JP2009021618A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ投影装置に使用するための代替の個別制御可能要素アレイを提供すること。
【解決手段】個別制御可能要素アレイは、それぞれが誘電体材料層のスタックから形成される要素から構成され、この誘電体材料層のうちの少なくとも１層は、この層とその隣接した層との境界の反射／透過特性を変更するために、所与の方向に面偏光された放射線の屈折率が、電圧を印加することによって変更される電子光学材料である。
【選択図】図２

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。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板の標的部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、微細構造を含む集積回路（ＩＣ）、フラット・パネル・ディスプレイ及び他のデバイスの製造において使用することができる。従来技術のリソグラフィ装置においては、マスク又はレチクルのどちらかで呼ばれるパターン形成手段を使用してＩＣ（又は他のデバイス）の個別の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを放射官能性材料（レジスト）層を有する基板（例えば、シリコン・ウェハ又はガラス板）上の（例えば１つ又はいくつかのダイの一部分を含む）標的部分上に投影することができる。マスクの代わりに、このパターン形成手段は、回路パターンを生成するように働く個別制御可能要素アレイを含むこともある。

一般に、１枚の基板は、連続して露光される隣接した標的部分のネットワークを含むことになる。知られているリソグラフィ装置は、一括してこの標的部分上に全体のパターンを露光することによって各標的部分が照射されるいわゆるステッパと、所与の方向（「スキャンニング」方向）で投影ビームを介してこのパターンをスキャンし、一方この方向に平行又は逆平行に基板を同期してスキャンすることにより各標的部分が照射されるいわゆるスキャナとを含んでいる。

現在使用されている個別制御可能要素アレイは、以下のものを含んでいる。
プログラマブル・ミラー・アレイ。これは、粘弾性制御層及び反射表面を有する行列アドレス指定可能な表面を含むことができる。かかる装置の背後にある基本原理は、（例えば）反射表面のアドレス指定された区域が、入射光を回折光として反射するが、アドレス指定されない区域は入射光を非回折光として反射することである。適切な空間フィルタを使用して、反射されたビームから前記非回折光をフィルタで除去し、その回折光だけを残して基板に到達するようにすることができる。このようにして、ビームは、行列アドレス指定可能な表面のアドレス指定パターンに従ってパターン形成されたものになる。代わりに、フィルタでは、その回折光をフィルタ除去し、その非回折光を残して基板に到達するようにすることもできることが理解されよう。また回折光学ＭＥＭＳデバイスのアレイを対応するようにして使用することもできる。各回折光学ＭＥＭＳデバイスは、互いに相対的に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複数の反射型リボンから構成されている。プログラマブル・ミラー・アレイのさらなる代替実施例は、小さなミラーの行列配列を使用しており、適切な局在化された電界を印加し、又は圧電作動手段を使用することによって１つの軸線の周りにこの各ミラーを個々に傾けることができる。この場合にも、これらのミラーは、アドレス指定されたミラーがアドレス指定されていないミラーとは異なる方向へ入射放射線ビームを反射するように行列アドレス指定することが可能であり、このようにして、反射光は、行列アドレス指定可能なミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン形成される。このために必要な行列アドレス指定は、適切な電子手段を使用して実施することができる。以上で説明した両状況では、個別制御可能要素アレイが、１つ又は複数のプログラマブル・ミラー・アレイを含むことが可能である。ここに言及したようなミラー・アレイに関するより多くの情報については、例えば、参照により本明細書中に援用されている米国特許第５，２９６，８９１号及び米国特許第５，５２３，１９３号、並びにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７号及びＷＯ９８／３３０９６号から収集することができる。
プログラマブルＬＣＤアレイ。かかる構造の一実施例は、参照により本明細書中に援用されている米国特許第５，２２９，８７２号中に提供されている。

以上で説明したような個別制御可能要素アレイとして使用される従来のデバイスは、製造することが困難であり、したがってこれらの製造プロセスについての歩留まりは低い。これはコストを増大させる。さらに、かかる個別制御可能要素アレイ上のピクセル・サイズを縮小することにより、さらにこれらのデバイスの製造が困難になり、したがって、さらに製造歩留まりが低下してしまうことになる。

本発明の一目的は、リソグラフィ投影装置に使用するための代替の個別制御可能要素アレイを提供することである。

本発明の一態様によれば、
放射線の投影ビームを条件付ける照明システムと、
その断面においてパターンを前記投影ビームに付与するように働く個別制御可能要素アレイと、
基板を支持する基板テーブルと、
前記基板の標的部分上に前記パターン形成されたビームを投影する投影システムと
を備え、
前記各個別制御可能要素が３層の誘電体層のスタックを備え、前記３層のうちの少なくとも中間の１層が固体電子光学材料から形成され、それによって、制御信号の付与時、前記要素が第１の状態と第２の状態との間を選択的に変更され、前記第１の状態では、前記３層の誘電体層のうちの中間の１層と他の２層の間における１つの偏光状態についての屈折率の違いがより大きく、前記第２の状態では、前記１つの偏光状態についての前記屈折率の違いがより小さく、前記電子光学材料層の少なくとも１つの隣接層との境界においてそれぞれ透過され反射される放射線の比率が前記２つの状態で異なる、リソグラフィ装置が提供される。

