JP2013046060A - リソグラフィ装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィプロセスのコストおよび複雑性の増加、スループットの低下、欠陥の増加などを解消する。
【解決手段】リソグラフィ装置は、放射ビームを供給する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与するパターニングデバイスと、基板を保持する基板ホルダと、パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影する投影システムと、を備える。このリソグラフィ装置は、第１方向の明視野強度分布と、第１方向に略垂直な第２方向の暗視野強度分布とを有する放射を用いて、少なくとも使用中、パターンを基板上に結像する。
【選択図】図１

Description

[0001] 本発明は、一般にリソグラフィ装置および方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。そのように用いられる場合、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができ、このパターンは、放射感応性材料（レジスト）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、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に結像することができる。一般には、単一の基板が、連続的に露光されるターゲット部分のマトリックスを有する。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、およびビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。

[0003] 一部の用途について、リソグラフィ業界には比較的簡素なラインアンドスペースパターンの使用に向かう動きがある。そのような簡素なラインアンドスペースパターンは、より複雑なパターンと比較してより容易に、またはより簡単に形成することができる。一部の用途において、パターンは、多数のラインを単に含むことがある。しかし、パターンのラインがラインを分断するギャップを備える可能性が高い。

[0004] 従来、２回の露光を用いてラインアンドスペースパターンを与える。1回目の露光で、パターンのラインおよび／またはスペースを設ける。そして、２回目の露光を用いて当該ラインにギャップを設ける（ラインを「切断する」と呼ぶこともある）。この手法は非効率的であり、実用的でない。第一に、２つのパターニングデバイス（または２つの別々の構成のパターニングデバイス）が必要である。１つは、ラインおよびスペースを設けるためのものであり、１つは、続いてラインにギャップを設けるためのものである。第二に、最終的なラインアンドスペースパターン全体を生成するために２回の露光が必要である。そのような手法は、全体としてリソグラフィプロセスのコストおよび複雑性を増加させ、また、スループットを低下させる。２回の露光という要件は欠陥の増加につながる場合もあり、少なくとも、オーバーレイの課題や問題の増加につながり、またはそのような課題や問題の増加を招くことがある。

[0005] 本明細書内またはそれ以外で特定されるか否かにかかわらず、従来技術の問題の少なくとも１つ以上を回避または軽減するリソグラフィ方法および／または装置（および／またはそのような装置または方法において使用される照明モード）、または既存のリソグラフィ方法および／または装置（または照明モード）の代替物を提供するリソグラフィ方法および／または装置などを提供することが望ましい。

[0006] 本発明の実施形態は、リソグラフィ装置を提供する。照明システムは、放射ビームを供給する。パターニングデバイスは、放射ビームの断面にパターンを付与する。基板ホルダは、基板を保持する。投影システムは、パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影する。リソグラフィ装置は、第１方向の明視野強度分布と、第１方向に略垂直な第２方向の暗視野強度分布と、を有する放射を用いて、少なくとも使用中、（例えば、単一露光において）パターンを基板上に結像するようになされる。

[0007] パターニングデバイスは、（レチクルなどを含む）ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスク、より一般にハーフトーン型位相シフトパターニングデバイスとすることができ、またはハーフトーン型位相シフトマスク、より一般にハーフトーン型位相シフトパターニングデバイスを含むことができる。

[0008] 照明システムは、少なくとも使用中（および、例えば、単一露光において）、第１方向の明視野強度分布と、第２方向の暗視野強度分布と、を有する放射を含む照明モードを与えるように構成することができる。

[0009] パターニングデバイス（またはより一般に、パターン）は、基板上に結像される実質的なラインアンドスペースパターンを与えるように構成することができ、１つ以上のラインは、各々がラインを分断する１つ以上のギャップを持つ。

[0010] １つ以上の（またはすべての）ラインは、第２方向に沿って延在することができる。

[0011] パターニングデバイス（またはより一般に、パターン）は、１つ以上のギャップの各々が１つ以上のラインの各々の幅より長いように構成することができる。

[0012] パターニングデバイス（またはより一般に、パターン）は、１つ以上のギャップが１つ以上のラインより大きいピッチを有し、および／または、１つ以上のラインより孤立したフィーチャであるように構成することができる。

