JP6979513B2 - リソグラフィ装置及び方法 - Google Patents

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Description

（関連出願の相互参照）
[0001] 本出願は、２０１７年９月１１日に出願されたＥＰ出願第１７１９０３３０．５号の優先権を主張する。これは援用により全体が本願に含まれる。
[0002] 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。
[0003] 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、代替的にマスク又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の個々の層上に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンを、放射感応性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に結像することができる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。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、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「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含む。
[0004] 通常、基板の露光表面における高さ変動を最小限に抑えるように、基板は実質的に平坦であるよう構成されている。しかしながら、基板は完全に平坦でない場合がある。例えば基板は通常、エッジ部分（すなわち基板の外周の近傍）で湾曲する。基板のエッジ部分における基板の湾曲を「エッジロールオフ（edge roll-off）」と呼ぶことがある。既知の投影システムの焦点面は概ね平面であるが、基板のエッジ部分は湾曲している。これは、投影システムによって基板に投影されたパターニングデバイスの像が基板のエッジ領域では合焦していない可能性があることを意味する。これは、リソグラフィ露光を実行する場合にフォーカスエラー等のリソグラフィエラーを招く恐れがある。
[0005] 例えば、本明細書で特定されるか他で特定されるかを問わず、従来技術の問題のうち１つ以上を未然に防ぐか又は軽減する装置及び方法を提供することが望ましい。
[0006] 本発明の第１の態様に従って、リソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、放射ビームを提供するための照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与するように機能するパターニングデバイスを支持するためのサポート構造と、基板を保持するための基板テーブルと、パターン付与された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、放射ビームの断面内の位置に応じて放射ビームの波長を変動させるように構成された波長変調器と、を備える。
[0007] 放射ビームの波長を変動させることにより、投影システムの焦点面の形状を変化させることができるという利点がある。投影システムの焦点面は、概ね平面ではなく、湾曲が生じることがある。投影システムの焦点面の形状を基板のターゲットエリアの形状とより良く合致するように変化させることにより、リソグラフィ装置のフォーカスエラーを低減できる。例えば、投影システムの焦点面の形状が基板エッジの湾曲とより良く合致するように放射ビームの波長を変動させることによって、基板エッジロールオフ効果に少なくとも部分的に対処する（account for）ことができる。放射ビームの波長を変動させることは、投影システム内のレンズ要素を調整することに比べ、投影システムの焦点面の形状の制御の増大とこの形状の変化の高速化を可能とする。本発明の他の態様として、投影システムの焦点面の形状を変化させるために放射ビームの波長を変動させる様々な方法及び装置について述べる。
[0008] 波長変調器は音響光学変調器を含むことができる。
[0009] 音響光学変調器は、音響光学変調の異なるセクションにおいて異なる周波数を有する音響波を発生させるように構成された複数のトランスデューサを含むことができる。
[0010] リソグラフィシステムは更に、基板の高さマップを測定すると共に高さマップを示す信号を出力するよう構成されたトポグラフィ測定システムと、トポグラフィ測定システムから信号を受信し、投影システムの焦点面の形状の変化を決定し、投影システムの焦点面の形状の変化を示す信号を出力するように構成されたプロセッサと、プロセッサから信号を受信すると共に、投影システムの焦点面の決定された形状の変化を適用するように波長変調器を制御するよう構成されたコントローラと、を含むことができる。
[0011] 本発明の第２の態様に従って、リソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、放射ビームを提供するための照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与するように機能するパターニングデバイスを支持するためのサポート構造と、基板を保持するための基板テーブルと、パターン付与された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、スキャン方向に沿って放射ビームを通ってターゲット部分を移動させるように構成された位置決めデバイスと、基板のターゲット部分において非スキャン方向に放射ビームをスイープするように構成された偏向器と、基板のターゲット部分上での放射ビームの位置に応じて放射ビームの波長を変動させるように構成された波長変調器と、を備える。
[0012] 波長変調器は音響光学変調器を含むことができる。
[0013] 音響光学変調器は、音響光学変調の異なるセクションにおいて異なる周波数を有する音響波を発生させるように構成された複数のトランスデューサを含むことができる。
[0014] リソグラフィシステムは更に、基板の高さマップを測定すると共に高さマップを示す信号を出力するよう構成されたトポグラフィ測定システムと、トポグラフィ測定システムから信号を受信し、投影システムの焦点面の変化を決定し、投影システムの焦点面の変化を示す信号を出力するように構成されたプロセッサと、プロセッサから信号を受信すると共に、投影システムの焦点面の決定された変化を適用するように波長変調器及び偏向器を制御するよう構成されたコントローラと、を含むことができる。
[0015] 本発明の第３の態様に従って、放射源とリソグラフィ装置とを備えるリソグラフィシステムが提供される。このリソグラフィシステムは、放射ビームを提供するための照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与するように機能するパターニングデバイスを支持するためのサポート構造と、基板を保持するための基板テーブルと、パターン付与された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、スキャン方向に沿って放射ビームを通って基板のターゲット部分を移動させるように構成された位置決めデバイスと、を備える。放射源は、放射ビームを発生させるように構成されたレーザキャビティを含む。リソグラフィシステムは更に、基板のターゲット部分において非スキャン方向に放射ビームをスイープするように構成された偏向器と、基板のターゲット部分上での放射ビームの位置に応じて放射ビームの波長を変動させるように構成された波長変調器と、を備える。
[0016] 波長変調器は音響光学変調器を含むことができる。
[0017] 音響光学変調器は、音響光学変調の異なるセクションにおいて異なる周波数を有する音響波を発生させるように構成された複数のトランスデューサを含むことができる。
[0018] 波長変調器は、レーザキャビティ内に位置付けられた可動光学要素を含むことができる。
[0019] 可動光学要素は変形可能とすることができる。
[0020] 光学要素はミラーとすることができる。
[0021] 光学要素はプリズムとすることができる。
[0022] リソグラフィシステムは更に、基板の高さマップを測定すると共に高さマップを示す信号を出力するよう構成されたトポグラフィ測定システムと、トポグラフィ測定システムから信号を受信し、投影システムの焦点面の変化を決定し、投影システムの焦点面の変化を示す信号を出力するように構成されたプロセッサと、プロセッサから信号を受信すると共に、投影システムの焦点面の決定された変化を適用するように波長変調器及び偏向器を制御するよう構成されたコントローラと、を含むことができる。
