JP2007293331A - 非線形バネによる大変形ｍｅｍｓミラーを用いる露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電アクチュエータによるグレイスケール制御を行う場合、ミラーの中間位置での高精度位置決めが重要である。しかし、静電アクチュエータへの印加電圧とミラー変位量との関係は非線形であるので、制御系が複雑になってしまう。
【解決手段】リソグラフィ装置用の個別制御可能素子３０アレイは、アクチュエータにより駆動される反射器３１を備える。この反射器３１には所定位置に戻すようなバイアス力が作用している。バイアス力は該所定位置からの反射器３１の変位に対して非線形に変化する。
【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、露光装置、個別制御可能素子アレイ、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や集積回路（ＩＣ）、微細構造を有する他のデバイスの製造に用いられる。通常は例えばマスクまたはレチクルと称されるパターニング用デバイスを使用して、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。このパターンは、基板に塗布された照射感応材料（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）の全体または一部に転写される。

パターニング手段を使用して、回路パターンではなく例えばカラーフィルタのパターンやドットのマトリックス状配列などの他のパターンを形成する場合もある。パターニング用デバイスは、それぞれ個別に制御可能である素子の配列（以下「個別制御可能素子アレイ」という場合もある）を備えるパターニングアレイをマスクの代わりに備えてもよい。このような方式ではマスクを使用する方式に比べて迅速かつ低コストにパターンを変更することができる。

フラットパネルディスプレイの基板は通常長方形である。この種の基板を露光するための露光装置は、長方形基板の幅全体またはその一部（例えば全幅の半分）をカバーする露光空間を有するように設計される。この露光空間の最下部で基板が走査されるとともに、マスク又はレチクルが基板の走査に同期してビームに対して走査される。このようにして基板にパターンが転写される。露光空間が基板の幅全体をカバーする場合には１回の走査で露光が完了する。露光空間が例えば基板の幅の半分をカバーする場合には、１回目の露光後に横方向に基板を移動させ、通常は基板の残りを露光するための走査をもう一度行う。

個別に制御可能な素子のアレイのうち公知のものとしては、微小ミラーのアレイがある。各ミラーは、ヒンジまわりに回転可能に配置されており、かつ各ミラーを軸まわりに回転運動させるためのアクチュエータに関連づけられて設けられている。このような個別制御可能素子アレイが使用される露光装置においては、照明光学系から入射してくる放射が、各ミラーが第１の位置にある場合に投影光学系の開口部に向けて反射されるように構成されている。また、各ミラーが第２の位置にある場合には投影光学系の開口部に入射されないように該放射が反射される。したがって、一部のミラーを第１の位置に設定し他のミラーを第２の位置に設定することにより、投影光学系により基板に投影される放射ビームを変調することができる。このようにして基板にパターンを露光することができる。

さらに、第１の位置と第２の位置との中間に各ミラーを位置させることができるように個別制御可能素子アレイを構成することも既に提案されている。中間位置にセットされたミラーによって投影光学系開口部に向けられた放射は、その位置に対応する中間の放射強度を有することになる。したがって、グレイトーンを有する放射パターンを基板に投影することが可能となる。また、基板上のパターン図形の境界位置を高精度に調整すべくグレイスケールで放射強度を制御することも可能となる。

ところで、公知の個別制御可能素子アレイにおいては、ミラーの位置制御に静電アクチュエータが使われている。このアクチュエータは、実質的にすべての放射を投影光学系開口部に入射させる第１の位置と実質的にまったく放射を入射させない第２の位置とにミラーを制御するには適している。この構成においてはミラーの高精度な位置決めはそれほど重要ではないからである。しかし、グレイスケール制御のためにミラーを中間位置に位置決めする場合には、ミラーの高精度の位置決めが重要である。ミラーの位置が投影光学系への放射強度を決めるからである。また、静電アクチュエータへの印加電圧とミラー変位量との関係は非線形であるので、制御系が複雑になってしまう。基板上での要求放射強度をミラーごとに要求印加電圧に変換しなければならないからである。この印加電圧により、投影光学系に所望放射強度を入射させるためのミラー変位が実現される。電圧とミラー変位量との非線形性のために、コンピュータでの演算が複雑化し、または参照テーブルが大型化して、莫大なメモリを必要とするようになる。特に、各ミラーで異なる応答が必要とされ各ミラーに参照テーブルが必要とされる場合に大きな問題となる。さらに、このシステムは安定性が低く、アクチュエータへの印加電圧またはミラー変位が所定の値を超えた場合にミラーが折れてしまうこともある。

そこで、個別制御可能素子アレイを制御するシステム及び方法が必要とされている。

本発明の一実施形態においては、放射ビームを変調するための個別制御可能素子アレイが提供される。各個別制御可能素子は、第１の位置から第２の位置に向けてバイアスされた状態でアレイに可動的に支持されている反射器と、第２の位置から第１の位置に向けて反射器を推進させるよう反射器に力を付与し得るアクチュエータと、を備える。第１の位置から第２の位置に向けて運動させるように反射器に作用するバイアス力は、反射器の第２の位置からの変位に対して非線形である。

