JP3943280B2 - リソグラフィック投影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリソグラフィの分野に関する。特に、本発明は、リソグラフィック投影システムにおいて像の均一性を最適化するための装置であって、
放射線の投影ビームを供給する放射システムと、
マスクを保持するマスクホルダを備え、第１の位置決め手段に接続されている第１の対物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備え、第２の位置決め手段に接続されている第２の対物テーブルと、
マスクの放射された部分を基板の目標部分上に像形成する投影システムとを含むリソグラフィック投影システムにおける像の均一性を最適化する装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
判り易くするために、投影システムを以下「レンズ」と称することにするが、この用語は例えば、屈折光学装置、反射光学装置および反射屈折光学装置を含む各種タイプの投影システムをも網羅するものと広義に解すべきである。また、放射システムは放射線の投影ビームを導いたり、形成したり、あるいは制御するための原理のいずれかに従って作動する要素をも包含し、そのような要素はまた、以下集約して、あるいは単に「レンズ」と称してもよい。放射システム、あるいは照射システムにおけるいずれの屈折、反射あるいは屈折反射要素もガラス、あるいはその他の適当な材料の基板をベースとしており、希望に応じて単一、あるいは多数の層をコーテイングすることが出来る。更に、第１と第２の対物テーブルは「マスクテーブル」および「基板テーブル」とそれぞれ称してもよい。更に、リソグラフィック装置は２個以上のマスクテーブルおよび（または）２個以上の基板テーブルを有するタイプのものでよい。そのような「マルチステージ」装置においては、追加のテーブルを並列に使用したり、あるいは１個以上の他のステージを露出のために使用しながら一方１個以上の一方のステージにおいて準備段階を実行することが可能である。対をなすステージを有するリソグラフィック装置が国際特許出願第ＷＯ９８／２８６６５号および同第ＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。
【０００３】
リソグラフィ装置においては、マスク（焦点板）が照射される。マスクは放射線を透過したり、あるいは放射線を遮断する領域から作られたパターンを有するか、代替的に所謂相変調（ＰＳＭ）を採用することが出来る。このようにして、マスクのパターンは、典型的には半導体材料で作られた基板上に投影される。基板(例えばウエファ)は放射線感応層で被覆されている。従って、マスクのパターンは基板上に転写される。
【０００４】
前述した構造であって、特に集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能な写真平版装置が、例えば米国特許第5、194、893号から知られている。
【０００５】
１個のＩＣ内での電子要素が益々多数必要とされるようになっているため、ライン幅とも称される益々小さくなる細部を、ＩＣ領域あるいは「ダイ」とも称される、ＩＣをその上で形成する必要のある基板の各領域において投射装置によって像形成する必要がある。また、ＩＣ当たりの要素の数を増やすためにこれらのＩＣ領域を拡大することが望まれている。このことは、投影レンス系に対しては、一方では解像力、従って開口数を上げ、他方では鏡像力場を拡大する必要のあることを意味する。これら二つの離反する要件を従来のレンズにおいて結合することは困難である。
【０００６】
この二律背反は所謂ステップ投影装置から、例えば米国特許第5、194、893号に記載のステップアンドスキャン装置まで変更することにより回避することが可能である。ステップ投影装置においては、完全なマスクパターンが照射され、例えばウエファダイ、あるいはＩＣ領域のような基板上の目標領域に全体的に像形成される。その後、マスクパターンに対向して、かつ投影レンズ系の像領域内に介在し、マスクパターンの第２の像がその領域に形成されるまで１ステップが行われ、すなわち基板が投影レンズ系とマスクパターンとに対して動かされる。その後、当該装置は第３の目標領域まで段階的に進み、マスクパターンが再び像形成されるようにして、最後に全ての目標領域にマスクパターンの像が形成される。
【０００７】
ステップアンドスキャン装置においては、同じ段階的運動が実行されるが、毎回マスクパターンの小さい部分が目標領域の対応する小領域に像形成される。スキャン運動において、目標領域の一連の小領域にマスクパターンの一連の部分を像形成することにより、完全なマスクパターンの像が目標領域上で得られる。
【０００８】
この目的に対して、マスクのパターンは投影ビームによって照射され、マスクパターンの位置において、例えば長方形あるいは円弧形の小さな照射スポットを形成する。マスクと基板とを動かすために、マスクはマスクテーブルに、基板は基板テーブルに保持されている。マスクテーブルと基板テーブルとは投影レンズ系および投影ビームとに対してスキャン方向に沿って同じ方向、あるいは相互に対して反対の方向において動かされる(スキャンされる)。基板の速度はマスクテーブルの速度のＭ倍であり、Ｍはマスクパターンが基板に像形成される倍率である。
【０００９】
一般に使用されるＭの値は１／４または１／５である。Ｍの他の値は、例えば１のように変更可能である。照射スポットに対するマスクテーブルと基板テーブルの前記運動はスキャン運動と称される。照射スポットはスキャン方向に対して横方向の方向において最大の寸法である。この寸法はこのパターンが一スキャン運動において像形成されるようにマスクパターンの幅と均等でよい。しかしながら、前記寸法はマスクパターンの幅の半分、あるいはそれより更に小さくすることも代替的に可能である。その場合、2回、あるいはさらに多くの対向するスキャン運動を実行することにより完全なマスクパターンを像形成することが可能である。
【００１０】
その場合、マスクと基板とはいずれの瞬間においても正確な相互位置および速度を有するように保証する必要があるが、これはマスクテーブルと基板テーブルとの運動の極めて正確な同期化によって実現可能で、すなわち基板の速度Ｖsubはマスクの速度ＶmaのＭ倍に常に等しくある必要がある。
【００１１】
この目的に対して、本装置は例えば、像形成作業毎の間にマスクと基板との相互位置を連続的に測定する第１と第２の干渉装置を含むことが出来る。
【００１２】
リソグラフィック投影装置は、例えば波長が３６５nm、２４８ｎｍ，１９３nm、あるいは１５７ｎｍの例えばＵＶ放射線、あるいは波長が１５nm程度の極ＥＶのような電磁性放射線の投影ビームを採用しうる。代替的に、そのような装置は、例えば電子放射線、あるいはイオン放射線を採用可能であり、この場合関連の視野レンズ投影システムが使用される。
【００１３】
本明細書に記載のリソグラフィック装置に関する更なる情報は、例えば国際特許出願第ＷＯ９７／33205号から得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
益々小型化する半導体素子を製造する必要性があり、従って対応して、所謂限界寸法（ＣＤ）の均一性を向上する必要性がある。そのため、これらのリソグラフィ装置がこれらの解像力の限界に向って推し進められている。従って、当該装置の解像力に影響を与えうる要因を最少にする必要がある。
【００１５】
高解像度で高度のＣＤ均一性を達成するためには基板レベルにおいて均一な光線分布を達成することが重要である。本発明の目的は(マスクの不在のとき)基板レベルで均一な光線分布を提供することである。
【００１６】
多くの種々の要因が基板レベルで発生する光線の均一性に対して影響を与えうる。例えば、均一性は例えばダイアフラム、例えば所謂ＲＥＭＡ(焦点板マスキング)ブレード、光学要素上に形成されたフィルム、照明器上に形成された例えば反射防止コーテイング、水のような有機性膜、後方反射や汚れの介在のような要因によって左右される。従って、基板レベルにおける光線の分布に対するこれら要因による影響は最少に出来ることが望ましい。
【００１７】
焦点板に入射する光線の強さを変えるために採用された放射ビームの行路に当該装置を位置させることが知られている。例えば、米国特許第5、486、896号はビームの側部で光線の強さを低減する装置を使用している。本装置はビームの縁部を遮る２個のダイアフラムを有する。一実施例においては、ビームの縁部において明るいものから暗いものまで滑らかに遷移させるようにダイアフラムの内縁部には小さなフィルタの帯片が位置している。
【００１８】
この周知の装置はウエファの2個の隣接する部分がスキャンされるときビームの縁部が重なるというスキャンニングシステムにおいて発生する問題(所謂スティッチング問題)を解決するように構成された。
