JP2011228721A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線のビームを供給する照明系、ビームをパターン化する個別に制御可能な要素のアレイ、及びパターン化されたビームを基板テーブル上に支持された基板に導く投影系を備えたリソグラフィ装置及び方法を提供すること
【解決手段】一例では、個別に制御可能な要素の各々は、瞳を通過するビームの部分が調整されるようにビームの個々の部分を瞳から離れるように向けるように制御可能である。一例では、個別に制御可能な要素は、１つの群の各要素が反射する放射線が、レンズ・アレイの同じレンズに向けられるように、いくつかの群として配置されている。一例では、任意の１つの群の個別に制御可能な要素は、要素のその群によってビームに付与されたパターンが瞳に対して実質的に対称状になるように、瞳から離して種々の方向に放射線を向けるように共に制御可能である。
【選択図】図１

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、基板の標的部分に所望のパターンを適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）、フラット・パネル・ディスプレイ及び微細構造を含む他のデバイスの製造で使用することができる。従来のリソグラフィ装置では、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターン形成装置を使用して、ＩＣ（又は他のデバイス）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。このパターンを、放射感受性材料（例えばレジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウェーハ又はガラス・プレート）の標的部分（例えば１つ又は複数のダイの部分を含む）に結像させることができる。パターン形成装置はマスクの代わりに、回路パターンを生成する個別に制御可能な要素のアレイを含むことができる。

一般に単一の基板は、連続して露光された隣接する標的部分のネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置には、１つの標的部分にパターン全体を一度に露光することによってそれぞれの標的部分に照射するステッパ、投影ビームのパターンを所与の方向（例えば「走査」方向）に走査し、同時にこの方向に平行に又は非平行に基板を同期走査することによってそれぞれの標的部分に照射するスキャナなどがある。

従来のリソグラフィ装置はレンズの各々がビーム投影方向に沿って直列に配置されたレンズ・アセンブリ（組立体）を通してビームを基板に送り届ける。基板に最も近いレンズ・コンポーネント（構成部分）はビームのすべてが通過する単一のレンズである。

別の設計アプローチはビーム経路に沿って配置された一続きのレンズを使用するが、基板に最も近いレンズ・コンポーネントは二次元アレイの小さなレンズの形態である。この小さなレンズの各々は基板の個々の部分上にビームの個々の部分を集束させる。一般に、この設計を用いたリソグラフィ・システムはマイクロレンズ・アレイ・イメージング・システム又はＭＬＡ系と呼ばれる。

ＭＬＡシステムを組み入れたリソグラフィ装置では、黒又は白効果を提供する個別に制御可能な要素のアレイに依存することが可能である。個々の要素はＭＬＡ（「白」）の個々のレンズに向けて直接ビームを反射するか、ＭＬＡアレイ（「黒」）のレンズから光を遠ざける。この効果はその単一のレンズに向けられたビーム成分をオン又はオフすることと同じであり、最大強度のビーム又はゼロ強度のビームのいずれかを送り届ける。

最大とゼロ強度との中間の光強度を基板に送り届ける能力であるグレー・トーン能力を有することが好ましい。グレー・トーン能力はＭＬＡアレイに依存するリソグラフィ装置において好ましい。ミラー・アレイ内の個々のミラーの位置を徐々に調整してレンズ・アレイ内の個々のレンズの中心から離して光を徐々に反射させることによってグレー・トーン能力を提供することが提唱されている。ミラー・アレイの単一のミラーからの光の単一のビームはレンズ・アレイの個々のレンズに対して徐々にずらされる。

単一のミラーを用いてアレイの単一のレンズに光を反射し、かつそのミラーを徐々にずらして、反射されたビームをその単一のレンズから徐々に離れるように向けるリソグラフィ装置においては、基板に達する強度のみが変えられるわけではない。例えば、投影光学の瞳が基板の上に結像されるＭＬＡシステムでは、瞳はアレイの単一のレンズを照射する光のビームに対して非対称的である。したがって、基板における照明の光点の強度及び位置はともにミラー要素の偏向の結果として変えられる。変位可能なミラー要素が基板上に結像されるＭＬＡシステムでは、個々のミラーから基板に達するビームはテレセントリック（レンズからの光がレンズ光軸に平行）にはならない。この非テレセントリック性はミラーの変位とともに変化し、その結果、基板における照明の光点の位置は集束とともに変化する。

したがって、必要とされるのはグレー・トーン能力を提供するためにマイクロレンズ・アレイ・イメージング・システムにおいて使用することのできる改善されたリソグラフィ装置及びデバイス製造方法である。

本発明のある実施例によれば、放射線のビームを供給する照明系と、そのビームの断面にパターンを付与するように働く個別に制御可能な要素のアレイと、基板を支持する基板テーブルと、パターンが付与されたビームを基板の標的部分上へ投影するための投影系とを備えたリソグラフィ装置が提供される。投影系は瞳を定め、レンズのアレイを含む。アレイ内の各レンズはパターン化されたビームの個々の部分を基板の標的部分の個々の部分に向けるように配置されている。