したがって、個別制御可能要素アレイの各要素は、制御信号を印加することにより、反射される放射線の比率と、このスタックを介して透過される比率とを変更することが可能である。かかる個別制御可能要素アレイを、個別制御可能要素の透過型アレイ又は反射型アレイとして使用することができる。さらに、このデバイスは、各個別制御可能要素が、基板上に順次堆積することができるいくつかの材料層から形成されるので、従来の個別制御可能要素アレイに比べて製造することが簡単である。したがって、かかる個別制御可能要素アレイの製造歩留まりは、たとえこのアレイ中のこの各個別制御可能要素のサイズがさらに小さくなったとしても従来のデバイスに比べて良くなるはずである。さらに、移動部分がないので、かかる個別制御可能要素アレイには、より耐久性があるはずである。

追加層をこのスタックに追加することができると便利である。特に各層の厚みが使用する放射線の波長の４分の１である場合には、これを使用して各個別制御可能要素の反射率を改善することができる。

スタックの交互層が、固定した屈折率をもつ材料から形成され、残りが電子光学材料から形成されることが好ましい。これらの電子光学材料層は、これらの各異常軸が相互にほぼ平行となるように配置することができる。したがって、これらの層が、固定した屈折率の層に比較的近い屈折率をもつように設定されるとき、この個別制御可能要素には、比較的透過性があるが、この電子光学層の屈折率がこの固定した屈折率の層の屈折率とは異なるレベルに設定されるときには、この個別制御可能要素は、１層の電子光学材料層をもつスタックが使用される場合に比べてより反射性のものになる。

或いは、これらの各異常軸が相互に直角になるように交互層が配置されるようにこの電子光学材料層を配置することができる。これによって、２つの直交する方向に面偏光された放射線について各個別制御可能要素の透過／反射特性を独立して制御できるようになる。したがって、例えば、個別制御可能要素アレイに設定すべき直角方向に向けられたパターン・フィーチャを効果的に別々に照明して、二重双極子照明についての放射線ビームの同時パターン形成を提供することが可能である。

相互に平行な各異常軸を有するスタック内の電子光学材料層は、以上に説明したように、例えば反射を高めるために一緒に設定することもでき、また異なる電圧をそれぞれに対して印加することもできる。これによって、この個別制御可能要素の反射／透過特性と、この個別制御可能要素アレイが導入する放射線の位相シフトとを独立して制御可能にすることができる。したがって、この個別制御可能要素アレイ上の隣接する要素を、例えば、互いに同じ放射線強度を反射するけれども相対的に位相が異なるように設定することができる。したがって、位相シフト型の個別制御可能要素アレイを形成することが可能である。十分な層数の制御可能な電子光学層を用いて二重双極子照明について２つのパターンの位相及びグレースケールを制御できる個別制御可能要素アレイを提供することが可能である。

スタック内の各電子光学材料層は、個別にアドレス指定可能な電極によってその各材料層に加えられる制御信号を有することもある。或いは、この個別制御可能要素アレイの制御を簡単にするために、電子光学材料層のグループで、例えば同じ制御信号が常にこれらの層に印加される場合には共通の電極を共用することもできる。

本発明のさらなる態様によれば、
その断面においてパターンを放射線ビームに付与するように構成された個別制御可能要素アレイにおいて、個別制御可能要素の各々が３層の誘電体層のスタックを備え、前記３層のうちの少なくとも中間の１層が固体電子光学材料から形成され、それによって、制御信号の付与時、前記要素が第１の状態と第２の状態との間を選択的に変更され、前記第１の状態では、前記３層の誘電体層のうちの中間の１層と他の２層の間における１つの偏光状態についての屈折率の違いがより大きく、前記第２の状態では、前記１つの偏光状態についての前記屈折率の違いがより小さく、前記電子光学材料層の少なくとも１つの隣接層との境界においてそれぞれ透過され反射される放射線の比率が前記２つの状態で異なる、個別制御可能要素アレイが提供される。

本発明のさらなる態様によれば、
基板を提供する工程と、
照明システムを使用して放射線の投影ビームを条件付ける工程と、
その断面においてパターンを前記投影ビームに付与する個別制御可能要素アレイを使用する工程と、
この基板の標的部分上にパターン形成された放射線ビームを投影する工程と
を含み、
前記個別制御可能要素の各々が３層の誘電体層のスタックを備え、前記３層のうちの少なくとも中間の１層が固体電子光学材料から形成され、それによって、制御信号の付与時、前記要素が第１の状態と第２の状態との間を選択的に変更され、前記第１の状態では、前記３層の誘電体層のうちの中間の１層と他の２層の間における１つの偏光状態についての屈折率の違いがより大きく、前記第２の状態では、前記１つの偏光状態についての前記屈折率の違いがより小さく、前記電子光学材料層の少なくとも１つの隣接層との境界においてそれぞれ透過され反射される放射線の比率が前記２つの状態で異なる、デバイス製造方法が提供される。

