JP4401060B2 - リトグラフ装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射光の投影ビームを形成する放射光系と、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するように作用するパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
基板のターゲット部分にパターン化したビームを投影する投影系とを含み、
投影ビームの強度分布を定めるための照射系を放射系が含むリトグラフ投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書で使用する「パターン形成手段」なる用語は、基板のターゲット部分に形成されるべきパターンに対応するパターン化された横断面を有する入射放射光ビームを形成するのに使用できる手段を表すものと広く解釈しなければならない。「光バルブ」なる用語もこの関係において使用できる。一般に、前記パターンは、集積回路や他のデバイス（以下を見よ）のようなターゲット部分に形成されるデバイスにおける特定の機能層に対応する。そのようなパターン形成手段の例には、以下のものが含まれる。
マスク。マスクの概念はリトグラフにおいて周知であり、２進数、交互位相変位および減衰位相変位のようなマスク形式、ならびに各種のハイブリッド・マス形式を含む。そのようなマスクを放射光ビーム内に置くと、マスクのパターンに従って、マスクに衝突した放射光の選択的な伝達（伝達性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）が生じる。マスクの場合、その支持構造は一般にマスク・テーブルとされており、マスク・テーブルは入射放射光ビーム内の所望位置にマスクを保持できること、および望むならビームに対して移動させることができることを保証する。
プログラム可能ミラー・アレー。そのようなデバイスの１例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス−アドレス指定可能面である。そのような装置の基になる基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された面積部分は入射光を回折光として反射するのに対し、アドレス指定されない面積部分は入射光を非回折光として反射するということである。適当なフィルターを使用することで前記非回折光を反射ビームから除去し、回折光だけを残すことができる。このようにして、ビームはマトリックス−アドレス指定可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化される。プログラム可能ミラー・アレーの代替実施例は小さなミラーのマトリックス配列を使用するもので、各々のミラーは適当な局所的電界を与えるか、圧電作動手段を使用して１軸のまわりに個別に傾けることができる。再び述べるが、ミラーはマトリックス−アドレス指定可能なものであり、アドレス指定したミラーが入射する放射光ビームを異なる方向でアドレス指定されていないミラーへ向けて反射することになる。このようにして、反射ビームはマトリックス−アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化される。必要なマトリックスアドレス指定は適当な電子手段を使用して遂行できる。上述で説明したいずれの状況においても、パターン形成手段は１以上のプログラム可能ミラー・アレーを含むことができる。本明細書で示すミラー・アレーに関するさらなる情報は、例えば米国特許第５２９６８９１号および同第５５２３１９３号、ＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６から入手でき、その記載内容全体が本明細書に援用される。プログラム可能ミラー・アレーの場合、前記支持構造は例えばフレームまたはテーブルとして使用され、それらは要求に応じて固定されるか、可動とされる。
プログラム可能ＬＣＤアレー。その構造の１例が米国特許第５２２９８７２号に与えられている。その記載内容全体が本明細書に援用される。上述したように、この場合の支持構造は例えばフレームまたはテーブルとして具現され、それらは要求に応じて固定されるか、可動とされる。
【０００３】
簡略化のために、以下の本文は所々でマスクおよびマスク・テーブルを備えた例に特に向けられるが、しかしながらそれらの説明される一般的な原理は前述したようにパターン形成手段の広い意味での説明で理解されねばならない。
【０００４】
リトグラフ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。その場合、パターン形成手段はＩＣの個別な層に対応した回路パターンを形成する。また、このパターンは放射光感応物質（レジスト）の層を被覆した基板（シリコン・ウェーハ）上のターゲット部分（例えば１以上のダイを含む）に結像できる。一般に、１つのウェーハは１度に１つずつ投影系を経て次々に照射される隣接ターゲット部分の全ネットワークを包含する。マスク・テーブル上のマスクによるパターン化を採用した現在の装置では、機械の２つの異なる形式の間で差異が生じ得る。１つの形式のリトグラフ投影装置では、１回の作動でターゲット部分にマスク・パターン全体を露光することにより、各ターゲット部分は照射される。代替装置、一般にステップ・アンド・スキャン装置と称される装置では、投影ビームの下、与えられた基準方向（「走査」方向）にマスク・パターンを逐次に走査して各ターゲット部分が照射され、この間同期してその方向と平行または非平行に基板が走査される。一般に投影系は倍率Ｍ（一般に＜１）を有しているので、基板テーブルが走査される速度Ｖはマスク・テーブルが走査される速度のＭ倍となる。本明細書に記載するリトグラフ装置に関するさらなる情報は、例えば米国特許第６０４６７９２号から入手でき、その記載内容全体が本明細書に援用される。
【０００５】
リトグラフ投影装置を使用する周知の製造工程では、パターン（例えばマスクで与えられる）は少なくとも部分的に放射光感応物質（レジスト）の層を被覆した基板上に結像される。この結像段階の前に、基板は下処理（プライミング）、レジスト被覆および軽焼成（ソフト・ベイク）のような各種の処理を行われる。露光後、基板は露光後焼成（ＰＥＢ）、現像、重焼成および結像形状の測定／検査のような他の処理を行われる。これらの工程のこの配列は、例えばＩＣのようなデバイスの個々の層をパターン形成するための基本として使用される。このようなパターン化された層は、その後にエッチング、イオン・インプランテーション（ドーピング）、金属化、酸化、化学−機械研磨などのような各種の処理を受けることになり、それらの全ては個々の層を完成させるように意図される。幾つかの層が必要とされるならば、全ての工程またはその変種工程は新たな層の各々に対して繰り返さなければならない。最終的に、デバイスのアレーが基板（ウェーハ）上に与えられることになる。それらのデバイスはその後にダイシングや鋸引きのような技術によって分離され、そこから個々のデバイスはピン等に連結されているキャリヤに取り付けることができる。このような処理に関するさらなる情報は、例えば書物「マイクロチップの製造：半導体の処理に関する実用的な手引き」、第３版、ピーター・ファン・ツァント著、マグロウ・ヒル出版カンパニ、１９９７年、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４から得ることができ、その記載内容全体は本明細書に援用される。
【０００６】
簡略化のために、この投影系は以下に「レンズ」と称するが、この用語は各種形式の投影系を包含するものと広く解釈されねばならず、例えば屈折光学系、反射光学系および反射屈折光学系が含まれる。放射光系も、放射光ビームの方向決め、形状決めまたは制御のために、それらの何れかの設計形式に従って作動する要素を含み、それらの要素も以下に集合的に、または一例として「レンズ」と称される。さらに、リトグラフ装置は２以上の基板テーブル（および（または）２以上のマスク・テーブル）を有する形式のものとすることができる。そのような「複数ステージ」の装置では、悪化されるテーブルは平行に使用されるか、または１以上のテーブルが露光に使用されている間に他の１以上のテーブルに対して準備段階が行われることができる。例えば、米国特許第５９６９４４１号およびＷＯ９８／４０７９１には２ステージのリトグラフ装置が記載されており、その記載内容全体を本明細書に援用する。
【０００７】
リトグラフに使用されるような投影装置は、以下に単純に照射装置と称する照射系を一般に含む。照射装置はレーザーのような光源からの放射光を受け入れ、パターン形成手段（例えばマスク・テーブル上のマスク）のような対象物を照射する照射ビームを形成する。典型的な照射装置では、ヒトミ面（pupil plane） にてビームが所望の空間強度分布を有するように、ビームは成形および制御される。ヒトミ面でのこの空間強度分布は、照射ビームを形成するための仮想放射光源として効果的に作用する。ヒトミ面に続いて、放射光は以下に「連結レンズ」と称するレンズ群によって実質的に収束される。連結レンズは実質的に収束した放射光を石英ロッドのような積分器に接続する。積分器の機能は、照射ビームの空間強度分布および（または）角強度分布の均一性を向上させることである。ヒトミ面は連結光学系の焦点面と実質的に一致するから、ヒトミ面における空間強度分布は連結光学系によって照射される物体における角強度分布に変換される。ヒトミ面における空間強度分布の制御は、照射された物体の像が基板に投影されるときの処理寛容度を向上させるために行える。特に、二極、環帯または四極の軸外の照射輪郭を有する空間強度分布は、解像度および、例えば投影レンズの収差に対する感応性、露光寛容度、焦点深度のような他の投影パラメータを向上させるために提案されている。
【０００８】
周知の照射装置は、以下に「ズーム・アクシコン（zoom-axicon） 」と称する光学システムを含む。ズーム・アクシコンはヒトミ面における強度分布を調整する手段である。光源からの放射光は第１の光学要素を通り、その光学要素が角強度分布を形成する。次に、放射光ビームはズーム・レンズを横断する。ズーム・レンズの後方焦点面に、ヒトミ面で第２の光源として作用するのが一般に適当な空間強度分布が形成される。したがってズーム・レンズの後方焦点面はヒトミ面（すなわち連結光学系の前方焦点面）と典型的に実質的に一致する。ヒトミ面における空間強度分布の外側半径方向範囲は、ズーム・レンズの焦点距離の変化によって変化させることができる。しかしながら、ズーム・レンズは２自由度を有していなければならず、その第１はズーム・レンズの焦点距離を変化させるため、第２は焦点距離が変化するときに後方焦点面が照射装置のヒトミ面に位置されて保持されるように基準面の位置を変化させるためである。この機能性により、ズーム・レンズは典型的に幾つか（例えば、少なくとも３つ）の直列に配列された別々のレンズにより、その幾つかを移動可能にして構成される。上述したように、ズーム・レンズの焦点距離を調整することにより、ディスク形状で均一であることが好ましいヒトミ面における強度分布の半径方向範囲がセットできる。以下に、ヒトミ面における何れかの予備選択された好ましい空間強度分布を「照射状態（illumination setting）」と称する。
【０００９】
ヒトミ面の近くに位置するアクシコンは、補完的な円錐面を有する２つの部材で一般に構成される。アクシコンは、環帯の空間強度分布、または中心のまわりに実質的に強度を有さない、すなわち軸上照射のない他の空間強度分布を形成することに使用される。アクシコンの２つの円錐面の間隔距離を調整することにより、環帯の状態が調整できる。アクシコンが閉じられると、すなわち円錐面間の間隙がゼロとなると、通常の（すなわちディスク状の）照射状態が形成される。円錐面間に間隙を形成することで環状の強度分布が生じ、環帯の内側の半径方向範囲は２つの円錐面の間隔距離で定められる。一方、ズーム・レンズが外側の半径方向範囲を定め、したがって環帯の幅を定める。強度分布の予備選択された内側および外側の半径方向範囲はしばしばσ状態、特にそれぞれσ内側状態およびσ外側状態と称される。本明細書では、σ内側状態およびσ外側状態はヒトミ面の最大半径に対する当該半径の比率の測定値である。
【００１０】
本明細書で使用する「ズーム−アクシコン」なる用語は、ズーム・レンズおよびアクシコンを含むモジュールを表すと解釈すべきである。
【００１１】
多極照射状態は、周知の照射装置の各種手段によって、例えばズーム・レンズの前方の第１の光学要素を修正して角強度分布を適当に成形するか、または例えばヒトミ面の近くで窓板またはブレードをビーム路に挿入するなどにより形成できる。周知のズーム−アクシコン・モジュールおよび多極モード形成に関するさらなる情報は、（例えば）１９９９年４月６日付けで出願された米国特許出願第０９／２８７０１４号（ＥＰ−Ａ−０９５０９２４）に与えられており、本明細書にその記載内容全体を援用する。
【００１２】
上述した周知の照射装置において、照射状態の望まれる範囲を形成するためにズーム−アクシコン・モジュールは一般に幾つか（例えば５以上）の光学要素を有し、特に幾つかの要素は独立して移動できなければならないことが事実であるならば、製造費用が高価となることは明白である。他の問題は、アクシコンのズーム・レンズおよび２つの円錐要素を含むレンズはかなりの厚さのレンズ材料と非常に多数の表面インターフェースとを示すことである。このことは、吸収、反射、効率の悪い被覆、劣化作用および汚れによって伝達効率が悪化することを意味する。この問題は、１９３，１５７，１２６ｎｍのような短い波長の放射光および極紫外線（ＥＵＶ）（例えば５〜２０ｎｍ）の使用を必要とするような高密度の小さい造作の結像が要求されることによって一層悪化する。例えばＣａＦ２および石英のような適当な伝達物質の効率は、吸収が増大するために短い波長において低下し、ＥＵＶ放射光にとって十分な伝達性を有する周知の材料はない。要素の光学被覆の効率も短い波長で典型的に低下し、また劣化作用は一般に悪化する。したがって、全体として、伝達性が低下したことで通過量にかなりの減少が生じる。他の問題は、周知の照明装置がリトグラフ装置内で比較的大きな体積を占めることである。これはさらに機械を過剰に嵩張らせ、また製造費用を増大させる（特に、ＣａＦ２ のような材料を使用するときに）。
【００１３】
上述したように、二極、環帯または四極の軸外照射輪郭を有する空間強度分布は投影特性を向上させることができる。輪郭の選択はとりわけリトグラフ処理のそれぞれの応用例に応じて決まる。与えられた応用例に所望される標準のものでない照射モードを形成するためには、かなりの苦労と高い費用により特別に設計いなければならない光学装置が必要となる。
【００１４】
ＥＰ０７４４６４１Ａはマスク照射の均一性を向上させるための、変形可能なミラーを使用したリトグラフ装置に使用するための照射系を記載している。
【００１５】