本発明の他の実施形態においては、基板に投影されることになる放射ビームを変調するよう構成されている個別制御可能素子アレイを備えるリソグラフィ装置が提供される。各個別制御可能素子は、第１の位置から第２の位置に向けてバイアスされた状態でアレイに可動的に支持されている反射器と、第２の位置から第１の位置に向けて反射器を推進させるよう反射器に力を付与し得るアクチュエータと、を備える。第１の位置から第２の位置に向けて運動させるように反射器に作用するバイアス力は、反射器の第２の位置からの変位に対して非線形である。

本発明の更なる実施形態においては、次のステップを含むデバイス製造方法が提供される。変調された放射ビームを基板に投影するステップ。放射ビームは投影される前に、個別制御可能素子アレイを使用して変調されている。各個別制御可能素子は、第１の位置から第２の位置に向けてバイアスされた状態でアレイに可動的に支持されている反射器と、第２の位置から第１の位置に向けて反射器を推進させるよう反射器に力を付与し得るアクチュエータと、を備える。第１の位置から第２の位置に向けて運動させるように反射器に作用するバイアス力は、反射器の第２の位置からの変位に対して非線形である。各個別制御可能素子の反射器を所望の変位に設定するよう各アクチュエータに制御信号が送信される。

本発明の更なる実施形態や特徴、効果は、本発明のさまざまな実施形態の構成及び作用とともに添付図面を参照して以下に詳細に説明される。

以下では特定の構成について説明されるが、これは単に本発明の実施例をわかりやすく説明するためのものにすぎないと理解すべきである。当業者であれば本発明の趣旨を逸脱することなく他の構成を用いることが可能であると理解できよう。また当業者であれば本発明を他の多数の分野にも適用可能であることも明らかであろう。

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、照明光学系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、及び投影光学系ＰＳを備える。照明光学系（照明器）ＩＬは放射ビームＢ（例えばＵＶ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、マスク、または個別制御可能素子アレイ）はビームを変調する。普通は個別制御可能素子アレイは投影光学系ＰＳに対して位置が固定されるが、あるパラメタに従って正確に位置決めする位置決め装置に接続されていてもよい。

基板テーブルＷＴは、基板（例えばレジストが塗布された基板）Ｗを支持するよう構成されており、あるパラメタに従って基板を正確に位置決めする位置決め装置ＰＷに接続されている。

投影光学系（例えば屈折投影レンズ光学系）ＰＳは、個別制御可能素子アレイにより変調された放射ビームを基板Ｗの（例えば１つ又は複数のダイからなる）目標部分Ｃに投影するよう構成されている。

照明光学系は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み、放射ビームの向きや形状、あるいは他の特性を制御するためのものである。

本明細書において「パターニング用デバイス」または「コントラストデバイス」なる用語は、例えば基板の目標部分にパターンを生成する等、放射ビーム断面を変調するのに用い得るいかなるデバイスをも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（例えばプログラム可能な素子の配列）であってもよい。簡単のために本説明のほとんどは動的パターニング用デバイスの観点でなされているが、本発明の範囲を逸脱することなく静的パターニング用デバイスを用いることも可能であるものと理解されたい。

放射ビームに付与されるパターンは、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例えば含む場合には基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に一致していなくてもよい。また、基板に最終的に形成されるパターンは、個別制御可能素子アレイ上に形成されるパターンにどの時点においても一致しないようになっていてもよい。このような事態は、基板の各部に形成される最終的なパターンが所定時間または所定回数の露光の重ね合わせにより形成され、かつこの所定の露光中に個別制御可能素子アレイ上のパターン及び／またはアレイと基板との相対位置が変化する場合に起こりうる。

通常、基板の目標部分に生成されるパターンは、その目標部分に生成されるデバイス例えば集積回路やフラットパネルディスプレイ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層や薄膜トランジスタ層）。パターニング用デバイスの例としては、レチクル、プログラマブルミラーアレイ、レーザダイオードアレイ、ＬＥＤアレイ、グレーティングライトバルブ、及びＬＣＤアレイなどがある。

電子的手段（例えばコンピュータ）によりパターンを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素子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素子を備え、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素子を備えてもよい。

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するマトリックス状の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、反射表面のうちアドレス指定されている区域が入射光を回折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用いることにより、反射光ビームから非回折光を取り除いて回折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、マトリックス状のアドレス指定可能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、フィルタにより回折光を取り除いて基板に非回折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、入射光を回折光として反射する回折格子を形成するよう変形され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る。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駆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、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により形成される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、複数の個別制御可能素子アレイを有し、それぞれの素子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、個別制御可能素子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つの照明光学系（または照明光学系の一部）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／または投影光学系（または投影光学系の一部）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る。基板Ｗは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場合、基板の直径は少なくとも２５ｍｍであってもよく、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場合、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であってもよく、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例えばトラック（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。

本明細書では投影光学系また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光学系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影光学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光学系または投影系という用語と同義に用いられ得る。

