JP2003243300A

JP2003243300A - リソグラフ装置およびデバイス製造方法

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Publication number: JP2003243300A
Application number: JP2002382826A
Authority: JP
Inventors: Der Mast Karel Diederick Van; ディーデリックヴァンデルマストカレル
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2003-08-29
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: SG103895A1; KR20030076185A; TW556043B; CN1251029C; US6930755B2; JP4349799B2; US20030179352A1; CN1432875A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】比較的高いスループットでグレースケーリング
を実行することができ、かつ比較的高い歩留まりで製造
することができるリソグラフ装置およびデバイス製造方
法を提供すること。【解決手段】それぞれが異なるパターンおよび異なる
強度を有する２つ以上のパターン形成された投影ビーム
を基板上に同時に投影する。つまり、各構成要素投影ビ
ームＰＢ１〜ＰＢ４は、それぞれの可変減衰器ＶＡ１〜
ＶＡ４を通過し、個別の強度Ｉ１〜Ｉ４を生じ、Ｉ１〜
Ｉ４を任意に選択することでグレースケーリングを実現
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフ投影装
置であって、第１の投影放射線ビームを供給する放射系
と、第１の投影ビームを第１の所望のパターンに従って
パターン形成する第１のプログラム可能パターン形成手
段と、基板を保持する基板テーブルと、パターン形成さ
れたビームを基板のターゲット部分に投影する投影系と
を含むリソ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「プログラム可能パ
ターン形成手段」という用語は、入射する放射線ビーム
に、基板のターゲット部分に形成しようとするパターン
に対応するパターン形成断面を与えるために使用するこ
とができる手段を指すものとして広義に解釈されるもの
とする。「光弁」「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用
語も同様の意味合いで使用することができる。一般に、
前記パターンは、集積回路またはその他のデバイスなど
（以下参照）、ターゲット部分に形成しているデバイス
の特定の機能層に対応することになる。このようなパタ
ーン形成手段の例としては、以下のようなものがある。

【０００３】プログラム可能ミラー・アレイ。このよう
なデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射表面を有
するマトリックス・アドレス指定可能表面である。この
装置の基本原理は、（例えば）反射表面のアドレス指定
された領域が入射光を回折光として反射し、アドレス指
定されない領域が入射光を非回折光として反射するとい
うものである。適当なフィルタを使用すると、前記アド
レス指定されない領域を反射ビームから取り除き、その
後に回折光だけを残すことができる。こうして、マトリ
ックス・アドレス指定可能表面のアドレッシング・パタ
ーンに従って、ビームがパターン形成される。プログラ
ム可能ミラー・アレイの代替実施形態では、適当な局部
電界を印加する、または圧電作動手段を利用することに
よってそれぞれ個別に軸の周りで傾斜させることができ
る小型ミラーのマトリックス配列を利用する。この場合
もやはり、ミラーはマトリックス・アドレス指定可能で
あり、アドレス指定されたミラーは、アドレス指定され
ないミラーとは異なる方向に入射放射線ビームを反射す
るようになっている。こうして、マトリックス・アドレ
ス指定可能ミラーのアドレッシング・パターンに従っ
て、反射ビームがパターン形成される。必要なマトリッ
クス・アドレッシングは、適当な電子手段を用いて行う
ことができる。上述のいずれの状況でも、パターン形成
手段は、１つまたは複数のプログラム可能ミラー・アレ
イを含むことができる。本明細書で述べるミラー・アレ
イに関するさらに詳細な情報は、例えば、参照により本
明細書に組み込む米国特許第５,２９６,８９１号および
第５,５２３,１９３号、ならびにＰＣＴ特許出願第ＷＯ
９８／３８,５９７号および第ＷＯ９８／３３,０９６号
から得ることができる。プログラム可能ミラー・アレイ
の場合には、前記支持構造は、例えば、必要に応じて固
定式にも可動式にもすることができるフレームまたはテ
ーブルとして実施することができる。

【０００４】プログラム可能ＬＣＤアレイ。この構造の
一例は、参照により本明細書に組み込む米国特許第５,
２２９,８７２号に与えられている。上記と同様に、こ
の場合の支持構造は、例えば、必要に応じて固定式にも
可動式にもすることができるフレームまたはテーブルと
して実施することができる。

【０００５】分かりやすくするために、本明細書の残り
の部分では、いくつかの箇所で、マスクおよびマスク・
テーブルを含む例について詳細に述べるが、そうした場
合に論じる一般的な原理は、上述のような広範なパター
ン形成手段の状況で理解されるものとする。

