JP2007305979A - 干渉パターンを低減するための屈折光学器に対するビームの移動 - Google Patents

Abstract

【課題】干渉パターンまたはスペックルパターンを実質的に除去できる放射システム、及びリソグラフィシステムを提供する。
【解決手段】コヒーレントビーム５０６は、回転光学素子５０２で反射されて第２のコヒーレントビーム５０８を形成する。コヒーレントビーム５０８は、角度分布変化素子５０４で反射されてインコヒーレントビーム５１０を形成する。インコヒーレントビーム５１０は、回転光学素子５０２で反射されて第２のインコヒーレントビーム５１２を形成する。インコヒーレントビーム５１２は、照明器ＩＬによって受け取られる。
【選択図】図５

Description

本発明は放射系に関する。

リソグラフィ装置は、基板上にまたは基板の一部に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えばフラットパネルディスプレイ、集積回路（ＩＣ）、および微細な構造を備える他のデバイスの製造に用いることができる。従来の装置では、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を用いて、フラットパネルディスプレイ（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ことができる。基板上に設けられた放射感受性材料（レジスト）の層にイメージを与えることで、基板（例えば、ガラスプレート）の全体または一部にこのパターンを転写することができる。

パターニング用デバイスを用いて、回路パターンの代わりに他のパターン、例えばカラーフィルタパターンまたはマトリックス状の点を生成することができる。マスクの代わりに、パターニング用デバイスは、個別制御可能な素子のアレイからなるパターニング用アレイを備えてもよい。このシステムでは、マスクべースのシステムと比較してより迅速にかつ少ないコストで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基板は、通常長方形形状をしている。このタイプの基板を露光するように設計されているリソグラフィ装置は、長方形基板の全幅を覆う露光領域、または長方形基板の幅の一部（例えば、幅の半分）を覆う露光領域を提供することができる。露光領域の下部で基板が走査される一方、マスクまたはレチクルが同期してビームによって走査される。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覆う場合、一回の走査で露光を完了することができる。例えば、露光領域が基板の幅の半分を覆う場合には、一回目の走査の後、基板を横方向に移動させ、さらなる走査が通常実行されて基板の残りの部分が露光される。

通常、リソグラフィシステムは、放射源としてレーザを使用して、例えばコヒーレントな照射ビームまたは部分的にコヒーレントな照射ビームを生成する。リソグラフィシステムを通り抜ける間、コヒーレントな照射ビームはリソグラフィシステム内の部品で反射されて、散乱光を形成しうる。散乱光は、コヒーレントな照射ビームと干渉して、例えば像の中にスペックルパターンを形成することがある。干渉パターンは、通常、遠視野（例えば瞳面）で観察される。スペックルパターンは、基板上に形成されるパターンに誤差を引き起こしうるので、望ましくない。スペックルパターンは、微小な時間変動および空間変動を受けた部分的コヒーレントビームの相互干渉によって生じうる。スペックルパターンは、コヒーレント照射ビームのノイズ様特性と呼ばれることもある。角度分布を増加させる素子が用いられると、コヒーレントビームのコピーが多数作られるため、スペックルパターンが生じることがある。コヒーレントビーム間の（例えば、ビーム生成とビーム検出の間の）光路差が（例えば、横方向および時間的な）コヒーレント長さと比べて小さいとき、コヒーレントビームの複数のコピーが互いに干渉する。

従来は、干渉パターンやスペックルパターンは、レーザの後に配置された回折光学素子または屈折光学素子を用いて補償されていた。これらは、コヒーレントビームからインコヒーレントビームを形成するために使用される。これらの素子は、「コヒーレンス破壊素子（coherence busting elements）」と呼ばれることもある。上述したように、インコヒーレントビームはコヒーレントビームの複数のコピーからなる。

コヒーレント照射ビームに対して光学素子を移動させることで、コヒーレントビームの非干渉性をさらに強化することができる。光学素子の移動は、コヒーレントビームの各コピーの位相分布を変化させ、これにより、コヒーレントビームの各コピーの回折パターンを変化させる。全ての回折パターンを統合（例えば、加算）によって、一様光が生成される。しかしながら、干渉パターンまたはスペックルパターンを実質的に除去するためには、光学素子をかなり移動させる必要がある。また、通常、有意な移動は短時間で、例えば露光時間内に行われなければならない。１０００Ｈｚのレーザからの３０パルスが使用される例では、露光時間はおよそ３０μ秒である。この短時間で有意な移動をすると、大きな加速度や急な動きを含め、リソグラフィシステム内に大きな振動を引き起こしうる。大きな加速度や急な動きによって、リソグラフィシステム内に問題が生じる可能性がある。また、通常は統合時間が限られている（例えばパルス当たり約５０ナノ秒）ので、ビームに対して十分に光学素子を移動させて干渉パターンまたはスペックルパターンを実質的に除去することがほとんど不可能となる。

干渉パターンまたはスペックルパターンを補償する他の方法は、各露光サイクルの間に多数のレーザパルス（例えば６０のレーザパルス）を使用することである。各レーザパルスから異なるスペックルパターンが生じてもよい。したがって、多数のレーザパルスの使用によって、スペックルパターンを時間にわたって平均化することができる。しかしながら、最近のリソグラフィシステムでは、レーザパルス数を減少させ、および／または各露光サイクル間での各レーザパルスの持続時間が削減されている。残念なことに、各露光サイクルの間でのレーザパルス数を減らすと、平均化の効果が認められなくなる。さらに、削減されたレーザパルスの持続時間内で、光学素子を許容可能な量だけ移動させてスペックルパターンの補償をすることは、困難であるかもしれない。

したがって、各露光サイクルの間で少数のレーザパルスが用いられおよび／またはレーザパルスの持続時間が削減されている場合に、リソグラフィシステムに影響を及ぼすことなく干渉パターンまたはスペックルパターンを実質的に除去するシステムおよび方法が必要とされている。

本発明の一実施形態では、放射源、角度分布変化素子、および回転光学素子を備えるシステムが提供される。放射源は、少なくとも一つの部分的コヒーレントビームを生成する。回転光学素子は、（ａ）放射源から部分的コヒーレントビームを受け取り、（ｂ）受け取った部分的コヒーレントビームを導いて角度分布変化素子で反射してインコヒーレントビームを形成するように構成される。部分的コヒーレントビームは、回転光学素子の回転速度に基づき、回転光学素子によって異なる角度でまたは異なる位置で角度分布変化素子上に導かれる。この角度は時間の関数として変化する。

加えてまたは代替的に、システムはレーザであってもよい。加えてまたは代替的に、システムは照明器であってもよい。

加えてまたは代替的に、システムは、パターニング用デバイスと位置決めシステムとを備えるリソグラフィシステム内に配置されてもよい。この例では、照射ビームがインコヒーレントビームから形成される。照射ビームはパターニング用デバイスによってパターンが付与され、投影系がパターン付与されたビームを基板上に投影する。

別の実施形態では、デバイス製造方法が提供される。回転光学素子によって少なくとも一つの部分的コヒーレントビームを導いて、角度分布変化素子で反射してインコヒーレントビームを形成する。インコヒーレントビームから照射ビームが形成される。照射ビームにパターンが付与される。パターン付与された照射ビームが基板の目標部分に投影される。

本発明のさらなる実施形態、特徴、および利点について、本発明の様々な実施形態の構造および動作とともに、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

本明細書に援用され明細書の一部をなす添付の図面は、本発明の一つまたは複数の実施形態を表し、また、図面の説明とともに本発明の原理を説明し、当業者が本発明を製造し使用することを可能にする役割を有する。

添付の図面を参照して、以下に本発明の一つ以上の実施形態を説明する。図面中、同様の番号は同一の要素または機能的に類似した要素を表す。さらに、参照番号の左端の桁によって、その参照番号が最初に現れた図面を識別することができる。

