JP4468334B2 - ステージ装置、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

ステージ装置、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ステージ装置、リソグラフィ装置、マスキング機器及びデバイスを製造する方法に関する。
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機器を使用して、ICの個々の層に形成される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、ただ1つの基板が、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んでいる。知られている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り、ステッパでは、目標部分に全パターンを一度に露光することにより、各目標部分に光が当てられて、スキャナでは、放射ビームによってパターンが所定の方向(「走査」方向)に走査され、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が走査されることにより各目標部分に光が当てられる。
基板上に適切な像を得るために、目標部分を基板に2度以上露光することが望ましいことがある。そのような複数露光は、露光ごとに異なるパターンを使用して行うことができ、又はリソグラフィ装置の投影システム又は照明システム又はその両方で異なる光学設定を使用して行うことができる。異なる露光に異なるパターンが使用される場合には、これらの異なるパターンは、例えば、異なるパターン形成機器で与えることができる。例として、位相シフト・マスクを使用する露光とトリム・マスクによる露光の両方を行うことが基板に望ましいことがある。両方の露光が異なる露光条件であることが望ましいことがある。従来、そのような「2度露光」は、最初に基板全体を第1のパターン形成機器(例えば、位相シフト・マスク)で露光し、それから第1のパターン形成機器を第2のパターン形成機器(例えば、トリム・マスク)と取り替え、そして最後に基板全体を第2のパターン形成機器で露光することによって、得られる。この手順はどちらかと言えば時間がかかり、一般に、結果として、処理量(すなわち、1単位時間当たりに処理される基板の数)に関して性能が劣っている。パターン形成機器を替えるという欠点は、米国特許第6,800,408号に記載されているように、1つのステージで複数のパターン形成機器を使用することによって軽減することができる。1つのステージで複数のパターン形成機器を使用するにもかかわらず、示された露光方法は、依然として、装置の処理量に重大な影響を及ぼすことがある。
本発明の実施例によれば、パターンを基板に投影する投影システムを備えたリソグラフィ装置用のステージ装置が提供される。本ステージ装置は、投影システムに対して第1及び第2のパターン形成機器の走査動作を行うように組み立てられ、且つ配列されており、それによって、この走査動作中に、第1のパターン形成機器のパターン及び第2のパターン形成機器のパターンが基板に投影される。本ステージ装置は、パターン間の距離が投影システムの縮小率と基板のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチの非ゼロ数との所定関数に等しくなるようにパターン形成機器を走査動作中に位置付けるように組み立てられ、且つ配列されて、第1の露光フィールドを第1のパターン形成機器で露光し、第2の露光フィールドを第2のパターン形成機器で露光することを可能にする。第2の露光フィールドは、第1の露光フィールドから非ゼロ数の露光フィールド・ピッチだけ離れて配置されている。
本発明のさらなる実施例によれば、リソグラフィ装置が提供され、本リソグラフィ装置は、
放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
各々パターンを備えた第1及び第2のパターン形成機器の走査動作を行うように組み立てられ、且つ配列されたステージ装置であって、それらのパターン形成機器が放射ビーム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ことができるものであるステージ装置と、
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、を含み、それによって、走査動作中に、第1のパターン形成機器のパターンと第2のパターン形成機器のパターンが基板に投影される。本ステージ装置は、パターン間の距離が投影システムの縮小率と基板のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチの非ゼロ数との所定関数に実質的に等しくなるようにパターン形成機器を走査動作中に位置付けるように組み立てられ、且つ配列されて、第1の露光フィールドを第1のパターン形成機器で露光し第2の露光フィールドを第2のパターン形成機器で露光することを可能にする。第2の露光フィールドは第1の露光フィールドから非ゼロ数の露光フィールド・ピッチだけ実質的に離れて配置されている。
本発明の他の実施例によれば、本発明に従ったリソグラフィ装置で使用するためのマスキング機器が提供され、本マスキング機器は、
第1のパターン形成機器のパターンが放射ビームによって与えられる前に、第1のパターン形成機器の第1の部分を使用中に覆い隠すための第1のマスキング部分と、
第1のパターン形成機器のパターンが放射ビームによって与えられた後で第1のパターン形成機器の第2の部分を使用中に覆い隠し、さらに、第2のパターン形成機器のパターンが放射ビームによって与えられる前に第2のパターン形成機器の第1の部分を覆い隠すための第2のマスキング部分と、
第2のパターン形成機器のパターンが放射ビームによって与えられた後で第2のパターン形成機器の第2の部分を使用中に覆い隠すための第3のマスキング部分とを含む。
本発明の他の実施例によれば、投影システムを備えたリソグラフィ装置を使用して基板を露光する方法が提供され、本方法は、
各々パターンを含む2個のパターン形成機器をステージ装置に配列する段階であって、両方の機器のパターンが、投影システムの縮小率と基板のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチの非ゼロ数との所定関数に実質的に等しいパターン間の距離で走査方向に互いに隣接して配列されるようになる段階と、
基板を基板ステージに供給する段階と、
パターン形成機器と基板の両方を投影システムに対して所定速度に加速する段階と、
走査速度を実質的に維持しながら、第1のパターン形成機器のパターンを基板の第1のフィールドに投影する段階と、
パターン形成機器と基板ステージの両方を実質的に所定速度で変位させ、それによって、走査方向に第1のフィールドに隣接して配列された基板の非ゼロ数の露光フィールド・ピッチを飛ばす段階と、
走査方向に非ゼロ数の露光フィールド・ピッチに隣接して基板に配列された基板のさらに他のフィールドに第2のパターン形成機器のパターンを投影する段階とを含む。
本発明の他の実施例によれば、リソグラフィ装置用の照明装置が提供される。本照明装置は、第1及び第2の照明装置チャネルを含み、各照明装置チャネルは、所望の特性を放射ビームに与えるために調整可能な要素を有し、さらに、第1の切換え機器が第1と第2の照明装置チャネルの間で放射ビームを切り換えるように配列されている。本照明装置は、さらに、追加部分及び第2の切換え機器を含み、第2の切換え機器は、第1及び第2の照明装置チャネルから放射ビームを受け取り、この放射を追加照明装置部分に向けるように配列されている。追加照明装置部分は、追加の所望特性を放射ビームに与える要素を有している。
本発明の他の実施例によれば、所望の特性を放射ビームに与える方法が提供される。本方法は、所望の特性を放射ビームに与えるように第1の照明装置チャネルの要素を調整する段階、異なる所望の特性を放射ビームに与えるように第2の照明装置チャネルの要素を調整する段階、追加の所望特性を放射ビームに与えるように照明装置の追加部分の要素を調整する段階、そして、放射ビームを第1及び第2の照明装置チャネルに交互に振り向けるように第1の切換え機器を使用する段階、及び、放射ビームを照明装置の追加部分に向けるように第2の切換え機器を使用する段階を含む。
本発明の実施例では、リソグラフィ装置用の照明装置が提供される。本照明装置は、第1及び第2の照明装置チャネルを含み、各照明装置チャネルは、所望の特性を放射ビームに与えるように調整可能な要素、第1と第2の照明装置チャネルの間で放射ビームを切り換えるように配列された切換え機構、追加照明装置部分を含み、切換え機構は、第1及び第2の照明装置チャネルから放射ビームを受け取り、この放射ビームを追加照明装置部分に向けるように配列されており、追加照明装置部分は、追加の所望特性を放射ビームに与える要素を含んでいる。
ここで本発明の実施例を、添付の模式的な図面を参照して、例示として説明する。図面では、対応する参照符号は、対応する部分を指す。
図1Aは、本発明の一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EUV放射)を調整するように構成された照明システム(これは照明装置と同等に呼ぶことができる)ILと、
・パターン形成機器(例えば、マスク)MAを支持するように組み立てられ、且つ特定のパラメータに従ってパターン形成機器を正確に位置付けるように構成された第1の位置付け装置PMに接続された支持構造(例えば、マスク・テーブル)MTと、
・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、且つ特定のパラメータに従って基板を正確に位置付けるように構成された第2の位置付け装置PWに接続された基板テーブル(例えば、ウェーハ・テーブル)WTと、
・パターン形成機器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た投影システム(例えば、屈折投影レンズ・システム)PSとを含む。
照明システムは、放射の方向付け、整形、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。
支持構造は、パターン形成機器を支持する。すなわち、パターン形成機器の重さを支える。支持構造は、パターン形成機器の向き、リソグラフィ装置の設計、及び、例えばパターン形成機器が真空環境中に保持されるか否かのような他の条件に依存するやり方で、パターン形成機器を保持する。支持構造は、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、パターン形成機器を保持することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルであってもよく、これは、必要に応じて固定又は可動にすることができる。支持構造は、パターン形成機器が、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「パターン形成機器」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「パターン形成機器」という用語は、基板の目標部分にパターンをつくるように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機器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必ずしも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の特徴又はいわゆる補助用の特徴を含む場合、そうである。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作られるデバイスの特定の機能層に対応する。
パターン形成機器は透過型又は反射型であってもよい。パターン形成機器の例には、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、マスクには、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・マスクの型がある。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斜させることができる。傾斜したミラーが、ミラー・マトリックスで反射された放射ビームにパターンを与える。
