に組み込んでもよい。この干渉計は露光工程の都合のよい間隔中、例えばウェーハやマスクの交換中にインターフェログラムを測定することもできる。ここからのデータは次に制御信号を更新してミラー表面像を修正するのに使用できる。
【００４２】
本発明を使用して、個々のアクティブ・ミラーを別々に制御するのではなく、アクティブ・ミラーを全体として含む光学系を制御することが好ましい。このように、１つのミラーの誤差が他の表面像を調整することにより最適に修正され、光学系に含まれる静的ミラーの表面像誤差も修正されるようにしてもよい。このように、光学系に含まれる全てのミラーにアクチュエータを設ける必要はない。
【００４３】
例
本発明の第１の実施形態の以下の例は、ＵＬＥの２５ｍｍ厚さのミラー本体上の４００ｍｍ×４００ｍｍミラーと総厚さ１μｍで定格応力４００ＭＰａの多層部の分析に基づいている。
【００４４】
例では、ミラー上で面内方向に動作する圧電パッチ・アクチュエータを使用している。アクチュエータ材料は、両方向にピエゾ定数１６６ｐＣ／Ｎ、有効ヤング率６．３×１０¹⁰Ｐａ、ポアッソン比０．３、有効厚さおよび電極距離いずれも０．１９ｍｍの従来のＰＺＴである。正方形のパッチ・アクチュエータは１、９、１６、２５、３６、１００または４００個のアクチュエータの正方形配列でミラーの全表面を覆う。多層部の定格応力に１０％の正弦波変動が想定される。
【００４５】
この例の結果が図５に示されている。１列目はアクチュエータ数を示し、１行目は比較するアクチュエータのない対応する構成である。Ａ列では、ナノメートルのｒｍｓ表面像誤差が与えられる。１つのアクチュエータでもかなりの改善を示しており、ｒｍｓ誤差はアクチュエータを追加するにつれて急速に改善する。
【００４６】
Ａ列には、総誤差が表示される。波面誤差については、表面像を、ピストン、先端／傾斜、集束が最低位条件である特徴的なザイデル形状に分解することができる。６自由度の調整可能なミラー装着はこれらの低位条件を補償することができる。従って、図５のＢ列は本発明による圧電アクチュエータがより高位の誤差を補償するのみであることを想定した結果を表示している。見てとれるように、低位誤差をミラー装着により修正する場合、制御なしでも比較値が大きく改善するが、本発明によるアクチュエータ導入により、アクチュエータ数が増加すると重要な改良がさらに生じる。
【００４７】
多くの投影システムはミラー表面全体を利用していないので、２０％の未使用のフリーボードとミラー装着を介した低位修正を想定して、結果を図５のＣ列に表示する。再び表面像のかなりの改良がアクチュエータ数の増加に伴い提供される。
【００４８】
実施形態２
本発明の第２の実施形態では、以下の記載を除いて第１の実施形態と同様にすることができ、斜めに作用するスタック・アクチュエータが使用される。
【００４９】
本発明の第２の実施形態で使用されるスタック・アクチュエータは、ミラー表面に対して斜めに配列され、長さに沿って作用するロッド状アクチュエータを備えている。スタック・アクチュエータは一般にパッチ・アクチュエータよりもかさばる構造が必要であるが、長さに沿って複数の電極を使用して駆動電圧を下げることができ、大きな集中した力を伴う直線運動が必要な場合にこれを使用することができる。またスタック・アクチュエータはいかなる表面像をも制御することができる。
【００５０】
スタック・アクチュエータを使用した本発明の第２の実施形態で使用されるミラー３０が図６に示されている。このミラーでは、反対方向に傾斜するアクチュエータ３１、３２の２つの列が、台板１１と、適宜の基板に設けられた多層部１３を備えた反射部材３３のと間に斜めに接続されている。アクチュエータの傾斜角度ａは好ましくは約６０゜未満、最も好ましくは約４５゜未満である。ミラーの少なくとも一部では、反対方向に傾斜する２つのアクチュエータ３１ａ、３２ａが同じ点で反射部材３３に接続されるように、アクチュエータ３１ａ、３２ａが対で配置されている。この構成を使用すると、一方のアクチュエータ３１ａは伸張力ｆａを、他方のアクチュエータ３２ａは等しい大きさの圧縮力ｆｂを加えることができるので、その合力ｆｒが完全にミラー平面内にあるようになる。加える力の大きさを適宜調整することにより、アクチュエータの傾斜角度が等しくない場合であっても同様の効果が達成できる。
【００５１】
斜めアクチュエータに加えて、例えば斜めアクチュエータにより加えられる力の垂直分力を補償するためにいくつかの垂直アクチュエータを含んでいてもよい。パッチ、斜めおよび／または垂直アクチュエータを組み合わせて使用してもよい。
【００５２】
実施形態３
本発明の第３の実施形態では、以下の記載を除いて第１または第２の実施形態と同様にすることができ、トルクが加えられて表面像を制御する。図７は、制御すべき表面像を有する反射面を呈示する多層構造４３を有するミラー４０を示している。多層構造４３は、反射面に対向しほぼ垂直な方向に突出する突出部４４を備えたミラー本体４１に設けられている。突出部はミラー４０の裏側に二次元配列で配置されている。これらは図７に示すようにミラー本体４１の一体部分とする必要はなく、ミラー本体に設けられた各孔に挿入されるロッド形状としてもよい。
【００５３】
アクチュエータ４２が設けられ、反射面上または近くの点Ｐの周りにトルクを加えるように反射面からの距離Ｄで突出部に力を加える。距離Ｄがより大きいことは、同じ力でトルクがより大きくなることを示している。トルクは反射面を曲げて表面像を制御する。突出部４４に加えられる力は、一般に反射多層部４３の表面像に対してほぼ平行である。
