JP2007305987A - 干渉露光及び他の露光を用いるリソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

干渉露光及び他の露光を用いるリソグラフィ装置及びデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】微細化されたデバイスをプロセスタイムを長くせず、低コストに生み出すことができるリソグラフィ装置を提供する。
【解決手段】リソグラフィ装置は、基板に2つの放射ビーム12,13を投影することにより基板Wの目標領域に平行なラインを露光する露光ユニット10を含む。2つの放射ビーム12,13は互いに干渉して複数のラインを形成するように投影される。露光ユニット10が基板の目標領域に平行ラインを露光しているときに、アクチュエータ17が露光ユニットに対して基板Wを連続的に移動する。
【選択図】図5A

Description

本発明はリソグラフィ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。
これまで以上に微細化されたデバイス、これまで以上にカスタマイズされたデバイス、そしてこれまで以上に低コストなデバイスを生み出すために、リソグラフィ方式の改良が脈々と続けられている。しかし、これら3つの目標は互いに干渉し合うものである。例えば新たな技術により微細な構造が実現可能となっても、デバイス製造に必要なプロセスタイムが長くなってしまって結局デバイスのコストが上がってしまう。また、デバイス製造の柔軟性を高めるプロセスを使おうとしても、パターンの微細さで妥協しなければならなくなって、結局デバイスのコストが上がってしまう。
改良プロセスの一案として、1回の露光で一度に複数の放射ビームを基板に適用してパターンを形成するリソグラフィシステムが提案されている。複数のビームを干渉させて高解像度の繰り返しパターンを実現させる。低解像度のパターンの露光には例えば上述のパターニング用デバイスが用いられる。パターニング用デバイスは、干渉による高解像度パターンをいわば「トリミング」して所望のパターンを形成するためにも用いられる。
そこで、ビームを干渉させて高解像度の繰り返しパターンを得るように基板への露光を制御するためのシステム及び方法が求められている。
本発明の一実施形態によれば、基板にパターンを露光するためのリソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は基板支持部と露光ユニットとアクチュエータとを備える。基板支持部は基板を支持する。露光ユニットは2つの放射ビームを基板に投影する。2つの放射ビームは干渉して基板上の領域に複数の平行なラインを露光する。アクチュエータは、露光ユニットが基板上の複数の領域にラインを露光する間、露光ユニットに対して基板支持部を連続的に移動させる。
本発明の他の実施形態によれば、以下のステップを備えるデバイス製造方法が提供される。基板支持部に支持されている基板の領域に複数の平行ラインが露光されるように2つの放射ビームを干渉させて投影すべく露光ユニットを用いるステップ。露光ユニットにより基板上の複数の領域にラインが露光される間、露光ユニットに対して基板支持部を連続的に移動させるステップ。
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該アレイを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得るものであり、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、回折光をフィルタにより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、それぞれのアレイ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、シリコンウエハ、セラミック基板、ガラス基板、またはプラスチック基板である。一実施例では基板は透明であってもよいし(ヒトの裸眼で)、有色であってもよいし、無色であってもよい。
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、パターニング用デバイスPDへと向けられる。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が実質的に格子状に露光される。一実施例では、このスポットの寸法は露光されるピクセル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はかなり小さい。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、連続的な複数回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。各データ処理装置は「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な配列で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5A及び図5Bは、本発明の一実施形態に係る露光ユニット10の断面図及び平面図である。図示されるように基板Wが基板支持部11に支持されている。第1及び第2の放射ビーム12、13は、各ビームが入射する基板W上の領域14で干渉するように基板Wに投影される。
典型的な干渉リソグラフィシステムは、2006年1月30日出願の米国特許出願第11/341,381号、2005年12月29日出願の米国特許出願第11/320,473号、及び2005年12月20日出願の米国特許出願第11/311,640号(いずれも共有)にも記載されている。これらの文献はすべて本明細書の一部を構成するものとして援用する。