[0023] 本発明の第４の態様に従って、パターン付与された放射ビームを基板に投影することを含む方法が提供される。この方法は、基板を提供することと、照明システムを用いて放射ビームを提供することと、パターニングデバイスを用いて放射ビームの断面にパターンを付与することと、パターン付与された放射ビームを基板のターゲット部分に投影することと、放射ビームの断面において放射ビームの波長を変動させることと、を含む。
[0024] 波長を変動させることは音響光学変調を用いることを含むことができる。
[0025] 音響光学変調器を用いることは、音響光学変調の異なるセクションにおいて異なる周波数を有する音響波を発生させることを含むことができる。
[0026] 方法は更に、基板の高さマップを測定することと、投影システムの焦点面の変化を決定することと、音響光学変調を用いて投影システムの焦点面の決定された変化を適用することと、を含むことができる。
[0027] 本発明の第５の態様に従って、パターン付与された放射ビームを基板に投影する方法が提供される。この方法は、基板を提供することと、照明システムを用いて放射ビームを提供することと、パターニングデバイスを用いて放射ビームの断面にパターンを付与することと、パターン付与された放射ビームを基板のターゲット部分に投影することと、スキャン方向に沿って放射ビームを通ってターゲット部分を移動させることと、基板のターゲット部分において非スキャン方向に放射ビームをスイープすることと、基板のターゲット部分上での放射ビームの位置に応じて放射ビームの波長を変動させることと、を含む。
[0028] 波長を変動させることは音響光学変調を用いることを含むことができる。
[0029] 音響光学変調器を用いることは、音響光学変調の異なるセクションにおいて異なる周波数を有する音響波を発生させることを含むことができる。
[0030] 方法は、放射源を用いて放射ビームを発生させることを更に含む。放射源は、レーザキャビティとレーザキャビティ内に位置付けられた光学要素とを含む。波長を変動させることは、レーザキャビティ内で光学要素を移動させることを含む。
[0031] 波長を変動させることは、光学要素を変形させることを更に含むことができる。
[0032] 方法は更に、基板の高さマップを測定することと、投影システムの焦点面の変化を決定することと、音響光学変調を用いて投影システムの焦点面の決定された変化を適用することと、を含むことができる。
[0033] 本発明の第６の態様に従って、本発明の第５及び第６の態様のいずれか又はそれらに関連する任意選択肢のいずれかに従った方法をコンピュータに実行させるように構成されたコンピュータ可読命令を含むコンピュータプログラムが提供される。
[0034] 本発明の第７の態様に従って、本発明の第６の態様に従ったコンピュータプログラムを担持するコンピュータ可読媒体が提供される。
本発明の第８の態様に従って、基板のターゲット部分において放射の波長を変動させるためのコンピュータ装置が提供される。このコンピュータ装置は、プロセッサ可読命令を記憶しているメモリと、このメモリに記憶された命令を読み取って実行するように構成されたプロセッサと、を備える。プロセッサ可読命令は、本発明の第５及び第６の態様のいずれか１つ又はそれらに関連する任意選択肢のいずれかに従った方法を実行するようコンピュータを制御するように構成された命令を含む。
[0035] 対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
本発明の一実施形態に従った波長変調器を含むリソグラフィ装置を示す。 基板のエッジ部分及び既知のリソグラフィ装置の投影システムの焦点面の一部を概略的に示す。 本発明の一実施形態における波長変調器として使用できる音響光学変調器を概略的に示す。 本発明の一実施形態に従った波長変調器を含むリソグラフィ装置の一部を概略的に示す。 本発明の一実施形態に従った波長変調器及び偏向器を含むリソグラフィ装置の一部を概略的に示す。 本発明の一実施形態に従った波長変調器及び偏向器を含むリソグラフィ装置の一部を概略的に示す。 本発明の一実施形態に従った、放射源、投影システム、波長変調器、及び偏向器を含むリソグラフィ装置の一部を概略的に示す。 本発明の一実施形態に従った、放射源、投影システム、波長変調器、及び偏向器を含む異なるリソグラフィ装置の一部を概略的に示す。 本発明の一実施形態に従った、トポグラフィ測定システム、プロセッサ、コントローラ、及び波長変調器を含むリソグラフィ装置の一部を概略的に示す。
[0036] 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を理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンス及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ「基板」又は「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が当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、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）、メトロロジツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板プロセスツールに適用することができる。更に基板は、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。
[0037] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍの波長を有する）及び極端紫外線（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。
[0038] 本明細書で使用する「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等のため、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるものとする。ここで、放射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正確には対応しない場合があることに留意するべきである。一般的に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路等のターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。
[0039] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。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、及びプログラマブル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、更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は、小型ミラーのマトリクス構成を使用し、ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾けることができる。このようにして、反射ビームがパターニングされる。
[0040] 支持構造は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。サポートは、機械式クランプ、真空、又は他のクランプ技術、例えば真空条件下での静電クランプを使用することができる。支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。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」又は「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。
[0041] 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、又は浸漬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、及び反射屈折システムを含む、様々な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、これは更に一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。
