JP4854530B2 - リソグラフィ投影装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置、およびリソグラフィ装置を使用する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上、通常は、基板のターゲット部分上に与える機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その場合には、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。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上の（例えば、１つまたは複数のダイの一部を含む）ターゲット部分上に転写することができる。パターンの転写は一般に、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層上に結像することによってなされる。一般に、単一の基板は、連続してパターン形成される、隣接するターゲット部分のネットワークを含む。公知のリソグラフィ装置には、全体のパターンをターゲット部分上に一度に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、パターンを放射ビームによって所与の方向（「スキャン」方向）にスキャンしながら、それと同期して基板をその方向と平行に、または反平行にスキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

[0003] 集積回路内の構成要素の密度が、３年ごとに４倍になるはずであることを意図した公知のムーアの法則に追随するための取り組みが、リソグラフィ装置の絶え間ない向上を推進している。リソグラフィ装置を使用して印刷することができるフィーチャの最小寸法(critical dimension)は、使用される露光放射の波長を装置の投影システムの開口数（numerical aperture ＮＡ）で割った値に比例する。したがって、投影システムの開口数をますます増大させる傾向がある。しかし、投影システムの開口数が増大するにつれて、そのサイズおよび複雑さも増す。また、焦点深度（depth of focus ＤＯＦ）が低減されて、特にコンタクトホールアレイなどの難しいパターンの結像をより困難にする。

[0004] したがって、結像能力が向上したリソグラフィ装置を提供することが望ましい。

[0005] 本発明の一実施形態によれば、パターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムであって、少なくとも１つの瞳面を含む光路に沿って放射ビームを投影するように構成された光学システムを形成する複数の光学エレメントを含む投影システムと、交換可能な光学エレメントを、光学システムのその瞳面またはある瞳面内の光路の中へ、またその中から外へ移動させるように構成された搬送機構とを含む、リソグラフィ投影装置が提供される。

[0006] 本発明の一実施形態によれば、パターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムであって、瞳面を含む光路に沿って放射ビームを投影するように構成された光学システムを形成する複数の光学エレメントを備える投影システムと、パターニングデバイスの標準規格の関連部分にほぼ合致する周辺寸法を有する交換可能な光学エレメントを、光学システムの瞳面内の光路の中へ、またその中から外へ移動させるように構成された搬送機構とを含む、リソグラフィ投影装置が提供される。

[0007] 本発明の一実施形態によれば、パターニングデバイスと、パターニングデバイスの像を基板上に投影するように構成された少なくとも１つの瞳面を有する投影システムとを有するリソグラフィ投影装置を使用するデバイス製造方法であって、パターンをパターニングデバイス上にロードすること、交換可能な光学エレメントをその瞳面またはある瞳面内に配置すること、パターンの像を基板上に投影すること、パターンをパターニングデバイスから取り出すこと、および交換可能な光学エレメントを瞳面から取り出すことを含む方法が提供される。

[0008] 本発明の一実施形態によれば、パターニングデバイスを支持するためのパターン支持体と、瞳面を有し且つパターニングデバイスのパターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムとを含むリソグラフィ投影装置を使用するデバイス製造方法であって、パターニングデバイスをパターン支持体上にロードすること、交換可能な光学エレメントを瞳面内に配置すること、パターンの像を基板上に投影すること、パターニングデバイスをパターン支持体から取り出すこと、および交換可能な光学エレメントを瞳面から取り出すことを含み、交換可能な光学エレメントがパターニングデバイスの標準規格の関連部分にほぼ合致する周辺寸法を有する、方法が提供される。

[0009] 本発明の一実施形態によれば、リソグラフィ装置の投影システムの瞳面内に選択的に配置されるように構成された交換可能な光学エレメントであって、レチクルの標準規格の関連部分に適合する外部寸法を有する交換可能な光学エレメントが提供される。

[0010] 本発明の一実施形態によれば、リソグラフィ装置の投影システムの瞳面内に選択的に配置されるように構成された交換可能な光学エレメントであって、回転対称でない交換可能な光学エレメントが提供される。

[0011] 次に、ほんの一例として、本発明の諸実施形態を、添付の概略図を参照して説明する。それらの概略図では、対応する参照記号は、対応する部分を示す。

[0026] 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す。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調整するように構成された照射システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持する構造となっていて、いくつか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１のポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持する構造となっていて、いくつか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２のポジショナ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、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢ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つまたは複数のダイを含む）上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）ＰＳとを含む。