[0013] パターニングデバイス（またはより一般に、パターン）は、明視野によって（また具体的に、少なくとも好ましい例において、明視野のみによって）使用中に結像される１つ以上のライン（例えば、少なくとも当該ラインの長さ）をもたらす１つ以上の寸法および／または向きを有する１つ以上のラインを与えることができ、パターニングデバイス（またはより一般に、パターン）は、主に暗視野によって使用中に結像される１つ以上のギャップをもたらす１つ以上の寸法および／または向きを有する（ラインの長さに垂直なラインエンドに等しくすることができる、またはそのようなラインエンドによって画定することができる）１つ以上のギャップを与えることができる。

[0014] 暗視野強度分布は、明視野強度分布より高い強度（例えば、累積的に、瞳面内で、または瞳面においてなど）を有することができる。

[0015] 明視野強度分布は、少なくともダイポールを形成し得る。および／または、暗視野強度分布は、少なくともダイポールを形成し得る。

[0016] リソグラフィ装置は、パターニングデバイスの下流に位置するマスク構成をさらに備え、該マスク構成は、第１方向に分布する暗視野放射が確実に存在するように、第１方向に分布する明視野放射の少なくとも一部を遮蔽するように構成することができる。従って、暗視野放射は、パターニングデバイスのパターンフィーチャまたはパターニングデバイスによって与えられたパターンフィーチャからの明視野の散乱または回折などに起因して遮蔽される（すなわち、遮られる）明視野放射の一部に由来することになる。遮蔽によって、明視野放射の少なくとも一部が投影システムを通過し基板上に到達することができず、代わりに暗視野放射が通過することが確実となる。

[0017] 本発明の一実施形態はリソグラフィ方法を提供する。第１方向の明視野強度分布と、第１方向に略垂直な第２方向の暗視野強度分布と、を有する放射を用いて（例えば単一露光において）パターンを基板上に結像する。

[0018] この方法は、第１方向の明視野強度分布と第２方向の暗視野強度分布とを有する放射を含む（例えば、単一露光についての）照明モードを形成することを含むことができる。

[0019] 本発明の一実施形態は、（例えば、単一露光についての）照明モードであって、第１方向の明視野強度分布と、第１方向に略垂直な第２方向の暗視野強度分布と、を有する放射を含む、照明モードを提供する。

[0020] 照明モードに関して、記載された強度分布は、（例えば、イルミネータの、リソグラフィ装置のイルミネータの、または一般のリソグラフィ装置の）瞳面内の、または瞳面における分布を示すことができる。

[0021] 本発明の一態様に関して記載された特徴は、必要に応じて、本発明の他の態様に等しく当てはまる。

[0022] 本発明のさまざまな態様の実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。

[0023] 図１は、本発明を実施し得る、または本発明を実施するために使用され得るリソグラフィ装置の例を概略的に示す。 [0024] 図２は、基板上に設けられるラインアンドスペースパターンの例を概略的に示す。 [0025] 図３は、図２に示すパターンを与えるために従来から必要とされるパターニングデバイス（または所与の構成のパターニングデバイス）を概略的に示す。 [0025] 図４は、図２に示すパターンを与えるために従来から必要とされるパターニングデバイス（または所与の構成のパターニングデバイス）を概略的に示す。 [0026] 図５は、図２に示すパターンを与えるために使用され得る単一のパターニングデバイス（または単一の構成のパターニングデバイス）の例を示す。 [0027] 図６は、図５のパターニングデバイスを用いて図２のパターンを与えようとする際に用いられる第１照明モードを概略的に示す。 [0028] 図７は、図５のパターニングデバイスを用いて図２のパターンを与えようとする際に用いられる第２照明モードを概略的に示す。 [0029] 図８は、図５のパターニングデバイスを用いて図２のパターンを与えるのに適切な、本発明の一実施形態に係る照明モードを概略的に示す。 [0030] 図９は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置の暗視野照明を与える１つの手法を概略的に示す。 [0031] 図１０は、本発明の一実施形態に係る自由形式照明モードを概略的に示す。

[0032] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。

[0033] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。

[0034] 本明細書において使用される「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作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することになる。

[0035] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、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パネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レベンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。このように、反射ビームはパターニングされる。

[0036] サポート構造は、パターニングデバイスを保持する。サポート構造は、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、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。サポートは、機械クランプ式、真空式、またはその他のクランプ技術、例えば、真空条件下の静電クランプを使用することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよく、また、サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。

