JP4571603B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

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適用するマシンである。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（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ているパターニング・デバイスを使用してＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、生成されたパターンが、放射線感応材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウェハ）の目標部分（例えば部分的に１つ又は複数のダイからなっている）に画像化されることが可能である。通常、１枚の基板には、順次露光される目標部分に隣接する回路網が含まれている。リソグラフィ装置は、放射がマスクを透過してパターンを生成する透過型の装置であっても、又は放射がマスクで反射してパターンを生成する反射型の装置であってもよい。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを投影ビームで所与の方向（走査方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行又は非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射されるいわゆるスキャナとがある。また、パターンを基板に転写することによってパターニング・デバイスから基板へパターンを転送することも可能である。

通常、このような装置の場合、基板に画像化される放射の強度には非一様性が存在している。この非一様性は、典型的には、例えば照明システム及び投影システムのミラー又はレンズの表面全体の反射率又は透過率が異なることによるものである。従来のリソグラフィ、つまり２４８ｎｍ以下の波長が使用されるいわゆる遠ＵＶ（ＤＵＶ）の場合、この非一様性を修正する透過型フィルタが含まれている。過去においては、この透過型フィルタの特性が固定され、常に変化させることは不可能であった。より新しいシステムでは、この透過型フィルタは調整が可能であり、例えばレンズの表面の漸進的な劣化によるビームの一様性の緩やかな変化を考慮するべく調整することができる。

知られている、ＤＵＶのための調整可能な一様性修正ユニットは、投影ビームよりかなり大きい２つの透過型プレートを備えている。異なる透過率プロファイルがこれらのプレート上に提供されるため、プレートの透過率を調整する場合、プレートが投影ビームを遮るポイントがプレートを移動させることによって変更される。

また、使用中にリソグラフィ装置が暖かくなると、基板に到達する放射の強度が常に増加することは知られている。これは、光学素子が暖かくなるとその透過率が増加することによるものである。ＵＳ ６４５５８６２に、生産運転に先立ってエネルギー・センサを使用してウェア・レベルで実施される測定に基づいてこの透過率の増加を補償するソフトウェア・モデルが開示されている。このような測定の結果がソフトウェア・モデルに入力され、次に、生産運転の間、基板に入射する放射の強度がこのソフトウェア・モデルを使用して調整され、それにより基板が受け取る放射の強度が常に実質的に一定に維持される。

極紫外（ＥＵＶ）リソグラフィの場合、透過方式で使用することができる入手可能な材料は存在していない。したがって、ＵＳ ６７４１３２９に開示されている構造によれば、一般にルクサフレックス・ブレードと呼ばれている非透過性ブレードを使用して投影ビームを調整し、それにより基板に画像化される放射の強度の非一様性を修正している。これらのブレードの形態は、回転可能に取り付けられ、且つ、投影ビーム全体に広がる一連の平行四辺形の形態である。所与の位置における投影ビームの強度を小さくするために、ブレードがその位置で回転し、投影ビームを部分的に遮断する。これらのブレードは、通常、レチクルの下方９０ｍｍの位置に配置される。これらのブレードがレチクルからさらに離れた位置に配置されると、ブレード縁の鮮明な画像が基板上に出現する。逆に、これらのブレードがレチクルのより近くに移動すると、これらのブレードによって提供される強度修正の空間周波数が減少することになる。

走査中に基板を露光するために使用される照明スリットは、通常、湾曲しているため、照明スリットに対するこれらのブレードの配向は一定ではない。例えば、照明スリットの左側の末端では、走査方向に対して３０°でこれらのブレードを取り付けることができ、一方、照明スリットの右側では、走査方向に対して４５°でこれらのブレードを取り付けることができる。

上で参照した光学素子は、その平均透過率が時間によって変化するだけではなく、使用する特定の装置によっては、照明スリット部分の強度プロファイルの形状に影響することがある。これは、固定透過率補償光学素子を提供することによって補償することができる。しかしながら、本出願人には、照明スリット部分の強度プロファイルの形状は時間によっても変化し、そのために光学素子が加熱する原因になっていることが分かっている。したがって、時間による強度プロファイルの形状変化を補償することができる必要がある。

