JP2011529640A - スポットが調整される能動スポットアレイリソグラフィ用投影機システム - Google Patents

Abstract

特に、微細リソグラフィ投影のための能動スポットアレイ投影システム(１０)は、個別制御可能素子(１６)を有する、デジタルマイクロミラーデバイスのような、空間光変調器(１４)を備える。マイクロレンズアレイのような、集束素子アレイ(２４)の個々の素子が光ビームの交軸セグメントを集束させてスポット(３４)にする。空間光変調器と集束素子アレイの間の結像光学系(２２)内において、空間周波数フィルタ(１２０)が、スポットの光分布を調整すると同時に隣接スポット間のクロストークを制限するため、個別制御可能素子の不整構造から生じる角度分布光はある程度減衰させるが、個別制御可能素子の周辺境界から生じる大角度分布光の減衰は回避する。

Description

関連出願の説明

本出願は、米国特許法第１１９条ｅ項の下に、２００８年７月３１日に出願された米国仮特許出願第６１/０８５３８７号の優先権の恩典を主張する。

個別制御可能な光変調アレイを備える微細リソグラフィ投影システムは能動的に制御されたスポットパターンを感光性基板上に投影する。そのようなシステムは、フラットパネルディスプレイ、プリント回路基板、マイクロマシン及びその他のマイクロエレクトロニクス素子の作成に特に有用である。

従来の微細リソグラフィシステムは(レチクルとも称される)マスクの像を感光性基板上に投影する。改修されているかまたはさらに一層大きいパターンを投影するためには、マスクを異なるパターンまたは拡張されたパターンを有する別のマスクと交換しなければならない。

いわゆる「マスクレス」または「無レチクル」微細リソグラフィシステムは、制御可能なパターンを基板上に生成するための空間光変調アレイ及び投影システムでマスクを置き換える。空間光変調アレイは、感光性基板上にスポットパターンを投影するために光の個々の交軸セグメントの微細リソグラフィシステム透過を調整する。それぞれのスポットは光変調アレイの１つ以上の個別制御可能素子によって調整される。プログラム制御の下で、スポットのパターンは、基板上に連続調節可能なスポットパターンを露光するため、感光性基板の相対平行移動にしたがって変化する。

空間光変調アレイの個別制御可能素子は、光の個々の交軸セグメントが感光性基板に到達するか否かを制御するためのマイクロマシンスイッチとして機能する。回折格子光バルブデバイスによって与えられるような位相シフトまたはデジタルマイクロミラーデバイスによって与えられるような方向制御反射のような、様々な光学機構をスイッチング機能のために用いることができる。

一般に、投影システムはマイクロレンズアレイの対応するマイクロレンズ上に個別制御可能素子のそれぞれの拡大像を形成し、マイクロレンズアレイの個々のマイクロレンズは個々の個別制御可能素子からの光を集束スポットによって集中させる。拡大機能と集束機能は合わせて、隔てられた集束スポットを生じさせる。集束スポットのパターンは、複数の集束スポット列を有し、連続する集束スポット列が基板の全走査領域の選択的照明を与えるように、基板に対する平行移動方向に対して若干傾けられる。

間隔が密な構造を基板上に鮮鋭にパターニングするためには解像度が高いスポットが必要である。高められた解像度は、個別制御可能素子から出てくる光セグメントがそれぞれの焦点を通して導かれ、焦点が中継されて基板上に調整されたスポットを形成する、多段投影システムによって達成される。しかし、個別調整可能素子内の欠陥がスポットの寸法及び形状を歪ませ、よって得られる投影像の解像度を低下させ得る。

例えば、デジタルマイクロミラーデバイスのマイクロマシンミラーは、マイクロミラー面を理想平坦鏡面から逸脱させる表面不整を有し得る。傾斜のずれはマイクロミラーからの光の反射角範囲を拡げ、この結果、集束されたスポットを対応する１つ以上の次元で大きくする。マイクロミラーからの光の拡げられた反射角範囲を取り除くために投影システム内の結像レンズのアパーチャを絞ることは可能であり得るが、寸法が縮小されたアパーチャは隣接するマイクロミラーから出てくる光セグメントを弁別するための投影システムの能力も狭める。隣接マイクロマシンミラー間のそのようないわゆる「クロストーク」はマイクロレンズアレイ上にマイクロミラーの像の重なりを生じさせることによって投影パターンのコントラストを低下させる。それぞれのマイクロレンズがそれぞれに関係付けられたマイクロミラーだけから光を受け取る代わりに、個々のマイクロミラーからの結像が不十分な光が隣接するマイクロレンズまで拡がり、所望の像の生成が求められていない集束スポットをある程度照明する。