[0042] また、照明システムは、放射ビームを誘導し、整形し、又は制御する屈折、反射、及び反射屈折光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントを含んでよく、そのようなコンポーネントも以下においては集合的に又は単独で「レンズ」とも呼ばれることがある。
[0043] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上の支持構造）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つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行することができる。
[0044] リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、基板が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水などに液浸されるタイプであってもよい。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。
[0045] 図１は、本発明の実施形態による波長変調器１ａ−ｄを含むリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
放射のビームＰＢを調整する照明システム（イルミネータ）ＩＬ（例えばＵＶ放射又はＤＵＶ放射）と、
パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するための、アイテムＰＬに関してパターニングデバイスを正確に位置決めするために第１の位置決めデバイスＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
パターニングデバイス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のターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）上に結像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）ＰＬと、
放射ビームＰＢの波長を変えるように構成された波長変調器１ａ−ｄと、
を含む。
[0046] 本明細書で示すように、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タイプの反射マスク又はプログラマブルミラーアレイを使用する）。
[0047] 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、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及び／又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及びイルミネータ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。
[0048] 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調整手段ＡＭ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及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。また、イルミネータＩＬは、一般に、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータを用いて放射ビームＰＢを調節し、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。
[0049] 放射ビームＰＢは、支持構造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に入射する。パターニングデバイスＭＡを横断したビームＰＢは投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。第２の位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス）の助けにより、基板テーブルＷＴを、異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの経路に位置決めするように正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、マスクライブラリから機械的な取り出し後又はスキャン中などにビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、オブジェクトテーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決めデバイス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（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。しかしながら、（スキャナとは対照的に）ステッパの場合、支持構造ＭＴはショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定されてもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイス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を使用して位置合わせすることができる。
[0050] 図示された装置は、以下の好ましいモードで使用可能である。
１．ステップモードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、ビームＰＢに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。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方向及び／又は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、単一静的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。
２．スキャンモードでは、支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、ビームＰＢに付与されるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。支持構造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の拡大（縮小）及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、単一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。
３．別のモードでは、支持構造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を移動又はスキャンさせながら、ビームＰＢ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、一般にパルス放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又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レスリソグラフィに容易に利用できる。
[0051] 上述した使用モードの組み合わせ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
[0052] 図１の例では、破線で辺が描かれたボックスを用いて、リソグラフィ装置内の波長変調器１ａ−ｄの例示的な位置を示している。例えば波長変調器１ａ−ｄは、放射源ＳＯ内、イルミネータＩＬ内、投影システムＰＳとパターニングデバイスＭＡとの間、又は投影システムＰＳと基板Ｗとの間に位置付けることができる。
[0053] 図２は、基板Ｗのエッジ部分及び既知のリソグラフィ装置の投影システム（図示せず）の焦点面３の一部を概略的に示す。基板Ｗの露光表面における高さ変動を最小限に抑えるように、基板Ｗは実質的に平坦であるよう構成されている。しかしながら、基板Ｗは通常、エッジ部分（すなわち基板Ｗの外周の近傍）で湾曲する。基板のエッジ部分における基板Ｗの湾曲を「エッジロールオフ」と呼ぶことがある。見てわかるように、投影システムの焦点面３は平面であるが、基板Ｗのエッジ部分は湾曲している。レチクル（図示せず）の像は基板Ｗのエッジ領域では合焦せず、これはリソグラフィ露光を実行する場合にリソグラフィエラーを招く恐れがある。