一つまたは複数の実施形態において、スペックルパターンが実質的に除去されるようにコヒーレントビームからインコヒーレントビームを形成するためのシステムおよび方法が用いられる。回転光学素子は、コヒーレントビームの向きを変え、角度分布変化要素から反射させてインコヒーレントビームを形成するようにする。回転光学素子を回転させて、角度分布変化要素上にコヒーレントビームが様々な角度で当たるように導いてもよい。この角度は時間の関数として変化してもよい。

明細書の全体にわたって、コヒーレントレーザビームの処理は、（例えば、横方向および時間的に）複数のモードを含むビームのような部分的コヒーレントビームの処理にも等しく適用可能である。したがって、本発明の様々な実施の形態の範囲は、多種のタイプのビームを包含するように考慮される。

特定の構成および配置が説明されるが、これは説明の目的のためにのみ行われていることを理解するべきである。当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の構成および配置を使用できることは言うまでもない。本発明を様々な他の応用形態でも使用できることは、当業者にとって明らかである。

図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を表す。リソグラフィ装置は、照明系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、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、紫外線放射）を調節するように構成される。

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な素子のアレイ）は、ビームを調整する。一般に、個別制御可能な素子のアレイの位置は、投影系ＰＳに対して固定される。しかしながら、代わりに、個別制御可能な素子のアレイを特定のパラメータにしたがって正確に配置するように構成されたポジショナにアレイが接続されてもよい。

基板テーブルＷＴは基板（例えば、レジストでコートされた基板）Ｗを支持するように構築されており、特定のパラメータにしたがって基板を正確に配置するように構成されたポジショナＰＷと接続される。

投影系（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳは、個別制御可能な素子のアレイによって調節された放射ビームを、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つまたは複数のダイを含む）上に投影するように構成される。

照明系は、様々なタイプの光学部品を含むことができる。例えば、放射を導き、成型し、または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの部品、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。

本明細書で用いられる「パターニング用デバイス」または「コントラスト用デバイス」という用語は、放射ビームの断面を調節して例えば基板の目標部分にパターンを形成するために使用可能な任意のデバイスを指すものとして、広く解釈されるべきである。このデバイスは、静的パターニング用デバイス（例えば、マスクまたはレチクル）、または動的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アレイ）のいずれであってもよい。簡潔さのために、説明の大半を動的パターニング用デバイスに関して述べるが、本発明の範囲から逸脱することなく、静的パターニング用デバイスも使用できることは認められよう。

例えば、パターンが位相シフト特徴またはいわゆるアシスト特徴を備えている場合、放射ビームに付与されるパターンは、基板の目標部分の所望のパターンと必ずしも正確に一致していなくてもよいことに注意する。同様に、基板に最終的に生成されるパターンは、任意の瞬間に個別制御可能な素子のアレイ上に形成されるパターンと一致していなくてもよい。これは、基板の各部に形成された最終的なパターンが所与の期間または所与の露光回数にわたって積み上げられる構成においても当てはまる。露光の間、個別制御可能な素子のアレイおよび／または基板の相対位置上のパターンは変化する。

通常、基板の目標部分に作成されるパターンは、集積回路またはフラットパネルディスプレイなどの基板の目標部分に作成されるデバイス内の特定の機能層（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、またはフラットパネルディスプレイの薄膜トランジスタ層）に対応する。この種のパターニング用デバイスの例には、レチクル、プログラム可能なミラーのアレイ、レーザダイオードアレイ、発光ダイオードアレイ、グレーティングライトバルブ（grating light valves）、およびＬＣＤアレイが含まれる。

複数のプログラム可能な素子（例えば、レチクルを除く前文で述べたデバイスの全て）を備えるパターニング用デバイスといった、電子手段（例えば、コンピュータ）を用いて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、本明細書では集合的に「コントラスト用デバイス」と呼ばれる。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る。例えば、少なくとも１００個、少なくとも１０００個、少なくとも１万個、少なくとも１０万個、少なくとも１０００万個、または少なくとも１０００万個のプログラム可能な素子を備える。

プログラム可能なミラーアレイは、粘弾性制御層と反射面とを有する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。このような装置の背後にある基本原理は、例えば、反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射する一方、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用いることで、反射ビームから非回折光を取り除き、回折光だけを残して基板に到達させることができる。このように、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後のパターンにしたがって、ビームにパターンが付与される。

代替的に、フィルタで回折光を取り除き、非回折光を残して基板に到達させることができるのは言うまでもない。

回折光学ＭＥＭＳデバイス（micro-electro-mechanical system devices）のアレイを対応する方法で使用することもできる。一実施例では、回折光学ＭＥＭＳデバイスは、複数の反射リボンから構成されている。反射リボンは互いに対して変形して、入射光を回折光として反射する格子を形成することができる。

プログラム可能なミラーアレイのさらに別の実施例は、微少なミラーのマトリックス配列を使用する。微少ミラーのそれぞれを、適当な局所電解を印加することによって、または圧電作動手段を使用することによって、軸周りに個別に傾斜させることができる。この場合も、ミラーはマトリックス状にアドレス指定可能であり、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、マトリックス状にアドレス指定可能なミラーのアドレス指定後のパターンにしたがって、反射ビームにパターンを付与することができる。必要なマトリックス状のアドレス指定は、適当な電子手段を用いて実行することができる。

別の実施例のＰＤは、プログラム可能なＬＣＤアレイである。

リソグラフィ装置は、一つまたは複数のコントラスト用デバイスを備えることができる。例えば、リソグラフィ装置は、個別制御可能な素子のアレイを複数備えてもよく、これらは互いに独立して制御される。この構成では、個別制御可能な素子のアレイの一部または全てが、少なくとも一つの共通の照明系（または、照明系の一部）と、個別制御可能な素子のアレイ用の共通の支持構造と、および／または共通の投影系（または、投影系の一部）とを有することができる。

図１に示した実施形態などの例では、基板Ｗは実質的に円形形状をなしており、その周囲部に沿って任意に切り欠きおよび／または平坦な縁を有する。一例では、基板は長方形形状などの多角形形状をなしている。

基板が実質的に円形形状である例には、少なくとも２５ｍｍの直径を有する基板が含まれる。基板の直径は、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である。一実施形態では、基板の直径は最大５００ｍｍ、最大４００ｍｍ、最大３５０ｍｍ、最大３００ｍｍ、最大２５０ｍｍ、最大２００ｍｍ、最大１５０ｍｍ、最大１００ｍｍ、または最大７５ｍｍである。

基板が多角形、例えば長方形である例には、基板の少なくとも一辺の長さ、例えば少なくとも基板の二辺または少なくとも三辺の長さが、少なくとも５ｃｍ、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のものが含まれる。

一実施例では、基板の少なくとも一辺の長さは、最大１０００ｃｍ、例えば最大７５０ｃｍ、最大５００ｃｍ、最大３５０ｃｍ、最大２５０ｃｍ、最大１５０ｃｍ、または最大７５ｃｍである。

一実施例では、基板Ｗはウェハであり、例えば半導体ウェハである。一実施例では、ウェハの材料は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、ＳｉＣ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰおよびＩｎＡｓからなる群から選択される。ウェハは、ＩＩＩ／Ｖ族化合物半導体ウェハ、シリコンウェハ、セラミック基板、ガラス基板、プラスチック基板であってもよい。基板は、（人間の裸眼に対して）透明であってもよいし、色付きでも色なしでもよい。

基板の厚みは変化してもよい。また、基板の厚みは、例えば基板材料および／または基板寸法にある程度は依存してもよい。一実施例では、基板の厚みは少なくとも５０マイクロメートル、例えば少なくとも１００マイクロメートル、少なくとも２００マイクロメートル、少なくとも３００マイクロメートル、少なくとも４００マイクロメートル、少なくとも５００マイクロメートル、または少なくとも６００マイクロメートルである。一実施例では、基板の厚みは、最大５０００マイクロメートル、例えば最大３５００マイクロメートル、最大２５００マイクロメートル、最大１７５０マイクロメートル、最大１２５０マイクロメートル、最大１０００マイクロメートル、最大８００マイクロメートル、最大６００マイクロメートル、最大５００マイクロメートル、最大４００マイクロメートル、または最大３００マイクロメートルである。