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であるような、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ってもよい(例えば、上で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)又はより多くの基板テーブル(及び/又は2個又はより多くのマスク・テーブル)を有する型であってもよい。そのような機械では、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、準備工程を1つまた複数の他のテーブルで行うことができる。
リソグラフィ装置は、また、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一部を比較的高い屈折率を有する液体例えば水で覆うことができる型のものであってもよい。浸漬液は、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増す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用語「浸漬」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するのではなく、むしろ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1A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、放射ビームは、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システム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ってもよい。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、放射システムと呼ぶことができる。
照明装置ILは、放射ビームの角度強度分布を調整する調整装置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。照明装置を使用して、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調整することができる。
放射ビームBは、支持構造(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機器(例えば、マスクMA)に入射し、そしてパターン形成機器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に集束させる。第2の位置付け装置PW及び位置センサIF(例えば、干渉機器、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を位置付けるように、基板テーブルWTを正確に移動させることができる。位置付け装置PWと基板テーブルWTの可能な配列を図1Bに示す。同様に、第1の位置付け装置PM及び他の位置センサ(図1にはっきり示されていない)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を正確に位置付けることができる。一般に、マスク・テーブルMTの移動は、第1の位置付け装置PMの部分を形成する長行程モジュール(粗い位置付け)及び短行程モジュール(精密位置付け)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の位置付け装置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。代わりに、物体テーブルMT又はWTは、図1Bに示すような縦続接続配列ではなくアクチュエータ及び/又はリニア・モータを含んだ駆動配列で直接駆動することができる。
ステッパ(スキャナに対して)の場合には、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と基板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。図示のような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、目標部分と目標部分の間のスペースにあってもよい(この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あってもよい。
図1Bは、図1Aに従ったリソグラフィ装置で利用することができるような基板ステージSt(基板チャックとも呼ばれる)を示す。ステージStは、第2の位置付け装置PWの非静止部分、ミラー・ブロックMB、及びミラー・ブロックMBに取付けられた基板テーブルWTを含む。この実施例では、ミラー・ブロックMBは、ミラー・ブロックMBの位置を測定する干渉計と協働するように配列された干渉計ミラーを備えている。
第2の位置付け装置PWは、ミラー・ブロックMB及び基板テーブルWTを位置付けるように配列されている。第2の位置付け装置PWは、短行程モジュール(短行程モータShMを備えている)及び長行程モジュール(長行程モータLoMを備えている)を含む。
長行程モータLoMは、静止フレーム又は釣合い質量(図示しない)に取り付けることができる静止部分LMS及び静止部分に対して変位可能な非静止部分LMMを含む。短行程モータShMは、(長行程モジュールの非静止部分LMMに取り付けることができる)第1の非静止部分SMS及び(ミラー・ブロックMBに取り付けることができる)第2の非静止部分SMMを含む。
留意すべきことであるが、マスク・テーブルMT及び第1の位置付け装置PM(図1Aを参照されたい)は、図1Bに示すものと同様な構造であってもよい。
いわゆるデュアル・ステージ機械は、説明するように2以上のステージを備えることができる。各ステージは、物体テーブル(基板テーブルWTのような)を備えることができる。そのような配列では、物体テーブルの1つに配置された基板の高さマップの測定のような準備工程は、別の物体テーブルに配置された基板の露光と並列に行うことができる。前に測定された基板を露光するために、ステージは、測定位置から露光位置(また、その逆に)に場所を変えることができる。代わりに、物体テーブルが、1つのステージから別のステージに動いてもよい。
図1Aに示すような装置は、次のモードのうちの少なくとも1つで使用することができるだろう。
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はX方向及び/又はY方向に移動される。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に投影されている間に、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、単一動的露光での目標部分の(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機器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機器は、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機器を使用するマスクレス・リソグラフィに容易に利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。
図2a〜2fは、リソグラフィ装置で使用することができる本発明の実施例に従った露光シーケンスを模式的に示す。
図2aは、走査方向(Y方向)に互いに隣接して配置されたパターン10、11を含む2個のパターン形成機器を模式的に示す。パターン形成機器は、リソグラフィ装置の投影システム12に隣接して配列することができる。両方のパターンは、Y方向に距離dだけ離れて配置されている。距離dは、リソグラフィ装置の投影システム12の縮小率とウェーハ(又は、基板)のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチの非ゼロ数との所定関数に等しい可能性がある。露光フィールド・ピッチは、基板に露光されるべきフィールドの走査方向の長さとして定義することができる。例として、距離dは、リソグラフィ装置の投影システムの縮小率にウェーハ上のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチを掛けたものに実質的に等しいことがある。両方のパターン10、11がY方向で実質的に同じ長さである場合には、距離dは、Y方向のパターンの長さに相当することがある。基板上の2つの隣接したフィールドの間のギャップのような他のパラメータは、また、距離dを定義する所定関数(例えば、式(1)を参照されたい)に利用することができる。図2a〜2fに示すような配列では、両方のパターン10、11は、Y方向で実質的に同じ長さを有し、距離dはこの長さに実質的に相当する。
図2aは、さらに、投影ビーム15、投影システム12及びパターンが投影されることになっている基板17を示す(一般に、基板は、この図に示されていない基板ステージに取り付けられている)。各パターン形成機器は別個の物体テーブルに取り付けることができ、又は両方のパターン形成機器を共通の物体テーブルに取り付けることができる。その1つ又は複数の物体テーブルは、その1つ又は複数の物体テーブルを位置付けるための位置付け機器を含んだステージ装置に取り付けることができる。この位置付けを行うために、位置付け機器は、その1つ又は複数の物体テーブルを位置付けるための複数のリニア・モータ及び/又はアクチュエータを含むことができる。はっきりさせるために、図2a〜2fは、物体テーブル又は位置付け機器を示さない。
留意すべきことであるが、説明したような配列(すなわち、2個のパターン形成機器を含んだ配列)は、標準寸法を有するパターン形成機器の使用を可能にする。互いに隣接した2つのパターンを含んだ拡大単一パターン形成機器の使用は(例えば、米国特許第6,383,940号に開示され、2つのパターンは、パターン間に比較的小さなギャップを有して1つのパターン形成機器に設けられている)、必ずしも全てのリソグラフィ装置が産業標準よりも大きなパターン形成機器を取り扱うように構成されていないという点で、問題を引き起こす可能性がある。さらに、異なるパターンの露光のために異なる照明設定が望ましい場合には、2つの隣接したパターンの間に比較的小さなギャップを設けると、照明設定を変えるのに十分な時間が2つの露光の間に与えられない可能性がある。しかし、このギャップを増すと、拡大されたパターン形成機器を処理するための問題が増す可能性がある。走査速度を減少することによって照明設定を変えるための時間を増すと、1単位時間当たりに処理することができる基板の数が減少する可能性がある。
第1のパターン11の露光の前に、パターン形成機器を備えた位置付け機器と基板テーブルの両方を、所定速度に加速することができる。位置付け機器と基板テーブルがいったん同期すると、第1のパターン11の基板への投影が始まることができ(図2b及び2c)、その結果として、放射ビーム15によって第1のフィールド13が露光されることになる(図2d)。放射ビーム15はY方向に幅wを有し、この幅はスリット幅wとも呼ばれる。第1のフィールドが露光されたとき、位置付け機器と基板テーブルの両方は、それらの速度を実質的に維持することができる。その速度で進むとき、第1のパターンの露光と第2のパターンの露光の間で、フィールドの長さに実質的に等しい距離だけ基板テーブルをY方向に変位させることができる(すなわち、1露光フィールドを「飛ばす」)。実質的に同じ速度で進みながら、第2のパターンを第2のフィールド14に実質的に投影することができる(図2e及び2f)。このプロセスの結果として、2つのフィールドが基板に露光され、両方のフィールドは、Y方向にフィールドの長さに実質的に等しい距離だけ離れて配置されている。すなわち、図示のような配列で、フィールド13と14の間に1フィールドが露光されないままになっている。
基板上の露光されたフィールドのサイズは、製造されるチップのサイズに相当することがある。代わりに、露光フィールドはチップの一部だけであることがある。そのようなものとして、チップは、異なるパターンによる露光を必要とする可能性のあるいくつかの隣接したフィールドを含むことができる。そのようなチップの異なるフィールドがいったん露光されると、異なるフィールドを接続するためにいわゆるステッチ技術を利用することができる。チップを形成する異なるフィールドの接続は、例えば、これらのフィールドを引き続いて露光することで得ることができる。実施例として、図3は、互いに隣接して配列された2個のチップ18を模式的に示す。各チップは、異なる露光を必要とする4つの異なるフィールド(A、B、C及びDとして示す)を含む。