ＥＰ０４８６３１６Ａは二極および四極の照射状態を形成するために様々に異なる構造を含む様々に異なるリトグラフ装置を記載している。それらのリトグラフ装置は極位置を定めるために出口点が移動可能な繊維束を使用した構造を含む。他の構造は、露光時またはマルチショット露光のショット間に、２つの位置の間を変位可能なミラーを使用する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題および課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上述の問題を避け、または解消する照射装置を備えた改良されたリトグラフ装置を提供することである。他の目的は、投影ビームの望まれる何れかの強度分布をほぼ形成するために使用できる手段を提供することである。
【００１７】
本発明の１つの概念によれば、所望された投影ビームの角強度分布を与えるために投影ビームの異なる部分を異なる方向へ個別に操向する操向手段を照射系が含み、前記操向手段はそれぞれが投影ビームの一部を操向する複数の離散反射器（discrete mirrors）を含み、それぞれ対応する投影ビームの一部を所望の方向へ向けるために反射器の配向が個別に制御できることを特徴とする冒頭の項で明記したようなリトグラフ装置が提供される。
【００１８】
本発明の基本思想は、複数の離散反射器を制御する概念にある。離散反射器は、投影ビームのそれぞれ対応する部分を（実質的に）何れかの所望された方向へ方向決めするように制御できることが好ましい。形成された角強度分布はその後に、例えば収束レンズによって空間強度分布へ変換できる。方向決め部材の例は、入射放射光を１つの方向または複数の方向範囲へ反射する反射要素、および入射放射光を回折して散開させる回折要素である。放射光を特定の方向または複数の方向範囲へ、または複数の方向へ方向決めでき、その１つの方向または複数の方向が制御できるならば、他のいずれの形式の手段も方向決め部材として使用できる。この制御は、例えば方向決め部材を機械的に配向する、および（または）方向特性および（または）方向決め部材の配向を直接または間接的に電気的に変化させる何れかの適当な手段によって遂行できる。方向決め部材に影響を与え、これにより１つまたは複数の方向を設定するための他の方法、例えば電磁放射または電磁場を使用する方法も可能である。
【００１９】
近年、マイクロ電気機械システムおよびマイクロ光電子機械システム（ＭＥＭＳおよびＭＯＥＭＳ）が光データ伝送用デバイスの光スイッチとして使用するために開発された。これらのＭＥＭＳの幾つかは１０００個を超える極小ミラーを備えたアレーを含み、ミラーの各々は互いに直交する２つの異なる平面内で傾斜できる。したがって、そのようなデバイスに入射する放射光は（実質的に）半球の何れかの望まれる方向へ反射されることができる。反射部材のこのようなアレーは複数の離散ミラーとして使用でき、また投影ビームを予め定められた異なる方向へ反射させるように個々に配向される。
【００２０】
本発明の重要な利点は、所望の強度分布を形成するために極紫外線（ＥＵＶ）に対して適用できるという事実にある。極紫外線（ＥＵＶ）放射光で機能するズーム−アクシコンまたは四極装置を備えることはこれまで不可能であった。
【００２１】
本発明の特に有利な実施例において、操向手段は第１のファセット・ミラーを含み、離散ミラーの各々は第１のファセット・ミラーのファセットであり、また離散ミラーの各々はそれらの配向を制御することで放射光源の像を第２のファセット・ミラーの選ばれたファセットへ投影するように作用する。この構造において、第１のファセット・ミラーはフィールド・ミラーおよび蝿眼（fly's-eye） 反射器として作用し、多数の仮想光源を第２のファセット・ミラー上に形成し、その後それらはマスクに重なるように再び方向決めされ、望まれた照射光の均一性を形成する。第２のファセット・ミラーは投影系のヒトミ面に位置し、第２のファセット・ミラーの照射がマスクの照射モードを決定することが好ましい。したがってこの照射モードは、第２のファセット・ミラーのファセットの選ばれた１つを照射するように第１のファセット・ミラーのファセットの配向を制御することで制御できる。これは、ヒトミ面内に選択的にマスキングすることにより照射モードが形成された場合に生じるビーム強度の損失を回避する。
【００２２】
本発明は、放射光系が放射光の１つの投影ビームを形成する場合に限定されることはない。むしろ、異なる副次ビームまたは副次ビーム束が異なる箇所で形成され、所望の角強度分布を形成するように操向手段により操向されることができる。さらに、方向決め部材に達するまで、投影ビーム、または少なくとも１つの投影ビームは別個の副次ビームを形成するまで分けることができる。これは、方向決め部材に達する前に投影ビーム（１つまたは複数）が形成されるか操作されることで角強度分布は多少ながら影響を受けるが、方向決め部材の制御によって広い可能分布範囲から選ぶことで使用者が所望の角強度分布を形成できるようにされたことを意味する。特に、方向決め部材は投影放射光の各々の入射部分を半球の（実質的に）あらゆる方向へ向けるように制御され得ることが好ましい。
【００２３】
上述したように、望まれた空間強度分布は或る場合に形成されねばならない。それらの場合、対応する角強度分布を形成し、操向された投影ビームの少なくとも一部分を再び方向決めするために再方向決め手段を使用して、投影ビームの横断面、特に焦点面に、所望の空間強度分布を形成することが好ましい。特に、凸レンズのような収束光学手段が使用されるならば、（形成された角強度分布の）異なる放射光伝播方向の各々は、空間強度分布の１つの特定の面積部分、特に焦点面における１つの特殊な局部点に対応している。
【００２４】
環帯、四極、二極および（ソフトな）多極のような空間強度分布の異なる形状および（または）輪郭が提供された。本発明は、リトグラフ装置の使用者が例えば任意に定めることのできる形状をした何れかの望まれる空間強度分布を形成できるようにする。
【００２５】
本発明の好ましい概念によれば、空間強度分布の定められた横断面における放射光のスポットまたはダッシュ（dashes）に対応するように、少なくとも幾つかの副次ビームが操向され、再び方向を定められる。したがって空間強度分布は個々に文字を付けた輪郭を有する。スポットおよび（または）ダッシュのサイズによって、したがって操向手段により１つの副次ビームが操向される方向範囲のサイズによって、空間強度分布は強度がゼロまたはほぼゼロの領域（照射されないまたは暗い領域）を含むことができる。
【００２６】
好ましい実施例では、１つのビームが伝播する方向範囲は、十分に連続した強度分布が存在するように影響される。方向決め部材にビームが達する前および（または）その後に、それぞれの副次ビーム（１つまたは複数）は影響され易い。１つの特定の実施例では、副次ビームは基本的にそれぞれ１点へ伝播するように操向される。これらの点は異なる副次ビームに関して同じまたは別の点とすることができる。この実施例の１つの利点は、副次ビームが正しい位置の方向決め部材に入射するように容易に調整できることである。さらに、方向決め部材の境界面に入射する放射光による望ましくない境界作用は、減少されるか回避される。例えば、方向決め部材が与えられたサイズの反射面積部分を有する反射部材であるならば、この構造は副次ビームがその反射面積部分の中央領域の反射部材に入射するように容易に調整することができる。
【００２７】
操向された副次ビームの伝播方向範囲を拡大するために、散乱プレートのような散乱手段が使用できる。しかしながら、これは副次ビームの偏光にも影響を与え、引き続くステージまたは段階での偏光の活用を困難または不可能にすることになりかねない。
【００２８】
他の実施例では、それ故に副次ビーム（１つまたは複数）は方向決め部材（１つまたは複数）に達する前に操作される。特に、それぞれの副次ビームは、操向された副次ビームが伝播方向の定められた範囲へ伝播するように操作される。例えば、これは副次ビームを方向決め部材へ向けて収束させる収束手段を使用することでなし得る。この収束は副次ビームが正しい位置、例えば反射面部の中央領域の方向決め部材に入射するという利点も有する。
【００２９】
前述した実施例に加えて、またはそれに代えて、副次ビーム（１つまたは複数）の伝播方向範囲は方向決め部材（１つまたは複数）を使用して拡大できる。特に、反射部材の反射面積部分は、例えば凸形を有するように相応に成形できる。
【００３０】
本明細書で使用する「副次ビーム」なる用語は、方向決め部材に達する前の投影ビーム（１つまたは複数）の強度分布の点で限定的に解釈するべきでない。むしろ、それぞれの投影ビームは連続した強度分布を有する１つのビームとされることができ、しかし同時に副次ビームの束と考えることができる。少なくとも幾つかの副次ビームは個別のビームとされ、操向手段で操向された後に投影ビームの他の部分から引き離される。いずれの場合においても、各々の操向された副次ビームは最初に形成された投影ビーム（１つまたは複数）の関連部分に対応する。
【００３１】
本発明の主な利点は、各々の特定の照射状態に関して対応する光学構造を特に設計することを必要とせず、および（または）金属の光学構造の少なくとも部分を交換することを必要とせずに、投影ビームの様々な強度分布が形成できることである。特に、これまで理論的にしか存在しなかった強度分布を形成することができる。
【００３２】
本発明の他の概念によれば、放射光感応物質を含む基板を形成すること、
少なくとも１つの放射光の投影ビームを形成すること、
投影ビームの強度分布を変更すること、
横断面のパターンを変更した投影ビームを得るためにパターン形成手段を使用すること、
放射光感応物質の少なくとも一部分を含むターゲット上に、パターン化した放射光ビームを投影することを含むデバイス製造方法であって、
投影ビームの強度分布の変更は放射光の伝播方向の制御を含み、投影ビームは複数の副次ビームを含み、副次ビームの少なくとも幾つかは複数の離散反射器を使用して異なる方向へ操向され、また離散反射器は対応する副次ビームを所望の方向へ向けるために個別に制御されることを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
【００３３】
本発明のさらに他の概念によれば、リトグラフに使用するために放射光の投影ビームの強度分布を制御する制御システムであって、
投影ビームの与えられた強度分布に基づいて所望の強度分布を形成するために、与えられた分布に対して行うべき必要な変更を計算する計算ユニットと、
所望の強度分布に関する情報を入力するための入力手段と、
投影ビームの複数部分を再方向決めすることができる複数の方向決め部材に対して複数の制御信号を出力する出力手段とを含み、
放射光ビームの与えられた強度分布を所望の強度分布に対応した角強度分布に変更するために方向決め部材を制御することができるように、計算ユニットは制御信号を計算するように適用された制御システムが提供される。
【００３４】
計算ユニットは与えられた強度分布に基づいて制御信号を計算する。特に、与えられた強度分布は１以上の基板のそれぞれの放射光感応面積部分に同じパターンを投影するために繰り返して使用される放射光の投影ビームに適用される。１つのシナリオでは、与えられた強度分布は各投影時に対して同じとされ、レジストが照射されない時間によって中断される。しかしながら、同じ複数の方向決め部材を使用することで、順次に異なる強度分布を使用することも可能である。この場合、制御システムは異なる制御信号組を複数の方向決め部材へ出力し、２つの投影時の間の角強度分布を変化させる。
【００３５】
特に、方向決め部材が電気制御される場合には、照射状態を非常に迅速に変化できる。これは１つの個別に制御される方向決め手段の質量および慣性が、多くのマイクロレンズを備えた回折光学部材組のような光学手段の組全体の質量および慣性に比べて小さいからである。したがって、許容時間内で２回のフラッシュ照射間の照射状態を変化させること、および基板に対して異なる強度分布を交互に使用することが可能になる。
【００３６】
本発明の他の概念によれば、リトグラフに使用するために放射光の投影ビームの強度分布を制御する制御システムであって、
投影ビームの与えられた強度分布に基づいて所望の強度分布を形成するために、与えられた分布に対して行うべき必要な変更を計算する計算ユニットと、
所望の強度分布に関する情報を入力するための入力手段と、
投影ビームの複数部分を再方向決めすることができる複数の離散反射器に対して複数の制御信号を出力する出力手段とを含み、
放射光ビームの与えられた強度分布を所望の強度分布に対応した角強度分布に変更するために離散反射器の配向を制御することができるように、計算ユニットは制御信号を計算するように適用された制御システムが提供される。
【００３７】
この制御システムは、ミラー位置および（または）ヒトミ分布（pupil distribution）の閉ループ制御を行うために、実際に得たミラー位置および（または）ヒトミ分布を受け入れる入力手段も備えている。ヒトミ分布はヨーロッパ特許出願第００３０７５５８．７号に記載されたように測定されるのであり、本明細書にその記載内容全体を援用する。
【００３８】
本発明のさらに他の概念によれば、リトグラフに使用するために放射光の投影ビームの望ましい空間強度分布を形成するコンピュータ・プログラムであって、投影ビームの放射光伝播の角強度分布が投影ビームの横断面における空間強度分布に対応し、
投影ビームの複数部分を再方向決めすることにより、何れかの所望される空間強度分布に関する角強度分布を形成するために操向手段は制御されることができ、
操向手段の必要とされる状態、および（または）所望の空間強度分布に対応する角強度分布を形成するための操向手段の制御に関する制御信号を計算するように適用されたコード手段を含むコンピュータ・プログラムが提供される。
【００３９】
好ましい実施例では、投影ビームの横断面に任意な空間強度分布が形成され、コード手段は操向手段の必要な状態および（または）対応する角強度分布を形成するための制御信号を計算するために適用されている。
【００４０】
一般に、あらゆる理論的に可能な角強度分布を形成することはできない。特に操向手段が上述したような操向部材を含むならば、各々の方向決め部材が投影ビームの対応する部分を限られた方向範囲にしか向けられないという事実のために（前述を参照）、幾つかの強度分布の個別の特徴が生じることになる。方向決め部材の個数に応じて、それらの特性により、また他の要因により、強度分布の個々の特徴は多少ながら強調される。コンピュータ・プログラムのコード手段はそれらの個々の特徴を考慮し、また操向手段の必要状態および（または）制御信号を計算することが好ましい。これらは望まれる空間強度分布と同等の角強度分布に最も近い近似値を生む。
【００４１】