ここで使用される用語「個別制御可能要素アレイ」は、パターン形成された断面を入射放射線ビームに付与するために使用することができ、その結果、所望のパターンを基板の標的部分に作成することができる任意の手段を意味するものと広く解釈すべきである。用語「ライト・バルブ」及び「空間光変調器」（ＳＬＭ）も、この文脈で使用される。

フィーチャの事前バイアス、光学的近接補正フィーチャ、位相変化技法、及び複数の露光技法が使用される場合には、例えば個別制御可能要素アレイ上に「表示される」パターンが、基板層に対して又は基板上の層に最終的に転写されるパターンとかなり異なることもあることを理解されたい。同様に、基板上に最終的に生成されるパターンが、この個別制御可能要素アレイ上でどの一瞬に生成されるパターンにも対応しないこともあり得る。この基板の各部上に形成される最終的なパターンが、所与の期間又は所与の露光回数にわたって蓄積され、この間に、この個別制御可能要素アレイ上のパターン及び／又は基板の相対的位置が変化する構成の場合にこれは該当する。

本テキストにおいては、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特別な言及がなされているが、本明細書中で説明しているリソグラフィ装置が、集積光学系、磁区メモリ用の誘導パターン及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッドなどの製造など他の用途を有し得ることを理解されたい。当業者なら、かかる代替用途の文脈においては、本明細書中における用語「ウェハ」又は「ダイ」の使用についてはどれも、それぞれより一般的な用語「基板」又は「標的部分」の同義語と考えることができることを理解されよう。本明細書中で言及される基板は、例えば、トラック・ツール（一般に基板にレジスト層を塗布し、露光済みのレジストを現像するツール）、測定ツール又は検査ツール中で露光以前又は露光以後に処理することができる。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容をかかる基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することもできる。さらに、例えば、この基板を複数回にわたって処理して複数層からなるＩＣを作成することもでき、それ故に、本明細書中で使用される用語としての基板は、複数の処理された層をすでに含む基板のことを意味することもできる。

本明細書中で使用される用語「放射線」及び「ビーム」は、（例えば、４０８ｎｍ、３５５ｎｍ、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射線、及び（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極紫外（ＥＵＶ）放射線、並びにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含めてすべてのタイプの電磁放射線を包含している。

本明細書中で使用している用語「投影システム」は、例えば使用される露光放射線について、又は浸漬液の使用や真空の使用など他のファクタについての適切なものとして、屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折光学系を含めて様々なタイプの投影システムを包含するものと広義に解釈すべきである。本明細書中の用語「レンズ」の使用はどれも、より一般的な用語「投影システム」の同義語と考えることができる。

照明システムは、放射線投影ビームを誘導し形成し制御するための屈折光学構成要素、反射光学構成要素、及び反射屈折光学構成要素を含めて様々なタイプの光学構成要素を包含することもでき、かかる構成要素は、以下で集合的に又は単独で「レンズ」と呼ぶこともある。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアル・ステージ）又はそれ以上の基板テーブルを有するタイプとすることができる。かかる「マルチ・ステージ」マシンにおいては、追加のテーブルを並列に使用することができ、また１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用しながら、予備ステップを１つ又は複数のテーブル上で実行することもできる。

リソグラフィ装置はまた、基板を比較的高い屈折率を有する液体に、例えば水に浸漬して投影システムの最終要素と基板の間のスペースを満たすタイプとすることもできる。浸漬液は、例えば個別制御可能要素アレイとこの投影システムの第１の要素との間の、リソグラフィ装置における他のスペースに対して適用することもできる。投影システムの開口数を増大させるための浸漬技法は、当技術分野において良く知られている。

次に添付の概略図を参照して、本発明の実施例を単なる一例として説明することにする。図面において、対応する参照符号は、対応する部分を示している。

図１は、本発明の特定の一実施例によるリソグラフィ投影装置を概略的に示すものである。この装置は、
−放射線（例えば、ＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを提供するための照明システム（照明装置）ＩＬと、
−この投影ビームに対してパターンを適用するための、一般的にその位置がアイテムＰＬに対して固定されることになるが、代わりにアイテムＰＬに対して正確に位置決めする位置決め手段に接続することができる個別制御可能要素アレイＰＰＭ（例えば、プログラマブル・ミラー・アレイ）と、
−アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めする位置決め手段ＰＷに接続され、基板（例えば、レジスト・コートされたウェハ）Ｗを支持するための基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、
−基板Ｗの（例えば、１つ又は複数のダイを含む）標的部分Ｃ上に個別制御可能要素アレイＰＰＭによって投影ビームＰＢに付与されるパターンを投影するための投影システム（「レンズ」）ＰＬであって、この投影システムが基板上にこの個別制御可能要素アレイを投影することができ、或いは、この投影システムが、この個別制御可能要素アレイの要素がシャッタとしての役割を果たす対象の２次線源を投影することができ、この投影システムが、例えば２次線源を形成しその基板上にマイクロスポットを投影するために（ＭＬＡとして知られている）マイクロ・レンズ・アレイやフレネル・レンズ・アレイなどの集束要素アレイを備えることもできる投影システムＰＬとを備える。

