JP4532395B2

JP4532395B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法

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Publication number: JP4532395B2
Application number: JP2005339037A
Authority: JP
Inventors: ロエロフロープシュトラエリック; ルツゲルスバートレイペトルス; ヨハネスヨセフスファンディユッセルドンクアントニウス; マルティヌスマリアリーブレクツポーラス
Original assignee: エーエスエムエルネザーランズビー．ブイ．
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: US20060109442A1; JP2006148138A; US7253880B2

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望のパターンを施す機械である。例えば、リソグラフィ装置は、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターニング装置を使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射感知物質（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）に結像することができる。一般に、１つの基板は、次々と露光される隣接した目標部分からなるネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置は、目標部分に１回の動作でパターン全体を露光させることによって各目標部分を照射するステッパと、所与の方向（「走査」方向）の放射ビームを介してパターンを走査することによって各目標部分を照射し、これと同時にこの方向と平行又は逆平行に基板を走査するスキャナとを含む。

レチクルと基板との間には、レチクルの照射部分を基板の目標部分上に結像する投影系が配設される。投影系は、放射ビームを方向付け、形作りかつ／又は調整するための構成要素を含み、こうした構成要素は一般に、例えば、屈折光学素子、反射光学素子及び／又は反射屈折光学系を含む。

リソグラフィにおける一つの考慮事項は、基板に施されるパターン形体のサイズである。個々のパターン形体をできるだけ小さくかつ密接に解像することが可能な装置を作成することが望ましい。数々のパラメータがパターン形体の有効解像度に影響を及ぼすが、これらの一つが、パターンの露光に使用される放射波長である。

ＥＵＶリソグラフィを使用し、波長が５〜２０ｎｍ、通常は１３．５ｎｍのＥＵＶ（極紫外）の放射によって３２ｎｍ未満のパターン形体サイズの製造が可能と見込まれている。たいていの物質では、この波長での放射は吸収されてしまうため、従来の屈折光学素子は、一般にこのような放射による使用に適していないと考えられている。従って、ＥＵＶリソグラフィとともに使用される投影系内の光学素子は、高真空環境内で作動するミラーを基礎としている。この投影系は従って、真空状態に保たれる投影光学素子筐体（ＰＯＢ）内に密閉されている。

ＥＵＶ帯域外の波長を有する放射を使用するリソグラフィにも同様の考慮事項が当てはまる。例えば、波長１９３ｎｍの放射を使用するリソグラフィの投影系も、屈折光学系の代わりに又はそれに加えてミラーを含む。従って、この投影系は、真空下又は少なくとも非ＥＵＶリソグラフィ用に調整された環境内に保たれる必要があり得る。

さらに、投影系に当てはまる考慮事項は、レチクルへの放射ビーム供給に使用される照明系にも当てはまる。投影系と同様に、照明系は、放射ビームを方向付け、形作りかつ／又は調整するための構成要素を含み、こうした構成要素は一般に、例えば、屈折光学素子、反射光学素子及び／又は反射屈折光学系を含む。投影系と同様に、照明系は調整された環境内又は真空下に保たれる必要があり得る。

一般に、投影系及び／又は照明系は、投影系及び／又は照明系の開口率ＮＡを設定するための素子も含む。いくつかの従来技術のシステムでは、投影系及び／又は照明系のひとみ内に開口調整可能なＮＡ絞りを備えることができる。特に、ＥＵＶリソグラフィの場合、光学構成要素の周りの空間は、非常に限られているので、調整可能な絞りの使用が非現実的である。

さらに、円形以外の形状を有する開口を使用することが望ましい場合がある。例えば、光軸外反射系には、楕円形の開口が有用である。調整可能な絞りを使用したこのような様々な形状を有する開口を作成することが実用的である。

調整可能な絞りが不適切である場合の解決策として、それぞれが固定された開口を有する一連の個々の絞り円板を提供してＮＡ絞りを調整することが提案されている。これらの絞り円板は、一度の動作で円板のうちの１つを投影系のひとみ内に配置することができる機械的な円板交換機構内にロードされている。１つの絞り円板は、調整可能な絞りよりも占める空間が極めて少なく、より正確にＮＡ絞りの形を決めることが可能である。

高真空下で作動する光学素子は、汚染を避けなければならない。汚染因子（例えば、粒子や分子）によって、ミラーの反射性が劣化することがある。パターン形体サイズが並外れて小さいため、５０ｎｍという小さな粒子が、完成された基板に欠損をまねくことがある。可換性絞り円板の筐体及び機械的円板交換機構を、投影系及び／又は照明系内に導入することによって、投影系及び／又は照明系内に同時に汚染因子が導入される機会が増える。