本発明の課題は、マスクレス投影システムにおいて、空間光変調器の個別制御可能素子内の欠陥に適応し、投影像の解像度を高めるために、スポットの光分布を調整すると同時に隣接スポット間のクロストークを制限する手段を提供することである。

本発明は、１つ以上の実施形態に対して思い描かれるように、空間光変調器の個別制御可能素子内の欠陥に適応すると同時に、感光性基板上に高解像度パターンを生成する。パターンは、感光性基板面内で相対的に平行移動することができる、制御可能な集束スポットアレイによって生成することができる。制御は、制御しなければ個別制御可能素子の欠陥によって生じたであろう形状歪を補償するために、スポット形状に施すことができる。適応は集束スポットによって所望のエネルギー分布に影響を与えるためにもなされ得る。

能動スポットアレイ投影システムとしての本発明の一態様は、光路に沿って光ビームの対応する交軸セグメントを選択的に送るための個別制御可能素子を有する空間光変調器を備える。個別制御可能素子は周辺境界を周辺境界内のある種の不整構造とともに有し、これは個別制御可能素子の間では普通であり得る。光路に沿う集束素子アレイは光ビームの交軸セグメントを集束させてスポットにするための個々の集束素子を有する。光路に沿う結像光学系は空間光変調器の個別制御可能素子を個々の集束素子上に結像させる。光路に沿う空間周波数フィルタが、隣接スポット間のクロストークを制限しながらスポットの光分布を調整するために、個別制御可能素子の不整構造から生じる光軸セグメント内の光のある空間周波数を少なくともある程度減衰させるが、個別制御可能素子の周辺境界から生じる光軸セグメント内の高光空間周波数の減衰は回避する。ある空間周波数の減衰は、集束素子アレイの個々の集束素子上に結像される空間光変調器の個別制御可能素子の像の解像度を有意に低下させることなく、集束素子アレイ上に入射する光の角度分布を変える。

空間光変調器の個別制御可能素子を光ビームで照明するための照明装置が備えられることが好ましい。好ましい照明装置は、結像光学系の入射ひとみの限定された領域を、空間光変調器の個別制御可能素子の整形構造と出会う光ビームが照明装置ひとみによって占められる結像光学系ひとみの限定された領域内で実質的に維持されるように、占める大きさにつくられた出射ひとみを有する。空間光変調器の個別制御可能素子の不整構造と出会う光ビームは、照明装置ひとみによって占められる結像光学系ひとみの限定された領域をこえて拡がる。

空間周波数フィルタは結像光学系ひとみの中間ラジアル帯内の光を減衰させることが好ましい。中間ラジアル帯は、(ａ)個別制御可能素子の不整構造から生じる光を減衰させるために照明装置ひとみによって占められる結像光学系ひとみの限定された領域をこえて拡がり、(ｂ)個別制御可能素子の周辺境界から生じる交軸セグメント内の光の少なくとも一部が結像光学系ひとみを通過するように結像光学系ひとみの周辺から径方向にオフセットされる。

中間ラジアル帯への光の減衰の限定に加えて、空間周波数フィルタはさらに光の減衰を、収斂してスポットを形成する角度分布の間のラジアル対称性を復元するために、中間ラジアル帯の角度によって隔てられた領域内に光の減衰を限定することができる。空間周波数フィルタは、結像光学系のアパーチャ絞りの近傍に配置された、アポダイザーまたは位相板の形態をとることができる。しかし、空間周波数フィルタは、結像光学系の視野絞りの近傍に配置された、干渉フィルタの形態をとることもできる。

空間光変調器はデジタルマイクロデバイスとすることができ、個別制御可能素子は、光ビームの対応する交軸セグメントを光路に沿って送る第１の位置と光ビームの対応する交軸セグメントを別の方向に送る第２の位置の間で個々に切り換えることができるミラーを有することができる。個別制御可能素子の不整は、ミラーとスイッチングデバイスの間の連結にともなう窪みの位置を少なくとも含む、平坦性からから外れたミラー内の局所傾斜変動に対応する。個別制御可能素子の周辺境界はミラーのエッジに対応する。

