JP4851422B2 - リソグラフィ装置及び露光方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明はリソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、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を使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で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、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

[0003] リソグラフィの技術分野では、マスクパターンを照射する角度を適切に選択することによってマスクパターンを改良し、プロセスウィンドウを拡大できることが、よく知られている。ケーラ照明構成を有する装置では、マスクを照明する光の角度分布が、２次光源と見なすことができる照明システムの瞳面における強度分布によって決定される。照明モードは通常、瞳面における強度分布の形状に関して説明される。従来通りの照明、つまり０から特定の最大角度までの全角度からの均一な照明は、瞳面における均一な円板形の強度分布を必要とする。一般的に使用されている他の強度分布は、瞳面における強度分布が環の形状である環状分布、瞳面に２つの極がある双極分布、瞳面に４つの極がある四極分布である。これらの照明体系を生成するために、様々な方法が提案されている。例えば、ズームレンズとアキシコンとの組合せであるズームアキシコンを使用して、環の内側および外側半径（σ_inner及びσ_outer）が制御可能な環状照明を生成することができる。双極および四極タイプの照明モードを生成するには、空間フィルタの使用が提案されている。つまり極があることが望ましい場所に口がある不透明な板、さらに光ファイバの可動束を使用する構成である。空間フィルタの使用は望ましくないことがある。というのは、その結果、光を喪失し、装置のスループットが低下して、所有費が増加するからである。光ファイバの帯がある構成は、複雑で剛直なことがある。したがって、瞳面に望ましい強度分布を形成するために、回折光学部品（ＤＯＥ）を使用することが提案されている。回折光学部品は、石英またはＣａＦ₂基板の表面の様々な部分に様々なパターンをエッチングすることによって作成される。

[0004] 例えば２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの深紫外線放射（ＤＵＶ）で使用可能なレンズを作成可能な材料の選択肢は、極めて限られており、最善の材料でもこの放射では有意の吸収係数を有する。つまり、投影システムのレンズは露光中にエネルギを吸収して加熱し、これが形状、間隔および屈折率の変化につながり、投影された像に収差を持ち込む。したがって、多くのレンズシステムには、１つまたは複数の駆動されるレンズ要素が設けられ、その形状、位置および／または方向は、露光と露光の間に１つ以上の自由度で調節し、レンズの温熱作用を補償することができる。

[0005] ビームのエネルギが照明システムの瞳面で強力に局所化される双極などの照明モードを使用する場合、ビームのエネルギも、投影システムの瞳面で、またはその付近で強力に局所化される。このように局所化された照明モードを使用すると、レンズの温熱効果がさらに重大になる。というのは、影響を受けるレンズ要素の温度勾配が大きくなり、形状および／または屈折率の局所的変化につながり、ビームの大きい位相勾配を引き起こすからである。これらの効果は、往々にして既存の駆動されたレンズ要素では補正不可能である。これは通常、下位の、例えば最大Ｚ５またはＺ６のゼルニケ多項式のみで記述された補正しか実行しない。同様の効果は、スキャンリソグラフィ装置で一般的であるように、スリット形照明フィールドを使用することによって引き起こされることがあるが、これらの効果は通常、下位であり、より簡単に補正可能である。

[0006] 不均一なレンズ加熱という問題に対応する過去の試みは、投影システムの要素の「冷たい」部分、つまりビームの強力な部分が横断しない部分を加熱するために、例えば赤外線などの追加の光源を設けることを含む。例えば、日本特許出願公開ＪＰ−Ａ−０８−２２１２６１号を参照すると、これは帯状または改造照明によって引き起こされる不均一な加熱に対応している。このような追加の光源およびガイドを設けて、適正な位置への追加の熱放射を実行すると、装置が複雑化し、投影システムの熱負荷が増加すると、より大きい容量の冷却システムを設ける必要がある。