放射ビーム12、13はそれぞれ調整ユニット15、16により基板Wに投影される。調整ユニット15、16は、放射ビーム12、13を調整するものであり、例えば要求強度プロファイルを実現するように放射ビーム12、13を調整する。放射ビーム12、13は露光ユニット内部の光源または露光ユニット10の外部に位置する光源により生成され、例えば光ファイバ接続を介して調整ユニット15、16にもたらされる。なお光源はリソグラフィ装置の外部に位置していてもよい。また、放射ビーム12、13の両方が(露光ユニット10の内外を問わず)単一の放射源に由来するものであってもよい。この場合、単一放射源で生成された放射ビームは放射ビーム分割器により分割されて各放射ビーム調整ユニット15、16に供給される。
図5Bに示されるように第1及び第2の放射ビーム12、13の干渉により、放射ビーム12、13が入射する基板W上の領域14に複数のラインが露光される。図5A及び図5Bには示されていないが、放射ビームは基板表面に供給された液体を通じて投影されてもよい。例えば液浸リソグラフィシステムを用いてビームが投影されてもよい。この例では液浸液の利用により露光されるラインのピッチを小さくすることができる。一般にラインピッチは次式により与えられる。
Figure 2007305987
ここでλは放射波長、nは基板に隣接する媒体の屈折率、θは放射ビームと基板表面の法線とがなす角度を示す。
図5Bに示されるように露光ユニットにより複数のラインが露光される領域14は、基板Wの表面に比べてかなり小さい。実際のところ、露光ユニットにより複数のラインが露光される領域14は、図5Bに示されるものよりも基板W表面で占める割合がさらに小さい。露光ユニットにより複数のラインが露光される領域は、基板Wの直径がおよそ300mmであるのに対して例えばおよそ2mm×2mmである。これは、ビームの空間的及び時間的コヒーレンス、あるいは(グレイスケール)マスク等のビーム形状決定素子の使用によって露光エリアが限定されるためである。このため、露光ユニットにより基板W上の多数の領域を露光することが必要となり得る。これを実現するためには露光ユニット10に対して(基板を支持した状態で)基板支持部11を移動させればよい。そうすれば基板の異なる複数の領域にラインを露光することができる。よって、図5Aに示されるようにリソグラフィ装置は、露光ユニット10に対して基板支持部11を移動させるアクチュエータ17を備える。なおアクチュエータは露光ユニット10を移動させるように設けられていてもよいし、露光ユニット10及び基板支持部11の双方を移動させるように設けられていてもよい。
リソグラフィ装置は、必要な相対位置関係が実現されるまで露光ユニット10に対して基板支持部11を移動させるように構成されていてもよい。必要な相対位置が確保されたところで相対移動が停止され、放射ビーム12、13が基板に投影される。これにより基板上の所望の領域に複数のラインが露光される。その後基板支持部11が再度露光ユニット10に対して移動され、処理が繰り返されてもよい。これにより第2の所望の領域に複数のラインが露光される。このような処理を複数回繰り返すことにより、露光されるべき基板W上のすべての領域にラインが露光される。基板上の各領域への露光ごとに露光ユニット10に対する基板位置を精密に位置決めすれば、高精度の露光が実現される。しかし、そのような処理には比較的時間がかかる。
よって、一例として、露光ユニットが基板上の複数の領域にラインを露光しているときに露光ユニット10に対して基板支持部11即ち基板Wを連続的に移動させるようにアクチュエータ17を構成する。そうすればすべての露光必要領域へのラインの露光をより短時間で完了させることができる。しかし、上述のステップ式露光とは対照的に、露光ユニット10による毎回の露光のタイミング、及び/または露光ユニットに対する基板支持部11の移動に関して入念な制御が必要とされることになる。
[実施形態1]
本発明の第1の実施形態によれば、アクチュエータ17は露光ユニット10に対して基板支持部11を移動させるように構成されており、その移動方向は露光ユニットにより露光されるラインに平行な方向である。アクチュエータ17による移動は、露光ユニットにより基板上の複数の領域にラインを露光する露光シーケンスの実行中に行われる。よって、露光ユニットに対する基板支持部の連続的移動の間にラインが露光された基板W上の複数の領域は、基板に露光されたラインに平行な方向に配列されることになる。
図6Aは基板上の複数の領域21、22、23の配列を示す図である。これらの領域21、22、23には複数のライン24が露光されている。ライン24に平行な方向への露光ユニットに対する基板支持部の1方向の移動によりライン24は露光されている。図示されるように、第2の領域22は第1の領域21にちょうどぴったりと隣接して配置されており、第3の領域23は第2の領域22にちょうどぴったりと隣接して配置されている。このため、連続的なライン24が3つの領域21、22、23を横断して形成される。
基板支持部11が露光ユニット10に対して連続的に移動しているときに複数の領域21、22、23にラインを露光するために、露光ユニット10は、同期してパルス化された放射ビーム12、13を使用してもよい。基板支持部11の移動量とパルス放射ビーム12、13のパルス間隔とは、連続パルスにより露光される領域21、22、23がちょうど隣接するように時間的に調整される。リソグラフィ装置をシンプルに構成するために基板支持部11が露光ユニット10に対して定速で移動するようにした場合には、放射ビーム12、13が一定の周波数でパルス化されるようにすればよい。これに代えて、露光ユニット10に対する基板支持部11の移動量を測定してもよい。この場合、測定された基板支持部11の移動量に基づいて放射ビーム12、13をトリガし必要回数のパルスを供給する放射光源を用いてもよい。
