JP2005260231A - リソグラフィ装置およびデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上にフィーチャを形成するために使用するシステムおよび方法を提供すること。
【解決手段】上記システムおよび方法は、放射線のビームを選択的にパターン化する個々に制御可能な素子を含む第１のアレイと、第１の面内で上記の個々に制御可能な素子それぞれから画像を形成するレンズおよびアパーチャ・ストップのセットを含む第２のアレイと、第２の面内で上記第２のアレイそれぞれから画像を形成するレンズを含む第３のアレイと、上記基板が上記第２のアレイそれぞれから上記画像を受光するように、上記第２の面内に基板を保持する基板テーブルの使用とを含む。第１、第２および第３のアレイ内の素子間には、同じ間隔が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、リソグラフィ装置およびデバイスの製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分上に所望のパターンを投影する機械である。例えば、リソグラフィ装置は、集積回路（ＩＣ）、フラット・パネル・ディスプレイの製造および微細な構造のパターン化を必要とするその他諸々で使用することができる。従来のリソグラフィ装置の場合には、ＩＣ（または他のデバイス）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・デバイスを使用することができ、このパターンを放射線感光材料（例えば、レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコン・ウェハ、ガラス・プレート等）上の目標部分（例えば、１つまたはいくつかのダイの一部）上に画像形成することができる。マスクレス・リソグラフィ・システムの場合には、マスクの代わりに、パターニング・デバイスは、回路パターンを生成する個々に制御可能な素子のアレイを含むことができる。

一般的に、１つの基板は、連続的に露光される隣接する目標部分のネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置は、１回で目標部分上に全パターンを露光することにより各目標部分が照射されるステッパ、および所与の方向に平行にまたは逆平行に基板を同期状態で走査しながら、上記所与の方向（「走査」方向）に投影ビームを通してパターンを走査することにより、各目標部分が照射されるスキャナを含む。

リソグラフィ・プロセス中に使用するためのマスクが高価であり、またマスクを製造するのに長い時間がかかるために、プログラマブル・パターニング・デバイス（例えば、空間光変調装置、コントラスト・デバイス等）を含むマスクレス・リソグラフィ・システムがすでに開発されている。プログラマブル・パターニング・デバイスは、所望のマスク・パターンを形成し、投影ビームをこのパターンの形態にするためにプログラムされる（例えば、電子的または光学的に）。今までに提案されたプログラマブル・パターニング手段のタイプとしては、マイクロミラー・アレイ、ＬＣＤアレイ、格子ライト・バルブ・アレイ等がある。

米国特許第６，４９８，６８５号（’６８５特許）には、プログラマブル・パターニング・デバイスを使用するリソグラフィ装置の一例が開示されている。この’６８５特許の場合には、平行照明ビームが、マイクロミラー・アレイのミラーがビーム・エキスパンダを通して光をマイクロレンズ・アレイ内の各マイクロレンズ上に向けるか、または光を光学システムから外に向けるように、マイクロミラー・アレイ上に向けられる。米国特許第５，５１７，２７９号およびＰＣＴ特許出願ＷＯ９４／１１７８１号に、マスクの画像を投影するためにマイクロレンズ・アレイを使用する例示としてのシステムが開示されている。マイクロレンズ・アレイは、基板上に小さなスポットのアレイを形成し、マイクロミラーが、小さなスポットのアレイ内の個々のスポットをオン／オフするためのスイッチとして効果的に機能する。走査方向に傾斜している小さなスポットのアレイに対して基板を走査することにより、スポットが選択的に作動すると、マイクロミラー・アレイ内のパターンに対応するフィーチャを基板上に形成することができる。

ビーム・エキスパンダは、使用可能な画像形成フィールドを生成するために望ましいものである。何故なら、プログラマブル・パターニング・デバイスは、比較的小さいものだからである。しかし、このことは、基板レベルの小さなスポットのアレイが非常にまばらであること、およびスポットが小さい場合には、妥当な解像度を得るためには、基板の全表面にアドレスできるようにするためにアレイを広くし、走査方向に小さな角度で傾斜させなければならないことを意味する。ビーム・エキスパンダは複雑なものであり、かなり広い空間を必要とする。そのためさらに余分のコストがかかり、誤差がさらに増し、特にビーム・エキスパンダ内に大型視野レンズが必要になる。さらに、ビーム・エキスパンダは、装置の光の透過率を低減する。

それ故、リソグラフィ投影装置の構造を従来のデバイスよりもっと簡単にし、もっとコンパクトにすることができるプログラマブル・パターニング・デバイスを含むビーム・エキスパンダを使用しないリソグラフィ投影装置を使用するシステムおよび方法の開発が待望されている。

本発明のある実施形態は、放射線のビームを供給するための照明システムと、放射線のビームを所望のパターンに従って変調した複数のサブビームに選択的に分割する働きをする個々に制御可能な素子を含むパターニング・アレイと、各マイクロレンズ・セットが、第１の面内の個々に制御可能な素子それぞれの画像を形成し、アパーチャ・ストップを有するマイクロレンズ・セットのアレイと、各視野マイクロレンズが画像面内のマイクロレンズ・セットそれぞれのアパーチャ・ストップの画像を形成する視野マイクロレンズのアレイと、基板を画像面内に支持するための基板テーブルとを含むリソグラフィ装置を提供する。この実施形態は、ビーム・エキスパンダを使用していないので、画像視野の大きさはパターニング・アレイの大きさと同じである。