[0007] スリット形照明フィールドによって引き起こされる不均一な加熱に対応する別の提案が、米国特許６，６０３，５３０号で開示され、これは、投影システムのレンズ要素の照明が回転対称になるように、放射を発散するレチクル区域の外側のレチクルステージに設けられる特殊な「レンズ照明マーク」について説明している。レンズ要素は、生産露光前に特殊なマークを通る照明によって熱的に飽和し、したがってスリット形状の照明システムによって引き起こされる非回転対称の加熱が、非回転対称の収差を引き起こさない。

[0008] 局所的照明モードによって引き起こされる不均一なレンズ加熱の問題には、国際特許ＷＯ２００４／０５１７１６号が対応している。この文書に記載された１つの提案では、ウェーハ交換中に「ダミー照射」を実行して、生産露光の不均一な加熱の影響を受けたレンズ要素の低温部分を加熱する。ダミー照射中に、ダミー照射の温熱作用が、生産露光の温熱作用の逆になり、正味加熱がさらに均一になるように、回折光学部品または調節可能なダイアフラムを使用して、照明モードを、生産露光に使用される照明モードとは逆になるように設定する。この文書の別の提案は、追加の赤外線放射を使用して、選択されたレンズ要素を局所的に加熱することである。

[0009] 例えば、局所的照明モードを使用する場合に、投影システムの要素の不均一な加熱の効果を少なくとも軽減するか、軽減するために改善された方法を提供することが望ましい。

[0010] 本発明の態様によれば、
パターニングデバイスを選択的に第一または第二照明モードで照明するように、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、
放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン化されたビームを形成するパターニングデバイスを支持するように構築された支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
パターン化されたビームを基板のターゲット部分に投影し、複数の光学部品を備え、瞳面を有し、光学部品の少なくとも１つが瞳面に、またはその付近に配置される投影システムと、
照明システム、支持構造および基板テーブルを制御して、パターニングデバイス上のパターンおよび基板テーブル上の基板が放射ビームの路にある場合は、第一照明モードを選択して、生産露光を実行し、基板が放射ビームの路にない間は、第二照明モードを選択して、補正照射プロセスを実行する制御システムと、
を備えるリソグラフィ装置であって、
装置の使用中に、パターニングデバイスにおける放射の角度分布は、パターン化されたビームの強度が、第一照明モードでは少なくとも１つの光学部品の断面区域の第一部分内に、第二照明モードでは少なくとも１つの光学部品の断面区域の第二部分内に実質的に閉じ込められるような分布であり、第一および第二部分が実質的に重ならないリソグラフィ装置が提供される。

[0011] 本発明の態様によれば、
瞳面を有し、複数の光学部品を備え、光学部品の少なくとも１つが瞳面に、またはその付近に配置された投影システムを使用して、波長を有する放射のパターン化されたビームを基板に投影し、
実質的にパターン化されたビームと同じ波長を有する放射の補正ビームで、投影システムを照射することを含み、
パターン化されたビームの強度が、少なくとも１つの光学部品の断面区域の第一部分内に実質的に閉じ込められ、補正ビームの強度が、少なくとも１つの光学部品の断面区域の第二部分内に実質的に閉じ込められ、第一および第二部分が実質的に重ならないデバイス製造方法が提供される。

[0012] 本発明の参考例によれば、コンピュータ読み取り可能媒体上に記録された命令を備え、命令は、瞳面および複数の光学部品を有し、光学部品の少なくとも１つが瞳面に、またはその付近に配置される投影システムを有するリソグラフィ装置を制御して、デバイス製造方法を実行するようなものであり、方法が、
投影システムを使用して、波長を有する放射のパターン化されたビームを基板に投影し、
パターン化されたビームと実質的に同じ波長を有する放射の補正ビームで、投影システムを照射することを含み、
パターン化されたビームの強度が、少なくとも１つの光学部品の断面区域の第一部分内に実質的に閉じ込められ、補正ビームの強度が、少なくとも１つの光学部品の断面区域の第二部分内に実質的に閉じ込められ、第一および第二部分が実質的に重ならないコンピュータプログラム製品が提供される。

[0013] 次に、本発明の実施形態を、添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。

[0022] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、

[0023]− 放射ビームＢ（例えばＵＶ放射または深紫外線（ＤＵＶ）放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、

