JP4639134B2 - リソグラフィ・システムおよびリソグラフィ・システム内の光路の透過特性を調整するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ・システム、リソグラフィ・システム内の光路の透過特性を調整あるいは適合させるための方法、半導体デバイス、リソグラフィ・システムに使用するための反射エレメントを製造する方法、およびそれによって製造される反射エレメントに関するものである。

リソグラフィ装置は、基板のターゲット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。このような場合、マスクあるいはレチクルと呼ばれるパターン化デバイス（パターン付与デバイス）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、このパターンが、放射線感光材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウェハ）上の（例えば１つまたは複数のダイ部分を含む）ターゲット部分に画像化（イメージング）される。通常、１枚の基板には、順次露光される隣接ターゲット部分のネットワークが含まれる。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を照射するステッパと、パターンを投影ビームで所与の方向すなわち「走査」方向に走査し、同時に基板をこの方向に平行に、あるいは逆平行に同期走査することによって各ターゲット部分を照射するスキャナとがある。

リソグラフィ装置は遠からず、例えばプラズマ放電に基づくＥＵＶ放射線源を採用するかもしれない。リソグラフィ装置に現在使用されている、帯域幅が極端に狭い放射線源すなわちレーザ源とは異なり、ＥＵＶ放射線源は、広帯域光源すなわち広範囲にわたる波長の放射線を生成する放射線源である。ＥＵＶ放射線を使用したリソグラフィ装置の場合、放射線源によって放出されるＥＵＶ光のスペクトル分布はリソグラフィ装置によって変更される。より詳細には、画像化に関連するスペクトル効果は、リソグラフィ装置内の光学エレメントの透過特性と放出源スペクトルの両方に依存している。ＥＵＶ光の波長すなわち５〜２０ｎｍの範囲の波長、例えば約１３．５ｎｍの波長の近辺の詳細なスペクトルに関する現在の知識は限られている。このスペクトルの現在の解像度は０．０５ｎｍ程度であり、帯域幅は２％である。また、放射線源の実スペクトルは、入力パワー、放射線源の電極構成、使用する放出材料（Ｘｅ、Ｓｎもしくは他の適切な材料）およびプラズマの変化による放射線源の電極の履歴などのパラメータの変化によって変化するようである。

知識の不足により、リソグラフィ装置内において、放射線源による光の生成箇所と基板のターゲット部分への投射箇所との間の放射線の光路すなわち光の軌道がＥＵＶ放射線に対して最適化されていないことが大いに有り得る。放射線源によって放出されるスペクトルと光路に沿った光学コンポーネントによって期待されるスペクトルとの間の不整合は誤差の原因になっており、例えばアポダイゼイションの観点から見た場合の色誤差すなわち強度プロファイルのひずみの原因になっている。この誤差による第一次の影響はテレセントリック性の誤差であり、後の段階においては、当業者に知られているように、水平−垂直バイアスすなわち露光すべきパターン構造内における水平エレメントを通過する光と垂直エレメントを通過する光の間の基板レベルにおける強度の差が劇的に大きくなることである。

本発明の１つの観点によれば、基板のターゲット部分に到達する際の放射線の強度プロファイル、例えばＥＵＶ放射線の強度プロファイルが実質的に等化されたリソグラフィ装置が提供される。それゆえ本発明は、放射線ビームを提供するようになされた放射線システムと、放射線ビームの状態を整える（コンディショニングする）ようになされた照明システムと、放射線ビームの断面にパターンを付与するようになされたパターン化デバイスを支持するようになされたサポートと、基板を保持するようになされた基板テーブルと、パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するようになされた投影システムと、所定の強度プロファイルに実質的に等しくなるように、放射線ビームの波長の関数としての放射線ビームの第１の強度プロファイルを調整する（ａｄａｐｔ）ようになされた透過アダプタとを含むリソグラフィ・システムを提供する。第１の強度プロファイルは、放射線ビームをパターン化する前に調整してもよく、あるいは放射線ビームをパターン化した後に適合させることもできる。このリソグラフィ・システムを使用することにより、アポダイゼイションおよびテレセントリック性の誤差を考慮することができる。

一実施例では、放射線源は、気体混合物が充填されたソース・チャンバを備えており、上記透過アダプタは、ソース・チャンバ内の気体混合物の密度、圧力および／または組成を調整するようになされている。これらの特性はすべて非常に融通の利く（調整容易な）ものであり、また短時間での変更が可能である。

一実施例では、透過アダプタは、動的構造のエレメントである。本発明の一実施例では、リソグラフィ・システムは、第１の強度プロファイルもしくは第２の強度プロファイルのいずれかを測定し、且つ測定強度プロファイル信号を提供する測定デバイスと、測定強度プロファイル信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を決定し、且つ決定した少なくとも１つの制御信号を透過アダプタに提供することによって透過アダプタを制御する制御ユニットとをさらに備えている。これらの２つを導入することにより、波長の関数としての強度プロファイルを能動的に観察し、且つ制御することができる。その結果、リソグラフィ・システムの動作中に、アポダイゼイションおよびテレセントリック性の誤差などの誤差をもたらす可能性のある微小変化を修正することができる。