一例では、個別に制御可能な要素のアレイの各々は、瞳を通過するビームの個々の部分が徐々に調整されるように、ビームの個々の部分を瞳から離して徐々に方向付けるように選択的に制御可能である。

一例では、個別に制御可能な要素は放射線がレンズ・アレイ内の同じレンズに向けて１つの群の各要素によって方向付けられるように配置されている。その群の要素によってビームに付与されたパターンが瞳に対して実質的に対称的になるように、任意の１つの群の個別に制御可能な要素は共に制御されて瞳から離して種々の方向に放射線を徐々に方向付ける。

一例では、２つ以上のミラー又は他の徐々に調整可能なパターン付与機器を用いてアレイの単一レンズ及びそのミラーが照射されるか、又は他のパターン付与機器は照明の光点の位置が照明の光点の強度から切り離される対称的配置を形成するように制御される。

一例では、ミラー要素などの２つの個別に制御可能な要素が単一の群を形成してよい。２つの要素の各々は放射線を瞳から離して相互に１８０°傾斜した方向に向けるように徐々に調整される。

一例では、３つの要素が放射線を徐々に瞳から離して相互に１２０°のインターバルで傾斜した方向に向ける。

一例では、４つの要素が放射線を徐々に瞳から離して相互に９０°のインターバルで傾斜した方向に向ける。

このような上記例では、個別に制御可能な要素はミラーであってよく、その各々はそのミラーによって反射される放射線が瞳に対して対称的である位置から離して徐々に傾斜され得る。ビーム・スプリッタを用いて照明系からの放射線を個別に制御可能な要素に向けて反射し、かつ個別に制御可能な要素からの光をレンズのアレイに向けて送ることができる。瞳は投影レンズ・コントラスト開口プレートによって定められ得る。

本発明の別の実施例は、基板を用意する工程と、照明系を使用して放射線のビームを提供する工程と、個別に制御可能な要素のアレイを用いてビームの断面にパターンを付与する工程と、パターン化されたビームの個々の部分を標的部分の個々の部分に向けるように各々配置されたレンズのアレイを通して、基板の標的部分の上にパターン化された放射線のビームを投影する工程と、ビームの個々の部分を瞳から離れるように方向付けて瞳を通過するその部分が徐々に調整されるように、個別に制御可能な要素の各々を選択的に制御する工程とを含むデバイス製造方法を提供する。個別に制御可能な要素は任意の１つの群の要素がレンズ・アレイ内の同じレンズに放射線を向けるように、かつ、その群の要素によってビームに付与されたパターンが瞳に対して実質的に等しくなるように放射線を瞳から離して種々の方向に向けるように徐々に制御されるように、群として制御される。

一例では、上記実施例及び例に記載の本発明は、投影されたビームにパターンを付与するために個別に制御可能な要素のアレイに依存するリソグラフィ装置において使用される。

さらに、本発明の実施例、フィーチャ、及び利点並びに本発明の種々の実施例の構造及び動作を図面を参照して以下に詳細に記載する。

ここに組み入れ、本願明細書の一部を成す添付図面は本発明を説明し、その記載と共に、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作製かつ使用できるような役割をする。

本発明の１つ又は複数の実施例が応用され得るタイプのリソグラフィ装置のフィーチャを示す略図である。

本発明の一実施例による、マイクロレンズ・アレイを組み入れた光学投影系を示す略図である。

本発明の一実施例による、図２に示した光学投影系のコンポーネントを示す略図であり、移動可能な基板テーブルを備えている。

本発明の一実施例による、図３に示した光学投影系の基板上に投影された光点の配向を示す略図である。

本発明の一実施例による、コントラスト装置及びコントラスト装置の第１の配置のコントラスト開口部を示す略図である。

本発明の一実施例による、コントラスト装置の配置を変更後の図５に相当する略図である。

本発明の一実施例による、図５に示したコントラスト装置の配置の場合のコントラスト開口部に対する放射線ビームの分布を示す略図である。 本発明の一実施例による、図６に示したコントラスト装置の配置の場合のコントラスト開口部に対する放射線ビームの分布を示す略図である。

本発明の一実施例による、２つのコントラスト装置がコントラスト開口部に対して対称的な放射線分布を発生するように調整された配置を示す略図である。

本発明の一実施例による、図９に示した２つのコントラスト装置の配置の場合の放射線の分布を示す略図である。

本発明の実施例による、対称的に配置された３つのコントラスト装置を備えた配置の放射線の分布を示す略図である。 本発明の実施例による、対称的に配置された４つのコントラスト装置を備えた配置の放射線の分布を示す略図である。

ここで、添付図面を参照して本発明を記載する。図面中、同様の参照番号は同一又は機能的に同一の要素を意味し得る。

概要及び用語
本願明細書では集積回路（ＩＣ）の製造におけるリソグラフィ装置の使用を具体的に参照するかもしれないが、本願明細書に記載のリソグラフィ装置には集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他の用途がある。当業者であれば、そのような代替的用途の関連で、「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を本願明細書において使用する場合には、より一般的な用語「基板」又は「標的部分」とそれぞれ同義であるとみなされ得ることが理解されよう。本願明細書で言及する基板は、例えば、トラック（例えば、典型的にはレジストの層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像する器具）或いは測定又は検査ツールで露光の前又は後に処理され得る。適用可能であれば、本願明細書の開示はそのような及び他の基板処理器具に適用されてよい。さらに、例えば、多層ＩＣを作るために基板は２回以上処理することができるので、本明細書で使用する用語基板は、処理された複数の層をすでに含む基板を指すこともできる。