[0037] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、例えば、使われている露光放射にとって、あるいは液浸流体の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型光学系、反射型光学系、および反射屈折型光学系を含むさまざまな型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。

[0038] 照明システムとしては、放射ビームを誘導し、整形し、または制御するための、屈折型、反射型、および反射屈折型の光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを内包することもでき、そのようなコンポーネントも、以下に総称してまたは単独で「レンズ」と呼ぶことがある。

[0039] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板ホルダ（および／または２つ以上のサポート構造）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」マシンにおいては、追加のホルダを並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のホルダ上で実行しつつ、別の１つ以上のホルダを露光用に使うこともできる。

[0040] また、リソグラフィ装置は、投影システムの最終エレメントと基板との間の空間を満たすように、基板を比較的高屈折率を有する液体（例えば水）に浸漬するタイプのものであってもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させることで当技術分野において周知である。

[0041] 図１は、リソグラフィ装置の一例を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、
−放射ビームＰＢ（例えば、紫外線またはＥＵＶ放射）を調整する照明システム（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を支持し、かつ投影レンズＰＬに対してパターニングデバイスを正確に位置決めする第１位置決めデバイスＰＭに連結されたサポート構造（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を保持し、かつ投影レンズＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２位置決めデバイスＰＷに連結された基板ホルダ（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ＰＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）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、を備える。

[0042] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、前述の型のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの）であってもよい。

[0043] イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされないことがあり、また放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる（すなわち、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置と接続され得る）。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。

[0044] イルミネータＩＬは、ビームの角強度分布を調節する調節手段ＡＭ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（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、通常、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといったさまざまな他のコンポーネントを含む。イルミネータは、調整された放射ビームＰＢを提供して、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせる。

[0045] 放射ビームＰＢは、サポート構造ＭＴ上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射する。パターニングデバイスＭＡを通り抜けた後、放射ビームＰＢは投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に位置付けるように、基板ホルダＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）を使い、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、パターニングデバイスＭＡをビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、オブジェクトテーブル／ホルダＭＴおよびＷＴの移動は、位置決めデバイスＰＭおよびＰＷの一部を形成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）を使って達成される。しかし、ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、サポート構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。

[0046] 例示の装置は、以下の好ましいモードで使用できる。
１．ステップモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板ホルダＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、ビームＰＢに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板ホルダＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
２．スキャンモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板ホルダＷＴを同期的にスキャンする一方で、ビームＰＢに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造ＭＴに対する基板ホルダＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの（縮小）拡大率および像反転特性によって決める。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板ホルダＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、ビームＰＢに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板ホルダＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといった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。

[0047] 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、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。

[0048] 上述のとおり、一部の用途について、基板上に機能層またはフィーチャを形成するためのラインアンドスペースパターンの使用が増える傾向にある。ラインアンドスペースパターンは、通例、ラインおよびスペースの規則的なアレイを含むパターンを指し、放射線にさらされた領域および放射線にさらされていない領域として解することができる。しかし、本発明の説明という文脈において、ラインアンドスペースパターンは、このより一般的な概念についての微妙な変形例を説明するためにも用いられ、ここで、（機能上の理由または他の理由により）ラインにギャップを設けて当該ラインを分断する。

[0049] 図２は、基板（図示せず）上に設けられるラインアンドスペースパターン２の例を概略的に示している。ラインアンドスペースパターン２は、基板から突出する複数のライン４と、当該ライン４の間の（トレンチまたは凹所として記載され得る）多数のスペース６とを含む。その他の場合は、連続するライン４に、それぞれのライン４を分断するギャップ８が設けられる。必要に応じて、ライン４に１つ以上のギャップ８を設けることができる。当業者には理解されるように、リソグラフィプロセスで使用されるレジストの型によって、基板から突出するライン４は、リソグラフィプロセス中に放射にさらされた領域とすることができ、または逆に、リソグラフィプロセス中に放射にさらされなかったラインとすることができる。

[0050] また、図面はＸ方向およびＹ方向を示している。すべての図面においてこれらの方向を示して、従来のリソグラフィプロセスならびに本発明の実施形態に係るリソグラフィ装置、方法、および照明モードの理解を促す。従来、図２に示すパターンは、２回の露光を用い、かつ２つの異なるパターニングデバイス（すなわち、マスクまたはレチクル）または別々の構成のパターニングデバイスを用いて生成されてきた。