【０００６】リソグラフ投影装置は、例えば、集積回路
（ＩＣ）の製造で使用することができる。このような場
合には、プログラム可能パターン形成手段でＩＣの個々
の層に対応する回路パターンを生成することができ、こ
のパターンを、放射線感応材料（レジスト）で被覆され
た基板（シリコン・ウェハ）のターゲット部分（例えば
１つまたは複数のダイを含む）上に結像させることがで
きる。一般に、単一のウェハは、一度に１つずつ投影系
を介して連続的に照射される隣接するターゲット部分の
全ネットワークを含むことになる。現行の装置では、マ
スク・テーブル上のマスクによるパターン形成を利用し
て、２つの異なるタイプの機械に区別することができ
る。１つのタイプのリソグラフ投影装置では、各ターゲ
ット部分は、マスク・パターン全体をターゲット部分上
に１回露光することによって照射される。このような装
置は一般に、ウェハ・ステッパと呼ばれる。一般にステ
ップ・スキャン装置と呼ばれる代替装置では、各ターゲ
ット部分は、投影ビームの下でマスク・パターンを所与
の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、これと
同期して、基板テーブルをこの方向に対して平行または
逆平行に走査することによって、照射される。一般に、
投影系は倍率Ｍ（一般に＜１）を有するので、基板テー
ブルを走査する速度Ｖは、マスク・テーブルを走査する
速度の倍率Ｍ倍となる。本明細書に記載するリソグラフ
・デバイスに関するさらなる情報は、例えば参照により
本明細書に組み込む米国特許６,０４６,７９２号から得
ることができる。

【０００７】リソグラフ投影装置を用いた製造プロセス
では、パターン（例えばマスク中のパターン）を、放射
線感応材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に被覆
した基板上で結像させる。この結像ステップの前に、プ
ライミングやレジスト被覆、ソフト・ベークなど様々な
手続きを基板にほどこすことができる。露光後に、露光
後ベーク（ＰＥＢ）や現像、ハード・ベーク、像の特徴
の測定／検査など、その他の手続きを基板に対して行う
ことができる。この手続きの配列は、ＩＣなどのデバイ
スの個々の層にパターン形成を行う基礎として使用され
る。このようにしてパターン形成された層は、その後、
エッチングやイオン注入（ドーピング）、金属化、酸
化、化学機械研磨など、個々の層の仕上げを目的とした
様々な処理を受けることができる。いくつかの層が必要
である場合には、手続き全体、またはその変形手続き
を、層が新しくなるごとに繰り返す必要がある。最終的
に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に載ることに
なる。その後、これらのデバイスをダイシングやソーイ
ングなどの技法で互いに分離して、これら個々のデバイ
スを、キャリアに取り付けたり、ピンに接続したりする
ことができる。このようなプロセスに関するさらなる情
報は、例えば、参照によって本明細書に組み込む、Ｐｅ
ｔｅｒｖａｎＺａｎｔ著「ＭｉｃｒｏｃｈｉｐＦ
ａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：ＡＰｒａｃｔｉｃａｌＧｕ
ｉｄｅｔｏＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ」、ＴｈｉｒｄＥｄｉｔｉｏｎ、Ｍａｃ
ＧｒａｗＨｉｌｌＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏ．、１
９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得
ることができる。

【０００８】分かりやすくするために、以下では投影系
を「レンズ」と呼ぶ。ただし、この用語は、例えば屈折
光学部品、反射光学部品、反射屈折系を含む様々なタイ
プの投影系を含むものとして広範に解釈されるものとす
る。放射系も、投影放射線ビームを方向付ける、整形す
る、または制御するなど任意の設計に従って動作する構
成要素を含むことができる。このような構成要素も、以
下では集合的に、または１つにまとめて「レンズ」と呼
ぶ。さらに、リソグラフ装置は、２つ以上の基板テーブ
ル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有
するタイプにすることができる。このような「複数ステ
ージ」デバイスでは、追加のテーブルを同時に使用する
ことができる、または１つまたは複数のテーブルについ
ては予備ステップを実行しながら、その他の１つまたは
複数のテーブルは露光用に使用することができる。２ス
テージリソグラフ装置は、例えば、参照により本明細書
に組み込む米国特許第５,９６９,４４１号およびＷＯ９
８／４０,７９１号に記載されている。

