JP2006179919A - リソグラフィ機器及びデバイスの製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＬＡの製作誤差の影響を少なくとも部分的に補償するシステム及び方法の提供。
【解決手段】リソグラフィ機器は、放射ビームを供給する照明系と、ビーム断面にパターンを付与する個々に制御可能な素子の配列の組み込まれたパターン付与装置と、基板を支持する基板テーブルと、基板の目標部分にビームを投影する微小レンズ配列の組み込まれた投影系とを備える。微小レンズ配列の位置誤差の影響を補償する誤差補正値を供給する誤差補償器が設けられる。パターン付与装置の制御可能な素子に誤差補正値に応じた駆動信号を供給して、パターンのある部分の強度を、このパターンの他の部分に対して相対的に変化させることによって、微小レンズ配列の位置誤差の影響を補償するグレー・スケール変調器が設けられる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、リソグラフィ機器及びデバイスを製作する方法に関するものである。

リソグラフィ機器は、基板の目標部分に所望のパターンを形成する機械である。リソグラフィ機器は、例えば、集積回路（ＩＣ）、フラット・パネル・ディスプレイ、及び微細構造を伴う他のデバイスの製作に使用できる。従来型リソグラフィ機器では、マスク又はレチクルとも称するパターン付与手段を使用して、ＩＣ（又は他のデバイス）の個々の層に対応する回路パターンを形成できる。このパターンは、放射感受性材料（例えば、レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウエハ又はガラス・プレート）の（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）目標部分に結像させることができる。マスクの代わりに、パターン付与手段として、回路パターンを生成する個々に制御可能な素子の配列を含むことができる。

一般に、１枚の基板は、次々に露光される隣接した網目状の目標部分を含む。周知のリソグラフィ機器の例は、目標部分にパターン全体を１回露光することによって各目標部分が照射されるステッパと、所与の方向（「走査」方向）にビームを通過してパターンを走査し、この方向と平行又は逆平行に基板を同期走査することによって各目標部分が照射されるスキャナである。

一連の露光又はショット（発射）により、印刷パターンが形成される。マスクレス・リソグラフィを考えると、各ショットは、ウエハ基板上のフォトレジスト層などの光感受性表面に投影される空間光変調器（ＳＬＭ）配列（アレイ）の像からもたらされる。その結果、この表面のある露光領域に、光源からある線量又はある量の照射が行われる。露光領域は、光源からの光のフラッシュによって基板表面が照明される際に形成される。

微小レンズ配列（マイクロ・レンズ・アレイ、ＭＬＡ）を使用する画素格子（グリッド）結像リソグラフィ・システムでは、ＭＬＡは、このシステム内で最も重要な光学構成要素の１つである。ＭＬＡは、投影レンズによって投影されるパターンの付与されたビームを合焦し、それによって、基板表面のフォトレジスト層に一致する像面に、大きな像スポットの配列が形成される。投影される像の分解能が最適になるように、これらの像スポットは、極めて正確に、例えばＸＹ面内の理想的な格子に対して相対的に約２０ｎｍ以内で、且つ、焦点方向に数ミクロン（例えば、±３ミクロン）以内に配置すべきである。このように小さな公差によって、誤差が生じ得る。これらの誤差は、ランダムに分布することがあり、Ｘ方向又はＹ方向、或いはＸ及びＹの両方向の倍率誤差になることもあり、約０．１〜１ミクロン程度の位置誤差になることもある。しかし、位置誤差が約２０ｎｍ未満の像スポットを形成できるＭＬＡを製作することは極めて難しく、現在、ＸＹ面内の位置誤差を、必要とされるレベルの精度に補正できる利用可能な技術はない。

したがって、基板の目標部分に投影されるパターンの付与されたビームを合焦するためにＭＬＡを使用する場合、このＭＬＡの製作誤差の影響を少なくとも部分的に補償するシステム及び方法が求められている。

本発明の一具体例によれば、照明系、パターン付与装置、投影系、誤差補償器、及びグレー・スケール変調器を備えるリソグラフィ機器が提供される。照明系は、放射ビームを供給する。パターン付与装置は、ビームにパターンを付与する。投影系は、このビームを基板の目標部分に投影する。誤差補償器は、投影系の誤差の影響を補償する誤差補正値を供給する。グレー・スケール変調器は、この誤差補正値に基づいてパターン付与装置に駆動信号を供給して、パターンの一部の強度を変化させることによって投影系の誤差の影響を補償する。