能動スポットアレイ投影システムとしての本発明の別の態様は、光路に沿う光ビームの交軸セグメントを選択的に反射するための個別制御可能ミラーを有するデジタルマイクロミラーデバイスを備える。個別制御可能ミラーは周辺エッジ及び傾斜の変動によって平坦性から外れる表面不整構造を有する。照明装置がデジタルマイクロミラーデバイスの個別制御可能ミラーを光ビームで照明する。光路に沿うマイクロレンズアレイが光ビームの交軸セグメントを集束してスポットにするための個々のマイクロレンズを有する。光路に沿う結像レンズがデジタルマイクロミラーデバイスの個別制御可能ミラーをマイクロレンズアレイの個々のマイクロレンズ上に結像させる。照明装置は結像レンズの入射ひとみの制限された領域を占める大きさにつくられた出射ひとみを有する。ミラーの周辺エッジ及び表面不整構造は平坦性から外れ、よって結像レンズひとみの残余領域を少なくともある程度占める。フィルタが、スポットの形状を調整するために結像レンズひとみの残余領域内の光のいくらかを減衰させ、同時にミラーの周辺エッジをマイクロレンズアレイ上に結像させるために結像レンズひとみの残余領域内に光の他の部分を保持する
個別制御可能ミラーの平坦性から外れていない領域は、結像レンズひとみの照明装置ひとみで占められている限定された領域内に実質的にとどまる角度で、光を反射する。しかし、ミラーの個別制御可能ミラーの、ミラーの周辺エッジ及び表面不整構造のいずれをも含む、平坦性から外れている他の領域は、照明装置ひとみによって占められる結像レンズひとみの限定された領域をこえて結像レンズひとみの残余領域まで拡がる、様々な角度で光を反射する。

フィルタは、結像レンズひとみの残余領域まで拡がる光のある空間周波数を減衰させる、空間周波数フィルタであることが好ましい。低空間周波数範囲にある光は照明装置ひとみによって占められる結像レンズひとみの限定された領域内に配され、中間空間周波数範囲及び高空間周波数範囲にある光は結像レンズひとみの残余領域内に配される。空間周波数フィルタは、ミラーの周辺エッジの結像に寄与する高空間周波数を減衰させずにスポットの形状を調整するための中間範囲の空間周波数のいくらかを減衰させることができる。

本発明のまた別の態様は能動スポットアレイ投影システム内の集束スポットを整形する方法に関わる。個別制御可能素子を有する空間光変調器が照明されて、対応する光ビームの交軸セグメントを光路に沿って集束素子アレイに選択的に送る。集束素子アレイの個々の集束素子に到達する光ビームの交軸セグメントは集束されてスポットになる。個別制御可能素子の不整構造から生じる交軸セグメント内の光のある空間周波数は減衰されるが、個別制御可能素子の周辺境界から生じる交軸セグメント内の光のさらに高いある空間周波数は同様には減衰されず、よって、スポットの光分布が調整され、同時に隣接スポット間のクロストークが制限される。

空間光変調器の個別制御可能素子は集束素子アレイの個々の集束素子上に結像されることが好ましい。空間光変調器の個別制御可能素子は第１の開口数をもつアパーチャを通して照明されることが好ましく、空間光変調器の個別制御可能素子は、第１の開口数より大きい、第２の開口数をもつアパーチャを通して個々の集束素子上に結像されることが好ましい。第１の開口数をもつアパーチャと第２の開口数をもつアパーチャの間の光は減衰を受けることが好ましい。

空間光変調器の個別制御可能素子を集束素子アレイの個々の集束素子上に結像させるための結像光学系の入射ひとみの限定された領域を占めるように、照明装置を構成することができる。結像光学系の入射ひとみ内で減衰された光は、照明装置によって占められる限定された領域の外側にあり、入射ひとみの周辺からオフセットされることが好ましい。

