JP2007103941A - 露光装置または基板の熱膨張を補償するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置及び／または基板の熱膨張による誤差を低減させる。
【解決手段】重ね合わせ誤差を生成する基板の有意な膨張を防止すべく露光作業を２つに分けて行う。まず境界域１１を露光し、２番目に大面積のバルク域１２を露光する。一実施例では、基板の一部が固定され、その固定部から遠いほうから固定部に向かって漸進的に基板は露光される。他の実施例では、単一の低速スキャンの代わりに複数回の高速スキャンが実行され、高速スキャン間に基板が冷却されるようにする。他の実施例では、露光装置と周囲環境とで異なる温度に維持され、露光のための放射による変動が最小化されるように露光装置が加熱される。
【選択図】図５

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

露光装置は、所望のパターンを基板または基板の一部に転写する機械である。露光装置は、例えば、フラットパネルディスプレイ、集積回路（ＩＣ）、その他の微細構造を有するデバイスの製造に用いられる。従来の装置では、フラットパネルディスプレイ（または他のデバイス）の各層に対応した回路パターンを形成するために、マスクまたはレチクルと呼ばれるパターニング用デバイスが使用され得る。このパターンが、例えば基板に塗布された放射感応材料（レジスト）層への像形成により、基板（例えばガラスプレート）の全部または一部分に転写されることになる。

回路パターンの代わりに例えばカラーフィルタのパターンまたはドットマトリクスなどの他のパターンを作製するためにパターニング手段が使用されてもよい。マスクを使わない場合には、パターニング用デバイスは、個別に制御可能な要素（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ、以下では適宜ＩＣＥまたは個別制御可能要素と称する）のアレイを含むパターニング用アレイを備えてもよい。マスクを用いるシステムに比較したときのマスクを使用しないシステムの利点は、より速くかつ低コストにパターンを変更することができるという点にある。

フラットパネルディスプレイの基板の形状は通常は長方形とされる。この種の基板を露光するように設計されている露光装置では、その長方形基板の全幅または幅の一部（例えば半分）を露光領域とすることが可能である。基板が露光領域下を走査されるとともに、これに同期してマスクまたはレチクルがビーム中を走査される。このようにして、パターンが基板に転写される。露光領域が基板の全幅をカバーする場合には、一回の走査で露光を完了させることができる。露光領域が例えば基板の幅の半分をカバーする場合には、第１回目の走査の後に基板を走査方向に交差する方向に移動して、基板の残り部分を露光するために通常もう一回走査が行われる。

露光装置は激しい使用に晒され、その使用の間に装置の各部分が加熱されて膨張することがある。これにより、基板への照明または露光に誤差が生じる可能性がある。例えば露光装置から投影される放射が均質でない場合には、投影されたところでは膨張が生じる一方、投影されていないところでは膨張が生じないことになる。この熱膨張の影響が累積されれば露光装置内での位置誤差の原因となり、露光にも誤差が生じてしまう。

基板の露光中には基板に大量の放射が集光されて投影され、基板の加熱及び膨張の原因となる。基板の全体または部分的な膨張は、デバイスの欠陥へとつながる重ね合わせ誤差の原因となり得る。この問題は大面積の基板への露光あるいは高強度の放射の使用の場合に特に顕著である。また、部分的に膨張してしまっている基板に更に露光するというような連続的な露光においても同様の問題が生じ得る。

そこで、露光装置及び／または基板の熱膨張による誤差を低減させるシステム及び方法が望まれる。

本発明の一実施形態によれば、次の工程を備えるデバイス製造方法が提供される。それは、境界を有する図形を基板に露光することである。この図形を露光する工程は、変調された放射ビームを前記基板に投影することにより、前記境界から所定距離内にある前記図形の区域を露光する第１の露光を行うことと、前記変調された放射ビームを前記基板に投影することにより、前記第１の露光では露光されていない前記図形の少なくとも一部を露光する第２の露光を行うこととを含む。

本発明の他の実施形態によれば、次の工程を備えるデバイス製造方法が提供される。それは、基準物に基板の一部を固定して前記基板の固定部を形成し、前記基板の残りは前記基準プレートに対して固定されていない状態のままとすること、及び、基板上の点が露光される際に、当該点と前記固定部に最も近接する部位との間の点について今回の一連の露光処理では露光がなされていないようにして漸進的に前記基板を露光することである。

本発明の更なる実施形態によれば、投影系と固定装置と制御部とを備える露光装置が提供される。投影系は、変調された放射ビームを基板のターゲット部分に投影する。固定装置は、基板の一部を基準物に固定する。制御部は、前記基板上の点が露光される際に、当該点と前記固定された部分に最も近い部位との間の点が今回の一連の露光処理では前もって露光されていないようにして漸進的に前記基板を露光するように露光装置を制御する。

本発明の更なる実施形態によれば、次の工程を備えるデバイス製造方法が提供される。それは、放射感応材料層に少なくとも部分的に覆われている基板を用意すること、及び、パターンの図形を基板に露光することである。この露光工程は、前記図形を形成するよう前記放射感応材料を露光するには不足である第１の継続時間、変調された放射ビームを基板に投影することにより第１の照射を行うことと、所定温度以下に基板を冷却するのに十分な冷却時間待機することと、変調された放射ビームを基板に第２の継続時間投影することにより第２の照射を行うこととを含む。この冷却時間待機する工程及び第２の照射を行う工程は、前記図形を形成するのに十分に前記放射感応材料が露光されるまで繰り返される。

本発明の更なる実施形態によれば、基板テーブルと投影系と制御部とを備える露光装置が提供される。基板テーブルは、放射感応材料層に少なくとも部分的に覆われている基板を支持する。投影系は、変調された放射ビームを基板のターゲット部分に投影する。制御部は、露光装置を制御する。第１の照射が、変調された放射ビームを基板に第１の継続時間投影することにより行われる。前記第１の継続時間は、パターンの図形を形成するよう前記放射感応材料を露光するには不足である。冷却時間すなわち所定温度以下に基板を冷却するのに十分な所定時間待機してから、第２の照射が、変調された放射ビームを基板に第２の継続時間投影することにより行われる。この冷却時間待機する工程及び第２の照射を行う工程は、前記放射感応材料が露光されるまで繰り返される。

本発明の更なる実施形態によれば、次の工程を備えるデバイス製造方法が提供される。それは、変調された放射ビームを基板に投影する投影系を使用すること、及び、前記投影系及び前記基板の少なくとも一方を、前記投影中に周囲環境温度よりも有意に高い所定温度にまで少なくとも加熱することである。

本発明の他の実施形態によれば、基板を支持する基板テーブルと、投影系と、加熱システムと、を備える露光装置が提供される。投影系は、パターンが付与された投影ビームを前記基板のターゲット部分に投影し、加熱システムは、前記投影系と前記基板テーブルとの少なくとも一方を加熱する。

本発明の更なる実施形態によれば、次の工程を備えるデバイス製造方法が提供される。それは、放射感応材料層で少なくとも部分的に覆われている基板を用意すること、第１の波長を含む第１の変調放射ビームを基板に投影すること、及び、第２の波長を含む第２の放射ビームを基板に投影することである。前記第１の波長は前記放射感応材料に感応する波長であり、前記第２の波長は前記放射感応材料に感応しない波長である。

本発明の更なる実施形態によれば、照明系と基板テーブルと投影系とを備える露光装置が提供される。照明系は、放射ビームを調整する。基板テーブルは、放射感応材料層で少なくとも部分的に覆われている基板を支持する。投影系は、前記変調された放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する。照明系は、前記放射感応材料に感応する波長である第１の波長と、前記放射感応材料に感応しない波長である第２の波長との２つの波長に関して放射ビームを調整する。

本発明の更なる実施形態によれば、次の工程を備えるデバイス製造方法が提供される。それは、基板を支持する基板テーブルを設けること、及び、投影系を用いて基板に放射ビームを投影することである。前記投影系の一部または前記基板テーブルの少なくとも一方は、電磁場が与えられたときに大量の熱を生成する状態と電場または磁場が与えられたときに少量の熱を生成する状態との間で転移をする材料でコーティングされている。