一実施形態の場合には、パターニング・アレイ、マイクロレンズ・セットのアレイ、および視野マイクロレンズのアレイの間隔を同じにすることができる。３つのアレイ（すなわち、パターニング・アレイ、マイクロレンズ・セット・アレイおよび視野マイクロレンズ・アレイ）すべてが同じ間隔を有している場合には、リソグラフィ装置は簡単でコンパクトなものになる。

例えば、リソグラフィ装置を、リソグラフィ装置により製造することができる大型パターニング・アレイを使用することにより作ることができる。大型パターニング・アレイの大きさは、１回の露光により全基板（例えば、２００ｍｍまたは３００ｍｍのシリコン、またはクォーツ・ガラス・ウェハ）を実質的にパターン化することができる大きさにすることができる。

ある実施形態の場合には、マイクロレンズ・アレイ、マイクロレンズ・セットおよび視野マイクロレンズのこれら両方、およびアパーチャ・ストップのアレイを、同様に、リソグラフィにより形成することができる。いくつかのアレイの正確な位置合わせは、各アレイに対する基本的アレイ構造を形成するための１つのマスクまたはマスク・セットを使用することにより確実に行うことができる。好適には、すべてのアレイは、均一性を改善するために、１回のバッチおよび／または同じプロセスを使用して製造することが好ましい。

本発明のもう１つの実施形態は、基板を供給するステップと、照明システムにより放射線の投影ビームを供給するステップと、放射線のビームを所望のパターンに従って変調した複数のサブビームに選択的に分割するために、個々に制御可能な素子を含むパターニング・アレイを使用するステップと、各マイクロレンズ・セットがアパーチャ・ストップを有するマイクロレンズ・セットのアレイにより、第１の面内に個々に制御可能な各素子の画像を形成するステップと、視野マイクロレンズのアレイを用いて、画像面内にマイクロレンズ・セットそれぞれのアパーチャ・ストップの画像を形成するステップと、画像面内に基板を支持するステップとを含むデバイス製造方法を提供する。

一実施形態の場合には、パターニング・アレイ、マイクロレンズ・セットのアレイ、および視野マイクロレンズのアレイの間隔を同じものにすることができる。

本発明のもう１つの実施形態は、その上にコントラスト素子のアレイおよび各コントラスト素子に隣接する透過性領域またはアパーチャを有している第１の基板と、コントラスト素子のアレイに、数および配置において対応するリフレクタのアレイを有する第２の基板を備えるプログラマブル・パターニング・デバイスを提供する。この場合、各リフレクタは、透過性領域またはアパーチャそれぞれを通過する放射線をコントラスト素子それぞれに向けるか、またはその逆を行うように位置している。

本発明のさらにもう１つの実施形態は、放射線のビームを供給する照明システムと、放射線のビームを、パターニング・アレイ上の所望のパターン従って変調した複数のサブビームに選択的に分割する個々に制御可能な素子を含むパターニング・アレイと、基板を複数のサブビームを受光するように位置させるために、基板を支持している基板テーブルとを備えるリソグラフィ装置を提供する。この場合、パターニング・アレイは、その上にコントラスト素子のアレイおよび各コントラスト素子に隣接する透過性領域またはアパーチャを有している第１の基板と、コントラスト素子のアレイに数および配置において対応するリフレクタのアレイを有する第２の基板を備えるプログラマブル・パターニング・デバイスである。各リフレクタは、透過性領域またはアパーチャそれぞれを通過する放射線をコントラスト素子それぞれに向けるか、またはその逆を行うように位置している。

本発明の他の実施形態、特徴および利点、および本発明の種々の実施形態の構造および動作については、添付の図面を参照しながら下記に詳細に説明する。

本明細書に添付し本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を図示しているが、説明と一緒にさらに本発明の原理を説明していて、当業者が本発明を作成し使用することができるようにするためのものである。

添付の図面を参照しながら本発明を以下にさらに詳細に説明する。図面中、類似の参照番号は、同一または機能的に類似の素子を示す。

概観および用語
本明細書においては、「個々に制御可能な素子のアレイ」という用語は、必要なパターンを基板の目標部分内に形成することができるように、入力放射線ビームをパターン化した断面の形にするため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。「ライト・バルブ」および「空間光変調装置」（ＳＬＭ）という用語も同じ意味で使用することができる。このようなパターニング・デバイスのいくつかの例について以下に説明する。

プログラマブル・ミラー・アレイは、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックス・アドレス可能な表面を含むことができる。このような装置の基本原理は、例えば、反射面のアドレスされた領域は、入射光を回折光として反射するが、アドレスされていない領域は、入射光を非回折光として反射するというものである。適当な空間フィルタを使用することにより、非回折光を反射光からフィルタリングして、回折光だけが基板に到着するようにすることができる。このようにして、ビームは、マトリックス・アドレス可能な表面のアドレス指定パターンによりパターン化される。