本発明の目的は、基板の目標部分に入射する放射の強度プロファイルの時間による変化形状を補償することができる新規なリソグラフィ装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、
放射ビームを条件付けるようになされた照明システムと、
パターン化された放射ビームを形成するべく放射ビームに断面パターンを付与するように構築されたパターニング・デバイスを支持するように構築されたサポートと、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
パターン化された放射ビームを基板の細長い目標部分に投射するようになされた投影システムと、
基板の目標部分の長さに沿った放射強度のプロファイルを制御するようになされた、時間に対する放射強度プロファイルの照射誘導変化を実質的に補償するための一様性コントローラと
を備えたリソグラフィ装置が提供される。

したがって、上で参照したＵＳ ６４５５８６２に開示されているように、光学素子の平均透過率の時間による変化が単純に補償されるだけでなく、目標部分内の一連の位置における放射強度が制御され、それにより放射強度プロファイルの時間による変化が補償される。放射強度の時間による変化が補償されるため、連続的に露光されるダイとダイの間又はウェハとウェハの間の強度がはるかに正確に制御され、したがって露光誤差が回避され、且つ、鮮明度及び歩留りが向上する。

本発明の他の態様によれば、
基板を提供するステップと、
照明システムを使用して放射ビームを提供するステップと、
放射ビームを透過又は反射し、且つ、パターン化された放射ビームを形成するべく放射ビームに断面パターンを付与するためにパターニング・デバイスを使用するステップと、
パターン化された放射ビームを基板の細長い目標部分に投射するステップと、
時間に対する放射強度プロファイルの照射誘導変化を実質的に補償するために、基板の目標部分の長さに沿った放射強度のプロファイルを制御するステップと
を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の好ましい実施例では、目標部分に半影を投げかけるための、一対の透過型プレート又は一連の複数の非透過性ブレードなどの減衰部材が放射ビームの光路に配置されている。この減衰部材は、目標部分内の一連の位置に適用される放射強度の相対値を変化させるために時間に対して調整される。これらのブレードは、それらが投げかける半影の幅を調整するべく個々の傾斜軸の周りに傾斜させることができる、互いに実質的に平行な傾斜軸で配置されるルクサフレックス・タイプのブレードであってもよい。別法としては、これらのブレードは、互いに平行に展開した、それらが投げかける半影の長さを調整するべく互いに独立して放射ビーム中及び放射ビーム外へ軸方向に移動させることができる一連のフィンガであってもよい。

放射強度は、強度プロファイルの照射誘導変化を実質的に補償するための修正曲線を使用した修正モデルによって制御されることが有利である。修正曲線は、放物線又は何らかの他の適切な曲線であってもよい。また、修正モデルは、リソグラフィ装置の光学素子の加熱及び冷却の時定数に基づくものであってもよい。放射強度は、較正段階で決定される所定のプロファイルに基づく修正モデルによって制御されることが好ましい。

また、放射強度は、目標部分内の一連の位置における、目標部分に沿った強度プロファイルの照射誘導変化を実質的に補償するために必要な放射強度を予測するフィード・フォワード制御信号によって制御されることが好ましい。このような予測制御が可能であるのは、光学素子が常に同じように挙動することによるものである。別法としてフィードバック制御を使用することも可能であるが、この方法は、必要なセンサ測定に時間を要し、したがって効率が悪くなるため、一般的にはあまり望ましい方法ではない。

本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明されているリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」又は「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、例えばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、且つ、露光済みのレジストを現像するツール）或いは度量衡学ツール又は検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、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。また、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（例えば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの放射）、及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

本明細書に使用されている「パターニング・デバイス」という用語は、投影ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる手段を意味するものとして広義に解釈されたい。投影ビームに付与されるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。投影ビームに付与されるパターンは、通常、目標部分に生成されるデバイス、例えば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。

パターニング・デバイスは、透過型であっても又は反射型であってもよい。パターニング・デバイスの実施例には、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。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この様にして、反射ビームがパターン化される。