本明細書で使用する用語「個別に制御可能な要素」は、入射投影ビームの断面にパターンを付与して、基板の標的部分に所望のパターンを形成することができるようにするために使用することができる装置を指すものと広く解釈しなければならない。この文脈では用語「光弁」及び「空間的光変調器」（ＳＬＭ）も使用することができる。このようなパターン形成装置の例については後に論じる。

プログラム可能ミラー・アレイは、粘弾性制御層及び反射面を有する、マトリックス式のアドレス指定が可能な表面を含む。このような装置の基本原理は、例えば、反射面のアドレス指定された領域は入射光を回折光として反射し、アドレス指定されてい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。適当な空間フィルタを使用して非回折光を反射ビームから除き、回折光だけを残して基板に到達させることができる。このようにして、ビームにはマトリックス式アドレス指定可能面のアドレス指定パターンに従ったパターンが付与される。

別の実施例として、フィルタが回折光を除去し、非回折光を残して基板に到達させることもできることを理解されたい。回折光学マイクロ電気機械系（ＭＥＭＳ）デバイスのアレイを相応する方法で使用することもできる。それぞれの回折光学ＭＥＭＳデバイスは、入射光を回折光として反射する格子を形成するために互いに対して変形することができる複数の反射リボンを含むことができる。

さらなる別の実施例は、適当な局所電界を適用することによって、又は圧電作動手段を使用することによって軸周囲にそれぞれを個別に傾けることができる小さなミラーのマトリックス配置を使用するプログラム可能ミラー・アレイを含む。この場合も、ミラーはマトリックス式のアドレス指定が可能であり、アドレス指定されたミラーは入射放射ビームを、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させる。このようにして、反射ビームに、マトリックス式アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従ったパターンが付与される。必要なマトリックス式アドレス指定は適当な電子手段を使用して実施することができる。

上記のどちらの状況でも、個別に制御可能な要素のアレイは、１つ又は複数のプログラム可能ミラー・アレイを備えることができる。ここで言及したミラー・アレイの詳細な情報は、例えばその全体を参照によって本明細書に援用する米国特許第５２９６８９１号及び５５２３１９３号、並びに国際特許出願第９８／３８５９７号及び第９８／３３０９６号から得ることができる。

プログラム可能ＬＣＤアレイも使用することができる。このような構造の一例が、その全体を本明細書に援用する米国特許第５２２９８７２号に開示されている。

例えば画像構造のプレバイアス、光学的近接効果補正画像構造、位相変動技法及び多重露光技法を使用する場合には、個別に制御可能な要素のアレイ上に「表示される」パターンが、基板の層又は基板上に最終的に転写されるパターンとは大きく異なる可能性があることを理解されたい。同じく、基板上に最終的に生成されるパターンが、個別に制御可能な要素のアレイ上に瞬間的に形成されるパターンと一致しないこともある。このことは基板のそれぞれの部分上に形成される最終的なパターンが構築される所与の期間又は所与の露光回数の間に、個別に制御可能な要素のアレイ上のパターン及び／又は基板の相対位置が変化する配置で起こり得る。

本明細書ではＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用を特に参照するが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は例えばＤＮＡチップ、ＭＥＭＳ、ＭＯＥＭＳ、集積光学系、磁気ドメイン・メモリの誘導及び検出パターン、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に応用できることを理解されたい。当業者であれば、このような代替応用の文脈において、本明細書で使用される用語「ウェーハ」又は「ダイ」はそれぞれ、より一般的な用語「基板」又は「標的部分」と同義とみなすことができることを理解されたい。本明細書で参照する基板は、例えばトラック（一般にレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像する器具）或いは測定又は検査ツールで露光の前又は後に処理することができる。適用可能な場合には、本明細書の開示を、このような基板処理器具及び他の基板処理器具に適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを作るために基板は２回以上処理することができるので、本明細書で使用する用語基板は、処理された複数の層をすでに含む基板を指すこともできる。

本願明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば波長３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍを有する）、極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば波長５〜２０ｎｍを有する）、及びイオン・ビーム、電子ビームなどの粒子ビームを含む、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。

本願明細書で使用する「投影系」という用語は、屈折光学系、反射光学系及び反射屈折光学系を含む、例えば使用する露光放射、又は浸液の使用、真空の使用などの他の要素に関して適当な、さまざまなタイプの投影系を包含するものと広く解釈しなければならない。本明細書での用語「レンズ」の使用は、より一般的な用語「投影系」と同義とみなすことができる。

照明系も、放射投影ビームを誘導、成形、制御する、屈折、反射及び反射屈折光学構成要素を含むさまざまなタイプの光学構成要素を包含し、以下、このような構成要素を集合的に又は単独で「レンズ」と呼ぶことがある。