本明細書で参照される基板は、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）、計測ツールおよび／または検査ツールによって、露光の前後に加工されてもよい。一実施例では、レジスト層は基板に設けられる。

本明細書で使用される「投影系」という用語は、使用中の露光放射に適した、あるいは液浸の使用または真空の使用といった他の要因に適した、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気、および静電気の光学系、またはそれらの組み合わせを含むあらゆるタイプの投影系を包含するものとして広く解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も、より一般的な用語である「投影系」と同義であるとみなしてよい。

投影系は、基板上にパターンがコヒーレントに形成されるように、個別制御可能な素子のアレイ上にパターンの像を作ることができる。または、投影系は第２の放射源の像を作ってもよく、個別制御可能な素子のアレイの素子が第２の放射源のシャッタとして作用する。この点において、投影系は、例えば第２の放射源を形成しまた基板上にスポットの像を作るために、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡとして知られる）またはフレネルレンズアレイなどの集光素子のアレイを備えることができる。一実施例では、集光素子のアレイ（例えば、ＭＬＡ）は、少なくとも１０個の集光素子、例えば少なくとも１００個の集光素子、少なくとも１０００個の集光素子、少なくとも１万個の集光素子、少なくとも１０万個の集光素子、または少なくとも１００万個の集光素子からなる。一実施例では、パターニング用デバイス内の個別制御可能な素子の数は、集光素子のアレイ内の集光素子の数と等しいか、それ以上である。一実施例では、集光素子アレイ内の集光素子の一つまたは複数（例えば、１０００以上、大多数、または各々）を、個別制御可能な素子のアレイ内の個別制御可能な素子の一つまたは複数と光学的に関連付けることができる。例えば、個別制御可能な素子のアレイ内の個別制御可能な素子の二つ以上、例えば３以上、５以上、１０以上、２０以上、２５以上、３５以上、または５０以上と関連付けることができる。一実施例では、例えば一つまたは複数のアクチュエータを用いて、少なくとも基板に向けておよび基板から離れる方向にＭＬＡを移動することができる。基板に向けておよび基板から離れる方向にＭＬＡを移動可能とすることで、基板を移動する必要なく、例えば焦点調節が可能になる。

図１および図２に示すように、リソグラフィ装置は反射型（例えば、個別制御可能な素子の反射アレイを使用するもの）である。代替的に、リソグラフィ装置は透過型（例えば、個別制御可能な素子の透過アレイを使用するもの）であってもよい。

リソグラフィ装置は、二つの基板テーブル（デュアルステージ）または複数の基板テーブルを有するタイプであってもよい。このような「マルチステージ」の装置では、追加のテーブルを並列して使用してもよいし、一つまたは複数のテーブルに対して予備的なステップを実行される一方、一つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用してもよい。

リソグラフィ装置は、投影系と基板の間の空間を満たすように比較的屈折率の高い「浸液」（例えば、水）によって基板の少なくとも一部が覆われているタイプの装置であってもよい。リソグラフィ装置の他の空間、例えばパターニング用デバイスと投影系の間に液浸を適用してもよい。液浸技術は、投影系の開口数を増やす技術として周知である。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が液体に浸漬されていなければならないことを意味するわけではなく、露光中に投影系と基板との間に液体が存在していることを意味するに過ぎない。

再び図１を参照して、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、放射源は少なくとも５ナノメートル、例えば少なくとも１０ナノメートル、少なくとも１１から１３ナノメートル、少なくとも５０ナノメートル、少なくとも１００ナノメートル、少なくとも１５０ナノメートル、少なくとも１７５ナノメートル、少なくとも２００ナノメートル、少なくとも２５０ナノメートル、少なくとも２７５ナノメートル、少なくとも３００ナノメートル、少なくとも３２５ナノメートル、少なくとも３５０ナノメートル、または少なくとも３６０ナノメートルの波長を有する放射を提供する。一実施例では、放射源ＳＯによって提供される放射は、最大４５０ナノメートル、例えば最大４２５ナノメートル、最大３７５ナノメートル、最大３６０ナノメートル、最大３２５ナノメートル、最大２７５ナノメートル、最大２５０ナノメートル、最大２２５ナノメートル、最大２００ナノメートル、または最大１７５ナノメートルの波長を有する。一実施例では、放射は４３６ナノメートル、４０５ナノメートル、３６５ナノメートル、３５５ナノメートル、２４８ナノメートル、１９３ナノメートル、１５７ナノメートル、および／または１２６ナノメートルを含む波長を有する。一実施例では、放射は約３６５ナノメートルまたは約３５５ナノメートルの波長を含む。一実施例では、放射は、例えば３６５ナノメートル、４０５ナノメートルおよび４３６ナノメートルを包含する広い波長帯域を含む。３５５ナノメートルのレーザ源も使用することができた。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は別個のものであってもよい。この場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、例えば適切な配向ミラー（directing mirror）および／またはビームエキスパンダを備えるビーム伝送系ＢＤを用いて、放射源ＳＯから照明器ＩＬに放射ビームが渡される。他の場合、例えば放射源が水銀灯である場合、放射源はリソグラフィ装置と一体の部品であってもよい。放射源ＳＯと照明器ＩＬ、必要であればビーム伝送系ＢＤを合わせて放射系と称してもよい。

照明器ＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節する調節器ＡＤを備えてもよい。一般に、照明器の瞳面における強度分布の外径範囲および／または内径範囲（一般に、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を少なくとも調節することができる。加えて、照明器ＩＬは、インテグレータＩＮおよび集光器ＣＯ等の様々な他の構成要素を備えてもよい。照明器を使用して放射ビームを調節し、その断面において所望の均一性および強度分布を持たせることができる。照明器ＩＬ、または照明器と関連する追加の部品は、放射ビームを複数のサブビームに分離するように構成されていてもよい。サブビームはそれぞれ、個別制御可能な素子のアレイの一つまたは複数の個別制御可能な素子と関連している。例えば、放射ビームをサブビームに分離するために、二次元の回折格子を用いることができる。この説明では、「放射のビーム」および「放射ビーム」は、このような複数の放射のサブビームでビームが構成される状況を包含するが、これに限定されるわけではない。

放射ビームＢは、パターニング用デバイスＰＤ（例えば、個別制御可能な素子のアレイ）上に入射し、パターニング用デバイスによって調整される。放射ビームＢは、パターニング用デバイスＰＤによって反射された後、投影系ＰＳを通過する。投影系ＰＳは、ビームの焦点を基板Ｗの目標部分Ｃに合わせる。ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、容量センサ等）を使用して、基板テーブルＷＴを正確に移動させて、例えば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの経路に配置することができる。使用されると、個別制御可能な素子のアレイ用の位置決め手段を使用して、例えば走査中に、ビームＢの経路に対するパターニング用デバイスＰＤの位置を正確に修正することができる。

一実施例では、基板テーブルＷＴの移動は、長ストロークモジュール（粗い位置決め）と短ストロークモジュール（微細な位置決め）を用いて実現することができる。これらモジュールは、図１には示されていない。別の実施例では、短ストロークステージが存在しない。類似したシステムを使用して、個別制御可能な素子のアレイを配置することができる。代替的にまたは追加的に、ビームＢを移動可能とする一方、オブジェクトテーブルおよび／または個別制御可能な素子のアレイの位置を固定して、必要な相対移動を提供できることは認められよう。このような構成は、リソグラフィ装置のサイズを抑えるときに役立ちうる。例えばフラットパネルディスプレイの製造に適用可能であるさらなる変形として、基板テーブルＷＴと投影系ＰＳの位置を固定し、基板Ｗを基板テーブルＷＴに対して移動可能に構成してもよい。例えば、基板テーブルＷＴが、実質的に一定速度で基板Ｗを横断して走査するシステムを備えていてもよい。