[0054] 図３は音響光学変調器１０を概略的に示す。音響光学変調器１０は、本発明の一実施形態における波長変調器として用いることができる。音響光学変調器１０は、トランスデューサ１１、透明本体１２、及び吸音装置（acoustic absorber）１３を含む。トランスデューサ１１は、例えば圧電トランスデューサ（piezoelectric transducer）を含み得る。トランスデューサ１１は、透明本体１２内に音響波１４を発生させるよう構成されている。透明本体１２は、例えばクォーツ又は酸化チタンを含み得る。音響波１４は透明本体１２内を進み、吸音装置１３によって吸収される。吸音装置１３は、例えば発泡体及び／又はゴムを含み得る。音響波１４は透明本体１２の周期的な圧縮及び膨張を引き起こし、これは透明本体１２の屈折率を変調する。放射ビーム１５は、音響光学変調器１０の透明本体１２を通過する。透明本体１２の変調された屈折率は放射ビーム１５と相互作用し、放射ビーム１５の回折を引き起こす。
[0055] 放射が透明本体を通ってどのように回折するかは、少なくとも部分的に、トランスデューサ１１の動作（例えばトランスデューサが動作している周波数及び振幅）と、音響波１４に対する放射ビーム１５の入射角１６と、によって決定され得る。音響光学変調器１０の動作モードは、放射ビーム１５が複数の回折次数に回折するラマン−ナスレジーム（Raman-Nath regime）と、放射ビーム１５が１つの回折次数に回折するブラッグレジームと、を含む。図３の例では、音響光学変調器１０はブラッグレジームで動作し、放射ビーム１５は１次回折１７に回折している。音響光学変調器１０をブラッグレジームで動作させることは、放射の損失が低減するので好ましい場合がある。ブラッグレジームは例えば、放射ビーム１５の入射角１６を変化させること、放射ビーム１５に対して音響光学変調器１０を傾斜させること、及び／又はトランスデューサ１１の動作を調整することによって達成できる。
[0056] 音響光学変調器１０の透明本体１２における放射ビーム１５と音響波１４との間の相互作用によって、放射ビーム１５の波長を変化させることができる。放射ビーム１５のシフトした周波数は以下のように計算できる。
ｆｓ＝ｆｒ＋（ｍ×ｆａ）
ここで、ｆｒは放射ビーム１５の初期周波数であり、ｍは回折放射ビームの回折次数であり、ｆａは音響光学変調器１０の透明本体１２内の音響波１４の周波数である。音響波１４が透明本体１２中を進んでいく間にトランスデューサ１１の動作周波数を変えると、透明本体１２内に変動密度パターンを誘起することができる。図３は、透明本体１２において変動密度パターンを誘起する変動音響波１４周波数の一例を示す。透明本体１２の密度を変動させると、透明本体の屈折率が変わる。従って、透明本体１２の屈折率は透明本体内の位置に応じて変わる。透明本体１２を通過する放射ビーム１５は、透明本体内の位置に応じた波長シフトを受ける。従って音響光学変調器は、放射ビームの断面内の位置に応じて放射ビーム１５の波長を変動させる。例えば、クォーツは約５８００ｍｓ−１の速度で音響波を伝達する。音響波は、約２２μｓで音響光学変調器の１３０ｍｍクォーツ透明本体中を進む。音響波がクォーツ本体中を進むのに要する２２μｓの間にトランスデューサの動作周波数を変えると、クォーツ本体内で位置に応じた音響波長のシフトが誘起される。音響光学変調器のクォーツ本体内の位置に応じた音響波長のシフトを用いて、クォーツ本体中を進む放射ビームの波長に、位置に応じたシフトを与えることができる。すなわち、クォーツ本体内の異なる位置が音響波の異なる周波数に対応するようにトランスデューサの動作周波数を変動させることができる。放射ビームの断面エリアの異なる部分はクォーツ本体の異なる位置を通って進み、音響波の異なる周波数と相互作用するので、異なる波長シフトを受ける。音響光学変調器は約３ＧＨｚの周波数で動作することができる。
[0057] 投影システムの焦点面の形状を変化させるための放射ビーム波長の変動は、２つの方法によって達成できる。第１の方法は、放射ビームの断面において放射ビームの波長を変動させることを含む。第１の方法は、図３に関して上記で検討し、図４に関して以下で更に検討するように、音響光学変調器を用いて達成できる。第２の方法は、基板のターゲット部分において非スキャン方向に放射ビームをスイープしながら放射ビーム全体の波長を変動させることを含む。第２の方法は、音響光学変調器もしくは放射源内の可動光学要素を用い、更に偏向器を用いて、基板においてリソグラフィ装置の非スキャン方向で放射ビームをスイープすることにより達成できる。第２の方法については、図５から図７に関して以下で詳しく検討する。比較すると、第１の方法は静的焦点面整形と考えることができ（すなわち、放射ビームに適用される波長シフトは時間の関数として変化しない）、第２の方法は動的焦点面整形と考えることができる（すなわち、放射ビームに適用される波長シフトは時間の関数として変化する）。
[0058] 第１の方法（すなわち「静的」焦点面整形）を実行する際、放射ビームが放射パルスで構成されている場合、透明本体において誘起される音響波の空間パターンが各放射ビームパルスに対して実質的に同一であるように音響光学変調器を動作させることができる。従って、放射ビームの各放射パルスは、透明本体中を進行する時に実質的に同一の波長シフトが与えられる。各パルスに対応する投影システムの焦点面が基板のターゲットエリアの形状と実質的に合致するように、各パルスに波長シフトを与えることができる。音響光学変調器のトランスデューサによって発生する音響波の振幅及び／又は周波数の選択は、少なくとも部分的に、放射ビームの繰り返し速度（repetition rate）によって決定され得る。あるいは、第２の方法（すなわち「動的」焦点面整形）を実行する際、放射ビームが放射パルスで構成されている場合、第１のパルスが断面にわたって同一の波長シフトを受け、次いで異なるパルスが断面にわたって異なる波長シフトを受けるように、音響光学変調器を動作させることができる。偏向器を用いて、基板のターゲットエリアにおいて非スキャン方向に放射ビームをスイープすることができる。スイープにおける異なる位置は異なる放射波長に対応する。従って、基板のターゲットエリアの形状を追跡するため、スイープ中に焦点面の位置が調整される。
[0059] 放射ビーム全体の波長を変動させると、リソグラフィ装置の投影システムの焦点面の位置を変えることができる。この焦点面の位置の変化は、例えば投影システムの色収差によって引き起こされ得る。例えば放射ビームの波長を約６０ｆｍ変化させると、基板における焦点の位置を約２０ｎｍ変化させることができる。既知の投影システムの焦点面は実質的に平面であり得る。放射ビームの波長が放射ビーム断面内の位置に依存するように放射ビームの波長を変動させると、投影システムの焦点面の形状を変えることができる。すなわち、放射ビーム断面内の異なる位置が異なる波長を有するように放射ビームを変調すると、投影システムの焦点面の湾曲を誘起することができる。音響波の周波数が経時的に変化するように音響光学変調器のトランスデューサを動作させることによって、透明本体内に存在する音響波パターンを制御することができる。透明本体内の異なる位置が、音響光学変調器の透明本体を通過する放射ビームの異なるシフト周波数ｆｓに対応するように、音響波パターンを制御することができる。従って、音響光学変調器のトランスデューサの周波数を制御することで、投影システムの焦点面の位置及び／又は形状の制御が可能となる。焦点面の形状が基板の形状とより良く合致し、これによってフォーカスエラーを低減させるように、放射ビームの波長を放射ビーム断面内の位置に応じて変動させればよい。
[0060] 図４は、本発明の一実施形態に従った波長変調器２１を含むリソグラフィ装置の部分２０を概略的に示す。図４の例において、波長変調器２１は音響光学変調器を含む。図４の例において、音響光学変調器はリソグラフィ装置のパターニングデバイスＭＡと投影システムＰＳとの間に位置付けられている。放射ビームＰＢはパターニングデバイスＭＡに入射する。パターニングデバイスは放射ビームＰＢの断面にパターンを与えるよう構成されている。パターニングデバイスＭＡによってパターン付与された後、放射ビームＰＢは音響光学変調器２１に入射する。音響光学変調器２１は、放射ビーム断面内の位置に応じて放射ビームの波長を変動させるよう構成されている。すなわち音響光学変調器２１は、放射ビーム断面内の異なる位置が異なる波長変化を受けるように放射ビームの波長を変動させるよう構成されている。放射ビームＰＢは音響光学変調器２１を通過し、リソグラフィ装置の投影システムＰＳに入射する。投影システムＰＳは、リソグラフィ装置の基板テーブルＷＴ上に位置付けられた基板Ｗに放射ビームＰＢを投影する。図４の例では、投影システムＰＳの焦点面２４の形状と基板Ｗの形状を明確に示すため、焦点面２４は基板Ｗの露光表面から分離しているものとして図示されている。実際には投影システムＰＳの焦点面２４は、例えば基板テーブルＷＴの高さを調整することにより、基板Ｗの露光表面上に又はできる限り露光表面の近くに位置付けられている。