投影系は、個別制御可能素子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の像を形成してもよく、この場合個別制御可能素子アレイの各素子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上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素子のアレイを含んでもよい。一実施例では合焦用素子のアレイ（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０個の合焦用素子を備え、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個の合焦用素子を備えてもよい。一実施例においては、パターニング用デバイスにおける個別制御可能素子の数と合焦用素子のアレイにおける合焦用素子の数とは等しいか、あるいは、パターニング用デバイスにおける個別制御可能素子の数が合焦用素子のアレイにおける合焦用素子の数よりも多い。一実施例では、合焦用素子のアレイにおける１つ以上（例えばたいていは各アレイにつき１０００以上）の合焦用素子は、個別制御可能素子アレイにおける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）の個別制御可能素子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く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。基板に近づく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（例えば反射型の個別制御可能素子アレイを用いる）である。透過型（例えば透過型の個別制御可能素子アレイを用いる）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）の基板テーブルを備えてもよい。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が実行され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などの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、放射源により、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により供される放射は、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は例えば適当な方向変更用ミラー及び／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分布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径及び／または内径（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個別制御可能素子アレイにおける１つまたは複数の個別制御可能素子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も包含するが、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、個別制御可能素子アレイ）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の目標部分Ｃに合焦させる。位置決め装置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は正確に移動され、例えば放射ビームＢの経路に異なる複数の目標部分Ｃをそれぞれ位置決めするように移動される。また、個別制御可能素子アレイ用の位置決め手段が設けられ、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の位置を正確に補正するために用いられてもよい。

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。個別制御可能素子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／または個別制御可能素子アレイの位置を固定する一方、放射ビーム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。この構成は装置の大きさを小さく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、再度ビームスプリッタＢＳに向かって戻るように放射ビームＢを反射する。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回の照射で目標部分Ｃに投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的な露光）。そして基板テーブルＷＴがＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なる目標部分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によって、１回の静的露光で結像される目標部分Ｃの寸法が制限されることになる。

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目標部分Ｃに投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は同期して走査される（すなわち１回の動的な露光）。個別制御可能素子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１回の動的露光での目標部分Ｃの（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離が目標部分の（走査方向の）長さを決定する。

３．パルスモードにおいては、個別制御可能素子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の目標部分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。個別制御可能素子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、基板上の複数の目標部分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１つの短冊状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が走査されることになる。この短冊状領域の露光を順次繰り返すことにより基板Ｗは完全に露光される。

４．連続スキャンモードは基本的にパルスモードと同様である。異なるのは、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上を走査し露光しているときに個別制御可能素子アレイ上のパターンが更新されることである。個別制御可能素子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露光を連続的に行うことにより実現される。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に適切に方向付けられて配置されている。スポット状の露光はそれぞれ実質的に同形状である。基板Ｗ上には露光スポットにより最終的に実質的に格子が描かれる。一実施例では、このスポットの寸法は最終的に基板上に描かれる格子のピッチよりも大きいが、毎回の露光時に露光スポットが形成する格子の大きさ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。露光照射の合間に各スポットの強度分布が変更される。

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、レジスト層が現像されること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個別制御可能素子は、パターン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個別制御可能素子が設定されることにより、線量閾値以下の放射を受ける。

実際には、パターン図形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、たとえ図形の境界部分の一方の側への放射強度が最大となり、かつその図形境界部分の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素子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。パターン図形の境界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素子の設定により、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、個別制御可能素子により基板に２値の放射強度（つまり最大値と最小値）だけが与えられるリソグラフィーシステムよりも、パターン図形の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、この線量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。このような連続的複数露光から一部の露光を選択して用いることにより代替的にまたは追加的に各点が受ける照射量を制御することが可能となる。

基板上に要求されるパターンを形成するために、露光処理中の各段階でパターニング用デバイスの各個別制御可能素子を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個別制御可能素子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。デザイン情報を各個別制御可能素子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必要とされる線量マップ（つまり基板上で必要とされる線量のプロファイル）に変換すること、必要とされる線量マップを各個別制御可能素子用の必要放射強度値に変換すること、及び、各個別制御可能素子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。この実施例は例えば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、基板やコントラストデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどについてののさまざまな構成例などを含む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の異なる部分はそれぞれ、パターニング用デバイスＰＤの１つ以上の個別制御可能素子に対応している。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として用いられる個別制御可能素子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「ピクセルグリッド結像」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の端部はそれぞれ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１回の走査で露光され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。光学エンジンはチェス盤のように２つの列Ｒ１、Ｒ２に配置されている。照射スポットの配列の端部が隣接の照射スポット配列の端部に（走査方向であるＹ方向において）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、１回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。

図５は、パターニングアレイに用いられる個別制御可能素子の一構成例を示す図である。個別制御可能素子１０は、例えばアルミニウム等の金属に形成された平坦面からなる反射器１１と、ヒンジ１２と、を備える。ヒンジ１２は支持部１３に取り付けられている。支持部１３は、反射器１１及びヒンジ１２以外の個別制御可能素子アレイの残りの部分に対して固定されている。図示されるように、反射器１１とヒンジ１２とは一体に形成されていてもよい。ここでは簡明化のため１つの個別制御可能素子だけが図示されている。実際には各素子の反射器が実質的に１つの平面をなすように各素子が配置されて１つのアレイを形成する。また、隣接する個別制御可能素子のヒンジは互いに接続されているか、あるいは共通の支持部に接続されていてもよい。一般に、１つのアレイのすべての個別可能制御素子の反射器及びヒンジは、１枚のシート状金属から必要箇所をエッチングで除去することにより反射器及びヒンジの所望の配列を残すようにして形成される。更に、図５に示されるヒンジ用支持部１３は模式的である。実際にはアレイ内部のすべての個別制御可能素子用の支持部は、反射器が変位するために充分な空間が形成されるよう反射器及びヒンジを形成する材料層の下にある１つの材料層を適切にエッチングすることにより形成してもよい。