【００１９】
本発明が取り組む問題ははるかに複雑であって、ビームの縁部における光線の信号を単に減衰するだけでは解決することが出来ない。本発明はビームの断面の所定の方向に沿って空間ビーム強さを変調させるという要件を目指している。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このように、第１の局面において、本発明は、
断面がマスクの面においてマスクパターンより小さい投影ビームを供給するための放射線源を含む放射システムと、
少なくとも第１の（スキャン）方向において運動可能で、マスクを保持しうるマスクホルダを備えたマスクテーブルと、
倍率Ｍでマスクパターンの照射された部分を基板上に像形成する投影システムと、
第１の方向と、第１の方向に対して垂直の第２の方向に沿って運動可能であり、基板を保持しうる基板ホルダを備えた基板テーブルと、
少なくとも第１の方向に沿った像形成作業毎の間にマスクテーブルを投影ビームおよび投影システムとに対して運動させるマスクテーブル駆動手段と、
マスクテーブルの移動速度のＭ倍に等しい速度で少なくとも第１の方向に沿って像形成作業毎の間に基板テーブルを運動させる基板テーブル駆動手段とを含むリソグラフィック投影装置であって、
少なくとも一方向に沿ったビームの断面でのビームの概ね全長に亘って基板レベルにおける統合された放射強さが概ね均一となるようにビームの空間強さを変えるようにビームの行路に位置したフィルタ手段を含む修正装置を更に含むことを特徴とするリソグラフィック投影装置を提供する。
【００２１】
第２の局面において、本発明はマスク上に放射線ビームを投影する手段を含むリソグラフィック投影装置のための修正装置であって、前記修正装置が、少なくとも一方向に沿った断面でのビームの全長に亘って基板レベルでの統合された放射線強さが概ね均一となるように前記断面のビームの空間強さを変えるようにビームの行路に位置したフィルタ手段を含む修正装置を提供する。
【００２２】
疑問を避けるために、ここで使用する「フィルタ手段」という用語は入射放射線を遮断するか、あるいは部分的に遮断するか、および（または）入射放射線の強さを低減するためのいずれかの手段を意味する。この用語はある放射エネルギ、あるいは周波数を遮断するための手段に限定する意図はない。
【００２３】
基板レベルでのビームの空間均一性を言及する場合投影されたマスクの特徴が不在な場合の均一性を指すことは勿論である。
【００２４】
概ね均一という用語は均一性の変動をパーセントでいえば１．５％以下の均一性のパーセント表示の変動を意味する。パーセント表示での変化は０．５％であることがより好ましい。
【００２５】
一般的に、ビームの断面は細長い長方形の形態（例えば、１０ミリメートルＸ２６ミリメートル程度の寸法）を有する。所謂「基準方向」は当該断面の長辺の方向と規定される。代替的な実施例においては、ビームの断面は、例えば四角あるいは円形であり、そのような場合、基準方向はそれぞれ、四角の辺の一辺あるいは円の径の一つに対して平行のものと考えてよい。
【００２６】
フィルタ手段はビームの行路に位置する第１の部材を含むことが好ましい。放射線の統合された強さは運動軸に沿ってビームに対して第１の部材を動かすことにより変調される。第１の部材の運動は第1の部材の全体運動、あるいはビームに対する第１の部材の一部の運動を指す。
【００２７】
本発明の第１の局面によるリソグラフィック投影装置の第１の好適実施例、並びに本発明の第２の局面による修正装置においては、第１の部材は単一のフィルタである。フィルタはビームの行路に位置し、かつ運動軸に対して平行で、かつ垂直の方向に対する透過の変動があるように方向付けられる。フィルタは全体的にビームに対して運動される。好適実施例においては、運動軸は基準方向に対して垂直である。
【００２８】
このように、フィルタには相互に対して平行に配置された複数の特定の透過輪郭を具備することが可能で、各透過輪郭はフィルタを運動軸に沿って動かすことにより特定の透過輪郭が選択可能なように運動軸に対して垂直に配置されている。このように、ビーム断面の統合された強さの均一性は第1のフィルタの運動によって動的に修正可能である。
【００２９】
複数の特定の透過輪郭は直ちに変動する透過輪郭の連続体を提供することが好ましく、すなわち複数の輪郭が前記運動方向および該方向に対して垂直の方向（ＹおよびＸ軸）に沿って採った空間変数に対して概ね連続的な微分関数を規定することが好ましい。特定の関数は基準方向に対して垂直の(微分化)間隔において統合した放射強さの逆数であることが好ましい。
【００３０】
第１のフィルタは連続した部材であって、ビームの全体断面積がフィルタ部材に入射される。換言すれば、フィルタはビームを部分的に交差はしないが、交差した場合、光線がフィルタの縁部から反射され、基板レベルでのビームの統合された強さの均一性に影響を与える可能性がある。
【００３１】
フィルタが新規の透過輪郭をビームの行路に位置させるべく動かされると、フィルタは依然としてフィルタの縁部がビームと交差しないように位置している。従って、修正装置自体による擬似反射は発生しない。
【００３２】
第２の実施例においては、第1の部材は２個のフィルタを有する。第２のフィルタは前記第１のフィルタに対して運動可能である。
【００３３】
第１と第２のフィルタの各々の少なくとも１個の透過輪郭が相互に重なるように第２のフィルタが第１のフィルタに重なることが更に好ましい。第１と第２のフィルタは直線の透過輪郭を有し、かつ前記フィルタは第１のフィルタの直線の透過輪郭が第2のフィルタの直線透過輪郭に対して反対方向に傾斜するように方向付けられている。換言すれば、ビームの断面の面に対して垂直の方向から見れば、第２のフィルタは第１のフィルタと対称形である。このように、瞳孔（スリット）照射は対称形であってテレセントリックな問題を克服する。
【００３４】
フィルタ部材のいずれか、あるいは双方は灰色フィルタ（吸収、連続、反射、あるいはデイザー）であることが好ましい。
【００３５】
リソグラフィ装置は更に、コンデンサレンズ群、すなわちマスクと放射源との間に位置するＲＥＭＡレンスを含むことが更に好ましく、第１の部材はコンデンサレンズ群すなわちＲＥＭＡレンスとマスクとの間に位置する。代替的に、第1の部材は放射源から離れたマスクの側に位置可能である。
【００３６】
第１の部材はマスクのレベルの直ぐ上方、あるいは光学的に結合した位置に位置することが好ましい、
【００３７】
例えば５０ミクロンの任意に配分したドットからなるデイザードフィルタのような不連続のドットからなる第１の部材に対しては、該部材はマスクにおいて、あるいは基板のレベルにおいてドットを平均化するため焦点のぼけた位置に位置することが好ましい。
【００３８】
第１の部材が基板上に入射するビームの空間強さの均一性を最適化すべく位置するように、第１の部材を運動させる運動手段を制御するために制御手段を当該装置が含むことが更に好ましい。
【００３９】
制御手段はいつでも可能最良の均一性が達成しうるようにフィルタを連続的に運動させることにより基板に入射するビームの空間強さの均一性を連続的に制御する。
【００４０】
第３の実施例においては、第１の部材は複数の独立して運動可能なフィンガを含み、該フィンガは相互に対して隣接して、かつ独立して前後に運動可能でビームの断面の少なくとも一部を交差する。判り易くいえばフィンガは基準方向に沿っては並置関係で配置され、この方向に対して垂直方向に運動可能である。
【００４１】
細長いフィンガは基準方向に対して概ね垂直に方向付けられることが好ましい。
【００４２】
基準方向に対して平行の方向における各フィンガの幅は基準方向におけるスリットの長さの３％から７％までの間を構成するように選択されることが好ましい。その場合、フィンガは約１５から２５個程度基準方向に沿って並置される。例えば、１０ミリメートルＸ２６ミリメートルの寸法のスリットの場合、各フィンガは1ミリメートル長さとなるように選択することが可能で、そのため基準方向に沿って２６個のフィンガが並置される。
【００４３】
前記複数のフィンガを運動させる手段は当該技術分野の専門家には明らかである。例えば、各フィンガは小型のモータに直接的あるいは間接的に装着可能である。
【００４４】
本発明が取り組む別の課題は改良されたフィルタを提供することである。前述のように、透過性が位置と共に変動するフィルタを使用して照射の均一性、従ってＣＤの均一性を改良することが可能で、またその他の多くの用途においても使用可能である。透過輪郭は可成り複雑となりうることが多い。以前は非対称性フィルタ（回転対称性の無いフィルタ）は透過輪郭がフィルタプレート上で位置と共に連続的に徐々に変化する「連続性」、すなわちアナログフィルタであった。透過性は誘電コーテイングの厚さを変更する（すなわち反射率を調整する）ことにより、あるいは吸収性コーテイング(例えば金属の層)の厚さを変えることにより調整される。しかしながら、実際には特に厚さが位置と共に変動する場合、層の厚さを制御することは極めて難しい。