角強度分布を対応する空間強度分布へ変換することで形成できる空間強度分布の個数を増大するために、角強度分布を空間強度分布へ変換する光学手段（例えばズーム・レンズ）は変更および（または）交換できる。この場合、コンピュータ・プログラムは補正された変換作用にアクセスしなければならない。好ましい実施例では、コード手段は異なる変換構造および（または）変換構造の特性の間で選ぶように適用され、また操向手段の状態、および（または）操向手段を制御する制御信号を計算するように適用されるのみならず、望まれる空間強度分布を形成する対応した変換構造を計算するためにも適用される。例えば、変換手段はズーム・レンズを含み、その後コード手段はズーム・レンズの焦点距離の適当値の選定または計算に適用される。
【００４２】
これに代えて、または加えられる特徴として、コード手段は投影ビームが操向手段に達する前にそのビームに影響を与えるための異なる構造の間の選定を行うことができる。
【００４３】
本明細書ではＩＣの製造における本発明の装置の使用を特に参照したが、この装置は他に多くの可能とされる適用例があることを十分に理解しなければならない。例えば、一体化された光学システム、磁気領域メモリの指示および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用できる。当業者はこのような代替応用例に関して本明細書中の「焦点板」、「ウェーハ」または「ダイ」などの用語の使用は、より一般的な「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」などの用語でそれぞれ置き換えられることを考慮しなければならない。
【００４４】
本明細書では、「放射光」および「ビーム」などの用語は、紫外放射線（例えば３６５，２４８，１９３，１５７または１２６ｎｍの波長）、および極紫外線（ＥＵＶ）（例えば５〜２０ｎｍの波長を有する）、ならびにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含めて、あらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用されている。
【００４５】
本発明の実施例が例を挙げて、添付の概略図を参照して以下に説明される。
【００４６】
【発明の実施の形態】
【例１】
図１は本発明の特定の実施例によるリトグラフ投影装置を概略的に示す。この装置は以下の要素を含む。すなわち、
放射光（例えば紫外線）の投影ビームＰＢを供給する放射光系Ｅx ，ＩＬ。この特定の例では、放射光系は放射光源ＬＡも含む；
マスクＭＡ（例えば焦点板）を保持するマスク・ホルダを備え、物品ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするために第１の位置決め手段に連結された第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴ；
基板Ｗ（例えばレジストを被覆したシリコン・ウェーハ）を保持する基板・ホルダを備え、物品ＰＬに対して基板を正確に位置決めするために第２の位置決め手段に連結された第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１以上のダイを含む）にマスクＭＡの照射部分の像を形成するための投影系（「レンズ」）ＰＬ。
【００４７】
本明細書に示すように、この装置は伝達式（すなわち伝達マスクを有する）のものである。しかしながら、一般に、例えば反射式のもの（反射マスクを備えた）とすることもできる。これに代えて、この装置は他の形式のパターン形成手段、例えば順次で引用した形式のプログラム可能ミラー・アレーを使用することができる。
【００４８】
放射光源ＬＡ（例えばレーザー）が放射光ビームを発生する。このビームは直接に、または例えばビーム拡大器Ｅx のような調整手段を通した後に照射系ＩＬ（照射装置）に送られる。照射装置ＩＬはビームの強度分布を変更する手段ＡＭを含む。さらに、一般に他の各種の要素、例えば積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯを含む。このようにマスクＭＡに衝突する投影ビームＰＢは望ましい均一性と、横断面に強度分布を有する。
【００４９】
図１および図２に関して、放射光源ＬＡはリトグラフ投影装置のハウジング内に位置しているが（放射光源ＬＡが例えば水銀ランプの場合にしばしば見られる）、リトグラフ都ターゲット部分Ｃから離すこともでき、発生する放射光ビームは装置へ導かれる（例えば適当な方向決めミラーにより）。後者のシナリオは放射光源ＬＡが励起レーザーの場合にしばしば見られる。本発明および特許請求の範囲の欄はこれらの両方のシナリオを包含する。
【００５０】
投影ビームＰＢはその後に、マスク・テーブルＭＴに保持されたマスクＭＡで遮断される。マスクＭＡを横断すると、投影ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、このレンズが投影ビームＰＢの像を基板Ｗのターゲット部分Ｃに結ぶ。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）により、基板テーブルＷＴは正確に移動でき、例えば投影ビームＰＢの経路内に異なるターゲット部分Ｃを位置決めすることができる。同様に、第１の位置決め手段は、例えばマスク保管庫からマスクＭＡを機械的に取り出した後に投影ビームＰＢ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。一般に物体テーブルＭＴ，ＷＴの移動は長ストローク・モジュール（粗い位置決め）および短ストローク・モジュール（微細な位置決め）により実現され、これらのモジュールは図１に明確には示されていない。しかしながらウェーハ・ステッパの場合（ステップ−アンド−スキャン装置とは逆に）、マスク・テーブルＭＴは短ストローク・アクチュエータに連結するか、固定することができる。
【００５１】
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止状態に保持され、全マスク像が１回の動作（すなわち１回の「フラッシュ」）でターゲット部分Ｃに投影される。その後基板テーブルＷＴがｘおよび（または）ｙ方向へ変位されて異なるターゲット部分Ｃが投影ビームＰＢで照射できるようにされる。
２．スキャン・モードでは、与えられたターゲット部分Ｃが１回の「フラッシュ」では露光されないことを除いて、基本的に同じシナリオが適用される。この代わりに、マスク・テーブルＭＴが与えられた方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばｙ方向）へ速度ｖで移動可能とされ、投影ビームＰＢがマスク像のスキャンを始め、同時に基板テーブルＷＴは同じまたは反対の方向へ速度Ｖ＝Ｍｖで移動される。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（典型的にＭ＝１／４または１／５）である。これにより解像度で妥協することなく比較的大きなターゲット部分Ｃが露光できる。
【００５２】
図２は、投影ビームＰＢの対応する角強度分布および空間強度分布の原理を示す。従来技術の構造によれば、外側の半径範囲および（または）内側半径範囲（一般にσ外側およびσ内側とそれぞれ称される）を設定する手段は、マイクロレンズ４を備えた回折光学要素（「ＤＯＥ」）３を含む。マイクロレンズ４の各々は光線の散開部（ペンシル）５を形成する。光線の各々の散開部５は回折光学要素３に入射する投影ビームの副次ビームの一部分に対応する。散開部５は収束レンズ６に入射する。収束レンズ６の後方焦点面８にて散開部５は照射された面積部分に対応する。この面積部分のサイズは散開部５の光線が伝播する方向の範囲によって決まる。この方向範囲が小さいと、後方焦点面８における照射面積部分のサイズも小さくなる。さらに、散開部５の全ての同じ方向、すなわち互いに平行な全ての光線は後方焦点面８の１つの同じ特定点に対応する。
【００５３】
投影ビームＰＢの横断面積部分、特にヒトミ面に環状（図４および図５に２つの同心円で示される）の空間強度分布を形成することは知られている。強度ゼロまたはほぼゼロの中央の面積部分に対応する内側半径範囲は適当な回折光学要素３を選んで設定できる。例えば、光線の散開部５は中央面積部分に入射せず、環状面積部分だけに入射するように（勿論、実際には散乱などの作用によって中央面積部分はゼロより大きい強度となる。）、マイクロレンズ４を配向することができる。マイクロレンズ４を異なる方向へ配向することで他の空間強度分布が二極または四極照射のように形成できる。しかしながら、可能な強度分布の個数は制限されており、照射状態の変更は時間のかかるマイクロレンズの交換および（または）再配向を必要とする。
【００５４】
図３は本発明の第１の実施例による放射光系の構造を示す。レーザー３１は比較的細いコリメータ・ビームを出力し、このビームはシャッター１１，１２，１３を通過する。その後ビームはビーム拡大光学装置３２を通過し、ビーム拡大光学装置３２はビームを反射部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅのアレー３３のサイズと同じサイズに拡大する。理想的には、ビーム拡大光学装置３２はコリメータ・ビームを出力すべきである。しかしながら、ビームの端部には散開差が生じる。拡大されたビームのサイズは全ての反射部材３３ａ〜３３ｅに入射するサイズで十分に好ましい。図３に例として拡大されたビームの副次ビームが示される。このビーム拡大光学装置はこれに代えて後方焦点面よりも後方に配置される正のレンズまたはレンズ・アレーを含むことができる。
【００５５】
第１のビームは反射部材３３ｂに入射する。アレー３３の他の反射部材３３ａ，３３ｃ〜３３ｅと同様に、反射部材３３ｂは副次ビームが望まれる所定の方向へ反射されるように配向を調整されるように制御される。収束レンズを含む再方向決めの光学装置１６によって副次ビームは、その横断面１８の所望点すなわち小さな面積部分に入射するように再方向決めされる。横断面１８は仮想放射光源（上述したように）として作用するヒトミ面と一致される。図３に示された他の副次ビームは反射部材３３ｃ，３３ｄにより反射され、再方向決めの光学装置１６によって再方向決めされ、横断面１８の他の点に入射する。反射部材３３ａ，３３３ｅの配向を制御することで、ほとんど全ての空間強度分布が横断面１８に形成できる。
【００５６】
例えば、アレー３３は１１５２個（例えば３２×３６）のミラーを含み、各ミラーの配向は別々に調整できる。
【００５７】
図４および図５は、本発明による照明システムで、例えば図３、図６および（または）図７に関連して説明される照射系で形成される異なる空間強度分布を示す。図４および図５は、複数の副次ビームを使用して空間強度分布を形成する基本を示す概略図と理解すべきである。図４および図５の画面は投影ビームの横断面、例えば図３の横断面１８と一致する。図４および図５は１５個の小さな円形面積部分２３または２３ａを示しており、それらの面積部分は閾値よりも大きい照射強度の面積部分を表す。図４で、円形面積部分２３は小さなサイズを有し、円形面積部分２３の間に特定の閾値よりも小さい強度の面積部分が存在する。この照射輪郭の特徴は個別であり、照射不十分となり得る。円形面積部分の副次ビームが伝播する方向範囲を、例えば上述したまたは図６に関して以下に説明する光学装置を使用して増大することで、円形面積部分２３ａは互いに重なり合うように拡大される。この結果、図５に示す強度分布はほぼ平行四辺形の形状を有する。投影ビームの副次ビームは横断面積部分のいずれの望まれる箇所へ向けることができるので、ほとんど全ての強度輪郭が形成できる。しかしながら、標準的な強度分布、例えば環状形の強度分布を形成することもできる。図４および図５の内円および外円の間の面積部分２１は円形面積部分２３または２３ａで満たすことができる。いわゆるσ内側およびσ外側は対応する内円および対応する外円の間の対応箇所に副次ビームを向けることで調整できる。
【００５８】
【例２】
図６は、以下に説明されることを除いて第１の実施例と同じである本発明の第２の実施例を示す。
【００５９】
投影ビームＰＢは図３のビーム拡大光学装置３２と同じ収束光学装置４１に入射する。収束光学装置４１は２つの機能を果たす。第１に、投影ビームＰＢの副次ビームが互いに分離される。第２に、副次ビームがアレー３３の反射部材に収束される。特に、この収束および分離は、収束光学装置４１の放物面または双極面の形状をした反射面積部分で行われる。投影ビームの異なる部分を異なる方向決め部材（例えばアレー３３の反射部材）へ収束させる表面積部分は、間隙を残さないように互いに並んで配列されることが好ましい。これは、連続した強度分布を有する強度形状が、強度のかなりの損失を生じることなく別々の副次ビームへ分けることができることを意味する。
【００６０】
収束光学装置４１は複数の収束部材（図６に示されていない）を含み、それらの部材は投影ビームＰＢの伝播経路に沿って異なる位置に配列される。例えば、第１の収束部材は、放射光を伝播方向に直角な第１の方向へ収束させ、連続した収束放射光の線または帯を形成する。この実施例では、第２の収束部材はその先または帯を第１の方向に直角で放射光の伝播方向に直角な方向へ収束させる。この実施例の１つの利点は、収束部材の製造が、特に収束反射面が間隙を残すことなく並んで配列されるときに容易となることである。
【００６１】
投影ビームＰＢの部分の収束は、定められた方向範囲に伝播する副次ビームを形成することに対応する。図６に示された実施例では、副次ビームは再方向決め光学装置１６ａ，１６ｂに入射するようにアレー３３の反射部材で反射される。下流では、投影ビームＰＢ（図６に示されるように、強度がゼロとなる光軸によって表されている。）はミラー４３で反射され、その後連結光学装置４５により積分器４７、例えば石英ロッドに継がれる。
【００６２】
【例３】
図７は、以下に説明されることを除いて第１の実施例と同じである本発明の第３の実施例を示す。偏光されて入力される投影ビームＰＢは偏光依存ミラー（polarization dependent mirror） ５３に入射する。投影ビームＰＢの偏光は、ビームＲ１が反射される（図７で下方へ）ように選ばれる。ビームＲ１の偏光方向は１／４λプレート５１を通して伝達されるときに回転する。ビームＲ１（偏光方向が回転した）アレー３３に入射する。対応する副次ビーム（図７に示されていない）は異なる方向へ反射される。これらの反射された副次ビームはビームＲ２を形成し、このビームＲ２は１／４λプレート５１を通して伝達され、これにより偏光方向が再び回転される。偏光方向の回転により、ビームＲ２は偏光感応ミラー５３で反射されず、それを通して伝達される。この実施例は方向決め部材のアレー直角な照射を可能にする。さらに、アレー全体がビーム成形光学装置の残された物体面に位置する。
【００６３】