【０００９】現在、本明細書冒頭の段落に記載した結像
装置は、例えばスウェーデンのＭｉｃｒｏｎｉｃ社製の
マスク書込み機械を作製するために利用されている。こ
のようなマスクは、集積回路（ＩＣ）などの集積デバイ
スの製造に含まれるより広い製造プロセスの一部とし
て、フォトレジスト被覆シリコン・ウェハなどの感光性
基板上にマスク・パターンを繰り返し結像するリソグラ
フ投影装置で使用することができる。このようなマスク
書込み機械の基板は、例えば、フォトレジストの層で被
覆された金属化プレート（例えばＣｒで被覆した石英ま
たはＣａＦ₂のプレート）である。このマスク書込み機
械の背後にある考えは、（非常に複雑な）マスク・パタ
ーンの電子ファイルを使用してパターン形成手段をマト
リックス・アドレス指定し、その後、このアドレス指定
されたパターン形成手段がパターン形成された放射線ビ
ームをマスク・プレートの小部分に向けるというもので
ある。電子ファイルに従ってパターン形成されたビーム
のパターンを変化させ、同時にマスク・プレートの全表
面にわたって（走査運動またはステップ運動で）ビーム
を移動させることにより、パターン形成されたビームか
らの組み合わされた（並置された）サブパターンの和と
して、最終的なマスク・パターンが形成される。このた
め、このような機械は、「直接書込み」機械と呼ばれる
ことがある。

【００１０】前段落に記載した機械は、従来はマスクの
製造にのみ使用されていたが、少なくとも原理的には、
半導体その他の集積デバイスの製造に使用することもで
きる。そのような場合には、マスク・プレートは、例え
ばＳｉウェハで置き換えられ、パターン形成手段によっ
てウェハ上に形成されるパターンはダイ・パターンのア
レイに対応することになる。しかし、この適用の大きな
欠点は、スループットが非常に低いことである。現況技
術のリソグラフ投影装置のスループットが１時間あたり
基板１００個程度であるのに対して、現在の直接書込み
機械で達成されるスループットは１日あたり基板１つ程
度であると予想されている。それにもかかわらず、この
適用を推し進めることが、依然として魅力的であること
もある。例えば、特定の集積デバイス（専用ＡＳＩＣな
ど）を小ロットで製造する鋳造の場合、上述のような機
械によってもたらされる遅い直接書込みプロセスの方
が、当該ロットで特殊なマスクを製造する際に必然的に
生じる非常に高いコスト（しばしば５０〜１０００米ド
ル程度になる）よりも魅力的である可能性がある。現時
点では、この選択肢は、非常に高価なデバイスを非常に
小さなロットで製造する場合にしか魅力的でないかもし
れないが、直接書込み機械のスループットを高めること
ができれば、はるかに魅力的なものとなる。本明細書に
記載の従来のリソグラフ装置に関するさらなる情報は、
例えば参照により本明細書に組み込み米国特許第６,０
４６,７９２号から得ることができる。

【００１１】上記で言及したような直接書込み機械で
は、白黒の陰影を有するパターン（バイナリ・パター
ン）を製造するだけでなく、中間グレー陰影（グレース
ケーリング）の生成も可能にすることが望ましい。従来
技術の機械では、このようなグレースケーリングは、様
々な方法で達成することができる。例えば、傾斜可能ミ
ラーを利用したプログラム可能ミラー・アレイ（ＰＭ
Ａ）では、各ミラー（ピクセル）は、ゼロ傾斜極値と完
全傾斜極値の間の（連続的または離散的な）中間傾斜を
可能にするように実施することができる。同様に、ピス
トンのように上下に平行移動するミラーを利用し、これ
らのミラーから反射したコヒーレント光を移相させるＰ
ＭＡでは、各ミラーを、全振幅に満たない中間平行移動
を可能にし、それにより０からπの間の値での移相を可
能にするように実施することができる。しかし、これら
従来技術の方法の欠点は、各ミラーを動かすために比較
的複雑な作動手段が必要となることであり、その結果と
して動作が比較的低速になり、必然的にスループットを
犠牲にすることになることである。さらに、このような
作動手段の製造は比較的困難であり、比較的低い歩留り
でしか行うことができないことが多いので、製造コスト
が高くなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの問題を改善することである。さらに詳細には、本発
明の目的は、比較的高いスループットでグレースケーリ
ングを実行することができ、かつ比較的高い歩留りで製
造することができる、本明細書冒頭の段落に記載した装
置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記そ
の他の目的は、本明細書冒頭の段落に記載したリソグラ
フ装置において、該装置が、放射系から供給される第２
の投影ビームを第２の所望のパターンに従ってパターン
形成する第２のプログラム可能パターン形成手段をさら
に含み、前記投影系が、基板の前記ターゲット部分に第
２のパターン形成された投影ビームを投影し、第１およ
び第２のパターン形成された投影ビームの強度が異なる
ことを特徴とするリソグラフ装置によって達成される。

【００１４】この装置は、グレースケール・パターンを
瞬時に基板上に投影することができるので、これは有利
である。パターン形成された投影ビームのそれぞれにつ
いて異なる強度を用いることにより、所与数のパターン
形成された投影ビームで達成できるグレースケール数を
多くすることができる。好ましくはそれぞれがさらに異
なる強度を有するパターン形成された投影ビームを生じ
るプログラム可能パターン形成手段の数を増やせば、グ
レースケールの数も多くなる。