[0061] 図４の例において、音響光学変調器２１は６個のトランスデューサ２３ａ−ｆを含む。各トランスデューサ２３ａ−ｆは、音響光学変調器２１の透明本体の異なるセクションで音響波を発生させるよう構成されている。複数のトランスデューサ２３ａ−ｆを有する音響光学変調器２１を提供することで、単一のトランスデューサを有する音響光学変調器に比べ、音響光学変調器の透明本体内で発生する音響波パターンの制御の増大が可能となり得る。これは次いで、放射ビーム断面における放射ビームＰＢの波長の制御の増大を可能とし、これによって投影システムＰＳの焦点面２４の形状及び／又は位置の制御の増大が可能となる。図４の例において、トランスデューサの１つ２３ｆは、他のトランスデューサ２３ａ−ｅとは異なる時変周波数で動作している。トランスデューサ２３ｆの影響下にある音響光学変調器２１のセグメントを通過する放射には、トランスデューサ２３ａ−ｅの影響下にある透明本体のセクションを通過する放射とは異なる波長シフトが与えられる。従って、トランスデューサ２３ｆの影響下にある音響光学変調器２１のセグメントを通過する放射は、トランスデューサ２３ａ−ｅの影響下にある透明本体のセクションを通過する放射とは異なる光路長の後に合焦する。投影システムＰＳの焦点面２４の形状は基板Ｗの湾曲とより良く合致するように制御され、これによってリソグラフィ露光の精度を向上させる。
[0062] 複数のトランスデューサを有する音響光学変調器によって発生する焦点面２４の形状は、ステップ状パターンを含み得る。ステップ状パターンの各ステップは、音響光学変調器の透明本体の１つのセクションに対応する。セクションの数及び関連するトランスデューサの数を増やすと、ステップ状パターンにおけるステップのサイズが小さくなり、発生する焦点面２４の形状は基板Ｗの形状とよりいっそう合致する可能性がある。異なるトランスデューサ２３ａ−ｅによって発生した音響波間に多少の干渉が生じることがある。しかしながら、これらの効果は無視できる程度であり得る。トランスデューサ２３ａ−ｅと音響光学変調器２１の透明本体との間に剛性接続を提供することで、透明本体の異なるセクションにおいて発生した音響波間に生じる干渉効果を低減できる。また、音響光学変調器２１の透明本体の異なるセクションを相互に音響的に隔離することで、異なるトランスデューサにより発生した音響波間に生じる干渉効果を低減することも可能である。
[0063] 放射ビームは約１９３ｎｍの波長を有し得る。エッジロールオフ効果によって、例えば基板の表面に約１０ｎｍ〜約２０ｎｍの高さ変化が生じる可能性がある。放射ビームの波長を約６０ｆｍ変化させると、投影システムＰＳの焦点位置が約２０ｎｍ変化することにより、基板エッジロールオフ効果で生じる２０ｎｍの高さ変化を補正することができる。音響光学変調器を約５００ＭＨｚの周波数で動作させることで、放射ビームの波長の６０ｆｍシフトを達成できる。音響光学変調器の透明本体がクォーツである（これは約５８００ｍｓ−１の速度で音響波を伝達する）と仮定した場合、音響光学変調器を約５００ＭＨｚの周波数で動作させると、約１．１６×１０−５ｍの波長を有する音響波を発生させることができる。音響光学変調器がブラッグレジームで動作すると仮定した場合、クォーツから出射する回折ビームはリソグラフィ装置の光軸から約１７ｍｒａｄであり得る。レンズ（図示せず）を用いて、クォーツから最大回折角で出射する放射を収集し方向転換させることができる。
[0064] 図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の一実施形態に従った、波長変調器３１及び偏向器３３を含むリソグラフィ装置の部分３０を概略的に示す。図５Ａ及び図５Ｂの例において、波長変調器３１は単一のトランスデューサ（図示せず）を有する音響光学変調器を含む。しかしながら、音響光学変調器３１は複数のトランスデューサを含んでもよい。音響光学変調器３１は、放射ビーム断面の異なるポイントが実質的に同一の波長変化を受けるように放射ビーム３２の波長を変動させるよう構成されている。放射ビーム３２は、放射源（図示せず）によって発生され、照明システム（図示せず）によって調節された後、音響光学変調器３１に到達できる。図４の場合と同様、図５Ａ及び図５Ｂの例では、投影システムＰＳの焦点面３４の形状と基板Ｗの形状を明確に示すため、焦点面３４は基板Ｗの露光表面から分離しているものとして図示されている。実際には投影システムＰＳの焦点面３４は、例えば基板テーブルＷＴの高さを調整することにより、基板Ｗの露光表面上に又はできる限り露光表面の近くに位置付けられている。焦点面３４が２次元の要素（entity）であること、また、図示を容易にするため図５Ａ及び図５Ｂでは焦点面３４が１次元の線として表されていることは認められよう。
[0065] 図５Ａは、放射ビーム３２の投影中の第１の時点ｔ１における投影システムの部分３０を示す。放射ビーム３２は音響光学変調器３１に入射する。時点ｔ１において、音響光学変調器３１は第１の周波数で動作しているので、放射ビーム３２に第１の波長シフトを与える。放射ビーム３２は音響光学変調器３１を通過し、偏向器３３に入射する。偏向器３３は、基板Ｗのターゲット部分において放射ビーム３２をスイープするよう構成されている。図５の例では、偏向器３３は回転可能ミラーを含む。ミラー３３の角度位置３５を変化させると、放射ビーム３２の反射角が変化する。図５Ａでは、ミラー３３は第１の角度位置３５にあり、放射ビームを第１の方向３２ａに反射させる。次いで放射ビーム３２はパターニングデバイスＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡは、放射ビーム３２の断面にパターンを付与するよう構成されている。パターニングデバイスＭＡによってパターン付与された後、放射ビーム３２はリソグラフィ装置の投影システムＰＳに入射する。投影システムＰＳは、リソグラフィ装置の基板テーブルＷＴ上に位置付けられた基板Ｗに放射ビーム３２を投影する。時点ｔ１において、放射ビーム３２は基板Ｗのエッジ近傍で基板Ｗに入射する。図５からわかるように、上述したエッジロールオフ効果のため、基板Ｗのトポグラフィは基板のエッジ近傍で変化する。音響光学変調器３１によって与えられる第１の波長シフト及びミラー３３によって与えられる第１の方向３２ａは、パターニングデバイスＭＡにより放射ビーム３２に与えられるパターンの像が第１の位置３４ａで合焦するようになっている。第１の位置３４ａは基板Ｗの露光表面の位置に対応する。すなわち、投影システムＰＳの焦点面３４の形状が基板Ｗの露光表面の形状と実質的に合致するように、放射ビーム３２の波長シフト及び方向３２ａが選択される。焦点面の形状を基板の露光表面の形状に合致させると、リソグラフィ露光を実行する場合のフォーカスエラー等のリソグラフィエラーを低減することができる。
[0066] 位置決めデバイス（図示せず）が、スキャン方向３６に沿って放射ビーム３２を通って基板Ｗのターゲット部分を移動させるよう構成されている。図５の例において、スキャン方向はｙ軸に沿っている。基板Ｗの移動中にリソグラフィ装置の非スキャン方向で基板Ｗのターゲット部分に放射ビーム３２をスイープするように、ミラー３３の角度位置３５は経時的に変化する。図５の例において、非スキャン方向はｘ軸に沿っている（すなわちスキャン方向に垂直である）。リソグラフィ装置の部分３０の光軸３７はｚ軸に沿って位置付けられている。偏向器３３は、位置決めデバイスが基板Ｗをスキャン方向３６に移動させる速度よりも速い速度で放射ビーム３２を非スキャン方向３６にスイープするよう構成されている。位置決めデバイスは、例えば約０．１ｍｓ−１〜約１ｍｓ−１の速度で基板Ｗをスキャン方向３６に移動させるように構成できる。偏向器３３は、例えば約１ｍｓ−１〜約１００ｍｓ−１の速度で放射ビーム３２を非スキャン方向にスイープするように構成できる。放射ビームを非スキャン方向にスイープすると、基板Ｗに適用されている放射のドーズの均一性が影響を受ける可能性がある。すなわち、放射ビームの繰り返し速度とスイープの速度に応じて、基板の一部のエリアは他のエリアよりも受光する放射が低減し、結果としてリソグラフィエラーが生じることがある。非スキャン方向の放射ビームのスイープを実行する場合に基板におけるドーズ均一性を維持するため、放射ビームの繰り返し速度を上げることができる。例えば放射ビームの繰り返し速度は、約６ｋＨｚ〜約８ｋＨｚから約２０ｋＨｚに上げることができる。あるいは、非スキャン方向の放射ビームのスイープを実行する場合に基板におけるドーズ均一性を維持するため、放射ビームのパルス長を延長することができる。基板において非スキャン方向の放射ビームのスイープを１回実行するのに要する時間は、放射ビームのパルス長と実質的に同一であるように選択することができる。