個別制御可能素子１０は静電アクチュエータにより駆動されてもよい。静電アクチュエータは反射器の一端１１ａの下方に設けられている電極１４により構成され、制御部１５により電極１４と反射器１１との間に電位差を与えることにより静電アクチュエータとして機能する。よって、電極１４に近接する反射器１１の端部１１ａは電極１４に引きつけられ、その結果、反射器１１はヒンジ１２周りに回転する。

静電気力はｄＵ／ｄｘに比例する。ここでＵ＝ＣＶ＾２／２であり、Ｖは電極１４と反射器１１との電位差であり、Ｃはアクチュエータの静電容量である。静電容量Ｃは１／ｘに比例する。ここでｘは電極１４からの反射器１１の端部１１ａの距離である。よって、静電気力は、−１／ｘ＾２に比例する。回転角度が小さい場合、間隔ｘは、ｘ_０−φＤ／２と近似される。ここでφは反射器の回転角であり、Ｄは反射器の回転軸に垂直な方向の反射器の幅であり、ｘ_０は電圧ゼロにおける間隔、すなわち反射器１１の端部１１ａと電極１４との間に電位差がなく静電アクチュエータが反射器に力を作用させないときの反射器１１の端部１１ａと電極との間隔である。

他方、ヒンジの変形により反射器に生じる復元力は、反射器の回転角φに比例して電圧ゼロの位置に反射器を戻すように作用する。上述のように、角度が小さい場合回転角φは、電圧ゼロの位置からの反射器１１の端部１１ａの変位ｘ−ｘ_０に比例する。

図６は、本発明の一実施形態に係り、反射器に作用する力と反射器の端部１１ａの位置との関係を示す図である。直線２０により示されるように、ヒンジにより反射器に作用する復元力は、電圧ゼロの位置ｘ_０ではゼロであり、電圧ゼロの位置ｘ_０から変位量に比例して増加する。曲線２１は、所定電圧で静電アクチュエータにより反射器に作用する力を示す。図示されるように、２つの平衡位置２２、２３がある。第１の平衡位置２２は安定な平衡位置であり、第２の平衡位置２３は不安定な平衡位置である。曲線２４は、より高圧の第２の電圧を印加したときに反射器に作用する静電気力である。図示されるようにこの高電圧では平衡位置が存在しないので、ミラーは一気に変形（スナップスルー）してしまう。つまり、反射器１１の端部１１ａが電極１４に接触するまで変形する。一般に電圧が増加すると、２つの平衡位置の間隔が減少し、スナップスルーを起こさないで動作させることができるミラー速度を制限する。更に電圧が増加して所定値を超えると平衡位置がまったく存在しなくなる。反射器の使用可能な変形範囲もミラー動作速度と同様に制限を受ける。また、アクチュエータに与えられる電圧とそれにより生じるミラー変形φとの間の関係は非線形である。

各実施形態を参照して以下に詳述するが、本発明の実施形態では反射器の駆動を双方向に行う必要はない。それにもかかわらず、電圧ゼロの位置に復元するように反射器に作用するバイアス力がゼロ電圧位置からの反射器変位に対して非線形であるので、反射器の動作範囲及び駆動速度を増大させることが可能である。

以下では、中心部に位置するヒンジの周りに回転するよう支持されている反射器に関して本発明を説明しているが、本発明の原理は可動ミラーを備えるいかなる個別制御可能素子にも適用することができる。特に、本発明は、反射器の一端に沿ってヒンジ接続されている個別制御可能素子、または反射器の１つの角部において回転可能にヒンジ接続されている個別制御可能素子にも適用可能である。また、反射器表面に垂直な方向に直線的に移動するよう駆動される反射器にも適用可能である。同様に、静電アクチュエータにより駆動される反射器を備える個別制御可能素子に関して本発明を説明しているが、本発明はこの構成に限られず、いかなる形式のアクチュエータを用いることも可能である。

［実施形態１］
図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る個別制御可能素子を示す。簡明化のため駆動系は図示しないが、図５に示されるものと同様に構成されるものと理解されたい。個別制御可能素子３０は、例えば図５を参照して上述したものと同様に、複数の支持部３３上の複数のヒンジ３２により支持されている１つの反射器３１を備える。よって、反射器３１がヒンジ３２により軸周りに回転すると、ヒンジは、反射器を初期位置へと戻すバイアスとなる力を反射器３１に作用させるよう弾性的に変形する。ヒンジにより付与されるこの復元力は、反射器初期位置からの変位量に比例する。個別制御可能素子３０は、以下に説明するように機能する抑制部（またはインターセプタ）３４、３５をさらに備える。