リソグラフィ装置は、２つ（例えばデュアル・ステージ）又は３つ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプの装置とすることができる。このような「多ステージ」装置では、これらの追加のテーブルを並行して同時に使用することができ、或いは、１つ又は複数のテーブルを露光に使用している間に他の１つ又は複数のテーブル上で準備工程を実施することができる。

リソグラフィ装置は、比較的高い屈折率を有する液体（例えば水）に基板を浸して、投影系の最後の要素と基板の間の空間を満たすタイプの装置とすることもできる。リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影系の最初の要素との間の空間で浸液を使用することもできる。液浸技法は、投影系の開口数を増大させるものとして当該分野でよく知られている。

さらにこの装置は、流体と基板の照射部分との間の相互作用を可能にする（例えば基板に化学物質を選択的に付着させ、又は基板の表面構造を選択的に修正する）流体処理セルを備えることができる。

リソグラフィ投影装置
図１に、本発明の一実施例に基づくリソグラフィ投影装置１００を概略的に示す。装置１００は少なくとも、放射系１０２と、個別に制御可能な要素のアレイ１０４と、物体テーブル１０６（例えば基板テーブル）と、投影系（「レンズ」）１０８とを含む。

放射系１０２は、放射（例えばＵＶ放射）投影ビーム１１０を供給するために使用することができ、この特定のケースではさらに放射源１１２を含む。

個別に制御可能な要素のアレイ１０４（例えばプログラム可能ミラー・アレイ）は、投影ビーム１１０にパターンを付与するために使用することができる。個別に制御可能な要素のアレイ１０４の位置は、一般に投影系１０８に対して固定することができる。しかし代替装置では、個別に制御可能な要素のアレイ１０４を、投影系１０８に対してアレイ１０４を正確に配置するための位置決め装置（図示せず）に接続することができる。図示の通り、個別に制御可能な要素１０４は（例えば個別に制御可能な要素の反射型アレイを有する）反射型である。

物体テーブル１０６は、基板１１４（例えばレジストでコーティングされたシリコン・ウェーハ又はガラス基板）を保持するための基板ホルダ（具体的には図示されていない）を備えることができ、投影系１０８に対して基板１１４を正確に配置するための位置決め装置１１６に接続することができる。

投影系１０８（例えば、石英及び／又はＣａＦ_２レンズ系、或いは該材料から作られたレンズ要素を含む反射屈折光学系、或いはミラー系）は、ビーム・スプリッタ１１８から受け取ったパターンが付与されたビームを基板１１４の標的部分１２０（例えば１つ又は複数のダイ）上へ投影するために使用することができる。投影系１０８は、個別に制御可能な要素のアレイ１０４の像を基板１１４上に投影することができる。投影系１０８は或いは、個別に制御可能な要素のアレイ１０４の要素がそれに対するシャッタの働きをする２次源の像を投影することができる。投影系１０８はさらに、２次源を形成しマイクロスポットを基板１１４上に投影するためのマイクロレンズ・アレイ（ＭＬＡ）を含むことができる。

放射源１１２（例えばエキシマ・レーザ）は放射ビーム１２２を生み出すことができる。ビーム１２２は、直接に、又は例えばビーム・エキスパンダ１２６などの調節装置１２６を通過させた後に、照明系（照明装置）１２４に供給される。照明装置１２４は、放射ビーム１２２の強度分布の半径方向外側及び／又は半径方向内側の広がり（普通はそれぞれσアウター及びσインナーと呼ばれる）を設定する調整装置１２８を備えることができる。さらに照明装置１２４は一般に、インテグレータ１３０、コンデンサ１３２など、他のさまざまな構成要素を含む。このようにして、個別に制御可能な要素１０４のアレイに入射する投影ビーム１１０は、所望の断面均一性及び断面強度分布を有する。

図１に関して、放射源１１２を、（例えば放射源１１２が水銀ランプであるときにしばしばそうであるように）リソグラフィ投影装置１００のハウジングの中に収容することができることに留意されたい。代替実施例では、放射源１１２を、リソグラフィ投影装置１００から分離して配置することもできる。この場合、放射ビーム１２２は（例えば適当な誘導ミラーの助けを借りて）装置１００の中に導かれることになる。この後者のシナリオは、放射源１１２がエキシマ・レーザであるときにしばしば用いられる。これらのシナリオはともに本発明の範囲内で企図されることを理解されたい。

ビーム１１０は続いて、ビーム・スプリッタ１１８を使用して導かれた後に個別に制御可能な要素のアレイ１０４にさえぎられる。個別に制御可能な要素のアレイ１０４によって反射された後、ビーム１１０は投影系１０８を通過し、投影系１０８はビーム１１０を、基板１１４の標的部分１２０上に集束させる。