図に示すように、装置は反射型である（すなわち、反射型の個別制御可能要素アレイを有する）。しかし、一般的には、装置はまた、例えば透過型にする（すなわち、透過型の個別制御可能要素アレイを用いる）こともできる。

照明装置ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線ビームを受け取る。例えば線源がエキシマ・レーザであるときには、線源とリソグラフィ装置は、別々のものであってもよい。かかる場合には、線源は、リソグラフィ装置の一部分を形成しているとは考えずに、放射線ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを含むビーム送出システムＢＤの助けを借りて線源ＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えば線源が水銀ランプであるときには、線源は、装置の一体化部分であってもよい。線源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、必要ならこのビーム送出システムＢＤと一緒に、放射線システムと呼ぶこともできる。

照明装置ＩＬは、ビームの角度強度分布を調整するための調整手段ＡＭを含むことができる。一般的に、少なくとも、照明装置のひとみ面の強度分布の（一般にそれぞれσアウター及びσインナーと呼ばれる）外径範囲及び／又は内径範囲を調整することができる。さらに、照明装置ＩＬは、一般にインテグレータＩＮや集光器ＣＯなど他の様々な構成要素を備える。照明装置は、その断面に所望の一様性と強度分布を有する、投影ビームＰＢと呼ばれる条件付けられた放射線ビームを提供する。

ビームＰＢは、その後、個別制御可能要素アレイＰＰＭをインターセプトする。個別制御可能要素アレイＰＰＭによって反射された後、ビームＰＢは、投影システムＰＬを通過し、投影システムが、ビームＰＢを基板Ｗの標的部分Ｃ上に集束させる。位置決め手段ＰＷ（及び干渉測定手段ＩＦ）の助けを借りて、基板テーブルＷＴを正確に移動させて、例えばビームＰＢの経路中に異なる標的部分Ｃを位置づけることができる。使用する場合には、個別制御可能要素アレイのための位置決め手段を使用して例えばスキャン中にビームＰＢの経路に対して個別制御可能要素アレイＰＰＭの位置を正確に補正することができる。一般に、オブジェクト・テーブルＷＴの移動は、ロング・ストローク・モジュール（粗い位置決め）及びショート・ストローク・モジュール（精細な位置決め）の助けを借りて実現されるが、図１にはこれらを明示的に示していない。同様なシステムを使用して個別制御可能要素アレイを位置決めすることもできる。この投影ビームは、代わりに／追加して移動することも可能であるが、このオブジェクト・テーブル及び／又は個別制御可能要素アレイは必要とされる相対的な移動を提供するために固定した位置を有することができることが理解されよう。フラット・パネル・ディスプレイの製造において特に適用可能なさらなる代替例としては、基板テーブル及び投影システムの位置を固定し、基板テーブルに対して基板を移動するように構成することができる。例えば、基板テーブルには、ほぼ一定の速度で基板を横切ってスキャンするためのシステムを設けることができる。

本発明によるリソグラフィ装置では、本明細書中で基板上のレジストを露光するものとして説明しているが、本発明がこのような使用に限定されず、この装置を使用してレジストのないリソグラフィにおける使用についてのパターン形成された投影ビームを投影することもできることが理解されよう。

図に示す装置は、４つの好ましいモードで使用することができる。
１．ステップ・モード：個別制御可能要素アレイは、この投影ビームに対して全体パターンを付与し、この全体パターンは、一括して（すなわち、１度の静的露光により）標的部分Ｃに投影される。次いでこの基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされ、その結果、異なる標的部分Ｃを露光することができる。ステップ・モードにおいては、露光フィールドの最大サイズにより、１度の静的露光において投影される標的部分Ｃのサイズが制限される。

２．スキャン・モード：個別制御可能要素アレイは、速度ｖで所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばＹ方向）に移動可能であり、その結果、投影ビームＰＢは、この個別制御可能要素アレイ上でスキャンさせられる。これと並行して基板テーブルＷＴは、同じ方向又は反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで同時に移動させられ、式中でＭは、レンズＰＬの倍率である。スキャン・モードでは、露光フィールドの最大サイズにより、１度の動的露光におけるその標的部分の（非スキャン方向における）幅が制限されるのに対して、スキャン移動の距離によって、標的部分の（スキャン方向における）高さが決定される。

３．パルス・モード：個別制御可能要素アレイは、ほぼ静止状態に保たれ、この全体パターンは、パルス化放射線源を使用してこの基板の標的部分Ｃ上に投影される。基板テーブルＷＴは、投影ビームＰＢが基板Ｗを横切って直線をスキャンさせられるようにほぼ一定の速度で移動される。この個別制御可能要素アレイ上のパターンは、放射線システムのパルス間で必要に応じて更新され、これらのパルスは、連続した標的部分Ｃが基板上の必要な位置で露光されるように時間が決められる。したがって、投影ビームは、基板Ｗを横切ってスキャンし、基板の細片についての全体のパターンを露光することが可能である。この工程は、この全体の基板が直線ごとに露光されてしまうまで反復される。