本発明の一具体例によれば、調節可能なパターン付与装置を使用してビームにパターンを付与する段階と、このパターンの付与された放射ビームを基板の目標部分に投影する段階と、投影系の誤差の影響を補償する誤差補正値を提供する段階と、この誤差補正値に基づいてパターン付与装置に駆動信号を供給して、パターンの一部の強度を変化させることによって投影系の誤差の影響を補償する段階とを含むデバイスの製作方法が提供される。

一具体例では、パターン付与装置は、個々に制御可能な素子の配列を含むことができる。グレー・スケール変調器は、この配列の制御可能な素子の少なくとも一部によって伝達される放射の強度を変化させて、投影系の誤差の影響を補償するように構成できる。

一具体例では、個々に制御可能な素子はそれぞれ、例えば２５６水準の強度のグレー・スケール（中間値）を有する。

一具体例では、投影系には、基板の目標部分に像スポットを生成する微小レンズ配列が組み込まれる。

以下、本発明のさらなる実施例、特徴、及び利点、並びに本発明の様々な実施例の構造及び動作を、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本明細書に組み込まれ、明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を図示し、以下の説明と合わせてさらに、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を理解し利用できるために役立つ。

次に、添付の図面を参照して本発明を説明する。図面では、同様の参照数字は、同じ又は機能的に類似の要素を示すことがある。

概要及び用語
本明細書では、集積回路（ＩＣ）の製作でリソグラフィ機器を使用することを具体的に参照することがあるが、本明細書で説明するリソグラフィ機器は、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導／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、並びにマイクロ流体デバイス及びマクロ流体デバイスなどの製作など、他の応用が可能であることを理解されたい。このような代替応用例の状況では、本明細書で用いる「ウエハ」又は「ダイ」という用語は、それぞれより一般の用語である「基板」又は「目標部分」と同義とみなし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及する基板は、例えば、トラック（例えば典型的には、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、或いは計測又は検査用のツール内で、露光前又は露光後に処理することがある。該当する場合には、上記その他の基板処理ツールに本明細書の開示を適用できる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作製するために２回以上処理することがある。そのため、本明細書で用いる基板という用語は、複数の処理された層をすでに含む基板を指すこともある。

ここで用いる「個々に制御可能な素子の配列」という用語は、基板の目標部分に所望のパターンを形成できるように、入射する放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できる任意の装置を指すと広く解釈すべきである。ここでは、「光弁（ライト・バルブ）」及び「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用語を用いることもできる。以下、このようなパターン付与装置の実施例を論じる。

プログラム可能なミラー配列は、粘弾性制御層及び反射面を有するマトリックス（行列）状にアドレス指定可能な表面を含むことができる。このような機器の基礎となる基本原理は、例えば、反射面のアドレス指定された領域は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。適切な空間フィルタを使用して、非回折光をフィルタリングして反射ビームから除去し、それによって、基板に到達する回折光のみを残すことができる。このようにして、マトリックス状にアドレス指定可能な表面のアドレス指定パターンに従ってビームにパターンが付与される。

代替手段として、フィルタにより回折光をフィルタリングして除去し、それによって、基板に到達する非回折光を残すことができることを理解されたい。これに対応する方法で、回折型光微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスの配列を使用することもできる。回折型光ＭＥＭＳデバイスはそれぞれ、相互に変形して入射光を回折光として反射する格子を形成できる複数の反射性リボンを含むことができる。

別の代替実施例は、適切な局所電界を印加するか、或いは圧電作動装置を使用することによって、それぞれ個別にある軸の周りで傾けることのできるマトリックス状に配置した小ミラーを使用するプログラム可能なミラー配列を含むことができる。この場合も、これらのミラーはマトリックス状にアドレス指定可能であり、そのためアドレス指定されたミラーは、入射する放射ビームを、アドレス指定されないミラーと異なる方向に反射する。このようにして、反射ビームは、マトリックス状にアドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン付与される。必要とされるマトリックス・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して実施できる。

ここで先に述べたいずれの状況においても、個々に制御可能な素子の配列は、１つ又は複数のプログラム可能なミラー配列を含むことができる。ここで言及したミラー配列に関するより多くの情報は、例えば、米国特許第５２９６８９１号及び第５５２３１９３号、並びにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号及びＷＯ９８／３３０９６号から入手できる。これら全体を参照により本明細書に援用する。

プログラム可能なＬＣＤ配列を使用することもできる。このような構造の実施例が、米国特許第５２２９８７２号に示されている。この特許全体を参照により本明細書に援用する。