支持構造は、パターニング・デバイスを支持している。つまり、支持構造は、パターニング・デバイスの重量を支えている。支持構造は、パターニング・デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、例えばパターニング・デバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じる様にパターニング・デバイスを保持している。サポートには、機械式クランプ技法、真空クランプ技法又は他のクランプ技法、例えば真空条件下での静電クランプ技法を使用することができる。支持構造は、例えば必要に応じて固定又は移動させることができ、且つ、パターニング・デバイスを例えば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができるフレーム又はテーブルであってもよい。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニング・デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射に適した、或いは液浸液の使用又は真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック光学系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

また、照明システムは、放射の投影ビームを導き、整形し、又は制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント及びカタディオプトリック光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントを包含することができ、以下、このようなコンポーネントについても、集合的又は個々に「レンズ」と呼ぶ。

リソグラフィ装置は、２つ（二重ステージ）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）を有するタイプの装置であってもよい。このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。

また、リソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体、例えば水に浸され、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。また、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばマスクと投影システムの第１のエレメントの間の空間に液浸液を適用することも可能である。液浸技法は、当技術分野では、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に浸すことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。

以下、本発明の実施例について、単なる例示にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部品を表している。

本発明には、様々な改変及び代替形態が可能であるが、添付の図面は、本発明の特定の実施例を１例として示したものであり、本明細書においてはそれらの特定の実施例について詳細に説明する。しかしながら、本明細書には、本明細書において開示する特定の形態に本発明を限定することは一切意図されていないこと、また、それとは逆に、本発明には、特許請求の範囲で定義されている本発明の範囲の範疇であるあらゆる改変、等価物及び代替が包含されていることを理解されたい。

図１は、波長が２００ｎｍ未満のＤＵＶ放射との使用が意図されたリソグラフィ装置の一実施例を略図で示したものである。この場合、このリソグラフィ装置は、
− 放射（例えばＵＶ放射）の投影ビームＰＢを提供するための照明システム（イルミネータ）ＩＬ
− パターニング手段（例えばマスク）ＭＡを支持するための、該パターニング手段をアイテムＰＬに対して正確に位置決めするための第１の位置決め手段ＰＭに接続された支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴ
− 基板（例えばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するための、該基板をアイテムＰＬに対して正確に位置決めするための第２の位置決め手段ＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴ
− パターニング手段ＭＡによって投影ビーム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つ又は複数のダイが含まれている）に画像化するための投影システム（例えば屈折投影レンズ又は反射投影レンズ）ＰＬ
を備えている。

照明システムは、放射を導き、整形し、又は制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネント又は他のタイプの光学コンポーネント、或いはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。支持構造は、パターニング・デバイスを支持しており、例えばパターニング・デバイスの重量を支えている。支持構造は、パターニング・デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、例えばパターニング・デバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じる様にパターニング・デバイスを保持している。図に示すように、このリソグラフィ装置は、反射型（例えば上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した、又は反射型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフィ装置は、透過型（例えば透過型マスクを使用した）タイプの装置であってもよい。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に浸すことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。

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っている。透過型の装置の場合のように放射源が例えばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外の例えば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、インテグレータ、コンデンサ及び可変フィルタなどの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータは、投影ビームＰＢと呼ばれている、所望する一様な強度分布をその断面に有する条件付けられた放射のビームを提供している。

支持構造（例えばマスク・テーブルＭＴ）の上に保持されているパターニング・デバイス（例えばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、パターニング・デバイスによってパターン化される。マスクＭＡを透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる投影システムＰＬを通過する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉デバイス、直線エンコーダ又は容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それにより例えば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及びもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、例えばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、又は走査中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用し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のポジショナＰＷの一部を形成している長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナではなく）、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、又は固定することも可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク・アライメント・マークＭ１、Ｍ２及び基板アライメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図には専用目標部分を占有している基板アライメント・マークが示されているが、基板アライメント・マークは、目標部分と目標部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメント・マークは、スクライブ・レーン・アライメント・マークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡの上に提供される場合、ダイとダイの間にマスク・アライメント・マークを配置することができる。