図８は反射部材の例を示す。特に、図３、図６および図７のアレー３３は複数の、例えば１０００以上のそのような反射部材を含み、それらは投影ビームＰＢの横断面に互いに並んで整列されることができる。反射部材は四角形の反射面積部分を備えた反射部材６１を含む。一般に、反射部材は望まれるいずれの形状、例えば円形または六角形の形状を有することができる。反射部材６１はアクチュエータ６５ａ，６５ｂ、例えば電気機械アクチュエータによって第１の軸線Ｘのまわりに回転される。望まれるならば１軸当たり多数のアクチュエータを備えることができる。アクチュエータ６５ａ，６５ｂは同じ支持部材６３に固定される。支持部材６３はアクチュエータ６７ａ，６７ｂ、例えば電気機械アクチュエータによって第２の軸線Ｙのまわりに回転される。再び述べるが、望まれるならば１軸当たり多数のアクチュエータを備えることができる。ミラー位置のフィードバック制御を行うためにセンサーを備えることができる。したがって、反射部材６１の配向は半球の望まれるあらゆる方向へ向けて入射ビームを反射するように調整することができる。さらに図８に示された形式および他の形式の反射部材に関する詳細は、例えば米国特許第６０３１９４６号（ルーセント・テクノロジー・インコーポレーテッド社）に開示されており、本明細書にその記載内容全体を援用する。
【００６４】
【例４】
以下に説明されることを除いて第１の実施例と同じである本発明の第４の実施例は、蝿眼式の積分器として作用するファセット・ミラーを使用しており、図９〜図１５に示されている。
【００６５】
図９は第４の実施例の全体的な配置を示しており、この実施例は第１の実施例と同じで且つ反射マスクＭＡのまわりに配置された部材を基本的に含む。この装置は投影ビームの放射光として極紫外線（ＥＵＶ）を使用する。放射光系および照射系は反射光学装置を使用する。
【００６６】
図１０に示された照射系１００はフィールド・ファセット・ミラー１１０を含み、このミラーは複数のフィールド・ファセット１１１を有し、各々のフィールド・ファセットは照射フィールドの形状（照射系のどこにでも付加できる湾曲は除く）を有しており、ヒトミ・ファセット・ミラー１２０に放射光源ＬＡの像を形成する。像は良好な品質を有するべきものでもなく、ヒトミ・ファセット・ミラーに正確に位置されるものでもないことが留意される。ヒトミ・ファセット・ミラー１２０のヒトミ・ファセット１２１は、マスク１４０のフィールド・ファセットに結像する収束ミラー１３０（ミラー・システムとされ得る）によってマスク１４０上の照射フィールドを適当に満たすように光を向ける。ヒトミ・ファセット・ミラーは投影系ＰＬのヒトミの共役面に位置しているので、ヒトミ・ファセットが照射される照射状態は決定される。これは、フィールド・ファセット１１１の配向を個々に制御することで制御される。各ファセットはＲｘ（ｘ軸のまわりの回転）、Ｒｙ（ｙ軸のまわりの回転）において十分に移動でき、またｘ方向に移動できる。（ｘ，ｙ，ｚは直交座標系の方向を示し、ｚ方向がミラノ軸線である。）フィールド・ファセットよりもヒトミ・ファセットの方が多いことが好ましい。
【００６７】
図１０は、各フィールド・ファセット１１１が対応して位置されたヒトミ・ファセット１２０の１つに光を向ける中立位置でフィールド・ファセット１１１を示している。したがって、図１０では、Ａ，Ｂ，Ｃと符号を付したフィールド・ファセット１１１はそれぞれ光を、ヒトミ・ファセット・ミラー１２０の中央のＡ，Ｂ，Ｃと符号を付したヒトミ・ファセット１２１へ向ける。光線は明瞭に示されていないが、他の３つのフィールド・ファセットは点（ドット）を付したヒトミ・ファセットへ光を向ける。
【００６８】
環状の照射モードを形成するために、フィールド・ファセット１１１はフィールド・ファセット・ミラー１１０の中心から等しい角度で離れる方向へ傾斜され、次のヒトミ・ファセットを「中立位置」から照射する。したがって、図１１に示されるように、Ａ，Ｂ，Ｃと符号を付したフィールド・ファセットはヒトミ・ファセットＢ，Ｃ，Ｄへ光を向ける。ここで、ＤはファセットＣよりも外側のヒトミ・ファセットである。図１０におけるように、３つの符号の賦されていないフィールド・ファセット・ミラーは印を付したヒトミ・ファセットへ光を向けるが、明瞭化のために対応する光線は示されていない。ヒトミ・ファセット・ミラー１２０の中央ではないファセットＡは照射されない。ヒトミ・ファセット１２１Ｂ，Ｃ，Ｄもまた傾斜され、傾いたフィールド・ファセットからの放射光の入射角の僅かな変化を許容できるようにするが、照射フィールドへ放射光を正しく分布させる。
【００６９】
狭い環帯の環状照射モードは、図１２に示されるように、放射光をヒトミ１２１Ｃへ向けるようにフィールド・ファセット１１１Ｃを傾斜させ、同時にフィールド・ファセット１１１Ｂも同じくヒトミ１２１Ｃへ向けることで形成できる。フィールド・ファセット１１１Ａは放射光をヒトミ・ファセット１２１Ｂへ向ける。２つの異なる入射角から照射フィールドへ光を向けるために、ヒトミ・ファセット１２１Ｃは完全に配向することはできないことが認識されるであろう。したがって、或る僅かな強度の損失は生じるが、ビームが選択的に不明瞭となることで異なる照射モードが実行されるよりは損失が格段に小さい。同様に、照射スリットの強度形状に僅かな変化が生じ得る。ヒトミ・ファセット１２１の各々で形成されたフィールドがマスクの照射フィールドよりも小さいならば、これは個々のヒトミ・ファセット１２１により多数の重なったフィールドが形成されて生じるが、ヒトミ・ファセット１２１Ｃを放射光の損失のない位置に位置決めすることができる。
【００７０】
実際に、フィールドおよびヒトミ・ファセット・ミラーには図１０〜図１２に示したよりも非常に多数のファセットが存在し、したがって上述した原理を適用することで照射状態の非常に大きな範囲を得ることができることは認識されるであろう。また、光を接線方向ならびに半径方向へ再方向決めして、四極または二極の照射モード、または特定のマスク・パターンに最適化されたそれ以上に複雑な照射モードを形成するように、フィールド・ファセットは傾斜されることができる。傾斜可能なファセットの反応時間が十分速ければ、例えばパルス放射光源を使用して、複数ショット露光における露光時または露光間にて照射モードを変更できる。
【００７１】
第４の実施例の変形例による放射光系が図１３に示されている。この変形例では、ヒトミ・ファセット１５１はフィールド・ファセットよりも小さく形成され、またフィールド・ファセットの少なくとも２倍の量が備えられる。フィールド・ファセットで投影された光源の像も同様に小さく形成される。この変形例では、照射モードは小さいステップ・サイズに変更でき、また照射モードは各ヒトミ・ファセット１５１が１つのフィールド・ファセット１１１の放射光だけを受け取るように構成し、ヒトミ・ファセットが１以上の入射角度からの放射光を受けたとき、および光学的な位置決めができないときに生じる問題を回避するようにできる。この変形例のヒトミ・ファセットは２つで、またはそれ以上で、異なる入射角から放射光を受け取るために配向されたグループの異なる部材とグループ化され、これによりフィールド・ファセットの傾斜が変化したときに、ヒトミ・ファセットを変位する必要がないようにできる。
【００７２】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示された第４の実施例の更なる変形例では、フィールド・ファセット・ミラー１７０は、ファセット１７２の幾つか、この例では４つのアレー１７１Ａ〜１７１Ｄを含む。各々のフィールド・ファセット１７２Ａ，Ｂ，Ｃなどは放射光を、ヒトミ・ファセット・ミラー１８０の対応するアレー１８１Ａの対応するヒトミ・ファセット１２Ａ，Ｂ，Ｃへ向ける。異なる照射モードはアレー１７１Ａ〜１７１Ｄを全体として傾斜させ、これに対応してヒトミ・ファセット・アレー１８１Ａ〜Ｄを半径方向または他の方向へ変位および傾斜させることで設定される。この構造では、４つのアレーが使用されるので、従来の照射モードから、四環や四極の照射モードまで得ることができる。多数のアレーは付随的なモードを可能にする。
【００７３】
フィールド・ファセットのアレーが全体として傾斜されることで、図１５に示されるように食い違い状の組み合い形（interlaced meander）のアレーを使用して照射モードを連続的に形成することができる。２つのアレー１９１Ａ，１９１Ｂは可動部１９３Ａ，１９３Ｂの重なり範囲を有するヒトミ・ファセット・ミラー１９２Ａ，１９２Ｂのグループに放射光を向ける。２方向の組み合い形も可能である。ヒトミまたはファセット・ミラーの両者をグループ化する必要はなく、また両者をグループ化するとしても、一のグループにグループ化する必要はないことに留意する。
【００７４】
上述の実施例および変形例で使用できる傾斜可能なファセット・ミラー１６０が図１６に横断面で示されている。基板上に調整された複数層のスタックを含むファセット・ミラー１６１はフレーム１６２に取り付けられ、このフレームは円錐形の中央凹部および下側リムのまわりの鉄リング１６３を有する。磁気フレーム１６４はピン１６６を担持し、ピン１６６は先端にボール１６７を取り付けられ、その上からフレーム１６２の円錐凹部が係止されて位置安定性の高い連結部が形成される。ファセットは磁気フレームのまわりに間隔を隔てられた複数、少なくとも３つのコイル１６５で作動され、これは鉄リング１６３に力を作用させてフレーム１６２、したがってファセット・ミラー１６１を形動させる。
【００７５】
傾斜可能なファセット・ミラー２００の代替形態が図１７および図１８に示されており、その図１７はファセット・ミラー２００の脚部を通る横断面図で、図１８は側面図である。再び述べるが基板上の調整した複層スタックとされるミラー２０５は脚２０１により電気ヒンジ２０６を経て支持される。脚２０１は圧電材料で形成され、３つの等しいセクタ２０２，２０３，２０４に分かれており、これらのセクタは別々に作動されて脚２０１を選ばれた方向へ曲げて、ミラー２０５を傾斜させる。
【００７６】
本発明の特定の実施例が上述で説明されたが、本発明は記載した以外の方法で実現できることは認識されるであろう。この記載は本発明を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるリトグラフ投影装置を示す。
【図２】従来の構造で、角強度分布を空間強度分布へ変換する様子を概略的に示す。
【図３】本発明の第１の実施例の放射光系を詳細に示す。
【図４】空間強度分布を示す。
【図５】図４に類似の空間強度分布を示す。
【図６】本発明の第２の実施例によるリトグラフ装置の放射光系を示す。
【図７】本発明の第３の実施例によるリトグラフ装置の放射光系を示す。
【図８】本発明の第１〜第３の実施例に使用できる反射部材を示す。
【図９】本発明の第４の実施例によるリトグラフ投影装置を示す。
【図１０】本発明の第４の実施例によるリトグラフ装置の放射光系を示す。
【図１１】本発明の第４の実施例によるリトグラフ装置の、図１０と異なる状態での放射光系を示す。
【図１２】本発明の第４の実施例によるリトグラフ装置の、図１０および図１１と異なる状態での放射光系を示す。
【図１３】第４の実施例変形例によるリトグラフ装置の放射光系を示す。
【図１４】図１４Ａおよび図１４Ｂは本発明の第４の実施例のフィールドおよびヒトミ・ファセット・ミラーを示す。
【図１５】第４の実施例の変形例によるグループ化されたファセットを示す。
【図１６】本発明の第４の実施例に使用できる制御可能なファセットを示す。
【図１７】本発明の第４の実施例に使用できる制御可能なファセットの代替形状を示す。
【図１８】本発明の第４の実施例に使用できる制御可能なファセットの代替形状を示す。
【符号の説明】
ＩＬ 放射光系すなわち照射装置
Ｅx ビーム拡大器
ＬＡ 放射光源
ＰＢ 投影ビーム
ＭＴ マスク・テーブル
ＭＡ マスク
ＰＬ 投影系すなわちレンズ
ＷＴ 基板テーブル
Ｗ 基板
Ｃ ターゲット部分
ＡＭ 手段
３ 回折光学要素
４ マイクロレンズ
５ 散開部
６ 収束レンズ
８ 後方焦点面
１１，１２，１３ シャッター
１６ 再方向決めの光学装置
１８ 横断面
２１ 面積部分
２３，２３ａ 円形面積部分
３１ レーザー
３２ ビーム拡大光学装置
３３ アレー
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ 反射部材
４１ 収束光学装置
４３ ミラー
４５ 連結光学装置
４７ 積分器
５１ １／４λプレート
５３ 偏光感応ミラー
６１ 反射部材
６３ 支持部材
６５ａ，６５ｂ アクチュエータ
６７ａ，６７ｂ アクチュエータ
１００ 照射系
１１０ フィールド・ファセット・ミラー
１１１ フィールド・ファセット
１２０ ヒトミ・ファセット・ミラー
１２１ ヒトミ・ファセット
１３０ 収束ミラー
１４０ マスク
１５１ ヒトミ・ファセット
１６０ ファセット・ミラー
１６１ ファセット・ミラー
１６２ フレーム
１６３ 鉄リング
１６４ 磁気フレーム
１６５ コイル
１６６ ピン
１６７ ボール
１７０ フィールド・ファセット・ミラー
１７１Ａ〜１７１Ｄ アレー
１７２ ファセット
１８０ ヒトミ・ファセット・ミラー
１８１Ａ〜１８１Ｄ アレー
１８２Ａ，１８２Ｂ，１８２Ｃ ヒトミ・ファセット
１９１Ａ，１９１Ｂ アレー
１９２Ａ，１９２Ｂ ヒトミ・ファセット・ミラー
１９３Ａ，１９３Ｂ 可動部
２００ ファセット・ミラー
２０１ 脚
２０２，２０３，２０４ セクタ
２０５ ミラー
２０６ 電気ヒンジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射光の投影ビームを形成する放射光系と、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するように作用するパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
基板のターゲット部分にパターン化したビームを投影する投影系とを含み、
投影ビームの強度分布を定めるための照射系を放射系が含むリトグラフ投影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本明細書で使用する「パターン形成手段」なる用語は、基板のターゲット部分に形成されるべきパターンに対応するパターン化された横断面を有する入射放射光ビームを形成するのに使用できる手段を表すものと広く解釈しなければならない。「光バルブ」なる用語もこの関係において使用できる。一般に、前記パターンは、集積回路や他のデバイス（以下を見よ）のようなターゲット部分に形成されるデバイスにおける特定の機能層に対応する。そのようなパターン形成手段の例には、以下のものが含まれる。
マスク。マスクの概念はリトグラフにおいて周知であり、２進数、交互位相変位および減衰位相変位のようなマスク形式、ならびに各種のハイブリッド・マス形式を含む。そのようなマスクを放射光ビーム内に置くと、マスクのパターンに従って、マスクに衝突した放射光の選択的な伝達（伝達性マスクの場合）または反射（反射性マスクの場合）が生じる。マスクの場合、その支持構造は一般にマスク・テーブルとされており、マスク・テーブルは入射放射光ビーム内の所望位置にマスクを保持できること、および望むならビームに対して移動させることができることを保証する。