【００４５】
この問題を軽減するために、本発明は、放射遮断ドットの密度を変えることにより位置と共に透過性が変動するフィルタ（またはディジタルフィルタとも称される）を提供する。
【００４６】
本発明によるリソグラフィック投影装置を使用した製造工程において、マスクのパターンは、エネルギに感応する材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に被覆された基板上に像形成される。この像形成段階に先立って、基板は例えば、下塗り、レジストコーテイングおよびソフトベークのような各種の手順を経由させることが出来る。露出後、基板に、例えば露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび像形成された特徴の測定／検査のようなその他の手順を実施することが可能である。手順のこの配列は例えばＩＣのような装置の個々の層をパターン化するための基準として使用される。そのようにパターン化された層は、次に、例えばエッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学―機械的研磨等全て個々の層を仕上げるための各種の工程を実行できる。数枚の層が必要とされる場合、全体工程、あるいはその変形は新規の各層に対して繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板（ウエファ）上に作られる。これらの素子は次に、例えばダイシングあるいはソーイングのような技術によって相互から分離され、次に個々の素子はピン等に接続された担体に装着しうる。前記工程に関するそれ以上の情報は、1997年マグロウヒル出版社により出版されたピータファンザントによる「マイクロチップファブリケーション、半導体処理に対する実用的な手引き」という名称の書籍、ＩＳＢＮ0―07―067250―4（“Microchip Fabrication : A Practical Guide to Semiconductor Processing”Third Edition，by Peter van Zant、McGraw Hill Publishing Co．，1997から得ることが出来る。
【００４７】
ＩＣの製造において本発明による装置を使用することを特に前述のように言及してきたが、そのような装置は特に、例えば露出条件（例えば開口数、干渉度（シグマセッテイング）、光学装置の劣化など）が変動するようなその他の適用も多くあることを明瞭に理解すべきである。例えば、集積光学システム、磁区メモリのための案内および検出パターン、液晶デイスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド、等の製造においても採用可能である。当該技術分野の専門家には、そのような代替的な適用に関して、「焦点板」、「ウエファ」あるいは「ダイ」という用語の使用は、それぞれより一般的な用語、「マスク」、「基板」および「目標領域」に置き換わるものと考えるべきであることが認められる。
【００４８】
本発明を下記の非限定的な好適実施例と、添付図面とを参照して以下詳細に説明する。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１は基板上にマスクパターンを繰返しステップーアンドースキャン像形成する装置の光学要素を概略的に示す。本装置の主要要素は投影システムＰＬを収容している投影コラムである。像形成すべきマスクパターンが設けられているマスクＭＡ用のマスクホルダＭＨが前記システムの上方に配置されている。マスクホルダはマスクテーブルＭＴに位置している。基板テーブルＷＴは投影システムＰＬの下方に配置されている。このテーブルは基板Ｗのための基板ホルダＷＨを収容している。基板の上にマスクパターンが多数回像形成する必要があるが、毎回異なる領域(例えばＩＣ領域)Ｗｄに像形成される。基板テーブルはＸおよびＹ方向に運動可能であって、そのためＩＣ領域にマスクパターンを像形成した後後続のＩＣ領域をマスクパターンの下に位置させることが出来る。
【００５０】
本明細書においては、本装置は透過性であるが、代替的に、例えば反射性、あういは反射屈折性光学システムから構成してもよい。
【００５１】
マスクＭＡの前方で投影ビームＰＢの行路に修正装置(図示せず)が位置している。修正装置はスキャンの間ビームＰＢに対して固定されている。
【００５２】
本装置は更に、例えばクリプトンーフルオライドエキシマレーザ(Krypton-Fluoride Excimer Laser)すなわち水銀ランプからなる放射源、レンズ系ＬＳ，ミラーＲＥおよびビーム形成光学装置ＣＯからなる照射システムを有する。照射システムによって供給される投影ビームＰＢはマスクパターンＣを照射する。このパターンは基板Ｗのある領域に投影システムＰＬによって像形成される。投影システムは、例えばＭ＝１／４の倍率と、ＮＡ＝０．６の開口数と、直径が２２ミリメートルの回析限定像領域とを有する。
【００５３】
本装置は更に、ＸＹ面において基板Ｗに対してマスクＭＡを整合させる装置である複数の測定装置と、基板ホルダ、従って基板の位置と方向性とを検出するための干渉計システムと、投影システムＰＬの焦点面すなわち像の面と基板Ｗの面との間のずれを検出する焦点誤差検出装置とを含む。またウエファレベルでの光線の分布を較正しうるセンサ手段も含まれている（但し、図示していない）。これらの測定装置は電子信号処理および制御回路と、基板および焦点の位置と方向性とを測定する装置によって供給された信号に対して修正しうるドライバ、すなわちアクチュエータとを含むサーボシステムの一部である。
【００５４】
前節で述べている整合装置は図１の上右側隅で示すマスクＭＡにおいて2個の整合マークＭ１およびＭ２を使用する。これらのマークは回折格子から構成することが好ましいが、代替的に、例えば四角体とか、あるいは光学的に周囲とは相違する帯片のようなその他のマークから形成してもよい。整合マークは二次元であることが好ましく、図１において相互に対して垂直の方向、Ｘ方向とＹ方向とに延びている。基板Ｗ（例えばパターンＣを隣接する位置で繰返し像形成する必要のある半導体基板）は少なくとも２個の整合マーク、好ましくは二次元の回折格子を有し、その内の２個Ｐ１とＰ２とはパターンＣを形成する必要のある基板Ｗ上の領域の外に位置している。格子マークＰ１とＰ２とは位相格子であることが好ましく、格子マークＭ１とＭ２とは振幅格子であることが好ましい。
【００５５】
図２は双方共本発明による、修正装置１を備えたリソグラフィック装置の単純な概略図を示す。本装置はレンズ７を通して光ガイド５を横行する電磁放射線のビームを放出する光源３を有する。ビームはミラー９を反射され、修正装置１を通してコンデンサ群レンズ１１を通して焦点板１３上の導かれる。
【００５６】
光線ビーム１５は狭い長方形断面を有する。このタイプのビーム断面はスキャン装置に使用されることが多い。スキャンニング装置においては、ビームは通常、その断面の細長い側の方向に対して垂直の方向にスキャンされる。この結果。この細長い方向に対して垂直の放射線投与に対して平均化すなわち統合効果を有するが、細長い方向に対して平行の強さ分布の均一性に対しては効果はない。図３から５までに示す修正装置は前述の断面のビームと共に使用される。しかしながら、当該技術分野の専門家にはこれらの装置は小さな修正を加えることにより各種のビーム断面に対して使用可能であることが認められる。
【００５７】
図２に示す修正装置は図４に更に詳細に示されている。しかしながら、以下の説明に対して、図２に示す修正装置１は一般的なフィルタ手段と考えられる。ビーム１５は点１７においてフィルタ手段に衝突する。ビームは線図で示す位置においてある透過輪郭でフィルタを通して透過される。前記装置１の構成部材は点１７におけるフィルタ透過輪郭を変更するためにビーム１５に対して動かすことが出来る。このように、焦点板１３でのビーム１５の空間強さは変調可能である。
【００５８】
理想的には、焦点板レベルでのビームの統合された強さは概ね均一であるべきである。修正装置１は複数の種々の透過輪郭を通してビーム１５が透過可能であるように構成されている。このように、焦点板レベルでのビームの強さの空間変動を変調することが可能である。
【００５９】
図３（ａ）は単一のフィルタ２１である修正装置１を示す。フィルタは運動軸２５に沿ったものと、運動軸２５に対して垂直のものとの双方における透過が変動する。フィルタは運動軸２５に沿って相互に対して平行に配置された種々の透過輪郭の連続体を有する。使用時、フィンガ２１は線２３においてビームと交差する。フィルタ２１は運動軸２５に沿って運動可能である。フィルタ２１は複数の種々の透過輪郭を線２３において位置させうるようにビームに対して運動可能である。