図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップ・モード：マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、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回で投影される（即ち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モード：放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査される（即ち単一動的露光）。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ＰＬの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決めることができる。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の幅）が制限され、一方、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の高さ）が決まる。
３．その他のモード：プログラム可能パターニング・デバイスを保持するべくマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動又は走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、又は連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターニング・デバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターニング・デバイスを利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

走査モードでは、マスク・テーブルＭＴを所与の方向（いわゆる「走査方向」、つまりＹ方向）に速度ｖで移動させることができるため、投影ビームＰＢでマスク画像を走査することができる。同時に、基板テーブルＷＴが同時に同じ方向又は逆方向に、速度Ｖ＝Ｍｖで移動する。ＭはレンズＰＬの倍率である（通常、Ｍ＝１／４又はＭ＝１／５）。この様にして、解像度を犠牲にすることなく、比較的大きい目標部分Ｃを露光することができる。

リソグラフィ装置は、追加として、１つ又は複数の強度（エネルギー）センサを備えることができる。例えば、マスクの前段の試験位置で、投影ビーム中の放射のごく一部の進路を投影ビームの主光路から強度センサへ向かって逸らすことができ、したがって放射システムによって生成される強度を連続的にモニタすることができる。同様に、基板テーブルの上部表面に強度センサを提供し、基板の周囲の外側に配置することも可能であるため、このようなセンサを使用して、放射システムよって生成される強度と基板が実際に受け取る強度を定期的に比較することによって定期的にリソグラフィ装置を較正することができる。

１例として示す図２及び３の実施例では、一様性制御デバイス１０は、投影ビームＰＢの光路の照明システムＩＬの中に配置された一連の複数の透過性ブレード１１を備えている。一様性制御デバイス１０は、マスクＭＡから光路長ｄの位置、つまり、これらのブレードがマスク・レベルで焦点外れになり、且つ、放射システムのひとみ平面に位置しないよう、マスクＭＡと共役をなす平面に配置されている。通常、一様性制御デバイスは、ひとみ平面よりマスク又はマスクの共役平面の方により接近していなければならない。放射システムに中間画像平面が含まれている場合、ひとみ平面より中間画像平面の方により接近してこれらのブレードを配置することができる。視野ファセット・ミラー及びひとみファセット・ミラーを利用して一様性を提供している照明システムの場合、視野ファセット・ミラーの前段に一様性制御デバイスを配置することができる。

これらのブレード１１は、それらの半影が照明視野を構成しているスリットの幅ＩＦＬ全体に、照明視野の長手方向の軸に対して実質的に直角に展開するよう（リソグラフィ装置の走査方向に沿って）、投影ビームを横切って展開している。これらのブレードは、マスク・レベルにおけるこれらのブレードの半影が重畳するよう（場合によっては隣接しているだけでも十分であるが）、一定の間隔を隔てて配置されており、また、これらのブレードは、これらのブレードの半影が照明視野全体をカバーするよう、十分な数でなければならない。これらのブレードの影プロファイルは先細りになっており、また、テール部分が重畳している。これらのブレードの有効幅を広くするためにこれらのブレードを回転させると、これらのブレードの影プロファイルが暗くなる。これらのブレードのうちの対応する１つを選択的に回転させるための複数のアクチュエータ１２が配置されている。

図４及び５に示すように、これらのブレード１１のうちの１つを図２及び３に示す最大開位置から回転させると、投影ビーム中のそのブレードの有効幅が広くなり、したがって入射する放射のうちのより多くの部分が遮断される。これらのブレードは、散乱迷光を最少にするために、投影ビームの放射を吸収する材料でできていることが好ましい（又は無反射コーティングが施されていることが好ましい）。したがって、入射する放射のうちの入射強度がより大きいビーム領域部分をより多く吸収するよう、個々のブレード１１の傾斜角を調整することができるため、照射の一様性が高くなる。これらのブレードはその角度を変更することができるため、テレセントリシティに不当に影響を及ぼすことなく半影の強度を最大約１０％小さくすることができる。本明細書においては、図４に示す傾斜の程度は、分かり易くするために誇張されていることに留意されたい。また、図２ないし５に示すブレードの数は実際の数より著しく少ないことは理解されよう。ＥＵＶを使用した、ＮＡ＝０．２５、σ＝０．５の装置内にマスクから６４ｍｍの位置に配置されたブレードの場合、ウェハ・レベルにおける影の半径は０．５ｍｍであり、したがって、例えば長さ３０ｍｍの照明視野をカバーするために約６０個のブレードが使用されることになる。例えばＤＵＶ放射を使用した他の装置の場合、隔離距離は、場合によっては４分の１又は５分の１になる。