図6Bは、図6Aに示される構成の変形例を示す図である。図6Aと同様に、基板上の連続領域31、32、33が露光ユニット10により露光されて複数のライン34が形成される。この露光は、露光されるライン34の方向に平行な方向35に基板支持部11が移動しているときに行われる。ところが、この変形例では第1及び第2の領域31、32が重なっており(オーバーラップしており)、第2及び第3の領域32、33が重なっている(オーバーラップしている)。各エリアを重ね合わせることにより、ある領域の位置決めが次の領域に対して多少不正確であったとしても隣接領域間でラインが分断される危険性を実質的になくすことができる。
基板に露光される1本のライン上の各点が受ける総露光量により各点での正確なライン幅が決定される。よって、領域内部であるか2つの領域間の境界部分であるかによらずライン長手方向に沿って幅が例えば均一となるようにライン上の各点での露光量を制御することが望ましい。このため、図6Bに示される変形例においては、1つの領域内部の各ラインに沿って基板に投影される放射照度が、領域内部で隣接領域に重ならない部分において隣接領域に重なる部分よりも高くなるように調整されていてもよい。図6Bに示される例では例えば、重畳領域36、37にラインを形成すべく基板に投影される放射照度は第2の領域32の残りの部分での照度よりも小さくてもよい。
一例としては、重畳領域での照度低減はステップ状の変化であってもよく、1つの領域内での重畳部分全体にわたって非重畳部分での照度の例えば50%としてもよい。このようにすれば、重畳部分に含まれるライン上の各点が受ける総露光量を、非重畳部分での露光量と等しくすることができる。露光量の半分を1つの露光領域から受け、残りの半分を次の露光領域から受けることになるからである。
これに代えて、重畳部分においてラインに沿って長手方向に放射照度が変化するようにしてもよい。図7Aは、この場合において1つの領域内の1本のラインに沿う照度プロファイルを示す図である。図示されるように照度Iは、領域内の非重畳部分に対応する部位38で最大値を取り、隣接露光領域と重なり合う部分に対応する部位39で線形にゼロまで減少する。
また、図7Bは上述の例による2つの領域41、42間の境界での照度プロファイルを示す図である。図示されるように、重畳領域43を横切るにつれて第1の領域41の照度プロファイルの減少44が第2の領域42の照度プロファイルの増加45により補償され、照度プロファイル46は全体としてライン長手方向に一定の線を描いている。重畳部分の放射照度を非重畳部分の半分にする場合と比較した図7A及び図7Bの実施例の利点は、2つの領域の位置誤差の影響を小さくすることができるという点にある。例えば、ステップ変化型の照度プロファイルにおいてはラインに平行な方向において2つの領域間に少量の変位があった場合には、わずかな部位ではあるが基準露光量の半分の露光量となる領域と1.5倍の露光量となる領域とが生じてしまうことになる。これに対して図7A及び図7Bに示される実施例では、基準露光量よりもわずかに多量または少量の露光量を受ける部位が形成されるにすぎない。
基板に露光されるライン長手方向に沿ってまたは各ライン間で、必要放射照度プロファイルを実現するために、露光ユニット10の放射ビーム調整ユニット15、16の一方または双方の瞳面に放射照度分布制御部が設けられてもよい。これにより第1及び第2の放射ビーム12、13の照度分布を制御することができる。放射照度分布制御部はマスクにより構成されてもよい。上述の異なる実施例のそれぞれで動作するよう装置を再設定するためにマスクが交換可能であってもよい。また、放射照度分布制御部は個別制御可能素子アレイにより構成されていてもよい。この場合、異なる動作モードへの変更や、放射ビーム12、13の照度制御ひいては基板に露光されるラインの放射照度制御を迅速に行うことができる。
第1の実施形態の一代替例においては、基板に投影される第1及び第2の放射ビーム12、13が連続的であってもよい。この場合、ラインが露光される基板上の各領域は連続的に重なり合うことになる。この場合の利点は、放射ビームの照度が一定であるとすると、露光ユニット10に対して基板支持部11が定速で移動する場合には基板に露光されるライン上の各点が受ける露光量が一定となるということである。
図8及び図9は、露光ユニット10に対する基板支持部11の第1の移動中に露光される基板上の第1の領域群と、露光ユニット10に対する基板支持部11の第2の移動中に露光される基板上の第2の領域群とを結合する実施例を示す図である。
図8に示されるように第1の複数領域51、52、53は、図6Bを参照して説明したように互いにオーバーラップして露光される。同様に、第2の複数領域55、56、57も互いにオーバーラップするように基板に露光される。なお、第1の領域群51、52、53及び第2の領域群55、56、57の一方または双方において、図6Aを参照して説明したように各領域が互いにすぐ隣りに接するように配置されていてもよい。
図示されるように、第1の領域群51、52、53は各領域が第2の領域群55、56、57の各領域にぴったりと隣接するように基板上で露光される。特に、第2の領域群55、56、57に最も近接する第1の領域群51、52、53のライン58と第1の領域群51、52、53に最も近接する第2の領域群55、56、57のライン59との間隔D1が、第1または第2の領域群での各ラインの間隔D2に等しくなるように各領域群は基板上で露光される。よって、各ラインの間隔は、第1及び第2の領域群の境界部分を含めて、第1及び第2の領域群を通じて均一となる。
これに代えて図9に示されるように、第1の領域群51’、52’、53’は第2の領域群55’、56’、57’に重なり合うように露光されてもよい。この場合、第1の領域群及び第2の領域群を通じてライン間隔を保持するために、第1及び第2の領域群の重畳部分60において第1の領域群51’、52’、53’の少なくとも1本のライン61と第2の領域群55’、56’、57’の対応ライン62とが位置合わせされた状態でオーバーラップされる。