【００１５】ビーム・スプリッタを使用して、放射線源
からの投影ビームを、プログラム可能パターン形成手段
を照明するのに必要な数の投影ビームに分割することが
できる。このビーム・スプリッタは、パターン形成手段
を様々な強度の投影ビームで照明するように配列され
る。この方式は、本質的に、基板上に投影されるビーム
全体の強度を必ずしも低下させることなく、様々な強度
を有するパターン形成された投影ビームを作る。

【００１６】あるいは、可変減衰器を設けて、基板上に
投影されるパターン形成された投影ビームの強度を低下
させることもできる。これらは、例えば、パターン形成
手段に入射する投影ビームの強度を低下させるように配
置する、および／またはパターン形成された投影ビーム
のビーム経路中に配置して、パターン形成された投影ビ
ームの強度を直接低下させることができる。したがっ
て、放射系の複雑さを緩和することができる。

【００１７】さらに、２つ以上の別個の放射線源を使用
して、様々な強度を有する投影ビームを生成することに
よって、パターン形成された投影ビームの強度を変化さ
せる手段を設けることができる。

【００１８】状況によっては、パターン形成された投影
ビームのそれぞれを合成して、基板のターゲット部分に
投影される単一のパターン形成された投影ビームにする
ことが望ましいこともある。これは、投影系を１つしか
必要とせず、したがって装置のコストが最小限に抑えら
れるので有利である。あるいは、パターン形成された投
影ビームのそれぞれを個別に基板のターゲット部分に投
影し、パターン形成された投影ビームを合成する手段を
不要にすることもできる。

【００１９】複数のパターンを基板のターゲット部分に
同時に投影することによってグレースケールを生み出す
ことに加えて、プログラム可能パターン形成手段の１つ
または複数を使用して投影ビームをパターン形成し、基
板の同じターゲット部分に投影される露光光の数を増や
すこともできる。このような手段によって、プログラム
可能パターン形成手段の数を過度に大きくすることな
く、さらに細かいグレースケールを実現することができ
る。

【００２０】本発明のさらに別の態様によれば、放射線
感応材料の層で少なくとも部分的に被覆された基板を提
供することと、放射系を用いて、第１の投影放射線ビー
ムを供給することと、第１のプログラム可能パターン形
成手段を使用して、第１の投影ビームの断面に第１のパ
ターンを与えることと、第１のパターン形成した投影放
射線ビームを放射線感応材料の層のターゲット部分に投
影することとを含むデバイス製造方法において、該方法
が、第２の投影放射線ビームを供給することと、第２の
プログラム可能パターン形成手段を提供して、第２の投
影ビームの断面に第２のパターンを与えることと、第２
のパターン形成された投影放射線ビームを放射線感応材
料の層の前記ターゲット部分に投影することとをさらに
含み、前記第１および第２のパターン形成された投影ビ
ームが異なる強度を有することを特徴とするデバイス製
造方法が提供される。

【００２１】本明細書では、本発明による装置をＩＣの
製造に使用する場合について特に述べるが、この装置に
はその他にも多くの適用分野があることを明確に理解さ
れたい。例えば、この装置は、統合光学系、磁区メモリ
の誘導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利用することができる。当業者な
ら、これらの代替の適用分野においては、本文書に任意
に使用される「レチクル」、「ウェハ」、または「ダ
イ」などの用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、お
よび「ターゲット部分」といったより一般的な用語で置
き換えられるものと考えられることを理解するであろ
う。

【００２２】本明細書では、「放射線」および「ビー
ム」という用語は、紫外線放射（例えば３６５ｎｍ、２
４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍ
の波長を有する）およびＥＵＶ（極紫外線放射、例えば
５ｎｍ〜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粒子ビームを含めた、
全てのタイプの電磁放射を包含するものとして使用して
いる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、例示のみを目的として、添
付の概略図を参照しながら本発明の実施形態について述
べる。

【００２４】これらの図面では、対応する参照符号は対
応する部分を示している。

【００２５】実施形態１図１は、本発明の特定の実施形態によるリソグラフ投影
装置を概略的に示す図である。この装置は、この特定の
場合では放射線源ＬＡも含む、放射線の投影ビームＰＢ
（例えばＥＵＶ放射線）を供給する放射系Ｅｘ、ＩＬ
と、プログラム可能パターン形成手段ＭＡ（例えばＳＬ
Ｍ）を保持するためのマスク・ホルダを備え、アイテム
ＰＬに対してプログラム可能パターン形成手段を正確に
位置決めするための第１の位置決め手段に接続された、
第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、基板
Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェハ）を保持する
ための基板ホルダを備え、アイテムＰＬに対して基板を
正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続さ
れた、第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴと、プ
ログラム可能パターン形成手段ＭＡの照射部分を、基板
Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを
含む）に結像させるための投影系（「レンズ」）ＰＬ
（例えばミラー群）とを含む。