フィーチャの予備バイアス処理、光学近接効果補正用のフィーチャ、位相変化技術、及び多重露光技術を利用する場合、例えば、個々に制御可能な素子の配列に「示される」パターンは、基板の層又は基板上の層に最終的に転写されるパターンとかなり異なること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るパターンは、任意のある瞬間に個々に制御可能な素子の配列上に形成されるパターンに対応しないことがある。このような場合としては、基板の各部分に形成される最終パターンが、所与の時間又は所与の回数の露光を通して形成され、その間に、個々に制御可能な素子の配列上のパターン及び／又は基板の相対位置が変化するように構成される場合があり得る。

本明細書では、ＩＣの製作でリソグラフィ機器を使用することを具体的に参照することがあるが、本明細書で説明するリソグラフィ機器は、例えば、ＤＮＡチップ、ＭＥＭＳ、ＭＯＥＭＳ、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導／検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッドなどの製作など、他の応用が可能であることを理解されたい。このような代替応用例の状況では、本明細書で用いる「ウエハ」又は「ダイ」という用語は、それぞれより一般の用語である「基板」又は「目標部分」と同義とみなし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及する基板は、例えば、トラック（典型的には、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、或いは計測又は検査用のツール内で、露光前又は露光後に処理することがある。該当する場合には、上記その他の基板処理ツールに本明細書の開示を適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作製するために２回以上処理することがある。そのため、本明細書で用いる基板という用語は、複数の処理された層をすでに含む基板を指すこともある。

本明細書で用いる「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射、及び（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極紫外（ＥＵＶ）放射、並びにイオン・ビーム又は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を包含する。

本明細書で用いる「投影系」という用語は、例えば、用いられる露光放射に対して、或いは浸漬液の使用又は真空の使用などの他の要因に対して適宜、屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折光学系を含めて、様々な種類の投影系を包含すると広く解釈すべきである。本明細書で用いる「レンズ」という用語は、「投影系」というより一般の用語と同義とみなすことができる。

照明系も、放射ビームを方向づけ、整形し、また制御する屈折型、反射型、及び反射屈折型の光学構成を含めて、様々な種類の光学要素を含むことができる。このような光学要素も、以下では総称して或いは単独で「レンズ」と称することがある。

リソグラフィ機器は、２つ（例えば、２ステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類のものとできる。このような「複数ステージ」型の機械では、追加のテーブルを並列で使用できる。即ち、１つ又は複数のテーブルで準備工程を実施しながら、１つ又は複数の他のテーブルを使用して露光を行うことができる。

リソグラフィ機器は、比較的高屈折率の液体（例えば、水）に基板を浸して、投影系の最終要素と基板との間の空間を満たす種類のものとすることもできる。浸漬液は、リソグラフィ機器内の他の空間、例えば基板と投影系の第１要素との間に適用することもできる。投影系の開口数を大きくする液浸技術は、当技術分野では周知のものである。

さらに、この機器は、流体と基板の照射部分との間の相互作用を可能にする（例えば、基板に化学物質を選択的に付着させるか、或いは、基板の表面構造を選択的に改変する）流体処理セルを備えることがある。

リソグラフィ投影機器
図１に、本発明の実施例によるリソグラフィ投影機器１００を概略的に示す。機器１００は少なくとも、放射系１０２、個々に制御可能な素子の配列１０４、物体テーブル１０６（例えば、基板テーブル）、及び投影系（「レンズ」）１０８を備える。

放射系１０２を使用して、放射（例えば、ＵＶ放射）ビーム１１０を供給できる。この特定の場合には、放射系１０２は、放射源１１２も備える。

個々に制御可能な素子の配列１０４（例えば、プログラム可能なミラー配列）を使用して、ビーム１１０にパターンを付与することができる。一般に、個々に制御可能な素子の配列１０４の位置は、投影系１０８に対して相対的に固定できる。しかし、代替構成では、個々に制御可能な素子の配列１０４を（図示しない）位置決め装置に連結して、投影系１０８に関して正確に位置決めすることができる。ここで示すように、個々に制御可能な素子１０４は、反射型のものである（例えば、反射性の個々に制御可能な素子の配列を有する）。

物体テーブル１０６には、基板１１４（例えば、レジストを塗布したシリコン・ウエハ又はガラス基板）を保持する（具体的には図示しない）基板ホルダを設けることができる。物体テーブル１０６は、位置決め装置１１６に連結して、投影系１０８に関して基板１１４を正確に位置決めできる。