一実施例として、領域群の重畳部分60に露光されるラインの露光量を領域群の非重畳部分に露光されるラインの露光量に等しくするために、第1及び第2の領域群の重畳部分60のライン61、62への放射照度を非重畳部分に比べて低減してもよい。例えば、第1及び第2の領域群のそれぞれにおいてラインへの放射照度を重畳部分60で非重畳部分の半分の大きさとしてもよい。
一実施例として、アクチュエータ17は、基板上の第1及び第2の領域群を露光するよう露光ユニット10に対して基板支持部11を移動させるように構成されていてもよい。この構成においては、アクチュエータ17は、1つの領域群が露光されている間は基板に露光されるラインに平行な方向へと露光ユニット10に対して基板支持部11を連続的に移動させる。またアクチュエータ17は、基板上の第1の領域群への露光と基板上の第2の領域群への露光との間に、基板に露光されるラインに垂直な方向へと露光ユニット10に対して基板支持部11を移動させる。あるいは、基板に露光されるラインに垂直な方向へと露光ユニット10に対して基板支持部11を移動させる別個のアクチュエータが設けられていてもよい。
[実施形態2]
第1の実施形態とは代替的な実施例となる第2の実施形態においては、露光ユニットが基板上の複数の領域を露光しているときに、基板に露光されるラインに垂直な方向へと露光ユニットに対して基板支持部11が連続的に移動される。なお第1の実施形態において説明した変形例は第2の実施形態にも適用可能であり、それらの説明は繰り返さない。
図10A及び図10Bは、露光ユニット10に対して基板支持部11を単一方向に移動するときに基板の複数の領域に露光する実施例をそれぞれ示す図である。図10Aに示されるように、複数の領域71、72、73は順次露光されて基板にライン74が形成される。このときライン74に垂直な方向に露光ユニット10に対して基板支持部11が移動される。図示されるように各領域71、72、73は、直前の露光領域に対してすぐ隣りにぴったりと接している。すなわち、第2の領域72は第1の領域71にぴったりと隣接しており、第3の領域73は第2の領域72にぴったりと隣接している。
第1の実施形態で説明したのと同様に、露光ユニットからの第1及び第2の放射ビーム12、13は、基板上の正確な位置にライン74を露光するのに必要なタイミングに同期してパルス化されてもよい。特に、図10Aに示されるように、パルス間隔及び露光ユニット10に対する基板支持部11の移動速度は、第2の領域72に最も近接する第1の領域71のライン76と第1の領域71に最も近接する第2の領域72のライン77との間隔D3と第1及び/または第2の領域71、72でのライン間隔D4とが等しくなるように選択されてもよい。そうすると各領域及び領域境界を通じてライン間隔を均一とすることができる。
図10Bは、第2の実施形態の一代替例を示す図である。基板上の複数の領域が露光ユニット10により順次露光される。このとき基板支持部11は、各領域81、82、83に露光されるライン84に垂直な方向85へと露光ユニットに対して連続的に移動される。この実施例では各領域81、82、83は隣接領域に重なり合っている。すなわち第2の領域82は例えば、第1の領域81及び第3の領域83の双方と重なり合っている。各領域81、82、83の相対位置は、1つの領域と他の領域との重畳部分において双方の領域のラインが重なるように定められる。例えば図10Bに示されるように、第2の領域82の部分86とオーバーラップする第1の領域81の対応部分86においては第1の領域81のライン81a、81bが第2の領域82のライン82a、82bに重なっている。このため、第1乃至第3の領域81、82、83を通じて重畳部分を含めてライン分布は均一となる。
一実施例においては、すべてのラインの露光量を等しくしてライン幅を等しくするために、各領域内の各ラインに投影される放射照度が各領域の非重畳部分よりも重畳部分で小さくなるようにする。例えば図11Aに示されるように、他の領域に重畳していない部位87のラインへの放射照度I1を、他の領域に重畳する部位86の放射照度I2の2倍としてもよい。
また、図11Bに示されるように、重畳領域86での放射照度Iが図7Aと同様に徐々に低減されるようにラインごとの照度分布が設定されていてもよい。この場合、2つの領域の境界を横切るにつれて一方の領域でのラインへの放射照度の低減が他方の領域でのラインへの放射照度の増加により補償され、各ラインが受ける総露光量は均一となる。この実施例は、図11Aに示される照度プロファイルを実現することが必ずしも容易ではないという理由により望ましいといえる。すなわち例えば回折効果によりラインごとに照度をシャープに変化させることは必ずしも容易ではない。
なお、図11A及び図11Bを参照して説明したラインの照度分布は、例えば図10Bに示されるような露光ユニットに対する基板支持部の移動中の連続露光領域間の境界部分にのみ適用されるとは限らない。図9に示される実施例と同様に、露光ユニットに対する基板支持部の第1の移動及び第2の移動のそれぞれの間に露光される第1の領域群及び第2の領域群の境界部分に適用してもよい。
また、図10Bに示される実施例は2つの露光領域が重なり合うものを示しているにすぎないが、基板上のすべてのラインが複数回の露光により露光されるようにしてもよい。例えば放射ビーム12、13のパルス間の露光ユニット10に対する基板支持部11の移動量が移動方向における露光領域幅の1/4に等しい場合には、各ラインの受ける総露光量は4回の連続露光の各々で受ける露光量の合計値となる。この場合、放射照度プロファイルは適宜調整されることが望ましい。