複雑な機械的円板交換装置も、信頼性のあるものでなければならない。一般に、投影系はリソグラフィ装置の調度真ん中に配置されるので、修理の場合はいつも真空状態を破り、装置を完全に解体することになる。このプロセスは、時間と費用がかかり、投影系内の汚染にも結びつくこともある。円板交換装置は、実現可能であるばかりでなく信頼性のある設計でなければならないが、それでも時折点検を受ける必要があり得る。さらに、ある状況では、円板を円板交換装置に使用可能なように変更すること、例えば、ＮＡ絞りの範囲をリソグラフィ装置に使用可能なように変更することが望ましい場合がある。これもやはり、真空状態を破り装置を解体せずには不可能である。

本発明の一実施例によれば、リソグラフィ装置であって、放射ビームを供給するように構成された照明系と、放射ビームにパターンを付与するように構成されたパターニング装置を支持するように構成された支持体と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターニングされたビームを基板の目標部分上に投影するように構成された投影系とを含み、照明系及び投影系のうち少なくとも一方が、放射ビームを反射又は屈折させる集束素子を含み、その装置がさらに、絞り円板を集束素子の近傍に配置するように構成され、それによって放射ビームが、絞り円板内の開口を通過するようにした円板位置決め装置と、投影系又は照明系いずれかのうち集束素子を含む方の外部にあり、複数の絞り円板からある絞り円板を選択し、選択された絞り円板を円板位置決め装置に供給するように構成された円板交換装置とを含む装置が提供される。

別の実施例では、集束素子の近傍に配置された円板の開口によって、投影系又は照明系の開口率（ＮＡ）が決まる。円板は、集束素子のひとみ平面内に配置されることが好ましい。従って、適切な円板を選択するための、複雑でかさばる円板交換装置は、投影系又は照明系内に密閉されていない。これによって、修理のために円板交換装置にアクセスすることがより容易になる。これによって、使用者は、絞り円板にアクセスしてＮＡ絞りの範囲を使用可能に変更することもできる。

別の実施例では、円板交換装置と投影系及び照明系いずれかのうち集束素子を含む方とを、調整された環境内に密閉することができる。あるいは、投影系又は照明系を調整された環境内に密閉し、円板交換装置を調整された環境外に配置することができる。これによって、円板交換装置にアクセスすることができる。調整された環境は真空状態を含むことができる。

円板交換装置は、さらに調整された環境又は真空状態内に密閉することができる。これによって、投影系又は照明系の真空状態を破らずに絞り円板及び円板交換装置にアクセスすることができ、かつ絞り円板が投影系又は照明系内で使用されていないときに汚染を防止することができる。

円板供給機構を設けて、絞り円板を円板交換装置から円板位置決め装置に供給し、調整された環境又は真空状態は、円板供給機構が、真空状態外部の円板交換装置から真空状態内部の位置決め装置へ絞り円板を移動することができるように弁体を含むことができる。

使用されていないときに複数の絞り円板を保持するために、円板交換装置と連動する筐体を設けることができる。

集束素子は、反射レンズ（例えばミラー）でよい。上述の構成は、放射ビーム内の放射が約５〜２０ｎｍの波長を有する場合に適切であるが、本発明はどんな波長の放射に関しても使用することができることが分かるであろう。本発明は、アクセスと空間が限られているどんなシステムにも適切である。このようなシステムの別の例としては、波長が１９３ｎｍの放射を使用するリソグラフィ装置がある。

本発明の更なる実施例によれば、照明系を使用した放射の放射ビームを供給する段階と、放射ビームをパターニングする段階と、投影系を使用して、パターニングされた放射ビームを、少なくとも放射感知物質の層によって部分的に覆われた基板の目標部分上に投影する段階と、円板位置決め装置を使用して、照明系又は投影系の集束素子の近傍に絞り円板を位置決めする段階と、円板位置決め装置を使用して、集束素子の近傍に位置する絞り円板をその位置から取り除く段階と、投影系又は照明系いずれかのうち集束素子を含む方の外部にある円板交換装置を使用して、絞り円板をさらなる絞り円板で置き換える段階とを含むデバイス製造方法が提供される。

本発明のさらなる実施例によれば、照明系を使用して放射ビームを供給する段階と、放射ビームをパターニングする段階と、照明系及び投影系のうち少なくとも一方が、放射ビームを反射又は屈折するための集束素子を含み、パターニングされた放射ビームを、放射感知物質の層によって少なくとも部分的に覆われた基板の目標部分上に投影する段階と、投影系及び照明系いずれかのうちレンズを含む方の外部にある円板交換装置を使用して、複数の絞り円板から１つの絞り円板を選択する段階と、放射ビームが、絞り円板内の開口を通過するように、絞り円板を集束素子の近傍に位置決めする段階とを含むデバイス製造方法が提供される。

本発明のさらなる実施例によれば、リソグラフィ装置は、ＥＵＶ放射ビームを供給するように構成された照明系と、ＥＵＶ放射ビームにパターンを与えるように構成されたパターニング装置を支持するように構成された支持体と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、基板の目標部分上にパターニングされたＥＵＶ放射ビームを投影するように構成された投影系とを含み、照明系及び投影系のうち少なくとも一方が、ＥＵＶ放射ビーム内に、ＥＵＶ放射ビームを形作りかつ／又は濾過するための集束素子を含み、この装置はさらに、絞り円板を集束素子の近傍に配置するように構成され、それによって放射ビームが絞り円板内の開口を通過する円板位置決め装置と、複数の絞り円板からある絞り円板を選択し、選択された絞り円板を円板位置決め装置へ供給するように構成され、投影系又は照明系いずれかのうち集束素子を含む方の外部にある円板交換装置とを含む。