【００６０】
図３（ｂ）は運動軸線２５に沿ってフィルタ２１を動かすことにより選択しうる４個の概略透過輪郭のプロットを示す。
【００６１】
図４は２個のフィルタ３１、３３を備えた修正装置１を示す。双方のフィルタ共運動軸３５に沿って運動可能であり、一方のフィルタは３７の方向に、他方のフィルタは３９の方向に運動可能である。前記フィルタはビーム１５が双方のフィルタを通過するように相互に重なる。基本的には、上側のフィルタの透過輪郭は下側のフィルタ３３のパターンを１８０度回転したものである。フィルタ３１と３３とは相互に対して反対方向に動き、直線的に変化する対称的な透過輪郭を発生させる。
【００６２】
更に別の変形においては、修正装置は対となったフィルタの積重体を含み、各対のフィルタ(スキャン方向において反対に変動する相互の鏡像)は非スキャン方向における強さ輪郭の特定次数の冪の展開式について独立に修正する。例えば、一方の対が零次の冪 (すなわち強さ)の修正を行なうために使用しうる。この対は可変減衰器として作用する。別の対が1次の均一性輪郭の修正のために使用しうる。この対は傾斜を修正（凸型あるいは凹型輪郭）のために使用出来、そのように３次、そしてその後の冪の修正というように使用出来る。
【００６３】
本発明の特定の実施例はディジタルフィルタを使用することが出来る。ディジタルフィルタは透過性が光線遮断ドットの密度の変動を通して位置と共に変動するフィルタである。したがって、フィルタの変動する透過値は１ビットのディジタルハーフトーニングによって得ることができる。そのようなフィルタの一構成例は焦点板、すなわち小さいクロームのドットを備えたガラスプレートである。クロームドットに入射する光線は遮断される。マルチビット（グレイスケール）のハーフトーニングを含み広範囲のディジタルハーフトーニング技術が前記ディジタルフィルタに対して適当である。ディジタルフィルタ技術は（どのような輪郭も発生可能といった）高度の柔軟性を提供し、再現性は極めて良好である。像面に対するディジタルフィルタは、それらが像面からあるい程度距離をおいて離れて位置したとすれば使用可能である。非焦点によりフィルタの透過輪郭の不連続性を排除し、その結果像面において連続した有効な透過輪郭が得られる。
【００６４】
図５はフィルタ手段の第３の実施例を示す。複数のフィンガ５１が並置され、かつ相互に対して隣接して配置されている。フィンガは相互に対面する２セットとして配置される。各セットのフィンガは細長いビームの方向に沿って配置されている。フィンガ５１は細長いビーム方向（すなわち運動方向）に対して垂直の方向に独立して運動可能である。各フィンガはビームの行路から外れた位置と、ビームの断面を横切って半分だけ延びている位置との間のどこかに位置させることが出来る。このように、各フィンガは最適な透過輪郭が達成されるように位置させることが出来る。（判り易くするために、各セットのフィンガの中の９個のみのフィンガを図５に明瞭に示している。点線は各セットのフィンガの全範囲を示している。）
【００６５】
前述したフィンガは透過性光学システム、あるいは反射性光学システムにおいて使用するように実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の局面によるステップアンドスキャン像形成システムを示す図。
【図２】本発明による修正装置を示す簡単な概略図。
【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明による修正装置の第１の実施例の概略線図。
【図４】本発明による修正装置の第２の実施例の概略線図。
【図５】本発明による修正装置の第３の実施例の概略線図。
【符号の説明】
ＰＬ 投影システム
ＭＡ マスク
ＭＨ マスクホルダ
Ｃ マスクパターン
ＭＴ マスクテーブル
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
ＷＨ 基板ホルダ
ＰＢ 投影ビーム
ＬＡ 放射源
ＬＳ レンズ系
ＲＥ ミラー
ＣＯ ビーム形成光学装置
１ 修正装置
３ 光源
５ 光ガイド
７ レンズ
９ ミラー
１１ レンズ群
１３ 焦点板
１５ 光線ビーム
２１、３１、３３ フィルタ
２５、３５ 運動軸
５１ フィンガ
【発明の属する技術分野】
本発明はリソグラフィの分野に関する。特に、本発明は、リソグラフィック投影システムにおいて像の均一性を最適化するための装置であって、
放射線の投影ビームを供給する放射システムと、
マスクを保持するマスクホルダを備え、第１の位置決め手段に接続されている第１の対物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備え、第２の位置決め手段に接続されている第２の対物テーブルと、
マスクの放射された部分を基板の目標部分上に像形成する投影システムとを含むリソグラフィック投影システムにおける像の均一性を最適化する装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
判り易くするために、投影システムを以下「レンズ」と称することにするが、この用語は例えば、屈折光学装置、反射光学装置および反射屈折光学装置を含む各種タイプの投影システムをも網羅するものと広義に解すべきである。また、放射システムは放射線の投影ビームを導いたり、形成したり、あるいは制御するための原理のいずれかに従って作動する要素をも包含し、そのような要素はまた、以下集約して、あるいは単に「レンズ」と称してもよい。放射システム、あるいは照射システムにおけるいずれの屈折、反射あるいは屈折反射要素もガラス、あるいはその他の適当な材料の基板をベースとしており、希望に応じて単一、あるいは多数の層をコーテイングすることが出来る。更に、第１と第２の対物テーブルは「マスクテーブル」および「基板テーブル」とそれぞれ称してもよい。更に、リソグラフィック装置は２個以上のマスクテーブルおよび（または）２個以上の基板テーブルを有するタイプのものでよい。そのような「マルチステージ」装置においては、追加のテーブルを並列に使用したり、あるいは１個以上の他のステージを露出のために使用しながら一方１個以上の一方のステージにおいて準備段階を実行することが可能である。対をなすステージを有するリソグラフィック装置が国際特許出願第ＷＯ９８／２８６６５号および同第ＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。
【０００３】
リソグラフィ装置においては、マスク（焦点板）が照射される。マスクは放射線を透過したり、あるいは放射線を遮断する領域から作られたパターンを有するか、代替的に所謂相変調（ＰＳＭ）を採用することが出来る。このようにして、マスクのパターンは、典型的には半導体材料で作られた基板上に投影される。基板(例えばウエファ)は放射線感応層で被覆されている。従って、マスクのパターンは基板上に転写される。
【０００４】
前述した構造であって、特に集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能な写真平版装置が、例えば米国特許第5、194、893号から知られている。
【０００５】
１個のＩＣ内での電子要素が益々多数必要とされるようになっているため、ライン幅とも称される益々小さくなる細部を、ＩＣ領域あるいは「ダイ」とも称される、ＩＣをその上で形成する必要のある基板の各領域において投射装置によって像形成する必要がある。また、ＩＣ当たりの要素の数を増やすためにこれらのＩＣ領域を拡大することが望まれている。このことは、投影レンス系に対しては、一方では解像力、従って開口数を上げ、他方では鏡像力場を拡大する必要のあることを意味する。これら二つの離反する要件を従来のレンズにおいて結合することは困難である。
【０００６】
この二律背反は所謂ステップ投影装置から、例えば米国特許第5、194、893号に記載のステップアンドスキャン装置まで変更することにより回避することが可能である。ステップ投影装置においては、完全なマスクパターンが照射され、例えばウエファダイ、あるいはＩＣ領域のような基板上の目標領域に全体的に像形成される。その後、マスクパターンに対向して、かつ投影レンズ系の像領域内に介在し、マスクパターンの第２の像がその領域に形成されるまで１ステップが行われ、すなわち基板が投影レンズ系とマスクパターンとに対して動かされる。その後、当該装置は第３の目標領域まで段階的に進み、マスクパターンが再び像形成されるようにして、最後に全ての目標領域にマスクパターンの像が形成される。
【０００７】