プログラム可能ミラー・アレー。そのようなデバイスの１例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス−アドレス指定可能面である。そのような装置の基になる基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された面積部分は入射光を回折光として反射するのに対し、アドレス指定されない面積部分は入射光を非回折光として反射するということである。適当なフィルターを使用することで前記非回折光を反射ビームから除去し、回折光だけを残すことができる。このようにして、ビームはマトリックス−アドレス指定可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化される。プログラム可能ミラー・アレーの代替実施例は小さなミラーのマトリックス配列を使用するもので、各々のミラーは適当な局所的電界を与えるか、圧電作動手段を使用して１軸のまわりに個別に傾けることができる。再び述べるが、ミラーはマトリックス−アドレス指定可能なものであり、アドレス指定したミラーが入射する放射光ビームを異なる方向でアドレス指定されていないミラーへ向けて反射することになる。このようにして、反射ビームはマトリックス−アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化される。必要なマトリックスアドレス指定は適当な電子手段を使用して遂行できる。上述で説明したいずれの状況においても、パターン形成手段は１以上のプログラム可能ミラー・アレーを含むことができる。本明細書で示すミラー・アレーに関するさらなる情報は、例えば米国特許第５２９６８９１号および同第５５２３１９３号、ＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６から入手でき、その記載内容全体が本明細書に援用される。プログラム可能ミラー・アレーの場合、前記支持構造は例えばフレームまたはテーブルとして使用され、それらは要求に応じて固定されるか、可動とされる。
プログラム可能ＬＣＤアレー。その構造の１例が米国特許第５２２９８７２号に与えられている。その記載内容全体が本明細書に援用される。上述したように、この場合の支持構造は例えばフレームまたはテーブルとして具現され、それらは要求に応じて固定されるか、可動とされる。
【０００３】
簡略化のために、以下の本文は所々でマスクおよびマスク・テーブルを備えた例に特に向けられるが、しかしながらそれらの説明される一般的な原理は前述したようにパターン形成手段の広い意味での説明で理解されねばならない。
【０００４】
リトグラフ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。その場合、パターン形成手段はＩＣの個別な層に対応した回路パターンを形成する。また、このパターンは放射光感応物質（レジスト）の層を被覆した基板（シリコン・ウェーハ）上のターゲット部分（例えば１以上のダイを含む）に結像できる。一般に、１つのウェーハは１度に１つずつ投影系を経て次々に照射される隣接ターゲット部分の全ネットワークを包含する。マスク・テーブル上のマスクによるパターン化を採用した現在の装置では、機械の２つの異なる形式の間で差異が生じ得る。１つの形式のリトグラフ投影装置では、１回の作動でターゲット部分にマスク・パターン全体を露光することにより、各ターゲット部分は照射される。代替装置、一般にステップ・アンド・スキャン装置と称される装置では、投影ビームの下、与えられた基準方向（「走査」方向）にマスク・パターンを逐次に走査して各ターゲット部分が照射され、この間同期してその方向と平行または非平行に基板が走査される。一般に投影系は倍率Ｍ（一般に＜１）を有しているので、基板テーブルが走査される速度Ｖはマスク・テーブルが走査される速度のＭ倍となる。本明細書に記載するリトグラフ装置に関するさらなる情報は、例えば米国特許第６０４６７９２号から入手でき、その記載内容全体が本明細書に援用される。
【０００５】
リトグラフ投影装置を使用する周知の製造工程では、パターン（例えばマスクで与えられる）は少なくとも部分的に放射光感応物質（レジスト）の層を被覆した基板上に結像される。この結像段階の前に、基板は下処理（プライミング）、レジスト被覆および軽焼成（ソフト・ベイク）のような各種の処理を行われる。露光後、基板は露光後焼成（ＰＥＢ）、現像、重焼成および結像形状の測定／検査のような他の処理を行われる。これらの工程のこの配列は、例えばＩＣのようなデバイスの個々の層をパターン形成するための基本として使用される。このようなパターン化された層は、その後にエッチング、イオン・インプランテーション（ドーピング）、金属化、酸化、化学−機械研磨などのような各種の処理を受けることになり、それらの全ては個々の層を完成させるように意図される。幾つかの層が必要とされるならば、全ての工程またはその変種工程は新たな層の各々に対して繰り返さなければならない。最終的に、デバイスのアレーが基板（ウェーハ）上に与えられることになる。それらのデバイスはその後にダイシングや鋸引きのような技術によって分離され、そこから個々のデバイスはピン等に連結されているキャリヤに取り付けることができる。このような処理に関するさらなる情報は、例えば書物「マイクロチップの製造：半導体の処理に関する実用的な手引き」、第３版、ピーター・ファン・ツァント著、マグロウ・ヒル出版カンパニ、１９９７年、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４から得ることができ、その記載内容全体は本明細書に援用される。
【０００６】
簡略化のために、この投影系は以下に「レンズ」と称するが、この用語は各種形式の投影系を包含するものと広く解釈されねばならず、例えば屈折光学系、反射光学系および反射屈折光学系が含まれる。放射光系も、放射光ビームの方向決め、形状決めまたは制御のために、それらの何れかの設計形式に従って作動する要素を含み、それらの要素も以下に集合的に、または一例として「レンズ」と称される。さらに、リトグラフ装置は２以上の基板テーブル（および（または）２以上のマスク・テーブル）を有する形式のものとすることができる。そのような「複数ステージ」の装置では、悪化されるテーブルは平行に使用されるか、または１以上のテーブルが露光に使用されている間に他の１以上のテーブルに対して準備段階が行われることができる。例えば、米国特許第５９６９４４１号およびＷＯ９８／４０７９１には２ステージのリトグラフ装置が記載されており、その記載内容全体を本明細書に援用する。
【０００７】
リトグラフに使用されるような投影装置は、以下に単純に照射装置と称する照射系を一般に含む。照射装置はレーザーのような光源からの放射光を受け入れ、パターン形成手段（例えばマスク・テーブル上のマスク）のような対象物を照射する照射ビームを形成する。典型的な照射装置では、ヒトミ面（pupil plane） にてビームが所望の空間強度分布を有するように、ビームは成形および制御される。ヒトミ面でのこの空間強度分布は、照射ビームを形成するための仮想放射光源として効果的に作用する。ヒトミ面に続いて、放射光は以下に「連結レンズ」と称するレンズ群によって実質的に収束される。連結レンズは実質的に収束した放射光を石英ロッドのような積分器に接続する。積分器の機能は、照射ビームの空間強度分布および（または）角強度分布の均一性を向上させることである。ヒトミ面は連結光学系の焦点面と実質的に一致するから、ヒトミ面における空間強度分布は連結光学系によって照射される物体における角強度分布に変換される。ヒトミ面における空間強度分布の制御は、照射された物体の像が基板に投影されるときの処理寛容度を向上させるために行える。特に、二極、環帯または四極の軸外の照射輪郭を有する空間強度分布は、解像度および、例えば投影レンズの収差に対する感応性、露光寛容度、焦点深度のような他の投影パラメータを向上させるために提案されている。
【０００８】
周知の照射装置は、以下に「ズーム・アクシコン（zoom-axicon） 」と称する光学システムを含む。ズーム・アクシコンはヒトミ面における強度分布を調整する手段である。光源からの放射光は第１の光学要素を通り、その光学要素が角強度分布を形成する。次に、放射光ビームはズーム・レンズを横断する。ズーム・レンズの後方焦点面に、ヒトミ面で第２の光源として作用するのが一般に適当な空間強度分布が形成される。したがってズーム・レンズの後方焦点面はヒトミ面（すなわち連結光学系の前方焦点面）と典型的に実質的に一致する。ヒトミ面における空間強度分布の外側半径方向範囲は、ズーム・レンズの焦点距離の変化によって変化させることができる。しかしながら、ズーム・レンズは２自由度を有していなければならず、その第１はズーム・レンズの焦点距離を変化させるため、第２は焦点距離が変化するときに後方焦点面が照射装置のヒトミ面に位置されて保持されるように基準面の位置を変化させるためである。この機能性により、ズーム・レンズは典型的に幾つか（例えば、少なくとも３つ）の直列に配列された別々のレンズにより、その幾つかを移動可能にして構成される。上述したように、ズーム・レンズの焦点距離を調整することにより、ディスク形状で均一であることが好ましいヒトミ面における強度分布の半径方向範囲がセットできる。以下に、ヒトミ面における何れかの予備選択された好ましい空間強度分布を「照射状態（illumination setting）」と称する。
【０００９】
ヒトミ面の近くに位置するアクシコンは、補完的な円錐面を有する２つの部材で一般に構成される。アクシコンは、環帯の空間強度分布、または中心のまわりに実質的に強度を有さない、すなわち軸上照射のない他の空間強度分布を形成することに使用される。アクシコンの２つの円錐面の間隔距離を調整することにより、環帯の状態が調整できる。アクシコンが閉じられると、すなわち円錐面間の間隙がゼロとなると、通常の（すなわちディスク状の）照射状態が形成される。円錐面間に間隙を形成することで環状の強度分布が生じ、環帯の内側の半径方向範囲は２つの円錐面の間隔距離で定められる。一方、ズーム・レンズが外側の半径方向範囲を定め、したがって環帯の幅を定める。強度分布の予備選択された内側および外側の半径方向範囲はしばしばσ状態、特にそれぞれσ内側状態およびσ外側状態と称される。本明細書では、σ内側状態およびσ外側状態はヒトミ面の最大半径に対する当該半径の比率の測定値である。
【００１０】
本明細書で使用する「ズーム−アクシコン」なる用語は、ズーム・レンズおよびアクシコンを含むモジュールを表すと解釈すべきである。
【００１１】
多極照射状態は、周知の照射装置の各種手段によって、例えばズーム・レンズの前方の第１の光学要素を修正して角強度分布を適当に成形するか、または例えばヒトミ面の近くで窓板またはブレードをビーム路に挿入するなどにより形成できる。周知のズーム−アクシコン・モジュールおよび多極モード形成に関するさらなる情報は、（例えば）１９９９年４月６日付けで出願された米国特許出願第０９／２８７０１４号（ＥＰ−Ａ−０９５０９２４）に与えられており、本明細書にその記載内容全体を援用する。
【００１２】
上述した周知の照射装置において、照射状態の望まれる範囲を形成するためにズーム−アクシコン・モジュールは一般に幾つか（例えば５以上）の光学要素を有し、特に幾つかの要素は独立して移動できなければならないことが事実であるならば、製造費用が高価となることは明白である。他の問題は、アクシコンのズーム・レンズおよび２つの円錐要素を含むレンズはかなりの厚さのレンズ材料と非常に多数の表面インターフェースとを示すことである。このことは、吸収、反射、効率の悪い被覆、劣化作用および汚れによって伝達効率が悪化することを意味する。この問題は、１９３，１５７，１２６ｎｍのような短い波長の放射光および極紫外線（ＥＵＶ）（例えば５〜２０ｎｍ）の使用を必要とするような高密度の小さい造作の結像が要求されることによって一層悪化する。例えばＣａＦ２および石英のような適当な伝達物質の効率は、吸収が増大するために短い波長において低下し、ＥＵＶ放射光にとって十分な伝達性を有する周知の材料はない。要素の光学被覆の効率も短い波長で典型的に低下し、また劣化作用は一般に悪化する。したがって、全体として、伝達性が低下したことで通過量にかなりの減少が生じる。他の問題は、周知の照明装置がリトグラフ装置内で比較的大きな体積を占めることである。これはさらに機械を過剰に嵩張らせ、また製造費用を増大させる（特に、ＣａＦ２ のような材料を使用するときに）。
【００１３】
上述したように、二極、環帯または四極の軸外照射輪郭を有する空間強度分布は投影特性を向上させることができる。輪郭の選択はとりわけリトグラフ処理のそれぞれの応用例に応じて決まる。与えられた応用例に所望される標準のものでない照射モードを形成するためには、かなりの苦労と高い費用により特別に設計いなければならない光学装置が必要となる。
【００１４】
ＥＰ０７４４６４１Ａはマスク照射の均一性を向上させるための、変形可能なミラーを使用したリトグラフ装置に使用するための照射系を記載している。
【００１５】
ＥＰ０４８６３１６Ａは二極および四極の照射状態を形成するために様々に異なる構造を含む様々に異なるリトグラフ装置を記載している。それらのリトグラフ装置は極位置を定めるために出口点が移動可能な繊維束を使用した構造を含む。他の構造は、露光時またはマルチショット露光のショット間に、２つの位置の間を変位可能なミラーを使用する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題および課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上述の問題を避け、または解消する照射装置を備えた改良されたリトグラフ装置を提供することである。他の目的は、投影ビームの望まれる何れかの強度分布をほぼ形成するために使用できる手段を提供することである。
【００１７】
本発明の１つの概念によれば、所望された投影ビームの角強度分布を与えるために投影ビームの異なる部分を異なる方向へ個別に操向する操向手段を照射系が含み、前記操向手段はそれぞれが投影ビームの一部を操向する複数の離散反射器（discrete mirrors）を含み、それぞれ対応する投影ビームの一部を所望の方向へ向けるために反射器の配向が個別に制御できることを特徴とする冒頭の項で明記したようなリトグラフ装置が提供される。
【００１８】
本発明の基本思想は、複数の離散反射器を制御する概念にある。離散反射器は、投影ビームのそれぞれ対応する部分を（実質的に）何れかの所望された方向へ方向決めするように制御できることが好ましい。形成された角強度分布はその後に、例えば収束レンズによって空間強度分布へ変換できる。方向決め部材の例は、入射放射光を１つの方向または複数の方向範囲へ反射する反射要素、および入射放射光を回折して散開させる回折要素である。放射光を特定の方向または複数の方向範囲へ、または複数の方向へ方向決めでき、その１つの方向または複数の方向が制御できるならば、他のいずれの形式の手段も方向決め部材として使用できる。この制御は、例えば方向決め部材を機械的に配向する、および（または）方向特性および（または）方向決め部材の配向を直接または間接的に電気的に変化させる何れかの適当な手段によって遂行できる。方向決め部材に影響を与え、これにより１つまたは複数の方向を設定するための他の方法、例えば電磁放射または電磁場を使用する方法も可能である。