実際には、個々のチップを容易に分離するために、半導体基板(又は、ウェーハ)上の隣接したチップの間には小さなギャップδが残っていることがある(図3)。したがって、露光フィールド・サイズがチップ・サイズに相当する場合には、位置付け機器に与えられる第1のパターンと第2のパターンの間の距離dは、次の式に従って設定することができる。
d=(Fs+2・δ)・Rf (1)
ここで、
Fs=基板上の露光フィールド・サイズ(又は、チップ・サイズ)
δ=基板上の隣接チップ間のギャップ
Rf=投影システムの縮小率(通常、4又は5)
(Fs+2δ)は、走査方向に配列されたフィールドの列の第1の露光フィールドと、この列の第3の露光フィールドとの間のギャップに相当する(例えば、図4bのチップ25と26の間の距離を参照されたい)。第1のパターンと第2のパターンの間の距離dが式(1)に従って設定されたとき、パターン形成機器と基板の両方は、第1のパターンと第2のパターンの露光の間で、それらの速度を実質的に維持することができる。一般に、δはFsに比べて小さく、したがって、dは近似的にFs・Rfに設定することができる。
露光フィールド・サイズがチップ・サイズに相当しない場合には、隣接した露光フィールド間のギャップは、δよりも遥かに小さくてもよく、又は無くてもよい(図3で、隣接したフィールドA及びBで模式的に示されるように)。
露光されるフィールドの実際の配列に依存して、第1のパターンと第2のパターンの露光の間でパターン形成機器と基板の両方がそれらの速度を実質的に維持することができるように、パターン形成機器の2つのパターン間の所望距離を当業者は計算することができる。実施例として(図3を参照して)、図3のチップ18及び19のフィールドA及びBを露光するために、Y方向のパターン間の距離が(a+b+δ)・Rfに等しくなるように、これらのフィールドを露光するためのパターン形成機器を配列することができる。ここで、a及びbは、フィールドA及びBのY方向の長さに相当する(図3を参照されたい)。
ステップ走査プロセスでフィールドを露光するために必要な時間Teは、次式で近似することができる。

ここで、
Y=一定速度で進むべき距離(フィールド・サイズFs+スリット幅wに等しい)
v=走査中の速度
a=基板を保持する位置付け機器の最大加速度
Y及びaの特定の値に対して、露光時間Tを最小にするように速度を最適化することができる。最適速度Voptは、次式であることが分かる。
従来のリソグラフィ装置では、フィールドの2度露光は、この時間のほぼ2倍を必要とするだろう。
装置が、図2a〜2fで示すようにフィールドを基板に露光するように配列されている場合には、2つのフィールドを露光する時間Te2は、次式で近似することができる。

ここで、Y’は、2つのフィールドの露光中及び2つの露光の間に実質的に一定速度で進むことができる距離に相当する。Y’がY(フィールド・サイズFs+スリット幅w)の3倍に近似される場合、式(3a)の最適速度Vopt2は、式(2a)の最適速度の平方根3倍であることが分かる。
留意すべきことであるが、Te2の間に2つのフィールドを露光することができる。式2b又は3bに従った最適速度をそれぞれの式2a及び3aに適用することによって、図2a〜2fで説明したシーケンスが従来の走査シーケンスの代わりに使用されるとき、1露光当たりに必要とされる時間は相当に小さくなると推定することができる。露光時間(1フィールド当たりの)の減少のほかに、非走査方向(X方向)に要求される移動の数も減少する(例えば、図3a及び3bを参照されたい)ことに留意すべきである。結果として、基板を処理する時間は、ほぼ30%減少させることができる。
上記のことに基づいて、留意すべきことであるが、本発明の実施例は、また、単一露光状況(すなわち、基板の各フィールドが1つのパターンによる露光を必要とするだけである状況)で、2つの実質的に同一のパターンをステージ装置に利用することによって、処理量(1単位時間当たりに処理される基板の数)の改善をもたらすことができる。
以下の図は、従来方式を本発明の実施例に従った方式と比較して、基板上のいくつかのフィールドの露光シーケンスを模式的に図示する。図4a〜4d、5a及び5bに示す実施例では、露光フィールド・サイズはチップ・サイズに相当すると想定されている。図4aは、基板20のいくつかのフィールド21の可能な露光シーケンスを模式的に示し、矢印は、フィールドが露光される順番を示している。また、図4aに、式(1)で使用されるような露光フィールド・サイズFs及び隣接フィールド間のギャップδが示されている。2つの連続したフィールドの露光の間に、パターン形成機器を備えた物体テーブルと基板を備えた物体テーブルは「向きを変える」。すなわち、これらの物体テーブルは、反対方向の走査移動によって次のフィールドを露光するように位置を変えられ、それに加えて、基板を備えた物体テーブルは、また、非走査方向(X方向)にも位置を変えられる。走査方向(Y方向)と非走査方向(X方向)の組み合わされた移動が、曲がった矢印22で示されている。
図4bは、本発明の実施例に従ったリソグラフィ装置を使用した基板20のいくつかのフィールドの可能な露光シーケンスを模式的に示し、このリソグラフィ装置は、実質的に同一パターンを含んだ2つのパターン形成機器を備えたステージ装置を含み、それらのパターンは、パターンの長さ(又は、式(1)に従った長さ)に等しい距離だけ走査方向に変位される。
図4bは、説明したようなステージ装置を使用して異なるフィールドを露光することができる順番を模式的に示す。露光プロセスはフィールド25から始まり、次にフィールド26が続く。フィールド25の露光とフィールド26の露光の間で、ステージ装置と基板ステージ(すなわち、基板を備えたステージ)の両方は、依然として実質的に同じ(走査)速度であることができる。フィールド26の露光後に、フィールド27及び28を露光するために、ステージ装置と基板ステージの両方は減速し、さらに反対方向(−Y)に加速する。示されたフィールドがいったん露光されると、同様な方式を使用して、図4cに示したフィールドを露光することができる。当業者は理解するであろうが、基板の実質的な部分は、説明したプロセスを使用して露光することができ、基板を処理する時間の重要な減少がもたらされる。結果として、1単位時間に処理される基板の数(すなわち、装置の処理量)を高めることができる。さらに留意すべきことであるが、本発明の実施例は、また、いわゆる縁部フィールド又は縁部チップの露光に利用することができる。縁部フィールドは、基板面積の外に部分的に位置している露光フィールドである(図4d)。図4dは、いくつかの縁部フィールド29及び本発明の実施例に従った露光シーケンス(矢印で示される)を模式的に示す。縁部チップの露光は、基板のさらなる処理を容易にするように行うことができる。
本発明の実施例に従った装置は、また、基板の各フィールドに2度露光が要求される場合にも利用することができる。ステージ装置は、基板に付けるべきパターンA(例えば、位相シフト・マスク)及びパターンB(例えば、トリム・マスク又は二値マスク)を含んだ2個のパターン形成機器を備えていると想定する。基板にパターンを露光している間及び露光と露光の間でステージ装置が実質的に一定の速度を維持することができるように、パターンは配列されていると想定する。
2度露光プロセスの第1の機能では、フィールド30、31、32及び33(図5aを参照されたい)は、パターンAを使用して従来のやり方で露光することができる(基板ステージが辿る軌跡が矢印で示されている)。第2の機能では(図5b)、フィールド35、36、37及び38は、パターンAを使用して露光することができ、そしてフィールド30、31、32及び33は、図2a〜2fに示すプロセスに従ってパターンBで露光することができる。機能1及び2の結果として、フィールド30、31、32及び33は、パターンAとパターンBの両方に露光されている。
当業者には明らかなことであろうが、基板のチップが異なる隣接フィールドで構成されている場合に(例えば、図3を参照されたい)、同様な手順を利用することができる。図6a及び6bは、ウェーハのチップが図3に示すように4つのフィールドで構成され、且つパターン形成機器がフィールドA及びBを露光するように配列されている場合の露光シーケンスを模式的に示す。図6aは、フィールドA及びBの露光の第1のシーケンスを模式的に示す。露光の順序は矢印で示されている。図6bは、その次の露光シーケンスを模式的に示す。第1のシーケンスで露光されたフィールドは、縞付きパターンで示されている。
図7は、本発明の実施例に従ったステージ装置を模式的に開示する。この装置は、2個の物体テーブル40、41を含む配列を含む。各物体テーブルに、パターン形成機器42、43を配列することができ、各パターン形成機器はパターン44、45を含んでいる。本装置は、さらに、物体テーブルを比較的小さな距離にわたって変位させ、且つ位置付ける2個のアクチュエータ配列46及び47を含んでいる。これらの変位を可能にするために、アクチュエータ配列は、例として圧電アクチュエータ又は電磁アクチュエータを含むことができる。好ましい実施例では、アクチュエータ配列は、物体テーブルを6自由度で位置付けることを可能にする。図7に示すような装置では、アクチュエータ配列46と47の両方は、Y方向(走査方向)に比較的大きな距離にわたって物体テーブルを変位させるリニア・モータ組立品の第1の共通部分48に取り付けることができる。リニア・モータ組立品は、さらに、Y方向に要求された推力を発生させるために、第1の部分と協働するように組み立てられ、且つ配列された第2の部分49を含む。一般に、リニア・モータの一部は、Y方向に配列された交互になる極性の永久磁石のアレイを含むことができ、一方で、他の部分は、Y方向に互いに隣接して配列されたコイルのアレイを含む。
説明した配列では、アクチュエータ組立品は、両方のパターンの間の距離dを、投影システムの縮小率と基板のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチの非ゼロ数との所定関数に実質的に等しくするように両方のパターンを位置付けることができるように組み立てられている。実施例として、dは、Y方向のパターンの長さに等しくすることができ、又は式(1)を使用して決定される値に等しくすることができる。異なるサイズ(例えば、30mmから100mmまで変化する)のパターンに対応するために、第1の部分48に対する物体テーブルの所望の変位(アクチュエータ組立品による)は、おおよそ約40〜50mmであることがある。
代わりに、両方のアクチュエータ組立品をリニア・モータ組立品の共通部分に取り付けるのではなく、各アクチュエータ組立品を別個のリニア・モータ部分に配列することができる。これを図8に示す。図8は、パターン形成機器42、43を備えた2個の物体テーブル40、41を含んだステージ配列を模式的に示し、各物体テーブルはアクチュエータ組立品46、47に取り付けられている。各アクチュエータ組立品は、第2の共通部分52と協働するように組み立てられ且つ配列された第1のリニア・モータ部分50、51に取り付けられている。この配列では、パターン形成機器に与えられた両方のパターン44と45の間の距離は、リニア・モータを使用して調整することができる。
この配列の利点は、アクチュエータ組立品の所望変位を図7の配列に比べて実質的に減らすことができることである。実施例として、要求された自由度で変位<1mmに適したアクチュエータ組立品を設ければ十分であろう。その結果として、アクチュエータ組立品を実質的により小さくより軽くすることができる。リニア・モータ用の第2の共通部分をもつのではなく、各リニア・モータは、第1の部分50、51と協働するそれ自体の第2の部分を備えることができる。
第2の代替例として、両方のパターンの間の距離dが、投影システムの縮小率と基板のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチの非ゼロ数との所定関数に実質的に等しくなるような構成で、両方のパターン形成機器を保持するように組み立てられた共通物体テーブルに、両方のパターン形成機器を配列することができる。実施例として、dは、Y方向のパターンの長さに等しくてもよく、又は式(1)を使用して決定される値に等しくてもよい。そのような配列を図9aに模式的に示す。
