JP4536088B2 - リソグラフィック装置、収差補正デバイス、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィック装置と、デバイスを製造するための方法とに関する。

[0002] リソグラフィック装置は、所望のパターンを基板上に、通常は基板のターゲット部分上に与える機械である。リソグラフィック装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用されることができる。その場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスが、ＩＣの個々のレイヤ上に形成される回路パターンを生成するために使用されることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上の（例えば、ダイの部分、１つのダイ、または複数のダイを含む）ターゲット部分上に転写されることができる。パターンの転写は一般に、基板上に与えられた放射感応性材料（レジスト）のレイヤ上への結像による。一般に、単一の基板は、連続的にパターンを与えられる隣接ターゲット部分のネットワークを含む。知られたリソグラフィック装置は、一度にパターン全体をターゲット部分に露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、パターンを放射ビームによって与えられた方向（「スキャン」方向）にスキャンしながら、同時にこの方向と平行または逆平行に基板をスキャンすることによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

[0003] 高いスループットを提供するために、すなわち、１時間当たり多くの基板にパターンを与えるために、リソグラフィック装置は通常、強力な放射源を利用する。したがって、所望のパターンを基板上に投影する投影システムの要素は非常に高い透過率を有するが、それらによって吸収される放射の量は、無視し得るものではなく、投影システム用の非常に効果的な温度制御システムを用いたとしても、要素の著しい加熱をもたらす。この加熱は均一でないため、投影イメージの著しい歪みを引き起こすのに十分な、要素形状の歪みをもたらす。この問題は、屈折レンズを使用する投影システムで特に問題になり、しばしばレンズ加熱と呼ばれるが、反射および反射屈折システムを用いた場合にも発生する。

[0004] レンズ加熱効果は、投影される与えられたパターンおよび与えられた照明モードについて、投影ビームが投影システム内のどこに局在させられるか、引き起こされる加熱、および結果の投影イメージの収差を計算する数学的モデルを使用して、あらかじめ計算され得ることが知られている。これおよびその他の補正のために投影システム内に提供される調整可能レンズエレメントが、レンズ加熱の影響を少なくとも緩和するように、補償収差を導入するために使用される。知られた調整可能レンズエレメントは、Ｚ１６までの低次ゼルニケ多項式（Ｚｅｍｉｋｅ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）によって記述可能な収差の効果的な補正を可能にする。拡大率、非点収差、および像面湾曲の補正が意図された調整可能レンズエレメントの一例は、ＥＰ０６６０１６９Ａに開示されており、相対的に回転され得る反対の倍率を有する２つの円柱レンズを含む。

[0005] レンズ加熱効果に対する改善された補償を提供することが望ましい。特に、本発明の発明者らは、パターン、マスクタイプ、および／または照明モードのある組み合わせが、局在極（ｌｏｃａｌｉｓｅｄ ｐｏｌｅ）を伴う特定の照明モードにおいて、知られた調整可能レンズエレメントによって良好に補償されないことを発見した。発明者らは、そのようなモードによって誘起されるレンズ加熱効果は、低次ゼルニケ多項式によって良好に記述されず、そのため、既存の調整可能レンズエレメントによって効果的に補償され得ないと決定した。高次ゼルニケ収差、特にレンズ加熱によって引き起こされる収差を補償することが可能な調整可能レンズエレメントが望ましい。

[0006] 本発明の一態様によれば、
パターン付与放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された複数の光学エレメントを備え、かつ、収差補正デバイスを有する、投影システムであって、収差補正デバイスが、
第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、第２の表面が第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、
第１および第２の補正光学エレメントの軸の周りの相対回転位置を調整するように構成されるアクチュエータと、を備える、投影システムと、
放射ビームからのエネルギーの吸収によって引き起こされる複数の光学エレメントのうちの１つまたは複数における温度変化の影響によって誘起される収差を少なくとも部分的に補償する相対回転位置に第１および第２の補正光学エレメントを位置付けるために、アクチュエータを制御するように構成される制御回路と、を備えるリソグラフィック装置が提供される。

[0007] 本発明の一態様によれば、
パターン付与放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された複数の光学エレメントを備え、かつ、収差補正デバイスを有する、投影システムであって、収差補正デバイスが、
第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、第２の表面が第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、
軸の周りの所望の相対回転位置に第１および第２の補正光学エレメントを保持するように構成される保持機構と、を備え、
収差補正デバイスが、投影システムの瞳面にまたは瞳面の近くに配置される、投影システムを備えるリソグラフィック装置が提供される。