本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について特に記載するが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、集積光学系の製造、磁気ドメイン・メモリ用ガイダンス及び検出パターン、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなど、他への応用もできることを理解されたい。このような代替応用例との関連で、本明細書で「ウェハ」又は「ダイ」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語である「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義語とみなすことができることを理解されたい。本明細書で言う基板は、例えばトラック・ツール（通常、基板にレジスト層を施し露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール又は検査ツール内で露光の前又は後に処理することができる。該当する場合には、本明細書の開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために２回以上処理することができ、従って本明細書で使用する基板という用語は、複数回処理された層を既に含む基板も意味することがある。

本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、波長が３６５，２４８，１９３，１５７又は１２６ｎｍ）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、波長が５〜２０ｎｍの範囲）並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。

本明細書で使用する「パターニング装置」は、基板の目標部分にパターンを形成するなどのための、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用することのできるデバイスを意味するものとして広く解釈すべきである。放射ビームに付与されたパターンは、基板の目標部分内の所望パターンに厳密に対応しないことがあることに留意されたい。一般に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路など、目標部分内に形成されているデバイス内の特定の機能層に対応する。

パターニング装置は透過性又は反射性を有することができる。パターニング装置の例としては、マスク、プログラム可能なミラー・アレイ、及びプログラム可能なＬＣＤパネルなどがある。リソグラフィでは、種々のマスクがよく知られており、マスクのタイプとしては、バイナリ・マスク、交互位相シフトマスク、及び減衰位相シフトマスク、並びに様々なハイブリッド・マスクなどがある。プログラム可能なミラー・アレイの一例は、様々な方向から入射する放射ビームを反射するようにそれぞれを個別に傾斜させることのできる、小ミラーからなるマトリックス構成を使用している。反射ビームは、このようにしてパターニングされる。

支持構造は、パターニング装置の重みを支える、例えば担持する。支持構造は、パターニング装置の向き、リソグラフィ装置の設計、並びに、例えばパターニング装置が真空状態内で保持されているか否かなど他の状態にある程度応じた形で、パターニング装置を保持している。支持は、機械的締付け、真空式締付け、又は例えば真空下での静電的締付けなど他の締付け法を利用して行うことができる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定又は移動可能であり、例えば投影系に対してパターニング装置が所望の位置にくるようにすることができるフレーム又はテーブルでよい。本明細書で「レチクル」又は「マスク」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語の「パターニング装置」と同義語と見なすことができる。

本明細書で使用する「投影系」という用語は、例えば、使用される露光放射、或いは浸漬液の使用又は真空の使用など他のファクターに適した屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系を含む様々なタイプの投影系を包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書で「レンズ」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語の「投影系」と同義語と見なすことができる。

リソグラフィ装置も、放射ビームを導き、形作り又は調節するための屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系を含む様々なタイプの光学系構成要素を包含することができる。そしてこのような構成要素は、本明細書では、まとめて又は単独で「レンズ」と呼ぶこともできる。

リソグラフィ装置は、２つ（２段）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものでよい。このような多段機械では、追加のテーブルを並行して使用してもよいし、１つ又は複数のテーブル上で予備段階を実行し、その間１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用することもできる。

リソグラフィ装置は、投影系の先端要素（ｆｉｎａｌｅｌｅｍｅｎｔ）と基板との間の空間が満たされるように、基板を、例えば水などの比較的高屈折率を有する液体に浸漬させるタイプのものでもよい。浸漬液は、例えば投影系のマスクと１番目の要素（ｆｉｒｓｔｅｌｅｍｅｎｔ）との間など、リソグラフィ装置の他の空間にも適用することができる。浸漬法は、投影系の開口率を増加させる技術分野ではよく知られている。

本発明の実施例を、ほんの一例として添付の概略図面を参照しながら説明する。図面では、対応する参照符号は対応する部分を示す。

本発明による典型的なリソグラフィ装置を図１に概略的に示す。この装置は、放射ビームＰＢ（例えば、ＵＶ又はＥＵＶ放射）を供給するように構成された照明系（照明装置）ＩＬと、パターニング装置（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、投影系ＰＬに対してパターニング装置ＭＡを正確に位置決めする第１の位置決め装置ＰＭに接続された第１の支持体（例えば、マスク・テーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジスト被膜ウェハ）Ｗを保持するように構成され、投影系ＰＬに対して基板Ｗを正確に位置決めする第２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、パターニング装置ＭＡによって放射ビームＰＢに付与されたパターンを、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上に結像するように構成された投影系（例えば、反射投影レンズ）ＰＬとを含む。パターニング装置ＭＡは、放射ビームＰＢの断面内にパターンを付与するように構成する。