図9aは、2つのパターン形成機器56、57を備えた物体テーブル55を模式的に示し、各機器がパターン58、59を備えている。物体テーブル55は、物体テーブルを比較的小さな距離にわたって変位させるアクチュエータ組立品60に取り付けられている。アクチュエータ組立品はリニア・モータの第1の部分61に取り付けられており、この第1の部分61は、Y方向に比較的大きな距離にわたって物体テーブルを変位させるように第2の部分62と協働するように組み立てられ、且つ配列されている。第3の代替例として、その1つの物体テーブル(又は複数の物体テーブル)は、図7、8又は9aに示すような縦続接続配列を利用しないで、アクチュエータ及び/又はリニア・モータを含んだ駆動配列で直接駆動することができる。図9bは、そのような配列を模式的に示す。この配列は、2つのパターン形成機器56、57を備えた物体テーブル55を含み、各パターン形成機器56、57がパターン58、59を備え、駆動配列70は第1の部分71及び第2の部分72を含んでいる。駆動配列は、実施例として、物体テーブル55を位置付けるために、リニア・モータ及び複数のアクチュエータを含むことができる。第1の部分71は、実施例として、物体テーブル55を変位させ且つ位置付けるために、第2の部分72に配列された複数の永久磁石と相互作用する複数のコイルを含むことができる。理解されることであろうが、ステージ装置は、また、第1のパターン形成機器を備えた第1の物体テーブルを変位させ且つ位置付けるための、駆動配列70と同様な第1の駆動配列と、第2のパターン形成機器を備えた第2の物体テーブルを変位させ且つ位置付けるための、駆動配列70と同様な第2の駆動配列とを含むことができる。
図9a又は9bの物体テーブル、又は図7及び8の物体テーブルは、パターン形成機器を保持するための保持機器を備えることができる。露光プロセス中に、パターン形成機器を保持し、且つその1つの物体テーブル又は複数の物体テーブルに対するパターン形成機器の位置を実質的に一定に維持するために、そのような保持機器は、真空パッド又はクランプ、静電クランプ又は機械的クランプを含むことができる。
例えば基準フレーム又は投影システムに対してパターン形成機器の位置を決定するために、干渉計システム又はエンコーダ・システムのような測定システムを利用することができる。一般に、エンコーダ・システムは、読取りヘッド及び回折格子を含むことができる。回折格子は、1次元か、又は2次元であってもよい。実施例として、図7から9bに示す1つの物体テーブル又は複数の物体テーブルは、物体テーブルに近接して配列された1つ又は複数の回折格子と協働するように組み立てられ且つ配列された1つ又は複数のエンコーダ読取りヘッドを備えることができる。2個の物体テーブルが利用され、各物体テーブルが1つ又は複数のエンコーダ読取りヘッドを備える場合、読取りヘッドは、共通の直線又は2次元回折格子と協働するように配列することができる。そのようなものとして、両方の物体テーブルの相対的な位置を決定することができる。複数の回折格子と組み合わせて複数の読取りヘッドを使用することによって、物体テーブルの位置は、1より多い自由度(最高で6自由度)で決定することができる。エンコーダ・システムの使用は、参照して本明細書に援用する米国特許出願公開第2004−0263846号により広範囲に説明されている。
本発明の実施例はさらに、説明したようにステージ装置と協働するのに適したマスキング機器を実現する。
リソグラフィ装置では、マスキング機器は、パターンのある一部だけの像が投影ビームによって基板に形成されることを保証するために、利用されることが多い。そのようなマスキング機器の例は、参照して本明細書に援用する米国特許出願公開第2005−0012913号に記載されている。迷光が基板に当たるのを阻止し、又は軽減するために、マスキング機器を利用することができる。リソグラフィ投影システムでは、この機能は、一般に、照明システムの中間面にマスキング機器を設けることによって達成することができる。
マスキング機器は、通常、一組又は複数組の可動ブレードを含む。各組のブレードは支持物に機械的に結合することができ、そして各支持物は共通フレームに取り付けることができる。ブレードの組は、機械的に結合してもよく、又は結合しなくてもよい。説明したようなマスキング機器は、走査方向(Y方向)に一緒に、また単独で動くように配列された第1の組のブレードを含むことができ、このブレードは以後Yブレードと呼ぶ。そして、第2の組のブレードは、走査方向に対して垂直な方向(X方向)に一緒に、また単独で動くように配列されており、このブレードは、以下でXブレードと呼ぶ。
走査方向に互いに隣接して配列された2つのパターンを備えたステージ装置を備えているリソグラフィ装置で、マスキング機器が利用される場合、次の図で説明するようにマスキング機器を利用することが有利だろう。
一般に、本発明の実施例に従ったマスキング機器は、第1のパターン形成機器のパターンが放射ビームによって与えられる前に第1のパターン形成機器の第1の部分を覆い隠す第1のマスキング部分と、第1のパターン形成機器のパターンが放射ビームによって与えられた後で第1のパターン形成機器の第2の部分を覆い隠し、且つ第2のパターン形成機器のパターンが放射ビームによって与えられる前に第2のパターン形成機器の第1の部分を覆い隠す第2のマスキング部分と、第2のパターン形成機器のパターンが放射ビームによって与えられた後で第2のパターン形成機器の第2の部分を覆い隠す第3のマスキング部分とを含む。
図10は、Y方向に互いに隣接して配列された4個のいわゆるYブレード80、81、82、83の配列を模式的に示す。これらのブレードは、例えば電磁アクチュエータ又はリニア・モータ(図示しない)によってY方向に変位させることができる。図11は、同じブレードのXY面図を模式的に示す。ブレード80及び81をY方向に相対的に変位させることによって、ギャップ90を調整することができる。同様に、ブレード82及び83をY方向に相対的に変位させることによって、ギャップ91を調整することができる。
パターンを基板に投影するために、次のシーケンスを利用することができる。
図12aは、Yブレードの最初の配列、投影ビーム95(照明システム96から発生する)、Y方向に所定の間隔で離れて配列されたパターン98、100を含んだ2個のパターン形成機器84、85の配列を模式的に示す。最初に、ブレード83が投影ビームを阻止し、ブレード及びパターンを含んだ配列は実質的には動いていない。この最初の位置から始まって、パターンを含んだ配列及びブレード83は、投影ビームによってパターンが与えられるとき(図12c)両方とも同期した速度であるために、加速することができる(図12b)。この点で、ブレード83の縁の投影は、第1のパターンの縁に実質的に対応し、それによって、第1のパターン形成機器の第1の部分101が覆い隠される。ブレード83及びパターンを含んだ配列は、その後、同期した速度で進むことができる(図12d)。ある点で、ブレード81及び82は、第1のパターンの第2の縁が投影ビームによって与えられたとき(図12f)この縁と同期した速度及び位置を得るために、加速することができる(図12e)。これによって、第1のパターン形成機器の第2の部分102が覆い隠される。図12e及び12fは、ブレード80もブレード81及び82と一緒に加速することを示しているが、これは、絶対的な条件ではない。第2のパターンの第2の縁が投影ビームによって与えられたとき(図12lを参照されたい)、ブレード80の縁はこの縁と同期していることが望ましい。ブレード81及び82が、パターンを含んだ配列と同期しているとき、これらのブレードとこの配列の両方は一定の速度で進むことができる(図12g、12h)。ブレード82の縁の投影が第1のパターンの第2の縁に対応するとき、ブレード81の縁の投影が第2のパターンの第1の縁に対応するようにブレード81及び82は配列されているので(それによって、第2のパターン形成機器の第1の部分103が覆い隠される)、ブレード81は、既に、第2のパターンの露光に適切な位置にある(図12i)。投影ビームがもはや第2のパターンの第1の縁を与えなくなると(図12j)、ブレード81、82及び83を停止させることができる。留意されたいことであるが、ブレード80は、投影ビームを妨害しない位置に保持される(図12i、12j)。第2のパターンの第2の縁が投影ビームに近づくとき、ブレード80は、図12lに示された位置に到達するようにパターンを含んだ配列と同期した速度にされる。それによって、第2のパターン形成機器の第2の部分104が覆い隠される。それから、ブレード80及びパターンを含んだ配列は、投影ビームがブレード80で阻止されるようになるまで(図12n)、実質的に一定速度で進む(図12m)。いったんこの位置の達すると、ブレード80とパターンを含んだ配列の両方は、減速し始め、その結果として、図12aに示す位置の実質的なミラー像の位置になる。
図12a〜12nに示すような露光シーケンスの間、第2の組のブレード、Xブレードは、X方向の所定の距離の所にとどまっている。Xブレードの実施例の例(Yブレードと共に)を図13aに示す。図13aは、4個のXブレード105、106、107、108と共に、図11に示すような4個のYブレード80、81、82及び83のXY面図を模式的に示す。隠されない領域を画定するブレードの縁が同じZ面に実質的に配列されるように、Xブレード及びYブレードが配列される。図13bは、A−A’断面を示す。図示のような配列で、ブレード81がY方向に変位することができるようにするために、Xブレード107及び108をY方向に変位させる必要がある(図13bを参照されたい)。
図13cは、同じZ位置に配列された4個のYブレード110、111、112及び113を含んだ代替の配列のYZ面図を模式的に示す。ブレード110、111、112、及び113は、図12a〜12nに示すシーケンスのブレード80、81、82及び83と同じように使用することができる。支持物に配列されたパターンとパターンの間の異なる距離に対応するために、ブレード111及び112は、図13bの配列の対応するブレード81及び82よりも短くすることができる。その結果として、ブレードがY方向のパターンとパターンの間の距離に及ぶように設定されたとき、ブレード111と112の間にY方向のギャップが生じることがある(図13cを参照されたい)。放射ビームが当たらないようにするために、このギャップを追加のYブレード114で隠すことができる。追加のブレードを使用してギャップを隠す代替として、ブレード間のギャップが変化している間、放射ビームを遮断することができる。図13cから理解できるように、Y方向のYブレードの変位で、Xブレード115の変位が必要になることはない。すなわち、Xブレード115は、全露光シーケンス中、同じY位置にとどまることができる。図13dは、図13cの配列のXY面図を模式的に示す。図13dは、Yブレード110、111、112及び113、随意のYブレード114及び2個のXブレード115及び116を模式的に示す。
図13eは、3個のYブレード117、118及び119を含んだマスキング機器のさらに他の代替配列を示す。図示のような配列では、Yブレード118は、第1のパターンの露光中には第1のパターンの第2の縁の後を追うために(図12fのブレード82の機能に匹敵する)、また第2のパターンの露光中には第2のパターンの第1の縁を追うために(図12iのブレード81の機能に匹敵する)使用することができる。そのようなものとして、ブレード118は、図12aから12nに示す露光シーケンスのブレード81と82の機能を兼ね備えている。一般に、ブレード118のY方向の長さは、両方のパターンの間のY方向の距離に等しくなくてもよいので、ブレードが放射ビームを覆い隠すとき(すなわち、図12hに示す状況)、パターンに対するブレード118の相対的な変位が必要になることがある。
図13fは、3個のYブレード117、119及び118.2を備え、そのブレードのうちの118.2は変形可能であるマスキング機器のさらに他の代替例を示す。そのような配列を使用すると、ブレード118.2のY方向の長さは、両パターン間のY方向距離に対応するように調整することができる。図示のような実施例では、ブレード118.2は、Y方向で互いに相対的に変位可能ないくつかの部分118.3を備えている。そうすることによって、互いにより近くなるように、又はさらに離すようにそれらの部分を動かすことによって、ブレードの実効長Lbを変えることができる。代替として、ブレードは、Y方向の実効長を変えることができる可撓性部分118.4を備えることができる。図13gは、そのような配列の2つの位置を示し、ブレード118.5は、ブレードの可撓性部分118.4の変形によってY方向の異なる実効長を有している。変形可能なブレードが利用される場合には、ブレードを保持し且つ変形させる手段は、マスキング機器に組み込むことができる。
留意すべきことであるが、従来のマスキング機器も利用することができる。そのような配列では、第1のパターンの露光と第2のパターンの露光の間の時間フレームの間に、Yブレードは最初の位置に戻らなければならない。