[0067] 以下は、本発明の例示的な実施の検討である。放射ビームのパルス長は例えば約２００ｎｓとすることができる。放射ビームの繰り返し速度は例えば約６ｋＨｚとすることができる。リソグラフィ装置の露光スリットの幅は例えば約２６ｍｍとすることができる。１レーザパルス長内で露光スリット幅に放射ビームをスイープするため、放射ビームのスイープ速度は約１．３×１０５ｍｓ−１とすることができる。ミラー３３は、ミラー３３の回転速度が放射ビームの繰り返し速度に対応するように回転させることができる。例えば放射ビームの繰り返し速度が約６ｋＨｚである場合、ミラー３３を約６ｋＨｚの回転速度で回転させることができる。露光スロット幅にわたる放射ビームのスイープは、ミラーの１回転の約１／８００に相当し得る。これは約０．４３度のミラーの回転に等しい。４．３度の角度のミラーの回転が露光スリットの全幅をカバーするようなリソグラフィの光学設計であれば、ミラーは毎秒約６００００回転の速度で回転しなければならない可能性がある。放射ビームのパルス長を延長させると、ミラーに必要な回転速度を低下させることができる。
[0068] 図５Ｂは、放射ビーム３２の投影中の第２の時点ｔ２における投影システムの部分３０を示す。時点ｔ２において音響光学変調器３１は、時点ｔ１で使用した周波数とは異なる周波数で動作している。ｔ２における音響光学変調器の異なる動作周波数は、時点ｔ１における第１の波長シフトとは異なる放射ビーム３２の第２の波長シフトを誘起する。放射ビーム３２は音響光学変調器３１を通過し、ミラー３３に入射する。ミラー３３は第２の角度位置３５にあり、放射ビーム３２を第２の方向３２ｂに反射させる。音響光学変調器３１によって与えられる第２の波長シフト及びミラー３３によって与えられる放射ビーム３２の方向３２ｂの変化は、パターニングデバイスＭＡにより放射ビーム３２に与えられるパターンの像が第２の位置３４ｂで合焦するようになっている。第２の位置３４ｂは基板Ｗの露光表面の位置に対応する。放射ビーム３２の波長シフト及び方向３２ｂは、投影システムＰＳの焦点面３４の形状が基板Ｗの露光表面の形状と実質的に合致するようになっている。図５Ａと図５Ｂの比較からわかるように、焦点面３４の形状を基板Ｗの露光表面の形状と合致させるために音響光学系３１の動作周波数を変化させながら、ミラー３３は放射ビーム３２を非スキャン方向３８に沿ってスイープする。
[0069] 図６は、本発明の一実施形態に従った、放射源ＳＯ、投影システムＰＳ、波長変調器４１、及び偏向器４３を含むリソグラフィシステムの部分４０を概略的に示す。放射源ＳＯは、放射ビーム４２を発生させるように構成されたレーザキャビティ４４を有するレーザを含む。放射ビーム４２は偏向器４３に入射する。放射源ＳＯと偏向器４３との間に、ビームデリバリシステム（図示せず）及び照明システム（図示せず）等のコンポーネントが存在し得る。偏向器４３は、基板Ｗのターゲット部分においてリソグラフィシステムの非スキャン方向５０に放射ビーム４２をスイープするよう構成されている。放射ビーム４２は偏向器４３から偏向し、パターニングデバイスＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡは、放射ビーム３２の断面にパターンを付与するよう構成されている。パターニングデバイスＭＡによってパターン付与された後、放射ビーム３２はリソグラフィ装置の投影システムＰＳに入射する。投影システムＰＳは、リソグラフィ装置の基板テーブルＷＴ上に位置付けられた基板Ｗに放射ビーム３２を投影する。位置決めデバイス（図示せず）が、スキャン方向４９に沿って放射ビーム４２を通って基板Ｗのターゲット部分を移動させるよう構成されている。図６の例において、スキャン方向４９はｙ軸に沿っている。基板Ｗの移動中にリソグラフィ装置の非スキャン方向５０で基板Ｗのターゲット部分に放射ビーム４２をスイープするように、偏向器４３の角度位置４７は経時的に変化する。図６の例において、非スキャン方向はｘ軸に沿っている（すなわちスキャン方向４９に垂直である）。偏向器４３は、位置決めデバイスが基板Ｗをスキャン方向４９に移動させる速度よりも速い速度で放射ビーム４２を非スキャン方向５０にスイープするよう構成されている。
[0070] リソグラフィシステムは、放射ビーム４２の波長を変動させるように構成された波長変調器４１を含む。図６の例において波長変調器は、レーザキャビティ４４内に位置付けられた可動光学要素４１を含む。図６の例において、可動光学要素４１はミラーである。アクチュエータ（図示せず）は、レーザキャビティ４４の長さ４５に沿ってミラー４１を移動させるよう構成することができる。アクチュエータは例えばピエゾアクチュエータを含み得る。レーザキャビティ４４内の可動ミラー４１とは反対側に、部分反射エンドミラー４６（すなわち出力カプラ）が位置付けられている。出力カプラ４６は、偏向器４３に与えられる放射ビーム４２を形成するようにレーザキャビティ４４内で発生した放射の一部を伝送するよう構成されている。可動ミラー４１の位置を変えてレーザキャビティ４４を長くすること及び短くすることで、レーザキャビティ４４によって発生される放射ビーム４２の波長が変化する。
[0071] 放射ビーム４２は放射源ＳＯから出射し、偏向器４３に入射する。図６の例では、偏向器４３は回転可能ミラーを含む。ミラー４３の角度位置４７を変えると、放射ビーム４２の反射角が変化する。図６は、放射ビーム４２が偏向器４３によって３つの異なる方向４２ａ−ｃに反射されることを示す。これらの方向は、リソグラフィシステムの動作中の３つの異なる時点ｔ１−３に対応する。第１の時点ｔ１では、放射ビーム４２が第１の波長を有するように可動ミラー４１はレーザキャビティ４４内の第１の位置４１ａにあり、放射ビーム４２が第１の方向４２ａに偏向されるように偏向器４３は第１の角度位置にある。放射ビーム４２は投影システムＰＳを通過し、第１の位置４８ａで合焦する。第２の時点ｔ２では、放射ビーム４２が第１の波長とは異なる第２の波長を有するように可動ミラー４１はレーザキャビティ４４内の第２の位置４１ｂにあり、放射ビーム４２が第１の方向４２ａとは異なる第２の方向４２ｂに偏向されるように偏向器４３は第２の角度位置にある。放射ビーム４２は投影システムＰＳを通過し、第２の位置４８ｂで合焦する。第３の時点ｔ３では、放射ビーム４２が第２の波長を有するように可動ミラー４１はレーザキャビティ４４内の第２の位置４１ｂにあり、放射ビーム４２が第１及び第２の方向４２ａ−ｂとは異なる第３の方向４２ｃに偏向されるように偏向器４３は第３の角度位置にある。放射ビーム４２は投影システムＰＳを通過し、第３の位置４８ｃで合焦する。図６からわかるように、時点ｔ１−３の間、投影システムＰＳの焦点面５１の形状を基板Ｗの露光表面の形状と合致させるため、偏向器４３が非スキャン方向５０に沿って放射ビーム４２をスイープすると共に、レーザキャビティ４４内の可動ミラー４１の位置４１ａ−ｂを変化させる。
[0072] スイープ方向（すなわち非スキャン方向）の放射ビームのサイズによって、リソグラフィ露光のドーズ均一性及び／又は投影システムの焦点面を整形できる精度が少なくとも部分的に決定され得る。放射ビームがスイープ方向に長くなると、スイープ方向に短い放射ビームに比べ、高いドーズ均一性を提供できる。しかしながら、スイープ方向に短い放射ビームは、スイープ方向に長い放射ビームよりも正確に投影システムの焦点面を整形することができる。スイープ方向の放射ビームの長さは、部分的に、所望のドーズ均一性及び焦点面の整形精度に応じて選択され得る。
[0073] 可動ミラー４１は変形可能とすることができる。すなわち、可動ミラー４１と出力カプラ４６との間の距離がレーザキャビティ４４内の横方向位置に依存するように、可動ミラー４１を曲げることができる。アクチュエータ（図示せず）は、可動ミラー４１を制御可能に変形させるよう構成することができる。アクチュエータは例えばピエゾアクチュエータとすればよい。可動ミラー４１を変形させると、放射源ＳＯによって発生される放射ビーム４２の波長は、放射ビーム４２の断面内の位置に依存するように変化する。レーザキャビティ４４内の可動ミラー４１の位置を変化させると共に可動ミラー４１を変形させることで、レーザキャビティ４４内の可動ミラー４１の位置の変化だけを行うことに比べ、投影システムＰＳの焦点面５１の形状をいっそう細かく制御することが可能となる。