本発明の更なる実施形態によれば、基板テーブルと投影系とを備える露光装置が提供される。基板テーブルは、基板を支持する。投影系は、パターンが付与されている投影ビームを前記基板のターゲット部分に投影する。前記投影系の一部または前記基板テーブルの少なくとも一方は、電場または磁場が与えられたときに大量の熱を生成する状態と電磁場が与えられたときに少量の熱を生成する状態との間で転移をする材料でコーティングされている。

本発明の更なる実施形態や特徴、利点、さらに本発明のさまざまな実施形態の構造及び動作は、添付図面を参照して以下に説明される。

ここに引用され本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の１つまたはそれ以上の実施形態を示す。また、以下の記載とともに本発明の原理を説明し、かつ当業者が本発明を実施することができるようにするためのものである。

ここでは具体的な構成が述べられるが、これは単に説明のために過ぎないものと理解されたい。当業者であれば、本発明の趣旨から逸脱することなく他の構成を用いうるものと認識できるであろう。本発明を他のさまざまな用途に適用することが可能であることも当業者に明らかであろう。

図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置を模式的に示す図である。この装置は、照明系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ，基板テーブルＷＴ、及び投影系ＰＳを備える。照明系（照明器）ＩＬは、放射ビームＢ（例えば紫外放射）を調整するよう構成されている。

パターニング用デバイスＰＤ（例えばレチクルやマスク、またはＩＣＥアレイ）はビームを変調する。一般にこのＩＣＥアレイの位置は投影系ＰＳに対して固定される。これに代えてＩＣＥアレイは、所定のパラメータに従って正確にＩＣＥアレイを位置決めするよう構成されているポジショナに接続されてもよい。

基板テーブルＷＴは、基板(例えばレジストを塗布された基板)Ｗを支持するよう構成されており、所定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするよう構成されているポジショナＰＷに接続されている。

投影系（例えば屈折投影レンズ系）ＰＳは、個別に制御可能な要素のアレイにより変調された放射ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ以上のダイを含む）に投影するよう構成されている。

照明系は、放射の方向や形状の調整または制御用に、各種の光学要素例えば屈折光学要素、反射光学要素、磁気的光学要素、電磁気的光学要素、静電的光学要素、または他の各種光学要素、あるいはこれらの任意の組み合わせといった各種の光学要素を含んでもよい。

本明細書では「パターニング用デバイス」または「コントラストデバイス」という用語は、例えば基板のターゲット部分にパターンを形成すべく放射ビームの断面を変調するために使用され得るいかなるデバイスをも指し示すよう広く解釈されるべきである。これらのデバイスは、静的なパターニング用デバイス（例えばマスクやレチクル）であってもよいし、動的なパターニング用デバイス（プログラム可能な要素の配列）であってもよい。簡略化のため、説明のほとんどは動的なパターニング用デバイスに関するものであるが、本発明の範囲から逸脱することなく静的なパターニング用デバイスを使用することも可能であるものと理解されたい。

放射ビームに与えられるパターンは、例えば仮に放射ビームのパターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを含む場合には、基板のターゲット部分に所望されるパターンと厳密に対応していなくてもよい。同様に、ＩＣＥアレイに形成されるパターンはどの時点においても最終的に基板上に生成されるパターンに対応していなくてもよい。これは一定時間または一定回数の露光の合算により基板の各部に最終的なパターンが形成される場合に起こりうる。この一定時間または一定回数の露光の間には、ＩＣＥアレイ上のパターン及び／または基板の相対位置は変動する。

一般に、基板のターゲット部分に形成されるパターンは、ターゲット部分に形成される集積回路やフラットパネルディスプレイなどのデバイスの特定の機能層に対応する（例えばフラットパネルディスプレイのカラーフィルター層や薄いフィルム状のトランジスタ層）。パターニング用デバイスの例としては、例えばレチクルやプログラマブルミラーアレイ、レーザーダイオードアレイ、ＬＥＤアレイ、グレーティングライトバルブ、ＬＣＤアレイなどがある。

電子的手段（例えばコンピュータ）によりパターンがプログラム可能であるパターニング用デバイスは、例えば複数のプログラム可能な要素を含むパターニング用デバイス（例えば１つ前の文章に挙げたものではレチクルを除くすべてのものが該当する）であり、本明細書では総称して「コントラストデバイス」と呼ぶこととする。一実施例ではパターニング用デバイスは少なくとも１０個のプログラム可能な要素を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１００００個、少なくとも１００，０００個、少なくとも１，０００，０００個、または少なくとも１０，０００，０００個のプログラム可能な要素を備えてもよい。

プログラマブルミラーアレイは、粘弾性制御層と反射表面とを有しマトリックス状にアドレス指定可能な表面を備えてもよい。この装置の基本的な原理は、例えば、反射表面においてアドレス指定されている区域が入射光を散乱光として反射する一方、アドレス指定されていない区域が入射光を非散乱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用いることにより、反射光ビームから非散乱光を取り除いて散乱光だけを基板に到達させるようにすることができる。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にアドレス指定により形成されるパターンに従ってビームにパターンが付与される。

なお代替例として、フィルタにより散乱光を取り除いて基板に非散乱光を到達させるようにしてもよい。

同様にして回折光学ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイスを用いることもできる。一例としては、回折光学ＭＥＭＳデバイスは、入射光を散乱光として反射する回折格子を形成するよう互いに変形しうる複数の反射性のリボン状部位を備える。

プログラマブルミラーアレイの他の例においては、マトリックス状の微小ミラーの配列が用いられ、各微小ミラーは局所的に電界を適宜付与され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各々が独立に軸周りに傾斜しうる。繰り返しになるが、各ミラーはマトリックス状にアドレス指定可能に構成されており、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ていないミラーとは異なる方向に反射する。このようにしてマトリックス状のアドレス指定可能なミラーのパターンに従って反射ビームにパターンが付与されうる。必要とされるマトリックス状アドレス指定は、適宜の電子的手段を使用して実行することができる。

パターニング用デバイスＰＤの他の例はプログラム可能なＬＣＤアレイである。

露光装置は１つ以上のコントラストデバイスを備えてもよい。例えば、露光装置は、個別に制御可能な要素を含む複数のアレイを有し、それぞれの要素が互いに独立に制御されるものであってもよい。この構成においては、個別制御可能要素のアレイのうちのいくつかのアレイまたはすべてのアレイが少なくとも１つの照明系（または照明系の一部）を共有していてもよい。斯かるアレイは当該アレイ用の支持構造及び／または投影系（または投影系の一部）を共有していてもよい。

一実施例としては、図１に示される実施形態のように、基板Ｗは実質的に円形状であり、任意的に周縁部にノッチ及び／または平坦部を有していてもよい。一実施例としては、基板は例えば長方形などの多角形形状でもよい。

基板の形状が実質的に円形の実施例は、その直径が少なくとも２５ｍｍである実施例を含み、または例えば少なくとも５０ｍｍ、少なくとも７５ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１２５ｍｍ、少なくとも１５０ｍｍ、少なくとも１７５ｍｍ、少なくとも２００ｍｍ、少なくとも２５０ｍｍ、または少なくとも３００ｍｍであってもよい。一実施例では、基板の直径は長くても５００ｍｍ、長くても４００ｍｍ、長くても３５０ｍｍ、長くても３００ｍｍ、長くても２５０ｍｍ、長くても２００ｍｍ、長くても１５０ｍｍ、長くても１００ｍｍ、または長くても７５ｍｍである。

基板が例えば長方形などの多角形の実施例は、基板の少なくとも１辺の長さ、または例えば少なくとも２辺または少なくとも３辺の長さが、少なくとも５ｃｍである実施例を含み、または例えば少なくとも２５ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、少なくとも１００ｃｍ、少なくとも１５０ｃｍ、少なくとも２００ｃｍ、または少なくとも２５０ｃｍであってもよい。

一実施例では、基板の少なくとも１辺の長さが、長くても１０００ｃｍ、または例えば長くても７５０ｃｍ、長くても５００ｃｍ、長くても３５０ｃｍ、長くても２５０ｃｍ、長くても１５０ｃｍ、または長くても７５ｃｍである。