位置決め装置１１６（及び任意選択で、ビーム・スプリッタ１４０を介して干渉計ビーム１３８を受け取るベース・プレート１３６上の干渉計測定装置１３４）を用いて、ビーム１１０の通り道に別の標的部分１２０が配置されるように、基板テーブル１０６を正確に移動させることができる。個別に制御可能な要素のアレイ１０４の位置決め装置を使用する場合には、これを使用して、例えば走査中に、ビーム１１０の経路に対する個別に制御可能な要素のアレイ１０４の位置を、正確に補正することができる。物体テーブル１０６の移動は一般に、図１には明示されていない長ストローク・モジュール（おおまかな位置決め）及び短ストローク・モジュール（細かい位置決め）を用いて実現される。同様の系を使用して、個別に制御可能な要素のアレイ１０４の位置を決めることもできる。或いは／これに加えて、物体テーブル１０６及び／又は個別に制御可能な要素のアレイ１０４の位置を固定し、必要な相対移動を得るために、投影ビーム１１０のほうを移動させることもできる。

この実施例の代替構成では、基板テーブル１０６を固定とし、基板１１４を基板テーブル１０６上で移動させる。この場合、基板テーブル１０６はその平らな上面に多数の開口を有し、この開口を通して、基板１１４を支持することができるガス・クッションを提供するガスが供給される。これは従来から空気支持装置と呼ばれているものである。ビーム１１０の経路に対して基板１１４を正確に位置決めする能力を有する１つ又は複数のアクチュエータ（図示せず）を使用して、基板１１４を基板テーブル１０６上で移動させる。或いは、開口を通したガスの放出を選択的に開始／停止することによって、基板１１４を基板テーブル１０６上で移動させることもできる。

本明細書では、本発明に基づくリソグラフィ装置１００を、基板上のレジストを露光するための装置として説明するが、本発明はこの使用法に限定されるものではなく、レジストレス・リソグラフィで、パターンが付与された投影ビーム１１０を投影するために装置１００を使用することもできることを理解されたい。

図示の装置１００は以下の４つの好適なモードで使用することができる。

１．ステップ・モード：個別に制御可能な要素のアレイ１０４上のパターン全体を、１つの標的部分１２０の表面に一度に（すなわち１回の静止露光で）投影する。次いで、パターンが付与された投影ビーム１１０によって別の標的部分１２０を照射するために、基板テーブル１０６を別の位置へｘ及び／又はｙ方向に移動させる。

２．走査モード：ステップ・モードと本質的には同じだが、所定の標的部分１２０が１回の静止露光では露光されない点が異なる。その代わりに、個別に制御可能な要素のアレイ１０４が、所定の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度ｖで移動することができ、そのため投影ビーム１１０は個別に制御可能な要素のアレイ１０４の上を走査する。同時に、基板テーブル１０６を、同じ方向又は反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで同時移動させる。ここでＭは投影系１０８の倍率である。このようにすると、解像度を犠牲にすることなく、比較的に大きな標的部分１２０を露光することができる。

３．パルス・モード：個別に制御可能な要素のアレイ１０４を本質的に固定し、パルス放射系１０２を使用して基板１１４の１つの標的部分１２０にパターン全体を投影する。パターンが付与された投影ビーム１１０が基板１０６を横切る線を走査するように、基板テーブル１０６を本質的に一定の速度で移動させる。放射系１０２のパルスとパルスの間に、個別に制御可能な要素のアレイ１０４上のパターンが必要に応じて更新され、基板１１４上の必要な位置の連続した標的部分１２０が露光されるようにパルスのタイミングが調節される。その結果、パターンが付与された投影ビーム１１０が基板１１４を走査して、基板１１４の帯状部分に完全なパターンを露光することができる。基板１１４の全体がラインごとに露光されるまでこのプロセスを繰り返す。

４．連続走査モード：パルス・モードと本質的には同じだが、実質的に一定の放射系１０２が使用される点、及び、パターンが付与された投影ビーム１１０が基板１１４を走査しこれを露光するときに個別に制御可能な要素のアレイ１０４上のパターンが更新される点が異なる。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又は変形、或いは全く異なる使用モードを使用することもできる。

図２は本発明の一実施例による、マイクロレンズ・アレイを組み入れた光学投影系の略図である。図２は図１に一般的に示したタイプの特定のリソグラフィ装置を概略的に図示している。図２に示した装置は、要素２の二次元アレイをその下面に有するコントラスト装置１を備えている。要素２の二次元アレイの各々の角度位置は選択的に制御することができる。ビーム・スプリッタ３はコントラスト装置１の下に位置決めされている。照明源４はビーム・スプリッタ３に放射線５のビームを向け、ビーム・スプリッタ３はビーム５をコントラスト装置１の下面上に反射する。

コントラスト装置１の要素２の一方は、ビーム・スプリッタ３を通し、かつレンズ６、７、及び８によって定められた投影光学を通して基板１０上にビーム５の成分部分を再反射する。一例では、最下のレンズ８は実質的にテレセントリックなビームを発生する視野レンズであり、このビームはマイクロレンズ・アレイ９に向けられる。マイクロレンズ・アレイ９は二次元の小さなレンズのアレイを備えており、その各々はレンズに入射する光を基板１０の上面に集束させるように配置されている。したがって、光をアレイ９に反射するミラーとして働くコントラスト装置１のコントラスト要素２の各々について、アレイ９のレンズの個々の１つが照射され、光の個々の点はアレイ９のそのレンズによって基板１０の上面に投影される。この配置では、コントラスト装置１が基板１０上に結像される。