図１に示すように、放射ビームＢはビームスプリッタＢＳによってパターニング用デバイスＰＤの方向に向けられる。ビームスプリッタＢＳは、放射が最初にビームスプリッタにより反射されてパターニング用デバイスＰＤに向けられるように構成されている。ビームスプリッタを使用せずに放射ビームＢをパターニング用デバイスに向けることも可能であることを理解すべきである。一実施例では、放射ビームはパターニング用デバイスに対して、０度から９０度の間、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度の間の角度で向けられる（図１の実施形態では、９０度である）。パターニング用デバイスＰＤは、放射ビームＢを調整し、放射ビームを反射してビームスプリッタＢＳに戻す。ビームスプリッタＢＳは、調整されたビームを投影系ＰＳに対して透過する。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に向け、その後投影系ＰＳに向けるために、別の構成も使用できることは言うまでもない。特に、図１に示すような構成は、透過型のパターニング用デバイスを使用する場合には必要でない。

図示のリソグラフィ装置は、いくつかのモードで使用することができる。

１．ステップモードでは、個別制御可能な素子のアレイと基板とが本質的に静止状態を保つ一方、放射ビームに与えられたパターン全体が目標部分Ｃ上に一度に投影される（つまり、単一の静的露光）。続いて、基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して、異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップモードでは、露光領域の最大サイズにより、単一の静的露光でイメージが与えられる目標部分Ｃのサイズが制限される。

２．走査モードでは、個別制御可能な素子のアレイと基板とが同期して走査される一方、放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一の動的露光）。個別制御可能な素子のアレイに対する基板の速度および方向は、投影系ＰＳの倍率（縮小）および像反転特性によって決定することができる。走査モードでは、露光領域の最大サイズが単一の動的露光における目標部分の（非走査方向における）幅を制限するのに対して、走査移動の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。

３．パルスモードでは、個別制御可能な素子のアレイが本質的に静止し続け、パルス状の放射源を用いて、パターンの全体が基板Ｗの目標部分Ｃ上に投影される。基板Ｗを横切ってビームＢがライン状に走査されるように基板テーブルＷＴを本質的に一定速度で移動させる。放射系のパルスの間に必要に応じて個別制御可能な素子のアレイ上のパターンが更新され、基板Ｗの必要な位置で連続する目標部分Ｃが露光されるようにパルスが調節される。結果として、ビームＢが基板Ｗの全体を走査して、基板のストリップ状に完全なパターンを露光することができる。基板Ｗが一行ずつ完全に露光されるまで、上記過程が繰り返される。

４．連続走査モードでは、調整後の放射ビームＢに対して基板Ｗを実質的に一定速度で走査する点、およびビームＢが基板Ｗの全体を走査し基板Ｗを露光すると個別制御可能な素子のアレイ上のパターンが更新される点を除いて、パルスモードと実質的に同一である。個別制御可能な素子のアレイ上のパターンの更新と同期した実質的に一定の放射源またはパルス放射源を使用することができる。

５．図２のリソグラフィ装置を用いて実行可能なピクセル格子イメージングモードでは、パターニング用デバイスＰＤに向けられたスポットジェネレータにより形成されるスポットを連続的に露光することで、基板Ｗ上に形成されるパターンが実現される。露光されたスポットは、実質的に同じ形状を有する。スポットは、基板Ｗ上に実質的に格子状に焼き付けられる。一実施例では、スポットのサイズは、焼き付けられた画素の格子のピッチよりは大きいが、露光スポットの格子よりは遙かに小さい。焼き付けられるスポットの強度を変化させることで、パターンが実現される。露出フラッシュの間、スポットにわたる強度分布が変化する。

上述の使用モードの組み合わせおよび／または変形、または全く異なる使用モードも利用することができる。

リソグラフィにおいては、基板上のレジスト層にパターンが露光される。その後、レジストは現像される。続いて、追加の処理ステップが基板に実行される。基板の各部に対するこれら続きの処理の効果はレジストの露光によって決まる。特に、所与の照射量（ドース、露光量）しきい値を越える放射量（radition dose）を受けた基板の部分が、照射量しきい値を下回る放射量を受けた基板の部分と異なる反応をするように、プロセスが調整される。例えば、エッチングプロセスにおいて、しきい値を越える放射量を受けた基板の領域は、現像レジストの層によってエッチングから保護される。しかしながら、しきい値を下回る放射量を受けたレジストの部分は露光後の現像で取り除かれ、そのためこれらの領域はエッチングから保護されない。したがって、所望のパターンをエッチングすることができる。特に、パターン特徴の内部で基板上の領域に透過される放射が、その領域が露光の間に照射量しきい値を越える放射量を受ける十分に高い強度となるように、パターニング用デバイスの個別制御可能な素子が設定される。対応する個別制御可能な素子をゼロまたはかなり低い放射強度を提供するように設定することによって、基板上の残りの領域は、照射量しきい値より小さい放射量を受ける。

実際には、特徴の境界の一側で最大の放射強度を提供し反対側で最小の放射強度を提供するように個別制御可能な素子を設定する場合でも、パターン特徴の端での放射量は、所与の最大量からゼロにまで急激には変化しない。その代わり、回折効果のために、放射量のレベルは遷移ゾーンの全体で低下する。現像されたレジストによって最終的に形成されるパターン特徴の境界の位置は、受け取った放射量が照射量しきい値を下回る位置によって決まる。遷移ゾーン全体で放射量が減少する部分の輪郭、つまりパターン特徴境界の正確な位置は、パターン特徴境界上のまたは隣接する基板上の点に放射を提供する個別制御可能な素子を設定することによって、より正確に制御することができる。これらは、最大強度レベルまたは最小強度レベルであるだけでなく、最大強度レベルと最小強度レベルの間の強度レベルであってもよい。これは、一般に「グレースケーリング」と呼ばれる。

所与の個別制御可能な素子によって基板に与える放射強度を二値（すなわち、単に最大値と最小値）にしか設定できないリソグラフィシステムで制御する場合よりも、グレースケーリングは、パターン特徴境界の位置を詳細に制御することができる。一実施形態では、少なくとも３つの異なる放射強度値、例えば、少なくとも４つの放射強度値、少なくとも８つの放射強度値、少なくとも１６の放射強度値、少なくとも３２の放射強度値、少なくとも６４の放射強度値、少なくとも１２８の放射強度値、または少なくとも２５６の放射強度値を基板上に投影することができる。

上述の目的に対して追加の目的または別の目的のためにグレースケーリングを使用できることは言うまでもない。例えば、受け取った放射量レベルに依存して、基板の領域に３以上の潜在的反応があるように露光後の基板の処理を調整することができる。例えば、第１のしきい値より低い放射量を受けた基板の部分は、第１の態様で反応する。第１のしきい値を越えるが第２のしきい値より低い放射量を受けた基板の部分は、第２の態様で反応する。第２のしきい値を越える放射量を受けた基板の部分は、第３の態様で反応する。したがって、３以上の所望の放射量レベルを有する基板全体にわたる放射量プロファイル（分布）を与えるために、グレースケーリングを使用することができる。一実施形態では、放射量プロファイルは、少なくとも二つの所望の放射量レベル、例えば少なくとも３つの所望の放射量レベル、少なくとも４つの所望の放射量レベル、少なくとも６つの所望の放射量レベル、または少なくとも８つの所望の放射量レベルを有する。

上述したような、基板上の各点で受け取る放射の強度を単に制御することによる方法以外の方法で、放射量プロファイルを制御できることは言うまでもない。例えば、代替的にまたは追加的に、各点での露光の継続時間を制御することによって、基板上の各点で受け取られる放射量を制御することができる。他の実施例として、複数の連続露光で基板上の各点で潜在的に放射を受けることができる。したがって、複数の連続露光のうち選択されたサブセットを使用して各点を露光することによって、各点で受け取られる放射量を代替的にまたは追加的に制御することができる。