図１は、十分に集束されたスポットを基板上に投影するための、本発明にしたがう能動スポットアレイ投影システムの形態にある微細リソグラフィ投影システムの略図である。 図２は本発明にしたがうパターン発生器として用いられるデジタルマイクロミラーデバイスのマイクロミラーの、大きく拡大され、代表的な表面不整構造を示すために等高線が重ねられている、平面図である。 図３は、平坦性からの軸対称外れを示す、図２のマイクロミラーの線３-３に沿ってとられた断面図である。 図４Ａは、回折効果を考慮しない理想マイクロミラーからの光の分布を示す等強度線を含む、投影システム内の結像光学系アパーチャ絞りの平面図である。 図４Ｂは、図４Ａのアパーチャ絞り面内の、垂直方向及び対角方向で一致する強度プロファイルプロットを含むグラフである。 図５Ａはミラーエッジの回折効果から生じる光の分布を示す等強度線を含む結像光学系アパーチャ絞りの平面図である。 図５Ｂは、図４Ａのアパーチャ絞り面内の、垂直方向及び対角方向の強度プロファイルプロットを比較するグラフである。 は理想マイクロミラーの反射面及びエッジからの光の分布を組み合わせて示す等強度線を含む結像光学系アパーチャ絞りの平面図である。 図６Ｂは、図６Ａのアパーチャ絞り面内の、垂直方向及び対角方向の強度プロファイルプロットを比較するグラフである。 図７Ａは図２に示されるようなマイクロミラーの不整形反射面及びエッジからの光の分布を示す等強度線を含む結像光学系アパーチャ絞りの平面図である。 図７Ｂは、図７Ａのアパーチャ絞り面内の、垂直方向及び２つの対角方向の強度プロファイルプロットを比較するグラフである。 図８Ａは、アパーチャ絞り内のエネルギー分布のバランスをとるための４分枝アポダイザーを備える、図７Ａの結像光学系アパーチャ絞りの平面図である。 図８Ｂは、図８Ａのアパーチャ絞り面内の、垂直方向及び２つの対角方向の強度プロファイルプロットを比較するグラフである。 図９Ａは、アパーチャ絞り内の既にバランスがとられているエネルギー分布へのアポダイザーの限定された効果を示す、図８Ａと同じ４分枝アポダイザーを備える図６Ａの結像光学系アパーチャ絞りの平面図である。 図９Ｂは、図９Ａのアパーチャ絞り面内の、垂直方向及び対角方向の強度プロファイルプロットを比較するグラフである。 図１０Ａはマイクロミラーの異なる不整形反射面及びエッジからの光の分布を示す等強度線を含む結像光学系アパーチャ絞りの平面図である。 図１０Ｂは、図１０Ａのアパーチャ絞り面内の、垂直方向、水平方向及び対角方向の強度プロファイルプロットを比較するグラフである。 図１１Ａは、アパーチャ絞り内のエネルギー分布のバランスをとるための環形アポダイザーを備える、図１０Ａの結像光学系アパーチャ絞りの平面図である。 図１１Ｂは、図１１Ａのアパーチャ絞り面内の、垂直方向、水平方向及び対角方向の強度プロファイルプロットを比較するグラフである。

能動スポットアレイ投影システムの一例として、微細リソグラフィ投影システム１０が十分に整形されたスポットのパターンを投影するために本発明にしたがって改修される。個別制御可能素子１６を有するパターン発生器１４が照明装置１２から一様な光を受取り、素子１６の制御状態に応じて、投影装置１８またはビームダンプ２０に光のそれぞれの個別部分を導く。

投影装置１８の結像光学系２２がパターン発生器１４の個別制御可能素子１６をマイクロレンズアレイ２４の対応するマイクロレンズ２６上に結像させる。結像光学系２２に対しては、隣接するマイクロレンズ２６上への有意なクロストークまたは重なりを生じさせずにマイクロレンズ２６上に個別制御可能素子１６の拡大像を正確に再現させるに十分な(例えば０.０８ないしさらに大きい)開口数が選ばれる。個別制御可能素子１６のエッジからの光を遮断するために視野絞り２８がマイクロレンズ２６の入射ひとみを囲む。リレーレンズ３０がマイクロレンズ２６の焦点３２を集束スポット３４のパターンとして感光性基板３８の表面３６に結像させる。ステージ４０が集束スポット３４のパターンに対して１つまたはさらに多くの直交する軸に沿って感光性基板３８を相対的に平行移動させる。図示されていないが、投影装置１８は、集束スポット３４を基板表面３６上のそれぞれの目的位置に調節するため、投影装置１８の光軸４２に沿いステージ４０に対して平行移動できることが好ましい。

空間光変調器の一タイプであることが好ましい、パターン発生器１４は、位相シフト、回折、偏光変調、シャッター開閉または指向性反射を含む、多くの様々な機構に基づく、透過または反射を変調するための様々な形態をとることができる。プログラマブルミラーアレイとして示される、パターン発生器１４はテキサスインスツルメンツ社(Texas Instruments Incorporated)からＤＬＰ(登録商標)テクノロジーとして販売されているタイプのデジタルマイクロミラーデバイスであることが好ましい。