一実施例では、透過アダプタは、静的構造のエレメントである。このような透過アダプタの実施例として、パターン化デバイスのｄスペーシング、パターン化デバイスのキャッピング層および交換可能フィルタがある。静的構造の透過アダプタにより、波長依存型強度プロファイルの構造的な不規則性が補償される。

本発明はさらに、リソグラフィ・システム内の光路の透過特性を調整するための方法に関するものである。この方法には、放射線ビームを提供するステップと、放射線ビームの断面をパターンでパターン化するステップと、パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するステップと、所定のプロファイルに実質的に等しくなるよう、放射線ビームの波長の関数としての放射線ビームの第１の強度プロファイルを調整するステップとが含まれている。この方法により、基板のターゲット部分に到達する際の放射線の強度プロファイルが実質的に等化（均一化）される。第１の強度プロファイルは、放射線ビームをパターン化する前に調整してもよく、あるいは放射線ビームがパターン化された後に調整してもよい。

一実施例では、上記方法は、第１の強度プロファイルまたは第２の強度プロファイルのいずれかを測定するステップと、測定強度プロファイル信号を提供するステップと、第１の強度プロファイルおよび／または第２の強度プロファイルを調整するために測定強度プロファイル信号を使用するステップとをさらに含む。この方法により、波長の関数としての強度プロファイルを能動的に観察および制御することができる。その結果、本発明により、リソグラフィ・システムの動作中に、アポダイゼイションおよびテレセントリック性の誤差などの誤差をもたらす可能性のある微小変化を修正することができる。

本発明はさらに、前述の方法に従って製造される半導体デバイスに関するものである。

本発明はさらに、リソグラフィ・システムに使用するための、ミラー基板と、第１の厚さを有する第１の層と、リソグラフィ・システムに使用される放射線に対する透明度が第１の層とは異なる透明度を有する、第２の厚さを有する第２の層とを備えた反射エレメントを製造する方法であって、所定の放射線源によって放出される放射線の波長の関数としての強度プロファイルを測定するステップと、強度プロファイルが、反射エレメントに衝突する際の放射線の所定の帯域幅内における所定のプロファイルに実質的に等しくなるように強度プロファイルを調整するために、測定した強度プロファイルに基づいて、第１の厚さおよび第２の厚さの少なくともいずれか一方の個別値を計算するステップと、ミラー基板を提供するステップと、第１の厚さを有する第１の層を提供するステップと、第２の厚さを有する第２の層を提供するステップとを含む方法に関するものである。

反射エレメントを製造するためのこの方法を使用することにより、波長依存型強度プロファイルの構造的な不規則性を補償することができる。

一実施例では、上記方法は、測定した強度プロファイルに基づいてキャッピング層の第３の厚さを計算するステップと、第３の厚さを有するキャッピング層を第１および第２の層の上に提供するステップとをさらに含む。この方法によって提供されるキャッピング層により、光路に沿って移動する放射線の波長依存型強度プロファイルをさらに最適化することができる。

本発明はさらに、前述の方法に従って製造される反射エレメントに関するものである。

本発明はさらに、リソグラフィ装置に使用するためのアセンブリであって、衝突する放射線ビームを、それぞれ異なる方向に回折し、且つ放射線ビームの帯域幅より狭い個別の定義済み波長帯域幅を備えた光を含む複数のビームレットに分割するための回折光学エレメントと、複数のビームレットを変調する光変調器とを備えたアセンブリに関するものである。

本明細書においては、リソグラフィ装置の、とりわけＩＣの製造における使用について言及されているが、本明細書において説明す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および検出パターン、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」あるいは「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」あるいは「ターゲット部分」という用語の同義語と見なすことができることを理解されたい。本明細書において言及される基板は、例えばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ露光済みレジストを現像するツール）あるいは度量衡学ツールもしくは検査ツール中で、露光前もしく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およ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る「パターン化デバイス」という用語は、投影ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するために使用することができるデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。また投影ビームに付与されるパターンは、基板のターゲット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。通常、投影ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に生成されるデバイス、例えば集積回路中の特定の機能層に対応している。

パターン化デバイスは、透過型であってもよく、あるいは反射型であってもよい。パターン化デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイおよびプログラム可能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、交互位相シフトおよび減衰位相シフトなどのマスク・タイプ、および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・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用される。微小ミラーの各々は、入射する放射線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ため、この方法によって反射ビームがパターン化される。

サポートは、パターン化デバイスを支持しており、例えばパターン化デバイスの重量を支えている。サポートは、パターン化デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計および他の条件、例えばパターン化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た方法でパターン化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、真空クランプ技法もしくは他のクランプ技法、例えば真空条件下における静電クランプ技法を使用することができる。サポートは、例えば必要に応じて固定もしくは移動させることができ、また、例えば投影システムに対してパターン化デバイスを確実に所望の位置に配置することができるフレームであってもよく、あるいはテーブルであってもよい。本明細書における「レチクル」あるいは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターン化デバイス」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る「投影システム」という用語には、例えば使用する露光放射線に適した、あるいは液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系およ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。