[0027] 照射システムは、放射を誘導、整形、または制御するために、屈折タイプ、反射タイプ、磁気タイプ、電磁タイプ、静電タイプ、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなど、さまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。支持構造は、パターニングデバイスを支持、すなわちその重量を支える。支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否か、などに応じる方式で、パターニングデバイスを保持する。支持構造には、パターニングデバイスを保持するのに、機械的クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法、または他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、例えばフレームでも、テーブルでもよく、それは必要に応じて固定されても、可動でもよい。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に対して所望の位置にあるようにすることができる。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ている場合、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義語として見なすことができる。

[0028] 本明細書で使用される「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内にパターンを形成するなどのために、放射ビームの断面内にパターンを付与するのに使用することができる任意のデバイスを指すものとして、広義に解釈すべきである。放射ビームに付与されたパターンは、例えば、パターンが位相シフト特徴またはいわゆるアシスト特徴を含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに厳密に一致しないことがあることに留意されたい。一般には、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路など、ターゲット部分内に形成されているデバイス内の、特定の機能層に対応する。

[0029] パターニングデバイスは、透過型でも、反射型でもよい。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公知であり、マスクには、バイナリ、Alternating位相シフト、減衰位相シフトなどのマスクタイプ、ならびにさまざまなハイブリッドマスクタイプがある。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型のミラーのマトリックス配列を使用しており、ミラーをそれぞれ、入射する放射ビームをさまざまな方向に反射するように個々に傾動することができる。傾動されたミラーにより、ミラーマトリックスによって反射された放射ビーム内にパターンが付与される。

[0030] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に適した、あるいは液浸液の使用または真空の使用など、他の要因に適した、屈折光学システム、反射光学システム、カタディオプトリック光学システム、磁気光学システム、電磁光学システム、および静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを含む、任意のタイプの投影システムを包含するものとして、広義に解釈すべきである。本明細書において、「投影レンズ」という用語を使用している場合、より一般的な用語である「投影システム」と同義語として見なすことができる。

[0031] ここで示したように、この装置は、（例えば、透過マスクを使用する）透過型である。あるいは、装置は、（例えば、上述の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）反射型でもよい。

[0032] このリソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）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）を有するタイプのものでもよい。そうした「マルチステージ」の機械では、追加のテーブルを同時に使用することができ、あるいは、１つまたは複数のテーブル上で予備段階を実施している間に、１つまたは複数の別のテーブルを露光に使用することもできる。

[0033] このリソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を埋めるように、基板の少なくとも一部分を、屈折率の比較的高い液体、例えば水で覆うことができるタイプのものでもよい。液浸液を、リソグラフィ装置内の他の空間、例えば、マスクと投影システムの間に適用することもできる。液浸技法は、投影システムの開口数を増大させることで、当技術分野で公知である。「液浸」という用語は、本明細書では、基板などの構造が液体中に浸されなければならないことを意味するのではなく、露光中に、液体が投影システムと基板の間にあることを意味するにほかならない。

[0034] 図１を参照すると、イルミネータＩＬが、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば、放射源がエキシマレーザであるとき、別々のものとすることができる。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部分を形成しているとは見なされず、放射ビームが、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビーム拡大器を含む、ビーム供給システムＢＤを用いて放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。別の場合には、例えば放射源が水銀ランプであるとき、放射源をリソグラフィ装置の一部分とすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならビーム供給システムＢＤと共に、放射システムと呼ぶことができる。

[0035] 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ためのアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の、少なくとも外側および／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）を調整することができる。更に、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮや集光レンズＣＯなど、他のさまざまな構成要素を含むことができる。イルミネータは、放射ビームがその断面内に所望の均一性および強度分布を有するように調整するのに、使用することができる。

[0036] 放射ビームＢが、支持構造（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化される。マスクＭＡを通り抜けた放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳがビームの焦点を基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合わせる。第２のポジショナ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）を用いて、例えばさまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路中に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよびもう１つの位置センサ（図１には明示的に示していない）を使用して、マスクＭＡを、例えばマスクライブラリから機械的に取り出した後、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部分を形成する、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）を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部分を形成する、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を使用して実現することができる。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合には、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だけに接続してもよく、固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗを、マスクアライメントマーカＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマーカＰ１、Ｐ２を使用して、位置合せすることができる。図示の基板アライメントマーカは、専用のターゲット部分を占有しているが、ターゲット部分とターゲット部分の間の間隔内（それらは、スクライブレーンアライメントマーカとして知られる）に配置することもできる。同様に、マスクＭＡ上に２つ以上のダイが設けられている状況では、マスクアライメントマーカを、ダイとダイの間に配置することができる。