投影系１０８（例えば、石英及び／又はＣａＦ_２のレンズ系、又はこのような材料でできているレンズ要素を備える反射屈折光学系、或いはミラー系）を使用して、基板１１４の目標部分１２０（例えば、１つ又は複数のダイ）に、ビーム分割器（スプリッタ）１１８から受け取ったパターンの付与されたビームを投影することができる。投影系１０８は、基板１１４に、個々に制御可能な素子の配列１０４の像を投影できる。或いは、投影系１０８は、個々に制御可能な素子の配列１０４の素子がシャッタとして働く２次放射源の像を投影できる。投影系１０８は、このような２次放射源を形成し、且つ基板１１４に微小スポットを投影する微小レンズ配列（ＭＬＡ）も含むことができる。

放射源１１２（例えば、エキシマ・レーザ）は、放射ビーム１２２を形成できる。ビーム１２２は、直接、或いは例えばビーム拡大器（エキスパンダ）などの調整装置１２６を通過した後に、照明系（照明器）１２４内に供給される。照明器１２４は、ビーム１２２の強度分布の外側及び／又は内側の半径方向範囲（一般に、それぞれ外側σ及び内側σと称する）を設定する調節装置１２８を含むことができる。さらに、照明器１２４は一般に、統合器１３０及びコンデンサ１３２など、他の様々な構成要素を備える。このようにして、個々に制御可能な素子の配列１０４に入射するビーム１１０の断面に、所望の均一性及び強度分布が得られる。

図１に関して、放射源１１２は、（放射源１１２が、例えば水銀ランプの場合はしばしばそうであるが）リソグラフィ投影機器１００のハウジング内に含めることができることに留意されたい。代替実施例では、リソグラフィ投影機器１００から放射源１１２を離すこともできる。この場合、放射ビーム１２２は、（例えば、適当な方向づけミラーを用いて）機器１００内に方向づけられる。後者の状況は、放射源１１２がエキシマ・レーザの場合にしばしば生じるものである。これらいずれの状況も、本発明の範囲内で想定されていることを理解されたい。

その後、ビーム１１０は、ビーム分割器１１８を使用して方向づけられた後に、個々に制御可能な素子の配列１０４に当たる。個々に制御可能な素子の配列１０４によって反射されたビーム１１０は、投影系１０８を通過し、基板１１４の目標部分１２０に合焦する。

位置決め装置１１６（及び任意選択で、ビーム分割器１４０を介して干渉ビーム１３８を受け取る基台（ベース・プレート）１３６上の干渉計測装置１３４）を使用して、基板テーブル１０６を正確に移動させ、それによって、ビーム１１０の経路内で異なる目標部分１２０を位置決めできる。個々に制御可能な素子の配列１０４用の位置決め装置を使用する場合、これを使用して、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の配列１０４の位置を正確に補正することができる。一般に、物体テーブル１０６の移動は、（粗い位置決め用の）長ストローク・モジュール及び（精密位置決め用の）短ストローク・モジュールを使用して実現される。これらのモジュールは、図１に明示的に示していない。類似のシステムを使用して、個々に制御可能な素子の配列１０４を位置決めすることもできる。或いは／それに加えて、ビーム１１０を移動可能とし、物体テーブル１０６及び／又は個々に制御可能な素子の配列１０４の位置を固定して、必要とされる相対運動を実現できることを理解されたい。

この実施例の代替構成では、基板テーブル１０６を固定し、基板テーブル１０６の上で基板１１４を移動可能にすることができる。これを行う場合、基板テーブル１０６の平坦な最上面に複数の開口を設け、これらの開口を通してガスを供給して、基板１１４を支持できるガス・クッションを設ける。従来方式では、これをエア・ベアリング配置と称する。ビーム１１０の経路に対して基板１１４を正確に位置決めできる（図示しない）１つ又は複数のアクチュエータを使用して、基板テーブル１０６の上で基板１１４を移動させる。或いは、これらの開口を通るガスの移動を選択的に開始／停止することによって、基板テーブル１０６の上で基板１１４を移動させることができる。

本明細書では、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機器１００を説明するが、本発明はこのような使用法に限定されず、機器１００を使用して、レジストレス・リソグラフィで使用するパターンの付与されたビーム１１０を投影できることを理解されたい。

図に示す機器１００は、以下の５つのモードで使用できる。

１．ステップ・モード：個々に制御可能な素子の配列１０４上のパターン全体を１回で（即ち、１回の「フラッシュ」で）目標部分１２０に投影する。次いで、基板テーブル１０６をｘ方向及び／又はｙ方向に異なる位置に移動させて、パターンの付与されたビーム１１０によって異なる目標部分１２０を照射できる。

２．スキャン・モード：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き、ステップ・モードと本質的に同じである。その代わりに、パターン付与されたビーム１１０が、個々に制御可能な素子の配列１０４の上を走査するように、個々に制御可能な素子の配列１０４を、所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度ｖで移動可能とする。それと並行して、基板テーブル１０６が同時に同方向又は反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで移動する。ここで、Ｍは投影系１０８の倍率である。このようにして、比較的大きな目標部分１２０を、解像力を損なわずに露光できる。