図12及び図13は本発明の第2の実施形態に係る実施例をそれぞれ示す図である。これらは、露光ユニット10に対する基板支持部11の第1の連続移動により基板に露光されたライン94を有する第1の領域群91、92、93と、露光ユニット10に対する基板支持部11の第2の連続移動により基板に露光されたライン98を有する第2の領域群95、96、97との結合を示す。図12及び図13に示される第1及び第2の領域群においては図10Bを参照して説明したのと同様に各領域が互いに重ね合わされているが、図10Aを参照して説明したようにこれら領域群の一方または双方において1つの領域群に含まれる領域が互いにすぐ隣りに接するように配列されてもよい。
図12に示されるように、第1の領域群91、92、93は第2の領域群95、96、97にちょうど隣りに接して配置されてもよい。このとき、第1の領域群91、92、93のライン94は第2の領域群95、96、97に形成されるライン98に位置合わせされていてもよい。
また、図13に示されるように、第1の領域群91、92、93は第2の領域群95、96、97に重なるように配置されてもよい。このとき、図6Bを参照して第1の実施形態において説明したように1つの領域群で連続する領域が重なり合っていてもよい。
第1の実施形態において連続領域のオーバーラップに関連して説明した変形例は、露光ユニット10に対して基板支持部11を順次移動させて露光される複数の領域群の間のオーバーラップにも適用可能である。よって説明の繰り返しは省略する。
上述の第1及び第2の実施形態では1つの露光シーケンスにおいて露光ユニットにより露光されるラインに平行または垂直な方向へと露光ユニットに対して基板をスキャンするシステムを説明しているが、本発明は基板に露光されるラインに対していかなる方向に基板がスキャンされるシステムとして実現することも可能である。特に、露光ユニットに対する基板の任意方向への移動は、基板に露光されるラインに平行な方向の成分と垂直な方向の成分とに分解することができる。このとき、ラインに平行な方向への移動量成分の大きさは、第1の実施形態において説明した方法で各ラインの必要露光量を満たすように選択されてもよい。同様に、基板に露光されるラインに垂直な方向への移動量成分の大きさは、第2の実施形態で説明した方法に相当する方法により選択されるてもよい。この場合、一の露光で露光されたラインに対して他の露光で露光されるラインの端部を位置合わせして露光してもよい。また、連続する露光間でライン間隔が一致するように露光してもよい。
図14は、第1の実施形態または第2の実施形態に使用しうる基板W上の複数領域への露光シーケンスを示す図である。図示されるように、露光ユニット10に対して所定方向100に基板Wが移動されるにつれて基板上の複数の領域が露光ユニット10により露光され、基板W上の短冊状領域にラインが露光される。図示されるように、露光ユニット10は、まず基板Wのどの部分も露光しない領域101を露光することから露光を開始する。次いで、一部分だけが基板W上にかかる領域102にラインを露光する。引き続いて基板W上の領域103、104、105、106を露光し、更に基板Wへの部分露光となる領域107、108を露光する。最後に完全に基板Wの領域外で1回露光が行われる。このように、この露光シーケンスは、露光ユニット10による露光領域が基板Wに掛かる手前から開始され、基板W上で完全に短冊状の露光がなされて露光ユニット10による露光領域が基板Wから再度外れるまで継続される。これにより、基板上への放射の投影の開始及び終了シーケンスの難しさを回避することができる。
なお、領域101、109への露光は省略してもよい。この場合、露光ユニット10による露光の較正用測定のために基板支持部11にセンサを搭載してもよい。また、図14においては隣接領域が重なり合っていないが、これは単にわかりやすく図示するためであって隣接領域が重なり合っていてもよい。
図15A及び図15Bは、第1の領域群101乃至109に隣接する第2の領域群の露光に関する実施例をそれぞれ示す図である。図15Aに示されるように、まず第1の領域群101乃至109が露光されると、第1の領域群101乃至109の露光中の基板移動方向に垂直な方向に基板Wは移動される。続いて、基板Wは、第1の領域群101乃至109の露光での移動方向100に平行に移動される。このとき第2の領域群111乃至119を露光するために逆方向に移動される。移動方向を除き、第2の領域群111乃至119の露光は第1の領域群101乃至109の露光と同様に行われる。
図15Bは第2の領域群の露光の他の例を示す図である。この実施例では、第1の領域群101乃至109の最後の領域109の露光の完了後に、第2の領域群111乃至119の最初の領域121が第1の領域群101乃至109の最初の領域101にちょうど隣接するように第1の領域群の露光中の移動方向に垂直な方向に基板Wが移動される。その後基板Wは、第1の領域群101乃至109への露光と同方向に移動され、第2の領域群111乃至119に対して第1の領域群101乃至109と同様に露光がなされる。前述のように、図15A及び図15Bでは第1及び第2の領域群が互いにちょうど隣接して露光されるように図示されているが、図15A及び図15Bの露光シーケンスを第1及び第2の領域群が互いに重なり合うように用いることも可能である。
図14、図15A及ぶ図15Bを参照して説明した露光シーケンスを用いることにより基板W全体に複数のラインが露光される。実際には1枚の基板に複数のデバイスが形成されることになる。通常は基板W上に形成される各デバイスに対応するパターン間に所定の間隙を有するように基板にパターンが露光されることが必要である。この間隙はアライメントマークを設けるために必要であるとともに、デバイス完成時の分離例えば基板のダイシングのために必要である。このためデバイス間にはラインが形成されていないことが望ましい。よって、図14、図15A及ぶ図15Bを参照して説明した露光シーケンスは、基板全体への露光の代わりに各デバイスに対応する領域への露光に使用されてもよい。しかし、上述のように基板全域にラインを露光した後にトリミング露光によりデバイス間となる領域を露光するほうが速い場合もありうる。この場合、デバイス間領域のラインパターンは除去されることになる。