【００２６】本明細書で述べるこの装置は、反射タイプ
である（例えば反射性プログラム可能パターン形成手段
を有する）。しかし、一般には、例えば（例えば透過性
プログラム可能パターン形成手段を有する）透過タイプ
であっても良い。あるいは、この装置は、上述のタイプ
のプログラム可能ＬＣＤアレイなど、別の種類のパター
ン形成手段を利用することもできる。

【００２７】放射線源ＬＡ（例えばエキシマ・レーザ）
が、放射線ビームを発生させる。このビームは、直接、
または例えばビーム拡大器などの調整手段を横切った後
で、照明システム（照明器）ＩＬに供給される。照明器
ＩＬは、ビームの強度分布の外側の径方向の広がりおよ
び／または内側の径方向の広がり（一般には、それぞれ
外σ（σ−ｏｕｔｅｒ）および内σ（σ−ｉｎｎｅｒ）
と呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＭを含むこと
ができる。さらに、照明器は一般に、積分器ＩＮやコン
デンサＣＯなど、その他の様々な構成要素を含むことに
なる。このようにして、プログラム可能パターン形成手
段ＭＡに入射するビームＰＢの断面は、所望の均一さお
よび強度分布を有するようになる。

【００２８】図１に関して、放射線源ＬＡは、リソグラ
フ投影装置のハウジング内に置くことができるが（放射
線源ＬＡが例えば水銀ランプであるときしばしばそうな
るように）、リソグラフ投影装置から離して置き、放射
線源が発生させる放射線ビームを装置中に導くようにす
ることもできることに留意されたい（例えば、適切な方
向付けミラー）。この後者の状況は、放射線源ＬＡがエ
キシマ・レーザであるときにしばしば見られる。本発明
および本発明の特許請求の範囲は、これら両方の状況を
包含する。

【００２９】その後、ビームＰＢは、マスク・テーブル
ＭＴ上に保持されたプログラム可能パターン形成手段Ｍ
Ａに当たる。このプログラム可能パターン形成手段ＭＡ
によって反射された後で、ビームＰＢはレンズＰＬを通
過し、このレンズＰＬが基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に
ビームＰＢを収束させる。第２の位置決め手段（および
干渉測定手段ＩＦ）を援用して、基板テーブルＷＴを正
確に移動させ、例えば様々なターゲット部分Ｃをビーム
ＰＢの経路中に位置決めすることができる。同様に、例
えば走査中に、第１の位置決め手段を使用して、ビーム
ＰＢの経路に対してプログラム可能パターン形成手段Ｍ
Ａを正確に位置決めすることができる。プログラム可能
パターン形成手段のビームＰＢに対する相対的な位置が
固定されている場合には、第１の位置決め手段は、省略
することができる。一般に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの
移動は、図１には明示していない長行程モジュール（粗
い位置決め）および短行程モジュール（精細な位置決
め）を援用して行われることになる。ただし、（ステッ
プ・スキャン装置とは異なり）ウェハ・ステッパの場合
には、マスク・テーブルＭＴは、短行程アクチュエータ
のみに接続することも、固定することもできる。

【００３０】図示の装置は、異なる２つのモードで使用
することができる。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たれ、マスク像全体を１回で（すな
わち１回の「フラッシュ」で）ターゲット部分Ｃに投影
する。次いで、別のターゲット部分ＣにビームＰＢを照
射することができるように、基板テーブルＷＴをｘ方向
および／またはｙ方向にシフトさせる。２．スキャン・モードでも、基本的には同じ手順が当て
はまるが、所与のターゲット部分Ｃを１回の「フラッシ
ュ」では露光しない。その代わりに、マスク・テーブル
ＭＴが所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方
向）に速度ｖで移動可能であり、投影ビームＰＢでマス
ク像を走査するようになっている。同時に、基板テーブ
ルＷＴを速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向または反対方向に同時
に移動させる。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率である
（通常はＭ＝１／４または１／５）。こうして、解像度
を落とすことなく比較的大きなターゲット部分Ｃを露光
することができる。３．パルス・モードでは、マスク・テーブルは基本的に
静止状態に保たれ、プログラム可能パターン形成手段の
像全体が、基板のターゲット部分Ｃ上に投影される。基
板テーブルＷＴは、投影ビームＰＢで基板Ｗを横切る線
を走査するように基本的に一定速度で移動する。放射系
のパルスは、基板上で露光させる連続したターゲット部
分Ｃが互いに隣り合うようにタイミングをとる。したが
って、投影ビームが基板のある線全体を走査した後は、
その線についての完全なパターンが基板上で露光された
ことになる。基板全体が線ごとに露光されるまで、この
プロセスを繰り返す。