図３は本発明の一実施例による、図２に示した系のコンポーネントの略図であり、移動可能な基板テーブルを備えている。この例では、基板１０はマイクロレンズ・アレイ９の下で、基板テーブル１１の上に支持された状態で示されている。投影光学は簡単な矩形１２で表されている。図２のコントラスト装置１のコントラスト要素２を投影光学１２の上に示している。この例では、基板テーブル１１はマイクロレンズ・アレイ９の下の矢印１３の方向に直線的に動かされる。

図４は本発明の一実施例による、図３に示した系の基板上に投影された光点の向きを示す略図である。この図は図２及び３のマイクロレンズ・アレイ９の個々のレンズの配置と、図３の基板テーブル１１の配置の方向との関係を示している。移動の方向は図４に矢印１３で示している。この方向は線１５に対して傾斜している線１４に平行である。線１５はマイクロレンズ・アレイ９のレンズの列に対して平行に延びる。各レンズは矩形アレイの光点１６の異なる１つの上に光を投影する。コントラスト装置１の個々の要素２によって個々のレンズに届けられる照明ビームを適切に制御することによって基板１０の表面全体が露光されるように、レンズは基板テーブル移動の方向１３に対して僅かに傾斜している二次元アレイとして配置されている。各レンズは基板１０の表面に連続的な線を実質的に「書き込む」ことができ、基板移動の方向に対してレンズが配置されている場合は、連続的な線は重なり合うように十分に近接している。基板１０の選択された二次元領域を露光するために、基板１０はマイクロレンズ・アレイ９の下に進められる。露光される領域が任意のある時間に下で位置決めされる個々のレンズは、コントラスト装置１の関連する要素２を適切に制御することによって照射される。

図５は本発明の一実施例による、コントラスト装置及び該コントラスト装置の第１配置にあるコントラスト開口部の略図である。図６は本発明の一実施例による、コントラスト装置の配置を変更後の図５に相当する。

一例では、基板１０上の点１６の各々に達する放射線の強度を制御できることが好ましい。この例では、コントラスト装置１の個々の要素２の位置は、例えば図２及び３に示したように調整される。これは個々の反射要素２が反射した光のビームの一部のみが、マイクロレンズ・アレイ９の関連するレンズに到達するように行われ得る。これを図５及び６に簡単に示している。

図５はコントラスト開口プレート１８の円形開口の中心に向けられた軸１７に沿って放射線のビームを向けるコントラスト装置１の反射要素２を示している。

図６はビームがコントラスト開口プレート１８に対して部分的にずらされるように、図５の位置に対して傾けられた後の要素２を示している。図５及び６の配置では、コントラスト開口プレート１８は基板１０に結像される瞳を定める。

一例では、図５に示したように、放射線の強度はコントラスト開口プレート１８の中心を通る中心線１９を中心に対称的である。この強度を曲線２０で示している。したがって、マイクロレンズ・アレイ９のレンズ２１に達するコントラスト開口プレート１８を通過するビームが基板１０に投影されて、基板１０上に、レンズ２１の中心軸を中心に対称的な照明点を形成し、この軸を線２２で示している。

一例では、図６に示したように、線２０で表した強度分布はコントラスト開口プレート１８の中心線１９に対してずれるので、レンズ２１下の基板１０上の光の分布もずれる。その結果、基板１０上の光点の位置と強度との間には望ましくない結合が存在する。効果的には基板１０に図６の線２２の左側に投影される光点の一部は、線２２の右側の光点の一部よりも強度の大きい放射線を受け取る。したがって、図５に示した位置から図６に示した位置までコントラスト装置１の要素２を移動させることによって基板１０に達する放射線の強度は低減されるが、図５に示した場合に達成される放射線の対称的分布は図６に示した場合には達成されない。

図７及び８は本発明の一実施例による、図５及び６に示したコントラスト装置１の配置の場合のコントラスト開口プレート１８に対する放射線ビームの分布を示している。

図７は図５のコントラスト開口プレート１８の開口部の周縁を線２３で、また放射線のビームのその開口に対する位置を線２４で示している。

他方、図８は開口部の周縁２８と図６に示した場合の放射線２４のビームとの相対位置を線２８で示している。ビーム２４は影の付いた領域だけにおいて開口２８と重なっており、非対称的であるのは明らかである。

図９は本発明の一実施例による、２つのコントラスト装置がコントラスト開口部に対して対称的な放射線分布を発生するように調整された配置を示している。対称性は２つのコントラスト装置２に依存してマイクロレンズ・アレイ９の同じレンズ２１を照射することによって達成される。図９の左側の要素２が反射した放射線の分布を図９に線２５で示し、右側の要素２に対する強度分布を線２６で示している。この２つの分布は開口プレート１８の開口部の中心線１９を通る平面に対して対称的である。この対称性は投影系全体を通して維持されるので、図９に対して直交し、かつレンズ２１の中心線２２を通る平面を中心に対称的である。