図に示すように、この装置は反射タイプ（例えば、先に述べたようなタイプの反射マスク又はプログラム可能なミラー・アレイを使用）である。あるいは、この装置は透過性タイプ（例えば、透過性マスクを使用）でもよい。

照明装置ＩＬは、ソースＳＯから放射を受け取る。ソースＳＯ及びリソグラフィ装置は、例えば、ソースＳＯがプラズマ放電ソースである場合、互いに独立したものでよい。このような場合、ソースＳＯは、リソグラフィ装置の一部とは見なされず、放射は一般に、例えば、適切な集光ミラー及び／又はスペクトル純度フィルタを含む放射コレクタを用いて、ソースＳＯから照明装置ＩＬへ送られる。別の場合では、例えば、ソースＳＯも真空内に含まれている場合、装置の一体部分であり得る。ソースＳＯ及び照明装置ＩＬは、放射系と呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、ビームの角強度分布を調整する調整手段を含むことができる。一般に、照明装置ＩＬのひとみ平面における強度分布の少なくとも外径及び／又は内径の長さ（通常、それぞれ外σ及び内σと呼ばれる）は調整することができる。照明装置ＩＬは、断面に所望の均一性及び強度分布を有する調節された放射ビームＰＢを提供する。

放射ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。放射ビームＰＢは、マスクＭＡによって反射され投影系ＰＬを通り抜け、それによってビームは基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束される。第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば、干渉デバイス）を用いて、例えばビームＰＢの経路内にそれぞれの目標部分Ｃが位置決めされるように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、例えばマスク・ライブラリからの機械的検索の後、又は走査中に、第１の位置決め装置ＰＭ及び位置センサＩＦ１（例えば、干渉デバイス）を使用して、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、対象テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決め装置ＰＭ及びＰＷの一部を形成するロング・ストローク・モジュール（大雑把な位置決め）及びショート・ストローク・モジュール（精密な位置決め）を用いて行われる。ただし、ステッパの場合はスキャナとは反対に、マスク・テーブルＭＴはショート・ストローク・アクチュエータのみに接続してもよいし固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクの位置合わせマークＭ１及びＭ２、並びに基板の位置合わせマークＰ１及びＰ２を使用して位置合わせすることができる。

図に示した装置は、以下の好適なモードにおいて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及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止が保たれ、放射ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃに１回の動作で（つまり１回の静止露光で）投影される。次いで、別の目標部分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、露光範囲の最大サイズによって１回の静止露光で結像される目標部分Ｃのサイズが制約される。

２．走査モードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影（つまり１回の動的露光）される間、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴとが同時に走査される。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、投影系ＰＬの拡大（縮小）特性及び像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光範囲の最大サイズによって１回の動的露光における目標部分の非走査方向の幅が制約されるが、目標部分の走査方向の高さは、走査動作の距離によって決まる。

３．別のモードでは、マスク・テーブルＭＴは、プログラム可能なパターニング装置を保持しながら基本的に静止が保たれ、基板テーブルＷＴは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃ上に投影される間移動又は走査される。このモードでは、一般に、パルス状の放射ソースが使用され、プログラム可能なパターニング装置は、基板テーブルＷＴの移動が終わるたびに、又は走査中の連続的な放射パルスの合間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に述べたようなタイプのプログラム可能なミラー・アレイなど、プログラム可能なパターニング装置を利用しマスクを利用しないリソグラフィに容易に適用することができる。

上述の使用モード又は全く異なる使用モードを組み合わせて、かつ／又は変更して使用することもできる。

図２は、本発明の実施例によるＥＵＶリソグラフィ装置１の側面図である。この構成は、図１に示す装置の構成とは異なるが、動作の原理は同様であることが分かるであろう。装置１は、ソース・コレクタ・モジュール又は放射装置３を有する照明系ＩＬと、照明光学装置４と、投影系ＰＬとを含む。放射装置３は、放電プラズマによって形成することができる放射ソースＬＡを備えている。放射装置３からの放射によって、中間焦点１２のところに仮想ソースが作り出される。照明系ＩＬは、中間焦点１２が照明光学装置４内の開口１５のところにくるように構成されている。放射ビーム１６は、照明光学装置４内で、反射素子１３、中間焦点２２、及びさらなる反射素子１４を介して、レチクル・テーブル又はマスク・テーブルＭＴ上に位置するレチクル又はマスク上に反射される。パターニングされたビーム１７が形成され、それが投影系ＰＬによって、反射素子１８及び１９、中間焦点２３、並びに反射素子２４及び２５を介してウェハ・ステージ又は基板テーブルＷＴ上に結像される。放射装置３、照明光学装置４及び投影系ＰＬ内には、通常、図示される以外のさらなる素子が存在することがある。