【００３１】図２は、本発明の特定の実施形態による結
像装置の一部分を示す図である。この実施形態では、図
１のプログラム可能パターン形成手段ＭＡは、複数（Ｎ
＝４）の構成要素パターン形成手段ＰＭ１、ＰＭ２、Ｐ
Ｍ３、ＰＭ４を含む。さらに、ビームＰＢは、４つのミ
ラー・ブロックによってパターン形成手段間に向けられ
る。これらのミラー・ブロックは、入射投影ビームＰＢ
_iを、構成要素投影ビームＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、Ｐ
Ｂ４に分割する働きをする。これらの構成要素投影ビー
ムＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４は、その後、それぞ
れの構成要素パターン形成手段ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ
３、ＰＭ４によって反射され、パターン形成される。こ
こで述べたように、各構成要素投影ビームＰＢ１、ＰＢ
２、ＰＢ３、ＰＢ４は、それぞれの可変減衰器ＶＡ１、
ＶＡ２、ＶＡ３、ＶＡ４を通過し、４つの構成要素投影
ビームには個別の強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４が生じ
る。その後、Ｉ１〜Ｉ４の相対値を任意に選択すること
ができる。

【００３２】あるいは、可変減衰器ＶＡ１〜ＶＡ４（の
少なくとも一部）を省略して、単純にビーム分割手段Ｂ
Ｓの特性によって生じる固有値Ｉ１〜Ｉ４を受け入れる
こともできる。

【００３３】パターン形成された後で、構成要素投影ビ
ームＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４はそれぞれのミラ
ー・ブロックに戻る。ミラー・ブロックは、これらの構
成要素投影ビームを合成して単一の複合出射投影ビーム
ＰＢ_eにする。したがって、ミラー・ブロックは、合成
手段ＣＭの機能を提供する。あるいは、構成要素投影ビ
ームＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３、ＰＢ４を、別個に基板の
ターゲット部分に投影することもできる。

【００３４】Ｉ₁、Ｉ₂、Ｉ₃、…、Ｉ_nの必要な変化は、
様々な方法で達成することができることを理解された
い。放射系は、各構成要素パターン形成手段ごとに異な
る放射線源（レーザやランプなど）を含むことができ、
Ｉ_nは、例えば、各放射線源の出力パワーを変化させる
ことにより、または各放射線源とそれに対応する構成要
素パターン形成手段の間に可変減衰器を利用することに
より、変化させることができる。

【００３５】特にＩ１〜Ｉ４の相対値に応じて、投影系
ＰＬまで進行し、最終的に基板Ｗまで進行する出射投影
ビームＰＢ_eにおいて様々な程度のグレースケーリング
を達成することができる。このグレースケーリングの原
理について次に説明する。

【００３６】図３は、非常に簡略化したパターンＰに基
づく、本発明で利用するグレースケーリングの原理を示
す図である。この図の左側に示すように、パターンＰは
１２個のピクセル位置を含み、そのそれぞれに番号１〜
１２が付けられている。様々なピクセル位置は、以下の
ように異なる「色合い」を有する。ピクセル位置１およ
び６は「黒（Ｂ）」、ピクセル位置４、７および１０は
「暗灰色（ＤＧ）」、ピクセル位置５および８は「中灰
色（ＭＧ）」、ピクセル位置３および９は「明灰色（Ｌ
Ｇ）」、位置２、１１および１２は「白（Ｗ）」。

【００３７】同図の下側部分は、このパターンにおいて
どのように本発明を利用すればグレースケーリング効果
（すなわち中間的な色合いＤＧ、ＭＧおよびＬＧ）を達
成することができるかを示している。この目的のため
に、同図では、図２の４つの構成要素パターン形成手段
ＰＭ１〜ＰＭ４を、組み合わせるとパターンＰになる提
案されたピクセル構成とともに示している。各構成要素
パターン形成手段はバイナリ・タイプであるので、個々
のピクセルは、光を通過させることを意味する「オン
（１）」、または光を遮断することを意味する「オフ
（０）」となる可能性がある。この点については、以下
のことに留意されたい。

【００３８】ピクセル位置１および６は、４つ全ての構
成要素パターン形成手段において「オフ」である。した
がって、所望の通り、これらの位置は、最終的に生じる
パターンＰにおいて「黒」となる。