以上の説明により理解されるように、図5A及び図5Bに示される露光ユニットを用いて基板全体または基板の必要領域に複数のラインを露光するために、隣接またはオーバーラップする複数回の露光が隣接またはオーバーラップする複数の列に対して行われる。各列内または各列間におけるオーバーラップは隣接領域間の接続(ステッチング)のために、例えば露光が繰り返されるときにラインが不連続になったりライン間隔が変化したりしないようにするために用いられている。ところがこれに限られず各列内または各列間におけるオーバーラップは露光ユニットの露光フィールド内の照度不均一性を補償するために使用されてもよい。
例えば、図16は露光ユニットの露光フィールド130を示す図である。図においては破線により露光フィールドが複数のサブセクション131に分割されている。露光フィールド等高線132、133、134の内側に各ラインの各領域におけるピーク放射照度が存在する。例えば等高線132はピーク放射照度の90%の照度を示し、等高線133はピーク放射照度の50%の照度を示し、等高線134はピーク放射照度の10%の照度を示す。図示されるように、露光フィールド内の照度分布は実際にはかなり不均一である場合がある。
一実施例として、各列における各露光のオーバーラップ及び各列間でのオーバーラップを大きくして複数回の露光を行うことにより不均一性を低減することができる。例えば、1つの列で連続する2回の露光を行う場合に、2番目の露光に対する最初の露光のオフセットを露光フィールドにおける1つのサブセクション131の高さD5に設定する。同様に、連続する列への露光の場合に、1つ目の列の露光に対する次の列の露光のオフセットを露光フィールドにおける1つのサブセクション131の幅D6に設定する。その結果、基板への露光が完了したときには、露光フィールドの1つのサブセクション131の大きさと同じ大きさである基板上の各部分は、露光フィールド内のすべてのサブセクションから露光を受けていることになる。よって、基板の各部分への総露光量は等しくなり、基板上での不均一性を改善することができる。
なお、サブセクション131の大きさは、最小のオーバーラップ量により得られる各ライン幅方向における均一性を要求水準以上とするのに十分な程度に選択すればよい。オーバーラップ量を最小にするということは、基板全体の露光時間を最小化することに相当する。また、上述のようにオーバーラップ露光により露光量均一性を改善する手法を上述の第1及び第2の実施形態にも適用してもよい。
ここでは特に光学的なリソグラフィ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に限られるものではない。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。
上述のように本発明の具体的な実施形態が説明されたが、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。
[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り、リソグラフィ装置で用いられる露光ユニットの構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係り、リソグラフィ装置で用いられる露光ユニットの構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係り、露光ユニットに対して基板支持部が単一方向に移動されるときに露光されるラインを有する基板上の領域の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係り、露光ユニットに対して基板支持部が単一方向に移動されるときに露光されるラインを有する基板上の領域の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係り、リソグラフィ装置により基板に露光されるラインに沿う方向の放射照度分布を示す図である。 本発明の一実施形態に係り、2つの領域の境界においてリソグラフィ装置により基板に露光されるラインに沿う方向の放射照度分布を示す図である。 本発明の一実施形態に係り、露光ユニットに対して基板支持部が異なる複数の方向に移動されるときにリソグラフィ装置により露光される基板上の2組の領域の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係り、露光ユニットに対して基板支持部が異なる複数の方向に移動されるときにリソグラフィ装置により露光される基板上の2組の領域の他の例を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係り、露光ユニットに対して基板支持部が単一方向に移動されるときに露光されるラインを有する基板上の領域の一例を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係り、露光ユニットに対して基板支持部が単一方向に移動されるときに露光されるラインを有する基板上の領域の他の例を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係り、リソグラフィ装置により露光される領域内の各ラインの露光放射照度分布の一例を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係り、リソグラフィ装置により露光される領域内の各ラインの露光放射照度分布の他の例を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係り、露光ユニットに対して基板支持部が異なる複数の方向に移動されるときにリソグラフィ装置により露光される基板上の2組の領域の結合の一例を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係り、露光ユニットに対して基板支持部が異なる複数の方向に移動されるときにリソグラフィ装置により露光される基板上の2組の領域の結合の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係り、リソグラフィ装置に用いられる露光シーケンスを示す図である。 