また照明システムには、投影放射線ビームを導き、整形し、あるい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およ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が包含されており、このようなコンポーネントについても、以下、集合的もしくは個々に「レンズ」と呼ぶことがある。

リソグラフィ装置は、場合によっては２つ以上の基板テーブル（二重ステージ）および／または複数のマスク・テーブルを有するタイプの装置であり、このような「マルチ・ステージ」マシンの場合には、追加のテーブルを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数のテーブルを露光のために使用している間に１つまたは複数の他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中、例えば水中に浸されていてもよく、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のエレメントの間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を大きくすることでよく知られている。

以下、本発明の実施例について、単なる実施例に過ぎないが、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。

図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置１を略図で示したものである。このリソグラフィ装置１は、ベース・プレートＢＰと、放射線（例えばＵＶ放射線もしくはＥＵＶ放射線）ビームＰＢを提供するようになされた照明システム（イルミネータ）ＩＬとを備えている。サポート（例えばマスク・テーブル）ＭＴは、パターン化デバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するようになされ、且つパターン化デバイスを投影システムＰＬに対して正確に位置決めする第１の位置決めデバイスＰＭに接続されている。基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴは、基板（例えばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するようになされ、且つこの基板を投影システムＰＬに対して正確に位置決めする第２の位置決めデバイスＰＷに接続されている。投影システム（例えば反射型投影レンズ）ＰＬは、パターン化デバイスＭＡによって放射線ビームＰＢに付与されたパターンを基板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に画像化するようになされている。

図に示すように、このリソグラフィ装置は、反射型（例えば反射型マスクもしくは上述したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した）タイプの装置である。別法として、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。

イルミネータＩＬは、放射線源ＳＯから放射線を受け取る。放射線源が例えばプラズマ放電源である場合、放射線源およびリソグラフィ装置は、別個の構成要素とすることができる。その場合、放射線源は、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、放射線は通常、例えば適切な集光ミラーおよび／またはスペクトル純度フィルタを備えた放射線コレクタを使用して放射線源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外の、例えば放射線源が水銀灯などの場合、放射線源はリソグラフィ装置の一構成要素とすることができる。放射線源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、放射線システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射線ビームの角強度分布を調整するようになされた調整デバイス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および／または内部ラジアル範囲（一般に、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）は調整が可能である。イルミネータは、所望の一様な強度分布をその断面に有するコンディショニング済み放射線ビームＰＢを提供する。

放射線ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡに入射する。マスクＭＡで反射した放射線ビームＰＢは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる投影レンズ系ＰＬを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば干渉デバイス）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ターゲット部分Ｃを放射線ビームＰＢの光路内に位置決めすることができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭおよび位置センサＩＦ１（例えば干渉デバイス）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で、あるいは走査中に、マスクＭＡを放射線ビームＰＢの光路に対して正確に位置決めすることができる。通常、オブジェクト・テーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決めデバイスＰＭおよびＰＷ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）および短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されるが、スキャナではなくステッパの場合、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されていてもよく、あるいは固定してもよい。マスクＭＡおよび基板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を使用して位置合せすることができる。

図に示す装置は、以下に示すモードで使用することができる。
（１）ステップ・モード
ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸおよび／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分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ターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
（２）走査モード
走査モード（スキャン・モード）では、投影ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間に、マスク・テーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期走査される（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の速度および方向は、投影システムＰＬの倍率（縮小率）および画像反転特性によって決定される。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ターゲット部分の非走査方向の幅が制限され、また走査運動の長さによってターゲット部分の高さ（走査方向の高さ）が決定される。
（３）その他のモード
その他モードでは、プログラム可能パターン化デバイスを保持するためにマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、また投影ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間に基板テーブルＷＴが移動もしくは走査される。このモードでは通常、パルス放射線源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、あるいは連続する放射線パルスと放射線パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターン化デバイスが更新される。この動作モードは、上述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ン化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。

上で説明した使用モードの組み合わせおよび／またはその変形形態もしくは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

次に、本発明を、ＥＵＶ放射線を使用したリソグラフィ装置の実施例により説明するが、本発明は、このタイプの放射線に制限されないことを理解されたい。他のタイプの放射線を適用することも可能である。

図２は、図１に示す投影装置１をより詳細に示したもので、放射線システム２、照明光学系ユニット４および投影システムＰＬを備えている。放射線システム２は、放電プラズマを使用して形成することができる放射線源ＳＯを備えている。ＥＵＶ放射線は、ＸｅガスもしくはＬｉ蒸気などのガスもしくは蒸気によって生成され、これらのガスもしくは蒸気中に極めて熱いプラズマが生成され、それにより電磁スペクトルのＥＵＶレンジの放射線が放出される。この極めて熱いプラズマは、電気放電の「部分イオン化」プラズマを光軸Ｏ上で崩壊させることによって生成される。効率良く放射線を生成するためには、例えば１０ＰａのＸｅもしくはＬｉ蒸気、あるいは他の任意の適切なガスもしくは蒸気の分圧が必要である。放射線源ＳＯによって放出される放射線は、例えばソース・チャンバ７の開口中もしくは開口の背後に配置されたガス障壁すなわち汚染トラップ９を介してソース・チャンバ７からコレクタ・チャンバ８へ引き渡される。ガス障壁９は、例えば参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，３５９，９６９号明細書および／または米国特許第６，６１４，５０５号明細書に詳細に記載されているようなチャネル構造を備えることができる。