ステップアンドスキャン装置においては、同じ段階的運動が実行されるが、毎回マスクパターンの小さい部分が目標領域の対応する小領域に像形成される。スキャン運動において、目標領域の一連の小領域にマスクパターンの一連の部分を像形成することにより、完全なマスクパターンの像が目標領域上で得られる。
【０００８】
この目的に対して、マスクのパターンは投影ビームによって照射され、マスクパターンの位置において、例えば長方形あるいは円弧形の小さな照射スポットを形成する。マスクと基板とを動かすために、マスクはマスクテーブルに、基板は基板テーブルに保持されている。マスクテーブルと基板テーブルとは投影レンズ系および投影ビームとに対してスキャン方向に沿って同じ方向、あるいは相互に対して反対の方向において動かされる(スキャンされる)。基板の速度はマスクテーブルの速度のＭ倍であり、Ｍはマスクパターンが基板に像形成される倍率である。
【０００９】
一般に使用されるＭの値は１／４または１／５である。Ｍの他の値は、例えば１のように変更可能である。照射スポットに対するマスクテーブルと基板テーブルの前記運動はスキャン運動と称される。照射スポットはスキャン方向に対して横方向の方向において最大の寸法である。この寸法はこのパターンが一スキャン運動において像形成されるようにマスクパターンの幅と均等でよい。しかしながら、前記寸法はマスクパターンの幅の半分、あるいはそれより更に小さくすることも代替的に可能である。その場合、2回、あるいはさらに多くの対向するスキャン運動を実行することにより完全なマスクパターンを像形成することが可能である。
【００１０】
その場合、マスクと基板とはいずれの瞬間においても正確な相互位置および速度を有するように保証する必要があるが、これはマスクテーブルと基板テーブルとの運動の極めて正確な同期化によって実現可能で、すなわち基板の速度Ｖsubはマスクの速度ＶmaのＭ倍に常に等しくある必要がある。
【００１１】
この目的に対して、本装置は例えば、像形成作業毎の間にマスクと基板との相互位置を連続的に測定する第１と第２の干渉装置を含むことが出来る。
【００１２】
リソグラフィック投影装置は、例えば波長が３６５nm、２４８ｎｍ，１９３nm、あるいは１５７ｎｍの例えばＵＶ放射線、あるいは波長が１５nm程度の極ＥＶのような電磁性放射線の投影ビームを採用しうる。代替的に、そのような装置は、例えば電子放射線、あるいはイオン放射線を採用可能であり、この場合関連の視野レンズ投影システムが使用される。
【００１３】
本明細書に記載のリソグラフィック装置に関する更なる情報は、例えば国際特許出願第ＷＯ９７／33205号から得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
益々小型化する半導体素子を製造する必要性があり、従って対応して、所謂限界寸法（ＣＤ）の均一性を向上する必要性がある。そのため、これらのリソグラフィ装置がこれらの解像力の限界に向って推し進められている。従って、当該装置の解像力に影響を与えうる要因を最少にする必要がある。
【００１５】
高解像度で高度のＣＤ均一性を達成するためには基板レベルにおいて均一な光線分布を達成することが重要である。本発明の目的は(マスクの不在のとき)基板レベルで均一な光線分布を提供することである。
【００１６】
多くの種々の要因が基板レベルで発生する光線の均一性に対して影響を与えうる。例えば、均一性は例えばダイアフラム、例えば所謂ＲＥＭＡ(焦点板マスキング)ブレード、光学要素上に形成されたフィルム、照明器上に形成された例えば反射防止コーテイング、水のような有機性膜、後方反射や汚れの介在のような要因によって左右される。従って、基板レベルにおける光線の分布に対するこれら要因による影響は最少に出来ることが望ましい。
【００１７】
焦点板に入射する光線の強さを変えるために採用された放射ビームの行路に当該装置を位置させることが知られている。例えば、米国特許第5、486、896号はビームの側部で光線の強さを低減する装置を使用している。本装置はビームの縁部を遮る２個のダイアフラムを有する。一実施例においては、ビームの縁部において明るいものから暗いものまで滑らかに遷移させるようにダイアフラムの内縁部には小さなフィルタの帯片が位置している。
【００１８】
この周知の装置はウエファの2個の隣接する部分がスキャンされるときビームの縁部が重なるというスキャンニングシステムにおいて発生する問題(所謂スティッチング問題)を解決するように構成された。
【００１９】
本発明が取り組む問題ははるかに複雑であって、ビームの縁部における光線の信号を単に減衰するだけでは解決することが出来ない。本発明はビームの断面の所定の方向に沿って空間ビーム強さを変調させるという要件を目指している。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このように、第１の局面において、本発明は、
断面がマスクの面においてマスクパターンより小さい投影ビームを供給するための放射線源を含む放射システムと、
少なくとも第１の（スキャン）方向において運動可能で、マスクを保持しうるマスクホルダを備えたマスクテーブルと、
倍率Ｍでマスクパターンの照射された部分を基板上に像形成する投影システムと、
第１の方向と、第１の方向に対して垂直の第２の方向に沿って運動可能であり、基板を保持しうる基板ホルダを備えた基板テーブルと、
少なくとも第１の方向に沿った像形成作業毎の間にマスクテーブルを投影ビームおよび投影システムとに対して運動させるマスクテーブル駆動手段と、
マスクテーブルの移動速度のＭ倍に等しい速度で少なくとも第１の方向に沿って像形成作業毎の間に基板テーブルを運動させる基板テーブル駆動手段とを含むリソグラフィック投影装置であって、
少なくとも一方向に沿ったビームの断面でのビームの概ね全長に亘って基板レベルにおける統合された放射強さが概ね均一となるようにビームの空間強さを変えるようにビームの行路に位置したフィルタ手段を含む修正装置を更に含むことを特徴とするリソグラフィック投影装置を提供する。
【００２１】
第２の局面において、本発明はマスク上に放射線ビームを投影する手段を含むリソグラフィック投影装置のための修正装置であって、前記修正装置が、少なくとも一方向に沿った断面でのビームの全長に亘って基板レベルでの統合された放射線強さが概ね均一となるように前記断面のビームの空間強さを変えるようにビームの行路に位置したフィルタ手段を含む修正装置を提供する。
【００２２】
疑問を避けるために、ここで使用する「フィルタ手段」という用語は入射放射線を遮断するか、あるいは部分的に遮断するか、および（または）入射放射線の強さを低減するためのいずれかの手段を意味する。この用語はある放射エネルギ、あるいは周波数を遮断するための手段に限定する意図はない。
【００２３】
基板レベルでのビームの空間均一性を言及する場合投影されたマスクの特徴が不在な場合の均一性を指すことは勿論である。
【００２４】
概ね均一という用語は均一性の変動をパーセントでいえば１．５％以下の均一性のパーセント表示の変動を意味する。パーセント表示での変化は０．５％であることがより好ましい。
【００２５】
一般的に、ビームの断面は細長い長方形の形態（例えば、１０ミリメートルＸ２６ミリメートル程度の寸法）を有する。所謂「基準方向」は当該断面の長辺の方向と規定される。代替的な実施例においては、ビームの断面は、例えば四角あるいは円形であり、そのような場合、基準方向はそれぞれ、四角の辺の一辺あるいは円の径の一つに対して平行のものと考えてよい。
【００２６】
フィルタ手段はビームの行路に位置する第１の部材を含むことが好ましい。放射線の統合された強さは運動軸に沿ってビームに対して第１の部材を動かすことにより変調される。第１の部材の運動は第1の部材の全体運動、あるいはビームに対する第１の部材の一部の運動を指す。
【００２７】
本発明の第１の局面によるリソグラフィック投影装置の第１の好適実施例、並びに本発明の第２の局面による修正装置においては、第１の部材は単一のフィルタである。フィルタはビームの行路に位置し、かつ運動軸に対して平行で、かつ垂直の方向に対する透過の変動があるように方向付けられる。フィルタは全体的にビームに対して運動される。好適実施例においては、運動軸は基準方向に対して垂直である。
【００２８】
このように、フィルタには相互に対して平行に配置された複数の特定の透過輪郭を具備することが可能で、各透過輪郭はフィルタを運動軸に沿って動かすことにより特定の透過輪郭が選択可能なように運動軸に対して垂直に配置されている。このように、ビーム断面の統合された強さの均一性は第1のフィルタの運動によって動的に修正可能である。
【００２９】
複数の特定の透過輪郭は直ちに変動する透過輪郭の連続体を提供することが好ましく、すなわち複数の輪郭が前記運動方向および該方向に対して垂直の方向（ＹおよびＸ軸）に沿って採った空間変数に対して概ね連続的な微分関数を規定することが好ましい。特定の関数は基準方向に対して垂直の(微分化)間隔において統合した放射強さの逆数であることが好ましい。