一実施例においては、基板Ｗはウエハであり、例えば半導体ウエハである。一実施例ではウエハの材料は、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム），ＳｉＧｅＣ（シリコンゲルマニウムカーボン）、ＳｉＣ(炭化ケイ素)、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ(ガリウムヒ素)、ＩｎＰ（インジウムリン）、ＩｎＡｓ（インジウムヒ素）から成るグループから選択される。一実施例ではウエハはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウエハである。一実施例ではウエハはシリコンウエハである。一実施例では基板はセラミック基板である。一実施例では基板はガラス基板である。一実施例では基板はプラスチック基板である。一実施例では基板は（ヒトの裸眼で）透明である。一実施例では基板は有色である。一実施例では基板は無色である。

この基板の厚さは例えば基板材料及び／または基板寸法に応じてある程度変更される。一実施例では、基板の厚さは、少なくとも５０μｍであり、または例えば少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、または少なくとも６００μｍである。一実施例では、基板の厚さは、厚くても５０００μｍ、例えば厚くても３５００μｍ、厚くても２５００μｍ、厚くても１７５０μｍ、厚くても１２５０μｍ、厚くても１０００μｍ、厚くても８００μｍ、厚くても６００μｍ、厚くても５００μｍ、厚くても４００μｍ、または厚くても３００μｍである。

基板は露光前または露光後においてトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、計測装置、及び／または検査装置により処理されてもよい。一実施例ではレジスト層が基板に設けられる。

本明細書では「投影系」という用語は、使用される露光光、あるいは液浸露光用液体や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影系」と同義に用いられ得る。

投影系は、ＩＣＥアレイにおけるパターンが基板上にコヒーレントに形成されるように当該パターンの像を形成する。これに代えて投影系は二次光源を像形成してもよく、この場合個別制御可能要素のアレイの各要素はシャッタとして動作してもよい。この場合には投影系は、例えば二次光源を形成し基板にスポット状に像形成するために、例えばマイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ、ＭＬＡとして知られている）やフレネルレンズアレイなどの合焦用要素のアレイを含んでもよい。一実施例では合焦用要素のアレイ（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０個の合焦用要素を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１００００個、少なくとも１００，０００個、または少なくとも１，０００，０００個の合焦用要素を備えてもよい。一実施例においては、パターニング用デバイスにおけるＩＣＥの数と合焦用要素のアレイにおける合焦用要素の数とは等しいか、あるいは、パターニング用デバイスにおけるＩＣＥの数は合焦用要素のアレイにおける合焦用要素の数よりも多い。一実施例では、合焦用要素のアレイにおける１つ以上（例えばたいていは１０００以上）の合焦用要素は、ＩＣＥアレイにおける１つ以上（例えば２つ以上、または３つ以上、５つ以上、１０以上、２０以上、２５以上、３５以上、または５０以上）のＩＣＥに光学的に連関していてもよい。一実施例では、ＭＬＡは、少なくとも基板に近づける方向及び遠ざかる方向に例えば１以上のアクチュエータを用いて移動可能である。基板に近づける方向及び遠ざかる方向にＭＬＡを移動させることができる場合には、基板を動かすことなく例えば焦点合わせをすることが可能となる。

図１及び図２に示されるように本装置は反射型（例えば反射型のＩＣＥアレイを用いる）である。透過型（例えば透過型のＩＣＥアレイを用いる）の装置を代替的に用いてもよい。

露光装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板ステージを備えてもよい。このような多重ステージ型の装置においては追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に１以上の他のテーブルで準備工程を実行するようにしてもよい。

露光装置は、基板の少なくとも一部が「液浸露光用の液体」で覆われるものであってもよい。この液体は比較的高い屈折率を有する例えば水などの液体であり、投影系と基板との間の空隙を満たす。液浸露光用の液体は、例えばパターニング用デバイスと投影系との間のような露光装置の他の空間に適用されるものであってもよい。液浸技術は投影系の開口数を増大させる技術として周知である。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されているということを意味するのではなく、露光の際に投影系と基板との間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。

図１に示されるように照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。一実施例では、少なくとも５ｎｍ、または例えば少なくとも１０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１５０ｎｍ、少なくとも１７５ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも２５０ｎｍ、少なくとも２７５ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも３２５ｎｍ、少なくとも３５０ｎｍ、または少なくとも３６０ｎｍの波長を有する放射が供される。一実施例では、放射源ＳＯにより生成される放射は、長くても４５０ｎｍ、または例えば長くても４２５ｎｍ、長くても３７５ｎｍ、長くても３６０ｎｍ、長くても３２５ｎｍ、長くても２７５ｎｍ、長くても２５０ｎｍ、長くても２２５ｎｍ、長くても２００ｎｍ、または長くても１７５ｎｍの波長を有する。一実施例では、この放射は、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、及び／または１２６ｎｍの波長を含む。一実施例では、この放射は３６５ｎｍ程度、または３５５ｎｍ程度の波長を含む。一実施例では、この放射は例えば３６５ｎｍ、４０５ｎｍ、及び４３６ｎｍの波長を含む広帯域の波長を含む。３５５ｎｍの波長のレーザ光源を使用し得る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源と露光装置とは別体であってもよい。この場合、光源は露光装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯから照明器ＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当なダイレクトミラー及び／またはビームエキスパンダを含んで構成される。あるいは光源が水銀ランプである場合には、光源は露光装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯと照明器ＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系と総称される。

照明器ＩＬは放射ビームの角強度を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。一般にはアジャスタＡＤにより、照明器の瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外周部及び／または内周部での量（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えて照明器ＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の要素を備えてもよい。照明器はビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。照明器ＩＬ及び追加の関連構成要素は放射ビームを複数の分割ビームに分割するように構成されていてもよい。例えば各分割ビームがＩＣＥアレイの１つまたは複数のＩＣＥに対応するように構成してもよい。放射ビームを分割ビームに分割するのに例えば二次元の回折格子を用いてもよい。本明細書においては「放射ビーム」という用語は、放射ビームがこれらの複数の分割ビームを含むという状況をも示し、かつこれに限定されないものとする。

放射ビームＢは、パターニング用デバイスＰＤ（例えば、個別に制御可能な要素のアレイ）に入射して、当該パターニング用デバイスにより変調される。放射ビームはパターニング用デバイスＰＤにより反射され、投影系ＰＳを通過する。投影系ＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃで合焦させる。ポジショナＰＷと位置センサＩＦ２（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。基板テーブルＷＴは例えば放射ビームＢの経路に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように移動される。例えば走査中にビームＢの経路に対してパターニング用デバイスＰＤの位置を正確に修正するために、ＩＣＥアレイ用の位置決め手段が用いられてもよい。

一実施例においては、ロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により基板テーブルＷＴの移動を実現する。ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールは図１には明示されていない。一実施例では基板テーブルＷＴを移動させるためのショートストロークモジュールを省略してもよい。ＩＣＥアレイを位置決めするためにも同様のシステムを用いることができる。必要な相対運動を実現するために、対象物テーブル及び／またはＩＣＥアレイの位置を固定して投射ビームＢを代替的にまたは追加的に移動可能としてもよいということも理解されよう。この構成は装置のサイズを制限するのに役立ち得る。例えばフラットパネルディスプレイの製造に適用可能な更なる代替例として、基板テーブルＷＴ及び投影系ＰＳを固定し、基板Ｗを基板テーブルＷＴに対して移動させるように構成してもよい。例えば基板テーブルＷＴは、実質的に一定の速度で基板Ｗを走査させるための機構を備えてもよい。