反射素子のうちの１つである反射素子１９は、ひとみとして作動するため、開口２１を貫通させたＮＡ絞り円板２０をその前に有する。開口２１のサイズによって、放射ビーム１７が基板テーブルＷＴに当たるときに、それが持つ角度α_ｉが決まる。この角度によって投影プロセスに要する１つのパラメータ、つまりＮＡ＝ｎｓｉｎα_ｉで定義される開口率（ＮＡ）が生じる。ただしｎは、基板テーブルＷＴを囲む媒質の屈折率である。ＥＵＶを使用して真空下で投影系を作動させる。この場合、ｎ＝１．０００であり、大気中でもｎ＝１．００３であるから、一般に開口率は、ＮＡ≒ｓｉｎα_ｉで定義することができる。

ＮＡの値によって装置の解像度が調整される。解像度は、結像され得る最小パターン形体の限界寸法（ＣＤ）として表すことができ、これは次の数式で決まる。

ただし、ｋ_１は、定数である。従って、ＮＡの値が高いほど、解像度が良くなる、つまり結像され得るパターン形体がより小さくなることが分かる。

しかし、ＮＡが大きくなるにつれて、投影系ＰＬの焦点深度（ＤＯＦ）が小さくなる。それゆえに、並外れて高い解像度を必要としない操作の場合、焦点深度が大きくなるよう、従って基板テーブルＷＴ上での基板位置決めの許容性が大きくなるよう、ＮＡ値を小さくすることが望ましい。

さらに、開口２１のサイズによって、ＮＡ及びＤＯＦばかりでなく投影系の追加の特徴が決まる。この特徴は、コヒーレンス因子と呼ばれ、通常σで示される。コヒーレンス因子によって、ひとみ開口のどれくらいの範囲が照らされるかが決まる。照明系ＩＬが、ＮＡ絞り円板の開口２１の径半分を介してミラー１９を照らす場合を考えてみよう。この状態では、コヒーレンス因子は、σ＝０．５となる。

開口の残り部分は、レチクルＭＡから回折された放射を捕らえるために使用される。この回折放射は、結像に使用される。回折の程度は、レチクル上のパターン形体サイズによって決まる。ＮＡをより小さい値に変えた場合（つまり、開口２１を小さくした場合）、コヒーレンス因子σは、照明される部分が増えるために自動的により大きくなる。

従って、使用者がＮＡを小さく又は大きくできる必要があることが分かる。これは、ＮＡ絞り円板２０を、異なる開口が貫通された別の絞り円板で置き換えることによって行われる。異なる開口によって、基板テーブルＷＴで放射ビーム１７が持つ角度α_ｉが変わる。

ＮＡ絞り円板２０は図３Ａの平面図及び図３Ｂの側面図に示す円板位置決め装置３２上に据え付けられている。位置決め装置３２は、先がフォーク３５になっている、細長いアーム３４の形をしたリフトを含む。絞り円板２０は、フォーク３５の上に支持される。細長いアーム３４の他端は、アーム３４を垂直面内で回転させるピボット３７を介して支持体３６上に据え付けられている。支持体３６は、投影系ＰＬの基部架台上に据え付けられている。

支持体３６に第２のアーム３８が固定して取り付けられている。第２のアーム３８は、先が第２のフォーク３９になっており、絞り円板２０は動作位置にある時それに接触する。図３Ｂに、動作位置３１にあるフォーク３５を実線で示し、ロード位置３３にあるフォーク３５を破線で示す。動作の際、第２のフォーク３９は、ＮＡが調整されるべき反射素子１９の隣に置かれる。

図３Ａに示すように、絞り円板２０を位置決め機構３２へ導く送出機構４１が、円板位置決め装置３２と連動している。送出機構は、絞り円板２０をその上に載せるショベル部４２を含む。ショベル部４２は、ショベル部４２を水平方向に動かす操作アーム４３上に据え付けられている。ショベル部４２は、位置決め機構のフォーク３５がその間を通過できるほど充分に広く間隔の空いたアームを有するフォーク４４を含むので、絞り円板２０はショベル部４２から持ち上げられ、第２のフォーク３９に接触した動作位置内へ入れられる。

図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃにこの動作をより詳細に示す。図４Ａに示す構成では、絞り円板２０は、送出機構４１のショベル部４２上に載っている。ショベル部４２は、操作アーム４３によって位置決め機構３２に向かって移動する。位置決め機構３２のアーム３４及びフォーク３５は、図３Ｂに示すロード位置３３にある。

図４Ｂは、ショベル部４２及び絞り円板２０が位置決め装置３２に到達する状態を示している。ショベル部４２及び絞り円板２０は、フォーク３５のすぐ上の位置に移動する。細長いアーム３４は、フォーク３５がショベル部４２のフォーク４４を通り抜けて上に動くように、ピボット点約３７を中心に回転するので、絞り円板２０はショベル４２から持ち上げられる。これによって、絞り円板２０は、図３Ｂに示す動作位置３１内へ移動する。

図４Ｃは、絞り円板２０が、動作位置３１内にある状態を示している。フォーク３５がショベル部４２から絞り円板２０を持ち上げた後、送出機構４１は、位置決め機構３２から退避する。