【００３０】
第１のフィルタは連続した部材であって、ビームの全体断面積がフィルタ部材に入射される。換言すれば、フィルタはビームを部分的に交差はしないが、交差した場合、光線がフィルタの縁部から反射され、基板レベルでのビームの統合された強さの均一性に影響を与える可能性がある。
【００３１】
フィルタが新規の透過輪郭をビームの行路に位置させるべく動かされると、フィルタは依然としてフィルタの縁部がビームと交差しないように位置している。従って、修正装置自体による擬似反射は発生しない。
【００３２】
第２の実施例においては、第1の部材は２個のフィルタを有する。第２のフィルタは前記第１のフィルタに対して運動可能である。
【００３３】
第１と第２のフィルタの各々の少なくとも１個の透過輪郭が相互に重なるように第２のフィルタが第１のフィルタに重なることが更に好ましい。第１と第２のフィルタは直線の透過輪郭を有し、かつ前記フィルタは第１のフィルタの直線の透過輪郭が第2のフィルタの直線透過輪郭に対して反対方向に傾斜するように方向付けられている。換言すれば、ビームの断面の面に対して垂直の方向から見れば、第２のフィルタは第１のフィルタと対称形である。このように、瞳孔（スリット）照射は対称形であってテレセントリックな問題を克服する。
【００３４】
フィルタ部材のいずれか、あるいは双方は灰色フィルタ（吸収、連続、反射、あるいはデイザー）であることが好ましい。
【００３５】
リソグラフィ装置は更に、コンデンサレンズ群、すなわちマスクと放射源との間に位置するＲＥＭＡレンスを含むことが更に好ましく、第１の部材はコンデンサレンズ群すなわちＲＥＭＡレンスとマスクとの間に位置する。代替的に、第1の部材は放射源から離れたマスクの側に位置可能である。
【００３６】
第１の部材はマスクのレベルの直ぐ上方、あるいは光学的に結合した位置に位置することが好ましい、
【００３７】
例えば５０ミクロンの任意に配分したドットからなるデイザードフィルタのような不連続のドットからなる第１の部材に対しては、該部材はマスクにおいて、あるいは基板のレベルにおいてドットを平均化するため焦点のぼけた位置に位置することが好ましい。
【００３８】
第１の部材が基板上に入射するビームの空間強さの均一性を最適化すべく位置するように、第１の部材を運動させる運動手段を制御するために制御手段を当該装置が含むことが更に好ましい。
【００３９】
制御手段はいつでも可能最良の均一性が達成しうるようにフィルタを連続的に運動させることにより基板に入射するビームの空間強さの均一性を連続的に制御する。
【００４０】
第３の実施例においては、第１の部材は複数の独立して運動可能なフィンガを含み、該フィンガは相互に対して隣接して、かつ独立して前後に運動可能でビームの断面の少なくとも一部を交差する。判り易くいえばフィンガは基準方向に沿っては並置関係で配置され、この方向に対して垂直方向に運動可能である。
【００４１】
細長いフィンガは基準方向に対して概ね垂直に方向付けられることが好ましい。
【００４２】
基準方向に対して平行の方向における各フィンガの幅は基準方向におけるスリットの長さの３％から７％までの間を構成するように選択されることが好ましい。その場合、フィンガは約１５から２５個程度基準方向に沿って並置される。例えば、１０ミリメートルＸ２６ミリメートルの寸法のスリットの場合、各フィンガは1ミリメートル長さとなるように選択することが可能で、そのため基準方向に沿って２６個のフィンガが並置される。
【００４３】
前記複数のフィンガを運動させる手段は当該技術分野の専門家には明らかである。例えば、各フィンガは小型のモータに直接的あるいは間接的に装着可能である。
【００４４】
本発明が取り組む別の課題は改良されたフィルタを提供することである。前述のように、透過性が位置と共に変動するフィルタを使用して照射の均一性、従ってＣＤの均一性を改良することが可能で、またその他の多くの用途においても使用可能である。透過輪郭は可成り複雑となりうることが多い。以前は非対称性フィルタ（回転対称性の無いフィルタ）は透過輪郭がフィルタプレート上で位置と共に連続的に徐々に変化する「連続性」、すなわちアナログフィルタであった。透過性は誘電コーテイングの厚さを変更する（すなわち反射率を調整する）ことにより、あるいは吸収性コーテイング(例えば金属の層)の厚さを変えることにより調整される。しかしながら、実際には特に厚さが位置と共に変動する場合、層の厚さを制御することは極めて難しい。
【００４５】
この問題を軽減するために、本発明は、放射遮断ドットの密度を変えることにより位置と共に透過性が変動するフィルタ（またはディジタルフィルタとも称される）を提供する。
【００４６】
本発明によるリソグラフィック投影装置を使用した製造工程において、マスクのパターンは、エネルギに感応する材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に被覆された基板上に像形成される。この像形成段階に先立って、基板は例えば、下塗り、レジストコーテイングおよびソフトベークのような各種の手順を経由させることが出来る。露出後、基板に、例えば露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび像形成された特徴の測定／検査のようなその他の手順を実施することが可能である。手順のこの配列は例えばＩＣのような装置の個々の層をパターン化するための基準として使用される。そのようにパターン化された層は、次に、例えばエッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学―機械的研磨等全て個々の層を仕上げるための各種の工程を実行できる。数枚の層が必要とされる場合、全体工程、あるいはその変形は新規の各層に対して繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板（ウエファ）上に作られる。これらの素子は次に、例えばダイシングあるいはソーイングのような技術によって相互から分離され、次に個々の素子はピン等に接続された担体に装着しうる。前記工程に関するそれ以上の情報は、1997年マグロウヒル出版社により出版されたピータファンザントによる「マイクロチップファブリケーション、半導体処理に対する実用的な手引き」という名称の書籍、ＩＳＢＮ0―07―067250―4（“Microchip Fabrication : A Practical Guide to Semiconductor Processing”Third Edition，by Peter van Zant、McGraw Hill Publishing Co．，1997から得ることが出来る。
【００４７】
ＩＣの製造において本発明による装置を使用することを特に前述のように言及してきたが、そのような装置は特に、例えば露出条件（例えば開口数、干渉度（シグマセッテイング）、光学装置の劣化など）が変動するようなその他の適用も多くあることを明瞭に理解すべきである。例えば、集積光学システム、磁区メモリのための案内および検出パターン、液晶デイスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド、等の製造においても採用可能である。当該技術分野の専門家には、そのような代替的な適用に関して、「焦点板」、「ウエファ」あるいは「ダイ」という用語の使用は、それぞれより一般的な用語、「マスク」、「基板」および「目標領域」に置き換わるものと考えるべきであることが認められる。
【００４８】
本発明を下記の非限定的な好適実施例と、添付図面とを参照して以下詳細に説明する。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１は基板上にマスクパターンを繰返しステップーアンドースキャン像形成する装置の光学要素を概略的に示す。本装置の主要要素は投影システムＰＬを収容している投影コラムである。像形成すべきマスクパターンが設けられているマスクＭＡ用のマスクホルダＭＨが前記システムの上方に配置されている。マスクホルダはマスクテーブルＭＴに位置している。基板テーブルＷＴは投影システムＰＬの下方に配置されている。このテーブルは基板Ｗのための基板ホルダＷＨを収容している。基板の上にマスクパターンが多数回像形成する必要があるが、毎回異なる領域(例えばＩＣ領域)Ｗｄに像形成される。基板テーブルはＸおよびＹ方向に運動可能であって、そのためＩＣ領域にマスクパターンを像形成した後後続のＩＣ領域をマスクパターンの下に位置させることが出来る。
【００５０】
本明細書においては、本装置は透過性であるが、代替的に、例えば反射性、あういは反射屈折性光学システムから構成してもよい。
【００５１】
マスクＭＡの前方で投影ビームＰＢの行路に修正装置(図示せず)が位置している。修正装置はスキャンの間ビームＰＢに対して固定されている。