４．連続スキャン・モード：ほぼ一定の放射線源が使用され、個別制御可能要素アレイ上のパターンが、投影ビームが基板を横切ってスキャンされ基板を露光するときに更新される点を除けば、パルス・モードと本質的に同じである。

以上で説明した使用モード又は全く違う使用モードの組合せ及び／又は変形を使用することもできる。

本発明による個別制御可能要素アレイの各要素は、ピクセルとしても知られており、誘電体材料層のスタックから構成される。図２は、かかる要素の簡単な実施例を示すものである。この要素は、固定屈折率をもつ２層の誘電体材料層２、３の間にサンドイッチされた電子光学材料層１から構成される。これらの層２、３は同じ屈折率を有している。電子光学材料は、電子光学材料に電圧を印加することにより、所与の方向に面偏光された放射線についてのその屈折率を変更することができるという特性を有している。電子光学材料層１の屈折率が層２、３の屈折率と同じである場合には、要素は、ほとんど透明になる。しかし、電子光学材料層１の屈折率が層２、３の屈折率と異なる場合には、放射線はこれらの層の間の境界で反射されることになる。個別制御可能要素アレイのこれらの要素上に入射する放射線の波長の４分の１になるようにこれらの層厚を選択することにより、電子光学材料層１と第１の固定屈折率層２の間の境界から反射された放射線は、電子光学材料層１と第２の固定屈折率材料層３の間の境界から反射された放射線と建設的に干渉することになる。

したがって、電子光学材料層１に電圧を印加することにより、３層すべてが同様な屈折率を有し、要素がほとんど透過性になる状態と、このスタックの中間層、すなわち電子光学材料層１が、隣の諸層と（所与の方向に面偏光された放射線について）異なる屈折率を有し、要素が前記方向に面偏光された放射線についてかなり反射性になる状態との間で個別制御可能要素アレイの要素を切り換えることが可能になる。

異なる要素を反射性又は透過性になるように設定することによって、複数のかかる要素を使用して放射線ビームをパターン形成することができる。明らかに、かかる個別制御可能要素アレイは、それぞれこれら要素から反射され又はこれら要素を通して透過される放射線のパターン形成されたビームの一部分となるように設計された放射線を用いて反射モード又は透過モードで使用することが可能である。

実際には、（たとえ、適切な方向に偏光された放射線しかそれに入射しない場合でも）このスタックは、常に少なくとも一部の放射線を反射し、常に一部の放射線を透過することになる。電子光学材料層１に電圧を印加することにより、反射される比率及び透過される比率、すなわち透過／反射特性が単に変更されるにすぎない。スタックの組成に応じて要素の最大の反射は、スタックに電圧を印加しないことによって、又はスタックに最大公称電圧を印加することによって得ることができ、またそれに対応して最大の透過は、それぞれ最大公称電圧を印加することによって、又は電圧を印加しないことによって得ることができることになる。中間の電圧を印加することによって、所与の方向に偏光された放射線の中間レベルの反射／透過がもたらされることになる。したがって、個別制御可能要素アレイの要素を使用してグレースケールを提供することができる。

支持するために、誘電体材料層のスタックは、（個別制御可能要素アレイ中のすべての要素に共通とすることが可能な）基板４に取り付けることができる。個別制御可能要素アレイが透過性である場合には、基板を透過性であるように選択する必要があり、スタックと基板間の境界における放射線のどのような反射も最小にすることが必要である。個別制御可能要素アレイが反射性である場合には、スタック中を透過される放射線が反射されないようにすることが必須である。これは、前述のように透過性の基板を選択し、基板中を透過する放射線をシステムの外に誘導し、或いは放射線を吸収する基板を選択することによって達成される。

電子光学材料層１は、電圧が印加されないときにこれが固定屈折率層２、３とほぼ同じ屈折率を有するように選択することができる。或いは、この電子光学材料層１は、電圧が印加されないときに固定屈折率層２、３と異なる屈折率を有するように選択することもできる。したがって、この個別制御可能要素は、それぞれバイアスされることにより透過性に、又はバイアスされることにより反射性になることができる。

以上で説明したように、電子光学材料層１の屈折率は、所与の方向に面偏光された放射線についてしか電圧制御されない。したがって、電子光学材料層１は、直交方向に面偏光された放射線についての屈折率が、直交方向に面偏光された放射線をフィルタで取り除くように設定されるように選択することができる。例えば、個別制御可能要素を使用して反射型の個別制御可能要素アレイを形成する場合には、制御可能な方向と直角に面偏光された放射線についての電子光学材料層１の屈折率は、電子光学材料層１に電圧を印加することによっては制御することができない放射線が、個別制御可能要素中を透過され、したがって投影システム中に反射されないように固定屈折率層２、３の屈折率とほぼ同じになるように設定することができる。したがって、所与の方向に面偏光された放射線を用いて個別制御可能要素アレイを照明する必要が必ずしもないこともある。この場合には、要素を貫通して透過する放射線（すなわち、パターン形成されていない放射線）は、投影システム中に反射されて戻ってこないようにする必要があり、すなわち吸収されるか又はデバイス全体を介して透過される必要があることになる。