[0008] 本発明の一態様によれば、
第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、第２の表面が第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、
軸の周りの所望の相対回転位置に第１および第２の補正光学エレメントを保持するように構成される保持機構と、を備える収差補正デバイスであって、
第１の形状が、ゼルニケ多項式またはゼルニケ多項式の和によって実質的に記述可能であり、多項式または多項式の１つが、次数４以上のρまたは２以上の整数を乗じられたθを含む少なくとも１つの項を有し、ρおよびθが、極座標である、収差補正デバイスが提供される。

[0009] 本発明の一態様によれば、
第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、第２の表面が第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、
軸の周りの所望の相対回転位置に第１および第２の補正光学エレメントを保持するように構成される保持機構と、を備える収差補正デバイスであって、
第１の形状が、
Ｚ１２： （４．ρ^４−３．ρ^２）．ｃｏｓ（２θ）
Ｚ１３： （４．ρ^４−３．ρ^２）．ｓｉｎ（２θ）
Ｚ１７： ρ^４．ｃｏｓ（４θ）
Ｚ１８： ρ^４．ｓｉｎ（４θ）
Ｚ２８： （６．ρ^６−５．ρ^４）．ｃｏｓ（４θ）
Ｚ２９： （６．ρ^６−５．ρ^４）．ｓｉｎ（４θ）
を含む群から選択されるゼルニケ多項式またはゼルニケ多項式の和によって実質的に記述可能である、収差補正デバイスが提供される。

[0010] 本発明の一態様によれば、構成された複数の光学エレメントを備える投影システムを使用して、パターン付与放射ビームを基板上に投影するステップを含むデバイス製造方法であって、
投影システム内に収差補正デバイスを提供するステップであって、収差補正デバイスが、
第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、第２の表面が第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、を備える、ステップと、
放射ビームからのエネルギーの吸収によって引き起こされる複数の光学エレメントのうちの１つまたは複数における温度変化の影響によって誘起される収差を少なくとも部分的に補償する相対回転位置に第１および第２の補正光学エレメントを設定するステップと、を含むデバイス製造方法が提供される。

[0011] 本発明の実施形態が今から、添付の概略図を参照しながら、例としてのみ説明され、図面において、対応する参照符号は、対応する部分を表す。

[0012] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィック装置を概略的に示している。この装置は、
−放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調整するように構成される照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
−パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、あるパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置付けるように構成される第１のポジショナＰＭに接続される支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、
−基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、ある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る第２のポジショナＰＷに接続される基板テーブル（例えば、ウェーハ台）ＷＴと、
−パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられるパターンを基板Ｗの（例えば、１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃ上に投影するように構成される投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を備える。

[0013] 照明システムは、放射を誘導し、成形し、または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、もしくはその他のタイプの光学構成要素、またはそれらの任意の組み合わせなど、様々なタイプの光学構成要素を含むことができる。

[0014] 支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわち、パターニングデバイスの重さを担う。支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィック装置の設計、およびその他の条件、例えば、パターニングデバイスが真空環境で保持されるかどうかといった条件に応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電、またはその他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、例えば、固定され得る、または必要に応じて移動可能な、フレームまたは台とすることができる。支持構造は、パターニングデバイスが、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。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はどれも、より汎用的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると見なされてよい。

[0015] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを作成するように、放射ビームにその断面内でパターンを与えるために使用され得る任意のデバイスを指すと広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、例えば、パターンが位相シフト特徴またはいわゆるアシスト特徴を含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンと正確に対応しなくてよいことに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路など、ターゲット部分に作成されるデバイス内の特定の機能レイヤに対応する。

[0016] パターニングデバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの例は、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクは、リソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ位相シフト、およびＡｔｔｅｎｕａｔｅｄ位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、小型ミラーの行列配列を利用し、各小型ミラーは、到来放射ビームを異なる方向に反射するために個々に傾けられることができる。傾けられたミラーは、ミラー行列によって反射される放射ビームにパターンを与える。

[0017] 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にとって、または液浸液の使用もしくは真空の使用などのその他の要因にとって適切な、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気、および静電光学システム、またはそれらの任意の組み合わせを含む、任意のタイプの投影システムを包含すると広く解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はどれも、より汎用的な「投影システム」という用語と同義であると見なされてよい。