2度(又は、複数)露光が望ましい場合、パターンの露光に異なる照明設定を利用することが必要になることもある。異なるパターンの露光中に異なる照明設定を行うために、次の配列を利用することができる。図14は、2個の放射源120、122の配列を模式的に示す。これらの放射源から発生する放射ビームは、(随意の)第1の照明装置部分128で利用することができる1つの放射ビーム126に結合され、その後で、放射ビームは、機器134を使用して照明ユニット130か照明ユニット132かのどちらかに送られる。そのようなものとして、照明システムの光路は、照明ユニット130を介した第1の枝路133と、照明ユニット132を介した、第1の枝路に平行な第2の枝路135とを含む。これらの照明ユニットで、異なる設定を利用することができる(例えば、一方の部分130で双極照明及び他方の部分132で四極照明、又は両方の部分で異なる向きの双極照明)。さらに、部分130又は部分132のどちらから出てくる放射ビームも、機器134と同一であってもよい第2の機器136によって、同じ位置に投影される。機器136は、適切なビーム(照明ユニット部分130から発生するビームか、又は照明ユニット132から発生するビームかのどちらか)が適切なパターンを与えることを保証する。そのようなものとして、第1のパターン形成機器のパターンを用いた第1の露光フィールドの露光中には放射ビームが第1の照明ユニットによって構成され、且つ第2のパターン形成機器のパターンを用いた第2の露光フィールドの露光中には放射ビームが第2の照明ユニットによって構成されるように、(随意の)照明装置部分128から発生する放射ビームは、第1の枝路133か第2の枝路135かのどちらかに向けられる。
そのような機器136(及び機器134)の実施例が図15に示されている。図15は、Y方向に互いに近接して配列された2個のプリズム137、138を含む機器136を模式的に示す。プリズム137、138は、アクチュエータ又はリニア・モータ(図示しない)を使用してY方向に沿って変位させることができる。機器136が放射ビーム140に対して図示のような位置にあるとき、このビームをZ方向に偏向させることができる。プリズムがY方向に沿って変位される場合(図16に示すように)、放射ビーム142(ビーム140に平行である)をZ方向に偏向させることができる。この機器を使用して、異なる照明ユニットから発生する2つのビームを、パターン形成機器に交互に投影することができる。これは、デバイス134とパターン形成機器を含んだ配列とを同期して変位させることによって達成することができる。
図17は、機器136(又は、134)のXZ面図を示す。
図15から17に示す機器136(又は、134)のプリズム137、138は、互いに直接接続することができる。代わりに、プリズム137、138の間にギャップがあってもよく、プリズムは、それらのプリズムの間を通るコネクタで接続される。さらに他の代替の実施例では、プリズム137、138の間を通るコネクタがなくてもよい。これが行われる場合には、プリズム137、138が一致して動くように、どこか他の所で何かの接続を行うことができる。
留意すべきことであるが、また、単一の放射源が十分に強力であるという条件で、この放射源を使用して図14に示すような配列を利用することもできる。式3bから理解することができるように、ステージ装置の最適速度は、従来のリソグラフィ装置よりも実質的に高い。その結果として、基板を適切な露光量で露光するために、より強力な放射源が望ましいだろう。そのような強力な放射源を実現するために、図14に示すような配列を利用することができる。
さらに留意すべきことであるが、図14の配列は、図10から13eで説明したようなマスキング機器を利用しないで、照明ユニット130及び132で配列された2個の従来マスキング機器を備えることができる。
図18a〜bは、本発明の実施例によれば、異なるパターンの露光中に異なる照明設定を行うように使用することができる代替配列を模式的に示す。図18aに示す照明装置ILは、ある特定の光学要素が繰り返されている2つの光チャネルと、光学要素がただ一度だけ設けられている他の部分とを含む。
照明装置ILは、1つ又は複数の光源(図示しない)で供給された放射ビーム202の偏光を整理するために配列された偏光子200を含む。一対のビーム・ステアリング・ミラー201が、偏光子200の上流に設けられ、放射ビーム202の方向の調整を可能にしている。照明装置は、ビーム測定ユニット204をさらに含み、このビーム測定ユニット204は、ビーム202の小部分をミラー208の方に向け、そしてそこから一対のフォトダイオード210に向けるように配列されたミラー206を含む(フォトダイオードは、放射ビームの位置及び向きを測定するように配列されている)。可変減衰器212がビーム測定ユニット204に近接して設けられている。可変減衰器212は、例えば放射ビームのエネルギーを実質的に一定レベルに維持するために、フォトダイオード210からの出力に基づいて自動的に作動させることができる。
照明装置ILは、さらに、放射ビーム202を交互に反対方向に振り向けるように配列された第1の切換え機器214を含む。第1の切換え機器214は、例えば、図15に関連して上で説明したもの(異なる方向に向けられた反射面を有する一対のプリズム)と一致してもよい。第1の切換え機器214の下流で、照明装置は2つの平行なチャネル216a、216bに分かれる。図18aの一番下の照明装置チャネル216a(以下で、第1の照明装置チャネル216aと呼ぶ)を参照すると、ステアリング・ミラー218aが、回折光学要素220a及び偏光子222aを通して放射ビーム202を向けるように配列されている。回折光学要素220aは、この回折光学要素を1つ又は複数の代替回折光学要素と取り替えることができるようにする交換機構(図示しない)で保持されている。同様に、偏光子222aは、この偏光子222aを1つ又は複数の他の偏光子と交換することができるようにする交換機構(図示しない)で保持されている。
第1の照明装置チャネル216aは、ビームの強度調整を行うために、ビームに対して半径方向に延びビームに入れたり出したりして動かすことができるスポーク224aの配列をさらに含む。第1の照明装置チャネル216aは、さらに、少なくとも1つの可動要素を有するズーム光学系226aを含む。これは、一対の凸レンズとして模式的に示されている。しかし、これは、ただ図示を容易にするためだけであり、ズーム光学系226aがいくつかのレンズ、例えば6個のレンズを含むことができることは理解されるであろう。ズーム光学系226aは、制御されたやり方で放射ビーム202を拡大するように配列されており、可動要素(また、2以上の可動要素)の位置が、放射ビームのサイズを決定する。
第1の照明装置チャネル216aは、以後アキシコン230aと呼ばれる光学システムを備えている。アキシコン230aは、相補的な形の円錐状の面を有する2つの要素を含む。アキシコンによって、異なる環状空間強度分布又は他の空間強度分布の間で放射ビーム202を調整することができるようになる。アキシコン230aの2つの要素の間の距離は、これらの要素のうちの1つを光軸の方向に沿って動かすことによって調整することができる。これによって、放射ビームの環状を調整することができるようになる。アキシコン230aが閉じているとき、すなわち円錐面間のギャップがゼロであるとき、放射ビームはディスク形であろう。アキシコン230aの円錐面間にギャップが存在するとき、結果として環状強度分布が生じることができようになり、環形の内側半径範囲は2つの円錐面の間の距離によって決定される。
第1の照明装置チャネル216aの最後の光学要素はミラー232aであり、このミラー232aは、放射ビーム202を第2の切換え機器234の方に向けるように配列されている。
他方の照明装置チャネル216b(以下で、第2の照明装置チャネルと呼ぶ)は、第1の照明装置チャネル216aに関連して上で説明したものに一般的に対応する光学要素を含む。しかし、回折光学要素220b及び偏光子222bは、異なる設定(例えば、異なる偏光)であってもよい。同様に、ズーム光学系226bの可動要素は、第1の照明装置チャネル216aでのその位置と比べて異なった位置を有してもよい。そして、アキシコン230bの要素は、異なる間隔を有してもよい。
第2の切換え機器234は、例えば、図15に関連して上で説明したもの(異なる方向に向けられた反射面を有する一対のプリズム)と一致してもよい。第2の切換え機器234は、第1の照明装置チャネル216aからの放射ビーム202を照明装置の追加部分236の方に向ける第1の位置と、第2の照明装置チャネル216bからの放射ビーム202を追加照明装置部分236の方に向ける第2の位置とを交互にするように配列されている。図18aと図18bを比較することで図で理解することができるように、第1及び第2の切換え機器214、234の動作は同期していない。
追加照明装置部分236は、交換機構240で保持された偏光整形要素238を含み、この交換機構240は、異なる特性を有する1つ又は複数の他の偏光整形要素とこの偏光整形要素を取り替えることができる。フィールド画定要素242は、偏光整形要素のすぐ隣に設けられ、フィールド・レンズ244はこれの向こうに設けられている。
照明装置ILは、さらに、均一補正装置246を含み、この均一補正装置246は、放射ビーム202の断面内にあるどんな不均一でも減らすように配列された1つ又は複数のフィルタを含む。均一補正装置の例は、US2005/0140957に開示されている(例えば、この中の図11を参照されたい)。照明装置は、図13に関連して上で説明したものと同様なマスキング・ブレード248を含む。最後に、照明装置ILは、マスキング・ブレードの像をマスクMA(図1を参照されたい)に形成するように配列され、放射ビーム202を90度曲げるミラー252を含む像形成光学システム250を含む。像形成光学システム250は、3個の凸レンズを含むように示されているが、これは、ただ図示を容易にするためだけであり、どんな他の適切なレンズの組合せも使用することができる。像形成光学システム250は、1又は何か他の値の倍率を有することができる。
図18aで、放射ビーム202は、切換え機器214によって第1の照明装置チャネル216aに向けられている。第1の照明装置チャネルのズーム光学系226aの可動要素の位置及びアキシコン230aの要素間の距離は、放射ビームがひとみ面内でディスク254の形をとるようなものである。図18bで、放射ビーム202は、第2の照明装置チャネル216bに向けられている。第2の照明装置チャネル216bのズーム光学系226bの可動要素の位置及びアキシコン230bの要素間の距離は、放射ビーム202がひとみ面内で環形256の形をとるようなものである。
切換え機器214、234を使用して、ディスク254と環形256を交互にする放射ビームを照明装置が発するように、放射ビーム202を照明装置チャネル216aと216bに交互に向けることができる。図18a〜bの切換え機器214、234が、切換え機構を形成する。偏光子222a、222bを使用してこれらの照明装置チャネルに異なる偏光を与えることができる。ディスク及び/又は環形は、回折光学要素220a、220bのどちらか又は両方を変えることによって、異なる形と取り替えることができる(例えば、双極形状又は四極形状を形成することができる)。放射ビームの強度分布は、スポーク配列224a、224bを使用して調整することができる。
図18a〜bに示す配列は、各照明装置要素が繰り返されている2つの別個の照明装置を設けるのではなく、照明装置ILのいくつかの要素がたった一度だけ設けられているという点で、図14に示すものと違っている。異なる放射ビーム特性を与えるために単独で調整されるそんな照明装置要素だけが、2つの照明装置チャネルに設けられている。それらの照明装置要素は、回折光学要素220a、220b(ビームの角度分布(又は、同等にひとみ形状)を調整する)、偏光子222a、222b(ビームの偏光を調整する)、スポーク配列224a、224b(ひとみ面内のビーム・エネルギー分布を調整する)、ズーム光学系226a、226b及びアキシコン230a、230b(ビームの角度分布(又は、同等にひとみ形状)を一緒に調整する)である。図18に示す配列は、異なる特性を有する放射ビーム202間の便利な切換えを可能にするが、2個の照明装置全体を設けることに比べて安価である。