[0024]− 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成され、特定の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決めするように構成された第一位置決め装置ＰＭに接続された支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴと、

[0025]− 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成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決め装置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、

[0026]− パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）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）ＰＬとを含む。

[0027] 照明システムは、放射の誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、またはその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。

[0028] 支持構造体は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。該マスク支持構造体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持構造体は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。

[0029] 本明細書において使用する「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生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、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フィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

[0030] パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、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パネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型（alternating）位相シフトマスク、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

[0031] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、または液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システム、またはその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。

[0032] ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）。

[0033] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備工程を実行することができる。

[0034] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆るタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

[0035] 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る。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。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すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

[0036] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／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）を調節することができる。また、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などの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

[0037] 放射ビームＢは、支持構造体（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が与えられる。放射ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサ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）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）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に、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を正確に位置決めすることができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの移動は、第一位置決めデバイスＰＭの部分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）を用いて実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二位置決め装置ＰＷの部分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の助けにより実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

[0038] 図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。

[0039] １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／または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、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0040] ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。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）および像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。

[0041] ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなしリソグラフィに容易に利用できる。

[0042] 上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用できる。

[0043] 図２は、図１の装置の基本的な光学的構成を示す。これは、ケーラ照明を使用し、照明システムＩＬの瞳面ＰＰ_iは、パターニングデバイスＭＡが配置されたオブジェクト面のフーリエ変換面であり、投影システムＰＬの瞳面ＰＰ_pと共役である。従来通りに、この装置の照明モードは、照明システムの瞳面ＰＰ_iにおけるビームＢの放射の強度分布に関して説明することができる。投影システムＰＬの瞳面ＰＰ_pにおける強度の分布は、照明システムの瞳面ＰＰ_iにおける強度の分布と同じであり、パターニングデバイスＭＡに存在するパターンの回折効果を受けることが理解される。回折光学部品（または他の光学部品）１０は、照明モードを形成するために設けられている。

[0044] 基本的に１方向の線で構成されたパターンの場合、投影システムの瞳面ＰＰ_pにて、照明システムの２つの極それぞれから得られる１次回折ビームの一方が、他方の極から得られる０次ビームと一致するように極が配置された双極照明を使用することによって、良好な結像および大きいプロセスウィンドウを獲得することができる。他方の１次ビームおよびそれより高い次元のビームは、投影システムでは捕捉されない。

[0045] 双極の一般的に使用される形態が、図３に図示されている。極２１は、例えば３０°の角度に対する環の弓形という形態をとる。この強度分布は、良好な結像を提供し、回折光学部品およびズームアキシコンを使用して容易に生成できるので便利である。しかし、このような強度分布は、既知の調節可能な光学部品（例えばレンズ）ＡＬＥでは補正することができない投影システムＰＬの瞳面ＰＰ_pにある、またはそれに隣接する光学部品（例えばレンズ）ＬＥの不均一な加熱によって引き起こされる収差を生じることがある。この場合も環状であるが、例えば９０°（図３参照）などのこれより大きい角度に対する双極２２を含む強度分布によって引き起こされる温熱作用は、許容可能であるか、既知の調節可能な光学部品ＡＬＥによって補正可能である。しかし他の態様では、このような強度分布は、結像性能が劣る。というのは、１次回折は瞳面の外側になる部分の方が大きく、像のコントラストが低下するからである。

[0046] したがって、本発明の実施形態によれば、図４に示すような照明の強度分布を使用して、補正加熱プロセスを実行する。この分布は、生産露光に使用する強度分布の極２１と同じ環の弓形である４つの極２３を備え、この場合も例えば３０°の開口角を有するが、極２１の位置に隣接して配置される。極２３は極２１の位置に正確に隣接する必要はなく、大きすぎなければギャップまたは多少の重なりがあってよい。場合によっては、極２３の内側および外側半径（シグマ設定）は、損失なく極２１のそれと異なってよい。実際、極２３は強度分布２２の部分と対応し、これは生産露光のために選択される強度分布には使用されない補正可能な光学部品の温熱作用を引き起こすことができる。図４に示す強度分布で装置を照射することの効果は、生産露光によって不均一に加熱されている光学部品ＬＥが、強度分布２２の使用によって引き起こされる加熱と実質的に同等に加熱されることである。上述したように、その結果、許容可能または補正可能な光学部品の温熱作用を生じることができる。