【００５４】
別個のリアクション・プレートと各突出部４４との間に力を加えてもよいが、図示した実施形態では２つの突出部４４の間に加えられる。後者の構成ではリアクション・プレートは必要ない。図７は、隣り合った突出部の間に挿入されたアクチュエータ４２を示しているが、より離れた突出部間に入れてもよい。アクチュエータ４２は第２の実施形態に関して述べたように、長さに沿って作用するロッド状アクチュエータとすることができる。アクチュエータが作用するこれら突出部の間および周りで、斯かるアクチュエータの収縮により表面像が外側方向（凸）に湾曲し、伸張により表面像が内側方向（凹）に湾曲する。湾曲量はミラー本体４１の厚さａ、突出部間の距離ｂ、突出部の長さｃおよび厚さｄに左右される。
【００５５】
図８は第３の実施形態の変形形態を示し、ミラー本体４１の裏側にキャビティ４６を備えている。ある（空気または油）圧力を有する気体（または液体）をキャビティ内に入れて、キャビティの壁４７に作用する空気圧（または油圧）アクチュエータを提供するようにしてもよい。この壁は前記した突出部と同等のものである。ミラーの反射面にトルクを加えて表面像を制御するように、隣り合うキャビティ間の圧力差が個々の壁に力を加える。前記したように同様のパラメータａ〜ｄが湾曲量に影響を及ぼす。制御システムは、適量の流体（気体および／または液体）を開口４８を通してキャビティ４６に供給することにより、アクティブ・リフレクタの裏側に配置された種々のキャビティ内の圧力を制御する。キャビティおよびその個々の壁（突出部）は規則的（二次元）配列で配置してもよい。
【００５６】
本発明の特定の実施形態について上述したが、本発明は記載した以外にも実施可能であることが認識される。記述は本発明を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図２】第１の実施形態の投影光学系の関連成分の線図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施形態で使用できるバイモル・ミラーの代替構成の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施形態で使用できるバイモル・ミラーの代替構成の断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第１の実施形態で使用できるバイモル・ミラーの代替構成の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態で使用される制御システムの線図である。
【図５】本発明の２つの例を静的ミラーと比較した結果を示す表である。
【図６】本発明の第２の実施形態で使用されるアクティブ・ミラーの断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態で使用されるアクティブ・ミラーの断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の変形形態で使用されるアクティブ・ミラーの断面図である。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ アクティブ・ミラー
１１、４１ ミラー本体
１２ アクチュエータ層
１３ 多層部
３１、３２、３１ａ、３２ａ、４２ アクチュエータ
３３ 反射部材
４０ ミラー
４３ 多層構造
４４ 突出部
４６ キャビティ
４７ 壁
４８ 開口
ＡＭ 調整手段
Ｃ 標的部
ＣＯ コンデンサ
Ｅｘ、ＩＬ 放射システム
ＩＦ 干渉測定手段
ＩＬ 照明器
ＩＮ 積算器
ＬＡ 放射線源
ＭＡ マスク
ＭＴ マスク・テーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ アイテム
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル

Claims (21)

1. 放射線の投影ビームを供給する放射システムと、
   所望のパターンに従って投影ビームをパターン付けするのに役立つパターン付け手段を支持する支持構造と、
   基板を保持する基板テーブルと、
   パターン付けされたビームを基板の標的部に投影する投影システムと、
   前記放射システムおよび前記投影システムの一方または両方である光学系に含まれるアクティブ・リフレクタとを備えたリソグラフィ投影装置において、
   前記アクティブ・リフレクタが、本体部材と、反射多層部と、前記反射多層部の表面像を調整するよう制御可能な少なくとも１つのアクチュエータとを有し、前記アクチュエータが前記反射多層部に対立する裏面に取付けられると共に前記アクチュエータが、前記反射多層部の平面に垂直な方向の分力が、前記アクチュエータにより加えられる全ての力の５０％未満となるように前記アクティブ・リフレクタに力を加える動作をする装置。
2. 前記アクチュエータが、前記反射多層部の平面に垂直な方向の分力が、前記アクチュエータにより加えられる全ての力の２０％未満となるように前記アクティブ・リフレクタに力を加える動作をする、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記アクチュエータが、ほぼ前記反射多層部の平面に平行な方向にのみ前記アクティブ・リフレクタに力を加える動作をする、請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記アクチュエータが、前記アクティブ・リフレクタにトルクを加える動作をする、請求項１、請求項２、または請求項３に記載のリソグラフィ投影装置。