コレクタ・チャンバ８は、かすめ入射線コレクタを使用して形成することができる放射線コレクタ１０を備えている。コレクタ１０によって引き渡された放射線は、回折格子スペクトル・フィルタ１１で反射し、コレクタ・チャンバ８の開口で仮想ソース・ポイント１２に集束する。照明光学系ユニット４内において、コレクタ・チャンバ８から入射したビーム１６は、垂直入射リフレクタ１３、１４を介して、レチクル・テーブルまたはマスク・テーブルＭＴ上に配置されたレチクルまたはマスクに向かって反射する。パターン化されたビーム１７が形成され、投影システムＰＬ内で反射エレメント１８、１９を介してウェハ・ステージまたは基板テーブルＷＴ上に画像化される。通常、照明光学系ユニット４および投影システムＰＬ内には、図に示すエレメントよりも多くのエレメントが存在している。例えばＥＵＶリソグラフィ装置は、９つの反射エレメントを有することができ、そのうちの２つを照明システムＩＬ内に、６つを投影システムＰＬ内に、残りの１つを反射型マスクにそれぞれ備えていてもよい。

放射線源ＳＯによって放出されるＥＵＶ光のスペクトル分布は、放射線源ＳＯによる生成箇所と照明システムＩＬの間の放射線ビームの光軌道、および照明システムＩＬと基板Ｗのターゲット部分の間のビーム１６の光軌道を含む放射線光軌道として画定される光路に沿って変化する。

例えば図３ａに示すように、放射線源ＳＯによって生成されるＥＵＶ放射線の波長の関数として例示的強度Ｉプロファイルを考察する。このプロファイルは、波長依存型であることが分かる。これは、スペクトルが、異なる線強度を有する多数のスペクトル線の総和を含むという事実によるものである。通常、リソグラフィ装置は、光路に沿って、限られた所定の放射線帯域幅が透過するように設計されている。図３ａ〜図３ｅに示すすべての図では、スペクトル帯域幅すなわちナノメートルの透過帯域幅が２本の垂直破線の間の領域で示されている。しかし放射線源ＳＯによって放出される放射線は、肝心な帯域幅内では依然として波長依存型であることが分かる。

通常、リソグラフィ装置は、図３ｂに示すように、所定の帯域幅内において、光路に沿って実質的に波長独立型の透過を可能にするように最適化される。したがってこの帯域幅内における透過率Ｔは一様であり、一方、この帯域幅の外側の波長の放射線はまったく透過せず、光路に沿って吸収される。図３ａに示す波長依存型放出プロファイルと、図３ｂに示す帯域幅内におけるリソグラフィ装置の実質的に波長独立型の透過プロファイルとを組み合わせることにより、図３ｃに示すように、システムの帯域幅内における、露光する基板の波長依存型露光が得られる。この波長依存性の結果、パターン化デバイス上に提供されたフィーチャは、そのフィーチャの配向によって部分的に決定される強度で、露光する基板上に投影されることになる。またテレセントリック性の誤差が明らかになるために、すなわち露光する基板に入射する放射線ビームが傾斜するために、焦点がシフトし、そのために誤差がもたらされることになる。また、とりわけ投影システムＰＬ内のミラー部分における偏光によってこれらの強度差はさらに大きくなる。しかし、基板レベルにおける波長の関数としての所望の強度プロファイルは、図３ｄに示すように実質的に波長独立型である。

本発明によれば、図３ｄに示すような波長独立型強度プロファイルを基板レベルで達成するために、光路に沿って調整システム（アダプタ・システム）が提供される。この調整システムは、基板レベルでの波長の関数としての強度プロファイルが前述の所定の帯域幅内で等化（均等化）されるよう、リソグラフィ装置の透過プロファイルを光路に沿って変更するように構成されている。この調整システムはしたがって、放射線源によって放出される放射線の非一様な強度分布を補償する。図３ｅは、図３ａに示す放射線源ＳＯによって生成される強度プロファイルに対応する、波長の関数としての被調整透過プロファイルの一例を示すものである。図３ａに示す強度プロファイルと図３ｅに示す透過プロファイルを組み合わせることにより、図３ｄに示す実質的に波長独立型の所望の強度プロファイルを得ることができることが分かる。