[0047] 図４に示す強度分布を使用して補正照射プロセスを実行する手順が、図５に図示されている。ある基板の最終露光の終了時に、基板テーブルは交換位置へと移動し、露光された基板を未露光基板と交換する。次に、基板テーブルは測定位置へと移動し、そこで、例えば基板テーブル上の基板の位置を求めるなどの必要な測定を実行することができる。デュアルステージ装置では、このプロセスは、基板を交換するのではなく、露光した基板を担持する基板テーブルを、未露光基板を担持する別の基板テーブルと交換するように改造され、実行する必要がある測定回数が少なくなる。というのは、未露光基板は既に特徴付けられ、基板テーブル上のその位置は交換前に測定されているからである。

[0048] 並行して、通常は単に次の基板の第一露光に必要なスキャン開始位置へと単に移動するような支持構造体ＭＴが、妨害されずにビームＢが通過できる位置へと移動する。これは、パターニングデバイスの空白部分がオブジェクトフィールドに配置されるような位置、支持構造ＭＴの開口（例えば測定プロセスのために設けられている）がオブジェクトフィールドに配置されている位置、または支持構造体ＭＴが全体的にビームＢの路から離れる位置でよい。完全にクリアな路が獲得できない場合、支持構造体ＭＴは、望ましくは比較的大きいスケールの構造を支承するパターニングデバイスの比較的クリアな部分がオブジェクトフィールドに配置されるように配置することが望ましい。また、この状況では、パターニングデバイスの局所的加熱によって引き起こされるような問題を回避するために、補正照射手順の間に支持構造体ＭＴをスキャンすることが望ましい。

[0049] これも並行して、強度分布は、例えば回折光学部品を交換することによって、補正照射手順で使用すべき照明モードに切り換えられる。次に、補正照射手順を実行し、照明モードを生産露光に必要なモードにリセットする。補正照射手順は、ビーム路に基板がない時に実行される。というのは、基板テーブルが空であるか、ビームから外れている、あるいはビームが基板テーブルの位置に到達する前に、それを遮断するためにシャッタまたは閉鎖ディスクが使用されるからである。

[0050] 補正照射手順がスループットを減少させるものではない場合、それを実行するために使用可能な時間は限られることが分かる。しかしその場合は、投影システムを通過する出力レベルが、生産露光中より大きくなるように、放射源の出力レベルを増加させる、かつ／またはビーム路の可変減衰器を最大スループットに合わせて設定することができる。例えば、投影システムの補正照射のための出力レベルは、生産露光の出力レベルの少なくとも１０５％、少なくとも１１０％、少なくとも１２０％、または少なくとも１５０％でよい。これより高い出力レベルは常に必要なわけではないが、概して補正放射手順中のビームの出力レベルは、生産露光中の出力レベルの約５０％から１７０％の範囲でよい。補正照射手順に使用可能な時間が限られていることを鑑みて、加熱すべき区域を制限すると、達成できる補償が改善される。補正放射に使用される放射の波長は、生産露光中と同じ精度まで制御する必要はなく、したがって補正照射手順中は、レーザなどの光源の波長制御を緩和することができる。

[0051] 補正照射手順中に、瞳面のどの選択部分を加熱すべきか判断する代替方法は、結像にとって瞳面のどの部分が重要であるかを計算し、結像にとっては重要であるが、実際の生産露光中には瞳面の最も強力に加熱される部分ほど加熱されない瞳面の部分を、補正照射手順中に加熱することである。次に、これらの選択部分の加熱に効果的な照明パターンは、既知のソフトウェアによって得ることができる。結像にとって重要な瞳面の部分は、使用すべき照明モードおよび結像すべきパターンに関する知識で、容易に求めることができる。多くのリソグラフィパターン、特にメモリなどの反復的構造の生産に関わるパターンは、大部分が、水平および垂直方向に延在し、単一のピッチ、またはわずかな数の離散的ピッチ値を有する線で構成される。局所化した極を有する照明モードで照明した場合、このようなパターニングデバイスのパターンは、投影ビームを瞳面の幾つかの局所的区域へと回折し、したがってこれが強力に加熱される。