[0051] 図３は、その後の別の露光において、ライン１２を提供する第１パターニングデバイス１０を用いて図２のパターンに示されるラインを与えることを示している。

[0052] 図４は、図２のパターンに示されかつ図２のパターンを参照して説明されるラインのギャップを与える際に用いるギャップ１６を、別の第２パターニングデバイス１４に設けることができることが示されている。２回の露光および２つのパターニングデバイス（または別の構成の単一のデバイス）の使用は煩雑で緩慢であり、概して望ましくない。異なるパターニングデバイスを装着する、および取り外す、または当該パターニングデバイスの構成を変更するのに貴重な時間が必要である。おそらく、より重大には、必要なラインアンドスペースパターンを設けるために２回の露光を行う際に貴重な時間を要する。これらの問題はともにスループットの低下につながるおそれがあり、また、オーバーレイなどの問題につながるおそれがある。

[0053] 単一のパターニングデバイスのみを用いて、かつ単一露光を用いて必要なラインアンドスペースパターンを設けることによって上述の問題の少なくとも一部を解消することが提案されている。図５は、図３および図４のデバイスのパターンの組合せであるパターンを設ける、提案されている典型的なパターニングデバイス２０を概略的に示している。パターニングデバイス２０は、図２のパターンに関連する上述のラインおよびギャップを設けるための、ライン２２およびギャップなど２４を提供する。少なくとも一実施形態における目的は、図５のパターニングデバイス２０で単一露光のみを用いて図２のパターンを設けることであり、結果として得られるパターンは概して許容できる（例えば、コントラストなどに関して）。

[0054] 図６は、図５のパターンを基板に付与する際に用いるために提案されている第１照明モード３０を示している。照明モードの強度分布は、瞳面、例えば、（例えば、図１のリソグラフィ装置の）イルミネータの役割を果たす瞳（または例えば、リソグラフィ装置の役割を果たす他の瞳）に示される。点線の円３１は、シグマが１である境界を示している。この境界内で、強度分布は明視野強度分布（すなわち、明視野照明）と等しい。シグマが１である境界の外で（すなわち、シグマが１より大きい場合）、放射は暗視野放射または暗視野照明を構成する。この意義を、本発明の実施形態に関連して以下により詳細に述べる。

[0055] 照明モード３０は、明視野ダイポール３２照明モード（すなわち、シグマ＝１の境界３１に収まる放射）である。ダイポール３２はＹ方向に向き、このＹ方向は、基板上に結像される（図５に示す、Ｘ方向に延在する）パターンのラインに垂直である。ダイポール３２の向きとパターンのラインのこの特定の関係は、ラインの長さのエッジに沿う良好なコントラストを示すことが分かっている。しかし、この照明モードの欠点は、通常いっそう孤立する、またはラインより大きいピッチを有する、ならびにラインの長さに垂直な方向（すなわち、ラインのＸ方向に垂直なＹ方向）に向くエッジを有するラインのギャップが良好なコントラストで結像されないことである。

[0056] 図７は、図６の照明モードと比較して別の照明モード３２を用いて上記の問題を少なくとも部分的に克服することができることを示しており、図６は、中央明視野強度領域３６をさらに含む。この中央強度領域３６は、ギャップのコントラストを向上させる役割を果たす一方、ラインの長さに沿う当該ラインのエッジのコントラストを低下させるという不利な特徴を有する。

[0057] 要約すると、たとえ提案された技術において単一のパターニングデバイスのみと単一露光のみを用いて（ラインのギャップを有する）ラインアンドスペースパターンを結像することが可能であっても、基板に付与されるパターンは良好でない。特に、基板に付与されるフィーチャのコントラストは、所望のようなものでない。上述のコントラスト低下がなく、または少なくともそのようなコントラストの大幅な低下がなくそのようなパターンを基板に付与可能であることが望ましい。