電子光学材料層は、例えばＫＤ＊Ｐ、ＫＤＰ、ＡＤ＊Ｐ、ＡＤＰ、ＢＢＯ、他の良く知られている固体電子光学材料から形成されることができる。最上の応答を得るためには、使用される材料のキュリー温度に近くしかもそれより高温で電子光学材料を動作させるべきことが好ましい。これらは、一般に周囲温度よりも低い温度である。例えば、ＫＤＰは、１２３Ｋのキュリー温度を有し、ＡＤＰは、１４８Ｋのキュリー温度を有する。したがって、温度制御された冷却ユニットが提供されることもある。

電子光学材料層１に制御電圧を提供するために、電子光学材料層１と固定屈折率層２、３との間に透明電極５、６が設けられる。これらが十分に薄いと想定すると、これらの透明電極が、電子光学材料層１と固定屈折率層２、３の間の境界の透過／反射特性に影響を及ぼすことはないことになる。或いは、これらの電極は、電子光学材料層の端部に、すなわち固定屈折率層と接触していない面に適用される。しかし、この場合には、駆動電位をさらに高くする必要があるはずである。

スタックの反射率を改善するために、図３に示すように追加層を追加することができる。図に示すように、固定屈折率層をもつ材料層１４、１５、１６、１７と交互になっている３層の電子光学材料層１１、１２、１３が存在している。以前と同様に、スタックは、支持するために基板１８に取り付けられ、電極１９から２４が、これらの電子光学材料層１１、１２、１３に制御電圧を印加するために設けられる。図３は、３層の電子光学材料層を有するスタックを示しているが、対応して任意層数を使用することができることが理解されよう。

これらの電子光学材料層１１、１２、１３は、これらの層の各異常軸が相互に平行になるように方向づけられている。したがって、これらに印加される制御電圧は、同じ方向に偏光された放射線についての固定屈折率をもつ材料との境界の透過／反射特性を制御することになる。

電子光学材料層１１に印加される制御電圧は、電極１９、２０によって提供され、電子光学材料層１２用の制御電圧は、電極２１、２２によって提供され、電子光学材料層１３用の制御電圧は、電極２３、２４によって提供される。個別制御可能要素が、個別制御可能要素アレイについての簡単なグレースケール生成要素として使用されることになる場合には、電子光学材料層１１、１２、１３用の電極は、共通の制御電圧が各電子光学材料層１１、１２、１３に印加されるように一緒に接続されることができる。換言すれば、電極１９、２１、２３が一緒に接続され、電極２０、２２、２４が一緒に接続される。或いは、これらの電子光学材料層１１、１２、１３のそれぞれの各電極対を異なる電圧を用いて独立してアドレス指定することもできる。これを使用して以下で説明するような位相シフト・マスクを提供することができる。

電子光学材料層を通過する放射線は、その位相がシフトされる。位相シフトの大きさは、電子光学材料層に印加される電圧に依存する。したがって、複数の電子光学材料層をもつ個別制御可能要素を提供することによって、（グレースケールを生成するための）要素に入射する放射線の全体の反射／透過を制御するだけでなく、放射線の全体位相シフトを制御することも可能になる。それ故に、たとえその放射線の輝度が同じであっても、例えば、隣接する個別制御可能要素から伝播する放射線の間の位相差を生成することが可能である。したがって、これらの要素を使用してグレースケールを生成するだけでなく、位相シフト・パターン形成アレイにもなる個別制御可能要素アレイを形成することができる。

各電子光学材料層は、所与の方向に面偏光された放射線の反射／透過特性を制御することができるだけである。さらに、屈折率が電圧制御可能である方向に対して直角な第１の方向に面偏光された放射線について、その屈折率がそれに隣接した層とほぼ同じになるように電子光学材料を選択することによって、スタックのこの部分は、この第１の方向に面偏光された放射線に対して透過性になる。図４は、この特徴を利用した個別制御可能要素アレイのための要素を示すものである。この要素は、それぞれ電極対３３、３４と電極対３５、３６によって制御可能な２層の電子光学材料層３１、３２を備えている。電子光学材料層３１、３２は、交互になった固定屈折率材料層３７、３８、３９の間にサンドイッチ状にはさまれており、この完備したスタックは、基板４上に支持されている。図４に示すように、電子光学材料層３１、３２は、これらの各異常軸が互いに直角になるように配置されている。したがって、第１の電子光学材料層３１に電圧を印加することにより、第１の方向に面偏光された放射線についてのその反射／透過特性が制御される。また、第２の電子光学材料層３２に制御電圧を印加することにより、第１の方向に直角な第２の方向に面偏光された放射線についてのその反射／透過特性が制御される。したがって、個別制御可能要素を使用して第１の方向に面偏光された放射線と第２の方向に面偏光された放射線とを独立して制御することができる。