【００５２】
本装置は更に、例えばクリプトンーフルオライドエキシマレーザ(Krypton-Fluoride Excimer Laser)すなわち水銀ランプからなる放射源、レンズ系ＬＳ，ミラーＲＥおよびビーム形成光学装置ＣＯからなる照射システムを有する。照射システムによって供給される投影ビームＰＢはマスクパターンＣを照射する。このパターンは基板Ｗのある領域に投影システムＰＬによって像形成される。投影システムは、例えばＭ＝１／４の倍率と、ＮＡ＝０．６の開口数と、直径が２２ミリメートルの回析限定像領域とを有する。
【００５３】
本装置は更に、ＸＹ面において基板Ｗに対してマスクＭＡを整合させる装置である複数の測定装置と、基板ホルダ、従って基板の位置と方向性とを検出するための干渉計システムと、投影システムＰＬの焦点面すなわち像の面と基板Ｗの面との間のずれを検出する焦点誤差検出装置とを含む。またウエファレベルでの光線の分布を較正しうるセンサ手段も含まれている（但し、図示していない）。これらの測定装置は電子信号処理および制御回路と、基板および焦点の位置と方向性とを測定する装置によって供給された信号に対して修正しうるドライバ、すなわちアクチュエータとを含むサーボシステムの一部である。
【００５４】
前節で述べている整合装置は図１の上右側隅で示すマスクＭＡにおいて2個の整合マークＭ１およびＭ２を使用する。これらのマークは回折格子から構成することが好ましいが、代替的に、例えば四角体とか、あるいは光学的に周囲とは相違する帯片のようなその他のマークから形成してもよい。整合マークは二次元であることが好ましく、図１において相互に対して垂直の方向、Ｘ方向とＹ方向とに延びている。基板Ｗ（例えばパターンＣを隣接する位置で繰返し像形成する必要のある半導体基板）は少なくとも２個の整合マーク、好ましくは二次元の回折格子を有し、その内の２個Ｐ１とＰ２とはパターンＣを形成する必要のある基板Ｗ上の領域の外に位置している。格子マークＰ１とＰ２とは位相格子であることが好ましく、格子マークＭ１とＭ２とは振幅格子であることが好ましい。
【００５５】
図２は双方共本発明による、修正装置１を備えたリソグラフィック装置の単純な概略図を示す。本装置はレンズ７を通して光ガイド５を横行する電磁放射線のビームを放出する光源３を有する。ビームはミラー９を反射され、修正装置１を通してコンデンサ群レンズ１１を通して焦点板１３上の導かれる。
【００５６】
光線ビーム１５は狭い長方形断面を有する。このタイプのビーム断面はスキャン装置に使用されることが多い。スキャンニング装置においては、ビームは通常、その断面の細長い側の方向に対して垂直の方向にスキャンされる。この結果。この細長い方向に対して垂直の放射線投与に対して平均化すなわち統合効果を有するが、細長い方向に対して平行の強さ分布の均一性に対しては効果はない。図３から５までに示す修正装置は前述の断面のビームと共に使用される。しかしながら、当該技術分野の専門家にはこれらの装置は小さな修正を加えることにより各種のビーム断面に対して使用可能であることが認められる。
【００５７】
図２に示す修正装置は図４に更に詳細に示されている。しかしながら、以下の説明に対して、図２に示す修正装置１は一般的なフィルタ手段と考えられる。ビーム１５は点１７においてフィルタ手段に衝突する。ビームは線図で示す位置においてある透過輪郭でフィルタを通して透過される。前記装置１の構成部材は点１７におけるフィルタ透過輪郭を変更するためにビーム１５に対して動かすことが出来る。このように、焦点板１３でのビーム１５の空間強さは変調可能である。
【００５８】
理想的には、焦点板レベルでのビームの統合された強さは概ね均一であるべきである。修正装置１は複数の種々の透過輪郭を通してビーム１５が透過可能であるように構成されている。このように、焦点板レベルでのビームの強さの空間変動を変調することが可能である。
【００５９】
図３（ａ）は単一のフィルタ２１である修正装置１を示す。フィルタは運動軸２５に沿ったものと、運動軸２５に対して垂直のものとの双方における透過が変動する。フィルタは運動軸２５に沿って相互に対して平行に配置された種々の透過輪郭の連続体を有する。使用時、フィンガ２１は線２３においてビームと交差する。フィルタ２１は運動軸２５に沿って運動可能である。フィルタ２１は複数の種々の透過輪郭を線２３において位置させうるようにビームに対して運動可能である。
【００６０】
図３（ｂ）は運動軸線２５に沿ってフィルタ２１を動かすことにより選択しうる４個の概略透過輪郭のプロットを示す。
【００６１】
図４は２個のフィルタ３１、３３を備えた修正装置１を示す。双方のフィルタ共運動軸３５に沿って運動可能であり、一方のフィルタは３７の方向に、他方のフィルタは３９の方向に運動可能である。前記フィルタはビーム１５が双方のフィルタを通過するように相互に重なる。基本的には、上側のフィルタの透過輪郭は下側のフィルタ３３のパターンを１８０度回転したものである。フィルタ３１と３３とは相互に対して反対方向に動き、直線的に変化する対称的な透過輪郭を発生させる。
【００６２】
更に別の変形においては、修正装置は対となったフィルタの積重体を含み、各対のフィルタ(スキャン方向において反対に変動する相互の鏡像)は非スキャン方向における強さ輪郭の特定次数の冪の展開式について独立に修正する。例えば、一方の対が零次の冪 (すなわち強さ)の修正を行なうために使用しうる。この対は可変減衰器として作用する。別の対が1次の均一性輪郭の修正のために使用しうる。この対は傾斜を修正（凸型あるいは凹型輪郭）のために使用出来、そのように３次、そしてその後の冪の修正というように使用出来る。
【００６３】
本発明の特定の実施例はディジタルフィルタを使用することが出来る。ディジタルフィルタは透過性が光線遮断ドットの密度の変動を通して位置と共に変動するフィルタである。したがって、フィルタの変動する透過値は１ビットのディジタルハーフトーニングによって得ることができる。そのようなフィルタの一構成例は焦点板、すなわち小さいクロームのドットを備えたガラスプレートである。クロームドットに入射する光線は遮断される。マルチビット（グレイスケール）のハーフトーニングを含み広範囲のディジタルハーフトーニング技術が前記ディジタルフィルタに対して適当である。ディジタルフィルタ技術は（どのような輪郭も発生可能といった）高度の柔軟性を提供し、再現性は極めて良好である。像面に対するディジタルフィルタは、それらが像面からあるい程度距離をおいて離れて位置したとすれば使用可能である。非焦点によりフィルタの透過輪郭の不連続性を排除し、その結果像面において連続した有効な透過輪郭が得られる。
【００６４】
図５はフィルタ手段の第３の実施例を示す。複数のフィンガ５１が並置され、かつ相互に対して隣接して配置されている。フィンガは相互に対面する２セットとして配置される。各セットのフィンガは細長いビームの方向に沿って配置されている。フィンガ５１は細長いビーム方向（すなわち運動方向）に対して垂直の方向に独立して運動可能である。各フィンガはビームの行路から外れた位置と、ビームの断面を横切って半分だけ延びている位置との間のどこかに位置させることが出来る。このように、各フィンガは最適な透過輪郭が達成されるように位置させることが出来る。（判り易くするために、各セットのフィンガの中の９個のみのフィンガを図５に明瞭に示している。点線は各セットのフィンガの全範囲を示している。）
【００６５】
前述したフィンガは透過性光学システム、あるいは反射性光学システムにおいて使用するように実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の局面によるステップアンドスキャン像形成システムを示す図。
【図２】本発明による修正装置を示す簡単な概略図。
【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明による修正装置の第１の実施例の概略線図。
【図４】本発明による修正装置の第２の実施例の概略線図。
【図５】本発明による修正装置の第３の実施例の概略線図。
【符号の説明】
ＰＬ 投影システム
ＭＡ マスク
ＭＨ マスクホルダ
Ｃ マスクパターン
ＭＴ マスクテーブル
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
ＷＨ 基板ホルダ
ＰＢ 投影ビーム
ＬＡ 放射源
ＬＳ レンズ系
ＲＥ ミラー
ＣＯ ビーム形成光学装置
１ 修正装置
３ 光源
５ 光ガイド
７ レンズ
９ ミラー
１１ レンズ群
１３ 焦点板
１５ 光線ビーム
２１、３１、３３ フィルタ
２５、３５ 運動軸
５１ フィンガ
Claims (22)
- 断面がマスクの面においてマスクパターンよりも小さい投影ビームを供給する放射線源を含む放射システムと、