[0058] 本発明に従って、上述の問題を回避または軽減することができる。本発明は、放射ビームを供給する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与するパターニングデバイスと、基板を保持する基板ホルダと、パターニングされた放射ビームを基板のターゲット部分上に投影する投影システムとを備えるリソグラフィ装置を提供する。本発明は、リソグラフィ装置が、第１方向の明視野強度分布と第１方向に略垂直な第２方向の暗視野強度分布とを有する放射を用いて、少なくとも使用中、パターンを基板上に結像するように確実に配置されることによって、上述した従来の手法と区別される。暗視野強度分布は、垂直方向から離れて位置するコンポーネントを有することができるが、本発明に従って、暗視野強度分布は、第１方向に垂直なコンポーネントを常に有することになる。前述の分布の放射は、単一露光において都合よく与えられるであろう。

[0059] 好ましい実施形態において、前述の強度分布は、少なくとも使用中、かつ単一露光において、第１方向の明視野強度分布と第２方向の暗視野強度分布とを有する放射を含む照明モードを提供する照明システムを用いることによって達成される。照明モードに関して、記載された強度分布は、（例えば、イルミネータの、リソグラフィ装置のイルミネータの、または通常のリソグラフィ装置の）瞳面内の、または瞳面における分布を示すことができる。

[0060] 以下に詳細に述べ、説明するように、暗視野放射の使用は、とりわけ放射が明視野放射に垂直な方向に分布するときに、特に有利である。以下に述べるように本発明がラインアンドスペースパターンの結像に特に適している一方で、この開示を読む際に当業者に明らかであるように、そのような放射分布は他の使用を含む場合がある。

[0061] 図８〜図１０を参照して本発明の実施形態を説明する。図８は、本発明の実施形態に係る照明モードを概略的に示している。照明モード４０は、照明モード４０が第１方向（本実施形態のＹ方向）に向く明視野ダイポール４２を含むという点において、図６に示されかつ図６を参照して説明される照明モードと同様である。再び、この明視野ダイポール４２は、図５に示すパターンのラインが延在する方向に略垂直な（すなわち、Ｘ方向に垂直な）方向に位置合わせされて、当該ラインの長いエッジの結像における良好なコントラストを示す。明視野ダイポール４２に加えて、本発明に従って、第１方向に略垂直な第２方向に位置合わせされる（シグマ＝１の境界４６の外に位置する）暗視野ダイポール４４が設けられる（すなわち、暗視野ダイポール４４は、本実施形態のＸ方向に位置合わせされる）。

[0062] 図８の強度分布を用いて基板に図５のパターンを結像および付与する際、照明モードおよび関連する利点の詳細が明らかになる。従来の手法において上述したとおり、明視野ダイポール４２は、当該ダイポール４２の向きに略垂直に延在するフィーチャの結像に特に適している。これは、パターンのラインの長さが十分に、かつ良好なコントラストで結像されることを意味する。同時に、かつ同一の露光において、暗視野ダイポール４４は、ラインの長いエッジを例えば、散乱または回折させない。このため、暗視野放射は、基板上のラインの結像の一因とならず、従ってラインの長さのエッジのコントラストを低下させない、またはコントラストに影響を及ぼさない。しかし、ラインのギャップは、以下の１つ以上：
１）ラインのうちの１つ以上のラインの各々の幅より長く、および／または
２）当該１つ以上のラインより大きいピッチ、および／またはより孤立したフィーチャを有し、および／または
３）暗視野ダイポールの位置合わせ方向に対して垂直に延在するコンポーネント（すなわち、Ｙ方向に延在するギャップエッジ、Ｘ方向に延在する暗視野ダイポール）を有するのであり、暗視野放射は、例えば、散乱または回折されて、暗視野放射によって良好なコントラストで結像されるラインのギャップがもたらされる。結果として、単一露光において、ラインおよびギャップの両方が良好なコントラストで解像され、結像されるというものである。

[0063] 上記は、実質的に明視野のみによって使用中に結像される１つ以上のラインをもたらす１つ以上の寸法および／または向きを有する１つ以上のラインを提供するパターニングデバイスであって、かつ、実質的に暗視野のみによって使用中に結像される１つ以上のギャップをもたらす１つ以上の寸法および／または向きを有する、当該ラインの１つ以上のギャップを提供するパターニングデバイスとして機能上示すことができる。

[0064] 暗視野照明の使用の１つの不利点は、そのような照明は、光子に対して効果がないことである。しかし、これは、暗視野強度分布が明視野強度分布より高い総合的な強度を確実に有することによって埋め合わせることができ、または他の方法で埋め合わせることができる。ただし、利点は非常に多い。おそらく最も重要なことに、単一露光を用いるだけで良好なコントラストでラインアンドスペースパターンを結像することができる。これによって、複数のパターニングデバイスおよび複数の露光が必要とされる従来の手法、または単一露光での不適切な明視野照明モードが低いコントラストを招く従来の手法に関連して上述した問題が解消される。