[0037] 図示の装置は、以下のモードのうち少なくとも１つのモードで使用することができる。

[0038] ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが本質的に固定されたまま、放射ビームに付与されたパターン全体が、ターゲット部分Ｃ上に一度に投影される（すなわち、単一静止露光）。次いで、さまざまなターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴが、Ｘ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、単一静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

[0039] スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期スキャンされると共に、放射ビームに付与されたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）および像の反転特性によって決まり得る。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（非スキャン方向の）幅が制限され、スキャン運動の長さによって、ターゲット部分の（スキャン方向の）高さが決まる。

[0040] 別のモードでは、プログラマブルパターニングデバイスを保持するマスクテーブルＭＴが本質的に固定されたままであり、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されると共に、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴが移動する毎にその後で、またはスキャン中に連続する放射パルスと放射パルスの間に、プログラマブルパターニングデバイスが必要に応じて更新される。この動作モードは、上述の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利用するマスクレスリソグラフィに、容易に適用することができる。

[0041] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは、全く異なる使用モードを使用することもできる。

[0042] 図２に示すように、投影システムＰＳは、パターニングデバイスＭＡが配置される物体面の、また基板Ｗが配置される像面のフーリエ共役(Fourier conjugate)である、１つまたは複数の面ＰＰを有する。そうした面は、瞳面として知られる。光学エレメントを瞳面内に配置することによって、投影像を有用に向上させることが可能である。例えば、フィルタを瞳面内に配置して、パターンによって回折された放射の０次をブロックする、または減衰させることによって、像のコントラストを向上させることができる。しかし、エレメント、例えばフィルタの、像の質に有用な向上を与えるのに必要とされる形状は、投影されているパターン、および／または使用される照射設定に依存する。例えば、０次のサイズおよび位置は、パターン内の線のピッチ、および照度分布内の任意の軸外極(off-axis poles)の位置で変わる。

[0043] したがって、瞳面内にエレメントを配置する機会を活用するためには、結像されているパターンおよび／または使用されている照射設定が変わる度に、瞳面内のエレメントを変更することができることが望ましい。しかし、既存の投影システムは、かなり複雑であり、汚染の影響を受けやすい。したがって、それらは、例えば３ｍｂａｒのわずかに過圧した、清浄なフラッシングガス、例えばＮ_２が一般に供給される、密閉されたハウジング内に収容される。いくつかの投影システムは、レンズの老朽化を補償するために、投影システムの耐用期間中に、数回、例えば４回交換することができるエレメントを有する。そうしたエレメントを交換するために、投影システムのハウジングが開けられて、それらのエレメントが、当業者によって、一般に極めて厳しいクリーンルーム条件下で実施される。この作業を、義務付けられているよりも頻繁に実施することは、投影システムのエレメントを汚染してしまうリスク、およびその作業を実施するのにかかる時間のため、望ましくない。

[0044] 本発明の一実施形態では、投影システムのハウジング２０を開けずに、投影システムの瞳面ＰＰ内での光学エレメント１０の交換を可能にするための搬送機構３０が提供される。これを、図３〜８により詳細に示す。

[0045] まず図３、および図３の環状部分の拡大図である図４に注目すると、搬送機構３０が、交換可能な光学エレメント１０がその中に取り付けられた凹部３５を有するスライダ３１を含んでいることが分かる。スライダ３１は、投影システムＰＳのハウジング２０の壁面２２内の開口２１を貫通して突き出し、したがって、スライダ３１を挿入する、または引抜くことによって、交換可能な光学エレメント１０を、投影システム内の投影放射ビームの経路内に配置すること、またはそこから引抜くことができる。

[0046] 図４、５および６は、開口２１が、壁面２２から外側に突き出してスライダ３１をぴったりと囲む唇片２３によって画定されていることをより詳細に示す。図４では、スライダ３１が部分的に引き抜かれて示されていることに留意されたい。ハウジング２２からフラッシングガスが漏れるのを最小限に抑えるために、唇片２３によって画定された開口は、スライダ３１の形状に非常に厳密に共形となり、また極めて長い。ギャップの長さｌおよび高さｗは、ガス漏れを、ハウジングの過圧およびフラッシングガスのコストに依存し得る許容レベルまで低減するのに十分な流動抵抗をもたらすように決定され、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ、ＨＣなどの汚染物質の進入を防止するのに十分なほど速い、外へ向かうガス流速を確保するようにも決定される。長さは、約５０〜５００ｍｍの範囲、好ましくは約２００〜５００ｍｍでよく、幅は約０．０５〜０．２ｍｍの範囲、好ましくは約０．０７５〜０．１５ｍｍでよい。得られる「シール」は、漏れる(leaky)が非接触であり、したがってそれ自体は汚染源にならない。