図１に示されるように放射ビームＢはビームスプリッタＢＳによりパターニング用デバイスＰＤに向けられるようにしてもよい。このビームスプリッタＢＳは、放射ビームがまずビームスプリッタＢＳにより反射されてパターニング用デバイスＰＤに入射するように構成される。ビームスプリッタを使わずに放射ビームをパターニング用デバイスに入射させるようにすることもできる。一実施例では放射ビームは０度から９０度の間の角度でパターニング用デバイスに入射する。または例えば５度から８５度の間、１５度から７５度の間、２５度から６５度の間、または３５度から５５度の間の角度であってもよい（図１には９０度の例が示されている）。パターニング用デバイスＰＤは放射ビームＢを変調し、またビームスプリッタＢＳに向けて反射する。ビームスプリッタＢＳは変調されたビームを投影系ＰＳへと伝達する。しかしながら放射ビームＢをパターニング用デバイスＰＤに入射させ、そのまま更に投影系ＰＳに入射させるという代替的な構成も可能であることも理解されよう。特に透過型のパターニング用デバイスが用いられる場合には図１に示される構成は必要とはされない。

図示の装置はいくつかのモードで使用することができる。

１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射（すなわち単一静的露光）でターゲット部分Ｃに投影される間、ＩＣＥアレイ及び基板は実質的に静止状態とされる。そして基板テーブルＷＴがＸ及び／またはＹ方向に移動されて、異なるターゲット部分Cが露光される。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズが単一静的露光で像形成されるターゲット部分Ｃのサイズを制限することになる。

２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間（すなわち単一動的露光の間）、ＩＣＥアレイ及び基板は同期して走査される。ＩＣＥアレイに対する基板の速度及び方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが単一動的露光でのターゲット部分Ｃの（非走査方向の）幅を制限し、スキャン移動距離がターゲット部分の（走査方向の）長さを決定する。

３．パルスモードにおいては、ＩＣＥアレイは実質的に静止状態とされ、パルス放射源により基板Ｗのターゲット部分Ｃにパターンの全体が投影される。基板テーブルＷＴが実質的に一定の速度で移動して、ビームＢは基板上を線状に走査させられる。ＩＣＥアレイ上のパターンは放射系からのパルス間に必要に応じて更新される。パルス照射のタイミングは、基板上の所望の箇所のターゲット部分Ｃが連続して露光されるように調整される。その結果、基板上の細長い領域にパターンが完全に露光されるようビームＢにより基板Wが走査される。一筋ずつ線状に順次露光されて基板Ｗが完全に露光されるまでこのプロセスが繰り返される。

４．連続スキャンモードにおいては、変調された放射ビームＢに対して基板Ｗが実質的に等速で走査され、ビームＢが基板Ｗ上を走査して露光するにつれてＩＣＥアレイ上のパターンが更新されることを除いては基本的にパルスモードと同様である。ＩＣＥアレイのパターンの更新に同期させるようにした、実質的に一定の放射源またはパルス放射源を用いることができる。

５．ピクセルグリッド結像モードでは、基板Ｗに形成されるパターンはスポット状の連続的露光により実現される。このモードは図２の露光装置を使用して実現することができる。このスポット状の露光はスポット発生器により形成され、スポット発生器はパターニング用デバイスＰＤに向けられて配置されている。露光される各スポットは実質的に同形状である。基板Ｗ上で各スポットは実質的に格子状に転写される。一実施例では、このスポットの寸法は転写されるピクセル格子のピッチよりも大きいが、露光されたスポットの格子状配列よりもかなり小さい。転写されるスポットの強度を変化させることによりパターンが形成される。露光のための照射間に各スポットの強度分布を変化させる。

上記で記載したモードを組み合わせて動作させてもよいし、モードに変更を加えて動作させてもよく、さらに全く別のモードで使用してもよい。

リソグラフィでは基板上のレジスト層にパターンが露光される。そしてレジストが現像される。続いて追加の処理工程が基板に施される。基板の各部分へのこれらの追加の処理工程の作用は、レジストへの露光の程度によって異なる。特にこの処理は、所与の線量閾値を超える照射量を受けた基板の部位が示す反応と、その閾値以下の照射量を受けた部位が示す反応とが異なるように調整されている。例えば、エッチング工程においては上記の閾値を超える照射量を受けた基板上の区域は、現像されたレジスト層によりエッチングから保護される。一方、この閾値以下の照射量を受けたレジストは露光後の現像工程で除去され、基板のその区域はエッチングから保護されない。このため、所望のパターンにエッチングがなされる。特に、パターニング用デバイス内のＩＣＥは、パターンに含まれる図形内部となる基板上の区域での露光中の照射量が線量閾値を超えるように実質的に高強度であるように設定される。基板の他の領域は、ゼロまたはかなり低い放射強度を受けるように対応のＩＣＥを設定することにより、線量閾値以下の放射を受ける。

実際には、パターンに含まれる図形の端部での照射量は所与の最大線量からゼロへと急激に変化するわけではない。この照射量は、たとえ図形の境界の一方の側への放射強度が最大となり、かつ他方の側への放射強度が最小となるように個別制御可能要素が設定されていたとしても急激には変化しない。回折の影響により、照射量の大きさは移行領域を介して低下するからである。パターンの図形境界の位置は最終的にレジストの現像により形成される。その境界位置は、照射された線量が閾値を下回る位置によって定められる。この移行領域での線量低下のプロファイル、ひいてはパターンに含まれる図形の境界の正確な位置は、当該図形境界上または近傍に位置する基板上の各点に放射を与える個別制御可能要素の設定により、より正確に制御できるであろう。これは、強度レベルの最大値または最小値を制御するだけではなく、当該最大値及び最小値の間の強度レベルにも制御することによっても可能となるであろう。これは通常「グレイスケーリング」と呼ばれる。

グレイスケーリングによれば、個別制御可能要素により基板に２値の放射強度（つまり最大値と最小値）だけが与えられる露光システムよりも、パターンの図形境界位置の制御性を向上させることができる。一実施例では、少なくとも３種類の放射強度が基板に投影されてもよく、または例えば少なくとも４種類の放射強度でも、少なくとも８種類の放射強度でも、少なくとも１６種類の放射強度でも、少なくとも３２種類の放射強度でも、少なくとも６４種類の放射強度でも、少なくとも１２８種類の放射強度でも、または少なくとも２５６種類の放射強度でもよい。

グレイスケーリングは上述の目的に加えてまたは上述の目的に代えて使用されてもよい。例えば、照射された線量レベルに応じて基板の各領域が２種以上の反応を可能とするように、露光後の基板への処理が調整されていてもよい。例えば、第１の線量閾値以下の放射を受けた基板の部位では第１の種類の反応が生じ、第１の線量閾値以上で第２の線量閾値以下の放射を受けた基板の部位では第２の種類の反応が生じ、第２の線量閾値以上の放射を受けた基板の部位では第３の種類の反応が生じるようにしてもよい。したがって、グレイスケーリングは、基板上での線量のプロファイルが２以上の望ましい線量レベルを有するようにするのに用いることができる。一実施例では、線量のプロファイルは少なくとも２つの所望の線量レベルを有し、または例えば少なくとも３つの所望の線量レベル、少なくとも４つの所望の線量レベル、少なくとも６つの所望の線量レベル、または少なくとも８つの所望の線量レベルを有してもよい。

線量プロファイルの制御は、上述のように基板上の各点が受ける放射強度を単に制御するという方法以外の方法によっても可能である。例えば、基板上の各点が受ける照射量は、各点への露光時間を代替的にまたは追加的に制御することによっても制御することができる。他の例として、基板上の各点は、連続的な複数の露光により放射を受けてもよい。このようにすれば、各点が受ける照射量は、当該連続的複数露光から選択される部分集合を用いて代替的にまたは追加的に制御されることが可能である。

基板上に要求されるパターンを形成するために、パターニング用デバイスの各ＩＣＥを露光処理中の各段階で必要な状態に設定する必要がある。よって、この必要状態を表す制御信号が各ＩＣＥに伝達されなければならない。一実施例では、露光装置はこの制御信号を生成する制御部を含む。基板に形成されるべきパターンは、例えばＧＤＳＩＩなどのベクトルで規定されるフォーマットで露光装置に供給されうる。デザイン情報を各ＩＣＥ用の制御信号に変換するために、制御部は、１つ以上のデータ処理装置を含む。各データ処理装置は、パターンを表すデータストリームに処理を施すように構成されている。データ処理装置は「データパス」とも総称される。