絞り円板２０を置き換える場合は、上述の手順が逆に行われる。送出機構４１のショベル部４２は、位置決め機構の絞り円板２０及びフォーク３５の下の位置へ移動する。絞り円板２０は、フォーク３５により細長いアーム３４の回転とともに下がり、ショベル部４２のフォーク４４上に載る。位置決め装置３２のフォーク３５は、ショベル４２のフォーク４４を通り抜けて下に移動し、ロード位置３３にくる。次いで、ショベル部４２及び絞り円板２０は、水平アーム４３を使用して退避する。次いで、別の円板をショベル部４２上に置き、先に述べたような位置に挿入することができる。

上述の位置決め機構３２及び送出機構４１の代替案も想定することができる。例えば、位置決め機構３２は、（フォーク３５と同様の）固定テーブルを含み、その上に絞り円板２０を置くこともできる。送出機構４１は、水平方向ばかりでなく垂直方向へも可動とすることもでき、それによって絞り円板を水平方向に移動させて位置に付け、次いで下に移動させて円板をその固定テーブル上に置いてから退避させることができる。適切な送出機構及び位置決め機構であればどんなものでも使用することができる。

図５は、調整された又は浄化された環境、或いは真空チャンバ４６内に配置された投影系ＰＬの概略図である。円板位置決め装置３２上に据えられたＮＡ絞り円板２０（先に述べた）を概略的に示している。絞り円板２０をその前に据える反射素子は示していない。円板交換装置４７と複数の絞り円板を支持している筐体４８とが円板位置決め装置３２に連動している。

反射素子のＮＡ絞りの交換を所望するときは、位置決め機構３２によって絞り円板２０を動作位置から取り除く。次いで、送出機構４１によって絞り円板２０を、円板交換装置４７へ退避させ、筐体４８内に置く。次いで、別の絞り円板２０を筐体４８から選択し、送出機構４１を介して位置決め機構３２へ搬送する。次いで、その別の絞り円板２０を、反射素子の前に設置する。

図５に示す構成では、円板交換装置４７及び筐体４８は、真空チャンバ４６内に配置されている投影系ＰＬ内に配置されていることが分かるであろう。

図６は、ともに真空チャンバ４６内に据えられた変形投影系ＰＬ及び円板交換システム４９の概略図である。円板交換システム４９は、投影系ＰＬの外部にあり、真空チャンバ４６又は投影系ＰＬ用冷却装置（図示せず）上に据えられている。円板交換システム４９は、図５に示すのと同様に円板交換装置４７と、筐体４８と、投影系ＰＬ外部の円板交換装置４７から投影系ＰＬ内部の円板位置決めシステム３２へ絞り円板２０を移動させる送出機構４１とを含む。円板交換システム４９を投影光学系４５の外部に配置することによって、筐体４８内に保持される絞り円板に、より容易にアクセスして修理及び交換を行うことができる。

図７は、さらに変形を加えた投影系ＰＬ及び円板交換システム４９の概略図である。この構成は、円板交換システム４９が、投影系ＰＬを密閉する真空チャンバ４６の外部に配置されていることを除き、図６に示す構成と同様である。送出機構４１が真空弁体５０を通過して、真空状態を壊さずに、絞り円板２０を円板交換システム４９から真空チャンバ４６内に通すことが可能となる。この構成によって、投影光学系内の真空状態を破る必要なく、円板交換装置４７及び筐体４８にアクセスすることができる。これにより、この機構の修理又はＮＡ絞り円板の交換がはるかに容易になる。

図８は、真空状態を破らずに絞り円板を、円板交換システム４９から真空チャンバ４６内に通すことが可能な真空弁体５０の概略図である。真空弁体５０は、両端部に弁５１及び５２をそれぞれ有する空気止めチャンバ５３を含む。送出機構４１のショベル部４２上に載っている絞り円板２０は、最初は円板交換システム４９内に含まれている。第１の弁５１を開き、円板を空気止めチャンバ内に挿入する。次いで、送出機構４１の操作アーム４３を囲むように第１の弁５１を閉じ、真空状態となるまで空気止めチャンバを排気する。次いで、第２の弁５２を開き、送出機構４１によって絞り円板を真空チャンバ４６内に通し、先に述べたように、円板を位置決め機構３２に供給する。次いで、ショベル部を空気止めチャンバ５３内に退避させ、第２の弁５２を閉じる。次いで、空気止めチャンバを大気圧に戻し、第１の弁５１を開き、ショベルを円板交換システム４９内に退避させる。絞り円板を真空チャンバ４６から取り除くには、上述の手順を逆の操作で行う。

任意選択で、投影系ＰＬを密閉する真空チャンバ４６とは別に、円板交換システム４９を第２の真空チャンバ（図示せず）内に密閉することもできる。この構成によって、円板交換装置４７及び筐体４８を真空下に保ち、汚染の危険性を低減することができる。