5. 前記アクチュエータが、前記反射多層部内のまたは近くの点の周りにトルクを加える動作をする、請求項４に記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記アクティブ・リフレクタが、前記反射多層部と反対の裏側に少なくとも１つの突出部を備え、前記アクチュエータが前記アクティブ・リフレクタにトルクを加えるように前記突出部上で動作する、請求項４または請求項５に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 前記アクチュエータが２つの突出部間で動作する、請求項６に記載のリソグラフィ投影装置。
8. 前記アクチュエータが圧電アクチュエータを備えた、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
9. 前記アクチュエータが空気圧または油圧アクチュエータを備えた、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
10. 前記突出部が、空気圧または油圧アクチュエータを形成するように前記突出部に空気力または油力を加えるための流体を含むようにしたキャビティの壁を形成するよう構成され配置された、請求項６または請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
11. 前記アクティブ・リフレクタが、規則的な配列に配置された複数の突出部を備えた、請求項６から請求項１０までのいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
12. 前記アクティブ・リフレクタが、規則的な配列に配置された複数のアクチュエータを備えた、請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
13. 前記アクティブ・リフレクタにより反射される放射線ビームの波面収差を検出する感知手段と、前記検出器に応答して前記波面収差を最小にするよう前記アクチュエータを制御する制御システムとを更に備えた、請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
14. 前記感知手段が前記アクティブ・リフレクタの表面像を測定するための干渉計を備えた、請求項１３に記載のリソグラフィ投影装置。
15. 前記感知手段が前記放射線の投影ビームの波長で機能する干渉計を備えた、請求項１４に記載のリソグラフィ投影装置。
16. 前記感知手段が前記アクティブ・リフレクタの反射多層部の歪みを検出するための少なくとも１つの歪みゲージを備えた、請求項１３に記載のリソグラフィ投影装置。
17. 前記光学系が複数のアクティブ・リフレクタを含み、前記制御システムが前記複数のアクティブ・リフレクタを共に制御して前記光学系の波面収差を全体として最小にするよう動作する、請求項１３から請求項１６までのいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
18. 前記投影ビームが、例えば５０ｎｍ未満、好ましくは８〜２０ｎｍ、特に９〜１６ｎｍの範囲の波長を有する極紫外線を含む、請求項１から請求項１７までのいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
19. 支持構造がマスクを保持するためのマスク・テーブルを含む、請求項１から請求項１８までのいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
20. 放射システムが放射線源を含む、請求項１から請求項１９までのいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
21. 放射線感光材料の層により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、
    放射システムを使用して放射線の投影ビームを提供するステップと、
    投影ビームの断面にパターンを与えるパターン付け手段を使用するステップと、
    パターン付けされた放射線ビームを、投影システムを使用して放射線感光材料の層の標的部に投影するステップとを含むデバイス製造方法において、
    前記放射システムおよび前記投影システムの一方または両方である光学系が、本体部分と、反射多層部と、前記反射多層部の表面像を調整するよう制御可能な少なくとも１つのアクチュエータとを有するアクティブ・リフレクタとを備え、前記アクチュエータが前記反射多層部に対立する裏面に取付けられると共に前記アクチュエータが、前記反射多層部の平面に垂直な方向の分力が、前記アクチュエータにより加えられる全ての力の５０％未満となるように前記アクティブ・リフレクタに力を加える動作をし、
    さらに前記アクティブ・リフレクタを制御して、前記アクティブ・リフレクタにより反射される放射線ビームの波面収差を最小にするステップを含む方法。

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