このデータパス及びデータ処理装置は、次に示す機能の１つ以上を実行するように構成されていてもよい。その機能とは、ベクトルベースのデザイン情報をビットマップのパターンデータに変換すること、ビットマップのパターンデータを及び、必要とされる線量マップを各ＩＣＥ用の必要放射強度値に変換すること、及び、各ＩＣＥ用の必要放射強度値を対応する制御信号に変換することである。

図２は、本発明に係る露光装置の一例を示す図である。この実施例はフラットパネルディスプレイの製造に用いることができる。図１に示される構成要素に対応するものには図２においても同じ参照符号を付している。また、基板のさまざまな構成やコントラストデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどについての上述のさまざまな変形例は同様に適用可能である。

図２は、本発明に係る露光装置の一例を示す図である。この実施例はフラットパネルディスプレイの製造に用いることができる。図１に示される構成要素に対応するものには図２においても同じ参照符号を付している。また、基板のさまざまな構成やコントラストデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどについての上述のさまざまな変形例は同様に適用可能である。

図２に示されるように、投影系ＰＳは、２つのレンズＬ１、Ｌ２を備えるビームエキスパンダを含む。第１のレンズＬ１は、変調された放射ビームＢを受け、開口絞りＡＳの開口部で合焦させる。開口部には他のレンズＡＬを設けてもよい。そして放射ビームＢは発散し、第２のレンズＬ２（例えばフィールドレンズ）により合焦させられる。

投影系ＰＳは、拡大された変調放射ビームＢを受けるように構成されているレンズアレイＭＬＡをさらに備える。変調放射ビームＢの異なる部分はそれぞれレンズアレイＭＬＡの異なる部分を通過する。この変調放射ビームＢの異なる部分は、パターニング用デバイスＰＤの１以上のＩＣＥアレイに対応している。各レンズは変調放射ビームＢの各部分を基板Ｗ上の点に合焦させる。このようにして基板Ｗ上に照射スポットＳの配列が露光される。図示されているレンズアレイには８つのレンズ１４が示されているだけであるが、レンズアレイは数千のレンズを含んでもよい（パターニング用デバイスＰＤとして用いられるＩＣＥアレイについても同様である）。

図３は、本発明の一実施形態に係り、図２のシステムを用いて基板Ｗ上にどのようにパターンが生成されるのかを模式的に示す図である。図中の黒丸は、投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡによって基板に投影されるスポットＳの配列を示す。基板は、基板上で一連の露光が進むにつれて投影系に対してＹ方向に移動する。図中の白丸は、基板上で既に露光されている露光スポットＳＥを示す。図示されるように投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡによって、基板に投影された各スポットは基板上に露光スポット列Ｒを形成する。各スポットＳＥの露光により形成される露光スポット列Ｒがすべて合わさって、基板にパターンが完全に形成される。上述のようにこのような方式はよく「ピクセルグリッドイメージング（ｐｉｘｅｌ ｇｒｉｄ ｉｍａｇｉｎｇ）」と称される。

照射スポットＳの配列が基板Ｗに対して角度θをなして配置されている様子が示されている（基板Ｗの端部はＸ方向及びＹ方向に平行である）。これは、基板が走査方向（Ｙ方向）に移動するときに、各照射スポットが基板の異なる領域を通過するようにするためである。これにより、照射スポット１５の配列により基板の全領域がカバーされることになる。一実施例では、角度θは大きくても２０°または１０°であり、または例えば大きくても５°、大きくても３°、大きくても１°、大きくても０．５°、大きくても０．２５°、大きくても０．１０°、大きくても０．０５°、または大きくても０．０１°である。一実施例では、角度θは小さくても０．００１°である。

図４は、本発明の一実施形態において、どのようにしてフラットパネルディスプレイの基板Ｗ全体が複数の光学エンジンを用いて単一の走査で露光され得るのかを模式的に示す図である。この例では照射スポットＳの８つの配列ＳＡが８つの光学エンジン（図示せず）により形成される。この配列ＳＡはチェス盤のように２つの列Ｒ１、Ｒ２に配置されている。照射スポットＳの配列の端部は隣接の照射スポット１５の配列の端部に（走査方向Ｙにおいて）少し重なるように形成される。一実施例では光学エンジンは少なくとも３列、例えば４列または５列に配列される。このようにして、照射の帯が基板Ｗの幅を横切って延び、単一の走査で基板全体の露光が実現されることとなる。光学エンジンの数は適宜変更してもよい。一実施例では、光学エンジンの数は少なくとも１個であり、または例えば少なくとも２個、少なくとも４個、少なくとも８個、少なくとも１０個、少なくとも１２個、少なくとも１４個、または少なくとも１７個である。一実施例では、光学エンジンの数は４０個未満であり、または例えば３０個未満または２０個未満である。

各光学エンジンは、上述の照明系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、及び投影系ＰＳを別個に備えてもよい。あるいは２個以上の光学エンジンが１以上の照明系、パターニング用デバイス、及び投影系の少なくとも一部を共有してもよい。

本発明の第１の実施形態によれば、図形またはパターンへの露光が２回以上の露光に分割されて実行されてもよい。ここで、第１の露光は当該図形の境界領域を放射感応材料に露光するものであり、これに続いて行われる露光は、当該図形またはパターンの大半を占め、かつ境界領域より大面積であるバルク領域を放射感応材料に露光するものである。境界領域または図形が詳細な領域では一般により高い精度が要求されるため、これを第１の露光で達成させる。この第１の露光で露光される領域は小さいので、基板に投射されるエネルギー量は比較的小さい。このため、基板は大きく加熱されたり膨張したりしない。よって、基板や露光装置に熱の影響を顕著に与えることなく図形の詳細部分を露光することが可能となり、重ね合わせ誤差を最小化することができる。第１の露光に続いて行われる第２の露光は図形のバルク領域を露光するものであり、相対的に低い精度でもよい。

図５ａ、図５ｂ、及び図５ｃは、本発明の第１の実施形態により基板に露光するときの露光の各段階を示す図である。

図５ａに示されるように、図形１１の外側の領域、例えば境界から所定距離内の区域は、第１の露光で露光される。当該図形の詳細部分が露光される。この所定距離は、基板Ｗに与えられる熱が有意な熱膨張を引き起こさないよう第１の露光で露光される領域が十分に小さくなるような距離である。特に、重ね合わせ誤差を生じさせないように、発生する熱膨張は十分に小さくなければならない。このため、この所定距離は、露光されるべき図形及び要求精度によって変更される。この所定距離は、投影系の熱膨張による変位と基板Ｗの熱膨張による変位との合計よりも一般には大きい。所定距離は具体的には実験により見出すことができる。例えば、所定距離を試しにさまざまに変化させて発生する熱膨張を測定し、最適化された所定距離を選ぶことができる。また、具体的な所定距離に応じて発生する熱膨張の理論的計算値を求め、適切な所定距離を選んでもよい。

図５ｂには、第２の露光１２により露光される領域が示されている。この第２の露光による露光領域は比較的広い。第２の露光で必要とされる精度は、第１の露光で必要とされる精度よりも低い。一実施例では、第１の露光で露光される領域と第１の露光に引き続いて行われる露光での露光領域とはいくらか重なり合っていてもよい。

図５ｃは、第１の露光及び第２の露光の組み合わせにより露光される図形全体を示す。一実施例では、隣接する図形が順次同様に露光される。

図６ａ、図６ｂ、及び図６ｃは、本発明の他の実施形態により基板のある領域を露光するときの段階を示す図である。図６ａから６ｃは、基板上の１つの特定の領域に同時に露光される複数の図形を示す。図６ａに示されるように、基板の特定領域または基板全体に含まれる複数の図形のすべての境界領域または詳細部分が第１の露光により露光される。これにより、１つの図形の露光により生じる熱が、隣接する領域の境界部分への露光が完了される前に基板を加熱するのを更に抑えることができる。次いで図形１２の大面積部が図６に示されるように引き続いて露光され、図６ｃに示されるように図形が完全に露光される。