図１０は本発明の一実施例による、図９に示した２つのコントラスト装置の配置の場合の放射線の分布を示す。線２３は開口プレート１８の開口部の周縁部であり、線２７及び２８は図９に示したコントラスト装置１の個々の要素２が投影するビームの周縁部である。対称性は図９の線２２を通る線２９で示した図９に対して直交する平面を中心に維持される。

図９及び１０に示した例では、２つの反射要素２の群はマイクロレンズ・アレイ９の同じ単一のレンズに向けて光を反射する。この群を形成する２つの反射要素２は反対方向に回転するように制御される。したがって、２つの要素２は関連する放射線のビームを相互に１８０°だけ傾斜した方向に反射する。

ある群は３つ以上の反射要素２を備えてよく、所定の対称性を依然と維持し得ることを理解されたい。例えば、３つの反射要素２がマイクロレンズ・アレイ９の１つのレンズに関連するある群として配置されてよい。

図１１及び１２は本発明の種々の実施例による、それぞれ対称的に配置された３つのコントラスト装置及び対称的に配置された４つのコントラスト装置における放射線の分布を示している。

図１１に簡単に示したように、３つの反射要素は相互に対して１２０°のインターバルで傾斜した方向に放射線を徐々に偏向するように１つの群として配置されている。開口プレート１８の開口部の輪郭をやはり線２３で示し、関連する３つの反射要素の群が反射する３つの別個のビームを線３０で示している。

図１２に簡単に示したように、４つの個別に制御可能な要素のアレイは相互に対して９０°のインターバルで傾斜した方向に放射線を徐々に偏向するように１つの群として配置されている。開口プレート１８の開口部の輪郭をやはり線２３で示し、関連する４つの反射要素の群が反射する４つの別個のビームを線３１で示している。

図１０、１１、及び１２に示した例の各々では、対称性は直線で示した平面に対して維持される。

結語
本発明の種々の実施例を説明してきたが、それらは単に例示のために提示したものであって、限定するものではないことを理解されたい。本発明の精神及び範囲から逸脱することなくこれらの実施例に形態及び詳細のさまざまな変更を加えることができることは当業者には明白である。したがって、本発明の範囲は上記の例示的な実施例によって限定されず、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ定義される。

１００ リソグラフィ投影装置
１０２ 放射系
１０４ 個別に制御可能な要素のアレイ
１０６ 基板テーブル
１０８ レンズ
１１０ 投影ビーム
１１２ 放射源
１１４ 基板
１２０ 標的部分
１２２ 放射ビーム
１２４ 照明系
１２６ ビーム・スプリッタ
１３０ インテグレータ
１３２ コンデンサ
１３４ 干渉計測定装置
１３８ 干渉計ビーム
１４０ ビーム・スプリッタ

Claims (20)