リソグラフィ投影装置において、以上は、２つの直角方向に面偏光された放射線に対して異なるパターンを適用することができ、同時の二重双極子照明が可能になることを意味している。面偏光された光をもつパターンを投影することにより特定の方向に伸張されたフィーチャの強調投影が可能になることからこれは有利である。以前から、偏光された放射線を有する照明を使用してかかる伸張されたフィーチャの照明を行っているが、この照明では、例えば、直角方向に方向づけられたフィーチャを別々に投影するための、それぞれ直角方向に面偏光された放射線を用いることにより２回の別々の露光を使用する必要があった。図４に示すような要素を使用して、１回の露光を使用して同じ効果を実現することが可能である。例えば、この放射線システムは、２次線源プレーンを有し、この２次線源プレーン中で４つのポールを有する投影ビームを生成するようになっている。この４つのポールは、第１のポール対の中心間の直線が、第２のポール対の中心間の直線に直角になり、これらの直線がこの放射線システムの光学軸において交差するように２対の形に配置することができる。さらに、このシステムは、第１のポール対の放射線が一方向に面偏光され第２のポール対の放射線がこの第１の方向に直角な第２の方向に面偏光されるように構成することができる。

明らかなように、追加の電子光学材料層を図４に示す個別制御可能要素に追加することができる。例えば、第１の方向に配列された異常軸をもつ複数の電子光学材料層と、第２の直角な方向の異常軸をもつ複数の電子光学材料層とが存在し得る。かかる構成においては、２つの直角方向に面偏光された放射線の位相とグレースケールを独立して制御することが可能である。

図４に示す個別制御可能要素（及び互いに直角に配置された複数の電子光学材料層をもつ対応する要素）の代替的な使用においては、これらの電極を一緒に接続して、互いに直角に異常軸が配置されたこれらの電子光学材料層に共通の制御電圧を提供することができる。したがって、それぞれに対する反射／透過特性の制御は、同じになる。それ故に、２つの直角方向に面偏光された放射線の反射／透過は同じになり、したがって、かかる要素を備える個別制御可能要素アレイは、面偏光された光を用いて照明する必要がないことになる。かかる実施例について位相制御が必要な場合には、各対が、互いに直角な異常軸をもつように配置された電子光学材料層から構成され、各層対が一緒に制御されるが、他の電子光学材料層対とは独立して制御される、複数対の電子光学材料層を提供することが可能である。

図５は、以上で説明したような個別制御可能要素アレイをリソグラフィ装置中において使用するための構成要素の構成の一実施例を示すものである。照明システム６０からの放射線は、偏光器６１によって偏光され（その結果、所与の方向に面偏光され）、制御光学系６２を経由してビーム・スプリッタ６３上に投影される。このビームは、このビーム・スプリッタ６３によって反射され、さらなる制御光学系６４を経由して個別制御可能要素アレイ６５上に投影される。この放射線ビームは、個別制御可能要素アレイ６５によってパターン形成され反射され、それに応じてすぐに放射線ビームは、制御光学系６４を介して投影され、ビーム・スプリッタ６３中を透過する。パターン形成されたビームは、その後１／４波長プレートなどの回転偏光器６６を通過した後に、投影システム６７によって基板６８上に投影される。この１／４波長プレートは、省略することが可能であり、これは特に二重双極子照明を使用している場合には省略すべきである。さらに、偏光器６１は、標準ビーム・スプリッタ６３の代わりに偏光ビーム・スプリッタを使用することによって省略することができる。個別制御可能要素アレイの要素が、相互に直角な異常軸をもつように構成され、一緒に動作するように制御される電子光学材料層を含んでいる場合には、以上で説明したようにこの個別制御可能要素アレイを偏光された光で照明する必要がないので、偏光器６１を省略し標準のビーム・スプリッタ６３をそのまま保持することが可能である。同様に、二重双極子照明を使用する場合には、標準（すなわち、非偏光性）のビーム・スプリッタ６３は、そのまま保持するが、偏光器６１は、分割してそれ自体の偏光方向をもつ各双極子方向についての放射線を提供する必要がある。

本発明の特定の実施例について以上で説明してきたが、説明とは別の方法で本発明を実施することもできることが理解されよう。この説明では、本発明を限定することは意図されてはいない。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明によるプログラマブル・パターン形成手段を形成するために使用することができる要素を示す図である。 図２に示す要素の一変形を示す図である。 図２に示す要素のさらなる変形を示す図である。 リソグラフィ投影装置における、本発明によるプログラマブル・パターン形成手段を使用するための構成を示す図である。

Claims (10)