図６を参照すると、個々のブレード１１はモリブデンでできており、長さ１０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍで、回転可能なシャフト１３Ａに取り付けられている。個々のブレード１１のシャフト１３Ａには、光源１５からの可視光で照射される別のブレード１４が接続されており、ブレード１４の下方に光検出器１６が配置されている。この光検出器１６は、光源１５から光検出器１６に到達する、介在している別のブレード１４の配向によって決まる光の量を検出することによってブレード１１の配向を測定するために使用される。シャフト１３Ａは、ブレード１１を回転させるために使用される電動機のヨーク１８及びコイル１９に取り囲まれた可動磁石１７に接続されている。一連のエレメントの一方の端部はマウンティングに固定されており、したがってねじり棒として作用している。もう一方の端部はルビー軸受（図示せず）の中に取り付けられている。

一様性制御デバイス１０は、リソグラフィ装置の光学素子が動作中に加熱される際のスリットに沿った強度プロファイルの時間変化を補償するために使用される。強度は、スリットに沿った強度プロファイルの加熱誘導変化を実質的に補償するための放物線の形の修正曲線、並びにリソグラフィ装置の光学素子の加熱及び冷却の時定数を使用した修正モデルによって制御される。また、修正モデルは、適切なセンサを使用して較正段階で実施される、スリットの長さに沿って一様に分布している複数のポイントが受け取る光の強度の測定を使用して決定される所定の修正プロファイルに基づいている。これらの測定は、生産の開始に先立って実施される。修正を提供するために使用されるソフトウェアの機能については、以下でより詳細に説明する。

次に、所望するプロファイル修正を達成するための適切なブレード角が計算され、コントローラ１３によってこのブレード角を実施するべくアクチュエータ１２が制御される。必要に応じて較正ステップを繰り返すことができるため、例えば光学素子が変化した場合、時間による別の非一様性の変化を補償することができ、また、必要に応じてブレード角を調整することができる。この機能のためにはブレード・アクチュエータの応答速度は重要ではないが、ブレード・アクチュエータは、好ましくは、ブレード・アクチュエータに常に電力を供給する必要なく比較的長期間にわたってブレードの位置を維持することができるように設計されていなければならない。

照明システムからのビームによる基板の走査は、湾曲したスリットによって実施される。Ｘ方向は、スリットの長手方向であり（非走査方向でもある）、その長さは１０４ｍｍである。Ｙ方向は、スリットを横切る走査方向である（８ｍｍの短い方向）。スリット２３の中央に沿って２３個のブレード１１が分布しており、これらのブレード１１が回転する際に積分強度が滑らかに変化するよう、走査方向Ｙに対して一定の角度で配置されている。これらのブレード１１を個々の（長手方向の）軸の周りに回転させることにより、光線に対して本質的に平行に（最大透過率、ゼロ度）、若しくは光線に対して直角に（最小透過率、９０度）、又はそれらの間のいずれかでこれらのブレード１１を配向することができる。

一様性制御デバイスは可変減衰器として使用することができ、照射スリット全体にわたって減衰が一定になる角度までこれらのブレード１１を回転させることによって積分強度が減少する。それにより最終的に積分強度が減少する。これらのブレード１１の形状は砂時計の形であることが好ましいが、このような形状は何ら重要ではないことを理解されたい。例えば長方形のブレードも満足すべき動作を示すことが分かっている（ただし透過率プロファイルは若干異なる）。