【００３９】ピクセル位置２、１１および１２は、４つ
全ての構成要素パターン形成手段において「オン」であ
る。したがって、所望の通り、これらの位置は、最終的
に生じるパターンＰにおいて最大強度Ｉを受ける
（「白」）。

【００４０】ピクセル位置３および９は、構成要素パタ
ーン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ３では「オン」であるが、パ
ターン形成手段ＰＭ４では「オフ」である。したがっ
て、パターンＰのこれらの位置は、強度Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ
３を受け、強度Ｉ４は受けない。したがって、これらの
位置は比較的明るくなるが、「白」にはならない。こう
して、所望の通り、「明灰色」の色合いが達成される。

【００４１】ピクセル位置５および８は、パターン形成
手段ＰＭ１およびＰＭ３では「オン」であるが、パター
ン形成手段ＰＭ２およびＰＭ４では「オフ」である。し
たがって、パターンＰのこれらの位置は、強度Ｉ１＋Ｉ
３を受け、強度Ｉ２＋Ｉ４は受けない。したがって、こ
れらの位置は、前段落の場合ほどには明るくならない。
こうして、所望の通りに、「中灰色」の色合いが達成さ
れる。

【００４２】ピクセル位置４、７および９は、パターン
形成手段ＰＭ３およびＰＭ４では「オン」であるが、パ
ターン形成手段ＰＭ１およびＰＭ２「オフ」である。し
たがって、パターンＰのこれらの位置は、強度Ｉ３＋Ｉ
４を受け、強度Ｉ１＋Ｉ２は受けない。したがって、こ
れらの位置は、前段落の場合ほどには明るくならない
（この特定の実施形態ではＩ１＞Ｉ２＞Ｉ３＞Ｉ４であ
るため）。こうして、所望の通りに、「暗灰色」の色合
いが達成される。

【００４３】構成要素パターン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ４
のピクセル構成の様々な「代替の」置換構成を同様に利
用して多くの様々なグレーの「色合い」を達成すること
ができることは、当業者ならすぐに分かるであろう。

【００４４】Ｉ_n（ｎは上記例では４である）に対して
異なる値を適切に選択することにより、広範囲の値にわ
たるグレースケーリングを達成することができる。例え
ば、Ｉ₁：Ｉ₂：Ｉ₃：Ｉ₄…Ｉ_n＝１：２：４：８…２^n-1
となるように、強度Ｉ_nを選択することができる。これ
は、所与数の構成要素パターン形成手段で達成できる最
大数のグレースケールを実現するものである。あるい
は、構成要素パターン形成手段のうちの１つが機能しな
くなった場合でもグレースケーリングの「色合い」を可
能にするには、Ｉ₁：Ｉ₂：Ｉ₃：Ｉ₄：Ｉ₅…Ｉ_n＝１：
１：２：３：５…Ｉ _n-2＋Ｉ_n-1となるように、強度Ｉ_n
を選択することもできる。これらの例以外にも、多くの
可能性があることは言うまでもない。

【００４５】図４は、本発明による追加のグレーの「色
合い」を生成する手段の詳細を示す図である。分かりや
すくするために、この図には、構成要素投影ビームＰＢ
１〜ＰＢ４を生成する、またはそれぞれの構成要素パタ
ーン形成手段に向ける方法も、構成要素投影ビームを基
板Ｗ上に収束させるために利用する光学部品も示してい
ない。さらに、この図では、構成要素パターン形成手段
ＰＭ１〜ＰＭ４は透過タイプとして示しているが、反射
タイプの構成要素パターン形成手段にも同じ原理を適用
されることに留意されたい。これらの点は、当業者なら
容易に理解および把握するであろう。

【００４６】ここで述べるように、図１のウェハ・テー
ブルは、方向ｄに前後に移動させることができる。こう
して、基板Ｗ上の所与のターゲット部分Ｃを、構成要素
パターン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ４から出射されたパター
ン形成された構成要素投影ビームＰＢ１〜ＰＢ４のそれ
ぞれで走査することができる。ｄ方向の基板Ｗの速度ｖ
が構成要素パターン形成手段ＰＭ１〜ＰＭ４のパターン
生成のタイミングと正確に一致／同期している場合に
は、ターゲット部分Ｃは、例えばパターン形成された構
成要素投影ビームＰＢ１〜ＰＢ４を通過する間に、図３
の下側部分に示すパターンのそれぞれに露光されること
になる。これは、図２に示す並列露光ではなく、直列露
光である。

【００４７】ビームＰＢ１〜ＰＢ４を通るように基板Ｗ
を移動させる代わりに、ビームＰＢ１〜ＰＢ４を移動さ
せて、基板は静止状態に保つこともできることは言うま
でもない。