３．パルス・モード：個々に制御可能な素子の配列１０４を本質的に固定し、パルス化された放射系１０２を使用して、基板１１４の目標部分１２０にパターン全体を投影する。基板テーブル１０６は、パターンの付与されたビーム１１０が基板１１４を横切る線（ライン）を走査するように、本質的に一定の速度で移動する。放射系１０２のパルスとパルスとの間に、個々に制御可能な素子の配列１０４上のパターンが必要に応じて更新される。これらのパルスは、基板１１４の必要とされる場所に、連続した目標部分１２０が露光されるように時間間隔が設定される。その結果、基板１１４のある帯状部分について完全なパターンが露光されるように、基板１１４を横切ってパターンの付与されたビーム１１０を走査できる。基板１１４がライン１本ずつ最後まで露光されるまで、この工程を繰り返す。

４．連続スキャン・モード：実質的に一定の放射系１０２を使用する点と、パターンの付与されたビーム１１０が基板１１４を横切って走査し、基板１１４を露光するときに、個々に制御可能な素子の配列１０４上のパターンを更新する点とを除き、パルス・モードと本質的に同じである。

５．画素格子結像モード：基板１１４に形成されるパターンは、スポット生成器１３０によって形成され、且つ、配列１０４に向かって送られたスポットを後に露光することによって実現される。露光されるこれらのスポットは、実質的に同じ形状を有する。基板１１４上で、これらのスポットは、実質的に格子（グリッド）状に印刷される。一実施例では、このスポットのサイズは、印刷される画素格子のピッチよりも大きいが、露光スポット格子よりもはるかに小さい。印刷されるスポットの強度を変化させることによって、パターンが実現される。露光フラッシュ間に、これらのスポット全体にわたる強度分布を変化させる。

上記で説明した使用モードの組合せ及び／又は変形、或いは全く異なる使用モードを用いることもできる。

図２に、本発明の一実施例による機器１００の一部を示す。具体的には、図２には、個々に制御可能な素子の配列１６の形態のコントラスト（明暗）装置と、基板１３に放射を送る微小レンズ配列（ＭＬＡ）１０の形態の合焦素子の配列と、対物レンズ（フィールド・レンズ）１７によってＭＬＡ１０に放射を送る投影系１１の投影要素と、斜め放射１４によって照明されるビーム分割器１２とを示す。この実施例では、ビーム分割器は、反射性の個々に制御可能な素子の配列に放射投影ビームを向けるように、投影要素の組の中に配置される。次いで、個々に制御可能な素子から反射された放射は、ビーム分割器１２を真っ直ぐに通過し、投影系の残りの部分に至る。

代替構成では、個々に制御可能な素子の配列は、透過構成で直接照明される。

図６及び図７に示す実施例では、ＭＬＡ１０は、平坦な上面と、複数のレンズを規定する形状になっている下面とを有する透過材料の本体を含むが、本発明の代替実施例では、他の形状のＭＬＡを設けることもできる。実際には、このＭＬＡは、百万個以上もの微小（マイクロ）レンズを含むことができる。

図２に戻ると、この実施例では、配列１６の制御可能な素子はミラーであり、その傾き角は、制御システムから適切な制御信号を印加することによって設定できる。ただし、代替実施例では、他の形態の制御可能な素子を使用できることを理解されたい。例えば、ある種の実施例では、これらの制御可能な素子は、移動可能な回折格子にできる。これらの制御可能な素子の一部は、公称上の「白」の位置に設定でき、他の制御可能な素子は、公称上の「黒」の位置に設定でき、それによって、これらの素子からなる配列１６により、投影ビームにパターンを付与することができる。次いで、制御可能な素子の配列１６から反射したパターンを付与されたビームは、投影系１１によって目標面に投影される。投影系１１は、制御可能な配列からほぼ平行なパターンを付与されたビームを受け取り、且つ、このビームを合焦して開口１８を通過させるように配置されたビーム拡大器を備える。次いで、このパターンの付与されたビームは、対物レンズ１７によって拡大されてほぼ平行なビームになり、ＭＬＡ１０に送達される。ＭＬＡ１０の各微小レンズは、このパターンの付与されたビームのそれぞれの部分を受け取り、それを合焦して、目標面に、対応する放射スポット１５を形成する。一実施例では、各微小レンズに入射するパターンの付与されたビームの部分は、配列１６の制御可能な素子の１つ又は複数に対応するはずである。