このインターセプタは、反射器３１及びヒンジ３２以外の個別制御可能素子アレイの残りの部分に対して固定されている追加支持部３５と、反射器３１から延びる弾性部材３４とを備える。図７Ｂ及び図７Ｃは図７Ａに示される個別制御可能素子の断面図である。図７Ｂ及び図７Ｃに示されるように、反射器３１は、変形当初は追加支持部３５と弾性部材３４とが接触しない状態でヒンジ３２周りに回転する。よって、反射器３１を初期位置に戻すように作用するバイアス力は、変形当初は反射器３１の変位量に比例する。ところが、反射器３１の回転変位がφ１に達したときに、弾性部材３４が追加支持部３５に接触する。それ以降は反射器３１が更に回転するには弾性部材３４も変形しなければならない。したがって、このようなヒンジ３２とインターセプタ３４、３５との組合せによる剛性は、弾性部材３４が追加支持部３５に接触する変形量φ１まではヒンジ３２のみの剛性であり、それ以降はヒンジ３２と弾性部材３４との合計の剛性となる。

図８は、本発明の第１の実施形態に係る反射器３１に作用する力と電圧ゼロの位置ｘ_０からの反射器３１の変位ｘとの関係を示す図である。線３７は、反射器に作用するバイアス力と変位との関係を示す。図示されるように、線３７の第１の部分３７ａにおいては、変位ｘ_０から変位ｘ_１までバイアス力は第１の傾きで線形に増加する。ここで変位ｘ_１は、弾性部材３４が追加支持部３５によりインターセプトされるミラー回転角φ１に対応する。それ以降の線３７の第２の部分３７ｂにおいては、バイアス力はより大きな傾きで線形に増加する。この傾きは、弾性部材３４の変形に起因して増大された剛性に対応するものである。曲線３８、３９は印加電圧により反射器３１に作用する静電気力であり、図６で曲線２１、２４により示される関係に対応する。図示されるように、バイアス力・変形特性の第２の部分３７ｂにおいてバネ剛性が増大されているので、図５に示される構成よりも高電圧を使用した場合であっても平衡位置を得ることができる。また、安定の平衡位置と対応する不安定の平衡位置との間隔も大きくなっている。よって、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃに示されるような構成においては、使用しうる反射器の変形範囲が大きくなるとともに反射器の動作速度を速くすることができる。更に、静電アクチュエータに印加される電圧と、対応して生じるミラー変形量φとの関係がより線形的になる。したがって、線形関数による近似を用いることにより反射器の制御精度を少なくとも所定の動作範囲において十分高くすることが可能となる。

なお、図７Ａに示される個別制御可能素子３０は反射器３１の回転軸に関して軸対称であるが、これに限られない。特に、図７Ａにおいては、反射器３１がヒンジ３２周りに上述の説明とは反対側に回転した場合に追加支持部３５’と相互作用する弾性部材３４’を個別制御可能素子３０が備えている。例えば反射器３１が１方向のみに回転駆動される場合には、このもう１つの弾性部材３４’は省略されてもよい。同様に、図７Ａに示される個別制御可能素子３０は２つのヒンジ３２のそれぞれに隣接して反射器３１の両側に弾性部材３４を有しているが、追加支持部に接触してインターセプトするように構成されている弾性部材が１つだけであってもよい。例えば、反射器の一方の側だけにインターセプタ３４、３５が設けられていてもよい。また、弾性部材は反射器の端部３１ａに設けられてもよい。このようにすれば反射器３１の回転軸からの弾性部材の距離が最大化されるので、弾性部材の大きさ及び材質が一定であるとしたときの追加支持部への接触による反射器剛性の増加量を最大化することができる。

一実施例においては、反射器３１及び／またはヒンジ３２と同じ材料から１つまたは複数の弾性部材を形成してもよい。特に、図７Ａに示されるように、弾性部材３４は反射器３１及び複数のヒンジ３２と一体に形成されてもよい。また、１つ以上の弾性部材が分離されて形成されてもよいし、あるいは他の材料から形成されてもよい。

なお、弾性部材３４が追加支持部３５に接触したときに得られる剛性の増加量は、各弾性部材の材料、各弾性部材のサイズ、及び反射器３１の回転軸からの各弾性部材の距離に依存する。

［実施形態２］
図９は、本発明の第２の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。第２の実施形態は第１の実施形態の変形例であるので異なる箇所を中心に説明する。第１の実施形態において説明した各変形例は第２の実施形態にも同様に適用可能である。

図示されるように、個別制御可能素子４０は、複数の第１の支持部４３に複数のヒンジ４２により支持される１つの反射器４１を備える。個別制御可能素子は、弾性部材４４の第１の組を備える。この第１の組は、反射器４１の回転量が第１の量を超えて増加するときに追加支持部４５の第１の組と相互に作用し合う。このため、本実施例に係る構成での剛性は、当初はヒンジ４２の変形により生じ、反射器４１の回転量が第１の量を超えるとヒンジ４２及び弾性部材４４の第１の組の変形の組み合わせにより生じることになる。個別制御可能素子４０は、弾性部材４６の第２の組と、これに関連づけて設けられている追加支持部４７の第２の組とをさらに備える。弾性部材４６の第２の組と追加支持部４７の第２の組とは、反射器４１の回転量が第２の量に達したときに接触する。この第２の回転量は、弾性部材４４の第１の組と追加支持部４５の第１の組とが接触する第１の回転量よりも大きい。よって、反射器４１の回転の第３段階における剛性は、ヒンジ４２、弾性部材４４の第１の組、及び弾性部材４６の第２の組の変形によるものとなり更に増大する。したがって、反射器が平衡位置に未到達の状態で付与できる最大電圧をさらに増大することができるとともに、安定平衡位置と不安定平衡位置との間隔も増大される。その結果、反射器の使用可能変形範囲及び動作可能速度をさらに大きくすることができる。また、静電アクチュエータに印加する電圧とミラー変形量との関係をより一層線形なものに近づけることができる。