照明装置１２は、拡大するビーム５２を放射する拡大光源５０，ビーム５２をさらに拡大するためのプロファイラー５４，ビーム５２内の光を積分するためのユニフォーマイザー５６及びビーム５２の積分された光をパターン発生器１４に送るリレー５８を備える。拡大光源５０は、パターン発生器１４のアスペクト比に一致するアスペクト比を有するアレイに配列された、密集発光器を有することが好ましい。例えば、所望のアレイに束ねられた、発光端を有する一束のマルチモード光ファイバ(図示せず)に複数のレーザダイオード(図示せず)を結合させることができる。あるいは、照明装置１２に光を注入するために単光源または光源のその他の組合せを用いることができる。プロファイラー５４は照明装置アパーチャ絞り４４の領域にわたってユニフォーマイザー５６に光を結合するための集光レンズ６３を有することが好ましい。ユニフォーマイザー５６は２つの複眼アレイ６４及び６５から組み立てられた結像タイプホモジナイザーであることが好ましい。微細リソグラフィシステムのための好ましい照明装置のさらなる詳細は、２００８年５月３０日に出願された、名称を「マスクレスリソグラフィのためのパターニングシステムの集束スポットの寸法を定めるための照明システム(Illumination System for Sizing Focused Spots of a Patterning System for Maskless Lithography)」とする、共通に譲渡された米国特許出願第６１／１３０３６３号の明細書に開示されている。この明細書は本明細書に参照として含まれる。

照明装置１２はパターン発生器１４における結像光学系２２の開口数より小さい開口数をパターン発生器１４において有する。照明装置アパーチャ絞り４４は、(ａ)結像光学系２２のアパーチャ絞り４６，(ｂ)マイクロレンズアレイ２４の焦点３２及び(ｃ)基板表面３６上の集束スポット３４と共役である。したがって、照明装置アパーチャ絞り４４は結像光学系アパーチャ絞り４６内に結像光学系アパーチャ絞り４６の寸法より小さい寸法で結像される。照明装置１２は、空間コヒーレンスに反比例する、コヒーレンスパラメータσと称されるアパーチャ比(結像光学系アパーチャ径に対する照明装置アパーチャ径の比)で、結像光学系２２のアパーチャ絞り４６の部分領域を占める。集束スポット３４は結像光学系アパーチャ絞り４６と共役であり、結像光学系アパーチャ絞り４６を１より小さいコヒーレンスパラメータの結果として部分領域しか占められないから、集束スポット３４の寸法(例えば集束径)も小さくなるが、焦点深度は大きくなる。

照明装置１２は結像光学系アパーチャ絞り４６の部分領域しか占めないように設計されるが、パターン発生器１４の個別制御可能素子１６の不整構造及び周辺境界の結果として、光は結像光学系アパーチャ絞り４６の残余領域に入る。例えば、デジタルマイクロミラーデバイスのマイクロミラーは平坦性からのずれを含む反射面及びエッジの形態の境界を有し、よって結像光学系２２で集められた光の空間コヒーレンスは低下している。平坦性からのずれで反射される光は大反射角を含む範囲にわたり、エッジで回折される光は広い角度範囲にわたる。大反射角で結像光学系２２に入る光は、結像光学系４６の、そのような光がなければ照明装置アパーチャ絞り４４の像によって占められるであろう領域をこえる、領域を占める。

デジタルマイクロミラーデバイスのマイクロミラーを表す、マイクロミラー７０の大きく拡大された図が図２及び３に示される。図２のマイクロミラー７０上にはマイクロミラー７０の反射面７４の面内平坦度変動を示す等高線７２が重畳されている。等高線７２は、(ａ)切断線３-３に沿う最大曲率の方向に対して垂直な軸に関し概ね軸対称な曲率を有するとしてマイクロミラー７０の反射面７４の全体形状を表し、(ｂ)マイクロミラー７０の裏面への連結具(図示せず)の結果として形成される、マイクロミラー７０の中心にある窪み７６の形状を表し、(ｃ)マイクロミラー７０のエッジに近づく別の表面変動を表す。

図３の断面図は、結像光学系２２の光軸４２に平行に延びる基準軸８４に沿って方位が定められる反射光線８２としての、照明装置２２からの軸光線８０の反射面７４の平坦領域からの反射を可能にする角度だけ傾けられたマイクロミラー７０を示す。しかし、主光線８６のような、結像光学系２２からのその他の軸光線は反射面７４の非平坦領域に出会い、光軸４２に平行な基準軸９２に対して角αをなして傾けられた反射光線８８として、反射される。例示の目的のため誇張されているが、反射光線８８がなす傾き角αは、反射面７４の局所領域が平面に対してなす傾き角φの２倍に対応する。すなわち、マイクロミラー７０の反射面７４の面内の平坦性からの局所的なずれは、結像光学系の光軸４２に対して、より大きな角αをなして光を反射するようにはたらく。