強度は、スリットに沿った一連の位置における、スリットに沿った強度プロファイルの加熱誘導変化を実質的に補償するために必要な強度を予測するフィード・フォワード制御信号によって制御される。このような予測制御が可能であるのは、光学素子が常に同じように挙動することによるものである。

図７は、スリットの位置を関数としてウェハ・ステージ・レベルで測定された強度値を示したもので、イルミネータ・システム内で測定された（上で説明したエネルギー・センサを使用して）強度値で縮尺されている。得られた個々の測値は、レーザによって生成された強度に対する基板の強度の比率である。図７は４つのプロットからなっており、第１のプロット（ａ）は、光学系の３つの加熱状態に対応する３つの異なる瞬間ｔ＝１、ｔ＝３及びｔ＝５における生測定値を示している。測定された強度値は、スリット位置全体にわたって一定ではない（したがって非一様性が存在している）ことに留意されたい。測定された強度プロファイルは、プロット（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す３つの成分に分割することができる。これらの３つの成分は、それぞれ次の通りである。
（ｂ）コールド・システムに対応する静的非一様性。この成分は、すべての瞬間で全く同じである。
（ｃ）放射誘導透過率変動。この成分は、スリット位置全体にわたって一定である。
（ｄ）放射誘導一様性変動。目的は、この特定の成分を記述し、且つ、補償することである。最初の２つの成分（プロット（ｂ）及び（ｃ））は、他の方法によって既に補償済みであることを理解されたい。

図８は、一様性プロファイル変動修正における連続ステップを示す説明図である。複数の成分に強度プロファイルが分解され、個別のコントローラによって個々の成分が修正される。コントローラ間の相互作用を回避するためには、個々のコントローラは、その固有の成分のみを修正しなければならない。

図９は、放射誘導一様性変動をより詳細に示したもので、リソグラフィ装置の加熱中における多数の異なる瞬間の放射誘導一様性変動が示されている。コールド状態のリソグラフィ装置から開始して、様々な加熱動作レベルを介して進行する間の様々な時間に１１個の測値が取得される。横線で示されている「０Ｍｐｕｌｓｅ」はコールド・システムに対応しており、曲線で示されている「０．５Ｍｐｕｌｓｅ」は、５００，０００個のレーザ・パルスが放出された後の状況に対応している。以下、曲線で示されている「１．０Ｍｐｕｌｓｅ」、「１．５Ｍｐｕｌｓｅ」等は、レーザ・パルスがさらに５００，０００個づつ放出された後の状況に対応しており、一番上の曲線で示されている「５．０Ｍｐｕｌｓｅ」は、合計５百万個のレーザ・パルスが放出された後の状況に対応している。

冷却中にも同様の効果が存在し、図１０は、リソグラフィ装置の冷却中における多数の異なる瞬間の放射誘導一様性変動を示したものである。この場合、一番上の曲線で示されている「０ｍｉｎ」は、加温システムを使用した、冷却時間が全く存在しない状況に対応している。曲線で示されている「５ｍｉｎ」は、５分間の冷却時間後の状況に対応しており、以下、それぞれ５分又は１０分の冷却時間がさらに追加された後の状況に対応している。

図１１に示す流れ図は、修正モデルを使用して一様性変動を修正する方法を示したものである。図の左側にはハードウェアが示され、図の右側には、ソフトウェアとして実施されたブラック・ボックス修正モジュールが示されている。ソフトウェア側のモデル・ブロックは、２つの時間信号、つまりレーザ・エネルギー（より正確には、照明システム内のエネルギー・センサによって測定されたエネルギー）を表すデータ信号、及び使用中のひとみの形状を表すデータ信号によって供給されるモデルを表している。モデルは、この２つのデータ信号を使用して一様性の変動（修正されていない場合の変動）を予測することができる。一様性の変動は、使用されている一様性修正デバイスの形態（ルクサフレックス、透過型プレート又はフィンガ）に応じて、一様性の変動を補償するために使用すべきデバイスの位置を決定する計算最適修正ブロックに供給される。このような決定の結果が、デバイスの位置を決定するためのデルタ値の出力である。他のアルゴリズム（例えば静的修正）によって計算された修正値にこれらのデルタ値が加算され、最終的なデバイスの位置が得られる。