別の方法の場合、フィルタは回折光をフィルタリングして、非回折光が基板に到着するようにすることもできることを理解することができるだろう。回折光学微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスのアレイも、対応する方法で使用することができる。各回折光学ＭＥＭＳデバイスは、入射光を回折光として反射する格子を形成するために、相互に変形することができる複数の反射リボンを含むことができる。

もう１つの他の実施形態は、それぞれが適当な局所電界をかけることにより、または圧電作動手段を使用することにより、軸を中心にして個々に傾斜することができる小さなミラーのマトリックス配置を使用するプログラマブル・ミラー・アレイを含むことができる。この場合も、ミラーは、アドレスされたミラーがアドレスされていないミラーとは異なる方向に入力放射線ビームを反射するように、マトリックス・アドレスすることができる。このようにして、反射ビームは、マトリックス・アドレス可能なミラーのアドレス指定パターンによりパターン化される。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することにより行うことができる。

上記両方の状況の場合、個々に制御可能な素子のアレイは、１つまたはそれ以上のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。本明細書に記載するミラー・アレイの詳細については、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５２３，１９３号およびＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号およびＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。

プログラマブルＬＣＤアレイも使用することができる。米国特許第５，２２９，８７２号がこのような構造体の一例を開示しているので参照されたい。

予備バイアス機能、光学的近接修正機能、位相変動技術および多重露光技術を使用する場合には、例えば、個々に制御可能な素子のアレイ上に「表示した」パターンは、基板の層または基板上に最終的に転写されるパターンとかなり異なる場合があることを理解されたい。同様に、基板上に最終的に形成されたパターンは、個々に制御可能な素子のアレイ上に任意の瞬間に形成されるパターンに対応しない場合がある。このようなことは、個々に制御可能な素子のアレイ上のパターンおよび／または基板の相対的位置が変化する露光の所与の時間または所与の回数の間に、基板の各部分上に形成される最終的なパターンが形成される装置内で起こり得ることである。

本明細書においては、ＩＣを製造する際のリソグラフィ装置の使用について特に説明したが、本発明のリソグラフィ装置は、例えば、ＤＮＡチップ、ＭＥＭＳ、ＭＯＥＭＳ、集積光学システム、磁気領域メモリ用の案内および検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド等の製造のような他の用途にも使用することができることを理解されたい。当業者であれば、このような別の用途の場合、本明細書で使用する「ウェハ」または「ダイ」という用語は、それぞれもっと一般的な用語である「基板」または「目標部分」と同義語であると見なすことができることを理解することができるだろう。本明細書における基板は、例えば、トラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールのような露光の前後で処理することができる。適用できる場合には、本明細書の開示を、上記および他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板を、例えば、多層ＩＣを形成するために２回以上処理することができる。そのため、本明細書で使用する基板という用語は、多重処理層をすでに含んでいる基板を意味する場合もある。

本明細書で使用する「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、極紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）、およびイオン・ビームまたは電子ビームのような粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射線を含む。

本明細書で使用する「投影システム」という用語は、例えば、使用する露光放射線用にまたは浸漬流体の使用または真空の使用のような他の要因のために適している屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含む種々のタイプの投影システムを含むものとして広く解釈すべきである。本明細書で使用する「レンズ」という用語は、もっと一般的な用語である「投影システム」と同義語であると見なすことができる。

照明システムは、また、放射線の投影ビームをある方向に向けたり、成形したり、または制御するための屈折、反射および反射屈折光学構成要素を含む、種々のタイプの光学構成要素を含むことができ、このような構成要素は、また以下に説明するように、単に「レンズ」と総称する場合もある。

リソグラフィ装置は、２つ（例えば、二重ステージ）またはもっと多くの基板テーブル（および／または２つまたはそれ以上のマスク・テーブル）を有するタイプであってもよい。このような「多重ステージ」機械の場合には、追加のテーブルを並列に使用することができ、または準備ステップを、１つまたはそれ以上の他のテーブルを露光に使用しながら、１つまたはそれ以上のテーブル上で実行することができる。

リソグラフィ装置は、また、投影システムの最終素子と基板との間の空間を満たすために、屈折率が比較的高い液体（例えば、水）に基板が浸漬されるタイプのものであってもよい。浸漬液体は、例えば、マスクと投影システムの第１の素子との間のようなリソグラフィ装置内の他の空間にも使用することができる。浸漬技術は、投影システムの開口数を増大するための当業者にとって周知の技術である。

さらに、この装置は、（例えば、基板に化学薬品を選択的に塗布するか、または基板の表面構造を選択的に修正するために）流体と基板の照射部分との間で相互作用を行うことができるように流体処理セルを備えることができる。

リソグラフィ投影装置
図１は、本発明のある実施形態によるリソグラフィ投影装置１００の略図である。装置１００は、少なくとも放射システム１０２（例えば、ＥＸ、ＩＬ（例えば、ＡＭ、ＩＮ、ＣＯ等）等）と、個々に制御可能な素子ＰＰＭのアレイ１０４と、オブジェクト・テーブルＷＴ１０６（例えば、基板テーブル）と、投影システム（レンズ）ＰＬ１０８とを含む。