図４Ａ〜１１Ａ及び４Ｂ〜１１Ｂは様々な条件の下での結像光学系２２のアパーチャ絞り４６内の光の強度プロファイルを示す。例えば、図４Ａは、完全に平坦であり、回折効果は全くないと見なされる理想マイクロミラーの図式表示された照明プロファイルを含む、ひとみから見たアパーチャ絞り４６を表す。断面プロットとして図４Ｂにも見ることができる、照明プロファイル１００は、対数スケールの等強度線１０２で表される。光エネルギーのほとんどは、照明プロファイル１００の最大面積を囲む、最内等強度線１０４内にある。照明プロファイル１００はアパーチャ絞り４６内に中心があり、光軸４２に関して対称である。図４Ｂに見られるように、垂直方向断面及び対角方向断面の強度プロファイルは正確に一致する。最外等強度線１０６は所望の部分コヒーレンスを達成するための照明装置１２内のアパーチャ絞り１１の像にほぼ対応する。

理想マイクロミラーのエッジ７８からの回折効果だけが図５Ａ及び５Ｂに示される。マイクロミラーの残りの反射面７４からの反射を不可視化するため、図示される回折パターンは照明装置１２からのコリメート光によって形成される。光エネルギーのほとんどは最内等強度線１０８内で光軸４２の近傍を中心にしたままであるが、残余光エネルギーの中の高次回折効果がミラーエッジ７８の直交する方位に対応する垂直方向及び水平方向に空間周波数分布１１０を生じさせる。垂直方向プロファイルと対角方向プロファイルの間の差は、アパーチャ絞り４６に近づく、高空間周波数において最も明らかである。

理想マイクロミラーの反射面７４とエッジ７８の複合効果が図６Ａ及び６Ｂに表される。この場合も、光エネルギーのほとんどは最内等強度線１１２内で光軸４２の周りを中心にしたままであるが、エッジ７８の回折効果が小量の光の直交する空間周波数分布１１４を生じさせる。図６Ｂに示されるように、垂直方向断面強度プロファイル及び対角方向断面強度プロファイルは、小量の光エネルギーを含む高空間周波数領域を除いて、ほとんど対応している。

アパーチャ絞り４６の周辺に近づく高空間周波数は小量の光エネルギーを含むが、回折光の直交分布１１４内の高空間周波数は、隣接マイクロミラー間のクロストークを回避するに十分な忠実度で、エッジ７８をマイクロレンズアレイ２４上に結像させるために特に重要である。すなわち、エッジ７８から散乱される光を遮断するために視野絞り２８がマイクロレンズ２６の入射アパーチャを囲んでいるにせよ、マイクロミラー７０の個々の像を形成する光エネルギーが視野絞り２８をこえて拡がり、隣のアパーチャに入ってはならない。

図２にマイクロミラー７０について示されるような平坦度の変動にともなう効果が図７Ａ及び７Ｂに示される。最内等強度線１１６が、反射面７４の平坦性からのほとんど軸対称のずれに対応する、対角方向プロファイル１に沿って引き伸ばされる。エッジ７８からの回折効果も見られ、アパーチャ絞り４６の過半にわたって拡がっている。図７Ｂの２つの対角強度プロファイル１及び２はこの非対称性の大きさを示す。別途に補正を加えなければ、結果は、集束スポット３４の引き伸ばしまたはその他の形崩れである。

図８Ａ及び８Ｂを参照すれば、マイクロミラー７０がマイクロレンズアレイ２４上に結像される微細度を有意に制限することなくマイクロミラー７０の平坦度変動の悪影響を軽減するために、アポダイザー１２０の形態の空間周波数フィルタがアパーチャ絞り４６内の光を減衰させる。アポダイザー１２０は、対角方向プロファイル１及び２が描かれる２本の対角線に沿って周環１３２から径方向に延びる４本の分枝１２２，１２４，１２６及び１２８を有する。分枝１２２，１２４，１２６及び１２８は、その中に光エネルギーのほとんどが存在するアパーチャ絞り１６の中心帯の手前で止まる。しかし、分枝は、集束スポット３４の形状を歪ませる原因となる中間空間周波数のいくらかを減衰させる。分枝１２２，１２４，１２６及び１２８の対角配位により、所望の微細度でエッジ７８を結像させるに必要な、垂直軸及び水平軸に沿う高空間周波数が維持される。