[0047] スライダ３１の側面部分３２が、内側部分よりも高さが大きいことが分かる。これにより、スライダ用の更なる縦方向の剛性、および軸受用の追加スペース２４がもたらされると共に、ハウジング内の投影レンズ用の開口が、可能な限り小さく保たれることが可能になり、瞳フィルタがレンズエレメントとレンズエレメントの間の狭いギャップ内に確実に嵌ることができるようになる。スライダ３１内のたわみを収容するのに開口２１を広くする必要を回避するために、スライダが非常に堅いことが望ましい。

[0048] スライダは、ハウジング２０に接続された唇片２３によって支持される。露光中、スライダが固定されているので、投影システムへの振動の伝達がない。しかし、２つの物体が互いに擦れるとき生じ得るような汚染粒子が形成されないように、スライダと唇片の間に物理的接触がないことが望ましい。

[0049] スライダ３１を支持する都合の良い方法は、非常に低摩擦の支持を実現することができる、気体軸受（図３〜８には図示せず）を使用することによるものである。気体軸受は、唇片２３の中に設けてもよく、唇片２３の延長部分として設けてもよい。気体軸受を、開口２１の近くで使用する場合、ハウジング２０をフラッシュするのに使用されるものと同じガスを使用するのが好都合であり、それには、投影システムの汚染のリスクを低減するという更なる利点がある。

[0050] 図７および８は、交換可能な光学エレメント１０を、完全に挿入された（図７）位置および完全に引き抜かれた（図８）位置に保持する、スライダ３１を示す。完全に引き抜かれた位置では、交換可能なエレメント１０が、それをスライダから取り出して、例えば異なるパターンまたは異なる照射設定と共に使用するための、別のエレメントで置き換えることができる位置にあることが分かる。しかし、スライダ３１の末端部分３３が、ハウジング２０の効果的なシールを維持するように、唇片２３の中にとどまる。

[0051] スライダ３１用のアクチュエータは、図３〜８には示していないが、リニアモータ、ボイスコイルモータ、ベルト駆動、または空気式アクチュエータなど、所望の運動および動力範囲を有する任意の適切なアクチュエータを使用することができる。投影システムが振動の変化および温度変化の影響を受けやすいので、述べたような、振動を誘起せず、熱放散が比較的少ないアクチュエータを使用することが望ましい。アクチュエータを清浄な環境の外側に配置し、適当な機構を使用して運動を供給することができる。

[0052] 交換可能なエレメント１０は、投影システムの中にあるとき、スライダ３１内にとどまり、エレメントの交換は、スライダが完全に引き抜かれた位置にあるとき、投影システムの外側で行われることに留意されたい。これにより、投影システム内に機構を設ける必要が回避され、したがって、汚染の可能性が回避される。本発明の一実施形態による交換機構について、以下に説明する。

[0053] 図９および１０はそれぞれ、上述の実施形態の異なる形態が挿入された位置および引き抜かれた位置にあるところを示す。例えば気体軸受またはローラ軸受を含む、アクチュエータおよび軸受ユニット３４が、唇片２３に隣接して示されているが、熱および／または振動が投影システムに伝達するのを回避するために、好ましくは唇片２３に接触しない。

[0054] スライダおよび漏れシール(leaky seal)構成の一代替手段として、ハウジング２０の清浄な内部、および外界への別々の扉を備えたエアロック構成を設けることができる。エアロック内の把持部などの機構が、外側の扉を通じて光学エレメントを受け取り、次いで扉が閉じられる。内側の扉が開き、機構が光学エレメントを瞳面内に配置する。外側の扉を閉じた後で内側の扉を開ける前に、フラッシングプロセスを行うことができる。