なお、反射器の回転を段階的にインターセプトする弾性部材及び関連する追加支持部をさらに追加することにより、更なる改良も可能である。

［実施形態３］
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る個別制御可能素子５０を示す図である。第３の実施形態は本発明の第１の実施形態の変形例であり、異なる点を中心に以下に説明する。なお第１の実施形態において説明した各種変形例は第３の実施形態にも同様に適用可能である。

図示されるように個別制御可能素子５０は、複数の支持部５３にそれぞれ取り付けられている複数のヒンジ５２周りに回転可能である反射器５１を備える。第１の実施形態と同様に第３の実施形態に係る個別制御可能素子は、反射器５１が所定量回転したときにインターセプタにより反射器に作用する力が追加されるように構成されている。第１の実施形態と同様に、反射器の変形量が増大したときにインターセプタの弾性部材により剛性が実質的に増大する。第１の実施形態においては弾性部材が反射器に設けられ、かつ個別制御可能素子アレイの残りの部分に対して固定されている支持部と相互作用するように構成されているが、第３の実施形態においては弾性部材５４が個別制御可能素子アレイの残りの部分に搭載されている。例えば、図示されるように支持部５３に取り付けられている弾性部材５４が反射器５１と相互作用する。反射器の回転量が所定回転量を超えたときに反射器により弾性部材は変形される。

なお第２の実施形態と同様に、個別制御可能素子アレイに複数の弾性部材を形成し、反射器５１が回転するにつれて複数の弾性部材が段階的に反射器５１をインターセプトして段階的に剛性を増大させるようにしてもよい。

［実施形態４］
図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図１１Ｃは本発明の第４の実施形態に係る個別制御可能素子６０を示す図である。第４の実施形態も概ね上述の各実施形態と同様であり、異なる点を中心に以下に説明する。なお、第１乃至第３の実施形態に適用可能な上述の各変形例は第４の実施形態にも同様に適用可能である。

図示されるように、第４の実施形態に係る個別制御可能素子６０は、複数のヒンジ６２に回転可能に支持される反射器６１を備える。図１１Ａに示される構成においては、上述の方法と同様にして反射器６１及びヒンジ６２は単一の材料層から適宜のパターンにエッチングにより一体に形成されている。第４の実施形態では制限部６３が反射器６１に追加的に力を作用させるように設けられている。制限部６３により、反射器６１の変位と作用するバイアス力との関係が生成される。このバイアス力は反射器６１をゼロ電圧位置に戻すように作用する。図示されるように制限部６３は、反射器６１が回転するときに伸張される少なくとも１つの弾性部材６３を備える。図示の弾性部材６３に作用する力は弾性部材６３の伸張とともに線形に変化するが、弾性部材６３により反射器６１に生じるモーメントは反射器６１の回転変位量に対して線形ではない。この１つの理由は、反射器６１の回転変位量と弾性部材６３の直線的伸び量との関係が非線形であるからである。もう１つの理由は、弾性部材６３により付与される力が反射器６１表面に対して有する角度、ひいては反射器６１回転軸周りのその力のモーメントが、反射器６１の回転につれて変化するからである。特に、反射器６１の直径が２ｒであり、反射器６１の回転軸と弾性部材６３への接続位置との間隔がｒであり、反射器がゼロ電圧位置にあるときの弾性部材の長さがｓ_０である場合に、回転角度φでのバネ力によるモーメントは、
−（−２ｒ＾２＋２ｒ＾２ｃｏｓφ−２ｒｓ_０＋２ｒｓ_０ｃｏｓφ−ｓ_０＾２）ｓｉｎ（φ−ａｒｃｔａｎ（（ｒｓｉｎφ）／（−ｒ＋ｒｃｏｓφ−ｓ_０）））
に比例する。

この関数は非線形である。また、第１乃至第３の実施形態では反射器の実効的な剛性が非連続に変化するのに対して、本実施形態では反射器の剛性が連続的に変化する。

なお図１１Ａに示される第４の実施形態では反射器６１及びヒンジ６２が弾性部材に一体に形成されているが、変形例として例えば、弾性部材が別部材として、及び／または異なる材料で形成されていてもよい。また、図１１Ａでは２つの弾性部材６３は反射器６１の回転軸周りに対称に配置されているが、個別制御可能素子が１つの弾性部材を有するようにしてもよい。

［実施形態５］
図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、本発明の第５の実施形態を示す図である。第５の実施形態も概ね第１乃至第４の実施形態と同様であり、異なる点を中心に以下に説明する。なお第１乃至第４の実施形態に適用可能な上述の各変形例は第５の実施形態にも同様に適用可能である。