本発明の第１の動的実施例では、調整システムは、波長の関数としての透過プロファイルの変更案を表す信号に応答するように構成されている。図４は、このようなシステムを略ブロック図で示したものである。調整システム３０は、リソグラフィ装置内で、放射線源ＳＯと基板Ｗの間の光路に沿って配置されている。信号は、外部コンピュータ・システム２９によって提供される外部信号であるか、あるいは測定デバイス３１に接続された制御ユニット３２によって生成される制御信号のいずれかである。波長の関数としての強度プロファイルを能動的に観察することにより、望ましくない強度プロファイルに起因する予測可能な誤差の最小化を促進することができ、したがってリソグラフィ装置の性能の改善を促進することができる。測定デバイス３１は、放射線波長の関数としての強度プロファイルを、リソグラフィ装置内の所定の位置で測定するように構成されている。測定デバイス３１は、測定したデータを連続的に制御ユニット３２に送信する。制御ユニット３２は、処理すべき基板Ｗのターゲット部分に所望の強度プロファイル（図３ｄ）を確立するために、また修正を実施するための修正値を含んだ制御信号を生成するために、測定デバイス３１を使用して測定した透過プロファイル（図３ｅ）の修正に必要な変更を計算する。制御信号は調整システム３０に送信され、調整システム３０は、送信された制御信号に応答して、リソグラフィ装置内における放射線の透過プロファイルの変更に必要な準備を整える。測定デバイス３１が放射線源ＳＯと調整システム３０の間に配置されると、制御ユニット３２によって送信される制御信号はフィードフォワード信号になる。同様に、測定デバイス３１が基板Ｗと調整システム３０の間に配置されると、制御ユニット３２によって送信される制御信号はフィードバック信号になる。

測定デバイス３１は、波長の関数としての強度スペクトルを、放射線源ＳＯの極めて近くで測定するように構成することができる。波長の測定を実行するために、強め合う干渉を使用して、観察波長の整数倍の位相差を引き出すことができる。この位相差を引き出すための知られている技法は、回折格子を照射し、異なる角度で反射する反射光を測定することである。強め合う干渉の角度は波長によって決まるため、角スペクトルには波長情報が含まれている。波長の分離を改善するために、放射線源と回折格子の間にピン・ホールを配置することができる。この場合、放射線源は点光源として作用することになる。例えば波長計あるいは波長エタロンなどの現況技術の測定デバイスを適合することによって、適切な測定デバイスを構築することができる。測定した強度プロファイルは、例えば制御ユニット３２を介して調整システム３０に送信されるフィードバック信号もしくはフィードフォワード信号として使用することができる。測定デバイス３１を放射線源ＳＯに極めて近接して位置決めすることにより、放出される放射線の波長依存型強度分布に起因する問題が解決される。測定デバイス３１は、異なる位置の異なる角度の強度を測定するために、１つまたは複数の回折格子、１つまたは複数のアレイのダイオードおよびＣＣＤチップを備えることができる。回折格子の他に、例えば微小孔もしくはサブ波長部品などの他の回折構造を使用することも可能である。

また測定デバイス３１は、リソグラフィ装置内の他の位置に配置することも可能である。測定デバイス３１は、例えば照明システムＩＬの内部に配置することができ、また、例えば多層リフレクタおよび／または測定したプロファイルのシフトに起因する角度の変化を測定するための適切に配置されたセンサ等と組み合わせた回折格子などのエタロン態様のツールに基づいていてもよい。回折格子の角度は変更が可能であり、一方、センサは固定されることが好ましい。この方法によれば、スペクトルを取得することができる。角度を変化させている間、その角度に対する強め合う干渉の波長が変化する。現在のリソグラフィ・システムは、例えば極めて正確に制御することができる反射エレメント１８、１９などの多数の可動エレメントをＥＵＶリソグラフィ・システム内に備えているため、比較的容易に実施態様を実行することができる。

別法としては、基板テーブルＷＴあるいはマスク・テーブルＭＴもしくは基準プレート（フィデューシャル・プレート）の上に測定デバイス３１を配置することができる。基準プレートは、位置合せのための追加のプレートであり、これらの構造に極めて近接して配置されることが好ましい。また基準プレートは、回折格子および１つまたは複数のセンサを備えていてもよい。固定位置のパターンを測定するためのセンサ・アレイを提供することができ、これは、例えばテレセントリック性の誤差および／または基板レベルにおける水平−垂直バイアスを測定することができる。内部を測定することによるこのタイプの間接プロファイル観察により、リソグラフィ装置のいくつかの部品がシステム全体の透過プロファイルの調整に能動的に包含されていることが分かる。またリソグラフィ装置自体が測定ツールとして使用されるため、スタンドアロンで動作させることができる。

図５は、図２に示す放射線システム２の一部をより詳細に示したものである。図４に示す実施例の第１の実施例は、ソース・チャンバ（放射線源チャンバ）７内の気体混合物の特性を動的に調整するようになされた調整システム３０を備えている。この気体混合物は、多数の異なる気体および蒸気を含有することができる。透過アダプタ３０は、例えば弁などの調整エレメントを介して、密度、組成および圧力などのパラメータを制御することができる。同様の構造を提供することにより、リソグラフィ・システム内の他のチャンバ内の気体混合物の密度、組成および圧力を制御することも可能である。使用することができる気体には、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｌｉ、Ｈ_２、Ｎ_２およびＯ_２がある。使用することができる蒸気には、ＳｎおよびＩｎなどの元素を含有した蒸気がある。複数の制御パラメータのうちの少なくとも１つに対して選択される値に応じて、気体混合物の吸収スペクトルの変化によってソース・チャンバ７の透過特性が変化する。したがって、放出される放射線の波長の関数である強度プロファイルをより波長独立性の強い強度プロファイルに変更することができる。測定デバイス３１が存在することによって、システムの実際の透過スペクトルの変化に反応して透過スペクトルを調整する可能性が導入される。測定デバイス３１は、放射線源ＳＯに極めて近接して配置することができる。この位置は、測定の結果からフィードフォワード信号もしくはフィードバック信号の形で引き出される指令を受け取る透過アダプタ３０が微小タイムフレーム内で作用することができる利点を有しているが、測定デバイス３１を使用して、光路に沿った他の位置で放射線の強度プロファイルを測定することも可能である。