[0074] 図７は、本発明の一実施形態に従った、放射源ＳＯ、投影システムＰＳ、波長変調器６１、及び偏向器６３を含むリソグラフィシステムの部分６０を概略的に示す。放射源ＳＯは、放射ビーム６２を発生させるように構成されたレーザキャビティ６４を含む。放射ビーム６２は偏向器６３に入射する。放射源ＳＯと偏向器６３との間に、ビームデリバリシステム（図示せず）及び照明システム（図示せず）等のコンポーネントが存在し得る。偏向器６３は、基板Ｗのターゲット部分においてリソグラフィシステムの非スキャン方向７０に放射ビーム６２をスイープするよう構成されている。放射ビーム６２は偏向器６３から偏向し、パターニングデバイスＭＡに入射する。パターニングデバイスＭＡは、放射ビーム６２の断面にパターンを付与するよう構成されている。パターニングデバイスＭＡによってパターン付与された後、放射ビーム６２はリソグラフィ装置の投影システムＰＳに入射する。投影システムＰＳは、リソグラフィ装置の基板テーブルＷＴ上に位置付けられた基板Ｗに放射ビーム６２を投影する。位置決めデバイス（図示せず）が、スキャン方向６９に沿って放射ビーム６２を通って基板Ｗのターゲット部分を移動させるよう構成されている。図７の例において、スキャン方向６９はｙ軸に沿っている。基板Ｗの移動中にリソグラフィ装置の非スキャン方向７０で基板Ｗのターゲット部分に放射ビーム６２をスイープするように、偏向器６３の角度位置６７は経時的に変化する。図７の例において、非スキャン方向７０はｘ軸に沿っている（すなわちスキャン方向６９に垂直である）。偏向器６３は、位置決めデバイスが基板Ｗをスキャン方向６９に移動させる速度よりも速い速度で放射ビーム６２を非スキャン方向７０にスイープするよう構成されている。
[0075] リソグラフィシステムは、放射ビーム６２の波長を変動させるように構成された波長変調器６１を含む。図７の例において波長変調器は、レーザキャビティ６４内に位置付けられた可動光学要素６１を含む。図７の例において、可動光学要素６１は回転可能プリズムである。アクチュエータ（図示せず）は、軸６５を中心としてプリズム６１を回転させるように構成することができる。アクチュエータは例えばピエゾアクチュエータを含み得る。図７の例において、軸６５はプリズム６１を通って紙面内へ向かっている。図７に示されている軸６５は、プリズム６１が回転する軸を明示するよう意図されたものであり、ピンのようなプリズム６１を貫通する固体の物体は示していない。レーザキャビティは、部分反射エンドミラー６６（すなわち出力カプラ）、利得媒体７２、及びエンドミラー７３を含む。出力カプラ６６は、偏向器６３に与えられる放射ビーム６２を形成するようにレーザキャビティ６４内で発生した放射の一部を伝送するよう構成されている。回転可能プリズム６１の角度位置と回転可能プリズム６１に入射する放射の波長が、回転可能プリズム６１を通って進む放射の屈折角を決定する。回転可能プリズムを通って進む放射の屈折角は、放射がエンドミラー７３から反射して利得媒体７２及び出力カプラ６６に到達するか、又は放射がエンドミラー７３から反射して回転可能プリズム６１とは離れる方へ進むのかを決定する。回転可能プリズム６１の角度位置６１ａ−ｂを変えると、レーザキャビティ６４によって発生される放射ビーム６２の波長が変化する。
[0076] 放射ビーム６２は放射源ＳＯから出射し、偏向器６３に入射する。図７の例では、偏向器６３は回転可能ミラーを含む。ミラー６３の角度位置６７を変えると、放射ビーム６２の反射角が変化する。図７は、放射ビーム６２が偏向器６３によって３つの異なる方向６２ａ−ｃに反射されることを示す。これらの方向は、リソグラフィシステムの動作中の３つの異なる時点ｔ１−３に対応する。第１の時点ｔ１では、放射ビーム６２が第１の波長を有するように回転可能プリズム６１はレーザキャビティ６４内の第１の角度位置６１ａにあり、放射ビーム６２が第１の方向６２ａに偏向されるように偏向器６３は第１の角度位置６７にある。放射ビーム６２は投影システムＰＳを通過し、第１の位置６８ａで合焦する。第２の時点ｔ２では、放射ビーム６２が第１の波長とは異なる第２の波長を有するように回転可能プリズム６１はレーザキャビティ６４内の第２の角度位置６１ｂにあり、放射ビーム６２が第１の方向６２ａとは異なる第２の方向６２ｂに偏向されるように偏向器６３は第２の角度位置６７にある。放射ビーム６２は投影システムＰＳを通過し、第２の位置６８ｂで合焦する。第３の時点ｔ３では、放射ビーム６２が第２の波長を有するように回転可能プリズム６１はレーザキャビティ６４内の第２の位置６１ｂにあり、放射ビーム６２が第１及び第２の方向６２ａ−ｂとは異なる第３の方向６２ｃに偏向されるように偏向器６３は第３の角度位置６７にある。放射ビーム６２は投影システムＰＳを通過し、第３の位置６８ｃで合焦する。図７からわかるように、時点ｔ１−３の間、投影システムＰＳの焦点面７１の形状を基板Ｗの露光表面の形状と合致させるため、偏向器６３が非スキャン方向７０に沿って放射ビーム６２をスイープすると共に、レーザキャビティ６４内の回転可能プリズム６１の位置６１ａ−ｂを変化させる。
[0077] 回転可能プリズム６１は変形可能とすることができる。すなわち、異なる放射光線が回転可能プリズム６１を通って進む場合に異なる屈折角となるように、回転可能プリズム６１を曲げることができる。アクチュエータ（図示せず）は、回転可能プリズム６１を制御可能に変形させるよう構成することができる。アクチュエータは例えばピエゾアクチュエータとすればよい。回転可能プリズム６１を変形させると、放射源ＳＯによって発生される放射ビーム６２の波長は、放射ビーム６２の断面内の位置に依存するように変化する。レーザキャビティ６４内の回転可能プリズム６１の角度位置を変化させると共に回転可能プリズム６１を変形させることで、レーザキャビティ６４内の回転可能プリズム６１の角度位置の変化だけを行うことに比べ、投影システムＰＳの焦点面７１の形状をいっそう細かく制御することが可能となる。
[0078] 本明細書において記載される実施形態の任意のものを、基板トポグラフィ測定システムとともに使用することができる。図８は、本発明の一実施形態に従った、トポグラフィ測定システム８１、プロセッサ８２、コントローラ８３、及び波長変調器８４を含むリソグラフィシステムの部分８０を概略的に示す。図８は、２つの異なるステージすなわち測定ステージ８７及び露光ステージ８８において基板テーブルＷＴ上に保持された基板Ｗを示す。測定テーブルにおいて、トポグラフィ測定システム８１は、基板Ｗの高さマップを測定すると共にこの高さマップを示す信号を出力するよう構成されている。例えばトポグラフィ測定システム８１は、国際特許出願公報ＷＯ２０１７／０６００１４Ａ１号に記載されているタイプとすることができる。プロセッサ８２は、トポグラフィ測定システム８１から信号を受信すると共にリソグラフィシステムの投影システムＰＳの焦点面の形状の変化を決定するよう構成されている。プロセッサ８２は、投影システムＰＳの焦点面８５が基板Ｗのトポグラフィ（すなわち測定された高さマップ）とより良く合致するように、投影システムＰＳの焦点面８５の形状の変化を決定する。プロセッサ８２は更に、投影システムＰＳの焦点面８５の形状の変化を示す信号を出力するよう構成されている。コントローラ８３は、プロセッサ８２から信号を受信すると共に、投影システムＰＳの焦点面８５の決定された形状の変化を適用するように波長変調器８４を制御するよう構成されている。投影システムＰＳは放射ビーム８６を基板Ｗに投影する。図８の例では、投影システムＰＳの焦点面８５の形状と基板Ｗの形状を明確に示すため、焦点面８５は基板Ｗの露光表面から分離しているものとして図示されている。実際には投影システムＰＳの焦点面８５は、例えば基板テーブルＷＴの高さを調整することにより、基板Ｗの露光表面上に又はできる限り露光表面の近くに位置付けられている。焦点面８５が２次元の要素であること、また、図示を容易にするため図８では焦点面８５が１次元の線として表されていることは認められよう。
[0079] 上記で検討したように、また図１を参照すると、波長変調器はリソグラフィシステムの様々な領域１ａ−ｄに位置付けることができる。波長変調器が音響光学変調器である場合、リソグラフィシステム内の音響光学変調器の位置は、音響光学変調器の寸法及び／又は音響光学変調器の動作の仕方に影響を及ぼし得る。これは、リソグラフィシステム内の異なる位置では放射ビームの断面積が変わるからである。音響光学変調器の透明本体の寸法は、少なくとも部分的に、音響光学変調器が用いられているリソグラフィシステムの動作パラメータに依存する。例えば音響光学変調器の透明本体の寸法は、放射ビームの断面積全体が透明本体を通過できるようにすればよい。音響光学変調器の透明本体の長さは、リソグラフィ装置内の音響光学変調器の位置とリソグラフィ装置の投影システムの縮小率に依存し得る。例えば、リソグラフィ装置の投影システムは４分の１の縮小率を与えることができる。音響光学変調器がレチクルの近傍に位置付けられる場合、音響光学変調器の透明本体は約１００ｍｍ〜約４００ｍｍの長さを有し得る。音響光学変調器が基板の近傍に位置付けられる場合、音響光学変調器の透明本体は約２５ｍｍ〜約１００ｍｍの長さを有し得る。音響光学変調器がリソグラフィ装置の照明システムのフィールド面の近傍に位置付けられる場合、透明本体の長さは少なくとも部分的に照明システムの光学設計に依存し得る。例えば音響光学変調器がリソグラフィ装置の照明システムのフィールド面の近傍に位置付けられる場合、音響光学変調器の透明本体は約２０ｍｍ〜約１１０ｍｍの長さを有し得る。リソグラフィ装置内で音響光学変調器を配置できる位置は、リソグラフィ装置の光学設計によって制限されることがある。例えば、リソグラフィ装置の瞳面よりもリソグラフィ装置のフィールド面の近傍に音響光学変調器を位置付けることが好ましい場合がある。フィールド面の位置は、異なるリソグラフィ装置内では異なる可能性がある。