上記の実施例では第１の露光とこれに続く一回の露光が示されているが、第１の露光に続いて複数回の露光としてもよく、この複数回の露光のそれぞれは粗く露光してもよい大面積の一部を露光するようにしてもよい。同様に、複数の精密な露光を行ってもよく、この露光のそれぞれは基板Ｗの境界領域の一部を露光してもよい。第１及び第２の露光は１つの露光装置で行われてもよく、または異なる露光を異なる露光装置で行うようにしてもよい。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る部分的に露光された基板を示す。この第２の実施形態によれば、基板の一部分が基準プレートに固定され、基板の他の部分は固定されていない。これは例えば基板の固定される部位を機械的に拘束することにより実現される。機械的な拘束として例えば、基板Ｗの一部をクランプして真空グリッパなどの手段によりしっかりと固定する。この固定部から最も遠い基板の部位からまず露光し、漸進的に固定部に近いほうへと露光していく。一実施例では、特定の一連の露光に際して、すなわち今回露光対象となっている放射感応材料層への露光に際して、基板上のある点が露光されるときにはその点と固定部に最も近接する箇所との間の点が露光されていないようにする。よって、露光により生成される熱で固定部から遠い露光範囲では熱膨張が生じ得るが、未露光の部位への影響はなく、基板の熱膨張による重ね合わせ誤差を低減することができる。

図７は、内部の点２１に固定部が形成されている基板が途中まで露光されているところを示す。この固定点は中心点であってもよい。基板の斜線部は既に露光されている。図示されるように、固定された中心点から遠い基板の部位がまず露光され、固定された中心点に向けて漸進的に露光されている。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る部分的に露光された他の基板を示す。図８は、側端部２２に固定部が形成されている基板を示す。図８に示される基板は、露光装置によりステップモードで露光されており、基板Ｗは個別のターゲット部分Ｃに分割されている。各ターゲット部分が露光されると基板Ｗは移動されて他のターゲット部分が露光される。基板は、固定された側端部から最も遠いところからこの側端部に向けて漸進的に露光される。固定された側端部から遠く離れた部位で露光されていないところがあるのにもかかわらずこの側端部に隣接する部位で露光されているところがあるが、どの箇所が露光されるときであっても、その露光箇所と固定側端部に最も近接する部位との間が既に露光されているということはない。よって、固定側端部に対する露光対象点の位置関係は実質的に不変である。

また、基板Ｗを露光するのに露光装置をスキャンモードで用いてもよい。例えば、スキャン方向（Ｙ）は側端部２２に垂直であってもよく、この場合、基板は固定側端部から遠いほうの端部から固定側端部２２に向けてスキャンされる。

図９は、本発明の第２の実施形態に係る部分的に露光された他の基板を示す。図９は、内側で短冊状に固定部が形成されている基板を示す。つまり平板状の基板の外側の端部に隣接していない部位に固定部が形成されている。繰り返しになるが、基板は露光装置によりステップモードで露光されており、基板のどの点が露光されるときであっても、その点と内部の短冊状固定部に最も近接する部位との間が既に露光されているということはない。この例では内部の短冊状部分の両側の基板の部位が露光されるが、この短冊状部分の一方の側が露光されないうちに短冊状部分の他方の側の全体が露光されてもよい。

本発明の第３の実施形態によれば、一回の露光あたりの照射量が低減される。これにより、基板に与えられる熱量が制限されて、露光中の熱膨張も制限される。一回の短い露光が放射感応材料を完全に露光するのには不十分である場合には、放射感応材料を完全に露光するために短い露光を複数回行う。各露光の間に基板は冷却され得る。所定の時間が経過するまで、または所定の温度以下に低下するまで基板はそのままにされてもよい。これにより、先に行われた露光によって生じた熱は次の露光までに放散され、熱膨張が生じたとしても実質的に元に戻る。露光の長さを短くしたことにより、通常は比較的速いスキャンで露光が行われる。

一実施例では、第１の露光処理の間は基板が比較的高速にスキャンされ、その結果、放射感応材料に投射される照射量は放射感応材料を完全に露光するには不十分である。次いで基板は所定時間または所定温度まで冷却される。それから基板には高速の第２の露光処理が行われる。この第２の露光処理は、同一の変調ビームを同一の高速で投影するものであってもよい。また、ビームの変調は第１の露光での変調された放射ビームから若干異なるものか、及び／または若干オフセットを有するものであってもよい。これにより、さまざまなグレイスケールの効果を作り出すことができる。第１の露光処理と第２の露光処理とを組み合わせて放射感応材料を完全に露光することができた場合には、露光は完了である。一方、第１の露光処理と第２の露光処理とを組み合わせても放射感応材料を完全に露光するのに十分ではない場合には、放射感応材料が完全に露光されるまで再度基板を冷却して露光する工程が繰り返される。

一実施例では、基板が所定温度以下に冷却されているか否かを判定するために、温度計を使用して基板の温度が測定されてもよい。基板のあるべき温度または次の露光までの所定の経過時間は、具体的な状況によって変動するであろう。これらは必要とされる精度や、使用される放射感応材料、基板の特性、前の露光での照射の集中度合によって変わる。

１つ以上の実施形態または実施例においては、１枚の基板に対して多くの露光が必要でったとしても、スキャン露光が速いのでスループットは少なくとも部分的に補償される。露光装置は、１枚の基板が露光間に冷却されている間に他の基板が露光され、露光後に基板をそれぞれ交換するように構成されていてもよい。

第４の実施形態によれば、露光装置または露光装置のうち少なくとも光学的機能を有する部分は、ヒータにより加熱されて室温よりも高い温度に実質的に保持される。装置と周囲との温度差が大きいほど、装置と周囲との間に生じるエネルギーの流れが大きくなる。装置と周囲との温度差が大きければ余分な熱は比較的速く放熱されるので、露光される放射による追加的な熱の影響は小さくなる。よって、局所的な熱膨張の影響は最小化され、重ね合わせは改善される。また、装置への加熱が温度制御されていれば、装置が投影ビームにより加熱されてもヒータにより制御されて熱量を低下させ得る。

一実施例では、投影系は加熱装置により所定温度に加熱される。温度計がこの温度を検出し、制御部は、投影系を所定温度に維持するよう加熱装置を制御する。これに代えてまたはこれに追加して、加熱装置は基板テーブル（及び基板）を所定温度に加熱してもよく、この場合、制御部は基板テーブルを所定温度に維持するように動作する。

本発明の第５の実施形態においては、投影ビームが均一ではないときに（すなわちパターンが付与されているときに）、それが通常であるが、露光のための放射が投影される投影系ＰＳの一部が、露光のための放射が投影されない投影系ＰＳの一部よりも多く加熱される。露光装置の異なる場所での大きな温度変化つまり熱膨張量の変化が生じるのを防ぐために、装置内で第２の投影ビームが投射される。この第２の投影ビームは放射感応材料に感応しない波長を有する。例えば、この波長は第１の投影ビームの波長よりも非常に長いかまたは非常に短くてもよい。これにより、投影系の断面で吸収されるエネルギが全体的により均一化されて、温度変化及び熱膨張量の変化が最小化される。第２の投影ビームは実際には放射感応材料を露光しないので、第２の投影ビームは焦点が合っている必要はない。第２の投影ビームは、第１の投影ビームが投影系に投射されていないときに投影系に投射されてもよい。例えば、新たな基板を投影系の焦点位置に位置合わせしているとき、または新たなターゲット部分を投影系の焦点位置に位置決めすべく基板を移動させているときであってもよい。第２の投影ビームはパターンを有していなくてもよい。あるいは第２の投影ビームは、第１の投影ビームのパターンのネガ像であってもよい。この場合には、第１の投影ビームからエネルギを投射されていない投影系の部分に対して第２の投影ビームからエネルギが投射され、投影系に入射するエネルギの合計は時間の経過につれて実質的に一定となる。第２の投影ビームが異なる波長を有する場合には、装置に吸収されるエネルギの量も結果として異なってくる。