[0065] リソグラフィ装置のイルミネータを用いて必要な強度分布を確立することができる。標準的なイルミネータは、暗視野照明の生成を考慮する（例えば、明視野放射と比較して、光軸に対する暗視野放射のより大きい伝搬角を生成する、および／またはそのような伝搬角に対応する）変更または再設計を必要とするであろう。しかし、これはイルミネータが現在の標準的なものより大きくなる、またはその構成要素が異なる角度で動作および機能することしか必要としない可能性があり、発明実現能力などを必要としないであろう。

[0066] 図９は、イルミネータの再設計を必要としないであろう、暗視野生成を利用する別の手法を示している。明視野四極照明モード５０が与えられる。この四極照明モード５０を用いて、パターニングデバイス、例えば、ラインアンドスペースパターンを有する図５に示すパターニングデバイスを照明することができる。従って、パターニングデバイスにおいて、暗視野放射はパターニングデバイスに入射しない。パターニングデバイスの下流であって、かつ投影システムの一部を形成する前に配置されるのは、マスク構成５２である。マスク構成５２は、照明モード５２の少なくとも一部（例えば、ダイポール）、例えば、（図５のパターンのラインの延在方向に垂直な）Ｘ方向に向くダイポールを遮蔽するように構成される。この遮蔽は、投影システムについてシグマ＝１（すなわち、暗視野に対する明視野）の境界５４を意図的に再定義する。パターニングデバイスに入射した明視野放射は、投影システムを通過し基板上に到達することができない。代わりに、Ｘ方向に向く明視野放射を遮蔽することによって、基板に到達可能なＸ方向の放射のみが、パターンフィーチャを、例えば、散乱または回折させた放射（これは、もはや明視野放射でない）であるであろう。換言すれば、基板に到達可能な遮蔽された明視野ダイポールからの放射のみが暗視野放射である。暗視野放射は、特定のパターンフィーチャ（すなわち、上述のギャップであって、上述のラインではない）の散乱から生じるだけであろう。従って、このことは上述した利点につながる。

[0067] 上述のとおり、暗視野強度分布は、当該垂直方向から離れて位置するコンポーネントも有して、結像を促進することなどができるが、本発明に従って、暗視野強度分布は、第１方向に垂直なコンポーネントを常に有することになる。図１０は、図８に示されかつ図８を参照して説明される照明モードと同様の照明モード６０の例を示している。ただし、図１０は、追加の暗視野コンポーネント６２がより自由形式の照明モードにおいて与えられていることを示している。

[0068] 上述した光子に対して効果的でないことについて、ハーフトーン型位相シフトマスク（または、より一般的に、ハーフトーン型位相シフトパターニングデバイス）を用いることは有利であり得る。ハーフトーン型位相シフトマスクにおいて、高次数に対してより少ない０次（暗視野照明について遮られる次数）のパワーが存在する。言い換えれば、高次数により多くのパワーが存在する。これは光子に対して効果的でないことを補う。

[0069] 上記実施形態において、「ギャップ」という用語が用いられている。この用語は広く解釈される。場合により、結像されたラインのギャップは、実際にパターニングデバイスにおけるギャップの欠如に対応する（例えば、放射が投影システム上に進まないようにする場合）、または（レジストの型によって）その反対であることがある。

[0070] 上記実施形態において、第１方向の明視野強度分布と、第１方向に実質的に垂直な第２方向の暗視野強度分布とを有する放射を、パターンを基板上に結像するための単一露光において使用されるとして説明してきた。このことは、単一露光のみが必要とされるという理由で有利であり、これは時間、コスト、プロセス、およびスループットの観点からの節減をもたらし得る。しかし、説明した放射は、別々の露光、例えば、連続した露光において使用することができる。すなわち、第１方向の明視野強度分布と、第１方向に実質的に垂直な第２方向の暗視野強度分布とを有する放射は、２つの異なる露光の各々において与えられ得る。単一の複合露光（または照明モード）の使用のみに関連する利点を除いて、上述した利点の多くは、そのような実施形態との関連で引き続き存在し得る。