放射システム１０２は、この特定の場合には、放射線源ＬＡ１１２を備え、放射線（例えば、ＵＶ放射線）の投影ビームＰＢ１１０を供給するために使用することができる。

個々に制御可能な素子のアレイ１１４（例えば、プログラマブル・ミラー・アレイ）は、投影ビーム１１０をあるパターンの形にするために使用することができる。通常、個々に制御可能な素子のアレイ１１４の位置は、投影システム１０８に対して固定することができる。しかし、もう１つの配置の場合には、個々に制御可能な素子のアレイ１１４を、投影システム１０８に対して上記アレイを正確に位置決めするために、位置決めデバイス（図示せず）に接続することができる。この図に示すように、個々に制御可能な素子１１４は反射型（例えば、個々に制御可能な素子の反射アレイを有する）のものである。

オブジェクト・テーブル１０６は、基板Ｗ１１４（例えば、レジストでコーティングしたシリコン・ウェハまたはガラス基板）を保持するための基板ホルダー（図には詳細に示していない）を備えることができし、オブジェクト・テーブル１０６を、投影システム１０８に対して基板Ｗ１１４を正確に位置決めするために、位置決めデバイスＰＷ１１６に接続することができる。

投影システム（例えば、レンズ）１０８（例えば、クォーツおよび／またはＣａＦ_２レンズ・システムまたはこのような材料からできているレンズ素子を含む反射屈折光学系、またはミラー・システム）を、ビーム・スプリッタ１１８から受光したパターン化されたビームを基板１１４の目標部分Ｃ１２０（例えば、１つまたはそれ以上のダイ）上に投影するために使用することができる。投影システム１０８は、個々に制御可能な素子のアレイ１１４の画像を基板１１４上に投影することができる。別の方法としては、投影システム１０８は、それに対して個々に制御可能な素子のアレイ１１４の素子がシャッタとしての働きをする二次放射線源の画像を投影することができる。投影システム１０８は、また、二次放射線源を形成し、基板１１４上にマイクロ・スポットを投影するためにマイクロレンズ・アレイ（ＭＬＡ）を備えることができる。

放射線源１１２（例えば、エキシマ・レーザ）は、放射線ビーム１２２を形成することができる。このビーム１１２は、直接または、例えば、ビーム・エキスパンダＥｘのような調整デバイス１２６を通過した後で、照明システム（照明装置）ＩＬ１２４内に送られる。照明装置１２４は、ビーム１２２内の輝度分布の外部および／または内部半径範囲（通常、それぞれσアウタおよびσインナと呼ばれる）を設定するための調整デバイスＡＭ１２８を備えることができる。さらに、照明装置は、通常、インテグレータＩＮ１３０およびコンデンサＣＯ１３２のような種々の他の構成要素を備える。このようにして、個々に制御可能な素子のアレイ１１４に入射するビーム１１０は、その断面内に所望の均一性および輝度分布を有する。

図１に関連して、放射線源１１２はリソグラフィ投影装置１００のハウジング内に設置することができる（例えば、放射線源１１２が水銀ランプである場合のように多くの場合）。もう１つの実施形態の場合には、放射線源１１２は、リソグラフィ投影装置１００から離れた場所に位置することもできる。この場合、放射線ビーム１２２は、装置１００内に導入される（例えば、適当な方向づけミラーにより）。後者のシナリオは、多くの場合、放射線源１１２がエキシマ・レーザの場合である。これら両方のシナリオは、本発明の範囲に入ることを理解されたい。

その後で、ビーム１１０は、ビーム・スプリッタ１１８により方向づけられた後で、個々に制御可能な素子のアレイ１１４に入射する。個々に制御可能な素子のアレイ１１４により反射した後で、ビーム１１０は、ビーム１１０の焦点を基板１１４の目標部分１２０上に結ぶ投影システム１０８を通過する。

位置決めデバイス１１６（および、そうしたい場合には、ビーム・スプリッタ１４０を通して干渉計ビーム１３８を受光するベースプレートＢＰ１３６上の干渉計測定デバイスＩＦ１３４）により、異なる目標部分１２０をビーム１１０の経路内に位置させるために、基板テーブル１０６を正確に移動することができる。例えば、走査中に、ビーム１１０の経路に対して個々に制御可能な素子１１４のアレイの位置を正確に修正するために、個々に制御可能な素子のアレイ１１４のための位置決めデバイスを使用することができる。通常、オブジェクト・テーブル１０６の移動は、図１にははっきりと示していないロング・ストローク・モジュール（粗位置決め）およびショート・ストローク・モジュール（微細位置決め）により行われる。個々に制御可能な素子のアレイ１１４を位置決めするために、類似のシステムを使用することもできる。別の方法として／さらに、オブジェクト・テーブル１０６および／または個々に制御可能な素子のアレイ１１４を必要な相対的移動を行うために固定させておいて、投影ビーム１１０を移動することもできることを理解されたい。