図１０は本発明の他の実施形態に係る露光装置を示す図である。図１０に示されるように、２つの放射源ＳＯ１及びＳＯ２を備えることにより上述の実施形態が実現される。第１の放射源ＳＯ１は放射感応材料を露光するための放射ビームを生成するのに使用される。このビームを使用する露光が完了したとき、例えば基板のターゲット部分が露光されて基板が投影系に対して移動している間に、第２の放射ビームが第２の放射源ＳＯ２により生成される。第２の放射源ＳＯ２は、例えば第１の放射源ＳＯ１よりも高い波長のビームを生成する。または、第１及び第２の放射源ＳＯ１及びＳＯ２により生成される２つの投影ビームは同時に投影されてもよい。この場合、例えば投影系への投影前にこれら２つの投影ビームを混合するためのハーフミラーが使用される。第２の投影ビームは、第１の放射源ＳＯ１により生成される第１の投影ビームが有する第１のパターンのネガとなるパターンを付与されていてもよい。ここでは２つの投影ビームを生成するために２つの放射源を使用することを説明しているが、異なる波長を有する２つの投影ビームを生成する他の方法も適宜用いることが可能であろう。

また、同一の波長を有する第１及び第２の投影ビームを生成するのに単一の放射源を使用することも可能であろう。第１のパターンを有する第１の投影ビームが放射感応材料に露光された後に、投影系の末端部で基板近傍に位置するシャッタを閉じる。このシャッタは、基板Ｗに第２の投影ビームが入射しないようにする。第２のパターンを有する第２の投影ビームＰＢは、第１のパターンのネガ像となるパターンを有している。第２の投影ビームは投影系に投射されるが、シャッタが存在するために基板Ｗには入射しない。よって、投影系の断面での放射の合計は時間の経過につれて一定となる。

本発明の第６の実施形態によれば、露光装置内、例えば特に投影系に蒸気が導入される。この蒸気は、室温以上の適宜の沸点を有するものから選択され、露光装置の沸点以下の部分を蒸気の凝縮により沸点にまで加熱する。

図１１は本発明の他の実施形態に係る露光装置を示す図である。温度を安定的に維持し、及び／または不均一な加熱の影響を抑える１つの方法によれば、正温度係数を有し、かつ低温での低抵抗率の状態と転移温度（例えばキュリー温度）以上での高抵抗率の状態との間で鋭い相転移をする抵抗性材料で投影系は被覆される。鋭い相転移というのは、非常に高温または低温での変化率に比べて、抵抗が温度変化に対して急激に変化することをいう。電圧が与えられて、投影系は抵抗性材料により転移温度よりもわずかに低い温度まで均一に加熱される。露光のための放射によりわずかな温度上昇が生じると、相転移により抵抗性材料の抵抗率が増大されて電流による放熱が減少する。よって、投影系ＰＳは実質的に均一に一定温度に維持される。抵抗性材料は、実質的に均一に一定温度に維持する必要のある露光装置のいかなる部分に用いてもよい。抵抗性材料は、露光装置及び露光装置に要求される使用法に適切な転移温度を有するように選択されるべきである。例えば、キュリー温度は環境温度よりも約１０〜２０Ｋ高温であってもよい。例えばイットリウムＹまたはランタンＬａなどの希土類金属がドープされたチタン酸バリウムＢａＴｉＯ_３は抵抗性材料の一例である。チタン酸バリウムの転移温度はドープの程度を代えることにより選択可能である。また代替例として、転移温度で構造相転移をするガリウムなどの材料を用いてもよい。

図１１に示されるように、投影系は抵抗性材料６０により被覆されており、投影系ＰＳに電圧を与えるための電圧源Ｖが設けられている。投影系の外側だけが抵抗性材料６０で被覆されているように図示されているが、これに追加してまたはこれに代えて、投影系の個別の構成要素が上述の抵抗性材料で被覆されていてもよい。よって、このように使用される抵抗性材料は、投影ビームの波長において透明であってもよい。これに追加してまたはこれに代えて、パターニング用デバイスまたはパターニング用デバイス（例えば個別制御可能要素のアレイ）を支えるフレームが抵抗性材料で被覆されていてもよい。これに追加してまたはこれに代えて、基板テーブルが抵抗性材料で被覆されていてもよい。

図１２は、本発明の更なる実施形態に係る露光装置を示す図である。温度を安定的に維持し、及び／または不均一な加熱の影響を抑えるためのこの方法によれば、転移温度以下での磁気秩序状態と転移温度以上での磁気秩序が低い状態との間で鋭い相転移をする材料で投影系は被覆されている。鋭い相転移というのは、非常に高温または低温での磁気秩序の変化率に比べて、磁気秩序の程度が温度変化に対して急激に変化することをいう。よって、投影系に交流磁界が与えられたときに、被覆層で生じるヒステリシス加熱により投影系は転移温度よりもわずかに低い温度まで加熱される。上述と同様に、露光のための放射により更に熱が入力されると、変化する磁界による放熱が自動的に低下して、投影系ＰＳは実質的に均一に一定温度に維持される。上述と同様に、この効果をもたらす材料は、代替的にまたは追加的に、投影系、パターニング用デバイス、または基板テーブルを構成する個別の要素の少なくとも１つを被覆するのに使用されてもよい。この材料は、露光装置及び露光装置に要求される使用法に適切な転移温度を有するように選択されるべきである。適切な転移温度は環境温度よりも約１０〜２０Ｋ高温であってもよい。一実施例では、約３０７Ｋに転移温度を有する酸化クロムＣｒ_２Ｏ_３を用いてもよい。各実施例において、磁気秩序状態とは強磁性またはフェリ磁性の一方をいう。

図１２に示されるように、投影系は、変化する磁界が与えられたときに転移温度以下の温度でヒステリシス加熱を生じさせる材料７０で被覆されている。また、変化する磁界を生成するコイルＭも備える。ここではコイルが示されているが、変化する磁界を生成する他のいかなる方法も用いることができる。

各実施形態を１つ以上の他の実施形態と組み合わせて用いることが可能であることは当業者に明確であろう。

本説明においては露光装置の用途を特定の装置（例えば集積回路やフラットパネルディスプレイ）の製造としているが、説明された露光装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積回路や光集積回路システム、磁区メモリ用ガイダンス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、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）などの製造に用いることが可能であり、これらに限られない。また、例えばフラットパネルディスプレイに関しては、本発明に係る装置は、例えば薄膜トランジスタ層及び／またはカラーフィルター層などのさまざまな層の製造に用いることができる。

本発明の具体的な実施形態が上述のように説明されたが、本発明は上述の形式以外の形式でも実施可能であると理解されたい。例えば本発明は、上述の方法が記述された機械で読み取り可能な１以上の一連の指示を含むコンピュータプログラムの形式、またはこのようなコンピュータプログラムが記録された（半導体メモリや磁気・光ディスクなどの）データ記録媒体の形式をとってもよい。

ここでは特に光学的なリソグラフィーを本発明に係る実施形態に適用したものを例として説明しているが、本発明は他にも適用な可能であり、例えばインプリントリソグラフィーなど文脈が許す限り光学的なリソグラフィーに限られるものではない。インプリントリソグラフィーでは、パターニング用デバイスの局所的な凹凸（トポグラフィー）が 基板に生成されるパターンを決める。パターニング用デバイスのトポグラフィーが基板に塗布されているレジスト層に押し付けられ、電磁放射や熱、圧力、あるいはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化されてから、パターニング用デバイスは、パターンが生成されたレジストから外部に移動される。

［結語］
本発明の種々の実施例を上に記載したが、それらはあくまでも例示であって、それらに限定されるものではない。本発明の精神と範囲に反することなく種々に変更することができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。本発明の範囲と精神は上記で述べた例示に限定されるものではなく、請求項とその均等物によってのみ定義されるものである。

「課題を解決する手段」及び「要約書」の項ではなく「発明の詳細な説明」の項は請求項を解釈するのに使用されることが意図されている。「課題を解決する手段」及び「要約書」の欄は本発明者が考えた本発明の実施例の１つ以上を示すものであるが、すべてを説明するものではない。よって、本発明及び請求項を限定するものではない。