[0071] 上述した暗視野放射は、特定の理由により特に有利である。別の実施形態において、明視野放射を完全に除去することができ、暗視野放射のみを用いて基板にパターンを付与する。例えば、暗視野ｃ−クワッド（四極）照明を用いてすべてのパターンフィーチャ（例えば、第１（例えば、Ｘ）方向および第２の垂直（例えば、Ｙ）方向に延在するライン）を設けることができ、暗視野照明の特質は、当該ラインのエッジ、およびラインのギャップの良好なコントラストを確実なものにする。再び、この手法は、光子に対して効果的でない暗視野放射の点で不利であり得るが、このことはより感受性の高いレジストまたはより高い放射ドーズを用いることによって克服され得る。

[0072] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。上記の説明は、本発明を制限することを意図しているのではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲によって制限される。

Claims (15)

1. リソグラフィ装置であって、
   放射ビームを供給する照明システムと、
   前記放射ビームの断面にパターンを付与するパターニングデバイスと、
   基板を保持する基板ホルダと、
   前記パターニングされた放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影する投影システムと、を備え、
   前記リソグラフィ装置は、
   第１方向の明視野強度分布と、
   前記第１方向に略垂直な第２方向の暗視野強度分布と、を有する放射を用いて、少なくとも使用中、パターンを前記基板上に結像する、リソグラフィ装置。
2. 前記照明システムは、少なくとも使用中、
   前記第１方向の明視野強度分布と、
   前記第２方向の暗視野強度分布と、を有する放射を含む照明モードを与えるように構成される、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記パターニングデバイスは、前記基板上に結像される実質的なラインアンドスペースパターンを与えるように構成され、１つ以上のラインは、各々がラインを分断する１つ以上のギャップを持つ、請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記１つ以上のラインは、前記第２方向に沿って延在する、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記パターニングデバイスは、前記１つ以上のギャップの各々が前記１つ以上のラインの各々の幅より長いように構成される、請求項３または請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記パターニングデバイスは、前記１つ以上のギャップが前記１つ以上のラインより大きいピッチを有し、および／または、前記１つ以上のラインより孤立したフィーチャであるように構成される、請求項３乃至５のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
7. 前記パターニングデバイスは、前記明視野によって使用中に結像される前記１つ以上のラインをもたらす１つ以上の寸法および／または向きを有する１つ以上のラインを与え、
   前記パターニングデバイスは、前記暗視野によって使用中に結像される前記１つ以上のギャップをもたらす１つ以上の寸法および／または向きを有する１つ以上のギャップを与える、請求項３乃至６のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
8. 前記パターニングデバイスは、ほぼ前記明視野のみによって使用中に結像される前記１つ以上のラインをもたらす１つ以上の寸法および／または向きを有する１つ以上のラインを与え、
   前記パターニングデバイスは、ほぼ前記暗視野のみによって使用中に結像される前記１つ以上のギャップをもたらす１つ以上の寸法および／または向きを有する１つ以上のギャップを与える、請求項３乃至７のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
9. 前記暗視野強度分布は、前記明視野強度分布より高い強度を有する、請求項１乃至８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
10. 前記明視野強度分布は、少なくともダイポールを形成し、および／または、
    前記暗視野強度分布は、少なくともダイポールを形成する、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記パターニングデバイスの下流に位置するマスク構成をさらに備え、該マスク構成は、前記第１方向に分布する暗視野放射が確実に存在するように、前記第１方向に分布する明視野放射の少なくとも一部を遮蔽するように構成される、請求項１乃至１０のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
12. 前記パターニングデバイスは、ハーフトーン型位相シフトパターニングデバイスを含む、または、ハーフトーン型位相シフトパターニングデバイスである、請求項１乃至１１のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
13. リソグラフィ方法であって、
    第１方向の明視野強度分布と、
    前記第１方向に略垂直な第２方向の暗視野強度分布と、を有する放射を用いてパターンを基板上に結像することを含む、方法。
14. 照明モードであって、
    第１方向の明視野強度分布と、
    前記第１方向に略垂直な第２方向の暗視野強度分布と、を有する放射を含む、照明モード。
15. 瞳面において、前記明視野強度分布は前記第１方向にあり、前記暗視野強度分布は前記第２方向にある、請求項１３に記載のリソグラフィ方法、または、請求項１４に記載の照明モード。

Images