[0080] 音響光学変調器は任意の数のトランスデューサを含み得る。トランスデューサは異なるサイズ及び／又は異なる形状を有し得る。例えば、投影システムの焦点面の端部領域の形状及び／又は位置の制御を増大するため（例えばエッジロールオフフォーカスエラーを更に低減するため）、音響光学変調器の透明本体の端部領域の近傍に小さいトランスデューサを高密度で配置することができる。本発明の使用について、主に基板エッジロールオフに関連したリソグラフィフォーカスエラーの低減に関して検討したが、本発明を用いて基板のいかなる位置のフォーカスエラーも低減できることは認められよう。例えば、基板の中心部の近傍における基板のターゲット部分のトポグラフィを測定し、このターゲット部分のトポグラフィにより良く合致するように投影システムの焦点面を調整するため波長変調器を用いることができる。
[0081] 偏向器は回転可能ミラーであるとして記載し図示したが、偏向器が意の形態をとり得ることは認められよう。例えば偏向器は、外周部に複数の平坦なミラーを有するホイール（wheel）とすることができる。あるいは偏向器は、屈折によって放射ビームを偏向させるよう構成された可動プリズムを含み得る。別の代替案として、偏向器はマイクロ電子機械（ＭＥＭＳ）ミラーアレイを含み得る。
[0082] 本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらのいずれかの組み合わせにおいて実施可能である。また、本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサによって読み取り及び実行され得る機械読み取り可能媒体上に記憶された命令としても実施することができる。機械読み取り可能媒体は、機械（例えばコンピューティングデバイス）によって読み取り可能な形態の情報を記憶又は送信するためのいずれかの機構を含み得る。例えば、機械読み取り可能媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音、又は他の形態の伝搬信号（例えば搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）、及び他のものを含むことができる。更に、一定の動作を実行するものとして本明細書ではファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令を記載することができるが、そのような記載は単に便宜上のものであり、そういった動作は実際には、コンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又はファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスから得られることは認められよう。
[0083] 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。説明は、本発明を限定することを意図していない。

Claims (15)

  1. 放射ビームを発生させるように構成されたレーザキャビティを含む放射源と、
    前記放射ビームを提供するための照明システムと、
    前記放射ビームの断面にパターンを付与するように機能するパターニングデバイスを支持するためのサポート構造と、
    基板を保持するための基板テーブルと、
    前記パターン付与された放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、
    前記パターン付与された放射ビームの断面内の位置、及び
    前記基板の前記ターゲット部分上での前記パターン付与された放射ビームの位置、
    のうち少なくとも１つに応じて波長を変動させるように動作可能な波長変調器と、
    を備えるリソグラフィシステム。
  2. 前記波長変調器は音響光学変調器を含む、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
  3. 前記音響光学変調器は、前記音響光学変調器の異なるセクションにおいて異なる周波数を有する音響波を発生させるように構成された複数のトランスデューサを含む、請求項２に記載のリソグラフィシステム。
  4. 前記基板の高さマップを測定すると共に前記高さマップを示す信号を出力するよう構成されたトポグラフィ測定システムと、
    前記トポグラフィ測定システムから前記信号を受信し、前記投影システムの焦点面の形状の変化を決定し、前記投影システムの前記焦点面の前記形状の変化を示す信号を出力するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサから前記信号を受信すると共に、前記投影システムの前記焦点面の前記決定された形状の変化を適用するように前記波長変調器を制御するよう構成されたコントローラと、
    を更に備える、請求項１から３のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
  5. 前記波長変調器は前記レーザキャビティ内に位置付けられた可動光学要素を含む、請求項１に記載のリソグラフィシステム。
  6. 前記可動光学要素は変形可能である、請求項５に記載のリソグラフィシステム。
  7. 前記可動光学要素はミラーである、請求項５又は６に記載のリソグラフィシステム。
  8. 前記可動光学要素はプリズムである、請求項５又は６に記載のリソグラフィシステム。
  9. 前記基板の前記ターゲット部分において非スキャン方向に前記パターン付与された放射ビームをスイープするように構成された偏向器
    を更に備える、請求項１から８のいずれかに記載のリソグラフィシステム。
  10. パターン付与された放射ビームを基板に投影する方法であって、
    前記基板を提供することと、
    照明システムを用いて放射ビームを提供することと、
    パターニングデバイスを用いて前記放射ビームの断面にパターンを付与することと、
    前記パターン付与された放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影することと、
    前記放射ビームの波長を、
    前記パターン付与された放射ビームの断面内の位置、及び
    前記基板の前記ターゲット部分上での前記パターン付与された放射ビームの位置、
    のうち少なくとも１つに応じて変動させることと、
    を含む方法。
  11. 前記波長を変動させることは音響光学変調器を用いることを含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記音響光学変調器を用いることは、前記音響光学変調器の異なるセクションにおいて異なる周波数を有する音響波を発生させることを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記基板の高さマップを測定することと、
    投影システムの焦点面の変化を決定することと、
    前記音響光学変調器を用いて前記投影システムの前記焦点面の前記決定された変化を適用することと、
    を更に含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
  14. 前記方法は放射源を用いて前記放射ビームを発生させることを更に含み、前記放射源はレーザキャビティと前記レーザキャビティ内に位置付けられた光学要素とを含み、前記波長を変動させることは前記レーザキャビティ内で前記光学要素を移動させることを含む、請求項１０に記載の方法。
  15. 前記波長を変動させることは前記レーザキャビティ内で前記光学要素を変形させることを更に含む、請求項１４に記載の方法。
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