実施形態のもう１つの構成の場合には、基板１１４を基板テーブル１０６上で移動できる状態にして、基板テーブル１０６を固定することができる。このように固定した場合、基板テーブル１０６は、平らな最上面の上に多数の開口部を有し、基板１１４を支持することができるガス・クッションを供給するために、これら開口部を通してガスが供給される。このガス・クッションはいわゆる空気軸受装置と称する。基板１１４は、ビームの経路１１０に対して基板１１４を正確に位置決めすることができる１つまたはそれ以上のアクチュエータ（図示せず）により、基板テーブル１０６上を移動することができる。別の方法としては、開口部を通るガスの通過を選択的にスタートしたり、ストップしたりすることにより、基板テーブル１０６上で基板１１４を移動することができる。

基板上のレジストを露光するためのものとして、本発明によるリソグラフィ装置１００について説明しているが、本発明の用途はこのような用途だけに限定されるものではなく、装置１００は、レジストレス・リソグラフィで使用するために、パターン化された投影ビーム１１０を投影するためにも使用することができることを理解されたい。

図の装置１００は、４つの好適なモードで使用することができる。
１．ステップ・モード：個々に制御可能な素子のアレイ１１４上の全パターンが、目標部分１２０上に１回で（すなわち、１回の「フラッシュ」で）投影される。次に、基板テーブル１０６は、ビーム１１０により照射される異なる目標部分１２０のための異なる位置に、ｘおよび／またはｙ方向に移動する。
２．走査モード：このモードは、所与の目標部分１２０が１回の「フラッシュ」で露光されない点を除けば、本質的には、ステップ・モードと同じである。代わりに、個々に制御可能な素子のアレイ１１４が、速度ｖで所与の方向（例えば、ｙ方向のようないわゆる「走査方向」）に移動することができ、そのため投影ビーム１１０は、個々に制御可能な素子のアレイ１１４上を走査する。同時に、基板テーブル１０６は、速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向または反対方向に移動する。この場合、Ｍは投影システム１０８の倍率である。このようにして、解像度を犠牲にしないで、比較的広い目標部分１２０を露光することができる。
３．パルス・モード：個々に制御可能な素子のアレイ１１４は、本質的に固定されていて、パルス放射システム１０２により全パターンが基板１１４の目標部分１２０上に投影される。基板テーブル１０６は、投影ビーム１１０が基板１０６を走査するようにほぼ一定の速度で移動する。個々に制御可能な素子のアレイ１１４上のパターンは、放射システム１０２のパルス間に必要に応じて更新され、連続している目標部分１２０が基板１１４上の必要な場所で露光されるように、パルスのタイミングがとられる。それ故、投影ビーム１１０は、基板１１４のストリップ用の全パターンを露光するために、基板１１４を横切って走査することができる。全基板１１４がライン毎に露光されるまでこのプロセスが反復して行われる。
４．連続走査モード：ほぼ一定の放射システム１０２が使用され、個々に制御可能な素子のアレイ１１４上のパターンが、投影ビーム１１０が基板１１４を横切って走査し、基板を露光する時に更新されるという点を除けば、本質的には、このモードはパルス・モードと同じである。

上記使用モードの組合わせおよび／または修正したもの、または全く異なる使用モードも使用することができる。

例示としての画像形成装置
図２は、本発明のある実施形態による本発明の画像形成装置の構成である。放射システム１０２が供給した投影ビーム２１０ＰＢは、ビーム・スプリッタ１１８ＢＳによりプログラマブル・パターニング・デバイス２０４ＰＰＭ上に向けられる。その輝度がプログラマブル・パターニング手段２０４の各ピクセル２５０ＰＸの状態（例えば、すべてまたは一部のオンまたはオフ）をベースとしている戻りサブビーム２１０ＢＬは、ビーム・スプリッタ１１８ＢＳを通過して各マイクロレンズ・セット１０に達する。

一実施形態の場合には、マイクロレンズ・セットのアレイ１０は、２つのマイクロレンズ・アレイ１１、１３を含むことができ、これらマイクロレンズ・アレイの間には、各マイクロレンズ・セット１０のためのアパーチャを形成しているアパーチャ・プレート１２が存在する。マイクロレンズ・セット１０は、比較的低い開口数（ＮＡ）（例えば、ＮＡ＜０．１）を有することができ、各マイクロレンズ・セットは、対応するピクセル２５０ＰＸの画像の焦点を、比較的高いＮＡ（例えば、ＮＡ＞０．１）を有する視野マイクロレンズ・アレイ１４の各レンズ素子上に結ぶことができる。好ましい実施形態の場合には、ＮＡは約０．１５から約０．３の範囲内にある。視野マイクロレンズ・アレイ１４においては、各マイクロレンズが、対応するマイクロレンズ・セット１０のアパーチャ・プレート１２内の各アパーチャ・ストップの焦点を、画像スポットを形成するためにその焦点面上に結ぶ。マイクロレンズ・セット１０のＮＡが低いと、望ましい画像を形成するために、プログラマブル・パターニング・デバイス１０４と視野マイクロレンズ１４との間に十分な空間を供給することができる。一方、視野マイクロレンズ１４のＮＡが高いと、スポットが小さくなり解像度の高い画像形成を行うことができる。