[0018] 本明細書で叙述されるように、装置は、（例えば、透過マスクを利用する）透過タイプに属する。代替として、装置は、（例えば、上で言及されたタイプのプログラマブルミラーアレイを利用する、または反射マスクを利用する）反射タイプに属してもよい。

[0019] リソグラフィック装置は、２つ（デュアルステージ）もしくはより多くの基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプに属することができる。そのような「マルチステージ」機械では、追加の台が並列して使用されることができ、または１つもしくは複数の台上で準備ステップが実行されている間に、１つまたは複数の他の台が露光用に使用されることができる。

[0020] リソグラフィック装置は、投影システムと基板の間の空間を満たすために、基板の少なくとも一部が、相対的に高い屈折率を有する液体、例えば、水によって覆われ得るタイプに属することもできる。液浸液は、例えば、マスクと投影システムの間など、リソグラフィック装置内のその他の空間にも与えられることができる。液浸技法は、投影システムの開口数を高めるために、当技術分野でよく知られている。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が液体中に沈められなければならないことを意味せず、露光中、投影システムと基板の間に液体が配置されることを意味するに過ぎない。

[0021] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源とリソグラフィック装置は、例えば、放射源がエキシマレーザである場合、別個の存在物とすることができる。そのような場合、放射源は、リソグラフィック装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤの支援を受けて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。その他の場合、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィック装置の統合部分とすることができる。放射源ＳＯとイルミネータＩＬは、必要とされる場合はビームデリバリシステムＢＤも一緒に、放射システムと呼ばれることがある。

[0022] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面（ｐｕｐｉｌ ｐｌａｎｅ）における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）が調整されることができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなど、様々なその他の構成要素を含むことができる。イルミネータは、放射ビームを調整して、その断面において所望の均一性および強度分布を有するようにするために使用されることができる。

[0023] 放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターンを与えられる。マスクＭＡを横断した後、放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムは、ビームが基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に焦点を結ぶようにする。第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）の支援を受けて、基板テーブルＷＴは、例えば放射ビームＢの経路内に異なるターゲット部分Ｃを位置付けるために、正確に移動させられることができる。同様に、第１のポジショナＰＭと（図１には明示的に描かれていない）別の位置センサが、例えば、マスクライブラリからの機械的取り出しの後、またはスキャン中に、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ために使用されることができる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成する、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の支援を受けて実現されることができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成する、ロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現されることができる。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合、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にだけ接続されるか、または固定されることができる。マスクＭＡと基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされることができる。例示された基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、基板アライメントマークは、ターゲット部分の間の空間（これらはけがき線（ｓｃｒｉｂｅ−ｌａｎｅ）アライメントマークとして知られている）に配置されることもできる。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に提供される状況では、マスクアライメントマークは、ダイの間に配置されることができる。

[0024] 示された装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用されることができ、
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴと基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保たれ、放射ビームに与えられるパターン全体が、一度にターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃが露光され得るように、Ｘおよび／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一の静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。
２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴと基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される間、同期をとってスキャンされる（すなわち、単一の動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）率および像反転特性によって決定されることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向の）横幅（ｗｉｄｔｈ）を制限し、一方、スキャン運動の長さが、ターゲット部分の（スキャン方向の）縦幅（ｈｅｉｇｈｔ）を決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴは、基本的に静止状態に保たれ、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される間、移動させられ、またはスキャンされる。このモードでは一般に、パルス放射源が利用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動の後、またはスキャン中の連続する放射パルスの間に、必要に応じて更新される。このモードの動作は、上で言及されたタイプのプログラマブルミラーアレイなど、プログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用されることができる。

[0025] 上で説明された使用モードまたはまったく異なる使用モードの組み合わせおよび／または変形も利用されることができる。

[0026] 発明者らは、上で説明されたリソグラフィック装置におけるある露光プロセスで発生するレンズ加熱効果は、知られた調整可能レンズエレメントによって良好に補正されず、特に、投影ビームが投影レンズの瞳の縁に近い極に局在させられる露光プロセスにおいてそうであると決定した。例は、水平ゲート、コンタクトホール、混合レイヤ、および垂直ビット線である。図２Ａから図２Ｄは、これらのタイプの露光プロセスそれぞれの試験ケースにおける瞳充填（ｐｕｐｉｌ ｆｉｌｌｉｎｇ）を示している。これらの露光プロセスによって誘起されるレンズ加熱は、ゼルニケ多項式Ｚ５およびＺ１２を補正する既存のレンズマニピュレータによって部分的に補正され得る位相誤差を誘起するが、４波収差（４−ｗａｖｅ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）（Ｚ１７）は残り、これを補正する調整可能レンズエレメントは入手可能ではない。