図１２は、時間を関数としたレーザ・エネルギーを使用して供給されるブラック・ボックス・モデルの内部を示したものである。時定数及び増幅利得からなる一次動的ブロックにレーザ・エネルギーが供給され、それによりコールド・システムの場合には加熱状態が０になり、また、完全に加熱されたシステムの場合には加熱状態が１になる。この実施態様の場合、加熱のために時定数及び冷却のための時定数は同じである。加熱状態と静的放物線変動曲線が掛け合わされ、時間を関数とする一様性変動が得られる。この場合、モデル・パラメータは、ひとみの形状に依存している。

このモデルを測定値に適用することにより、図１３及び１４に示す予測結果が得られる。図１３は、図９のグラフに示す値と同様、コールド・システムに対応する「０Ｍｐｕｌｓｅ」、５００，０００個のレーザ・パルスが放出された後の状況に対応する「０．５Ｍｐｕｌｓｅ」、以下、「１．０Ｍｐｕｌｓｅ」、「１．５Ｍｐｕｌｓｅ」から「５．０Ｍｐｕｌｓｅ」における予測一様性変動をグラフで示したものである。図１４は、連続的に放出されるレーザ・パルスの数に対する一様性の変動をグラフで示したもので、測定値とこのモデルによって予測された値が比較されている（単位は百万放出パルスである）。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。以上の説明は、本発明の制限を意図したものではない。

反射型マスクを有するリソグラフィ装置を示す略図である。 本発明の好ましい実施例におけるこのような装置に使用される、ブレードが最大開位置にある一様性制御デバイスの側面図である。 本発明の好ましい実施例におけるこのような装置に使用される、ブレードが最大開位置にある一様性制御デバイスの平面図である。 ２つのブレードが部分的に傾斜した、図２に対応する図である。 ２つのブレードが部分的に傾斜した、図３に対応する図である。 照明調整デバイスの詳細図である。 ３つの異なる時間における強度プロファイルのグラフ及びこれらのプロファイルを３つの主要成分に分割したグラフである。 一様性プロファイルの変動の修正に関連する説明図である。 加熱中における一様性の変動を示すグラフである。 冷却中における一様性の変動を示すグラフである。 一様性変動修正モジュールの流れ図である。 一様性変動修正モジュールの流れ図である。 予測一様性変動を示すグラフである。 測値とモデル予測の比較を示すグラフである。

符号の説明

ＡＤ 放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタ
Ｂ 放射ビーム
ＢＤ ビーム引渡しシステム
Ｃ 基板の目標部分
ｄ 光路長
ＩＦ 位置センサ
ＩＦＬ スリットの幅
ＩＬ 照明システム（イルミネータ）
ＭＡ パターニング手段（マスク）
ＭＴ 支持構造（マスク・テーブル）
Ｍ１、Ｍ２ マスク・アライメント・マーク
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム（レンズ）
ＰＭ 第１の位置決め手段
ＰＷ 第２の位置決め手段
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
ＳＯ 放射源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
１０ 一様性制御デバイス
１１、１４ ブレード
１２ アクチュエータ
１３ コントローラ
１３Ａ シャフト
１５ 光源
１６ 光検出器
１７ 可動磁石
１８ ヨーク
１９ コイル

Claims (15)