ＭＬＡ１０の各レンズは、それに送られた放射を、基板の関連領域に合焦する。各領域における放射強度は、パターンの付与されたビームのうち、そのレンズに関連する個々に制御可能な各素子からの部分の強度の和によって決まる。したがって、この微小レンズに関連する基板領域における放射は、個々に制御可能な各素子から伝播する放射の強度によって決まる。個々に制御可能な素子はそれぞれ、複数の状態に設定できる。一実施例では、これらの素子は、関連する合焦素子に放射を送るか、或いは放射を送らないかのいずれかに設定できる。したがって、各素子には、強度が最大（フル）又は強度がゼロの２つの状態がある。

例えば、各微小レンズに関連する個々に制御可能な素子が３つある場合、１つの微小レンズから放射の送られる基板領域において、４つの異なる放射強度レベルを形成することができる。具体的には、これらの素子すべてを放射ゼロに設定することもでき、これらの素子すべての強度を最大に設定することもできる。また、これらの個々に制御可能な素子の１つだけを強度最大に設定にすることもでき、これらの個々に制御可能な素子の２つを強度最大に設定することもできる。ＭＬＡ１０の各微小レンズは、それに送られた放射を、基板１３の関連する結像スポット１５に合焦し、各結像スポットは、関連する制御可能な素子の状態に応じて複数の状態に設定できる。

一実施例では、高強度伝達レベル及び低強度伝達レベルに対応する完全オン状態及び完全オフ状態に加えて、制御可能な素子は、高強度レベルと低強度レベルとの間に、放射の伝達される２つ以上の中間状態の強度を設定できる。例えば、個々に制御可能な素子はそれぞれ、最大で２５６個の異なる強度レベルを形成できるようにすることが可能である。

この実施例では、ＭＬＡ１０の各レンズに関連する個々に制御可能な素子は、これらの素子に入射する異なる割合の放射を、これらの素子の対応する各状態で、そのレンズに伝達するように構成できる。

一実施例では、この機器は、１つのレンズに関連する個々に制御可能な素子のそれぞれに入射する放射が、異なる強度レベルを有するように構成できる。

図３を参照すると、基板１３の露光は、結像スポットの配列２０によって基板が照明されるときに、走査方向２１に一定速度で基板テーブルを移動させることによって実施され、そのため、各結像スポットは、基板を横切る線上を走査する。放射系のパルスとパルスとの間に、ＭＬＡに形成されるパターンを必要に応じて更新でき、これらのパルスは、基板の連続した目標部分が、必要とされる場所で露光されるように時間間隔が設定される。その結果、基板のある帯状部分について完全なパターンが露光されるように、基板を横切って投影ビームが走査される。

結像スポットの配列２０は、走査方向２１に対して角度αで傾いた列を含む。こうすると、これらの結像スポットによって走査される線（ライン）が、これらの結像スポットによって基板全体が走査されるように互いにずれるという効果が得られる。図３に、露光工程中の特定の時点において、これらの結像スポットによって走査される基板領域を示す。この実施例では、これらの結像スポットは、ピッチＬｍｌａで離間したＭＬＡの個々のレンズ２４に重ねて示されている。

図４に、本発明の一実施例による、微小レンズの１つが位置誤差を有するＭＬＡを示す。この位置誤差は、その微小レンズの位置が、２５で示すように、理想的な格子に対して相対的に変位している。

図５は、本発明の一実施例によるＭＬＡ１０の断面図である。図５には、微小レンズ２５の位置誤差に起因する、対応する結像スポット２６の位置誤差を示す。或いは、結像スポットの位置誤差は、Ｘ方向又はＹ方向の倍率誤差、或いはＸ及びＹの両方向の倍率誤差の結果として生じることがある。

図６に、本発明の一実施例によるＭＬＡ１０の倍率誤差が、結像スポット２７の位置決めに及ぼす影響を示す。

図７に、本発明の一実施例によるＭＬＡ１０を、結像スポット２６に関連するベクトル誤差を示す矢印２８とともに示す。一実施例では、ほとんどすべてのＭＬＡ結像スポットが位置誤差を有する。