[0055] 本発明の一実施形態による交換可能な光学エレメント１０を、図１１および１２に示す。エレメント１０は、正方形でありその側面ａおよびｂが、マスク（レチクル）の標準規格で規定された長さに等しい、例えば５、６または９インチ（１２７、１５２．４または２２８．６ｍｍ）にほぼ等しい長さを有する、フレーム１１を含む。これに関連する標準規格が、ＳＥＭＩ標準規格Ｐ１−８３（ｗｗｗ．ｓｅｍｉ．ｏｒｇより入手可能）であり、その標準規格では、５インチのレチクルが、４．９７インチ（１２６．２４ｍｍ）〜５インチ（１２７ｍｍ）の範囲の側面を通常有することが可能である。一実施形態では、フレームの厚さも、同じ標準規格で規定されている厚さ、例えば約０．０９インチ（２．２９ｍｍ）または約０．１２インチ（３．０５ｍｍ）に合致するが、標準規格によって規定されたものに等しい側面を有することによって得られる利点を失わずに、標準規格の厚さから逸脱することが可能である。具体的には、瞳フィルタが、標準的なＳＭＩＦボックス内にそれが収容されるのを可能にするために、縁部のところで標準規格を満たすことができるが、その中間ではより厚くなることができる。フレームの幅は、フレームが標準的なレチクル取扱デバイスによって把持されるのを可能にするのに十分であることが好ましいが、フレームは、その中の中央の面積が、フレームと共に使用される投影システムの瞳面よりも狭くなるほど幅広くあるべきではない。フレームには、業界のまたは専有の標準規格でレチクル用に規定された標準的な位置に、人間が読取可能なマーキングおよび機械読取可能マーキング（例えばバーコード）を設けることもできる。

[0056] フレーム内に、光学エレメント自体が取り付けられる。例示した実施形態では、光学エレメントには、環状の開口１３を有する金属（例えばアルミニウム）シート１２で形成されたバイナリ瞳フィルタが含まれる。こちらもやはり金属、好ましくはアルミニウムのリブ１５が、中央部片１４を支持する。シート１２、リブ１５、および中央部片１４には全て、使用される露光放射の波長において有効な、反射防止被覆が設けられる。瞳フィルタはモノリシック、すなわち、単一の材料で形成されてもよく、所望の形状に容易に形成することができるインサート(insert)を備えた標準的な形状のフレームでもよい。

[0057] 図示のフィルタが投影システムの瞳面内に配置されているときのその効果は、回折放射の中央の０次をぼやかすと共に、少なくとも１つのより高次が通過することを可能にすることであり、それにより、特にコンタクトホールを結像しているとき、投影像内のコントラストが増大される。このことが正しく行われるために、一実施形態では、環状開口の内側半径および外側半径が、好ましくは結像される所与のパターンに関して、かつ／または所与の照射設定に関して決定される。シミュレーションまたは実験によって、適当な値を決定することができる。

[0058] バイナリフィルタの他の形状を、金属シート内の適当な開口、および支持リブを設けることによって形成することができる。フィルタは、透明基板上に局所的に不透明な層を設ける、例えば石英上にクロムを設けることによって、かつ／または位相補正を行うために透明基板の厚さを変えることによって、形成することもできる。

[0059] 非回転対称瞳フィルタを使用して、水平および垂直（horizontal and vertical ＨＶ）のＣＤオフセットなど、結像の非対称性を補正することができる。瞳フィルタを適当に設計することによって、この効果がピッチの関数として調整可能になり得る。楕円形のフィルタを使用してコンタクトホールなどのフィーチャを露光することによって、マスク上のバイアス量を低減するのを可能にすることができる。これにより、ホールとホールの間によりクロムが残ることが可能になると同時に、より楕円形でないコンタクトホールが製作され、マスクのコストが低減され、解像度も向上する。他の非回転対称瞳フィルタを使用して、選択された回折次数を特定の方向にフィルタリングすることができる。

[0060] 回転対称瞳フィルタを、機械間の近接整合を向上させるために、またその他の方法で実現できるよりも小さなＮＡ値をもたらすために使用することもできる。

[0061] 図１３〜１５は、本発明の一実施形態による、交換可能な光学エレメントをスライダ３１に取付けおよび取外しするための交換機構４０を示す。図１３から分かるように、交換機構４０は投影システムＰＳに隣接して設けられているが、一実施形態では、好ましくは、熱的および機械的に投影システムＰＳおよび装置内にメトロロジーまたは基準フレームがあればそれから分離される。一実施形態では、交換可能な光学エレメントは、好ましくはレチクルのストレージコンテナおよび搬送コンテナ用のStandard Mechanical InterFace（ＳＭＩＦ）標準規格に従う搬送ボックス４１内に保管される。そうしたコンテナは、エレベータプラットフォーム４２に、手動でまたは公知の自動取扱デバイスによって、取付けおよび取外しすることができる。交換可能な光学エレメントをスライダ３１とコンテナ４１の間で移動させるには、公知のタイプの把持部４３が使用される。把持部４３は、アーム４４によってＸ−駆動部４５上に取り付けられ、Ｘ−駆動部はＹ−駆動部４６に取り付けられる。したがって、図１４および１５に示すように、把持部は、２方向に移動して、コンテナ４１から交換可能な光学エレメント１０を取り出しそれをスライダ３１内の凹部３５内に配置することができ、その逆も同様である。アーム４４には、エレメントを拾い上げて凹部内に解放するための、（ＸおよびＹに垂直な）Ｚ方向のどんな所望の運動ももたらすために、アクチュエータを備えることができる。エレベータプラットフォーム４２は、公知の機構４７によって垂直に移動して、把持部４３に光学エレメントまたは空のスロットをもたらす。