[0052] しかし、パターンには、これも忠実に結像しなければならない少数の他の構造があることがある。これらは、投影ビームを瞳面の他の部分に回折し、したがって補正照射プロセスを実行して、瞳面のこれらの他の部分を加熱することができる。他の状況では、照明モードおよびパターニングデバイスのパターンが、同等に強力なゼロ次ビームを生じることができ、これは基板レベルで同等に高レベルの背景照射、および結像に必要なコントラストを規定するのに必須である比較的弱く高い次数を引き起こす。この場合、補正照射手順は、高い方の次数の回折ビームが占有している瞳面の部分を加熱するように構成することができる。概して、補正照射手順は、正確な結像に必要な放射が生産露光中に通過するが、生産露光中に、最高の熱負荷を受ける区域が経験する熱負荷の５０％未満、２５％未満、１０％未満、または５％未満の熱負荷を経験する瞳面の部分を加熱するように構成することができる。

[0053] 補正照射手順で加熱すべき瞳面の部分を求めるさらなる代替方法は、最初に、特定のパターンとの組合せで使用する場合に、生産露光のために選択された照明モードの光学部品の温熱作用をモデル化する。ここから、発生する位相誤差を求めることができる。これで、適用する必要がある他の補正を全て考慮に入れ、投影システム内にどのような調節可能な光学部品が存在していても、このような位相誤差を解消するか、補正可能なレベルまで軽減するのに必要な加熱を計算することが可能である。

[0054] いかなる場合も、本明細書に記載された方法によって、または使用可能な調節可能な光学部品で、光学部品の加熱で誘発された収差を完全に解消することは不可能であることが認識される。したがって、概して補正照射手順は、使用可能な調節可能部品と組み合わせて、他の制約も受け、結像にとって重大な瞳面の部分における瞳の変形を最小限に抑えるように構成しなければならない。他方で、瞳面の変形を、例えば２次元瞳位相マニピュレータなどを使用して、良好に補正できる場合は、本明細書に記載された方法を使用して、フィールドの変動を最小限にすることもできる。

[0055] 本発明の第二の実施形態は、以下の説明以外は第一の実施形態と同じである。第二の実施形態のイルミネータＩＬは、図６にさらに詳細に図示されているが、本発明に関係ある部分しかラベルがなく、検討されてもいない。このイルミネータでは、交換器３１によって回折光学部品（ＤＯＥ）３２を選択的に挿入することができ、これは、図７に示すような瞳面ＰＰ_iの望ましい照明分布を形成するために、カートリッジまたはカルーセル内に保持された選択肢から選択することができる。図７に示す照明分布は２つの極２１を有し、それぞれが、例えばｘ軸などの軸に配置されて、ｘ方向に離間され、第一の実施形態で検討した例示的な放射分布と同様の環の小さい区間を備える。

[0056] 第二交換器３３によって、第二回折光学部品（ＤＯＥ）３４をビームに挿入し、瞳面ＰＰ_iの強度分布に影響を与えることもできる。交換器３３は、スループットを減少させずに、露光間で第二ＤＯＥを選択的にビームに挿入できるように、１つの回折光学部品を迅速にビームＢに出し入れするように構成することができる。第二ＤＯＥ３４は、単独で使用されると、投影ビームＢの放射を、図８に示すように、瞳面の軸、例えばｘ軸から離間された瞳面ＰＰ_iの２つの小さい区間２４に分布させるように構成される。区域２４は、細い環の区間として図示されているが、任意の都合のよい形状でよい。しかし、第二ＤＯＥ３４は、単独で使用するように意図されていない。むしろ、第一および第二ＤＯＥの両方を使用することの効果が、図９に示すような瞳面における強度分布であるように設計される。この分布は、第一および第二ＤＯＥのたたみ込みの結果であり、ｘおよびｙ方向に離間された４つの極２５を備え、したがってこれは、第一ＤＯＥのみから影響を受け、図７に示すような強度分布の極２１の位置に隣接して配置される。極２１の位置は、例示的目的で図９では想像線で図示されているが、両方のＤＯＥを一緒に使用する場合、この領域には有意の放射がない。