本発明の一実施形態に係り、リソグラフィ装置に用いられる露光シーケンスを示す図である。 本発明の一実施形態に係り、リソグラフィ装置に用いられる露光シーケンスを示す図である。 本発明の一実施形態に係り、露光ユニットにより生成される露光フィールド内の露光量分布を示す図である。
符号の説明
10 露光ユニット、 11 基板支持部、 12 放射ビーム、 13 放射ビーム、 15 調整ユニット、 16 調整ユニット、 17 アクチュエータ、 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 (34)

  1. 基板にパターンを露光するためのリソグラフィ装置であって、
    基板を支持する基板支持部と、
    2つの放射ビームを互いに干渉させて基板上の各目標領域に平行なラインが露光されるように前記2つの放射ビームを基板に投影する露光ユニットと、
    基板の各目標領域に平行なラインを露光しているときに露光ユニットに対して基板支持部を連続的に移動させるアクチュエータと、
    を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
  2. 前記アクチュエータは、前記露光ユニットにより露光される平行ラインに平行な方向へと露光中に露光ユニットに対して基板支持部を移動させることを特徴とする請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  3. 前記露光ユニットにより基板に投影される2つの放射ビームが連続的であることを特徴とする請求項2に記載のリソグラフィ装置。
  4. 前記露光ユニットにより基板に投影される2つの放射ビームが互いに同期してパルス化されていることを特徴とする請求項2に記載のリソグラフィ装置。
  5. 2つの放射ビームのパルスにより第1の平行ラインが露光される基板上の第1の目標領域と2つのビームの次のパルスにより第2の平行ラインが露光される基板上の第2の目標領域とが隣接するように、基板に投影される2つの放射ビームのパルスレートと前記露光ユニットに対する前記基板支持部の速度とが調整されていることを特徴とする請求項4に記載のリソグラフィ装置。
  6. 2つの放射ビームのパルスにより第1の平行ラインが露光される基板上の目標領域の第1の部分と2つのビームの次のパルスにより第2の平行ラインが露光される基板上の目標領域の第2の部分とが重なるように、基板に投影される2つの放射ビームのパルスレートと前記露光ユニットに対する前記基板支持部の速度とが調整されていることを特徴とする請求項4に記載のリソグラフィ装置。
  7. 前記露光ユニットは、2つのビームのパルスにより平行ラインが露光される基板上の目標領域内部の平行ライン長手方向の放射照度分布が一方の目標領域のうち他方の目標領域とは重なっていない部分よりも重なっている部分において低くなるように構成されていることを特徴とする請求項6に記載のリソグラフィ装置。
  8. 前記露光ユニットは、
    2つの放射ビームの一方を調整する第1の照明光学系、及び他方を調整する第2の照明光学系と、
    第1及び第2の照明光学系の少なくとも一方の瞳面に設けられており、目標領域内部の平行ライン長手方向の放射照度分布を制御する放射照度分布制御部と、を備えることを特徴とする請求項7に記載のリソグラフィ装置。
  9. 前記アクチュエータは、基板上の第1の目標領域群が露光された後に、平行ラインに平行な方向へと露光ユニットに対して基板支持部を再度移動することにより第2の目標領域群が露光されるように、前記露光ユニットにより露光される平行ラインに垂直な方向へと露光ユニットに対して基板支持部を移動させることを特徴とする請求項2に記載のリソグラフィ装置。
  10. 基板上の第1及び第2の目標領域群が重なっていることを特徴とする請求項9に記載のリソグラフィ装置。
  11. 基板上の第1の目標領域群が露光されているときの基板テーブルの露光ユニットに対する移動方向と基板上の第2の目標領域群が露光されているときの基板テーブルの移動方向とが同方向または逆方向であることを特徴とする請求項10に記載のリソグラフィ装置。
  12. 基板上の第1及び第2の目標領域群が互いに隣接していることを特徴とする請求項10に記載のリソグラフィ装置。
  13. 基板上の第1の目標領域群が露光されているときの基板テーブルの露光ユニットに対する移動方向と基板上の第2の目標領域群が露光されているときの基板テーブルの移動方向とが同方向または逆方向であることを特徴とする請求項12に記載のリソグラフィ装置。
  14. 前記アクチュエータは、前記露光ユニットが基板上の目標領域に平行ラインを露光しているときに露光ユニットにより露光される平行ラインに垂直な方向へと露光ユニットに対して基板支持部を移動させることを特徴とする請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  15. 前記露光ユニットにより基板に投影される2つの放射ビームが互いに同期してパルス化されていることを特徴とする請求項14に記載のリソグラフィ装置。