所要パターンを基板上に形成するために、パターニング用デバイス内の個別制御可能な素子のそれぞれを、露光プロセス中の各ステージで必要な状態に設定する必要がある。したがって、必要な状態を表す制御信号を、個別制御可能な素子のそれぞれに伝えなければならない。一実施例では、リソグラフィ装置は、制御信号を生成するコントローラを備える。基板上に形成すべきパターンは、ベクトル定義のフォーマット、例えばＧＤＳＩＩでリソグラフィ装置に提供することができる。設計情報を個別制御可能な素子それぞれのための制御信号に変換するため、コントローラは一つまたは複数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上の処理ステップを実行するように構成される。データ処理装置は、集合的に「データパス」と呼ぶことができる。

データパスのデータ処理装置は、以下の機能のうち一つまたは複数の機能を実行するように構成することができる。すなわち、ベクトルベースの設計情報をビットマップのパターンデータに変換する機能、ビットマップのパターンデータを所要放射量のマップ（すなわち、基板全体の所要放射量プロファイル）に変換する機能、所要放射量マップを個別制御可能な素子のそれぞれに必要な放射強度値に変換する機能、そして、個別制御可能な素子のそれぞれに必要な放射強度値を対応する制御信号に変換する機能である。

図２は、例えばフラットパネルディスプレイの製造に使用可能な本発明による装置の配置を示す。図１に示す構成要素に対応する構成要素は、同一の参照番号で表される。また、例えば基板、コントラスト用デバイス、ＭＬＡ、放射ビーム等の様々な構成といった様々な実施形態についての上記説明は、そのまま適用可能である。

図２に示すように、投影系ＰＳは、レンズＬ１、Ｌ２を備えるビームエキスパンダを有する。第１のレンズＬ１は、調整後の放射ビームＢを受け取り、開口絞りＡＳの開口部を通してその焦点を合わせる。別のレンズＡＬが絞りに配置されていてもよい。続いて、放射ビームＢは発散して、第２のレンズＬ２（例えば、フィールドレンズ）によって焦点が合わせられる。

投影系ＰＳは、拡大された調整後ビームＢを受け取るように構成されたレンズアレイＭＬＡをさらに備える。パターニング用デバイスＰＤ内の個別制御可能な素子のうち一つまたは複数と対応して、調整後の放射ビームＢの異なる部分がレンズアレイＭＬＡ内のそれぞれ異なるレンズを通過する。各レンズは、調整後の放射ビームＢの各部分の焦点を基板Ｗ上に位置する一点に合わせる。このようにして、放射スポットＳのアレイが基板Ｗ上に露光される。図示のレンズアレイ１４のうち８つのレンズのみが示されているが、レンズアレイは数千ものレンズで構成することができることは言うまでもない（パターニング用デバイスＰＤとして使用される個別制御可能な素子のアレイについても同じことが当てはまる）。

図３は、本発明の一実施形態にしたがって、図２のシステムを使用して基板Ｗ上にパターンを生成する方法を図式的に示す。黒丸は、投影系ＰＳ内のレンズアレイＭＬＡによって、基板Ｗ上に投影されたスポットＳのアレイを表す。一連の露光が基板Ｗ上に露光されるのに合わせて、基板Ｗが投影系ＰＳに対してＹ方向に移動する。白丸は、基板Ｗ上で以前に露光されたスポット露光ＳＥを表す。図示するように、投影系ＰＳ内のレンズアレイによって基板上に投影された各スポットは、基板上のスポット露光の列Ｒとなって現れる。基板の完全なパターンは、スポットＳのそれぞれによって露光されたスポット露光ＳＥの列Ｒの全てを合計することで生成される。このような構成は、一般に上述の「ピクセル格子イメージング（pixel grid imaging）」と呼ばれる。

放射スポットＳのアレイは、基板Ｗに対してθの角度で配置されていることが分かる（基板の縁は、Ｘ方向およびＹ方向と平行である）。こうしたのは、基板が走査方向（Ｙ方向）に移動するとき、各放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。これによって、基板の全体を放射スポット１５のアレイによってカバーすることが可能になる。一実施例では、角度θは最大２０度、１０度であり、例えば、最大５度、最大３度、最大１度、最大０．５度、最大０．２５度、最大０．１０度、最大０．０５度、または最大０．０１度である。一実施例では、角度θは少なくとも０．００１度である。

図４は、本発明の一実施形態にしたがって、複数の光学エンジンを使用してフラットパネルディスプレイ基板Ｗの全体を一回の走査で露光可能とする方法を図式的に示す。図示の例では、放射スポットＳの８つのアレイＳＡが「チェス盤」状構成で二つの列Ｒ１、Ｒ２に配置された、８つの光学エンジン（図示せず）により生成される。放射スポット（例えば、図３のスポットＳ）のアレイのエッジは、隣接する放射スポットアレイのエッジとわずかに（走査方向Ｙに）オーバーラップしている。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列に配置される。このようにすると、放射の帯が基板Ｗの幅全体に延び、一回の走査で基板の全体を露光することが可能になる。任意の適当な数の光学エンジンを使用できることは言うまでもない。一実施例では、光学エンジンの数は、少なくとも１個、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、例えば３０個未満、または２０個未満である。

上述したように、各光学エンジンは、別個の照明系ＩＬ、パターニング用デバイスＰＤ、および投影系ＰＳを備えることができる。しかしながら、二つ以上の光学エンジンが、照明系、パターニング用デバイス、および投影系のうちの一つまたは複数の少なくとも一部を共用可能であることは言うまでもない。

典型的な放射系
図５は、本発明の一実施形態による放射系５００を示す。放射系５００は、放射源ＳＯと、回転光学素子５０２と、角度分布変化素子５０４とを含む。図示の例では、放射系５００は照明器ＩＬとは別個に配置される。例えば、（例えばレーザ等として機能する）放射源ＳＯの代わりに放射系５００を使用することもでき、および／または、照明器ＩＬの前にある図１および図２の放射源ＳＯおよびビーム伝送系ＢＤの両方の代わりに放射系５００を使用してもよい。一部の実施形態においてのみ放射源ＳＯと照明器ＩＬとは別個のものであるので、図５および図１０ないし１２では、点線を用いて照明器ＩＬを任意のものとして示している。別個の照明器がない例においては、図１および図２に関して上述したように、放射源ＳＯが照明器ＩＬの一部となるように照明器ＩＬ内に放射系５００が配置されてもよい。後者の場合、一例では、放射系５００を出た光が光学系（図示せず、図１および２を参照）の方に導かれてもよいし、またはパターニング用デバイス（図示せず、図１および２を参照）に導かれてもよい。全ての構成は、本発明の範囲内で考慮される。

代替的にまたは加えて、本発明の範囲内から逸脱することなく、リソグラフィ装置の他の照明系、すなわち位置合わせ照明系のような露光照明系以外の照明系のために放射系５００を使用してもよい。代替的にまたは加えて、干渉パターンまたはスペックルパターンを実質的に除去するためインコヒーレント光ビームおよび／またはより一様な光ビームの形成を必要とする任意の照明系の代わりに、放射系５００を使用することもできる。

デバイスが静止状態を保つかまたは非回転態様で動作する間、回転光学素子５０２の「回転」態様および「回転速度」が、デバイスの物理的な動作（例えば、デバイスの回転）に関連したり、またはデバイスの固有の作用（例えば、デバイスと相互作用するビームを回転する）を参照してもよいことは認められよう。回転光学素子の全ての変形例は、本発明の範囲内で考慮される。変形例のうちいくつかは後述する。以下の様々な回転光学素子についての記述は例示であり、網羅的ではないことは理解されるべきである。