図９Ａ及び９Ｂは同じアポダイザー１２０及び、図６Ａ及び６Ｂに示されるような理想マイクロミラーによるエネルギー分布への、その限定された効果を示す。垂直方向強度プロファイルと対角方向強度プロファイルは高空間周波数に限定された最も顕著な差により僅かに異なるだけである。しかし、垂直軸及び水平軸に沿って配された、エッジ７８の結像に最も有効な高空間周波数は攪乱されないままでいる。さらに、光エネルギーのほとんど全ては所望の形状の集束スポット３４の形成に対して残されている。

垂直軸に関する軸対称曲率に対応するマイクロミラーの平坦度からの別のずれが図１０Ａ及び１０Ｂに示される強度パターンで表される。最内等強度線１３４は水平軸に沿って引き伸ばされて現れ、回転対称集束スポット３４を形成するための所望のエネルギー分布から外れている。この場合、より対称な光エネルギー分布を復元するために最も減衰が必要な中間空間周波数は水平軸に沿い、水平軸はエッジ７８の結像に必要な回折光の高空間周波数によっても占められている。したがって、光軸４２に関して対称にいくらかの中間空間周波数を減衰させるために、図１１Ａに示されるような、中間環１４２を有する別形のアポダイザー１４０が備えられる。中間環１４２の効果は、図１１Ｂの、垂直方向プロファイル、水平方向プロファイル及び対角方向プロファイルに示されるように、全方向で同じ範囲の空間周波数を除去し、よって得られる結像光学系ひとみ内のエネルギー分布が光軸４２に関してさらに対称になることである。

４分枝形のアポダイザー１２０はマイクロミラーの対角不整構造にともなう中間周波数を、マイクロミラーが集合体としてこのように不整構造にされる程度まで、除去するに好ましいが、円形のアポダイザー１４０は対角不整構造またはマイクロミラーの全アレイの間において一層ランダムな態様で変わる傾向がある不整構造を処理するに一層有効であろう。円形のアポダイザー１４０は結像光学系アパーチャ絞り内のアポダイザー自体のエッジ回折効果にともなう悪影響も制限する。

アポダイザー１２０及び１４０は、分枝１２２，１２４，１２６及び１２８によって、また中間環１４２によって、覆われるアパーチャ帯内の光を完全に遮断するとして示されるが、そのような分枝、環またはアパーチャ帯内のその他のアポダイザー形状は、覆われる帯内の光を可変態様で減衰させるために、ソフトエッジまたはその他の光透過性の構造をもたせて形成することができる。可変減衰により、アポダイザー自体の回折効果を軽減することができ、アパーチャ絞り４６内の様々な方向において光エネルギーのバランスをとるためにさらに微細に解像された強度分布を提供することができる。

アポダイザーは、不透明プレートの型抜きまたはそのままでは透明なプレート上への不透明材料被着を含む、様々な既知の手法で形成することができる。

限られた数の実施形態に関して本発明を説明したが、本発明の全体的教示にしたがえば数多くの別の実施形態がなされ得ることが当業者には当然であろう。

１０ 微細リソグラフィ投影システム
１２ 照明装置
１４ パターン発生器
１６ 個別制御可能素子
１８ 投影装置
２０ ビームダンプ
２２ 結像光学系
２４ 集束素子アレイ(マイクロレンズアレイ)
２６ 集束素子(マイクロレンズ)
２８ 視野絞り
３０ リレーレンズ
３２ マイクロレンズ焦点
３４ 集束スポット
３６ 感光性基板表面
３８ 感光性基板
４０ ステージ
４２ 投影装置光軸
４４ 照明装置アパーチャ絞り
４６ 結像光学系アパーチャ絞り
５０ 拡大光源
５２ ビーム
５４ プロファイラー
５６ ユニフォーマイザー
５８ リレー
６３ 集光レンズ
６４，６５ 複眼レンズ
７０ マイクロミラー
７２ 等高線
７４ 反射面
７６ 反射面窪み
７８ マイクロミラーエッジ
８０ 軸光線
８２，８８ 反射光線
８４，９２ 基準軸
８６ 主光線
１２０，１４０ アポダイザー

Claims (10)