[0027] 本発明の一実施形態による収差補正デバイス１０が、図３に示されている。収差補正デバイスは、互いに対して回転され得る２つの光学エレメントＥＬ１、ＥＬ２を備える。それらは、透明で、使用される露光放射の波長において１より大きい屈折率を有する材料（例えば、融解石英またはＣａＦ_２）から形成される。各エレメントの１つの表面は、非球面形状を有し、２つの表面は、相補的である。２つの表面が整列させられた場合、デバイスの正味の効果は、平面プレートの効果となるが、２つの表面が僅かな量だけ相対的に回転された場合、半径ρおよび方位角θの位置の関数である位相差が導入される。以下に示されるように、位相シフト関数は、表面関数の微分に関連付けられる。例えば、表面関数が（ｎ＋１）波多項式である場合、位相シフト関数は、ｎ波多項式に実質的に等しい。したがって、２つの相補的な５波表面を提供することによって、４波収差が達成されることができる。この効果は、関数とそれ自体のシフト（このケースでは回転）バージョンとの和は、その関数の微分に実質的に等しいという事実に基づいている。ゼルニケ多項式以外の関数によって記述される表面も使用されることができる。プレートのその他の表面は、平面とすることができ、または光パワーを有するが、望ましくは回転対称である。

[0028] 図３には示されていない１つまたは複数のアクチュエータが、エレメントＥＬ１、ＥＬ２の一方または両方を回転させるために、２つの理由で、望ましくは提供される。第１に、相対回転は、誘起される補正の量を制御するために望ましく、僅かな回転の場合、誘起される補正は、実質的に回転に比例する。第２に、提供される補正は回転対称でないことがあるので、デバイス全体の回転位置を調整することも望ましく、結像されるマスク特徴によって定められる軸に関する補正を調整するために僅かな量だけ、またいくつかの場合では、例えば、ｘダイポールおよびｙダイポール露光を補正するのに１つのデバイスが使用され得るように、より大きな量だけ調整される。

[0029] 上で説明されたアクチュエータは、露光プロセスの変化に応答した補正デバイスの高速設定を可能にするのに望ましいが、本発明の補正デバイスは、それらを提供することが可能ではない場合にも使用されることができる。特に、本発明の実施形態は、交換可能要素の挿入用のスロットを有する既存の投影システムと共に使用されることができる。エレメントＥＬ１、ＥＬ２は、それらの相対および絶対回転が、所望の補正を提供するために永続的または一時的に固定され、その後、利用可能なスロットを介して投影システムに挿入され得るように、フレーム内に提供されることができる。複数の異なる補正要素が、手動または自動で提供され、交換されることができる。より複雑な補正を提供するために、複数の補正デバイスを同時に使用することも可能である。

[0030] 光学エレメントＥＬ１、ＥＬ２は、好ましくは、投影システムの瞳面に、または瞳面の近くに配置される。エレメントは、１つの平らな表面と１つの平らでない（例えば、非球面）表面とを有する、平非球面（ｐｌａｎｏ−ａｓｐｈｅｒｉｃａｌ）エレメントとして実施されることができる。エレメントの平らな表面は、図３に示されるように、投影システムの光軸ＯＡと垂直に配置されることができる。

[0031] 本発明の一実施形態によるデバイスの機能を数学的に説明するため、エレメントの光軸ＯＡに沿った厚みが、図３に示される基準平面ＲＰ１およびＲＰ２との関係で定義される。厚みｄ_０、ｄ_１、ｄ_２、およびｄ_３は、一定の設計パラメータであり、すなわち、図３のｘ、ｙ座標とは独立である。対照的に、厚みν_１およびν_２は、ｘおよびｙについての、または等価的にρおよびθについての非一定の関数である。これらの空間的に変化する厚みν_１およびν_２は、表面形状関数と呼ばれる。表面形状関数ν_１およびν_２は、それぞれの表面の一般的な非球面または平らでない形状を、基準平面ＲＰ１およびＲＰ２との関係で定義する。

[0032] 光軸ＯＡと平行して伝播する光線に沿った光経路は、以下の式で与えられる光経路長ＯＰを含み、
ＯＰ＝ｎｄ_０＋ｎν_１＋（ｄ_１−ν_１）＋ν_２＋ｎ（ｄ_２−ν_２）＋ｎｄ_３ （１）
ここで、ｎは、エレメントＥＬ１、ＥＬ２の材料の屈折率である。