単独で調整できない照明装置要素は、追加照明装置部分236に、たった一度だけ設けられている。これらの要素は、偏光整形要素238(ビームの偏光を調整する)、フィールド画定要素242(フィールド面内のビーム強度分布(又は、同等に、不十分な均一性)を調整する)、フィールド・レンズ244、均一性補正装置246(フィールド面内のビーム強度分布(又は、同等に、不十分な均一性)を調整する)、マスキング・ブレード248(ビームのフィールド・サイズを調整する)、及び像形成光学システム250(マスキング・ブレード248でつくられたフィールド・サイズを要求されたサイズに拡大する(拡大率は1倍であってもよい))である。
単独で調整できない他の照明装置要素は、照明装置チャネル216a、216bの前のさらに他の照明装置部分にたった一度だけ設けられている。これらは、偏光子200(ビームの偏光を整理する)、ビーム・ステアリング・ミラー201(ビームの方向を調整する)、及び可変減衰器212(放射ビームのエネルギーを、例えば実質的に一定レベルに維持するように、調整する)である。
偏光整形要素は、追加照明装置部分236に設けられるものとして説明したが、代わりに、又は追加して、照明装置チャネル216a、216bに設けてもよい。
ビームのエネルギーを測定するように配列されたエネルギー・センサは、照明装置チャネル216a、216bの各々に、例えばミラー232a、232bの向こうに設けることができる(ミラーは、放射ビームの小部分がミラーを通過してエネルギー・センサに達するように配列することができる)。
照明装置は、2以上のパターン形成機器を含むリソグラフィ装置の部分を形成することができる。そのようなリソグラフィ装置の実施例は、図2に関連して上で説明した。
図19a〜bを参照して、凸レンズ260a、260bは、ミラー232a、232bと第2の切換え機器270の間に設けることができる。凸レンズ260a、260bは、ビームが第2の切換え機器270に入射したとき著しく小さくなった断面積を有するように、放射ビーム202を集束するように配列されている。したがって、第2の切換え機器270は、図18a〜bに関連して上で説明した装置に設けられた第2の切換え機器234よりも相当に小さな表面積を有することができる。図19a〜bの切換え機器214、270は、切換え機構を形成する。
さらに他の凸レンズ262が、第2の切換え機器270と追加照明装置部分236の間に設けられる。凸レンズ262は、例えば、放射ビームがミラー232a、232bに入射したときの放射ビームの断面積に相当する断面積を有するように、放射ビーム202の断面を拡大する。
従来の光専門用語では、凸レンズ260a、260bは放射ビーム202をひとみ面から相当に小さなフィールド面に集束するように配列されると言われることがある。第2の切換え機器270は、フィールド面内に、又はフィールド面近くにあってもよい。追加の凸レンズ262は、放射ビーム202を相当により大きなひとみ面に戻すように配列されている。理解されることであろうが、凸レンズ260a、260b、262が、放射ビーム202を縮小しそれから拡大するように使用されているが、他の適切な光学部品を使用してもよい。一般的な用語では、放射ビーム202を縮小しそれから拡大する光学システムが使用される。
第2の切換え機器270はより小さいので(図18の第2の切換え機器と比べて)、より軽くできる。これによって、第2の切換え機器270は、図19aに示す構成と図19bに示す構成をより速く切り換えることができるようになる。放射ビームが第1の切換え機器214に入射したとき放射ビーム202の断面積は小さいので(放射ビームは、放射ビームを拡大する照明装置チャネル216a、216bを未だ通過していない)、第1の切換え機器214は、第2の切換え機器270と同じ寸法(及び重さ)を有することができる。これによって、第1及び第2の切換え機器214、270は同じ速度で動作することができるようになる。
図18a〜b及び19a〜bの切換え機器214、234、264を使用する代わりに使用することができる代替の切換え機器又は切換え機構が、図20に示されている。図20は、第1及び第2の光チャネル216a、216bを含んだ照明装置ILを示す。切換え機器を除いて、照明装置ILの部品は、図18に関連して上で説明したものに一致しているので、図20に関連して再び説明しない。切換え機器は、光チャネル216a、216bの両方の端にある第1及び第2の偏光ビーム・スプリッタ・キューブ270、272を含む。切換え機器は、さらに、第1の偏光ビーム・スプリッタ・キューブの前にある第1及び第2の1/4波長板274、276、及び1/4波長板と1/4波長板との間にある回転板278を含む。回転板278は、透明な窓を有する第1の領域280及び1/2波長板を有する第2の領域282を備えている。
使用中に、放射ビーム202は、放射源(図示しない)によって発生され、放射ビームは直線偏光を有している。図示の実施例では、放射ビーム202に部分的に重なる灰色の矢印は、偏光が図20の面内にあることを示す。放射ビーム202の偏光は、偏光子200によって整理され、それから第1の1/4波長板274に進む。1/4波長板274は、曲がった灰色の矢印で示されるように、放射ビーム202の直線偏光を円偏光に変換する。円偏光放射ビーム202は、それから、回転板278の透明な窓280を通過する。放射ビーム202の偏光は、曲がった灰色の矢印で示されるように、放射ビーム202が透明な窓280を通過するとき変化しない。それから、円偏光放射ビーム202は第2の1/4波長板を通過し、そのとき偏光は、灰色の矢印で示されるように、図20の面内にある直線偏光に変換される。この直線偏光放射は、第1の偏光ビーム・スプリッタ・キューブ270で反射され、第2の照明装置チャネル216bを通過する。それから、放射ビームはミラー284を介して第2の偏光ビーム・スプリッタ・キューブ272に進み、そこで照明装置ILの残りの部分に反射される。
放射ビーム202を第1の照明装置チャネル216aに切り換えるために、回転板278は、放射ビームが1/2波長板282を通過するまで回転される。このことは、一番下の曲がった灰色の矢印で模式的に示されるように、放射ビーム202の円偏光の方向を逆にするという効果がある。放射ビームは、第2の1/4波長板276を通過したとき、直線偏光になり、偏光面は、図20の面に対して横向きになっている。この向きの直線偏光を、第1の偏光ビーム・スプリッタ・キューブ270は透過させる。したがって、放射ビーム202は、ビーム・ステアリング・ミラー286を介して進んで第1の照明装置チャネル216aに入る。第1の照明装置チャネル216aを出ると、放射ビーム202は第2の偏光ビーム・スプリッタ・キューブ272を通過し、そして照明装置ILの残りの部分に入る。
回転板278によって、第1の照明装置チャネル216aと第2の照明装置チャネル216bの間の放射ビーム202の切換えが高速で、且つ便利になる。回転板278は、例えばプロセッサで制御されたモータによって自動的に作動させることができる。一実施例では、透明な窓280が回転板278の作用光学面積の半分を占めてもよく、そして2分に1波長板282がもう半分を占めてもよい。回転板278を所望速度で回転させると、放射ビーム202は、所望の速度で、第1と第2の光チャネル216a、216bに交互に向けられるようになる。
図20に示す切換え機器は、低光損失であり、この損失は、波長板274、276、278及び偏光ビーム・スプリッタ・キューブ270、272の不完全な作用によって生じている。
回転板278は、透明な窓280と1/2波長板282を切り換えるのに便利な装置である。しかし、理解されることであろうが、他の装置を使用することができる。例えば、透明な窓と1/2波長板を含む平行移動板を使用することができる。一般に、この板は、放射ビーム202が透明な窓(又は、ビームの偏光に影響しない何か他の窓)を通過する第1の位置から放射ビームが1/2波長板を通過する第2の位置まで動かすことができる。
第1及び第2の光チャネル216a、216bは偏光子222a、222bを含む。この偏光子は、放射ビーム202の偏光を変えるように使用すべきでない。というのは、これによって、第2の偏光ビーム・スプリッタ・キューブ272は放射ビーム202の一部を照明装置ILの残りの部分から遠ざけて別の方向に向けるようになるからである。偏光子222a、222bを使用して放射ビーム202の偏光を調整することが望ましい場合には、偏光ビーム・スプリッタ・キューブ272は、例えば50%反射ミラーに取り替えることができる。これによって、放射ビーム202の50%が照明装置の残りの部分に進むことが保証される。ただし、放射ビームの50パーセントは失われる。代わりに、第2の偏光ビーム・スプリッタ・キューブ272は、異なる切換え機器、例えば図18及び19に関連して上で説明した型の切換え機器に取り替えることができる。
第2の偏光ビーム・スプリッタ・キューブ272は、ひとみ面又はひとみ面の近くにあり、その結果、放射がひとみ面に入射する角度は、放射ビーム202の偏光が影響を受けない程度に十分に小さくなるという効果がある。
さらに他の代替配列では、第1及び第2の1/4波長板274、276及び回転板278は、回転可能な1/2波長板(図示しない)に取り替えることができる。1/2波長板を回転することによって、放射ビーム202の偏光を図20の面内から図20に対して横向きに切り換えることができ、それによって、放射ビームを第1の光チャネル216aと第2の光チャネル216bの間で切り換えることができるようになる。1/2波長板を使用するとき第1の照明装置チャネルと第2の照明装置チャネルの切換えは、1/2波長板が回転されるにつれて特定の照明装置チャネルの放射強度が連続的に変化する(例えば、正弦波分布又は同様なものに従って)という意味で、2値ではなく漸進的である。
1/2波長板は、例えばプロセッサで制御されたモータを使用して自動的に作動させてもよく、また所定の位置の間を動くように配列してもよく、又は、代わりに、所望速度で回転するように配列してもよい。
1つ又は複数の偏光制御波長板を使用して放射ビーム202を切り換えるとき、放射ビームの方向は、ミラーによる切換え機器を使用して放射ビームが切り換えられる場合よりも安定しているだろう。この理由は、動いている反射面がないからである。その上、ミラーの直線運動によってではなく板の回転によって切換えが達成されるので、より速く且つ機械的により信頼性が高いだろう。
1/4波長板274、276及び回転板278は、ポッケル・セルに取り替えることができる。ポッケル・セルを使用して、放射ビーム202の偏光を図20の面内にある直線偏光と図20に対して横向きの直線偏光の間で切り換えることができる。ポッケル・セルは、変調電圧をポッケル・セルに加えることによって制御することができ、変調電圧は、例えば、プロセッサで制御することができる。ポッケル・セルによって、第1の照明装置チャネル216aと第2の照明装置チャネル216bの間の放射ビーム202の高速切換えが可能になる。
いくつかの例では、シグマ1の放射ビームが投影システムPSを通過するようにするために、投影システムPS(図1を参照されたい)のひとみを放射ビーム202でいっぱいにすることが望ましいことがある。基板テーブルでの放射ビーム202の特性を検出するために、例えばセンサが基板テーブルWTにある場合に、このことは有用であることがある。センサは、例えば放射ビーム202の波面の収差を検出するように配列することができる。
図21は、図15に示す型の切換え機器を模式的に示し、切換え機器は拡散光を生成するように修正されている。図21を参照すると、切換え機器300は、第1及び第2のプリズム302、304を含み、これらのプリズムは、一緒に接続され、両方向矢印306で指される方向に平行移動することができる。切換え機器300は、例えば、第2の切換え機器234、270の代わりに使用することができる。第1のプリズム302は反射面308を含み、第2のプリズム304は、異なる向きを有する反射面310を含む。第1のプリズム302の反射面は、拡散反射領域312を含む。通常のリソグラフィ(すなわち、マスクMAから機能パターンを基板Wに投影すること)の間、拡散反射領域312は照明されない。しかし、例えば放射にシグマ1を与えることが望ましい場合、切換え機器は、放射ビーム202が拡散反射領域312で反射されるように動かされる。それによって、放射ビーム202は拡散光に変換され、この拡散光が投影システムPLのひとみをいっぱいにする。これによって、例えば、基板テーブルWTにあるセンサで収差測定を行うことができるようになる。
拡散反射領域314は、第2のプリズム304の反射面310に設けられている。これによって、反対方向から切換え機器300に入射する放射ビームについて同じ測定を行うことができるようになる。
拡散反射領域312、314を使用する代わりに、拡散透過要素(図示しない)を使用して拡散放射を生成することができる。拡散透過要素は、例えば、プリズム302、304の反射面308、310の適切な領域にあってもよい。