1. リソグラフィ装置であって、
   放射線のビームを供給する照明系と、
   前記ビームをパターン化する個別に制御可能な要素のアレイと、
   基板の標的部分上に前記パターン化されたビームを投影し、瞳を定めかつレンズのアレイを含む投影系とを備え、
   レンズの前記アレイは前記パターン化されたビームの個々の部分を前記基板の前記標的部分の個々の部分に向けるように配置され、
   前記個別に制御可能な要素は、前記瞳を通過する前記パターン化されたビームの量が徐々に変えられるように、前記パターン化されたビームの個々の部分を前記瞳から離すように徐々に向けるように選択的に制御可能であり、
   前記個別に制御可能な要素は、前記パターン化されたビームが各群の各要素によって前記レンズ・アレイの同じレンズに向けられるように、いくつかの群として配置されており、
   各群の個別に制御可能な要素は、個別に制御可能な要素の当該群によって前記ビーム上に付与されたパターンが前記瞳に対して実質的に対称状になるように、前記瞳から離して種々の方向に前記パターン化されたビームを向けるように共に制御されるリソグラフィ装置。
2. 前記個別に制御可能な要素の前記群の各々は、相互に対して１８０°傾斜した方向に前記瞳から離すように前記パターン化されたビームを徐々に向ける２つの要素を備えた請求項１に記載の装置。
3. 前記個別に制御可能な要素の前記群は、相互に対して１２０°の間隔で傾斜した方向に前記瞳から離すように前記パターン化されたビームを徐々に向ける３つの要素を備えた請求項１に記載の装置。
4. 前記個別に制御可能な要素の前記群は、相互に対して９０°の間隔で傾斜した方向に前記瞳から離すように放射線を徐々に向ける４つの要素を備えた請求項１に記載の装置。
5. 前記個別に制御可能な要素は、当該ミラーが反射する前記ビームが前記瞳に対して対称状である位置から徐々に離れるように傾斜になったミラーである請求項１に記載の装置。
6. 前記照明系から前記個別に制御可能な要素に向けて前記ビームを反射し、かつ前記個別に制御可能な要素からレンズの前記アレイに向けて前記パターン化されたビームを送るビーム・スプリッタを備えた請求項５に記載の装置。
7. 前記瞳は投影レンズ・コントラスト開口プレートによって定められる請求項１に記載の装置。
8. デバイス製造方法であって、
   個別に制御可能な要素のアレイを用いてビームをパターン化する工程と、
   投影系のレンズのアレイを用いて基板の標的部分の上に前記パターン化されたビームを投影する工程であって、レンズの前記アレイは前記パターン化されたビームの個々の部分を前記標的部分の個々の部分に向けるように配置された工程と、
   前記瞳を通過する前記パターン化されたビームの量が徐々に変えられるように、前記パターン化されたビームの個々の部分を前記投影系の瞳から離すように徐々に向けるように、前記個別に制御可能な要素を選択的に制御する工程と、
   前記個別に制御可能な要素をいくつかの群として制御する工程とを含み、
   各群の前記個別に制御可能な要素は、レンズの前記アレイの同じレンズに前記パターン化されたビームを向け、
   各群の前記個別に制御可能な要素は、前記群の各々によって前記ビームに付与された前記パターンが前記瞳に対して実質的に対称状になるように、前記瞳から種々の方向に徐々に放射線を向けるデバイス製造方法。
9. 前記個別に制御可能な要素のうちの２つを用いて、相互に対して１８０°だけ傾斜した方向に前記瞳から離れるように前記パターン化されたビームを向けるように徐々に調整される前記群の１つを形成する工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
10. 前記個別に制御可能な要素のうちの３つを用いて、相互に対して１２０°だけ傾斜した方向に前記瞳から離れるように前記パターン化されたビームを向けるように徐々に調整される前記群の１つを形成する工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
11. 前記個別に制御可能な要素のうちの４つを用いて、相互に対して９０°だけ傾斜した方向に前記瞳から離れるように前記パターン化されたビームを向けるように徐々に調整される前記群の１つを形成する工程をさらに含む請求項８に記載の方法。
12. ミラーを前記個別に制御可能な要素として用いる工程をさらに含み、前記ミラーは前記ミラーの各々が偏向した前記パターン化されたビームが前記瞳に対して対称的になる位置から離れるように傾けられる請求項８に記載の方法。
13. ビーム・スプリッタを用いて前記個別に制御可能な要素に前記ビームを向ける工程と、
    前記ビーム・スプリッタを介して前記個別に制御可能な要素からレンズの前記アレイに前記パターン化されたビームを向ける工程とをさらに含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記瞳を定めるように投影レンズ・コントラスト開口部が位置決めされた請求項８に記載の方法。
15. リソグラフィ装置であって、
    放射線のビームを供給する照明系と、
    前記ビームをパターン化する個別に制御可能な要素のアレイと、
    基板の標的部分上に前記パターン化されたビームを投影し、瞳を定めかつレンズのアレイを含む投影系とを備え、
    前記個別に制御可能な要素は、前記パターン化されたビームが各群の各要素によって前記レンズ・アレイの同じレンズに向けられるように、いくつかの群として配置されたリソグラフィ装置。
16. 各群の個別に制御可能な要素は、個別に制御可能な要素の当該群によって前記ビーム上に付与されたパターンが前記瞳に対して実質的に対称状になるように、前記瞳から離して種々の方向に前記パターン化されたビームを向けるように共に制御される請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
17. 前記個別に制御可能な要素の各々は、前記瞳を通過する前記パターン化されたビームの量が変えられるように、前記パターン化されたビームの個々の部分を前記瞳から離すように向けるように選択的に制御可能である請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
18. リソグラフィ装置であって、
    放射線のビームを供給する照明系と、
    前記ビームをパターン化する個別に制御可能な要素のアレイと、
    基板の標的部分上に前記パターン化されたビームを投影し、瞳を定めかつレンズのアレイを含む投影系とを備え、
    前記個別に制御可能な要素は、前記瞳を通過する前記パターン化されたビームの量が変えられるように、前記パターン化されたビームの個々の部分を前記瞳から離すように向けるように選択的に制御可能であるリソグラフィ装置。
19. デバイス製造方法であって、
    個別に制御可能な要素のアレイを用いてビームをパターン化する工程と、
    投影系のレンズのアレイを用いて基板の標的部分の上に前記パターン化されたビームを投影する工程であって、レンズの前記アレイは前記パターン化されたビームの個々の部分を前記標的部分の個々の部分に向けるように配置された工程と、
    前記瞳を通過する前記パターン化されたビームの量が変えられるように、前記パターン化されたビームの個々の部分を前記投影系の瞳から離すように向けるように、前記個別に制御可能な要素を選択的に制御する工程とを含むデバイス製造方法。
20. デバイス製造方法であって、
    個別に制御可能な要素のアレイを用いてビームをパターン化する工程と、
    投影系のレンズのアレイを用いて基板の標的部分の上に前記パターン化されたビームを投影する工程であって、レンズの前記アレイは前記パターン化されたビームの個々の部分を前記標的部分の個々の部分に向けるように配置された工程と、
    前記個別に制御可能な要素をいくつかの群として制御する工程とを含み、
    前記群の前記個別に制御可能な要素は、レンズの前記アレイの同じレンズに前記パターン化されたビームを向け、
    前記群の前記個別に制御可能な要素は、前記群によって前記ビームに付与された前記パターンが前記瞳に対して実質的に対称状になるように、前記瞳から種々の方向に徐々に放射線を向けるデバイス製造方法。

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