[0033] 光経路ＯＰの空間的可変部分ＯＰ_ｖａｒは、表面形状関数ν_１およびν_２によって決定される。
ＯＰ_ｖａｒ＝（ｎ−１）（ν_１−ν_２） （２）

[0034] 以下では、極座標ρおよびθが、図１におけるｘ、ｙ座標に関して定義され、ρは、ｘ−ｙ平面内の点の半径座標であり、θは、その点の角座標である。表面形状関数は、これらの極座標に変換して書き表されることができる。
ν_１＝ν_１（ρ，θ）
ν_２＝ν_２（ρ，θ） （３）

[0035] 以下では、非球面表面Ｓ１およびＳ２は、回転に関して整列されている場合、光軸ＯＡに沿って同一のトポグラフィを有する（すなわち、同一の高さプロフィールを有する）と仮定される。
ν_１（ρ，θ）＝ν_２（ρ，θ） （回転に関して整列） （４）

[0036] エレメントＥＬ２が光軸ＯＡの周りで角φだけ回転された場合、光経路ＯＰの空間的可変部分ＯＰ_ｖａｒは、（式２を考慮して）以下の式で与えられる。
ＯＰ_ｖａｒ＝（ｎ−１）（ν_１（ρ，θ）−ν_２（ρ，θ＋φ）） （５）

[0037] 式５の差分的性質は、式（４）で表現される等式と組み合わせされて、十分に僅かな回転φにとって有効な１次近似では、光経路長ＯＰ_ｖａｒが、以下の式で与えられることを暗示する。

[0038] 光経路長のこの変化は、エレメントＥＬ１、ＥＬ２を横断する光波の位相Ｗａ_ＯＰの対応する変化に、以下の式を介して関連付けられる。

[0039] そのため、この近似では、φだけの回転が、φと線形比例する位相収差を生じさせる。したがって、エレメントＥＬ１、ＥＬ２の角φだけの相互回転は、投影レンズの瞳において位相収差を調整するために便利に使用されることができる。

[0040] 誘起される波面収差Ｗａは、表面形状関数ν_２が以下の式を満たすように実施されるならば、エレメントＥＬ１に対するエレメントＥＬ２の回転によって原理的には補償されることができる。

ここで、Ａは、無次元定数である。Ａと等しい相互回転φを選択することによって、可変部分ＯＰ_ｖａｒによって誘起される位相変化Ｗａ_ＯＰは、その場合、波面収差Ｗａとちょうど反対の値を有する。
Ｗａ_ＯＰ（Ａ）＝−Ｗａ （１０）

[0041] 上で説明された補償がそれによって達成される表面形状関数ν_２およびν_１の一実施形態は、以下の式で与えられる。

[0042] 波面位相誤差として（すなわち、波長λの分数として）収差を表現する波面収差Ｗａ（ρ，θ）は、従来、直交ゼルニケ円多項式（ｏｒｔｈｏｎｏｒｍａｌ Ｚｅｒｎｉｋｅ ｃｉｒｃｌｅ ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）Ｚ_ｊ（ρ，θ）と、それぞれのゼルニケ多項式の存在に加重する対応する収差係数ａ_ｊとを用いて書き表される。

（例えば、「Ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ｉｎ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ａｌｆｒｅｄ Ｋｗｏｋ−Ｋｉｔ Ｗｏｎｇ、Ｔｕｔｏｒｉａｌ ｔｅｘｔｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌｕｍｅ ＴＴ６６、２００５年、ＳＰＩＥ Ｐｒｅｓｓ、Ｂｅｌｌｉｎｇｈａｍ、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＵＳＡ、７．３章を参照）。例えば、軸外マルチポール照明モード（ｏｆｆ−ａｘｉｓ ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）を使用した場合、Ｗａ_ＬＨによって表されるレンズ加熱によって誘起される波面収差は、許容範囲を超える限られた数のゼルニケ収差寄与（Ｚｅｒｎｉｋｅ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）の存在を特徴とする。

[0043] 例えば、ｘおよびｙダイポール照明の場合は一般に、光レンズ加熱誘起収差（ｏｐｔｉｃａｌ，ｌｅｎｓ−ｈｅａｔｉｎｇ ｉｎｄｕｃｅｄ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）は、ＨＶ非点収差（Ｚ_５およびＺ_１２）の組み合わせによって支配され、それによって、それぞれのゼルニケ直交関数は、以下の式のようになる。