この実施形態の場合には、基板１１４は、視野マイクロレンズ・アレイ１４の焦点面（画像面）を通して走査され、一方、サブビーム、すなわち画像スポットは、プログラマブル・パターニング・デバイス２０４により、少なくとも部分的なオンまたは完全なオンおよびオフに切り替えられる。プログラマブル・パターニング・デバイス２０４のパターンに対応するフィーチャが基板１１４上に形成される。

この実施形態の場合には、投影システム１００として、基板１１４上の画像スポットのアレイ間隔が、プログラマブル・パターニング手段２０４ＰＰＭのピクセルのアレイ間隔と同じである１：１投影システムを使用することができることを理解することができるだろう。解像度を改善するために、画像スポットをプログラマブル・パターニング手段２０４のピクセルより遥かに小さくすることができる。

基板１１４の全表面エリアを確実にアドレスするための一実施形態の場合には、プログラマブル・パターニング・デバイス２０４および投影システム１０８ＰＬを、図３に示すように走査方向Ｖｓに対して傾斜させることができる。傾斜角αおよび走査方向におけるアレイの幅は、確実にカバーするための画像のスポットの大きさおよび走査方向に垂直な方向のアレイ間隔により決まる。

一実施形態の場合には、大型の基板のために、それぞれがプログラマブル・パターニング・デバイス２０４および投影システム１０８を備える複数の光学エンジンを、基板１１４の幅を横切って千鳥状にライン内に配置することができる。共通の放射線源または別々の放射線源からの放射により、異なる光学エンジンを供給することができる。

一実施形態の場合には、パターニング・アレイ、マイクロレンズ・セットのアレイ、および視野マイクロレンズのアレイは、それぞれ、約５０ｍｍから約５００ｍｍの範囲の幅を有する。

他の例示としての画像形成装置
図４は、本発明のある実施形態による本発明の画像形成装置の構成である。この実施形態はビーム・スプリッタを使用していない。詳細には示していないが、プログラマブル・パターニング・デバイス４０４の素子のある状態が、光をマイクロレンズ・セット１０の方向に向け、一方、他の状態が、光をマイクロレンズ・セット１０から遠ざかる方向に向けるように、コリメートビーム４１０は、角度α（図示せず）でプログラマブル・パターニング・デバイス４０４ＰＰＭ上に向けられる。ある種のプログラマブル・パターニング・デバイス４０４は、本発明の範囲に入る３つ以上の状態（例えば、変化するオン状態）を含むことができることを理解されたい。角度αの値は、この少なくとも２つの状態で、プログラマブル・パターニング・デバイス４０４が向ける光の角度の差に依存する。デジタル・ミラー・デバイスを使用する一実施形態の場合には、通常、ミラーを約±１０〜１５度に設定することができ、一方、格子ライト・バルブの場合には、一次を０次に対して約±２５〜３５度に設定することができる。

図５は、本発明のある実施形態による本発明の画像形成装置の構成である。下記の点を除けば図１と同じであってもよいこの実施形態の場合には、プログラマブル・パターニング・デバイス５０４として、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、ポリマーＬＥＤ（ＰＬＥＤ）または固体レーザ・ダイオードのアレイのような自己放射コントラスト・デバイスを使用している。自己放射デバイスを使用することにより、ビーム・スプリッタを使用しなくてすむようになり、デバイスはかなりコンパクトになる。

図６は、本発明のある実施形態による本発明の画像形成装置の構成である。この構成は図２に類似しているが、プログラマブル・パターニング・デバイス６０４としてＬＣＤパネルのような透過型デバイスを使用している。図１２の場合のように、従来のリソグラフィ・システムと比較すると、デバイスをさらにコンパクトにすることができる。

図７は、本発明のある実施形態による本発明の画像形成装置の構成である。この実施形態の場合には、アパーチャ・プレートは、コントラスト素子７０２ｂのアレイを支持するために半透明の基板７０２ａを備えるプログラマブル・パターニング・デバイス７０２に内蔵されている。アパーチャ７０２ｃは、各コントラスト素子７０２ｂに隣接する基板７０２ａ内に位置する。基板の背面は、照明システム（図示せず）が供給する投影ビーム１１０の方を向いていて、マイクロレンズ・アレイ７０１は、投影ビーム１１０をピクセル当たり個々の細いビームに分割し、これらの細いビームをプログラマブル・パターニング手段７０２の基板内のアパーチャを通過させる。各アパーチャに対向して、細い各ビームを各コントラスト素子７０２ｂ上に向ける透明な支持体７０３上に位置する傾斜ミラー７０３ａが配置される。各コントラスト素子の状態により、細いビームはアレイ７０４の各マイクロレンズにより、その上に焦点を結んでいる基板テーブル１０６上の基板１１４の方に向けられるか、または阻止される。例えば、プログラマブル・パターニング手段７０２が、各コントラスト素子がその角度を制御することができるミラーであるプログラマブル・ミラー・アレイである場合には、ミラーをある角度に設定すると、細い各ビームは基板の方に向かい、ミラーを他の角度に設定すると、細いビームは、例えば、光路の外の他の場所に行き、透明基板７０３上に設けられた半透明領域の方に向かうか、または照明システムの方に戻る。