[0062] コンテナ４１は、装置によって処理されるロットに使用される光学エレメント用のローカルバッファとして働く。多くの場合、光学エレメント１０がそれぞれ、特定のマスクパターン用に最適化されるので、対応するマスクのバッファと同じ保管容量を備えるバッファを装置内に有することが望ましい。その場合、オペレータが、１組のマスクおよび対応する光学エレメントを同時にロードすることができる。光学エレメントの交換が、マスクの交換と同期して、同時に実施されることも望ましい。

[0063] より狭いスペースに適するように設計された、改変された交換機構を図１６に示す。この交換機構の大部分は図１３〜１５に示したものと同じであるが、Ｘ−駆動部４５’およびＹ−駆動部４６’が、より狭い体積に適するように改変され、アーム４４が省かれている。

[0064] 更なる代替交換機構１４０を図１７に示す。この実施形態では、ＳＭＩＦボックスの代わりに、２つの側面で開いて、瞳フィルタを保管しかつバッファとして働く、ラック１４１を使用する。ラック１４１内に設けられるスロットの数は、利用できる高さに依存するが、例えば４または５でよい。把持部１４３が、瞳フィルタを、交換位置にあるときはスライダ３１から、またストレージラック１４１から移動させるために、ＺおよびＲｚの２自由度で可動である。把持部１４３は、初めはスライダ内で瞳フィルタの下にあり、瞳フィルタをスライダから外に持ち上げ、次いで回転して瞳フィルタをラック１４１内に配置し、最後に下がって瞳フィルタをラック１４１内の支持体上に載せる。この運動に対応するために、追加の切り抜きをスライダ内に設けることができる。把持部１４３用のアクチュエータを、清浄な環境の外側に配置し、差動気体軸受からなる漏れシール(leaky seal)である、ベローズを介して供給することができる。把持部は、真空クランプまたは電磁石など任意の能動的な把持機構を含むのではなく、受動的で、単に瞳フィルタを持ち上げるだけでよい。ラック１４１では、瞳フィルタを正確に配置するためのｖ溝内のボールなど、スライダ内での正確な配置を可能にする機構を使用することができる。

[0065] 上述の搬送システムのいずれにおいても、瞳フィルタがハウジング２０から出てくる位置の上方に、追加の瞳フィルタ取扱デバイスまたは把持部を設けることができる。瞳フィルタの交換中、「古い」瞳フィルタがハウジング２０から出てきたら直ちに、追加の把持部がそれをスライダから取り出し、それにより、把持部４３によって予めストレージから取り出された「新しい」瞳フィルタを、スライダ３１上に直接配置することが可能になる。こうすることにより、「古い」瞳フィルタのストレージへの返却および「新しい」瞳フィルタの事前選択を両方共、露光と同時に行うことができるので、瞳フィルタの交換にかかる時間が最小限に抑えられる。

[0066] 交換可能な光学エレメントがマスクと同じサイズである諸実施形態において特に有用な、図示していない更なる代替形態では、マスクおよび交換可能な光学エレメントを、例えばＳＭＩＦボックスなどの同じまたは隣接するコンテナ内に、一緒に保管することができ、マスクをマスクステージに、また交換可能な光学エレメントを搬送機構に搬送するのに、共通の取扱システムを使用することができる。

[0067] 二重露光の性能をより迅速にすることを可能ならしめる有益な、２枚のマスクを保持できるマスクステージを有する装置では、マスクとマスクの間で同程度に速く２つの交換可能な光学エレメントを交換できるように、それらを受け取ることができるスライダを有することが望ましい。そうした構成を、図１８に示す。この実施形態では、瞳フィルタ用の２つのロード／アンロード位置２４１、２４２、および対応する搬送機構が、投影システムＰＳの両側に設けられている。スライダ２３１用の駆動機構２３２が、ハウジング２０内の開口を貫通するロッド２３３およびスライダ２３１用の軸受２３４を含む。

[0068] 搬送機構および交換機構全体は、投影システムの中へ搬送され得る交換可能な光学エレメントの汚染を防止するために、清浄で純粋なＮ_２でパージされる密閉された区画内に収容することができる。