図１２Ａは、本発明の第５の実施形態に係る個別制御可能素子７０を示す図である。図示されるように個別制御可能素子７０は、複数のヒンジ７２により複数の支持部７３に回転可能に支持されている１つの反射器７１を備える。図１２Ｂに示されるように、ヒンジ７２は支持部７３の上面７３ａに接触点７４において接続されている。図示されるように支持部７３の上面７３ａは、ヒンジ７２に接触できるように円形状の輪郭を有する。反射器７１が回転するにつれて、接触点７４でのヒンジ７２の接続によりヒンジ７２は拘束される。これはヒンジ７２の一部分７２ａが支持部７３の曲面７３ａに沿って変形するためである。ヒンジ７２の支持部７３に接触した部位７２ａは、それ以上は変形しない。よって、ヒンジ７２の実効的な幅が減少することとなり、ヒンジ７２の剛性を高める結果となる。この場合、ヒンジ７２により反射器７１に与えられる力と反射器７１の変位との関係は非線形である。本実施形態では第４の実施形態と同様に剛性を連続的に変化させることができる。にもかかわらず、特段の追加構成要素、特にヒンジ７２以外の構成要素が不要であるから、例えば反射器７１の端部を自由端として隣接の個別制御可能素子との距離を近づけたコンパクトなパッケージングが可能となる。

なお、支持部７３の曲面７３ａの形状、及び対応するヒンジ７２の接触部の長さは、ヒンジ７２により反射器７１に付与される力と反射器７１の変位との関係を所望のものとするよう適宜選択することができる。

［実施形態６］
図１３Ａ及び図１３Ｂは、本発明の第６の実施形態に係る個別制御可能素子８０の部分断面図である。この実施形態は第５の実施形態の変形例であり、異なる点を中心に以下に説明する。第５の実施形態に適用可能な変形例は第６の実施形態にも同様に適用可能である。

図示されるように、支持部８３の曲面８３ａに沿ってヒンジ８２が変形するのに加えて、ヒンジ８２に関して支持部８３との接触部とは反対側に規制部８４が設けられている。規制部８４は、ヒンジ８２と支持部８３との接触部とは反対側でヒンジ８２に接触している。規制部８４は曲面８４ａを有し、この曲面８４ａに沿ってヒンジ８２が変形する。よって、反射器８１が回転するにつれて、部位８２ａは支持部８３の曲面８３ａ及び規制部８４の曲面８４ａに沿って変形する。変形した部分はそれ以上は変形しない。

その結果、第５の実施形態と同様に反射器８１の回転とともにヒンジ８２の剛性を高めることができる。規制部８４を設けることにより、支持部８３の曲面８３ａに対してヒンジ８２をより強固に保持することができるようになる。また、第５の実施形態に比較して、ヒンジ８２により反射器８１に付与される力と反射器の変位量との関係を所望のものに設定しやすくなる。なぜなら、支持部８３及び規制部８４それぞれの曲面８３ａ、８４ａの形状を、それぞれに対するヒンジ接触部の長さに対応させて別々に設定することができるからである。

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、ここでの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）、ＬＥＤ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。

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他にも適用可能であり、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されて外部に移動される。

［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」の項が請求項を解釈するのに使用されるように意図されている。「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いかなる形にも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により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。 本発明の一実施形態に係る個別制御可能素子及びその駆動系を示す図である。 図５に示される個別制御可能素子の反射器の変位と作用する力との関係を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 図７Ａに示される個別制御可能素子の変位と作用する力との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る個別制御可能素子を示す図である。

符号の説明

１０ 個別制御可能素子、 １１ 反射器、 １２ ヒンジ、 １３ 支持部、 １４ 電極、 １５ 制御部、 ３０ 個別制御可能素子、 ３１ 反射器、 ３２ ヒンジ、 ３４ 弾性部材、 ３５ 追加支持部、 ５０ 個別制御可能素子、 ５１ 反射器、 ５２ ヒンジ、 ５３ 支持部、 ５４ 弾性部材、 ６０ 個別制御可能素子、 ６１ 反射器、 ６２ ヒンジ、 ６３ 制限部、 ７０ 個別制御可能素子、 ７１ 反射器、 ７２ ヒンジ、 ７３ 支持部、 ８０ 個別制御可能素子、 ８１ 反射器、 ８２ ヒンジ、 ８３ 支持部、 ８４ 規制部、 Ｂ 放射ビーム、 Ｃ 目標部分、 ＩＬ 照明光学系、 ＰＤ パターニング用デバイス、 ＰＳ 投影光学系、 ＳＯ 放射源、 Ｗ 基板、 ＷＴ 基板テーブル。

Claims (17)