[0057] したがって、第一、第二ＤＯＥを組み合わせて生成した４つの極２５は、第一実施形態の補正照射プロセスで使用したものと同様である。したがって第二の実施形態では、補正照射プロセスは、第一ＤＯＥ３２を異なるＤＯＥと交換して、補正照射プロセスに必要な分布を実行するのではなく、第二ＤＯＥ３４をビームに入れることによって実行することができる。複数のＤＯＥを保持して、交換するのではなく、第二ＤＯＥをビームに出し入れする最大速度に合わせて、第二交換器を設計することができるので、通常の露光強度分布と補正強度分布とを、さらに迅速に切り換えることができ、したがって補正照射プロセスのための時間を長くすることができる。

[0058] 第二回折光学部品は、特定の第一回折光学部品と組み合わせて、補正照射プロセスにとって望ましい強度分布を形成するように、特別に設計するか、１つの第二回折光学部品が、個々の強度分布を形成する幾つかの異なる第一回折光学部品とともに使用された場合、補正照射プロセスに必要な強度分布を形成するのに効果的でよい。

[0059] 例えば、交換器３１には２つの第一回折光学部品３２ｍつまり双極ｘ照明（つまりｘ方向に離間された２つの極がある照明分布）を形成する双極ｘＤＯＥ、および双極ｙ照明（つまりｙ方向に離間された２つの極がある照明分布）を形成する双極ｙＤＯＥを設けることができる。第二部品３３の位置には、ビームＢの断面に３つの区域がある。第一区域は双極ｘ放射でのみ、第二区域は双極ｙ放射でのみ、第３区域は双極ｘ放射と双極ｙ放射の両方で照明される。第二ＤＯＥは、第一区域が双極ｙＤＯＥと同様であり、第二が双極ｘＤＯＥと、第三が四極ＤＯＥと同様になるように構築することができる。このような第二ＤＯＥは、双極ｘＤＯＥまたは双極ｙＤＯＥとともに使用した場合、補正照射手順の適切な照明モードを形成する。

[0060] 本発明の第三の実施形態によれば、図２に示すような照明システムＩＬの光学部品１０が、入射放射ビームの様々な部分を様々な方向に誘導して、瞳面ＰＰ_iにて投影ビームの望ましい空間強度分布を、およびパターニングデバイスＭＡにおける投影ビームの対応する望ましい角度強度分布を提供するように構成された設定デバイスを含み、設定デバイスは、複数の誘導要素を含み、各誘導要素は、入射ビームの対応する部分を誘導するように構成され、各誘導要素の方向は、ビームの対応する部分を所望の方向に誘導するように設定される。

[0061] 例えば、設定デバイスは、ミラーのアレイを備える微小電子機械的または微小光電子機械的システムとして実現することができ、各ミラーは、相互に対して直角な２つの異なる面で傾斜することができる。このようなデバイスに入射する放射は、半球の、または半球の一部の（実質的に）任意の望ましい方向に反射することができる。制御装置を設けて、各ミラーの配向を制御することができる。反射要素の配向を制御することにより、瞳面ＰＰ_iのほぼ全ての空間強度分布を生成することができる。

[0062] 特に、本発明の態様によれば、補正照射プロセスを実行する強度分布と、ダイ露光で使用する強度分布との間で瞳ＰＰ_iでの分布を切り換えるには、前述したミラーアレイの複数のミラーの配向を相応に切り換えることによって実行される。ミラーアレイおよび照明モード（つまり瞳面ＰＰ_iにおける空間強度分布）を提供するためのその使用に関するさらなる情報は、例えば米国特許出願２００４−０１０８６７号および米国特許６，０３１，９４６号に見られる。