【００１９】
近年、マイクロ電気機械システムおよびマイクロ光電子機械システム（ＭＥＭＳおよびＭＯＥＭＳ）が光データ伝送用デバイスの光スイッチとして使用するために開発された。これらのＭＥＭＳの幾つかは１０００個を超える極小ミラーを備えたアレーを含み、ミラーの各々は互いに直交する２つの異なる平面内で傾斜できる。したがって、そのようなデバイスに入射する放射光は（実質的に）半球の何れかの望まれる方向へ反射されることができる。反射部材のこのようなアレーは複数の離散ミラーとして使用でき、また投影ビームを予め定められた異なる方向へ反射させるように個々に配向される。
【００２０】
本発明の重要な利点は、所望の強度分布を形成するために極紫外線（ＥＵＶ）に対して適用できるという事実にある。極紫外線（ＥＵＶ）放射光で機能するズーム−アクシコンまたは四極装置を備えることはこれまで不可能であった。
【００２１】
本発明の特に有利な実施例において、操向手段は第１のファセット・ミラーを含み、離散ミラーの各々は第１のファセット・ミラーのファセットであり、また離散ミラーの各々はそれらの配向を制御することで放射光源の像を第２のファセット・ミラーの選ばれたファセットへ投影するように作用する。この構造において、第１のファセット・ミラーはフィールド・ミラーおよび蝿眼（fly's-eye） 反射器として作用し、多数の仮想光源を第２のファセット・ミラー上に形成し、その後それらはマスクに重なるように再び方向決めされ、望まれた照射光の均一性を形成する。第２のファセット・ミラーは投影系のヒトミ面に位置し、第２のファセット・ミラーの照射がマスクの照射モードを決定することが好ましい。したがってこの照射モードは、第２のファセット・ミラーのファセットの選ばれた１つを照射するように第１のファセット・ミラーのファセットの配向を制御することで制御できる。これは、ヒトミ面内に選択的にマスキングすることにより照射モードが形成された場合に生じるビーム強度の損失を回避する。
【００２２】
本発明は、放射光系が放射光の１つの投影ビームを形成する場合に限定されることはない。むしろ、異なる副次ビームまたは副次ビーム束が異なる箇所で形成され、所望の角強度分布を形成するように操向手段により操向されることができる。さらに、方向決め部材に達するまで、投影ビーム、または少なくとも１つの投影ビームは別個の副次ビームを形成するまで分けることができる。これは、方向決め部材に達する前に投影ビーム（１つまたは複数）が形成されるか操作されることで角強度分布は多少ながら影響を受けるが、方向決め部材の制御によって広い可能分布範囲から選ぶことで使用者が所望の角強度分布を形成できるようにされたことを意味する。特に、方向決め部材は投影放射光の各々の入射部分を半球の（実質的に）あらゆる方向へ向けるように制御され得ることが好ましい。
【００２３】
上述したように、望まれた空間強度分布は或る場合に形成されねばならない。それらの場合、対応する角強度分布を形成し、操向された投影ビームの少なくとも一部分を再び方向決めするために再方向決め手段を使用して、投影ビームの横断面、特に焦点面に、所望の空間強度分布を形成することが好ましい。特に、凸レンズのような収束光学手段が使用されるならば、（形成された角強度分布の）異なる放射光伝播方向の各々は、空間強度分布の１つの特定の面積部分、特に焦点面における１つの特殊な局部点に対応している。
【００２４】
環帯、四極、二極および（ソフトな）多極のような空間強度分布の異なる形状および（または）輪郭が提供された。本発明は、リトグラフ装置の使用者が例えば任意に定めることのできる形状をした何れかの望まれる空間強度分布を形成できるようにする。
【００２５】
本発明の好ましい概念によれば、空間強度分布の定められた横断面における放射光のスポットまたはダッシュ（dashes）に対応するように、少なくとも幾つかの副次ビームが操向され、再び方向を定められる。したがって空間強度分布は個々に文字を付けた輪郭を有する。スポットおよび（または）ダッシュのサイズによって、したがって操向手段により１つの副次ビームが操向される方向範囲のサイズによって、空間強度分布は強度がゼロまたはほぼゼロの領域（照射されないまたは暗い領域）を含むことができる。
【００２６】
好ましい実施例では、１つのビームが伝播する方向範囲は、十分に連続した強度分布が存在するように影響される。方向決め部材にビームが達する前および（または）その後に、それぞれの副次ビーム（１つまたは複数）は影響され易い。１つの特定の実施例では、副次ビームは基本的にそれぞれ１点へ伝播するように操向される。これらの点は異なる副次ビームに関して同じまたは別の点とすることができる。この実施例の１つの利点は、副次ビームが正しい位置の方向決め部材に入射するように容易に調整できることである。さらに、方向決め部材の境界面に入射する放射光による望ましくない境界作用は、減少されるか回避される。例えば、方向決め部材が与えられたサイズの反射面積部分を有する反射部材であるならば、この構造は副次ビームがその反射面積部分の中央領域の反射部材に入射するように容易に調整することができる。
【００２７】
操向された副次ビームの伝播方向範囲を拡大するために、散乱プレートのような散乱手段が使用できる。しかしながら、これは副次ビームの偏光にも影響を与え、引き続くステージまたは段階での偏光の活用を困難または不可能にすることになりかねない。
【００２８】
他の実施例では、それ故に副次ビーム（１つまたは複数）は方向決め部材（１つまたは複数）に達する前に操作される。特に、それぞれの副次ビームは、操向された副次ビームが伝播方向の定められた範囲へ伝播するように操作される。例えば、これは副次ビームを方向決め部材へ向けて収束させる収束手段を使用することでなし得る。この収束は副次ビームが正しい位置、例えば反射面部の中央領域の方向決め部材に入射するという利点も有する。
【００２９】
前述した実施例に加えて、またはそれに代えて、副次ビーム（１つまたは複数）の伝播方向範囲は方向決め部材（１つまたは複数）を使用して拡大できる。特に、反射部材の反射面積部分は、例えば凸形を有するように相応に成形できる。
【００３０】
本明細書で使用する「副次ビーム」なる用語は、方向決め部材に達する前の投影ビーム（１つまたは複数）の強度分布の点で限定的に解釈するべきでない。むしろ、それぞれの投影ビームは連続した強度分布を有する１つのビームとされることができ、しかし同時に副次ビームの束と考えることができる。少なくとも幾つかの副次ビームは個別のビームとされ、操向手段で操向された後に投影ビームの他の部分から引き離される。いずれの場合においても、各々の操向された副次ビームは最初に形成された投影ビーム（１つまたは複数）の関連部分に対応する。
【００３１】
本発明の主な利点は、各々の特定の照射状態に関して対応する光学構造を特に設計することを必要とせず、および（または）金属の光学構造の少なくとも部分を交換することを必要とせずに、投影ビームの様々な強度分布が形成できることである。特に、これまで理論的にしか存在しなかった強度分布を形成することができる。
【００３２】
本発明の他の概念によれば、放射光感応物質を含む基板を形成すること、
少なくとも１つの放射光の投影ビームを形成すること、
投影ビームの強度分布を変更すること、
横断面のパターンを変更した投影ビームを得るためにパターン形成手段を使用すること、
放射光感応物質の少なくとも一部分を含むターゲット上に、パターン化した放射光ビームを投影することを含むデバイス製造方法であって、
投影ビームの強度分布の変更は放射光の伝播方向の制御を含み、投影ビームは複数の副次ビームを含み、副次ビームの少なくとも幾つかは複数の離散反射器を使用して異なる方向へ操向され、また離散反射器は対応する副次ビームを所望の方向へ向けるために個別に制御されることを特徴とするデバイス製造方法が提供される。
【００３３】
本発明のさらに他の概念によれば、リトグラフに使用するために放射光の投影ビームの強度分布を制御する制御システムであって、
投影ビームの与えられた強度分布に基づいて所望の強度分布を形成するために、与えられた分布に対して行うべき必要な変更を計算する計算ユニットと、
所望の強度分布に関する情報を入力するための入力手段と、
投影ビームの複数部分を再方向決めすることができる複数の方向決め部材に対して複数の制御信号を出力する出力手段とを含み、
放射光ビームの与えられた強度分布を所望の強度分布に対応した角強度分布に変更するために方向決め部材を制御することができるように、計算ユニットは制御信号を計算するように適用された制御システムが提供される。
【００３４】
計算ユニットは与えられた強度分布に基づいて制御信号を計算する。特に、与えられた強度分布は１以上の基板のそれぞれの放射光感応面積部分に同じパターンを投影するために繰り返して使用される放射光の投影ビームに適用される。１つのシナリオでは、与えられた強度分布は各投影時に対して同じとされ、レジストが照射されない時間によって中断される。しかしながら、同じ複数の方向決め部材を使用することで、順次に異なる強度分布を使用することも可能である。この場合、制御システムは異なる制御信号組を複数の方向決め部材へ出力し、２つの投影時の間の角強度分布を変化させる。
【００３５】
特に、方向決め部材が電気制御される場合には、照射状態を非常に迅速に変化できる。これは１つの個別に制御される方向決め手段の質量および慣性が、多くのマイクロレンズを備えた回折光学部材組のような光学手段の組全体の質量および慣性に比べて小さいからである。したがって、許容時間内で２回のフラッシュ照射間の照射状態を変化させること、および基板に対して異なる強度分布を交互に使用することが可能になる。
【００３６】
本発明の他の概念によれば、リトグラフに使用するために放射光の投影ビームの強度分布を制御する制御システムであって、
投影ビームの与えられた強度分布に基づいて所望の強度分布を形成するために、与えられた分布に対して行うべき必要な変更を計算する計算ユニットと、
所望の強度分布に関する情報を入力するための入力手段と、
投影ビームの複数部分を再方向決めすることができる複数の離散反射器に対して複数の制御信号を出力する出力手段とを含み、
放射光ビームの与えられた強度分布を所望の強度分布に対応した角強度分布に変更するために離散反射器の配向を制御することができるように、計算ユニットは制御信号を計算するように適用された制御システムが提供される。
【００３７】
この制御システムは、ミラー位置および（または）ヒトミ分布（pupil distribution）の閉ループ制御を行うために、実際に得たミラー位置および（または）ヒトミ分布を受け入れる入力手段も備えている。ヒトミ分布はヨーロッパ特許出願第００３０７５５８．７号に記載されたように測定されるのであり、本明細書にその記載内容全体を援用する。
【００３８】
本発明のさらに他の概念によれば、リトグラフに使用するために放射光の投影ビームの望ましい空間強度分布を形成するコンピュータ・プログラムであって、投影ビームの放射光伝播の角強度分布が投影ビームの横断面における空間強度分布に対応し、
投影ビームの複数部分を再方向決めすることにより、何れかの所望される空間強度分布に関する角強度分布を形成するために操向手段は制御されることができ、
操向手段の必要とされる状態、および（または）所望の空間強度分布に対応する角強度分布を形成するための操向手段の制御に関する制御信号を計算するように適用されたコード手段を含むコンピュータ・プログラムが提供される。
【００３９】
好ましい実施例では、投影ビームの横断面に任意な空間強度分布が形成され、コード手段は操向手段の必要な状態および（または）対応する角強度分布を形成するための制御信号を計算するために適用されている。
【００４０】
一般に、あらゆる理論的に可能な角強度分布を形成することはできない。特に操向手段が上述したような操向部材を含むならば、各々の方向決め部材が投影ビームの対応する部分を限られた方向範囲にしか向けられないという事実のために（前述を参照）、幾つかの強度分布の個別の特徴が生じることになる。方向決め部材の個数に応じて、それらの特性により、また他の要因により、強度分布の個々の特徴は多少ながら強調される。コンピュータ・プログラムのコード手段はそれらの個々の特徴を考慮し、また操向手段の必要状態および（または）制御信号を計算することが好ましい。これらは望まれる空間強度分布と同等の角強度分布に最も近い近似値を生む。
【００４１】
角強度分布を対応する空間強度分布へ変換することで形成できる空間強度分布の個数を増大するために、角強度分布を空間強度分布へ変換する光学手段（例えばズーム・レンズ）は変更および（または）交換できる。この場合、コンピュータ・プログラムは補正された変換作用にアクセスしなければならない。好ましい実施例では、コード手段は異なる変換構造および（または）変換構造の特性の間で選ぶように適用され、また操向手段の状態、および（または）操向手段を制御する制御信号を計算するように適用されるのみならず、望まれる空間強度分布を形成する対応した変換構造を計算するためにも適用される。例えば、変換手段はズーム・レンズを含み、その後コード手段はズーム・レンズの焦点距離の適当値の選定または計算に適用される。
【００４２】
これに代えて、または加えられる特徴として、コード手段は投影ビームが操向手段に達する前にそのビームに影響を与えるための異なる構造の間の選定を行うことができる。
【００４３】
本明細書ではＩＣの製造における本発明の装置の使用を特に参照したが、この装置は他に多くの可能とされる適用例があることを十分に理解しなければならない。例えば、一体化された光学システム、磁気領域メモリの指示および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用できる。当業者はこのような代替応用例に関して本明細書中の「焦点板」、「ウェーハ」または「ダイ」などの用語の使用は、より一般的な「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」などの用語でそれぞれ置き換えられることを考慮しなければならない。
【００４４】
本明細書では、「放射光」および「ビーム」などの用語は、紫外放射線（例えば３６５，２４８，１９３，１５７または１２６ｎｍの波長）、および極紫外線（ＥＵＶ）（例えば５〜２０ｎｍの波長を有する）、ならびにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含めて、あらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用されている。
【００４５】
本発明の実施例が例を挙げて、添付の概略図を参照して以下に説明される。
【００４６】
【発明の実施の形態】
【例１】
図１は本発明の特定の実施例によるリトグラフ投影装置を概略的に示す。この装置は以下の要素を含む。すなわち、
放射光（例えば紫外線）の投影ビームＰＢを供給する放射光系Ｅx ，ＩＬ。この特定の例では、放射光系は放射光源ＬＡも含む；