図22は、放射源120(グラフa)と122(グラフb)の両方の放射パルスを、組み合わされた放射ビーム(グラフC)と共に、時間の関数として模式的に示す。機器134を使用して(図14を参照されたい)、組み合わされた放射ビームの一部を照明装置部分130(グラフd)又は照明装置部分132(グラフe)に送ることができる。
機器134及び136を使用する配列の利点は、これらの機器は比較的小さく且つ軽いことである。したがって、比較的小さなアクチュエータ又はリニア・モータが、機器を変位させるために十分である可能性がある。これらの機器134及び136は、また、共通のアクチュエータ又はモータで駆動させることができる。
代わりに、放射ビームを照明ユニット130か照明ユニット132かのどちらかに向け直さないで、図23に示すような配列を利用することができる。図23は、放射ビーム164によって与えられるいくつかの光学要素162を含んだ照明システム160を模式的に示す。照明システムは、さらに、2個の(又は、3以上の)光学要素168、170を保持するためのホルダ166を含む。これらの光学要素は、互いに近接して配列することができる。この配列は、光学要素を有するホルダ166を矢印172で示された方向に変位させるためのアクチュエータ又はリニア・モータを含むことができる。そうすることによって、図12a〜12nに示すような配列の第1のパターンの露光中には放射ビームが光学要素168によって与えられ、さらに、図12a〜12nに示すような配列の第2のパターンの露光中には放射ビームが第2の光学要素170によって与えられることを、保証することができる。代わりに、光学要素は、回転モータで駆動される回転ディスクに取り付けてもよい。
図23の配列は、たった1つの照明システムの使用を可能にする。両方の露光の間で2以上の光学要素を変える必要がある場合には、さらに他のホルダを利用することができる。それらの複数のホルダは、同じアクチュエータで駆動することができる。留意すべきことであるが、代わりに、照明システムは、両方の要素に共通のホルダを有するのではなく光学要素ごとにホルダを備えてもよい。各ホルダを例えばリニア・モータで独立に駆動してもよく、又はそれらのホルダを共通のリニア・モータで駆動してもよい。
実施例として、図23に示すような配列は、第1及び第2のパターンの露光中に異なる「回折光学要素」を使用するために利用することができる。そのような要素は、照明システムの放射ビームの強度分布を変えるために利用することができる。第1のパターンを露光するための第1の強度分布と第2のパターンを露光するための第2の強度分布を変えるために、図23の配列のホルダ166は、互いに近接して配列された2個の回折光学要素を含むことができる。適切な強度分布が利用されることを保証するために、第1のパターンの露光中に第1の回折光学要素によって放射ビームが与えられるか又は反射され、且つ、第2のパターンの露光中に第2の回折光学要素によって放射ビームが与えられるか又は反射されるように、第1及び第2のパターンを備えたステージと同期して、回折光学要素を含むホルダ166を変位させることができる。
留意すべきことであるが、光学要素が照明システムのフィールド面に配列されている場合、光学要素は、露光プロセス中に変位させることができる。実施例として、図24aから24cで示したような変位を行うように、リニア・モータ(又は、モータ)を配列することができる。図24aは、光学要素を含んだホルダ166の最初の位置を模式的に示す(最初の位置はfで指されている)。図24cは、ホルダ166の位置を時間の関数として模式的に示す(位置基準軸Pが図24a及び24bで示されている)。図24bは、「−f」位置のホルダ166の位置を模式的に示す。
図23に示すような配列は、また、照明システムのひとみ面に異なる光学要素(ダイアフラムのような)を位置付けるために利用することもできる。その場合に、光学要素は、露光プロセス中、静止したままであるべきであり、2つの連続した露光の間でのみ変位させることができる。
異なる光学要素の利用の代替として、第1及び第2のパターンの露光に強度分布の変化を与えるために、プログラム可能ミラー・アレイを利用することができる。
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に特に言及することがあるが、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。当業者は理解するであろうが、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(一般に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既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、本発明は他の用途で使用することができ、また背景が許す場合、光リソグラフィに限定されない。
本明細書で使用される用語「放射」及び「ビーム」は、イオン・ビーム又は電子ビームのような粒子ビームだけでなく、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(EUV)放射(例えば、5〜20nmの範囲の波長を有する)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、反射、磁気、電磁、及び電磁、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、本発明は説明されたのと違ったやり方で実施できることは理解されるであろう。
上の説明は、例示であり、限定するものでないことが意図されている。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、説明したような本発明に修正を加えることができることは、当業者は理解するであろう。
本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 図1Aに従ったリソグラフィ装置のステージを示す図である。 本発明に従った露光シーケンスを模式的に示す図である。 本発明に従った露光シーケンスを模式的に示す図である。 本発明に従った露光シーケンスを模式的に示す図である。 本発明に従った露光シーケンスを模式的に示す図である。 本発明に従った露光シーケンスを模式的に示す図である。 本発明に従った露光シーケンスを模式的に示す図である。 複数のフィールドで構成された2個のチップを模式的に示す図である。 可能な従来の露光シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例に従った可能な露光シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例に従ったさらに他の可能な露光シーケンスを模式的に示す図である。 いくつかの縁部フィールド及び本発明の実施例に従った露光シーケンスを模式的に示す図である。 パターンAを使用して、可能な従来の露光シーケンスを模式的に示す図である。 パターンA及びパターンBを使用して、本発明の実施例に従った可能な露光シーケンスを模式的に示す図である。 異なるパターンを有するチップの部分を露光するための可能な露光シーケンスを模式的に示す図である。 異なるパターンを有するチップの部分を露光するための可能な露光シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるステージ装置を模式的に示す図である。 本発明の実施例による他のステージ装置を模式的に示す図である。 本発明の実施例による第2の他のステージ装置を模式的に示す図である。 本発明の実施例による第3の他のステージ装置を模式的に示す図である。 4個のYブレードの配列を模式的に示す図である。 図10の配列のXY面図を模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 本発明の実施例によるマスキング機器の動作シーケンスを模式的に示す図である。 4個のYブレード及び4個のXブレードの配列のXY面図を模式的に示す図である。 図13aの配列の断面ZY面図(A−A’)を模式的に示す図である。 5個のYブレード及び2個のXブレードの配列のZY面図を模式的に示す図である。 図13cの配列のXY面図を模式的に示す図である。 3個のYブレード及び2個のXブレードの配列のZY面図を模式的に示す図である。 3個のYブレードの配列のZY面図を模式的に示す図である。 3個のYブレードの他の配列のZY面図を模式的に示す図である。 照明システムの異なる部分に放射ビームを向け直すための配列を模式的に示す図である。 放射ビームを向け直すための機器を模式的に示す図である。 放射ビームを向け直すための機器を模式的に示す図である。 図15及び16の配列の前面図を模式的に示す図である。 本発明の実施例による照明装置を模式的に示す図である。 本発明の実施例による照明装置を模式的に示す図である。 本発明の実施例による修正部品を有する図18の照明装置を模式的に示す図である。 本発明の実施例による修正部品を有する図18の照明装置を模式的に示す図である。 本発明の実施例による代替部品を有する図18の照明装置を模式的に示す図である。 本発明の実施例による修正反射面を有する図15及び16に示すデバイスを模式的に示す図である。 2個の放射源の放射パルス発生の時間領域のグラフ、2個の照明ユニットのうちの1つに送られたパルスの組合せ列及びパルスの列を模式的に示す図である。 いくつかの光学要素と、2個の光学要素を保持するためのホルダとを含んだ照明ユニットを模式的に示す図である。 図23のホルダの2つの位置を模式的に示す図である。 図23のホルダの2つの位置を模式的に示す図である。 ホルダの位置を時間の関数として模式的に示す図である。
符号の説明
SO 放射源
PS 投影システム
MA パターン形成機器(マスク、レチクル)
MT マスク・テーブル
B 放射ビーム
W 基板(ウェーハ)
WT 基板テーブル
IF 位置センサ
PW 第2の位置付け装置
PM 第1の位置付け装置
St 基板ステージ(基板チャック)
12 投影システム
17 基板(ウェーハ)
15、95 投影ビーム
10、11 パターン
40、41、55 物体テーブル
42、43、56、57、84、85 パターン形成機器
44、45、58、59、98、100 パターン
46、47、60 アクチュエータ組立品
48、52 リニア・モータ組立品の第1の共通部分
49 リニア・モータ組立品の第2の部分
50、51 リニア・モータ部分
61 リニア・モータの第1の部分
62 リニア・モータの第2の部分
80、81、82、83 Yブレード(マスキング)
105、106、107、108 Xブレード
126、202 放射ビーム
130、132 照明ユニット
133 第1の枝路
135 第2の枝路
134、214 切換え機器
216a 第1の照明装置チャネル
216b 第2の照明装置チャネル

Claims (20)

  1. パターンを基板に投影するように構成された投影システムを含むリソグラフィ装置用のステージ装置であって、
    第1のパターン形成機器を保持するように構成された第1の物体テーブルと、
    第2のパターン形成機器を保持するように構成された第2の物体テーブルであって、
    前記第1及び第2のパターン形成機器の各々がパターンを含み、且つ前記第1及び第2のパターン形成機器は、前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンが走査方向に互いに隣接するように配列されている第2の物体テーブルと、
    前記第1及び第2のパターン形成機器及び前記基板を位置付けるように構成された位置付け機器と、
    前記位置付け機器を制御するように構成された制御機器とを備え、
    前記制御機器は、
    (i)前記第1のパターン形成機器を前記リソグラフィ装置の前記投影システムに対して第1の所定速度に加速し、
    (ii)前記基板を前記投影システムに対して所定走査速度に加速して、前記走査速度を実質的に維持しながら、前記第1のパターン形成機器の前記パターンを前記基板の第1のフィールドに投影し、
    (iii)前記走査方向に前記第1のフィールドに隣接して配列された前記基板の非ゼロ数の露光フィールド・ピッチの露光を飛ばすために、前記基板を実質的に前記所定走査速度で変位させ、さらに
    (iv)走査方向に前記基板の前記非ゼロ数の露光フィールド・ピッチに隣接して配列された前記基板の第2のフィールドに前記第2のパターンを露光するために、前記第2のパターン形成機器を前記投影システムに対して前記第1の所定速度に加速するように適合された設定値を前記位置付け機器に与えるように組み立てられ、且つ配列されているステージ装置。