1. 放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイであって、
   各個別制御可能素子は、
   第１の位置から第２の位置に向けてバイアスされた状態で個別制御可能素子アレイの各個別制御可能素子に可動的に支持されている反射器と、
   第２の位置から第１の位置に向けて反射器を運動させるよう反射器に力を付与し得るアクチュエータと、を備え、
   第１の位置から第２の位置に向けて運動させるように反射器に作用する力が反射器の第２の位置からの変位に対して非線形であることを特徴とする個別制御可能素子アレイ。
2. 各個別制御可能素子は、反射器を支持するよう基板に連結するヒンジを備え、
   該ヒンジは、アクチュエータが反射器に力を付与したときに反射器を第２の位置から第１の位置に向けてアレイに対して回転させるように変形するよう構成されており、
   該ヒンジの変形により、第１の位置から第２の位置へ向けて反射器に作用するバイアス力成分が少なくとも生成されることを特徴とする請求項１に記載の個別制御可能素子アレイ。
3. 各個別制御可能素子は、第１の位置から第２の位置へと反射器をバイアスするための別の力を生成する制限部を備え、
   該別の力は第２の位置からの反射器の変位に対して非線形であることを特徴とする請求項２に記載の個別制御可能素子アレイ。
4. 前記制限部は、個別制御可能素子アレイ内に固定されている個別制御可能素子アレイの一部分と、反射器の一部分との間に延在する弾性素子を備え、
   反射器が第２の位置から第１の位置へと回転するにつれて該弾性素子が伸張されて反射器に該別の力が付与されることを特徴とする請求項３に記載の個別制御可能素子アレイ。
5. 前記弾性素子は、該弾性素子により反射器に付与される該別の力の反射器表面に対する角度が、反射器が回転するにつれて変化するよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載の個別制御可能素子アレイ。
6. 各個別制御可能素子は、第１の位置から第２の位置までの反射器の変位量のうち第１の部分量においては反射器に干渉せず、第１の位置から第２の位置までの反射器の変位量のうち少なくとも第２の部分量においては反射器に力を付与する抑制部を備えることを特徴とする請求項２に記載の個別制御可能素子アレイ。
7. 前記抑制部は、第１の位置から第２の位置までの反射器の変位量のうち第１の部分量を超えた場合にアレイに固定されているアレイの一部分に作用して反射器の運動を抑制するように反射器から延びる弾性部材を備え、
   該弾性部材は、反射器がさらに変位するにつれて変形していくように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の個別制御可能素子アレイ。
8. 前記抑制部は、個別制御可能素子アレイ内に固定されている個別制御可能素子アレイの一部分から延び、第１の位置から第２の位置までの反射器の変位量のうち第１の部分量を超えた場合に反射器の運動を抑制する弾性部材を備え、
   該弾性部材は、反射器がさらに変位するにつれて変形していくように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の個別制御可能素子アレイ。
9. 第１の位置から第２の位置までの反射器の変位量のうち第１及び第２の部分量においては反射器に干渉せずに、第１の位置から第２の位置までの反射器の変位量のうち少なくとも第３の部分量においては反射器に力を付与する第２の抑制部を少なくともさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の個別制御可能素子アレイ。
10. 前記ヒンジは、第２の位置から第１の位置へと反射器が変位するにつれてヒンジの剛性が増加するように構成されている拘束部を含むことを特徴とする請求項２に記載の個別制御可能素子アレイ。
11. 前記拘束部は、反射器の変位により変形したヒンジの一部分を拘束することによりヒンジの剛性を増加させることを特徴とする請求項１０に記載の個別制御可能素子アレイ。
12. 前記ヒンジは、個別制御可能素子アレイ内に固定されている支持部に搭載されており、
    該ヒンジの第１の部位は支持部に固定され、該ヒンジの少なくとも第２の部位は、支持部に接触して更なる変形が生じないようになるまで個別制御可能素子アレイに対して反射器を回転させるよう変形することを特徴とする請求項１１に記載の個別制御可能素子アレイ。
13. 各個別制御可能素子は、支持部とは反対側においてヒンジに取り付けられている規制部をさらに備え、
    該規制部は、支持部に接触して更なる変形が生じないようになるまで個別制御可能素子アレイに対して反射器を回転させるよう変形するヒンジの第３の部位を構成することを特徴とする請求項１２に記載の個別制御可能素子アレイ。
14. 基板に投影される放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイを備える露光装置であって、
    各個別制御可能素子は、
    第１の位置から第２の位置に向けてバイアスされた状態で個別制御可能素子アレイに可動的に搭載されている反射器と、
    第２の位置から第１の位置に向けて反射器をバイアスする力を付与し得るアクチュエータと、を備え、
    第１の位置から第２の位置に向けて反射器に作用するバイアス力が反射器の第２の位置からの変位に対して非線形であることを特徴とする露光装置。
15. 個別制御可能素子アレイを使用して放射ビームを変調し、変調された放射ビームを基板に投影することを含むデバイス製造方法であって、
    放射ビームの変調は、
    第１の位置から第２の位置に向けてバイアスされた状態で個別制御可能素子アレイに反射器を可動的に支持し、
    第２の位置から第１の位置に向けて反射器をバイアスする力であって、第２の位置からの反射器の変位に対して非線形である力をアクチュエータを使用して付与し、
    各個別制御可能素子の反射器を所望の変位に設定するよう各アクチュエータに制御信号を送信することにより実行されることを特徴とするデバイス製造方法。
    デバイス製造方法。
16. 請求項１５に記載の方法により製造されたことを特徴とする集積回路デバイス。
17. 請求項１５に記載の方法により製造されたことを特徴とするフラットパネルディスプレイ。

Images