[0044] 波面収差は、以下の式で与えられ、
Ｗａ_ＬＨ（ρ，θ）＝ａ_５Ｚ_５＋ａ_１２Ｚ_１２ （１４）
ここで、ａ_５およびａ_１２は、ゼルニケ収差Ｚ_５およびＺ_１２の寄与に加重する重み係数である。

[0045] その場合、補償に必要とされる表面形状は、以下の式で与えられる。

[0046] 式（１０）で表されるようなレンズ加熱誘起収差と補償収差の間の均衡に到達するため、以前のように、Ａと等しい相互回転φが適用されることができる。

[0047] 一般に、レンズ加熱効果は、１つまたは複数の時間定数によってそれぞれ特徴付けられる１つまたは複数の指数関数に従って時間依存的である。その場合、この例では、ａ_５およびａ_１２は時間の関数である。一般に、支配的な単一の共通時間依存性ｆ（ｔ）が存在し、その結果、ａ_５＝ａ_５（ｔ）＝ａ_５（０）ｆ（ｔ）であり、同様に、ａ_１２＝ａ_１２（０）ｆ（ｔ）である。時間依存性は、Ａ／ｆ（ｔ）に等しい時間依存相互回転φを適用することによって、収差の補償において考慮されることができ、それによって、ｆ（ｔ）は、少なくとも１つの指数関数を含むことができる。

[0048] 本発明の一実施形態によれば、四極照明モード（ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）の使用に特徴的なレンズ加熱効果を補償するように構成された、上で説明されたエレメントＥＬ１、ＥＬ２の集成体が提供される。四極照明を用いた場合、「クローバ」または「４波」収差によって支配されるレンズ加熱誘起収差が一般に存在し、この収差は、
Ｗａ_ＬＨ（ρ，θ）＝ａ_１４Ｚ_１４ （１６）
として表現されることができ、それによって、

である。

[0049] ４波収差は、４波収差に特徴的な相対的に稠密な間隔の収差位相変化のため、投影システム内の従来のレンズエレメントマニピュレータを使用して補償することが特に難しい。本発明によれば、収差は、式（１５）からの類推と、Ａ／ｆ（ｔ）に等しい時間依存相互回転φを適用することによって、以下の式で与えられる表面形状を有するエレメントを提供することによって補償されることができる。

そのようなエレメントは、上で説明された、ＨＶ非点収差項の補正の後に残る主要な収差である４波収差を補償するために、ダイポール照明と共に使用されることもできる。

[0050] 例えば、正規化および非正規化など、ゼルニケ多項式の複数の定義と、異なる採番体系とが存在することに留意されたい。本発明の機能は、ゼルニケ多項式の特定の定義に依存しないが、上で行われた説明は、別段の指定がない限り、以下の定義を仮定している。
Ｚ２： ρ．ｃｏｓ（θ）
Ｚ３： ρ．ｓｉｎ（θ）
Ｚ４： ２．ρ^２−１
Ｚ５： ρ^２．ｃｏｓ（２．θ）
Ｚ６： ρ^２．ｓｉｎ（２．θ）
Ｚ７： （３．ρ^３−２．ρ）．ｃｏｓ（θ）
Ｚ８： （３．ρ^３−２．ρ）．ｓｉｎ（θ）
Ｚ９： ６．ρ^４−６．ρ^２＋１
Ｚ１２： （４．ρ^４−３．ρ^２）．ｃｏｓ（２θ）
Ｚ１３： （４．ρ^４−３．ρ^２）．ｓｉｎ（２θ）
Ｚ１７： ρ^４．ｃｏｓ（４θ）
Ｚ１８： ρ^４．ｓｉｎ（４θ）
Ｚ２８： （６．ρ^６−５．ρ^４）．ｃｏｓ（４θ）
Ｚ２９： （６．ρ^６−５．ρ^４）．ｓｉｎ（４θ）

[0051] 本発明の一実施形態による収差補正デバイスの、図１に示されるようなリソグラフィック装置への統合が、図４を参照しながら以下で説明される。装置は、照明および投影システム内の調整可能要素を含む装置全体を制御し、調整する制御システム２０を有する。制御システムには、アジャスタＡＤによって実施される所望の照明モードと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ内で具体化されるパターンの形とに関する情報を受け取る入力部２１が含まれる。この情報は、計算部２２に渡され、計算部は、投影システム内の様々な場所における局所ビーム強度、吸収およびその結果のレンズ加熱、それによって誘起される収差、ならびに適用するのが望ましい補正の計算を可能にする、投影システムの数学的モデルまたは１組の経験的規則を含む。これを行うソフトウェアが知られている。所望の補正は、コントローラ２３に渡され、コントローラは、投影システムＰＬに備えられ得る、収差補正デバイス１０およびその他の任意の可変レンズエレメントを調整するために、アクチュエータを制御する。