少なくとも第１の方向において運動可能であって、マスクを保持しうるマスクホルダを備えたマスクテーブルと、
倍率Ｍでマスクパターンの放射された部分を基板上に像形成する投影システムと、
第１の方向と、第１の方向に対して垂直の第２の方向に沿って運動可能であり、基板を保持しうる基板ホルダを備えた基板テーブルと、
少なくとも第1の方向に沿った像形成作業毎の間に投影ビームと投影システムとに対して前記マスクテーブルを運動させるマスクテーブル駆動手段と、
前記マスクテーブルが運動する速度のＭ倍に等しい速度で少なくとも第１の方向に沿った像形成作業毎の間に前記基板テーブルを運動させる基板テーブル駆動手段とを含むリソグラフィック投影システムにおいて、
基板レベルにおける統合された放射強さが投影ビームの少なくとも一方向における断面の概ね投影ビームの全長に亘って概ね均一であるように前記ビームの少なくとも一方向における断面の空間強さを変えるように投影ビームの行路に位置したフィルタ手段を含む修正装置を更に含み、
前記フィルタ手段が前記ビームに対して運動可能であり、前記ビームの行路に位置している第１の部材を含み、
前記第１の部材が複数の独立して運動可能なフィンガを含み、前記フィンガが相互に隣接し、投影ビームの断面の少なくとも一部と交差するように相互に対して、かつ前後に独立して運動可能であることを特徴とするリソグラフィック投影装置。 - 断面がマスクの面においてマスクパターンよりも小さい投影ビームを供給する放射線源を含む放射システムと、
少なくとも第１の方向において運動可能であって、マスクを保持しうるマスクホルダを備えたマスクテーブルと、
倍率Ｍでマスクパターンの放射された部分を基板上に像形成する投影システムと、
第１の方向と、第１の方向に対して垂直の第２の方向に沿って運動可能であり、基板を保持しうる基板ホルダを備えた基板テーブルと、
少なくとも第1の方向に沿った像形成作業毎の間に投影ビームと投影システムとに対して前記マスクテーブルを運動させるマスクテーブル駆動手段と、
前記マスクテーブルが運動する速度のＭ倍に等しい速度で少なくとも第１の方向に沿った像形成作業毎の間に前記基板テーブルを運動させる基板テーブル駆動手段とを含むリソグラフィック投影システムにおいて、
基板レベルにおける統合された放射強さが投影ビームの少なくとも一方向における断面の概ね投影ビームの全長に亘って概ね均一であるように前記ビームの少なくとも一方向における断面の空間強さを変えるように投影ビームの行路に位置したフィルタ手段を含む修正装置を更に含み、
前記フィルタ手段が前記ビームに対して運動可能であり、前記ビームの行路に位置している第１の部材を含み、
前記第１の部材が、運動軸に沿って運動可能であり、前記運動軸に対して概ね平行な方向及び垂直な方向のそれぞれに沿って透過度が変動する第１のフィルタであり、
前記第１のフィルタが、前記運動軸に沿って第１のフィルタを動かすことにより所望の透過輪郭を選択しうるように前記運動軸に沿って相互に対して平行に配置された複数の透過輪郭を有することを特徴とするリソグラフィック投影装置。 - 前記複数の透過輪郭が透過輪郭の連続体を概ね形成することを更に特徴とする請求項２に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記第１の部材が、前記運動軸に沿って運動可能であって、前記第１のフィルタに対して運動可能である第２のフィルタを更に含むことを更に特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記第１および第２のフィルタが前記運動軸に対して概ね垂直である複数の直線透過輪郭を有し、前記第１および第２のフィルタが、各々の少なくとも１個の透過輪郭が相互に対して重なることができ、かつ第１のフィルタの運動軸に対して垂直の直線透過輪郭が第２のフィルタの直線透過輪郭に対して反対方向に傾斜するように相互に対して方向付けられていることを更に特徴とする請求項４に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記第２のフィルタが灰色フィルタであることを更に特徴とする請求項４または５に記載の装置。
- 前記第１のフィルタが灰色フィルタであることを更に特徴とする請求項２から６までのいずれか1項に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記修正装置が更に前記第１の部材を運動させる手段を含むことを更に特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記修正装置が更に基板レベルにおいてビームの統合された強さの最適均一性が達成されるように前記フィルタ手段を運動させるように設けられた制御手段を含むことを更に特徴とする請求項８に記載の装置。
- 前記第１の部材が、放射線を遮断するドットの密度の変動を通して位置と共に透過度が変動する少なくとも１個のフィルタを含むことを更に特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記ドットの密度がディジタルハーフトーニングにより得られることを更に特徴とする請求項１０に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記フィルタが像形成面から離れて位置していることを更に特徴とする請求項１０または１１に記載のリソグラフィック投影装置。
- 複数の前記第１の部材を含むことを更に特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載のリソグラフィック投影装置。
- 各第１の部材がビームの強さ輪郭の冪の展開式の各次数を修正するためのものであることを更に特徴とする請求項１３に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記複数の第１の部材が積重体として配置されていることを更に特徴とする請求項１３または１４に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記フィルタ手段がマスクのレベルあるいは光学的に活性の位置の近傍に位置していることを更に特徴とする請求項１から１５までのいずれか１項に記載のリソグラフィック投影装置。
- 前記フィルタ手段が前記マスクのレベルの直ぐ上方に位置していることを更に特徴とする請求項１６に記載のリソグラフィック投影装置。
- リソグラフィク装置が更にマスクと放射線源との間に位置したビーム形成光学装置を含み、前記フィルタ手段が前記ビーム形成光学装置とマスクとの間に位置していることを更に特徴とする請求項１７に記載のリソグラフィック投影装置。
- 基板レベルにおける統合された放射線強さの均一性のパーセントでの変動が１．５％以下、好ましくは０．５％以下であることを特徴とする請求項１から１８までのいずれか１項に記載のリソグラフィック投影装置。
- リソグラフィック投影装置用の修正装置であって、マスクを介して基板上に放射線のビームを投影する手段を含む装置において、前記ビームの少なくとも一方向に沿った断面での前記ビームの全長に概ね亘って基板レベルの統合された放射線強さが概ね均一となるように前記断面での前記ビームの空間強さを変えるために前記ビームの行路に位置したフィルタ手段を含み、
前記フィルタ手段が前記ビームに対して運動可能であり、前記ビームの行路に位置している第１の部材を含み、
前記第１の部材が複数の独立して運動可能なフィンガを含み、前記フィンガが相互に隣接し、投影ビームの断面の少なくとも一部と交差するように相互に対して、かつ前後に独立して運動可能であることを特徴とする修正装置。 - エネルギ感応材料の層によって少なくと部分的に被覆されている基板を提供する段階と、
パターンを含むマスクを提供する段階と、
エネルギ感応材料の層の目標領域上にマスクパターンの少なくとも一部を投影するために放射線のビームを使用する段階とを含むデバイス製造方法において、放射線のビームが、基板レベルでの統合された放射線の強さがビームの断面の全長に亘って概ね均一であるように少なくとも該断面の一方向に沿った前記ビームの空間強さを変えるフィルタ手段を含む修正装置によって処理され、
前記フィルタ手段が前記ビームに対して運動可能であり、前記ビームの行路に位置している第１の部材を含み、
前記第１の部材が複数の独立して運動可能なフィンガを含み、前記フィンガが相互に隣接し、投影ビームの断面の少なくとも一部と交差するように相互に対して、かつ前後に独立して運動可能であることを特徴とするデバイス製造方法。 - 前記基板に入射するビームの空間強さの均一性が最適化されるように前記フィルタ手段を連続的に制御する段階を含むことを更に特徴とする請求項２１に記載の方法。
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