  16. 2つの放射ビームのパルスにより平行ラインが露光される基板上の第1の目標領域において2つのビームの次のパルスにより平行ラインが露光される基板上の第2の目標領域に最も近接するラインと、2つのビームの次のパルスにより平行ラインが露光される基板上の第2の目標領域における平行ラインのうち第1の目標領域に最も近接するラインとの間隔が、各目標領域内部の平行ラインのうち互いに隣接するラインの間隔に等しくなるように、基板に投影される2つの放射ビームのパルスレートと基板に露光される平行ラインの空間的分布と前記露光ユニットに対する前記基板支持部の速度とが調整されていることを特徴とする請求項15に記載のリソグラフィ装置。
  17. 2つのビームのパルスにより露光される平行ラインのうち少なくとも1本が2つのビームの次のパルスにより露光される平行ラインのうちの1本と基板上の同じ位置に露光されるように、基板に投影される2つの放射ビームのパルスレートと基板に露光される平行ラインの空間的分布と前記露光ユニットに対する前記基板支持部の速度とが調整されていることを特徴とする請求項15に記載のリソグラフィ装置。
  18. 前記露光ユニットは、2つのビームのパルスにより露光される平行ラインであって2つのビームの別のパルスにより露光される平行ラインと基板上で同じ位置となる平行ラインの放射照度が2つのビームの単一のパルスにより露光される平行ラインよりも低くなるように構成されていることを特徴とする請求項17に記載のリソグラフィ装置。
  19. 前記アクチュエータは、基板上の第1の目標領域群が露光された後に、平行ラインに垂直な方向へと露光ユニットに対して基板支持部を再度移動することにより第2の目標領域群が露光されるように、前記露光ユニットにより露光される平行ラインに平行な方向へと露光ユニットに対して基板支持部を移動させることを特徴とする請求項14に記載のリソグラフィ装置。
  20. 基板上の第1及び第2の目標領域群が重なっていることを特徴とする請求項19に記載のリソグラフィ装置。
  21. 基板上の第1の目標領域群が露光されているときの基板テーブルの露光ユニットに対する移動方向と基板上の第2の目標領域群が露光されているときの基板テーブルの移動方向とが同方向または逆方向であることを特徴とする請求項20に記載のリソグラフィ装置。
  22. 基板上の第1及び第2の目標領域群が互いに隣接していることを特徴とする請求項19に記載のリソグラフィ装置。
  23. 基板上の第1の目標領域群が露光されているときの基板テーブルの露光ユニットに対する移動方向と基板上の第2の目標領域群が露光されているときの基板テーブルの移動方向とが同方向または逆方向であることを特徴とする請求項22に記載のリソグラフィ装置。
  24. 露光ユニットにより基板に平行ラインが露光されない位置にアクチュエータにより基板支持部が位置決めされたときに露光ユニットからの2つの放射ビームの投影を開始し、
    基板上の少なくとも所定数の目標領域が露光ユニットにより露光されるまで露光ユニットに対して基板テーブルを連続的に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  25. 平行ラインの露光が基板を露光しなくなるまでは露光ユニットからの2つの放射ビームの投影を継続するとともに露光ユニットに対する基板テーブルを連続的に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  26. 露光ユニットが、基板上の目標領域への露光中に少なくとも、基板上に隣接して形成されることとなる第1及び第2のデバイスに対応する基板上の第1及び第2の範囲、及び前記第1及び第2の範囲の間に位置する第3の範囲に平行ラインを露光するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  27. 露光ユニットが基板全域に平行ラインを露光するように構成されていることを特徴とする請求項26に記載のリソグラフィ装置。
  28. パターンを基板に露光する第2の露光ユニットであって、当該パターンの少なくとも一部が前記第3の範囲全体を実質的に露光するのに使用される第2の露光ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項26に記載のリソグラフィ装置。
  29. 前記第2の露光ユニットは、基板にパターンを露光するために基板に投影される放射ビームを変調するのに使用される個別制御可能素子アレイを備えることを特徴とする請求項28に記載のリソグラフィ装置。
  30. 放射ビームを変調するパターニング用デバイスと、基板にパターンを露光するために変調放射ビームを基板に投影する投影光学系と、を備える第2の露光ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のリソグラフィ装置。
  31. 前記パターニング用デバイスは、基板にパターンを露光するために基板に投影される放射ビームを変調するのに使用される個別制御可能素子アレイを備えることを特徴とする請求項30に記載のリソグラフィ装置。
  32. 2つの放射ビームを互いに干渉させて基板の目標領域に平行ラインが露光されるよう基板支持部に支持される基板に2つの放射ビームを投影するために露光ユニットを使用することと、
    露光ユニットにより基板上の目標領域に平行ラインが露光されているときに、露光ユニットに対して基板支持部を連続的に移動させることと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
  33. 請求項32に記載の方法で製造されたフラットパネルディスプレイ。
  34. 請求項32に記載の方法で製造された集積回路。
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