上記装置を種々に変更することができることを理解することができるだろう。例えば、プログラマブル・パターニング・デバイス７０２および透明基板を交換することができる。プログラマブル・パターニング手段の基板を透明にすることもできるし、アパーチャの代わりに透明領域を設けることもできる。デバイスの効率を犠牲にして、入力側のマイクロレンズ・アレイ７０１を省略することもできる。投影光学系を、例えば、基板上のピクセル・グリッドのサイズを小さくするために、または作業距離を長くするために、出力マイクロレンズ・アレイ７０４と基板との間に設けることもできる。出力マイクロレンズ・アレイは、静的リフレクタを担持する同じ基板内または上に形成することができる。静的ミラー・アレイ７０３の代わりに、プログラマブル・ミラー・アレイのような第２のコントラスト・デバイスを使用することもできる。そうすると、デバイスにより形成することができるコントラストおよび／または数またはグレイ・レベルを増大することができる。マイクロレンズ・アレイを備えるまたは備えないプログラマブル・パターニング・アレイ７０２と静的ミラー・アレイ（または、第２のプログラマブル・ミラー・アレイ）の組合わせを他の設計の透過型プログラマブル・パターニング手段として使用することもできる。

結論
今まで本発明の種々の実施形態について説明してきたが、これら実施形態は単に例示としてのものであって、本発明を制限するものではないことを理解されたい。当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、実施形態の形状および詳細な点を種々に変更できることを理解することができるだろう。それ故、本発明の広さおよび範囲は、上記の例示としての実施形態のいずれによっても制限されるものではなく、特許請求の範囲およびその等価物によってだけ制限される。

本発明の第１の実施形態によるリソグラフィ装置である。 本発明のある実施形態による図１の装置のパターニング・デバイス、投影システム、および基板テーブルの詳細図である。 本発明のある実施形態による基板の走査方向に対する画像スポット・アレイの傾きを示す図面である。 本発明のもう１つの実施形態によるパターニング・デバイス、投影システム、および基板テーブルの図面である。 本発明のさらにもう１つの実施形態によるパターニング・デバイス、投影システムおよび基板テーブルの図面である。 本発明のさらにもう１つの実施形態によるパターニング・デバイス、投影システムおよび基板テーブルの図面である。 本発明のさらにもう１つの実施形態によるパターニング・デバイス、投影システムおよび基板テーブルの図面である。

符号の説明

１０ マイクロレンズ・セット
１２ アパーチャ・プレート
１１，１３ マイクロレンズ・アレイ
１４ 視野マイクロレンズ・アレイ
１００ リソグラフィ投影装置
１０２ 放射システム
１０４ プログラマブル・パターニング・デバイスＰＰＭ
１０６ オブジェクト・テーブルＷＴ
１０８ 投影システム
１１０ 投影ビームＰＢ
１１２ ビーム
１１４ 基板Ｗ
１１６ 位置決めデバイスＰＷ
１１８ ビーム・スプリッタ
１２０ 目標部分Ｃ
１２２ 放射線ビーム
１２４ 照明装置ＩＬ
１２６ 調整デバイス
１２８ 調整デバイスＡＭ
１３０ インテグレータＩＮ
１３２ コンデンサＣＯ
２０４ プログラマブル・パターニング・デバイス
４０４，５０４ プログラマブル・パターニング・デバイス
４１０ 平行ビーム

Claims (13)