マスクＭＡ（例えば焦点板）を保持するマスク・ホルダを備え、物品ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするために第１の位置決め手段に連結された第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴ；
基板Ｗ（例えばレジストを被覆したシリコン・ウェーハ）を保持する基板・ホルダを備え、物品ＰＬに対して基板を正確に位置決めするために第２の位置決め手段に連結された第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１以上のダイを含む）にマスクＭＡの照射部分の像を形成するための投影系（「レンズ」）ＰＬ。
【００４７】
本明細書に示すように、この装置は伝達式（すなわち伝達マスクを有する）のものである。しかしながら、一般に、例えば反射式のもの（反射マスクを備えた）とすることもできる。これに代えて、この装置は他の形式のパターン形成手段、例えば順次で引用した形式のプログラム可能ミラー・アレーを使用することができる。
【００４８】
放射光源ＬＡ（例えばレーザー）が放射光ビームを発生する。このビームは直接に、または例えばビーム拡大器Ｅx のような調整手段を通した後に照射系ＩＬ（照射装置）に送られる。照射装置ＩＬはビームの強度分布を変更する手段ＡＭを含む。さらに、一般に他の各種の要素、例えば積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯを含む。このようにマスクＭＡに衝突する投影ビームＰＢは望ましい均一性と、横断面に強度分布を有する。
【００４９】
図１および図２に関して、放射光源ＬＡはリトグラフ投影装置のハウジング内に位置しているが（放射光源ＬＡが例えば水銀ランプの場合にしばしば見られる）、リトグラフ都ターゲット部分Ｃから離すこともでき、発生する放射光ビームは装置へ導かれる（例えば適当な方向決めミラーにより）。後者のシナリオは放射光源ＬＡが励起レーザーの場合にしばしば見られる。本発明および特許請求の範囲の欄はこれらの両方のシナリオを包含する。
【００５０】
投影ビームＰＢはその後に、マスク・テーブルＭＴに保持されたマスクＭＡで遮断される。マスクＭＡを横断すると、投影ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、このレンズが投影ビームＰＢの像を基板Ｗのターゲット部分Ｃに結ぶ。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）により、基板テーブルＷＴは正確に移動でき、例えば投影ビームＰＢの経路内に異なるターゲット部分Ｃを位置決めすることができる。同様に、第１の位置決め手段は、例えばマスク保管庫からマスクＭＡを機械的に取り出した後に投影ビームＰＢ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。一般に物体テーブルＭＴ，ＷＴの移動は長ストローク・モジュール（粗い位置決め）および短ストローク・モジュール（微細な位置決め）により実現され、これらのモジュールは図１に明確には示されていない。しかしながらウェーハ・ステッパの場合（ステップ−アンド−スキャン装置とは逆に）、マスク・テーブルＭＴは短ストローク・アクチュエータに連結するか、固定することができる。
【００５１】
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止状態に保持され、全マスク像が１回の動作（すなわち１回の「フラッシュ」）でターゲット部分Ｃに投影される。その後基板テーブルＷＴがｘおよび（または）ｙ方向へ変位されて異なるターゲット部分Ｃが投影ビームＰＢで照射できるようにされる。
２．スキャン・モードでは、与えられたターゲット部分Ｃが１回の「フラッシュ」では露光されないことを除いて、基本的に同じシナリオが適用される。この代わりに、マスク・テーブルＭＴが与えられた方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばｙ方向）へ速度ｖで移動可能とされ、投影ビームＰＢがマスク像のスキャンを始め、同時に基板テーブルＷＴは同じまたは反対の方向へ速度Ｖ＝Ｍｖで移動される。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（典型的にＭ＝１／４または１／５）である。これにより解像度で妥協することなく比較的大きなターゲット部分Ｃが露光できる。
【００５２】
図２は、投影ビームＰＢの対応する角強度分布および空間強度分布の原理を示す。従来技術の構造によれば、外側の半径範囲および（または）内側半径範囲（一般にσ外側およびσ内側とそれぞれ称される）を設定する手段は、マイクロレンズ４を備えた回折光学要素（「ＤＯＥ」）３を含む。マイクロレンズ４の各々は光線の散開部（ペンシル）５を形成する。光線の各々の散開部５は回折光学要素３に入射する投影ビームの副次ビームの一部分に対応する。散開部５は収束レンズ６に入射する。収束レンズ６の後方焦点面８にて散開部５は照射された面積部分に対応する。この面積部分のサイズは散開部５の光線が伝播する方向の範囲によって決まる。この方向範囲が小さいと、後方焦点面８における照射面積部分のサイズも小さくなる。さらに、散開部５の全ての同じ方向、すなわち互いに平行な全ての光線は後方焦点面８の１つの同じ特定点に対応する。
【００５３】
投影ビームＰＢの横断面積部分、特にヒトミ面に環状（図４および図５に２つの同心円で示される）の空間強度分布を形成することは知られている。強度ゼロまたはほぼゼロの中央の面積部分に対応する内側半径範囲は適当な回折光学要素３を選んで設定できる。例えば、光線の散開部５は中央面積部分に入射せず、環状面積部分だけに入射するように（勿論、実際には散乱などの作用によって中央面積部分はゼロより大きい強度となる。）、マイクロレンズ４を配向することができる。マイクロレンズ４を異なる方向へ配向することで他の空間強度分布が二極または四極照射のように形成できる。しかしながら、可能な強度分布の個数は制限されており、照射状態の変更は時間のかかるマイクロレンズの交換および（または）再配向を必要とする。
【００５４】
図３は本発明の第１の実施例による放射光系の構造を示す。レーザー３１は比較的細いコリメータ・ビームを出力し、このビームはシャッター１１，１２，１３を通過する。その後ビームはビーム拡大光学装置３２を通過し、ビーム拡大光学装置３２はビームを反射部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅのアレー３３のサイズと同じサイズに拡大する。理想的には、ビーム拡大光学装置３２はコリメータ・ビームを出力すべきである。しかしながら、ビームの端部には散開差が生じる。拡大されたビームのサイズは全ての反射部材３３ａ〜３３ｅに入射するサイズで十分に好ましい。図３に例として拡大されたビームの副次ビームが示される。このビーム拡大光学装置はこれに代えて後方焦点面よりも後方に配置される正のレンズまたはレンズ・アレーを含むことができる。
【００５５】
第１のビームは反射部材３３ｂに入射する。アレー３３の他の反射部材３３ａ，３３ｃ〜３３ｅと同様に、反射部材３３ｂは副次ビームが望まれる所定の方向へ反射されるように配向を調整されるように制御される。収束レンズを含む再方向決めの光学装置１６によって副次ビームは、その横断面１８の所望点すなわち小さな面積部分に入射するように再方向決めされる。横断面１８は仮想放射光源（上述したように）として作用するヒトミ面と一致される。図３に示された他の副次ビームは反射部材３３ｃ，３３ｄにより反射され、再方向決めの光学装置１６によって再方向決めされ、横断面１８の他の点に入射する。反射部材３３ａ，３３３ｅの配向を制御することで、ほとんど全ての空間強度分布が横断面１８に形成できる。
【００５６】
例えば、アレー３３は１１５２個（例えば３２×３６）のミラーを含み、各ミラーの配向は別々に調整できる。
【００５７】
図４および図５は、本発明による照明システムで、例えば図３、図６および（または）図７に関連して説明される照射系で形成される異なる空間強度分布を示す。図４および図５は、複数の副次ビームを使用して空間強度分布を形成する基本を示す概略図と理解すべきである。図４および図５の画面は投影ビームの横断面、例えば図３の横断面１８と一致する。図４および図５は１５個の小さな円形面積部分２３または２３ａを示しており、それらの面積部分は閾値よりも大きい照射強度の面積部分を表す。図４で、円形面積部分２３は小さなサイズを有し、円形面積部分２３の間に特定の閾値よりも小さい強度の面積部分が存在する。この照射輪郭の特徴は個別であり、照射不十分となり得る。円形面積部分の副次ビームが伝播する方向範囲を、例えば上述したまたは図６に関して以下に説明する光学装置を使用して増大することで、円形面積部分２３ａは互いに重なり合うように拡大される。この結果、図５に示す強度分布はほぼ平行四辺形の形状を有する。投影ビームの副次ビームは横断面積部分のいずれの望まれる箇所へ向けることができるので、ほとんど全ての強度輪郭が形成できる。しかしながら、標準的な強度分布、例えば環状形の強度分布を形成することもできる。図４および図５の内円および外円の間の面積部分２１は円形面積部分２３または２３ａで満たすことができる。いわゆるσ内側およびσ外側は対応する内円および対応する外円の間の対応箇所に副次ビームを向けることで調整できる。
【００５８】
【例２】
図６は、以下に説明されることを除いて第１の実施例と同じである本発明の第２の実施例を示す。
【００５９】
投影ビームＰＢは図３のビーム拡大光学装置３２と同じ収束光学装置４１に入射する。収束光学装置４１は２つの機能を果たす。第１に、投影ビームＰＢの副次ビームが互いに分離される。第２に、副次ビームがアレー３３の反射部材に収束される。特に、この収束および分離は、収束光学装置４１の放物面または双極面の形状をした反射面積部分で行われる。投影ビームの異なる部分を異なる方向決め部材（例えばアレー３３の反射部材）へ収束させる表面積部分は、間隙を残さないように互いに並んで配列されることが好ましい。これは、連続した強度分布を有する強度形状が、強度のかなりの損失を生じることなく別々の副次ビームへ分けることができることを意味する。
【００６０】
収束光学装置４１は複数の収束部材（図６に示されていない）を含み、それらの部材は投影ビームＰＢの伝播経路に沿って異なる位置に配列される。例えば、第１の収束部材は、放射光を伝播方向に直角な第１の方向へ収束させ、連続した収束放射光の線または帯を形成する。この実施例では、第２の収束部材はその先または帯を第１の方向に直角で放射光の伝播方向に直角な方向へ収束させる。この実施例の１つの利点は、収束部材の製造が、特に収束反射面が間隙を残すことなく並んで配列されるときに容易となることである。
【００６１】
投影ビームＰＢの部分の収束は、定められた方向範囲に伝播する副次ビームを形成することに対応する。図６に示された実施例では、副次ビームは再方向決め光学装置１６ａ，１６ｂに入射するようにアレー３３の反射部材で反射される。下流では、投影ビームＰＢ（図６に示されるように、強度がゼロとなる光軸によって表されている。）はミラー４３で反射され、その後連結光学装置４５により積分器４７、例えば石英ロッドに継がれる。
【００６２】
【例３】
図７は、以下に説明されることを除いて第１の実施例と同じである本発明の第３の実施例を示す。偏光されて入力される投影ビームＰＢは偏光依存ミラー（polarization dependent mirror） ５３に入射する。投影ビームＰＢの偏光は、ビームＲ１が反射される（図７で下方へ）ように選ばれる。ビームＲ１の偏光方向は１／４λプレート５１を通して伝達されるときに回転する。ビームＲ１（偏光方向が回転した）アレー３３に入射する。対応する副次ビーム（図７に示されていない）は異なる方向へ反射される。これらの反射された副次ビームはビームＲ２を形成し、このビームＲ２は１／４λプレート５１を通して伝達され、これにより偏光方向が再び回転される。偏光方向の回転により、ビームＲ２は偏光感応ミラー５３で反射されず、それを通して伝達される。この実施例は方向決め部材のアレー直角な照射を可能にする。さらに、アレー全体がビーム成形光学装置の残された物体面に位置する。
【００６３】
図８は反射部材の例を示す。特に、図３、図６および図７のアレー３３は複数の、例えば１０００以上のそのような反射部材を含み、それらは投影ビームＰＢの横断面に互いに並んで整列されることができる。反射部材は四角形の反射面積部分を備えた反射部材６１を含む。一般に、反射部材は望まれるいずれの形状、例えば円形または六角形の形状を有することができる。反射部材６１はアクチュエータ６５ａ，６５ｂ、例えば電気機械アクチュエータによって第１の軸線Ｘのまわりに回転される。望まれるならば１軸当たり多数のアクチュエータを備えることができる。アクチュエータ６５ａ，６５ｂは同じ支持部材６３に固定される。支持部材６３はアクチュエータ６７ａ，６７ｂ、例えば電気機械アクチュエータによって第２の軸線Ｙのまわりに回転される。再び述べるが、望まれるならば１軸当たり多数のアクチュエータを備えることができる。ミラー位置のフィードバック制御を行うためにセンサーを備えることができる。したがって、反射部材６１の配向は半球の望まれるあらゆる方向へ向けて入射ビームを反射するように調整することができる。さらに図８に示された形式および他の形式の反射部材に関する詳細は、例えば米国特許第６０３１９４６号（ルーセント・テクノロジー・インコーポレーテッド社）に開示されており、本明細書にその記載内容全体を援用する。
【００６４】
【例４】
以下に説明されることを除いて第１の実施例と同じである本発明の第４の実施例は、蝿眼式の積分器として作用するファセット・ミラーを使用しており、図９〜図１５に示されている。
【００６５】
図９は第４の実施例の全体的な配置を示しており、この実施例は第１の実施例と同じで且つ反射マスクＭＡのまわりに配置された部材を基本的に含む。この装置は投影ビームの放射光として極紫外線（ＥＵＶ）を使用する。放射光系および照射系は反射光学装置を使用する。
【００６６】
図１０に示された照射系１００はフィールド・ファセット・ミラー１１０を含み、このミラーは複数のフィールド・ファセット１１１を有し、各々のフィールド・ファセットは照射フィールドの形状（照射系のどこにでも付加できる湾曲は除く）を有しており、ヒトミ・ファセット・ミラー１２０に放射光源ＬＡの像を形成する。像は良好な品質を有するべきものでもなく、ヒトミ・ファセット・ミラーに正確に位置されるものでもないことが留意される。ヒトミ・ファセット・ミラー１２０のヒトミ・ファセット１２１は、マスク１４０のフィールド・ファセットに結像する収束ミラー１３０（ミラー・システムとされ得る）によってマスク１４０上の照射フィールドを適当に満たすように光を向ける。ヒトミ・ファセット・ミラーは投影系ＰＬのヒトミの共役面に位置しているので、ヒトミ・ファセットが照射される照射状態は決定される。これは、フィールド・ファセット１１１の配向を個々に制御することで制御される。各ファセットはＲｘ（ｘ軸のまわりの回転）、Ｒｙ（ｙ軸のまわりの回転）において十分に移動でき、またｘ方向に移動できる。（ｘ，ｙ，ｚは直交座標系の方向を示し、ｚ方向がミラノ軸線である。）フィールド・ファセットよりもヒトミ・ファセットの方が多いことが好ましい。