1. 能動スポットアレイ投影システムにおいて、
   光ビームの対応する交軸セグメントを光路に沿って選択的に送るための、周辺境界及び前記周辺境界内の不整構造を有する個別制御可能素子を有する空間光変調器、
   前記光ビームの前記交軸セグメントを集束させてスポットにするための個々の集束素子を有する、前記光路に沿う集束素子アレイ、
   前記個々の集束素子上に前記空間光変調器の前記個別制御可能素子を結像させるための前記光路に沿う結像光学系、及び
   前記スポットの光分布を調整し、同時に隣接スポット間のクロストークは制限するために、前記個別制御可能素子の前記不整構造から生じる前記交軸セグメント内の角度分布光を少なくともある程度は減衰させるが、前記個別制御可能素子の前記周辺境界から生じる前記交軸セグメント内の大角度分布光の減衰は回避するように構成された、前記光路に沿う空間周波数フィルタ、
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記光ビームで前記空間光変調器の前記個別制御可能素子を照明するための照明装置をさらに備え、前記照明装置が出射ひとみを有し、前記出射ひとみが、前記空間光変調器の前記個別制御可能素子の整形構造に入射した前記光ビームは実質的に前記照明装置ひとみによって占められる前記結像光学系のひとみの限定された領域内にとどまり、前記空間光変調器の前記個別制御可能素子の前記不整形構造に入射した前記光ビームは前記照明装置ひとみによって占められる前記結像光学系ひとみの前記限定された領域をこえて拡がるような寸法につくられ、前記空間周波数フィルタが、前記結像光学系ひとみの中間ラジアル帯内の光を減衰させ、前記中間ラジアル帯が、(ａ)前記個別制御可能素子の前記不整構造から生じる光を減衰させるために前記照明装置ひとみによって占められる前記結像光学系ひとみの前記限定された領域をこえて径方向に拡がり、(ｂ)前記個別制御可能素子の前記周辺境界から生じる前記交軸セグメント内の前記光の少なくとも一部が前記結像光学系ひとみを通過するように前記結像光学系ひとみの周辺から径方向にオフセットされている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記空間周波数フィルタが、収斂して前記スポットを形成する角度分布の間のラジアル対称性を高めるために前記中間ラジアル帯の角度によって隔てられた領域内の光を減衰させることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
4. 前記空間周波数フィルタが前記結像光学系のアパーチャ絞りの近傍に配置されたアポダイザーであることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
5. 前記空間周波数フィルタが、(ａ)前記結像光学系のアパーチャ絞りの近傍に配置された位相板または(ｂ)前記空間変調器及び前記集束素子アレイの一方の近傍に配置された干渉フィルタであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記空間光変調器がデジタルマイクロミラーデバイスであり、前記個別制御可能素子が光ビームの前記対応する交軸セグメントを光路に沿って送る第１の位置と光ビームの前記対応する交軸セグメントを別の方向に送る第２の位置の間で独立に切換え可能であるミラーを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記不整構造が平坦性から外れる前記ミラー内の傾斜変動を含み、前記周辺境界が前記ミラーのエッジに対応して、前記空間周波数フィルタが、平坦性から外れる傾斜の範囲にしたがう角度でオフセットされた角度分布光は減衰させるが、前記集束素子アレイの前記個々の集束素子上への前記ミラーエッジの結像に寄与する角度分布光の減衰は制限することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 能動スポットアレイ投影システム内で集束スポットを整形する方法において、
   光ビームの対応する交軸セグメントを光路に沿って集束素子アレイに選択的に送るための個別制御可能素子を有する空間光変調器を照明する工程、
   前記集束素子アレイの個々の集束素子に到達する前記光ビームの前記交軸セグメントをスポットに集束する工程、及び
   前記スポットの光分布を調整し、同時に隣接スポット間のクロストークは制限するために、前記個別制御可能素子の周辺境界から生じる前記交軸セグメント内の大角度分布光のいくらかの減衰は回避しながら、前記個別制御可能素子の不整構造から生じる前記交軸セグメント内の角度分布光のいくらかを減衰させる工程、
   を含むことを特徴とする方法。
9. 前記集束素子アレイの前記個々の集束素子上に前記空間光変調器の前記個別制御可能素子を結像させる工程を含み、前記照明する工程が第１の開口数を有するアパーチャを通して前記空間光変調器の前記個別制御可能素子を照明する工程を含み、前記結像させる工程が前記第１の開口数より大きい第２の開口数を有するアパーチャを通して前記空間光変調器の前記個別制御可能素子を結像させる工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記空間光変調器の前記個別制御可能素子を前記集束素子アレイの前記個々の集束素子上に結像させるための結像光学系の入射ひとみの制限された領域を占めるように照明装置を構成する工程を含み、前記減衰させる工程が、前記照明装置によって占められ、前記結像光学系の入射ひとみの周辺からオフセットされた、前記限定された領域の外側にある前記入射ひとみ内の光を減衰させる工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。

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