このようなパターンの付与により位置誤差が生じる状況では、生じた結像スポット位置決め誤差は、パターン付与装置の較正手順によって補償できる。例えば、センサ配列（例えば、フォト・ダイオード配列）によって結像スポットの位置決め誤差が測定され、各スポットの公称強度が較正される工程である。この実施例では、理想的なグリッド位置に対する相対的な位置誤差は、ＭＬＡ誤差マトリックスＥｍｌａ（ｉ，ｊ）を使用するコンピュータ・プログラムによって求められる。ただし、ｉ及びｊは、Ｘ方向及びＹ方向のピッチがＬｍｌａｘ及びＬｍｌａｙであるグリッド内の各微小レンズの位置を示す。この実施例では、これらの値、並びに、ＭＬＡに対する相対的な基板ホルダの移動速度ｖ、パターン付与装置の再生速度（リフレッシュ・レート）ｆ（Ｈｚ）、及びＭＬＡの列と走査方向との間の傾き角αの関数として強度補正マトリックスＩｍｌａ（ｍ，ｎ）を求めることができる。
Ｉｍｌａ（ｉ，ｊ）＝Ｆ｛Ｅｍｌａ（ｉ，ｊ），Ｌｍｌａｘ，Ｌｍｌａｙ，ｖ，ｆ，α｝

この関数は、結像される実際のパターンにも依存する。

一実施例では、結像スポットの位置決め誤差は、隣接するスポットのグレー・レベルを調節することによって補正できる。例えば、これは、各スポットの公称位置を計算するスポット補償手順を利用して実施でき、スポット誤差ルックアップ・テーブル（検索表）に基づいて、各スポットに適用するために必要とされるグレー・レベルが求められる。即ち、位置決め誤差の補償は、該当する結像スポットの強度値を、このような誤差補償がなされないときの値に対して相対的に変化させることによってなされる。

図８、図９、及び図１０に、本発明の様々な実施例による１１個の結像スポットの配列の強度を、この配列内の各結像スポットの位置に対して示す。

図８は、どの結像スポットにも位置誤差のない配列のグラフである。これらのスポットはそれぞれ、これらのスポットに関連する強度ピーク４０で示す同じ強度を有する。このグラフには、この配列の全体強度を示す曲線４１も示す。この曲線４１の上部は平坦であることに留意されたい。

図９は、中央の結像スポットの位置誤差が、右方向側に約０．１μｍずれた配列のグラフである。そのため、各スポットの強度は前記と同じであるが、この中央の結像スポットに関連する強度ピーク４２の位置誤差は、右方向に約０．１μｍずれている。このため、この配列の全体強度を示す曲線４３の上部は平坦でなくなる。

図１０は、隣接する結像スポットに適切な誤差補正値を適用することによって、中央の結像スポットのスポット位置誤差を補償した配列のグラフである。例えば、隣接するスポットのうち２つの強度を増加させて、より大きな強度のピーク４４及び４６にし、隣接するスポットのうち１つの強度を減少させて、より小さい強度のピーク４５にした。隣接する結像スポットに適用したこれらの誤差補正値により、この配列の全体強度を示す曲線４７の上部がほぼ平坦になり、それによって像の劣化がなくなる。次いで、通常の動作中にこの補正値を用いて誤差の補償を行う。

結論
以上、本発明の様々な実施例を説明してきたが、これらは単なる実施例として提示したものであり、限定的なものではないことを理解されたい。本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく、これらの実施例において形態及び細部に様々な変更を加えることができることが当業者には明らかであろう。そのため、本発明の広さ及び範囲は、上記で説明した実施例のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ定義されるべきである。

「実施例」の項目は、特許請求の範囲を解釈するのに利用するためのものであり、「課題を解決するための手段」及び「要約」の項目は、そのためのものではないことを理解されたい。「課題を解決するための手段」及び「要約」の項目は、本発明者の熟考した本発明の１つ又は複数の実施例を述べていることがあるが、すべての実施例を述べてはおらず、そのため、本発明及び添付の特許請求の範囲をいかなる形でも限定することを意図するものではない。

本発明の一実施例によるリソグラフィ機器を示す図。 本発明の一実施例によるマスクレス結像系を示す図。 図２の系で用いる露光原理を示す図であり、本発明の一実施例に従って、結像スポットの配列がどのように経時的に形成されるかを示す図。 本発明の実施例による、結像スポットの位置誤差の影響を示す図。 本発明の実施例による、結像スポットの位置誤差の影響を示す図。 本発明の実施例による、結像スポットの位置誤差の影響を示す図。 本発明の実施例による、結像スポットの位置誤差の影響を示す図。 本発明の一実施例による、位置誤差のない結像スポットの配列の強度を示すグラフ。 本発明の一実施例による、１つのスポットが位置誤差を有する結像スポットの配列の強度を示すグラフ。 本発明の一実施例による、スポット位置誤差が補償された結像スポットの配列の強度を示すグラフ。