【００４８】もちろん、同時に露光される複数の構成要
素パターン形成手段を使用する技法は、同一のパターン
形成手段を複数回露光して追加のグレーの「色合い」を
生み出す手法と組み合わせることができる。この場合に
は、基板のターゲット部分のパターンは、基板のターゲ
ット部分に同時に投影された２つ以上の構成要素パター
ン形成手段を２回以上露光した結果生じたものとなる。
強度およびパターンは、各構成要素パターン形成手段ご
と、また各露光ごとに変えることができる。

【００４９】単一のプログラム可能パターン形成手段を
使用して、ターゲット部分Ｃを繰り返し露光し、露光の
度に照度およびパターンを変えることもできる。

【００５０】本発明の特定の実施形態について上記で述
べたが、本発明は上述以外の方法でも実施することがで
きることを理解されたい。本記述は、本発明を制限する
ものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態によるリソグラフ投影装置を
示す図である。

【図２】本発明の特定の実施形態による結像装置の一部
分を示す図である。

【図３】本発明で利用するグレースケーリング原理を示
す図である。

【図４】本発明の別の実施形態による結像装置の一部分
を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H097 CA16 LA10 5F046 AA28 CA10 CB22 DA01 DA02 GB09 GC05 5F056 AA33 CB03 EA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の放射線投影ビームを供給する放射
系と、第１の投影ビームを第１の所望のパターンに従ってパタ
ーン形成する第１のプログラム可能パターン形成手段
と、基板を保持する基板テーブルと、第１のパターン形成された投影ビームを基板のターゲッ
ト部分に投影する投影系とを含むリソグラフ投影装置に
おいて、該装置が、放射系から供給された第２の投影ビームを第
２の所望のパターンに従ってパターン形成する第２のプ
ログラム可能パターン形成手段をさらに含み、前記投影系が、基板の前記ターゲット部分に第２のパタ
ーン形成された投影ビームを投影し、第１および第２のパターン形成された投影ビームの強度
が異なることを特徴とする、リソグラフ投影装置。
【請求項２】第１の投影ビーム、第２の投影ビーム、
どちらでもない投影ビーム、および両投影ビームのいず
れか１つによってターゲット部分内のサブ領域が露光さ
れるように、各プログラム可能パターン形成手段のパタ
ーンが異なっている、請求項１に記載のリソグラフ投影
装置。
【請求項３】前記第１および第２の投影ビームが異な
る強度を有するように、放射系が、第１および第２の投
影ビームを供給するように構成されたビーム・スプリッ
タを含んでいる、請求項１または請求項２に記載のリソ
グラフ投影装置。
【請求項４】前記第１および第２の投影ビームならび
に前記第１および第２のパターン形成された投影ビーム
の少なくとも１つの強度を調節するように可変減衰器が
設けられた、請求項１、請求項２または請求項３に記載
のリソグラフ投影装置。
【請求項５】放射系が、前記第１および第２の投影ビ
ームをそれぞれ供給する、別個に強度を設定することが
できる第１および第２の放射線源を含む、請求項１から
請求項４までのいずれか一項に記載のリソグラフ投影装
置。
【請求項６】第１および第２のパターン形成された投
影ビームが、投影系によって基板のターゲット部分に投
影される単一のパターン形成された投影ビームに合成さ
れている、請求項１から請求項５までのいずれか一項に
記載のリソグラフ投影装置。
【請求項７】第１および第２のパターン形成された投
影ビームが、基板のターゲット部分に別々に投影され
る、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の
リソグラフ投影装置。
【請求項８】前記投影装置が、少なくとも、前記プロ
グラム可能パターン形成手段の少なくとも１つによって
パターン形成された第２の露光光を、基板の前記ターゲ
ット部分に投影するようにされている、請求項１から７
までのいずれか一項に記載のリソグラフ投影装置。
【請求項９】放射線感応材料の層で少なくとも部分的
に被覆された基板を提供することと、放射系を用いて、第１の投影放射線ビームを供給するこ
とと、第１のプログラム可能パターン形成手段を使用して、第
１の投影ビームの断面に第１のパターンを与えること
と、第１のパターン形成した投影放射線ビームを放射線感応
材料の層のターゲット部分に投影することとを含むデバ
イス製造方法において、該方法が、第２の投影放射線ビームを供給することと、第２のプログラム可能パターン形成手段を提供して、第
２の投影ビームの断面に第２のパターンを与えること
と、第２のパターン形成された投影放射線ビームを放射線感
応材料の層の前記ターゲット部分に投影することを含
み、前記第１および第２のパターン形成された投影ビームが
異なる強度を有することを特徴とする、デバイス製造方
法。