[0069] 投影システムが複数の瞳面を有する場合、所望のように、また都合の良いように、交換可能な光学エレメントを任意のまたは全ての瞳面内に設けることができる。本発明の一実施形態では、結像されているパターンに最も近い瞳面が、パターンと同等のサイズを有するので、最も好都合であることが分かっている。

[0070] 上述の搬送機構を、本発明の他の実施形態において、投影システム内で任意のタイプの光学エレメントを交換するのに使用することができることが理解されよう。例えば、搬送機構を、一実施形態において、レンズ、ミラー、または、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、および静電気型を含むさまざまなタイプの光学コンポーネントの組合せを含む光学エレメントを交換するのに使用することができる。

[0071] ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して、具体的な説明がここにおいて行われているかもしれないが、本明細書に記載のリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導パターン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）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の適用分野があることを理解されたい。そうした代替適用分野の文脈では、本明細書において「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、より一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」と同義語として見なすことができることが、当業者には理解されよう。本明細書において参照される基板は、露光前または後に、例えばトラック（一般に、レジストの層を基板に与え、露光後のレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツール内で処理することができる。適用可能な場合、本明細書における開示は、そうした基板処理ツール、および他の基板処理ツールに適用することができる。更に、例えば多層ＩＣを形成するために、基板を２回以上処理することもでき、したがって、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理済みの層をすでに含む基板を指すこともある。

[0072] 光リソグラフィの文脈において、本発明の諸実施形態の使用に対して、上記で具体的な説明を行ってきたかもしれないが、本発明を、他の適用分野、例えば、インプリントリソグラフィで使用することができ、文脈が許容する場合は、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが、基板上に形成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジストの層へと押し込むことができ、その後すぐに、レジストは電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを印加することによって硬化される。レジストが硬化された後、パターニングデバイスは、レジスト中にパターンを残した状態でそこから移される。

[0073] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、約３６５、３５５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長、あるいはそれらの近くの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射、および（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）放射、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを含む、全てのタイプの電磁放射を包含する。

[0074] 「レンズ」という用語は、文脈が許容する場合、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、および静電気型を含む、さまざまなタイプの光学コンポーネントのいずれか１つまたは組合せを指すことがある。

[0075] 以上、本発明の具体的な諸実施形態を上記で説明してきたが、本発明を、説明した以外の方法で実施することができることが理解されよう。例えば、本発明は、上記で開示した方法を記述した機械読取可能な命令の、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の形、あるいは、そうしたコンピュータプログラムを記憶したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形をとることができる。

[0076] 上記の説明は、限定するものではなく、例示のためのものである。したがって、添付の記載された特許請求の範囲から逸脱することなく、説明したように本発明に対して修正を行うことができることが、当業者には明らかであろう。

[0012]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0013]図１の装置の投影システムを示す図である。 [0014]交換可能な光学エレメントを示す、図１の装置の投影システムの一部分の側断面図である。 [0015]部分的に引き抜かれた、拡大された光学エレメントを示す、図３の一部分の拡大図である。 [0016]図３に対応する、図１の装置の投影システムの一部分の正面図である。 [0017]図５の一部分の拡大図である。 [0018]図３に対応するが、交換可能な光学エレメントが完全に挿入された位置にあるところを示す図である。 [0018]図３に対応するが、交換可能な光学エレメントが完全に引き抜かれた位置にあるところを示す図である。 [0019]本発明の一実施形態による、搬送機構の変形形態の斜視図である。 [0019]本発明の一実施形態による、搬送機構の変形形態の別の斜視図である。 [0020]本発明の一実施形態による、交換可能な光学エレメントの斜視図である。 [0020]本発明の一実施形態による、交換可能な光学エレメントの平面図である。 [0021]本発明の一実施形態での、交換可能な光学エレメント用のバッファおよび交換機構を示す斜視図である。 [0022]把持部の移動を示す、図１３の交換機構の一部分の拡大図である。 [0022]把持部の移動を示す、図１３の交換機構の一部分の別の拡大図である。 [0023]本発明の更なる実施形態による、代替のストレージおよび交換機構の斜視図である。 [0024]本発明の更なる実施形態による、代替のストレージおよび交換機構の斜視図である。 [0025]本発明の一実施形態による、代替スライダ構成の斜視図である。

Claims (15)

1. パターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムであって、瞳面を含む光路に沿って放射ビームを投影するように構成された光学システムを形成する複数の光学エレメントを備える投影システム、および
   パターニングデバイスの標準規格の関連部分にほぼ合致する周辺寸法を有する交換可能な光学エレメントを、前記光学システムの前記瞳面内の前記光路の中へ、またその中から外へ移動させるように構成された搬送機構を備え、
   前記投影システムが、前記光学エレメントを取り囲むハウジングと、前記ハウジングの周囲の大気の圧力よりも大きい圧力でガスを前記ハウジングに供給するように構成されたガス供給システムとを備え、
   前記ハウジングがその中にスロットを有し、前記搬送機構が、前記交換可能な光学エレメントを保持するように構成されたスライダと、前記交換可能な光学エレメントが前記瞳面内に配置されている第１の位置と前記交換可能な光学エレメントが前記ハウジングの外側にある第２の位置との間で前記スライダを移動させるように構成されたアクチュエータとを備え、
   前記スライダが、前記スロットを通じるガス漏れが最小限に抑えられるように、前記ハウジング内の前記スロットの形状にぴったりと合致する断面を有し、
   前記ハウジングが、壁面から外側に突き出し、前記スロットを画定する唇片を有する、リソグラフィ投影装置。
2. 前記スライダが凹部を有し、前記凹部の中に前記光学エレメントが保持される、請求項１に記載の装置。
3. 前記スライダが、内側部分よりも高さが大きい側面部分を有する、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記交換可能な光学エレメントがフィルタを含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の装置。
5. 前記フィルタがバイナリフィルタである、請求項４に記載の装置。
6. 前記フィルタがグレースケールフィルタである、請求項４に記載の装置。
7. 前記フィルタが回転対称でない、請求項４乃至６の何れか一項に記載の装置。
8. 前記搬送機構が、前記交換可能な光学エレメントを、前記瞳面と複数の交換可能な光学エレメントを保持するように適合されたストレージユニットとの間で搬送するように適合された、請求項１乃至７の何れか一項に記載の装置。
9. Standard Mechanical InterFace（ＳＭＩＦ）標準規格に従い、前記ストレージユニットとして働くコンテナを保持するように適合された取付けデバイスを更に備える、請求項８に記載の装置。
10. 前記スライダを支持するように構成され、前記ハウジングと同じガス供給システムからのガスが供給される気体軸受を更に備える、請求項１乃至９の何れか一項に記載の装置。
11. 前記交換可能な光学エレメントおよび前記搬送機構が、前記ハウジング、または前記投影システムのいずれの前記光学エレメントにも接触しない、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の装置。
12. パターニングデバイスを支持するためのパターン支持体と、瞳面を有し且つ前記パターニングデバイスのパターンの像を基板上に投影するように構成された投影システムと、搬送機構とを含むリソグラフィ投影装置を使用するデバイス製造方法であって、
    前記パターニングデバイスを前記パターン支持体上にロードすること、
    交換可能な光学エレメントを前記瞳面内に配置すること、
    前記パターンの像を前記基板上に投影すること、
    前記パターニングデバイスを前記パターン支持体から取り出すこと、および
    前記交換可能な光学エレメントを前記瞳面から取り出すことを含み、
    前記交換可能な光学エレメントが、パターニングデバイスの標準規格の関連部分にほぼ合致する周辺寸法を有し、
    前記投影システムが、前記光学エレメントを取り囲むハウジングと、前記ハウジングの周囲の大気の圧力よりも大きい圧力でガスを前記ハウジングに供給するように構成されたガス供給システムとを備え、
    前記ハウジングがその中にスロットを有し、前記搬送機構が、前記交換可能な光学エレメントを保持するように構成されたスライダと、前記交換可能な光学エレメントが前記瞳面内に配置されている第１の位置と前記交換可能な光学エレメントが前記ハウジングの外側にある第２の位置との間で前記スライダを移動させるように構成されたアクチュエータとを備え、
    前記スライダが、前記スロットを通じるガス漏れが最小限に抑えられるように、前記ハウジング内の前記スロットの形状にぴったりと合致する断面を有し、
    前記ハウジングが、壁面から外側に突き出し、前記スロットを画定する唇片を有する、方法。
13. 前記ロードおよび配置が、ほぼ同時に実施される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記パターニングデバイスの取り出しおよび前記交換可能な光学エレメントの取り出しが、ほぼ同時に実施される、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 第２のパターンを含む第２のパターニングデバイスを前記パターン支持体上にロードすること、
    第２の交換可能な光学エレメントを前記瞳面内に配置すること、
    前記第２のパターンの像を基板上に投影すること、
    前記第２のパターニングデバイスを前記パターニングデバイスから取り出すこと、および
    前記第２の交換可能な光学エレメントを前記瞳面から取り出すこと
    を更に含む、請求項１２乃至１４の何れか一項に記載の方法。

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