[0063] 本明細書で、「装置の使用時に」とは、リソグラフィ装置を適宜、使用することを意味する。例えば、装置の使用は、照明の路内にパターニングデバイスがあるリソグラフィ装置内の照明（例えばデバイスパターンへの基板露光）および／または照明の路内にパターニングデバイスがない照明（例えば本明細書で説明するような補正照射）でよい。例えば、「装置の使用」は、照明の路内にパターニングデバイスがある状態で第一照明モードを使用してリソグラフィ装置内を照明すること、および照明の路にパターニングデバイスがない状態で第二照明モードを使用して、リソグラフィ装置内を照明することを含んでよい。

[0064] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることは言うまでもない。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用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である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に明らかである。本明細書に述べている基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、計測ツールおよび／または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその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、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。

[0065] 以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

[0066] 本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

[0067] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組合せを指す。

[0068] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはその内部に記憶されたこ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、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。

[0069] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

[0014] 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。 [0015] 図１の装置の光学的構成を示した図である。 [0016] 本発明の実施形態による第一方法で生産露光に使用される照明モードを示した図である。 [0017] 第一方法の補正照射手順における照明分布を示した図である。 [0018] 本発明の実施形態による方法のステップのタイミングを示した図である。 [0019] 本発明の第二の実施形態のイルミネータを示した図である。 [0020] 本発明の第二の実施形態で使用される第一回折光学部品の放射分布効果を示した図である。 [0020] 本発明の第二の実施形態で使用される第二回折光学部品の放射分布効果を示した図である。 [0021] 第一および第二回折光学部品の複合放射分布効果を示した図である。

Claims (15)