図６は、図５に示す実施例の第２の実施例を略図で示したもので、回折格子スペクトル・フィルタ１１の下流側の光路に透過アダプタ３０が配置されている。回折格子スペクトル・フィルタ１１は、放射線コレクタ１０を介して到達する放射線３４をこの放射線３４の波長に応じて選択的に反射する。例えば異なる波長λ_Ｉ、λ_ＩＩおよびλ_ＩＩＩの３つの放射線成分３５〜３７が放射線３４に含まれている場合に、放射線３４は、スペクトル・フィルタ１１で３つの方向に反射することになるであろう。つまり、波長がλ_Ｉである放射線成分３５が第１の方向に反射し、波長がλ_ＩＩである放射線成分３６が第２の方向に反射し、波長がλ_ＩＩＩである放射線成分３７が第３の方向に反射する。この実施例では、透過アダプタ３０は、反射した放射線成分３５〜３７を受け取り、個々の放射線成分３５〜３７の非一様処理の結果としてそれらを調整する（適合させる）ようになされている。波長がλ_Ｉである放射線成分３５は調整エレメント３８によって調整され、一方、波長がλ_ＩＩおよびλ_ＩＩＩである放射線成分は、それぞれ調整エレメント３９および４０によって調整される。調整エレメント３８〜４０は、複数のエレメントを備えることができる。例えば調整エレメント３８〜４０は、吸収層を備えたリフレクタを含んでいてもよい。調整エレメント３８、３９および４０の各々が異なる吸収層を備えている場合、光路の透過プロファイルは、波長の関数として変化することになる。この場合も、透過アダプタ３０を回折格子スペクトル・フィルタ１１の下流側の光路に備えた本発明の一実施例では、例えば測定デバイス３１によって、例えば制御ユニット３２を介して提供される信号を使用して透過アダプタ３０の特性を変化させることが可能である。例えば調整エレメント３８〜４０の各々が、例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，７４１，３２９号明細書に記載されているように１つまたは複数のブレードを備えている場合、このような信号の受信に応じて、１つまたは複数のブレードを選択的に回転させることによって光路に直角をなすそれらの幅を増減させ、それにより光路に沿った特定波長の透過率を変化させることができる。透過アダプタ３０は、例えば変形可能ミラー、超小型機械シャッタ、回転ブレードすなわちラメラ、あるいは１つまたは複数の特定の波長における適切な吸収特性を備えた薄い材料層を備えたウィンドウを含む可動フィンガなどの任意のタイプの光変調器を単独のユニットとして備えることができ、あるいはアレイの形態で備えることができる。透過アダプタは、反射する放射線の焦点面に配置することができる。透過アダプタ３０は、ビーム全体に対して、あるいはビームの所定のセクション、例えば特定の波長を有するセクションのみに対して、ビームの方向および強度を始めとする光学特性を変更することができる。動的な調整によって、補償すべき透過プロファイルを速やかに変更することができる。測定デバイス３１は光路に沿って配置され、透過アダプタ３０の上流側および下流側に配置することができる。

また、例えば垂直入射リフレクタ１３、１４および反射エレメント１７、１８などのレンズにも、回折格子スペクトル・フィルタ１１に関連して説明した透過アダプタと同様の構造を使用することができる。

図４に示す実施例の第２の静的実施例では、光路の透過特性を変更するために、リソグラフィ装置内の光学エレメントが調整され、あるいは追加のエレメントが含まれる。調整を確立するためのいくつかのオプションがある。図７を参照すると、ＥＵＶリソグラフィ装置内のすべての光学エレメントは、通常、反射型である。光学エレメント４５の反射表面は、通常、多層コーティング４６を備えている。多層コーティング４６は、透明度が異なる少なくとも２つの交番層を備えている。通常、この少なくとも２つの交番層の第１の層は、Ｍｏ、Ｎｂおよびそれらの組み合わせを含むグループから選択される材料を含有しており、一方、多層コーティング４６の少なくとも２つの交番層の第２の層は、Ｂｅ、Ｂ、Ｃ、Ｂ_４Ｃ、ＳｉＣ、Ｓｉおよびそれらの組み合わせを含むグループから選択される材料を含有している。ｄは、多層コーティング４６内の２つの全く同じ層と層の間の間隔を示している。したがってｄスペーシングと呼ばれているこの層間隔は、多層コーティング４６全体の光学特性に影響する。多層コーティング４６に光が投射されると、多層コーティング４６内の個々の層で反射する放射線ビームの干渉が層の間隔によって変化する。またこの間隔は、特定の波長におけるコーティング４６の吸収を増減させることができる。したがって、ｄスペーシングを変更することにより、ミラーなどの反射エレメントの光路に対する角度を変更する場合と同様の効果が得られる。したがって、本発明の第２の実施例における光路の透過特性を調整するための第１のオプションは、１つまたは複数の光学エレメント４５のｄスペーシングを変更することである。上で説明した調整は、例えば照明システムＩＬに使用されている垂直入射リフレクタ１３、１４などの光学エレメントのうちの１つまたは複数に使用することができる。本発明の一実施例では、レチクルのｄスペーシングが調整される。