1. 放射線の投影ビームを条件付ける照明システムと、
   その断面においてパターンを前記投影ビームに付与するように働く個別制御可能要素アレイと、
   基板を支持する基板テーブルと、
   前記基板の標的部分上に前記パターン形成されたビームを投影する投影システムと
   を備え、
   前記各個別制御可能要素が３層の誘電体層のスタックを備え、前記３層のうちの少なくとも中間の１層が固体電子光学材料から形成され、それによって、制御信号の付与時、前記要素が第１の状態と第２の状態との間を選択的に変更され、前記第１の状態では、前記３層の誘電体層のうちの中間の１層と他の２層の間における１つの偏光状態についての屈折率の違いがより大きく、前記第２の状態では、前記１つの偏光状態についての前記屈折率の違いがより小さく、前記電子光学材料層の少なくとも１つの隣接層との境界においてそれぞれ透過され反射される放射線の比率が前記２つの状態で異なり、
   前記スタックが、複数の追加の誘電体材料層を含み、前記追加層のうちの少なくとも１層が電子光学材料から形成され、それによって、前記第２の電子光学材料層に制御信号を付与することによって、１つの偏光状態についての前記追加層のうちの少なくとも１層の屈折率が変更されえ、
   少なくとも２層の電子光学材料層が、これらの層の異常軸が相互にほぼ垂直となるように配置されている、リソグラフィ装置。
2. 前記スタックの交互の層が固定屈折率を有する材料から形成され、その残りが電子光学材料から形成され、それによって、前記層にそれぞれの制御信号を付与することにより、所与の各偏光状態についての各電子光学材料層の前記屈折率が変更されうる、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記スタック内の各電子光学材料層に独立して制御可能な制御電圧を印加するように構成されている電極をさらに備えている、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記スタック内の２層以上の電子光学材料層に共通の制御電圧を印加するように構成されている電極をさらに備えている、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
5. 各要素が、第１の方向に面偏光された放射線の伝播と、前記第１の方向にほぼ直交する第２の方向に面偏光された放射線の伝播とを独立して制御するように構成されている、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記照明システムが、２次線源プレーンを有し、前記２次線源プレーン内で４つのポールを有する投影ビームを生成するようになっている、請求項５に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 前記４つのポールが対になって配置され、第１のポール対の中心を結合する直線が第２のポール対の中心を結合する直線に直交しており、前記直線が、実質上前記照明システムの光学軸において交差している、請求項６に記載のリソグラフィ投影装置。
8. 前記第１のポール対の前記放射線が前記第１の方向に面偏光され、前記第２のポール対の前記放射線が前記第２の方向に面偏光されている、請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
9. その断面においてパターンを放射線ビームに付与するように構成された個別制御可能要素アレイにおいて、個別制御可能要素の各々が３層の誘電体層のスタックを備え、前記３層のうちの少なくとも中間の１層が固体電子光学材料から形成され、それによって、制御信号の付与時、前記要素が第１の状態と第２の状態との間を選択的に変更され、前記第１の状態では、前記３層の誘電体層のうちの中間の１層と他の２層の間における１つの偏光状態についての屈折率の違いがより大きく、前記第２の状態では、前記１つの偏光状態についての前記屈折率の違いがより小さく、前記電子光学材料層の少なくとも１つの隣接層との境界においてそれぞれ透過され反射される放射線の比率が前記２つの状態で異なり、
   前記スタックが、複数の追加の誘電体材料層を含み、前記追加層のうちの少なくとも１層が電子光学材料から形成され、それによって、前記第２の電子光学材料層に制御信号を付与することによって、１つの偏光状態についての前記追加層のうちの少なくとも１層の屈折率が変更されえ、
   少なくとも２層の電子光学材料層が、これらの層の異常軸が相互にほぼ垂直となるように配置されている、個別制御可能要素アレイ。
10. 基板を提供する工程と、
    照明システムを使用して放射線の投影ビームを条件付ける工程と、
    その断面においてパターンを前記投影ビームに付与する個別制御可能要素アレイを使用する工程と、
    この基板の標的部分上にパターン形成された放射線ビームを投影する工程と
    を含み、
    前記個別制御可能要素の各々が３層の誘電体層のスタックを備え、前記３層のうちの少なくとも中間の１層が固体電子光学材料から形成され、それによって、制御信号の付与時、前記要素が第１の状態と第２の状態との間を選択的に変更され、前記第１の状態では、前記３層の誘電体層のうちの中間の１層と他の２層の間における１つの偏光状態についての屈折率の違いがより大きく、前記第２の状態では、前記１つの偏光状態についての前記屈折率の違いがより小さく、前記電子光学材料層の少なくとも１つの隣接層との境界においてそれぞれ透過され反射される放射線の比率が前記２つの状態で異なり、
    前記スタックが、複数の追加の誘電体材料層を含み、前記追加層のうちの少なくとも１層が電子光学材料から形成され、それによって、前記第２の電子光学材料層に制御信号を付与することによって、１つの偏光状態についての前記追加層のうちの少なくとも１層の屈折率が変更されえ、
    少なくとも２層の電子光学材料層が、これらの層の異常軸が相互にほぼ垂直となるように配置されている、デバイス製造方法。

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