以下の説明は、放射系５００が照明系ＩＬの前に配置される一実施形態についてのものである。 一実施例では、放射源ＳＯはコヒーレントビーム５０６を生成するレーザである。コヒーレントビーム５０６は、回転光学素子５０２で反射されて第２のコヒーレントビーム５０８を形成する。コヒーレントビーム５０８は、角度分布変化素子５０４で反射されてインコヒーレントビーム５１０を形成する。インコヒーレントビーム５１０は、回転光学素子５０２で反射されて第２のインコヒーレントビーム５１２を形成する。インコヒーレントビーム５１２は、照明器ＩＬによって受け取られる。上述のように、本明細書の全体にわたりコヒーレントビームの使用に関して説明をするが、部分的コヒーレントビームも本発明の範囲内で考慮される。

この構成により、回転光学素子５０２は、コヒーレントビーム５０８を様々な角度で反射することにより、角度分布変化素子５０４に対してコヒーレントビーム５０８を移動すなわち走査する。コヒーレントビーム５０８の反射角は、回転光学素子５０２の回転速度および／またはコヒーレントビーム５０６の周波数に基づき、時間の関数として変化する。反射角を変化させる間、インコヒーレントビーム５１０の増大された角度分布は一定を保つが、角度変化に対する位相分布は変化する。インコヒーレントビーム５１０（および５１２）における位相分布の変化により、インコヒーレントビーム５１２が照明器ＩＬにより使用されて照射ビーム（例えば、図１のビームＢ）を形成するときに、干渉パターンまたはスペックルパターンが実質的に除去される。

加えてまたは代替的に、回転光学素子５０２と角度分布変化素子５０４との間の距離は、反射角の範囲の大きさに影響を及ぼしうる。一実施例では、回転光学素子５０２は角度分布変化素子５０４から約３ｍの距離に配置され、コヒーレントビーム５０８の反射角がかなりの範囲を取れるようにする。

当業者には理解されるように、放射源ＳＯ、回転光学素子５０２、角度分布変化素子５０４および照明器ＩＬの間で光を適切に処理し導くために、放射系５００に対して他の光学素子（例えばレンズ、鏡など）を追加する必要があってもよい。図１０、１１および１２を参照して、典型的な光学素子構成が以下に説明される。

本発明の様々な実施形態にしたがって、図６、１４および１５は、それぞれ、各種の回転光学素子６０２、１４０２および１５０２を示す。図６に示す実施形態では、回転光学素子６０２は、６つの反射面（例えばファセット）６１４を有する回転ポリゴンミラーである。代替的に、他の形状の回転ミラーを使用してもよい。図１４に示す実施形態では、角度分布変化デバイス５０４（図示せず）に対してコヒーレントビーム５０８を移動（走査）するために、圧電テーブル１４０２が使用されてもよい。図１５に示す実施形態では、光電子デバイス（例えば光電子モジュレータ）１５０２に対する電界をオン、オフで切り替えることによってコヒーレントビーム５０６を偏向しコヒーレントビーム５０８を生成するために、光電子デバイス１５０２を透過モードで使用することができる。切り替えの結果、光電子デバイス１５０２内の屈折率の勾配が変化し、ビーム５０６が偏向する。光電子デバイス１５０２は、ＫＤＰや結晶水晶などの結晶であってもよいが、これに限定されない。

再び図５を参照するとともに引き続き図６を参照して、システム５００は、「ダブル反射」スキームを利用して安定したインコヒーレントビーム５１２が生成されるように構成されている。ダブル反射スキームでは、ビームは回転光学素子５０２、６０２で二回反射される。例えば、コヒーレントビーム５０６が回転光学素子５０２／６０２から反射してコヒーレントビーム５０８を形成するとき、一回目の反射が起こり、インコヒーレントビーム５１０が回転光学素子５０２／６０２から反射してインコヒーレントビーム５１２を形成するとき、二回目の反射が起こる。これにより、一回目の反射の結果、不安定なコヒーレントビーム５０８が発生し、二回目の反射の後に安定したインコヒーレントビーム５１２となることが許容される。また、回転ポリゴンミラー６０２からの反射が一回のみである場合、回転ポリゴンミラー６０２の反射面６１４の位置決め、回転ポリゴンミラー６０２の回転速度、および放射源ＳＯの周波数（例えば放射源ＳＯのレーザパルス）の間での同期の許容範囲を非常に厳密にする必要があるだろう。例えば、放射源ＳＯと回転ポリゴンミラー６０２の間の関係は、次式のように特徴付けられる。
（回転光学素子のファセット（反射面）の数）×（回転光学素子の毎秒サイクル数）＝（レーザパルス繰り返し数）

６ｋＨｚのレーザ放射源ＳＯを使用し、回転ポリゴンミラー６０２が６つの反射面（ファセット）６１４を備える場合、回転ポリゴンミラー６０２は１ｋＨｚの回転速度が必要になる。別の例では、システム５００の特性を次式のように表すことができる。

ただし、ωは回転速度［Ｈｚ＝ｓ^−１］、Ｎは回転ポリゴンミラーのファセット数、αは回転角の変化率［ｒａｄ／ｓ＝Ｈｚ］、νはレーザ繰り返し数［Ｈｚ＝ｓ^−１］、Ｆは回転ポリゴンミラーと角度分布変化素子の間のレンズの焦点距離［ｍ^−１］（１／Ｆが計算に使用される）、ｖは角度分布変化素子に対するビームの移動速度［ｍ／ｓ］、Δｔは統合時間／パルス長［ｓ］、Δｘは統合長さ／パルス移動［ｍ］。

したがって、統合時間が５０ナノ秒（ｎｓ）、レーザ繰り返し数が６ｋＨｚ、焦点距離が３ｍ、回転ポリゴンミラー６０２のファセット数が６である場合、パルス移動当たりの統合長さは、以下のようになる。
Δｘ＝２＊５０ｎｓ＊６ｋＨｚ／（３ｍ^−１）＝１．８ｍｍ

放射源ＳＯのパルス繰り返し数および／または回転ポリゴンミラー６０２の回転速度におけるあらゆる変化によって、反射面６１４からのコヒーレントビーム５０６の反射角を各パルスの間でわずかに変化させることができ、これによってコヒーレントビーム５０８の不安定を生じさせる。しかしながら、ダブル反射スキームの使用により、反射角誤差は、一回目の反射と二回面の反射で等しいが、正反対である。したがって、二回目の反射は、一回目の反射によって導入されたいかなる誤差をも補償し、その結果、二回目の反射の後のインコヒーレントビーム５１２は安定する。加えてまたは代替的に、ダブル反射スキームによって、依然として同期は重要であるものの決定的な要因ではなくなる。

図７、図８および図９は、本発明の様々な実施形態にしたがって、それぞれ例示的な角度分布変化素子７０４、８０４および９０４を示す。例えば、素子７０４、８０４および９０４を用いてコヒーレントビーム５０８の角度分布を増大させてもよい。

図７の例示的な角度分布変化素子７０４は、回折格子などの回折素子からなる。加えてまたは代替的に、例えばウェットエッチングされた拡散器かホログラフィック拡散器などの拡散器（ディフューザ）を回折格子の代わりに用いることもできる。図８に示す例示的な素子８０４は、レンズアレイなどの屈折光学素子８０４からなる。図９に示す例示的な素子９０４は、ゾーンレンズまたはフレネルゾーンレンズ９０４からなる。加えてまたは代替的に、ゾーンレンズまたはフレネルゾーンレンズの代わりに、ゾーンプレートまたはフレネルゾーンプレートを使用することも可能である。

図１０、図１１および図１２は、本発明の様々な実施形態による例示的な放射系１０００、１１００および１２００を示す。

図１０に示す実施形態では、システム１０００は、放射源ＳＯ、回転ポリゴンミラー６０２、角度分布変化素子１００４および照明器ＩＬを含む。角度分布変化素子１００４は、反射デバイス１００４Ａおよびレンズ１００４Ｂを備える。反射デバイス１００４Ａは、コヒーレントビーム５０８の角度分布を変化させるために使用されるマイクロ構造（図示せず）を備える。代替的にまたは加えて、図７、図８および／または図９に関して上述した一つまたは複数の角度分布変化素子として反射デバイス１００４Ａのマイクロ構造を構成してもよい。動作時、コヒーレントビーム５０８はレンズ１００４Ｂによって導かれ、反射デバイス１００４Ａから反射してインコヒーレントビーム５１０を形成する。インコヒーレントビーム５１０は、レンズ１００４Ｂによって回転ポリゴンミラー６０２へと戻される。