符号の説明

１０ 微小レンズ・配列
１１ 投影系
１２ ビーム分割器
１３ 基板
１５ 放射スポット
１６ 個々に制御可能な素子の配列
１７ 対物レンズ
２０ 結像スポット配列
２１ 走査方向
２４ ＭＬＡの個々のレンズ
２５ 位置誤差を有する微小レンズ
２６、２７ 結像スポット
２８ ベクトル誤差
４０、４２、４４、４５、４６ 強度ピーク
４１、４３、４７ 全体強度曲線

Claims (18)

1. リソグラフィ機器において、
   放射ビームを供給する照明系と、
   前記ビームにパターンを付与するパターン付与装置と、
   前記ビームを基板の目標部分に投影する投影系と、
   前記投影系の誤差の影響を補償する誤差補正値を供給する誤差補償器と、
   前記誤差補正値に基づいて前記パターン付与装置に駆動信号を供給して、前記パターンの付与されたビームの一部の強度を変化させることによって前記投影系の誤差の影響を補償するグレー・スケール変調器とを備えるリソグラフィ機器。
2. 前記パターン付与装置が、個々に制御可能な素子の配列を含み、
   前記グレー・スケール変調器が、前記配列の少なくとも一部の個々に制御可能な素子によって、伝達される放射の強度を変化させて、前記投影系の誤差の影響を補償するように構成されている請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
3. 前記投影系が、前記基板の前記目標部分に像スポットを形成する微小レンズ配列を備える請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
4. 前記グレー・スケール変調器が、前記微小レンズ配列の位置誤差を補正するようになっている請求項３に記載されたリソグラフィ機器。
5. 前記グレー・スケール変調器が、前記微小レンズ配列の倍率誤差を補正するようになっている請求項３に記載されたリソグラフィ機器。
6. 前記誤差補償器が、前記微小レンズ配列の前記像スポットの位置決め誤差を監視するセンサ配列を備える請求項３に記載されたリソグラフィ機器。
7. 前記センサ・配列が、フォト・ダイオード配列を含む請求項６に記載されたリソグラフィ機器。
8. 前記誤差補償器が、前記微小レンズ配列の前記像スポットの位置及び前記像スポットの前記位置決め誤差の関数として強度補正マトリックスを求めるようになっている請求項３に記載されたリソグラフィ機器。
9. 前記パターン付与装置が、前記照明系と前記基板との間で、前記放射ビームの光路に配設されている請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
10. 前記基板の前記目標部分に前記パターンの付与されたビームを投影する間に、前記基板を支持する基板テーブルを移動させる走査システムをさらに備える請求項１に記載されたリソグラフィ機器。
11. 前記パターン付与装置が、平行な列の形で配置された制御可能な素子の配列を備え、
    前記走査システムが、前記列に対して傾いた走査方向に前記基板テーブルを移動させるようになっている請求項１０に記載されたリソグラフィ機器。
12. デバイスの製作方法において、
    調節可能なパターン付与装置を使用して放射ビームにパターンを付与する段階と、
    投影系を使用して、前記パターンの付与された放射ビームを基板の目標部分に投影する段階と、
    前記投影系の誤差を検出する段階と、
    前記投影系の誤差の影響を補償するために用いる誤差補正値を提供する段階と、
    前記誤差補正値に基づいて前記パターン付与装置に駆動信号を供給して、前記パターンの付与されたビームの一部の強度を変化させることによって、前記投影系の誤差の影響を補償する段階とを含む、デバイスの製作方法。
13. 前記ビームに、個々に制御可能な素子の配列を使用してパターンを付与し、
    前記個々に制御可能な素子の配列の少なくとも一部の制御可能な素子によって、伝達される放射の強度を変化させて、前記投影系の誤差の影響を補償する請求項１２に記載されたデバイスの製作方法。
14. 前記投影系の微小レンズ配列を使用して、前記基板の前記目標部分に像スポットを形成する段階をさらに含む請求項１２に記載されたデバイスの製作方法。
15. 前記微小レンズ配列の一部の位置誤差を補正する段階をさらに含む請求項１４に記載されたデバイスの製作方法。
16. 前記微小レンズ配列の一部の倍率誤差を補正する段階をさらに含む請求項１４に記載されたデバイスの製作方法。
17. 前記基板の前記目標部分に前記ビームを投影する間に、前記基板を支持する基板テーブルを移動させる段階をさらに含む請求項１２に記載されたデバイスの製作方法。
18. 前記パターン付与装置が、平行な列の形で配置された制御可能な素子の配列を備え、
    前記基板の前記目標部分に前記ビームを投影する間に、前記基板テーブルを、前記列に対して傾いた走査方向に移動させる請求項１７に記載されたデバイスの製作方法。

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