第２の実施例による、光学エレメントを調整することによってリソグラフィ装置の光路の透過特性を変更する第２のオプションは、光学エレメント４５の頂部層の厚さを変更することであり、例えば照明システムＩＬの垂直入射リフレクタ１３、１４あるいはレチクルＭＡのうちの１つまたは複数が変更される。キャッピング層４７とも呼ばれるこの頂部層は、通常、例えばＡｕなどの不活性金属、例えばＳｉＯ_２などの不活性材料、もしくは遷移金属（例えばＰｔ、Ｒｕ）を含有しており、この層中での吸収が波長依存型であるため、その厚さΔによって光路の透過特性を変更することができる。キャッピング層によってスペクトルが変化する様式は、キャッピング層が含有している材料によって決まる。

当然のことではあるが、上記２つのオプションを組み合わせることができる。すなわち図７に示すように、光学エレメント４５は、調整キャッピング層４７と調整ｄスペーシングを備えることができる。第２の実施例を使用した場合、修正されるのは期待スペクトル・スキュー度のみである。最初にリソグラフィ装置内の光路の透過特性が測定される。引き続いて多層コーティング４６の個々の層およびキャッピング層４７のｄスペーシングおよび／または厚さの値が計算され、計算した値に基づいて、一般的には反射型である少なくとも１つの調整すべき光学エレメント４５が製造される。ｄスペーシングが調整されたコーティング４６および／またはキャッピング層４７を備えた少なくとも１つの光学エレメント４５が導入されると、測定したスペクトル変化が調整される。本発明の一実施例では、レチクルのキャッピング層が調整される。レチクルは、その導入および除去が容易であるため、レチクルを調整することにより、ｄスペーシングおよびキャッピング層をより容易に、且つより頻繁に調整することができる利点が得られる。

光路に配置することができる追加のエレメントは、適切な波長依存型吸収特性を備えた材料の微小膜を備えたウィンドウなどの交換可能フィルタを備えている。この材料は、他の元素を使用することも可能であるが、例えばジルコニウム（Ｚｒ）およびニオブ（Ｎｂ）などの元素を含有することができる。ウィンドウを通過する光の強度減少を制限するためには、膜の厚さを薄くしなければならない。

図４に示す実施例の第３の静的実施例では、図６で説明した透過アダプタ３０によって光路の透過特性が変更される。この実施例には、透過アダプタ３０に接続された、設定値を動的に変更する制御ユニット３２は存在していないが、この実施例の場合、光路に沿って誘導されるスペクトル変化を補償するための特定のモードに透過アダプタ３０を設定する設定デバイスに透過アダプタ３０を接続することができる。補償の範囲は、例えばレチクルの交換毎に定期的に実行される光路のスペクトル非対称度の測定によって決まる。

本発明は、リソグラフィ装置内における唯一のタイプの透過アダプタの使用に限定されないことを理解されたい。本発明の範囲内において、複数の透過アダプタの使用を含む様々な改変が可能である。

以上、本発明の特定の実施例について説明してきたが、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が理解されよう。本発明は、ＥＵＶ放射線を使用したリソグラフィ装置に限定されない。他のタイプの放射線を適用することも可能である。以上の説明は、本発明の制限を意図したものではない。

特許請求の範囲で言及されている「リソグラフィ・システム」は、放射線源ＳＯがリソグラフィ装置の一部である場合と、放射線源ＳＯがリソグラフィ装置の一部ではない場合の両方を意味していることを理解されたい。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施例によるＥＵＶリソグラフィ装置を示す図である。 ＥＵＶ放射線源の波長の関数である強度プロファイルの一例を示すグラフである。 光学システムの波長の関数である透過プロファイルの一例を示すグラフである。 処理する基板のターゲット部分の波長の関数である強度プロファイルの一例を示すグラフである。 処理する基板のターゲット部分の波長の関数としての所望の強度プロファイルの一例を示すグラフである。 波長の関数である実際の強度プロファイルが図３ａに示す強度プロファイルであり、波長の関数である所望の強度プロファイルが図３ｄに示す強度プロファイルである場合の光学システムの、波長の関数としての要求される透過プロファイルを示すグラフである。 本発明の一実施例を示す図である。 図４に示す実施例の第１の実施例を示す図である。 図４に示す実施例の第２の実施例を示す図である。 本発明の他の実施例による２つのオプションの組み合わせを示す図である。