図１１に示す実施形態では、システム１１００は、放射源ＳＯ、回転ポリゴンミラー６０２、角度分布変化素子１１０４および照明器ＩＬを含む。この実施形態は、図１０に示したものと類似しているが、レンズ１００４Ｂが角度分布変化素子１１０４から除かれている点が異なる。代わりに、角度分布変化素子は、マイクロ構造（図示せず）を有する反射デバイス１１０４Ａと、回転ポリゴンミラー６０２および反射デバイス１１０４Ａの間に配置されたレンズ１１１６とを備える。代替的にまたは加えて、図７、図８および／または図９に関して上述した一つまたは複数の角度分布変化素子として反射デバイス１１０４Ａのマイクロ構造を構成してもよい。動作時、レンズ１１１６は、コヒーレントビーム５０８の焦点を反射デバイス１１０４Ａに合わせ、インコヒーレントビーム５１０を形成する。インコヒーレントビーム５１０は、レンズ１１１６によって回転ポリゴンミラー６０２上へと導かれる。

図１２に示す実施形態では、システム１２００は、放射源ＳＯ、回転ポリゴンミラー６０２、角度分布変化素子１２０４、第１レンズ１２１６Ａと第２レンズ１２１６Ｂを備えたレンズ系１２１６、および照明器ＩＬを含む。本実施形態では、角度分布変化素子１２０４は、透過素子１２０４Ａと反射素子１２０４Ｂとを含む。反射素子１２０４Ｂは、軸１２２２について対称であるコーナーレフレクタであってもよい。透過素子１２０４Ａは、軸１２２２に沿って長手方向に延び、マイクロ構造（図示せず）を備えてもよい。コヒーレントビーム５０８が透過素子１２０４Ａによって透過されインコヒーレントビーム５１０を形成するとき、マイクロ構造はコヒーレントビーム５０８の角度分布を変化させる。代替的にまたは加えて、図７、図８および／または図９に関して上述して一つまたは複数の角度分布変化素子として、透過素子１２０４Ａのマイクロ構造を構成してもよい。動作時、コヒーレントビーム５０８はレンズ１２１６Ａによって導かれ、反射素子１２０４Ｂの第１内面１２１８から反射する。反射の後、コヒーレントビーム５０８は、透過素子１２０４Ａにより透過されインコヒーレントビーム５１０を形成する。その後、インコヒーレントビーム５１０は、反射素子１２０４Ｂの第２内面１２２０から反射され、レンズ１２１６Ｂにより回転ポリゴンミラー６０２上に導かれる。

他の素子および素子の他の構成を角度分布変化素子５０４の代わりに使用してもよく、そのため、上述の実施形態および／または実施例は単に例示であり網羅的ではないことを認めるべきである。

代替的にまたは加えて、回転ポリゴンミラー６０２の一つまたは複数の反射面６１４が屈折力（optical power）を有していてもよく、これにより、システム５００内の光を導きまたは処理するために必要な一つまたは複数のレンズまたはミラーを取り除くことが可能となる。また、代替的にまたは加えて、一つまたは複数の角度分布変化素子５０４、７０４、８０４、９０４、１００４、１１０４および／または１２０４が屈折力を有していてもよく、これにより、システム５００内の光を導きまたは処理するために必要な一つまたは複数のレンズまたはミラーを取り除くことが可能となる。

図１３は、本発明の一実施形態による方法１３００を表すフローチャートである。ステップ１３０２において、少なくとも一つの部分的コヒーレントビームが回転光学素子を用いて導かれ、角度分布変化素子から反射されてインコヒーレントビームを形成する。ステップ１３０４において、インコヒーレントビームから照射ビームが形成される。ステップ１３０６において、照射ビームにパターンが付与される。ステップ１３０８において、パターン付与された照射ビームが基板の目標部分に投影される。

特定のデバイス（例えば、集積回路またはフラットパネルディスプレイ）の製造におけるリソグラフィ装置の使用について本文で特に言及してきたが、本明細書で述べたリソグラフィ装置は、他の応用形態も有していることを理解すべきである。応用形態には、集積回路、集積された光学システム、磁気領域メモリ用の誘導および検出パターン（guidance and detection pattern）、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、微小電子機械デバイス（ＭＥＭＳ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）が含まれるが、これらに限定されない。また、例えばフラットパネルディスプレイにおいて、本発明の装置を使用して、種々の層、例えば薄膜トランジスタ層および／またはカラーフィルタ層の作成を補助することができる。

光リソグラフィの文脈における本発明の実施形態の使用について特に言及してきたが、文脈が許す限り、例えばインプリントリソグラフィなどの他の応用形態でも本発明を使用でき、本発明が光リソグラフィに限定されないことを認められよう。インプリントリソグラフィでは、パターニング用デバイス内のトポグラフィが基板に形成されるパターンを定義する。基板に供給されたレジスト層にパターニング用デバイスのトポグラフィが押し付けられると、電磁気放射、熱、圧力、またはこれらの組み合わせを与えることによってレジストが硬化される。レジストが硬化した後、レジストにパターンを残してパターニング用デバイスがレジストから取り除かれる。

結論
本発明の様々な実施形態について説明したが、それらは例示のみを目的として示されたものであり、限定ではないことを理解すべきである。本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更をなしうることは、当業者にとって明らかである。したがって、本発明の広がりおよび範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の請求項およびそれらの等価物にしたがってのみ定義されるべきである。

発明の詳細な説明の部分は、請求項を解釈するために使用されることを意図しているが、課題を解決するための手段（Summary）および要約の部分はそうではないことは言うまでもない。課題を解決するための手段（Summary）および要約の部分は、本発明の実施形態の一つまたは複数を説明することができるが、発明者によって考慮された実施形態の全てを説明することはできない。したがって、それらは、いかなる場合でも本発明および請求項を限定する意図ではない。

本発明の様々な実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の様々な実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 図２に示した本発明の一実施形態による基板にパターンを転写する方法を示す図である。 本発明の一実施形態による光学エンジンの構成を示す図である。 本発明の一実施形態による放射系を示す図である。 本発明の一実施形態による回転光学素子を示す図である。 本発明の様々な実施形態による典型的な角度分布変化素子を示す図である。 本発明の様々な実施形態による典型的な角度分布変化素子を示す図である。 本発明の様々な実施形態による典型的な角度分布変化素子を示す図である。 本発明の様々な実施形態による各種の放射系を示す図である。 本発明の様々な実施形態による各種の放射系を示す図である。 本発明の様々な実施形態による各種の放射系を示す図である。 本発明の一実施形態による方法を表すフローチャートである。 本発明の様々な実施形態による各種の回転光学素子を示す図である。 本発明の様々な実施形態による各種の回転光学素子を示す図である。

Claims (43)