  2. 第1の露光フィールドを前記第1のパターン形成機器で露光し、且つ第2の露光フィールドを前記第2のパターン形成機器で露光するために、前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンとの間の距離が、前記投影システムの縮小率と前記基板のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチの非ゼロ数との所定関数に実質的に等しくなるように、前記走査動作中に前記第1及び第2のパターン形成機器を位置付けるように、前記制御機器は組み立てられ、且つ配列されており、前記第2の露光フィールドは、前記第1の露光フィールドから前記非ゼロ数の露光フィールド・ピッチだけ離れて配列されている、
    請求項1に記載のステージ装置。
  3. 露光フィールド・ピッチの前記非ゼロ数は、前記第1の露光フィールドと前記第2の露光フィールドの連続した露光の間で前記リソグラフィ装置の照明設定が変えられるように選ばれる、請求項1に記載のステージ装置。
  4. 前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンとの間の前記距離が、前記投影システムの縮小率に露光フィールド・ピッチの前記非ゼロ数を掛けたものに実質的に等しい、請求項2に記載のステージ装置。
  5. 前記位置付け機器が、前記第1及び第2の物体テーブルを走査方向の比較的大きな距離にわたって変位させるように構成されたリニア・モータ組立品と、前記第1及び第2の物体テーブルを少なくとも前記走査方向に対して垂直な方向に変位させるように構成されたアクチュエータ組立品とを備える、請求項4に記載のステージ装置。
  6. 前記アクチュエータ組立品が、前記リニア・モータ組立品の第1の部分に配列され、且つ前記アクチュエータ組立品が、前記第1の物体テーブルを変位させるように構成された第1のアクチュエータと前記第2の物体テーブルを変位させるように構成された第2のアクチュエータとを含む、請求項5に記載のステージ装置。
  7. 前記アクチュエータ組立品が、前記第1及び第2の物体テーブルを、前記第1の部分に対して約40〜50mmの範囲で変位させるように構成されている、請求項6に記載のステージ装置。
  8. (a)放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
    (b)基板を保持するように組み立てられた基板テーブルと、
    (c)(i)第1のパターン形成機器を保持するように構成された第1の物体テーブル、
    (ii)第2のパターン形成機器を保持するように構成された第2の物体テーブルであって、
    前記第1及び第2のパターン形成機器の各々が前記放射ビームをパターン形成するためのパターンを含み、さらに前記第1及び第2のパターン形成機器は、前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンとが走査方向に互いに隣接するように配列されている第2のテーブル、
    (iii)前記第1及び第2のパターン形成機器及び前記基板を位置付けるように構成された位置付け機器、及び
    (iv)前記位置付け機器を制御するように構成された制御機器、を含むステージ装置と、
    (d)走査動作中に前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンとが前記基板に投影されるようなやり方で、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、
    前記制御機器は、
    (1)前記第1のパターン形成機器を前記リソグラフィ装置の前記投影システムに対して第1の所定速度に加速し、
    (2)前記基板を前記投影システムに対して所定の走査速度に加速して、前記走査速度を実質的に維持しながら、前記第1のパターン形成機器の前記パターンを前記基板の第1のフィールドに投影し、
    (3)前記走査方向に前記第1のフィールドに隣接して配列された前記基板の非ゼロ数の露光フィールド・ピッチの露光を飛ばすために、前記基板を実質的に前記所定走査速度で変位させ、さらに
    (4)走査方向に前記基板の前記非ゼロ数の露光フィールド・ピッチに隣接して配列された前記基板の第2のフィールドに前記第2のパターンを露光するために、前記第2のパターン形成機器を前記投影システムに対して前記第1の所定速度に加速するように適合された設定値を前記位置付け機器に与えるように組み立てられ、且つ配列されている、リソグラフィ装置。
  9. さらにマスキング機器を備え、前記マスキング機器が、
    前記第1のパターン形成機器の前記パターンが放射ビームによって与えられる前に、前記第1のパターン形成機器の第1の部分を覆い隠すように構成された第1のマスキング部分と、
    前記第1のパターン形成機器の前記パターンが前記放射ビームによって与えられた後で前記第1のパターン形成機器の第2の部分を覆い隠し、さらに、前記第2のパターン形成機器の前記パターンが前記放射ビームによって与えられる前に前記第2のパターン形成機器の第1の部分を覆い隠すように構成された第2のマスキング部分と、
    前記第2のパターン形成機器の前記パターンが前記放射ビームによって与えられた後で前記第2のパターン形成機器の第2の部分を覆い隠すように構成された第3のマスキング部分とを備える、請求項8に記載のリソグラフィ装置。
  10. 前記照明システムが、
    第1の枝路及び第2の枝路を含む光路であって、前記第1の枝路が前記第2の枝路と並列に結合され、前記第1の枝路が前記放射ビームを調整するように構成された第1の照明ユニットを含み、前記第2の枝路が前記放射ビームを調整するように構成された第2の照明ユニットを含むものである光路と、
    前記第1のパターン形成機器の前記パターンを用いた前記第1の露光フィールドの露光中には前記放射ビームが前記第1の照明ユニットによって構成され、そして、前記第2のパターン形成機器の前記パターンを用いた前記第2の露光フィールドの露光中には、前記放射ビームが前記第2の照明ユニットによって構成されるようなやり方で、前記放射ビームを前記第1の枝路又は前記第2の枝路に振り向けるように構成された機器とを備える、請求項8に記載のリソグラフィ装置。
  11. 露光フィールド・ピッチの前記非ゼロ数は、前記リソグラフィ装置の照明設定が前記第1のフィールドと前記第2のフィールドの連続した露光の間で変えられるように選ばれる、請求項8に記載のリソグラフィ装置。
  12. 前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンとの間の距離が、前記投影システムの縮小率に露光フィールド・ピッチの前記非ゼロ数を掛けたものに実質的に等しい、請求項8に記載のリソグラフィ装置。
  13. 投影システムを含むリソグラフィ装置を使用して基板を露光する方法であって、
    各々パターンを含む第1及び第2のパターン形成機器を、前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンが走査方向に互いに隣接するようにステージ装置に配列する段階と、
    前記第1のパターン形成機器を前記投影システムに対して第1の所定速度に加速する段階と、
    前記基板を前記投影システムに対して所定走査速度に加速する段階と、
    前記走査速度を実質的に維持しながら、前記第1のパターン形成機器の前記パターンを前記基板の第1のフィールドに投影する段階と、
    前記走査方向に前記第1のフィールドに隣接して配列された前記基板の非ゼロ数の露光フィールド・ピッチの露光を飛ばすために、前記基板を実質的に前記所定走査速度で変位させる段階と、
    前記走査方向に前記基板の前記非ゼロ数の露光フィールド・ピッチに隣接して配列された前記基板の第2のフィールドに前記第2のパターンを露光するために、前記第2のパターン形成機器を前記投影システムに対して前記第1の所定速度に加速する段階と、
    前記第2のパターン形成機器の前記パターンを前記基板の前記第2のフィールドに投影する段階とを含む方法。
  14. 前記投影システムの縮小率と前記基板のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチの非ゼロ数との所定関数に実質的に等しい前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンとの間の距離で、前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンが走査方向に互いに隣接するように、前記第1及び第2のパターン形成機器を配列することを、前記配列する段階が含み、
    前記第1及び第2のパターン形成機器を前記投影システムに対して前記第1の所定速度に加速する段階、及び前記基板を前記投影システムに対して前記所定走査速度に加速する段階が、前記第1及び第2のパターン形成機器及び前記基板を前記投影システムに対して所定速度に加速することを含み、
    前記投影する段階が、前記所定速度を実質的に維持しながら、前記第1のパターン形成機器の前記パターンを前記基板の第1のフィールドに投影することを含み、
    前記変位させる段階が、走査方向に前記第1のフィールドに隣接して配列された前記基板の非ゼロ数の露光フィールド・ピッチを飛ばすために、前記第1及び第2のパターン形成機器及び前記基板を実質的に前記所定速度で変位させることを含み、
    前記投影する段階が、走査方向に前記非ゼロ数の露光フィールド・ピッチに隣接して前記基板に配列された前記基板の前記第2のフィールドに、前記第2のパターン形成機器の前記パターンを投影することを含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンが、実質的に同一である、請求項13に記載の方法。
  16. 前記第1のパターン形成機器の前記パターンが、位相シフト・マスクを含み、前記第2のパターン形成機器の前記パターンが、トリム・マスク又は2値マスクを含む、請求項13に記載の方法。
  17. 前記第1のパターン形成機器の前記パターンが放射ビームによって与えられる前に、前記第1のパターン形成機器の第1の部分を覆い隠す段階と、
    前記第1のパターン形成機器の前記パターンが前記放射ビームによって与えられた後で前記第1のパターン形成機器の第2の部分を覆い隠す段階と、
    前記第2のパターン形成機器の前記パターンが前記放射ビームによって与えられる前に前記第2のパターン形成機器の第1の部分を覆い隠す段階と、
    前記第2のパターン形成機器の前記パターンが前記放射ビームによって与えられた後で、前記第2のパターン形成機器の第2の部分を覆い隠す段階とをさらに備える、請求項13に記載の方法。
  18. 露光フィールド・ピッチの前記非ゼロ数は、前記リソグラフィ装置の照明設定が前記第1のフィールドと前記第2のフィールドの連続した露光の間で変えられるように選ばれる、請求項13に記載の方法。
  19. 前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンとの間の距離が、投影システムの縮小率に露光フィールド・ピッチの前記非ゼロ数を掛けたものに実質的に等しい、請求項14に記載の方法。
  20. パターンを基板に投影するように構成された投影システムを含むリソグラフィ装置用のステージ装置であって、第1のパターン形成機器及び第2のパターン形成機器を保持するように構成された物体テーブルを備え、
    a)走査動作中に前記第1のパターン形成機器のパターン及び前記第2のパターン形成機器のパターンが前記基板に投影されるようなやり方で、前記投影システムに対して前記第1及び前記第2のパターン形成機器の前記走査動作を行い、さらに、
    b)第1の露光フィールドを前記第1のパターン形成機器で露光し第2の露光フィールドを前記第2のパターン形成機器で露光するために、前記第2の露光フィールドは前記第1の露光フィールドから非ゼロ数の露光フィールド・ピッチだけ実質的に離れて配置されているものであり、前記第1のパターン形成機器の前記パターンと前記第2のパターン形成機器の前記パターンとの間の距離が、前記投影システムの縮小率と前記基板のフィールド・パターンの露光フィールド・ピッチの前記非ゼロ数との所定関数に等しくなるように、前記走査動作中に前記第1及び第2のパターン形成機器を位置付けるように組み立てられ、且つ配列されているステージ装置。
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