符号の説明

１ リソグラフィ装置（投影装置）
２ 放射線システム
４ 照明光学系ユニット
７ ソース・チャンバ（放射線源チャンバ）
８ コレクタ・チャンバ
９ 汚染トラップ（ガス障壁）
１０ 放射線コレクタ
１１ 回折格子スペクトル・フィルタ
１２ 仮想ソース・ポイント
１３、１４ 垂直入射リフレクタ
１６ コレクタ・チャンバから入射するビーム
１７ パターン化されたビーム（パターンを付与されたビーム）
１８、１９ 反射エレメント
２９ 外部コンピュータ・システム
３０ 調整システム（透過アダプタ）
３１ 測定デバイス
３２ 制御ユニット
３４ 放射線コレクタを介して到達する放射線
３５ 波長がλ_Ｉの放射線成分
３６ 波長がλ_ＩＩの放射線成分
３７ 波長がλ_ＩＩＩの放射線成分
３８、３９、４０ 調整エレメント
４５ 光学エレメント
４６ 多層コーティング
４７ キャッピング層
ＢＰ ベース・プレート
Ｃ 基板のターゲット部分
ＩＦ１、ＩＦ２ 位置センサ
ＩＬ 照明システム（イルミネータ）
ＭＡ パターン化デバイス（マスク）
ＭＴ サポート（マスク・テーブル）
Ｍ１、Ｍ２ マスク・アライメント・マーク
Ｏ 光軸
ＰＢ 放射線ビーム
ＰＬ 投影システム（投影レンズ系）
ＰＭ 第１の位置決めデバイス
ＰＷ 第２の位置決めデバイス
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
ＳＯ 放射線源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル

Claims (8)

1. 放射線ビームを提供するように構成された放射線システムと、
   前記放射線ビームの状態を整えるように構成された照明システムと、
   パターン化デバイスを支持するように構成されたサポートであって、前記パターン化デバイスは、パターン化された放射線ビームを提供するために前記放射線ビームの断面にパターンを付与するように構成されているサポートと、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   パターン化された前記放射線ビームを前記基板のターゲット部分に投射するように構成された投影システムと、
   前記放射線ビームの波長の関数としての前記放射線ビームの第１の強度プロファイルを調整して、所定の波長独立型の強度プロファイルに実質的に等しくなるようにする透過アダプタとを有し、
   前記放射線システムが放射線源をさらに有し、該放射線源は、気体混合物が充填された放射線源チャンバを有し、前記透過アダプタは、前記放射線源チャンバ内の前記気体混合物の密度、圧力および組成のうちの少なくとも１つを動的に調整するように構成されており、
   前記透過アダプタが、
   前記第１の強度プロファイルまたは前記第１の強度プロファイルとは異なる位置における強度プロファイルである第２の強度プロファイルのいずれかを測定して、測定強度プロファイル信号を提供するように構成された測定デバイスと、
   前記測定強度プロファイル信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を決定し、且つ前記少なくとも１つの制御信号を前記透過アダプタに提供することによって、前記透過アダプタを制御するように構成された制御ユニットと、を有するリソグラフィ・システム。
2. 前記測定デバイスが、前記放射線源と前記透過アダプタの間の光路に沿って配置されており、また前記制御ユニットによって提供される前記少なくとも１つの制御信号がフィードフォワード信号である、請求項１に記載のリソグラフィ・システム。
3. 前記測定デバイスが、前記透過アダプタと前記基板テーブルの間の光路に沿って配置されており、また前記制御ユニットによって提供される前記少なくとも１つの制御信号がフィードバック信号である、請求項１に記載のリソグラフィ・システム。
4. 前記気体混合物が、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｌｉ、Ｎ_２、Ｏ_２およびＨ_２を含む気体の群と、ＳｎおよびＩｎを含む蒸気の群とから選択される少なくとも１つの元素を含有している、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリソグラフィ・システム。
5. 前記透過アダプタは、前記放射線ビームがパターン化される前に前記第１の強度プロファイルを調整するように構成されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリソグラフィ・システム。
6. リソグラフィ・システム内の光路の透過特性を調整するための方法であって、
   放射線ビームを提供するステップと、
   前記放射線ビームの断面をパターン化するステップと、
   パターン化された前記放射線ビームを基板のターゲット部分に投射するステップと、
   放射線源チャンバ内に充填された気体混合物の密度、圧力および組成のうちの少なくとも１つを動的に調整することで、前記放射線ビームの波長の関数としての前記放射線ビームの第１の強度プロファイルを、所定の波長独立型の強度プロファイルに実質的に等しくなるように調整するステップと、
   前記第１の強度プロファイルまたは前記第１の強度プロファイルとは異なる位置における強度プロファイルである第２の強度プロファイルのいずれかを測定するステップと、
   測定強度プロファイル信号を提供するステップと、
   前記第１の強度プロファイルを調整するために前記測定強度プロファイル信号を使用するステップと、を含む透過特性調整方法。
7. 前記第１の強度プロファイルは、前記放射線ビームがパターン化される前に調整される、請求項６に記載の方法。
8. 前記気体混合物が、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｌｉ、Ｎ_２、Ｏ_２およびＨ_２を含む気体の群と、ＳｎおよびＩｎを含む蒸気の群とから選択される少なくとも１つの元素を含有している、請求項６又は７に記載の方法。