1. 少なくとも一つの部分的コヒーレントビームを生成する放射源と、
   角度分布変化素子と、
   （ａ）前記放射源から部分的コヒーレントビームを受け取り、（ｂ）受け取った部分的コヒーレントビームを導いて前記角度分布変化素子で反射してインコヒーレントビームを形成するように構成された回転光学素子と、を備え、
   前記部分的コヒーレントビームは、前記回転光学素子の回転速度に基づき異なる角度でまたは異なる位置で前記角度分布変化素子上に導かれ、前記角度は時間の関数として変化することを特徴とするシステム。
2. 前記角度分布変化素子が拡散器からなり、または拡散器と反射デバイスからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記拡散器はウェットエッチングされた拡散器またはホログラフィック拡散器であることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記角度分布変化素子が回折光学素子からなり、または回折光学素子と反射デバイスからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記角度分布変化素子は、屈折光学素子、屈折光学素子とレンズ、または屈折光学素子と反射デバイスからなることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記角度分布変化素子は、ゾーンレンズ、フレネルゾーンレンズ、ゾーンプレート、フレネルゾーンプレート、または反射デバイスおよび、ゾーンレンズ、フレネルゾーンレンズ、ゾーンプレート、またはフレネルゾーンプレートを備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記回転光学素子が回転ミラーであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記回転ミラーが回転ポリゴンミラーであることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 前記回転光学素子が圧電テーブルであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. 前記回転光学素子が光電子モジュレータであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
11. 前記角度分布変化素子は、照射ビームの角度分布を増加させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
12. 前記角度分布変化素子は、屈折力を有する反射面を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
13. 前記回転光学素子は、屈折力を有する反射面を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
14. 照明器をさらに備え、前記回転光学素子は前記インコヒーレントビームを前記照明器上に導くように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
15. 前記回転光学素子は、前記角度分布変化素子からのインコヒーレントビームを、照明器、光学系またはパターニング用デバイス上へ反射するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
16. 放射源、回転光学素子、および角度分布変化素子を有し照射ビームを生成する照明系と、
    照射ビームにパターンを付与するパターニング用デバイスと、
    パターン付与されたビームを基板の目標部分に投影する投影系と、
    を備えることを特徴とするリソグラフィシステム。
17. 前記回転光学素子は、（ａ）前記放射源から部分的コヒーレントビームを受け取り、（ｂ）受け取った部分的コヒーレントビームを導いて前記角度分布変化素子で反射してインコヒーレントビームを形成するように構成され、
    前記部分的コヒーレントビームは、前記回転光学素子の回転速度に基づき異なる角度でまたは異なる位置で前記角度分布変化素子上に導かれ、前記角度は時間の関数として変化することを特徴とする請求項１６に記載のリソグラフィシステム。
18. 前記回転光学素子は、前記角度分布変化素子からインコヒーレントビームを受け取るようにさらに構成されることを特徴とする請求項１７に記載のリソグラフィシステム。
19. 前記照明系が照明器をさらに備え、
    前記回転光学素子は前記インコヒーレントビームを前記照明器上に導くように構成されることを特徴とする請求項１８に記載のリソグラフィシステム。
20. 前記角度分布変化素子は、拡散器、ウェットエッチングされた拡散器、ホログラフィック拡散器、回折光学素子、屈折光学素子、ゾーンレンズ、フレネルゾーンレンズ、ゾーンプレートまたはフレネルゾーンプレートからなることを特徴とする請求項１６に記載のリソグラフィシステム。
21. 前記角度分布変化素子は、レンズまたは反射デバイスからなることを特徴とする請求項２０に記載のリソグラフィシステム。
22. 前記回転光学素子は、回転ミラー、回転ポリゴンミラー、圧電テーブルまたは光電子デバイスからなることを特徴とする請求項１６に記載のリソグラフィシステム。
23. 前記角度分布変化素子または前記回転光学素子の少なくとも一つは屈折力を有する反射面を備えることを特徴とする請求項１６に記載のリソグラフィシステム。
24. （ａ） 回転光学素子を用いて少なくとも一つの部分的コヒーレントビームを導いて、角度分布変化素子で反射してインコヒーレントビームを形成するようにし、
    （ｂ）前記インコヒーレントビームから照射ビームを形成し、
    （ｃ）前記照射ビームにパターンを付与し、
    （ｄ）パターン付与された照射ビームを基板の目標部分に投影する
    ことを特徴とするデバイス製造方法。
25. 前記ステップ（ｂ）は、前記インコヒーレントビームを前記回転光学素子上に戻して前記照射ビームを形成するステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記回転光学素子は、照明器または光学系上へ前記インコヒーレントビームを導き前記照射ビームを生成することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 前記部分的コヒーレントビームは、前記回転光学素子によって異なる角度でまたは異なる位置で前記角度分布変化素子上に導かれ、前記角度は時間の関数として変化することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
28. 前記角度分布変化素子として、拡散器、ウェットエッチングされた拡散器、ホログラフィック拡散器、回折光学素子、屈折光学素子、ゾーンレンズ、フレネルゾーンレンズ、ゾーンプレートまたはフレネルゾーンプレートを使用することをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
29. 前記角度分布変化素子において反射デバイスまたはレンズを使用することをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 回転光学素子として、回転ミラー、回転ポリゴンミラー、圧電テーブルまたは光電子デバイスを使用することをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
31. 前記角度分布変化素子または前記回転光学素子の少なくとも一つに、屈折力を有する反射面を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
32. インコヒーレントな出力ビームを出力するレーザであって、
    少なくとも一つの部分的コヒーレントビームを生成する放射源と、
    角度分布変化素子と、
    （ａ）前記放射源から部分的コヒーレントビームを受け取り、（ｂ）受け取った部分的コヒーレントビームを導いて前記角度分布変化素子で反射してインコヒーレントビームを形成するように構成された回転光学素子と、を備え、
    前記部分的コヒーレントビームは、前記回転光学素子の回転速度に基づき異なる角度でまたは異なる位置で前記角度分布変化素子上に導かれ、前記角度は時間の関数として変化することを特徴とするレーザ。
33. 前記回転光学素子は、前記角度分布変化素子からインコヒーレントビームを受け取るようにさらに構成されることを特徴とする請求項３２に記載のレーザ。
34. 前記角度分布変化素子は、拡散器、ウェットエッチングされた拡散器、ホログラフィック拡散器、回折光学素子、屈折光学素子、ゾーンレンズ、フレネルゾーンレンズ、ゾーンプレートまたはフレネルゾーンプレートからなることを特徴とする請求項３２に記載のレーザ。
35. 前記角度分布変化素子は、レンズまたは反射デバイスからなることを特徴とする請求項３４に記載のレーザ。
36. 前記回転光学素子は、回転ミラー、回転ポリゴンミラー、圧電テーブルまたは光電子デバイスからなることを特徴とする請求項３２に記載のレーザ。
37. 前記角度分布変化素子または前記回転光学素子の少なくとも一つは屈折力を有する反射面を備えることを特徴とする請求項３２に記載のレーザ。
38. インコヒーレントな照射ビームを出力する照明器であって、
    少なくとも一つの部分的コヒーレントビームを生成する放射源と、
    角度分布変化素子と、
    （ａ）前記放射源から部分的コヒーレントビームを受け取り、（ｂ）受け取った部分的コヒーレントビームを導いて前記角度分布変化素子で反射してインコヒーレントビームを形成するように構成された回転光学素子と、を備え、
    前記部分的コヒーレントビームは、前記回転光学素子の回転速度に基づき異なる角度でまたは異なる位置で前記角度分布変化素子上に導かれ、前記角度は時間の関数として変化することを特徴とする照明器。
39. 前記回転光学素子は、前記角度分布変化素子からインコヒーレントビームを受け取るようにさらに構成されることを特徴とする請求項３８に記載の照明器。
40. 前記角度分布変化素子は、拡散器、ウェットエッチングされた拡散器、ホログラフィック拡散器、回折光学素子、屈折光学素子、ゾーンレンズ、フレネルゾーンレンズ、ゾーンプレートまたはフレネルゾーンプレートからなることを特徴とする請求項３８に記載の照明器。
41. 前記角度分布変化素子は、レンズまたは反射デバイスからなることを特徴とする請求項４０に記載の照明器。
42. 前記回転光学素子は、回転ミラー、回転ポリゴンミラー、圧電テーブルまたは光電子デバイスを備えることを特徴とする請求項３８に記載の照明器。
43. 前記角度分布変化素子または前記回転光学素子の少なくとも一つは屈折力を有する反射面を備えることを特徴とする請求項３８に記載の照明器。

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