[0052] 適用されるレンズ加熱補正は、便利なように、利用可能な可変レンズエレメントＶＬＥと、収差補正デバイス１０との間で振り分けられることができ、例えば、低次の補正は、可変レンズエレメントＶＬＥによって、より高次の補正は、収差補正デバイス１０によって適用されることができる。レンズ加熱補正は、適用されるその他の補正と組み合わされることができ、時間的に変化することもできる。補正の計算は、リアルタイムに、またはあらかじめオフラインで行われることができる。

[0053] 複数の収差補正デバイス１０が、提供されることができ、これらは、投影ビームの経路内に同時に位置付けられることができ、かつ／または交換可能とすることができる。上で言及されたように、収差補正デバイス１０は、好ましくは、投影システムの瞳面に、または瞳面の近くに配置され、複数の瞳面が存在する場合は、そのいずれかまたはすべてが、収差補正デバイス１０を有することができる。

[0054] 本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィック装置の使用について具体的な言及がなされたが、本明細書で説明されたリソグラフィック装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなど、その他の応用例を有することができることを理解されたい。そのような代替応用例の文脈では、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はどれも、より汎用的な「基板」または「ターゲット部分」という用語とそれぞれ同義であると見なされ得ることは、当業者であれば理解されよう。本明細書で言及された基板は、露光の前または後に、例えば、トラック（一般にレジストの層を基板に与え、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されることができる。適用可能である場合、本明細書の開示は、そのようなおよびその他の基板処理ツールに適用されることができる。さらに、基板は、例えば、マルチレイヤＩＣを作成するために、２回以上処理されることができ、そのため、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理済みレイヤをすでに含む基板を指すこともできる。

[0055] 光学リソグラフィの文脈における本発明の実施形態の使用について具体的な言及が上でなされたが、本発明は、例えば、インプリントリソグラフィなど、その他の応用例でも使用されことができ、文脈が許す場合、光学リソグラフィに限定されないことは理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが、基板上に作成されるパターンを定める。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に与えられたレジストの層に押し付けられ、その後、レジストは、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組み合わせを与えることによって硬化される。レジストが硬化された後、パターニングデバイスは、レジストから取り除かれ、レジスト内にパターンを残す。

[0056] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長、または約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射、および（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）放射を含むすべてのタイプの電磁放射、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを包含する。

[0057] 「レンズ」という用語は、文脈が許す場合、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素のいずれか１つまたは組み合わせを指すことができる。

[0058] 本発明の具体的な実施形態が上で説明されたが、本発明が説明されたのとは異なる方法で実施され得ることは理解されよう。例えば、本発明は、上で開示された方法を記述した機械読取可能命令の１つもしくは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、または保存されたそのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気もしくは光ディスク）の形態をとることができる。

[0059] 上の説明は、例示的であることが意図され、限定的であることは意図されていない。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、説明された本発明に変更が施され得ることは、当業者には明らかであろう。

本発明の一実施形態によるリソグラフィック装置を示す図である。 Ａ〜Ｄは、ある露光タイプにおける瞳充填を示す図である。 本発明の一実施形態による調整可能レンズエレメントを示す図である。 図１の装置における選択された制御および光学構成を示す図である。

Claims (8)