1. 放射ビームを条件付けるようになされた照明システムと、
   パターン化された放射ビームを形成するべく前記放射ビームに断面パターンを付与するように構成されたパターニング・デバイスを支持するように構成されたサポートと、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   前記パターン化された放射ビームを前記基板の細長い目標部分に投射するようになされた投影システムと、
   前記基板の前記目標部分の長さに沿った放射強度のプロファイルを制御するようになされた、時間に対する前記プロファイルの照射誘導変化を実質的に補償するための一様性コントローラと、を備え、
   前記一様性コントローラが、
   前記照明システムと前記目標部分の間に挿入された、前記目標部分内の一連の部分に適用される強度の相対値を変化させるべく時間に対して調整可能な複数の補償用ブレードと、
   前記複数の補償用ブレードに各々接続された複数の配向測定用ブレードと、
   前記複数の配向測定用ブレードのそれぞれに可視光を照射する可視光源と、
   前記複数の配向測定用ブレードのそれぞれを挟むように前記可視光源に対向して配置され、前記可視光の光量を測定する複数の検出器と、
   を備え、
   前記測定された可視光の光量に基づき、前記複数の補償用ブレードのそれぞれの配向が測定される、
   リソグラフィ装置。
2. 前記複数の補償用ブレードのそれぞれが、前記目標部分を照射している前記放射ビームに半影を投げかけ、前記半影を時間に対して変化させるべく調整可能である、請求項１に記載の装置。
3. 前記複数の補償用ブレードのそれぞれが投げかける半影の幅を調整するべく前記複数の補償用ブレードのそれぞれを傾斜軸の周りに傾斜させることができ、前記複数の補償用ブレードが互いに実質的に平行な傾斜軸を有するように配置された、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記複数の補償用ブレードのそれぞれが投げかける半影の長さを調整するべく移動可能である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記パターン化された放射ビームと前記目標部分の間に、前記目標部分を横切る走査方向の相対移動を提供する走査システムをさらに備えた、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記走査システムに、前記目標部分に投射される前記パターン化された放射ビームが通過する湾曲したスリットが組み込まれた、請求項５に記載の装置。
7. 前記一様性コントローラが、連続するダイ又はウェハの露光と露光の間の強度を制御するようになされた、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記一様性コントローラが、前記強度プロファイルの前記照射誘導変化を実質的に補償するための修正曲線に基づく修正モデルを提供する一様性修正モジュールを備えた、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記一様性修正モジュールが、前記リソグラフィ装置の動作中における光学素子の加熱及び冷却の時定数に基づく修正モデルを使用する、請求項８に記載の装置。
10. 前記一様性修正モジュールが、較正段階で決定される所定の修正プロファイルに基づく修正モデルを使用する、請求項８又は９に記載の装置。
11. 前記一様性コントローラが、前記目標部分内の一連の位置における、前記目標部分に沿った前記プロファイルの変化を実質的に補償するために必要な強度を予測するフィード・フォワード制御信号を利用する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 基板を提供するステップと、
    照明システムを使用して放射ビームを提供するステップと、
    前記放射ビームを透過又は反射し、且つ、パターン化された放射ビームを形成するべく前記放射ビームに断面パターンを付与するためにパターニング・デバイスを使用するステップと、
    前記パターン化された放射ビームを前記基板の細長い目標部分に投射するステップと、
    時間に対する放射強度プロファイルの照射誘導変化を実質的に補償するために、前記基板の前記目標部分の長さに沿った前記放射強度プロファイルを制御するステップと、を含み、
    前記制御するステップにおいて、
    前記照明システムと前記目標部分の間に挿入された、前記目標部分内の前記一連の部分に適用される強度の相対値を変化させるべく時間に対して調整可能な複数の補償用ブレードと、
    前記複数の補償用ブレードに各々接続された複数の配向測定用ブレードと、
    前記複数の配向測定用ブレードのそれぞれに可視光を照射する可視光源と、
    前記複数の配向測定用ブレードのそれぞれを挟むように前記可視光源に対向して配置され、前記可視光の光量を測定する複数の検出器と、
    を備える一様性コントローラが用いられ、
    前記測定された可視光の光量に基づき、前記複数の補償用ブレードのそれぞれの配向が測定されるステップを更に含む、
    デバイス製造方法。
13. 前記放射強度が、前記強度プロファイルの前記照射誘導変化を実質的に補償するための修正曲線を使用した修正モデルによって制御される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記放射強度が、リソグラフィ装置の光学素子の加熱及び冷却の時定数に基づく修正モデルによって制御される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記放射強度が、較正段階で決定される所定のプロファイルに基づく修正モデルによって制御される、請求項１２に記載の方法。

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