本発明の各実施形態に係る露光装置を示す図である。 本発明の各実施形態に係る露光装置を示す図である。 図２に示される本発明の実施形態を使用して基板にパターンを転写する１つのモードを示す図である。 本発明の一実施形態に係る光学エンジンの配置を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係り、基板を露光するときの露光の段階を示す図である。 本発明の他の実施形態に係り、基板上の領域を露光するときの露光の段階を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る部分的に露光された基板を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る部分的に露光された他の基板を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る部分的に露光された他の基板を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る露光装置を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る露光装置を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る露光装置を示す図である。

符号の説明

１ 露光装置、 Ｂ 放射ビーム、 Ｃ ターゲット部分、 ＩＬ 照明系、 ＰＤ パターニング用デバイス、 ＰＳ 投影系、 ＳＯ 放射源、 Ｗ 基板、 ＷＴ 基板テーブル。

Claims (33)

1. 境界を有する図形を基板に露光することを備え、この露光は、
   変調された放射ビームを前記基板に投影することにより、前記図形において前記境界から所定距離内にある区域を露光する第１の露光を行うことと、
   前記変調された放射ビームを前記基板に投影することにより、前記第１の露光では露光されていない前記図形の少なくとも一部を露光する第２の露光を行うこととを含むデバイス製造方法。
2. 前記第１の露光では露光されていない前記図形の実質的にすべての区域が前記第２の露光において露光される請求項１に記載の方法。
3. 前記基板に露光される図形は複数あり、
   前記変調された放射ビームを前記基板に投影することにより、前記基板上の１つの領域内にある前記複数の図形のすべての境界から所定距離内の区域が前記第１の露光において露光される請求項１に記載の方法。
4. 前記露光工程は、
   前記変調された放射ビームを前記基板に投影することにより、前記第１の露光で露光されていない前記図形の少なくとも一部を露光する第３の露光を行うことを更に含む請求項１に記載の方法。
5. 基準物に基板の一部を固定して前記基板の固定部を形成し、前記基板の残りは前記基準プレートに対して固定されていない状態のままとすることと、
   基板上の点が露光される際に、当該点と前記固定部に最も近接する部位との間の点について今回の一連の露光処理では露光がなされていないようにして漸進的に前記基板を露光することと、を備えるデバイス製造方法。
6. 前記基板を固定する工程は、前記基板の外側端部と、前記基板の外側端部に一致しない線または点との形状のうちの少なくとも一方を用いることを含む請求項５に記載の方法。
7. 前記露光工程において前記基板の異なるターゲット部分が露光されるように前記基板が漸進的に移動され、前記ターゲット部分は、ターゲット部分の１つが露光されるときに当該ターゲット部分と前記固定部に最も近接する部位との間の基板の部位が露光されていないようにして露光される請求項５に記載の方法。
8. 変調された放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影系と、
   基板の一部を基準物に固定する固定装置と、
   前記基板上の点が露光される際に、当該点と前記固定された部分に最も近い部位との間の点が今回の一連の露光処理では前もって露光されていないようにして漸進的に前記基板を露光するように露光装置を制御するよう構成されている制御部と、
   を備える露光装置。
9. 前記基準物は、前記基板を支持する基板テーブルである請求項８に記載の露光装置。
10. 変調された放射ビームを基板に投影する投影系を使用することと、
    前記投影系及び前記基板の少なくとも一方を、前記投影中に周囲環境温度よりも有意に高い所定温度にまで少なくとも加熱することと、を備えるデバイス製造方法。
11. 前記投影系及び前記基板の少なくとも一方の加熱は、実質的に一定温度に維持するよう温度制御される請求項１０に記載の方法。
12. 少なくとも所定の温度まで前記投影系及び前記基板の両方が加熱される請求項１０に記載の方法。
13. 基板を支持する基板テーブルと、
    パターンが付与されたビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影系と、
    前記投影系と前記基板テーブルとの少なくとも一方を加熱する加熱システムと、
    を備える露光装置。
14. 前記投影系と前記基板テーブルとの少なくとも一方の温度を測定する温度計をさらに備える請求項１３に記載の露光装置。
15. 放射感応材料層で少なくとも部分的に覆われている基板を用意することと、
    第１の波長を含む第１の変調放射ビームを基板に投影することと、
    第２の波長を含む第２の放射ビームを基板に投影することと、を備え、
    前記第１の波長は前記放射感応材料に感応する波長であり、前記第２の波長は前記放射感応材料に感応しない波長であるデバイス製造方法。
16. 前記第２の放射ビームは前記第１の変調放射ビームのネガ像に変調されている請求項１５に記載の方法。
17. 放射ビームを調整する照明系と、
    前記放射ビームを変調するパターニング系と、
    放射感応材料層で少なくとも部分的に覆われている基板を支持する基板テーブルと、
    前記変調された放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影系と、を備え、
    前記照明系は、前記放射感応材料に感応する波長である第１の波長と、前記放射感応材料に感応しない波長である第２の波長とに関して放射ビームを調整する露光装置。
18. 基板を支持する基板テーブルを設けることと、
    投影系を用いて基板に放射ビームを投影することと、を備え、
    前記投影系の一部または前記基板テーブルの少なくとも一方は、電磁場が与えられたときに大量の熱を生成する状態と当該電磁場が与えられたときに少量の熱を生成する状態との間で転移をする材料で被覆されているデバイス製造方法。
19. 前記材料は、正温度係数を有し、転移温度より低温において相対的に低抵抗率である状態と当該転移温度より高温において相対的に高抵抗率である状態との間で相転移をする抵抗性材料である請求項１８に記載の方法。
20. 前記相転移は、磁気相転移及び構造相転移の少なくとも一方により生じる請求項１９に記載の方法。
21. 前記相転移が生じる温度よりもわずかに低い温度に加熱して維持するよう前記抵抗性材料の層に電流を流すことをさらに備え、
    前記投影ビームからの更なる加熱があった場合に前記抵抗性材料の温度が前記転移温度よりも高温に増大され、前記電流によりもたらされる前記加熱の減少を生じさせる請求項１９に記載の方法。
22. 前記材料は、転移温度より低温での磁気秩序状態と当該転移温度より高温での磁気秩序が低い状態との間で相転移をする請求項１８に記載の方法。
23. 前記材料が前記転移温度より低温であるときに前記材料にヒステリシス加熱を生じさせるよう、変化する磁界を前記材料に与えることをさらに備える請求項２２に記載の方法。
24. 前記磁気秩序状態は強磁性およびフェリ磁性の一方である請求項２２に記載の方法。
25. 前記相転移が生じる温度よりもわずかに低い温度に加熱して維持するヒステリシス加熱を生じさせるように前記材料の被覆層に変化する磁界を与え、前記投影ビームからの更なる加熱があった場合に前記被覆層の温度が前記転移温度よりも高温に増大されて前記ヒステリシス加熱によりもたらされる前記加熱の減少を生じさせることをさらに備える請求項２２に記載の方法。
26. 請求項１に記載された方法により製造されたフラットパネルディスプレイ。
27. 請求項１に記載された方法により製造された集積回路。
28. 基板を支持するよう構成されている基板テーブルと、
    パターンが付与されている投影ビームを前記基板のターゲット部分に投影するよう構成されている投影系と、を備え、
    前記投影系の一部または前記基板テーブルの少なくとも一方は、電磁場が与えられたときに大量の熱を生成する状態と当該電磁場が与えられたときに少量の熱を生成する状態との間で転移をする材料で被覆されている露光装置。
29. 前記材料は、正温度係数を有し、転移温度より低温において相対的に低抵抗率である状態と当該転移温度より高温において相対的に高抵抗率である状態との間で相転移をする抵抗性材料である請求項２８に記載の装置。
30. 前記投影系は、フレームに支持されるレンズアレイを含み、前記フレームは前記抵抗性材料で被覆されている請求項２８に記載の装置。
31. 前記材料は、転移温度より低温での磁気秩序状態と当該転移温度より高温での磁気秩序が低い状態との間で相転移をする請求項２８に記載の装置。
32. 前記材料に磁界を与える磁気源をさらに備える請求項３１に記載の装置。
33. 前記投影系は、フレームに支持されるレンズアレイを含み、前記フレームは前記抵抗性材料でコーティングされている請求項３１に記載の装置。

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