【００６７】
図１０は、各フィールド・ファセット１１１が対応して位置されたヒトミ・ファセット１２０の１つに光を向ける中立位置でフィールド・ファセット１１１を示している。したがって、図１０では、Ａ，Ｂ，Ｃと符号を付したフィールド・ファセット１１１はそれぞれ光を、ヒトミ・ファセット・ミラー１２０の中央のＡ，Ｂ，Ｃと符号を付したヒトミ・ファセット１２１へ向ける。光線は明瞭に示されていないが、他の３つのフィールド・ファセットは点（ドット）を付したヒトミ・ファセットへ光を向ける。
【００６８】
環状の照射モードを形成するために、フィールド・ファセット１１１はフィールド・ファセット・ミラー１１０の中心から等しい角度で離れる方向へ傾斜され、次のヒトミ・ファセットを「中立位置」から照射する。したがって、図１１に示されるように、Ａ，Ｂ，Ｃと符号を付したフィールド・ファセットはヒトミ・ファセットＢ，Ｃ，Ｄへ光を向ける。ここで、ＤはファセットＣよりも外側のヒトミ・ファセットである。図１０におけるように、３つの符号の賦されていないフィールド・ファセット・ミラーは印を付したヒトミ・ファセットへ光を向けるが、明瞭化のために対応する光線は示されていない。ヒトミ・ファセット・ミラー１２０の中央ではないファセットＡは照射されない。ヒトミ・ファセット１２１Ｂ，Ｃ，Ｄもまた傾斜され、傾いたフィールド・ファセットからの放射光の入射角の僅かな変化を許容できるようにするが、照射フィールドへ放射光を正しく分布させる。
【００６９】
狭い環帯の環状照射モードは、図１２に示されるように、放射光をヒトミ１２１Ｃへ向けるようにフィールド・ファセット１１１Ｃを傾斜させ、同時にフィールド・ファセット１１１Ｂも同じくヒトミ１２１Ｃへ向けることで形成できる。フィールド・ファセット１１１Ａは放射光をヒトミ・ファセット１２１Ｂへ向ける。２つの異なる入射角から照射フィールドへ光を向けるために、ヒトミ・ファセット１２１Ｃは完全に配向することはできないことが認識されるであろう。したがって、或る僅かな強度の損失は生じるが、ビームが選択的に不明瞭となることで異なる照射モードが実行されるよりは損失が格段に小さい。同様に、照射スリットの強度形状に僅かな変化が生じ得る。ヒトミ・ファセット１２１の各々で形成されたフィールドがマスクの照射フィールドよりも小さいならば、これは個々のヒトミ・ファセット１２１により多数の重なったフィールドが形成されて生じるが、ヒトミ・ファセット１２１Ｃを放射光の損失のない位置に位置決めすることができる。
【００７０】
実際に、フィールドおよびヒトミ・ファセット・ミラーには図１０〜図１２に示したよりも非常に多数のファセットが存在し、したがって上述した原理を適用することで照射状態の非常に大きな範囲を得ることができることは認識されるであろう。また、光を接線方向ならびに半径方向へ再方向決めして、四極または二極の照射モード、または特定のマスク・パターンに最適化されたそれ以上に複雑な照射モードを形成するように、フィールド・ファセットは傾斜されることができる。傾斜可能なファセットの反応時間が十分速ければ、例えばパルス放射光源を使用して、複数ショット露光における露光時または露光間にて照射モードを変更できる。
【００７１】
第４の実施例の変形例による放射光系が図１３に示されている。この変形例では、ヒトミ・ファセット１５１はフィールド・ファセットよりも小さく形成され、またフィールド・ファセットの少なくとも２倍の量が備えられる。フィールド・ファセットで投影された光源の像も同様に小さく形成される。この変形例では、照射モードは小さいステップ・サイズに変更でき、また照射モードは各ヒトミ・ファセット１５１が１つのフィールド・ファセット１１１の放射光だけを受け取るように構成し、ヒトミ・ファセットが１以上の入射角度からの放射光を受けたとき、および光学的な位置決めができないときに生じる問題を回避するようにできる。この変形例のヒトミ・ファセットは２つで、またはそれ以上で、異なる入射角から放射光を受け取るために配向されたグループの異なる部材とグループ化され、これによりフィールド・ファセットの傾斜が変化したときに、ヒトミ・ファセットを変位する必要がないようにできる。
【００７２】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示された第４の実施例の更なる変形例では、フィールド・ファセット・ミラー１７０は、ファセット１７２の幾つか、この例では４つのアレー１７１Ａ〜１７１Ｄを含む。各々のフィールド・ファセット１７２Ａ，Ｂ，Ｃなどは放射光を、ヒトミ・ファセット・ミラー１８０の対応するアレー１８１Ａの対応するヒトミ・ファセット１２Ａ，Ｂ，Ｃへ向ける。異なる照射モードはアレー１７１Ａ〜１７１Ｄを全体として傾斜させ、これに対応してヒトミ・ファセット・アレー１８１Ａ〜Ｄを半径方向または他の方向へ変位および傾斜させることで設定される。この構造では、４つのアレーが使用されるので、従来の照射モードから、四環や四極の照射モードまで得ることができる。多数のアレーは付随的なモードを可能にする。
【００７３】
フィールド・ファセットのアレーが全体として傾斜されることで、図１５に示されるように食い違い状の組み合い形（interlaced meander）のアレーを使用して照射モードを連続的に形成することができる。２つのアレー１９１Ａ，１９１Ｂは可動部１９３Ａ，１９３Ｂの重なり範囲を有するヒトミ・ファセット・ミラー１９２Ａ，１９２Ｂのグループに放射光を向ける。２方向の組み合い形も可能である。ヒトミまたはファセット・ミラーの両者をグループ化する必要はなく、また両者をグループ化するとしても、一のグループにグループ化する必要はないことに留意する。
【００７４】
上述の実施例および変形例で使用できる傾斜可能なファセット・ミラー１６０が図１６に横断面で示されている。基板上に調整された複数層のスタックを含むファセット・ミラー１６１はフレーム１６２に取り付けられ、このフレームは円錐形の中央凹部および下側リムのまわりの鉄リング１６３を有する。磁気フレーム１６４はピン１６６を担持し、ピン１６６は先端にボール１６７を取り付けられ、その上からフレーム１６２の円錐凹部が係止されて位置安定性の高い連結部が形成される。ファセットは磁気フレームのまわりに間隔を隔てられた複数、少なくとも３つのコイル１６５で作動され、これは鉄リング１６３に力を作用させてフレーム１６２、したがってファセット・ミラー１６１を形動させる。
【００７５】
傾斜可能なファセット・ミラー２００の代替形態が図１７および図１８に示されており、その図１７はファセット・ミラー２００の脚部を通る横断面図で、図１８は側面図である。再び述べるが基板上の調整した複層スタックとされるミラー２０５は脚２０１により電気ヒンジ２０６を経て支持される。脚２０１は圧電材料で形成され、３つの等しいセクタ２０２，２０３，２０４に分かれており、これらのセクタは別々に作動されて脚２０１を選ばれた方向へ曲げて、ミラー２０５を傾斜させる。
【００７６】
本発明の特定の実施例が上述で説明されたが、本発明は記載した以外の方法で実現できることは認識されるであろう。この記載は本発明を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるリトグラフ投影装置を示す。
【図２】従来の構造で、角強度分布を空間強度分布へ変換する様子を概略的に示す。
【図３】本発明の第１の実施例の放射光系を詳細に示す。
【図４】空間強度分布を示す。
【図５】図４に類似の空間強度分布を示す。
【図６】本発明の第２の実施例によるリトグラフ装置の放射光系を示す。
【図７】本発明の第３の実施例によるリトグラフ装置の放射光系を示す。
【図８】本発明の第１〜第３の実施例に使用できる反射部材を示す。
【図９】本発明の第４の実施例によるリトグラフ投影装置を示す。
【図１０】本発明の第４の実施例によるリトグラフ装置の放射光系を示す。
【図１１】本発明の第４の実施例によるリトグラフ装置の、図１０と異なる状態での放射光系を示す。
【図１２】本発明の第４の実施例によるリトグラフ装置の、図１０および図１１と異なる状態での放射光系を示す。
【図１３】第４の実施例変形例によるリトグラフ装置の放射光系を示す。
【図１４】図１４Ａおよび図１４Ｂは本発明の第４の実施例のフィールドおよびヒトミ・ファセット・ミラーを示す。
【図１５】第４の実施例の変形例によるグループ化されたファセットを示す。
【図１６】本発明の第４の実施例に使用できる制御可能なファセットを示す。
【図１７】本発明の第４の実施例に使用できる制御可能なファセットの代替形状を示す。
【図１８】本発明の第４の実施例に使用できる制御可能なファセットの代替形状を示す。
【符号の説明】
ＩＬ 放射光系すなわち照射装置
Ｅx ビーム拡大器
ＬＡ 放射光源
ＰＢ 投影ビーム
ＭＴ マスク・テーブル
ＭＡ マスク
ＰＬ 投影系すなわちレンズ
ＷＴ 基板テーブル
Ｗ 基板
Ｃ ターゲット部分
ＡＭ 手段
３ 回折光学要素
４ マイクロレンズ
５ 散開部
６ 収束レンズ
８ 後方焦点面
１１，１２，１３ シャッター
１６ 再方向決めの光学装置
１８ 横断面
２１ 面積部分
２３，２３ａ 円形面積部分
３１ レーザー
３２ ビーム拡大光学装置
３３ アレー
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ 反射部材
４１ 収束光学装置
４３ ミラー
４５ 連結光学装置
４７ 積分器
５１ １／４λプレート
５３ 偏光感応ミラー
６１ 反射部材
６３ 支持部材
６５ａ，６５ｂ アクチュエータ
６７ａ，６７ｂ アクチュエータ
１００ 照射系
１１０ フィールド・ファセット・ミラー
１１１ フィールド・ファセット
１２０ ヒトミ・ファセット・ミラー
１２１ ヒトミ・ファセット
１３０ 収束ミラー
１４０ マスク
１５１ ヒトミ・ファセット
１６０ ファセット・ミラー
１６１ ファセット・ミラー
１６２ フレーム
１６３ 鉄リング
１６４ 磁気フレーム
１６５ コイル
１６６ ピン
１６７ ボール
１７０ フィールド・ファセット・ミラー
１７１Ａ〜１７１Ｄ アレー
１７２ ファセット
１８０ ヒトミ・ファセット・ミラー
１８１Ａ〜１８１Ｄ アレー
１８２Ａ，１８２Ｂ，１８２Ｃ ヒトミ・ファセット
１９１Ａ，１９１Ｂ アレー
１９２Ａ，１９２Ｂ ヒトミ・ファセット・ミラー
１９３Ａ，１９３Ｂ 可動部
２００ ファセット・ミラー
２０１ 脚
２０２，２０３，２０４ セクタ
２０５ ミラー
２０６ 電気ヒンジ
Claims (13)
- 放射光の投影ビームを形成する放射光系と、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するように作用するパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持する基板テーブルと、
基板のターゲット部分にパターン化したビームを投影する投影系とを含み、
投影ビームの強度分布を定めるための照射系を放射系が含むリトグラフ投影装置であって、
パターン形成手段にて所望の投影ビームの角強度分布を与えるために投影ビームの異なる部分を異なる方向へ個別に操向する操向手段を照射系が含んでおり、それぞれが投影ビームの一部を操向する複数の離散反射器を前記操向手段が含み、それぞれ対応する投影ビームの一部を所望の方向へ向けるために反射器の配向が個別に制御でき、
操向された投影ビームの少なくとも一部を再び方向決めするために、また投影ビームの横断面、特にヒトミ面に前記角強度分に対応した空間強度分布を形成するために、照射系が再方向決め手段と、
操向された投影ビームが伝播する方向の範囲を拡張するために、照射系が拡張手段とをさらに備えることを特徴とするリトグラフ装置。 - 拡張手段が散乱手段、特に散乱プレートを含む請求項１に記載された装置。
- 離散反射器が投影ビームの横断面積部分内に互いに並べて配列された請求項１または２に記載された装置。
- 放物線または双曲線の横断面形状を有する反射面を、または双曲面または放物面である反射面のアレーを収束手段が含む請求項３に記載された装置。
- 前記操向手段が第１のファセット反射器を含み、離散反射器の各々は第１のファセット反射器のファセットであり、また離散反射器の各々はそれらの配向を制御することで放射光源の像を第２のファセット反射器の選ばれたファセットへ投影するように作用する請求項１に記載された装置。
- 前記離散反射器の光軸に対して実質的に直角な、好ましくは互いに直交する２軸のまわりに回転させて離散反射器の配向を変化させるための各離散反射器用の作動手段をさらに含む請求項５に記載された装置。
- 前記第２のファセット反射器の各々のファセットも配向が制御可能である請求項５または請求項６に記載された装置。
- 前記操向手段が第１のファセット反射器を含み、離散反射器の各々が第１のファセット反射器のファセットのアレーであり、第１のファセット反射器の各々のファセットは放射光源の像を第２のファセット反射器のファセットへ投影するように作用する請求項１に記載された装置。
- 前記第２のファセット反射器が前記第１のファセット反射器よりも多数のファセットを有する請求項５から請求項８までのいずれか一項に記載された装置。
- 前記第２のファセット反射器が前記投影システムのひとみの共役面内に実質的に位置された請求項５から請求項９までのいずれか一項に記載された装置。
- 放射光感応物質を含む基板を形成すること、
少なくとも１つの放射光の投影ビームを形成すること、
投影ビームの強度分布を変更すること、
横断面のパターンを変更した投影ビームを得るためにパターン形成手段を使用すること、
放射光感応物質の少なくとも一部分を含むターゲット上に、パターン化した放射光ビームを投影することを含むデバイス製造方法であって、
投影ビームの強度分布の変更は放射光の伝播方向の制御を含み、投影ビームは複数の副次ビームを含み、副次ビームの少なくとも幾つかは複数の離散反射器を使用して異なる方向へ操向され、また離散反射器は対応する副次ビームを所望の方向へ向けるために個別に制御され、
照射系の再方向決め手段によって、操向された投影ビームの少なくとも一部を再び方向決めするために、また投影ビームの横断面、特にヒトミ面に前記角強度分に対応した空間強度分布が形成され、
照射系の拡張手段によって、操向された投影ビームが伝播する方向の範囲が拡張されることを特徴とするデバイス製造方法。 - 操向された副次ビームが、それぞれ１つの方向に向かって伝播する請求項１１に記載された方法。
- 個々の副次ビームが拡大された前記空間強度分布の面積部分に対応するように、少なくとも１つの操向された副次ビームの伝播方向の範囲が拡大される請求項１１または１２に記載された方法。
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