1. リソグラフィ装置であって、
   放射線のビームを供給する照明システムと、
   パターニング・アレイ上で、前記放射線のビームを所望のパターンに従って変調した複数のサブビームに選択的に分割する個々に制御可能な素子を含むパターニング・アレイと、
   各マイクロレンズ・セットが、アパーチャ・ストップを有し、第１の面内の前記個々に制御可能な素子それぞれからの画像を形成するマイクロレンズ・セットのアレイと、
   各視野マイクロレンズが、第２の面内の前記マイクロレンズ・セットそれぞれから前記アパーチャ・ストップの画像を形成する視野マイクロレンズのアレイと、
   基板が前記アパーチャ・ストップの前記画像を受光する位置を占めるように、前記第２の面内で基板を支持する基板テーブルとを備え、
   前記パターニング・アレイ、前記マイクロレンズ・セットのアレイ、および前記視野マイクロレンズのアレイ内の素子の間隔が同じであるリソグラフィ装置。
2. 前記パターニング・アレイ、前記マイクロレンズ・セットのアレイ、および前記視野マイクロレンズのアレイが、それぞれ約５０ｍｍ〜約５００ｍｍの範囲の幅を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記マイクロレンズ・セットのアレイが、マイクロレンズの２つのアレイおよびアパーチャ・ストップの１つのアレイを備える、請求項１に記載の装置。
4. 前記パターニング・アレイ、前記マイクロレンズ・セットのアレイ、および前記視野マイクロレンズのアレイのうちの少なくとも２つが各アレイ用の基本的アレイ構造を形成するように、１つのマスクまたはマスク・セットを使用するリソグラフィ・プロセスにより形成される、請求項１に記載の装置。
5. デバイス製造方法であって、
   照明システムにより放射線の投影ビームを形成するするステップと、
   前記放射線のビームを、個々に制御可能な素子を含むパターニング・アレイにより、所望のパターン従って変調した複数のサブビームに選択的に分割するステップと、
   各マイクロレンズ・セットが関連するアパーチャ・ストップを有するマイクロレンズ・セットのアレイにより、第１の面内に前記個々に制御可能な各素子の画像を形成するステップと、
   視野マイクロレンズのアレイを用いて、第２の面内に前記マイクロレンズ・セットそれぞれの前記アパーチャ・ストップの画像を形成するステップと、
   前記基板が前記アパーチャ・ストップの画像を受光するように、前記第２の面内に前記基板を位置させるステップとを含み、
   前記パターニング・アレイ、前記マイクロレンズ・セットのアレイ、および前記視野マイクロレンズのアレイの素子間の間隔が同じである方法。
6. リソグラフィ装置であって、
   放射線のビームを選択的にパターン化する個々に制御可能な素子を含む第１のアレイと、
   第１の面内で前記個々に制御可能な素子それぞれから画像を形成するレンズおよびアパーチャ・ストップのセットを含む第２のアレイと、
   第２の面内で前記第２のアレイそれぞれから画像を形成するレンズを含む第３のアレイと、
   前記基板が前記第２のアレイそれぞれから前記画像を受光するように、前記第２の面内に基板を位置決めする基板テーブルとを備え、
   前記第１、第２および第３のアレイ内の素子間に同じ間隔が形成されるリソグラフィ装置。
7. リソグラフィ方法であって、
   （ａ）第１のアレイ内の個々に制御可能な素子により放射線のビームを選択的にパターン化するステップと、
   （ｂ）レンズおよびアパーチャ・ストップのセットを含む第２のアレイにより、第１の面内で前記個々に制御可能な素子それぞれから画像を形成するステップと、
   （ｃ）レンズの第３のアレイにより、第２の面内で前記第２のアレイそれぞれから画像を形成するステップと、
   （ｄ）前記基板がステップ（ｃ）から前記画像を受光するように、前記第２の面内に基板を位置決めするステップと、
   （ｅ）第１、第２および第３のアレイ内の素子間に同じ間隔を形成するステップとを含む方法。
8. プログラマブル・パターニング・デバイスであって、
   その上にコントラスト素子のアレイと、各コントラスト素子に隣接する透過性領域またはアパーチャを有する第１の基板と、
   数および配置においてコントラスト素子のアレイに対応するリフレクタのアレイを有する第２の基板とを備え、
   各リフレクタが、前記透過性領域またはアパーチャそれぞれを通過する放射線を前記コントラスト素子それぞれに向けるか、またはその逆を行うように位置しているプログラマブル・パターニング・デバイス。
9. 第１のマイクロレンズ・アレイをさらに備え、前記第１のマイクロレンズ・アレイのマイクロレンズが、数および配置において、前記コントラスト素子のアレイに対応し、直接、または前記透過性領域またはアパーチャおよびリフレクタを通して、入射放射線を前記コントラスト素子上に集中するように位置している、請求項８に記載のプログラマブル・パターニング手段。
10. 第２のマイクロレンズ・アレイをさらに備え、前記第１のマイクロレンズ・アレイのマイクロレンズが、数および配置において、前記コントラスト素子のアレイに対応し、前記コントラスト素子それぞれを選択的に通過した放射線の焦点をマイクロスポットのアレイ内に結ばせるように位置している、請求項８に記載のプログラマブル・パターニング手段。
11. 前記コントラスト素子が、その向きを選択的にプログラムすることができるミラーである、請求項８に記載のプログラマブル・パターニング手段。
12. 前記第２の基板上の前記リフレクタが、その向きを選択的にプログラムすることができるミラーである、請求項８に記載のプログラマブル・パターニング手段。
13. リソグラフィ装置であって、
    放射線のビームを供給する照明システムと、
    放射線の前記ビームを、前記パターニング・アレイ上の所望のパターン従って変調した複数のサブビームに選択的に分割する、個々に制御可能な素子を含むパターニング・アレイと、
    前記基板が複数のサブビームを受光するような位置を占めるように、基板を支持する基板テーブルとを備え、
    前記パターニング・アレイが、その上にコントラスト素子のアレイおよび各コントラスト素子に隣接する透過性領域またはアパーチャを有する第１の基板と、数および配置において、前記コントラスト素子のアレイに対応するリフレクタのアレイとを有する第２の基板を備えるプログラマブル・パターニング・デバイスであって、各リフレクタが、前記透過性領域またはアパーチャそれぞれを通過する放射線を、前記コントラスト素子それぞれに向けるか、またはその逆を行うように位置しているリソグラフィ装置。

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