1. 第一回折光学部品及び第二回折光学部品を備え、選択的に第一又は第二照明モードで照明するように、放射ビームを調整する照明システムと、
   前記第一回折光学部品及び前記第二回折光学部品のそれぞれを前記放射ビームの経路に挿入する挿入機構と、
   生産露光時に前記放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン化されたビームを形成するパターニングデバイスを支持する支持構造と、
   基板を保持する基板テーブルと、
   前記パターン化されたビームを前記基板のターゲット部分に投影する、複数の光学部品を備える投影システムであって、瞳面を有し、前記複数の光学部品の少なくとも１つが前記瞳面又はその付近に配置される投影システムと、
   前記照明システム、前記支持構造及び前記基板テーブルを制御して、前記パターニングデバイス上のパターン及び前記基板テーブル上の基板が前記放射ビームの経路にある場合は、前記第一照明モードを選択して前記生産露光を実行し、前記基板が前記放射ビームの経路にない間は、前記第二照明モードを選択して補正照射プロセスを実行する制御システムと、
   を備えるリソグラフィ装置であって、
   前記生産露光時に、前記パターン化されたビームの強度が、前記第一照明モードにより前記少なくとも１つの光学部品の断面区域の第一部分内に実質的に閉じこめられ、
   前記補正照射プロセス時に、前記放射ビームの強度が、前記第二照明モードにより前記少なくとも１つの光学部品の断面区域の第二部分内に実質的に閉じ込められ、
   前記第一及び第二部分が実質的に重ならず、
   前記第一照明モードは、前記第二回折光学部品を前記放射ビームの経路に挿入することなく、前記放射ビームの経路に挿入された前記第一回折光学部品によって形成され、
   前記第二照明モードは、前記放射ビームの経路に挿入された前記第一回折光学部品、及び前記放射ビームの経路に挿入された前記第二回折光学部品によるたたみ込みにより形成される、
   リソグラフィ装置。
2. 前記第一回折光学部品を複数備え、
   前記複数の第一回折光学部品のそれぞれが異なる第一照明モードを実行するように構成され、
   前記複数の第一回折光学部品のうちの１つを前記放射ビームの経路内に選択的に挿入するように構成された交換機構を更に備え、
   前記第二回折部品が、前記第一回折光学部品のいずれか１つとの組合せで前記第二照明モードを実行するように構成される、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記制御システムがさらに、
   前記第一照明モードが選択された場合に、第一出力レベルで前記放射ビームを放射するために前記放射ビームの放射源を制御するように構成され、
   前記第二照明モードが選択された場合に、第二出力レベルで前記放射ビームを放射するために前記放射ビームの放射源を制御するように構成され、
   前記第二出力レベルが前記第一出力レベルより高い、
   請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記第二部分は、前記補正照射プロセスが、前記少なくとも１つの光学部品の前記生産露光中の不均一な加熱によって引き起こされた収差を減少させるのに効果的であるように設定される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記第一照明モードが双極放射分布を含み、前記第二照明モードが、前記第一照明モードの前記極の位置に隣接して極を有する四極放射分布を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記双極分布の前記極が、環の弓形であり、前記四極分布の前記極が、同じ前記環の弓形である、請求項５に記載の装置。
7. 前記第一と第二照明モードの組合せが、前記投影システム内に、前記投影され、パターン化されたビームに許容不能な収差を引き起こさない温熱作用を生じるものである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記投影システムがさらに、前記投影され、パターン化されたビームの収差を補正するように構成された調節可能な光学部品を備え、前記第一と第二照明モードの前記組合せが、前記投影システム内に、前記調節可能な光学部品によって補正可能な収差を引き起こす温熱作用を生じるものである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
9. 露光方法であって、
   放射ビームを照射すること、
   第一回折光学部品に前記放射ビームを透過させ、第一照明モードを形成すること、
   前記第一照明モードの放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン化されたビームを形成すること、及び
   瞳面を有し、複数の光学部品を備える投影システムであって、前記複数の光学部品の少なくとも１つが前記瞳面又はその付近に配置された投影システムを使用して、前記パターン化されたビームを基板に投影すること、
   を含む生産露光と、
   前記放射ビームを照射すること、
   第二回折光学部品及び前記第一回折光学部品に前記放射ビームを透過させ、第二照明モードを形成すること、
   前記第二照明モードの放射ビームで、前記投影システムを照射すること、
   を含む補正照射プロセスと、
   を含む露光方法であって、
   前記生産露光時に、前記パターン化されたビームの強度が、前記第一照明モードにより前記少なくとも１つの光学部品の断面区域の第一部分内に実質的に閉じ込められ、
   前記補正照射プロセス時に、前記放射ビームの強度が、前記第二照明モードにより前記少なくとも１つの光学部品の断面区域の第二部分内に実質的に閉じ込められ、
   前記第一及び第二部分が実質的に重ならず、
   前記第一照明モードは、前記第二回折光学部品を前記放射ビームの経路に挿入することなく、前記放射ビームの経路に挿入された前記第一回折光学部品によって形成され、
   前記第二照明モードは、前記放射ビームの経路に挿入された前記第一回折光学部品、及び前記放射ビームの経路に挿入された前記第二回折光学部品によるたたみ込みにより形成される、
   露光方法。
10. 前記生産露光において、前記パターン化されたビームが、第一出力レベルを有し、
    前記補正照射プロセスにおいて、前記放射ビームが第二出力レベルを有し、
    前記第二出力レベルが前記第一出力レベルより高い、請求項９に記載の方法。
11. 前記第二部分は、前記補正照射プロセスが、前記パターン化されたビームを投影中に前記少なくとも１つの光学部品の不均一な加熱によって引き起こされた収差を減少させるのに効果的であるように設定される、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 前記生産露光時に、それぞれが異なる第一照明モードを実行するように構成された複数の第一回折光学部品の１つを、前記第一回折光学部品として前記放射ビームの経路に選択的に挿入するように構成された交換機構を使用することを含み、
    前記第二回折部品が、前記第一回折光学部品の任意の１つとの組合せで前記第二照明モードを実行するように構成される、
    請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記第一照明モードが双極放射分布を含み、前記第二照明モードが、前記第一照明モードの前記極の位置に隣接して極を有する四極放射分布を含む、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記双極分布の前記極が、環の弓形であり、前記四極分布の前記極が、同じ前記環の弓形である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第一と第二照明モードの組合せが、前記投影システム内に、前記投影され、パターン化されたビームに許容不能な収差を引き起こさない温熱作用を生じるものである、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の方法。

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