上記の実施例から逸脱しても、それは依然として本発明の範囲内に入り得ることが分かるであろう。例えば、説明したリソグラフィ装置は、反射レチクルと反射素子を含む投影系とを含むが、投影系における透過性レチクル及び／又は透過性素子も使用することができる。さらに、この装置をＥＵＶ放射とともに使用する場合を説明してきたが、他の波長の放射、例えば１９３ｎｍの波長も使用することができることが分かるであろう。

加えて、先の説明ではリソグラフィ装置の投影系のＮＡ交換に必要な構成について述べた。照明系も開口率を有するので、投影系のＮＡ調整のために使用した方法及び装置を、照明系のＮＡ調整にも同様に使用することができる。

さらなる変形例では、真空を含まない調整された環境で投影系を作動させることができることが分かるであろう。例えば、ある投影系は、窒素ガスで浄化した環境内で動作する。絞り円板を真空チャンバ内へ、又は真空チャンバから外へ移動させる上述のシステムは、あらゆる調整された環境に同様に適用される。密閉チャンバを提供する必要さえもないであろう。例えば、ガスが空気よりも重い又は軽い浄化システムでは、１枚又は複数の壁を省略することができる。

本発明によるリソグラフィ装置を示す図である。本発明の実施例による、極紫外（ＥＵＶ）放射とともに使用するためのリソグラフィ装置を示す図である。図２に示すリソグラフィ装置の投影系レンズの前に、選択された絞り円板を交換自在に位置決めする機構を示す図である。図２に示すリソグラフィ装置の投影系レンズの前に、選択された絞り円板を交換自在に位置決めする機構を示す図である。図３Ａに示す機構の動作の一段階を示す図である。図３Ａに示す機構の動作の一段階を示す図である。図３Ａに示す機構の動作の一段階を示す図である。図２に示すリソグラフィ装置の、円板交換装置を含む投影系を示す図である。図２に示すリソグラフィ装置の、変形を加えた円板交換装置を含む変形を加えた投影系を示す図である。図２に示すリソグラフィ装置の、さらに変形を加えた円板交換装置を含むさらに変形を加えた投影系を示す図である。円板を投影光学系内に通すことが可能な真空ロックを示す図である。

符号の説明

ＳＯソース
ＩＬ照明系
ＰＬ投影系
ＰＢ放射ビーム
Ｗ基板
Ｃ目標部分
Ｐ１、Ｐ２位置合わせマーク
ＩＦ１、ＩＦ２位置センサ
ＭＡパターニング装置
Ｍ１、Ｍ２位置あわせマーク
ＭＴマスク・テーブル
ＰＭ第１の位置決め装置
ＰＷ第２の位置決め装置
ＷＴ基板テーブル
ＬＡ放射ソース
１ＥＵＶリソグラフィ装置
３放射装置
４照明光学装置
１２、２２、２３中間焦点
１３、１４、１８、１９、２４、２５反射素子
１６反射ビーム
１７パターニングされたビーム
２０ＮＡ絞り円板
２１開口
３２位置決め装置（機構）
３４細長いアーム
３５、４４フォーク
３６支持体
３７ピボット
３８第２のアーム
３９第２のフォーク
４１送出機構
４２ショベル部
４３操作アーム（水平アーム）
４５投影光学系
４６真空チャンバ
４７円板交換装置
４８筐体
４９円板交換システム
５０真空弁体
５１第１の弁
５２第２の弁
５３空気止めチャンバ