1. パターン付与放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された複数の光学エレメントを備え、かつ、収差補正デバイスを有する、投影システムであって、前記収差補正デバイスが、
   第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、前記第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
   第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、前記第２の表面が前記第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、
   前記第１および第２の補正光学エレメントの前記軸の周りの相対回転位置を調整するように構成されるアクチュエータと、を備える、投影システムと、
   前記放射ビームからのエネルギーの吸収によって引き起こされる前記複数の光学エレメントのうちの１つまたは複数における温度変化の影響によって誘起される収差を少なくとも部分的に補償する相対回転位置に前記第１および第２の補正光学エレメントを位置付けるために、前記アクチュエータを制御するように構成される制御回路と、
   を備える、リソグラフィック装置。
2. 前記第１の形状が、ゼルニケ多項式またはゼルニケ多項式の和によって実質的に記述可能であり、前記多項式または１つの多項式が、次数４以上のρまたは２以上の整数を乗じられたθを含む少なくとも１つの項を有し、ρおよびθが、極座標である、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の形状が、
   Ｚ１２： （４．ρ^４−３．ρ^２）．ｃｏｓ（２θ）
   Ｚ１３： （４．ρ^４−３．ρ^２）．ｓｉｎ（２θ）
   Ｚ１７： ρ^４．ｃｏｓ（４θ）
   Ｚ１８： ρ^４．ｓｉｎ（４θ）
   Ｚ２８： （６．ρ^６−５．ρ^４）．ｃｏｓ（４θ）
   Ｚ２９： （６．ρ^６−５．ρ^４）．ｓｉｎ（４θ）
   を含む群から選択されるゼルニケ多項式またはゼルニケ多項式の和によって実質的に記述可能である、請求項１に記載の装置。
4. 照明システムと、パターニングデバイスと、をさらに備え、
   前記照明システムが、制御可能な照明モードで前記パターニングデバイスを照明するように構成され、
   前記パターニングデバイスが、前記放射ビームにパターンを与えるように構成され、
   前記制御回路が、
   露光プロセス用に使用される前記パターンと前記照明モードの情報を受け取るように構成される入力部と、
   前記パターンと前記照明モードの前記情報に応答し、前記温度変化の影響によって誘起される前記収差を少なくとも部分的に補償する前記第１および第２の補正光学エレメントの相対回転位置を計算するように構成される計算部と、
   を備える、請求項１に記載の装置。
5. パターン付与放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された複数の光学エレメントを備え、かつ、収差補正デバイスを有する、投影システムであって、前記収差補正デバイスが、
   第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、前記第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
   第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、前記第２の表面が前記第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、
   前記軸の周りの所望の相対回転位置に前記第１および第２の補正光学エレメントを保持するように構成される保持機構と、を備え、
   前記収差補正デバイスが、前記投影システムの瞳面に、または瞳面の近くに配置される、投影システムを備えるリソグラフィック装置。
6. 第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、前記第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
   第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、前記第２の表面が前記第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、
   前記軸の周りの所望の相対回転位置に前記第１および第２の補正光学エレメントを保持するように構成される保持機構と、を備える収差補正デバイスであって、
   前記第１の形状が、ゼルニケ多項式またはゼルニケ多項式の和によって実質的に記述可能であり、前記多項式または前記多項式の１つが、次数４以上のρまたは２以上の整数を乗じられたθを含む少なくとも１つの項を有し、ρおよびθが、極座標である、収差補正デバイス。
7. 第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、前記第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
   第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、前記第２の表面が前記第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、
   前記軸の周りの所望の相対回転位置に前記第１および第２の補正光学エレメントを保持するように構成される保持機構と、を備える収差補正デバイスであって、
   前記第１の形状が、
   Ｚ１２： （４．ρ^４−３．ρ^２）．ｃｏｓ（２θ）
   Ｚ１３： （４．ρ^４−３．ρ^２）．ｓｉｎ（２θ）
   Ｚ１７： ρ^４．ｃｏｓ（４θ）
   Ｚ１８： ρ^４．ｓｉｎ（４θ）
   Ｚ２８： （６．ρ^６−５．ρ^４）．ｃｏｓ（４θ）
   Ｚ２９： （６．ρ^６−５．ρ^４）．ｓｉｎ（４θ）
   を含む群から選択されるゼルニケ多項式またはゼルニケ多項式の和によって実質的に記述可能である、収差補正デバイス。
8. 構成された複数の光学エレメントを備える投影システムを使用して、パターン付与放射ビームを基板上に投影するステップを含むデバイス製造方法であって、
   前記投影システム内に収差補正デバイスを提供するステップであって、前記収差補正デバイスが、
   第１の表面を有する第１の補正光学エレメントであって、前記第１の表面が軸の周りで回転対称ではない第１の形状を有する第１の補正光学エレメントと、
   第２の表面を有する第２の補正光学エレメントであって、前記第２の表面が前記第１の形状と実質的に相補的な第２の形状を有する第２の補正光学エレメントと、を備える、ステップと、
   前記放射ビームからのエネルギーの吸収によって引き起こされる前記複数の光学エレメントのうちの１つまたは複数における温度変化の影響によって誘起される収差を少なくとも部分的に補償する相対回転位置に前記第１および第２の補正光学エレメントを設定するステップと、
   を含む、デバイス製造方法。