Claims

リソグラフィ装置であって、
放射ビームを供給するように構成された照明系と、
前記放射ビームにパターンを付与するように構成されたパターニング装置を支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
前記パターニングされたビームを前記基板の目標部分上に投影するように構成された投影系と
を含み、
前記照明系及び前記投影系のうち少なくとも一方が、真空状態に調整された環境内にあり、かつ前記放射ビームを反射又は屈折させる集束素子を含み、前記装置がさらに、
絞り円板を前記集束素子の近傍に配置するように構成され、それによって前記放射ビームが、前記絞り円板内の開口を通過するようにした円板位置決め装置と、
前記真空状態に調整された環境外にあってさらなる調整された環境内に密閉され、複数の絞り円板からある絞り円板を選択し、前記選択された絞り円板を前記円板位置決め装置に供給するように構成された円板交換装置と、
前記円板交換装置から前記円板位置決め装置へ前記選択された絞り円板を供給するための送出機構と
を含み、
前記真空状態に調整された環境が、前記円板送出機構によって前記真空状態に調整された環境外の前記円板交換装置から前記真空状態に調整された環境内の前記円板位置決め装置へ円板を移動させるための１つ又は複数の弁体を含む、
装置。
使用されていないときに前記複数の絞り円板を保持するように構成され、前記円板交換装置と連動する筐体をさらに含む、請求項１に記載の装置。
前記円板位置決め装置が、前記集束素子のひとみ平面内に前記選択された絞り円板を配置するように構成される、請求項１に記載の装置。
使用の際は、前記集束素子の近傍に配置された前記選択された絞り円板の開口サイズによって、前記投影系又は前記照明系いずれかのうち前記集束素子を含む方の開口率が決まる、請求項１に記載の装置。
前記集束素子が、反射レンズである、請求項１に記載の装置。
前記放射が、約５ｎｍから約２０ｎｍの波長を有する、請求項１に記載の装置。
前記放射が、約１９３ｎｍの波長を有する、請求項１に記載の装置。
デバイス製造方法であって、
照明系を使用した放射の放射ビームを供給する段階と、
前記放射ビームをパターニングする段階と、
投影系を使用して、前記パターニングされた放射ビームを、少なくとも放射感知物質の層によって部分的に覆われた基板の目標部分上に投影する段階と、
真空状態に調整された環境内に密閉された前記照明系又は前記投影系の集束素子の近傍に絞り円板を位置決めする段階と、
前記集束素子の近傍に位置する前記絞り円板を弁体を介して前記真空状態に調整された環境から取り除く段階と、
前記真空状態に調整された環境外であってさらなる調整された環境内に密閉された円板交換装置を使用して、前記弁体を介してさらなる絞り円板を前記真空状態に調整された環境内に挿入する段階と
を含む方法。
前記円板交換装置が、互いに異なる開口を有する複数の絞り円板を保持するように構成された筐体を含む、請求項８に記載の方法。
前記絞り円板が、前記集束素子のひとみ平面内に位置する、請求項８に記載の方法。
前記レンズの近傍に位置する前記絞り円板の開口サイズによって、前記投影系又は前記照明系いずれかのうち前記集束素子を含む方の開口率が決まる、請求項８に記載の方法。
前記集束素子が、反射レンズである、請求項８に記載の方法。
前記放射が、約５ｎｍから約２０ｎｍの波長を有する、請求項８に記載の方法。
前記放射が、約１９３ｎｍの波長を有する、請求項８に記載の方法。
リソグラフィ装置であって、
放射ビームを提供するように構成された照明系と、
前記放射ビームにパターンを付与するように構成されたパターニング装置を支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された支持テーブルと、
真空状態に調整された環境内にあり、前記パターニングされた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、前記放射ビームを反射又は屈折するための集束素子を含む投影系と、
絞り円板を前記集束素子の近傍に配置するように構成され、それによって前記放射ビームが前記絞り円板内の開口を通過するようにした円板位置決め装置と、
前記真空状態に調整された環境外にあってさらなる調整された環境内に密閉され、複数の絞り円板からある絞り円板を選択し、前記選択された絞り円板を前記円板位置決め装置に供給するように構成された円板交換装置と、
前記円板交換装置から前記円板位置決め装置へ前記選択された絞り円板を供給するための送出機構と
を含み、
前記真空状態に調整された環境が、前記円板送出機構によって前記真空状態に調整された環境外の前記円板交換装置から前記真空状態に調整された環境内の前記円板位置決め装置へ円板を移動させるための１つ又は複数の弁体を含む、
装置。
デバイス製造方法であって、
照明系を使用して放射ビームを供給する段階と、
前記放射ビームをパターニングする段階と、
前記照明系及び前記投影系のうち少なくとも一方が、真空状態に調整された環境内に密閉され、かつ前記放射ビームを反射又は屈折するための集束素子を含み、前記パターニングされた放射ビームを、放射感知物質の層によって少なくとも部分的に覆われた基板の目標部分上に投影する段階と、
前記真空状態に調整された環境外であってさらなる調整された環境内に密閉された円板交換装置を使用して、複数の絞り円板から１つの絞り円板選択する段階と、
前記放射ビームが、前記絞り円板内の開口を通過するように、弁体を介して前記絞り円板を前記真空状態に調整された環境内に挿入して前記集束素子の近傍に位置決めする段階と
を含む方法。
リソグラフィ装置であって、
ＥＵＶ放射ビームを供給するように構成された照明系と、
前記ＥＵＶ放射ビームにパターンを付与するように構成されたパターニング装置を支持するように構成された支持体と、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
前記パターニングされたＥＵＶ放射ビームを前記基板の目標部分上に投影するように構成された投影系と
を含み、少なくとも前記照明系及び前記投影系のうち一方が、真空状態に調整された環境内にあり、かつ前記ＥＵＶ放射ビーム内に、前記ＥＵＶ放射ビームを形作り及び／又は濾過するための集束素子を含み、前記装置がさらに、
前記集束素子の近傍に絞り円板を配置するように構成され、それによって前記ＥＵＶ放射ビームが前記絞り円板内の開口を通過するようにした円板位置決め装置と、
前記真空状態に調整された環境外にあってさらなる調整された環境内に密閉され、複数の絞り円板からある絞り円板を選択し、前記選択された絞り円板を前記円板位置決め装置へ供給するように構成された円板交換装置と、
前記円板交換装置から前記円板位置決め装置へ前記選択された絞り円板を供給するための送出機構と
を含み、
前記真空状態に調整された環境が、前記円板送出機構によって前記真空状態に調整された環境外の前記円板交換装置から前記真空状態に調整された環境内の前記円板位置決め装置へ円板を移動させるための１つ又は複数の弁体を含む、
装置。